一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统，包括信息处理系统以及用于传导光并形成全内反射的基板，在基板的侧边设置有一个或多个光耦合装置，所述光耦合装置用于将光信号按要求的时序传导至基板内形成全内反射传输；在基板的侧边还对应耦合有一个或多个光接收装置，所述光接收装置用以检测经基板内传输的光信号受抑制后逸出基板的光信号和全内反射光信号的变化；信息处理系统通过一根或多根信号线与光耦合装置和光接收装置通信。本发明专利技术利用触摸屏和生物指纹特征识别技术的共通点形成同一系统，既实现了触摸识别检测，也实现了指纹生物识别功能，在具体的应用中，可降低系统集成的难度和实现成本，增加系统集成的美观度、安全性和防尘防水等级等。

【技术实现步骤摘要】
一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统
本专利技术涉及触摸技术和指纹生物识别领域，具体为一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统。
技术介绍
光学(基于FTIR原理)触摸技术是目前使用较为广泛的一种触摸技术。随着使用环境的变化，触摸系统从之前专业的应用领域，如工业控制、POS等行业，逐渐向普通应用转换，在这个过程中，触摸系统的安全性日益重要。在现有的实现中，是通过将独立的生物识别系统与触摸系统集成来实现。现有专利如申请号分别为：CN101821703A和CN101743527A；其采用受抑全内反射技术来实现多点触摸检测，已知专利使用摄像头作为光感测设备，通过侦测受抑全内反射向接触点下方逸出的散射光来判断触摸位置，具有较高的触摸精度，但已知的产品需要布置多个摄像头作为光感测设备，产品实现体积较大，不适合普通用户使用；现有专利如申请号为：CN101866247A；采用受抑全内反射技术来实现多点触摸，通过对称地在基板侧边布置光源和光感测设备来发射和接收逸出的散射光从而判断触摸位置，可实现较小的安装体积，但已知的光源和光感测设备采用一对一的方式进行接收和侦测，形成的是一个物理上的二维坐标系统，理论上不能实现物理上真实的多点触摸。以上使用FTIR即受抑全内反射技术实现的触摸屏系统，其着眼点都是如何利用FTIR技术来实现触摸功能。在需要生物指纹识别应用的场合，通常采用系统集成的方式来增加生物指纹识别功能，即通过附加的生物指纹识别模块来实现所需功能。这种实现方式存在的问题：集成难度大，集成美观度低、成本高、维护困难。随着工业设计要求的提高，为实现生物识别与触摸系统的低成本、高集成，有必要提出新的解决方案。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足,本专利技术提供一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统，利用触摸屏和生物指纹特征识别技术的共通点形成同一系统，既实现了触摸识别检测，也实现了指纹生物识别功能，在具体的应用中，可降低系统集成的难度和实现成本，增加系统集成的美观度、安全性和防尘防水等级等，能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统，包括信息处理系统以及用于传导光并形成全内反射的基板，在所述基板的侧边设置有一个或多个光耦合装置，所述光耦合装置用于将光信号按要求的时序传导至所述基板内形成全内反射传输；在所述基板的侧边还对应耦合有一个或多个光接收装置，所述光接收装置用以检测经所述基板内传输的光信号受抑制后逸出所述基板的光信号和全内反射光信号的变化；所述信息处理系统通过一根或多根信号线与所述光耦合装置及光接收装置通信。进一步地，所述光接收装置能检测在所述基板内传输的所述全内反射光信号是否变化，光接收装置同时还能检测所述光信号变化的大小。进一步地，所述信息处理系统通过计算处理所述光接收装置通过所述信号线传输的所述光信号是否变化来定位在所述基板上表面一个或多个接触点的位置，并且所述信息处理系统通过计算所述光接收装置传输的所述检测光信号大小生成所述光信号变化的三维图形，用以对触摸手指指纹进行生物特征识别。进一步地，所述光耦合装置还可以为光源，所述光接收装置还可以为光感测设备。进一步地，所述光耦合装置为基于微结构的MEMS光源阵列器件；所述光接收装置为基于微结构的MEMS光敏阵列器件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术利用触摸屏与生物指纹特征识别技术的共通特点，将指纹生物特征识别功能嵌入到触摸屏中，在不会额外增加指纹生物特征识别模块的情况下，在实现触摸屏的基本触摸功能的同时，增加指纹生物特征识别功能；使用同一套模块，无需考虑生物指纹识别模块的集成问题，不需要进行通孔、沉孔或者盲孔设计，产品设计更易做到防尘防水要求，且不会影响产品面板的强度。(2)本专利技术采用微结构设计的光源及光敏阵列器件，既可以实现系统的多点触摸功能，还可以基于更高精度的触摸信号识别，实现指纹生物识别功能。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的全反射原理示意图；图3为本专利技术的光学生物指纹特征识别原理示意图；图4为传统光学结构触摸系统结构示意图；图5为本专利技术的光学结构示意图；图6为传统光学器件的光谱示意图；图7为本专利技术设计的基于MEMS结构的光接收装置的光谱示意图；图8为本专利技术涉及的光感原理示意图；图9为传统带指纹生物识别装置的通孔、盲孔以及沉孔三种设计结构示意图。图中标号：1-信息处理系统；2-基板；3-光耦合装置；4-光接收装置。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供了一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统，包括信息处理系统以及用于传导光并形成全内反射的基板，在基板的侧边设置有一个或多个光耦合装置，光耦合装置用于将光信号按要求的时序传导至基板内形成全内反射传输；在基板的侧边还对应耦合有一个或多个光接收装置，光接收装置用以检测经基板内传输的光信号受抑制后逸出基板的光信号和全内反射光信号的变化；信息处理系统通过一根或多根信号线与光耦合装置及光接收装置通信。如图2所示，由于光传播到两种介质的表面时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而要全部返回原介质中传播的现象叫全反射现象。发生全反射的条件：1)光从光密介质入射到光疏介质。对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，亦即绝对折射率较大的介质，叫光密介质；而光在其中传播速度较大的介质，亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质。2)入射角等于或者大于临界角。临界角C：恰好发生全反射时入射角的大小.此时折射角等于90°当光在两种介质的分界面发生全反射传输时，会有一部分光渗透到低折射率的介质中，形成一种沿着径向趋于指数衰减的电磁场，即倏逝场效应。当手指触摸基板表面时，导致其倏逝场特性发生变化，通过测量其倏逝场特性变化来检测触摸基板的位置和识别生物指纹特征。本专利技术中，当光在基板内传输时，会在基板(光密介质)和空气介质(光疏介质)的分界面发生全反射现象，此时，会有一部分光渗透进入到空气介质中，形成一种沿着基板径向迅速衰减的电磁场，称为基板空气介质中的倏逝场。如果以基板与空气的分界面为x轴的原点，则当x＞0时平面的x轴方向的场强为：(公式一)E2(x)＝E20exp[jk0n2xcosθr]exp[j(βz-ωt)]式中：E2的下标2表示空气中场强；θr为折射角；β为光波在空气中的传播常数；为自由空间的波数(λ为自由空间的波长)；E20为场强的初始值。由斯涅尔定律和全反射条件可得：(公式二)将公式二带入公式一，可得(公式三)上式表示，倏逝场沿着基板的径向(x轴方向)呈现指数规律的衰减，而在轴线(z轴方向)是一个行波场。相应的倏逝场穿透深度为(公式四)式中，n1、n2分别为基板传感区域处基板和空气的折射率，λ1为光波在介质n1中的光波波长，θ1为光波的入射角。因此，通过检测传感器输出的光信号变化，可以获知Zm的变化与n2即介质特性相关，且与光信号在基板中传输的距离相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统，其特征在于，包括信息处理系统以及用于传导光并形成全内反射的基板，在所述基板的侧边设置有一个或多个光耦合装置，所述光耦合装置用于将光信号按要求的时序传导至所述基板内形成全内反射传输；在所述基板的侧边还对应耦合有一个或多个光接收装置，所述光接收装置用以检测经所述基板内传输的光信号受抑制后逸出所述基板的光信号和全内反射光信号的变化；所述信息处理系统通过一根或多根信号线与所述光耦合装置及光接收装置通信。

【技术特征摘要】
1.一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统，其特征在于，包括信息处理系统以及用于传导光并形成全内反射的基板，在所述基板的侧边设置有一个或多个光耦合装置，所述光耦合装置用于将光信号按要求的时序传导至所述基板内形成全内反射传输；在所述基板的侧边还对应耦合有一个或多个光接收装置，所述光接收装置用以检测经所述基板内传输的光信号受抑制后逸出所述基板的光信号和全内反射光信号的变化；所述信息处理系统通过一根或多根信号线与所述光耦合装置及光接收装置通信。2.根据权利要求1所述的一种带生物指纹识别功能的触摸检测系统，其特征在于：所述光接收装置能检测在所述基板中传输的光信号是否变化，所述光接收装置同时还能检测所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志旭，陈思宇，
申请(专利权)人：成都睿联创想科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51