CN101281589B

CN101281589B - 指纹识别装置及便携式电子装置

Info

Publication number: CN101281589B
Application number: CN2007102003841A
Authority: CN
Inventors: 张仁淙
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2027-04-04
Also published as: CN101281589A; US8270686B2; US20080247613A1

Abstract

本发明提供一种指纹识别装置，包括一指纹获取辅助装置和一数码相机模块，该数码相机模块包括一光学镜头模块和一影像感测器，所述指纹获取辅助装置包括一个棱台形透光体和多个光源，所述棱台形透光体具有多个梯形侧面，一指纹接触面和与其相对的底面，所述底面与数码相机模块相对，所述底面上具有一非球面曲面，配合所述数码相机模块的光学镜头模块将指纹影像成像到所述数码相机模块的影像感测器上，此装置整合了便携式电子装置内的数码相机模块、具有结构紧凑、使用方便的优点。本发明还提供了一种具有指纹识别装置的便携式电子装置。

Description

指纹识别装置及便携式电子装置

技术领域

本发明涉及一种指纹识别装置，尤其涉及一种可内置于移动电话等便携式电子装置的指纹识别装置。

背景技术

随着多媒体技术的飞速发展、移动电话、PDA(Personal Digital Assistant)、数码相机、Notebook等越来越多的便携式电子装置已经成为了人们生活中必备的工具，其具有很强的个人化的特点。一旦丢失，其内部存储的信息，例如电话簿、相片、资料等等都有可能被别人利用，而造成不必要的损失。因此，这类产品需要一定的身份认证和权限管理，而当前所采用的主要方法有密码保护和指纹识别。密码保护的安全性较低，因为密码较容易被泄露或遭到破解。而且如果使用者忘记密码的话，也很麻烦。而指纹识别由于每个人的指纹都是不同的，其具有唯一性的特点，因此它的安全性很高，并且使用起来也很方便，省去了记忆和输入密码的繁琐。

目前，便携式电子装置的功能日益丰富，很多便携式电子装置本身就具有拍照功能，如手机，而指纹识别也需要影像感测器以获取使用者的指纹影像。常见的指纹识别装置都是采取独立的指纹识别器，其与便携式电子装置内部的数码相机模块是彼此独立的。而目前手机体积朝向轻薄短小方向发展，如可将手机内部的数码相机模块与指纹识别模块整合起来，则可增加便携式电子装置本身结构的利用率，并且还能降低成本。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可内置于便携式电子装置中，且可整合便携式电子装置内的数码相机模块的指纹识别装置。

本发明提供了一种指纹识别装置，用于便携式电子装置，包括一指纹获取辅助装置和一数码相机模块，该数码相机模块包括一光学镜头模块和一影像感测器，所述指纹获取辅助装置包括一个棱台形透光体和多个光源，所述棱台形透光体具有多个梯形侧面，一指纹接触面和与其相对的底面，所述各梯形侧面上具有至少一个非球面曲面，所述多个光源分别与所述各梯形侧面相对，所述多个光源发出的光经所述各梯形侧面上的至少一个非球面曲面的折射，会聚至指纹接触面，所述底面与数码相机模块相对，所述底面上具有一非球面曲面，配合所述数码相机模块的光学镜头模块将指纹影像成像到所述数码相机模块的影像感测器上。数码相机模块接收到的指纹影像信号经由印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)等电路传送至相应的数字图像信号处理器中，与预先存储在便携式电子装置的存储器内的指纹资料进行对比，从而实现指纹识别。当不使用指纹识别功能时，可以将指纹获取辅助装置旋转，露出数码相机模块的镜头，即可实现一般情况下的远距离摄影。

本发明还提供了一种具有指纹识别装置的便携式电子装置，包括一本体，本体的表面设置有一显示屏及按键；一指纹获取辅助装置和一数码相机模块，该数码相机模块包括一光学镜头模块和一影像感测器。所述指纹获取辅助装置包括一个棱台形透光体和多个光源，所述棱台形透光体具有多个梯形侧面，一指纹接触面和与其相对的底面，所述各梯形侧面上具有至少一个非球面曲面、所述多个光源分别与所述各梯形侧面相对，所述多个光源发出的光经所述各梯形侧面上的至少一个非球面曲面的折射，会聚至指纹接触面，所述底面与数码相机模块相对，所述底面上具有一非球面曲面，配合所述数码相机模块的光学镜头模块将指纹影像成像到所述数码相机模块的影像感测器上。数码相机模块接收到的指纹影像信号经由印刷电路板(PrintedCircuit Board.PCB)等电路传送至相应的数字图像信号处理器中，与预先存储在便携式电子装置的存储器内的指纹资料进行对比，从而实现指纹识别。当不使用指纹识别功能时，可以将指纹获取辅助装置旋转，露出数码相机模块的镜头，即可实现一般情况下的远距离摄影。

相较于现有技术，所述指纹识别装置具有结构简单，可增加便携式电子装置本身结构的利用率，并且还能降低成本的优点。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的指纹识别装置的具体结构示意图。

图2是本发明第一实施例提供的指纹识别装置未使用时的结构示意图。

图3是本发明第一实施例提供的指纹识别装置的俯视示意图。

图4是本发明第二实施例提供的指纹识别装置的俯视示意图。

图5是本发明第三实施例提供的使用指纹识别装置的便携式电子装置的结构示意图。

图6是本发明第三实施例提供的使用指纹识别装置的便携式电子装置进行指纹识别时的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1、图2及图3，本发明第一实施例提供的一种指纹识别装置100，包括一个指纹获取辅助装置10及一个数码相机模块20，其中指纹获取辅助装置10由一个棱台形透光体11和四个光源12及一个转轴机构13构成，转轴机构13，四个光源12和棱台形透光体11为一体结构，该指纹获取辅助装置10附着于转轴机构13，并可随转轴机构13的转动而转动，别外，该指纹获取辅助装置10还包括一用来保护指纹获取辅助装置的外壳14，其包裹着棱台形透光体11的四个梯形侧面和四个光源12。

数码相机模块20由若干镜片21、镜筒22、镜座23、影像感测器24和印刷电路板(PCB)25等组件构成。若干镜片21固定在镜筒22上，其构成了数码相机模块的光学镜头模块。该镜筒22固定在镜座23内，影像感测器24用来将外部的光学影像信号转化为电子影像信号，并通过印刷电路板25上的控制电路来传输信号。

棱台形透光体11为一个底面为正方形的锥体平行切去了其上的一个尖角，故其四个侧面全部为等腰梯形，底面和顶面分别为一个正方形。其中，大正方形面为指纹接触面111，小正方形面为与指纹接触面111相对的底面112，四个梯形侧面分别为第一侧面113，第二侧面114，第三侧面115与第四侧面116，其中第一侧面113与第三侧面115相对，第二侧面114与第四侧面116相对。

四个光源12分别与棱台形透光体11的四个侧面相对应，其中，分别与第一侧面113、第二侧面114、第三侧面115、第四侧面116相对应的光源分别为光源121、光源122、光源123、光源124、所述光源为LED光源。四个光源皆固定于外壳14上，并且光源与四个侧面基本平行。为了使光线可以集中会聚至指纹接触面111上，在该棱台形透光体11的四个侧面上，与LED光源正对的表面上，分别设置有四个非球面曲面，所述非球面曲面依次为非球面曲面1131、非球面曲面1141、非球面曲面1151、非球面曲面1161、其分别位于第一侧面113、第二侧面114、第三侧面115、第四侧面116上，以光源121为例，光源121所发出的光线经非球面曲面1131后，以平行光的方式耦合进入棱台形透光体11内，并折射至指纹接触面111上，从而可以提供给拍摄指纹图像的照明。当然，如果有需要，在每个梯形侧面上，也可以设置两个非球面曲面，即，该各梯形侧面上的非球面曲面的个数为至少一个。另外，为防止指纹接触面111上会留下指纹印记，还可以在指纹接触面111上镀上一层防留下指纹的镀膜，亦即莲花状表面镀膜(lotus-like surfacecoating)。

与棱台形透光体11的指纹接触面111相对的底面112具有一非球面曲面1121，其可以与数码相机模块20的光学镜头模块相配合，而使指纹影像成像到影像感测器24上。由于棱台形透光体11的材料和底面112上的非球面曲面1121及其它四个梯形侧面上的非球面曲面1131、1141、1151、1161的材料可以为同种材料，如PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(polycarbonate，聚碳酸酯)等，故棱台形透光体11和其上面的非球面曲面1121等可以通过注塑的方式一体成型。当然，它们也可以是分开来的，通过点胶的方法粘合起来。

此外，由于不同色光下影像感测器的解析度也不同，采用不同色光的光源可以达到不同的解析效果，因此这里将四个LED光源分别设置为光源121为红色LED光源，光源122为绿色LED光源，光源123为蓝色LED光源，光源124为白色LED光源。由于影像处理器大多采用Bayer Pattern(贝尔图形)，所以不同色光下可以有不同的解析度的表现，如由于绿色像素点的密度是一般红色和蓝色的像素的两倍，所以使用蓝光照明时候相对的影像感测器上的空间解析度可以提高，进而产生提高分辩率的效果。这里光源的颜色并不局限于这种组合，也可以是两个绿色光源，一个红色光源，一个蓝色光源，等等其他组合，也可以四个光源皆为普通的白色光源即可。

为使底面112上的非球面曲面1121与数码相机模块20的间距保持固定，在棱台形透光体11的与指纹接触面111相对的底面112上设置有一对大小固定的突起15，它们是固定于该底面上的，并且，该突起15与镜筒22的上端抵紧，使非球面曲面1121与数码相机模块20的间距可以保持固定，即使非球面曲面1121和数码相机模块的光学镜头模块的间距保持固定，使得成像品质更为稳定。

另外，为使镜筒22与突起15紧密结合，还可以在数码相机模块20的下端设置一弹簧26，该弹簧26可将所述数码相机模块20的光学镜头模块压紧而使所述棱台形透光体11上的非球面曲面1121和光学镜头模块保持固定距离。这样，在进行指纹识别时，此数码相机模块20自然可以和非球面曲面1121保持间距固定。

转轴机构13突出于该指纹获取辅助装置10的外壳14，并可以与便携式电子装置30相连接，也可以看作，该指纹获取辅助装置10通过该转轴机构13固定在便携式电子装置30上。通过转动转轴机构13，可以使该指纹获取辅助装置10转动至远离数码相机模块20的方向。

该便携式电子装置30可以为移动电话。PDA(个人数码助理)，Notebook，数码相机等便携式电子装置。当其本身具有数码相机模块时，该指纹获取辅助装置10需配合其本身具有的数码相机模块的位置来设置其具体位置。

使用该指纹识别装置时，将手指放在指纹接触面111上，四个光源12发出的若干条光线，经四个非球面曲面後，以平行光的方式耦合进入棱台形透光体11内，并折射至指纹接触面111上，照射在放置在指纹接触面111的手指上。此时，非球面曲面1121与数码相机模块20的光学镜头模块所组成的光学系统，可以将指纹影像成像到此数码相机模块20的影像感测器24上，影像感测器24接收到指纹图像的光学影像信号，并将其转换为电信号。再利用数码相机模块中的图像识别系统，将其与预先存储的指纹信息进行对比分析，则可以实现指纹识别。

在不使用指纹识别功能时，只需要将指纹获取辅助装置10转动至远离数码相机模块20的方向，露出数码相机的镜头，则可以实现一般情况下的摄像功能，可以远距离拍照。

本发明第一实施例所举的棱台形透光体11为一个底面为正方形的棱台。当然，为了达到本发明的实施，所述棱台形透光体也可以是底面为三角形的，或者底面为五边形，六边形等多边形。这里例举一底面为三角形为例表讲述，其它就不一一叙述了。请一并参阅图4，本发明第二实施例提供的一种指纹识别装置200，与第一实施例提供的指纹识别装置100结构类似，其主要区别在于，该棱台形透光体11a的底面为一个三角形。棱台形透光体11a为一个底面为三角形的锥体平行切去了其上的一个尖角，故其三个侧面全部为梯形，底面和顶面分别为一个三角形。其中，大三角形面为指纹接触面111a，小三角形面为与指纹接触面111a相对的底面112a，三个梯形侧面分别为第一侧面113a，第二侧面114a，第三侧面115a。

三个光源12a分别与棱台形透光体11a的三个侧面相对应，其中，分别与第一侧面113a、第二侧面114a、第三侧面115a相对应的光源分别为光源121a、光源122a、光源123a，所述光源为LED光源。三个光源皆固定于外壳14a上，并且光源与三个侧面基本平行，为了使光线可以集中会聚至指纹接触面111a上，在该棱台形透光体11a的三个侧面上，与LED光源正对的表面上，分别设置有三个非球面曲面，所述非球面曲面依次为非球面曲面1131a，非球面曲面1141a、非球面曲面1151a，其分别位于第一侧面113a，第二侧面114a、第三侧面115a上。以光源121a为例，光源121a所发出的光线经非球面曲面1131a后，以平行光的方式耦合进入棱台形透光体11a内，并折射至指纹接触面111a上。从而可以提供给拍摄指纹图像的照明。另外，为防止指纹接触面111a上会留下指纹印记，还可以在指纹接触面111a上镀上一层防留下指纹的镀膜，亦即莲花状表面镀膜。

此外，由于不同色光下影像感测器的解析度也不同，采用不同色光的光源可以达到不同的解析效果，因此这里将三个LED光源分别设置为光源121a为红色LED光源，光源122a为绿色LED光源，光源123a为蓝色LED光源。由于影像处理器大多采用Bayer Pattern(贝尔图形)，所以不同色光下可以有不同的解析度的表现，故采用不同色光的光源可以起到提高分辨率的效果。当然，这里也可以将三个光源全部设置为普通的白光光源。

请一并参阅图5和图6，本发明第三实施例提供的一种带有指纹识别装置100b的便携式电子装置300、包括一本体40，一显示屏50及若干按键60，所述指纹识别装置100b具有与指纹识别装置100完全相同的结构。该指纹识别装置100b的数码相机模块20b安装在该本体40的集一端部，其中该数码相机模块20b的镜座23b与移动电话本体40为一体结构，而指纹获取辅助装置10b通过转轴机构13b将它连接在便携式电子装置300本体40上。当此数码相机模块20b单独使用时，即为一般的摄像取像功能；当使用指纹识别装置时，该数码相机模块20b和指纹获取辅助装置10b相配合，可以将指纹影像成像于影像感测器24b上，再将此影像资料传输至相关图像识别系统，与预先存储在便携式电子装置300的存储机构的指纹信息进行比对，从而可以实现指纹识别。

相较于现有技术，所述指纹识别装置具有结构简单、可增加便携式电子装置本身结构的利用率，并且还能降低成本的优点。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种指纹识别装置，用于便携式电子装置，包括一指纹获取辅助装置和一数码相机模块，该数码相机模块包括一光学镜头模块和一影像感测器，其特征在于：所述指纹获取辅助装置包括一个棱台形透光体和多个光源，所述棱台形透光体具有多个梯形侧面，一指纹接触面和与其相对的底面，所述各梯形侧面上具有至少一个非球面曲面，所述多个光源分别与所述各梯形侧面相对，所述多个光源发出的光经所述各梯形侧面上的至少一个非球面曲面的折射，会聚至指纹接触面，所述底面与数码相机模块相对，所透底面上具有一非球面曲面，配合所述数码相机模块的光学镜头模块将指纹影像成像到所述数码相机模块的影像感测器上。

2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹获取辅助装置进一步包括一转轴机构，指纹获取辅助装置附着于转轴机构并随转轴机构的转动而转动。

3.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹获取辅助装置进一步包括一外壳，其包裹着所述多个光源和所述多个梯形侧面。

4.如权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个光源分别与所述各梯形侧面相对，并固定于所述外壳上。

5.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述棱台形透光体的底面具有至少一个突起，用于使所述光学镜头模块与所述棱台形透光体的底面之间的距离保持固定。

6.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述数码相机模块进一步包括至少一个弹簧，可将所述数码相机模块的光学镜头模块压紧而使所述棱台形透光体的底面和光学镜头模块保持固定距离。

7.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述棱台形透光体的底面为正方形，所述多个光源为四个光源。

8.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述棱台形透光体的底面为三角形，所述多个光源为三个光源。

9.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个光源为LED光源，其为不同色光的光源的组合。

10.一种便携式电子装置，包括一本体，本体的表面设置有一显示屏及按健；一指纹获取辅助装置和一数码相机模块，该数码相机模块包括一光学镜头模块和一影像感测器，其特征在于：所述指纹获取辅助装置包括一个棱台形透光体和多个光源，所述棱台形透光体具有多个梯形侧面，一指纹接触面和与其相对的底面，所述各梯形侧面上具有至少一个非球面曲面，所述多个光源分别与所述各梯形侧面相对，所述多个光源发出的光经所述各梯形侧面上的至少一个非球面曲面的折射，会聚至指纹接触面，所述底面与数码相机模块相对，所述底面上具有一非球面曲面，配合所述数码相机模块的光学镜头模块将指纹影像成像到所述数码相机模块的影像感测器上。