[发明专利]一种背景照明颜色可变的光学指纹采集设备及设计方法

说明书

本发明公开了一种背景照明颜色可变的光学指纹采集设备，包括背景光源、棱镜、成像透镜和CMOS器件，所述背景光源和棱镜之间设有布光矫正镜片，所述棱镜和成像透镜之间设有焦距补偿镜片。还公开了这种背景照明颜色可变的光学指纹采集设备的设计方法。本发明的有益效果是：通过“布光矫正镜片”及“焦距补偿镜片”的引入，当背景光颜色(频率)发生变化时，其背景光的布光范围及成像的焦距都不会发生明显变化，使得光学指纹采集器可以方便地变换背景LED的照明光颜色，不仅可以满足不同用户对照明颜色的特殊偏好，而且可以充分利用不同光照下指纹成像的特点来获得更好质量的指纹图像，提升用户的使用感受。

技术领域

本发明属于光学指纹采集技术领域，更具体地说，涉及一种背景照明颜色可变的光学指纹采集设备及设计方法。

背景技术

光学指纹采集设备是指纹识别系统的重要组成部分。近些年，随着指纹识别系统方案应用的不断深入，光学指纹采集设备的用量也逐年增加。目前，光学指纹采集设备已经在指纹门禁、指纹考勤等诸多领域得到了广泛的应用。光学采集设备的背景光颜色是其产品特色的一个重要组成部分。这是因为，一方面，不同颜色的背景光可以获得不同的采集效果。例如，红色背景光对干手指具有较好的成像效果，而蓝色背景光对湿手指具有较好的成像效果；另一方面，用户在不同的应用场景下，会对某一种颜色的背景光具有特殊的偏好。例如，一般来说指纹门禁用户对蓝色背景光比较青睐，这是因为蓝色具有较强的科技感；相反，重要场合门禁用户则比较倾向于红色背景光，这是因为红色具有较强的警示作用。

如果光学指纹采集设备的背景色可变，不仅可以满足不同领域用户的使用偏好，而且可以充分利用不同颜色光照下指纹成像特点优化指纹的识别效果。然而，市场上常见的光学指纹采集设备大多采用单一颜色的背景照明而没有采用多色可变的背景照明。偶尔具备变色功能的光学指纹采集设备，其变色光的作用也仅仅起到装饰作用，其真正的采集指纹背景色仍然是单一的，也就是不采集指纹的时候显示装饰色，而需要采集指纹的时候切换到固定的单一颜色背景光。传统的光学指纹采集设备必须采用单一固定的背景色其主要原因如下：

1、不同颜色光线造成背景光分布差异：

不同颜色的背景光，其光线频率不同，以至于射入棱镜后散光分布不同，造成不同颜色下背景光照分布差异，而这种差异对后续的指纹成像及后续处理带来很大困难；

2、不同颜色光线造成焦距差异：

不同颜色光线其频率不同，经过棱镜及透镜系统后，其焦距是不同的。然而光学指纹采集器都是固定焦距系统，无法兼顾不同颜色光线的成像焦距。

3、不同颜色光线采集的指纹图像特点不同，很难采取统一的CMOS参数来获取合格的指纹图像。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构合理，满足不同用户对背景色的偏好，拓展产品适用范围的背景照明颜色可变的光学指纹采集设备及设计方法。

这种背景照明颜色可变的光学指纹采集设备，包括背景光源、棱镜、成像透镜和CMOS器件，所述背景光源和棱镜之间设有布光矫正镜片，所述棱镜和成像透镜之间设有焦距补偿镜片。

这种背景照明颜色可变的光学指纹采集设备的设计方法:

步骤一、背景光源的光线入射到棱镜并发生折射偏移之前，光线先通过布光矫正镜片将光线向偏移的反方向预先进行折射偏移；入射的背景光在棱镜中的偏移越大，预先在布光矫正镜片中得到的反向预折射角度越大，背景光频率变化在棱镜中造成的偏移将预先在布光矫正镜片中得到矫正；

步骤二、从棱镜出射的光线入射到成像透镜发生折射偏移之前，光线先通过焦距补偿镜片，所述焦距补偿镜片让光线预先轻微发散；当入射光频率发生变化，入射光在成像透镜中发生的折射程度越大则在焦距补偿镜片得到的补偿越多；

步骤三、从成像透镜出射的光线由CMOS器件接收并进行信号处理。