專利名稱：一種指紋采集光柵的刻制方法及分度機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及刻劃光柵，特別是三角槽形光柵的刻制方法，及光柵刻劃機(jī)的分度機(jī)構(gòu)。
刻制常規(guī)三角槽形光柵的方法是，用金剛石刀具在被刻劃物——鋁膜上壓出三角槽形，槽距一般為0.5至幾微米。金剛石刀的刃是尖劈形的，用于壓槽的部分是刀具的后刃。鋁膜是在真空鍍膜機(jī)中蒸鍍到玻璃基底上的，有幾到十幾微米厚，很松軟。刀具壓出槽后不出現(xiàn)鋁屑。當(dāng)?shù)毒咄狄淮螇撼鲆粋€槽后，刻劃機(jī)的分度機(jī)構(gòu)帶著被刻劃物向前移動一固定距離，形成槽與槽之間間距，再壓制下一個槽。現(xiàn)有光柵刻劃機(jī)的分度機(jī)構(gòu)都采用蝸桿帶動蝸輪，轉(zhuǎn)動絲杠實(shí)現(xiàn)分度的。
指紋采集光柵的特點(diǎn)是，槽距不能太大或太小。太大了會使指紋畫面被刻槽分割明顯；太小又會產(chǎn)生衍射效果，使指紋畫面的對比度下降，一般在50微米左右。槽的截面形狀是等腰直角三角形，好似許多直角微棱鏡排列在一起，槽表面要求具有光學(xué)級光滑度。這給刻制帶來特殊困難，用普通機(jī)床精度達(dá)不到要求；用光柵刻劃機(jī)，槽距和槽深又太大也無法刻制。同時真空鍍制的鋁膜厚度也遠(yuǎn)達(dá)不到槽深的要求。即使鋁膜可以鍍到足夠厚度，用金剛石刀后刃也無法壓制出那么深的槽。
本發(fā)明的特征在于用普通光柵刻劃機(jī)刻制出指紋采集光柵，在保證精度情況下，同時解決被刻劃物厚度的限制和金剛石刀后刃壓制不出足夠深的槽等問題，能夠刻制出適用的指紋采集光柵。為此改變傳統(tǒng)的刻劃方法，并設(shè)計出新的分度機(jī)構(gòu)，目的是提供一種指紋采集光柵的刻劃方法及分度機(jī)構(gòu)。
為了克服真空鍍制的鋁膜厚度不夠的問題，本發(fā)明優(yōu)選一種實(shí)體材料作為被刻劃物，此種材料的硬度適中，韌性較好。
為了解決刻劃深度不夠的問題，本發(fā)明采用了去屑刻劃法，而不是壓槽法。為了去屑，不使用金剛石刀具的后刃，而是使用其前刃。前刃應(yīng)具有和被刻材料相適應(yīng)的角度。
由于一次往返刻劃仍不足以刻出夠深的槽形，本發(fā)明采用了一次分度，多次去屑刻劃一個槽的方法。與此相適應(yīng)設(shè)計制造出一套新的分度機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的分度機(jī)構(gòu)不同于傳統(tǒng)光柵刻劃所用的蝸輪蝸桿式的分度機(jī)構(gòu)，而是采用棘輪和撥盤相結(jié)合的機(jī)構(gòu)如

圖1和圖2所示。圖1是分度機(jī)構(gòu)的主視圖；圖2是分度機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。當(dāng)金剛石刀往返一次，對某一槽刻劃一次后，聯(lián)動機(jī)構(gòu)帶動齒輪付5轉(zhuǎn)動一定角度，與齒輪付5相連的撥盤3也轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，在撥盤3上的撥桿4也相應(yīng)地轉(zhuǎn)一定角度。當(dāng)金剛石刀在同一槽中刻劃數(shù)次后，撥盤3數(shù)次轉(zhuǎn)角加在一起后，使撥桿4撥動棘輪2轉(zhuǎn)過一個齒，棘輪2帶動絲杠1轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)一次分度，開始下一個槽的刻劃。這樣就實(shí)現(xiàn)了一次分度多次刻劃。分度槽距的大小與棘輪2的齒數(shù)、撥輪3上的撥桿4的數(shù)目有關(guān)系。絲杠1同刻劃機(jī)上的分度工作臺相連。
本發(fā)明采用的是一次分度多次刻劃方法，本發(fā)明中絲杠1可以采用現(xiàn)有分度裝置中的轉(zhuǎn)動絲杠。
國內(nèi)原來生產(chǎn)的指紋采集儀都是用棱鏡作為采集元件的，體積大，成本高。最近國外出現(xiàn)用光柵作為指紋采集元件的，體積小，價格低。但國外只賣給我國指紋儀整機(jī)，不單售光柵，這使我國指紋儀器無法與國外競爭。用本發(fā)明方法刻出了適用的指紋采集光柵，現(xiàn)已制造出用光柵的指紋采集儀器樣機(jī)。
為了研制這種光柵，我們曾用手工操作機(jī)器，選用各種材料試驗(yàn)刻制，本發(fā)明是這些研究結(jié)果的概括和提升。用本方法和分度機(jī)構(gòu)，可以自動刻劃指紋采集光柵，效果比手工操作提高幾十倍，分度精度，表面光滑程度都比原來大大提高，已趕上了國外這種光柵的水平。
圖1為本發(fā)明分度機(jī)構(gòu)主視圖。圖中1為絲杠，2棘輪，3撥盤，4撥桿，5齒輪付。
圖2為本發(fā)明的分度機(jī)構(gòu)側(cè)視圖。
實(shí)施例在現(xiàn)有的光柵刻劃機(jī)上，拆掉原來的蝸輪，裝上一個具有一定齒數(shù)的棘輪2，例如用20齒的棘輪。拆掉現(xiàn)有光柵刻劃機(jī)上的蝸桿，裝上撥盤3，其上裝有若干個撥桿4，例如只用一個撥桿。把撥盤3通過齒輪付5，例如是一對錐形齒輪與光柵刻劃機(jī)的刀具往返運(yùn)動系統(tǒng)連接，這樣在刻劃每毫米20槽的指紋采集光柵時就可以實(shí)現(xiàn)刻劃三次，分度一次的方式了。
權(quán)利要求
1.一種指紋采集光柵的刻制方法，其特征是采用一次分度多次刻劃同一槽的方法，當(dāng)金剛石刀往返一次，對某一槽刻劃一次后，聯(lián)動機(jī)構(gòu)帶動齒輪付5轉(zhuǎn)動一定角度，與齒輪付5相連的撥盤3也轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，撥盤3上的撥桿4也相應(yīng)地轉(zhuǎn)一定角度，當(dāng)金剛石刀在同一槽中刻劃數(shù)次后，撥盤3數(shù)次轉(zhuǎn)角加在一起后，使棘輪2帶動絲杠1轉(zhuǎn)一定角度；在去屑刻劃時，使用金剛石刀的前刃，該刀的前刃具有和被刻物相適應(yīng)的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋采集光柵的刻劃方法，其特征是刻劃硬度適中、韌性較好的實(shí)體材料刻劃物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋采集光柵的刻劃方法所用的分度機(jī)構(gòu)，其特征是由絲杠1、棘輪2、撥盤3、撥桿4和齒輪付5組成，刻劃機(jī)聯(lián)動機(jī)構(gòu)帶動齒輪付5轉(zhuǎn)動，齒輪付5同撥盤3連接，在撥盤3上安裝有撥桿4，撥桿4撥動棘輪2旋轉(zhuǎn)，棘輪2上固定有絲杠1，絲杠1同刻劃機(jī)上的分度工作臺相連；聯(lián)動機(jī)構(gòu)帶動齒輪付5轉(zhuǎn)動一定角度，與齒輪付5相連的撥盤3及安在撥盤3上的撥桿4也轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，當(dāng)撥桿4撥動棘輪2轉(zhuǎn)過一個齒后，帶動絲杠1轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)一次分度。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種刻劃光柵,特別是寬間距三角槽形光柵的刻劃方法,以及與此相關(guān)的光柵刻劃機(jī)的分度機(jī)構(gòu)。本發(fā)明采用實(shí)體被刻材料,一次分度、多次刻劃同一槽的去屑刻劃方法,實(shí)現(xiàn)了刻劃指紋采集光柵的目標(biāo)。分度是采用撥盤上的撥桿撥動分度棘輪實(shí)現(xiàn)的,而撥盤通過齒輪副與刻劃刀具運(yùn)動系統(tǒng)聯(lián)接。這是現(xiàn)有傳統(tǒng)光柵刻劃機(jī)所不能實(shí)現(xiàn)的,用這種方法刻制指紋采集光柵效率高、質(zhì)量好。
文檔編號G02B5/18GK1361435SQ0013628
公開日2002年7月31日 申請日期2000年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者郝德阜, 齊向東, 高鍵翔, 李英海, 李春啟 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所