用于生物识别测量装置的照明透镜的制作方法_2

文档序号:9233166阅读:来源:国知局
学轴之间的交点之间测得的照明距离沿着反射镜的轴能在15cm到25cm之间;
[0033]-照明透镜反射镜的轴和形成图像采集方向的光学轴之间的角度在24°到44°之间;以及
[0034]-发光二极管能被调整成适于产生闪光,每一次闪光至少具有2W(瓦特)功率,所述闪光的延续时长小于0.4ms (毫秒)。基于这些条件,图像采集装置能够在每次闪光时提供能够用于生物识别测量的图像。
【附图说明】
[0035]通过阅读下列作为非限制性实例的实施例的说明并参考下列附图,本发明的其他特点和优势将显而易见,其中:
[0036]-图1到7为根据本发明的同一照明透镜的投影和透视图;以及
[0037]-图8为根据本发明的用于采集皮肤打印的生物识别测量装置的简图。
[0038]为清晰起见,各图中画出的元件的尺寸既不是真实尺寸也不与真实尺寸成比例。此外,不同附图中相同的附图标记表示相同元件或是具有相同功能的元件。
【具体实施方式】
[0039]根据图1到7,根据本发明的照明透镜由匀质、透明且对可见光具有折射力的材料块体10构成。例如,其能是聚甲基丙烯酸甲酯块体、或PMMA块体,其中块体的一个面被制成可反射的,例如通过对该面金属喷镀。众所周知,PMMA对可见光和红外光,相当于波长在0.36“111(微米)到1.0 μπι之间,的折射率近似在1.48到1.51之间。
[0040]附图1到7中的附图标记具有下列含义:
[0041]I光的进口面
[0042]2中间面
[0043]3光的出口面
[0044]4a和4b用于固定照明透镜的部分,对本发明来说是可选的
[0045]5a和5b螺柱,同样是可选的
[0046]两部分4a和4b位于块体10的两个相对侧面并且其目的在于促使块体10固定至外部支撑。根据外部支撑,两部分4a和4b可能具有任意形式并且具有穿孔。
[0047]在两个相对侧面中间,块体10被多个表面限定,包括进口面1、中间面2以及出口面3,它们具有光学功能。面I到3被布置成便于光线能够通过进口面I进入块体10、在块体10内中间面2上被反射,然后通过出口面3射出。
[0048]进口面I能具有任意形式,但是优选的其适于增加进入块体10的光量。尤其是,进口面I能根据布置在该进口面I反向的光源的发射区域的形式进行调整。例如,进口面I能是平面的和矩形的,具有15.2_(毫米)乘7.6_的尺寸,当光源是发光二极管(LED)时,其发射区域是平面的,具有4.6mm乘2.6mm的尺寸。螺栓5a或5b能位于进口面I的两侦牝以便确定光源相对于块体10的位置。优选的,它们被布置成以便光源的发射区域相对于进口面I在中心。它们可以被其他适于应用的光源模型,且适于满足相对于块体10放置光源的精确度的形式替代。尤其是,通过减少将光源位置连接至块体10的不同部件的数量能更容易的得到这种精确度。此外,螺栓5a和5b,或者所使用的等价形式,可有利地设计成便于保持光源发射区域和块体10进口面I之间的间隔。为此,各个螺栓5a或5b能在底部具有肩部,该底部防止光源在肩部的高度内远离块体10。例如该肩部高度能是1.2mm。一般来说,光源发射区域和块体10进口面I之间的间隔能被固定在0.1mm到3mm之间。
[0049]中间面2具有反射涂层使其对射入块体10内面2上的光线具有镜子的功能。该反射涂层能通过金属喷镀制成,例如在面2上沉积铝。在本发明的上下文中,金属喷镀指储存任意形式的对由光源产生的辐射的波长产生高光反射系数的薄层。该定义还包括多堆不同材料层,其作用是产生高光反射。例如,对被反射到靠近中间面2中心点的光线以及540nm (纳米)的波长的反射系数能高于95%。
[0050]在图1到7的实施例中,中间面2所具有的形状为部分回转抛物面,其中轴用R标注(图7)。这样,从抛物面的焦点F射出的光线,考虑到进口面I的反射,当其在中间面2上反射后平行于轴R。换句话说,由中间面2构成的反射镜具有瞄准仪效果。回转抛物面能具有半径,也被称为抛物面半径,或抛物面参数或圆锥参数,在30.5mm左右。面2在连接块体10的两个侧边的方向上的宽度能接近30mm。如本发明所示的实施例中,抛物面部分形成的面2使得光线从焦点F发出并且在块体10的中间面2反射,与轴R,在反射前,形成近似在20。(图7中a min)到105。(a max)之间的角度。
[0051]进口面I能相对于轴R(图7)近似倾斜22°,并且螺栓5a和5b被设计成以便于保持有关照明透镜的光源发光区域靠近焦点F。
[0052]根据本发明,出口面3具有在互相垂直且平行于出口面3的两个方向上不同的两个曲率值。因此,出口面3由像散非零的屈光表面构成。例如,出口面3能具有两个曲率半径分别等于50mm (图4)和85mm (图7),对应两个屈光力值-10屈光度和-5.7屈光度。因此,出口面3对图7中平面内包含的光线和该图中垂直于该平面的平面中的其他光线具有不同的发散折光力。从焦点F发出的且具有初始圆截面的光束因此将在穿过出口面3后具有垂直于图7中的平面延伸的横截面。
[0053]图8是使用根据图1到7的照明透镜的生物识别测量装置的剖面图。尽管这种透镜能有利地应用在不同标准的生物识别测量装置中,但以皮肤打印摄影为例。
[0054]图8中标出的附图标记具有下列含义:
[0055]100皮肤打印采集装置
[0056]101手指通道区域
[0057]102照明总装
[0058]10形成照明透镜的透明材料块体
[0059]11发光二极管
[0060]12发光二极管的发射区域
[0061]13图像采集装置
[0062]14透明窗口
[0063]15手通道区域盖子
[0064]16瞄准投影系统
[0065]光学块体10和发光二极管11 一同形成照明总装102。发光二极管11的发射区域12的中心点叠加在透镜10的焦点F上,例如如上所述的使用螺栓5a和5b的方式。S表示照明总装102产生的光束的中心光线,以及R仍表示回转抛物面的轴,其定义了块体10的中间面2的形式。光线S叠加在轴R上。上述对照明透镜的数值,以及当发光二极管11的发射区域12是近似长4.6_及宽2.6mm的矩形时,可能获得大于或等于70%的光收集率。
[0066]上述发射区域12的长度和宽度之比近似为1.8,同时需要的光束具有近似1.4的膨胀系数。为此,块体10的出口面3用最小横向尺寸平行于其方向产生光束横向膨胀。
[0067]照明总装102产生的光束直接通过窗口 14进入区域101。窗口 14和盖子15界定出区域101,其中使用者伸入手指末端以便于其皮肤纹路被装置13采集成图像。
[0068]照明总装102能产生充分强烈的光束,且装置13在必须是较短甚至非常短的曝光期间内具有足够高的光强度。例如,发光二极管11产生4W(瓦特)的闪光对0.2mm(毫秒)来说足够获得用于指纹打印识别的图像。光学块体10的出口面3和区域101之间的照明距离能在15cm到25cm之间。在这些条件下,使用者手指皮肤纹路的图像采集与图8中垂直于平面的手的横向移动相兼容。因此,其满足使用者把手指穿过区域101以获得指纹图像,且图像质量满足要求。可选的,图像质量可能进一步通过适当的软件处理得到改进。尤其是,上述操作条件与使用者手横向穿过区域101的速度相兼容,可能高达0.5到Im.?ΓΗ米每秒)。因此,该装置可能采集“一闪而过”的使用者的指纹,同时提供满足要求的图像质量。
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