CN107025422A - 反射式指纹辨识*** - Google Patents

Abstract

本发明为反射式指纹辨识***，其包括：透光层；光传感器；以及至少两个光源，每一个光源可以轮流点亮、发射不同频谱的光线、或是发射不同亮度的光线。借本发明的实施，指纹辨识***的制造不须复杂制作工艺或制造设备，实施成本低廉；可节省使用空间，大幅提高应用范围；在固定大小的光传感器下保有相同信息量，以增加特征点判别，而可以降低误判率。

Description

反射式指纹辨识***

技术领域

本发明是关于一种指纹辨识***，特别是关于一种反射式指纹辨识***。

背景技术

如图1所示，一般最常见的现有习知的指纹辨识***400，是利用棱镜410，在手指800接触之外的一面以光源420进行打光，另一面以接收结构430进行收光并成像，此种***不但需使用的空间庞大，进行指纹辨识也较为困难。

其原因在于，所使用的光源有发散角，因此光投射至指纹时产生全反射，再弹至光接收器的角度不尽相同，并与玻璃厚度相关，会产生不同的放大倍率，产生固定大小的光接收器所取的影像信息不足，无法取得足够特征点来进行指纹辨识。

另一方面，现阶段于便携设备，例如智能型手机或笔记本电脑等，屏幕上也须加上足够厚度的玻璃进行保护，可预留给指纹辨识***的空间并不足够。

有鉴于上述现有习知的指纹辨识***的缺陷，与使用量庞大的携带式装置逐渐需要具备指纹辨识***的市场需求，以及为了符合不同厚度的玻璃与是否填充胶体于玻璃或光传感器间，并在固定大小的光传感器下保有相同信息量，以增加特征点判别，而可以降低误判率等目标，开发设计出一种具有高对比度度、高对应性的反射式指纹辨识***，便能够有效改善目前微型化反射式指纹辨识***的缺点，而能具有高产业应用性与进步性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种反射式指纹辨识***，其包括：透光层；光传感器；以及至少两个光源，每一个光源可以轮流点亮、发射不同频谱的光线、或是发射不同亮度的光线。接本发明的实施，指纹辨识***的制造不须复杂制作工艺或制造设备，实施成本低廉；可节省使用空间，大幅提高应用范围；在固定大小的光传感器下保有相同信息量，以增加特征点判别，而可以降低误判率。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供一种用以感测或辨识指纹的反射式指纹辨识***，其包括有：透光层，其为透光材质所形成，待辨识的手指的指纹系接触或停放于该透光层的第一表面；光传感器，与该透光层的第二表面相邻设置且不相接触，其中该第二表面为该第一表面的相对面；以及至少两个光源，邻近该第二表面设置，该光源发出的光线并穿透该透光层且照射该指纹。

本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

上述的反射式指纹辨识***，其中任一该光源为至少一个发光二极管(LED)或至少一个激光二极管(LD)。

上述的反射式指纹辨识***，其中上述光源轮流点亮。

上述的反射式指纹辨识***，其中上述光源各自发出不同频谱的光线。

上述的反射式指纹辨识***，其中上述光源各自发出不同亮度的光线。

上述的反射式指纹辨识***，其中该光传感器连接至处理单元。

上述的反射式指纹辨识***，其进一步具有至少两个档板，每一个该档板是不透光且位于该光源与该透光层之间。

上述的反射式指纹辨识***，其中任一该透光层为玻璃所形成。

上述的反射式指纹辨识***，其中任一该光源为炮弹型封装型式的LED。

借由本发明的实施，至少可以达到下列进步功效：

不须复杂制作工艺或制造设备，实施成本低廉。

大幅节省使用空间，提高应用范围。

在固定大小的光传感器下保有相同信息量，以增加特征点判别，而可以降低误判率。

为使任何熟习相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及附图，任何熟习相关技术者可轻易地理解本发明相关的目的及优点，因此将在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点。

附图说明

图1为现有习知的一种反射式指纹辨识***的组成结构示意图。

图2A为本发明实施例的一种反射式指纹辨识***的剖视示意图。

图2B为图2A实施例的俯视示意图。

图3A为图2A实施例中点亮一光源的反射式指纹辨识***的剖视示意图。

图3B为图3A实施例的俯视示意图。

图3C为图3A实施例所读取的指纹图像的示意图。

图4A为图2A实施例中点亮另一光源的反射式指纹辨识***的剖视示意图。

图4B为图4A实施例的俯视示意图。

图4C为图4A实施例所读取的指纹图像的示意图。

图5为本发明实施例的一种将图3C的指纹图像及图4C的指纹图像结合的示意图。

图6A为本发明实施例的一种具有4个光源的反射式指纹辨识***的剖视示意图。

图6B为图6A实施例依序点亮一光源的时序图及反射式指纹辨识***所读取的指纹图像。

图6C为本发明实施例的一种将图6B的指纹图像结合的示意图。

图7A为本发明实施例的一种一个光源发射一个频谱及反射式指纹辨识***所读取的指纹图像的示意图。

图7B为本发明实施例的一种另一光源发射另一频谱及反射式指纹辨识***所读取的指纹图像的示意图。

图7C为本发明实施例的一种图7A实施例及图7B实施例的指纹图像混合的示意图。

图8为本发明实施例的一种将图7C实施例的混合的指纹图像依据光源发射的频谱进行处理及结合成正确的指纹图像的示意图。

图9为本发明实施例的一种改变图6A实施例中光源发光的时序的时序图。

图10为本发明实施例的一种具有挡板的反射式指纹辨识***的剖视示意图。

图11A为本发明实施例的一种指纹图像修正放大率的示意图。

图11B为本发明实施例的另一种指纹图像修正放大率的示意图。

图12为本发明实施例的一种结合图11A实施例及图11B实施例的指纹图像的示意图。

【主要组件符号说明】

100：反射式指纹辨识***

10：透光层

11：第一表面

12：第二表面

20：光传感器

30：光源

50：挡板

800：手指

810：指纹

820：指纹影像

具体实施方式

请参考如图2A及图2B所示，为实施例的一种用以感测或辨识指纹的反射式指纹辨识***100，其包括：透光层10；光传感器20；以及至少两个光源30。

如图2A及图2B所示，透光层10，为诸如玻璃等透光材质所形成，待测或待辨识的手指800的指纹810接触或停放于透光层10的第一表面11。

如图2A及图2B所示，光传感器20与透光层10的第二表面12相邻且不相接触的设置，其中透光层10的第二表面12为第一表面11的相对面。

所述的光传感器20可以为一个或一个以上的CMOS或CCD光学感测芯片(opticalsensor chip)所形成。

同样如图2A及图2B所示，至少两个光源30，设置于邻近透光层10的第二表面12，光源30所发出的光线并穿透透光层10且照射手指800的指纹810。

其中任一光源30可以为至少一个发光二极管(LED)或至少一个激光二极管(LD)所形成。

如图3A至图4C所示，为了改善因为放大率造成的信息量不够的问题，光源30为两个或两个以上，而且每一个光源30以时间多任务(time multiplexing)的方式轮流点亮，并可以经由光传感器20读取每个光源30所产生的不同角度的指纹影像820。

如图3A及图3B所示，点亮反射式指纹辨识***100的一个光源30，并在照射指纹810后反射至光传感器20，由光传感器20读取到如图3C所示的指纹影像820。

而如图4A及图4B所示，则点亮反射式指纹辨识***100的另一个光源30，并在照射指纹810后反射至光传感器20，由光传感器20读取到如图4C所示的不同角度的指纹影像820。

接着，如图5所示，再由光传感器20本身，或经由可以连接到光传感器20的一个外部处理单元(图中未显示)，将如图3C及图4C所示的角度不相同的指纹影像820相结合，而产生出一个完整的指纹影像820。

接下来请参考如图6A至图6C所示，则为使用4个光源30的实施例。

如图6B所示，4个光源30(光源A、光源B、光源C、光源D)以时间1、时间2、时间3、时间4的时序，依序点亮，并产生相对应的4个指纹影像820。

而如图6C所示，则将4个指纹影像820相结合后，产生完整的指纹影像820供辨识或处理。

如图7A至图7C所示，反射式指纹辨识***100也可以使用空间频谱多任务(spatial frequency multiplexing)的方式进行产生完整的指纹影像820。

如图7A及图7B所示，反射式指纹辨识***100的至少两个光源30，同时点亮但发射出不同频谱的光线照射至手指800的指纹810，并分别产生指纹影像820。

如图7C所示，为将图7A及图7B的指纹影像820加以结合，且在结合指纹影像820时，须将重叠在一起的两个指纹影像820信息分开，仅须让光传感器20的每一个像素拥有对应于使用光源30的波长的滤波器(color filter on the pixel)，即可根据其响应进行滤波而得到对应于光源30的指纹影像820信息。

接着，如图8所示，结合每一个光源30照射指纹810产生的指纹影像820后，便成为完整且正确的指纹信息或指纹影像820。

再者，依照相同的原理，反射式指纹辨识***100的至少两个光源30也可使用色彩相同但是亮度不同的光源30，亦即任一光源30与其他的光源30所发出的光线颜色相同，但是亮度不同，此时每一光源30照射指纹810产生的指纹影像820仍具有差异，将其分别滤波再全部结合后，也可以成为完整且正确的指纹信息或指纹影像820。

如图9所示，则为一种可以节省辨识时间的4个光源30的反射式指纹辨识***100的实施例，实施例中仅时间1及时间2等两个时序。但是每个时序中依序点亮2个光源30，并产生相对应的2个指纹影像820再加以结合，最后再将两个时序所产生的指纹影像820结合，便成为4个光源30的反射式指纹辨识***100的完整且正确的指纹信息或指纹影像820。

所述的各实施方式中，光源30的封装型式可以采用尽量能够使光源30的发散角越小越好(发出的光线越准直)，若使用光源为LED，则使用炮弹型封装型式的LED能有较好的效果，以减少在不同区域上放大率不同的问题。

另外，如图10所示，由于光源30正上方所直接打出的光(没产生全反射的部份的光线)，会打到手指800再反射入光传感器20而产生噪声，因此反射式指纹辨识***100可以在任一光源30正上方加上挡板50，挡板50不透光且位于光源30与透光层10之间。

又如图11A及图11B所示，由于光源30会有一特定的发散角，因此，两个光源30由左右对打的情况，则会发生指纹影像820不同放大率的问题，此时，可以使用图像处理方式将其分别修正回原型加以留存，而将具有型变的部分滤除。

如图12所示，接着就能将两指纹影像820都修正回无型变的情形进行结合，并还原成为完整且正确的指纹信息或指纹影像820。

上述各实施例是用以说明本发明的特点，其目的在使熟习该技术者能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利范围，故凡其他未脱离本发明所揭示的精神而完成的等效修饰或修改，仍应包含在申请专利范围中。

Claims (9)

1.一种用以感测或辨识指纹的反射式指纹辨识***(100)，其特征在于，其包括有：

透光层(10)，其为透光材质所形成，待辨识的手指(800)的指纹(810)系接触或停放于该透光层(10)的第一表面(11)；

光传感器(20)，与该透光层(10)的第二表面(12)相邻设置且不相接触，其中该第二表面(12)为该第一表面(11)的相对面；以及

至少两个光源(30)，邻近该第二表面(12)设置，该光源(30)发出的光线并穿透该透光层(10)且照射该指纹(810)。

2.如权利要求1所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其中任一该光源(30)为至少一个发光二极管或至少一个激光二极管。

3.如权利要求1或3所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其中上述光源(30)轮流点亮。

4.如权利要求1或3所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其中上述光源(30)各自发出不同频谱的光线。

5.如权利要求1或3所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其中上述光源(30)各自发出不同亮度的光线。

6.如权利要求1所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其中该光传感器(20)连接至处理单元(40)。

7.如权利要求1所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其进一步具有至少两个档板(50)，每一个该档板(50)是不透光且位于该光源(30)与该透光层(10)之间。

8.如权利要求1所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其中任一该透光层(10)为玻璃所形成。

9.如权利要求1所述的反射式指纹辨识***，其特征在于，其中任一该光源(30)为炮弹型封装型式的LED。