指紋圖象採集板的製作方法

2023-09-20 09:41:30 1

專利名稱：指紋圖象採集板的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學領域，尤其屬於圖象採集板。
在光學方式的指紋圖象採集技術中，為了得到高對比度的指紋圖象，通常根據全反射原理，利用等腰直角三稜鏡的斜面作為指紋圖象採集面(如實用新型專利98215867和98200646)，這樣，指紋面與主光線必須成45°或接近45°的角度，以滿足全反射條件的要求，如


圖1所示，11為三稜鏡、12透鏡、13成像面。這樣做有一個明顯的缺點由於指紋採集面是傾斜的，如果用一組透鏡來成像，將不可避免地造成像面畸變和指紋面X、Y兩個方向放大率的不一致。要克服以上缺點，必須採用較為複雜的光學系統，如實用新型專利98215867和98200646，採用物方遠心光路和校正稜鏡的組合以實現無畸變的指紋成像。它們的共同點是採用了校正稜鏡在單方向上擴大或縮小光束，以克服X、Y兩方向的放大率不一致；使用兩組透鏡構成物方遠心光路，以克服像面畸變，其第一透鏡的尺寸必須大於指紋採集面的尺寸，光學系統的尺寸較大、裝配精度要求高，成本也較高。
本實用新型的目的是提供一種新型像面畸變小的指紋圖象採集板。
本實用新型所採用的技術方案為指紋圖象採集板為平行平板，其各相交表面相互垂直，所用材料的折射率應大於1.414。
在平行平板的左側表面及前後表面上鍍有反射層，光源通過連接件置於右側表面外。
本實用新型的優點在於由於利用平行平板代替等腰直角三稜鏡作指紋圖象的採集元件，結構簡單、體積小，利用本實用新型製成的指紋輸入儀允許將指紋圖象採集面與光路的主光線垂直放置，簡化了光學系統的結構，避免了指紋圖象採集面傾斜放置造成的像面畸變，或由此帶來的較為複雜的像面畸變校正光路。
圖1為全反射原理示意圖圖2為本實用新型結構示意圖圖3為本實用新型原理示意圖圖4為利用本實用新型的圖象採集板得到的無畸變小型指紋輸入儀光學系統其中11三稜鏡 12透鏡 13成像 2平行平板 21上表面22下表面 23右側表面 24左側表面 25連接件 26指紋表面3反射層 4光源 51透明橡膠層 53光闌 54濾光片 55成像透鏡 56攝像元件下面結合視圖對本實用新型進行詳細的描述。
如圖2所示，本實用新型利用一塊矩形平行平板2作為指紋圖象採集元件，其各個相交表面是相互垂直的，平行平板2所用材料的折射率應大於1.414(常用的光學玻璃和光學塑料均能滿足要求)，21為平行平板的上表面，22為平行平板的下表面，23為平行平板的右側表面，24為平行平板的左側表面，在平行平板的左側表面24上鍍有反射層3，平行平板的前後兩個表面也鍍有反射層3，如圖3所示光源4用連接件25固定於右側表面23上。從折射定律可以很容易地知道，從光源4發出的、由平行平板右側表面23進入到平行平板2內的光，在平行平板的上、下兩個表面反射時將全部滿足全反射條件；在平行平板2的左側表面24鍍有反射層3，這樣，由右側表面23入射的光線經多次反射到達左側表面24，被左側表面24反射後，重新照射到平行平板上表面21、下表面22時仍滿足全反射條件，這樣不僅有利於提高光能的利用率，同時還改善了對指紋面照明的均勻性，同樣，在平行平板2的前後兩個側面也鍍有反射層3；光源4為一長條形光源，由數個發光二極體組成的等間距陣列構成，長度與平行平板2在垂直於紙面方向的長度即寬度相等，與平行平板2非常接近但不接觸；針對人體指紋螢光光譜的特點，光源4的波長應避開337nm、674nm、1011nm處人體指紋的三個激發螢光峰，以提高指紋圖象信號採集的對比度；連接光源4和平行平板2的連接件25應採用黑色的材料製成，以避免在連接件25與平行平板2相接觸的地方產生過大的散射而降低信號的對比度。
作為本實用新型應用的一個例子，圖4為利用本實用新型得到的無畸變小型指紋輸入儀光學系統。對於從事本專業的技術人員來說，顯然利用本實用新型可以得到各種形式的指紋輸入儀光學系統而不喪失其特徵。
由於玻璃或塑料比較硬，難以同指紋面有良好的接觸，從而影響指紋圖象採集的質量，在指紋圖象採集板2的上表面粘貼一層透明橡膠51(其折射率也應大於1.414)，利用橡膠的彈性，改善了指紋面與採樣面的接觸，提高了指紋圖象採集的質量，同時並不影響前述指紋圖象採集板的性能；指紋圖象由位於指紋圖象採集板2下方的一組透鏡55成像到攝像元件56上；光闌53位於透鏡55的物方焦平面上，與透鏡55一起構成像方遠心光路，以降低對攝像元件56的裝配精度要求；光闌53與主光線垂直放置，光闌53的孔可以是圓形孔，也可以是矩形孔；濾光片54緊靠在光闌上、位於光闌與透鏡之間，濾光片透過光的波長與光源波長相同。
這樣的指紋輸入儀光學系統有以下主要優點1.指紋圖象採集面與光路的主光線垂直放置，消除了指紋圖象採集面傾斜放置造成的像面畸變，簡化了光學系統的結構；2.光闌置於成像透鏡的物方焦平面上，構成像方遠心光路，降低了攝像元件的裝配精度要求；3.使用透過光波長與LED的發光波長一致濾光片，以濾除雜散光，實現高對比度的指紋採集；4.在指紋圖象採集板的表面粘貼一層透明橡膠，改善了指紋面與採樣面的接觸，提高了指紋圖象採集的質量。
權利要求1.一種指紋圖象採集板，其特徵在於它為平行平板(2)，其各相交表面相互垂直，且所用材料的折射率大於1.414。
2.根據權利要求1所述的指紋圖象採集板，其特徵在於平行平板(2)側表面(23)上用於安置光源(4)。
3.根據權利要求2所述的指紋圖象採集板，其特徵在於平行平板的右側表面(23)通過連接件(25)與光源(4)相接。
專利摘要本實用新型屬於光學領域,尤其屬於圖象採集板。一種指紋圖象採集板,它為平行平板,其各相交表面相互垂直,且所用材料的折射率大於1.414。本實用新型結構簡單,體積小,避免了由於指紋圖象採集面傾斜放置而造成的像面畸變。
文檔編號G02B27/00GK2486986SQ0123800
公開日2002年4月17日 申請日期2001年5月25日 優先權日2001年5月25日
發明者王蔚生 申請人:深圳市漢馬科技開發有限公司