本實用新型涉及一種生物辨識裝置。

背景技術(shù)：

生物辨識的種類包括臉部、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、靜脈和指紋辨識等。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、平板計算機)時，電容式指紋辨識裝置上方多設(shè)有保護組件(cover lens)，而電容式指紋辨識裝置的感測效果會受到保護組件的影響。因此，光學(xué)式指紋辨識裝置也倍受重視。

光學(xué)式指紋辨識裝置包括光源、影像擷取組件及透光組件。光源用以發(fā)出光束，以照射按壓在透光組件上的手指。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組件的接收面上形成為明暗交錯的指紋影像。影像擷取組件可將指紋影像轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的影像信息，并將影像信息輸入至處理單元。處理單元可利用算法計算對應(yīng)于指紋的影像信息，以進行用戶的身份辨識。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組件，而造成取像質(zhì)量不佳，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辨識裝置。

根據(jù)本實用新型的實施例，生物辨識裝置包括導(dǎo)光組件、多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)、光源、影像擷取組件及控光組件。導(dǎo)光組件具有相對的第一表面與第二表面。多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)形成于導(dǎo)光組件的第二表面。每一光學(xué)微結(jié)構(gòu)具有反射面。光源用以發(fā)出光束。影像擷取組件相對于導(dǎo)光組件的第二表面設(shè)置?？毓饨M件配置于導(dǎo)光組件的第二表面與影像擷取組件之間。光束被每一光學(xué)微結(jié)構(gòu)的反射面反射，以斜向地傳遞且通過導(dǎo)光組件的第一表面至待辨識物。光束被待辨識物反射至控光組件，控光組件折射與反射光束，以使光束準直地向影像擷取組件傳遞。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，反射面相對于導(dǎo)光組件的第一表面傾斜。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，反射面為曲面。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，控光組件包括多個微棱鏡。每一微棱鏡具有底面及多個側(cè)面。多個側(cè)面相對于導(dǎo)光組件的第一表面傾斜，且多個側(cè)面的傾斜方向相反。底面連接于多個側(cè)面之間。被待辨識物反射的光束依序被多個側(cè)面的一個折射、被多個側(cè)面的另一個反射而由底面出射。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，影像擷取組件具有光接收面，由微棱鏡的底面出射的光束與垂直于光接收面的參考軸夾有角度θ，而-15°≤θ≤15°。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，生物辨識裝置還包括光學(xué)膠?？毓饨M件透過光學(xué)膠與導(dǎo)光組件連接。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，生物辨識裝置還包括透光組件。透光組件配置于導(dǎo)光組件的第一表面上。透光組件具有按壓面，以供待辨識物按壓。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，生物辨識裝置還包括準直組件。準直組件配置于控光組件與影像擷取組件之間。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，導(dǎo)光組件還具有外側(cè)壁。外側(cè)壁與第一表面連接且向第二表面所在側(cè)延伸。光束自外側(cè)壁進入導(dǎo)光組件中。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，導(dǎo)光組件還具有外側(cè)壁、內(nèi)側(cè)壁以及底面。外側(cè)壁與第一表面連接且向第二表面所在側(cè)延伸。內(nèi)側(cè)壁與第二表面連接且設(shè)置于外側(cè)壁的對向。底面設(shè)置于第一表面的對向且連接于外側(cè)壁與內(nèi)側(cè)壁之間。光束自導(dǎo)光組件的底面進入導(dǎo)光組件中。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，光束包括可見光、不可見光或其組合。

在根據(jù)本實用新型的實施例的生物辨識裝置中，待辨識物包括指紋、靜脈、掌紋或其組合。

基于上述，本實用新型一實施例的生物辨識裝置包括導(dǎo)光組件、多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)、光源、影像擷取組件及控光組件。導(dǎo)光組件具有相對的第一表面與第二表面。多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)形成于導(dǎo)光組件的第二表面。每一光學(xué)微結(jié)構(gòu)具有反射面?？毓饨M件配置于導(dǎo)光組件的第二表面與影像擷取組件之間。利用光學(xué)微結(jié)構(gòu)的反射面，光源發(fā)出的光束可被分散在較大的范圍，以使生物辨識裝置具有充分的工作面積。更重要地是，利用控光組件的折射與反射作用，斜向地朝影像擷取組件傳遞的光束的行進方向可被改變，而使光束在穿過控光組件后可準直地向影像擷取組件傳遞。借此，生物辨識裝置可在具有充分工作面積下，兼具良好的取像質(zhì)量，進而增加生物辨識裝置的辨識能力。

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辨識裝置的剖面示意圖；

圖2示出本實用新型一實施例的控光組件以及被待辨識物反射的光束在導(dǎo)光組件及控光組件中傳遞進而入射影像擷取組件的過程；

圖3為本實用新型另一實施例的生物辨識裝置的剖面示意圖；

圖4為本實用新型又一實施例的生物辨識裝置的剖面示意圖；

圖5為本實用新型再一實施例的生物辨識裝置的剖面示意圖。

附圖標號說明：

10：待辨識物；

100、100A、100B、100C：生物辨識裝置；

110：導(dǎo)光組件；

112：第一表面；

113：凹槽；

114：第二表面；

116：外側(cè)壁；

118：內(nèi)側(cè)壁；

119：底面；

119a：凹陷；

120、120C：光學(xué)微結(jié)構(gòu)；

122：反射面；

124：連接面；

126：曲面；

130：光源；

140：影像擷取組件；

140a:光接收面；

142：像素區(qū)；

150：控光組件；

152：微棱鏡

152a：底面

152b、152c：側(cè)面

160：透光組件；

162：按壓面；

170、192、194、196：光學(xué)膠；

180：準直組件；

184：透光區(qū)；

196：電路板；

198：支撐物；

L：光束；

X：參考軸

α：棱鏡角；

θ：出射角；

θ’：夾角。

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，相同組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辨識裝置的剖面示意圖。請參照圖1，生物辨識裝置100包括導(dǎo)光組件110、多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)120、光源130、影像擷取組件140及控光組件150。導(dǎo)光組件110具有相對的第一表面112與第二表面114。在本實施例中，導(dǎo)光組件110還具有外側(cè)壁116、內(nèi)側(cè)壁118及底面119。外側(cè)壁116與第一表面112連接且向第二表面114所在側(cè)延伸。內(nèi)側(cè)壁118與第二表面114連接且設(shè)置于外側(cè)壁116對向。底面119設(shè)置于第一表面112的對向且連接于外側(cè)壁116與內(nèi)側(cè)壁118之間。在本實施例中，內(nèi)側(cè)壁118與第二表面114可定義出凹槽113，但本實用新型不以此為限。在本實施例中，導(dǎo)光組件110的材質(zhì)可為玻璃、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他適當材料。

多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)120形成于導(dǎo)光組件110的第二表面114。在本實施例中，光學(xué)微結(jié)構(gòu)120的材質(zhì)與導(dǎo)光組件110的材質(zhì)可相同。換言之，光學(xué)微結(jié)構(gòu)120與導(dǎo)光組件110可為一體成型。然而，本實用新型不限于此，在其他實施例中，光學(xué)微結(jié)構(gòu)120與導(dǎo)光組件110也可分別制作，然后，再將光學(xué)微結(jié)構(gòu)120配置于導(dǎo)光組件110的第二表面114上。值得注意的是，每一光學(xué)微結(jié)構(gòu)120具有反射面122。在本實施例，反射面122可為相對于導(dǎo)光組件110的第一表面112傾斜的平面，但本實用新型不以此為限。更進一步地說，在本實施例中，每一光學(xué)微結(jié)構(gòu)120還具有連接面124。連接面124連接于相鄰兩個光學(xué)微結(jié)構(gòu)120的兩個反射面122之間。在本實施例中，連接面124可相對于導(dǎo)光組件110的第一表面112傾斜，且連接面124與反射面122的傾斜方向可相反。然而，本實用新型不限于此，在其他實施例中，連接面124也可設(shè)計為其他適當樣態(tài)。

光源130用以發(fā)出光束L。在本實施例中，光束L例如是可見光(例如：紅光、藍光、綠光或其組合)。但本實用新型不限于此，在其他實施例中，光束L也可以是不可見光(例如：紅外光)或不可見光與可見光的組合。在本實施例中，光源130例如為發(fā)光二極管。但本實用新型不限于此，在其他實施例中，光源130也可為其他適當種類的發(fā)光組件。圖1示出一個光源130為示例，且光源130設(shè)置在導(dǎo)光組件110的單側(cè)。但本實用新型不限于此，在其他實施例中，光源130的數(shù)量也可為多個，和/或光源130也可設(shè)置在導(dǎo)光組件110的雙側(cè)或三個以上的側(cè)邊。

在本實施例中，光束L可自導(dǎo)光組件110的底面119進入導(dǎo)光組件110中。詳言之，生物辨識裝置100可進一步包括電路板196。光源130可配置于電路板196上且與電路板196電性連接。導(dǎo)光組件110的底面119可固定在電路板196上。導(dǎo)光組件110的底面119可具有凹陷119a。光源130可選擇性地配置于凹陷119a與電路板196圍出的空間中。光束L可自凹陷119a入射導(dǎo)光組件110。然而，本實用新型不限于此，在另一實施例中，導(dǎo)光組件110的底面119可不具凹陷119a，電路板196可具有凹陷(未顯示)，光源130可配置于電路板196的所述凹陷中，導(dǎo)光組件110的底面119配置于電路板196的所述凹陷上方，而光束L也可自不具凹陷119a的底面119進入導(dǎo)光組件110中。需說明的是，上述光源130的位置及光束L入射導(dǎo)光組件110的區(qū)域僅是用以舉例說明本實用新型而非用以限制本實用新型，其他實施例中，光源130也可配置于其他適當位置，光束L也可自導(dǎo)光組件110的其他區(qū)域入射導(dǎo)光組件110。

影像擷取組件140相對于于導(dǎo)光組件110的第二表面114設(shè)置。詳言之，在本實施例中，影像擷取組件140可配置于電路板196上且與電路板196電性連接。更進一步地說，在本實施例中，導(dǎo)光組件110的第二表面114與內(nèi)側(cè)壁118可定義出凹槽113，而影像擷取組件140可配置在導(dǎo)光組件110的凹槽113中，但本實用新型不以此為限。影像擷取組件140具有數(shù)組排列的多個像素(pixel)區(qū)142，以接收被待辨識物10反射的光束L，進而取得待辨識物10的影像。在本實施例中，影像擷取組件140可為電荷耦合組件(charge-coupled device；CCD)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)或其他適當種類的圖像傳感器數(shù)組。

在本實施例中，生物辨識裝置100還包括透光組件160。透光組件160配置于導(dǎo)光組件110的第一表面112上。透光組件160具有背向?qū)Ч饨M件110的按壓面162。按壓面162供待辨識物10按壓。在本實施例中，于正常的使用情況下，待辨識物10可為生物特征，例如：指紋、靜脈、指紋與靜脈的組合等。然而，本實用新型不限于此，于不正常的使用情況下，待辨識物10也可能是偽造物，例如：假手指。在本實施例中，生物辨識裝置100還包括光學(xué)膠170。透光組件160可透過光學(xué)膠170與導(dǎo)光組件110的第一表面112連接。在本實施例中，透光組件160、光學(xué)膠170及導(dǎo)光組件110的折射率可相同或相近，以減少光束L在透光組件160與光學(xué)膠170的交界及光學(xué)膠170與導(dǎo)光組件110的交界的反射，進而提升生物辨識裝置100的光利用效率和/或取像質(zhì)量。然而，本實用新型不限于此，在其他實施例中，透光組件160、光學(xué)膠170及導(dǎo)光組件110的折射率也可相異。

控光組件150配置于導(dǎo)光組件110的第二表面114與影像擷取組件140之間。在本實施例中，生物辨識裝置100還包括光學(xué)膠192，控光組件150可選擇性地透過光學(xué)膠192與導(dǎo)光組件110的第二表面114連接。然而，本實用新型不限于此，在其他實施例中，控光組件150也可利用其他方式固定于導(dǎo)光組件110與影像擷取組件140之間。舉例而言，在另一實施例中，控光組件150也可利用固定組件(未顯示)固定在導(dǎo)光組件110的內(nèi)側(cè)壁118上，而不一定要直接貼在導(dǎo)光組件110的第二表面114。

值得注意是，光源130發(fā)出光束L后，光束L會被光學(xué)微結(jié)構(gòu)120的反射面122反射，以斜向地傳遞至導(dǎo)光組件110的第一表面112，光束L通過導(dǎo)光組件110的第一表面112后會被待辨識物10反射至控光組件150。特別是，控光組件150會折射與反射光束L，以使光束L準直地向影像擷取組件140傳遞。以下利用圖2舉例說明控光組件150折射及反射光束L的機制。

圖2示出本實用新型一實施例的控光組件150以及被待辨識物10反射的光束L在導(dǎo)光組件110及控光組件150中傳遞進而入射影像擷取組件140的過程。請參照圖1及圖2，控光組件150包括多個微棱鏡152。每一微棱鏡152具有底面152a及多個側(cè)面152b、152c。多個側(cè)面152b、152c相對于導(dǎo)光組件110的第一表面112傾斜。多個側(cè)面152b、152c的傾斜方向相反。底面152a連接于多個側(cè)面152b、152c之間。光源130發(fā)出的光束L被光學(xué)微結(jié)構(gòu)120的反射面122反射后會斜向地傳遞且通過導(dǎo)光組件110的第一表面122至待辨識物10。待辨識物10反射光束L，其中所述反射包括漫射(diffuse reflection)。被待辨識物10反射的光束L通過透光組件160的按壓面162及導(dǎo)光組件110后會斜向地入射控光組件150的側(cè)面152b，光束L被微棱鏡152的側(cè)面152b折射而傳遞至微棱鏡152的另一側(cè)面152c，微棱鏡152的側(cè)面152c反射光束L，以使光束L由底面152a出射且向影像擷取組件140傳遞。值得一提的是，利用光學(xué)微結(jié)構(gòu)120的反射面122，光源130發(fā)出的光束L可斜向地傳遞至導(dǎo)光組件110的第一表面112，進而斜向地入射按壓面162，以被分散在較大的范圍中。由于光束L斜向地入射按壓面162，因此被待辨識物10反射的大部分光束L在進入控光組件150前會斜向地朝影像擷取組件140傳遞。但利用控光組件150的折射與反射作用，光束L的傳遞方向可被改變，而光束L在穿過控光組件150后可準直地向影像擷取組件140傳遞。借此，生物辨識裝置100可在具有充分的工作面積(即光束L分散在按壓面上的范圍)下，兼具良好的取像質(zhì)量，進而增加生物辨識裝置100的辨識能力。

請參照圖2，在本實施例中，控光組件150的每一微棱鏡152具有棱鏡角α。棱鏡角α為側(cè)面152b與側(cè)面152c的夾角。微棱鏡152具有折射率n。在本實施例中，詳言之，影像擷取組件140具有光接收面140a，參考軸X垂直于光接收面140a，光束L在通過導(dǎo)光組件110后且未進入控光組件150前與參考軸X的夾角為θ’，光束L自底面152a出射的出射角為θ(例如：自底面152a出射的光束L與參考軸X的夾角)。出射角θ與夾角θ’滿足下列關(guān)系式：

利用上述關(guān)系式，能適當?shù)卦O(shè)計棱鏡角α的大小，進而使自控光組件150出射的光束L的出射角θ可被控制在一定的范圍內(nèi)(例如：-15°≤θ≤+15°，其中若由底面152a的法線到光束L的方向為順時針方向，則所述入射角為負值，若由底面152a的法線到光束L的方向為逆時針方向，則所述入射角為正值)。借此，光束L可準直地向影像擷取組件140傳遞，進而使影像擷取組件140取得良好的待辨識物10影像，提高生物辨識裝置100的辨識能力。

請參照圖1，在本實施例中，生物辨識裝置100還可包括準直組件180。準直組件180配置于導(dǎo)光組件110的第二表面114與影像擷取組件140之間。舉例而言，在本實施例中，生物辨識裝置100還包括光學(xué)膠194，而準直組件180可透過光學(xué)膠194與影像擷取組件140連接，但本實用新型不以此為限。值得注意的是，準直組件180具有多個透光區(qū)184。多個透光區(qū)184分別對應(yīng)影像擷取組件140的多個像素區(qū)142。被待辨識物10的每一處反射的光束L可通過對應(yīng)的一個透光區(qū)184傳遞至對應(yīng)的像素區(qū)142，而不易傳遞至其他像素區(qū)142。借此，生物辨識裝置100的取像質(zhì)量能進一步地提升。但本實用新型不限于此，在其他實施例中，生物辨識裝置100也可選擇性地不包括準直組件180。

圖3為本實用新型另一實施例的生物辨識裝置的剖面示意圖。圖3的生物辨識裝置100A與圖1的生物辨識裝置100類似，兩者的差異在于，生物辨識裝置100A的光源130位置與生物辨識裝置100的光源130位置不同。詳言之，在圖3的實施例中，光源130可配置于導(dǎo)光組件110的外側(cè)壁116旁，而光束L可自外側(cè)壁116進入導(dǎo)光組件110中。生物辨識裝置100A具有與生物辨識裝置100類似的功效與優(yōu)點，于此便不再重述。

圖4為本實用新型又一實施例的生物辨識裝置的剖面示意圖。圖4的生物辨識裝置100B與圖1的生物辨識裝置100類似，兩者的差異在于，生物辨識裝置100B的導(dǎo)光組件110的底面119可不直接配置于電路板150上。生物辨識裝置100B還包括支撐物198。支撐物198可由底面119向光源130所在側(cè)延伸，以維持底面119與光源130之間的間隙。在本實施例中，支撐物198可與導(dǎo)光組件110、電路板196或光源130一體成型，或為導(dǎo)光組件110、電路板196及光源130以外的構(gòu)件。生物辨識裝置100B還可包括光學(xué)膠196。光學(xué)膠196填入導(dǎo)光組件110的底面119與光源130之間的間隙，以減少光束L在入射導(dǎo)光組件110前的損失。生物辨識裝置100B具有與生物辨識裝置100類似的功效與優(yōu)點，于此便不再重述。

圖5為本實用新型再一實施例的生物辨識裝置的剖面示意圖。圖5的生物辨識裝置100C與圖1的生物辨識裝置100類似，兩者的差異在于，生物辨識裝置100C的光學(xué)微結(jié)構(gòu)120C與生物辨識裝置100的光學(xué)微結(jié)構(gòu)120不同。詳言之，在圖4的實施例中，每一光學(xué)微結(jié)構(gòu)120C的至少一反射面可為曲面126。光束L被曲面126反射，以斜向地傳遞且通過導(dǎo)光組件110的第一表面112至待辨識物10。被待辨識物10反射的光束L通過透光組件160的按壓面162及導(dǎo)光組件110后會斜向地入射控光組件150?？毓饨M件150折射與反射所述光束，以使光束L準直地向影像擷取組件140傳遞。生物辨識裝置100C具有與生物辨識裝置100類似的功效與優(yōu)點，于此便不再重述。

綜上所述，本實用新型一實施例的生物辨識裝置包括導(dǎo)光組件、多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)、光源、影像擷取組件及控光組件。導(dǎo)光組件具有相對的第一表面與第二表面。多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)形成于導(dǎo)光組件的第二表面。每一光學(xué)微結(jié)構(gòu)具有反射面?？毓饨M件配置于導(dǎo)光組件的第二表面與影像擷取組件之間。利用光學(xué)微結(jié)構(gòu)的反射面，光源發(fā)出的光束可被分散在較大的范圍，以使生物辨識裝置具有充分的工作面積。更重要地是，利用控光組件的折射與反射作用，斜向地朝影像擷取組件傳遞的光束的行進方向可被改變，而使光束在穿過控光組件后可準直地向影像擷取組件傳遞。借此，生物辨識裝置可在具有充分工作面積下，兼具良好的取像質(zhì)量，進而增加生物辨識裝置的辨識能力。

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。