CN201223394Y - 薄型化光学指纹辨识器 - Google Patents

Abstract

一种薄型化光学指纹辨识器，包括一菱镜座总成，一透镜镜筒，一菱镜总成，一上盖总成和一印刷电路板总成，其特征在于：所述菱镜座总成内部设有一菱镜固定座，所述菱镜座总成的内侧凹缘处分别设置有一对菱镜防滑栓；并在所述菱镜座总成前端设置有一透镜固定座；所述透镜镜筒设置在所述透镜固定座上；所述菱镜总成是一上宽下窄梯型状的菱镜，在所述菱镜表面设置一菱镜指纹接触面，且在所述菱镜前端设有一菱镜取像面；所述上盖总成中央设一篓空的指纹接触区，所述指纹接触区内部设置所述菱镜指纹接触面，所述上盖总成前端设置有一呈像反射镜与一光源折射镜；所述印刷电路板总成设置在所述菱镜座总成底部，并在所述印刷电路板总成前端设置有一影像传感器与一发光二极管芯片。

Description

薄型化光学指纹辨识器

技术领域

本实用新型涉及一种指纹辨识器，具体地说，是一种薄型化光学指纹辨识器。

背景技术

到目前为止，世界上没有找到过有两个指纹相同的人，即使是双胞胎，他们的指纹纹路虽然会非常相似，但是比对其细节部分还是会有很大的不同。十八世纪以前，有些学者认为地球上几十亿人口，总会找到指纹相同的人，所以对这种认证的方式感到怀疑，但是后来检查世界各国的指纹数据库，在所有指纹卡上实在找不出两个完全指纹相同的指纹，这才确立了指纹有因人而异的特性。有人曾以计算机来计算，结论是要到四十二位数时，才可能有指纹相同的人，所以说，这在地球上是不太可能会发生了，就真有指纹相同的人，他们也不太可能生存在同一个世纪。

此外，市面上一般的指纹辨识机采用不同的方式，在研究初期，是以完美按压的指纹作测试，但是实际运用时才发现人的指纹会按压得十分完美的机率非常低，而且人的手指柔软度不同，干湿亦不同，都会影响辨识，又由于一般光学式指纹器在采集指纹时有所谓的T型失真以及打光的问题，再加上光学式指纹器的光机比较大，在使用于中小型产品中时不易设计，在产品的携带与零件的固定会因为角度关系在产品设计上亦不易设计。因此，为了解决光学式指纹器的以上问题，必须将光机的机构层面薄型化；此外在光学上的设计也必须减少T型失真以及电子上的电源消耗及打光的问题。

因此已知的指纹辨识机存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本实用新型的目的，在于提供一种降低T型失真、打光失真的薄型化光学指纹辨识器。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

一种薄型化光学指纹辨识器，包括一菱镜座总成，一透镜镜筒，一菱镜总成，一上盖总成和一印刷电路板总成，其特征在于：

所述菱镜座总成内部设有一菱镜固定座，所述菱镜座总成的内侧凹缘处分别设置有一对菱镜防滑栓；并在所述菱镜座总成前端设置有一透镜固定座；

所述透镜镜筒设置在所述透镜固定座上；

所述菱镜总成是一上宽下窄梯型状的菱镜，在所述菱镜表面设置一菱镜指纹接触面，且在所述菱镜前端设有一菱镜取像面；

所述上盖总成中央设一篓空的指纹接触区，所述指纹接触区内部设置所述菱镜指纹接触面，所述上盖总成前端设置有一呈像反射镜与一光源折射镜；

所述印刷电路板总成设置在所述菱镜座总成底部，并在所述印刷电路板总成前端设置有一影像传感器与一发光二极管芯片。

本实用新型的薄型化光学指纹辨识器还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述透镜镜筒内部设置有一透镜与一透镜盖。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述透镜镜筒、所述透镜与所述透镜盖共同组成一光轴。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述菱镜总成的两侧面分别设置有一对菱镜固定栓。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述菱镜总成设置在所述上盖总成与所述菱镜座总成之间。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述透镜镜筒设置在所述上盖总成与所述菱镜座总成之间。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述菱镜固定栓相对设置在所述菱镜防滑栓内固定。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述发光二极管芯片相对设置在所述光源折射镜下方。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述影像传感器设置在所述透镜镜筒正下方。

前述的薄型化光学指纹辨识器，其中所述透镜镜筒设置在所述呈像反射镜下方。

采用上述技术方案后，本实用新型的薄型化光学指纹辨识器具有以下优点：

1、可大幅缩小整个系统的电源损耗。

2、可大幅提升系统的整体安全性。

3、可大幅提升指纹辨识的精准度并减少辨识时间。

4、大幅提升整个辨识系统的稳定性。

5、更容易操作整个辨识系统。

6、可大幅缩小整个系统的体积。

7、可大幅缩小整个系统的成本。

8、更容易整合到其它系统以增加应用效益。

9、影像传感器CMOS SENSOR的选用不易被局限。

10、可减少线性T型失真的比例。

附图说明

图1为本实用新型的薄型化光学指纹辨识器的立体分解图。

图2为本实用新型的菱镜总成剖视图。

图3为本实用新型的薄型化光学指纹辨识器俯视图。

图4为图3A-A薄型化光学指纹辨识器断面剖视图。

图5为图3B-B薄型化光学指纹辨识器断面剖视图。

图6A和图6B为打光角度产生影像高反差关系图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本实用新型作更进一步说明。

首先请参阅图1，图1为本实用新型的薄型化光学指纹辨识器的立体分解图。如图所示，所述薄型化光学指纹辨识器100，包含一菱镜座总成1，内部具有一菱镜固定座101，于菱镜座总成1的内侧凹缘处，分别设置有一对菱镜防滑栓102；并在菱镜座总成1前端，设置有一透镜固定座103；一透镜镜筒10，更包含有一透镜4与一透镜盖11，设置于所述透镜镜筒10内部，共同组成产生的一光轴41，并设置于透镜固定座103上；一菱镜总成3，包含菱镜取像面31、菱镜反射面32与菱镜指纹接触面33，是一上宽下窄梯型状的菱镜，其上表面具有一菱镜指纹接触面33，菱镜总成3的两侧面，更包含分别设置有一对菱镜固定栓301，其中菱镜固定栓301，相对设置于所述菱镜防滑栓102内固定；前端为一菱镜取像面31，用来折射光源影像；一上盖总成7，中央为一篓空的指纹接触区71，将菱镜指纹接触面33设置于内部，用于指纹取像；并于上盖总成7前端设置有一呈像反射镜6与一光源折射镜8，作反射底部的光源使用；以及一印刷电路板总成9，设置于菱镜座总成1底部，设置有一影像传感器5与一发光二极管芯片2，方便用于菱镜座总成1打光、取像；又菱镜总成3，设置于所述上盖总成7与所述菱镜座总成1之间；透镜镜筒10，设置于所述上盖总成7与所述菱镜座总成1之间，菱镜总成3，设置于所述菱镜固定座101上，且发光二极管2相对设置于所述光源折射镜8下方，用来折射光源，而透镜镜筒10，设置于所述呈像反射镜6下方，折射影像，且影像传感器5，其设置于所述透镜镜筒10正下方，通过菱镜总成3的折射与发光二极管2的打光，可以取得更清晰的指纹影像。此结构可使指纹辨识器降低T型失真以及打光问题，使取像更清晰。

再请同时参阅图2～图4，图2为本实用新型的菱镜总成剖视图，图3为本实用新型的薄型化光学指纹辨识器俯视图，图4为图3A-A薄型化光学指纹辨识器断面剖视图。如图所示，由A-A断面得知，指纹通过菱镜总成3由菱镜指纹接触面33经过菱镜反射面32折射到呈像反射镜面6，进入透镜4(LENS)并呈像于影像传感器5 CMOS SENSOR中，由于呈像的共轭长度不相同，还是有少许的线性T型失真，但是不影响影像品质，A-A断面在说明影像投射的路径，由于影像的清晰度、大小与CMOS SENSOR、LENS(镜头)的设计有关，其焦距与光程必须配合才能把影像全部投影到取像原件(CMOS SENSOR)中。所述光程共轭长度，由影像得知有少许的光程差异而造成少许的T型失真。在图6说明失真的比例，进而推算在不同CMOS SENSOR的光学关系。

再请同时参阅图2～图5，其中图5为图3B-B薄型化光学指纹辨识器断面剖视图。如图所示，由B-B断面得知，主要光源由LED发光到光源折射镜8后投射于菱镜反射面32，由于材质(介质)特性，其均匀光源会分别均匀散布于菱镜反射面32及加强反射面34，进而使指纹(菱镜指纹接触面33)达到二次全反射于影像传感器5 CMOS SENSOR中，B-B断面在说明发光二极管芯片2 LED投射的路径，由于发光二极管芯片2LED也会影响影像的清晰与分辨率；因为打光愈均匀在影像折射后会的影像会愈均匀。指纹在接触的有效面积就会愈大愈清楚，不然光源不均匀就会造成影像的曝光值不容易控制。一般为了要能够使反射面的光源均匀，大部分的设计采用矩阵LED的排列方式再加上匀光纸间接打光法，其加工成本和原件成本都非常大上。但是上述的设计只需要2片的发光二极管芯片2LED即可，大大节省了成本之外，还能够达到系统上的省电，增加系统的寿命。在影像T型失真的部份，所述光程的共轭长度差异而造成的失真，在此系统的T型失真比例如图6所示。因为目前CMOS SENSOR的取像矩阵区从1/6英寸～1/10英寸不等。再加上LENS(镜头)对应不同的CMOSSENSOR，会产生不同的视角，其系统焦距对焦也不同。为了要解决对焦问题，把镜筒(头)部份设计螺纹，以便利影像对焦之用。

现请参阅图6A和图6B，图6A和图6B分别为打光角度产生影像高反差关系图，左侧，图中，图6A为传统的打光，右侧，图中，图6B为本创作之薄型化光学指纹辨识器的打光。如图所示，所述打光设计，只提到光程的问题。由于光程的问题会决定光反射的均匀度、以及取像的AE(自动曝光)的定值设定等。最重要的是影像的清晰度，它是决定影像算法重要指针。如何让影像清晰，在影像打光的部份占重要的因素之一。因为在指纹的影像处理条件在定光源下都是定值。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求限定。

组件符号说明

1     菱镜座总成

10    透镜镜筒

100   薄型化光学指纹辨识器

101   菱镜固定座

102   菱镜防滑栓

103   透镜固定座

11    透镜盖

2     发光二极管芯片

3     菱镜总成

31    菱镜取像面

32    菱镜反射面

33    菱镜指纹接触面

301   菱镜固定栓

4     透镜

41    光轴

5     影像传感器

6     呈像反射镜

7     上盖总成

71    篓空之指纹接触区

8     光源折射镜

9     印刷电路板总成

Claims (10)

1.一种薄型化光学指纹辨识器，包括一菱镜座总成，一透镜镜筒，一菱镜总成，一上盖总成和一印刷电路板总成，其特征在于：

所述菱镜座总成内部设有一菱镜固定座，所述菱镜座总成的内侧凹缘处分别设置有一对菱镜防滑栓；并在所述菱镜座总成前端设置有一透镜固定座；

所述透镜镜筒设置在所述透镜固定座上；

所述菱镜总成是一上宽下窄梯型状的菱镜，在所述菱镜表面设置一菱镜指纹接触面，且在所述菱镜前端设有一菱镜取像面；

所述上盖总成中央设一篓空的指纹接触区，所述指纹接触区内部设置所述菱镜指纹接触面，所述上盖总成前端设置有一呈像反射镜与一光源折射镜；

所述印刷电路板总成设置在所述菱镜座总成底部，并在所述印刷电路板总成前端设置有一影像传感器与一发光二极管芯片。

2.如权利要求1所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述透镜镜筒内部设置有一透镜与一透镜盖。

3.如权利要求2所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述透镜镜筒、所述透镜与所述透镜盖共同组成一光轴。

4.如权利要求1所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述菱镜总成的两侧面分别设置有一对菱镜固定栓。

5.如权利要求1所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述菱镜总成设置在所述上盖总成与所述菱镜座总成之间。

6.如权利要求1所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述透镜镜筒设置在所述上盖总成与所述菱镜座总成之间。

7.如权利要求4所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述菱镜固定栓相对设置在所述菱镜防滑栓内固定。

8.如权利要求1所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述发光二极管芯片相对设置在所述光源折射镜下方。

9.如权利要求1所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述影像传感器设置在所述透镜镜筒正下方。

10.如权利要求1所述的薄型化光学指纹辨识器，其特征在于：所述透镜镜筒设置在所述呈像反射镜下方。

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