專利名稱：表面紋理攝取儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種表面紋理攝取裝置，尤其涉及一種人或動(dòng)物手、腳的指紋、掌紋攝取裝置。
現(xiàn)有紋理攝取儀的光學(xué)系統(tǒng)主要是利用傳統(tǒng)的反射照明來提高被攝取紋理圖像的對比度。例如美國IDENTICS公司制造的指紋攝取裝置的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使鏡頭和光源的入射方向處在采集面的一對共軛反射角上，這使指紋凸起部分在像面上的亮度比凹陷部分的像面亮度要大許多，由此來提高凹凸部分成像的對比度，也即反差。這種結(jié)構(gòu)不能保證凹陷部分的反射光線完全不能在像面上聚焦，因而其成像的對比度是有限的。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種所攝取的表面紋理圖像對比度高，可與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)采集、存貯和分析自動(dòng)化的表面紋理攝取裝置。
本實(shí)用新型的目的可通過以下措施來達(dá)到一種表面紋理攝取儀，包括光源(1)、固定于面板(22)上的棱鏡(2)的采集面(4)和攝像頭(17)，其特殊之處在于所述光源(1)設(shè)于采集面(4)的正后方；所述攝像頭(17)的光電成像器件與數(shù)據(jù)采集處理器(25)插接；所述棱鏡(2)是棱鏡角β能使沿平行于棱鏡采集面(4)進(jìn)入棱鏡(2)、又從棱鏡(2)的出射面(5)上出射的臨界雜光(10)避開攝像頭(17)的入瞳(6)的有效孔徑的棱鏡。
本實(shí)用新型的攝像頭(17)可固定于支架(18)上。
本實(shí)用新型的攝像頭(17)可固定于掃描機(jī)構(gòu)上。
附圖圖面說明如下


圖1為本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)原理圖圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述參見圖1，本實(shí)用新型的原理是利用棱鏡的偏折或全反射作用，使被采集表面紋理的凸起部分和凹陷部分的反射光線的光路發(fā)生分離，即凸起部分的反射光線的一部分能進(jìn)入鏡頭7，并在像面8上成像，而凹陷部分的反射光線全部不能進(jìn)入鏡頭7或不能從出射面5上出射，使像面8上形成對比強(qiáng)烈的紋理圖像。當(dāng)被采集表面的凹凸紋理壓在棱鏡2的采集面4上時(shí)，其凸起紋理緊密地貼合在采集面4上，這時(shí)，光源1發(fā)出的光線照射于凸起部分，并發(fā)生漫反射，在棱鏡2內(nèi)開始傳播，其中一部分漫反射光線從棱鏡2出射面5出射后進(jìn)入鏡頭7，并在像面8上成像，被采集紋理的凹陷部分，由于其不與采集面4接觸，凹槽充滿了空氣，因此，當(dāng)凹陷部分被光源1照射后，同樣發(fā)生漫反射，但其反射線首先在凹槽中的空氣中傳播，然后才進(jìn)入棱鏡2，最后由出射面5出射，經(jīng)過棱鏡2對光線的偏折后，出射光線從入瞳6下方滑過而不能進(jìn)入鏡頭7內(nèi)，自然不會在像面8上成像。設(shè)，棱鏡折射率為n，棱鏡角為β；則當(dāng)β≥2sin－1(1／n)時(shí)，根據(jù)幾何光學(xué)原理可知，被采集表面紋理的凹陷部分的任意一條反射光線到達(dá)出射面5時(shí)都將發(fā)生全反射，而不能從出射面5上出射，在紋理凹陷部分的所有反射光線中，平行于采集面4、向棱鏡2角頂點(diǎn)傳播，并在采集面4的窗口的上邊緣入射的光線是最有可能從出射面5上出射，或最有可能進(jìn)入入瞳6的光線，該光線稱為臨界雜光10，因此，只要這條光線不能從出射面5上出射或不能進(jìn)入入瞳6，則任何一條凹陷部分的反射光線都將不能從出射面5上出射，或不能進(jìn)入入瞳6。所以，只要β角足夠大，就可實(shí)現(xiàn)上述要求，得到高清晰度、高對比度的紋理圖像。圖1中3為等效物面，9為光軸。
參見圖2，本實(shí)用新型的殼體由面板22、后蓋14、上蓋16、底蓋11和兩側(cè)蓋構(gòu)成，機(jī)架由位于本實(shí)用新型兩側(cè)的支臂20和位于底部的底板12通過螺釘聯(lián)接固定而構(gòu)成。支臂20與面板22也通過螺釘相固定，變壓器26固定于底板12上，電源插座13和信號線插座15均固定于后蓋14上。棱鏡2由夾板21和面板22通過長螺釘夾持固定，棱鏡2的采集面4暴露于面板22的窗口上。光源1位于棱鏡2的后部，光源1通過燈座24和燈架23固定于底板12上，其位置應(yīng)保證采集面4承受大致垂直的光照。遮光板19用螺釘固定于夾板21和支架18上，攝像頭17用螺釘固定于支架18上，并應(yīng)使攝像頭17的光軸9與棱鏡2的采集面4的夾角在30°－60°之間，攝像頭17內(nèi)的光電成像器件、鏡頭7、棱鏡2的等效物面3之間的相對位置，以及它們與光軸9的夾角γ和φ，均應(yīng)滿足共軛成像關(guān)系。數(shù)據(jù)采集處理器25用螺釘固定于底板12上，其也可單獨(dú)放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的板槽中。使用時(shí)，先將被采集物的凹凸表面放在棱鏡2的采集面4上，由計(jì)算機(jī)發(fā)出采集指令，通過信號線轉(zhuǎn)給攝像頭17，攝像頭17接到指令后，即進(jìn)行被采集表面的紋理圖像攝制，并將圖像信號送入數(shù)據(jù)采集處理器25進(jìn)行處理，最后送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存貯、分析。
所述攝像頭17的光電成像器件與數(shù)據(jù)采集處理器25可通過視頻插頭和插座相聯(lián)接。目前市售的攝像頭及數(shù)據(jù)采集處理器均裝配有相互可方便插接的插頭與插座。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)大大提高了指紋凸凹部分的對比度，使指紋圖像非常清晰，能獲得等對比度的表面凹凸紋理圖像，實(shí)現(xiàn)了采集、存貯、分析的自動(dòng)化。
權(quán)利要求1.一種表面紋理攝取儀，包括光源(1)、固定于面板(22)上的棱鏡(2)的采集面(4)和攝像頭(17)，其特征在于所述光源(1)設(shè)于采集面(4)的正后方；所述攝像頭(17)的光電成像器件與數(shù)據(jù)采集處理器(25)插接；所述棱鏡(2)是棱鏡角β能使沿平行于棱鏡采集面(4)進(jìn)入棱鏡(2)，又從棱鏡(2)的出射面(5)上出射的臨界雜光(10)避開攝像頭(17)的入瞳(6)的有效孔徑的棱鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的表面紋理攝取儀，其特征在于所述攝像頭(17)固定于支架(18)上。
3.如權(quán)利要求1所述的表面紋理攝取儀，其特征在于所述攝像頭(17)固定于掃描機(jī)構(gòu)上。
專利摘要一種表面紋理攝取儀，其光源位于采集面的正后方，攝像頭內(nèi)的光由成像器件與數(shù)據(jù)采集處理器相接，棱鏡的棱鏡角足夠大，可使沿平行于棱鏡采集面進(jìn)入棱鏡，又從棱鏡出射面上出射的臨界雜光，能避開攝像頭的入瞳的有效孔徑范圍。本實(shí)用新型大大提高了紋理凹凸部分的對比度，能獲得等對比度的表面凹凸紋理圖像，實(shí)現(xiàn)了表面紋理攝取的采集、存貯及分析的自動(dòng)化。
文檔編號H04N5/225GK2175501SQ93216390
公開日1994年8月24日 申請日期1993年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月17日
發(fā)明者徐竹蓮 申請人:徐竹蓮