TW201727536A - 反射式指紋辨識系統 - Google Patents

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Abstract

本發明為反射式指紋辨識系統，其包括：一透光層；一光感測器；以及至少二光源，每一個光源可以輪流點亮、發射不同頻譜的光線、或是發射不同亮度的光線。藉本發明之實施，指紋辨識系統之製造不須複雜製程或製造設備，實施成本低廉；可節省使用空間，大幅提高應用範圍；在固定大小之光感測器下保有相同資訊量，以增加特徵點判別，而可以降低誤判率。

Description

反射式指紋辨識系統
本發明係關於一種指紋辨識系統，特別是關於一種反射式指紋辨識系統。
如第1圖所示，一般最常見的習知之指紋辨識系統400，係利用一稜鏡410，於手指800接觸之外的一面以光源420進行打光，另一面以接收結構430進行收光並成像，此種系統不但需使用的空間龐大，進行指紋辨識也較為困難。
其原因在於，所使用之光源有一發散角，因此光投射至指紋時產生全反射，再彈至光接收器之角度不盡相同，並與玻璃厚度相關，會產生一不同之放大倍率，產生固定大小之光接收器所取之影像資訊不足，無法取得足夠特徵點來進行指紋辨識。
另一方面，現階段於可攜式裝置，例如智慧型手機或筆記型電腦等，螢幕上亦須加上足夠厚度之玻璃進行保護，可預留給指紋辨識系統之空間並不足夠。
有鑒於上述習知指紋辨識系統之缺陷，與使用量龐大的攜帶式裝置逐漸需要具備指紋辨識系統之市場需求，以及為 了符合不同厚度之玻璃與是否填充膠體於玻璃或光感測器間，並在固定大小之光感測器下保有相同資訊量，以增加特徵點判別，而可以降低誤判率等目標，開發設計出一種具有高對比度、高對應性的反射式指紋辨識系統，便能夠有效改善目前微型化反射式指紋辨識系統之缺點，而能具有高產業應用性與進步性。
本發明為反射式指紋辨識系統，其包括：一透光層；一光感測器；以及至少二光源，每一個光源可以輪流點亮、發射不同頻譜的光線、或是發射不同亮度的光線。藉本發明之實施，指紋辨識系統之製造不須複雜製程或製造設備，實施成本低廉；可節省使用空間，大幅提高應用範圍；在固定大小之光感測器下保有相同資訊量，以增加特徵點判別，而可以降低誤判率。
本發明係提供一種用以感測或辨識一指紋的反射式指紋辨識系統，其包括有：一透光層，其為透光材質所形成，一待測手指之指紋係接觸該透光層之第一表面；一光感測器，與該透光層之第二表面相鄰設置且不相接觸，其中第二表面係為第一表面之相對面；以及至少二光源，鄰近第二表面設置，光源發出的光線並穿透透光層且照射指紋。
藉由本發明之實施，至少可以達到下列進步功效：
一、不須複雜製程或製造設備，實施成本低廉。
二、大幅節省使用空間，提高應用範圍。
三、在固定大小之光感測器下保有相同資訊量，以增加特徵點判別，而可以降低誤判率。
為使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
100‧‧‧反射式指紋辨識系統
10‧‧‧透光層
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
20‧‧‧光感測器
30‧‧‧光源
50‧‧‧擋板
800‧‧‧手指
810‧‧‧指紋
820‧‧‧指紋影像
第1圖係為習知之一種反射式指紋辨識系統之組成結構示意圖。
第2A圖係為本發明實施例之一種反射式指紋辨識系統之剖視示意圖。
第2B圖係為第2A圖實施例之上視示意圖。
第3A圖係為第2A圖實施例中點亮一光源的反射式指紋辨識系統之剖視示意圖。
第3B圖係為第3A圖實施例之上視示意圖。
第3C圖係為第3A圖實施例所讀取的指紋圖像之示意圖。
第4A圖係為第2A圖實施例中點亮另一光源的反射式指紋辨識系統之剖視示意圖。
第4B圖係為第4A圖實施例之上視示意圖。
第4C圖係為第4A圖實施例所讀取的指紋圖像之示意圖。
第5圖係為本發明實施例之一種將第3C圖的指紋圖像及第4C圖的指紋圖像結合之示意圖。
第6A圖係為本發明實施例之一種具有4個光源的反射式指紋辨識系統之剖視示意圖。
第6B圖係為第6A圖實施例依序點亮一光源的時序圖及反射式指紋辨識系統所讀取的指紋圖像。
第6C圖係為本發明實施例之一種將第6B圖的指紋圖像結合之示意圖。
第7A圖係為本發明實施例之一種一光源發射一頻譜及反射式指紋辨識系統所讀取的指紋圖像之示意圖。
第7B圖係為本發明實施例之一種另一光源發射另一頻譜及反射式指紋辨識系統所讀取的指紋圖像之示意圖。
第7C圖係為本發明實施例之一種第7A圖實施例及第7B圖實施例的指紋圖像混合之示意圖。
第8圖係為本發明實施例之一種將第7C圖實施例之混合的指紋圖像依據光源發射之頻譜進行處理及結合成正確的指紋圖像之示意圖。
第9圖係為本發明實施例之一種改變第6A圖實施例中光源發光的時序之時序圖。
第10圖係為本發明實施例之一種具有擋板的反射式指紋辨識系統之剖視示意圖。
第11A圖係為本發明實施例之一種指紋圖像修正放大率之示意圖。
第11B圖係為本發明實施例之另一種指紋圖像修正放大率之示意圖。
第12圖係為本發明實施例之一種結合第11A圖實施例及第11B圖實施例之指紋圖像的示意圖。
請參考如第2A圖及第2B圖所示，為實施例之一種用以感測或辨識一指紋的反射式指紋辨識系統100，其包括：一透光層10；一光感測器20；以及至少二光源30。
如第2A圖及第2B圖所示，透光層10，為諸如玻璃等透光材質所形成，待測或待辨識之手指800的指紋810係接觸或停放於透光層10的第一表面11。
如第2A圖及第2B圖所示，光感測器20係與透光層10之第二表面12相鄰且不相接觸的設置，其中透光層10之第二表面12係為第一表面11之相對面。
所述之光感測器20可以為一個或一個以上的CMOS或CCD光學感測晶片(optical sensor chip)所形成。
同樣如第2A圖及第2B圖所示，至少二光源30，設置於鄰近透光層10的第二表面12，光源30所發出的光線並穿透透光層10且照射手指800之指紋810。
其中任一光源30係可以為至少一發光二極體(LED)或至少一雷射二極體(LD)所形成。
如第3A圖至第4C圖所示，為了改善因為放大率造成之資訊量不夠的問題，光源30係為兩個或兩個以上，而且每一個光源30係以時間多工(time multiplexing)的方式輪流點亮，並可以經由光感測器20讀取每個光源30所產生之不同角度的指紋影像820。
如第3A圖及第3B圖所示，係點亮反射式指紋辨識系統100之一個光源30，並在照射指紋810後反射至光感測器20， 由光感測器20讀取到如第3C圖所示的指紋影像820。
而如第4A圖及第4B圖所示，則係點亮反射式指紋辨識系統100之另一個光源30，並在照射指紋810後反射至光感測器20，由光感測器20讀取到如第4C圖所示的不同角度之指紋影像820。
接著，如第5圖所示，再由光感測器20本身，或經由可以連接到光感測器20的一個外部處理單元(圖未示)，將如第3C圖及第4C圖所示的角度不相同之指紋影像820相結合，而產生出一個完整的指紋影像820。
接下來請參考如第6A圖至第6C圖所示，則為使用4個光源30的實施例。
如第6B圖所示，4個光源30(光源A、光源B、光源C、光源D)以時間1、時間2、時間3、時間4的時序，依序點亮，並產生相對應的4個指紋影像820。
而如第6C圖所示，則將4個指紋影像820相結合後，產生完整的指紋影像820供辨識或處理。
如第7A圖至第7C圖所示，反射式指紋辨識系統100亦可以使用空間頻譜多工(spatial frequency multiplexing)的方式進行產生完整的指紋影像820。
如第7A圖及第7B圖所示，反射式指紋辨識系統100的至少二光源30，係同時點亮但發射出不同頻譜的光線照射至手指800之指紋810，並分別產生指紋影像820。
如第7C圖所示，為將第7A圖及第7B圖之指紋影像820加以結合，且於結合指紋影像820時，須將重疊在一起的 兩個指紋影像820資訊分開，僅須讓光感測器20的每一畫素擁有對應於使用光源30的波長之濾波器(color filter on the pixel)，即可根據其響應進行濾波而得到對應於光源30的指紋影像820資訊。
接著，如第8圖所示，結合每一個光源30照射指紋810產生的指紋影像820後，便成為完整且正確的指紋資訊或指紋影像820。
再者，依照相同的原理，反射式指紋辨識系統100的至少二光源30亦可使用色彩相同但是亮度不同之光源30，亦即任一光源30與其他的光源30所發出的光線顏色相同，但是亮度不同，此時每一光源30照射指紋810產生的指紋影像820仍具有差異，將其分別濾波再全部結合後，亦可以成為完整且正確的指紋資訊或指紋影像820。
如第9圖所示，則為一種可以節省辨識時間的4個光源30之反射式指紋辨識系統100的實施例，實施例中僅時間1及時間2等兩個時序。但是每個時序中依序點亮2個光源30，並產生相對應的2個指紋影像820再加以結合，最後再將兩個時序所產生的指紋影像820結合，便成為4個光源30之反射式指紋辨識系統100之完整且正確的指紋資訊或指紋影像820。
所述之各實施方式中，光源30之封裝型式可以採用盡量能夠使光源30的發散角越小越好(發出的光線越準直)，若使用光源為LED，則使用砲彈型封裝型式之LED能有較好之效果，以減少在不同區域上放大率不同之問題。
另外，如第10圖所示，由於光源30正上方所直接打出的光(沒產生全反射的部份之光線)，會打到手指800再反射入 光感測器20而產生雜訊，因此反射式指紋辨識系統100可以於任一光源30正上方加上一擋板50，擋板50係不透光且係位於光源30與透光層10之間。
又如第11A圖及第11B圖所示，由於光源30會有一特定的發散角，因此，兩個光源30由左右對打的情況，則會發生指紋影像820不同放大率之問題，此時，可以使用影像處理方式將其分別修正回原型加以留存，而將具有型變的部分濾除。
如第12圖所示，接著就能將兩指紋影像820都修正回無型變之情形進行結合，並還原成為完整且正確的指紋資訊或指紋影像820。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
100‧‧‧反射式指紋辨識系統
10‧‧‧透光層
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
20‧‧‧光感測器
30‧‧‧光源
800‧‧‧手指
810‧‧‧指紋

Claims (9)

  1. 一種用以感測或辨識一指紋的反射式指紋辨識系統100，其包括有：一透光層10，其為透光材質所形成，待辨識之一手指800的一指紋810係接觸或停放於該透光層10之一第一表面11；一光感測器20，與該透光層10之一第二表面12相鄰設置且不相接觸，其中該第二表面12係為該第一表面11之相對面；以及至少二光源30，鄰近該第二表面12設置，該光源發出的光線並穿透該透光層10且照射該指紋810。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之反射式指紋辨識系統，其中任一該光源30係為至少一發光二極體(LED)或至少一雷射二極體(LD)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之反射式指紋辨識系統，其中該些光源30係輪流點亮。
  4. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之反射式指紋辨識系統，其中該些光源30係各自發出不同頻譜之光線。
  5. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之反射式指紋辨識系統，其中該些光源30係各自發出不同亮度之光線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之反射式指紋辨識系統，其中該光感測器20係連接至一處理單元40。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之反射式指紋辨識系統，其進一步具有至少二檔板50，每一該檔板50係不透光且位於一該光源30與該透光層10之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之反射式指紋辨識系統，其中任一該透光層10係為玻璃所形成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之反射式指紋辨識系統，其中任一該光源30係為砲彈型封裝型式之LED。
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