[实用新型]能获取指纹的传感器

说明书

本实用新型涉及一种用于获取指纹的传感器。

目前国内外能获取指纹的技术大致分为两种：一种是用成像装置直接对指纹摄像，来获取指纹图像；另一种是用主动光源发出光从三角棱镜的一垂直边射入，经斜边反射从另一垂直边出来，当用手指直接触于三角棱镜的斜边--敏感面时，光线在斜边的反射遭到破坏，从垂直边出来的光线也因此遭到破坏，从而得到指纹的光强图像。但上述两种方法均存在怕油污、汗渍，识别率下降的缺点，且并不具有高柔性，高耐用性及高可靠性。

本实用新型的目的正是为了避免上述已有技术存在的不足而设计的传感器，该传感器自备有适时电源，能清晰地获取指纹。由于传感器是采用弹性膜覆盖于柔性波导板上，使手指能间接触于敏感面，替代了常规的手指直接触于敏感面，克服了怕油污、汗渍，识别率下降等缺点，并具有高柔性、高耐用性等特点。

本实用新型的目的是由以下具体措施来实现的：主要由弹性膜、波导板、支撑板及薄膜开关构成的传感器、弹性膜覆盖在波导板上，波导板的下侧是支撑板。波导板与支撑板之间有间隙，在间隙两端装有薄膜开关。薄膜开关连接有延时继电器。在支撑板的下方斜放有反射镜，相对于反射镜一端装有透镜，透镜的后方装有成像装置。

下面结合附图对本实用新型做详细说明：图1为传感器的结构图图2为传感器工作原理图

本实用新型是根据全内反射原理而设计。主要包括弹性膜1，波导板2，薄膜开关3、9，延时继电器4，透明支撑板5，反射镜6，透镜7，成像装置8，微型光源10，平行窄缝11。弹性膜1是具有适当折射率和厚度的薄膜，完全覆盖于波导板2上，波导板2是用柔性透明材料作成。微型光源10置于波导板2的一侧。波导板2的下侧是支撑板5，二者之间有间隙，间隙的两端各放一个薄膜开关3和9，由此二开关引出接线连接延时继电器4，用以控制微型光源10和成像装置8的电源。微型光源10发出散射光经平行窄缝11射入波导板2内。因波导板2的折射率大于空气的折射率，所以手指没有接触到弹性膜1时，光线在波导板2内发生全内反射，在理想情况下，没有光线从波导板2的上下两侧泄漏出去。当手指12以一定的压力触于弹性膜1时(如图2所示)，弹性膜1将紧贴在波导板2上，波导板2下侧的薄膜开关3和9将闭合触发延时继电器，使微型光源10和成像装置8接通电源。在弹性膜1和波导板2的接触部分，光线不再由光密介质射入光疏介质，此时光线从这一部位泄漏出去，并在弹性膜1上产生漫反射，漫反射光线波导板2和透明支撑板5射出来，形成接触力分布函数，即该手指12与弹性膜1接触的触觉图像。通常，漫反射光强与接触压力成正比，因此随着接触力的增强，弹性膜1和波导板2表面的接触面积增大，因而使漫反射光强增大，触觉图像增强。触觉图像经支撑板5下的反射镜6改变光路进入透镜7，然后由成像装置8来接收形成清晰的指纹图像。覆盖于波导板上的弹性膜要保证没有背景光的干扰。弹性膜的选择要考虑它的折射率和厚度，折射率要大于波导板的折射率，使光线在被压部分不具有全内反射的必要条件。弹性膜的厚度范围为0.4～0.1mm，厚度应能保证不泄光，不容易损坏，又能使手指触于表面上的压痕很好地反映到波导板上。选择波导板要考虑到它的透明度、结构强度、柔性和光学特性，使由弹性膜传至的压痕反映到漫反射的光强上。两个薄膜开关主要用来控制微型光源和成像装置的适时供电。反射镜斜放于支撑板的下方，能把支撑板上透过来的触觉图像改变光路进入透镜中。成像装置在透镜的后方，用以接收输出的触觉图像。整个传感器除弹性膜成像装置和延时继电器外都必须封装成一体，保证不受光线的干扰。

该传感器在没有手指触于弹性膜上时，薄膜开关不触发延时继电器，从而电源处于开状态。当手指触于弹性膜时，波导板压迫薄膜开关，使之触发电源，于是微型光源发出散射光经平行窄缝进入波导板内，在弹性膜紧贴在波导板的那一部位，光线泄漏出去在弹性膜的里表面发出漫反射，从而把由指纹转换成为波导板的压痕以漫反射光强的大小表示出来，形成指纹的触觉图像，再经透明支撑板和反射镜进入透镜，被摄入成像装置内。

本实用新型由于采用薄弹性膜和柔性波导板，从而使该传感器以手指间接触于敏感元代替了直接触于敏感元，依靠指纹通过弹性膜在波导板上形成压痕，从而提高了它的精度和可靠性。电源设计采用了薄膜开关和延时系统，具有适时供电的功效，使传感器的功耗减小。