一種用于指紋采集器的棱鏡和指紋采集器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了用于指紋采集器的棱鏡和指紋采集器。棱鏡為梯形棱鏡，梯形棱鏡包括棱鏡入射面、手指放置面、棱鏡出射面和背面，手指放置面和棱鏡出射面的夾角角度范圍為58度～68度，棱鏡入射面和棱鏡出射面的夾角角度范圍為112度～122度。指紋采集器包括棱鏡、用于產生入射光線到棱鏡入射面的光源、用于將射出棱鏡出射面的光線聚焦的透鏡和用于將經過透鏡的光線進行光電轉換的感光器件。本實用新型通過對棱鏡各表面所形成的角度的限制設定，使得指紋采集器在指紋的采集過程中不會過爆，指紋成像清晰，便于后續的圖像分析處理和識別工作，適合于小型指紋采集器，而且結構簡單。本實用新型可廣泛應用于各種指紋采集器。
【專利說明】一種用于指紋采集器的棱鏡和指紋采集器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學器件，尤其涉及一種用于指紋采集器的棱鏡，本實用新型還涉及一種指紋采集器。
【背景技術】
[0002]K9料:屬于光學玻璃，由于它晶瑩剔透，他們加工出來的產品，在市面上稱為水晶玻璃制品。
[0003]指紋采集裝置是利用人的指紋具各不相同的特點進行身份采集的一種精密電子儀器，工作原理包括采集指紋圖像、提取指紋特征、保存數據和進行指紋比對四個功能。其中讀取指紋圖像是指紋采集器最基本最重要的功能。通過利用手指指紋凹凸不平的紋形來進行成像，通常我們把凸出的紋形稱為“嵴”，而凹下去的紋形成稱為“峪”，而指紋采集的過程本質上是指紋成像的過程。
[0004]傳統指紋采集的原理通常為:采用光源和棱鏡實現光路傳播，光源從棱鏡的一面進入，穿過棱鏡照射到棱鏡的另一面射出，當有手指按壓時，從棱鏡另一面射出的光線照射到壓有指紋的棱鏡表面形成反射光線，由于指紋的嵴和峪凹凸不同，形成反射光線的量也就不同，反射光線再經過透鏡聚焦后由光電圖像傳感器去捕獲成像。
[0005]現有技術中，由于棱鏡的各表面形成的角度設置不佳，指紋的采集過程中往往會出現部分過爆導致部分指紋成像不清晰，尤其是當棱鏡底角角度過小時，指紋成像后下半部分由于過度曝光，形成一片模糊區域(如圖1所示)，不利于后續的圖像分析處理和識別工作。由于受到指紋采集器尺寸的限制，在小型尺寸的指紋采集器對棱鏡各表面形成的角度要求更加苛刻。
實用新型內容
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種可避免指紋采集過度曝光、結構簡單、適用于小型指紋采集器的棱鏡。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型的另一個目的是提供一種可避免指紋采集過度曝光、結構簡單的小型指紋采集器。
[0008]本實用新型所采用的技術方案是:
[0009]一種用于指紋采集器的棱鏡，所述棱鏡為梯形棱鏡，所述梯形棱鏡包括棱鏡入射面、手指放置面、棱鏡出射面和背面，所述手指放置面和棱鏡出射面的夾角角度范圍為58度?68度，所述棱鏡入射面和棱鏡出射面的夾角角度范圍為112度?122度。
[0010]優選的,所述手指放置面和背面的夾角角度范圍為45度?55度，所述棱鏡入射面和背面的夾角角度范圍為125度?135度。
[0011]優選的，所述手指放置面和棱鏡出射面的夾角為63度，所述棱鏡入射面和棱鏡出射面的夾角為117度，所述手指放置面和背面的夾角為50度，所述棱鏡入射面和背面的夾角角度范圍為130度。
[0012]優選的，所述棱鏡采用透光的玻璃材料制作。具體的，采用的是K9料制作的光學玻璃。
[0013]一種指紋采集器，其包括權利要求1至4任一項所述的棱鏡、用于產生入射光線到棱鏡入射面的光源、用于將射出棱鏡出射面的光線聚焦的透鏡和用于將經過透鏡的光線進行光電轉換的感光器件。
[0014]優選的，其還包括PCB電路板，所述光源設置在PCB電路板上或通過導線與PCB電路板電性連接，所述感光器件設置在PCB電路板上。
[0015]優選的，其整體成四棱臺形狀，所述四棱臺的高度不超過50mm，所述四棱臺的底邊長、寬不超過25mm。
[0016]優選的，所述的光源和棱鏡之間還設置有導光板，所述光源的光線通過導光板進入棱鏡。
[0017]優選的，所述感光器件上設置有保護玻璃。
[0018]優選的，所述光源為LED燈，所述感光器件為CMOS感光器件。
[0019]本實用新型的有益效果是:
[0020]本實用新型一種用于指紋采集器的棱鏡通過對棱鏡各表面所形成的角度的限制設定，使得指紋采集器在指紋的采集過程中不會過爆，指紋成像清晰，便于后續的圖像分析處理和識別工作，適合于小型指紋采集器，而且結構簡單，生產成本低，具有良好的經濟和社會效益。
[0021]本實用新型的另一個有益效果是:
[0022]本實用新型一種指紋采集器通過對棱鏡各表面所形成的角度的限制設定，使得指紋采集器在指紋的采集過程中不會過爆，指紋成像清晰，便于后續的圖像分析處理和識別工作，適合于小型指紋采集器，而且結構簡單，生產成本低，具有良好的經濟和社會效益。
[0023]另外，本實用新型通過在指紋識別裝置的棱鏡和光源之間加入導光板，在不影響指紋采集的同時，避免了強光直射人眼。
[0024]本實用新型可廣泛應用于各種指紋采集器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明:
[0026]圖1是采用傳統棱鏡指紋成像效果示意圖；
[0027]圖2是本實用新型指紋成像效果示意圖；
[0028]圖3是本實用新型一種用于指紋采集器的棱鏡一種實施例的結構示意圖；
[0029]圖4是本實用新型一種用于指紋采集器的棱鏡一種實施例的結構側視圖；
[0030]圖5是本實用新型一種指紋采集器一種實施例的結構示意圖；
[0031]圖6是本實用新型一種指紋采集器一種實施例的結構側視圖。
【具體實施方式】
[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0033]如圖3和圖4所示，一種用于指紋采集器的棱鏡10，所述棱鏡10為梯形棱鏡10，所述梯形棱鏡10包括棱鏡入射面11、手指放置面12、棱鏡出射面13和背面14，所述手指放置面12和棱鏡出射面13的夾角角度范圍為58度?68度，所述棱鏡入射面11和棱鏡出射面13的夾角角度范圍為112度?122度。優選的，所述手指放置面12和背面14的夾角角度范圍為45度?55度，所述棱鏡入射面11和背面14的夾角角度范圍為125度?135度。
[0034]指紋采集器的光路原理為:光源20發出的光線80通過棱鏡入射面11進入棱鏡10，到達手指放置面12。當沒有手指遮擋時，光線80從手指放置面12射出；當有手指遮擋時，光線80經過手指指紋的反射到棱鏡出射面1333射出。如果手指放置面12和棱鏡出射面13的夾角角度過小，就會因為手指放置面12底部的光線80過度集中，在指紋圖像采集時容易形成過爆；如果手指放置面12和棱鏡出射面13的夾角角度過大，其結構尺寸設計又不能滿足小型采集器的尺寸要求。
[0035]該實施例中，所述手指放置面12和棱鏡出射面13的夾角角度范圍為63度，所述棱鏡入射面11和棱鏡出射面13的夾角角度范圍為117度，所述手指放置面12和背面14的夾角角度范圍為50度，所述棱鏡入射面11和背面14的夾角角度范圍為130度。采用該角度設置的棱鏡10所采集的指紋成像效果圖如圖2所示，圖中圖像不會過爆，指紋成像完整、清晰。上述角度作為一種優選的實施方式，經測試，上述各夾角的角度均可在正負5度的范圍內變動，也可以實現較理想的指紋成像效果。
[0036]其中，在小型指紋采集器中，小型采集器的尺寸受到嚴格限制，一般整個高度不超過50mm，底面長度和寬度均不超過25mm。在如此苛刻的條件下，要實現理想的指紋成像效果需要對棱鏡10的各個夾角角度進行嚴格的控制。采用本實用新型的棱鏡10，可把棱鏡10做得小型化，充分滿足小型采集器的尺寸要求，在不改變小型采集器結構的基礎上，實現完整、清晰的指紋成像效果。
[0037]優選的，所述棱鏡10采用透光的玻璃材料制作。具體的，采用的是K9料制作的光學玻璃。
[0038]本實用新型一種用于指紋采集器的棱鏡10通過對棱鏡10各表面所形成的角度的限制設定，使得指紋采集器在指紋的采集過程中不會過爆，指紋成像清晰，便于后續的圖像分析處理和識別工作，適合于小型指紋采集器，而且結構簡單，生產成本低，具有良好的經濟和社會效益。
[0039]如圖5和圖6所示，一種指紋采集器，其包括權利要求1至4任一項所述的棱鏡
10、用于產生入射光線80到棱鏡入射面11的光源20、用于將射出棱鏡出射面13的光線80聚焦的透鏡60和用于將經過透鏡60的光線80進行光電轉換的感光器件50。
[0040]其中，指紋采集器的光路原理為:光源20發出的光線80通過棱鏡入射面11進入棱鏡10，到達手指放置面12。當沒有手指遮擋時，光線80從手指放置面12射出；當有手指遮擋時，光線80經過手指指紋的反射到棱鏡出射面1333射出。如果手指放置面12和棱鏡出射面13的夾角角度過小，就會因為手指放置面12底部的光線80過度集中，在指紋圖像采集時容易形成過爆；如果手指放置面12和棱鏡出射面13的夾角角度過大，其結構尺寸設計又不能滿足小型采集器的尺寸要求。
[0041]優選的，其還包括PCB電路板40，所述光源20設置在PCB電路板40上或通過導線與PCB電路板40電性連接，所述感光器件50設置在PCB電路板40上。
[0042]優選的，其整體成四棱臺形狀，所述四棱臺的高度不超過50mm，所述四棱臺的底邊長、寬不超過25_。其中，在小型指紋采集器中，小型采集器的尺寸受到嚴格限制，一般整個高度不超過50mm，底面長度和寬度均不超過25mm。本實施例中，從棱鏡10的最頂部到PCB電路板40的最底部距離為45mm，PCB板最寬寬度為20mm，可滿足小型指紋采集器的尺寸結構要求。同時在不改變小型采集器結構的基礎上，實現完整、清晰的指紋成像效果。
[0043]優選的，所述的光源20和棱鏡10直接還設置有導光板30，所述光源20的光線80通過導光板30進入棱鏡10。本實用新型通過在指紋識別裝置的棱鏡10和光源20之間加入導光板30，在不影響指紋采集的同時，避免了強光直射人眼。
[0044]優選的，所述感光器件50上設置有保護玻璃70。保護玻璃70用于保護感光器件50。
[0045]優選的，所述光源20為LED燈，所述感光器件50為CMOS感光器件50。采用LED燈具有成本低、壽命長的優點。CMOS感光器件50具有成本低，功耗低的優點。
[0046]本實用新型一種指紋采集器通過對棱鏡10各表面所形成的角度的限制設定，使得指紋采集器在指紋的采集過程中不會過爆，指紋成像清晰，便于后續的圖像分析處理和識別工作，適合于小型指紋采集器，而且結構簡單，生產成本低，具有良好的經濟和社會效益。本實用新型可廣泛應用于各種指紋采集器。
[0047]以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【權利要求】
1.一種用于指紋采集器的棱鏡，其特征在于:所述棱鏡為梯形棱鏡，所述梯形棱鏡包括棱鏡入射面、手指放置面、棱鏡出射面和背面，所述手指放置面和棱鏡出射面的夾角角度范圍為58度?68度，所述棱鏡入射面和棱鏡出射面的夾角角度范圍為112度?122度。
2.根據權利要求1所述的一種用于指紋采集器的棱鏡，其特征在于:所述手指放置面和背面的夾角角度范圍為45度?55度，所述棱鏡入射面和背面的夾角角度范圍為125度?135度。
3.根據權利要求2所述的一種用于指紋采集器的棱鏡，其特征在于:所述手指放置面和棱鏡出射面的夾角為63度，所述棱鏡入射面和棱鏡出射面的夾角為117度，所述手指放置面和背面的夾角為50度，所述棱鏡入射面和背面的夾角角度范圍為130度。
4.根據權利要求1至3任一項所述的一種用于指紋采集器的棱鏡，其特征在于:所述棱鏡采用透光的玻璃材料制作。
5.一種指紋采集器，其特征在于:其包括權利要求1至4任一項所述的棱鏡、用于產生入射光線到棱鏡入射面的光源、用于將射出棱鏡出射面的光線聚焦的透鏡和用于將經過透鏡的光線進行光電轉換的感光器件。
6.根據權利要求5所述的一種指紋采集器，其特征在于:其還包括PCB電路板，所述光源設置在PCB電路板上或通過導電線與PCB電路板電性連接，所述感光器件設置在PCB電路板上。
7.根據權利要求6所述的一種指紋采集器，其特征在于:其整體成四棱臺形狀，所述四棱臺的高度不超過50mm,所述四棱臺的底邊長、寬不超過25mm。
8.根據權利要求5至7任一項所述的一種指紋采集器導光板，其特征在于:所述的光源和棱鏡之間還設置有導光板，所述光源的光線通過導光板進入棱鏡。
9.根據權利要求8所述的一種指紋采集器，其特征在于:所述感光器件上設置有保護玻璃。
10.根據權利要求5、6、7或9所述的一種指紋采集器，其特征在于:所述光源為LED燈，所述感光器件為CMOS感光器件。
【文檔編號】G06K9/00GK203930864SQ201420304872
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】周波 申請人:周波