专利名称：以最合适指压动作的指纹辨识装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以最合适指压动作的指纹辨识装置。
美国专利第5,429,006号揭示一种半导体矩阵型感应器，其是由多个半导体元件所构成，在指纹辨识时，能感应出指纹隆起部与凹陷部之间的微小压力差，也即辨识指纹时，虽然表面压力分布非常小，仍能辨识出来。但该申请还有以下缺点1、大多数半导体开关元件必须排列成矩阵形式，配合许多其他元件，增加指纹辨识器制作的复杂及成本。2、在指纹辨识时，手指必须轻轻压在一可挠性薄膜上，该薄膜贴置于感应器上，藉此才能在薄膜上压出指纹来。但如压力太大，会使指纹变形造成错误的判读。3、该可挠性薄膜应尽可能薄，以提高指纹辨识的精确度、灵敏度及可靠度，但薄膜容易刮破，增加维护保养的不便性及成本。
本实用新型的目的是提供一种可以克服上述缺陷的以最合适指压动作的指纹辨识装置。
本实用新型是这样实现的其包括有一壳体藉多个张力弹簧，弹性夹持于一支撑基座上，各张力弹簧撑顶在壳体与基座之间；一棱镜设于壳体的上部内，供置放受试者的手指于该棱镜上；一个为发光二极管驱动器驱动的电激发光器，设于壳体内以发射光线进入棱镜；一图像感应器设于壳体内，面向该棱镜以摄取从棱镜反射的图像信号；至少一个微动开关安装于壳体底部，使受试者以最合适指压压按棱镜，下降壳体(一边抵抗张力弹簧的弹力)时，会触发该微动开关；以及一个图像处理及识别电路，与图像信号感应器相连接，以将感应器所感应的指纹图像信号进行数字化处理并予以辨认。所以当用最合适指压压按棱镜下降壳体时，微动开关被动作而点亮发光二极管，并启动感应器及图像处理与识别电路，以能清晰辨识指纹。
其中发光二极管至少包括有一电激发光发射层，介于一透明导电层与一基层导电层之间。该透明导电层粘连设于该棱镜的光入射面上，而两导电层则电气连接该电激发光器驱动器，以驱动该电激发光器发光；该棱镜为一多面棱镜，含有供按放受试者的光反射面，一光入射面位于该光反射面的一侧，以容该电激发光器光源入射光的射入，与一光射出面位于该光反射面的另侧而将由光反射面所反射的光线经该光射出面射出；以及该图像感应器为一个电荷偶合器CCD图像感应器或一互补式金属氧化物半导体CMOS图像感应器。
其中用以压按棱镜及壳体的最合适指压应在300-600克/cm2之间。
其中图像处理及识别电路包括有一发光二极管，其在最合适指压压按棱镜，使微动开关其中图像处理及识别电路包括有一发光二极管，其在最合适指压压按棱镜，使微动开关动作而获取清晰指纹图像时会亮灯显示。
其中图像处理及识别电路还包括有一中央处理单元，可操作输出一发光二极管信号，指示出压按棱镜的最合适指压已达压力上限值。
其中该支撑基座上至少设有一杆，位于该壳体下方，在下压棱镜、下降壳体时，用于限制壳体下移的最大行程。
其中该支撑基座包括若干导杆从基座向上突伸，伸向壳体底板或穿通底板，各导杆套有一张力弹簧，各张力弹簧顶持于壳体底板与基座之间；多个限制杆从基座向上突伸，穿通底板，在各限制杆顶部设置有一限制头部，以限制该壳体在基座上的移动位置；以及至少两个导柱立设于该基座上，各导柱穿通底板的柱孔，以容该壳体在基座上垂直移位。
其中该微动开关包括一开关杆弹性安装在该微动开关上且向下斜伸以触接一个立于基座上的动作杆，如果在最合适指压下压按棱镜，下降壳体一行程，让该开关杆为动作杆所撞击，以动作该微动开关而启动电激发光器、感应器和图像处理及识别电路，以使指纹辩识明晰。
其中压按、下降该壳体的最合适指压与张力弹簧的一弹簧压力相同。
其中各张力弹簧还包括有一压力计，以校准弹力弹簧的弹簧压力。
本实用新型与现有的指纹辨识器的区别在于其构造简单，且可以用最合适的手指压力压按棱镜及壳体(抵抗张力弹簧的弹力)，从而获得清晰的指纹图像而提高指纹辨识的精确性及可靠性。
以下结合附图详细说明本实用新型
图1是本实用新型的组成示意图。
图2是本实用新型的分解图。
图3是本实用新型的部分剖视图。
图4是本实用新型的操作方框图。
图5是本实用新型的另一实施例的示意图。
图6是图5所示实施例的操作方框图。
图7是电激发光器与棱镜等的关系图。
参见图1-图4，本实用新型指纹辨识装置包括一壳体1；一支撑基座2；一棱镜3可为多边形棱镜安装于该壳体的上部；至少一微动开关4或两个微动开关4、4’分别安装在壳体1上；一电激发光器或冷光片(ELD)6藉一电激发光器驱动器5激能、驱动；一图像感应器7可为一电荷耦合器(CCD)的感应器、互补式金属氧化物半导体(CMOS)感应器及其他光学感应器，以及一个图像处理及识别电路8与图像感应器7电气连接。
该壳体1包括一底板11用于安装图像感应器7，电激发光器驱动器5，微动开关4、4’与其他相关元件在该底板11上；一上盖12设于壳体顶部并容许该棱镜3突伸至上盖12表面。
该支撑基座2包括若干导杆21从基座向上突伸，伸向壳体底板11或穿通底板11，各导杆21套有一张力弹簧22，各张力弹簧22顶持于壳体底板11与基座2之间；多个限制杆23从基座2向上突伸穿通底板11，在各限制杆23顶部设置有一限制头部，以限制该壳体1在基座2上的移动位置；以及至少两个导柱24立设于该基座2上，各导柱24穿通底板11的柱孔113，以容该壳体1在基座2上垂直移位。各导杆21可穿经该底板11上的杆孔111，而各限制杆23则可穿经该底板的杆孔112。
该棱镜3可为多边形或三角形棱镜，有一反光面31设于棱镜顶部约与壳体上盖12呈同一平面，以供受试者手指压放之用；一入光面32位于反光面31的第一边，使入射光经该入光面32后射向反光面31；以及一出光面33位于反光面31的第二边，将经由反光面31反射出的光影投射出去。
该电激发光器6如图7所示，至少包括一电激发光发射层61，一透明导电层62设于发射层61的上层，与一基层导电层63设于该发射层61的底层，以及一对导线64电气连接该两导电层62、63至该电激发光器驱动器5驱动电激发光器6而发射光源进入棱镜3；该电激发光器6可藉粘接剂或其他连接方法固装在棱镜3的入光面32上。该电激发光器驱动器5安装在壳体1中，可激能、驱动该电激发光器6点亮电激发光器射出光线进入棱镜的入光面32。电激发光器驱动器5可提供一高压、高频的交流电以启动电激发光器6。电激发光器6与电激发光器驱动器5一起组成电激发光器电路，此外，还可连接一电激发光器亮度调节电路(未示出)，调节电激发光器的亮度，为消除启动电激发光器驱动器5时所产生的突发脉冲电压(surge voltage)，可加装一滤波电路(未示出)在该电激发光器电路中，消除突发脉冲和干扰信号。
本实用新型包括第一微动开关4与第二微动开关4’分设在壳体底板11或壳体下部。第一微动开关4包括第一开关杆41弹性安装在该微动开关1上且向下斜伸以触接一个立于基座2上的第一动作杆42，如用手指F压按棱镜下降壳体，会抑制张力弹簧22(套于导杆21上)的第一压簧F3，当壳体下降一行程时，第一开关杆41被一动作杆42撞击而使第一微动开关4动作。
因此，本实用新型中，下降壳体使第一微动开关4动作的第一指压F1相同于张力弹簧22的第一簧压F3。而所谓的“第一指压F1”是指下降壳体1的压力能使第一微动开关4动作而启动电激发光器驱动器5点亮电激发光器6，以投射光线至棱镜3而获得明晰的指纹辨识效果。
本实用新型中的第一指压F1可预设为300克/cm2或其他适当值，以获得清晰的指纹图像来提高指纹辨识的清晰度。指压不能太高，以防止指纹变形、失真；而指压也不能太小，否则图像不清楚，都会使指纹辨认发生困难。
该第二微动开关4’包括第二开关杆41’弹性安装在开关4’上，从开关4’斜伸向下以触接立于基座2上的第二动作杆42’；该第二开关杆41’略低于第一开关杆41，所以在手指F以第二指压F’1压按棱镜而下降壳体时，会抑制张力弹簧22(套于导杆21上)上的第二压簧F’3，在下降壳体的行程中，第二开关杆41’被第二动作杆42’撞击而使第二微动开关4’动作；第二指压F’1略大于第一指压F1，这是因为第二开关杆41’的位置低于第一开关杆41，下移壳体的行程愈低，压缩弹簧22的力量越大，所以使第二微动开关4’动作所需的力要大于使第一微动开关动作的力。
有关指压或簧压的压力值可通过一个附设在该微动开关的压力表(未示出)加以测量、校准，例如测量图1所示的力量F2、F’2。在该第二微动开关4’动作时，本实用新型的图像处理及识别电路8会被启动以进行指纹辨识工作。本实用新型中的第一微动开关4会先被动作而启动电激发光器电路，然后再使第二微动开关4’动作，把因启动电激发光器电路所可能造成的突发脉冲，干扰信号滤除，以有效保护图像处理及识别电路8中的电子元件安全。如果发生脉冲或干扰信号不严重时，两个微动开关4、4’可同时动作，当然也可成为如图5、图6所示，只有一个微动开关4。
本实用新型使微动开关动作的最合适的指压在300-600克/cm2之间，可以获取清晰的指纹图像，得到精确、可靠的指纹辨识效果。
基座2上可设立若干个杆(未穿通底板11)，以限制壳体1下移时的行程。
图像处理及识别电路8包括一电源(模组)80给该电路8各元件供电；一模/数转换器81与图像感应器7电气连接，将来自感应器7的指纹模拟信号转换成数字信号，由SRAM(未示出)记忆储存；一CPU中央处理单元82经SRAM连接模/数转换器81，以将数字化的指纹数据进行分析和计算工作；一输入/输出(I/O)单元83连接CPU的输入/输出端，在CPU82与一LCD(液晶显示)显示器84之间传输所得指纹数据、信号而由LCD84显示出指纹图像及指导信息；一发光二极管发光二极管指示器(或发光器)85，例如可显示指压适当而开启第二微动开关4’以获得清晰的指纹辨识；以及一个键盘86可经I/O单元83输入指示信号至CPU以执行相关指令。
如手指F的最合适指压介于300-600克/cm2时，第一微动开关4被动作而驱动电激发光器，而第二微动开关4’也被动作而启动图像处理辩识电路8以进行指纹辨。发光二极管指示器85灯亮表示指压适宜，容许指纹辨识工作的启动、进行，可获得清晰的指纹图像。
在指纹辨识完成后，手指离开棱镜3，弹簧22复归、挺起该壳体1，而微动开关4、4’也被关断而关断电激发光器、感应器和图像处理及识别电路。如指压不够，则发光二极管不亮，提醒受试者必须酌情加压。
参见图5、图6，微动开关4可简化为单独一个，在最合适指压压按后，电激发光器电路5、6及图像处理系统7、8会同时被启动而获得清晰的指纹。
该CPU82用于判断指纹图像是否清晰，以提醒受试者是否增加其指压，而张力弹簧22的弹力F3可以一压力表(未示出)校正，以防弹簧的弹性疲劳，确保本实用新型在良好的保养状态下使用。
本实用新型可以在不违背其精神和范围下作适当修饰和改变而不作限制，有关上述600克/cm2的指压上限也可输入CPU中，以便在超压时藉发光二极管亮灯而警告受试者酌减其压力。
权利要求1.一种以最合适指压动作的指纹辨识装置，其特征在于其包括有一壳体藉多个张力弹簧，弹性夹持于一支撑基座上，各张力弹簧撑顶在壳体与基座之间；一棱镜设于壳体的上部内，供置放受试者的手指于该棱镜上；一个为发光二极管驱动器驱动的电激发光器，设于壳体内以发射光线进入棱镜；一图像感应器设于壳体内，面向该棱镜以摄取从棱镜反射的图像信号；至少一个微动开关安装于壳体底部，使受试者以最合适指压压按棱镜，下降壳体时，会触发该微动开关；以及一个图像处理及识别电路，与图像信号感应器相连接，以将感应器所感应的指纹图像信号进行数字化处理并予以辨认。
2.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中发光二极管至少包括有一电激发光发射层，介于一透明导电层与一基层导电层之间。该透明导电层粘连设于该棱镜的光入射面上，而两导电层则电气连接该电激发光器驱动器，以驱动该电激发光器发光；该棱镜为一多面棱镜，含有供按放受试者的光反射面，一光入射面位于该光反射面的一侧，以容该电激发光器光源入射光的射入，与一光射出面位于该光反射面的另侧而将由光反射面所反射的光线经该光射出面射出；以及该图像感应器为一个电荷偶合器CCD图像感应器或一互补式金属氧化物半导体CMOS图像感应器。
3.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中用以压按棱镜及壳体的最合适指压应在300-600克/cm2之间。
4.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中图像处理及识别电路包括有一发光二极管。
5.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中图像处理及识别电路还包括有一中央处理单元。
6.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中该支撑基座上至少设有一杆，位于该壳体下方。
7.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中该支撑基座包括若干导杆从基座向上突伸，伸向壳体底板或穿通底板，各导杆套有一张力弹簧，各张力弹簧顶持于壳体底板与基座之间；多个限制杆从基座向上突伸，穿通底板，在各限制杆顶部设置有一限制头部，以限制该壳体在基座上的移动位置；以及至少两个导柱立设于该基座上，各导柱穿通底板的柱孔，以容该壳体在基座上垂直移位。
8.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中该微动开关包括一开关杆弹性安装在该微动开关上且向下斜伸以触接一个立于基座上的动作杆。
9.如权利要求8所述的指纹辨识装置，其特征在于其中压按、下降该壳体的最合适指压与张力弹簧的一弹簧压力相同。
10.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于其中各张力弹簧还包括有一压力计。
专利摘要一种以最合适指压动作的指纹辨识装置,包括有:一藉多个张力弹簧弹性持设于支撑基座上的壳体,一棱镜设于壳体上部供受试者手指压按,一电激发光器藉电激发光驱动器驱动发射均匀光线射向棱镜,一图像感应器摄取棱镜反射的指纹图像信号,至少一个微动开关和一图像处理及识别电路。当受试者以最合适指压压按该装置,其可获得清晰辨识的指纹图像,且结构简单。
文档编号G06K9/20GK2348432SQ9820146
公开日1999年11月10日 申请日期1998年2月26日 优先权日1998年2月26日
发明者萧培墉 申请人:数通科技股份有限公司