专利名称：表面纹理摄取仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种表面纹理摄取装置，尤其涉及一种人或动物手、脚的指纹、掌纹摄取装置。
现有纹理摄取仪的光学系统主要是利用传统的反射照明来提高被摄取纹理图像的对比度。例如美国IDENTICS公司制造的指纹摄取装置的光学系统，该系统使镜头和光源的入射方向处在采集面的一对共轭反射角上，这使指纹凸起部分在像面上的亮度比凹陷部分的像面亮度要大许多，由此来提高凹凸部分成像的对比度，也即反差。这种结构不能保证凹陷部分的反射光线完全不能在像面上聚焦，因而其成像的对比度是有限的。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种所摄取的表面纹理图像对比度高，可与计算机联机，实现采集、存贮和分析自动化的表面纹理摄取装置。
本实用新型的目的可通过以下措施来达到一种表面纹理摄取仪，包括光源(1)、固定于面板(22)上的棱镜(2)的采集面(4)和摄像头(17)，其特殊之处在于所述光源(1)设于采集面(4)的正后方；所述摄像头(17)的光电成像器件与数据采集处理器(25)插接；所述棱镜(2)是棱镜角β能使沿平行于棱镜采集面(4)进入棱镜(2)、又从棱镜(2)的出射面(5)上出射的临界杂光(10)避开摄像头(17)的入瞳(6)的有效孔径的棱镜。
本实用新型的摄像头(17)可固定于支架(18)上。
本实用新型的摄像头(17)可固定于扫描机构上。
附图图面说明如下
图1为本实用新型的光学系统原理图图2为本实用新型的结构示意图下面将结合附图对本实用新型作进一步详述参见图1，本实用新型的原理是利用棱镜的偏折或全反射作用，使被采集表面纹理的凸起部分和凹陷部分的反射光线的光路发生分离，即凸起部分的反射光线的一部分能进入镜头7，并在像面8上成像，而凹陷部分的反射光线全部不能进入镜头7或不能从出射面5上出射，使像面8上形成对比强烈的纹理图像。当被采集表面的凹凸纹理压在棱镜2的采集面4上时，其凸起纹理紧密地贴合在采集面4上，这时，光源1发出的光线照射于凸起部分，并发生漫反射，在棱镜2内开始传播，其中一部分漫反射光线从棱镜2出射面5出射后进入镜头7，并在像面8上成像，被采集纹理的凹陷部分，由于其不与采集面4接触，凹槽充满了空气，因此，当凹陷部分被光源1照射后，同样发生漫反射，但其反射线首先在凹槽中的空气中传播，然后才进入棱镜2，最后由出射面5出射，经过棱镜2对光线的偏折后，出射光线从入瞳6下方滑过而不能进入镜头7内，自然不会在像面8上成像。设，棱镜折射率为n，棱镜角为β；则当β≥2sin－1(1／n)时，根据几何光学原理可知，被采集表面纹理的凹陷部分的任意一条反射光线到达出射面5时都将发生全反射，而不能从出射面5上出射，在纹理凹陷部分的所有反射光线中，平行于采集面4、向棱镜2角顶点传播，并在采集面4的窗口的上边缘入射的光线是最有可能从出射面5上出射，或最有可能进入入瞳6的光线，该光线称为临界杂光10，因此，只要这条光线不能从出射面5上出射或不能进入入瞳6，则任何一条凹陷部分的反射光线都将不能从出射面5上出射，或不能进入入瞳6。所以，只要β角足够大，就可实现上述要求，得到高清晰度、高对比度的纹理图像。图1中3为等效物面，9为光轴。
参见图2，本实用新型的壳体由面板22、后盖14、上盖16、底盖11和两侧盖构成，机架由位于本实用新型两侧的支臂20和位于底部的底板12通过螺钉联接固定而构成。支臂20与面板22也通过螺钉相固定，变压器26固定于底板12上，电源插座13和信号线插座15均固定于后盖14上。棱镜2由夹板21和面板22通过长螺钉夹持固定，棱镜2的采集面4暴露于面板22的窗口上。光源1位于棱镜2的后部，光源1通过灯座24和灯架23固定于底板12上，其位置应保证采集面4承受大致垂直的光照。遮光板19用螺钉固定于夹板21和支架18上，摄像头17用螺钉固定于支架18上，并应使摄像头17的光轴9与棱镜2的采集面4的夹角在30°－60°之间，摄像头17内的光电成像器件、镜头7、棱镜2的等效物面3之间的相对位置，以及它们与光轴9的夹角γ和φ，均应满足共轭成像关系。数据采集处理器25用螺钉固定于底板12上，其也可单独放在计算机内的板槽中。使用时，先将被采集物的凹凸表面放在棱镜2的采集面4上，由计算机发出采集指令，通过信号线转给摄像头17，摄像头17接到指令后，即进行被采集表面的纹理图像摄制，并将图像信号送入数据采集处理器25进行处理，最后送入计算机内存贮、分析。
所述摄像头17的光电成像器件与数据采集处理器25可通过视频插头和插座相联接。目前市售的摄像头及数据采集处理器均装配有相互可方便插接的插头与插座。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点大大提高了指纹凸凹部分的对比度，使指纹图像非常清晰，能获得等对比度的表面凹凸纹理图像，实现了采集、存贮、分析的自动化。
权利要求1.一种表面纹理摄取仪，包括光源(1)、固定于面板(22)上的棱镜(2)的采集面(4)和摄像头(17)，其特征在于所述光源(1)设于采集面(4)的正后方；所述摄像头(17)的光电成像器件与数据采集处理器(25)插接；所述棱镜(2)是棱镜角β能使沿平行于棱镜采集面(4)进入棱镜(2)，又从棱镜(2)的出射面(5)上出射的临界杂光(10)避开摄像头(17)的入瞳(6)的有效孔径的棱镜。
2.如权利要求1所述的表面纹理摄取仪，其特征在于所述摄像头(17)固定于支架(18)上。
3.如权利要求1所述的表面纹理摄取仪，其特征在于所述摄像头(17)固定于扫描机构上。
专利摘要一种表面纹理摄取仪，其光源位于采集面的正后方，摄像头内的光由成像器件与数据采集处理器相接，棱镜的棱镜角足够大，可使沿平行于棱镜采集面进入棱镜，又从棱镜出射面上出射的临界杂光，能避开摄像头的入瞳的有效孔径范围。本实用新型大大提高了纹理凹凸部分的对比度，能获得等对比度的表面凹凸纹理图像，实现了表面纹理摄取的采集、存贮及分析的自动化。
文档编号H04N5/225GK2175501SQ93216390
公开日1994年8月24日 申请日期1993年6月17日 优先权日1993年6月17日
发明者徐竹莲 申请人:徐竹莲