TWM578828U - 臉部辨識裝置及其雷射發射器 - Google Patents

Abstract

一種臉部辨識裝置包括發射端模組、處理模組，以及接收端模組。發射端模組包括電路板及雷射發射器，其中雷射發射器包括殼體、雷射、保護片、光學繞射片、二導電片以及二導線。殼體具有準直鏡。雷射對應準直鏡。光學繞射片具有一導電線路及二導電墊。二導電片具有第一端及第二端，且每一第二端具有一金屬墊。二導線各別電性連接二導電墊與二金屬墊。處理模組驅動雷射發出雷射光，其中雷射光通過準直鏡、保護片、及光學繞射片，形成一光斑。接收端模組接收並轉換反射的光斑為輪廓資訊，其中輪廓資訊由處理模組接收並處理。

Description

臉部辨識裝置及其雷射發射器

本新型是有關於一種光電裝置，特別是一種利用光電技術以進行臉部辨識的裝置。

隨著科技的發展及時代的進步，為了保護個人資訊與商業行為，在許多地方皆須要進行身份辨識，而傳統的方法是利用如密碼、IC卡（Integrated Circuit Card或Smart card）或金鑰（Key）等工具來進行身分辨識。近年來已經漸漸的朝向生物特徵辨識系統發展，利用生物特徵來辨識使用者的身份，例如指紋辨識裝置及臉部辨識裝置。

臉部辨識裝置可應用於解鎖或進行身份確認，例如門禁系統、海關檢驗或行動裝置。現今的智慧型行動裝置為加強使用的安全性，越來越多智慧型行動裝置上設有臉部辨識裝置。

因雷射優越的物理特性，常見的臉部辨識裝置是將雷射光斑投射至待辨識物上，待辨識物將雷射光斑反射出去後由臉部辨識裝置上的影像接受裝置接受，影像接受裝置將雷射光斑轉換成輪廓資訊並傳送到臉部辨識裝置的處理模組進行分析。

然而，儘管雷射具有速度快、能量高等的物理特性，但如果使用不當，當眼睛受到直接或散射光束照射時，會造成眼睛嚴重的傷害。因此，目前已知的保護機制係藉由偵測雷射發射模組的電器特性（例如電壓、電阻）來判斷雷射發射模組是否受到物理性破壞，並以處理模組進行對應防護措施。當處理模組偵測到因物理性破壞造成雷射發射模組的電器特性異常時，處理模組會關掉雷射發射模組。

有鑑於此，臉部辨識裝置中，關於雷射應用的保護機制非常重要，本新型涉及一種臉部辨識裝置及雷射發射器，其中雷射發射器係以一導線連接導電墊與導電片。此導線具有較佳的電性特性（例如電壓、電阻等）及較佳的可靠度（reliability），其與導電墊及導電片之間具有較佳的連接強度，進而減少與金屬墊及導電墊分裂帶來導電線路的斷路問題。

在一實施例中，一種臉部辨識裝置包括發射端模組、處理模組以及接收端模組。發射端模組包括電路板（Printed Circuit Board, PCB）及雷射發射器，其中雷射發射器包括殼體、基板、雷射、保護片、光學繞射片、二導電片以及二導線。此殼體具有準直鏡。此基板電性連接電路板。此雷射位於基板上並對應準直鏡。此光學繞射片具有導電線路及二導電墊，且此些導電墊電性連接於導電線路之兩端。此二導電片位於殼體並具有第一端及第二端，且每一第二端具有金屬墊，其中，二導電片之此些第一端電性連接基板。此二導線各別電性連接二導電墊之一與二金屬墊之一。處理模組電性連接電路板，且此處理模組用以驅動雷射發出一雷射光，其中此雷射光通過準直鏡、保護片、及光學繞射片，並形成光斑。接收端模組用以接收並轉換反射的光斑為輪廓資訊，其中此輪廓資訊由處理模組接收並處理。

在一實施例中，一種雷射發射器包括殼體、基板、雷射、保護片、光學繞射片、二導電片以及二導線。殼體具有準直鏡、第一腔室及第二腔室，其中第一腔室與第二腔室位於準直鏡之相對兩側。基板位於第一腔室，其中基板載有電子元件、電路、導電元件以及雷射。雷射位於基板上並對應準直鏡。保護片位於第二腔室並對應準直鏡。光學繞射片位於第二腔室並對應準直鏡，其中光學繞射片表面具有導電線路及二導電墊，且導電墊電性連接於導電線路之兩端。二導電片位於殼體並具有第一端及第二端，且每一第二端具有金屬墊，其中二導電片之此些第一端電性連接基板。二導線各別電性連接二導電墊之一與二金屬墊之一。

綜上，本新型一些實施例的臉部辨識裝置及雷射發射器係以導線電性連接導電墊與導電片。此導線具有較佳的可靠度及較佳的阻抗，且與導電墊與導電片之間具有較強的結合強度。藉此，處理模組可準確地偵測並回傳導線的阻抗數值，以判斷導電線路的狀態。

請參閱圖1，圖1為一實施例之臉部辨識裝置示意圖。在一實施例中，臉部辨識裝置100包括發射端模組200、處理模組400以及接收端模組600，其中處理模組400電性連接發射端模組200。

在一實施例中，處理模組400控制發射端模組200發射出雷射光斑，雷射光斑照射在臉部500上，並反射到接收端模組600。接收端模組600接受此反射之雷射光斑後，將此雷射光斑轉換為輪廓資訊並傳送至處理模組400，處理模組400對此輪廓資訊進行人臉辨識及相關處理。此外，發射端模組200能夠反饋導電線路372的溫度與阻抗等模組資訊至處理模組400。

在一些實施例中，處理模組400為行動裝置中央處理器（Central Processing Unit, CPU）或微處理器等元件。

請參閱圖2，圖2為一實施例之發射端模組立體圖。發射端模組200包括電路板210及雷射發射器300，其中電路板210一端電性連接雷射發射器300，另一端具有連接器211，此連接器211用以電性連接處理模組400。

在一些實施例中，電路板210為一般電路板（Printed Circuit Board, PCB）、軟硬結合板（Rigid flexible printed circuit board, RFPC）或軟性電路板（Flexible PCB, FPC）。

請參閱圖3，結合圖2及圖5所示，其中圖3為一實施例之雷射發射器之局部剖面圖，且圖5為一實施例之雷射發射器之另一剖面圖。在一實施例中，雷射發射器300包括殼體310、基板330、雷射350、保護片360、光學繞射片370、二導電片390以及二導線380。殼體310具有準直鏡311、第一腔室313及第二腔室315，其中第一腔室313與第二腔室315位於準直鏡311之相對兩側。基板330位於第一腔室313，且電性連接至電路板210，其中基板330載有電子元件331、電路、導電元件333以及雷射350。雷射350位於基板330上並對應準直鏡311。保護片360位於且固定於第二腔室315並對應準直鏡311。光學繞射片370位於且固定於第二腔室315並對應準直鏡311。二導電片390位於殼體310並具有第一端391及第二端393，且每一第二端393具有金屬墊395，其中二導電片390之此些第一端391電性連接基板330。二導線380各別電性連接二導電墊371之一與二金屬墊395之一。

藉此，處理模組400透過電路板210及基板330之電性連接，進而控制雷射350發出雷射光。如圖3所示，光學繞射片370、保護片360及雷射350均對應準直鏡311，且此準直鏡311用以將雷射光進行準直化。因此，準直化的雷射光經過保護片360及光學繞射片370後，形成雷射光斑朝向臉部500（請參閱圖1所示）。

在一些實施例中，上述雷射發射器300為三維（3D）結構光雷射發射器。在一些實施例中，上述基板330為氮化鋁基板。上述雷射350可以為任何雷射光源，在一些實施例中，雷射350為垂直腔面發射雷射（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL）。在一些實施例中，上述光學繞射片為光學繞射元件（Diffractive Optical Elements, DOE）。在一些實施例中，上述保護片為聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）材質的透明保護片，此透明保護片可供準直化的雷射光穿透。

請參閱圖4，圖4為一實施例的光學繞射片表面導電線路示意圖。光學繞射片370表面具有二導電墊371及導電線路372。其中，此些導電墊371電性連接於導電線路372之兩端。

在一些實施例中，二導電墊371及導電線路372可以為透明導電膜，例如但不限於氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）。藉此，上述透明導電線路具有導電功能，且仍可供準直化的雷射光穿透。

請參閱圖5，在一實施例中，雷射發射器300具有二導電片390，每一導電片390具有第一端391及第二端393，每一第二端393具有金屬墊395，其中金屬墊395可以是導電片390之一部分，亦可以是二個元件相互電性連接。每一導電墊371各別經由一導線380以打線（wire bond）的方式電性連接至對應的金屬墊395（金屬PAD）。每一導電片390的第一端391電性連接至基板330之導電元件333。

實施時，臉部辨識裝置100藉由處理模組400判斷兩金屬墊395間的阻抗（即二金屬墊395、二導線380、二導電墊371及導電線路372、導電片390之阻抗）而構成一保護機制，此保護機制是在臉部辨識裝置100受到物理性破壞而啟動。具體而言，當臉部辨識裝置100受到物理性破壞時，光學繞射片370很可能會變形或破損，此時光學繞射片370無法正常地使通過的雷射光產生繞射並形成光斑，穿出的雷射光之能量可能較強而傷害到使用者的眼睛。在本實施例中，當光學繞射片370變形或破損時，導電線路372可能斷路或阻抗變大，處理模組400獲得之兩金屬墊395間的阻抗將大於預設值（安全範圍），處理模組400將關閉雷射350，避免雷射組束照射使用者之眼睛。

在一些實施例中，上述導線380為金線、銀線或其他金屬線材。藉由金屬線材具有較低的阻抗及較佳的可靠度，在其經過製程後所產生的阻抗變化較小，因此，可將導線380的阻抗數值準確地回傳至處理模組400，以判斷導電線路372的狀態。

此外，由於導線380與金屬墊395及導電墊371具有較佳的接合強度，且可克服金屬墊395及導電墊371之間的階梯式結構造成之高低差，因此可減少導線380與金屬墊395及導電墊371的接觸面分裂產生斷路的機會。其中，當導線380與金屬墊395及導電墊371的接觸面分裂時會產生斷路或使得兩金屬墊395間的阻抗過大的現象，此時，處理模組400將誤認為是導電線路372兩端電阻值超過安全範圍，而啟動保護機制，並關閉雷射350，使臉部辨識裝置100無法正常運作。

藉此，基板330上的電子元件331或處理模組400，可以藉由量測二導電墊371（或二導電元件333）間之電氣特性（例如但不限於阻抗），而得知該導電線路372是否有受損或變質，若該導電線路372受損，可以將其溫度與阻抗等模組資訊反饋至處理模組400，而處理模組400即可作對應的措施，例如停止雷射350發出雷射光，以避免對人造成危害。

在一較佳的實施例中，以行動裝置為例，行動裝置上的臉部辨識裝置100包括發射端模組200、處理模組400以及接收端模組600，其中處理模組400為行動裝置中央處理器之元件，且電性連接發射端模組200。發射端模組200包括電路板210及雷射發射器300，其中電路板210為軟性電路板，其一端電性連接雷射發射器300，另一端具有連接器211，此連接器211用以電性連接處理模組400。雷射發射器300包括殼體310、基板330、雷射350、保護片360、光學繞射片370、二導電片390以及二導線380。殼體310具有準直鏡311、第一腔室313及第二腔室315，其中第一腔室313與第二腔室315位於準直鏡311之相對兩側。基板330為氮化鋁基板，且固定於第一腔室313，並電性連接至電路板210，其中此基板330載有電子元件331、電路、導電元件333以及雷射350。雷射350為垂直腔面發射雷射，且固定於基板330上並對應準直鏡311。保護片360為透明PC材質保護片，且固定於第二腔室315並對應準直鏡311。光學繞射片370為光學繞射元件，且固定於第二腔室315並對應準直鏡311。此光學繞射片370表面具有二導電墊371及導電線路372，其中此些導電墊371及導電線路372為透明導電膜（ITO），且此些導電墊371電性連接於導電線路372之兩端。二導電片390位於殼體310並具有第一端391及第二端393，且每一第二端393具有金屬墊395，其中二導電片390之此些第一端391電性連接基板330。二導線380為金線材質，且各別以打線型式電性連接二導電墊371之一與二金屬墊395之一。

藉此，在上述較佳實施例中，行動裝置中央處理器之處理模組400控制發射端模組200發射出雷射光斑，此雷射光由雷射350發射，並經過準直鏡311進行準直化，此準直化雷射光過在經過透明保護片360及光學繞射片370後，形成雷射光斑朝向臉部500照射，雷射光斑照射在臉部500上，並反射到接收端模組600。接收端模組600接受此反射之雷射光斑後，將此雷射光斑轉換為輪廓資訊並傳送至處理模組400，處理模組400對此輪廓資訊進行人臉辨識及相關處理。此外，發射端模組200能夠反饋導電線路372之溫度與阻抗等模組資訊至處理模組400，供處理模組400判斷並做出對應反應。

綜上所述，根據本新型實施例所提供之臉部辨識裝置100及雷射發射器300，藉由金屬材質製成之導線380，可以精確測量其電器特性，並減少與導電元件333分裂造成的斷路問題。因此，減少雷射發射器300中對於雷射350之保護機制失效的機率，進而增加其安全性。

此外，圖式中元件之形狀、尺寸、比例以及元件間的配置與相對距離等僅為示意，其位置或順序可上下調整或同時存在，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本新型之用，而非對本新型之實施範圍加以限制。

本新型之技術內容已以較佳實施例揭示如上述，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神所做些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本新型之範疇內，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧臉部辨識裝置

200‧‧‧發射端模組 210‧‧‧電路板

211‧‧‧連接器 300‧‧‧雷射發射器

310‧‧‧殼體 311‧‧‧準直鏡

313‧‧‧第一腔室 315‧‧‧第二腔室

330‧‧‧基板 331‧‧‧電子元件

333‧‧‧導電元件 350‧‧‧雷射

360‧‧‧保護片 370‧‧‧光學繞射片

371‧‧‧導電墊 372‧‧‧導電線路

380‧‧‧導線 390‧‧‧導電片

391‧‧‧第一端 393‧‧‧第二端

395‧‧‧金屬墊 400‧‧‧處理模組

500‧‧‧臉部 600‧‧‧接收端模組

圖1係本新型一實施例的臉部辨識裝置示意圖； 圖2係本新型一實施例的發射端模組之立體示意圖； 圖3係本新型一實施例的雷射發射器之局部剖面圖； 圖4係本新型一實施例的光學繞射片表面導電線路示意圖；以及 圖5係本新型一實施例的雷射發射器的另一剖面圖。

Claims (10)

1. 一種臉部辨識裝置，包括： 一發射端模組，包括： 一電路板；及 一雷射發射器，包括： 一殼體，具有一準直鏡； 一基板，電性連接該電路板； 一雷射，位於該基板上並對應該準直鏡； 一保護片； 一光學繞射片，具有一導電線路及二導電墊，該導電墊電性連接於該導電線路之兩端； 二導電片，位於該殼體並具有一第一端及一第二端，每一該第二端具有一金屬墊，該二導電片之該些第一端電性連接該基板；及 二導線，各別電性連接該二導電墊之一與該二金屬墊之一； 一處理模組，電性連接該電路板，該處理模組用以驅動該雷射發出一雷射光，該雷射光通過該準直鏡、該保護片、及該光學繞射片，並形成一光斑；以及 一接收端模組，用以接收並轉換反射的該光斑為一輪廓資訊，該輪廓資訊由該處理模組接收並處理。
2. 如請求項1所述之臉部辨識裝置，其中該電路板具有一連接器，該連接器用以電性連接該處理模組。
3. 如請求項1所述之臉部辨識裝置，其中該殼體更具有一第一腔室及一第二腔室，該第一腔室與該第二腔室位於該準直鏡之相對兩側。
4. 如請求項3所述之臉部辨識裝置，其中該基板位於該第一腔室，該基板載有一電子元件，一電路，一導電元件以及該雷射。
5. 如請求項3所述之臉部辨識裝置，其中該保護片及/或該光學繞射片位於該第二腔室並對應該準直鏡。
6. 如請求項1所述之臉部辨識裝置，其中該些導線包括金線、銀線或其他金屬線材。
7. 如請求項6所述之臉部辨識裝置，其中該些導線以打線的方式電性連接至對應的該導電墊及該金屬墊。
8. 一種雷射發射器，包括： 一殼體，具有一準直鏡、一第一腔室及一第二腔室，該第一腔室與該第二腔室位於該準直鏡之相對兩側； 一基板，位於該第一腔室，該基板載有一電子元件，一電路，一導電元件以及該雷射； 一雷射，位於該基板上並對應該準直鏡； 一保護片，位於該第二腔室並對應該準直鏡； 一光學繞射片，位於該第二腔室並對應該準直鏡，該光學繞射片表面具有一導電線路及二導電墊，該導電墊電性連接於該導電線路之兩端； 二導電片，位於該殼體並具有一第一端及一第二端，每一該第二端具有一金屬墊，該二導電片之該些第一端電性連接該基板；以及 二導線，各別電性連接該二導電墊之一與該二金屬墊之一。
9. 如請求項8所述之雷射發射器，其中該些導線包括金線、銀線或其他金屬線材。
10. 如請求項9所述之雷射發射器，其中該些導線以打線的方式電性連接至對應的該導電墊及該金屬墊。