本實用新型涉及一種生物特征辨識裝置。

背景技術(shù)：

生物特征辨識的種類包括臉部、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、靜脈、指紋和掌紋辨識等。由于每個人的指紋都是獨一無二的，且指紋不易隨著年齡或身體健康狀況而變化，因此指紋辨識裝置已成為目前最普及的一種生物特征辨識裝置。依照感測方式的不同，指紋辨識裝置可分為光學(xué)式與電容式。電容式指紋辨識裝置組裝于電子產(chǎn)品(例如：手機、平板電腦)時，電容式指紋辨識裝置上方多設(shè)有保護元件(cover lens)。一般而言，需額外加工(例如鉆孔或薄化)保護元件，以使電容式指紋辨識裝置能夠感測到手指觸碰所造成的容值或電場變化。

相較于電容式指紋辨識裝置，光學(xué)式指紋辨識裝置擷取容易穿透保護元件的光進行指紋辨識，而可以不用額外加工保護元件，因此在與電子產(chǎn)品的結(jié)合上較為便利。

光學(xué)式指紋辨識裝置通常包括光源、影像擷取元件及透光元件。光源用以發(fā)出光束，以照射按壓在透光元件上的手指。手指的指紋是由多條不規(guī)則的凸紋與凹紋所組成。被凸紋與凹紋反射的光束會在影像擷取元件的接收面上形成為明暗交錯的指紋影像。影像擷取元件可將指紋影像轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的影像信息，并將影像信息輸入至處理單元。處理單元可利用演算法計算對應(yīng)于指紋的影像信息，以進行使用者的身份辨識。然而，在上述的取像過程中，被指紋反射的光束易散亂地傳遞至影像擷取元件，而造成取像品質(zhì)不佳，影響辨識結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種生物特征辨識裝置。

根據(jù)本實用新型的實施例，生物特征辨識裝置包括光源、導(dǎo)光元件、影像擷取元件以及第一準(zhǔn)直器。光源適于提供光束。導(dǎo)光元件位于光束的傳遞路徑上。影像擷取元件位于導(dǎo)光元件下方。第一準(zhǔn)直器位于導(dǎo)光元件與影像擷取元件之間，其中第一準(zhǔn)直器包括吸光元件以及多個透光元件。透光元件間隔設(shè)置。吸光元件環(huán)繞透光元件且包覆透光元件的側(cè)壁，其中透光元件的折射率分別大于1。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，導(dǎo)光元件具有出光部以及連接于出光部的入光部。光源與影像擷取元件共同位于出光部下方。入光部位于光源與出光部之間。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，光源位于導(dǎo)光元件的側(cè)面。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，導(dǎo)光元件面向第一準(zhǔn)直器的表面形成有多個微結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)凸出或凹入于表面。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，透光元件的折射率分別落在1.3至1.7的范圍內(nèi)。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，透光元件與吸光元件緊密接合，且透光元件與吸光元件之間無空氣間隙。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，透光元件的寬度與高度比分別落在2至20的范圍內(nèi)。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，生物特征辨識裝置還包括蓋板，其中導(dǎo)光元件位于蓋板與第一準(zhǔn)直器之間。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，生物特征辨識裝置還包括第二準(zhǔn)直器。第二準(zhǔn)直器位于導(dǎo)光元件與第一準(zhǔn)直器之間。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，第二準(zhǔn)直器包括多個棱鏡，且棱鏡的頂角分別指向?qū)Ч庠?/p>

基于上述，在本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，利用吸光元件遮蔽來自導(dǎo)光元件的大角度光束，以將傳遞至影像擷取元件的光束準(zhǔn)直化，使影像擷取元件的取像品質(zhì)提升。因此，生物特征辨識裝置可具有良好的辨識能力。

為讓本實用新型的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

包含附圖以便進一步理解本實用新型，且附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖說明本實用新型的實施例，并與描述一起用于解釋本實用新型的原理。

圖1為本實用新型一實施例的生物特征辨識裝置的剖面示意圖；

圖2為圖1中導(dǎo)光元件的一種放大圖；

圖3為圖1中第一準(zhǔn)直器的一種俯視示意圖；

圖4為圖1中第一準(zhǔn)直器、影像擷取元件以及電路板的一種剖面示意圖；

圖5為圖1中導(dǎo)光元件以及第二準(zhǔn)直器的一種放大圖；

圖6為本實用新型另一實施例的生物特征辨識裝置的剖面示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

10：待辨識物；

100、100A：生物特征辨識裝置；

110：光源；

112：發(fā)光元件；

120、120A：導(dǎo)光元件；

122：出光部；

124：入光部；

130：影像擷取元件；

132：電荷耦合元件；

140：第一準(zhǔn)直器；

142：吸光元件；

144：透光元件；

150：電路板；

160：蓋板；

170：第二準(zhǔn)直器；

172：棱鏡；

B、B’、B1’、B2’：光束；

BA：底角；

C：凹陷；

H：高度；

M：微結(jié)構(gòu)；

PR：像素區(qū)；

S、S’：表面；

S1：第一反射面；

S2：第二反射面；

S144：入光面；

SS：側(cè)壁；

TA：頂角；

W：寬度。

具體實施方式

現(xiàn)將詳細地參考本實用新型的示范性實施例，示范性實施例的實例說明于附圖中。只要有可能，相同元件符號在附圖和描述中用來表示相同或相似部分。

圖1為本實用新型一實施例的生物特征辨識裝置的剖面示意圖。請參照圖1，生物特征辨識裝置100例如為指紋辨識裝置，用以辨識待辨識物10的指紋，但不以此為限。在另一實施例中，生物特征辨識裝置100也可用以辨識靜脈、掌紋或是指紋、靜脈以及掌紋的其中至少兩個的組合。

生物特征辨識裝置100包括光源110、導(dǎo)光元件120、影像擷取元件130以及第一準(zhǔn)直器140。

光源110適于提供光束B。光源110可以是非可見光光源或可見光光源。也就是說，光束B可以是不可見光(例如：紅外光)或可見光(例如：紅光、藍光、綠光或其組合)?；蛘撸庠?10可以是非可見光光源與可見光光源的組合。舉例而言，光源110可包括多個發(fā)光元件112。發(fā)光元件112可為發(fā)光二極體或其他適當(dāng)種類的發(fā)光元件。圖1示意地顯示出兩個發(fā)光元件112，且兩個發(fā)光元件112位在影像擷取元件130的相對側(cè)。然而，發(fā)光元件112的數(shù)量以及配置方式可依需求改變，而不以此為限。

導(dǎo)光元件120位于光束B的傳遞路徑上，其適于將光源110提供的光束B導(dǎo)向待辨識物10。舉例而言，導(dǎo)光元件110的材質(zhì)可為玻璃、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他適當(dāng)材料。在本實施例中，光源110與影像擷取元件130位于導(dǎo)光元件120的同一側(cè)。生物特征辨識裝置100進一步包括電路板150。光源110配置在電路板150上且與電路板150電連接。導(dǎo)光元件120具有出光部122以及連接于出光部122的至少一入光部124。光源110與影像擷取元件130共同位于出光部122下方，且光源110位于影像擷取元件130旁。入光部124位于光源110與出光部122之間。詳細而言，入光部124可固定在電路板150上，且入光部124具有凹陷C。凹陷C與電路板150圍出容納光源110的空間。在另一實施例中，入光部124與電路板150的其中至少一個可具有凹陷(未示出)，以容納光源110。在又一實施例中，入光部124與電路板150可藉由固定機構(gòu)(未示出)或黏著層(未示出，例如：光學(xué)膠)固定在一起。在再一實施例中，入光部124可藉由黏著層(未示出，例如：光學(xué)膠)而固定在光源110上，且入光部124可不與電路板150接觸。圖1示意地顯示出兩個入光部124，且兩個入光部124位在出光部122的相對側(cè)。然而，入光部124的數(shù)量以及配置方式可依需求改變，而不以此為限。

圖2為圖1中導(dǎo)光元件的一種放大圖。請參照圖1及圖2，光源110射出的光束B自入光部124進入導(dǎo)光元件120，且光束B可經(jīng)由入光部124傳遞至出光部122。導(dǎo)光元件120面向第一準(zhǔn)直器140的表面S可選擇性地形成有多個微結(jié)構(gòu)M(圖1未示出，請參照圖2)。微結(jié)構(gòu)M適于改變光束B的傳遞方向，使得被微結(jié)構(gòu)M反射的光束B垂直或接近垂地直射出出光部122。如圖2所示，微結(jié)構(gòu)M可凸出于表面S且可具有第一反射面S1以及第二反射面S2。第一反射面S1與第二反射面S2彼此相連，其中第一反射面S1與第二反射面S2相對于表面S傾斜，且第一反射面S1與第二反射面S2的傾斜方向相反。在一實施例中，微結(jié)構(gòu)M、出光部122以及入光部124可一體成型，但不以此為限。在另一實施例中，微結(jié)構(gòu)M、出光部122以及入光部124可分別制作，再藉由連接機構(gòu)或黏著層(例如：光學(xué)膠)固定在一起?；蛘?，微結(jié)構(gòu)M也可凹入于表面S。具體地，微結(jié)構(gòu)M可以是形成在表面S上的凹陷。另外，微結(jié)構(gòu)M的數(shù)量及其分布可依據(jù)不同的需求改變，而不限于圖2所顯示的數(shù)量及分布。

出光部122輸出光束B的表面S’與形成有微結(jié)構(gòu)M的表面S相對。在一實施例中，表面S’可以是供待辨識物10按壓的按壓面。在表面S’為按壓面的架構(gòu)下，如圖2所示，來自光源110的光束B依序通過入光部124以及出光部122，并在表面S’發(fā)生全內(nèi)反射(Total Internal Reflection,TIR)，接著依序被第二反射面S2以及第一反射面S1反射，并垂直或接近垂直地射出表面S’。

或者，如圖1所示，生物特征辨識裝置100可進一步包括蓋板160以供待辨識物10按壓。蓋板160位于導(dǎo)光元件120上方，且導(dǎo)光元件120位于蓋板160與第一準(zhǔn)直器140之間。蓋板160可以是所欲組裝的電子產(chǎn)品(例如：觸控面板或觸控顯示面板)的保護元件(cover lens)，但不以此為限。在一實施例中，蓋板160與導(dǎo)光元件120可藉由連接機構(gòu)或黏著層(例如：光學(xué)膠)而固定在一起，但不以此為限。以黏著層固定蓋板160與導(dǎo)光元件120的情況下，黏著層、蓋板160與導(dǎo)光元件120的折射率可相同或相近，以減少介面反射，進而提升生物特征辨識裝置100的光利用效率及/或取像品質(zhì)。然而，在其他實施例中，黏著層、蓋板160與導(dǎo)光元件120的折射率也可相異。在設(shè)置蓋板160的架構(gòu)下，來自光源110的光束B依序通過入光部124出光部122以及蓋板160，并在蓋板160供待辨識物10按壓的表面發(fā)生全內(nèi)反射。經(jīng)待辨識物10作用(例如：漫射)的光束B’依序通過蓋板160以及出光部122-并傳遞至表面S。在表面S未形成微結(jié)構(gòu)M的情況下，傳遞至表面S的光束B’的一部分會被表面S反射，而再次朝蓋板160供待辨識物10按壓的表面?zhèn)鬟f。另一方面，傳遞至表面S的光束B’的另一部分會自表面S射出導(dǎo)光元件120。

影像擷取元件130位于導(dǎo)光元件120下方且具有例如呈陣列排列的多個像素(pixel)區(qū)PR(顯示于圖4)，以接收經(jīng)待辨識物10作用的光束B’，進而取得待辨識物10的影像。在本實施例中，影像擷取元件130例如包括多個電荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)132(顯示于圖4)。電荷耦合元件132配置于電路板150上并與電路板150電連接。電荷耦合元件132的所在區(qū)域為影像擷取元件130的像素區(qū)PR。在另一實施例中，影像擷取元件130可包括多個互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)，且互補金屬氧化物半導(dǎo)體的所在區(qū)域為影像擷取元件130的像素區(qū)PR。

第一準(zhǔn)直器140位于導(dǎo)光元件120與影像擷取元件130之間，且第一準(zhǔn)直器140位于待辨識物10作用后的光束B’的傳遞路徑上。舉例而言，第一準(zhǔn)直器140可配置在影像擷取元件130上，且第一準(zhǔn)直器140與影像擷取元件130可藉由連接機構(gòu)或黏著層(例如：光學(xué)膠)而固定在一起，但不以此為限。

圖3為圖1中第一準(zhǔn)直器的一種俯視示意圖。圖4為圖1中第一準(zhǔn)直器、影像擷取元件以及電路板的一種剖面示意圖。請參照圖1、圖3及圖4，第一準(zhǔn)直器140包括吸光元件142以及多個透光元件144。透光元件144間隔設(shè)置。具體地，透光元件144分別與其中一個像素區(qū)PR對齊。吸光元件142環(huán)繞透光元件144且包覆透光元件144的側(cè)壁SS。在本實施例中，透光元件144與吸光元件142緊密接合，且透光元件144與吸光元件142之間無空氣間隙。

透光元件144的折射率分別大于1。當(dāng)導(dǎo)光元件120與第一準(zhǔn)直器140之間的光傳遞介質(zhì)(例如：空氣或光學(xué)膠)的折射率不同于透光元件144的折射率時，入射透光元件144的光束(包括大角度入射透光元件144的光束B1’以及小角度入射透光元件144的光束B2’)會在透光元件144的入光面S144經(jīng)由折射而進入透光元件144。因此，設(shè)置透光元件144有助于收斂光束B’進入第一準(zhǔn)直器140的角度，進而讓更多的光束B’能夠傳遞至影像擷取元件130。

透光元件144的材質(zhì)可采用硅膠系或壓克力系透光材料。吸光元件142的材質(zhì)可采用含有吸光材料(例如：碳)的硅膠系或壓克力系材料。如此一來，在光束B1’以及光束B2’進入透光元件144后，由于吸光元件142位于光束B1’的傳遞路徑上，因此光束B1’會被吸光元件142遮蔽(吸收)。另一方面，由于吸光元件142不位于光束B2’的傳遞路徑上，因此光束B2’不會被吸光元件142遮蔽(吸收)，而能夠通過第一準(zhǔn)直器140并傳遞至影像擷取元件130。

進入第一準(zhǔn)直器140的光束是否被吸光元件142吸收(也就是吸光元件142是否位于進入透光元件144的光束的傳遞路徑上)可取決于透光元件144的寬度W、透光元件144的高度H以及光束B’在透光元件144的入光面S144的折射角(由光束B’的入射角以及透光元件144的折射率決定)等。在透光元件144的高度H為定值的情況下，透光元件144的寬度W越大，影像擷取元件130接收到的光束B’的角度范圍越大。在透光元件144的寬度W為定值的情況下，透光元件144的高度H越大，影像擷取元件130接收到的光束B’的角度范圍越小。在貫透光元件144的寬度W以及透光元件144的高度H為定值的情況下，光束B’的折射角越大(也就是入射角越大)，越有可能被吸光元件142吸收。在本實施例中，透光元件144的折射率分別落在1.3至1.7的范圍內(nèi)。此外，透光元件144的寬度W與高度H比分別落在2至20的范圍內(nèi)。然而，透光元件144的折射率以及透光元件144的寬度W與高度H比可依據(jù)不同的設(shè)計需求(例如：影像擷取元件130的節(jié)距(pitch))改變，而不限于上述。

利用吸光元件142遮蔽來自導(dǎo)光元件120的大角度光束(例如：光束B1’)，可以使僅特定角度的光束(小角度入射的光束，例如：光束B2’)傳遞至影像擷取元件130。經(jīng)由適當(dāng)?shù)恼{(diào)變，可以使通過第一準(zhǔn)直器140的光束B’能夠以0度或接近0度的角度入射影像擷取元件130。換句話說，第一準(zhǔn)直器140有助于將傳遞至影像擷取元件130的光束準(zhǔn)直化。如此，不但有助于濾除雜散光，還有助于避免從不同透光元件144輸出的光束B’相互干擾的問題，使影像擷取元件130的取像品質(zhì)提升。因此，生物特征辨識裝置100可具有良好的辨識能力。圖3及圖4示意性地顯示透光元件144分別為圓柱體，但不以此為限。在其他實施例中，透光元件144也可以分別是方柱體、三角柱體或其他多邊形柱體。

依據(jù)不同需求，生物特征辨識裝置100還可包括其他元件。舉例而言，生物特征辨識裝置100還可包括第二準(zhǔn)直器170。第二準(zhǔn)直器170位于導(dǎo)光元件120與第一準(zhǔn)直器140之間，且第二準(zhǔn)直器170位于待辨識物10作用后的光束B’的傳遞路徑上。舉例而言，第二準(zhǔn)直器170可配置在表面S上，且導(dǎo)光元件120與第二準(zhǔn)直器170可藉由連接機構(gòu)或黏著層(例如：光學(xué)膠)而固定在一起，但不以此為限。

第二準(zhǔn)直器170適于在光束B’通過第一準(zhǔn)直器140之前，預(yù)先將光束B’準(zhǔn)直化，以收斂光束B’的發(fā)散角。如此，可增加光束B’后續(xù)通過第一準(zhǔn)直器140的機率。圖5為圖1中導(dǎo)光元件以及第二準(zhǔn)直器的一種放大圖。請參照圖1及圖5，第二準(zhǔn)直器170可包括多個棱鏡172，且棱鏡172的頂角TA分別指向?qū)Ч庠?20。在本實施例中，各棱鏡172的兩個底角BA的角度相同。然而，棱鏡172的頂角TA及底角BA可依據(jù)不同的需求改變，而不限于此。

圖6為本實用新型另一實施例的生物特征辨識裝置的剖面示意圖。圖6的生物特征辨識裝置100A與圖1的生物特征辨識裝置100相似，且生物特征辨識裝置100A具有與生物特征辨識裝置100相似的功效與優(yōu)點，于此便不再重述。圖6的生物特征辨識裝置100A與圖1的生物特征辨識裝置100的差異在于光源110的位置不同。詳細而言，在圖6的實施例中，光源110位于導(dǎo)光元件120A的側(cè)面。在此架構(gòu)下，導(dǎo)光元件120A例如為板狀，且導(dǎo)光元件120A可以省略圖1中導(dǎo)光元件120的入光部124。

綜上所述，在本實用新型的實施例的生物特征辨識裝置中，利用吸光元件遮蔽來自導(dǎo)光元件的大角度光束，以將傳遞至影像擷取元件的光束準(zhǔn)直化，使影像擷取元件的取像品質(zhì)提升。因此，生物特征辨識裝置可具有良好的辨識能力。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。