用于虹膜识别的多通道多区域镀膜的摄像头模组及设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于虹膜识别的多通道多区域镀膜的摄像头模组，包括镜片组、镜片座、镜头座、滤光片、图像传感器芯片、电路板，滤光片包括第一区域和第二区域，所述第一区域为双通道镀膜，能够透过可见光和红外光；所述第二区域为单通道镀膜，仅能够通过特定波长的红外光，既能保证虹膜识别的准确性，又能保证自拍时的色彩还原真实。
【专利说明】用于虹膜识别的多通道多区域镀膜的摄像头模组及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于虹膜识别的摄像头模组，特别涉及一种用于虹膜识别的采用多通道多区域镀膜的摄像头模组以及包含这种摄像头模组的便携式电子设备。
【背景技术】
[0002]通常，虹膜是眼睛的一个组成部分，是瞳孔和巩膜之间的环状组织，每只眼睛的虹膜图案各不相同，且终身不变。虹膜识别具有唯一性高、稳定性强、非侵犯性等优点，已被成功地应用于机场、海关、银行，监狱等场合的身份鉴定。
[0003]目前移动设备(诸如手机、平板电脑、笔记本电脑等)的个人信息安全和网络交互信息安全问题越发突出。为了保障信息安全，很多厂商已经在移动设备上集成了多种用于身份识别的装置。例如，移动设备已经成功集成了人脸识别或指纹识别装置用于身份识别。相比人脸识别和指纹识别技术，虹膜识别具有唯一性高、稳定性强、非侵犯性等优点，而且目前移动设备如手机、平板电脑、移动电脑上都已经有前置摄像头模组用于自拍照片或者视频通话，完全可以用这些摄像头模组来实现虹膜识别。
[0004]目前通常的摄像头模组主要包括图像传感元件、镜头以及图像处理芯片等，图像传感元件主要分为电荷耦合元件(CCD)与互补金属氧化物半导体(CMOS)。可见光的波长范围是380?780nm，780nm以上属于红外光部分，而CXD和CMOS既能感应可见光，也能感应红外光。当红外光与可见光同时进入到CCD或者CMOS中被其感应的时候，拍摄出来的图像色彩会与人眼看到的环境的色彩不一致，即所谓的偏色，这是因为红外光对色彩还原进行了破坏。厂家为了在自然光下获得更好的色彩还原，使用红外截止滤光片设置于CCD或CMOS前面来过滤红外光。而虹膜识别时，为了采集清晰的虹膜图像，则必须要在采集虹膜时增加红外照明，此时，采用目前通用的摄像头模组是无法采集到虹膜图像的。
[0005]因此，需要一种新型的摄像头模组装置，解决上述问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种新颖的用于虹膜识别的智能摄像头模组装置，既能保证虹膜识别的准确性，又能保证自拍时的色彩还原真实。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种用于虹膜识别的多通道多区域镀膜的摄像头模组，所述摄像头模组沿光路进入方向依次包括:镜片组，包括至少一片镜片，用于汇聚或者发散光已采集虹膜或普通图像；镜片座，用于固定所述镜片组；镜头座，用于固定所述镜片座，并通过旋转或伸缩来调整所述镜片的聚焦，或者通过调整音圈马达来调整聚焦点；滤光片，处于所述镜头座的内部，所述滤光片的一侧与所述镜片座固定；图像传感器芯片，处于所述镜头座的内部，能够将光能转化成数字信号，形成数字图像；电路板，处于所述镜头座的下方并固定，用于承载电子元器件；其中，所述滤光片包括第一区域和第二区域，所述第一区域为双通道镀膜，能够透过可见光和红外光；所述第二区域为单通道镀膜，仅能够通过特定波长的红外光。
[0008]优选的，通过与所述第二区域对应的第二成像区域采集到的图像像素值估计出环境中红外光的强度，通过色彩还原或校正算法处理与第一区域对应的第一成像区域的图像，实现可见光拍摄效果。
[0009]优选的，其中所述色彩校正算法选自静态白平衡、采用基于灰色世界法GW和全反射理论算法PR衍生出的色彩校正算法和Gamma校正。
[0010]优选的，所述第一区域通过的可见光的波长范围为400?650nm，通过的红外光的波长范围为830?870nm。
[0011]优选的，所述第二区域通过的红外光的波长范围为830?870nm。
[0012]优选的，所述第一区域和第二区域为相邻排列的矩形区域。
[0013]优选的，所述第一区域和第二区域为位于所述滤光片中心的矩形区域以及环绕所述矩形区域的环形区域。
[0014]优选的，所述第一区域和第二区域分别包括多个子区域，为所述子区域间隔排列的条带区域。
[0015]优选的，所述滤光片的厚度为0.21?0.30mm。
[0016]根据本发明的另一方面，还提供了一种包含上述摄像头模组的便携式移动电子设备，该便携式移动电子设备选自智能手机、平板电脑、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能可穿戴设备中的任意一种。
[0017]应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中:
[0019]图1示意性示出发明的摄像头模组装置的结构示意图。
[0020]图2是本发明的多区域多通道镀膜滤光片的结构示意图。
[0021]图3示意性示出了采用本发明的滤光片的摄像头模组拍摄获得的图像的示意图。
[0022]图4a示意性示出了本发明的滤光片的区域分布的另一个实施例的示意图。
[0023]图4b示意性示出了本发明的使用图4a的滤光片成像的示意图。
[0024]图5a示意性示出了本发明的滤光片的区域分布的另一种实施例的示意图。
[0025]图5b是根据本发明的使用图5a中滤光片的成像示意图。
[0026]图6a示意性示出了本发明的滤光片的区域分布的另一种实施例的示意图。
[0027]图6b是根据本发明的使用图6a中滤光片的成像示意图。
[0028]图7示意性示出了本发明的滤光片的区域分布的另一种实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0029]通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
[0030]在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
[0031]图1是根据本发明的摄像头模组装置的结构示意图。如图1所示，在图1所示的实施例中，摄像头模组100沿光路进入方向依次包括:镜片组101，由至少一片镜片组成，能够汇聚或者发散光，用于采集虹膜或普通图像；镜片座102，用于固定所述镜片组101，形成镜头整体；镜头座103，用于固定所述镜片座102，使得能够通过旋转或伸缩来调整镜片的聚焦，或者通过调整音圈马达来调整聚焦点；滤光片104，处于所述镜头座102的内部，所述滤光片104的一侧与所述镜片座102固定；图像传感器芯片105，又称感光元器件，处于所述镜头座103的内部，能够将光能转化成数字信号，形成数字图像；电路板106，处于所述镜头座103的下方并固定，用于承载各种电子元器件；柔性电路板107，连接所述电路板106，并传输数字信号；以及控制芯片108，用于图像处理或者根据实际情况产生各种控制信号。
[0032]根据本发明的一个实施例，电路板106、柔性电路板107以及控制芯片108也可以集成在一起形成电路板，以承载电子元器件。
[0033]图2是根据本发明的多区域多通道镀膜滤光片104的一个实施例的结构示意图。
[0034]如图2所示，在图1所示的根据本发明的摄像头模组100中，根据本发明的滤光片104采用基于位置区域的多区域多通道镀膜技术的滤光片。根据本发明的一个实施例，滤光片104的面积可以略大于图像传感器芯片105的有效感光区面积。根据本发明的另一个实施例，滤光片104的厚度为0.21?0.30mm，优选的，厚度为0.21mm。
[0035]在本实施例中，滤光片104采用双区域镀膜技术，即滤光片104包括第一区域201和第二区域202。第一区域201采用双通道镀膜，第二区域202采用单通道镀膜。S卩，第一区域201允许可见光和红外光通过，第二区域202只能通过红外光。第一区域201和第二区域202为相邻排列的矩形区域，分别处于所述滤光片的上下两个区域。两个区域之间的第一分割线203为一条直线，并且所述第一分割线203平行于所述滤光片的上下两条边。所述第一区域201的面积大于第二区域202的面积，所述第一区域201的面积大概占总面积的70%?90%。优选的，第一区域的面积占所述滤光片总面积的80%。
[0036]优选的，所述第一区域201通过的可见光的波长范围为400?650nm，通过的红外光的波长范围为830?870nm，通过率为90%以上。
[0037]优选的，所述第二区域202通过的红外光的波长范围为830?870nm，通过率为90%以上。
[0038]图3示意性示出了采用如图2所示的本发明的滤光片104的摄像头模组100拍摄获得的图像的示意图。
[0039]如图3所示，其中第一成像区域301对应于滤光片104的第一区域201，是可见光和红外光混合现场的图像区域，第二成像区域302对应于滤光片104的第二区域202，是仅有红外光形成的图像区域。两个区域之间的第二分割线303为一条直线，并且平行于所述滤光片的上下两条边。所述第一成像区域301的面积大于第二成像区域302的面积，所述第一成像区域201的面积大站总面积的70%?90%，优选的，第一成像区域的面积占所述滤光片总面积的80%。
[0040]当用户使用根据本发明的摄像头模组100进行正常拍照时，系统可以通过与第二区域202对应的第二成像区域302采集到的图像像素值估计出环境中红外光的强度，通过色彩还原或校正算法处理与第一区域201对应的第一成像区域301的图像，从而保证在第一成像区域301中形成的图像不偏色，达到正常的可见光拍摄效果。具体的色彩校正算法可以例如通过以下方法实现:静态白平衡法、采用基于灰色世界法GW和全反射理论算法PR衍生出的色彩校正算法，即通过自学习得到的ColorMatrix对偏色的像素进行校正，使得不同红外能量强度对应不同的ColorMatrix、以及校正亮度和色彩的Gamma校正法等等。
[0041]可选地，可以将根据本发明的摄像头模组100进行正常拍照之前，对其进行训练，从而得到对应的色彩校正算法，以便在正常拍摄时可以快速地进行自动色彩还原和校正。
[0042]具体地，在训练条件下，利用图像传感元件能感可见光和红外光的特性，在不同色温条件下，拍摄标准色板，同时采用专用的红外光强测试设备测量红外光能量的大小，同时通过在第二区域后传感器部分对应的所述第二成像区域302获得实际红外图像的像素值，建立起红外光能量与像素值之间的对应关系。在不同的色温下，结合红外光能量的大小值，通过机器学习的方法，得到对应的色彩校正算法，使得在滤光片第一区域后对应的传感器图像所呈现的第一成像区域301能够比较接近真实的色板的颜色。
[0043]如果用户是正常的拍摄，那么系统可以通过第二区域后方的第二成像区域302的像素值估计出环境中红外光的强度，通过上述色彩还原算法处理，使得摄像头模组可以保证在可见光环境中正常成像，并且尽量不偏色，保留模组的拍照功能。
[0044]如果用户是虹膜识别，那么系统能在增加红外灯光源情况下进行虹膜采集，增加对使用者进行虹膜身份认证的功能。虹膜图像可通过滤光片104的第一区域201和第二区域202共同采集，因此可以最大限度的利用传感器的感光面积。虹膜识别时增加的红外光源优选为830?870nm的近红外光源。
[0045]本发明的多区域多通道镀膜滤光片的区域分布不限于上述图2中描绘的第一实施例的情况，还可以有多种情况，下面实施例中具体阐述。
[0046]图4a示意性示出了本发明的滤光片的区域分布的另一个实施例的示意图。
[0047]如图4a所示，所述滤光片采用双区域镀膜技术，所述滤光片的区域包括:第三区域401和第四区域402，其中所述第三区域401采用单通道镀膜，第四区域402采用双通道镀膜，所述的第三区域401和第四区域402分别处于所述滤光片的上下两个区域，之间的第三分割线403为一条直线，并且所述第三分割线403平行于所述滤光片的上下两条边。所述第三区域401的面积大于第四区域402的面积，所述第三区域401的面积大站总面积的70%?90%，优选的，第三区域的面积占所述滤光片总面积的80%。
[0048]图4b示意性示出了本发明的使用图4a的滤光片成像的示意图。
[0049]如图4b所示，其中第三成像区域404是仅红外光形成的图像区域，第四成像区域405是可见光和红外光混合现场的图像区域。两个区域之间的第四分割线406为一条直线。所述第三成像区域405的面积大于第四成像区域406的面积，所述第三成像区域404的面积大站总面积的70%?90%，优选的，第三成像区域404的面积占所述传感器图像总面积的 80%。
[0050]图5a示意性示出了本发明的滤光片的区域分布的另一种实施例的示意图。
[0051]如图5a所示，所述滤光片采用双区镀膜技术，区域分布包括位于滤光片104中心的矩形第五区域501和环绕第五区域501外侧的环形第六区域502，其中第五区域采用双通道镀膜技术，第六区域采用单通道镀膜技术。两个区域之间的第五分割线503为一个矩形的轮廓线。根据本发明的一个实施例，所述第五区域501的面积大于第六区域502的面积，所述第五区域501的面积大站总面积的70%?90%，优选的，第五区域501的面积占所述滤光片总面积的80%。
[0052]可选的，上述实施例可变形为所述第五区域采用单通道镀膜技术，第六区域采用双通道镀膜技术。
[0053]图5b是根据本发明的使用图5a中滤光片的成像示意图。
[0054]如图5b所示，其中第七成像区域504是可见光和红外光混合现场的图像区域，第八成像区域505是仅红外光形成的图像区域。两个区域之间的第六分割线506为一个矩形的轮廓线，与图5a中的形状完全相同。所述第七成像区域504的面积大于第八成像区域505的面积，所述第七成像区域504的面积大站总面积的70%?90%，优选的，第七成像区域504的面积占所述传感器图像总面积的80%。
[0055]图6a示意性示出了本发明的滤光片的区域分布的另一种实施例的示意图。
[0056]如图6a所示，所述滤光片采用双区镀膜技术，区域分布包括位于滤光片401中心的第九区域601和位于第九区域601两侧的第十区域602a和602b。根据本发明的一个实施例，第九区域采用双通道镀膜技术，第十区域采用单通道镀膜技术。第九区域601和第十区域602a和602b分别通过第七分割线603和第八分割线604分开。优选的，所述第九区域的面积大于第十区域的面积，所述第九区域的面积大约占总面积的70%?90%，优选的，第九区域的面积占所述滤光片总面积的80%。优选地，所述第十区域602a和602b的尺寸相同。
[0057]图6b是根据本发明的使用6a中滤光片的成像示意图。
[0058]如图6b所示，其中第九成像区域605是可见光和红外光混合现场的图像区域，第十成像区域606是仅仅红外光形成的图像区域。所述第九成像区域605处于传感器图像的中部，所述第十成像区域606a和606b，分别处于第九成像区域605的两侧，分别通过第九分割线607和第十分割线608分开。优选的，所述第九成像区域的面积大于第十成像区域的面积，所述第九成像区域的面积大约占传感器图像总面积的70%?90%，优选的，第九成像区域的面积占传感器图像总面积的80%。优选地，所述第十成像区域606a和606b的尺寸相同。
[0059]图7示意性示出了本发明滤光片的区域分布的另一种实施方式的结构示意图。其中，双通道镀膜区域和单通道镀膜区域为间隔的条带状分布。
[0060]如图7所示，其中第i^一区域包括两个子区域701a和701b，是可见光和红外光混合现场的图像区域，第十二区域包括两个子区域702a和702b，是仅红外光形成的图像区域。所述第十一区域701a和701b和所述第十二区域702a和702b彼此间隔排列，分别被第十一分割线703、第十二分割线704、第十三分割线705分割开来。优选的，所述4个区域的面积和形状相同。
[0061]可选的，各个区域之间的面积和尺寸是任意的。
[0062]可选的，上述实施例中的第十一区域和第十二区域不限于分割为两个子区域，可以为更多个子区域。
[0063]可选的，上述两个实施例中的滤光片中分割线可以是曲线。
[0064]可选的，上述两个实施例中的滤光片中分割线可以不平行与所述滤光片的边。
[0065]本发明的多区域多通道镀膜滤光片的区域分布不限于上述实施例中的情况，还可以根据A区域和B区域的不同结构推出多种实施例。
[0066]可选的，本发明的多区域多通道镀膜滤光片还可以包括多个区域、多个通道结合的多种方式。
[0067]根据本发明的上述多通道多区域镀膜的摄像头模组可以制作成小型化，从而嵌入在便携式移动电子设备中进行虹膜识别和正常拍摄的双重功能。因此，根据本发明的另一实施例，还提供一种包含上述摄像头模组装置的便携式移动电子设备，所述便携式移动电子设备包括但不限于智能手机、平板电脑、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能可穿戴设备坐寸ο
[0068]结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种用于虹膜识别的多通道多区域镀膜的摄像头模组，所述摄像头模组沿光路进入方向依次包括: 镜片组，包括至少一片镜片，用于汇聚或者发散光已采集虹膜或普通图像； 镜片座，用于固定所述镜片组； 镜头座，用于固定所述镜片座，并通过旋转或伸缩来调整所述镜片的聚焦，或者通过调整音圈马达来调整聚焦点； 滤光片，处于所述镜头座的内部，所述滤光片的一侧与所述镜片座固定； 图像传感器芯片，处于所述镜头座的内部，能够将光能转化成数字信号，形成数字图像； 电路板，处于所述镜头座的下方并固定，用于承载电子元器件； 其中，所述滤光片包括第一区域和第二区域，所述第一区域为双通道镀膜，能够透过可见光和红外光；所述第二区域为单通道镀膜，仅能够通过特定波长的红外光。
2.根据权利要求1所述的摄像头模组，其中，通过与所述第二区域对应的第二成像区域采集到的图像像素值估计出环境中红外光的强度，通过色彩还原或校正算法处理与第一区域对应的第一成像区域的图像，实现可见光拍摄效果。
3.根据权利要求2所述摄像头模组，其中，其中所述色彩校正算法选自静态白平衡、采用基于灰色世界法训和全反射理论算法衍生出的色彩校正算法和校正。
4.根据权利要求1所述的镜头模组，其中，所述第一区域通过的可见光的波长范围为400?65011111，通过的红外光的波长范围为830?87011111。
5.根据权利要求1所述的多区域多通道镀膜滤光片，其中，所述第二区域通过的红外光的波长范围为830?87011111。
6.根据权利要求1所述的多区域多通道镀膜滤光片，其中，所述第一区域和第二区域为相邻排列的矩形区域。
7.根据权利要求1所述的多区域多通道镀膜滤光片，其中，所述第一区域和第二区域为位于所述滤光片中心的矩形区域以及环绕所述矩形区域的环形区域。
8.根据权利要求1所述的多区域多通道镀膜滤光片，其中，所述第一区域和第二区域分别包括多个子区域，为所述子区域间隔排列的条带区域。
9.根据权利要求1所述的镜头模组，其中，所述滤光片的厚度为0.21?0.30皿。
10.一种包含如权利要求1所述的摄像头模组的便携式移动电子设备，所述便携式移动电子设备选自智能手机、平板电脑、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能可穿戴设备中的任意一种。
【文档编号】H04N9/04GK104394306SQ201410680098
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】邱显超, 马力, 何召锋, 李星光 申请人:北京中科虹霸科技有限公司