[发明专利]一种低畸变单指指纹采集系统及降低梯形畸变的方法

权利要求书

1.一种低畸变单指指纹采集系统，其特征在于该指纹采集系统包括采集器支架(1)、光学镜头(2)、梯形棱镜(3)、CMOS控制及LED供电模块(6)、CMOS图像传感器(7)，采集器支架(1)的中间部分安放光学镜头(2)，支架的前端安放梯形棱镜(3)，梯形棱镜的底面用于按压指纹，梯形棱镜顶面处安装LED光源模组(8)用以提供指纹采集面的照明，采集器支架的后端安放CMOS图像传感器(7)用以获取高对比度指纹图像；光学镜头(2)由孔径光阑(9)、凸透镜(4)和凹透镜(5)构成，凸透镜主要起到汇聚指纹处漫反射光线作用，凹透镜主要起到校正光学像差作用；在CMOS图像传感器(7)背面设有CMOS控制及LED供电模块(6)；

所述的CMOS控制及LED供电模块包括单片机、DSP芯片、FLASH芯片、稳压电源，单片机分别与DSP芯片、FLASH芯片和LED连接，DSP芯片又分别与CMOS图像传感器和FLASH芯片相连，DSP用于向CMOS图像传感器发送控制信号以及接收CMOS图像传感器采集的图像信息，同时DSP将图像信息存入FLASH芯片，稳压电源分别连接DSP芯片、FLASH芯片和LED，采用稳压电源向CMOS控制电路及LED光源模块供电，单片机同时监管系统整体时序；

所述的LED光源模组采用两颗550nm波长LED作为光源，也可替换为其它波长LED作为光源，LED光源根据保证像面的照度均匀进行分布；

所述的CMOS图像传感器可以更换成CCD图像传感器，同样能起到获取指纹图像的作用。

2.一种降低梯形畸变的方法，其特征在于采用近远心光路及棱镜倾斜面补偿相结合的方法降低系统由于指纹采集原理产生的梯形畸变；具体步骤包括：

第一、将孔径光阑设置在光学镜头凸透镜的焦点附近处，使得指纹面进入后续系统的主光线近似平行光轴，实现近远心光路的光路特征，降低畸变；

第二、通过计算指纹图像在光轴上投影长度以及指纹采集系统采集的指纹图像的最大梯形畸变量，确定梯形棱镜底面(10)与光轴的夹角；

第三、确定合理的棱镜倾斜面(11)与光轴的夹角，减小由于棱镜底面(10)倾斜带来的光学系统非对称像差，起到倾斜面像差补偿作用；

第四、利用前三步中光阑位置、梯形棱镜底面(10)与光轴的夹角、棱镜倾斜面(11)与光轴的夹角，进行光学优化设计确定梯形棱镜(3)、凸透镜(4)、凹透镜(5)和孔径光阑(9)在采集器支架中的相对位置，最终实现采集图像的高分辨率及低畸变。