专利名称：一种用于人脸识别的光学装置及滤光片的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物特征识别领域，涉及到一种人脸识别的光学装置和关键器 件-近红外滤光片。
背景技术：
生物特征识别技术是目前最为方便、最为安全的身份识别技术，与目前广泛应用 的指纹识别技术相比，更直观，更方便，更友好而且非接触。但是，在有可见光尤其是太阳光 的环境下，识别性能会显著下降，甚至造成无法使用的严重后果。专利号为” ZL 200520022878. 1”的“一种用于人脸识别的图像获取装置”所列出 的“用于抑制或滤除可见光的滤片或镀膜”以及“所述滤光片或镜头镀膜为可见光抑制且红 外光通过的带通型或长通截止型红外滤光镜片或镀膜”，该专利仅仅提出了滤除可见光，并 没有提出滤除850，940以外的红外光，造成白炽灯或太阳光中近红外线的严重干扰，影响 了识别的准确性，而且只提出对滤光片的性能要求，没有具体的膜系结构，也没有定量的结 构参数。。专利号为”ZL 200710304305. 1”的“用于人脸识别的红外滤光片及其制作方法”所
列出的“采用红外线透射玻璃结合镀膜方法制作的红外滤光片具有窄带和高截止深度”，也 是只是提出对滤光片的性能要求，没有具体的膜系结构，也没有定量的结构参数。而且该专 利中提出使用的红外光透射玻璃的厚度为3-9毫米，对于使用手机摄像小镜头的人脸识别 仪器，滤光片太厚，无法满足要求。上述2个专利所用的人脸摄像镜头，都是市场上采购的普通摄像镜头，由于这些 镜头大都用于可见光环境下的摄像，镜头设计时消色差的最佳波段在可见光的400-700nm， 与镜头匹配的减反射膜层的最佳减反射波段也是设计在400-700nm，在850和940波段， 虽然可以勉强使用，但其消色差效果和减反射效果都很差，尤其是940波长，减反射效果极 差，多个表面的来回反射造成多个图像的重合，成像模糊和重影，大大降低了 850波长尤其 是940波长的成像质量，严重影响人脸识别的准确性。
发明内容本实用新型根据现有技术的不足，提供了一种用于人脸识别系统中的光学装置以 及近红外滤光片的优化结构和膜系参数，透镜在800-980nm波段上色差和剩余反射大大减 小，成像更加清晰，与镜头配套的滤光片矩形化好，带宽适中，截止深度高，综合性能优异， 极大提高了各种型号的人脸识别仪器的质量。本实用新型是通过如下技术方案来实现的一种用于人脸识别的光学装置及滤光片，包括红外二极管，CMOS，摄像镜头和滤光 片，所用的红外二极管的波长为940nm或850nm;摄像镜头内安装四片透镜，每片透镜表面 设置有中心波长在800-980nm的1_7层减反射膜系；滤光片由玻璃基片和设置在滤光片表 面的主膜系构成，主膜系由19-49层高折射率层H和低折射率层L交替组成，其中H层的材
3料为硫的化合物、钛的氧化物或晶体硅中的一种，L层的材料为冰晶石、氟化镁或二氧化硅 中的一种。H层的折射率N = 2. 15-2.95，L层的折射率N= 1. 31-1. 46，膜系光学厚度ND 的总和为 4462. 5-15040nm。所述的摄像镜头的消色差波段为800-980nm。所述滤光片主膜系的H层的材料为硫的化合物、钛的氧化物、晶体硅中的一种，L 层的材料为冰晶石、氟化镁、二氧化硅中的一种。所述滤光片主膜系的每层H层和L层的光学厚度为850nm或者940nm的1/4。本发明的有益效果是，通过分析人脸识别仪器使用环境和红外光源的特性，采用 了新的红外专用人脸摄像头消色差设计和中心波长为800-980nm的特定减反射膜系，极大 地减少了镜头在850nm和940nm的色差，极大地减少了 850尤其是940nm的表面反射，减少 了重影，提高了成像清晰度，使得人脸识别更加准确，同时设计了最优的滤光片具体结构参 数，使得所镀制的滤光片矩形化好，带宽适中，截止深度高，综合性能优异，极大提高了各种 型号的人脸识别仪器的质量。
以下结合附图和实施方式对本实用新型做进一步的说明。图1是本实用新型的结构图。图2是本实用新型实施例1的光谱透射比曲线。图3是本实用新型实施例2的光谱透射比曲线。图4是本实用新型实施例3的光谱透射比曲线。图5是本实用新型实施例4的光谱透射比曲线。图6是本实用新型实施例5的光谱透射比曲线。图中1-红外二极管；2-CM0S ；3-摄像镜头；4-滤光片；5_透镜；6_减反射膜系；7_玻璃 基片；8-主膜系。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构图，7为光学玻璃或浮法玻璃基片，其厚度为0. 5-2毫 米，薄一些光损失少，也比较好加工。将其切片，整园，抛光，清洗后放入真空镀膜机，在真空 状态下离子轰击后，交替蒸镀19-49层高低折射率滤光片主膜系，每层的光学厚度ND镀到 850nm或者940nm的1/4，放气后扫描光谱曲线，把峰值波长在850+_5nm或者940+/_5nm的 挑出来和玻璃基片通过光学胶胶合。滤光片可以直接是厚度2-6毫米的HWB830或者HWB850 黑色玻璃，也可以是白玻璃上镀制类似HWB830性能的长波通膜系。该膜系按常规真空镀膜 方法镀制。胶合材料可以使用光敏胶，也可以使用环氧树脂胶。实施例1 图2是本实用新型实施例1的光谱透射比曲线。所述滤光片主膜系为19层单半波或19层双半波，19层单半波的结构为MLM，其 中M = HLHL2HLHLH ；19层双半波的结构为MLM，其中M = HLHL4HLHLH。将抛光清洗好的0. 55毫米厚的光学玻璃基片放入真空镀膜机，交替蒸镀19层Si
4和sio2带通滤光片主膜系，si的折射率为2. 95，sio2的折射率为1. 46主膜系的结构为 MLM，其中M = HLHL2HLHLH。每个H和L层的光学厚度镀到850nm的1/4，总厚度为4462. 5nm。 主膜系镀完放气后扫描的光谱曲线如图2所示，把峰值波长在850+/-5nm的挑出来和厚度 为4毫米的HWB850滤光片4通过光敏胶胶合。透镜4的每个表面超声波清洗后放入镀膜夹具并置于真空镀膜机中，每个表面镀 制有1层光学厚度nd = 2250nm的MGF2，装配成人脸识别专用近红外摄像镜头。实施例2 图3是本实用新型实施例2的光谱透射比曲线。所述滤光片主膜系为23层单半波，其结构为MLM，其中M = HLHLH2LHLHLH。将抛光清洗好的0. 70毫米厚的光学玻璃基片放入真空镀膜机，交替蒸镀23层硫 化锌和冰晶石带通滤光片主膜系，硫化锌的折射率为2. 3，冰晶石的折射率为1. 31，主膜系 的结构为MLM，其中M = HLHLH2LHLHLH。每个H和L层的光学厚度镀到850nm的1/4，总厚 度为5312. 5nm。主膜系镀完放气后扫描的光谱曲线如图3所示，把峰值波长在850+/-5nm 的挑出来和厚度为5毫米的HWB850滤光片4通过光敏胶胶合。透镜4的每个表面超声波清洗后放入镀膜夹具并置于真空镀膜机中，每个表面镀 制有2层光学厚度分别为nd = 2250nm的减反射膜系，装配成人脸识别专用近红外摄像镜 头。实施例3 图4是本实用新型实施例3的光谱透射比曲线。所述滤光片主膜系为29层双半波，其结构为MLMLM，其中M = HLHL4HLHLH。将抛光清洗好的0. 55毫米厚的光学玻璃基片放入真空镀膜机，交替蒸镀29层硫 化锌和氟化镁带通滤光片主膜系，硫化锌的折射率为2. 3，氟化镁的折射率为1. 38，主膜系 的结构为MLMLM，其中M = HLHL4HLHLH。每个H和L层的光学厚度镀到940nm的1/4，总厚 度为8930nm，放气后扫描的光谱曲线如图4所示，把峰值波长在940+/-5nm的挑出来和半波 长为850的黑色玻璃滤光片4通过环氧树脂胶胶合。透镜4的每个表面超声波清洗后放入镀膜夹具并置于真空镀膜机中，每个表面镀 制有3层减反射膜系，装配成人脸识别专用近红外摄像镜头。实施例4 图5是本实用新型实施例4的光谱透射比曲线。所述滤光片主膜系为39层双半波，其结构为MLMLMLM，其中M = HLHL4HLHLH。将抛光清洗好的1毫米厚的光学玻璃基片放入真空镀膜机，交替蒸镀39层si和 sio2带通滤光片主膜系，si的折射率为2. 95，sio2的折射率为1. 46主膜系的结构为 MLMLMLM，其中M = HLHL4HLHLH。每个H和L层的光学厚度镀到940nm的1/4，总厚度为 11985nm，放气后扫描的光谱曲线如图5所示，把峰值波长在940+/_5nm的挑出来和HWB850 滤光片4通过光敏胶胶合。透镜4的每个表面超声波清洗后放入镀膜夹具并置于真空镀膜机中，每个表面镀 制有4层减反射膜系，装配成人脸识别专用近红外摄像镜头。实施例5 图6是本实用新型实施例5的光谱透射比曲线。[0045]所述滤光片主膜系为49层双半波，其结构为MLMLMLMLM，其中M = HLHL4HLHLH。将抛光清洗好的2毫米厚的光学玻璃基片放入真空镀膜机，交替蒸镀49层Tio2 和sio2带通滤光片主膜系，Tio2的折射率为2. 15，sio2的折射率为1. 46，主膜系的结构 为MLMLMLMLM，其中M = HLHL4HLHLH。每个H和L层的光学厚度镀到940nm的1/4总厚度为 15040nm，放气后扫描的光谱曲线如图6所示，把峰值波长在940+/_5nm的挑出来和HWB850 滤光片4通过光敏胶胶合。透镜4的每个表面超声波清洗后放入镀膜夹具并置于真空镀膜机中，每个表面镀 制有7层减反射膜系，装配成人脸识别专用近红外摄像镜头。本技术领域中的相关技术人员应当熟悉到，以上所述实施例仅是用来说明本实用 新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对上述实 施例所做的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。
权利要求一种用于人脸识别的光学装置及滤光片，包括红外二极管，CMOS，摄像镜头和滤光片，其特征在于，所用的红外二极管的波长为940nm或850nm；摄像镜头的透镜表面设置有中心波长在800 980nm的1 7层减反射膜系；滤光片的主膜系由19 49层高折射率层H和低折射率层L交替组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于人脸识别的光学装置及滤光片，其特征在于，所述 滤光片主膜系的H层的材料为硫的化合物、钛的氧化物或晶体硅中的一种，L层的材料为冰 晶石、氟化镁或二氧化硅中的一种。
专利摘要一种用于人脸识别的光学装置及滤光片，包括红外二极管，CMOS，摄像镜头和滤光片，所用的红外二极管的波长为940nm或850nm；摄像镜头内安装四片透镜，每片透镜表面设置有中心波长在800-980nm的1-7层减反射膜系；滤光片由玻璃基片和设置在滤光片表面的主膜系构成，主膜系由19-49层高折射率层H和低折射率层L交替组成，其中H层的材料为硫的化合物、钛的氧化物或晶体硅中的一种，L层的材料为冰晶石、氟化镁或二氧化硅中的一种。本专利的有益效果在于透镜在800-980nm波段上，色差和剩余反射大大减小，成像更加清晰，与摄像镜头配套的滤光片矩形化好，带宽适中，截止深度高，综合性能优异，极大提高了各种型号的人脸识别仪器的质量。
文档编号G06K9/20GK201725051SQ20102024886
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者黄加玉 申请人:北京金吉奥梦科技有限公司