專利名稱：大面積光學滾動指紋采集儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學指紋的采集裝置的改進，明確地講是公開了一種大面積光學滾動指紋采集儀，屬于活體指紋采集裝置技術領域。
背景技術：
根據公安部相關的標準規定，有關活體滾動指紋的采集，要求采集器的采集窗口尺寸必須大于或等于40×40MM。對于現有的采集儀類型分為光學式、電容式、壓力式等類型。其中，光學式采集儀的各元件，在制造加工工藝方面，工藝性比較好，產品成本比較低等，它的這些優勢有助于采集儀實現大面積采集。但采用光學式指紋采集系統，首先面臨一個技術難點，就是如何處理系統圖像產生的變形問題，圖像的畸變會給指紋圖像處理系統帶來困難，造成系統的復雜化、指紋特征丟失現象等不良后果，這是系統實現指紋大面積采集的最關鍵問題所在。
發明內容
本實用新型公開一種大面積光學滾動指紋采集儀，解決了大面積光學采集儀圖像變形的問題。
本實用新型采用棱鏡式技術解決方案，利用等腰直角棱鏡的全反射原理，把系統設計成封閉式，通過采用遠心光路的辦法把等腰直角棱鏡成像的梯形畸變轉化成矩形畸變，再利用楔形棱鏡本身具有起單一壓縮光線的特點，將矩形畸變轉化成無畸變，解決了圖像變形問題，達到指紋圖像采集識別的預期目的。
本實用新型的具體實施方案如下由光源、光學系統、CMOS光電轉換器構成，其特征在于光學系統中的采集窗口處放置一個采集棱鏡，它是沿著光路方向位于光源后方的一個等腰直角棱鏡，其后方沿著光路方向依次同軸排列著一個楔型棱鏡和攝影物鏡，楔型棱鏡的擺放位置和方向使光線向著背向光源的方向折向，攝影物鏡的擺在位置和方向使光線靠近光源的方向折向；在經過光軸的主截面上，等腰直角棱鏡的主截面為等腰直角三角形，楔型棱鏡的主截面為直角三角形；在其上所述的楔型棱鏡和攝影物鏡之間還放置一個平面反射鏡，把楔型棱鏡出射的光線反射到攝影物鏡上，CMOS光電轉換器設置在攝影物鏡的像面上。指紋經過光學系統所成的圖像，由CMOS光電轉換器，通過計算機用戶可以獲取數字信號圖像，實現活體滾動指紋的采集目的。
所述的攝影物鏡包括由雙凸透鏡a、彎月形凸透鏡、雙凹透鏡組成的前組和由雙凸透鏡b、雙凸透鏡c、雙凸透鏡d組成的后組所構成的成像組，各透鏡沿光軸依次排列構成，將攝影物鏡的光路設計成遠心光路。
上所述光源、光學系統、CMOS光電轉換器均依次固定在同一個支架上。目的是為方便產品的加工制造和裝配，增加整個光學系統的光路穩定性，利用模具制造的支架進行各個元件的固定。
為避免各個零件的制造誤差給光學系統帶來的影響，所述的平面反射鏡的位置為可調的。
本實用新型的積極效果在于采用棱鏡式方法，利用棱鏡的全反射原理，減少能量損失，避免外界光線對系統產生影響和干擾，把系統設計成封閉式，棱鏡的全反射成像過程會使圖像發生變形現象，產生梯形畸變。通過采用遠心光路的辦法把梯形畸變轉化成矩形畸變。矩形畸變在圖像上也是不允許存在的。因此，又采取利用楔形棱鏡的辦法，將矩形畸變轉化成無畸變，成功地解決了圖像變形問題。最后達到指紋圖像采集識別的預期目的。本采集儀的光能增強充分利用，減少能量損失，避免外界光線對系統產生影響和干擾，整體結構趨于合理化，符合實際采集使用的特點。
圖1為本實用新型結構原理圖。
圖2為本實用新型結構原理側視圖。
具體實施方式
根據圖1、2所示，等腰直角棱鏡2的前端裝置有光源1，棱鏡2的折光面為指紋采集窗口，楔形棱鏡3與棱鏡2設在同一光軸上，平面反射鏡4設在楔型棱鏡3與攝影物鏡5之間，把楔型棱鏡3出射的光線反射到攝影物鏡5上，CMOS光電轉換器6設置在攝影物鏡5的像面上。
上述的光學系統部件中等腰直角棱鏡2的邊長為36MM，材料為K9；楔型棱鏡3的楔角為31.8度，材料為K9；平面反射鏡4的中心厚度為5MM，材料為K9；投影物鏡5是由以下光學鏡片組成的雙凸透鏡7的中心厚度為7.5MM，材料為ZK9，曲率半經R154.1，R-154.1，外圓口經42MM；彎月形凸透鏡8的中心厚度為7.2MM，材料為ZK9，曲率半經R31，R141，外圓口經為39MM；雙凹透鏡9的中心厚度為3MM，材料為F4，曲率半經R-80.2，R232.89，外圓口經18MM；在前組鏡片的光路中的后焦點上設有光欄13。雙凸透鏡10的中心厚度為2.5MM，材料為K9，曲率半經R135，R-18.3，外圓口經為12MM；雙凸透鏡11的中心厚度為4.6MM，材料為ZK9，曲率半經R168，R-18，外圓口經為12MM；雙凸透鏡12的中心厚度為3.5MM，材料為ZK9，曲率半經R11，R-231，外圓口經12MM；CMOS光電轉換器6位于雙凸透鏡c的像面上。
權利要求1.一種大面積光學式滾動指紋采集儀，由光源、光學系統、CMOS光電轉換器構成，其特征在于光學系統中的采集窗口處放置一個采集棱鏡，它是沿著光路方向位于光源后方的一個等腰直角棱鏡，其后方沿著光路方向依次同軸排列著一個楔型棱鏡和攝影物鏡，楔型棱鏡的擺放位置和方向使光線向著背向光源的方向折向，攝影物鏡的擺在位置和方向使光線靠近光源的方向折向；在經過光軸的主截面上，等腰直角棱鏡的主截面為等腰直角三角形，楔型棱鏡的主截面為直角三角形；在其上所述的楔型棱鏡和攝影物鏡之間還放置一個平面反射鏡，把楔型棱鏡出射的光線反射到攝影物鏡上，CMOS光電轉換器設置在攝影物鏡的像面上。
2.根據權利要求1所述的采集儀，其特征在于攝影物鏡包括由雙凸透鏡a、彎月形凸透鏡、雙凹透鏡組成的前組和由雙凸透鏡b、雙凸透鏡c、雙凸透鏡d組成的后組所構成的成像組，各透鏡沿光軸依次排列構成，將攝影物鏡的光路設計成遠心光路。
專利摘要一種大面積光學滾動指紋采集儀由光源、光學系統、CMOS光電轉換器構成，其中，采集窗口位于光源后方的光軸上設置一等腰直角采集棱鏡的斜面上，沿其光軸后方依次同軸排列著一個楔型棱鏡和攝影物鏡，楔型棱鏡的擺放位置和方向使光線向著背向光源的方向折射，攝影物鏡的擺在位置和方向使光線靠近光源的方向折向；在經過光軸的主截面上，等腰直角棱鏡的截面為等腰直角三角形，楔型棱鏡的截面為直角三角形；楔型棱鏡和攝影物鏡之間還放置一個平面反射鏡，使經過平面反射鏡的光線反射方向靠向光源；指紋經過光學系統所成的圖像，由CMOS光電轉換器，通過計算機用戶可以獲取數字信號圖像，實現活體滾動指紋的采集目的。
文檔編號G02B27/00GK2685908SQ200320112918
公開日2005年3月16日 申請日期2003年12月10日 優先權日2003年12月10日
發明者王莉, 王欣, 李大綱, 李秀梅 申請人:長春鴻達光電子與生物統計識別技術有限公司