专利名称：一种扁平指纹采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于指纹图像捕获识别术领域，具体涉及一种扁平传感器结构指纹采集器。
背景技术：
光学指纹采集仪利用光线在界面上因手指接触时脊线谷线差异造成的光学差异形成图像并采集。在光学指纹采集器中，光源的安装位置不仅会影响指纹采集器整体尺寸的大小，还会影响最后采集到的指纹图像的成像效果。现有技术中，光源通常放置于采集棱镜的下边或侧下边(参见图1)，光源43放置在采集棱镜44的下底边会增加采集仪的厚度，增加指纹采集器的体积；光源41放置于采集棱镜42的侧下边时，由于光源面的光线会在棱镜内部反复反射，若要避开光源41的反射区域，则要增加棱镜采集面的宽度，从而增加采集棱镜42的体积，加大指纹采集器的尺寸。如图2所示，光源13安装在采集棱镜12下底边或侧下边，光源13发出的光照射到第二反射面上会在指纹图像16前面叠加一个明显的光晕15，影响指纹图像的效果。同时，光源13照射到第二反射面上的光将破坏暗背景环境，指纹图像的背景颜色被照亮，从而使干手指的成像效果变差。在专利号为201020100724. O的专利中，采用在棱镜直腰面一侧安装黑色空腔的方案，由黑色腔体来吸收光线，提高了成像质量，然而，在采集棱镜相同体积的情况下，黑色空腔会增加指纹采集器的整体体积，加上黑色空腔后若要减小指纹采集器的体积就只能减小采集棱镜纵向长度，采集棱镜纵向长度的减小会缩小图像传感器的可采集面积，从而影响指纹识别效果。
发明内容为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种扁平指纹采集器包括上盖、外壳、采集棱镜、光源、成像装置、电路板和底座，所述采集棱镜为直角梯形棱镜，所述采集棱镜包括位于采集棱镜的上表面的指纹采集区域，位于采集棱镜侧面的光入射面，位于采集棱镜下底面的第一反射面，位于采集棱镜斜腰面的第二反射面和位于采集棱镜直腰面的光出射面，其特征在于，所述光源安装在底座侧面并与采集棱镜的侧面紧贴，所述光源与电路板电性连接。所述第一反射面的大小，使得接收到的从指纹采集区域上出射的所有光线能够依次经第一反射面和第二反射面的反射从光出射面出射。所述采集棱镜光出射面中心有一圆形区域，光出射面除圆形区域外全部涂黑；所述圆形区域大小，使得来自第二反射面反射的来自第一反射面的光线全部从圆形区域内出射。所述采集棱镜下底面除第一反射面外全部用黑漆涂黑。所述上盖由壳体和指纹采集窗口构成；指纹采集区域的尺寸与指纹采集窗口大小相匹配。[0009]所述上盖与底座安装在外壳上。所述底座由安装采集棱镜的棱镜空腔、安装光源的光源空腔和安装成像装置的装置空腔组成，光源空腔与装置空腔之间的底座中心部位有一圆形开孔；所述棱镜空腔的形状尺寸与采集棱镜的形状尺寸相匹配，采集棱镜安装在棱镜空腔内后，采集棱镜的光出射面中心圆形区域的大小与所述圆形开孔相对应。所述圆形开孔用于将光出射面中心圆形区域出射的光线透射到成像装置，圆形开孔的形状大小与成像装置的尺寸相匹配，所述光出射面中心圆形区域的中心位置、圆形开孔的中心位置、成像装置的成像中心位置与第二反射面出射光的光轴中心在一条直线上。所述成像装置由透镜组和图像传感器构成，所述透镜组为定焦透镜模组，所述图像传感器为CMOS传感器，图像传感器垂直于采集棱镜的直腰面，安装于电路板上，所述成像装置的成像中心、圆形开孔的中心、光出射面中心圆形区域的中心和第二反射面的光轴中心在一条直线上。 所述电路板安装在底座上，靠近采集棱镜直腰面一侧。本实用新型将光源安装在采集棱镜侧面，使指纹采集器的整体体积减小；光照射在采集面上的均匀性更好，不会产生破坏指纹成像的暗背景环境的光晕，从而使干手指成像效果好。CMOS图像传感器垂直于采集棱镜直腰面，便于直接拍摄，减小空间、减小装配难度。在光源空腔与装置空腔之间的底座中心部位开孔，让光线通过开孔透射到CMOS图像传感器，不需要额外提供光源照亮定位点。同时开孔可作为定位点，而且定位点无需特殊工艺处理。满足市面上对光学指纹采集器小型化的要求。
图I为现有技术的光源位置图；图2为现有技术的光路图；图3为本实用新型的立体图；图4为本实用新型的安装示意图；图5为本实用新型的剖面光路图；图6为本实用新型的光照示意图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本实用新型的优选实施例，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。参见图3、图4、图5、图6，一种扁平指纹采集器包括上盖I、外壳2、采集棱镜3、光源4、成像装置5、电路板6、底座7。上盖I由壳体A和指纹采集窗口 B构成，指纹采集窗口 B的大小可根据通常情况下人体手指的大小来设定，作为优化设计，还可将指纹采集窗口 B根据人体工学设置成便于引导和限定使用者进行指纹采集时手指按压的凹形或凸台。上盖I安装在外壳2上，提供指纹采集的有效区域，引导手指按压。采集棱镜3为直角梯形棱镜，包括指纹采集区域31、第一反射面32、第二反射面33、光出射面34和光入射面35。采集棱镜3的大小可以根据用户的需要最小化设置。指纹采集区域31为采集棱镜3的上底面靠近采集棱镜直腰面部分，用于用户进行指纹采集时按压手指，指纹采集区域31的尺寸与指纹采集窗口 B大小相匹配。光入射面35为采集棱镜3的侧面，第一反射面32位于采集棱镜3的下底面，第一反射面32的大小，使得接收到的来自指纹采集区域31的光线经第一反射面32和第二反射面33，从光出射面34中心圆形区域36全部出射。采集棱镜的下底面除第一反射面32以外的区域全部涂黑。第二反射面33位于采集棱镜3的斜腰面上，用于将来自第一反射面32的光线反射到光出射面34中心圆形区域36。光出射面34中心圆形区域36的大小，用于将第二反射面33接收到的来自第一反射面32接收到的来自指纹采集区域31的光线全部出射。采集棱镜3的光出射面34除圆形区域36外全部涂黑，提供指纹图像采集的暗背景环境，使采集到的指纹图像更清晰。底座7由安装光源4的光源空腔C，安装采集棱镜3的棱镜空腔D和安装成像装置的装置空腔E组成，光源空腔C与装置空腔E之间的底座7中心部位有一圆形开孔F ;光源空腔C的大小与光源4的尺寸吻合,棱镜空腔D的大小和采集棱镜3的尺寸相匹配,底座7安装在外壳2上。本实施例中，让光线通过圆形开孔F透射到CMOS图像传感器，不需要额外提供光源照亮定位点。同时圆形开孔F可作为定位点，而且定位点无需特殊工艺处理。 光源4为点光源或面光源，本实施例中，光源4安装在采集棱镜3的侧面，光从采集棱镜3的侧面入射，将采集到的指纹图像经第一反射面32、第二反射面33，从光出射面34中心圆形区域36全部出射。将光源4安装于采集棱镜3的侧面，光照射在采集面上的均匀性更好，不会产生破坏指纹成像的暗背景环境的光晕，从而使干手指成像效果好。成像装置5为由透镜组和图像传感器构成，所述透镜组为定焦透镜模组，所述图像传感器为CMOS传感器，用于将透镜组汇聚的光线成像。图像传感器垂直于采集棱镜3的直腰面，安装于电路板6上，所述成像装置5的成像中心和圆形开孔F的中心在一条直线上，便于直接拍摄，减小空间、减小装配难度。安装时，采集棱镜3安装在底座7的棱镜空腔D内，光出射面34中心圆形区域36与底座7的圆形开孔F相对应，可采用在采集棱镜3侧面不打光部分与底座7相接的地方胶粘使二者固定，电路板6安装在底座7的尾部靠近采集棱镜3直腰面一侧，并通过螺钉固定在底座7上。光源4安装在底座7的光源空腔C内，与安装在棱镜空腔D内的采集棱镜的光入射面35紧贴，并与电路板电性连接，由电路板6控制发光。成像装置5安装于底座7的装置空腔E内，与圆形开孔F相对应，并固定在电路板6上。本实施例的成像原理为光源发出的光线照射到采集面上，照射在谷线处大于全反射角的光线在采集棱镜3内部的上下两个表面发生全内反射，照射在脊线处大于全反射角的光线因脊线的紧密接触改变了全反射条件，一部分被手指耦合吸收，一部分发生漫反射，漫反射光线照射到第一反射面32上。第一反射面32将接收的脊线处反射的光线反射到第二反射面33上，第二反射面33将来自第一反射面32的光线反射到光出射面34中心圆形区域36，成像装置5接收到从光出射面34中心圆形区域36透射出来的光线成像，从而得到一副脊线处较亮谷线处较暗的指纹图像。本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本实用新型的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本实用新型的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
权利要求1.一种扁平指纹采集器，包括上盖、外壳、采集棱镜、光源、成像装置、电路板和底座，所述采集棱镜为直角梯形棱镜，所述采集棱镜包括位于采集棱镜的上表面的指纹采集区域，位于采集棱镜侧面的光入射面，位于采集棱镜下底面的第一反射面，位于采集棱镜斜腰面的第二反射面和位于采集棱镜直腰面的光出射面，其特征在于，所述光源安装在底座侧面并与采集棱镜的侧面紧贴，所述光源与电路板电性连接。
2.根据权利要求I所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述第一反射面的大小，使得接收到的从指纹采集区域上出射的所有光线能够依次经第一反射面和第二反射面的反射从光出射面出射。
3.根据权利要求I所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述采集棱镜光出射面中心有一圆形区域，光出射面除圆形区域外全部涂黑；所述圆形区域大小，使得来自第二反射面反射的来自第一反射面的光线全部从圆形区域内出射。
4.根据权利要求I至3任意一个所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述采集棱镜下底面除第一反射面外全部用黑漆涂黑。
5.根据权利要求I所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述上盖由壳体和指纹采集窗口构成；指纹采集区域的尺寸与指纹采集窗口大小相匹配。
6.根据权利要求I所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述上盖与底座安装在夕卜壳上。
7.根据权利要求I所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述底座由安装采集棱镜的棱镜空腔、安装光源的光源空腔和安装成像装置的装置空腔组成，光源空腔与装置空腔之间的底座中心部位有一圆形开孔；所述棱镜空腔的形状尺寸与采集棱镜的形状尺寸相匹配，采集棱镜安装在棱镜空腔内后，采集棱镜的光出射面中心圆形区域的大小与所述圆形开孔相对应。
8.根据权利要求6所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述圆形开孔用于将光出射面中心圆形区域出射的光线透射到成像装置，圆形开孔的形状大小与成像装置的尺寸相匹配，所述光出射面中心圆形区域的中心位置、圆形开孔的中心位置、成像装置的成像中心位置与第二反射面出射光的光轴中心在一条直线上。
9.根据权利要求7所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述成像装置由透镜组和图像传感器构成，所述透镜组为定焦透镜模组，所述图像传感器为CMOS传感器，图像传感器垂直于采集棱镜的直腰面，安装于电路板上，所述成像装置的成像中心、圆形开孔的中心、光出射面中心圆形区域的中心和第二反射面的光轴中心在一条直线上。
10.根据权利要求I所述的一种扁平指纹采集器，其特征在于，所述电路板安装在底座上，靠近采集棱镜直腰面一侧。
专利摘要本实用新型提供的一种扁平指纹采集器包括上盖、外壳、采集棱镜、光源、成像装置、电路板和底座，其特征在于，所述光源安装在采集棱镜的侧面，光从采集棱镜的侧面入射，将采集到的指纹图像经第一反射面、第二反射面、光出射面反射到成像装置成像；光源安装在采集棱镜的侧面，光照射在采集面上的均匀性更好，不会产生破坏指纹成像的暗背景环境的光晕，从而使干手指成像效果好。光源安装在采集棱镜侧面，不仅降低了指纹采集器的厚度，减小了指纹采集器的整体体积，满足市面上对指纹采集器小型化的要求；同时也改善了指纹图像在指纹采集器上的成像效果。
文档编号G06K9/00GK202748805SQ201220423349
公开日2013年2月20日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者杨逸, 宋兆川 申请人:成都方程式电子有限公司