專利名稱：反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于活體指紋、活體掌紋設(shè)備中的反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置。
在基于線陣電荷耦合器件(即CCD傳感器件)的活體指紋采集儀或活體掌紋采集儀中，圖象的采集是通過傳感器的二維掃描來實(shí)現(xiàn)的。由于電荷耦合器件本身的電子掃描(可稱為主掃描)是一維的線掃描，要實(shí)現(xiàn)二維的掃描，需要多個(gè)電荷耦合器件排成陣列，或者需要電荷耦合器件不斷移動(dòng)。顯然，多個(gè)電荷耦合器件形成陣列既不經(jīng)濟(jì)又不易實(shí)現(xiàn)(因需要電荷耦合器件體積小)，而移動(dòng)電荷耦合器件的方法實(shí)現(xiàn)起來也很困難。
本實(shí)用新型的目的就是為了解決以上問題，提供一種反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置，能實(shí)現(xiàn)二維的面掃描而不需要多個(gè)電荷耦合器件，也不需移動(dòng)電荷耦合器件。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的的方案是一種反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置，包括采集棱鏡、成像組件，其特征是在由采集棱鏡到成像組件之間的光路上，依次放置有第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡，三個(gè)反射鏡分別固定于滑動(dòng)裝置上，所述滑動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；光線從采集棱鏡經(jīng)三個(gè)反射鏡到成像組件之間的光程是恒定值。采用以上方案的有益效果由于光路上設(shè)置有三個(gè)放置于滑動(dòng)裝置上的反射鏡，當(dāng)反射鏡隨滑動(dòng)裝置移動(dòng)時(shí)，即可將采集棱鏡不同位置處的光學(xué)圖像成像到電荷耦合器件上，從而實(shí)現(xiàn)了二維面掃描。由于光線從采集棱鏡經(jīng)三個(gè)反射鏡到成像組件之間的光程是恒定值，三個(gè)反射鏡的移動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致成像像面的改變，因此，電荷耦合器件在整個(gè)掃描過程中保持不動(dòng)。


圖1a、圖1b是本實(shí)用新型反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置光路原理示意圖，其中圖1a是反射鏡在起始位置時(shí)的示意圖，圖1b是反射鏡移動(dòng)至某位置時(shí)的示意圖。
圖2a、2b是本實(shí)用新型反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2a是反射鏡在起始位置時(shí)的示意圖，圖2b是反射鏡移動(dòng)至某位置時(shí)的示意圖。
圖3是本實(shí)用新型反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理示意圖。
圖4是本實(shí)用新型反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5a、5b是本實(shí)用新型反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置成像組件結(jié)構(gòu)示意圖。
下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
實(shí)施例一見圖1a-圖4，所示反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置包括采集棱鏡1、成像組件7，其特征是在由采集棱鏡1到成像組件7之間的光路上，依次放置有第一反射鏡3、第二反射鏡4、第三反射鏡5，三個(gè)反射鏡分別固定于滑動(dòng)裝置10、11上，所述滑動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；光線從采集棱鏡1經(jīng)三個(gè)反射鏡3、4、5到成像組件7之間的光程是恒定值。
為了保持光線從采集棱鏡1經(jīng)三個(gè)反射鏡3、4、5到成像組件7之間的光程是恒定值，本實(shí)施例中所述三個(gè)反射鏡3、4、5的反射面與光線入射方向成45°夾角，第一反射鏡3固定于第一滑塊10上，第二、三反射鏡4、5固定于第二滑塊11上，兩個(gè)滑塊10、11均安裝于導(dǎo)軌12上并可在導(dǎo)軌12上移動(dòng)；當(dāng)?shù)谝换瑝K10移動(dòng)任意距離時(shí)，第二滑塊11就在相同方向上移動(dòng)該距離的一半。這樣即可保證光程恒定。
本例中保持光程恒定的方案是所述兩個(gè)滑塊10、11兩端均有牽引繩，其中第一滑塊11一側(cè)的牽引繩在繞過第二定滑輪17后繞于驅(qū)動(dòng)輪18上，另一側(cè)的牽引繩在繞過第二動(dòng)滑輪15后固定于固定裝置上；第二滑塊11一端的牽引繩固定于第一動(dòng)滑輪14的中心，另一端的牽引繩固定于第二動(dòng)滑輪15的中心；繞過第一動(dòng)滑輪14的牽引繩一端固定于固定點(diǎn)上，另一端通過第一定滑輪13后繞于驅(qū)動(dòng)輪18上。
圖1a、1b中，采集棱鏡1的作用是對(duì)掌紋或指紋進(jìn)行活體取像，實(shí)現(xiàn)活體采集的基本功能。采集棱鏡1和的成像組件7是固定不動(dòng)的，AK為主掃描線。要完成指紋或掌紋圖像采集(掃描采集)，必須讓主掃描線從圖1a中的AK位置水平移動(dòng)掃描到圖1b中的A’K’位置。同時(shí)，為了使指紋(或掌紋)圖像始終清晰，光學(xué)系統(tǒng)必須保證掃描線AK經(jīng)物鏡8所成像面9的位置始終不變。在這個(gè)系統(tǒng)中，我們必經(jīng)保證系統(tǒng)的物距L(L＝AB+BC+CD+DE)始終不變，才能保證像面9的位置不變。
在圖1a、1b中，我們讓第一反射鏡3以某一速度v往右移動(dòng)，讓第二反射鏡4和第三反射鏡5的位置相對(duì)固定，并同時(shí)以v/2的速度往右移動(dòng)，當(dāng)?shù)谝环瓷溏R到達(dá)B’位置時(shí)，其行程為m，由于第二和第三反射鏡的移動(dòng)速度為v/2，即第一反射鏡移動(dòng)速度的一半，所以這時(shí)第二和第三反射鏡的行程n＝m/2。至此，我們可以得出AD+BC+CD+DE＝A’B’+B’C’+C’D’+D’E’即前后兩個(gè)位置處系統(tǒng)的物距是相等的。
由此也不難推出，反射鏡沿規(guī)定方向(圖中的水平方向)移動(dòng)位置，當(dāng)?shù)诙?、第三反射鏡的移動(dòng)速度為第一反射鏡速度的一半時(shí)，系統(tǒng)的物距始終不變。
圖2a、2b是光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，為實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的上述功能，我們將第一反射鏡3固定在第一滑塊10上，將第二和第三反射鏡4、5固定到第二滑塊11上，再將兩個(gè)滑塊10、11安裝到同一幅直線導(dǎo)軌12上。導(dǎo)軌的方向即副掃描(即側(cè)向掃描)方向。之后我們?cè)賹⒉杉忡R1、導(dǎo)軌12和成像組件7等都固定到同一基準(zhǔn)支架(或稱基準(zhǔn)座)上。最后，裝上特定的傳動(dòng)裝置，系統(tǒng)便可以按要求移動(dòng)掃描了。
圖3是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖，如圖所示，設(shè)有第一、第二定滑輪13、17，第一、第二動(dòng)滑輪14、15，所述牽引繩是鋼絲繩16。圖中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪18以一定的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一滑塊10則會(huì)以一定速度v向右滑動(dòng)。同時(shí)，第一滑塊10通過第二動(dòng)滑輪15帶動(dòng)第二滑塊11以v/2的速度同向移動(dòng)。這便實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)中對(duì)第一滑塊10、第二滑塊10的移動(dòng)速度的要求。
圖4是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，第二反射鏡4和第三反射鏡5同時(shí)固定于第二滑塊11上。第一反射鏡3固定于第一滑塊10上。第一、二滑塊10、11固定于同一幅直線導(dǎo)軌12上。第一、二動(dòng)滑輪14、15同時(shí)固定于第二滑塊11上。鋼絲繩16與第一滑塊10之間用緊固螺針固緊。鋼絲繩16在驅(qū)動(dòng)輪18上纏繞一定的圈數(shù)，以防相對(duì)滑動(dòng)。驅(qū)動(dòng)輪18由電機(jī)19驅(qū)動(dòng)。導(dǎo)軌12、第一定滑輪14、第二定滑輪15、電機(jī)19、成像組件7等都固定到同一基準(zhǔn)支架(基準(zhǔn)座)上。當(dāng)電機(jī)19轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪18即可通過鋼絲繩16帶動(dòng)第一滑塊10和第二滑塊11在導(dǎo)軌12上移動(dòng)，完成光學(xué)系統(tǒng)掃描過程。
圖5a、5b是本實(shí)用新型反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置成像組件結(jié)構(gòu)示意圖。所述成像組件7內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形式有兩種，分別如圖5a和圖5b所示。其中，圖5a所示的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、直接，但占用的空間較大。圖5b所示的結(jié)構(gòu)形式中，我們?cè)谙穹皆黾恿艘粔K反射鏡，將像方光線轉(zhuǎn)折一定的角度(比如90度)，像面位置(電荷耦合器件位置)也相應(yīng)發(fā)生了改變。圖中8是物鏡，9是像面，20是第四反射鏡。
兩種結(jié)構(gòu)形式的光學(xué)效果是一樣的，但各自的空間結(jié)構(gòu)有很大區(qū)別。具體設(shè)計(jì)中我們根據(jù)整機(jī)內(nèi)的空間大小和結(jié)構(gòu)布局要求來選擇使用兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。
本裝置適用于各種基于線陣電荷耦合器件的活體指紋或活體掌紋采集儀的副掃描機(jī)構(gòu)。本裝置具有如下的優(yōu)越性1、可以使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，大大縮小整機(jī)體積。
2、減輕副掃描傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷，提高副掃描傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性。
權(quán)利要求1.一種反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置，包括采集棱鏡(1)、成像組件(7)，其特征是在由采集棱鏡(1)到成像組件(7)之間的光路上，依次放置有第一反射鏡(3)、第二反射鏡(4)、第三反射鏡(5)，三個(gè)反射鏡分別固定于滑動(dòng)裝置(10、11)上，所述滑動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；光線從采集棱鏡(1)經(jīng)三個(gè)反射鏡(3、4、5)到成像組件(7)之間的光程是恒定值。
2.如權(quán)利要求1所述的反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置，其特征是所述三個(gè)反射鏡(3、4、5)的反射面與光線入射方向成45°夾角，第一反射鏡(3)固定于第一滑塊(10)上，第二、三反射鏡(4、5)固定于第二滑塊(11)上，兩個(gè)滑塊(10、11)均安裝于導(dǎo)軌(12)上并可在導(dǎo)軌(12)上移動(dòng)；當(dāng)?shù)谝换瑝K(10)移動(dòng)任意距離時(shí)，第二滑塊(11)就在相同方向上移動(dòng)該距離的一半。
3.如權(quán)利要求1或2所述的反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置，其特征是所述兩個(gè)滑塊(10、11)兩端均有牽引繩，其中第一滑塊(11)一側(cè)的牽引繩在繞過第二定滑輪(17)后繞于驅(qū)動(dòng)輪(18)上，另一側(cè)的牽引繩在繞過第二動(dòng)滑輪(15)后固定于固定裝置上；第二滑塊(11)一端的牽引繩固定于第一動(dòng)滑輪(14)的中心，另一端的牽引繩固定于第二動(dòng)滑輪(15)的中心；繞過第一動(dòng)滑輪(14)的牽引繩一端固定于固定點(diǎn)上，另一端通過第一定滑輪(13)后繞于驅(qū)動(dòng)輪(18)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種反射鏡移動(dòng)式光學(xué)掃描裝置,包括采集棱鏡、成像組件,其特征是:在由采集棱鏡到成像組件之間的光路上,依次放置有第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡,三個(gè)反射鏡分別固定于滑動(dòng)裝置上,所述滑動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連;光線從采集棱鏡經(jīng)三個(gè)反射鏡到成像組件之間的光程是恒定值。本裝置作為指紋、掌紋采集設(shè)備中的副掃描裝置,可實(shí)現(xiàn)由主掃描線形成一個(gè)掃描面的過程。
文檔編號(hào)G01J3/06GK2407344SQ0020189
公開日2000年11月22日 申請(qǐng)日期2000年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月18日
發(fā)明者朱健吾, 陳靜, 鈕旋 申請(qǐng)人:深圳智同指紋技術(shù)有限公司