CN103810483A - 指纹取像系统 - Google Patents

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Abstract

一种指纹取像系统，其包含一指压件，具有相对的一顶面及一底面。垂直该顶面定义一第一法线，并于指压件的相对二侧分别具有一入光面及一出光面。入光面对应一面光源模块，出光面对应一取像模块。面光源模块具有一光发射面，光发射面平行第一法线。垂直光发射面定义一第二法线，第二法线与该入光面构成一第一夹角，第一夹角为30度至45度。

Description

指纹取像系统
技术领域
本发明涉及一种取像系统，特别涉及一种用于撷取指纹影像的指纹取像系统。
背景技术
一般而言，指纹辨识装置读取指纹的通常作法是以固定手指的方法来读取指纹，例如以一压板供手指接触，再利用多个发光元件提供一镜头撷取接触压板的手指的指纹影像时所需的光线，由于此种指纹辨识装置为了要满足全反射的原理，其镜头、手指与光源之间必须要有特定角度存在，方能撷取出明显、清晰的指纹，使得现有光学式指纹辨识装置普遍存在有尺寸较大及无法薄型化的问题，而且撷取出的指纹影像边缘存在有暗区的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种指纹取像系统，藉以解决现有技术容易得到的指纹影像模糊且边缘具有明显暗区的问题。
本发明所揭露的指纹取像系统，其包含一指压件，具有相对的一顶面及一底面。垂直顶面定义一第一法线，并于指压件的相对二侧分别具有一入光面及一出光面。入光面对应一面光源模块，出光面对应一取像模块。其特征在于面光源模块具有一光发射面，光发射面平行第一法线。垂直光发射面定义一第二法线，第二法线与入光面构成一第一夹角，第一夹角为30度至45度。
本发明所揭露的指纹取像系统，其包含一指压件，具有相对的一顶面及一底面，顶面与底面之间构成一高度。垂直顶面定义一第一法线。指压件的相对二侧分别具有一入光面及一出光面，入光面对应一面光源模块，出光面对应一取像模块。其特征在于面光源模块具有一光发射面，沿着光发射面定义一长度，光发射面的长度等于指压件的高度。垂直光发射面定义一第二法线，第二法线与入光面构成一第一夹角，第一夹角为30度至45度。
根据上述本发明所揭露的指纹取像系统，是利用发射面的长度等于指压件的高度，且第二法线与入光面之间的第一夹角为30度至45度，以令光线将可均匀地折射至顶面的各处而使顶面够均匀地受光。如此，取像模块所撷取的指纹影像将可具有均匀的亮度而不会有明暗不均的问题，藉此提升指纹取像系统的取像品质。
以下结合附图和具体发明对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1及图2所示为本发明的指纹取像系统的示意图；
图3所示为面光源的光线于指压件的折射路径图；
图4所示为本发明的指纹取像系统所撷取的指纹影像图。
其中，附图标记
10    指纹取像系统
11    指压件
111   顶面
112   底面
113   入光面
114   出光面
12    面光源模块
121   点光源
122   扩散板
1221  光发射面
13    取像模块
20    手指
21    指纹
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参照图1，图1所示为本发明的指纹取像系统的示意图。
本发明的指纹取像系统10包含一指压件11、一面光源模块12及一取像模块13。
指压件11为一透光板体，其材质可为玻璃(型号规格:BK7)或亚克力(Polymethylmethacrylate，PMMA)，指压件11的折射系数n1的范围为1.49至1.52。
指压件11的横断截面为一梯形形状，由一顶面111、一底面112、一入光面113及一出光面114所构成。指压件11的顶面111用以供一手指接触，且顶面111的宽度大于底面112的宽度。而入光面113与出光面114分别衔接在顶面111与底面112之间且位于指压件11的相对二侧。
面光源模块12包含多个点光源121以及一扩散板122。
扩散板122具有一光发射面1221，光发射面1221是对应于入光面113。需注意的是，垂直于指压件11的顶面111可定义出一第一法线D1，并使光发射面1221与第一法线D1相互平行。另外，垂直于光发射面1221可定义出一第二法线D2，并使第二法线D2与入光面113之间构成一第一夹角θ1。此第一夹角θ1为30度至45度。较佳的，第一夹角θ1为45度。
为了达成上述第二法线D2与入光面113之间的第一夹角θ1的最佳设计，其入光面113与顶面111之间构成有一第二夹角θ2，使得第二夹角θ2为30度至45度。同样的，出光面114与顶面111之间也构成有一第三夹角θ3，亦使第三夹角θ3为30度至45度。
所以，当这些点光源121朝向扩散板122发光时，可藉由扩散板122将这些点光源121所发出的光线均匀化，并由光发射面1221发出一均匀的面光源，使得面光源的光线以平行于第二法线D2的方向全部射入到入光面113，使得面光源的光线进入到指压件11后可折射到顶面111各处包括边缘，使得顶面111的整面区域具有最完整的受光状态。
取像模块13对应于出光面114，取像模块13用以撷取自顶面111所反射光线的指纹影像。
请参照图2，更进一步的定义顶面111具有一宽度W，顶面111和底面112之间具有高度H。沿着光发射面1221定义一长度L，且光发射面1221的长度L等于指压板11的高度H。
并请搭配参照图3，为了简化描述，本发明是以光发射面1221的上端、中央及下端代表所发出面光源其中的三条光线L1、L2及L3为例。当光线L1、L2及L3以平行于第二法线D2(如图2所示)的方向进入到入光面113时，光线L1、L2及L3亦分别与入光面113构成第一夹角θ1。举例来说，第一夹角θ1为45度时，可推算出光线L1、L2及L3的入射角θin为45度，若指压件11折射系数n1为1.5168，而空气折射系数n2为1，根据折射公式：sinθin=1.5168sinθout，可推算出θout为27.78度，使得光线L1、L2及L3分别以27.78度的入射角度射向顶面111。
如此，由图3的光线L1、L2及L3的折射路径可知，光线L1与光线L3可分别折射至顶面111的最左端缘及最右端缘。换句话说，由光发射面1221所发出的面光源的光线可分别被均匀地折射至顶面111的各处，使顶面111能够整面且均匀地受光。顶面111均匀地受光后可使手指20的指纹21显像，以令取像模块13能够清楚地撷取自顶面111所反射的指纹21的影像。
再者，若光线L1、L2及L3以平行于第二法线D2射入到入光面113，并使光线L1、L2及L3与入光面113所构成的第一夹角θ1为30度时，可推算出光线L1、L2及L3的入射角θin为60度，若指压件11折射系数n1为1.5168，而空气折射系数n2为1，根据折射公式：sinθin=1.5168sinθout，可推算出θout为34.81度，使得光线L1、L2及L3分别以34.81度的入射角度射向顶面111。
所以，为符合取像模块13的取像品质，面光源模块12所发出的面光源的光线L1、L2及L3的最佳折射角度θout为34.81度到27.78度。另外，光发射面1221的长度L等于指压板11的高度H，为了得到最大取像宽度(亦即顶面111的宽度W)以及最佳取像角度，其宽度W与高度H的最佳比值为5:2。
举例来说，指压板11的厚度为8mm时，可得到最大取像宽度为20mm，又同时面光源的光线L1、L2及L3最佳折射角度θout为34.81度到27.78度，使得使顶面111的整面区域皆能够均匀地受光。如此，请参阅如图4所示，取像模块13可得到均匀、清晰的指纹影像，且指纹影像的边缘不会有明显的暗区存在，相较于现有指纹取像系统所撷取的指纹影像的相对两端亮度明显低于中央区亮度，本发明的指纹取像系统10确实能够解决现有指纹影像模糊且边缘容易产生暗区的问题。
当然，本发明还可有其他多种发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种指纹取像系统，其包含一指压件，具有相对的一顶面及一底面，垂直该顶面定义一第一法线，并于该指压件的相对二侧分别具有一入光面及一出光面，该入光面对应一面光源模块，该出光面对应一取像模块，其特征在于，
该面光源模块具有一光发射面，该光发射面平行该第一法线，且垂直该光发射面定义一第二法线，该第二法线与该入光面构成一第一夹角，该第一夹角为30度至45度。
2.根据权利要求1所述的指纹取像系统，其特征在于，该入光面与该顶面构成一第二夹角，该第二夹角为30度至45度，该出光面与该顶面构成一第三夹角，该第三夹角为30度至45度。
3.根据权利要求1所述的指纹取像系统，其特征在于，该面光源模块更包含：
一扩散板，具有该光发射面；以及
多个点光源，对应该扩散板，该些点光源所发出的光线经由该扩散板构成一面光源。
4.根据权利要求3所述的指纹取像系统，其特征在于，该指压件的材质为玻璃或亚克力，该指压件的折射系数的范围为1.49至1.52。
5.根据权利要求4所述的指纹取像系统，其特征在于，该面光源的光线进入到该入光面的折射角度θout为34.81度到27.78度。
6.一种指纹取像系统，其包含一指压件，具有相对的一顶面及一底面，该顶面与该底面之间具有一高度，并于该指压件的相对二侧分别具有一入光面及一出光面，该入光面对应一面光源模块，该出光面对应一取像模块，其特征在于，
该面光源模块具有一光发射面，沿着该光发射面定义一长度，该光发射面的该长度等于该指压件的该高度，且垂直该光发射面定义一第二法线，该第二法线与该入光面构成一第一夹角，该第一夹角为30度至45度。
7.根据权利要求6所述的指纹取像系统，其特征在于，该入光面与该顶面构成一第二夹角，该第二夹角为30度至45度，该出光面与该顶面构成一第三夹角，该第三夹角为30度至45度。
8.根据权利要求6所述的指纹取像系统，其特征在于，垂直该顶面定义一第一法线，该面光源模块更包含：
一扩散板，具有该光发射面，该光发射面平行该第一法线；以及
多个点光源，对应该扩散板，该些点光源所发出的光线经由该扩散板构成一面光源。
9.根据权利要求8所述的指纹取像系统，其特征在于，该指压件的材质为玻璃或亚克力，该指压件的折射系数的范围为1.49至1.52。
10.根据权利要求9所述的指纹取像系统，其特征在于，该顶面具有一宽度，该宽度与该高度的比值为5:2，该面光源的光线进入到该入光面的折射角度θout为34.81度到27.78度。
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