CN107016333A - 三明治式指纹辨识装置 - Google Patents

三明治式指纹辨识装置 Download PDF

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Abstract

本发明为三明治式指纹辨识装置，其包括：第一透光层、空间滤波层、以及光感测器。或是三明治式指纹辨识装置包括：第一透光层、空间滤波层、第二透光层、以及光感测器。借由本发明的实施，指纹辨识装置或系统的制造不须复杂制造过程或制造设备，实施成本低廉；高解析度，可以正确判别及辨识指纹；可以提升所读取的指纹信号的对比度；可以节省使用空间，大幅提高应用范围；适合使用不同厚度的透明板；适合使用于填充不同颜色介质的应用；并且可以增加指纹特征点判别，降低指纹辨识的误判率。

Description

三明治式指纹辨识装置
技术领域
本发明是关于一种指纹辨识装置，特别是关于一种三明治式指纹辨识装置。
背景技术
传统的光学式指纹辨识系统或装置，为了能够获得指纹的影像，通常在装置内加上一个成像系统(Image System)。而且，由于传统装置的使用/占用空间大，能够便利于以使用一个正透镜(Positive Lens)的方式在成像系统内进行成像。
然而，随着指纹辨识系统或装置日渐普及至现今大量使用的手持装置或行动装置，在手持装置或行动装置讲究轻薄短小的现在，可供指纹辨识系统或指纹辨识装置使用的空间非常的有限。
因此，若将指纹辨识系统或装置应用于空间较小的应用装置时，会因为物理限制而无法使用正透镜成像的方法，而改采较为精简的辨识系统，导致对比度及指纹辨识的精确度产生问题。
有鉴于此，本案将提出一种薄型化且具有高成像品质的三明治式指纹辨识装置，不但具有高解析度及高对比度，更可将之应用于薄型装置、超薄型装置、迷你型装置、或是智能型手持装置等的有限空间之内。
发明内容
本发明为三明治式指纹辨识装置，其包括：第一透光层、空间滤波层、以及光感测器。或是三明治式指纹辨识装置包括：第一透光层、空间滤波层、第二透光层、以及光感测器。借由本发明的实施，指纹辨识装置或系统的制造不须复杂制造过程或制造设备，实施成本低廉；高解析度，可以正确判别及辨识指纹；可以提升所读取的指纹信号的对比度；可以节省使用空间，大幅提高应用范围；适合使用不同厚度的透明板；适合使用于填充不同颜色介质的应用；并且可以增加指纹特征点判别，降低指纹辨识的误判率。
本发明是提供一种三明治式指纹辨识装置，其为用以感测或辨识指纹的多层结构，包括有：第一透光层，其为透光材质所形成，具有相对的上表面及下表面；空间滤波层，设置于下表面；以及光感测器，与空间滤波层相邻设置。
本发明又提供一种三明治式指纹辨识装置，其为用以感测或辨识指纹的多层结构，包括有：第一透光层，其为透光材质所形成，具有相对的上表面及下表面；空间滤波层，设置于下表面；第二透光层，与第一透光层包夹空间滤波层；以及光感测器，与第二透光层相邻设置。
本发明再提供一种三明治式指纹辨识装置，其为用以感测或辨识指纹的多层结构，包括有：第一透光层，其为透光材质所形成，具有相对的上表面及下表面；空间滤波层，设置于上表面；以及光感测器，与下表面相邻设置。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该空间滤波层是光学薄膜、多个微结构或具有多个穿孔的阻光层。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该指纹是与该上表面相接触。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该指纹是与该空间滤波层相接触。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该第一透光层是受可见光、红外光、或是紫外光所穿透。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该第一透光层及该第二透光层是同时受可见光、红外光、或是紫外光所穿透。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该第一透光层的厚度是介于1微米～800微米之间。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该第二透光层的厚度是介于1微米～800微米之间。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该第二透光层及该光感测器之间，进一步形成柱状结构层，该柱状结构层是由多个中空柱体所形成，并且在任二该中空柱体间的空隙是填满不透光填充体。
前述的三明治式指纹辨识装置，其中该下表面及该光感测器之间，进一步形成柱状结构层，该柱状结构层是由多个中空柱体所形成，并且在任二该中空柱体间的空隙是填满不透光填充体。
借由本发明的实施，至少可以达到下列进步功效：
一、不须复杂制造过程，实施成本低廉。
二、大幅节省指纹辨识装置的使用空间，提高应用范围。
三、高解析度，可以正确判别及辨识指纹。
四、适合使用于填充不同颜色介质的应用。
五、可以提升所读取的指纹信号的对比度。
六、增加指纹特征点判别，降低指纹辨识的误判率。
为使任何熟习相关技艺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、申请专利所要保护的范围及图式，任何熟习相关技艺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是本发明实施例的一种三明治式指纹辨识装置的组成结构示意图。
图2是本发明实施例的另一种三明治式指纹辨识装置的组成结构示意图。
图3是本发明实施例的又一种三明治式指纹辨识装置的组成结构示意图。
图4A是本发明实施例的一种空间滤波层的纵向剖视示意图。
图4B是本发明实施例的一种空间滤波层的横向剖视示意图。
图5是图1实施例中光感测器与空间滤波层具有一距离的剖视示意图。
图6是图2实施例中光感测器与第二透光层具有一距离的剖视示意图。
图7是图3实施例中光感测器与第一透光层具有一距离的剖视示意图。
图8是本发明实施例的一种进一步结合有柱状结构层的三明治式指纹辨识装置的组成结构示意图。
图9是本发明实施例的另一种进一步结合有柱状结构层的三明治式指纹辨识装置的组成结构示意图。
【主要元件符号说明】
100：三明治式指纹辨识装置 200：三明治式指纹辨识装置
300：三明治式指纹辨识装置 10：第一透光层
11：上表面 12：下表面
20：空间滤波层 20’：阻光层
21：贯穿孔 30：光感测器
40：柱状结构层 41：中空柱体
42：不透光填充体 50：第二透光层
800：指纹 801：纹路凸部
802：纹路凹部
具体实施方式
请参考如图1所示，为实施例的一种三明治式指纹辨识装置100，其包括：第一透光层10；空间滤波层20；以及光感测器30。
如图2所示，为实施例的另一种三明治式指纹辨识装置200，其包括：第一透光层10；空间滤波层20；第二透光层50；以及光感测器30。
如图3所示，则为实施例的又一种三明治式指纹辨识装置300，其亦包括：第一透光层10；空间滤波层20；以及光感测器30。
如图1至图3所示，三明治式指纹辨识装置100、三明治式指纹辨识装置200或三明治式指纹辨识装置300的第一透光层10，是可以为玻璃或其他透光材质所形成的透光板或是透光膜，第一透光层10并且可以选择为能受可见光、红外光、或是紫外光所穿透。
在指纹辨识或是指纹侦测的应用实施例中，第一透光层10的厚度可以选择为介于1微米～800微米之间，其中微米＝μm，micro-meter。
如图1及图2所示，进行指纹侦测或指纹辨识之时，受辨识的指纹800是与第一透光层10相接触，此时由指纹800的至少一个纹路凸部801或至少一个纹路凹部802所反射的光线，便会穿透过第一透光层10再到达空间滤波层20，并受空间滤波层20调变。
而如图3所示，三明治式指纹辨识装置300应用时，受辨识的指纹800则与空间滤波层20相接触，指纹800的纹路凸部801或纹路凹部802所反射的光线，则先受空间滤波层20调变，然后再穿透过第一透光层10。
如图1至图3所示，在三明治式指纹辨识装置100、三明治式指纹辨识装置200或三明治式指纹辨识装置300之中，空间滤波层20是做为空间滤波器使用，使照射至空间滤波层20的光信号受空间滤波层20调变后，对大角度入射的光信号进行抑制(降低其信号强度)、隔离或反射而使其对比增强。
如图1至图4B所示，所使用的空间滤波层20则可以为光学薄膜、多个微结构或具有多个穿孔21的阻光层20’。
如图4A至图4B所示，空间滤波层20为具有多个穿孔21的阻光层20’之时，阻光层20’可以阻隔可见光、红外光、或是紫外光，使照射至空间滤波层20的光信号，仅有照射至贯穿孔21的光信号通过，其余的光信号皆受阻光层20’所阻隔。
再者，贯穿孔21之中，亦可以充填一种或一种以上的透光物质，在不妨碍光线穿透过贯穿孔21的同时，更能增强空间滤波层20对外力的耐受程度。
另一方面，关于贯穿孔21的孔径大小，可以设定、选择、制造或形成，使任何一个贯穿孔21的孔径为大于2微米(μm，10-6m)，或是使贯穿孔21的孔径介于2微米及100微米之间。
另外，亦可以使空间滤波层20的表面形成为光反射面，此时，大角度入射的散射光，经过指纹800与空间滤波层20的多次反射后，便会降低其通过空间滤波层20的光量，而可有效降低其造成的噪声所产生的影响，进而提升三明治式指纹辨识装置100、三明治式指纹辨识装置200或三明治式指纹辨识装置300中的光感测器30所读取的指纹800所反射的光信号的对比度。
如此，即可有效改善，甚至消除，因为指纹800反射的光信号所产生的散射(scattering)对光感测器30所造成的模糊效应。
请参考如图2、图4A及图4B所示，可以使用具有特殊颜色的物质形成阻光层20’，可以改变整个三明治式指纹辨识装置100、三明治式指纹辨识装置200或三明治式指纹辨识装置300的外观的颜色，更有利于做更进一步的应用。
请参考如图2所示，三明治式指纹辨识装置200的第二透光层50，是可以为玻璃或其他透光材质所形成的透光板或是透光膜，第二透光层50并且可与第一透光层10，同时选择为能受可见光穿透、受红外光穿透、或是受紫外光穿透。
第二透光层50是紧邻空间滤波层20设置，并使空间滤波层20被第二透光层50及第一透光层10所包夹而形成三明治结构。
至于第二透光层50形成为透光板或是透光膜的厚度，亦可以选择为介于1微米～800微米之间。
接下来，仍请参考如图1至图3所示，光感测器30是设置于第一透光层10的下方、或是空间滤波层20的下方、或是第一透光层10及空间滤波层20及第二透光层50所形成的三明治结构的下方。
1图至图3所示的光感测器30，是用以接收指纹800的至少一个纹路凸部801及至少一个纹路凹部802所反射，且穿透或通过第一透光层10及空间滤波层20，或是穿透或通过第一透光层10及空间滤波层20及第二透光层50后，到达光感测器30的光信号，并对此光信号加以分析、处理或辨识。
所述的光感测器30，可以是由至少一个光学感测晶片(optical sensor chip)所组成。
接着请参考如图5至图7所示，依照不同的应用需求，光感测器30也可以与三明治式指纹辨识装置100的空间滤波层20；或是三明治式指纹辨识装置200的第二透光层50；或三明治式指纹辨识装置300的第一透光层10相隔一个距离而不互相接触。
接下来，如图8所示，三明治式指纹辨识装置200的第二透光层50及光感测器30之间，可以进一步形成柱状结构层40，柱状结构层40是可以由多个中空柱体41所形成，并且在任2个中空柱体41之间的空隙填满不透光填充体42，如此，光信号受柱状结构层40的不透光填充体42阻隔，而仅能自中空柱体41通过。
如图8所示，穿透过第二透光层50的光信号，一部份被不透光填充体42遮蔽，而剩下的部份则由中空柱体41通过，更进一步地对大角度的光信号进行抑制或隔离，又再一次提升所读取的指纹800的光信号(指纹信号)的对比度。
而如图9所示，三明治式指纹辨识装置300的第一透光层10及光感测器30之间，也可以进一步形成柱状结构层40，柱状结构层40同样可以由多个中空柱体41所形成，并且在任2个中空柱体41之间的空隙填满不透光填充体42，光信号可以受柱状结构层40的不透光填充体42阻隔，而仅能自中空柱体41通过，可以进一步地对大角度的光信号进行抑制或隔离，又再提升所读取的指纹800的光信号(指纹信号)的对比度。
如图8及图9所示的中空柱体41之内，亦可以充填一种或一种以上的透光物质，在不妨碍光线穿透过中空柱体41的同时，更能增强中空柱体41及柱状结构层40，乃至整个三明治式指纹辨识装置100，对于外力的耐受程度。
另一方面，所述的任一个中空柱体41的孔径，是可以设定、选择、制造或形成为大于2μm(微米)，或是介于2μm至100μm之间。
总而言之，因为三明治式指纹辨识装置100、三明治式指纹辨识装置200或三明治式指纹辨识装置300具有空间滤波层20，可以对大角度的光信号进行抑制或隔离，进而大幅提升整体三明治式指纹辨识装置100所读取的指纹800的光信号(指纹信号)的对比度，增加指纹特征点判别，降低指纹辨识的误判率。
再进一步形成柱状结构层40时，则对大角度的光信号进行抑制或隔离的功能则可以更再加强，更能再提升整体三明治式指纹辨识装置200或三明治式指纹辨识装置300所读取的指纹800的光信号(指纹信号)的对比度。
惟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，仍应包含在以下所述的申请专利所要保护的范围中。

Claims (12)

1.一种三明治式指纹辨识装置，其为用以感测或辨识指纹的多层结构，其特征在于包括有：
第一透光层，其为透光材质所形成，具有相对的上表面及下表面；
空间滤波层，设置于该下表面；以及
光感测器，与该空间滤波层相邻设置。
2.一种三明治式指纹辨识装置，其为用以感测或辨识指纹的多层结构，其特征在于包括有：
第一透光层，其为透光材质所形成，具有相对的上表面及下表面；
空间滤波层，设置于该下表面；
第二透光层，与该第一透光层包夹该空间滤波层；以及
光感测器，与该第二透光层相邻设置。
3.一种三明治式指纹辨识装置，其为用以感测或辨识指纹的多层结构，其特征在于包括有：
第一透光层，其为透光材质所形成，具有相对的上表面及下表面；
空间滤波层，设置于该上表面；以及
光感测器，与该下表面相邻设置。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该空间滤波层是光学薄膜、多个微结构或具有多个穿孔的阻光层。
5.根据权利要求1或2所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该指纹是与该上表面相接触。
6.根据权利要求3所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该指纹是与该空间滤波层相接触。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该第一透光层是受可见光、红外光、或是紫外光所穿透。
8.根据权利要求2所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该第一透光层及该第二透光层是同时受可见光、红外光、或是紫外光所穿透。
9.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该第一透光层的厚度是介于1微米～800微米之间。
10.根据权利要求2所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该第二透光层的厚度是介于1微米～800微米之间。
11.根据权利要求2所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该第二透光层及该光感测器之间，进一步形成柱状结构层，该柱状结构层是由多个中空柱体所形成，并且在任二该中空柱体间的空隙是填满不透光填充体。
12.根据权利要求3所述的三明治式指纹辨识装置，其特征在于：其中该下表面及该光感测器之间，进一步形成柱状结构层，该柱状结构层是由多个中空柱体所形成，并且在任二该中空柱体间的空隙是填满不透光填充体。
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