CN103984923A - 一种薄款非球面指纹采集棱镜及采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄款非球面指纹采集棱镜及采集装置，主要由壳体、光源、控制电路系统及指纹采集光学系统构成；指纹采集棱镜、光阑、非球面透镜、反射镜在壳体中顺应光路分布设置；光源固定在指纹采集棱镜的下方；控制电路系统与光源连接；非球面透镜位于指纹采集棱镜右侧，其光轴与指纹采集棱镜成像光轴重合，反射镜位于非球面透镜右侧，光线经过反射镜的反射，图像到达CMOS指纹采集电路；指纹采集光学系统中的指纹采集棱镜采用75°度斜面成像面和2个65度斜反射面结构，使光线在水平方向的路线沿长，在竖直方向上的路线缩短，指纹采集光学系统的高度能够大大降低，指纹采集设备的体积得以缩小，便于嵌入手持机、核验设备、指纹虹膜一体机等指纹复合设备，解决了采集仪产品在应用上受空间限制的问题，便于嵌入式安装和携带。
Description
技术领域
本发明公开一种薄款非球面指纹采集棱镜，同时提供了采用该薄款非球面指纹采集棱镜的采集装置，属于活体指纹采集装置技术领域。
背景技术
目前，国内外市场上存在多种单指指纹采集仪和指纹模块，采集仪一般放置在办公桌上独立应用，指纹模块一般与指纹门锁配套。不过都存在一个问题，相对体积较大。国内外市场上普遍存在的体积较小的单指采设备一般采用等腰直角棱镜作为指纹采集棱镜，体积一般为21mm*25mm*61.5mm，如图1所示。很多手持核验设备和指纹门锁、指纹箱包、指纹保险柜等产品需要嵌入指纹采集设备时，体积较大就成为了一个很关键的制约因素。
发明内容
本发明提供一种薄款非球面指纹采集棱镜，采集棱镜采用双斜面设计结构，采集设备整体厚度仅仅为13毫米，解决了现有采用等腰直角棱镜的指纹采集仪体积过大无法嵌入指纹产品的缺欠。
本发明进一步提供了一种薄款非球面指纹采集装置，解决了指纹采集仪在产品应用上受空间限制的问题，便于嵌入式安装和携带。
本发明提供一种薄款非球面指纹采集棱镜，其特征在于：
上下平行的指纹采集面和反射面，前后两端的成像面和透光面，两侧的侧反光面，其中，成像面为75度斜面，75度斜面镀有金属反射膜，用于光线反射；底部的反射面与侧反射面之间设有2个65度倒角的斜反射面。
本发明提供一种薄款非球面设计指纹采集设备，其技术解决方案如下：
主要由壳体、光源、控制电路系统及指纹采集光学系统构成；所述的指纹采集光学系统包括在壳体中顺应光路分布设置的指纹采集棱镜、光阑、非球面透镜、反射镜；光源固定在指纹采集棱镜的下方；控制电路系统与光源连接控制其工作；非球面透镜位于指纹采集棱镜右侧，其光轴与指纹采集棱镜成像光轴重合，反射镜位于非球面透镜右侧，指纹采集棱镜、非球面透镜、反射镜的中心位于同一光轴上，光线经过反射镜的反射，图像到达CMOS指纹采集电路；指纹采集光学系统的指纹采集棱镜为本发明上述的薄款非球面指纹采集棱镜，其特征在于：上下平行的指纹采集面和反射面，前后两端的成像面和透光面，两侧的侧反光面，其中，成像面为75度斜面，75度斜面镀有金属反射膜，用于光线反射；底部的反射面与侧反射面之间设有2个65度倒角的斜反射面，将光线导入采集面。
本发明指纹采集光学系统中的非球面透镜优化了和提高了大视场的成像质量，（ ）提高了指纹图像边缘的细节分辨能力，便于提取到更多的特征点。反射镜将光路折转的作用，大大减小了光学系统的体积，让整个设备体积更小巧、便于携带和安装。同时使得CMOS指纹采集电路平铺在采集仪底部，也为电子元器件争取到了最大的可利用空间。
本发明的积极效果在于：指纹采集光学系统中的指纹采集棱镜采用75°度斜面成像面和2个65度斜反射面结构，使光线在水平方向的路线沿长，在竖直方向上的路线缩短，因此，指纹采集光学系统的高度能够大大降低，指纹采集设备的体积得以缩小，便于嵌入手持机、核验设备、指纹虹膜一体机等指纹复合设备，解决了采集仪产品在应用上受空间限制的问题，便于嵌入式安装和携带。
附图说明：
图1为现有等腰直角棱镜结构的指纹采集仪结构原理图；
图2为本发明指纹采集光学系统结构原理图；
图3为本发明指纹采集棱镜主视图；
图4为本发明指纹采集棱镜侧视图；
图5为本发明指纹采集棱镜俯视图；
图中，1、指纹采集棱镜；1.1、指纹采集面；1.2、反射面；；1.3、成像面；1.4、透光面；1.5、斜成像面；2、光阑；3、非球面透镜；4、反射镜；5、CMOS指纹采集电路；6、控制电路系统；7、壳体；8、绿色高亮LED光源；9、指纹采集窗。
具体实施方式
通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
根据图3~图5所示，本发明提供的指纹采集棱镜1的结构包括：上下平行的指纹采集面1.1和反射面1.2、前后两端的成像面1.3和透光面1.4，两侧的侧反光面1.6（参见图5），厚度为7.5mm、长度30mm、宽度25mm；其中，成像面1.4为75度斜面，75度斜面镀有金属反射膜，用于光线反射；底部的反射面1.2与侧反射面1.6之间设有2个65度倒角的斜反射面1.5（参见图4），将led光线导入采集面；指纹采集棱镜1由K9玻璃制成，折射率=1.51630，色散=0.00806，阿贝数=64.06。
实施例2
根据图2所示，本发明装置主要由主要由壳体7、光源（绿色高亮LED）8、控制电路系统6及指纹采集光学系统构成；所述的指纹采集光学系统包括在壳体7中顺应光路分布设置的指纹采集棱镜1、光阑（直径1mm）2、非球面透镜（台湾亿光生产）3、反射镜4；光源8采用绿色高亮LED作为本发明装置的照明装置固定在指纹采集棱镜1的下方；控制电路系统6与光源8连接控制其工作；非球面透镜3位于指纹采集棱镜1右侧，其光轴与指纹采集棱镜1成像光轴重合，反射镜4位于非球面透镜3右侧，指纹采集棱镜1、非球面透镜3、反射镜4的中心位于同一光轴上，光线经过反射镜4的反射，图像到达CMOS指纹采集电路5的传感器上；其中：所述指纹采集棱镜1由K9玻璃制成，折射率=1.51630，色散=0.00806，阿贝数=64.06，具体结构包括：上下平行的指纹采集面1.1和反射面1.2，前后两端的成像面1.3和透光面1.4，两侧的侧反光面1.6，其中，成像面1.4为75度斜面，75度斜面镀有金属反射膜，用于光线反射；底部的反射面1.2与侧反射面1.6之间设有2个65度倒角的斜反射面1.5，将led光线导入采集面；指纹采集棱镜1厚度为7.5mm、长度30mm、宽度25mm。
采用绿色高亮LED发光二极管作为照明光源，具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点。
在所述棱镜1中，各个反射面之间的光路构成独立的成像透镜，当按压在指纹采集面1.1上指纹反射光线的一部分，由所述棱镜的右端面射出，经光阑2到所述成非球面透镜3，由非球面透镜3将光线汇聚射出到所述平面反射镜4上，再全反射进入CMOS指纹采集电路5。由于光线在指纹采集棱镜1传输水平方向的路线较长，而在竖直方向上的路线较短，所以采集仪在高度上降低了很多，整体厚度仅仅为13毫米。
将手指按捺在壳体7的指纹采集窗9上，指纹信号经过光路进入CMOS指纹采集电路5，在CMOS指纹采集电路5中，然后通过SENSOR提供的信号将SENSOR的图像数据利用UCV协议通过USB将图像数据传输给上位机，支持现行各流行操作系统的连接，便于客户应用与开发。
Claims (3)
1.一种薄款非球面指纹采集棱镜，其特征在于：
上下平行的指纹采集面和反射面，前后两端的成像面和透光面，两侧的侧反光面，其中，成像面为75度斜面，75度斜面镀有金属反射膜，用于光线反射；底部的反射面与侧反射面之间设有2个65度倒角的斜反射面。
2. 根据权利要求1所述的薄款非球面指纹采集棱镜，其特征在于：指纹采集棱镜由K9玻璃制成，折射率=1.51630，色散=0.00806，阿贝数=64.06，厚度为7.5mm、长度为30mm、宽度为25mm。
3. 一种薄款非球面设计指纹采集设备，主要由壳体、光源、控制电路系统及指纹采集光学系统构成；其特征在于：所述的指纹采集光学系统包括在壳体中顺应光路分布设置的指纹采集棱镜、光阑、非球面透镜、反射镜；光源固定在指纹采集棱镜的下方；控制电路系统与光源连接控制其工作；非球面透镜位于指纹采集棱镜右侧，其光轴与指纹采集棱镜成像光轴重合，反射镜位于非球面透镜右侧，指纹采集棱镜、非球面透镜、反射镜的中心位于同一光轴上，光线经过反射镜的反射，图像到达CMOS指纹采集电路；指纹采集光学系统的指纹采集棱镜为权利要求1所述的薄款非球面指纹采集棱镜。
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