专利名称：一种指纹识别光学系统的制作方法
技术领域：
一种指紋识别光学系统
1、 技术领域
本实用新型涉及一种指紋识别光学系统，尤其涉及指紋图像采集装置。
2、 背景技术
指紋具有唯一性和不变性，指紋识别装置广泛应用于指紋锁、考勤、门禁、计算机访问控制等。为提高指紋识别的清晰度，通常釆用指紋识别光学系统，指紋识别光学系统是通过照明系统将光照射到棱镜上的指紋识别面，人的指紋压在指紋识别面后，按照指紋的凸紋与凹紋的形状在光电传感器成像。
本案申请人曾经研制一指紋识别光学系统，其结构如图l所示，该指紋识别光学系统包括棱镜11、反射镜12、光学成像系统13和照明系统(图中未显示)，该棱镜ll包括供指紋接触的指紋识别面lll、全反射面112和出射面113，当人的手指接触到指紋识别面lll时，与指紋识别面111相接触所散射的光经过全反射面112反射后经出射面113射出棱镜11外部，然后通过棱镜11外部的反射镜12将所述的光线送入光学成像系统13进行处理。该种结构存在如下不足l)用于按压指紋的指紋识别面的面积小，其面积往往与手指的按压面积相当，因此使用者必须准确将手指按压到指紋识别面才能正确识别，使用不方便；2)一些棱镜在设计时即使增大指紋识别面的面积，方便使用者，但由于设计的光路不合理，导致整个棱镜的体积和厚度非常大，制造的材料增加，产品的成本也相应增加。
3、 发明内容
本实用新型的目的是提供一种指紋测量面积较大、使用方便、且体积小、结构紧凑、制造成本较低的指紋识别光学系统。本实用新型是通过如下技术方案来实现的一种指紋识别光学系统，包括棱镜、光学成像系统和照明系统，所
述的棱镜包括四个功能面指紋识别面，位于棱镜的顶面，与人的指紋 接触，从照明系统发出的光照射到指紋识别面，当光线遇到指紋凸出的 部分时指紋识别面上的全反射功能被破坏后散射出去，当光线遇到指紋 凹陷的部分，光线在指紋识别面上发生全反射；第一全反射面，位于棱
镜的底面，从指紋识别面散射的光线经过第一全反射面进行第一次全反
射；第二反射面，位于棱镜的右面，在第二反射面上安装有反光镜，从 第一全反射面过来的光线经过反光镜进行第二次反射；出射面，位于棱 镜的左面，从反光镜过来的光线经过出射面出去，进入光学成像系统。 本实用新型与现有技术相比具有如下优点当人的指紋按压在指紋 识别面上后，照明系统的光线照射到指紋识别面碰到指紋凸出的部分后 散射到第一全反射面，第一全反射面将该散射的光线全反射至第二反射 面上，光线在第二反射面的反光镜的作用下完成第二次反射，最终通过 出射面射出棱镜。由于经过两次的反射，折叠式光路的设计增加了棱镜 里面的光程，在同样体积和厚度的情况下，本实用新型的指紋识别面的 测量面积大幅增加，相当于手指按压面积的近4倍，使用更加方便；而 同等规格的测量面积情况下，体积和厚度较小，结构紧凑，耗材小，制 造成本低。
以上技术方案可通过以下措施作进一步改进 所述指紋识别面与第一全反射面是平行的。较容易保证指紋在不同
位置产生的光程一致，畸变更小，提高了分辨率。
所述的出射面与指紋识别面、第一全反射面是垂直的。 第二反射面连接指紋识别面和第一全反射面，第二反射面是倾斜
的，倾斜角度A范围是65° ~75° 。
所述的光学成像系统包括光电传感器和物镜组件。
所述的棱镜、光电传感器、物镜组件和照明系统安装在一外壳上。
图l是现有指紋识别光学系统的光路结构图； 图2是本实用新型的光路结构图； 图3是本实用新型的的结构示意分解图。 具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明
如图2及图3所示， 一种指紋识别光学系统，包括棱镜2、光学成 像系统和照明系统。所述的光学成像系统包括光电传感器4和物镜组件 5。棱镜2、光电传感器4、物镜组件5和照明系统(图未示)安装在一 外壳6上。
所述的棱镜2包括四个功能面指紋识别面21、第一全反射面22、 第二反射面23和出射面24。指紋识别面21位于棱镜2的顶面，与人的 指紋接触，从照明系统发出的光照射到指紋识别面21,当光线遇到指紋 凹陷的部分，光线在指紋识别面21上发生全反射，当光线遇到指紋凸 出的部分时指紋识别面21上的全反射功能被破坏后散射出去，第一全 反射面22位于棱镜2的底面，第一全反射面22与指紋识别面21平行， 从指紋识别面21散射的光线经过第一全反射面22进行第一次全反射； 第二反射面23位于棱镜2的右面，第二反射面23连接指紋识别面21 和第一全反射面22,第二反射面23是倾斜的，第二反射面23与指紋识 别面21的夹角A为的范围65。 ~75° 。在第二反射面23上安装有反光 镜3，从第一全反射面22过来的光线经过反光镜3进行第二次反射；出 射面24位于棱镜2的左面，其与指紋识别面21、第一全反射面22是垂 直的，从反光镜3过来的光线经过出射面24出去，出射的光线进入光 学成像系统进行处理。
所述的外壳6包括底座61和上盖62，棱镜2安装在底座61的空腔 611内，上盖62安装在底座61顶面上，棱镜2的指紋识别面21从上盖 62设置的窗口 621外露出来。光学成像系统安装在棱镜2的左侧，物镜组件5位于出射面24与光电传感器4之间，光电传感器4可以是CMOS 图像传感器。
本实用新型的原理是指紋识别时，手指按在棱镜2的指紋识别面 21上，从照明系统发出的光照射到指紋识别面21。光线遇到指紋凸出 的部分时指紋识别面21上的全反射功能被破坏后散射出去，而光线遇 到指紋凹陷的部分，光线在指紋识别面21上发生全反射。从指紋识别 面21散射的光线经过第一全反射面22进行第一次全反射。从第一全反 射面22过来的光线经过第二反射面23上的反光镜3进行第二次反射， 从反光镜3过来的光线经过出射面24出去，进入光学成像系统的物镜 组件5，利用光学成像系统以形成指紋的形状。光线遇到指紋凹陷的部 分，光线在指紋识别面21上发生全反射，从出射面24看，指紋凹陷的 部分由于没有光线照射出来，形成黑的图像；光线遇到指紋凸出的部分 时指紋识别面21上的全反射功能被破坏后散射出去，经过第一全反射 面22、反光镜3进行二次反射，从出射面24看，指紋凸出的部分有光 线照射出来，形成光亮的白色图像。
权利要求1、一种指纹识别光学系统，包括棱镜(2)、光学成像系统和照明系统，其特征在于所述的棱镜(2)包括四个功能面(I)指纹识别面(21)，位于棱镜(2)的顶面，与人的指纹接触，从照明系统发出的光照射到指纹识别面(21)，当光线遇到指纹凸出的部分时指纹识别面(21)上的全反射功能被破坏后散射出去，当光线遇到指纹凹陷的部分，光线在指纹识别面(21)上发生全反射；(II)第一全反射面(22)，位于棱镜(2)的底面，从指纹识别面(21)散射的光线经过第一全反射面(22)进行第一次全反射；(III)第二反射面(23)，位于棱镜(2)的右面，在第二反射面(23)上安装有反光镜(3)，从第一全反射面(22)过来的光线经过反光镜(3)进行第二次反射；(IV)出射面(24)，位于棱镜(2)的左面，从反光镜(3)过来的光线经过出射面(24)出去，进入光学成像系统。
2、 根据权利要求l所述的一种光学指紋采集装置，其特征在于所述 指紋识别面(21)与第一全反射面(22)是平行的。
3、 根据权利要求2所述的一种光学指紋采集装置，其特征在于所述 的出射面(24)与指紋识别面(21)、第一全反射面(22)是垂直的。
4、 根据权利要求1或2或3所述的一种指紋识别光学系统，其特征在 于第二反射面(23)连接指紋识别面(21)和第一全反射面(22),第二 反射面(23)是倾斜的，倾斜角度A范围是65° ~75 ° 。
5、 根据权利要求4所述的一种指紋识别光学系统，其特征在于光学 成像系统包括光电传感器(4)和物镜组件(5)。
6、 根据权利要求5所述的一种指紋识别光学系统，其特征在于棱镜 (2)、光电传感器(4)、物镜组件(5)和照明系统安装在一外壳(6)上。
专利摘要一种指纹识别光学系统，包括棱镜(2)、光学成像系统和照明系统，所述的棱镜(2)包括四个功能面指纹识别面(21)，位于顶面，与人的指纹接触，从照明系统发出的光照射到指纹识别面(21)；第一全反射面(22)，位于棱镜的底面，从指纹识别面(21)散射的光线经过第一全反射面(22)进行第一次全反射；第二反射面(23)，位于棱镜(2)的右面，在第二反射面(23)上安装有反光镜(3)，从第一全反射面(22)过来的光线经过反光镜(3)进行第二次反射；出射面(24)，位于左面，从反光镜(3)过来的光线经过出射面(24)出去，进入光学成像系统。它测量面积较大、使用方便、且体积小、结构紧凑、制造成本较低。
文档编号G06K9/00GK201274054SQ20082020170
公开日2009年7月15日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者贾怀昌 申请人:贾怀昌