本實用新型涉及生物識別領(lǐng)域，具體而言，涉及一種虹膜識別裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的虹膜識別器，其光源的出光面和拍攝鏡頭的表面是平行設(shè)置的。在拍攝虹膜的時候，人眼一般需要正對拍攝鏡頭的表面中心，即虹膜中心位于鏡頭的主光軸上，才能夠?qū)缒D像進(jìn)行完整的拍攝記錄，然而由于光源和拍攝鏡頭之間存在一定的距離，使得從光源的出光面中心出射的功率密度最大的光束不能夠完全入射到人眼中，只有光源靠近拍攝鏡頭一側(cè)發(fā)出的光強(qiáng)較弱的發(fā)散光束才能作為實際拍攝的光源，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的光利用率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種虹膜識別裝置及系統(tǒng)，其通過以一定夾角傾斜設(shè)置的第一光源和拍攝組件，提升在虹膜拍攝時光源的照明效率。

本實用新型的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一方面，本實用新型實施例提供了一種虹膜識別裝置，其包括殼體、第一光源及拍攝組件，所述拍攝組件設(shè)置于所述殼體的中間，所述第一光源設(shè)置于所述殼體的一側(cè)，所述第一光源的出光面的垂直中心線與所述拍攝組件的主光軸方向具有拍攝角度α，所述第一光源出光面的中心到所述拍攝組件收光面的中心的距離為中心間距L1，所述第一光源的出光面的垂直中心線與所述拍攝組件的主光軸的交點(diǎn)到所述拍攝組件收光面的中心的距離為觀察距離L2，所述拍攝角度α＝arctan(L1/L2)。

在本實用新型較佳的實施例中，所述虹膜識別裝置還包括第二光源，所述第二光源以所述拍攝組件為中心與所述第一光源對稱設(shè)置在所述殼體的兩側(cè)。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一光源與所述殼體鉸接，以使所述第一光源在所述第一光源出光面的中心到所述拍攝組件的收光面的中心連線與所述拍攝組件的主光軸構(gòu)成的平面內(nèi)調(diào)整角度。

在本實用新型較佳的實施例中，所述拍攝組件包括鏡頭和光電傳感器，由所述第一光源發(fā)出的光經(jīng)拍攝虹膜表面反射，再經(jīng)過所述鏡頭入射到所述光電傳感器的光敏面上。

在本實用新型較佳的實施例中，所述鏡頭為連續(xù)變倍鏡頭。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一光源為LED發(fā)光單元。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一光源的發(fā)光波長范圍為750nm到900nm。

在本實用新型較佳的實施例中，所述拍攝組件與所述殼體可拆卸式固定連接。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一光源與所述殼體可拆卸式連接。

另一方面，本實用新型實施例還提供了一種虹膜識別系統(tǒng)，其特征在于，包括支撐架和如上所述的虹膜識別裝置，所述支撐架與所述虹膜識別裝置的殼體兩側(cè)分別鉸接，以使所述虹膜識別裝置與所述支撐架的相對角度可調(diào)節(jié)。

和現(xiàn)有的虹膜識別器相比，本實用新型提供的虹膜識別裝置及系統(tǒng)通過將第一光源和拍攝組件以一定夾角即拍攝角度α相對傾斜設(shè)置，使得第一光源發(fā)出的光束在朝向拍攝組件主光軸的方向上的功率密度更高，光強(qiáng)分布更為密集，在拍攝虹膜時的照明效果更好，整個系統(tǒng)的光學(xué)利用率更高。另外，拍攝角度α、中心間距L1和觀察距離L2之間滿足關(guān)系式α＝arctan(L1/L2)，當(dāng)人眼正對拍攝組件且位于第一光源的出光面的垂直中心線與拍攝組件的主光軸的交點(diǎn)的位置時，虹膜識別裝置的照明效果能夠達(dá)到最好，相對于現(xiàn)有技術(shù)提高了虹膜拍攝的效果，有效縮短了虹膜識別所需的時間，提升了裝置的工作效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型第一實施例提供的虹膜識別裝置第一視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型第一實施例提供的虹膜識別裝置第二視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型第一實施例提供的虹膜識別裝置的工作示意圖；

圖4為本實用新型第一實施例提供的虹膜識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型第二實施例提供的虹膜識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-殼體；200-第一光源；300-拍攝組件；400-第二光源；1000-虹膜識別裝置；1500-支撐架；2000-虹膜識別系統(tǒng)。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

對于描述光束前進(jìn)過程的術(shù)語，例如“射入”、“經(jīng)過”、“通過”、“透射”等并不表示要求光束完全穿透或是分束，而是描述一種光學(xué)變化或光學(xué)處理。如“通過”僅僅是指光束經(jīng)過該光學(xué)元件之后發(fā)生了光學(xué)上的變化，使光束受到處理而獲得解決技術(shù)問題所需要的光束，根據(jù)具體實施方案中光學(xué)元件的不同，可能是反射也可能是透射。另外，“透射”是指光束入射到某一物質(zhì)分界面發(fā)生折射并穿透該分界面的現(xiàn)象，與“反射”相對。

此外，術(shù)語“水平”、“豎直”、等術(shù)語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

此外，“輸入”、“輸出”、“返回”、“形成”等術(shù)語應(yīng)理解為是描述一種光學(xué)、電學(xué)變化或光學(xué)、電學(xué)處理。如“形成”僅僅是指光信號或電信號通過該元件、儀器或裝置之后發(fā)生了光學(xué)上或電學(xué)上的變化，使得所述光信號或所述電信號受到處理，進(jìn)而獲得實施技術(shù)方案或解決技術(shù)問題所需要的信號。

在本實用新型的具體實施例附圖中，為了更好、更清楚的描述虹膜識別裝置及系統(tǒng)中各結(jié)構(gòu)元件的工作原理，表現(xiàn)其中各部分的連接關(guān)系，只是明顯區(qū)分了各元件之間的相對位置關(guān)系，并不能構(gòu)成對元件或結(jié)構(gòu)內(nèi)的光路方向、連接順序及各部分結(jié)構(gòu)大小、尺寸、形狀的限定。

第一實施例

請參照圖1，本實施例提供了一種虹膜識別裝置1000，其包括殼體100、第一光源200及拍攝組件300，所述拍攝組件300設(shè)置于所述殼體100的中間，所述第一光源200設(shè)置于所述殼體100的一側(cè)。

請參照圖2，本實施例中，所述殼體100的形狀大致為凹形，所述第一光源200設(shè)置在位于殼體100左側(cè)的位置，所述拍攝組件300設(shè)置于殼體100中間的凹陷處。在本實施例的優(yōu)選實施方案中，所述第一光源200出光面的中心到所述拍攝組件300收光面的中心之間的連線，與所述拍攝組件300的主光軸垂直。

本實施例中，所述第一光源200的出光平面設(shè)置的方向朝向所述拍攝組件300傾斜。所述第一光源200的出光面的垂直中心線的方向，與所述拍攝組件300的主光軸方向，具有拍攝角度α，所述第一光源200出光面的中心到所述拍攝組件300收光面的中心的距離為中心間距L1，所述第一光源200的出光面的垂直中心線與所述拍攝組件300的主光軸的交點(diǎn)到所述拍攝組件300收光面的中心的距離為觀察距離L2，所述中心間距L1、觀察距離L2與拍攝角度α之間即滿足關(guān)系式α＝arctan(L1/L2)。

本實施例中，所述第一光源200到所述拍攝組件300之間的中心間距L1，可以是固定的，也可以是能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)的。例如，通過在殼體100左側(cè)設(shè)置伸縮桿，并將所述第一光源200安裝到所述伸縮桿上，該伸縮桿能夠在所述第一光源200到所述拍攝組件300之間連線所在的直線上移動，即可通過操作該伸縮桿使第一光源200到所述拍攝組件300的距離發(fā)生變化，實現(xiàn)所述第一光源200與所述拍攝組件300之間的中心間距L1的調(diào)節(jié)。

本實施例中，所述第一光源200相對于所述殼體100的傾斜角度是可調(diào)的。例如，將所述第一光源200與所述殼體100通過鉸鏈鉸接，使得所述第一光源200的出光面的垂直中心線與所述拍攝組件300的主光軸的夾角，即拍攝角度α可以在由所述第一光源200到所述拍攝組件300的連線與所述拍攝組件300的主光軸構(gòu)成的平面內(nèi)自由調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，拍攝角度α的可調(diào)節(jié)范圍為0到90°。

本實施例中，所述第一光源200可以是LED發(fā)光單元，其發(fā)光波長范圍為750nm到900nm的紅外光，其對虹膜拍攝的照明效果相對可見光更好，且不會刺激人眼。優(yōu)選的，所述第一光源200的發(fā)光波段峰值在850nm左右。

本實施例中，所述拍攝組件300可以包括鏡頭和光電傳感器。所述鏡頭可以是由多個透鏡組成的透鏡組，用于將由人眼反射的物光收集并匯聚，最終在所述光電傳感器的光敏面上成像。所述鏡頭中透鏡組的主光軸可以認(rèn)為是拍攝組件300的主光軸。

本實施例中，所述光電傳感器可以是CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體元件)。光電傳感器的光敏面正對所述拍攝組件300的鏡頭且與鏡頭的主光軸垂直，用于接收由人眼反射的物光通過鏡頭形成的成像光信號，并可將光信號轉(zhuǎn)換為攜帶圖像信息的電信號，以在后續(xù)的圖像采集中進(jìn)一步對圖像信號進(jìn)行輸出，形成虹膜的數(shù)字圖像，實現(xiàn)對虹膜的拍攝。

本實施例中，優(yōu)選的，所述拍攝組件300的鏡頭可以是連續(xù)變倍鏡頭，其能夠在一定范圍內(nèi)進(jìn)行焦距的調(diào)節(jié)，以此來適用對不同距離人眼的拍攝。由于鏡頭的設(shè)計已經(jīng)很成熟，只需要根據(jù)攝像光路的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行鏡頭的選擇，需要保證鏡頭的像面與光電傳感器的光敏面重合，以獲得較好的成像質(zhì)量。

本實施例中，所述的第一光源200的發(fā)光面可以指的是第一光源200最外層的用于光束通過的透明介質(zhì)材料的表面。可以理解的是，沿第一光源200的發(fā)光面的垂直中心線出射的光束的功率密度最高，光強(qiáng)最大；而偏離所述發(fā)光面的垂直中心線出射的光束的功率密度，與偏離所述發(fā)光面的垂直中心線的角度呈反比例衰減，即偏離角度越大，偏離光束與發(fā)光面的垂直中心線處光束的相對光強(qiáng)就越弱。

本實施例中，所述的拍攝組件300的收光面可以指的是拍攝組件300的鏡頭最靠近物體側(cè)的透鏡的物方表面，該透鏡表面的中心位于所述鏡頭的主光軸上。

請參照圖3，本實施例提供的虹膜識別裝置1000在虹膜拍攝時，人眼正對拍攝組件300的鏡頭，視線與所述鏡頭的主光軸平行。由第一光源200發(fā)出的光束入射到人眼的虹膜表面，再由人眼反射形成物光入射到拍攝組件300中，經(jīng)過拍攝組件300的鏡頭在拍攝組件300內(nèi)的光電傳感器的光敏面上成像，并轉(zhuǎn)換為虹膜圖像信號進(jìn)行后續(xù)的圖像識別。

可以理解的是，虹膜識別時人眼必須位于拍攝組件300的主光軸上，此時要保證好的照明效果，還需要人眼位于第一光源200的發(fā)光面的垂直中心線上，因此當(dāng)拍攝組件300的主光軸與第一光源200發(fā)光面的垂直中心線存在交點(diǎn)，且人眼位于該交點(diǎn)拍攝時，整個光學(xué)系統(tǒng)的照明效果最好，光學(xué)利用率最高。但實際拍攝中，人眼與拍攝組件300的距離不是每次都相同的，因此最佳拍攝點(diǎn)距離拍攝組件300的收光面的觀察距離L2會產(chǎn)生變化，由于第一光源200和拍攝組件300的中心間距L1一般情況下是不變的，由式α＝arctan(L1/L2)可以得知，拍攝角度α隨觀察距離L2的增大逐漸減小。根據(jù)人眼的位置，及時調(diào)整第一光源200的傾斜角，直至第一光源200發(fā)光面的垂直中心線與拍攝組件300的主光軸的夾角調(diào)整至由式α＝arctan(L1/L2)計算得出的拍攝角度α值，此時第一光源200的照明效果可以達(dá)到最佳。

例如，中心間距L1＝26.7mm，觀察距離L2＝250mm時，第一光源200發(fā)光面的垂直中心線與拍攝組件300的主光軸的夾角即拍攝角度α可以調(diào)整至α＝arctan(26.7/250)≈6.1°。

特別的，為了使第一光源200和拍攝組件300能夠在不同情況下進(jìn)行更換，第一光源200和殼體100可以是可拆卸式連接，拍攝組件300和殼體100可以是可拆卸式固定連接。

本實施例提供的虹膜識別裝置1000，通過將第一光源200朝向拍攝組件300傾斜設(shè)置，使得系統(tǒng)的照明效果更好，相對于現(xiàn)有技術(shù)，其拍攝的虹膜圖像匹配程度高，有效縮短了虹膜識別所需的時間，提升了裝置的工作效率。

請參照圖4，本實施例還提供了一種虹膜識別系統(tǒng)2000，包括支撐架1500和如上所述的虹膜識別裝置1000，所述支撐架1500與所述虹膜識別裝置1000的殼體100兩側(cè)分別鉸接，以使所述虹膜識別裝置1000與所述支撐架1500的相對角度可調(diào)節(jié)。

在具體實施中，可以在將所述支撐架1500固定之后，調(diào)節(jié)虹膜識別裝置1000的俯仰角至合適的位置，再將虹膜識別裝置1000的位置固定，以適應(yīng)不同的測量位置。

第二實施例

請參照圖5，本實施例提供了一種虹膜識別裝置1000，與上述第一實施例最大的不同在于，本實施例中的虹膜識別裝置1000還包括第二光源400，所述第二光源400以拍攝組件300為中心與第一光源200對稱設(shè)置在所述殼體100的兩側(cè)。

可以理解的是，第二光源400朝向拍攝組件300主光軸的傾斜設(shè)置角度，和所述第一光源200朝向拍攝組件300主光軸的傾斜設(shè)置角度相同，第一光源200和第二光源400可以同時對同一拍攝物體進(jìn)行照明。

本實施例中，所述第二光源400和第一光源200的功能可以是相同的，也可以是不同的。例如，第二光源400的發(fā)光波段可以與第一光源200不同，例如第一光源200設(shè)置為800nm，第二光源400設(shè)置為900nm，以適應(yīng)不同吸收率的拍攝物體。

特別的，本實施例提供的虹膜識別裝置1000還可以在不調(diào)整位置的情況下同時進(jìn)行對人雙眼的拍攝。例如，在人眼正對拍攝組件300且位置固定時，第一光源200開啟，第二光源400關(guān)閉，第一光源200先對靠近所述第一光源200的人眼進(jìn)行照明。待靠近所述第一光源200的眼睛拍攝結(jié)束之后，關(guān)閉第一光源200，再開啟第二光源400，對遠(yuǎn)離所述第一光源200的眼睛進(jìn)行照明。最后，拍攝到的兩幅圖像即分別記錄了人的左右眼虹膜圖像。

實際拍攝中，由于在近距離時，人雙眼之間的間距不可被忽略，而單一鏡頭的拍攝組件300可能不能在同一位置拍攝到完整的雙眼圖像，因此還可以將拍攝組件300替換為雙鏡頭，分別對人的雙眼進(jìn)行拍攝。

本實施例提供的虹膜識別裝置1000通過設(shè)置雙光源，使得從拍攝組件300兩側(cè)入射到人眼的光束更均勻，拍攝圖像不會出現(xiàn)一明一暗，提高了圖像質(zhì)量，相對于上述第一實施例，其虹膜識別效果更好，對不同環(huán)境的適應(yīng)性更高。

綜上所述，本實用新型提供的虹膜識別裝置及系統(tǒng)通過將第一光源和拍攝組件以一定夾角即拍攝角度α相對傾斜設(shè)置，使得第一光源發(fā)出的光束在朝向拍攝組件主光軸的方向上的功率密度更高，光強(qiáng)分布更為密集，在拍攝虹膜時的照明效果更好，整個系統(tǒng)的光學(xué)利用率更高。另外，拍攝角度α、中心間距L1和觀察距離L2之間滿足關(guān)系式α＝arctan(L1/L2)，當(dāng)人眼正對拍攝組件且位于第一光源的出光面的垂直中心線與拍攝組件的主光軸的交點(diǎn)的位置時，虹膜識別裝置的照明效果能夠達(dá)到最好，相對于現(xiàn)有技術(shù)提高了虹膜拍攝的效果，有效縮短了虹膜識別所需的時間，提升了裝置的工作效率。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。