專利名稱：一種扁平指紋采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于指紋圖像捕獲識別術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種扁平傳感器結(jié)構(gòu)指紋采集器。
背景技術(shù)：
光學(xué)指紋采集儀利用光線在界面上因手指接觸時脊線谷線差異造成的光學(xué)差異形成圖像并采集。在光學(xué)指紋采集器中，光源的安裝位置不僅會影響指紋采集器整體尺寸的大小，還會影響最后采集到的指紋圖像的成像效果。現(xiàn)有技術(shù)中，光源通常放置于采集棱鏡的下邊或側(cè)下邊(參見圖1)，光源43放置在采集棱鏡44的下底邊會增加采集儀的厚度，增加指紋采集器的體積；光源41放置于采集棱鏡42的側(cè)下邊時，由于光源面的光線會在棱鏡內(nèi)部反復(fù)反射，若要避開光源41的反射區(qū)域，則要增加棱鏡采集面的寬度，從而增加采集棱鏡42的體積，加大指紋采集器的尺寸。如圖2所示，光源13安裝在采集棱鏡12下底邊或側(cè)下邊，光源13發(fā)出的光照射到第二反射面上會在指紋圖像16前面疊加一個明顯的光暈15，影響指紋圖像的效果。同時，光源13照射到第二反射面上的光將破壞暗背景環(huán)境，指紋圖像的背景顏色被照亮，從而使干手指的成像效果變差。在專利號為201020100724. O的專利中，采用在棱鏡直腰面一側(cè)安裝黑色空腔的方案，由黑色腔體來吸收光線，提高了成像質(zhì)量，然而，在采集棱鏡相同體積的情況下，黑色空腔會增加指紋采集器的整體體積，加上黑色空腔后若要減小指紋采集器的體積就只能減小采集棱鏡縱向長度，采集棱鏡縱向長度的減小會縮小圖像傳感器的可采集面積，從而影響指紋識別效果。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的一種扁平指紋采集器包括上蓋、外殼、采集棱鏡、光源、成像裝置、電路板和底座，所述采集棱鏡為直角梯形棱鏡，所述采集棱鏡包括位于采集棱鏡的上表面的指紋采集區(qū)域，位于采集棱鏡側(cè)面的光入射面，位于采集棱鏡下底面的第一反射面，位于采集棱鏡斜腰面的第二反射面和位于采集棱鏡直腰面的光出射面，其特征在于，所述光源安裝在底座側(cè)面并與采集棱鏡的側(cè)面緊貼，所述光源與電路板電性連接。所述第一反射面的大小，使得接收到的從指紋采集區(qū)域上出射的所有光線能夠依次經(jīng)第一反射面和第二反射面的反射從光出射面出射。所述采集棱鏡光出射面中心有一圓形區(qū)域，光出射面除圓形區(qū)域外全部涂黑；所述圓形區(qū)域大小，使得來自第二反射面反射的來自第一反射面的光線全部從圓形區(qū)域內(nèi)出射。所述采集棱鏡下底面除第一反射面外全部用黑漆涂黑。所述上蓋由殼體和指紋采集窗口構(gòu)成；指紋采集區(qū)域的尺寸與指紋采集窗口大小相匹配。[0009]所述上蓋與底座安裝在外殼上。所述底座由安裝采集棱鏡的棱鏡空腔、安裝光源的光源空腔和安裝成像裝置的裝置空腔組成，光源空腔與裝置空腔之間的底座中心部位有一圓形開孔；所述棱鏡空腔的形狀尺寸與采集棱鏡的形狀尺寸相匹配，采集棱鏡安裝在棱鏡空腔內(nèi)后，采集棱鏡的光出射面中心圓形區(qū)域的大小與所述圓形開孔相對應(yīng)。所述圓形開孔用于將光出射面中心圓形區(qū)域出射的光線透射到成像裝置，圓形開孔的形狀大小與成像裝置的尺寸相匹配，所述光出射面中心圓形區(qū)域的中心位置、圓形開孔的中心位置、成像裝置的成像中心位置與第二反射面出射光的光軸中心在一條直線上。所述成像裝置由透鏡組和圖像傳感器構(gòu)成，所述透鏡組為定焦透鏡模組，所述圖像傳感器為CMOS傳感器，圖像傳感器垂直于采集棱鏡的直腰面，安裝于電路板上，所述成像裝置的成像中心、圓形開孔的中心、光出射面中心圓形區(qū)域的中心和第二反射面的光軸中心在一條直線上。 所述電路板安裝在底座上，靠近采集棱鏡直腰面一側(cè)。本實用新型將光源安裝在采集棱鏡側(cè)面，使指紋采集器的整體體積減?。还庹丈湓诓杉嫔系木鶆蛐愿?，不會產(chǎn)生破壞指紋成像的暗背景環(huán)境的光暈，從而使干手指成像效果好。CMOS圖像傳感器垂直于采集棱鏡直腰面，便于直接拍攝，減小空間、減小裝配難度。在光源空腔與裝置空腔之間的底座中心部位開孔，讓光線通過開孔透射到CMOS圖像傳感器，不需要額外提供光源照亮定位點。同時開孔可作為定位點，而且定位點無需特殊工藝處理。滿足市面上對光學(xué)指紋采集器小型化的要求。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)的光源位置圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的光路圖；圖3為本實用新型的立體圖；圖4為本實用新型的安裝示意圖；圖5為本實用新型的剖面光路圖；圖6為本實用新型的光照示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖來說明本實用新型的優(yōu)選實施例，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。參見圖3、圖4、圖5、圖6，一種扁平指紋采集器包括上蓋I、外殼2、采集棱鏡3、光源4、成像裝置5、電路板6、底座7。上蓋I由殼體A和指紋采集窗口 B構(gòu)成，指紋采集窗口 B的大小可根據(jù)通常情況下人體手指的大小來設(shè)定，作為優(yōu)化設(shè)計，還可將指紋采集窗口 B根據(jù)人體工學(xué)設(shè)置成便于引導(dǎo)和限定使用者進(jìn)行指紋采集時手指按壓的凹形或凸臺。上蓋I安裝在外殼2上，提供指紋采集的有效區(qū)域，引導(dǎo)手指按壓。采集棱鏡3為直角梯形棱鏡，包括指紋采集區(qū)域31、第一反射面32、第二反射面33、光出射面34和光入射面35。采集棱鏡3的大小可以根據(jù)用戶的需要最小化設(shè)置。指紋采集區(qū)域31為采集棱鏡3的上底面靠近采集棱鏡直腰面部分，用于用戶進(jìn)行指紋采集時按壓手指，指紋采集區(qū)域31的尺寸與指紋采集窗口 B大小相匹配。光入射面35為采集棱鏡3的側(cè)面，第一反射面32位于采集棱鏡3的下底面，第一反射面32的大小，使得接收到的來自指紋采集區(qū)域31的光線經(jīng)第一反射面32和第二反射面33，從光出射面34中心圓形區(qū)域36全部出射。采集棱鏡的下底面除第一反射面32以外的區(qū)域全部涂黑。第二反射面33位于采集棱鏡3的斜腰面上，用于將來自第一反射面32的光線反射到光出射面34中心圓形區(qū)域36。光出射面34中心圓形區(qū)域36的大小，用于將第二反射面33接收到的來自第一反射面32接收到的來自指紋采集區(qū)域31的光線全部出射。采集棱鏡3的光出射面34除圓形區(qū)域36外全部涂黑，提供指紋圖像采集的暗背景環(huán)境，使采集到的指紋圖像更清晰。底座7由安裝光源4的光源空腔C，安裝采集棱鏡3的棱鏡空腔D和安裝成像裝置的裝置空腔E組成，光源空腔C與裝置空腔E之間的底座7中心部位有一圓形開孔F ;光源空腔C的大小與光源4的尺寸吻合,棱鏡空腔D的大小和采集棱鏡3的尺寸相匹配,底座7安裝在外殼2上。本實施例中，讓光線通過圓形開孔F透射到CMOS圖像傳感器，不需要額外提供光源照亮定位點。同時圓形開孔F可作為定位點，而且定位點無需特殊工藝處理。 光源4為點光源或面光源，本實施例中，光源4安裝在采集棱鏡3的側(cè)面，光從采集棱鏡3的側(cè)面入射，將采集到的指紋圖像經(jīng)第一反射面32、第二反射面33，從光出射面34中心圓形區(qū)域36全部出射。將光源4安裝于采集棱鏡3的側(cè)面，光照射在采集面上的均勻性更好，不會產(chǎn)生破壞指紋成像的暗背景環(huán)境的光暈，從而使干手指成像效果好。成像裝置5為由透鏡組和圖像傳感器構(gòu)成，所述透鏡組為定焦透鏡模組，所述圖像傳感器為CMOS傳感器，用于將透鏡組匯聚的光線成像。圖像傳感器垂直于采集棱鏡3的直腰面，安裝于電路板6上，所述成像裝置5的成像中心和圓形開孔F的中心在一條直線上，便于直接拍攝，減小空間、減小裝配難度。安裝時，采集棱鏡3安裝在底座7的棱鏡空腔D內(nèi)，光出射面34中心圓形區(qū)域36與底座7的圓形開孔F相對應(yīng)，可采用在采集棱鏡3側(cè)面不打光部分與底座7相接的地方膠粘使二者固定，電路板6安裝在底座7的尾部靠近采集棱鏡3直腰面一側(cè)，并通過螺釘固定在底座7上。光源4安裝在底座7的光源空腔C內(nèi)，與安裝在棱鏡空腔D內(nèi)的采集棱鏡的光入射面35緊貼，并與電路板電性連接，由電路板6控制發(fā)光。成像裝置5安裝于底座7的裝置空腔E內(nèi)，與圓形開孔F相對應(yīng)，并固定在電路板6上。本實施例的成像原理為光源發(fā)出的光線照射到采集面上，照射在谷線處大于全反射角的光線在采集棱鏡3內(nèi)部的上下兩個表面發(fā)生全內(nèi)反射，照射在脊線處大于全反射角的光線因脊線的緊密接觸改變了全反射條件，一部分被手指耦合吸收，一部分發(fā)生漫反射，漫反射光線照射到第一反射面32上。第一反射面32將接收的脊線處反射的光線反射到第二反射面33上，第二反射面33將來自第一反射面32的光線反射到光出射面34中心圓形區(qū)域36，成像裝置5接收到從光出射面34中心圓形區(qū)域36透射出來的光線成像，從而得到一副脊線處較亮谷線處較暗的指紋圖像。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本實用新型的精神和范圍的條件下，還可以對以上內(nèi)容進(jìn)行各種各樣的修改。因此本實用新型的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
權(quán)利要求1.一種扁平指紋采集器，包括上蓋、外殼、采集棱鏡、光源、成像裝置、電路板和底座，所述采集棱鏡為直角梯形棱鏡，所述采集棱鏡包括位于采集棱鏡的上表面的指紋采集區(qū)域，位于采集棱鏡側(cè)面的光入射面，位于采集棱鏡下底面的第一反射面，位于采集棱鏡斜腰面的第二反射面和位于采集棱鏡直腰面的光出射面，其特征在于，所述光源安裝在底座側(cè)面并與采集棱鏡的側(cè)面緊貼，所述光源與電路板電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述第一反射面的大小，使得接收到的從指紋采集區(qū)域上出射的所有光線能夠依次經(jīng)第一反射面和第二反射面的反射從光出射面出射。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述采集棱鏡光出射面中心有一圓形區(qū)域，光出射面除圓形區(qū)域外全部涂黑；所述圓形區(qū)域大小，使得來自第二反射面反射的來自第一反射面的光線全部從圓形區(qū)域內(nèi)出射。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任意一個所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述采集棱鏡下底面除第一反射面外全部用黑漆涂黑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述上蓋由殼體和指紋采集窗口構(gòu)成；指紋采集區(qū)域的尺寸與指紋采集窗口大小相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述上蓋與底座安裝在夕卜殼上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述底座由安裝采集棱鏡的棱鏡空腔、安裝光源的光源空腔和安裝成像裝置的裝置空腔組成，光源空腔與裝置空腔之間的底座中心部位有一圓形開孔；所述棱鏡空腔的形狀尺寸與采集棱鏡的形狀尺寸相匹配，采集棱鏡安裝在棱鏡空腔內(nèi)后，采集棱鏡的光出射面中心圓形區(qū)域的大小與所述圓形開孔相對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述圓形開孔用于將光出射面中心圓形區(qū)域出射的光線透射到成像裝置，圓形開孔的形狀大小與成像裝置的尺寸相匹配，所述光出射面中心圓形區(qū)域的中心位置、圓形開孔的中心位置、成像裝置的成像中心位置與第二反射面出射光的光軸中心在一條直線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述成像裝置由透鏡組和圖像傳感器構(gòu)成，所述透鏡組為定焦透鏡模組，所述圖像傳感器為CMOS傳感器，圖像傳感器垂直于采集棱鏡的直腰面，安裝于電路板上，所述成像裝置的成像中心、圓形開孔的中心、光出射面中心圓形區(qū)域的中心和第二反射面的光軸中心在一條直線上。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種扁平指紋采集器，其特征在于，所述電路板安裝在底座上，靠近采集棱鏡直腰面一側(cè)。
專利摘要本實用新型提供的一種扁平指紋采集器包括上蓋、外殼、采集棱鏡、光源、成像裝置、電路板和底座，其特征在于，所述光源安裝在采集棱鏡的側(cè)面，光從采集棱鏡的側(cè)面入射，將采集到的指紋圖像經(jīng)第一反射面、第二反射面、光出射面反射到成像裝置成像；光源安裝在采集棱鏡的側(cè)面，光照射在采集面上的均勻性更好，不會產(chǎn)生破壞指紋成像的暗背景環(huán)境的光暈，從而使干手指成像效果好。光源安裝在采集棱鏡側(cè)面，不僅降低了指紋采集器的厚度，減小了指紋采集器的整體體積，滿足市面上對指紋采集器小型化的要求；同時也改善了指紋圖像在指紋采集器上的成像效果。
文檔編號G06K9/00GK202748805SQ201220423349
公開日2013年2月20日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者楊逸, 宋兆川 申請人:成都方程式電子有限公司