TWI382353B - Optical Fingerprint Identification System - Google Patents

Description

光學指紋辨識系統

本發明是有關於一種指紋辨識系統，特別是指一種利用光學辨識指紋的光學指紋辨識系統。

參閱圖1，一種光學指紋辨識系統1，包含有一取像裝置11，及由上而下依序設置在該取像裝置11上方的一壓板12與一光擴散板13。該壓板12具有供手指A按壓的一板面121。該光擴散板13是導引入射光形成面光源投向該壓板12，並具有供反射光通過的一透孔131。當面光源由該光擴板13投射至手指A後，會反射至下方的取像裝置11，由於指紋的波峰會反射光線，波谷會吸收光線，因此，反射光會形成明暗對比條紋，使該取像裝置11達到指紋辨識的效果。

惟，該透孔131的設置，會使該光擴散板13減少一塊發光區域，導致該手指A中間部位的亮度不足，而沒有指紋影像，嚴重影響指紋辨識率。

參閱圖2，改善前述缺失，另有一種光學指紋辨識系統2主要包含有一取像裝置21、設置在該取像裝置21上方且供手指B按壓的一壓板22、及設置在該壓板22下方的二發光二極體(LED)23。藉此利用該等發光二極體23高亮度的特性，使手指B中心無暗區，且沒有位的困擾。

惟，由於該等發光二極體23的光源角度較小、光源落點 較遠，因此，會有光線聚集導致亮度不均的情形，使手指B四周有亮點反射，對於提升指紋辨識率的效果有限。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以提升辨識率的光學指紋辨識系統。

於是，本發明的光學指紋辨識系統包含一可透光的壓板、至少一發光元件、一光鏡，以及一取像裝置。該壓板是供手指按壓。該發光元件是產生作用於手指的光線。該分光鏡是面血該壓板，用於攔阻光線形成穿透光與反射光。該取像裝置是截取作用該分光鏡的光線，進行手指指紋的辨識。

本發明的功效是利用該分光鏡可供光線部份穿透、部份反射的特性，使該取像裝置可選擇性安裝在穿透光或反射光行進的路徑上，進而有效提升辨識率。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3，本發明光學指紋辨識系統的一第一較佳實施例包含一分光鏡3、一可透光的壓板4、二發光元件5，及一取像裝置6。

該分光鏡3是用於攔阻光線形成穿透光與反射光。在本較佳實施例中，該分光鏡3的穿透率與反射率約為80%、20%。

該壓板4在本較佳實施例為一玻璃，是位於該分光鏡3上方，並具有供手指C按壓的一第一面板41、背向於該第一板面41的一第二板面42，及形成在該第二板面42的數微結構43。該等微結構43可以是凸部、凹部及此等之一組合，且造型可以是V型、梯型、半圓型、網點及此等之一組合。在本較佳實施例中，該等微結構43為概呈半圓型的凸肋(本較佳實施例為一種MN TECH Micro lens diffuser)。

該等發光元件5在本較佳實施例分別為一發光二極體(LED)，是位於該分光鏡3下方。

該取像位置6是位於該壓板4下方，而與該壓板4位於該分光鏡二側，且用於進行手指指紋的辨識。

當該等發光元件5產生作用於該分光鏡3的光線時，會有80%的光線穿透該分光鏡3形成一次穿透光，及有20%的光線被反射掉而無法利用，藉此，可以減緩該等發光二極體5的亮度，避免有過亮的情形。由於該等微結構43具有精糙的表面性質，會改變光的折射路徑，及產生散射的現象，因此，當一次穿透光通過該壓板4時，該等微結構43會導引一次穿透光均勻的散佈在該壓板4，使該壓板4全區域的光輝度都能趨於一致。

藉此，一次穿透光會由手指C反射，且再次作用於該反光鏡3形成二次穿透光，由於指紋的波峰會反射光線，波谷會吸收光線，因此，二次穿透光會形成明暗對比條紋，使該取像 裝置6達到指紋辨識的效果。

值得一提的是，該等微結構43的深度、折射面夾角的變化，及配置的疏、密變化，都會改變光折射的效果，而能依據實際需求，對該等微結構43做適當的配置，以獲得最佳的亮度及光輝度。

參閱圖4，是本發明一第二較佳實施例，其與該第一較佳實施例大致相同，不同處在於：該分光鏡3的穿透率與反射率在本較佳實施例約為50%、50%。

該壓板4與該取像裝置6是位於該分光鏡3的同一側。

該發光元件5是一種平面光源。

當該等發光元件5產生作用於該分光鏡3的光線時，會有50%的光線穿透該分光鏡3形成一次穿透光，及有50%的光線被反射掉而無法利用，此時，一次穿透光會透過該等微結構43均勻的散佈在該壓板4且作用於手指。

參閱圖5，是本發明一第三較佳實施例，其與該第一較佳實施例大致相同，不同處在於：本發明光學指紋辨識系統更包含有一反射鏡7。

該分光鏡3的穿透率與反射率在本較佳實施例約為70%、30%。

該發光元件5是一種平面光源。

該取像裝置6與該壓板4是位於該分光鏡3二側。

該反射鏡7是與該壓板4位於該分光鏡3同一側。

當該等發光元件5產生作用於該分光鏡3的光線時，會有70%的光線穿透該分光鏡3形成一次穿透光，及有30%的光線被反射掉而無法利用，此時，一次穿透光會透過該等微結構43均勻的散佈在該壓板4且作用於手指。

當一次穿透光由手指C反射(波谷反射波峰吸收)，會再次作用於該分光鏡3，形成作用於該反射鏡7的二次反射光(控制反射鏡角度)，及形成作用於該取像裝置6的三次反射光，使該取像裝置6達到指紋辨識的效果。

參閱圖6，是本發明一第四較佳實施例，其與該第二較佳實施例大致相同，不同處在於：本發明的光學指紋辨識系統是一以發光元件8取代前述較佳實施例的發光元件5。

該發光元件8是設置在該壓板4上方，而非於手指C上方或一側，可以產生由上向下或由側向穿透手指的非可見光(如紅外光)。前述非見光的波長範圍界於680nm~940nm。

當發光元件8產生穿透手指C的非可見光(波谷反射波峰吸收)時，該等微結構43同樣會改變光的折射路徑，及產生散射現象，而能引導非可見光由該壓板4均勻的散射，而作用於該分光鏡3，此時，會有50%的光線反射，而形成一次反射光作用於該取像裝置6，及有50%的光線穿透該分光鏡3而無法利用，藉此，使該取像裝置6達到指紋辨識的效果。

值得一提的是，前述分光鏡3也可以利用一反射鏡取代， 藉此，會有100%的光線被反射，而形成一次反射光作用於該取像裝置6。

據上所述可知，本發明之光學指紋辨識系統具有下列優點及功效：

1、本發明可以藉由該分光鏡3的設置，改善光源過亮的情形，不但可以提整體的光輝度，避免產生亮點，且能，有效提升辨識率，使本發明在使用時更具有實用性。

2、利用分光鏡3可供光線部份穿透、部份反射的特性，使該取像裝置6可選擇性安裝在穿透光或反射光行進的路徑上，藉此，不但可以使整體的空間配置更具有變化性，且能提升光線的接收率，及辨識率。

3、且本發明只需設定該等微結構43的深度、折射面夾角的變化，及配置時的疏、密變化，就可以輔助提升辨識率，且不需要限制該等發光元件5、8的安裝位置及角度，所以，可以簡化組裝程序、降低成本，及提升安裝時的方便性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧分光鏡

4‧‧‧壓板

41‧‧‧第一板面

42‧‧‧第二板面

43‧‧‧微結構

5‧‧‧發光元件

6‧‧‧取像裝置

7‧‧‧反射鏡

8‧‧‧發光元件

圖1是一剖視圖，說明一種光學指紋辨識系統；圖2是一剖視圖，說明另一種光學指紋辨識系統； 圖3是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第一較佳實施例；圖4是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第二較佳實施例；圖5是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第三較佳實施例；及圖6是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第四較佳實施例。

3‧‧‧分光鏡

4‧‧‧壓板

41‧‧‧第一板面

42‧‧‧第二板面

43‧‧‧微結構

5‧‧‧發光元件

6‧‧‧取像裝置

Claims (8)

1. 一種光學指紋辨識系統，包含一可透光的壓板，是供手指按壓；至少一發光元件，是產生作用於手指的光線；一分光鏡，是面向該壓板，用於攔阻光線形成穿透光與反射光；及一取像裝置，是截取作用該分光鏡的光線，進行手指指紋的辨識；其中，該壓板與該取像裝置是位於該分光鏡的同一側，穿透光通過該壓板且作用於手指後，會再次於該分光鏡形成作用於該取像裝置的二次反射光。
2. 一種光學指紋辨識系統，包含一可透光的壓板，是供手指按壓；至少一發光元件，是產生作用於手指的光線；一分光鏡，是面向該壓板，用於攔阻光線形成穿透光與反射光；及一取像裝置，是截取作用該分光鏡的光線，進行手指指紋的辨識；其中，該壓板與該取像裝置是位於該分光鏡二側，穿透光通過該壓板且作用於手指後，會再次穿透該分光鏡形成作用於該取像裝置的二次穿透光。
3. 一種光學指紋辨識系統，包含 一可透光的壓板，是供手指按壓；至少一發光元件，是產生作用於手指的光線；一分光鏡，是面向該壓板，用於攔阻光線形成穿透光與反射光；一取像裝置，是截取作用該分光鏡的光線，進行手指指紋的辨識；及一反射鏡；其中，該壓板與該反射鏡是位於該分光鏡同一側，該取像裝置是位於該分光鏡的另一側，穿透光通過該壓板且作用於手指後，會再次於該分光鏡形成作用於該反射鏡的二次反射光，及形成作用於該取像裝置的三次反射光。
4. 一種光學指紋辨識系統，包含一可透光的壓板，是供手指按壓；至少一發光元件，是產生作用於手指的光線；一分光鏡，是面向該壓板，用於攔阻光線形成穿透光與反射光；及一取像裝置，是截取作用該分光鏡的光線，進行手指指紋的辨識；其中，該發光元件是設置在該壓板上方，且用於產生由上向下穿透手指的非可見光，該壓板與該取像裝置是位於該分光鏡的同一側，非可見光通過該壓板後，會作用於該分光鏡，形成作用於該取像裝置的一次反射光。
5. 一種光學指紋辨識系統，包含一可透光的壓板，是供手指按壓；至少一發光元件，是產生作用於手指的光線；一分光鏡，是面向該壓板，用於攔阻光線形成穿透光與反射光；及一取像裝置，是截取作用該分光鏡的光線，進行手指指紋的辨識；其中，該發光元件是設置在手指的一側，且用於產生由側向穿透手指的非可見光，該壓板與該取像裝置是位於該分光鏡的同一側，非可見光通過該壓板後，會作用於該分光鏡，形成作用於該取像裝置的一次反射光。
6. 依據申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之光學指紋辨識系統，其中，該壓板具有形成在一表面且導引穿透光分散於該壓板的數微結構。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之光學指紋辨識系統，其中，該該數微結構可以是凸部、凹部及此等之一組合。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之光學指紋辨識系統，其中，該等微結構的造型可以是V型、梯型、半圓型、網點及此等之一組合。