CN105473057A - 用于虹膜成像的优化成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明包括用于配置具有图像传感器和光学组件的成像装置的方法。该方法通过在光学组件的图像侧表面和成像表面之间***折射光学元件来改变成像装置的第一成像配置以实现所述成像装置的第二成像配置。在另一实施方式中，该方法通过从光学组件的图像侧表面和成像表面之间移除折射光学元件来改变成像装置的第一成像配置以实现所述成像装置的第二成像配置。本发明另外包括配置用于从第一成像配置切换到第二成像配置的成像装置。第一成像配置和第二成像配置中的至少一个可配置用于虹膜成像。

Description

用于虹膜成像的优化成像装置

技术领域

本发明涉及成像装置和方法，该成像装置和方法使得能够获取对象的眼睛的一个或多个特征的图像用于生物识别。该发明具体地可操作用于优化用于虹膜图像捕捉和虹膜识别的成像装置。

背景技术

已知用于基于脸部特征(包括眼睛的特征)的生物识别的方法。用于虹膜识别的方法实现模式识别技术，以将获取的对象的虹膜的图像相对先前获取的对象虹膜的图像比较，且凭此确定或核实对象的身份。使用数学/统计算法，基于图像编码与获取的虹膜图像相对应的数字模板。将数字模板与先前编码的数字模板(与先前获取的虹膜图像相对应)的数据库对比，用于定位匹配且凭此确定或核实对象的身份。

用于虹膜识别的装置可包括用于捕捉对象的虹膜(多个虹膜)的图像的成像装置，和用于将所捕捉图像与先前存储虹膜图像信息对比的图像处理装置。成像装置和图像处理装置可包括单独设备，或可结合于单个设备内。

虽然虹膜识别装置已经作为专用或独立设备在先前已可用，但越来越期望将虹膜识别能力合并入具有内置相机的移动通信设备或移动计算设备(统称为“移动设备”)，如例如，移动电话、智能电话、个人数字助手、平板电脑或膝上型设备。

但是，已经发现，移动设备内的相机旨在作为能够捕捉其位置距移动设备大范围距离内的物体的图像的一般用途相机而操作。出于生物识别目的用于获取虹膜图像的考虑与适用于非虹膜图像的图像获取的考虑显著不同。具体而言，虹膜成像具体使将对象虹膜安置于规定图像捕捉区域内成为必要，从而成像装置所获取的虹膜图像满足物体平面的最低像素分辨率。假定虹膜尺寸和通常用于移动设备相机内的图像传感器的像素尺寸，配置相机以捕捉在图像平面具有适当虹膜直径的虹膜图像，要求具体的物距(即，对象的虹膜要求被放置的距离)。通过要求物体被放置于距离相机很近以获得具有适当清晰度和细节的图像，以这种方式配置内置于移动设备内的相机可使得相机不适用于多种用途(如用于虹膜成像，同时保持一般用途摄影功能)。

用于更改相机物体平面的现有技术解决方法通常包括变焦透镜类型布置，其中透镜组件包括可沿透镜组件的主体轴向滑动的一些单个透镜，以改变透镜组件的焦距和放大率。但是，变焦透镜昂贵且体积庞大，二者都为在内置于移动设备内的相机内使用提供严重的限制因素。

由固定焦点相机的两用引起的担忧是，虹膜图像捕捉通常依赖于红外(IR)波长，而非虹膜图像捕捉常常寻求通过使用IR截止滤光片(滤光片反射或吸收IR波长，同时允许可见波长透过透镜组件且至图像传感器)消除IR波长。

因此该发明的目标是提供有效且廉价的机制，以配置虹膜成像装置或置于移动设备内的相机，从而虹膜成像装置或相机可优化用于虹膜成像。

发明内容

本发明包括用于配置具有图像传感器和光学组件的成像装置的方法，该光学组件包括图像侧表面和物体侧表面，且配置用于使物体平面在图像传感器的成像表面上成像。该方法改变成像装置的第一成像配置以实现所述成像装置的第二成像配置，其中，改变第一成像配置包括在光学组件的图像侧表面和成像表面之间***折射光学元件。

该方法可替换地包括修改成像装置的第一成像配置，以实现所述成像装置的第二成像配置，其中，修改第一成像配置包括从光学组件的图像侧表面和成像表面之间去除折射光学元件。

在另一实施方式中，本发明包括一种配置用于从第一成像配置向第二成像配置切换的成像装置。该装置包括具有成像表面的图像传感器、包括图像侧表面和物体侧表面和折射光学元件的光学组件。在第一成像配置中，光学组件可使位于第一物体平面的物体的焦距内图像(in-focusimage)在成像表面上成像，该第一物体平面位于远离光学组件的物体侧表面的第一物距处。在第二成像配置中，光学组件可使位于第二物体平面的物体的焦距内图像在成像表面上成像，该第二物体平面位于远离光学组件的物体侧平面的第二物距处。所述装置内的折射光学元件可配置为***在光学组件的图像侧表面和图像传感器之间，以从第一成像配置切换至第二成像配置。

在方法或装置实施方式中的折射光学元件可配置为(i)在成像表面方向上偏移光学组件的图像侧主平面一偏移距离，和(ii)在成像表面方向上偏移光学组件的图像侧焦平面该偏移距离。在第一成像配置中，光学组件可使位于第一物体平面的物体的焦距内图像(in-focusimage)在成像表面上成像，该第一物体平面位于远离光学组件的物体侧表面的第一物距处。在第二成像配置中，光学组件可使位于第二物体平面的物体的焦距内图像在成像表面上成像，该第二物体平面位于远离光学组件的物体侧平面的第二物距处，从而第二物距大于第一物距。出于该发明的目的，移动偏移距离为第一图像平面(光学组件使位于第一物体平面的物体的焦距内图像在该第一图像平面上成像)和第二图像平面(光学组件使位于第二物体平面的物体的焦距内图像在该第二图像平面上成像)之间的距离。

在该发明的实施方式中，折射光学元件的宽度和折射率可被选取使得光学组件的图像侧主平面和图像侧焦平面在成像表面方向上偏移该偏移距离。

该发明的第一和第二成像配置的其中之一可被优化用于虹膜成像。在实施方式中，第一成像配置被优化用于虹膜成像。

折射光学元件在实施方式中可为平面平行元件。平面平行元件可包括滤光片。在第一成像配置被优化用于虹膜成像的实施方式中，滤光片可为红外带通滤光片。当第二成像配置被优化用于虹膜成像时，滤光片可为红外截止滤光片。

成像装置的光学组件可为固定焦点光学组件。在该发明的实施方式中，光学组件的焦距和成像表面和光学组件的图像侧表面之间的距离的至少一个或二者可在第一和第二成像配置中保持恒定。

存在其他光学元件位于所***的元件和成像表面之间。这些其他光学元件可包括但不限于图像传感器的部件，如平面平行盖玻璃、彩色障板、其他滤光片、微透镜、常规透镜元件等。

附图说明

图1是配置用于基于虹膜图像识别的移动设备的功能性框图。

图2示出成像装置的实施方式。

图3示出成像装置的基面。

图4、图5和图6示出在成像装置内的光学透镜组件和图像传感器之间添加折射光学元件的效果。

具体实施方式

图1是配置用于基于虹膜图像的识别的移动设备100的功能性框图，包括成像装置102和图像处理装置104。成像装置102获取对象虹膜的图像，且传输图像至图像处理装置104。通过成像装置102捕捉的图像可为静止图像或视频图像。此后，图像处理装置104分析所获取的图像帧(多帧)且将对应的数字特征组与基于先前获取的虹膜图像而编码和存储的数字模板对比，以识别对象或以核实对象的身份。

虽然未在图1中示出，移动设备100可包括其他部件，包括用于从视频图像中提取静止帧、用于处理和数字化图像数据、用于虹膜图像登记(捕捉和存储对象的虹膜信息和将所存储信息与该对象相关的处理)和比较(将从对象获取的虹膜信息与在登记期间先前获取的信息比较，用于对象身份的识别或核实的处理)，和用于支持移动设备的部件之间的通信。成像装置、图像处理装置和移动设备的其他部件可各自包括单独设备或可结合于单个移动设备内。

图2示出具有外壳202、图像传感器204和光学组件206的成像装置102的示例性实施方式，其中图像传感器204和光学组件206被置于外壳206内。

成像装置102可包括常规固态静止相机或视频相机，且图像传感器204可包括电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。图像传感器204可选取为至少对具有在400纳米nm至1000纳米的范围内任何地方的波长的光有敏感性。光学组件206可包括一体形成或单一形成元件，或可包括被选取且配置用于实现期望图像形成特性的光学元件的组件。所示出的成像装置具有固定焦点，是常规置于移动设备内的类型。

图2中的图示示例出所面对的在将旨在一般用途摄影的固定焦点相机适配至使虹膜成像成为可能的配置中的问题等。如图2所示，光学组件206和图像传感器204可相对彼此配置和放置，从而当对象的眼睛E被置于物体平面OP1，眼睛的焦距内图像E’形成在图像平面IP1上，其中图像平面与图像传感器204的成像表面一致。另一方面，假定所示出成像装置的固定焦点配置，在物体O被安置于物体平面0P2(物体平面OP2的位置与物体平面OP1相比更加远离成像装置)，物体的图像O’在图像平面IP2上形成，其中图像平面与图像传感器204的成像平面不一致，从而导致通过图像传感器204获取的图像失焦。藉此，物体平面的移动导致图像平面的移动，其中移动无法在固定焦点光学元件内被补偿。

基于以上，显而易见的是，配置相机以捕捉在图像平面内具有合适虹膜直径的虹膜图像要求特定物距(即，对象的虹膜要求被安置的距离)。以这种方式配置内置于移动设备内的相机，由于要求物体被放得十分靠近于用于获取具有适当清晰度和细节的图像的相机，可使得相机不适用于其他用途。

本发明提供一种装置和方法，用于优化用于虹膜成像以及还用于一般用途摄影的成像装置，而不要求至光学元件的焦距的改变。

为确保配置用于一般摄影的固定焦点成像装置(如设置于移动设备内的类型)能够捕捉足够分辨率的虹膜图像用于虹膜图像识别处理，对象的虹膜被要求放置于物体平面，该物体平面相对于普通考虑下对一般用途摄影可接受的距离更靠近于成像装置的光学组件。如上文结合图2所讨论，对于固定焦点相机，改变物体平面的位置对所得图像平面的位置具有对应效果，从而图像平面可不再与图像传感器的成像平面一致——且导致失焦图像获取。当试图配置相机以在一般用途摄影模式和虹膜图像获取模式之间切换时，由于两种模式的预期的物体平面位于距成像装置的光学组件的距离显著不同，这会导致问题。例如，已发现，对于置于移动设备内的固定焦点成像装置，配置用于虹膜成像的成像装置要求虹膜移动至距光学组件的物体侧表面250mm内。相比之下，要求物体被置于光学组件的物体侧平面的250mm内，对于一般用途摄影会非常不切实际。

出于解释用于根据本发明的成像装置的配置的目的，图3示出虹膜成像装置的各种基面。图3的示出包括插置在物体平面OP和图像平面IP之间的光学组件301，使得对于安置于物体平面OP的物体304，焦距内图像305形成在图像平面IP。

光学组件301可配置和安置使得图像平面IP与成像装置内的图像传感器的成像表面一致。在示出的实施方式中，光学组件301包括物体侧表面302和图像侧表面303。光学组件301的基面包括物体侧焦平面306、物体侧主平面307和图像侧焦平面308和图像侧主平面309。

为了这个发明的目的，根据近轴近似，应当理解的是，术语“焦平面”是指与透镜组件的光轴平行的入射线将会聚于一点所在的平面。术语“主平面”是指与透镜组件的光轴平行的各入射线与射出透镜组件的对应光线相交所在的平面。

对于具有焦距F的透镜组件，物距S(透镜组件的物体侧焦平面和物体平面之间的距离)和像距S’(透镜组件的图像侧焦平面和图像平面/图像传感器之间的距离)：

$\frac{1}{F}=+\frac{1}{S}+\frac{1}{S^{,}}$

藉此，对于具有有固定焦距的透镜组件的成像装置，减少物距S以实现用于虹膜图像处理的充分细节的虹膜图像捕捉，会要求像距S’的相应增加，以确保在图像传感器上形成的图像保持清晰和在焦距内。

考虑到移动设备成像装置内的光学透镜组件是普通的，相对图像传感器无法移动，该发明提供用于通过改变像距而不使(i)透镜组件的焦距和(ii)透镜组件的最后表面和图像传感器之间的物理距离的任意一个变化，而对物距的改变作出响应的机制(机构)。

在该发明的实施方式中，该发明通过选择性地在透镜组件的后焦平面和图像传感器之间***或移除折射光学元件来对物距的改变作出响应。折射光学元件被选取和放置使得对于给定物距S₀，在此处物体的焦距内图像(in-focusimage)通常地会在像距S’₀处形成，折射光学元件朝着图像传感器向后移动透镜组件的图像侧主平面和图像侧焦平面，凭此增加有效像距至S’₁。如下文更加详细地解释，通过增加有效像距，该发明通过增加有效像距补偿物距的减少(不要求固定焦点透镜组件从图像传感器的远离地对应移动)，从而物体的焦距内图像继续形成在图像传感器上。

图4示出在紧接的前述段落中所讨论的原理。

图4示出在透镜组件和图像传感器之间添加折射光学元件(如平面平行光学元件)的效果。图4中的折射光学元件为平面平行折射元件401。成像装置的实际部件和透过光学透镜组件的光线轨迹未在图4中示出。

在图4中，首先考虑平面平行折射元件401在光学透镜组件和图像平面408之间未插置的情况，平行于光轴o的光线a入射透镜组件，且作为光线b射出透镜组件。光线a和光线b的交叉点为点A，点A限定了图像侧主平面402。输出光线b的有效路径为AB，从而点B落在射出光线b和光轴o的交叉点，且限定了图像侧焦平面403。

当平面平行元件401***在***中时，平行于光轴o的光线a射入透镜组件，沿着路径AC射出透镜组件，在平面平行元件401的物体侧表面404上的点C处折射，沿着平面平行元件401内的路径CD，且随后在平面平行元件401的图像侧表面405的D处折射，且作为光线c沿着路径DE射出。

DE和入射线a的交叉点限定了新的图像侧主平面406，且DE与光轴o的交叉点限定了光学***(包括平面平行元件401)新的图像侧焦平面407。

如图4所示出，射出光线c平行于光线b，因为角α’和β相等且相应地，角α和β’也相等。光学***的焦距f为：

f＝S_402-403＝S_406-407

从图4的图示会理解，光学***的焦距有或无平面平行元件时都保持相同。但是，***平面平行元件影响在光学***的图像侧主平面(从402至406)和图像侧焦平面(从403至407)上的向后移动(在图像平面/图像传感器方向上)。所述两个后基面的向后移动某种程度上为固定抵消，其中抵消为平面平行元件的厚度和折射率的函数。

运用近轴近似至图4的***，其中：

tan(α)＝sin(α)＝α,(1)且

α’＝α/n(2)

其中α为射出透镜组件402的光线和光轴o之间的角，α’为射出***平面平行光学元件401的光线和光轴o之间的角，且n为***平面平行光学元件材料401的折射率。

两个后基面的移动距离S_402-406和S_403-407可到达：

$S_{402-406}=S_{403-407}=\frac{(d\·\mathrm{\α}-d\·{\mathrm{\α}}^{,})}{\mathrm{\α}}=d\·(1-\frac{1}{n})$

其中d为***的平面平行光学元件401的厚度。

从图4显而易见的是，无论平面平行组件是否******内，***的物体侧主平面和物体侧焦平面保持不变。

图5和图6示出在光学组件的图像侧焦平面和图像传感器之间插置的折射光学组件(如平面平行元件)可被用来补偿物***置/物体平面的变化，同时实现物体的期望放大率的方式。

图5示出无平面平行折射元件的光学***的效果，而图6示出具有***其中的平面平行元件的光学***的效果。将理解，图6未具体描绘光学***内的实际平面平行元件。

在图5中(示出无平面平行元件的光学***)：

·F₀＝物体侧焦平面

·F’₀＝图像侧焦平面

·P₀＝物体侧主平面

·P’₀＝图像侧主平面

·H₀＝物体高度

·H’₀＝图像高度

·S₀＝物距(物体侧主平面P₀和物体之间的距离)和

·S’₀＝像距(图像侧主平面P’₀和图像传感器上形成的图像之间的距离)

类似地，在图6中(示出具有安置其中的平面平行元件的光学***)：

·F₁＝物体侧焦平面

·F’₁＝图像侧焦平面

·P₁＝物体侧主平面

·P’₁＝图像侧主平面

·H₁＝物体高度

·H’₁＝图像高度

·S₁＝物距(物体侧主平面P₀和物体之间的距离)和

·S’₁＝像距(图像侧主平面P’₀和图像传感器上形成的图像之间的距离)

基于图5和6的比较，以及结合图3的上述公开内容，

S’₀＝S’₁+移动距离(即，来自图4的S_402-406)

应用透镜公式，

即，

S₀＜S₁

基于图4至图6和上述描述，可理解，从成像装置省去或移除折射光学元件(如，平面平行元件)，在减少像距的同时透镜组件的焦距和图像平面(图像传感器相对透镜组件的位置)保持不变。

如结合图6所解释，在成像装置内***折射光学元件(如平面平行元件)，允许增大物距(有相对应的更大的线性视场)时的图像获取，而不更改透镜组件的焦距和图像平面(图像传感器的位置)。

在实施方式中，成像装置可配置用于通过从成像装置移除折射光学元件/平面平行元件而在虹膜成像所需的减少的物距处进行虹膜图像捕捉。成像装置可配置用于通过在图像传感器前***折射光学元件而在增大物距处进行非虹膜图像捕捉，凭此实现光学***的后主平面和后焦平面的期望向后距离移动，且减少有效像距，而不改变透镜组件和图像传感器的位置。

在图5和图6所示出的该发明的实施方式中，物距和放大率的期望变化通过选择性地添加或移除平面平行组件来实现。在另一实施方式中，物距和放大率的期望变化可通过利用具有不同厚度或不同折射率或者二者的不同折射光学元件来替换第一折射光学元件/平面平行元件来实现。

会理解的是，存在其他光学元件放置在***折射元件/平面平行和成像表面之间。这些其他光学元件可包括但不限于：图像传感器的部件，如平面平行盖玻璃、彩色障板、其他滤光片、微透镜、常规透镜元件等。

在光学组件的图像侧表面和成像表面之间插置折射元件/平面平行元件可通过手动***和移除所述折射元件/平面平行元件来实现。在另一实施方式中，该发明可包括一个或多个支架，该支架配置为容纳折射元件/平面平行元件，且具有至少第一和第二位置。在第一位置处，折射元件/平面平行元件可在成像表面和光学透镜组件之间***，从而使位于第一物体平面的物体在成像表面上成像。在第二位置处，折射元件/平面平行元件可从成像表面和光学透镜组件之间移除，从而使位于第二物体平面的物体在成像表面上成像。所述一个或多个支架可替换地配置为支撑厚度、折射率或二者都具有差别的至少两个折射元件/平面平行元件，且可配置为可交换地安置成像表面和光学透镜组件之间的至少两个折射元件/平面平行元件其中之一。折射元件/平面平行元件可配置和安置使得在成像表面和光学透镜组件之间插置第一折射元件/平面平行元件导致第一物体平面在成像表面上的焦距内成像，且在成像表面和光学透镜组件之间插置第二折射元件/平面平行元件导致第二物体平面在成像表面上的焦距内成像。

用于可移除地安置平面平行元件的支架(holder)可具有任何机械或电机械配置，使图像传感器和光学透镜组件之间的折射元件/平面平行元件的安置和移除成为可能。示例性配置包括旋转支架、枢转臂、滑动窗口设备和能够在图像传感器之前添加或移除折射元件/平面平行元件或在图像传感器之前用另一个折射元件/平面平行元件代替一个折射元件/平面平行元件的任何其他设备。

通过适当的配置可移除折射元件/平面平行元件，光学组件可配置为具有与在图像传感器前插置折射元件/平面平行元件相对应的第一组图像捕捉特性，和与从图像传感器前移除折射元件/平面平行元件相对应的第二组图像捕捉性能。

除更改图像侧焦平面和图像侧主平面外，折射元件/平面平行元件还可选取为充当作为滤光片，包括作为红外截止滤光片(用于非虹膜成像模式)或作为红外带通滤光片(用于虹膜成像模式)。

虽然文中描述和示出本发明的示例性实施方式，将明白，它们仅仅是示例性的。本领域的那些技术人员将会理解，只要不脱离或违背所附权利说明所规定的该发明的精神和范围，本文还可作出形式和细节上的各种更改。

Claims (34)

1.一种用于配置包括图像传感器和光学组件的成像装置的方法，所述光学组件包括图像侧表面和物体侧表面并且被配置用于将物体平面成像在所述图像传感器的成像表面上，所述方法包括：

改变所述成像装置的第一成像配置以实现所述成像装置的第二成像配置，其中改变所述第一成像配置包括：在所述光学组件的所述图像侧表面和所述成像表面之间***折射光学元件，其中，所***的折射光学元件被配置为：

(ⅰ)在所述成像表面的方向上将所述光学组件的图像侧主平面偏移一偏移距离；并且，

(ⅱ)在所述成像表面的方向上将所述光学组件的图像侧焦平面偏移所述偏移距离；

其中，在所述第一成像配置中，所述光学组件将放置在第一物体平面的物体的焦距内图像成像在所述成像表面上，所述第一物体平面位于远离所述光学组件的所述物体侧表面的第一物距处；

其中，在所述第二成像配置中，所述光学组件将放置在第二物体平面的物体的焦距内图像成像在所述成像表面上，所述第二物体平面位于远离所述光学组件的所述物体侧表面的第二物距处，使得所述第二物距大于所述第一物距；

并且其中，所述偏移距离是所述光学组件将放置在所述第一物体平面的物体的焦距内图像成像到的第一图像平面与所述光学组件将放置在所述第二物体平面的物体的焦距内图像成像到的第二图像平面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述折射光学元件的宽度和折射率被选取使得所述光学组件的所述图像侧主平面和图像侧焦平面在所述成像表面的方向上偏移所述偏移距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一成像配置和第二成像配置之一被优化用于虹膜成像。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一成像配置被优化用于虹膜成像。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述折射光学元件为平面平行元件。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述平面平行元件为滤光片。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述第一成像配置被优化用于虹膜成像时，所述滤光片为红外带通滤光片。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述第二成像配置被优化用于虹膜成像时，所述滤光片为红外截止滤光片。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学组件为固定焦点光学组件。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，以下各项中的至少一个在所述第一成像配置和第二成像配置两者中是恒定的：

所述光学组件的焦距，以及

所述成像表面和所述光学组件的所述图像侧表面之间的距离。

11.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述光学组件的焦距，以及

所述成像表面和所述光学组件的图像侧表面之间的距离，

在所述第一成像配置和第二成像配置两者中是恒定的。

12.一种用于配置包括图像传感器和光学组件的成像装置的方法，所述光学组件包括图像侧表面和物体侧表面并且被配置用于将物体平面成像在所述图像传感器的成像表面上，所述方法包括：

改变所述成像装置的第一成像配置以实现所述成像装置的第二成像配置，其中改变所述第一成像配置包括：从所述光学组件的所述图像侧表面和所述成像表面之间移除折射光学元件，其中，所***的折射光学元件被配置为：

(ⅰ)在所述成像表面的方向上将所述光学组件的图像侧主平面偏移一偏移距离；并且

(ⅱ)在所述成像表面的方向上将所述光学组件的图像侧焦平面偏移所述偏移距离；

其中，在所述第一成像配置中，所述光学组件将放置在第一物体平面的物体的焦距内图像成像在所述成像表面上，所述第一物体平面位于远离所述光学组件的所述物体侧表面的第一物距处；

其中，在所述第二成像配置中，所述光学组件将放置在第二物体平面的物体的焦距内图像成像在所述成像表面上，所述第二物体平面位于远离所述光学组件的所述物体侧表面的第二物距处，使得所述第一物距大于所述第二物距；

并且其中，所述偏移距离是所述光学组件将放置在所述第一物体平面的物体的焦距内图像成像到的第一图像平面与所述光学组件将放置在所述第二物体平面的物体的焦距内图像成像到的第二图像距离之间的距离。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述折射光学元件的宽度和折射率被选取使得所述光学组件的所述图像侧主平面和图像侧焦平面在所述图像传感器的方向上偏移所述偏移距离。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一成像配置和第二成像配置之一被优化用于虹膜成像。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二成像配置被优化用于虹膜成像。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述折射光学元件为平面平行元件。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述平面平行元件为滤光片。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，当所述第一成像配置被优化用于虹膜成像时，所述滤光片为红外带通滤光片。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，当所述第二成像配置被优化用于虹膜成像时，所述滤光片为红外截止滤光片。

20.根据权利要求12所述的方法，其中，所述光学组件为固定焦点光学组件。

21.根据权利要求12所述的方法，其中，以下各项中的至少一个在所述第一成像配置和第二成像配置两者中是恒定的：

所述光学组件的焦距，以及

所述成像表面和所述光学组件的所述图像侧表面之间的距离。

22.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述光学组件的焦距，以及

所述成像表面和所述光学组件的所述图像侧表面之间的距离，

在所述第一成像配置和第二成像配置两者中是恒定的。

23.一种配置用于从第一成像配置切换到第二成像配置的成像装置，所述装置包括：

图像传感器，包括成像表面；

光学组件，包括图像侧表面和物体侧表面并且被配置用于将物体平面成像在所述图像传感器的成像表面上，使得：

在所述第一成像配置中，所述光学组件将放置在第一物体平面的物体的焦距内图像成像在所述成像表面上，所述第一物体平面位于远离所述光学组件的所述物体侧表面的第一物距处；

在所述第二成像配置中，所述光学组件将放置在第二物体平面的物体的焦距内图像成像在所述成像表面上，所述第二物体平面位于远离所述光学组件的所述物体侧表面的第二物距处；并且

所述第二物距大于所述第一物距；

折射光学元件被配置为***在所述光学组件的所述图像侧表面和所述图像传感器之间，以从所述第一成像配置切换至所述第二成像配置，使得所***的折射光学元件：

(ⅰ)在所述成像表面的方向上将所述光学组件的图像侧主平面偏移一偏移距离；并且

(ⅱ)在所述图像传感器的方向上将所述光学组件的图像侧焦平面偏移所述偏移距离；

其中，所述偏移距离是所述光学组件将放置在所述第一物体平面的物体的焦距内图像成像到的第一图像平面与所述光学组件将放置在所述第二物体平面的物体的焦距内图像成像到的第二图像平面之间的距离。

24.根据权利要求23所述的成像装置，其中，所述折射光学元件被配置为从所述光学组件的所述图像侧表面和所述成像表面之间移除，以实现所述第一成像配置。

25.根据权利要求24所述的成像装置，其中，所述折射光学元件的宽度和折射率被选取使得所述光学组件的所述图像侧主平面和图像侧焦平面在所述成像表面的方向上偏移所述偏移距离。

26.根据权利要求24所述的成像装置，其中所述第一成像配置和第二成像配置之一被优化用于虹膜成像。

27.根据权利要求26所述的成像装置，其中，所述第一成像配置被优化用于虹膜成像。

28.根据权利要求26所述的成像装置，其中，所述折射光学元件为平面平行元件。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述平面平行元件为滤光片。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，当所述第一成像配置被优化用于虹膜成像时，所述滤光片为红外带通滤光片。

31.根据权利要求29所述的方法，其中，当所述第二成像配置被优化用于虹膜成像时，所述滤光片为红外截止滤光片。

32.根据权利要求23所述的成像装置，其中，所述光学组件为固定焦点光学组件。

33.根据权利要求23所述的成像装置，其中，以下各项中的至少一个在所述第一成像配置和第二成像配置两者中是恒定的：

所述光学组件的焦距，以及

所述成像表面和所述光学组件的所述图像侧表面之间的距离。

34.根据权利要求23所述的成像装置，其中：

所述光学组件的焦距，以及

所述成像表面和所述光学组件的所述图像侧表面之间的距离，

在所述第一成像配置和第二成像配置两者中是恒定的。