用于虹膜成像的優(yōu)化成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成像裝置和方法，該成像裝置和方法使得能夠獲取對象的眼睛的一個(gè) 或多個(gè)特征的圖像用于生物識(shí)別。該發(fā)明具體地可操作用于優(yōu)化用于虹膜圖像捕捉和虹膜 識(shí)別的成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知用于基于臉部特征(包括眼睛的特征）的生物識(shí)別的方法。用于虹膜識(shí)別的方 法實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別技術(shù)，以將獲取的對象的虹膜的圖像相對先前獲取的對象虹膜的圖像比 較，且憑此確定或核實(shí)對象的身份。使用數(shù)學(xué)/統(tǒng)計(jì)算法，基于圖像編碼與獲取的虹膜圖像 相對應(yīng)的數(shù)字模板。將數(shù)字模板與先前編碼的數(shù)字模板(與先前獲取的虹膜圖像相對應(yīng))的 數(shù)據(jù)庫對比，用于定位匹配且憑此確定或核實(shí)對象的身份。
[0003] 用于虹膜識(shí)別的裝置可包括用于捕捉對象的虹膜(多個(gè)虹膜)的圖像的成像裝置， 和用于將所捕捉圖像與先前存儲(chǔ)虹膜圖像信息對比的圖像處理裝置。成像裝置和圖像處理 裝置可包括單獨(dú)設(shè)備，或可結(jié)合于單個(gè)設(shè)備內(nèi)。
[0004] 雖然虹膜識(shí)別裝置已經(jīng)作為專用或獨(dú)立設(shè)備在先前已可用，但越來越期望將虹膜 識(shí)別能力合并入具有內(nèi)置相機(jī)的移動(dòng)通信設(shè)備或移動(dòng)計(jì)算設(shè)備(統(tǒng)稱為"移動(dòng)設(shè)備"），如例 如，移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助手、平板電腦或膝上型設(shè)備。
[0005] 但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)設(shè)備內(nèi)的相機(jī)旨在作為能夠捕捉其位置距移動(dòng)設(shè)備大范圍 距離內(nèi)的物體的圖像的一般用途相機(jī)而操作。出于生物識(shí)別目的用于獲取虹膜圖像的考慮 與適用于非虹膜圖像的圖像獲取的考慮顯著不同。具體而言，虹膜成像具體使將對象虹膜 安置于規(guī)定圖像捕捉區(qū)域內(nèi)成為必要，從而成像裝置所獲取的虹膜圖像滿足物體平面的最 低像素分辨率。假定虹膜尺寸和通常用于移動(dòng)設(shè)備相機(jī)內(nèi)的圖像傳感器的像素尺寸，配置 相機(jī)以捕捉在圖像平面具有適當(dāng)虹膜直徑的虹膜圖像，要求具體的物距（即，對象的虹膜要 求被放置的距離）。通過要求物體被放置于距離相機(jī)很近以獲得具有適當(dāng)清晰度和細(xì)節(jié)的 圖像，以這種方式配置內(nèi)置于移動(dòng)設(shè)備內(nèi)的相機(jī)可使得相機(jī)不適用于多種用途(如用于虹 膜成像，同時(shí)保持一般用途攝影功能）。
[0006] 用于更改相機(jī)物體平面的現(xiàn)有技術(shù)解決方法通常包括變焦透鏡類型布置，其中透 鏡組件包括可沿透鏡組件的主體軸向滑動(dòng)的一些單個(gè)透鏡，以改變透鏡組件的焦距和放大 率。但是，變焦透鏡昂貴且體積龐大，二者都為在內(nèi)置于移動(dòng)設(shè)備內(nèi)的相機(jī)內(nèi)使用提供嚴(yán)重 的限制因素。
[0007] 由固定焦點(diǎn)相機(jī)的兩用引起的擔(dān)憂是，虹膜圖像捕捉通常依賴于紅外（IR)波長， 而非虹膜圖像捕捉常常尋求通過使用IR截止濾光片(濾光片反射或吸收IR波長，同時(shí)允許 可見波長透過透鏡組件且至圖像傳感器)消除IR波長。
[0008]因此該發(fā)明的目標(biāo)是提供有效且廉價(jià)的機(jī)制，以配置虹膜成像裝置或置于移動(dòng)設(shè) 備內(nèi)的相機(jī)，從而虹膜成像裝置或相機(jī)可優(yōu)化用于虹膜成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明包括用于配置具有圖像傳感器和光學(xué)組件的成像裝置的方法，該光學(xué)組件 包括圖像側(cè)表面和物體側(cè)表面，且配置用于使物體平面在圖像傳感器的成像表面上成像。 該方法改變成像裝置的第一成像配置以實(shí)現(xiàn)所述成像裝置的第二成像配置，其中，改變第 一成像配置包括在光學(xué)組件的圖像側(cè)表面和成像表面之間插入折射光學(xué)元件。
[0010] 該方法可替換地包括修改成像裝置的第一成像配置，以實(shí)現(xiàn)所述成像裝置的第二 成像配置，其中，修改第一成像配置包括從光學(xué)組件的圖像側(cè)表面和成像表面之間去除折 射光學(xué)元件。
[0011] 在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種配置用于從第一成像配置向第二成像配置切 換的成像裝置。該裝置包括具有成像表面的圖像傳感器、包括圖像側(cè)表面和物體側(cè)表面和 折射光學(xué)元件的光學(xué)組件。在第一成像配置中，光學(xué)組件可使位于第一物體平面的物體的 焦距內(nèi)圖像(in-f 〇CUS image)在成像表面上成像，該第一物體平面位于遠(yuǎn)離光學(xué)組件的物 體側(cè)表面的第一物距處。在第二成像配置中，光學(xué)組件可使位于第二物體平面的物體的焦 距內(nèi)圖像在成像表面上成像，該第二物體平面位于遠(yuǎn)離光學(xué)組件的物體側(cè)平面的第二物距 處。所述裝置內(nèi)的折射光學(xué)元件可配置為插入在光學(xué)組件的圖像側(cè)表面和圖像傳感器之 間，以從第一成像配置切換至第二成像配置。
[0012] 在方法或裝置實(shí)施方式中的折射光學(xué)元件可配置為(i)在成像表面方向上偏移光 學(xué)組件的圖像側(cè)主平面一偏移距離，和（ii)在成像表面方向上偏移光學(xué)組件的圖像側(cè)焦平 面該偏移距離。在第一成像配置中，光學(xué)組件可使位于第一物體平面的物體的焦距內(nèi)圖像 (in-focus image)在成像表面上成像，該第一物體平面位于遠(yuǎn)離光學(xué)組件的物體側(cè)表面的 第一物距處。在第二成像配置中，光學(xué)組件可使位于第二物體平面的物體的焦距內(nèi)圖像在 成像表面上成像，該第二物體平面位于遠(yuǎn)離光學(xué)組件的物體側(cè)平面的第二物距處，從而第 二物距大于第一物距。出于該發(fā)明的目的，移動(dòng)偏移距離為第一圖像平面(光學(xué)組件使位于 第一物體平面的物體的焦距內(nèi)圖像在該第一圖像平面上成像)和第二圖像平面(光學(xué)組件 使位于第二物體平面的物體的焦距內(nèi)圖像在該第二圖像平面上成像)之間的距離。
[0013] 在該發(fā)明的實(shí)施方式中，折射光學(xué)元件的寬度和折射率可被選取使得光學(xué)組件的 圖像側(cè)主平面和圖像側(cè)焦平面在成像表面方向上偏移該偏移距離。
[0014] 該發(fā)明的第一和第二成像配置的其中之一可被優(yōu)化用于虹膜成像。在實(shí)施方式 中，第一成像配置被優(yōu)化用于虹膜成像。
[0015] 折射光學(xué)元件在實(shí)施方式中可為平面平行元件。平面平行元件可包括濾光片。在 第一成像配置被優(yōu)化用于虹膜成像的實(shí)施方式中，濾光片可為紅外帶通濾光片。當(dāng)?shù)诙?像配置被優(yōu)化用于虹膜成像時(shí)，濾光片可為紅外截止濾光片。
[0016] 成像裝置的光學(xué)組件可為固定焦點(diǎn)光學(xué)組件。在該發(fā)明的實(shí)施方式中，光學(xué)組件 的焦距和成像表面和光學(xué)組件的圖像側(cè)表面之間的距離的至少一個(gè)或二者可在第一和第 二成像配置中保持恒定。
[0017] 存在其他光學(xué)元件位于所插入的元件和成像表面之間。這些其他光學(xué)元件可包括 但不限于圖像傳感器的部件，如平面平行蓋玻璃、彩色障板、其他濾光片、微透鏡、常規(guī)透鏡 元件等。
【附圖說明】
[0018] 圖1是配置用于基于虹膜圖像識(shí)別的移動(dòng)設(shè)備的功能性框圖。
[0019] 圖2示出成像裝置的實(shí)施方式。
[0020] 圖3示出成像裝置的基面。
[0021] 圖4、圖5和圖6示出在成像裝置內(nèi)的光學(xué)透鏡組件和圖像傳感器之間添加折射光 學(xué)元件的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 圖1是配置用于基于虹膜圖像的識(shí)別的移動(dòng)設(shè)備100的功能性框圖，包括成像裝置 102和圖像處理裝置104。成像裝置102獲取對象虹膜的圖像，且傳輸圖像至圖像處理裝置 104。通過成像裝置102捕捉的圖像可為靜止圖像或視頻圖像。此后，圖像處理裝置104分析 所獲取的圖像幀（多幀)且將對應(yīng)的數(shù)字特征組與基于先前獲取的虹膜圖像而編碼和存儲(chǔ) 的數(shù)字模板對比，以識(shí)別對象或以核實(shí)對象的身份。
[0023] 雖然未在圖1中示出，移動(dòng)設(shè)備100可包括其他部件，包括用于從視頻圖像中提取 靜止幀、用于處理和數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)、用于虹膜圖像登記(捕捉和存儲(chǔ)對象的虹膜信息和將 所存儲(chǔ)信息與該對象相關(guān)的處理)和比較(將從對象獲取的虹膜信息與在登記期間先前獲 取的信息比較，用于對象身份的識(shí)別或核實(shí)的處理），和用于支持移動(dòng)設(shè)備的部件之間的通 信。成像裝置、圖像處理裝置和移動(dòng)設(shè)備的其他部件可各自包括單獨(dú)設(shè)備或可結(jié)合于單個(gè) 移動(dòng)設(shè)備內(nèi)。
[0024]圖2示出具有外殼202、圖像傳感器204和光