HU223726B1 - Objektív - Google Patents
Objektív Download PDFInfo
- Publication number
- HU223726B1 HU223726B1 HU9903937A HUP9903937A HU223726B1 HU 223726 B1 HU223726 B1 HU 223726B1 HU 9903937 A HU9903937 A HU 9903937A HU P9903937 A HUP9903937 A HU P9903937A HU 223726 B1 HU223726 B1 HU 223726B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- lens
- aperture
- lenses
- prism
- curvature
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/13—Sensors therefor
- G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Lenses (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Input (AREA)
Abstract
A találmány objektív (2), különösen ujjlenyomat-beolvasóberendezéshez, amely tartalmaz tárgyról érkező fénynyalábokatlényegében telecentrikusan vezető, gyűjtőlencseként kialakított elsőlencsét (8), az első lencse (8) képoldali fókuszpontjánakkörnyezetében elhelyezett apertúrarekeszt (9), az apertúrarekesznek(9) az első lencse (8) felőli oldalán elrendezett korrekciós másodiklencsét (10), valamint az apertúrarekesz (9) másik oldalánelrendezett, gyűjtőlencseként kialakított korrekciós harmadik lencsét(11). A találmány szerint a második lencse (10) meniszkusz alakúgyűjtőlencse, amely az első lencse (8) felé néző olyan szferikusfelülettel (S3) van kialakítva, amelynek görbületi középpontja afelület (S3) görbületi sugarának 15%-ánál kisebb távolságra van azapertúrarekesz (9) középpontjától (P), az apertúrarekesz (9) pedig azelső lencse (8) fókuszpontjától az első lencse (8) fókusztávolságának25%-ánál kisebb távolságra van elrendezve. ŕ
Description
KIVONAT
A találmány objektív (2), különösen ujjlenyomat-beolvasó berendezéshez, amely tartalmaz tárgyról érkező fénynyalábokat lényegében telecentrikusan vezető, gyűjtőlencseként kialakított első lencsét (8), az első lencse (8) képoldali fókuszpontjának környezetében elhelyezett apertúrarekeszt (9), az apertúrarekesznek (9) az első lencse (8) felőli oldalán elrendezett korrekciós második lencsét (10), valamint az apertúrarekesz (9) másik oldalán elrendezett, gyűjtőlencseként kialakított korrekciós harmadik lencsét (11). A találmány szerint a második lencse (10) meniszkusz alakú gyűjtőlencse, amely az első lencse (8) felé néző olyan szférikus felülettel (S3) van kialakítva, amelynek görbületi középpontja a felület (S3) görbületi sugarának 15%-ánál kisebb távolságra van az apertúrarekesz (9) középpontjától (P), az apertúrarekesz (9) pedig az első lencse (8) fókuszpontjától az első lencse (8) fókusztávolságának 25%-ánál kisebb távolságra van elrendezve.
_2__ '
HU 223 726 B1
A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 2 lap ábra)
HU 223 726 Bl
A találmány tárgya objektív, különösen ujjlenyomatbeolvasó berendezéshez.
Az ujjlenyomat alapján történő személyazonosítás egyre szélesebb körű elterjedésével megsokszorozódtak az ujj lény omat-beolvasó berendezésekkel, különösen azok objektívjével kapcsolatban felmerülő igények. Kívánatos, hogy az ilyen objektíveket egyszerűen és alacsony költséggel lehessen előállítani, valamint az, hogy az objektív az ujjlenyomat optikai képét lehetőleg az alkalmazott képérzékelő fizikai felbontását elérő pontossággal vetítse a képérzékelőre. Az alacsony költségű előállítás szempontjából kívánatos továbbá, hogy az objektívet egyszerűen lehessen különböző méretű nyomatfelületekhez illeszteni, melyek mérete alapvetően az ujjlenyomat-beolvasó berendezés mérete által korlátozottan rendelkezésre álló helytől és az ujjlenyomat-azonosítás megbízhatóságának kívánt mértékétől függ.
Az ujjlenyomat-beolvasó berendezésekben az ujjlenyomat tárgyként való megjelenítésére önmagában ismert módon totálreflexiós prizmát, a tárgy leképezésére pedig objektívet alkalmazó telecentrikus, centrális vagy afokális sugármenetű leképezésmódot alkalmaznak.
Ujjlenyomat leképezésére szolgáló optikai rendszert ismertetnek például az EP 0 308 162 A2 szabadalmi leírásban. Ebben az ismert rendszerben egy totálreflexiós prizma 19 mmx 19 mm-es nyomatfelületén kirajzolódó ujjlenyomat képét torzításcsökkentő korrekciós prizmán, két aszferikus lencséből álló lencserendszeren, és a lencserendszert követően elhelyezett apertúrarekeszen keresztül telecentrikusan képezik le képérzékelőre. Az optikai rendszer a benne alkalmazott elrendezés miatt nagyon nagy optikai utat tesz szükségessé, ami nagy befoglaló méreteket eredményezne. Ennek elkerülésére a fénysugár útjába járulékos sugármenettörő tükröket helyeznek, amelyekkel a rendszert még elfogadható méretű egységbe foglalják. Az optikai rendszer által alkotott kép az alkalmazott kompenzációs prizmának köszönhetően mérsékelt torzítás mellett elfogadható minőségű.
Az US 5 764 347 szabadalmi leírásban olyan optikai leképezőrendszert ismertetnek, amelyben speciális fénykilépési felülettel kialakított totálreflexiós prizmából a fénysugarakat három vagy négy szférikus lencséből álló optikai egység képezi le egy, az optikai tengelytől helyközzel elhelyezett képfelületre. A leképezőrendszerben a nyomatfelület mérete 25 mm χ 25 mm. Ezen ismert optikai leképezőrendszerben centrális sugármenetet alkalmaznak, és mérsékelt torzítás mellett viszonylag jó minőségű leképezést érnek el. A prizma speciális kialakítása, továbbá az optikai elemek speciális elrendezése azonban megdrágítja ezen optikai rendszer előállítását.
A JP 8 334 691 szabadalmi leírásban lényegében torzításmentes, afokális leképezést valósítanak meg körülbelül 20 mm χ 30 mm nagyságú nyomatfelület mellett összetett, két-két szférikus lencséből és azok között elhelyezett apertúrarekeszből álló objektívvei. Ez a kialakítás összetettsége miatt viszonylag költséges. A JP 10 269 344 szabadalmi leírásban ismertetett ujjlenyomat-beolvasóban tűlyuk apertúrarekesszel ellátott, ezért szerény képminőségű, de csak két lencséből álló objektívet alkalmaznak afokális leképezésre. Ezen optikai berendezések közös hátránya, hogy az afokális leképezés alkalmazása miatt előnytelenül nagy befoglaló méreteket tesznek szükségessé.
Az US 5 900 993 szabadalmi leírásban olyan optikai rendszereket ismertetnek ujjlenyomat beolvasására, amelyben az objektív tartalmaz a nyomatfelületről érkező fénynyalábokat telecentrikusan vezető első lencsét, az első lencse fókuszpontjában elhelyezett, viszonylag nagy átmérőjű apertúrarekeszt, valamint az apertúrarekesz két oldalán elrendezett lencsékből álló korrekciós lencserendszert. Ezen korrekciós lencserendszert a viszonylag nagy apertúrarekeszből fakadó képalkotási hátrányok csökkentésére viszonylag bonyolultan alakítják ki. A leírásban ismertetett kiviteli alakok korrekciós lencserendszerei alapvetően az apertúrarekesz két oldalán elrendezett egy-egy, legalább egy aszferikus felülettel kialakított lencséből állnak, kivéve a 4. ábrán ábrázolt kiviteli alakot, amelyben kizárólag szférikus felületekkel rendelkező lencsék vannak, de amelyben a korrekciós lencserendszer három lencséből áll. Az apertúrarekesznek az első lencse felé néző oldalán elhelyezett lencse szórólencse, amellyel elsősorban a többi lencse által okozott képmezőhajlás korrekcióját végzik. A telecentrikus leképezés viszonylag rövidebb sugárutat tesz lehetővé, de az aszferikus lencsék, illetve a három lencséből álló korrekciós lencserendszer alkalmazása megnöveli ezen optikai rendszerek előállítási költségeit.
Az előzőekben ismertetett objektívváltozatok további közös hátránya, hogy különböző méretű nyomatfelületeket alkalmazó berendezéstípusok esetén nem teszik lehetővé egységes optikai blokkra épülő, ezért viszonylag kedvező áron előállítható berendezéscsalád kialakítását.
A találmányunk célja olyan objektív létrehozása, különösen különböző méretű nyomatfelületek leképezését biztosító ujjlenyomat-beolvasó berendezéscsaládhoz, amely a fenti hátrányokat kiküszöböli, többcélúan, rugalmasan és kis költséggel gyártható, továbbá az alkalmazott képérzékelő fizikai felbontását igen jól megközelítő minőségű és torzítású képet alkot.
Felismertük, hogy a fenti célkitűzéseket elérhetjük olyan objektívvei, amelyben a korrekciós lencserendszer csupán két lencséből áll az alábbiak szerint.
A találmány tehát objektív, különösen ujjlenyomatbeolvasó berendezéshez, amely tartalmaz tárgyról érkező fénynyalábokat lényegében telecentrikusan vezető, gyűjtőlencseként kialakított első lencsét és az első lencse képoldali fókuszpontjának környezetében elhelyezett apertúrarekeszt, az apertúrarekesznek az első lencse felőli oldalán elrendezett korrekciós második lencsét, valamint az apertúrarekesz másik oldalán elrendezett, gyűjtőlencseként kialakított korrekciós harmadik lencsét. A találmány szerint a második lencse gyűjtőlencse, amely az első lencse felé néző olyan szférikus felülettel van kialakítva, amelynek görbületi középpontja a felület görbületi sugarának 15%-ánál kisebb távolságra van az apertúrarekesz középpontjától, az apertúrarekesz pedig az első lencse fókuszpontjától
HU 223 726 Bl az első lencse fókusztávolságának 25%-ánál kisebb távolságra van elrendezve.
Azáltal, hogy a korrekciós második lencse olyan gyűjtőlencse, melynek az első lencse felé néző felülete az apertúrarekesz középpontjával kvázikoncentrikus, jelentősen csökkentjük ezen lencse által okozott képalkotási hibákat, mivel az ezen felületen belépő, az apertúrarekesz felé tartó fénynyalábok csak kismértékben törnek meg. Ez lehetővé teszi, hogy az objektívben alkalmazott lencséket szférikus felületekkel alakítsuk ki. A képminőséget javító korrekciós második és harmadik lencsék alkalmazása miatt a tárgy leképezése nem lesz szigorúan telecentrikus, ezért az első lencse az ismert megoldásoktól eltérően úgynevezett kvázitelecentrikus sugármenetű lencse. Emiatt az apertúrarekeszt az adott feltételek között optimális képminőség elérésére nem az első lencse fókuszpontjában, hanem az alkalmazott optikai elemektől függően az első lencse fókusztávolságának ±25%-os tartományában kell elhelyezni. Ily módon az objektív találmány szerinti kialakításával egy ujjlenyomat a képsarkok gyakorlatilag nem hasznosított szűk környezetétől eltekintve elhanyagolhatóan kicsiny torzítás és diffrakciókorlátos képminőség mellett képezhető le, például CMOS képszenzorra.
A találmány egyik előnyös kiviteli alakjában a gyűjtőlencseként kialakított első, második és harmadik lencsék fb f2 és f3 fókusztávolságai kielégítik az fi>f3>f2 relációt.
A találmány szerinti objektív egyik különösen előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy az apertúrarekesz, a második lencse és a harmadik lencse az objektíven belül a tárgy méretétől független egységes blokként van kialakítva, az első lencse pedig illesztőlencseként van kialakítva. Ez lehetővé teszi, hogy a találmány szerinti objektívet különböző méretű nyomatfelületekkel rendelkező ujjlenyomat-beolvasó berendezéscsaládhoz alkalmazzuk. A különböző méretű nyomatfelületektől függetlenül, egységesen kialakítható blokk lecsökkenti az ujjlenyomat-beolvasó berendezéscsalád objektívjeinek előállítási költségeit.
A találmány szerinti objektív lencséi még kisebb költséggel és termelékenyebben állíthatók elő, ha az első lencse sík-domború lencse, a harmadik lencse pedig domború-sík lencse. A második lencse célszerűen az apertúrarekesz felé hajló, meniszkusz alakú. A síkdomború első lencse az ujjlenyomat-beolvasó berendezésekben általánosan alkalmazott totálreflexiós prizma fénykilépési felületére ragasztható, ami egyszerűsíti az objektív foglalását.
Különösen előnyös, ha az első lencse, a második lencse és a harmadik lencse szférikus felületekkel van kialakítva. A találmány szerinti objektív lehetővé teszi ilyen lencsék alkalmazását, ami kis darabszámoknál az objektív előállítási költségeit az üveglencsék alkalmazhatósága miatt jelentősen lecsökkenti. Nagyobb gyártási darabszámok esetén a műanyag lencsék alkalmazása a jelentős szerszámköltség ellenére gazdaságosabb az olcsó előállíthatóság miatt. A műanyag lencsék már kialakíthatók a képminőség további javítása szempontjából előnyös aszferikus felületekkel, de a találmány szerinti objektív már eléri az ujjlenyomat-beolvasó berendezésekben előnyösen alkalmazható CMOS képszenzorok 8x8 pm-es felbontását, ezért aszferikus felületű lencsék alkalmazása nem feltétlenül szükséges.
Adott esetben az első lencse, a második lencse vagy a harmadik lencse két különböző diszperziójú anyagból lévő lencse összeragasztásával lehet kialakítva.
Amennyiben az objektív befoglaló méreteinek csökkentése kívánatos, az első lencse és a második lencse közötti légközben, amely az objektív legnagyobb légköze, sugármenettörő tükör vagy prizma lehet elhelyezve.
A találmány szerinti objektívvei leképezendő tárgy előnyösen prizma totálreflexiós felületén lévő nyomatfelülettel érintkező ujjnak a nyomatfelületen megjelenő lenyomata. Ekkor az első lencse célszerűen a prizma fénykilépési felületére van ragasztva.
A találmány szerinti objektív példaképpeni előnyös kiviteli alakjait a továbbiakban rajzok alapján ismertetjük, ahol az
1. ábra egy ujjlenyomat-beolvasó berendezésben alkalmazható, találmány szerinti objektív vázlatos rajza totálreflexiós prizmával és képérzékelővel, és a
2. ábra a találmány szerinti objektív egy másik kiviteli alakja, amelyben az objektív legnagyobb légközében sugármenettörő tükör van elhelyezve.
Az 1. ábrán látható 2 objektív 1 ujjlenyomat-megjelenítő és CMOS 4 képszenzor között van elrendezve.
Az 1 ujjlenyomat-megjelenítő tartalmaz önmagában ismert 6 prizmát, melynek totálreflexiós felülete olyan 7 nyomatfelületet képez, amelyen egy azzal érintkező ujj lenyomata kirajzolódik. A 6 prizma fénybelépési felületén keresztül szűk hullámhossz-tartományú, például 660 nm hullámhosszú és 20-40 nm Célérték-szélességű, előnyösen LED diódával megvalósított megvilágítással világítjuk meg a 7 nyomatfelületet. Azokon a helyeken, ahol az ujj a 7 nyomatfelülethez hozzáér, az 5 megvilágítás fénye az ujjban elnyelődik. Azokról a helyekről azonban, amelyeken az ujj a 7 nyomatfelülettel nem érintkezik, az 5 megvilágítás fénynyalábjai teljes mértékben visszaverődnek, a prizma fénykilépési felületén kilépnek, és a találmány szerinti 2 objektíven keresztül a 4 képszenzorra leképeződnek. A 6 prizma n6 törésmutatójú anyagból van (ld. 1. táblázat), és a 7 nyomatfelület a szaggatott vonallal ábrázolt optikai tengellyel δ szöget zár be.
Az ujjlenyomat-beolvasó berendezésekben az azok mérete által korlátozottan rendelkezésre álló helytől és az ujjlenyomat-azonosítás megbízhatóságának kívánt mértékétől függően különböző méretű 7 nyomatfelületek alkalmazhatók. A 7 nyomatfelület például 20 mmx20 mm, 20 mmx25 mm, illetve 20 mmx30 mm méretű lehet, ahol az első méret a nyomatfelület szélessége.
Az ábrázolt előnyös 2 objektív tartalmaz a 7 nyomatfelület nagyságától függően kialakított méretű és fókusztávolságú kvázitelecentrikus sugármenetű első lencsét, amelynek rekesze a találmány szerinti 2 objektív 9 apertúrarekesze. A 2 objektív tartalmaz továb3
HU 223 726 Bl bá egységes 3 blokkot, amelyben a 9 apertúrarekesz és azt közrefogó korrekciós második és harmadik 10, 11 lencse van elhelyezve.
Amint azt az előzőekben már említettük, a kvázitelecentrikus sugármenetű, nj törésmutatójú első 8 lencse ή fókusztávolsága a 7 nyomatfelület nagyságának megfelelően van megválasztva. A 8 lencse d, középvastagsággal, valamint R, és R2 görbületi sugarú S, és S2 felületekkel van kialakítva, amely S, és S2 felületek az ábrázolt kiviteli alakban gömbfelületek. (Az ábrázolt Sj felület R| =co miatt valójában sík. A sík felületet a továbbiakban is speciális gömbfelületként említjük.) A 7 nyomatfelület pontjaiból kiinduló, igen jó közelítéssel, de nem a legszigorúbb értelemben vett telecentrikus nyalábok a 8 lencsén áthaladva azt maximálisan
3°-os széttartás mellett, kvázitelecentrikusan hagyják el. (A „kvázitelecentrikus” kifejezéssel erre a korlátozott széttartásra utalunk.) Az első 8 lencse első S] felülete célszerűen végtelen sugarú gömbfelület, azaz sík felület, amikor is az ragasztással a 6 prizma fénykilépési felületére erősíthető. Az 1. táblázat három különböző méretű 7 nyomatfelület esetén a 6 prizma fontosabb jellemzőinek feltüntetésével mutatja a kvázitelecentrikus sugármenetű első 8 lencse lehetséges kiviteli alakjainak adatait, valamint a 8 lencse és a korrekciós második 10 lencse közötti e2 légköz nagyságát. A táblázatból látható, hogy a 7 nyomatfelület méretétől függően nemcsak az első 8 lencse fókusztávolságát, hanem az e2 légköz nagyságát is változtatni kell.
1. táblázat
Nyomatfelület mérete (mm) | Prizma adatai | Kvázitelecentrikus sugármenetű lencse és legköz adatai | ||||||
n6 | δ(°) | f, (mm) | nl | d, (mm) | R, (mm) | R2 (mm) | c2 (mm) | |
20x20 | 1,51 | 45 | 51,2 | 1,59 | 5 | OO | -30,20 | 47,9 |
20x25 | 1,51 | 45 | 58,5 | 1,59 | 5 | 00 | -34,52 | 53,6 |
20x30 | 1,62* | 50* | 55,8 | 1,59 | 5 | 00 | -32,90 | 62,6 |
* A fentiektől eltérő adatokat az 500 dpi felbontás biztosítása indokolja
A találmány szerinti 2 objektív egységes 3 blokkjában a fent elmondottak szerint a 9 apertúrarekesz és az azt közrefogó korrekciós második és harmadik 10, 11 lencse található. A 9 apertúrarekesz a találmány szerinti kvázitelecentrikus sugármenet miatt nem az első 8 lencse fókuszpontjában, hanem a fókuszponttól az első 8 lencse fókusztávolságának 25%-ánál kisebb távolságra van elrendezve. A második 10 lencse a apertúrarekesz felé hajló, meniszkusz alakú gyűjtőlencse, a harmadik 11 lencse pedig domború-sík alakú gyűjtőlencse. A 3 blokk a különböző 7 nyomatfelületek méretétől függetlenül egységesen, mechanikailag egybefoglaltan alakítható ki. A meniszkusz alakú korrekciós 10 lencse f2 fókusztávolsággal és n2 törésmutatóval rendelkezik, és d3 középvastagság mellett R3 és R4 görbületi sugarú S3 és S4 felületekkel van kialakítva, amely S3 és S4 felületek az ábrázolt kiviteli alakban gömbfelületek. A 10 lencse S3 felületének görbületi középpontja a 9 apertúrarekesz P középpontjának közvetlen környezetében van; a P középponttól való távolsága kisebb, mint az S3 felület görbületi sugarának 15%-a. Az első 8 lencse felé néző S3 felület ily módon a 9 apertúrarekesz P középpontjával kvázikoncentrikus. Ezzel a kialakítással minimalizáljuk a lencse által okozott képalkotási hibákat, mivel az S3 felületen belépő, a 9 apertúrarekesz felé tartó fénynyalábok csak kismértékben törnek meg.
A 10 lencse hátulsó S4 felületének homlokpontjától b távolságra van elhelyezve a D átmérőjű 9 apertúrarekesz. A 10 lencse - a 9 apertúrarekesz közbeiktatásával - - a domború-sík korrekciós harmadik 11 lencsétől e4 légközzel van elválasztva. A 11 lencse f3 fókusztávolsággal és n3 törésmutatóval rendelkezik, valamint d5 középvastagság mellett R5 és R6 görbületi sugarú S5 és S6 felületekkel van kialakítva, amely S5 és S6 felületek az ábrázolt kiviteli alakban gömbfelületek. Az R6 sugár értéke célszerűen végtelen, azaz a 11 lencse hátsó S6 felülete sík felület. A 11 lencse hátsó S6 felületétől az optikai tengely mentén mérve s’ távolságra van az optikai tengelyre merőleges síkkal δ’ szöget bezáró CMOS 4 képszenzor érzékelőfelülete.
A szakterületen ismert (például Naumann, Schröder: Bauelemete dér Optik, Kari Hauser Verlag, 1987, München, Wien, 5. kiadás, 95. oldal 4.2.1. ábra), hogy a 6 prizma δ szögét, valamint a CMOS 4 képszenzor érzékelőfelületének δ’ szögét úgy kell megválasztani, hogy a 7 nyomatfelület és az érzékelőfelület meghosszabbításával kapott síkok lényegében a 9 apertúrarekesz síkjában metsszék egymást. Ekkor ugyanis optimális a 7 nyomatfelület leképezésével kapott kép minősége. Az ábrázolt kiviteli alakban δ~45°, δ’«6...9°.
A gyűjtőlencsékből álló, találmány szerinti 2 objektívben a kvázitelecentrikus sugármenetű első 8 lencse ή fókusztávolsága, továbbá a korrekciós második 10 lencse f2 fókusztávolsága és a korrekciós harmadik 11 lencse f3 fókusztávolsága teljesíti az f,>f3> f2 relációt.
A találmány szerinti 2 objektívben lévő, a különböző méretű 7 nyomatfelületektől függetlenül azonosan kialakított egységes 3 blokk két lehetséges kiviteli alakját a 2. táblázatban feltüntetett szerkezeti adatok jellemzik.
HU 223 726 Β1
2. táblázat
f2 | n2 | d3 | r4 | b | D | e4 | f3 | n3 | dS | K5 | |||
I. | 13,3 | 1,59 | 3,14 | 5,32 | 12,88 | 1,54 | 1,4 | 7,73 | 26,6 | 1,59 | 1,94 | 15,56 | 00 |
II. | 13,0 | 1,59 | 3,51 | 5,01 | 10,63 | 1,08 | 1,4 | 6,67 | 23,3 | 1,59 | 2,0 | 13,75 | 00 |
A törésmutatókon kívül minden adat mm-ben van feltüntetve
Az 1. táblázatban látható három különböző nyomatfelület-méretnek megfelelő három kiviteli alak példaképpen kombinálható a 2. táblázatban bemutatott I. változat szerinti kiviteli alakú egységes 3 blokkal. A találmány szerinti 2 objektív ezen kombinációkkal kapott három kiviteli alakjánál a 9 apertúrarekesz nem az első 8 lencse fókuszpontjában, hanem a fókuszponttól az első 8 lencse f] fókusztávolságának 25%-ánál kisebb távolságra van elrendezve. A három kiviteli alakra érvényes továbbá, hogy a második 10 lencse S3 felületének görbületi középpontja a 9 apertúrarekesz P közép10 pontjától kisebb távolságra van, mint az S3 felület görbületi sugarának 15%-a. A 3. táblázatban ezen három kiviteli alak esetére mutatjuk a 9 apertúrarekesz helyének, illetve az S3 felület görbületi középpontja helyének eltérését az első 8 lencse fókuszpontjától, illetve a
9 apertúrarekesz P középpontjától az első 8 lencse f, fókusztávolságának, illetve az S3 felület görbületi sugarának %-ában kifejezve.
3. táblázat
Nyomatfelülct mérete | Egységes blokk | A 9 apertúrarekesz helyének eltérése | Az S3 felület görbületi középpontja helyének eltérése |
20 mm x 20 mm | I. | 2,70% | 12,03% |
20 mm x 25 mm | 0,38% | ||
20 mmx30 mm | 20,57% |
Az 1. és 2. táblázatban feltüntetett lencsék azonos törésmutató-adatai biztosítják azt, hogy a találmány szerinti 2 objektív 8, 10, 11 lencséi csereszabatosán elkészíthetők n= 1,59 törésmutatójú optikai üvegből, például Schott gyártmányú SK.5 típusjelű optikai üvegből, valamint ugyanekkora törésmutatóval rendelkező, lencsék előállítására elterjedten alkalmazott polisztirénből, vagy nagyobb hullámhossz-tartományú 5 megvilágítás esetén a leképezés színkorrekcióját is biztosító, különböző diszperziójú anyagokból készített ragasztott kivitelben.
A 8, 10 és 11 lencsék, elsősorban az egységes 3 blokkba foglalt korrekciós második és harmadik 10, 11 lencsék aszferikus felületű kiviteli alakjával növelhető numerikus apertúra révén további képminőség-javulás érhető el. Aszferikus felületek alkalmazását például a jelenleginél kisebb pixelméretű CMOS képszenzorok piaci megjelenése és alkalmazása indokolhatja. Amennyiben az ujjlenyomat-beolvasóban CCD képérzékelőt alkalmazunk, amely 4-5 pm felbontással rendelkezik, szintén célszerű lehet a találmány szerinti objektívbe aszferikus felületekkel kialakított lencséket beépíteni. A CCD képérzékelő alkalmazása azonban sok kiegészítő elektronikus elem beépítését teszi szükségessé, ami az előállítási költségeket megnöveli.
Az 1. táblázat utolsó oszlopában megadott e2 légközbe szükség szerint sugármenettörő tükröt vagy prizmát lehet behelyezni. Ilyen kiviteli alakot mutat a 2. ábra, ahol 13 alumíniumréteggel tükrözővé tett felületű 12 üveglap van az e2 légközbe helyezve oly módon, hogy az első 8 lencse által kvázitelecentrikusan vezetett fénynyalábok a 13 alumíniumréteg tükröző felületén visszaverődnek, és azokat az ábrán a 6 prizma alatt elrendezett egységes 3 blokk képezi le a CMOS 4 képszenzorra. Ezzel a kialakítással tetszés szerint módosíthatók, illetve csökkenthetők a találmány sze35 rinti 2 objektív befoglaló méretei. Adott esetben, ha az az ujj lenyomat-beolvasó berendezés mechanikai kialakítása szempontjából kívánatos, az e2 légközben több sugármenettörő tükör vagy prizma lehet elhelyezve. A 2. ábrán látható kiviteli alakban az első 8 lencse sík
St felületével a 6 prizma sugárkilépési felületére van ragasztva.
A találmány szerinti objektív különösen előnyösen alkalmazható különböző méretű nyomatfelületek leképezését biztosító ujj lenyomat-beol vasó berendezéscsa45 Iád előállításához, mert a különböző méretű nyomatfelületek esetén a berendezéscsalád egyes tagjainál csak a kvázitelecentrikus sugármenetű első lencsét kell a nyomatfelület méretéhez illeszteni, az egységes blokk változatlan maradhat. Ezáltal alacsony költségű gyártás érhető el. További előny, hogy a találmány szerinti objektív mindhárom szférikus lencséje a gyártási darabszámtól függően üvegből vagy műanyagból egyaránt előállítható, valamint járulékos költségmegtakarítást jelent az objektív első és utolsó sík felülete, amely ré55 vén lehetővé válik a kvázitelecentrikus sugármenetű lencse foglalást egyszerűsítő ragasztása is a prizmához.
A találmány szerinti objektívvei a nyomatfelület képe sarkainak amúgy sem hasznosított szűk környezetétől eltekintve 1 %-nál nem nagyobb torzítású, 500 dpi (dót per inch) felbontást nyújtó, NA=0,07 numerikus
HU 223 726 Bl apertúrának megfelelő diffrakciókorlátos képet alkothatunk a CMOS képszenzorra. Mindezt úgy érhetjük el, hogy az objektív gazdaságos gyártását lehetővé tevő nem túl szigorú gyártási és foglalási tűréseket kell csak betartanunk. 5
A találmány szerinti objektív nemcsak ujjlenyomatbeolvasó berendezésben alkalmazható, hanem minden olyan berendezésben, ahol egy tárgyat kell valamely sík felületre nagy pontossággal leképezni. Ilyen berendezés lehet például az anyagmegmunkálási műveletekben használt profilprojektor, amely a megmunkálandó tárgy profilját vetíti ki képernyőre. Az anyagmegmunkáló szerszám képernyővel segített vezérlése pontosabb profilkialakítást tesz lehetővé. A képernyő ebben az esetben természetesen az objektívtői nagyobb távolságra van elhelyezve, mint az ujj lényomat-beol vasó berendezésben alkalmazott képérzékelő.
Claims (12)
1. Objektív, különösen ujjlenyomat-beolvasó berendezéshez, amely tartalmaz tárgyról érkező fénynyalábokat lényegében telecentrikusan vezető, gyűjtőlencseként kialakított első lencsét és az első lencse képoldali fókuszpontjának környezetében elhelyezett apertúrarekeszt, az apertúrarekesznek az első lencse felőli oldalán elrendezett korrekciós második lencsét, valamint az apertúrarekesz másik oldalán elrendezett, gyűjtőlencseként kialakított korrekciós harmadik lencsét, azzal jellemezve, hogy a második lencse (10) gyűjtőlencse, amely az első lencse (8) felé néző olyan szférikus felülettel (S3) van kialakítva, amelynek görbületi középpontja a felület (S3) görbületi sugarának 15%-ánál kisebb távolságra van az apertúrarekesz (9) középpontjától (P), az apertúrarekesz (9) pedig az első lencse (8) fókuszpontjától az első lencse (8) fókusztávolságának 25%-ánál kisebb távolságra van elrendezve.
2. Az 1. igénypont szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első, a második és a harmadik lencsék (8, 10, 11) fb f2 és f3 fókusztávolságai kielégítik az ή >f3>f2 relációt.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti objektív, azzaljellemezve, hogy az apertúrarekesz (9), a második lencse (10) és a harmadik lencse (11) az objektíven belül a tárgy méretétől független egységes blokként (3) van kialakítva, az első lencse (8) pedig illesztőlencseként van kialakítva.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első lencse (8) sík-domború lencse, a harmadik lencse (11) domború-sík lencse, a második lencse (10) pedig az apertúrarekesz (9) felé hajló, meniszkusz alakú.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első lencse (8), a második lencse (10) és a harmadik lencse (11) szférikus felületekkel (S,, S2, S3, S4, S5, S6) van kialakítva.
6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első lencsének (8), a második lencsének (10) vagy a harmadik lencsének (11) legalább egy aszferikus felülete van.
7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első lencse (8), a második lencse (10) és a harmadik lencse (11) üvegből van.
8. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első, a második és a harmadik lencse (8, 10, 11) közül legalább az egyik műanyagból van.
9. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első, a második és a harmadik lencse (8, 10, 11) közül legalább az egyik két különböző diszperziójú anyagból lévő lencse összeragasztásával van kialakítva.
10. Az 1. igénypont szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első lencse (8) és a második lencse (10) közötti légközben (e2) sugármenettörő tükör vagy prizma van elhelyezve.
11. Az 1. igénypont szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy a tárgyprizma (6) totálreflexiós felületén lévő nyomatfelülettel (7) érintkező ujjnak a nyomatfelületen (7) megjelenő lenyomata látható.
12. A 11. igénypont szerinti objektív, azzal jellemezve, hogy az első lencse (8) sík-domború, és a prizma (6) fénykilépési felületére van ragasztva.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU9903937A HU223726B1 (hu) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Objektív |
US09/869,617 US6934089B1 (en) | 1999-10-28 | 1999-12-06 | Objective lens system |
JP2001534071A JP2003513314A (ja) | 1999-10-28 | 1999-12-06 | 対物レンズ系 |
EP99961223A EP1147480A1 (en) | 1999-10-28 | 1999-12-06 | Objective lens system |
AU17904/00A AU1790400A (en) | 1999-10-28 | 1999-12-06 | Objective lens system |
PCT/HU1999/000093 WO2001031563A1 (en) | 1999-10-28 | 1999-12-06 | Objective lens system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU9903937A HU223726B1 (hu) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Objektív |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HU9903937D0 HU9903937D0 (en) | 2000-01-28 |
HUP9903937A2 HUP9903937A2 (hu) | 2001-12-28 |
HU223726B1 true HU223726B1 (hu) | 2004-12-28 |
Family
ID=89999861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU9903937A HU223726B1 (hu) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Objektív |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6934089B1 (hu) |
EP (1) | EP1147480A1 (hu) |
JP (1) | JP2003513314A (hu) |
AU (1) | AU1790400A (hu) |
HU (1) | HU223726B1 (hu) |
WO (1) | WO2001031563A1 (hu) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8320645B2 (en) | 2004-11-02 | 2012-11-27 | Identix Incorporated | High performance multi-mode palmprint and fingerprint scanning device and system |
US7199868B2 (en) * | 2004-11-02 | 2007-04-03 | Identix Incorporated | High performance fingerprint imaging system |
US20070014441A1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | Jung-Chun Wu | Fingerprint identification assembly using total reflection to indentify pattern of the fingerprint |
US20070046926A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Jung-Chun Wu | Fingerprint identification assembly using reflection to identify pattern of a fingerprint |
RU2474876C2 (ru) * | 2007-09-04 | 2013-02-10 | Айдентикс Инкорпорейтед | Система и высокоэффективное многомодовое сканирующее устройство получения отпечатка ладони и отпечатка пальца |
US8204282B2 (en) * | 2007-09-14 | 2012-06-19 | Ricoh Company, Ltd. | Image input device and personal authentication device |
JP5633054B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2014-12-03 | 株式会社オプトロジック | 撮像装置 |
CN102880867B (zh) * | 2011-09-06 | 2015-10-28 | 友尼嗯可缪尼体有限公司 | 光学指纹采集装置 |
WO2013154557A1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Non-contact fingerprinting systems wth afocal optical systems |
JP2016090777A (ja) * | 2014-11-04 | 2016-05-23 | Hoya株式会社 | 撮像光学系 |
CN111443452A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-07-24 | 深圳市沃特隆科技有限公司 | 一种具有精度提升功能的亿像素转弯镜头及其使用方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2500017A (en) | 1948-07-07 | 1950-03-07 | Eastman Kodak Co | Apochromatic telescope objectives and systems including same |
JPS5459951A (en) * | 1977-10-21 | 1979-05-15 | Olympus Optical Co Ltd | Transmission lighting device for microscopes |
JPS6026918A (ja) * | 1983-07-23 | 1985-02-09 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 内視鏡用対物光学系 |
EP0308162A3 (en) | 1987-09-15 | 1990-06-06 | Identix Incorporated | Optical system for fingerprint imaging |
FR2628221B1 (fr) * | 1988-03-04 | 1990-08-10 | France Etat | Dispositif de formation d'une image d'une surface en relief, notamment une empreinte digitale |
JP2920670B2 (ja) * | 1989-10-13 | 1999-07-19 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡対物レンズ |
WO1994011704A1 (en) | 1992-11-12 | 1994-05-26 | Kabushiki Kaisha Topcon | Automatic inclination angle compensator |
HU214654B (hu) * | 1994-07-13 | 1998-04-28 | Dermo Trade Rt. | Optikai rendszer, elsősorban ujjlenyomat-beolvasó berendezéshez |
JPH08334691A (ja) | 1995-06-09 | 1996-12-17 | Sony Corp | 結像レンズ装置 |
JPH10269344A (ja) | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Sony Corp | 指紋読み取り装置 |
US5900993A (en) | 1997-05-09 | 1999-05-04 | Cross Check Corporation | Lens systems for use in fingerprint detection |
US6643390B1 (en) * | 2000-04-19 | 2003-11-04 | Polaroid Corporation | Compact fingerprint identification device |
-
1999
- 1999-10-28 HU HU9903937A patent/HU223726B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1999-12-06 AU AU17904/00A patent/AU1790400A/en not_active Abandoned
- 1999-12-06 WO PCT/HU1999/000093 patent/WO2001031563A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-12-06 EP EP99961223A patent/EP1147480A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-06 JP JP2001534071A patent/JP2003513314A/ja not_active Withdrawn
- 1999-12-06 US US09/869,617 patent/US6934089B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2001031563A1 (en) | 2001-05-03 |
US6934089B1 (en) | 2005-08-23 |
HUP9903937A2 (hu) | 2001-12-28 |
JP2003513314A (ja) | 2003-04-08 |
EP1147480A1 (en) | 2001-10-24 |
AU1790400A (en) | 2001-05-08 |
HU9903937D0 (en) | 2000-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102354134B1 (ko) | 폴디드 카메라 렌즈 설계 | |
US5420722A (en) | Self-registering microlens for laser diodes | |
US6643390B1 (en) | Compact fingerprint identification device | |
RU2418313C2 (ru) | Высокопроизводительная система формирования изображения отпечатка пальца | |
US20010005004A1 (en) | Irregular pattern detector | |
HU223726B1 (hu) | Objektív | |
US6177667B1 (en) | Imaging device | |
KR20070048203A (ko) | 카메라 모듈, 이에 기초한 어레이 및 그 제조 방법 | |
KR20020033459A (ko) | 광학식 영상취득장치에서의 사다리꼴 왜곡감소 및선명도개선 장치와 방법 | |
JPH1183459A (ja) | 凹凸面情報検出装置 | |
KR102557338B1 (ko) | 대물 렌즈, 대물 렌즈의 사용, 대물 렌즈를 포함하는 측정 시스템, 및 대물 렌즈에서의 이중-비구면 플라스틱 렌즈의 사용 | |
EP0814596B1 (en) | Scanning system | |
US20040136100A1 (en) | Optical sensor | |
US7742203B2 (en) | Image reading apparatus | |
JPH06501792A (ja) | マイクロリレーレンズとして使用するに適した高開口数の有限共役レンズ系及びそのレンズ系を用いたプリンタ | |
EP3657227B1 (en) | Miniature logo projector design for automotive interior lighting | |
JP2009025288A (ja) | 表面を光学的に検査するための、視野ミラーを有するデバイス | |
EP2026115A2 (en) | Objective lens | |
CN114730063B (zh) | 物镜、物镜的用途和测量系统 | |
RU2261475C2 (ru) | Оптическое устройство для сканирования кожного рисунка | |
HU214654B (hu) | Optikai rendszer, elsősorban ujjlenyomat-beolvasó berendezéshez | |
JP2001119530A (ja) | 一次元イメージセンサ装置 | |
US20170323143A1 (en) | Compact system for registering papillary ridge patterns | |
CN210666174U (zh) | 紧凑型短焦镜头 | |
KR102461801B1 (ko) | 렌즈 광학계 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HFG4 | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20041105 |
|
FH92 | Termination of representative |
Representative=s name: DR. GOEDOELLE ISTVAN, GOEDOELLE, KEKES, MESZAR, HU |
|
MM4A | Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees |