CN107451532B - 红外光源、虹膜识别模组和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外光源、虹膜识别模组和电子装置。红外光源包括：发射面、红外LED芯片和至少两个带通滤波片。发射面形成有发射窗口。红外LED芯片用于通过发射窗口发射红外光，带通滤光片交替地设置在发射面的发射窗口上以分别得到包括780‑850nm波段的第一波段的光线和包括850‑940nm波段的第二波段的光线。本发明实施方式的红外光源、虹膜识别模组和电子装置，通过将不同的带通滤光片覆盖于红外光的发射窗口以选通不同工作波长的红外光从而适用于不同虹膜颜色差异的用户，甚至可适用于不同地区不同场景以及不同设置需求，一来增加了红外光源的适用性，二来提高虹膜识别的效率。

Description

红外光源、虹膜识别模组和电子装置

技术领域

本发明涉及电子装置领域，尤其涉及一种红外光源、虹膜识别模组和电子装置。

背景技术

虹膜识别一般需要红外光源辅助获取清晰的虹膜图像，然而不同人种虹膜颜色不同，适用的红外光源的波长不同，采用单一波长的红外光源适用性较差。

发明内容

本发明的实施方式提供一种红外光源、虹膜识别模组和电子装置。

本发明实施方式的红外光源，用于虹膜识别模组，所述红外光源包括：

发射面，所述发射面形成有发射窗口；

红外LED芯片，用于通过所述发射窗口发射红外光，其中，所述红外LED芯片发射包括至少780-940nm波段的光线；和

至少两个带通滤光件，所述带通滤光件交替地设置在所述发射面的发射窗口上，以分别得到包括780-850nm波段的第一波段的光线，以及包括850-940nm波段的第二波段的光线。

本发明实施方式的虹膜识别模组，包括如上所述的红外光源和红外摄像头，所述红外摄像头用于接收所述红外光源发射的红外光在虹膜的反射光线以形成虹膜图像的。

本发明实施方式的电子装置，包括：外壳，所述外壳形成有通孔；和

如上所述且设置在所述外壳内的虹膜识别模组，所述发射窗口与所述通孔对应，所述带通滤光片设置在所述通孔内。

本发明实施方式的红外光源、虹膜识别模组和电子装置，通过将不同的带通滤光片覆盖于红外光的发射窗口以选通不同工作波长的红外光从而适用于不同虹膜颜色差异的用户，甚至可适用于不同地区不同场景以及不同设置需求，一来增加了红外光源的适用性，二来提高虹膜识别的效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的红外光源的结构示意图。

图2是本发明某些实施方式的电子装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1和图2，本发明实施方式的红外光源100，用于虹膜识别模组1000，虹膜识别模组1000包括红外光源100和红外摄像头200。红外摄像头200用于接收作为有效光源的红外光源100发射的红外光在虹膜的反射光线以形成虹膜图像。红外光源100包括发射面10、红外LED芯片20和带通滤光片30。

虹膜识别模组1000可用于电子装置10000。电子装置10000还包括外壳2000，外壳2000开设有通孔，虹膜识别模组1000设置在电子装置10000内，发射窗口11与通孔对应，带通滤光片30设置在通孔内。

其中，发射面10形成有发射窗口11。在一些示例中，红外LED芯片20的数量可以是一个，并能够发射包括至少780-940nm波段的红外光。可以理解，红外LED芯片20数量为一个时，可节约成本。带通滤光片30包括至少两个，且带通至少覆盖红外LED芯片的工作波长，带通滤光片30可选择地设置在发射窗口11并覆盖发射窗口11。带通滤光片30用于从复合光中分离出某一波段单色光。也即是说，带通滤光片30可用于将某一特定工作波长的红外光从多波段红外光中分离出来。带通滤光片的30可采用机械开关或手动拨片等方式进行切换以选择性地设置并覆盖发射窗口11。

随着信息安全重要性的提升，越来越多的消费电子设备中对信息进行加密以保护用户的个人信息安全，并在通过相应的验证方式获得获取相应信息与操作的权限。验证方式通常包括有字符密码、图案密码等文字图案密码，然而这种密码通常容易破解，从而使得加密失效。此外，部分电子设备如手机、平板电脑等还提供指纹作为加密方式，用户通过指纹识别进行验证，指纹虽然具有较强的差异性，但易于被他人窃取并制作成如指模等假指纹进行验证，同样不利于信息的安全。在这种情况下，虹膜识别技术作为一种安全性更高的验证方式开始被一些电子设备所采用。

虹膜识别是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定用户身份，虹膜信息具有唯一性，并且不易复制，安全性较高。

虹膜识别一般需要经过虹膜图像获取、虹膜图像处理以及虹膜图像识别的过程。

在虹膜图像获取的过程中，需要由专门的虹膜识别模组进行采集，一般地，虹膜识别模组包括摄像头以及光源，其中为保护人眼安全以及获取纹理丰富的虹膜图像，光源选择红外光，相应地，摄像头选择红外摄像头。

不用人种的虹膜颜色通常不同，例如欧美白种人的虹膜颜色通常是蓝绿色，而亚洲的黄种人的虹膜颜色通常是黑色。不同颜色的虹膜对同一工作波长的响应效率及效果均是不同的，例如对于蓝绿色的虹膜采用700nm波长的可见光也可获取虹膜图像，然而对于黑色的虹膜来说，则无法成像。

可以理解，当虹膜识别模组中仅设置单一工作波长的红外光源时，通常是折中选择，对于某一特定颜色的虹膜来说，都不是最佳选择。

本发明实施方式的红外光源100，包括有能发射较宽波段的红外光的红外LED芯片20，如此，可根据用户虹膜的实际情况，通过带通滤光片进行选通以选择与虹膜颜色相匹配的最佳工作波长的红外光，从而获取效果更佳的虹膜图像。

在某些实施方式中，红外光源100还包括基板40，基板40用于为红外光源100提供支撑。红外LED芯片20设置在基板40上。红外LED芯片20能够发生较宽波段的红外光，以可满足不同用户虹膜特征的需求。例如，在某些示例中，红外LED芯片20的工作波长覆盖780nm-940nm。其中，工作波长为780nm的红外光对于蓝绿色虹膜在虹膜识别过程中效果更佳。而850nm的红外光对于黑色虹膜在虹膜识别过程中效果更佳。940nm的红外光在能够有效对于虹膜成像提供有效光源的同时不被人眼可见，用户体验更佳。

相应地，带通滤光片30的带通至少包括780-850nm和850-940nm。其中，带通780-850nm的滤光片用于选通780nm或850nm的红外光，850-940nm的滤光片用于选通850nm或940nm的红外光。在一些示例中，也可设置三个中心波长分别为780nm、850nm和940nm且带宽较窄的带通滤光片，可以理解，带通滤光片的带宽越小，使通效果越好。如此，针对较宽工作波长的红外LED芯片20，可选择合适带通的滤光片使得相对应波段的红外光透过，进而获取清晰的虹膜图像。

红外光源100还包括封装体50，封装体50用于将红外LED芯片20封装在基板40上。封装体50包括发射面10，发射面10与基板40相背，以使得红外光可以经由发射面10的发射窗口11发射。

封装体50可以是胶体、树脂等材料，封装体50避让红外LED芯片的发射窗口11，发射窗口11可以是覆盖红外LED芯片20发射表面的透明盖板，通常可以采用塑料、玻璃等具有良好透射性能的材料，也可采用能够对红外光进行散射的透镜，从而加大红外光的工作范围。

红外LED芯片20经封装体50封装后，形成红外光源100，红外光源100可通过板对板连接器与电子装置10000的主板进行连接，并由电子装置10000的主电源为其进行供电。在一些示例中，红外LED芯片的数量可以是多个，多个红外LED芯片20可共同封装于同一封装体50内，也即是说，红外光源100为单一模组的光源。多个红外LED芯片的20的光轴可与红外摄像头200的光轴平行，也可与红外摄像头200的光轴呈一定的夹角。可以理解，多个红外LED芯片20可获得较大亮度，使得红外光源100的有效工作距离和工作范围，效果更佳。

具体地，多个红外LED芯片的20可以是多个工作波长为780-940nm的红外LED芯片，也可以是多个不同工作波长的红外LED芯片20，多个不同工作的波长的红外LED芯片20至少可覆盖780-940nm的波段，例如部分红外LED芯片20的工作波长可以是780-850nm，部分红外LED芯片20的工作波长可以是850-940nm。

虹膜识别模组1000通常用于对当前使用电子装置10000的用户的身份进行识别，因此虹膜识别模组1000通常前置，也即是设置在电子装置10000的前面板，例如设置于前面板顶端。

在一些示例中，外壳包括外表面，带通滤光片30包括上表面31，上表面31与发射窗口11相背向。其中，上表面31低于外表面或者与外表面平齐。平齐时，外表面的一体性较佳。

综上所述，本发明实施方式的红外光源100和虹膜识别模组1000和电子装置10000，通过将不同的带通滤光片30覆盖于红外光的发射窗口11以选通不同工作波长的红外光从而适用于不同虹膜颜色差异的用户，甚至可适用于不同地区不同场景以及不同设置需求，一来增加了红外光源的适用性，二来提高虹膜识别的效率。

在某些实施方式中，电子装置10000包括手机、平板电脑、智能穿戴设备以及智能家居设备等。

在某些实施方式中，基板40呈环状、红外LED芯片20包括多个，并沿基板10的圆周方向分布，且封装体50呈与基板10对应的环状以使红外光源100呈环状。

在这样的实施方式中，红外摄像头200设置在红外光源100内侧。

具体地，基板40可以是圆环状也可以是矩形环形等结构。一般地，为了用户的安全，红外光源100的功率会在一定程度上进行限制，因此红外LED芯片的有效工作距离通常为10-30厘米，在有效工作范围内红外摄像头200能较为清晰的获取虹膜图像。当红外摄像头200位于红外光源100内侧时，呈圆环状分布的多个红外LED芯片20中的每个到红外摄像头200的传感器的距离基本相同，各个红外LED芯片20的工作距离也基本相同。

矩形环状易于制造但仅能允许有限数量的红外LED芯片20到红外摄像头200的传感器的距离基本相同，不同红外LED芯片20的工作距离可能不同，因此操作中，在启动不同工作波长的红外LED芯片20时，用户可能会适当调节工作距离。

封装体50与基板40的形状对应，也即是呈圆环状或环装结构，如此，结构紧凑，并能够为红外摄像头200预留位置。

相应地，带通滤光片30呈环状以与发射窗口11相匹配，并避让设置在红外光源100内侧的红外摄像头200，从而有效地选通红外光，同时也不会遮挡红外摄像头200成像。

红外LED芯片拥有较佳的热学性能、电性能、光学性能和机械性能，并且易于制造，价格低廉。

当红外LED芯片20的数量为多个时，多个红外LED芯片20由封装体30封装后形成一个LED红外光源组件，或者说一个LED红外灯封装中包括多个红外LED芯片，而非多个LED红外光源组件或多个LED红外灯封装。

在某些实施方式中，当红外LED芯片20的数量为多个，并且多个红外LED芯片20至少包括两种工作波长时，每一工作波长的红外LED芯片20的数量包括多个。

具体地，对应一种工作波长的红外LED芯片20的数量包括多个，如此，可根据使用环境等相关条件开启同一工作波长的一个或多个红外LED芯片从而提供不同的红外光强度。例如在周围光环境干扰较强时，可开启多个红外LED芯片20提高发射强度，以使得红外摄像头200能够获得清晰的虹膜图像，但开启多个红外LED芯片20的功耗较高，元件发热量也较大，因此，在光环境等条件较佳时仅开启一个多个同一工作波长的红外LED芯片20中的一个即可。

在这样的实施方式中，每一工作波长的红外LED芯片数目相同或不同。

具体地，当工作波长较短时，例如780nm时，对蓝绿色的虹膜效果更佳，而对于蓝绿色的虹膜使用可见光的补光灯也能够成为有效光源，甚至使用波长更长的红外光也能够成为有效光源，而波长较长例如850nm的红外光对应的黑色虹膜仅能在当前波长或更长波长的照射下对虹膜成像，并且易受环境的影响。因此，波长越长的红外LED芯片20设置的个数越多，既能满足不同工作状况开启多个红外LED芯片20也可满足多级功耗的需求。

在某些实施方式中，红外光源100还包括驱动元件，驱动元件用于选择性驱动至少一个红外LED芯片20发光。

在这样的实施方式中，驱动元件包括开关和控制电路，其中开关用于连接每个红外LED光源20与对应驱动源，控制电路用于控制开关连通和关闭。

可以理解，当选择某一带通的滤光片后，其他工作波长的红外LED光源20可以关闭，多个红外LED芯片20的工作波长不同，通过控制开关的通断来控制相应的红外LED芯片20与驱动源通断，可实现对红外LED芯片20的控制。如此，选择较佳的红外LED芯片20开启，关闭其他红外LED芯片20，可以有效节省功耗。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种红外光源，用于虹膜识别模组，其特征在于，所述红外光源包括：

发射面，所述发射面形成有发射窗口；

红外LED芯片，用于通过所述发射窗口发射红外光，其中，所述红外LED芯片发射包括至少780-940nm波段的光线；和

至少两个带通滤光片，所述带通滤光片交替地设置在所述发射面的发射窗口上，以分别得到包括780-850nm波段的第一波段的光线，以及包括850-940nm波段的第二波段的光线；

所述红外LED芯片包括多个，多个红外LED芯片包括至少两种工作波长不同的红外LED芯片，所述多个红外LED芯片封装在同一封装体，其中，工作波长越长的所述红外LED芯片的数量越多。

2.如权利要求1所述的红外光源，其特征在于，其中，所述红外LED芯片的工作波长包括780-850nm和850-940nm。

3.如权利要求1所述的红外光源，其特征在于，所述红外光源包括基板，所述红外LED芯片设置在所述基板上；

所述封装体将所述红外LED芯片封装在所述基板上，所述封装体包括所述发射面，所述发射面与所述基板相背向。

4.如权利要求3所述的红外光源，其特征在于，所述基板呈环状、所述多个红外LED芯片沿所述基板的圆周方向分布且所述封装体呈与所述基板对应的环状以使所述红外光源呈环状。

5.一种虹膜识别模组，其特征在于，所述虹膜识别模组包括：

如权利要求1-4任意一项所述的红外光源；和

红外摄像头，用于接收所述红外光源发射的红外光在虹膜的反射光线以形成红外虹膜图像。

6.如权利要求5所述的虹膜识别模组，其特征在于，所述红外摄像头设置在所述红外光源内侧。

7.一种电子装置，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳形成有通孔；和

如权利要求5或6任意一项所述且设置在所述外壳内的虹膜识别模组，所述发射窗口与所述通孔对应，所述带通滤光片设置在所述通孔内。

8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述外壳包括外表面，所述带通滤光片包括与所述发射窗口相背向的上表面，所述上表面低于所述外表面或者与所述外表面平齐。

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