专利名称：指纹采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种指纹采集器，即摄取活体指纹信息的装置。
技术和经济的不断发展，个人身份的识别已变得越来越重要，而在各种不同的身份识别方法中，利用活体指纹来进行身份识别的方法则是一种举世公认的既简单方便，又安全可靠的识别方法。它们可以被广泛地应用于诸如金融、证券、保险、网络信息服务等行业，以及单位考勤、通道控制、物业管理等诸多领域。因此，利用活体指纹来进行个人身份识别的产品的研制具有广泛的意义，必将带来巨大的社会效益和经济效益。
活体指纹采集器是指纹识别系统的前端设备，是活体指纹身份鉴别过程中不可缺少的关键部分之一。目前，国内外已经有少量此类产品上市。例如在申请号为96241451.4、专利名称为《指纹卡》的中国专利中就提到一种类似装置(见该专利图2及说明书第3页)，它可以将指纹隆起的高度信息转化为图象的灰度变化，再将其转化为电视信号送到指纹图象处理系统。但这种现有的指纹采集器存在一种缺点，即其光学系统——采集棱镜会对图象带来梯形失真和单向压缩，对这些失真在后续设备中用软件插补来校正。但这种方法一是系统复杂、成本高，二是软件校正易造成指纹特征丢失。
本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提供一种指纹采集器，减少失真，且降低系统复杂性，减少成本。
本实用新型实现上述目的的方案是一种指纹采集器，包括光源、光学系统、光电转换器，所述光学系统包括一个采集棱镜，它是一个沿光路方向位于光源后面的三棱镜，其特征是所述光学系统还包括有沿光路方向放于采集棱镜后面并依次同轴排列的校正棱镜、补偿棱镜、摄影物镜；其中在过光轴的截面上，校正棱镜截面为三角形，补偿棱镜截面为梯形，二者的摆放位置和方向使光线向靠近光源的方向折弯。
由于采用了以上的方案，采用了独特的光学设计，通过校正棱镜校正梯形失真，通过补偿棱镜校正单向压缩，从而减小了失真。用光学系统进行校正与软件校正相比，指纹特征丢失大大减少。
图1是指纹采集器的原理及连接示意示意图。
图2是一种现有的指纹采集器示意图。
图3是本实用新型实施例指纹采集器的光学系统示意图。
图4是本实用新型实施例结构示意图。
图5是本实用新型实施例电器连接示意图。
图6是本实用新型实施例光源驱动电路示意图。
图7是本实用新型实施例图象成象过程中失真与校正过程示意图。
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1是指纹采集器的原理及连接示意示意图，其中大方框部分就是指纹采集器1。它采集活体手指8的指纹信息，通过连接线传至视频解码电路6、计算机7，进行识别等处理。本实用新型只涉及大方框部分，即采集器1。图2是现有技术中一个指纹采集器示意图。它包括光源12、光学系统13、光电转换设备14，其中光学系统13就是一个采集棱镜，光电转换设备14是一个CCD摄像机。
实施例一见图3、4，所示指纹采集器包括光源12、光学系统13、光电转换器14，所述光学系统包括一个采集棱镜32，它是一个沿光路方向位于光源12后面的三棱镜；所述光学系统13还包括有沿光路方向放于采集棱镜32后面并依次同轴排列的校正棱镜33、反射镜34、补偿棱镜35、摄影物镜36；其中在过光轴的截面上，校正棱镜33截面为三角形，补偿棱镜35截面为梯形，反射镜34为一平面镜。校正棱镜33、反射镜34、补偿棱镜35的摆放位置和方向使光线向靠近光源12的方向折弯。
其中光源12采用一种高发光强度的红色LED阵列，由光源驱动电路11(就是一个可调稳压电路)对其供电，见图6。由于光源12及光电转换器14(本例中是CCD摄象电路，见下文)等部件的指标和参数的离散性，所以通过调整对发光体(本例中的LED)的供电电压来调整发光体的发光强度，以实现系统的统一性。
光学系统见图3。其中采集棱镜32将活体指纹信息采入光路中，但它会给图象带来梯形失真和单向压缩，图象变化示意图见图7中的a到b。校正棱镜33主要作用为校正梯形失真，校正后图象的变化见图7中的b到c，相当于带来一个梯形失真的逆变换。补偿棱镜35的主要作用为校正单向压缩，相当于带来一个单向压缩的逆变换，校正效果示意见图7中的c到d。另外，上述校正还将指纹图象的长宽尺寸调整到与CCD靶面尺寸几乎完全吻合，使CCD器件的有效像素得以充分利用，可提高图象的分辨率。
为实现上述校正，校正棱镜33为三棱柱，补偿棱镜35为四棱柱；在过光轴的截面上，校正棱镜33截面为三角形，补偿棱镜35截面为梯形。
光路中的反射镜34是一个平面镜，其作用是将光路转折，使产品结构紧凑，体积小。
光电转换器14采用CCD摄象机，其靶面位于光学系统的像面37处，获取的视频信号通过与计算机连接的可编程视频解码电路6转换成适用于计算机处理的图像数据后供计算机7进行后续处理。其外部电器连接示意图见图5。光电转换器14也可以用其他能将光信号转化为电信号的设备，例如数码相机、光电管阵列等。
为了便于安装并使光路稳定，事先确定好各镜的位置和角度，并用模具制造的支架9将它们精确定位(图4)。所述光源12、光学系统13依次固定于支架9上。为弥补各零件的制造误差对光学系统带来的影响，将反射镜34设计成角度可调式的，将CCD传感器(即光电转换器14)设计成位置可调式的。
本实施例的详细结构参见图4。图中其余标号如下15是DB9插座，91是外壳上部，92为外壳下部，52为信号电缆，53为电源线，54为信号线，55为三芯插座，56为二芯插座。
实施例二本例中，去掉了实施例一中的反射镜34，这样光路没有折返，补偿棱镜35和摄影物镜36直接放于校正棱镜33之后(图略)，按光路沿光光轴方向排列。此例同样可以实现失真校正，但不够紧凑。
权利要求1.一种指纹采集器，包括光源(12)、光学系统(13)、光电转换器(14)，所述光学系统包括一个采集棱镜(32)，它是一个沿光路方向位于光源(12)后面的三棱镜，其特征是所述光学系统(13)还包括有沿光路方向放于采集棱镜(32)后面并依次同轴排列的校正棱镜(33)、补偿棱镜(35)、摄影物镜(36)；其中在过光轴的截面上，校正棱镜(33)截面为三角形，补偿棱镜(35)截面为梯形，二者的摆放位置和方向使光线向靠近光源(12)的方向折弯。
2.如权利要求1所述的指纹采集器，其特征是在所述校正棱镜(33)和补偿棱镜(35)之间还有一个反射镜(34)，放置于使光线向靠近光源(12)方向折弯的位置和方向。
3.如权利要求1或2所述的指纹采集器，其特征是所述光源(12)、光学系统(13)依次固定于支架(9)上。
专利摘要本实用新型公开一种指纹采集器,包括光源、光学系统、光电转换器,光学系统包括有沿光路方向并依次同轴排列的采集棱镜、校正棱镜、补偿棱镜和摄影物镜;其中在过光轴的截面上,校正棱镜截面为三角形,补偿棱镜截面为梯形,其摆放位置和方向使光线向靠近光源的方向折弯。光路中还可以放置反射镜,使光线方向转折,以减小采集器体积。本装置采集失真小,制造成本低,且体积小。
文档编号A61B5/117GK2366045SQ9920167
公开日2000年3月1日 申请日期1999年1月27日 优先权日1999年1月27日
发明者朱健吾, 钮旋, 陈静 申请人:深圳红光奥康光电有限公司