專利名稱：無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)指紋采集儀，尤其涉及一種無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀。
背景技術(shù)：
光學(xué)指紋采集儀，是現(xiàn)有的指紋識別系統(tǒng)中廣泛使用的指紋采集裝置，它利用光 線在界面上因手指接觸時(shí)脊線谷線的差異造成的光學(xué)差異形成圖像并采集。光學(xué)指紋采集儀采集的是指紋表層紋理圖像，特定的光線照射到手指表面形成反 射光線，由于指紋的脊線和谷線的凹凸不同，形成反射光線的量也就不同，反射光線再經(jīng)過 成像裝置捕獲成像。由于傳統(tǒng)的光學(xué)指紋采集儀的采集裝置通常采用棱鏡，其指紋采集面與成像面之 間的距離(光程)不同，因此在形成和定相最終圖像的位置處(成像面所在位置)指紋圖像 相對實(shí)際圖像發(fā)生了畸變，導(dǎo)致所采集到的指紋圖像將不易被識別，該畸變叫做梯形畸變。為了解決指紋圖像的梯形畸變問題，申請?zhí)枮?8215867的發(fā)明專利采用了遠(yuǎn)心 光路的成像光學(xué)系統(tǒng)，通過將用于從匯聚棱鏡投射的指紋圖像的一聚光透鏡和一校正透鏡 或校正棱鏡相組合來對圖像的梯形畸變和像散進(jìn)行校正。然而，上述方法并不是從根本原 因上解決圖像畸變，由于聚光透鏡、圖像校正棱鏡等被分離安裝，由此會增加產(chǎn)品的尺寸及 光路的復(fù)雜性，最終導(dǎo)致制造成本的增加和生產(chǎn)效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，包括外 殼、采集板、成像裝置和電路板，其特征在于，所述采集板至少包括一透明接觸層和一透明發(fā)光層；所述透明發(fā)光層位于透明接觸層下方；所述成像裝置位于采集板的正下方。所述透明發(fā)光層包含采集發(fā)光區(qū)域和顯示發(fā)光區(qū)域，所述采集發(fā)光區(qū)域和顯示發(fā) 光區(qū)域分別與電路板電性連接。所述采集發(fā)光區(qū)域?yàn)槊嫘?，位于有效采集區(qū)域下方，所述采集發(fā)光區(qū)域的面積大 于或等于有效采集區(qū)域面積。所述采集發(fā)光區(qū)域?yàn)榄h(huán)形，位于有效采集區(qū)域邊緣。所述透明發(fā)光層還包括一增反層，位于采集發(fā)光區(qū)域下方。所述采集板還有一透明保護(hù)層，所述透明保護(hù)層位于透明發(fā)光層的下方。所述采集板四周固定在外殼上；所述電路板固定在外殼底部，與采集板和外殼一 起構(gòu)成密閉空間。所述成像裝置由透鏡組和成像面組成，所述成像裝置安裝在電路板上；所述光源 的中心、透鏡組的主光軸和成像面的中心三者共軸。本發(fā)明利用采集板作為指紋圖像的采集元件，成像裝置位于采集板的正下方，使
3得從采集面到成像面的距離(光程)一致，從而消除了指紋圖像梯形畸變，本發(fā)明使整個(gè)產(chǎn) 品趨于面型化，尺寸小，降低了產(chǎn)品成本并擴(kuò)大了使用范圍。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的采集板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一透明發(fā)光層的結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖3-a是實(shí)施例一透明發(fā) 光層的主視圖，圖3-b是實(shí)施例一透明發(fā)光層的俯視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的光路圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例二透明發(fā)光層的結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖5_a是實(shí)施例二透明發(fā) 光層的主視圖，圖5-b是實(shí)施例二透明發(fā)光層的俯視圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例二局部光路圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解 釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。具體實(shí)施例一參見圖1、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀包括外殼1、采 集板2、成像裝置3和電路板4。采集板2至少包括透明接觸層21和透明發(fā)光層22，透明接觸層21用于與手指直 接接觸；透明發(fā)光層22位于透明接觸層21的下方。透明發(fā)光層22包含采集發(fā)光區(qū)域A和顯示發(fā)光區(qū)域B，采集發(fā)光區(qū)域A和顯示發(fā) 光區(qū)域B分別與電路板4電性連接；透明發(fā)光層22的采集發(fā)光區(qū)域A為面形，位于透明接 觸層21的有效采集區(qū)域正下方(如圖3-a所示)，其面積大于或等于透明接觸層21的有效 采集區(qū)域的面積。由于采集發(fā)光區(qū)域A向采集板2的上下表面發(fā)出的光的強(qiáng)度是相同的， 向下表面發(fā)出的光線同樣會被成像裝置3捕獲，導(dǎo)致采集到的指紋圖像的對比度降低。為 提高指紋采集圖像的對比度，透明發(fā)光層22的內(nèi)部還包括一增反層C，增反層C位于采集發(fā) 光區(qū)域A的正下方(如圖3-b所示)，增反層C用于將采集發(fā)光區(qū)域A向下發(fā)出的光反射往 透明接觸層21，使得照射在手指表面的光強(qiáng)增加，同時(shí)減少直接從下部透出的不帶指紋信 息的光線。增反層C可通過具有一定厚度的金屬薄層來實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)金屬的種類和金屬 薄層的厚度來調(diào)節(jié)反射、透射和吸收光的比例，也可針對采集發(fā)光區(qū)域A發(fā)出的光的頻譜 來設(shè)計(jì)具有合適的折射率和厚度的單層或多層膜系來進(jìn)行增反。采集板2還包括一透明保護(hù)層23，透明保護(hù)層23位于透明發(fā)光層22的下方，用于 保護(hù)采集板2內(nèi)部材料不受損壞。電路板4固定在外殼1底部，用于安裝器件及電路連接，與采集板2和外殼1 一起 構(gòu)成密閉空間。成像裝置3由透鏡組31和成像面32組成，成像裝置3位于采集板2的正下 方，并且安裝在電路板4上，用于接收從采集板2出射的帶指紋信息的光并形成指紋圖像； 所述采集板2的中心、透鏡組31的主光軸和成像面32的中心三者共軸。所述成像面32為 半導(dǎo)體成像傳感器陣列，所述半導(dǎo)體成像傳感器為CCD傳感器或CMOS傳感器。
當(dāng)透明發(fā)光層22的采集發(fā)光區(qū)域A通電，顯示發(fā)光區(qū)域B不通電時(shí)，無梯形畸變 的光學(xué)指紋采集儀進(jìn)行指紋采集如圖4所示，采集發(fā)光區(qū)域A發(fā)出的光線均勻地照射到 壓在采集板2上的手指上(如圖4的左半部分所示)；照射在脊線處的光線直接經(jīng)反射進(jìn) 入采集板2，透射出采集板2的反射光線被成像裝置3捕獲成像，而照射到谷線處的光線因 谷線的凹陷使谷線受光較脊線弱，同時(shí)光線在谷線處反射后在凹陷內(nèi)反射光線將被多次折 射，從而到達(dá)成像裝置3上的反射光的量較脊線處弱(如圖4的右半部分所示)，因此在成 像面32上能形成一幅明脊暗谷的指紋圖像。上述采集原理基于指紋紋理固有的凹凸特性 導(dǎo)致脊線與谷線處反射光線量的差別而采集指紋圖像，因此，對于干濕手指與采集板接觸 程度的不同差異，本實(shí)施例所采用的技術(shù)方案都能夠采集到紋理分明的指紋圖像。當(dāng)指紋采集結(jié)束，透明發(fā)光層22的采集發(fā)光區(qū)域A斷電，顯示發(fā)光區(qū)域B通電時(shí)， 顯示發(fā)光區(qū)域B通過發(fā)出的光線來顯示該區(qū)域的圖像形狀，從而反饋給使用者一個(gè)直觀的 結(jié)果。例如當(dāng)指紋比對不正確時(shí)，采集板2顯示一個(gè)“ X ”，若比對正確，即可在采集板2上 顯示一個(gè)“V”。具體實(shí)施例二 參見圖1、圖2、圖5、圖6，本發(fā)明的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀包括外殼1、采 集板2、成像裝置3和電路板4。采集板2至少包括透明接觸層21和透明發(fā)光層22，透明接觸層21用于與手指直 接接觸，透明發(fā)光層22位于透明接觸層21的下方。透明發(fā)光層22包含采集發(fā)光區(qū)域A和顯示發(fā)光區(qū)域B，采集發(fā)光區(qū)域A和顯示發(fā) 光區(qū)域B分別與電路板4電性連接；透明發(fā)光層22的采集發(fā)光區(qū)域A為環(huán)形，位于透明接 觸層21的有效采集區(qū)域邊緣(如圖5所示)。采集板2還有一透明保護(hù)層23，透明保護(hù)層23位于透明發(fā)光層22的下方，用于保 護(hù)采集板2內(nèi)部材料不受損壞。電路板4固定在外殼1底部，用于安裝器件及電路連接，與采集板2和外殼1 一起 構(gòu)成密閉空間。成像裝置3由透鏡組31和成像面32組成，成像裝置3位于采集板2的正下 方，并且安裝在電路板4上，用于接收從采集板2出射的帶指紋信息的光并形成指紋圖像； 所述采集板2的中心、透鏡組31的主光軸和成像面32的中心三者共軸。所述成像面32為 半導(dǎo)體成像傳感器陣列，所述半導(dǎo)體成像傳感器為CCD傳感器或CMOS傳感器。當(dāng)透明發(fā)光層22的采集發(fā)光區(qū)域A通電，顯示發(fā)光區(qū)域B不通電時(shí)，本發(fā)明提供 的無梯形的光學(xué)指紋采集儀進(jìn)行指紋采集如圖6所示，采集發(fā)光區(qū)域A發(fā)出的光線在采集 板2內(nèi)部的上下兩個(gè)表面發(fā)生全內(nèi)反射，被反射到透明接觸層21上的脊線處的光線因脊線 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，從采集板2下 方透射出的反射光線被成像裝置3捕獲成像；由于指紋谷線不與透明接觸層21緊密接觸， 全反射條件仍然成立，谷線處的光線將在采集板2內(nèi)部上下表面連續(xù)全反射，光線不會透 射出采集板2，因此谷線處的光線無法被成像裝置3捕獲，這樣從指紋谷線處入射到成像裝 置3的光量與從指紋脊線處入射到成像裝置3的光量被區(qū)別開來，從而得到一幅脊線處較 亮谷線處較暗的指紋圖像。當(dāng)指紋采集結(jié)束，透明發(fā)光層22的采集發(fā)光區(qū)域A斷電，顯示發(fā)光區(qū)域B通電時(shí)， 顯示發(fā)光區(qū)域B通過發(fā)出的光線來顯示該區(qū)域的圖像形狀，從而反饋給使用者一個(gè)直觀的結(jié)果。例如當(dāng)指紋比對不正確時(shí)，采集板2顯示一個(gè)“ X ”，若比對正確，即可在采集板2上 顯示一個(gè)“ V”。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明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。因此本發(fā)明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.無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，包括外殼、采集板、成像裝置和電路板，其特征在于， 所述采集板至少包括一透明接觸層和一透明發(fā)光層；所述透明發(fā)光層位于透明接觸層下方；所述成像裝置位于采集板的正下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，其特征在于，所述透明發(fā)光 層包含采集發(fā)光區(qū)域和顯示發(fā)光區(qū)域，所述采集發(fā)光區(qū)域和顯示發(fā)光區(qū)域分別與電路板電 性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，其特征在于，所述采集發(fā)光 區(qū)域?yàn)槊嫘?，位于有效采集區(qū)域下方，所述采集發(fā)光區(qū)域的面積大于或等于有效采集區(qū)域 面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，其特征在于，所述采集發(fā)光 區(qū)域?yàn)榄h(huán)形，位于有效采集區(qū)域邊緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，其特征在于，所述透明發(fā)光 層還包括一增反層，位于采集發(fā)光區(qū)域下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，其特征在于，所述采集板還 有一透明保護(hù)層，所述透明保護(hù)層位于透明發(fā)光層的下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，其特征在于，所述采集板四 周固定在外殼上；所述電路板固定在外殼底部，與采集板和外殼一起構(gòu)成密閉空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，其特征在于，所述成像裝置 由透鏡組和成像面組成，所述成像裝置安裝在電路板上；所述光源的中心、透鏡組的主光軸 和成像面的中心三者共軸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無梯形畸變的光學(xué)指紋采集儀，包括外殼、采集板、成像裝置和電路板，其特征在于，所述采集板至少包括一透明接觸層和一透明發(fā)光層；所述透明發(fā)光層位于透明接觸層下方；所述成像裝置位于采集板的正下方。本發(fā)明利用采集板作為指紋圖像的采集元件，成像裝置位于采集板的正下方，使得從采集面到成像面的距離(光程)一致，從而消除了指紋圖像梯形畸變，本發(fā)明使整個(gè)產(chǎn)品趨于面型化，尺寸小，降低了產(chǎn)品成本并擴(kuò)大了使用范圍。
文檔編號G06K9/20GK102096815SQ20111002265
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者方麗君, 李揚(yáng)淵, 汪鏡 申請人:成都方程式電子有限公司