[发明专利]用于图像采集设备的光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于图像采集设备的光学系统。

背景技术

于2014年8月8日提交的美国专利申请62/035,272(参考文献：FN-397P-US)公开了一种光学系统，该光学系统用于同时采集包括具有虹膜图案的面部的场景的可见图像和红外(IR)图像，该光学系统具有采集该场景的近红外(NIR)图像的视图，其中虹膜图案在整个图像传感器上充分展开，以使得基于虹膜的生物特征鉴别能够得到执行。

在美国专利申请62/035,272中，面部所处的距离通常在200mm至250mm之间，并且在8百万像素(Mp)传感器上对此类面部进行成像所需的焦距大约为4.65mm(具有200/4.65＝43的图像缩小，可使用小到65mm/43＝1.5mm对角线的传感器—65mm为眼睛之间的近似距离)。此类光学系统可结合到现代图像采集设备(包括智能电话、平板电脑和膝上型计算机)的相对较薄的壳体之内，从而使得基于用户虹膜的识别能够用于此类设备。

然而，在用户不希望将其面部定位在距离图像采集设备近至200mm至250mm以用于鉴别目的并且仅准备在其面部距离图像采集设备例如400mm处进行成像的情况下，诸如美国专利申请62/035,272中所公开的成像系统所需的焦距将增加至无法将该成像系统结合到薄型壳体内的程度。

例如，即便使用专门设计用于对面部内的眼睛区域进行成像的专用IR光学系统，同轴图像传感器和透镜也将需要介于f＝13.7mm和f＝7.1mm之间的焦距，该同轴图像传感器和该透镜包括入射光瞳，该入射光瞳被优化以在距离400mm处以F/2.4对对象诸如眼睛区域(尺寸40mm)进行成像，具体焦距取决于所采用的光学器件的类型。(对于这两个例子，图像缩小将为400/13.7＝29和400/7.1＝56，从而导致眼睛区域的图像尺寸分别为40mm/29＝1.4mm和40mm/56＝0.7mm(40mm为眼睛的近似尺寸)。)

为了聚焦可变距离处的对象，透镜或图像传感器将需要相对于彼此移动。在这种情况下，成像系统的总径迹长度(TTL)必须增加至大于7.1mm至13.7mm，由此使得在薄型壳体设备内的实施更加难以实行。

发明内容

根据第一方面，提供了一种根据权利要求1所述的用于图像采集设备的光学系统。

根据第二方面，提供了一种根据权利要求26所述的生物特征识别系统。

附图说明

现在将结合附图以举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1为根据第一实施方案的用于图像采集设备的光学系统的横截面；

图2为根据第二实施方案的用于示例性图像采集设备的光学系统的横截面；

图3为根据第三实施方案的用于图像采集设备的光学系统的横截面；

图4为根据第四实施方案的用于图像采集设备的光学系统的横截面；

图5为图1的光学系统的双目变型的横截面，其中每个透镜部分被布置成适应受试者相对于采集系统的移动；

图6为光学系统的双目变型的二分之一的横截面，以示出系统相对于其光轴的倾斜情况；

图7示出了图5和图6的光学系统的非球面系数；

图8示出了本发明的一个实施方案，其包括偏振片以减轻来自眼镜的眩光遮挡虹膜图像的问题；以及

图9示出了根据本发明的另一个实施方案的图像处理系统。

具体实施方式

现在参见图1，该图以横截面示出了根据本发明第一实施方案的用于图像采集设备的光学系统10。光学系统10包括具有正(凸状)对象侧表面13的折叠透镜12，该对象侧表面具有大约3.0mm的孔径光阑(AS)。透镜12的对象侧表面13关于定名为OA的光轴对称。

第一反射表面14以与光轴OA成α的角度设置在对象侧表面13后面。表面14由反射光谱中从约750nm到至少约900nm的红外波长的材料形成。

第一反射表面14充分延伸穿过光轴以反射通过对象侧表面13所收集的所有IR光，该对象侧表面13朝向与第一反射表面横向间隔开的第二反射表面16横向穿过光轴OA。同样，表面16由一种材料形成，该材料反射光谱中从约750nm到至少约900nm的红外波长。

在该实施方案中，表面14和表面16中的每一者互相平行，以与光轴成角度α＝45°设置并且表面14和表面16中的每一者关于横向于光轴(OA)延伸的轴线(TA)对称设置。因此，第二反射表面16将反射自所述第一反射表面14的IR光沿着平行于初始光轴OA延伸的轴线(PA)反射回去。