[發明專利]用于虹膜成像裝置的系統級光電優化設計方法

有效

• 申請號: 201510431365.4
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN105022880B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 沈洪泉
• 申請（專利權）人: 貴陽科安科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11416
• 代理人: 顧珊,陳軼蘭

1.一種優化設計的虹膜成像裝置，其特征是，所述虹膜成像裝置包括以下部件：

近紅外照明光源LED；

近紅外照明光源透射窗口，外部覆蓋近紅外照明光源LED，用于控制近紅外照明光源LED的發散角度；

近紅外光學濾光器保護窗口，位于虹膜成像裝置最前外表面，用于保護整個虹膜成像裝置；

近紅外光學濾光器，用于濾除干擾成像的無效雜光進而僅透射有效的近紅外光提高成像質量；

圖像成像傳感器；

光學成像物鏡，用于對有效近紅外成像光形成物理折射匯聚光學焦點到圖像成像傳感器的像方焦平面。

2.根據權利要求1所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是:

所述光學成像物鏡的等效焦距值EFL和工作物距WOD具有以下關系：

EFL＝WOD*β/(1+β)

其中，β為虹膜像方和物方空間分辨率比率，且β＝SOP*POI/SOI，其中所述的SOP為圖像成像傳感器單位像素的物理尺度；POI為預設的虹膜直徑在像方空間分辨率的像素尺度；SOI為預設的虹膜平均直徑在物方空間分辨率的物理尺度。

3.根據權利要求1所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是：

所述光學成像物鏡的光圈F值或相對光學孔徑倒數具有：

F＝EFL/D

0.5*SOP/(1.22*λ)≤F≤2.0*SOP/(1.22*λ)

其中所述的D為光學成像物鏡的光瞳或通光孔徑的直徑。

4.根據權利要求1所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是：

所述光學成像物鏡的視場角FOV具有：

FOV≥2*arctan((DOI*SOP)/(2*EFL))

其中所述的DOI為圖像成像傳感器的對角線像素數量。

5.根據權利要求1所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是：

所述近紅外照明光源具有等效峰值波長λ；

其中所述的等效峰值波長λ＝∑h_iλ_i，∑h_i＝1，其中h_i為近紅外照明光源光譜的輻射強度歸一化系數，λ_i為近紅外照明光源光譜，波長范圍750nm-880nm。

6.根據權利要求1或5所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是：

所述近紅外照明光源的等效峰值波長λ選擇為雙波段，所述的雙波段包含750-810nm和810-880nm兩個波段,FWHM>30nm。

7.根據權利要求1或5所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是：

所述近紅外照明光源的等效峰值波長λ選擇為單波段，所述的單波段包含810-880nm，FWHM>30nm，或，所述的單波段包含780-850nm，FWHM>30nm。

8.根據權利要求1或5-7所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是：

所述近紅外光學濾光器的透射率峰值波長設置為近紅外照明光源等效峰值波長λ。

9.根據權利要求1或5-7所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是:

所述近紅外光學濾光器的半最大值全波FWHM大于等于近紅外照明光源產生的半最大值全波FWHM。

10.根據權利要求1所述的優化設計的虹膜成像裝置，其特征是：

所述近紅外照明光源的輻射強度I(mW/sr，毫瓦每球面度)：

I＝E*WOD²??E<10mW/cm²

其中所述的E為在給定的工作物距WOD處接受的近紅外照明光源的最大輻射率或輻射照度。