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    • 专利摘要:
    一種指紋辨識裝置，適於擷取一手指的一指紋影像，其包含一導光板、一指壓板、一取像件及至少一光源。導光板具有相對的一第一面及一第二面，以及連接於第一面及第二面之間的一側壁面。指壓板鄰近於導光板之第一面。取像件鄰近於導光板之第二面。光源鄰近於導光板之側壁面。光源朝側壁面發出一光線進入導光板內，光線被導光板引導至第一面而射出，並由取像件擷取指壓板上之手指的指紋影像。藉此，可令指紋辨識裝置具有較薄的體積厚度以及提升取像品質。
    公开号:TW201301144A
    申请号:TW100122305
    申请日:2011-06-24
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Chien-Hsing Wu；Jung-Tsung Chou
    申请人:Gingy Technology Inc；
    IPC主号:G06V40-00
    专利说明:
    指紋辨識裝置
    一種辨識裝置，特別是一種指紋辨識裝置。
    隨著多媒體技術之蓬勃發展，行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)、數位相機、個人筆記型電腦等越來越多之便攜式電子裝置已經成為了人們生活中必備之工具。然而，這些便攜式電子裝置具有很強之個人化的特點。因此一旦這些便攜式電子裝置遭到遺失或是盜用，其內部存儲之資訊，例如電話簿、相片、資料等等都有可能被別人利用，而造成不必要之損失。
    因此，這類產品需要搭配一定之身份認證及許可權管理，以確保使用者的隱私安全。而當前所採用之身份認證的主要方法係有密碼保護，使用者需先輸入正確的密碼至便攜式電子裝置，才能夠進入便攜式電子裝置的操控頁面。然而，密碼保護之安全性較低，原因在於密碼較容易被洩漏或遭到破解。而且如果使用者忘記密碼的話，也很麻煩。因此，更用採用指紋辨識之身份認證的便攜式電子裝置問市。由於每個人之指紋都是不同的，因此指紋具有唯一性之特點，使得採用指紋辨識之身份認證的安全性提高很多。並且，利用使用指紋辨識之身份認證的方法也相對方便，令使用者省去了記憶及輸入密碼之繁瑣。
    習知的指紋辨識裝置係為直下式光源設計，其係於一指壓板下設置一擴散板，並於擴散板底部設置多個光源及一取像裝置。光源所發射的光線經由擴散板勻光後入射至指壓板表面，並反射指壓板上的手指之指紋影像由而取像裝置接收。由於直下式光源設計的指紋辨識裝置需要較厚的緩衝空間來達到勻光的效果，因此會增加指紋辨識裝置的厚度。此外，直下式光源設計的指紋辨識裝置還需有較多的光源配置在擴散板底部的整個區域，如此除了增加光源成本外，更易造成亮點現象的發生而影響取像品質。
    本實施例提供一種指紋辨識裝置，藉以解決指紋辨識裝置的體積過厚，進而阻礙了手機之體積薄型化的發展之問題。
    本實施例所揭露之指紋辨識裝置，適於擷取一手指的一指紋影像，其包含一導光板、一指壓板、一取像件及至少一光源。導光板具有一第一面、一第二面及至少一側壁面。第一面及第二面分別位於導光板的相對二側，側壁面係連接於第一面及第二面之間，第二面更具有一反射或散射結構。指壓板鄰近於導光板之第一面。取像件鄰近於導光板之第二面。光源鄰近於導光板之側壁面。光源係朝向側壁面發出一光線進入導光板內，光線被反射或散射結構引導至第一面而射出，令導光板形成指壓板之一背光源，並由取像件擷取指壓板上之手指的指紋影像。
    根據上述本實施例所揭露之指紋辨識裝置，係藉由光源設置於導光板的側壁面處，以避免光源增加指紋辨識裝置的整體厚度。並且，藉由光源側照導光板的方式而形成面光源的效果，除了可解決亮點問題外，也可以減少光源的數量，以提升指紋對比的品質。
    有關本實施例的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
    請參照「第1A圖」及「第1B圖」，「第1A圖」所示為一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖，「第1B圖」所示為一實施例之光源分佈示意圖。
    本實施例之指紋辨識裝置99，係用以擷取一手指70上的一指紋影像，以對擷取到的指紋影像進行身分判讀。指紋辨識裝置99包含一指壓板10、一導光板20、至少一光源30及一取像件40。其中，導光板20為一透明板材，其材質可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(俗稱壓克力，polymethyl Methacrylate，PMMA)或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，但不以此為限。導光板20具有一第一面21、一第二面22及至少一側壁面23。第一面21及第二面22分別位於導光板20的相對二側，側壁面23係連接於第一面21及第二面22之間。並且，第二面22上更具有一反射結構或散射結構。在本實施例當中，第二面22係具有一反射結構。反射結構係為多數個微小的凹坑221，這些凹坑221自第二面22凹陷，此凹坑221可為錐狀體、柱狀體或多面體，但不以此為限。
    本實施例之指壓板10係為一透光板，其材質可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯，但不以此為限。指壓板10係供手指70按壓於其上，以利取像件40擷取指紋影像。指壓板10相鄰於導光板20之第一面21。更進一步來說，指壓板10設置於導光板20上方，導光板20的第一面21面向指壓板10，且導光板20與指壓板10保持一距離。需注意的是，導光板20與指壓板10保持一距離之特徵非用以限定本實施例。在另一實施例當中，指壓板10與導光板20可相互貼合，亦即指壓板10係可直接貼覆於導光板20的第一面21上。
    本實施例之取像件40相鄰於導光板20之第二面22。取像件40係可為一電荷耦合元件(CCD)、一互補金氧半導體(CMOS)元件或是一接觸型影像感應器(CIS)，但不以此為限。
    其中，取像件40包含一鏡頭42及一感測器44，鏡頭42面向第二面22。鏡頭42用以擷取手指70上的指紋影像，感測器44則將此指紋影像轉為電性信號。
    光源30相鄰於導光板20之側壁面23。更詳細來說，本實施例係具有二光源30，且導光板20概略為一具有四個角隅的矩形板體。二光源30分別設置於導光板20的相鄰二角隅處，並對應此二角隅處的側壁面23。然而，光源30的數量以及光源30與導光板20的相對擺放位置僅為一實施例說明，並不以此為限，主要使得光源30可朝向側壁面23照射即可。舉例來說，在另一實施例當中，光源30的數量也可以是一個，且光源30設置於導光板20的其中一角隅處，並對應此角隅處的側壁面23，如「第2A圖」所示。或者，在另一實施例當中，光源30的數量也可以是三個，且此三光源30分別設置於導光板20的相鄰兩角隅處以及相對於此兩角隅處的一側邊，如「第2B圖」所示。或者，在另一實施例當中，光源30的數量也可以是四個，且此四光源30分別設置於導光板20的四個角隅處，如「第2C圖」所示。
    其中，光源30可以是發光二極體(light-emitting diode，LED)，但不以此為限。光源30朝向側壁面23發出一光線進入導光板20內，並由導光板20第二面22之多個微小凹坑221反射光線，使得反射後的光線由第一面21射出至導光板20外部，而使得導光板20第一面21形成一均勻的面光源並進入到指壓板10內。如此，由第一面21整體形成的面光源可作為指壓板10的一背光源。
    需注意的是，反射結構或散射結構的排列密度係取決於光源30的配置位置，遠離光源30區域之反射結構或散射結構的分佈密度大於鄰近光源30區域之反射結構或散射結構的分佈密度。舉例來說，第二面22離光源30越遠的區域，凹坑221分佈的密度越密集。如此一來，可使得由第一面21而射出的光線分佈較為均勻，以提供指壓板10均勻的受光效果。並且，第二面22上的反射結構或散射結構係與鏡頭42相互錯位。換句話說，即反射結構或散射結構在導光板20之第二面22的排列位置，係與取像件40朝向導光板20的影像擷取位置相互錯位配置，亦即導光板20之第二面22配置有反射結構或散射結構，然第二面22有一部份的區域未配置有反射結構或散射結構，使得該區域為一平整表面，令鏡頭42相對應於平整表面，使得鏡頭42朝向導光板的影像擷取區域與反射結構或散射結構相互錯位，如此可避免取像件40擷取影像時受到凹坑221的干擾而降低取像品質。
    當光線由第一面21射出至指壓板10並照射至指壓板10上的手指70時，手指70上的皮紋因具有波峰與波谷的高低結構差，使得光線於波峰處產生散射而形成暗區，並於波谷處產生反射而形成亮區。換句話說，當光線照射於手指70上時，即可形成明暗對比的條紋影像，而此條紋影像即為指紋影像。鏡頭42接收光線照射於手指70上所產生明暗對比的條紋影像，以令感測器44對此指紋影像進行辨識判讀。
    此外，本實施例之指紋辨識裝置99更可包含一微結構50。其微結構50設置在指壓板10的下方，令導光板20的第一面21面向微結構50。微結構50提供光線進入指壓板10的散射效果，以令指壓板10整面受光均勻，使得照射至手指70的光線更加充足。
    再者，本實施例之指紋辨識裝置99更可包含一反射片60，反射片60配置在導光板20之一側且對應於第二面22，並且反射片60與第二面22保持一距離。反射片60具有一第一通孔61，取像件40即位於第一通孔61內。反射片60用以將部分由第二面22所射出的光線再反射至導光板20內，以減少光線能量的損失，並提升光線由第一面21射出時的亮度，使得照射至手指70的光線更加充足。
    由於本實施例之光源30係設置於導光板20的側壁面23處，因此光源30並不會增加指紋辨識裝置99的整體厚度。是以，本實施例之指紋辨識裝置99可具有較薄的體積，以利可攜式電子裝置的薄型化。此外，藉由光源30側照導光板20的方式而形成面光源之效果，除了可解決亮點問題外，也可以減少光源30的使用數量，以提升指紋對比的品質。
    請參照「第3圖」，「第3圖」所示為另一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖。由於本實施例與「第1A圖」之實施例結構相似，因此針對相同之處便不再說明。
    本實施例之導光板20為一透明板材，其材質可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯，但不以此為限。導光板20具有一第一面21、一第二面22及至少一側壁面23。第一面21及第二面22分別位於導光板20的相對二側，側壁面23係連接於第一面21及第二面22之間。並且，第二面22上具有一散射結構。在本實施例當中，散射結構係為多數個微小凹凸結構222所構成之不規則結構，這些微小凹凸結構222使得第二面22形成一不規則平面。光源30朝向側壁面23發出一光線進入導光板20內，導光板20內的光線照射到第二面22之多個微結構222而產生散射，並由第一面21射出導光板20外而照射至指壓板10。
    請參照「第4圖」，「第4圖」所示為另一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖。由於本實施例與「第1A圖」之實施例結構相似，因此針對相同之處便不再說明。
    本實施例之導光板20為一透明板材，其材質可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯，但不以此為限。導光板20具有一第一面21、一第二面22及至少一側壁面23。第一面21及第二面22分別位於導光板20的相對二側，側壁面23係連接於第一面21及第二面22之間。並且，第二面22上具有一散射結構。在本實施例當中，散射結構係為一具有多數顆粒的擴散層223，擴散層223係設置在第二面22上。光源30朝向側壁面23發出一光線進入導光板20內，導光板20內的光線照射到第二面22上的擴散層223之內部顆粒而產生散射，並由第一面21射出導光板20外而照射至指壓板10。
    需注意的是，在前述實施例當中，反射或散射結構皆係為具有凹狀或凸狀的結構體來令光線產生反射或散射，然而此特徵非用以限定本指紋辨識裝置99。在另一實施例當中，散射結構也可以是多數微小的光學油墨點，這些光學油墨點係以印刷的方式形成於第二面22上。導光板20內的光線照射到第二面22上之光學油墨點而產生散射，並由第一面21射出導光板20外而照射至指壓板10。
    請參照「第5圖」，「第5圖」所示為另一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖。由於本實施例與「第1A圖」之實施例結構相似，因此針對相同之處便不再說明。
    本實施例之導光板20更具有一第二通孔24，第二通孔24係由第一面21貫通導光板20至第二面22。第二通孔24的位置係對應於反射片60之第一通孔61的位置。更進一步來說，第二通孔24與第一通孔61係相重疊，取像件40係同時位於第一通孔61及第二通孔24內。並且，反射片60並同時貼覆於導光板20的第二面22，如此可令指紋辨識裝置99具有更薄的厚度。相同的，反射片60貼覆於導光板20的第二面22之特徵也可同於運用於「第3圖」與「第4圖」之實施例。
    根據上述本實施例所揭露之指紋辨識裝置，係藉由光源設置於導光板的側壁面處，使得光源並不會增加指紋辨識裝置的整體厚度。此外，更可藉由指壓板及反射片分別貼覆於導光板的第一面及第二面，使指紋辨識裝置獲得更薄的結構設計。此外，藉由光源側照導光板的方式而形成均勻面光源之效果，除了可解決亮點問題外，也可以減少光源的使用數量，以提升指紋對比的品質。
    雖然本實施例揭露如上所述，然並非用以限定本實施例，任何熟習相關技藝者，在不脫離本實施例之精神和範圍內，舉凡依申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本實施例之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
    10．．．指壓板
    20．．．導光板
    21．．．第一面
    22．．．第二面
    221．．．凹坑
    222．．．微小凹凸結構
    223．．．擴散層
    23．．．側壁面
    24．．．第二通孔
    30．．．光源
    40．．．取像件
    42．．．鏡頭
    44．．．感測器
    50．．．微結構
    60．．．反射片
    61．．．第一通孔
    70．．．手指
    99．．．指紋辨識裝置
    第1A圖所示為一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖。
    第1B圖所示為一實施例之光源分佈示意圖。
    第2A圖至第2C圖所示為其他實施例之光源分佈示意圖。
    第3圖所示為另一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖。
    第4圖所示為另一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖。
    第5圖所示為另一實施例之指紋辨識裝置的結構剖示圖。
    10．．．指壓板
    20．．．導光板
    21．．．第一面
    22．．．第二面
    221．．．凹坑
    23．．．側壁面
    30．．．光源
    40．．．取像件
    42．．．鏡頭
    44．．．感測器
    50．．．微結構
    60．．．反射片
    61．．．第一通孔
    70．．．手指
    99．．．指紋辨識裝置
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種指紋辨識裝置，適於擷取一手指的一指紋影像，其包含：一導光板，具有一第一面、一第二面及至少一側壁面，該第一面及該第二面分別位於該導光板的相對二側，該側壁面係連接於該第一面及該第二面之間；一指壓板，相鄰於該導光板之該第一面；一取像件，相鄰於該導光板之該第二面；以及至少一光源，相鄰於該導光板之該側壁面，該光源係朝向該側壁面發出一光線進入該導光板內，該光線被該導光板引導至該第一面而射出，以形成該指壓板之一背光源，並由該取像件擷取該指壓板上之該手指的該指紋影像。
    [2] 如請求項1所述之指紋辨識裝置，其中該導光板的該第二面更具有一反射結構，該反射結構在該導光板的排列位置係與該取像件朝向該導光板的影像擷取位置相互錯位配置。
    [3] 如請求項2所述之指紋辨識裝置，其中遠離該光源區域的該反射結構之分佈密度大於鄰近該光源區域的該反射結構之分佈密度。
    [4] 如請求項1所述之指紋辨識裝置，其中該導光板的該第二面更具有一散射結構，該散射結構在該導光板的排列位置係與該取像件朝向該導光板的影像擷取位置相互錯位配置。
    [5] 如請求項4所述之指紋辨識裝置，其中遠離該光源區域的該散射結構之分佈密度大於鄰近該光源區域的該散射結構之分佈密度。
    [6] 如請求項1所述之指紋辨識裝置，更包含一微結構，設置並結合於該指壓板下方。
    [7] 如請求項1所述之指紋辨識裝置，更包含一反射片，配置在該導光板一側且對應於該第二面，該反射片具有一第一通孔，該取像件位於該第一通孔內。
    [8] 如請求項7所述之指紋辨識裝置，其中該導光板具有一第二通孔，對應該第一通孔，該取像件同時位於該第一通孔及該第二通孔內。
    [9] 如請求項7所述之指紋辨識裝置，其中該反射片與該導光板的該第二面相接觸。
    [10] 如請求項1所述之指紋辨識裝置，其中該指壓板相對於該導光板之另一側更具有一微結構。
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    同族专利:
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