CN1916937B - 集成一体化活体指纹采集仪 - Google Patents

Abstract

一种属于精密光学仪器技术领域的集成一体化活体指纹采集仪，包括光源，棱镜，成像物镜组，图像接收器。棱镜的上表面为指纹采集面，光线的入射面为位于棱镜的下部两侧并与棱镜底部有一倾角α的斜面，光源位于棱镜光线入射面外侧；光线的出射面为靠近成像物镜组的侧面，棱镜的反射面位置与光线的出射面相对；成像物镜组图像接收面与棱镜光线出射面相接；图像接收器的图像接收面位于成像物镜组的成像面上；图像接收器的输出端连接于计算机上。本发明通过改变棱镜结构，采用暗视场照明技术并以倾角双侧方式照射，提高了图像对比度，同时通过成像***进行消畸变、色差，提高了指纹采集仪的成像质量。

Description

集成一体化活体指纹采集仪

技术领域

本发明属于精密光学仪器技术领域，涉及一种指纹采集***，具体地说是一种集成一体化活体指纹采集仪。

背景技术

活体指纹采集仪是一种特殊的光学成像***，其关键部分包括指纹图像的产生与成像两部分。但是世界各厂商采用的结构形式及工艺方法各不相同，且大部分所产生的图像都带有严重的畸变，而且结构复杂。校正畸变的方法大致可分为两类：一类为光学方法；另一类为电子学方法。但对于用电子学方法较畸变来说，矩形畸变图像的校正最易实现。结构设计方面也大致分为两类：一类为胶接法；另一类为分离固定组合法。

中国专利公报公开了一种“指纹采集仪”(公开号CN2598511Y)，包括一个壳体、壳体一端的发光电路板和壳体另一端的CMOS电路板，发光电路板作为光源1，CMOS电路板作为图像接收器6；壳体上还有一块棱镜2，此棱镜2为直角棱镜，其斜面作为采样面暴露于外，两个直角面分别作为光线的入射面和出射面位于壳体内，发光电路板和CMOS电路板分别与入射面和出射面平行。发光电路板与棱镜2之间设有一块凹凸镜，集中照射到CMOS电路板上。这种指纹采集仪采用的是亮背景图像采集方式，使图像的对比度下降，从而降低了成像的质量·同时，指纹图像在CMOS电路板上成像前没有校畸变和校色差的过程，图像的成像质量差。

发明内容

为了克服现有技术存在的指纹图像成像质量差的缺陷，本发明通过改变棱镜和成像***的结构，采用暗视场照明技术并以倾角双侧方式照射，提高了指纹采集***的成像质量，目的是提供一种集成一体化活体指纹采集仪。

本发明包括光源1，棱镜2，成像物镜组4，图像接收器6。如图1所示，棱镜2的上表面为指纹采集面14，光源1光线的入射面16为位于棱镜2的下部两侧并与棱镜2底部有一倾角α的斜面，0°＜α≤30°。如图2所示，光源1位于棱镜2光线入射面16外侧。如图1所示，反射光线的出射面17为靠近成像物镜组4的侧面，棱镜2的反射面15位置与反射光线的出射面17相对；成像物镜组4图像接收面与棱镜2反射光线出射面17相接；图像接收器6的图像接收面位于成像物镜组4的成像面上；图像接收器6的图像信息输出端连接于计算机上。

本发明的工作过程：将采集对象的手指放置于棱镜2采集面14上，光源1发出的光线经入射面16以大于0°且小于等于30°的倾角双侧方式入射，入射光在棱镜2内经全反射照射于采集面14手指上，采集到的指纹图像经棱镜2反射面15全反射从出射面17射出，并经成像物镜组4消畸变、色差，成像于图像接收器6的图像接收面上，图像接收器6将接收到图像转换为电信号输出到计算机。

本发明通过改变棱镜结构，采用暗视场照明技术并以倾角双侧方式照射，提高了图像对比度，扩大了图像灰阶变化的动态范围，解决了干手指成像不清晰的问题；同时通过成像***对图像进行消畸变、色差，提高了指纹采集仪的成像质量。

附图说明

图1为本发明结构示意图，也是说明书摘要附图。图中为1光源，2棱镜，3壳体，4成像物镜组，5连接件，6图像接收器，14采集面，反射面15，出射面17。

图2为本发明图1的A向视图。图中1为光源，2棱镜，14采集面，入射面16。

图3为本发明棱镜2和成像物镜组4光路图，图中2为棱镜，4成像物镜组，7为第一光具组，8光阑，9第二光具组，10第一平凸透镜，11第二平凸透镜，12第三平凸透镜，13双凸透镜，14采集面，反射面15，出射面17。

具体实施方式

本发明包括壳体3，光源1，棱镜2，成像物镜组4，图像接收器6。光源1，棱镜2，成像物镜组4，图像接收器6全部固定安装于壳体3中；如图1、2、3所示，本发明采用暗视场照明，光源1位于棱镜2光线入射面16外侧，光源1可采用大发散角光源1，如SMD-LED发亮二极管，棱镜2的上表面为指纹采集面14。光源1光线的入射面16为位于棱镜2的下部两侧并与棱镜2底部有一倾角α的斜面，倾角α根据棱镜2材料不同而改变，当棱镜2材料为K9的光学玻璃时，倾角α为8°。光线的出射面17为靠近成像物镜组4的侧面，成像物镜组4图像接收面与棱镜2光线出射面17以弹性跻压方式相接，棱镜2光线出射面17与成像物镜组4的光轴垂直；棱镜2的反射面15位置与光线的出射面17相对并与采集面14成67.5°角；镜筒通过配合方式固定在壳体3的圆孔位置；成像物镜组4固定于镜筒6中，为双远心光路透镜成像***，包括第一光具组7，光阑8，第二光具组9。光阑8的光孔位于第一光具组7的第二焦点、第二光具组9的第一焦点处。出射面17出射的指纹图像光线经第一光具组7会聚于第一光具组7的第二焦点即光阑8的中心孔处，成为第二光具组9的物点，并消除图像的畸变，光阑的作用是限制由第一光具组7光具边缘出射的光线通过光阑8，起到消像差的作用；由第二光具组9的物点发出的光线经第二光具组9成像于的成像面上，第二光具组9起到会聚光线提高光通量的作用。第一光具组7由同光轴的第一平凸透镜10和第二平凸透镜11组成，第一平凸透镜10凸面与第二平凸透镜11凸面胶接；第一平凸透镜10可采用K9的光学玻璃，凸面曲率半径为20mm～68mm；第二平凸透镜11可采用ZF2的光学玻璃，其凸面曲率半径为10mm～30mm；光阑8的孔径为0.3mm～1.2mm；第二光具组9由同光轴的第三平凸透镜12和双凸透镜13组成，第三平凸透镜12凸面与双凸透镜13其中一个凸面相对；第三平凸透镜12可采用ZK9的光学玻璃，凸面曲率半径为5mm～14mm；双凸透镜13可采用ZF2的光学玻璃，其凸面曲率半径为10mm～30mm。

图像接收器6采用型号为CMOS OV7120传感器，通过连接件5与成像物镜组4连接，其图像接收面位于成像物镜组4的成像面上，图像信息输出端连接于计算机上。

Claims (4)

1.一种集成一体化活体指纹采集仪，包括光源(1)，棱镜(2)，图像接收器(6)，其特征是还包括成像物镜组(4)；棱镜(2)的上表面为指纹采集面(14)，光源(1)光线的入射面(16)为位于棱镜(2)的下部两侧并与棱镜(2)底部有一倾角α的斜面，0°＜α≤30°；光源(1)位于棱镜(2)光线入射面(16)外侧；反射光线的出射面(17)为靠近成像物镜组(4)的侧面，棱镜(2)的反射面(15)位置与反射光线的出射面(17)相对；成像物镜组(4)图像接收面与棱镜(2)反射光线出射面(17)相接；图像接收器(6)的图像接收面位于成像物镜组(4)的成像面上。

2.根据权利要求1所述的集成一体化活体指纹采集仪，其特征是棱镜(2)的反射面(15)位置与光线的出射面(17)相对并与采集面(14)成67.5°角；

3.根据权利要求1所述的集成一体化活体指纹采集仪，其特征是成像物镜组(4)包括第一光具组(7)，光阑(8)，第二光具组(9)；光阑(8)的光孔位于第一光具组(7)的第二焦点、第二光具组(9)的第一焦点处。

4.根据权利要求3所述的集成一体化活体指纹采集仪，其特征是第一光具组(7)由同光轴的第一平凸透镜(10)和第二平凸透镜(11)组成，第一平凸透镜(10)凸面与第二平凸透镜(11)凸面胶接；第二光具组(9)由同光轴的第三平凸透镜(12)和双凸透镜(13)组成，第三平凸透镜(12)凸面与双凸透镜(13)其中一个凸面相对。

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