一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭的製作方法

2023-05-13 13:49:16

專利名稱：一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學指紋採集頭技術領域，特別涉及一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭。
背景技術：
光學指紋採集頭應用於指紋鎖、指紋採集儀、指紋保險箱、指紋考勤機等需要用指紋進行識別登錄的產品中。光學指紋採集頭一般包含以下幾個部分三稜鏡、大透鏡、小透鏡和CMOS成像裝置。現有的光學指紋採集頭結構，一般採用以下兩種方式確定鏡頭的焦距一種是固定式結構，其小透鏡的焦距是固定的，在設計製造時，根據鏡頭的焦距規格等要求，調整好最理想的位置，並對各個鏡頭相對位置固定，以確保成像質量。但這一種固定焦距的方式，對設計要求很高、對產品製造精度要求也很高，否則就得不到高質量的成像圖
像。而實際情況是，由於各個透鏡的加工生產始終有尺寸偏差，加上固定各鏡頭的部件也會存在變形、間隙、模具變化等多方面影響，故實際使用過程中，這種結構的產品往往很難如所希望的一樣得到高質量圖像，從而影響了產品的可靠性、一致性。另一種確定鏡頭焦距的方式，是採用螺母結構來調節小透鏡的結構，如專利號為201020141296. 6的光學指紋採集頭鏡筒調焦裝置，該技術方案也採用了一種可調節小透鏡的裝置，但該方案也有兩個缺點，一是要撥動調焦螺母時比較麻煩，二是需要在採集頭未最終完成裝配時就要調焦，完成調焦後再固定採集頭的蓋子，操作不夠方便、調節難度較大，生產效率比較低。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，它能在所有部件裝配完成後才調整鏡頭焦距，而且在使用過程中能方便地調焦，從而，確保自始至終都獲得清晰可靠的圖像。本實用新型所提出的技術解決方案是這樣的一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，包括採集頭外殼1，該採集頭外殼I內腔從前至後依次裝有三稜鏡7、大透鏡8、小透鏡3，在採集頭外殼I後部裝有CMOS成像板6及其成像傳感器6-1，在所述採集頭外殼I內腔內的大透鏡8和CMOS成像板6的成像傳感器6-1之間設有小透鏡支架5及其沿採集頭外殼I縱軸線作前後往復直線運動的傳動機構，小透鏡3固裝在小透鏡支架5上，所述三稜鏡7出射面、大透鏡8、小透鏡3和成像傳感器6-1位於同一光軸上。所述小透鏡支架5前端底部設有導向筋5-1、中部設有擋邊5-2、後部設有向上開口的撥動槽5-3，小透鏡3固裝在小透鏡支架5的前端部內腔內，並通過小透鏡臺階端面
3-1與所述擋邊5-2靠緊配合。小透鏡支架5的傳動機構由蝸輪2、蝸輪4和偏心撥動塊
4-1組成，蝸杆2兩端部為圓柱面，活動放置在採集頭外殼I內腔中部的蝸杆定位槽1-1上，與蝸杆2嚙合的蝸輪4底部設有偏心撥動塊4-1，該撥動塊4-1插入位於其下方的小透鏡支架5的向上開口的撥動槽5-3內。所述蝸杆2兩端部中任一端部面上設有調節凹槽，該調節凹槽為一字形凹槽或十字形凹槽，與該調節凹槽相對應的採集頭外殼I側面上開有調節孔1-2。所述採集頭外殼I內腔底部設有導向槽1-3，與小透鏡支架5的導向筋5-1匹配滑動連接。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果(I)本實用新型一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭改變了現有光學指紋採集頭的安裝調整結構，只需要通過螺絲刀等簡易工具，帶動蝸杆轉動，再帶動蝸輪上的偏心撥動塊擺動，然後帶動小透鏡支架根據需要進行移動，從而可以根據實際使用需求對焦距進行微調，以消除各部件製造誤差所帶來的影響，獲得高質量圖像，使用可靠、調節簡便。(2)本實用新型由於採用了蝸杆、蝸輪傳動結構，減速比較大，可以實現小透鏡的微小位移，得到比較精確的焦距位置，從而能獲得清晰的成像質量。(3)本實用新型除了可以方便地調節小透鏡的焦距以外，還可以在所有部件裝配完成後再來調整焦距，從而確保在最終狀態下獲得好的成像質量，簡化了生產工藝、提高了生產效率。本實用新型主要應用於指紋鎖、指紋採集儀、指紋保險箱、指紋考勤機等需要用指紋進行識別登錄的產品。

圖I是本實用新型一個實施例一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭的結構展開示意圖。圖2是圖I所述蝸輪的另一方向主體圖。圖3是圖I所示採集頭外殼的另一方向的立體圖。圖4是圖I所示光學指紋採集頭裝配後的俯視示意圖。圖中標號說明1、採集頭外殼；1_1、蝸杆定位槽；1_2、調節孔；1_3、導向槽；2、蝸杆；2-1、調節槽；3、小透鏡；3-1、小透鏡臺階端面；4、蝸輪；4-1、偏心撥動塊；5、小透鏡支架；5_1、導向筋；5-2、檔邊；5-3、撥動槽；6、CM0S成像板；6_1、成像傳感器；7、三稜鏡；8、大透鏡。
具體實施方式
通過下面實施例對本實用新型作進一步詳細闡述。參見圖I-圖4所示，一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭由採集頭外殼I、三稜鏡7、大透鏡8、蝸杆2、蝸輪4、小透鏡3、小透鏡支架5、成像傳感器6-1和CMOS成像板6組成。在採集頭外殼I的內腔內從前至後依次裝有三稜鏡7、大透鏡8、小透鏡3，在外殼I後部外側裝有成像傳感器6-1和CMOS成像板6。在外殼I內腔內的大透鏡8和成像傳感器6-1之間設有小透鏡支架5，小透鏡3固裝在小透鏡支架5上。所述三稜鏡7出射面、大透鏡8、小透鏡3、成像傳感器6-1位於同一光軸上。在小透鏡支架5上方設有能驅動小透鏡支架5沿採集頭外殼I縱軸線方向作前後往復直線運動的傳動機構。所述小透鏡支架5前端底部設有導向筋5-1、中部設有擋邊5-2、後部設有向上開口的撥動槽5-3，小透鏡3固裝在小透鏡支架5前端部內腔內，並通過小透鏡臺階端面3-1與擋邊5-2靠緊配合。小透鏡支架5的傳動機構由蝸杆2、蝸輪4和偏心撥動塊4-1組成，蝸杆2兩端部為圓柱面，活動放置在採集頭外殼I內腔中部的蝸杆定位槽1-1上，與蝸杆2嚙合的蝸輪4底部設有偏心撥動塊4-1，該撥動塊4-1插入位於其下方的小透鏡支架5上部向上開口的撥動槽5-3內。當蝸杆2轉動帶動蝸輪4轉動時，偏心撥動塊4-1繞蝸輪4的旋轉中心旋轉，帶動小透鏡支架5沿採集頭外殼I縱軸線作前後往復直線運動。由於採集頭外殼I內腔底部設有一條導向槽1-3，與小透鏡支架5前端的導向筋5-1匹配滑動連接，實現小透鏡支架5前後往復直線微小移動。在蝸杆2兩端部中任一端部端面上設有調節凹槽，該調節凹槽可以為一字形凹槽或十字形凹槽，也可以是其他形狀的凹槽，與該調節凹槽相對應的採集頭外殼I側面上開有調節孔1-2。通過一字螺絲批或十字螺絲批可以輕鬆地插入調節孔1-2撥動蝸杆2轉動，進而微調小透鏡支架5位置，而這種微調是在整個光學指紋採集頭裝配完成後或工作過程中進行的。工作時，當手指指紋緊貼於三稜鏡7的採集面時，三稜鏡7出射面上會出現指紋紋路，而後通過大透鏡8、小透鏡3的光學組件成像到成像傳感器6-1上，再經過CMOS成像板6的處理，將信息傳輸到主控電路板上進行數據的處理及匹配運算，從而實現指紋的識別。在整個光學指紋採集頭裝配完成後，將指紋採集頭接通相應的測試儀，當發現成像質量不夠清晰時，用螺絲刀或其它簡易工具，通過採集頭外殼I的調節孔1-2，伸入蝸杆2的調節凹槽2-1內帶動蝸杆2順時針轉動，再帶動蝸輪4逆時針轉動，蝸輪4上的偏心撥動塊4-1撥動小透鏡支架5上的撥動槽5-3，使小透鏡支架5沿採集頭縱軸線朝大透鏡7方向移動，直到所需要效果。在此順時針擰動螺絲刀或簡易工具情況下，如果這成像質量更不理想，則應更換旋轉方向為逆時針旋轉，直到得到所需的清晰的成像質量，完成小透鏡3焦距調整。當小透鏡3焦距調整完成後，還可以考慮通過在採集頭外殼I底部開個小孔，通過點膠以使小透鏡支架5相對於大透鏡8的位置予以固定，以確保在使用過程中不會鬆動。
權利要求1.一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，包括採集頭外殼(I),該採集頭外殼(I)內腔從前至後依次裝有三稜鏡(7)、大透鏡(8)、小透鏡(3)，在採集頭外殼(I)後部裝有CMOS成像板(6)及其成像傳感器(6-1)，其特徵在於在所述採集頭外殼(I)內腔內的大透鏡(8)和CMOS成像板(6)的成像傳感器(6-1)之間設有小透鏡支架(5)及其沿採集頭外殼(I)縱軸線作前後往復直線運動的傳動機構，小透鏡(3)固裝在小透鏡支架(5)上，所述三稜鏡(7)出射面、大透鏡(8)、小透鏡(3)和成像傳感器(6-1)位於同一光軸上。
2.根據權利要求I所述的帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，其特徵在於所述小透鏡支架(5)前端底部設有導向筋(5-1)、中部設有擋邊(5-2)、後部設有向上開ロ的撥動槽(5-3)，小透鏡(3)固裝在小透鏡支架(5)的前端部內腔內，並通過小透鏡臺階端面(3-1)與所述擋邊(5-2)靠緊配合。
3.根據權利要求I所述的帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，其特徵在於所述小透鏡支架(5)的傳動機構由蝸輪(2)、蝸輪(4)和偏心撥動塊(4-1)組成，蝸杆(2)兩端部為圓柱面，活動放置在採集頭外殼(I)內腔中部的蝸杆定位槽(1-1)上，與蝸杆(2)合的蝸輪(4)底部設有偏心撥動塊(4-1)，該撥動塊(4-1)插入位於其下方的小透鏡支架(5)的向上開ロ的撥動槽(5-3)內。
4.根據權利要求3所述的帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，其特徵在於所述蝸杆(2)兩端部中任一端部面上設有調節凹槽，該調節凹槽為一字形凹槽或十字形凹槽，與該調節凹槽相對應的採集頭外殼(I)側面上開有調節孔(1-2)。
5.根據權利要求I所述的帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，其特徵在於所述採集頭外殼(I)內腔底部設有導向槽(1-3)，與小透鏡支架(5)的導向筋(5-1)匹配滑動連接。
專利摘要一種帶小透鏡調焦裝置的光學指紋採集頭，在採集頭外殼內腔內的大透鏡和CMOS成像板的成像傳感器之間設有小透鏡支架及其沿採集頭外殼縱軸線作前後往復直線運動的傳動機構，小透鏡固裝在小透鏡支架上，三稜鏡出射面、大透鏡、小透鏡和成像傳感器位於同一光軸上。本光學指紋採集頭能在所有部件裝配完成後才調整鏡頭焦距，而且在使用過程中能方便地調焦，從而確保自始至終都獲得清晰可靠的圖像。
文檔編號G06K9/00GK202650031SQ20122033835
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者胡昌陣 申請人:胡昌陣