CN101419662A

CN101419662A - 指纹输入模组

Info

Publication number: CN101419662A
Application number: CNA2007101820718A
Authority: CN
Inventors: 巫仁杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-04-29

Abstract

本发明公开了一种指纹输入模组，包含一发光单元、一成像单元，及一取像单元；其中该发光单元包括一发射光线的平面光源，及一位于该平面光源中的集光穿孔；该成像单元包括一与该平面光源相间隔并可透光的基板，及至少一设置于该基板的微棱镜元件；该取像单元是与该成像单元分别位于该发光单元的二相反侧，并可由该集光穿孔收集光线后，转换成一影像讯号。借由该平面光源与该基板的相间隔，及该取像单元与该成像单元分别位于该发光单元的二相反侧，即可让该取像单元得到亮暗分明的指纹影像，如此，呈相叠置的各单元所需的安装精度可以大幅降低，而提高量产良率。

Description

指纹输入模组

技术领域

本发明是有关于一种图形识别装置的零组件，特别是指一种指纹输入模组。

背景技术

对于现代个人电子装备的启用，或启用后的资料读取，常常会设计识别使用者身份的程序，而利用指纹识别使用者身份的方式相较于一般使用输入密码识别，还具有真正识别正确使用者的特性。

参阅图1，是美国第5,796,858号专利案中所揭露的一种指纹输入模组1，该指纹输入模组1包含一发射光线的发光单元11、一微棱镜单元12，及一取像单元13；其中，该微棱镜单元12包括有多数沿一方向延伸的微棱镜条121，及一供待取像手指放置的放置面122；而该取像单元13包括一可收集自该微棱镜单元12反射出的光线的镜头131，及一将光线转化成影像讯号输出的影像感测元件132。当该发光单元11所发射的光线，经该微棱镜单元12照射到放置于该放置面122上的待取像手指时，该待取像手指中的多数波谷区会使光线在该放置面122上形成全反射，最后进入该取像单元13中，而多数波峰区则会吸收穿透该放置面122的光线而造成没有光线可进入该取像单元13，如此，该取像单元13中的影像感测元件132即可借由该镜头131的聚焦成像得到亮暗分明的指纹影像。

虽然该指纹输入模组1可产生亮暗分明的指纹影像，但是为使该发光单元11所发射的光线能以一正确的角度折射进入所述微棱镜条121，以便在该放置面122的大部份面积上都能达到一全反射角度的要求，该发光单元11的安装角度必需有一严格的组装精度需求；另外，相对的为了让在该放置面122上形成全反射的光线能以一正确的角度进入该取像单元13中，避免在该影像感测元件132上形成设计外的成像像差，该取像单元13的安装角度也必需有一严格的组装精度需求；而上述两个组件11、13在安装角度上的组装精度需求，让量产时容易因组装上的角度误差而产生不良品，降低了量产的良率。

发明内容

因此，本发明的目的是在提供一种可以改善组装精度需求用以提高量产良率的指纹输入模组。

本发明指纹输入模组，包含一发光单元、一成像单元，及一取像单元；其中，该发光单元包括一发射光线的平面光源，及一位于该平面光源中的集光穿孔；该成像单元包括一与该平面光源相间隔并可透光的基板，及至少一设置于该基板的微棱镜元件；该取像单元是与该成像单元分别位于该发光单元的二相反侧，并可由该集光穿孔收集光线后，转换成一影像讯号。

本发明的有益效果在于借由该平面光源与该基板的相间隔，及该取像单元与该成像单元分别位于该发光单元的二相反侧，即可让该取像单元得到亮暗分明的指纹影像，如此，呈相叠置的各单元所需的安装精度可以大幅降低，而提高量产良率，确实能达到本发明的目的。

附图说明

图1是现有一种指纹输入模组的一侧视示意图；

图2是一部份剖面示意图，说明本发明指纹输入模组的一第一较佳实施例；

图3是上述第一较佳实施例的一光路示意图；

图4是一部份剖面示意图，说明本发明指纹输入模组的一第二较佳实施例；

图5是上述第二较佳实施例的一光路示意图；

图6是一部份剖面示意图，说明本发明指纹输入模组的一第三较佳实施例；

图7是一部份剖面示意图，说明本发明指纹输入模组的一第四较佳实施例。

具体实施方式

下面结合附图及四个实施例对本发明进行详细说明：

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示，而且为让技术特征表达明显，各组件尺寸的绘制比例将会与实际有所不同。

参阅图2，说明本发明指纹输入模组2的一第一较佳实施例，可用来输入一待取像手指9中由多数的波峰区91及波谷区92所组合形成的指纹，例如姆指、食指等；而该指纹输入模组2包含一壳体3、一发光单元4、一成像单元5，及一取像单元6。

该壳体3包括一形成一容置空间31的壳壁32。

该发光单元4，设置该容置空间31内，并包括一可发射光线的平面光源41，及一位于该平面光源41中的集光穿孔42；在本实施例中，该平面光源41是一电激发光元件(EL)所形成的平面发射光源，而该平面光源41也可以是由现有背光模组中所具有的一发光元件及一将该发光元件光线导引成平面发射的导光板组合而成。

该成像单元5，设置该容置空间31内，并包括一与该平面光源41相间隔并可透光的基板51、一设置于该基板51的微棱镜元件52，及一设置于该基板51并可透光的光学软膜53；其中，该微棱镜元件52是面向该平面光源41，并具有一微棱镜阵列521；而该光学软膜53具有一供一待取像手指9放置的放置面531。在本实施例中，该微棱镜元件52是一贴附于该基板51的增亮膜(Brightness Enhance Film，简称BEF)。而该微棱镜元件52的微棱镜阵列521具有多数沿一方向延伸的微棱镜条522，且所述微棱镜条522的横截面如图2所示是呈一锯齿状；或者，该微棱镜元件52的微棱镜阵列521也可以是具有多数概呈锥状的棱镜。另外，该光学软膜53由一柔软可变形的透光材质制成，例如FPE等。

该取像单元6，与该成像单元5分别位于该发光单元4的二相反侧，并包括有一对准该集光穿孔42的镜头61，及一位于该镜头61一像空间的影像感测元件62(Image Sensor)；该镜头61由该集光穿孔42收集光线后，聚焦于该影像感测元件62上并形成一指纹影像，而该影像感测元件62将该指纹影像转换成一影像讯号输出。

以下说明本实施例如何达成指纹输入的功能：

参阅图3，首先，将该待取像手指9放置于该光学软膜53放置面531上，因为该光学软膜53是由柔软可变形的材质制成，经该待取像手指9放置后会被压陷，如此，可以让该待取像手指9的所述波峰区91有更多的面积可以接触于该放置面531，进而输入更明显的指纹影像。另外，以该平面光源41其中一区域所发射的光线来举例说明本实施例中的光线路径，该区域所发射的各角度光线中，当以光线I的角度折射进入该微棱镜元件52、经该基板51、该光学软膜53之后，因为该放置面531上对应的是该待取像手指9的波峰区91，所以该光线I会折射穿过该放置面531而被该波峰区91所吸收，造成该波峰区91没有光线反射射出，所以最后在该影像感测元件62上因没有反射的光线供其感测，所以会形成一不具有亮度的影像。类似地，当该区域所发射的光线中以光线II的角度折射进入该微棱镜元件52、经该基板51、该光学软膜53之后，因为该放置面531上对应的是该待取像手指9的波谷区92，会因该波谷区92中的空气而使得该光线II在该放置面531形成一全反射，如此该光线II会再经该光学软膜53、基板51，由该微棱镜元件52折射射出，进入对准该集光穿孔42的镜头61，最后在该影像感测元件62上形成一具有亮度的影像。

由上述可知，该平面光源41以不同角度所发射的光线，经由该微棱镜元件52、基板51，及该光学软膜53之后，会因对应的是该待取像手指9的波峰区91或波谷区92，而最后在该影像感测元件62上形成是否具有亮度的影像；因此，该待取像手指9的指纹经本发明输入后会形成一亮暗分明的指纹影像。

参阅图4、图5，说明本发明指纹输入模组2的一第二较佳实施例，而本第二较佳实施例不同于该第一较佳实施例之处在于：其中该成像单元5具有二个均面向该平面光源41并相叠合的微棱镜元件52，其中每一微棱镜元件52各具有一微棱镜阵列521，在本第二较佳实施中，每一微棱镜阵列521各具有多数沿一方向延伸的微棱镜条522。利用额外增加一微棱镜元件52，可以让上述该区域所发射的各角度光线中，以相较于该第一较佳实施例光线I更靠近一轴线L的光线III、IV，经由所述微棱镜元件52、基板51，及光学软膜53之后，并因为对应于该待取像手指9的波峰区91或波谷区92，而最后在该影像感测元件62上形成是否具有亮度的影像；例如图5所示，该光线III对应的是波峰区91所以形成一不具亮度的影像，而该光线IV对应的是波谷区92所以形成一具亮度的影像。如此，该区域所发射更靠近于该轴线L的光线III、IV，均能照射到该放置面531上的该待取像手指9部份区域，最后在该影像感测元件62形成影像，所以相较于该第一较佳实施例，本第二较佳实施例能让该平面光源41所发出的光线中，有更大角度范围的光线在照射到该放置面531后，还可进入对准该集光穿孔42的镜头61，最后在该影像感测元件62上形成一指纹影像；如此，该取像单元6正对于该集光穿孔42的区域也可获得更多光线的补偿。

值得说明的是，所述微棱镜元件52也可以分别位于该基板51二相反侧并均面向该平面光源41，如此仍达到上述让该平面光源41所发出的光线中，有更大角度范围的光线在照射到该放置面531后，还可进入对准该集光穿孔42的镜头61，最后在该影像感测元件62上形成一指纹影像的功能。

参阅图6，说明本发明指纹输入模组2的一第三较佳实施例，而本第三较佳实施例不同于该第一较佳实施例之处在于：该微棱镜元件52与该基板51是一体成型制成，例如是一具有多数V沟的扩散板，如此也可达成指纹输入的功能。

参阅图7，说明本发明指纹输入模组2的一第四较佳实施例，而本第四较佳实施例不同于该第三较佳实施例之处在于：该成像单元5还包括有一实质上平行于该基板51的辅助基板54，及一设置于该辅助基板54并一体成型制成的辅助微棱镜元件55；其中，该辅助微棱镜元件55是面向该平面光源41，并具有一微棱镜阵列551，在本第四较佳实施例中，该辅助微棱镜元件55的微棱镜阵列551具有多数沿该方向延伸的微棱镜条552；如此也可以达到上述让该平面光源41所发出的光线中，有更大角度范围的光线在照射到该放置面531后，还可进入对准该集光穿孔42的镜头61，最后在该影像感测元件62上形成一指纹影像的功能。

另外，值得一提的是，如果将上述四个实施例的尺寸设计增大到可供一手掌放置，则光线经照该手掌而反射后将会在该影像感测元件62上形成一手掌的影像，达到输入该手掌掌形的功能。

综合上述的说明，本发明指纹输入模组2具有下列的功效：

一、改善组装精度需求及提高量产良率：利用该取像单元6与该成像单元5分

别位于该发光单元4的二相反侧，让各单元4、5、6呈相互叠置的设计，

可以改善现有指纹输入模组1各单元11、12、13之间精准安装角度的需求，

进而减少量产时不良品的产生，确实达到提高量产良率的功效。

二、输入指纹影像更为明显：利用由柔软可变形材质制成的该光学软膜53，使

得该待取像手指9放置后会被压陷，如此，即可让该待取像手指9的所述

波峰区91有更多的面积可以接触于该放置面531，进而输入更明显的指纹

影像。

经由上述的说明，本发明指纹输入模组确实可以达到本发明的目的。

Claims

1.一种指纹输入模组，包含有一发光单元、一成像单元，及一取像单元，其特征在于：

该发光单元，包括一个发射光线的平面光源，及一个位于该平面光源中的集光穿孔；

该成像单元，包括一片与该平面光源相间隔并可透光的基板，及至少一设置于该基板的微棱镜元件；

该取像单元，与该成像单元分别位于该发光单元的二相反侧，并可由该集光穿孔收集光线后，转换成一影像讯号。

2.如权利要求1所述的指纹输入模组，其特征在于：该成像单元的微棱镜元件是面向该平面光源。

3.如权利要求2所述的指纹输入模组，其特征在于：该微棱镜元件具有一微棱镜阵列。

4.如权利要求3所述的指纹输入模组，其特征在于：该微棱镜元件的微棱镜阵列具有多数沿一方向延伸的微棱镜条。

5.如权利要求4所述的指纹输入模组，其特征在于：该成像单元包括有二个均面向该平面光源并相叠合的微棱镜元件。

6.如权利要求5所述的指纹输入模组，其特征在于：每一微棱镜元件的微棱镜阵列各具有多数沿该方向延伸的微棱镜条。

7.如权利要求4所述的指纹输入模组，其特征在于：该成像单元包括有二个均面向该平面光源并分别位于该基板二相反侧的微棱镜元件。

8.如权利要求7所述的指纹输入模组，其特征在于：每一微棱镜元件的微棱镜阵列各具有多数沿该方向延伸的微棱镜条。

9.如权利要求6所述的指纹输入模组，其特征在于：该成像单元还包括有一片设置于该基板并可透光的光学软膜；该光学软膜具有一供一根待取像手指放置的放置面。

10.如权利要求9所述的指纹输入模组，其特征在于：该微棱镜元件是一片增亮膜。

11.如权利要求10所述的指纹输入模组，其特征在于：该取像单元包括有一个对准该集光穿孔的镜头，及一个位于该镜头一像空间的影像感测元件。

12.如权利要求11所述的指纹输入模组，其特征在于：该发光单元的平面光源具有一个发光元件，及一片将该发光元件光线导引成平面发射的导光板。

13.如权利要求3所述的指纹输入模组，其特征在于：该微棱镜元件与该基板是一体成型制成。

14.如权利要求13所述的指纹输入模组，其特征在于：该成像单元还包括有一片实质上平行于该基板的辅助基板，及一设置于该辅助基板并一体成型制成的辅助微棱镜元件；其中，该辅助微棱镜元件是面向该平面光源。

15.如权利要求14所述的指纹输入模组，其特征在于：该辅助微棱镜元件具有一微棱镜阵列。

16.如权利要求15所述的指纹输入模组，其特征在于：该微棱镜元件的微棱镜阵列具有多数沿一方向延伸的微棱镜条。

17.如权利要求16所述的指纹输入模组，其特征在于：该辅助微棱镜元件的微棱镜阵列具有多数沿该方向延伸的微棱镜条。