一种超薄指纹采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超薄指纹采集装置，属于生物识别的技术领域。本发明专利技术所要解决的技术问题是提高指纹采集图像对比度，实现超薄化。采用的方法是利用全反射原理，通过组合棱镜的材料及角度的设计，有效控制指纹凸凹面的散射光束传输方向，使指纹凸出部分散射的光在图像传感器上形成指纹凸面部分的像，指纹凹陷部分散射光不能成像到图像传感器上，形成暗场，能有效提高指纹成像的对比度，并且实现指纹采集装置的超薄化，特别适宜嵌入其他应用系统中，做身份认证用。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄指纹采集装置
本专利技术涉及一种超薄指纹采集装置，属于生物识别

技术介绍
指纹识别是生物识别技术中应用最广泛的识别技术之一，指纹识别技术一直保持着良好的发展态势，指纹识别过程大致分为指纹图像采集、指纹特征点提取、指纹特征点匹配三个过程，清晰准确的指纹图像是指纹特征点提取及指纹特征点匹配的前提，指纹图像采集是指纹识别技术中最重要的环节，光学式成像指纹采集技术具有分辨率高的优点，但它也存在着尺寸偏大，对比不高的缺点，随着指纹识别应用的越来越广泛，很多应用场景都需要对比度高，厚度薄，结构紧凑的嵌入式指纹采集装置。因此，提高光学指纹采集技术的成像对比度，实现超薄化其技术发展的方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提高指纹采集图像对比度，实现超薄化。采用的方法是利用全反射原理，通过组合棱镜的材料及角度的设计，有效控制指纹凸凹面的散射光束传输方向，使指纹凸出部分的散射光在图像传感器上形成指纹凸面部分的像，指纹凹陷部分的散射光不能成像到图像传感器上，形成暗场，能有效提高指纹成像的对比度，并且实现指纹采集装置的超薄化。现结合附图详细说明本专利技术的技术方案：一种超薄指纹采集装置，含组合棱镜（1），成像镜头(2），图像传感器（3）及LED光源模组（4），组合棱镜（1）是实现照明光束和成像光束分光的棱镜，成像镜头(2）是将指纹成像至图像传感器（3）的光学镜头，成像镜头(2）含至少两片光学透镜，图像传感器（3）是接收指纹图像的感光元件，通常为CCD或CMOS,图像传感器（3）与成像镜头（2）的光轴的夹角非90°，LED光源模组（4）是指纹采集光学装置中的照明单元，LED光源模组（4）含至少一颗单色LED发光芯片，其特征在于，组合棱镜(1）含分光棱镜（11），照明光束入射棱镜（12）和介质层（13），分光棱镜（11）是光学棱镜，其材料是光学透明玻璃，折射率为n2，分光棱镜（11）含指纹采集面(111），成像分光面(112）和成像光束出射面(113），指纹采集面(111）是采集指纹的表面，成像分光面（112）是分离指纹凹凸部分散射光的表面，成像光束出射面(113）是成像光束从分光棱镜（11）出射的表面，指纹采集面(111）、成像分光面（112）和成像光束出射面(113）形成三棱柱的三个侧面，指纹采集面(111）与成像分光面(112）的夹角是α1，照明光束入射棱镜（12）是光学棱镜，其材料是光学玻璃，照明光束入射棱镜（12）含照明光束透射面（121）和照明光束入射面（122），照明光束透射面（121）是照明光束透射的表面，照明光束入射面（122）是LED光源模组（4）发出的照明光束入射的表面，介质层（13）是光学透明介质，折射率为n3，介质层（13）在成像分光面（112）与照明光束透射面（121）之间，介质层（13）的上表面是介质层（13）和分光棱镜（11）的临界面，介质层（13）的下表面是介质层（13）和照明光束入射棱镜（12）的临界面，指纹采集面（111）的临界面为空气，折射率为n1，成像光束指的是指纹的凸出部分散射的照明光经分光棱镜（11）后能进入成像镜头（2）的光束，成像光束与指纹采集面（111）之间夹角的最大值为α0，α1满足的条件为，成像镜头(2）和图像传感器（3）在组合棱镜（1）的成像光束出射面（113）外侧，LED光源模组（4）在照明光束入射面（122）的下方，指纹采集装置厚度小于20mm。本专利技术的进一步特征在于，分光棱镜（11）和介质层（13）的材料选择使α1的范围为5°≤α1≤15°。本专利技术的优点在于：组合棱镜能有效分离指纹凹凸部分的散射光，因此图像对比度高，同时还能实现指纹采集装置的超薄化。附图说明图1：本专利技术的指纹采集光学装置示意图。图2：本专利技术的指纹采集光学装置组合棱镜示意图。具体实施方式现结合附图和实施例详细说明本专利技术的技术方案和工作原理。所有实施例都具有与
技术实现思路
所述结构完全相同的结构，为避免重复，以下实施例仅罗列关键的技术指标。实施例１：分光棱镜（11）的材料是H-ZF6，折射率n2=1.755；照明光束入射棱镜（12）的材料是H-ZF6，介质层（13）的材料是UV胶，n3=1.53，α1=10°，α0=39°，指纹采集装置厚度为10mm。工作原理：LED光源（4）发出的照明光束照射在照明光束入射面(122）发生折射，照明光束折射后，进入照明光束入射棱镜（12），照明光束在照明光束透射面（121）和成像分光面（112）上，均不满足全反射条件，照明光束穿过照明光束透射面（121）和成像分光面（112），照射到指纹采集面（111），在指纹采集面（111），指纹凸出部分与指纹采集面（111）贴合，指纹凹陷部分与指纹采集面（111）存在空气间隙，当照明光束照射到指纹凸出部分时，光束在指纹凸出位置发生散射，散射光束中的部分光束在分光棱镜（11）的成像分光面（112）发生全反射后，穿过成像出射面（113），进入成像镜头（2）和图像传感器（3），指纹凸出部分成像在图像传感器（3）感光面，形成明亮的指纹凸出部分的图像，当光束照射到指纹凹陷部分，指纹凹陷部分同样发生散射，散射光束在指纹采集面（111）折射后，指纹凹陷部分的所有散射光束在成像分光面（112）和照明光束透射面（121）均不满足全反射条件，不能发生全反射，指纹凹陷部分的散射光束穿过成像分光面（112）、介质层（13）和照明光束透射面（121），在图像传感器（3）的指纹凹陷部分对应的位置，形成暗场。根据公式计算，所选择参数满足指纹采集面（111）与成像分光面（112）夹角α1的条件。实施例2：分光棱镜（11）的材料是H-K9L，折射率n2=1.516，照明光束入射棱镜（12）的材料是H-ZK11，介质层（13）的材料UV胶，n3=1.4，α1=11.5°，α0=33°，指纹采集装置厚度为13mm。本实施例工作原理与实施例1完全相同，这里不再赘述。本专利技术的超薄指纹采集装置，特别适宜嵌入其他应用系统中，做身份认证用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄指纹采集装置，含组合棱镜（1），成像镜头（2），图像传感器（3）及LED光源模 组（4），组合棱镜（1）是实现照明光束和成像光束分光的棱镜，成像镜头（2）是将指纹成像至 图像传感器（3）的光学镜头，成像镜头（2）含至少两片光学透镜，图像传感器（3）是接收指纹 图像的感光元件，通常为CCD或CMOS，图像传感器（3）与成像镜头（2）的光轴的夹角非90°， LED光源模组（4）是指纹采集光学装置中的照明单元，LED光源模组（4）含至少一颗单色LED 发光芯片，其特征在于，组合棱镜(1）含分光棱镜（11），照明光束入射棱镜（12）和介质层 （13），分光棱镜（11）是光学棱镜，其材料是光学透明玻璃，折射率为n

【技术特征摘要】
1.一种超薄指纹采集装置，含组合棱镜（1），成像镜头（2），图像传感器（3）及LED光源模
组（4），组合棱镜（1）是实现照明光束和成像光束分光的棱镜，成像镜头（2）是将指纹成像至
图像传感器（3）的光学镜头，成像镜头（2）含至少两片光学透镜，图像传感器（3）是接收指纹
图像的感光元件，通常为CCD或CMOS，图像传感器（3）与成像镜头（2）的光轴的夹角非90°，
LED光源模组（4）是指纹采集光学装置中的照明单元，LED光源模组（4）含至少一颗单色LED
发光芯片，其特征在于，组合棱镜(1）含分光棱镜（11），照明光束入射棱镜（12）和介质层
（13），分光棱镜（11）是光学棱镜，其材料是光学透明玻璃，折射率为n2，分光棱镜（11）含指
纹采集面(111），成像分光面(112）和成像光束出射面(113），指纹采集面(111）是采集指纹
的表面，成像分光面（112）是分离指纹凹凸部分散射光的表面，成像光束出射面(113）是成
像光束从分光棱镜（11）出射的表面，指纹采集面(111）、成像分光面（112）和成像光束出射
面(113）形成三棱柱的三个侧面，指纹采集面(111）与成像分光面(112）的夹角是α1，照明光
束入射棱镜（12）是光学棱镜，其材料是光学玻璃，照明光束入射棱镜（12）含照明光束透射
面（121）和照明光束入射面（122），照明光束透射面（121）是照明光束透射的表面，照明光束
入射面（122）是LED光源模组（4）发出的照明光束入射的表面，介质层（13）是光学透明介质，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜长明，田宝龙，
申请(专利权)人：青岛海泰新光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37