[實(shí)用新型]具有抗環(huán)境光干擾的三角棱鏡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621004081.3
• 申請(qǐng)日: 2016-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206162582U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王欣;王莉;王佳楠;劉旭東;朱德彬;孟凡清;張力平;鄭振興;單常
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春鴻達(dá)光電子與生物統(tǒng)計(jì)識(shí)別技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/00
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/00;G02B5/04
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司22100
• 代理人: 陳宏偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型公開(kāi)一種具有抗環(huán)境光干擾的三角棱鏡，是對(duì)現(xiàn)有光學(xué)式指紋采集設(shè)備的采集棱鏡的改進(jìn)，同時(shí)，本實(shí)用新型進(jìn)一步提供了含有該三角棱鏡的指紋采集設(shè)備，屬于活體指紋采集裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上存在多種光學(xué)式單指指紋采集及比對(duì)設(shè)備。該類(lèi)指紋采集設(shè)備設(shè)計(jì)原理基本均利用光學(xué)全反射原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，即光線由光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳輸，當(dāng)光線與兩介質(zhì)交界面法線夾角大于全反射臨界角時(shí)，即入射角＞arcsin（n1/n2），光線在光密介質(zhì)中發(fā)生全發(fā)射。

對(duì)于傳統(tǒng)光學(xué)全反射式指紋采集設(shè)備，基本分為亮背景、暗背景兩種設(shè)計(jì)方案，其中，亮背景設(shè)計(jì)方案指紋采集設(shè)備，由光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)棱鏡全反射后通過(guò)成像鏡頭成實(shí)像，被CCD接收。當(dāng)指紋按捺于棱鏡采集面時(shí)，指紋脊破壞該面的光全反射條件，形成明暗相間的指紋圖像；暗背景設(shè)計(jì)方案指紋采集設(shè)備，當(dāng)指紋按捺于棱鏡采集面時(shí)，照明光源發(fā)出的光，在指紋脊于采集面接觸的位置發(fā)生散射，成像鏡頭接收來(lái)自指紋脊的散射光，形成指紋圖像。然而此兩種方案采集設(shè)備，基本都存在易受環(huán)境光干擾，從而導(dǎo)致指紋圖像對(duì)比對(duì)下降，降低指紋圖像質(zhì)量等劣勢(shì)。參見(jiàn)圖1、圖2所示，具體表現(xiàn)為：

來(lái)自采集設(shè)備外部環(huán)境光，通過(guò)上述兩種路徑，均可以入射到CCD接收面，從而干擾來(lái)自照明光源的指紋成像光線，造成指紋圖像迷糊，對(duì)比度下降，一定程度上影響了指紋質(zhì)量。因大氣中包含各種波長(zhǎng)的光，所以采用在設(shè)備中放置濾色片等濾光元件，無(wú)法從根本上屏蔽來(lái)著設(shè)備外部的環(huán)境光，所以，光學(xué)式指紋采集器在室外的應(yīng)用受到了一定的限制。對(duì)此考慮實(shí)用新型一款抗環(huán)境光干擾的指紋采集器，是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型公開(kāi)一種具有抗環(huán)境光干擾的三角棱鏡，解決了現(xiàn)有指紋采集設(shè)備易受環(huán)境光干擾，從而導(dǎo)致指紋圖像對(duì)比對(duì)下降，降低指紋圖像質(zhì)量等劣勢(shì)問(wèn)題。

本實(shí)用新型所述的一種全反射式抗環(huán)境光干擾三角棱鏡，其特征在于：

三角棱鏡本體包括指紋采集面、吸光面、出射面、入光面；指紋采集面與吸光面組成的夾角為55度，指紋采集面與出射面組成的夾角為60度；入光面與吸光面夾角為50度，距離采集面12mm；指紋采集面為手指放置位置，吸光面上涂有黑色消光漆。

本實(shí)用新型所述的全反射式抗環(huán)境光干擾三角棱鏡制成的指紋采集設(shè)備；其特征在于：包括全反射式抗環(huán)境光干擾三角棱鏡、紅色高亮LED光源、電路主板、后蓋、密封塞、數(shù)據(jù)線、攝像模組、端蓋、殼體、密封墊圈；紅色高亮LED光源作為系統(tǒng)的照明裝置固定在全反射式抗環(huán)境光干擾三角棱鏡的下方；攝像模組固定于棱鏡右側(cè)，光軸與棱鏡中心重合；攝像模組通過(guò)FFC線與電路主板連接，電路主板通過(guò)信號(hào)線與外界通信連接。

本實(shí)用新型所述的全反射式抗環(huán)境光干擾三角棱鏡的制造材料選用1.67的高折射率光學(xué)玻璃，其具體抗環(huán)境光實(shí)現(xiàn)方式如下：

1. 環(huán)境光自棱鏡外側(cè)指紋采集面的法線下方入射，經(jīng)由棱鏡折射后，透射光線自棱鏡右側(cè)出射面出射。取環(huán)境光的入射角A的最大值A(chǔ)max=90度，由折射定律sinI₁ /sinI₂=n1/n2，計(jì)算得出B=41.17°。圖中陰影部分為環(huán)境光所覆蓋的區(qū)域，如將成像物鏡4放置于棱鏡右側(cè)、透射環(huán)境光覆蓋區(qū)域上方，環(huán)境光將無(wú)法射入物鏡表面，從而不能對(duì)指紋圖像產(chǎn)生影響，達(dá)到采集設(shè)備抗環(huán)境光干擾的效果（參見(jiàn)圖4）。

2. 環(huán)境光自棱鏡外側(cè)指紋采集面法線上方入射，經(jīng)棱鏡采集面折射后的折射光線打到吸光面，折射光線被其吸收，環(huán)境光將無(wú)法射入物鏡表面，從而不能對(duì)指紋圖像產(chǎn)生影響，達(dá)到采集設(shè)備抗環(huán)境光干擾的效果（參見(jiàn)圖5）。

3.指紋成像原理具體為，照明面光源放置于入光面外側(cè)，對(duì)入光面進(jìn)行垂直照射。入射光經(jīng)入光面透射，對(duì)指紋采集面進(jìn)行照明，入射光被按捺于指紋采集面的指紋脊散射，散射光經(jīng)出射面折射，折射后的光線被成像物鏡接收，形成指紋實(shí)像，實(shí)像被CCD7接收，上傳DSP進(jìn)行處理。成像物鏡與CCD7構(gòu)成攝像模組，參見(jiàn)圖6。

主板：設(shè)計(jì)采用DSP與CMOS傳感器來(lái)完成指紋圖像采集，并可以通過(guò)USB免驅(qū)連接到PC上，PC默認(rèn)為視頻設(shè)備。CMOS傳感器方面采用200萬(wàn)像素傳感器，最大輸出圖像分辨率可達(dá)1600*1200。DSP應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)UVC協(xié)議免驅(qū)動(dòng)直接連接USB接口上，支持現(xiàn)行各流行操作系統(tǒng)的連接，便于客戶(hù)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)。

本實(shí)用新型積極效果在于：