CN108932466A - 电子装置及其图像捕捉模块 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种电子装置及其图像捕捉模块，其系于电子装置上界定有一可视区及一非可视区，其中显示模块设于可视区下方而图像捕捉模块设于非可视区下方，图像捕捉模块具有导光组件、集光组件及指纹图像捕捉单元，导光组件用以将可视区上之指纹识别区的反射光导引至集光组件，集光组件再将所述反射光收集至指纹图像捕捉单元，以供后续指纹识别之用，如此则仅须于非可视区下方留有设置图像捕捉模块之空间即可，面积较大的指纹识别区仍可设于可视区上，则可达成设置供识别指纹之图像捕捉模块于电子装置中的目的。
Description
技术领域
本发明为一种电子装置及其图像捕捉模块，尤指一种用来捕捉指纹图像之图像捕捉模块及其所应用之电子装置。
背景技术
便携式电子装置已成为现代人的日常生活用品之一，储存在便携式电子装置中的信息越来越多，如联络信息、照片、通联信息、或其他个人信息等，若便携式电子装置遗失或遭他人盗取，将造成用户丧失隐私信息，故便携式电子装置的加密方式逐渐受到重视，传统的加密方式为设定用户密码，然而，除了密码容易遗忘之外，也容易遭有心人士破解，因此，生物识别技术便应运而生，采用每个人独一无二的生理或行为特征，来识别用户身份，方能确保安全性，其中指纹识别系为最广泛使用的生物识别技术。传统的电容式指纹识别受限于其感测距离及结构不易缩减等问题，故光学式指纹识别逐渐成为主流技术。
发明内容
有鉴于此，本发明系针对光学式指纹识别加以研发，进而推出适用于现今便携式电子装置之光学式指纹识别装置的图像捕捉模块。
为了达到上述之发明目的，本发明所采用的技术手段为设计一种电子装置，其界定有一可视区及一非可视区，该电子装置包括：
一保护层，其对应于该可视区内界定有一指纹识别区；
一显示模块，其对应设置于该可视区下方；及
一图像捕捉模块，其对应设置于该非可视区下方并设于该显示模块之一侧，该图像捕捉模块包含有一导光组件、一集光组件及一指纹图像捕捉单元，该导光组件设置于该保护层与该集光组件之间，该集光组件设置于该导光组件与该指纹图像捕捉单元之间，该指纹图像捕捉单元经由该导光组件与该集光组件获得该指纹识别区上之手指的指纹图像。
本发明的优点在于，对于具有较大显示屏幕的便携式电子装置而言(例如全屏式移动电话)，其相对于显示模块的可视区较大而非可视区相对较小，仅须于非可视区下方留有设置图像捕捉模块之空间即可，而指纹识别区仍设于可视区上，并透过导光组件和集光组件来将指纹识别区上之反射光导引且收集至该指纹图像捕捉单元，来顺利收集指纹图像，进而达成设置光学式指纹识别装置于便携式电子装置中的目的。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明之前视示意图。
图2为本发明之侧视放大示意图。
图3为本发明之图像捕捉模块第一实施例之侧视放大示意图。
图4A为本发明之侧视实施状态示意图。
图4B为本发明之侧视实施状态放大示意图。
图5为本发明之图像捕捉模块第二实施例之侧视放大示意图。
图6为本发明之图像捕捉模块第三实施例之侧视放大示意图。
图7为本发明之图像捕捉模块第四实施例之侧视放大示意图。
图8为本发明之图像捕捉模块第五实施例之侧视放大示意图。
图9为本发明之图像捕捉模块第六实施例之侧视放大示意图。
图10为本发明另一实施方式之前视示意图。
图11为本发明又一实施方式之前视示意图。
其中，附图标记：
10 保护层 11 可视区
111 指纹识别区 12 非可视区
13 油墨层 20 显示模块
30、30A、30B、30C、30D、30E 图像捕捉模块
34、34A、34B、34C、34D、34E 壳体
342、342A、342C 容置槽
343B、343D、343E 穿孔
31、31A、31B、31C、31D、31E 导光组件
32、32A、32B、32C、32D、32E 集光组件
33、33A、33B、33C、33D、33E 指纹图像捕捉单元
34、34A、34B、34C、34D、34E 内部空间
40 指纹 50 反射光
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1及图2所示，本发明之电子装置界定有一可视区11及一非可视区12，该可视区11系对应为显示图像之区域，而该非可视区12系对应为不显示图像之区域，例如埋设电子组件或边框所占之区域，该电子装置包含有一保护层10、一显示模块20及至少一图像捕捉模块30。
前述之保护层10对应于该可视区11之范围内界定有一指纹识别区111，其中该指纹识别区111邻接该可视区11之边界。
前述之显示模块20对应设置于该可视区11下方，其用以显示图像，用户系透过该可视区11可观看到其所显示的图像。
请参阅图2所示，前述之图像捕捉模块30对应设置于该非可视区12下方且设于该显示模块20之一侧，该图像捕捉模块30相对应邻接于该指纹识别区111。请进一步参阅图3所示，该图像捕捉模块30包含有一导光组件31、一集光组件32、及一指纹图像捕捉单元33，该导光组件31设置于该保护层10与该集光组件32之间，该集光组件32设置于该导光组件31与该指纹图像捕捉单元33之间，该导光组件31用以将来自该指纹识别区111之反射光导引至该集光组件32，该集光组件32再将所述反射光收集至该指纹图像捕捉单元33，以供其捕捉指纹图像信息并进行后续的指纹识别处理。在一实施例中，所述导光组件31的折射率大于所述保护层10的折射率。
请参阅图2所示，在一实施例中，该保护层10之下表面相对于该非可视区11处，涂布有油墨层13，该油墨层13用以容许预定波长之光线通过。在一实施例中，相对于该非可视区11下方主要系埋设电子组件或作为走线区域，故所述油墨层13系用以遮蔽该非可视区11下方的电子组件或走线，以提升美观度，但由于该指纹识别区111的反射光须穿透该保护层10并传递至下方的图像捕捉模块30，因此该油墨层13容许预定波长之光线通过，以供所述反射光通过该保护层10而抵达该图像捕捉模块30，一般而言系容许非可见光通过，例如：红外光，以同时达到遮蔽电子组件或边框但又能让反射光通过的效果，但并不以此为限，亦可依需求选择容许让预定波长之可见光通过该保护层10，来达到前述指纹图像检测之目的。在一实施例中，该油墨层13对应该图像捕捉模块30之区域容许预定波长之光线通过，而该油墨层13之其余区域为不透光。
请参阅图3所示，在一实施例中，所述图像捕捉模块30进一步包含有一不透光的壳体34，该导光组件31为一棱镜、该集光组件32为一针孔，所述指纹图像捕捉单元33设于该壳体34之内部空间340中，该壳体34自与该保护层10接触之顶面处内凹成形有一容置槽342，该棱镜设于该容置槽342中，该针孔贯穿该容置槽342之壁面，使该内部空间340经由该针孔与该容置槽342相连通。
请再参阅图3、图4A及图4B所示，当该显示模块20的光穿透该保护层10抵达位于该指纹识别区111上之使用者的指纹40并加以反射而形成反射光50时，该反射光50经过该导光组件31(棱镜)之折射而导引至该集光组件32(针孔)，并由该集光组件32(针孔)将该反射光50收集至该指纹图像取单元33上。所述不透光的壳体34系用以防止非所欲收集的光线(例如：环境光)进入该壳体34中而干扰到该指纹图像捕捉单元33所捕捉的图像信息。
请参阅图5所示，在一实施例中，所述图像捕捉模块30A包含有一导光组件31A、一集光组件32A、一指纹图像捕捉单元33A及一不透光的壳体34A。其中，该导光组件31A为一透镜，本实施例选择为一凸透镜，且凸出之曲面朝向该指纹图像捕捉单元33A，但透镜之种类并不因此受限，也能依需求选择其他种类之透镜；该集光组件32A为一光圈，所述指纹图像捕捉单元33A设于该壳体34A之内部空间340A中，该壳体34A自与该保护层10接触之顶面处内凹成形有一容置槽342A，该透镜设于该容置槽342A中，该光圈贯穿该容置槽342A之壁面，使该内部空间340A经由该针孔与该容置槽342A相连通。本实施例主要系利用该透镜改变经由使用者指纹反射回来之该反射光路径，使其折射通过该光圈后，再利用该光圈将该反射光收集至该指纹图像捕捉单元33A上。
请参阅图6所示，在一实施例中，所述图像捕捉模块30B包含有一导光组件31B、一集光组件32B、一指纹图像捕捉单元33B及一不透光的壳体34B，其中该导光组件31B为一棱镜、该集光组件32B为一掩模(mask)，所述指纹图像捕捉单元33B设于该壳体34B之内部空间340B，该壳体34B自与该保护层10接触之顶面处内凹成形有一穿孔343B，且该穿孔343B连通该内部空间340B，该棱镜设于该穿孔343B中，该掩模覆盖于该指纹图像捕捉单元33B之顶面。本实施例主要系利用该棱镜改变经由使用者指纹反射回来之该反射光的路径朝向该掩模，再利用该掩模将该反射光收集至该指纹图像捕捉单元33B上，所述掩模系为其上具有经过编码之多数个透孔321B，该指纹图像捕捉单元33B上收集穿过透孔321B的反射光所构成之图像，透过对应该掩模之编码的算法解构该图像而获得所检测到的指纹图像，该方法一般称为无透镜成像(Lensless imaging)，如2016年9月发表于期刊IEEE SignalProcessing Magazine(Volume：33，Issue 5)之「Lensless Imaging：A computationalrenaissance」文章中所述之原理，在此不加以赘述。
请参阅图7所示，在一实施例中，所述图像捕捉模块30C包含有一导光组件31C、一集光组件32C、一指纹图像捕捉单元33C及一不透光的壳体34C，该导光组件31C为一绕射组件、该集光组件32C为一针孔，所述指纹图像捕捉单元33C设于该壳体34C之内部空间340C中，该绕射组件设置于该保护层10之下表面且相对位于该非可视区12处，其中该绕射组件可额外贴设于该保护层10之下表面，或者直接一体成形于该保护层10之下表面。该针孔贯穿该壳体34C之壁面。本实施例主要系藉由绕射原理，将通过该绕射组件的反射光导引至该针孔，再利用该针孔将该反射光收集至该指纹图像捕捉单元33C上。所述绕射组件可为光栅、二元波带片(binary zone plates)、光子筛(photon sieves)、菲涅耳透镜(Fresnel)、正弦波带片(sinusoidal zone plates)等，但不以此为限。
请参阅图8所示，在一实施例中，所述图像捕捉模块30D包含有一导光组件31D、一集光组件32D、一指纹图像捕捉单元33D及一不透光的壳体34D，该导光组件31D为一棱镜，该棱镜设置于该壳体34D的穿孔343D，该集光组件32D为一绕射组件，该绕射组件设置于该棱镜朝向该指纹图像捕捉单元33D之表面上，所述指纹图像捕捉单元33D设于该壳体34D之内部空间340D中。本实施例主要系利用该棱镜改变经由使用者指纹反射回来之该反射光的路径朝向该绕射组件后，再藉由绕射原理透过该绕射组件将该反射光收集至该指纹图像捕捉单元33D上。所述绕射组件可为光栅、二元波带片(binary zone plates)、光子筛(photonsieves)、菲涅耳透镜(Fresnel)、正弦波带片(sinusoidal zone plates)等，但不以此为限。
请参阅图9所示，在一实施例中，所述图像捕捉模块30E包含有一导光组件31E、一集光组件32E、一指纹图像捕捉单元33E及一不透光的壳体34E，该导光组件31E为一第一绕射组件、该集光组件32E为一第二绕射组件，所述指纹图像捕捉单元33E设于该壳体34E之内部空间340E中，该第一绕射组件设置于该保护层10之下表面且相对位于该非可视区12处，其中该第一绕射组件可额外贴设于该保护层10之下表面，或者直接一体成形于该保护层10之下表面，该第二绕射组件设于该壳体34E的穿孔343E中。本实施例主要系藉由绕射原理，将通过该第一绕射组件的反射光导引至该第二绕射组件，再透过该第二绕射组件将该反射光收集至该指纹图像捕捉单元33E上。所述第一及第二绕射组件可分别为光栅、二元波带片(binary zone plates)、光子筛(photon sieves)、菲涅耳透镜(Fresnel)、正弦波带片(sinusoidal zone plates)等，但不以此为限。
如图3、图5至图9所示之各实施例，本发明之导光组件31可为棱镜、透镜、绕射组件等用以改变用户指纹所反射回来之反射光的路径之组件，本发明之集光组件32可为针孔、光圈、掩模、绕射组件等用以将该反射光收集至该指纹图像捕捉单元33上的组件，所述导光组件31及所述集光组件32的选择与组合系不以上述实施例所揭露之组合为限。
由于前述指纹识别区111之面积大小系对应于该图像捕捉模块30可接收之反射光的来源区域，故请参阅图10所示，在一实施例中，本发明可包含有多个图像捕捉模块30，该多个图像捕捉模块30沿着该可视区11之边界排列设置于该非可视区12的范围内，且对应位于该显示模块20的同一侧，以相对增加该指纹识别区111之面积。或者，如图11所示，在另一实施例中，本发明亦可藉由增加该图像捕捉模块30的宽度，其中相对应增加该导光组件31的体积或数量、集光组件32的面积或数量等等，以同样相对增加该指纹识别区111之面积，以所述导光组件31为棱镜而集光组件32为针孔为例，可藉由加大棱镜的长度，并增加针孔的数量来达成如图11之实施方式。
综上所述，本发明系透过设置于该非可视区12下方的图像捕捉模块30来收集对应位于该指纹识别区111上方之指纹的反射光，以供后续指纹图像识别之用，则仅须于该非可视区12下方留有设置该至少一图像捕捉模块30之空间即可，而所占面积较大的指纹识别区111仍设于该可视区11上，并透过该导光组件31和该集光组件32来将从该指纹识别区111经指纹反射过来之反射光导引且收集至该指纹图像捕捉单元33，来顺利收集指纹图像。再者，本发明之模块化的图像捕捉模块30系便于设置，且由于该图像捕捉模块30系设置在该非可视区12来捕捉指纹之反射光，故无须更动现有的该显示模块20的结构亦可达成识别指纹图像的功能。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (15)
1.一种电子装置，其界定有一可视区及一非可视区，其特征在于，该电子装置包括：
一保护层，其对应于该可视区内界定有一指纹识别区；
一显示模块，其对应该可视区设置于该保护层下方；及
一图像捕捉模块，其对应设置于该非可视区下方并设于该显示模块之一侧，该图像捕捉模块包含有一导光组件、一集光组件及一指纹图像捕捉单元，该导光组件设置于该保护层与该集光组件之间，该集光组件设置于该导光组件与该指纹图像捕捉单元之间，该指纹图像捕捉单元经由该导光组件与该集光组件获得该指纹识别区上之手指的指纹图像。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中该导光组件包含有一棱镜，该棱镜设置于该保护层与该集光组件之间。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中该导光组件包含有一透镜，该透镜设置于该保护层与该集光组件之间。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中该导光组件包含有一绕射组件，该绕射组件设置于该保护层之下表面。
5.如权利要求2或4所述的电子装置，其特征在于，其中该图像捕捉模块包含有一不透光之壳体，该指纹图像捕捉单元设置于该壳体之内部空间中，该集光组件包含有至少一针孔，所述针孔贯穿成形于该壳体并相邻于该导光组件。
6.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，其中该图像捕捉模块包含有一不透光之壳体，该指纹图像捕捉单元设置于该壳体之内部空间中，该集光组件包含有一光圈，所述光圈贯穿成形于该壳体，所述透镜设置于该光圈与该导光组件之间。
7.如权利要求2或4所述的电子装置，其特征在于，其中该图像捕捉模块包含有一不透光之壳体，该指纹图像捕捉单元设置于该壳体之内部空间中，该集光组件包含有一掩模，所述掩模贴附于该指纹图像捕捉单元上，所述掩模包含有多数个默认数组排列之透孔。
8.如权利要求2或4中所述的电子装置，其特征在于，其中该图像捕捉模块包含有一不透光之壳体，该指纹图像捕捉单元设置于该壳体之内部空间中，该集光组件包含有一绕射组件，作为该集光组件之绕射组件设于该导光组件与该指纹图像捕捉单元之间。
9.如权利要求1至3中任一项所述的电子装置，其特征在于，其中该保护层之下表面相对于该非可视区处涂布有油墨层，所述油墨层用以容许预定波长之光线通过。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，其中所述油墨层为容许不可见光通过之油墨层。
11.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，其中该保护层之下表面相对于非可视区处及该绕射组件之下表面涂布有油墨层，所述油墨层用以容许预定波长之光线通过。
12.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，其中所述油墨层用以容许不可见光通过。
13.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中该指纹识别区相对应邻接于该图像捕捉模块。
14.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中所述导光组件的折射率大于所述保护层的折射率。
15.一种图像捕捉模块，其特征在于，其中包括一导光组件、一集光组件及一指纹图像捕捉单元，该集光组件设置于该导光组件与该指纹图像捕捉单元之间，该导光组件用以光线导引至该集光组件，该集光组件再将所述反射光收集至该指纹图像捕捉单元。
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