用于無線電子設備的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可用于無線電子設備的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)。本實用新型包括保護套、暗箱、轉折反射鏡、二極管式光源模塊和紅外光電探測器；暗箱為長方體，設置在保護套上；轉折反射鏡、二極管式光源模塊和紅外光電探測器均設置在暗箱內(nèi)；前面板上設置有光學玻璃窗口，用于放置手指；后面板上設置有多個紅外光電探測器，且每個紅外光電探測器前均設置有一個非球面透鏡和長通濾光片；同時后面板上設置有放大電路，用于放大紅外光電探測器的信號。保護套可與無線電子設備相連，從而確保該采集系統(tǒng)的光學出瞳與無線移動電子設備的攝像頭相對應。本實用新型利用轉折光路的方法完成指紋圖像的采集，且具有結構小巧，裝配方便等特點。
【專利說明】用于無線電子設備的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光子學、信息科學和生物科學的交叉【技術領域】，具體涉及一種可用于無線電子設備(云終端)的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在科技水平日新月異的今天，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)將人們的生活緊密的聯(lián)系起來。自動化的身份識別對于網(wǎng)絡的健康發(fā)展有著舉足輕重的作用。相比于用戶名加密碼的身份識別方式，利用人體的特征(如指紋、虹膜、DNA等)進行身份識別無疑具有快捷、準確以及防偽度高的優(yōu)點。
[0003]無線移動設備(如手機、平板電腦等)已成為了人們生活中不可或缺的工具，許多移動無線設備也已成為新穎的云終端設備。目前，利用智能手機的觸屏，電容式的指紋識別系統(tǒng)已廣泛應用，但該系統(tǒng)無法識別人造指模。光學指紋識別系統(tǒng)具有成像分辨率高、成像速度快、高仿偽以及可擴展性強等特點，已成為當今的指紋識別系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。
[0004]盡管無線設備攝像頭的性能足以采集手指的清晰的指紋圖像，但根據(jù)光學成像原理，攝像頭與拍攝物體之間需要一定的距離，所以，我們無法將手指緊貼攝像頭去采集指紋。這使得單純的無線設備無法便捷的完成指紋的光學圖像的拍攝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種可用于無線電子設備(云終端)的緊湊型的高防偽光學指紋采集系統(tǒng)。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下:
[0007]本實用新型包括保護套、暗箱、轉折反射鏡、二極管式光源模塊和紅外光電探測器。
[0008]暗箱為長方體，由上面板、下面板、前面板、后面板、左側面板和右側面板圍合而成，設置在保護套上；轉折反射鏡、二極管式光源模塊和紅外光電探測器均設置在暗箱內(nèi)。前面板上設置有光學玻璃窗口，用于放置手指；后面板上設置有多個紅外光電探測器，且每個紅外光電探測器前均設置有一個非球面透鏡與長通濾光片，用于增強紅外光電探測器的收集效率與濾除背景光產(chǎn)生的噪聲；同時后面板上設置有放大電路，用于放大紅外光電探測器的收集效率。
[0009]暗箱的上面板的內(nèi)表面設置有轉折反射鏡的安裝座，該安裝座與上面板的內(nèi)表面螺紋連接；安裝座上開有凹槽，轉折反射鏡設置在安裝座的凹槽內(nèi)，并通過紫外固化膠固定。暗箱的下面板上開有通孔，且該通孔與保護套上的通孔位置對應，作為系統(tǒng)的光學出瞳，與無線電子設備的攝像頭位置對應。暗箱的左側面板和右側面板的內(nèi)表面上均設置有二極管式光源模塊的安裝部件，二極管式光源模塊設置在光源安裝部件的光座內(nèi)。
[0010]所述的保護套類似于手機保護殼，其內(nèi)設置有通信電路，用于發(fā)送和接收信號。通信電路主體為單片機，單片機接收端接收無線電子設備的發(fā)出的TTL電平信號。[0011]所述的放大電路包括負載電阻R1、反饋電阻R2、放大器U1、光電二極管D I和反向偏置電源VCC ;反向偏置電源VCC的負極與光電二極管D I的正極相連接,反向偏置電源VCC的正極同時與放大器Ul的B端、負載電阻Rl的一端相連接，并同時接地；光電二極管D I的負極與放大器Ul的A端、反饋電阻R2的一端相連接，反饋電阻R2的另一端同時與放大器Ul的OUT端、輸出線Pl相連接，負載電阻Rl的另一端與輸出線Pl相連接。放大器輸出的信號，通過無線電子設備的數(shù)據(jù)輸入線，被無線電子設備檢測。
[0012]所述的轉折反射鏡其截面為等腰直角三角形，且其斜邊所在的面為矩形，矩形面上鍍有高反射金屬銀膜。
[0013]所述的光源安裝部件的橫截面為直角梯形，其斜角為45°，且斜邊所在的面分別通過螺紋固定在左側面板和右側面板的內(nèi)表面上；安裝部件的上底面上開有兩個階梯型通槽作為光座，用于固定二極管式光源模塊。
[0014]本實用新型有益效果如下:
[0015]本實用新型利用轉折光路的方法，設計一種轉折式的指紋采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有結構小巧，裝配方便等特點；該系統(tǒng)能夠很便捷的與無線電子設備進行連接。同時，通過多個裝載長波長(大于900 nm)的紅外光源與探測器，可用于獲取待測物體的紅外特征吸收光
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型整體系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖2 Ca)為本實用新型上面板的側視圖；
[0018]圖2 (b)為本實用新型上面板的俯視圖；
[0019]圖3 Ca)為本實用新型轉折反射鏡安裝座的俯視圖；
[0020]圖3 (b)為本實用新型轉折反射鏡安裝座的測視圖；
[0021]圖4為本實用新型直角型轉折反射鏡的示意圖；
[0022]圖5 Ca)為本實用新型轉折反射鏡安裝后的俯視圖；
[0023]圖5 (b)為本實用新型轉折反射鏡安裝后的側視圖；
[0024]圖6 Ca)為本實用新型側面板的俯視圖；
[0025]圖6 (b)為本實用新型側面板的側視圖；
[0026]圖7為本實用新型光源安裝部件示意圖，其中7a和7b是二極管式光源安裝座，7c表示兩個緊固螺紋；
[0027]圖8為本實用新型光源安裝部件與側板的連接示意圖，其中側板與光源安裝部件連接，在一個側板中可集成2個光源，系統(tǒng)中有兩個側板，共4個光源。
[0028]圖9為本實用新型前面板示意圖，其中中間的方框表示光學玻璃窗口，裝載高透射率光學玻璃，用于放置手指。
[0029]圖10為本實用新型后面板示意圖，其中Dl與D2用于裝載近紅外探測器，Hl為預留出口 ；
[0030]圖11為本實用新型光電探測器的放大電路；
[0031]圖12為本實用新型工作示意圖，其中實線LI表示成像光路，虛線L2表示照明光路，點劃線L3代表散射光路，Cl為系統(tǒng)光學出瞳，光通過此小孔進入攝像設備。[0032]圖13為本實用新型與無線電子設備的連接示意圖，通過將保護套與無線電子設備的連接，可以確保本系統(tǒng)的光學出瞳與無線電子設備的攝像口在位置上的重合。
[0033]圖1中，各個部件的說明如下:保護套1、暗箱2、光學玻璃窗2-1、轉折反射鏡3、二極管式光源模塊4和紅外光電探測器5。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0035]如圖1所示，一種可用于電子設備的緊湊型的高防偽光學指紋采集系統(tǒng)，包括保護套1、暗箱2、轉折反射鏡3、二極管式光源模塊4和紅外光電探測器5。暗箱為長方體，由上面板、下面板、前面板、后面板、左側面板和右側面板圍合而成，設置在保護套I上；轉折反射鏡3、二極管式光源模塊4和紅外光電探測器5均設置在暗箱2內(nèi)。前面板上設置有光學玻璃窗2-1 口，用于放置手指，參看圖9 ;后面板上設置有多個紅外光電探測器，且每個紅外光電探測器前均設置有一個非球面透鏡與長通濾光片，用于增強紅外光電探測器的收集效率與濾除背景光產(chǎn)生的噪聲；同時后面板上設置有放大電路，參看圖10和圖11。
[0036]如圖2 (a)、2 (b)、3 (a)和3 (b)所示，暗箱的上面板的內(nèi)表面設置有轉折反射鏡的安裝座，該安裝座與上面板的內(nèi)表面螺紋連接，安裝座上開有凹槽。如圖4所示，所述的轉折反射鏡其截面為等腰直角三角形，且其斜邊所在的面為矩形，矩形面上鍍有高反射金屬銀膜。如圖5 (a)和5 (b)所示轉折反射鏡設置在安裝座的凹槽內(nèi)，并通過紫外固化膠進一步固定。暗箱的下面板上開有通孔，且該通孔與保護套上的通孔位置對應，作為系統(tǒng)的光學出瞳。通過圖13所示的方法，可將保護套連接到無線電子設備。連接完成后，光學出瞳與電子設備的攝像頭位置對應。暗箱的左側面板和右側面板的內(nèi)表面上均設置有二極管式光源模塊的安裝部件，二極管式光源模塊設置在安裝部件的光座內(nèi)。
[0037]所述的保護套類似與手機保護殼，其內(nèi)設置有通信電路，用于控制系統(tǒng)中的光源的開關。通信電路主體為單片機，單片機接收端接收電子設備發(fā)出的TTL電平信號。利用走馬燈程序，可以根據(jù)TTL信號中，高電平的數(shù)目，點亮系統(tǒng)中相應的光源，用于照明指紋。
[0038]如圖7所示，光源安裝部件的橫截面為直角梯形，其斜角為45°，且斜邊所在的面固定在側面板的內(nèi)表面上，側面板如圖6 (a)和6 (b)所示；安裝部件的上底面上開有兩個階梯型通槽作為光座，用于固定二極管式光源模塊。光源安裝部件的出光口位置，裝有微透鏡陣列，使得照明光均勻。如圖8所示，直角梯形的斜邊固定在側面板上，以斜照射的方式照明手指，并利用無線電子設備的攝像頭采集指紋圖像，當紅外二極管照射手指時，利用紅外探測器檢測手指散射的紅外光強信號。
[0039]如圖11所示，所述的放大電路包括負載電阻R1、反饋電阻R2、放大器U1、光電二極管D I和反向偏置電源VCC;反向偏置電源VCC的負極與光電二極管D I的正極相連接，反向偏置電源VCC的正極同時與放大器Ul的B端、負載電阻Rl的一端相連接，并同時接地；光電二極管D I的負極與放大器Ul的A端、反饋電阻R2的一端相連接，反饋電阻R2的另一端同時與放大器Ul的OUT端、輸出線Pl相連接，負載電阻Rl的另一端與輸出線Pl相連接。放大器輸出的信號，通過無線電子設備的數(shù)據(jù)輸入線，被無線電子設備檢測。本實用新型工作過程如下:
[0040]如圖12、13所示，將保護套I連接到電子設備后，其下面板的通孔與無線電子設備攝像頭對應；將手指放置在光學玻璃窗2-1，無線電子設備的音頻接口或USB端可輸出TTL電平信號，依次點亮系統(tǒng)光源安裝座中的二極管光源。當白光點亮時，通過電子設備攝像頭對指紋圖像進行采集。當其他的紅外光源點亮時，通過無線電子設備的音頻接口或USB端口讀取紅外探測器的放大電路輸出端口的信號強度值，即可獲取手指對紅外光源的散射光強信號。
【權利要求】
1.用于無線電子設備的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)，其特征在于包括保護套、暗箱、轉折反射鏡、二極管式光源模塊和紅外光電探測器； 暗箱為長方體，由上面板、下面板、前面板、后面板、左側面板和右側面板圍合而成，設置在保護套上；轉折反射鏡、二極管式光源模塊和紅外光電探測器均設置在暗箱內(nèi)；前面板上設置有光學玻璃窗口，用于放置手指；后面板上設置有多個紅外光電探測器，且每個紅外光電探測器前均設置有一個非球面透鏡；同時后面板上設置有放大電路，用于放大紅外光電探測器的收集效率； 暗箱的上面板的內(nèi)表面設置有轉折反射鏡的安裝座，該安裝座與上面板的內(nèi)表面螺紋連接；安裝座上開有凹槽，轉折反射鏡設置在安裝座的凹槽內(nèi)，并通過紫外固化膠固定，暗箱的下面板上開有通孔，且該通孔與保護套上的通孔位置對應，作為系統(tǒng)的光學出瞳，與無線電子設備的攝像頭位置對應；保護套可與無線電子設備相連，從而確保該采集系統(tǒng)的光學出瞳與無線移動電子設備的攝像頭相對應；暗箱的左側面板和右側面板的內(nèi)表面上均設置有二極管式光源模塊的安裝部件，二極管式光源模塊設置在光源安裝部件的光座內(nèi)； 所述的保護套內(nèi)設置有通信電路，用于發(fā)送和接收信號，通信電路主體為單片機，單片機接收端接收無線電子設備發(fā)出的TTL電平信號。
2.如權利要求1所述的用于無線電子設備的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)，其特征在于所述的放大電路包括負載電阻R1、反饋電阻R2、放大器U1、光電二極管D I和反向偏置電源VCC ;反向偏置電源VCC的負極與光電二極管D I的正極相連接，反向偏置電源VCC的正極同時與放大器Ul的B端、負載電阻Rl的一端相連接，并同時接地；光電二極管D I的負極與放大器Ul的A端、反饋電阻R2的一端相連接，反饋電阻R2的另一端同時與放大器Ul的OUT端、輸出線Pl相連接，負載電阻Rl的另一端與輸出線Pl相連接。
3.如權利要求1所述的用于無線電子設備的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)，其特征在于所述的轉折反射鏡其截面為等腰直角三角形，且其斜邊所在的面為矩形，矩形面上鍍有高反射金屬銀膜。
4.如權利要求1所述的用于無線電子設備的緊湊型光學指紋采集系統(tǒng)，其特征在于所述的光源安裝部件的橫截面為直角梯形，其斜角為45°，且斜邊所在的面分別固定在左側面板和右側面板的內(nèi)表面上；安裝部件的上底面上開有兩個階梯型通槽作為光座，用于固定二極管式光源模塊。
【文檔編號】G06K9/20GK203573332SQ201320586325
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】蔡夫鴻, 何賽靈 申請人:何賽靈, 蔡夫鴻