CN111310642B - 光学装置及光学装置的操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学装置及光学装置的操作方法。该光学装置适用于与物件接触，该光学装置包括：光学元件，包括反射结构以及传递结构，其中该光学元件藉由该反射结构以及该传递结构感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，该第一光信号传递于该反射结构中并被该物件反射，该第二光信号于该传递结构中传递并在该物件内部传播，其中该光学元件还包括隔离结构，用于将该第一光信号与该第二光信号隔离。

Description

光学装置及光学装置的操作方法
本专利申请是下列发明专利申请的分案申请：
申请号：201610311576.9
申请日：2016年5月12日
发明名称：光学装置及辨识物件方法
技术领域
本发明涉及一种光学装置及光学装置的操作方法，且特别涉及一种指纹应用的光学装置及光学装置的操作方法。
背景技术
如光学指纹采集装置的光学装置被广泛地用来对指纹进行采集及辨识。通过光学装置来对指纹进行采集是基于藉由光学传感器来显示指纹表面的图像。在已知用来进行指纹采集的光学装置，例如反射式的指纹读取机，是使用棱镜以直接地与使用者的手指接触，且光源及图像提取单元被安装在不同于棱镜的一侧。通过内全反射(total internalreflection)以及受抑内全反射(frustrated total internal reflection，FTIR)，指纹的凹凸图案会产生高对比的指纹图像。另一方面，有些进行指纹采集的光学装置是使用穿透式的指纹读取机来采集指纹。光信号传递至指纹并散射回至图像提取单元。在相关的技术领域中，光信号会穿过整个手指。
就信息安全而言，如何制造具有反伪能力以及令人满意的辨识能力的指纹采集光学装置是本领域重要的课题之一。
发明内容
本发明提供一种用于指纹应用的光学装置以及辨识物件的方法。
本发明的一实施例提供了一种光学装置，适用于与物件接触。光学装置包括光学元件以及处理电路。光学元件具有反射结构以及传递结构。光学元件藉由反射结构以及传递结构感测物件的光信号。处理电路电性连接至光学元件，并用以根据光信号辨识物件。
在本发明的一实施例中，上述的光信号包括第一光信号以及第二光信号。第一光信号传递于反射结构中并被物件反射。第二光信号于传递结构中传递并在物件内部传播。
在本发明的一实施例中，上述的光学元件还包括隔离结构。隔离结构是用以将第一光信号与第二光信号隔离。
在本发明的一实施例中，第一光信号的波长不同于第二光信号的波长。
在本发明的一实施例中，光学元件在不同的曝光时间感测第一光信号以及第二光信号。
在本发明的一实施例中，第二光信号包括生物辨识信息。处理电路根据生物辨识信息辨识物件。
在本发明的一实施例中，第一图像以及第二图像是分别根据第一光信号以及第二光信号来产生。
在本发明的一实施例中，光学元件更感测环境光信号。第三图像是根据环境光信号来产生。处理电路根据第三图像降低第一图像以及第二图像的环境光。
在本发明的一实施例中，处理电路分别将第一图像以及第二图像与至少一参考图像进行比对，以辨识物件。
在本发明的一实施例中，处理电路根据图像亮度来判断是否第一图像与第二图像具有相反的色调。
在本发明的一实施例中，提供了一种辨识物件的方法，适用于一光学装置。此辨识物件的方法包括：藉由反射结构及传递结构感测物件的光信号；以及根据物件的光信号辨识物件。其中光学装置包括反射结构以及传递结构。
在本发明的一实施例中，光信号包括第一光信号以及第二光信号。藉由反射结构及传递结构感测物件的光信号的步骤包括：藉由反射结构感测物件的第一光信号，并藉由传递结构感测物件的该第二光信号。第一光信号于反射结构中传递，且第一光信号被物件所反射。第二光信号于传递结构中传递，且第二光信号在物件内部传播。
在本发明的一实施例中，在藉由反射结构感测物件的第一光信号，并藉由传递结构感测物件的第二光信号的步骤中，第一光信号以及第二光信号在不同的曝光时间中被感测。
在本发明的一实施例中，第二光信号包括生物辨识信息。根据物件的光信号辨识物件的步骤包括：根据生物辨识信息辨识物件。
在本发明的一实施例中，辨识物件的方法还包括：根据第一光信号以及第二光信号分别产生第一图像以及第二图像。
在本发明的一实施例中，辨识物件的方法还包括：感测环境光信号，并根据环境光信号产生第三图像；以及根据第三图像降低第一图像以及第二图像的环境光。
在本发明的一实施例中，辨识物件的方法还包括：分别将第一图像以及第二图像与至少一参考图像进行比对，以辨识物件。
在本发明的一实施例中，辨识物件的方法还包括：根据图像亮度来判断是否第一图像以及第二图像具有相反的色调。
在本发明的一实施例中，光学装置还包括隔离结构。隔离结构用以将第一光信号与第二光信号隔离。
在本发明的一实施例中，第一光信号的波长不同于第二光信号的波长。
本发明提供一种光学装置，适用于与物件接触，该光学装置包括：光学元件，包括反射结构以及传递结构，其中该光学元件藉由该反射结构以及该传递结构感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，该第一光信号传递于该反射结构中并被该物件反射，该第二光信号于该传递结构中传递并在该物件内部传播，其中该光学元件还包括隔离结构，用于将该第一光信号与该第二光信号隔离。
在本发明的一实施例中，该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路用于根据该光信号辨识该物件的指纹。
在本发明的一实施例中，该第一光信号的波长不同于该第二光信号的波长。
在本发明的一实施例中，该第一光信号的波长相同于该第二光信号的波长。
在本发明的一实施例中，该光学元件在不同的曝光时间感测该第一光信号以及该第二光信号。
在本发明的一实施例中，该第二光信号包括指纹辨识信息，且该处理电路根据该指纹辨识信息辨识该物件的指纹。
在本发明的一实施例中，根据该第一光信号以及该第二光信号，第一图像以及第二图像分别被产生。
在本发明的一实施例中，该光学元件更感测环境光信号，且第三图像根据该环境光信号被产生。
在本发明的一实施例中，该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路根据该第三图像降低该第一图像以及该第二图像的环境光。
在本发明的一实施例中，该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路分别将该第一图像以及该第二图像与至少一参考图像进行比对，以辨识该物件。
在本发明的一实施例中，该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路用于根据图像亮度判断是否该第一图像与该第二图像具有相反的色调。
在本发明的一实施例中，该处理电路用于藉由判断是否该第一图像与该第二图像具有相反的色调以辨别真实指纹或是假指纹。
在本发明的一实施例中，所述光学装置更包括多个光源，该多个光源用于发出该第一光信号以及该第二光信号。
在本发明的一实施例中，所述光学装置更包括基板，其中该多个光源系设置于该基板上以及该传递结构中的容置空间中。
在本发明的一实施例中，该隔离结构系设置于该基板上并位于该传递结构与该反射结构之间。
本发明提供一种光学装置，适用于与物件接触，该光学装置包括：光学元件，用于感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，其中根据该第一光信号以及该第二光信号，第一图像以及第二图像分别被产生，其中该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路用于藉由判断是否该第一图像与该第二图像具有相反的色调以辨别真实指纹或是假指纹。
在本发明的一实施例中，该光学元件包括反射结构以及传递结构，其中该光学元件藉由该反射结构以及该传递结构感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，该第一光信号传递于该反射结构中并被该物件反射，该第二光信号于该传递结构中传递并在该物件内部传播。
在本发明的一实施例中，该光学元件还包括隔离结构，用于将该第一光信号与该第二光信号隔离。
在本发明的一实施例中，该第一光信号的波长不同于该第二光信号的波长。
在本发明的一实施例中，该第一光信号的波长相同于该第二光信号的波长。
在本发明的一实施例中，该光学元件在不同的曝光时间感测该第一光信号以及该第二光信号。
在本发明的一实施例中，该第二光信号包括指纹辨识信息，且该处理电路用于根据该指纹辨识信息辨识该物件的指纹。
在本发明的一实施例中，该光学元件更感测环境光信号，且第三图像根据该环境光信号被产生。
在本发明的一实施例中，该处理电路根据该第三图像降低该第一图像以及该第二图像的环境光。
在本发明的一实施例中，该处理电路分别将该第一图像以及该第二图像与至少一参考图像进行比对，以辨识该物件。
在本发明的一实施例中，所述光学装置更包括多个光源，该多个光源用于发出该第一光信号以及该第二光信号。
在本发明的一实施例中，所述光学装置更包括基板，其中该多个光源系设置于该基板上以及该传递结构中的容置空间中。
在本发明的一实施例中，该隔离结构系设置于该基板上并位于该传递结构与该反射结构之间。
本发明提供一种光学装置，适用于与物件接触，该光学装置包括：光学元件，用于感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，其中根据该第一光信号以及该第二光信号，第一图像以及第二图像分别被产生。
在本发明的一实施例中，该光学元件包括反射结构，该第一光信号传递于该反射结构中并被该物件反射。
在本发明的一实施例中，该光学元件包括该传递结构，该第二光信号于该传递结构中传递并在该物件内部传播。
在本发明的一实施例中，该光学元件还包括隔离结构，用于将该第一光信号与该第二光信号隔离。
在本发明的一实施例中，该第一光信号的波长不同于该第二光信号的波长。
在本发明的一实施例中，该第一光信号的波长相同于该第二光信号的波长。
在本发明的一实施例中，该光学元件在不同的曝光时间感测该第一光信号以及该第二光信号。
在本发明的一实施例中，该第二光信号包括指纹辨识信息，且该处理电路根据该指纹辨识信息辨识该物件的指纹。
在本发明的一实施例中，该光学元件更感测环境光信号，且第三图像根据该环境光信号被产生。
在本发明的一实施例中，该处理电路根据该第三图像降低该第一图像以及该第二图像的环境光。
在本发明的一实施例中，该处理电路用于藉由判断是否该第一图像与该第二图像具有相反的色调以辨别真实指纹或是假指纹。
在本发明的一实施例中，所述光学装置更包括多个光源，该多个光源用于发出该第一光信号以及该第二光信号。
在本发明的一实施例中，所述光学装置更包括基板，其中该多个光源系设置于该基板上以及该传递结构中的容置空间中。
在本发明的一实施例中，该隔离结构系设置于该基板上并位于该传递结构与该反射结构之间。
本发明提供一种适用于光学装置的操作方法，该光学装置适用于与物件接触，包括：藉由反射结构及传递结构感测该物件的光信号，其中该光学装置包括该反射结构以及该传递结构，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，该第一光信号传递于该反射结构中并被该物件反射，该第二光信号于该传递结构中传递并在该物件内部传播，其中该光学装置还包括隔离结构，用于将该第一光信号与该第二光信号隔离。
本发明提供一种适用于光学装置的操作方法，该光学装置适用于与物件接触，包括：感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，其中根据该第一光信号以及该第二光信号，第一图像以及第二图像分别被产生，提供该第一图像与该第二图像至处理电路，使得该处理电路可藉由判断是否该第一图像与该第二图像具有相反的色调以辨别真实指纹或是假指纹。
本发明提供一种适用于光学装置的操作方法，该光学装置适用于与物件接触，包括：感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，其中根据该第一光信号以及该第二光信号，第一图像以及第二图像分别被产生。
基于上述，在本发明的范例实施例中，处理电路根据光学元件的反射结构以及传递结构感测到的光信号，以辨识物件，并藉此提升防伪能力。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
附图图式是用以对发明提供更进一步的理解，且被并入并构成本说明书的一部分。这些图式绘示了本发明的范例实施例，并与说明书一起，用于解释本发明。
图1绘示本发明一范例实施例的光学装置的方块示意图。
图2绘示本发明一范例实施例中图1光学元件的侧视图。
图3绘示本发明另一范例实施例中图1光学元件的侧视图。
图4及图5分别绘示本发明一范例实施例的指纹的第一图像及第二图像。
图6绘示本发明一范例实施例的辨识物件方法的步骤流程图。
图7绘示本发明一范例实施例的检测假指纹方法的步骤流程图。
图8绘示本发明一范例实施例的提取指纹图像方法的步骤流程图。
图9绘示本发明一范例实施例的环境光降低方法的步骤流程图。
图10绘示本发明一范例实施例的确认图像亮度方法的步骤流程图。
图11绘示本发明另一范例实施例的确认图像亮度方法的步骤流程图。
图12绘示本发明一范例实施例的比较图像色调方法的步骤流程图。
【符号说明】
100：光学装置
110、110’：光学元件
111、111’、113：光源
112、112’：反射结构
112a、112b：反射结构的结构层
114：传递结构
115：传感器
116：隔离结构
118：基板
120：处理电路
200：手指
400、500：图像
L1、L2、L1’、L2’：光信号
S1：感测空间
S2：容置空间
S100、S110：辨识物件方法的步骤
S200、S210、S220、S230、S240、S250、S260、S270：检测假指纹方法的步骤
S300、S310、S320、S330、S340、S350、S360：提取指纹图像方法的步骤
S400、S410、S420：环境光降低方法
S500、S510、S520、S530、S540、S550、S560、S570、S600、S610、S620、S630、S640、S650、S650：确认图像亮度方法的步骤
S700、S710、S720、S730、S740：比较图像色调方法的步骤
具体实施方式
在以下的本发明的范例实施例中阐述了本发明的更多细部的参照说明，这些范例实施例将会结合图式进行说明。在图式以及说明内容中，相同或相似的部分会标示相同的参照数字。
在下述的范例实施例对于本公开内容提供了详细的说明，然而本公开内容并不限于范例实施例的内容，且范例实施例可以在合适的情形下结合。在此说明书全文(包括权利要求书)中所使用的“耦接”以及“电性连接”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例来说，“第一装置耦接于第二装置”应该被解释为“该第一装置直接连接于该第二装置”，或者“该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。此外，“信号”一词可指至少一电流、电压、电荷、温度、数据、电磁波或任何其他一或多个信号。
图1绘示本发明一范例实施例的光学装置的方块示意图。请参考图1，本范例实施例的光学装置100包括光学元件110以及处理电路120。在本范例实施例中，光学元件110适于与物件接触，例如手指，且光学元件110感测来自手指的光信号(图1并未绘示)以产生指纹图像。其中之一的光信号具有生物辨识信息，生物辨识信息例如可以是使用者的心跳。在本范例实施例中，处理电路120电性连接至光学元件110，并根据光信号辨识指纹。处理单元120可以控制光学元件110在不同的曝光时间感测光信号，并感测环境光信号以降低环境光。
在本范例实施例中，处理电路120例如包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、编程控制器(Programmable Controller)、编程逻辑装置(programmable LogicDevice，PLD)、或其他相似的装置、或上述装置的结合，然本发明并不限于此。
图2绘示本发明一范例实施例中图1光学元件的侧视图。请同时参考图1及图2，图1的光学元件110可以以图2的结构来加以实施，但本发明并不限于此。本范例实施例的光学元件110包括反射结构112、传递结构114以及隔离结构116。在本范例实施例中，光学元件110藉由反射结构112以及传递结构114分别感测手指200的第一光信号L1以及第二光信号L2。
具体来说，在本范例实施例中，多个光源111以及至少一传感器115配置在基板118以及光学元件110内部的感测空间S1。光源111包括发光二极管，并输出第一光信号L1至反射结构112。第一光信号L1被反射结构112以及手指200反射，并分别地传递至传感器115。在本范例实施例中，反射结构112被配置在第一光信号L1的反射路径上。因此，光学元件110藉由反射结构112来感测手指200的第一光信号L1，并且根据第一光信号L1来产生指纹的第一图像。
在本范例实施例中，多个光源113设置于基板118以及传递结构114中的容置空间S2。光源113包括发光二极管，并输出第二光信号L2。第二光信号L2于传递结构114中传递，并在手指200内部传播，如图2所绘示。因此，第二光信号L2例如包括使用者的生物辨识信息，此生物辨识信息可以为心跳。接着，第二光信号L2离开手指200并传递至传感器115。处理电路120根据生物辨识信息来辨识指纹，以避免错误地检测假指纹。因此，光学元件110藉由传递结构114感测手指200的第二光信号L2，并根据第二光信号L2产生指纹的第二图像。
在本范例实施例中，第一光信号L1的波长可以与第二光信号L2的波长相同或不同。在波长相同的范例实施例中，光源111、113会输出蓝色光束以作为第一光信号L1以及第二光信号L2，且隔离结构116被配置于光源111、113中间，以将第一光信号L1以及第二光信号L2隔离。在波长不同的范例实施例中，光源111、113分别地输出蓝色光束与红外光束以分别作为第一光信号L1及第二光信号L2。第一光信号L1的波长不同于第二光信号L2的波长。
需注意的是，本范例实施例公开的第一光信号L1的波长与第二光信号L2的波长仅用以例示说明，本发明并不限于此。此外，在本范例实施例中，传感器115例如包括电荷耦合元件图像传感器(charge coupled device image sensor，CCD image sensor)或互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)或其他相似的元件，本发明并不限于此。
图3绘示本发明另一范例实施例中图1光学元件的侧视图。请同时参考图1与图3，图1的光学元件110可以由图3绘示的结构来加以实施，但本发明不限于此。图3所公开的结构相似于图2所公开的结构，主要的差异例如在于光学元件110’的反射结构112’包括多层结构。由光源111’发射的第一光信号L1’经由第一层112a以及第二层112b传递，并被与第二层112b接触的手指200反射，如图3所绘示。图3所绘示的光学元件可以由图2实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
因此，本范例实施例的光学元件110、110’为多重光路径光学系统，且两者都具有反射式的光路径以及穿透式的光路径以感测指纹。反射式的光路径为在手指200外部的光路径，穿透式的光路径为于手指内部传播的光路径。处理电路120根据第一光信号L1以及第二光信号L2来辨识指纹，以增强光学装置100的防伪能力。需注意的是，图2与图3绘示的结构仅用以例示说明，本发明不限于此。
图4及图5分别绘示本发明一范例实施例的指纹的第一图像及第二图像。请同时参考图1、图4及图5，本范例实施例的光学元件110藉由反射结构112分别感测第一光信号L1以及第二光信号L2。第一图像400以及第二图像500分别根据第一光信号L1以及第二光信号L2来产生。处理电路120将第一图像400与至少一参考图像进行比对，以辨识指纹。处理电路120亦将第二图像与至少一参考图像进行比较，以辨识指纹。在本范例实施例中，至少一参考图像例如是预先存储于光学装置100中的使用者的指纹的注册纪录。
具体来说，第一图像400是通过反射结构所取得。指纹波峰的亮度是灰暗的，指纹波谷的亮度是明亮的，如图4所绘示。相反地，第二图像500是通过传递结构所取得。指纹波峰的亮度是明亮的，而指纹波谷的亮度是灰暗的。因此，在本范例实施例中，第一图像400以及第二图像500具有相反的色调(tone)。处理电路120根据图像亮度来判断是否第一图像400与第二图像500具有相反的色调。
在本范例实施例中，由于真正的指纹中的波峰和波谷的明亮度应该是相反的，因此，基于第一图像400或第二图像500，可检测二维假指纹。在本范例实施例中，藉由将第一图像400和/或第二图像500与使用者的指纹的注册纪录进行比较，可检测三维假指纹。第一图像400和/或第二图像500以及真实指纹的亮度差异很小。此外，藉由使用具有多重波长的光源111、113，可检测三维假指纹。举例来说，三维假指纹对于多重波长的吸收特征与真实指纹并不相同。因此，基于吸收特征而呈现于第一图像400或第二图像500的亮度，可以辨别三维假指纹及真实指纹。
图6绘示本发明一范例实施例的辨识物件方法的步骤流程图。请同时参考图1与图6，本范例实施例的辨识物件方法至少适用于图1的光学装置100，但本发明不限于此。以图1的光学装置100为例，在步骤S100中，光学装置100藉由光学元件110的反射结构112及传递结构114感测物件的光信号。在步骤S110中，光学装置100通过处理电路120以根据光信号辨识物件。此外，本范例实施例辨识物件的方法可以由图1至图5实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图7绘示本发明一范例实施例的检测假指纹方法的步骤流程图。请同时参考图1与图7，本范例实施例的检测假指纹方法至少适用于图1的光学装置100，但本发明不限于此。以图1的光学装置100为例，在步骤S200中，光学装置100藉由光学元件110的反射结构112及传输结构114以感测手指200的第一光信号L1及第二光信号L2。在步骤S210中，光学装置100根据第二光信号L2检测是否有例如是心跳等的生物辨识信息存在于第二光信号L2中。若生物辨识信息不存在于第二光信号L2，在步骤S220中，光学装置100判断指纹为假指纹，并返回步骤S200。
相反地，若生物辨识信息存在于第二光信号L2，在步骤S230中，光学装置100根据第一光信号L1及第二光信号L2来取得第一图像400以及第二图像500。在本范例实施例中，光学装置100更藉由光学元件110来感测环境光信号，以根据环境光信号来产生第三图像。因此，在步骤S240中光学装置100藉由处理电路120，并根据第三图像来降低第一图像400以及第二图像500的环境光。在本范例实施例的步骤S240中，降低噪声的操作可以藉由任何本领域任何降低噪声的方法来加以实现，但本发明并不加以限制。上述的步骤及实施方式可以由此技术领域的通常知识中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
在步骤S250中，光学装置100通过处理电路120以将第一图像400与第二图像500与参考图像(例如使用者的指纹注册纪录)进行比较，并判断亮度差异值是否小于一预设阈值。若亮度差异值不小于预设阈值，光学装置100返回步骤S220，并判断指纹为假指纹。
相反地，若第一图像400与参考图像及\或第二图像500与参考图像的亮度差异小于预设阈值，光学装置100进行步骤S260，根据图像亮度判断是否第一图像400与第二图像500具有相反的色调。若第一图像400与第二图像500不具有相反的色调，光学装置100回到步骤S220，并判断指纹为假指纹。
在本范例实施例中，若第一图像400与第二图像500具有相反的色调，光学装置100判断指纹为真实指纹，并进一步执行步骤S270的指纹辨识操作。在本范例实施例中，步骤S270的指纹辨识操作可以使用本领域任何辨识指纹的方法，本发明并不限于此。上述的步骤及实施方式可以由此技术领域的通常知识中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图8绘示本发明一范例实施例的提取指纹图像方法的步骤流程图。请参考图1及图8，在本范例实施例中的提取指纹图像的方法至少适用于图1的光学装置100，但本发明不限于此。以图1的光学装置100为例，本范例实施例中的光学装置100以分时(time division)的方式提取指纹图像。也就是说，光学元件110在不同的曝光时间下感测第一光信号L1以及第二光信号L2。在步骤S300中，光学装置100开启光源111以输出第一光信号L1。第一光信号L1被反射结构112以及手指200反射，并传递至传感器115。在步骤S310中，光学元件100在第一曝光时间，藉由反射路径提取指纹图像的第一图像400，并记录第一曝光时间的时间长度。在步骤S320，光学装置100关闭光源111。
在步骤S330中，光学装置100开启光源113以输出第二光信号L2。第二光信号L2于传递结构中传递，并传播至指纹200的内部。在步骤S340中，光学装置100于第二曝光时间，藉由传递路径提取指纹图像的第二图像500，并记录第二曝光时间的时间长度。在步骤S350中，光学装置100关闭光源113。在本范例实施例中的步骤S360中，光学装置100亦于第三曝光时间，感测环境光信号以取得第三图像，并记录第三曝光时间的时间长度。
因此，在本范例实施例中，光学装置100是以分时的方式提取指纹图像。需注意的是，步骤S300至S320、步骤S330至350以及步骤S360的执行顺序可以根据不同的设计需求而进行调整，本发明并不加以限制。此外，第一曝光时间、第二曝光时间以及第三曝光时间的时间长度可以相同或相异，本发明并不加以限制。
图9绘示本发明一范例实施例的环境光降低方法的步骤流程图。请参考图1与图9，本范例实施例的环境光降低方法至少适用于图1的光学装置100，但本发明不限于此。以图1的光学装置100为例，在步骤S400中，光学装置100降低第一图像400、第二图像500以及第三图像的噪声。在步骤S410中，光学装置100基于第一图像400的第一曝光时间的时间长度来标准化第三曝光时间的时间长度，并基于第二图像500的第二曝光时间的时间长度来标准化第三曝光时间的时间长度。在步骤S420中，光学装置100根据第三图像分别地降低第一图像400以及第二图像500的环境光，以取得环境光被降低的第一图像400以及第二图像500。
在本范例实施例中，步骤S400、S410以及S420可以藉由使用本领域任何适用的操作方法所实现，本发明并不限于此。上述的步骤及实施方式可以由此技术领域的通常知识中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图10绘示本发明一范例实施例的确认图像亮度方法的步骤流程图。请同时参考图1与图10，本范例实施例的确认图像亮度方法至少适用于图1的光学装置100，但本发明并不限于此。以图1的光学装置100为例，在步骤S500中，光学装置100计算第一图像400的预设区域的亮度。在步骤S510中，光学装置100更计算第一图像400以及第一图像400的注册纪录之间的第一图像亮度差异值。在步骤S520中，光学装置100判断第一图像亮度差异值是否大于第一预设阈值。若第一图像亮度差异值大于第一预设阈值，在步骤S530中，光学装置100判断第一图像400为不正常图像。
相反地，若第一图像亮度差异值不大于第一预设阈值，在步骤S570中，光学装置100判断第一图像400为正常图像，并在步骤S540中，光学装置100计算第二图像500的预设区域的亮度。在步骤S550中，光学装置100更进一步计算第二图像500与第二图像500的注册纪录之间的第二图像亮度差异值。在步骤S560中，光学装置100判断是否第二图像亮度差异值大于第二预设阈值。若第二图像亮度差异值大于第二预设阈值，光学装置100返回步骤S530并判断第二图像500为不正常图像。若第二图像亮度差异值不大于第二预设阈值，在步骤S570中，光学装置100判断第二图像500为正常图像。
需注意的是，步骤S500至S520以及步骤S540至S560可以根据不同的设计需求进行调整，本发明并不限于此。在本范例实施例中，步骤S500至S570的操作方法可以藉由使用本技术领域任何合适的操作方法加以实现，本发明不限于此。此外，第一预设阈值以及第二预设阈值可以相同也可以相异，本发明不限于此。在本范例实施例中，步骤S500至S570的操作方法可以藉由使用本技术领域任何合适的操作方法加以实现，本发明不限于此。上述的步骤及实施方式可以由此技术领域的通常知识中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图11绘示本发明另一范例实施例的确认图像亮度方法的步骤流程图。请同时参考图1以及图11，本范例实施例的确认图像亮度的方法至少适用于图1的光学装置100，但本发明并不限于此。以图1的光学装置100为例，在本范例实施例中，取得对应N种类型的光源或光传递路径的N个指纹图像，其中N为整数并且大于等于3。在步骤S600中，光学装置100计算第N个图像的预设区域的图像亮度。在步骤S610中，光学装置100更计算第N个图像与指纹图像的注册纪录的图像亮度差异值。在步骤S620中，光学装置100判断是否图像亮度差异值大于预设阈值。若图像亮度差异值大于预设阈值，在步骤S630中，光学装置100判断第N个图像为不正常图像。
相反地，若图像亮度差异值不大于预设阈值，在步骤S640中，光学装置100判断是否N个图像都完全被确认。若N个图像都已被确认，在步骤S650中，光学装置100判断N个图像都是正常的图像。若N个图像尚未完全被确认，则光学装置100回到步骤S610，并计算下一个图像的预设区域的图像亮度。此外，本范例实施例的确认图像亮度方法可以由此技术领域的通常知识中获致足够的教示、建议与实施说明，并体现于图10的范例实施例中，因此不再赘述。
图12绘示本发明一范例实施例的比较图像色调方法的步骤流程图。请参考图1与图12，本范例实施例的比较图像色调方法至少适用于图1的光学装置100，但本发明不限于此。以图1的光学装置100为例，在步骤S700，光学装置100分别将第一图像400以及第二图像500进行二值化，以藉由使用1来替代所有高于整体预设阈值的数值，其余的数值以0来替代，以从第一图像400以及第二图像500中产生二值化图像。在步骤S710中，光学装置100对二值化图像执行逻辑运算，接着计算运算结果的合计值。在本范例实施例中，逻辑运算可以选择与门运算(AND operation)或者异或运算(exclusive-OR operation)，但本发明并不加以限制。
若使用与门运算，步骤S720中，光学装置100判断合计值是否小于预设阈值。若合计值小于预设阈值，在步骤S730中，光学装置100判断第一图像400及第二图像500具有相反的色调。若合计值不小于预设阈值，则在步骤S740中，光学装置100判断第一图像400及第二图像500不具有相反的色调。
若使用异或运算，步骤S720中，光学装置100判断合计值是否大于预设阈值。若合计值大于预设阈值，在步骤S730中，光学装置100判断第一图像400及第二图像500具有相反的色调。若合计值不大于预设阈值，则在步骤S740中，光学装置100判断第一图像400及第二图像500不具有相反的色调。
综上所述，本发明的范例实施例中，光信号被光学元件感测，并以多重路径来传递，以进行指纹应用。光学元件具有反射结构以及传递结构，以反射其中的一光信号，并传递另一光信号，以使第一图像以及第二图像根据相反色调的光信号来产生。处理电路根据具有相反色调的第一图像以及第二图像来辨识指纹，以增强防伪能力，并提供令人满意的辨识质量。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (13)

1.一种光学装置，适用于与物件接触，该光学装置包括：
光学元件，包括反射结构以及传递结构，其中该光学元件藉由该反射结构以及该传递结构感测该物件的光信号，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，该第一光信号传递于该反射结构中并被该物件反射，该第二光信号于该传递结构中传递并在该物件内部传播，其中该光学元件还包括隔离结构，用于将该第一光信号与该第二光信号隔离，其中根据该第一光信号，第一图像被产生，以及根据该第二光信号，第二图像被产生，所述光学装置基于该第一图像和该第二图像来辨识该物件的指纹。
2.如权利要求1所述的光学装置，其中该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路用于根据该第一图像及该第二图像辨识该物件的指纹。
3.如权利要求1所述的光学装置，其中该第一光信号的波长不同于该第二光信号的波长。
4.如权利要求1所述的光学装置，其中该第一光信号的波长相同于该第二光信号的波长。
5.如权利要求1所述的光学装置，其中该光学元件在不同的曝光时间感测该第一光信号以及该第二光信号。
6.如权利要求2所述的光学装置，其中该第二光信号包括指纹辨识信息，且该处理电路根据该指纹辨识信息辨识该物件的指纹。
7.如权利要求1所述的光学装置，其中该光学元件更感测环境光信号，且第三图像根据该环境光信号被产生。
8.如权利要求7所述的光学装置，其中该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路根据该第三图像降低该第一图像以及该第二图像的环境光。
9.如权利要求3-8中任一项所述的光学装置，其中该光学元件更用于电性连接处理电路，该处理电路分别将该第一图像以及该第二图像与至少一参考图像进行比对，以辨识该物件。
10.如权利要求1所述的光学装置，更包括多个光源，该多个光源用于发出该第一光信号以及该第二光信号。
11.如权利要求10所述的光学装置，更包括基板，其中该多个光源系设置于该基板上以及该传递结构中的容置空间中。
12.如权利要求11所述的光学装置，其中该隔离结构系设置于该基板上并位于该传递结构与该反射结构之间。
13.一种适用于光学装置的操作方法，该光学装置适用于与物件接触，包括：
藉由反射结构及传递结构感测该物件的光信号，其中该光学装置包括该反射结构以及该传递结构，该光信号包括第一光信号以及第二光信号，该第一光信号传递于该反射结构中并被该物件反射，该第二光信号于该传递结构中传递并在该物件内部传播，其中该光学装置还包括隔离结构，用于将该第一光信号与该第二光信号隔离；
根据该第一光信号产生第一图像，以及根据该第二光信号产生第二图像；
基于该第一图像和该第二图像辨识该物件的指纹。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10121051B2 (en) * 2015-10-16 2018-11-06 Novatek Microelectronics Corp. Optical apparatus and a method for identifying an object
US10657401B2 (en) * 2017-06-06 2020-05-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Biometric object spoof detection based on image intensity variations
KR102449825B1 (ko) * 2017-07-31 2022-10-04 삼성전자주식회사 지문 인식을 위한 디스플레이 및 전자 장치
CN109670367A (zh) * 2017-10-13 2019-04-23 深圳芯启航科技有限公司 一种光学图像传感系统
WO2019071559A1 (zh) * 2017-10-13 2019-04-18 深圳芯启航科技有限公司 一种光学图像传感系统
WO2020073165A1 (zh) * 2018-10-08 2020-04-16 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹检测装置、方法和电子设备
TWI677811B (zh) * 2018-10-15 2019-11-21 廣州印芯半導體技術有限公司 指紋辨識方法以及使用其的電子裝置
CN111046706B (zh) * 2018-10-15 2023-05-19 广州印芯半导体技术有限公司 指纹辨识方法以及使用其的电子装置
WO2020102945A1 (zh) * 2018-11-19 2020-05-28 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹识别方法、装置和电子设备
CN111222386B (zh) * 2018-11-27 2023-11-10 上海耕岩智能科技有限公司 指纹采集方法及装置
AU2020274957A1 (en) * 2019-05-16 2021-12-16 National University Of Singapore An actuator array and an exoskeleton having the same
US11227141B2 (en) * 2019-07-01 2022-01-18 Novatek Microelectronics Corp. Fingerprint identification device and fingerprint identification method
TWI816019B (zh) * 2020-02-11 2023-09-21 友達光電股份有限公司 真偽指紋辨識裝置、方法以及非暫態電腦可讀取記錄媒體

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5177802A (en) * 1990-03-07 1993-01-05 Sharp Kabushiki Kaisha Fingerprint input apparatus
WO1996008786A1 (en) * 1994-09-16 1996-03-21 Identicator Technology Low cost removable platen for fingerprint imaging device
CN101427158A (zh) * 2006-04-19 2009-05-06 东丽株式会社 显示器用滤光器
CN101515213A (zh) * 2008-02-18 2009-08-26 精工爱普生株式会社 传感装置、显示装置、电子设备以及传感方法
CN102073860A (zh) * 2010-12-06 2011-05-25 清华大学 一种光学指纹采集装置、光学指纹识别系统及方法
CN102804229A (zh) * 2009-06-08 2012-11-28 日本电气株式会社 确定设备、指纹输入设备、确定方法以及确定程序
CN103699872A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 光环科技股份有限公司 生物辨识装置及方法
CN104978575A (zh) * 2015-05-12 2015-10-14 友达光电股份有限公司 指纹辨识系统及其操作方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187748A (en) * 1990-07-21 1993-02-16 Goldstar, Inc. Optical apparatus for fingerprint identification system
US6560352B2 (en) * 1999-10-08 2003-05-06 Lumidigm, Inc. Apparatus and method of biometric identification or verification of individuals using optical spectroscopy
EP2397969B1 (en) 2004-06-01 2013-04-17 Lumidigm, Inc. Multispectral imaging biometrics
JP2006073885A (ja) 2004-09-03 2006-03-16 Canon Inc 固体撮像装置、その製造方法、およびデジタルカメラ
CA2621379A1 (en) 2005-09-01 2007-03-08 Lumidigm, Inc. Biometric sensors
TW200744001A (en) * 2006-05-19 2007-12-01 Pixart Imaging Inc Apparatus and method for fingerprint recognition
US8094137B2 (en) * 2007-07-23 2012-01-10 Smart Technologies Ulc System and method of detecting contact on a display
US8736587B2 (en) 2008-07-10 2014-05-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
TW201101196A (en) 2009-06-26 2011-01-01 Moredna Technology Co Ltd Optical fingerprint identification device with living body scanning function, and optical fingerprints identification method capable of recognizing living body
CN102023732B (zh) * 2009-09-10 2013-01-30 和硕联合科技股份有限公司 光学控制装置及方法
JP5423891B2 (ja) * 2010-06-16 2014-02-19 トヨタ自動車株式会社 対象物識別装置、及びその方法
TWI530883B (zh) 2012-12-19 2016-04-21 茂丞科技股份有限公司 雜散光耦合式生物訊息感測模組及使用其之電子設備
JP6165540B2 (ja) 2013-07-26 2017-07-19 株式会社日立製作所 血管画像撮影装置及び端末
CN105304656B (zh) * 2014-06-23 2018-06-22 上海箩箕技术有限公司 光电传感器
US10121051B2 (en) * 2015-10-16 2018-11-06 Novatek Microelectronics Corp. Optical apparatus and a method for identifying an object

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5177802A (en) * 1990-03-07 1993-01-05 Sharp Kabushiki Kaisha Fingerprint input apparatus
WO1996008786A1 (en) * 1994-09-16 1996-03-21 Identicator Technology Low cost removable platen for fingerprint imaging device
CN101427158A (zh) * 2006-04-19 2009-05-06 东丽株式会社 显示器用滤光器
CN101515213A (zh) * 2008-02-18 2009-08-26 精工爱普生株式会社 传感装置、显示装置、电子设备以及传感方法
CN102804229A (zh) * 2009-06-08 2012-11-28 日本电气株式会社 确定设备、指纹输入设备、确定方法以及确定程序
CN102073860A (zh) * 2010-12-06 2011-05-25 清华大学 一种光学指纹采集装置、光学指纹识别系统及方法
CN103699872A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 光环科技股份有限公司 生物辨识装置及方法
CN104978575A (zh) * 2015-05-12 2015-10-14 友达光电股份有限公司 指纹辨识系统及其操作方法

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