TW202032409A - 指紋影像感測方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種指紋影像感測方法，其係利用準直光源產生的至少一維準直之感應光線進入導光板，再根據一指紋感測範圍將感應光線放大至一比例，以感測指紋產生準直的指紋訊號；在導光板內根據該比例縮小指紋訊號後，再將縮小且沒有反相的指紋訊號由導光板底面離開，然後再經由還原指紋訊號，即可進行指紋辨識，以取得指紋影像。本發明藉由上述之手段，可以有效實現指紋辨識之目的者。

Description

指紋影像感測方法

本發明係有關一種影像感測技術，特別是關於一種利用準直光源進行感測辨識之指紋影像感測方法。

影像辨識應用甚廣，應用在生物特徵識別技術上更是貼近生活，尤其是指紋辨識，其係利用人體手指上獨有的指紋訊息進行個人身份的辨識，進而達到控制電子設備之目的，且因指紋辨識在安全性和方便性方面的優點而受到廣泛的應用；目前最常見的就是具有指紋辨識功能的智慧型手機，以利用指紋進行加、解鎖。

一般光學指紋辨識技術主要利用光源所發出的入射光至導光板內，使投射至手指產生之指紋訊號經光學路徑投射至感光元件，由於指紋的波峰會反射光線，波谷會吸收光線，因此，反射形成之指紋訊號會形成明暗對比條紋，使感光元件達到指紋辨識的作用。當然，指紋辨識不僅僅只限於此，以此精神為基礎各自發展出各種不同的指紋影像感測技術。

美國專利US 2017/0255813即提出一種具有導光板的影像感測，其揭示之影像感測系統係使用有體積全像光柵（VHG）。如第1圖所示，經拇指指紋406反射後之多個光波404在距離導光板408表面的一間隔距離d內可以被捕獲，光波404從體積全像光柵402衍射，再經過導光板408內傳遞，逐漸收斂、反相，然後由導光板408的側邊離開而傳送到影像感測器410上，影像感測器410感測到的結果影像403最後會傳送到影像處理電路及軟體412進行影指紋辨識處理。

承上，本發明亦提出一種指紋影像感測方法，來有效達到指紋影像感測及辨識之作用。

本發明之主要目的係在提供一種指紋影像感測方法，其係利用放大的至少一維準直之感應光線感測指紋，以產生準直的指紋訊號，再將縮小且沒有反相的指紋訊號由導光板底面離開，進而達到最佳化的指紋辨識之功效者。

本發明之另一目的係在提供一種指紋影像感測方法，其係可感測導光板上的全部或局部區域，感測範圍可大可小，故可供設計者更廣泛的選擇彈性，並滿足使用者的使用彈性。

為達到上述目的，本發明之指紋影像感測方法係包括下列步驟：提供一準直光源，使其產生感應光線進入一導光板；根據一指紋感應範圍，在導光板內將感應光線放大至一比例後，使感應光線對應一待辨識指紋，以產生一指紋訊號；然後在導光板內根據該比例縮小指紋訊號後，從導光板底面離開。

上述之指紋訊號接續會再經由還原指紋訊號步驟後，對還原後的指紋訊號進行指紋影像辨識處理，以取得最終的指紋影像。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容及其所達成的功效。

本發明利用準直光源產生的至少一維準直之感應光線進入導光板中，以感測導光板上的待辨識指紋，使得到的指紋訊號可以藉由導光板中的光學路徑，有效的自導光板底部傳遞出去，以供後續進行指紋訊號的還原與辨識。

第2圖為本發明進行影像感測之第一實施例的流程圖，如圖所示，本發明之指紋影像感測方法係包括有下列各步驟：首先，如步驟S10所示，提供一準直光源，可以選自一維準直光源或是二維準直光源，準直光源係產生一至少一維準直之感應光線進入一導光板，且導光板之表面更設有至少一指紋感測區域，指紋感測區域係為此導光板之表面的全部區域或局部區域，以供放置待辨識指紋；續如步驟S11所示，根據指紋感測區域提供之指紋感應範圍，在導光板內放大感應光線，例如，利用導光板內的光學元件，使感應光線因此光學元件之特性而變大；如步驟S12所示，感應光線對應導光板上之指紋感測區域內的待辨識指紋，感應光線照射待辨識指紋後反射產生一指紋訊號；指紋訊號繼續在導光板中行進，再如步驟S13所示，在導光板內縮小指紋訊號後，從導光板底面離開導光板。

當指紋訊號自導光板底面離開之後，如步驟S14所示，將指紋訊號還原放大成原本規格；最後如步驟S15所示，對還原後的指紋訊號進行指紋影像辨識處理，以取得指紋影像。

第3圖為本發明進行影像感測之第二實施例的流程圖，如圖所示，本發明之指紋影像感測方法係包括有下列各步驟：首先，如步驟S20所示，提供一一維準直光源，其係產生一維準直的感應光線進入一導光板，此準直的維度即為進入導光板後的平均傳遞方向，導光板之表面設有至少一指紋感測區域，且指紋感測區域可為此導光板之表面的全部區域或局部區域；接著如步驟S21所示，於導光板內，在準直的維度上，利用反射放大感應光線，例如利用反射鏡之光學特性，使反射之感應光線的截面積變大而放大，此時放大和準直係在相同維度上；再如步驟S22所示，感應光線對應導光板上之指紋感測區域內的待辨識指紋，感應光線會經由待辨識指紋反射後產生一指紋訊號；產生之指紋訊號會繼續在導光板中行進，再如步驟S23所示，在準直的維度上，利用反射縮小指紋訊號，例如利用反射鏡之光學特性，使反射之感應光線的截面積變小而縮小，縮小後的指紋訊號係從導光板底面離開導光板，其中前述之縮小與放大係在相同維度。當指紋訊號自導光板底面離開之後，如步驟S24所示，將指紋訊號還原放大成原本規格；最後如步驟S25所示，對還原後的指紋訊號進行指紋影像辨識處理，以取得指紋影像。

第4圖為本發明進行影像感測之第三實施例的流程圖，如圖所示，本發明之指紋影像感測方法係包括有下列各步驟：首先，如步驟S30所示，提供一準直光源，其係可以選自一維準直光源或是二維準直光源，準直光源係產生一至少一維準直之感應光線進入一導光板，且導光板之表面更設有至少一指紋感測區域，指紋感測區域係可為此導光板之表面的全部區域或局部區域，以供放置待辨識指紋；如步驟S31所示，根據指紋感測區域提供的指紋感應範圍，在導光板內依將感應光線放大至一比例；再如步驟S32所示，放大後之感應光線對應導光板上之指紋感測區域內的待辨識指紋，使感應光線照射待辨識指紋後經反射產生一指紋訊號；產生之指紋訊號會繼續在導光板中行進，再如步驟S33所示，在導光板內根據該比例縮小指紋訊號後，例如，可以再利用導光板表面上之指紋感測區域的面積以及感應光線的截面積之比例，產生縮小的指紋訊號，然後從導光板底面離開導光板。當縮小後的指紋訊號自導光板底面離開之後，即如步驟S34所示，將指紋訊號還原放大成原本規格；最後如步驟S35所示，對還原後的指紋訊號進行指紋影像辨識處理，以取得對應之指紋影像。

第5圖為本發明進行影像感測之第四實施例的流程圖，如圖所示，本發明之指紋影像感測方法包括有下列各步驟：首先，如步驟S40所示，提供一準直光源，其係可以選自一維或二維準直光源，準直光源係產生一至少一維準直之感應光線進入一導光板，且導光板之表面更設有至少一指紋感測區域，指紋感測區域係可為導光板表面的全部區域或局部區域，以供放置待辨識指紋；如步驟S41所示，在導光板內根據一比例連續反射方大感應光線，且該放大的比例係與指紋感測區域之面積、反射之角度及導光板之厚度有關；再如步驟S42所示，感應光線對應照射在導光板上之指紋感測區域內的待辨識指紋上，經待辨識指紋反射後產生一指紋訊號；隨後此指紋訊號會繼續在導光板中行進，再如步驟S43所示，根據該比例，在導光板內連續反射縮小，產生至少一維準直的指紋訊號後，從導光板底面離開導光板。當指紋訊號自導光板底面離開之後，如步驟S44所示，將指紋訊號還原放大成原本規格；最後如步驟S45所示，對還原後的指紋訊號進行指紋影像辨識處理，以取得對應之指紋影像。

其中，本發明之準直可能為一維準直或二維準直，而一維準直的維度，即為指紋訊號在導光板中的平均傳遞方向。感應光線或指紋訊號前進方向的準直偏差容許範圍大約在±0.25~±0.5度之間，徑向方向則未有特限定（大約為±10度左右）。

在說明完本發明之指紋影像感測方法的各種實施態樣之後，接續說明本發明具體應用的指紋影像感測裝置，如第6圖所示，一指紋影像感測裝置10係包括有：一導光板12，其表面係設有至少一指紋感測區域121，在此係以一個指紋感測區域為例，且指紋感測區域121係可為導光板12之表面的全部區域或局部區域，以供放置一待辨識指紋20；在導光板12之入光端122設有一第一反射鏡123，且在導光板12之出光端124則設有一第二反射鏡125。一準直光源14係設置面對導光板12之入光端122底面，使準直光源14可以朝向導光板12的底面，以產生一至少一維準直的感應光線，準直光源14可為一維準直光源或二維準直光源，例如雷射（Laser）或垂直共振腔面射雷射（VCSEL）等等。當準直光源14產生一感應光線時，感應光線會自入光端122進入導光板12，經第一反射鏡123反射放大後入射到位於指紋感測區域121上的待辨識指紋20，經待辨識指紋20反射後產生一指紋訊號，指紋訊號繼續在導光板12中往出光端124方向行進，再經第二反射鏡125反射縮小，縮小後的指紋訊號則依光學路徑從導光板12之底面離開導光板12。在導光板12之出光端124下方更設有一還原反射鏡16，從導光板12底面離開之指紋訊號會行進至還原反射鏡16，並利用還原反射鏡16還原指紋訊號。另有一影像感測器18係設置在導光板12底面且對應還原反射鏡16之位置，以接收已還原之指紋訊號，並對指紋訊號進行指紋影像辨識處理，以獲得指紋影像。其中，第一反射鏡123、第二反射鏡125及還原反射鏡16對應導光板12底面的角度係取決於指紋感測區域121之面積和準直光源14之截面積的比例。

具體而言，在實際案例的指紋影像感測裝置10中，準直光源14之截面積為1 mm * 1 mm，指紋感測區域121之指紋擷取面積為10 mm * 10 mm，影像感測器18擷取影像範圍為6 mm * 4 mm（放棄較外側的指紋訊號），第一反射鏡123、第二反射鏡125及還原反射鏡16和導光板12正面的夾角為40度（大約放大或縮小10倍），以及導光板12側邊的厚度為1 mm，此些範圍僅為本發明之具體案例，當不能以此為限，仍要視實際需求而定。

綜上所述，本發明提出之指紋影像感測方法，其係利用放大的準直光源進行指紋感測，以產生準直的指紋訊號，再將縮小後的指紋訊號由導光板底部離開，以提供後續還原辨識，進而達到最佳化的指紋辨識效果。因此，本發明利用縮小且沒有反相的指紋訊號從導光板的底面離開，此技術特徵與前述之專利前案完全不同，再加上本發明可以感測導光板上的全部或局部區域，感測範圍可大可小，故可供設計者更廣泛的設計選擇彈性，並可滿足使用者的使用彈性。

再者，若入光端122之第一反射鏡123與導光板12底面夾角呈78度，反射放大會接近5倍，連續兩次反射放大可達到25倍，如此可以大幅縮減光源所需的空間。出光端124之第二反射鏡125相對於入光端122採取對稱設計，可將指紋訊號所佔的空間縮減成為1/25後離開導光版12。縮小後的指紋訊號透過和出光端124之第二反射鏡125對稱之還原反射鏡16，在影像感測器18的接收面上還原成原來大小的指紋訊號。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術者能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10:指紋影像感測裝置 12:導光板 121:指紋感測區域 122:入光端 123:第一反射鏡 124:出光端 125:第二反射鏡 14:準直光源 16:還原反射鏡 18:影像感測器 S10~S15:步驟 S20~S25:步驟 S30~S35:步驟 S40~S45:步驟 402:體積全像光柵 404:光波 403:結果影像 406:拇指指紋 408:導光板 410:影像感測器 412:影像處理電路及軟體 d:間隔距離

第1圖為美國專利前案揭示之影像感測系統示意圖。 第2圖為本發明進行影像感測之第一實施例的流程圖。 第3圖為本發明進行影像感測之第二實施例的流程圖。 第4圖為本發明進行影像感測之第三實施例的流程圖。 第5圖為本發明進行影像感測之第四實施例的流程圖。 第6圖為本發明應用之指紋影像感測裝置的結構示意圖。

S30~S35:步驟

Claims (6)

1. 一種指紋影像感測方法，其係包括： 提供一準直光源，其係產生至少一維準直的感應光線進入一導光板； 根據一指紋感應範圍，在該導光板內將該感應光線放大至一比例； 該感應光線對應一待辨識指紋，產生一指紋訊號；以及 在該導光板內根據該比例縮小該指紋訊號後，從該導光板底面離開該導光板。
2. 如請求項1所述之指紋影像感測方法，更包括：還原該指紋訊號。
3. 如請求項2所述之指紋影像感測方法，更包括：對還原後的該指紋訊號進行影像辨識處理，以取得一指紋影像。
4. 如請求項1所述之指紋影像感測方法，其中該準直光源係為一維準直光源或二維準直光源。
5. 如請求項1所述之指紋影像感測方法，其中該導光板之表面更設有至少一指紋感測區域，以提供該指紋感應範圍。
6. 如請求項5所述之指紋影像感測方法，其中該指紋感測區域係為該導光板之該表面的全部區域或局部區域。

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