专利名称：半导体激光全息透镜微型指纹采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测设备，特别涉及一种半导体激光全息透镜微型指纹采集 器。
背景技术：
光学指纹采集器具有使用寿命长、不易损坏、价格低廉、采集图像质量好等优点， 但也存在体积较大、传统光路需要畸变校正等缺点。采用波导全息元件进行指纹采集的研 究始于1991年。波导全息具有体积紧凑和衍射效率高等特点，人们在利用波导全息元件和 其它微光学元件进行指纹图像采集的方面做了许多研究工作。1995年，M. Metz等人开发了 一种采用边缘照明全息片的指纹采集器。Metz的指纹采集器存在两个问题边缘照明很难 实现；图像不清晰。2001年，尤政和孙文泱提出了基于波导全息技术的指纹图像传感器及 其采集指纹图像的方法，利用波导全息元件、光纤束和CMOS图像传感器实现了指纹采集， 采集器的尺寸为70mmX 50mmX 50mm。但这个指纹采集器需要光纤束将平行光会聚到CMOS 元件上成像，采集器尺寸较大。2007年，应捷等人提出了一种采用波导全息元件和CMOS图 像传感器的指纹采集器。但这种平板结构的波导全息指纹采集器，由于再现光入射角度较 大，PDLC等全息元件均难以实现，达不到较高的衍射效率。同年，应捷在波导全息指纹特征 传感技术研究中提出的对波导板两端切割实现的指纹采集器存在图像畸变。
发明内容本实用新型是针对现有指纹采集器存在的问题，提出了一种半导体激光全息透镜 微型指纹采集器，利用全息透镜实现具有高分辨率，高对比度，无畸变图像的微型指纹采集 器。 本实用新型的技术方案为一种半导体激光全息透镜微型指纹采集器，包括三棱 镜、全息光栅、全息透镜、CMOS图像传感器及电路板，入射平行光从三棱镜的斜边入射，折射 到三棱镜下面的直角边，直角边下为全息光栅，衍射光束垂直于直角边出射，在三棱镜另一 个直角边有离轴全息透镜，使衍射光束会聚入射到CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器信 号送入电路板处理。 所述电路板包括单片机、逻辑编辑器EMP7128S、存储器RAM6116，逻辑编辑器 EMP7128S输出控制信号到存储器RAM6116进行传感器信息采集存储，然后将逻辑编辑器 EMP7128S发控制信号给单片机到存储器RAM6116中提取信息并处理，处理后信息通过USB 接口送入PC机。 本实用新型的有益效果在于本实用新型半导体激光全息透镜微型指纹采集器， 成像质量较高，分辨率达到O. 03mm，对比度达到250 : 1 ;尺寸较小，体积为50*25*30mm ;无
图像畸变。
图1为本实用新型半导体激光全息透镜微型指纹采集器结构示意图； 图2为本实用新型半导体激光全息透镜微型指纹采集器的各功能模块连接框图； 图3为本实用新型半导体激光全息透镜微型指纹采集器中AT89C51和RS232及
RAM的连线电路图。
具体实施方式半导体激光全息透镜微型指纹采集器，首先，采用半导体激光准直光源作为再现 光；第二，采用PDLC全息透镜代替传统光学透镜，使PDLC全息透镜与指纹采集的三棱镜紧 密结合，减小指纹采集器的体积，利用波导全息技术(Waveguide hologram,简称WGH)提高 成像质量。第三，采用三棱镜结构采集指纹，消除图像畸变，提高成像质量。采用CM0S图像 传感器直接接收全息透镜的再现光，省去传统的光学透镜，提高成像质量。 如图1所示半导体激光全息透镜微型指纹采集器结构示意图，包括三棱镜1、全息 光栅2、全息透镜3、 CMOS图像传感器及电路板4，入射平行光从三棱镜1的斜边入射，折射 到三棱镜下面的直角边。在这个直角边制作全息光栅2，使得衍射光束垂直于直角边出射， 在另一个直角边制作离轴全息透镜3，使衍射光束会聚入射到CM0S图像传感器4，这样，可 以实现指纹图像无畸变光学采集。 图2所示是半导体激光全息透镜微型指纹采集器各功能模块连接框图。电路板包 括单片机、逻辑编辑器EMP7128S、存储器RAM6116，逻辑编辑器EMP7128S输出控制信号到存 储器RAM6116进行传感器信息采集存储，然后将逻辑编辑器EMP7128S发控制信号给单片机 到存储器RAM6116中提取信息并处理，处理后信息通过USB接口送入PC机。 图3是AT89C51和RS232及RAM的连线图。采用Omnivision的0V9120图像传感 器芯片接收图像。采用Cypress公司带USB接口的微处理器AN2131作为总控制芯片和USB 数据传输芯片。采用Averlogic公司的A1422B用于图像输出。RAM6116是一个锁存器，它 将0V9120采集到的各像素点指纹图像信息储存起来。EMP7128S是系统的核心，在指纹图像 采集时控制RAM6116进行图像像素点的储存，同时，EMP7128S开始记数，当它记到所要的像 素点个数后停止控制RAM6116的锁存功能，转而控制单片机AT89C51 。 AT89C51是成像部分， 它将图像各个像素点联系起来，将图像还原。在本系统中AT89C51还有一个功能是与RS232 相连接，进行USB信号的转换，通过USB接口将图像传输到PC机上。
权利要求一种半导体激光全息透镜微型指纹采集器，其特征在于，包括三棱镜(1)、全息光栅(2)、全息透镜(3)、CMOS图像传感器及电路板(4)，入射平行光从三棱镜(1)的斜边入射，折射到三棱镜(1)下面的直角边，直角边下为全息光栅(2)，衍射光束垂直于直角边出射，在三棱镜(1)另一个直角边有离轴全息透镜(3)，使衍射光束会聚入射到CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器信号送入电路板处理。
2. 根据权利要求1所述半导体激光全息透镜微型指纹采集器，其特征在于，所述电路 板包括单片机、逻辑编辑器EMP7128S、存储器RAM6116，逻辑编辑器EMP7128S输出控制信号 到存储器RAM6116进行传感器信息采集存储，然后将逻辑编辑器EMP7128S发控制信号给单 片机到存储器RAM6116中提取信息并处理，处理后信息通过USB接口送入PC机。
专利摘要本实用新型涉及一种半导体激光全息透镜微型指纹采集器，入射平行光从三棱镜的斜边入射，折射到三棱镜下面的直角边，直角边下为全息光栅，衍射光束垂直于直角边出射，在三棱镜另一个直角边有离轴全息透镜，使衍射光束会聚入射到CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器信号送入电路板处理。成像质量较高，分辨率达到0.03mm，对比度达到250∶1；尺寸较小，体积为50*25*30mm；无图像畸变。
文档编号G06K9/24GK201527663SQ20092021229
公开日2010年7月14日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者应捷 申请人:上海理工大学