暗背景的折返式掌紋采集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于掌紋采集裝置，更具體地說，涉及一種暗背景的折返式掌紋采集
目.O
【背景技術】
[0002]隨著計算機技術的快速發展，利用人體生物學或行為學特征的新的身份認證技術已日漸成熟，比如指紋采集技術，已普及到日常生活，但掌紋識別技術目前還處于停滯狀態，這是由于低分辨的掌紋圖像滿足不了市場需求，需要一種高分辨率的采集裝置來提升圖像質量，提高用戶體驗。此外，由于掌紋采集區域較大，為了減小圖像的畸變，傳統的采集裝置結構較長，這也是導致掌紋采集技術進展緩慢的一個重要因素。
[0003]傳統的光學掌紋采集裝置，很難同時滿足“易生產”和“高分辨率”兩個需求。所謂的“高分辨率”是指采集的掌紋圖像有很高的清晰度，容易辨別手掌的特征。傳統的光學掌紋采集裝置在實際生產過程中最不容易控制的就是遮擋雜散光和固定鏡頭焦距的過程，只有采用鏡頭整組調焦的方式，才可以減少調焦的難度，甚至達到免調焦的效果。在手掌采集面積確定的情況下，系統要具有較長的光軸來減小圖像的畸變，這同“小型化”的要求是矛盾的。所以，本實用新型主要解決傳統掌紋采集裝置中遇到的小型化、低畸變、高分辨率和低雜散光幾個困難，通過有效方案來實現產品化。
[0004]傳統掌紋采集裝置的棱鏡、透鏡和成像器件沿光先傳播方向按順序排列，造成了結構軸向距離較長，不易實現產品的小型化，也不利于實際生產。
[0005]傳統的掌紋采集裝置大部分采用的是序列式設計，即采用棱鏡、透鏡和成像器件的順序排布來采集掌紋圖像，這種方式的缺陷在于產品結構長，難以做成便攜式采集裝置。另有一部分采用了雙遠心光路的設計方式，來減小圖像的畸變和產品的尺寸，這種方案的缺點在于內部鏡片安裝相對復雜，對結構的加工精度要求比較高，給產品的批量生產帶來很大的不便。主要體現在以下兩個方面：
[0006]a)傳統的掌紋采集裝置很難通過減小光軸的方式來完成小型化設計。這是因為短光軸意味著視場角變大，相應的畸變也會變大，圖像質量下降會導致產品不合格。傳統掌紋采集裝置為了產品小型化而減小光軸長度，造成畸變變大，這樣使得圖像發生非線性彎曲，給后續圖像校正帶來困難。
[0007]b)傳統的掌紋采集裝置通常對雜散光無法抑制。這是因為所采用的光源沒有做均勻化處理，且結構無法遮擋外部進入的雜散光，導致此類光線同有效光線一起進入探測器中，造成干擾，降低了圖像對比度。傳統掌紋采集裝置中雜散光對圖像采集質量影響嚴重，只能通過增加結構的復雜性來遮擋部分雜散光，增加了裝配的難度。
[0008]傳統的掌紋采集裝置中棱鏡全部都采用了直角棱鏡，光源位置在棱鏡底部，而且結構對雜散光無法遮擋，對成像造成很嚴重的干擾，采集圖像對比度降低，采集的圖像是一幅低對比度亮背景的圖像。【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，提供一種解決傳統掌紋采集裝置中遇到的小型化、低畸變、高分辨率和低雜散光幾個困難的暗背景的折返式掌紋采集裝置。
[0010]這種暗背景的折返式掌紋采集裝置，包括光源、棱鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、透鏡組和成像器件;所述光源的光經過棱鏡到采集面后依次經過棱鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和透鏡組，最終抵達成像器件。
[0011]作為優選:所述采集面與水平面夾角01、棱鏡頂角Θ2、第二反射鏡與水平面夾角Θ
3、第一反射鏡與垂直面夾角Θ4和第三反射鏡與垂直面夾角Θ5滿足Θ1+Θ2+Θ3+Θ4+Θ5 = 180°且Θ1+Θ2 2 90° ο
[0012]作為優選:所述第三反射鏡和透鏡組之間設有消光結構。
[0013]作為優選:所述光源包括封閉腔體結構，在封閉腔體結構內依次設有不規則三角體、復眼曲面陣列、LED光源和PCB板。
[0014]作為優選:所述不規則三角體和復眼曲面陣列為PMMA材質。
[0015]本實用新型的有益效果是：
[0016]I.傳統的掌紋采集裝置結構比較長，雜散光無法處理。
[0017]本實用新型通過折返式光路，在保證光軸長度的同時，縮短了產品結構，實現了小型化設計。通過對折反棱鏡角度的設計，由外部進入到棱鏡中的雜散光無法通過后面反射鏡進入到透鏡組，對成像采集無任何影響，達到消除雜散光的目的；
[0018]2.—種小型化低畸變的掌紋采集裝置，但是透鏡裝配難固定，鏡頭調焦不方便，不適合批量化生產。
[0019]本實用新型通過對光路角度的設計，使得透鏡整體調焦，既方便了鏡片的固定安裝，也方便鏡頭調焦，提高了生產的適用性。
[0020]3.傳統的光源一般為點光源，有些面光源體積較大，且發光強度不夠。
[0021]本實用新型通過對光源處結構的設計，使得光源均勻出射，發光強度達到90%以上且體積很小，對產品結構的影響不大。
【附圖說明】
[0022]圖I為本實用新型光學原理圖；
[0023]圖2為雜散光消除示意圖；
[0024]圖3為實施例結構圖；
[0025]圖4為光源結構圖；
[0026]附圖標記說明：第一反射鏡I、第二反射鏡2、第三反射鏡3、棱鏡4、透鏡組5、成像器件6、消光結構7、封閉腔體結構8、不規則三角體9、復眼曲面陣列10、LED光源IUPCB板12、采集面13。
【具體實施方式】
[0027]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。
[0028]如圖I至圖4所示，這種暗背景的折返式掌紋采集裝置，包括光源、棱鏡4、第一反射鏡I、第二反射鏡2、第三反射鏡3、透鏡組5和成像器件6;所述光源的光經過棱鏡4到采集面13后依次經過棱鏡4、第一反射鏡I、第二反射鏡2、第三反射鏡3和透鏡組5，最終抵達成像器件6。所述采集面13與水平面夾角Θ1為45°、棱鏡4頂角Θ2為60°、第二反射鏡2與水平面夾角Θ3為10°、第一反射鏡I與垂直面夾角Θ4為40°、第三反射鏡3與垂直面夾角Θ5為25°。所述第三反射鏡3和透鏡組5之間設有消光結構7。所述光源包括封閉腔體結構8，在封閉腔體結構8內依次設有不規則三角體9、復眼曲面陣列10、LED光源11和PCB板12。所述不規則三角體9和復眼曲面陣列10為PMMA材質。光學總長為180_。
[0029]通過棱鏡4的反射和折射，第一反射鏡1、第二反射鏡2和第三反射鏡3的全反射，然后入射到透鏡組5，最后透射到成像器件6上。由于對光軸進行了多次反射，且反射高度都控制在棱鏡4高度左右，所以實現了小型化低畸變的要求;其次，透鏡組5在結構最下面，可以方便調焦，減小了裝配的難度，提高生產效率;最后，光源設有封閉腔體結構8進行導光，使得光源光線均勻的出射在棱鏡4中，避免了光線在內部的多次反射，提高圖像對比度。圖I所示：
[0030]①手掌與棱鏡4的采集面13接觸于P，光線從D1、D1’、D1”處反射進入棱鏡4內部形成光線 L1、L1’、L1”；
[0031]②光線1^1、1^’、1^”由棱鏡4表面02、02’、02”處折射出，到達第一反射鏡1形成光線L2、L2，、L2” ；
[0032]③光線L2、L2’、L2”由D3、D3’、D3”反射出，到達第二反射鏡2形成光線L3、L3’、L3” ；
[0033]④光線L3、L3’、L3”由D4、D4’、D4”反射出，到達第三反射鏡3形成光線L4、L4’、L4” ；
[0034]⑤光線L4、L4’、L4”由D5、D5’、D5”反射出，到達透鏡組5表面形成光線L5、L5’、L5” ；
[0035]⑥光線L5、L5’、L5”經過透鏡組5后，到達成像器件6采集到一幅暗背景的掌紋圖像。
[0036]本實用新型的雜散光處理結構圖如圖2所示:雜散光由兩部分組成，由外部進入的LI和L2，由內部漫反射產生的L3。光線L2垂直入射到采集面13后，一部分反射進入空氣中，一部分折射進入棱鏡4內部，通過對棱鏡4底面涂墨處理，吸收該折射光線;光線LI從外部進入棱鏡4，經過棱鏡4折射進入系統，根據光的直線傳播原理，入射光線LI入射到消光結構7被吸收處理;光線L3為漫反射光線，經過光學系統的折射和反射，在第二反射鏡2處出射角度偏小，反射到消光結構7處被吸收處理，無法入射到透鏡組5表面，所以不會造成成像干擾。
【主權項】
1.一種暗背景的折返式掌紋采集裝置，其特征在于：包括光源、棱鏡（4)、第一反射鏡(I)、第二反射鏡(2)、第三反射鏡(3)、透鏡組(5)和成像器件(6);所述光源的光經過棱鏡(4)到采集面（13)后依次經過棱鏡(4)、第一反射鏡（1)、第二反射鏡(2)、第三反射鏡(3)和透鏡組(5)，最終抵達成像器件(6)。2.根據權利要求I所述的暗背景的折返式掌紋采集裝置，其特征在于:所述采集面（13)與水平面夾角Θ1、棱鏡(4)頂角Θ2、第二反射鏡(2)與水平面夾角Θ3、第一反射鏡（I)與垂直面夾角Θ4和第三反射鏡（3)與垂直面夾角Θ5滿足Θ1+Θ2+Θ3+Θ4+Θ5 = 180°且Θ1+Θ2 2 90。。3.根據權利要求I所述的暗背景的折返式掌紋采集裝置，其特征在于:所述第三反射鏡(3)和透鏡組(5)之間設有消光結構(7)。4.根據權利要求I所述的暗背景的折返式掌紋采集裝置，其特征在于:所述光源包括封閉腔體結構(8)，在封閉腔體結構(8)內依次設有不規則三角體(9)、復眼曲面陣列（10)、LED光源（11)和PCB板(12)。5.根據權利要求4所述的暗背景的折返式掌紋采集裝置，其特征在于:所述不規則三角體(9)和復眼曲面陣列（10)為PMMA材質。
【專利摘要】本實用新型公開了一種暗背景的折返式掌紋采集裝置，包括光源、棱鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、透鏡組和成像器件；所述光源的光經過棱鏡到采集面后依次經過棱鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和透鏡組，最終抵達成像器件。本實用新型的有益效果是：本實用新型通過折返式光路，在保證光軸長度的同時，縮短了產品結構，實現了小型化設計。通過對折反棱鏡角度的設計，由外部進入到棱鏡中的雜散光無法通過后面反射鏡進入到透鏡組，對成像采集無任何影響，達到消除雜散光的目的；本實用新型通過對光路角度的設計，使得透鏡整體調焦，既方便了鏡片的固定安裝，也方便鏡頭調焦，提高了生產的適用性。
【IPC分類】G06K9/00
【公開號】CN205158388
【申請號】CN201520908164
【發明人】鞏少斌
【申請人】杭州指安科技股份有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月13日