CN106326803B - 指纹、掌纹采集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹、掌纹采集器，包括导光板，所述导光板下面紧密贴合有用于支撑导光板的支撑层，所述支撑层的折射率n₁小于手指及手掌皮肤表面的折射率n_f，所述支撑层设置于图像采集器上面。本发明导光板支撑结构及指纹、掌纹采集器可以解决导光板与其他器件的贴合问题，既提供有效支撑，解决压力耐受问题，又可以使光线在导光板内高效率传播。

Description

指纹、掌纹采集器

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，具体涉及一种指纹、掌纹采集器。

背景技术

目前，专利申请号为201410281380.0的专利申请文件提出了导光板加矩阵式小孔成像方法的指纹采集设备，专利申请号为201410280970.1的专利申请文件提出了导光板加光发射器、光接收器的指纹采集设备，专利申请号为201510046991.1的专利申请文件提出了导光板加微孔通道的指纹采集设备。

这几种指纹采集装置都假设导光板的上、下表面之外都假设为空气。但是如果导光板很薄并面积较大时，则这种结构显得很脆弱，手指捺印时容易破裂，需要考虑对其进行有效支撑。

其次，当我们考虑将导光板与其他设备结合时，例如使用整个手机表面玻璃作为导光板时，需要对手机表面玻璃与玻璃下其他器件的贴合方式进行一些改变，使光线能够尽可能地在导光板内全反射传播。而过去，手机表面玻璃与其他器件(如触摸屏、显示屏幕)的贴合可能是用具有较高折射率的透明胶紧密胶合，这样就无法做到使光线在导光板内以全反射的方式高效传播。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指纹、掌纹采集器，其可以解决导光板与其他器件的贴合问题，既提供有效支撑，解决压力耐受问题，又使光线具有很高效率在导光板内传播。

为了达到上述目的，本发明提供一种指纹、掌纹采集器，其中包括导光板，所述导光板下面紧密贴合有用于支撑导光板的支撑层，所述支撑层的折射率n₁小于手指及手掌皮肤表面的折射率n_f，所述支撑层设置于图像采集器上面。

进一步地，所述支撑层包括板体，所述板体上表面设置有多个凹槽或板体表面设置有多个空腔，所述支撑层的折射率n₁为支撑层材料本身的折射率与其中的空腔或凹槽的折射率的平均值。

进一步地，多个所述空腔或多个所述凹槽呈密集型矩阵排列。

进一步地，多个所述空腔均为长条形栅格孔。

进一步地，所述支撑层由多个间隔设置的垫片组成，所述支撑层的折射率n1为支撑层材料本身的折射率与多个垫片之间的空腔折射率的平均值。

进一步地，多个所述垫片呈矩阵排列。

进一步地，所述支撑层的厚度为0.1微米-2毫米。

进一步地，所述图像采集器包括孔板和图像传感器，所述孔板设置于图像传感器上面，所述支撑层设置于孔板上面。

进一步地，还包括显示屏幕，所述图像采集器设置于显示屏幕上面或图像采集器设置于显示屏幕内。

采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：

1、将导光板通过支撑层贴设于图像采集器上面，解决了现有导光板在手指、手掌捺印时容易破裂的问题，将支撑层的折射率n₁设置为小于手指及手掌皮肤表面的折射率n_f，尽可能的保证了光线在导光板内传播，光线在传播过程中大部分光程上都满足全反射传播的条件；

2、本发明的支撑层尽可能设置在与成像光路呈交错的位置上，不破坏成像光线的传播；

3、将支撑层设置为表面有多个空腔或多个凹槽的板体或由多个间隔设置的垫片组成，这样设置可以提供给导光板有效支撑，解决压力耐受问题，且这样设置容易保证支撑层的折射率与其中的空腔或凹槽折射率的平均值(即支撑层折射率)n₁小于手指及手掌皮肤表面的折射率n_f，使光线具有很高效率在导光板内传播。

附图说明

图1是本发明指纹、掌纹采集器的实施例一结构示意图；

图2是本发明指纹、掌纹采集器的实施例二结构示意图；

图3是本发明指纹、掌纹采集器的实施例三立体分解示意图；

图4是本发明指纹、掌纹采集器的实施例四立体分解示意图；

图5是本发明指纹、掌纹采集器的实施例五立体分解示意图；

图6是本发明指纹、掌纹采集器的实施例六立体分解示意图；

图7是本发明指纹、掌纹采集器的实施例七结构示意图；

图8是本发明指纹、掌纹采集器的实施例八结构示意图；

图9是本发明指纹、掌纹采集器的实施例九结构示意图；

图10是本发明指纹、掌纹采集器的实施例十结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例一结构示意图，其包括矩形导光板1，导光板1的下面紧密贴合有用于支撑导光板1的支撑层2，该支撑层2为透光的板体，其厚度为0.1微米-2毫米，该支撑层2的折射率n₁小于手指及手掌皮肤表面的折射率n_f，这样设置尽可能不破坏光线在导光板1内的传播。例如，支撑层2可以用特弗龙塑料Teflon AF2400制成，其折射率为1.29，通常，手指表面的折射率为1.33～1.46。

导光板1和支撑层2设置于图像采集器3的上面，本实施例支撑层2的下表面紧密贴合于图像采集器3的上表面，导光板1可以是手机面板玻璃或平板电脑面板玻璃。

如图所示，在手指或手掌未按压导光板1时，光源发射的光线射入导光板1内，其中有至少部分光线在导光板1内以全反射形式传输，当手指或手掌按压在导光板1的上表面时，由于手指表面或手掌表面的折射率和空气不同，手指或手掌表面有汗液，其折射率与水近似，破坏了光线在导光板1内的全反射条件，从而使一部分光线穿过导光板1表面投射到指纹或掌纹上，指纹表面或掌纹表面对光进行散射，产生各个角度的散射光，这些散射光将指纹或掌纹图像投影到图像采集器3，从而采集到指纹或掌纹图像。

如图2所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例二结构示意图，其大部分结构与图1所述实施例结构相同，不同之处是：支撑层2包括矩形板体4，板体4的表面设置有多个空腔5，多个空腔5使支撑层2呈网状，支撑层2的折射率n1为支撑层2材料本身的折射率与其中的空腔5的折射率的平均值，该折射率也可以叫平均折射率，假设支撑层2本身材料的折射率为n_支，其与导光板1接触的表面积为s₁；空腔中为空气或其它材料，其折射率为n_空，该空腔与导光板1接触的表面积为s₂，则n₁(平均折射率)为(n_支*s₁+n_空*s₂)/(s₁+s₂)。支撑层2与导光板1的贴合位置与导光板1内光路的传播位置呈交错设置，这样设置保证支撑层2尽可能不破坏光线在导光板1内的传播。本实施例的使用方法与图1所述实施例的使用方法相同，此处不再赘述。

如图3所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例三立体分解示意图，其大部分结构与图2所述实施例结构相同，不同之处是：多个空腔5呈密集型矩阵排列。

如图4所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例四立体分解示意图，其大部分结构与图2所述实施例结构相同，不同之处是：板体4的表面设置的多个空腔5均为长条形栅格孔。使板体4呈栅格状。本实施例的使用方法与图2所述实施例的使用方法相同，此处不再赘述。

如图5所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例五立体分解示意图，其大部分结构与图2所述实施例结构相同，不同之处是：板体4的上表面设置有多个凹槽6，支撑层2的折射率n₁为支撑层2材料本身的折射率与其中的凹槽6的折射率的平均值。多个凹槽6呈密集型矩阵排列。本实施例使用方法与图2所述实施例的使用方法相同，此处不再赘述。

如图6所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例六立体分解示意图，其大部分结构与图2所述实施例结构相同，不同之处是：支撑层2由多个间隔设置的圆形垫片7组成，支撑层2的折射率n₁为支撑层2材料本身的折射率与多个垫片7之间的空腔折射率的平均值。多个垫片7呈矩阵排列。本实施例的使用方法与图2所述实施例的使用方法相同，此处不再赘述。

如图7所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例七结构示意图，其大部分结构与图1所述实施例结构相同，不同之处是：图像采集器3包括孔板8和图像传感器9，其中孔板8为表面设有密集型的多个小孔的板体。孔板8设置于图像传感器9的上面，支撑层2紧密贴合于孔板8的上表面。

使用时，在手指或手掌未按压导光板1时，光源发射的光线中有部分光线在导光板1内以全反射形式传输，当手指或手掌按压在导光板1的上表面时，破坏了光线在导光板1内的全反射条件，使一部分光线穿过导光板1表面投射到指纹或掌纹上，指纹表面或掌纹表面对光进行散射，产生各个角度的散射光，一部分散射光经过孔板8上的小孔后形成一个指纹图像或掌纹图像，被孔板8下面的图像传感器9采集。

如图8所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例八结构示意图，其大部分结构与图7所述实施例结构相同，不同之处是：支撑层2采用图2所述实施例中的支撑层结构，该指纹、掌纹采集器的使用方法与图7所述实施例的使用方法相同，此处不再赘述。

如图9所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例九结构示意图，其大部分结构与图7所述实施例结构相同，不同之处是：孔板8采用表面设有密集型的多个微孔通道10的板体，该指纹采集器的使用方法与图7所述实施例的使用方法相同，此处不再赘述。

如图10所示本发明指纹、掌纹采集器的实施例十结构示意图，其大部分结构与图7所述实施例结构相同，不同之处是：本实施例的支撑层2的结构采用图5所述实施例的支撑层结构，图像采集器3的图像传感器(光接收器和光发射器或仅光接收器)设置于支撑层2的凹槽6内(图中未示出)，光发射器和光接收器呈间隔设置，支撑层2直接贴合于显示屏幕11的上面。该指纹采集器的使用方法与图7所述实施例的使用方法相同，此处不再赘述。

上述图1-图9中的图像采集器的图像传感器也可以直接设置于显示屏幕内，均为本发明保护的范围。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种指纹、掌纹采集器，其特征在于，包括导光板和显示屏幕，所述导光板下面紧密贴合有用于支撑导光板的支撑层，所述支撑层包括板体，所述板体的上表面设置有多个凹槽或板体表面设置有多个空腔，所述支撑层的折射率n₁为支撑层材料本身的折射率与其中的空腔或凹槽的折射率的平均值，所述支撑层的折射率n₁小于手指及手掌皮肤表面的折射率n_f，所述支撑层设置于图像采集器上面，所述图像采集器包括图像传感器，在所述板体的上表面设置有多个凹槽时，所述图像传感器设置于所述支撑层的凹槽内，在所述板体表面设置有多个空腔时，所述图像采集器设置于显示屏幕上面或显示屏幕内，所述支撑层与所述导光板的贴合位置与所述导光板内光路的传播位置呈交错设置。

2.如权利要求1所述的指纹、掌纹采集器，其特征在于，多个所述空腔或多个所述凹槽呈密集型矩阵排列。

3.如权利要求2所述的指纹、掌纹采集器，其特征在于，多个所述空腔均为长条形栅格孔。

4.如权利要求1所述的指纹、掌纹采集器，其特征在于，所述支撑层由多个间隔设置的垫片组成，所述支撑层的折射率n₁为支撑层材料本身的折射率与多个垫片之间的空腔折射率的平均值。

5.如权利要求4所述的指纹、掌纹采集器，其特征在于，多个所述垫片呈矩阵排列。

6.如权利要求1所述的指纹、掌纹采集器，其特征在于，所述支撑层的厚度为0.1微米-2毫米。

7.如权利要求1所述的指纹、掌纹采集器，其特征在于，所述图像采集器包括孔板，所述孔板设置于图像传感器上面，所述支撑层设置于孔板上面。