博碩士論文 93327005 詳細資訊




以作者查詢圖書館館藏 以作者查詢臺灣博碩士 以作者查詢全國書目 勘誤回報 、線上人數:12 、訪客IP:3.227.233.78
姓名 許漢忠(Han-Chung Hsu)  查詢紙本館藏   畢業系所 光機電工程研究所
論文名稱 指紋辨識之光學成像系統設計
(Optical imaging system design of fingerprint indentification)
相關論文
★ 直下式背光模組最佳化之設計★ 反射式發光二極體光源之近燈頭燈設計
★ 微型投影機之LED光源設計★ 具積體型稜鏡體之指紋辨識光學模組的光學特性分析研究
★ 應用田口穩健設計法於特殊函數調變變化規範下的絕熱式光方向完全耦合器波導結構設計優化★ 雙反射面鏡型太陽能集光模組設計
★ 使用光線追跡法設計軸對稱太陽能集光器★ 應用於直下式背光模組之邊射型發光二極體設計與其模組研究
★ 高功率LED二次光學透鏡模組設計★ 微型雷射投影機光學設計
★ LED陣列用於室內照明之設計與驗證★ 應用於聚光型太陽光電系統之二次光學元件設計與分析
★ 一種色溫及色彩可控制的多光源燈具設計★ 運用光場程式化技巧快速設計LED直下式背光模組之研究
★ 應用於彩色共焦顯微術之繞射元件設計★ 發光二極體智慧照明系統之研究與開發
檔案 [Endnote RIS 格式]    [Bibtex 格式]    [相關文章]   [文章引用]   [完整記錄]   [館藏目錄]   至系統瀏覽論文 ( 永不開放)
摘要(中) 本論文為指紋辨識之光學成像系統設計。研究流程為:(1)幾何光學理論初階計算;(2)以Zemax光學軟體來進行優化,找尋系統最佳參數;(3)於光機模擬商用軟體建構系統模型,模擬指紋特徵光源間距大小為0.1mm,觀察聚焦成像於感測器上之能量分佈;(4)進行公差分析,以找出公差上下限。
在直角稜鏡式指紋辨識系統中,以直角稜鏡提供指紋按觸,會使得影像在斜面的維度會壓縮除以1.414因子,且在有限共軛成像的條件下,如何縮短成像距離且兼顧成像品質是個難題。傳統式模擬出來的結果,在22.63mm範圍的最外兩側之影像對比度低於0.2以下,不符合系統之影像對比度0.4以上要求,而改良式提升效果均在0.5以上。
提出新型稜鏡式架構以改善直角稜鏡式架構其影像會有壓縮之缺點,採用離軸光路設計,增加一全反射光學面,以減少雜散光,並提升系統的訊雜比。新型式1在16mm範圍內之離軸負4mm外,低於影像對比度0.6之要求,而新型式2整體均在0.65上。
在實際生產製造上,設計者必須訂出合理的公差範圍,能讓製程人員有所依循。藉由Zemax光學軟體的公差靈敏度分析,來求得公差範圍,可以知道哪個參數對於系統影像對比度較具有高靈敏度。
摘要(英) In this paper, we research on optical imaging system of fingerprint identification. We follow these design process: (1) We use geometrical optics theories to calculate first-order structure. (2) We use Zemax optical software to optimization. (3) It builds point source that simulate fingerprint feature into ASAP to trace ray. Then, it estimate the energy distribution on sensor. (4) We analysis the simulation model’s tolerance. It provides a reference data for manufacturer.
On Right-angle prism type fingerprint identification, it restricts to right-angle prism. It causes object distances fixed. The short imaging distance lets tilted axis angle could be bigger. Then, distortion aberration also could be influence seriously.
Traditional type’s fingerprint range is 22.63mm . We discuss fingerprint size is 0.1mm. It’s two outside image contrast lower 0.2. It can not satisfy image quality specification. However, Innovation type’s image contrast raise higher to 0.5.
We provide new prism type fingerprint identification. It designs off-axis optical system. In order to prevent image compressed, it adds a reflective optical surface. It’s advantages is reducing stray light and improving S/N ratio of system performance. New type 1’s fingerprint range is 16mm. Outside negative 4mm, the image contrast lower 0.6. But, New type 2’s image contrast raise higher to 0.65.
關鍵字(中) ★ 公差靈敏度
★ 指紋辨識
★ 非球面
★ 有限共軛成像
★ 畸變量
關鍵字(英) ★ aspherical
★ finite-conjugate imaging
★ fingerprint identification
★ distortion
論文目次 第 1 章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 文獻回顧 4
1.4 論文架構 6
第 2 章 光學設計基本理論及光學品質分析 7
2.1 幾何光學基本理論 7
2.1.1 符號定義 7
2.1.2 Snell’s Law 8
2.1.3 全反射(TIR) 9
2.1.4 近軸光線追跡(Paraxial-Ray Tracing) 10
2.1.5 光闌(stop)與光瞳(pupil) 12
2.2 單鏡群的有限共軛成像 13
2.3 雙鏡群的有限共軛成像 15
2.4 薄透鏡像差理論 16
2.5 成像品質評鑑 22
第 3 章 直角稜鏡式指紋辨識系統設計 25
3.1 設計目標及流程 25
3.2 影像感測器之選用 31
3.3 成像透鏡之設計及優化 33
3.3.1 規格需求訂立 33
3.3.2 高斯結構安排 34
3.3.3 觀察像差求解形狀因子 35
3.3.4 薄透鏡之增厚程序 36
3.3.5 導入非球面及優化 37
3.3.6 成像透鏡之像質評鑑 38
3.4 架構分類 42
3.4.1 傳統式-稜鏡側邊加對稱非球面 43
3.4.2 改良式-稜鏡側邊加非對稱非球面 49
3.4.3 傳統式與改良式架構之成像品質比較 54
第 4 章 新型稜鏡式指紋辨識系統設計 63
4.1 設計目標及流程 63
4.2 架構分類 65
4.2.1 新型式1-稜鏡側邊加對稱非球面 66
4.2.2 新型式2-稜鏡側邊加非對稱非球面 72
4.2.3 新型式1與新型式2之成像品質比較 78
第 5 章 公差分析 84
5.1 靈敏度分析 87
5.1.1 改良式架構 87
5.1.2 新型式2架構 91
5.2 反向靈敏度分析 95
5.2.1 改良式架構 95
5.2.2 新型式2架構 97
第 6 章 結論 100
參考文獻 102
參考文獻 1 M. S. Alam, M. Akhteruzzaman, A. K. Cherrri, “Real-time fingerprint identification”, Optics & Laser Technology, Vol. 36, pp. 191-196, 2004
2 張凱然, 指紋辨識器之光學系統設計,私立輔仁大學物理研究所, 碩士論文,民國86年
3 X. Xia, L. O’Gorman, “Innovations in fingerprint capture devices”, Pattern recognition, Vol. 36, pp. 361-369, 2003
4 A. Shimizu, M. Hase, “Entry method of fingerprint image using a prism”, Trans. Inst. Electron. Commun. Eng. Jpn. J67-D 627-628, 1984
5 Seigo Igaki, “Real-time fingerprint sensor using a hologram”, Applied optics, Vol. 31, No. 11, pp. 1794-1802, 1992
6 R.D. Bahuguna, T. Corboline, “Prism fingerprint sensor that uses a holographic optical element”, Applied optics, Vol. 35, No. 26, pp. 5242-5244, 1996
7 A. Podmaniczky, P. Kallo, “Optical imaging system”, USA Patent NO. 5,764,347, Jun. 9, 1998
8 G. Zhou, “Fingerprint sensing system using a sheet prism”, U.S. Patent 5,796,858, Aug. 18, 1998
9 Takashi Shinzaki, “Uneven-surface data detection apparatus”, U.S. Patent 6,127,674, Oct. 3, 2000
10 Chen Feng, “Compact Optical Fingerprint Sensor and Method”, USA Patent NO. 6,750,955, Jun. 15, 2004
11 Harry H. Teng, “Compact Optical Fingerprint Capturing and Recognition System”, U.S. Patent 6,870,946, Mar. 22, 2005
12 陳翹湘, 華定國, 康世杰, “指紋辨識器之光學引擎改良結構”, 中華民國專利號 555,113 , 民國91年
13 林瑞興, 高解析度變焦數位相機鏡頭設計, 私立元智大學電機工程研究所, 碩士論文, 民國89年
14 W. J. Smith, Modern Optical Engineering, 3rd Edition, McGraw-Hill Inc., New York, 2001
15 林永昌, 新型變焦鏡頭設計, 國立中央大學光電科學研究所, 碩士論文, 民國90年
16 許哲源, 手機相機模組之光學設計, 私立元智大學電機工程研究所, 碩士論文, 民國93年
17 陳昭先, 對給定初階像差目標值之光學薄透鏡組, 國立交通大學光電工程研究所, 博士論文, 民國86年
18 王國權, 變焦光學系統之設計及分析, 國立台北科技大學光電技術研究所, 碩士論文, 民國92年
19 張弘, 幾何光學, 初版, 東華書局, 台北, 民國76年
20 Robert E. Fischer, Biljana Tradic-Galeb, Optical System Design, International Editions, McGraw-Hill Inc., New York, 2001
21 E. Hecht, Optics, 4th Edition, Addison Wesley Longman, New York, 2002
22 Focus Software, ZEMAX Optical Design Program User’s Guide, Version 8.0, 1999
23 Breault Research Organization, The ASAP Primer, Version 8.0, 2005
24 OminiVision Technologies, Inc, CMOS Senor product information
25 莊正當, 非球面的光學設計與測試, 國立中央大學光電科學研究所, 博士論文, 民國82年
26 Wison Technology Corp., Fingerprint Identification Reader Module
27 ZEMAX 快速學習手冊, 訊技科技公司, 2005
指導教授 陳奇夆(Chi-Feng Chen) 審核日期 2006-7-22
推文 facebook   plurk   twitter   funp   google   live   udn   HD   myshare   reddit   netvibes   friend   youpush   delicious   baidu   
網路書籤 Google bookmarks   del.icio.us   hemidemi   myshare   

若有論文相關問題,請聯絡國立中央大學圖書館推廣服務組 TEL:(03)422-7151轉57407,或E-mail聯絡  - 隱私權政策聲明