TWI594727B - 皮膚分析裝置及其影像擷取模組 - Google Patents

Description

皮膚分析裝置及其影像擷取模組

發明係關於一種影像擷取模組，特別係有關於一種皮膚分析裝置的影像擷取模組。

皮膚鏡(dermoscope)是一種有用的皮膚分析工具，其可擷取皮膚影像並提供容易且清楚的皮膚分析，藉由使用皮膚鏡可達到皮膚病變的早期偵測，尤其是針對皮膚癌及黑色素瘤，如此可提升患者的存活率並降低相關的治療費用。

由於傳統的光學式皮膚鏡係透過光線反射的原理來擷取皮膚影像，因此影像感測單元、手指與光源之間的相對角度必須經過適當地設計或調整才能擷取到清晰的皮膚影像。一般而言，掃描得到的皮膚影像中經常會產生眩光(flare)圖案，且皮膚分析裝置的微型化也並不容易。

為了解決前述習知問題點，本發明提供一種皮膚分析裝置的影像擷取模組，包括一殼體、一透光元件、一影像感測單元、一環狀之基板、複數個光源以及一環狀之光學機構。前述透光元件設置於殼體之一端，前述影像感測單元設置於殼體內，且位於影像擷取模組之一中心軸上。前述環狀之基 板設置於殼體內，前述光源則設置於基板上並且圍繞前述中心軸。前述光源於中心軸方向上的位置介於透光元件和影像感測單元之間，且環狀之光學機構設置於該殼體內，並導引前述光源所發出之光線至透光元件。

於本發明一實施例中，前述透光元件和影像感測單元於中心軸方向上相隔一距離H，且前述透光元件和光學機構於中心軸方向A上相隔一距離h1，其中h1/H之比值介於0.15~0.2。

於本發明一實施例中，前述透光元件和影像感測單元於中心軸方向上相隔一距離H，且前述光源和影像感測單元於中心軸方向上相隔一距離h2，其中h2/H之比值介於0.4~0.6。

於本發明一實施例中，前述殼體具有一開口，且透光元件鄰接開口，其中開口具有一寬度W1，影像感測單元具有一寬度W2，且W1/W2的比值介於0.8~1.2。

於本發明一實施例中，前述每一該光源的中心位置和影像感測單元於一水平方向上相隔一距離D，且影像感測單元於水平方向上具有一寬度W2，其中W1/(2D+W2)的比值介於0.5~0.8。

於本發明一實施例中，前述影像擷取模組更包括一底座以及一承載件，影像感測單元設置於底座之一開孔內，且承載件設置於底座上，用以承載光源和基板。

於本發明一實施例中，前述光學機構具有一擴散片或一稜鏡片。

於本發明一實施例中，前述光學機構設置於透光元件與光源之間。

於本發明一實施例中，前述透光元件為壓克力或玻璃材質。

於本發明一實施例中，前述光學機構包括一楔形之導光板、一光學膜片以及一反射片，光學膜片設置於導光板之一頂側，反射片設置於導光板之一底側，且光源鄰接於導光板之一側壁，其中側壁位於頂側與底側之間。

於本發明一實施例中，前述光學機構更包括一擴散片，設置於導光板之頂側，且位於導光板與光學膜片之間。

於本發明一實施例中，前述光學膜片包含微稜鏡陣列或微透鏡陣列。

於本發明一實施例中，前述光學機構具有一發光面，且發光面相對於中心軸呈傾斜。

於本發明一實施例中更提供一種皮膚分析裝置，包括如前所述之影像擷取模組以及一處理單元，其中影像擷取模組電性連接處理單元。

於本發明一實施例中，前述影像感測單元具有一結合部，且影像感測單元透過結合部螺接鎖固於皮膚分析裝置之一側。

於本發明一實施例中，前述皮膚分析裝置連接至一筆記型電腦、行動電話、平板電腦、個人電腦、讀卡機、信用卡刷卡機或自動櫃員機。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易 懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

100、100’‧‧‧指紋辨識模組

10‧‧‧殼體

11‧‧‧開口

20‧‧‧透光元件

21‧‧‧接觸面

22‧‧‧下表面

30‧‧‧影像擷取模組

31‧‧‧結合部

32‧‧‧感測面

40、40’‧‧‧光源

50、60‧‧‧光學機構

51、631‧‧‧發光面

61‧‧‧導光板

611‧‧‧頂側

612‧‧‧底側

613‧‧‧側壁

62‧‧‧擴散片

63‧‧‧光學膜片

64‧‧‧反射片

A‧‧‧中心軸

B‧‧‧底座

B1‧‧‧開孔

C‧‧‧承載件

D‧‧‧距離

H、h1、h2‧‧‧距離

L‧‧‧光線

S‧‧‧基板

W1、W2‧‧‧寬度

θ‧‧‧入射角

第1圖係表示本發明一實施例之影像擷取模組爆炸圖；第2圖係表示第1圖之影像擷取模組組裝後的剖視圖；第3圖係表示本發明另一實施例之影像擷取模組剖視圖；第4圖係表示第3圖中的光源以及光學機構放大圖。

以下說明本發明實施例之皮膚分析裝置及其影像擷取模組。然而，可輕易了解本發明實施例提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅用於說明以特定方法使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。

首先請一併參閱第1、2圖，本發明一實施例之影像擷取模組100(image capturing module)可包含於一皮膚分析裝置中，並且電性連接至皮膚分析裝置內部之一處理單元，藉此可透過影像擷取模組100擷取皮膚影像，並將所擷取到的皮膚影像資料傳送至前述處理單元以進行皮膚影像的分析。

如第1、2圖所示，前述影像擷取模組100主要包括一中空之殼體10、一透光元件20、影像感測單元30、複數個光源40、一光學機構50、一底座B、一承載件C以及一環狀的基板S，其中影像感測單元30具有一結合部31，影像擷取模組100可透過形成有螺紋之結合部31而螺接鎖固於皮膚分析裝置之一側，當使用者在操作皮膚分析裝置時可透過影像擷取模組100擷取皮膚影像以進行皮膚分析。

在本實施例中，透光元件20係設置於殼體10之頂端並鄰接位在殼體10中央之一開口11，當使用者欲進行皮膚分析時，可將皮膚貼附於透光元件20的接觸面21上，以利於影像感測單元30擷取皮膚影像。此外，前述影像感測單元30、光源40、光學機構50、底座B、承載件C以及基板S皆設置於殼體10內，其中影像感測單元30設置於底座B中央的開孔B1內，承載件C則設置於底座B上，用以承載前述光源40和基板S。

如第2圖所示，本實施例中的光源40例如為發光二極體(LED)，設置於基板B上並且圍繞影像擷取模組100之一中心軸A，前述光學機構50則可包含擴散片(diffuser)或稜鏡片(prism)等光學鏡片，設置於光源40上方，藉此可在光源40上方形成一環形且垂直於中心軸A的發光面51，以增加光線L投射至透光元件20時的入射角θ，如此一來可避免因入射角度過小，導致光線經由透光元件20的下表面22直接反射到影像感測單元30的感測面32而造成眩光(flare)現象。

此外，為了兼顧影像擷取模組100的微型化與透光元件20高開口率的需求，前述各元件於三度空間中的配置與相 對位置關係皆經過特殊的機構設計安排。如第2圖所示，前述透光元件20和影像感測單元30之間於中心軸方向A上係相隔一距離H，透光元件20和光學機構50之間於中心軸方向A上係相隔一距離h1，此外光源40和影像感測單元30之間於中心軸方向A上則相隔一距離h2，其中光源40係略高於影像感測單元30，亦即光源40在沿中心軸A的方向上之位置係介於影像感測單元30和光學機構50之間，且h2/H的比值介於0.15~0.2(本實施例中h2/H的比值為0.185)，h1/H的比值介於0.4~0.6(本實施例中h1/H的比值為0.5)。需特別說明的是，本實施例藉由使光源40的位置略高於像擷取模組30，並藉由在光源40上方設置環狀的光學機構50，使得由光學機構50的發光面51所發出之主要光線L投射到透光元件20時可形成較大的入射角θ，藉此能有效避免透光元件20的下表面22直接反射光線至影像感測單元30而產生眩光(flare)現象。

如前所述，本發明藉由適當地配置透光元件20、影像感測單元30、光源40以及光學機構50，可增加發光面51所發出之主要光線L投射到透光元件20時的入射角θ，以防止眩光現象的產生。另一方面，藉由前述特殊之機構設計，更可兼顧到影像擷取模組100的微型化與透光元件20高開口率的需求；具體而言，本實施例中的透光元件20例為如一壓克力或玻璃材質之透明平板，其中在殼體10上且鄰接於透光元件20之開口11具有一寬度W1，前述影像感測單元30則具有一寬度W2，其中W1/W2的比值大致介於0.8~1.2(本實施例中W1/W2的比值為1)。此外，前述光源40的中心位置與影像感測單元30於水平方 向上相隔一距離D，亦即位在相反側之兩對應光源40間的距離為2D+W2，其中W1/(2D+W2)的比值介於0.5~0.8(本實施例中W1/(2D+W2)的比值為0.59)。換言之，本發明除了可避免眩光現象產生之外，也能兼顧透光元件20的高開口率並有助於縮短光源40到影像感測單元30之間的距離D，藉此可減小影像擷取模組100的寬度尺寸以達成微型化之目的。

接著請一併參閱第3、4圖，在本發明另一實施例之影像擷取模組100’中，於殼體10內部配置有複數個光源40’以及一環狀之光學機構60，用以分別取代第2圖中所示的光源40以及光學機構50。由第3圖中可以看出，前述光學機構60係環繞於影像擷取模組100’的中心軸A，其主要包括一楔形之導光板61、一擴散片62、一光學膜片63以及一反射片64，其中擴散片62和光學膜片63位於導光板61的頂側611，而反射片64則設置於導光板61的底側612，且擴散片62係位於導光板61與光學膜片62之間。如第3、4圖所示，複數個光源40’係鄰接於導光板61的側壁613，其中前述側壁613位於頂側611與底側612之間，當光源40’所發出的光線進入導光板61後可經由反射片64反射並依序穿過擴散片62以及光學膜片63，且光線最後會經由光學膜片63上方的發光面631離開光學機構60。舉例而言，前述光學膜片63可包含微稜鏡陣列(microprism array)或微透鏡陣列(microlens array)，藉此可控制發光面631出光角度以避免眩光(flare)現象產生，其中發光面631相對於影像擷取模組100’的中心軸A呈傾斜。

綜上所述，本發明提供一種體積小且可防止眩光 (flare)之影像擷取模組，其可設置於一皮膚分析裝置中以提供容易且清楚的皮膚分析(例如皮膚癌及黑色素瘤的早期檢測)。然而，該皮膚分析裝置同時也可以作為一指紋辨識裝置(fingerprint recognition device)，其中位於皮膚分析裝置內部之影像擷取模組係電性連接至一處理單元，藉此可透過影像擷取模組擷取一指紋影像，並將所擷取到的指紋影像資料傳送至前述處理單元以進行指紋比對。舉例而言，前述皮膚分析裝置(指紋辨識裝置)可連接至筆記型電腦、行動電話、平板電腦等可攜式電子裝置，或者任何需要登入或身分認證的電子設備上，例如個人電腦、讀卡機(card reader)、信用卡刷卡機(credit card swipe machine)或自動櫃員機(Automated Teller Machine,ATM)等，藉此便能達到生物特徵授權(biometric authorization)與身分確認之目的，以確保系統在使用上與交易上的安全性。

雖然本案實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本發明之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本發明揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本發明使用。因此，本發明之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本發明之保護範圍也 包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧指紋辨識模組

10‧‧‧殼體

11‧‧‧開口

20‧‧‧透光元件

21‧‧‧接觸面

22‧‧‧下表面

30‧‧‧影像擷取模組

31‧‧‧結合部

32‧‧‧感測面

40‧‧‧光源

50‧‧‧光學機構

51‧‧‧發光面

A‧‧‧中心軸

B‧‧‧底座

B1‧‧‧開孔

C‧‧‧承載件

D‧‧‧距離

H、h1、h2‧‧‧距離

L‧‧‧光線

S‧‧‧基板

W1、W2‧‧‧寬度

θ‧‧‧入射角

Claims (15)

1. 一種影像擷取模組，包括：一殼體；一透光元件，設置於該殼體之一端；一影像感測單元，設置於該殼體內，且位於該影像擷取模組之一中心軸上；一承載件，設置於該殼體內；複數個光源，設置於該承載件上並且圍繞該中心軸，其中該些光源於該中心軸方向上的位置介於該透光元件和該影像感測單元之間；以及一環狀之光學機構，設置於該殼體內，並導引該些光源所發出之光線至該透光元件，其中該透光元件和該影像感測單元於該中心軸方向上相隔一距離H，且該透光元件和該光學機構於該中心軸方向上相隔一距離h1，其中h1/H之比值介於0.4~0.6。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中該透光元件和該影像感測單元於該中心軸方向上相隔一距離H，且該些光源和該影像感測單元於該中心軸方向上相隔一距離h2，其中h2/H之比值介於0.15~0.2。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中該殼體具有一開口，且該透光元件鄰接該開口，其中該開口具有一寬度W1，該影像感測單元具有一寬度W2，且W1/W2的比值介於0.8~1.2。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中每一該光 源的中心位置和該影像感測單元於一水平方向上相隔一距離D，且該影像感測單元於該水平方向上具有一寬度W2，其中W1/(2D+W2)的比值介於0.5~0.8。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中該影像擷取模組更包括一底座，該影像感測單元設置於該底座之一開孔內，且該承載件設置於該底座上，用以承載該光源。
6. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中該光學機構具有一擴散片或一稜鏡片。
7. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中該光學機構設置於該透光元件與該些光源之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中該透光元件為壓克力或玻璃材質。
9. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組，其中該光學機構包括一楔形之導光板、一光學膜片以及一反射片，該光學膜片設置於該導光板之一頂側，該反射片設置於該導光板之一底側，且該些光源鄰接於該導光板之一側壁，其中該側壁位於該頂側與該底側之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之影像擷取模組，其中該光學機構更包括一擴散片，設置於該導光板之該頂側，且位於該導光板與該光學膜片之間。
11. 如申請專利範圍第9項所述之影像擷取模組，其中該光學膜片包含微稜鏡陣列或微透鏡陣列。
12. 如申請專利範圍第9項所述之影像擷取模組，其中該光學機構具有一發光面，且該發光面相對於該中心軸呈傾斜。
13. 一種皮膚分析裝置，包括如申請專利範圍第1項所述之影像擷取模組以及一處理單元，其中該影像擷取模組電性連接該處理單元。
14. 如申請專利範圍第13項所述之皮膚分析裝置，其中該影像感測單元具有一結合部，且該影像感測單元透過該結合部螺接鎖固於該皮膚分析裝置之一側。
15. 如申請專利範圍第13項所述之皮膚分析裝置，其中該皮膚分析裝置連接至一筆記型電腦、行動電話、平板電腦、個人電腦、讀卡機、信用卡刷卡機或自動櫃員機。