CN1208744C - 小型指纹验证仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

指纹验证仪包括第一和第二发光装置(13、14)、成象单元(8)、指纹验证电路(7)以及驱动开关(6)。第一发光装置(13)发出第一种颜色的第一光，第二发光装置(14)发出第二种颜色的第二光。成象单元(8)从手指反射的第一光检测出手指指纹图象。指纹验证电路(7)有已登录的指纹图象，且将测得的指纹图象与已登录指纹图象中的每一个进行比较以确定测得的指纹图象是否与任何已登录指纹图图象相符合，当测得的指纹图象与任何已登录指纹图象相符时，其输出一个匹配信号。作为此匹配信号的响应，驱动开关(6)接通第二发光装置。

Description

小型指纹验证仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及到指纹验证仪，更确切地说是涉及到小型指纹验证仪及其使用方法。

背景技术

为了出入管理而进行指纹验证。为此，使用指纹验证仪，其为固定式。固定式指纹验证仪体积大。容纳这种大体积指纹验证仪的设备体积也大。为了减小该设备的大小。指纹验证仪必须做得小。

连同上述说明一起，在日本已公开的专利申请(JP-A-Heisei 6-176137)中公开了一种指纹图象输入装置。在此文献中，指纹图象输入装置包括照明部分(1)用来将照明光几乎垂直地照射到手指的外表面上。成象部分(2)接收由手指反射和散射的光线。手指放置部分(3)在放手指的位置有穿心孔(9)。照明部分(2)包括透镜(6)、减薄部分(reduction section)(7)、和成象元件的图象生成部分(8)。照明部分(1)把发自多个光源的照明光线辐射出去，这些光源设在手指放置部分(3)的穿心孔部分(9)的下面。而点光源的光线则由设置在光源下面的凹面镜反射。半透射镜设置在穿心孔(9)和照明部分(1)之间，成象部分(2)在手指放置部分下方横向放置。照明部分(1)的光线穿过半透射镜照射到手指上，而由手指图形反射的光线经半透射镜反射再由成象部分(2)接收。

另外，在日本实用新型：注册号3,032,679中还公开了一种指纹验证仪。在此文献中，绿色光源(LED)的光线照射在按手指的玻璃板上。指纹图象用CCD像机依据反射光进行检测并与实际指纹图象进行比较。在玻璃板附近设置传感器来检测手指的存在。

发明内容

因此，本发明的目的就是要提供一种小型指纹验证仪及使用小型指纹验证仪的方法。

在本发明的一个方面，指纹验证仪包括第一和第二发光装置，成象单元，指纹验证电路和驱动开关。第一发光装置发出第一种颜色的第一光，第二发光装置发出第二种颜色的第二光。成象单元从手指反射的第一光检测出手指指纹图象。指纹验证电路已经登录有指纹图象。它把测得的指纹图象与已登录指纹图象中的每一个进行比较以确定测得的指纹图象是否与任何已登录指纹图象相符合，当测得的指纹图象与任何一个已登录指纹图象相符时，它就输出匹配信号。驱动开关接通第二发光装置以响应此匹配信号。

指纹验证仪还可以包括第三发光装置，其发出第三种颜色的第三光。当测得的指纹图象与任何已登录指纹图象都不相符合时，指纹验证电路输出一个失配信号，而作为此失配信号的响应，驱动开关则接通第三发光装置。

在这种情况下，最好是第一至第三种颜色彼此不同。更好的情况是，第二种颜色属冷色体系。第三种颜色属暖色体系，而第一种颜色属介于冷色体系和暖色体系之间的中间色体系。

还有，指纹验证仪还可以包括第一闪光电路，其设置在第二发光装置与驱动开关之间。第一闪光电路在第二发光装置接通时使第二光闪光。

还有，指纹验证仪还可以包括第二闪光电路，其设置在第三发光装置与驱动开关之间。第二闪光电路在第三发光装置接通时使第三光闪光。

还有，指纹验证仪还可以包括用于供电的电源电路，而作为此检测信号的响应，设置在电源电路和指纹验证电路之间的第一开关则把电源电路的功率供给指纹验证电路。作为此检测信号的响应，驱动开关把电源电路的功率供给第一至第三发光装置。在这种情况下，指纹验证仪还可以包括手指检测，其检测有手指放在那里时产生检测信号。

还有，指纹验证仪还可以包括棱镜，其将第一至第三光线传递到手指并使经手指反射的第一光线通过到达成象单元。该手指检测器置于棱镜的一个面上，第一至第三发光装置设置在棱镜另一面的一侧向棱镜发射第一至第三光，而成象单元则设置在棱镜另外一面的一侧来接收反射的第一光。

还有，成象单元，第一至第三发光装置以及手指检测器可以做成一个整体。

本发明的另一方面是一种手指指纹验证方法，该方法通过下述步骤实现：(a)接通第一发光装置使其发出第一种颜色的第一光来照射手指；(b)检测手指指纹图象；(c)对测得的指纹图象与已登录的指纹图象中的每一个进行比较以确定测得的指纹图象是否与任何已登录的指纺图象相符合；(d)当测得的指纹图象与任何一个已登录的指纹图象相符合时，发出一个匹配信号；及(e)作为此匹配信号的响应，切断第一发光装置并接通第二发光装置使其发出第二种颜色的第二光。

这里，该方法还可以包括(f)当测得的指纹图象与任何已登录的指纹图象都不相符合时，发出失配信号；及(g)作为此失配信号的响应，切断第一发光装置并接通第三发光装置发出第三种颜色的第三光。

还有，该方法还可以包括(h)在不能确定测得的指纹图象是否与任何已登录指纹图象相符合时，发出不可能验证信号；及(i)作为此不可能验证信号的响应，使第一发光装置继续接通。

还有，最好是第一至第三种颜色彼此不同。尤其最为理想的是第三种颜色属冷色体系。第三种颜色属暖色体系，而第一种颜色则属介于冷色体系和暖色体系之间的中间色体系。

还有，接通步骤(e)可在第二发光装置接通时通过使第二光闪光来实现，而接通步骤(g)可在第三发光装置接通时通过使第三光闪光来实现。

还有，该方法还可以包括检测手指的存在，发出检测信号；及作为此检测信号响应，起动步骤(a)、(c)、(d)和(e)。

附图说明

图1为电路方框图，示出根据本发明第一实施方案的指纹验证仪的电路结构；

图2为流程图，示出根据本发明第一实施方案的指纹验证仪的运行；

图3为电路方框图，示出根据本发明第二实施方案的指纹验证仪的电路结构；

图4为电路方框图，示出根据本发明第三实施方案的指纹验证仪的电路结构；及

图5为电路方框图，示出根据本发明第四实施方案的指纹验证仪的电路结构。

具体实施方案

下文中，将参照附图对根据本发明的指纹验证仪予以说明。

图1示出根据本发明第一实施方案的指纹验证仪的电路结构。参照图1，指纹验证仪10包括棱镜2、手指检测器3、电源电路5、光源开关(驱动开关)6、指纹验证电路7、光敏传感器8、单元开关9、以及第一至第三发光装置13至15，例如发光二极管。

手指检测器3为透明的触模板传感器，它有透明的导电膜。手指检测器3设置在棱镜2的一个平面上，并且在本实施方案中是作为一个整体。但是，手指检测器3可以与棱镜2分开设置。手指检测器3接到光源开关6和单元开关9上，当手指放在手指检测器3上时，它向光源开关6和单元开关9发出手指存在检测信号。

作为手指存在检测信号的响应，光源开关6将来自电源电路5的功率供给第一至第三发光装置13至15的任何发光装置。结果，发光装置13至15有选择地被点亮。还有，作为手指存在检测信号的响应，单元开关9将来自电源电路5的功率供给指纹验证电路7。结果，指纹验证电路7开始进行放在手指检测器3上的手指指纹的指纹检测工作。

第一发光装置13发射第一种颜色的第一光，第二发光装置14发射第二种颜色的第二光，第三发光装置15发射第三种颜色的第三光。第一至第三种颜色彼此不同。第一至第三发光装置13至15设置在离开棱镜2较低位置的上方且与棱镜2的一个平面平行。因此，从第一至第三发光装置13至15中的每一个装置发出的光都会以大约直角照射到棱镜2上，而从手指4反射的光则从棱镜2的另一平面输出并被提供到光敏探测器8。

光敏传感器8设置在离开棱镜2，与发光装置13至15相对一侧的较低位置上且与棱镜2的另一平面平行。光敏传感器8依据从棱镜2另一面输出的反射光对放在手指检测器3上的手指4的指纹进行检测以检测出指纹图象11。指纹验证电路7有以前登录过的指纹图象。指纹验证电路7将产生的指纹图象11与已经登录的指纹图象加以比较以确定是否登录的指纹图象之一与产生的指纹图象11相符合。在符合被确认时，指纹验证电路7输出匹配信号12。在该符合得不到确认时，指纹验证电路7输出失配信号12。匹配和失配信号12被传送给光源开关6。作为此匹配信号或失配信号12的响应，光源开关6将第一至第三发光装置中的任何一个接通。

图2示出根据本发明第一实施方案的指纹验证仪的工作情况。手指检测器3一直对手指4的存在情况进行监测(步骤S1和S2)。当手指4放在手指检测器3上时，手指检测器3检测出手指4的存在，发出手指存在检测信号(步骤S2)。该手指存在检测信号被传送给光源开关6和单元开关9。据此手指存在检测信号，光源开关6的第一开关部分被起动将电源电路5的功率供给第一发光装置13并对其驱动。第一发光装置13发射出第一种颜色的第一光穿过棱镜2和指手检测器3到达手指4，同时第一光经手指4反射。反射光穿过手指检测器3和棱镜2照射到光敏传感器8上，于是光敏传感器8就检测出手指4的指纹而产生指纹图象(步骤4)。光敏传感器8将产生的指纹图象输出给指纹验证电路7。

作为来自手指检测器3的手指存在检测信号的响应，单元开关9起动将电源电路5的功率传送给指纹验证电路7并对其进行驱动。这样，指纹验证电路7在第一光源13发出第一光的同时就接通了。作为收到所产生的指纹图象的响应，指纹验证电路7开始进行指纹验证(步骤S5)。在指纹验证过程中，指纹验证电路7将所产生的指纹图象与以前登录的指纹图象进行比较。当确定手指4产生的指纹图象与任何已登录指纹图象都不相符合时就不予登录(步骤6中的“否”)，指纹验证电路7将失配信号输出给光源开关6。据此失配信号，光源开关6的第一开关部分(未示出)切断第一发光装置13，光源开关6的第二开关部分(未示出)将第二发光装置14接通一个预先确定的时间段(步骤S7)。其结果，第二种颜色的第二光就通过棱镜2和手指检测器3发射至有手指4的人。然后，第二开关部分切断第二发光装置14，而指纹验证仪则返回到步骤S1和S2的手指检测工作状态。

当确定手指4产生的指纹图象与任何一个登录指纹图象相符合时则予以登录(步骤S6中的“是”)，指纹验证电路7将匹配信号输出给光源开关6。作为该匹配信号的响应，光源开关6的第一开关部分(未示出)切断第一发光装置13，光源开关6的第三开关部分(未示出)将第三发光装置15接通一个预先确定的时间段(步骤S8)。其结果，第三种颜色的第三光就穿过棱镜2和手指检测器3发射至有手指4的人。然后，第三开关部分切断第二发光装置14，指纹验证仪返回到步骤S1和S2的手指检测工作状态。

当指纹验证电路7不能够确定手指4所产生的指纹图象是否与任何已登录指纹图象相符合时也予以登录(步骤S6中的“其他”)，指纹验证电路7输出一个不可能验证信号给光源开关6。作为该不可能验证信号的响应，光源开关6的第一开关部分(未示出)继续接通第一发光装置达一个预先确定的时间段(步骤S9)。因此，第一种颜色的第一光线就穿过棱镜2和手指检测器3发射至有手指4的人。然后，第一开关部分切断第一发光装置13，指纹验证仪返回至步骤S1和S2的手指检测工作状态。

最好是第一发光装置13发出的第一光线的第一种颜色为黄色体系像桔黄色。还有，最好第二发光装置14发出的第二光的第二种颜色为暖色体系像红色或紫色。最好第三发光装置15发出的第三光的第三种颜色为冷色体系象蓝色或绿色。暖色体系国际上广泛认为是警告颜色或危险报警色，适合于把验证失败直观地通知给用户。冷色体系国际上广泛地认为是安全象征颜色使人联想到成功，其适合于把验证成功直观地通知给使用者。黄色体系是介于冷色体系和暖色体系之间的中间色。其适合于在验证失败和验证成功不能确定时的不确定表示。上述三种颜色用作为基于指纹验证结果的门的开启和关闭的信号颜色。通过赋予三个发光装置发出的发射光颜色以语言含意，可以省掉在第一实施方案指纹验证仪中的显示单元如液晶显示器。

第一发光装置13发射的第一种颜色的第一光，除了前面提到的注释外还用作手指4的照明光。对指纹图象的照明不必设置单独的光源。因此，减小指纹验证仪的尺寸就成为可能了。

图3示出根据本发明第二实施方案的指纹验证仪。根据第二实施方案的指纹验证仪与第一实施方案指纹验证仪的区别在于在光源开关6的第三开关部分与第三发光装置15之间加入了闪光电路16。在验证成功的情况下，指纹验证电路7就将匹配信号输出给光源开关6。开关6的第三开关部分将电源电路5的功率传送给闪光电路16。这样，第三发光装置15发出的第三光就由闪光电路实现闪光，表示验证成功。通过闪光，第三光的含义得到强调。可以对闪光电路16改进使第三发光装置15一直以常态发射第三光，而一旦验证成功时再变成闪光。这样的改进可应用于第一发光装置13或第二发光装置14。在这种情况下，第一发光装置13、第二发光装置14或第三发光装置15正常接通，而在不可能验证情况下第一发光装置13闪光，在验证失败的情况下第二发光装置14闪光，在验证成功的情况下第三发光装置15闪光。

图4示出根据本发明第三实施方案的指纹验证仪。第三实施方案指纹验证仪与图1第一实施方案指纹验证仪的区别在于省掉了手指检测器3和验证仪单元开关9。在第三实施方案中，三个发光装置13至15中的任何一个均系正常接通，例如，第一发光装置13始终亮着。指纹验证工作一直反复进行，直至检测出正确地指纹。在第三实施方案中，耗电增加了但整个仪器的价格由于部件数量减少而降低。还有，仪器能够做得比较小。

图5示出根据本发明第四实施方案的指纹验证仪。第四实施方案指纹验证仪没有使用棱镜2而使用薄型指纹传感器。薄型指纹传感器包括：手指检测器3、埋置于指纹传感器中的光敏传感器8’、以及第一至第三发光装置13、14和15。光敏传感器8’设置在手指检测器3的后背侧。而发光装置13、14和15设置在光敏传感器8’的一侧，向手指检测器3发出背光。这样，使用薄型光源和光敏传感器能避免验证仪变得很厚。

在根据本发明的指纹验证仪及指纹验证仪的使用方法中，能够避免因使用大型显示单元而使整个仪器做得体积很大的问题。

Claims (18)

1.一种指纹验证仪，该指纹验证仪包括：

第一发光装置，该装置发出第一种颜色的第一光；

第二发光装置，该装置发出第二种颜色的第二光；

第三发光装置，该装置发出第三种颜色的第三光；

棱镜；

成象单元，上述第一至第三光中的任何一个通过所述棱镜照射到手指，被所述手指反射并通过所述棱镜被接收，该成像单元从所述的第一至第三光中的任何一个检测出手指指纹图象；

指纹验证电路，它有已登录的指纹图象，并将测得的指纹图象与已登录指纹图象中的每一个进行比较以确定测得的指纹图象是否与任何已登录指纹图象相符合，在测得的指纹图象与任何一个已登录指纹图象相符时，就输出匹配信号，当不能确定时输出确定不可能信号；及

驱动开关，作为所述匹配信号的响应，该驱动开关接通所述第二发光装置，使得所述第二光通过所述棱镜输出并作为确定不可能信号的响应使所述第一发光装置继续接通。

2.根据权利要求1的指纹验证仪，该指纹验证仪还包括：

所述指纹验证电路，在测得的指纹图象与任何已登录指纹图象都不相符合时该电路输出失配信号；及

所述驱动开关，作为失配信号的响应，该驱动开关接通第三发光装置。

3.根据权利要求1的指纹验证仪，其中所述第一至第三种颜色彼此不同。

4.根据权利要求3的指纹验证仪，其中所述第二种颜色属暖色体系，第三种颜色属冷色体系。

5.根据权利要求4的指纹验证仪，其中所述第一种颜色属介于冷色体系和暖色体系之间的中间色体系。

6.根据权利要求1至5中任何一项权利要求的指纹验证仪，该指纹验证仪还包括：

第一闪光电路，其设置在第二发光装置与驱动开关之间；以及

所述第一闪光电路在第二发光装置接通时使所述第二光闪光。

7.根据权利要求1至5中任何一项权利要求的指纹验证仪，该指纹验证仪还包括：

第二闪光电路，其设置在第三发光装置与驱动开关之间；以及

所述第二闪光电路在第三发光装置接通时使所述第三光闪光。

8.根据权利要求1至5中任何一项权利要求的指纹验证仪，该指纹验证仪还包括：

电源电路，其供给功率；

第一开关，其设置在电源电路与指纹验证电路之间，作为检测信号的响应，该第一开关把来自所述电源电路的功率提供给所述指纹验证电路；及

其中，作为检测信号的响应，所述驱动开关把来自所述电源电路的功率提供给第一至第三发光装置中的任何一个。

9.根据权利要求8的指纹验证仪，该指纹验证仪还包括：

手指检测器，其检测手指放在哪里，发出检测信号。

10.根据权利要求1至5中任何一项权利要求的指纹验证仪，

其中，所述手指检测是放在棱镜的一个平面上，第一至第三发光装置设置在棱镜另外一平面的一侧，向棱镜发出第一至第三光，而成象单元则设在棱镜又一平面的一侧接收反射的第一光。

11.根据权利要求1至5中任何一项权利要求的指纹验证仪，其中成象单元、第一至第三发光装置以及指纹检测器被做成一个整体。

12.一种手指指纹验证方法，该方法包括步骤：

(a)接通第一至第三发光装置中的任何一个，使发出第一至第三种颜色的第一至第三光中的任何一个通过一个棱镜照射所述的手指；

(b)通过所述棱镜检测出所述手指的指纹图象；

(c)将测得的指纹图象与已登录指纹图象中的每一个进行比较以确定测得的指纹图象是否与任何已登录指纹图象相符；

(d)当测得的指纹图象与任何一个已登录指纹图象相符合时，发出匹配信号；

(e)当不能确定时，发出比较不可能信号；

(f)作为所述匹配信号的响应，切断第一发光装置同时接通第二发光装置使得通过所述棱镜发射所述第二种颜色的第二光；及

(g)作为所述比较不可能信号的响应接通所述第一发光装置。

13.根据权利要求12的方法，该方法还包括步骤：

(h)当测得的指纹图象与任何已登录指纹图象都不相符合时，发出失配信号；及

(i)作为所述失配信号的响应，切断第一发光装置并接通第三发光装置使其发出第三种颜色的第三光。

14.根据权利要求12的方法，其中第一至第三种颜色彼此不同。

15.根据权利要求14的方法，其中第二种颜色属暖色体系，第三种颜色属冷色体系。

16.根据权利要求15的方法，其中第一种颜色属介于冷色体系和暖色体系之间的中间色体系。

17.根据权利要求12至16中任何一项权利要求的方法，其中接通步骤(f)包括步骤：

当第二发光装置接通时，使第二光闪光；及

接通步骤(g)包括步骤：

当第三发光装置接通时，使第三光闪光。

18.根据权利要求12至16中任何一项权利要求的方法，该方法还包括步骤：

检测出手指的存在，发出检测信号；及

作为所述检测信号的响应，起动步骤(a)、(c)、(d)、(e)、(f)和(g)。

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