CN206489579U - 生物辨识装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生物辨识装置，包括导光组件、多个光学微结构、光源、影像撷取组件及控光组件。导光组件具有相对的第一表面与第二表面。多个光学微结构形成于导光组件的第二表面。每一光学微结构具有反射面。光源用以发出光束。影像撷取组件相对于导光组件的第二表面设置。控光组件配置于导光组件的第二表面与影像撷取组件之间。光束被每一光学微结构的反射面反射，以斜向地传递至导光组件的第一表面。光束通过导光组件的第一表面后被待辨识物反射至控光组件。控光组件折射与反射所述光束，以使光束准直地向影像撷取组件传递。借此，生物辨识装置可在具有充分工作面积下，兼具良好的取像质量，进而增加生物辨识装置的辨识能力。

Description

生物辨识装置

技术领域

本实用新型涉及一种生物辨识装置。

背景技术

生物辨识的种类包括脸部、声音、虹膜、视网膜、静脉和指纹辨识等。由于每个人的指纹都是独一无二的，且指纹不易随着年龄或身体健康状况而变化，因此指纹辨识装置已成为目前最普及的一种生物辨识装置。依照感测方式的不同，指纹辨识装置可分为光学式与电容式。电容式指纹辨识装置组装于电子产品(例如：手机、平板计算机)时，电容式指纹辨识装置上方多设有保护组件(cover lens)，而电容式指纹辨识装置的感测效果会受到保护组件的影响。因此，光学式指纹辨识装置也倍受重视。

光学式指纹辨识装置包括光源、影像撷取组件及透光组件。光源用以发出光束，以照射按压在透光组件上的手指。手指的指纹是由多条不规则的凸纹与凹纹所组成。被凸纹与凹纹反射的光束会在影像撷取组件的接收面上形成为明暗交错的指纹影像。影像撷取组件可将指纹影像转换为对应的影像信息，并将影像信息输入至处理单元。处理单元可利用算法计算对应于指纹的影像信息，以进行用户的身份辨识。然而，在上述的取像过程中，被指纹反射的光束易散乱地传递至影像撷取组件，而造成取像质量不佳，影响辨识结果。

实用新型内容

本实用新型提供一种生物辨识装置。

根据本实用新型的实施例，生物辨识装置包括导光组件、多个光学微结构、光源、影像撷取组件及控光组件。导光组件具有相对的第一表面与第二表面。多个光学微结构形成于导光组件的第二表面。每一光学微结构具有反射面。光源用以发出光束。影像撷取组件相对于导光组件的第二表面设置。控光组件配置于导光组件的第二表面与影像撷取组件之间。光束被每一光学微结构的反射面反射，以斜向地传递且通过导光组件的第一表面至待辨识物。光束被待辨识物反射至控光组件，控光组件折射与反射光束，以使光束准直地向影像撷取组件传递。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，反射面相对于导光组件的第一表面倾斜。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，反射面为曲面。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，控光组件包括多个微棱镜。每一微棱镜具有底面及多个侧面。多个侧面相对于导光组件的第一表面倾斜，且多个侧面的倾斜方向相反。底面连接于多个侧面之间。被待辨识物反射的光束依序被多个侧面的一个折射、被多个侧面的另一个反射而由底面出射。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，影像撷取组件具有光接收面，由微棱镜的底面出射的光束与垂直于光接收面的参考轴夹有角度θ，而-15°≤θ≤15°。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，生物辨识装置还包括光学胶。控光组件透过光学胶与导光组件连接。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，生物辨识装置还包括透光组件。透光组件配置于导光组件的第一表面上。透光组件具有按压面，以供待辨识物按压。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，生物辨识装置还包括准直组件。准直组件配置于控光组件与影像撷取组件之间。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，导光组件还具有外侧壁。外侧壁与第一表面连接且向第二表面所在侧延伸。光束自外侧壁进入导光组件中。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，导光组件还具有外侧壁、内侧壁以及底面。外侧壁与第一表面连接且向第二表面所在侧延伸。内侧壁与第二表面连接且设置于外侧壁的对向。底面设置于第一表面的对向且连接于外侧壁与内侧壁之间。光束自导光组件的底面进入导光组件中。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，光束包括可见光、不可见光或其组合。

在根据本实用新型的实施例的生物辨识装置中，待辨识物包括指纹、静脉、掌纹或其组合。

基于上述，本实用新型一实施例的生物辨识装置包括导光组件、多个光学微结构、光源、影像撷取组件及控光组件。导光组件具有相对的第一表面与第二表面。多个光学微结构形成于导光组件的第二表面。每一光学微结构具有反射面。控光组件配置于导光组件的第二表面与影像撷取组件之间。利用光学微结构的反射面，光源发出的光束可被分散在较大的范围，以使生物辨识装置具有充分的工作面积。更重要地是，利用控光组件的折射与反射作用，斜向地朝影像撷取组件传递的光束的行进方向可被改变，而使光束在穿过控光组件后可准直地向影像撷取组件传递。借此，生物辨识装置可在具有充分工作面积下，兼具良好的取像质量，进而增加生物辨识装置的辨识能力。

附图说明

包含附图以便进一步理解本实用新型，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本实用新型的实施例，并与描述一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一实施例的生物辨识装置的剖面示意图；

图2示出本实用新型一实施例的控光组件以及被待辨识物反射的光束在导光组件及控光组件中传递进而入射影像撷取组件的过程；

图3为本实用新型另一实施例的生物辨识装置的剖面示意图；

图4为本实用新型又一实施例的生物辨识装置的剖面示意图；

图5为本实用新型再一实施例的生物辨识装置的剖面示意图。

附图标号说明：

10：待辨识物；

100、100A、100B、100C：生物辨识装置；

110：导光组件；

112：第一表面；

113：凹槽；

114：第二表面；

116：外侧壁；

118：内侧壁；

119：底面；

119a：凹陷；

120、120C：光学微结构；

122：反射面；

124：连接面；

126：曲面；

130：光源；

140：影像撷取组件；

140a:光接收面；

142：像素区；

150：控光组件；

152：微棱镜

152a：底面

152b、152c：侧面

160：透光组件；

162：按压面；

170、192、194、196：光学胶；

180：准直组件；

184：透光区；

196：电路板；

198：支撑物；

L：光束；

X：参考轴

α：棱镜角；

θ：出射角；

θ’：夹角。

具体实施方式

现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1为本实用新型一实施例的生物辨识装置的剖面示意图。请参照图1，生物辨识装置100包括导光组件110、多个光学微结构120、光源130、影像撷取组件140及控光组件150。导光组件110具有相对的第一表面112与第二表面114。在本实施例中，导光组件110还具有外侧壁116、内侧壁118及底面119。外侧壁116与第一表面112连接且向第二表面114所在侧延伸。内侧壁118与第二表面114连接且设置于外侧壁116对向。底面119设置于第一表面112的对向且连接于外侧壁116与内侧壁118之间。在本实施例中，内侧壁118与第二表面114可定义出凹槽113，但本实用新型不以此为限。在本实施例中，导光组件110的材质可为玻璃、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他适当材料。

多个光学微结构120形成于导光组件110的第二表面114。在本实施例中，光学微结构120的材质与导光组件110的材质可相同。换言之，光学微结构120与导光组件110可为一体成型。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，光学微结构120与导光组件110也可分别制作，然后，再将光学微结构120配置于导光组件110的第二表面114上。值得注意的是，每一光学微结构120具有反射面122。在本实施例，反射面122可为相对于导光组件110的第一表面112倾斜的平面，但本实用新型不以此为限。更进一步地说，在本实施例中，每一光学微结构120还具有连接面124。连接面124连接于相邻两个光学微结构120的两个反射面122之间。在本实施例中，连接面124可相对于导光组件110的第一表面112倾斜，且连接面124与反射面122的倾斜方向可相反。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，连接面124也可设计为其他适当样态。

光源130用以发出光束L。在本实施例中，光束L例如是可见光(例如：红光、蓝光、绿光或其组合)。但本实用新型不限于此，在其他实施例中，光束L也可以是不可见光(例如：红外光)或不可见光与可见光的组合。在本实施例中，光源130例如为发光二极管。但本实用新型不限于此，在其他实施例中，光源130也可为其他适当种类的发光组件。图1示出一个光源130为示例，且光源130设置在导光组件110的单侧。但本实用新型不限于此，在其他实施例中，光源130的数量也可为多个，和/或光源130也可设置在导光组件110的双侧或三个以上的侧边。

在本实施例中，光束L可自导光组件110的底面119进入导光组件110中。详言之，生物辨识装置100可进一步包括电路板196。光源130可配置于电路板196上且与电路板196电性连接。导光组件110的底面119可固定在电路板196上。导光组件110的底面119可具有凹陷119a。光源130可选择性地配置于凹陷119a与电路板196围出的空间中。光束L可自凹陷119a入射导光组件110。然而，本实用新型不限于此，在另一实施例中，导光组件110的底面119可不具凹陷119a，电路板196可具有凹陷(未显示)，光源130可配置于电路板196的所述凹陷中，导光组件110的底面119配置于电路板196的所述凹陷上方，而光束L也可自不具凹陷119a的底面119进入导光组件110中。需说明的是，上述光源130的位置及光束L入射导光组件110的区域仅是用以举例说明本实用新型而非用以限制本实用新型，其他实施例中，光源130也可配置于其他适当位置，光束L也可自导光组件110的其他区域入射导光组件110。

影像撷取组件140相对于于导光组件110的第二表面114设置。详言之，在本实施例中，影像撷取组件140可配置于电路板196上且与电路板196电性连接。更进一步地说，在本实施例中，导光组件110的第二表面114与内侧壁118可定义出凹槽113，而影像撷取组件140可配置在导光组件110的凹槽113中，但本实用新型不以此为限。影像撷取组件140具有数组排列的多个像素(pixel)区142，以接收被待辨识物10反射的光束L，进而取得待辨识物10的影像。在本实施例中，影像撷取组件140可为电荷耦合组件(charge-coupled device；CCD)、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)或其他适当种类的图像传感器数组。

在本实施例中，生物辨识装置100还包括透光组件160。透光组件160配置于导光组件110的第一表面112上。透光组件160具有背向导光组件110的按压面162。按压面162供待辨识物10按压。在本实施例中，于正常的使用情况下，待辨识物10可为生物特征，例如：指纹、静脉、指纹与静脉的组合等。然而，本实用新型不限于此，于不正常的使用情况下，待辨识物10也可能是伪造物，例如：假手指。在本实施例中，生物辨识装置100还包括光学胶170。透光组件160可透过光学胶170与导光组件110的第一表面112连接。在本实施例中，透光组件160、光学胶170及导光组件110的折射率可相同或相近，以减少光束L在透光组件160与光学胶170的交界及光学胶170与导光组件110的交界的反射，进而提升生物辨识装置100的光利用效率和/或取像质量。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，透光组件160、光学胶170及导光组件110的折射率也可相异。

控光组件150配置于导光组件110的第二表面114与影像撷取组件140之间。在本实施例中，生物辨识装置100还包括光学胶192，控光组件150可选择性地透过光学胶192与导光组件110的第二表面114连接。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，控光组件150也可利用其他方式固定于导光组件110与影像撷取组件140之间。举例而言，在另一实施例中，控光组件150也可利用固定组件(未显示)固定在导光组件110的内侧壁118上，而不一定要直接贴在导光组件110的第二表面114。

值得注意是，光源130发出光束L后，光束L会被光学微结构120的反射面122反射，以斜向地传递至导光组件110的第一表面112，光束L通过导光组件110的第一表面112后会被待辨识物10反射至控光组件150。特别是，控光组件150会折射与反射光束L，以使光束L准直地向影像撷取组件140传递。以下利用图2举例说明控光组件150折射及反射光束L的机制。

图2示出本实用新型一实施例的控光组件150以及被待辨识物10反射的光束L在导光组件110及控光组件150中传递进而入射影像撷取组件140的过程。请参照图1及图2，控光组件150包括多个微棱镜152。每一微棱镜152具有底面152a及多个侧面152b、152c。多个侧面152b、152c相对于导光组件110的第一表面112倾斜。多个侧面152b、152c的倾斜方向相反。底面152a连接于多个侧面152b、152c之间。光源130发出的光束L被光学微结构120的反射面122反射后会斜向地传递且通过导光组件110的第一表面122至待辨识物10。待辨识物10反射光束L，其中所述反射包括漫射(diffuse reflection)。被待辨识物10反射的光束L通过透光组件160的按压面162及导光组件110后会斜向地入射控光组件150的侧面152b，光束L被微棱镜152的侧面152b折射而传递至微棱镜152的另一侧面152c，微棱镜152的侧面152c反射光束L，以使光束L由底面152a出射且向影像撷取组件140传递。值得一提的是，利用光学微结构120的反射面122，光源130发出的光束L可斜向地传递至导光组件110的第一表面112，进而斜向地入射按压面162，以被分散在较大的范围中。由于光束L斜向地入射按压面162，因此被待辨识物10反射的大部分光束L在进入控光组件150前会斜向地朝影像撷取组件140传递。但利用控光组件150的折射与反射作用，光束L的传递方向可被改变，而光束L在穿过控光组件150后可准直地向影像撷取组件140传递。借此，生物辨识装置100可在具有充分的工作面积(即光束L分散在按压面上的范围)下，兼具良好的取像质量，进而增加生物辨识装置100的辨识能力。

请参照图2，在本实施例中，控光组件150的每一微棱镜152具有棱镜角α。棱镜角α为侧面152b与侧面152c的夹角。微棱镜152具有折射率n。在本实施例中，详言之，影像撷取组件140具有光接收面140a，参考轴X垂直于光接收面140a，光束L在通过导光组件110后且未进入控光组件150前与参考轴X的夹角为θ’，光束L自底面152a出射的出射角为θ(例如：自底面152a出射的光束L与参考轴X的夹角)。出射角θ与夹角θ’满足下列关系式：

利用上述关系式，能适当地设计棱镜角α的大小，进而使自控光组件150出射的光束L的出射角θ可被控制在一定的范围内(例如：-15°≤θ≤+15°，其中若由底面152a的法线到光束L的方向为顺时针方向，则所述入射角为负值，若由底面152a的法线到光束L的方向为逆时针方向，则所述入射角为正值)。借此，光束L可准直地向影像撷取组件140传递，进而使影像撷取组件140取得良好的待辨识物10影像，提高生物辨识装置100的辨识能力。

请参照图1，在本实施例中，生物辨识装置100还可包括准直组件180。准直组件180配置于导光组件110的第二表面114与影像撷取组件140之间。举例而言，在本实施例中，生物辨识装置100还包括光学胶194，而准直组件180可透过光学胶194与影像撷取组件140连接，但本实用新型不以此为限。值得注意的是，准直组件180具有多个透光区184。多个透光区184分别对应影像撷取组件140的多个像素区142。被待辨识物10的每一处反射的光束L可通过对应的一个透光区184传递至对应的像素区142，而不易传递至其他像素区142。借此，生物辨识装置100的取像质量能进一步地提升。但本实用新型不限于此，在其他实施例中，生物辨识装置100也可选择性地不包括准直组件180。

图3为本实用新型另一实施例的生物辨识装置的剖面示意图。图3的生物辨识装置100A与图1的生物辨识装置100类似，两者的差异在于，生物辨识装置100A的光源130位置与生物辨识装置100的光源130位置不同。详言之，在图3的实施例中，光源130可配置于导光组件110的外侧壁116旁，而光束L可自外侧壁116进入导光组件110中。生物辨识装置100A具有与生物辨识装置100类似的功效与优点，于此便不再重述。

图4为本实用新型又一实施例的生物辨识装置的剖面示意图。图4的生物辨识装置100B与图1的生物辨识装置100类似，两者的差异在于，生物辨识装置100B的导光组件110的底面119可不直接配置于电路板150上。生物辨识装置100B还包括支撑物198。支撑物198可由底面119向光源130所在侧延伸，以维持底面119与光源130之间的间隙。在本实施例中，支撑物198可与导光组件110、电路板196或光源130一体成型，或为导光组件110、电路板196及光源130以外的构件。生物辨识装置100B还可包括光学胶196。光学胶196填入导光组件110的底面119与光源130之间的间隙，以减少光束L在入射导光组件110前的损失。生物辨识装置100B具有与生物辨识装置100类似的功效与优点，于此便不再重述。

图5为本实用新型再一实施例的生物辨识装置的剖面示意图。图5的生物辨识装置100C与图1的生物辨识装置100类似，两者的差异在于，生物辨识装置100C的光学微结构120C与生物辨识装置100的光学微结构120不同。详言之，在图4的实施例中，每一光学微结构120C的至少一反射面可为曲面126。光束L被曲面126反射，以斜向地传递且通过导光组件110的第一表面112至待辨识物10。被待辨识物10反射的光束L通过透光组件160的按压面162及导光组件110后会斜向地入射控光组件150。控光组件150折射与反射所述光束，以使光束L准直地向影像撷取组件140传递。生物辨识装置100C具有与生物辨识装置100类似的功效与优点，于此便不再重述。

综上所述，本实用新型一实施例的生物辨识装置包括导光组件、多个光学微结构、光源、影像撷取组件及控光组件。导光组件具有相对的第一表面与第二表面。多个光学微结构形成于导光组件的第二表面。每一光学微结构具有反射面。控光组件配置于导光组件的第二表面与影像撷取组件之间。利用光学微结构的反射面，光源发出的光束可被分散在较大的范围，以使生物辨识装置具有充分的工作面积。更重要地是，利用控光组件的折射与反射作用，斜向地朝影像撷取组件传递的光束的行进方向可被改变，而使光束在穿过控光组件后可准直地向影像撷取组件传递。借此，生物辨识装置可在具有充分工作面积下，兼具良好的取像质量，进而增加生物辨识装置的辨识能力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种生物辨识装置，其特征在于，包括：

导光组件，具有相对的第一表面与第二表面；

多个光学微结构，形成于所述导光组件的所述第二表面，其中每一光学微结构具有反射面；

光源，用以发出光束；

影像撷取组件，相对于所述导光组件的所述第二表面设置；以及

控光组件，配置于所述导光组件的所述第二表面与所述影像撷取组件之间，其中所述光束被所述每一光学微结构的所述反射面反射，以斜向地传递且通过所述导光组件的所述第一表面至待辨识物，所述光束被待辨识物反射至所述控光组件，所述控光组件折射与反射所述光束，以使所述光束准直地向所述影像撷取组件传递。

2.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述反射面相对于所述导光组件的所述第一表面倾斜。

3.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述反射面为曲面。

4.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述控光组件包括：

多个微棱镜，每一微棱镜具有底面及多个侧面，所述多个侧面相对于所述导光组件的所述第一表面倾斜，所述多个侧面的倾斜方向相反，所述底面连接于所述多个侧面之间，其中被所述待辨识物反射的所述光束依序被所述多个侧面的一个折射、被所述多个侧面的另一个反射而由所述底面出射。

5.根据权利要求4所述的生物辨识装置，其特征在于，所述影像撷取组件具有光接收面，由所述每一微棱镜的所述底面出射的所述光束与垂直于所述光接收面的参考轴夹有角度θ，而-15°≤θ≤15°。

6.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述生物辨识装置还包括：

光学胶，其中所述控光组件透过所述光学胶与所述导光组件连接。

7.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述生物辨识装置还包括：

透光组件，配置于所述导光组件的所述第一表面上，其中所述透光组件具有按压面，以供所述待辨识物按压。

8.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述生物辨识装置还包括：

准直组件，配置于所述控光组件与所述影像撷取组件之间。

9.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述导光组件还具有：

外侧壁，与所述第一表面连接且向所述第二表面所在侧延伸，其中所述光束自所述外侧壁进入所述导光组件中。

10.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述导光组件还具有：

外侧壁，与所述第一表面连接且向所述第二表面所在侧延伸；

内侧壁，与所述第二表面连接且设置于所述外侧壁的对向；以及

底面，设置于所述第一表面的对向且连接于所述外侧壁与所述内侧壁之间，其中所述光束自所述导光组件的所述底面进入所述导光组件中。

11.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述光束包括可见光、不可见光或其组合。

12.根据权利要求1所述的生物辨识装置，其特征在于，所述待辨识物包括指纹、静脉、掌纹或其组合。