TWI393059B - 影像擷取裝置和方法 - Google Patents

Description

影像擷取裝置和方法

本發明係關於影像擷取裝置和方法，其允許在不同照明狀態下獲得複數個影像，且係可藉由擷取一生物體之一部分(例如指紋、指靜脈或掌靜脈)之影像應用至用於執行生物特徵量測鑑別之裝置。

本發明包含有關2007年11月27日向日本專利局申請之日本專利申請案第JP 2007-306318號之標的，其全部內容係以引用方式併入本文。

例如，已提供一種用於在其中手指背部係實質上垂直地照明之條件下於朝向指腹的方向中擷取一生物體之指靜脈的影像之方法(參考例如，日本未審定專利申請公開案第2004-49705號)。

圖1係一描述一用於在其中手指背部係藉由用作一照明光源之紅外線LED實質上垂直地照明之條件下，於朝向指腹的方向中擷取指靜脈的一影像之方法的範例，其係如日本未審定專利申請公開案第2004-49705號所揭示。

在此情況下，紅外線LED 1、2及3係用作照明光源，且此外，於朝向指腹(其係一物體OBJ)之方向中，一由透射穿透手指之光線製成之影像(其起因於藉由照明光源之光線的發射)係藉由一影像擷取器件4擷取。

此外，已提出一種用於在其中手指之側表面係實質上垂直地照明之條件下於朝向指腹的方向中擷取一生物體之指靜脈的影像之方法(參考例如，日本未審定專利申請公開案第2006-95056號)。

此外，已提出一種用於在其中指腹係實質上垂直地照明之條件下，於朝向指腹的方向中擷取一生物體之指靜脈的影像之方法(參考例如，日本未審定專利申請公開案第2004-49705號)。

圖2係一描述一用於在其中指腹藉由用作一照明光源之紅外線LED實質上垂直地照明之條件下，於朝向指腹的方向中擷取指靜脈的影像之方法的範例，如日本未審定專利申請公開案第2004-49705號所揭示。

在此情況下，用作照明光源之複數個LED(其在圖2所示之範例中的數目係二個)係定位在影像擷取器件4之側面處，且一由透射穿透物體OBJ(其係生物體之手指)之光線製成之影像(其起因於手指內側之光線的反射)係藉由影像擷取器件4擷取。

然而，即使在日本未審定專利申請公開案第2004-49705號中揭示之第一方法中，因為需要在手指之上和下側處安裝某些機構，故難以抑制影像擷取裝置之大小的增加。

此外，在日本未審定專利申請公開案第2006-95056號所揭示之方法中，因此可補償其中將影像擷取裝置設置於以併入影像擷取裝置為目標之裝置將導致使影像擷取裝置之外形突出以用於併入為目標之裝置的框架之機械問題，許多限制係加諸於以用於併入為目標之裝置的機械結構上。

另一方面，在日本未審定專利申請公開案第2004-49705號所揭示之第二方法中，可防止如以上描述之機械問題；然而，仍有其他問題，因為照明光線在透射手指內側後返回，影像之亮度在遠離照明光源定位的影像擷取器件之中心變低。此外，在其中影像擷取裝置係藉由複數個個人使用之情況下，由於在藉由該等個人執行之手指的置放方面之波動及個人的手指內側之透光因素差異故可能無法獲得清楚影像。

有鑑於前文，本發明人已認知需要提供影像擷取裝置和方法，其中與關聯於一物體之非均勻條件無關，其致能允許從影像擷取器件之側面發射的照明光線覆蓋橫跨該物體之所有區。

根據本發明之具體實施例係提供一種影像擷取裝置，其包括一影像擷取器件，該影像擷取器件經組態用以擷取一物體之影像；至少一照明光源，其經組態用以能照明該物體；一照明區控制器，其經組態用以能將一起源於該照明光源之照明光線部分地發射朝向該物體之複數個不同區，及循序地改變該照明光線之一照明區域的位置；及一控制器，其經組態用以造成該影像擷取器件在根據該照明區控制器之控制產生的複數個照明狀態下擷取該物體之影像。

較佳係，該影像擷取裝置包括一影像組合區段，其經組態用以組合藉由該影像擷取器件擷取之複數個影像。

較佳係，該影像擷取裝置包括複數個照明光源，其中該照明區控制器藉由循序地切換該複數個照明光源之每一者成為一發光狀態或一非發光狀態，來改變該照明光線之照明區域的位置。

較佳係，該控制器造成該影像擷取器件在複數個不同照明狀態之各條件下擷取該物體的影像。

較佳係，該影像擷取裝置僅包括一照明光源，其係定位於該影像擷取器件的側面，其中該照明區控制器包括一機構，其能執行控制以致選擇性地透射或遮蔽起源於該照明光源之照明光線。

較佳係，該照明區控制器可改變該照明區域之中心(透過其該照明光線係發射至物體上)，及一非照明區域(無照明光線透過其發射在物體上)間的一距離。

較佳係，該控制器可任意地改變一用於該組合之複數個影像的每一者之剪輯範圍。

較佳係，該影像擷取器件包括一影像顯示器件，其包括一有效顯示區，其中顯示單元各具有一可控制之透光條件，且各具有一光敏元件之光敏單元係分別配置成矩陣，且產生一來自藉由該等光敏單元接收之光信號的影像。

較佳係，該影像擷取器件具有一背光，且該照明光源之功能一般係藉由該背光提供。

較佳係，起源於該照明光源之照明光線包括一紅外光線，該物體係一群組之生物體的靜脈，且該照明光源係定位於該影像擷取器件與該物體相對之側面處。

一種根據本發明之具體實施例的影像擷取方法，其使用一影像擷取器件，該影像擷取器件經組態用以擷取一物體之影像；及至少一照明光源，其經組態用以能照明該物體，該方法包括以下步驟：將起源於該照明光源之一照明光線朝向該物體之複數個不同區部分地發射，循序地改變該照明光線之一照明區域的位置，及造成該影像擷取器件在複數個照明狀態下擷取該物體之影像。

根據本發明之具體實施例，不同照明狀態可藉由造成該照明區控制器選擇性地改變(例如)照明光源之個別發光狀態及/或光強度而產生。因此，藉由造成照明區控制器循序地改變該照明光線之照明區域的位置，可產生複數個不同照明狀態。接著，在複數個不同照明狀態下之物體的個別影像係藉由影像擷取器件擷取，且結果獲得複數個影像。其後，該複數個影像的資料係處理以組合為一影像。

下文中將參考附圖說明根據本發明之具體實施例。

圖3係一描述根據本發明之第一具體實施例的影像擷取裝置之組態的範例之方塊圖。

圖4係一描述根據本發明之第一具體實施例在照明光源、一影像擷取器件及一物體間之關係的圖式。

如圖3中顯示，影像擷取裝置10包括一照明光源區段11、一影像擷取器件12、一影像組合區段13、一圖框緩衝器14、一影像決定區段15、及一包括影像擷取區域控制器之一功能的控制器16。

照明光源區段11包括複數個光源(其數目在圖4顯示之範例中係六個)L1至L6，其係由(例如)各發射紅外光線之LED組成；準直透鏡CLN1至CLN6，其係用於將起源於光源L1至L6之個別光線轉換成為準直光線，及發射經準直光線至物體(即，指腹)之個別不同區；及一半鏡HMR，其基本上係用於穿透其透射經準直照明光線，其起因於藉由準直透鏡CLN1至CLN6執行將起源於光源L1至L6之光線的轉換，將經準直照明光線朝向物體(即，指腹)發射，及在實質上垂直於照明光線之光路徑的方向中反射返回光線，其已透射穿透物體之內側(即，手指)。

如以上描述所組態之照明光源區段11係可操作以朝向欲藉由影像擷取器件12擷取的物體OBJ之影像擷取區域中的複數個不同區(位置)部分地發射照明光線。

此外，照明光源區段11係可依在控制器16之控制下的此一方式操作，個別光源L1至L6之開啟與關閉的條件係受控制，以致照明光線之照明區域(或非照明區域)的位置可循序地改變。

影像擷取器件12係由一數位相機構成，該數位相機具有由CCD或CMOS感測器組成之影像擷取元件，且此外，每次照明光源區段11之個別光源L1至L6的開啟和關閉之狀態係藉由控制器16切換，影像擷取器件12回應於一來自控制器16用於通知一影像擷取欲執行之時序的命令，經由半鏡HMR擷取該物體之一影像，且接著將擷取影像之資料輸出至影像組合區段13。

影像擷取器件12擷取具有起因於照明狀態之變化的不同相位之複數個影像，其係接著被傳送至影像組合區段13。

影像組合區段13將具有不同相位(從影像擷取器件12傳送)之複數個影像暫時儲存在圖框緩衝器14中，及進一步在控制器16的控制下，剪輯一具有不同相位之複數個影像的各影像之適當部分，其係藉由擷取影像之照明光條件所規定。其後，影像組合區段13將具有不同相位的複數個影像之經剪輯部分組合成為一影像，且接著將經組合影像傳送至影像決定區段15。

影像決定區段15決定組合影像之品質是否足夠，及在其中經組合影像之品質係足夠的情況下，影像決定區段15輸出經組合影像。

然而，在其中係藉由影像決定區段15決定經組合影像之品質係不足夠的情況下，為了獲得另一較佳品質的經組合影像，控制器16執行照明光源區段11之控制以執行(例如)光源之非照明區域的亮度及/或位置之調整，及/或影像擷取器件12之控制以執行(例如)曝光之調整。

控制器16執行整個影像擷取裝置之控制，例如照明光源區段11中之個別光源的開啟/關閉之控制，影像擷取器件12中之影像擷取的時序及經擷取影像之輸出的控制，及處理在圖框緩衝器14中儲存複數個影像資料，及將複數個影像之資料組合成為影像組合區段13中的影像之控制。

此外，控制器16造成複數個光源之各光源發射一光線(或不發射光線)朝向物體之影像擷取區域的複數個不同區(位置)，以致可產生複數個不同照明區或複數個不同非照明區。

在其中係藉由影像決定區段15決定經組合影像之品質不足夠的情況下，為了獲得另一較佳品質的經組合影像，控制器16執行照明光源區段11之控制以執行(例如)光源之非照明區域的亮度及/或位置之調整，及/或影像擷取器件12之控制以執行(例如)曝光之調整。

在根據本發明之具體實施例的影像擷取裝置10中，基本上，物體OBJ之一影像係藉由影像擷取器件12在其中物體OBJ係部分地照明之條件下擷取。此外，物體之複數個影像(其係結合照明光線之照明區域的位置之循序改變(即，偏移)來擷取)係藉由影像組合區段13組合成為一影像。

此外，根據本發明之具體實施例的影像擷取裝置10(其係組態以致特定地作用為一用於擷取指靜脈之影像的裝置)包括照明光源區段11，其係定位在指腹的側面處且具有能個別開啟或關閉之複數個照明光源。

此外，照明光源區段11發射一光線朝向在其內具有一或多個非照明區域之指腹。

此外，影像擷取器件12擷取在一或多個非照明區域中照明之指腹的影像，且重複此等操作結合藉由照明光源區段11執行之非照明區域的循序偏移。

所獲得之複數個影像因而係藉由影像組合區段13組合成一影像。因此，以此方式，可獲得一生物體部分(例如指靜脈)之一部分的影像。

此外，在影像擷取裝置10中，可任意地改變藉由照明光源區段11發射的照明光線之個別光照明區域的中心，以及用於該組合之個別影像的剪輯範圍間之距離。

其次，藉由以上描述之元件執行的操作將在下文中參考圖3至圖5描述。

如圖4中所示，照明光源L1至L6(由LED組成)係定位以致分別與準直透鏡CLN1至CLN6配對。

從個別照明光源L1至L6輸出之光係藉由準直透鏡CLN1至CLN6轉換成為準直光，且所得準直光係以逐區為基礎朝向物體發射。

因此，在控制器16之控制下，例如在其中光源L4係關閉，且其他光源L1至L3、L5和L6係開啟之情況下，欲藉由光源L4照明的物體之該區(其未藉由任何光線照明，而其他區係藉由光線照明)係因此藉由來自物體之內側之光線照明，其產生自從其他區進入之光的散射(在物體內側)。

此外，一旦此條件之影像係藉著使用半鏡HMR擷取由影像擷取器件12(如相機)擷取，其導致一欲藉由光源L4照明之區的影像之獲取，該區係間接地從物體之內側照明。

此外，如圖4中所示，為了可容易區別照明影像，僅關聯於對應於光源L4之區的影像係藉由置放一在影像擷取器件12之前面處的狹縫SLT獲得；然而，可不使用此狹縫。

圖5係一描述其中係循序地關閉LED之個別光源的方式之圖式。

在此範例中，藉由剪輯一自該物體之內側照明之部分，在從係在其中個別光源L1至L6循序地關閉之條件下所擷取的影像之各影像中，且將經剪輯部分組合成一影像，可在其中物體的每一部分係自物體之內側照明之條件下獲得該物體之一影像。

此外，在以上描述的範例中，光源L1至L6之僅一光源係在任何一時間處關閉；然而，可同時地關閉複數個照明光源。

圖6係一描述一其中複數個照明光源係同時地關閉之情況的第一範例之圖式。

圖7係一描述一其中複數個照明光源係同時地關閉之情況的第二範例之圖式。

在圖6所示的第一範例中，複數個照明光源的每個第二照明光係關閉。

在時間t1處，照明光源L1、L3及L5係關閉，而照明光源L2、L4及L6係開啟。

在時間t2處，照明光源L1、L3及L5係開啟，而照明光源L2、L4及L6係關閉。

在時間t3處，依與在t1處相同的方式，照明光源L1、L3及L5係開啟，而照明光源L2、L4及L6係關閉。

依如參考圖6中顯示之第一範例所述的此一方式，係執行控制以致奇數照明光源及偶數照明光源係交替地關閉及開啟。

在圖7中顯示的第二範例中，複數個照明光源的每個第三照明光係關閉。

在時間t1處，照明光源L1及L4係關閉，而照明光源L2、L3、L5及L6係開啟。

在時間t2處，照明光源L2及L5係開啟，而照明光源L1、L3、L4及L6係關閉。

在時間t3處，照明光源L3及L6係關閉，而照明光源L1、L2、L4及L5係開啟。

此外，雖然未在圖式之任一者中顯示，但每個第四或每個第五照明光源可關閉，且此外可任意地關閉照明光源，即不根據一預定之恆定次序，只要可事先決定哪些照明光源係欲依一後續時序關閉。

在上文中，描述本發明之第一具體實施例成為一其中使用複數個照明光源的範例。

其後，將在下文中描述根據本發明之第二具體實施例成為一其中使用單一照明光的範例。

圖8係一描述根據本發明之第二具體實施例的影像擷取裝置之組態的範例之方塊圖。

圖9係一描述根據本發明之第二具體實施例在一物體、一影像擷取器件及一包括一照明區控制器之照明光源間之關係的第一範例之圖式。

在一根據本發明之第二具體實施例的影像擷取裝置10A中，一照明光源11A僅具有一照明光源111，其係持續地開啟；且一具有預定數目之複數個快門21的照明區控制器20A係定位於照明光源111及物體OBJ之間。

藉由關閉照明區控制器20A的快門21之一部分，正如圖4中所示，藉由關閉由LED組成之複數個照明光源L1至L6中之一，可控制物體之一區以致不藉由一照明光線發射。

以此方式，該物體之非照明區係藉由在物體內側散射的光照明，且其導致與參考圖4描述的優點相同或類似。藉由結合循序地改變(即，偏移)被關閉之快門的部分之位置來擷取一影像，可依與參考圖5描述相同或類似之方式執行影像擷取及組合。

在此組態中，控制器16執行照明光源部分11A之控制以發射一用於照明該物體的光線。

其後，控制器16執行照明區控制器20A之控制以致將快門21的個別部分切換成為一通過照明光線之條件，或一遮蔽起源於照明光源111的照明光線之條件。

在此條件下，一經由半鏡HMR藉由影像擷取器件12擷取之物體OBJ的影像，及該影像之資料係傳送至影像組合區段13。

在影像組合區段13中，該影像之一相關部分係根據在該影像被擷取的照明光源111之條件剪輯，且接著，起因於如以上描述之操作的重複之複數個經剪輯影像係組合成為一影像。

影像決定區段15決定經組合影像之品質是否足夠，及在其中經組合影像之品質係足夠的情況下，經組合影像係藉由影像決定區段15輸出。另一方面，在其中藉由影像決定區段15決定經組合影像之品質係不足夠的情況下，為了獲得較佳品質的另一影像，控制器16執行照明光源區段11A之控制以執行(例如)照明光之亮度的調整及/或快門之光遮蔽部分的再分配，及/或影像擷取器件12之控制以執行(例如)曝光之調整。

此外，照明區控制器之組態不限於圖9中所示的組態。

圖10係一描述根據本發明之第二具體實施例在一物體、一影像擷取器件及一包括一照明區控制器之照明光源間之關係的第二範例之圖式。

圖11係一描述根據本發明之第二具體實施例在一物體、一影像擷取器件及一包括一照明區控制器之照明光源間之關係的第三範例之圖式。

如圖10中顯示，照明區控制器20A可藉由使用一焦點平面快門21A組態。

或者，照明區控制器20A不限於快門，且因此可為另一類型之元件，如在圖11中所示之液晶面板，只要其可遮蔽該光線的某些部分及包括一能改變光遮蔽部分之位置的機構。

在根據本發明之具體實施例之以上所述範例中，影像擷取裝置經組態以具有一功能，其中，在一其中一物體係藉由一被部分地遮蔽之光線發射的組態中，一藉由一起因於此組態之間接光所照明之物體的影像係經由半鏡擷取；然而，此組態導致在一定程度上增加影像擷取裝置之大小的可能性。

因此，藉由使用一將光敏元件(光感測器)併入其內的顯示器件實現該組態係有效。

在下文中將描述一根據本發明之具體實施例的範例，其中使用一利用液晶之顯示器件(其將光敏元件併入其內)。

圖12係一描述根據本發明之第三具體實施例利用一內建光敏元件類型影像顯示器件的影像擷取裝置之組態的範例之方塊圖。

圖13係一描述在一內建光敏元件類型影像顯示器件及一物體間之關係的圖式。

在根據本發明之第三具體實施例的影像擷取裝置10B中，一包括一控制器16B之光源控制功能的光源控制器17，及一用於在控制器16B之控制下執行一顯示信號的控制之顯示信號控制器18係增加至圖8中所示之組態，且此外，取代由快門等等組成之照明區控制器20A，係提供一內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30、一光學接收信號處理電路31、一影像產生區段32及一圖框緩衝器33。

此外，在本發明之第三具體實施例中，如圖13中顯示，一內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30之背光模組112並行地作為照明光源區段11A之光源的功能。

因此，內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30包含影像擷取器件、照明光源及照明區控制器的功能。

圖14係一描述根據本發明之第三具體實施例的內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30之組態的範例之圖式。

一液晶影像顯示器件301包括一有效顯示區302、一垂直驅動電路(VDRV)303、一水平驅動電路(HDRV)304，及一接收光控制電路(RCTL)305。

有效顯示區302具有配置成一矩陣之複數個像素320，且複數個像素320的各像素包括一顯示單元321及一光敏單元322，其係彼此平行地配置。

如圖15中顯示，顯示單元321包括一薄膜電晶體(TFT)211，其係操作為一切換電晶體；一液晶單元(LC)212，其具有一與TFT 211之一汲極電極(或一源極電極)連接之像素電極；及一保持電容(Cs)213，其具有一與TFT 211之汲極電極連接之電極。對應至其中配置像素320之顯示單元321的個別列，掃描線(閘極線)306-1至306-m係以列之方向布線，及此外，對應至其中配置像素320之顯示單元321的個別行，信號線307-1至307-n係以行之方向布線。

此外，包括在配置於第p列中之顯示單元321內的TFT 211之個別閘極電極係與掃描線(閘極線)306-1至306-m之第p掃描線(閘極線)連接，且此外，包括在配置於第q行中之顯示單元321內的TFT 211之個別源極電極(或汲極電極)係與信號線307-1至307-n之第q信號線連接。

此外，在典型液晶顯示器中，像素保持電容布線308-1至308-m係獨立地布線，且保持電容213係分別在此等像素保持電容布線308-1至308-m及連接電極間形成。

此外，對於一共同電壓VCOM，(例如)一預定直流電壓係透過一共同布線，供應至包括在像素320之每一者及/或保持電容213之每一者的另一電極內的顯示單元321的液晶單元212之一相對電極。

或者，對於一共同電壓VCOM，(例如)一電壓(其極在一水平掃描週期(1H)之間隔中倒轉)係供應至顯示單元321之每一者的液晶單元212之一相對電極及保持電容213之每一者的另一電極。

該等掃描線306-1至306-m之各掃描線係藉由垂直驅動電路303來驅動，且進一步，信號線307-1至307-n之各信號線係藉由水平驅動電路304驅動。

垂直驅動電路303從(例如)顯示信號控制器18接收一垂直開始信號VST、一垂直時脈VCK及一啟用信號ENB，且接著以逐列為基礎循序地選擇像素320，其係與掃描線306-1至306-m之對應掃描線連接，藉由依在一場之週期間隔處垂直地(即，以列之方向)掃描個別掃描線306-1至306-m。

即，與一藉由垂直驅動電路303供應至掃描線306-1之掃描脈衝SP-1同步，配置在一第一列中之像素被選定，且其後與一供應至掃描線306-2之掃描脈衝SP-2同步，配置在一第二列中之像素被選定。其後進一步依此方式，掃描脈衝SP-3至SP-m係分別循序地供應至掃描線306-3至306-m。

水平驅動電路304接收(例如)一水平開始脈衝HST，其係用於導引水平掃描之開始；及水平時脈，其具有彼此倒轉之相位且係水平掃描的標準，產生一取樣脈衝，與所產生取樣脈衝同步執行經輸入R(紅色)、G(綠色)及B(藍色)影像資料之循序取樣，及其後以欲寫入至個別像素320之所得資料信號供應個別信號線307-1至307-n。

此外，對應於其中像素320之光敏單元322所配置的個別列，光敏元件控制線309-1至309-m及光學接收信號線310-1至310-m係以列之方向布線。

圖16係一描述根據本發明之具體實施例的光敏單元之基本組態的範例之圖式。

光敏單元322包括一光敏元件221、一重設TFT 222、一光學接收信號儲存容量(CO)223、一放大器224及一節點ND221，且光敏元件221係由一TFT、一二極體等等組成。

光敏元件221之端子係分別與一電源供應電壓VDD及節點ND221連接。TFT 222係由(例如)一n通道電晶體，其具有一與一參考電壓VSS(如一接地GND)連接之源極電極，及一連接節點ND221之汲極電極組成。此外，重設TFT 222之一閘極電極係與在對應列之方向中布線的光敏元件控制線309-1至309-m之一連接。

進一步，光學接收信號儲存容量223之端子係分別與節點ND221及參考電壓VSS連接。

此外，放大器224的一輸入端子及一輸出端子係分別與節點ND221(其亦係一與光學接收信號儲存容量223連接的節點)及光學接收信號線310-1至310-m之一連接。

光敏元件控制線係與接收光控制電路305連接，且另外，光學接收信號線310係與光學接收信號處理電路31連接。

接收光控制電路305在一預定時序處將重設脈衝饋送至個別光敏元件控制線309-1至309-m，且因而光敏單元322之重設TFT 222的每一者係在某一週期期間開啟且其導致節點ND221的重設。換句話說，(例如)儲存在與節點 ND221連接之光學接收信號儲存容量223中之電荷係放電，且節點ND221之電壓係設定為一參考電壓，及因而光敏單元322係返回至初始條件。

在此條件下，當接收光之某一量時，光敏元件221係導電，且其導致接收光學信號儲存容量223之充電及增加節點ND221的電壓。

其後，節點ND221的電壓(其係起因於接收光之一量的電氣信號)係藉由放大器224放大，且接著所得信號係輸出(成為接收光學信號)至光學接收信號線310。

其後，進一步該光學接收信號(其係經由一相關光學接收信號線傳輸)係輸入至光學接收信號處理電路31，其中光學接收信號處理電路31回應於輸入光學接收信號來執行一預定功能控制，且接著輸出所得信號至影像產生區段32。

此外，如圖13中顯示，一液晶層333被封閉在一TFT基板331及一相對基板332之間，且進一步(例如)一背光模組112係設置在TFT基板331之底部側處。

進一步，一偏光濾光器334係形成在TFT基板331之底部表面上，且另外，一偏光濾光器335係形成在相對基板332之前表面上(即，入射光表面上)。

在根據本發明之第三具體實施例中，照明光源之功能一般係藉由影像顯示裝置之背光模組112提供。

在此組態中，透過有效顯示區302(即，液晶面板)透射之光線的某些部分係朝向物體發射。

因此，物體之表面上的某些區(其係對應於光線未透過其透射之部分)未被照明，及因此係藉由來自物體之內側之光(其係起因於物體內側之周圍光的散射)照明。

進一步，藉由照明光線所直接發射之該物體的表面所反射的光線，以及透過自物體之內側照明之物體的區所透射之光線係返回至液晶面板。

其後，此等光線到達光敏單元322而不管液晶的任何偏光條件，且係轉換成光學接收信號，且因而藉由讀出來自光敏單元322的光學接收信號，可根據從物體返回之光線擷取該物體的影像。

其次，下文中將描述藉由如圖12中所示組態之元件的操作。

控制器16B透過光源控制器17執行一照明光源區段11B(例如，一背光模組112等等)的控制。

其後，控制器16B藉由透過顯示信號控制器18驅動內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30之顯示單元321，來分配照明光線發射部分及非照明光線發射部分。朝向物體發射且已返回至內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30之照明光線係藉由內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30中之光敏單元(光學感測器)322轉換成為光學接收信號。

光學接收信號係藉由光學接收信號處理電路31處理且所得信號係在內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30外側輸出，且進一步係藉由影像產生區段32轉換成為一影像。此影像之資料被傳送至影像組合區段13，且係剪輯成為複數個影像，以致複數個影像之各影像的剪輯範圍可根據擷取複數個影像之各影像的照明光源之條件，且接著將複數個影像組合成一影像。

其後，影像決定區段15決定經組合影像之品質是否足夠，及在其中經組合影像之品質係足夠的情況下，影像決定區段15輸出該經組合影像。然而，在其中藉由影像決定區段15決定經組合影像之品質係不足夠的情況下，為了獲得較佳品質的另一影像，控制器16B執行照明光源區段11B之控制以執行(例如)非照明光線發射部分之亮度及/或位置的調整，及/或內建光敏元件類型液晶影像顯示器件30之控制以執行(例如)光之靈敏性的調整等等。

藉由使用所謂液晶面板選擇性地遮蔽光線，依此方式，可變化光遮蔽部分的大小。進一步，藉由變化透光部分之透射因素，可調整照明光之量，且另外，藉由變化照明光源之一光強度，可調整照明光之量。

因此，藉由任意改變照明光之量，及光遮蔽部分的大小，即根據物體之一照明狀態藉由起因於物體內側之光的散射在從物體之內側之光線照明的物體之區的大小，可易於獲取一用於擷取物體之影像的最佳條件。

此外，以上所述控制可基於一起因於複數個擷取影像之組合的影像之品質而執行。

如以上所述，在根據本發明的具體實施例之影像擷取裝置10中，基本上，物體OBJ之一影像係在其中物體OBJ係藉由照明光線部分地發射之條件下藉由影像擷取器件2擷取。

此外，複數個物體影像(其係結合照明光線之照明區域的位置之循序改變(即，偏移)來擷取)係藉由影像組合區段13組合成為一影像。

再者，根據本發明之具體實施例的影像擷取裝置10(其係組態以致特定地作用為一用於擷取指靜脈之一影像的裝置)包括照明光源區段11，其係定位在指腹的側面及具有能個別開啟或關閉之複數個照明光源。

此外，照明光源區段11發射一光線朝向在其內包括一或多個非照明區域之指腹。

此外，影像擷取器件12擷取透過一或多個非照明區域照明之指腹的一影像，且重複此等操作結合藉由照明光源區段11執行之非照明區域的循序偏移。

因而獲得之複數個影像係藉由影像組合區段13組合成為一影像。因此，依此方式，可獲得一生物體之一部分(例如指靜脈)的影像；且因此，其導致以下優點。

可允許起因於從影像擷取器件之側面發射的照明光線之間接照明，其在過去係難以結合照明光線之位置的偏移來照明物體以覆蓋該物體的所有區。由於此，因為照明光源可定位於影像擷取器件的側面，其致能使影像擷取裝置之大小更小，更特定言之，用以執行設計以便達到影像擷取裝置之外形的平度。

此外，可在間接照明狀態下擷取關聯於該物體的所有區之影像而無須移動該物體。

此外，藉由使用內建光敏元件類型液晶影像顯示器件(如圖13中顯示)，可使裝置之整個外形明顯地縮減，以及因為減少欲設置之機械部分的數目而達到影像擷取裝置之小型化及輕質。

此外，已描述本發明的第三具體實施例為其中應用在個別顯示單元中將液晶單元用於顯示器件(即，電子及光學器件)之主動矩陣類型液晶顯示裝置的範例。然而，此無意受限於液晶裝置，而是可應用於各種類型之綜合的顯示裝置，例如一將電致發光(EL)器件用於個別像素中之顯示器件的主動矩陣類型EL顯示裝置、一電漿顯示裝置及一場發射顯示器(FED)。

熟習此項技術者應瞭解，可取決於設計要求及其他因素進行各種修改、組合、次組合及變更，只要其係在所附申請專利範圍或其等效內容的範疇內。

1．．．紅外線LED

2．．．紅外線LED

3．．．紅外線LED

4．．．影像擷取器件

10．．．影像擷取裝置

10A．．．影像擷取裝置

10B．．．影像擷取裝置

11．．．照明光源區段

11A．．．照明光源

11B．．．照明光源區段

12．．．影像擷取器件

13．．．影像組合區段

14．．．圖框緩衝器

15．．．影像決定區段

16．．．控制器

16B．．．控制器

17．．．光源控制器

18．．．顯示信號控制器

20A．．．照明區控制器

21．．．快門

21A．．．焦點平面快門

30．．．內建光敏元件類型液晶影像顯示器件

31．．．光學接收信號處理電路

32．．．影像產生區段

33．．．圖框緩衝器

111．．．照明光源

112．．．背光模組

211．．．薄膜電晶體(TFT)

212．．．液晶單元(LC)

213．．．保持電容(Cs)

221．．．光敏元件

222．．．重設TFT

223．．．光學接收信號儲存容量(CO)

224．．．放大器

301．．．液晶影像顯示器件

302．．．有效顯示區

303．．．垂直驅動電路(VDRV)

304．．．水平驅動電路(HDRV)

305．．．接收光控制電路(RCTL)

306-1至306-m．．．掃描線(閘極線)

307-1至307-n．．．信號線

308-1至308-m．．．像素保持電容布線

309-1至309-m．．．光敏元件控制線

310-1至310-m．．．光學接收信號線

320．．．像素

321．．．顯示單元

322．．．光敏單元

331．．．TFT基板

332．．．相對基板

333．．．液晶層

334．．．偏光濾光器

335．．．偏光濾光器

CLN1至CLN6．．．準直透鏡

CO．．．光學接收信號儲存容量

Cs．．．保持電容

HMR．．．半鏡

L1至L6．．．光源

ND221．．．節點

OBJ．．．物體

SLT．．．狹縫

圖1係一描述一用於在其中手指背部藉由用作一照明光源之紅外線LED實質上垂直地照明之條件下，於朝向指腹的方向中擷取指靜脈的影像之方法的範例，如日本未審定專利申請公開案第2004-49705號中所揭示；

圖2係一描述一用於在其中指腹藉由用作一照明光源之紅外線LED實質上垂直地照明之條件下，於朝向指腹的方向中擷取指靜脈的一影像之方法的範例，如日本未審定專利申請公開案第2004-49705號中所揭示；

圖3係一描述根據本發明之第一具體實施例的影像擷取裝置之組態的範例之方塊圖；

圖4係一描述根據本發明之第一具體實施例在照明光源、一影像擷取器件及一物體間之關係的圖式；

圖5係一描述一其中LED之個別光源係循序地關閉的方式之圖式；

圖6係一描述一其中複數個照明光源係同時地關閉之情況的第一範例之圖式；

圖7係一描述一其中複數個照明光源係同時地關閉之情況的第二範例之圖式；

圖8係一描述一根據本發明之第二具體實施例的影像擷取裝置之組態的範例之方塊圖；

圖9係一描述根據本發明之第二具體實施例在一物體、一影像擷取器件及一包括一照明區控制器之照明光源間之關係的第一範例之圖式；

圖10係一描述根據本發明之第二具體實施例在一物體、一影像擷取器件及一包括一照明區控制器之照明光源間之關係的第二範例之圖式；

圖11係一描述根據本發明之第二具體實施例在一物體、一影像擷取器件及一包括一照明區控制器之照明光源間之關係的第三範例之圖式；

圖12係一根據本發明之第三具體實施例利用一內建光敏元件類型影像顯示器件的一影像擷取裝置之組態的範例之方塊圖；

圖13係一描述根據本發明之第三具體實施例在一內建光敏元件類型影像顯示器件及一物體間之關係的圖式；

圖14係一描述根據本發明之第三具體實施例之內建光敏元件類型影像顯示器件30之組態的範例之圖式；

圖15係一描述在圖14中所示之液晶影像顯示器件內的有效顯示區之組態的範例之圖式；及

圖16係一描述一光敏單元之基本組態的範例之圖式。

10．．．影像擷取裝置

11．．．照明光源區段

12．．．影像擷取器件

13．．．影像組合區段

14．．．圖框緩衝器

15．．．影像決定區段

16．．．控制器

OBJ．．．物體

Claims (16)

1. 一種影像擷取裝置，其包含：一處理器；一影像擷取器件，其經組態用以擷取一物體之一影像，該物體具有一第一區域、一第二區域、及一第三區域；至少一照明光源，其經組態用以發射一照明光線；一記憶體器件，其儲存指令，當由該處理器執行該等指令時，該等指令致使該處理器與該影像擷取器件、該至少一照明光源、及該記憶體器件共同運作以：(a)於一第一時間點：(i)朝向該第一區域及該第二區域發射該照明光線，其中該照明光線不朝向該第三區域照明；及(ii)致使該影像擷取器件擷取該物體之一第一影像；(b)於不同之一第二時間點：(i)朝向該第一區域及該第三區域發射該照明光線，其中該照明光線不朝向該第二區域照明；及(ii)致使該影像擷取器件擷取該物體之一第二影像。
2. 如請求項1之影像擷取裝置，其中當由該處理器執行該等指令時，該等指令致使該處理器組合該第一影像及該第二影像。
3. 如請求項2之影像擷取裝置，其中該至少一照明光源包 括複數個照明光源。
4. 如請求項3之影像擷取裝置，其中當由該處理器執行該等指令時，該等指令致使該處理器藉由循序地切換該複數個照明光源成為一發光狀態或一非發光狀態，來改變該物體之照明區域之位置。
5. 如請求項2之影像擷取裝置，其中：(a)該至少一照明光源僅包括一照明光源，其係定位於該影像擷取器件之側面處；且(b)該影像擷取器件包括一機構，其能執行控制以致選擇性地透射或遮蔽起源於該照明光源之該照明光線。
6. 如請求項4之影像擷取裝置，其中當由該處理器執行該等指令時，該等指令致使該處理器改變介於以下二者的中心之一距離：(a)該照明光線透過其發射至該物體上之該照明區域；及(b)該照明光線未透過其發射在該物體上之一非照明區域間。
7. 如請求項5之影像擷取裝置，其中當由該處理器執行該等指令時，該等指令致使該處理器改變介於以下二者的中心之一距離：(a)該照明光線透過其發射至該物體上之該照明區域；及(b)該照明光線未透過其發射在該物體上之一非照明區域間。
8. 如請求項4之影像擷取裝置，其中當由該處理器執行該等指令時，該等指令致使該處理器任意地改變所擷取之該第一影像及所擷取之該第二影像之一剪輯範圍。
9. 如請求項5之影像擷取裝置，其中當由該處理器執行該等指令時，該等指令致使該處理器任意地改變所擷取之該第一影像及所擷取之該第二影像之一剪輯範圍。
10. 如請求項1之影像擷取裝置，其中該影像擷取器件包括一影像顯示器件，其包括一有效顯示區域，其包括：(a)顯示單元，其各具有一可被控制之透光條件；及(b)光敏單元，其各具有一光敏元件，該等顯示單元及該等光敏單元係配置成矩陣。
11. 如請求項10之影像擷取裝置，其中：(a)該影像擷取器件具有一背光；及(b)該至少一照明光源之一功能一般係藉由該背光提供。
12. 如請求項1之影像擷取裝置，其中：(a)該照明光線包括一紅外光線；(b)該物體係一生物體之一群組的靜脈；且(c)該至少一照明光源係定位於該影像擷取器件與該物體相對之側面處。
13. 一種操作一影像擷取裝置之方法，該影像擷取裝置包括一影像擷取器件，該影像擷取器件經組態用以擷取一物體之一影像，該物體具有一第一區域、一第二區域、及一第三區域，及至少一照明光源，其經組態用以發射一 照明光線，該方法包含：(a)於一第一時間點：(i)致使一處理器執行指令以與該至少一照明光源操作以朝向該第一區域及該第二區域發射該照明光線，其中該照明光線不朝向該第三區域照明；及(ii)致使該影像擷取器件擷取該物體之一第一影像；(b)於不同之一第二時間點：(i)致使該處理器執行該等指令以與該至少一照明光源操作以朝向該第一區域及該第三區域發射該照明光線，其中該照明光線不朝向該第二區域照明；及(ii)致使該影像擷取器件擷取該物體之一第二影像。
14. 如請求項13之方法，其包括致使該處理器執行該等指令以組合該第一影像及該第二影像。
15. 如請求項14之方法，其中該至少一照明光源包括複數個照明光源。
16. 如請求項13之方法，其包括致使該處理器執行該等指令以與該至少一照明光源操作以藉由循序地切換該複數個照明光源成為一發光狀態或一非發光狀態，來改變該物體之照明區域之位置。