專利名稱：一種指紋與靜脈采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用電子電路進(jìn)行生物特征識(shí)別的方法或裝置，特別是涉及一種指紋與靜脈采集裝置。
背景技術(shù)：
指紋識(shí)別基于人體指紋的外層特征，難以對相關(guān)人員在殘留的光滑物體表面?zhèn)卧熘讣y進(jìn)行防偽，存在潛在的安全隱患。而手指靜脈位于人體表皮下面，幾乎是不可偽造的， 靜脈識(shí)別作為新興的生物識(shí)別技術(shù)，安全性非常高，不會(huì)遺失，不會(huì)被竊，無記憶密碼負(fù)擔(dān)。 但是，現(xiàn)有的手指靜脈采集裝置，體積較大，體積都比較大，且有些裝置的自動(dòng)曝光會(huì)過度或者不足，有些裝置甚至沒有自動(dòng)曝光的功能，靜脈圖像清晰度比較差。至今尚未見有為避免單一生物特征識(shí)別的缺點(diǎn)，就要求利用多種生物特征識(shí)別來完善認(rèn)證系統(tǒng)。采用指紋識(shí)別與靜脈識(shí)別集成為一體的具備防偽功能的混合型生物特征采集、登記與識(shí)別裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種指紋與靜脈采
集裝置。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種指紋與靜脈采集裝置，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的指紋采集器，所述指紋采集器包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)的光學(xué)單指指紋成像模塊，以及指紋采集用背光單元，所述光學(xué)指紋成像模塊包括順應(yīng)光路設(shè)置的棱鏡、成像組件、指紋采集用圖像采集單元和光源，所述指紋采集用圖像采集單元的指紋圖像接收面上設(shè)有采集指紋用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,縮略詞為 CMOS)傳感器，將接收到的單個(gè)手指指紋圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，所述指紋采集用圖像采集單元主板即電路控制模塊，設(shè)置在所述三角柱形棱鏡的下方，包括主控芯片、分別與所述主控芯片連接的存儲(chǔ)單元芯片、晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路，以及與計(jì)算機(jī)通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通訊單元。這種指紋與靜脈采集裝置的特點(diǎn)是所述殼體中部設(shè)有手指孔，在殼體內(nèi)與手指孔相對的位置為手指按壓面，所述手指按壓面是作為手指靜脈采集窗口的凹形槽，手指靜脈采集窗口與指紋采集面在同一水平面上，手指靜脈采集窗口尺寸大于10. OmmX 25. Omm0采集窗口為凹形槽，方便手指伸入并按壓，將采集手指靜脈圖像信息的光線呈現(xiàn)在圖像接收面，手指靜脈采集窗口與指紋采集面在同一水平面上，方便用戶進(jìn)行按壓采集。在所述殼體內(nèi)設(shè)有手指靜脈圖像采集器，所述手指靜脈圖像采集器包括電路控制模塊、光學(xué)系統(tǒng)、設(shè)置在殼體下方的靜脈圖像接收面的靜脈采集用CMOS傳感器，以及設(shè)置在殼體上方的靜脈采集用背光單元。所述電路控制模塊是所述指紋采集器的電路控制模塊，所述電路控制模塊的主控芯片還分別與所述靜脈采集用CMOS傳感器、所述靜脈采集用背光單元連接，所述主控芯片用于控制指紋采集用CMOS傳感器、靜脈采集用CMOS傳感器實(shí)時(shí)采集手指指紋和靜脈以及對靜脈和指紋進(jìn)行比對，所述存儲(chǔ)單元芯片用于存儲(chǔ)功能文件，以便完成手指指紋以及靜脈采集后的登記與識(shí)別，所述晶體振蕩電路用于給主控芯片提供時(shí)鐘信號(hào)，所述加密芯片用于下載自有軟件算法和代碼，對用戶重要數(shù)據(jù)提供保護(hù)，所述降壓集成電路用于將來自 USB連接座的電源降壓后向主控芯片和指紋采集用CMOS傳感器、靜脈采集用CMOS傳感器提供電源，所述數(shù)據(jù)通訊單元用于與計(jì)算機(jī)聯(lián)合使用，以完成用戶手指指紋以及靜脈采集與比對、異常報(bào)警、控制信號(hào)輸出功能，顯著提高了指紋以及靜脈采集速率和識(shí)別精度。所述光學(xué)系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，所述透鏡系統(tǒng)包括順應(yīng)光路安裝在手指靜脈采集窗口正下方的紅外濾光片、設(shè)置在紅外濾光片正下方的靜脈采集用平面反射鏡和靜脈采集用平凸透鏡，所述靜脈采集用平面反射鏡與水平面成45°夾角，將光線準(zhǔn)確反射至垂直于底面放置的靜脈采集用平凸透鏡中，所述靜脈采集用平面反射鏡用于延長光路，使裝置的體積更加小型化，光線經(jīng)靜脈采集用平面反射鏡反射進(jìn)入靜脈采集用平凸透鏡，再折射進(jìn)設(shè)置在靜脈圖像接收面上采集靜脈圖像的靜脈采集用CMOS傳感器上，將接收到的手指靜脈圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，進(jìn)行手指靜脈圖像的采集。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述靜脈采集用CMOS傳感器與所述指紋采集用CMOS傳感器相同，是至少8. 215 萬像素的CMOS傳感器，圖像分辨率至少為500dpi，符合中國公安部門和美國聯(lián)邦調(diào)查局 (Federal Bureau of Investigation,縮略詞為FBI)有關(guān)必須達(dá)到圖像分辨率為500dpi 的要求。優(yōu)選的是，所述靜脈采集用CMOS傳感器與所述指紋采集用CMOS傳感器是美國 Aptina公司出品的型號(hào)為MT9V117的高級(jí)視頻圖形陣列(Super Video Graphics Array, 縮略詞為SVGA)的CMOS傳感器，由主控芯片提供時(shí)鐘信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、同步信號(hào)和I2C信號(hào)進(jìn)行控制，采集到的數(shù)據(jù)直接傳送至所述主控芯片。優(yōu)選的是，所述主控芯片是美國Cypress半導(dǎo)體公司出品的型號(hào)為CY7C68013A的主控芯片。所述存儲(chǔ)單元芯片是存儲(chǔ)有用于自動(dòng)曝光的校正曲線的存儲(chǔ)單元芯片。優(yōu)選的是，所述存儲(chǔ)單元芯片是美國Atmel公司出品的型號(hào)為 AT24C64CN-SH-B (64K)的存儲(chǔ)芯片。所述加密芯片是深圳市華曦達(dá)科技股份有限公司出品的型號(hào)為DM2016N的加密
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心/T O所述數(shù)據(jù)通訊單元包括帶靜電保護(hù)的通用串行總線(Universal Serial Bus,縮略詞為USB)連接座，設(shè)置在電路控制模塊上。所述靜脈采集用背光單元包括設(shè)置近紅外光照射源和亮度調(diào)整單元，所述近紅外光照射源是安裝在手指靜脈采集窗口正上方的一組波長為850nm的近紅外發(fā)光二極管 LED，用于發(fā)射透射手指的紅外射線，所述亮度調(diào)整單元基于所述存儲(chǔ)單元芯片存儲(chǔ)的用于自動(dòng)曝光的校正曲線調(diào)整近紅外光照射源的亮度。所述光學(xué)系統(tǒng)中的紅外濾光片，指紋采集用平面反射鏡和指紋采集用平凸透鏡的間距根據(jù)圖像質(zhì)量調(diào)整。所述指紋采集用背光單元包括安裝在所述三角柱形棱鏡的小底面的波長為850nm
5或940nm的紅外二極管的LED背光燈。所述光學(xué)指紋成像模塊的棱鏡是三角柱形棱鏡，包括有相互平行正對的大端面、 小端面和下側(cè)面，所述大端面是單個(gè)手指指紋圖像采集面即活體單指指紋采集窗口，所述小端面是光源射入面，所述下側(cè)面是與成像相對的指紋成像面，在所述棱鏡和所述成像組件之間的光路設(shè)有用于延長光路的指紋采集用平面反射鏡，所述指紋采集用平面反射鏡與所述棱鏡成45°的夾角，與水平面成45°的夾角，在所述棱鏡與指紋采集用平面反射鏡之間的光路設(shè)有一凹凸透鏡，所述凹凸透鏡的凸面對著棱鏡，以降低光學(xué)系統(tǒng)的畸變，提高光學(xué)系統(tǒng)的分辨率，所述光源發(fā)出的光經(jīng)所述棱鏡的小端面進(jìn)入棱鏡，被按壓在所述棱鏡的大端面上的指頭反射光線的一部分，由所述棱鏡的下側(cè)面射出到所述指紋采集用平面反射鏡上，經(jīng)所述指紋采集用平面反射鏡全反射進(jìn)入成像組件，成像于所述指紋采集用圖像采集單元的指紋圖像接收面上的采集指紋用CMOS傳感器。所述成像組件設(shè)置在包括指紋采集用平面反射鏡與所述圖像采集單元的圖像接收面上的指紋采集用CMOS傳感器之間的光路上，依次包括與指紋采集用平面反射鏡成 45°夾角的指紋采集用平凸透鏡和傳感器保護(hù)玻璃，光線經(jīng)指紋采集用平凸透鏡折射進(jìn)所述圖像采集單元的圖像接收面上的指紋采集用CMOS傳感器，進(jìn)行指紋圖像的采集。所述三角柱形棱鏡的大端面即活體單指指紋采集窗口大于12. SmmX 16. 5mm,即指紋采集用CMOS傳感器的采集區(qū)域面積大于12. 8mmX 16. 5mm，符合中國公安部門和美國FBI 有關(guān)活體單指指紋采集窗口尺寸必須大于12. 8mmX 16. 5mm的要求；所述指紋采集用平面反射鏡的尺寸為21mmX27mm。所述三角柱形棱鏡、凹凸透鏡、指紋采集用平面反射鏡、指紋采集用平凸透鏡和傳感器保護(hù)玻璃的間距根據(jù)圖像質(zhì)量調(diào)整，指紋采集用平凸透鏡和傳感器保護(hù)玻璃的間距由調(diào)焦孔調(diào)整。所述三角柱形棱鏡、凹凸透鏡、指紋采集用平面反射鏡、指紋采集用平凸透鏡和傳感器保護(hù)玻璃之間的光路總長調(diào)整范圍為50mm 53mm，具體數(shù)值根據(jù)鏡片材料、物距和像距決定，其中，所述三角柱形棱鏡中光路總長調(diào)整范圍為8mm IOmm ；所述三角柱形棱鏡和所述凹凸透鏡的間距調(diào)整范圍為Imm 3mm ;所述凹凸透鏡中光路總長調(diào)整范圍為4mm ；所述凹凸透鏡和所述成像組件的間距調(diào)整范圍為13mm 15mm ；所述指紋采集用平凸透鏡中光路總長調(diào)整范圍為2mm ；所述指紋采集用平凸透鏡和所述傳感器保護(hù)玻璃的間距通過調(diào)焦孔調(diào)整，調(diào)整范圍為 3. 5mm 5. 5mm ；所述傳感器保護(hù)玻璃中光路總長調(diào)整范圍為O. 3_ Imm ;所述傳感器保護(hù)玻璃和所述指紋采集用CMOS傳感器之間的光路總長為0. I 0. 8mmο本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是采用模塊化設(shè)計(jì)。將指紋識(shí)別與靜脈識(shí)別集成為一體，彌補(bǔ)了現(xiàn)有指紋采集、識(shí)別裝置防偽能力差、裝置體積大的缺陷，具有防偽功能，安全性強(qiáng)，識(shí)別精度高，且不會(huì)遺失、 不會(huì)被竊、無記憶密碼負(fù)擔(dān)，還可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)合使用完成用戶手指靜脈采集、手指靜脈比對、異常報(bào)警、控制信號(hào)輸出功能。


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具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對照附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。一種如圖I 5所示的指紋與靜脈采集裝置，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的指紋采集器，指紋采集器包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)的光學(xué)單指指紋成像模塊，以及指紋采集用背光單元18，光學(xué)指紋成像模塊包括順應(yīng)光路設(shè)置的三角柱形棱鏡I、成像組件、指紋采集用圖像采集單元和光源，指紋采集用圖像采集單元的指紋圖像接收面上設(shè)有采集指紋用CMOS傳感器14， 將接收到的單個(gè)手指指紋圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，指紋采集用圖像采集單元主板即電路控制模塊，設(shè)置在三角柱形棱鏡I的下方，包括主控芯片12、分別與主控芯片12連接的存儲(chǔ)單元芯片17、晶體振蕩電路13、加密芯片16、降壓集成電路11，以及與計(jì)算機(jī)通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通訊單元22。殼體中部設(shè)有手指孔，在殼體內(nèi)與手指孔相對的位置為手指按壓面，手指按壓面是作為手指靜脈采集窗口的凹形槽，手指靜脈采集窗口與指紋采集面在同一水平面上，手指靜脈采集窗口尺寸大于10. OmmX 25. Omm0采集窗口為凹形槽，方便手指伸入并按壓，將采集手指靜脈圖像信息的光線呈現(xiàn)在圖像接收面，手指靜脈采集窗口與指紋采集面在同一水平面上，方便用戶進(jìn)行按壓采集。在殼體內(nèi)設(shè)有手指靜脈圖像采集器，手指靜脈圖像采集器包括電路控制模塊、光學(xué)系統(tǒng)、設(shè)置在殼體下方的靜脈圖像接收面的靜脈采集用CMOS傳感器15，以及設(shè)置在殼體上方的靜脈采集用背光單元21。電路控制模塊是指紋采集器的電路控制模塊，電路控制模塊的主控芯片12還分別與靜脈采集用CMOS傳感器15、靜脈采集用背光單元21連接，主控芯片12用于控制指紋采集用CMOS傳感器14、靜脈采集用CMOS傳感器15實(shí)時(shí)采集手指指紋和靜脈以及對靜脈和指紋進(jìn)行比對，存儲(chǔ)單元芯片17用于存儲(chǔ)功能文件，以便完成手指指紋以及靜脈采集后的登記與識(shí)別，晶體振蕩電路13用于給主控芯片12提供時(shí)鐘信號(hào)，加密芯片16用于下載自有軟件算法和代碼，對用戶重要數(shù)據(jù)提供保護(hù)，降壓集成電路11用于將來自USB連接座5 的電源降壓后向主控芯片12和指紋采集用CMOS傳感器14、靜脈采集用CMOS傳感器15提供電源，數(shù)據(jù)通訊單元22用于與計(jì)算機(jī)聯(lián)合使用，以完成用戶手指指紋以及靜脈采集與比對、異常報(bào)警、控制信號(hào)輸出功能，顯著提高了指紋以及靜脈采集速率和識(shí)別精度。光學(xué)系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)6，包括順應(yīng)光路安裝在手指靜脈采集窗口正下方的紅外濾光片9、設(shè)置在紅外濾光片9正下方的靜脈采集用平面反射鏡8和靜脈采集用平凸透鏡20，靜脈采集用平面反射鏡8與水平面成45°夾角，將光線準(zhǔn)確反射至垂直于底面放置的靜脈采集用平凸透鏡20中，靜脈采集用平面反射鏡8用于延長光路，使裝置的體積更加小型化， 光線經(jīng)靜脈采集用平面反射鏡8反射進(jìn)入靜脈采集用平凸透鏡20，再折射進(jìn)設(shè)置在靜脈圖像接收面上采集靜脈圖像的靜脈采集用CMOS傳感器15上，將接收到的手指靜脈圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，進(jìn)行手指靜脈圖像的采集。靜脈采集用CMOS傳感器15與指紋采集用CMOS傳感器14相同，是美國Aptina 公司出品的型號(hào)為MT9V117的至少8. 215萬像素的SVGACM0S傳感器，圖像分辨率至少為 500dpi，符合中國公安部門和美國FBI有關(guān)必須達(dá)到圖像分辨率為500dpi的要求，由主控芯片12提供時(shí)鐘信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、同步信號(hào)和I2C信號(hào)進(jìn)行控制，采集到的數(shù)據(jù)直接傳送至主控芯片12。主控芯片是12美國Cypress半導(dǎo)體公司出品的型號(hào)為CY7C68013A的主控芯片。存儲(chǔ)單元芯片17是美國Atmel公司出品的存儲(chǔ)有用于自動(dòng)曝光的校正曲線的型號(hào)為AT24C64CN-SH-B(64K)的存儲(chǔ)芯片。加密芯片16是深圳市華曦達(dá)科技股份有限公司出品的型號(hào)為DM2016N的加密芯片。數(shù)據(jù)通訊單元22包括帶靜電保護(hù)的USB連接座5，設(shè)置在電路控制模塊上。靜脈采集用背光單元21包括設(shè)置近紅外光照射源和亮度調(diào)整單元，近紅外光照射源是安裝在手指靜脈采集窗口正上方的一組波長為850nm的近紅外發(fā)光二極管LED，用于發(fā)射透射手指的紅外射線，亮度調(diào)整單元基于存儲(chǔ)單元芯片存儲(chǔ)的用于自動(dòng)曝光的校正曲線調(diào)整近紅外光照射源的亮度。指紋采集用背光單元18包括安裝在三角柱形棱鏡I的小底面的波長為850nm或 940nm的紅外二極管的LED背光燈。光學(xué)指紋成像模塊的棱鏡是三角柱形棱鏡1，包括有相互平行正對的大端面、小端面和下側(cè)面，大端面是單個(gè)手指指紋圖像采集面即活體單指指紋采集窗口，小端面是光源射入面，下側(cè)面是與成像相對的指紋成像面，在三角柱形棱鏡I和成像組件之間的光路設(shè)有用于延長光路的指紋采集用平面反射鏡2，指紋采集用平面反射鏡2與三角柱形棱鏡I成 45°的夾角，與水平面成45°的夾角，在三角柱形棱鏡I與指紋采集用平面反射鏡2之間的光路設(shè)有凹凸透鏡3，凹凸透鏡3的凸面對著三角柱形棱鏡1，以降低光學(xué)系統(tǒng)的畸變，提高光學(xué)系統(tǒng)的分辨率，光源發(fā)出的光經(jīng)三角柱形棱鏡I的小端面進(jìn)入，被按壓在大端面上的指頭反射光線的一部分，由下側(cè)面射出到指紋采集用平面反射鏡2上，經(jīng)指紋采集用平面反射鏡2全反射進(jìn)入成像組件，成像組件設(shè)置在包括指紋采集用平面反射鏡2與圖像采集單元的圖像接收面上的指紋采集用CMOS傳感器14之間的光路上，依次包括與指紋采集用平面反射鏡2成45°夾角的指紋采集用平凸透鏡19和傳感器保護(hù)玻璃7，光線經(jīng)指紋采集用平凸透鏡19折射進(jìn)圖像采集單元的圖像接收面上的指紋采集用CMOS傳感器14，進(jìn)行指紋圖像的采集。三角柱形棱鏡I的大端面即活體單指指紋采集窗口大于12. 8mmX 16. 5mm,即CMOS 傳感器的采集區(qū)域面積大于12. 8mmX 16. 5mm，符合中國公安部門和美國FBI有關(guān)活體單指指紋采集窗口尺寸必須大于12. 8mmX16. 5mm的要求。指紋采集用平面反射鏡2的尺寸為21mmX27mm。
三角柱形棱鏡I、凹凸透鏡3、指紋采集用平面反射鏡2、指紋采集用平凸透鏡19和傳感器保護(hù)玻璃7的間距根據(jù)圖像質(zhì)量調(diào)整，指紋采集用平凸透鏡19和傳感器保護(hù)玻璃7 的間距由調(diào)焦孔調(diào)整。三角柱形棱鏡I、凹凸透鏡3、指紋采集用平面反射鏡2、指紋采集用平凸透鏡19和傳感器保護(hù)玻璃7之間的光路總長調(diào)整范圍為50mm 53mm，具體數(shù)值根據(jù)鏡片材料、物距和像距決定，其中，三角柱形棱鏡I中光路總長調(diào)整范圍為8mm IOmm ；三角柱形棱鏡I和凹凸透鏡3的間距調(diào)整范圍為Imm 3mm ;凹凸透鏡3中光路總長調(diào)整范圍為4mm ；凹凸透鏡3和成像組件的間距調(diào)整范圍為13_ 15_ ；指紋采集用平凸透鏡19中光路總長調(diào)整范圍為2mm ；指紋采集用平凸透鏡19和傳感器保護(hù)玻璃7的間距通過調(diào)焦孔調(diào)整，調(diào)整范圍為
3.5mm 5. 5mm ；傳感器保護(hù)玻璃7中光路總長調(diào)整范圍為O. 3mm Imm ;傳感器保護(hù)玻璃7和指紋采集用CMOS傳感器14之間的光路總長為O. I O. 8mm。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(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(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種指紋與靜脈采集裝置，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的指紋采集器，所述指紋采集器包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)的光學(xué)單指指紋成像模塊，以及指紋采集用背光單元，所述光學(xué)指紋成像模塊包括順應(yīng)光路設(shè)置的棱鏡、成像組件、指紋采集用圖像采集單元和光源，所述指紋采集用圖像采集單元的指紋圖像接收面上設(shè)有采集指紋用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 CMOS傳感器，將接收到的單個(gè)手指指紋圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，所述指紋采集用圖像采集單元主板即電路控制模塊，設(shè)置在所述三角柱形棱鏡的下方，包括主控芯片、分別與所述主控芯片連接的存儲(chǔ)單元芯片、晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路，以及與計(jì)算機(jī)通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通訊單元，其特征在于所述殼體中部設(shè)有手指孔，在殼體內(nèi)與手指孔相對的位置為手指按壓面，所述手指按壓面是作為手指靜脈采集窗口的凹形槽，手指靜脈采集窗口與指紋采集面在同一水平面上，手指靜脈采集窗口尺寸大于10. OmmX 25. Omm ；在所述殼體內(nèi)設(shè)有手指靜脈圖像采集器，所述手指靜脈圖像采集器包括電路控制模塊、光學(xué)系統(tǒng)、設(shè)置在殼體下方的靜脈圖像接收面的靜脈采集用CMOS傳感器，以及設(shè)置在殼體上方的靜脈采集用背光單元；所述電路控制模塊是所述指紋采集器的電路控制模塊，所述電路控制模塊的主控芯片還分別與所述靜脈采集用CMOS傳感器、所述靜脈采集用背光單元連接，所述主控芯片用于控制指紋采集用CMOS傳感器、靜脈采集用CMOS傳感器實(shí)時(shí)采集手指指紋和靜脈以及對靜脈和指紋進(jìn)行比對，所述存儲(chǔ)單元芯片用于存儲(chǔ)功能文件，以便完成手指指紋以及靜脈采集后的登記與識(shí)別，所述晶體振蕩電路用于給主控芯片提供時(shí)鐘信號(hào)，所述加密芯片用于下載自有軟件算法和代碼，對用戶重要數(shù)據(jù)提供保護(hù)，所述降壓集成電路用于將來自USB 連接座的電源降壓后向主控芯片和指紋采集用CMOS傳感器、靜脈采集用CMOS傳感器提供電源，所述數(shù)據(jù)通訊單元用于與計(jì)算機(jī)聯(lián)合使用；所述光學(xué)系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，所述透鏡系統(tǒng)包括順應(yīng)光路安裝在手指靜脈采集窗口正下方的紅外濾光片、設(shè)置在紅外濾光片正下方的靜脈采集用平面反射鏡和靜脈采集用平凸透鏡，所述靜脈采集用平面反射鏡與水平面成45°夾角，將光線準(zhǔn)確反射至垂直于底面放置的靜脈采集用平凸透鏡中，再折射進(jìn)設(shè)置在靜脈圖像接收面上采集靜脈圖像的靜脈采集用 CMOS傳感器上，將接收到的手指靜脈圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，進(jìn)行手指靜脈圖像的采集。
2.如權(quán)利要求I所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述靜脈采集用CMOS傳感器與所述指紋采集用CMOS傳感器相同，是至少8. 215萬像素的CMOS傳感器，圖像分辨率至少為500dpi，符合中國公安部門和美國聯(lián)邦調(diào)查局FBI有關(guān)必須達(dá)到圖像分辨率為500dpi的要求。
3.如權(quán)利要求I或2所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述存儲(chǔ)單元芯片是存儲(chǔ)有用于自動(dòng)曝光的校正曲線的存儲(chǔ)單元芯片。
4.如權(quán)利要求3所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述靜脈采集用背光單元包括設(shè)置近紅外光照射源和亮度調(diào)整單元，所述近紅外光照射源是安裝在手指靜脈采集窗口正上方的一組波長為850nm的近紅外發(fā)光二極管LED，用于發(fā)射透射手指的紅外射線，所述亮度調(diào)整單元基于所述存儲(chǔ)單元芯片存儲(chǔ)的用于自動(dòng)曝光的校正曲線調(diào)整近紅外光照射源的亮度。
5.如權(quán)利要求4所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)中的紅外濾光片，指紋采集用平面反射鏡和指紋采集用平凸透鏡的間距根據(jù)圖像質(zhì)量調(diào)整。
6.如權(quán)利要求5所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述指紋采集用背光單元包括安裝在所述三角柱形棱鏡的小底面的波長為850nm或 940nm的紅外二極管的LED背光燈。
7.如權(quán)利要求6所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述光學(xué)指紋成像模塊的棱鏡是三角柱形棱鏡，包括有相互平行正對的大端面、小端面和下側(cè)面，所述大端面是單個(gè)手指指紋圖像采集面即活體單指指紋采集窗口，所述小端面是光源射入面，所述下側(cè)面是與成像相對的指紋成像面，在所述棱鏡和所述成像組件之間的光路設(shè)有用于延長光路的指紋采集用平面反射鏡，所述指紋采集用平面反射鏡與所述棱鏡成45°的夾角，與水平面成45°的夾角，在所述棱鏡與指紋采集用平面反射鏡之間的光路設(shè)有一凹凸透鏡，所述凹凸透鏡的凸面對著棱鏡，以降低光學(xué)系統(tǒng)的畸變，提高光學(xué)系統(tǒng)的分辨率，所述光源發(fā)出的光經(jīng)所述棱鏡的小端面進(jìn)入棱鏡，被按壓在所述棱鏡的大端面上的指頭反射光線的一部分，由所述棱鏡的下側(cè)面射出到所述指紋采集用平面反射鏡上，經(jīng)所述指紋采集用平面反射鏡全反射進(jìn)入成像組件，成像于所述指紋采集用圖像采集單元的指紋圖像接收面上的采集指紋用CMOS傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述三角柱形棱鏡的大端面即活體單指指紋采集窗口大于12. SmmX 16. 5mm,即指紋采集用CMOS傳感器的采集區(qū)域面積大于12. 8mmX 16. 5mm，符合中國公安部門和美國FBI有關(guān)活體單指指紋采集窗口尺寸必須大于12. 8mmX 16. 5mm的要求。
9.如權(quán)利要求8所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述三角柱形棱鏡、凹凸透鏡、指紋采集用平面反射鏡、指紋采集用平凸透鏡和傳感器保護(hù)玻璃的間距根據(jù)圖像質(zhì)量調(diào)整，指紋采集用平凸透鏡和傳感器保護(hù)玻璃的間距由調(diào)焦孔調(diào)整。
10.如權(quán)利要求9所述的指紋與靜脈采集裝置，其特征在于所述三角柱形棱鏡、凹凸透鏡、指紋采集用平面反射鏡、指紋采集用平凸透鏡和傳感器保護(hù)玻璃之間的光路總長調(diào)整范圍為50mm 53mm，具體數(shù)值根據(jù)鏡片材料、物距和像距決定，其中，所述三角柱形棱鏡中光路總長調(diào)整范圍為8mm IOmm ；所述三角柱形棱鏡和所述凹凸透鏡的間距調(diào)整范圍為Imm 3mm ;所述凹凸透鏡中光路總長調(diào)整范圍為4_ ；所述凹凸透鏡和所述成像組件的間距調(diào)整范圍為13mm 15mm ；所述指紋采集用平凸透鏡中光路總長調(diào)整范圍為2mm ；所述指紋采集用平凸透鏡和所述傳感器保護(hù)玻璃的間距通過調(diào)焦孔調(diào)整，調(diào)整范圍為.3.5mm 5. 5mm ；所述傳感器保護(hù)玻璃中光路總長調(diào)整范圍為O. 3mm Imm ;所述傳感器保護(hù)玻璃和所述指紋采集用CMOS傳感器之間的光路總長為O. I O. Smm0
全文摘要
一種指紋與靜脈采集裝置，包括殼體、指紋采集器和手指靜脈圖像采集器，殼體中部設(shè)有手指孔，在殼體內(nèi)與手指孔相對的位置為與指紋采集面在同一水平面上的手指靜脈采集窗口，手指靜脈圖像采集器包括電路控制模塊、光學(xué)系統(tǒng)、設(shè)置在殼體下方的靜脈采集用CMOS傳感器以及設(shè)置在殼體上方的靜脈采集用背光單元；電路控制模塊是指紋采集器的電路控制模塊，光學(xué)系統(tǒng)包括紅外濾光片、靜脈采集用平面反射鏡和靜脈采集用平凸透鏡。采用模塊化設(shè)計(jì)。將指紋識(shí)別與靜脈識(shí)別集成為一體，具有防偽功能，安全性強(qiáng)，識(shí)別精度高，且不會(huì)遺失、不會(huì)被竊、無記憶密碼負(fù)擔(dān)，還可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)合使用完成用戶手指靜脈采集、手指靜脈比對、異常報(bào)警、控制信號(hào)輸出功能。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102609694SQ20121003224
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者李治農(nóng), 楊辰曉, 車全宏 申請人:深圳市中控生物識(shí)別技術(shù)有限公司