CN2486986Y - 指纹图象采集板 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学领域,尤其属于图象采集板。一种指纹图象采集板,它为平行平板,其各相交表面相互垂直,且所用材料的折射率大于1.414。本实用新型结构简单,体积小,避免了由于指纹图象采集面倾斜放置而造成的像面畸变。

Description

指纹图象采集板

本实用新型属于光学领域，尤其属于图象采集板。

在光学方式的指纹图象采集技术中，为了得到高对比度的指纹图象，通常根据全反射原理，利用等腰直角三棱镜的斜面作为指纹图象采集面(如实用新型专利98215867和98200646)，这样，指纹面与主光线必须成45°或接近45°的角度，以满足全反射条件的要求，如图1所示，11为三棱镜、12透镜、13成像面。这样做有一个明显的缺点：由于指纹采集面是倾斜的，如果用一组透镜来成像，将不可避免地造成像面畸变和指纹面X、Y两个方向放大率的不一致。要克服以上缺点，必须采用较为复杂的光学系统，如实用新型专利98215867和98200646，采用物方远心光路和校正棱镜的组合以实现无畸变的指纹成像。它们的共同点是采用了校正棱镜在单方向上扩大或缩小光束，以克服X、Y两方向的放大率不一致；使用两组透镜构成物方远心光路，以克服像面畸变，其第一透镜的尺寸必须大于指纹采集面的尺寸，光学系统的尺寸较大、装配精度要求高，成本也较高。

本实用新型的目的是提供一种新型像面畸变小的指纹图象采集板。

本实用新型所采用的技术方案为：指纹图象采集板为平行平板，其各相交表面相互垂直，所用材料的折射率应大于1.414。

在平行平板的左侧表面及前后表面上镀有反射层，光源通过连接件置于右侧表面外。

本实用新型的优点在于：由于利用平行平板代替等腰直角三棱镜作指纹图象的采集元件，结构简单、体积小，利用本实用新型制成的指纹输入仪允许将指纹图象采集面与光路的主光线垂直放置，简化了光学系统的结构，避免了指纹图象采集面倾斜放置造成的像面畸变，或由此带来的较为复杂的像面畸变校正光路。

图1为全反射原理示意图

图2为本实用新型结构示意图

图3为本实用新型原理示意图

图4为利用本实用新型的图象采集板得到的无畸变小型指纹输入仪光学系统

其中：11三棱镜 12透镜 13成像 2平行平板 21上表面22下表面 23右侧表面 24左侧表面 25连接件 26指纹表面3反射层 4光源 51透明橡胶层 53光阑 54滤光片 55成像透镜 56摄像元件

下面结合视图对本实用新型进行详细的描述。

如图2所示，本实用新型利用一块矩形平行平板2作为指纹图象采集元件，其各个相交表面是相互垂直的，平行平板2所用材料的折射率应大于1.414(常用的光学玻璃和光学塑料均能满足要求)，21为平行平板的上表面，22为平行平板的下表面，23为平行平板的右侧表面，24为平行平板的左侧表面，在平行平板的左侧表面24上镀有反射层3，平行平板的前后两个表面也镀有反射层3，如图3所示光源4用连接件25固定于右侧表面23上。从折射定律可以很容易地知道，从光源4发出的、由平行平板右侧表面23进入到平行平板2内的光，在平行平板的上、下两个表面反射时将全部满足全反射条件；在平行平板2的左侧表面24镀有反射层3，这样，由右侧表面23入射的光线经多次反射到达左侧表面24，被左侧表面24反射后，重新照射到平行平板上表面21、下表面22时仍满足全反射条件，这样不仅有利于提高光能的利用率，同时还改善了对指纹面照明的均匀性，同样，在平行平板2的前后两个侧面也镀有反射层3；光源4为一长条形光源，由数个发光二极管组成的等间距阵列构成，长度与平行平板2在垂直于纸面方向的长度即宽度相等，与平行平板2非常接近但不接触；针对人体指纹荧光光谱的特点，光源4的波长应避开337nm、674nm、1011nm处人体指纹的三个激发荧光峰，以提高指纹图象信号采集的对比度；连接光源4和平行平板2的连接件25应采用黑色的材料制成，以避免在连接件25与平行平板2相接触的地方产生过大的散射而降低信号的对比度。

作为本实用新型应用的一个例子，图4为利用本实用新型得到的无畸变小型指纹输入仪光学系统。对于从事本专业的技术人员来说，显然利用本实用新型可以得到各种形式的指纹输入仪光学系统而不丧失其特征。

由于玻璃或塑料比较硬，难以同指纹面有良好的接触，从而影响指纹图象采集的质量，在指纹图象采集板2的上表面粘贴一层透明橡胶51(其折射率也应大于1.414)，利用橡胶的弹性，改善了指纹面与采样面的接触，提高了指纹图象采集的质量，同时并不影响前述指纹图象采集板的性能；指纹图象由位于指纹图象采集板2下方的一组透镜55成像到摄像元件56上；光阑53位于透镜55的物方焦平面上，与透镜55一起构成像方远心光路，以降低对摄像元件56的装配精度要求；光阑53与主光线垂直放置，光阑53的孔可以是圆形孔，也可以是矩形孔；滤光片54紧靠在光阑上、位于光阑与透镜之间，滤光片透过光的波长与光源波长相同。

这样的指纹输入仪光学系统有以下主要优点：

1.指纹图象采集面与光路的主光线垂直放置，消除了指纹图象采集面倾斜放置造成的像面畸变，简化了光学系统的结构；

2.光阑置于成像透镜的物方焦平面上，构成像方远心光路，降低了摄像元件的装配精度要求；

3.使用透过光波长与LED的发光波长一致滤光片，以滤除杂散光，实现高对比度的指纹采集；

4.在指纹图象采集板的表面粘贴一层透明橡胶，改善了指纹面与采样面的接触，提高了指纹图象采集的质量。

Claims (3)

1、一种指纹图象采集板，其特征在于它为平行平板(2)，其各相交表面相互垂直，且所用材料的折射率大于1.414。

2、根据权利要求1所述的指纹图象采集板，其特征在于平行平板(2)侧表面(23)上用于安置光源(4)。

3、根据权利要求2所述的指纹图象采集板，其特征在于平行平板的右侧表面(23)通过连接件(25)与光源(4)相接。

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