CN107924042A - 用于图像采集设备的光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明题为：“用于图像采集设备的光学系统”。本发明提供了一种用于图像采集设备的光学系统，该光学系统包括图像传感器，该图像传感器包括像素阵列，该像素阵列包括对用于采集图像的IR波长敏感的像素。透镜组件包括具有光轴的收集透镜表面，该透镜组件被布置成将从给定物距接收的IR光聚焦在所述传感器表面上。该透镜组件至少包括第一反射表面，该第一反射表面用于沿着横向于该光轴的轴线反射所收集的光，使得与该透镜组件的焦距相比，沿着所述光轴的该光学系统的长度减小。

Description

用于图像采集设备的光学系统
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。
从第二反射表面16反射的光穿过透镜12的凹形成像侧表面18(关于平行轴线PA对称)被聚焦在图像传感器20上，该图像传感器与平行轴线PA正交设置并且关于该轴线对称。如人们将理解的那样，图像传感器20需为包括对至少IR波长的光敏感的像素的那类型图像传感器。
在该实施方案中，透镜12被形成为单片模制塑料材料，其中反射表面14和反射表面16通过在模制透镜的两个相对外侧表面上提供涂层来限定，并且对象侧表面13和成像侧表面18被限定在其它两个表面上。用于表面14,16的合适反射涂层材料的示例包括：铝(AL)、银(Ag)和金(Au)，并且这些材料可通过任何合适的方法来提供，包括机械转移或化学沉积。
在一些实施方案中，透镜12因此可包括固体平行四边形棱镜芯部，其中表面13,14,16和18被限定在棱镜的外周表面上。然而，为了减小透镜材料的体积并且提高穿过透镜12的光的透射率，在透镜12内限定有通道17。通道17具有一对平行间隔开的侧壁17a,17b，并且从透镜12的正面对角地延伸至背面，以将透镜分成一对间隔开的三棱镜12a,12b—第一棱镜12a设置在表面13后方，并且其外侧表面提供第一反射表面14，其内侧表面提供侧壁17a。第二棱镜12b设置在表面18的前方，其外侧表面提供第二反射表面16，其内侧表面提供侧壁17b。
为了允许将透镜12制造为单件，在图1中，通道17未延伸穿过棱镜的整个深度，并且桥接部分17c连接第一棱镜12a和第二棱镜12b。如果单独形成棱镜12a,12b，则可通过沿着TA轴线移动棱镜12b来实现透镜聚焦。然而，从表面17a和表面17b可能得到不必要的反射。棱镜12a和12b的空气间隔构型可在表面17a和表面17b上产生像差。如果垂直于TA轴线切割表面17a和17b以保持光束的旋转对称性，则可缓解此问题。然而，相较于如图1中所示的倾斜切割的情况，空气间隔将会减小。
如果将透镜12作为包括以下项的多个分立部件来提供：提供对象侧表面13的前收集透镜、提供表面14的第一反射构件、提供表面16的第二反射构件和提供成像侧表面18的后聚焦透镜，这将一定程度地增加部件数，并且需要对系统10进行更复杂的组装以将透镜12的构成部件对齐。
在任何情况下，在图1的构造中，对于具有F/2.4和焦距为7.1mm的光学系统在400mm处对40mm对象进行成像，可通过折叠由透镜12捕捉的光的光径来实现5.5mm的总径迹长度(TTL)。
然而，应当理解，为了在比400mm距离更近处聚焦于受试者，传感器20或透镜12中的一者将需要相对于彼此移动，从而延伸TTL。当棱镜12b相对于棱镜12a和传感器移动时，TTL未增加，但是如上所述，引发了其它缺点。就这一点而言，应当理解，机械地安装图像传感器20用于移动将具有挑战性，并且下文描述了减少对于将透镜12和传感器20相对于彼此移动的需要的替代实施方案。
首先转到图2和光学系统10'的替代实施方案，该光学系统包括模制透镜12'，该模制透镜包括比图1中所示类型的固体平行四边形棱镜或图1的两部分透镜12a,12b更短的传输路径。
在这种情况下，对象侧表面13具有关于光轴OA对称的大约3.7mm的孔径光阑(AS)，并且第一反射表面14如前所述设置在透镜12'上。然而，在图2中，关于横向于光轴OA的轴线TA限定成像侧表面18'，以聚焦从该第一反射表面14反射的光。
在该实施方案中，分立的反射构件16’被设置为与第一反射表面平行并且与表面18'横向间隔开，从而将光沿着平行于初始光轴OA延伸的轴线(PA)向后反射。
从第二反射构件16'反射的光聚焦在图像传感器20上，该图像传感器与平行于初始光轴OA延伸的轴线(PA)正交设置并且关于该轴线对称。
应当理解，由于沿着穿过透镜12'的光的光径的位置不同，表面18'的非球面系数将不同于图1的表面18的非球面系数。
尽管如此，在图2的构造中，对于具有F/2.8和焦距为10mm的光学系统在400mm处对40mm对象进行成像，可通过折叠由透镜12捕捉的光的光径来实现4.5mm的总径迹长度(TTL)。
同样，应当理解，为了在比400mm距离更近处聚焦于受试者，传感器20或透镜12’中的一者将需要相对于彼此移动，从而延伸TTL。同样，下文描述了减少对于将透镜12'和传感器20相对于彼此移动的需要的替代实施方案。
现在转到图3，图中示出了光学系统10”的又一个实施方案。在这种情况下，虽然表面13和表面18”的非球面系数可能不同，但是透镜12”在构型上类似于图2的透镜12'。孔径光阑(AS)同样为3.7mm。然而，其本质区别在于，图2的反射构件16'已经被去除，并且图像传感器20现在与横向于初始光轴OA延伸的轴线(TA)正交设置并且关于该轴线对称。
在图3的构造中，对于具有F/2.8和焦距为10mm的光学系统在400mm处对40mm对象进行成像，可实现大约4.0mm的总径迹长度(TTL)，该总径迹长度包括TTLa+TTLb，其中TTLa＝2.5mm，其从横向轴线(TA)向前延伸，并且TTLb＝1.5mm，其从横向轴线向后延伸。
在该示例中，沿光轴发生的2mm的对象偏移对应于1.25μm的散焦。
在这种情况下，透镜12”或图像传感器20中的一者可被安装成用于沿着横向轴线移动，从而将对象保持处于焦点上。然而，应当理解，尽管该实施方案的TTL最小，但是将传感器20安装用于移动可具有挑战性。
现在转到图4，图中示出了光学系统10’”的另一个实施方案，该光学系统涉及最小透镜体积，因此涉及光径内的传输损耗。经目测，透镜12’”类似于图2的透镜12”，不同之处在于透镜12’”不是采用单片塑料来提供聚焦，而是包括许多分立的部件，包括：提供对象侧表面13的前收集透镜、提供表面14”的反射构件和提供成像侧表面18”的横向聚焦透镜180。
在图3的构造中，对于具有F/3.0和焦距为10.66mm的光学系统在400mm处对40mm对象进行成像，可实现4.0mm的总径迹长度(TTL)，该总径迹长度包括TTLa+TTLb，其中TTLa＝2.5mm，其从横向轴线(TA)向前延伸，并且TTLb＝1.5mm，其从横向轴线向后延伸。
同样，这种构造将在一定程度上增加部件数，并且需要对系统10进行更复杂的组装以将透镜12’”的构成部件对齐。然而，代替移动传感器20，聚焦透镜18”可被安装成沿着横向轴线TA来回移动以适应对象的移动。
在该示例中，沿光轴发生的2mm的对象偏移对应于1.42μm的散焦，通过移动透镜18”快速地处理该散焦。
如上所述，移动上述实施方案的透镜12或图像传感器20会增加实施本发明的复杂性。
在替代实施方案中，提供了双目透镜构造。图5示出了图1的实施方案的双目版本；图6示出了第二双目构造的二分之一，以示出该方法的基本原理。在双目构造中，透镜、反射构件和传感器可刚性地安装在采集设备内，或安装在采集设备内的透镜模块内。然而，相应透镜部分的至少对象侧表面13a,13b,13a’的光轴远离透镜部分的相应光轴OA旋转角度β，使得每个透镜部分可朝向并聚焦在设置在光学系统前方的面部的单只眼睛上。在任何情况下，这种倾斜允许每个透镜部分围绕所需聚焦区域(例如位于约400mm处的给定双眼中的一只眼睛)具有更大的聚焦深度，同时保持最小TTL。
在图5的示例中，复制图1的光学系统10，以提供关于中心轴线CA轴向对称的第一光学子系统50a和第二子系统50b。
在图5的示例中，每个对象侧表面13a,13b具有大约3mm的孔径光阑(AS)。图中所示距离为：A＝2mm、B＝3.9mm、C＝1.5mm并且D＝2mm。这提供了定焦透镜F/2.15并且f＝6.44mm。
每个对象侧表面13a,13b和反射表面14a,16a、14b,16b相对于其标称光轴OA(平行于中心轴线(CA)延伸)并且朝向设置在光学系统前方的面部内的相应眼睛成角度β＝1度倾斜，从而比起对象侧表面13a,13b正交于光轴OA的情况，允许眼睛朝向并远离标称围绕聚焦区域的光学系统移动更大的距离。成像侧表面18a,18b可保持关于其相应的平行轴线(PA)对称。
从图5的图示还应注意，传感器20a,20b上的图像分离可小到大约2mm，因此提供从每个子系统50a,50b接收图像的单个图像传感器或者至少形成在共同基底上的传感器是可能的。
现在参见图6，同样提供了具有f＝6.44mm和孔径光阑直径＝3mm的定焦透镜F/2.15。在图4的示例中，为了进行示意性的说明，在这种情况下，表面S1,S2和S3中的每一者朝向左眼的倾斜角度增加至β＝10度。
图7示出了每个表面(特别是图4的系统的S1至S5)的非球面系数值。可将经适当调整的一组不同系数用于图3的子系统50a,50b的对应表面13,14,16,18和20。
对于上述实施方案中的任何一者，代替移动透镜或传感器以适应用户未在距离透镜的一定距离处(透镜的眼睛区域将处于焦点的位置)面向相机的情况，可提供请求用户将设备移动至正确的焦距(响应于屏幕上的反馈)的软件应用程序。(在此类实施方案中，相机作为显示屏而设置在采集设备的同一表面上。)因此，可在捕捉基于虹膜识别的图像之前，从图像流中捕捉对比度或高频DCT系数信息，以使得应用程序能够确定用户的面部何时处于与设备最佳的距离。
上述实施方案提供了一种专用光学系统，其可结合到薄型图像采集设备内以获得包括用户眼睛区域的IR图像，该图像可用于用户识别和/或验证。
光学系统的最小深度是孔径光阑(AS)直径(其在示例中为大约3mm)的函数，因为所接收的图像需要横向地朝向第二反射表面或反射构件16,16'和/或最终朝向图像传感器20无阻碍地反射。在成像侧表面13为正的情况下，第一反射表面14需要从成像侧表面13延伸不超过AS直径。从第二反射表面或反射构件16,16'到传感器平面20的光学距离通常为非折叠光学系统的TTL的一半，并且考虑到这在任何情况下都与第一反射表面14所占据的深度重叠，可以看出，采用上文所公开的技术的光学系统可设置在由包括智能电话、平板电脑和膝上型计算机的现代图像采集设备的相对较浅壳体提供的最小深度内。
在上述实施方案中，反射表面14和16中的每一者都是平坦的。然而，应当理解，在实施方案的变型中，特别是在表面14,16设置在透镜的模制表面上的情况下，反射表面14,16中的一者或两者可为弯曲的球形表面或者为具有符合非球面系数的非球面性的弯曲或平坦的表面，以提高设备的光学性能。
现在参见图8，应当理解，上述光学系统的常见应用是用于采集基于虹膜的鉴别中所用的IR图像，通常用以验证设备的用户。然而，在许多情况下，此类用户可佩戴强烈反射IR光的眼镜80。因此，在采用IR光源82照射受试者的情况下，所得来自眼镜的眩光可完全遮挡该受试者的虹膜84。
在本发明的一些实施方案中，一组线性偏振片86,88安装在IR光源82和采集设备相机模块90(包括光学系统，诸如上文结合图1至图7所述的那些)中的每一者的前面。安装在IR光源82上的偏振片86的偏振轴线与安装在相机模块90上的偏振片88的偏振轴线之间的角度为90度。因此，在基于常规取向上的采集设备的一种具体实施中，第一偏振片86将会垂直地偏振光，而第二偏振片88将会水平地偏振光。
这样，只要由眼镜80反射的来自IR源82的光不改变其偏振轴线，由眼镜反射的垂直偏振的光被安装在相机模块90上的水平线性偏振片88滤出。然而，由眼睛(包括虹膜图案84)和皮肤反射的光(其为非偏振的)通过安装在相机模块90上的水平线性偏振片88，因此可通过光学系统对虹膜图案84进行成像。
线性偏振片的替代方案可为使用圆形偏振片。在这种情况下，安装在IR源82前面的偏振片将具有一个方向，而安装在相机模块90前面的偏光片将具有相反的方向。借助圆形偏振片，可去除来自表面的IR反射，并且还可有助于提高自然光中采集的图像的质量。因此，如果使用自然光源代替IR光源82，则可将安装在相机模块90前面的任何偏振片通过机电方式旋转，以实现高质量的图像。然而，应当理解，提供此类旋转机构将增加此类相机模块的制造成本。
对于一些生物特征识别应用，以及采集包括具有足以启用鉴别的分辨率的虹膜图案的图像，采集更完整的面部图像也可为有用的，从而使得基于虹膜图案的用户识别能够对基于其它面部特征的识别进行补充，或者遵循基于其它面部特征的识别(或反之亦然)。虽然不限于使用上文结合图1至图8所述的光学系统来实施，但应当理解，对于具有光学系统(该光学系统具有刚好足够宽的视角以在例如20cm至30cm之间的距离处捕捉包括足够详细的虹膜图案的图像)的图像采集设备来说，用户可能必须将采集设备移动到超过50cm的距离以获得具有足够宽的视场的图像，以采集足够完整的面部图像用于面部识别。(类似的缩放适用于在40cm处捕捉的用于虹膜识别的图像。)要求用户将设备固定在超过50cm的距离处不能令人满意，并且出于执行生物特征识别的目的，要求用户在距离面部小于30cm的位置与距离面部超过50cm的位置之间将设备移动超过20cm也是不可接受的。
现在参见图9，其中示出了用于包括图像传感器90的图像采集设备的图像处理系统。在该实施方案中，传感器90包括可以横向或纵向模式传输2百万像素图像的OmnivisionOV2281传感器。然而，应当理解，本发明不限于使用此类传感器来实施，并且可同样地用任何等效的传感器来实施；并且本发明同样不限于使用结合图1至图8所述的光学系统来执行。传感器90包括1944×1944像素(4MP)，但是当处于横向模式时，仅1920×1080像素值从传感器被读取到2MP缓冲器92中；并且在纵向模式中，仅覆盖传感器不同区域的1080×1920像素值被读取到缓冲器92中。在任一种情况下，可用诸如图8所示的IR光源照射场景，并且采集所得图像可为限于IR波长的强度图像。这些图像由图像处理器94处理并且可被写出到系统总线96上，在该系统总线上，图像可被连接到系统总线96的其它模块采用；写到系统存储器(未示出)中；和/或被在图像处理系统内运行的应用程序使用。另选地，图像处理器94可包括生物特征验证单元(BAU)，并且可在经由总线96传输其结果之前在内部执行识别。使用示例性传感器90，处理器可在大约60ms内在提供横向图像和纵向图像之间进行切换。需注意，当在横向和纵向模式之间切换时，系统中的驱动程序不需要重新加载，缓冲器大小可保持不变，并且传输的数据量在这两种情况下是相同的。
使用传感器诸如传感器90，有可能采用给定的一组光学器件并且在距离用户约30cm处以横向模式获得具有足以启用虹膜识别的分辨率的图像；并且在约40cm的距离处以纵向模式获得具有足以启用面部识别的视场的图像。在每种情况下，可在比覆盖传感器90上所捕捉的整个视场(覆盖横向图像和纵向图像二者)所需的图像尺寸更小的图像上执行处理。因此，在本示例中，包括4MP的传感器需要处理电路，该处理电路能够处理仅2MP图像以执行对受试者的基于虹膜和面部的识别。基于在横向模式和纵向模式之间调换传感器的生物特征识别需要用户在用于获得虹膜图像的位置与用于获得面部识别图像的位置之间进行相对较小的移动，并且在大约40cm处获得面部识别图像所需的最远距离不需对用户造成过多负担。在图7所示的示例性图像中需注意的是，纵向图像的视场实际上比横向图像的视场更宽，因为它是由用户在距采集设备更远的距离处被捕捉的。
通常，在所示系统上运行的生物特征识别应用程序可首先在约40cm的距离处(自然手持位置)捕捉用于面部识别目的的一个或多个图像，其中传感器90被配置为纵向模式。如果从一个或多个图像成功识别用户的面部，生物特征识别应用程序可请求用户将设备移动至更靠近面部，直到相机与受试者的距离为约30cm。当用户将设备移动得更近的同时，传感器90从纵向模式被重新配置为横向模式。因此，在所需的距离处，可捕捉并处理适用于虹膜识别目的的一个或多个图像，以尝试基于其虹膜图案识别用户。
对于上述实施方案中的任一个，可使用定焦光学器件，使得生物特征识别应用程序可请求用户将设备移动至正确距离，而不是调整焦距来适应未在一定距离处(在该距离处，眼睛/面部区域将对准焦点)面向相机的用户。通常，本发明的实施方案使用设置在与显示屏相同的采集设备表面上的相机来实现，并且同时可以任何方式执行使用户在用于采集横向虹膜识别图像和纵向面部识别图像的位置之间移动采集设备的请求，这使得此类请求能够通过屏幕上的反馈来提供。可在捕捉基于虹膜或面部识别的图像之前，从图像流中捕捉对比度或高频DCT系数信息，以使得生物特征识别应用程序能够确定用户的眼睛/面部何时处于与采集设备最佳的距离。

Claims (30)

1.用于图像采集设备的光学系统，包括：
图像传感器，所述图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列包括对用于采集图像的IR波长敏感的像素；和
透镜组件，包括具有光轴的收集透镜表面，所述透镜组件被布置成将从给定物距接收的IR光聚焦在所述传感器表面上，所述透镜组件包括至少第一反射表面用于沿着横向于所述光轴的轴线反射所收集的光，使得与所述透镜组件的焦距相比，沿着所述光轴的所述光学系统的长度减小。
2.根据权利要求1所述的光学系统，包括第二反射表面，所述第二反射表面与所述第一反射表面以平行间隔开的关系设置并且被布置成将从所述第一反射表面反射的光朝向所述图像传感器反射。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述第二反射表面被布置成将从所述第一反射表面反射的光反射穿过成像侧表面，所述图像传感器与所述成像侧表面以平行间隔开的关系设置。
4.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述收集透镜和所述第一反射表面中的每一者在第一棱镜中一体成形。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述第二反射表面和所述成像侧表面中的每一者在第一棱镜中一体成形。
6.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述第二反射表面和所述成像侧表面中的每一者在第二棱镜中一体成形，所述第二棱镜与所述第一棱镜保持间隔开的关系。
7.根据权利要求6所述的光学系统，其中所述第一棱镜和所述第二棱镜在单个模具中一体成形。
8.根据权利要求2所述的光学系统，其中成像侧表面在第一棱镜中一体成形，并且其中所述第二反射表面由与所述第一棱镜间隔开的分立反射构件提供，所述成像侧表面被布置成将从所述第一反射表面反射的光聚焦到所述第二反射表面上。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其中成像侧表面在第一棱镜中一体成形，所述成像侧表面被布置成将从所述第一反射表面反射的光聚焦到所述图像传感器上，所述图像传感器平行于所述光轴设置。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一反射表面由分立反射构件提供，并且成像侧表面设置在分立透镜中，所述成像侧表面被布置成将从所述第一反射表面反射的光聚焦到所述图像传感器上，所述图像传感器平行于所述光轴设置。
11.根据权利要求10所述的光学系统，其中所述分立透镜能够沿着所述横向轴线移动以聚焦所述光学系统。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述图像传感器能够沿着所述横向轴线或所述光轴中的一者移动以聚焦所述光学系统。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述收集透镜的孔径光阑直径为大约3mm，并且其中所述光学系统从所述收集透镜的前表面延伸至所述图像传感器小于约5.5mm、优选小于约4.5mm的深度。
14.种双目系统，包括根据权利要求1所述的一对光学系统，其中所述光学系统的每一者关于中心轴线不对称地轴向设置。
15.根据权利要求14所述的双目系统，其中所述一对光学系统中的至少每个收集透镜围绕光轴设置，所述光轴与所述中心轴线成角度β远离所述图像传感器延伸。
16.根据权利要求15所述的双目系统，其中所述角度β＝1度。
17.根据权利要求14所述的双目系统，其中所述一对光学系统的所述图像传感器设置在共同基底上。
18.相机模块，包括根据权利要求1所述的光学系统。
19.图像采集系统，包括根据权利要求18所述的相机模块，并且还包括软件应用程序，所述软件应用程序可操作以确定由所述相机模块采集的图像是否对准焦点，并且响应于所述未对准焦点的图像，指导用户将所述采集设备移动至距其面部正确的焦距。
20.图像采集设备，包括红外光源和根据权利要求18所述的相机模块。
21.根据权利要求20所述的图像采集设备，包括安装在所述红外光源前面的第一偏振片和安装在所述相机模块前面的第二偏振片。
22.根据权利要求21所述的图像采集设备，其中所述偏振片为线性的，所述偏振片的每一者具有相应的彼此成90度的偏振轴线。
23.根据权利要求21所述的图像采集设备，其中所述偏振片为圆形的，所述偏振片的每一者具有相反的偏振方向。
24.根据权利要求23所述的图像采集设备，还包括用于可调节地旋转所述第二偏振片的机构。
25.生物特征识别系统，包括图像采集设备，所述图像采集设备包括根据权利要求1所述的光学系统，并且其中所述图像传感器包括X列Y像素，所述系统还包括：
缓冲器，所述缓冲器可操作地连接到所述图像传感器以便以横向模式和纵向模式中的一种从所述传感器选择性地采集图像，在所述横向模式中，所述图像包括A列B像素，在所述纵向模式中，所述图像包括C列D像素，其中X≥A>B，Y≥D>C，X>C并且Y>B；和
生物特征识别应用程序，所述生物特征识别应用程序可操作地连接到所述缓冲器，以在所述纵向模式下在所述图像采集设备与受试者的第一距离处以及在小于所述第一距离的所述图像采集设备与所述受试者的第二距离处采集一个或多个图像，所述第一距离足以获得所述受试者的面部图像以用于面部识别，所述第二距离足以获得所述受试者的虹膜中的至少一者的至少一个图像以用于虹膜识别。
26.生物特征识别系统，包括图像采集设备，所述图像采集设备包括图像传感器，所述图像传感器包括X列Y像素；可操作地连接到所述图像传感器的缓冲器，所述缓冲器用于以横向模式和纵向模式中的一种从所述传感器选择性地采集图像，在所述横向模式中，所述图像包括A列B像素，在所述纵向模式中，所述图像包括C列D像素，其中X≥A>B，Y≥D>C，X>C并且Y>B；以及生物特征识别应用程序，所述生物特征识别应用程序可操作地连接到所述缓冲器，以在所述纵向模式下在所述图像采集设备与受试者的第一距离处以及在小于所述第一距离的所述图像采集设备与所述受试者的第二距离处采集一个或多个图像，所述第一距离足以获得所述受试者的面部图像以用于面部识别，所述第二距离足以获得所述受试者的虹膜中的至少一者的至少一个图像以用于虹膜识别。
27.根据权利要求26所述的生物特征识别系统，包括光学系统，所述光学系统被布置成在介于30cm和40cm之间的距离处在所述图像采集设备与所述图像传感器上的所述受试者之间聚焦图像。
28.根据权利要求26所述的生物特征识别系统，包括定焦光学系统。
29.根据权利要求26所述的生物特征识别系统，其中所述图像传感器包括4MP传感器，并且在所述横向模式和所述纵向模式下捕捉的图像包括2MP图像。
30.根据权利要求26所述的生物特征识别系统，还包括红外照射源。
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