專利名稱：指紋成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被配置為以電子方式捕獲個(gè)人的摩擦嵴(frictionridge)圖案的圖 像的指紋成像系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境光的減少。
背景技術(shù)：
以電子方式捕獲人的摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的指紋成像系統(tǒng)是已知的。然而，常規(guī)系 統(tǒng)的性能可能會(huì)由于在操作過(guò)程中引入的環(huán)境光而減退。例如，常規(guī)系統(tǒng)中環(huán)境光會(huì)使摩 擦嵴的圖像飽和。通常，為解決此問(wèn)題，指紋成像系統(tǒng)可以包括相對(duì)高能的光源以克服飽和 度問(wèn)題，和/或用于在環(huán)境光進(jìn)入系統(tǒng)之前阻止它的外部遮光板或罩。這些解決方案中的 每一個(gè)解決方案都存在其自己的缺點(diǎn)。例如，高能光源可能對(duì)系統(tǒng)的能源預(yù)算產(chǎn)生負(fù)面影 響。外部遮光板或罩會(huì)增大系統(tǒng)的尺寸和/或重量，并可能需要必須和系統(tǒng)一起攜帶的額 外部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及指紋成像系統(tǒng)。指紋成像系統(tǒng)可以被配置為捕獲主體的摩 擦嵴?qǐng)D案(例如，指紋、掌紋、手印、腳印等等)的圖像。系統(tǒng)可以包括減小環(huán)境光對(duì)系統(tǒng)的 性能的影響的一個(gè)或多個(gè)組件。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，不需要額外的能源(例如，為產(chǎn)生更大 的輻射量)，不需包括被設(shè)計(jì)為在環(huán)境光進(jìn)入系統(tǒng)之前阻止環(huán)境光的"外部"遮光板和/或 罩，系統(tǒng)就可以減小環(huán)境光的影響。而是，系統(tǒng)可以通過(guò)沿著用于以電子方式捕獲摩擦嵴?qǐng)D 案的圖像的輻射的光路在系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部地阻止環(huán)境光，來(lái)減小環(huán)境光對(duì)性能的影響。
在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)包括壓板、輻射發(fā)射模塊、圖像捕獲設(shè)備和/或其他組件。 壓板可以被配置為嚙合主體的摩擦嵴?qǐng)D案。輻射發(fā)射模塊可以被配置為在壓板和摩擦嵴?qǐng)D 案之間的嚙合處或附近向壓板提供輻射。輻射可以在壓板上被完全內(nèi)部反射，壓板上的摩 擦嵴?qǐng)D案與壓板嚙合的位置除外，因?yàn)樵谶@些位置全內(nèi)反射會(huì)被破壞。圖像捕獲設(shè)備可以 被配置為接收在壓板處被完全內(nèi)部反射的輻射，以及以電子方式捕獲與壓板嚙合的摩擦嵴 圖案的圖像。 系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括用于在環(huán)境光到達(dá)圖像捕獲設(shè)備之前阻止進(jìn)入系統(tǒng)的環(huán) 境光的一個(gè)或多個(gè)元件。例如，系統(tǒng)可以包括偏振器和光學(xué)分析器。偏振器可以包括一個(gè) 或多個(gè)光學(xué)元件，被配置為提供以均勻的偏振入射到其上的輻射。這可以包括基本上只透 射以均勻的偏振入射到其上的輻射，而基本上阻止(例如，吸收、反射等等)以不同于均勻 偏振的偏振入射到其上的全部輻射。偏振器可以置于系統(tǒng)內(nèi)，介于壓板和圖像捕獲設(shè)備之 間，以基本上接收從壓板發(fā)出的任何輻射(例如，通過(guò)反射、透射等等)。這可以包括由輻射 發(fā)射模塊發(fā)射發(fā)出的輻射和通過(guò)壓板進(jìn)入系統(tǒng)的環(huán)境光。 光學(xué)分析器可以包括被配置為只透射具有需要的偏振的輻射的一個(gè)或多個(gè)光學(xué) 元件。光學(xué)分析器可以置于系統(tǒng)內(nèi)，介于壓板和圖像捕獲設(shè)備之間，以使圖像捕獲設(shè)備基本 上屏蔽系統(tǒng)內(nèi)的沒(méi)有需要的偏振的全部輻射。光學(xué)分析器可以形成以使得需要的偏振不同于偏振器32給予輻射的均勻偏振。這可以有效地使圖像捕獲設(shè)備屏蔽通過(guò)壓板進(jìn)入系統(tǒng) 的至少某些環(huán)境光。例如，進(jìn)入系統(tǒng)入射到偏振器上，然后入射到光學(xué)分析器上的一束環(huán)境 光，將被偏振器偏振，并被光學(xué)分析器阻止到達(dá)圖像捕獲設(shè)備，因?yàn)槠衿鹘o予該束環(huán)境光 的偏振將不同于需要的偏振。 在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以包括偏振部件和一個(gè)或多個(gè)光束折疊部件。偏振部 件可以被配置為改變?nèi)肷涞狡渖系妮椛涞钠?。在某些情況下，偏振部件可以將入射在其 上的偏振從由偏振器提供給輻射的均勻偏振改變?yōu)閷⒂晒鈱W(xué)分析器透射的需要的偏振。這 可以使從壓板發(fā)出的某些輻射(例如，由輻射發(fā)射模塊所提供的輻射)能穿過(guò)偏振器和光 學(xué)分析器兩者，入射到圖像捕獲設(shè)備上。折疊部件可以被配置為定義從偏振器到偏振部件 并且到光學(xué)分析器上的光路，以便沿著由折疊部件所定義的光路行進(jìn)的輻射可以透射過(guò)光 學(xué)分析器。例如，折疊部件可以置于系統(tǒng)內(nèi)，以引導(dǎo)從摩擦嵴?qǐng)D案和壓板之間的嚙合處或附 近的壓板反射的輻射。這可以確保，從壓板反射以在壓板上形成摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的來(lái)自 輻射發(fā)射模塊的輻射，將透射過(guò)偏振器和分析器兩者到達(dá)圖像捕獲設(shè)備。在系統(tǒng)內(nèi)也可以 使用其他部件阻止環(huán)境光。 系統(tǒng)內(nèi)的可以由系統(tǒng)引導(dǎo)穿過(guò)圖像捕獲設(shè)備的一個(gè)環(huán)境光光源包括通過(guò)壓板進(jìn) 入系統(tǒng)并入射到輻射發(fā)射模塊上的一束環(huán)境光。該光束可以被與輻射發(fā)射模塊關(guān)聯(lián)的反射 器反射回壓板。然后，此光束可以被壓板完全內(nèi)部反射，并且沿著類似于由輻射發(fā)射模塊發(fā) 射的輻射的路徑的路徑前進(jìn)，入射到圖像捕獲設(shè)備上。換句話說(shuō)，由于此光束的路徑與由輻 射發(fā)射模塊發(fā)射的輻射鄰近(或者甚至并置)，偏振器、分析器，以及偏振部件的布局，可能 不能有效地阻止此束反射的環(huán)境光。相應(yīng)地，在某些實(shí)施例中，輻射發(fā)射模塊可以包括一些 組件，被設(shè)計(jì)用于防止環(huán)境光通過(guò)壓板進(jìn)入系統(tǒng)，入射到與輻射發(fā)射模塊關(guān)聯(lián)的反射器上， 并從基本上與由輻射發(fā)射模塊發(fā)射的輻射相同的方向朝壓板返回。 例如，在某些實(shí)施例中，輻射發(fā)射模塊可以包括光源和全內(nèi)反射鏡("TIR鏡")。 光源可以發(fā)射被引導(dǎo)向壓板的輻射。TIR鏡可以包括一表面，該表面被配置為通過(guò)全內(nèi)反 射將從光源發(fā)出的輻射導(dǎo)向壓板。相比之下，通過(guò)壓板進(jìn)入系統(tǒng)的一束環(huán)境光可以以小于 TIR鏡的臨界角的入射到TIR鏡的入射角傳播到TIR鏡。相應(yīng)地，該束環(huán)境光可以透射過(guò) TIR鏡，而不會(huì)被完全內(nèi)部反射。通過(guò)此機(jī)制，本來(lái)會(huì)影響系統(tǒng)性能的環(huán)境光可以通過(guò)TIR 鏡從系統(tǒng)除去。 在某些其他實(shí)施例中，輻射發(fā)射模塊可以包括光源、線性偏振器，以及四分之一波
長(zhǎng)延遲器，偏振器和四分之一波長(zhǎng)延遲器置于壓板和光源之間。線性偏振器可以向入射在
其上的輻射提供線性偏振。四分之一波長(zhǎng)延遲器可以改變?nèi)肷涞狡渖系妮椛涞钠瘛＠纾?br> 四分之一波長(zhǎng)延遲器可以將線性偏振的輻射改變圓偏振輻射，反之亦然。 在輻射發(fā)射模塊中配置線性偏振器和四分之一波長(zhǎng)延遲器可以減少通過(guò)壓板進(jìn)
入系統(tǒng)并從光源反射回到壓板的環(huán)境光的影響。例如，隨著一束環(huán)境光通過(guò)壓板進(jìn)入系統(tǒng)
并向光源前進(jìn)，該束環(huán)境光會(huì)入射到線性偏振器上，線性偏振器在第一朝向使環(huán)境光線性
地偏振。然后，線性偏振的環(huán)境光可以入射到四分之一波長(zhǎng)延遲器上，該四分之一波長(zhǎng)延遲
器改變環(huán)境光的偏振狀態(tài)，使環(huán)境光圓偏振。在被光源反射之后，環(huán)境光會(huì)再次入射到四分
之一波長(zhǎng)延遲器上，該四分之一波長(zhǎng)延遲器會(huì)再次將環(huán)境光的偏振狀態(tài)改變?yōu)榫€性的。然
而，在第二次穿過(guò)四分之一波長(zhǎng)延遲器之后，環(huán)境光的偏振的朝向可以正交于由線性偏振器提供給環(huán)境光的線性偏振的朝向。如此，隨著環(huán)境光再次入射到線性偏振器上，環(huán)境光 的偏振可以正交于線性偏振器的偏振，從而，由于這種正交性，該線性偏振器可以阻止環(huán)境 光。 本發(fā)明的這些及其他目標(biāo)、特點(diǎn)，以及特征，以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件以及部件的組合 的操作方法和功能，以及制造成本的節(jié)約，通過(guò)下面的參考附圖對(duì)所附的權(quán)利要求進(jìn)行的 詳細(xì)描述，將變得更加顯而易見(jiàn)，所有的這些附圖構(gòu)成了此說(shuō)明書的一部分，其中，相似的 引用編號(hào)表示各個(gè)圖中的對(duì)應(yīng)的部分。然而，應(yīng)該明確地理解，附圖只用于說(shuō)明和描述，不 作為對(duì)本發(fā)明的限制。如在說(shuō)明書和權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式也包括多個(gè)涉及的對(duì) 象，除非上下文明確地特別指出。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的-
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的 模塊。 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的 模塊。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的指紋成像系統(tǒng)10。系統(tǒng)10可以被 配置為捕獲主體的摩擦嵴?qǐng)D案(例如，指紋、掌紋、手印、腳印等等)的圖像。系統(tǒng)10可以 包括縮小環(huán)境光對(duì)系統(tǒng)10的性能的影響的一個(gè)或多個(gè)組件。如下面進(jìn)一步討論的，不需要 額外的能源(例如，為產(chǎn)生更大的輻射量)，不包括被設(shè)計(jì)為在環(huán)境光進(jìn)入系統(tǒng)10之前阻止 環(huán)境光的"外部"遮光板和/或罩，系統(tǒng)10就可以減小環(huán)境光的影響。在某些實(shí)施例中，系 統(tǒng)10包括壓板12、輻射發(fā)射模塊14、圖像捕獲設(shè)備16和/或其他組件。
壓板12可以被配置為嚙合該主體的摩擦嵴?qǐng)D案。在某些實(shí)施例中，壓板12可以 通過(guò)棱鏡18來(lái)提供。棱鏡18可以如此構(gòu)成，以便輻射從棱鏡18內(nèi)被內(nèi)部地導(dǎo)向壓板12。 例如，棱鏡18可以包括光接收表面20，通過(guò)該表面，輻射可以接收到棱鏡18中。在光接收 表面接收到棱鏡18中的輻射可以從棱鏡18內(nèi)入射到壓板12上。此輻射可以被壓板12在 內(nèi)部完全反射，被導(dǎo)向光退出表面22，從該表面，反射輻射退出棱鏡18。雖然在圖1中，顯 示的壓板12位于棱鏡18的外表面24，但是，應(yīng)該了解，可以向外表面24施加一個(gè)或多個(gè)涂 層。在這些情況下，可以在最外面的涂層的外表面形成壓板12。可以向外表面24施加的涂 層的示例可以包括二氧化硅、石英和/或其他涂層。 輻射發(fā)射模塊14可以被配置為向系統(tǒng)IO提供輻射。如圖1所示，由輻射發(fā)射模 塊14所提供的輻射26可以被導(dǎo)向壓板12。例如，在系統(tǒng)IO內(nèi)可以如此安置輻射發(fā)射模塊 14，以便由輻射發(fā)射模塊14向棱鏡18的光接收表面20發(fā)射的輻射26被導(dǎo)向壓板12，并在 壓板12上向光退出表面22完全內(nèi)部反射。輻射發(fā)射模塊14可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器， 用于發(fā)射被導(dǎo)向壓板12的輻射。該一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器可以包括一個(gè)或多個(gè)有機(jī)發(fā)光二極 管("OLED")、激光器(例如，二極管激光器或其他激光發(fā)射器)、發(fā)光二極管("LED")， 熱陰極熒光燈("HCFL")、冷陰極熒光燈("CCFL")、白熾燈、鹵素?zé)襞?、接收到的環(huán)境光，
個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的指紋成像系統(tǒng)。 -個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于指紋成像系統(tǒng)中的輻射發(fā)射
-個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于指紋成像系統(tǒng)中的輻射發(fā)射和/或其他電磁輻射發(fā)射器。輻射發(fā)射模塊14可以包括將從一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器發(fā)出的輻 射導(dǎo)向壓板12的反射器。反射器可以包括鏡面表面，該鏡面表面被形成為以基本上經(jīng)過(guò)校 準(zhǔn)的光束定向引導(dǎo)所發(fā)出的輻射，或者，反射器可以包括擴(kuò)散并引導(dǎo)輻射的另一個(gè)反射表 面(例如，白色表面)。如上文所提及的，由輻射發(fā)射模塊14向壓板12提供的輻射的至少 一部分可以以某一入射角度入射到壓板12上，以便輻射在壓板12內(nèi)部完全反射，全內(nèi)反射 被摩擦嵴?qǐng)D案和壓板12之間的接觸破壞的位置除外。在某些實(shí)現(xiàn)方式中(例如，如圖2和 3所示，下面進(jìn)一步地討論的)，輻射發(fā)射模塊14可以包括一些組件，被設(shè)計(jì)用于防止環(huán)境 光通過(guò)壓板12進(jìn)入系統(tǒng)10，入射到輻射發(fā)射模塊14的反射器上，并從基本上與由輻射發(fā)射 模塊14的發(fā)射器發(fā)射的輻射相同的方向朝壓板12返回。 圖像捕獲設(shè)備16可以被配置為以電子方式捕獲與壓板12嚙合的摩擦嵴?qǐng)D案的圖 像。圖像捕獲設(shè)備16可以包括，例如，成像芯片28，被配置為產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)，可 以從這些信號(hào)重新創(chuàng)建在成像芯片28上形成的圖像。例如，圖像捕獲設(shè)備16可以包括一 個(gè)或多個(gè)CCD芯片、 一個(gè)或多個(gè)CMOS芯片，和/或其他成像芯片。圖像捕獲設(shè)備16可以置 于系統(tǒng)10內(nèi)，在其上形成有壓板12的圖像的圖像平面上。 在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)10可以包括成像光學(xué)裝置30。成像光學(xué)裝置30可以包括 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，其中有光學(xué)元件被配置為在圖像捕獲設(shè)備16上形成壓板12的圖像。 成像光學(xué)裝置30可以包括被設(shè)計(jì)用于減小環(huán)境光對(duì)系統(tǒng)10的性能的影響的一個(gè)或多個(gè)光 學(xué)元件。這些組件可以通過(guò)例如減少到達(dá)圖像捕獲設(shè)備16的環(huán)境光的量來(lái)減小環(huán)境光的 影響。例如，成像光學(xué)裝置可以包括偏振器32和光學(xué)分析器34。 偏振器32可以包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，被配置為提供以均勻的偏振入射到其 上的輻射。這可以包括基本上只透射以均勻的偏振入射到其上的輻射，而基本上阻止(例 如，吸收、反射等等)以不同于均勻偏振的偏振入射到其上的全部輻射。偏振器32可以置 于系統(tǒng)10內(nèi)，介于壓板12和圖像捕獲設(shè)備16之間，以基本上接收從壓板12向圖像捕獲設(shè) 備16發(fā)出的任何輻射(例如，通過(guò)反射、透射等等)。在圖l所顯示的實(shí)現(xiàn)方式中，可以布 置偏振器32基本上接收從光退出表面22退出棱鏡18的全部輻射。在某些實(shí)施例中，偏振 器32可以作為單獨(dú)的光學(xué)元件形成。在某些其他實(shí)施例中，偏振器32可以作為置于另一 個(gè)光學(xué)元件上的偏振膜而形成。例如，偏振器32可以作為置于棱鏡18的光退出表面22上 的偏振膜而形成。作為另一個(gè)示例，偏振器32可以作為棱鏡18的外表面24上的涂層而形 成。作為再一個(gè)實(shí)例，偏振器32可以作為壓板12外部的光學(xué)元件而形成(例如，作為包括 偏振器32的遮光板)。 光學(xué)分析器34可以包括被配置為只透射具有需要的偏振的輻射的一個(gè)或多個(gè)光 學(xué)元件。光學(xué)分析器34可以置于系統(tǒng)10內(nèi)，介于壓板12和圖像捕獲設(shè)備16之間，以使圖 像捕獲設(shè)備16基本上屏蔽系統(tǒng)10的沒(méi)有需要的偏振的全部輻射。光學(xué)分析器34可以如 此構(gòu)成，以便需要的偏振不同于偏振器32給予輻射的均勻偏振。這可以有效地使圖像捕獲 設(shè)備16屏蔽通過(guò)棱鏡18的外表面24進(jìn)入系統(tǒng)10的至少某些環(huán)境光。例如，通過(guò)外表面 24進(jìn)入棱鏡18并在光退出表面22退出棱鏡18的一束環(huán)境光，入射在偏振器32上，然后， 入射在光學(xué)分析器34上，該束環(huán)境光將被偏振器32偏振，被光學(xué)分析器34阻止到達(dá)圖像 捕獲設(shè)備16，因?yàn)橛善衿?2給予光束36的偏振將不同于需要的偏振。光學(xué)分析器34可 以作為單獨(dú)的光學(xué)元件而形成。在某些其他情況下，光學(xué)分析器34可以作為置于另一個(gè)光學(xué)元件(例如，下面討論的成像透鏡42)上的膜。 在某些實(shí)施例中，成像光學(xué)裝置30可以包括偏振部件38和一個(gè)或多個(gè)光束折疊 部件40。偏振部件38可以被配置為改變?nèi)肷涞狡渖系妮椛涞钠?。在某些情況下，偏振部 件38可以將入射在其上的偏振從由偏振器32提供給輻射的均勻偏振改變?yōu)閷⒂晒鈱W(xué)分析 器34透射的需要的偏振。這可以使從壓板12發(fā)出的某些輻射(例如，光束26)能穿過(guò)偏 振器32和光學(xué)分析器34兩者，入射到圖像捕獲設(shè)備16上。例如，在某些實(shí)施例中，偏振器 32向透射過(guò)它的輻射提供線性偏振，而光學(xué)分析器34只透射帶有線性偏振的輻射，其線性 偏振的朝向正交于由偏振器32給予輻射的線性偏振。在這樣的實(shí)施例中，偏振部件38可 以包括四分之一波長(zhǎng)延遲器(例如，四分之一波片、四分之一波長(zhǎng)膜等)和反射面(例如， 反光鏡)，四分之一波長(zhǎng)延遲器位于反射面上，或其附近，以便線性偏振的輻射的朝向被偏 振部件38移動(dòng)90。。 如圖l所示，折疊部件40可以被配置為限定從偏振器32到偏振部件38以及到光 學(xué)分析器34的光路，以便沿著由折疊部件40所定義的光路行進(jìn)的輻射(例如，光束26)可 以透射過(guò)光學(xué)分析器34。折疊部件40可以置于系統(tǒng)10內(nèi)，沿著類似于由輻射發(fā)射模塊14 發(fā)射的并在壓板12上反射的輻射26的路徑引導(dǎo)從壓板12發(fā)出的輻射。這可以確保，在壓 板12上形成摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的來(lái)自輻射發(fā)射模塊14的輻射26將透射過(guò)偏振器32和分 析器34，到達(dá)圖像捕獲設(shè)備16。折疊部件40可以包括用于反射輻射的一個(gè)或多個(gè)鏡面表 面。在某些其他情況下，折疊部件40可以包括能夠彎曲或折疊輻射的光路的一個(gè)或多個(gè)其 他光學(xué)元件。 在某些實(shí)施例中，成像光學(xué)裝置30可以包括成像透鏡42。成像透鏡42可以位于 系統(tǒng)10內(nèi)以在圖像捕獲設(shè)備16上形成壓板12的圖像。成像透鏡42可以相對(duì)于由成像光 學(xué)裝置30所限定的光路是偏軸并且傾斜的。這可以將在類似于由成像光學(xué)裝置30所限定 的光路的路徑上傳播的環(huán)境光聚焦到圖像捕獲設(shè)備16的與摩擦嵴?qǐng)D案和壓板12之間的嚙 合的圖像在空間分開(kāi)的位置上。例如，在某些情況下，一束環(huán)境光44可以通過(guò)壓板12沿著 類似于在摩擦嵴?qǐng)D案和壓板12之間的嚙合處附近被壓板12反射的輻射26的光路的光路， 進(jìn)入系統(tǒng)10。從圖1可以了解，由于光束44的路徑和輻射26的光路之間的相似，光束44 可以透射過(guò)偏振器32和分析器34兩者，入射到圖像捕獲設(shè)備16上。然而，如果成像透鏡 42是傾斜并且偏軸的，則光束44可以由鏡頭42導(dǎo)向圖像捕獲設(shè)備16上在空間上與由摩擦 嵴?qǐng)D案構(gòu)成的圖像分開(kāi)的位置。 應(yīng)該了解，在某些情況下，成像透鏡42可以既不是傾斜的，也不是偏軸的，(因?yàn)?這些可能影響圖像的視角)。此外，系統(tǒng)10的其他組件的各種屬性可以被設(shè)計(jì)用于減少由 成像光學(xué)裝置30引導(dǎo)的環(huán)境光的量，以便它被偏振器32和分析器34兩者透射。例如，偏 振部件38和/或折疊部件40可以被配置為減少通過(guò)偏振部件38無(wú)意地從偏振器32導(dǎo)向 分析器(例如，由于它們的尺寸、朝向等等)的環(huán)境光的量。在某些情況下，可以在系統(tǒng)IO 內(nèi)提供一個(gè)或多個(gè)擋板46。擋板46可以被配置為阻止系統(tǒng)10內(nèi)的環(huán)境光(例如，一束環(huán) 境光48)。 如上文所提及的， 一個(gè)環(huán)境光源包括通過(guò)壓板12進(jìn)入系統(tǒng)10并入射到輻射發(fā)射 模塊14的一束環(huán)境光50。光束50可以被與輻射發(fā)射模塊14關(guān)聯(lián)的反射器反射回壓板12。 從圖1應(yīng)該了解，光束50可以被壓板12反射，并沿著類似于輻射26的路徑前進(jìn)，入射到圖
8像捕獲設(shè)備16上。換句話說(shuō)，由于光束50的路徑與由輻射發(fā)射模塊14發(fā)射的輻射26鄰 近(或者甚至并置)，偏振器32、分析器34，以及偏振部件38的布局，可能不能有效地阻止 光束50。相應(yīng)地，在某些實(shí)施例中，輻射發(fā)射模塊14可以包括一些組件被設(shè)計(jì)用于防止環(huán) 境光通過(guò)壓板12進(jìn)入系統(tǒng)10，入射到與輻射發(fā)射模塊14關(guān)聯(lián)的反射器上，并從基本上與由 輻射發(fā)射模塊14的發(fā)射器發(fā)射的輻射相同的方向朝壓板12返回。 例如，圖2顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的輻射發(fā)射模塊14。如圖2所示，輻射 發(fā)射模塊14被設(shè)計(jì)用于減少?gòu)妮椛浒l(fā)射模塊14向壓板12反射回的環(huán)境光(例如，如圖1 所示以及上文所描述的光束50)的影響。輻射發(fā)射模塊14可以包括光源52和TIR鏡54。 光源52可以包括發(fā)射輻射的發(fā)射器和將由發(fā)射器發(fā)射的輻射導(dǎo)向壓板12的反射器，如上 文所討論的。TIR鏡54可以包括被配置為通過(guò)全內(nèi)反射將從光源52發(fā)出的輻射導(dǎo)向壓板 12的表面。在如圖2所示的實(shí)現(xiàn)方式中，TIR鏡54由棱鏡18的邊界構(gòu)成，但是，這不是限 制性的。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用與棱鏡18分開(kāi)的波導(dǎo)構(gòu)成TIR鏡54。
如此形成TIR鏡54，以便如果輻射以小于TIR鏡54的臨界角56的入射角入射到 其上，則輻射將穿過(guò)TIR鏡54。如果輻射以大于臨界角56的入射角度入射到TIR鏡54上， 則輻射將被由TIR鏡54產(chǎn)生的全內(nèi)反射的光學(xué)現(xiàn)象反射。應(yīng)該了解，臨界角56是在TIR 鏡54上聚集的兩種光學(xué)介質(zhì)(例如，棱鏡18和空氣)的折射率的函數(shù)。
可以在系統(tǒng)10內(nèi)如此安置光源52，以便通過(guò)光接收表面20進(jìn)入棱鏡18的從光源 52發(fā)出的輻射58以大于臨界角56的入射角度60入射到TIR鏡54。相應(yīng)地，由光源52發(fā) 射到棱鏡18的基本上全部輻射將在TIR鏡54處反射，入射到壓板12上。相比之下，可以 減少通過(guò)棱鏡18引導(dǎo)進(jìn)入光源52的環(huán)境光的量。例如，一束環(huán)境光62可以通過(guò)外表面24 進(jìn)入棱鏡18，并以小于臨界角56的入射角64傳播到TIR鏡54。光束62可以透射過(guò)TIR 鏡54，而不會(huì)被完全內(nèi)部反射。通過(guò)此機(jī)制，本來(lái)會(huì)影響系統(tǒng)10的性能的環(huán)境光，可以通過(guò) TIR鏡54從系統(tǒng)10上除去。 圖3顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的輻射發(fā)射模塊14的另一個(gè)示例。在如圖3 所示的實(shí)現(xiàn)方式中，輻射發(fā)射模塊14可以包括光源52、線性偏振器64，以及四分之一波長(zhǎng) 延遲器66。線性偏振器64向入射在其上的輻射提供線性偏振。線性偏振器64可以作為不 同的光學(xué)元件而形成，或者，線性偏振器64可以包括置于系統(tǒng)10內(nèi)的另一個(gè)光學(xué)元件(例 如，棱鏡18的光接收表面20)上的線性偏振器膜。在某些實(shí)施例中，(如圖l所示和如上 文所描述的)偏振器32包括線性偏振器，而由線性偏振器64給予輻射的偏振的朝向?qū)?yīng) 于由偏振器32給予輻射的偏振的朝向。如此，穿過(guò)線性偏振器64的由光源52發(fā)射的輻射 68在被壓板12反射之后也可以穿過(guò)偏振器32。 四分之一波長(zhǎng)延遲器66改變?nèi)肷涞狡渖系妮椛涞钠?。例如，四分之一波長(zhǎng)延遲 器66可以將線性偏振的輻射改變圓偏振輻射，反之亦然。四分之一波長(zhǎng)延遲器66可以作 為單獨(dú)的光學(xué)元件(例如，波片)而形成，或者，四分之一波長(zhǎng)延遲器66可以包括置于另一 個(gè)光學(xué)元件(例如，光源52的反射器，線性偏振器64等等)上的四分之一波長(zhǎng)膜。
線性偏振器64和四分之一波長(zhǎng)延遲器66的設(shè)置可以減少通過(guò)壓板12進(jìn)入系統(tǒng) 10并從光源52反射的環(huán)境光的影響。例如，隨著一束環(huán)境光70通過(guò)壓板12進(jìn)入系統(tǒng)10 并向光源52前進(jìn)，光束70會(huì)入射到線性偏振器64上，并且從而會(huì)被在第一朝向線性偏振。 然后，線性偏振光束70會(huì)入射到四分之一波長(zhǎng)延遲器66上，而四分之一波長(zhǎng)延遲器66會(huì)改變光束70的偏振狀態(tài)，使光束70圓偏振。在光源52反射之后，光束70會(huì)再次入射到四 分之一波長(zhǎng)延遲器66上，四分之一波長(zhǎng)延遲器66會(huì)再次將光束70的偏振狀態(tài)改變?yōu)榫€性 的。然而，在第二次穿過(guò)四分之一波長(zhǎng)延遲器66之后，光束70的偏振的朝向會(huì)垂直于由線 性偏振器64提供給輻射的線性偏振的朝向。如此，隨著光束70再次入射在線性偏振器64 上，光束70的光的偏振會(huì)垂直線性偏振器64的偏振，從而，由于這種正交性，阻止了光束 70。 雖然為了說(shuō)明基于了當(dāng)前被認(rèn)為是最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的， 但是，應(yīng)該理解，這樣的細(xì)節(jié)僅僅用于該目的，本發(fā)明不僅限于所說(shuō)明的實(shí)施例，相反，可以 涵蓋在所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改和等效的方案。例如，還應(yīng)該理解，本發(fā)明預(yù) 期，在可能的程度上，任何實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)可以與任何其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè) 特點(diǎn)相結(jié)合起來(lái)。
權(quán)利要求
一種被配置為捕獲主體的摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的指紋成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被配置為嚙合主體的摩擦嵴?qǐng)D案的壓板；被配置為以電子方式捕獲與所述壓板嚙合的摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的圖像捕獲設(shè)備；光學(xué)分析器，被配置為，除非入射輻射具有需要的偏振，否則阻止入射在其上的輻射，所述光學(xué)分析器位于所述系統(tǒng)內(nèi)，遮蔽所述圖像捕獲設(shè)備以阻止其接收沒(méi)有所述需要的偏振的輻射，從而，所述光學(xué)分析器阻止通過(guò)所述壓板進(jìn)入所述系統(tǒng)并且本來(lái)會(huì)入射到所述圖像捕獲設(shè)備上的沒(méi)有需要的偏振的環(huán)境光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括如此安置的偏振器，以便從所述壓板向所述分析器發(fā)出的全部輻射，或基本上全部輻射，在入射到所述分析器之前入射到所述偏振器上，所述偏振器被配置為向入射在其上的輻射提供的偏振不同于所述需要的偏振。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振器置于所述壓板和所述分析器之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括偏振部件，被配置為將入射在其上的輻射的偏振從由所述偏振器提供給輻射的偏振改變?yōu)樾枰钠瘛?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被配置為向所述壓板發(fā)射輻射的輻射源，以便如果所述摩擦嵴與所述壓板嚙合，則所發(fā)射的輻射的一部分，(i)從所述壓板上所述摩擦嵴和所述壓板之間的交界面處或附近的區(qū)域反射，(ii)被所述偏振器偏振，(iii)入射到所述偏振部件上，(iv)穿過(guò)所述分析器，以及(v)入射到所述圖像捕獲設(shè)備上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振部件包括延遲器和/或波片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振部件包括四分之一波片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述需要的偏振是圓偏振或者線性偏振。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括聚焦透鏡，被配置為將壓板和與壓板嚙合的指紋嵴?qǐng)D案的圖像聚焦到圖像捕獲設(shè)備上，其中，所述聚焦透鏡相對(duì)于所述圖像捕獲設(shè)備是偏軸的，并且其中，所述聚焦透鏡相對(duì)于所述圖像捕獲設(shè)備是傾斜的。
10. —種被配置為捕獲主體的摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的指紋成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被配置為嚙合主體的摩擦嵴?qǐng)D案的壓板；被配置為以電子方式捕獲與所述壓板嚙合的摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的圖像捕獲設(shè)備；以及輻射發(fā)射模塊，被配置為向所述壓板提供輻射，以便由所述輻射發(fā)射模塊所提供的輻射的至少一部分在摩擦嵴?qǐng)D案和壓板之間的嚙合處或附近被所述壓板反射，并構(gòu)成了將被所述圖像捕獲設(shè)備捕獲的所述摩擦嵴?qǐng)D案的圖像，所述輻射發(fā)射模塊包括光源，被配置為發(fā)射導(dǎo)向所述壓板的輻射；置于所述光源和所述壓板之間的線性偏振器；以及置于所述光源和所述壓板之間的四分之一波長(zhǎng)延遲器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的系統(tǒng)，其中，所述光源包括被配置為向所述壓板發(fā)射輻射的背光單元。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，四分之一波長(zhǎng)延遲器包括延遲器膜，并且其中，所述線性偏振器包括背靠所述延遲器膜的線性偏振器膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光學(xué)分析器，被配置為，除非入射輻射具有需要的偏振，否則阻止入射在其上的輻射，所述光學(xué)分析器位于系統(tǒng)內(nèi)，遮蔽所述圖像捕獲設(shè)備以阻止其接收沒(méi)有所述需要的偏振的輻射，從而，所述光學(xué)分析器阻止通過(guò)所述壓板進(jìn)入所述系統(tǒng)并且本來(lái)會(huì)入射到所述圖像捕獲設(shè)備上的沒(méi)有需要的偏振的環(huán)境光。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述四分之一波長(zhǎng)延遲器位于與所述光源關(guān) 聯(lián)的反射器上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述偏振器位于所述四分之一波長(zhǎng)延遲器和 所述壓板之間。
16. —種被配置為捕獲主體的摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的指紋成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 被配置為嚙合主體的摩擦嵴?qǐng)D案的壓板；被配置為以電子方式捕獲與所述壓板嚙合的摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的圖像捕獲設(shè)備；以及 輻射發(fā)射模塊，被配置為向所述壓板提供輻射，以便由所述輻射發(fā)射模塊所提供的輻 射的至少一部分在摩擦嵴?qǐng)D案和壓板之間的嚙合處或附近被所述壓板反射，并形成將被所 述圖像捕獲設(shè)備捕獲的所述摩擦嵴?qǐng)D案的圖像，所述輻射發(fā)射模塊包括 被配置為發(fā)射導(dǎo)向所述壓板的輻射的光源；以及 被配置為通過(guò)全內(nèi)反射將輻射從光源引導(dǎo)到所述壓板的TIR鏡。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括構(gòu)成所述壓板和所述TIR鏡的棱鏡。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述光源包括被配置為向所述壓板發(fā)射輻射 的背光單元。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光學(xué)分析器，被配置為，除非入射輻射具 有需要的偏振，否則阻止入射在其上的輻射，所述光學(xué)分析器位于系統(tǒng)內(nèi)，遮蔽所述圖像捕 獲設(shè)備以阻止其接收沒(méi)有所述需要的偏振的輻射，從而，所述光學(xué)分析器阻止通過(guò)所述壓 板進(jìn)入所述系統(tǒng)并且本來(lái)會(huì)入射到所述圖像捕獲設(shè)備上的沒(méi)有需要的偏振的環(huán)境光。
全文摘要
被配置為捕獲主體的摩擦嵴?qǐng)D案(例如，指紋、掌紋、手印、腳印等等)的圖像的指紋成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括減小環(huán)境光對(duì)系統(tǒng)的性能的影響的一個(gè)或多個(gè)組件。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，不需要額外的能源(例如，為產(chǎn)生更大的輻射量)，不包括被設(shè)計(jì)為在環(huán)境光進(jìn)入系統(tǒng)之前阻止環(huán)境光的“外部”遮光板和/或罩，系統(tǒng)就可以減小環(huán)境光的影響。相反，系統(tǒng)可以通過(guò)沿著用于以電子方式捕獲摩擦嵴?qǐng)D案的圖像的輻射的光路內(nèi)部地阻止系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境光，減小環(huán)境光對(duì)性能的影響。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101765402SQ200880018548
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者L·李, R·K·芬里奇 申請(qǐng)人:鑒定國(guó)際公司