專利名稱：整合式光學(xué)模塊及其手指掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于手指感應(yīng)裝置的整合式光學(xué)模塊，且特別涉及一種應(yīng)用于指紋成像裝置中提供手指導(dǎo)航以及生物特征掃描功能的整合式光學(xué)模塊。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代化電子裝置不斷朝向小型化的趨勢發(fā)展，其所提供功能的多元性及復(fù)雜度也非昔日能比。傳統(tǒng)的人機界面裝置(human interface device, HID),例如滑鼠與鍵盤,若再用于現(xiàn)代多樣化多媒體功能的小型化電子裝置的控制界面，已明顯不敷使用。因此，提供緊密人機互動的精準(zhǔn)且直覺式小型化控制界面一直為業(yè)界持續(xù)努力的研發(fā)目標(biāo)。特別是，新式微型個人電子裝置已深刻地融入在現(xiàn)代日常生活中，這些裝置被應(yīng)用在各種不同的環(huán)境中，其適用性變得格外重要。尤其是，用于其中的人性界面裝置不止要精準(zhǔn)而敏銳，更是要小巧且耐用。另一面，隨著現(xiàn)代電子裝置的個人化，儲存于其中的數(shù)據(jù)及信息更是日趨私密且重要。因此，新式個人電子裝置更需要融入適當(dāng)?shù)谋Ｈ珯C制以保護該等重要信息，尤在遺失遭竊的狀況下，來限制他人對該裝置的不當(dāng)操作。其中，人類的指紋為一獨一無二的生物特征，并且已被長久用于識別目的。因此，將指紋掃描/辨識功能融入現(xiàn)代小型電子裝置以管理數(shù)據(jù)存取以加強安全是眾所期望的。光學(xué)手指導(dǎo)航(Optical finger navigation, 0FN)技術(shù)具有上述精準(zhǔn)、小巧及可信度高的特色。因此，本身即具有掃描功能的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置極適合生物識別方面的應(yīng)用。具體地說，新式微型光學(xué)手指導(dǎo)航裝置結(jié)合了既有光學(xué)滑鼠的敏感度與信賴度，卻較沒有傳統(tǒng)實體應(yīng)用上的空間限制。—般而言，光學(xué)手指導(dǎo)航裝置應(yīng)用一光源及一系列相關(guān)光學(xué)鏡片安排成照明一偵測表面(sensing surface)以產(chǎn)生數(shù)位影像,進(jìn)而形成動作數(shù)據(jù)計算的基礎(chǔ)。特別的是，導(dǎo)航裝置內(nèi)的小型感測器可通過偵測放置于偵測表面上移動的手指而對應(yīng)地產(chǎn)生一系列的數(shù)位影像，然后將其處理成相關(guān)的導(dǎo)航信號(navigation signals)來操控電子裝置或產(chǎn)生與電子裝置的互動。然而，現(xiàn)有的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置通常將照明與成像光學(xué)元件分開安排于其偵測表面上，而占用寶貴的空間。再者，分開的光學(xué)設(shè)計導(dǎo)致在寬面積的偵測表面產(chǎn)生較不均勻的照明輸出，此舉將負(fù)面地影響光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的性能。還有，手指導(dǎo)航及指紋辨識操作通常需要不同特性的光學(xué)元件。一般來說，具有寬向展延(wide-spanning)線性陣列的光學(xué)鏡片較適用以配合指紋辨識功能的運作。另一方面，具有定點集中(point-concentrated)偵測陣列的光學(xué)鏡片則較為適用在手指導(dǎo)航的應(yīng)用上。因此，在單一裝置內(nèi)分開置放的光學(xué)元件以應(yīng)用于個別的操作模式，在成本效益方面以及空間利用方面都是缺乏效率的。于是，本發(fā)明的課題在于提出一種整合式光學(xué)模塊，能兼顧支援指紋識別及手指導(dǎo)航的運作，并且同時具有輕巧微小的外型，以便應(yīng)用于小型化封裝(lower-profilepackage)結(jié)構(gòu)中。此外，本發(fā)明還提出一種小巧且具成本效益的手指感應(yīng)裝置，其既具指紋辨識且有手指導(dǎo)航功能，尤適用于小巧可攜式的電子裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于提供一種整合式光學(xué)模塊以適用于手指感應(yīng)裝置。所述整合式光學(xué)模塊設(shè)于一窗模塊及一電子模塊之間以提供手指導(dǎo)航及指紋識別的性倉泛。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種整合式光學(xué)模塊，設(shè)于一具有接觸面的窗模塊以及一具有光源及光感應(yīng)單元的電子模塊之間。該整合式光學(xué)模塊包括一照明部及一成像部。該照明部包括有一導(dǎo)光陣列用以導(dǎo)引來自該光源的入射光于一預(yù)定的入射角對準(zhǔn)于該窗模塊；該成像部包括有一微鏡片陣列安排于其上以對準(zhǔn)來自該窗模塊的反射光且朝向該光感應(yīng)單元。其中該微鏡片陣列包括一細(xì)長的識別單元具有一列軸大體垂直于該導(dǎo)光陣列；及一導(dǎo)航單元連接于該識別單元且與該列軸并列。此外，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，還在于提供一種手指掃描裝置乃利用一整合的光學(xué)模塊以規(guī)劃兼有手指導(dǎo)航及指紋識別的性能。為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的其中一種方案，提供一種手指掃描裝置，包括一窗模塊、一電子模塊及一整合式光學(xué)模塊。該窗模塊具有一接觸面抵接于一置放而欲掃描的手指；該電子模塊包括一光源及一光感應(yīng)單兀對應(yīng)地安排朝向該窗模塊；該整合式光學(xué)模塊設(shè)置于該窗模塊及該電子模塊之間，該整合式光學(xué)模塊包括一照明部、一成像部、識別單元及導(dǎo)航單元。該照明部具有一導(dǎo)光陣列系用以導(dǎo)引來自該光源的光線于一預(yù)定的入射角對準(zhǔn)該窗模塊；該成像部，具有一設(shè)置于其上的微鏡片陣列乃用以反射來自該窗模塊的光線朝向該光感應(yīng)單元；其中該微鏡片陣列包括一細(xì)長的識別單元具有一列軸大體垂直于該導(dǎo)光陣列、及一導(dǎo)航單元連接于該識別單元且與該列軸并列。依據(jù)本發(fā)明實施例之一，進(jìn)一步提供照明通道的設(shè)計可用在小而低外型的光學(xué)封裝，并且可提供安排的投射樣式以均勻照明一寬的掃描區(qū)域。


圖1為本發(fā)明的具有整合式光學(xué)模塊的光學(xué)手指感應(yīng)裝置的立體分解圖。圖2為本發(fā)明的光學(xué)手指感應(yīng)裝置的側(cè)面剖視圖。圖3為本發(fā)明的整合式光學(xué)模塊的立體圖。圖4為本發(fā)明的整合式光學(xué)模塊的照明部的示意圖。圖5為本發(fā)明的整合式光學(xué)模塊的成像部的示意圖。圖6為本發(fā)明的整合式光學(xué)模塊的另一照明部的示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下整合式光學(xué)模塊I導(dǎo)光陣列11導(dǎo)光件111a，111b，Illc成像部12微透鏡陣列121識別透鏡單元121a
導(dǎo)航透鏡單元121b上光遮蔽件2窗模塊3電子模塊4光源41光源元件41a，41b，41c光感應(yīng)單元42遮光結(jié)構(gòu)43下光遮蔽件具體實施例方式為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明為達(dá)成既定目的所采取的技術(shù)、方法及功效，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明、圖式，相信本發(fā)明的目的、特征與特點，當(dāng)可由此得以深入且具體的了解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。請參考圖1，顯示一光學(xué)手指感應(yīng)裝置應(yīng)用本發(fā)明概念的整合式光學(xué)模塊的分解圖。本實施例中的該整合式光學(xué)模塊(或簡稱光學(xué)模塊)連同相關(guān)的光學(xué)感應(yīng)器安排，可有效率地兼顧支援手指導(dǎo)航以指紋識別操作。由下而上，該光學(xué)手指感應(yīng)裝置作為感應(yīng)封裝包括一電子模塊4、一整合式光學(xué)模塊1、及一窗模塊3。電子模塊4具有一光源單元及一光感應(yīng)單兀；該整合式光學(xué)模塊I包括一照明部及一成像部系對應(yīng)地安排在該電子模塊4上方；窗模塊3具有一接觸面至少一部份位于該整合式光學(xué)模塊I上方。上述元件乃垂直地安排成為一低外形小型的封裝(low-profile compact package)。此外,上光遮蔽件2及下光遮蔽件5可選擇性地適用于整合式光學(xué)模塊I的成像部以加強手指感應(yīng)裝置的防串?dāng)_性能。本發(fā)明的光學(xué)手指感應(yīng)裝置概念性的操作原則如下。請參圖2及圖3，分別顯示手指感應(yīng)裝置的側(cè)面剖視圖及其整合式光學(xué)模塊I的立體圖。該整合式光學(xué)模塊I內(nèi)部具有光源41及靠近光源41的照明部11。光源41可以是一個或多個發(fā)光二極管，被提供以發(fā)出光線朝向該整合式光學(xué)模塊I的照明部11 一預(yù)面的面積。該光學(xué)模塊I的照明部11形成有多個導(dǎo)光件111a，111b，111c，用以導(dǎo)引來自光源41的光束依預(yù)定的入射角朝向窗模塊3的掃描表面(或稱觸碰表面)，好照明靠近該觸碰表面的物體。通過窗模塊3的掃描表面(或稱觸碰表面)，使用者的手指可以置放其上以進(jìn)行掃描。手指端面的反射光可被傳輸朝向該光學(xué)模塊I的成像部12。成像部12包括有微透鏡陣列(micro lens array) 121用以聚焦并導(dǎo)引該反射光朝向該電子模塊4的光感應(yīng)單元42。在本實施例中，該光學(xué)模塊I的結(jié)構(gòu)大致呈平坦的矩形板狀(flat rectangularplate)，包括有照明部11及成像部12，分別設(shè)于定義的X-Y平面(參圖3)。本發(fā)明的光學(xué)模塊I將照明部11及成像部12安排成緊湊的水平狀，有助于減少模塊的厚度，因此整體的感應(yīng)封裝得以保有較低的外型(lower profile)。該整合式光學(xué)模塊I可由聚碳酸酯(Polycarbonate,簡稱PC)所制成,或者其他可傳導(dǎo)該電子模塊4發(fā)出的電磁波的合適材料。此外，光學(xué)模塊I可通過塑膠精密射出成型為單件式光學(xué)元件。該光學(xué)模塊的照明部11設(shè)置對應(yīng)于該電子模塊4的光源41，且定義構(gòu)建一照明通道以傳輸由光源14進(jìn)來的光束依適合的入射角朝向該窗模塊3。照明通道包括一含有所述多個導(dǎo)光件111a，Illbailc的導(dǎo)光陣列11以照明待掃描物體。特別說明的，該導(dǎo)光陣列11的導(dǎo)光件(或稱光學(xué)元件，optical components)可利用全反射(total internal reflection,簡稱 TIR)原理，或應(yīng)用其他合適的光學(xué)設(shè)計以導(dǎo)引光源41的光線朝向該窗模塊3。同樣的，該光學(xué)模塊I的成像部12設(shè)計為對應(yīng)于該電子模塊4的光感應(yīng)單元42，且包括一成像通道系可導(dǎo)引來自窗模塊3的反射光(從待掃描物體，如人體手指端面)朝向該光感應(yīng)單元42。特別說明的，該成像通道可包括微鏡片陣列121系設(shè)計為合并多個透鏡元件，以適合于不同模式的手指掃描操作，包括指紋識別及手指導(dǎo)航。電子模塊4通常包括一基板(例如電路板,未標(biāo)號)設(shè)有達(dá)成光學(xué)掃描功能所必需的電子元件。該電子模塊4可包括光源41(參圖4所示的光源元件41a，41b，41c)以及光感應(yīng)單元42。一遮光結(jié)構(gòu)(photo shield structure) 43較佳地設(shè)置于該光源41及光感應(yīng)單元42之間以防止光串?dāng)_效應(yīng)(optical crosstalk effect)的潛在干擾。遮光結(jié)構(gòu)43可作為結(jié)構(gòu)性的邊界，將電子模塊4分為一照明區(qū)及一感應(yīng)區(qū)。本實施例中，光源41乃設(shè)于該基板(或電路板)上且位于該遮光結(jié)構(gòu)43的一側(cè)，可包括一個或多個發(fā)光二極管以作為發(fā)光元件。其中一種方式，光源41可以由具有足夠輸出功能的單一發(fā)光元件所組成。此種狀況下，高功率的光源單元可以安排并成為光學(xué)模塊I的寬廣角的導(dǎo)光陣列，以均勻地散射光線朝向預(yù)定的照明區(qū)域。由此，光源41發(fā)出的光可以被導(dǎo)至該窗模塊3且投射至待掃描物。在另一種可選擇的實施例，光源41可包括多個發(fā)光元件41a，41b，41c而安排成一照明陣列。多個發(fā)光元件的設(shè)計可以減少像單一發(fā)光元件的輸出需求，因此可以彈性的操作且可節(jié)省能源。此特點對于使用可攜式電池的小型手持式裝置特別重要。特別說明的，多個低功率的發(fā)光元件可以安排成一光源陣列，每一發(fā)光元件分開規(guī)劃成投射光線至一預(yù)定的區(qū)域。發(fā)光元件的重疊程度可以彈性安排以適合于特定的操作需求。再者，每一分開的發(fā)光元件可以規(guī)劃成單獨地啟動，或按照特定的操作模式而依序視實際需求而啟動。以此減少重復(fù)性的能源損耗。在光源陣列中，每一獨立的發(fā)光元件的啟動及運作可依特定的操作模式而做適當(dāng)?shù)脑O(shè)定調(diào)整。比方說，不是所有類型的成像應(yīng)用(imaging application)都需要同時啟動所有的發(fā)光元件。舉例說明，指紋識別應(yīng)用通常需要同時啟動光源陣列中全部發(fā)光元件，以在較寬的掃描區(qū)域(沿著X軸)產(chǎn)生能夠橫跨該窗模塊3的觸碰表面的充足水平照明。另一方面，手指導(dǎo)航應(yīng)用，其運作利用反射光信號方位向量(directional vector)的改變,只需要較低程度的光輸出及一較窄但是較高范圍的照明(較高是指沿著y軸)。連帶地，手指導(dǎo)航的應(yīng)用并不要求同時啟動全部的發(fā)光元件。因此，當(dāng)執(zhí)行一個不要求同時啟動全部光源陣列的特定的操作模式時，電子模塊4可以被安排為僅啟動部分的光源陣列41以照明該觸碰表面的特定區(qū)域。再者，經(jīng)適當(dāng)安排的多元件的光源陣列可以提升均勻的光線輸出強度于指定的照明區(qū)域。所以此為本實施例的較佳選擇。舉例說明，本實施例利用一光源陣列包括三個發(fā)光元件，被排成單一列狀(如圖4所示)。當(dāng)操作于指紋識別模式時，陣列中的所有三個發(fā)光元件都會被啟動以產(chǎn)生足夠的亮度，在窗模塊3的觸碰表面上涵蓋一較寬的帶狀面積。另一方面，當(dāng)操作于手指導(dǎo)航模式時，僅要求中央的發(fā)光元件41b照明該接觸(掃描)表面的中央部位。因此，在觸碰表面的方向性向量的變化(對應(yīng)于手指端的移動)乃被導(dǎo)引朝向光學(xué)模塊I的微透鏡陣列121。該微透鏡陣列121乃安排以聚焦來自窗模塊3的反射光于該電子模塊4的光感應(yīng)單元42以進(jìn)一步處理信號，其細(xì)節(jié)容后再述。光感應(yīng)單元42，其設(shè)于電子模塊4的偵測區(qū)域內(nèi)而位于該遮光結(jié)構(gòu)43的另一側(cè)，可包括一個或多個感光件而能產(chǎn)生被掃描物體的二維影像。適合的感光件可以包括雙邊或方形扁平無引腳封裝(dual/quad flat no leads,簡稱DFN/QFN)的感光二極管。較佳的，光感應(yīng)單元42可以包含多個感光件，安排成一對應(yīng)該微透鏡陣列121的感應(yīng)陣列。再者，電子模塊4可以包括一較佳設(shè)計的基座元件在其面對視窗的平面，以提供安全結(jié)構(gòu)性支撐該光學(xué)模塊I。如本實施例所示的，環(huán)狀的基座元件(如圖1的方形突起部位，該遮光結(jié)構(gòu)43為其中的一部份)乃安排環(huán)繞該光感應(yīng)兀件42于該電子模塊4的感應(yīng)區(qū)域上。此種封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)不只可以作為微透鏡拖盤以固持該光學(xué)模塊1，并且可以作為延伸的光遮蔽件(extended photo shield)而更有效的防止串?dāng)_。窗模塊3可以是設(shè)計作為該光學(xué)手指感應(yīng)裝置的一上殼體。窗模塊3包括一觸碰表面(典型為其頂面)，供手指可置放其上且滑動其上以進(jìn)行偵測。特別說明的，該觸碰表面作為一掃描視窗系可以通過特定波長范圍的光線，特定波長范圍對應(yīng)于由電子模塊4的光源的輸出。該觸碰表面可以是平坦的，或較佳的，具有輕微凹陷。例如，在該觸碰表面頂部的凸?fàn)钋?convex curvature)有助于增加感應(yīng)面積,其對焦于獲取壓觸其上的手指影像。窗模塊3可以由玻璃所形成，或者其他的耐磨材料可通過來自光源單元41的光線。再者，掃描視窗可以是一分開的光學(xué)兀件而設(shè)置于窗模塊3,或者可以是作為一體成型的窗模塊3的部份。例如，窗模塊3可以是整體由透明材料制成。相對應(yīng)的，合適的涂布材料可施加于窗模塊3的本體上，而僅露出其需要的透明部份以形成該掃描視窗。該掃描視窗可以是細(xì)長狀且具有一較小于手指的一維端面的面積。此外，至少一部份的掃描視窗(其具有縱長軸)能較佳地沿一方向拉寬，該方向乃垂直于其本身的方向。拉寬的視窗面積可較佳地對應(yīng)于光學(xué)模塊I的微透鏡陣列121以幫助手指導(dǎo)航模塊的光線偵測性能。本實施例中光學(xué)模塊I的照明部11，其光學(xué)及結(jié)構(gòu)性配置乃設(shè)置成對應(yīng)于光源單元41的安排。該照明部11及光源單元41相互合作地定義出一照明通道(illuminatingchannel)。特別參閱圖4及圖6，為本發(fā)明的整合式光學(xué)模塊的照明部11的不同示意圖。為獲得清晰的指紋，照明通道的小型化的導(dǎo)光元件被特別安排以產(chǎn)生斜的準(zhǔn)直光束(inclined collimated beams of light)整合至所需的投射樣式(pattern)以照明該窗模塊3的掃描視窗。再者，照明通道可通過一導(dǎo)光陣列所建立，前述導(dǎo)光陣列包括多個光學(xué)元件可均勻投射來自光源41的光線至窗模塊3的掃描視窗。特別說明的，本實施例利用一導(dǎo)光陣列11包括三個鄰近地安排的導(dǎo)光體(棱鏡/prism member) 111a, 111b, 111c,其出光面乃朝向該成像部12。在此實施例中，這些由棱鏡111a，111b，Illc所組成的光學(xué)元件(optical member)乃被安排成單一具有列軸(row axis)的列狀配置,且該列軸大體平行地沿著該掃描視窗的縱長軸(elongating axis)方向延伸。配合本實施例的該導(dǎo)光陣列可采用較聚集(congregated)的光源在電子模塊4上以節(jié)省空間，同時也可以均勻照明于掃描表面的寬面積?；蛘?，如圖6所示，導(dǎo)光陣列也可以安排為沿著該掃描視窗水平地散開的設(shè)置。此種建構(gòu)出一種較好控制的照明樣式(pattern)而橫跨較寬間距的掃描表面。其中該導(dǎo)光陣列包括至少三個光學(xué)元件圍繞地安排于該微鏡片陣列的周圍。
該光學(xué)模塊I的成像部12包括微透鏡陣列121可以導(dǎo)引并且聚焦反射的光線(從該窗模塊3上被掃描的手指端面)以朝向該光感應(yīng)單元42。光學(xué)模塊I的成像部12以及電子模塊4的光感應(yīng)單元42共同地構(gòu)建定義上述的影像通道，可導(dǎo)引來自被掃描物體的反射光線至該電子模塊4以獲取影像。圖5顯示本發(fā)明的光學(xué)模塊I的成像部12的近距離示意圖。在此實施例中，微透鏡陣列121設(shè)置在矩型光學(xué)模塊板的中央?yún)^(qū)，包括識別透鏡單元121a及一相連的導(dǎo)航透鏡單元121b。該識別透鏡單元121a包括多數(shù)個微透鏡元件安排成細(xì)長的列陣列。該細(xì)長的識別透鏡單元121a具有一沿著X軸縱向延伸的軸。較佳地，識別透鏡單元121a的該軸的延伸(或稱列軸)乃是大體垂直于棱鏡111a、111b、Illc的出光面，并且大體平行于窗模塊3的掃描視窗。另一面，導(dǎo)航透鏡單元121b包括一集中聚集的透鏡，其連接于識別透鏡單元121a，且垂直于縱長的軸。在本實施例中，導(dǎo)航透鏡單元121b的透鏡元件利用單一微透鏡，安排靠近該細(xì)長的識別透鏡單元121a的中央部位，而蓋覆一個或多個相關(guān)的光學(xué)二極管。導(dǎo)航透鏡單元121b較佳地乃安排對應(yīng)于該窗模塊3拉寬的視窗區(qū)域(例如，對準(zhǔn)地設(shè)在拉寬的視窗區(qū)域的中央部位的下方)，以建立一較寬的視野以感測在手指導(dǎo)航操作中的手指動作。請留意，雖然此處討論的導(dǎo)航透鏡單元121b的中央位置以及拉寬的導(dǎo)航視窗是較適用于一般導(dǎo)航操作。然而導(dǎo)航透鏡單元121b的明確位置及安排，以及其相關(guān)導(dǎo)航視窗仍然可以被安排成其他的擺設(shè)以適用特定的設(shè)計及/或操作需求。例如，導(dǎo)航透鏡單元121b可以安排成為向該識別透鏡單元121a右端(沿著正X軸方向)歪斜的樣式，以更適用于右拇指的手指導(dǎo)航模式。再者，光學(xué)模塊I的成像部12可以加一遮蔽結(jié)構(gòu)以減少光串?dāng)_效應(yīng)的潛在干擾。例如，不可透光的涂層可沿著微透鏡陣列121施加于成像部12。這些光阻擋層(或稱防串?dāng)_層)的應(yīng)用方法可以包括無電鍍法(electro-less plating)及/或其他合適的技術(shù)。本發(fā)明的整合式光學(xué)模塊，不像現(xiàn)有光學(xué)設(shè)計系應(yīng)用分開的照明及成像光學(xué)元件，而占用較少的寶貴空間且可產(chǎn)生更均勻的照明輸出。再者，通過整合技術(shù)的特點，不僅要求手指導(dǎo)航，還有指紋識別的操作，在小型一件式的封裝內(nèi)，本發(fā)明以更經(jīng)濟且省空間的方式實化了多功能的光學(xué)操作。關(guān)于微透鏡陣列121內(nèi)的微透鏡元件以及光感應(yīng)單元42內(nèi)的光感應(yīng)元件的結(jié)合安排，可依據(jù)特定的操作需求或其他設(shè)置因素而決定。例如，在一實施例中，微透鏡陣列121內(nèi)的每一微透鏡元件(micro lens element)可成對地以一對一的方式伴隨光感應(yīng)單元42的一光學(xué)二極管(photo diode)。另一種方式,微透鏡陣列121內(nèi)的每一微透鏡元件可以對應(yīng)地結(jié)合多個光學(xué)二極管，反的也然。特別的是，本發(fā)明的特別微透鏡的安排允許微透鏡陣列121內(nèi)的每一微透鏡可設(shè)計成覆蓋特定數(shù)量的光學(xué)二極管，因此減少結(jié)構(gòu)上光學(xué)元件的復(fù)雜度，卻同時保持有效率的光傳輸及對焦能力。再者，透鏡的位置及間隙可設(shè)計以實現(xiàn)減少物件的重疊。請參閱圖1，額外的光遮蔽件，例如上光遮蔽件2及下光遮蔽件5，可用以減少可能的光串?dāng)_效應(yīng)的干擾并改善本發(fā)明的手指感應(yīng)裝置的感應(yīng)性能。在本具體實施例中，每一上、下光遮蔽件2、5乃大致呈平坦?fàn)?每一光遮蔽件具有穿孔陣列(aperture array)形成于其平坦表面上。該穿孔陣列被安排對應(yīng)于該微透鏡列121的配置。特別的是，穿孔的尺寸以及結(jié)構(gòu)規(guī)劃可決定個別微透鏡的視角(field of view, F0V),還可進(jìn)一步協(xié)助減少光的串?dāng)_。為達(dá)到較佳結(jié)構(gòu)整體化以安裝該上、下光遮蔽件2、5，該整合式光學(xué)模塊I可以設(shè)計成包括一位在成像部12內(nèi)的凹狀的結(jié)構(gòu)。例如，在本實施例中，光學(xué)模塊I具有一凹狀的結(jié)構(gòu)系形成于該成像部12內(nèi)，其中微透鏡陣列121乃設(shè)在該凹狀的結(jié)構(gòu)內(nèi)。該凹狀的結(jié)構(gòu)在光學(xué)模塊I的平坦表面上乃可視為安裝的拖盤(mounting tray)以固持結(jié)合該光遮蔽件。然而，光遮蔽件的采用是可選擇性的，特別是下光遮蔽件5是可選擇的；并且，所述多個光遮蔽件的實際結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)依據(jù)于特定結(jié)構(gòu)安排以及/或者其他可選擇性的需求。惟以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，非因此即局限本發(fā)明的專利范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及圖式內(nèi)容所為的等效技術(shù)變化，均同理皆包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)，合予陳明。
權(quán)利要求
1.一種整合式光學(xué)模塊，設(shè)于一具有觸碰面的窗模塊以及一具有光源及光感應(yīng)單元的電子模塊之間，其特征在于，該整合式光學(xué)模塊包括一照明部，包括一導(dǎo)光陣列，用以朝向該窗模塊以一預(yù)定的入射角而導(dǎo)引來自該光源的入射光；及一成像部，包括一微鏡片陣列，安排于其上以引導(dǎo)來自該窗模塊的反射光朝向該光感應(yīng)單元；其中該微鏡片陣列包括一細(xì)長的識別單元，具有大體垂直于該導(dǎo)光陣列的列軸；及一導(dǎo)航單元，其鄰接于該識別單元且與該列軸并列。
2.如權(quán)利要求1所述的整合式光學(xué)模塊，其特征在于，該導(dǎo)光陣列包括鄰接地安排為朝向該成像部的至少三個導(dǎo)光件。
3.如權(quán)利要求1所述的整合式光學(xué)模塊，其特征在于，該識別單元包括一呈單排列狀安置的微透鏡陣列。
4.如權(quán)利要求1所述的整合式光學(xué)模塊，其特征在于，該導(dǎo)航單元包括一單一微透鏡。
5.如權(quán)利要求4所述的整合式光學(xué)模塊，其特征在于，該導(dǎo)航單元設(shè)置于該細(xì)長的識別單元靠近中央的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的整合式光學(xué)模塊，其特征在于，該整合式光學(xué)模塊大體為一平坦體，其中該照明部及該成像部為一體成型的模塑結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的整合式光學(xué)模塊，其特征在于，該成像部包括一遮蔽結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的整合式光學(xué)模塊,其特征在于,該遮蔽結(jié)構(gòu)包括一防串?dāng)_層。
9.如權(quán)利要求1項所述的整合式光學(xué)模塊，其特征在于，該成像部包括至少一凹狀結(jié)構(gòu)的托盤以結(jié)合一光遮蔽件。
10.一種手指掃描裝置，其特征在于，包括一窗模塊，具有一觸碰面，用以承接置于其上的欲掃描手指；一電子模塊，包括一光源及一光感應(yīng)單兀，對應(yīng)地朝向該窗模塊而安置；及一整合式光學(xué)模塊，設(shè)置于該窗模塊及該電子模塊之間，該整合式光學(xué)模塊包括一照明部，具有一導(dǎo)光陣列用以導(dǎo)引來自該光源的光線于一預(yù)定的入射角對準(zhǔn)該窗模塊；及一成像部，具有一設(shè)置于其上的微鏡片陣列，用以反射來自該窗模塊的光線朝向該光感應(yīng)單元；其中該微鏡片陣列包括一細(xì)長的識別單元，其具有一大體垂直于該導(dǎo)光陣列的列軸 '及一導(dǎo)航單元，其鄰接于該識別單元且與該列軸并列。
11.如權(quán)利要求10所述的手指掃描裝置，其特征在于，該導(dǎo)光陣列包括鄰接地安排為朝向該成像部的至少三個導(dǎo)光件。
12.如權(quán)利要求10所述的手指掃描裝置，其特征在于，該識別單元包括一呈單排列狀安置的微透鏡陣列。
13.如權(quán)利要求10所述的手指掃描裝置，其特征在于，該導(dǎo)航單元包括一單一微透鏡。
14.如權(quán)利要求10所述的手指掃描裝置，其特征在于，該整合式光學(xué)模塊大體為一平坦體，其中該照明部及該成像部為一體成型的模塑結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求10所述的手指掃描裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一光遮蔽件，設(shè)置于該整合式光學(xué)模塊的該成像部的表面，并且設(shè)成大體地對應(yīng)該微鏡片陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種整合式光學(xué)模塊及其手指掃描裝置，該整合式光學(xué)模塊設(shè)于一具有接觸面的窗模塊以及一具有光源及光感應(yīng)單元的電子模塊之間。該整合式光學(xué)模塊包括一照明部及一成像部。該照明部包括有一導(dǎo)光陣列用以導(dǎo)引來自該光源的入射光于一預(yù)定的入射角對準(zhǔn)于該窗模塊；該成像部包括有一微鏡片陣列安排于其上以對準(zhǔn)來自該窗模塊的反射光且朝向該光感應(yīng)單元。其中該微鏡片陣列包括一細(xì)長的識別單元具有一列軸大體垂直于該導(dǎo)光陣列；及一導(dǎo)航單元連接于該識別單元且與該列軸并列。本發(fā)明的整合式光學(xué)模塊設(shè)于一窗模塊及一電子模塊之間以提供手指導(dǎo)航及指紋識別的性能。
文檔編號G06K9/00GK103049138SQ20111030723
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者庫爾迪普·庫瑪·沙賽納 申請人:光寶新加坡有限公司