專利名稱：一種大采集面的指紋采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及應用電子電路進行生物特征識別的方法或裝置，特別是涉及一種大采集面的指紋采集裝置。
技術(shù)背景 中國專利CN2867454Y和CN2867455Y分別公告了同一申請人的一種《不等邊棱鏡指紋采集器》和一種《大幅面指紋采集器》，合并的技術(shù)方案提供了一種解決原有指紋采集器體積大、采集面小的指紋采集器，其由光源、半五角棱鏡、透鏡和光電檢測器組成，半五角棱鏡截面為頂角大于90°的不等腰三角形，高度為8 14毫米，底面寬度為18 26毫米，長度為24 36毫米，半五角棱鏡一側(cè)斜長腰面配裝光源，右端下方還配裝透鏡，透鏡外側(cè)配裝光電檢測器，半五角棱鏡另一側(cè)斜短腰面一側(cè)配有上端向斜短腰面傾斜的一次反光鏡，一次反光鏡下端右側(cè)配有與之夾角大于90°且右端向下傾斜的二次反光鏡，光源由位于半五角棱鏡斜長腰面一側(cè)的導光板和位于導光板外端的發(fā)光二極管(light emittingdiode，縮略詞為LED)組成，導光板位于棱鏡一側(cè)的照射面為蒙沙毛面或為三角形凸棱構(gòu)成的波紋面，三角形凸棱的寬度為0. 20 0. 28毫米，高度為0. 10 0. 14毫米。上述指紋采集器具有半五角棱鏡薄、采集面大、畸變小、失真率低、識別率高、性能可靠、體積小、重量輕、使用方便，以及最適合于公安、海關(guān)、身份證等身份識別領(lǐng)域的優(yōu)點。但是，其圖像采集單元只支持JPEG壓縮格式，有損圖像的清晰度，系統(tǒng)資源占用率高，半五角棱鏡僅靠兩個對稱的側(cè)面固定不夠穩(wěn)固，且光源裝配需螺絲組裝，不僅加大了指紋采集器的體積和成本，而且降低了生產(chǎn)效率，此外，透鏡不可調(diào)焦，在透鏡聚焦不一致時，圖像不夠清晰，對指紋識別效率有負面影響。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是對中國專利CN2867454Y和CN2867455Y公告的指紋采集器進行進一步改進，提供一種改進的大采集面的指紋采集裝置。本實用新型的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種大采集面的指紋采集裝置，包括截面為頂角大于90°的不等腰三角形的半五角棱鏡、配裝在所述半五角棱鏡的斜短腰面一側(cè)的上端向斜短腰面傾斜的一次反光鏡、配裝在所述一次反光鏡下端右側(cè)與之夾角大于90°且右端向下傾斜的二次反光鏡、配裝在所述半五角棱鏡的斜長腰面一側(cè)右端下方的透鏡、配裝在所述半五角棱鏡的斜長腰面一側(cè)的光源、配裝在所述透鏡外側(cè)的光電檢測器，以及殼體。所述半五角棱鏡的斜長腰面是光源射入面，所述半五角棱鏡的斜短腰面是指紋圖像射出面，所述半五角棱鏡的大面積的底面涂覆有作為指紋圖像采集面的透明彈性樹脂膜層，所述透明彈性樹脂膜是有機硅樹脂和丙烯酸樹脂中的一種。因指紋的凸紋會壓迫所述透明彈性樹脂膜，使其下陷，當入射光照射到指紋時，凸紋與透明彈性樹脂膜發(fā)生浸潤，可以更好地吸收入射光，而指紋的凹紋不會壓迫所述透明彈性樹脂膜，并被空氣隔離，對入射光形成完全內(nèi)反射，以提高指紋圖像的識別率，降低失真率。所述光源包括位于所述半五角棱鏡的斜長腰面一側(cè)的導光板的上方，以及位于所述導光板外端的至少I個可見光或紅外光的發(fā)光二極管，具有光源面積大，厚度小的特點，適用于大采集面的照明。這種大采集面的指紋采集裝置的特點是所述光電檢測器是采用彩色互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,縮略詞為CMOS)芯片的CMOS傳感器。設有數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing,縮略詞為DSP)芯片、分別與所述DSP芯片連接的晶體振蕩器、存儲單元EEROM、低壓差線性穩(wěn)壓器(Low DropoutRegulator，縮略詞為LD0)、復位電路和USB通訊接口，所述DSP芯片、晶體振蕩器、EEROM、LD0、復位電路和USB通訊接口，與所述采用彩色CMOS芯片的CMOS傳感器組成帶USB通訊接口的圖像采集單元，所述LDO還分別與USB通訊接口和光源板接口連接，所述DSP芯片通過I2C端口與彩色CMOS芯片的I2C端口連接，對彩色CMOS芯片進行配置和圖像處理，所述DSP芯片的I2C端口和彩色CMOS芯片的I2C接口分別與EEROM的I2C端口連接，將指紋采集器的設置參數(shù)、采集指紋圖像的大小和曝光度數(shù)據(jù)傳輸至所述EEROM保存，所述DSP芯片通過輸出端口將復位信號傳輸給彩色CMOS芯片，對彩色CMOS芯片進行復位，將行信號LV、場信號FV、數(shù)據(jù)同步時鐘信號PCLK和圖像數(shù)據(jù)DATA與所述DSP芯片的輸入端口連接，所述彩色CMOS芯片傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)經(jīng)過所述DSP芯片處理校正后傳輸至所述EEROM保存，并由所述DSP芯片通過USB通訊接口將圖像數(shù)據(jù)輸出。在所述半五角棱鏡的斜長腰面的下方還設有用于分散均勻光線的均光板，所述均光板與所述半五角棱鏡的斜長腰面平行，且與所述導光板重疊粘貼為一體，所述光源經(jīng)過所述均光板將光線分散均勻，柔和地照射在所述半五角棱鏡的大面積的底面。所述均光板正對所述半五角棱鏡一側(cè)的照射面為蒙沙毛面或為三角形凸棱構(gòu)成的波紋面，所述三角形凸棱的寬度為0. 20 0. 28毫米，高度為0. 10 0. 14毫米，以更好地照売指紋，提聞檢測精度。本實用新型的技術(shù)問題通過以下進一步的技術(shù)方案予以解決。所述DSP芯片是美國德州儀器公司(Texas Instruments Incorporated,縮略詞為TI)出品的型號為TMS320C5515AZCH的DSP芯片。所述CMOS傳感器是采用分辨率為500dpi的至少30萬像素的彩色CMOS芯片的CMOS傳感器。優(yōu)選的是，所述CMOS傳感器是采用格科微電子(上海)有限公司出品的型號為GC0303的分辨率為500dpi的30萬像素的彩色CMOS芯片的CMOS傳感器。所述EEROM是美國ATMEL公司出品的型號為AT24C64的存儲芯片。所述導光板是薄膜狀有機玻璃板，位于所述光源的左下方且在同一水平面上。所述半五角棱鏡的斜長腰面與斜短腰面的夾角為112.5°，所述半五角棱鏡的斜長腰面與底面的夾角為22. 5°，所述半五角棱鏡的斜短腰面與底面的夾角為45°。所述半五角棱鏡的高度為8 14毫米，底面寬度為18 26毫米，長度為24 36毫米，滿足采集全指指紋圖像的要求，采用截面為頂角大于90°的不等腰三角形的半五角棱鏡，可以在不增加棱鏡高厚度的前提下顯著增加棱鏡的長度，相對增大指紋圖像采集面的面積。所述半五角棱鏡的底面的透明彈性樹脂膜是有機硅樹脂和丙烯酸樹脂中的一種。所述一次反光鏡和二次反光鏡是只有一個反射鏡面的長方體狀薄平面反射鏡，包括反光面和遮光面，遮光面表面涂覆有用于遮光的黑漆層。所述一次反光鏡的主光軸與所述半五角棱鏡的斜短腰面的主光軸夾角為4° 9°，所述二次反光鏡與所述一次反光鏡的夾角大于90°，以降低指紋圖像的畸變率，提高指紋圖像的清晰度。所述透鏡是凹透鏡，與所述光電檢測器表面之間夾角為4° 9°，且所述凹透鏡安裝在所述殼體的主殼體設有調(diào)焦孔的外側(cè)，便于校正指紋圖像的清晰度。所述半五角棱鏡、所述一次反光鏡、所述二次反光鏡和所述凹透鏡組成順應光路設置的光學指紋成像模塊，被按壓在所述半五角棱鏡的底面上的指頭反射光線的一部分， 經(jīng)過所述半五角棱鏡的斜短腰面射出到所述一次反光鏡進行全反射，全反射光線射到所述二次反光鏡上進行第二次全反射匯聚進入所述凹透鏡，并由所述凹透鏡直接射出到距離所述凹透鏡的后焦距為4. 0 8. Omm的所述光電檢測器，將呈現(xiàn)在的光線中的物像即采集的指紋圖像轉(zhuǎn)換成電信號輸出。無需安裝成像物鏡，既降低了指紋采集裝置的體積與成本，又不影響指紋采集的效果。所述殼體包括固定所述半五角棱鏡、所述一次反光鏡、所述二次反光鏡和所述凹透鏡組成順應光路設置的光學指紋成像模塊的主殼體、固定導光板和光源板的背光板，以及遮擋外界光線進入主殼體的蓋板，所述半五角棱鏡是通過其小端面及兩個側(cè)面穩(wěn)固地安裝在所述殼體的主殼體。所述主殼體與所述背光板之間由對應卡槽卡扣式固定連接，無需安裝螺絲。所述蓋板通過卡槽或雙面膠與主殼體固定連接，組裝簡便，可以進一步降低成本，提聞生廣效率。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是本實用新型設有包括采用彩色CMOS芯片的CMOS傳感器的帶USB通訊接口的圖像采集單元，輸出圖像無壓縮，圖像清晰度高，系統(tǒng)資源占用率低，還設有與導光板重疊粘貼為一體均光板，照射在大采集面的光線分散均勻又柔和，半五角棱鏡通過其小端面和另外兩個側(cè)面穩(wěn)固安裝在所述殼體的主殼體，主殼體與背光板之間由對應卡槽卡扣式固定連接，無需安裝螺絲組裝，蓋板通過卡槽或雙面膠與主殼體固定連接，組裝簡便，降低成本，提高生產(chǎn)效率，主殼體外側(cè)設有調(diào)整凹透鏡的調(diào)焦孔，便于提高指紋圖像的清晰度和指紋識別效率。
圖I是本實用新型具體實施方式
的解體結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖I的光路圖；圖3是圖I的棱鏡立體圖；圖4是本實用新型具體實施方式
的殼體解體結(jié)構(gòu)圖；圖5是本實用新型具體實施方式
的圖像采集單元組成方框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
并對照附圖對本實用新型進行說明。—種如圖I 5所示的大采集面指紋采集器，包括截面為頂角大于90°的不等腰三角形的半五角棱鏡6、配裝在半五角棱鏡6的斜短腰面14 一側(cè)的上端向斜短腰面14傾斜的一次反光鏡4、配裝在一次反光鏡4下端右側(cè)與之夾角大于90°且右端向下傾斜的二次反光鏡5、配裝在半五角棱鏡6的斜長腰面13 —側(cè)右端下方的透鏡7、配裝在半五角棱鏡6的斜長腰面13 —側(cè)的光源2、配裝在透鏡7外側(cè)的光電檢測器，以及殼體1，半五角棱鏡6的斜長腰面13是光源射入面，半五角棱鏡6的斜短腰面14是指紋圖像射出面，半五角棱鏡6的大面積的底面15涂覆有作為指紋圖像采集面即活體指紋采集窗口的透明彈性樹脂膜層19，透明彈性樹脂膜19是有機硅樹脂和丙烯酸樹脂中的一種。因指紋的凸紋會壓迫透明彈性樹脂膜19，使其下陷，當入射光照射到指紋時，凸紋與透明彈性樹脂膜19發(fā)生浸潤，可以更好地吸收入射光，而指紋的凹紋不會壓迫透明彈性樹脂膜19， 并被空氣隔離，對入射光形成完全內(nèi)反射，以提高指紋圖像的識別率，降低失真率。光源2包括位于半五角棱鏡6的斜長腰面13 —側(cè)的薄膜狀有機玻璃導光板3的上方，以及位于導光板3外端的至少I個可見光或紅外光的發(fā)光二極管,具有光源面積大，厚度小的特點，適用于大采集面的照明。導光板3是薄膜狀有機玻璃板，位于光源2的左下方且在同一水平面上。光電檢測器是采用格科微電子(上海)有限公司出品的型號為GC0303的分辨率為500dpi的30萬像素的彩色CMOS芯片的CMOS傳感器。設有美國TI公司出品的型號為TMS320C5515AZCH的DSP芯片、分別與DSP芯片連接的晶體振蕩器、EER0M、LD0、復位電路和USB通訊接口，DSP芯片、晶體振蕩器、EER0M、LD0、復位電路和USB通訊接口，與采用彩色CMOS芯片的CMOS傳感器組成帶USB通訊接口的圖像采集單元9，LDO還分別與USB通訊接口和光源板接口連接，EEROM是美國ATMEL公司出品的型號為AT24C64的存儲芯片。DSP芯片通過I2C端口與彩色CMOS芯片的I2C端口連接，對彩色CMOS芯片進行配置和圖像處理，DSP芯片的I2C端口和彩色CMOS芯片的I2C接口分別與EEROM的I2C端口連接，將指紋采集器的設置參數(shù)、采集指紋圖像的大小和曝光度數(shù)據(jù)傳輸至EEROM保存，DSP芯片通過輸出端口將復位信號傳輸給彩色CMOS芯片，對彩色CMOS芯片進行復位，將行信號LV、場信號FV、數(shù)據(jù)同步時鐘信號PCLK和圖像數(shù)據(jù)DATA與DSP芯片的輸入端口連接，彩色CMOS芯片傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)經(jīng)過DSP芯片處理校正后傳輸至EEROM保存，并由DSP芯片通過USB通訊接口將圖像數(shù)據(jù)輸出。在半五角棱鏡6的斜長腰面13的下方還設有用于分散均勻光線的均光板16，均光板16與半五角棱鏡6的斜長腰面13平行，且與導光板3重疊粘貼為一體，光源2經(jīng)過均光板16將光線分散均勻,柔和地照射在半五角棱鏡6的大面積的底面15。均光板16正對半五角棱鏡6 —側(cè)的照射面為蒙沙毛面或為寬度為0. 20 0. 28毫米，高度為0. 10 0. 14毫米的三角形凸棱構(gòu)成的波紋面，以更好地照亮指紋，提高檢測精度。半五角棱6的斜長腰面與斜短腰面的夾角為112. 5°，斜長腰面與底面的夾角為22.5°，斜短腰面與底面的夾角為45°。[0045]半五角棱鏡6的高度為10. 5毫米，底面寬度為22毫米，長度為30毫米，滿足采集全指指紋圖像的要求，采用截面為頂角大于90°的不等腰三角形的半五角棱鏡，可以在不增加棱鏡高度的前提下顯著增加棱鏡的長度，相對增大指紋圖像采集面的面積。—次反光鏡4和二次反光鏡5是只有一個反射鏡面的長方體狀薄平面反射鏡，包括反光面和遮光面，遮光面表面涂覆有用于遮光的黑漆層。一次反光鏡4的主光軸與半五角棱鏡6的斜短腰面的主光軸夾角為4。 9°，二次反光鏡5與一次反光鏡4的夾角為95. 94°，以降低指紋圖像的畸變率，提高指紋圖像的清晰度。透鏡7是凹透鏡，與COMS傳感器表面之間夾角為4° 9°，且凹透鏡安裝在殼體的主殼體10設有調(diào)焦孔8的外側(cè)，便于校正指紋圖像的清晰度。半五角棱鏡6、一次反光鏡4、二次反光鏡5和凹透鏡組成順應光路設置的光學指紋成像模塊，被按壓在半五角棱6鏡的底面上的指頭反射光線的一部分，經(jīng)過半五角棱鏡 6的斜短腰面射出到一次反光鏡4進行全反射，全反射光線射到二次反光鏡5上進行第二次全反射匯聚進入凹透鏡，并由凹透鏡直接射出到距離凹透鏡的后焦距為4. 0 8. Omm的COMS傳感器，將呈現(xiàn)在的光線中的物像即采集的指紋圖像轉(zhuǎn)換成電信號輸出。無需安裝成像物鏡，既降低了指紋采集裝置的體積與成本，又不影響指紋采集的效果。殼體I包括固定半五角棱鏡6、一次反光鏡4、二次反光鏡5和凹透鏡組成順應光路設置的光學指紋成像模塊的主殼體10、固定導光板3和光源板的背光板11，以及遮擋外界光線進入主殼體的蓋板12，所述半五角棱鏡6是通過其小端面17及兩個側(cè)面穩(wěn)固地安裝在殼體的主殼體10。主殼體10與背光板11之間由對應卡槽卡扣式固定連接，無需安裝螺絲。蓋板12通過卡槽或雙面膠與主殼10體固定連接，組裝簡便，可以進一步降低成本，提聞生廣效率。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
權(quán)利要求1.一種大采集面的指紋采集裝置，包括截面為頂角大于90°的不等腰三角形的半五角棱鏡、配裝在所述半五角棱鏡的斜短腰面一側(cè)的上端向斜短腰面傾斜的一次反光鏡、配裝在所述一次反光鏡下端右側(cè)與之夾角大于90°且右端向下傾斜的二次反光鏡、配裝在所述半五角棱鏡的斜長腰面一側(cè)右端下方的透鏡、配裝在所述半五角棱鏡的斜長腰面一側(cè)的光源、配裝在所述透鏡外側(cè)的光電檢測器，以及殼體，所述半五角棱鏡的斜長腰面是光源射入面，所述半五角棱鏡的斜短腰面是指紋圖像射出面，所述半五角棱鏡的大面積的底面涂覆有作為指紋圖像采集面的透明彈性樹脂膜層，所述光源包括位于所述半五角棱鏡的斜長腰面一側(cè)的導光板的上方，以及位于所述導光板外端的至少I個可見光或紅外光的發(fā)光二極管，其特征在于 所述光電檢測器是采用彩色互補金屬氧化物半導體芯片的CMOS傳感器； 設有數(shù)字信號處理DSP芯片、分別與所述DSP芯片連接的晶體振蕩器、存儲單元EEROM、低壓差線性穩(wěn)壓器LD0、復位電路和USB通訊接口，所述DSP芯片、晶體振蕩器、EER0M、LD0、復位電路和USB通訊接口，與所述采用彩色CMOS芯片的CMOS傳感器組成帶USB通訊接口的 圖像采集單元，所述LDO還分別與USB通訊接口和光源板接口連接，所述DSP芯片通過I2C端口與彩色CMOS芯片的I2C端口連接，所述DSP芯片的I2C端口和彩色CMOS芯片的I2C接口分別與EEROM的I2C端口連接； 在所述半五角棱鏡的斜長腰面的下方還設有用于分散均勻光線的均光板，所述均光板與所述半五角棱鏡的斜長腰面平行，且與所述導光板重疊粘貼為一體； 所述均光板正對所述半五角棱鏡一側(cè)的照射面為蒙沙毛面或為三角形凸棱構(gòu)成的波紋面，所述三角形凸棱的寬度為0. 20 0. 28毫米，高度為0. 10 0. 14毫米。
2.如權(quán)利要求I所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述DSP芯片是美國德州儀器公司出品的型號為TMS320C5515AZCH的DSP芯片。
3.如權(quán)利要求I或2所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述CMOS傳感器是采用分辨率為500dpi的至少30萬像素的彩色CMOS芯片的CMOS傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述導光板是薄膜狀有機玻璃板，位于所述光源的左下方且在同一水平面上。
5.如權(quán)利要求4所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述半五角棱鏡的斜長腰面與斜短腰面的夾角為112.5°，所述半五角棱鏡的斜長腰面與底面的夾角為22. 5°，所述半五角棱鏡的斜短腰面與底面的夾角為45° ; 所述半五角棱鏡的高度為8 14毫米，底面寬度為18 26毫米，長度為24 36毫米。
6.如權(quán)利要求5所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述半五角棱鏡的底面的透明彈性樹脂膜是有機硅樹脂和丙烯酸樹脂中的一種。
7.如權(quán)利要求6所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述一次反光鏡和二次反光鏡是只有一個反射鏡面的長方體狀薄平面反射鏡，包括反光面和遮光面，遮光面表面涂覆有用于遮光的黑漆層； 所述一次反光鏡的主光軸與所述半五角棱鏡的斜短腰面的主光軸夾角為4° 9°，所述二次反光鏡與所述一次反光鏡的夾角大于90°。
8.如權(quán)利要求7所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述透鏡是凹透鏡，與所述光電檢測器表面之間夾角為4° 9°，且所述凹透鏡安裝在所述殼體的主殼體設有調(diào)焦孔的外側(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述殼體包括固定所述半五角棱鏡、所述一次反光鏡、所述二次反光鏡和所述凹透鏡組成順應光路設置的光學指紋成像模塊的主殼體、固定導光板和光源板的背光板，以及遮擋外界光線進入主殼體的蓋板，所述半五角棱鏡是通過其小端面及兩個側(cè)面安裝在所述殼體的主殼體。
10.如權(quán)利要求9所述的大采集面的指紋采集裝置，其特征在于 所述主殼體與所述背光板之間由對應卡槽卡扣式固定連接； 所述蓋板通過卡槽或雙面膠與主殼體固定連接。
專利摘要一種大采集面的指紋采集裝置，包括半五角棱鏡、一次反光鏡、二次反光鏡、透鏡、光源、采用彩色CMOS芯片的CMOS傳感器，以及殼體。設有與CMOS傳感器組成圖像采集單元的DSP芯片、晶體振蕩器、EEROM、LDO、復位電路和USB通訊接口，還設有與半五角棱鏡的斜長腰面平行的均光板，其與導光板重疊粘貼為一體，照射在大采集面的光線分散均勻又柔和，本實用新型的圖像采集單元輸出圖像無壓縮，圖像清晰度高，系統(tǒng)資源占用率低，半五角棱鏡通過其小端面及兩個側(cè)面穩(wěn)固地安裝，殼體與背光板的固定連接無需安裝螺絲，組裝簡便，降低成本，提高生產(chǎn)效率，在殼體外側(cè)設有調(diào)整凹透鏡的調(diào)焦孔，便于提高指紋圖像的清晰度和指紋識別效率。
文檔編號G02B27/09GK202486805SQ20122005349
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月19日
發(fā)明者仲崇亮, 林曉清, 車全宏 申請人:東莞市中控電子技術(shù)有限公司