背景照明顏色可變的光學指紋采集設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光學指紋采集技術領域，更具體地說，涉及一種背景照明顏色可變的光學指紋采集設備。
【背景技術】
[0002]光學指紋采集設備是指紋識別系統的重要組成部分。近些年，隨著指紋識別系統方案應用的不斷深入，光學指紋采集設備的用量也逐年增加。目前，光學指紋采集設備已經在指紋門禁、指紋考勤等諸多領域得到了廣泛的應用。光學采集設備的背景光顏色是其產品特色的一個重要組成部分。這是因為，一方面，不同顏色的背景光可以獲得不同的采集效果。例如，紅色背景光對干手指具有較好的成像效果，而藍色背景光對濕手指具有較好的成像效果；另一方面，用戶在不同的應用場景下，會對某一種顏色的背景光具有特殊的偏好。例如，一般來說指紋門禁用戶對藍色背景光比較青睞，這是因為藍色具有較強的科技感；相反，重要場合門禁用戶則比較傾向于紅色背景光，這是因為紅色具有較強的警示作用。
[0003]如果光學指紋采集設備的背景色可變，不僅可以滿足不同領域用戶的使用偏好，而且可以充分利用不同顏色光照下指紋成像特點優化指紋的識別效果。然而，市場上常見的光學指紋采集設備大多采用單一顏色的背景照明而沒有采用多色可變的背景照明。偶爾具備變色功能的光學指紋采集設備，其變色光的作用也僅僅起到裝飾作用，其真正的采集指紋背景色仍然是單一的，也就是不采集指紋的時候顯示裝飾色，而需要采集指紋的時候切換到固定的單一顏色背景光。傳統的光學指紋采集設備必須采用單一固定的背景色其主要原因如下：
[0004]1、不同顏色光線造成背景光分布差異：
[0005]不同顏色的背景光，其光線頻率不同，以至于射入棱鏡后散光分布不同，造成不同顏色下背景光照分布差異，而這種差異對后續的指紋成像及后續處理帶來很大困難；
[0006]2、不同顏色光線造成焦距差異：
[0007]不同顏色光線其頻率不同，經過棱鏡及透鏡系統后，其焦距是不同的。然而光學指紋采集器都是固定焦距系統，無法兼顧不同顏色光線的成像焦距。
[0008]3、不同顏色光線采集的指紋圖像特點不同，很難采取統一的CMOS參數來獲取合格的指紋圖像。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種結構合理，滿足不同用戶對背景色的偏好，拓展產品適用范圍的背景照明顏色可變的光學指紋采集設備。
[0010]這種背景照明顏色可變的光學指紋采集設備，包括背景光源、棱鏡、成像透鏡和CMOS器件，所述背景光源和棱鏡之間設有布光矯正鏡片，所述棱鏡和成像透鏡之間設有焦距補償鏡片。
[0011]本實用新型的有益效果是：
[0012]通過“布光矯正鏡片”及“焦距補償鏡片”的引入，當背景光顏色(頻率)發生變化時，其背景光的布光范圍及成像的焦距都不會發生明顯變化，使得光學指紋采集器可以方便地變換背景LED的照明光顏色，不僅可以滿足不同用戶對照明顏色的特殊偏好，而且可以充分利用不同光照下指紋成像的特點來獲得更好質量的指紋圖像，提升用戶的使用感受。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型設備結構示意圖；
[0014]圖2為布光矯正鏡片結構及工作原理圖；
[0015]圖3為焦距補償鏡片的結構及工作原理；
[0016]圖4為實施例中棱鏡結構示意圖；
[0017]圖5為實施例中布光矯正鏡片結構示意圖；
[0018]圖6為實施例中焦距補償鏡片結構示意圖；
[0019]附圖標記說明:背景光源1、棱鏡2、成像透鏡3、CMOS器件4、布光矯正鏡片5、焦距補償鏡片6。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步描述。雖然本實用新型將結合較佳實施例進行描述，但應知道，并不表示本實用新型限制在所述實施例中。相反，本實用新型將涵蓋可包含在有附后權利要求書限定的本實用新型的范圍內的替換物、改進型和等同物。
[0021]本實用新型設計了 “布光矯正鏡片5”及“焦距補償鏡片6”，并將其引入到傳統的光學指紋傳感器中。有效解決了傳統光學指紋采集器無法使用多色LED背景光源的問題。其整體設計結構如圖1所示。
[0022]“布光矯正鏡片5”的結構及作用:
[0023]布光矯正鏡片5的作用是在背景光入射到棱鏡并發生折射偏移之前，將光線向偏移的反方向預先進行折射偏移。入射的背景光在棱鏡中的偏移越大，預先在布光矯正鏡片5中得到的反向預折射角度越大，這樣背景光頻率變化在棱鏡中造成的偏移將預先在布光矯正鏡片5中得到矯正，最后保證布光范圍不會發生較大的偏移。其結構及原理如圖2所示。頻率較高的藍色光線在布光矯正鏡片5中朝反方向偏移更大角度；頻率較高的藍色光線在棱鏡2中偏折角度更大，但是由于預先經歷了布光矯正鏡片5的反向大角度偏折，其照射到的布光點同紅光一致。
[0024]“焦距補償鏡片6”的結構及作用:
[0025]焦距補償鏡片6是跟原來的聚焦透鏡性質相反的鏡片，其作用是讓光線預先輕微發散，然后再匯聚成像。如果入射光頻率發生變化，入射光在匯集透鏡中發生的折射程度越大則在焦距補償鏡片6得到的補償越多，這樣最后的焦點位置幾乎保持不變。其結構及原理如圖3所示。頻率較高的藍色光線預先經過焦距補償鏡片6進行了更大角度的反向偏折；成像透鏡3對頻率很高的藍色光線偏折角度更大，但是由于預先經過了焦距補償鏡片6的反向折射，其焦距位置跟紅色光線的焦距位置相同。
[0026]本實用新型的實施例:
[0027]通過采用本實用新型的技術原理，LED采用中心波長分別為430nm/520nm/625nm的BGR三色LED為背景光源1。本實施例僅為舉例說明設計原理。該實施例所提到的關鍵設計數據也在該申請的專利保護范圍之內，但是這些具體數據不代表本專利所述的技術原理本身，而僅僅視為技術原理的一種體現形式。
[0028]本實施例，光路結構的設計要點如下:
[0029]棱鏡2采用K9玻璃材質，結構數據如圖4所示。
[0030]布光矯正鏡片5采用PMMA材質，結構為非規則曲面，其切線水平夾角8點采樣值為:0.00、4.21、11.78、20.33、31.23、45.00、66.39、89.99。如圖 5 所示。
[0031]背景光源1 (可控多色光源)采用中心波長分別為430nm/520nm/625nm的BGR三色 LED。
[0032]焦距補償鏡片6采用ZF6玻璃材質，曲面規格為R8。如圖6所示。
[0033]成像透鏡3采用K9玻璃材質，曲面規格為R11.5。
[0034]CMOS器件4規格為1/6INCH，30萬象素。
[0035]CMOS器件4:是指采用CMOS工藝的圖像采集器件。
【主權項】
1.一種背景照明顏色可變的光學指紋采集設備，包括背景光源(1)、棱鏡(2)、成像透鏡(3)和CMOS器件(4)，其特征在于:所述背景光源(1)和棱鏡(2)之間設有布光矯正鏡片(5)，所述棱鏡(2)和成像透鏡(3)之間設有焦距補償鏡片(6)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種背景照明顏色可變的光學指紋采集設備，包括背景光源、棱鏡、成像透鏡和CMOS器件，所述背景光源和棱鏡之間設有布光矯正鏡片，所述棱鏡和成像透鏡之間設有焦距補償鏡片。本實用新型的有益效果是：通過“布光矯正鏡片”及“焦距補償鏡片”的引入，當背景光顏色(頻率)發生變化時，其背景光的布光范圍及成像的焦距都不會發生明顯變化，使得光學指紋采集器可以方便地變換背景LED的照明光顏色，不僅可以滿足不同用戶對照明顏色的特殊偏好，而且可以充分利用不同光照下指紋成像的特點來獲得更好質量的指紋圖像，提升用戶的使用感受。
【IPC分類】G06K9/00
【公開號】CN205068440
【申請號】CN201520816891
【發明人】裴育
【申請人】杭州指安科技股份有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月20日