CN104040562A

CN104040562A - 具有远焦光学系统的非接触式指纹识别系统

Info

Publication number: CN104040562A
Application number: CN201280066209.7A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·J·西姆斯克; 盖伊·亚当斯
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2014-09-10
Also published as: JP2015505403A; WO2013154557A1; US20150097936A1; EP2836961A4; JP5877910B2; EP2836961A1

Abstract

指纹识别系统的一实施例可包括容纳器以及图像捕获设备，所述容纳器被配置成用于容纳手指，所述图像捕获设备光学地与所述容纳器连接，且被配置成用于从所述手指的目标区域捕获指纹的图像。所述图像捕获设备可包括远焦光学系统。所述指纹识别系统可被配置成使得所述图像捕获设备从所述目标区域捕获所述指纹的所述图像，不需要所述手指的所述目标区域与固体表面直接物理接触。

Description

具有远焦光学系统的非接触式指纹识别系统

背景技术

指纹被广泛地公认为是个人的唯一标识。指纹识别可用作证实身份的生物特征，以控制对例如出席限制区域、访问电子设备等。例如，传统的指纹检测器通常要求用户将手指或手置于该检测器上。检测器检测指纹并与登记的用户的指纹作比较。

附图说明

图1图示了根据一实施例的指纹识别系统。

图2是图示了根据另一实施例的指纹识别系统的框图。

图3图示了根据另一实施例的指纹识别系统的远焦光学系统的一示例。

图4A图示了根据另一实施例的指纹识别系统。

图4B显示了根据另一实施例的指纹识别系统的框架的正视图。

具体实施方式

在以下的详细描述中，参照形成本说明书一部分的多个附图，且多个附图中以图示的方式示出了多个具体实施例。在多个图中，遍布几个视图的相同的标号基本上描述类似的组件。可使用其它实施例，且可不脱离本公开的范围作出工艺、结构、逻辑以及电气上的改变。因此，以下详细的描述不具有限制意义。

图1图示了一指纹识别系统100，例如，生物指纹识别系统，被配置成用于捕获指纹。本文所用的术语“指纹”可指身体一部分上的嵴(ridge)(例如，有时称作摩擦嵴或表皮嵴)的图案，例如，人类的手指、脚趾等。指纹识别系统100可被配置成用于利用指纹证实用户的身份。指纹识别系统100可为安全系统的一部分，例如，电子设备、建筑物等的安全系统。

指纹识别系统100可包括容纳器110以及图像捕获设备120，容纳器110被配置成用于容纳手指，图像捕获设备120光学地连接至容纳器110。可配置指纹识别系统100，使得图像捕获设备120从手指的目标区域122捕获指纹，目标区域122与固体表面不直接物理接触。例如，容纳器110并因此其中容纳的手指，可与图像捕获设备120分离例如空气间隔124。对于一些实施例，可在手指处于半空中时从目标区域122捕获指纹。

目标区域122可包括指纹，例如，像摩擦嵴或表皮嵴这样的指纹。除了指纹外，目标区域122可包括像瞬态缺陷这样的其它特征(例如，微细特征)，例如，包括可追踪到的割伤、炎症、肿胀的毛孔、或其它损伤。例如，可追踪用户微观特征中的变化。例如，这样的追踪可指暂时的身份映射。除了指纹外，持续追踪微观特征中的变化可建立难以复制的生物特征，能够提高指纹识别过程的统计鲁棒性。

如传统的指纹检测器中常见的，在指纹识别期间要求手指接触固体表面会引发安全、健康以及装置风险。由于没有指纹“残留物”遗留在从图像捕获设备120到目标区域122的光路中，不用目标区域122触摸固体表面的优势可为更高的安全性。例如，在传统的指纹检测器中，在用户的指纹之前的部分(例如，被认为是指纹“残留物”)会留在手指和指纹传感器之间的光路中的固体表面上。

触摸这样的固体表面还会遗留致病菌，遗留的致病菌会传到随后的用户的手指上，存在健康风险。不用目标区域122触摸这样的固体表面的优势是减少传播致病菌的风险。

对于一些实施例，图像捕获设备120可包括光学系统(例如，一个或多个透镜，以及，对于一些实施例，一个或多个镜子)，例如，远焦光学系统126(例如，可被称为远焦透镜系统或远焦透镜)。远焦光学系统126可光学地连接至传感器127。远焦光学系统126可接收从目标区域122反射的电磁辐射形式的指纹的图像，且可将该图像传送至传感器127。

当目标区域122与远焦光学系统126隔开时，远焦光学系统126有助于从目标区域122捕获指纹，因此，允许目标区域122不接触像远焦光学系统126这样的固体表面而捕获指纹。下面结合图3讨论远焦光学系统126的一示例。

通常，远焦光学系统可有效地聚焦到无穷远(例如，可具有无限的焦距)，其光路中基本上没有净收敛或发散(例如，对于一些实施例可不具有净收敛或发散)，且可在非接触式对象距离进行操作。一些远焦光学系统可以以基本统一的放大倍率产生准直的电磁辐射，例如，光。远焦的优势是准直的、确定的视场可位于较大的相对距离，有助于目标区域122和固体表面之间的不接触。

对于一些实施例，指纹识别系统100可包括像摄像机129(例如，视频摄像机)这样的另一图像捕获设备，所述图像捕获设备朝向容纳器110，并因此朝向容纳器110中容纳的手指。摄像机129可用于在用户的手指正被容纳器110容纳时，捕获(例如，记录)用户的手指的各种手势。摄像机129使得为指纹识别系统100提供额外的安全水平的手势识别成为可能。

对于一些实施例，指纹识别系统100可包括一个或多个电磁辐射(例如，光)源130，被配置成用于用电磁辐射(例如，红外辐射、可见光或紫外辐射)的波束135照射容纳器110，并因此，照射容纳器110中容纳的手指。因此，图像捕获设备130可被配置成用于检测红外辐射、可见(例如，光)辐射和/或紫外辐射。以下，术语光将用于覆盖所有类型的电磁辐射，包括红外辐射、可见辐射以及紫外辐射。

对于一些实施例，光源130可被配置成用于发射独立于波束135之外的可见光的准直波束140。例如，准直波束140(并因此其源)可形成容纳器110并因此指纹识别系统100的准直系统的至少一部分。可替代地，波束135和波束140由单独的光源发射。对于一些实施例，波束140可带红颜色。

波束140可在交叉点142彼此交叉，交叉点142与图像捕获设备120中的远焦光学系统126对齐。例如，放置手指使得交叉点142落在目标区域122的预定的位置处，例如，目标区域122的中心，可正确地将目标区域122与远焦光学系统126对齐。在操作期间，目标区域122向远焦光学系统126反射来自波束135的光。

图2是指纹识别系统100的框图，包括表示容纳器110、图像捕获设备120以及摄像机129的方框。指纹识别系统100可包括控制器150，控制器150可连接至容纳器110、图像捕获设备120、摄像机129以及显示器155(例如，听觉显示器和/或视觉显示器)。

控制器150可被配置成用于使指纹识别系统100执行本文公开的方法。例如，控制器150可被配置成用于接收捕获的图像数据(例如，位图，表示来自图像捕获设备120的捕获的指纹)，并将捕获的图像数据与存储的图像数据(表示存储的指纹)作比较，该存储的图像数据存储在控制器150内的或控制器150外部的数据库(例如，指纹数据库)中，控制器150外部的数据库诸如例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网等内的网络服务器156。表示捕获的指纹的捕获的图像数据可称为捕获的指纹数据(例如，捕获的指纹)，表示存储的指纹的存储的图像数据可称为存储的指纹数据(例如，存储的指纹)。

控制器150可被配置成用于响应用户的捕获的指纹匹配该用户的存储的指纹，来(例如，通过证实用户身份)鉴权用户。也即，响应于表示用户的捕获的指纹的捕获的图像数据匹配表示存储的指纹的存储的图像数据。

控制器150可被配置成用于响应于从多个用户的手指捕获的指纹匹配多个存储的指纹来证实用户身份。对于一些实施例，控制器150可被配置成用于要求用户以特定顺序提供不同的手指以证实用户身份。换句话说，控制器150可被配置成用于响应于以特定顺序提供的用户的不同的指纹匹配特定顺序的存储的指纹，证实用户身份。

要求特定顺序不同的指纹的匹配可提高整体安全性，并可减少假阳性的机会。因此，指纹识别系统100可被配置成用于根据从以特定顺序提供的不同手指的目标区域122捕获的指纹鉴权(例如，证实)用户。

例如，如果发现一个手指的假阳性率为2×10^-4的误差概率，那么，两个不同的手指提供4×10^-8的误差概率。要求两个不同的手指以特定顺序减少了该概率，也即，存在选择8个非拇指手指中的第一个然后选择其中的一个不同手指的56种组合。这将假阳性的总概率减小到(40/56)×10^-9，这小于法医学鉴定要求的十亿分之一。因此，指纹识别系统100可被配置成用于提供法医等级的安全性。

对于一些实施例，控制器150可被配置成用于响应于假阳性的总概率达到特定等级，停止从以特定顺序提供的不同的手指的目标区域捕获指纹的过程，并鉴权用户。例如，控制器150可响应于从以特定顺序提供的特定数量的手指的目标区域捕获的指纹的匹配(例如，以特定顺序提供的两个不同的手指匹配)，例如，当假阳性的总概率小于十亿分之一时，停止该过程，并鉴权用户。

控制器150可响应于控制器150证实用户的身份，通过连接至控制器150的显示器155通知用户证实了身份。控制器150可被配置成用于响应于证实了用户的身份发送信号157。例如，可向电子设备发送信号157，该电子设备响应于接收信号157准许用户访问该电子设备。信号157可使电磁阀解锁门，等等。对于一些实施例，可向保安人员发送信号157，例如，通过连接至计算机的网络，以通知保安人员已证实了用户的身份。

对于其它实施例，可响应于控制器150证实用户的身份，将信号157设置成第一逻辑电平(例如，逻辑高)，第一逻辑电平使电子设备准许用户访问电子设备，使门解锁，通知保安人员已确定了用户的身份，等等。

如果未证实用户的身份，例如，用户的指纹未与指纹数据库中的任何指纹匹配，和/或用户的手指以错误的顺序提供，控制器150可通过显示器155将此通知用户。控制器150可被配置成用于响应于未证实用户身份，不发送信号157。对于其它实施例，可响应于控制器150不能证实用户的身份，将信号157设置成第二逻辑电平(例如，逻辑低)，第二逻辑电平阻止电子设备准许用户访问电子设备，阻止门解锁，通知保安人员未确定用户的身份，等等。因此，信号157可为用户身份的指示，例如，是否证实了用户身份的指示。

除了接收来自图像捕获设备120的指纹数据，控制器150可被配置成用于接收来自摄像机129的视频数据，该视频数据表示容纳器110容纳用户的手指时的该用户的手指的动作。控制器150可被配置成用于将来自摄像机129的视频数据与存储的预录的视频数据作比较，存储的预录的视频数据可存储在控制器150内的或控制器150外部的数据库(例如，视频数据库)中，例如，网络服务器156。

例如，控制器150可被配置成用于将摄像机129捕获的手指的手势与存储在数据库中的手指的手势作比较。如果摄像机129捕获的手势与数据库中存储的手势匹配，当通过指纹证实用户的身份时，进一步证实用户的身份。控制器150可响应于摄像机129捕获的手指的手势与数据库中存储的手指的手势不匹配，使显示器155显示错误消息，要求用户重新登入其指纹，和/或可向保安人员发送消息，表示潜在的安全警告。对于一些实施例，控制器150可被配置成用于响应于假阳性的总概率达到特定等级，例如，假阳性的总概率小于十亿分之一时，停止捕获及对比手势的过程，并指示手势匹配。例如，控制器150可被配置成用于响应于特定顺序的特定数量的手势的匹配，指示手势匹配。

控制器150可被配置成用于接收来自容纳器110的指示，该指示表示容纳器110是否已容纳手指。响应于接收容纳器110已容纳手指的指示，控制器150可使图像捕获设备120从手指的目标区域122捕获指纹的图像。

控制器150可被配置成用于在使图像捕获设备捕获指纹之前，确定目标区域122是否对准焦点和/或目标区域122是否正确地与远焦光学系统126对齐。控制器150可被配置成用于响应于接收容纳器110已容纳手指的指示，确定目标区域122是否对准焦点和/或目标区域122是否正确地与远焦光学系统126对齐。例如，控制器150可响应于容纳器110正容纳手指，接收来自容纳器110的具有第一逻辑电平(例如，逻辑高)的信号。当容纳器110中没有手指时，控制器150可接收来自容纳器110的具有第二逻辑电平(例如，逻辑低)的信号。注意到，对于一些实施例，当响应于一个事件执行一个或多个操作时，例如，接收信号，无需用户干预，该一个或多个操作被认为是自动执行。

当容纳器110中没有手指时，如图1中虚线所表示的，波束135中的一个可由传感器160接收，传感器160连接至控制器150，且传感器160可向控制器150发送具有第二逻辑电平的信号。但是，当手指在容纳器110中时，该手指阻止波束135被传感器160接收，且传感器160可向控制器150发送具有第一逻辑电平的信号。对于一些实施例，每个波束135可由连接至控制器150的各传感器160接收。

可替代地，当容纳器110中没有手指时，如图1中的虚线所表示的，波束140中的一个可由传感器162接收，传感器162连接至控制器150，且传感器162可向控制器150发送具有第二逻辑电平的信号。但是，当手指在容纳器110中时，该手指阻止波束140被传感器162接收，且传感器162可向控制器150发送具有第一逻辑电平的信号。对于一些实施例，每个波束140可由连接至控制器150的各传感器162接收。

对于一些实施例，控制器150可被配置成用于例如响应于确定目标区域122未正确地与远焦光学系统126对齐，执行反馈对齐方法，该反馈对齐方法正确地将目标区域122与远焦光学系统126对齐(图1)。目标区域122与远焦光学系统126的正确的对齐可为这样的对齐：允许由图像捕获设备120捕获目标区域122的预定的部分，例如，指纹的预定区域。

例如，预定的部分可有助于与存储的指纹的相同部分作比较，由此，允许控制器150确定用户的指纹是否与指纹数据库中的指纹匹配，因此，允许控制器150证实用户的身份。因此，控制器150可响应于确定所捕获的目标区域122的图像不包括预定部分，确定目标区域122未正确地对齐。

如果控制器150确定目标区域122未正确地对齐，控制器150可例如通过显示器155通知用户其手指未正确地对齐，且可指导用户重新放置其手指。然后，控制器150可响应于用户重新放置其手指，使图像捕获设备120捕获目标区域122的另一个图像，且控制器150可确定目标区域122现在是否正确地对齐。如果目标区域122正确地对齐，控制器150将使显示器155通知用户这种情况。如果控制器150确定目标区域122仍未正确地对齐，控制器150可通知用户其手指未正确地对齐，且可指导用户再次重新放置其手指。可重复该反馈对齐方法直至控制器150确定目标区域122与远焦光学系统126正确地对齐。例如，对于一些实施例，该反馈对齐方法可为交互的过程。

对于一些实施例，反馈对齐方法可与放置手指使得交叉点142位于目标区域122的预定点上一起使用。对于其它实施例，反馈对齐方法可与(例如，下面结合图4A和4B讨论的)框架一起使用，该框架被配置成用于将目标区域122与远焦光学系统126对齐。

注意到，如上面结合图1讨论的，放置手指使得交叉点142位于目标区域122的预定位置上，本身可足够正确地将目标区域122与远焦光学系统126对齐。对于一些实施例，可在指纹识别系统100上放置记号，以表示手指上对应目标区域122的位置，并表示正确对齐的交叉点142的目标区域122中的预定位置。可替代地，控制器150可使显示器155指示手指上对应目标区域122的位置，并指示正确对齐的交叉点142的目标区域122中的预定位置。

对于一些实施例，控制器150可被配置成用于例如响应于确定目标区域122未对准焦点，执行对焦方法，以将目标区域122对准焦点。调整远焦光学系统126到目标区域122的距离d(图1)，例如，通过移动远焦光学系统126和/或目标区域122可完成这样的调整。

例如，控制器150可移动远焦光学系统126直至控制器150确定目标区域122对准焦点。可替代地，控制器150可例如通过显示器155指导用户将其手指靠近或远离远焦光学系统126，直至其确定目标区域122对准焦点。例如，控制器150可使图像捕获设备122捕获至少部分目标区域122的图像，并确定该至少部分目标区域122是否在远焦光学系统126和/或用户手指的每个位置处均对准焦点。

控制器150可包括用于处理的处理器165，用于处理机器可读指令，例如，处理器可读(例如，计算机可读)指令。这些机器可读指令可存储在内存167中，例如，非瞬态计算机可用介质，且可为软件、固件、硬件或其结合的形式。机器可读指令可配置处理器165以允许控制器150使指纹识别系统100执行本文公开的方法和功能。换句话说，机器可读指令配置控制器150以使指纹识别系统100执行本文公开的方法和功能。

在硬件的解决方案中，机器可读指令可硬编码为处理器165(例如，专用集成电路(ASIC)芯片)的一部分。在软件或固件的解决方案中，指令可存储用于由处理器165获取。非瞬态计算机可用介质的一些其它示例可包括静态随机存取存储器(SRAM)或动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM或闪存)、磁介质以及光介质，无论是永久的或可移除的。一些面向消费者的计算机应用为以例如从互联网下载的方式提供给用户的软件解决方案，或可移除计算机可用非瞬态介质，例如，光盘只读存储器(CD-ROM)或数字化视频光盘(DVD)。

控制器150可包括存储设备169，例如，硬盘驱动器、可移动闪存，等等。存储设备169可被配置成用于存储指纹数据库，该指纹数据库包含与捕获的指纹作比较的指纹。存储设备169可进一步被配置成用于存储视频数据库，该视频数据库包含与摄像机129捕获的视频数据作比较的视频数据。处理器165可通过总线170连接至内存167及存储器169。

人机接口175可连接至控制器150。接口175可被配置成用于与多个输入设备接口，例如，键盘和/或定位设备，包括例如鼠标。接口175可被配置成用于与显示器155接口，显示器155可包括可起输入设备的作用的触摸屏。

对于一些实施例，用户可通过接口175启动指纹识别系统100的操作。也即，指纹识别系统100可响应于用户向接口175的输入，执行本文公开的方法和功能中的至少一些，例如，捕获指纹。

指纹识别系统100可通过显示器155指导用户将手指放入容纳器110，可从手指捕获指纹，并可将指纹与指纹数据库中的指纹作比较。指纹识别系统100还可使用摄像机129捕获用户的手势，并将它们与视频数据库中的预录的手势作比较。

指纹识别系统100还可指导用户以特定顺序将不同的手指插入到容纳器110中，对于指纹识别系统100被配置成用于检测特定顺序的不同手指的指纹的实施例，可捕获那些手指的指纹，并与指纹数据库中的那些指纹作比较。例如，指纹数据库可存储多个人中的每个人的特定顺序的不同指纹。

控制器150可将从用户的第一个手指捕获的第一个捕获的指纹与数据库中的每个人的第一个存储的指纹作比较。然后，响应于第一个指纹的匹配，控制器150可指导用户将与第一个不同的第二个手指插入容纳器110中，并使图像捕获设备120从该第二个手指捕获第二个指纹。然后，控制器150可将用户的第二个捕获的指纹与数据库中第一个指纹与该用户的第一个捕获的指纹匹配的人的第二个存储的指纹作比较。然后，控制器150可证实用户的身份为数据库中第一个和第二个指纹分别与该用户的第一个和第二个捕获的指纹匹配的人。可对任意数量的不同的手指重复这些过程，例如，对于一些实施例多达八个手指，或对于其它实施例多达十个手指，包括拇指。

对于一些实施例，远焦系统126(图1和图2)可被配置成用于捕获微观特征，例如，瞬态缺陷。例如，远焦系统126可缩放以捕获其它特征的图像。控制器150可被配置成用于检测并追踪微观特征。对于其它实施例，如下面结合图3讨论的，捕获的目标区域122的图像可具有多个不同的分辨率。例如，指纹的嵴在较低的分辨率下是可观测到的(例如，可由控制器150检测到的)，而在更高的分辨率下可观测到微观特征以及嵴的更好的清晰度。

除了来自捕获的目标区域122的图像的指纹外，控制器150可检测目标区域122中的微观特征，且可将这些捕获的目标区域122的图像存储在例如存储设备169中或网络服务器156中。控制器150可被配置成用于将从随后的图像中检测到的微观特征与存储的图像中的微观图像作比较。

对于一些实施例，控制器150可被配置成用于获得目标区域122的基线图像，例如，包括指纹和任意微观特征。然后，控制器150可保持例如存储器169中的基线图像变化的滚动日志，例如，基线图像中的微观特征中的变化。例如，控制器150可在每次捕获目标区域122的图像时，更新存储的目标区域122的图像数据。

图3图示了图像捕获设备120的远焦光学系统126的一示例，例如，配置为远焦中继光学系统。在图1和图3中使用了同样的标号来表示类似的(例如，同样的)组件，例如，如在上面结合图1描述的。

远焦光学系统126可包括光学地连接至镜子320(例如，凹透镜)的透镜310(例如，折射透镜)。旋转镜325可在透镜310与镜子320相反的一侧上。透镜310可为关于穿过透镜310的中心的对称轴327对称的，使得图3中示出的透镜310的横截面中的对称轴327相对两侧上的部分335和337对称。

对于一些实施例，透镜310的部分335可接收从手指的目标区域122反射的光330。光330在穿过部分335的弯曲表面时可被折射离开部分335。折射的光330随后被镜子320接收。镜子320可将光330反射到透镜310的部分337的弯曲表面上。

光330在穿过部分337的弯曲表面时可被折射，使得穿过部分337的光与在相反方向上穿过部分335的光330对称。穿过透镜310的部分335并返回穿过透镜310的部分337透过光可引起基本上没有目标区域122的净放大(例如，对于一些实施例没有净放大)，例如，一些远焦系统的特性。注意到，对于一些实施例，部分335和337的弯曲表面可为连续的，因此，形成透镜310的连续的弯曲表面。

透镜310的延长338可与目标区域122对齐。例如，如在上面结合图1和图2所讨论的，延长338可与目标区域122对齐。延长338可被称为光学开口(例如，光学端口)，允许一个或多个波长的光的至少一部分的传播。延长338可接收从目标区域122反射的光330，且可将光330导向透镜310的部分335。

从透镜310的部分335离开并因此从远焦系统126离开之后，光330可在旋转镜325被接收，旋转镜325可与透镜310分开或(如图3中示出的)与透镜310为一个整体。换句话说，远焦系统126可将光330导到旋转镜325上。旋转镜325将光330基本上旋转例如90度，并将光330反射到图像捕获设备120的传感器127上。对于一些实施例，透镜365可在旋转镜325和传感器127之间。

例如，传感器127可比目标区域122的图像小，透镜365可被配置成用于将目标区域122的图像的大小减小到传感器127的大小。可替代地，传感器127可比目标区域122的图像大，透镜365可被配置成用于将目标区域122的图像的大小增加到传感器127的大小。

传感器127可包括二维阵列传感元件，例如，电荷耦合器件(CCD)传感元件或CMOS，被配置成用于感应光。例如，每个传感元件可对应于所捕获的目标区域122的图像的像素。对于一些实施例，在两个维度中的每个中，传感器127每厘米可包括多达或超过8000个传感元件，提供高达或超过8000像素/cm的分辨率(例如，高达或超过8000线的分辨率)。

对于一些实施例，控制器150可被配置成用于使图像捕获设备捕获多个分辨率，例如，不同的分辨率。例如，可捕获像8000线这样的高分辨率，还可捕获像4000线、2000线这样的较低分辨率，等等。

可通过传感器上的像素合并或下采样或故意以较低的分辨率采样来获得较低的分辨率。例如，可获得较高分辨率图像，且可通过较高分辨率图像的较少数量的像素的平均从其获得较低的分辨率。对于一些实施例，较高的分辨率使得捕获目标区域122中的微观特征成为可能。较高分辨率还可提供较高的嵴清晰度。

对于其它实施例，图像捕获设备120可包括类似于远焦摄影中所使用的那些远焦系统。例如，图像捕获设备120可包括光学地与摄像机连接(例如，在摄像机前面)的远焦系统(例如，望远镜/寻星镜)，且可指向目标区域122，摄像机例如数码摄像机。在这样的实施例中，望远镜/寻星镜的功率/放大率用于增加操作/对象距离。

图4A图示了指纹识别系统100的一实施例，指纹识别系统100包括具有框架400的容纳器110，框架400被配置成用于将手指的目标区域122与远焦光学系统126对齐。框架400可形成容纳器110的对齐系统的至少一部分。图4A显示了框架400的侧视图，而图4B显示了框架400的正视图。图1和图4A中使用了同样的标号来表示类似的(例如，同样的)元件，例如，在上面结合图1中所描述的元件。

靠着框架400容纳手指，使得目标区域122与框架400中的开口410对齐。开口410可与图像捕获设备120的远焦光学系统126预对齐，例如，与延长338预对齐。注意到，当手指靠着框架400放置时，目标区域122被开口410显露出，且未与任何固体表面直接物理接触。尽管框架400示出具有圆形，框架400可具有方形或矩形或任意其它多边形形状。

对于一些实施例，可在指纹识别系统100上放置记号，以表示手指怎样靠着框架400放置，使得显露出目标区域122，并正确地与远焦光学系统126对齐。可替代地，控制器150可使显示器155指示如何靠着平台400放置手指，使得显露出目标区域122，并正确地与远焦光学系统126对齐。

在操作期间，光波束135穿过开口410并照亮目标区域122。然后，目标区域122反射来自波束135的光穿过开口410，且通过远焦光学系统126进入图像捕获设备120。

对于一些实施例，框架400可被配置成用于移动以将目标区域122对准焦点。例如，如在上面结合图1所讨论的，控制器150可确定目标区域122是否对准焦点。如果目标区域122未对准焦点，控制器150可使框架400和/或远焦透镜126移动，直至控制器150确定目标区域122对准焦点。

尽管本文已经说明并描述了具体的实施例，显然地，所要求的主题的范围仅由下面的权利要求及其等同所限定。

Claims

1.一种指纹识别系统，包括：

容纳器，被配置成用于容纳手指；以及

图像捕获设备，光学地与所述容纳器连接，且被配置成用于从所述手指的目标区域捕获指纹的图像；

其中，所述图像捕获设备包括远焦光学系统；且

其中，所述指纹识别系统被配置成使得所述图像捕获设备从所述目标区域捕获所述指纹的所述图像，不需要所述手指的所述目标区域与固体表面直接物理接触。

2.根据权利要求1所述的指纹识别系统，其中，所述指纹识别系统被配置成用于使所述图像捕获设备从以特定顺序提供的不同的手指的目标区域捕获指纹，并用于将从所述以特定顺序提供的不同的手指的所述目标区域捕获的指纹与数据库中的特定顺序的不同指纹作比较。

3.根据权利要求1所述的指纹识别系统，其中，所述远焦光学系统包括远焦中继光学系统。

4.根据权利要求3所述的指纹识别系统，其中，所述远焦中继光学系统包括：

透镜；以及

镜子，光学地与所述透镜连接，且被配置成用于接收来自所述透镜的第一弯曲表面的光，并用于将从所述透镜的所述第一弯曲表面接收的光反射到所述透镜的第二弯曲表面。

5.根据权利要求4所述的指纹识别系统，其中，所述第一弯曲表面和所述第二弯曲表面为连续的。

6.根据权利要求1所述的指纹识别系统，进一步包括另一个图像捕获设备，所述另一个图像捕获设备被配置成用于在所述容纳器中正容纳所述手指时，捕获所述手指的手势，其中，所述图像捕获设备被配置成用于将所述另一个图像捕获设备捕获的手势与数据库中存储的手势作比较。

7.根据权利要求1所述的指纹识别系统，其中，所述图像捕获设备被配置成用于捕获所述目标区域中的其它特征，并用于追踪所述其它特征的变化。

8.一种操作指纹识别系统的方法，包括：

使用图像捕获设备从手指的目标区域捕获指纹的图像，不需要所述手指的所述目标区域与固体表面直接物理接触；

其中，所述图像捕获设备包括远焦光学系统。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：使用所述图像捕获设备，从以特定顺序提供的不同的手指的目标区域捕获指纹，且用控制器将从以所述特定顺序提供的不同的手指的所述目标区域捕获的指纹与数据库中的特定顺序的不同指纹作比较。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：使用另一个图像捕获设备捕获所述手指的手势，且用控制器将捕获的手势与数据库中存储的手势作比较。

11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：使用所述图像捕获设备捕获所述手指的所述目标区域中的其它特征，且用控制器追踪其它特征中的变化。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，使用所述图像捕获设备从所述手指的所述目标区域捕获所述指纹的所述图像包括：

在所述远焦光学系统的透镜接收从所述目标区域反射的光；

在所述透镜的第一弯曲表面将所述光折射到所述远焦光学系统的镜子上；

将所述光从所述镜子反射到所述透镜的第二弯曲表面上，且在所述透镜的所述第二弯曲表面折射所述光；且

将在所述第二弯曲表面折射的所述光导向传感器。

13.一种非瞬态计算机可用介质，包含机器可读指令，该机器可读指令配置处理器使指纹识别系统执行一种方法，所述方法包括：

使用图像捕获设备从手指的目标区域捕获指纹，不需要所述手指的所述目标区域与固体表面直接物理接触；

其中，所述图像捕获设备包括远焦光学系统。

14.根据权利要求13所述的非瞬态计算机可用介质，其中，所述方法进一步包括：使用所述图像捕获设备，从以特定顺序提供的不同的手指的目标区域捕获指纹，且用控制器将从以所述特定顺序提供的不同的手指的所述目标区域捕获的指纹与数据库中的特定顺序的不同的指纹作比较。

15.根据权利要求13所述的非瞬态计算机可用介质，其中，所述方法进一步包括：使用另一个图像捕获设备捕获所述手指的手势，且用控制器将捕获的手势与数据库中存储的手势作比较。