CN203573332U - 用于无线电子设备的紧凑型光学指纹采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可用于无线电子设备的紧凑型光学指纹采集系统。本实用新型包括保护套、暗箱、转折反射镜、二极管式光源模块和红外光电探测器；暗箱为长方体，设置在保护套上；转折反射镜、二极管式光源模块和红外光电探测器均设置在暗箱内；前面板上设置有光学玻璃窗口，用于放置手指；后面板上设置有多个红外光电探测器，且每个红外光电探测器前均设置有一个非球面透镜和长通滤光片；同时后面板上设置有放大电路，用于放大红外光电探测器的信号。保护套可与无线电子设备相连，从而确保该采集系统的光学出瞳与无线移动电子设备的摄像头相对应。本实用新型利用转折光路的方法完成指纹图像的采集，且具有结构小巧，装配方便等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于光子学、信息科学和生物科学的交叉技术领域，具体涉及一种可用于无线电子设备（云终端）的紧凑型光学指纹采集系统。
背景技术
在科技水平日新月异的今天，互联网、物联网已经将人们的生活紧密的联系起来。自动化的身份识别对于网络的健康发展有着举足轻重的作用。相比于用户名加密码的身份识别方式，利用人体的特征（如指纹、虹膜、DNA等）进行身份识别无疑具有快捷、准确以及防伪度高的优点。
无线移动设备（如手机、平板电脑等）已成为了人们生活中不可或缺的工具，许多移动无线设备也已成为新颖的云终端设备。目前，利用智能手机的触屏，电容式的指纹识别系统已广泛应用，但该系统无法识别人造指模。光学指纹识别系统具有成像分辨率高、成像速度快、高仿伪以及可扩展性强等特点，已成为当今的指纹识别系统的发展趋势之一。
尽管无线设备摄像头的性能足以采集手指的清晰的指纹图像，但根据光学成像原理，摄像头与拍摄物体之间需要一定的距离，所以，我们无法将手指紧贴摄像头去采集指纹。这使得单纯的无线设备无法便捷的完成指纹的光学图像的拍摄。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可用于无线电子设备（云终端）的紧凑型的高防伪光学指纹采集系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型包括保护套、暗箱、转折反射镜、二极管式光源模块和红外光电探测器。
暗箱为长方体，由上面板、下面板、前面板、后面板、左侧面板和右侧面板围合而成，设置在保护套上；转折反射镜、二极管式光源模块和红外光电探测器均设置在暗箱内。前面板上设置有光学玻璃窗口，用于放置手指；后面板上设置有多个红外光电探测器，且每个红外光电探测器前均设置有一个非球面透镜与长通滤光片，用于增强红外光电探测器的收集效率与滤除背景光产生的噪声；同时后面板上设置有放大电路，用于放大红外光电探测器的收集效率。
暗箱的上面板的内表面设置有转折反射镜的安装座，该安装座与上面板的内表面螺纹连接；安装座上开有凹槽，转折反射镜设置在安装座的凹槽内，并通过紫外固化胶固定。暗箱的下面板上开有通孔，且该通孔与保护套上的通孔位置对应，作为系统的光学出瞳，与无线电子设备的摄像头位置对应。暗箱的左侧面板和右侧面板的内表面上均设置有二极管式光源模块的安装部件，二极管式光源模块设置在光源安装部件的光座内。
所述的保护套类似于手机保护壳，其内设置有通信电路，用于发送和接收信号。通信电路主体为单片机，单片机接收端接收无线电子设备的发出的TTL电平信号。
所述的放大电路包括负载电阻R1、反馈电阻R2、放大器U1、光电二极管Ｄ1和反向偏置电源VCC；反向偏置电源VCC的负极与光电二极管Ｄ1的正极相连接，反向偏置电源VCC的正极同时与放大器U1的B端、负载电阻R1的一端相连接，并同时接地；光电二极管Ｄ1的负极与放大器U1的A端、反馈电阻R2的一端相连接，反馈电阻R2的另一端同时与放大器U1的OUT端、输出线P1相连接，负载电阻R1的另一端与输出线P1相连接。放大器输出的信号，通过无线电子设备的数据输入线，被无线电子设备检测。
所述的转折反射镜其截面为等腰直角三角形，且其斜边所在的面为矩形，矩形面上镀有高反射金属银膜。
所述的光源安装部件的横截面为直角梯形，其斜角为45°，且斜边所在的面分别通过螺纹固定在左侧面板和右侧面板的内表面上；安装部件的上底面上开有两个阶梯型通槽作为光座，用于固定二极管式光源模块。
本实用新型有益效果如下：
本实用新型利用转折光路的方法，设计一种转折式的指纹采集系统。该系统具有结构小巧，装配方便等特点；该系统能够很便捷的与无线电子设备进行连接。同时，通过多个装载长波长（大于900 nm）的红外光源与探测器，可用于获取待测物体的红外特征吸收光谱。
附图说明
图1为本实用新型整体系统示意图；
图2（a）为本实用新型上面板的侧视图；
图2（b）为本实用新型上面板的俯视图；
图3（a）为本实用新型转折反射镜安装座的俯视图；
图3（b）为本实用新型转折反射镜安装座的测视图；
图4为本实用新型直角型转折反射镜的示意图；
图5（a）为本实用新型转折反射镜安装后的俯视图；
图5（b）为本实用新型转折反射镜安装后的侧视图；
图6（a）为本实用新型侧面板的俯视图；
图6（b）为本实用新型侧面板的侧视图；
图7为本实用新型光源安装部件示意图，其中7a和7b是二极管式光源安装座，7c表示两个紧固螺纹；
图8为本实用新型光源安装部件与侧板的连接示意图，其中侧板与光源安装部件连接，在一个侧板中可集成2个光源，系统中有两个侧板，共4个光源。
图9为本实用新型前面板示意图，其中中间的方框表示光学玻璃窗口，装载高透射率光学玻璃，用于放置手指。
图10为本实用新型后面板示意图，其中D1与D2用于装载近红外探测器，H1为预留出口；
图11为本实用新型光电探测器的放大电路；
图12为本实用新型工作示意图，其中实线L1表示成像光路，虚线L2表示照明光路，点划线L3代表散射光路，C1为系统光学出瞳，光通过此小孔进入摄像设备。
图13为本实用新型与无线电子设备的连接示意图，通过将保护套与无线电子设备的连接，可以确保本系统的光学出瞳与无线电子设备的摄像口在位置上的重合。
图1中, 各个部件的说明如下：保护套1、暗箱2、光学玻璃窗2-1、转折反射镜3、二极管式光源模块4和红外光电探测器5。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种可用于电子设备的紧凑型的高防伪光学指纹采集系统，包括保护套1、暗箱2、转折反射镜3、二极管式光源模块4和红外光电探测器5。暗箱为长方体，由上面板、下面板、前面板、后面板、左侧面板和右侧面板围合而成，设置在保护套1上；转折反射镜3、二极管式光源模块4和红外光电探测器5均设置在暗箱2内。前面板上设置有光学玻璃窗2-1口，用于放置手指，参看图9；后面板上设置有多个红外光电探测器，且每个红外光电探测器前均设置有一个非球面透镜与长通滤光片，用于增强红外光电探测器的收集效率与滤除背景光产生的噪声；同时后面板上设置有放大电路，参看图10和图11。
如图2（a）、2（b）、3（a）和3（b）所示，暗箱的上面板的内表面设置有转折反射镜的安装座，该安装座与上面板的内表面螺纹连接，安装座上开有凹槽。如图4所示，所述的转折反射镜其截面为等腰直角三角形，且其斜边所在的面为矩形，矩形面上镀有高反射金属银膜。如图5（a）和5（b）所示转折反射镜设置在安装座的凹槽内，并通过紫外固化胶进一步固定。暗箱的下面板上开有通孔，且该通孔与保护套上的通孔位置对应，作为系统的光学出瞳。通过图13所示的方法，可将保护套连接到无线电子设备。连接完成后，光学出瞳与电子设备的摄像头位置对应。暗箱的左侧面板和右侧面板的内表面上均设置有二极管式光源模块的安装部件，二极管式光源模块设置在安装部件的光座内。
所述的保护套类似与手机保护壳，其内设置有通信电路，用于控制系统中的光源的开关。通信电路主体为单片机，单片机接收端接收电子设备发出的TTL电平信号。利用走马灯程序，可以根据TTL信号中，高电平的数目，点亮系统中相应的光源，用于照明指纹。
如图7所示，光源安装部件的横截面为直角梯形，其斜角为45°，且斜边所在的面固定在侧面板的内表面上，侧面板如图6（a）和6（b）所示；安装部件的上底面上开有两个阶梯型通槽作为光座，用于固定二极管式光源模块。光源安装部件的出光口位置，装有微透镜阵列，使得照明光均匀。如图8所示，直角梯形的斜边固定在侧面板上，以斜照射的方式照明手指，并利用无线电子设备的摄像头采集指纹图像，当红外二极管照射手指时，利用红外探测器检测手指散射的红外光强信号。
如图11所示，所述的放大电路包括负载电阻R1、反馈电阻R2、放大器U1、光电二极管Ｄ1和反向偏置电源VCC；反向偏置电源VCC的负极与光电二极管Ｄ1的正极相连接，反向偏置电源VCC的正极同时与放大器U1的B端、负载电阻R1的一端相连接，并同时接地；光电二极管Ｄ1的负极与放大器U1的A端、反馈电阻R2的一端相连接，反馈电阻R2的另一端同时与放大器U1的OUT端、输出线P1相连接，负载电阻R1的另一端与输出线P1相连接。放大器输出的信号，通过无线电子设备的数据输入线，被无线电子设备检测。本实用新型工作过程如下：
如图12、13所示，将保护套1连接到电子设备后，其下面板的通孔与无线电子设备摄像头对应；将手指放置在光学玻璃窗2-1，无线电子设备的音频接口或USB端可输出TTL电平信号，依次点亮系统光源安装座中的二极管光源。当白光点亮时，通过电子设备摄像头对指纹图像进行采集。当其他的红外光源点亮时，通过无线电子设备的音频接口或USB端口读取红外探测器的放大电路输出端口的信号强度值，即可获取手指对红外光源的散射光强信号。
Claims (4)
1.用于无线电子设备的紧凑型光学指纹采集系统，其特征在于包括保护套、暗箱、转折反射镜、二极管式光源模块和红外光电探测器；
暗箱为长方体，由上面板、下面板、前面板、后面板、左侧面板和右侧面板围合而成，设置在保护套上；转折反射镜、二极管式光源模块和红外光电探测器均设置在暗箱内；前面板上设置有光学玻璃窗口，用于放置手指；后面板上设置有多个红外光电探测器，且每个红外光电探测器前均设置有一个非球面透镜；同时后面板上设置有放大电路，用于放大红外光电探测器的收集效率；
暗箱的上面板的内表面设置有转折反射镜的安装座，该安装座与上面板的内表面螺纹连接；安装座上开有凹槽，转折反射镜设置在安装座的凹槽内，并通过紫外固化胶固定，暗箱的下面板上开有通孔，且该通孔与保护套上的通孔位置对应，作为系统的光学出瞳，与无线电子设备的摄像头位置对应；保护套可与无线电子设备相连，从而确保该采集系统的光学出瞳与无线移动电子设备的摄像头相对应；暗箱的左侧面板和右侧面板的内表面上均设置有二极管式光源模块的安装部件，二极管式光源模块设置在光源安装部件的光座内；
所述的保护套内设置有通信电路，用于发送和接收信号，通信电路主体为单片机，单片机接收端接收无线电子设备发出的TTL电平信号。
2.如权利要求1所述的用于无线电子设备的紧凑型光学指纹采集系统，其特征在于所述的放大电路包括负载电阻R1、反馈电阻R2、放大器U1、光电二极管Ｄ1和反向偏置电源VCC；反向偏置电源VCC的负极与光电二极管Ｄ1的正极相连接，反向偏置电源VCC的正极同时与放大器U1的B端、负载电阻R1的一端相连接，并同时接地；光电二极管Ｄ1的负极与放大器U1的A端、反馈电阻R2的一端相连接，反馈电阻R2的另一端同时与放大器U1的OUT端、输出线P1相连接，负载电阻R1的另一端与输出线P1相连接。
3.如权利要求1所述的用于无线电子设备的紧凑型光学指纹采集系统，其特征在于所述的转折反射镜其截面为等腰直角三角形，且其斜边所在的面为矩形，矩形面上镀有高反射金属银膜。
4.如权利要求1所述的用于无线电子设备的紧凑型光学指纹采集系统，其特征在于所述的光源安装部件的横截面为直角梯形，其斜角为45°，且斜边所在的面分别固定在左侧面板和右侧面板的内表面上；安装部件的上底面上开有两个阶梯型通槽作为光座，用于固定二极管式光源模块。
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| CN106841165A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-13 | 北京极光仪器科技有限公司 | 能作光路转折的便携式拉曼光谱仪 |
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