專利名稱：基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)指紋采集頭，特別涉及一種基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光學(xué)指紋采集頭，比較典型的是采用全反射成像光學(xué)指紋采集頭技術(shù)如ZL201010217947. X所披露的技術(shù)，其由三棱鏡、導(dǎo)光板、透鏡組、CMOS板及矩形塑料殼組件組成，矩形塑料殼組件上端裝配棱鏡、光源板，矩形塑料殼組件中段內(nèi)裝透鏡組，矩形塑料 ·殼組件裝配CMOS板，光源板與三棱鏡指紋采集面鄰近的一面平行，該面是磨砂毛面，該類型采集頭的光源是采用典型的平面光源，所成的原始圖像特點(diǎn)為背景為白，紋線為灰黑色。但是，經(jīng)本發(fā)明人長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，全反射成像光學(xué)指紋采集頭對(duì)干指紋采集效果較差，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在指紋采集面上貼上指紋軟膜，但指紋軟膜易于損壞及使用壽命較短，維護(hù)成本高，同時(shí)射向采集窗的外部自然光較強(qiáng)時(shí)，如夏天的陽(yáng)光，對(duì)戶外使用的采集頭就有影響，造成指紋門鎖有時(shí)不能正常采集驗(yàn)證，特別是對(duì)于干手指的指紋信息非常容易失真。這些問(wèn)題極大制約了指紋信息采集產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)的推廣。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決現(xiàn)有全反射光學(xué)指紋采集頭對(duì)干指紋適應(yīng)性差及在外部強(qiáng)光下采集圖像效果差和漫反射光學(xué)指紋采集頭在外部自然光或高溫環(huán)境下外部紅外線的干擾而引起的自動(dòng)采集問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一種基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭，包括殼體，所述殼體內(nèi)的光路上依次設(shè)置有光學(xué)傳感器、微透鏡、采集棱鏡和紅外線光源；其特征在于，所述采集棱鏡為梯形棱鏡，所述采集棱鏡的背景腰面是光學(xué)黑面，所述紅外線光源為點(diǎn)光源并設(shè)置在所述梯形棱鏡的上底面位置，且所述上底面為磨砂面。由于所述采集棱鏡的背景腰面是光學(xué)黑面，該光學(xué)黑底面可吸收從采集面射進(jìn)來(lái)的外部光線以及內(nèi)部光源漏出的光線，從而保證圖像背景是完全黑色的，對(duì)干指紋成像有非常好的適應(yīng)性。其次由于所述紅外線光源為點(diǎn)光源并設(shè)置在所述梯形棱鏡的上底面上，從而能夠形成漫反射成像，而且由于所述上底面為磨砂面，從而使入射到棱鏡的光線均勻分布。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，在所述采集棱鏡與所述微透鏡之間設(shè)置有場(chǎng)鏡。這樣所述場(chǎng)鏡與所述微透鏡配合更加準(zhǔn)確調(diào)整光路的光信號(hào)，其中所述的場(chǎng)鏡能夠大幅度地調(diào)整光路的焦距，而所述微透鏡能夠細(xì)微調(diào)整光路的焦距，從而達(dá)到精確、精準(zhǔn)的效果。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，所述紅外線光源為點(diǎn)光源的波長(zhǎng)λ范圍為SOOnm IOOOnm0采用該波長(zhǎng)范圍的點(diǎn)光源產(chǎn)品不僅是技術(shù)最為成熟的民用產(chǎn)品而且也是價(jià)格相對(duì)便宜，適宜批量生產(chǎn)。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，所述場(chǎng)鏡或所述微透鏡上設(shè)置濾光膜，所述濾光膜允許波長(zhǎng)λ范圍為780nm IlOOnm的紅外光通過(guò)。這樣可以濾除外部干擾性可見(jiàn)光。[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，在所述殼體的采集窗周邊位置設(shè)置靜電感應(yīng)線圈，所述靜電感應(yīng)線圈與控制器電信號(hào)連接。這樣可以感應(yīng)活體手指的動(dòng)作信號(hào)防止模擬指紋信號(hào)的錯(cuò)誤輸入，提高了產(chǎn)品的安全性。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以形成基于漫反射光學(xué)原理的光學(xué)指紋信息采集頭，不僅能夠可靠地避免外部環(huán)境中的可見(jiàn)光對(duì)指紋信息的干擾從而導(dǎo)致的誤讀，而且也能使圖像背景基本為黑色，手指的脊線和谷線信號(hào)明晰，大大提高了采集的準(zhǔn)確性從而能夠準(zhǔn)確地識(shí)別干手指的指紋信號(hào)。由于本發(fā)明具有上述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到基于指紋管理的鎖具產(chǎn)品或信息采集系統(tǒng)中。

圖I是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的所述采集棱鏡的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的所述光學(xué)指紋采集頭的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的所述光學(xué)指紋采集頭的具體結(jié)構(gòu)作出說(shuō)明。如圖I和圖2所示，指紋采集頭，包括殼體I，所述殼體I內(nèi)的光路上依次設(shè)置有光學(xué)傳感器2、微透鏡3、場(chǎng)鏡4、采集棱鏡5和紅外線點(diǎn)光源6。圖2中的虛線為紅外線的路徑方向示意圖。其中，所述殼體I的一端設(shè)置采集窗7并且在所述采集窗7位置設(shè)置所述采集棱鏡5的采集面54。如圖I所示，所述采集棱鏡5呈梯形，其上底面51為磨砂面并且在該點(diǎn)位置設(shè)置紅外線點(diǎn)光源6，所述紅外線點(diǎn)光源6在所述上底面51上形成漫反射光線。所述紅外線點(diǎn)光源的波長(zhǎng)λ范圍為800nm lOOOnm。所述采集棱鏡5的下底面為所述采集面54,供手指8放置其上從而采集手指8的指紋信息。所述采集棱鏡5的背景腰面52是光學(xué)黑面。而與所述背景腰面52對(duì)應(yīng)的腰面53是透光面。如圖2所示，在所述殼體I上設(shè)置有光學(xué)傳感器2，在所述光學(xué)傳感器2的前方設(shè)置有微透鏡3，在所述微透鏡3與所述采集棱鏡5之間再設(shè)置有場(chǎng)鏡4。其中在所述微透鏡3或場(chǎng)鏡4上鍍上一層濾光膜，用于過(guò)濾可見(jiàn)光，僅僅讓波長(zhǎng)λ范圍為780nm IlOOnm的紅外光線通過(guò)。所述微透鏡3及采集棱鏡5的材料都為常用玻璃，根據(jù)不同的玻璃材料，適當(dāng)調(diào)整角度及光學(xué)元件位置即可。進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是，在所述殼體I的采集窗7周邊位置設(shè)置靜電感應(yīng)線圈(圖中未畫出)，所述靜電感應(yīng)線圈與控制器電信號(hào)連接。由于線圈與手指形成耦合電容，活體手指有血液流動(dòng)，是帶電的，因此，當(dāng)活體手指靠近線圈時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生模擬電壓，通過(guò)靜電感應(yīng)芯片可以檢測(cè)到模擬電壓，從而知道有活體手指按壓到采集窗上，這樣可以感應(yīng)活體手指的動(dòng)作信號(hào)防止模擬指紋信號(hào)的錯(cuò)誤輸入，提高了產(chǎn)品的安全性。
權(quán)利要求1.基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭，包括殼體，所述殼體內(nèi)的光路上依次設(shè)置有光學(xué)傳感器、微透鏡、采集棱鏡和紅外線光源；其特征在于，所述采集棱鏡為梯形棱鏡，所述采集棱鏡的背景腰面是光學(xué)黑面，所述紅外線光源為點(diǎn)光源并設(shè)置在所述梯形棱鏡的上底面位置,且所述上底面為磨砂面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭，其特征在于，在所述采集棱鏡與所述微透鏡之間設(shè)置有場(chǎng)鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭，其特征在干，所述紅外線光源為點(diǎn)光源，其波長(zhǎng)入范圍為800nm lOOOnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭，其特征在干，所述場(chǎng)鏡或所述微透鏡上設(shè)置濾光膜，所述濾光膜允許波長(zhǎng)入范圍為780nm IlOOnm的紅外光通過(guò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于漫反射原理的光學(xué)指紋采集頭，其特征在于，在所述殼體的采集窗周邊位置設(shè)置靜電感應(yīng)線圈，所述靜電感應(yīng)線圈與控制器電信號(hào)連接。
專利摘要基于漫反射技術(shù)的光學(xué)指紋采集頭，包括殼體，所述殼體內(nèi)的光路上依次設(shè)置有光學(xué)傳感器、微透鏡、采集棱鏡和紅外線光源；其特征在于，所述采集棱鏡為梯形棱鏡，所述采集棱鏡的背景腰面是光學(xué)黑面，所述紅外線光源為點(diǎn)光源并設(shè)置在所述梯形棱鏡的上底面位置，且所述上底面為磨砂面。本發(fā)明涉及一種光學(xué)指紋采集頭，特別涉及一種基于漫反射技術(shù)的光學(xué)指紋采集頭。本發(fā)明主要解決現(xiàn)有全反射光學(xué)指紋采集頭對(duì)干指紋適應(yīng)性差及在外部強(qiáng)光下采集圖像效果差和漫反射光學(xué)指紋采集頭在外部自然光或高溫環(huán)境下外部紅外線的干擾而引起的自動(dòng)采集問(wèn)題，可以應(yīng)用到基于指紋管理的鎖具產(chǎn)品或信息采集系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)G06K9/00GK202758369SQ20122016819
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者曹國(guó)基, 崖少云, 朱定武 申請(qǐng)人:曹國(guó)基