БЫТОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИБОР, ОСНАЩЕННЫЙ ДАТЧИКОМ ИДЕНТИФИКАЦИИ "ОТПЕЧАТКА ПАЛЬЦА" Российский патент 2011 года по МПК G06F3/23 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к бытовому прибору, оснащенному датчиком идентификации отпечатка пальца.

Уровень техники

Для некоторых типов домашних электроприборов важно иметь функцию выявления или распознавания пользователя, так чтобы электроприбор мог распознавать, кто использует его для того, чтобы обеспечить, например, отличительные особенности персонализации и авторизации. Например, таким образом можно активизировать профиль конкретного пользователя на право пользования. Аналогично, также возможно повысить уровень безопасности, например, путем ограничения использования детьми таких опасных электроприборов, как воздухонагреватели и печи, или ограничить доступ к некоторым отделениям, таким как, например, внутреннее отделение для вина в холодильнике. Также возможно ограничить использование бытового электроприбора для конкретных людей или группы людей и/или ограничить использование бытового электроприбора в течение определенных периодов времени.

Кроме того, многие типы биометрических устройств и способов идентификации личности сами по себе известны и основаны, например, на идентификации отпечатка пальца человека, голосовых параметров или картины радужной оболочки глаза. Среди существующих способов идентификации человека распознавание отпечатка пальца является самым дешевым, самым точным и осуществимым. Для регистрации образцов отпечатков пальцев использовались различные способы, такие как способы оптического формирования изображений, тепловое восприятие, измерение давления, емкостное измерение и измерение сопротивления кожи. Однако, по существу, все имеющиеся датчики идентификации отпечатка пальца требуют непосредственного контакта между пальцем пользователя и датчиком. Однако такие решения с «открытой» поверхностью датчика не подходят для бытовых электроприборов, поскольку это снижает защиту, обеспечиваемую корпусом электроприбора.

WO 00/46756 раскрывает бытовой электроприбор, в частности стиральную машину, предусмотренную с устройством управления доступом, включающим датчик идентификации отпечатка пальца. Датчик идентификации отпечатка пальца является типичным образцом, содержащим наружную поверхность считывания, которой должен коснуться палец, что, вероятно, делает датчик довольно дорогим. Однако расположение датчика идентификации отпечатка пальца на наружной поверхности корпуса бытового прибора ухудшает герметичность электроприбора и требует модификаций конструкции электроприбора. Таким образом, электроприбор становится менее защищенным от окружающей среды. Кроме того, из-за этого устройства управления доступом использование бытового устройства становится более сложным и утомительным для пользователя.

US 2005/0151620 раскрывает аналогичный подход, где доступ к холодильнику или морозильной камере контролируется с помощью биометрического устройства идентификации личности и, в основном, устройством распознавания голоса. Кроме того, EP 0949578 раскрывает бытовой прибор с устройством для сканирования отпечатка пальца для управления доступом. US 2004/0160335 также раскрывает бытовой электроприбор с устройством управления доступом, в котором используется датчик идентификации отпечатка пальца с поверхностью емкостного считывания. Однако все эти известные устройства имеют аналогичные недостатки и дефекты, как обсуждалось вначале.

Следовательно, существует потребность в бытовом электроприборе, оснащенном устройством идентификации личности, который является удобным в использовании, довольно недорогим в изготовлении и в котором устройство идентификации личности не ухудшает в значительной степени другие аспекты бытового электроприбора, такие как герметичность корпуса.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является устранение или, по крайней мере, смягчения указанных проблем и создание усовершенствованного бытового электроприбора.

Эта и другие цели, которые будут понятны из нижеследующего описания, достигаются с помощью бытового электроприбора со светопроницаемым элементом корпуса, причем указанный элемент является проницаемым для света, по крайней мере, одной длины волны в инфракрасной и видимой области спектра; и датчика идентификации отпечатка пальца, установленного на внутренней стороне наружной поверхности указанного элемента корпуса бытового электроприбора. Датчик содержит:

источник света, излучающий свет, для которого указанный элемент корпуса является светопроницаемым;

детектор для обнаружения отраженного света, излучаемого указанным источником света, и

светонаправляющее средство для направления излучаемого света указанным источником света к элементу корпуса и направления света, отраженного от наружной поверхности элемента корпуса, в детектор, таким образом обнаруживая изображение отпечатка пальца через указанный элемент корпуса.

Настоящее изобретение относится к бытовому электроприбору с встроенным датчиком идентификации отпечатка пальца для использования в управлении доступом, персонализации, авторизации и т.д. для пользователя бытового электроприбора. Таким образом, становится возможным для домашних электроприборов определять, кто пытается использовать их, и автоматически предлагать, например, конкретный профиль для этого пользователя. Профилем может быть набор параметров (варианты выбора) или им подобное, который может относиться к конкретному пользователю или относиться к группе пользователей. Кроме того, профили могут быть предварительно установлены и/или определены пользователем. Эта функция также может повысить безопасность, например не допускать использования детьми, что особенно важно для таких опасных электроприборов, как воздухонагреватели, печи и отделения для хранения вина и т.д.

Кроме того, настоящее изобретение относится к датчикам идентификации отпечатка пальца, которые используют способ оптического формирования изображений. Это устройство реализует способ, в соответствии с которым свет от источника света направляется в такое светонаправляющее средство, как одна грань стеклянной призмы, отражается от наружной поверхности и выходит из светонаправляющего средства для обнаружения детектором, таким как электронная КМОП-камера или прибор с зарядовой связью со связанными оптическими элементами. Таким образом, когда палец расположен на наружной поверхности над датчиком идентификации отпечатка пальца, отражение больше не происходит в положениях, в которых выпуклая поверхность пальца касается поверхности. Благодаря этому эффекту оптическое изображение отпечатка пальца может быть обнаружено детектором.

Настоящее изобретение позволяет идентифицировать отпечатки пальцев дистанционно, т.е. через корпус электроприбора. Поскольку датчик идентификации отпечатка пальца расположен под светопроницаемым элементом корпуса, нет необходимости делать отверстия и им подобное в корпусе или устанавливать датчики снаружи. Таким образом, корпус бытового электроприбора может сохраняться, по существу, в неповрежденном состоянии и без каких-либо неблагоприятных воздействий благодаря установке датчика идентификации отпечатка пальца. Таким образом, герметичность и механическая прочность корпуса электроприбора может быть сохранена. Светопроницаемый элемент корпуса преимущественно может составлять, по крайней мере, часть передней панели или верхней панели бытового электроприбора, такую как прозрачная или полупрозрачная плита для приготовления пищи печи. Предпочтительно, светопроницаемый элемент корпуса состоит из пластины, выполненной из пластика или стекла, которые пропускают свет или, по крайней мере, инфракрасный и/или видимый свет.

Кроме того, датчик идентификации отпечатка пальца в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлен относительно просто и недорого. В частности, элементы, включенные в датчик, могут быть относительно простыми и недорогими. Например, светонаправляющее средство может содержать или вмещать призму с одной стороной, закрепленной на внутренней стороне светопроницаемого элемента корпуса. Призма, предпочтительно, является трапециевидной в поперечном сечении и может быть выполнена из обычного стекла или пластика. Призма специальной формы, которая будет описана ниже, позволяет уменьшить общие размеры датчика идентификации отпечатка пальца, особенно общую высоту (в поперечном сечении) датчика. Например, датчик идентификации отпечатка пальца такой небольшой высоты является наиболее подходящим для установки за стеклянной крышкой поверхности для приготовления пищи, который, по существу, является очень компактным устройством с точки зрения высоты. Призму можно закрепить на внутренней стороне светопроницаемого элемента корпуса с помощью, например, светопроницаемого клея. Кроме того, источник света может, например, содержать, по крайней мере, один светоизлучающий диод (СИД) и, предпочтительно, группу или матрицу таких СИД. СИД могут быть обычные СИД общего назначения и, предпочтительно, приспособленные для излучения инфракрасного света в приблизительном диапазоне длин волн 0,75 мкм - 1,0 мм, и, предпочтительно, света с номинальной длиной волны в диапазоне 850±20 нм. Кроме того, детектор может содержать множество элементов изображения детектора и, предпочтительно, КМОП-камеру.

Кроме того, датчик идентификации отпечатка пальца может быть выполнен относительно компактным и небольшим, что позволяет легко устанавливать данное устройство в обычные бытовые электроприборы.

Таким образом, настоящее изобретение требует меньше пространства в электроприборе. Кроме того, поскольку может быть использована имеющаяся поверхность, то можно устанавливать датчик идентификации отпечатка пальца без значительного изменения имеющейся конструкции электроприбора. Кроме того, датчик идентификации отпечатка пальца может быть выполнен простым и недорогим для последующей установки. Кроме того, не требуется специальное отверстие для датчика идентификации отпечатка пальца в корпусе электроприбора, благодаря чему могут быть сохранены герметичность и механическая прочность корпуса.

Предпочтительно, и источник света, и детектор ориентированы в направлении, по существу, перпендикулярном или параллельном имеющейся поверхности указанного элемента корпуса. Кроме того, источник света и детектор можно располагать на общей печатной плате, располагая, по существу, параллельно указанному светопроницаемому элементу корпуса. Этот вариант осуществления может быть выполнен очень компактным и небольшим. Источник света и детектор можно также располагать на участке уже имеющейся панели управления электроприбора.

Данные об отпечатке пальца, принимаемые датчиком идентификации отпечатка пальца, могут обрабатываться различными способами, которые сами по себе хорошо известны в технике. Например, данные об отпечатке пальца могут направляться в устройство распознавания, содержащее программный модуль, который обрабатывает полученное изображение отпечатка пальца и выделяет основные отличительные особенности отпечатка пальца и затем сопоставляет эти основные отличительные особенности с содержанием базы данных устройства распознавания, с предварительно записанными данными об изображении отпечатка пальца. Следовательно, устройство распознавания может рассматриваться отдельно от датчика идентификации отпечатка пальца и может иметь картину или изображение в качестве входного сигнала и индекс обнаруженных пользователей в качестве выходного сигнала. Такое устройство распознавания, по существу, имеется в продаже.

Кроме того, предпочтительно, чтобы бытовой электроприбор содержал сенсорную панель, расположенную на светопроницаемом элементе корпуса. В этом случае датчик идентификации отпечатка пальца преимущественно может быть объединен с переключателем типа «вкл./выкл.» для указанного бытового электроприбора, таким образом обеспечивая персонализацию бытового электроприбора немедленно после включения. Поскольку потребители уже имеют навык и опыт использования такой сенсорной панели, а также включения и управления бытового электроприбора простым касанием некоторого участка панели, то это делает процесс идентификации отпечатка пальца легким для понимания и использования. В частности, замена одной из таких обычных сенсорных панелей, например кнопки типа «вкл./выкл.», на датчик идентификации отпечатка пальца не требует совсем никаких изменений в использовании и обеспечивает одновременную идентификацию отпечатка пальца и управление бытовым электроприбором. Этот способ для управления функцией обнаружения пользователя посредством отпечатка пальца является очень простым и естественным. Настоящее изобретение используется во многих различных типах бытовых электроприборов, но может, например, использоваться в одном или нескольких из печи, микроволновой печи, холодильника, морозильной камеры, посудомоечной машины, стиральной машины и сушилки барабанного типа.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, изображающие предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.

фиг.1a-c схематически иллюстрируют основной принцип бытовых электроприборов со встроенными датчиками идентификации отпечатка пальца в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 схематически иллюстрирует блок-схему системы управления бытовых электроприборов на фиг.1;

фиг.3 схематически иллюстрирует датчик идентификации отпечатка пальца в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 схематически иллюстрирует датчик идентификации отпечатка пальца в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 схематически иллюстрирует датчик идентификации отпечатка пальца в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.6a и 6b схематически иллюстрируют датчик идентификации отпечатка пальца в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения; и

фиг.7 иллюстрирует пользовательскую интерфейсную плату сенсорной панели бытового электроприбора, в которую может быть включено настоящее изобретение.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения

Фиг.1a-c схематически иллюстрируют бытовые электроприборы 10 со встроенными датчиками идентификации отпечатка пальца в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

Каждый бытовой электроприбор 10 содержит наружный корпус 11 бытового электроприбора 10, по крайней мере, часть которого образует светопроницаемый элемент 12 корпуса. Светопроницаемый элемент 12 корпуса, предпочтительно, образует плоскую поверхность и, предпочтительно, расположен на верхней или передней панели бытового электроприбора 10.

Система управления бытовым электроприбором 10 проиллюстрирована более подробно на фиг.2. Электроприбор содержит интерфейс 13 пользователя, который может быть расположен в качестве сенсорной панели или ей подобного на светопроницаемом элементе 12 корпуса. Однако, альтернативно, интерфейс пользователя может быть расположен иным образом и на других частях корпуса электроприбора. Интерфейс пользователя соединен с устройством 14 управления для управления обычной работой электроприбора. Как интерфейс 13 пользователя, так и устройство 14 управления, по существу, хорошо известны в технике и не будут подробно описаны ниже.

Система управления дополнительно содержит датчик 20 идентификации отпечатка пальца и процессор 30 обработки изображения отпечатка пальца. Датчик 20 идентификации отпечатка пальца принимает изображение отпечатка пальца от пальца, коснувшегося светопроницаемого элемента 12 корпуса, и отсылает данные, связанные с этим полученным изображением отпечатка пальца, в процессор 30 обработки изображения отпечатка пальца. Процессор 30 обработки изображения отпечатка пальца анализирует полученные данные об отпечатке пальца, например, путем сопоставления указанных данных с предварительно записанными данными об отпечатках пальцев в запоминающем устройстве 31. Сопоставление может привести к идентификации пользователя как известного пользователя или как неизвестного пользователя. На основании этой информации процессор 30 обработки изображения отпечатка пальца может управлять работой бытового электроприбора 10 или непосредственно, или путем направления соответствующей информации в устройство 14 управления. Таким образом, персонализация, аутентификация и т.д. для бытового электроприбора представляются возможными в том виде, как они сами по себе известны в технике.

Датчиком 20 идентификации отпечатка пальца является оптический датчик, который использует способ оптического формирования изображений, в соответствии с которым свет направляется к наружной поверхности, которой касается палец, отражается от указанной наружной поверхности и проходит с последующим его обнаружением. Таким образом, когда палец находится на наружной поверхности над датчиком идентификации отпечатка пальца, отражение больше не происходит в положениях, в которых выпуклости пальца касаются поверхности. Благодаря этому эффекту можно обнаружить оптическое изображение отпечатка пальца. Этот способ может быть использован для поверхностей, которые пропускают свет и, предпочтительно, видимый или инфракрасный свет. Такими поверхностями, например, могут быть пластина из светопроницаемого или тонированного пластика или цветного и даже рифленого стекла.

Идентификация отпечатка пальца, таким образом, основана на эффекте рассогласованного общего внутреннего отражения (FTIR). Эффект FTIR означает, что световой луч не может проходить из среды с более высокой оптической плотностью n₁ в среду с более низкой оптической плотностью n₂, если луч ориентирован под углом к пограничной поверхности двух сред, который меньше γ_m:

cos(γ_m)=n₂/n_1.

Оптическая плотность воздуха гораздо ниже оптической плотности кожи человеческих пальцев. Следовательно, если присутствует эффект FTIR на границе между элементом пластины и воздухом, этот эффект меняется, когда кожа контактирует с поверхностью пластины. Когда палец касается поверхности, то только выпуклости будут контактировать с поверхностью, в то время как впадины остаются на некотором расстоянии, благодаря чему может быть определен отпечаток пальца на основании отраженного света.

Как показано, например, на фиг.3, датчик идентификации отпечатка пальца содержит источник 21 света, светонаправляющее средство 22 и детектор 23. Светонаправляющее средство 22 соединено со светопроницаемым элементом 12 корпуса, и этот элемент корпуса является проницаемым, по крайней мере, для света, излучаемого источником 21 света, такого как, например, инфракрасный свет.

Светонаправляющее средство 22 закреплено на внутренней поверхности светопроницаемого элемента корпуса, предпочтительно, посредством светопроницаемого (оптического) клея 24. Кроме того, фокусирующая линза 25 или ей подобное могут быть расположены перед детектором для фокусировки отраженного света.

Светонаправляющим средством 22, предпочтительно, является призма, одна поверхность которой закреплена на внутренней стороне светопроницаемого элемента корпуса. Призма, предпочтительно, является трапециевидной в поперечном сечении и может быть выполнена из обычного стекла или пластика.

Источник 21 света, например, может содержать, по крайней мере, один светоизлучающий диод (СИД) и, предпочтительно, группу или матрицу таких СИД. СИД могут быть обычные СИД общего назначения и, предпочтительно, приспособлены для излучения инфракрасного света в приблизительном диапазоне длины волны 0,75 мкм - 1,0 мм и, предпочтительно, света с номинальной длиной волны в диапазоне 850 ± 20 нм.

При использовании инфракрасного света могут использоваться светопроницаемые элементы корпуса, которые пропускают только инфракрасный свет. Например, такими поверхностями являются поверхности для приготовления пищи, выполненные из цветного стекла, и передние панели интерфейсов пользователя с сенсорными панелями, выполненных из светопроницаемого, но тонированного пластика.

Источник света, предпочтительно, освещает одну сторону призмы диффузным светом. Такой диффузный свет, например, может генерироваться матрицей бескорпусных инфракрасных СИД. Свет, проходящий в призму, отражается в области контакта пальца. Отсутствие отражения позволяет отличать выпуклости (которые выглядят темными в изображении) от впадин (выглядят светлыми). Лучи света выходят на другой стороне призмы и фокусируются посредством линзы на детектор.

Детектор может содержать множество элементов изображения детектора и, предпочтительно, КМОП-камеру или прибор с зарядовой связью (ПЗС). Для обычного использования разрешающая способность детектора не должна быть очень высокой. Следовательно, можно использовать относительно дешевые детекторы, такие как типичный образец из КМОП-камер, который в настоящее время широко используется в "карманных" компьютерах, мобильных телефонах, камерах PC Web и т.д. Такие камеры обычно имеют внутреннее устройство управления и встроенную фокусирующую линзу, что упрощает схемотехническое проектирование и механическую конструкцию.

Однако дешевые КМОП-камеры имеют низкую чувствительность к инфракрасному свету. Таким образом, оптимально использовать обратный свет инфракрасного или ближнего инфракрасного излучения, близкого к диапазону видимого света. Оптимальное значение номинальной длины волны СИД заднего света, как полагают, составляет 850±20 нм. Разрешающая способность камеры, например, может составлять 320×240 элементов изображения, и может быть использована черно-белая камера (серая шкала).

Инфракрасные СИД и КМОП-камера могут быть установлены на внутренней печатной плате, расположенной параллельно поверхности светопроницаемого элемента 12 корпуса. Инфракрасный свет от СИД отражается призмой и проходит в область контакта пальца под определенным углом. Благодаря рассогласованному общему внутреннему отражению (FTIR) свет отражается и затем может быть принят камерой.

Свет должен выходить из призмы, проходить внутрь поверхности светопроницаемого элемента корпуса (например, цветного стекла, тонированного пластика и т.д.), отражаться от области отпечатка пальца на наружной поверхности, вернуться в призму и сфокусироваться на камере. Предпочтительно, должен быть только один эффект рассогласованного общего внутреннего отражения, т.е. на границе между наружной поверхностью и воздухом. Следовательно, соединение 24 между светонаправляющим средством 22 и светопроницаемым элементом 12 корпуса, предпочтительно, выполнено таким, что не создается эффект рассогласованного общего внутреннего отражения. Таким образом, если используется светопроницаемый (оптический) клей, то количество нанесенного клея, предпочтительно, является достаточно большим, чтобы исключить наличие воздушных пузырьков между призмой и поверхностью. Кроме того, материал клея, предпочтительно, является светопроницаемым для такого используемого света, как ближний инфракрасный свет (~850 нм). Оптическая плотность клея n_G, предпочтительно, близка к оптической плотности призмы n_P и к оптической плотности светопроницаемого элемента n_S корпуса. Таким образом, предпочтительно, чтобы имел место только один эффект рассогласованного общего внутреннего отражения. Призму можно приклеивать даже к рифленой, т.е. не к плоской, поверхности, такой как стекло поверхности для приготовления пищи. В этом случае клей уменьшает влияние дефектов поверхности на окончательное изображение отпечатка пальца. По этой причине оптическая плотность клея, предпочтительно, близка к оптической плотности светопроницаемого элемента корпуса (например, рифленого стекла). Предпочтительно, этот критерий выполняется, по крайней мере, на длине волны используемого обратного света. Идеально оптическая плотность клея и указанного элемента должна быть одинаковой. Однако значение такой оптической плотности может отличаться от оптической плотности светонаправляющего средства.

Предпочтительно, слой клея не очень тонкий. Толщина соединения 24 в предпочтительном варианте осуществления составляет около 1 мм. Определенная толщина слоя клея предотвращает влияние нагревания или охлаждения области датчика идентификации отпечатка пальца на оптический контакт. Из-за разного теплового расширения светопроницаемого элемента 12 корпуса, слоя 24 клея и светонаправляющего средства 22 можно легче сохранить однородный оптический контакт, если слой 24 является достаточно толстым, чтобы исключить наличие местных дефектов (трещины, дырки, воздушные пузырьки).

Предпочтительно, оптическим клеем является клей с повышенной термостойкостью. Таким образом, клей, предпочтительно, является допустимым и прочным при высокой температуре, которая может возникнуть во время нормальной работы, например, печи, воздухонагревателя или поверхности для приготовления пищи. Следовательно, оптическим клеем, предпочтительно, является клей с УФ-полимеризацией. Использование клея с УФ-полимеризацией позволяет не только увеличить диапазон рабочих температур датчика идентификации отпечатка пальца, но также значительно уменьшить время, необходимое для полимеризации и высыхания клея. Оптические клеи с УФ-полимеризацией (и с заказным или специальным коэффициентом преломления на длине волны используемого обратного света), по существу, имеются в продаже. Большая часть таких клеев может быстро высыхать в течение нескольких минут УФ-облучения, что является важным преимуществом для индустриализации и производственных процессов. Может быть использована призма с треугольным поперечным сечением. Однако в предпочтительном варианте осуществления вместо этого используется призма с трапециевидным поперечным сечением. Такой вариант осуществления проиллюстрирован на фиг.3. Подходящая длина призмы L_P в основном зависит от толщины W_S светопроницаемого элемента корпуса, его оптической плотности n_S и оптической плотности n_C клея. Для обычных диапазонов значений W_S, n_S и n_C оптическое значение L_P может быть рассчитано и проверено экспериментальным путем.

В варианте осуществления, описанном выше в сочетании с фиг.3, детектор и источник света ориентированы под разными углами. В некоторых применениях это является недостатком, поскольку это может сделать конструкцию более сложной и увеличить общие размеры. В другом варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.4, предлагается альтернативное решение, в котором детектор 23 и источник света 21' направлены под одним углом, по существу, перпендикулярно светопроницаемому элементу 12 корпуса. В этом варианте осуществления используется трапециевидная призма 22' с другим углом, вследствие чего лучи света будут также, по существу, полностью отражаться от боковых граней 221, 222.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.5, раскрывается еще более компактный датчик идентификации отпечатка пальца. В этом варианте осуществления источником света 21'' является матрица бескорпусных инфракрасных СИД, а детектором 23'' является модуль КМОП-камеры. Матрица бескорпусных инфракрасных СИД и модуль КМОП-камеры дополнительно расположены на общей печатной плате 26. Это расположение особенно подходит для массового производства. Печатная плата 26 расположена параллельно светопроницаемому элементу 12 корпуса. Эта печатная плата может быть дополнительно объединена в одно целое с такой пользовательской интерфейсной платой электроприбора, как пользовательская интерфейсная плата электроприбора для приготовления пищи, который имеет сенсорную панель, работающую через стеклянную поверхность.

Во многих применениях важно уменьшить общую высоту датчика идентификации отпечатка пальца для минимизации расстояния между пользовательской интерфейсной платой и светопроницаемым элементом корпуса, а также наружной поверхностью. В варианте осуществления на фиг.5 высота уменьшена путем удаления фокусирующей линзы и использования призмы специальной формы. В призме этого варианта осуществления высота призмы больше на стороне, расположенной над источником 21'', и меньше на стороне, расположенной над детектором 23''. В этом типе варианта осуществления высота призмы может составлять около 20 мм и, тем не менее, обеспечивать требуемую ширину видимой площади для пальцев на наружной поверхности. Если видимая площадь для пальцев принимается в качестве прямоугольной, соответствующее изображение камеры будет трапециевидным. Такое трапециевидное изображение является только частью кадра, изображаемого камерой. Однако такое изображение можно алгоритмически преобразовать для восстановления исходной формы отпечатка пальца путем предварительной обработки изображения.

Предпочтительно, некоторые грани призмы являются прозрачными и светопроницаемыми, тогда как остальные могут быть матовыми. Преимущественно, все грани, которые находятся на пути прохождения лучей света от видимой области для пальцев в детектор, отполированы. Наоборот, грани на пути прохождения лучей от СИД, не должны быть отполированными, а, предпочтительно, оставляются матовыми или неполированными для создания абсолютно диффузного светлого участка изображения для видимой области для пальцев. Таким образом, равномерное и однотонное белое изображение будет обеспечиваться для ситуации, в которой палец не контактирует с видимой областью. В случае, когда палец касается поверхности, будут наблюдаться темные линии, относящиеся к выпуклостям кожи пальца. Все остальные грани также могут быть оставлены матовыми (неполированными), что может упростить производство призмы.

Призма 22'' специальной формы, как показано на фиг.5, выполнена из относительно большого куска исходного стекла или светопроницаемого пластика. Кроме того, формфактор призмы 22'' не является выпуклым, поскольку выполнено прямоугольное гранение исходной призмы с трапециевидным поперечным сечением. Благодаря этим обстоятельствам призма 22'' может быть более дорогой для производства. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения можно устранить эти недостатки путем использования двух небольших и выпуклых призм вместо одной большой невыпуклой призмы.

Как показано на фиг.6a, размеры видимой области для пальцев на наружной поверхности светопроницаемого элемента 12 корпуса остаются, по существу, неизменными. Две, предпочтительно, выпуклые одинаковые призмы 22''' и 22b''' с трапециевидным поперечным сечением закреплены на внутренней поверхности элемента 12. Призмы 22''' и 22b''' имеют простую форму и относительно небольшие размеры. Следовательно, общая стоимость призм 22''' и 22b''' может быть ниже стоимости одной, но сложной призмы 22'' на фиг.5. Перед закреплением призм к элементу 12 корпуса призмы 22''' и 22b''', предпочтительно, соединяют друг с другом при помощи клеевого слоя 24b. Предпочтительно, плосковыпуклая фокусирующая линза 25' дополнительно закрепляется на боковой грани одной из призм. Например, как показано на фиг.6a, фокусирующая линза 25' закреплена на правой грани призмы 22b''' при помощи клеевого слоя 24c. Предпочтительно, клеевые слои 24b и 24c имеют одинаковую оптическую плотность, как и сами призмы.

Светонаправляющее средство, которое состоит из двух призм 22''' и 22b''' и фокусирующей линзы 25', дополнительно закреплено на светопроницаемом элементе 12 корпуса при помощи клеевого слоя 24. Предпочтительно, оптическая плотность клеевого слоя 24 равна оптической плотности элемента 12 корпуса.

Луч света, излучаемый матрицей СИД 21''', направляется параллельно элементу 12 корпуса. Затем этот луч полностью отражается от грани 221' и направляется на наружную поверхность элемента 12 корпуса под соответствующим углом. После отражения от наружной поверхности луч света затем полностью отражается от грани 222' для того, чтобы выйти из светонаправляющего средства в горизонтальном направлении, как показано на фиг.6a. Фокусирующая линза 25' фокусирует выходящий луч в камеру 23'''.

Источник 21''' света, который представляет собой матрицу СИД, и камера 23''' могут, например, представлять собой небольшие печатные платы, устанавливаемые перпендикулярно основной электронной плате 26, которая в свою очередь может являться частью пользовательской интерфейсной платы с другими устройствами управления (например, дисплеями, индикаторами, сенсорными кнопками и т.д.), где пользовательская интерфейсная плата закрепляется параллельно элементу 12 корпуса.

Датчик идентификации отпечатка пальца, описанный со ссылкой на фиг.6a, имеет обычно небольшие общие размеры и, в частности, очень маленькую высоту. Одновременно светонаправляющее средство является относительно недорогим, поскольку оно содержит оптические элементы выпуклого и простого формфактора.

В еще одном преимущественном варианте осуществления фокусирующая линза 25' варианта осуществления, описанного относительно фиг.6a, может быть исключена из светонаправляющего средства без существенного изменения способности идентификации отпечатка пальца. Фиг.6b иллюстрирует такой предпочтительный датчик идентификации отпечатка пальца и показывает соответствующие направления лучей света.

В предпочтительных вариантах осуществления датчик идентификации отпечатка пальца объединен с такой кнопкой управления для управления электроприбором, как сенсорная клавиша или сенсорная панель. Таким образом, обнаружение отпечатка пальца может осуществляться одновременно при осуществлении пользователем обычного управления электроприбором. Функция управления, объединенная с обнаружением отпечатка пальца, может выбираться различными способами, но, предпочтительно, обнаружение отпечатка пальца объединяется с кнопкой управления включения/выключения питания. Пример такой сенсорной панели для бытового электроприбора, в которую может быть включено обнаружение отпечатка пальца, проиллюстрирован на фиг.7.

Для распознавания отпечатка пальца отпечатки пальцев, соответствующие ряду пользователей, могут быть предварительно записаны в запоминающем устройстве бытового электроприбора для сопоставления обнаруженного отпечатка пальца с отпечатками пальцев различных пользователей. Кроме того, можно записать отпечатки пальцев разных пальцев пользователя и, предпочтительно, все пять пальцев руки пользователя. Таким образом, электроприбор способен обнаружить, каким пальцем пользователь касается датчика. В этом случае также можно активировать различные функции управления в зависимости от используемого пальца. Это является примером «кнопки» управления, которая имеет несколько и, предпочтительно, пять разных значений. Таким образом, может осуществляться быстрый выбор циклов определения пользователя или программ.

Кроме того, процессор 30 обработки изображения отпечатка пальца, как показано на фиг.2, может обеспечить некоторые усовершенствованные отличительные особенности, подобно расчету угла и точного местоположения прикладываемого пальца на видимой поверхности датчика. Система управления бытового электроприбора, которая показана на фиг.2, способна, например, обнаружить и следить за пальцем, перемещающимся по датчику. Следовательно, датчик идентификации отпечатка пальца может выполнять функцию сенсорной панели. Эта отличительная особенность может быть приспособлена и использована для усовершенствования пользовательского интерфейса, делая его более простым и пригодным к использованию. В качестве примера пользователь может перемещать палец по датчику для выбора, например, температуры или продолжительности программы приготовления пищи или просмотреть путем прокрутки отдельные операции системы интерактивного меню, предусмотренной пользовательским интерфейсом. Если пользователь перемещает палец вперед, это может привести к увеличению значения параметра, подобного температуре, продолжительности, индексу программы и т.д. Наоборот, если пользователь перемещает палец назад, это может привести к уменьшению значения того же параметра.

Кнопка, вместо которой действует датчик идентификации отпечатка пальца, является гораздо более надежной, чем кнопка, вместо которой действует сенсорная панель. Например, можно гарантировать то, что на самом деле человек касается поверхности датчика, а не животное, часть тарелки, крупный овощ и т.д.

Специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, многие модификации и изменения возможны в объеме прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к бытовому электроприбору, такому как печь, холодильник или стиральная машина. Техническим результатом является повышение уровня безопасности использования бытового электроприбора с сохранением герметичности и механической прочности корпуса бытового электроприбора. Бытовой электроприбор содержит светопроницаемый элемент корпуса и датчик отпечатка пальца, установленный на внутренней стороне наружной поверхности указанного элемента корпуса. Датчик содержит источник света, излучающий свет, для которого указанный элемент корпуса является светопроницаемым, детектор для обнаружения отраженного света, излучаемого указанным источником света, и светонаправляющее средство для направления излучаемого света источником в указанный элемент корпуса и направления света, отраженного от наружной поверхности элемента корпуса, в детектор. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Бытовой электроприбор (10), содержащий:
светопроницаемый элемент (12) корпуса, причем указанный элемент является проницаемым для света, по крайней мере, одной длины волны в инфракрасной и видимой области; и
датчик (20) отпечатка пальца, установленный на внутренней стороне наружной поверхности элемента (12) корпуса бытового электроприбора (10), причем датчик содержит:
источник (21; 21'; 21"; 21'") света, излучающий свет в элемент (12) корпуса, который является светопроницаемым;
детектор (23; 23"; 23"') для обнаружения отраженного света, излучаемого источником (21; 21'; 21"; 21"') света; и
светонаправляющее средство (22; 22'; 22"; 22'"; 22b"') для направления излучаемого света источником (21; 21'; 21"; 21'") в элемент (12) корпуса и направления света, отраженного от наружной поверхности элемента (12) корпуса в детектор (23; 23"; 23'"), таким образом обнаруживая изображение отпечатка пальца посредством элемента (12) корпуса.

2. Бытовой электроприбор по п.1, в котором светопроницаемый элемент (12) корпуса составляет, по крайней мере, часть передней панели или верхней панели бытового электроприбора.

3. Бытовой электроприбор по п.2, причем бытовой электроприбор (10) является одним из печи, микроволновой печи, холодильника, морозильной камеры, посудомоечной машины, стиральной машины, поверхностью для приготовления пищи и сушилки барабанного типа.

4. Бытовой электроприбор по п.1, причем бытовым электроприбором (10) является печь, и в котором светопроницаемый элемент (12) корпуса является встроенной частью плиты для приготовления пищи указанной печи.

5. Бытовой электроприбор по п.1, в котором источник (21; 21'; 21"; 21'") света выполнен с возможностью излучения инфракрасного света и, предпочтительно, света с номинальной длиной волны в диапазоне 850±20 нм.

6. Бытовой электроприбор по п.1, в котором источник (21; 21'; 21"; 21'") света содержит, по крайней мере, один светоизлучающий диод (СИД).

7. Бытовой электроприбор по п.1, в котором светопроницаемый элемент (12) корпуса состоит из пластины, выполненной из пластика или стекла.

8. Бытовой электроприбор по п.1, в котором светонаправляющее средство (22; 22'; 22"; 22'"; 22b'") содержит, по крайней мере, одну призму, одна поверхность которой закреплена на внутренней стороне светопроницаемого элемента (12) корпуса.

9. Бытовой электроприбор по п.8, в котором призма закреплена на внутренней стороне элемента (12) корпуса при помощи светопроницаемого клея (24).

10. Бытовой электроприбор по п.8 или 9, в котором призма является трапециевидной в поперечном сечении.

11. Бытовой электроприбор по п.10, в котором источник света и детектор оба ориентированы в направлении, по существу, перпендикулярном или, по существу, параллельном к наружной поверхности светопроницаемого элемента корпуса.

12. Бытовой электроприбор по п.1, в котором детектор содержит множество элементов изображения детектора и, предпочтительно, содержит КМОП-камеру.

13. Бытовой электроприбор по п.1, в котором источник света и детектор расположены на общей печатной плате (26), причем печатная плата, предпочтительно, расположена, по существу, параллельно светопроницаемому элементу (12) корпуса.

14. Бытовой электроприбор по п.1, который также содержит запоминающее устройство (31) для хранения предварительно записанных данных об изображениях отпечатков пальцев и средство (30) обработки для сопоставления данных об обнаруженных изображениях отпечатков пальцев с предварительно записанными данными об изображениях.

15. Бытовой электроприбор по п.1, который также содержит сенсорную панель, расположенную на светопроницаемом элементе корпуса.

16. Бытовой электроприбор по п.15, в котором датчик отпечатка пальца объединен с переключателем типа «вкл/выкл» для бытового электроприбора, таким образом обеспечивая персонализацию бытового электроприбора сразу после включения.