专利名称：指纹摄取仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种指纹摄取装置。
现有指纹摄取仪的光学系统主要是利用传统的反射照明来提高被摄取指纹图像的对比度。
图1所示是美国IDENTICS公司制造的指纹摄取装置的光学系统图，该系统使镜头和光源5的入射方向处在采集面2的一对共轭反射角上，这使指纹1凸起部分在像面4上的亮度比凹陷部分的像面亮度要大许多，由此来提高指纹凹凸部分成像的对比度，也即反差。这种结构不能保证凹陷部分的反射光线完全不能在像面4上聚焦，因而其成像的对比度是有限的。由于等效物面3和像面4相对于光轴均为倾斜状态，所以，必须对图像进行校正。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种指纹对比度高，可免去图像的校正过程，镜头焦距不受限制的指纹摄取仪。
本实用新型的目的可通过以下措施来达到一种指纹摄取仪，包括光源、固定于面板(22)上的采集玻璃(28)、摄像头、摄像头传送装置和电机驱动装置，其特殊之处在于所述光源设于采集玻璃(28)的正后方；所述摄像头包括固定于拖板(32)上的镜筒(25)、固定于镜筒(25)上的光电转换器(24)和镜头(26)；所述采集玻璃(28)的棱镜角β和其折射率n应满足β＞2Sin－1(1／n)的关系；所述摄像头传动装置由电机(23)、导轨(18)和分别固定于侧壁(15)、(35)上的滑轮组(20)构成，滑轮组(20)、电机(23)和拖板(32)通过传送带(21)相接，所述拖板(32)设于导轨(18)上；所述电机驱动装置与电机(23)相接。
本实用新型的镜头(26)上透镜(7)的光轴与采集玻璃(28)上采集面(2)的夹角为45°。
本实用新型的导轨(18)与采集玻璃(28)的棱边(8)垂直，与等效物面(3)平行；且镜头(26)的光轴(37)与采集玻璃(28)的棱边(8)垂直，所述光电转换器(24)的光敏阵列的排列方向与采集玻璃(28)的棱边(8)平行，所述光电转换器24的感光表面(36)与光轴(37)垂直。
附图图面说明如下
图1为现有技术中一种指纹摄取装置的光学系统原理图。
图2为本实用新型的光学系统原理图。
图3为本实用新型的结构示意图。
下面将结合附图对本实用新型作进一步详述图2为本实用新型的光学系统原理图。本实用新型是利用采集玻璃的全反射，使指纹凸凹部分反射出来的光线的光路发生分离，从而使指纹凸起部分的反射光线能顺利地经过透镜7到达像面4，而指纹凹陷部分的反射光线，由于采集玻璃全反射的作用，完全不能从出射面上出射，自然也不能在像面4上成像。具体分析如下设采集玻璃的折射率为n，临界角为θ，设采集玻璃棱镜角为β，我们可以分析指纹凹陷部分的光路，AB是一条最有可能从采集玻璃出射面上出射的光线，也即是沿着采集面2进入采集玻璃的一条光线，根据全反射原理有∠EBC＝θ＝Sin－1(1／n)，AB光线进入采集玻璃后，又从C点出射，出射后成为CD光线，如果CD光线也是一条临界全反射光线，则∠ECB＝θ＝Sin－1(1／n)，在四边形BECF中，∠FBE＝∠FCE＝90°，在△BCE中，∠EBC＝∠ECB＝θ＝Sin－1(1／n)，于是根据几何关系可以推出，∠AFD＝β＝360°－90°－90°－(180°－θ－θ)＝2θ，所以，当β＞2θ时，指纹凹陷部分的光线就不能从出射面上出射，自然也不能在像面4上成像，而这时，指纹凸起部分由于其表面的反射光线不能进入空气，这部分光线反射时以漫反射的形式反射，其中一部分光线可以从出射面上出射，从而成像，由此可大大提高指纹凹凸部分成像的对比度，由于本实用新型的扫描方向6不仅与等效物面3平行，而且与本图纸的纸面平行，这样就使整个机械扫描过程中与光轴相交的等效物面3上的点与透镜之间的物距保持不变，也就保证了放大倍率不变，这样可以免去图像的校正过程。
图3为本实用新型的结构示意图。本实用新型的壳体由面板22、后盖板13和外壳14构成，机架由位于本实用新型两侧的侧壁15和35、位于底部的底板34和横梁16互相用螺钉联接构成。电机驱动板17和步进电机23用螺钉和垫片固定于底板34的一侧上，变压器33固定于底板34另一侧的一角上。电源开关9、保险丝10和电源插座11均安装固定于后盖板13上靠进变压器33的部位上，信号线插座12安装固定于后盖板13上靠近电机驱动板17的部位上。采集玻璃28由夹板27和面板22通过螺钉夹持固定，采集玻璃28的采集面暴露于面板22的窗口上。光源5可采用灯泡29，也可采用线光源，光源可随摄像头移动，也可固定不动，位于采集玻璃28的后部，使采集面2处于大至垂直照明的位置，且应尽可能接近采集玻璃28，以提高光照强度。灯泡29的灯座30通过灯架31固定于侧壁35上。侧壁15和侧壁35上分别用销钉固定有两个定滑轮，该四个滑轮构成了滑轮组20，传送带21设于各滑轮上，并分别与电机23和拖板32相接。由二根导轨构成的平行导轨18的两端分别插于侧壁15和35的孔内，所述导轨18与采集玻璃28的棱边8垂直，与等效物面3平行，且镜头26的光轴37与采集玻璃28的棱边8垂直。导轨18上设有可来回滑动的拖板32，镜筒25通过螺钉、定位销安装于拖板32上，镜头26和光电转换器24均安装于镜筒25上。镜头26的透镜7的布置应使光轴与采集面2间夹角在20°～70°范围，以45°角为最佳，并且使采集面2、透镜7和像面4之间的相互位置应满足物像关系。光电转换驱动板19与光电转换器24用螺钉联接后，再用螺钉固定在镜筒25上。镜头26、镜筒25和光电转换器24构成摄像头。所述光电转换器24的光敏阵列的排列方向与采集玻璃28的棱边8平行，所述光电转换器24的感光表面36与光轴37垂直。本实用新型的扫描方向6与等效物面3和图纸纸面平行，光电转换器24的像面排列方向与图纸纸面垂直，则可免去图像校正过程，假若不按上述扫描方向扫描，则需进行图像校正。
本实用新型工作时，首先将手指放在采集玻璃28上，由计算机发出采集命令，电机驱动板17随即向步进电机23发出运转信号，在电机23的带动下，传动带21带动拖板32及摄像头对采集玻璃28进行扫描，进行指纹图像的摄取，当光电转换器24将光信号转变为电信号后，将此信号再输入计算机，从而完成对指纹图像的摄取。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、大大提高了指纹凸凹部分的对比度，使指纹图像非常清晰。
2、采集面和等效物面上各点的放大倍率均一致，免去了图像校正过程。
3、镜头焦距不受限制，当焦距可减小时，本实用新型的总体尺寸亦可减小。
4、若要组成活体卡片两用机，只要取β＝90°就可使卡片指纹和活体指纹的实际物面处在同一位置，也即使等效物面和采集面重合，这样可使大尺寸的多人指纹卡片保持完整而不必剪碎。
权利要求1.一种指纹摄取仪，包括光源、固定于面板(22)上的采集玻璃(28)、摄像头、摄像头传送装置和电机驱动装置，其特征在于所述光源设于采集玻璃(28)的正后方；所述摄像头包括固定于拖板(32)上的镜筒(25)、固定于镜筒(25)上的光电转换器(24)和镜头(26)；所述采集玻璃(28)的棱镜角β和其折射率n应满足β≥2Sin-1(1/n)的关系；所述摄像头传动装置由电机(23)、导轨(18)和分别固定于侧壁(15)、(35)上的滑轮组(20)构成，滑轮组(20)、电机(23)和拖板(32)通过传送带(21)相接，所述拖板(32)设于导轨(18)上；所述电机驱动装置与电机(23)相接。
2.如权利要求1所述的指纹摄取仪，其特征在于所述镜头(26)上透镜(7)的光轴与采集玻璃(28)上采集面(2)的夹角为45°。
3.如权利要求1或2所述的指纹摄取仪，其特征在于所述导轨(18)与采集玻璃(28)的棱边(8)垂直，与等效物面(3)平行；且镜头(26)的光轴(37)与采集玻璃(28)的棱边(8)垂直，所述光电转换器(24)的光敏阵列的排列方向与采集玻璃(28)的棱边(8)平行，所述光电转换器24的感光表面(36)与光轴(37)垂直。
专利摘要一种指纹摄取仪，其采集玻璃设于面板上，光源设于采集玻璃的正后方，摄像头设于拖板上，摄像头传送装置的电机驱动传送带经固定于两侧壁上的滑轮和导轨，带动拖板上的摄像头进行扫描，摄像头的移动方向使镜头的扫描方向与等效物面平行。本实用新型大大提高了指纹凸凹部分的对比度，使指纹图像非常清晰，免去了图像校正过程，镜头焦距不受限制。
文档编号A61B5/117GK2154020SQ9320791
公开日1994年1月26日 申请日期1993年3月26日 优先权日1993年3月26日
发明者张光伟 申请人:张光伟