TWI382350B - Optical Fingerprint Identification System - Google Patents

Description

光學指紋辨識系統

本發明是有關於一種指紋辨識系統，特別是指一種利用光學辨識指紋的光學指紋辨識系統。

參閱圖1，一種光學指紋辨識系統1，包含有一取像裝置11，及由上而下依序設置在該取像裝置11上方的一壓板12與一光擴散板13。該壓板12具有供手指A按壓的一板面121。該光擴散板13是導引入射光形成面光源投向該壓板12，並具有供反射光通過的一透孔131。當面光源由該光擴板13投射至手指A後，會反射至下方的取像裝置11，由於指紋的波峰會反射光線，波谷會吸收光線，因此，反射光會形成明暗對比條紋，使該取像裝置11達到指紋辨識的效果。

惟，該透孔131的設置，會使該光擴散板13減少一塊發光區域，導致該手指A中間部位的亮度不足，而沒有指紋影像，嚴重影響指紋辨識率。

參閱圖2，改善前述缺失，美國專利第5177802號案的光學指紋辨識系統2，主要包含有一取像裝置21、設置在該取像裝置21上方的一導光板、及設置在該導光板22二側的二發光元件23，當該等發光元件23發光時，該導光板22可以依據全反射原理，導引入射光投射至手指B，再反射至該取像裝置21，達到指紋辨識的效果。

惟，由於該導光板22是依據全反射原理導引入射光行進，因此，在組裝的過程中，必須精確調整該等發光元件23與該導光板22的入射角度，才能有效導引入射光投射至該手指B的各個部位，不但在組裝上較困難，且組裝成本較高，相當不符合經濟效益。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以提升辨識率，並簡化組裝程序的光學指紋辨識系統，於是，本發明的光學指紋辨識系統包含至少一發光元件、一可透光的壓板，及一取像裝置。該壓板是供手指按壓，並具有形成在一表面且導引入射光分散於該壓板的數微結構。該取像裝置是截取作用於手指的光線，進行手指指紋的辨識。

本發明的功效是能以該等微結構使入射光均佈於該壓板，增加集中於手指的光亮度，進而有效提升辨識率。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3，本發明光學指紋辨識系統的一第一較佳實施例包含二發光元件3、一可透光的壓板4，及一取像裝置5。

該等發光元件3分別為一發光二極體(LED)。

該壓板4在本較佳實施例為一光學塑膠或是半透明之聚 光型擴散膜，是位於該等發光元件3上方，並具有供手指C按壓的一第一板面41、背向於該第一板面41的一第二板面42，及形成在該第二板面42的數微結構43。該等微結構43可以是凸部、凹部及此等之一組合，且造型可以是V型、梯型、半圓型、網點及此等之一組合。在本較佳實施例中，該等微結構43為概呈半圓型的凸肋(利用MNTECH micro lens diffuser)。

該取像裝置5是位於壓板4下方，且用於進行手指指紋的辨識。

由於該等微結構43具有粗糙的表面性質，會改變光的折射路徑，及產生散射的現象，因此，當該等發光元件3產生通過該壓板4的入射光時，該等微結構43會導引入射光均勻的散佈在該壓板4，使該壓板4全區域，尤其是相對手指C的區域，都能具有足夠的亮度。

藉此，反射光會由手指C反射，且入射至該取像裝置5，由於指紋的波峰會反射光線，波谷會吸收光線，因此，反射光會形成明暗對比條紋，使該取像裝置5達到指紋辨識的效果。

值得一提的是，該等微結構43的深度、折射面夾角的變化，及配置的疏、密變化，都會改變光折射的效果，而能依據實際需求，對該等微結構43做適當的配置，以獲得最佳的亮度及光輝度。

參閱圖4、圖5，是本發明一第二較佳實施例與一第三較 佳實施例，其與該第一較佳實施例大致相同，不同處在於：該等微結構43也可以如圖4所示形成在該壓板4的第一板面41，或如圖5所示形成在該壓板4的第一板面41與第二板面42。

藉此，同樣可以利用該等微結構43導引入射光均勻的散佈在該壓板4，使該壓板4全區域，尤其是相對手指C的區域，都能具有足夠的亮度，進而提升辨識率。

參閱圖6，是本發明一第四較佳實施例，其與該第一較佳實施例大致相同，不同處在於：本發明的光學指紋辨識系統更包含有一光擴散板6。

該光擴散板6在本較實施例為一板片狀且可透光的壓克力板，是位於該壓板4與該等發光元件3間，並具有相對該壓板與該取像裝置5的一開口61，及形成在一表面的數微結構62。該等微結構62同樣可以是凸部、凹部及此等之一組合，且造型可以是V型、梯型、半圓型、網點及此等之一組合。在本較佳實施例中，該等微結構62為概呈半圓型的凸肋。

當該等發光元件3相對該光擴散板6發光時，該光擴散板6除了可以轉換入射光為面光源，且該等微結構62會第一次改變光的折射路徑，及產生第一次的散射現象，而能導引入射光均勻的散佈在該壓板4，此時，該壓板4的微結構43，會第二次改變光的折射路徑，及產生第二次的散射現象，加強入射光的均佈效果，使該壓板4全區域，尤其是相對該開口61的 區域，都能具有足夠的亮度。藉此，大幅提升辨識效果。

參閱圖7，是本發明一第五較佳實施例，其與該第四較佳實施例大致相同，不同處在於：該等微結構43也可以形成在該壓板4的第一板面。

參閱圖8，是本發明一第六較佳實施，其與該第一較佳實施例大致相同，不同處在於：本發明的光學指紋辨識系統是以一發光元件7取代前述較佳實施例的發光元件3。

該發光元件7是設置在該壓板4上方，而位手指C上方或一側，可以產生由上向下或由側向穿透手指的非可見光(如近紅外光)。前述非可見光的波長範圍界於680nm~940nm。

當該發光元件7產生穿透手指C的非可見光時(指紋波穿透而波谷吸收)，該等微結構43同樣會改變指紋波峰光的折射路徑，及產生散射現象，而能導引非可見光由該壓板4均勻的散射，使位於該壓板4下方的取像裝置5，可以有效的截取明暗對比條紋，達到指紋辨識的效果。

據上所述可知，本發明之光學指紋辨識系統具有下列優點及功效：

1、本發明可以利用該等微結構43、62的設置，使入射光均佈於該壓板4，增加集中於手指的光亮度，進而有效提升辨識率，使本發明在使用時更具有實用性。

2、依據前述，本發明只需設定該等微結構43、62的深度、折射面夾角的變化，及配置時的疏、密變化，就可以達到提升 辨識率的目的，因此，並不需要限制該等發光元件3的安裝位置及角度，所以，可以簡化組裝程序、降低成本，及提升安裝時的方便性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧發光元件

4‧‧‧壓板

41‧‧‧第一板面

42‧‧‧第二板面

43‧‧‧微結構

5‧‧‧取像裝置

6‧‧‧光擴散板

61‧‧‧開口

62‧‧‧微結構

7‧‧‧發光元件

C‧‧‧手指

圖1是一剖視圖，說明一種光學指紋辨識系統；圖2是一剖視圖，說明美國專利第5177802號案；圖3是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第一較佳實施例；圖4是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第二較佳實施例；圖5是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第三較佳實施例；圖6是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第四較佳實施例；圖7是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第五較佳實施例；及圖8是一剖視圖，說明本發明一光學指紋辨識系統的一第六較佳實施例。

3‧‧‧發光元件

4‧‧‧壓板

41‧‧‧第一板面

42‧‧‧第二板面

43‧‧‧微結構

5‧‧‧取像裝置

C‧‧‧手指

Claims (8)

1. 一種光學指紋辨識系統，包含至少一發光元件，產生入射光；一可透光的壓板，是供手指按壓，並具有形成在一表面且導引入射光分散於該壓板的數微結構，該等微結構是形成在該壓板面向手指的一板面；及一取像裝置，是截取作用於手指的反射光，進行手指指紋的辨識；其中，該發光元件是設置該壓板下方。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之光學指紋辨識系統，更包含有至少一光擴散板，該光擴散板是設置在該取像裝置與該壓板間，並具有相對該壓板與該取像裝置且供反射光通過的一開口，及形成在一表面且導引入射光分散於該壓板的數微結構。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之光學指紋辨識系統，其中，該光擴散板是依據全反射原理傳導入射光，且環繞一軸線而界定有該開口，並具有鄰接該壓板的一第一端緣，及導引入射光進入的一第二端緣。
4. 一種光學指紋辨識系統，包含至少一發光元件，產生入射光；一可透光的壓板，是供手指按壓，並具有形成在一表面且導引入射光分散於該壓板的數微結構，該等微結構是形成 在該壓板面向取像裝置的一板面；及一取像裝置，是截取作用於手指的反射光，進行手指指紋的辨識；其中，該發光元件是設置該壓板下方。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之光學指紋辨識系統，更包含有至少一光擴散板，該光擴散板是設置在該取像裝置與該壓板間，並具有相對該壓板與該取像裝置且供反射光通過的一開口，及形成在一表面且導引入射光分散於該壓板的數微結構。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之光學指紋辨識系統，其中，該光擴散板是依據全反射原理傳導入射光，且環繞一軸線而界定有該開口，並具有鄰接該壓板的一第一端緣，及導引入射光進入的一第二端緣。
7. 一種光學指紋辨識系統，包含至少一發光元件，產生入射光；一可透光的壓板，是供手指按壓，並具有形成在一表面且導引入射光分散於該壓板的數微結構，該等微結構是形成在該壓板面向手指的一板面；及一取像裝置，是截取作用於手指的反射光，進行手指指紋的辨識；其中，該發光元件是設置該壓板上方，且用於產生由上向下穿透手指的非可見光。
8. 一種光學指紋辨識系統，包含至少一發光元件，產生入射光；一可透光的壓板，是供手指按壓，並具有形成在一表面且導引入射光分散於該壓板的數微結構，該等微結構是形成在該壓板面向手指的一板面；及一取像裝置，是截取作用於手指的反射光，進行手指指紋的辨識；其中，該發光元件是位於手指一側，用於產生由側向穿透手指的非可見光。