专利名称：薄型光学指纹采集器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学指纹采装置，尤其涉及薄型光学指纹采集器。
背景技术：
光学指纹采集器，是现有的指纹识别系统中广泛使用的指纹采集装置，它基于光学成像原理通过光学传感器将手指表层纹理进行采集并成像。传统的光学指纹采集器体积较大，不能用于安装空间受限制的设备使用，例如不适合与鼠标、键盘、优盘、手机等安装空间受限的设备配用。无法适应近年来最小化产品的趋势。同时，由于采集棱镜的固有缺陷， 存在外界光进入采集棱镜，以及一部分内部光线在采集棱镜的非使用面发生折射对指纹采集的干扰，导致指纹采集图像清晰度较低。为了提高指纹图像的清晰度，传统的做法是采用外部遮挡的方式，将采集棱镜的非使用面利用外壳进行遮挡，以减少外界光线进入采集棱镜内对指纹采集进行干扰。然而，并没解决光线在采集棱镜非使用面发生折射时对指纹采集的干扰。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了薄型光学指纹采集器包括外壳、采集棱镜、光源、成像装置和电路板，其特征在于，所述采集棱镜为直角梯形棱镜，包括位于采集棱镜的上底面靠近直腰面一段的指纹采集区域，位于采集棱镜的下底面的第一反射面，位于采集棱镜的下底面靠近直腰面一段的光入射面，位于采集棱镜的斜腰面的第二反射面和位于采集棱镜直腰面的光出射面；所述采集棱镜表面除指纹采集区域、第一反射面、第二反射面、光入射面及光出射面以外的区域均用黑漆涂黑；所述外壳由安装采集棱镜的棱镜空腔、安装光源的光源空腔和位于外壳尾部的开孔一体化设置而成。所述第一反射面的大小，使得接收到的从指纹采集区域上出射的所有光线能够依次经第一反射面和第二反射面的反射从光出射面出射。所述光出射面的大小，使得来自第二反射面反射的来自第一反射面的光线全部出射。所述第二反射面上镀有反射膜。所述棱镜空腔的形状尺寸与采集棱镜的形状尺寸相匹配，采集棱镜安装在棱镜空腔内后，采集棱镜的光出射面与所述开孔相对应。所述开孔用于安装成像装置，开孔的形状大小与成像装置匹配，所述光出射面的中心位置、开孔的中心位置、成像装置的成像中心位置与第二反射面出射光的光轴重合。所述成像装置安装在电路板上，由透镜组和成像面组成。所述光源安装至光源空腔后与安装在棱镜空腔的采集棱镜光入射面紧贴，所述光源为薄型面光源，与电路板电性连接。
所述电路板安装在外壳尾部，靠近直腰面一侧。 本发明选用直角梯形棱镜作为采集棱镜，光路在采集棱镜内发生两次反射后，再从出射面出射到成像装置上形成指纹图像。通过对光路多次反射将光路折叠，从而改变了光程让采集器变得更薄，满足市场上对光学指纹采集器小型化的需求。作为优化，本发明还将采集棱镜表面除指纹采集区域、第一反射面、第二反射面、光入射面及光出射面以外的区域均用黑漆涂黑。这样不仅能够防止外界光线进入采集棱镜内对指纹采集的干扰，还能防止内部光路的光线在其他非使用面发生折射对指纹采集的干扰。
图1是本发明的立体图；图2是本发明的安装示意图；图3是本实施例的剖面及光路图；图4是本实施例采集棱镜的俯视图；图5是本实施例采集棱镜的仰视图；图6是本实施例采集棱镜的右图。
具体实施例方式下面参照附图来说明本发明的优选实施例，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，薄型光学指纹采集器包括外壳1、采集棱镜 2、光源3、成像装置4、电路板5。外壳1由安装采集棱镜1的棱镜空腔A，安装光源3的光源空腔B和位于外壳1尾部的开孔C 一体化设置而成。棱镜空腔A的形状尺寸与采集棱镜2的形状尺寸相匹配，开孔C用于安装成像装置4，开孔C的形状大小与成像装置4匹配。采集棱镜2为直角梯形棱镜，包括指纹采集区域21、第一反射面22、第二反射面 23、光入射面24、光出射面25。采集棱镜2的尺寸可根据用户的需要最小化设置，本实施例中采集棱镜1的上底面的长度为19. 90毫米，下底面的长度为22毫米，直腰面的高度为6 毫米。指纹采集区域21位于采集棱镜2的上底面靠近直腰面一段，用于用户进行指纹采集时按压手指，指纹采集区域21的长度可根据通常情况下人体手指的大小来设定，本实施例中指纹采集区域21的长度为16毫米。作为优化设计，还可将指纹采集区域21根据人体力学设置成便于引导和限定使用者进行指纹采集时手指按压的凹形或凸台。上底面上除指纹采集区域21以外的区域用黑漆涂黑(参见图4)。光入射面24位于采集棱镜2下底面靠近直腰面一段。指纹图像的第一反射面22为光线的全反射面，位于采集棱镜1的下底面，第一反射面的全反射功能可依据采集棱镜1的材质进行打毛设定。第一反射面21的大小，使得接收到的从指纹采集区域21上出射的所有光线能够依次经过第一反射面22全反射到第二反射面23，并被第二反射面23反射后从光出射面25出射。采集棱镜2下底面上除光入射面24及第一反射面22以外的区域用黑漆涂黑(参见图5)。第二反射面23为镜面反射面，位于采集棱镜2的斜腰面上，第二反射面23上镀有反射膜(如铝膜)，用于将从第一反射面22出射的光线反射到光出射面25。光出射面25位于采集棱镜2的直腰面上，光出射面25的大小，使得来自第二反射面23反射的来自第一反射面22的光线全部出射，本实施例光出射面25是半径为2毫米的圆。采集棱镜2表面除指纹采集区域21、第一反射面22、 第二反射面23、光入射面24、光出射面25以外的区域用黑漆涂黑，这样不仅能够防止外界光线对指纹采集的的干扰，同时还能防止光线在采集棱镜2的其他面发生折射后所产生的折射光线对指纹采集的干扰。 光源3为薄型的面光源，如导光板、EL、0LED面光源等，本实施例采用的是OLED面光源，OLED面光源具有出光均勻，厚度较薄的特点。成像装置4为一体化成像装置，安装在电路板5上，用于根据接收到的光成像，由透镜组和成像面组成。所述透镜组为定焦透镜模组，所述成像面为半导体成像传感器阵列， 所述半导体成像传感器为CCD传感器或CMOS传感器，用于将透镜组汇聚的光线成像。所述透镜组的光心与成像面的成像中心重合。安装时，采集棱镜2安装在外壳1的棱镜空腔A内，光出射面25与外壳1的开孔C 相对应。可采用在采集棱镜2与外壳1相接的地方胶粘使二者固定。电路板5安装在外壳 1的尾部靠近直腰面一侧，并通过螺钉固定在外壳上。光源3安装于光源空腔B内，与安装在棱镜空腔A内的采集棱镜2的光入射面24紧贴，并与电路板5电性连接，由电路板5控制发光。光源3与外壳相接触的地方胶粘，以达固定的目的。成像装置4安装于外壳1的开孔C上，且光出射面25的中心位置、开孔C的中心位置、成像装置4的成像中心位置与第二反射面23出射光的光轴重合。本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
权利要求
1.薄型光学指纹采集器，包括外壳、采集棱镜、光源、成像装置和电路板，其特征在于，所述采集棱镜为直角梯形棱镜，包括位于采集棱镜的上底面靠近直腰面一段的指纹采集区域，位于采集棱镜的下底面的第一反射面，位于采集棱镜的下底面靠近直腰面一段的光入射面，位于采集棱镜的斜腰面的第二反射面和位于采集棱镜直腰面的光出射面；所述采集棱镜表面除指纹采集区域、第一反射面、第二反射面、光入射面及光出射面以外的区域均用黑漆涂黑；所述外壳由安装采集棱镜的棱镜空腔、安装光源的光源空腔和位于外壳尾部的开孔一体化设置而成。
2.根据权利要求1所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述第一反射面的大小， 使得接收到的从指纹采集区域上出射的所有光线能够依次经第一反射面和第二反射面的反射从光出射面出射。
3.根据权利要求1所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述光出射面的大小，使得来自第二反射面反射的来自第一反射面的光线全部出射。
4.根据权利要求1至3中任意一个所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述第二反射面上镀有反射膜。
5.根据权利要求1所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述棱镜空腔的形状尺寸与采集棱镜的形状尺寸相匹配，采集棱镜安装在棱镜空腔内后，采集棱镜的光出射面与所述开孔相对应。
6.根据权利要求1或5所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述开孔用于安装成像装置，开孔的形状大小与成像装置匹配，所述光出射面的中心位置、开孔的中心位置、成像装置的成像中心位置与第二反射面出射光的光轴重合。
7.根据权利要求6所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述成像装置安装在电路板上，由透镜组和成像面组成。
8.根据权利要求1所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述光源安装至光源空腔后与安装在棱镜空腔的采集棱镜光入射面紧贴，所述光源为薄型面光源，与电路板电性连接。
9.根据权利要求1所述的薄型光学指纹采集器，其特征在于，所述电路板安装在外壳尾部，靠近直腰面一侧。
全文摘要
本发明提供的薄型光学指纹采集器包括外壳、采集棱镜、光源、成像装置和电路板，其特征在于，所述采集棱镜为直角梯形棱镜，包括位于采集棱镜的上底面靠近直腰面一段的指纹采集区域，位于下底面的第一反射面，位于下底面靠近直腰面一段的光入射面，位于斜腰面的第二反射面和位于直腰面的光出射面。作为优化，本发明还将采集棱镜表面除指纹采集区域、第一反射面、第二反射面、光入射面及光出射面以外的区域均用黑漆涂黑。这样不仅能够防止外界光线进入采集棱镜内对指纹采集的干扰，还能防止内部光路的光线在其他非使用面发生折射对指纹采集的干扰，同时减小了产品的尺寸。
文档编号G02B5/04GK102360425SQ20111032209
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者方丽君, 李扬渊 申请人:成都方程式电子有限公司