TWM491210U - 具有防偽功能之指紋感測裝置 - Google Patents

Description

具有防偽功能之指紋感測裝置

本創作係有關一種指紋感測裝置，特別是一種具有防偽功能之指紋感測裝置。

由於人類對於隱私權、資料安全及財產安全有更高的要求，所以生物辨識技術應運而生，其主要目的在於，從眾多的目標物中，篩選並確認目標物具有正確的身分。生物辨識技術主要利用人類獨有的生理特徵，包括了指紋、人臉、虹膜、聲音等等。由於指紋辨識不像虹膜辨識具有侵入性，並且易於檢測；再者儀器成本及技術門檻較低，因此具有較廣泛的應用。然而，指紋辨識亦有造假之可能，例如使用仿造的指紋膠模或是手指的死體。

另一方面，傳統的指紋辨識裝置，僅具備了指紋辨識的功能，若是能藉由指紋辨識的過程獲得其他生理資訊，還可以規律的監測生理狀況，隨時注意健康情形。

因此，發展一種具有能得知生理狀況且具能防偽的指紋感測裝置為目前亟需實現的目標。

本創作了提供了一種具有防偽功能之指紋感測裝置，其藉由偵測血氧濃度，以判定手指的真偽；同時，也可得知使用者的健康狀況。

根據本創作的一實施例，一種具有防偽功能之指紋 感測裝置，包含一指紋感測模組以及一殼體。指紋感測模組包含一指紋感測區以及一血氧訊號感測元件。指紋感測模區用以感測一手指以獲得一指紋感測訊號。血氧訊號感測元件與指紋感測區電性連接，用以取得至少一血氧濃度訊號以識別手指之真偽以啟動指紋感測模組。血氧訊號感測元件包含至少一發光二極體以及一光感測元件，其中發光二極體提供至少一入射光穿出一濾鏡窗並射入手指，並且光感測元件用以感測經由手指反射之一反射光以獲得血氧濃度訊號。殼體罩設於指紋感測模組上方，並曝露出指紋感測區，其中殼體包含至少一濾鏡窗位於指紋感測區的一側之一手指定位點，且血氧訊號感測元件設置於濾鏡窗下方。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧具有防偽功能之指紋感測裝置

10‧‧‧指紋感測模組

11‧‧‧指紋感測區

12‧‧‧血氧訊號感測元件

121‧‧‧發光二極體

121a‧‧‧紅光發光二極體

121b‧‧‧參考光發光二極體

122‧‧‧光感測元件

123‧‧‧訊號處理單元

124‧‧‧導光板

13‧‧‧感測電極

14‧‧‧電容感應層

15‧‧‧保護層

16‧‧‧絕緣層

17‧‧‧信號處理電路

20‧‧‧殼體

21‧‧‧濾鏡窗

22‧‧‧指形外框

30‧‧‧光源驅動電路

40‧‧‧指紋感測積體電路

41‧‧‧金屬導線

F‧‧‧手指

Li‧‧‧入射光

Lr‧‧‧反射光

圖1所示為本創作一實施例之具有防偽功能之指紋感測裝置示意圖(未覆蓋上方殼體)。

圖2所示為根據圖1之具有防偽功能之指紋感測裝置示意圖(已覆蓋上方殼體)。

圖3所示為本創作一實施例之指紋感測模組之血氧訊號感測元件縱剖面示意圖。

圖4所示為本創作一實施例之指紋感測模組橫剖面示意圖。

圖5所示為本創作一實施例之具有防偽功能之指紋感測裝置示意圖(未覆蓋上方殼體)，其中顯示了指紋感測積體電路。

圖6所示為本創作另一實施例之具有防偽功能之指紋感測裝置示意圖(已覆蓋上方殼體)。

圖7所示為本創作另一實施例之具有防偽功能之指紋感測裝置示 意圖(已覆蓋上方殼體)。

請同時參考圖1及圖2，圖1及圖2所示為本創作一實施例之具有防偽功能之指紋感測裝置1的示意圖(分別為未覆蓋上方殼體跟已覆蓋上方殼體)，其包含一指紋感測模組10以及一殼體20。指紋感測模組10包含一指紋感測區11以及一血氧訊號感測元件12。指紋感測區11用以感測一手指以獲得一指紋感測訊號。血氧訊號感測元件12與指紋感測區11電性連接，用以取得至少一血氧濃度訊號以識別手指之真偽以啟動指紋感測模組10。若血氧濃度訊號為正常範圍，則啟動指紋感測模組10；反之則不啟動。另外，請同時參考圖1及圖3，圖3為圖1的剖視圖，如圖所示，血氧訊號感測元件12包含：至少一發光二極體121，其係提供至少一入射光Li穿過一濾鏡窗21並射入手指F；一光感測元件122，用以感測經由手指F反射之一反射光Lr以獲得血氧濃度訊號。其中，發光二極體121可包含一紅光發光二極體121a以及一參考光發光二極體121b。殼體20罩設於指紋感測模組10上方，並曝露出指紋感測區11，其中殼體20包含至少一濾鏡窗21位於指紋感測區11的一側，且血氧訊號感測元件12設置於濾鏡窗21下方。濾鏡窗21並具有過濾光線並得到特定波長光線的功能。血氧訊號感測元件12與指紋感測模區11電性連接，用以取得至少一血氧濃度訊號以識別手指之真偽以啟動指紋感測模組10。若血氧濃度訊號為正常範圍，則啟動指紋感測模組10；反之則不啟動。於一實施例中，指紋感測模組10更包含一光源驅動電路30，以驅動發光二極體21。

由於反射式血氧計需要較精確的量測位置，較佳者，請參考圖6，根據本發明之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中殼體20上方形成一指形外框22，指形外框22為一定位裝置， 用以指示使用者的手指正確地按壓於濾鏡窗21以及指紋感測區11。於另一實施例中，請再參考圖6，殼體20的濾鏡窗21突出高於指紋感測區11以形成一手指定位點，用以指示手指正確地按壓於濾鏡窗21以及指紋感測區11。同時請再參考圖3，濾鏡窗21也可能同時突出高於部分殼體20以形成手指定位點。使用者可將手指中央對準濾鏡窗21所形成的手指定位點，按壓時會感覺到手指定位點的突出。上述的定位設計可以引導手指按壓於正確的位置以量測血氧和指紋。此外，濾鏡窗21的設置位置並未限制，除了圖6的位置可讓較靠近指尖的部分按壓，亦可如圖7所示的位置讓較靠近指腹的部分按壓。

由於活體的手指具有血液的流動，而血液中的含氧量(血紅蛋白與氧結合的比例)會反映在光學特性上，因此可以藉由血氧濃度訊號來判定是否為活體手指，而非指紋膠膜或死體手指。血紅素對於特定波長光的吸收程度會隨著攜氧量而改變。動脈中的血液具有較高濃度的含氧血紅素，對藍光有較高的吸收特性，對紅光吸收性相對較低，因此血液會呈現鮮紅色；靜脈中的血液則是具有較高濃度的去氧血紅素，對於可見光譜具有較均勻的吸收特性，因此會呈現偏藍的暗紅色。在量測血氧訊號時，紅光光源可採取約在660nm的光源，另外的一參考光源可以是近紅外光(900nm~1000nm左右)或是其他光源。紅光光源呈現如前所述，隨含氧量變化的光學特性；參考光則幾乎呈現相同的光吸收特性。當紅外光與參考光同時入射手指及反射後，會產生光強度差異。經過訊號處理，可換算出血氧濃度數值，由數值即可判定是否為活體手指。除了血氧濃度訊號之外，光感測元件122也可以得到一脈博訊號。脈搏訊號可以從血氧濃度隨時間變化所得到，或者是經由血層厚度變化所求得。若是後者，血液藉由心臟的收縮及舒張不斷的循環，過程中，動脈血液如波浪般的在血管中前進，因此會產生血液層厚度的變化。於是，光吸收率也會產生變化，藉此由量測入射光與反射光的差異，可得到脈搏訊號。 上述的訊號處理，可透過一訊號處理單元。因此於一實施例中，光感測元件122更包含一訊號處理單元123(如圖1所示)。

對於上班族或其他從業人員，由於工作忙碌，不容易安排時間到醫院或診所進行檢查，所以無法了解自己的身體健康狀態。另一方面，工作時常常碰到指紋感測裝置，例如門禁或其他電腦裝置，於是可利用本創作的指紋感測裝置，達到防偽功能；同時可得到使用者的血氧濃度以及脈搏的數值，日常工作中，即可得知自己的身體健康狀況，相當便利。

為了有效利用光訊號，於一實施例中，請再參照圖3，血氧訊號感測元件更包含一導光板124，設置於發光二極體121與光感測元件122之間，如圖3所示，用以分隔入射光Li以及反射光Lr，避免入射光Li直接照射光感測元件122，並且將分散的入射光Li導入濾鏡窗，以及將分散的反射光Lr導入光感測元件122。導光板124可具有鋸齒結構或其他表面微結構，以反射散射光，導引至所需方向。

關於指紋感測模組10的結構，於一實施例中，請參考指紋感測模組10的橫剖面圖圖4，指紋感測模組10包含多個感測電極13以及一電容感應層14。多個感測電極13形成一陣列，用以界定指紋感測區11(如圖1所示)。電容感應層14則覆蓋多個感測電極13，並經由指紋感測區11感測手指以獲得指紋感測訊號。於一實施例中，指紋感測模組10更包含一保護層15設置於電容感應層14的上方，防止電容感應層14受到外界的破壞；以及一絕緣層16設置於電容感應層14的下方，避免不同感測電極13之間的電性干擾。另外，亦可以包含一信號處理電路17位於感測電極13的下方並與其電性連接，以處理、傳遞或儲存指紋感測訊號。

為了縮小體積以及組裝的方便性，請參考圖5，於本創作之指紋感測裝置1中，指紋感測區11以及光感測元件122係整合於一指紋感測積體電路40，同時也可將前述的光源驅動電路 30整合至指紋感測積體電路40。積體電路的晶粒數量及體積減少後，可降低成本。在與殼體20(如圖2)或其他元件組裝時，也增加了便利性。於一實施例中，指紋感測積體電路40更包含一金屬導線41(請參考圖5)，用以電性連接發光二極體121、光感測元件122與光源驅動電路30。

綜合上述，本創作了提供了一種具有防偽功能之指紋感測裝置，其藉由偵測血氧濃度，以判定手指的真偽；同時，也可得知使用者的健康狀況。

以上所述之實施例僅是為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

1‧‧‧具有防偽功能之指紋感測裝置

10‧‧‧指紋感測模組

11‧‧‧指紋感測區

12‧‧‧血氧訊號感測元件

121‧‧‧發光二極體

121a‧‧‧紅光發光二極體

121b‧‧‧參考光發光二極體

122‧‧‧光感測元件

123‧‧‧訊號處理單元

124‧‧‧導光板

30‧‧‧光源驅動電路

Claims (14)

1. 一種具有防偽功能之指紋感測裝置，包含：一指紋感測模組，包含：一指紋感測區，用以感測一手指以獲得一指紋感測訊號；以及一血氧訊號感測元件，其與該指紋感測區電性連接，用以取得至少一血氧濃度訊號以識別該手指之真偽以啟動該指紋感測模組，該血氧訊號感測元件包含至少一發光二極體以及一光感測元件，其中該發光二極體提供至少一入射光穿出一濾鏡窗並射入該手指，並且該光感測元件用以感測經由該手指反射之一反射光以獲得該血氧濃度訊號；以及一殼體，罩設於該指紋感測模組上方，並曝露出該指紋感測區，其中該殼體包含至少一個該濾鏡窗，設置於該指紋感測區的一側，且該血氧訊號感測元件設置於該濾鏡窗下方。
2. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該發光二極體包含一紅光發光二極體以及一參考光發光二極體。
3. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，更包含一光源驅動電路，以驅動該發光二極體。
4. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該血氧訊號感測元件更包含一導光板，設置於該發光二極體與該光感測元件之間，用以分隔該入射光以及該反射光，並且將分散的該入射光導入該濾鏡窗，以及將分散的該反射光導入該光感測元件。
5. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該指紋感測模組更包含： 多個感測電極，係形成一陣列，用以界定該指紋感測區；以及一電容感應層，係覆蓋該多個感測電極，並經由該指紋感測區感測該手指以獲得該指紋感測訊號。
6. 如請求項5所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該指紋感測模組更包含一保護層設置於該電容感應層之上。
7. 如請求項5所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該指紋感測模組更包含一絕緣層設置於該電容感應層之下。
8. 如請求項5所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該指紋感測模組更包含一信號處理電路設置於該感測電極之下並與其電性連接。
9. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該指紋感測區以及該光感測元件係整合於一指紋感測積體電路。
10. 如請求項9所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該指紋感測積體電路更包含一光源驅動電路，用以驅動該發光二極體。
11. 如請求項10所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該指紋感測積體電路之一金屬導線，用以電性連接該發光二極體、該光感測元件與該光源驅動電路。
12. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該光感測元件更可以得到一脈博訊號。
13. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該殼體上方形成一指形外框，該指形外框為一定位裝置，用以指示該手指正確地按壓於該濾鏡窗以及該指紋感測區。
14. 如請求項1所述之具有防偽功能之指紋感測裝置，其中該濾鏡窗突出高於該指紋感測區以形成一手指定位點，用以指示 該手指正確地按壓於該濾鏡窗以及該指紋感測區。