本實(shí)用新型涉及一種生物辨識(shí)裝置。

背景技術(shù)：

生物辨識(shí)的種類包括臉部、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、靜脈和指紋辨識(shí)等。由于每個(gè)人的指紋都是獨(dú)一無(wú)二的，且指紋不易隨著年齡或身體健康狀況而變化，因此指紋辨識(shí)裝置已成為目前最普及的一種生物辨識(shí)裝置。依照感測(cè)方式的不同，指紋辨識(shí)裝置可分為光學(xué)式與電容式。電容式指紋辨識(shí)裝置組裝于電子產(chǎn)品(例如：手機(jī)、平板電腦)時(shí)，電容式指紋辨識(shí)裝置上方多設(shè)有透光元件(cover lens)，而電容式指紋辨識(shí)裝置的感測(cè)效果會(huì)受到透光元件的影響。因此，光學(xué)式指紋辨識(shí)裝置也倍受重視。

光學(xué)式指紋辨識(shí)裝置包括光源、導(dǎo)光元件及影像擷取元件。光源用以發(fā)出光束，以照射按壓指紋辨識(shí)裝置的手指。手指的指紋是由多條不規(guī)則的凸紋與凹紋所組成。被凸紋與凹紋反射的光束會(huì)在影像擷取元件的接收面上形成為明暗交錯(cuò)的指紋影像。影像擷取元件可將指紋影像轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的影像資訊，并將影像資訊輸入至處理單元。處理單元可利用演算法計(jì)算對(duì)應(yīng)于指紋的影像資訊，以進(jìn)行使用者的身份辨識(shí)。然而，在已知的指紋辨識(shí)裝置中，光源發(fā)出的光束耦入導(dǎo)光元件的效率不佳，造成指紋辨識(shí)裝置的光利用率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種生物辨識(shí)裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，生物辨識(shí)裝置包括導(dǎo)光元件、光學(xué)結(jié)構(gòu)、光源及影像擷取元件。導(dǎo)光元件包括第一表面、第二表面、內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁及底面。第二表面相對(duì)于第一表面設(shè)置。內(nèi)側(cè)壁與第二表面連接且與第二表面形成凹槽。外側(cè)壁與第一表面連接且相對(duì)于內(nèi)側(cè)壁設(shè)置。底面相對(duì)于第一表面設(shè)置且連接于內(nèi)側(cè)壁與外側(cè)壁之間。光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)于底面設(shè)置且連接于第一表面與外側(cè)壁之間。光學(xué)結(jié)構(gòu)具有至少一反射面。光源設(shè)置于導(dǎo)光元件的底面旁且用以發(fā)出光束。光束自底面進(jìn)入導(dǎo)光元件后被光學(xué)結(jié)構(gòu)的至少一反射面反射，以向第一表面與第二表面之間的區(qū)域傳遞。影像擷取元件相對(duì)于導(dǎo)光元件的第二表面設(shè)置。

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，光學(xué)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)微凹陷。多個(gè)微凹陷形成于導(dǎo)光元件上。至少一反射面為多個(gè)反射面，而多個(gè)微凹陷分別具有多個(gè)反射面。

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，至少一反射面為一個(gè)反射面，而光學(xué)結(jié)構(gòu)為直接連接于第一表面與外側(cè)壁之間的一個(gè)反射面。

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，生物辨識(shí)裝置還包括反射層。反射層覆蓋光學(xué)結(jié)構(gòu)。光束自底面進(jìn)入導(dǎo)光元件后被反射層反射，以向第一表面與第二表面之間的區(qū)域傳遞。

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，影像擷取元件位于凹槽中且具有光接收面，而光接收面朝向?qū)Ч庠牡诙砻妗?/p>

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，生物辨識(shí)裝置還包括電路板。影像擷取元件配置于電路板上且與電路板電性連接，而影像擷取元件位于凹槽與電路板圍出的空間中。

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，生物辨識(shí)裝置還包括準(zhǔn)直元件。準(zhǔn)直元件配置于導(dǎo)光元件的第二表面與影像擷取元件之間。

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，生物辨識(shí)裝置還包括透光元件。透光元件配置于導(dǎo)光元件的第一表面上。透光元件具有按壓面，以供待辨識(shí)物按壓。

在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置中，待辨識(shí)物包括指紋、靜脈、掌紋或其組合。

基于上述，本實(shí)用新型一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置包括導(dǎo)光元件、光學(xué)結(jié)構(gòu)、光源及影像擷取元件。光學(xué)結(jié)構(gòu)連接于導(dǎo)光元件的第一表面與外側(cè)壁之間且相對(duì)于導(dǎo)光元件的底面設(shè)置。光學(xué)結(jié)構(gòu)具有至少一反射面。利用光學(xué)結(jié)構(gòu)的至少一反射面能反射來(lái)自導(dǎo)光元件的底面的光束，以使光束向?qū)Ч庠牡谝槐砻媾c第二表面之間傳遞。藉此，光束耦入導(dǎo)光元件的工作區(qū)的效率提升，進(jìn)而增加生物辨識(shí)裝置的光利用效率。

附圖說(shuō)明

包含附圖以便進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，且附圖并入本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置的剖面示意圖；

圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置的剖面示意圖；

圖3為本實(shí)用新型又一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置的剖面示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

10：待辨識(shí)物；

100、100A、100B：生物辨識(shí)裝置；

110：導(dǎo)光元件；

110a：凹槽；

110b、110c：區(qū)域；

112：第一表面；

114：第二表面；

116：外側(cè)壁；

118：內(nèi)側(cè)壁；

119：底面；

120、120B：光學(xué)結(jié)構(gòu)；

120a：反射面

122：微凹陷

122a：連接面

130：光源；

140：影像擷取元件；

140a：光接收面；

142：像素區(qū)；

150：準(zhǔn)直元件；

152：透光區(qū)；

160：電路板；

170：透光元件；

172：按壓面；

180、194：光學(xué)膠；

192：支撐物；

196：反射層；

D：內(nèi)徑；

L：光束。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將詳細(xì)地參考本實(shí)用新型的示范性實(shí)施例，示范性實(shí)施例的實(shí)例說(shuō)明于附圖中。只要有可能，相同元件符號(hào)在附圖和描述中用來(lái)表示相同或相似部分。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，生物辨識(shí)裝置100包括導(dǎo)光元件110、光學(xué)結(jié)構(gòu)120、光源130及影像擷取元件140。導(dǎo)光元件110包括第一表面112、第二表面114、外側(cè)壁116、內(nèi)側(cè)壁118及底面119。第二表面114相對(duì)于第一表面112設(shè)置。內(nèi)側(cè)壁118與第二表面114連接。內(nèi)側(cè)壁118與第二表面114形成凹槽110a。外側(cè)壁116與第一表面112連接且相對(duì)于內(nèi)側(cè)壁118設(shè)置。底面119相對(duì)于第一表面112設(shè)置且連接于外側(cè)壁116與內(nèi)側(cè)壁118之間。第一表面112與第二表面114之間的區(qū)域110b與影像擷取元件140重疊。更進(jìn)一步地說(shuō)，區(qū)域110b在影像擷取元件140的光接收面140a上的正投影涵蓋光接收面140a。換言之，區(qū)域110b在光接收面140a上的正投影面積可大于或等于光接收面140a的面積。區(qū)域110b為導(dǎo)光元件110的工作區(qū)。區(qū)域110b以外的區(qū)域110c為導(dǎo)光元件110的入光區(qū)，所述入光區(qū)具有外側(cè)壁116、內(nèi)側(cè)壁118及底面119。在本實(shí)施例中，第一表面112與第二表面114可選擇性地平行，外側(cè)壁116與內(nèi)側(cè)壁118可選擇性地平行，內(nèi)側(cè)壁118與第一表面112可選擇性地垂直，但本實(shí)用新型不以此為限。在本實(shí)施例中，導(dǎo)光元件110的材質(zhì)可為玻璃、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。但本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，導(dǎo)光元件110的材質(zhì)也可為其他適當(dāng)材料。

光學(xué)結(jié)構(gòu)120相對(duì)于底面119設(shè)置且連接于第一表面112與外側(cè)壁116之間。光學(xué)結(jié)構(gòu)120形成于導(dǎo)光元件110上。在本實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)120的材質(zhì)與導(dǎo)光元件110的材質(zhì)可相同。換言之，光學(xué)結(jié)構(gòu)120與導(dǎo)光元件110可為一體成型，而光學(xué)結(jié)構(gòu)120可為導(dǎo)光元件110的部份表面。然而，本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)120與導(dǎo)光元件110也可分別制作，然后，再將光學(xué)結(jié)構(gòu)120配置于導(dǎo)光元件110上。

值得注意的是，光學(xué)結(jié)構(gòu)120具有至少一反射面120a。在本實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)120包括多個(gè)微凹陷122。至少一反射面120a為多個(gè)反射面120a。每一微凹陷122具有對(duì)應(yīng)的一個(gè)反射面120a。在本實(shí)施例中，每一微凹陷122除了具有反射面120a外還可具有連接于相鄰的兩個(gè)反射面120a之間的連接面122a。在本實(shí)施例中，每一微凹陷122的反射面120a與連接面122a可相對(duì)于導(dǎo)光元件110的第一表面112傾斜，且反射面120a與連接面122a的傾斜方向可相反。更進(jìn)一步地說(shuō)，在本實(shí)施例中，微凹陷122的反射面120a與連接面122a可直接連接，而微凹陷122可呈V字型凹陷。然而，本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，微凹陷122也可呈其他適當(dāng)形狀。舉例而言，在另一實(shí)施例中，微凹陷122也可為向?qū)Ч庠?10內(nèi)部凹陷的曲面，所述微凹陷122的反射面120a也可為曲面。換言之，微凹陷122的反射面120a的型態(tài)并不限于圖1所顯示的相對(duì)于第一表面112傾斜的平面。

光源130設(shè)置于導(dǎo)光元件110的底面119旁。舉例而言，在本實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100可選擇性地包括支撐物192。支撐物192由底面119向光源130所在側(cè)延伸，以維持底面119與光源130之間的間隙。在本實(shí)施例中，支撐物192可與導(dǎo)光元件110、電路板160或光源130一體成型，或?yàn)閷?dǎo)光元件110、電路板160及光源130以外的構(gòu)件，本實(shí)用新型并不加以限制。生物辨識(shí)裝置100還可包括光學(xué)膠194。光學(xué)膠194可填入導(dǎo)光元件110的底面119與光源130之間的間隙，以減少光束L在入射導(dǎo)光元件110前的損失。需說(shuō)明的是，上述的支撐物192、導(dǎo)光元件110的底面119、電路板160及其相對(duì)關(guān)系僅是用以舉例說(shuō)明光源130設(shè)置于底面119旁的一種方式。在其他實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100也可不包括支撐物192，而用其他適當(dāng)方式將光源130設(shè)置于底面119旁。舉例而言，在另一實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100可不包括支撐物192，導(dǎo)光元件110的底面119可具有凹陷(未顯示)，光源130可選擇性地配置于底面119的凹陷與電路板160圍出的空間中。在另一實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100可不包括支撐物192，導(dǎo)光元件110的底面119可不具凹陷，而電路板160可具有凹陷(未顯示)，光源130可配置于電路板160的所述凹陷中，導(dǎo)光元件110的底面119配置于電路板160的所述凹陷上方，而光束L也可自不具凹陷的底面119進(jìn)入導(dǎo)光元件110。

光源130用以發(fā)出光束L。在本實(shí)施例中，光束L例如是不可見(jiàn)光(例如：紅外光)。但本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，光束L也可以是可見(jiàn)光(例如：紅光、藍(lán)光、綠光或其組合)或可見(jiàn)光與不可見(jiàn)光的組合。在本實(shí)施例中，光源130例如為發(fā)光二極體。但本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，光源130也可為其他適當(dāng)種類的發(fā)光元件。圖1所示二個(gè)光源130為示例，且光源130設(shè)置在導(dǎo)光元件110的相對(duì)兩側(cè)。但本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，光源130的數(shù)量也可為單個(gè)且設(shè)置在導(dǎo)光元件110的單側(cè)，或者光源130的數(shù)量也可為三個(gè)以上且設(shè)置在導(dǎo)光元件110的三個(gè)以上的側(cè)邊。

影像擷取元件140相對(duì)于導(dǎo)光元件110的第二表面114設(shè)置。影像擷取元件具有光接收面140a。光接收面140a朝向?qū)Ч庠?10的第二表面114。詳言之，在本實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100還包括電路板160，影像擷取元件140可配置于電路板160上且與電路板160電性連接。更進(jìn)一步地說(shuō)，在本實(shí)施例中，影像擷取元件140可配置于導(dǎo)光元件110的凹槽110a與電路板160所圍出的空間內(nèi)，但本實(shí)用新型不以此為限。影像擷取元件140具有陣列排列的多個(gè)像素(pixel)區(qū)142，以接收被待辨識(shí)物10反射的光束L，進(jìn)而取得待辨識(shí)物10的影像。在本實(shí)施例中，影像擷取元件140可為電荷耦合元件(charge-coupled device；CCD)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)或其他適當(dāng)種類的圖像傳感器陣列。

在本實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100還包括透光元件170。透光元件170配置于導(dǎo)光元件110的第一表面112上。透光元件170具有背向?qū)Ч庠?10的按壓面172。按壓面172供待辨識(shí)物10按壓。在本實(shí)施例中，于正常的使用情況下，待辨識(shí)物10可為生物的生物特征，例如：指紋、靜脈、掌紋或上述至少二者的組合等。然而，本實(shí)用新型不限于此，于不正常的使用情況下，待辨識(shí)物10也可能是偽造物，例如：假手指。在本實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100還包括光學(xué)膠180。透光元件170可透過(guò)光學(xué)膠180與導(dǎo)光元件110的第一表面112連接。在本實(shí)施例中，透光元件170、光學(xué)膠180及導(dǎo)光元件110的折射率可相同或相近，以減少光束L在透光元件170與光學(xué)膠180的交界及光學(xué)膠180與導(dǎo)光元件110的交界的反射，以提升生物辨識(shí)裝置100的光利用效率和/或取像品質(zhì)。然而，本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，透光元件170、光學(xué)膠180及導(dǎo)光元件110的折射率也可相異。

值得注意的是，光束L自底面119進(jìn)入導(dǎo)光元件110后會(huì)被光學(xué)結(jié)構(gòu)120的至少一反射面120a反射，以向第一表面112與第二表面114之間的區(qū)域110b傳遞。藉此，光束L耦入導(dǎo)光元件110的工作區(qū)(即區(qū)域110b)的效率可提升，進(jìn)而增加生物辨識(shí)裝置100的光利用效率。舉例而言，在本實(shí)施例中，光束L穿過(guò)底面119后可被微凹陷122的反射面120a反射，以使光束L向第一表面112與第二表面114之間的區(qū)域110b傳遞。

在本實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100還可包括反射層196。反射層196覆蓋光學(xué)結(jié)構(gòu)120。詳言之，在本實(shí)施例中，反射層196可覆蓋微凹陷122的反射面120a與連接面122a，而不覆蓋導(dǎo)光元件110的工作區(qū)(即區(qū)域110b)。光束L自底面119進(jìn)入導(dǎo)光元件110后可被反射層196反射，以向第一表面112與第二表面114之間的區(qū)域110b傳遞。藉此，更多的光束L能耦入導(dǎo)光元件110的工作區(qū)(即區(qū)域110b)，而更進(jìn)一步地提升生物辨識(shí)裝置100的光利用效率。在本實(shí)施例中，反射層196例如為金屬薄膜。然而，本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，反射層196也可為其他適當(dāng)材料。

在本實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100還可包括準(zhǔn)直元件150。準(zhǔn)直元件150配置于導(dǎo)光元件110的第二表面114與影像擷取元件140之間。在本實(shí)施例中，準(zhǔn)直元件150可透過(guò)光學(xué)膠(未顯示)與影像擷取元件140連接，但本實(shí)用新型不以此為限。值得注意的是，準(zhǔn)直元件150具有多個(gè)透光區(qū)152。多個(gè)透光區(qū)152分別對(duì)應(yīng)影像擷取元件140的多個(gè)像素區(qū)142。被待辨識(shí)物10的每一處反射的光束L可通過(guò)對(duì)應(yīng)的一個(gè)透光區(qū)152傳遞至對(duì)應(yīng)的像素區(qū)142，而不易傳遞至其他像素區(qū)142。藉此，生物辨識(shí)裝置100的取像品質(zhì)能進(jìn)一步地提升。但本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，生物辨識(shí)裝置100也可選擇性地不包括準(zhǔn)直元件150。

圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置的剖面示意圖。圖2的生物辨識(shí)裝置100A與圖1的生物辨識(shí)裝置100類似，兩者的差異在于，生物辨識(shí)裝置100A的導(dǎo)光元件110的形狀與生物辨識(shí)裝置100的導(dǎo)光元件110的形狀不同。詳言之，在圖2的實(shí)施例中，導(dǎo)光元件110的外側(cè)壁116及內(nèi)側(cè)壁118可相對(duì)于第一表面112傾斜，凹槽110a的內(nèi)徑D可隨著遠(yuǎn)離第一表面112而增加。生物辨識(shí)裝置100A具有與生物辨識(shí)裝置100類似的功效與優(yōu)點(diǎn)，于此便不再重述。

圖3為本實(shí)用新型又一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置的剖面示意圖。圖3的生物辨識(shí)裝置100B與圖1的生物辨識(shí)裝置100類似，兩者的差異在于，生物辨識(shí)裝置100B的光學(xué)結(jié)構(gòu)120B與生物辨識(shí)裝置100的光學(xué)結(jié)構(gòu)120不同。詳言之，在圖3的實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)120B可為連接于第一表面112與外側(cè)壁116之間的一個(gè)反射面120a。光束L自底面119進(jìn)入導(dǎo)光元件110后會(huì)被反射面120a反射，以向第一表面112與第二表面114之間的區(qū)域110b傳遞。在本實(shí)施例中，反射面120a可為相對(duì)于第一表面112傾斜的平面。然而，本實(shí)用新型不限于此，在其他實(shí)施例中，反射面120a也可為曲面。生物辨識(shí)裝置100B具有與生物辨識(shí)裝置100類似的功效與優(yōu)點(diǎn)，于此便不再重述。

綜上所述，本實(shí)用新型一實(shí)施例的生物辨識(shí)裝置包括導(dǎo)光元件、光學(xué)結(jié)構(gòu)、光源及影像擷取元件。光學(xué)結(jié)構(gòu)連接于導(dǎo)光元件的第一表面與外側(cè)壁之間且相對(duì)于導(dǎo)光元件的底面設(shè)置。光學(xué)結(jié)構(gòu)具有至少一反射面。利用光學(xué)結(jié)構(gòu)的至少一反射面能反射來(lái)自導(dǎo)光元件的底面的光束，以使光束向?qū)Ч庠牡谝槐砻媾c第二表面之間傳遞。藉此，光束耦入導(dǎo)光元件的工作區(qū)的效率提升，進(jìn)而增加生物辨識(shí)裝置的光利用效率。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。