TWI609334B - 指紋取像系統 - Google Patents

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Description

指紋取像系統
一種取像系統，特別是一種用於擷取指紋影像的指紋取像系統。
一般而言，指紋辨識裝置讀取指紋的通常作法係以固定手指的方法來讀取指紋，例如以一壓板供手指接觸，再利用多個發光元件提供一鏡頭擷取接觸壓板的手指之指紋影像時所需的光線，由於此種指紋辨識裝置為了要滿足全反射的原理，其鏡頭、手指與光源之間必須要有特定角度存在，方能擷取出明顯、清晰的指紋，使得習知光學式指紋辨識裝置普遍存在有尺寸較大及無法薄型化的問題，而且擷取出的指紋影像邊緣存在有暗區的缺點。
本實施例提供一種指紋取像系統，藉以解決習知技術容易得到的指紋影像模糊且邊緣具有明顯暗區的問題。
本實施例所揭露之指紋取像系統，其包含一指壓件，具有相對的一頂面及一底面。垂直頂面定義一第一法線，並於指壓件的相對二側分別具有一入光面及一出光面。入光面對應一面光源模組，出光面對應一取像模組。其特徵在於面光源模組具有一光發射面，光發射面平行第一法線。垂直光發射面定義一第二法線，第二法線與入光面構成一第一夾角，第一夾角為30度至45度。
本實施例所揭露之指紋取像系統，其包含一指壓件，具有相對的一頂面及一底面，頂面與底面之間構成一高度。垂直頂面定 義一第一法線。指壓件的相對二側分別具有一入光面及一出光面，入光面對應一面光源模組，出光面對應一取像模組。其特徵在於面光源模組具有一光發射面，沿著光發射面定義一長度，光發射面的長度等於指壓件的高度。垂直光發射面定義一第二法線，第二法線與入光面構成一第一夾角，第一夾角為30度至45度。
根據上述本實施例所揭露之指紋取像系統，係利用發射面的長度等於指壓件的高度，且第二法線與入光面之間的第一夾角為30度至45度，以令光線將可均勻地折射至頂面的各處而使頂面夠均勻地受光。如此，取像模組所擷取的指紋影像將可具有均勻的亮度而不會有明暗不均的問題，藉此提升指紋取像系統的取像品質。
有關本實施例的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
請參照第1圖，第1圖所示為本發明之指紋取像系統的示意圖。
本實施例之指紋取像系統10包含一指壓件11、一面光源模組12及一取像模組13。
指壓件11為一透光板體，其材質可為玻璃(型號規格：BK7)或壓克力(Polymethylmethacrylate，PMMA)，指壓件11之折射係數n1的範圍為1.49至1.52。
指壓件11的橫斷截面為一梯形形狀，由一頂面111、一底面 112、一入光面113及一出光面114所構成。指壓件11的頂面111用以供一手指接觸，且頂面111的寬度大於底面112的寬度。而入光面113與出光面114分別銜接在頂面111與底面112之間且位於指壓件11的相對二側。
面光源模組12包含多個點光源121以及一擴散板122。
擴散板122具有一光發射面1221，光發射面1221係對應於入光面113。需注意的是，垂直於指壓件11的頂面111可定義出一第一法線D1，並使光發射面1221與第一法線D1相互平行。另外，垂直於光發射面1221可定義出一第二法線D2，並使第二法線D2與入光面113之間構成一第一夾角θ1。此第一夾角θ1為30度至45度。較佳的，第一夾角θ1為45度。
為了達成上述第二法線D2與入光面113之間的第一夾角θ1的最佳設計，其入光面113與頂面111之間構成有一第二夾角θ2，使得第二夾角θ2為30度至45度。同樣的，出光面114與頂面111之間也構成有一第三夾角θ3，亦使第三夾角θ3為30度至45度。
是以，當這些點光源121朝向擴散板122發光時，可藉由擴散板122將這些點光源121所發出的光線均勻化，並由光發射面1221發出一均勻的面光源，使得面光源的光線以平行於第二法線D2的方向全部射入到入光面113，使得面光源的光線進入到指壓件11後可折射到頂面111各處包括邊緣，使得頂面111的整面區域具有最完整的受光狀態。
取像模組13對應於出光面114，取像模組13用以擷取自頂面111所反射光線的指紋影像。
請參照第2圖，更進一步的定義頂面111具有一寬度W，頂面111和底面112之間具有高度H。沿著光發射面1221定義一長度L，且光發射面1221的長度L等於指壓板11的高度H。
並請搭配參照第3圖，為了簡化描述，本實施例係以光發射面1221的上端、中央及下端代表所發出面光源其中的三條光線L1、L2及L3為例。當光線L1、L2及L3以平行於第二法線D2(如第2圖所示)的方向進入到入光面113時，光線L1、L2及L3亦分別與入光面113構成第一夾角θ1。舉例來說，第一夾角θ1為45度時，可推算出光線L1、L2及L3的入射角θin為45度，若指壓件11折射係數n1為1.5168，而空氣折射係數n2為1，根據折射公式：sinθin=1.5168 sinθout，可推算出θout為27.78度，使得光線L1、L2及L3分別以27.78度的入射角度射向頂面111。
如此，由第3圖的光線L1、L2及L3之折射路徑可知，光線L1與光線L3可分別折射至頂面111的最左端緣及最右端緣。換句話說，由光發射面1221所發出的面光源的光線可分別被均勻地折射至頂面111的各處，使頂面111能夠整面且均勻地受光。頂面111均勻地受光後可使手指20的指紋21顯像，以令取像模組13能夠清楚地擷取自頂面111所反射的指紋21之影像。
再者，若光線L1、L2及L3以平行於第二法線D2射入到入光面113，並使光線L1、L2及L3與入光面113所構成的第一夾角θ1為30度時，可推算出光線L1、L2及L3的入射角θin為60度，若指壓件11折射係數n1為1.5168，而空氣折射係數n2為1，根據折射公式：sinθin=1.5168 sinθout，可推算出θout為34.81度，使 得光線L1、L2及L3分別以34.81度的入射角度射向頂面111。
是以，為符合取像模組13的取像品質，面光源模組12所發出的面光源的光線L1、L2及L3的最佳折射角度θout為34.81度到27.78度。另外，光發射面1221的長度L等於指壓板11的高度H，為了得到最大取像寬度(亦即頂面111的寬度W)以及最佳取像角度，其寬度W與高度H的最佳比值為5：2。
舉例來說，指壓板11的厚度為8mm時，可得到最大取像寬度為20mm，又同時面光源的光線L1、L2及L3最佳折射角度θout為34.81度到27.78度，使得使頂面111的整面區域皆能夠均勻地受光。如此，請參閱如第4圖所示，取像模組13可得到均勻、清晰的指紋影像，且指紋影像的邊緣不會有明顯的暗區存在，相較於習知指紋取像系統所擷取的指紋影像之相對兩端亮度明顯低於中央區亮度，本實施例之指紋取像系統10確實能夠解決習知指紋影像模糊且邊緣容易產生暗區之問題。
雖然本實施例揭露如上所述，然並非用以限定本實施例，任何熟習相關技藝者，在不脫離本實施例之精神和範圍內，舉凡依申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本實施例之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧指紋取像系統
11‧‧‧指壓件
111‧‧‧頂面
112‧‧‧底面
113‧‧‧入光面
114‧‧‧出光面
12‧‧‧面光源模組
121‧‧‧點光源
122‧‧‧擴散板
1221‧‧‧光發射面
13‧‧‧取像模組
20‧‧‧手指
21‧‧‧指紋
第1圖及第2圖所示為本發明之指紋取像系統的示意圖。
第3圖所示為面光源的光線於指壓件的折射路徑圖。
第4圖所示為本發明之指紋取像系統所擷取之指紋影像圖。
10‧‧‧指紋取像系統
11‧‧‧指壓件
111‧‧‧頂面
112‧‧‧底面
113‧‧‧入光面
114‧‧‧出光面
12‧‧‧面光源模組
121‧‧‧點光源
122‧‧‧擴散板
1221‧‧‧光發射面
13‧‧‧取像模組

Claims (5)

  1. 一種指紋取像系統，其包含：一指壓件，具有相對的一頂面及一底面，該頂面與該底面之間具有一高度，垂直該頂面定義一第一法線，並於該指壓件的相對二側分別具有一入光面及一出光面，其中該頂面寬度與該高度的比值為5：2；一取像模組，對應該出光面；以及一面光源模組，對應該入光面，該面光源模組具有一光發射面，沿著該光發射面定義一長度，該光發射面的該長度等於該指壓件的該高度，該光發射面平行該第一法線，且垂直該光發射面定義一第二法線，該第二法線與該入光面構成一第一夾角，該第一夾角為30度至45度。
  2. 如請求項1所述之指紋取像系統，其中該入光面與該頂面構成一第二夾角，該第二夾角為30度至45度，該出光面與該頂面構成一第三夾角，該第三夾角為30度至45度。
  3. 如請求項1所述之指紋取像系統，其中該面光源模組更包含：一擴散板；以及多個點光源，對應該擴散板，該些點光源所發出的光線經由該擴散板構成一面光源。
  4. 如請求項3所述之指紋取像系統，其中該指壓件的材質為玻璃或壓克力，該指壓件的折射係數的範圍為1.49至1.52。
  5. 如請求項4所述之指紋取像系統，其中該面光源的光線進入到該入光面的折射角度θout為34.81度到27.78度。
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