CN202544551U - 一种全息光学锁 - Google Patents

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CN202544551U CN2011204040955U CN201120404095U CN202544551U CN 202544551 U CN202544551 U CN 202544551U CN 2011204040955 U CN2011204040955 U CN 2011204040955U CN 201120404095 U CN201120404095 U CN 201120404095U CN 202544551 U CN202544551 U CN 202544551U
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蒋鑫巍
张永安
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Abstract

本实用新型涉及一种全息光学锁,包括钥匙部分和锁具部分。钥匙部分由透明物质制成；锁具部分中激光器正前方固定分束镜；分束镜的反射面与入射光路成45度，分束镜右侧沿着光路按顺序固定扩束镜、针孔、透镜以及全反镜，其中全反镜与光路成45度，其他仪器都垂直于光路；分束镜正下方固定又一全反镜，在反射镜右侧沿光路分别固定扩束镜、针孔、透镜、钥匙插孔以及分光镜，分光镜正下方依次固定透镜和CCD摄像机，CCD摄像机和计算机光连接；由于钥匙由透明物质制成，内部的结构都不相同，纹路具有唯一性，因此钥匙难以被模仿和复制，从而提高了锁具的安全性能。

Description

一种全息光学锁
技术领域
本实用新型专利涉及一种利用光学识别开锁的锁具，特别是一种全息光学锁，属于锁具技术领域。 
背景技术
目前，社会安全问题日益重要，特别是家居安全，而开锁系统已是家居安全中的重要防线，开锁系统不仅关乎家庭财产安全，更可能影响人生安全。 
传统的机械开锁系统容易被破解，甚至还形成了专门的开锁技术，使得传统的机械锁在部分盗贼眼中如同无物。具体说来，传统钥匙多数为锯齿形，当钥匙插入锁孔时，锯齿形钥匙将卡合并带动锁内机械从而打开门锁。而盗贼用一套同规格的钥匙试开甚至直接用2根铁丝模拟钥匙形状开启门锁。 
因此，并出现了机械结合光学的开锁系统，如在美国专利US4787223中，用钥匙形状遮蔽部分激光光源，从而达到开启门锁的目的，但盗贼同样可以复制和模仿钥匙形状，而破解门锁。 
还有在现有的专利中，如美国专利US4369418，US4593185中，由钥匙反射多个激光，并用多个传感器判断这些激光是否正确，进而判断是否开启锁具，但此系统仍用钥匙的特殊形状来相互区别，仍有可能被模仿以及复制。 
此外，更有美国专利US6055079提出用钥匙的激光二极管会发射特定编码的激光至门锁的感应器，以此开启门锁。但其编码方式过于简单，而且此结构二极管和传感器均为单个，所以可以用平行分光的方法进行破解。 
实用新型内容
本实用新型专利提供一种用全息方法的光学锁，利用钥匙上所带信息难以复制的特点，将钥匙拍成全息图，并再现后与存储图像对比，从而控制锁具的开关,提高锁具的安全性。 
本实用新型是按照以下技术方案实施的：全息光学锁包括锁具部分、钥匙部分和光识别部分；钥匙为带有图样信息的透明条状结构；光识别部分包括激光器1、1:1分束镜 
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE001
2、扩束镜
Figure DEST_PATH_134106DEST_PATH_IMAGE001
3、针孔
Figure DEST_PATH_51246DEST_PATH_IMAGE001
4、透镜
Figure DEST_PATH_830983DEST_PATH_IMAGE001
5、全反镜
Figure DEST_PATH_792904DEST_PATH_IMAGE001
6、全反镜
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE002
7、扩束镜
Figure DEST_PATH_669593DEST_PATH_IMAGE002
8、针孔
Figure DEST_PATH_492056DEST_PATH_IMAGE002
9、透镜
Figure DEST_PATH_759089DEST_PATH_IMAGE002
10、钥匙插孔11、1:1分束镜12、透镜13、CCD摄像机14以及计算机15；激光器1正前方固定1:1分束镜
Figure DEST_PATH_751502DEST_PATH_IMAGE001
2，1:1分束镜
Figure DEST_PATH_744866DEST_PATH_IMAGE001
2反射面与入射光路成45度；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_499195DEST_PATH_IMAGE001
2右侧沿着光路按顺序固定扩束镜
Figure DEST_PATH_799989DEST_PATH_IMAGE001
3、针孔
Figure DEST_PATH_323374DEST_PATH_IMAGE001
4、透镜
Figure DEST_PATH_815535DEST_PATH_IMAGE001
5和全反镜6，全反镜
Figure DEST_PATH_332284DEST_PATH_IMAGE001
6与光路成45度，其他仪器都垂直于光路；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_38072DEST_PATH_IMAGE001
2正下方固定全反镜7，调整角度使得全反镜
Figure DEST_PATH_164477DEST_PATH_IMAGE002
7的入射光和反射光垂直且反射光光路向右，在反射镜右侧沿光路分别固定扩束镜
Figure DEST_PATH_243291DEST_PATH_IMAGE002
8、针孔
Figure DEST_PATH_741269DEST_PATH_IMAGE002
9、透镜
Figure DEST_PATH_73768DEST_PATH_IMAGE002
10、钥匙插孔11和1:1分束镜
Figure DEST_PATH_24406DEST_PATH_IMAGE002
12；扩束镜
Figure DEST_PATH_969228DEST_PATH_IMAGE001
3、扩束镜
Figure DEST_PATH_321712DEST_PATH_IMAGE002
8分别到针孔
Figure DEST_PATH_264260DEST_PATH_IMAGE001
4、针孔
Figure DEST_PATH_764512DEST_PATH_IMAGE002
9的距离扩束镜
Figure DEST_PATH_185129DEST_PATH_IMAGE001
3、扩束镜8的焦距相等，针孔
Figure DEST_PATH_833465DEST_PATH_IMAGE001
4、针孔
Figure DEST_PATH_322477DEST_PATH_IMAGE002
9分别到透镜5、透镜
Figure DEST_PATH_608282DEST_PATH_IMAGE002
10的距离等于透镜
Figure DEST_PATH_954950DEST_PATH_IMAGE001
5、透镜10的焦距；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_457793DEST_PATH_IMAGE002
12正下方依次固定透镜
Figure DEST_PATH_639375DEST_PATH_IMAGE003
13和CCD摄像机14，CCD摄像机14和计算机15连接；透镜
Figure DEST_PATH_829048DEST_PATH_IMAGE001
5、透镜
Figure DEST_PATH_791188DEST_PATH_IMAGE002
10、透镜13、扩束镜
Figure DEST_PATH_213959DEST_PATH_IMAGE001
3、扩束镜
Figure DEST_PATH_574534DEST_PATH_IMAGE002
8和钥匙插孔11都垂直于光路，全反镜
Figure DEST_PATH_961653DEST_PATH_IMAGE001
6正下方是1:1分束镜
Figure DEST_PATH_393771DEST_PATH_IMAGE002
12，物光与参考光经1:1分束镜
Figure DEST_PATH_284367DEST_PATH_IMAGE002
12、透镜13进入CCD摄像机14。 
所述光路中其他元件的距离可任意设置，只需保证物光光路与参考光光路光程相等。 
所述的钥匙部分可以由透明有机玻璃，塑料等制成；透镜
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE004
13的规格可以与透镜5、透镜
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE005
10不同；各个光学元件的固定采用常规的固定方式。 
本实用新型的工作原理是：首先把钥匙16插入钥匙插孔11时，将携带钥匙信息，携带此信息的光将与参考光在CCD摄像机14处形成干涉，并由CCD摄像机14采集，记录到计算机15内；当钥匙再次插入时，物光将携带钥匙信息，在CCD摄像机14处与参考光形成干涉图样，将干涉图在计算机15中再现，通过和原来的图样进行匹配，判断控制锁具是否开启。 
本实用新型的有益效果：采用全息光谱识别，钥匙携带的图样纹路信息具有唯一性，钥匙难以被模仿和复制，具有安全性高、工作可靠等优点。 
附图说明
图1为本实用新型光识别部分原理示意图； 
图2为本实用新型钥匙示意图；
图中：1-激光器、2-1:1分束镜
Figure DEST_PATH_988383DEST_PATH_IMAGE001
、3-扩束镜
Figure DEST_PATH_562846DEST_PATH_IMAGE001
、4-针孔
Figure DEST_PATH_530802DEST_PATH_IMAGE001
、5-透镜、6-全反镜、7-全反镜、8-扩束镜
Figure DEST_PATH_467217DEST_PATH_IMAGE002
、9-针孔
Figure DEST_PATH_50645DEST_PATH_IMAGE002
、10-透镜、11-钥匙插孔、12-1:1分束镜
Figure DEST_PATH_347952DEST_PATH_IMAGE002
、13-透镜、14-CCD摄像机、15-计算机、16-钥匙、17-钥匙手柄。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型专利进一步说明： 
如图1所示，本全息光学锁包括锁具部分、钥匙部分和光识别部分；钥匙为带有图样信息的透明条状结构；光识别部分包括激光器1、1:1分束镜
Figure DEST_PATH_289286DEST_PATH_IMAGE001
2、扩束镜
Figure DEST_PATH_342693DEST_PATH_IMAGE001
3、针孔
Figure DEST_PATH_182473DEST_PATH_IMAGE001
4、透镜5、全反镜
Figure DEST_PATH_17891DEST_PATH_IMAGE001
6、全反镜
Figure DEST_PATH_937305DEST_PATH_IMAGE002
7、扩束镜
Figure DEST_PATH_631592DEST_PATH_IMAGE002
8、针孔
Figure DEST_PATH_283153DEST_PATH_IMAGE002
9、透镜
Figure DEST_PATH_390786DEST_PATH_IMAGE002
10、钥匙插孔11、1:1分束镜
Figure DEST_PATH_785996DEST_PATH_IMAGE002
12、透镜
Figure DEST_PATH_898570DEST_PATH_IMAGE003
13、CCD摄像机14以及计算机15；激光器1正前方固定1:1分束镜
Figure DEST_PATH_986612DEST_PATH_IMAGE001
2，1:1分束镜2反射面与入射光路成45度；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_514863DEST_PATH_IMAGE001
2右侧沿着光路按顺序固定扩束镜
Figure DEST_PATH_918162DEST_PATH_IMAGE001
3、针孔
Figure DEST_PATH_239422DEST_PATH_IMAGE001
4、透镜
Figure DEST_PATH_993751DEST_PATH_IMAGE001
5和全反镜
Figure DEST_PATH_730763DEST_PATH_IMAGE001
6，全反镜
Figure DEST_PATH_316465DEST_PATH_IMAGE001
6与光路成45度，其他仪器都垂直于光路；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_746310DEST_PATH_IMAGE001
2正下方固定全反镜
Figure DEST_PATH_289067DEST_PATH_IMAGE002
7，调整角度使得全反镜
Figure DEST_PATH_829770DEST_PATH_IMAGE002
7的入射光和反射光垂直且反射光光路向右，在反射镜右侧沿光路分别固定扩束镜
Figure DEST_PATH_473241DEST_PATH_IMAGE002
8、针孔
Figure DEST_PATH_870724DEST_PATH_IMAGE002
9、透镜
Figure DEST_PATH_599646DEST_PATH_IMAGE002
10、钥匙插孔11和1:1分束镜12；扩束镜
Figure DEST_PATH_238755DEST_PATH_IMAGE001
3、扩束镜
Figure DEST_PATH_744822DEST_PATH_IMAGE002
8分别到针孔
Figure DEST_PATH_23357DEST_PATH_IMAGE001
4、针孔9的距离与扩束镜
Figure DEST_PATH_258346DEST_PATH_IMAGE001
3、扩束镜
Figure DEST_PATH_764676DEST_PATH_IMAGE002
8的焦距相等，针孔
Figure DEST_PATH_264928DEST_PATH_IMAGE001
4、针孔
Figure DEST_PATH_747862DEST_PATH_IMAGE002
9分别到透镜
Figure DEST_PATH_220431DEST_PATH_IMAGE001
5、透镜
Figure DEST_PATH_130618DEST_PATH_IMAGE002
10的距离等于透镜
Figure DEST_PATH_616701DEST_PATH_IMAGE001
5、透镜10的焦距；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_230402DEST_PATH_IMAGE002
12正下方依次固定透镜
Figure DEST_PATH_514753DEST_PATH_IMAGE003
13和CCD摄像机14，CCD摄像机14和计算机15连接；透镜5、透镜
Figure DEST_PATH_814333DEST_PATH_IMAGE002
10、透镜
Figure DEST_PATH_995916DEST_PATH_IMAGE003
13、扩束镜
Figure DEST_PATH_14950DEST_PATH_IMAGE001
3、扩束镜8和钥匙插孔11都垂直于光路，全反镜
Figure DEST_PATH_543200DEST_PATH_IMAGE001
6正下方是1:1分束镜
Figure DEST_PATH_641606DEST_PATH_IMAGE002
12，物光与参考光经1:1分束镜12、透镜
Figure DEST_PATH_717195DEST_PATH_IMAGE003
13进入CCD摄像机14。
实验中激光器1可以采用5毫瓦红光半导体激光器，扩束镜3、扩束镜8可以采用5
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE006
焦距f=2mm的扩束镜，扩束镜
Figure DEST_PATH_290211DEST_PATH_IMAGE001
3、扩束镜
Figure DEST_PATH_899047DEST_PATH_IMAGE002
8分别到针孔
Figure DEST_PATH_134856DEST_PATH_IMAGE001
4、针孔
Figure DEST_PATH_145538DEST_PATH_IMAGE002
9的距离为2mm，透镜5、透镜
Figure DEST_PATH_835724DEST_PATH_IMAGE002
10可采用焦距f=10cm，外径mm的透镜。针孔
Figure DEST_PATH_344066DEST_PATH_IMAGE001
4、针孔9分别到透镜
Figure DEST_PATH_613690DEST_PATH_IMAGE001
5、透镜
Figure DEST_PATH_259435DEST_PATH_IMAGE002
10的距离为10cm；透镜
Figure DEST_PATH_509151DEST_PATH_IMAGE003
13规格最好与透镜
Figure DEST_PATH_55277DEST_PATH_IMAGE001
5、透镜
Figure DEST_PATH_365035DEST_PATH_IMAGE002
10相同；CCD摄像机14采用DH-HV系列（USB2.0），光路中其他仪器的距离可任意设置，只需保证物光光路与参考光光路光程相等。 
如图1所示：用全息方法光学锁的参考光光路包括：激光器1发出的激光经过1:1分束镜
Figure DEST_PATH_435759DEST_PATH_IMAGE002
2到达扩束镜
Figure DEST_PATH_551483DEST_PATH_IMAGE001
3、针孔
Figure DEST_PATH_391263DEST_PATH_IMAGE001
4产生发散的光束，经过透镜
Figure DEST_PATH_934240DEST_PATH_IMAGE001
5后产生平行光，并经过全反镜
Figure DEST_PATH_226681DEST_PATH_IMAGE001
6光束直射到1:1分束镜
Figure DEST_PATH_83778DEST_PATH_IMAGE002
12，并由透镜
Figure DEST_PATH_840382DEST_PATH_IMAGE003
13汇聚到达CCD摄像机14上。 
用全息方法光学锁的物光光路包括：激光器1发出的激光经过1:1分束镜
Figure DEST_PATH_491943DEST_PATH_IMAGE002
2将部分光强照射到全反镜
Figure DEST_PATH_101041DEST_PATH_IMAGE002
7上，经扩束镜
Figure DEST_PATH_496250DEST_PATH_IMAGE002
8、针孔
Figure DEST_PATH_45043DEST_PATH_IMAGE002
9产生发散的光束，经过透镜10后产生平行光，照射到钥匙插孔11上，然后光束通过1:1分束镜12并由透镜
Figure DEST_PATH_395756DEST_PATH_IMAGE003
13汇聚到达CCD摄像机14上。 
参考光光路与物光光路应有相同的光程。 
如图2所示是钥匙16的形状，可以由透明物质制成，例如塑料，有机玻璃等，钥匙附带有手柄17，并且可以根据光路设置成不同的形状。 
钥匙16插入钥匙插孔11时，将携带钥匙信息，携带此信息的光将与参考光在CCD摄像机14处形成干涉，并由CCD摄像机14采集，记录到计算机15内。因为有机玻璃的纹路具有唯一性，所以钥匙很难被复制或者破解。当钥匙16再次插入时，物光将携带钥匙信息，在CCD摄像机14处与参考光形成干涉图样，将干涉图在计算机15中再现。如果和预存图样匹配，则电脑控制锁具开启。如果插入的不是钥匙，将在CCD摄像机14上形成其他图片，在计算机15中再现以后，难以和原来存储的图片相匹配，则锁具不会开启。 
本实用新型是通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。 

Claims (1)

1.一种全息光学锁，包括锁具部分、钥匙部分和光识别部分，其特征在于：钥匙为带有图样信息的透明条状结构；光识别部分包括激光器（1）、1:1分束镜 
Figure DEST_PATH_434275DEST_PATH_IMAGE001
（2）、扩束镜
Figure DEST_PATH_735943DEST_PATH_IMAGE001
（3）、针孔
Figure DEST_PATH_424414DEST_PATH_IMAGE001
（4）、透镜
Figure DEST_PATH_545954DEST_PATH_IMAGE001
（5）、全反镜
Figure DEST_PATH_915755DEST_PATH_IMAGE001
（6）、全反镜
Figure DEST_PATH_134247DEST_PATH_IMAGE002
（7）、扩束镜
Figure DEST_PATH_931301DEST_PATH_IMAGE002
（8）、针孔
Figure DEST_PATH_602454DEST_PATH_IMAGE002
（9）、透镜
Figure DEST_PATH_510367DEST_PATH_IMAGE002
（10）、钥匙插孔（11）、1:1分束镜
Figure DEST_PATH_521049DEST_PATH_IMAGE002
（12）、透镜
Figure DEST_PATH_52786DEST_PATH_IMAGE003
（13）、CCD摄像机（14）以及计算机（15）；激光器（1）正前方固定1:1分束镜
Figure DEST_PATH_148918DEST_PATH_IMAGE001
（2），1:1分束镜
Figure DEST_PATH_922839DEST_PATH_IMAGE001
（2）反射面与入射光路成45度；1:1分束镜（2）右侧沿着光路按顺序固定扩束镜
Figure DEST_PATH_926885DEST_PATH_IMAGE001
（3）、针孔（4）、透镜
Figure DEST_PATH_87924DEST_PATH_IMAGE001
（5）和全反镜（6），全反镜
Figure DEST_PATH_179694DEST_PATH_IMAGE001
（6）与光路成45度，其他仪器都垂直于光路；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_250418DEST_PATH_IMAGE001
（2）正下方固定全反镜
Figure DEST_PATH_870537DEST_PATH_IMAGE002
（7），调整角度使得全反镜
Figure DEST_PATH_710317DEST_PATH_IMAGE002
（7）的入射光和反射光垂直且反射光光路向右，在反射镜右侧沿光路分别固定扩束镜
Figure DEST_PATH_253293DEST_PATH_IMAGE002
（8）、针孔
Figure DEST_PATH_811314DEST_PATH_IMAGE002
（9）、透镜
Figure DEST_PATH_402832DEST_PATH_IMAGE002
（10）、钥匙插孔（11）和1:1分束镜
Figure DEST_PATH_159435DEST_PATH_IMAGE002
（12）；扩束镜
Figure DEST_PATH_76576DEST_PATH_IMAGE001
（3）、扩束镜（8）分别到针孔
Figure DEST_PATH_313839DEST_PATH_IMAGE001
（4）、针孔
Figure DEST_PATH_128211DEST_PATH_IMAGE002
（9）的距离与扩束镜
Figure DEST_PATH_514456DEST_PATH_IMAGE001
（3）、扩束镜
Figure DEST_PATH_781489DEST_PATH_IMAGE002
（8）的焦距相等，针孔（4）、针孔
Figure DEST_PATH_711585DEST_PATH_IMAGE002
（9）分别到透镜
Figure DEST_PATH_704949DEST_PATH_IMAGE001
（5）、透镜
Figure DEST_PATH_521595DEST_PATH_IMAGE002
（10）的距离等于透镜（5）、透镜（10）的焦距；1:1分束镜
Figure DEST_PATH_274153DEST_PATH_IMAGE002
（12）正下方依次固定透镜（13）和CCD摄像机（14），CCD摄像机（14）和计算机（15）连接；透镜（5）、透镜
Figure DEST_PATH_995225DEST_PATH_IMAGE002
（10）、透镜（13）、扩束镜
Figure DEST_PATH_121630DEST_PATH_IMAGE001
（3）、扩束镜（8）和钥匙插孔（11）都垂直于光路，全反镜
Figure DEST_PATH_760739DEST_PATH_IMAGE001
（6）正下方是1:1分束镜
Figure DEST_PATH_532386DEST_PATH_IMAGE002
（12），物光与参考光经1:1分束镜
Figure DEST_PATH_545341DEST_PATH_IMAGE002
（12）、透镜
Figure DEST_PATH_427846DEST_PATH_IMAGE003
（13）进入CCD摄像机(14)。
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