刷掌设备的制作方法

1.本公开涉及生物识别技术领域，特别涉及刷掌设备。


背景技术：

2.为了实现掌静脉的清晰成像，刷掌设备通常采用红外led灯进行补光，红外光照射到皮肤上发生反射和折射，折射光透射进入手掌皮肤内部，由于掌静脉中血红蛋白的含量较高，血红蛋白对红外光有较好的吸收作用，存在掌静脉的位置将形成黑色的纹理，从而获得掌静脉图像。
3.由于红外led灯所发出光为自然光，自然光在手掌皮肤反射及折射时，由于反射光中p光含量较多，为了提升反射光的snr(信噪比)，相关技术对应于红外led灯布置一个偏振片用于起偏振，对应于刷掌设备的镜头接收端布置另一个偏振片用于检偏振，起偏振的偏振片能够对反射光p分量(即p光)进行消除。
4.然而，起偏振时能够将垂直于光轴的光过滤掉，使得光利用率显著下降，例如，光利用率通常低于30％。


技术实现要素：

5.本公开提供了一种刷掌设备，能够解决相关技术中刷掌设备的光利用率较低的问题。
6.所述技术方案如下：
7.一种刷掌设备，所述刷掌设备包括壳体、位于所述壳体内部的摄像头模组、红外激光器和控制件，所述壳体包括盖板和偏振片，所述偏振片贴附于所述盖板的面向所述摄像头模组的表面上；
8.所述红外激光器位于所述摄像头模组的侧部，所述红外激光器与所述摄像头模组均电性连接于所述控制件；
9.所述红外激光器被配置为，能够发射红外偏振光，所述红外偏振光的偏振方向与所述偏振片的偏振方向平行。
10.本公开提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
11.本公开实施例提供的刷掌设备，采用能够发射红外偏振光的红外激光器来取代红外led灯和用于起偏振的偏振片，由于红外激光器所发射的红外偏振光的偏振方向与用于检偏振的偏振片的偏振方向平行。这样，红外偏振光照射至手掌表面时，反射光中几乎不存在p光，大部分以s光形式折射至手掌皮肤内部，并被皮下组织反射至空气中形成漫反射光，由于漫反射光的偏振方向与偏振片的偏振方向平行，使其能够顺利地穿过偏振片。可见，本公开实施例红外激光器的布置，不仅能够提高光利用率，减少光源的功率消耗，还能够减少零部件数量，简化刷掌设备的结构。
附图说明
12.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是相关技术中一类红外补光方案示意图；
14.图2是相关技术中另一类红外补光方案示意图；
15.图3是本公开实施例提供的一示例性刷掌设备的剖面图；
16.图4是本公开实施例提供的刷掌设备对应的红外补光方案示意图；
17.图5是本公开实施例提供的另一示例性刷掌设备的剖面图；
18.图6是本公开实施例提供的再一示例性刷掌设备的剖面图；
19.图7是本公开实施例提供的一示例性红外激光器、补光灯和交互灯的布置图。
20.附图标记分别表示为：
21.1、壳体；
22.11、盖板；12、偏振片；
23.2、摄像头模组；
24.21、红外摄像头；22、红绿蓝摄像头；
25.3、红外激光器；
26.4、控制件；
27.5、补光灯；
28.6、交互灯；
29.7、导光件。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.本公开实施例中所涉及的方位名词，如“上”、“下”、“顶”、“底”、“侧”等，可以壳体的布置方位为基准，其中，以盖板所在方位定义为“顶”，以壳体的底座所在方位定义为“底”。本公开实施例采用这些方位名词仅仅是为了更清楚地描述结构和结构之间的关系，并不是为了描述绝对的方位。
32.本公开实施例涉及的“多个”是指两个或两个以上。所涉及的“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
33.本公开实施例中所涉及的“p光”，指的是，其偏振在入射光线法线所形成的平面，即入射面内。所涉及的“s光”，指的是，其偏振与入射面垂直。
34.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
35.随着便捷支付在日常生活中的应用越来越广泛，依靠生物识别技术来对用户身份进行判断的技术也日趋广泛。刷掌识别是一种以手掌特征识别个体身份的生物识别技术，通过分析提取手掌的掌纹及掌静脉特征，并将其与已存储的特征模版进行比对，来识别用户身份。
36.为了实现掌静脉的清晰成像，刷掌设备通常采用红外led灯作为光源进行补光，红外光照射到皮肤上发生反射和折射，折射光透射进入手掌皮肤内部，由于掌静脉中血红蛋白的含量较高，血红蛋白对红外光有较好的吸收作用，当红外光成像时，存在掌静脉的位置将形成黑色的纹理，从而获得掌静脉图像。
37.由于红外led灯所发出光为自然光，自然光在手掌皮肤表面反射及折射时，反射光中p光含量较多。为了提升反射光的snr(信噪比)，相关技术对应于红外led灯布置一个偏振片用于起偏振，对应于刷掌设备的镜头接收端布置另一个偏振片用于检偏振，起偏振的偏振片能够对p光进行消除。
38.结合图1和图2来就相关技术的p光消除原理进行说明，其中，图1示例了红外led灯作为补光灯源且不设置用于起偏振的偏振片，图2示例了红外led灯作为补光灯源且设置用于起偏振的偏振片。
39.红外led灯发出的自然偏振光可以分解为正交的两个方向，一个方向和纸面垂直(光发射方向上的圆点)，另一个方向和纸面平行(光发射方向上的短横杠)。
40.参见图1，根据反射特性，反射光e中的大部分为与纸面垂直的光(即p光)，表面反射光较强，会把有用的信号光(即s光，皮下组织漫反射光)淹没掉，从而导致图像不清楚。
41.参见图2，相关技术对应于红外led灯布置一个偏振片用于起偏振，对应于刷掌设备的镜头接收端布置另一个偏振片用于检偏振，这样，表面反射光e中的大部分p光将被过滤掉，由于信号光，即s光为皮下组织漫反射光，其偏振方向平行于纸面。由于皮下组织漫反射光的偏振方向与起到检偏振作用的偏振片的偏振方向平行，使其能够透过，从而形成了掌静脉图像。
42.然而，由于起偏振时能够将垂直于光轴的光过滤掉，使得光利用率显著下降，例如，光利用率通常低于30％。
43.针对相关技术存在的技术问题，本公开实施例提供了一种刷掌设备，如附图3和图4所示，该刷掌设备包括壳体1、位于壳体1内部的摄像头模组2、红外激光器3和控制件4，其中，壳体1包括盖板11和偏振片12，偏振片12贴附于盖板11的面向摄像头模组2的表面上。
44.红外激光器3位于摄像头模组2的侧部，红外激光器3与摄像头模组2均电性连接于控制件4；红外激光器3被配置为，能够发射红外偏振光，该红外偏振光的偏振方向与偏振片12的偏振方向平行。
45.红外激光器3和摄像头模组2在壳体1内部朝向同一侧布置，本公开实施例使用的红外激光器3的特征在于，其既能发射红外光，并且该红外光具有强偏振特性。
46.本公开实施例提供的刷掌设备，采用能够发射红外偏振光的红外激光器3来取代红外led灯和用于起偏振的偏振片12，由于红外激光器3所发射的红外偏振光的偏振方向与用于检偏振的偏振片12的偏振方向平行。这样，红外偏振光照射至手掌表面时，反射光中几乎不存在p光，大部分以s光形式折射至手掌皮肤内部，并被皮下组织反射至空气中形成漫反射光，由于漫反射光的偏振方向与偏振片12的偏振方向平行，使其能够顺利地穿过偏振
片12。可见，本公开实施例红外激光器3的布置，不仅能够提高光利用率，减少光源的功率消耗，还能够减少零部件数量，简化刷掌设备的结构。
47.在一些示例中，红外激光器3被配置为，所发射的红外偏振光的发散角大于或等于90
°
，通过使发散角α大于或等于90
°
，不仅能够提高光利用率且利于降低光功率。
48.举例来说，红外偏振光的发散角包括但不限于91
°
、95
°
、100
°
、105
°
、110
°
、115
°
、120
°
等。
49.可以根据补光强度的需求，来确定本公开实施例刷掌设备中红外激光器3的数量。举例来说，红外激光器3的数量可以为一个，也可以为多个(即两个、三个、四个、五个或者五个以上)。
50.在一些示例中，红外激光器3数量布置为多个，多个红外激光器3围绕摄像头模组2均匀地间隔布置。
51.举例来说，可以使多个红外激光器3对称地布置于摄像头模组2的两侧，或者，还可以使多个红外激光器3布置成三角环形状、圆环形状、或者矩形环形状。
52.作为一种示例，红外激光器3包括边缘发射激光器(edge emitting laser，eel)。
53.边缘发射激光器是一种具有高偏振程度的红外激光器3，边缘发射激光器发出的红外光不需要偏振片12进行起偏振，所有红外光均可以投射到手掌，从而能够有效提高光能利用率，减少光源的功率消耗，实现低功耗、高效率、低成本的红外补光方案。
54.在刷掌设备中进行边缘发射激光器的装配操作时，根据用于检偏振的偏振片12的偏振方向，来确定边缘发射激光器的摆放位置，以确保边缘发射激光器所发出的红外偏振光的偏振方向与偏振片12的偏振方向相平行。例如，在装配边缘发射激光器时，通过旋转边缘发射激光器，使其摆放位置处于目标位置。
55.在一些示例中，本公开实施例涉及的控制件4包括电路板，红外激光器3与摄像头模组2座设于电路板的同一侧，且与电路板电性连接。
56.一些适用的电路板包括但不限于：印刷线路板(printed circuit board，pcb)、柔性印刷电路板(flexible printed circuit board，fpc)、软硬结合板等。
57.通过使用电路板来支撑并与红外激光器3和摄像头模组2电性连接，不仅能够达到控制作用，还能够稳定各部件之间的连接。
58.在一些示例中，参见图5，摄像头模组2包括红外摄像头21，红外摄像头21与偏振片12相对。由于掌静脉中血红蛋白对红外线有较好的吸收，通过使用红外摄像头21，确保摄像头模组2对掌静脉图像的有效采集。
59.在一些示例中，参见图5，本公开实施例提供的摄像头模组2还包括红绿蓝摄像头22，其中，红绿蓝摄像头22又称为红绿蓝色彩模式rgb摄像头。
60.手掌的掌纹信息通常以rgb图形式呈现，通过红绿蓝摄像头22，能够实现对掌纹图像的有效采集。
61.在一些示例中，参见图6，本公开实施例提供的摄像头模组2还包括补光灯5，补光灯5用于在红绿蓝摄像头22采集掌纹图像时进行补光。
62.补光灯5用于在手掌掌纹图像采集过程中，对用户的手掌进行补光，以确保在刷掌设备在其工作范围内补光照明的光线亮度充足。
63.在一些示例中，本公开实施例涉及的补光灯5包括白光灯、蓝光灯、绿光灯中的至
少一种。
64.例如，在红绿蓝摄像头22采集掌纹信息时，可以通过白光灯和蓝光灯进行补光，保证摄像头采集的rgb图像的质量。
65.在一些示例中，补光灯5为白光灯，白光灯能够显示出白色高亮状态，且对于各种图像的采集均具有通用性。
66.在一些示例中，进一步结合图7，本公开实施例提供的刷掌设备还包括交互灯6，该交互灯6位于摄像头模组2的侧部，交互灯6还与控制件4电性连接。
67.例如，交互灯6包括红光灯、绿光灯、蓝光灯、橙光灯、黄光灯、紫光灯中的至少一种。通过使交互灯6呈现彩色灯光，能够显示出体验感更好的交互效果。
68.交互灯6用于实现刷掌设备与用户之间的交互，其能够对用户进行引导，例如，将用户的手掌引导到特定区域内，以便于摄像头模组2能够采集到手掌上的相关区域，并以此实现手掌的识别工作。交互灯6还能够用于向用户指示刷掌设备处于各种工作状态，例如，待机状态、开始采集状态，识别进行中状态，采集完成状态、工作异常状态等，从而提升该刷掌设备的用户体验。
69.本公开实施例中，控制件4可以进一步被配置为，控制交互灯6呈现不同颜色状态，和/或，控制交互灯6呈现静态灯光和动态灯光。对于动态灯光，其包括但不限于跑马灯、呼吸灯、闪烁灯等形式。
70.在一些示例中，可以使补光灯5和交互灯6设置为间隔布置的多个，例如，多个补光灯5和多个交互灯6依次交替地环绕摄像头模组2布置。其中，一个或者多个红外激光器3任意地布置在补光灯5、交互灯6所形成的间隙中。
71.在一些示例中，参见图5-图6，本公开实施例提供的刷掌设备还包括导光件7，导光件7环绕盖板11布置，用于对补光灯5和交互灯6所发出的光作均匀化处理。
72.导光件7包括出光面，出光面位于补光灯5或者交互灯6的上方，以对灯光进行匀光。
73.导光件7的基材可以为光透过率高的材料，例如pet(polyethylene terephthalate，涤纶树脂)/pc(polycarbonate，聚碳酸酯)/pmma(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)。进一步地，还可以在导光件7的基材中加入柔光剂，从而防止手掌的明暗之间的分界出现阴影。
74.对于壳体1，壳体1的形状、材料、大小可根据实际需要进行设定。举例来说，根据刷掌设备的不同应用场景，例如支付场景、身份认证场景等，将壳体1的形状设计为符合当前场景的结构。
75.在一些示例中，本公开实施例提供的刷掌设备还可以包括其他辅助部件，例如，该辅助部件包括但不限于：接近传感器、对外接口、扬声器等。刷掌设备可通过接近传感器获取到手掌与刷掌设备之间的距离，从而控制摄像头模组2和/或红外激光器3及led灯的开启或关闭，提高刷掌设备的使用效率；刷掌设备还可通过扬声器实现语音提醒或播报功能；刷掌设备还可通过对外接口实现充电功能和/或数据传输功能。
76.在一些示例中，本公开实施例提供的刷掌设备的应用场景可以是支付设备、身份认证设备等。
77.上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再
一一赘述。
78.以上所述仅为本公开的实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种刷掌设备，其特征在于，所述刷掌设备包括壳体(1)、位于所述壳体(1)内部的摄像头模组(2)、红外激光器(3)和控制件(4)，所述壳体(1)包括盖板(11)和偏振片(12)，所述偏振片(12)贴附于所述盖板(11)的面向所述摄像头模组(2)的表面上；所述红外激光器(3)位于所述摄像头模组(2)的侧部，所述红外激光器(3)与所述摄像头模组(2)均电性连接于所述控制件(4)；所述红外激光器(3)被配置为，能够发射红外偏振光，所述红外偏振光的偏振方向与所述偏振片(12)的偏振方向平行。2.根据权利要求1所述的刷掌设备，其特征在于，所述红外激光器(3)所发射的红外偏振光的发散角大于或等于90
°
。3.根据权利要求1所述的刷掌设备，其特征在于，所述红外激光器(3)的数量为一个或者多个；所述红外激光器(3)的数量为多个时，多个所述红外激光器(3)围绕所述摄像头模组(2)均匀地间隔布置。4.根据权利要求1-3任一项所述的刷掌设备，其特征在于，所述红外激光器(3)包括边缘发射激光器。5.根据权利要求1所述的刷掌设备，其特征在于，所述控制件(4)包括电路板，所述红外激光器(3)与所述摄像头模组(2)座设于所述电路板的同一侧，且与所述电路板电性连接。6.根据权利要求1所述的刷掌设备，其特征在于，所述摄像头模组(2)包括红外摄像头(21)，所述红外摄像头(21)与所述偏振片(12)相对。7.根据权利要求6所述的刷掌设备，其特征在于，所述摄像头模组(2)还包括红绿蓝摄像头(22)，所述红绿蓝摄像头(22)用于采集掌纹图像。8.根据权利要求7所述的刷掌设备，其特征在于，所述刷掌设备还包括补光灯(5)，所述补光灯(5)位于所述摄像头模组(2)的侧部且与所述控制件(4)电性连接，所述补光灯(5)用于在所述红绿蓝摄像头(22)采集掌纹图像时进行补光。9.根据权利要求8所述的刷掌设备，其特征在于，所述刷掌设备还包括交互灯(6)，所述交互灯(6)位于所述摄像头模组(2)的侧部且与所述控制件(4)电性连接。10.根据权利要求9所述的刷掌设备，其特征在于，所述刷掌设备还包括导光件(7)，所述导光件(7)环绕所述盖板(11)布置，用于对补光灯(5)和所述交互灯(6)所发出的光作均匀化处理。

技术总结
本实用新型公开了一种刷掌设备，属于生物识别技术领域。该刷掌设备包括壳体、位于壳体内部的摄像头模组、红外激光器和控制件，壳体包括盖板和偏振片，偏振片贴附于盖板的面向摄像头模组的表面上；红外激光器位于摄像头模组的侧部，红外激光器与摄像头模组均电性连接于控制件；红外激光器被配置为，能够发射红外偏振光，红外偏振光的偏振方向与偏振片的偏振方向平行。该刷掌设备具有光利用率高，结构简单等优点。等优点。等优点。


技术研发人员：莫槟诚 杨佩怡 夏凯 郭润增
受保护的技术使用者：腾讯科技（深圳）有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/27