專利名稱：虹膜攝像裝置和虹膜識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拍攝人的虹膜圖像用于虹膜識別的虹膜攝像裝置，并且具體地涉及用于拍攝具有高聚焦度的被攝體圖像的虹膜攝像裝置。
背景技術(shù)：
虹膜識別系統(tǒng)是通過以下執(zhí)行虹膜識別的系統(tǒng)通過使用虹膜攝像裝置拍攝人的虹膜圖像生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)，并且使用虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)確定虹膜圖像是否對應(yīng)于已登記的人的虹膜圖像。
例如，虹膜識別系統(tǒng)用于進/出房間管理系統(tǒng)。在進/出房間管理系統(tǒng)中，虹膜攝像裝置設(shè)置在房門附近，并且當要被識別的人進入或離開房間時，所述人通過虹膜攝像裝置經(jīng)受虹膜成像。進/出房間管理系統(tǒng)從通過拍攝虹膜圖像獲得的圖像數(shù)據(jù)提取虹膜的部分，并且通過將虹膜圖像和已存儲的登記者的虹膜圖像相比較來執(zhí)行識別。當要被識別的人被識別為登記者時，進/出房間管理系統(tǒng)開啟或鎖住房門。
作為供虹膜識別系統(tǒng)中使用的攝像裝置，具有自動聚焦功能或自動變焦功能的虹膜攝像裝置是已知的。所述虹膜攝像裝置具有透鏡組，其包括變焦透鏡和聚焦透鏡；以及透鏡驅(qū)動機構(gòu)，用于改變透鏡組的布置。以這樣的方式拍攝要被識別的人的虹膜圖像通過控制電路驅(qū)使透鏡驅(qū)動機構(gòu)，從而人的虹膜被聚焦，并且虹膜部分的圖像具有預(yù)定尺寸(例如參考JP-A-2002-94865)。
如上所述，以這樣的方式構(gòu)造現(xiàn)有技術(shù)中的虹膜攝像裝置其具有自動聚焦功能和自動變焦功能，并且拍攝虹膜在其中聚焦的虹膜圖像，而且虹膜部分的圖像具有預(yù)定尺寸。
作為拍攝具有高聚焦度的虹膜圖像而不使用自動聚焦功能的虹膜攝像裝置，具有下述引導(dǎo)能力的虹膜攝像裝置是已知的測量到要被識別的人的距離，并且如此引導(dǎo)要被成像的人，以使得基于到聚焦位置的距離和到人的距離之間的差，使虹膜位于聚焦位置中(例如參考JP-A-2003-141517)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在現(xiàn)有技術(shù)中的具有自動聚焦功能和自動變焦功能的虹膜攝像裝置中，已存在下述困難變焦透鏡、透鏡驅(qū)動機構(gòu)以及用于控制所述機構(gòu)的控制電路是必要的，這使機構(gòu)和電路錯綜復(fù)雜。此外，在即時拍攝虹膜圖像的情況下，已存在下述困難通過自動聚焦功能聚焦以及通過自動變焦功能調(diào)節(jié)虹膜圖像的尺寸需要許多時間。
此外，即使在現(xiàn)有技術(shù)中的具有引導(dǎo)能力的虹膜攝像裝置中，也存在下述困難為了引導(dǎo)人，用于測量到要被成像的人的距離的測距傳感器是必要的，這與上面類似地使電路錯綜復(fù)雜。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的困難而進行的本發(fā)明旨在提供能夠即時拍攝焦點對準的虹膜圖像用于虹膜識別而沒有錯綜復(fù)雜的機構(gòu)和電路的虹膜攝像裝置。
本發(fā)明的虹膜攝像裝置包括成像光學(xué)裝置，其具有虹膜位于其中的區(qū)域中的公共光軸，以及從公共光軸分支的多個分支光軸，并且具有對于多個分支光路中的每一個在公共光軸上彼此不同的多個聚焦范圍；以及成像裝置，用于拍攝通過多個分支光路形成的多個虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，成像光學(xué)裝置具有在公共光軸上彼此不同的聚焦范圍，并且如果虹膜位于多個聚焦范圍中的一個中，那么就能夠獲得聚焦的虹膜圖像，因此能夠提供這樣的虹膜攝像裝置，其以簡單的構(gòu)造即時提供到虹膜的距離的廣闊范圍內(nèi)的焦點對準的虹膜圖像，而不用具有自動變焦功能或自動聚焦功能。
在本發(fā)明的虹膜攝像裝置中，如此構(gòu)造成像光學(xué)裝置，以使得多個聚焦范圍彼此相鄰，并且當虹膜位于多個聚焦范圍的全部區(qū)域中時，獲得具有適合于虹膜識別的尺寸的虹膜圖像。
根據(jù)所述構(gòu)造，如此構(gòu)造成像光學(xué)裝置，以使得多個聚焦范圍彼此相鄰，并且當虹膜位于多個聚焦范圍的全部區(qū)域中時，獲得具有適合于虹膜識別的尺寸的虹膜圖像，因此能夠即時獲得在多個聚焦范圍的全部區(qū)域中焦點對準的并且具有適合于虹膜識別的尺寸的圖像。多個聚焦范圍彼此相鄰的情況包括多個聚焦范圍以重疊區(qū)域的方式相互移位的情況、它們相連續(xù)的情況以及它們以微小間隙的方式相互隔開的情況。
在本發(fā)明的虹膜攝像裝置中，成像光學(xué)裝置具有多個分支光軸連接在一起的分支光軸匯合部，并且成像裝置具有成像元件，其拍攝通過多個分支光路在分支光軸的匯合部中形成的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于多個分支光軸在成像元件的這一側(cè)連接在一起，所以不需要對多個分支光路中的每一個都提供成像元件。
此外，本發(fā)明的虹膜攝像裝置包括遮蔽裝置，用于選擇性地遮蔽多個分支光路。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于遮蔽裝置選擇性地遮蔽多個分支光路，所以通過除了由遮蔽裝置遮蔽的分支光路之外的分支光路形成虹膜圖像，并且成像裝置拍攝虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
此外，本發(fā)明的虹膜攝像裝置包括鏡，其以反射面的方向能夠被改變的方式保持，并且通過改變反射面的方向，通過多個分支光路中之一形成虹膜圖像。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于虹膜圖像是通過改變反射面的方向而通過分支光路中之一形成的，所以通過選擇性地使用多個分支光路中的一個，能夠形成虹膜圖像。
此外，在本發(fā)明的虹膜攝像裝置中，成像裝置具有多個成像元件，其布置在多個分支光軸上，并且拍攝通過多個分支光路形成的多個虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于分別在多個分支光軸上提供成像元件，所以對于成像元件中的每一個都能夠獲得通過分支光路中的每一個形成的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
此外，在本發(fā)明的虹膜攝像裝置中，成像裝置具有拍攝通過多個分支光路形成的多個虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)的成像元件，并且如此構(gòu)造成像光學(xué)裝置，以使得多個虹膜圖像被投影到成像元件中的不同區(qū)域。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于通過多個分支光路中的每一個形成的虹膜圖像都包括在圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域中的一個中，所以能夠從圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域中的一個中獲得焦點對準的虹膜圖像。
進而，本發(fā)明的虹膜成像系統(tǒng)包括虹膜識別裝置，其使用虹膜攝像裝置和虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)來執(zhí)行虹膜識別。
根據(jù)所述構(gòu)造，能夠即時獲得清晰的焦點對準的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)，并且因而虹膜識別能夠通過虹膜識別裝置更加準確地執(zhí)行。
本發(fā)明的攝像裝置包括圖像獲取裝置，其獲取在對于被攝體具有不同聚焦度特性的多種成像模式中拍攝的被攝體圖像；以及距離確定裝置，其基于在多種成像模式中拍攝的被攝體圖像之間在聚焦度方面的差異確定到被攝體的距離。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于到被攝體的距離是基于在具有不同聚焦度特性的多種成像模式中拍攝的被攝體圖像之間在聚焦度方面的差異確定的，所以使用確定的距離能夠拍攝具有高聚焦度的被攝體圖像。
此外，本發(fā)明的攝像裝置包括成像光學(xué)裝置，其具有被攝體位于其中的區(qū)域中的公共光軸，并且具有從公共光軸分支的多個分支光軸，而且具有對于多個分支光軸的分支光路中的每一個在公共軸上彼此不同的多個聚焦范圍。多個成像模式是通過多個分支光路形成被攝體圖像以便拍攝被攝體圖像的成像模式。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于成像光學(xué)裝置具有在公共軸上彼此不同的聚焦范圍，所以只要被攝體位于多個聚焦范圍中的一個中，就能夠獲得焦點對準的被攝體圖像，并且能夠在到被攝體的距離的廣闊范圍內(nèi)獲得焦點對準的被攝體圖像。
此外，本發(fā)明的虹膜攝像裝置包括虹膜圖像獲取裝置，其獲取在對于虹膜具有不同聚焦度特性的多種成像模式中拍攝的虹膜圖像；以及引導(dǎo)裝置，其基于在多種成像模式中獲取的虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異引導(dǎo)要被成像的人，以使得聚焦度虹膜處于多個聚焦范圍中的至少一個中，所述多個聚焦范圍中的每一個對應(yīng)于多個成像模式的聚焦度特性中的每一個。
根據(jù)所述構(gòu)造，由于如此引導(dǎo)要被成像的人，以使得基于在對于虹膜具有不同聚焦度特性的多種成像模式中獲取的多個虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異，虹膜處于多個聚焦范圍中的至少一個中，所以能夠獲得具有高聚焦度的虹膜圖像。
進而，在本發(fā)明的虹膜攝像裝置中，多個聚焦范圍相鄰而前后不同。當虹膜沒有位于多個聚焦范圍的任何一個中的情況下，當在對應(yīng)于相關(guān)裝置這一側(cè)的聚焦范圍的成像模式中拍攝的第一虹膜圖像的聚焦度高于在對應(yīng)于背后一側(cè)處的聚焦范圍的成像模式中拍攝的第二虹膜圖像的聚焦度時，引導(dǎo)裝置引導(dǎo)要被成像的人從裝置離開，并且當?shù)诙缒D像的聚焦度高于第一虹膜圖像的聚焦度時，它引導(dǎo)人更加靠近裝置。
根據(jù)所述構(gòu)造，基于在多種成像模式中拍攝的多個虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異，引導(dǎo)要被成像的人遠離或接近裝置，并且因此人能夠被引導(dǎo)到多個聚焦范圍中的至少一個中。在前后方向上相鄰移位的多個聚焦范圍相互可以重疊，或者可以不重疊。
進而，在本發(fā)明的虹膜攝像裝置中，引導(dǎo)裝置使用顯示和聲音中的至少一種來引導(dǎo)要被成像的人。
根據(jù)所述構(gòu)造，通過使用顯示和聲音中的至少一種的引導(dǎo)，能夠引導(dǎo)要被成像的人。


圖1是本發(fā)明的第一實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖2是用于顯示本發(fā)明的第一實施例中的聚焦范圍之間的移位水平的示圖；圖3A是用于顯示本發(fā)明的第一實施例中的虹膜圖像的圖像放大率的示圖；圖3B是顯示在本發(fā)明的第一實施例中當虹膜位于聚焦范圍的最遠端時的虹膜圖像的示圖；圖3C是顯示在本發(fā)明的第一實施例中當虹膜位于聚焦范圍的最近端時的虹膜圖像的示圖；圖4是用于顯示本發(fā)明的第一實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖；圖5是本發(fā)明的第二實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖6是本發(fā)明的第二實施例的虹膜識別系統(tǒng)的另一個方框圖；圖7是用于顯示本發(fā)明的第二實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖；圖8是本發(fā)明的第三實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖9是用于顯示本發(fā)明的第三實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖；圖10是本發(fā)明的第四實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖11是用于顯示本發(fā)明的第四實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖；圖12是本發(fā)明的第五實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖13是顯示本發(fā)明的第五實施例的虹膜識別系統(tǒng)中生成的圖像數(shù)據(jù)的示圖；圖14是用于顯示本發(fā)明的第五實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖；圖15是本發(fā)明的第六實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖16是本發(fā)明的第七實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖17是顯示本發(fā)明的第七實施例中的第一和第二成像模式的聚焦度特性的示圖；圖18是本發(fā)明的第七實施例中的引導(dǎo)部分的方框圖；圖19是用于顯示本發(fā)明的第七實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖；圖20是本發(fā)明的第八實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖21是本發(fā)明的第八實施例的虹膜識別系統(tǒng)的另一個方框圖；圖22是本發(fā)明的第九實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖23是用于顯示本發(fā)明的第九實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖；
圖24是本發(fā)明的第十實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；圖25是本發(fā)明的第十一實施例的虹膜識別系統(tǒng)的方框圖；以及圖26是用于顯示本發(fā)明的第十一實施例的虹膜識別系統(tǒng)的操作的流程圖。
具體實施例方式
在下文中，將使用

本發(fā)明的實施例的虹膜攝像裝置和具有所述攝像裝置的虹膜識別系統(tǒng)。
(第一實施例)在圖1中顯示了本發(fā)明的第一實施例的虹膜識別系統(tǒng)。在圖1中，虹膜識別系統(tǒng)1包括虹膜攝像裝置100和虹膜識別裝置60。虹膜識別攝像裝置100包括成像光學(xué)系統(tǒng)110、成像元件12、圖像處理部分13、遮蔽板14和15以及切換部分16。成像光學(xué)系統(tǒng)110由兩個半反射鏡111和112、兩個反射鏡113和114以及透鏡組115構(gòu)成。透鏡組115是一組固定焦距的透鏡，其中每個透鏡都是固定的。透鏡組115具有L深度的聚焦范圍。
半反射鏡111、112布置在透鏡組115的光軸的延長線上。半反射鏡111保持在如此的方向上，以使得來自被攝體側(cè)的入射光的部分被向下反射，并且半反射鏡112保持在如此的方向上，以使得來自下側(cè)的入射光的部分被反射到透鏡組115。
反射鏡113布置在來自半反射鏡111的反射光入射的位置上，亦即半反射鏡111之下，并且保持在如此的方向上，以使得在平行于透鏡組115的光軸的方向上反射來自半反射鏡111的反射光。反射鏡114布置在半反射鏡111和反射鏡113反射的光入射的位置上，亦即在與反射鏡113相同高度的位置上，并且保持在如此的方向上，以使得來自反射鏡113的反射光被向上反射。
在如上的構(gòu)造中，在成像光學(xué)系統(tǒng)110中，半反射鏡111、半反射鏡112和透鏡組115構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡111、反射鏡113、反射鏡114、半反射鏡112和透鏡組115構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。在下文中，第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸被稱作第一和第二分支光軸。成像光學(xué)系統(tǒng)110在被攝體存在的區(qū)域、亦即虹膜攝像裝置100的外面具有公共光軸，并且公共光軸在作為分支點的半反射鏡111處被分支成第一和第二分支光軸。第一和第二分支光軸在作為匯合部(分支光軸的匯合部)的半反射鏡112處連接在一起。在下文中，沿著第一和第二分支光軸的光路被稱作第一和第二分支光路。
如此構(gòu)造第一分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得通過第一分支光路在成像元件12的成像表面上聚焦來自位于公共光軸上的虹膜的光，其中，沿著所述第一分支光路，光被傳輸通過半反射鏡111和半反射鏡112，然后射入到透鏡組115中。如此構(gòu)造第二分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得通過第二分支光路在成像元件12的成像表面上聚焦來自位于公共光軸上的虹膜的光，其中，沿著所述第二分支光路，光依次通過半反射鏡111、反射鏡113、反射鏡114和半反射鏡112被反射，然后射入到透鏡組115中。
用這種方法，由于第一和第二分支光路長度不同，所以來自作為被攝體的虹膜的光穿過第一分支光路情況下的聚焦范圍17，以及來自虹膜的光穿過第二分支光路情況下的聚焦范圍18，在公共光軸上被相互移位。
圖2是用于顯示聚焦范圍之間的移位水平的示圖。當假定從半反射鏡111到半反射鏡112的距離為L1、從半反射鏡111到反射鏡113的距離為L2、從反射鏡113到反射鏡114的距離為L3并且從反射鏡114到半反射鏡112的距離為L4時，第一和第二分支光路之間在光路長度方面的差Ld由以下給出Ld＝(L2+L3+L4)-L1。
差Ld就是第一分支光路的聚焦范圍17和第二分支光路的聚焦范圍18之間在公共光軸上的移位水平。
在本實施例中，如此構(gòu)造第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得光路長度的差Ld小于聚焦范圍中每一個的深度L。因此，兩個聚焦范圍相互重疊(L-Ld)的長度。這樣一來，聯(lián)合第一分支光路的聚焦范圍17和第二分支光路的聚焦范圍18的擴展的聚焦范圍的深度L0就由以下給出L0＝L+Ld＝L+L2+L3+L4-L1。
因此，如果作為被攝體的虹膜位于具有L0的深度的擴展聚焦范圍之內(nèi)，則通過光路中的至少一個被聚焦的虹膜圖像形成在成像元件12的成像表面上。
此外，在本實施例中，如此設(shè)置聚焦范圍的深度L，以使得范圍之內(nèi)的虹膜圖像具有適合于虹膜識別的預(yù)定尺寸。
圖3A到3C是用于顯示透鏡組115形成的虹膜圖像的圖像放大率(圖像尺寸)的示圖。如圖3A所示，L5、L6、a1、a2、b1和b2被規(guī)定如下。
L5從成像表面到第一分支光路的聚焦范圍17的中心的成像距離；L6從成像表面到第二分支光路的聚焦范圍18的中心的成像距離；a1從成像表面到第一分支光路的聚焦范圍17的最遠端的成像距離；a2從成像表面到第二分支光路的聚焦范圍18的最遠端的成像距離；b1從成像表面到第一分支光路的聚焦范圍17的最近端的成像距離；以及
b2從成像表面到第二分支光路的聚焦范圍18的最近端的成像距離。
當作為被攝體的虹膜位于從成像表面的成像距離a1中時，如果通過第一分支光路形成在成像表面上的虹膜圖像的尺寸假定為A(參考圖3B)，那么當虹膜位于從成像表面的成像距離L5處時，通過第一分支光路形成在成像表面上的虹膜圖像的尺寸由A×(a1/L5)給出，并且當虹膜位于從成像表面的成像距離b1處時，通過第一分支光路形成在成像表面上的虹膜圖像的尺寸B由B＝A×(a1/b1)給出(參考圖3C)。
用這種方法，當位于第一分支光路的聚焦范圍17的最遠端的虹膜的虹膜圖像尺寸用作基準時，虹膜圖像的尺寸在第一分支光路的聚焦范圍17之內(nèi)從與基準尺寸相同的尺寸到a1/b1倍于基準尺寸變動。如此設(shè)置a1和b1，以使得虹膜圖像的尺寸適合于如稍后所述的識別處理。在透鏡組115的設(shè)計中設(shè)置這些值。
在本實施例中，由于在第一和第二分支光路中沒有包括透鏡，所以，從成像表面到第一分支光路的聚焦范圍17的中心的成像距離L5和從成像表面到第二分支光路的聚焦范圍18的中心的成像距離L6、從成像表面到第一分支光路的聚焦范圍17的最遠端的成像距離a1和從成像表面到第二分支光路的聚焦范圍18的最遠端的成像距離a2、以及從成像表面到第一分支光路的聚焦范圍17的最近端的成像距離b1和從成像表面到第二分支光路的聚焦范圍18的最近端的成像距離b2，分別相同。亦即，給出L5＝L6、a1＝a2以及b1＝b2。
因此，當通過第一分支光路形成在成像表面上的虹膜圖像的尺寸假定為A(參考圖3B)時，在虹膜位于從成像表面的成像距離a2處的情況下，通過第二分支光路形成在成像表面上的虹膜圖像的尺寸為A，在虹膜位于從成像表面的成像距離L6處的情況下，通過第二分支光路形成在成像表面上的虹膜圖像的尺寸為A×(a2/L6)＝A×(a1/L5)，并且在虹膜位于從成像表面的成像距離b2處的情況下，通過第二分支光路形成在成像表面上的虹膜圖像的尺寸為A×(a2/b2)＝A×(a1/b1)＝B。
因此，在透鏡組115的設(shè)計中，如果對于第一分支光路的聚焦范圍如此設(shè)置a1和b1，以使得A和B的尺寸適合于虹膜識別，那么即使虹膜位于第二分支光路的聚焦范圍中，來自虹膜的光也通過第二分支光路聚焦，從而能夠獲得具有適合于虹膜識別的尺寸的虹膜圖像。
返回到圖1，遮蔽板14布置在第一分支光軸上，并且遮蔽板15布置在第二分支光軸上。遮蔽板14、15由未顯示的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，并且在分支光路被遮蔽的位置(遮蔽位置)和分支光路未被遮蔽的位置(撤回位置)之間移動。切換部分16根據(jù)來自稍后說明的虹膜識別裝置60的切換控制部分65的切換控制信號運行以控制遮蔽板14和15的移動。切換部分16如此控制兩個遮蔽板的移動，以使得當遮蔽板14和15中的一個處于遮蔽位置時，另一個處于撤回位置，亦即，只有遮蔽板中的一個遮蔽分支光路。
成像元件12由固態(tài)成像元件構(gòu)成，所述固態(tài)成像元件將透鏡組115形成的虹膜圖像轉(zhuǎn)換成電信號。圖像處理部分13操作用來對于從成像元件12輸出的電信號執(zhí)行諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理，并且生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
虹膜識別系統(tǒng)1的虹膜識別裝置60包括圖像捕捉部分61、虹膜識別處理部分62、虹膜數(shù)據(jù)庫63、識別結(jié)果輸出部分64以及切換控制部分65。圖像捕捉部分61操作用來裝載在虹膜攝像裝置100中生成的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分62中。虹膜數(shù)據(jù)庫63存儲登記者的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
虹膜識別處理部分62操作用來通過提取從圖像捕捉部分61輸出的用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)中包括的虹膜部分并且將其與虹膜數(shù)據(jù)庫63中存儲的虹膜圖像相比較來執(zhí)行虹膜識別，并且將識別的結(jié)果輸出到識別結(jié)果輸出部分64。識別結(jié)果輸出部分64根據(jù)識別結(jié)果輸出識別結(jié)果信號(識別成功信號或識別失敗信號)。例如，當虹膜識別系統(tǒng)1用于進/出房間管理系統(tǒng)時，識別結(jié)果信號是用于開啟或鎖住房門的控制信號。當虹膜識別裝置60添加有諸如監(jiān)視器之類的信息裝置以向要被識別的人通知識別結(jié)果時，識別結(jié)果信號用作識別結(jié)果的信息信號。
此外，虹膜識別處理部分62具有下述功能當識別結(jié)果作為識別失敗給出時，所述部分將所述結(jié)果輸出到切換控制部分65。切換控制部分65操作用來一旦從虹膜識別處理部分62接收到對于虹膜部分識別失敗的結(jié)果，就向虹膜攝像裝置100的切換部分16輸出用于切換光路的切換控制信號。
對于如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)1，使用圖4來說明其操作。首先，切換部分16移動遮蔽板14和15，以便遮蔽板14設(shè)置在撤回位置上，并且遮蔽板15設(shè)置在遮蔽位置上(步驟S41)。在這種狀態(tài)下，來自作為被攝體的虹膜的光傳輸通過半反射鏡111，并進而傳輸通過半反射鏡112，然后射入到透鏡組115中，然后虹膜圖像被形成并投影到成像元件12的成像表面。亦即，通過第一分支光路形成虹膜圖像。半反射鏡111反射的光依次被反射鏡113和114反射，然后被遮蔽板15遮蔽，并因此沒有到達半反射鏡112。通過第一分支光路形成的虹膜圖像由成像元件12轉(zhuǎn)換成電信號，然后在圖像處理部分13中生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
下一步，虹膜識別裝置60的圖像捕捉部分61裝載圖像處理部分13中生成的圖像數(shù)據(jù)作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分62(步驟S42)。虹膜識別處理部分62從由圖像捕捉部分61輸出的圖像數(shù)據(jù)提取虹膜部分，然后將其與虹膜數(shù)據(jù)庫63中存儲的虹膜圖像相比較，從而執(zhí)行識別(步驟S43)。這里，當虹膜在第一分支光路的聚焦范圍17之內(nèi)時，并且虹膜已登記在虹膜數(shù)據(jù)庫63中，就完成了識別。當識別完成(在步驟S43中為是)時，虹膜識別處理部分62向識別結(jié)果輸出部分64輸出識別結(jié)果。識別結(jié)果輸出部分64根據(jù)識別成功的結(jié)果輸出識別成功信號(步驟S44)，然后處理結(jié)束。
另一方面，當識別未完成(在步驟S43中為否)時，虹膜識別處理部分62向切換控制部分65輸出識別失敗的結(jié)果。切換控制部分65向虹膜攝像裝置100的切換部分16輸出切換控制信號。然后，切換部分16移動遮蔽板14和15，以便遮蔽板14設(shè)置在遮蔽位置上，并且遮蔽板15設(shè)置在撤回位置上(步驟S45)。在這種狀態(tài)下，來自虹膜的光穿過第二分支光路，并因此在成像元件12上形成虹膜圖像。亦即，來自虹膜的光依次被半反射鏡111、反射鏡113、反射鏡114和半反射鏡112反射，然后射入到透鏡組115中，并因此虹膜圖像被投影到成像元件12的成像表面。然后，成像元件12執(zhí)行虹膜圖像的光電轉(zhuǎn)換，然后在圖像處理部分13中生成圖像數(shù)據(jù)。圖像捕捉部分61裝載圖像數(shù)據(jù)并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分62(步驟S46)。
虹膜識別處理部分62以與步驟S43中相同的方式執(zhí)行識別處理(步驟S47)。在識別處理中，當虹膜在第二分支光路的聚焦范圍18之內(nèi)時，并且虹膜已登記在虹膜數(shù)據(jù)庫63中，就完成了識別。當識別完成(在步驟S47中為是)時，部分62向識別結(jié)果輸出部分64輸出識別結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分64輸出識別成功信號(步驟S44)，然后處理結(jié)束。
當使用通過第二分支光路形成的虹膜圖像的識別仍然沒有完成(在步驟S47中為否)時，確定從處理開始預(yù)定限制時間是否已過去(步驟S48)。當限制時間尚未過去(在步驟S48中為否)時，過程返回到步驟S41，并且重復(fù)上述處理，以便再次使用第一分支光學(xué)系統(tǒng)拍攝虹膜圖像。當限制時間已過同時識別沒有完成(在步驟S48中為是)時，識別處理部分62向識別結(jié)果輸出部分64輸出識別失敗的結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分64輸出識別失敗信號(步驟S49)，然后處理結(jié)束。
在處理中，圖像捕捉部分61可以在步驟S42和步驟S46中從圖像處理部分13裝載多個圖像數(shù)據(jù)，并且識別處理部分62可以在步驟S43和步驟S47中對于多個圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行識別處理。在這種情況下，如果在圖像數(shù)據(jù)的任何一個中完成識別，那么過程就轉(zhuǎn)到步驟S44，其中，從識別結(jié)果輸出部分64輸出識別成功信號。
根據(jù)這樣的本發(fā)明的第一實施例的虹膜識別系統(tǒng)1，第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)由虹膜攝像裝置100的成像光學(xué)系統(tǒng)110構(gòu)成，并且各個光路的公共光軸上的聚焦范圍相互移位，因此如果要被識別的人的虹膜處于第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)的聚焦范圍的任一個中，那么就能夠獲得清晰的焦點對準的虹膜圖像。這樣一來，能夠拍攝焦點對準的虹膜圖像的范圍對于要被識別的人而言就被擴展，并且因此能夠執(zhí)行即時識別處理而不煩擾要被識別的人。
此外，在虹膜攝像裝置100中，由于通過第一和第二分支光路形成虹膜圖像的構(gòu)造擴展了聚焦范圍，所以成像光學(xué)系統(tǒng)不需要具有變焦透鏡、自動聚焦功能以及自動變焦功能，并且因此能夠減少成本。
此外，在成像光學(xué)系統(tǒng)110中，由于第一和第二分支光軸在透鏡組115的這一側(cè)連接在一起，所以不需要相應(yīng)地向第一和第二分支光軸提供多個成像元件，并且因此能夠減少成本。
進而，在成像光學(xué)系統(tǒng)110中，由于第一和第二分支光路的各自聚焦范圍17和18是以這樣的方式構(gòu)造的，所述方式為以重疊區(qū)域的方式相互移位，所以實現(xiàn)了連續(xù)的擴展聚焦范圍，并且對于位于擴展聚焦范圍之內(nèi)的所有區(qū)域中的虹膜都能夠獲得焦點對準的虹膜圖像。將可以意識到，即使兩個聚焦范圍17、18連續(xù)而不重疊，也實現(xiàn)了連續(xù)的擴展聚焦范圍。此外，即使在兩個聚焦范圍17和18之間存在極窄的間隙，也基本上實現(xiàn)了連續(xù)的擴展聚焦范圍，并且因此獲得了如上的有益效果。亦即，只要第一和第二分支光路的各自聚焦范圍17和18彼此相鄰，就獲得了有益的效果。
(第二實施例)下一步，在圖5中顯示了本發(fā)明的第二實施例的虹膜識別系統(tǒng)。在圖5中，本實施例和第一實施例的相同之處在于，虹膜識別系統(tǒng)包括虹膜攝像裝置和虹膜識別裝置，并且虹膜識別攝像裝置包括成像光學(xué)系統(tǒng)、成像元件、圖像處理部分以及切換部分。另外，虹膜識別裝置與第一實施例中的裝置相同。在下文中，與第一實施例中相同的本實施例中的構(gòu)造被省略說明。
虹膜攝像裝置20的成像光學(xué)系統(tǒng)21由半反射鏡211、反射鏡213和214、旋轉(zhuǎn)反射鏡216以及透鏡組215構(gòu)成。虹膜攝像裝置20包括旋轉(zhuǎn)反射鏡216固定到其處的主軸27以及用于旋轉(zhuǎn)主軸27的電機28。在本實施例中，半反射鏡211和透鏡組215構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡211、反射鏡213、反射鏡214、旋轉(zhuǎn)反射鏡216和透鏡組215構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。
在第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸匯合部附近提供旋轉(zhuǎn)反射鏡216。旋轉(zhuǎn)反射鏡216通過用旋轉(zhuǎn)改變角度來選擇性地激活第一或第二分支光路。
圖5顯示了旋轉(zhuǎn)反射鏡216激活第一分支光學(xué)系統(tǒng)中的第一分支光路的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，由于旋轉(zhuǎn)反射鏡216在這樣的位置上被撤回，在所述位置處第一分支光路未被遮蔽，所以來自虹膜的光穿過第一分支光路，亦即，它傳輸通過半反射鏡211和透鏡組215，然后投影到成像元件22。旋轉(zhuǎn)反射鏡216的反射面在和朝向透鏡組215的方向不同的方向上反射沿著第二分支光路傳播的光。因此，所述光沒有通過透鏡組215到達成像元件22。
圖6顯示了第二分支光路被激活的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，來自虹膜的光穿過第二分支光路，亦即，它被半反射鏡211、反射鏡213和反射鏡214反射，然后在第一和第二分支光軸的匯合部處的旋轉(zhuǎn)反射鏡216的反射面上反射，并因而入射到透鏡組215中，然后投影到成像元件22。已沿著第一分支光路傳播的光被旋轉(zhuǎn)反射鏡216的背面遮蔽，并且因此未射入到透鏡組215中。
用這種方法，旋轉(zhuǎn)反射鏡216在第一分支光路被激活的角度(第一光路激活角)和第二分支光路被激活的角度(第二光路激活角)之間旋轉(zhuǎn)。切換部分26通過控制電機28來執(zhí)行這種旋轉(zhuǎn)操作。切換部分26從虹膜識別裝置60的切換控制部分65接收切換控制信號，并且根據(jù)切換控制信號控制電機28。
在本實施例中，當旋轉(zhuǎn)反射鏡216處在第二光路激活角時，如圖6所示，通過輕微改變旋轉(zhuǎn)反射鏡216的角度，可以多次執(zhí)行成像。這樣一來，就能夠在垂直移位的范圍中執(zhí)行成像，并且因此能夠在垂直方向上擴展能夠成像虹膜的范圍。
對于如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)2，使用圖7來說明其操作。首先，切換部分26驅(qū)動電機28，以將旋轉(zhuǎn)反射鏡216設(shè)置在如圖5所示的第一光路激活角處，以便第一分支光路被激活(步驟S71)。然后，通過第一分支光路形成的虹膜圖像通過成像元件22經(jīng)受光電轉(zhuǎn)換，然后在圖像處理部分23中生成圖像數(shù)據(jù)。虹膜識別裝置60的圖像捕捉部分61裝載圖像數(shù)據(jù)并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分62(步驟S72)。
虹膜識別處理部分62使用從圖像捕捉部分61輸出的圖像數(shù)據(jù)以與第一實施例中相同的方式執(zhí)行識別處理(步驟S73)。當識別完成(在步驟S73中為是)時，虹膜識別處理部分62向識別結(jié)果輸出部分64輸出識別結(jié)果。識別結(jié)果輸出部分64根據(jù)識別成功的結(jié)果輸出識別成功信號(步驟S74)，然后處理結(jié)束。
當識別未完成(在步驟S73中為否)時，虹膜識別處理部分62向切換控制部分65輸出識別失敗的結(jié)果。然后，切換控制部分65向虹膜攝像裝置100的切換部分26輸出切換控制信號。切換部分26根據(jù)切換控制信號將旋轉(zhuǎn)反射鏡216設(shè)置在第二光路激活角處，如圖6所示(步驟S75)。在這種狀態(tài)下，通過第二分支光路聚焦來自虹膜的光，然后虹膜圖像被投影到成像元件22。然后，在圖像處理部分23中生成圖像數(shù)據(jù)。
圖像捕捉部分61裝載圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分62(步驟S76)。虹膜識別處理部分62使用圖像數(shù)據(jù)來執(zhí)行識別處理(步驟S77)，并且當識別完成時，它向識別結(jié)果輸出部分64輸出識別結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分64輸出識別成功信號(步驟S74)，然后處理結(jié)束。
當步驟S77中的識別仍未完成(在步驟S77中為否)時，確定限制時間是否已過(步驟S78)，并且當經(jīng)過時間在限制時間之內(nèi)(在步驟S78中為否)時，過程返回到步驟S71，并且重復(fù)上述處理。當限制時間已過同時識別沒有完成(在步驟S78中為是)時，虹膜識別處理部分62向識別結(jié)果輸出部分64輸出它的結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分64輸出識別失敗信號(步驟S79)，然后處理結(jié)束。
根據(jù)這樣的本發(fā)明的第二實施例的虹膜識別系統(tǒng)2，獲得了與第一實施例的虹膜識別系統(tǒng)1中相同的有益效果。進而，在本實施例中，由于來自作為被攝體的虹膜的光，既在它穿過第一分支光路的情況下，又在它穿過第二分支光路的情況下，都被傳輸通過半反射鏡僅僅一次，所以在小的光損失方面，本實施例與第一實施例相比是有益的。
此外，在本實施例的虹膜攝像裝置20中，當旋轉(zhuǎn)反射鏡216激活第二分支光路時，沿著第一分支光路傳播的光被旋轉(zhuǎn)反射鏡216的背面遮蔽，因此不需要分開提供用于遮蔽第一分支光路的裝置，導(dǎo)致了簡單的結(jié)構(gòu)。
進而，如上所述，在大于或小于第二光路激活角的角度處輕微移位旋轉(zhuǎn)反射鏡216，從而能夠在垂直方向上移位攝像裝置的視角，并且因此能夠在垂直方向上擴展能夠成像虹膜的范圍。
(第三實施例)下一步，在圖8中顯示了本發(fā)明的第三實施例的虹膜識別系統(tǒng)3。在圖8中，本實施例和第一實施例的相同之處在于，虹膜識別系統(tǒng)包括虹膜攝像裝置和虹膜識別裝置。如圖8所示，本實施例的虹膜攝像裝置30包括成像光學(xué)系統(tǒng)31、第一成像元件321、第二成像元件322、第一圖像處理部分331以及第二圖像處理部分332。
成像光學(xué)系統(tǒng)31由半反射鏡311、反射鏡312、第一透鏡組313和第二透鏡組314構(gòu)成。半反射鏡311布置在第一透鏡組313的光軸的延長線上，并且保持在如此的方向上，以使得來自被攝體側(cè)的入射光的部分被向上反射。反射鏡312布置在第二透鏡組314的光軸的延長線上，并且處于半反射鏡311之上的位置，而且保持在如此的方向上，以使得來自半反射鏡311的反射光被朝向第二透鏡組314反射。
半反射鏡311、反射鏡312、第一和第二透鏡組313、314被如此布置，以使得半反射鏡311和第一透鏡組313之間的距離等于反射鏡312和第二透鏡組314之間的距離。第一透鏡組313與第二透鏡組314構(gòu)造相同。
在本實施例中，半反射鏡311和第一透鏡組313構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡311、反射鏡312和第二透鏡組314構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。半反射鏡311的位置是兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸的分支點。成像光學(xué)系統(tǒng)31具有關(guān)于兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸的分支點的被攝體一側(cè)的公共光軸。
如上所述，在本實施例的成像光學(xué)系統(tǒng)31中，由于第一和第二透鏡組313和314構(gòu)造相同，所以第一和第二分支光路的聚焦范圍17和18之間的移位，等于成像光學(xué)系統(tǒng)31中的第一分支光路和第二分支光路之間在長度Ld方面的差。在本實施例中，由于半反射鏡311和第一透鏡組313之間的距離等于反射鏡312和第二透鏡組314之間的距離，所以兩個分支光路之間在長度Ld方面的差基本上相當于半反射鏡311和反射鏡312之間的距離。在本實施例中，成像光學(xué)系統(tǒng)31被如此設(shè)計，以使得當?shù)谝缓偷诙种Ч鈱W(xué)系統(tǒng)的聚焦范圍中的每一個的深度假定為L時，給出Ld＝L，從而第一分支光路的聚焦范圍和第二分支光路的聚焦范圍連續(xù)，并且因此圖像在擴展聚焦范圍的所有區(qū)域中通過分支光學(xué)系統(tǒng)中的一個焦點對準。
根據(jù)這樣的成像光學(xué)系統(tǒng)31的構(gòu)造，第一分支光學(xué)系統(tǒng)將虹膜圖像投影到第一成像元件321，并且同樣地第二分支光學(xué)系統(tǒng)將虹膜圖像投影到第二成像元件322。第一成像元件321和第二成像元件322執(zhí)行投影的虹膜圖像的光電轉(zhuǎn)換，并因而輸出電信號。然后，第一圖像處理部分331和第二圖像處理部分332執(zhí)行從第一成像元件321和第二成像元件322輸出的電信號的諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理以分別生成圖像數(shù)據(jù)。
虹膜識別裝置70包括聚焦確定部分76、選擇器77、圖像捕捉部分71、虹膜識別處理部分72、虹膜數(shù)據(jù)庫73以及識別結(jié)果輸出部分74。聚焦確定部分76連接到虹膜攝像裝置30的兩個圖像處理部分331和332中的兩者。聚焦確定部分76操作用來檢測從圖像處理部分331和332中的每一個輸出的圖像數(shù)據(jù)的聚焦度，確定哪個圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)于焦點對準的圖像，并且將確定結(jié)果輸出到選擇器77。聚焦確定部分76通過傅立葉變換將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成空間頻率以檢測聚焦度。然后，通過假定預(yù)定頻譜分量的整數(shù)值作為聚焦度，并且將聚焦度與閾值相比較，部分76執(zhí)行聚焦確定。
選擇器77同樣連接到虹膜攝像裝置30的兩個圖像處理部分331和332兩者，并且被輸入來自圖像處理部分331和332的圖像數(shù)據(jù)。選擇器77操作用來根據(jù)從聚焦確定部分76輸出的聚焦確定結(jié)果向圖像捕捉部分71輸出兩個圖像數(shù)據(jù)中的焦點對準的一個。
圖像捕捉部分71操作用來裝載選擇器77選擇的焦點對準的圖像數(shù)據(jù)作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分72。虹膜數(shù)據(jù)庫73存儲登記者的虹膜圖像。虹膜識別處理部分72操作用來通過使用從圖像捕捉部分71輸出的圖像數(shù)據(jù)將圖像數(shù)據(jù)中的虹膜部分與虹膜數(shù)據(jù)庫73中存儲的虹膜圖像相比較來執(zhí)行識別過程，與第一實施例中的相類似。識別結(jié)果輸出部分74同樣如第一實施例中那樣類似地操作用來輸出識別結(jié)果信號。
對于如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)3，使用圖9來說明操作。圖像處理部分331和332分別向聚焦確定部分76輸出圖像數(shù)據(jù)。然后，聚焦確定部分76首先檢測從圖像處理部分331輸出的圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù))的聚焦度(步驟S91)。然后，聚焦確定部分76執(zhí)行聚焦確定(步驟S92)，并且當從圖像處理部分331輸出的圖像數(shù)據(jù)具有等于閾值或以上的聚焦度(在步驟S92中為是)時，它向選擇器77輸出確定結(jié)果，所述結(jié)果顯示圖像數(shù)據(jù)要被選擇(步驟S93)。
另一方面，當在步驟S92中的聚焦確定中圖像數(shù)據(jù)的聚焦度低于閾值(在步驟S92中為否)時，聚焦確定部分76檢測從圖像處理部分332輸出的圖像數(shù)據(jù)(第二圖像數(shù)據(jù))的聚焦度(步驟S94)。然后，聚焦確定部分76對于所述圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行聚焦確定(步驟S95)，并且當聚焦度等于閾值或以上(在步驟S95中為是)時，它向選擇器77輸出確定結(jié)果，所述結(jié)果顯示圖像數(shù)據(jù)要被選擇(步驟S96)。當聚焦度低于閾值(在步驟S95中為否)時，過程返回到步驟S91，并且使用從圖像處理部分331和圖像處理部分332輸出的其他圖像數(shù)據(jù)重復(fù)聚焦確定。
當在步驟S93或步驟S96中選擇了圖像數(shù)據(jù)時，圖像捕捉部分71從選擇器77裝載選擇的圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分72作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)(步驟S97)。虹膜識別處理部分72使用從圖像捕捉部分71輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行識別處理(步驟S98)。然后，虹膜識別處理部分72確定識別是否完成(步驟S99)，并且當識別完成(在步驟S99中為是)時，它向識別結(jié)果輸出部分74輸出識別結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分74輸出識別成功信號(步驟S100)，然后處理結(jié)束。
另一方面，當在虹膜識別處理部分72中未完成識別(在步驟S99中為否)時，確定從處理開始預(yù)定限制時間是否已過去(步驟S101)，并且當限制時間尚未過去(在步驟S101中為否)時，過程返回到步驟S91，并且重復(fù)聚焦確定。當限制時間已過同時識別仍未完成(在步驟S101中為是)時，識別處理部分72向識別結(jié)果輸出部分74輸出識別失敗的結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分74輸出識別失敗信號(步驟S102)，然后處理結(jié)束。
在本發(fā)明的第三實施例的虹膜識別系統(tǒng)3中，與第一實施例中相類似，虹膜攝像裝置30的成像光學(xué)系統(tǒng)31具有第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)；它們的公共光軸上的聚焦范圍相互移位，并且通過分支光路中的每一個的光被聚焦以生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)，因此只要要被識別的人的虹膜處于第一和第二分支光路的聚焦范圍中的一個中，第一和第二圖像數(shù)據(jù)中的任一個就對應(yīng)于焦點對準的圖像。亦即，擴展了能夠拍攝焦點對準的虹膜圖像的范圍，并且因此可以減少由拍攝的虹膜圖像的散焦引起的識別失敗。這樣一來，就能夠?qū)崿F(xiàn)即時識別處理。
此外，在本實施例的虹膜識別裝置70中，從已通過第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)拍攝的圖像數(shù)據(jù)預(yù)先選擇焦點對準的圖像數(shù)據(jù)，然后在虹膜識別處理部分72中執(zhí)行識別處理。根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于這樣的由圖像散焦造成的識別失敗的識別處理不被執(zhí)行，所以能夠減少獲得識別結(jié)果信號所需的時間。
(第四實施例)下一步，在圖10中顯示了本發(fā)明的第四實施例的虹膜識別系統(tǒng)4。在圖10中，虹膜識別系統(tǒng)4與第一實施例中類似地包括虹膜攝像裝置和虹膜識別裝置。本實施例的虹膜攝像裝置40包括成像光學(xué)系統(tǒng)41、第一成像元件421、第二成像元件422、第一圖像處理部分431以及第二圖像處理部分432。
成像光學(xué)系統(tǒng)41由半反射鏡411、第一透鏡組412和第二透鏡組413構(gòu)成。第一透鏡組412和第二透鏡組413以它們的光軸相互垂直的方式布置。半反射鏡411布置在兩個光軸的交叉點處，并且保持在如此的方向上，以使得入射光的部分從被攝體側(cè)被反射到第二透鏡組413。第一透鏡組412和第二透鏡組413如此布置，以使得各自到光軸交叉點的距離，或者各自到半反射鏡411的距離，是相同的。
在第一透鏡組412和第二透鏡組413中，到各自聚焦范圍17和18的距離是不同的，并且第一透鏡組412的聚焦范圍17比第二透鏡組413的聚焦范圍18更遠。此外，在兩個透鏡組412和413中，聚焦范圍深度不同，并且第一透鏡組412的聚焦范圍17比第二透鏡組413的聚焦范圍18更淺。進而，兩個透鏡組412和413放大率不同，并且如以前使用的圖3說明的那樣，它們被如此設(shè)置，以使得位于聚焦范圍中每一個的最遠端的虹膜的虹膜圖像都大于虹膜能夠被識別的最小尺寸，并且位于聚焦范圍中每一個的最近端的虹膜的虹膜圖像都小于在虹膜識別處理中能夠處理的最大尺寸。
在本實施例中，半反射鏡411和第一透鏡組412構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡411和第二透鏡組413構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。半反射鏡411的位置是兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸的分支點。進而，成像光學(xué)系統(tǒng)41具有位于兩個分支光學(xué)系統(tǒng)光軸分支點的被攝體側(cè)的公共光軸。
在如上構(gòu)造的虹膜攝像裝置40中，虹膜圖像由通過第一分支光路的光形成在第一成像元件421的成像表面上，并且虹膜圖像同樣由通過第二分支光路的光形成在第二成像元件422的成像表面上。第一成像元件421和第二成像元件422執(zhí)行形成的虹膜圖像的光電轉(zhuǎn)換，并因而輸出電信號。然后，第一圖像處理部分431和第二圖像處理部分432執(zhí)行從第一成像元件421和第二成像元件422輸出的電信號的諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理以分別生成圖像數(shù)據(jù)。
虹膜識別裝置80包括第一圖像捕捉部分811、第二圖像捕捉部分812、虹膜識別處理部分82、虹膜數(shù)據(jù)庫83以及識別結(jié)果輸出部分84。第一和第二圖像捕捉部分811和812分別連接到虹膜攝像裝置40的圖像處理部分431和432。第一和第二圖像捕捉部分811和812的構(gòu)造與第一實施例中的圖像捕捉部分61的構(gòu)造相同。此外，虹膜識別處理部分82、虹膜數(shù)據(jù)庫83和識別結(jié)果輸出部分84的構(gòu)造與第一實施例中對應(yīng)的部分相同。
對于如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)4，使用圖11來說明操作。首先，第一圖像捕捉部分811從虹膜攝像裝置40的第一圖像處理部分431裝載圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù))，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分82(步驟S111)。虹膜識別處理部分82使用從第一圖像捕捉部分811輸出的圖像數(shù)據(jù)以與第一實施例中相同的方式執(zhí)行識別處理(步驟S112)。當識別完成(在步驟S112中為是)時，虹膜識別處理部分82向識別結(jié)果輸出部分84輸出識別結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分84根據(jù)識別成功的結(jié)果輸出識別成功信號(步驟S113)，然后處理結(jié)束。
當識別未完成(在步驟S112中為否)時，第二圖像捕捉部分812從虹膜攝像裝置40的第二圖像處理部分432裝載圖像數(shù)據(jù)(第二圖像數(shù)據(jù))，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分82(步驟S114)。虹膜識別處理部分82使用圖像數(shù)據(jù)以與步驟S112中相同的方式執(zhí)行識別處理(步驟S115)，并且當識別完成時，部分82向識別結(jié)果輸出部分84輸出識別結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分84輸出識別成功信號(步驟S113)，然后處理結(jié)束。
當識別在步驟S115中仍未完成(在步驟S115中為否)時，確定限制時間是否已過去(步驟S116)，并且當經(jīng)過時間在限制時間之內(nèi)(在步驟S116中為否)時，過程返回到步驟S111，并且重復(fù)上述處理。當限制時間已過同時識別沒有完成(在步驟S116中為是)時，虹膜識別處理部分82向識別結(jié)果輸出部分84輸出識別失敗的結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分84輸出識別失敗信號(步驟S117)，然后處理結(jié)束。
在本發(fā)明的第四實施例的虹膜識別系統(tǒng)4中，與第一實施例中相類似，虹膜攝像裝置40的成像光學(xué)系統(tǒng)41具有第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)；它們的公共光軸上的聚焦范圍相互移位，并且通過分支光路中的每一個的光被聚焦以生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)，因此只要要被識別的人的虹膜處于第一和第二分支光路的聚焦范圍中的一個中，第一和第二圖像數(shù)據(jù)中的一個就對應(yīng)于焦點對準的圖像。亦即，擴展了能夠拍攝焦點對準的虹膜圖像的范圍，并且因此可以減少由拍攝的虹膜圖像的散焦引起的識別失敗。這樣一來，就能夠?qū)崿F(xiàn)即時識別處理。
盡管在上述說明中，從作為第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)光軸分支點的半反射鏡411到第一透鏡組412的距離以及到第二透鏡組413的距離在成像光學(xué)系統(tǒng)41中被設(shè)置成相等，但是本發(fā)明并不限于此。亦即，從分支點到第一透鏡組412的距離以及到第二透鏡組413的距離可以如第三實施例中那樣被設(shè)置成彼此不同。再次在這種情況下，兩個透鏡組412和413以它們具有不同放大率的方式構(gòu)造，以便形成在各自成像元件上的虹膜圖像尺寸近似相同，并且兩個聚焦范圍彼此相鄰。
(第五實施例)下一步，在圖12中顯示了本發(fā)明的第五實施例的虹膜識別系統(tǒng)5。在圖12中，虹膜識別系統(tǒng)5與第一實施例中類似地包括虹膜攝像裝置和虹膜識別裝置。本實施例中的虹膜攝像裝置50包括成像光學(xué)系統(tǒng)51、成像元件52以及圖像處理部分53；并且成像光學(xué)系統(tǒng)51由半反射鏡511、反射鏡512到516、第一透鏡組517以及第二透鏡組518構(gòu)成。
第一透鏡組517和第二透鏡組518如此布置，以使得它們的光軸彼此平行。半反射鏡511布置在第一透鏡組517的光軸的延長線上，并且保持在如此的方向上，以使得來自被攝體側(cè)的入射光的部分被向下反射。成像元件52如此布置，以使得第一透鏡組517形成的虹膜圖像被投影到元件的上部區(qū)域。反射鏡512到514如此布置，以使得半反射鏡511反射的光依次被反射鏡反射，并因而射入到第二透鏡組518中。反射鏡515和516如此布置，以使得第二透鏡組518形成的虹膜圖像依次被反射鏡反射，并因而在平行于第二透鏡組518的光軸的方向上被投影到成像元件52的下部區(qū)域。
在本實施例中，半反射鏡511和第一透鏡組517構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡511、反射鏡512到516和第二透鏡組518構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。半反射鏡511的位置是兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸的分支點。成像光學(xué)系統(tǒng)51具有位于兩個分支光學(xué)系統(tǒng)光軸分支點的被攝體側(cè)的公共光軸。
第一透鏡組517和第二透鏡組518構(gòu)造相同。因此，它們的聚焦范圍17和18通過成像光學(xué)系統(tǒng)51之內(nèi)的第一分支光路的長度和第二分支光路的長度之間的差Ld在公共光軸上移位。在本實施例中，成像光學(xué)系統(tǒng)51被如此設(shè)置，以使得兩個分支光路之間的差Ld等于第二分支光路的聚焦范圍18。這樣一來，就以第一分支光路的聚焦范圍17和第二分支光路的聚焦范圍18連續(xù)的方式形成了擴展的聚焦范圍。
在如上構(gòu)造的虹膜攝像裝置50中，當作為被攝體的虹膜位于公共軸上時，虹膜圖像由通過第一分支光路的光形成在成像元件52的成像表面的上部區(qū)域上，并且虹膜圖像由通過第二分支光路的光形成在成像元件52的成像表面的下部區(qū)域上。成像元件52在這種條件下執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并因而輸出電信號。圖像處理部分53對電信號執(zhí)行諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理以生成圖像數(shù)據(jù)，并且輸出所述數(shù)據(jù)。
圖13是顯示本實施例的虹膜攝像裝置50生成的圖像數(shù)據(jù)的示圖。既然，如上所述，以第一分支光路的聚焦范圍17和第二分支光路的聚焦范圍18連續(xù)的方式形成擴展的聚焦范圍，那么當作為被攝體的虹膜在擴展聚焦范圍之內(nèi)時，在圖像數(shù)據(jù)的上部和下部區(qū)域中的一個中獲得焦點對準的虹膜圖像，并且在另一個區(qū)域中獲得散焦的虹膜圖像。圖13的例子顯示了當作為被攝體的虹膜位于第一分支光路的聚焦范圍之內(nèi)時獲得的圖像數(shù)據(jù)。焦點對準的虹膜圖像存在于圖像數(shù)據(jù)的上部區(qū)域中，并且散焦的虹膜圖像存在于下部區(qū)域中。
返回到圖12，本實施例的虹膜識別裝置90包括圖像捕捉部分91、剪取部分98、虹膜識別處理部分92、虹膜數(shù)據(jù)庫93以及識別結(jié)果輸出部分94。圖像捕捉部分91與第一實施例中類似地操作用來裝載從虹膜攝像裝置50的圖像處理部分53輸出的圖像數(shù)據(jù)作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)。剪取部分98操作用來從圖像捕捉部分91裝載的圖像數(shù)據(jù)的上部區(qū)域剪取上部虹膜圖像，從下部區(qū)域剪取下部虹膜圖像，然后將它們中的每一個輸出到虹膜識別處理部分92。虹膜識別處理部分92、虹膜數(shù)據(jù)庫93以及識別結(jié)果輸出部分94的構(gòu)造與第一實施例中相應(yīng)的部分相同。
對于如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)5，使用圖14來說明操作。首先，圖像捕捉部分91從虹膜攝像裝置50的圖像處理部分53裝載圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到剪取部分98(步驟S141)。剪取部分98從圖像數(shù)據(jù)的上部區(qū)域和下部區(qū)域剪取上部虹膜圖像和下部虹膜圖像，然后將它們中的每一個輸出到虹膜識別處理部分92(步驟S142)。
虹膜識別處理部分92使用上部虹膜圖像和下部虹膜圖像執(zhí)行識別處理(步驟S143)。當在圖像的至少一個中完成識別(在步驟S143中為是)時，虹膜識別處理部分92向識別結(jié)果輸出部分94輸出識別結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分94根據(jù)識別成功的結(jié)果輸出識別成功信號(步驟S144)，然后處理結(jié)束。
當識別未完成(在步驟S143中為否)時，確定限制時間是否已過去(步驟S145)，并且當經(jīng)過時間在限制時間之內(nèi)(在步驟S145中為否)時，過程返回到步驟S141，并且重復(fù)上述處理。當限制時間已過同時識別沒有完成(在步驟S145中為是)時，虹膜識別處理部分92向識別結(jié)果輸出部分94輸出識別失敗的結(jié)果。然后，識別結(jié)果輸出部分94輸出識別失敗信號(步驟S146)，然后處理結(jié)束。
盡管在上面的例子中使用了第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)具有透鏡組517和518的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不限于此。亦即，可以使用這樣的構(gòu)造，在所述構(gòu)造中，第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)具有公共透鏡組，并且通過半反射鏡511傳輸?shù)墓獗簧淙氲焦餐哥R組的上部區(qū)域中，而且由半反射鏡511反射然后由反射鏡512到514反射的光被射入到公共透鏡組的下部區(qū)域中。如果在公共透鏡組后面提供的成像元件中，公共透鏡組的景深足夠大，如圖13所示，那么通過第一分支光路形成的虹膜圖像被投影到上部區(qū)域，并且通過第二分支光路形成的虹膜圖像被投影到下部區(qū)域。
在本發(fā)明的第五實施例的虹膜識別系統(tǒng)5中，與第一實施例中相類似，虹膜攝像裝置50的成像光學(xué)系統(tǒng)51具有第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)；它們的公共光軸上的聚焦范圍相互移位，并且通過分支光路中的每一個的光被聚焦以生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)，因此只要要被識別的人的虹膜處于第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)的聚焦范圍中的任何一個中，第一和第二圖像數(shù)據(jù)中的一個就對應(yīng)于焦點對準的圖像。這樣一來，就擴展了能夠拍攝焦點對準的虹膜圖像的范圍，并且因此可以減少由拍攝的虹膜圖像的散焦引起的識別失敗，而且能夠?qū)崿F(xiàn)即時識別處理。
(第六實施例)圖15是顯示第六實施例的虹膜識別裝置的例子的示圖。本實施例的虹膜識別裝置901除了第五實施例的虹膜識別裝置90的構(gòu)造之外進一步包括上部聚焦確定部分101、下部聚焦確定部分102以及聯(lián)合確定部分103。上部聚焦確定部分101和下部聚焦確定部分102使用從圖像捕捉部分91輸出的圖像數(shù)據(jù)確定上部區(qū)域和下部區(qū)域的聚焦度，然后分別輸出確定的結(jié)果。上部聚焦確定部分101和下部聚焦確定部分102中的用于執(zhí)行聚焦確定的構(gòu)造與如前所述的第三實施例中的聚焦確定部分76相同。
當上部聚焦確定部分101確定上部區(qū)域為焦點對準的圖像時，聯(lián)合確定部分103輸出上部剪取信號，并且當下部聚焦確定部分102確定下部區(qū)域為焦點對準的圖像時，它輸出下部剪取信號。在本實施例的虹膜攝像裝置50中，由于第一分支光學(xué)系統(tǒng)的聚焦范圍17和第二分支光學(xué)系統(tǒng)的聚焦范圍18相連續(xù)而沒有重疊，所以不會在上部和下部區(qū)域的兩者中獲得焦點對準的圖像。當圖像被確定為在上部和下部區(qū)域中的任一個中都散焦時，聯(lián)合確定部分103輸出重新捕捉信號。
當剪取部分98接收到上部剪取信號或下部剪取信號時，根據(jù)所述信號，剪取部分98從由圖像捕捉部分91輸出的圖像數(shù)據(jù)的上部區(qū)域或下部區(qū)域剪取虹膜圖像，然后將虹膜圖像輸出到虹膜識別處理部分92。當剪取部分98接收到重新捕捉信號時，它不予處理已從圖像捕捉部分91接收的圖像數(shù)據(jù)，并且從圖像捕捉部分91裝載新的圖像數(shù)據(jù)。
用這種方法，本實施例的虹膜識別裝置901通過上部聚焦確定部分101、下部聚焦確定部分102、聯(lián)合確定部分103以及剪取部分98從包括通過第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)形成的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)僅僅剪取焦點對準的虹膜圖像，并且在虹膜識別處理部分92中執(zhí)行識別處理。這樣一來，由于這樣的由于圖像散焦而未完成識別的識別處理不被執(zhí)行，所以能夠減少獲得識別結(jié)果信號所需的時間。
在本說明中，成像光學(xué)系統(tǒng)在實施例的任何一個中都有第一和第二兩個分支光學(xué)系統(tǒng)，然而，本發(fā)明并不限于此，并且系統(tǒng)可以有三個或更多分支光學(xué)系統(tǒng)。
此外，構(gòu)成上述說明中成像光學(xué)系統(tǒng)的各個光學(xué)部分以及它們的布置并不限于上面的例子。能夠在本發(fā)明的范圍之內(nèi)各式各樣地設(shè)計本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)，例如，可以使用棱鏡代替反射鏡。
此外，用于切換成像光路或剪取圖像的方法并不限于上面的例子。例如，可以基于在從拍攝的圖像檢測幾何特征之后確定像人眼的部分的結(jié)果執(zhí)行切換控制，或者可以根據(jù)外部控制信號執(zhí)行切換控制。
(第七實施例)在圖16中顯示了本發(fā)明的第七實施例的虹膜識別系統(tǒng)。在圖16中，虹膜識別系統(tǒng)7包括虹膜攝像裝置100和虹膜識別裝置60。虹膜識別攝像裝置100包括成像光學(xué)系統(tǒng)110、成像元件12、圖像處理部分13、遮蔽板14和15以及切換部分16。
成像光學(xué)系統(tǒng)110由兩個半反射鏡111和112、兩個反射鏡113和114以及透鏡組115構(gòu)成。透鏡組115是一組固定焦距的透鏡，其每一個都是固定的，并且具有L深度的聚焦范圍。半反射鏡111、112布置在透鏡組115的光軸的延長線上。半反射鏡111保持在如此的方向上，以使得來自被攝體側(cè)的入射光的部分被向下反射，并且半反射鏡112保持在如此的方向上，以使得來自下側(cè)的入射光的部分被朝向透鏡組115反射。
反射鏡113布置在來自半反射鏡111的反射光入射的位置上，亦即半反射鏡111之下，并且保持在如此的方向上，以使得在平行于透鏡組115的光軸的方向上反射來自半反射鏡111的反射光。反射鏡114布置在半反射鏡111和反射鏡113反射的光入射的位置上，亦即在與反射鏡113相同高度的位置上，并且保持在如此的方向上，以使得來自反射鏡113的反射光被向上反射。
在如上的構(gòu)造中，在成像光學(xué)系統(tǒng)110中，半反射鏡111、半反射鏡112和透鏡組115構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡111、反射鏡113、反射鏡114、半反射鏡112和透鏡組115構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。在下文中，第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸被稱作第一和第二分支光軸，并且沿著第一和第二分支光軸的光路被稱作第一和第二分支光路。
成像光學(xué)系統(tǒng)110在被攝體存在的區(qū)域、亦即虹膜攝像裝置100的外面具有公共光軸，并且公共光軸在作為分支點的半反射鏡111處被分支成第一和第二分支光軸。第一和第二分支光軸在作為匯合部的半反射鏡112處連接在一起。
如此構(gòu)造第一分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得來自位于公共光軸上的虹膜的光通過半反射鏡111、半反射鏡112和透鏡組115穿過第一分支光路到達成像元件12。如此構(gòu)造第二分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得來自位于公共光軸上的虹膜的光通過半反射鏡111、反射鏡113、反射鏡114、半反射鏡112和透鏡組115穿過第二分支光路到達成像元件12。當?shù)谝环种Ч饴放c第二分支光路相比較時，第二分支光路比第一分支光路長半反射鏡111和反射鏡113之間的距離以及反射鏡114和半反射鏡112之間的距離。
成像元件12為固態(tài)成像元件，其轉(zhuǎn)換投影的虹膜圖像并因而輸出電信號。圖像處理部分13操作用來對于從成像元件12輸出的電信號執(zhí)行諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理，并且生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
遮蔽板14布置在第一分支光軸上，遮蔽板15布置在第二分支光軸上。遮蔽板14和15由未顯示的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，并且在分支光路被遮蔽的位置(遮蔽位置)和分支光路未被遮蔽的位置(撤回位置)之間移動。切換部分16操作用來根據(jù)來自稍后說明的虹膜識別裝置60的切換控制部分65的切換控制信號控制遮蔽板14和15的移動。切換部分16如此控制兩個遮蔽板的移動，以使得當遮蔽板14和15中的一個處于遮蔽位置時，另一個處于撤回位置，亦即，只有遮蔽板中的一個遮蔽分支光路。
如上構(gòu)造的虹膜攝像裝置100具有第一和第二成像模式，并且在成像模式的每一個中拍攝作為被攝體的虹膜的圖像。亦即，一種情況是第一成像模式，在所述第一成像模式中，遮蔽板14位于撤回位置而遮蔽板15位于遮蔽位置，并且來自虹膜的光穿過第一分支光路以在成像元件12中形成虹膜圖像。另一種情況是第二成像模式，在所述第二成像模式中，遮蔽板14位于遮蔽位置而遮蔽板15位于撤回位置，并且來自虹膜的光穿過第二分支光路以在成像元件12中形成虹膜圖像。在本實施例中，通過用切換部分16移動遮蔽板14和15來選擇性地切換第一和第二成像模式。
圖17是顯示第一和第二成像模式中的取決于到作為被攝體的虹膜的距離的聚焦度特性的示圖。在圖17中，水平軸表示從虹膜攝像裝置100到作為被攝體的虹膜的距離，而垂直軸則表示在成像模式的每一個中拍攝的虹膜圖像的聚焦度。由于第一分支光學(xué)系統(tǒng)和第二分支光學(xué)系統(tǒng)共享透鏡組115，如上所述，所以兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的聚焦度特性具有近似相同的圖形。由于第一分支光路和第二分支光路長度不同，如上所述，所以第一成像模式中的聚焦度特性在虹膜攝像裝置100的外部公共光軸上與第二成像模式中的聚焦度特性相差第一分支光路和第二分支光路之間在長度方面的差。亦即，虹膜攝像裝置100具有圖形近似相同并且相互移位的各自第一和第二成像模式中的聚焦度特性，作為取決于從虹膜攝像裝置100到被攝體的距離的聚焦度特性。
在第一和第二成像模式的聚焦度特性中，包括聚焦度被最大化的點的具有預(yù)定寬度的范圍為聚焦范圍。在本實施例中，如此構(gòu)造成像光學(xué)系統(tǒng)110，以使得第一和第二分支光路之間的差小于成像模式的每一個中的聚焦范圍的尺寸。這樣一來，如圖17所示，第一成像模式中的聚焦范圍17和第二成像模式中的聚焦范圍18在部分重疊的條件下彼此相鄰，并且因此形成了聯(lián)合兩個聚焦范圍的擴展的聚焦范圍19。因此，在虹膜攝像裝置100中，如果虹膜處于擴展的聚焦范圍19中，那么就在第一和第二成像模式中的一個中獲得了焦點對準的清晰的虹膜圖像。
此外，在本實施例中，聚焦范圍的深度被如此設(shè)置，以使得范圍之內(nèi)的虹膜圖像具有適合于虹膜識別的預(yù)定尺寸。亦即，透鏡組115被如此設(shè)計，以使得當虹膜處于聚焦范圍17的最遠端時，在第一成像模式中獲得的虹膜圖像具有虹膜識別所需的最小尺寸，并且當虹膜處于聚焦范圍17的最近端時，在第一成像模式中獲得的虹膜圖像具有允許虹膜識別的最大尺寸。由于第一分支光學(xué)系統(tǒng)和第二分支光學(xué)系統(tǒng)共享透鏡組115，所以當?shù)谝怀上衲Ｊ街械木劢狗秶?7滿足上述條件時，第二成像模式中的聚焦范圍18也滿足上述條件。
返回到圖16，本實施例的虹膜識別裝置60包括圖像捕捉部分61、聚焦確定部分66、物距確定部分67、引導(dǎo)部分68、切換控制部分65、虹膜識別處理部分62、虹膜數(shù)據(jù)庫63以及識別結(jié)果輸出部分64。圖像捕捉部分61操作用來裝載虹膜攝像裝置100拍攝的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到聚焦確定部分66和虹膜識別處理部分62。
聚焦確定部分66操作用來計算從圖像捕捉部分61輸出的圖像數(shù)據(jù)的聚焦度，并且將它輸出到物距確定部分67。聚焦確定部分66使用傅立葉變換將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成空間頻率，并且計算空間頻率的預(yù)定頻譜分量的整數(shù)值作為聚焦度。進而，聚焦確定部分66操作用來通過將計算的聚焦度與預(yù)先存儲的閾值相比較來執(zhí)行聚焦確定，并且將確定結(jié)果輸出到物距確定部分67、虹膜識別處理部分62以及切換控制部分65。根據(jù)圖17中顯示的聚焦范圍17和18設(shè)置閾值。
物距確定部分67操作用來從聚焦確定部分66接收在各自第一和第二成像模式中拍攝的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)的聚焦度，并且基于聚焦度之間的差異，確定到作為被攝體的虹膜的距離。
參考圖17說明用于通過物距確定部分67來確定到虹膜的距離的構(gòu)造。如前所述，第一成像模式中的聚焦度特性和第二成像模式中的聚焦度特性圖形近似相同并且相互移位。因此，當被攝體處在比兩個聚焦度特性相遇的距離L4更遠的距離時，與在第二成像模式中獲得的圖像相比，在第一成像模式中獲得的圖像在聚焦度方面要高。相反地，當被攝體處在比距離L3更近的位置上時，與在第一成像模式中獲得的圖像相比，在第二成像模式中獲得的圖像在聚焦度方面要高。
這里，兩個聚焦度特性相遇的位置(距離L4的位置)，是聚焦度中的每一個在兩個聚焦度特性的每一個中達到峰值的各自位置(距離L3的位置和距離L5的位置)的中心，并且該位置是擴展聚焦范圍19的中心。因此，通過比較在兩個成像模式中獲得的圖像的聚焦度并且確定更高的聚焦度，能夠確定被攝體是位于擴展聚焦范圍19的中心的這一側(cè)還是背后一側(cè)。
此外，如果物距確定部分67存儲了如圖17所示的第一和第二成像模式中的聚焦度特性，那么基于在第一成像模式中獲得的圖像的聚焦度和在第二成像模式中獲得的圖像的聚焦度，它就能夠獲得到作為被攝體的虹膜的特定距離。
例如，當在第一成像模式中獲得的圖像的聚焦度為a2時，到虹膜的距離為L2或L7。當?shù)胶缒さ木嚯x為L2時，下部虹膜圖像、亦即在第二成像模式中獲得的圖像的聚焦度為a3，其與上部虹膜圖像的聚焦度相比要高。當?shù)胶缒さ木嚯x為L7時，下部虹膜圖像的聚焦度為a1，其與上部虹膜圖像的聚焦度相比要低。用這種方法，基于上部虹膜圖像和下部虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異，可以知道到虹膜的距離為L2還是L7。
當上部虹膜圖像的聚焦度為a2，并且下部虹膜圖像的聚焦度為a3時，物距確定部分67能夠基于存儲的聚焦度特性將到虹膜的距離確定為L2；并且當上部虹膜圖像的聚焦度為a2，并且下部虹膜圖像的聚焦度為a1時，它能夠確定到虹膜的距離為L7。用這種方法，基于第一成像模式和第二成像模式中各自的聚焦度特性以及在各自成像模式中拍攝的圖像的聚焦度，物距確定部分67能夠確定到虹膜的距離。
進而，物距確定部分67操作用來基于到虹膜的距離的確定結(jié)果和從聚焦確定部分66輸出的聚焦度，向引導(dǎo)部分68輸出用于引導(dǎo)要被成像的人接近攝像裝置的信號(接近引導(dǎo)信號)、用于引導(dǎo)人遠離攝像裝置的信號(遠離引導(dǎo)信號)、顯示虹膜位置適當?shù)男盘?無須引導(dǎo)信號)、或者顯示確定結(jié)果不可知的信號(不確定信號)。
當來自聚焦確定部分66的聚焦確定結(jié)果顯示在成像模式的任一個中拍攝的虹膜圖像的聚焦度都低于閾值時，亦即，當確定虹膜沒有位于擴展聚焦范圍19之內(nèi)時，物距確定部分67確定虹膜是位于擴展聚焦范圍19的這一側(cè)還是背后一側(cè)，并且輸出接近引導(dǎo)信號或遠離引導(dǎo)信號。
具體地，當在成像模式的任一個中拍攝的虹膜圖像的聚焦度都低于閾值，并且在第一成像模式中拍攝的虹膜圖像的聚焦度高于在第二成像模式中拍攝的虹膜圖像的聚焦度時，物距確定部分67確定虹膜位于擴展聚焦范圍19外面并且比擴展聚焦范圍19的中心L4更遠的位置，亦即，位于比擴展聚焦范圍的最遠端L6更遠的位置。在這種情況下，物距確定部分67輸出接近引導(dǎo)信號。當在成像模式的任何一個中拍攝的虹膜圖像的聚焦度都低于閾值，并且在第一成像模式中拍攝的虹膜圖像的聚焦度低于在第二成像模式中拍攝的虹膜圖像的聚焦度時，物距確定部分67確定虹膜位于擴展聚焦范圍19外面并且比擴展聚焦范圍19的中心L4更近的位置，亦即，位于比擴展聚焦范圍19的最近端L1更近的位置。在這種情況下，物距確定部分67輸出遠離引導(dǎo)信號。
此外，聚焦確定部分66中的聚焦確定結(jié)果顯示在成像模式的任一個中拍攝的虹膜圖像的聚焦度高于閾值時，亦即，當確定虹膜位于擴展聚焦范圍19之內(nèi)時，物距確定部分67輸出無須引導(dǎo)信號。當?shù)奖粩z體的距離不可知時，物距確定部分67輸出不確定信號。
圖18是顯示引導(dǎo)部分68的構(gòu)造的示圖。引導(dǎo)部分68包括顯示部分641和聲音輸出部分642。顯示部分641包括接近引導(dǎo)燈643，用于引導(dǎo)要被成像的人接近虹膜攝像裝置100；遠離引導(dǎo)燈644，用于引導(dǎo)人遠離虹膜攝像裝置100；以及良好燈645，其指示到虹膜的距離是適當?shù)摹?br> 引導(dǎo)部分68操作用來根據(jù)從物距確定部分67輸出的接近引導(dǎo)信號、遠離引導(dǎo)信號和無須引導(dǎo)信號接通接近引導(dǎo)燈643、遠離引導(dǎo)燈644和良好燈645。當引導(dǎo)部分68從物距確定部分67接收到不確定信號時，它不接通任何燈。
此外，引導(dǎo)部分68存儲根據(jù)接近引導(dǎo)信號、遠離引導(dǎo)信號和無須引導(dǎo)信號的用于引導(dǎo)要被成像的人接近虹膜攝像裝置100的聲音引導(dǎo)、用于引導(dǎo)人遠離虹膜攝像裝置100的聲音引導(dǎo)以及指示虹膜位置適當?shù)穆曇粢龑?dǎo)。引導(dǎo)部分68具有這樣的功能從物距確定部分67接收接近引導(dǎo)信號、遠離引導(dǎo)信號和無須引導(dǎo)信號，并且根據(jù)它們從聲音輸出部分642輸出聲音引導(dǎo)。當引導(dǎo)部分68從物距確定部分67接收到不確定信號時，它不輸出任何聲音引導(dǎo)。
返回到圖16，切換控制部分65具有下述功能當從聚焦確定部分66輸出的聚焦確定結(jié)果顯示虹膜圖像的聚焦度低于閾值時，它根據(jù)確定結(jié)果輸出用于移動遮蔽板14和15的切換控制信號。
虹膜數(shù)據(jù)庫63存儲登記者的虹膜圖像。虹膜識別處理部分62操作用來從圖像捕捉部分61裝載具有高于閾值的聚焦度的虹膜圖像作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)，并且根據(jù)從聚焦確定部分66輸出的聚焦確定結(jié)果執(zhí)行虹膜識別。虹膜識別處理部分62操作用來向識別結(jié)果輸出部分64輸出識別結(jié)果。虹膜識別處理部分62提取圖像數(shù)據(jù)中包括的虹膜部分，并且將它與虹膜數(shù)據(jù)庫63中存儲的虹膜圖像相比較，從而執(zhí)行虹膜的識別。
識別結(jié)果輸出部分64根據(jù)從虹膜識別處理部分62輸出的識別結(jié)果輸出識別結(jié)果信號(識別成功信號或識別失敗信號)。當虹膜識別系統(tǒng)7用于例如進/出房間管理系統(tǒng)時，識別結(jié)果信號是用于開啟或鎖住房門的控制信號。當虹膜識別裝置60添加有諸如監(jiān)視器之類的信息裝置以向要被識別的人通知識別結(jié)果時，識別結(jié)果信號用作識別結(jié)果的信息信號。
在虹膜識別系統(tǒng)7中，虹膜攝像裝置100和虹膜識別裝置60可以整體構(gòu)造，或者可以分開構(gòu)造。當分開構(gòu)造兩個裝置時，可以通過將軟件安裝到通用計算機中來構(gòu)造虹膜識別裝置60。
對于如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)7，使用圖19來說明操作。首先，切換部分16將遮蔽板14安置在撤回位置上，并且將遮蔽板15安置在遮蔽位置上，而且虹膜攝像裝置100被設(shè)置在第一成像模式中(步驟S191)。虹膜攝像裝置100在第一成像模式中拍攝虹膜的圖像，并且在圖像處理部分13中生成圖像數(shù)據(jù)。
下一步，虹膜識別裝置60的圖像捕捉部分61從圖像處理部分13裝載在第一成像模式中拍攝的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù))，然后將所述數(shù)據(jù)輸出到聚焦確定部分66(步驟S192)。聚焦確定部分66計算虹膜圖像的聚焦度，并因而執(zhí)行聚焦確定(步驟S193)。在那時，聚焦確定部分66將計算的聚焦度輸出到物距確定部分67，并且將聚焦確定結(jié)果輸出到物距確定部分67和虹膜識別處理部分62。然后，虹膜識別處理部分62確定是否聚焦度高于作為聚焦確定部分66中的聚焦確定結(jié)果的閾值，亦即，確定虹膜是否在第一成像模式中的聚焦范圍之內(nèi)(步驟S194)，并且當聚焦度高于閾值，亦即，在第一成像模式中獲得了焦點對準的虹膜圖像(在步驟S194中為是)時，虹膜識別處理部分62從圖像捕捉部分61裝載第一圖像數(shù)據(jù)并且執(zhí)行識別處理(步驟S195)。
當確定聚焦度低于作為聚焦確定部分66中的聚焦確定結(jié)果的閾值時，亦即，當在第一成像模式中沒有獲得焦點對準的虹膜圖像(在步驟S194中為否)時，聚焦確定部分66將所述結(jié)果輸出到切換控制部分65。然后，切換控制部分65根據(jù)確定結(jié)果將切換控制信號輸出到虹膜攝像裝置100的切換部分16。切換部分16根據(jù)切換控制信號移動遮蔽板14和15以將虹膜攝像裝置100的成像模式切換到第二成像模式(步驟S196)。然后，虹膜攝像裝置100在第二成像模式中拍攝虹膜的圖像，然后在圖像處理部分13中生成圖像數(shù)據(jù)。在那時，從聚焦確定部分66向物距確定部分67輸出聚焦確定結(jié)果。
圖像捕捉部分61從圖像處理部分13裝載在第二成像模式中拍攝的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)(第二圖像數(shù)據(jù))，然后將所述數(shù)據(jù)輸出到聚焦確定部分66(步驟S197)。聚焦確定部分66計算虹膜圖像的聚焦度，并因而執(zhí)行聚焦確定(步驟S198)。在那時，聚焦確定部分66將計算的聚焦度輸出到物距確定部分67，并且將聚焦確定結(jié)果輸出到物距確定部分67和虹膜識別處理部分62。然后，虹膜識別處理部分62確定是否聚焦度高于作為聚焦確定部分66中的聚焦確定結(jié)果的閾值，亦即，確定虹膜是否在第二成像模式中的聚焦范圍之內(nèi)(步驟S199)，并且當聚焦度高于閾值，亦即，在第二成像模式中獲得了焦點對準的虹膜圖像(在步驟S199中為是)時，虹膜識別處理部分62從圖像捕捉部分61裝載圖像數(shù)據(jù)以執(zhí)行識別處理(步驟S195)。
當?shù)谝粓D像數(shù)據(jù)和第二圖像數(shù)據(jù)兩者都低于閾值，亦即，虹膜不在擴展聚焦范圍之內(nèi)(在步驟S199中為否)時，物距確定部分67確定到虹膜的距離(步驟8200)，并且確定到被攝體的確定的距離是比擴展聚焦范圍的最遠端更遠，還是比擴展聚焦范圍的最近端更近(步驟S201)。
當?shù)胶缒さ木嚯x比擴展聚焦范圍的最近端更近(在步驟S201中為否)時，物距確定部分67向引導(dǎo)部分68輸出遠離引導(dǎo)信號。然后，根據(jù)遠離引導(dǎo)信號，引導(dǎo)部分68接通遠離引導(dǎo)燈644，并且從聲音輸出部分642向要被成像的人輸出聲音引導(dǎo)，所述聲音引導(dǎo)用于引導(dǎo)人遠離虹膜攝像裝置100(步驟S202)。
當?shù)胶缒さ木嚯x比擴展聚焦范圍的最遠端更遠(在步驟S201中為是)時，物距確定部分67向引導(dǎo)部分68輸出接近引導(dǎo)信號。然后，根據(jù)接近引導(dǎo)信號，引導(dǎo)部分68接通接近引導(dǎo)燈643，并且從聲音輸出部分642向要被成像的人輸出聲音引導(dǎo)，所述聲音引導(dǎo)用于引導(dǎo)人接近虹膜攝像裝置100(步驟S203)。
在步驟S202或步驟S203之后，確定從處理開始預(yù)定限制時間是否已過去(步驟S204)。在限制時間仍未過去(在步驟S204中為否)的情況下，過程返回到步驟S191，并且在限制時間已過去(在步驟S204中為是)的情況下，處理結(jié)束而不執(zhí)行識別處理。
根據(jù)這樣的本發(fā)明的第七實施例的虹膜識別系統(tǒng)7，由于基于在具有不同聚焦度特性的各自第一和第二成像模式中拍攝的虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異來確定到被攝體的距離，所以基于確定的距離將要被成像的人引導(dǎo)到適當?shù)奈恢?，并且因此能夠獲得具有高聚焦度的虹膜圖像。
此外，虹膜攝像裝置100具有在公共光軸上相互移位的聚焦范圍，并且如果作為被攝體的虹膜位于多個聚焦范圍中的一個中，那么就獲得了焦點對準的虹膜圖像，因此以簡單的構(gòu)造在到虹膜的距離的廣闊范圍內(nèi)獲得了焦點對準的虹膜圖像，而不用具有自動聚焦功能。
(第八實施例)下一步，在圖20中顯示了本發(fā)明的第八實施例的虹膜識別系統(tǒng)8。本實施例的虹膜識別系統(tǒng)8是第七實施例的修改，并且虹膜攝像裝置20包括旋轉(zhuǎn)反射鏡216而不是第七實施例中的半反射鏡112。由于虹膜識別裝置60的構(gòu)造與第七實施例中相同，所以說明省略。
虹膜攝像裝置20進一步包括旋轉(zhuǎn)反射鏡216固定到其處的主軸27以及用于旋轉(zhuǎn)主軸27的電機28。在虹膜攝像裝置20中，半反射鏡211和透鏡組215構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡211、反射鏡213、反射鏡214、旋轉(zhuǎn)反射鏡216和透鏡組215構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。在第一和第二分支光軸的匯合部附近提供旋轉(zhuǎn)反射鏡216。旋轉(zhuǎn)反射鏡216通過用旋轉(zhuǎn)改變角度來選擇性地激活第一或第二分支光路。
圖20顯示了旋轉(zhuǎn)反射鏡216激活第一分支光學(xué)系統(tǒng)中的第一分支光路的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，由于旋轉(zhuǎn)反射鏡216在第一分支光路未被遮蔽的位置上被撤回遮蔽，所以來自虹膜的光穿過第一分支光路，亦即，它傳輸通過半反射鏡211和透鏡組215，然后投影到成像元件22。旋轉(zhuǎn)反射鏡216的反射面在和朝向透鏡組215的方向不同的方向上反射沿著第二分支光路傳播的光。因此，所述光沒有通過透鏡組215到達成像元件22。
圖21顯示了第二分支光路被激活的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，來自虹膜的光穿過第二分支光路，亦即，它被半反射鏡211、反射鏡213和反射鏡214反射，然后在第一和第二分支光軸的匯合部處的旋轉(zhuǎn)反射鏡216的反射面上反射，并因而入射到透鏡組215中，然后投影到成像元件22。已沿著第一分支光路傳播的光被旋轉(zhuǎn)反射鏡216的背面遮蔽，并且因此未射入到透鏡組215中。
用這種方法，旋轉(zhuǎn)反射鏡216在第一分支光路被激活的角度(第一光路激活角)和第二分支光路被激活的角度(第二光路激活角)之間旋轉(zhuǎn)。當旋轉(zhuǎn)反射鏡216處在第一光路激活角時，虹膜攝像裝置20處于第一成像模式中，并且當旋轉(zhuǎn)反射鏡216處在第二光路激活角時，它處于第二成像模式中。切換部分26通過控制電機28來執(zhí)行旋轉(zhuǎn)反射鏡216的旋轉(zhuǎn)操作。切換部分26從虹膜識別裝置60的切換控制部分65接收切換控制信號，并且根據(jù)切換控制信號控制電機28。
再次在本實施例中，取決于到作為被攝體的虹膜的距離的聚焦度特性在第一和第二圖像模式之間移位，并且虹膜攝像裝置20具有多個成像模式，其具有取決于到虹膜的距離的不同聚焦度特性。
當虹膜攝像裝置20處于第二成像模式中時，亦即，當旋轉(zhuǎn)反射鏡216處在第二光路激活角時，如圖21所示，通過輕微改變旋轉(zhuǎn)反射鏡216的角度，可以多次執(zhí)行成像。這樣一來，就能夠成像垂直移位的范圍，并且因此能夠在垂直方向上擴展能夠成像虹膜的范圍。
如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)8與第七實施例中類似地操作。然而，步驟S191中第一成像模式的設(shè)置和步驟S196中第二成像模式的設(shè)置由切換部分26通過驅(qū)動電機28來執(zhí)行。亦即，切換部分26驅(qū)動電機28，以便旋轉(zhuǎn)反射鏡216被設(shè)置到第一光路激活角處，從而設(shè)置第一成像模式，或者切換部分26驅(qū)動電機28，以便旋轉(zhuǎn)反射鏡216被設(shè)置到第二光路激活角處，從而設(shè)置第二成像模式。
根據(jù)這樣的本發(fā)明的第八實施例的虹膜識別系統(tǒng)8，由于基于在具有不同聚焦度特性的各自第一和第二成像模式中拍攝的虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異來確定到被攝體的距離，所以基于確定的距離將要被成像的人引導(dǎo)到適當?shù)奈恢?，并且因此能夠獲得具有高聚焦度的虹膜圖像。
此外，虹膜攝像裝置100具有在公共光軸上相互移位的聚焦范圍，并且如果作為被攝體的虹膜位于多個聚焦范圍中的一個中，那么就獲得了焦點對準的虹膜圖像，因此以簡單的構(gòu)造在到虹膜的距離的廣闊范圍內(nèi)獲得了焦點對準的虹膜圖像，而不用具有自動聚焦功能。
(第九實施例)下一步，在圖22中顯示了本發(fā)明的第九實施例的虹膜識別系統(tǒng)9。本實施例的虹膜攝像裝置30包括成像光學(xué)系統(tǒng)31、第一成像元件321、第二成像元件322、第一圖像處理部分331以及第二圖像處理部分332。
成像光學(xué)系統(tǒng)31由半反射鏡311、反射鏡312、第一透鏡組313和第二透鏡組314構(gòu)成。半反射鏡311布置在第一透鏡組313的光軸的延長線上，并且保持在如此的方向上，以使得來自被攝體側(cè)的入射光的部分被向上反射。反射鏡312布置在第二透鏡組314的光軸的延長線上，并且處于半反射鏡311之上這樣的位置，而且保持在如此的方向上，以使得來自半反射鏡311的反射光被朝向第二透鏡組314反射。
半反射鏡311、反射鏡312、第一透鏡組313和第二透鏡組314被如此布置，以使得半反射鏡311和第一透鏡組313之間的距離等于反射鏡312和第二透鏡組314之間的距離。第一透鏡組313與第二透鏡組314構(gòu)造相同。
第一成像元件321和第二成像元件322為固態(tài)成像元件，其執(zhí)行投影的虹膜圖像的光電轉(zhuǎn)換并因而輸出電信號。第一圖像處理部分331和第二圖像處理部分332操作用來執(zhí)行從第一成像元件321和第二成像元件322輸出的電信號的諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理以分別生成圖像數(shù)據(jù)。
在本實施例中，半反射鏡311和第一透鏡組313構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡311、反射鏡312和第二透鏡組314構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。半反射鏡311的位置是兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸的分支點。成像光學(xué)系統(tǒng)31具有虹膜攝像裝置30的外面的公共光軸。
如此構(gòu)造第一分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得來自位于公共光軸上的虹膜的光通過半反射鏡311和第一透鏡組313穿過第一分支光路到達第一成像元件321。如此構(gòu)造第二分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得來自位于公共光軸上的虹膜的光通過半反射鏡311、反射鏡312和第二透鏡組314穿過第二分支光路到達第二成像元件322。當?shù)谝环种Ч饴放c第二分支光路相比較時，第二分支光路比第一分支光路長半反射鏡311和反射鏡312之間的距離。
與第七實施例相類似，虹膜攝像裝置30具有第一和第二成像模式，并且在成像模式的每一個中拍攝虹膜圖像。亦即，通過第一分支光路系統(tǒng)中的第一成像元件321形成虹膜圖像的狀態(tài)是第一成像模式，并且通過第二分支光路系統(tǒng)中的第二成像元件322形成虹膜圖像的狀態(tài)是第二成像模式。
如上所述，在本實施例的成像光學(xué)系統(tǒng)31中，由于第一和第二透鏡組313和314構(gòu)造相同，所以第一和第二分支光路的聚焦范圍17和18之間的移位，等于成像光學(xué)系統(tǒng)31中的第一分支光路和第二分支光路之間在長度方面的差。在本實施例中，由于半反射鏡311和第一透鏡組313之間的距離等于反射鏡312和第二透鏡組314之間的距離，所以兩個分支光路之間在長度方面的差基本上相當于半反射鏡311和反射鏡312之間的距離。
在本實施例中，成像光學(xué)系統(tǒng)31被如此設(shè)計，以使得兩個分支光路之間在長度方面的差等于聚焦范圍17和18中每一個的深度，從而第一成像模式中的聚焦范圍相鄰于第二成像模式中的聚焦范圍而不重疊，并且圖像在擴展聚焦范圍的所有區(qū)域中的成像模式中的一個中焦點對準。
虹膜識別裝置70包括圖像捕捉部分71、聚焦確定部分76以及選擇器77。聚焦確定部分76連接到虹膜攝像裝置30的兩個圖像處理部分331和332兩者。聚焦確定部分76操作用來計算從圖像處理部分331和332中的每一個輸出的圖像數(shù)據(jù)的聚焦度，并因而執(zhí)行聚焦確定。聚焦確定部分76將計算的聚焦度和聚焦確定結(jié)果輸出到物距確定部分78。此外，聚焦確定部分76操作用來將聚焦確定結(jié)果輸出到選擇器77。
選擇器77同樣連接到虹膜攝像裝置30的兩個圖像處理部分331和332兩者，并且被輸入來自圖像處理部分331和332的圖像數(shù)據(jù)。選擇器77操作用來根據(jù)從聚焦確定部分76輸出的聚焦確定結(jié)果向圖像捕捉部分71輸出焦點對準的圖像數(shù)據(jù)。圖像捕捉部分71操作用來裝載選擇器77選擇的焦點對準的圖像數(shù)據(jù)作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分72。
虹膜識別裝置70包括物距確定部分78、引導(dǎo)部分79、虹膜識別處理部分72、虹膜數(shù)據(jù)庫73以及識別結(jié)果輸出部分74。由于它們的構(gòu)造與第七實施例中的虹膜識別裝置60中相同，所以說明省略。
對于如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)9，使用圖23來說明操作。首先，第一和第二圖像處理部分331和332分別向聚焦確定部分76輸出圖像數(shù)據(jù)。然后，聚焦確定部分76首先計算從圖像處理部分331輸出的圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù))的聚焦度，并且執(zhí)行聚焦確定(步驟S231)。然后，是否聚焦度高于作為聚焦確定部分76中的聚焦確定結(jié)果的閾值，亦即，是否虹膜在第一成像模式中的聚焦范圍之內(nèi)，被確定(步驟S232)，并且當從圖像處理部分331輸出的圖像數(shù)據(jù)具有等于閾值或以上的聚焦度(在步驟S232中為是)時，部分76向選擇器77輸出確定結(jié)果，所述結(jié)果指示第一圖像數(shù)據(jù)要被選擇(步驟S233)。
另一方面，當在步驟S232中的聚焦確定中聚焦度低于閾值時，亦即，當在第一成像模式中的成像中沒有獲得焦點對準的虹膜圖像(在步驟S232中為否)時，部分76計算從第二圖像處理部分332輸出的圖像數(shù)據(jù)(第二圖像數(shù)據(jù))的聚焦度(步驟S234)。然后，聚焦確定部分76執(zhí)行關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的聚焦確定(步驟S235)，并且當聚焦度等于閾值或以上(在步驟S235中為是)時，部分76向選擇器77輸出確定結(jié)果，所述結(jié)果指示圖像數(shù)據(jù)要被選擇(步驟S236)。
當在步驟S233中選擇第一圖像數(shù)據(jù)，或者在步驟S236中選擇第二圖像數(shù)據(jù)時，圖像捕捉部分71從選擇器77裝載選擇的圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到虹膜識別處理部分72(步驟S242)。虹膜識別處理部分72使用從圖像捕捉部分71輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行虹膜識別(步驟S243)，然后處理結(jié)束。
當?shù)诙D像數(shù)據(jù)的聚焦度也像第一圖像數(shù)據(jù)一樣低于閾值，亦即，虹膜不在擴展聚焦范圍之內(nèi)(在步驟S235中為否)時，物距確定部分78確定到虹膜的距離(步驟S237)，并且確定到被攝體的確定的距離是比擴展聚焦范圍的最遠端更遠，還是比擴展聚焦范圍的最近端更近(步驟S238)。
當?shù)奖粩z體的距離比擴展聚焦范圍的最近端更近(在步驟S238中為否)時，物距確定部分78向引導(dǎo)部分79輸出遠離引導(dǎo)信號。然后，根據(jù)遠離引導(dǎo)信號，引導(dǎo)部分79接通遠離引導(dǎo)燈，并且從聲音輸出部分向要被成像的人輸出聲音引導(dǎo)，所述聲音引導(dǎo)用于引導(dǎo)人遠離虹膜攝像裝置30(步驟S239)。
當?shù)奖粩z體的距離比擴展聚焦范圍的最遠端更遠(在步驟S238中為是)時，物距確定部分78向引導(dǎo)部分79輸出接近引導(dǎo)信號。然后，根據(jù)接近引導(dǎo)信號，引導(dǎo)部分79接通接近引導(dǎo)燈，并且從聲音輸出部分向要被成像的人輸出聲音引導(dǎo)，所述聲音引導(dǎo)用于引導(dǎo)入以便接近虹膜攝像裝置30(步驟S240)。
在步驟S239或步驟S240之后，確定從處理開始預(yù)定限制時間是否已過去(步驟S241)。在限制時間仍未過去(在步驟S241中為否)的情況下，過程返回到步驟S231，并且在限制時間已過去(在步驟S241中為是)的情況下，處理結(jié)束而不執(zhí)行識別處理。
根據(jù)這樣的本發(fā)明的第九實施例的虹膜攝像裝置30，與第七實施例中相類似，由于基于在具有不同聚焦度特性的第一和第二成像模式中拍攝的虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異來確定到被攝體的距離，所以能夠基于確定的距離將要被成像的人引導(dǎo)到適當?shù)奈恢谩?br> 進而，與第七實施例中相類似，虹膜攝像裝置30具有在公共光軸上相互移位的聚焦范圍，并且如果作為被攝體的虹膜位于第一和第二聚焦范圍中的一個中，那么就獲得了焦點對準的虹膜圖像，因此以簡單的構(gòu)造在到虹膜的距離的廣闊范圍內(nèi)獲得了焦點對準的虹膜圖像，而不用具有自動聚焦功能。
(第十實施例)下一步，在圖24中顯示了本發(fā)明的第十實施例的虹膜識別系統(tǒng)10。本實施例的虹膜識別系統(tǒng)10是第九實施例的修改，其中虹膜識別攝像裝置40的成像光學(xué)系統(tǒng)41的構(gòu)造與第九實施例中的不同。由于虹膜識別裝置70的構(gòu)造與第九實施例中相同，所以說明省略。
本實施例中的成像光學(xué)系統(tǒng)41由半反射鏡411、第一透鏡組412和第二透鏡組413構(gòu)成。第一透鏡組412和第二透鏡組413以它們的光軸相互垂直的方式布置。半反射鏡411布置在兩個光軸的交叉點處，并且保持在如此的方向上，以使得入射光的部分從被攝體側(cè)被反射到第二透鏡組413。第一透鏡組412和第二透鏡組413如此布置，以使得各自到光軸交叉點的距離，或者各自到半反射鏡411的距離，是相同的。
在第一透鏡組412和第二透鏡組413中，到各自聚焦范圍17和18的距離是不同的，并且第一透鏡組412的聚焦范圍17比第二透鏡組413的聚焦范圍18更遠。此外，兩個透鏡組412和413在聚焦范圍的深度方面是不同的，并且第一透鏡組412的聚焦范圍17比第二透鏡組413的聚焦范圍18更淺。進而，兩個透鏡組412和413放大率不同，并且與第七實施例中相類似，它們被如此設(shè)置，以使得位于聚焦范圍中每一個的最遠端的虹膜的虹膜圖像都大于虹膜能夠被識別的最小尺寸，并且位于聚焦范圍中每一個的最近端的虹膜的虹膜圖像都小于在虹膜識別處理中能夠處理的最大尺寸。
在虹膜攝像裝置40中，半反射鏡411和第一透鏡組412構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡411和第二透鏡組413構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。半反射鏡411的位置是兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸的分支點。成像光學(xué)系統(tǒng)41具有虹膜攝像裝置40的外面的公共光軸。
第一成像元件421和第二成像元件422為固態(tài)成像元件，其執(zhí)行投影的虹膜圖像的光電轉(zhuǎn)換并因而輸出電信號。第一圖像處理部分431和第二圖像處理部分432操作用來執(zhí)行從第一成像元件421和第二成像元件422輸出的電信號的諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理以分別生成圖像數(shù)據(jù)。
與第九實施例中相類似，虹膜攝像裝置40具有第一和第二成像模式，并且在成像模式的每一個中拍攝虹膜圖像。亦即，通過第一分支光路系統(tǒng)中的第一成像元件421形成虹膜圖像的狀態(tài)是第一成像模式，并且通過第二分支光路系統(tǒng)中的第二成像元件422形成虹膜圖像的狀態(tài)是第二成像模式。再次在本實施例中，取決于到作為被攝體的虹膜的距離的聚焦度特性在第一和第二圖像模式之間移位，并且虹膜攝像裝置40具有多個成像模式，其具有取決于到虹膜的距離的不同聚焦度特性。
如上構(gòu)造的虹膜識別系統(tǒng)10與第九實施例中類似地操作。
根據(jù)這樣的本發(fā)明的第十實施例的虹膜攝像裝置40，與第七實施例中相類似，由于基于在具有不同聚焦度特性的第一和第二成像模式中拍攝的虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異來確定到被攝體的距離，所以能夠基于確定的距離將要被成像的人引導(dǎo)到適當?shù)奈恢谩?br> 進而，與第七實施例中相類似，虹膜攝像裝置40具有在公共光軸上相互移位的聚焦范圍，并且如果作為被攝體的虹膜位于第一和第二聚焦范圍中的一個中，那么就獲得了焦點對準的虹膜圖像，因此以簡單的構(gòu)造在到虹膜的距離的廣闊范圍內(nèi)獲得了焦點對準的虹膜圖像，而不用具有自動聚焦功能。
(第十一實施例)下一步，在圖25中顯示了本發(fā)明的第十一實施例的虹膜識別系統(tǒng)11。本實施例的虹膜攝像裝置50包括成像光學(xué)系統(tǒng)51、成像元件52和圖像處理部分53。
成像光學(xué)系統(tǒng)51由半反射鏡511、反射鏡512到516、第一透鏡組517以及第二透鏡組518構(gòu)成。第一透鏡組517和第二透鏡組518構(gòu)造相同，它們?yōu)榫劢狗秶疃认嗤墓潭ń咕嗤哥R的組。第一和第二透鏡組517和518如此布置，以使得它們的光軸彼此平行。
半反射鏡511布置在第一透鏡組517的光軸的延長線上，并且保持在如此的方向上，以使得來自被攝體側(cè)的入射光的部分被向下反射。成像元件52如此布置，以使得第一透鏡組517形成的虹膜圖像被投影到元件的上部區(qū)域。反射鏡512到514如此布置，以使得半反射鏡511反射的光依次被反射鏡反射，并因而射入到第二透鏡組518中。反射鏡515和516如此布置，以使得通過第二透鏡組518傳輸?shù)墓庖来伪环瓷溏R反射，并因而在平行于第二透鏡組518的光軸的方向上被投影到成像元件52的下部區(qū)域。
成像元件52由將成像表面上投影的虹膜圖像轉(zhuǎn)換成電信號的固態(tài)成像元件構(gòu)成。圖像處理部分53操作用來對從成像元件52輸出的電信號執(zhí)行諸如A/D轉(zhuǎn)換之類的處理，以生成虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
在本實施例中，半反射鏡511和第一透鏡組517構(gòu)成第一分支光學(xué)系統(tǒng)，并且半反射鏡511、反射鏡512到516和第二透鏡組518構(gòu)成第二分支光學(xué)系統(tǒng)。半反射鏡511的位置是兩個分支光學(xué)系統(tǒng)的光軸的分支點。成像光學(xué)系統(tǒng)51具有虹膜攝像裝置50的外面的公共光軸。
如此構(gòu)造第一分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得來自位于公共光軸上的虹膜的光通過半反射鏡511和第一透鏡組517穿過第一分支光路到達成像元件52的上部區(qū)域。如此構(gòu)造第二分支光學(xué)系統(tǒng)，以使得來自位于公共光軸上的虹膜的光通過半反射鏡511、反射鏡512到514、第二透鏡組518以及反射鏡515和516穿過第二分支光路到達成像元件52的下部區(qū)域。
如上構(gòu)造的虹膜攝像裝置50具有第一和第二成像模式，并且在成像模式的每一個中拍攝作為被攝體的虹膜的圖像。亦即，來自虹膜的光穿過第一分支光路并且虹膜圖像通過成像元件52形成的狀態(tài)為第一成像模式，而來自虹膜的光穿過第二分支光路并且虹膜圖像通過成像元件52形成的狀態(tài)則為第二成像模式。在本實施例中，虹膜攝像裝置50拍攝第一成像模式中的虹膜圖像并且同時拍攝第二成像模式中的虹膜圖像。
在本實施例中，成像光學(xué)系統(tǒng)51被如此設(shè)計，以使得第一和第二分支光路之間在長度方面的差等于第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)的聚焦范圍中每一個的深度，從而第一成像模式中的聚焦范圍相鄰于第二成像模式中的聚焦范圍而不重疊，并且圖像在擴展聚焦范圍的所有區(qū)域中的成像模式中的一個中焦點對準。
本實施例中的虹膜攝像裝置50獲取的圖像數(shù)據(jù)與第五實施例中的虹膜攝像裝置50獲取的圖像數(shù)據(jù)相同。圖13是顯示本實施例中的虹膜攝像裝置50獲取的圖像數(shù)據(jù)的示圖。在本實施例中，由于以第一成像模式的聚焦范圍17和第二成像模式的聚焦范圍18相連續(xù)的方式形成擴展聚焦范圍，如上所述，所以當作為被攝體的虹膜在擴展聚焦范圍之內(nèi)時，在圖像數(shù)據(jù)的上部和下部區(qū)域中的一個中獲得焦點對準的虹膜圖像，并且在另一個區(qū)域中獲得散焦的虹膜圖像。在圖13的例子中，顯示了當作為被攝體的虹膜位于第一成像模式的聚焦范圍17之內(nèi)時獲得的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)的上部區(qū)域為焦點對準的虹膜圖像，并且下部區(qū)域為散焦的虹膜圖像。
返回到圖25，本實施例的虹膜識別裝置90包括上部聚焦度確定部分961、下部聚焦度確定部分962、聯(lián)合確定部分95和剪取部分98。上部聚焦度確定部分961和下部聚焦度確定部分962操作用來通過使用從圖像捕捉部分91輸出的圖像數(shù)據(jù)來計算圖像數(shù)據(jù)的上部和下部區(qū)域中的圖像(上部虹膜圖像和下部虹膜圖像)的聚焦度，并且分別將它們輸出到物距確定部分97。進而，上部聚焦度確定部分961和下部聚焦度確定部分962中的每一個操作用來通過將計算的聚焦度與預(yù)先存儲的閾值相比較來執(zhí)行聚焦確定，然后將聚焦度確定的結(jié)果輸出到物距確定部分97和聯(lián)合確定部分95。
物距確定部分97具有這樣的功能從上部聚焦度確定部分961和下部聚焦度確定部分962接收上部虹膜圖像和下部虹膜圖像的聚焦度，并且基于它們之間在聚焦度方面的差異，確定到作為被攝體的虹膜的距離。進而，物距確定部分97操作用來根據(jù)到虹膜的距離的確定結(jié)果以及從上部聚焦度確定部分961和下部聚焦度確定部分962輸出的聚焦確定結(jié)果，向引導(dǎo)部分99輸出接近引導(dǎo)信號、遠離引導(dǎo)信號、無須引導(dǎo)信號或不確定信號。用于輸出信號的虹膜與第七實施例中相同。當物距確定部分97向引導(dǎo)部分99輸出無須引導(dǎo)信號時，它同樣向聯(lián)合確定部分95輸出無須引導(dǎo)信號。
聯(lián)合確定部分95具有下述功能當它從物距確定部分97接收到無須引導(dǎo)信號時，據(jù)此，它從上部聚焦度確定部分961和下部聚焦度確定部分962裝載聚焦確定的結(jié)果。另外，聯(lián)合確定部分95具有下述功能當在上部聚焦度確定部分961中確定上部區(qū)域為焦點對準的圖像時，它向剪取部分98輸出上部剪取信號，并且當在下部聚焦度確定部分962中確定下部區(qū)域為焦點對準的圖像時，它向剪取部分98輸出下部剪取信號。在本實施例中的虹膜攝像裝置50中，由于第一成像模式中的聚焦范圍17和第二成像模式中的聚焦范圍18彼此相鄰而沒有重疊，如前所述，所以不會在上部和下部區(qū)域的兩者中都獲得焦點對準的圖像。
剪取部分98操作用來一旦接收到上部剪取信號或下部剪取信號，就從由圖像捕捉部分91輸出的圖像數(shù)據(jù)的上部或下部區(qū)域剪取虹膜圖像，并且將它輸出到虹膜識別處理部分92作為用于虹膜識別的圖像數(shù)據(jù)。
虹膜識別裝置90包括引導(dǎo)部分99、虹膜識別處理部分92、虹膜數(shù)據(jù)庫93和識別結(jié)果輸出部分94。由于它們的構(gòu)造與第七實施例中的虹膜識別裝置60中相同，所以說明省略。
對于如上構(gòu)造的虹膜攝像裝置50，使用圖26來說明操作。首先，圖像捕捉部分91從圖像處理部分53裝載圖像數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)輸出到上部聚焦確定部分961和下部聚焦確定部分962(步驟S261)。然后，上部聚焦確定部分961和下部聚焦確定部分962計算圖像數(shù)據(jù)的上部虹膜圖像和下部虹膜圖像的聚焦度，進而執(zhí)行聚焦確定，然后將計算的聚焦度和聚焦確定的結(jié)果輸出到物距確定部分97(步驟S262)。
基于上部聚焦確定部分961和下部聚焦確定部分962計算的上部虹膜圖像和下部虹膜圖像的聚焦度之間的差異，物距確定部分97確定到虹膜的距離(步驟S263)，并且基于上部聚焦確定部分961和下部聚焦確定部分962的聚焦確定結(jié)果，確定到虹膜的距離是否在擴展聚焦范圍之內(nèi)(步驟S264)。當虹膜不在擴展聚焦范圍之內(nèi)(在步驟S264中為否)時，物距確定部分97確定到虹膜的距離是比擴展聚焦范圍的最遠端更遠，還是比擴展聚焦范圍的最近端更近(步驟S265)。
在到虹膜的距離比擴展聚焦范圍的最近端更近(在步驟S265中為否)的情況下，物距確定部分97向引導(dǎo)部分99輸出遠離引導(dǎo)信號。然后，引導(dǎo)部分99根據(jù)遠離引導(dǎo)信號接通遠離引導(dǎo)燈，并且從聲音輸出部分向要被成像的人輸出聲音引導(dǎo)，所述聲音引導(dǎo)用于引導(dǎo)人遠離虹膜攝像裝置50(步驟S266)。
在到虹膜的距離比擴展聚焦范圍的最遠端更遠(在步驟S265中為是)的情況下，物距確定部分97向引導(dǎo)部分99輸出接近引導(dǎo)信號。然后，引導(dǎo)部分99根據(jù)接近引導(dǎo)信號接通接近引導(dǎo)燈，并且從聲音輸出部分向要被成像的人輸出聲音引導(dǎo)，所述聲音引導(dǎo)用于引導(dǎo)人接近虹膜攝像裝置50(步驟S267)。
在步驟S266和步驟S227之后，確定從處理開始預(yù)定限制時間是否已過去(步驟S268)。當限制時間仍未過去(在步驟S268中為否)時，過程返回到步驟S261，并且再次裝載虹膜攝像裝置50獲取的圖像數(shù)據(jù)。然后，經(jīng)由步驟S262中聚焦度的計算以及步驟S263中物距的確定，在步驟S264中確定虹膜是否在擴展聚焦范圍之內(nèi)。當根據(jù)步驟S266或步驟S267中的引導(dǎo)移動要被成像的人時，人的虹膜進入擴展聚焦范圍。
當確定虹膜在擴展聚焦范圍之內(nèi)(在步驟S264中為是)時，使用聯(lián)合確定部分95、剪取部分98、虹膜識別處理部分92以及虹膜數(shù)據(jù)庫93執(zhí)行識別處理，然后從識別結(jié)果輸出部分94輸出識別結(jié)果信號(步驟S269)，然后處理結(jié)束。當限制時間已過去同時沒有確定虹膜在擴展聚焦范圍之內(nèi)(在步驟S268中為是)時，處理結(jié)束而不執(zhí)行識別處理。
盡管在上面的例子中使用了第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)分別具有第一和第二透鏡組517和518并且兩個透鏡組形成的圖像被投影到成像元件52的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不限于此。亦即，可以使用這樣的構(gòu)造，在所述構(gòu)造中，第一和第二分支光學(xué)系統(tǒng)具有公共透鏡組，并且通過半反射鏡511傳輸?shù)墓獗簧淙氲焦餐哥R組的上部區(qū)域中，而且由半反射鏡511反射然后由反射鏡512到514反射的光被射入到公共透鏡組的下部區(qū)域中。如果在公共透鏡組后面提供的成像元件中，公共透鏡組的景深足夠大，那么通過第一分支光路形成的虹膜圖像被投影到上部區(qū)域，并且通過第二分支光路形成的虹膜圖像被投影到下部區(qū)域，如圖13所示。
根據(jù)這樣的本發(fā)明的第十一實施例的虹膜攝像裝置50，與第七實施例中相類似，由于基于在具有不同聚焦度特性的第一和第二成像模式中拍攝的虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異來確定到被攝體的距離，所以能夠基于確定的距離將要被成像的人引導(dǎo)到適當?shù)奈恢谩?br> 進而，與第七實施例中相類似，虹膜攝像裝置50具有在公共光軸上相互移位的聚焦范圍，并且如果作為被攝體的虹膜位于第一和第二聚焦范圍中的一個中，那么就獲得了焦點對準的虹膜圖像，因此以簡單的構(gòu)造在到虹膜的距離的廣闊范圍內(nèi)獲得了焦點對準的虹膜圖像，而不用具有自動聚焦功能。
盡管在上面的說明中已說明了虹膜攝像裝置具有兩個、亦即第一和第二成像模式的例子，但是虹膜攝像裝置可以具有3個或更多成像模式。
此外，盡管已說明了本發(fā)明的攝像裝置為用于拍攝人的虹膜圖像用于虹膜識別的攝像裝置的例子，但是本發(fā)明的攝像裝置并不限于此，攝像裝置可以是用于不特別受限的被攝體的典型攝像裝置。
進而，盡管在說明中已說明了例子，其中，第一和第二模式的聚焦度特性在聚焦范圍中每一個的深度的程度方面移位，并且第一成像模式的聚焦范圍相鄰于第二成像模式的聚焦范圍，但是本發(fā)明并不限于此。亦即，只要取決于到被攝體的距離的聚焦度特性對于多個成像模式中的每一個都不同，在成像模式中拍攝的圖像的聚焦度就不同，并且當使用聚焦度之間的差異時，能夠如前所述地確定到被攝體的距離。因此，即使第一成像模式的聚焦范圍不相鄰于第二成像模式的聚焦范圍，也能夠確定到被攝體的距離。
工業(yè)實用性如在前文中說明的那樣，成像光學(xué)系統(tǒng)具有在公共軸上相互移位的聚焦范圍，并且當作為被攝體的虹膜位于多個聚焦范圍中的一個中時，獲得焦點對準的虹膜圖像，因此本發(fā)明的虹膜攝像裝置具有下述優(yōu)點以簡單的構(gòu)造即時獲得到虹膜的距離的廣闊范圍內(nèi)的焦點對準的虹膜圖像，而不用具有自動變焦功能或自動聚焦功能，這對于供進/出房間管理系統(tǒng)或類似物中使用的虹膜攝像裝置或類似物而言是有用的。
此外，由于根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置基于在具有不同聚焦度特性的多個成像模式中拍攝的被攝體圖像之間在聚焦度方面的差異來確定到被攝體的距離，所以它具有下述優(yōu)點它能夠使用所確定的距離拍攝具有高聚焦度的圖像，這對于用于拍攝虹膜的圖像用于虹膜識別的虹膜攝像裝置而言是有用的。
權(quán)利要求
1.一種虹膜攝像裝置，包括成像光學(xué)裝置，其具有虹膜位于其中的區(qū)域中的公共光軸，以及從所述公共光軸分支的多個分支光軸，并且具有對于多個分支光路中的每一個在所述公共光軸上彼此不同的多個聚焦范圍；以及成像裝置，用于拍攝通過所述多個分支光路形成的多個虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虹膜攝像裝置，其中，如此構(gòu)造所述成像光學(xué)裝置，以使得所述多個聚焦范圍彼此相鄰，并且當所述虹膜位于所述多個聚焦范圍的全部區(qū)域中時，獲得具有適合于虹膜識別的尺寸的虹膜圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的虹膜攝像裝置，其中，所述成像光學(xué)裝置具有所述多個分支光軸連接在一起的所述分支光軸的匯合部，并且所述成像裝置具有成像元件，其拍攝通過所述多個分支光路在所述分支光軸的所述匯合部中形成的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虹膜攝像裝置，包括遮蔽裝置，用于選擇性地遮蔽所述多個分支光路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虹膜攝像裝置，包括鏡，其以反射面的方向能夠被改變的方式保持，并且通過改變所述反射面的所述方向，通過所述多個分支光路中的一個形成虹膜圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的虹膜攝像裝置，其中，所述成像裝置具有多個成像元件，其布置在所述多個分支光軸上，并且拍攝通過所述多個分支光路形成的多個虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的虹膜攝像裝置，其中，所述成像裝置具有拍攝通過所述多個分支光路形成的所述多個虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)的成像元件，并且如此構(gòu)造所述成像光學(xué)裝置，以使得所述多個虹膜圖像被投影到所述成像元件中的不同區(qū)域。
8.一種虹膜成像系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1到7中任何一項所述的虹膜攝像裝置，以及虹膜識別裝置，其使用所述虹膜圖像的所述圖像數(shù)據(jù)來執(zhí)行虹膜的識別。
9.一種攝像裝置，包括圖像獲取裝置，其獲取在對于被攝體具有不同聚焦度特性的多種成像模式中拍攝的被攝體圖像；以及距離確定裝置，其基于在所述多種成像模式中拍攝的所述被攝體圖像之間在聚焦度方面的差異確定到所述被攝體的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的攝像裝置，包括成像光學(xué)裝置，其具有所述被攝體位于其中的區(qū)域中的公共光軸，并且具有從所述公共光軸分支的多個分支光軸，而且具有對于所述多個分支光軸的分支光路中的每一個在所述公共軸上彼此不同的多個聚焦范圍，其中，所述多個成像模式是通過所述多個分支光路形成被攝體圖像以便拍攝所述被攝體圖像的成像模式。
11.一種虹膜攝像裝置，包括虹膜圖像獲取裝置，其獲取在對于虹膜具有不同聚焦度特性的多種成像模式中拍攝的虹膜圖像；以及引導(dǎo)裝置，其基于在所述多種成像模式中獲取的所述虹膜圖像之間在聚焦度方面的差異引導(dǎo)要被成像的人，以使得所述虹膜處于所述多個聚焦范圍中的至少一個中，所述多個聚焦范圍中的每一個對應(yīng)于所述多個成像模式的所述聚焦度特性中的每一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的虹膜攝像裝置，其中，所述多個聚焦范圍相鄰而前后不同，并且當所述虹膜不在所述多個聚焦范圍的任何一個中的情況下，當在對應(yīng)于相關(guān)裝置的這一側(cè)的聚焦范圍的成像模式中拍攝的第一虹膜圖像的聚焦度高于在對應(yīng)于背后一側(cè)處的聚焦范圍的成像模式中拍攝的第二虹膜圖像的聚焦度時，所述引導(dǎo)裝置引導(dǎo)要被成像的人遠離所述裝置，并且當所述第二虹膜圖像的所述聚焦度高于所述第一虹膜圖像的所述聚焦度時，它引導(dǎo)所述人接近所述裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的虹膜攝像裝置，其中，所述引導(dǎo)裝置使用顯示和聲音中的至少一種來引導(dǎo)要被成像的所述人。
全文摘要
虹膜攝像裝置(100)的成像光學(xué)裝置(110)具有作為被攝體的虹膜位于其中的區(qū)域中的公共光軸，并且具有從公共光軸分支的第一和第二分支光軸。成像光學(xué)系統(tǒng)(110)進一步具有對于沿各個第一和第二分支光軸中的各個第一和第二分支光路在公共軸上相互移位的聚焦范圍。成像元件(12)和圖像處理部分(13)生成通過第一和第二分支光路聚焦的虹膜圖像的圖像數(shù)據(jù)。這樣一來，就能夠提供簡單構(gòu)造的虹膜攝像裝置，其能夠迅速拍攝虹膜圖像用于虹膜識別而不會對要被識別的人造成任何不便。
文檔編號H04N5/232GK1894719SQ20048003791
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者脅山浩二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社