CN1209612A - 用于读取指纹的装置 - Google Patents

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佐佐木诚
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Abstract

由一表面发光体发射的光束到达一凹入/凸起检测光学元件的透明基底层的表面。以大于全反射角的一角度入射其上的光束返回到一两维光传感器。当手指与一漫反射层接触时,在对应于手指的谷的区域中的散射状态不变,反射光束量较大。在对应于手把的脊的区域中的反射光束量较小,由透明颗粒散射的光被吸收。可得到对应的被光学突出的明亮和黑暗部分的一图象。

Description

用于读取指纹的装置
本发明涉及一种用于读取具有细小的凹入或凸起，例如指纹的谷或脊的一目标物体的凹入或凸起的形状或位置的读取装置。
在日本专利申请(出版号为6-325158)中所描述的一种结构通常被已知为一种用于读取例如指纹的谷或脊的细小的凹入或凸出的形状或位置的读取装置。如图16中所示，该装置具有一配置在一光源或一发光体1的表面上的两维光传感器2。在该两维光传感器2上形成具有一束多个光纤3a的一光纤束板3。在该光纤束板3上配置一反光板4。该两维光传感器2具有一透明基底2a上的光屏蔽板2c，该光屏蔽板2c具有一开口2b。在该光屏蔽板2c上形成传感器部分2d。反光板4由透明材料层制成并具有多个V槽4b，在各V槽4b上沉积由铝等制成的反光层4a。两相邻V槽4b之间的部分由具有一平坦上表面4c且一基本为一梯形的截面的凸起4d构成。
该读取装置的几乎所有的组件都是平坦的以得到一低轮廓(low-profile)的结构。如图16中的箭头所示，从表面发光体1的上表面垂直发射平行光束并通过两维光传感器2的开口2b和光纤束板3的光纤3a传送到反光板4的上表面4c。传送的光束被反光板4的V槽4b上的反光层4a反射。这些被反射的光束进入除光纤束板3的光透射过部分(光纤3a)以外的相邻光纤3a并入射两维在光传感器2的传感器部分2d上。在此情况下，这些光束由对应于指纹的凹入(谷)的反光板4的凸起的4d的上表面4c所反射，而这些光束在与指纹的凸起(脊)相接触的上表面4c被吸收。因此，得到具有与指纹的凹入和凸起相一致的被光学突出的明亮和黑暗部分的图象，从而读取该指纹。
在这种类型的常规的读取装置中，从表面发光体1的上表面垂直发射平行光束并通过两维光传感器2的开口2b及光纤束板3的光纤3a传送到反光板4的上表面。由反光板4的凸起4d的上表面4c反射的光束被反光板4的V槽4b的反光层4a所反射并进入除透射过的光纤3a以外的相邻光纤3a。在具有较小的光接收角的光纤3a处的入射角增大以导致较大的损失。这使得难以获得足够高的对比度。而且，为使由反光板4的凸起4d的上表面4c反射的光束进入位于预定位置的光纤束板3的光纤3a并以预定的方式入射在位于预定位置的两维光传感器2的传感器部分2d上，反光板4的凸起4d、光纤束板3的光纤3a、和两维光传感器2的传感器部分2d必须一一对应地被精确定位，导致产品率低且成本高。
本发明的目的在于提供一种可减少读取指纹等中的光学损失。消除各组件间的定位，且提高产品率的装置。
根据本发明，提供有一种读取装置，包括：
一光源；
形成在该光源上具有一透明基底层的一光传感器，该光传感器具有形成在该基底层上的多个光传感器部分和覆盖这些光传感器部分的一树脂层；及
形成在该光传感器上的一漫反射层，
其中由该光源发射且由该漫反射层散射及反射的光被入射在各光传感器部分上。
将在以下的描述中对本发明的其它目的和优点进行说明，且自该描述中可部分地显见这些其它目的和优点，或通过对本发明的实践而理解到。本发明的这些目的和优点可借助于以下具体指出的手段和组合而被实现和获得。
构成本发明的一部分的附图对本发明的当前优选实施例进行了图示，且连同以上给出的概述和以下给出的对优选实施例的详细描述用于对本发明的原理进行说明。
图1为根据本发明的第一实施例的一读取装置的部分的放大截面视图；
图2为用于对图1中所示的读取装置读取指纹的原理进行说明的概略性截面视图；
图3为图1中所示的一传感器部分的等效电路图；
图4A至4D为用于对施加于图3中所示的传感器部分的电极的电压和该传感器部分的状态变化进行说明的电路图；
图5为图1中所示的读取装置的改型的放大截面视图；
图6为图1中所示的凹入/凸起检测光学元件的放大透视图；
图7为该凹入/凸起的检测光学元件的一改型的放大透视图；
图8为根据本发明的第二实施例的读取装置的主要部分的放大截面视图；
图9为对图8中所示的读取装置读取指纹的原理进行说明的概略性截面视图；
图10为图8中所示的读取装置的一改型的部分的放大截面视图；
图11为图1中所示的凹入/凸起检测光学元件的一改型的放大透视；
图12A至12D为用于对图8中所示的凹入/凸起检测光学元件的一改型进行说明的视图；
图13A至13D为用于对图8中所示的凹入/凸起检测光学元件的另一改型进行说明的视图；
图14为用于对该凹入/凸起检测光学元件的再另一改型进行说明的视图；
图15为该凹入/凸起检测光学元件的再另一改型的视图；及
图16为一常规的读取装置的放大截面视图。
第一实施例
图1为根据本发明的第一实施例的读取装置的部分的放大截面视图。该读取装置可读取具有细小的凹入和/或凸起的一目标物体的凹入或凸起的形状和/或位置。在以下实施例中，该读取装置将例示为一用于读取指纹的指纹读取装置。该指纹取装置具有一光源或表面发光体11上的一两维光传感器12。在该两维光传感器12上安装一凹入/凸起检测光学元件13。该表面发光体11包括一在电致发光板或液晶显示装置中所用的边缘光型的背面光。尽管未示出，该边缘光型背面光典型地具有一光导板的底表面上的一反光板，例如发光二极管的一点光源被配置在相邻于该光导板的一边缘的一位置，而相对于该点光源的光导板的一侧被覆盖有一反光层。
凹入/凸起检测光学元件13具有一漫反射层14。在该光学元件13中，由透明树脂(例如丙烯酸树脂)或玻璃制成且相互紧密接触或相互隔开一较小间隙的多个透明球面颗粒16通过一透明附着层17被附着于由透明树脂(例如丙烯酸树脂)或玻璃制成的一透明基底层15的上表面上。
这些附着于透明基底层15的透明球面颗粒16构成了该漫反射层14。后面将对该漫反射层14的作用进行说明。固定这些透明颗粒16的附着层17可以是一附着片或一双面胶带。可替换的一附着层可以是涂覆有热凝固粘合剂或紫外线凝固粘合剂的层。当使用后者的附着层时，一旦凝固该热凝固粘合剂或固化该紫外线凝固粘合剂，该附着层17被硬化。即使用手指按压透明颗粒16，附着层17也不会变形。
可如下构成该凹入/凸起检测光学元件13。通过打印、转移、转动涂覆等在透明基底层15的上表面上形成附着层17。当附着层17未硬化时，撒洒透明颗粒16。当使用热凝固粘合剂时，对附着层17进行加热。当使用紫外线凝固树脂时，通过入射紫外线使附着层17硬化。可高效地制作出凹入/凸起检测光学元件13。在此情况下，由于可适当地稀疏地撒洒透明颗粒16，可防止透明颗粒16之间的光学干扰。
两维光传感器12具有其中多个传感器部分(在图1中，只以20A、20B示出两传感器部分)被配置成一矩阵的结构。该两维光传感器12具有由透明树脂(例如丙烯酸树脂)或玻璃制成的一透明基底(透明基底层)21。在该透明基底21的上表面上形成用于各传感器部分20A或20B的由铬或铝制成的，用作为光屏蔽电极的一底部栅极22。在包括这些电极22的该基底21的整个表面上形成由氮化硅制成的一底部栅极绝缘膜23。在对应于该底部栅极22中央的该底部栅极绝缘膜23的一上表面部分上形成由非晶硅制成的一半导体层24。分别在该半导体层24的上表面的两侧上形成n+型硅层25。在该n+型硅层25的上表面上及邻接于其的底部栅极绝缘膜23的上表面上形成由铬或铝制成的源和漏极26和27作为光屏蔽电极。在所得到的机构的整个表面上形成由氮化硅制成的一顶部栅极绝缘膜28。在几乎对应于各半导体层24的该顶部栅极绝缘膜28的上表面部分上形成由ITO等制成的一顶部栅极29作为一透明电极。在所得到的机构的整个表面上形成由氮化硅制成的一涂层膜30。在该两维光传感器12中，当从下表面侧随意地入射一光束时，该光束通过除去由光屏蔽电极制成的底部栅极22和源及漏极26及27以外的光透射部分。该光束由底部栅极22所屏蔽并不直接入射在半导体层24上。
在该指纹读取装置中，从表面发光体11的上表面发射的光束通过两维光传感器12的光透射部分。该透射的光束入射在凹入/凸起检测光学元件13的下表面上。该入射的光束通过该凹入/凸起检测光学元件13的漫反射层14的表面(即该表面和空气之间的边界)被散射和反射。如图2中所示，当一手指(图1中未示出)与该漫反射层14紧密接触时，该手指被从下面任意地入射，来自对应于该指纹的谷的区域的散射光束和反射光束被透射通过该指纹的谷附近的由透明电极制成的顶部栅极29并被入射在该源和漏极26和27之间的顶部栅极29下方的半导体层24的入射表面上。
下面将参照图2说明漫反射层14的作用。由表面发光体11发射的光束到达凹入/凸起检测光学部件13的透明基底层15的表面。几乎从表面发光体11垂直发射的该光束被直接发射给颗粒16之间的空气层或通过这些透明颗粒16。以大于全反射角的一角度入射在透明基底层15上的该光束在接触空气层的一部分被全反射并返回到两维光传感器12侧。在接触这些透明颗粒16的一部分处的光束进入这些透明颗粒16，在这些透明颗粒中重复全反射，并进行散射。因此，当手指未与漫反射层14接触时，漫反射层14的各透明颗粒16是不透明且稍白的。当手指31与漫反射层14相接触时，在对应于指纹的谷31a的区域中的漫反射状态未改变。如图2中的箭头C所示，反射光量较大。光束从透明颗粒16透射到指纹的脊31b并被脊31b所吸收，从而大大减少了反射光量，如图2中的箭头2D所示。
当入射在两维光传感器12的传感器部分20A和20B的半导体层24上的光量等于或大于一预定光量(阈值)时，传感器部分20A的光检测状态被设定为明亮状态；否则，传感器部分20A或20B的光检测状态被设定为黑暗状态。得到具有与手指31的指纹的谷和脊相一致的被光学突出的明亮和黑暗部分的图象，从而读取到手指31的指纹。
如上所述，在该指纹读取装置中，在两维光传感器12上形成具由大量透明颗粒16制成的漫反射层14的凹入/凸起检测光学元件13。即使来自表面发光体11的上表面的光束被任意地发射，也可获得具有与手指31的指纹的谷和脊相一致的被光学突出的明亮和黑暗部分的图象。在该情况下，与常规的情况不同，未使用光纤束板。可减少读取指纹中的光学损失，且对这些组件之间的定位精度限制更少。
下面将描述读取指纹中的光学损失的减少。在所有自表面发光体11的上表面任意发射的光束中，只有被底部栅极22屏蔽的光束不对指纹读取作出贡献，而其余的光束可对指纹读取作出贡献。这些其余光束中的损失几乎不会发生。由于自表面发光体11的上表面任意地发射光束，可提高光利用效率。更具体地，由于两维光传感器12的透明基底21具有一定的厚度，在底部栅极22下方的自表面发光体11的上表面任意地发射的光束也可被用作为用于读取指纹的光束。相反，在常规的情况下，光屏蔽板2C下方的自表面发光体1的上表面垂直发射的及透射到反光板4的上表面的平行光束不能被用作为用于读取指纹的光束。
下面将说明对这些组件的定位精度限制更少的原因。手指31的指纹的谷31a的宽度约为100μm，而脊31b的宽度约为200μm。假定两维光传感器12的传感器部分20A或20B(电极26、27之间的半导体层24的部分)的宽度(沟道方向)被设定在约10至30μm的范围内，并假定间距被设定在约30至100μm的范围内且最好为约50至80μm。在此情况下，一到三个传感器部分20A和20B，最好至少一个，即大约两个传感器部分可被配置用于手指31的指纹的谷31a和脊31b中具有较小宽度(约100μm)的谷31a。当将凹入/凸起检测光学元件13的透明颗粒16的直径被设定在1至30μm的范围内，例如约5μm，可在对应于各传感器部分20A或20B的位置处配置多个透明颗粒16。具有此配置，两维光传感器12和凹入/凸起检测光学元件13之间的定位几乎可被去除。
下面将描述两维光传感器的操作。在各传感器部分20A或20B中，底部栅极(BG)22，半导体层24、源极(S)26、漏极(D)27等构成一底部门型晶体管。顶部栅极(TG)29、半导体层24、源极(S)26、漏极(D)27等构成一顶部门型晶体管。也就是说，由其中分别在半导体层24的上侧和下侧上形成底部栅极(BG)22和顶部栅极(TG)29的光电转换器晶体管构成传感器部分20A和20B。该传感器部分20A和20B的等效电路被示出在图3中。
参见图3，当施加给底部栅极(BG)一正电压(例如+10V)同时在源极(S)和漏极(D)之间保持施加一正电压(例如+5V)时，在半导体层24中形成一沟道来流动漏电流IDS。在该状态中，当将一具有足以使由底部栅极(BG)的电场形成的沟道消失的电平的一负电压(例如-20V)施加给顶部栅极(TG)时，来自顶部栅极(TG)的电场在一方向上起作用以消除由底部栅极(GB)的电场形成的该沟道，从而箍断该沟道。在此时，当半导体层24被来自顶部栅极(TG)侧的光束辐入射时，在顶部栅极(TG)侧上的半导体层24中感生出电子一空穴对。这些电子一空穴对积聚在半导体层24的沟道区域中以消除顶部栅极(TG)的电场。然后在半导体层24中形成一沟道来流动漏电流IDS。该漏电流IDS根据半导体层24的入射光量的改变而变化。
如上所述，在该两维光传感器21中，来自顶部栅极(TG)的电场在一方向上起作用以防止使用底部栅极(BG)的电场形成沟道来箍断该沟道。当无光束入射时获得的漏电流IDS可被大大减少到例如约10-14A。无光束入射时获得的漏电流IDS与有光束入射时得到的漏电流IDS之间的差别可被使为很大。如上所述，入射在半导体层24上的光量等于或大于预定光量(阈值)，一大的漏电流IDS流动以将传感器部分20A或20B的光学检测状态设至明亮状态；否则，一小的漏电流IDS流动以将传感器部分20A或20B的光学检测状态设至黑暗状态。因此，得到具有与手指31的指纹的谷或脊相一致的被光学突出的明亮和黑暗部分的图象，从而读取到手指31的指纹。
在两维光传感器12中，各传感器20A或20B可具有传感器的功能和选择晶体管的功能。这些功能将在下面进行简单地说明。当例如0V的电压被施加给顶部栅极(TG)而将一正电压(+10V)保持施加给底部栅极(+10V)时，空穴被自半导体层24和顶部栅极绝缘膜28之间的陷阱能级放电以允许更新或复位操作。更具体地，当持续地使用该取装置时，半导体层24和顶部栅极绝缘膜28之间的陷阱能级被以辐射时生成的空穴和自漏极(D)注入的空穴所掩埋。在无光束入射时设定的沟道电阻被减少，而无光束照时得到的漏电流IDS则增大。因此，顶部栅极(TG)被设定在0V以放电这些空穴来允许复位操作。
当无正电压施加给底部栅极(BG)时，在底部晶体管中不形成有沟道。即使入射一光束，无漏电流IDS流动来设定未被选择的状态。更具体地，通过控制施加给底部栅极(BG)的电压，可控制该被选择的状态和该未被选择的状态。在该未被选择的状态中，当OV被施加给顶部栅极(TG)时，这些空穴可以与上述相同的方式被自半导体层24和顶部栅极绝缘膜28之间的陷阱能级进行放电以允许复位操作。
结果，如图4A至4D中所示，例如，顶部栅极电压VTG被控制在0V或-2V的范围内以允许控制传感状态和复位状态。底部栅极电压VBG被控制在0V至+10V的范围内以允许控制选择的状态和未被选择的状态。也就是说，通过控制顶部栅极电压VTG和底部栅极电压VBG，两维光传感器12的各传感器部分20A或20B可具有光传感器和选择晶体管的功能。
在上述实施例中，凹入/凸起检测光学元件13被与两维光传感器12分开独立地配置。但本发明并不限于此。例如，如图5中所示，多个透明颗粒16可通过附着层17被附着于并配置在两维光传感器12的涂层膜30的平坦的上表面上。也就是说，由透明颗粒16和附着层17构成的凹入/凸起检测光学元件可被整体地形成在两维光传感器12的涂层膜30的平坦的上表面上。当通过CVD形成底部栅极绝缘膜23、顶部栅极绝缘膜28和两维光传感器12的涂层膜30时，涂层膜30的上表面变得不均匀，尽管未被示出。在此情况下，例如丙烯酸树脂的一透明树脂被施加于涂层膜30的上表面以形成具有平坦的上表面的一透明层，并可通过附着层17在该透明层的上表面上形成该多个透明颗粒16。可替代地，例如，丙烯酸树脂可被施加于表面发光体11的上表面上以形成两维光传感器12的透明基底21，从而在表面发光体11上整体地形成两维光传感器12。
在图1所示的实施例中，由很多个透明颗粒16构成漫反射层14。但该漫反射层14并不限于此。可采用各种配置。例如，图6中所示的凹入/凸起检测光学元件44由多个平行光纤43构成，各平行光纤43具有一核心41和一包覆该核心41的包层42。这些光纤43可被单独且直接地安装及配置在两维光传感器12上或可与树脂紧密接触并与其集成一体且可被配置及安装在两维光传感器12上。可替代地，图7中所示的凹入/凸起检测光学元件55由包含填充有例如空气的气体的球形腔的一透明片53构成。为制做该种凹入/凸起检测光学元件55，形成具有半球形腔的透明片51和52并将它们粘合以匹配两半球形腔。在此情况下，在各腔的表面上发生散射和反射。腔54的形状并不限于球形，而也可为三角棱镜、多面或柱形。为形成一漫反射层，密封在该腔内的材料并不限于气体，而可以是液体或固体材料，只要该材料的折射率低于透明片53的折射率。
第二实施例
图8为根据本发明的第二实施例中的一指纹读取装置的部分的放大截面视图。与图1中所示的实施例的相同参考数字在第二实施例中表示相同的部件，并省略对它们的详细描述。
第二实施例的结构与第一实施例的结构基本相同，区别在于在一两维光传感器12上形成由ITO等制成的一透明传导层32，并在该透明传导层32上形成一凹入/凸起检测光学元件113。该凹入/凸起检测光学元件113由具有约200μm或更小厚度的一薄片制成。该透明传导层32用作为一防静电层并被接地至一适当导线(未示出)。该透明传导层32通过沉积等被整体地形成在两维光传感器12的涂层膜30的上表面上或凹入/凸起检测光学元件113的基底层115的下表面上。在由丙烯酸树脂或玻璃制成的透明基底层115的上表面上平行地形成具有基本上为半球形截面的多个伸长的凸起或脊116。该多个凸起116构成了下面将予描述的一漫反射层114。
在该指纹读取装置中，在两维光传感器12上形成透明传导层32并接地。即使该装置具有一低轮廓结构，其中具有约200μm或更小厚度的凹入/凸起检测光学元件与两维光传感器12紧密接触，自一手指(未示出)通过透明传导层32与凹入/凸起检测光学元件113紧密接触，强静电可被放电。因此，可防止由于该强静电而致的两维光传感器12的传感器部分的操作误差及对其的损害。
将参照图9对图8中所示的指纹读取装置的操作进行说明。从表面发光体11的上表面任意发射的光束被透射通过透明传导层32和凹入/凸起检测光学元件113的光透射部分。这些光束被入射在凹入/凸起检测光学元件113的下表面。置放的与凹入/凸起检测光学元件113的凸起116紧密接触的的一手指31被这些入射光束所辐照。由凸起116的表面反射的光束被透射通过透明传导层32和位于该透明传导层32附近的由透明电极制成的顶部栅极29。该些透射的光束被入射在于地顶部栅极29下方的半导体层24上。在此情况下，入射在凹入/凸起检测光学元件113的下表面上的光束被凸起116的表面反射一到几次(主要为多次反射)。原则上，在与置放的与凸起116紧密接触的手指31的指纹的谷31a相对应的一部分发生全反射，而在与手指31的指纹的脊31b相对应的一部分发生散射和透射。
更具体地，由于从表面发光体11的上表面任意发射光束，光束被对应于手指31的指纹的谷31a的凸起部分116的表面反射并入射在相邻的半导体层24上，如图9中的箭头W1、W2和W3所示。一些光束在对应于手指31的指纹的谷31a的凸起部分116的表面上反射一次并入射在相邻的半导体层24上，如箭头W4所示。该种光束是少数的。在通常情况下，大量的光束被入射在位于手指31a的指纹的谷31a附近的半导体层24上。另一方面，如图9中的箭头B1、B2和B3所示，将在对应于手指31的指纹的脊31b的凸起116的表面上反射几次的光束被的射并最终被散射及透射。将被对应于手指31的指纹的谷31a的凸起116的表面反射一次的光束被直接透射而无反射，如箭头B4所示。这些光束很少被入射在接近于手指31的指纹的脊31b的半导体层24上。当入射在半导体层24上的光量等于或大于预定的光量(阀值)时，传感器部分的光学检测状态被设定为明亮状态；否则，传感器部分的光学检测状态被设定为黑暗状态。得到具有与手指31的指纹的谷和脊相一致的被光学突出的明亮和黑暗部分的一图像，从而读取到手指31的指纹。
可在两维光传感器12上整体地形成图8中所示的凹入/凸起检测光学元件，图10示出了其改型。在形成顶部栅极29和两维光传感器12的涂层膜30后，通过溅射等在该涂层膜30上形成透明传导膜32。所得到的机构被容纳于一模中以在透明传导膜32的表面上整体模压出凹入/凸起检测光学元件113。如果该凹入/凸起检测光学元件113的凸起116的上表面必须是平坦的，顶部栅极绝缘膜28和涂覆膜30之一或两者可通过自旋涂覆而形成。
为与两维光传感器12分开地形成凹入/凸起检测光学元件113，通过溅射或CVD正常地形成一底部栅极绝缘膜23、一顶部栅极绝缘膜28、和两维光传感器12的涂层膜30。当它们通过干式沉积而形成时，膜23、28和30的上表面被使得不均匀，如图10中所示。也就是说，各传感器部分被使得比这些传感器部分之间的一部分厚，且涂层膜30的表面被使得不均匀。在此情况下，可通过沉积等在涂层膜30的不均匀表面上直接形成透明传导膜32。可替代地，尽管未示出，可在涂层膜30的不均匀表面上形成一透明平整层(未示出)，并可在该平整层上形成透明传导膜32。为在涂层膜30的上表面上形成该透明平整层，可通过一透明粘合剂将一片状透明传导层32附着于该平整层的上表面。替代地，可通过一透明粘合剂将一片状透明传导层32附着于凹入/凸起检测光学元件113的透明基底层115的下表面。
在上述实施例中，在两维光传感器12的上表面上或在凹入/凸起检测光学元件113的下表面上形成透明传导层32。本发明并不限于此。例如，如图11中所示，可通过沉积等在凹入/凸起检测光学元件113的凸起116的上表面上，沿这些上表面形成一透明传导层132。替代地，可在两维光传感器12的上表面和凹入/凸起检测光学元件113的下表面及上表面中的任意两个或全部表面上形成透明传导层。
在上述实施例中，凹入/凸起检测光学元件113的凸起116的截面形状基本上为半球形的。但本发明并不限于此。例如，如图12A至12D所示，可以采用作为部分圆的一圆弧的截面形状。抛物线的一部分的截面形状、椭圆形的一部分的截面形状、和直角等边三角形的截面形状。如图13A至13C所示，可以采用通过斜截图12A至12C中所示的凸起116的顶部以得到平行于透明基底层115的下表面的平坦表面116a而得到的斜截的形状。尽管未示出，图8中所示出的凸起116的顶部可由平行于透明基底层115的下表面的平坦表面而构成。如图13D所示，图12D中所示的凸起116的顶部可由具有作为圆的一部分的圆弧的截面形状的表面116b替代。
在上述实施例中，凹入/凸起检测光学元件113具有这样的结构：在透明基底层115的上表面上平行配置多个细长的凸起116。但本发明并不限于此。例如，如图14中所示，可在透明基底层115的上表而上交错排列多个半球形凸起(突出)116，从而构成凹入/凸起检测光学元件113。尽管未被示出，该形状并不限于半球形，而可以是构成部分球面的圆盖(doom)形状、通过绕一预定轴转动一抛物面而得到的一立体形状的部分、通过绕一预定轴转动一椭圆形而得到的一立体形状的部分、或一四角棱柱的形状。这些形状可被斜截，如图13A到13D所示。
在上述实施例中，凹入/凸起检测光学元件113的上表面被使得不均匀。但本发明并不限于此。例如，如图15所示，可由这样一结构构成凹入/凸起检测光学元件113；在由丙烯酸树脂或玻璃制成的一透明板61的上表面上形成一具有多个分层的层的高反射层62，该多个分层的各层具有不同的反射率。例如，高反射膜62具有这样的结构：通过沉积、涂覆等在透明板61的上表面上按次序形成一氧化铝层62a、氧化锌层62b、和一氟化镁层62c。各层62a、62b和62c的厚度在约几十至几百埃的范围内。高反射层62使用在层62a、62b和62c的边界表面的反射光束的干扰而提高了反射率。在与手指的指纹的谷紧密接触的高反射层62的上表面部分处产生高反射，而在对应于手指的指纹的脊的部分处产生低反射。可能得到具有与手指的指纹的谷或脊相一致的被光学突出的明亮及黑暗部分的一图象，从而读取到该手指的指纹。注意到可在透明板61的下表面上形成一低反射层。
如上所述，根据本发明，在一光传感器上形成一凹入/凸出检测光学元件，该凹入/凸出检测光学元件至少在上表面上具有一漫反射层，而不使用常规的光纤束板。因此，可减少读取指纹中的光学损失，且对组件的定位精度限制更少。
对本领域的熟练技术人员而言，将易于作出其它的改进和改型。因此，本发明从其更广的方面说并不限于以上所述及示出的具体细节和代表性实施例。因此，可在不超出所附权利要求及等同物定义的总的发明概念的精神或范围的前提下，作出各种改型。

Claims (21)

1、一种用于读取指纹的装置，包括：
一光源；
一光传感器，具有相对于所述光源的一透明基底，所述光传感器具有形成在所述基底上的多个光传感器部分和一覆盖所述光传感部分的一透明树脂层；及
一漫反射层，形成在与所述光源相对一侧上的所述光传感器上，
其中由所述光源发射的并由所述漫反射层散射及反射的光入射在各光传感器部分上。
2、根据权利要求1的装置，其中，所述光传感器部分被两维地配置。
3、根据权利要求1的装置，其中各所述光传感器部分包括一光电转换器晶体管，该光电转换器晶体管具有一第一栅极和一第二栅极，该第一栅极具有光屏蔽特性并位于光源一侧上，该第二栅极具有光透射特性并位于漫反射层一侧上。
4、根据权利要求1的装置，其中所述漫反射层包括多个细小的透明颗粒。
5、根据权利要求4的装置，其中这些透明颗粒被附着至所述光传感器。
6、根据权利要求4的装置，其中这些透明颗粒基本上是各具有1至30μm直径的球形颗粒。
7、根据权利要求4的装置，，其中所述光传感器部分被以30至100μm的间距进行配置。
8、根据权利要求1的装置，其中所述漫反射层包括一片状元件，该片状元件具有以一小间距配置的多个凸起。
9、根据权利要求8的装置，其中各所述凸起具有一圆柱形状。
10、根据权利要求8的装置，其中各所述凸起具有实质上为半球的形状。
11、根据权利要求8的装置，其中各所述凸起具有一锥形形状。
12、根据权利要求1的装置，其中所述漫反射层包括多个相互平行配置的光纤。
13、根据权利要求12的装置，其中各所述光纤被附着至所述光传感器。
14、根据权利要求12的装置，其中所述光纤被相互平行配置以构成一板状元件。
15、根据权利要求1的装置，还包括一形成在所述光传感器和所述漫反射层之间的抗静电透明传导膜。
16、根据权利要求1的装置，其中所述漫反射层包括具有不同反射率的多个透明片。
17、根据权利要求1的装置，还包括所述漫反射层的一表面上的一防止静电的透明传导膜。
18、一种用于读取指纹的装置，包括：
一光源；
一光传感器，配置在所述光源上并具有多个光传感器部分；及
附着至所述光传感器并相互间隔开的多个透明颗粒。
19、一种用于读取指纹的装置，包括：
一光源；
一光传感器，配置在所述光源上并具有多个光传感器部分；及
一漫反射层，包括安装在该光传感器上的一透明基底层并具有多个中空的部分，在该多个中空部分中填充有气体和液体中至少一种。
20、一种用于读取指纹的装置，包括：
一光源；
一光传感器，配置在所述光源上并具有多个光传感器部分；
一漫反射层，形成在所述光传感器上；及
一抗静电透明传导膜，形成在所述漫反射层上，
其中由所述光源发射并由所述漫反射层散射及反射的光入射在各传感器部分上。
21、根据权利要求20的装置，其中在所述光传感器和所述漫反射层之间形成所述透明传导膜。
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