[发明专利]基于光栅结构与微棱镜阵列的指纹识别系统

摘要

一种基于光栅结构与微棱镜阵列的指纹识别系统，包括光源、光波导、微棱镜阵列、光栅、指纹检测区域和成像器件。本发明在光源进入光波导的光路中间使用了光栅结构，使光源发出的光经光栅衍射后在光波导内横向传播从而形成指纹检测光，并且控制光栅周期使得指纹识别区与光栅区不发生交叠，从而保证指纹图形的信噪比，进一步为了使指纹识别区的全反射更容易被破坏，光波导表面设置了特定形状的微结构，改变全反射面的法线方向，从而显著提高指纹图像的信噪比，同时大大减小光波导的厚度，实现系统的微型、超薄化。

主权项

一种基于光栅结构与微棱镜阵列的指纹识别系统，包括光源(201)、光波导(202)、微棱镜阵列(203)、光栅(204)、指纹检测区域(205)和成像器件(206)，所述的光栅(204)位于所述的光波导(202)的下表面的一端且光栅的方向是垂直于所述的光波导(202)，所述的微棱镜阵列(203)是一组平行于所述的光栅的三棱柱阵列，该微棱镜阵列(203)位于所述的光波导(202)的上表面，所述的微棱镜阵列(203)与所述的光波导(202)的贴合面为所述的指纹检测区域(205)，所述的成像器件(206)位于所述的光波导(202)下表面另一端的下方并处于所述的微棱镜阵列(203)的全反射方向，所述的光源(201)位于所述的光栅(204)的下方,其特征在于，所述的成像器件(206)的探测的区域宽度L3、所述的光栅(204)的光栅区域总宽度L1、所述的微棱镜阵列(203)的微棱镜阵列区域总宽度L2、指纹识别系统的总宽度L0、指纹检测区域宽度m和光栅周期T满足下列关系:L2≥L1≥L3≥mL0≥L1+L3λ±Tn0siniTn1≥sin(arctan(L1h))]]>其中，i为光的入射角，λ为光波长，n0及n1分别为入射介质和衍射介质的折射率，h为光波导的厚度；所述的微棱镜阵列(203)的棱柱的截面三角形全反射面的截面底角θ、另一侧面所对底角θ1和底边宽度d应满足下列关系：h>d·tanθ·tanθ1tanθ+tanθ1]]>所述的微棱镜阵列(203)棱柱截面的三角形全反射面的截面底角θ的范围应满足：j-arcsinn2n1<θ<j-arcsinn0n1]]>其中，j为光线在所述的光波导中的衍射角，n2为接触面折射率，即手指折射率；所述的微棱镜阵列(203)棱柱截面底边宽度d小于手指脊纹路宽度，所述的手指脊纹路宽度为0.5mm。