TWI623766B - 生物辨識裝置及方法與穿戴式載體 - Google Patents

Abstract

一種生物辨識裝置，包括一基板、一影像感測器、一光學層以及至少一紅外光發光二極體。影像感測器配置於基板上。光學層配置於影像感測器上且包括一繞射圖案。紅外光發光二極體配置於光學層的繞射圖案上。紅外光發光二極體位於一生物的一部位與影像感測器之間。光學層位於紅外光發光二極體與影像感測器之間。

Description

生物辨識裝置及方法與穿戴式載體

本發明是有關於一種辨識裝置及方法，且特別是有關於一種生物辨識裝置及方法與應用此生物辨識裝置的穿戴式載體。

生物辨識在當前社會扮演著越來越重要的角色，其中生物辨識種類目前主要包括臉部、虹膜、靜脈和指紋辨識等。

以目前技術而言，針對智慧穿戴裝置尚未出現身分辨識的解決辦法，其因歸咎於穿戴裝置需要輕薄的身分辨識系統。再者，若以指、掌靜脈辨識為例,大多先做靜脈影像擷取，以目前技術而言，影像的資料量較大，處理速度過慢，且整張的影像擷取功耗較大，並不適合作為智慧穿戴裝置的身分識別之用。因此，如何設計出一種具有低功耗、模組薄型化且處理速度快的生物辨識裝置，已成為設計生物辨識裝置時的重大技術挑戰。

本發明提供一種生物辨識裝置，採用光學層來達到薄型化的功效。

本發明提供一種生物辨識方法，可依序點亮紅外光發光二極體，來降低資料量進而增加處理速度。

本發明提供一種穿戴式載體，具有上述的生物辨識裝置。

本發明的生物辨識裝置，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵。生物辨識裝置包括一基板、一影像感測器、一光學層以及至少一紅外光發光二極體。影像感測器配置於基板上。光學層配置於影像感測器上，且包括一繞射圖案。紅外光發光二極體配置於光學層的繞射圖案上，其中紅外光發光二極體位於生物的部位與影像感測器之間，且光學層位於紅外光發光二極體與影像感測器之間。

本發明的生物辨識裝置，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵。生物辨識裝置包括一基板、一影像感測器、多個紅外光發光二極體以及一光學層。影像感測器配置於基板上且包括多個感光單元。紅外光發光二極體配置於基板上，其中紅外光發光二極體與感光單元交錯排列。光學層包括多個透鏡部，其中透鏡部對位於部分感光單元，各透鏡部在基板上的正投影重疊於對應的感光單元在基板上的正投影，且透鏡部位於生物的部位與對應的感光單元之間。

本發明的穿戴式載體，適於穿戴於一使用者上。穿戴式載體包括一顯示單元、一帶狀單元以及一生物辨識裝置。帶狀單元連接顯示單元彼此相對的一第一邊緣與一第二邊緣。生物辨識裝置配置於顯示單元或帶狀單元上，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵。生物辨識裝置包括一基板、一影像感測器、一光學層以及至少一紅外光發光二極體。影像感測器配置於基板上。光學層配置於影像感測器上且包括一繞射圖案。紅外光發光二極體配置於光學層的繞射圖案上，其中紅外光發光二極體位於生物的部位與影像感測器之間，且光學層位於紅外光發光二極體與影像感測器之間。

本發明的穿戴式載體，適於穿戴於一使用者上。穿戴式載體包括一顯示單元、一帶狀單元以及一生物辨識裝置。帶狀單元連接顯示單元彼此相對的一第一邊緣與一第二邊緣。生物辨識裝置配置於顯示單元或帶狀單元上，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵。生物辨識裝置包括一基板、一影像感測器、多個紅外光發光二極體以及一光學層。影像感測器配置於基板上且包括多個感光單元。紅外光發光二極體配置於基板上，其中紅外光發光二極體與感光單元交錯排列。光學層包括多個透鏡部，其中透鏡部對位於部分感光單元，各透鏡部在基板上的正投影重疊於對應的感光單元在基板上的正投影，且透鏡部位於生物的部位與對應的感光單元之間。

本發明的生物辨識方法，包括以下步驟。接收一特徵圖像資料。使一生物的一部位耦接於一生物辨識裝置上，其中生物辨識裝置包括多個感光單元以及多個紅外光發光二極體，而感光單元對應紅外光發光二極體設置，且每一紅外光發光二極體適於發出一光束至生物的部位。依序點亮至少部分紅外光發光二極體及依序開啟對應的感光單元，而使對應的感光單元接收部位所散射的光束並分別產生一辨識感測圖像。將辨識感測圖像與特徵圖像資料進行比對，並依據比對結果輸出一辨識結果。

基於上述，由於本發明的一實施例的生物辨識裝置是採用光學層的設計來取代習知大體積的光學模組，因此本發明的生物辨識裝置可具有薄型化的優勢。再者，本發明的另一實施例的生物辨識裝置，其光學層具有透鏡部，可使生物辨識裝置提供面光源，可降低後續於辨識照明時紅外光發光二極體所需的強度與功耗。此外，由於本發明的生物辨識方法是採用依序點亮紅外光發光二極體的方式，因此可降低影像感測器處理的資料量，因而可以加速影像處理的速度，而快速得知辨識的結果。

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1A繪示為本發明的一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。圖1B繪示為圖1A的生物辨識裝置的局部俯視的分解示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，生物辨識裝置100a用以辨識一生物10的一部位12的一生物特徵，其中生物10的部位12例如是人體的手腕，而生物特徵例如是靜脈網絡圖像特徵。生物辨識裝置100a包括一基板110、一影像感測器120a、一光學層130a以及至少一紅外光發光二極體140a（圖1A與圖1B中示意地繪示多個紅外光發光二極體）。影像感測器120a配置於基板110上。光學層130a配置於影像感測器120a上，且包括一繞射圖案132a。紅外光發光二極體140a配置於光學層130a的繞射圖案132a上，其中紅外光發光二極體140a位於生物10的部位12與影像感測器120a之間，且光學層130a位於紅外光發光二極體140a與影像感測器120a之間。

詳細來說，本實施例的影像感測器120a包括多個感光單元122a，且感光單元122a排列成一陣列。光學層130a更包括一透光基材134a，而繞射圖案132a配置於透光基材134a上，以定義出多個狹縫S。如圖1B所示，本實施例的光學層130a的透光基材134a可區分為多個區塊，如區塊D1、D2、D3，每一個區塊D1（或區塊D2、區塊D3）中皆配置有繞射圖形DF1（或繞射圖形DF2、繞射圖形DF3），而這些繞射圖形DF1、DF2、DF3可定義出繞射圖案132a。位於區塊D1的繞射圖形DF1例如是由多個相同大小的直線圖像所組成，而位於區塊D2的繞射圖形DF2例如是由多個不同寬度的直線圖像所組成，且位於區塊D3的繞射圖形DF3例如是由多個相同大小的直線圖像所組成，且直線圖像相互交織而形成網格狀，但並不以為限。舉例來說，繞射圖形的形狀可如圖2A~圖2E所示的繞射圖形DF4~DF8或其他適當形狀，本發明不對此加以限制。值得一提的是，光學層130a的透光基材134a可依據需求而區分為所需要的區塊數，而這些區塊內可自行選擇及搭配所需的繞射圖形而定義出不同型態的繞射圖案132a。

由於繞射圖案132a是不透光的圖案且配置於透光基材134a上，因此可於透光基材134a上定義出狹縫S（即沒有繞射圖案132a的區域）。紅外光發光二極體140a位於繞射圖案132a上，意即紅外光發光二極體140a所發出的一光束L不會由紅外光發光二極體140a所在的位置進入光學層130a中，而是會入射到生物10的部位12後，經由生物10的部位12散射光束LS，而使散射的光束LS進入光學層130a中。接著，散射的光束LS通過狹縫S會產生繞射效應進而成像，而影像感測器120a接收到散射光束LS後，透過影像處理及分析比對後即可得知一辨識結果。

由於本實施例的光學層130a具體化為一單片式光學層，因此相較於習知多層透鏡所組成的光學模組來說，可具有較薄的體積。所以，本實施例的生物辨識裝置100a採用光學層130a來取代習知大體積的光學膜組，可大幅縮減整體的體積與厚度，可符合薄型化的趨勢。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖3A繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。圖3B繪示為圖3A的生物辨識裝置的局部放大的剖面示意圖。請同時參考圖3A與圖3B，本實施例的生物辨識裝置100b與圖1A及圖1B的生物辨識裝置100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的光學層130b的結構不同於上述實施例的光學層130a的結構。詳細來說，本實施例的光學層130b更包括一第一氧化矽層131b、一氮化矽層133b以及一第二氧化矽層135b。氮化矽層133b位於第一氧化矽層131b與第二氧化矽層135b之間，而繞射圖案132b位於第一氧化矽層131b的一上表面130b1的局部區域，且第二氧化矽層135b位於氮化矽層133b與影像感測器120a之間。此外，本實施例的光學層130b更包括一金屬層137b以及至少一導電通孔139b。金屬層137b配置於第一氧化矽層131b的上表面130b1上且覆蓋部分繞射圖案132b。導電通孔139b電性連接於金屬層137b與影像感測器120a之間，而紅外光發光二極體140a透過金屬層137b及導電通孔139b與影像感測器120a電性連接，其中的金屬層137b亦可由具有導電與遮光的材質來取代。

如圖3B所示，紅外光發光二極體140a可透過導電凸塊145而電性連接於金屬層137b上。紅外光發光二極體140a所發出的光束L入射到生物10的部位12後，經由生物10的部位12散射光束LS，而使散射的光束LS進入光學層130b中。接著，散射的光束LS會通過繞射圖案132b而產生不同階的繞射光L1、L2、L3，而不同階的繞射光L1、L2、L3會往不同的方向繞射而被影像感測器120a的感光單元122a所接收，透過影像處理及分析比對後即可得知辨識結果。

圖4A繪示為本發明的一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。圖4B繪示為圖4A的生物辨識裝置的局部俯視的示意圖。為了方便說明起見，圖4B中省略繪示部分構件。請同時參考圖4A與圖4B，本實施例的生物辨識裝置100c與圖1A及圖1B的生物辨識裝置100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的紅外光發光二極體140c與感光單元122c交錯排列。光學層130c包括多個透鏡部132c及一透光平板部134c，其中透光平板部134c覆蓋紅外光發光二極體140c與感光單元122c，透鏡部132c配置於透光平板部134c的一頂表面135c上且對位於部分感光單元122c，各透鏡部132c在基板110上的正投影重疊於對應的感光單元122c在基板110上的正投影，且透鏡部132c位於生物10的部位12與對應的感光單元122c之間。也就是說，透鏡部132c的個數少於感光單元122c的個數，且透鏡部132c會遮蓋部分感光單元122c。

更具體來說，本實施例的感光單元122c與紅外光發光二極體140c例如但不限制為位於同一水平面上。此外，在本實施例中，感光單元122c的高度例如是大於紅外光發光二極體140c的高度，然本發明不以此為限。

如圖4A所示，紅外光發光二極體140c所發出的光束LS’入射到生物10的部位12後，經由生物10的部位12散射光束LS’，而使散射的光束LS’進入光學層130c中。接著，散射的光束LS’有一部分會通過透鏡部132c而被透鏡部132c下方的感光單元122c所接收，而散射的光束LS’的另一部分會直接被沒有被透鏡部132c所遮蓋的感光單元122c所接收，透過影像處理來處理感光單元122c所感測到有經過透鏡部132c與沒有經過透鏡部132c的光且對比分析後即可得靜脈圖像。

由於本實施例的光學層130c具體化為一單片式光學層，因此相較於習知多層透鏡所組成的光學模組來說，可具有較薄的體積。所以可大幅縮減整體的體積與厚度，可符合薄型化的趨勢。此外，本實施例利用LED陣列的形式產生面光源，如此一來，於後續辨識照明時可有效降低紅外光發光二極體140c的強度與功耗。

圖4C繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。請參考圖4C，本實施例的生物辨識裝置100d與圖4A的生物辨識裝置100c相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的紅外光發光二極體140d的第一上表面142d的高度高於感光單元122d的第二上表面123d的高度。也就是說，本實施例的紅外光發光二極體140d的高度大於感光單元122d的高度。由於本實施例的紅外光發光二極體140d的高度大於感光單元122d的高度，為了避免感光單元122d接收到紅外光發光二極體140d的側向光，因此本實施例的紅外光發光二極體140d的一周圍表面143d具有一反射材料層144d，其中反射材料層144d的反射率例如是大於70%，而反射材料層144d的材質例如是金、銀、鋁，但並不以此為限。反射材料層144d的設置可將紅外光發光二極體140d的側向光反射而朝向正向出光。

當然，其他實施例中，亦可透過不同的結構設計來使紅外光發光二極體140d的側向光不要射入感光單元122d中。請參考圖4D，本實施例的生物辨識裝置100e與圖4C的生物辨識裝置100d相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的生物辨識裝置100e更包括多個擋牆結構150，配置於基板110上且環繞每一紅外光發光二極體140e的周圍，其中每一擋牆結構150具有一第三上表面152，而第三上表面152高於第一上表面142e。擋牆結構150可將紅外光發光二極體140e的側向光由側向傳遞改變成向上傳遞，以使側向傳遞的光束能夠被有效地利用。

圖5繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。請參考圖5，本實施例的生物辨識裝置100f與圖4A的生物辨識裝置100c相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的紅外光發光二極體140f並非與感光單元交錯排列。具體而言，類似於圖1A所示的影像感測器120a配置於基板110上，且光學層130a及紅外光發光二極體140a配置於影像感測器120a上，本實施例的影像感測器120f配置於基板110上，且紅外光發光二極體140f、光學層130f及其透鏡部132f配置於影像感測器120f上。

圖6繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。請參考圖6，本實施例的生物辨識裝置100g與圖5的生物辨識裝置100f相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的光學層130g更包括一透光平板部134g，其中透光平板部134g配置於紅外光發光二極體140g上，且透光平板部134g、紅外光發光二極體140g以及影像感測器120g定義出多個空氣間隙AG，位於紅外光發光二極體140g之間，而透鏡部132g位於透光平板部134g的一頂表面135g上。

圖7繪示為本發明的一實施例的一種穿戴式載體的示意圖。請參考圖7，本實施例的穿戴式載體200，適於穿戴於一使用者上。穿戴式載體200包括一顯示單元210、一帶狀單元220以及上述的生物辨識裝置如100a~100h如圖7所示，穿戴式載體200具體化為手錶，但並不以此為限。於其他未繪示的實施例中，其亦可為運動手環或其他種類的穿戴式載體。

詳細來說，本實施例的顯示單元210例如是可顯示一時間資訊，其中顯示單元210具有彼此相對的一第一邊緣210a與一第二邊緣210b以及彼此相對的一顯示面212與一背面214。帶狀單元220連接顯示單元210的第一邊緣210a與第二邊緣210b且可固定於使用者的一手腕上，但並不以此為限。生物辨識裝置100a（或生物辨識裝置100b~100h)可配置於顯示單元210的顯示面212上。當然，於其他未繪示的實施例中，生物辨識裝置100a（或生物辨識裝置100b~100h)亦可配置於顯示單元210的背面214上；或者是，帶狀單元220的外表面222上；或者是，帶狀單元220的內表面224上。

由於本實施例的生物辨識裝置100a（或生物辨識裝置100b~100h）是採用光學層130a（或130b、130c、130f、130g）來取代習知由多層透鏡所組成的光學模組，光學層表面近似於平面光學層，因此本實施例的生物辨識裝置100a（或生物辨識裝置100b~100h)具有薄型化的優勢。當將此生物辨識裝置100a（或生物辨識裝置100b~100h)整合於穿戴裝置而形成穿戴式載體200時，可使得穿戴式載體200除了具有原本的功能外（如顯示時間的功能），亦具有生物辨識的功能，可滿足使用者對於產品具有多功能的訴求。

圖8繪示為本發明的一實施例的一種生物辨識方法的流程示意圖。圖9為一生物的一部位的一生物特徵的示意圖。圖10A至10H繪示為圖9中的區域A至區域H的放大示意圖。請先參考圖8，本實施例的生物辨識方法，包括以下步驟：首先，步驟S1，註冊使用者生物特徵，並於第一次使用時接收一特徵圖像資料，儲存於裝置中做為比對依據。此特徵圖像資料的建立例如是對生物10的部位12進行取像，如靜脈取像，請參考圖9，而後針對特徵圖像的地方（如圖9中的區域A至區域H）進行萃取，而將特徵圖像的結構特徵與位置資料儲存而形成特徵圖像資料。特徵圖像資料的選取例如是血管的分岔處，請參考圖10A至圖10H中區域A至區域H內的血管分岔示意圖。

接著，請再參考圖8與圖1A，步驟S2，使生物10的部位12耦接於生物辨識裝置100a上，其中生物辨識裝置100a包括多個感光單元122a以及多個紅外光發光二極體140a，而感光單元122a對應紅外光發光二極體140a設置，且每一紅外光發光二極體140a適於發出一光束L至生物10的部位12。

接著，請再參考圖8與圖1A，步驟S3，確認生物10的部位12與生物辨識裝置100a之間的相對位置，確認相對位置的方式例如為下述流程。首先，點亮一至數個紅外光發光二極體140a及開啟對應的感光單元122a，而使感光單元122a接收部位所散射的光束LS並產生一定位感測圖像。此處，點亮紅外光發光二極體140a其中的一個同時、之前或之後開啟對應的感光單元122a，於此並不加以限制。然後，將定位感測圖像與特徵圖像資料進行比對，以確認生物10的部位12與生物辨識裝置100a之間的相對位置。若定位感測圖像與特徵圖像資料不符合時，則需要回到步驟S2重新進行生物10的部位12與生物辨識裝置100a之耦接，以調整生物10的部位12與生物辨識裝置100a的相對位置。在其他實施例中，可藉由其他適當方式進行所述相對位置之確認，本發明不對此加以限制。

接著，請再參考圖8與圖1A，步驟S4，確認相對位置之後，依序點亮至少部分紅外光發光二極體140a及依序開啟對應的感光單元122，而使對應的感光單元122接收部位所散射的光束LS並分別產生一辨識感測圖像。此處，依序點亮未被點亮的紅外光發光二極體140a同時、之前或之後開啟對應的感光單元122a，於此並不加以限制。

詳細而言，所述依序點亮紅外光發光二極體140a的方式可為，在各個時間點僅單一紅外光發光二極體140a會被點亮，亦即，當點亮其中一個紅外光發光二極體140a時，其餘紅外光發光二極體140a皆被關閉，然本發明並不以此為限。

最後，請再參考圖8，步驟S5，將辨識感測圖像與特徵圖像資料進行比對，並依據比對結果輸出一辨識結果。由於本實施例的採用依序點亮紅外光發光二極體140a的方式來降低影像感測器120a處理的資料量，因此可以加速影像處理的速度，而快速得知辨識的結果。

當然，上述生物辨識方式所採用的生物辨識裝置100a是作為舉例說明之用，本領域的技術人員當可依據需求而自行選用前述實施例中的生物辨識裝置100b~100h。若選用如圖4A的生物辨識裝置100c，由於生物辨識裝置100c的光學層130c具有透鏡部132c，因此生物辨識裝置100c可提供面光源，可降低辨識照明時紅外光發光二極體140c所需的強度與功耗。

圖11繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的局部俯視的示意圖。請參考圖11，本實施例的生物辨識裝置100h與圖4B的生物辨識裝置100c相似，惟二者主要差異之處在於：生物辨識裝置100h的基板110上配置了更多數量的紅外光發光二極體140h，各感光單元122h被多個紅外光發光二極體140h圍繞，各紅外光發光二極體140h發出的光束被生物的部位散射後，是由一或多個感光單元122h來感測所述散射光束。

依據需求，本領域的技術人員可在前述實施例中的生物辨識裝置100b~100h中增設其他種類的感測元件，以使生物辨識裝置的功能更加全面與多元。所述增設的感測元件例如是用以對生物體進行感測、對生物體所處環境進行感測或是用以提供其他感測功能，本發明並不對此加以限制。

綜上所述，由於本發明的一實施例的生物辨識裝置是採用光學層的設計來取代習知大體積的光學模組，光學層表面近似於一平面光學層，因此本發明的生物辨識裝置可具有薄型化的優勢。再者，本發明的另一實施例的生物辨識裝置，其光學層具有透鏡部，可使生物辨識裝置提供面光源，可降低後續於辨識照明時紅外光發光二極體所需的強度與功耗。此外，由於本發明的生物辨識方法是採用依序點亮紅外光發光二極體的方式，因此可降低影像感測器處理的資料量，因而可以加速影像處理的速度，而快速得知辨識的結果。

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‧‧‧生物
12‧‧‧部位
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h‧‧‧生物辨識裝置
110‧‧‧基板
120a、120f、120g‧‧‧影像感測器
122a、122c、122d、122h‧‧‧感光單元
123d‧‧‧第二上表面
130a、130b、130c、130f、130g‧‧‧光學層
130b1‧‧‧上表面
131b‧‧‧第一氧化矽層
132a、132b‧‧‧繞射圖案
132c、132f、132g‧‧‧透鏡部
133b‧‧‧氮化矽層
134a‧‧‧透光基材
134c、134g‧‧‧透光平板部
135b‧‧‧第二氧化矽層
135c、135g‧‧‧頂表面
137b‧‧‧金屬層
139b‧‧‧導電通孔
140a、140c、140d、140e、140f、140g、140h‧‧‧紅外光發光二極體
142d、142e‧‧‧第一上表面
143d‧‧‧周圍表面
145‧‧‧導電凸塊
150‧‧‧擋牆結構
152‧‧‧第三上表面
200‧‧‧穿戴式載體
210‧‧‧顯示單元
210a‧‧‧第一邊緣
210b‧‧‧第二邊緣
212‧‧‧顯示面
214‧‧‧背面
220‧‧‧帶狀單元
222‧‧‧外表面
224‧‧‧內表面

A、B、C、D、E、F、G、H‧‧‧區域

AG‧‧‧空氣間隙

D1、D2、D3‧‧‧區塊

DF1、DF2、DF3、DF4、DF5、DF6、DF7、DF8‧‧‧繞射圖形

L、L’‧‧‧光束

L1、L2、L3‧‧‧繞射光

LS、LS’‧‧‧散射光束

S‧‧‧狹縫

S1、S2、S3、S4、S5‧‧‧步驟

圖1A繪示為本發明的一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。 圖1B繪示為圖1A的生物辨識裝置的局部俯視的分解示意圖。 圖2A至圖2E繪式為光學層中多種不同實施例的繞射圖形的示意圖。 圖3A繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。 圖3B繪示為圖3A的生物辨識裝置的局部放大的剖面示意圖。 圖4A繪示為本發明的一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。 圖4B繪示為圖4A的生物辨識裝置的局部俯視的示意圖。 圖4C繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。 圖4D繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。 圖5繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。 圖6繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的剖面示意圖。 圖7繪示為本發明的一實施例的一種穿戴式載體的示意圖。 圖8繪示為本發明的一實施例的一種生物辨識方法的流程示意圖。 圖9為一生物的一部位的一生物特徵的示意圖。 圖10A至10H繪示為圖9中的區域A至區域H的放大示意圖。 圖11繪示為本發明的另一實施例的一種生物辨識裝置的局部俯視的示意圖。

Claims (26)

1. 一種生物辨識裝置，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵，該生物辨識裝置包括：一基板；一影像感測器，配置於該基板上；一光學層，配置於該影像感測器上，且包括一繞射圖案；以及至少一紅外光發光二極體，配置於該光學層的該繞射圖案上，其中該紅外光發光二極體位於該生物的該部位與該影像感測器之間，且該光學層位於該紅外光發光二極體與該影像感測器之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的生物辨識裝置，其中該影像感測器包括多個感光單元，且該些感光單元排列成一陣列。
3. 如申請專利範圍第1項所述的生物辨識裝置，其中該光學層更包括一透光基材，而該繞射圖案配置於該透光基材上，以定義出多個狹縫。
4. 如申請專利範圍第3項所述的生物辨識裝置，其中該繞射圖案包括多個直線圖像、多個圓形圖像、多個多邊形圖像、多個弧形圖像或上述圖像的組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述的生物辨識裝置，其中該光學層更包括一第一氧化矽層、一氮化矽層以及一第二氧化矽層，該氮化矽層位於該第一氧化矽層與該第二氧化矽層之間，而該繞射圖案位於該第一氧化矽層的一上表面，而該第二氧化矽層位於該氮化矽層與該影像感測器之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述的生物辨識裝置，其中該光學層更包括一金屬層以及至少一導電通孔，該金屬層配置於該第一氧化矽層的該上表面上且覆蓋部分該繞射圖案，而該導電通孔電性連接於該金屬層與該影像感測器之間，且該紅外光發光二極體透過該金屬層及該導電通孔與該影像感測器電性連接。
7. 一種生物辨識裝置，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵，該生物辨識裝置包括：一基板；一影像感測器，配置於該基板上，且包括多個感光單元；多個紅外光發光二極體，配置於該基板上，其中該些紅外光發光二極體與該些感光單元交錯排列；以及一光學層，包括多個透鏡部，其中該些透鏡部對位於部分該些感光單元，各該透鏡部在該基板上的正投影重疊於對應的該感光單元在該基板上的正投影，且該些透鏡部位於該生物的該部位與對應的該些感光單元之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的生物辨識裝置，其中該些感光單元與該些紅外光發光二極體位於同一水平面上。
9. 如申請專利範圍第7項所述的生物辨識裝置，其中該光學層更包括一透光平板部，該透光平板部配置於該基板上且覆蓋該些紅外光發光二極體與該些感光單元，而該些透鏡部位於該透光平板部的一頂表面上。
10. 如申請專利範圍第7項所述的生物辨識裝置，其中各該紅外光發光二極體具有一第一上表面，而各該感光單元具有一第二上表面，且該第一上表面低於該第二上表面。
11. 如申請專利範圍第7項所述的生物辨識裝置，其中各該紅外光發光二極體具有一第一上表面，而各該感光單元具有一第二上表面，且該第一上表面高於該第二上表面。
12. 如申請專利範圍第11項所述的生物辨識裝置，更包括：多個擋牆結構，配置於該基板上且環繞各該紅外光發光二極體的周圍，其中各該擋牆結構具有一第三上表面，而該第三上表面高於該第一上表面。
13. 如申請專利範圍第11項所述的生物辨識裝置，其中各該紅外光發光二極體的一周圍表面具有一反射材料層，且該反射材料層的反射率大於70%。
14. 如申請專利範圍第7項所述的生物辨識裝置，其中該光學層更包括一透光平板部，該透光平板部配置於該些紅外光發光二極體上，且該透光平板部、該些紅外光發光二體以及該影像感測器定義出多個空氣間隙，而該些透鏡部位於該透光平板部的一頂表面上。
15. 一種穿戴式載體，適於穿戴於一使用者上，該穿戴式載體包括：一顯示單元；一帶狀單元，連接該顯示單元彼此相對的一第一邊緣與一第二邊緣；以及一如申請專利範圍第1項所述的生物辨識裝置，配置於該顯示單元或該帶狀單元上，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵。
16. 如申請專利範圍第15項所述的穿戴式載體，其中該生物辨識裝置位於該顯示單元的一顯示面上、該顯示單元相對於該顯示面的一背面上、該帶狀單元的一外表面上或該帶狀單元相對於該外表面的一內表面上。
17. 一種穿戴式載體，適於穿戴於一使用者上，該穿戴式載體包括：一顯示單元；一帶狀單元，連接該顯示單元彼此相對的一第一邊緣與一第二邊緣；以及一如申請專利範圍第7項所述的生物辨識裝置，配置於該顯示單元或該帶狀單元上，用以辨識一生物的一部位的一生物特徵。
18. 如申請專利範圍第17項所述的穿戴式載體，其中該生物辨識裝置位於該顯示單元的一顯示面上、該顯示單元相對於該顯示面的一背面上、該帶狀單元的一外表面上或該帶狀單元相對於該外表面的一內表面上。
19. 一種生物辨識方法，包括：接收一特徵圖像資料；使一生物的一部位耦接於一生物辨識裝置上，其中該生物辨識裝置包括一基板、一光學層、多個感光單元以及多個紅外光發光二極體，該光學層包括一繞射圖案，且該光學層位於該紅外光發光二極體與該些感光單元之間，而該些感光單元對應該些紅外光發光二極體設置，該些紅外光發光二極體配置於該光學層的該繞射圖案上，且各該紅外光發光二極體適於發出一光束至該生物的該部位，該些紅外光發光二極體位於該生物的該部位與該些感光單元之間；依序點亮至少部分該些紅外光發光二極體及依序開啟對應的該些感光單元，而使對應的該些感光單元接收該部位所散射的該些光束並分別產生一辨識感測圖像；以及將該些辨識感測圖像與該特徵圖像資料進行比對，並依據比對結果輸出一辨識結果。
20. 如申請專利範圍第19項所述的生物辨識方法，其中依序點亮至少部分該些紅外光發光二極體同時、之前或之後開啟對應的該些感光單元。
21. 如申請專利範圍第19項所述的生物辨識方法，其中該特徵圖像資料為一靜脈圖像資料庫。
22. 如申請專利範圍第19項所述的生物辨識方法，其中該生物的該部位包括一靜脈。
23. 一種生物辨識方法，包括：接收一特徵圖像資料；使一生物的一部位耦接於一生物辨識裝置上，其中該生物辨識裝置包括一基板、一光學層、多個感光單元以及多個紅外光發光二極體，該些紅外光發光二極體配置於該基板上，而該些感光單元對應該些紅外光發光二極體設置，且該些紅外光發光二極體與該些感光單元交錯排列，各該紅外光發光二極體適於發出一光束至該生物的該部位，而該光學層包括多個透鏡部，該些透鏡部對位於部分該些感光單元，各該透鏡部在該基板上的正投影重疊於對應的該感光單元在該基板上的正投影，且該些透鏡部位於該生物的該部位與對應的該些感光單元之間；依序點亮至少部分該些紅外光發光二極體及依序開啟對應的該些感光單元，而使對應的該些感光單元接收該部位所散射的該些光束並分別產生一辨識感測圖像；以及將該些辨識感測圖像與該特徵圖像資料進行比對，並依據比對結果輸出一辨識結果。
24. 如申請專利範圍第23項所述的生物辨識方法，其中依序點亮至少部分該些紅外光發光二極體同時、之前或之後開啟對應的該些感光單元。
25. 如申請專利範圍第23項所述的生物辨識方法，其中該特徵圖像資料為一靜脈圖像資料庫。
26. 如申請專利範圍第23項所述的生物辨識方法，其中該生物的該部位包括一靜脈。