專(zhuān)利名稱(chēng)：用于照明印紋掃描器中的壓盤(pán)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物測(cè)定技術(shù)，并特別涉及指紋和/或掌紋的活體掃描。
背景技術(shù)：
生物測(cè)定成像系統(tǒng)可以包括，但并不限于指紋成像系統(tǒng)和掌紋成像系統(tǒng)。這種印紋成像系統(tǒng)也稱(chēng)之為掃描器或活體掃描器。這種印紋成像系統(tǒng)被也稱(chēng)為掃描器或活的掃描器。常規(guī)的活體掃描器使用光檢測(cè)指紋和/或掌紋的圖像。一個(gè)或多個(gè)指紋或手掌放置于壓盤(pán)上。一個(gè)照明源照明該壓盤(pán)的下側(cè)。然后通過(guò)諸如固態(tài)相機(jī)的圖像傳感器檢測(cè)到表示指紋或掌紋的谷、脊或其他特征的圖像。
該照明源必須具備足夠的功率，使得通過(guò)該圖像傳感器可以檢測(cè)到表示指紋的高質(zhì)量圖像。經(jīng)常在印紋掃描器中采用的光學(xué)系統(tǒng)是遠(yuǎn)心，其進(jìn)一步地增加了該照明源所需要的功率。在遠(yuǎn)心系統(tǒng)中，使用孔徑來(lái)限制通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的光線。這樣，只有在沿光軸或附近方向上的角度范圍內(nèi)傳播的光線才被檢測(cè)到。這種遠(yuǎn)心改善了圖像質(zhì)量并減少了模糊，但它具有的缺點(diǎn)是增加了照明源所需要的功率，這才能保證有足夠的光線穿過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的孔徑到達(dá)圖像傳感器。
在用于印紋掃描器的照明源中已經(jīng)使用準(zhǔn)直光來(lái)減少所需要的功率。準(zhǔn)直透鏡將入射光線準(zhǔn)直，使得出射彼此平行傳播的準(zhǔn)直光線。因?yàn)樯渚€成了平行的，它們有效地傳播通過(guò)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。圖1A所示為準(zhǔn)直光源發(fā)光技術(shù)的一個(gè)示例。單個(gè)發(fā)散光源110在一個(gè)區(qū)域上發(fā)光，如示例射線112所示。實(shí)際的發(fā)射區(qū)域取決于發(fā)射器的類(lèi)型及其他原因，諸如是否設(shè)置有透鏡、光導(dǎo)或其它光學(xué)元件來(lái)聚焦或?qū)蛟摪l(fā)射光。射線112的一部分115通過(guò)準(zhǔn)直透鏡120被準(zhǔn)直，并以平行光線125出射。部分射線115那些在準(zhǔn)直透鏡120的焦點(diǎn)、角度范圍A內(nèi)的射線，如圖1A所示。
特別是在遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)中，準(zhǔn)直照明源照明技術(shù)提供相對(duì)有效率的、低功率的源，但是缺少在用于高質(zhì)量指紋和/或掌紋掃描器中使用的良好的灰度級(jí)陰影。圖1B所示為在遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)中使用準(zhǔn)直照明的常規(guī)指紋或掌紋掃描器的范例。單個(gè)發(fā)散光源110發(fā)射紅光，其在照明棱鏡130之前通過(guò)準(zhǔn)直透鏡120被準(zhǔn)直。在該情況下，棱鏡130的頂面用作壓盤(pán)。該準(zhǔn)直光照明棱鏡130的下側(cè)。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)手指或手掌放置到棱鏡130上時(shí)，然后表示指紋或掌紋的谷、脊及其它特征的圖像通過(guò)成象透鏡140被聚焦到孔徑150，然后進(jìn)一步被成象透鏡160聚焦到焦平面/傳感器平面170。一個(gè)或多個(gè)圖像傳感器、諸如固態(tài)相機(jī)(CCD或CMOS相機(jī))檢測(cè)該圖像。通過(guò)利用準(zhǔn)直光，提高了效率，其中光從準(zhǔn)直透鏡120穿過(guò)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)棱鏡130，并最終通過(guò)孔徑150到達(dá)圖像傳感器的焦平面/傳感器平面170。
雖然該準(zhǔn)直光是有效率的，但這種照明生產(chǎn)的印紋圖像具有有限的或沒(méi)有灰度級(jí)陰影，因?yàn)閴罕P(pán)上的入射光線通常是平行的。這種平行光線然后被生物測(cè)定對(duì)象、諸如手指或手掌脊或者反射或者吸收。這就會(huì)產(chǎn)生高對(duì)比度的印紋，其主要地只具有黑色和白色值，而沒(méi)有灰色陰影值。這種高對(duì)比度的印紋(也叫做二元印紋)不能提供許多應(yīng)用諸如法庭、法律實(shí)施、安全和反恐怖主義所需要的灰色陰影的全部光譜。特別是在活體掃描過(guò)程中手指或手掌上受到重大的壓力的情況下，這可以導(dǎo)致捕獲到不能接受的圖像。
作為可以代替的準(zhǔn)直光技術(shù)，印紋掃描器已經(jīng)使用散射發(fā)光源。散射光線包括在多個(gè)不同方向上傳播的射線，其會(huì)提供具有良好彌漫的平面均勻照明。在印紋掃描器中，由于在多個(gè)不同方向上傳播的光入射到壓盤(pán)上，這種散射光線使得能夠檢測(cè)到良好的灰度級(jí)陰影。一個(gè)缺點(diǎn)就是該照明所需要的功率較高，特別是在具有遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的印紋掃描器中。需要高功率就意味著需要使用更多的光源，其格外增加了成本和所產(chǎn)生的熱量。
圖2所示為使用散射光線源205照明棱鏡130的印紋掃描器的范例。散射光線源205包括離散發(fā)射器陣列210和散光器220。離散發(fā)射器陣列210由多個(gè)均勻隔開(kāi)的發(fā)射紅光的發(fā)光二極管組成。如在圖2中示意性的所示，散射光線源205是一種效率低的光源，其用于產(chǎn)生圖像并將該圖像傳遞到遠(yuǎn)心系統(tǒng)中的圖像傳感器。散射光線隨機(jī)地傳播或在不同方向上傳播，并且不傳播通過(guò)整個(gè)遠(yuǎn)心系統(tǒng)。例如，許多光線被孔徑150阻擋。印紋掃描器的這種低效率的照明并不合乎需要，由于它增加了陣列210中所需要的發(fā)射器的數(shù)目和陣列210的所要求的功率。這一問(wèn)題對(duì)于遠(yuǎn)心印紋掃描器更加嚴(yán)重，其中需要平面均勻照明跨越相對(duì)大的壓盤(pán)，諸如大到足以捕獲一個(gè)或多個(gè)手指或掌紋的滾印或壓印圖像的壓盤(pán)。
總而言之，需要克服在印紋掃描器中使用準(zhǔn)直光或散射光線照明方式的上述缺點(diǎn)。在印紋掃描器照明中也存在其他要求。這些要求包括需要提高印紋掃描器的散射光線照明，需要從相機(jī)輸出的灰色陰影提供更大的動(dòng)態(tài)范圍，和需要從照明源陣列提供更多的均勻照明并具有靈活控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于照明壓盤(pán)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其克服了上述缺點(diǎn)并滿足上述要求。提供有四種用于提高印紋掃描器照明的技術(shù)。第一種技術(shù)包括使用散射和準(zhǔn)直的混合照明系統(tǒng)和方法。第二種技術(shù)包括使用光楔的散射光線照明系統(tǒng)和方法。第三種技術(shù)包括使用非均勻照明源陣列和使用獨(dú)立控制和/或區(qū)域控制的光源。第四種技術(shù)包括使用藍(lán)光/綠光。這些技術(shù)中的每一個(gè)可以單獨(dú)使用或按照此處根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所描述的各種組合使用。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種混合照明系統(tǒng)為印紋掃描器中的壓盤(pán)提供照明。該混合照明系統(tǒng)使用散射和準(zhǔn)直，為壓盤(pán)有效地提供平面均勻照明。照明源陣列從多個(gè)離散光源發(fā)射光線。在該照明源和準(zhǔn)直透鏡之間設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)散光器。從多個(gè)離散光源發(fā)出的光線的至少一部分穿過(guò)至少一個(gè)散光器，然后通過(guò)準(zhǔn)直透鏡。每一散光器用來(lái)將光線隨機(jī)化，從而使得在壓盤(pán)得到平面均勻照明。起初從離散源發(fā)出的個(gè)別錐形光束不再可見(jiàn)。準(zhǔn)直透鏡增加了該照明系統(tǒng)的效率并降低了該照明源陣列的功率需求。需要更少的光源。這種效率在印紋掃描器的遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)中尤其優(yōu)越。
在一個(gè)實(shí)施例中，該混合照明系統(tǒng)具有一個(gè)散光器。該散光器設(shè)置在該準(zhǔn)直透鏡附近?？商鎿Q的，該散光器可以設(shè)置在照明源陣列的附近，或根據(jù)特定的設(shè)計(jì)設(shè)置在照明源陣列與準(zhǔn)直透鏡之間的任何其他位置。
在另一實(shí)施例中，該混合照明系統(tǒng)具有兩個(gè)散光器。一個(gè)散光器設(shè)置在該照明源陣列附近，另一個(gè)散光器設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡附近。在一個(gè)示例中，使用兩個(gè)全息散光器。在另一個(gè)范例中，全息散光器設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡附近，而在照明源陣列附近設(shè)置一個(gè)比較便宜的玻璃或塑料散光器。在另一范例中，在準(zhǔn)直透鏡附近設(shè)置一個(gè)玻璃或塑料散光器，并且在照明源陣列附近設(shè)置一個(gè)玻璃或塑料散光器。
該范例是說(shuō)明性的，并不意欲限制本發(fā)明?？梢允褂萌魏晤?lèi)型的散光器，包括但不限于玻璃型散光器、塑料類(lèi)型的散光器、或全息散光器。通常，全息散光器比玻璃或塑料散光器更有效率，但是也更昂貴。
根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所提供的照明系統(tǒng)使用散射光線來(lái)照明印紋掃描器中的壓盤(pán)。該照明系統(tǒng)具有照明源陣列和光楔。該光楔在內(nèi)部將光線反射，使得照明更加散射。該光楔具有一個(gè)端面，其接收從照明源陣列發(fā)出的光線。該光楔也具有反射面，其將光線朝著壓盤(pán)的方向反射出該光楔。該反射面可以是任何類(lèi)型的反射面。在一個(gè)示例中，該楔面采用諸如白色、金色或銀色漆的反射漆層。根據(jù)進(jìn)一步的特色，該楔形反射面被弄粗糙，并應(yīng)用反射漆層。入射在光楔上的光線是散射的，然后反射面被制造的更加散射。在一個(gè)實(shí)施例中，在該光楔附近也設(shè)置散光器，從而光線在照明該壓盤(pán)之前從該光楔射出到散光器。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，照明源陣列由多個(gè)源組成，其至少被分成中心區(qū)域和周邊領(lǐng)域。在周邊區(qū)域中所設(shè)置的源的密度大于中心區(qū)域中的，以修正在該照明系統(tǒng)中的自然光散開(kāi)。在另一實(shí)施例中，該照明源陣列由多個(gè)源組成，其被分成至少一個(gè)中心區(qū)域、一個(gè)或多個(gè)中間區(qū)域和一個(gè)周邊區(qū)域。每一領(lǐng)域的密度向周邊逐步增高，以修正在該照明系統(tǒng)中的自然光散開(kāi)。在周邊區(qū)域中設(shè)置的源的密度最大，在中心區(qū)域中設(shè)置的源的密度最小。在每一中間區(qū)域中設(shè)置的源的密度位于周邊區(qū)域和中心區(qū)域的之間。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，照明源陣列的每一源的強(qiáng)度相對(duì)于其它源可以被獨(dú)立地控制。例如，每一源可以是發(fā)光二極管，其分別地由電流控制，以修正或最小化漂移并確保提供給壓盤(pán)一個(gè)平面均勻照明。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，照明源陣列被劃分成區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)源被分成至少三個(gè)區(qū)域，在每一區(qū)域中分成至少三個(gè)組。每一組源的密度相對(duì)于其它組被獨(dú)立地控制，從而提供一個(gè)平面均勻照明到該壓盤(pán)。這種區(qū)域的使用簡(jiǎn)化了控制，但仍然保持足夠的適應(yīng)性，以調(diào)節(jié)光源組的相對(duì)密度，從而確保提供平面均勻照明到壓盤(pán)。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，照明源陣列包括多個(gè)發(fā)射藍(lán)光/綠光的源。在一個(gè)優(yōu)選的范例中，該藍(lán)光/綠光等于或近似等于510納米。一種方法包括步驟從多個(gè)離散源發(fā)射藍(lán)光/綠光，并使用至少該發(fā)射的藍(lán)光/綠光的一部分照明壓盤(pán)。與工作在650納米的常規(guī)的紅光相比，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)藍(lán)光/綠光增加了使用印紋掃描器檢測(cè)的手指或手掌印紋圖像中灰度級(jí)陰影的動(dòng)態(tài)范圍。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種方法有效地提供平面均勻照明給壓盤(pán)。該方法包括步驟從多個(gè)離散源發(fā)射光線，將該發(fā)射的光線隨機(jī)化以得到散射光線，準(zhǔn)直至少部分散射光線，和照明該壓盤(pán)，因此可以獲得放置在該壓盤(pán)的手指或手掌印紋的圖像。該隨機(jī)化步驟可以包括傳播該發(fā)射光通過(guò)至少一個(gè)散光器或通過(guò)光楔。在一個(gè)示例中，該發(fā)射步驟包括發(fā)射藍(lán)光/綠光。
在該發(fā)射步驟之前有一設(shè)置步驟，其包括將多個(gè)離散源至少設(shè)置到中心區(qū)域和周邊區(qū)域，其中周邊區(qū)域設(shè)置的源的密度大于中心區(qū)域中的?？梢詧?zhí)行的另一步驟是，相對(duì)于其它源獨(dú)立地控制每一源的密度，從而提供平面均勻照明到該壓盤(pán)。
根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，一種有效地提供平面均勻照明到壓盤(pán)的系統(tǒng)，其包括發(fā)射光線的裝置，將該發(fā)射的光線隨機(jī)化以得到散射光線的裝置，和準(zhǔn)直至少部分散射光線的裝置。這樣，散射光線的一部分被準(zhǔn)直并落到壓盤(pán)上作為準(zhǔn)直光，而其余的散射光線落到壓盤(pán)作為散射光線。使用這種準(zhǔn)直的散射光線照明壓盤(pán)，從而獲得放置在壓盤(pán)上的手指或手掌印紋的高對(duì)比度圖像。
下面參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例、特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與操作。


這里附圖是包括在說(shuō)明書(shū)中的一部分，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，并進(jìn)一步與該描述一起用于解釋本發(fā)明的原理，使得所屬技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。在該附圖中圖1A所示為常規(guī)準(zhǔn)直光源發(fā)光技術(shù)的范例；圖1B所示為具有準(zhǔn)直照明系統(tǒng)的常規(guī)指紋掃描器的簡(jiǎn)圖；圖2所示為具有散射照明系統(tǒng)的常規(guī)指紋掃描器的簡(jiǎn)圖；圖3A所示為具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)的常規(guī)指紋掃描器的簡(jiǎn)圖；圖3B所示為使用具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)的常規(guī)指紋掃描器檢測(cè)灰度級(jí)陰影的簡(jiǎn)圖；圖3C所示為具有根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括光楔和散射光線學(xué)元件的照明系統(tǒng)；圖5所示為從圖4的照明系統(tǒng)中的光楔表面反射的散射光線；圖6A、6B和6C所示為根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步特征的非均勻照明源陣列的實(shí)施例；
圖6D所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、具有區(qū)域控制的非均勻照明源陣列和光楔的散射照明系統(tǒng)的實(shí)施例，圖7所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、手指的谷和脊上的藍(lán)光/綠光照明簡(jiǎn)圖；圖8所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、手指的脊中吸收的藍(lán)光/綠光照明簡(jiǎn)圖。
現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示同一個(gè)或功能相似的元件。另外，附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字與該附圖標(biāo)記首次出現(xiàn)的附圖中相同。
具體實(shí)施例方式
雖然此處是參照用于特定應(yīng)用的說(shuō)明性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是需要理解的是本發(fā)明并不僅限于此。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員通過(guò)此處所提供的教導(dǎo)會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明范圍內(nèi)的補(bǔ)充修改、應(yīng)用和實(shí)施例，以及本發(fā)明對(duì)其具有重要使用價(jià)值的附加領(lǐng)域。
本發(fā)明提供有用于任何類(lèi)型印紋掃描器的照明，包括但并不限于任何類(lèi)型的指紋和/或掌紋掃描器。
術(shù)語(yǔ)為了更清楚地描述本發(fā)明，說(shuō)明書(shū)自始至終一致地采用下列詞語(yǔ)定義。
詞語(yǔ)“手指”指的是手上的任何手指，其包括但不限于拇指、食指、中指、無(wú)名指或小手指。
詞語(yǔ)“活體掃描”指的是通過(guò)印紋掃描器掃描任何類(lèi)型的指紋和/或掌紋圖像?；铙w掃描可以包括四個(gè)手指的手指印紋、指滾印紋、手指平面印紋、巴掌印紋、拇指紋、掌紋或手指組合，諸如放置在壓盤(pán)上的，來(lái)自一個(gè)或多個(gè)手或一個(gè)或多個(gè)手掌的手指和/或拇指組，但并不限于此。
在活體掃描中，來(lái)自左手或右手或兩只手的一個(gè)或多個(gè)手指或手掌放置在掃描器的壓盤(pán)上。根據(jù)特定的應(yīng)用檢測(cè)不同類(lèi)型的印紋圖像。例如由平壓到壓盤(pán)上的手指(手指或拇指)的指紋圖像組成的平面印紋。指滾印紋由手指(手指或拇指)的圖像組成，其是當(dāng)手指(手指或拇指)在壓盤(pán)的表面上從手指的一側(cè)滾到手指的另一側(cè)形成的。巴掌印紋是由四個(gè)平面手指平壓到壓盤(pán)上的圖像組成。掌紋包括將全部手掌或部分手掌壓到壓盤(pán)上。根據(jù)特定的掃描器類(lèi)型和掃描器所捕獲的印紋類(lèi)型，壓盤(pán)是可移動(dòng)的或靜止的。
詞語(yǔ)“生物測(cè)定成像系統(tǒng)”、“掃描器”、“活體掃描器”、“活體印紋掃描器”、“指紋掃描器”和“印紋掃描器”可互換的使用，指的是在活體掃描中可以獲得一個(gè)或多個(gè)手指和/或手掌的全部或部分圖像的任何類(lèi)型的掃描器。所獲得的圖像可以以任何格式組合，包括但并不限于FBI、國(guó)家或國(guó)際指紋格式。
詞語(yǔ)“壓盤(pán)”指的是包括成像表面的組件，在活體掃描中其上至少放置一個(gè)手指。壓盤(pán)可以包括光學(xué)棱鏡、光學(xué)棱鏡組或微棱鏡組的表面，或硅酮層表面或與光學(xué)棱鏡、光學(xué)棱鏡組或微棱鏡組的表面光學(xué)接觸設(shè)置的其它元件，但并不限于此。
詞語(yǔ)“準(zhǔn)直的散射光線”指的是射線傳播通過(guò)至少一個(gè)散光器和準(zhǔn)直透鏡的光線。這種準(zhǔn)直的散射光線可以包括第一和第二部分，其中準(zhǔn)直的散射光線的第一部分落到壓盤(pán)上作為準(zhǔn)直光線，并且準(zhǔn)直的散射光線的第二部分落到壓盤(pán)上作為散射光線，但并不限于此。
混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)圖3A所示為具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)302的常規(guī)指紋掃描器300的簡(jiǎn)圖。活體印紋掃描器300檢測(cè)放置在壓盤(pán)上的手指和/或手掌圖像。壓盤(pán)是印紋掃描器300著其上放置著手指或手掌的任何表面。在圖3A所示的實(shí)施例中，壓盤(pán)342是棱鏡340的頂面，或從棱鏡340的頂部接收照明的任何其它表面。例如，壓盤(pán)342可以是硅酮層，或設(shè)置在棱鏡340頂部的、或與棱鏡340光學(xué)接觸的其它保護(hù)層或元件。
來(lái)自混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)302的光線照明壓盤(pán)。當(dāng)手指放到壓盤(pán)342上，表示指紋的圖像然后從壓盤(pán)342被反射，穿過(guò)棱鏡340，接著被一個(gè)或多個(gè)相機(jī)檢測(cè)。在一個(gè)范例中，光線從壓盤(pán)342反射，射出棱鏡340，并被成像透鏡350沿光軸OA聚焦到孔徑360。光線然后從孔徑360通過(guò)到達(dá)成像透鏡370，用于在焦平面/傳感器平面380檢測(cè)。在焦平面/傳感器平面380可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)相機(jī)(未示出)來(lái)檢測(cè)和捕獲印紋的圖像。下面參照?qǐng)D3B更詳細(xì)的描述這種照明。
如圖3A中所示，混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)302包括沿著光軸設(shè)置的照明源陣列310、散光器320、全息散光器325和準(zhǔn)直透鏡330。照明源陣列310可以是任何范圍光源，包括但不限于離散光發(fā)射器陣列，諸如發(fā)光二極管(LED)。在一個(gè)實(shí)施例中，照明源陣列310包括均勻間隔的發(fā)射器陣列。在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，照明源陣列310包括非均勻間隔的發(fā)射器陣列。例如，照明源陣列310可以是非均勻的照明源陣列，如下面根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征關(guān)于圖6A-6D的描述。
照明源陣列310可以發(fā)射單波長(zhǎng)或波長(zhǎng)窄帶范圍的光線，諸如紅外線、可見(jiàn)光和/或紫外光波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，照明源陣列310發(fā)射具有藍(lán)光/綠光(“藍(lán)光/綠光光線”)波長(zhǎng)的光線，如下面進(jìn)一步關(guān)于圖7和8的實(shí)施例的描述。
來(lái)自照明源陣列310的至少部分光線通過(guò)散光器320和全息散光器325到達(dá)準(zhǔn)直透鏡330。每一散光器320和全息散光器325用來(lái)散射從陣列310中的各個(gè)不同發(fā)射器源射出的光線。這樣，均勻的散光照明就輸入到準(zhǔn)直透鏡330。散射光線的一部分然后被準(zhǔn)直透鏡330準(zhǔn)直，并經(jīng)過(guò)光軸到達(dá)棱鏡340和壓盤(pán)342。從準(zhǔn)直透鏡330經(jīng)過(guò)的其余散射光線落到壓盤(pán)上作為散射光線。
根據(jù)本發(fā)明的散射/準(zhǔn)直照明系統(tǒng)具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。被準(zhǔn)直透鏡330準(zhǔn)直的第一部分散射光線經(jīng)過(guò)光軸到達(dá)棱鏡340和壓盤(pán)342，從準(zhǔn)直透鏡330通過(guò)孔徑360有效地傳播到焦平面/傳感器平面380。準(zhǔn)直透鏡330的存在使得比只有散射光線源時(shí)更有效率的通過(guò)遠(yuǎn)心印紋掃描器傳遞光能，并大約降低了照明源陣列310三分之二的功率需求。從準(zhǔn)直透鏡330通過(guò)的其余漫射光落到壓盤(pán)上作為散射光線。這種漫射光用作輔助光并可以通過(guò)圖像傳感器檢測(cè)到印紋的灰度級(jí)陰影。
圖3B所示為在根據(jù)本發(fā)明的混合散射/準(zhǔn)直照明系統(tǒng)的操作中如何實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)。照明源陣列310以等于或小于準(zhǔn)直透鏡330焦距的距離放置。在圖3B中，所示陣列310位于準(zhǔn)直透鏡330的焦點(diǎn)FP與透鏡330本身之間。照明源陣列310發(fā)出光線的至少一部分(或部分)會(huì)穿過(guò)散光器320(未示出)和散光器325。每一散光器320、325用作將光線隨機(jī)化，使得射線在多個(gè)不同的方向上傳播。為了清楚的原因，圖3B中實(shí)際上只示出了散射光線的少數(shù)射線311、312。準(zhǔn)直透鏡330接收來(lái)自散光器325的所有或部分散射光線射線312。用射線314表示的散射光線的第一部分被準(zhǔn)直透鏡330準(zhǔn)直，并平行的發(fā)送到棱鏡340。該第一部分射線314通常對(duì)應(yīng)于射線312的這樣一些部分，即它們就好像是從焦點(diǎn)FP的錐面內(nèi)發(fā)出的一樣傳播。用射線316表示的散射光線的其余部分穿過(guò)準(zhǔn)直透鏡330落到壓盤(pán)上作為散射光線。這種漫射光用作輔助光并可以通過(guò)圖像傳感器檢測(cè)到印紋的灰度級(jí)陰影。
圖3B進(jìn)一步描述了如何得到被射線314、316照明的手指或手掌的灰度級(jí)陰影圖像。為了清楚的原因，只描述并放大了在兩個(gè)谷之間的一個(gè)脊。該圖是說(shuō)明性的，并不是按比例繪制的實(shí)際光線徑跡。全部的照明(也就是說(shuō)射線314、316)從多個(gè)不同的方向入射到達(dá)壓盤(pán)342上。脊用作吸收某一入射角的射線，而谷用作反射某一入射角的射線。出現(xiàn)吸收或反射的實(shí)際角度尤其取決于該脊的折射率、該谷周?chē)目諝?，以及該棱鏡和壓盤(pán)。另外，對(duì)于某些入射角，散射光線落到壓盤(pán)表面上，穿過(guò)該壓盤(pán)表面并照明一個(gè)谷。以適當(dāng)?shù)慕嵌葟募沟谋砥し瓷涞墓饩€，然后重新進(jìn)入該棱鏡并被傳輸?shù)皆搨鞲衅髌矫妗Ｔ摴饩€增強(qiáng)了灰度級(jí)范圍并提供更合乎需要的圖像。
在谷區(qū)域反射的射線318被圖像傳感器(如圖3B中所示的點(diǎn)A和B與E和F之間的區(qū)域)檢測(cè)為“白色”。沒(méi)有射線反射的脊區(qū)域被檢測(cè)為“黑色”區(qū)域(如圖3B中所示的點(diǎn)C和D之間的區(qū)域)。由于本發(fā)明的該混合照明，在脊的邊緣區(qū)域的反射射線319也被檢測(cè)為“灰色”區(qū)域，并具有良好的灰度級(jí)陰影(如圖3B中所示的點(diǎn)B和C與D和E之間的區(qū)域)。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用具有大約4英寸×5英寸壓盤(pán)的掌印掃描器，照明源310的功率可以為30瓦特(如果只使用散射光線為100瓦特)，并仍可以提供足夠的照明功率。使用散射片320和全息散射片325將從照明源陣列310發(fā)射出的光線隨機(jī)化，使得來(lái)自離散發(fā)射器的錐形光束不再有區(qū)別，提供更加均勻的照明區(qū)域，并且整個(gè)照明的散射組件允許在圖像中檢測(cè)到灰度級(jí)陰影。
圖3C所示為具有根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例的混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)304。混合準(zhǔn)直/散射照明系統(tǒng)304包括照明源陣列310、散光器320、反射鏡322、全息散光器325和準(zhǔn)直透鏡330。反射鏡322的存在為該混合準(zhǔn)直/散光照明系統(tǒng)304提供了更緊湊的布置。光線沿光軸從照明源310通過(guò)散光器320傳播到反射鏡322。然后反射鏡322將光線沿光軸反射到全息散光器325。然后部分散射光線被準(zhǔn)直透鏡330準(zhǔn)直并沿光軸通過(guò)到達(dá)棱鏡340和壓盤(pán)342，而其余散射光線通過(guò)準(zhǔn)直透鏡330并落到壓盤(pán)上作為散射光線。
混合準(zhǔn)直/散光照明系統(tǒng)302、304是說(shuō)明性的，并非意欲限定限定本發(fā)明。散光器320可以是任何類(lèi)型的散光器(例如玻璃、塑料和全息的)。相似的，散光器325可以是任何類(lèi)型的散光器，包括但并不限于全息類(lèi)型的散光器。在圖3A-3C中所示的一個(gè)實(shí)例中，使用全息散光器325是因?yàn)樗浅８咝?，并且使用玻璃或塑料散光?20是因?yàn)樗啤?br> 通常在根據(jù)本發(fā)明的混合準(zhǔn)直/散光照明系統(tǒng)302、304中可以使用一個(gè)或多個(gè)任何類(lèi)型的散光器。相應(yīng)的，可以省去散光器320或散光器325，或可以另外增加散光器。散光器320的優(yōu)點(diǎn)是它位于離散發(fā)射器源陣列或其附近，從而使得照明源附近的照明更加均勻。散光器325設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡330附近，以進(jìn)一步確保均勻照明輸入到準(zhǔn)直透鏡330。準(zhǔn)直透鏡330設(shè)置在棱鏡340附近，以確保至少部分散射光線被準(zhǔn)直，并有效地傳播通過(guò)棱鏡340，到達(dá)焦平面/傳感器平面380。這些位置是說(shuō)明性的。根據(jù)特定的應(yīng)用或結(jié)構(gòu)，散光器320和/或散光器325與準(zhǔn)直透鏡330彼此可以位于不同的相對(duì)位置。
混合準(zhǔn)直/散光照明系統(tǒng)302、304可以用于任何類(lèi)型的光學(xué)指紋和/或掌紋掃描器，包括單個(gè)手指掃描器、多個(gè)手指掃描器、掌紋掃描器、指滾印紋掃描器和/或巴掌指紋掃描器，但并不限于此。
具有光楔的照明系統(tǒng)圖4和5描述了本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例。圖4所示為具有光楔420的因?yàn)閽呙杵髦械恼彰飨到y(tǒng)400的簡(jiǎn)圖。照明源陣列310在光楔420的端部區(qū)域426輸入光線。光線在光楔420內(nèi)部被反射，并傳到反射器/散光器422表面。反射器/散光器422表面是一個(gè)成角度的表面或是光楔420的表面。優(yōu)選的，表面422的設(shè)置相對(duì)于照明源310發(fā)射光線的光軸成一角度。在一個(gè)實(shí)施例中，反射器/散光器422表面用于反射光線和使得反射光線更加散射。如圖5中所示，照明源310發(fā)射的光線500傳播通過(guò)光楔420，照射到反射器/散光器422表面上。散射、反射光線510然后從表面422傳播出來(lái)，通過(guò)光楔420的表面424。為了清楚的原因，省去了其它描述在光楔420中的內(nèi)部反射光線的光線路徑。然而光楔420中的內(nèi)部反射具有進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)，由于它會(huì)使得光線更加漫射并提高了灰度級(jí)陰影。
如圖4中所示，從表面424和光楔420傳出的光線然后傳到散光器430。散光器430使得光線更加漫射，從而提供均勻的照明到壓盤(pán)342。如圖4中所示當(dāng)手指放置到壓盤(pán)342上，手指的圖像然后通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)440發(fā)送到相機(jī)系統(tǒng)450，用于檢測(cè)和處理。光學(xué)系統(tǒng)440可以是印紋掃描器中的任何常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)。相似的，相機(jī)450可以是任何類(lèi)型的相機(jī)，包括一個(gè)或多個(gè)CCD或CMOS相機(jī)，但并不限于此。
在一個(gè)實(shí)施例中，反射器/散光器422表面是應(yīng)用到光楔420的玻璃表面的高反射的白漆層。該白漆用作可被照明源陣列310見(jiàn)到的第一散光器。該散光器用于除去由光源陣列310發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)錐形光束引起的至少部分照明結(jié)構(gòu)。第二散光器430用于除去更多或全部剩余的照明結(jié)構(gòu)，從而均勻照明傳到棱鏡340。
根據(jù)本發(fā)明的具有光楔的照明系統(tǒng)可以與任何類(lèi)型的印紋掃描器中的任何類(lèi)型的照明光源一起使用。例如，具有光楔420的照明系統(tǒng)400可以用于任何類(lèi)型的光學(xué)指紋和/或掌紋掃描器，包括單個(gè)手指掃描器、多個(gè)手指掃描器、掌紋掃描器、指滾印紋掃描器和/或巴掌指紋掃描器，但并不限于此。如上所述，照明源陣列310可以是任何類(lèi)型的范圍光源，包括離散光發(fā)射器陣列，諸如發(fā)光二極管(LED)或激光二極管，但并不限于此。在一個(gè)實(shí)施例中，該照明源陣列310包括均勻間隔的發(fā)射器陣列。在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，該照明源陣列310包括非均勻間隔的發(fā)射器陣列。例如，照明源陣列可以是非均勻照明陣列，如下面根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征關(guān)于圖6A-6D的描述。
照明源陣列310可以發(fā)射單波長(zhǎng)或波長(zhǎng)窄帶范圍的光線，諸如紅外線和/或可見(jiàn)光波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，照明源陣列310發(fā)射具有藍(lán)光/綠光(“藍(lán)光/綠光光線”)波長(zhǎng)的光線，如下面進(jìn)一步關(guān)于圖7和8的實(shí)施例的描述。
非均勻照明源和控制圖6A、6B、6C和6D所示為根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步特征的非均勻照明源陣列的簡(jiǎn)圖。如圖6A中所示，非均勻照明源陣列600包括中心區(qū)域610和周邊區(qū)域612。非均勻照明源陣列600由多個(gè)離散發(fā)射器、諸如發(fā)光二極管(LED)組成。中心區(qū)域610的發(fā)射器密度低于周邊區(qū)域612的發(fā)射器密度。這樣，非均勻照明源陣列600具有的優(yōu)點(diǎn)是，出現(xiàn)在遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)的周邊區(qū)域中的自然光散開(kāi)被設(shè)置在周邊區(qū)域612中的相對(duì)較高密度的發(fā)射器修正。另外，根據(jù)進(jìn)一步的特征，每一發(fā)射器可以單獨(dú)的被控制來(lái)修正或最小化漂移，并最大化靈活性。這種單獨(dú)控制和靈活性進(jìn)一步使得印紋掃描器的設(shè)計(jì)者確信可以跨越壓盤(pán)提供均勻的平面照明。
圖6B所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)范例。在該范例中，非均勻照明源陣列600由64個(gè)LED(D1-D64)的陣列組成。中心區(qū)域610由30個(gè)LED(D12-D17、D20-D25、D28-D33、D36-D41和D44-D49)組成。周邊區(qū)域612由LED D1-D11、D18-D19、D26-D27、D34-D35、D42-D43和D50-D64)組成。
圖6C所示為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的非均勻照明源陣列620。非均勻照明源陣列620包括中心區(qū)域630、中間區(qū)域632和周邊區(qū)域634。在該實(shí)施例中，周邊區(qū)域634中的發(fā)射器密度最高，中心區(qū)域630中最低。中間區(qū)域632中的發(fā)射器密度處于中心區(qū)域630和周邊區(qū)域634的之間。本發(fā)明并不是這么就限定，可以按照要求設(shè)置另外的中間區(qū)域來(lái)修正自然光散開(kāi)。
圖6D所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、具有區(qū)域控制的非均勻照明源陣列650和光楔420的散射照明系統(tǒng)的實(shí)施例。具有區(qū)域控制的非均勻照明源陣列650具有分成三組652、654和656的發(fā)射器陣列。第一組652對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域(區(qū)域1)。第二組654對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域(區(qū)域2)。第三組656對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域(區(qū)域3)。在一個(gè)實(shí)施例中，組652和組656分別具有5個(gè)發(fā)射器，而組654具有19個(gè)發(fā)射器。每一組652、654和656中的發(fā)射器作為各個(gè)組被單獨(dú)的控制。這相對(duì)于單獨(dú)獨(dú)立的控制每一發(fā)射器而言簡(jiǎn)化了控制，但仍提供足夠的靈活性來(lái)修正自然光散開(kāi)或漂移，從而提供足夠功率的平面均勻照明到壓盤(pán)。
在圖6A-6D中的每一實(shí)施例中，電流控制電路(未示出)耦合到各個(gè)發(fā)射器或發(fā)射器組，這對(duì)于本說(shuō)明的技術(shù)領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。這種電路提供適當(dāng)?shù)碾娏麟娖浇o每一發(fā)射器或發(fā)射器組，以修正自然光散開(kāi)或漂移，從而提供足夠功率的平面均勻照明到壓盤(pán)?？梢宰鳛樾?zhǔn)程序的一部分和/或根據(jù)來(lái)自檢測(cè)圖像的反饋實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，手動(dòng)的或自動(dòng)的設(shè)置這種電流電平。
藍(lán)光/綠光照明在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明使用發(fā)射藍(lán)光/綠光譜光線的照明光源，也就是波長(zhǎng)或波長(zhǎng)窄帶等于或大概等于510納米，以增強(qiáng)灰度級(jí)陰影的動(dòng)態(tài)范圍。
本發(fā)明者已經(jīng)比較了使用工作在650納米的常規(guī)紅光獲得的印紋圖像和使用工作在510納米的藍(lán)光/綠光獲得的圖像。發(fā)明者的結(jié)果顯示，使用工作在510納米的藍(lán)光/綠光的印紋掃描器檢測(cè)的指紋或掌紋，其圖像中灰度級(jí)陰影的動(dòng)態(tài)范圍增加了大約14％至20％。所檢測(cè)的印紋圖像中灰度級(jí)陰影動(dòng)態(tài)范圍的增加進(jìn)一步使得印紋掃描器可以工作在更加寬廣的表皮條件(即干燥、潮濕、油性等)范圍。
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于印紋掃描器700的照明方案，其突出手指谷上藍(lán)光/綠光照明源的效果。印紋掃描器700特別包括照明源702、散光器704、棱鏡706和相機(jī)708。手指710放置在壓盤(pán)上。在該范例中，壓盤(pán)是棱鏡706的外部頂面或從棱鏡706的頂部接收照明的任何其它表面。例如，該壓盤(pán)可以是硅酮層或其它保護(hù)層，或設(shè)置在頂部的或與棱鏡706光學(xué)接觸的元件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，照明源702照射藍(lán)光/綠光到散光器704上。藍(lán)光/綠光的波長(zhǎng)大約為510納米。散光器704將照射的藍(lán)光/綠光通過(guò)棱鏡706均勻的分布到手指710上。手指710的表面由脊712和谷714組成。
當(dāng)藍(lán)光/綠光入射到壓盤(pán)/脊界面抵達(dá)手指710的谷714，光線反射離開(kāi)棱鏡706的內(nèi)表面并會(huì)進(jìn)入相機(jī)710。換言之，在手指710的谷714存在從地方，從光源702照射的藍(lán)光/綠光表現(xiàn)出全內(nèi)反射。撞觸到手指谷714的藍(lán)光/綠光被全部反射回入系統(tǒng)，射向相機(jī)708。如果遇到脊，對(duì)于入射到壓盤(pán)/脊界面的光線，藍(lán)光/綠光被吸收。圖8所示來(lái)自照明源702的藍(lán)光/綠光被散射進(jìn)入棱鏡706并撞擊到手指710的脊712。當(dāng)藍(lán)光/綠光撞擊到脊712，部分藍(lán)光/綠光802被吸入到手指710中。在脊712處，吸入到手指712中的光線越多，相機(jī)708所捕獲指紋的脊712與谷714之間的圖像對(duì)比度越高。相機(jī)708然后檢測(cè)到高對(duì)比度的圖像，漆表示手指710的指紋的谷與脊。對(duì)于某些角度，散射光線落到壓盤(pán)表面上，穿過(guò)壓盤(pán)表面照明谷。以適當(dāng)?shù)慕嵌葟募沟谋砥し瓷涞墓饩€重新進(jìn)入棱鏡并傳送到傳感器平面。這種光線增強(qiáng)了灰度級(jí)范圍，并提供更加理想的圖像。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，使用藍(lán)光/綠光照明印紋掃描器中的壓盤(pán)。這種藍(lán)光/綠光少于650納米，并優(yōu)選的為510納米或其附近。可以使用任何類(lèi)型的壓盤(pán)和任何類(lèi)型的指紋和/或掌紋掃描器。這樣，對(duì)于印紋，包括所有或部分手指和/或手掌的印紋，所獲得的圖像灰度級(jí)范圍得到了提高。
結(jié)論雖然上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)該理解的是它們只是以示例，而不是限定的方式提供。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員會(huì)理解的是，不脫離如所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的精神和范圍，可以對(duì)其中的形式和細(xì)節(jié)做出各種改變。因此本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)該由上述任何示范實(shí)施例來(lái)限定，而只能根據(jù)下面的權(quán)利要求以及它們的等同物來(lái)定義。
權(quán)利要求
1.一種混合照明系統(tǒng)，其為印紋掃描器中的壓盤(pán)提供照明，其包括照明源陣列，從多個(gè)離散光源發(fā)射光線；至少一個(gè)散光器；和準(zhǔn)直透鏡，每一散光器設(shè)置在所述照明源陣列和所述準(zhǔn)直透鏡之間，使得從部分所述多個(gè)離散光源發(fā)射的光線通過(guò)所述每一散光器，到達(dá)所述準(zhǔn)直透鏡作為散射光線，和其中至少離開(kāi)所述準(zhǔn)直透鏡的光線的第一部分落到壓盤(pán)上作為準(zhǔn)直光，并且至少離開(kāi)所述準(zhǔn)直透鏡的光線的第二部分落到壓盤(pán)上作為散射光線。
2.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)散光器包括一個(gè)全息散光器。
3.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述至少兩個(gè)散光器包括一個(gè)全息散光器。
4.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)散光器包括一個(gè)全息散光器和一個(gè)玻璃散光器。
5.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)散光器包括從下面的組中選擇的至少一個(gè)散光器全息散光器、塑料散光器和玻璃散光器。
6.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)散光器包括位于所述準(zhǔn)直透鏡附近的一個(gè)全息散光器。
7.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)散光器包括位于所述照明源陣列附近的第一散光器，和位于所述準(zhǔn)直透鏡附近的第二散光器。
8.權(quán)利要求7的混合照明系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于所述第一散光器和第二散光器之間的反射鏡。
9.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，進(jìn)一步包括棱鏡，其中所述所述棱鏡設(shè)置在所述準(zhǔn)直透鏡與壓盤(pán)之間。
10.權(quán)利要求9的混合照明系統(tǒng)，其中壓盤(pán)包括所述棱鏡的表面，或與所述棱鏡表面光學(xué)接觸的光學(xué)元件表面。
11.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述照明源陣列包括多個(gè)發(fā)射藍(lán)光/綠光的源。
12.權(quán)利要求11的混合照明系統(tǒng)，其中所述藍(lán)光/綠光等于或大約等于510納米。
13.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中印紋掃描器包括掌紋掃描器，并且所述照明源陣列包括64個(gè)發(fā)射藍(lán)光/綠光的發(fā)光二極管，以提供壓盤(pán)的平面均勻照明，從而全部或部分手掌可以放置在壓盤(pán)上，并且可以檢測(cè)到表示掌印的圖像。
14.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中印紋掃描器包括指紋掃描器，并且所述照明源陣列包括30個(gè)發(fā)射藍(lán)光/綠光的發(fā)光二極管，以提供壓盤(pán)的平面均勻照明，從而來(lái)自一只或兩只手的一個(gè)或多個(gè)手指可以放置在壓盤(pán)上，并且可以檢測(cè)到表示對(duì)應(yīng)指紋的圖像。
15.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述多個(gè)源至少被分成中心區(qū)域和周邊區(qū)域，其中設(shè)置在所述周邊區(qū)域中的源密度大于所述中心區(qū)域中的源密度。
16.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中每一源的密度相對(duì)于其它源可以被獨(dú)立的控制，從而提供平面均勻照明到壓盤(pán)。
17.權(quán)利要求1的混合照明系統(tǒng)，其中所述多個(gè)源在至少三個(gè)各自區(qū)域中至少被分成三組，由此每一源的密度相對(duì)于其它源可以被獨(dú)立的控制，從而提供平面均勻照明到壓盤(pán)。
18.一種為印紋掃描器中的壓盤(pán)提供照明的照明系統(tǒng)，包括照明源陣列，從多個(gè)離散光源發(fā)射光線；和光楔，具有一個(gè)接收從所述照明源陣列發(fā)射的光線的端面，和將光線朝向壓盤(pán)反射出所述光楔的反射表面；從而提供均勻照明到壓盤(pán)。
19.權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，進(jìn)一步包括散光器，設(shè)置在所述光楔附近，從而光線在照明壓盤(pán)之前，從所述光楔傳播出來(lái)通過(guò)所述散光器。
20.權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中所述光楔中的所述反射表面包括散射、反射表面。
21.權(quán)利要求20的照明系統(tǒng)，其中所述散射、反射表面包括光楔的一個(gè)粗糙表面，其涂鍍有反射漆層。
22.權(quán)利要求19的照明系統(tǒng)，其中所述散光器包括全息散光器。
23.權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中所述照明源陣列包括多個(gè)發(fā)射藍(lán)光/綠光的源。
24.權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中所述多個(gè)源至少被分成中心區(qū)域和周邊區(qū)域，其中設(shè)置在所述周邊區(qū)域中的源密度大于所述中心區(qū)域中的源密度。
25.權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中每一源的密度相對(duì)于其它源可以被獨(dú)立的控制，從而提供平面均勻照明到壓盤(pán)。
26.權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中所述多個(gè)源在至少三個(gè)各自區(qū)域中至少被分成三組，由此每一源的密度相對(duì)于其它源可以被獨(dú)立的控制，從而提供平面均勻照明到壓盤(pán)。
27.一種提供有效均勻照明到壓盤(pán)的方法，包括從多個(gè)離散源發(fā)射光線；至少將所發(fā)射的部分光線隨機(jī)化，以得到散射光線；準(zhǔn)直至少部分散射光線，以得到準(zhǔn)直、散射光線；和使用該準(zhǔn)直、散射光線照明壓盤(pán)，從而獲得放置在壓盤(pán)上的手指或手掌的印紋圖像。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述隨機(jī)化步驟包括將該發(fā)射的光線傳播通過(guò)至少一個(gè)散光器。
29.權(quán)利要求27的方法，其中所述隨機(jī)化步驟包括將該發(fā)射的光線傳播通過(guò)光楔。
30.權(quán)利要求27的方法，其中所述發(fā)射步驟包括發(fā)射藍(lán)光/綠光。
31.權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括在所述發(fā)射步驟之前將所述多個(gè)離散源至少設(shè)置成中心區(qū)域和周邊區(qū)域，其中設(shè)置在所述周邊區(qū)域中的源的密度大于在所述中心區(qū)域中的。
32.權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括相對(duì)于其它源獨(dú)立的控制每一源的強(qiáng)度，使得提供平面均勻照明到壓盤(pán)。
33.權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括將所述多個(gè)離散源設(shè)置成至少三個(gè)各自區(qū)域中的至少三個(gè)組；和相對(duì)于其它源獨(dú)立的控制每一源的強(qiáng)度，使得提供平面均勻照明到壓盤(pán)。
34.一種提供有效的均勻照明到壓盤(pán)的系統(tǒng)，包括用于發(fā)射光線的裝置；用于至少將所發(fā)射的部分光線隨機(jī)化，以得到散射光線的裝置；和用于準(zhǔn)直至少部分散射光線，以得到準(zhǔn)直、散射光線的裝置，使用該準(zhǔn)直、散射光線照明壓盤(pán)，從而獲得放置在壓盤(pán)上的手指或手掌的印紋圖像。
35.一種用于印紋掃描器中的改進(jìn)灰度級(jí)陰影范圍的照明方法，包括從多個(gè)離散源發(fā)射藍(lán)光/綠光光譜中的光線；和至少使用部分該藍(lán)光/綠光光譜中的光線照明壓盤(pán)。
36.權(quán)利要求35中的方法，其中該藍(lán)光/綠光光譜包括等于或大約等于510納米的單波長(zhǎng)，或包括510納米波長(zhǎng)的波長(zhǎng)窄帶。
37.一種在具有遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的印紋掃描器中，用于有效地照明壓盤(pán)的方法，包括從多個(gè)離散源發(fā)射光線；至少將所發(fā)射的部分光線隨機(jī)化，以得到散射光線；至少準(zhǔn)直部分散射光線，以得到準(zhǔn)直、散射光線的第一和第二部分；和使用該準(zhǔn)直、散射光線的第一和第二部分照明壓盤(pán)，其中該準(zhǔn)直、散射光線的第一部分落到壓盤(pán)上作為準(zhǔn)直光線，該準(zhǔn)直、散射光線的第二部分落到壓盤(pán)上作為散射光線。
全文摘要
提供有一種用于照明壓盤(pán)的系統(tǒng)和方法。一種混合照明系統(tǒng)使用散射(320)和準(zhǔn)直(330)在壓盤(pán)上有效地提供平面均勻照明。一個(gè)和多個(gè)散光器(320)設(shè)置在照明源(310)陣列與準(zhǔn)直透鏡(330)之間。提供有一種照明系統(tǒng)，其使用散射光來(lái)照明印紋掃描器中的壓盤(pán)。該照明系統(tǒng)具有照明源陣列(310)和光楔(342)。該光楔(342)對(duì)光線進(jìn)行內(nèi)部反射，其使得照明更加散射。照明源陣列(310)具有多個(gè)發(fā)射藍(lán)光/綠光的源。在一個(gè)優(yōu)選范例中，該藍(lán)光/綠光等于或大約等于510納米。源至少被分成中心區(qū)域和周邊區(qū)域。設(shè)置在周邊區(qū)域中的源的密度大于在中心區(qū)域中的，以修正該照明系統(tǒng)中的自然光散開(kāi)。可以單獨(dú)的和成組的進(jìn)行強(qiáng)度控制。
文檔編號(hào)G06K9/74GK1633672SQ03804100
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月17日
發(fā)明者約瑟夫·F.·阿諾德, 約翰·F.·卡弗, 特倫特·G.·弗朗西斯, 理查德·D.·歐文, 喬治·W·麥克路格, 沃爾特·G.·斯科特 申請(qǐng)人:十字驗(yàn)證技術(shù)公司