CN107490922A - 相机模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种相机模组，包含一镜头、一发光元件以及一用以承载镜头以及发光元件的电路板。镜头具有一光轴。发光元件具有一中心轴，且其光场分布呈蝙蝠翼型，在蝙蝠翼型的配光曲线上具有两个最大光强度值波峰，分别位于所述发光元件的中心轴偏离25°至35°之间，其中，镜头的光轴位于发光元件的配光曲线上两个波峰位置之间，依此设计能提供较均匀的同心圆光，从而提高成像品质。

Description

相机模组

技术领域

本发明涉及一种相机模组，特别涉及一种应用于人脸图像识别系统且提供较均匀同心圆光的相机模组。

背景技术

随者网际网路的蓬勃发展，人性化的设计以及网路的便利性，许多传统的商业行为已被电子商务所取代，故用户个人资料的安全性势必要更加强，不能仅仅局限于使用文字密码的方式，因此各家厂商开始以每个人所独有的人物特征作为研发方向，而衍伸出许多不同类型的生物识别技术，以增强个人资料的安全性，其中又以人脸图像识别技术的高便利性与高精准度使其成为热门识别项目之一。

传统的人脸图像识别系统主要是以2D平面来撷取脸部与五官相对位置进行识别，但是此种方式能以使用照片或影片来蒙混过关，同时容易受到环境上光线条件的影响，在安全的考量上仍有一定风险。因此，现有厂商研发出能呈现特征深度的3D人脸图像识别系统，有效的避免以照片方式来矇骗通过的情形，也降低环境因素对系统的影响程度。

现今的3D人脸图像识别技术采用红外线侦测的方式，通常是设置两个红外发光管(Infrared light-emitted-diode，IR LED)作为补光光源，另设置一个红外镜头(Infraredcamera)在两个IR LED的中间位置，IR LED不断发出红外光线到待测目标上，再反射回来由红外镜头感测撷取，分析其中红外线反射点的资讯而得到待侧目标特征的相对距离与深度。然而，一般的IR LED所发射出来的光线强度只能朝向垂直于IR LED的方向集中，光强分布不均匀，四周容易有衰减的情形，红外镜头撷取后的影像往往中心区域比边缘部分有较强的光强度，撷取影像与实际目标已出现差异，如此一来，则需要特别在撷取影像的四周进行更多影像处理，使得最后成像可能与实际目标造成差别，系统的精准度也因此下降。

因此，有必要提供一种能提高成像品质的相机模组，以减少后续影像处理的步骤，提高实际目标与成像的一致性。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术存在的缺陷和不足提供一种相机模组，借以改善补光光源造成镜头撷取影像四周光强度衰减问题，其中本发明所采用的补光光源为边缘光强大于中心光强的发光源(蝙蝠翼型配光)，可以在待测平面上提供均匀的同心圆光，减少后续影像处理，提高识别系统精准度。

为实现上述目的，本发明可采用如下述技术方案：一种相机模组，其包括一镜头，所述镜头具有一光轴；至少一发光元件，所述发光元件具有一中心轴，所述发光元件射出光场分布为蝙蝠翼型，且在蝙蝠翼型的配光曲线上具有两个最大光强度值波峰分别位于发光元件的中心轴偏离25°至35°之间，所述镜头的光轴位于发光元件的配光曲线上两个波峰位置之间；以及一电路板，所述电路板承载镜头以及发光元件。

如上所述，本发明的一种相机模组借由能射出光场形为蝙蝠翼状分布的红外发光管，设置在红外镜头旁侧，蝙蝠翼状分布的光场分布图具有两个能量较强的波峰，而红外镜头的光轴位于两个波峰位置之间，波峰位置位于中心轴C1偏离25°~35°位置，依此设计提供较均匀的同心圆光，而改善现有人脸图像识别装置撷取影像会有四周光强度衰减的问题，减少后续影像处理的动作，而产生与实际目标较相近的影像，提高成像品质。

附图说明

图1是本发明相机模组的构件俯视图。

图2是本发明相机模组另一角度的构件侧视图。

图3是现有的红外发光管的剖面示意图。

图4是本发明发光元件的构建图的剖面示意图。

图5是现有的红外发光管的配光曲线分布图。

图6是本发明发光元件的配光曲线分布图。

图7是以现有红外发光管为发光源的影像经由分析软件分析的结果图。

图8是本发明相机模组所产生的影像经由分析软件分析的结果图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成的目的及功效，以下兹例举实施例并配合图式详予说明。

请参阅图1与图2所示，图中为本发明相机模组一种实施例的构件俯视图，本发明的相机模组10，其主要包含一镜头1、一发光元件2、一可见光发光二级管3、一外罩体4、一连接埠5、一电路板6及两个收音元件7所共同组成。

在本实施例中，镜头1为为一感测红外线的红外镜头，发光元件2为红外发光管。红外镜头1设置于电路板6上，在本实施例中，电路板6成长条形，红外镜头1两侧分别设置红外发光管2与可见光发光二级管3，红外发光管2与可见光发光二级管3分别被两个外罩体4容置其内，连接埠5设置于电路板上并位于发光元件2另一侧，具体地，在红外发光管2的另一侧设有连接埠5，电路板6的两端设置有收音元件7。

所述红外镜头1中心具有一光轴O1，在本实施例中红外镜头1仅接收红外线波长为850nm的光源，从待测目标(图未示)反射回来的红外线被红外镜头1撷取，再由影像感测晶片(图未示)将撷取影像转换成为电荷讯号，传递到电路板6进行下一步动作。

所述红外发光管2其中心发射出光线的垂直方向定义为一中心轴C1，本实施例中红外发光管2发射出的红外线波长为850nm，采用的发光二级管其光源特性具有光场形分布为“蝙蝠翼”(简称蝙蝠翼型)形状，其中蝙蝠翼型的配光曲线分布有两个位于相对光强度最大值的波峰，在本发明中，红外镜头1的光轴O1位于蝙蝠翼型配光曲线分布的两个波峰位置之间。在本发明中，红外发光管2的光场强度波峰距离中心轴C1偏离25°~35°之间的位置，使边缘光强大于中心光强，依此设计达到均匀光强的目的。所述红外发光管2设置在电路板6上，由电路板6发出讯号使所述红外发光管2开始运作，射出红外线到待测目标上，再反射回来由红外镜头1进行撷取动作。

所述可见光发光二级管3，在本实施例中为采用白光二级管，此可见光二级管3设置在电路板6上并电性连接，借由电路板6传递讯号使其运作，并发出白光以表示相机模组10在运作，因此可见光二级管3的启动时机必须配合红外镜头1的运作时机。

所述外罩体4为中空的金属壳体，外罩体4被镜头1区分为相对两侧，一侧用来容置保护可见光发光二级管3以及另一侧用来容置保护发光元件2，每一侧的外罩体其上表面开设一出光孔41，两个出光孔41位置分别对应红外发光管2与可见光发光二级管3的位置，使其能发射出光线。

所述连接埠5用以连接相机模组10至其他装置，在本实施例中用来连接至计算机处理端口。在本实施例中，两个收音元件7亦电性连接在电路板6的两端，亦能设置一个收音元件7在电路板6两端其中之一端，能够配合计算机系统上的运用。

请参阅图3与图4，分别表示现有的发光二级管与本发明相机模组10的红外发光管的剖面示意图。现有的发光二级管其光源在一次光学设计中所投射出的光线从一透镜21射出后仍需进一步设计才能达到使用上的要求，因此，通常需要外加一光学透镜(图未示)进行二次光学设计，才能够改变其发光二级管所发出光投射角度以及光强分布等，且因为需要外加一个光学透镜因此需要更大的组装空间，在追求产品轻薄化的要求上则受到许多限制。而本发明相机模组10所使用的发光元件2为一次光学设计，所述发光元件2包含一透镜21，所述透镜21其对应发光元件中心轴位置设有一漫射部22。具体地，本实施例中相机模组10所使用的发光元件2为一红外发光管，能使用一次光学设计，来达到发光投射角度的改变以及投射出蝙蝠翼型态的光场分布，在本发明所使用的红外发光管其在透镜21位于中心轴位置设有一所述漫射部22，光源所发射出的光线通过漫射部22造成部分光反射以及部分光折射，使其光源中心光强度减弱，光源中心两侧则会比中心拥有较强的光强度而形成蝙蝠翼型态的光强分布，因此，采用漫射部22的设计不仅减少二次光学的组装空间，也能达到均匀的蝙蝠翼型态的光强分布，在使用上也有较大的弹性。

请参阅图5和图6，分别表示现有的红外发光管(图未示)与本发明相机模组10的红外发光管2的配光曲线图。配光曲线图是指LED光源在空间中各个方向的光强分布情况，以纵轴表示相对的发光强度，以横轴表示光束的角度。如图所示，现有的红外发光管所呈现的配光曲线为一波峰位于光束0°的位置，代表发射出来的光强度主要都集中在现有红外发光管射出光源的中心轴方向，并随者离中心轴越远，投射角度越大，所呈现的光强度也随之衰落，故在现有的红外发光管其射出的光线是相当不均匀的，若采用此种配光进行补光，则会造成撷取影像与实际目标有差异，因此，必须先针对影像四周光强衰落的问题进行处理。

而本发明的红外发光管2所呈现的配光曲线为蝙蝠翼型，蝙蝠翼型的特征为带有光强度极大值的第一配光峰值P1与光强度极大值的第二配光峰值P2的配光型态，且在第一配光峰值P1与第二配光峰值P2之间具有相对配光峰值较低的配光波谷值V1，所述配光波谷值V1位置刚好是位于LED射出光源的中心轴C1方向，详细而言，请参阅图6所示，自-90°附近起，相对强度从10%开始上升，于-30°附近达到极大值(第一配光峰值P1)，再向下递减于0°达到波谷位置(配光波谷值V1)，然后再上升于+30°附近达到极大值(第二配光峰值P2)，最后再向下递减至+90°附近，相对强度下降至10%。因此，使用此配光型态的红外发光管2，其中心光强度相较现有的配光型态较不集中，且此种配光型态衰减光强度的角度范围较大，以相对光强度50%所对应的角度范围来看，现有的配光型态为±45°之间，而本发明的配光型态为±60°之间，能有效的减缓四周光强衰减的情形，呈现较均匀的光场分布。另外，在本实施例中，蝙蝠翼型配光曲线所产生的最大光强度的角度范围分布在红外发光管2所发出光线的中心轴C1偏离25°~35°之间。

请参阅图7和图8，分别表示以现有的红外发光管(图未示)为光源的影像和以本发明相机模组10的红外发光管2为光源的影像经由分析软件进行分析的结果图，此测试环境都是在暗室下进行，测试影像距离镜头75cm的位置，测试影像皆为18%的灰阶图，由不同的红外发光管投射出红外线，再由红外镜头进行撷取反射回来的红外线，最后再用影像分析软件Imatest对撷取的影像进行分析。

Imatest软件针对被照射面反射回的红外线分析其中光通量的强度，并归一化光强度，将最强的光强定义为1.0，另外，在图上的9个定位框是用来作为基准点，方便在不同的对照组进行比较。图7与图8中心为光强度最强的位置，且皆自中心向外扩展并逐渐递减光强度形成同心圆光，但是两者不同之处可以清楚地从图中判断，由附图左边中间与右边中间的定位框相比，图8所形成的同心圆光较图7的同心圆光所抵达的范围明显更广，且图8最中间定位框的同心圆光范围也比图7的范围更大，代表光通量没有特别集中在中心位置，也能得到图8的光通量强度分布较均匀。

如上所述，本发明的相机模组10采用配光型态为蝙蝠翼型的红外发光管2，将红外镜头1的光轴O1设置在蝙蝠翼型配光曲线的两个波峰位置之间，且其波峰位于红外发光管2的中心轴C1偏离约25°~35°之间的位置会达到最好的效果，所述的效果是指由红外镜头1所撷取的影像，再经由影像分析软件分析后认为这区间的角度最适合进行影像处理，拥有光强分布较均匀的特性，比较容易撷取与实际目标相符的影像，从而改善成像品质，提升系统的精准性。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种相机模组，其特征在于，包括：一镜头，其具有一光轴；至少一发光元件，其具有一中心轴，所射出光场分布为蝙蝠翼型，且在蝙蝠翼型的配光曲线上具有两个最大光强度值波峰，其中，镜头的光轴位于发光元件的配光曲线上两个波峰位置之间；以及一电路板，承载镜头以及发光元件。

2.如权利要求1所述的相机模组，所述发光元件的配光曲线的两个最大光强度值波峰分别位于发光元件的中心轴偏离25°至35°之间。

3.如权利要求2所述的相机模组，所述发光元件为一次光学设计，所述发光元件包含一透镜，所述透镜其对应发光元件中心轴位置设有一漫射部。

4.如权利要求3所述的相机模组，所述镜头为一感测红外线的镜头，发光元件为一红外发光管，其发光波长为850nm。

5.如权利要求4所述的相机模组，进一步包含一可见光发光二级管，可见光发光二级管设置于电路板上，所述可见光发光二级管与发光元件分别位于镜头的两侧。

6.如权利要求5所述的相机模组，进一步包含外罩体，外罩体被镜头区分为相对两侧，一侧用来容置可见光发光二级管以及另一侧用来容置发光元件，每一侧外罩体上表面设有一出光孔，且出光孔分别对应于发光元件与可见光发光二级管的位置。

7.如权利要求6所述的相机模组，所述电路板成长条形。

8.如权利要求7所述的相机模组，进一步包含一连接埠，连接埠设置于电路板上并位于发光元件另一侧。

9.如权利要求8所述的相机模组，进一步包含至少一个收音元件，收音元件设置于电路板的两端其中之一端。