CN109002818A - 具有3d生物识别功能的成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有3D生物识别功能的成像系统，包括透镜组、分光装置、发射器、第一接收器和第二接收器，所述分光装置用于反射第一光线到所述第二接收器并透射第二光线到所述第一接收器。所述第一光线是可见光，所述第二光线是红外光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器是红外接收传感器，所述第二接收器是前置摄像头传感器。由于采用分光装置，使得所述成像系统通过一个开孔就能接收红外光和可见光，使得成像系统开孔减少，外观简洁。而且，本发明成像系统采用3D生物识别技术，能够识别包括人脸表面和3D深度的立体结构，具有较高的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及生物识别和光学成像领域，尤其涉及一种具有3D生物识别功能的成像系统。
背景技术
随着芯片技术发展，在人们日常生活中，越来越多的产品应用生物识别技术作为作身份识别手段，例如智能手机、平板电脑等移动设备。生物识别，又可称作生物特征识别，其中的人脸识别得到了广泛使用。然而，现有的人脸识别技术大多是二维(2D)平面识别，无法接收物理世界中的第三维信息，如尺寸和深度等，安全性较差。
发明内容
为了解决现有技术安全性较差的问题，有必要提供一种具有较高安全性和可靠性的具有3D生物识别功能的成像系统。
本发明的一个方面提供了一种具有3D生物识别功能的成像系统，包括透镜组、分光装置、发射器、第一接收器和第二接收器，所述分光装置用于反射第一光线到所述第二接收器并透射第二光线到所述第一接收器。
进一步的，所述成像系统还包括主体和与主体连接的显示单元，所述发射器、第一接收器和第二接收器设置在所述主体内，所述主体具有和发射器对应设置的第一开孔，和第一、第二接收器对应设置的第二开孔。
进一步的，所述第一光线是可见光，所述第二光线是红外光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器是红外接收传感器，所述第二接收器是前置摄像头传感器。
进一步的，所述第一光线是红外光，所述第二光线是可见光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器是前置摄像头传感器，所述第二接收器是红外接收传感器。
进一步的，所述发射器用于发射红外波段光线到人脸，所述第一接收器用于接收人脸反射的所述红外波段光线，所述第二接收器用于接收外部可见光波段光线，所述发射器和第一接收器通过发射和反射回来的红外光线检测人脸3D结构并进行3D人脸识别。
进一步的，所述分光装置是立方体形状的棱镜，包括沿对角线切面设置的第一分光层和第二分光层，所述第一分光层和所述第二分光层贴合设置。
进一步的，所述第一分光层用于反射第一光线和透过第二光线，所述第二分光层用于透过第二光线并过滤其他光线。
进一步的，所述第一光线是可见光，所述第二光线是红外光，所述第一分光层是50/50分光镀膜，所述第二分光层是红外滤光涂层，所述第二接收器表面设置红外截止涂层，将和可见光一起反射的红外光截止过滤，所述第二接收器接收到光信号为可见光,所述第二分光层将和红外光一起透射的可见光过滤，使得所述第一接收器接收红外光。
进一步的，所述第一光线和第二光线是电磁波。
本发明的另一个方面公开了一种具有3D生物识别功能的成像系统，包括主体和分光装置，所述主体设置有第一开孔和第二开孔，第一光线和第二光线经由所述第二开孔入射到所述分光装置，所述分光装置用于反射第一光线并透射第二光线。
进一步的，第一光线是可见光，第二光线是红外光。
进一步的，所述成像系统还包括可发射红外光的发射器、可接收红外光的第一接收器和可接收可见光的第二接收器，所述第一开孔用于所述发射器发射的红外光通过并出射到人脸上，所述第二开孔用于所述第一接收器接收人脸反射的红外光通过以及第二接收器接收的外部可见光通过。
进一步的，还包括设置在所述分光装置前的透镜组，用于调整光线入射角度并对入射光线进行优化。
进一步的，所述分光装置是棱镜或薄膜结构。
本发明成像系统可让包括可见光和红外光的入射光一起入射到所述分光装置上，所述分光装置对入射光进行分光，将可见光和红外光的分别引导到对应的传感器上。由于采用分光装置，使得所述成像系统通过一个开孔就能接收红外光和可见光，使得成像系统开孔减少，外观简洁。本发明成像系统采用3D生物识别技术，能够识别人脸表面和深度的立体结构，具有较高的安全性。
附图说明
图1是本发明成像系统一个实施例的示意图；
图2是本发明成像系统一个实施例的示意图；
图3是本发明成像系统另一实施例的示意图；
图4是本发明成像系统另一实施例的部分放大示意图；
图5是本发明成像系统另一实施例的示意图；
图6是本发明成像系统又一实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明具有3D生物识别功能的成像系统的一个实施例的示意图。所述成像系统包括发射器101、第一接收器102和第二接收器103。所述发射器101用于发射红外波段光线到目标物体上，例如人脸；所述第一接收器102用于接收目标物体反射的所述红外波段光线。所述第二接收器103用于接收和外部可见光波段光线。本实施例中，所述发射器101是3D结构光发射装置，包括VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)组件。所述第一接收器102和第二接收器103是传感器，能够将光信号转换为电信号。
本实施例中，所述成像系统可以是智能手机或智能手机的组成部分。请参阅图2，所述成像系统10还包括主体110和与主体连接的显示单元120。所述发射器101、第一接收器102和第二接收器103设置在所述主体120内。所述主体120具有分别和发射器101、第一接收器102和第二接收器103对应设置的第一开孔111、第二开孔112和第三开孔113。所述第一开孔111用于所述发射器101发射的红外光通过并出射到人脸上，所述第二开孔112用于所述第一接收器102接收的人脸反射的红外光通过，所述第三开孔113用于第二接收器103接收的外部可见光通过。所述显示单元120可以是触摸控制的显示屏，用于显示和作为输入输出操作界面。
本实施例中，所述发射器101是红外发射器，所述第一接收器102是红外接收器，所述第二接收器103是前置图像传感器，俗称前置摄像头。在所述第二接收器103和所述开孔113之间还设置有透镜组件，用于调整可见光入射角度并对入射光线进行优化。所述发射器101和第一接收器102通过发射和人脸反射回来的红外光线检测人脸3D结构并进行3D人脸识别，进而实现用户身份验证。本发明其他或变更实施例中，所述主体110和显示单元120表面还设置有玻璃保护层。
请参阅图3，本发明另一实施例中，具有3D生物识别功能的成像系统20包括透镜组21、分光装置22、发射器(图未示)、第一接收器23和第二接收器24。入射光线包括第一光线L1和第二光线L2。入射光线通过透镜组21后照射到所述分光装置22上。所述分光装置22用于对入射光线进行分光处理，包括反射第一光线L1到所述第二接收器24并透射第二光线L2到所述第一接收器23。所述透镜组21包括多个镜片，用于调整光线入射角度并对入射光线进行优化
本实施例中，所述第一光线L1是可见光，所述第二光线L2是红外光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器23是红外接收传感器，所述第二接收器24是前置摄像头传感器。本发明其他或变更实施例中，所述第一光线L1可以是红外光，所述第二光线可以是可见光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器23可以是前置摄像头传感器，所述第二接收器24可以是红外接收传感器。
本发明其他或变更实施例中，所述第一光线或所述第二光线还可以是其他类型电磁波，如：微波，X射线，伽马射线等。本发明其他或变更实施例中，所述第一光线或所述第二光线还可以是超声波。
本实施例中，所述发射器用于发射红外波段光线到人脸，所述第一接收器23用于接收人脸反射的所述红外波段光线(即第二光线L2)，所述第二接收器24用于接收外部可见光波段光线。所述发射器和第一接收器23通过发射和反射回来的红外光线检测人脸3D结构并进行3D人脸识别，进而实现用户身份验证。相对平面人脸识别，3D人脸识别能够识别人脸表面和深度信息，获得3D人脸信息，具有较好的安全性。
请同时参阅图4，是图3所示M区域的放大示意图。所述分光装置22是大致为立方体形状的棱镜，包括沿对角线切面设置的第一分光层221和第二分光层222，所述第一分光层221和所述第二分光层222贴合设置。本实施例中，所述第一分光层221和所述第二分光层222可以通过光学胶贴合。
所述第一分光层221用于反射第一光线L1和透过第二光线L2，所述第二分光层222用于透过第二光线L2并过滤其他光线。本发明其他或变更实施例中，所述第一分光层221可以是50/50分光镀膜，所述第二分光层可以是红外滤光涂层。可见光和红外光通过所述第一分光层221时，将会有50％光线发生反射，50％发生透射。所述第二接收器21表面设置红外截止涂层，将和可见光一起反射的红外光截止过滤，使得所述第二接收器24接收到光信号为可见光。所述第二分光层222将和红外光一起透射的可见光过滤，使得所述第一接收器23接收到红外光。
如图5所示，所述成像系统20还包括主体210和与主体连接的显示单元220。所述透镜组21、发射器、第一接收器23和第二接收器24设置在所述主体120内。所述主体210具有分别和发射器对应设置的第一开孔211，和第一、第二接收器23、24对应设置的第二开孔212。所述第一开孔211用于所述发射器发射的红外光通过并出射到人脸上，所述第二开孔212用于所述第一接收器23接收的人脸反射的红外光通过以及第二接收器24接收的外部可见光通过。
本发明成像系统20可用于让包括可见光和红外光的入射光一起入射到所述分光装置22上，所述分光装置22对入射光进行分光，将可见光和红外光的分别引导到对应的传感器上。由于采用分光装置22，使得所述成像系统20通过一个开孔就能接收红外光和可见光，使得成像系统20的开孔减少，外观简洁。本发明成像系统20采用3D生物识别技术，能够识别人脸立体结构，具有较高的安全性
当本发明成像系统20是手机或手机的组成部分时，对于智能手机来说，前置摄像头一般是必不可少的，利用前置摄像头的开孔同时作为3D生物识别的红外光接收，手机正面看起来简介美观。同时也留出更多空间可用于设置手机屏幕，使得手机能具有更高的屏占比。
本发明其他或变更实施例中，还包括设置在所述透镜组21附近的驱动器，所述驱动器可用来调整所述透镜组21和所述第一接收器23及第二接收器24的相对位置，以及透镜组21内部镜片之间的相对位置，从而实现变焦或对焦。
请参阅6，本发明另一实施例的具有3D生物识别功能的成像系统30包括透镜组31、分光装置32、发射器(图未示)、第一接收器33和第二接收器34。入射光线包括第一光线L1和第二光线L2。入射光线通过透镜组31后照射到所述分光装置32上，所述分光装置32用于反射第一光线L1到所述第二接收器34并透射第二光线L2到所述第一接收器33。
本实施例中，所述第一光线L1是可见光，所述第二光线L2是红外光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器23是红外接收传感器，所述第二接收器34是前置摄像头传感器。本发明其他或变更实施例中，所述第一光线L1可以是红外光，所述第二光线可以是可见光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器33可以是前置摄像头传感器，所述第二接收器34可以是红外接收传感器。
本实施例中，所述发射器用于发射红外波段光线到人脸，所述第一接收器33用于接收人脸反射的所述红外波段光线(即第二光线L2)，所述第二接收器34用于接收外部可见光波段光线。所述发射器和第一接收器33通过发射和反射回来的红外光线检测人脸3D结构并进行3D人脸识别，进而实现用户身份验证。
所述分光装置32具有薄膜状结构，包括贴合设置的第一分光层321和第二分光层322。所述第一分光层321和所述第二分光层322可以通过光学胶贴合。所述第一分光层321用于反射第一光线L1和透过第二光线L2，所述第二分光层322用于透过第二光线L2并过滤其他光线。本发明其他或变更实施例中，所述第一分光层321可以是50/50分光镀膜，所述第二分光层可以是红外滤光涂层。可见光和红外光通过所述第一分光层321时，将会有50％光线发生反射，50％发生透射。所述第二接收器31表面设置红外截止涂层，将和可见光一起反射的红外光截止过滤，使得所述第二接收器34接收到光信号为可见光。所述第二分光层322将和红外光一起透射的可见光过滤，使得所述第一接收器33接收到红外光。本发明其他或变更实施例中，所述所述第一分光层321可以是20％透过、80％反射的分光镀膜，或者是根据需要设置其他类型镀膜。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。权利要求书中所使用的术语不应理解为将发明限制于本说明书中所公开的特定实施例。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种具有3D生物识别功能的成像系统，包括分光装置、发射器、第一接收器和第二接收器，所述分光装置用于反射第一光线到所述第二接收器并透射第二光线到所述第一接收器。
2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括主体和与主体连接的显示单元，所述发射器、第一接收器和第二接收器设置在所述主体内，所述主体具有和发射器对应设置的第一开孔，和第一、第二接收器对应设置的第二开孔。
3.根据权利要求1或2所述的成像系统，其特征在于，所述第一光线是可见光，所述第二光线是红外光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器是红外接收传感器，所述第二接收器是前置摄像头传感器。
4.根据权利要求1或2所述的成像系统，其特征在于，所述第一光线是红外光，所述第二光线是可见光，所述发射器是红外发射器，所述第一接收器是前置摄像头传感器，所述第二接收器是红外接收传感器。
5.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述第一开孔用于所述发射器发射的红外光通过并出射到人脸上，所述第二开孔用于所述第一接收器接收人脸反射的红外光通过以及第二接收器接收的外部可见光通过。
6.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述发射器用于发射红外波段光线到人脸，所述第一接收器用于接收人脸反射的所述红外波段光线，所述第二接收器用于接收外部可见光波段光线，所述发射器和第一接收器通过发射和反射回来的红外光线检测人脸3D结构并进行3D人脸识别。
7.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述分光装置是立方体形状的棱镜，包括沿对角线切面设置的第一分光层和第二分光层，所述第一分光层和所述第二分光层贴合设置。
8.根据权利要求7所述的成像系统，其特征在于，所述第一分光层用于反射第一光线和透过第二光线，所述第二分光层用于透过第二光线并过滤其他光线。
9.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述第一光线是可见光，所述第二光线是红外光，所述第一分光层是50/50分光镀膜，所述第二分光层是红外滤光涂层，所述第二接收器表面设置红外截止涂层，将和可见光一起反射的红外光截止过滤，所述第二接收器接收到光信号为可见光,所述第二分光层将和红外光一起透射的可见光过滤，使得所述第一接收器接收红外光。
10.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述第一光线和第二光线是电磁波。
11.一种具有3D生物识别功能的成像系统，包括主体和分光装置，所述主体设置有第一开孔和第二开孔，第一光线和第二光线经由所述第二开孔入射到所述分光装置，所述分光装置用于反射第一光线并透射第二光线。
12.根据权利要求11所述的成像系统，其特征在于，所述第一光线是可见光，第二光线是红外光。
13.根据权利要求12所述的成像系统，其特征在于，还包括可发射红外光的发射器、可接收红外光的第一接收器和可接收可见光的第二接收器，所述第一开孔用于所述发射器发射的红外光通过并出射到人脸上，所述第二开孔用于所述第一接收器接收人脸反射的红外光通过以及第二接收器接收的外部可见光通过。
14.根据权利要求13所述的成像系统，其特征在于，还包括设置在所述分光装置前的透镜组，用于调整光线入射角度并对入射光线进行优化。
15.根据权利要求11或13所述的成像系统，其特征在于，所述分光装置是棱镜或薄膜结构。
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