专利名称：基于漫反射原理的光学指纹采集头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学指纹采集头，特别涉及一种基于漫反射原理的光学指纹采集头。
背景技术：
现有的光学指纹采集头，比较典型的是采用全反射成像光学指纹采集头技术如ZL201010217947. X所披露的技术，其由三棱镜、导光板、透镜组、CMOS板及矩形塑料壳组件组成，矩形塑料壳组件上端装配棱镜、光源板，矩形塑料壳组件中段内装透镜组，矩形塑料 ·壳组件装配CMOS板，光源板与三棱镜指纹采集面邻近的一面平行，该面是磨砂毛面，该类型采集头的光源是采用典型的平面光源，所成的原始图像特点为背景为白，纹线为灰黑色。但是，经本发明人长期研究发现，全反射成像光学指纹采集头对干指纹采集效果较差，为了解决这个问题，在指纹采集面上贴上指纹软膜，但指纹软膜易于损坏及使用寿命较短，维护成本高，同时射向采集窗的外部自然光较强时，如夏天的阳光，对户外使用的采集头就有影响，造成指纹门锁有时不能正常采集验证，特别是对于干手指的指纹信息非常容易失真。这些问题极大制约了指纹信息采集产品应用市场的推广。
发明内容本发明为解决现有全反射光学指纹采集头对干指纹适应性差及在外部强光下采集图像效果差和漫反射光学指纹采集头在外部自然光或高温环境下外部红外线的干扰而引起的自动采集问题，开发了一种基于漫反射原理的光学指纹采集头，包括壳体，所述壳体内的光路上依次设置有光学传感器、微透镜、采集棱镜和红外线光源；其特征在于，所述采集棱镜为梯形棱镜，所述采集棱镜的背景腰面是光学黑面，所述红外线光源为点光源并设置在所述梯形棱镜的上底面位置，且所述上底面为磨砂面。由于所述采集棱镜的背景腰面是光学黑面，该光学黑底面可吸收从采集面射进来的外部光线以及内部光源漏出的光线，从而保证图像背景是完全黑色的，对干指纹成像有非常好的适应性。其次由于所述红外线光源为点光源并设置在所述梯形棱镜的上底面上，从而能够形成漫反射成像，而且由于所述上底面为磨砂面，从而使入射到棱镜的光线均匀分布。进一步的技术方案还可以是，在所述采集棱镜与所述微透镜之间设置有场镜。这样所述场镜与所述微透镜配合更加准确调整光路的光信号，其中所述的场镜能够大幅度地调整光路的焦距，而所述微透镜能够细微调整光路的焦距，从而达到精确、精准的效果。进一步的技术方案还可以是，所述红外线光源为点光源的波长λ范围为SOOnm IOOOnm0采用该波长范围的点光源产品不仅是技术最为成熟的民用产品而且也是价格相对便宜，适宜批量生产。进一步的技术方案还可以是，所述场镜或所述微透镜上设置滤光膜，所述滤光膜允许波长λ范围为780nm IlOOnm的红外光通过。这样可以滤除外部干扰性可见光。[0009]进一步的技术方案还可以是，在所述壳体的采集窗周边位置设置静电感应线圈，所述静电感应线圈与控制器电信号连接。这样可以感应活体手指的动作信号防止模拟指纹信号的错误输入，提高了产品的安全性。根据上述结构，可以形成基于漫反射光学原理的光学指纹信息采集头，不仅能够可靠地避免外部环境中的可见光对指纹信息的干扰从而导致的误读，而且也能使图像背景基本为黑色，手指的脊线和谷线信号明晰，大大提高了采集的准确性从而能够准确地识别干手指的指纹信号。由于本发明具有上述特点和优点，可以应用到基于指纹管理的锁具产品或信息采集系统中。
图I是应用本发明技术方案的所述采集棱镜的平面结构示意图；图2是应用本发明技术方案的所述光学指纹采集头的光路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对应用本发明技术方案的所述光学指纹采集头的具体结构作出说明。如图I和图2所示，指纹采集头，包括壳体I，所述壳体I内的光路上依次设置有光学传感器2、微透镜3、场镜4、采集棱镜5和红外线点光源6。图2中的虚线为红外线的路径方向示意图。其中，所述壳体I的一端设置采集窗7并且在所述采集窗7位置设置所述采集棱镜5的采集面54。如图I所示，所述采集棱镜5呈梯形，其上底面51为磨砂面并且在该点位置设置红外线点光源6，所述红外线点光源6在所述上底面51上形成漫反射光线。所述红外线点光源的波长λ范围为800nm lOOOnm。所述采集棱镜5的下底面为所述采集面54,供手指8放置其上从而采集手指8的指纹信息。所述采集棱镜5的背景腰面52是光学黑面。而与所述背景腰面52对应的腰面53是透光面。如图2所示，在所述壳体I上设置有光学传感器2，在所述光学传感器2的前方设置有微透镜3，在所述微透镜3与所述采集棱镜5之间再设置有场镜4。其中在所述微透镜3或场镜4上镀上一层滤光膜，用于过滤可见光，仅仅让波长λ范围为780nm IlOOnm的红外光线通过。所述微透镜3及采集棱镜5的材料都为常用玻璃，根据不同的玻璃材料，适当调整角度及光学元件位置即可。进一步的技术方案还可以是，在所述壳体I的采集窗7周边位置设置静电感应线圈(图中未画出)，所述静电感应线圈与控制器电信号连接。由于线圈与手指形成耦合电容，活体手指有血液流动，是带电的，因此，当活体手指靠近线圈时，线圈会产生模拟电压，通过静电感应芯片可以检测到模拟电压，从而知道有活体手指按压到采集窗上，这样可以感应活体手指的动作信号防止模拟指纹信号的错误输入，提高了产品的安全性。
权利要求1.基于漫反射原理的光学指纹采集头，包括壳体，所述壳体内的光路上依次设置有光学传感器、微透镜、采集棱镜和红外线光源；其特征在于，所述采集棱镜为梯形棱镜，所述采集棱镜的背景腰面是光学黑面，所述红外线光源为点光源并设置在所述梯形棱镜的上底面位置,且所述上底面为磨砂面。
2.根据权利要求I所述的基于漫反射原理的光学指纹采集头，其特征在于，在所述采集棱镜与所述微透镜之间设置有场镜。
3.根据权利要求2所述的基于漫反射原理的光学指纹采集头，其特征在干，所述红外线光源为点光源，其波长入范围为800nm lOOOnm。
4.根据权利要求2所述的基于漫反射原理的光学指纹采集头，其特征在干，所述场镜或所述微透镜上设置滤光膜，所述滤光膜允许波长入范围为780nm IlOOnm的红外光通过。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的基于漫反射原理的光学指纹采集头，其特征在于，在所述壳体的采集窗周边位置设置静电感应线圈，所述静电感应线圈与控制器电信号连接。
专利摘要基于漫反射技术的光学指纹采集头，包括壳体，所述壳体内的光路上依次设置有光学传感器、微透镜、采集棱镜和红外线光源；其特征在于，所述采集棱镜为梯形棱镜，所述采集棱镜的背景腰面是光学黑面，所述红外线光源为点光源并设置在所述梯形棱镜的上底面位置，且所述上底面为磨砂面。本发明涉及一种光学指纹采集头，特别涉及一种基于漫反射技术的光学指纹采集头。本发明主要解决现有全反射光学指纹采集头对干指纹适应性差及在外部强光下采集图像效果差和漫反射光学指纹采集头在外部自然光或高温环境下外部红外线的干扰而引起的自动采集问题，可以应用到基于指纹管理的锁具产品或信息采集系统中。
文档编号G06K9/00GK202758369SQ20122016819
公开日2013年2月27日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者曹国基, 崖少云, 朱定武 申请人:曹国基