CN201274054Y - 一种指纹识别光学系统 - Google Patents

Abstract

一种指纹识别光学系统，包括棱镜(2)、光学成像系统和照明系统，所述的棱镜(2)包括四个功能面：指纹识别面(21)，位于顶面，与人的指纹接触，从照明系统发出的光照射到指纹识别面(21)；第一全反射面(22)，位于棱镜的底面，从指纹识别面(21)散射的光线经过第一全反射面(22)进行第一次全反射；第二反射面(23)，位于棱镜(2)的右面，在第二反射面(23)上安装有反光镜(3)，从第一全反射面(22)过来的光线经过反光镜(3)进行第二次反射；出射面(24)，位于左面，从反光镜(3)过来的光线经过出射面(24)出去，进入光学成像系统。它测量面积较大、使用方便、且体积小、结构紧凑、制造成本较低。

Description

一种指纹识别光学系统

1、技术领域：

本实用新型涉及一种指纹识别光学系统，尤其涉及指纹图像采集装置。

2、背景技术：

指纹具有唯一性和不变性，指纹识别装置广泛应用于指纹锁、考勤、门禁、计算机访问控制等。为提高指纹识别的清晰度，通常采用指纹识别光学系统，指纹识别光学系统是通过照明系统将光照射到棱镜上的指纹识别面，人的指纹压在指纹识别面后，按照指纹的凸纹与凹纹的形状在光电传感器成像。

本案申请人曾经研制一指纹识别光学系统，其结构如图1所示，该指纹识别光学系统包括棱镜11、反射镜12、光学成像系统13和照明系统(图中未显示)，该棱镜11包括供指纹接触的指纹识别面111、全反射面112和出射面113，当人的手指接触到指纹识别面111时，与指纹识别面111相接触所散射的光经过全反射面112反射后经出射面113射出棱镜11外部，然后通过棱镜11外部的反射镜12将所述的光线送入光学成像系统13进行处理。该种结构存在如下不足：1)用于按压指纹的指纹识别面的面积小，其面积往往与手指的按压面积相当，因此使用者必须准确将手指按压到指纹识别面才能正确识别，使用不方便；2)一些棱镜在设计时即使增大指纹识别面的面积，方便使用者，但由于设计的光路不合理，导致整个棱镜的体积和厚度非常大，制造的材料增加，产品的成本也相应增加。

3、发明内容：

本实用新型的目的是提供一种指纹测量面积较大、使用方便、且体积小、结构紧凑、制造成本较低的指纹识别光学系统。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：

一种指纹识别光学系统，包括棱镜、光学成像系统和照明系统，所述的棱镜包括四个功能面：指纹识别面，位于棱镜的顶面，与人的指纹接触，从照明系统发出的光照射到指纹识别面，当光线遇到指纹凸出的部分时指纹识别面上的全反射功能被破坏后散射出去，当光线遇到指纹凹陷的部分，光线在指纹识别面上发生全反射；第一全反射面，位于棱镜的底面，从指纹识别面散射的光线经过第一全反射面进行第一次全反射；第二反射面，位于棱镜的右面，在第二反射面上安装有反光镜，从第一全反射面过来的光线经过反光镜进行第二次反射；出射面，位于棱镜的左面，从反光镜过来的光线经过出射面出去，进入光学成像系统。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：当人的指纹按压在指纹识别面上后，照明系统的光线照射到指纹识别面碰到指纹凸出的部分后散射到第一全反射面，第一全反射面将该散射的光线全反射至第二反射面上，光线在第二反射面的反光镜的作用下完成第二次反射，最终通过出射面射出棱镜。由于经过两次的反射，折叠式光路的设计增加了棱镜里面的光程，在同样体积和厚度的情况下，本实用新型的指纹识别面的测量面积大幅增加，相当于手指按压面积的近4倍，使用更加方便；而同等规格的测量面积情况下，体积和厚度较小，结构紧凑，耗材小，制造成本低。

以上技术方案可通过以下措施作进一步改进：

所述指纹识别面与第一全反射面是平行的。较容易保证指纹在不同位置产生的光程一致，畸变更小，提高了分辨率。

所述的出射面与指纹识别面、第一全反射面是垂直的。

第二反射面连接指纹识别面和第一全反射面，第二反射面是倾斜的，倾斜角度A范围是：65°～75°。

所述的光学成像系统包括光电传感器和物镜组件。

所述的棱镜、光电传感器、物镜组件和照明系统安装在一外壳上。

4、附图说明：

图1是现有指纹识别光学系统的光路结构图；

图2是本实用新型的光路结构图；

图3是本实用新型的的结构示意分解图。

5、具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明：

如图2及图3所示，一种指纹识别光学系统，包括棱镜2、光学成像系统和照明系统。所述的光学成像系统包括光电传感器4和物镜组件5。棱镜2、光电传感器4、物镜组件5和照明系统(图未示)安装在一外壳6上。

所述的棱镜2包括四个功能面：指纹识别面21、第一全反射面22、第二反射面23和出射面24。指纹识别面21位于棱镜2的顶面，与人的指纹接触，从照明系统发出的光照射到指纹识别面21，当光线遇到指纹凹陷的部分，光线在指纹识别面21上发生全反射，当光线遇到指纹凸出的部分时指纹识别面21上的全反射功能被破坏后散射出去，第一全反射面22位于棱镜2的底面，第一全反射面22与指纹识别面21平行，从指纹识别面21散射的光线经过第一全反射面22进行第一次全反射；第二反射面23位于棱镜2的右面，第二反射面23连接指纹识别面21和第一全反射面22，第二反射面23是倾斜的，第二反射面23与指纹识别面21的夹角A为的范围65°～75°。在第二反射面23上安装有反光镜3，从第一全反射面22过来的光线经过反光镜3进行第二次反射；出射面24位于棱镜2的左面，其与指纹识别面21、第一全反射面22是垂直的，从反光镜3过来的光线经过出射面24出去，出射的光线进入光学成像系统进行处理。

所述的外壳6包括底座61和上盖62，棱镜2安装在底座61的空腔611内，上盖62安装在底座61顶面上，棱镜2的指纹识别面21从上盖62设置的窗口621外露出来。光学成像系统安装在棱镜2的左侧，物镜组件5位于出射面24与光电传感器4之间，光电传感器4可以是CMOS图像传感器。

本实用新型的原理是：指纹识别时，手指按在棱镜2的指纹识别面21上，从照明系统发出的光照射到指纹识别面21。光线遇到指纹凸出的部分时指纹识别面21上的全反射功能被破坏后散射出去，而光线遇到指纹凹陷的部分，光线在指纹识别面21上发生全反射。从指纹识别面21散射的光线经过第一全反射面22进行第一次全反射。从第一全反射面22过来的光线经过第二反射面23上的反光镜3进行第二次反射，从反光镜3过来的光线经过出射面24出去，进入光学成像系统的物镜组件5，利用光学成像系统以形成指纹的形状。光线遇到指纹凹陷的部分，光线在指纹识别面21上发生全反射，从出射面24看，指纹凹陷的部分由于没有光线照射出来，形成黑的图像；光线遇到指纹凸出的部分时指纹识别面21上的全反射功能被破坏后散射出去，经过第一全反射面22、反光镜3进行二次反射，从出射面24看，指纹凸出的部分有光线照射出来，形成光亮的白色图像。

Claims (6)

1、一种指纹识别光学系统，包括棱镜(2)、光学成像系统和照明系统，其特征在于：所述的棱镜(2)包括四个功能面：

(I)指纹识别面(21)，位于棱镜(2)的顶面，与人的指纹接触，从照明系统发出的光照射到指纹识别面(21)，当光线遇到指纹凸出的部分时指纹识别面(21)上的全反射功能被破坏后散射出去，当光线遇到指纹凹陷的部分，光线在指纹识别面(21)上发生全反射；

(II)第一全反射面(22)，位于棱镜(2)的底面，从指纹识别面(21)散射的光线经过第一全反射面(22)进行第一次全反射；

(III)第二反射面(23)，位于棱镜(2)的右面，在第二反射面(23)上安装有反光镜(3)，从第一全反射面(22)过来的光线经过反光镜(3)进行第二次反射；

(IV)出射面(24)，位于棱镜(2)的左面，从反光镜(3)过来的光线经过出射面(24)出去，进入光学成像系统。

2、根据权利要求1所述的一种光学指纹采集装置，其特征在于：所述指纹识别面(21)与第一全反射面(22)是平行的。

3、根据权利要求2所述的一种光学指纹采集装置，其特征在于：所述的出射面(24)与指纹识别面(21)、第一全反射面(22)是垂直的。

4、根据权利要求1或2或3所述的一种指纹识别光学系统，其特征在于：第二反射面(23)连接指纹识别面(21)和第一全反射面(22)，第二反射面(23)是倾斜的，倾斜角度A范围是：65°～75°。

5、根据权利要求4所述的一种指纹识别光学系统，其特征在于：光学成像系统包括光电传感器(4)和物镜组件(5)。

6、根据权利要求5所述的一种指纹识别光学系统，其特征在于：棱镜(2)、光电传感器(4)、物镜组件(5)和照明系统安装在一外壳(6)上。

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