光学成像装置及其制造方法和应用制造方法及图纸

一种光学成像装置及其制造方法和应用，其中所述光学成像装置包括一识别载体，其具有一透明的物方识别区域；一暗室壳体，其中所述暗室壳体形成一暗室，并具有一通孔，所述通孔与所述暗室相连通；一图像感应装置，其包括一图像传感器，所述图像传感器安装于所述暗室中；和一光源，其中所述光源安装于所述暗室壳体外部，其中当一识对对象放置于所述物方识别区域时，所述光源发出的发射光线射向所述物方识别区域并进一步地到达所述识别对象表面被反射，然后穿过所述通孔投射到所述图像传感器，从而藉由小孔成像原理使所述识别对象通过所述光学成像系统进行成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成像装置，特别涉及一种利用小孔成像原理建立的光学成像装置及其制造方法和应用，相对于现有技术的光学成像系统来说，所述光学成像装置在采集物体的图像时，不需要被配置透镜、棱镜等光学元件，从而，使得所述光学成像装置的高度显著地降低，进而，使得所述光学成像装置能够被应用于追求轻薄化、微型化的电子设备、医疗器械等领域。
技术介绍
用户的身份识别技术对于电子设备来说屡见不鲜见。例如，一种比较普及的用户身份识别方式是在电子设备上输入组合数字或字母作为密码，并与预存于电子设备的密码进行比对，即可以对用户的身份合法性进行识别；另一种比较普及的用户身份识别方式是基于生物特征实现的，典型的实施方式是采集用户的指纹图像，并与预存于电子设备的指纹图像进行比对，即可以完成对用户的身份合法性进行识别。实践的过程证明第一种身份识别方式的安全性较低，其原因在于，任何人都可以将正确的密码输入到电子设备，此时，电子设备会认为密码的输入者为合法的用户，这就直接导致了电子设备的控制权被该输入者取得。相对来说，第二种通过采集用户的生物特征的方式来进行用户的身份识别在安全性方面有很大的提升。现有技术的采集用户的生物特征(如指纹图像)的技术有半导体芯片技术和光学成像技术，这两种技术各有优缺点。现有技术的半导体芯片技术制成的指纹采集器的抗静电和抗腐蚀能力较差，这导致指纹采集器在使用的过程中的稳定性不足，尤其是当该输入者的指端有汗液分泌时，指纹采集器就无法采集到指纹图像。一个典型的示例是容易出手汗的该输入者在使用指纹采集器时的流畅性较差，严重地影响了指纹采集器的用户体验。现有技术的光学成像技术制成的指纹采集器的原理是光线的全发射。指纹采集器必要的构件包括图像传感器、棱镜、透镜和光源等，棱镜和透镜设置于图像传感器的感光路径上，并且在棱镜和透镜的上部设有图像采集区。在指纹采集器被用于采集该输入者的指纹图像时，该输入者将指端放置于图像采集区，光线产生的光线会照射到该输入者的位于图像采集区的指端，并且光线被指端反射，因为该输入者的指端的指纹的存在，使得指端的不同位置反射的光量不同，从而，被该输入者的指端反射的光线在透过棱镜和透镜之后，被图像传感器接收，以完成对该输入者的指端的指纹图形的采集。尽管现有技术的光学成像技术的稳定性和精确性优于半导体芯片技术，但是利用光学成像技术制成的指纹采集器因为棱镜、透镜等光学镜片的存在，使得指纹采集器的高度和宽度都比较大，进而导致光学成像技术无法被应用于追求轻薄化的电子设备中。另外，在医学方面，内窥镜使用的光学成像技术与电子设备的光学成像技术类似。具体地说，内窥镜因为设有透镜等光学镜片使得其体积无法被继续缩小。目前，在一些疾病的诊断和治疗过程中，内窥镜因为尺寸的限制而无法被应用。因此，如何缩小内窥镜的尺寸也成为了亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，使用小孔成像光学系统作为成像装置，结构简单，能够减小整个指纹识别及内窥镜等微型成像系统的尺寸，可以放置于小体积的仪器设备中。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，在确定整个系统装置的总高后，能够通过改变小孔光学成像系统的物距、像距及孔径的大小来保证其具有较好的解像力，满足指纹识别的精度要求。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，使用小孔成像光学系统作为成像装置，和传统的使用透镜作为光学系统相比，不但可以减小体积，还可以降低成本。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，摒弃了传统的采用棱镜作为指纹感应区域的做法，本专利技术可以选择任意透明度较高的无机或有机材料作为指纹感应区域，且可以做到尽量薄，因此，成本较低，选择自
由，也使得整个指纹识别系统的体积更小，重量更轻。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，通孔可以刻在大多数穿透率接近于零的有机或无机材料所制的较薄的平板上，制造简单。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其利用小孔成像光学系统将物方识别区域在反射一定亮度的光源照射后形成指纹的像投影到图像传感器上，再供终端设备判定。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其包括的成像装置可以作为模组得以应用于任何电子设备的光学成像系统，应用范围广泛。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，利用小孔成像的原理，解像力好，实用性强，没有复杂的制造工艺，且操作简单。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，可以根据所应用的设备来选择性地进行设置，得以使其能够合理地、低成本地应用于相应设备中。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，通过逐步定义和计算，最终满足指纹识别系统的可判定要求，简单实用、可操作性强，根据实际情况定义出光学成像系统的大小，得以将光学成像系统作为指纹图像采集装置安装于小型指纹识别设备中。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，相对于现有技术的光学成像系统来说，所述光学成像装置在采集物体的图像时，不需要被配置透镜、棱镜等光学元件，从而，使得所述光学成像装置的高度显著地降低，进而，使得所述光学成像装置能够被应用于追求轻薄化、微型化的电子设备、医疗器械等领域。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其中在保证所述光学成像装置的解像力的前提下，所述光学成像装置的体积可以进一步地被减小，以便于其能够被置放到更小的设备中使用。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其中所述感光元件被置入一暗腔，并且所述暗腔通过一通光孔连通于所述暗腔的外部环境，从而，被物体反射的光线仅会通过所述通光孔进入到所述暗腔内以被所述感
光元件的感光面接收，进而在后续生成与被采集图像的物体相关的图像。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其中当所述光学成像装置的高度被确定之后，可以通过改变所述光学成像装置的物距、像距以及所述通光孔的孔径来调整所述光学成像装置的解像力，从而，使所述光学成像装置满足对于用户的身份识别的精度的要求。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其中所述光学成像装置还包括一承载平台，所述承载平台形成一图像采集区域，其中所述承载平台不是由棱镜和透镜等光学元件制成，而是由任何穿透性较好的无机或有机材料制成，从而显著地降低了所述光学成像装置的整体高度。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其中当所述光学成像装置被配置于所述电子设备之后，所述电子设备的部分结构可以形成所述光学成像装置的所述图像采集区域，从而所述光学成像装置符合所述电子设备轻薄化、微型化的发展趋势。本专利技术的一个目的在于提供一种光学成像装置及其制造方法和应用，其中当所述光学成像装置被配置于所述电子设备之后，所述电子设备的部分结构可以形成所述光学成像装置的光源，也就是说，本专利技术的所述光学成像装置可以不需要被配置光源，以进一步减少所述光学成像装置的体积。为满足本专利技术的以上优势以及本专利技术的其他优势及目的，本专利技术提供一种光学成像系统、一种光学成像方法以及一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学成像系统，其特征在于，包括：一识别载体，其具有一透明的物方识别区域；一暗室壳体，其中所述暗室壳体形成一暗室，并具有一通孔，所述通孔与所述暗室相连通；一图像感应装置，其包括一图像传感器，所述图像传感器安装于所述暗室中；和一光源，其中所述光源安装于所述暗室壳体外部，其中当一识对对象放置于所述物方识别区域时，所述光源发出的发射光线射向所述物方识别区域并进一步地到达所述识别对象表面被反射，然后穿过所述通孔投射到所述图像传感器，从而藉由小孔成像原理使所述识别对象通过所述光学成像系统进行成像。

【技术特征摘要】
2015.01.16 CN 20151002328401.一种光学成像系统，其特征在于，包括：一识别载体，其具有一透明的物方识别区域；一暗室壳体，其中所述暗室壳体形成一暗室，并具有一通孔，所述通孔与所述暗室相连通；一图像感应装置，其包括一图像传感器，所述图像传感器安装于所述暗室中；和一光源，其中所述光源安装于所述暗室壳体外部，其中当一识对对象放置于所述物方识别区域时，所述光源发出的发射光线射向所述物方识别区域并进一步地到达所述识别对象表面被反射，然后穿过所述通孔投射到所述图像传感器，从而藉由小孔成像原理使所述识别对象通过所述光学成像系统进行成像。2.如权利要求1所述的光学成像系统，所述图像感应装置进一步包括一电路板，其中所述电路板连接于所述图像传感器。3.如权利要求2所述的光学成像系统，所述物方识别区域使用具有高透过率的无机或有机材料制作。4.如权利要求3所述的光学成像系统，制作所述暗室壳体的无机或有机材料阻挡光线通过而形成所述暗室。5.如权利要求4所述的光学成像系统，其中在所述暗室壳体外部形成一容纳腔室，所述光源安装于所述腔室内部的一个或多个位置。6.如权利要求5所述的光学成像系统，所述光源单独或同时发射紫外、红外或可见光，所述图像传感器适合于感应紫外、红外或可见光。7.如权利要求4至6中任一所述的光学成像系统，所述电路板连接于所述暗室壳体的底壁或作为所述暗室壳体的底壁，以形成所述暗室。8.如权利要求7所述的光学成像系统，所述光学成像系统组装于一指纹设别设备。9.如权利要求7所述的光学成像系统，所述光学成像系统集成于一智能电子设备，所述识别对象为指纹，从而为所述智能电子设备提供指纹识别功能。10.如权利要求7所述的光学成像系统，所述光学成像系统组装于一内窥镜。11.一种光学成像方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)一光源发射光线；(b)一透明的物方识别区域接收所述光源的发射光线，并被放置于所述物方识别区域的识别对象将光线反射；(c)所述反射光线通过一通孔投射到一图像传感器，从而藉由小孔成像原理使所述识别对象进行成像。12.如权利要求11所述的光学成像方法，在所述步骤(c)中，所述光源射向所述通孔之外的光线被所述暗室壳体所阻挡，从而所述光源发出的光线只能被反射后通过所述通孔到达所述图像传感器。13.如权利要求12所述的光学成像方法，所述图像传感器安装于所述暗室壳体的一暗室中，所述光源安装于所述暗室外部，所述物方识别区域和所述通孔平行设置，并保持一间距。14.如权利要求13所述的光学成像方法，所述通孔的孔径、所述通孔到所述物方识别区域和所述图像传感器的距离以及所述图像传感器的尺寸根据小孔成像原理来确定。15.如权利要求14所述的光学成像方法，所述物方识别区域使用具有高透
\t过率的无机或有机材料制作。16.如权利要求10至15中任一所述的光学成像方法，所述光源单独或同时发射紫外、红外或可见光，所述图像传感器能够感应紫外、红外或可见光。17.一种利用小孔成像原理制定光学成像系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(A)制定整个光学成像系统的总高；(B)定义物方识别区域所需的感应面积U；(C)定义出一通孔的孔径Φ、所述通孔到一感应面的距离W以及所述通孔到一图像传感器的距离X及相应公差；(D)选择合适的图像传感器；和(E)选择满足系统所需的至少一光源。18.如权利要求17所述的方法，进一步包括一步骤(F)检验所得识别对象是否达到终端系统可判定要求，如果达到判定要求，则完成，如果达不到判定要求，则返回步骤(C)分析失败原因，直至合格为止，其中所述步骤(F)位于所述步骤(E)之后。19.如权利要求17所述的方法，在所述步骤(C)中，根据公式F＝Φ(W/X+1)，计算出孔径Φ及其公差，其中F表示屏幕上的点所对应的被成像物的范围。20.如权利要求18所述的方法，在所述步骤(C)中，根据公式F＝Φ(W/X+1)，计算出孔径Φ及其公差，其中F表示屏幕上的点所对应的被成像物的范围。21.如权利要求19所述的方法，由公式V＝[UX+Φ(W+X)]/W，计算出像高V及其公差，其中所述图像传感器的尺寸根据像高V来选择。22.如权利要求20所述的方法，由公式V＝[UX+Φ(W+X)]/W，计算出像高V及其公差，其中所述图像传感器的尺寸根据像高V来选择。23.如权利要求17至22中任一所述的方法，所述感应面位于所述物方识别区域，其中所述感应面积U为所述物方识别区域感应的识别对象的面积。24.如权利要求23所述的方法，根据所述通孔到所述感应面的距离W以及所述通孔到所述图像传感器的距离X制定所述光学成像系统，将所述通孔设于一通孔壁上，其中所述物方识别区域和所述图像传感器按照W和X的距离安装于所述通孔壁的相对的两侧。25.如权利要求24所述的方法，所述传感器安装于一暗室中，形成所述暗室的一暗室壳体得以使所述光源发出的射向所述暗室壳体的光线被所述暗室壳体阻挡或吸收。26.如权利要求17至22中任一所述的方法，在所述步骤(D)中，选择出规格大小、像素值及像素点大小均合适的图像传感器作为所述光学成像系统的图像传感器。27.如权利要求17至22中任一所述的方法，在所述步骤(E)中，选择合适发光波长及光强的光源，以满足所述光学成像系统的亮度和解像力要求。28.一种指纹识别系统，以应用于识别一指纹，其特征在于，包括：一识别载体，其具有一透明的物方识别区域；一暗室壳体，其中所述暗室壳体形成一暗室，并具有一通孔，所述通孔与所述暗室相连通；一图像感应装置，其包括一图像传感器，所述图像传感器安装于所述暗室中；一光源，其中所述光源安装于所述暗室壳体外部；和一指纹识别终端，其耦接于所述图像感应装置，其中当有手指或脚指置于所述物方识别区域时，所述光源发出的发射光线射向所述物方识别区域并进一步地到达所述手指或脚指表面被反射，然后穿过所述通孔投射到所述图像传感器，从而藉由小孔成像原理使所述识别对象通过所述光学成像系统进行成像，所述指纹
\t识别终端对所述指纹的成像进行判定和识别。29.如权利要求28所述的指纹识别系统，所述暗室壳体采用不透光材料制作。30.如权利要求29所述的指纹识别系统，所述通孔与所述图像传感器平行设置。31.如权利要求28至30中任一所述的指纹识别系统，所述图像传感器连接于一电路板，其中所述电路板连接于所述暗室壳体的底壁，从而用于形成所述暗室。32.如权利要求28至30中任一所述的指纹识别系统，所述图像感应装置与所述指纹识别终端共用一电路板。33.如权利要求28至30中任一所述的指纹识别系统，其中所述指纹识别系统适合于制作独立的指纹识别装置，或集成于一智能电子设备中。34.一种光学成像装置，其特征在于，所述光学成像装置包括一感光元件和一光源，所述光学成像装置具有一图像采集区域、一暗腔以及一通光孔；其中所述通光孔连通于所述暗腔与所述暗腔的外部环境，所述感光元件位于所述暗腔，并且所述通光孔对应于所述感光元件的感光面，所述光源位于所述暗腔的外部环境，所述图像采集区域位于所述感光元件的感光路径；其中当一物体置放于所述图像采集区域时，所述光源产生的光线在辐射至所述物体后被所述物体的表面反射，被所述物体的表面反射的光线穿过所述通光孔进入所述暗腔并进一步被所述感光元件的感光面接受，从而所述光学成像装置采集物体的图像。35.如权利要求34所述的光学成像装置，其中所述通光孔对应于所述感光元件的感光面的中心位置。36.如权利要求34所述的光学成像装置，还包括一壳体，其中所述壳体具有所述暗腔和所述通光孔，所述感光元件被容纳于所述壳体，所述光源邻近地设置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝忠，王明珠，袁业辉，汪凯伦，
申请(专利权)人：宁波舜宇光电信息有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33