CN207799710U - 指纹辨识装置 - Google Patents

Abstract

一种指纹辨识装置，包括导光元件、透明基材、光源及影像感测元件。导光元件具有第一表面、相对于第一表面的第二表面以及连接于第一表面与第二表面之间的侧面。透明基材形成于导光元件的第一表面上，且具有供手指按压的按压面。光源用以发出光束且设置在导光元件的侧面旁。影像感测元件相对于导光元件的第二表面设置。透明基材的按压面或导光元件的第二表面为不规则的粗糙表面。

Description

指纹辨识装置

技术领域

本实用新型涉及一种光电装置技术领域，且特别是涉及一种指纹辨识装置。

背景技术

指纹辨识作为现今生物辨识的主流技术，可主要分为电容式与光学式。光学式的指纹辨识装置包括导光元件及影像撷取元件。导光元件用以传输光束，影像撷取元件用以撷取指纹的影像。手指的指纹具有多条不规则的波峰与波谷，当光束照射在指纹的波峰与波谷时，反射至影像撷取元件的光接受面上形成明暗交错的条纹图案，最后利用算法计算出对应的影像信息，达到指纹辨识的作用。

为使被指纹反射的光束能较准直地入射影像撷取元件的光接受面，导光元件的一表面上设有多个光学微结构。虽然光学微结构能调整使被指纹反射的光束的传递路径，但多个光学微结构是为周期性排列，被指纹反射的光束通过周期性排列的多个光学微结构时，原本携带有完整指纹影像的光束会被周期性排列的光学微结构所破坏，进而影响取像质量，不利于指纹辨识。

实用新型内容

本实用新型提供一种指纹辨识装置，能取得质量良好的指纹影像。

本实用新型的指纹辨识装置，包括导光元件、透明基材、光源及影像感测元件。导光元件具有第一表面、相对于第一表面的第二表面以及连接于第一表面与第二表面之间的侧面。透明基材形成于导光元件的第一表面上，且具有供手指按压的按压面。光源用以发出光束且设置在导光元件的侧面旁。影像感测元件相对于导光元件的第二表面设置。光束依序自导光元件的侧面进入导光元件、通过透明基材的按压面、被位于按压面上的手指反射、穿过透明基材、导光元件的第一表面及第二表面，以传递至影像感测元件。特别是，透明基材的按压面或导光元件的第二表面为不规则的粗糙表面。

在本实用新型的一实施例中，上述的透明基材的按压面为不规则的粗糙表面，且透明基材的按压面的粗糙度大于导光元件的第二表面的粗糙度。

在本实用新型的一实施例中，上述的导光元件的第二表面为不规则的粗糙表面，且导光元件的第二表面的粗糙度大于透明基材的按压面的粗糙度。

在本实用新型的一实施例中，上述的导光元件的第二表面具有多个微结构，透明基材的按压面为不规则的粗糙表面，而导光元件的第二表面的粗糙度大于透明基材的按压面的粗糙度。

在本实用新型的一实施例中，上述的导光元件的第二表面的微结构是规则地排列。

在本实用新型的一实施例中，上述的不规则的粗糙表面的粗糙度大于等于0.001微米且小于等于1微米。

本实用新型的指纹辨识装置，包括导光元件、多个散射粒子、透明基材、光源及影像感测元件。导光元件具有第一表面、相对于第一表面的第二表面以及连接于第一表面与第二表面之间的侧面。多个散射粒子分布在导光元件内。透明基材形成于导光元件的第一表面上，且具有供手指按压的按压面。光源用以发出光束且设置在导光元件的侧面旁。影像感测元件相对于导光元件的第二表面设置。光束依序自导光元件的侧面进入导光元件内、被散射粒子散射向透明基材的按压面、被位于按压面上的手指反射、穿过透明基材及导光元件，以传递至影像感测元件。

在本实用新型的一实施例中，上述的导光元件的第二表面具有多个微结构，其中导光元件的第二表面的粗糙度大于透明基材的按压面的粗糙度以及导光元件的第一表面的粗糙度。

在本实用新型的一实施例中，上述的导光元件的第二表面的粗糙度大于等于0.010微米且小于等于10微米。

基于上述，本实用新型一实施例的指纹辨识装置的透明基材的按压面上或导光元件的第二表面为不规则的粗糙面。藉由粗糙表面的非周期性结构分布，被手指反射的光束在通过所述粗糙表面后，光束不会携带有对应周期性结构的影像信息而干扰光束原本所携带有的指纹信息。藉此，影像感测元件能取得清晰之手指的指纹影像，而有助于指纹辨识。

本实用新型另一实施例的指纹辨识装置的导光元件内设有多个散射粒子。被手指反射的光束在通过导光元件后，光束会被导光元件内的散射粒子散射而不会携带有对应周期性结构的影像信息而干扰光束原本所携带有的指纹信息。藉此，影像感测元件能取得清晰的手指的指纹影像，有助于指纹辨识。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文例举实施，并配合所附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。

图2是本实用新型的另一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。

图3是本实用新型的又一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。

图4是本实用新型的再一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。

图5是本实用新型的一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。

其中：

100、100A、100C、100B、100D：指纹辨识装置

110、110A、110B、110C、110D：导光元件

110a：第一表面 122b：非按压面

110b：第二表面 130：光源

110c：侧面 140：影像感测元件

112：耦光部 150：散射粒子

114：导光部 F：手指

116：连接部 MS：微结构

120、120A：透明基材 L：光束

122：上表面 T1、T2、T3：厚度

122a：按压面。

具体实施方式

现将详细地参考示范性实施例，示范性实施例的实例说明于图式中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

图1是本实用新型的一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图1，指纹辨识装置100包括导光元件110、透明基材120、光源130及影像感测元件140。导光元件110具有第一表面110a、相对于第一表面110a的第二表面110b以及连接于第一表面110a与第二表面110b之间的侧面110c。举例而言，在本实施例中，导光元件110可包括靠近光源130且具有侧面110c的耦光部112以及远离近光源130的导光部114，其中耦光部112的厚度T1大于导光部114的厚度T2。导光元件110更包括连接部116，连接部116连接于耦光部112与导光部114之间且具有渐变的厚度T3，其中T2 ≤ T3 ≤T1。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，导光元件110也可设计为其它形状。在本实施例中，导光元件110的材质例如是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，导光元件110的材质也可以是其它适当的透光材料。

透明基材120形成于导光元件110的第一表面110a上，且具有供手指F按压的按压面122a。在本实施例中，导光元件110具有远离导光元件110的上表面122，而按压面122a是指透明基材120的上表面122的一部分。在本实施例中，按压面122a可与导光元件110的导光部114重叠，而不与导光元件110的耦光部112及连接部116重叠。举例而言，在本实施例中，透明基材120的材质可以是玻璃，而透明基材120可称覆盖玻璃（cover glass）。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，透明基材120的材质也可以是穿透率高且耐压的其它适当材料。

光源130用以发出光束L且设置在导光元件110的侧面110c旁。影像感测元件140相对于导光元件110的第二表面110b设置。导光元件110的第二表面110b位于导光元件110的第一表面110a与影像感测元件140之间。在本实施例中，光源130例如是发光二极管（LED），影像感测元件140可以是电荷耦合装置（charge-coupled device；CCD）传感器、互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor；CMOS）或其它种类的传感器，但本实用新型不以此为限。

在本实施例中，透明基材120的上表面122还可具有按压面122a以外的非按压面122b，其中非按压面122b较按压面122a靠近光源130。在本实施例中，光束L依序自导光元件110的侧面110c进入导光元件110、被透明基材120的非按压面122b反射、通过导光元件110的第一表面110a、被导光元件110的第二表面110b反射、通过透明基材120的按压面122a、被位于按压面122a上的手指F反射、穿过透明基材120、导光元件110的第一表面110a及第二表面110b，以传递至影像感测元件140。

在本实施例中，透明基材120的按压面122a为不规则的粗糙表面，导光元件110的第二表面110b为平滑表面。按压面122a的粗糙度大于导光元件110的第二表面110b的粗糙度。具体而言，在本实施例中，不规则的粗糙表面（例如：按压面122a）的粗糙度大于等于0.001微米且小于等于1微米。详细来说，上述的粗糙度是指中心线平均粗糙度（Arithmetical mean deviation of the roughness profile, Ra），其定义为于表面轮廓曲线上截取测量长度，以测量长度内之中心线为轴，将所围成的面积之和除以测量长度所得的值即为中心线平均粗糙度。粗糙度的数值越大代表越粗糙，反之，粗糙度的数值越小代表越平滑。此外，在本实施例中，透明基材120的上表面122可不必全部都是粗糙面，亦即，按压面122a可以是粗糙表面，而非按压面122b可以是平滑面，但本实用新型不以此为限。

在本实施例中，在导光元件110与影像感测元件140之间，还可选择包括其他光学元件，例如：棱镜片（prism）、光准直元件（collimator）或者是光纤元件层(Fiber)等，以更进一步地提升所取得之指纹影像的质量，但本实用新型不以此为限。

值得一提的是，藉由粗糙表面（例如：按压面122a）的非周期性结构分布，被手指F反射的光束L在通过所述粗糙表面后，光束L不会携带有对应周期性结构的影像信息而干扰光束L原本所携带有的指纹信息。藉此，影像感测元件140能取得清晰的手指F的指纹影像，而有助于提升指纹辨识能力。

图2是本实用新型的另一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图1及图2，图2的指纹辨识装置100A与图1的指纹辨识装置100相似，两者主要的差异在于：导光元件110A的第二表面110b为不规则的粗糙表面，而透明基材120A的按压面122a为平滑表面。指纹辨识装置100A具有与指纹辨识装置100类似的功效，于此便不再重述。

图3是本实用新型的又一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图1及图3，图3的指纹辨识装置100B与图1的指纹辨识装置100相似，两者的差异在于：指纹辨识装置100B之导光元件110B的第二表面110b可以不是平滑面，第二表面110b可具有多个微结构MS。在本实施例中，第二表面110b的多个微结构MS可规则地排列，而第二表面110b的粗糙度大于等于0.010微米且小于等于10微米。上述的第二表面110b的粗糙度是指中心线平均粗糙度（Arithmetical mean deviation of the roughness profile, Ra），其定义为于表面轮廓曲线上截取测量长度，以测量长度内的中心线为轴，将所围成的面积的和除以测量长度所得的值即为中心线平均粗糙度，其中表面轮廓曲线是指多个微结构MS本身所具有的轮廓曲线而不包括第二表面110b的非多个微结构MS所在处的轮廓曲线，所围成的面积是指多个微结构MS本身的面积而不包括第二表面110b的非多个微结构MS所在处的面积。举例而言，在本实施例中，微结构MS可为棱柱（prism），且各个微结构MS所形成的夹角的大小可相同或是不同。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，微结构MS也可以是半圆球柱或其它适当样态。在本实施例中，微结构MS可为等间距排列或是非等间距排列，然而，本实用新型不限于此。

图4是本实用新型的又一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图4，指纹辨识装置100C包括导光元件110C、散射粒子150、透明基材120、光源130及影像感测元件140。导光元件110C具有第一表面110a、相对于第一表面110a的第二表面110b以及连接于第一表面110a与第二表面110b之间的侧面110c。透明基材120设置于导光元件110C的第一表面110a上，且具有供手指F按压的按压面122a。光源130用以发出光束L且设置在导光元件110C的侧面110c旁。影像感测元件140，相对于导光元件110C的第二表面110b设置。在本实施例中，导光元件110C的第二表面110b及透明基材120的按压面122a可以均为平滑表面，但本实用新型不以此为限。

值得注意的是，多个散射粒子150分布在导光元件110C内。举例而言，在本实施例中，散射粒子150在导光部114内的分布密度可大于散射粒子150在耦光部112和/或连接部116内的分布密度。具体而言，在本实施例中，散射粒子150主要是分布在导光部114内，而几乎不分布在耦光部112及连接部116内。然而，本实用新型不以此为限，在其它实施例中，散射粒子150也可分布在导光部114、耦光部112及连接部116内；散射粒子150在导光部114内的分布密度、散射粒子150在耦光部112内的分布密度及散射粒子150在连接部116内的分布密度也可大致上相等。

在本实施例中，光束L依序自导光元件110C的侧面110c进入导光元件110C、被透明基材120的非按压面122b反射、通过透明基材120、被导光元件110C的第二表面110b反射、被散射粒子150散射向透明基材120的按压面122a、被位于按压面122a上的手指F反射、穿过透明基材120及导光元件110C，以传递至影像感测元件140。类似地，被手指F反射的光束L在通过导光元件110C后，光束L会被导光元件110C内的散射粒子150散射而不会携带有对应周期性结构的影像信息而干扰光束L原本所携带有的指纹信息。藉此，影像感测元件140能取得清晰的手指F的指纹影像，而有助于指纹辨识。

图5是本实用新型的一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图4及图5，图5的指纹辨识装置100D与图4的指纹辨识装置100C相似，两者的差异在于：导光元件110D的第二表面110b可具有多个微结构MS。指纹辨识装置100D具有与指纹辨识装置100C类似的功效，于此便不再重述。

综上所述，本实用新型一实施例的指纹辨识装置的透明基材的按压面上或导光元件的第二表面为不规则的粗糙面。藉由粗糙表面的非周期性结构分布，被手指反射的光束在通过所述粗糙表面后，光束不会携带有对应周期性结构的影像信息而干扰光束原本所携带有的指纹信息。藉此，影像感测元件能取得清晰的手指的指纹影像，而有助于指纹辨识。

本实用新型另一实施例的指纹辨识装置的导光元件内设有多个散射粒子。被手指反射的光束在通过导光元件后，光束会被导光元件内的散射粒子散射而不会携带有对应周期性结构的影像信息而干扰光束原本所携带有的指纹信息。藉此，影像感测元件能取得清晰的手指的指纹影像，有助于指纹辨识。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种指纹辨识装置，其特征在于，包括：

一导光元件，具有一第一表面、相对于所述第一表面的一第二表面以及连接于所述第一表面与所述第二表面之间的一侧面；

一透明基材，形成于所述导光元件的所述第一表面上，且具有供一手指按压的一按压面；

一光源，用以发出一光束且设置在所述导光元件的所述侧面旁；以及

一影像感测元件，相对于所述导光元件的所述第二表面设置，其中所述光束依序自所述导光元件的所述侧面进入所述导光元件、通过所述透明基材的所述按压面、被位于所述按压面上的所述手指反射、穿过所述透明基材、所述导光元件的所述第一表面及所述第二表面，以传递至所述影像感测元件；所述透明基材的所述按压面或所述导光元件的所述第二表面为一不规则的粗糙表面。

2.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中所述透明基材的所述按压面为不规则的粗糙表面，且所述透明基材的所述按压面的粗糙度大于所述导光元件的所述第二表面的粗糙度。

3.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中所述导光元件的所述第二表面为不规则的粗糙表面，且所述导光元件的所述第二表面的粗糙度大于所述透明基材的所述按压面的粗糙度。

4.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中所述导光元件的所述第二表面具有多个微结构，所述透明基材的所述按压面为所述不规则的粗糙表面，而所述导光元件的所述第二表面的粗糙度大于所述透明基材的所述按压面的粗糙度。

5.如权利要求4所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中所述导光元件的所述第二表面的所述微结构是规则地排列。

6.如权利要求4所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中所述导光元件的所述第二表面的粗糙度大于等于0.010微米且小于等于10微米。

7.如权利要求1至6项中任一项权利要求所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中不规则的粗糙表面的粗糙度大于等于0.001微米且小于等于1微米。

8.一种指纹辨识装置，其特征在于，包括：

一导光元件，具有一第一表面、相对于所述第一表面的一第二表面以及连接于所述第一表面与所述第二表面之间的一侧面；

多个散射粒子，分布于所述导光元件内；

一透明基材，设置于所述导光元件的所述第一表面上，且具有供一手指按压的一按压面；

一光源，用以发出一光束且设置于所述导光元件的所述侧面旁；以及

一影像感测元件，相对于所述导光元件的所述第二表面设置，其中所述光束依序自所述导光元件的所述侧面进入所述导光元件内、被所述散射粒子散射向所述透明基材的所述按压面、被位于所述按压面上的所述手指反射、穿过所述透明基材及所述导光元件，以传递至所述影像感测元件。

9.如权利要求8所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中所述导光元件的所述第二表面具有多个微结构，其中所述导光元件的所述第二表面的粗糙度大于所述透明基材的所述按压面的粗糙度以及所述导光元件的所述第一表面的粗糙度。

10.如权利要求9所述的指纹辨识装置，其特征在于，其中所述导光元件的所述第二表面的粗糙度大于等于0.010微米且小于等于10微米。