專利名稱：新型薄方棱鏡指紋采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種指紋圖象采集設(shè)備，特別是涉及一種新型薄方棱鏡指紋采集器。
背景技術(shù)：
圖1顯示了以前使用的三角棱鏡指紋采集器由平行光源1、三角棱鏡2、透鏡3和光電檢測器CMOS4組成，其中三角棱鏡2是由玻璃制成，三個(gè)功能面分別是采集面21、入射面22和出射面23。手指5放在棱鏡2的采集面21上，平行光源1為入射面22提供照明。入射面22處的入射角通常為90度，采集面21處的入射角為45度。手指隆起的凸條紋與采集面21接觸，光線將透過手指5被吸收沒有反射光。手指5上的指紋凹槽條紋不與棱鏡采集面21接觸，入射光線通過采集面21處的內(nèi)層完全內(nèi)反射，反射的光線從出射面23射出，經(jīng)透鏡3聚焦形成指紋的圖像。圖像中，指紋隆起凸條部分因無反射光而顏色深暗，手指5上凹陷的指紋與采集面21未接觸有反射光，條紋明亮。透鏡3將指紋的光學(xué)圖案投射在光電檢測器CMOS4表面，如CMOS照相機(jī)一樣，顯示出指紋明暗條紋圖案，該圖案再經(jīng)計(jì)算機(jī)比對(duì)實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別。
三角棱鏡組成的指紋圖像識(shí)別采集器，體積大，在許多產(chǎn)品中無法使用。例如，替代機(jī)械門鎖的指紋門鎖，要求最好安裝在門里，多數(shù)是要求安裝在木門中，這就需要指紋鎖小而薄，三角棱鏡系統(tǒng)又大又笨，而且指紋圖像也有缺陷，不適用許多應(yīng)用領(lǐng)域。
從以上所述可以看出，現(xiàn)實(shí)社會(huì)需要一種識(shí)別率高，且薄而小的指紋采集器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種薄而小的新型薄方棱鏡指紋采集器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型薄方棱鏡指紋采集器由光源、棱鏡、透鏡和光電檢測器組成，棱鏡截面為底邊大于高的直角梯形，光源配置在直角梯形棱鏡的上底面一側(cè)，透鏡和光電檢測器配置在直腰面一側(cè)，斜腰面制有反射鏡面。其中直角梯形的上底面為入射面，下底面為采集面，斜腰面為反射面，直腰面為出射面。如此設(shè)計(jì)，光源為入射面提供直接照明，入射面處的入射角通常大于90度。棱鏡采用底邊大于高的直角梯形后，能大大縮小棱鏡的厚度和減少棱鏡的體積，能使指紋采集器變薄變小。
作為優(yōu)化，直角梯形的斜腰面與下底面的夾角為70-83度。如此設(shè)計(jì)，即能減少棱鏡的厚度，又能保證反射指紋圖案的質(zhì)量。
作為優(yōu)化，直角梯形的高為4-12毫米。直角梯形的高就是棱鏡的厚度。如此設(shè)計(jì)，能共同滿足功能和體積的需要。
作為優(yōu)化，下底面寬度為15-26毫米，長度為18-38毫米。下底面的大小可以按照采面的大小而變，厚薄也可根據(jù)采集器的要求確定。例如，方棱鏡的厚度可以達(dá)到4至10毫米，采集面可到18×20毫米，這就可以制成薄小的采集器。
作為優(yōu)化，光源為平行光源或散射光源。如此設(shè)計(jì)，后者與前者相比具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕和成本低的優(yōu)點(diǎn)。
作為優(yōu)化，光源位于上底面的左下側(cè)，且入射光向斜腰面一側(cè)傾斜。如此設(shè)計(jì)，能使入射光到下底面即采集面凹條紋處完全內(nèi)反射到反射鏡面，再內(nèi)反射到直腰面即出射面，射入透鏡聚焦，聚焦后的指紋圖像射入光電檢測器CMOS。
作為優(yōu)化，下底面上涂有透明彈性樹脂膜。透明彈性樹脂膜是由單組份或雙組份凝膠覆塗方棱鏡表面上，經(jīng)常溫或高溫固化而成，透光性彈性均優(yōu)，邵氏硬度為40至55，透光率≥90％。如此設(shè)計(jì)，方棱鏡的膜表面就變成了采集面。當(dāng)入射面射入的入射光照射在手指的隆起凸條紋上，因凸條紋壓迫彈性樹脂膜而下陷，樹脂膜與凸條紋且能浸潤，入射光被手指吸收，而手指的凹條紋不與樹脂膜接觸，由一層空氣層隔離，入射光線通過采集面內(nèi)層完全內(nèi)反射，反射的光線射到反射鏡面，再通過反射鏡面將入射光反射到出射面，并射向鏡外。經(jīng)透鏡聚焦形成指紋圖像，并射入光電檢測器CMOS，由計(jì)算機(jī)圖像比對(duì)實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的目的。因此，其具有識(shí)別率高的優(yōu)點(diǎn)。
作為優(yōu)化，棱鏡由透明彈性樹脂制成。如此設(shè)計(jì)避免了覆塗硅樹脂膜的繁雜工序。它的大小、功能與涂膜方棱鏡一樣，有著較高的指紋識(shí)別率。尖手指壓在棱鏡上，凸紋壓到棱鏡采集面內(nèi)成一體，吸收入射光。凹紋與采集面未接觸，入射光被內(nèi)反射到反射鏡面，再反射到出射面而射出棱鏡，通過透鏡和CMOS獲得清晰、完整的指紋圖像。
作為優(yōu)化，透明彈性樹脂為有機(jī)硅樹脂或丙稀酸樹脂。如此設(shè)計(jì)，在棱鏡表面塗有透明彈性硅樹脂膜，由于有機(jī)硅樹脂和玻璃棱鏡的折光率、透光率接近，棱鏡內(nèi)部入射光與反射光不受棱鏡與樹脂膜界面的任何影響。有機(jī)硅樹脂方棱鏡，是由有機(jī)硅樹脂灌注于模具中常溫或高溫固化而成，它有帶膜棱鏡同樣的高識(shí)別率特征。丙稀酸樹脂與有機(jī)硅樹脂性能一樣。
采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型薄方棱鏡指紋采集器與現(xiàn)有三角棱鏡采集器相比，具有薄而小，重量輕，成本低，方便安裝使用和視別率高，性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有三角棱鏡指紋采集器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型薄方棱鏡指紋采集器第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型薄方棱鏡指紋采集器第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例作更進(jìn)一步的說明實(shí)施例一，如圖2所示，本實(shí)用新型薄方棱鏡指紋采集器由散射光源1、棱鏡2、透鏡3和光電檢測器4組成，棱鏡2截面為底邊大于高的直角梯形，光源1配置在直角梯形棱鏡的上底面即入射面22一側(cè)，透鏡2和光電檢測器4配置在直腰面即出射面23一側(cè)，斜腰面即反射面24制有蒸鍍鋁層的反射鏡面，下底面即采集面21用于放置手指5。斜腰面即反射面24與下底面即采集面21的夾角為70-83度。直角梯形的高即棱鏡的厚度為4-12毫米。下底面即采集面21寬度為15-26毫米，長度為18-38毫米。當(dāng)然，棱鏡既可以由玻璃制成，也可以由透明彈性有機(jī)硅樹脂制成。散射光源1安裝在入射面22的左側(cè)下方，使入射光到達(dá)采集面21的入射角大于90度。透鏡3得到的指紋圖像是壓縮圖像。透鏡3、光電檢測器CMOS4能對(duì)圖像做一定的校正。計(jì)算機(jī)比對(duì)時(shí)也要對(duì)指紋圖像校正。
實(shí)施例二，如圖3所示，本實(shí)用新型薄方棱鏡指紋采集器由散射光源1、棱鏡2、透鏡3和光電檢測器4組成，棱鏡2截面為底邊大于高的直角梯形，光源1配置在直角梯形棱鏡的上底面即入射面22一側(cè)，透鏡2和光電檢測器4配置在直腰面即出射面23一側(cè)，斜腰面即反射面24制有蒸鍍鋁層的反射鏡面。下底面即采集面21上涂有透明彈性有機(jī)硅樹脂膜6，采集指紋時(shí)手指5放置在硅樹脂膜6上。斜腰面即反射面24與下底面即采集面21的夾角為70-83度。直角梯形的高即棱鏡的厚度為4-12毫米。下底面即采集面21寬度為15-26毫米，長度為18-38毫米。下底面即采集面21上涂有透明彈性有機(jī)硅樹脂膜6。散射光源1安裝在入射面22的左側(cè)下方，使入射光到達(dá)采集面21的入射角大于90度。透鏡3得到的指紋圖像是壓縮圖像。透鏡3、光電檢測器CMOS4能對(duì)圖像做一定的校正。計(jì)算機(jī)比對(duì)時(shí)也要對(duì)指紋圖像校正。
權(quán)利要求1.一種新型薄方棱鏡指紋采集器，由光源、棱鏡、透鏡和光電檢測器組成，其特征在于棱鏡截面為底邊大于高的直角梯形，光源配置在直角梯形棱鏡的上底面一側(cè)，透鏡和光電檢測器配置在直腰面一側(cè)，斜腰面制有反射鏡面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于直角梯形斜腰面與下底面的夾角為70-83度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于直角梯形的高為4-12毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于下底面寬度為15-26毫米，長度為18-38毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于光源為平行光源或散射光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于光源位于上底面的左下側(cè)，且入射光向斜腰面一側(cè)傾斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于下底面上涂有透明彈性樹脂膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于透明彈性樹脂為有機(jī)硅樹脂或丙稀酸樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于棱鏡由透明彈性樹脂制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型薄方棱鏡指紋采集器，其特征在于透明彈性樹脂為有機(jī)硅樹脂或丙稀酸樹脂。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型薄方棱鏡指紋采集器。為解決現(xiàn)有指紋采集器體積大不方便安裝使用的問題，其由光源、棱鏡、透鏡和光電檢測器組成，棱鏡截面為底邊大于高的直角梯形，光源配置在直角梯形棱鏡的上底面一側(cè)，透鏡和光電檢測器配置在直腰面一側(cè)，斜腰面制有反射鏡面；直角梯形斜腰面與下底面的夾角為70－83度；直角梯形的高為4－12毫米；光源為平行光源或散射光源；光源位于上底面的左下側(cè)，且入射光向斜腰面一側(cè)傾斜；下底面上涂有透明彈性樹脂膜。其與現(xiàn)有三角棱鏡采集器相比，具有薄而小，重量輕，成本低，方便安裝使用和識(shí)別率高，性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B1/08GK2754155SQ200520112658
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者車全宏 申請(qǐng)人:車全宏