TWM558941U

TWM558941U - 取像裝置

Info

Publication number: TWM558941U
Application number: TW106218480U
Authority: TW
Inventors: 黃承鈞
Original assignee: 金佶科技股份有限公司
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2018-04-21

Abstract

本創作公開一種取像裝置，其包括導光元件、影像擷取元件以及發光元件。導光元件具有第一側以及第二側，且導光元件具有位於第二側的出光部，且出光部設有多個增透微結構。影像擷取元件對應於多個增透微結構而配置於導光元件的第二側。發光元件用於產生一在導光元件內傳遞的光束，光束至少在導光元件內經過至少一次全反射而形成一投向多個增透微結構的信號光束，且信號光束穿過多個增透微結構以投向影像擷取元件。

Description

取像裝置

本創作涉及一種光電裝置，特別是涉及一種取像裝置。

現有的光學式生物辨識系統可應用於偵測以及辨識臉部、聲音、虹膜、視網膜或是指紋。以光學式指紋辨識系統為例，在光學式指紋辨識系統中的影像擷取裝置通常包括基板、發光件、透光件、導光件以及影像感測器，其中發光件以及影像感測器是設置在基板上，導光件設置在發光件以及影像感測器上，且透光件設置在導光件上。

發光件所產生的光束通過導光件而被傳遞至透光件，並於透光件與環境介質的交界面產生全反射之後再投射到影像感測器被接收。由於手指具有多條不規則的凸紋與凹紋，當使用者將手指放置在透光件上時，凸紋會接觸透光件，但凹紋不會接觸透光件。因此，接觸透光件的凸紋會破壞光束在透光件內的全反射，而未接觸透光件的凹紋則不會影響光束的全反射，從而使影像感測器擷取到的指紋圖案具有對應凸紋的暗紋以及對應凹紋的亮紋。隨後，通過影像處理裝置來處理影像感測器所擷取的指紋圖案，可進一步判定使用者的身分。

另外，在現有的影像擷取裝置中，通常會進一步使用光學膠來填充導光件與基板之間的間隙，以及填充導光件和影像感測器之間的空隙。

然而，由於製程條件上的限制，光學膠內可能會具有微小氣泡，或者是沒有被完全固化。若是在導光件和影像感測器之間的光學膠內含有氣泡，或者是因為光學膠未被完全固化而產生空隙，會導致在透光件被全反射之後的光束在進入影像感測器之前再度被全反射，而無法被影像感測器接收。這將使影像感測器所擷取的指紋圖案不完整，而降低辨識度。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種取像裝置，解決信號光束在進入影像擷取元件之前再度被全反射而導致取像裝置的辨識度降低的問題。

為了解決上述的技術問題，本新型所採用的其中一技術方案是，提供一種取像裝置，其包括導光元件、影像擷取元件以及發光元件。導光元件具有第一側以及第二側，導光元件具有位於第二側的出光部，且出光部設有多個增透微結構。影像擷取元件對應於多個增透微結構而配置於導光元件的第二側。發光元件用於產生一在導光元件內傳遞的光束，光束至少在導光元件內經過至少一次全反射而形成一投向多個增透微結構的信號光束，且信號光束穿過多個增透微結構以投向影像擷取元件。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的取像裝置，其能通過“導光元件具有設置在出光部的多個增透微結構”以及“影像擷取元件對應於多個增透微結構配置於導光元件的第二側”的技術方案，以避免信號光束在進入影像擷取元件之前再度被全反射，從而提升取像裝置的影像辨識度。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本新型加以限制。

1、1’、1”‧‧‧取像裝置

10‧‧‧導光元件

S1‧‧‧第一側

S2‧‧‧第二側

100‧‧‧增透微結構

100R‧‧‧稜線

100C‧‧‧頂點

101‧‧‧受光區

102‧‧‧背光區

C1‧‧‧第一凹陷部

C2‧‧‧第二凹陷部

14‧‧‧基板

15‧‧‧第一反射元件

16‧‧‧第二反射元件

17‧‧‧第三反射元件

19‧‧‧第四反射元件

18、18a、18b‧‧‧吸光元件

20‧‧‧擋塊

F‧‧‧物體

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

E1‧‧‧入光部

E2‧‧‧出光部

103‧‧‧光學微結構

11‧‧‧透光元件

110‧‧‧外表面

12‧‧‧影像擷取元件

120‧‧‧光接收面

13‧‧‧發光元件

G1‧‧‧光學膠

P1‧‧‧垂直參考面

θ1‧‧‧第一夾角

θ2‧‧‧第二夾角

P2‧‧‧連線

L‧‧‧光束

L’‧‧‧信號光束

L1‧‧‧雜散光

C3‧‧‧凹陷部

圖1為本創作其中一實施例的取像裝置的剖面示意圖。

圖2為圖1的多個增透微結構在區域II的局部放大示意圖。

圖3為本創作其中一實施例的導光元件的局部底面示意圖。

圖4為本創作另一實施例的導光元件的局部底面示意圖。

圖5為本創作另一實施例的導光元件的局部剖面示意圖。

圖6為本創作另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。

圖7為本創作再一實施例的取像裝置的剖面示意圖。

圖8為本創作又一實施例的取像裝置的剖面示意圖。

圖9為本創作又另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。

圖10為本創作又另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。

圖11為本創作又另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“取像裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1以及圖2，圖1顯示本創作其中一實施例的取像裝置的剖面示意圖。圖2為圖1的多個增透微結構在區域II的局部放大示意圖。

本創作其中一實施例提供一種取像裝置1。取像裝置1是位於一環境介質中來使用。在一實施例中，前述的環境介質例如是空氣、水或者是其他種類的環境介質。取像裝置1可用以擷取一物體F的影像，以進行辨識。前述的物體F例如是使用者的手指、手掌、手腕或者是眼球，而取像裝置1所擷取的影像例如是指紋、掌紋、靜脈、瞳孔或者是虹膜等影像，但本創作不以此為限。

如圖1所示，本創作其中一實施例的取像裝置1包括基板14、發光元件13、導光元件10、透光元件11以及影像擷取元件12。

導光元件10用以使光束在其中傳遞。因此，導光元件10的材料可以根據所欲傳遞的光束來選擇，例如是可用以傳遞可見光的玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethymethacrylate,PMMA)或是聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)。在其他實施例中，當導光元件10所欲傳遞的光束為紅外光或其他不可見光時，導光元件10的材料也可以根據實際需求選擇其他種類。在一實施例中，導光元件10的折射率可大於或等於1.4，且小於或等於1.6，但本創作並不限制。

本實施例的導光元件10具有一第一側S1及與第一側S1相對的一第二側S2，且導光元件10並具有位於第二側S2的一入光部E1以及一出光部E2。光束L由入光部E1進入導光元件10，以及在導光元件10內傳遞，之後通過至少一次全反射而形成一信號光束L’，再由導光元件10的出光部E2離開導光元件10。本實施例中，在導光元件10的出光部E2設有多個增透微結構100。

需先說明的是，當信號光束L’由導光元件10進入到環境介質(如：空氣或氣泡)中時，為了避免光束投射到出光部E2的角度大於導光元件10的全反射臨界角，而導致原本應該由出光部E2出射的信號光束L’又再度被全反射。因此，在本實施例中，通過使出光部E2具有多個增透微結構100，以破壞信號光束L’的全反射。

具體而言，每一個增透微結構100具有一受光區101以及一背光區102。在本實施例中，受光區101使信號光束L’的入射角小於導光元件10的全反射臨界角，而背光區102會使信號光束L’的入射角大於全反射臨界角。在一實施例中，背光區102會大致平行於信號光束L’的主要行進方向，從而使信號光束L’較不容易投射在背光區102。另一方面，受光區101大致垂直於光束的主要行進方向，且受光區101的面積會大於背光區102的面積，從而使大部分的信號光束L’都投射到受光區101，且投射到受光區101的信號光束L’也較不容易被全反射。

在此，請繼續參考圖1到圖2，須說明的是，儘管少部分的雜散光可能會投射到背光區102，但是投射到背光區102的雜散光會被全反射，而不會從出光部E2出射而干擾影像擷取元件12的信號造成疊影。另外，信號光束L’通過受光區101後，部分光束會在影像擷取元件12的光接收面120後穿過背光區102時折射為另一角度較大的光束，此光束會在透光元件11的外表面110進行全反射，因此全反射光束角度較原路徑來的大，導致此光束行進路線會遠於原路徑，故將不會再次進入到影像擷取元件12的光接收面120，從而避免信號造成疊影的現象。

請參照圖2，在本實施例中，多個增透微結構100彼此相連，且每一個增透微結構100的剖面形狀可以呈山形、波浪形或鋸齒形。在圖2的實施例中，每一個增透微結構100的剖面形狀為鋸齒形。另外，本實施例的受光區101與背光區102都是傾斜平面。

請配合參照圖2以及圖3。圖3顯示本創作其中一實施例的導光元件的局部底視示意圖。進一步而言，在本實施例中，每一個增透微結構100為非對稱凸柱，且非對稱凸柱沿著第一方向D1延伸，且沿著第二方向D2並排。

每一個非對稱凸柱具有一稜線100R，也就是受光區101與背光區102的交界線。在本實施例中，定義出一通過稜線100R的垂直參考面P1。如圖2所示，垂直參考面P1平行於第三方向D3，也就是平行於導光元件10的厚度方向。受光區101與背光區102是分別位於垂直參考面P1的兩相反側，受光區101與垂直參考面P1形成一第一夾角θ1，而背光區102與垂直參考面P1形成一第二夾角θ2。在本實施例中，第一夾角θ1會大於第二夾角θ2，以確保大部分的光束可投射到受光區101，且不會再被全反射。

另外，在本實施例中，對於兩相鄰的增透微結構100而言，其中一個增透微結構100的受光區101的邊緣會和另一個增透微結構100的背光區102的邊緣重合。也就是說，在兩相鄰的增透微結構100之間並未形成用以連接兩增透微結構100的連接區，以進一步減少光束被全反射的機率。但是在其他實施例中，只要連接區相對於垂直參考面P1的傾斜角度可以避免光束被全反射，或者是不影響光束的行進路徑，也可以在每兩相鄰的增透微結構100之間設置連接區。

另外，本創作實施例的增透微結構100的外觀並不限制於非對稱凸柱，且受光區101以及背光區102也可以是曲面，其中曲面例如是包括凹面或凸面。請參照圖4，其顯示本創作另一實施例的導光元件的局部底視示意圖。在本實施例中，多個增透微結構100是排列成陣列，且每一增透微結構100為偏心微透鏡。

如圖4所示，每一個增透微結構100的底部截面形狀為圓形，然而，從底視方向看，增透微結構100的頂點100C相對於底部截面形狀(圓形)的圓心偏移。也就是說，增透微結構100的頂點100C並未對準於底部截面形狀(圓形)的圓心。在本實施例中，每一個增透微結構100的邊緣會和另一個增透微結構100的邊緣彼此連接。

另外，在本實施例中，定義沿著第一方向D1排列的同一行的所有增透微結構100的頂點100C形成一連線P2，而連線P2可將每一個增透微結構100的表面區域區分為受光區101以及背光區102。具體而言，受光區101是位於連線P2右半部分的表面區域，而背光區102則是位於連線P2左半部分的表面區域。由圖4中也可以看出，受光區101的面積會大於背光區102的面積。

請參照圖5，其顯示本創作另一實施例的導光元件的局部剖面示意圖。具體而言，圖5可以是圖4中的多個增透微結構100在第二方向D2上的剖面示意圖。在本實施例中，增透微結構100的剖面形狀是大致呈波浪形或山形，也就是說，受光區101與背光區102都是曲面。

另外，通過受光區101任意一點的切面和通過頂點100C的垂直參考面P1之間形成一第一夾角θ1，而通過背光區102任意一點的切面和通過頂點100C的垂直參考面P1之間形成一第二夾角，且第一夾角會大於第二夾角。據此，當光束投射到受光區101時，可以確保光束的入射角小於導光元件10的全反射臨界角，以避免光束被全反射。

在其他實施例中，增透微結構100也可以是其他種類的偏心錐體，例如是偏心多角形錐體，也就是增透微結構100的底部截面形狀為三角形、四角形或其他多邊形。只要能夠減少光束被全反射的比例(或者增加光束穿透出光部E2的比例)本創作實施例並不限制增透微結構100的形狀。

請再參照圖1。本實施例的取像裝置1還包括透光元件11。透光元件11設置在導光元件10的第一側S1，並具有一和環境介質接觸並且背向導光元件10的外表面110。若是取像裝置1應用於光學式指紋辨識系統中，用以擷取指紋及/或靜脈影像，透光元件11的外表面110可供手指接觸或按壓，以進行偵測及辨識。

透光元件11的材料可以和導光元件10的材料相同並具有相近的折射係數。據此，當光束由導光元件10傳遞到透光元件11時，可避免光束產生折射。在一實施例中，透光元件11的材料可選自玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethymethacrylate,PMMA)或是聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)或其他適當的材料。另外，透光元件11可通過選用適合的光學膠(未圖示)或者是其他固定手段設置在導光元件10上。在本案中，所述的透光元件可以是一個OLED顯示面板或者是帶有觸控層的OLED顯示面板，其結構可以參閱申請人在美國所提交的62/533,632號，專利名稱為生物感測裝置的內文相關部分。應當理解的是，帶有觸控層的OLED顯示面板的外表面具有保護層，此外，並不加以侷限該顯示器是剛性或者是柔性的面板，在此一併敘明。

取像裝置1還包括位於導光元件10第二側的基板14、發光元件13以及影像擷取元件12，其中發光元件13與影像擷取元件12都設置在基板14上。基板14可以是線路板，線路板已具有預先配置的線路。另外，基板14的材料為吸光材料。

影像擷取元件12對應於導光元件10的多個增透微結構100而配置於基板14上，用以擷取物體F的影像。換句話說，導光元件10是位於影像擷取元件12以及透光元件11之間。

影像擷取元件12具有一光接收面120，以接受由導光元件10的出光部E2所出射的光束L。換言之，光束穿過多個增透微結構100之後，會投射到影像擷取元件12的光接收面120。影像擷取元件12例如是電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或是互補式金屬氧化物半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)。然而，在其他實施例中，影像擷取元件12也可以使用其他影像感測器。

發光元件13鄰近於導光元件10的入光部E1設置在基板14上，用於產生一在導光元件10內傳遞的光束L。在本實施例中，發光元件13是設置於導光元件10之外，並且發光元件13所產生的光束L會投射至導光元件10的一入光部E1。發光元件13所產生的光束L可以是可見光或者是紅外光，且發光元件13可以是發光二極體或是其他適合的發光元件，本創作並不限制。

進一步而言，本創作實施例的導光元件10的第二側S2還具有一用以容納發光元件13的第一凹陷部C1以及一用以容納影像擷取元件12的第二凹陷部C2。導光元件10的入光部E1位於第一凹陷部C1，而導光元件10的出光部E2是位於第二凹陷部C2。

如圖1所示，當發光元件、導光元件10以及影像擷取元件12都設置在基板14上時，發光元件13正好可容納並且被卡固於第一凹陷部C1內，而影像擷取元件12正好可容納並且被卡固於第二凹陷部C2內。另外，在本實施例中，多個增透微結構100是位於第二凹陷部C2的底部。如此，可以縮小取像裝置1的整體體積。然而，在其他實施例中，第一凹陷部C1與第二凹陷部C2也可以省略。在另一實施例中，發光元件13可以是被埋設在導光元件10內。具體而言，可以先將發光元件13固定在基板14上之後，再通過灌膠以及固化等步驟來形成導光元件10，從而使發光元件13被埋設於導光元件10內。此時，發光元件13所產生的光束L不需通過其他介質而直接在導光元件10內被傳遞。

除此之外，本創作實施例的發光元件13都是設置於導光元件10的第二側S2，但在其他實施例中，發光元件13也可以設置在導光元件10的第一側S1。

另外，本創作實施例的取像裝置1還進一步包括第一反射元件15以及第二反射元件16。第一反射元件15與第二反射元件16分別配置在導光元件10的第一側S1與第二側S2。具體而言，第一反射元件15是位於透光元件11與導光元件10之間，第二反射元件16是位於基板14以及導光元件10之間。在一實施例中，第一反射元件15與第二反射元件16可以是反射片或者是形成於導光元件10表面的反射膜層，本創作並未限制。

另外，在本實施例中，第一反射元件15與第二反射元件16可彼此相互錯開設置，並在導光元件10的厚度方向上至少部分重疊，以將光束L導引至透光元件11。在其他實施例中，第一反射元件15與第二反射元件16也可以完全錯開而不重疊。因此，只要能夠將光束L導引至透光元件11，本創作並不限制第一反射元件15與第二反射元件16的相對位置或者是使光束L產生反射的形式。

舉例而言，在其他實施例中，也可以通過設計光束L的行進方向，使光束L在導光元件10與環境介質之間產生全反射。在這個情況下，第二反射元件16可以被省略。

整體而言，發光元件13所產生的光束L由入光部E1進入導光元件10內之後，依序通過第一反射元件15的反射與第二反射元件16的反射，而在導光元件10內向透光元件11傳遞，並且在透光元件11與環境介質的交界面，也就是透光元件11的外表面110，產生全反射。

當物體F(如：手指)接觸透光元件11的外表面110時，手指的凸紋接觸到外表面110，會使一部分光束L無法產生全反射，從而使影像擷取元件12取得對應手指凸紋的暗紋。另一方面，手指的凹紋並未接觸到透光元件11的外表面110，而使另一部分光束L仍可被全反射而形成一信號光束L’。信號光束L’朝向導光元件10的出光部E2投射，並通過導光元件10的多個增透微結構100而投向影像擷取元件12的光接收面120。後續再通過一影像處理元件，對影像擷取元件12所接收到的信號光束L’進行影像處理，可以得到物體F的指紋影像。

也就是說，在本創作實施例中，通過在導光元件10的出光部E2設置增透微結構100，可以避免信號光束L’在進入影像擷取元件12之前被再度全反射，從而降低取像裝置1的影像辨識度。

請參照圖6，圖6為本創作另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。圖6的取像裝置1和圖1的取像裝置1相同或相對應的元件具有相同的標號，且相同的部分不再贅述。

在圖6實施例中，取像裝置1還包括位於導光元件10第二側S2的第三反射元件17。也就是說，第二反射元件16與第三反射元件17位於導光元件10的同一側，但彼此分隔設置。在本實施例中，光束L通過第一反射元件15、第二反射元件16與第三反射元件17的反射，以在導光元件10內進行傳遞，並投射至透光元件11。

在本實施例中，第一反射元件15與第二反射元件16在導光元件10的厚度方向上是完全重疊，而第一反射元件15和第三反射元件17在導光元件10的厚度方向上只有部分重疊。

另外，本實施例的取像裝置1還包括一設置於第二反射元件16與第三反射元件17之間的吸光元件18。在本實施例中，吸光元件18和第一反射元件15在導光元件10的厚度方向重疊。進一步而言，第一反射元件15的垂直投影可和吸光元件18至少部分重疊。

在其他實施例中，也可以在導光元件10的其他區域，也就是未設置第一反射元件15、第二反射元件16以及第三反射元件17的區域設置吸光元件18。舉例而言，取像裝置1還可以進一步包括設置在導光元件10的兩相反側壁面上的多個吸光元件18，前述的側壁面是指連接於導光元件10的第一側S1與第二側S2之間的表面。吸光元件18可以是對光束L不透明且不反光的遮蔽層，例如是油墨層或黏著層，或者是遮蔽片，但前述例示並非用以限制本創作的範圍。

吸光元件18可以吸收並減少未依循預定光路前進的雜散光，從而避免影像擷取元件12接收到來自信號光束L’以外的雜散光。另外，配置吸光元件18可以增加取像面積，並使傳遞到影像擷取元件12的信號光束L’更均勻，而有利於提高成像品質。

請繼續參照圖7，圖7為本創作另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。圖7的取像裝置1和圖6的取像裝置1相同或相對應的元件具有相同的標號，且相同的部分不再贅述。

在圖7的實施例中，取像裝置1還包括位於導光元件10第一側S1的第四反射元件19。也就是說，第一反射元件15與第四反射元件19位於導光元件10的同一側，但彼此分隔設置。在本實施例中，光束L是依序通過第一反射元件15、第二反射元件16、第四反射元件19與第三反射元件17的反射，以在導光元件10內進行傳遞，並投射至透光元件11。

在本實施例中，第一反射元件15與第二反射元件16在導光元件10的厚度方向上至少部分重疊，而第四反射元件19和第三反射元件17在導光元件10的厚度方向上也是部分重疊。但是，第一反射元件15與第三反射元件17在導光元件10的厚度方向上完全不重疊。

另外，本實施例的取像裝置1除了包括一設置於第二反射元件16與第三反射元件17之間的吸光元件18a之外，還進一步包括設置在第一反射元件15與第三反射元件17之間的另一吸光元件18b。在本實施例中，兩個吸光元件18a、18b和第一反射元件15在導光元件10的厚度方向上至少部分重疊。

和圖6的實施例相似，兩個吸光元件18a、18b可以吸收並減少未依循預定光路前進的雜散光，從而避免影像擷取元件12接收到來自信號光束L’以外的雜散光。另外，配置吸光元件18可以增加取像面積，並使傳遞到影像擷取元件12的信號光束L’更均勻，而有利於提高成像品質。

另外，在本實施例中，取像裝置1還進一步包括一設置在第一凹陷部C1內的擋塊20。擋塊20位於發光元件13與影像擷取元件12之間，以避免光束L直接投射至影像擷取元件12。另一方面，擋塊20可侷限發光元件13所產生的光束L的發散角度，從而可更精準地控制光束L以預定的入射角度進入導光元件10內。如此，可更進一步精準控制光束L的光路，並確保大部分的光束L都可朝向物體F投射，而提高影像擷取元件12的成像品質。

請繼續參照圖8，圖8為本創作又一實施例的取像裝置的剖面示意圖。圖8的取像裝置1和圖6的取像裝置1相同或相對應的元件具有相同的標號，且相同的部分不再贅述。

在圖8的實施例中，導光元件10包括一設置於第二反射元件16與第三反射元件17之間的多個光學微結構103。在本實施例中，多個光學微結構103分布的範圍和第一反射元件15在導光元件10的厚度方向至少部分重疊。進一步而言，第一反射元件15 的垂直投影可和多個光學微結構103分布的範圍至少部分重疊。

每一光學微結構103的形狀可以和前述的增透微結構100相同。舉例而言，光學微結構103的剖面形狀也可以是鋸齒形、波浪形或山形，但本創作不以此為限。

多個光學微結構103可以使通過第一反射元件15反射之後的一部分光束穿過多個光學微結構103而從導光元件10投射而出。進一步而言，未依據預定路徑行進的雜散光L1可通過光學微結構103投射至導光元件10之外，而被基板14所吸收，從而避免影像擷取元件12接收到來自信號光束L’以外的雜散光L1。另外，光學微結構103的配置可以增加取像面積，並使傳遞到影像擷取元件12的信號光束L’更均勻，而有利於提高成像品質。

另外，和圖7的實施例相似，在圖8的實施例中，取像裝置1還進一步包括一設置在第一凹陷部C1內的擋塊20，以避免光束L直接投射至影像擷取元件12，以及可侷限發光元件13所產生的光束L的發散角度，從而可更精準地控制光束L以預定的入射角度進入導光元件10內。

請繼續參照圖9，圖9為本創作又另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。圖9的取像裝置1和圖7的取像裝置1相同或相對應的元件具有相同或相似的標號，且相同的部分不再贅述。

在圖9的實施例中，取像裝置1包括設置於第一反射元件15與第四反射元件19的吸光元件18，且導光元件10包括一設置於第二反射元件16與第三反射元件17之間的多個光學微結構103。

在本實施例中，多個光學微結構103分布的範圍和第一反射元件15以及第四反射元件19在導光元件10的厚度方向完全不重疊。另外，吸光元件18和第二反射元件16在導光元件10的厚度方向至少部分重疊，但是吸光元件18和第三反射元件在導光元件10的厚度方向完全不重疊。

本實施例的吸光元件18和光學微結構103可以使未依據預定路徑行進的雜散光L1從導光元件10出射，而被基板14所吸收，或者是直接被吸光元件18所吸收，從而避免影像擷取元件12接收到來自信號光束L’以外的雜散光。另外，吸光元件18和光學微結構103的配置可以增加取像面積，並使傳遞到影像擷取元件12的信號光束L’更均勻，而有利於提高成像品質。

請參照圖10，圖10為本創作又另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。圖10的取像裝置1’和圖1的取像裝置1相同或相對應的元件具有相同或相似的標號，且相同的部分不再贅述。

在本實施例中，取像裝置1’省略如圖1所示的透光元件11。據此，發光元件13所產生的光束L由入光部E1進入導光元件10內之後，依序通過第一反射元件15的反射與第二反射元件16的反射，而在導光元件10內傳遞，並且在導光元件10與環境介質的交界面，也就是位於導光元件10的第一側S1之表面，產生全反射。

也就是說，位於導光元件10第一側S1的表面可作為被物體F接觸的接觸面。當物體F(如：手指)由導光元件10的第一側S1接觸導光元件10時，手指的凸紋會使一部分光束L無法產生全反射，從而使影像擷取元件12取得對應手指凸紋的暗紋。另一方面，手指的凹紋並未接觸到導光元件10的第一側S1表面，而使另一部分光束L仍可被全反射而形成一信號光束L’。信號光束L’朝向導光元件10的出光部E2投射，並通過導光元件10的多個增透微結構100而投向影像擷取元件12的光接收面120。之後，再通過一影像處理元件，對影像擷取元件12所接收到的信號光束L’進行影像處理，可以得到物體F的指紋影像並根據指紋影像進行身分辨識。

圖11為本創作又另一實施例的取像裝置的剖面示意圖。本實例的取像裝置1”和圖10的取像裝置1’相同或相對應的元件具有相同或相似的標號，且相同的部分不再贅述。

在本實施例中，導光元件10的第二側S2不具有第一凹陷部C1以及第二凹陷部C2。也就是說，導光元件10在第二側S2的表面為平面，但多個增透微結構100仍設置在位於第二側S2的出光部E2。

另外，本實施例的取像裝置1”還包括光學膠G1。光學膠G1連接在導光元件10與基板14之間，以使導光元件10固定於基板14上，且發光元件13與影像擷取元件12是埋入光學膠G1內。另外，光學膠G1的折射係數會和導光元件10大致相同，例如可大於或等於1.4，且小於或等於1.6。因此，光束L從導光元件10進入到光學膠G1內，或者是由光學膠G1進入導光元件10內時，會根據預定的光路前進，而不會產生折射。

須說明的是，光學膠G1並未填滿影像擷取元件12以及出光部E2(多個增透微結構100)之間所定義出的空隙。因此，通過在出光部E2設置的多個增透微結構100，可大幅減少信號光束L’在出光部E2再度被全反射的機率，從而提高影像擷取元件12的成像品質。

另外，在本實施例中，導光元件10位於導光元件10第一側S1的表面具有另一凹陷部C3，且凹陷部C3的位置是對應於第一反射元件15的位置，以降低導光元件10的部分厚度，而有利於針對不同產品，提供較薄的取像裝置。

[實施例的有益效果]

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的取像裝置1，其能通過“導光元件10具有位於出光部E2的多個增透微結構100”以及“影像擷取元件12對應於多個增透微結構100配置於導光元件10的第二側S2’的技術方案，以避免信號光束L’在進入影像擷取元件12之前再度被全反射，從而提升取像裝置1的影像辨識度。更進一步來說，在本創作實施例的取像裝置1中，由於在導光元件10的出光部E2設置多個增透微結構100，可避免信號光束L’被再度全反射，因而允許基板14與導光元件10之間可不填充光學膠。因此，除了可進一步避免光學膠內含有微小氣泡或是固化不完全而造成光束散射的問題，並可進一步降低成本。

對於需要應用光學膠G1來填充於導光元件10與基板14之間的實施例(如：取像裝置1”)而言，即便影像擷取元件12與出光部E2之間沒有填滿光學膠G1，通過在出光部E2設置的多個增透微結構100，可大幅減少信號光束L’在出光部E2再度被全反射的機率，從而提高影像擷取元件12的成像品質。

另一方面，通過在導光元件10的第一側S1或第二側S2設置吸光元件18或是光學微結構103兩者中的至少其中一者，可以減少影像擷取元件12接收的雜散光L1，並可增加取像面積，使傳遞到影像擷取元件12的信號光束L’更均勻，而有利於提高取像裝置1的成像品質。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

Claims

一種取像裝置，其包括：一導光元件，其具有一第一側以及一第二側，其中，所述導光元件具有一位於所述第二側的出光部，且所述出光部設有多個增透微結構；一影像擷取元件，其對應於多個所述增透微結構而配置於所述導光元件的所述第二側；以及一發光元件，其用於產生一在所述導光元件內傳遞的光束；其中，所述光束至少在所述導光元件內經過至少一次全反射而形成一投向多個所述增透微結構的信號光束，且所述信號光束穿過多個所述增透微結構以投向所述影像擷取元件。
如請求項1所述的取像裝置，還進一步包括一設置於所述導光元件第一側的透光元件，且所述光束通過所述導光元件與所述透光元件的導引，以及通過所述透光元件的一外表面的全反射而形成所述信號光束。
如請求項1所述的取像裝置，其中，所述導光元件具有一全反射臨界角，每一所述增透微結構包括一使所述信號光束的入射角小於所述全反射臨界角的受光區以及一使所述信號光束的入射角大於所述全反射臨界角的背光區，且所述受光區的面積大於所述背光區的面積。
如請求項3所述的取像裝置，其中，每一所述增透微結構為一非對稱凸柱，所述非對稱凸柱具有一稜線，所述受光區和一通過所述稜線的垂直參考面之間形成一第一夾角，所述背光區和所述垂直參考面形成一第二夾角，且所述第一夾角大於所述第二夾角。
如請求項4所述的取像裝置，其中，所述受光區與所述背光區分別位於所述垂直參考面的兩相反側。
如請求項3所述的取像裝置，其中，多個所述增透微結構排列成陣列，且每一所述增透微結構為一偏心微透鏡，所述偏心微透鏡具有一頂點，通過所述受光區的任意一點的切面和一通過所述頂點的垂直參考面之間形成一第一夾角，通過所述背光區的任意一點的切面和所述垂直參考面形成一第二夾角，且所述第一夾角大於所述第二夾角。
如請求項3所述的取像裝置，其中，每一所述增透微結構的所述受光區與所述背光區為一傾斜平面或一曲面。
如請求項1所述的取像裝置，其中，多個所述增透微結構彼此相連，且所述增透微結構的剖面形狀呈山形、波浪形或鋸齒形。
如請求項1所述的取像裝置，還進一步包括：一設置於所述第一側的第一反射元件及一設置於所述第二側的第二反射元件，其中，所述光束依序通過所述第一反射元件與所述第二反射元件的反射，以在所述導光元件內進行傳遞。
如請求項9所述的取像裝置，其中，所述第一反射元件與所述第二反射元件在所述導光元件的厚度方向上至少部份重疊。
如請求項10所述的取像裝置，還進一步包括：一設置於所述第二側的第三反射元件，所述第二反射元件與所述第三反射元件彼此分隔設置，所述光束通過所述第一反射元件、所述第二反射元件與所述第三反射元件的反射，以在所述導光元件內進行傳遞。
如請求項11所述的取像裝置，還進一步包括：一設置在所述第二反射元件以及所述第三反射元件之間的吸光元件，其中，所述第一反射元件與所述第二反射元件在所述導光元件的厚度方向上至少部分重疊。
如請求項12所述的取像裝置，還進一步包括：一設置於所述第一側的第四反射元件，所述第一反射元件與所述第四反射元件彼此分隔設置，所述光束通過所述第一反射元件、所述第二反射元件、所述第三反射元件以及所述第四反射元件的反射，以在所述導光元件內進行傳遞。
如請求項13所述的取像裝置，還進一步包括：另一設置在所述第一反射元件與所述第四反射元件之間的吸光元件，且兩個所述吸光元件在所述導光元件的厚度方向上至少部分重疊。
如請求項11所述的取像裝置，其中，所述導光元件還包括一位所述第二反射元件以及所述第三反射元件之間的多個光學微結構，以使通過所述第一反射元件反射之後的一部分所述光束穿過多個所述光學微結構而從所述導光元件投射而出。
如請求項15所述的取像裝置，還進一步包括：一設置於所述第一側的第四反射元件，所述第一反射元件與所述第四反射元件彼此分隔設置，所述光束通過所述第一反射元件、所述第二反射元件、所述第三反射元件以及所述第四反射元件的反射，以在所述導光元件內進行傳遞。
如請求項16所述的取像裝置，還進一步包括：一設置在所述第一反射元件與所述第四反射元件之間的吸光元件，且所述吸光元件與多個所述光學微結構所分佈的區域在所述導光元件的厚度方向上至少部分重疊。
如請求項1所述的取像裝置，還進一步包括：一基板，所述發光元件、所述導光元件以及所述影像擷取元件都設置在所述基板上，所述導光元件在所述第二側具有一用以容納所述發光元件的第一凹陷部以及一用以容納所述影像擷取元件的一第二凹陷部，且多個所述增透微結構位於所述第二凹陷部的表面。
如請求項18所述的取像裝置，還進一步包括一設置在所述第一凹陷部內的擋塊，其中，所述擋塊位於所述發光元件與所述影像擷取元件之間，以避免所述光束直接投射至所述影像擷取元件。
如請求項1所述的取像裝置，還進一步包括：一基板，所述發光元件、所述導光元件以及所述影像擷取元件都設置在所述基板上；以及一光學膠，其連接於所述基板與所述導光元件之間，以使所述導光元件固定於所述基板上，其中，所述發光元件與所述影像擷取元件埋設於所述光學膠內，且所述出光部與所述影像擷取元件之間定義出一空隙。