影像擷取裝置以及光學(xué)位移估測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種影像擷取裝置，包含：光源，使入射光不通過空氣之外的介質(zhì)，直接射入目標(biāo)物以使該入射光自該目標(biāo)物射出而產(chǎn)生穿透光；以及傳感器，用以根據(jù)該穿透光以擷取該目標(biāo)物的影像。
【專利說明】影像擷取裝置以及光學(xué)位移估測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種影像擷取裝置以及使用這個影像擷取裝置的光學(xué)位移估測裝置，特別是有關(guān)一種將光源產(chǎn)生的入射光不通過空氣之外的介質(zhì)，直接射入一個目標(biāo)物的影像擷取裝置以及使用這個影像擷取裝置的光學(xué)位移估測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)不斷的進步，以往使用機械或電阻、電容的觸控裝置逐漸被光學(xué)觸控裝置取代。這一類光學(xué)觸控裝置可視為一種光學(xué)位移估測裝置，因為是判斷裝置的感測表面跟一個目標(biāo)物(例如手指)的相對運動。
[0003]這一類光學(xué)位移估測裝置通常會具有一個影像擷取裝置來擷取目標(biāo)物在不同時間產(chǎn)生的影像的圖框，并據(jù)以產(chǎn)生目標(biāo)物的位移估測。圖1A繪示了光學(xué)位移估測裝置100的剖面圖，其可視為光學(xué)位移估測裝置100中的影像擷取裝置。而圖1B繪示了光學(xué)位移估測裝置100內(nèi)部控制位移估測動作的電路方塊圖。在圖1A中光學(xué)位移估測裝置100包含了一個反射元件101、一個光源103、一個鏡頭105、一個傳感器107以及一個感測表面109。光源103的入射光經(jīng)反射元件101反射后會入射至感測表面109上的手指F并產(chǎn)生影像。傳感器107會通過鏡頭105擷取影像中不同時間點的圖框。處理單元113會根據(jù)不同時間點的圖框來計算出手指F的位移動作。此外，處理單元113也控制存儲裝置115的數(shù)據(jù)存取以及光源控制單元117的動作。
[0004]然而，圖1A的架構(gòu)中，由于需要反射元件101和鏡頭105之類的光學(xué)元件，因此整體的體積無法減少。此外，由于光學(xué)信號光學(xué)路徑較長，且經(jīng)過反射、穿透等處理，因此會影響到指紋的成像，造成其對比并不明顯。而且，這樣的架構(gòu)也容易使手指的影像受到環(huán)境光的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的一個目的是公開一種具有較小體積的影像擷取裝置以及使用這個影像擷取裝置的光學(xué)位移估測裝置。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是公開一種可減少環(huán)境光干擾的影像擷取裝置以及使用這個影像擷取裝置的光學(xué)位移估測裝置。
[0007]本發(fā)明的另一個目的是公開一種可使目標(biāo)物影像更為清楚的影像擷取裝置以及使用這個影像擷取裝置的光學(xué)位移估測裝置。
[0008]本發(fā)明的一個實施例公開了一種影像擷取裝置，包含:光源，使入射光不通過空氣之外的介質(zhì)，直接射入目標(biāo)物以使該入射光自該目標(biāo)物射出而產(chǎn)生穿透光；以及傳感器，用以根據(jù)該穿透光以擷取該目標(biāo)物的影像。
[0009]本發(fā)明的另一個實施例公開了一種光學(xué)位移估測裝置，包含:光源，使入射光不通過空氣之外的介質(zhì)，直接射入目標(biāo)物以使該入射光自該目標(biāo)物射出而產(chǎn)生穿透光；傳感器，用以根據(jù)該穿透光以擷取該目標(biāo)物的影像；以及處理器，用以根據(jù)不同時間點的該影像來對該目標(biāo)物進行位移估測。
[0010]因為光源直接將入射光射入目標(biāo)物，因此可具有較薄的結(jié)構(gòu)，且成本較低，容易組裝生產(chǎn)。而且，因為光直接射入目標(biāo)物再由目標(biāo)物進入傳感器，因此光學(xué)信號較強，指紋對比明顯且可減少環(huán)境光對手指影像的干擾。此外，由于光閘和薄膜的設(shè)置，可阻擋側(cè)向光，可更為減少環(huán)境光的干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1A和圖1B繪示了習(xí)知技術(shù)的光學(xué)位移估測裝置中的影像擷取裝置。
[0012]圖2至圖5繪示了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例的影像擷取裝置。
[0013]圖6繪示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的影像擷取裝置所呈現(xiàn)的功效。
[0014]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0015]100光學(xué)位移估測裝置
[0016]101反射元件
[0017]103 光源
[0018]105 鏡頭
[0019]107傳感器
[0020]109感測表面
[0021]113處理單元
[0022]115存儲裝置
[0023]117光源控制單元
[0024]200、300、400、500 影像擷取裝置
[0025]201、301、401、501 光源
[0026]203、305、405、505 傳感器
[0027]205保護材料
[0028]303,403光學(xué)阻隔元件
[0029]306接收面
[0030]307、407 蓋體
[0031]409 鏡頭
[0032]503 薄膜
【具體實施方式】
[0033]在說明書及前面的權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領(lǐng)域中具有通常知識者應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及前面的權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及前面的權(quán)利要求當(dāng)中所提及的「包含」是一開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。圖2至圖5繪示了根據(jù)本發(fā)明的影像擷取裝置。在圖2中，影像擷取裝置200包含一個光源201以及一個傳感器203。傳感器203周圍可以保護材料205如環(huán)氧樹脂(epoxy)等進行保護，但不限定。光源201使入射光EL不通過空氣之外的介質(zhì)，直接射入一個目標(biāo)物(這個實施例中是手指F，但也可是其它物體)以使光穿透手指F產(chǎn)生穿透光TL。傳感器203擷取穿透光TL所形成的手指F的一個影像。這個實施例中，傳感器203表面可以再增設(shè)一層不影響光入射的材質(zhì)，用以保護傳感器203因為手指F的直接接觸而產(chǎn)生損壞。
[0034]圖2所示的架構(gòu)可以再加上其它的元件，使得成像效果更好。舉例來說，在圖3所示的實施例中，影像擷取裝置300除了光源301、傳感器305，可更提供一個光學(xué)阻隔元件303，使穿透光TL先穿過光學(xué)阻隔元件303后，再被傳感器305接收。此外，影像擷取裝置300可包含一個蓋體307，其材料可是玻璃或塑料，來對傳感器305進行保護。光學(xué)阻隔元件303用以阻絕穿透光TL入射方向外至少一部分的光，使傳感器305可避免環(huán)境光的干擾。舉例來說，光學(xué)阻隔元件303可是一個光閘，其可阻擋側(cè)向光SL，也就是說只允許穿透光TL僅能以垂直傳感器305的接收面306的方向入射至傳感器305。光閘的孔徑大小可隨傳感器的尺寸或設(shè)計需求不同而改變，但最小須是一個像素的大小。
[0035]圖4則繪示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的影像擷取裝置400，影像擷取裝置400的架構(gòu)跟影像擷取裝置300類似，也包含了光源401、光學(xué)阻隔元件403、傳感器405以及蓋體407。影像擷取裝置400進一步包括一個鏡頭409。使得穿透光TL在入射至傳感器405前，得以通過鏡頭409給予適當(dāng)?shù)恼凵浠蛲干?，使得影像質(zhì)量更好。
[0036]圖3以及圖4中的光學(xué)阻隔元件可被薄膜所取代，圖5繪示了這樣的架構(gòu)。如圖5所示，影像擷取裝置500包含了一個光源501、一個薄膜503以及一個傳感器505。光源501也是將入射光EL直接射入手指F，使其產(chǎn)生穿透光TL并經(jīng)過薄膜503后被傳感器505所接收。薄膜503可以是環(huán)氧樹酯、玻璃、玻璃纖維或是光纖等材料，端看所需的折射或阻隔光的特性而定。若使用圖5所示具有薄膜的架構(gòu)時，須考慮到薄膜材質(zhì)的折射率以及手指皮膚的折射率的搭配。舉例來說，環(huán)氧樹酯的折射率是1.r1.5，玻璃的折射率是1.2^1.8、玻璃纖維的折射率是1.5。手指皮膚由于具有水、脂肪和蛋白質(zhì)，因此其折射率約在1.r1.5，因此須考慮到不同的材質(zhì)的折射率的組成。此外，除了考慮折射率之外，尚需考慮到光的入射角和反射角，以及薄膜厚度、傳感器蓋體厚度等參數(shù)。由于這些計算方式在不同的材質(zhì)以及設(shè)計需求下皆不同且是熟知此項技藝者所知悉，故在這里不再贅述。此外，圖2至圖5的實施例中，光源的位置使得入射光EL與穿透光TL的行進方向相反，但并不表示光源的位置限制在此。
[0037]根據(jù)前述的實施例，因為光源直接將入射光射入目標(biāo)物，因此可具有較薄的結(jié)構(gòu)，且成本較低，容易組裝生產(chǎn)。而且，因為光直接射入目標(biāo)物再由目標(biāo)物進入傳感器，因此光學(xué)信號較強，指紋對比明顯且可減少環(huán)境光對手指影像的干擾。此外，由于光閘和薄膜的設(shè)置，可阻擋側(cè)向光，可更為減少環(huán)境光的干擾。圖6繪示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的影像擷取裝置所呈現(xiàn)的功效。圖6中的縱軸代表光強度，橫軸代表了不同區(qū)域，波峰P代表了指紋凸部，而波谷G代表了指紋凹部。由圖6可看出，波峰P和波谷G有相當(dāng)明顯的差異，代表指紋凸部和凹部對比明確。若想要計算出指紋凸部和凹部的光強度，可分別針對凸部和凹部不同的區(qū)域，考慮所使用元件的不同厚度，以及光照射強度等加以積分來求出。這一類技術(shù)由于相當(dāng)多樣化，且常見在指紋辯識等相關(guān)技術(shù)內(nèi)，故在此不再贅述。
[0038]前述的影像擷取裝置可使用圖1B所示的電路結(jié)構(gòu)，此時傳感器107所擷取的影像會送至處理單元113，處理單元113 便會根據(jù)不同時間的影像來進行位移估測。但并不限定只能運用在圖1B所示的電路結(jié)構(gòu)中。[0039]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種影像擷取裝置，包含: 光源，使入射光不通過空氣之外的介質(zhì)，直接射入目標(biāo)物以使該入射光自該目標(biāo)物射出而產(chǎn)生穿透光；以及 傳感器，用以根據(jù)該穿透光以擷取該目標(biāo)物的影像。
2.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置，其中該傳感器直接接收該穿透光。
3.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置，進一步包括光阻隔元件位在該傳感器和該目標(biāo)物之間，用以阻隔至少一個方向的光但使該傳感器仍可接收該穿透光。
4.如權(quán)利要求3所述的影像擷取裝置，其中該光阻隔元件是光閘。
5.如權(quán)利要求3所述的影像擷取裝置，進一步包括: 鏡頭，介在該光阻隔元件以及該傳感器之間。
6.如權(quán)利要求3所述的影像擷取裝置，其中該光阻隔元件使得該穿透光僅能以垂直該傳感器的接收面的方向入射至該傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置，進一步包括薄膜位在該傳感器和該目標(biāo)物之間，用以折射該穿透光至該傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的影像擷取裝置，其中該薄膜是環(huán)氧樹酯薄膜、玻璃薄膜、玻璃纖維薄膜或是光纖薄膜。
9.如權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置，其中該入射光與該傳感器接收到的該穿透光的行進方向相反。
10.一種光學(xué)位移估測裝置，包含: 光源，使入射光不通過空氣之外的介質(zhì)，直接射入目標(biāo)物以使該入射光自該目標(biāo)物射出而產(chǎn)生穿透光； 傳感器，用以根據(jù)該穿透光以擷取該目標(biāo)物的影像；以及 處理器，用以根據(jù)不同時間點的該影像來對該目標(biāo)物進行位移估測。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)位移估測裝置，其中該傳感器直接接收該穿透光。
12.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)位移估測裝置，進一步包括光阻隔元件位在該傳感器和該目標(biāo)物之間，用以阻隔至少一個方向的光但使該傳感器仍可接收該穿透光。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)位移估測裝置，其中該光阻隔元件是光閘。
14.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)位移估測裝置，進一步包括: 鏡頭，介于該光阻隔元件以及該傳感器之間。
15.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)位移估測裝置，其中該光阻隔元件使得該穿透光僅能以垂直該傳感器的接收面的方向入射至該傳感器。
16.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)位移估測裝置，進一步包括薄膜位在該傳感器和該目標(biāo)物之間，用以折射該穿透光至該傳感器。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)位移估測裝置，其中該薄膜是環(huán)氧樹酯薄膜、玻璃薄膜、玻璃纖維薄膜或是光纖薄膜。
18.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)位移估測裝置，其中該入射光與該傳感器接收到的該穿透光的行進方向相反。
【文檔編號】G06F3/042GK103729093SQ201210392939
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月16日
【發(fā)明者】古人豪, 高銘璨, 黃森煌 申請人:原相科技股份有限公司