光學(xué)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光學(xué)裝置，包含圖像獲取單元、至少一個發(fā)光元件和導(dǎo)光元件。導(dǎo)光元件界定圖像獲取單元所配置的基板上方的空間。導(dǎo)光元件包含中心部分和周圍部分。中心部分配置在空間上方，并且具有相對遠離圖像獲取單元的第一表面以及與第一表面相反并且相對接近圖像獲取單元的第二表面。周圍部分連接到中心部分并且包圍空間。周圍部分包含反射面。反射面連接到第一表面并且相對于第一表面的平面朝向圖像獲取單元以一定角度傾斜。反射面適于執(zhí)行全反射。由于導(dǎo)光元件較薄，因此光學(xué)裝置可以相對較薄，從而允許便利地在安裝空間受限的裝置中進行安裝。
【專利說明】
光學(xué)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)指紋采集裝置已廣泛應(yīng)用于指紋采集和識別，指紋采集是基于在光學(xué)傳感器上形成手指表面的光學(xué)成像。傳統(tǒng)的光學(xué)指紋采集裝置使用棱鏡，由使用者的手指直接接觸，光源和光學(xué)傳感器分別位于不同側(cè)。利用全內(nèi)反射(total internal ref lect1n)和受抑全內(nèi)反射(frustrated total internal reflect1n，F(xiàn)TIR)的現(xiàn)象，指紋的脊線-谷線圖案可以產(chǎn)生強反差指紋圖像。
[0003]然而，利用棱鏡的光學(xué)裝置的體積相對較大。具體來說，光學(xué)裝置的厚度必須大于棱鏡的高度。由于棱鏡必須足夠大以接觸整個手指，因此棱鏡的所需總體體積限制棱鏡的高度的最小值。由于光學(xué)指紋采集裝置的厚度受限于大于棱鏡的高度，所以光學(xué)裝置的所得總體體積相對較大。因此，在安裝空間受限的電子裝置中無法便利地安裝利用棱鏡的光學(xué)裝置。再者，安裝光學(xué)裝置會使電子裝置加厚，使用傳統(tǒng)光學(xué)裝置將不利于電子裝置的外觀輕薄化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的光學(xué)裝置包含圖像獲取單元、至少一個發(fā)光元件和導(dǎo)光元件。導(dǎo)光元件界定圖像獲取單元所配置的基板上方的空間。導(dǎo)光元件包含中心部分和周圍部分。中心部分配置在所述空間上方，并且具有相對遠離圖像獲取單元的第一表面以及與第一表面相反并且相對接近圖像獲取單元的第二表面。周圍部分連接到中心部分并且包圍所述空間。周圍部分包含反射面。反射面連接到第一表面并且相對于第一表面的平面朝向圖像獲取單元以一定角度傾斜。反射面適于執(zhí)行全反射。
[0005]在本發(fā)明的一實施例中，上述的周圍部分包含圍住所述空間并連接到中心部分的第二表面的內(nèi)部周圍表面，以及作為反射面的外部周圍表面。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述的周圍部分包含圍住所述空間并連接到中心部分的第二表面的內(nèi)部周圍表面，以及具有形成鈍角的至少兩個表面的外部周圍表面。至少兩個表面中的一個表面是反射面。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述的周圍部分包含圍住所述空間并且具有形成鈍角的至少兩個表面的內(nèi)部周圍表面。至少兩個表面中的一個表面連接到中心部分的第二表面。周圍部分還包含具有形成鈍角的至少兩個表面的外部周圍表面，其中至少兩個表面中的一個表面是反射面。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述的反射面適于將從至少一個發(fā)光元件發(fā)射的光束全反射到中心部分的第一表面。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述的反射面朝向圖像獲取單元傾斜以相對于第一表面形成鈍角。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述的導(dǎo)光元件的周圍部分定義出圍住至少一個發(fā)光元件的至少一個容納空間。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，上述的導(dǎo)光元件的周圍部分進一步包含一表面作為至少一個發(fā)光元件的光束的入射面。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，上述的反射面涂覆有金屬以全反射光束。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，上述的周圍部分包含圍住所述空間并且連接到中心部分的第二表面的內(nèi)部周圍表面，并且內(nèi)部周圍表面涂覆有金屬以全反射光束。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，上述的圖像獲取單元用來接收當物體觸摸光學(xué)裝置使第一表面處的全內(nèi)反射受到抑制時由物體散射的光束，以產(chǎn)生物體的圖像。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，上述的導(dǎo)光元件對光束透光。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，上述光學(xué)裝置還包括微結(jié)構(gòu)層。微結(jié)構(gòu)層配置在所述第一表面上方。微結(jié)構(gòu)層適于散射光束。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，上述包括微結(jié)構(gòu)層的光學(xué)裝置的圖像獲取單元用來接收當物體觸摸所述光學(xué)裝置使所述微結(jié)構(gòu)層散射的光束，以產(chǎn)生所述物體的圖像。
[0018]基于上述，在本發(fā)明的范例實施例中，導(dǎo)光元件包圍圖像獲取單元并且在導(dǎo)光元件內(nèi)可形成內(nèi)全反射。由于導(dǎo)光元件較薄，因此光學(xué)裝置可以相對較薄，從而允許便利地在安裝空間受限的裝置中進行安裝。
[0019]為讓本發(fā)明的上述特征和優(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】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)裝置的三維示意圖；
[0021 ]圖2是圖1的光學(xué)裝置的仰視圖；
[0022]圖3是圖1的光學(xué)裝置沿線A-A’截取的截面示意圖；
[0023]圖4是接觸手指的圖3的光學(xué)裝置的截面示意圖；
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)裝置的三維示意圖；
[0025]圖6是圖5的光學(xué)裝置的仰視圖；
[0026]圖7是圖5的光學(xué)裝置沿線B-B’截取的截面示意圖；
[0027]圖8是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的光學(xué)裝置的截面示意圖；
[0028]圖9是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的光學(xué)裝置的截面示意圖；
[0029]圖10是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的光學(xué)裝置的截面示意圖。
[0030]附圖標記說明:
[0031]100、200、300、400、500:光學(xué)裝置；
[0032]110、210、310、410、510:基板;
[0033]120、220、320、420、520:導(dǎo)光元件；
[0034]130、230、330、430、530:圖像獲取單元；
[0035]140、240、340、440、540:容納空間；
[0036]142、242、342、442、542:發(fā)光元件；
[0037]170、270、370、470、570:周圍部分；
[0038]180、280、380、480、580:中心部分；
[0039]290:耐刮層；
[0040]590:微結(jié)構(gòu)層；
[0041]C:中軸線；
[0042]F:手指；
[0043]Hl:厚度；
[0044]H2:高度；
[0045]L:光束；
[0046]P:平面；
[0047]S:空間；
[0048]S1:第一表面；
[0049]S2:第二表面；
[0050]S3:反射面；
[0051 ]S4:內(nèi)部周圍表面；
[0052]S5、S10:外部周圍表面；
[0053]S6:外部表面；
[0054]S7、S8、S9:表面；
[0055]Θ1、Θ2、Θ3:角度;
[0056]Χ、Υ、Ζ:坐標軸。
【具體實施方式】
[0057]現(xiàn)將詳細參考本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例，其實例在附圖中說明。如果可能，相同的附圖標記在附圖和描述中用于代表相同或相似部分。
[0058]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)裝置的三維示意圖。圖2是圖1的光學(xué)裝置的仰視圖。圖3是圖1的光學(xué)裝置沿線Α-Α’截取的截面示意圖。圖4是接觸手指的圖3的光學(xué)裝置的截面示意圖。請參考圖1到圖4，光學(xué)裝置100包含圖像獲取單元130、至少一個發(fā)光元件142和導(dǎo)光元件120。導(dǎo)光元件120界定圖像獲取單元130所在的基板110上方的空間S。導(dǎo)光元件120包含中心部分180和周圍部分170。中心部分180配置在空間S上方，并且包含相對遠離圖像獲取單元130的第一表面SI以及與第一表面SI相反且相對接近圖像獲取單元130的第二表面S2。也就是說，相比第一表面SI，第二表面S2更接近圖像獲取單元130。周圍部分170連接到中心部分180并且包圍空間S。周圍部分170包含圍住空間S的內(nèi)部周圍表面S4和外部周圍表面S5。外部周圍表面S5包含反射面S3和外部表面S6。反射面S3連接到第一表面SI并且相對于第一表面SI的平面P朝向圖像獲取單元130以角度Θ1傾斜。反射面S3適于執(zhí)行全反射。反射面S3和外部表面S6形成鈍角Θ2，并且反射面S3和第一表面SI形成一鈍角。夕卜部表面S6相對于基板110大體上是垂直的。內(nèi)部周圍表面S4連接到中心部分180的第二表面S2。內(nèi)部周圍表面S4連接到第二表面S2的角度可以是大體上垂直的。也就是說，導(dǎo)光元件120在基板110上方所限定的空間S的橫截面形狀可以是(例如)矩形的?？臻gS的三維形狀是(例如)長方體。然而，本發(fā)明不限于此，并且可以根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整角度且空間S的形狀可以不同，并且空間S的三維形狀可以是(例如)圓拱形、梯形棱鏡，或任何其它合適的形狀。周圍部分170還包含外部周圍表面S5。外部周圍表面S5包含形成鈍角Θ2的至少兩個表面。也就是說，外部周圍表面S5包含外部表面S6和反射面S3，所述表面形成鈍角Θ2。
[0059]周圍部分170進一步包含圍住至少一個發(fā)光元件142的至少一個表面S7。也就是說，周圍部分170與基板110—起界定至少一個容納空間140。容納空間140由至少一個表面S7和基板110界定。容納空間140用來圍住發(fā)光元件142。表面S7是至少一個發(fā)光元件142的光束進入導(dǎo)光元件120的入射面。
[0060]在本實施例中，在圖3中示出兩個容納空間140，并且所述容納空間140具有正方形形狀的橫截面。然而，本發(fā)明不限于此?？梢愿鶕?jù)使用者的要求調(diào)整容納空間140的數(shù)目和發(fā)光元件142的數(shù)目。此外，容納空間140的橫截面可以是任何合適的形狀，例如圓拱形或矩形。另外，容納空間140也可以定形為圍繞發(fā)光元件142緊密地配合且接觸使得作為光入射面的表面S7接觸發(fā)光元件142。
[0061]發(fā)光元件142配置在基板110上并且發(fā)射多個光束。反射面S3適于將從至少一個發(fā)光元件142發(fā)射的光束反射或全反射到中心部分180的第一表面SI。例如，光束L經(jīng)由反射面S3反射或全反射到中心部分180的第一表面SI。因此，反射面S3可以是適于在導(dǎo)光元件120內(nèi)全反射光束L的全反射面。反射面S3相對于第一表面SI的平面P朝向圖像獲取單元130以角度Θ1傾斜。在本實施例中，第一表面的平面P平行于X軸方向。因此，光束L在導(dǎo)光元件120內(nèi)可以形成全內(nèi)反射(total internal ref lect1n)，簡稱全反射。角度Θ1小于90度并且(例如)在40度與50度之間，使得反射面S3為全反射面。然而，本發(fā)明不限于此。需注意的是，發(fā)光元件142發(fā)射的可以是非理想平行光束，角度Θ1的配置(同理可說是反射面S3和第一表面SI形成的鈍角的配置)是為了使不同路徑的入射光束行進至反射面S3后，有大部分的入射光束可以全反射至第一表面SI (同時，少部分入射光束會有反射光至第一表面SI也有折射光至光學(xué)裝置外)，或者，角度Θ1的配置雖不能使大部分的入射光束全反射至第一表面SI，但是可以使反射至第一表面SI的反射光的比例顯著大于逸出光學(xué)裝置外的折射光的比例也可?？梢愿鶕?jù)使用者的要求調(diào)整角度Θ1。反射面S3可以涂覆有金屬以增加發(fā)光元件142發(fā)射的光束經(jīng)反射面S3反射進入導(dǎo)光元件120的中心部分180的比例，進而增加導(dǎo)光元件120內(nèi)的光量以提高圖像獲取單元130獲取的圖像的亮度和對比。
[0062]在本實施例中，第一表面SI與第二表面S2之間的厚度Hl (例如)在0.2mm與0.8mm之間。然而，本發(fā)明不限于此。第一表面SI與第二表面S2之間設(shè)置的厚度Hl很可能需要盡可能薄以保持光學(xué)裝置100較薄。然而，更大厚度使得來自發(fā)光元件142的光束的更多光進入中心部分，即第一表面SI與第二表面S2之間。另外，厚度Hl必須足夠厚使得當使用者按壓第一表面SI時導(dǎo)光元件120不會斷裂。因此，可以根據(jù)使用者的要求調(diào)整第一表面SI與第二表面S2之間的厚度H1。
[0063]在本實施例中，圍繞導(dǎo)光元件120的附近材料通常是空氣。具體來說，導(dǎo)光元件120與圖像獲取單元130之間的空間中通常是空氣，并且光學(xué)裝置在未被碰觸時，第一表面SI之外通常也是空氣?？諝獾恼凵渎式朴贗，導(dǎo)光元件120的折射率依材料而不同，例如玻璃的折射率是從1.4到2，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的折射率是1.49，聚碳酸酯(PC)的折射率是1.58，樹脂的折射率是1.65，藍寶石(sapphire)的折射率是1.77。然而，本發(fā)明不限于上述材料。導(dǎo)光元件120還對光束L透光。也就是說，從發(fā)光元件142發(fā)射的光束能夠通過導(dǎo)光元件120。當?shù)谝槐砻鍿I未被手指接觸時，第一表面SI外的介質(zhì)是空氣，此時從發(fā)光元件142發(fā)射的大部分光束例如光束L，通過反射面S3反射或全反射至第一表面SI之后，可在導(dǎo)光元件120內(nèi)形成全內(nèi)反射。詳細來說，入射至第一表面SI的光束在全反射至第二表面S2后，于第二表面S2也全反射至第一表面SI，即在第一表面SI與第二表面S2之間全反射;另一方面，當光束入射至第一表面SI或至第二表面S2的入射角度不致于發(fā)生全反射時，會發(fā)生折射(Refract1n)由第一表面SI逸出光學(xué)裝置外，或在第一表面SI反射(Ref lect1n)至第二表面S2后再折射進入圖像獲取單元130。
[0064]光線行進遇到兩個不同材料的界面時，若兩個界面的折射率的差異越大，則光線反射的比例(反射率)越高。舉例來說，相較于空氣的折射率，手指的折射率更接近導(dǎo)光元件120的折射率(也就是差異較小)，因此，光線在導(dǎo)光元件120中行進至與空氣接觸的表面時的反射率，大于光線在導(dǎo)光元件120中行進至與手指(紋峰)接觸的表面時的反射率。請參考圖4，當?shù)谝槐砻鍿I未被手指接觸時，進入導(dǎo)光元件120的中心部分180的大部分光束可以在第一表面SI與第二表面S2之間形成全反射(僅有一少部分折射光逸出光學(xué)裝置外或進入圖像獲取單元130)。當手指F接觸第一表面SI時，光束L在中心部分180內(nèi)相對于接觸位置處(即:指紋峰部，ridge)發(fā)生反射及折射，此時一部分的光束L通過第一表面SI折射進入手指F，其中一部分光被手指吸收并且另一部分光由手指F散射，由于有上述折射光進入手指，導(dǎo)致有機會進入圖像獲取單元130的反射光相對較少;另一方面，指紋谷部(valley)未實際接觸第一表面SI，指紋谷部與第一表面SI之間有空氣間隙，因此相對應(yīng)的位置仍可形成全反射以及非全反射但反射率相對較大(因為導(dǎo)光元件120與空氣二者的折射率差異較大)，使得第一表面SI的指紋谷部處有相對較多的光線可以反射至第二表面S2并且折射進入圖像獲取單元130。藉此，圖像獲取單元130可以產(chǎn)生指紋峰部較暗并且指紋谷部較亮的指紋圖像。在本實施例中，接觸光學(xué)裝置的第一表面SI的物體是手指F，物體的圖像是手指F的指紋，然而本發(fā)明不限于此。物體可以是除手指外的任何其它物體，并且圖像可以是可接觸第一表面SI的任何合適物體的圖像。
[0065]此外，內(nèi)部周圍表面S4可以涂覆有金屬以進一步增加發(fā)光元件142發(fā)射的所有光束進入導(dǎo)光元件120的比例，換言之是增加導(dǎo)光元件120中的光量，藉此增加圖像獲取單元130接收的光量。另外，外部周圍表面S5的外部表面S6和反射面S3也可以涂覆有金屬以進一步增加反射進入導(dǎo)光元件120的中心部分180的光束。
[0066]此外，在本實施例中，中心部分180可以是耐刮材料，如圖3中所示。也就是說，中心部分180的材料可以是合適的耐刮材料。在本實施例中，分開地形成中心部分180和周圍部分170以包含耐刮材料作為中心部分的材料。因此，保護導(dǎo)光元件120以免受到刮擦。耐刮材料是(例如)藍寶石，但是本發(fā)明不限于此?？梢愿鶕?jù)使用者的要求選擇所使用的耐刮材料。光束L可以通過以耐刮材料形成的中心部分180。當手指F接觸第一表面SI時，光束L在中心部分180內(nèi)相對于指紋峰部發(fā)生反射及折射，此時一部分的光束L通過中心部分180的耐刮材料進入手指F，一部分光被手指吸收并且一部分光由手指F散射，而對于未實際接觸第一表面SI的指紋谷部與第一表面SI之間有空氣間隙，光束在相對應(yīng)位置仍可形成全反射以及非全反射但反射率相對較大，使得第一表面SI的指紋谷部處有相對較多的光線可以反射至第二表面S2并且折射進入圖像獲取單元130。藉此，圖像獲取單元130產(chǎn)生指紋峰部較暗并且指紋谷部較亮的指紋圖像。在圖3和圖4中，周圍部分170和中心部分180以不同線條示出，表示材料不相同，然而，本發(fā)明不限于此。中心部分180的材料不限于耐刮材料，并且可以是與周圍部分170相同的材料。另外，周圍部分170也可以由與中心部分180相同的耐刮材料構(gòu)成。也就是說，根據(jù)使用者的要求，中心部分180和周圍部分170的材料可以相同或不同，并且可以是耐刮材料或不耐刮材料。
[0067]在本實施例中，從基板到中心部分180的第二表面S2的高度H2大于圖像獲取單元130加上其配合的鏡頭(未示出圖中)的高度。
[0068]圖2是圖1的光學(xué)裝置的仰視圖。請參考圖2，圖2是未示出基板110和圖像獲取單元130的情況下的光學(xué)裝置100的仰視圖，可以視為導(dǎo)光元件120的仰視圖。圖2示出發(fā)光元件142和容納空間140的布置。在本實施例中，發(fā)光元件142的數(shù)目是十二個。然而，本發(fā)明不限于此?？梢愿鶕?jù)使用者調(diào)整發(fā)光元件142的數(shù)目和容納空間140的數(shù)目。另外，可以根據(jù)使用者調(diào)整在導(dǎo)光元件120的每一側(cè)上的發(fā)光元件142的間距和布置。在本實施例中，發(fā)光元件142是發(fā)光二極管。然而，本發(fā)明不限于此。
[0069]如圖2中所示，容納空間140的數(shù)目等于發(fā)光元件142的數(shù)目。然而，本發(fā)明不限于此。于另一實施例中，導(dǎo)光元件120可以包含延伸穿過導(dǎo)光元件120的所有側(cè)面的僅一個容納空間140。一個容納空間140可以容納光學(xué)裝置100的所有發(fā)光元件142。其可根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整容納空間140的數(shù)目。
[0070]圖1是光學(xué)裝置的三維示意圖。在本實施例中，導(dǎo)光元件120相對于第一表面SI的中軸線C可旋轉(zhuǎn)地對稱，例如圖2中所示出的正方形形狀的導(dǎo)光元件120具有90度的旋轉(zhuǎn)對稱性。然而，本發(fā)明不限于此，并且導(dǎo)光元件可以是具有或不具有旋轉(zhuǎn)對稱性的任何形狀。
[0071]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)裝置的三維示意圖。圖6是圖5的光學(xué)裝置的仰視圖。圖7是圖5的光學(xué)裝置沿線B-B’截取的截面示意圖。請參考圖5到圖7，圖5到圖7的實施例類似于圖1到圖4的實施例。類似元件將使用如圖1到圖4的實施例中的類似附圖標記。類似元件的描述將不重復(fù)并且可以參考圖1到圖4的描述。如圖7中所示，光學(xué)裝置200包含基板210、發(fā)光元件242、導(dǎo)光元件220以及圖像獲取單元230。導(dǎo)光元件220包含中心部分280和周圍部分270。容納空間240由周圍部分270的表面S7(作為發(fā)光元件242的光束的入射面)和基板210界定。光學(xué)裝置200進一步包含配置在中心部分280的第一表面SI上的耐刮層290，用來保護導(dǎo)光元件220以免受到刮擦。耐刮層290的材料是(例如)藍寶石。耐刮層290也可以使用任意其它類型的耐刮材料。在手指F紋峰接觸耐刮層290時，光束L通過中心部分280并通過耐刮層290進入手指，一部分光被手指吸收并且一部分光由手指F散射，另一方面手指紋谷未實際接觸耐刮層290，因此可以有相對較多的光線反射至第二表面S2并且折射進入圖像獲取單元230。此外，容納空間240的截面形狀具有圓拱形狀。然而，容納空間240的截面形狀可以是任何其它合適的形狀，例如正方形或矩形。另外，容納空間240也可以定形為圍繞發(fā)光元件242緊密地配合且接觸使得光入射面S7接觸發(fā)光元件242。
[0072]此外，在本實施例中，周圍部分270包含具有至少兩個表面S8、S9的內(nèi)部周圍表面，至少兩個表面S8和S9形成鈍角Θ3。在本實施例中，表面S9連接到中心部分280的第二表面S2。也就是說，在本實施例中，空間S的截面形狀是梯形和矩形的組合。光學(xué)裝置200的厚度和高度的描述可以參考圖1到圖4的描述，不在此重復(fù)。另外，發(fā)光元件242和容納空間240的布置可以參考圖1到圖4的描述，如數(shù)目和配置可以根據(jù)使用者的要求進行調(diào)整。
[0073]請參考圖5，在本實施例中，導(dǎo)光元件220相對于第一表面SI的中軸線C可旋轉(zhuǎn)地對稱。具體來說，導(dǎo)光元件220具有圓柱形形狀，并且具有360度的旋轉(zhuǎn)對稱性。在其它實施例中，導(dǎo)光元件220的形狀可以是(例如)具有類似于圖1和圖2的90度的旋轉(zhuǎn)對稱性的正方形，或具有I80度的旋轉(zhuǎn)對稱性的矩形。然而，本發(fā)明不限于此，并且導(dǎo)光元件可以是具有或不具有旋轉(zhuǎn)對稱性的任何形狀。
[0074]請參考圖6，圖6是未示出圖7的基板210和圖像獲取單元230的情況下的光學(xué)裝置200的仰視圖。圖6示出發(fā)光元件242和容納空間240的布置。在本實施例中，發(fā)光元件242的數(shù)目是八個。然而，本發(fā)明不限于此。可以根據(jù)使用者調(diào)整發(fā)光元件242的數(shù)目和容納空間240的數(shù)目。另外，可以根據(jù)使用者調(diào)整圍繞導(dǎo)光元件220的發(fā)光元件242的間距和布置。在本實施例中，發(fā)光元件242是發(fā)光二極管。然而，本發(fā)明不限于此。
[0075]如圖6中所示，容納空間240的數(shù)目是一個，并且所有發(fā)光元件242容納于容納空間240中。然而，本發(fā)明不限于此?？梢栽龃蟛⒄{(diào)整容納空間240的大小以容納一個或多個發(fā)光元件242。類似于圖3，容納空間240的數(shù)目也可以是與發(fā)光元件242相同的數(shù)目?？梢愿鶕?jù)設(shè)計要求調(diào)整容納空間240的數(shù)目。
[0076]圖8是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的光學(xué)裝置的截面示意圖。請參考圖8，圖8的實施例類似于圖1的實施例。類似元件將使用如圖1的實施例中的類似附圖標記。類似元件的描述將不重復(fù)并且可以參考圖1的描述。如圖8中所示，光學(xué)裝置300包含基板310、發(fā)光元件342、導(dǎo)光元件320以及圖像獲取單元330。導(dǎo)光元件320包含彼此連接的中心部分380和周圍部分370。容納空間340由周圍部分370的表面S7和基板310界定。容納空間340的截面形狀的描述類似于容納空間140，并且在此將不重復(fù)相同的描述。
[0077]此外，在本實施例中，周圍部分370包含連接到中心部分380的第二表面S2以界定空間S的內(nèi)部周圍表面S4ο在本實施例中，空間S的截面形狀界定為圓拱形。也就是說，內(nèi)部周圍表面S4與第二表面S2之間的連接形成界定空間S的橫截面的圓拱形狀。導(dǎo)光元件320的三維形狀可以類似于如圖1或圖5中所示的三維形狀，但不限于此。也就是說，導(dǎo)光元件320可以具有或不具有不同類型的旋轉(zhuǎn)對稱性。導(dǎo)光元件320的三維形狀可以是根據(jù)設(shè)計要求的任何合適的形狀。
[0078]圖9是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的光學(xué)裝置的截面示意圖。請參考圖9，圖9的實施例類似于圖1的實施例。類似元件將使用如圖1的實施例中的類似附圖標記。類似元件的描述將不重復(fù)并且可以參考圖1的描述。如圖9中所示，光學(xué)裝置400包含基板410、發(fā)光元件442、導(dǎo)光元件420以及圖像獲取單元430。導(dǎo)光元件420界定圖像獲取單元430所在的基板410上方的空間S。導(dǎo)光元件420包含彼此連接的中心部分480和周圍部分470。
[0079]在本實施例中，周圍部分470包含連接到中心部分480的第二表面S2的內(nèi)部周圍表面S4。周圍部分470還包含連接到中心部分的第一表面SI的外部周圍表面S10。在本實施例中，外部周圍表面SlO朝向圖像獲取單元430傾斜以與基板410形成一角度Θ1。類似地，內(nèi)部周圍表面S4朝向圖像獲取單元430傾斜與基板形成一定角度。在本實施例中，內(nèi)部周圍表面S4和外部周圍表面SlO平行于彼此，使得由內(nèi)部周圍表面S4和外部周圍表面SlO形成的對應(yīng)角度彼此相等。然而，本發(fā)明不限于此，并且內(nèi)部周圍表面S4和外部周圍表面SlO并非必須平行于彼此。此外，外部周圍表面SlO是適于全內(nèi)反射光束L的反射面。
[0080]周圍部分470進一步包含圍住至少一個發(fā)光元件442的至少一個表面S7。也就是說，周圍部分470與基板410—起界定至少一個容納空間440。容納空間440的截面形狀的描述類似于容納空間240，并且在此相同的描述將不重復(fù)。
[0081]在本實施例中，空間S的橫截面的形狀界定為梯形。也就是說，內(nèi)部周圍表面S4與第二表面S2之間的連接形成界定空間S的橫截面的梯形形狀。導(dǎo)光元件420的三維形狀可以類似于如圖1或圖5中所示的三維形狀，但不限于此。導(dǎo)光元件420的三維形狀可以是根據(jù)設(shè)計要求的任何合適的形狀。導(dǎo)光元件420的三維形狀可以類似于如圖4或圖6中所示的三維形狀，但不限于此。也就是說，導(dǎo)光元件420可以具有或不具有不同類型的旋轉(zhuǎn)對稱性。導(dǎo)光元件420的三維形狀可以是根據(jù)設(shè)計要求的任何合適的形狀。
[0082]在圖8和圖9的實施例中，當手指接觸光學(xué)裝置的第一表面SI時發(fā)生反射及折射使圖像獲取單元能夠接收反射及折射的光束進而產(chǎn)生所述物體的圖像。相同的描述可以參考圖1到圖4的描述，不在此重復(fù)。
[0083]請參考圖10，圖10是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的光學(xué)裝置的截面示意圖，并且圖10示出手指碰觸的狀態(tài)。圖10的實施例中類似于圖1至圖4實施例的元件不再重復(fù)描述。如圖10中所示，光學(xué)裝置500包含基板510、發(fā)光元件542、導(dǎo)光元件520以及圖像獲取單元530。導(dǎo)光元件520界定圖像獲取單元530所在的基板510上方的空間S。導(dǎo)光元件520包含彼此連接的中心部分580和周圍部分570。和圖1至圖4所示光學(xué)裝置100的不同之處在于，光學(xué)裝置500包含有微結(jié)構(gòu)層(Microstructure)590設(shè)置于第一表面SI上方。微結(jié)構(gòu)層590的目的是增加光線散射，可以使用具有微粒(Particle)的材料來制作，或者不論材料為何，制成粗糙非平滑面也能增加光線散射。
[0084]當光學(xué)裝置500的第一表面SI未被碰觸時，光束除了進入導(dǎo)光元件520也會進入微結(jié)構(gòu)層590，光束被微結(jié)構(gòu)層590散射進入導(dǎo)光元件520。當手指F接觸第一表面SI上方的微結(jié)構(gòu)層590時，光束從指紋峰部折射進入手指，被手指吸收了大部分;另一方面，指紋谷部未實際接觸微結(jié)構(gòu)層590，光束仍由微結(jié)構(gòu)層590散射以及導(dǎo)光元件520折射進入圖像獲取單元530，并且受益于微結(jié)構(gòu)層590，指紋谷部有機會反射較多的光量至圖像獲取單元530。據(jù)此，圖像獲取單元530產(chǎn)生指紋峰部較暗并且指紋谷部較亮的指紋圖像，并且圖像的對比相較于光學(xué)裝置100產(chǎn)生的圖像對比更佳。
[0085]于本發(fā)明的其他實施例中，圖10的光學(xué)裝置500可以有類似圖1至圖9的變化特征，不另贅述。
[0086]綜上所述，導(dǎo)光元件包圍圖像獲取單元并且在導(dǎo)光元件內(nèi)反射光束。由于導(dǎo)光元件較薄，因此光學(xué)裝置可以相對較薄，從而允許便利地在安裝空間受限的裝置中進行安裝。因此，由于光學(xué)裝置不會增加電子裝置的厚度，所以安裝光學(xué)裝置的電子裝置可以相對較薄。
[0087]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解: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)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種光學(xué)裝置，其特征在于，包括: 圖像獲取單元； 至少一個發(fā)光元件；以及 導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件界定所述圖像獲取單元所配置的基板上方的空間，其中所述導(dǎo)光元件包括: 中心部分，所述中心部分配置在所述空間上方，所述中心部分包括相對遠離所述圖像獲取單元的第一表面以及與所述第一表面相反以及相對接近所述圖像獲取單元的第二表面；以及 周圍部分，所述周圍部分連接到所述中心部分以及包圍所述空間，其中所述周圍部分包括反射面，所述反射面連接到所述第一表面以及相對于所述第一表面的平面朝向所述圖像獲取單元以一定角度傾斜，其中所述反射面適于執(zhí)行全反射。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述周圍部分包括:內(nèi)部周圍表面，所述內(nèi)部周圍表面圍住所述空間并且連接到所述中心部分的所述第二表面；以及外部周圍表面，所述外部周圍表面作為所述反射面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述周圍部分包括:內(nèi)部周圍表面，所述內(nèi)部周圍表面圍住所述空間并且連接到所述中心部分的所述第二表面；以及外部周圍表面，所述外部周圍表面包括形成鈍角的至少兩個表面，其中所述至少兩個表面中的一個表面是所述反射面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述周圍部分包括:內(nèi)部周圍表面，所述內(nèi)部周圍表面圍住所述空間并且包括形成鈍角的至少兩個表面，其中所述至少兩個表面中的一個表面連接到所述中心部分的所述第二表面；以及外部周圍表面，所述外部周圍表面包括形成鈍角的至少兩個表面，其中所述至少兩個表面中的一個表面是所述反射面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述反射面適于將從所述至少一個發(fā)光元件發(fā)射的光束全反射到所述中心部分的所述第一表面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述反射面朝向所述圖像獲取單元傾斜以相對于所述第一表面形成鈍角。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光元件的所述周圍部分定義出圍住所述至少一個發(fā)光元件的至少一個容納空間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光元件的所述周圍部分進一步包括一表面，作為至少一個發(fā)光元件的光束的入射面。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述反射面涂覆有金屬以全反射光束。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述周圍部分包括圍住所述空間以及連接到所述中心部分的所述第二表面的內(nèi)部周圍表面，所述內(nèi)部周圍表面涂覆有金屬以全反射光束。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述圖像獲取單元用來接收當物體觸摸所述光學(xué)裝置使所述第一表面處的全內(nèi)反射受到抑制時由所述物體散射的光束，以產(chǎn)生所述物體的圖像。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光元件對光束透光。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，還包括一微結(jié)構(gòu)層，配置在所述第一表面上方，其中所述微結(jié)構(gòu)層適于散射光束。
【文檔編號】G06K9/00GK105893932SQ201610082086
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】黃進暉, 陳毅修, 朱敏慧, 林廷勇
【申請人】聯(lián)詠科技股份有限公司