CN105989340A - 静脉识别设备的光学系统 - Google Patents

Abstract

一种静脉识别设备的光学系统，用于采集手指静脉分布信息，包括：光源，用于提供入射光；位于光源上的图像传感器，用于透射入射光，还用于接收手指反射的带有静脉分布信息的反射光，对反射光进行成像，并采集手指的静脉分布信息；位于图像传感器上的传导层，用于传导光源产生的入射光，使入射光投射至手指，还用于传导手指反射的反射光，使反射光投射至图像传感器。本发明通过在手指与图像传感器之间设置传导层，利用传导层传递入射光和出射光，使光源和图像传感器可以设置于手指的同一侧，减小了静脉识别设备光学系统的体积，从而减小静脉识别设备的体积，有利于静脉识别系统的集成，扩大了静脉识别设备的应用范围。

Description

静脉识别设备的光学系统

技术领域

本发明涉及静脉识别领域，特别涉及一种静脉识别设备的光学系统。

背景技术

静脉识别技术，是一种生物识别技术，其原理是根据静脉血管与肌肉、骨骸之间对特定波长红外光不同的吸收特性来进行静脉血管造影，利用具有近红外感应度的小型照相机对生物体进行摄影，根据所获取图像的明暗差异获得生物体血管分布的图样影像，从血管分布图提取特征值，并将特征值存储。实际在进行身份识别时，实时采取血管分布图，提取特征值进行匹配，从而实现对个人身份的鉴定。静脉识别具有适用人群广、准确率高、不可复制、活体识别、安全便捷等优势。

静脉识别主要可以分为指静脉识别和掌静脉识别两种。其中掌静脉识别由于保持及比对的静脉图像较多，安全性更高，但是识别速度较慢；指静脉识别由于其比对的静脉图像较少，容量大，识别速度快，得到了更广泛的应用。但是两者都具有精确度高、活体识别等的优势。

参考图1，示出了现有技术中一种用于静脉识别设备的光学系统。

光源11和图像传感器13设置于手指12上下两侧。光源11产生的入射光112透过手指12，形成透射光123透射到图像传感器13上。所述图像传感器13对透射光123成像，获得静脉分布信息。

参考图2，示出了现有技术中另一种用于静脉识别设备的光学系统。

为了减小体积，光源21设置于手指22左右两侧，图像传感器23设置于手指22下方。光源21产生的入射光212从左右两侧入射到手指22内部，手指22反射形成反射光223投射至图像传感器23。所述图像传感器23对反射光成像，获得静脉分布信息。

但是现有技术中两种静脉识别设备的光学系统，均有设备体积较大的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种静脉识别设备的光学系统，以减小静脉识别设备的体积。

为解决上述问题，本发明提供一种静脉识别设备的光学系统，用于采集手指静脉分布信息，包括：

光源，用于提供入射光；

位于所述光源上的图像传感器，用于透射所述入射光，还用于接收所述手指反射的带有静脉分布信息的反射光，对所述反射光进行成像，并采集所述手指的静脉分布信息；

位于图像传感器上的传导层，用于传导光源产生的入射光，使所述入射光投射至手指，还用于传导所述手指反射的反射光，使所述反射光投射至所述图像传感器。

可选的，所述传导层包括光学纤维面板。

可选的，所述传导层包括与手指接触的U形内凹面。

可选的，所述U形内凹面的凹陷深度为2～6毫米。

可选的，所述U形内凹面的凹面曲率半径为8～20毫米。

可选的，所述图像传感器包括用于成像的感光面；所述传导层与手指接触的面为第一面，与第一面相对的面为第二面；在所述第二面上，采集手指静脉分部信息时，手指延伸方向为第一方向，垂直于所述第一方向的为第二方向，所述传导层沿第二方向的尺寸大于所述图像传感器感光面的尺寸。

可选的，所述传导层沿第一方向的尺寸大于10毫米。

可选的，所述传导层沿第二方向的尺寸大于所述图像传感器感光面4～20毫米。

可选的，所述传导层位于所述图像传感器正上方。

可选的，所述传导层与所述图像传感器接触相连。

可选的，所述传导层与所述图像传感器通过粘合剂粘合连接。

可选的，所述光源为近红外光源。

可选的，所述光源产生的入射光波长为700～1000纳米。

可选的，所述光源为近红外发光二极管。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明通过在手指与图像传感器之间设置传导层，利用传导层传递入射光和反射光，通过传导层提供足够的入射光投射至手指，形成足够强度的反射光投射至图像传感器成像。从而使光源能够与图像传感器设置于手指的同一侧，避免了静脉识别设备的光学系统设置放置手指的空间，减小了光学系统的体积，减小了静脉识别系统的体积，有利于静脉识别设备的集成，扩大了静脉识别设备的应用范围。

附图说明

图1是现有技术中一种用于静脉识别设备的光学系统；

图2是现有技术中另一种用于静脉识别设备的光学系统；

图3是本发明所提供静脉识别设备的光学系统一实施例的结构示意图；

图4是图3中所述传导层340沿A方向的俯视图；

图5是图4中沿B-B’线的剖视图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中用于静脉识别设备的光学系统具有设备体积较大的问题，现结合所述光学系统结构说明原因：

现有技术中的两种光学系统中对光源位置的设置有限制：参考图1，所述光源11位于手指12上方，而图像传感器13位于手指12下方；参考图2，所述光源21包括第一光源211和第二光源212，第一光源211位于手指22的一侧，第二光源212位于手指22的另一侧，与第一光源211相对，而图像传感器23位于手指22下方。

所以，为了使光源产生的入射光有效的投射到手指上，形成足够强度的透射光或者反射光投射至图像传感器成像，现有技术中无法把光源和图像传感器设置在手指的一侧。因此所述静脉识别设备的光学系统内必须设置放置手指的空间，从而造成了光学系统体积较大，限制了静脉识别设备体积的减小，使静脉识别设备很难集成到便携或可穿戴的电子产品中。

为解决所述技术问题，本发明提供一种静脉识别设备的光学系统，用于采集手指静脉分布信息，包括：

光源，用于提供入射光；位于所述光源上的图像传感器，用于透射所述入射光，还用于接收所述手指反射的带有静脉分布信息的反射光，对所述反射光进行成像，并采集所述手指的静脉分布信息；位于图像传感器上的传导层，用于传导光源产生的入射光，使所述入射光投射至手指，还用于传导所述手指反射的反射光，使所述反射光投射至所述图像传感器。

本发明通过在手指与图像传感器之间设置传导层，利用传导层传递入射光和反射光，通过传导层提供足够的入射光投射至手指，形成足够强度的反射光投射至图像传感器成像。从而使光源能够与图像传感器设置于手指的同一侧，避免了静脉识别设备的光学系统设置放置手指的空间，减小了光学系统的体积。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图3，示出了本发明所提供静脉识别设备的光学系统一实施例的结构示意图。

需要说明的是，本发明所提供的光学系统用于采集手指320的静脉分布信息。由于手指320指腹部位静脉集中，且没有人骨的干扰，因此本发明所提供的光学系统用于采集手指320指腹部位的静脉分布信息。

具体的，所述光学系统包括：

光源310，用于提供稳定、均匀的入射光312。

具体的，由于静脉识别设备的工作原理是根据静脉血管与肌肉、骨骼之间对特定波长红外光不同的吸收特性来进行静脉血管造影。因此本实施例中所述入射光312为红外光。具体地，所述光源310为近红外光源。

本实施例中，所述光源310为近红外发光二级光(Light Emitting Diode,LED)，其产生的入射光312的波长为700nm～1000nm。

位于所述光源310上的图像传感器330，用于透射所述入射光312，还用于接收所述手指320反射的带有静脉分布信息的反射光323，对所述反射光323进行成像，并采集所述手指320的静脉分布信息。

为了进一步减小所述成像系统的体积，本实施例中，所述光源310与所述图像传感器330接触相连。所述光源310包括第一光源和第二光源(图中未标示)。所述图像传感器330包括与所述光源310相接处的下表面，以及与底面相对的上表面。且为了使所述光源310发出的入射光312均匀分布，所述第一光源与第二光源均匀的分布在所述图像传感器330的接触面上。

需要说明的是，本实施例中采用两个光源均匀分布在所述图像传感器330下方的做法仅为一示例，在本发明的其他实施例中，还可以采用单个位于图像传感器330正下方的光源，或者多个均匀分布的光源的做法，本发明对此不做限定。

具体的，所述图像传感器330为半导体红外图像传感器，可以是单晶硅、非晶硅、砷化镓为感光单元的图像传感器。

需要说明的是，本实施例中选择采用近红外光源，也是综合考虑了近红外光的穿透能力和在所述图像传感器330中的吸收性能。

继续参考图3，所述光学系统还包括位于所述图像传感器330上的传导层340，用于传导光源310产生的入射光312，使所述入射光312投射至所述手指320，还用于传导所述手指320形成的反射光323，使所述反射光323投射至所述图像传感器330。

需要说明的是，为了更有效的减小所述成像系统的体积，也为了提高投射至所述图像传感器330上入射光312的强度，本实施例中，所述传导层340与所述图像传感器330上表面接触相连，且通过粘合剂实现所述传导层340与所述图像传感器330的粘合连接，可以提高所述传导层340与所述图像传感器330之间连接的稳定性，提高所述成像系统的可靠性。

还需要说明的是，所述传导层340位于所述图像传感器330正上方。因此所述第一光源和第二光源均匀分布在所述传导层340正下方。所以经传导层340透射的入射光312均匀的投射到所述手指320上，有利于提高所述图像传感器330的成像质量，有利于提高静脉识别的准确度。

具体的，本实施例中，所述传导层340包括光学纤维面板(Optical FiberFaceplate，FOP)。所述光学纤维面板为多根光学纤维有规则排列后经加温熔压而形成的导光传像元件。

所述光源310产生的入射光312经所述图像传感器330透射至所述传导层340。所述传导层340传递入射光312至手指320。然后所述入射光312入射至手指320内部发生不同程度的反射，形成反射光323。所述反射光323携带有手指320内部静脉分部信息，对所述反射光323成像，可以获得手指323内部的静脉分布。所述反射光323投射至所述传导层340，所述传导层340传递所述反射光232至所述图像传感器330。所述图像传感器330对所述反射光323成像，获得手指320内部的静脉分布信息。

结合参考图4和图5，其中图4是图3中所述传导层340沿A方向的俯视图，图5是图4中沿B-B’线的剖视图。

为了使所述传导层340与手指320更好的贴合以提高投射到手指320上入射光312的光强，从而提高所述图像传感器330的成像质量，提高静脉识别的准确度，结合手指的结构特征，所述传导层340与手指320接触的面为凹面。本实施例中所述凹面为的U形内凹面，且所述U形内凹面的凹陷深度d为2～6毫米，所述U形内凹面的凹陷曲率半径R为8～20毫米。本实施例中，所述凹陷深度d为2.7毫米，所述曲率半径R为12.5毫米。

需要说明的是，所述传导层340的材料为光导纤维面板。因此所述传导层340具有较好的透光性，因此本实施例中，所述传导层340凹面底部厚度t为1.3毫米，所述传导层340凹面侧壁高度h为4毫米。但是，本发明中厚度仅为一示例，本发明对此不做限制。

还需要说明的是，如果传导层340与手指320的接触面过小，无法提供足够的入射光312投射到手指320上，因此无法产生足够的反射光323投射至所述图像传感器330成像，所以无法采集到足够的手指静脉分布信息，无法实现静脉分布信息特征的识别；如果传导层340与手指320的接触面过大，则容易造成材料的浪费，也不利于缩小所述静脉识别设备的体积。

本实施例中，所述图像传感器330包括用于对反射光323成像的感光面。所述传导层340与手指320接触的面为第一面，与第一面相对的面为第二面。在所述第二面上，采集手指静脉分布信息时，手指320延伸方向为第一方向X，垂直所述第一方向的为第二方向Y。可选的，所述传导层340沿第二方向的尺寸b大于所述图像传感器330感光面的尺寸。

需要说明的是，为了提取足够的静脉分布信息特征，所述传导层340沿第一方向的尺寸a大于手指静脉便于识别的长度。

具体的，本实施例中，所述传导层340沿第一方向X的尺寸a大于10毫米。所述传导层340沿第二方向Y的尺寸b与所述图像传感器330感光面4～20毫米。

综上，本发明通过在手指与图像传感器之间设置传导层，利用传导层传递入射光和反射光，通过传导层提供足够的入射光投射至手指，形成足够强度的反射光投射至图像传感器成像。从而使光源能够与图像传感器设置于手指的同一侧，避免了静脉识别设备的光学系统设置放置手指的空间，减小了光学系统的体积。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种静脉识别设备的光学系统，用于采集手指静脉分布信息，其特征在于，包括：

光源，用于提供入射光；

位于所述光源上的图像传感器，用于透射所述入射光，还用于接收所述手指反射的带有静脉分布信息的反射光，对所述反射光进行成像，并采集所述手指的静脉分布信息；

位于图像传感器上的传导层，用于传导光源产生的入射光，使所述入射光投射至手指，还用于传导所述手指反射的反射光，使所述反射光投射至所述图像传感器。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述传导层包括光学纤维面板。

3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述传导层包括与手指接触的U形内凹面。

4.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述U形内凹面的凹陷深度为2～6毫米。

5.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述U形内凹面的凹面曲率半径为8～20毫米。

6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述图像传感器包括用于成像的感光面；

所述传导层与手指接触的面为第一面，与第一面相对的面为第二面；

在所述第二面上，采集手指静脉分部信息时，手指延伸方向为第一方向，垂直于所述第一方向的为第二方向，所述传导层沿第二方向的尺寸大于所述图像传感器感光面的尺寸。

7.如权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述传导层沿第一方向的尺寸大于10毫米。

8.如权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述传导层沿第二方向的尺寸大于所述图像传感器感光面4～20毫米。

9.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述传导层位于所述图像传感器正上方。

10.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述传导层与所述图像传感器接触相连。

11.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述传导层与所述图像传感器通过粘合剂粘合连接。

12.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光源为近红外光源。

13.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光源产生的入射光波长为700～1000纳米。

14.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光源为近红外发光二极管。