CN208477552U - 光学识别模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种光学识别模块，其包括盖板、传感器、显示面板、第一偏光片以及第二偏光片。显示面板设置在盖板与传感器之间。第一偏光片设置在盖板与显示面板之间。第一偏光片为圆偏振片或线偏振片。第二偏光片设置在显示面板与传感器之间。第二偏光片为圆偏振片或线偏振片。本实用新型提供的光学识别模块具有良好的识别准确度。

Description

光学识别模块
技术领域
本实用新型涉及一种光学模块，尤其涉及一种可识别生物特征的光学识别模块。
背景技术
随着物联网技术的蓬勃发展，生物识别技术的应用及需求因此迅速扩张。目前市面上常见的生物识别技术主要是利用光学、电容或超声波等方式识别指纹、掌纹、静脉分布、虹膜、视网膜或脸部特征等生物特征，藉此达到身分识别或认证的目的。相较于以电容或超声波方式识别生物特征的识别模块，以光学方式识别生物特征的光学识别模块通过传感器接收被待测物反射的光束，以进行生物特征的识别，因此具有耐用度高且成本低廉的优势。然而，光束在朝待测物传递的途中可能因为界面反射而在未经待测物作用的情况下传递至传感器，造成信噪比(Signal-to-noise ratio)低，影响识别准确度。此外，外界环境光也可能进入光学识别模块并传递至传感器，造成光学干扰(crosstalk)。因此，如何提升信噪比，便成为本领域技术人员亟欲解决的问题之一。
实用新型内容
本实用新型提供一种光学识别模块，其具有良好的识别准确度。
本实用新型的一种光学识别模块包括盖板、传感器、显示面板、第一偏光片以及第二偏光片。显示面板设置在盖板与传感器之间。第一偏光片设置在盖板与显示面板之间。第一偏光片为圆偏振片或线偏振片。第二偏光片设置在显示面板与传感器之间。第二偏光片为圆偏振片或线偏振片。
在本实用新型的一实施例中，显示面板为有机发光显示面板或微型发光二极管显示面板。
在本实用新型的一实施例中，第一偏光片以及第二偏光片同为右旋偏振片或同为左旋偏振片。
在本实用新型的一实施例中，第一偏光片包括第一线偏振片以及第一四分之一波片，且第一四分之一波片设置在第一线偏振片与显示面板之间。第二偏光片包括第二线偏振片以及第二四分之一波片，且第二四分之一波片设置在第二线偏振片与显示面板之间，或者第二线偏振片设置在第二四分之一波片与显示面板之间。
在本实用新型的一实施例中，第一偏光片以及第二偏光片同为线偏振片，且第一偏光片的穿透轴与第二偏光片的穿透轴之间的夹角落在0度至45度的范围内。
在本实用新型的一实施例中，光学识别模块还包括带通滤波器。带通滤波器适于过滤红外光，且带通滤波器设置在传感器上。
在本实用新型的一实施例中，光学识别模块还包括带通滤波器。带通滤波器适于过滤部分可见光，且带通滤波器设置在显示面板与传感器之间。
在本实用新型的一实施例中，光学识别模块还包括准直器。准直器设置在显示面板与传感器之间。
在本实用新型的一实施例中，光学识别模块还包括四分之一波片。四分之一波片设置在第二偏光片与准直器之间。
在本实用新型的一实施例中，光学识别模块还包括至少一抗反射层。所述至少一抗反射层设置在显示面板、第一偏光片、第二偏光片、准直器以及四分之一波片的其中至少一个的至少一表面上。
在本实用新型的一实施例中，光学识别模块还包括光源。光源设置在传感器旁。
基于上述，在本实用新型的光学识别模块中，利用第一偏光片以及第二偏光片将在未经待测物作用的情况下朝传感器传递的光束的光强度降低，以提升信噪比。因此，本实用新型的光学识别模块可具有良好的识别准确度。
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，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1至图9分别是依照本实用新型的第一至第九实施例的光学识别模块的剖面示意图。
附图标记说明：
100、100A1、100A2、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H：光学识别模块；
110：盖板；
120：传感器；
130：显示面板；
140、140A：第一偏光片；
142：第一线偏振片；
144：第一四分之一波片；
150、150A：第二偏光片；
152：第二线偏振片；
154：第二四分之一波片；
160：带通滤波器；
170：准直器；
180：四分之一波片；
190：抗反射层；
B：可见光；
BO、BR、BR2、BR3、B1、B2、B3：光束；
LS：光源；
OBJ：待测物；
P1：第一偏振方向；
P2：第二偏振方向。
具体实施方式
在附图中，各附图示出的是特定示范实施例中所使用的方法、结构和/或材料的通常性特征。然而，所述附图并不局限于下列实施例的结构或特征，且这些附图不应被解释为界定或限制由这些示范实施例所涵盖的范围或性质。举例来说，为了清楚起见，各膜层、区域和/或结构的相对厚度及位置可能缩小或放大。
在各附图中使用相似或相同的元件符号倾向于标示相似或相同元件或特征的存在。附图中的相似元件符号标示相似的元件并且将省略其赘述。
下列实施例所列举的光学识别模块适于获取待测物的生物特征。待测物可为手指或手掌。对应地，生物特征可为指纹、静脉或掌纹，但不以此为限。
图1至图9分别是依照本实用新型的第一至第九实施例的光学识别模块的剖面示意图。请参照图1，第一实施例的光学识别模块100包括盖板110、传感器120、显示面板130、第一偏光片140以及第二偏光片150。
盖板110适于保护位于其下的元件。举例来说，盖板110可以是经强化或未经强化的玻璃基板，但不以此为限。
传感器120适于接收被待测物OBJ反射的光束(即带有生物特征信息的光束，如光束BO)。举例来说，传感器120可包括电荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)、互补式金属氧化物半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)或其他适当种类的光学感测元件。
显示面板130设置在盖板110与传感器120之间。显示面板130适于提供可见光B。在本实施例中，显示面板130所提供的可见光B除了用于显示之外，还可用于生物特征识别。举例来说，显示面板130为有机发光显示面板或微型发光二极管显示面板，但不以此为限。
第一偏光片140设置在盖板110与显示面板130之间。第二偏光片150设置在显示面板130与传感器120之间。换句话说，第一偏光片140与第二偏光片150分别位于显示面板130的相对两侧。
第一偏光片140可为圆偏振片或线偏振片。第二偏光片150可为圆偏振片或线偏振片。在本实施例中，第一偏光片140与第二偏光片150同为圆偏振片，且第一偏光片140与第二偏光片150可同为右旋偏振片或同为左旋偏振片。
详细而言，第一偏光片140包括第一线偏振片142以及第一四分之一波片144，且第一四分之一波片144设置在第一线偏振片142与显示面板130之间。第二偏光片150包括第二线偏振片152以及第二四分之一波片154，且第二四分之一波片154设置在第二线偏振片152与显示面板130之间。
显示面板130所提供的可见光B的一部分(如光束B1)依序通过第一四分之一波片144、第一线偏振片142以及盖板110而传递至待测物OBJ。被待测物OBJ反射的光束(即带有生物特征信息的光束BO)依序通过盖板110、第一线偏振片142、第一四分之一波片144、显示面板130、第二四分之一波片154以及第二线偏振片152而传递至传感器120。然而，除了带有生物特征信息的光束BO之外，传感器120还可能接收到未经待测物OBJ作用(如反射)的光束，如光束BR2、BR3。详细而言，显示面板130所提供的可见光B的一部分(如光束B2、B3)在传递至待测物OBJ的途中可能因为界面反射而转向，例如光束B2以及光束B3分别在传递至第一线偏振片142以及第一四分之一波片144时因界面反射而转向，因界面反射而转向的光束BR2、BR3接着朝传感器120传递，且最终被传感器120接收。
光束BR2、BR3的光强度甚强。在未设置第二偏光片150的架构下，传感器120可能接收100％的光束BR2、BR3，而影响识别准确度。通过第一偏光片140搭配第二偏光片150的设计，可将被传感器120接收的光束BR2、BR3降低至约50％，同时将被传感器120接收的带有生物特征信息的光束BO维持约100％。
详细而言，显示面板130所提供的可见光B本身为非偏振光。也就是说，显示面板130所提供的可见光B具有第一偏振方向P1以及第二偏振方向P2。可见光B中通过第一线偏振片142的部分(参见光束B1)会从非偏振光变成线偏振光，且所述线偏振光的偏振方向(如第一偏振方向P1)平行于第一线偏振片142的穿透轴(未示出)。线偏振光被待测物OBJ反射后偏振方向不变。线偏振光通过第一四分之一波片144之后变成圆偏振光(如左旋偏振光)。圆偏振光通过第二四分之一波片154后变回线偏振光，且所述线偏振光的偏振方向平行于第二线偏振片152的穿透轴。因此线偏振光能够通过第二线偏振片152并被传感器120接收。换句话说，被待测物OBJ反射的光束(即带有生物特征信息的光束BO)几乎是100％被传感器120接收。另一方面，可见光B中没有通过第一线偏振片142的部分(如光束B2、B3)因界面反射而转向，且因界面反射而转向的光束BR2、BR3仍为非偏振光。非偏振光中只有偏振方向平行于第二线偏振片152的穿透轴的光束(即具有第一偏振方向P1的光束)能够通过第二线偏振片152并被传感器120接收。换句话说，因界面反射而转向的光束BR2(或光束BR3)约50％被第二线偏振片152滤除且约50％通过第二线偏振片152并被传感器120接收。
利用第一偏光片140以及第二偏光片150将在未经待测物OBJ作用的情况下朝传感器120传递的光束(如光束BR2、BR3)的光强度降低，以提升信噪比。因此，光学识别模块100可具有良好的识别准确度。
依据不同的需求，光学识别模块100可选择性地包括其他元件或膜层。以下实施例皆可同此改良，于下便不再赘述。
请参照图2A，第二实施例的光学识别模块100A1与图1的光学识别模块100的主要差异如下所述。在光学识别模块100A1中，第二线偏振片152设置在第二四分之一波片154与显示面板130之间。
请参照图2B，光学识别模块100A2与图2A的光学识别模块100A1的主要差异如下所述。在光学识别模块100A2中，第二偏光片150A为线偏振片。进一步而言，第二偏光片150A包括第二线偏振片152但不包括图2A的第二四分之一波片154。在一些非理想的特性影响下，带有生物特征信息的光束BO(图2B未示出，请参见图1)会是椭圆偏振，因此第二偏光片150A是线偏振片可让大于50％(例如70％)的光束BO通过。另一方面，未经待测物作用(如反射)的光束(如图1中的光束BR2、BR3)只有50％可通过。因此，信噪比可以提升。
请参照图3，第三实施例的光学识别模块100B与图1的光学识别模块100的主要差异如下所述。在光学识别模块100B中，第一偏光片140A以及第二偏光片150A同为线偏振片。进一步而言，第一偏光片140A包括第一线偏振片142但不包括图1的第一四分之一波片144，且第二偏光片150A包括第二线偏振片152但不包括图1的第二四分之一波片154。此外，第一偏光片140A的穿透轴与第二偏光片150A的穿透轴之间的夹角落在0度至45度的范围内。换句话说，第一偏光片140A的穿透轴与第二偏光片150A的穿透轴之间的夹角可大于或等于0度且小于或等于45度。
在此架构下，被待测物OBJ反射的光束(即带有生物特征信息的光束BO)在通过第一线偏振片142之后且在通过第二线偏振片152之前的偏振方向皆为第一偏振方向P1。被待测物OBJ反射的光束(即带有生物特征信息的光束BO)几乎是100％被传感器120接收。另一方面，可见光B中没有通过第一线偏振片142的部分(如光束B2)因界面反射而转向，且因界面反射而转向的光束BR2仍为非偏振光。非偏振光中只有偏振方向平行于第二线偏振片152的穿透轴的光束(即具有第一偏振方向P1的光束)能够通过第二线偏振片152并被传感器120接收。因此，因界面反射而转向的光束BR2约50％被第二线偏振片152滤除且约50％通过第二线偏振片152并被传感器120接收。
利用第一偏光片140A以及第二偏光片150A将在未经待测物OBJ作用的情况下朝传感器120传递的光束(如光束BR2)的光强度降低，以提升信噪比。因此，光学识别模块100B可具有良好的识别准确度。
请参照图4，第四实施例的光学识别模块100C与图1的光学识别模块100的主要差异在于光学识别模块100C进一步包括带通滤波器160。带通滤波器160适于过滤外界环境光所造成的光学干扰，且带通滤波器160的穿透频谱可依据用于生物特征识别的波段而定。举例来说，若通过可见光进行生物特征识别，则带通滤波器160可为过滤红外光的红外截止滤波器(IR cut filter)，且带通滤波器160可设置在传感器120上的任一位置。如图4所示，带通滤波器160可设置在盖板110与第一偏光片140之间。然而，带通滤波器160也可设置在盖板110上、带通滤波器160也可设置在第一偏光片140与显示面板130之间、显示面板130与第二偏光片150之间或第二偏光片150与传感器120之间。另一方面，若通过仅部分可见光进行生物特征识别(即从400nm至700nm中选取部分波段进行生物特征识别)，则带通滤波器160可为过滤部分可见光(即过滤400nm至700nm中不用于生物特征识别的波段)的滤波器，且带通滤波器160可设置在显示面板130与传感器120之间，例如设置在显示面板130与第二偏光片150之间或第二偏光片150与传感器120之间。
请参照图5，第五实施例的光学识别模块100D与图3的光学识别模块100B的主要差异在于光学识别模块100D进一步包括带通滤波器160。带通滤波器160的相关描述请参照前述，于此不再赘述。
请参照图6，第六实施例的光学识别模块100E与图4的光学识别模块100C的主要差异在于光学识别模块100E进一步包括准直器170。准直器170设置在显示面板130与传感器120之间，且准直器170适于将被待测物(未示出于图6)反射且朝传感器120传递的光束准直化。准直器170可以采用任何已知的光准直元件。举例来说，准直器170可包括光纤阵列、具有通孔的遮光元件或表面上形成有具有开口的遮光层的透光基板等。
应说明的是，图1的光学识别模块100、图2A的光学识别模块100A1、图2B的光学识别模块100A2、图3的光学识别模块100B以及图5的光学识别模块100D也可依需求而进一步包括准直器170。
请参照图7，第七实施例的光学识别模块100F与图6的光学识别模块100E的主要差异在于光学识别模块100F进一步包括四分之一波片180，且四分之一波片180设置在第二偏光片150与准直器170之间。四分之一波片180适于过滤在第二偏光片150与准直器170之间因界面反射而转向的光束(如光束BR)，而有助于避免杂散光(如光束BR)传递至使用者的眼中。
进一步而言，被待测物OBJ反射的光束(即带有生物特征信息的光束BO)在朝传感器120传递的过程中可能在第二偏光片150与准直器170之间发生界面反射。在设置四分之一波片180的架构下，光束BO通过第二线偏振片152之后从圆偏振光(如左旋偏振光)变成线偏振光(具有第一偏振方向P1；未示出)，线偏振光通过四分之一波片180之后会从线偏振光再次变成圆偏振光(如左旋偏振光)。圆偏振光(如左旋偏振光)被准直器170反射后转向(例如从左旋偏振光变成右旋偏振光)。被转向的圆偏振光(如右旋偏振光)通过四分之一波片180之后会变成线偏振光(具有第二偏振方向P2)。由于第二偏振方向P2垂直于第二线偏振片152的穿透轴，因此线偏振光会被第二线偏振片152滤除。
应说明的是，图1的光学识别模块100、图2A的光学识别模块100A1、图2B的光学识别模块100A2、图3的光学识别模块100B以及图5的光学识别模块100D也可依需求而进一步包括准直器170以及四分之一波片180的其中至少一者。
请参照图8，第八实施例的光学识别模块100G与图7的光学识别模块100F的主要差异在于光学识别模块100G进一步包括至少一抗反射层190，以降低界面反射。如图8所示，光学识别模块100G可包括一个抗反射层190，且抗反射层190可设置在准直器170面向四分之一波片180的表面上，但不以此为限。抗反射层190也可设置在准直器170面向传感器120的表面上。或者，抗反射层190可设置在显示面板130、第一偏光片140、第二偏光片150以及四分之一波片180的其中一个的一表面上。再者，光学识别模块100F可包括多个抗反射层190，且所述多个抗反射层190可设置在显示面板130、第一偏光片140、第二偏光片150、准直器170以及四分之一波片180中的多个表面上。
应说明的是，图1的光学识别模块100、图2A的光学识别模块100A1、图2B的光学识别模块100A2、图3的光学识别模块100B以及图5的光学识别模块100D也可依需求而进一步包括准直器170、四分之一波片180以及至少一抗反射层190的其中至少一者。
请参照图9，第九实施例的光学识别模块100H与图8的光学识别模块100G的主要差异在于光学识别模块100H进一步包括光源LS。光源LS设置在传感器120旁，且光源适于提供用于生物特征识别的光束。在设置有光源LS与带通滤波器160的架构下，带通滤波器160的穿透频谱对应于光源LS所发出光束的频谱。举例来说，光源LS为红外光光源，且带通滤波器160为红外截止滤波器，但不以此为限。
应说明的是，前述各实施例的光学识别模块也可依需求而进一步包括光源LS。
综上所述，在本实用新型的光学识别模块中，利用第一偏光片以及第二偏光片将在未经待测物作用的情况下朝传感器传递的光束的光强度降低，以提升信噪比。因此，本实用新型的光学识别模块可具有良好的识别准确度。在一实施例中，还可进一步设置带通滤波器和/或准直器来改善光学干扰。在另一实施例中，还可进一步设置四分之一波片和/或至少一抗反射层来降低界面反射。在又一实施例中，还可进一步设置光源。
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 (11)

1.一种光学识别模块，其特征在于，包括：
盖板；
传感器；
显示面板，设置在所述盖板与所述传感器之间；
第一偏光片，设置在所述盖板与所述显示面板之间，其中所述第一偏光片为圆偏振片或线偏振片；以及
第二偏光片，设置在所述显示面板与所述传感器之间，其中所述第二偏光片为圆偏振片或线偏振片。
2.根据权利要求1所述的光学识别模块，其特征在于，所述显示面板为有机发光显示面板或微型发光二极管显示面板。
3.根据权利要求1所述的光学识别模块，其特征在于，所述第一偏光片以及所述第二偏光片同为右旋偏振片或同为左旋偏振片。
4.根据权利要求3所述的光学识别模块，其特征在于，所述第一偏光片包括第一线偏振片以及第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设置在所述第一线偏振片与所述显示面板之间，所述第二偏光片包括第二线偏振片以及第二四分之一波片，且所述第二四分之一波片设置在所述第二线偏振片与所述显示面板之间，或者所述第二线偏振片设置在所述第二四分之一波片与所述显示面板之间。
5.根据权利要求1所述的光学识别模块，其特征在于，所述第一偏光片以及所述第二偏光片同为线偏振片，且所述第一偏光片的穿透轴与所述第二偏光片的穿透轴之间的夹角落在0度至45度的范围内。
6.根据权利要求1所述的光学识别模块，其特征在于，还包括：
带通滤波器，适于过滤红外光，且所述带通滤波器设置在所述传感器上。
7.根据权利要求1所述的光学识别模块，其特征在于，还包括：
带通滤波器，适于过滤部分可见光，且所述带通滤波器设置在所述显示面板与所述传感器之间。
8.根据权利要求1所述的光学识别模块，其特征在于，还包括：
准直器，设置在所述显示面板与所述传感器之间。
9.根据权利要求8所述的光学识别模块，其特征在于，还包括：
四分之一波片，设置在所述第二偏光片与所述准直器之间。
10.根据权利要求9所述的光学识别模块，其特征在于，还包括：
至少一抗反射层，设置在所述显示面板、所述第一偏光片、所述第二偏光片、所述准直器以及所述四分之一波片的其中至少一个的至少一表面上。
11.根据权利要求1所述的光学识别模块，其特征在于，还包括：
光源，设置在所述传感器旁。
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