JP2015228199A - 指紋センサー - Google Patents

Abstract

【課題】指紋センサーの提供。【解決手段】この指紋センサーは、少なくとも一つの第１光源、一つのレンズ、一つのフィルター、一つの第１ミラー及び一つの画像キャプチャ装置を包含する。該レンズは該光源の照射を受け、該レンズ上に少なくとも第１及び第２領域を形成し、フィルター及び第１ミラーは該レンズの底面に設置され、且つそれぞれ該レンズの第１及び第２領域に対応し、フィルター及び第１ミラーは、それぞれ第１及び第２領域の部分指紋画像を反射し、該画像キャプチャ装置は該フィルター及び第１ミラーの反射した第１及び第２領域の部分指紋画像を受け取り、第１及び第２領域の部分指紋画像は一部が同じで、第１及び第２領域の同じ指紋画像を処理することで一つの完全な指紋画像を得る。指紋センサーは有効に厚さを減らせ、薄型化された電子製品に応用できる。【選択図】図１

Description

本発明は一種の指紋センサーに係り、さらに具体的には一種の光学式指紋センサーに関する。

指紋センサーの現在市場における主流製品は、コンデンサ式と光学式の二種類に分けられる。

そのうち、コンデンサ式は、指紋がチップ表面を押圧する時の指紋の峰と谷の電荷量の違いにより、指紋画像を検出し、その長所は薄型化されることであるが、その製造コストは高く、且つその検出の正確性及び耐用性は高くない。

光学式のセンサーは成像原理を利用して指紋の画像を撮影し、それはコンデンサ式に較べて、認識度が高く、価格が低く且つ非常に耐用であるという長所を有しているが、レンズが検出面と一定の距離を保持しなければ明晰な成像ができないという制限があり、光線の進む距離が光学式のセンサーの体積を比較的大きく、比較的厚くしてしまう。

現代の電子製品の薄型化の傾向により、各メーカーはより薄型化した光学式センサー構造を製造して、薄型化された電子製品の内部構造に対応することを目指している。

既存の光学式センサーはプリズム及びミラーの反射成像の光路を利用し、これにより検出面とレンズの間の直線距離を短縮し、光学式指紋センサーの厚さを減らしている。

ここで周知の実施例を挙げると、たとえば特許文献１において、その手指の指紋が押圧する素子はプリズム構造とされ、光線屈折の特性により、プリズム中で成像を屈折並びに射出させ、その後、さらにミラーで屈折させた光路をレンズに至らせ成像する。

その他の既存の技術中、薄型化の要求に対応するため、あるものは特殊なレンズ構造より着手し、またあるものは各種の複雑な構造のプリズムを設計することで、光学式センサーの厚さを減らし、携帯電話或いはタブレットＰＣへの応用の可能性を増加している。

しかし、既存の光学式センサーの光路屈折の構造は複雑であり、その製作はいずれも困難があり、これにより、これらの指紋センサーの製造価格は高くなりがちで、そのため多くの設計は実験段階にとどまっており、実際に量産された製品は多くなく、厚さも６．５ｍｍ以下を突破することはできていない。

以上を鑑み、一種の、構造が簡易化され、製造価格が低く、厚さ６．５ｍｍ以下を達成できる光学式指紋センサーの提出の必要がある。

米国特許第８，４０５，７５７号明細書

本発明の目的は、上述の周知の不足に対して、一種の構造が簡素化され、製造コストが低く及び厚さが６．５ｍｍ以下を達成できる光学式指紋センサーを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は一種の指紋センサーを開示し、それは、
レンズであって、上面及び底面が平面とされて、該レンズ上に少なくとも一つの第１領域と第２領域が形成されている、上記レンズと、
フィルターであって、該レンズの底面に設置され、該フィルターは該レンズの該第１領域に対応し、該第１領域の指紋画像を反射するのに用いられる、上記フィルターと、
第１ミラーであって、該レンズの底面に設置され、該第１ミラーは該レンズの第２領域に対応して、該第２領域内の指紋画像を反射するのに用いられる、上記第１ミラーと、
画像キャプチャ装置であって、該フィルターと該第１ミラーにより反射された第１領域及び第２領域の指紋画像を受け取るのに用いられ、該フィルターは該第１ミラーから該画像キャプチャ装置の光路の間に設置され、第１領域の指紋画像は、フィルターにより反射されて画像キャプチャ装置に至り、第２領域の指紋画像は第１ミラーにより反射された後にさらにフィルターをとおり、その後、該画像キャプチャ装置に受け取られる、上記画像キャプチャ装置と、
少なくとも一つの第１光源であって、該画像キャプチャ装置が指紋画像を受け取る時に必要な光源を提供する、上記少なくとも一つの第１光源と、
を包含する。

ある実施例において、上述のフィルターは、偏光ビームスプリッターフィルター或いは二色フィルター、或いは、ある光強度範囲の光を反射し別の光強度範囲の光を通すフィルターとされる。

ある実施例において、上述の画像キャプチャ装置はズーム画像キャプチャ装置或いはオートフォーカス画像キャプチャ装置とされる。

ある実施例において、上述のフィルターから画像キャプチャ装置の間の光路は少なくとも一つの第２ミラーの反射を経る。

ある実施例において、上述のフィルターは、偏光ビームスプリッターフィルターとされ、上述の画像キャプチャ装置の前方に偏光選択器が設置され、第１領域から画像キャプチャ装置の光路は第１光程とされ、上述の第１光程の、フィルターから画像キャプチャ装置の間の光路は分極回転器を通る。

ある実施例において、上述の第１光源は、少なくとも一つの第２光源及び少なくとも一つの第３光源へと置き換えられ、第２光源は第１領域に照射し、第３光源は第２領域に照射し、第２光源及び第３光源の色は異なるものとされる。

ある実施例において、上述の第１光源は赤外線光源へと置き換えられ、赤外線光源はレンズの下方に設置され、画像キャプチャ装置は赤外線撮影装置とされる。

ある実施例において、上述のレンズの上面周囲に少なくとも一つの第４光源が設置される。

ある実施例において、上述のレンズの下方に少なくとも一つの近赤外線光源が設置される。

ある実施例において、上述の第１光源はレンズの側辺に設置され、その光線はレンズの側面よりレンズに進入する。

ある実施例において、上述の第１領域の指紋画像は第２領域の指紋画像と同じ特徴領域を有する。

総合すると、既存の技術と比較して、本発明の指紋センサーの認識度は高く、且つ有効に厚さを減らせ、薄型化された電子製品への応用が可能で、並びに部品の製造コストが低く、且つ指紋センサーの製造コストを下げることができる。

本発明の指紋センサーの第１実施例中の側面断面図である。 本発明の指紋センサーのレンズの平面図であり、そのうち第１領域と第２領域が一部重畳することを示す。 本発明の指紋センサーの、光源からの光がレンズ内で全反射される表示図である。 本発明の指紋センサーの画像キャプチャ装置の成像を示し、第１領域及び第２領域の成像パターンの大きさが異なり且つ重畳する状態を示す。 本発明の指紋センサーの第２実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの第３実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの第３実施例の画像キャプチャ装置の成像を示し、第１領域と第２領域の成像パターンの大きさが同じで且つ不重畳である状態を示す。 本発明の指紋センサーの第４実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの第４実施例の第１光程及び第２光程の光路表示図である。 本発明の指紋センサーの第４実施例のノイズ光源の光路表示図である。 本発明の指紋センサーの第５実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの第６実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの第７実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの第８実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの第９実施例の側面断面図である。 本発明の指紋センサーの光源からの光がレンズ内で全反射とレンズ表面透過を同時進行する表示図である。

以下に本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的及び作用効果について、以下に例を挙げ並びに図面を組み合わせて詳細に説明する。

図１を参照されたい。本発明は一種の指紋センサー１００を開示し、それは電子装置（図示せず）上に取り付けられて、指紋の成像（ｉｍａｇｉｎｇ）に用いられ、第１実施例中の指紋センサー１００は、少なくとも一つの第１光源１、レンズ２、フィルター３０、第１ミラー３１及び画像キャプチャ装置４を包含する。第１光源１はレンズ２の側辺に設置され並びにレンズ２と等高とされ、第１光源１の光線は、レンズ２の側面よりレンズに進入し、フィルター３０及び第１ミラー３１はレンズ２の底面に設置され、画像キャプチャ装置４はフィルター３０及び第１ミラー３１が反射する画像を受け取るのに用いられる。レンズ２はガラス或いは透明プラスチックで製造され、レンズ２の上面及び底面は平面とされる。

第１光源１はレンズ２の側辺より照射を行ない、第１光源１からの光線はレンズ２内に至った後、全反射の法則により、レンズ２内で全反射を行ない、手指でレンズ２上面を押圧するとき、指紋の峰がレンズ２内の全反射を破壊し、レンズ２の底面上に指紋画像を発生させ、第１光源１がレンズ２の側辺より全反射の照射を行ない、画像キャプチャ装置４が高いコントラストの指紋パターンを得ることができる。

図２を参照されたい。レンズ２上には第１領域２０と第２領域２１が形成され、フィルター３０及び第１ミラー３１はそれぞれレンズ２の第１領域２０及び第２領域２１に対応し、第１領域２０及び第２領域２１は手指による押圧に供され、一枚の完全な指紋はそれぞれ第１領域２０と第２領域２１により二つの部分に区分された指紋画像にされ、手指がレンズ２上面を押圧し、並びにレンズ２が第１光源１による照射を受けた後、レンズ２上の第１領域２０及び第２領域２１内にそれぞれ第１領域２０の指紋画像と第２領域２１の指紋画像が発生して画像キャプチャ装置４による成像に供され、成像の指紋は画像処理ソフトで併合されることで、一つの完全な指紋画像が獲得される。

画像キャプチャ装置４がフィルター３０及び第１ミラー３１の反射した第１領域２０及び第２領域２１の指紋画像を受け取り、フィルター３０は第１ミラー３１から画像キャプチャ装置４にいたる光路の間に設置され、第１領域２０の指紋画像はフィルター３０により反射されて画像キャプチャ装置４に至り、第２領域２１の指紋画像は第１ミラー３１により反射された後、さらにフィルター３０をとおり、その後、画像キャプチャ装置４により受け取られる。

続いて図２を参照されたい。画像処理ソフトの、分割された指紋に対する認識度をアップするため、レンズ２の第１領域２０と第２領域２１の一部は重畳し、第１領域２０の指紋画像と第２領域２１の指紋画像の一部分は同じで、第１領域２０と第２領域２１の画像キャプチャ装置４中で成像する指紋画像の一部は同じであるため、画像処理ソフトは第１領域２０と第２領域２１の画像中の同じ部分を認識して併合して一枚の指紋画像となす。

図３を参照されたい。さらに説明すると、レンズ２内の全反射された光線の発生する成像と一般のプリズムが指紋の峰が第１光源１からの光線を吸収して黒色の線を発生してなる成像とは異なり、レンズ２内の第１光源１からの光線を全反射するとき、全反射された光線は、レンズ２の底面を通ることができず、これにより、画像キャプチャ装置４は第１光源１からの光線を受け取ることができず、指紋の峰がレンズ２の上面を押圧して、指紋の峰がもともとの全反射の反射角度を破壊することにより、散乱しレンズ２底面をとおった第１光源１からの光線が画像キャプチャ装置４により収集され、これにより、画像キャプチャ装置４はレンズ２の押圧されていない部分に関しては、第１光源１からの光線を受け取らず、押圧された部分に関しては、指紋の峰が散乱させた第１光源１からの光線を受け取れ、これにより明瞭な指紋画像を形成し、画像コントラストをアップする作用を達成する。

さらに説明すると、本発明の指紋センサーの第１光源１はレンズ２の側辺に設置されるものとは限らず、それは画像キャプチャ装置が指紋画像を受け取るときに必要な光線を提供するのに用いられ、設置の位置は指紋画像に画像キャプチャ装置に進入するのに十分な光線を具備させられればよい。

さらに説明すると、図４に示されるように、第１領域２０と第２領域２１はレンズ２上の一部が重畳し、これにより、第１領域２０と第２領域２１の指紋画像が画像キャプチャ装置４において成像されるときに、同じ特徴領域２２が発生し、特徴領域２２は第１領域２０の指紋画像の特徴と第２領域２１の指紋画像の同じ特徴部分を示し、第１領域２０と第２領域２１の同じ指紋画像を併合することで、一枚の完全な指紋画像を取得でき、さらに説明すると、指紋画像の特徴部分は同じであり、画像処理ソフトが特徴領域２２をロックしてそれを完全に重畳させることで、正確に合併して完全な指紋画像となすことができる。

フィルター３０及び第１ミラー３１は画像キャプチャ装置４に対して前後に配列され、第１領域２０及び第２領域２１から画像キャプチャ装置４までの光路の長さは異なり、第１領域２０から画像キャプチャ装置４の光路は第１光程１０とされ、第２領域２１から画像キャプチャ装置４までの光路は第２光程１１とされ、第１光程１０は第２光程１１より短く、光程長さは不一致であり、第１領域２０の指紋画像及び第２領域２１の指紋画像は画像キャプチャ装置４内の画像サイズが異なり、且つフィルター３０と第１ミラー３１は前後に配列され、第１光程１０及び第２光程１１から画像キャプチャ装置４内にいたる光程は重畳し得て、画像キャプチャ装置４がキャプチャする成像中の第１領域２０及び第２領域２１の指紋画像も重畳し得て、図４に示されるとおりである。

指紋画像重畳及び光程不一致の問題を克服するため、本実施例では、画像キャプチャ装置４は、ズーム画像キャプチャ装置或いはオートフォーカス画像キャプチャ装置とされ、これにより、画像キャプチャ装置４が第１光程１０のフォーカスに調整されるとき、第１領域２０の指紋画像の成像ははっきりし、第２領域２１の指紋画像の成像はぼんやりし、画像キャプチャ装置４が第２光程１１のフォーカスに調整されるとき、第２領域２１の指紋画像の成像ははっきりし、第１領域２０の指紋画像の成像はぼんやりし、これにより、画像処理ソフトはそれぞれはっきりした第１領域２０と第２領域２１の指紋画像に対して拡縮及び併合を実行し、一枚の完全な指紋画像となし、並びにこの完全な指紋画像により、指紋認識を完成する。

本実施例中、フィルター３０は偏光ビームスプリッターフィルターとされ得るほか、二色フィルターを使用してもよく、或いは、一部の光強度範囲の光線を反射し一部の光強度の光線を通すフィルターを使用してもよく、フィルター３０が特定の光を通し、特定の光を反射させる作用を有するものであればよい。第１光源１は好ましくは白色光光源とされる。注意が必要であることは、フィルター３０が二色フィルターを使用するとき、光源は二色フィルターにより透過される部分と反射される成分を選択的に有している必要があるということである。

図５を参照されたい。第２実施例において、一種の指紋センサー２００は、その構造が第１実施例と基本的に同じであり、異なるところは、第１光源１が白色光光源とされるか、或いは二色フィルターを通る成分及び反射される成分を包含する光線の光源であり、フィルター３０に二色フィルターが選択されるとき、且つ画像キャプチャ装置４０のビュー深度は第１光程１０及び第２光程１１の長さの差の距離を包含し、且つズームの必要がない。

具体的には、第１光源１は白色光光源とされ、フィルター３０には緑色光反射及び青色光透過のものが選択され、第１領域２０の第１光程１０はフィルター３０を透過した後に、緑色光を反射し、第２領域２１の第２光程１１は、フィルター３０を透過した後に、青色光に変わり、これにより、第１領域２０と第２領域２１の画像キャプチャ装置４０において成像される指紋画像は、それぞれ緑色と青色を現出し、画像処理ソフトは指紋画像の色を識別することにより、並びに色によりもともと重畳する第１領域２０及び第２領域２１の指紋画像を分離し、拡縮及び併合を行ない、完全な指紋画像を得られる。

図６を参照されたい。第３の実施例中、一種の指紋センサー３００は、その構造が第１実施例と基本的に同じであり、異なるところは、画像キャプチャ装置４１の選択にあり、画像キャプチャ装置４１はズームする必要がなく、且つビュー深度は画像キャプチャ装置４０より短く、並びにフィルター３０から画像キャプチャ装置４１の間の第１光程１０は少なくとも一つの第２ミラー３２により反射され、第１光程１０の長さは長くされ、並びに第２光程１１の長さと同じに調整され、これにより、第１領域２０と第２領域２１の画像キャプチャ装置４１における成像の指紋画像サイズは同じとされる。

本実施例は、第１光程１０及び第２光程１１の長さが同じであり、ゆえに、画像キャプチャ装置４１のビュー深度範囲はより短くなり、体積が比較的小さい画像キャプチャ装置４１を選択することができる。

第２ミラー３２により、画像キャプチャ装置４１内で成像される第１領域２０と第２領域２１の画像は重畳せず（図７参照）、これにより、画像処理ソフトはそのキャプチャした第１領域２０及び第２領域２１の指紋画像を併合して、一つの完全な指紋画像を得る。

さらに説明すると、画像キャプチャ装置４１内で成像される第１領域２０と第２領域２１の指紋画像が重畳しない原因は、第１光程１０が経由する第２ミラー３２の設置位置により、第１光程１０が画像キャプチャ装置４１に進入する角度が変化し、これにより、第１光程１０と第２光程１１の、画像キャプチャ装置４１に進入する光路が同一位置において重畳しないことにある。

図６に示されるように、第１光程１０は二つの第２ミラー３２の反射を経る。第１光程１０が二度の反射を経ることで光路角度の制御に有利とされ、これにより画像キャプチャ装置４１が設置される角度の自由度が増し、二つの第２ミラー３２の反射により、画像キャプチャ装置４１は指紋センサー内のフィルター３０及び第１ミラー３１が占有する空間高度の間に位置することができ、これにより指紋センサーがより薄くされる。

上述の第１実施例から第３実施例中の画像キャプチャ装置４、４０及び４１を比較すると、画像キャプチャ装置４はズームの方式を利用して、それぞれ第１光程１０ズーム及び第２光程１１ズームに対応し、二つの画像を成像し、画像キャプチャ装置４０のビュー深度は、第１光程１０及び第２光程１１の長さの差を包含し、ズームの必要がなく、ただ一つの画像を成像すればよく、画像キャプチャ装置４１は、第３実施例の第１光程１０と第２光程１１の長さが同じで、画像キャプチャ装置４１のビュー深度範囲は、画像キャプチャ装置４０より短く、ズームの必要がなく、これにより、画像キャプチャ装置４１の体積は、画像キャプチャ装置４０より短く、また一つの画像を成像するだけでよい。

図８を参照されたい。図４の実施例中、一種の指紋センサー４００は、その構造が第３実施例と基本的に同じであるが、異なるところは、フィルター３０が選択的に、偏光ビームスプリッターフィルターとされ、第１光程１０の、フィルター３０から画像キャプチャ装置４１の間の光路は、分極回転器３３（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｏｔａｔｏｒ）をとおり、分極方向が変更され、画像キャプチャ装置４１の前方に偏光選択器３４が設置され、第１光源１の発生する光線はＳ波とＰ波の成分を有している必要がある。

さらに説明すると、フィルター３０は、Ｓ波を反射し、Ｐ波を通すものとされ、分極回転器３３は第２ミラー３２上に貼り付けられ、偏光選択器３４は、Ｐ波を通しＳ波を吸収するか、或いは、Ｐ波を通しＳ波を反射するものとされ、画像キャプチャ装置４１に進入する全ての光線は、いずれも、偏光選択器３４を経由し、第１領域２０の第１光程１０はフィルター３０を経由した後に、Ｓ波を反射し、第２領域２１の第２光程１１はフィルター３０をとおった後に、Ｐ波に変わり、第２光程１１は偏光選択器３４を経過した後に透過可能で、第１光程１０は分極回転器３３を経過した後、Ｓ波をＰ波に変えて偏光選択器３４を透過可能とし、これにより、第１領域２０と第２領域２１は画像キャプチャ装置４１において成像しい、画像処理ソフトは取得した第１領域２０と第２領域２１の指紋画像を併合し、一つの完全な指紋画像となす。

さらに説明すると、図９Ａに示されるように、第１光程１０と第２光程１１はＰ波（双頭矢印パターン）の形式で、偏光選択器３４をとおり画像キャプチャ装置４１に進入する。しかし、第１光程１０と第２光程１１が画像キャプチャ装置４１に進入するほか、図９Ｂに示されるように、フィルター３０の反射した画像光線は、一部が反射角度の関係から、第２ミラー３２を経過せずに直接画像キャプチャ装置４１の方向に反射されて、光路が短くなりすぎ、ノイズ画像光線を発生する。ノイズ画像光線は画像キャプチャ装置４１にいたる前にはＳ波（同心円パターン）とされ、これにより、偏光選択器３４により除去され、及び、第１ミラー３１は一部の画像光線を第２ミラー３２へと反射でき、直接画像キャプチャ装置４１において直接成像しないため光路が過長となり、ノイズ画像光線を発生する。この光路はフィルター３０を経過するときに、Ｐ波を現出し、分極回転器３３を経過してＳ波に変えられ、これにより、偏光選択器３４により除去される。こうして、偏光分光及び分極方向の原理により、ノイズ画像光線の干渉を防止し、成像品質をアップできる。

図１０に示されるように、第５実施例において、一種の指紋センサー５００は、構造が第１実施例と基本的に同じであり、異なるところは、第１光源１が、少なくとも一つの第２光源１２及び少なくとも一つの第３光源１３に置き換えられ、第２光源１２は第１領域２０に照射し、第３光源１３は第２領域２１に照射し、第２光源１２及び第３光源１３の色は異なり、本実施例は画像キャプチャ装置４０を選択し、画像キャプチャ装置４０は異なる色の指紋画像を成像する。

フィルター３０は一部の光強度の光線を反射し一部の光強度の光線を通すフィルター、偏光ビームスプリッターフィルター、或いは二色フィルターより選択可能であるが、注意が必要であることは、もしフィルターが二色フィルターとされるならば、第２光源１２は、二色フィルターに反射され得る成分を包含していなければならず、第３光源１３は二色フィルターを通る成分を包含していなければならないことである。

具体的には、第２光源１２及び第３光源１３はそれぞれ緑色光光源、青色光光源を選択でき、フィルター３０には一部の光強度の光線を反射し一部の光強度の光線を通すフィルターが選択され、これにより、第１領域２０と第２領域２１が画像キャプチャ装置４０において成像する指紋画像は、スピーディーに併合処理される。画像処理ソフトは、色により、もともと重畳している第１領域２０及び第２領域２１の指紋画像を分離し、拡縮及び併合を実行し、一つの完全な指紋画像を得る。

図１１を参照されたい。第６実施例において、一種の指紋センサー６００は、その構造が第５実施例と基本的に同じであり、異なるところは、画像キャプチャ装置４１を選択し、フィルター３０から画像キャプチャ装置４１までの第１光程１０が、第２ミラー３２の反射を経て、第１領域２０と第２領域２１の、画像キャプチャ装置４１において成像される指紋画像のサイズが同じで、第２光源１２及び第３光源１３がそれぞれ画像キャプチャ装置４１に、異なる色の指紋画像を成像させることにある。

画像キャプチャ装置４１は、第１領域２０及び第２領域２１の異なる色の指紋画像をキャプチャでき、且つ画像キャプチャ装置４１内で成像される第１領域２０と第２領域２１の画像は重畳しない（図７を参照されたい）。これにより、画像処理ソフトはキャプチャした第１領域２０と第２領域２１の指紋画像を併合して一つの完全な指紋画像を得られ、且つ、異なる色の指紋画像を成像することにより、ノイズ画像光線の干渉を防止できる。

図１２を参照されたい。第７実施例において、指紋センサー７００の生体認識能力を増加するため、指紋センサー７００は、構造は第１実施例から第６実施例のそのうちの一つを選択可能で、レンズ２の上面周囲に、少なくとも一つの第４光源１４が設置され、第４光源１４は手指を照射でき、画像キャプチャ装置４１に録画させるのに供され、血液が手指内で流動する時に反射する光線強度は変化し得て、これにより、画像キャプチャ装置４０は光体積変化信号（PPG)を獲得し、バイタルサインを認識し、これにより現在ある構造下で、第４光源１４を設置することで、生体認識機能を実現でき、指紋センサー７００の認識能力をアップできる。

続いて図１３を参照されたい。第８実施例において、指紋センサー８００の生体認識能力を増加するため、指紋センサー８００は、構造を第１実施例から第６実施例のうちいずれかを選択し、レンズ２の下方に、少なくとも一つの近赤外線光源１５が設置され、手指の静脈中の血液に赤外線の８００から８５０ｎｍ波長領域を反射させ、近赤外線光源１５に手指の静脈を照射させて画像キャプチャ装置４１により録画させ、これにより手指静脈中の血液の変化を観察し、バイタルサインを認識し、これにより、現在ある構造下で、近赤外線光源１５を設置することで、生体認識機能を実現でき、指紋センサー８００の認識能力をアップさせる。

続いて図１４を参照されたい。本発明の第９実施例において、指紋センサー９００は、構造が第４実施例と基本的に同じであり、第１光源１は赤外線光源１６に置換され、赤外線光源１６は、レンズ２の下方に設置され、画像キャプチャ装置は赤外線撮影装置４２とされ、赤外線光源１６からの赤外線はレンズ２内に至った後、同時に全反射され及びレンズ２上面をとおり手指を照射し、レンズ２底面上に指紋画像を発生し、本実施例の赤外線撮影装置４２は手指の画像、指紋パターン及び手指内の組織パターンを成像することができる。

さらに説明すると、図１５を参照されたいが、赤外線光源１６からの赤外線はレンズ２に照射された後に、一部はレンズ２内で全反射され、一部はレンズ２の上面をとおり手指に照射され、手指がレンズ２上面を押圧するとき、画像キャプチャ装置４２はもともとの指紋の峰部分が反射する赤外線のほか、手指に照射された赤外線も成像し得て、これにより、指頭の内部組織、たとえば血管を成像し、このような方法により、手指の全貌を観察することができる。

現在ある技術と比較すると、指紋で押圧される素子として、平面のレンズ２が周知のプリズムに代わり用いており、現在ある技術中のプリズムには屈折面を設置して画像光線を屈折させて、プリズム内部の光線を屈折面で屈折させた後に、さらにプリズム本体より射出させなければならず、そのうち屈折面の大きさは画像の大きさの制限を受け、屈折面の高さは屈折角度の制限を受け、これにより屈折面はプリズムの基本高さを制限する。一方、本発明によると、平面のレンズ２の屈折面は水平の表面及び底面だけで、これにより、レンズ２の厚さはより薄く設計され得る。

本発明は選択的に、レンズ２の底面の一部に対応するフィルター３０及び第１ミラー３１を、既存の技術の単一のミラーの代わりに用いており、既存の技術の単一のミラーは、全体の画像を成像するためにサイズが制限されるが、本発明のフィルター３０及び第１ミラー３１はそれぞれ指紋の一部分を成像するのに用いられるため、これによりサイズを減らせ、さらに説明すると、もしミラーが大きくなると、ある角度に置かれるときに占有する空間は高さが高くなり、ゆえに、フィルター３０及び第１ミラー３１の占有する空間高さは既存の単一ミラーに較べて薄い。

且つ、フィルター３０の特性により、第１ミラー３１の反射光路はフィルター３０による阻止を受けず、これにより、第１領域２０の画像及び第２領域２１の画像は同一の画像キャプチャ装置上で成像され、本発明は光路の反射素子が比較的少なく、及びレンズ２の製造価格は高くなく、指紋センサーの構造を簡易化し且つ製造価格を下げることができる。

本発明の指紋センサーは認識度が高く、且つ上述の構造により、指紋センサーの厚さを６．５ｍｍ以下とする要求を突破するのに有効であり、薄型化された電子製品上への応用に適合する。

総合すると、本発明は特許の要件を満たしており、ここに特許出願をいたす次第です。なお、以上は本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、並びに本発明を限定するものではなく、本発明に提示の精神より逸脱せずに完成されるその他の同等の効果の修飾或いは置換は、いずれも本発明の権利請求範囲内に属する。

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００ 指紋センサー
１ 第１光源
１０ 第１光程
１１ 第２光程
１２ 第２光源
１３ 第３光源
１４ 第４光源
２ レンズ
２０ 第１領域
２１ 第２領域
２２ 特徴領域
３０ フィルター
３１ 第１ミラー
３２ 第２ミラー
３３ 分極回転器
３４ 偏光選択器
４、４０、４１ 画像キャプチャ装置
４２ 赤外線撮影装置

Claims (11)

1. 指紋センサーにおいて、
   レンズであって、上面及び底面が平面とされ、レンズ上に少なくとも一つの第１領域及び第２領域が形成された、上記レンズと、
   フィルターであって、該レンズの底面に設置され、該レンズの第１領域に対応し、該第１領域の指紋画像を反射するのに用いられる、上記フィルターと、
   第１ミラーであって、該レンズの底面に設置され、該レンズの第２領域に対応し、該第２領域の指紋画像を反射するのに用いられる、上記第１ミラーと、
   画像キャプチャ装置であって、該フィルターと該第１ミラーが反射した該第１領域と該第２領域の指紋画像を受け取り、該フィルターは該第１ミラーから該画像キャプチャ装置にいたる光路の間に設置され、該第１領域の指紋画像は、該フィルターに反射されて該画像キャプチャ装置に至り、該第２領域の指紋画像は該第１ミラーに反射されてから該フィルターを通った後に、該画像キャプチャ装置に受け取られる、上記画像キャプチャ装置と、
   少なくとも一つの第１光源であって、該画像キャプチャ装置が指紋画像を受け取るときに必要な光線を提供する、上記少なくとも一つの第１光源と、
   を包含することを特徴とする、指紋センサー。
2. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、該フィルターから該画像キャプチャ装置にいたる光路は少なくとも一つの第２ミラーによる反射を経過することを特徴とする、指紋センサー。
3. 請求項２記載の指紋センサーにおいて、該フィルターは偏光ビームスプリッターフィルターとされ、上述の画像キャプチャ装置の前方に、偏光選択器が設置され、該第１領域から該画像キャプチャ装置までの光路は第１光程とされ、該第１光程の、該フィルターから該画像キャプチャ装置にいたる光路は分極回転器を通ることを特徴とする、指紋センサー。
4. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、該フィルターは偏光ビームスプリッターフィルター或いは二色フィルター、或いは、一部の光強度の光線を反射し一部の光強度の光線を通すフィルターとされることを特徴とする、指紋センサー。
5. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、該画像キャプチャ装置は、ズーム画像キャプチャ装置或いはオートフォーカス画像キャプチャ装置とされることを特徴とする、指紋センサー。
6. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、該第１光源は少なくとも一つの第２光源及び少なくとも一つの第３光源へと置き換えられ、該第２光源が該第１領域を照射し、該第３光源が該第２領域を照射し、該第２光源及び該第３光源の色は異なるものとされることを特徴とする、指紋センサー。
7. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、上述の第１光源は赤外線光源へと置き換えられ、該赤外線光源は該レンズの下方に設置され、該画像キャプチャ装置は赤外線撮影装置とされることを特徴とする、指紋センサー。
8. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、上述のレンズの上面周囲に少なくとも一つの第４光源が設置されることを特徴とする、指紋センサー。
9. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、上述のレンズの下方に少なくとも一つの近赤外線光源が設置されることを特徴とする、指紋センサー。
10. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、上述の第１光源は該レンズの側辺に設置され、その光線は該レンズの側面より該レンズに進入することを特徴とする、指紋センサー。
11. 請求項１記載の指紋センサーにおいて、上述の第１領域の指紋画像と上述の第２領域の指紋画像は同じ特徴領域を具えたことを特徴とする、指紋センサー。

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