CN208141405U

CN208141405U - 指纹辨识模组

Info

Publication number: CN208141405U
Application number: CN201820588432.2U
Authority: CN
Inventors: 林伯骏; 巫仁杰
Original assignee: Gingy Technology Inc
Current assignee: Gingy Technology Inc
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2028-04-24
Also published as: US10551310B2; CN208141404U; US20190120763A1

Abstract

一种指纹辨识模组，包括影像撷取元件、导光元件、至少一光源、准直元件以及反射元件。导光元件位于影像撷取元件上。至少一光源设置于导光元件旁，且用以发出光束。准直元件位于导光元件与影像撷取元件之间，其中准直元件具有多个光通道。反射元件位于导光元件与准直元件之间，其中反射元件具有多个透光部，准直元件的每一光通道与反射元件的至少一透光部重叠。光束依序被指纹漫射、穿过导光元件、穿过反射元件的至少一透光部且穿过准直元件的每一光通道，以传递至影像撷取元件。

Description

指纹辨识模组

技术领域

本实用新型是有关于一种光学模组，且特别是有关于一种指纹辨识模组。

背景技术

近年来，指纹辨识技术广泛地应用在各种电子产品上，例如应用在平板计算机（tablet computer）与智能型手机（smart phone）等电子装置，以保护使用者的隐私及提升使用上的安全性。在目前的指纹辨识模组中，被指纹漫射的光束在到达影像撷取元件前，还需通过多个膜层，例如需通过微结构层与准直元件，以使光束能够正向入射至影像撷取元件，进而取得清晰的指纹信息。然而，多个膜层的设置却造成指纹辨识模组的组装不易。

为改善上述的指纹辨识模组的组装不易的问题，中国台湾专利申请第107202731号中提到，透过交替堆栈的多个遮光层及多个透光层可构成准直元件的多个光通道，每一个光通道对应影像撷取元件的一个像素区且在一斜向方向上延伸。利用在斜向方向上延伸的光通道，被指纹各处漫射的各光束能够进入正确的像素区，而不易发生串音（cross-talk）现象。上述具有斜向光通道的准直元件可取代前述的指纹辨识模组的微结构层与准直元件的组合，而可以不需设置微结构层，因而降低了指纹辨识模组的组装复杂。

然而，在上述的指纹辨识模组中，仍存在进入影像撷取元件的光束分布不均的问题，亦即，照射至指纹各处的光束强度会随着与指纹各处与光源的距离越远逐渐变弱，使得影像撷取元件感测到的光束不均，指纹的取像品质降低。

发明内容

本实用新型提供一种指纹辨识模组，取像品质佳。

本实用新型的指纹辨识模组用以感测手指的指纹。指纹辨识模组包括影像撷取元件、导光元件、至少一光源、准直元件以及反射元件。导光元件位于影像撷取元件上。至少一光源射至于导光元件旁，且用以发出光束。准直元件位于导光元件与影像撷取元件之间，其中准直元件具有多个光通道。反射元件位于导光元件与准直元件之间，其中反射元件具有多个透光部，准直元件的每一光通道与反射元件的至少一透光部重叠。光束依序被手指漫射、穿过导光元件、穿过反射元件的至少一透光部且穿过准直元件的每一光通道，以传递至影像撷取元件。

在本实用新型的一实施例中，上述的准直元件还具有设置于相邻两光通道之间的光阻挡部，反射元件具有至少一反射部，而反射元件的至少一反射部设置于准直元件的光阻挡部上。

在本实用新型的一实施例中，上述的反射元件的透光部为反射层的多个孔洞，而反射层的孔洞分别与准直元件的多个光通道重叠。

在本实用新型的一实施例中，上述的反射元件为反射式绕射元件。

在本实用新型的一实施例中，上述的准直元件的光通道在方向上排列，每一光通道在方向上具有宽度W1，反射式绕射元件的每一透光部在方向上具有宽度W3，而W3≤ W1。

在本实用新型的一实施例中，上述的反射式绕射元件的每一透光部在方向上具有宽度W，光束的波长为λ，而0.01 λ≤W ≤ 100 λ。

在本实用新型的一实施例中，上述的反射式绕射元件包括透光膜以及反射图案层，设置于透光膜上。

在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识模组包括第一黏着层，设置于导光板与反射元件之间。

在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识模组包括第二黏着层，设置于准直元件与影像撷取元件之间。

在本实用新型的一实施例中，上述的导光元件具有上表面、相对于上表面的下表面以及连接于上表面与下表面之间的侧面，每一光通道在斜向方向上延伸，斜向方向与导光元件之上表面的法线方向具有夹角θ，而0^o < θ < 90^o。

在本实用新型的一实施例中，上述的盖板设置于导光元件上，其中盖板具有供手指按压的按压面。

基于上述，本实用新型的一实施例的指纹辨识模组包括设置于准直元件的光阻挡部上的反射元件的反射部上，利用反射元件的反射部的反射作用，光束得以均匀地分布于导光元件中，进而均匀地照射指纹各处。藉此，指纹各处能漫射其强度较为一致的光束，进而使影像撷取元件接收到的感测光束具有清晰的指纹信息，提升指纹的取像品质。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的指纹辨识模组的剖面示意图。

图2为图1的指纹辨识模组的反射元件与准直元件的上视示意图。

图3为本实用新型另一实施例的指纹辨识模组的剖面示意图。

图4为图3的指纹辨识模组的反射元件与准直元件的上视示意图。

图5为本实用新型再一实施例的指纹辨识模组的的反射元件与准直元件的上视示意图。

其中：

100A、100B：影像辨识模组；

152、152’：透光部；

110：影像撷取元件；

152h：孔洞；

120：导光元件；

154：反射部；

120a：上表面；

160：盖板；

120b：下表面；

162：按压面；

120c：侧面；

AD1：第一黏着层；

130：光源；

AD2：第二黏着层；

140：准直元件；

d：斜向方向；

142：光通道；

L：光束；

144：光阻挡部；

N：法线方向；

150：反射元件；

u：微孔；

150d、150d’：反射式绕射元件；

u’：反射微点；

150d1：透光膜；

X：方向；

150d2：反射图案层；

θ：夹角；

150r：反射层；

W1~W3：宽度。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于图式中。只要有可能，相同元件符号在图式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指纹辨识模组的剖面示意图。图2为图1的指纹辨识模组的反射元件与准直元件的上视示意图。请参照图1，指纹辨识模组100A用以感测手指(掌)的指(掌)纹F，指纹辨识模组100A包括影像撷取元件110、导光元件120、至少一光源130、准直元件140以及反射元件150。导光元件120位于影像撷取元件110上。至少一光源130设置于导光元件120旁，且用以发出光束L。在本实施例中，影像撷取元件110可以是一种光电传感器，例如：感光耦合元件（Charge-coupled Device；CCD）或是互补式金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS）传感器，但本实用新型不以此为限。导光元件120可以是玻璃基板或塑胶基板或其组合，但本实用新型不以此为限。至少一光源130例如是发光二极管(Light-emitting diode；LED)，但本实用新型不以此为限。至少一光源130所发出的光束L可为可见光束、红外光束或其组合，但本实用新型不以此为限。

准直元件140位于导光元件120与影像撷取元件110之间，其中准直元件140具有多个光通道142以及具有设置于相邻两光通道142之间的光阻挡部144。在本实施例中，举例而言，准直元件140的每一光通道142与光阻挡部144可以分别是，多个透光层（未绘示）与遮光层（未绘示）沿着斜向方向d以非对齐方式堆栈而成，其中多个透光层、多遮光层及其可行的堆栈方式，请参照中国台湾专利申请第107202731号所述。导光元件120具有上表面120a、相对于上表面120a的下表面120b以及连接于上表面120a与下表面120b之间的侧面120c，每一光通道142在斜向方向d上延伸，斜向方向d与导光元件120之上表面120a的法线方向N具有夹角θ，而0 ^o < θ < 90 ^o举例而言，在本实施例中，较佳地是，30^o < θ <85^o。具体而言，在本实施例中，θ可等于42^o，但本实用新型不以此为限。

反射元件150位于导光元件120的下表面120b与准直元件140之间，其中反射元件具有多个透光部152以及至少一反射部154。准直元件140的每一光通道142与反射元件150的至少一透光部152重叠，而反射元件150的至少一反射部154设置于准直元件140的光阻挡部144上。光源130发出的光束L传递至手指的指纹F后，光束L依序被手指的指纹F漫射、穿过导光元件120、穿过反射元件150的透光部152且穿过准直元件140的光通道142，以传递至影像撷取元件110。在本实施例中，反射元件150的透光部152可为反射层150r的多个孔洞152h，而反射层150r的孔洞152h分别与准直元件140的多个光通道142重叠。

请参考图1及图2，准直元件140的多个光通道142排列于影像撷取元件110上，而每一光通道142分别对应于影像撷取元件110的每一画素区(未绘示)。光阻挡部144分布于多个光通道142之间，反射元件150的反射部154设置于光阻挡部144上。每一光通道142在方向X（标示于图2）上具有宽度W1，其中方向X垂直于导光元件120之上表面120a的法线方向N。反射元件150（反射层150r）的每一透光部152（孔洞152h）在方向X上具有一宽度W2。在本实施例中，W1= W2，但本新型创造不以此为限，在其它实施例中，也可以是W1<W2或是W1>W2。

值得一提的是，透过设置位于光阻挡部144上的至少一反射部154，可以将光源130所发出的光束L有效地引导至导光元件120的各个位置，因而光束L可以均匀地分布在导光元件120中，不容易出现导光元件120靠近光源130的区域的光强度较强，而远离光源130的区域的光强度较弱之情形。藉此，由导光元件120的上表面120a出射的光束L能均匀地照射手指的指纹F，影像撷取元件110的取像品质得以提升。另外，透过本实用新型的斜向设计的准直元件140以及反射元件150的配置，指纹辨识模组100A不需像现有技术所述的指纹辨识模组般设置多个膜层以导正光束行进方向，因此指纹辨识模组100A还具有易组装的优点。

在本实施例中，指纹辨识模组100A还可包括第一黏着层AD1以及第二黏着层AD2，其中第一黏着层AD1设置于导光元件120与反射元件150之间，第二黏着层AD2设置于准直元件140与影像撷取元件110之间。在本实施例中，导光元件120透过第一黏着层AD1与反射元件150接合，且准直元件140透过第二黏着层AD2与影像撷取元件110接合，第一黏着层AD1与第二黏着层AD2的材料例如是具有高透光率的光学胶（Optical Clear Adhesive；OCA），但本新型创造不以此为限。在其它实施例中，第一黏着层AD1与第二黏着层AD2的材料是其它适当材料，及/或第一黏着层AD1与第二黏着层AD2的材料也可以不相同。

在本实施例中，指纹辨识模组100A还可包括盖板160，设置于导光元件120的上表面120a上，其中盖板160具有供手指按压的一按压面162。在本实施例中，手指的指纹F置放于盖板的160的按压面162上，光源130发出光束L，依序经过反射元件150的反射、穿过导光元件120、穿过盖板160的按压面162抵达手指的指纹F的所在位置。

图3为本实用新型另一实施例的指纹辨识模组的剖面示意图。图4为图3的指纹辨识模组的反射元件与准直元件的上视示意图。参照图3，指纹辨识模组100B与前述的指纹辨识模组100A类似，两者相同或相似处，请参照前述说明，于此便不再重述。指纹辨识模组100B与指纹辨识模组100A的主要差异在于：指纹辨识模组100B中的反射元件150为反射式绕射元件150d。反射式绕射元件150d可包括透光膜150d1以及设置于透光膜150d1上的反射图案层150d2。在本实施例中，透光膜150d1可以设置于反射图案层150d2与准直元件140之间，但本实用新型不以此为限。在其它实施例中，透光膜150d1也可以设置于导光元件120与反射图案层150d2之间。

在本实施例中，准直元件140的光通道142在方向X上排列，每一光通道142在方向X上具有宽度W1，反射式绕射元件150d的每一透光部152在方向X上具有宽度W3，而W3≤ W1。举例而言，光束L的波长为λ，而0.01 λ≤ W3 ≤ 100 λ；亦即，反射式绕射元件150d的透光部152的尺寸与光束L的波长是可相比的（comparable），而光束L经过反射式绕射元件150d的透光部152时会产生绕射。

请参见图3及图4，在本实施例中，反射式绕射元件150d的多个透光部152可以是多个微孔u，其中透光部152具有的宽度W3，宽度W3即微孔u的直径。微孔u重叠于于准直元件140的光通道142以及准直元件140的光阻挡部144，但本实用新型不以此为限。在其它实施例中，反射式绕射元件150d的透光部152，也可以是宽度W3与光束L的波长λ接近的狭缝结构，其中狭缝结构不限定只具有单一宽度W3，多个狭缝结构的设置方向也不限制为互相平行；多个狭缝结构可以具有不同宽度，多个狭缝结构可互相平行或交错设置。

在本实施例中，光束L在反射式绕射元件150d的表面产生绕射现象，并以反射式绕射的方式传递至手指的指纹F。指纹辨识装置100B具有与前述的指纹辨识装置100A类似的功效及优点，于此便不再重述。

图5为本实用新型又一实施例的指纹辨识模组的反射元件与准直元件的上视示意图。请参照图4及图5，图5的反射式绕射元件150d’与图4的反射式绕射元件150d的差异在于：图5的反射式绕射元件150d’的反射部154为多个反射微点u’，而图5的反射式绕射元件150d’的透光部152’为多个反射微点u’之间的透光区域。图5的反射式绕射元件150d’具有与图4的反射式绕射元件150d相同或相似的功能，图5的反射式绕射元件150d’可用以取代图3之反射式绕射元件150d，以此方式构成的指纹辨识模组也在本实用新型所欲保护的范畴内。

综上所述，本实用新型一实施例的指纹辨识模组具有斜向设计的准直元件以及位于准直元件的上方反射元件，其中准直元件具有多个斜向的光通道，而反射元件的反射部设置于每一相邻的光通道之间。藉此，光束可以均匀地经由反射元件反射，使得影像撷取元件的取像品质提升。另外，因不具有特殊设计的膜层结构，本实用新型的指纹辨识模组相较于现有技术，也易于组装，降低组装的复杂性。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种指纹辨识模组，用以感测一手指的一指纹，其特征在于：所述指纹辨识模组包括：

一影像撷取元件；

一导光元件，位于所述影像撷取元件上；

至少一光源，设置于所述导光元件旁，且用以发出一光束；

一准直元件，位于所述导光元件与所述影像撷取元件之间，其中所述准直元件具有多个光通道；以及

一反射元件，位于所述导光元件与所述准直元件之间，其中所述反射元件具有多个透光部，所述准直元件的每一所述光通道与所述反射元件的至少一所述透光部重叠；

所述光束依序被所述手指的所述指纹漫射、穿过所述导光元件、穿过所述反射元件的至少一所述透光部且穿过所述准直元件的每一所述光通道，以传递至所述影像撷取元件。

2.如权利要求1所述的指纹辨识模组，其特征在于，其中所述准直元件还具有设置于相邻两所述光通道之间的一光阻挡部，所述反射元件具有至少一反射部，而所述反射元件的至少一所述反射部设置于所述准直元件的所述光阻挡部上。

3.如权利要求1所述的指纹辨识模组，其特征在于，其中所述反射元件的多个所述透光部为一反射层的多个孔洞，而所述反射层的多个所述孔洞分别与所述准直元件的多个所述光通道重叠。

4.如权利要求1所述的指纹辨识模组，其特征在于，其中所述反射元件为一反射式绕射元件。

5.如权利要求4所述的指纹辨识模组，其特征在于，其中所述准直元件的多个所述光通道在一方向上排列，每一所述光通道在所述方向上具有一宽度W1，所述反射式绕射元件的每一所述透光部在所述方向上具有一宽度W3，而W3≤ W1。

6.如权利要求4所述的指纹辨识模组，其特征在于，其中所述反射式绕射元件的每一所述透光部在方向X上具有一宽度W3，所述光束的波长为λ，而0.01λ≤ W3 ≤ 100λ，其中方向X垂直于导光元件的上表面的法线方向。

7.如权利要求4所述的指纹辨识模组，其特征在于，其中所述反射式绕射元件包括：

一透光膜；以及

一反射图案层，设置于所述透光膜上。

8.如权利要求1所述的指纹辨识模组，其特征在于，还包括：

一第一黏着层，设置于所述导光元件与所述反射元件之间。

9.如权利要求1所述的指纹辨识模组，其特征在于，还包括：

一第二黏着层，设置于所述准直元件与所述影像撷取元件之间。

10.如权利要求1至9项中任一项的所述指纹辨识模组，其特征在于，其中所述导光元件具有一上表面、相对于所述上表面的一下表面以及连接于所述上表面与所述下表面之间的一侧面，每一所述光通道在一斜向方向上延伸，所述斜向方向与所述导光元件的所述上表面的法线方向具有夹角θ，而0^o < θ < 90^o。

11.如权利要求1至9项中任一项的所述指纹辨识模组，其特征在于，还包括：

一盖板，设置于所述导光元件上，其中所述盖板具有供所述手指按压的一按压面。