一种活体生物特征采集装置的制作方法

本实用新型涉及光学技术以及电子技术领域，尤其涉及一种活体生物特征采集装置。

背景技术：

现有的生物识别技术，通常是通过光学传感器将手指的指纹进行拍照采集并进行成像，再将指纹信息发送至处理装置进行判断分析和比对，经过比对后，采集的指纹与已登记过的指纹相符，则提示通过指纹识别。然而，目前市面上出现了很多不同材质的假手指，例如橡胶、硅胶等材质的假手指。但现有的生物识别技术目前尚无识别假指纹的功能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种活体生物特征采集装置，旨在解决现有的生物识别技术无法识别假指纹的技术问题，可以有效识别假指纹。

本实用新型实施例提供一种活体生物特征采集装置，所述装置包括：壳体和设置在壳体内的图像获取装置；所述图像获取装置用于获取包含生物特征信息的图像，包括：顺应光路设置的棱镜、成像物镜、图像采集单元和光源，其中所述棱镜包括采集面、第一侧面和第二侧面，所述第一侧面的表面涂黑且设置有预置形状的小孔，所述第二侧面的表面未涂黑。

优选地，所述成像物镜包括：设置在所述第二侧面外侧的第一成像物镜，所述图像采集单元包括设置在所述第二侧面外侧的第一图像采集单元；所述光源发出的光线经所述棱镜的第一侧面进入所述棱镜；所述采集面上的生物体表面将所述光线的一部分反射到所述棱镜的第二侧面，并经所述第二侧面透射进入所述第一成像物镜；所述第一成像物镜，将所述反射进入的光线成像于所述第一图像采集单元上；所述第一图像采集单元，将成像结果作为分析图像输出。

优选地，所述成像物镜还包括：设置在所述第一侧面外侧的第二成像物镜，所述图像采集单元包括设置在所述第一侧面外侧的第二图像采集单元；所述光源发出的光线经所述棱镜的第二侧面进入所述棱镜，所述采集面上的生物体表面将所述光线的一部分反射到所述棱镜的第一侧面，并经所述第一侧面透射进入所述第二成像物镜，所述第二成像物镜，将所述透射进入的光线成像于所述第二图像采集单元上，所述第二图像采集单元，将成像结果作为常规图像输出；或者

所述光源发出的光线经所述棱镜的第二侧面进入所述棱镜，所述采集面上的生物体表面将所述光线的一部分反射到所述棱镜的第二侧面，并经所述第二侧面透射进入所述第一成像物镜，所述第一成像物镜，将所述透射进入的光线成像于所述第一图像采集单元上，所述第一图像采集单元，将成像结果作为所述常规图像输出。

优选地，所述光源分布在所述棱镜的四周，包括至少一个主光源点和至少一个辅光源点，所述主光源点用于获取所述常规图像，所述辅光源点用于获取所述分析图像。

优选地，在所述棱镜和所述成像物镜之间的光路设有所述反射镜组，所述反射镜组用于将经棱镜反射出的光线反射进入所述成像物镜。

优选地，所述反射镜组包括：第一反射镜组和第二反射镜组，所述第一反射镜组和所述第二反射镜组结构相同，相对于所述棱镜设置，其中，所述第一反射镜组包括：第一反射镜以及第二反射镜，所述第一反射镜与所述第二反射镜均为只有一个反射镜面的平面镜，所述经所述棱镜反射出的光线射出到所述第一平面反射镜上，所述第一平面反射镜将所述反射出的光线反射入所述第二平面反射镜上，经所述第二平面反射镜反射进入所述第一成像物镜。

优选地，所述第一平面反射镜与主光轴之间的倾角为30°～65°，所述第二平面反射镜与所述主光轴之间的倾角为39°～74°。

优选地，所述棱镜的纵截面呈三角形，所述三角形的顶角为32～64度角。

优选地，在所述外壳的壳体的下方与所述图像采集单元主板之间设有成像物镜底座，由所述壳体和所述图像采集单元主板上的定位孔和螺丝孔固定，所述成像物镜通过所述成像物镜底座固定在所述图像采集单元主板上。

优选地，所述棱镜的所述采集面与所述主光轴成17°～51°夹角。

优选地，所述装置还包括：挡光片；所述挡光片设置在所述成像物镜与所述图像采集单元之间。

本实用新型实施例提供的一种活体生物特征采集装置，通过使用棱镜获取包含生物特征信息的图像，并将该图像中的对比特征参数值与预置的特征参数值进行对比，判断该图像是否为活体生物特征的图像，可以有效识别假指纹。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种活体生物特征采集装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种活体生物特征采集装置中光线经过棱镜的光路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种活体生物特征采集装置中光线经过反射镜组反射的光路示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为实现预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种活体生物特征采集装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：壳体10和设置在壳体内的图像获取装置。图像获取装置用于获取包含生物特征信息的图像，包括：顺应光路设置的棱镜20、成像物镜、图像采集单元和光源，其中棱镜20包括采集面201、第一侧面203(图1未标示)和第二侧面202，第一侧面203的表面涂黑且设置有预置形状的小孔，第二侧面202的表面未涂黑。生物特征信息例如可以是指纹信息。

具体地，棱镜20的纵截面呈三角形，该三角形的顶角为32～64度角，优选为47～49度。采集面201用于检测是否有生物体表面位于采集面201的外表面。采集面201与主光轴成17～51°夹角，优选为32～36°。第一侧面203的表面上留有1*4毫米的小窗口不丝印涂黑。并且为了避免光线从棱镜20的顶面和底面发散出，可在该顶面和底面的表面涂覆有用于遮光的黑漆层。

进一步地，成像物镜包括：设置在第二侧面202外侧的第一成像物镜30，图像采集单元包括设置在第二侧面202外侧的第一图像采集单元50。如图2所示，光源60发出的光线经棱镜20的第一侧面203进入棱镜20；采集面201上的生物体表面将光线的一部分反射到棱镜20的第二侧面202，并经第二侧面202反射进入第一成像物镜30；第一成像物镜30，将反射进入的光线经过消畸变、色差后，成像于第一图像采集单元50上；第一图像采集单元50，将成像结果作为分析图像输出，如防假指纹图像。防假指纹图像的生成利用的是反射的原理。

进一步地，成像物镜还包括：设置在第一侧面203外侧的第二成像物镜(图中未示出)，图像采集单元包括设置在第一侧面203外侧的第二图像采集单元(图中未示出)。光源发出的光线经棱镜20的第二侧面202进入棱镜20；采集面201上的生物体表面将光线的一部分反射到棱镜20的第一侧面203，并经第一侧面203反射进入第二成像物镜；第二成像物镜，将反射进入的光线成像于第二图像采集单元上；第二图像采集单元，将成像结果作为常规图像输出。常规图像的生成利用的是反射的原理。

需要说明的是，也可以使用第一成像物镜30和第一图像采集单元50获取常规图像，也即该活体生物特征采集装置既可以使用两套成像物镜分别获取分析图像和常规图像，也可只使用一套成像物镜获取分析图像和常规图像。具体地，光源发出的光线经棱镜20的第二侧面202进入棱镜20，采集面201上的生物体表面将光线的一部分反射到棱镜20的第一侧面203，并经第一侧面203透射进入第一成像物镜30，然后第一成像物镜30将反射进入的光线成像于第一图像采集单元50上，再由第一图像采集单元50，将成像结果作为常规图像输出。

光源分布在棱镜20的四周，包括至少一个主光源点(图中未示出)和至少一个辅光源点60，主光源点用于获取常规图像，如图2所示，辅光源点60用于获取分析图像，即主光源点发出的光线经棱镜20的第一侧面203、采集面201、第二侧面202、第一成像物镜30、第一图像采集单元50并最终输出为分析图像，主光源点发出的光线经棱镜20的第二侧面202、采集面201、第一侧面203、第二成像物镜、第二图像采集单元并最终输出为常规图像。优选地，光源发出的光为白色光。

进一步地，在棱镜20和成像物镜之间的光路设有反射镜组，反射镜组用于将经棱镜20反射出的光线反射进入成像物镜。

具体地，反射镜组包括：第一反射镜组40和第二反射镜组(图中未示出)。

其中，如图3所示，第一反射镜组40包括：第一反射镜401以及第二反射镜402，第一反射镜401与第二反射镜402均为只有一个反射镜面的平面镜，经棱镜20反射出的光线射出到第一平面反射镜上，第一平面反射镜将反射出的光线反射入第二平面反射镜上，经第二平面反射镜反射进入第一成像物镜30。第一平面反射镜401与主光轴之间的倾角为30°～65°，优选为45°～60°。第二平面反射镜402与主光轴之间的倾角为39°～74°，优选为54°～59°。

第一反射镜组40和第二反射镜组结构相同，相对于棱镜20设置，第二反射镜组的结构可参考第一反射镜组40，此处不再赘述。

采用连续两个平面反射镜进行反射，光路呈折线，相比直线光路可以进一步明显缩短采集装置的纵向尺寸，实现小型化。

进一步地，在外壳的壳体的下方与图像采集单元主板之间设有成像物镜底座，由壳体和图像采集单元主板上的定位孔和螺丝孔固定，成像物镜通过成像物镜底座固定在图像采集单元主板上。

进一步地，光源是可见光LED光源，安装在图像采集单元的主板上，与棱镜20的第一侧面203或第二侧面202相对应。光源与图像采集单元共用一个主板和电源，可以进一步实现采集装置的小型化。并且，可见光LED光源可作为持续的光源，提供采集装置更长的使用时间。

光源的光线均匀地照射在棱镜20的采集面201，给按压在其上的手指照明，既不刺眼，又可避免指纹图像信息不能被图像采集单元充分识别转换，从而提高指纹采集的精确度和清晰度，显著提高采集质量和识别效率。

进一步地，主光源与第二图像采集单元在同一水平面上，辅光源点60与第一图像采集单元50在同一水平面上。在壳体10的下方与各图像采集单元的主板之间设有成像物镜底座70，由壳体10和各图像采集单元的主板上的定位孔和螺丝孔固定，以提高空间利用效率，节约成本，再进一步实现识别活体指纹的光学采集装置小型化。各成像物镜通过成像物镜底座70固定在各图像采集单元的主板上，可以提高识别活体指纹的光学采集装置的生产效率和进一步节约成本。

图像采集单元为彩色互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)光电转换器，图像采集单元的主板包括彩色CMOS芯片，以及，分别与彩色CMOS芯片连接的存储单元芯片、晶体振荡器、LDO、复位电路和数据通讯接口。其中，LDO还分别与存储单元芯片、数据通讯接口和光源连接。彩色CMOS芯片感光阵列上的光线中的物像即采集的指纹图像被转换成电信号，存储单元芯片主要用于存储指纹采集器的设计参数、采集指纹图像的大小，曝光度等参数。

彩色CMOS芯片是格科微电子(上海)有限公司出品的分辨率为200万像素的彩色传感器芯片GC2235。

进一步地，为了消除杂散光，使采集的指纹图像没有杂光干扰。该装置还包括挡光片80，挡光片80设置在成像物镜30与图像采集单元50之间。可以理解的，若存在成像物镜底座70，则设置在成像物镜底座70与图像采集单元50之间。

本实施例中的活体生物特征采集装置，一方面只需利用顺应光路设置的棱镜、成像物镜、图像采集单元和光源即可实现包含生物特征信息的图像的采集，因此具有体积小成本低的特点，另一方面通过在第一侧面的表面涂黑且设置有预置形状的小孔，将第二侧面的表面设置为不涂黑的结构，可有效识别假指纹。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。