專(zhuān)利名稱(chēng)：一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)
1、 技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及指紋圖像采集裝置。
2、 背景技術(shù)
指紋具有唯一性和不變性，指紋識(shí)別裝置廣泛應(yīng)用于指紋鎖、考勤、門(mén)禁、計(jì)算機(jī)訪(fǎng)問(wèn)控制等。為提高指紋識(shí)別的清晰度，通常釆用指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)是通過(guò)照明系統(tǒng)將光照射到棱鏡上的指紋識(shí)別面，人的指紋壓在指紋識(shí)別面后，按照指紋的凸紋與凹紋的形狀在光電傳感器成像。
本案申請(qǐng)人曾經(jīng)研制一指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖l所示，該指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)包括棱鏡11、反射鏡12、光學(xué)成像系統(tǒng)13和照明系統(tǒng)(圖中未顯示)，該棱鏡ll包括供指紋接觸的指紋識(shí)別面lll、全反射面112和出射面113，當(dāng)人的手指接觸到指紋識(shí)別面lll時(shí)，與指紋識(shí)別面111相接觸所散射的光經(jīng)過(guò)全反射面112反射后經(jīng)出射面113射出棱鏡11外部，然后通過(guò)棱鏡11外部的反射鏡12將所述的光線(xiàn)送入光學(xué)成像系統(tǒng)13進(jìn)行處理。該種結(jié)構(gòu)存在如下不足l)用于按壓指紋的指紋識(shí)別面的面積小，其面積往往與手指的按壓面積相當(dāng)，因此使用者必須準(zhǔn)確將手指按壓到指紋識(shí)別面才能正確識(shí)別，使用不方便；2)一些棱鏡在設(shè)計(jì)時(shí)即使增大指紋識(shí)別面的面積，方便使用者，但由于設(shè)計(jì)的光路不合理，導(dǎo)致整個(gè)棱鏡的體積和厚度非常大，制造的材料增加，產(chǎn)品的成本也相應(yīng)增加。
3、 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種指紋測(cè)量面積較大、使用方便、且體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本較低的指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)。本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，包括棱鏡、光學(xué)成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，所
述的棱鏡包括四個(gè)功能面指紋識(shí)別面，位于棱鏡的頂面，與人的指紋 接觸，從照明系統(tǒng)發(fā)出的光照射到指紋識(shí)別面，當(dāng)光線(xiàn)遇到指紋凸出的 部分時(shí)指紋識(shí)別面上的全反射功能被破壞后散射出去，當(dāng)光線(xiàn)遇到指紋 凹陷的部分，光線(xiàn)在指紋識(shí)別面上發(fā)生全反射；第一全反射面，位于棱
鏡的底面，從指紋識(shí)別面散射的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第一全反射面進(jìn)行第一次全反
射；第二反射面，位于棱鏡的右面，在第二反射面上安裝有反光鏡，從 第一全反射面過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反光鏡進(jìn)行第二次反射；出射面，位于棱 鏡的左面，從反光鏡過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)出射面出去，進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)人的指紋按壓在指紋 識(shí)別面上后，照明系統(tǒng)的光線(xiàn)照射到指紋識(shí)別面碰到指紋凸出的部分后 散射到第一全反射面，第一全反射面將該散射的光線(xiàn)全反射至第二反射 面上，光線(xiàn)在第二反射面的反光鏡的作用下完成第二次反射，最終通過(guò) 出射面射出棱鏡。由于經(jīng)過(guò)兩次的反射，折疊式光路的設(shè)計(jì)增加了棱鏡 里面的光程，在同樣體積和厚度的情況下，本實(shí)用新型的指紋識(shí)別面的 測(cè)量面積大幅增加，相當(dāng)于手指按壓面積的近4倍，使用更加方便；而 同等規(guī)格的測(cè)量面積情況下，體積和厚度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，耗材小，制 造成本低。
以上技術(shù)方案可通過(guò)以下措施作進(jìn)一步改進(jìn) 所述指紋識(shí)別面與第一全反射面是平行的。較容易保證指紋在不同
位置產(chǎn)生的光程一致，畸變更小，提高了分辨率。
所述的出射面與指紋識(shí)別面、第一全反射面是垂直的。 第二反射面連接指紋識(shí)別面和第一全反射面，第二反射面是傾斜
的，傾斜角度A范圍是65° ~75° 。
所述的光學(xué)成像系統(tǒng)包括光電傳感器和物鏡組件。
所述的棱鏡、光電傳感器、物鏡組件和照明系統(tǒng)安裝在一外殼上。


圖l是現(xiàn)有指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本實(shí)用新型的光路結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本實(shí)用新型的的結(jié)構(gòu)示意分解圖。 具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明
如圖2及圖3所示， 一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，包括棱鏡2、光學(xué)成 像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。所述的光學(xué)成像系統(tǒng)包括光電傳感器4和物鏡組件 5。棱鏡2、光電傳感器4、物鏡組件5和照明系統(tǒng)(圖未示)安裝在一 外殼6上。
所述的棱鏡2包括四個(gè)功能面指紋識(shí)別面21、第一全反射面22、 第二反射面23和出射面24。指紋識(shí)別面21位于棱鏡2的頂面，與人的 指紋接觸，從照明系統(tǒng)發(fā)出的光照射到指紋識(shí)別面21,當(dāng)光線(xiàn)遇到指紋 凹陷的部分，光線(xiàn)在指紋識(shí)別面21上發(fā)生全反射，當(dāng)光線(xiàn)遇到指紋凸 出的部分時(shí)指紋識(shí)別面21上的全反射功能被破壞后散射出去，第一全 反射面22位于棱鏡2的底面，第一全反射面22與指紋識(shí)別面21平行， 從指紋識(shí)別面21散射的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第一全反射面22進(jìn)行第一次全反射； 第二反射面23位于棱鏡2的右面，第二反射面23連接指紋識(shí)別面21 和第一全反射面22,第二反射面23是傾斜的，第二反射面23與指紋識(shí) 別面21的夾角A為的范圍65。 ~75° 。在第二反射面23上安裝有反光 鏡3，從第一全反射面22過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反光鏡3進(jìn)行第二次反射；出 射面24位于棱鏡2的左面，其與指紋識(shí)別面21、第一全反射面22是垂 直的，從反光鏡3過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)出射面24出去，出射的光線(xiàn)進(jìn)入光 學(xué)成像系統(tǒng)進(jìn)行處理。
所述的外殼6包括底座61和上蓋62，棱鏡2安裝在底座61的空腔 611內(nèi)，上蓋62安裝在底座61頂面上，棱鏡2的指紋識(shí)別面21從上蓋 62設(shè)置的窗口 621外露出來(lái)。光學(xué)成像系統(tǒng)安裝在棱鏡2的左側(cè)，物鏡組件5位于出射面24與光電傳感器4之間，光電傳感器4可以是CMOS 圖像傳感器。
本實(shí)用新型的原理是指紋識(shí)別時(shí)，手指按在棱鏡2的指紋識(shí)別面 21上，從照明系統(tǒng)發(fā)出的光照射到指紋識(shí)別面21。光線(xiàn)遇到指紋凸出 的部分時(shí)指紋識(shí)別面21上的全反射功能被破壞后散射出去，而光線(xiàn)遇 到指紋凹陷的部分，光線(xiàn)在指紋識(shí)別面21上發(fā)生全反射。從指紋識(shí)別 面21散射的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第一全反射面22進(jìn)行第一次全反射。從第一全反 射面22過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第二反射面23上的反光鏡3進(jìn)行第二次反射， 從反光鏡3過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)出射面24出去，進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)的物鏡 組件5，利用光學(xué)成像系統(tǒng)以形成指紋的形狀。光線(xiàn)遇到指紋凹陷的部 分，光線(xiàn)在指紋識(shí)別面21上發(fā)生全反射，從出射面24看，指紋凹陷的 部分由于沒(méi)有光線(xiàn)照射出來(lái)，形成黑的圖像；光線(xiàn)遇到指紋凸出的部分 時(shí)指紋識(shí)別面21上的全反射功能被破壞后散射出去，經(jīng)過(guò)第一全反射 面22、反光鏡3進(jìn)行二次反射，從出射面24看，指紋凸出的部分有光 線(xiàn)照射出來(lái)，形成光亮的白色圖像。
權(quán)利要求1、一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，包括棱鏡(2)、光學(xué)成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，其特征在于所述的棱鏡(2)包括四個(gè)功能面(I)指紋識(shí)別面(21)，位于棱鏡(2)的頂面，與人的指紋接觸，從照明系統(tǒng)發(fā)出的光照射到指紋識(shí)別面(21)，當(dāng)光線(xiàn)遇到指紋凸出的部分時(shí)指紋識(shí)別面(21)上的全反射功能被破壞后散射出去，當(dāng)光線(xiàn)遇到指紋凹陷的部分，光線(xiàn)在指紋識(shí)別面(21)上發(fā)生全反射；(II)第一全反射面(22)，位于棱鏡(2)的底面，從指紋識(shí)別面(21)散射的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第一全反射面(22)進(jìn)行第一次全反射；(III)第二反射面(23)，位于棱鏡(2)的右面，在第二反射面(23)上安裝有反光鏡(3)，從第一全反射面(22)過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反光鏡(3)進(jìn)行第二次反射；(IV)出射面(24)，位于棱鏡(2)的左面，從反光鏡(3)過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)出射面(24)出去，進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種光學(xué)指紋采集裝置，其特征在于所述 指紋識(shí)別面(21)與第一全反射面(22)是平行的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光學(xué)指紋采集裝置，其特征在于所述 的出射面(24)與指紋識(shí)別面(21)、第一全反射面(22)是垂直的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，其特征在 于第二反射面(23)連接指紋識(shí)別面(21)和第一全反射面(22),第二 反射面(23)是傾斜的，傾斜角度A范圍是65° ~75 ° 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于光學(xué) 成像系統(tǒng)包括光電傳感器(4)和物鏡組件(5)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于棱鏡 (2)、光電傳感器(4)、物鏡組件(5)和照明系統(tǒng)安裝在一外殼(6)上。
專(zhuān)利摘要一種指紋識(shí)別光學(xué)系統(tǒng)，包括棱鏡(2)、光學(xué)成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，所述的棱鏡(2)包括四個(gè)功能面指紋識(shí)別面(21)，位于頂面，與人的指紋接觸，從照明系統(tǒng)發(fā)出的光照射到指紋識(shí)別面(21)；第一全反射面(22)，位于棱鏡的底面，從指紋識(shí)別面(21)散射的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第一全反射面(22)進(jìn)行第一次全反射；第二反射面(23)，位于棱鏡(2)的右面，在第二反射面(23)上安裝有反光鏡(3)，從第一全反射面(22)過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反光鏡(3)進(jìn)行第二次反射；出射面(24)，位于左面，從反光鏡(3)過(guò)來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)出射面(24)出去，進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)。它測(cè)量面積較大、使用方便、且體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本較低。
文檔編號(hào)G06K9/00GK201274054SQ20082020170
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者賈懷昌 申請(qǐng)人:賈懷昌