CN209281432U - 补光系统及终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种补光系统及终端，该补光系统包括：光源、微透镜阵列和凹透镜，其中：所述微透镜阵列位于所述光源和所述凹透镜之间，用于将所述光源发出的光整形为强度分布为蝠翼状的光；所述凹透镜的入光面朝向所述微透镜阵列，用于将所述强度分布为蝠翼状的光整形为强度分布均匀的补偿光。由于本实用新型实施例提供的补光系统发出的补偿光强度分布较为均匀，因此，终端在进行人脸识别时，无论人脸位于哪个补光区域，补光系统都可以有效地进行补光，使得终端中的红外摄像头可以采集得到亮度较高的人脸图像，进而实现人脸识别，提升用户的使用体验。

Description

补光系统及终端

技术领域

本实用新型涉及智能终端领域，尤其涉及一种补光系统及终端。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，越来越多的终端具有红外人脸识别功能，并基于红外人脸识别功能进行安全验证，例如，终端解锁、支付验证等。通常，为了实现红外人脸识别功能，终端中可以安装红外摄像头和红外补光系统，当需要进行人脸识别时，红外补光系统可以对人脸进行补光，红外摄像头在补光的情况下采集人脸图像，以便终端进行人脸识别。

然而，现有的红外补光系统在对人脸进行补光时，发出的补偿光在补光区域内的强度均匀性较差，当人脸位于补偿光强度较弱的区域时，将不能很好地起到补光作用，导致红外摄像头采集到的人脸图像亮度较低，不易被终端识别，从而影响用户的使用体验。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种补光系统及终端，用于解决现有的红外补光系统，由于发出的补偿光在补光区域内的强度均匀性较差，导致红外摄像头采集到的人脸图像亮度较低，不易被终端识别的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，提供了一种补光系统，包括光源、微透镜阵列和凹透镜，其中：

所述微透镜阵列位于所述光源和所述凹透镜之间，用于将所述光源发出的光整形为强度分布为蝠翼状的光；

所述凹透镜的入光面朝向所述微透镜阵列，用于将所述强度分布为蝠翼状的光整形为强度分布均匀的补偿光。

第二方面，提供了一种终端，包括上述记载的补光系统。

本实用新型实施例提供的补光系统包括光源、微透镜阵列和凹透镜，微透镜阵列位于光源和凹透镜之间，可以将光源发出的光整形为强度分布为蝠翼状的光，凹透镜的入光面朝向微透镜阵列，可以将强度分布为蝠翼状的光整形为强度分布均匀的补偿光。这样，由于本实用新型实施例提供的补光系统发出的补偿光强度分布较为均匀，因此，终端在进行人脸识别时，无论人脸位于哪个补光区域，补光系统都可以有效地进行补光，使得终端中的红外摄像头可以采集得到亮度较高的人脸图像，进而实现人脸识别，提升用户的使用体验。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中红外补偿系统的俯视图；

图2是现有技术中补偿光的强度示意图；

图3是本实用新型的一个实施例补偿系统的结构示意图；

图4是本实用新型的一个实施例微透镜阵列发出的光的强度示意图；

图5是本实用新型的一个实施例补偿系统的俯视图。

具体实施方式

现有技术中，终端在进行人脸识别时，终端中的红外补偿系统可以对人脸进行补光，以便终端中的红外摄像头可以采集得到人脸图像，并基于人脸图像进行人脸识别。

图1为现有技术中红外补光系统的俯视图。

如图1所示，现有的红外补光系统包括红外LED光源11和菲涅尔镜片12，其中，菲涅尔镜片12包含两个面，一个是朝向红外LED光源11的入光面121，一个是远离红外LED光源11的出光面122，入光面121是菲涅尔面，由多个同心的凹凸结构组成，出光面122是平面。

图1中，红外LED光源11发出的光a入射到入光面121，经菲涅尔镜片12整形后，出光面122可以发出补偿光b。其中，基于菲涅尔镜片12的工作原理可知，补偿光b的光斑将会呈现高斯分布，如图2所示。

图2所示的矩形区域可以视为补光区域，在补光区域内，光斑的颜色从中心沿x轴和y轴由浅逐渐变深，其中，光斑在中心区域21颜色最浅，代表强度最高，在四个边角区域22颜色最深，代表强度最低。

由于补偿光b的强度呈现高斯分布，因此，红外摄像头在对人脸进行图像采集时，如果人脸位于图2所示的中心区域21，那么可以采集得到亮度较高的人脸图像，但是，如果人脸位于图2所示的边角区域22，那么采集得到的人脸图像的亮度将会降低，这样，终端将无法进行后续的人脸识别，从而影响用户的使用体验。

此外，图1所示的红外LED光源11的发射角通常比较大，导致实际入射到菲涅尔镜片12的光较少，能量损失严重，同时，图1所示的菲涅尔镜片12的出光面122在发出补偿光b时，补偿光b的视场范围通常在90度以下，当红外摄像头的视场范围较大时，补偿光b将不能在较大的视场范围内进行补光，也会影响用户的使用体验。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种补光系统及终端，该补光系统包括：光源、微透镜阵列和凹透镜，其中：所述微透镜阵列位于所述光源和所述凹透镜之间，用于将所述光源发出的光整形为强度分布为蝠翼状的光；所述凹透镜的入光面朝向所述微透镜阵列，用于将所述强度分布为蝠翼状的光整形为强度分布均匀的补偿光。

由于本实用新型实施例提供的补光系统发出的补偿光强度分布较为均匀，因此，终端在进行人脸识别时，无论人脸位于哪个补光区域，补光系统都可以有效地进行补光，使得终端中的红外摄像头都可以采集得到亮度较高的人脸图像，进而实现人脸识别，提升用户的使用体验。

当本实用新型实施例中的光源采用发射角度较小的光源时，光源发出的绝大部分光都可以入射到微透镜阵列，从而可以减少光的能量损失，提高光的能量利用率，同时，由于本实用新型实施例中补偿光由凹透镜发出，因此，可以扩大补偿光的出射角度，增加补偿光的视场范围，满足广角镜头的视场需求，从而改善用户的使用体验。

下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的补光系统，除了可以应用在人脸识别的应用场景外，还可以应用于其他需要补光的应用场景，这里不再一一举例说明。其中，在人脸识别的应用场景中，人脸识别的目的可以是终端解锁，也可以是支付验证等，这里不做具体限定。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

图3是本实用新型的一个实施例补光系统的结构示意图。

如图3所示，本实用新型实施例提供的补光系统包括光源31、微透镜阵列32和凹透镜33三部分。其中，微透镜阵列32位于光源31和凹透镜33之间，光源31发出的光a可以入射到微透镜阵列32，微透镜阵列32在接收到光a之后，可以将光a整形为强度分布为蝠翼状的光b，如图4所示。

图4中，横坐标“0”代表微透镜阵列32的中心位置，纵坐标代表光强度。从图4可以看出，微透镜阵列32发出的光b在中心位置具有一个波谷，在中心位置的两侧分别具有一个波峰，光b在波谷处的强度低于波峰处的强度，从而形成蝠翼状的强度分布。

凹透镜33的入光面朝向微透镜阵列32，可以接收微透镜阵列32发出的光b，在对光b整形后，基于凹透镜33的工作原理，凹透镜33可以将光b整形为强度分布均匀的补偿光c。

具体地，结合图4所示的强度分布为蝠翼状的光b，凹透镜32在对光b进行整形时，针对中心位置处的光，在经过凹透镜32后其强度可以保持不变，针对中心位置两端的光，在经过凹透镜32后，由于凹透镜32的扩散作用，其强度会减弱，且距离中心位置越远，强度减弱越明显，由于在经过凹透镜32之前这些光的强度大于中心位置处的光的强度，因此，在经过凹透镜32后，这些光的强度可以减弱至与中心位置相同的强度，从而可以得到强度分布较为均匀的补偿光c。

补偿光c可以由凹透镜32的屏幕发出，当使用补偿光c进行补光时，补偿光c可以照射至被拍摄目标上。

需要说明的是，本实施例中，由于凹透镜33对光具有扩散作用，因此，由凹透镜33的屏幕发出补偿光c，还可以相应扩大补偿光c的出射角，增大视场范围，满足广角镜头的补光需求。

本实用新型实施例中，由于补光系统发出的补偿光的强度分布较为均匀，因此，终端在进行人脸识别时，无论人脸位于哪个补光区域，补光系统都可以有效地进行补光，终端中的红外摄像头可以采集得到亮度较高的人脸图像，进而实现人脸识别，提升用户的使用体验。

图5是本实用新型的一个实施例补光系统的俯视图。在本实施例中，可以以凹透镜为平凹透镜为例进行说明，其中，平凹透镜的凹面为入光面，平面为出光面，在实际应用中，当凹透镜为平凹透镜时，可以便于将补光系统安装在终端中。

图5所示的补光系统包括光源51，微透镜阵列52和平凹透镜53，三者的功能分别与图3所示实施例中记载的光源、微透镜阵列和凹透镜的功能相同，这里不再重复描述。

本实施例中，微透镜阵列52可以包括多个平凸透镜，多个平凸透镜的凸面构成微透镜阵列52的入光面521，入光面521朝向光源51，用于接收光源51发出的光a，多个平凸透镜的平面构成微透镜阵列52的出光面522，出光面522朝向平凹透镜53的凹面531。

从图5可以看出，微透镜阵列52的入光面521包括多个凸起结构，每个凸起结构对应一个平凸透镜的凸面，基于多个凸起结构，微透镜阵列52可以将光源51发出的光a整形为强度分布为蝠翼状的光b，光b的强度分布可以参见上述记载的图4。

为了实现微透镜阵列52的上述功能，本实施例中，每个平凸透镜的凸面可以是非球面，且，凸面的曲率半径不宜过大也不宜过小，过大会导致微透镜阵列52的配光能力不足，不能将光a整形为强度分布为蝠翼状的光b，过小会导致微透镜阵列52的加工精度难以控制。优选地，每个平凸透镜凸面的曲率半径取值范围可以是0.03mm～0.08mm。

此外，为了有效控制每个平凸透镜的凸面形状，每个平凸透镜凸面的表面圆锥系数的取值范围可以是-10～10。

微透镜阵列52将光源51发出的光a整形为强度分布为蝠翼状的光b后，光b可以入射至平凹透镜53的凹面531，基于平凹透镜53的工作原理，平凹透镜53可以将光b整形为强度均匀的补偿光c，并由平凹透镜53的平面532发出。其中，本实施例中，由于平凹透镜53对光的扩散作用，因此，还可以相应增加补偿光c的视场范围。满足广角镜头的补光需求。

为了实现平凹透镜53的上述功能，本实施例中，平凹透镜53的凹面531也可以是非球面，且，凹面531的曲率半径的取值范围也不宜过大或过小，曲率半径过小会导致凹面531难以覆盖微透镜阵列52的通光孔径，曲率半径过大会导致平凹透镜53对光b的调节能力不足，难以实现补偿光c的大视场范围。优选地，凹面531的曲率半径取值范围可以是0.8mm～1.5mm。

此外，为了有效控制平凹透镜53的凹面形状，平凹透镜53凹面的表面圆锥系数的取值范围也可以是-10～10。

补偿光c由平凹透镜53的平面531发出后，可以照射至待拍摄目标，为待拍摄目标进行补光。

需要说明的是，本实施例为了在补光区域内实现有效补光，微透镜阵列52中每个平凸透镜的平面形状需要与补光区域的形状相同，其中，所述补光区域的形状可以由终端中红外摄像头的硬件决定。通常，补光区域的形状为矩形，因此，本实施例中每个平凸透镜的平面形状也可以是矩形，此外，每个平凸透镜平面的长宽比也需要和矩形补光区域的长宽比相同。

在本实用新型的一个实施例中，为了减少光能量的损失，提高光的能量利用率，光源51可以是入射角小于设定值的光源，其中，所述设定值小于红外LED光源的入射角，具体可以根据实际情况确定。

优选地，光源51可以选择垂直腔面发射激光器(VCSEL，Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser)，其发射角小，发出的接大部分光可以入射至微透镜阵列52的入光面，从而有效减少能量损失，提高能量利用率。

本申请实施例还提供一种终端，所述终端中可以包括上述图3和图5记载的补光系统。

应理解，本实用新型实施例提供的终端，在实际应用中包括但不限于手机、可穿戴设备、电脑等能够为用户提供自拍或视频通话等需要用到前置摄像头的功能的终端中的至少一种。

本实用新型实施例提供的补光系统包括光源、微透镜阵列和凹透镜，微透镜阵列位于光源和凹透镜之间，可以将光源发出的光整形为强度分布为蝠翼状的光，凹透镜的入光面朝向微透镜阵列，可以将强度分布为蝠翼状的光整形为强度分布均匀的补偿光。这样，由于本实用新型实施例提供的补光系统发出的补偿光强度分布较为均匀，因此，终端在进行人脸识别时，无论人脸位于哪个补光区域，补光系统都可以有效地进行补光，使得终端中的红外摄像头可以采集得到亮度较高的人脸图像，进而实现人脸识别，提升用户的使用体验。

此外，由于本实用新型实施例中，光源可以采用发射角较小的光源，使得光源发出的绝大部分光都可以入射到微透镜阵列，因此，可以减少光的能量损失，提高光的能量利用率，同时，由于补偿光由凹透镜发出，因此，可以扩大补偿光的出射角度，增加补偿光的视场范围，满足广角镜头的视场需求，从而改善用户的使用体验。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (11)

1.一种补光系统，其特征在于，所述系统包括光源、微透镜阵列和凹透镜，其中：

所述微透镜阵列位于所述光源和所述凹透镜之间，用于将所述光源发出的光整形为强度分布为蝠翼状的光；

所述凹透镜的入光面朝向所述微透镜阵列，用于将所述强度分布为蝠翼状的光整形为强度分布均匀的补偿光。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述微透镜阵列包括多个平凸透镜，所述多个平凸透镜的凸面朝向所述光源，平面朝向所述凹透镜的入光面。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述平凸透镜的凸面为非球面。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述凸面的曲率半径取值范围为0.03mm～0.08mm，表面圆锥系数取值范围为-10～10。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述平凸透镜的平面形状与补光区域的形状相同。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述凹透镜为平凹透镜，所述平凹透镜的凹面为所述入光面。

7.如权利要求1或6所述的系统，其特征在于，

所述凹透镜的凹面为非球面。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述凹面的曲率半径取值范围为0.8mm～1.5mm，表面圆锥系数取值范围为-10～10。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述光源的发射角小于设定值。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述光源为垂直腔面发射激光器VCSEL。

11.一种终端，包括如权利要求1至10任一项所述的补光系统。