CN1307941C

CN1307941C - 眼睛图像采集装置

Info

Publication number: CN1307941C
Application number: CNB038015145A
Authority: CN
Inventors: 今冈卓也
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: EP1508303A4; EP1508303A1; CN1592597A; US7043152B2; WO2003101296A1; AU2003241689A1; JP2003339676A; US20040252988A1; JP4148700B2

Abstract

本发明提供一种可精确导引眼睛的位置以便获得适于鉴别的上佳眼睛图像的眼睛图像采集装置，其包括采集目标图像的图像部件和设置在图像部件的前方、垂直于图像部件的光轴、反射目标的反射图像的反射镜(40)。镜(40)包括设置在与光轴相交的反射镜(40)的一部分中以便与反射镜反射的目标反射图像的眼睛位置对准的开口(42)；设置在反射镜(40)后面侧的相对的左右两端的可见光光源单元(46)、(47)和设置在反射镜(40)前面侧的相对的左右两端、遮蔽从相应的左和右可见光光源单元(46)和(47)发射的光线的遮光片(43)、(44)。被鉴别人根据是否能从左和右遮光片(43)、(44)的前方看见可见光光源单元(46)、(47)，能方便地确定左或右眼是否保持在摄影位置。

Description

眼睛图像采集装置

技术领域

本发明涉及一种眼睛图像采集装置，该装置通过获取虹膜图像来进行个人鉴别，特别涉及一种眼睛图像采集装置，该装置能高精度地将被鉴别人眼睛的位置导引在摄影范围内。

背景技术

随着个人鉴别社会需求的增长，利用个人生物信息的鉴别装置已流行。通常，所利用的个人生物信息是指纹，但虹膜图案和视网膜图案也引起了关注。与指纹不同，使用虹膜图案和视网膜图案用于个人鉴别的优点是，可优选用非接触方式拍摄虹膜图案。

可是，如果不能迅速而精确地拍摄上佳的虹膜图案，将造成被鉴别人等候的时间增长。结果，被鉴别人感觉不愉快。因此，需要将被鉴别人的眼睛导引到拍摄虹膜图案的照相机的前面位置，借此拍摄出上佳的眼睛图像。

例如，图16是在JP-A-2000-5146中描述的传统眼睛图像采集装置的外观图。冷反射镜2和红外照明部件3被设置在眼睛图像采集装置1的壳体的前面(front face)，照相机内置在冷反射镜2的后侧(back side)。表示照相机透镜位置所作的标记4设在冷反射镜2的中心。当被鉴别人站在眼睛图像采集装置1前面的位置以在冷反射镜2中反射他(她)本人的眼睛时，照相机获取被鉴别人的眼睛的图像。

可是，在传统的眼睛图像采集装置中，当被鉴别人判断他(她)是在正确的摄影位置的状态时，在冷反射镜2中反射的右眼图像可被左眼看见或在冷反射镜2中反射的左眼图像可被右眼看见，如图17A所示，还存在这样一个问题，即，前额中部的位置处于摄影屏5的中心，因此，右眼不能与摄影屏5的中心对准或左眼不能与摄影屏5的中心对准。

本发明旨在解决现有技术中存在的所述问题，本发明的目的是提供一种眼睛图像采集装置，该装置能方便地将被鉴别人的眼睛的位置引导到正确的摄影位置。

发明内容

本发明提供一种眼睛图像采集装置，其具有：一采集目标图像的图像采集单元；一反射镜，其设于图像采集单元的前面，垂直于图像采集单元的光轴，用于反射目标的反射图像；一开口部分，其设于与光轴相交的反射镜的一部分中，以便与反射镜中反射的目标反射图像中眼睛的位置对准；一设于反射镜后侧的左和右两端的可见光光源部件；及一遮光片，其设于反射镜前侧(front side)的左和右两端、用于遮蔽相应于左和右的可见光光源部件出射的光。

按照这种结构，根据是否能从相同的遮光片看见在左和右遮光片背面(back face)的可见光光源部件，被鉴别人能方便地识别他(她)的左或右眼是否放置在摄影位置，或者是否用左眼(或右眼)能看见右眼(或左眼)的图像。因此，能顺利地对准摄影位置。

本发明提供一种眼睛图像采集装置，其包括：一采集目标图像的图像采集单元；一反射镜，其设于图像采集单元的前面，垂直于图像采集单元的光轴，用于反射目标的反射图像；一开口部分，其设置在与光轴相交的反射镜的一部分中，以便与反射镜中反射的目标反射图像中眼睛的位置对准；及一标记，该标记设于反射镜前侧的左和右两端，其沿目标方向的表面和背面(back face)具有不同颜色。

与上类似。根据这种结构，被鉴别的人能方便地识别他(她)的左或右眼是否出现在摄影位置，或者是否用左眼(或右眼)能看见右眼(或左眼)的图像。因此，能顺利地对准摄影位置。

本发明提供的所述眼睛图像采集装置，其中，反射镜是内部没有设置开口部分的半反射镜。根据这种结构，简化了反射镜的结构，从而使制造成本降低。

本发明提供的所述眼睛图像采集装置，其中，反射镜由吸收可见光的材料构成。根据这种结构，无需单独插入可见光滤除滤光片。因此，简化了这种装置的结构，致使制造成本降低。

本发明提供的所述眼睛图像采集装置，其中，当使用在远离目标位置的摄影范围宽度为d和长度为h的图像采集单元时，采用宽度为d/2和长度为h/2的反射镜作为反射镜。根据这种结构，被鉴别人能方便地辨别他(她)的眼睛是否出现在图像采集单元的摄影范围内。

本发明提供的眼睛图像采集装置，其中，当使用在远离目标位置的摄影范围宽度为d和长度为h的图像采集单元时，在反射镜上设置一宽度为d/2和长度为h/2的框形件。与前类似，根据这种结构，被鉴别人能方便地辨别他(她)的眼睛是否出现在图像采集单元的摄影范围内。

本发明提供的眼睛图像采集装置，其中，反射镜具有采集目标的两只眼睛的横向长度。根据这种结构，可对被鉴别人采集眼睛不倾斜的图像。

本发明提供的所述眼睛图像采集装置，其中，反射镜具有吸收可见光的特性。根据这种结构，可将眼睛图像采集为红外图像，并能获得适于鉴别的清晰的眼睛图像。

本发明提供的所述眼睛图像采集装置，还包括用于通过反射镜和机体内的图像采集单元使反射镜绕水平轴旋转的部件。根据这种结构，可以提供一种能够相应于被鉴别人高度进行调节和使用非常方便的眼睛图像采集装置。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的眼睛图像采集装置的外观图；

图2是本发明第一实施方式的眼睛图像采集装置的图像采集原理图；

图3是本发明第一实施方式的眼睛图像采集装置中所采用的导引镜的结构图；

图4A-4C是用本发明第一实施方式的导引镜导引眼睛位置的说明图；

图5A和5B是本发明第二实施方式的眼睛图像采集装置中所采用的导引镜的结构图；

图6是本发明第三实施方式的眼睛图像采集装置中摄影范围和导引镜之间的关系图；

图7是本发明第四实施方式的眼睛图像采集装置中所采用的导引镜的结构图；

图8是本发明第五实施方式的眼睛图像采集装置的外观图；

图9是本发明第六实施方式的眼睛图像采集装置的外观图；

图10是本发明第七实施方式的眼睛图像采集装置的外观图；

图11是本发明第七实施方式的眼睛图像采集装置的图像采集原理图；

图12是本发明第八实施方式的眼睛图像采集装置的外观图；

图13是本发明第八实施方式的眼睛图像采集装置的图像采集原理说明图；

图14是本发明第九实施方式的眼睛图像采集装置的外观图；

图15是本发明第十实施方式的眼睛图像采集装置的外观图；

图16是传统的眼睛图像采集装置的外观图；

图17A和17B是传统的眼睛图像采集装置中眼睛位置导引说明图。

附图标记说明

9、17、25和85 眼睛图像采集装置

16、21、29、30、55和80 图像采集器件

11、19、27和87 红外照明部件

12、20、40、60、70、81和89 导引镜

13、42、62、82和91 开口部分

14、83和88 光轴

15 被鉴别人的眼睛

22 显示可见光的光源部件

23 眼睛的反射图像

28 可见光滤除滤光片(可见光吸收滤光片)

41和61 透明片

43和44 遮光片

46和47 发光膜

64和65 对生眼睛导引防止标记(opposite eye guide preventing mark)

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的实施方式。

图1是本发明第一实施方式的眼睛图像采集装置的外观图。本实施方式的眼睛图像采集装置9具有矩形壳体10；安装在壳体10前面的红外照明部件11；将在后面详细描述的安装在壳体10前面的矩形导引镜40；设置在导引镜40的中心的开口部分42；安装在导引镜40的后侧、用于通过开口部分42采集站在壳体10前方的被鉴别人的眼睛图像的内置照相机(图像采集单元)30(见图2)。

图2是本实施方式的眼睛图像采集装置的图像采集原理说明图。导引镜40垂直于图像采集单元30的光轴14设置，并被布置成使位于导引镜40中心的开口部分42与光轴14相交。因此，当被鉴别人将他(她)的眼睛15移动到其眼睛在导引镜40的开口部分42被反射的位置时，眼睛15能被导引到眼睛图像采集装置9的摄影范围内。结果，眼睛图像能被可靠地拍摄。

图3是导引镜40的详细结构图。安装在图像采集单元30前面的导引镜40垂直于图像采集单元30的光轴。根据本实施方式，用于导引被鉴别人眼睛的导引镜40具有矩形透明片41，在透明片41的中心设有开口42，在透明片41前侧的右侧和左侧设有遮光片43和44，除两侧外，透明片41的背面的一部分镀覆有反光膜45，透明片41后侧的两侧的一部分上镀覆有发光膜46和47，在该位置不设反射膜45。将导引镜40设置成使图像采集单元30的光轴穿过开口42的中心。

例如，各发光膜46和47由荧光镀覆膜构成，它们根据接收设在其后部的电灯或发光单元(未示出)发出的光线而发射可见光。也可以采用没有发光膜46和47、使发光单元的光从透明片41后侧的两侧入射到透明片41上的结构。

图4A-4C是根据本实施方式导引站在导引镜40前方的被鉴别人的方法的说明图。例如，如图4A所示，当被鉴别人用右眼(或左眼)(图15描述的状态)看在导引镜40中反射的他(她)的左眼(或右眼)的图像时，由图像采集单元30采集的图像50将面部的中心线作为中心，不能获得眼睛的图像。

然而，通过使用本实施方式的导引镜40，被鉴别人可很方便地辨别这种状态。更具体地说，在用右眼(或左眼)看见导引镜40中反射的左眼(或右眼)的图像的情况中，能看见隐藏在遮光片43和44后方的两发光膜46和47(图4A的状态)。因此，如果被鉴别人移动到下面描述的图4B或图4C的位置，就能被采集到上佳的眼睛图像。

图4B示出了被鉴别人用右眼看在导引镜40中反射他(她)的右眼图像的状态。在这种情况中，尽管被鉴别人用左眼和右眼看不见左侧的发光膜46，他(她)用左眼能看见右侧的发光膜47。因此，被鉴别人能辨别出他(她)处在右眼图像被采集的位置。此时，右眼的图像被拍摄为采集图像51。

图4C示出了被鉴别人用左眼看在导引镜40中反射的他(她)的左眼图像。在这种情况中，尽管被鉴别人用左眼和右眼看不见右侧的发光膜47，他(她)用右眼能看见左侧的发光膜46。因此，被鉴别人能辨别出他(她)处在左眼图像被采集的位置。此时，左眼的图像被拍摄为采集图像52。

因此，根据本实施方式，本人根据看见发光膜46和47的状态就能知道两只眼睛中哪一只看见导引镜40。因此，能辨别出用导引镜看见的图像是不是相对的那只眼睛(opposite eye)。因此，能避免导引错误。尽管本实施方式中发光膜46和47及遮光片43和44与导引镜40整体形成，也可以提供发光膜46和47及遮光片43和44与导引镜40分开的结构，导引镜40可以是普通薄形反射镜。

图5A和5B是本发明第二实施方式的导引镜的结构图。图5A是从前部看到的透视图，图5B是后侧的透视图。矩形导引镜60在图像采集单元55的前面并垂直于图像采集单元55的光轴。用于引导被鉴别人眼睛的导引镜60具有透明片61、设在透明片61中心的开口62、镀覆在透明片61的整个背面的反射膜63、和沿透明片61前面侧(front face side)的左、右边缘设置的对生眼睛导引防止标记64和65。本实施方式中，对生眼睛导引防止标记64和65由在透明膜61上镀覆的膜形成，且朝目标侧的表面与背面颜色彼此不同。标记64和65不局限于镀覆膜层，例如，也可以用片状材料粘附在透明片61上形成。

在使用本实施方式的导引镜60的情况下，参考图4A的描述，因为在反射膜63中反射对生眼睛导引防止标记64和65后侧的颜色，在这种状态，用右眼可看见左眼图像，被鉴别人就能辨别出他(她)站在不正确的位置。

当用右眼看见在导引镜60中反射的右眼图像时，在右侧的对生眼睛导引防止标记65后侧的颜色被反射在反射膜63中。相反，当用左眼看见在导引镜60中反射的左眼图像时，在左侧的对生眼睛导引标记64后侧被反射在反射膜63中。因此，被鉴别人能辨别他(她)站在正确的位置。尽管本实施方式中对生眼睛导引防止标记64和65与导引镜60也是整体形成，也可以如下面描述的相同方式，使他们与反射镜分离。

图6是本发明第三实施方式的眼睛图像采集装置的摄影范围与导引镜之间关系的说明图。如果放置在远离目标位置的眼睛图像采集装置的摄影范围宽度为d和长度为h，安装在眼睛采集装置前面的导引镜宽度为d/2和长度为h/2，按照几何光学理论，在导引镜中反射的图像范围和眼睛采集装置的摄影范围彼此相等。因此，在本实施方式中所用的导引镜的尺寸宽度为d/2和长度h/2。因此，被鉴别人就能知道导引镜反射的范围是待拍摄范围。

图7是本发明第四实施方式的眼睛图像采集装置中使用的导引镜结构图。在第三实施方式中，设定导引镜本身的尺寸宽度为d/2和长度h/2。本实施方式的导引镜70，如果设置在远离目标位置的眼睛图像采集装置的摄影范围宽度为d和长度为h，导引镜70使用稍大一点的反射镜，在同一反射镜上还可安装宽度为d/2和长度为h/2的导引框。

因此，能被保待在导引框71中的被鉴别人的图像尺寸等于眼睛图像采集装置摄影范围之内图像的尺寸。因此，被鉴别人站在他(她)的眼睛图像保持在导引框71中的位置就能采集到上佳的眼睛图像。因此，通过明确导引镜70上的导引框71表示待摄影范围就能精确和方便地导引被鉴别人。

图8是本发明第五实施方式的眼睛图像采集装置的外观图。根据本实施方式，在图像采集单元80的前面设有横向长形导引镜81。导引镜81的长度能反射被鉴别人左眼和右眼的两个图像。而且，在该实例中，开口部分82设在中心位置，图像采集单元80在开口部分82的后侧。图像采集单元80的光轴83穿过开口部分82的中心，导向镜81垂直于光轴83。

根据本实施方式，两个眼睛被反射在导引镜81中。因此，被鉴别人很容易使眼睛与眼睛采集单元80保持水平，并能方便地采集垂直的眼睛图像，即，不倾斜的眼睛图像。

图9是本发明第六实施方式的眼睛图像采集装置的外观图。本实施方式的眼睛图像采集装置85具有矩形壳体86；设在壳体86前面的位置的红外照明部件87，设在壳体86内的图像采集单元(未示出)；和固定在图像采集单元前面位置并垂直于图像采集单元的光轴88的矩形导引镜89。导引镜89可绕水平轴90旋转地安装在壳体86上。更具体地说，当导引镜89旋转时，图像采集单元也随导引镜89整体地运动。与图像采集单元的光轴88相交的开口91设在导引镜89的中心。

导引镜89可以与第一到第五实施方式中的每种导引镜相同，本实施方式的特征在于：将导引镜安装成可绕水平轴90旋转。根据这种结构，当身材高大的被鉴别人难以弯腰以便在导引镜89中反射他(她)的眼睛和身材矮小的被鉴别人难以踮起脚尖站立以在导引镜89中反射他(她)的眼睛时，他们可以取舒服的站姿沿箭头A的方向用手转动导引镜89，以在导引镜89中反射他们的眼睛。因此，图像采集单元的光轴88能朝向他(她)的眼睛转动，从而能采集到上佳的眼睛图像。

图10是本发明第七实施方式的眼睛图像采集装置的外观图。本实施方式的眼睛图像采集装置9具有矩形壳体10；安装在壳体10前面的红外照明部件11；安装在壳体10前面、由普通矩形反射镜形成的导引镜12；设在导引镜12中心的开口部分13；安装在导引镜12的后侧、通过开口部分13采集站在壳体10前面被鉴别人的眼睛图像的内置的照相机(图像采集单元)16(见图11)。

图11是第七实施方式的眼睛图像采集装置的图像采集原理说明图。将导引镜12设置成垂直于图像采集单元16的光轴14，并且将其安置成设在导引镜12中心的开口部分13与光轴14相交。当被鉴别人将他(她)的眼睛15移到在导引镜12的开口部分13中的被拍摄位置时，他(她)的眼睛15能被导入眼睛图像采集装置10的摄影范围，从而能可靠地拍摄眼睛图像。而且，能便宜地制得本实施方式的眼睛图像采集装置。

根据本实施方式，在眼睛图像采集装置9的导引镜12上设有开口部分13。开口部分13不必是物理上的“开口”，而可以是反射膜构件，例如，在导引镜12的透明片背面淀积铝，而在开口部分13的部分不淀积铝。

图12是本发明第八实施方式的眼睛图像采集装置的外观图。本实施方式的眼睛图像采集装置17具有矩形壳体18、安装在壳体18前面的红外照明部件19、安装在壳体18前面的矩形导引镜20、安装在导引镜20后侧的图像采集单元21(见图13)、和安装在导引镜20后侧的两个显示可见光的光源部件22。

本实施方式的导引镜20由普通的半反射镜形成，即，反射镜反射部分入射光而透射剩余入射光。导引镜20垂直于图像采集单元21的光轴。而且，显示可见光的光源部件22的作用是通告被鉴别人鉴别的结果和通告被鉴别人照相机聚焦的结果，从而将被鉴别人引导到眼睛图像采集装置17的摄影位置。

图13是本实施方式的眼睛图像采集装置的图像采集原理说明图。尽管显示可见光的光源部件22在导引镜20的后面，因为导引镜20透射部分光线，被鉴别人可以看见。因此，被鉴别人能看见显示可见光的光源部件22。因为导引镜20垂直于眼睛图像采集装置17的光轴，当被鉴别人站在他(她)的眼睛图像23在导引镜20的中心被采集的位置时，能采集到用于鉴别的上佳的眼睛图像。

因此，根据本实施方式，用小尺寸且价廉的构件能方便地进行导引，用这种方式，被鉴别人的眼睛15进入图像采集单元21的摄影范围，而且，能将鉴别结果和聚焦结果提供给被鉴别人。因此，即使导引镜20的区域增大，被鉴别人能被导引到正确的位置。为了进一步提高导引被鉴别人眼睛位置的精度，也可以在导引镜20的前面的中心设置标记。

图14是本发明第九实施方式的眼睛图像采集装置的外观图。本实施方式的眼睛图像采集装置25具有矩形壳体26、安装在壳体26前面的红外照明部件27、安装在壳体26前面的矩形可见光滤除滤光片(可见光吸收滤光片)28、安装在可见光滤除滤光片28后侧、并通过可见光滤除滤光片28采集站在壳体26前方的被鉴别人眼睛图像的图像采集单元29(见图15)。可见光滤除滤光片28由吸收可见光而透射红外光的材料形成的片状件构成，通过其表面反射部分可见光，因此具有导引镜的作用。

图15是本实施方式的眼睛图像采集装置的图像采集原理说明图。可见光滤除滤光片28垂直于图像采集单元29的光轴。当被鉴别人改变站立位置、以在可见光滤除滤光片28上采集他(她)的眼睛15的图像时，眼睛15的位置能被导入眼睛图像采集装置25的摄影范围内。而且，在眼睛图像采集装置25中使用可见光滤除滤光片28既能进行导引又能滤除可见光。因此，装置的制造成本可以进一步降低。还有，在本实施方式中，可以在将光滤除滤光片28的所述表面的中心附加标记，以便进一步提高被鉴别人眼睛位置导引的精度。

优选将第七、第八和第九实施方式的每一个与第一到第六实施方式进行组合。尽管说明书已经假定各个实施方式的导引镜形状是矩形(长方形)，当然，并不局限于相同形状，如椭园形之类的任何形状都能以相同的方式起作用。

尽管本发明已经详细描述了具体的实施方式，显然，本领域的技术人员在不超出本发明构思和范围的前提下可以作出各种改变和变型。

本申请以申请号为2002-157869、申请日为2002年5月30日的日本专利申请为基础，其内容被引用作为参考。

工业适用性

根据本发明，能够提供眼睛图像采集装置，该装置仅由被鉴别人本人就能够在图像采集单元的摄影范围内对准眼睛，以在导引镜的中心或开口反射他(她)的眼睛。

Claims

1.一种眼睛图像采集装置，包括：

一用于采集目标图像的图像采集单元；

一反射镜，其设置在所述图像采集单元的前面，垂直于所述图像采集单元的光轴，用于反射所述目标的反射图像；

一开口部分，其设置在与所述光轴相交的所述反射镜的一部分中，以便与所述反射镜反射的所述目标反射图像中眼睛的位置对准；

一设置在所述反射镜后侧的左和右两端的可见光光源部件；以及

一遮光片，其设置在所述反射镜前侧的左和右两端，用于遮蔽相应左和右的所述可见光光源部件出射的光。

2.一种眼睛图像采集装置，包括：

一用于采集目标图像的图像采集单元；

一开口部分，其设置在与所述光轴相交的所述反射镜的一部分中，以便与所述反射镜反射的所述目标反射图像中眼睛的位置对准；以及

一标记，其设在所述反射镜前侧的左和右两端，沿所述目标方向的表面和背面具有不同颜色。

3.如权利要求1或2所述的眼睛图像采集装置，其中，所述反射镜是一内部没有设置开口部分的半反射镜。

4.如权利要求1或2所述的眼睛图像采集装置，其中，所述反射镜由吸收可见光的材料构成。

5.如权利要求1或2所述的眼睛图像采集装置，其中，当使用在远离所述目标位置的摄影范围的宽度为d和长度为h的图像采集单元时，采用宽度为d/2和长度为h/2的反射镜作为所述反射镜。

6.如权利要求1或2所述的眼睛图像采集装置，其中，当使用在远离所述目标位置的摄影范围宽度为d和长度为h的图像采集单元时，所述反射镜设有宽度为d/2和长度为h/2的一框形件。

7.如权利要求1或2所述的眼睛图像采集装置，其中，所述反射镜具有采集所述目标的两只眼睛的横向长度。

8.如权利要求1或2所述的眼睛图像采集装置，其中，所述反射镜具有吸收可见光的特性。

9.如权利要求1或2所述的眼睛图像采集装置，其中，还包括通过所述反射镜和机体内的所述图像采集单元使所述反射镜绕水平轴旋转的部件。