CN217034783U - 刷掌设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种刷掌设备，属于电子设备技术领域。刷掌设备包括摄像头、补光灯、液晶模组和控制器。补光灯与摄像头朝向同一侧。液晶模组位于补光灯出光的一侧。控制器与液晶模组电连接，控制器用于控制液晶模组中的液晶的翻转状态。当手掌距离刷掌设备较近时，控制器可以控制液晶模组处于雾态，以使得补光灯发出的光在液晶模组中漫反射，从而，增大出射光的视场角，使得补光灯能够对较近的手掌有完整的亮度覆盖。当手掌距离刷掌设备较远时，控制器可以控制液晶模组处于透态，以使得补光灯发出的光尽可能的从液晶模组透射出去，从而，使得补光灯发出的光能够对较远的手掌做足够的亮度补偿。

Description

刷掌设备

技术领域

本公开涉及电子设备技术领域，具体涉及一种刷掌设备。

背景技术

刷掌设备是通过摄像头拍摄手掌图像，并对手掌图像进行识别的设备。为了提高拍摄得到的手掌图像的质量，刷掌设备一般都配备有补光灯。

由于用户的个人习惯的不同，在刷掌时，手掌距刷掌设备的距离也不同。

因此，如何使得补光灯对各种距离的手掌的补光均良好，是一个关键的技术问题。

实用新型内容

本公开提供了一种刷掌设备，能够解决相关技术中存在的技术问题，所述刷掌设备的技术方案如下：

本公开提供了一种刷掌设备，所述刷掌设备包括摄像头、补光灯、液晶模组和控制器；

所述补光灯与所述摄像头朝向同一侧；

所述液晶模组位于所述补光灯出光的一侧；

所述控制器与所述液晶模组电连接，所述控制器用于控制所述液晶模组中的液晶的翻转状态。

在一种可能的实现方式中，所述刷掌设备还包括距离传感器，所述距离传感器用于确定手掌的位置；

所述控制器还与所述距离传感器电连接，所述控制器用于基于手掌的位置，控制所述液晶模组中的液晶的翻转状态。

在一种可能的实现方式中，当手掌与所述刷掌设备的距离小于目标距离阈值时，所述液晶模组处于雾态；

当手掌与所述刷掌设备的距离大于所述目标距离阈值时，所述液晶模组处于透态。

在一种可能的实现方式中，所述液晶模组包括多个液晶区域，且所述多个液晶区域中的至少两个液晶区域对应的驱动电压不同。

在一种可能的实现方式中，所述多个液晶区域的驱动电压能够同步调整。

在一种可能的实现方式中，所述多个液晶区域的驱动电压能够独立调整。

在一种可能的实现方式中，所述控制器还与所述摄像头电连接，所述控制器用于基于所述摄像头拍摄的手掌图像，控制所述液晶模组的各个液晶区域中的液晶的翻转状态。

在一种可能的实现方式中，所述补光灯为多个，且多个所述补光灯包围所述摄像头；

所述液晶模组位于多个所述补光灯的出光侧，且所述液晶模组与所述摄像头相对的部分具有避让孔。

在一种可能的实现方式中，所述补光灯的视场角(Field Of View，FOV)小于100°。

在一种可能的实现方式中，所述补光灯的视场角小于90°。

在一种可能的实现方式中，所述液晶模组为聚合物分散液晶(Polymer DispersedLiquid Crystal，PDLC)模组。

本公开提供的技术方案至少具有以下有益效果：

本公开提供了一种刷掌设备，在刷掌设备的补光灯的出光侧设置有液晶模组，液晶模组与控制器电连接，控制器用于控制液晶模组中的液晶的翻转状态。

当手掌距离刷掌设备较近时，控制器可以控制液晶模组处于雾态，以使得补光灯发出的光在液晶模组中漫反射，从而，增大出射光的视场角，使得补光灯能够对较近的手掌有完整的亮度覆盖。当手掌距离刷掌设备较远时，控制器可以控制液晶模组处于透态，以使得补光灯发出的光尽可能的从液晶模组透射出去，从而，使得补光灯发出的光能够对较远的手掌做有效的亮度补偿。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是本公开实施例提供的一种刷掌设备的示意图；

图2是本公开实施例提供的一种补光灯的光照区域的示意图；

图3是本公开实施例提供的一种补光灯的光照区域的示意图；

图4是本公开实施例提供的一种补光灯的光强与角度的关系的示意图；

图5是本公开实施例提供的一种补光灯的光强与距离的关系的示意图；

图6是本公开实施例提供的一种刷掌设备的示意图；

图7是本公开实施例提供的一种处于雾态的液晶模组的示意图；

图8是本公开实施例提供的一种刷掌设备的示意图；

图9是本公开实施例提供的一种处于透态的液晶模组的示意图；

图10是本公开实施例提供的一种补光灯的光强与角度的关系的示意图；

图11是本公开实施例提供的一种刷掌设备的示意图；

图12是本公开实施例提供的一种刷掌设备的爆炸视图；

图13是本公开实施例提供的一种液晶模组的示意图；

图14是本公开实施例提供的一种第一液晶区域中的液晶的状态的示意图；

图15是本公开实施例提供的一种第二液晶区域中的液晶的状态的示意图；

图16是本公开实施例提供的一种液晶模组的示意图；

图17是本公开实施例提供的一种液晶模组的示意图；

图18是本公开实施例提供的一种液晶模组的工作原理的示意图；

图19是本公开实施例提供的一种液晶模组的工作原理的示意图。

图例说明

1、摄像头；

2、补光灯；

3、液晶模组，30、避让孔，31、液晶区域，31a、第一液晶区域，31b、第二液晶区域，311、第一电极，3111、第一基板，3112、第一ITO，312、第二电极，3121、第二基板，3122、第二ITO，313、液晶；

3a、液晶模组本体，3b、玻璃盖板，3c、电源，3d、第一玻璃盖板，3e、第二玻璃盖板，3f、第一EVA，3g、第二EVA；

4、距离传感器；

5、手掌，A、第一光照区域，B、第二光照区域。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

本公开的实施方式部分使用的术语仅用于对本公开的实施例进行解释，而非旨在限定本公开。除非另作定义，本公开的实施方式使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

随着便捷支付在日常生活中的应用越来越广泛，出现了刷掌设备。刷掌设备用于采集手掌图像，并对手掌图像中的掌纹及掌静脉进行识别，以进行身份验证。

如图1所示，刷掌设备包括摄像头1和补光灯2，摄像头1用于拍摄手掌图像，补光灯2用于为手掌5进行补光，以提高摄像头1拍摄得到的手掌图像的质量。

由于用户的个人习惯的不同，在刷掌时，用户的手掌5距离刷掌设备的距离也不同，这就要求补光灯2对各种距离的手掌5均能够实现良好的补光。

对于不同距离的手掌5的补光，需要关注的问题不同，对补光灯2的要求也不同。

具体的，对于手掌5距离刷掌设备较近的情况(如图1中位于下方的手掌5和图2所示)，由于手掌5距离补光灯2较近，因此，手掌5处的亮度一般足够，需要关注的是补光灯2发出的光能否完整覆盖手掌5，这就要求补光灯2有较大的视场角(Field Of View，FOV)。例如，如图2所示，第一光照区域A对应的角度为90°，第二光照区域B对应的角度为120°，也即，补光灯2的视场角至少大于120°，发出的光才能完整覆盖手掌5。

而对于手掌5距离刷掌设备较远的情况(如图1中位于上方的手掌5和图3所示)，由于手掌5距离补光灯2较远，因此，手掌5一般都能够被补光灯2发出的光完整覆盖。然而，如图4所示，示出了中心点的光强与距离的关系的示意图，距离越远，光场的覆盖面积增大，但中心点的光强越小，且光强的下降趋势逐渐增大(与距离的平方呈正比)。因此，对于手掌5距离刷掌设备较远的情况，需要关注的是手掌5处的光的亮度是否足够，这就要求补光灯2的光强较大。

另外，从相关技术中的刷掌设备选用的补光灯2来看，补光灯2存在一个视场角问题，如图5所示，补光灯2构建的光场中间较亮，而边缘较暗，随着离中心位置偏转的角度越大，与中心的亮度比其亮度越差。因此，当拍摄较近手掌5时，由于距离较近，如要完整覆盖手掌5，势必需要更大的视场角范围，以避免出现中心亮度足够，而手掌边缘亮度很低的情况(也即亮度不均匀的情况)。结合这个特性，当手掌5的位置在光场中前后纵向或横向移动时，会加剧亮度不均匀对图像采集质量下降的影响。其中，图5对应的补光灯2的视场角可以为150°。

在相关技术中，当选用的补光灯2的视场角较大时，由于将一定功率的能量分配在较大的角度上，因此，单位角度上的能量强度较小，光照能量较分散。所以，当选用大视场角的补光灯2时，虽然能够满足近距离的手掌5的补光需求，但对于远距离的手掌5来说，很容易出现亮度不足的情况。因此，只能限制刷掌设备的使用距离，但这会影响用户的使用体验，且降低刷掌设备的识别效果。

而当选用小视场角的补光灯2使得光照能量更集中时，虽然能够满足远距离的手掌5的补光需求，但对于近距离的手掌5，很难完整覆盖整个手掌5，使得拍摄得到的手掌图像亮度不均匀，影响刷掌设备的识别效果。

鉴于上述技术问题，本公开实施例提供了一种刷掌设备，如图6-图9所示，刷掌设备包括摄像头1、补光灯2、液晶模组3和控制器(图中未示出)。补光灯2与摄像头1朝向同一侧。液晶模组3位于补光灯2出光的一侧。控制器与液晶模组3电连接，控制器用于控制液晶模组3中的液晶的翻转状态。

其中，摄像头1用于拍摄手掌图像。本公开实施例对摄像头1的类型不作限定，在一些示例中，摄像头1为红外线(Infrared，IR)摄像头，在另一些示例中，摄像头1为IR摄像头和红绿蓝(Red Green Blue，RGB)摄像头的组合。

补光灯2用于补光。本公开实施例对补光灯2的类型不作限定，在一些示例中，补光灯2为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。

液晶模组3具有液晶。液晶模组3位于补光灯2的出光侧，因此，通过改变液晶的翻转状态，能够改变对补光灯2发出的光的透过率，从而，能够调整从液晶模组3出射的光的视场角。本公开实施例对液晶模组3的类型不作限定，在一些示例中，液晶模组3为聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)模组。

控制器用于调节液晶模组3中的液晶的翻转状态。

本公开实施例提供的技术方案，在刷掌设备的补光灯2的出光侧设置有液晶模组3，液晶模组3与控制器电连接，控制器用于控制液晶模组3中的液晶的翻转状态。

如图6所示，当手掌5距离刷掌设备较近时，控制器控制液晶模组3处于雾态(如图7所示)，以使得补光灯2发出的光在液晶模组3中漫反射，从而，提高出射光的视场角，使得补光灯2能够对较近的手掌有完整的亮度覆盖。

另外，由于在液晶模组3中漫反射，所以从液晶模组3出射的出射光的均匀度较高，使得手掌5处的亮度更加均匀，进一步提高了后续拍摄得到的手掌图像的质量。

需要说明的是，由于液晶模组3处于雾态，所以，光线经过液晶模组3之后，会出现一部分光损，但由于手掌5距离刷掌设备较近，光线可以很容易的到达手掌5的表面，因此，手掌5处的亮度仍然足够。

如图8所示，当手掌5距离刷掌设备较远时，控制器控制液晶模组3处于透态(如图9所示)，以使得补光灯2发出的光尽可能的从液晶模组3透射出去，从而，使得补光灯2发出的光能够对较远的手掌5做有效的亮度补偿。

需要说明的是，液晶模组3处于透态时，光线透光率较高(一般在80％以上)，因此，不会对补光灯2发出的光的能量带来太多的损失。

可见，通过增设液晶模组3，使得本公开实施例提供的刷掌设备能够满足各种距离的手掌5的补光需求，因此，对各种距离的手掌5均能够得到质量较高的手掌图像，从而，提高了刷掌设备的识别速度和准确率。

由于液晶模组3能够增大补光灯2发出的光的出射角，但会发生一定的光损，因此，在选用补光灯2时，可以选用视场角较小，但在单位角度上能量强度较高的补光灯2。

在一些示例中，补光灯2的视场角小于100°。在一些示例中，补光灯2的视场角小于90°。

如图10所示，为本公开实施例提供的一种视场角为90°的补光灯2的光强与角度的关系的示意图。从图10和图5中可以看出，小视场角的补光灯2的光强随着角度增大的下降趋势，相较于大视场角的补光灯2的光强随着角度增大的下降趋势更加平稳均匀，因此，小视场角的补光灯2能够增大打在手掌5上的光的均匀度。

本公开实施例对刷掌设备确定手掌5的位置的方式不作限定，在一些示例中，刷掌设备通过摄像头1拍摄的手掌图像，确定手掌5的位置。

在另一些示例中，如图11和图12所示，刷掌设备还包括距离传感器4，距离传感器4用于确定手掌5的位置。控制器还与距离传感器4电连接，控制器用于基于手掌5的位置，控制液晶模组3中的液晶的翻转状态。

其中，距离传感器4用于确定手掌5与刷掌设备的距离，从而，控制器能够基于该距离，对液晶模组3中的液晶的翻转状态进行控制，以对不同距离的手掌5进行相应的补光。

本公开实施例对距离传感器4的类型不作限定，在一些示例中，距离传感器4为红外调制光谱反射强度侦测型器件或红外飞时侦测型器件等。

在一些示例中，如图11和图12所示，距离传感器4为多个，多个距离传感器4位于刷掌设备的四周，从而，通过多个距离传感器4的配合使用，不仅能够确定手掌5与刷掌设备的距离，还能够确定手掌5更加精确的空间位置，例如，确定手掌5是处于摄像头1的采集区域的中间、左上、左下、右上和右下的哪一位置。进而，控制器可以基于空间位置，对补光灯2和/或液晶模组3进行更加精确的控制。

在一些示例中，如图6和图7所示，当手掌5与刷掌设备的距离小于目标距离阈值时，液晶模组3处于雾态(Scatter mode)。如图8和图9所示，当手掌5与刷掌设备的距离大于目标距离阈值时，液晶模组3处于透态(Transparent mode)。

其中，雾态还可以称为光线遮蔽状态，透态还可以称为光线穿透状态。目标距离阈值可以根据实际情况来设置。

手掌5在进行补光时，对于不同的手掌区域有不同的补光要求，例如，对于细节丰富的区域，需要针对性补光。为了实现对手掌5的特定的手掌区域进行针对性补光，在一些示例中，如图13-图15所示，液晶模组3包括多个液晶区域31，且多个液晶区域31中的至少两个液晶区域31对应的驱动电压不同。

其中，每个液晶区域31可以称为一个像素。

示例性的，如图14和图15所示，多个液晶区域31中的第一液晶区域31a的电源处于开启状态，第一液晶区域31a中的液晶处于透态；第二液晶区域31b的电源处于关闭状态，第二液晶区域31b中的液晶处于雾态。

在一些示例中，多个液晶区域31的驱动电压能够同步调整。

本公开实施例提供的技术方案，基于手掌5的各个位置的补光需求，可以为各个液晶区域31设置相应的驱动电压。

这样，当液晶模组3整体工作时，由于不同液晶区域31的驱动电压不同，因此，不同的液晶区域31中的液晶的翻转角度不同，使得光线可以打到手掌5上的目标位置，从而，实现光线的二次分配。

在一些示例中，多个液晶区域31的驱动电压能够独立调整。

本公开实施例提供的技术方案，通过设置各个液晶区域31的驱动电压均能够独立调整，使得刷掌设备能够针对不同位置处的手掌5进行针对性补光，进一步提高补光效率。

并且，当手掌5在光场中前后纵向或横向移动时，各个液晶区域31的驱动电压能够适应性调整，从而，避免出现手掌5的亮度不均匀的问题。

在一些示例中，该液晶模组3为单色PDLC显示屏(mono type PDLC display)，并具备一定刷新率，从而，能够能动态调节各个液晶区域31中的液晶翻转状态。

下面，对液晶模组3进行更加详细的示例性说明：

在一些示例中，如图16所示，液晶模组3包括液晶模组本体3a、玻璃盖板3b和用于为液晶模组本体3a供电的电源3c。液晶模组本体3a贴附在玻璃盖板3b上。

在一些示例中，如图17所示，液晶模组3包括液晶模组本体3a、第一玻璃盖板3d、第二玻璃盖板3e、第一EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)3f、第二EVA3g和用于为液晶模组本体3a供电的电源3c。

在一些示例中，如图18和图19所示，液晶模组3包括液晶模组本体3a、第一玻璃盖板3d、第二玻璃盖板3e、第一EVA3f、第二EVA3g和用于为液晶模组本体3a供电的电源3c。液晶模组本体3a包括第一电极311、第二电极312和液晶313。第一电极311包括第一基板3111和第一氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)3112。第二电极312包括第二基板3121和第二ITO3122。示例性的，第一基板3111和第二基板3121可以均为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板。

如图18所示，当电源3c断电时，液晶313处于雾态，补光灯2发出的光在液晶模组3中漫反射，出射光的视场角增大。

如图19所示，当电源3c供电时，液晶313处于透态，补光灯2发出的光在液晶模组3中透射出去。

在一些示例中，控制器还与摄像头1电连接，控制器用于基于摄像头1拍摄的手掌图像，控制液晶模组3的各个液晶区域31中的液晶的翻转状态。

本公开实施例提供的技术方案，通过基于摄像头1拍摄的手掌图像，控制液晶模组3中的液晶的翻转状态，能够对手掌5进行更加合理的补光，使得再次拍摄得到的手掌图像的质量更高。

下面，对刷掌设备的使用过程进行示例性说明：

当手掌5进入到刷掌设备的可工作范围之内时，距离传感器4先对手掌5的位置进行检测。然后，控制器基于距离传感器4检测到的手掌5的位置，控制补光灯2发光，并调整液晶模组中3中的液晶的翻转状态，从而，对手掌5进行第一次补光，之后，摄像头1拍摄手掌图像。

控制器基于第一次拍摄的手掌图像的曝光情况，自动分析手掌图像是否存在细节丰富区域曝光不足的问题，并调整对应的液晶区域31中的液晶的翻转状态，以对手掌5进而二次补光，之后，摄像头1拍摄得到质量更佳的手掌图像。

需要说明的是，在对手掌图像的曝光情况进行分析时，可以采用机器学习算法。

下面，对刷掌设备的形态进行示例性说明：

在一些示例中，如图11和图12所示，补光灯2为多个，且多个补光灯2包围摄像头1。液晶模组3位于多个补光灯2的出光侧，以改变补光灯2发出的光的光路。

另外，液晶模组3与摄像头1相对的部分具有避让孔30，从而，液晶模组3的存在，也不会影响摄像头1拍摄手掌图像。

示例性的，补光灯2为八个，且摄像头1的上下左右四侧，各设置有两个补光灯2。

在一些示例中，如图11和图12所示，距离传感器4为多个，且多个距离传感器4位于多个补光灯2的外侧。

示例性的，距离传感器4为四个，且四个距离传感器4位于刷掌设备的四个角落位置。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刷掌设备，其特征在于，包括摄像头(1)、补光灯(2)、液晶模组(3)和控制器；

所述补光灯(2)与所述摄像头(1)朝向同一侧；

所述液晶模组(3)位于所述补光灯(2)出光的一侧；

所述控制器与所述液晶模组(3)电连接，所述控制器用于控制所述液晶模组(3)中的液晶的翻转状态。

2.根据权利要求1所述的刷掌设备，其特征在于，所述刷掌设备还包括距离传感器(4)，所述距离传感器(4)用于确定手掌的位置；

所述控制器还与所述距离传感器(4)电连接，所述控制器用于基于手掌的位置，控制所述液晶模组(3)中的液晶的翻转状态。

3.根据权利要求2所述的刷掌设备，其特征在于，当手掌与所述刷掌设备的距离小于目标距离阈值时，所述液晶模组(3)处于雾态；

当手掌与所述刷掌设备的距离大于所述目标距离阈值时，所述液晶模组(3)处于透态。

4.根据权利要求1-3任一项所述的刷掌设备，其特征在于，所述液晶模组(3)包括多个液晶区域(31)，且所述多个液晶区域(31)中的至少两个液晶区域(31)对应的驱动电压不同。

5.根据权利要求4所述的刷掌设备，其特征在于，所述多个液晶区域(31)的驱动电压能够同步调整。

6.根据权利要求4所述的刷掌设备，其特征在于，所述多个液晶区域(31)的驱动电压能够独立调整。

7.根据权利要求6所述的刷掌设备，其特征在于，所述控制器还与所述摄像头(1)电连接，所述控制器用于基于所述摄像头(1)拍摄的手掌图像，控制所述液晶模组(3)的各个液晶区域(31)中的液晶的翻转状态。

8.根据权利要求1-3任一项所述的刷掌设备，其特征在于，所述补光灯(2)为多个，且多个所述补光灯(2)包围所述摄像头(1)；

所述液晶模组(3)位于多个所述补光灯(2)的出光侧，且所述液晶模组(3)与所述摄像头(1)相对的部分具有避让孔(30)。

9.根据权利要求1-3任一项所述的刷掌设备，其特征在于，所述补光灯(2)的视场角小于100°。

10.根据权利要求1-3任一项所述的刷掌设备，其特征在于，所述液晶模组(3)为聚合物分散液晶PDLC模组。

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