專利名稱:大視場無畸變掌紋采集裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型屬于光學技術領域,涉及一種掌紋圖像采集技術,具體地說,是一種用于掌紋采集的攝像光學裝置。
背景技術:
現在已有多種指紋圖像采集系統,但都只適用于采集面積較小的情況。這類系統只能滿足線視場較小的情況下的使用要求,對于線視場較大的情況,成像質量不能滿足使用要求,如“大視場無畸變指紋識別光學系統”(CN2335156),該系統主要由校正棱鏡、輸入棱鏡、成像物鏡、光源、圖象接收器、蓋板、支架、反射鏡、機殼等組成,采用立體光路在校正指紋圖象縱向比的同時又把整個光束的口徑縮小了0.7倍,使光學系統尺寸大大減小,降低了成本。采用遠心光路成像物鏡,使得指紋圖像無梯形畸變,成像質量能滿足使用要求。此類系統,其圖象接收器采用面陣CCD,只適用于采集面積小于40×40mm2。對于采集面積較大,例如采集面積為125×130mm2的掌紋圖像,上述系統存在的缺陷是1、輸入棱鏡和校正棱鏡的尺寸大大增加,反射鏡和成像物鏡的尺寸也隨之加大。假如用于采集面積為125×130mm2的掌紋圖像,其成像物鏡前組的口徑需加大到φ127.5mm,不僅使系統體積增大,而且提高了加工成本。
2、由于圖像采集面積大,需要采用像素數很多的面陣CCD,例如采集面積為125×130mm2,分辨率為500DPI的掌紋,需要像素數為2460×2560的面陣CCD。但目前,這種面陣CCD尚未有成形商品化產品,市場上很難購買,價格也相當昂貴。
3、由于校正棱鏡和輸入棱鏡的尺寸很大,造成像散和像面離焦很大,圖像質量明顯下降,無法滿足使用要求。
發明內容
為了克服現有技術的缺陷,本實用新型通過改變圖像采集方式,擴大了采集面積,消除圖像的梯形畸變,保證了成像質量,達到采集大面積掌紋圖像的要求,目的是提供一種大視場無畸變掌紋采集裝置。
本實用新型由直角棱鏡,兩個反射鏡,成像物鏡,圖像接收器和光源組成。圖像采集方式為線陣CCD掃描方式。
本實用新型直角棱鏡的A面為采集掌紋工作面。采集掌紋時,手掌置于直角棱鏡的工作面A上,由光源照明,在掌紋與直角棱鏡工作面A接觸部分形成的散射光線,沿著直角棱鏡的45°反射方向射出,經一平面反射鏡反射進入成像物鏡,再經另一平面反射鏡反射,成像在圖像接收器線陣CCD上。在A面上其余的反射光,形成掌紋圖像的背影。
由于采用線陣CCD作圖像接收器,瞬時只采集了掌紋的很小一部分線性圖像。為獲取全部掌紋圖像,本實用新型將兩個反射鏡、成像物鏡和圖像接收器均安裝在一個殼體上,在采集圖像過程中,該殼體在一個方向作勻速運動,實時對掌紋掃描攝像,獲取掌紋的掃描圖像,通過計算機對圖像處理、存貯。
為了消除梯形畸變,應根據直角棱鏡的不同材料,合理選擇掃描運動軸線與掌紋工作面A的夾角,保證在掃描過程中物距保持不變,當直角棱鏡的材料不同時,該夾角可在10.5°~17°之間選擇,例如直角棱鏡材料為K9時,夾角為11.5°。
為了消除矩形畸變,本實用新型采用的掃描控制裝置,除控制成像物鏡作勻速運動外,其掃描速度應滿足掌紋整幅圖像在掃描方向的分辨率DPI的要求。
本實用新型除直角棱鏡尺寸較大外,其余光學零件尺寸均較小,成像物鏡為一般物鏡,其焦距和相對孔徑可根據總體結構要求確定。
綜上所述,本實用新型由于采取了用線陣CCD掃描攝像,合理選擇掃描軸線與掌紋工作面A的夾角,由控制系統按著分辨率DPI的要求控制掃描速度,得到了大視場、無畸變、高質量的掌紋圖像。
圖1是本實用新型的結構示意圖。圖中1為直角棱鏡,2、4平面反射鏡,3成像物鏡,5圖像接收器即線陣CCD,6光源,7為殼體,8基板,9棱鏡架。A為采集掌紋工作面,U是本實用新型掃描運動軸線與掌紋工作面A的夾角。
圖1也是本實用新型的摘要附圖。
圖2是本發明的光學系統示意圖。圖中1為直角棱鏡,2、4平面反射鏡,3成像物鏡,5圖像接收器即線陣CCD,6光源。A為采集掌紋工作面。
具體實施方式
圖1也是本實用新型一種具體實施方式
示意圖,結合圖1進一步說明本實用新型。如圖1所示,平面反射鏡2、4,成像物鏡3及圖像接收器5均安裝在同一殼體7上。殼體7由驅動裝置帶動沿與基板8平行的軸線作勻速運動,掃描速度按分辨率DPI的要求選擇。
實施例直角棱鏡1的直角邊為92×92,材料為K9。成像物鏡3的焦距f′=43mm,相對孔徑1∶5,掃描運動軸線與掌紋工作面A的夾角U=11°30′。
權利要求1.一種大視場無畸變掌紋采集裝置,由直角棱鏡(1),平面反射鏡(2)、(4),成像物鏡(3),圖像接收器(5)和光源(6)和組成,其特征是所述的平面反射鏡(2)、(4),成像物鏡(3)和圖像接收器(5)均固定在同一殼體(7)上;殼體(7)作勻速掃描運動,其掃描運動軸線和掌紋工作面A成一固定角度即與A面在空氣中的等效面平行,角度值隨直角棱鏡(1)的材料不同在10.5°~17°之間選擇,物距在掃描過程中不變。
2.根據權利要求1所述的大視場無畸變掌紋采集裝置,其特征是掃描運動的控制裝置,除保持勻速掃描外,其數據采樣速度滿足整體圖像DPI的要求。
專利摘要本實用新型屬于光學技術領域,是一種用于掌紋圖像采集的攝像光學裝置。由直角棱鏡,兩個平面反射鏡,成像物鏡,圖像接收器和光源組成。采集掌紋時,手掌置于工作面A上,由光源照明,在掌紋與直角棱鏡工作面A接觸部分形成的散射光線,沿著直角棱鏡的45°方向射出,經平面反射鏡反射進入成像物鏡,再經另一平面反射鏡將掌紋成像在圖像接收器上。兩個平面反射鏡、成像物鏡和圖像接收器固定在同一殼體上,沿著與工作面A成一固定角度的軸線作勻速運動,形成對掌紋的掃描。成像物鏡在對掌紋作掃描時,保持物距不變。根據掃描運動方向DPI的要求,合理選擇掃描速度,可采集大面積的掌紋圖像,獲得無畸變的高質量圖像。
文檔編號G06K9/00GK2674476SQ20042001146
公開日2005年1月26日 申請日期2004年1月15日 優先權日2004年1月15日
發明者趙清閣, 周萬治, 蘆偉, 李鶴玲, 史光輝 申請人:長春方圓光電技術有限責任公司