光学指纹识别的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种光学指纹识别的方法。
【背景技术】
[0002]光学指纹传感器利用了光的折射和反射原理，射在手指表面脊线(纹线之间的突起部分)上的光线将发生全反射，反射光被投射到图像传感器上，形成黑色图像，而射在手指谷线(纹线之间的凹陷部分)上的光线被手指吸收，形成白色图像，从而光学指纹传感器就会捕捉到一个明暗相间的多灰度指纹图像。但现有的光学指纹传感器由于接收的为全反射的光线，需要光路较长、体积较大难以应用于手机等便携式电子装置中；此外现有技术中还采用于手机触摸处进行贴膜或镀膜的方式，但这种方式需要手指具有一定的湿度已保证成像质量，并且膜的颜色的选择也有所限制，增加了传感器的成本。
[0003]现有的光学指纹传感器主要包含三个部分:LED光源、直角棱镜、CMOS传感器。如图1所示，将手指13放在直角棱镜12上，在LED光源14照射下，光从底部射向直角棱镜12，到达直角棱镜12的上表面，也就是放手指13的表面。如果光束抵达的位置是手指脊线，光束将会形成内部全反射，从直角棱镜12的另一侧面传出，到达CMOS图像传感器11。如果光束抵达的位置是手指谷线，则光束将被手指13的皮肤吸收。
【发明内容】
[0004]鉴于对【背景技术】中的技术问题的理解。
[0005]本发明于一提供种光学指纹识别的方法，适于提高光学指纹识别的性能，包括:提供透明的导光基板；光线通过在导光基板内多次全反射，从手指指纹周围区域传输至手指指纹区域；手指接触至导光基板，手指指纹包括:山脊、山谷，由于山脊、山谷反射条件不一致，导致山脊、山谷的亮度差异，形成指纹图像。
[0006]优选的，所述手指指纹的山脊破坏光线在导光基板内的全反射条件，形成漫反射，山谷保持全反射条件；导致山脊的亮度高于山谷的亮度，形成指纹图像。
[0007]优选的，导光基板厚度小于等于1毫米，导光基板的介电常数η为:η=1.2至η=1.8ο
[0008]优选的，所述光线照射山脊的原始能量为1，经折射并通过手指皮肤反射后的能量为0.15 ;光线照射山谷和山脊的漫反射光线能量比为0.75至0.9之间，增加了山脊图像与山谷图像之间的光线能量对比度，提高识别的辨析度。
[0009]优选的，所述光线于导光基板传输至第一表面时，光线与法线呈一角度，所述角度大于等于全反射角，全反射角为arcsin(l/n)。
[0010]优选的，入射光线采用于手指皮肤内衰减较快的光线，光线波长为:100nm至380nm, llOOnm 至 2000nm。
[0011]优选的，所述导光基板下还设置有光学辅助元件，光学辅助元件为三棱镜、多边棱镜，材质为玻璃、光学树脂。
[0012]优选的，导光基板材质为玻璃。
[0013]本发明通过对导光基板的设计使得光线对手指指纹的山脊和山谷的全反射条件不同，对山脊的全反射条件破坏而山谷的全反射条件保持进而成像的山脊和山谷的图像的对比度更大，成像效果更好；此外本发明节省了光学指纹识别装置的组成结构采用简单的结构即可达到良好的成像效果。
【附图说明】
[0014]图1为现有技术中光学指纹识别的光路原理图；
图2为本发明一实施例中光学指纹识别方法的光路原理图；
图3为本发明另一实施例中光学指纹识别方法的光路原理图。
【具体实施方式】
[0015]为提高光学指纹识别的性能，降低成本，减小采用光学指纹识别的设备厚度本发明提供一种光学指纹识别的方法，提供透明的导光基板；光线通过在导光基板内多次全反射，从手指指纹周围区域传输至手指指纹区域；手指接触至导光基板，手指指纹包括:山脊、山谷，由于山脊、山谷反射条件不一致，导致山脊、山谷的亮度差异，形成指纹图像。
[0016]针对本发明结合一下的【具体实施方式】对其详细说明，图2为本发明一实施例中光学指纹识别方法的光路原理图；图3为本发明另一实施例中光学指纹识别方法的光路原理图。请参考图2，光线10’由光学指纹识别设别的两侧进入，在进入导光基板11’后，光线10’于导光基板11’内可进行多次的全反射，手指12’按压于导光基板11’的第一表面110’上，由于手指12’的因素，光线10’在传导至手指12’与导光基板11’的基面时由于全反射条件不同可能发生漫反射，手指包括山脊121’和山谷122’，山脊121’贴近导光基板的第一表面110’，山谷122’远离导光基板的第一表面110’，由于山脊121’、山谷122’反射条件不一致，手指指纹的山脊121’破坏光线在导光基板内的全反射条件，形成漫反射，山谷122’保持全反射条件；这样会导致山脊121’的亮度高于山谷122’的亮度，形成指纹图像，此时形成的指纹图像山脊121’与山谷122’的能量差异更大图像效果更好。例如:光线照射山脊121’的原始能量为1，折射后为0.9，皮肤的反射率为0.18，经折射并通过手指皮肤的山脊121’漫反射后的能量为0.15左右；而此时山谷122’仍然全反射，能量损失不大，则光线照射山谷122’和山脊121’的光线能量差异很大，增加了山脊图像与山谷图像之间的光线能量对比度，提高识别的辨析度。导光基板11’的材料为玻璃等透明导光材质，其厚度小于等于1毫米，导光基板的介电常数n=l.2至1.8。所述光线10’照射山脊121’的原始能量为1，经折射并通过手指皮肤反射后的能量为0.15 ;光线照射山谷和山脊的漫反射光线能量比为0.75至0.9之间，在本实施例中为13/15增加了山脊图像与山谷图像之间的光线能量对比度，提高识别的辨析度。所述光线10’于导光基板11’传输至第一表面时110’，光线10’与法线呈第二角度A，第二角度A大于等于全反射角，全反射角为arcsin(l/n)。在本实施例中，入射光线采用于手指皮肤内衰减较快的光线，光线波长为:100nm~380nm, 1100nm~2000nm。请参考图3，在图3中所述导光基板11’下还设置有光学辅助元件14’，光学辅助元件14’为三棱镜、多边棱镜，材质为玻璃、光学树脂。在本实施例中，采用三棱镜，优选的三棱镜的一面141’与导光基板的第二面111’形状对应物理接触，三棱镜的另一面为入射光面142’，入射光面142’设置为倾斜的平面，保证光线通过该光学辅助元件进入导光基板的光路符合需求。本发明通过对导光基板的设计使得光线对手指指纹的山脊和山谷的全反射条件不同，对山脊的全反射条件破坏而山谷的全反射条件保持进而成像的山脊和山谷的图像的对比度更大，成像效果更好；此外本发明节省了光学指纹识别装置的组成结构采用简单的结构即可达到良好的成像效果。
[0017]那些本技术领域的一般技术人员能够通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在本发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。
【主权项】
1.一种光学指纹识别的方法，适于提高光学指纹识别的性能，包括: 提供透明的导光基板；光线通过在导光基板内多次全反射，从手指指纹周围区域传输至手指指纹区域； 手指接触至导光基板，手指指纹包括:山脊、山谷，由于山脊、山谷反射条件不一致，导致山脊、山谷的亮度差异，形成指纹图像。2.根据权利要求1所述的光学指纹识别的方法，其特征在于， 所述手指指纹的山脊破坏光线在导光基板内的全反射条件，形成漫反射，山谷保持全反射条件；导致山脊的亮度高于山谷的亮度，形成指纹图像。3.根据权利要求1所述的光学指纹识别的方法，其特征在于， 导光基板厚度小于等于I毫米，导光基板的介电常数η为:η=1.2至η=1.8。4.根据权利要求2所述的光学指纹识别的方法，其特征在于，所述光线照射山脊的原始能量为1，经折射并通过手指皮肤反射后的能量为0.15 ;光线照射山谷和山脊的漫反射光线能量比为0.75至0.9之间，增加了山脊图像与山谷图像之间的光线能量对比度，提高识别的辨析度。5.根据权利要求1所述的光学指纹识别的方法，其特征在于，所述光线于导光基板传输至第一表面时，光线与法线呈一角度，所述角度大于等于全反射角，全反射角为arcsin (I/η)。6.根据权利要求1所述的光学指纹识别的方法，其特征在于，入射光线采用于手指皮肤内衰减较快的光线，光线波长为:100nm至380nm, IlOOnm至2000nm。7.根据权利要求1所述的光学指纹识别的方法，其特征在于，所述导光基板下还设置有光学辅助元件，光学辅助元件为三棱镜、多边棱镜，材质为玻璃、光学树脂。8.根据权利要求1所述的光学指纹识别的方法，其特征在于，导光基板材质为玻璃。
【专利摘要】本发明提供一种光学指纹识别的方法，适于提高光学指纹识别的性能，方法包括：提供透明的导光基板；光线通过在导光基板内多次全反射，从手指指纹周围区域传输至手指指纹区域；手指接触至导光基板，手指指纹包括：山脊、山谷，由于山脊、山谷反射条件不一致，导致山脊、山谷的亮度差异，形成指纹图像。
【IPC分类】G06K9/00
【公开号】CN105279486
【申请号】CN201510656173
【发明人】赵立新, 庄群锋
【申请人】格科微电子（上海）有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月12日