用于活體的一部分的靜脈網(wǎng)的傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于活體的一部分（50）的靜脈網(wǎng)的傳感器（100），其包括：紅外線照射源（102）；波導（104），由紅外線照射源（102）照射并具有至少一個提取區(qū)（106），該至少一個提取區(qū)（106）位于面112上并旨在用于在至少一個主提取方向（116）上從波導（104）提取紅外線（114）；圖像獲取裝置（108），設置成與面（112）相對，以在兩者之間限定通道（118），活體的一部分（50）可通過通道（118）的入口進入，并且圖像獲取裝置（108）包括敏感元件（110）；以及提取區(qū)（106）均使得提取區(qū)（106）的主提取方向（116）被定向以不與靈敏元件（110）相交。
【專利說明】用于活體的一部分的靜脈網(wǎng)的傳感器
[0001]本發(fā)明涉及用于活體的一部分的靜脈網(wǎng)的傳感器以及用于控制這種傳感器的方法。
[0002]經(jīng)常會使用到用于活體的一部分的靜脈網(wǎng)(如，手指、手，腳趾等的靜脈網(wǎng))的傳感器，例如用于控制對站點或機器的接入。
[0003]靜脈網(wǎng)傳感器包括紅外線照射源，該紅外線照射源照射用于從傳感器獲得圖像的裝置，例如CXD攝像機。
[0004]該紅外線照射源通過通常沿行和/或列相對于彼此定位的一組紅外線發(fā)射器來實施。紅外線發(fā)射器的陣列或矩陣將在下面進行描述。
[0005]當活體放置在紅外線照射源與圖像獲取裝置之間時，光流中的一些射線直接照射圖像獲取裝置，而其他射線在通過活體之后照射該圖像獲取裝置。然后對所獲得的圖像進行數(shù)字處理，使得活體的靜脈網(wǎng)呈現(xiàn)在該圖像上。因此用戶可通過比較所獲得的靜脈網(wǎng)與其以前記錄的靜脈網(wǎng)而被驗證。`
[0006]雖然靜脈網(wǎng)的原理簡單，但是靜脈網(wǎng)的使用會遇到獲得的圖像過度曝光的問題。這是因為直接照射圖像獲取裝置的射線導致了與由穿過活體的射線導致的圖像像素強度相比較高的圖像像素強度。強度的不同會在所獲取的圖像上造成偽像，諸如尤其位于活體邊緣處的光暈或局部過強。這尤其對于進行動態(tài)捕獲的系統(tǒng)是正確的，因為要獲得的物體位置可能是受限制的。這些偽像干擾了被應用于所獲取的圖像以使靜脈網(wǎng)顯現(xiàn)的處理操作。
[0007]為了提高靜脈網(wǎng)的獲取質(zhì)量，已經(jīng)提出了多種解決方案。例如，已知一種靜脈網(wǎng)傳感器，其中紅外線發(fā)射器的激活與對活體的存在的檢測相聯(lián)系。
[0008]這種靜脈網(wǎng)傳感器并不完全令人滿意。
[0009]文件US-A-2005/047632，US-A-2008/06243 以及 US-A-2010/092047 公開了靜脈網(wǎng)
傳感器。
[0010]本發(fā)明的一個目的是提出一種用于活體的一部分的靜脈網(wǎng)的傳感器，該傳感器不具有現(xiàn)有技術缺點，尤其是無論活體存在或不存在都避免使圖像獲取裝置飽和。
[0011]就此，提出了一種用于活體的一部分的靜脈網(wǎng)的傳感器，其包括:
[0012]-紅外線照射源；以及
[0013]-圖像獲取裝置，
[0014]該傳感器的特征在于，其還包括波導，該波導由紅外線照射源照射并具有至少一個提取區(qū)，該至少一個提取區(qū)旨在在至少一個主提取方向上從波導提取紅外線，紅外線通過波導的提取面，
[0015]圖像獲取裝置設置成面對提取面，以在兩者之間限定通道?；铙w的部分可通過通道的入口進入，并且該圖像獲取裝置包括敏感元件，以及
[0016]每個提取區(qū)被設置成使得主提取方向被定向以不與靈敏元件相交。
[0017]根據(jù)一【具體實施方式】，該提取區(qū)或每個提取區(qū)均由與提取面相反的面承載。
[0018]根據(jù)另一【具體實施方式】，該提取區(qū)或每個提取區(qū)均由提取面承載。[0019]有利地，該提取區(qū)或提取區(qū)至少之一包括制造在提取面中的斜面。
[0020]有利地，該提取區(qū)或提取區(qū)至少之一包括微棱鏡。
[0021]有利地，斜面在紅外線在波導中傳播的方向上位于微棱鏡的上游。
[0022]根據(jù)一【具體實施方式】，光源設置成與通道的入口相反，傳感器包括準直裝置，該準直裝置設置在照射源與波導之間并設計成使從照射源發(fā)出的紅外線近似瞄準無限遠處，并且波導在瞄準的紅外線的路徑上具有反射面，該反射面具有設計成使傳輸?shù)募t外線折向并使其朝向提取區(qū)或每個提取區(qū)轉(zhuǎn)向。
[0023]根據(jù)另一【具體實施方式】，光源設置成與通道的入口相對，傳感器包括聚焦裝置，該聚焦裝置設置在照射源與波導之間并設計成使從照射源發(fā)出的紅外線朝向焦點聚焦，并且波導在聚焦的紅外線的路徑上具有反射面，該反射面設置成距離焦點一段距離并且設計成將紅外線反射并使其朝向提取區(qū)轉(zhuǎn)向。
[0024]根據(jù)另一【具體實施方式】，波導具有第一提取區(qū)和第二提取區(qū)，紅外線照射源具有第一照射元件和第二照射元件，其中第一照射元件照射波導的設置在通道入口側上的邊緣，第二照射元件照射波導的設置在與通道入口相反的一側上的邊緣，第一提取區(qū)設置在第一照射元件與第二提取區(qū)之間并設計成提取從第一照射元件發(fā)出的紅外線，第二提取區(qū)設置在第二照射元件與第一提取區(qū)之間并設計成提取從第二照射元件發(fā)出的紅外線，并且提取區(qū)使得通過第一提取區(qū)提取的紅外線與通過第二提取區(qū)提取的紅外線在通道中活體的部分易于被定位的位置處朝向彼此聚集。
[0025]有利地，傳感器包括保護板，該保護板放置成面對與提取面相反的面并包括防止紅外線通過但允許可見光譜中的射線通過的材料。
[0026]有利地，傳感器包括濾光板，該濾光板放置在提取區(qū)與通道并包括防止可見光譜中的射線通過但允許紅外線通過的材料。
[0027]有利地，傳感器包括控制裝置，該控制裝置設計成控制照射源的功率。
[0028]有利地，控制裝置包括控制單元和至少一個檢測裝置，其中控制單元用于控制照射源，至少一個檢測裝置用于向控制單元發(fā)送表示其所接收的照射功率的值，控制單元包括用于根據(jù)上述值控制照射源的裝置。
[0029]根據(jù)一【具體實施方式】，該檢測裝置或每個檢測裝置均放置在敏感元件附近。
[0030]根據(jù)另一【具體實施方式】，該檢測裝置或每個檢測裝置均設置在提取區(qū)或多個提取區(qū)附近。
[0031]有利地，該檢測裝置或每個檢測裝置設置在波導中制造的孔的底部，這些孔中每個均具有大體上平行于提取方向的軸線。
[0032]有利地，該孔或每個孔的表面覆蓋有紅外線不能穿透的材料。
[0033]本發(fā)明還提出了一種用于控制根據(jù)上述變型中的一些的傳感器的方法，該方法包括:
[0034]-初始化步驟，在初始化步驟過程中檢測裝置向控制單元發(fā)送表示其在沒有活體的部分的情況下接收的光功率的參考值，
[0035]-發(fā)送步驟，在發(fā)送步驟過程中，檢測裝置向控制單元發(fā)送表示其接收的光功率的值，
[0036]-計算步驟，在計算步驟過程中，控制單元計算接收的值與參考值之間的差別，[0037]-測試步驟，在測試步驟過程中，控制單元檢查計算的差的絕對值是否大于預定差的絕對值，
[0038]-如果計算的差仍然小于預定差，執(zhí)行循環(huán)步驟，在循環(huán)步驟過程中，該程序循環(huán)回到發(fā)送步驟，
[0039]-如果計算的差大于預定的差，執(zhí)行控制步驟，在控制步驟過程中，控制單元要求增加由照射源發(fā)射的光功率，以及
[0040]-返回步驟，在返回步驟過程中，程序循環(huán)回到發(fā)送步驟。
[0041]通過閱讀下面的參照附圖給出的示例性實施方式的描述，本發(fā)明的上述特征以及其他特征將更清楚地呈現(xiàn)，在附圖中:
[0042]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0043]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0044]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0045]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0046]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0047]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0048]圖7示出了在沒有活體的情況下的根據(jù)本發(fā)明第七實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
.[0049]圖8示出在存在活體的情況下的圖7的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0050]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第八實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；
[0051]圖10示出了從下方觀察的圖9的靜脈網(wǎng)傳感器；
[0052]圖11示出用于圖9或圖7的傳感器的控制算法；
[0053]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明第九實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖；以及
[0054]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明第十實施方式的靜脈網(wǎng)傳感器的側視圖。
[0055]圖1示出傳感器100，其設計為用于靜態(tài)地或動態(tài)地捕獲活體的一部分50 (這里為手指)的靜脈網(wǎng)的圖像。
[0056]傳感器100包括:
[0057]-紅外線照射源102；
[0058]-波導104，由紅外線照射源102照射并在一個面112上具有至少一個提取區(qū)106，至少一個提取區(qū)106旨在用于在至少一個主提取方向116上從波導104提取紅外線114 ；
[0059]-圖像獲取裝置108，設置成與面112相對以在兩者之間限定通道118，活體的部分50可通過通道118的入口進入，并且圖像獲取裝置108包括敏感元件110 ；
[0060]提取區(qū)106或每個提取區(qū)均使得提取區(qū)106的主提取方向116被定向以不與敏感元件110相交。
[0061]設置有提取區(qū)106的面112構成提取面112，紅外線114通過提取面112被提取。
[0062]例如照射源102為二極管陣列。
[0063]波導104例如為PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)片，其四個邊緣已被拋光，并且其邊緣中至少之一由照射源102照射。
[0064]在圖1所示的本發(fā)明的實施方式中，僅一個在厚度上的邊緣被照射，并且承載提取區(qū)106的面112垂直于該邊緣。[0065]為了增加波導104的內(nèi)反射，尤其是使泄露到外部的光最小化，其他三個邊緣覆蓋有無編PVC粘合劑(例如具有以下標識的來自TESA公司的粘合劑:tesaCI) RubanPVC4163)以及鋁粘合劑(例如具有以下標識的來自TESA公司的粘合劑:tesa? Rubanaluminium50565)。
[0066]圖像獲取裝置108例如為CXD攝像機類型并包括敏感元件，該敏感元件本身可分成多個子敏感元件。
[0067]元件是敏感的意味著其提供表示其接收的光功率的信息。然后所提供的信息被傳輸至控制單元124，控制單元124重建觀察到的靜脈網(wǎng)的圖像。然后被重建的圖像可通過將該圖像與參考圖像進行比較而使用在驗證過程背景中。
[0068]控制單元124還控制照射源102的接通。接通命令的觸發(fā)可取決于對活體的部分50的存在的檢測，例如通過設置紅外線障礙。在另一具體情況下，照射源102可能是永久接通的。
[0069]提取區(qū)106呈片的形式，其光學地聯(lián)接至波導104的面112。也就是說，提取區(qū)106位于提取面112上。
[0070]該片旨在將提取的紅外線114適當?shù)囟ㄏ?。本文中該片包括棱柱，并且其可以是例如聚酯或聚碳酸酯薄?例如具有以下標識的來自Luminit公司的膜DTF)，其支承具有對稱的或不對稱的輪廓的呈微棱鏡形式的有槽的表面結構。對稱的微棱鏡的高度例如為約IOOym0微棱鏡的角度被選擇以獲得用于所提取的紅外線114的所需角度。
[0071]在這里示出的實施方式中，利用光學聯(lián)接裝置(例如折射率液或透明的光學粘合劑)，微棱鏡通過其底部壓在波導104上，其中該光學聯(lián)接裝置能夠提高這兩者之間的聯(lián)接并使得紅外線114能夠被提取至波導104外部。
[0072]當然，可以提供其他裝置以使得紅外線114能夠被提取。具體地，可以在波導104中刻蝕微棱鏡。
[0073]對于每個基本提取區(qū)，也就是說在每個微棱鏡上，從該基本提取區(qū)發(fā)出的紅外線的照射輪廓呈葉的形式，其主提取方向116構成最大照射的方向。
[0074]例如在DALSA4M60型的圖像傳感器110的情況中，額定通量為約1W，并且具有寬度為6cm的通道118和包括二極管(例如具有以下標識來自OSRAM公司的二極管SFH4235-EB)的光源102。
[0075]并非從波導104提取的所有光流都被發(fā)送至敏感元件110。
[0076]從照射源102發(fā)出的紅外線以被傳輸?shù)牟?22的形式在波導104中傳播，在從波導102提取之后，呈提取的紅外線114的形式。
[0077]在不存在手指50的情況下，由每個微棱鏡提取的紅外線114在不直接與敏感元件110相交的主發(fā)射葉方向上傳輸，這樣避免了敏感元件110的飽和。當存在手指50時，提取的紅外線114散布到手指50中并在以出射射線120的形式再出現(xiàn)前由血紅蛋白吸收，出射射線120由敏感元件110攔截但其具有不導致飽和的減小的光功率。
[0078]在該說明書的其余部分中，描述了本發(fā)明的多種實施方式。對于這些實施方式的每個，與圖1的實施方式相同的元件使用相同的附圖標記。
[0079]圖2示出了本發(fā)明的第二實施方式。
[0080]在圖1中的本發(fā)明的實施方式中，照射源102設置在通道118的入口旁邊。該地點可致使傳感器100在該入口處變熱，并且具有使該部分50燃燒的風險。
[0081]圖2示出了具有以下布置的傳感器200，在該布置中光源102與通道118的入口相對。
[0082]因為，為了獲得最佳結果，必須從手背進行照射，必要的是光線122在波導204中被折向。
[0083]因此傳感器200包括準直裝置252，準直裝置252設置在照射源102與波導204之間并且被設計成使從照射源102發(fā)出并在波導204內(nèi)傳輸?shù)募t外線近似地瞄準無限遠處。
[0084]由此在波導204中被瞄準的紅外線122的路徑上，波導204具有反射面250，反射面250具有設計成使在波導204中傳輸?shù)募t外線122改變方向并使紅外線122朝向提取區(qū)106轉(zhuǎn)向的傾角。
[0085]在圖2中的本發(fā)明的實施方式中，在與由光源102照射的一側相反的一側制造上反射面250。
[0086]圖3示出了具有以下布置的傳感器300，在該布置中光源102與通道118的入口相反。
[0087]傳感器300包括聚焦裝置352，聚焦裝置352設置在照射源102與波導304之間并且被設計成使從照射源102發(fā)出并在波導304內(nèi)傳輸?shù)募t外線朝向焦點354聚焦。
[0088]在于波導304內(nèi)被聚焦的紅外線122的路徑上，波導304具有反射面350，反射面350設置在離焦點354 —段距離處。
[0089]當紅外線122遇到反射面350時，其朝向反射點356反射，這樣致使該紅外線122在波導304中改變方向并朝向提取區(qū)106轉(zhuǎn)向。
[0090]在圖3中的本發(fā)明的實施方式中，反射面350制造在與由光源102照射的一側相反的一側上，并且焦點354設置成在紅外線從照射源102傳播的方向上超過反射面350。
[0091]圖4示出了傳感器400，其中提取區(qū)450由傾斜表面形成，這里該傾斜表面為形成在面112中的斜面。因此，這里上述實施方式中的微棱鏡被替換為斜面450，斜面450可在與不敏感元件110相交的主提取方向452上從波導404提取紅外線122。
[0092]在圖4中的實施方式中，照射源102與通道118的入口位于同一側，但是可結合圖2和圖3中的實施方式以將照射源102偏移至相反側上。
[0093]主提取方向452與斜面450的法線相交。
[0094]對于微棱鏡，一部分紅外線114未在主提取方向116上漏出。然后從敏感兀件110的角度觀察，微棱鏡的表面會發(fā)光。即使這不是問題，但是一些應用可能需要減小這種干涉O
[0095]設置斜面450減少了這些現(xiàn)象，其中斜面450構成用于控制紅外線的照射葉的透
鏡表面。
[0096]還可以將包括微棱鏡的提取區(qū)106與包括斜面450的提取區(qū)450的原理結合以能夠微調(diào)控制手指50的照射。
[0097]在最后的這種實施方式中，斜面450在波導404中在紅外線122傳播的方向上位于微棱鏡上游，以加強手指50的后部處的照射，從由靜脈網(wǎng)識別的觀點來看該區(qū)域是最相關的區(qū)域。
[0098]圖5示出了與圖1中的傳感器相似的傳感器500，但是其中提取區(qū)506被設計成在多個主提取方向116和550上從波導104提取紅外線114。
[0099]這種實施方式使得可以照射較大的體積。
[0100]在圖5的實施方式中，存在兩個主提取方向116和550，主提取方向116和550大體上彼此垂直,但如之前一樣都不與敏感元件110相交。
[0101]此處提取區(qū)506由具有雙發(fā)射葉的微棱鏡制成。
[0102]提取區(qū)506包括例如具有以下標識來自Vikuiti3M公司的膜BEF。
[0103]在另一實施方式中，每個微棱鏡具有兩個成20°的提取斜面，而主提取方向相對于提取面112成70°，并且兩個發(fā)射葉相對于彼此成40°的角。
[0104]當然，可以將圖5中的實施方式與圖1至圖4的實施方式結合。
[0105]圖6示出了與圖1中的傳感器相似的傳感器600。
[0106]為了便于將身體的部分50定位，用戶必須能夠看到其身體的部分50穿過波導104。為此，用戶可使自己位于波導104之上并穿過頂面觀察，頂面為與承載提取區(qū)106的面112相對的面。
[0107]為了限制穿過頂面朝向波導104的外部傳輸紅外線，保護板650設置成與該頂面相對。該保護板650包括防止紅外線通過但允許可見光譜中的射線至少部分地通過的材料。
[0108]該保護板650例如可以是由建筑玻璃制成，例如具有以下標識的來自公司SchottDESAG的建筑玻璃MERA D42.18。
[0109]在驗證程序情況下，可以將靜脈網(wǎng)的分析與手指50的指紋的分析相結合。
[0110]那么，補充設備是必需的。該補充設備包括可見光源和合適的獲取裝置，其中可見光源照射手指50的底面，合適的獲取裝置捕獲被照射的該手指50的指紋圖像。
[0111]然而，在捕獲靜脈網(wǎng)的圖像的背景下，優(yōu)選的是避免由可見光源發(fā)射的光線照射提取區(qū)106。
[0112]就此，濾光板652設置在提取區(qū)106與通道118之間，即設置在提取區(qū)106與手指50之間。濾光板652包括防止可見光譜中的射線通過但允許紅外線通過的材料。因此手指50在濾光板652與敏感元件110之間通過。
[0113]該濾光板652例如可由建筑玻璃制成，例如具有以下標識的來自公司SchottDESAG的建筑玻璃MERA D4403。
[0114]圖7和圖8示出了傳感器700，其包括控制照射源102的裝置以根據(jù)手指50是否存在于通道118中而控制照射源102的功率。對于其他實施方式，該新的實施方式存在于與圖1中的傳感器相似的傳感器700的背景中，但是還可適用于其他附圖中的實施方式。
[0115]在圖7中，不存在手指50，而在圖8中存在手指50。
[0116]傳感器700在敏感元件110附近包括至少一個檢測裝置750，例如其為光檢測器類型并在主提取方向116上不與從波導104提取的紅外線714a、714b相交。
[0117]控制裝置包括檢測裝置750和控制單元124。
[0118]在不存在手指50的情況下，由于由照射源102發(fā)射并由提取區(qū)106傳輸?shù)募t外線714a的漫射，檢測裝置750接收這些紅外線714a的一部分720a。
[0119]在初始化步驟過程中，檢測裝置750向控制單元124發(fā)送表示其在不存在手指50的情況下接收的光功率的參考值。[0120]在正常運行過程中，檢測裝置750定期地向控制單元124發(fā)送表示其接收的光功率的值。
[0121]如果新接收的值偏離參考值不超過預定差，S卩如果不存在手指50，則什么也不發(fā)生。
[0122]如果新接收的值偏離參考值超過預定差，即如果存在手指50并且觀察到由檢測裝置750接收的光功率下降，則控制單元124控制照射源102以增加發(fā)射的光功率，只要由檢測裝置750發(fā)送的值仍然遠離參考值。
[0123]根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，可能的是傳感器的幾何形狀可以使得發(fā)射葉是窄的并且在不存在手指50的情況下檢測裝置不接收光流。手指50的定位將致使由檢測裝置750接收到的光功率的增加，并且控制單元124的反應將控制照射源102以減小發(fā)射的光功率。
[0124]圖8示出了存在手指50并且已增加了由照射源102發(fā)射的功率的情況。因而穿過提取區(qū)106傳輸?shù)募t外線714b具有較高的功率，并且已穿過手指50的紅外線720b的功率具有與對應于不存在手指50情況的紅外線720a的功率基本相同的光功率。
[0125]控制單元124包括用于根據(jù)其從監(jiān)測裝置750接收的值控制照射源的裝置。
[0126]因此控制將手指50對紅外線的穿透性考慮在內(nèi)。
[0127]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的可用于圖7和圖8所示的傳感器700的控制方法1100
的算法。
[0128]控制方法1100包括: [0129]-初始化步驟1102，在初始化步驟1102過程中，檢測裝置750向控制單元124發(fā)送表示其在沒有手指50的情況下接收的光功率的參考值；
[0130]-發(fā)送步驟1104，在發(fā)送步驟1104過程中，檢測裝置750向控制單元124發(fā)送表示其接收的光功率的值；
[0131]-計算步驟1106，在計算步驟1106過程中，控制單元124計算接收的值與參考值
之差;
[0132]-測試步驟1108，在測試步驟1108過程中，控制單元124檢查計算的差的絕對值是否大于預定差的絕對值；
[0133]-如果計算的差仍然低于預定差，執(zhí)行循環(huán)步驟1110，在循環(huán)步驟1110過程中，該程序循環(huán)回到發(fā)送步驟1104;
[0134]-如果計算的差大于預定的差，執(zhí)行控制步驟1112，在控制步驟1112過程中，控制單元124要求增加由照射源102發(fā)射的光功率；以及
[0135]-返回步驟1114，在返回步驟1114過程中，程序循環(huán)回到發(fā)送步驟1104。
[0136]圖9和圖10示出了傳感器900，其也包括控制照射源102的裝置，以根據(jù)手指50是否存在于通道1110中而控制照射源102的功率。
[0137]此處控制裝置包括一個或多個檢測裝置952和控制單元124。
[0138]此處檢測裝置952設置在提取區(qū)906a_d附近。
[0139]在不存在手指50的情況下，檢測裝置952實際上沒有接收紅外線，而當存在手指50時，檢測裝置952捕獲由手指50朝向波導104背散射的紅外線952。
[0140]因此，根據(jù)其接收的光功率，檢測裝置952向控制單元124發(fā)出表示該光功率的值，控制單元124根據(jù)該值控制照射源102，以通過其所包括的適當裝置增大或不增大照射源102發(fā)射的光功率。
[0141]為了防止檢測裝置952被由手指50的皮膚反射的紅外線干擾，每個檢測裝置均設置在制造在波導104中的孔950的底部，每個孔950具有大體上平行于提取方向116的軸線，以保護檢測裝置952免受由手指50直接反射的紅外線的干擾。
[0142]為防止檢測裝置952由穿過波導104的紅外線干擾，孔950的表面覆蓋有紅外線不能穿透的材料。
[0143]另一控制方法可包括:分析捕獲的靜脈網(wǎng)的圖像的平均對比度水平以及根據(jù)該平均對比度水平控制照射源102的發(fā)射。
[0144]在上述的每個實施方式中，設置有提取區(qū)106的面112構成提取面112，紅外線114、714a、714b通過提取面112被提取，并且圖像獲取裝置108設置成與提取面112相對。
[0145]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明第九實施方式的傳感器1200，其中傳感器1200包括:
[0146]-紅外線照射源102;
[0147]-波導1204，由紅外線照射源102照射并具有至少一個提取區(qū)1206，提取區(qū)1206旨在用于在至少一個主要提取方向116上從波導1204提取紅外線114，紅外線114穿過波導1204的提取面1212 ；
[0148]-圖像獲取裝置108，設置成與提取面1212相對，以在兩者之間限定通道118，活體的部分50可通過通道118的入口進入，并且該圖像獲取裝置108包括敏感元件110 ；
[0149]提取區(qū)1206或每個提取區(qū)均被設置成使得主提取方向116或每個主提取方向被定向以不與敏感元件11 0相交。
[0150]不同于之前的實施方式，傳感器1200的提取面1212不是承載提取區(qū)1206的面，而是與承載提取區(qū)1206的面相反的面。
[0151]提取區(qū)1206還可呈片的形式，其光學地聯(lián)接至波導1204的與提取面1212相對的面，并且此處提取區(qū)1206包括棱柱，更具體地包括用于反射的微棱鏡。
[0152]在每個微棱鏡相對于提取面1212的法線的斜度為70°的該實施方式中，主提取方向116與提取面1212的法線成約8°的角。提取區(qū)被這樣定位使得可以獲得角度變窄的發(fā)射層。
[0153]在該實施方式中發(fā)生反射的表面更大，并且光子耦合效率更好并具有更低的泄漏率。
[0154]所形成的層經(jīng)受增大基本發(fā)射的立體角的額外折射。
[0155]當然，可以將之前實施方式的教導應用至圖12中的實施方式。例如，可以將光源102設置在與通道118的入口相反的端部(圖2)，設置具有傾角的反射面，該傾角被設計成使傳輸?shù)募t外線折向并使其朝向每個提取區(qū)1206轉(zhuǎn)向。例如，可以提供與圖3類似的實施。還可以安裝保護板，該保護板放置成面對與提取面1212相反的面并包括防止紅外線通過但允許可見光譜中的射線通過的材料。還可以設置濾光板，該濾光板位于提取區(qū)1206與通道118之間并包括防止可見光譜中的射線通過但允許紅外線通過的材料。還可以使用控制裝置，該控制裝置設計成控制照射源102的功率。
[0156]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明第十實施方式的傳感器1300。
[0157]傳感器1300包括:
[0158]-紅外線照射源1302；以及[0159]-圖像獲取裝置108。
[0160]傳感器1300還包括波導1304，波導1304由紅外線照射源1302照射并包括第一提取區(qū)1306b和第二提取區(qū)1306a，第一提取區(qū)1306b和第二提取區(qū)1306a的每個均旨在分別在主提取方向1316a和1316b上從波導1304提取紅外線1314a和1314b，紅外線1314a和1314b穿過波導1304的提取面1312。
[0161]圖像獲取裝置108設置成面對提取面1312，以在兩者之間限定通道118?；铙w的部分50可通過通道118的入口進入，并且該圖像獲取裝置108包括敏感元件110。
[0162]每個提取區(qū)域1306a，1306b使得主提取方向1316a、1316b被定向以不與靈敏元件110相交。
[0163]在圖13示出的本發(fā)明的實施方式中，每個提取區(qū)1306a、1306b由提取面1312承
載。
[0164]照射源1302具有第一照射元件1303b和第二照射元件1303a，其中第一照射元件1303b照射波導1304的設置成與通道118的入口位于相同側上的邊緣，第二照射元件1303a照射波導1304的設置成與通道118的入口位于相反側上的邊緣。照射元件1303a和照射元件1303b例如為二極管陣列型。
[0165]此處每個提取區(qū)1306a、1306b包括微棱鏡。
[0166]第一提取區(qū)1306b設置在第一照射元件1303b與第二提取區(qū)1306a之間，并且被設計成提取從第一照射元件1303b發(fā)出的紅外線1314b。
[0167]第二提取區(qū)1306a設置在第二照射元件1303a與第一提取區(qū)1306b之間，并且被設計成提取從第二照射元件1303a發(fā)出的紅外線1314a。
[0168]提取區(qū)1306a和提取區(qū)1306b使得穿過第一提取區(qū)1306b從波導1304提取的紅外線1314b與穿過第二提取區(qū)1306a從波導1304提取的紅外線1314a在通道118中活體的部分50易于被定位且位于圖像獲取裝置108上游的位置處朝向彼此聚集。
[0169]因此可以平衡部分50的照射。
[0170]當然，本發(fā)明并不限于所描述的示例和實施方式，而本領域的技術人員能夠得到本發(fā)明的多種變型。
【權利要求】
1.一種用于活體的一部分(50)的靜脈網(wǎng)的傳感器(100，200，300，400，500，600，700，900，1200，1300)，包括: -紅外線照射源(102，1302);以及 -圖像獲取裝置(108)， 所述傳感器(100，200，300，400，500，600，700，900，1200，1300)還包括波導(104，204，304，404，1204，1304)，所述波導(104，204，304，404，1204，1304)由所述紅外線照射源(102，1302)照射并具有至少一個提取區(qū)(106，450，506，906a_d，1206，1306a, 1306b),所述至少一個提取區(qū)(106，450，506，906a-d，1206，1306a, 1306b)旨在在至少一個主提取方向(116，452，550，1316，1316b)上從所述波導(104，204，304，404，1204，1304)提取紅外線(114，714a，714b，1314a，1314b)，所述紅外線(114，714a，714b，1314a，1314b)通過所述波導(104，204，304，404，1204，1304)的提取面(112，1212，1312)， 其中，所述圖像獲取裝置(108)設置成面對所述提取面(112，1212，1312)，以在兩者之間限定通道(118)，所述活體的一部分(50)能夠通過所述通道(118)的入口進入，并且所述圖像獲取裝置(108)包括敏感元件(110)，并且 所述提取區(qū)(106，450，506，906a-d，1206，1306a, 1306b)均使得所述主提取方向(116，452，550，1316a，1316b)均被定向以避免與所述敏感元件(110)相交。
2.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(1200)，其中所述提取區(qū)(1206)均由與所述提取面(1212)相反的面承載。
3.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(100，200，300，400，500，600，700，900，1300)，其中所述提取區(qū)(106，506，906a-d，1306a, 1306b)均由所述提取面(112，1312)承載。`
4.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(100，200，300，400，500，600，700，900)，其中所述提取區(qū)至少之一(450 )包括制造在所述提取面(112 )中的斜面(450 )。
5.根據(jù)權利要求1 所述的傳感器(100，200，500，400，500，600，700，900，1200，1300)，其中所述提取區(qū)(106，506，906a-d，1206，1306a, 1306b)至少之一包括微棱鏡。
6.根據(jù)權利要求4和5所述的傳感器(400)，其中所述斜面(450)在所述波導(404)中紅外線(122)傳播的方向上位于所述微棱鏡的上游處。
7.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(200)，其中所述光源(102)設置成與所述通道(118)的入口相反，所述傳感器(200)包括準直裝置(252)，所述準直裝置(252)設置在所述照射源(102)與所述波導(204)之間并設計成使從所述照射源(102)發(fā)出的紅外線近似瞄準無限遠處，并且所述波導(204)在瞄準的紅外線(122)的路徑上具有反射面(250)，所述反射面(250)具有設計成使傳輸?shù)募t外線(122)折向并朝向所述提取區(qū)(106)或每個提取區(qū)轉(zhuǎn)向的傾角。
8.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(300)，其中所述光源(102)設置成與所述通道(118)的入口相反，所述傳感器(300)包括聚焦裝置(352)，所述聚焦裝置(352)設置在所述照射源(102)與所述波導(304)之間并設計成使從所述照射源(102)發(fā)出的紅外線朝向焦點(354)聚焦，并且所述波導(304)在聚焦的紅外線(122)的路徑上具有反射面(350)，所述反射面(350)設置成距離所述焦點(354) —段距離并設計成將紅外線(122)反射并致使紅外線(122)朝向所述提取區(qū)(106)轉(zhuǎn)向。
9.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(1300)，其中所述波導(1304)具有第一提取區(qū)(1306b)和第二提取區(qū)(1306a)，其中所述紅外線照射源(1302)具有第一照射元件(1303b)和第二照射元件(1303a)，所述第一照射元件(1303b)照射所述波導(1304)的設置在所述通道(118)的入口側上的邊緣，所述第二照射元件(1303a)照射所述波導(1304)的設置在與所述通道(118)的入口相反的一側上的邊緣，其中所述第一提取區(qū)(1306b)設置在所述第一照射元件(1303b)與所述第二提取區(qū)(1306a)之間并設計成提取從所述第一照射元件(1303b)發(fā)出的紅外線(1314b)，所述第二提取區(qū)(1306a)設置在所述第二照射元件(1303a)與所述第一提取區(qū)之間并設計成提取從所述第二照射元件(1303a)發(fā)出的紅外線(1314a)，并且其中所述提取區(qū)(1306a, 1306b)使得由所述第一提取區(qū)(1306b)提取的紅外線(1314b)與由所述第二提取區(qū)(1306a)提取的紅外線(1314a)在所述通道(118)中所述一部分(50)易于定位的位置處朝向彼此聚集。
10.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(600)，包括保護板(650)，所述保護板(650)放置成面對與所述提取面(112)相反的面并包括防止紅外線通過但允許可見光譜中的射線通過的材料。
11.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(600)，包括濾光板(652)，所述濾光板(652)放置在所述提取區(qū)(106)與所述通道(118)之間并包括防止可見光譜中的射線通過但允許紅外線通過的材料。
12.根據(jù)權利要求1所述的傳感器(700，900)，還包括設計成控制所述照射源(102)的控制裝置(750，952，124)?！?br> 13.根據(jù)權利要求12所述的傳感器(700，900)，其中所述控制裝置包括:控制單元(124)，設計成控制所述照射源(102);以及至少一個檢測裝置(750，952)，設計成向所述控制單元(124)發(fā)送表示接收的照射功率的值，所述控制單元(124)包括用于根據(jù)所述值控制所述照射源(102)的裝置。
14.根據(jù)權利要求12所述的傳感器(700)，其中所述檢測裝置或每個檢測裝置(750)放置在所述敏感元件(110)附近。
15.根據(jù)權利要求12所述的傳感器(900)，其中所述檢測裝置(952)或每個檢測裝置設置在所述至少一個或所述提取區(qū)(906a-d)附近。
16.根據(jù)權利要求15所述的傳感器(900)，其中所述檢測裝置(952)或每個檢測裝置設置在制造在所述波導(104)中的孔的底部，所述孔(950)具有大體上平行于所述提取方向(116)的軸線。
17.根據(jù)權利要求16所述的傳感器(900)，其中所述孔或每個孔(950)的表面覆蓋有紅外線不能穿透的材料。
18.一種用于控制根據(jù)權利要求13所述的傳感器(700)的方法(1100)，包括: -初始化步驟(1102)，在所述初始化步驟過程中所述檢測裝置(750)向所述控制單元(124)發(fā)送表示其在不存在所述活體的一部分的情況下接收的光功率的參考值， -發(fā)送步驟(1104)，在所述初始化步驟過程中所述檢測裝置(750)向所述控制單元(124)發(fā)送表示其接收的光功率的值， -計算步驟(1106)，在所述計算步驟(1106)過程中，所述控制單元(124)計算接收的值與所述參考值之間的差， -測試步驟(1108)，在所述測試步驟(1108)過程中，所述控制單元(124)檢查計算的差的絕對值是否大于預定差的絕對值， -如果所述計算的差小于所述預定差，執(zhí)行循環(huán)步驟(1100)，在所述循環(huán)步驟(1100)過程中，程序循環(huán)回到所述發(fā)送步驟(1104 )， -如果所述計算的差大于所述預定差，執(zhí)行控制步驟(1112)，在所述控制步驟(1112)過程中，所述控制單元(124)要求增加由所述照射源(102)發(fā)射的光功率，以及 -返回步驟(1114)，在所述返回步驟(1114)過程中，所述程序循環(huán)回到所述發(fā)送步驟(110 4)。
【文檔編號】G06K9/20GK103429151SQ201280013863
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年2月22日 優(yōu)先權日:2011年3月18日
【發(fā)明者】吉萊斯·蒙特利特, 馬修·達波伊斯, 邁克爾·克魯查加, 西爾萬·皮卡德 申請人:茂福公司