專利名稱：具有棱鏡元件的成像裝置的制作方法
具有棱鏡元件的成像裝置本發(fā)明涉及具有棱鏡元件的成像裝置，還涉及皮膚紋路檢測裝置以及包含這類成像裝置的讀取終端。許多成像裝置包含一個棱鏡元件，用來由該裝置生成的圖象的光線橫過該棱鏡元件。雙目放大鏡和皮膚紋理檢測裝置就是如此類型裝置的實(shí)例。具體地，在附

圖1中示出現(xiàn)有技術(shù)的皮膚紋理檢測裝置。用附圖標(biāo)記100表示的該裝置，包括透明材料的棱鏡1、物體2以及圖象傳感器3。這些元件這樣進(jìn)行布置，使得當(dāng)使用該裝置時，傳感器3能夠獲得通過棱鏡1的光線由物體2形成的圖象。棱鏡1通常由均質(zhì)材料組成，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或玻璃。棱鏡具有一個平整的入射面E，以及平整的出射面S，或其可以認(rèn)為在裝置第一種操作的說明中是平整的。入射面E和出射面 S—起形成角度α，可以理解，在棱鏡1中E和S面是不需要是相互臨近的。也就是說，棱鏡1不需要在表面E和S之間具有一個邊緣，因?yàn)樵贓和S面之間可以有中間面。在這樣的情況下，棱鏡1的角度α在E和S面的延伸平面之間。物體2可以為任意類型的，具有例如三個或四個透鏡，并且傳感器3包括感光表面Σ，該感光表面由光電探測器矩陣構(gòu)成。圖象傳感器3這樣進(jìn)行布置，使物體2與具有傳感器感光表面Σ的棱鏡1的入射面E光學(xué)配合。為此目的，表面Σ通常相對垂直于物體2光軸Δ的表面傾斜γ角度。以這樣的方法，Σ表面的每個點(diǎn)為入射面E的點(diǎn)的圖像。圖1示出了在Σ表面上構(gòu)成不同圖像點(diǎn)P1'和Q1'的光線束B1和C1,光線B1和C1分別與入射面E不同的兩個點(diǎn)P1和Q1相互光學(xué)配合。也就是說，物體2在表面Σ上產(chǎn)生了位于入射面E上的紋路的清晰的圖像。當(dāng)圖1的皮膚紋路檢測裝置的使用者將他一個手指F的末端放在入射面E上時， 則他指紋的圖像將在傳感器3的表面Σ上產(chǎn)生，并且被獲取。手指F的皮膚表面具有交互的脊?fàn)钗颮和凹槽G的紋路。當(dāng)使用者將其手指F放置在E面上時，脊?fàn)钗锏姆宀颗c入射面E接觸，而凹槽G相對于該面后退，使得空氣間歇將凹槽與該面相隔開。用于形成由傳感器3獲取的指紋圖像的光，通常為可見光或者紅外光，可以由多種已知的方法來引入。在第一類這樣的方法中，光可以通過應(yīng)用在E面的手指末端附近的皮膚來引入到手指F。然后光線在手指F中傳播，并在入射面E上的與棱鏡1的材料相接觸的脊?fàn)钗颮處出射。在第二類光線弓丨入的方法中，如圖1所示，光源4通過棱鏡1的補(bǔ)充面T照亮棱鏡1 的E面。補(bǔ)充面T這樣進(jìn)行定位使得由光源4產(chǎn)生的光線并且通過該T面進(jìn)入棱鏡1的光線，在面E的方向上，在棱鏡1內(nèi)部進(jìn)行反射，并且在物體2的方向上通過面S出射。此外， 調(diào)整棱鏡1的E面和S面以及物體2的光軸Δ的定向，使得當(dāng)皮膚凹槽G呈現(xiàn)在該反射點(diǎn)上時，在面E上的光線為完全內(nèi)反射，并且當(dāng)皮膚的脊?fàn)钗颮在反射點(diǎn)與E面接觸時，在面E 上的光線為部分內(nèi)反射。為了達(dá)到這一點(diǎn)此目的，并且當(dāng)棱鏡1為PMMA時，物體2的光軸 Δ形成角β，這個角β與E面的垂直方向可大約成48°角。對于PMMA/空氣界面，臨界角度大約為42°。對如此的這類第二種照明方法，凹槽G在傳感器3獲取的圖像中顯得較為明亮，同時而脊?fàn)钗颮顯得較暗。如此這種第二種照明方法對應(yīng)于影像成像(shadowgraphimaging)的條件。在第三種方法中，光線可通過棱鏡1的另一個面引入到棱鏡1中，該面與E面相對，并且標(biāo)記為W。優(yōu)選地，該光線可以是漫射的。在這樣的條件下，指紋的凹槽G在由傳感器3獲取的圖像中顯示較暗，而脊?fàn)钗颮顯示較亮。該第三種照明方法是直接照明方法。 當(dāng)存在著能夠在面E上完全反射的棱鏡元件1的補(bǔ)充面T時，吸收屏幕可以與補(bǔ)充面T相對放置，或者補(bǔ)充面T自身可做成可吸收的。最后，還為已知的是，棱鏡1的出射面S為彎曲的形狀，例如球面形，這樣，該面具有附加的光功率，該光功率組合了物體2中的光功率。這樣的如圖1所述示的這樣的成像裝置僅限于皮膚紋理檢測，并且不能用來于提供附加補(bǔ)充的信息。當(dāng)需要此這類補(bǔ)充附加信息時，通常附加成像裝置必須與圖象中的一那個裝置偶聯(lián)信息協(xié)作，以產(chǎn)生包含補(bǔ)充括附加信息的附加圖象。產(chǎn)生成的成像組件的復(fù)雜性圖象、組件圖象的體積大小和成本則的復(fù)雜性遠(yuǎn)大于在圖1中的裝置的復(fù)雜性。專利WO 96/13742，特別是在該專利附圖13中，闡述了一個成像裝置，它同時獲取應(yīng)用于表面的手指指紋圖像以及呈現(xiàn)在棱鏡元件入射面的條形碼的圖象。因?yàn)槭种笐?yīng)用的面和棱鏡元件的入射面形成凹角，獲取的圖片對指紋或條形碼都不是明顯的。因此，本發(fā)明的一個目的是提出一種成像裝置，它允許同時捕捉兩個包括不同信息的分開的圖象，并且它的設(shè)計(jì)簡單。另一目的是提出尺寸小且成本不比現(xiàn)有技術(shù)的裝置貴很多的這種成像裝置。還有另一目的是提出一種能夠提供圖像的成像裝置，所述圖像能夠同時重構(gòu)皮膚紋理和補(bǔ)充紋理，并且皮膚紋理和補(bǔ)充紋理同時清晰。為此目的，本發(fā)明的成像裝置，還包括透明棱鏡元件、物體以及圖像傳感器，它們布置成使得所述傳感器能夠獲取通過棱鏡元件的光線由物體形成的圖像。在本發(fā)明的第一特征中，其中所述棱鏡元件包括兩個相鄰的彼此成角度的入射面，相互之間以角度向隔開，以及一個出射面。這兩個所述入射面和一個出射面這樣進(jìn)行布的設(shè)置，使得由傳感器獲取的圖像同時包括第一圖像部分和第二圖像部分，所述第一圖像部分由來自棱鏡元件的兩個入射面中的第一個面并已經(jīng)通過棱鏡元件出射面的第一光線形成，而所述第二圖像部分是由已經(jīng)通過與所述第一入射面不同的棱鏡元件的入射面中的第二面以及所述棱鏡元件的出射面的第二光線形成。為做到這一點(diǎn)，所述物體這樣進(jìn)行布置，使得棱鏡元件的第一入射面與圖像傳感器的感光表面的第一部分相配合，這樣所述第一圖像部分重新產(chǎn)生對著第一入射面定位的第一紋理。因此，本發(fā)明的成像裝置的輸入光學(xué)區(qū)域由兩個分開的區(qū)域部分組成，其中一個為棱鏡元件第一入射面的一部分。所述棱鏡元件的第一入射面的該部分與圖像傳感器的感光表面的第一部分光學(xué)配合。輸入?yún)^(qū)域的另一部分位于第一入射面的外面，該部分通過棱鏡元件的第二入射面與傳感器的感光表面的第二部分光學(xué)配合，所述傳感器的感光表面的第二部分與該感光表面的第一部分不同。在該方法中，每個由傳感器獲取的完整的圖像包括來源于定位在從位于棱鏡第一輸入射面的紋理中產(chǎn)生的信息，以及來源于該裝置輸入?yún)^(qū)域的第二部分中產(chǎn)生的補(bǔ)充附加信息。此外，本發(fā)明的成像裝置使用單一物體和單一圖像傳感器，以產(chǎn)生兩個對應(yīng)于輸入?yún)^(qū)域的兩個分開部分的圖像部分。由于上述原因，裝置的大小和成本與已知的現(xiàn)有技術(shù)裝置相比不會有很大的增加。此外，假定棱鏡元件的兩個入射面是相鄰的，并且對應(yīng)于第一圖像部分的輸入?yún)^(qū)域的第一部分與第一入射面相一致，那么，兩個圖像部分在圖像傳感器的感光表面上也是相鄰的。因此，所述所有的感光表面在每個圖像獲取的過程中是有效的，并且沒有在兩個圖像部分之間不使用的帶。在本發(fā)明的第二特征中，調(diào)整棱鏡元件的兩個入射面之間的角度，使得形成第二圖像部分的光線不會在第二入射面與空氣接觸的位置處完全反射。以這樣的方法，第二圖像部分通過其第二入射面和其出射面之間的棱鏡元件，重新產(chǎn)生位于棱鏡元件外部的第二入射面前的紋理。在本發(fā)明的第三特征中，棱鏡元件的兩個入射面之間的角是凸出的，使得幾何平面的一部分位于棱鏡元件的外部，所述幾何平面部分可選地在第二圖像部分中與圖像傳感器的感光表面進(jìn)行光學(xué)配合。以這樣的方法，第二紋路可位于該幾何平面內(nèi)，以及第二圖像部分是該第二紋路的清晰的重構(gòu)。此外，第二圖像部分可具有高的對比度。最后，幾何平面有一部分與第二圖像部分的傳感器的表面相配合幾何平面，該幾何平面還通過分離兩個入射面的邊緣通過。由此在第一入射面與其幾何平面之間存在連續(xù)性，所述幾何平面的一部分在第二圖像部分中成像，所述連續(xù)性使得該第二圖像部分如重新產(chǎn)生定位在第一入射面上的第一紋路的第一圖像部分那樣，同時變得清晰。因此，裝置的雙重功能得到滿足，該裝置包括同時成像兩個紋路，分別在第一入射面上以及通過棱鏡元件的第二入射面。本發(fā)明還提出一種包括如上所述的成像裝置的皮膚紋理檢測裝置。設(shè)置這樣的裝置，使得使用者當(dāng)在對著棱鏡元件的第一入射面上放置第一皮膚表面部分時，由圖象傳感器獲取的第一圖象部分重新產(chǎn)生第一皮膚表面部分的皮膚紋理。第二圖像部分同時重新產(chǎn)生了鄰近第一皮膚表面部分的第二皮膚表面部分下方的血管分布紋理。結(jié)果，如此的檢測裝置同時提供了使用者皮膚紋理和血管分布的信息。因此，其適于根據(jù)這兩個信息對用戶進(jìn)行生物學(xué)統(tǒng)計(jì)。在這樣的情形下，可對著第一入射表面來照亮皮膚表面，其通過在該皮膚表面周圍的有機(jī)組織，或通過影相術(shù)來照亮，或通過棱鏡元件的另一個表面直接照明。血管分布紋路可以通過包圍在血管分布周圍的有機(jī)組織的透射同時被照亮。本發(fā)明還提出一種包括上述成像裝置的讀取終端，其這樣進(jìn)行設(shè)置當(dāng)該終端的用戶對著棱鏡元件的第一入射表面放置皮膚表面時，第一圖像部分重新產(chǎn)生該皮膚表面部分的皮膚紋理，并且當(dāng)機(jī)器可讀帶位于第二入射面時，第二圖像部分至少重新產(chǎn)生一段該機(jī)器可讀帶。在第一入射面上使用的皮膚表面可以使用上述三種照明方法再進(jìn)行照明，用于皮膚紋理檢測和血管分布的應(yīng)用。如果可讀帶足夠透明的話，可讀帶可由通過所述帶發(fā)射的光線來照明，或通過所述棱鏡元件來照明。參照附圖閱讀以下對某些非限制性實(shí)施例的描述，本發(fā)明其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明晰，其中-圖1已經(jīng)闡述過，該圖為公知的本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的指紋檢測裝置的截面圖；以及-圖2和3為本發(fā)明的兩個指紋檢測裝置的截面圖。
為清晰起見，在這些附圖中表示的元件的尺寸與實(shí)際尺寸或尺寸比率不成正比的。此外，在附圖中的相同標(biāo)記表示相同的元件或具有相同功能的元件。在圖2和3中，本發(fā)明的成像裝置100包括具有兩個入射面和一個出射面的棱鏡元件1。兩個入射面是平坦的并且一起構(gòu)成突出角度ε，所述兩個入射面被稱為第一和第二入射面，并且分別標(biāo)記為仏和氏。兩側(cè)由直邊A分隔開，所述直邊A垂直于圖的平面。所述裝置的其他元件與圖1中所描述的相類似，因此在此無需再次進(jìn)行敘述。圖象傳感器3 這樣進(jìn)行定位，使得邊A的圖象A'將感光面Σ分成兩個相鄰的部分，所述邊A的圖象A' 由物體2通過出射面S產(chǎn)生。對于定位在棱鏡元件1入射面E1上的第一紋理，所述裝置的光學(xué)操作與圖1所述的操作相同。入射面E1面可以再一次由下述3個方法之一的方法照明通過入射面E1,由手指F內(nèi)的透射傳播；通過影相術(shù)為此，必須設(shè)置第一入射面E1、出射面S、以及圖象傳感器3，使得來自于在第一入射面E1中并且到達(dá)圖象傳感器3的感光面Σ的光線在棱鏡元件1中內(nèi)的內(nèi)部反射，在該第一入射面上與空氣接觸的部位置處為完全內(nèi)部反射，或者在相同的第一入射面上與皮膚脊?fàn)钗锝佑|的另一個部位置上處為部分內(nèi)部反射。反射的完全性或部分性的反射表征了部分的輻射強(qiáng)度，所述部分的輻射強(qiáng)度是對關(guān)于在第一入射面上入射輻射強(qiáng)度密度。它可以等于100%或小于100%，取決于反射是否為全部反射還是或部分反射。在反射特性中的該種變化多變性提供了在第一圖象部分內(nèi)，提供了的與空氣接觸的第一入射面的區(qū)域和與皮膚脊?fàn)钗锝佑|的該面的其他面的區(qū)域之間的強(qiáng)烈對比。然后，設(shè)布置光照系統(tǒng)4，以便發(fā)射由通過棱鏡元件的補(bǔ)充面T進(jìn)入棱鏡元件1的光線，以這樣的方法，照亮對著位于第一入射面E1上定位的第一紋路部分。對應(yīng)于棱鏡元件1的材料與空氣接觸的入射面E1的點(diǎn)的在第一圖象部分Σ ！中的圖象點(diǎn)，比對應(yīng)于棱鏡元件1材料與外部身體接觸的入射面E1的點(diǎn)在圖象部分[工的其他圖象點(diǎn)顯示得更為明亮。由照明系統(tǒng)4產(chǎn)生并到達(dá)皮膚凹槽G所在的入射面E1的光線在出射面S的方向上為全反射，而那些到達(dá)皮膚脊?fàn)钗锼诘娜肷涿鍱1的光線部分地通過所述面E1出射出棱鏡元件。-通過直接照明用于照明第一紋理(意指由物體2在第一圖象部分Σ！中成像的紋理)的系統(tǒng)，位于與第一入射面E1相對的棱鏡元件1的一側(cè)上，以便通過棱鏡元件1照亮對著該入射面E1定位的第一紋理。例如，這樣的照明系統(tǒng)可以直接通過面W朝向棱鏡元件1的內(nèi)部，所述照明系統(tǒng)優(yōu)選地產(chǎn)生漫射照明。然后，第一圖象部分Σ ！具有與由影相術(shù)照明方法所獲得的對比度相反的對比度，其中入射面E1的成像點(diǎn)不一定與外部身體接觸。 當(dāng)具有補(bǔ)充面T時，吸收遮擋物有利地放置在補(bǔ)充面T上，并且用于照明第一紋理的系統(tǒng)從通過遮擋物之外的至少一個方向?qū)ρa(bǔ)充面T進(jìn)行照明。遮擋物吸收來自補(bǔ)充面T的任何光線，所述光線在棱鏡元件1中進(jìn)行傳播，并增加了第一圖象部分Σ ！的對比度?？梢岳斫獾氖?，即使對著入射面仏定位的第一紋理使用其它類型的照明，影相術(shù)照明方法中所要求的第一入射面仏、出射面S和圖象傳感器3的布置也可得到滿足。圖象傳感器3的感光面Σ可以為相對于垂直于物體2的光軸Δ的平面傾斜。因此，入射面仏可以在圖象部分Σ！中與感光表面Σ進(jìn)行光學(xué)配合。標(biāo)記為Σ 2的圖象部分由來自于與入射面E1相對的A邊側(cè)的光線形成。然而，僅當(dāng)入射面&與空氣接觸時，角度ε應(yīng)是這樣，使得形成圖象部分5 2的光線在棱鏡元件1內(nèi)部的入射面氏上不完全反射。換句話說此外，圖象部分Σ 2由通過入射面氏的光線構(gòu)成， 并且光線來自于從棱鏡元件1的外部的位于所述面前方的第二紋理射入。為此目的，角度 ε必須大于Arcsin (1/η)，其中η為棱鏡元素1材料的折射率。在光線通過棱鏡元件1的入射面&折射后，圖象部分Σ 2與在棱鏡元件1外被稱為補(bǔ)充物體平面&的幾何平面光學(xué)配合，所述平面通過邊A并且延伸在入射面氏上方。在這樣的方法中，定位在物體平面& 內(nèi)的第二紋理通過棱鏡元素1和物體2成像在圖象部分Σ 2內(nèi)。圖2和3示出分別來源于補(bǔ)充物體平面&的點(diǎn)P2和A的光線4和C2兩條光束，并且形成圖象部分Σ 2中的圖象點(diǎn) P2'和 ％，。補(bǔ)充物體平面&位于棱鏡元件1之外，使得第二紋路可以是構(gòu)成光學(xué)術(shù)語中的真實(shí)物體的物理紋理。包含第二紋路的補(bǔ)充物體平面&通過邊Α。因此至少在邊A的附近， 可以保持靠近入射面E1,這樣，當(dāng)物體2大致對焦時，使得第一和第二紋理在由傳感器3獲取的完整圖象中同時清晰。此外，根據(jù)構(gòu)成棱鏡元件1的透明材料的折射率值，選取角度ε的數(shù)值，就可調(diào)整入射面E1和補(bǔ)充物體平面&之間的角度。尤其是，入射面E1和補(bǔ)充物體平面&可在相同的幾何平面中，一個定位在沒有斜度變化的另一平面的延伸面中。換句話說，棱鏡元件1的折射率η以及兩個入射面仏和氏之間ε角度可以調(diào)整，使得當(dāng)其在也包含入射面E1的幾何平面中時，第二圖像部分Σ 2重新產(chǎn)生第二紋路。在這樣的情況下，第一和第二紋理在傳感器3獲得圖象中同時顯得清晰，即使是在區(qū)域深度較低時。例如，當(dāng)棱鏡元件1為PMMA 并且角度ε大約等于21° (度)時，可獲得這樣的設(shè)置。在已知的方法中，與橫向更遠(yuǎn)的圖象部分部分相比，通過諸如物體2的對中光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的圖象可以在其光軸附近具有最高的圖象質(zhì)。圖象質(zhì)量可能會因?yàn)閷Ρ旧淼闹行南到y(tǒng)本身引起的光學(xué)畸變而降低，它限制了分辨率和圖象的質(zhì)量。這樣的光學(xué)畸變在遠(yuǎn)離光軸處增加。因此，在本發(fā)明的成像裝置中，可以橫向于物體2的光軸Δ來偏移彌補(bǔ)棱鏡元件1和傳感器3，使得該光軸在距離第二圖像部分Σ 2—段距離處通過第一圖象部分Σ 10 在這樣的方法中，裝置可以具有與定位在補(bǔ)充物體平面&上的第二紋理重構(gòu)相比，裝置可以具有較高質(zhì)量的對著放置在入射面E1上定位的第一紋理的重構(gòu)。因此，第一紋理可具有比第二紋理更小的間距取值(pitch)，同時而兩個紋理保留在傳感器3獲取的圖像中清晰度可讀。不同的照明方法可以用來照亮要被成像的第二紋理，這取決于成像裝置的應(yīng)用。在照明第二紋理的第一種方法中，成像裝置100還可以包括第二照明系統(tǒng)，該第二照明系統(tǒng)發(fā)射通過第二入射面&進(jìn)入棱鏡元件1的光線，光線通過幾何平面部分，該幾何平面部分在第二圖象部分Σ 2中與圖象傳感器3的感光表面Σ光學(xué)配合。如果該物體足夠透明的話，那么在補(bǔ)充物體平面&中構(gòu)成第二紋理的實(shí)物由通過該物體的透射被照亮。 使用該方法的第二照明系統(tǒng)在圖2和3中標(biāo)記為5，并且用實(shí)線進(jìn)行表示。在照亮第二紋理的第二方法中，第二照明系統(tǒng)發(fā)射通過面W進(jìn)入棱鏡元件1的光， 通過下述方法由該面W和入射面氏通過棱鏡元件1，來照亮幾何平面部分，所述幾何平面部分在第二圖像部分Σ 2中與傳感器3的感光面Σ進(jìn)行光學(xué)配合。在這樣情形下，構(gòu)成第二紋理的物體可以是不透明的，因?yàn)樗鼜奈矬w2的同側(cè)進(jìn)行照明。在該方法中使用的第二照明系統(tǒng)5在圖3中用虛線表示。
根據(jù)用來照亮入射面E1和第二紋理的照明方法，可以使用公用的照明系統(tǒng)。本發(fā)明的成像裝置可以用于多種的應(yīng)用，其由包含該裝置的設(shè)備來確定。具體地，一個這樣的應(yīng)用就是當(dāng)用戶在棱鏡1的入射面E1上放置他的手指F的末端FE時對用戶手指印的檢測。因此，該設(shè)備可這樣進(jìn)行布置，使手指的近端部FU同時放置在棱鏡元件1的第二入射面氏的上方。因而，補(bǔ)充物體面&位于在近端基部部分FU中位于其手指F的皮膚下方。同時在感光面Σ上由設(shè)備產(chǎn)生的并在同一圖象中獲取的兩個圖象部分為-圖象部分Σi，其重構(gòu)了定位在入射面E1上手指尖部FE上的指紋紋理；以及-圖象部分Σ2，其重構(gòu)了位于補(bǔ)充物體平面&中的手指近端部分FU的血管分布圖形。該設(shè)備還可以包括引導(dǎo)和確認(rèn)系統(tǒng)，其在設(shè)備連續(xù)使用的過程中輔助用戶以相同的方法定位用戶手指F的指尖FE和近端部分F0。然后，每次的圖象部分[2對應(yīng)于在血管分布檢測的皮膚下的相同深度，以及該血管分布的紋理可用于除了基于指紋以外的，用戶的第二生物學(xué)統(tǒng)計(jì)識別。對于該指紋檢測以及血管分布的應(yīng)用，使用第一方法來照亮血管分布，以便照亮上述的第二紋理。如圖2所示，由漫散射傳播通過手指F來照亮血管分布。當(dāng)指紋還由通過手指的透射來照亮?xí)r，用于指紋和血管分布的照明系統(tǒng)可以組合在一個單一系統(tǒng)中。在本發(fā)明的成像裝置的另一個應(yīng)用中，該裝置可以合并在讀取終端中，所述讀取終端獲取指紋，并且讀取諸如護(hù)照那樣的身份文件，所述身份文件具有MRZ帶(機(jī)器可讀區(qū)域)。然后，裝置100允許獲取圖象部分Σ工中的指紋和圖像部分Σ 2中的MRZ碼。為此目的，將MRZ帶放置在補(bǔ)充物體平面&中。如果圖象部分Σ 2不足夠大以在單次曝光中獲取全部MRZ，則MRZ帶可以在補(bǔ)充物體平面&內(nèi)提高。圖3所示的其他應(yīng)用還可以與第一照明方法相兼容，如果所述帶足夠透明的話， 則所述第一照明方法通過對MRZ的支持來傳輸光線。否則，MRZ可以使用第二照明方法照明，以便照明上述的第二紋理。在所述后者的情況下，指紋和MRZ可以由相同的照明系統(tǒng)并通過W面直接照明的方法來照亮?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明可以通過改變以上詳述的實(shí)施例來重新獲得，同時仍至少保留了上述的某些優(yōu)點(diǎn)。尤其是，照明方法可以根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步修改，特別是，為了能夠在一個或兩個圖象部分中獲得更高的對比度。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以使用成像領(lǐng)域中的一般知識來改變所述裝置，而沒有超越本發(fā)明范圍的任何發(fā)明性的活動。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置(100)，包括透明的棱鏡元件(1)、具有光軸(Δ)的物體⑵以及圖像傳感器(3)，它們布置成使所述傳感器獲取通過棱鏡元件的光線而由物體形成的圖像，其中，所述棱鏡元件(1)包括兩個相鄰的相互之間交成角度并被邊(A)隔開的入射面 (E1,氏)，以及一個出射面(S)，所述入射面和出射面的布置，使得傳感器獲取的圖像同時包括第一圖像部分(Σ D和第二圖像部分(Σ 2)，所述第一圖像部分由來自于棱鏡元件的入射面中的第一入射面并通過所述棱鏡元件出射面的光線形成，所述第二圖像部分是由與所述第一入射面不同的棱鏡元件的入射面中的第二入射面以及所述棱鏡元件的所述出射面的第二光線形成；所述物體( 布置成使棱鏡元件(1)的第一入射面(E1)與圖像傳感器C3)的感光表面 (Σ)的第一部分相配合，這樣，所述第一圖像部分(Σ D重新產(chǎn)生對著所述棱鏡元件的第一入射面定位的第一紋理，調(diào)整棱鏡元件的兩個入射面(E1, E2)之間的角度(O，在所述第二入射面與空氣接觸的部位處，使得形成第二圖像部分(Σ 2)的光線在第二入射面上的棱鏡元件(1)內(nèi)不為全反射，棱鏡元件(1)的兩個入射面(E1, E2)之間的所述角(ε )是凸出的，使得幾何平面(S2) 的一部分位于棱鏡元件的外部，所述幾何平面的部分(S2)其在第二圖像部分(Σ 2)中與圖像傳感器(3)的感光表面(Σ )光學(xué)配合，并且所述幾何平面通過分離開兩個入射表面 (E1, E2)的邊(A)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，棱鏡元件(1)的折射率和所述棱鏡的第一入射面(E1)和第二入射面(E2)之間的角度(ε )應(yīng)為這樣，使幾何平面(S2)包含棱鏡元件的第一入射面，所述幾何平面(S2)的一部分在第二圖像部分(Σ 2)中與圖像傳感器 (3)的感光表面(Σ )進(jìn)行光學(xué)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像裝置，其特征在于，傳感器C3)的光學(xué)表面(Σ)相對于垂直于物體O)的光軸(△)的平面傾斜。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的成像裝置，其特征在于，物體( 布置成使所述物體的光軸(Δ)通過距第二圖像部分(Σ 2) 一段距離的第一圖像部分(Σ D。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要要求所述的成像裝置，其特征在于，布置所述第一入射面(E1)、 出射面(S)以及圖像傳感器(3)，使得來自于所述第一入射表面并到達(dá)所述圖像傳感器的感光表面(Σ )的光線在棱鏡元件(1)內(nèi)的內(nèi)反射，在與空氣接觸的位置的所述第一入射表面(E1)上為完全內(nèi)反射，或者在與皮膚紋路突脊接觸的另一個位置的所述第一入射表面 (E1)上為部分內(nèi)反射，并且其中，所述棱鏡元件(1)還包括相對于第一入射表面(E1)設(shè)置的補(bǔ)充表面(T)，使得從補(bǔ)充表面在棱鏡元件中傳播的光線在所述第一入射面上為全反射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像裝置，還包括第一照明系統(tǒng)G)，其發(fā)出通過所述棱鏡元件的補(bǔ)充面(T)進(jìn)入棱鏡元件(1)的光線， 從而照亮對著棱鏡元件的第一入射面(E1)定位的第一紋理，第二照明系統(tǒng)(5)，該系統(tǒng)發(fā)出通過第二入射面(E2)進(jìn)入棱鏡元件(1)的光線，并通過幾何平面(S2)的部分，該幾何平面(S2)在第二圖像(Σ 2)中與圖像傳感器(3)的感光表面(Σ )光學(xué)配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像裝置，還包括第一照明系統(tǒng)G)，其發(fā)出通過所述棱鏡元件的補(bǔ)充面(T)進(jìn)入棱鏡元件(1)的光線， 從而照亮對著棱鏡元件的第一入射面(E1)定位的第一紋理，第二照明系統(tǒng)(5)，其發(fā)出通過與第一入射面(E1)相對的所述棱鏡元件的另一個面 (W)進(jìn)入棱鏡元件(1)的光線，從而通過所述棱鏡元件由所述相對的面和第二入射面(E2), 照亮幾何平面(S2)的部分，所述幾何平面(S2)的部分在第二圖像部分(Σ 2)內(nèi)與圖像傳感器(3)的感光表面(Σ )光學(xué)配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像裝置，其特征在于，還包括位于補(bǔ)充面(T)上的吸收遮蓋物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5或8中任一項(xiàng)所述的成像裝置，其特征在于，包括布置在與第一入射面(E1)相對的棱鏡元件(1)的一側(cè)上的第一照明系統(tǒng)，以通過所述棱鏡元件照亮對著所述第一入射面定位的第一紋理，第二照明系統(tǒng)(5)，其發(fā)出通過第二入射面(E2)通過幾何平面(S2)的部分進(jìn)入棱鏡元件(1)的光線，所述幾何平面(S2)的部分在第二圖像部分(Σ 2)中與圖像傳感器(3)的感光面(Σ )光學(xué)配合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5或8中任一項(xiàng)所述的成像裝置，其特征在于，包括布置在與第一入射面(E1)相對的棱鏡元件(1)的一側(cè)上的第一照明系統(tǒng)設(shè)置，以便通過所述棱鏡元件照亮對著所述第一入射面定位的第一紋理，并且，第二照明系統(tǒng)(5)，其發(fā)出通過與第一入射面(E1)相對的所述棱鏡元件的一個面(W) 進(jìn)入棱鏡元件(1)的光線，從而通過所述棱鏡元件由所述相對的面和第二入射面(E2)，照射幾何平面(S2)的部分，所述幾何平面(S2)的部分在第二圖像部分(Σ 2)中與圖像傳感器 (3)的感光面(Σ )光學(xué)配合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像裝置，其特征在于，所述第一和第二照明系統(tǒng)組合成單一的照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)布置成同時照明對著棱鏡(1)的第一入射面(E1)定位的第一紋理和幾何平面(S2)的部分，通過發(fā)射穿過與第一入射面相對的所述棱元件的鏡面(W)進(jìn)入所述棱鏡元件⑴的光線，所述幾何平面(S2)在第二圖像部分(Σ 2)中與圖像傳感器(3)的感光表面(Σ )光學(xué)配合。
12.皮膚紋理檢測裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求6或9所述的成像裝置(100)，其布置成在所述裝置的使用者對著棱鏡元件(1)的第一入射面(E1)放置第一皮膚表面時，第一圖像部分(Σ D重新產(chǎn)生所述第一皮膚部分的皮膚紋理，以及第二圖像部分(Σ 2)同時重新產(chǎn)生在所述第一皮膚表面部分附近的第二皮膚表面部分下方的血管分布紋理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的皮膚紋理檢測裝置，可以調(diào)整為使用戶對著棱鏡元件(1) 的第一入射面(E1)放置其手指(F)的頂端(FE)，并且同時將所述手指的近端部分(FU)放置在所述棱鏡元件的第二入射面(E2)上方。
14.讀取終端，包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的成像裝置(100)，其布置成 當(dāng)所述終端的用戶對著棱鏡元件(1)的第一入射表面(E1)放置皮膚表面部分時，第一圖像部分(Σ D重新產(chǎn)生所述皮膚表面部分的皮膚紋理，并且當(dāng)所述機(jī)器可讀區(qū)域(MRZ)放置在第二入射面(E2)前方時，第二圖像部分(Σ 2)至少重新產(chǎn)生所述機(jī)器可讀區(qū)域的片段。
全文摘要
本發(fā)明涉及成像裝置(100)，該成像裝置包括透明棱鏡元件(1)，其具有被突脊(A)隔開的兩個相鄰的入射面(E1，E2)。透鏡(2)和傳感器(3)能夠獲取圖像，每個包括對著一個入射面定位的第一紋路的重構(gòu)，并且通過另一入射面的第二圖像紋路的重構(gòu)。這樣的裝置可以在生物統(tǒng)計(jì)檢測裝置中使用，用于檢測用戶的皮膚印(print)和血管分布。該裝置還可以在讀取終端中使用，讀取終端能夠檢測皮膚印以及機(jī)器可讀帶。
文檔編號G06K9/20GK102483807SQ201080037020
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者丹尼斯·杜蒙特, 喬赫納塔恩·莫內(nèi) 申請人:茂福公司