本實(shí)用新型涉及光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前市面上有的光學(xué)指紋、光學(xué)靜脈采集的光學(xué)系統(tǒng)都是分開(kāi)獨(dú)立的。兩者的工作原理和工作環(huán)境完全不一樣。指紋采集在可見(jiàn)光波段(400-600nm)的光線(xiàn)下，靜脈采集是在紅外波段(850nm)的光線(xiàn)下，且成像原理不同。指紋采集是通過(guò)光線(xiàn)在平面上反射，光學(xué)系統(tǒng)采集光線(xiàn)在指紋在平面上反射的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)的。靜脈采集則不同，它是通過(guò)采集光線(xiàn)透過(guò)手指后，光線(xiàn)被血液中的細(xì)胞吸收的效果成像來(lái)實(shí)現(xiàn)的。指紋的光學(xué)采集防偽等級(jí)低以及靜脈采集的光學(xué)系統(tǒng)識(shí)別度低的問(wèn)題使得它們都有一定的劣勢(shì)，如果把兩者結(jié)合起來(lái)，這些劣勢(shì)就能消除，但是由于它們工作在不同的光學(xué)波段，且成像原理有著差異，怎么樣有效地使兩者結(jié)合起來(lái)是光學(xué)系統(tǒng)上的一個(gè)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)，它能在兩種光波段的環(huán)境下相互不干擾地通過(guò)整套光學(xué)系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)，包括自前至后依次設(shè)置于主光軸上的45°棱鏡、第一鏡片、第二鏡片、膠合鏡片和第三鏡片；其中，

所述45°三角柱棱鏡的斜面對(duì)著第一鏡片的物面，該45°三角柱棱鏡的斜面上鍍有一層半反半透膜，該半反半透膜的投射率和反射率的比值為1：1；

所述第一鏡片的物面為凸球面，像面為凹球面；

所述第二鏡片的物面為凸球面，像面為凹球面；

所述膠合鏡片由一物面為凹球面、像面為凹球面的前鏡片和一物面為凸球面、像面為平面的后鏡片膠合而成。

所述第三鏡片的物面為凹球面，像面為平面。

上述的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述半反半透膜的厚度小于0.05mm。

上述的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一鏡片的物面的曲率半徑大于第二鏡片的物面的曲率半徑；所述第一鏡片的像面的曲率半徑大于第二鏡片的像面的曲率半徑。

上述的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述45°三角柱棱鏡采用冕玻璃；所述第一鏡片采用重火石玻璃；所述第二鏡片采用冕玻璃；所述前鏡片采用鑭火石玻璃；所述后鏡片采用冕玻璃；所述第三鏡片采用鑭火石玻璃。

本實(shí)用新型的有益效果是：不用切換任何手段，就能使可見(jiàn)光550nm波段的光線(xiàn)和紅外光850nm波段的光線(xiàn)相互不干擾地通過(guò)整套光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)指紋和靜脈能同時(shí)最大效率的光學(xué)圖像采集。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)在可見(jiàn)光550nm波段下的調(diào)制光學(xué)傳遞函數(shù)曲線(xiàn)圖；

圖3是本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)在紅外光850nm波段下的調(diào)制光學(xué)傳遞函數(shù)曲線(xiàn)圖；

圖4是本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)的畸變和場(chǎng)曲圖

圖5是本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)的彌散圓示意圖；

圖6是本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)的像面照度曲線(xiàn)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)，包括自前至后依次設(shè)置于主光軸上的45°三角柱棱鏡1、第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5；其中：

45°三角柱棱鏡1為橫截面是等腰直角三角形的棱鏡，它的與水平面成45°的斜面對(duì)著第一鏡片2的物面；該45°三角柱棱鏡1采用冕玻璃(H-K9L)，它的斜面上鍍有一層半反半透膜，半透半反膜的投射率和反射率的比值為1：1，半透半反膜的厚度小于0.05mm；

第一鏡片2的物面為凸球面，像面為凹球面；第一鏡片2采用重火石玻璃(H-ZF4)；

第二鏡片3的物面為凸球面，像面為凹球面；第二鏡片3采用冕玻璃(H-K9L)；

第一鏡片2的物面的曲率半徑大于第二鏡片3的物面的曲率半徑；第一鏡片2的像面的曲率半徑大于第二鏡片3的像面的曲率半徑；

膠合鏡片4由一物面為凹球面、像面為凹球面的前鏡片41和一物面為凸球面、像面為平面的后鏡片42膠合而成；前鏡片41采用鑭火石玻璃(h-laf2)；后鏡片42采用冕玻璃(h-k9l)；

第三鏡片5的物面為凹球面，像面為平面；第三鏡片5采用鑭火石玻璃(H-LAF1)。

由第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5構(gòu)成的光學(xué)透鏡模組為物方遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的指紋和靜脈一體采集的光學(xué)系統(tǒng)，在45°三角柱棱鏡1的斜面上鍍有一層半反半透膜，能將可見(jiàn)光550nm波段的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)手指反射并通過(guò)優(yōu)化的由第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5構(gòu)成的光學(xué)透鏡模組成像到達(dá)感光芯片6上；還能將紅外光850nm波段的光線(xiàn)透射穿過(guò)手指的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)由第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5構(gòu)成的光學(xué)透鏡模組成像到感光芯片6上。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，通過(guò)同一套透鏡光學(xué)系統(tǒng)，利用兩種不同波段的單波長(zhǎng)光線(xiàn)對(duì)同一個(gè)目標(biāo)物——手指的圖像信息進(jìn)行采集。實(shí)現(xiàn)了一套光學(xué)透鏡模組能同時(shí)對(duì)指紋圖像和靜脈圖像采集的工作目標(biāo)，并利用物方遠(yuǎn)心光路來(lái)解決圖像畸變(圖像最終理論畸變?cè)?％以?xún)?nèi))、圖像景深小(系統(tǒng)理論的景深能達(dá)到4mm)和圖像分辨率低的問(wèn)題。分辨率可見(jiàn)圖3的光學(xué)傳遞函數(shù)曲線(xiàn)，還利用消色差的膠合鏡片4來(lái)解決可見(jiàn)光550nm波段下和紅外光850nm波段下成像色差的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整光學(xué)透鏡組里各個(gè)透鏡的曲率、材料、中心間隔等元素來(lái)平衡在兩個(gè)波段下工作的各種像差，使得最終成像質(zhì)量達(dá)到一個(gè)平衡。

第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5都是取自成都光明的玻璃庫(kù)。通過(guò)這些透鏡的不同材質(zhì)、折射率和色散系數(shù)的相互組合來(lái)矯正整個(gè)系統(tǒng)的像差，提升整個(gè)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

從圖2看出，在可見(jiàn)光550nm波段下，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)空間傳遞函數(shù)，這是整個(gè)系統(tǒng)在這個(gè)波段下工作的性能參數(shù)之一，是整個(gè)系統(tǒng)的分辨率的一種評(píng)價(jià)方式。圖中有分別不同視場(chǎng)的曲線(xiàn)圖。

從圖3看出，在紅外光850nm波段下，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)空間傳遞函數(shù)，這是整個(gè)系統(tǒng)在這個(gè)波段下工作的性能參數(shù)之一，是整個(gè)系統(tǒng)的分辨率的一種評(píng)價(jià)方式。圖中有分別不同視場(chǎng)的曲線(xiàn)圖。

從圖4看出，在不同視場(chǎng)內(nèi)，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)成像的畸變大小，從圖2中可以看到畸變是按照規(guī)律分布的，且最大畸變量在0.06％(一般的光學(xué)系統(tǒng)畸變?cè)?0％以?xún)?nèi))，場(chǎng)曲也小于0.1％，可見(jiàn)本實(shí)用新型的系統(tǒng)很好地矯正了畸變，從而保證了系統(tǒng)的成像穩(wěn)定。

圖5體現(xiàn)了不同視場(chǎng)成像的像差體現(xiàn)情況，體現(xiàn)了不同視場(chǎng)區(qū)域內(nèi)像差的分布，也是評(píng)價(jià)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)整體成像特性的一種重要方式?？梢钥吹礁鱾€(gè)視場(chǎng)的像差都已經(jīng)校正到極限，達(dá)到了3μm范圍內(nèi)，各個(gè)視場(chǎng)的彌散圓比較均勻。

圖6體現(xiàn)光線(xiàn)經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后像面不同區(qū)域內(nèi)光照分布情況，體現(xiàn)了不同視場(chǎng)光照度的衰減情況，從圖中可以看到曲線(xiàn)接近于一條直線(xiàn)，且都在1的位置，說(shuō)明整個(gè)視場(chǎng)范圍內(nèi)照度非常均勻，衰減可以忽略。

以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。