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1、(10)申请公布号 CN 102383669 A (43)申请公布日 2012.03.21 CN 102383669 A *CN102383669A* (21)申请号 201110322626.0 (22)申请日 2011.10.21 E05B 49/00(2006.01) E05B 19/26(2006.01) (71)申请人 昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253 号 (72)发明人 蒋鑫巍 张永安 (54) 发明名称 一种全息光学锁 (57) 摘要 本发明涉及一种全息光学锁， 包括钥匙部分 和锁具部分。钥匙部分由透明物质制成 ； 锁具部 分中激光器正前方固定分。
2、束镜 ； 分束镜的反射面 与入射光路成 45 度， 分束镜右侧沿着光路按顺序 固定扩束镜、 针孔、 透镜以及全反镜， 其中全反镜 与光路成 45 度， 其他仪器都垂直于光路 ； 分束镜 正下方固定又一全反镜， 在反射镜右侧沿光路分 别固定扩束镜、 针孔、 透镜、 钥匙插孔以及分光镜， 分光镜正下方依次固定透镜和 CCD 摄像机， CCD 摄像机和计算机光连接 ； 由于钥匙由透明物质制 成， 内部的结构都不相同， 纹路具有唯一性， 因此 钥匙难以被模仿和复制， 从而提高了锁具的安全 性能。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说。
3、明书 3 页 附图 1 页 CN 102383685 A1/1 页 2 1. 一种全息光学锁， 包括锁具部分、 钥匙部分和光识别部分， 其特征在于 ： 钥匙为带有 特殊图样信息的透明结构 ； 光识别部分包括激光器 （1） ， 透镜 （5） 、（10） 、（13） ， 扩束镜 （3） 、 （8） ， 针孔 （4） 、（9） ， 1:1 分束镜 （2） 、（12） ， 全反镜 （6） 、（7） ， CCD 摄像机 （14） , 钥匙插孔 （11） 以及计算机 （15） ； 激光器 （1） 正前方固定分束镜 （2） ， 分束镜 （2） 反射面与入射光路成 45 度 ； 分束镜 （2） 右侧沿着光路按。
4、顺序固定扩束镜 （3） 针孔 （4） 透镜 （5） 以及全反镜 （6） ， 全 反镜与光路成 45 度， 其他仪器都垂直于光路 ； 分束镜 （2） 正下方固定全反镜 （7） ， 调整角度 使得全反镜 （7） 的入射光和反射光垂直且反射光光路向右， 在反射镜右侧沿光路分别固定 扩束镜 （8） 、 针孔 （9） 、 透镜 （10） 、 钥匙插孔 （11） 以及分光镜 （12） ； 扩束镜 （3） 、（8） 分别到针 孔 （4） 、（9） 的距离与扩束镜的焦距相等， 针孔 （4） 、（9） 分别到透镜 (5)、 (10) 的距离等于透 镜 (5)、 (10) 的焦距 ； 分光镜 （12） 正下方依次。
5、固定透镜 （13） 和 CCD 摄像机 （14） ， CCD 摄像 机 （14） 和计算机 （15） 连接 ； 透镜 （5） 、（10） 、（13） ， 扩束镜 （3） 、（8） 和钥匙插孔 （11） 都垂直 于光路， 全反镜 （6） 正下方是分光镜 （12） ， 物光与参考光经分光镜 （12） 、 透镜 （13） ， 进入 CCD 摄像机 (14)。 权 利 要 求 书 CN 102383669 A CN 102383685 A1/3 页 3 一种全息光学锁 技术领域 0001 本发明专利涉及一种利用光学识别开锁的锁具， 特别是一种全息光学锁， 属于锁 具技术领域。 背景技术 0002 目前。
6、， 社会安全问题日益重要， 特别是家居安全， 而开锁系统已是家居安全中的重 要防线， 开锁系统不仅关乎家庭财产安全， 更可能影响人生安全。 0003 传统的机械开锁系统容易被破解， 甚至还形成了专门的开锁技术， 使得传统的机 械锁在部分盗贼眼中如同无物。具体说来， 传统钥匙多数为锯齿形， 当钥匙插入锁孔时， 锯 齿形钥匙将卡合并带动锁内机械从而打开门锁。 而盗贼用一套同规格的钥匙试开甚至直接 用 2 根铁丝模拟钥匙形状开启门锁。 0004 因此， 并出现了机械结合光学的开锁系统， 如在美国专利 US4787223 中， 用钥匙形 状遮蔽部分激光光源， 从而达到开启门锁的目的， 但盗贼同样可以复。
7、制和模仿钥匙形状， 而 破解门锁。 0005 还有在现有的专利中， 如美国专利 US4369418， US4593185 中， 由钥匙反射多个激 光， 并用多个传感器判断这些激光是否正确， 进而判断是否开启锁具， 但此系统仍用钥匙的 特殊形状来相互区别， 仍有可能被模仿以及复制。 0006 此外， 更有美国专利 US6055079 提出用钥匙的激光二极管会发射特定编码的激光 至门锁的感应器， 以此开启门锁。 但其编码方式过于简单， 而且此结构二极管和传感器均为 单个， 所以可以用平行分光的方法进行破解。 发明内容 0007 本发明专利提供一种用全息方法的光学锁， 利用钥匙上所带信息难以复制的特。
8、 点， 将钥匙拍成全息图， 并再现后与存储图像对比， 从而控制锁具的开关 , 提高锁具的安全 性。 0008 本发明是按照以下技术方案实施的 ： 全息光学锁包括锁具部分、 钥匙部分和光识 别部分 ； 钥匙为带有特殊图样信息的透明条状机构 ； 光识别部分包括激光器 1， 透镜 5、 10、 13， 扩束镜 3、 8， 针孔 4、 9， 1:1 分束镜 2、 12， 全反镜 6、 7， CCD 摄像机 14, 钥匙插孔 11 以及计 算机 15 ； 激光器 1 正前方固定分束镜 2， 分束镜 2 反射面与入射光路成 45 度。分束镜 2 右 侧沿着光路按顺序固定扩束镜 3、 针孔 4、 透镜 5 。
9、以及全反镜 6、 全反镜 6 与光路成 45 度角 ； 分束镜2正下方固定全反镜7， 调整角度使得全反镜7的入射光和反射光垂直且反射光光路 向右， 在反射镜右侧沿光路分别固定扩束镜 8、 针孔 9、 透镜 10、 钥匙插孔 11 以及分光镜 12 ； 扩束镜 3、 8 分别到针孔 4、 9 的距离与扩束镜的焦距相等， 针孔 4、 9 分别到透镜 5、 10 的距离 等于透镜 5、 10 的焦距 ； 分光镜 12 正下方依次固定透镜 13 和 CCD 摄像机 14， CCD 摄像机 14 和计算机 15 连接 ； 透镜 5、 10、 13， 扩束镜 3、 8 和钥匙插孔 11 都垂直于光路， 全。
10、反镜 6 正下 方是分光镜 12， 物光与参考光经分光镜 12、 透镜 13， 进入 CCD 摄像机 14。 说 明 书 CN 102383669 A CN 102383685 A2/3 页 4 0009 所述光路中其他元件的距离可任意设置， 只需保证物光光路与参考光光路光程相 等。 0010 所述的钥匙部分可以由透明有机玻璃， 塑料等制成 ； 透镜 13 的规格可以与透镜 5、 10 不同 ； 各个光学元件的固定采用常规的固定方式。 0011 本发明的工作原理是 ： 首先把钥匙插入钥匙插孔时， 将携带钥匙信息， 携带此信息 的光将与参考光在CCD处形成干涉， 并由CCD采集， 记录到计算机内。
11、 ； 当钥匙再次插入时， 物 光将携带钥匙信息， 在 CCD 处与参考光形成干涉图样， 将干涉图在计算机中再现， 通过和原 来的图样进行匹配， 判断控制锁具是否开启。 0012 本发明采用全息光谱识别， 钥匙携带的图样纹路信息具有唯一性， 钥匙难以被模 仿和复制， 具有安全性高、 工作可靠等优点。 附图说明 0013 图 1 为本发明光识别部分原理示意图 ； 图 2 为本发明钥匙示意图 ； 图中 ： 1- 激光器 ； 2、 12-1:1 分束镜 ； 3、 5、 8、 10、 13- 透镜 ； 4、 9- 小孔 ； 6、 7- 全反镜 ； 11- 钥匙插孔 ； 14-CCD 摄像机 ； 15- 。
12、计算机 ； 16- 钥匙、 17- 钥匙手柄。 具体实施方式 0014 下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明 ： 如图 1 所示， 本全息光学锁的锁具部分包括激光器 1， 透镜 5、 10、 13， 扩束镜 3、 8， 针孔 4、 9， 1:1 分束镜 2、 12， 全反镜 6、 7， CCD 摄像机 14, 钥匙插孔 11 以及计算机 15 ； 激光器 1 正 前方固定分束镜 2， 分束镜 2 反射面与入射光路成 45 度。分束镜 2 右侧沿着光路按顺序固 定扩束镜 3、 针孔 4、 透镜 5 以及全反镜 6， 其中全反镜与光路成 45 度， 其他仪器都垂直于光 路 ； 分束镜 2 正。
13、下方固定全反镜 7， 调整角度使得全反镜 7 的入射光和反射光垂直且反射光 光路向右， 在反射镜右侧沿光路分别固定扩束镜8、 针孔9、 透镜10、 钥匙插孔11以及分光镜 12， 扩束镜 3、 8 分别到针孔 4、 9 的距离与扩束镜的焦距相等 ； 针孔 4、 9 分别到透镜 5、 10 的 距离应等于透镜 5、 10 的焦距 ； 分光镜 12 正下方依次固定透镜 13 和 CCD 摄像机 14， CCD 摄 像机 14 和计算机 15 光连接 ； 透镜 5、 10、 13， 扩束镜 3、 8 和钥匙插孔 11 都垂直于光路， 全反 镜 6 正下方是分光镜 12， 物光与参考光经分光镜 12、。
14、 透镜 13， 进入 CCD 摄像机 14。 0015 实验中激光器 1 可以采用 5 毫瓦红光半导体激光器， 扩束镜 3、 8 可以采用 5 焦距 f=2mm 的扩束镜， 扩束镜 3、 8 分别到针孔 4、 9 的距离为 2mm， 透镜 5、 10 可采用焦距 f=10cm， 外径 mm 的透镜。针孔 4、 9 分别到透镜 5、 10 的距离为 10cm ； 透镜 13 规格最好与透 镜 5、 10 相同 ； CCD 采用 DH-HV 系列 （USB2.0） 。光路中其他仪器的距离可任意设置， 只需保 证物光光路与参考光光路光程相等。 0016 如图 1 所示 ： 用全息方法光学锁的参考光光。
15、路包括 ： 激光器 1 发出的激光经过分 束镜 2 到达扩束系统 3、 4 产生发散的光束， 经过透镜 5 后产生平行光， 并经过全反镜 6 光束 直射到分束镜 12， 并由透镜 13 汇聚到达摄像机 CCD 上。 0017 用全息方法光学锁的物光光路包括 ： 激光器 1 发出的激光经过分束镜 2 将部分光 强照射到反射镜 7 上， 经扩束系统 8、 9 产生发散的光束， 经过透镜 10 后产生平行光， 照射到 说 明 书 CN 102383669 A CN 102383685 A3/3 页 5 钥匙插孔 11 上， 然后光束通过分束镜 12 并由透镜 13 汇聚后到达摄像机 CCD 上。参考。
16、光光 路与物光光路应有相同的光程。 0018 如图 2 所示是钥匙 16 的形状， 可以由透明物质制成， 例如塑料， 有机玻璃等， 钥匙 附带有手柄 17， 并且可以根据光路设置成不同的形状。 0019 钥匙插入钥匙插孔时， 将携带钥匙信息， 携带此信息的光将与参考光在 CCD 处形 成干涉， 并由 CCD 采集， 记录到计算机内。因为有机玻璃的纹路具有唯一性， 所以钥匙很难 被复制或者破解。当钥匙再次插入时， 物光将携带钥匙信息， 在 CCD 处与参考光形成干涉图 样， 将干涉图在计算机中再现。如果和预存图样匹配， 则电脑控制锁具开启。如果插入的不 是钥匙， 将在 CCD 上形成其他图片， 在计算机中再现以后， 难以和原来存储的图片相匹配， 则锁具不会开启。 0020 本发明是通过具体实施过程进行说明的， 在不脱离本发明范围的情况下， 还可以 对本发明专利进行各种变换及等同代替， 因此， 本发明专利不局限于所公开的具体实施过 程， 而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。 说 明 书 CN 102383669 A CN 102383685 A1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102383669 A 。