本實用新型涉及光學系統(tǒng)，尤其涉及一種指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)。

背景技術：

目前市面上有的光學指紋、光學靜脈采集的光學系統(tǒng)都是分開獨立的。兩者的工作原理和工作環(huán)境完全不一樣。指紋采集在可見光波段(400-600nm)的光線下，靜脈采集是在紅外波段(850nm)的光線下，且成像原理不同。指紋采集是通過光線在平面上反射，光學系統(tǒng)采集光線在指紋在平面上反射的圖像來實現(xiàn)的。靜脈采集則不同，它是通過采集光線透過手指后，光線被血液中的細胞吸收的效果成像來實現(xiàn)的。指紋的光學采集防偽等級低以及靜脈采集的光學系統(tǒng)識別度低的問題使得它們都有一定的劣勢，如果把兩者結合起來，這些劣勢就能消除，但是由于它們工作在不同的光學波段，且成像原理有著差異，怎么樣有效地使兩者結合起來是光學系統(tǒng)上的一個難題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)，它能在兩種光波段的環(huán)境下相互不干擾地通過整套光學系統(tǒng)。

實現(xiàn)上述目的的技術方案是：一種指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)，包括自前至后依次設置于主光軸上的45°棱鏡、第一鏡片、第二鏡片、膠合鏡片和第三鏡片；其中，

所述45°三角柱棱鏡的斜面對著第一鏡片的物面，該45°三角柱棱鏡的斜面上鍍有一層半反半透膜，該半反半透膜的投射率和反射率的比值為1：1；

所述第一鏡片的物面為凸球面，像面為凹球面；

所述第二鏡片的物面為凸球面，像面為凹球面；

所述膠合鏡片由一物面為凹球面、像面為凹球面的前鏡片和一物面為凸球面、像面為平面的后鏡片膠合而成。

所述第三鏡片的物面為凹球面，像面為平面。

上述的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)，其中，所述半反半透膜的厚度小于0.05mm。

上述的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)，其中，所述第一鏡片的物面的曲率半徑大于第二鏡片的物面的曲率半徑；所述第一鏡片的像面的曲率半徑大于第二鏡片的像面的曲率半徑。

上述的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)，其中，所述45°三角柱棱鏡采用冕玻璃；所述第一鏡片采用重火石玻璃；所述第二鏡片采用冕玻璃；所述前鏡片采用鑭火石玻璃；所述后鏡片采用冕玻璃；所述第三鏡片采用鑭火石玻璃。

本實用新型的有益效果是：不用切換任何手段，就能使可見光550nm波段的光線和紅外光850nm波段的光線相互不干擾地通過整套光學系統(tǒng)，實現(xiàn)指紋和靜脈能同時最大效率的光學圖像采集。

附圖說明

圖1是本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2是本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)在可見光550nm波段下的調制光學傳遞函數(shù)曲線圖；

圖3是本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)在紅外光850nm波段下的調制光學傳遞函數(shù)曲線圖；

圖4是本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)的畸變和場曲圖

圖5是本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)的彌散圓示意圖；

圖6是本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)的像面照度曲線圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。

請參閱圖1，本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)，包括自前至后依次設置于主光軸上的45°三角柱棱鏡1、第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5；其中：

45°三角柱棱鏡1為橫截面是等腰直角三角形的棱鏡，它的與水平面成45°的斜面對著第一鏡片2的物面；該45°三角柱棱鏡1采用冕玻璃(H-K9L)，它的斜面上鍍有一層半反半透膜，半透半反膜的投射率和反射率的比值為1：1，半透半反膜的厚度小于0.05mm；

第一鏡片2的物面為凸球面，像面為凹球面；第一鏡片2采用重火石玻璃(H-ZF4)；

第二鏡片3的物面為凸球面，像面為凹球面；第二鏡片3采用冕玻璃(H-K9L)；

第一鏡片2的物面的曲率半徑大于第二鏡片3的物面的曲率半徑；第一鏡片2的像面的曲率半徑大于第二鏡片3的像面的曲率半徑；

膠合鏡片4由一物面為凹球面、像面為凹球面的前鏡片41和一物面為凸球面、像面為平面的后鏡片42膠合而成；前鏡片41采用鑭火石玻璃(h-laf2)；后鏡片42采用冕玻璃(h-k9l)；

第三鏡片5的物面為凹球面，像面為平面；第三鏡片5采用鑭火石玻璃(H-LAF1)。

由第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5構成的光學透鏡模組為物方遠心光路系統(tǒng)。

本實用新型的指紋和靜脈一體采集的光學系統(tǒng)，在45°三角柱棱鏡1的斜面上鍍有一層半反半透膜，能將可見光550nm波段的光線經(jīng)過手指反射并通過優(yōu)化的由第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5構成的光學透鏡模組成像到達感光芯片6上；還能將紅外光850nm波段的光線透射穿過手指的光線經(jīng)過由第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5構成的光學透鏡模組成像到感光芯片6上。本發(fā)明的特點在于，通過同一套透鏡光學系統(tǒng)，利用兩種不同波段的單波長光線對同一個目標物——手指的圖像信息進行采集。實現(xiàn)了一套光學透鏡模組能同時對指紋圖像和靜脈圖像采集的工作目標，并利用物方遠心光路來解決圖像畸變(圖像最終理論畸變在3％以內)、圖像景深小(系統(tǒng)理論的景深能達到4mm)和圖像分辨率低的問題。分辨率可見圖3的光學傳遞函數(shù)曲線，還利用消色差的膠合鏡片4來解決可見光550nm波段下和紅外光850nm波段下成像色差的問題，通過調整光學透鏡組里各個透鏡的曲率、材料、中心間隔等元素來平衡在兩個波段下工作的各種像差，使得最終成像質量達到一個平衡。

第一鏡片2、第二鏡片3、膠合鏡片4和第三鏡片5都是取自成都光明的玻璃庫。通過這些透鏡的不同材質、折射率和色散系數(shù)的相互組合來矯正整個系統(tǒng)的像差，提升整個系統(tǒng)的成像質量。

從圖2看出，在可見光550nm波段下，整個光學系統(tǒng)空間傳遞函數(shù)，這是整個系統(tǒng)在這個波段下工作的性能參數(shù)之一，是整個系統(tǒng)的分辨率的一種評價方式。圖中有分別不同視場的曲線圖。

從圖3看出，在紅外光850nm波段下，整個光學系統(tǒng)空間傳遞函數(shù)，這是整個系統(tǒng)在這個波段下工作的性能參數(shù)之一，是整個系統(tǒng)的分辨率的一種評價方式。圖中有分別不同視場的曲線圖。

從圖4看出，在不同視場內，整個光學系統(tǒng)成像的畸變大小，從圖2中可以看到畸變是按照規(guī)律分布的，且最大畸變量在0.06％(一般的光學系統(tǒng)畸變在10％以內)，場曲也小于0.1％，可見本實用新型的系統(tǒng)很好地矯正了畸變，從而保證了系統(tǒng)的成像穩(wěn)定。

圖5體現(xiàn)了不同視場成像的像差體現(xiàn)情況，體現(xiàn)了不同視場區(qū)域內像差的分布，也是評價一個光學系統(tǒng)整體成像特性的一種重要方式?？梢钥吹礁鱾€視場的像差都已經(jīng)校正到極限，達到了3μm范圍內，各個視場的彌散圓比較均勻。

圖6體現(xiàn)光線經(jīng)過光學系統(tǒng)后像面不同區(qū)域內光照分布情況，體現(xiàn)了不同視場光照度的衰減情況，從圖中可以看到曲線接近于一條直線，且都在1的位置，說明整個視場范圍內照度非常均勻，衰減可以忽略。

以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇，應由各權利要求所限定。