CN1275186C

CN1275186C - 虹膜识别系统

Info

Publication number: CN1275186C
Application number: CNB031061923A
Authority: CN
Inventors: 李元熙; 蔡将秦
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: Iris ID Inc
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: DE60308245D1; KR20030070184A; EP1341119A2; KR100842501B1; CA2419312A1; US20030156741A1; EP1341119B1; DE60308245T2; EP1341119A3; CN1439998A

Abstract

本发明涉及安装在虹膜识别系统内的眼睛位置显示器及其方法。具体而言，该虹膜识别系统包含：电路板(PCB)，其包含用于控制发光的控制器；发光器，其具有安装在PCB上的LED，用于发光，并均匀地散射和均衡发光亮度；透镜单元，用于保持发光器发出的光的焦距，以固定角度折射和会聚光，并使光仅通过预定的部分，从而显示用户的眼睛应该所在的位置；以及反射镜单元，用于反射除预定光波长外的通过透镜的每个波段。

Description

虹膜识别系统

技术领域

本发明涉及虹膜识别系统，尤其涉及眼睛位置显示器及其方法，即，当用户站在系统能够识别该用户虹膜的距离之内，通过冷光镜，非接触性地把他/她的眼睛聚焦在虹膜识别系统内时，用户眼睛被认为所处的位置。

背景技术

本领域的技术人员都知道，已有许多用于安全、犯罪预防和身份认证的系统，这些系统从传统的接触式卡系统或非接触式卡系统开始，到指纹识别系统，直到虹膜识别系统。所有这些系统用于在允许或拒绝人们访问特定区域或数据之前认证他们的身份。

其中，与指纹识别系统相比，虹膜识别系统由于具有优秀的识别率和高精确度而被高度赏识。利用摄像机摄取人的虹膜图像，并使用图像处理技术把特征虹膜图案转换成数据，然后将新的虹膜数据与预先登记的虹膜数据相比较，从而虹膜识别系统对人员进行认证。

图1是现有技术的虹膜识别系统的示意图。下面参照图1对虹膜识别系统的运行进行说明。

当用户接近虹膜识别系统时，距离测量传感器109测量用户到系统的距离，且控制单元105通过驱动器107接收距离测量值，并确定该距离测量值是否在工作范围内。

如果证实用户在工作范围内，则向驱动器107传送控制信号，以提取用户的虹膜图像。

驱动器107向外部指示器108传送激活信号，并让用户知道系统正在运行。当用户通过光学窗口101把他或她的眼睛放在照相机103的光轴上时，冷光镜102挡住可见光但通过红外线。

然后，系统指示用户的虹膜是否是被认为的虹膜，以确保该用户的眼睛恰当地位于照相机103的光轴上。

从距离测量传感器109到用户的距离值被提供给控制装置105，如果照相机是自动变焦照相机，则根据距离测量值，控制装置105计算照相机103的缩放和焦点值，并执行放大/缩小与调焦控制。

如果照相机是短焦距镜头，则可以更为容易地拍摄用户的虹膜图像，只要用户处于正确位置。

随后，根据测量距离，控制装置105通过驱动器107拍摄虹膜图像。在适合于虹膜图像分析的帧抓取器104中对所拍摄的虹膜图像进行信号处理，根据预存的有关已处理的虹膜图像的信息，控制装置105执行虹膜识别，以认证用户。

虹膜识别系统的性能主要取决于其识别虹膜有多快和多精确。

根据以上原因，虹膜识别系统一般安装有用于显示用户虹膜精确位置的冷光镜。因为现有虹膜识别系统需要用户接近该系统，并察看他/她的虹膜是否准确位于照相机的光轴上，所以冷光镜的使用必须便于更快更精确地识别虹膜。

但是，冷光镜也带来另一个被称为‘强眼(strong eye)’现象的问题，‘强眼’现象的产生原因在于虹膜的位置仅由画在冷光镜上的直线反映，或者安装在冷光镜内的LED(发光二极管)聚焦虹膜。

发生强眼现象主要是因为每人具有不同的视力。例如，假如用户在远于30cm的地方从3cm×3cm的镜子上看他/她的眼睛。虽然期望用户通过用他/她左眼(右眼)观察镜子内的左眼(右眼)来聚焦，但实际上，用户使用他/她的左眼(右眼)来观察他/她的右眼(左眼)。

这样，用户接近冷光镜，并观察冷光镜后，可以确信他/她的虹膜已适当地聚焦，但是由于强眼现象，常常发现用户的眼睛远离照相机的光轴。

发明内容

本发明的目的在于至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供了下文所描述的优点。

因此，本发明的一个目的在于通过提供一种具有眼睛位置显示器及其方法的虹膜识别系统来解决上述问题，通过外部指示器引导用户站在该系统可以识别的距离内，并通过冷光镜来指示用户把他/她的眼睛放在所需要的地方，该虹膜识别系统能够更快地和更精确地识别用户的虹膜。

通过提供一种虹膜识别系统可以实现上述和其它目的和优点，其包括：电路板，其包括用于控制光线发射的控制器；发光器(即LED)，用于从安装在电路板上的光源发射光，并均匀地散射和均衡该发射光的亮度；透镜单元，用于保持来自LED的光的焦距，并以固定的角度折射和会聚光，以显示用户眼睛的位置，仅在预定部分通过光；以及反射镜单元，用于反射除预定光波长外的所有通过透镜的波段。

根据本发明的另一个方面，识别虹膜的方法的步骤包括：(1)测量用户和虹膜识别系统之间的距离；(2)如果用户接近虹膜识别系统，则至少从一个发光器(即LED)发出光，并使光通过漫射器和遮光板；(3)使用户看见来自透镜的折射光；(4)根据用户朝向反射镜单元的视角或用户和虹膜识别系统之间的距离，给出不同的指令；以及(5)按照折射器单元上显示的指令，调节用户到虹膜识别系统的距离。

根据本发明的另一个方面，第二步骤包括的子步骤是：当用户接近虹膜识别系统时，从至少一个发光器(LED)发出光；当用户垂直地察看反射镜单元，即冷光镜时，使用户看见芯片LED光；通过漫射板漫射LED光并使其通过遮光板。

根据本发明的另一个方面，第三或第四步骤包括的子步骤为：使光通过一个用于保持焦距的管；通过透镜的折射来聚集光，从而使用户可以用一只眼睛看见折射镜；以及根据用户朝向反射镜单元的视角或用户和虹膜识别系统之间的距离来给出不同的指令。

因此，本发明通过给出指令来引导用户接近虹膜识别系统可容易识别用户虹膜的点，并通过冷光镜显示用户的眼睛应该所在的位置，从而可以更快、更精确地识别虹膜。

本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。所附的权利要求书具体指出了本发明的目的和优点。

附图说明

参考附图，下文将详细描述本发明，其中相同数字指代相同部件：

图1是现有技术的虹膜识别系统的结构示意图；

图2是根据本发明的虹膜识别系统的眼睛位置显示器的结构示意图；

图3是一个框图，显示了根据本发明的虹膜识别系统的眼睛位置显示器；

图4是根据本发明的虹膜识别系统的外部透视图；

图5是根据本发明的虹膜识别系统的内部透视图；

图6和图7概略解释了根据本发明的虹膜识别系统的眼睛位置显示器的机制原理；

图8显示了根据本发明优选实施例的虹膜识别系统的眼睛位置显示器上所显示的一些图案；以及

图9是一个流程图，解释了根据本发明的虹膜识别系统的运行过程。

优选实施例说明

以下参考附图对根据本发明优选实施例的虹膜识别系统的眼睛位置显示器及其方法进行详细描述。

图2是根据本发明的虹膜识别系统的眼睛位置显示器的结构示意图。

如图所示，眼睛位置显示器包括：PCB 201，安装有用于控制发光的控制器；芯片LED 202，其安装在PCB 201上，用于发光；漫射板203，用于均匀地漫射芯片LED 202所发射的光；孔遮光板204，用于仅仅从预定区域通过漫射板203所均匀漫射的光；管205，其作为已通过孔遮光板204的将要聚集的光的间隔物；透镜206，用于会聚管205所聚焦的光；指令图案裂隙207，用于根据给定的指令通过已会聚的光；冷光镜208，用于显示通过了指令图案裂隙207的光。

图3是一个框图，显示了根据本发明的虹膜识别系统的眼睛位置显示器，眼睛位置显示器安装在图1所示照相机103的内部。

如图3所示，眼睛位置显示器包括：控制单元301a，其安装有用于控制发光的控制器；发光器301b，用于发射来自PCB内LED的光，并均匀地漫射所发射的光，从而使光具有均匀的亮度；透镜301c，用于保持由发光器(即，LED)所发出光的焦距，以一定角度折射和会聚光，并使光仅通过预定的区域；以及冷光镜302，用于折射除从LED发射的光以外的所有通过透镜的可见光，并通过红外线。

优选的，如图2所示，发光器301b包括芯片LED 202、漫射板203和孔遮光板204；透镜单元301c包括管205、透镜206和指令图案裂隙207。

图4是根据本发明的虹膜识别系统的外部透视图，图5是根据本发明的虹膜识别系统的内部透视图。

参照图3、图4和图5，下文描述本发明的优选实施例。

虹膜识别系统的眼睛位置显示器安装在图1所示的系统的照相机识别单元103中。PCB 201是具有用于控制每个LED 202的发光的控制器的电路基板，并与距离测量传感器(图1中的109)相连接。当用户接近系统时，PCB根据距离测量传感器所测量的距离来使芯片LED 202发光。

芯片LED 202是多个圆形的红外LED。

当芯片LED 202发光时，漫射板203均匀地漫射光，且孔遮光板204使光仅通过遮蔽区域。

进一步来说，当来自芯片LED的光通过漫射板时，半透明板引起漫反射，尤其由孔遮光板所遮蔽的部分有均匀或一致的亮度。

漫射板由用作书写纸的纸构成。

另外，所遮蔽的部分意味着仅在具有指定图案的指令部分有亮光，其它区域是暗的。

换言之，当打开LED时，通常中心是最亮的，外围部分逐渐变暗。然而，当使用了遮光板时情况发生了变化。光被分成了两部分，即，均匀亮度区域和完全暗区域。

因此，当用户观看指示器时，他/她应该走到一定点才能看到光，用户将看到其余部分是不可见的。

在光通过孔遮光板204后，通过所述的管。这样做是为了保持焦距，从而使光聚焦到冷光镜208上。

具体而言，透镜的特性之一是其具有一定的焦距，孔遮光板作为一个图像，意味着仅当很好地调整孔遮光板、透镜和用户看透镜的眼睛之间的距离时，用户才能看见清晰的图像。

这就是为什么采用这个管作为调整它们之间距离的间隔物的原因。

换言之，孔遮光板和透镜接近于透镜的焦距。当用户通过透镜观看孔遮光板，并通过调整孔遮光板和透镜之间的距离来向右或左移动他/她的眼睛时，就确定了眼睛的移动区域。

因此，当用户的眼睛离开光轴到某种程度时，用户会看不见孔遮光板的光。

同时，从管205出来的焦距内的光通过透镜206，并被会聚直到其被聚焦。

为会聚来自每个LED的光，按照安装在芯片LED上的LED的形状，每个透镜206是圆形的。

此外，为防止每个LED的透镜相连的相切部分发生折射，切割透镜的两端。这样，多个透镜可以相互连接。

更详细地说，透镜的每一侧面(右、左、上和下)被切割。

透镜在其前后部分呈球形。

如果从前面看，透镜总是圆的。通过把圆形的透镜切成扇形，能很容易地解决当透镜排列成圆锥形时，在两个透镜之间存在太多间隙的问题。

由透镜206会聚的每个LED光通过指令图案裂隙207，并在裂隙图案后显示在冷光镜208上。

因此，冷光镜208向用户显示了环形的光。

如上所述，冷光镜208反射除已通过的可见光线中的LED波长外的全部波段，并通过红外线。

简而言之，当用户观看冷光镜时，他/她会看见通过透镜的芯片LED光和他/她自己的眼睛。

也就是说，冷光镜应该通过LED光，以便用户可以看见LED光。同样，由周边的光从用户的眼睛反射而来的光被冷光镜反射，并反射回用户的眼睛，因此用户能再次看见这些光。

简单地说，用户通过冷光镜看他/她自己的眼睛，同时看见在冷光镜之后的LED光。

至于红外区域，则运行最初为虹膜识别而安装的照明设备(未显示)，发射红外线。

从用户的眼睛反射的红外线通过冷光镜，并到达照相机。

因此，反射了除红外线、LED光和对应于LED光的可见光外的全部波段。

光的波长用纳米表示。例如，红外线的波长大于700nm，可见光线的波长范围从450到670nm。如果LED的波长是650～680nm，则冷光镜通过波长超过650nm的光，并反射波长从450到649nm范围内的光。

只有当用户垂直地观看冷光镜208时，才能看见这些光。这样做其目的在于防止‘强眼’现象。基本上，发生‘强眼’现象主要是因为每人视力不同。例如，假如用户在远于30cm的地方从3cm×3cm的镜子上看他/她的眼睛。虽然期望用户通过用他/她的左眼(右眼)观察镜子内的左眼(右眼)来聚焦，但实际上，用户使用他/她左眼(右眼)来观察他/她的右眼(左眼)。

为防止该现象，透镜206应该能够将光聚集到一个角度，使用户可以用一个眼睛看见光。

图6和图7显示了根据本发明的虹膜识别系统的眼睛位置显示器的机制原理。

如图所示，来自芯片LED 602的光通过透镜601，并被折射到一定角度，从而用户可以仅用他/她的一个眼睛看见光。

这样，用户能通过冷光镜看见光，顺利地避免了强眼现象。

此外，向用户提供位置指令。这可以通过根据每个LED的光区别在冷光镜上显示的环形图案而实现。

根据虹膜识别系统和用户之间的距离来确定每个LED是否应该打开。LED光引导用户到距离系统正确的距离，因为只有当系统和用户之间的距离适当时，照相机才可以调节焦距而获得清晰的图像。

图8显示了在根据本发明优选实施例的虹膜识别系统的眼睛位置显示器上显示的一些图案。

如图所示，根据虹膜识别系统和用户之间的距离，环形光看起来不同。

例如，如果距离是正确的，显示(c)。然而，如果距离太远，则显示(A)或(B)。最后，如果距离太近，则显示(D)或(E)。

只要使用上述原则，距离指示图案可以有多种方式设计。

图9是根据本发明的虹膜识别系统的运行过程的流程图。

首先，这里有至少两个用于表明虹膜识别系统和用户之间距离的不同的指令图案(S901)。

当用户接近虹膜识别系统时，至少一个LED发光(S902)。

只有当他/她垂直地观看反射镜单元，即冷光镜时，用户才能看见芯片LED光(S903)。

通过漫射板漫射LED光，并通过遮光板装置，即孔遮光板(S904)。

所遮蔽的光通过用于保持其焦距的管，且透镜折射光，使用户可以仅用他/她的一个眼睛看见光(S905和S906)。

根据用户朝向冷光镜的视角，或用户和虹膜识别系统之间的距离，经由指令图案裂隙，在冷光镜上显示不同的指令图案(S907)。

用户按照反射镜单元上显示的指令图案调节到虹膜识别系统的距离(S908)。

上述的实施例和优点仅仅是示例性的，并不对本发明构成限制。本发明可以容易地应用于其它类型的装置。本发明的说明书是用于进行说明，不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员，很显然可以有很多的替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，其不仅包括结构的等同，也包括等同的结构。

Claims

1.一种虹膜识别系统，包含：

电路板，其包含用于控制发光器的发光的控制器；

发光器，安装在电路板上，用于发光并均匀地散射和均衡发出光的亮度；

透镜单元，用于保持发光器发出的光的焦距，以固定的角度折射和会聚光，并仅使光通过一个预定部分，从而显示用户的眼睛应该所处的位置；以及

反射单元，用于反射通过透镜单元的除预定光波长之外的所有波段。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，发光器包含芯片LED和用于均匀漫射所发出光的漫射板，该芯片LED包括多个红外线LED。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，透镜单元包含圆型透镜，该圆型透镜是按照安装在芯片LED上的LED的形状，能够会聚每个LED光。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，为防止在每个LED的透镜相连的相切部分发生折射，切割每个LED透镜的两端，从而多个透镜可以互相连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，发光器还包含孔遮光板，用于使光仅通过预定的部分，并均衡通过光的亮度。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，透镜单元还包含一个管，该管用于在预定距离内保持来自发光器的光，以聚焦光。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，透镜单元还包含指令图案裂隙，用于显示各种遮蔽图案的光。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，在反射镜单元，即冷光镜上显示的指令是遮蔽图案，每个图案表明到用户的距离。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，用于折射和会聚光的透镜单元包含透镜，该透镜至少以预定的角度执行光的折射和会聚其中之一，以使用户能够仅用一个眼睛看见所述的光。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，只有当用户以预定角度观看反射镜单元，即冷光镜时，用户才能看见从发光器，即LED发出的光。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，透镜单元包含反射镜单元，用于反射通过透镜的可见光线中除LED发出的光波长之外的所有波段，并通过红外线。

12.一种识别虹膜的方法，包括：

(1)测量用户和虹膜识别系统之间的距离；

(2)如果用户接近虹膜识别系统，则从至少一个发光器发出光，并使光通过漫射器和遮光板；

(3)使用户看见从透镜折射的光；

(4)根据用户朝向反射镜单元的视角或用户和虹膜识别系统之间的距离，显示出不同的指令图案，用于

(5)按照反射器单元上显示的指令来将用户引导到与虹膜识别系统的适当距离。

13.根据权利要求12所述的方法，其中第二步骤包含以下子步骤：

当用户接近虹膜识别系统时，从至少一个发光器发出光；

只有当用户垂直地观看反射镜单元，即冷光镜时，才显示芯片LED光；以及

通过漫射板漫射LED光，并使其通过遮光板。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，第三或第四步骤包含以下子步骤：

使遮蔽的光通过一个用于保持焦距的管；

通过透镜的折射聚集光，以使用户能够用一个眼睛看见折射器单元；以及

根据用户朝向反射镜单元的视角或用户和虹膜识别系统之间的距离，显示不同的指令图案。