專利名稱：成象裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成象裝置。它對(duì)于用來獲得用戶的一個(gè)或多個(gè)面部特征的圖象的成象裝置特別有用。
這種類型的一種公知裝置構(gòu)成了IriScan公司制造的IriScan2000EACTM虹膜識(shí)別(iris recognition)裝置的一個(gè)部件。該裝置包括一個(gè)圖象攝取單元，該單元包括一個(gè)安裝在墻壁上的主體部分，該主體部分可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐一個(gè)包含用在該裝置中的光學(xué)元件的可傾斜殼體。殼體內(nèi)的照相機(jī)和光路偏折光學(xué)器件設(shè)置成，給照相機(jī)提供一個(gè)通過可傾斜殼體前壁中的一個(gè)孔的視野。該殼體還包括一個(gè)液晶顯示器(LCD顯示器)，在進(jìn)行虹膜識(shí)別的過程中用戶通過所述孔觀察該液晶顯示器。該LCD顯示器由照相機(jī)輸出的視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
在使用該裝置時(shí)，用戶移動(dòng)頭部，直到LCD顯示器示出其一只眼睛的清晰圖象。由于對(duì)人眼照射程度的安全制約，該裝置的焦深是受限制的，而且用戶的頭部距該裝置的距離必須在一個(gè)相對(duì)較窄的范圍內(nèi)。該光學(xué)系統(tǒng)的放大率被設(shè)置成，當(dāng)在焦點(diǎn)上時(shí)，一只眼睛的圖象填充照相機(jī)視野的三分之一以上。這對(duì)于確保以足夠的精度對(duì)虹膜成象以獲得對(duì)于該虹膜唯一的虹膜數(shù)據(jù)序列是有用的。
上述裝置中的LCD顯示器的成本是很高的。雖然由于虹膜識(shí)別技術(shù)的高安全度使得人們非常愿意使用它，但是目前虹膜識(shí)別單元的高成本使人們無法將它組合在信用卡支付終端或類似裝置中。
一些其他的虹膜識(shí)別裝置不需要用戶將頭部移動(dòng)到相對(duì)于該裝置的一個(gè)優(yōu)選位置，而是給照相機(jī)提供自動(dòng)聚焦和自動(dòng)變焦設(shè)施。雖然這放寬了對(duì)用戶與該裝置之間距離的限制，但是它沒有提供一種將眼睛對(duì)準(zhǔn)在照相機(jī)視野內(nèi)的設(shè)施。因而，有人提出將全景變焦照相機(jī)與眼睛跟蹤技術(shù)相結(jié)合來確保用戶的眼睛被包括在所獲得的圖象內(nèi)。這類設(shè)備的使用大大提高了虹膜識(shí)別裝置的成象部件的單位制造成本。
識(shí)別技術(shù)國(guó)際公司生產(chǎn)了一種PAC-1000面部識(shí)別系統(tǒng)。該裝置的圖象攝取部分的前表面上有一個(gè)鏡子，用戶可以在其中看到自己的映象。雖然這對(duì)用戶臉部的橫向位置提出了限制，但沒有對(duì)用戶與設(shè)備之間的距離提出任何明確限制。用戶當(dāng)然可以根據(jù)該裝置的外觀尺寸(即根據(jù)投影關(guān)系)估計(jì)其與該裝置之間的距離，但這沒有給用戶提供一個(gè)足夠精確的指示，使得他能可靠地采用一個(gè)相對(duì)于該裝置的優(yōu)選位置。
因此，本發(fā)明提供一種面部特征成象裝置，包括照相機(jī)裝置，用來攝取用戶的一個(gè)或多個(gè)面部特征的圖象，從所述面部特征反射的光沿著從所述面部特征到所述照相機(jī)裝置的光路傳播；可見光反射器，設(shè)置在所述光路上，其位置被設(shè)置成，在使用時(shí)，用戶可以在其中看見其映象，所述反射器被設(shè)置用來呈現(xiàn)用戶的映象，該映象向用戶給出一個(gè)明確的視覺指示，即他位于距照相機(jī)的一個(gè)優(yōu)選距離范圍內(nèi)。
通過提供一個(gè)設(shè)置用來向用戶呈現(xiàn)他或她位于距照相機(jī)的一個(gè)優(yōu)選距離范圍內(nèi)的明確的視覺指示的可見光反射器，向該用戶提供反饋，使他能夠?qū)㈩^部定位于距該裝置的一個(gè)正確距離處。該可見光反射器與公知設(shè)備同樣有效地提供反饋，但比迄今為止的公知設(shè)備便宜得多。提供這樣一個(gè)可見光反射器減少了對(duì)帶有自動(dòng)聚焦(可能還有自動(dòng)變焦)設(shè)施的照相機(jī)的需求。另外，通過將該反射器設(shè)置在用戶與照相機(jī)之間的光路上，該裝置比公知裝置的結(jié)構(gòu)更緊湊。所述映象提供了一個(gè)明確的指示，即，確實(shí)向用戶提供了某種指示，而不是用戶根據(jù)投影關(guān)系判斷他距照相機(jī)的距離。
最好，該反射器包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，它們組合在一起具有的光學(xué)倍率大于零。結(jié)果是，當(dāng)用戶接近該裝置時(shí)，用戶看見的映象的尺寸和方向均改變。
最好，該反射器包括一個(gè)非平面反射器，其表面的形狀被制成適合用來呈現(xiàn)所述明確視覺指示。這種可見光反射器的優(yōu)點(diǎn)是，它們包含很少的部件，因而制造成本低。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述鏡子向用戶呈現(xiàn)一個(gè)凹表面。該凹表面可以是球面或非球面的。球面鏡通常比非球面鏡便宜。
本發(fā)明的一些實(shí)施例使用一個(gè)響應(yīng)于電磁波譜的可見部分以外的光的照相機(jī)。例如，所使用的照相機(jī)可以響應(yīng)于紅外光，在該情況下所使用的反射器可以是一個(gè)可選擇波長(zhǎng)的鏡子，它反射可見光但允許紅外光穿過，該鏡子置于殼體中的孔中。可以理解，該設(shè)置允許從用戶臉部反射的紅外光通過鏡子并沿著一條光路向照相機(jī)繼續(xù)傳播。
現(xiàn)在僅通過示例，結(jié)合附圖描述本發(fā)明的特定實(shí)施例，附圖中

圖1示出了適合裝入一個(gè)虹膜數(shù)據(jù)序列生成單元的多媒體交易機(jī)(multimedia kiosk)；圖2是數(shù)據(jù)序列生成單元的虹膜圖象攝取部分內(nèi)的部件設(shè)置的局部剖視示意圖；圖3A是描繪了曲面冷光鏡(cold mirror)對(duì)可見光的作用的光線圖；圖3B是描繪了從用戶眼睛反射的紅外光的通過的光線圖；圖4A是在一個(gè)適用于視頻會(huì)議的通常配置中，本發(fā)明的第三實(shí)施例的虹膜圖象攝取部分內(nèi)的部件設(shè)置的局部剖視示意圖；圖4B示出在適于攝取用戶虹膜圖象的配置中圖4A的圖象攝取部分。
圖1示出了一個(gè)多媒體交易機(jī)1，它是BT公司的Touchpoint交易機(jī)的改型。該交易機(jī)通過電信鏈路連接至遠(yuǎn)程服務(wù)器和公共交換電話網(wǎng)(PSTN)。該交易機(jī)包括固定在一起并安裝在支撐結(jié)構(gòu)2上的三個(gè)部分10、20、30。中心用戶接口部分10包括一個(gè)包覆了陰極射線管(CRT)顯示器12、打印機(jī)和揚(yáng)聲器13的外殼。CRT12顯示萬維網(wǎng)頁形式的信息，并提供一個(gè)允許用戶與該交易機(jī)交互作用的觸摸屏設(shè)施。該交易機(jī)通過用戶接口部分的前表面中位于CRT屏下方幾厘米處的水平槽14提供打印輸出。通過揚(yáng)聲器13提供音頻輸出。
該交易機(jī)的第二部件是固定在用戶接口部分10的左側(cè)的電話部分20，它包括電話機(jī)22和鍵盤24，使得用戶可以從該交易機(jī)打電話。
該交易機(jī)的第三部件是固定在用戶接口部分10的右側(cè)的付款接收部分30。付款接收部分30有信用卡槽31、硬幣槽32和退款室33。如至此所描述的，該交易機(jī)1為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。
但是，該特定實(shí)施例的交易機(jī)還有一個(gè)裝在付款接收部分30的上部中的虹膜識(shí)別單元。另外，該付款接收部分30還向內(nèi)傾斜約15度角，使得用戶可以將注意力從CRT屏12分散到虹膜識(shí)別單元，而不必向側(cè)面移動(dòng)頭部。
虹膜識(shí)別單元包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在付款接收部分30的前上角處的細(xì)長(zhǎng)的圖象攝取部分34，和位于付款接收部分30的后上部的虹膜數(shù)據(jù)序列生成電子電路。
圖象攝取部分34包括一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的殼體，該殼體具有三個(gè)細(xì)長(zhǎng)的側(cè)面(在圖中只有其中的兩個(gè)側(cè)面38、39是可見的)和兩個(gè)端面。該殼體的右端設(shè)置了一個(gè)圓盤形的手柄37。該手柄37與部分34的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸。殼體的一個(gè)側(cè)面38是矩形的，并在垂直方向上在前面伸展(如圖中所示)。相鄰的側(cè)面39是類似的矩形，并在部分34的垂直方向上從前向面板水平向后伸展。殼體的另一個(gè)壁由相應(yīng)于具有與圖象攝取部分34的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合的軸線的圓筒形表面的一個(gè)表面提供?？梢岳斫?，圓筒形表面與側(cè)面38、39相交的角度大于90度。
如可從圖2中看到的(其中示出了被局部切除的上表面39和橫截面以下的部件)，前向側(cè)面板38具有一個(gè)位于中心的圓筒形凹口40，其直徑為80mm，并從孔的邊緣向后伸展至一個(gè)接近于與部分34的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線AA重合的點(diǎn)。位于凹口40內(nèi)中心處的是一個(gè)圓筒形壁41，其高度等于凹口的深度，并包覆了一個(gè)直徑為70mm的圓筒形室44。由圓筒形壁40和凹口41限定的環(huán)形室42由精消光的玻璃環(huán)43封閉。圓筒形室44的開口端由反射照射在其上的可見光的曲面鏡45封閉。圓筒形壁41上設(shè)置有周邊凸緣46，該凸緣46位于曲面鏡45后面不遠(yuǎn)處。
在圓筒形凹口44的底部上固定的電路板48的中央安裝了電荷耦合器件(CCD)照相機(jī)47。照相機(jī)47為Watec Wat 660成象單元，其尺寸為30mm*30mm*18mm。照相機(jī)47與一個(gè)12mm透鏡結(jié)合，以提供照相機(jī)前方約100mm處任何物體的聚焦圖象。照相機(jī)47響應(yīng)于可見光和紅外光。兩個(gè)發(fā)光二極管(LED物體)(未示出)安裝在周邊凸緣46的前向側(cè)上，分別位于其最上和最下點(diǎn)。對(duì)LED的連接從電路板48提供。
曲面鏡45是由5mm厚的透明玻璃基片形成的，并且是半徑為200mm的球面的一部分。在玻璃基片的后側(cè)面上提供涂層50，該涂層50有效地反射可見光(其波長(zhǎng)為約400nm和700nm之間)但允許其他波長(zhǎng)的光通過，包括由LED產(chǎn)生的紅外光。對(duì)于制造這種涂層的技術(shù)人員來說，制造具有上述性質(zhì)的涂層是沒有困難的。
本發(fā)明人認(rèn)為以甚近紅外(即，波長(zhǎng)范圍為700nm至850nm)可以對(duì)虹膜進(jìn)行最清晰地成象。較長(zhǎng)的波長(zhǎng)被認(rèn)為會(huì)更深地滲透進(jìn)眼睛，因而會(huì)使虹膜圖案模糊。為減輕該問題，照相機(jī)47設(shè)有基本上去除850nm以上波長(zhǎng)的濾波器(未示出)。
另外，由于大氣中水和氧分子的吸收作用，在750nm至800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的自然陽光波譜中有幾處下陷。因此在700nm至850nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)虹膜成象使得從太陽反射的紅外光的不利影響減少。
一個(gè)范圍傳感器51安裝在照相機(jī)47的表面上，并用來當(dāng)一個(gè)物體接近照相機(jī)47的距離小于100mm時(shí)輸出一個(gè)接近度信號(hào)。
環(huán)形室42中安裝了一個(gè)熒光管52，除了兩端(指向后方)以外其形狀為環(huán)形。環(huán)形紅外阻擋濾波器53位于環(huán)形室42中，就在熒光管52的緊前面。管52的兩端被固定在圓筒形凹口44的基底上，并連接至圖象攝取部分34的彎曲側(cè)上的滑動(dòng)觸點(diǎn)(未示出)。
與攝取表征用戶眼睛的數(shù)據(jù)序列有關(guān)的電子電路位于付款接收部分30上部的虹膜識(shí)別單元的圖象攝取部分34的外部。美國(guó)專利5,291,560中描述了一種算法，電子電路可執(zhí)行該算法來表征用戶的虹膜。圖象攝取單元和圖象序列生成電子電路之間的電子通信可以由圖象攝取部分34的圓筒形表面上的另外的滑動(dòng)觸點(diǎn)來提供。類似的滑動(dòng)觸點(diǎn)可用來向熒光管52、照相機(jī)47和LED供電。
在使用修改的Touchpoint交易機(jī)時(shí)，用戶與交易機(jī)之間的交互作用可以例如如下所述。最初，用戶走近該交易機(jī)并觀察顯示在CRT屏幕12上的主菜單。他通常會(huì)采用距屏幕12和付款接收單元30大約500mm的一個(gè)位置。然后用戶使用觸摸屏設(shè)施來(例如)訂購(gòu)一些商品以遞送到他家。如果他選擇在該階段用信用卡付款，則顯示器提示他將信用卡插入付款單元30上的信用卡槽31，然后付款單元30以傳統(tǒng)方式讀取卡上的帳戶信息。此時(shí)，熒光管52被點(diǎn)亮，屏幕12上的消息(或可能是來自揚(yáng)聲器13的聲音提示)提示用戶向前移動(dòng)眼睛直到他在鏡子45中看到他的眼睛的直立的聚焦圖象。最初，用戶必須操縱手柄37來傾斜鏡子從而他可以可見包括其眼睛的圖象。然后，如下面所解釋的，為了在鏡子中看到其眼睛的直立的圖象，用戶必須移動(dòng)至距圖象攝取部分34 100mm以內(nèi)。一旦用戶已經(jīng)移至與圖象攝取部分34這樣近，范圍傳感器51輸出上述的接近度信號(hào)。一產(chǎn)生了接近度信號(hào)，照相機(jī)47開始攝取用戶的圖象，LED52與圖象攝取動(dòng)作同步地被點(diǎn)亮。照相機(jī)攝取更多的圖象，直到獲得一個(gè)適合于形成表示虹膜的數(shù)據(jù)序列的圖象。一旦已經(jīng)成功地?cái)z取了該圖象，則輸出一個(gè)聲音消息，指示已經(jīng)攝取了圖象并感謝用戶呈現(xiàn)其眼睛。然后將表示虹膜的數(shù)據(jù)序列發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器，在那里檢驗(yàn)該虹膜數(shù)據(jù)序列是否與該卡所頒發(fā)給的那個(gè)人的虹膜數(shù)據(jù)序列相匹配。如果存在這樣一個(gè)匹配，則向交易機(jī)返回一個(gè)信號(hào)，指示可以允許該交易。
現(xiàn)在將結(jié)合圖4A和圖4B解釋圖象攝取部分中所用的每個(gè)光學(xué)元件的功能。圖3A描繪了光學(xué)元件與可見光的相互作用。當(dāng)用戶將他的信用卡插入付款單元30中時(shí)，來自其外部環(huán)境和熒光管52的可見光落在其眼睛(E)上并向冷光鏡45反射。很可能用戶最初距鏡子45大約500mm，因而他看見的映象是其周圍環(huán)境的倒轉(zhuǎn)圖象。遵從交易機(jī)發(fā)出的、命令他朝鏡子45向內(nèi)移動(dòng)直到看見他的眼睛的直立圖象的指令，用戶將朝鏡子45移動(dòng)并將看到反轉(zhuǎn)圖象的尺寸增加直到變得模糊不可識(shí)別。但是，當(dāng)用戶從距冷光鏡45 100mm的距離(F)處向內(nèi)移動(dòng)時(shí)，圖象(I)的尺寸開始減小并變成直立的。在該點(diǎn)用戶停止向前移動(dòng)。由于用戶距鏡子45不到100mm，范圍傳感器51將開始輸出接近度信號(hào)。
用戶認(rèn)為其眼睛的映象聚焦的位置取決于他是否近視或遠(yuǎn)視。由于用戶看到的直立虛象的位置起初非常遠(yuǎn)，而當(dāng)他向前移動(dòng)時(shí)變近，使用曲面鏡意味著，即使遠(yuǎn)視的人(如果使用平面鏡的話他可能根本看不到直立的聚焦圖象)也能找到一個(gè)其映象聚焦的距離。
由于冷光鏡45對(duì)于甚近紅外的作用微乎其微，紅外光學(xué)特性相對(duì)簡(jiǎn)單并在圖3B中示出。當(dāng)兩個(gè)LED點(diǎn)亮?xí)r，紅外光將從LED穿過冷光鏡45，然后將從用戶的眼睛(E)反射向照相機(jī)47。由于用戶距鏡子45的距離小于100mm，用戶虹膜圖象應(yīng)當(dāng)填充由照相機(jī)47攝取的圖象的一個(gè)合理的比例。
在該位置，落在用戶眼睛(E)上的大部分可見光將已經(jīng)從熒光管52發(fā)射。如果照相機(jī)看見了一個(gè)漫射紅外光源的映象從而沖刷掉一部分用戶虹膜的細(xì)節(jié)，則照相機(jī)47攝取的圖象可能被破壞。紅外阻擋濾波器53的功能是進(jìn)一步減小由熒光管52輸出的已經(jīng)很小的紅外光分量，以避免沖刷掉該圖象。
以上假定冷光鏡45對(duì)紅外光沒有影響。但是，實(shí)際上，涂層50可能反射一個(gè)很小百分比的紅外光。曲面鏡45向照相機(jī)47呈現(xiàn)一個(gè)凸表面，使用曲面鏡45的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，來自LED的、不希望地從涂層反射的光基本上從照相機(jī)47向外反射出去。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，在曲面鏡45的前表面上畫出了附加的導(dǎo)引標(biāo)記。導(dǎo)引標(biāo)記包括以鏡子45的中心為中心的水平方向的30mm*20mm矩形側(cè)的中央部分。
該裝置的使用和操作如結(jié)合第一實(shí)施例所描述的，除了以下幾點(diǎn)。除了由交易機(jī)發(fā)出的請(qǐng)求用戶向前移動(dòng)直到他看見了他的眼睛的直立映象(I)的提示，還提示用戶移動(dòng)一段距離，使得他的眼睛的映象(I)的外邊界盡可能近地對(duì)應(yīng)于導(dǎo)引標(biāo)記。這不僅鼓勵(lì)用戶將他的眼睛對(duì)準(zhǔn)照相機(jī)視野的中心，由于用戶眼睛的映象(I)的尺寸隨著距鏡子45的距離而改變，這還使得用戶被導(dǎo)引至距照相機(jī)47的一個(gè)更精確限定的優(yōu)選距離。
本發(fā)明的第三實(shí)施例在圖5A和圖5B中示出。
一些多媒體交易機(jī)提供一種視頻會(huì)議設(shè)施，從而用戶可以與例如一個(gè)商店的銷售助理進(jìn)行視頻會(huì)議，用戶想從該商店買東西。在這種情況下，僅使用一個(gè)照相機(jī)來進(jìn)行視頻會(huì)議和虹膜識(shí)別使得該裝置的設(shè)計(jì)和使用簡(jiǎn)化。
于是設(shè)計(jì)者面對(duì)的問題是，視頻會(huì)議照相機(jī)通常不能提供接近該照相機(jī)的物體的圖象，該圖象被聚焦和放大到進(jìn)行虹膜識(shí)別所需的程度。
第三實(shí)施例(圖5A、5B)實(shí)現(xiàn)了對(duì)該問題的一種解決方案。該實(shí)施例享用圖1和圖2中描述的第一實(shí)施例的許多特征，這兩個(gè)實(shí)施例的共同特征標(biāo)以相同的參考標(biāo)記并且在這里不再描述。在該實(shí)施例中，對(duì)Touchpoint多媒體交易機(jī)進(jìn)行了修改，即，增加了一個(gè)虹膜圖象攝取部分和虹膜數(shù)據(jù)序列生成電子電路。與第一實(shí)施例不同，虹膜成象單元位于中心用戶接口部分的前上邊緣，并還用來獲得用戶的圖片以用于與另一方的視頻會(huì)議。該虹膜數(shù)據(jù)序列生成電子電路被包覆在圖象攝取單元后面的中心部分中。
虹膜成象單元包括一個(gè)主體60和一個(gè)滑動(dòng)塊70。該主體除了以下部分外基本上與相對(duì)于第一實(shí)施例描述的圖象攝取部分相同。第一，前及上側(cè)38、39的橫向尺寸足以在前側(cè)38的中心容納一個(gè)120mm深的圓筒形凹口40。該凹口40中保持一個(gè)尺寸約為50mm*50mm*100mm的Sony EVI331彩色照相機(jī)。該照相機(jī)去掉了其通常具有的紅外阻擋濾波器。該圖象攝取單元的第二個(gè)不同點(diǎn)是，去掉了曲面鏡和消光玻璃環(huán)。位于熒光管52前面的紅外阻擋濾波器53取代了精消光的玻璃環(huán)并封閉了環(huán)形室42。
滑動(dòng)塊70包括一個(gè)矩形面板，其深度為15mm，高度與前側(cè)38的高度相同，長(zhǎng)度比前向面板38小100mm?；瑒?dòng)塊與前向面板38對(duì)準(zhǔn)并可在其上滑動(dòng)?；瑒?dòng)塊可以從一個(gè)最左的位置(圖4A)、其中其左邊緣與主體60的左邊緣平齊、水平滑動(dòng)到一個(gè)最右的位置(圖4B)、其中其右邊緣與主體60的右邊緣平齊。
滑動(dòng)塊70具有兩個(gè)圓形的孔73、74。左邊的孔的直徑為80mm，它固定一個(gè)與第一實(shí)施例中相同的環(huán)形消光玻璃環(huán)43。壁72從玻璃環(huán)43的內(nèi)邊緣向后伸展10mm。一個(gè)70mm直徑的閉合透鏡70被固定在由壁72的內(nèi)邊緣限定的孔內(nèi)。該閉合透鏡的前表面的形狀與曲面鏡45的后表面形狀相同，并設(shè)有一個(gè)類似的涂層50。透鏡71的形狀使得它具有約4個(gè)屈光度一透鏡制造業(yè)的技術(shù)人員制造這樣的透鏡是沒有困難的。
右邊的孔固定了一個(gè)70mm直徑的平面玻璃盤75。該盤的后側(cè)涂有紅外阻擋涂層76。
還設(shè)置了螺線管和控制電子電路，用來將滑動(dòng)塊70在最左和最右位置之間移動(dòng)。
在使用時(shí)，滑動(dòng)塊70起初在其最左邊的位置，用戶可以以相對(duì)于第一實(shí)施例描述的相同方式訂購(gòu)貨物，不同之處在于，現(xiàn)在該用戶還與他要從中購(gòu)物的商店的銷售助理進(jìn)行視頻會(huì)議。如果用戶選擇使用信用卡付款，則當(dāng)一插入信用卡，滑動(dòng)塊70就被驅(qū)動(dòng)到其最右邊的位置并點(diǎn)亮熒光管52。然后用戶被要求向前移動(dòng)，直到他在閉合透鏡70的鏡象表面中看見他的眼睛的直立圖象。一旦已經(jīng)攝取了他的虹膜的適當(dāng)圖象，則感謝他呈現(xiàn)自己的眼睛，螺線管將滑動(dòng)塊70驅(qū)動(dòng)回其最左邊的位置。
現(xiàn)在將描述第三實(shí)施中的光學(xué)元件的作用。當(dāng)滑動(dòng)塊70位于其最左邊的位置時(shí)(圖4A)，照相機(jī)47通過平面玻璃盤75觀察用戶。盤75沒有光學(xué)倍率，也不影響照相機(jī)能夠聚焦的距離范圍。但是，盤75上的涂層76替代已經(jīng)從照相機(jī)47中拆除的紅外阻擋濾波器。因而，當(dāng)滑動(dòng)塊70位于最左邊的位置時(shí)，照相機(jī)可作為一個(gè)彩色視頻會(huì)議照相機(jī)正常工作。
但是，當(dāng)滑動(dòng)塊70位于其最右邊的位置時(shí)(圖4B)，閉合透鏡71的外表面上的涂層50防止可見光到達(dá)照相機(jī)47。透鏡71的表面有效地折射從LED產(chǎn)生和從用戶眼睛反射的紅外光。透鏡具有正倍率，因而施加所需的放大率(距照相機(jī)100mm的眼睛應(yīng)該填充照相機(jī)視野的至少三分之一)降低了照相機(jī)47能夠增加適用于虹膜識(shí)別目的的聚焦圖象的距離范圍的下限。實(shí)際上，通過增加這樣一個(gè)透鏡，Sony EVI 331彩色照相機(jī)模塊能夠提供這樣一個(gè)圖象的物體距離從300mm降至60mm。
雖然上述實(shí)施例采用了一個(gè)冷光鏡，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，該照相機(jī)能夠響應(yīng)于可見光，并且可以使用一個(gè)局部反射鏡。紅外LED可以被白光LED(目前由日本Nichia公司制造)取代，來自它們的反射在用戶臉上的一部分光將落在鏡子上并被反射，從而使用戶正確地定位?？梢姽獾钠溆嗖糠挚梢蕴峁┧璧挠脩艉缒さ膱D象。
在一些實(shí)施例中，可見光反射器可以由光學(xué)元件組合而成。例如，上述曲面鏡可以由一個(gè)適當(dāng)選擇的透鏡和一個(gè)平面鏡的組合來替代。
上面的實(shí)施例均以向用戶呈現(xiàn)一個(gè)凹表面的球面鏡45為特征。但是，例如有可能使用一個(gè)非球面鏡，如果用戶沒有在橫向正確地對(duì)準(zhǔn)的話，該非球面鏡扭曲用戶的映象。
在其他實(shí)施方案中，鏡子可以位于距孔一定距離處，即使在使用時(shí)也是這樣。例如，鏡子可以放置在殼體內(nèi)位于孔的后面。
上述實(shí)施例中采用的反射表面的曲率半徑選擇為200mm是因?yàn)?，它限制用戶采用一個(gè)位置，該位置距照相機(jī)的距離處于一個(gè)較窄的范圍內(nèi)。但是，原則上，對(duì)鏡子曲率的要求可以放寬至，例如，曲率半徑可高達(dá)1m。但有可能需要一個(gè)自動(dòng)聚焦照相機(jī)。雖然有可能不使用閉合透鏡而獲得一個(gè)適當(dāng)放大的聚焦圖象，但是由于照相機(jī)振動(dòng)或用戶移動(dòng)造成的問題是很顯然的。
上述實(shí)施例描述了使用凹面鏡。但是，也可以使用凸面鏡。在這種實(shí)施例中，當(dāng)用戶靠近鏡子時(shí)，他將注意到自己映象的尺寸相對(duì)于鏡子的尺寸增加。可以對(duì)鏡子做標(biāo)記，從而當(dāng)用戶到達(dá)距該裝置的一個(gè)優(yōu)選工作距離時(shí)，用戶的映象與這些標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。使用凹面鏡的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它不會(huì)將光線聚焦到用戶的眼睛上。因此在使用凹面鏡的實(shí)施例中，與安全有關(guān)的設(shè)計(jì)約束較少。
上述實(shí)施例與一個(gè)具有集成虹膜識(shí)別單元的交易機(jī)有關(guān)。但是，凹面鏡也可以放置在國(guó)際專利申請(qǐng)WO97/46978、WO97/46979、和WO97/46980中描述的手持成象器的入口窗中。于是凹面鏡的直徑將僅為約2cm，其曲率半徑使得焦點(diǎn)距鏡子約為5cm。以這種方式生成手持成象器，有利地?zé)o需用戶將成象器置于其眼睛上。
從上文可以看出本發(fā)明的實(shí)施例是怎樣提供一個(gè)使用戶采用相對(duì)于成象裝置的一個(gè)優(yōu)選位置的廉價(jià)設(shè)備的。
權(quán)利要求
1.一種面部特征成象裝置，包括照相機(jī)裝置，用來攝取用戶的一個(gè)或多個(gè)面部特征的圖象，從所述面部特征反射的光沿著從所述面部特征到所述照相機(jī)裝置的光路傳播；可見光反射器，在使用時(shí)設(shè)置在所述光路上，從而用戶可以在其中看見他的映象，該映象向用戶給出一個(gè)明確的視覺指示，即他位于距照相機(jī)的一個(gè)優(yōu)選距離范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述反射器包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，它們組合在一起的光學(xué)倍率大于零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中所述反射器的反射平面的形狀使得它呈現(xiàn)所述明確的視覺指示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中所述可見光反射器包括一個(gè)曲面反射器，其凹表面被用戶觀察。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中所述明確的光學(xué)指示為映象的直立。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)的裝置，其中所述反射器包括一個(gè)鏡子。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)的裝置，其中所述反射器包括一個(gè)其上具有反射涂層的透鏡。
8.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的裝置，其中所述反射器設(shè)有標(biāo)記以與一個(gè)或多個(gè)用戶面部特征對(duì)準(zhǔn)。
9.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的裝置，其中所述照相機(jī)響應(yīng)于非可見光，所述反射器允許所述非可見光通過。
10.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的裝置，其中所述裝置是虹膜成象裝置。
11.一種識(shí)別裝置，包括根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的面部特征成象裝置，存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)面部特征數(shù)據(jù)序列的存儲(chǔ)裝置，和用于對(duì)從成象裝置獲得的一個(gè)或多個(gè)圖象導(dǎo)出的面部特征數(shù)據(jù)序列與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的一個(gè)或多個(gè)面部特征數(shù)據(jù)序列進(jìn)行比較的比較裝置。
全文摘要
公開了一種適于攝取用戶的一個(gè)或多個(gè)面部特征的圖象的成象裝置(34)。該裝置包括一個(gè)球面冷光鏡(45),它向用戶呈現(xiàn)一個(gè)凹表面,并設(shè)置在用戶和照相機(jī)(47)之間。當(dāng)用戶在鏡子(45)中看到的映象是直立的,他可以斷定自己距照相機(jī)(47)的距離近得足以成功地?cái)z取圖象。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,在鏡子前表面上設(shè)置了標(biāo)記,以輔助用戶將其眼睛定位于距照相機(jī)(47)的一個(gè)預(yù)定距離范圍內(nèi)。成象裝置(34)適合用在虹膜識(shí)別裝置中,并提供了對(duì)公知裝置的廉價(jià)替代物。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1276710SQ9881048
公開日2000年12月13日 申請(qǐng)日期1998年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月24日
發(fā)明者戴維·約翰·麥卡特尼, 克里斯托弗·亨利·西爾 申請(qǐng)人:英國(guó)電訊有限公司