專利名稱：虹膜識別系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及虹膜識別系統(tǒng)，尤其涉及眼睛位置顯示器及其方法，即，當用戶站在系統(tǒng)能夠識別該用戶虹膜的距離之內，通過冷光鏡，非接觸性地把他/她的眼睛聚焦在虹膜識別系統(tǒng)內時，用戶眼睛被認為所處的位置。
其中，與指紋識別系統(tǒng)相比，虹膜識別系統(tǒng)由于具有優(yōu)秀的識別率和高精確度而被高度賞識。利用攝像機攝取人的虹膜圖像，并使用圖像處理技術把特征虹膜圖案轉換成數(shù)據(jù)，然后將新的虹膜數(shù)據(jù)與預先登記的虹膜數(shù)據(jù)相比較，從而虹膜識別系統(tǒng)對人員進行認證。


圖1是現(xiàn)有技術的虹膜識別系統(tǒng)的示意圖。下面參照圖1對虹膜識別系統(tǒng)的運行進行說明。
當用戶接近虹膜識別系統(tǒng)時，距離測量傳感器109測量用戶到系統(tǒng)的距離，且控制單元105通過驅動器107接收距離測量值，并確定該距離測量值是否在工作范圍內。
如果證實用戶在工作范圍內，則向驅動器107傳送控制信號，以提取用戶的虹膜圖像。
驅動器107向外部指示器108傳送激活信號，并讓用戶知道系統(tǒng)正在運行。當用戶通過光學窗口101把他或她的眼睛放在照相機103的光軸上時，冷光鏡102擋住可見光但通過紅外線。
然后，系統(tǒng)指示用戶的虹膜是否是被認為的虹膜，以確保該用戶的眼睛恰當?shù)匚挥谡障鄼C103的光軸上。
從距離測量傳感器109到用戶的距離值被提供給控制裝置105，如果照相機是自動變焦照相機，則根據(jù)距離測量值，控制裝置105計算照相機103的縮放和焦點值，并執(zhí)行放大/縮小與調焦控制。
如果照相機是短焦距鏡頭，則可以更為容易地拍攝用戶的虹膜圖像，只要用戶處于正確位置。
隨后，根據(jù)測量距離，控制裝置105通過驅動器107拍攝虹膜圖像。在適合于虹膜圖像分析的幀抓取器104中對所拍攝的虹膜圖像進行信號處理，根據(jù)預存的有關已處理的虹膜圖像的信息，控制裝置105執(zhí)行虹膜識別，以認證用戶。
虹膜識別系統(tǒng)的性能主要取決于其識別虹膜有多快和多精確。
根據(jù)以上原因，虹膜識別系統(tǒng)一般安裝有用于顯示用戶虹膜精確位置的冷光鏡。因為現(xiàn)有虹膜識別系統(tǒng)需要用戶接近該系統(tǒng)，并察看他/她的虹膜是否準確位于照相機的光軸上，所以冷光鏡的使用必須便于更快更精確地識別虹膜。
但是，冷光鏡也帶來另一個被稱為‘強眼(strong eye)’現(xiàn)象的問題，‘強眼’現(xiàn)象的產(chǎn)生原因在于虹膜的位置僅由畫在冷光鏡上的直線反映，或者安裝在冷光鏡內的LED(發(fā)光二極管)聚焦虹膜。
發(fā)生強眼現(xiàn)象主要是因為每人具有不同的視力。例如，假如用戶在遠于30cm的地方從3cm×3cm的鏡子上看他/她的眼睛。雖然期望用戶通過用他/她左眼(右眼)觀察鏡子內的左眼(右眼)來聚焦，但實際上，用戶使用他/她的左眼(右眼)來觀察他/她的右眼(左眼)。
這樣，用戶接近冷光鏡，并觀察冷光鏡后，可以確信他/她的虹膜已適當?shù)鼐劢?，但是由于強眼現(xiàn)象，常常發(fā)現(xiàn)用戶的眼睛遠離照相機的光軸。
因此，本發(fā)明的一個目的在于通過提供一種具有眼睛位置顯示器及其方法的虹膜識別系統(tǒng)來解決上述問題，通過外部指示器引導用戶站在該系統(tǒng)可以識別的距離內，并通過冷光鏡來指示用戶把他/她的眼睛放在所需要的地方，該虹膜識別系統(tǒng)能夠更快地和更精確地識別用戶的虹膜。
通過提供一種虹膜識別系統(tǒng)可以實現(xiàn)上述和其它目的和優(yōu)點，其包括電路板，其包括用于控制光線發(fā)射的控制器；發(fā)光器(即LED)，用于從安裝在電路板上的光源發(fā)射光，并均勻地散射和均衡該發(fā)射光的亮度；透鏡單元，用于保持來自LED的光的焦距，并以固定的角度折射和會聚光，以顯示用戶眼睛的位置，僅在預定部分通過光；以及反射鏡單元，用于反射除預定光波長外的所有通過透鏡的波段。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，識別虹膜的方法的步驟包括(1)測量用戶和虹膜識別系統(tǒng)之間的距離；(2)如果用戶接近虹膜識別系統(tǒng)，則至少從一個發(fā)光器(即LED)發(fā)出光，并使光通過漫射器和遮光板；(3)使用戶看見來自透鏡的折射光；(4)根據(jù)用戶朝向反射鏡單元的視角或用戶和虹膜識別系統(tǒng)之間的距離，給出不同的指令；以及(5)按照折射器單元上顯示的指令，調節(jié)用戶到虹膜識別系統(tǒng)的距離。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，第二步驟包括的子步驟是當用戶接近虹膜識別系統(tǒng)時，從至少一個發(fā)光器(LED)發(fā)出光；當用戶垂直地察看反射鏡單元，即冷光鏡時，使用戶看見芯片LED光；通過漫射板漫射LED光并使其通過遮光板。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，第三或第四步驟包括的子步驟為使光通過一個用于保持焦距的管；通過透鏡的折射來聚集光，從而使用戶可以用一只眼睛看見折射鏡；以及根據(jù)用戶朝向反射鏡單元的視角或用戶和虹膜識別系統(tǒng)之間的距離來給出不同的指令。
因此，本發(fā)明通過給出指令來引導用戶接近虹膜識別系統(tǒng)可容易識別用戶虹膜的點，并通過冷光鏡顯示用戶的眼睛應該所在的位置，從而可以更快、更精確地識別虹膜。
本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特征有一部分將在以下的說明書中進行闡述，有一部分則對于本領域的技術人員經(jīng)過對以下內容的檢驗后會變得明了，或者通過本發(fā)明的實踐而體驗到。所附的權利要求書具體指出了本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
優(yōu)選實施例說明以下參考附圖對根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的虹膜識別系統(tǒng)的眼睛位置顯示器及其方法進行詳細描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的虹膜識別系統(tǒng)的眼睛位置顯示器的結構示意圖。
如圖所示，眼睛位置顯示器包括PCB 202，安裝有用于控制發(fā)光的控制器；芯片LED 202，其安裝在PCB 201上，用于發(fā)光；漫射板203，用于均勻地漫射芯片LED 202所發(fā)射的光；孔遮光板204，用于僅僅從預定區(qū)域通過漫射板203所均勻漫射的光；管205，其作為已通過孔遮光板204的將要聚集的光的間隔物；透鏡206，用于會聚管205所聚焦的光；指令圖案裂隙207，用于根據(jù)給定的指令通過已會聚的光；冷光鏡208，用于顯示通過了指令圖案裂隙207的光。
圖3是一個框圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的虹膜識別系統(tǒng)的眼睛位置顯示器，眼睛位置顯示器安裝在圖1所示照相機103的內部。
如圖3所示，眼睛位置顯示器包括PCB 301a，其安裝有用于控制發(fā)光的控制器；發(fā)光器301b，用于發(fā)射來自PCB內LED的光，并均勻地漫射所發(fā)射的光，從而使光具有均勻的亮度；透鏡301c，用于保持由發(fā)光器(即，LED)所發(fā)出光的焦距，以一定角度折射和會聚光，并使光僅通過預定的區(qū)域；以及冷光鏡302，用于折射除從LED發(fā)射的光以外的所有通過透鏡的可見光，并通過紅外線。
優(yōu)選的，如圖2所示，發(fā)光器301b包括芯片LED 202、漫射板203和孔遮光板204；透鏡單元301c包括管205、透鏡206和指令圖案裂隙207。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的虹膜識別系統(tǒng)的外部透視圖，圖5是根據(jù)本發(fā)明的虹膜識別系統(tǒng)的內部透視圖。
參照圖3、圖4和圖5，下文描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
虹膜識別系統(tǒng)的眼睛位置顯示器安裝在圖1所示的系統(tǒng)的照相機識別單元103中。PCB 201是具有用于控制每個LED 202的發(fā)光的控制器的電路基板，并與距離測量傳感器(圖1中的109)相連接。當用戶接近系統(tǒng)時，PCB根據(jù)距離測量傳感器所測量的距離來使芯片LED 202發(fā)光。
芯片LED 202是多個圓形的紅外LED。
當芯片LED 202發(fā)光時，漫射板203均勻地漫射光，且孔遮光板204使光僅通過遮蔽區(qū)域。
進一步來說，當來自芯片LED的光通過漫射板時，半透明板引起漫反射，尤其由孔遮光板所遮蔽的部分有均勻或一致的亮度。
漫射板由用作書寫紙的紙構成。
另外，所遮蔽的部分意味著僅在具有指定圖案的指令部分有亮光，其它區(qū)域是暗的。
換言之，當打開LED時，通常中心是最亮的，外圍部分逐漸變暗。然而，當使用了遮光板時情況發(fā)生了變化。光被分成了兩部分，即，均勻亮度區(qū)域和完全暗區(qū)域。
因此，當用戶觀看指示器時，他/她應該走到一定點才能看到光，用戶將看到其余部分是不可見的。
在光通過孔遮光板204后，通過所述的管。這樣做是為了保持焦距，從而使光聚焦到冷光鏡208上。
具體而言，透鏡的特性之一是其具有一定的焦距，孔遮光板作為一個圖像，意味著僅當很好地調整孔遮光板、透鏡和用戶看透鏡的眼睛之間的距離時，用戶才能看見清晰的圖像。
這就是為什么采用這個管作為調整它們之間距離的間隔物的原因。
換言之，孔遮光板和透鏡接近于透鏡的焦距。當用戶通過透鏡觀看孔遮光板，并通過調整孔遮光板和透鏡之間的距離來向右或左移動他/她的眼睛時，就確定了眼睛的移動區(qū)域。
因此，當用戶的眼睛離開光軸到某種程度時，用戶會看不見孔遮光板的光。
同時，從管205出來的焦距內的光通過透鏡206，并被會聚直到其被聚焦。
為會聚來自每個LED的光，按照安裝在芯片LED上的LED的形狀，每個透鏡206是圓形的。
此外，為防止每個LED的透鏡相連的相切部分發(fā)生折射，切割透鏡的兩端。這樣，多個透鏡可以相互連接。
更詳細地說，透鏡的每一側面(右、左、上和下)被切割。
透鏡在其前后部分呈球形。
如果從前面看，透鏡總是圓的。通過把圓形的透鏡切成扇形，能很容易地解決當透鏡排列成圓錐形時，在兩個透鏡之間存在太多間隙的問題。
由透鏡206會聚的每個LED光通過指令圖案裂隙207，并在裂隙圖案后顯示在冷光鏡208上。
因此，冷光鏡208向用戶顯示了環(huán)形的光。
如上所述，冷光鏡208反射除已通過的可見光線中的LED波長外的全部波段，并通過紅外線。
簡而言之，當用戶觀看冷光鏡時，他/她會看見通過透鏡的芯片LED光和他/她自己的眼睛。
也就是說，冷光鏡應該通過LED光，以便用戶可以看見LED光。同樣，由周邊的光從用戶的眼睛反射而來的光被冷光鏡反射，并反射回用戶的眼睛，因此用戶能再次看見這些光。
簡單地說，用戶通過冷光鏡看他/她自己的眼睛，同時看見在冷光鏡之后的LED光。
至于紅外區(qū)域，則運行最初為虹膜識別而安裝的照明設備(未顯示)，發(fā)射紅外線。
從用戶的眼睛反射的紅外線通過冷光鏡，并到達照相機。
因此，反射了除紅外線、LED光和對應于LED光的可見光外的全部波段。
光的波長用納米表示。例如，紅外線的波長大于700nm，可見光線的波長范圍從450到670nm。如果LED的波長是650～680nm，則冷光鏡通過波長超過650nm的光，并反射波長從450到649nm范圍內的光。
只有當用戶垂直地觀看冷光鏡208時，才能看見這些光。這樣做其目的在于防止‘強眼’現(xiàn)象?；旧希l(fā)生‘強眼’現(xiàn)象主要是因為每人視力不同。例如，假如用戶在遠于30cm的地方從3cm×3cm的鏡子上看他/她的眼睛。雖然期望用戶通過用他/她的左眼(右眼)觀察鏡子內的左眼(右眼)來聚焦，但實際上，用戶使用他/她左眼(右眼)來觀察他/她的右眼(左眼)。
為防止該現(xiàn)象，透鏡206應該能夠將光聚集到一個角度，使用戶可以用一個眼睛看見光。
圖6和圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的虹膜識別系統(tǒng)的眼睛位置顯示器的機制原理。
如圖所示，來自芯片LED 602的光通過透鏡601，并被折射到一定角度，從而用戶可以僅用他/她的一個眼睛看見光。
這樣，用戶能通過冷光鏡看見光，順利地避免了強眼現(xiàn)象。
此外，向用戶提供位置指令。這可以通過根據(jù)每個LED的光區(qū)別在冷光鏡上顯示的環(huán)形圖案而實現(xiàn)。
根據(jù)虹膜識別系統(tǒng)和用戶之間的距離來確定每個LED是否應該打開。LED光引導用戶到距離系統(tǒng)正確的距離，因為只有當系統(tǒng)和用戶之間的距離適當時，照相機才可以調節(jié)焦距而獲得清晰的圖像。
圖8顯示了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的虹膜識別系統(tǒng)的眼睛位置顯示器上顯示的一些圖案。
如圖所示，根據(jù)虹膜識別系統(tǒng)和用戶之間的距離，環(huán)形光看起來不同。
例如，如果距離是正確的，顯示(c)。然而，如果距離太遠，則顯示(A)或(B)。最后，如果距離太近，則顯示(D)或(E)。
只要使用上述原則，距離指示圖案可以有多種方式設計。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的虹膜識別系統(tǒng)的運行過程的流程圖。
首先，這里有至少兩個用于表明虹膜識別系統(tǒng)和用戶之間距離的不同的指令圖案(S901)。
當用戶接近虹膜識別系統(tǒng)時，至少一個LED發(fā)光(S902)。
只有當他/她垂直地觀看反射鏡單元，即冷光鏡時，用戶才能看見芯片LED光(S903)。
通過漫射板漫射LED光，并通過遮光板裝置，即孔遮光板(S904)。
所遮蔽的光通過用于保持其焦距的管，且透鏡折射光，使用戶可以僅用他/她的一個眼睛看見光(S905和S906)。
根據(jù)用戶朝向冷光鏡的視角，或用戶和虹膜識別系統(tǒng)之間的距離，經(jīng)由指令圖案裂隙，在冷光鏡上顯示不同的指令圖案(S907)。
用戶按照反射鏡單元上顯示的指令圖案調節(jié)到虹膜識別系統(tǒng)的距離(S908)。
上述的實施例和優(yōu)點僅僅是示例性的，并不對本發(fā)明構成限制。本發(fā)明可以容易地應用于其它類型的裝置。本發(fā)明的說明書是用于進行說明，不限制權利要求的范圍。對于本領域的技術人員，很顯然可以有很多的替換、改進和變化。在權利要求書中，裝置加功能的語句旨在涵蓋實現(xiàn)所述功能的結構，其不僅包括結構的等同，也包括等同的結構。
權利要求
1.一種虹膜識別系統(tǒng)，包含電路板，其包含用于控制發(fā)光的控制器；發(fā)光器，安裝在電路板上，用于發(fā)光并均勻地散射和均衡發(fā)出光的亮度；透鏡單元，用于保持發(fā)光器發(fā)出的光的焦距，以固定的角度折射和會聚光，并僅使光通過一個預定部分，從而顯示用戶的眼睛應該所處的位置；以及反射單元，用于反射通過透鏡單元的除預定光波長之外的所有波段。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，發(fā)光器包含芯片LED和用于均勻漫射所發(fā)出光的漫射板，該芯片LED包括多個紅外線LED。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，透鏡單元包含根據(jù)安裝在芯片LED上的LED的形狀的圓型透鏡，能夠會聚每個LED光。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，為防止在每個LED的透鏡相連的相切部分發(fā)生折射，切割每個LED透鏡的兩端，從而多個透鏡可以互相連接。
5.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，發(fā)光器還包含孔遮光板，用于使光僅通過預定的部分，并均衡通過光的亮度。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，透鏡單元還包含一個管，該管用于在預定距離內保持來自發(fā)光器的光，以聚焦光。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，透鏡單元還包含指令裂隙，用于顯示各種遮蔽圖案的會聚光。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，在反射鏡單元，即冷光鏡上顯示的指令是遮蔽圖案，每個圖案表明到用戶的距離。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，用于會聚光的透鏡單元包含透鏡，該透鏡至少以預定的角度執(zhí)行光的折射和會聚其中之一，以使用戶能夠僅用一個眼睛看見所述的光。
10.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，只有當用戶以預定角度觀看反射鏡單元，即冷光鏡時，用戶才能看見從發(fā)光器，即LED發(fā)出的光。
11.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，透鏡單元包含反射鏡單元，用于反射通過透鏡的可見光線中除LED發(fā)出的光波長之外的所有波段，并通過紅外線。
12.一種識別虹膜的方法，包括(1)測量用戶和虹膜識別系統(tǒng)之間的距離；(2)如果用戶接近虹膜識別系統(tǒng)，則從至少一個發(fā)光器發(fā)出光，并使光通過漫射器和遮光板；(3)使用戶看見從透鏡折射的光；(4)根據(jù)用戶朝向反射鏡單元的視角或用戶和虹膜識別系統(tǒng)之間的距離，顯示出不同的指令圖案；以及(5)按照折射器單元上顯示的指令來調節(jié)從用戶到虹膜識別系統(tǒng)的距離。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中第二步驟包含以下子步驟當用戶接近虹膜識別系統(tǒng)時，從至少一個發(fā)光器發(fā)出光；只有當用戶垂直地觀看反射鏡單元，即冷光鏡時，才顯示芯片LED光；以及通過漫射板漫射LED光，并使其通過遮光板。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，第三或第四步驟包含以下子步驟使遮蔽的光通過一個用于保持焦距的管；通過透鏡的折射聚集光，以使用戶能夠用一個眼睛看見折射器單元；以及根據(jù)用戶朝向反射鏡單元的視角或用戶和虹膜識別系統(tǒng)之間的距離，顯示不同的指令圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及安裝在虹膜識別系統(tǒng)內的眼睛位置顯示器及其方法。具體而言，該虹膜識別系統(tǒng)包含電路板(PCB)，其包含用于控制發(fā)光的控制器；發(fā)光器，其具有安裝在PCB上的LED，用于發(fā)光，并均勻地散射和均衡發(fā)光亮度；透鏡單元，用于保持發(fā)光器發(fā)出的光的焦距，以固定角度折射和會聚光，并使光僅通過預定的部分，從而顯示用戶的眼睛應該所在的位置；以及反射鏡單元，用于反射除預定光波長外的通過透鏡的每個波段。
文檔編號A61B3/15GK1439998SQ0310619
公開日2003年9月3日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權日2002年2月21日
發(fā)明者李元熙, 蔡將秦 申請人:Lg電子株式會社