[发明专利]一种采用折反式的光学指纹传感器结构

说明书

技术领域

本发明涉及了指纹传感器技术领域，尤其涉及一种采用折反式的光学指纹传感器结构。

背景技术

指纹传感器(又称指纹Sensor)是实现指纹自动采集的关键器件，指纹传感器目前主要分为两类，光学指纹传感器和半导体指纹传感器，其中市场使用较多的还是光学指纹传感器，光学指纹传感器主要是利用光的折射和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜或多棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样，用棱镜将其投射在电荷耦合器件上，进而形成脊线(指纹图线中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化，可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像，从而完成了指纹的采集。由于光学指纹传感器在指纹门锁、指纹门禁、指纹箱柜，甚至是智能手机等产品领域得到了越来越多的应用，人们追求越来越追求光学指纹传感器的小型化和易生产(大批量快速生产和测试并保证一致性)的要求，而传统的光学指纹传感器内部均是将棱镜、透镜、光阑及成像器件沿光轴方向排列，运用的是直通式光轴设计原理，这样造成了光学指纹传感器轴向距离较长或较短，当在轴向距离较长时，增加了光学指纹传感器的体积，不利于追求小型化和易生产的要求；在轴向距离较短时，对于光学指纹传感器中的会无法精准控制调整焦距和固定焦距，大大增加了调焦的难度，且不利于生产制造和使用，降低了生产效率，不利于追求小型化和易生产的要求；传统的反射式光学指纹传感器通常对杂散光无法抑制，这是因为光源发出的部分散射光线也会经过全反射直接到达成像器件上或者采集窗口入射的自然光通过透射进入采集器件，从而对最终成像造成干扰，使得获得的图像不清晰，不能够达到人们的使用需求。

发明内容

针对现有技术中的光学指纹传感器中不足，本发明提供了一种采用折反式的光学指纹传感器结构。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种采用折反式的光学指纹传感器结构，包括采集棱镜、光源、透镜和成像装置，所述采集棱镜、光源、透镜和成像装置安装在外壳内；所述采集棱镜至少包括入射面、采集面、全反射面、出射面一以及出射面二，所述入射面与全反射面在同一平面内，所述出射面一与出射面二平行，出射面一与全反射面存在夹角一；所述采集棱镜的出射面一外表面对应的设有一反射镜，出射面一与反射镜之间存在夹角二，采集棱镜的出射面二外表面对应的设有成像装置，成像装置与出射面二之间安装有光阑，出射面二与成像装置之间存在夹角三；所述光源发出的光线从采集棱镜的入射面进入，在采集面发生反射后到达全反射面，全发射面发生全反射到达出射面一，然后从出射面一出射，出射面一发生出射到反射镜上，发射镜再次反射到出射面一上，再次从出射面一出射到出射面二上，在通过出射面二出射到成像装置上形成指纹图案，其光阑阻挡从采集棱镜射出的杂散光射入到成像装置上。

所述出射面一与全反射面存在夹角一为35°-45°。

所述出射面一与反射镜之间存在夹角二为65°-75°。

所述出射面二与成像装置之间存在夹角三为0°-9°。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的优点第一，利用光线从采集棱镜的入射面进入，在采集面发生反射后到达全反射面，全发射面发生全反射到达出射面一，然后从出射面一出射，出射面一发生出射到反射镜上，发射镜再次反射到出射面一上，再次从出射面一出射到出射面二上，在通过出射面二出射到成像装置上形成指纹图案，将传统的直通光轴多次反射，使较长的光轴压缩到较小的空间，从而缩小的产品的轴向距离，能够减少了光学指纹传感器的体积，有利于实现小型化的要求，且也方便生产制造；第二，通过反射镜的引入以及反射镜角度的设定，将从采集棱镜中经多次反射、折射而来的光轴重新投射到采集棱镜中，增加光轴长度和保证了较大的焦深，从而减少对透镜的调焦难度，大大提高了产品的易生产性；第三，可以获得更清晰的图像，更加满足市场的需求，通过光阑和反射镜有利配合也可以滤除杂散光，同时采集棱镜使光线从适当位置发生折射和对不同频率光线的偏折，使杂散光线偏离主光轴，达到滤除杂散光的目的，从而有利于避免了对最终成像造成干扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作原理示意图。

图中标号的含义为：1，采集棱镜；2，光源；3，透镜；4，成像装置；5，反射镜；6，光阑；7，指纹；11，入射面；12，采集面；13，全反射面；14，出射面一；15，出射面二。

具体实施方式