TW201909023A - 取像裝置 - Google Patents

Abstract

一種取像裝置，其包括蓋板、感測器以及準直器。感測器位於蓋板的一側。準直器配置在蓋板與感測器之間，且準直器包括多個彼此重疊的準直元件。多個準直元件的每一個包括透光基板以及配置在透光基板上的吸光層。吸光層包括多個透光開口。多個透光開口暴露出感測器的多個感測區。多個透光開口的間距為S。多個透光開口的每一個的寬度為W，且0.3W＜S。多個準直元件中的第一準直元件的透光基板厚度為T1。多個準直元件中的第二準直元件的透光基板厚度為T2。取像裝置滿足：

Description

取像裝置

本發明是有關於一種光電裝置，且特別是有關於一種取像裝置。

生物辨識的種類包括臉部、聲音、虹膜、視網膜、靜脈、掌紋和指紋辨識等。依照感測方式的不同，生物特徵辨識裝置可分為光學式、電容式、超音波式及熱感應式。一般而言，光學式生物特徵辨識裝置包括光源、導光元件以及感測器。光源所發出的光束照射按壓在導光元件上的待辨識物。感測器接收被待辨識物反射的光束，以進行生物特徵的辨識。在感測器取像的過程中，被指紋反射的光束容易散亂地傳遞至感測器，而造成取像品質不佳，影響辨識結果。雖然已有技術針對取像品質進行改善，然而現階段技術的改良仍難以有效改善串擾（crosstalk）問題。

本發明提供一種取像裝置，其具有良好的辨識能力。

本發明的一種取像裝置，其包括蓋板、感測器以及準直器。感測器位於蓋板的一側。準直器配置在蓋板與感測器之間，且準直器包括多個彼此重疊的準直元件。多個準直元件的每一個包括透光基板以及配置在透光基板上的吸光層。吸光層包括多個透光開口。多個透光開口暴露出感測器的多個感測區。多個透光開口的間距為S。多個透光開口的每一個的寬度為W，且0.3W＜S。多個準直元件中的第一準直元件的透光基板厚度為T1。多個準直元件中的第二準直元件的透光基板厚度為T2。取像裝置滿足：。

在本發明的一實施例中，透光基板的表面上形成有多個凹陷，且吸光層配置在透光基板的多個凹陷中。

在本發明的一實施例中，取像裝置滿足：。

在本發明的一實施例中，其中0.9W＜S，且取像裝置滿足：。

在本發明的一實施例中，第一準直元件配置在第二準直元件與感測器之間。

在本發明的一實施例中，第二準直元件配置在第一準直元件與感測器之間。

在本發明的一實施例中，第一準直元件包括彼此重疊的n個透光基板，所述n個透光基板的每一個的厚度小於T1，且所述n個透光基板的厚度總和為T1。

在本發明的一實施例中，第二準直元件包括彼此重疊的n個透光基板，所述n個透光基板的厚度小於T1，且所述n個透光基板的厚度總和為T2。

在本發明的一實施例中，取像裝置更包括顯示面板。顯示面板配置在蓋板與準直器之間。

在本發明的一實施例中，取像裝置更包括帶通濾光層。帶通濾光層配置在顯示面板與感測器之間。

在本發明的一實施例中，顯示面板為有機發光二極體顯示面板。

在本發明的一實施例中，取像裝置更包括黏著層。黏著層配置在多個透光基板之間。

基於上述，在本發明實施例的取像裝置中，的設計可使大角度的光束在多個準直元件之間經由多次反射而被吸光層吸收，進而有效改善串擾問題，使取像裝置具有良好的辨識能力。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明的第一實施例的取像裝置的剖面示意圖。圖2是圖1中的準直器的俯視示意圖。請參照圖1及圖2，本發明的第一實施例的取像裝置100適於擷取待測物10的生物特徵。舉例而言，待測物10為手指，且生物特徵為指紋或靜脈，但不以此為限。在一實施例中，待測物10可為手掌，且生物特徵可為掌紋。

取像裝置100包括蓋板110、光源120、感測器130以及準直器140。感測器130配置在光源120旁。光源120與感測器130位於蓋板110的同一側。準直器140配置在蓋板110與感測器130之間，且準直器140可藉由黏著層（未繪示）或固定機構（未繪示）而固定在蓋板110與感測器130之間。

蓋板110適於保護位於其下的元件，其可以是玻璃基板或塑膠基板。玻璃基板可以是經化學強化或物理強化的玻璃基板，也可以是未經強化的玻璃基板。塑膠基板可以是聚碳酸酯（polycarbonate, PC）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate, PMMA）或聚醯亞胺（polyimide, PI）等，但不以此為限。

蓋板110具有內表面SI以及與內表面SI相對的外表面SO。蓋板110的內表面SI為蓋板110面向感測器130的表面，而蓋板110的外表面SO為待測物10的接觸面。也就是說，待測物10碰觸蓋板110的外表面SO以進行生物特徵識別。

光源120適於提供照射待測物10的光束B。光源120可以包括多個發光元件122。各發光元件122朝向待測物10發出光束B。多個發光元件122可以包括發光二極體、雷射二極體或上述兩者的組合。此外，光束B可以包括可見光、非可見光或上述兩者的組合。非可見光可為紅外光，但不以此為限。

感測器130適於接收光束B被待測物10反射的部分（即帶有指紋圖案資訊的光束B1）。感測器130可包括電荷耦合元件（Charge Coupled Device, CCD）、互補式金屬氧化物半導體元件（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）或其他適當種類的影像感測元件。

在一實施例中，感測器130內可整合有脈寬調變電路。藉由脈寬調變電路控制多個發光元件122的發光時間與感測器130的取像時間，使多個發光元件122的發光時間與感測器130的取像時間同步，可達到精確控制的效果，但不以此為限。

準直器140適於將光束B被待測物10反射且朝感測器130傳遞的部分準直化。準直器140包括多個彼此重疊的準直元件。在本實施例中，準直器140包括第一準直元件142以及第二準直元件144等兩個準直元件，且第一準直元件142配置在第二準直元件144與感測器130之間。然而，準直器140中準直元件的數量及多個準直元件之間的相互配置關係可依需求改變，而不以圖1所顯示的為限。

多個準直元件的每一個包括透光基板以及配置在透光基板上的吸光層。舉例而言，第一準直元件142包括透光基板1421以及吸光層1422，其中吸光層1422配置在透光基板1421面向感測器130的表面S1421S上且位於透光基板1421與感測器130之間。第二準直元件144包括透光基板1441、吸光層1442以及吸光層1443，其中吸光層1442配置在透光基板1441面向感測器130的表面S1441S上且位於透光基板1441與透光基板1421之間，而吸光層1443配置在透光基板1441面向蓋板110的表面S1441C上且位於蓋板110與透光基板1441之間。

應說明的是，各準直元件中的透光基板的數量、吸光層的數量、透光基板與吸光層的相對配置關係及吸光層的形成方法可以需求改變，而不以圖1所顯示的為限。透光基板1441的表面S1441S上形成有多個凹陷C，且吸光層1442配置在透光基板1441的多個凹陷C中，使得吸光層1442的外表面T1442與表面S1441S未形成有多個凹陷C的部分齊平。形成吸光層1442的方法可包括以下步驟。首先，在透光基板1441的表面S1441S上形成多個凹陷C。其次，於多個凹陷C中形成吸光材料。然後，固化吸光材料以形成吸光層1442。在一實施例中，透光基板1441及其多個凹陷C可以利用模鑄成型，而可省略形成多個凹陷C的步驟。

在各準直元件中，透光基板（如透光基板1421及透光基板1441）提供吸光層（如吸光層1422、吸光層1442以及吸光層1443）的承載面，其可以是玻璃基板或塑膠基板。吸光層用以吸收光束B被待測物10反射的部分中的大角度光束（如光束B2及光束B3），以達到將傳遞至感測器130的光束準直化的效果。吸光層具有高吸收率以及低反射率，以降低傳遞至吸光層的光束被吸光層反射的比例以及光束被吸光層反射的次數，進而有效降低大角度光束被感測器130接收到的比例。所述低反射率是指反射率在可見光波段及紅外光波段低於10%。舉例而言，吸光層可以是低反射率的油墨，但不以此為限。

此外，為了使光束B被待測物10反射的部分（如光束B1）能夠被感測器130接收，吸光層包括多個透光開口O。多個透光開口O暴露出感測器130的多個感測區132。具體地，吸光層1422、吸光層1442以及吸光層1443的多個透光開口O對應感測器130的多個感測區132設置。此處，多個感測區132可以是多個電荷耦合元件的所在位置或是互補式金屬氧化物半導體元件的多個像素區。

多個透光開口O的間距為S。多個透光開口O的每一個的寬度為W，且0.3W＜S，較佳地，W＜S。第一準直元件142的透光基板厚度為T1。第二準直元件144的透光基板厚度為T2。取像裝置100滿足：。此處，準直元件的透光基板厚度是指該準直元件中所有的透光基板的厚度總合。在本實施例中，第一準直元件142僅包括一個透光基板（即透光基板1421），且第二準直元件144僅包括一個透光基板（即透光基板1441）。因此，第一準直元件142的透光基板厚度T1即透光基板1421的厚度，而第二準直元件144的透光基板厚度T2即透光基板1441的厚度。

藉由的設計，可使大角度的光束（如光束B2及光束B3）在多個準直元件之間經由多次反射而被吸光層吸收，進而有效改善串擾問題，使取像裝置100具有良好的辨識能力。在一實施例中，取像裝置100若滿足的設計，可進一步降低大角度光束被感測器130接收的比例，使訊噪比有效提升，而有助於後端辨識訊號與雜訊，進而提升辨識的成功率。在又一實施例中，0.9W＜S，且取像裝置100若滿足，訊噪比可趨近於0。

接著搭配圖3至圖5說明取像裝置的其他實施型態，其中相同的元件以相同的標號表示，於下便不再重述。圖3至圖5分別是依照本發明的第二實施例至第四實施例的取像裝置的剖面示意圖。

請參照圖3，本發明的第二實施例的取像裝置200與圖1的取像裝置100的主要差異如下所述。在取像裝置200中，第二準直元件144配置在第一準直元件142與感測器130之間。進一步而言，第一準直元件142的吸光層1422配置在透光基板1421面向蓋板110的表面S1421C上且位於透光基板1421與蓋板110之間。第二準直元件144的吸光層1442配置在透光基板1441面向蓋板110的表面S1441C上且位於透光基板1441與透光基板1421之間。第二準直元件144的吸光層1443配置在透光基板1441面向感測器130的表面S1441S上且位於感測器130與透光基板1441之間。透光基板1441的表面S1441C上形成有多個凹陷C，且吸光層1442配置在透光基板1441的多個凹陷C中，使得吸光層1442的外表面T1442與表面S1441C未形成有多個凹陷C的部分齊平。

請參照圖4，本發明的第三實施例的取像裝置300與圖1的取像裝置100的主要差異如下所述。在取像裝置300中，除了透光基板1441、吸光層1442以及吸光層1443之外，第二準直元件144還包括透光基板1444以及吸光層1445。在本實施例中，透光基板1444位於透光基板1441與蓋板110之間，吸光層1443位於透光基板1441與透光基板1444之間，且吸光層1443與吸光層1445分別位於透光基板1444的兩相對表面上。透光基板1444面向感測器130的表面S1444S上形成有多個凹陷C，且吸光層1443配置在透光基板1444的多個凹陷C中，使得吸光層1443的外表面T1443與表面S1444S未形成有多個凹陷C的部分齊平。

透光基板1441的厚度T2A以及透光基板1444的厚度T2B小於T1，且厚度T2A與厚度T2B的總和為T2。也就是，T2A+T2B=T2。此外，厚度T2A與厚度T2B可相同或不同。在另一實施例中，第二準直元件144可包括兩層以上的透光基板以及三層以上的吸光層。同理，第一準直元件142可包括一層以上的透光基板以及兩層以上的吸光層，且第一準直元件142的透光基板厚度T1為所述一層以上的透光基板的厚度總和。進一步而言，第一準直元件142可包括彼此重疊的n個透光基板，所述n個透光基板的每一個的厚度小於T1，且所述n個透光基板的厚度總和為T1。

補充說明的是，圖3的取像裝置200的第二準直元件144也可同此實施例改良，於此便不再重述。

請參照圖5，本發明的第四實施例的取像裝置400與圖1的取像裝置100的主要差異如下所述。在取像裝置400中，取像裝置400進一步包括顯示面板410以及帶通濾光層420。顯示面板410配置在蓋板110與準直器140之間，其適於提供影像畫面。舉例而言，顯示面板410可以是薄膜電晶體液晶顯示面板（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display panel, TFT-LCD panel）、微型發光二極體顯示面板（Micro Light Emitting Diode display panel, Micro LED display panel）或有機發光二極體顯示面板（Organic Light Emitting Diode display panel, OLED display panel），但不以此為限。

帶通濾光層420配置在準直器140與感測器130之間(未繪示)或顯示面板410與準直器140之間，其用以讓來自光源120的光束通過且過濾其他光束，以避免環境光束或來自顯示面板410的光束傳遞至感測器130所造成的干擾，進而提升電子裝置400的辨識能力。舉例而言，帶通濾光層420可為紅外帶通濾光層，其讓波長為800 nm至900 nm的光束通過，且過濾波長為800 nm至900 nm以外的光束。對應地，光源120選用波長落在800 nm至900 nm的範圍內的紅外光源。在其他實施例中，帶通濾光層420可選用讓波長為840 nm至860 nm的光束或波長為890 nm至990 nm的光束通過的帶通濾光層，且光源120選用波長落在840 nm至860 nm或890nm至990nm的範圍內的紅外光源，但本發明並不限於此。

補充說明的是，圖3的取像裝置200及圖4的取像裝置300也可進一步包括顯示面板410與帶通濾光層420，於此便不再重述。

在上述實施例中，多個準直元件之間可經由黏著層（未繪示）或固定機構（未繪示）而固定在一起。舉例而言，可在多個準直元件的多個透光基板之間形成黏著層，使多個準直元件牢固地固定在一起，但不以此為限。黏著層可以是光學膠粘劑（Optical Clear Adhesive, OCA）或芯片附著薄膜（Die Attach Film, DAF），但不以此為限。

在上述實施例中，取像裝置可省略光源的設置。在取像裝置包括顯示面板的架構下，取像裝置可利用從顯示面板輸出的可見光光束進行指紋感測。對應地，帶通濾光層可設計成讓可見光光束（如波長為400 nm至700 nm的光束）通過，且過濾可見光光束以外的光束。或者，帶通濾光層可設計成讓只有一部份的可見光光束通過，且過濾其餘部分的可見光光束以及可見光光束以外的光束。在取像裝置沒有包括光源以及顯示面板的架構下。取像裝置可利用環境光進行指紋感測。在此架構下，取像裝置可包括也可不包括帶通濾光層。

綜上所述，在本發明實施例的取像裝置中，的設計可使大角度的光束在多個準直元件之間經由多次反射而被吸光層吸收，進而有效改善串擾問題，使取像裝置具有良好的辨識能力。在一實施例中，取像裝置可進一步包括顯示面板以兼具生物特徵辨識及顯示的功能。在又一實施例中，取像裝置的光源可為紅外光源，且取像裝置還可包括紅外帶通濾光層，以避免環境光束或來自顯示面板的光束傳遞至感測器所造成的干擾，進而提升電子裝置的辨識能力。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧待測物

100、200‧‧‧取像裝置

300、400‧‧‧取像裝置

110‧‧‧蓋板

120‧‧‧光源

122‧‧‧發光元件

130‧‧‧感測器

132‧‧‧感測區

140‧‧‧準直器

142‧‧‧第一準直元件

144‧‧‧第二準直元件

410‧‧‧顯示面板

420‧‧‧帶通濾光層

1421、1441、1444‧‧‧透光基板

1422、1442‧‧‧吸光層

1443、1445‧‧‧吸光層

B、B1、B2、B3‧‧‧光束

C‧‧‧凹陷

O‧‧‧透光開口

S‧‧‧間距

SI‧‧‧內表面

SO、T1442、T1443‧‧‧外表面

S1421S、S1421C‧‧‧表面

S1441S、S1441C、S1444S‧‧‧表面

T1、T2‧‧‧透光基板厚度

T2A、T2B‧‧‧厚度

W‧‧‧寬度

圖1是依照本發明的第一實施例的取像裝置的剖面示意圖。 圖2是圖1中的準直器的俯視示意圖。 圖3至圖5分別是依照本發明的第二實施例至第四實施例的取像裝置的剖面示意圖。

Claims (12)

1. 一種取像裝置，包括： 一蓋板； 一感測器，位於該蓋板的一側；以及 一準直器，配置在該蓋板與該感測器之間，且該準直器包括多個彼此重疊的準直元件，其中該些準直元件的每一個包括一透光基板以及配置在該透光基板上的一吸光層，且該吸光層包括多個透光開口，該些透光開口暴露出該感測器的多個感測區，該些透光開口的間距為S，該些透光開口的每一個的寬度為W，且0.3W＜S，該些準直元件中的一第一準直元件的透光基板厚度為T1，該些準直元件中的一第二準直元件的透光基板厚度為T2，且該取像裝置滿足：。
2. 如申請專利範圍第1項所述的取像裝置，其中該透光基板的一表面上形成有多個凹陷，且該吸光層配置在該透光基板的該些凹陷中。
3. 如申請專利範圍第1項所述的取像裝置，其中該取像裝置滿足：。
4. 如申請專利範圍第1項所述的取像裝置，其中0.9W＜S，且該取像裝置滿足：。
5. 如申請專利範圍第1項所述的取像裝置，其中該第一準直元件配置在該第二準直元件與該感測器之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的取像裝置，其中該第二準直元件配置在該第一準直元件與該感測器之間。
7. 如申請專利範圍第1、3或4項所述的取像裝置，其中該第一準直元件包括彼此重疊的n個透光基板，所述n個透光基板的每一個的厚度小於T1，且所述n個透光基板的厚度總和為T1。
8. 如申請專利範圍第1、3或4項所述的取像裝置，其中該第二準直元件包括彼此重疊的n個透光基板，所述n個透光基板的每一個的厚度小於T1，且所述n個透光基板的厚度總和為T2。
9. 如申請專利範圍第1、3或4項所述的取像裝置，更包括： 一顯示面板，配置在該蓋板與該準直器之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述的取像裝置，更包括： 一帶通濾光層，配置在該顯示面板與該感測器之間。
11. 如申請專利範圍第9項所述的取像裝置，其中該顯示面板為一有機發光二極體顯示面板。
12. 如申請專利範圍第8項所述的取像裝置，更包括： 一黏著層，配置在所述n個透光基板之間。