專(zhuān)利名稱(chēng)：雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊及使用其的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊及使用其的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，譬如移動(dòng)電話(huà)、平板電腦等可攜式行動(dòng)設(shè)備的發(fā)展蓬勃，已經(jīng)是生活中不可或缺的用品，更有甚者，隨著網(wǎng)路發(fā)展以及電子商務(wù)的需求，移動(dòng)電話(huà)更是可能整合了代表個(gè)人身分的認(rèn)證功能，例如電子身分證，電子護(hù)照以及消費(fèi)用的芯片卡等等，為此除了傳統(tǒng)的數(shù)字化的密碼認(rèn)證等等，通過(guò)人體的生物信息(例如指紋等等)來(lái)強(qiáng)化個(gè)人身分認(rèn)證的軟硬件功能更是未來(lái)的發(fā)展方向。已知的生物信息感測(cè)功能有指紋、掌紋、虹膜、靜脈、臉型等等，基于裝置價(jià)格、使用難易度以及特征穩(wěn)定性，指紋一直是最受歡迎的識(shí)別方法。已知的指紋感測(cè)器主要有電容式及光學(xué)式兩種，電容式最大的缺點(diǎn)是對(duì)于濕手指或者有液體的感測(cè)面是無(wú)法使用的，此外，這種電容式指紋感測(cè)器都是嵌設(shè)于電子設(shè)備的外殼的開(kāi)口中，所以不但影響美觀(guān)，而且灰塵及臟污會(huì)卡在感測(cè)器與電子設(shè)備的交界處，讓外觀(guān)更顯難看。常見(jiàn)的光學(xué)式指紋感測(cè)器500，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，主要是通過(guò)光在指紋FP接觸的光學(xué)平面(其通常為菱鏡510的一平面512)與指紋FP間形成的全反射原理，以在圖像感測(cè)器530上建構(gòu)出指紋的圖像，這種感測(cè)原理，最大的缺點(diǎn)是對(duì)于干燥的手指無(wú)法顯示出好的連續(xù)性紋路圖像，致使在特征點(diǎn)萃取時(shí)會(huì)有誤讀的問(wèn)題。同時(shí)，也需要提供一準(zhǔn)直性的光源520來(lái)當(dāng)作全反射原理的光源，這也增加了成本以及設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜度。為此，本實(shí)用新型提出的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，即是為了解決上述幾個(gè)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊及使用其的電子設(shè)備，其能有效利用顯示器的光源來(lái)達(dá)成光學(xué)式的指紋感測(cè)。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其至少包括一透光本體、一顯不器單兀以及一光學(xué)模塊。透光本體具有一正面及一背面。正面被設(shè)計(jì)成用于承載一生物體于其上。顯示器單元裝設(shè)于透光本體的背面，用于顯示一畫(huà)面。光學(xué)模塊通過(guò)一耦合膠裝設(shè)于透光本體的背面，并與顯示器單元相鄰。畫(huà)面的多個(gè)第一光線(xiàn)通過(guò)透光本體耦合入射生物體并在生物體內(nèi)行進(jìn)一段距離后，從生物體耦合輸出多個(gè)第二光線(xiàn)，并通過(guò)透光本體進(jìn)入光學(xué)模塊。光學(xué)模塊感測(cè)第二光線(xiàn)以產(chǎn)生一生物圖像信號(hào)。優(yōu)選的，所述顯示器單元為一液晶顯示器單元或有機(jī)發(fā)光二極管顯示器單元。優(yōu)選的，所述透光本體的所述背面形成有多個(gè)觸控電極，所述透光本體與所述顯示器單元構(gòu)成一個(gè)觸控顯示器，供一使用者于其上進(jìn)行觸控行為。優(yōu)選的，所述感測(cè)模塊更包括一控制處理單元，電連接至所述顯示器單元及所述光學(xué)模塊，用于控制所述顯示器單元及所述光學(xué)模塊的運(yùn)作。[0011]優(yōu)選的，所述控制處理單元控制所述顯示器單元分別顯示多個(gè)畫(huà)面，而所述光學(xué)模塊分別依據(jù)所述的多個(gè)畫(huà)面的不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)產(chǎn)生多個(gè)圖像信號(hào)。優(yōu)選的，所述控制處理單元從所述的多個(gè)圖像信號(hào)中挑選一個(gè)當(dāng)作所述生物圖像信號(hào)。優(yōu)選的，所述控制處理單元依據(jù)對(duì)所述的多個(gè)圖像信號(hào)進(jìn)行最佳化及相互補(bǔ)償以產(chǎn)生所述生物圖像信號(hào)。優(yōu)選的，所述的多個(gè)圖像信號(hào)包括指紋圖像與指靜脈圖像信息。優(yōu)選的，所述光學(xué)模塊包括:一殼體；以及一第一波導(dǎo)、一光圈、一第二波導(dǎo)及一光圖像感測(cè)器，全部設(shè)置于所述殼體中，其中所述第二光線(xiàn)依序通過(guò)所述第一波導(dǎo)、所述光圈及所述第二波導(dǎo)，而到達(dá)所述光圖像感測(cè)器以產(chǎn)生所述生物圖像信號(hào)。優(yōu)選的，所述感測(cè)模塊更包括:一不可見(jiàn)光源，提供不可見(jiàn)光通過(guò)所述透光本體耦合入射到接觸的所述生物體以增加感測(cè)功能的選擇性。優(yōu)選的，所述透光本體包括一可動(dòng)部分，所述光學(xué)模塊通過(guò)所述耦合膠裝設(shè)于所述透光本體的所述可動(dòng)部分，其中所述光學(xué)模塊包括一按鈕開(kāi)關(guān)，其供所述可動(dòng)部分觸發(fā)以提供一按鈕的功能。優(yōu)選的，所述透光本體上的一感測(cè)區(qū)的一長(zhǎng)度大于或等于(2.54/x) X2公分，其中X代表沿著所述感測(cè)區(qū)的所述長(zhǎng)度的方向的解析度，所述解析度的單位為每英寸的點(diǎn)數(shù)。本實(shí)用新型亦提供一種電子設(shè)備，其包括一機(jī)殼、一設(shè)置于機(jī)殼中的主機(jī)板以及連接至機(jī)殼的上述雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊。顯示器單元及光學(xué)模塊電連接至主機(jī)板。優(yōu)選的，所述電子設(shè)備更包括:一中央處理單元，電連接至所述主機(jī)板，用于控制所述控制處理單元的操作。優(yōu)選的，所述電子設(shè)備更包括:一儲(chǔ)存裝置，電連接至所述主機(jī)板，用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；一儲(chǔ)存器，電連接至所述主機(jī)板，用于暫存數(shù)據(jù)；以及一電源模塊，電連接至所述主機(jī)板，用于提供電源。優(yōu)選的，所述顯示器單元包括一個(gè)靠近所述光學(xué)模塊的亮區(qū)，所述亮區(qū)的亮度高于除所述亮區(qū)以外的區(qū)域的亮度。通過(guò)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例，可以提供一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊及使用其的電子設(shè)備，電子設(shè)備的外觀(guān)不會(huì)被光學(xué)感測(cè)模塊影響到，使用者在使用電子設(shè)備時(shí)，不會(huì)感覺(jué)到電子設(shè)備有破孔所造成的凹陷處或間隙。利用光學(xué)式指紋感測(cè)器，配合顯示器的光源，可以得到良好的感測(cè)效果，而不需另外提供光源給光學(xué)式指紋感測(cè)器用。也正因如此，可以利用顯示器提供不同波長(zhǎng)的光源以供雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊進(jìn)行感測(cè)用。為讓本實(shí)用新型的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

圖1顯示一種傳統(tǒng)的光學(xué)式指紋感測(cè)器的示意圖。[0026]圖2A至2C顯示依據(jù)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的三種例子的電子設(shè)備的外觀(guān)圖。圖3A與3B顯示依據(jù)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩種例子的電子設(shè)備的方塊圖。圖4A顯示依據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的示意圖。圖4B顯示依據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的光學(xué)豐旲塊的細(xì)部不意圖。圖4C顯示圖4B的感測(cè)區(qū)的示意圖。圖4D顯示圖4B的光圖像感測(cè)器的一個(gè)感測(cè)元的示意圖。圖5顯示依據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的示意圖。圖6顯示依據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的示意圖。圖7顯示依據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的示意圖。附圖標(biāo)號(hào):F:生物體/手指FP:指紋Fr:紋峰Fv:紋谷L1:第一光線(xiàn)L2:第二光線(xiàn)1、I’、I "、I "':雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊10:透光本體IOSA:感測(cè)區(qū)11:正面12:背面15:凹槽18:可動(dòng)部分19:黑漆層20:顯示器單元22:亮區(qū)25:觸控電極30、30’:光學(xué)模塊31:殼體32:第一波導(dǎo)32C:曲面32R:反射面33:光圈34:第二波導(dǎo)[0060]34C:曲面34R:反射面35:光圖像感測(cè)器35C1:感測(cè)元35CR、35CG、35CB、35CW:子感測(cè)元36:連接元件37:軟性電路板38:按鈕開(kāi)關(guān)39:稱(chēng)合膠40:控制處理單元50:中央處理單元(CPU)70:機(jī)殼80:主機(jī)板81:儲(chǔ)存裝置82:儲(chǔ)存器83:電源模塊90:按鈕100、100b、100c、IOOcU IOOe:電子設(shè)備110:不可見(jiàn)光源500:光學(xué)式指紋感測(cè)器510:菱鏡512:平面520:光源530:圖像感測(cè)器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是為了提供解決前述電容式與傳統(tǒng)光學(xué)式指紋感測(cè)的缺點(diǎn)，第一是將感測(cè)器隱藏起來(lái)以提供美觀(guān)的設(shè)計(jì)并且克服濕手指的感測(cè)問(wèn)題，第二是通過(guò)雜散光感測(cè)原理以取代原有的準(zhǔn)直光全反射的原理來(lái)做為光學(xué)的感測(cè)，以克服干手指感測(cè)問(wèn)題，第三是感測(cè)模塊本身不具有光源的設(shè)計(jì)，可以降低設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜及困難度。圖2A顯示依據(jù)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的三種例子的電子設(shè)備的外觀(guān)圖。如圖2A所示，本例子的電子設(shè)備100是以一種移動(dòng)電話(huà)(特別是智慧型手機(jī))作為例子作說(shuō)明，但是本實(shí)用新型并未受限于此，本實(shí)用新型可應(yīng)用至譬如平板電腦等其他電子設(shè)備。電子設(shè)備100至少包括一機(jī)殼70、一主機(jī)板80以及一雜散光稱(chēng)合式生物信息感測(cè)模塊I。機(jī)殼70為電子設(shè)備100的最外層的結(jié)構(gòu)，也是能讓使用者的手握持的結(jié)構(gòu)。機(jī)殼70里面裝設(shè)有許多零件。舉例而言，主機(jī)板80、攝影機(jī)鏡頭(未顯示)、電池(未顯示)等零件都是設(shè)置于機(jī)殼70中。雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊I設(shè)置于機(jī)殼70中并連接至機(jī)殼70。雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊I包括一透光本體10、一顯不器單兀20及一光學(xué)模塊30。值得注意的是，感測(cè)模塊I可以更包括一控制處理單元40?？刂铺幚韱卧?0、顯示器單元20及光學(xué)模塊30電連接至主機(jī)板80。主機(jī)板80控制顯示器單元20、光學(xué)模塊30及控制處理單元40的操作。透光本體10覆蓋于機(jī)殼70上，當(dāng)然亦可被視為是機(jī)殼70的一部分，以保護(hù)其下方的顯示器單元20、光學(xué)模塊30以及控制處理單元40等零件，當(dāng)然透光本體在本實(shí)施例中主要是顯示器的最表面透明殼體。圖2B的例子是類(lèi)似于圖2A，不同之處在于電子設(shè)備IOOb更包括一按鈕90，而光學(xué)模塊30與控制處理單元40從中間移動(dòng)到右側(cè)。此外，光學(xué)模塊30亦可以被設(shè)置于顯示器單元20的上側(cè)，或者是左側(cè)、右側(cè)，只要是在顯示器單元20旁且能利用到顯示器單元20的光線(xiàn)即可。電子設(shè)備IOOb保有目前移動(dòng)電話(huà)的外觀(guān)及操作方式，同時(shí)也提供光學(xué)式指紋感測(cè)功能，亦或者光學(xué)模塊30可以與按鈕90結(jié)合，同時(shí)提供感測(cè)與按鍵之功能，說(shuō)明于后。圖2C的例子是類(lèi)似于圖2A，不同之處在于電子設(shè)備IOOc的屏幕包括一個(gè)亮區(qū)22，這個(gè)亮區(qū)在平常顯示時(shí)與其他區(qū)域是具有相同的亮度，但是在進(jìn)入感測(cè)模式時(shí)，其亮度會(huì)增強(qiáng)，也就是亮度高于除亮區(qū)22以外的區(qū)域的亮度，以提供更強(qiáng)的光線(xiàn)來(lái)進(jìn)行將雜散光耦合至手指，使得感測(cè)器也能獲得良好的感測(cè)效果。亮區(qū)22的大小可以依據(jù)設(shè)計(jì)需求調(diào)整，亮區(qū)22的設(shè)計(jì)可以節(jié)省指紋感測(cè)模式下的電源消耗。當(dāng)然，亮區(qū)22及其余區(qū)域在休眠模式下都是沒(méi)有顯示出任何光線(xiàn)或圖案的。圖3A與3B顯示依據(jù)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩種例子的電子設(shè)備的方塊圖。如圖3A所示，本例子的電子設(shè)備IOOd可以應(yīng)用至前述的電子設(shè)備100、IOOb或100c。顯示器單元20與光學(xué)模塊30都是裝設(shè)在透光本體10的下方，且電子設(shè)備IOOd可以更包括一中央處理單元(CPU) 50、一儲(chǔ)存裝置81、一儲(chǔ)存器82以及一電源模塊83。CPU50電連接至主機(jī)板80，用于控制控制處理單元40的操作。儲(chǔ)存裝置81電連接至主機(jī)板80，用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，譬如是使用者的基本數(shù)據(jù)或程序檔案等，儲(chǔ)存裝置可以為已知的快閃儲(chǔ)存器等非揮發(fā)性?xún)?chǔ)存器等等。儲(chǔ)存器82電連接至主機(jī)板80，用于暫存數(shù)據(jù)，以供CPU50在運(yùn)作時(shí)進(jìn)行暫時(shí)的存取。電源模塊83電連接至主機(jī)板80，用于提供電源，電源模塊83譬如是可充電電池或一次性電池等，而儲(chǔ)存器82為已知的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取儲(chǔ)存器(DRAM)。圖3B的電子設(shè)備IOOe是類(lèi)似于圖3A的電子設(shè)備100d，不同之處在于CPU與控制處理單元是整合成在一起，以減少零件及電連接點(diǎn)的數(shù)目，簡(jiǎn)化組裝的復(fù)雜度，亦或者控制處理單元可以與光學(xué)模塊內(nèi)的感測(cè)器整合在一起形成單芯片。圖4A顯示依據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊I的示意圖。如圖4A所示，透光本體10具有一正面11及一背面12，正面11被設(shè)計(jì)成用于承載一個(gè)譬如是手指的生物體F于其上。顯示器單元20是一液晶顯示器單元或有機(jī)發(fā)光二極管顯示器單元，或者是其他類(lèi)型的平面顯示器。顯示器單元20裝設(shè)于透光本體10的背面12，用于顯示一畫(huà)面，這個(gè)畫(huà)面是用來(lái)提供信息給使用者或與使用者進(jìn)行互動(dòng)的介面，且可以是任何簡(jiǎn)單或復(fù)雜的圖案。進(jìn)入感測(cè)模式時(shí)，畫(huà)面所呈現(xiàn)的最好是以均勻的光分布畫(huà)面。光學(xué)模塊30通過(guò)一耦合膠39裝設(shè)于透光本體10之背面12，并與顯示器單元20相鄰，以增進(jìn)光耦合的效率。在感測(cè)模式下，顯示畫(huà)面的多個(gè)第一光線(xiàn)LI通過(guò)透光本體10耦合入射到接觸的生物體F (例如手指)，多個(gè)第一光線(xiàn)LI在生物體內(nèi)行進(jìn)一小段距離后到達(dá)光學(xué)模塊上方，并通過(guò)透光本體10從生物體F耦合輸出多個(gè)第二光線(xiàn)L2，其通過(guò)透光本體10進(jìn)入光學(xué)模塊30。光學(xué)模塊30感測(cè)此等第二光線(xiàn)L2以產(chǎn)生一生物圖像信號(hào)。有關(guān)光耦合的原理，將詳細(xì)說(shuō)明于下。第一光線(xiàn)LI從顯示器單元20耦合進(jìn)入手指F，光從手指F的皮膚耦合出來(lái)的時(shí)候，由于手指F有紋峰Fr及紋谷Fv，紋峰Fr與譬如是玻璃的透光本體10接觸，由于折射系數(shù)較接近的光介質(zhì)連續(xù)性，使得光從紋峰Fr耦合出來(lái)進(jìn)入透光本體10內(nèi)的強(qiáng)度較強(qiáng)，也就是耦合出來(lái)的第二光線(xiàn)L2的強(qiáng)度較強(qiáng)。因?yàn)槭种窮的紋谷Fv與空氣接觸，而手指皮膚與空氣的折射系數(shù)差異大，所以光就會(huì)在紋谷Fv產(chǎn)生散射(部分會(huì)有全反射)，而較不容易從紋谷Fv耦合出來(lái)，再者由紋谷Fv耦合出來(lái)的第二光線(xiàn)L2也會(huì)部分的在透光本體10的外表面被反射，更讓其進(jìn)入透光本體10內(nèi)的強(qiáng)度減弱。因此兩相鄰的紋峰及紋谷所出射出來(lái)進(jìn)入透光本體的光強(qiáng)度就會(huì)有所差別。因此，光學(xué)模塊30可以依據(jù)此原理分辨出紋蜂與紋谷的光強(qiáng)度變化，從而用拍照的原理產(chǎn)生一個(gè)指紋圖像。與傳統(tǒng)的利用全反射原理作為一指紋感測(cè)原理比較之下，本實(shí)用新型所利用的雜散光耦合的原理，乃是利用耦合光源從相鄰的紋峰及紋谷出射時(shí)的強(qiáng)弱分布。因此即使是干手指，于紋峰與透光體的接觸點(diǎn)也會(huì)有良好的光強(qiáng)度分布，因此不會(huì)如傳統(tǒng)全反射般無(wú)法得到好的圖像。再者本實(shí)用新型另一創(chuàng)新為利用屏幕的雜散光作為耦合光源，其最大特色除了節(jié)省成本外，還可以利用屏幕不同顏色的光源作為感測(cè)的調(diào)變，例如長(zhǎng)波長(zhǎng)的光(紅光)較不易為皮膚吸收，而短波長(zhǎng)光源(藍(lán)光)僅能穿透皮膚表層，這樣一來(lái)，例如利用紅光可以除了皮膚表層的信息，還甚至可以看到皮膚內(nèi)的血管圖像(特別是較粗的血管圖像)，其甚至可以同時(shí)提供指紋圖像與指靜脈圖像信息(亦即，圖像信號(hào)包括指紋圖像與指靜脈圖像信息)，達(dá)成混合式的生物信息判斷。當(dāng)然本實(shí)用新型實(shí)施例為了達(dá)到更寬廣的感測(cè)波長(zhǎng)，除了顯示屏幕的可見(jiàn)光，也可以在光學(xué)模塊30旁，設(shè)置不可見(jiàn)光源(例如紅外線(xiàn)光源)110，提供不可見(jiàn)光通過(guò)透光本體10耦合入射到接觸的生物體F以增加感測(cè)功能的選擇性，例如可以提供血氧濃度等信息的感測(cè)，這樣可以將生物信息感測(cè)功能延伸到除卻傳統(tǒng)的指紋圖像外，作為一多信息的感測(cè)裝置，可以達(dá)到更精確的感測(cè)，也就是低錯(cuò)誤接受率(FAR, False acceptance rate)和錯(cuò)誤排斥率(FRR, false rejection rate),同時(shí)也可以提供防偽功能,例如假手指的判別?？刂铺幚韱卧?0電連接至顯示器單元20及光學(xué)模塊30，用于控制顯示器單元20及光學(xué)模塊30的運(yùn)作。以下有詳細(xì)說(shuō)明。所謂的隱藏式是指電子設(shè)備的外殼沒(méi)有破孔?；蛘?，雖然透光本體10會(huì)透光，但是也可以通過(guò)將光學(xué)模塊30的表面設(shè)計(jì)有穿透特定波長(zhǎng)的鍍膜，使得使用者不易看到光學(xué)模塊30。同時(shí)為了達(dá)到良好的光學(xué)品質(zhì),光學(xué)模塊30與透光本體10 (其通常為玻璃)間接合使用的光穿透性良好且折射系數(shù)接近或等于透光本體10的折射系數(shù)的耦合膠39。在本實(shí)用新型中，透光本體10的一部分與光學(xué)模塊30的組合構(gòu)成本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，而且顯示器單元(屏幕)的雜散光通過(guò)透光本體10的一部分與手指的接觸，將光耦合進(jìn)入手指內(nèi)部，而稱(chēng)合光在手指內(nèi)部傳輸一小段距離后到光學(xué)感測(cè)模塊上方，并通過(guò)在皮膚表層的散射(scattering)，使得與透光本體10接觸的紋峰得以耦合較多的光線(xiàn)(較強(qiáng)的強(qiáng)度)重新進(jìn)入透光本體10，并傳輸至其下方的光學(xué)模塊30，透光本體10即是達(dá)成兩次光耦合的組成要件，而兩次光耦合發(fā)生地點(diǎn)是在透光本體10的相鄰位置。圖4B顯示依據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的光學(xué)模塊30的細(xì)部不意圖,但未顯不出不可見(jiàn)光源110。如圖4B所不,光學(xué)模塊30包括一殼體31以及全部設(shè)置于殼體31中的一第一波導(dǎo)32、一第二波導(dǎo)34及一光圖像感測(cè)器35。第一波導(dǎo)32及第二波導(dǎo)34是由一連接元件36所連結(jié)并固定其相對(duì)位置。第二光線(xiàn)L2依序通過(guò)第一波導(dǎo)32及第二波導(dǎo)34，而到達(dá)光圖像感測(cè)器35以產(chǎn)生生物圖像信號(hào)。光圖像感測(cè)器35可以是電荷稱(chēng)合元件(Charge-coupled device, CCD)圖像感測(cè)器、互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像感測(cè)器等。第一波導(dǎo)32與第二波導(dǎo)34可以是實(shí)心波導(dǎo)，亦可以是空心波導(dǎo)，于此不做特別限制。第一波導(dǎo)32具有一反射面32R，第二波導(dǎo)34具有一反射面34R，反射面32R/34R可以將光線(xiàn)轉(zhuǎn)向譬如是90度，以供光路布局用。如果要將本實(shí)用新型的光學(xué)模塊應(yīng)用于例如智慧型手機(jī)時(shí)，其厚度必須要被嚴(yán)格限制例如1_，為此第一波導(dǎo)32及第二波導(dǎo)34的厚度僅為數(shù)百微米，其所對(duì)應(yīng)到透光本體上的感測(cè)區(qū)IOSA的長(zhǎng)度,如顯示圖4B的感測(cè)區(qū)IOSA的圖4C的示意圖所示。如圖4C所示，透光本體10上的感測(cè)區(qū)IOSA的長(zhǎng)度(圖面的水平方向)必須至少能對(duì)應(yīng)到光圖像感測(cè)器35的兩條感測(cè)元(圖面的水平方向)，才能使滑動(dòng)式感測(cè)器發(fā)揮其功能。因此，假設(shè)要求例如指紋感測(cè)解析度在感測(cè)區(qū)IOSA的長(zhǎng)度的方向要達(dá)到X dpi (每英寸的點(diǎn)數(shù))，那么感測(cè)區(qū)IOSA的長(zhǎng)度就必須至少達(dá)到(2.54/x) X 2公分(大于或等于(2.54/x) X 2公分)。因此，假設(shè)解析度是500dpi，那么感測(cè)區(qū)IOSA的長(zhǎng)度就必須大于或等于101.6微米(um);假設(shè)解析度是300dip，那么感測(cè)區(qū)IOSA的長(zhǎng)度就必須大于或等于169.3微米(um)。感測(cè)區(qū)IOSA的長(zhǎng)度在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)就等于是第一波導(dǎo)32的厚度(因?yàn)榉瓷涿?2R為45度斜面)，所以依據(jù)輕薄的電子裝置的需求，本實(shí)用新型的應(yīng)用是以滑動(dòng)式感測(cè)器為佳。雖然可以使用非滑動(dòng)式的感測(cè)器，但是如此一來(lái)，必須加大光學(xué)模塊30的厚度(圖面的鉛直方向尺寸)，如果電子裝置可以接受較厚的光學(xué)模塊設(shè)計(jì)，則非滑動(dòng)式的面積型設(shè)計(jì)將是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例。此外，在圖4C中，透光本體10的內(nèi)面被制作上不透光的黑漆層19，黑漆層19在感測(cè)區(qū)IOSA的外部，以免非感測(cè)區(qū)的雜光進(jìn)入到光圖像感測(cè)器35而造成干擾。再者，第一波導(dǎo)32的曲面32C與第二波導(dǎo)34的曲面34C的組成相當(dāng)于一個(gè)實(shí)體的雙凸透鏡，并進(jìn)行達(dá)成縮小及聚焦的效果，而本實(shí)用新型實(shí)施例的光學(xué)模塊30更可以包括一光圈33，其設(shè)置于第一波導(dǎo)32與第二波導(dǎo)34中間，其作用為可以更進(jìn)一步將非感測(cè)信號(hào)的雜光給濾除，讓光圖像感測(cè)器35有更好感測(cè)品質(zhì)。于此情況下，第二光線(xiàn)L2依序通過(guò)第一波導(dǎo)32、光圈33及第二波導(dǎo)34，而到達(dá)光圖像感測(cè)器35以產(chǎn)生生物圖像信號(hào)。 控制處理單元40的實(shí)施方式有很多種。于一例子中，控制處理單元40控制顯示器單元20分別顯示多個(gè)畫(huà)面，而光學(xué)模塊30分別依據(jù)此等畫(huà)面的不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)產(chǎn)生多個(gè)圖像信號(hào)。舉例而言，控制處理單元40控制顯示器單元20分別顯示紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛及紫色畫(huà)面，讓輸入的第一光線(xiàn)LI分別呈現(xiàn)是紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛及紫光，利用不同顏色的光線(xiàn)耦合進(jìn)出手指，以得到不同的感測(cè)結(jié)果。在獲得這些感測(cè)結(jié)果后，控制處理單元40可以從此等圖像信號(hào)中挑選一個(gè)當(dāng)作生物圖像信號(hào)?；蛘?，控制處理單元40可以依據(jù)對(duì)此等圖像信號(hào)進(jìn)行最佳化及相互補(bǔ)償以產(chǎn)生生物圖像信號(hào)。由于不同人或不同狀況的手指對(duì)于不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)會(huì)有不同的反應(yīng)，通過(guò)本實(shí)用新型的這種方法，可以全面地利用各種波長(zhǎng)的光線(xiàn)來(lái)進(jìn)行感測(cè)，光線(xiàn)的切換速度也可以被設(shè)計(jì)得非常快，使得使用者不需重新滑動(dòng)手指多次。為此，如圖4D所示，本實(shí)用新型的光學(xué)圖像感測(cè)器35的其中一個(gè)感測(cè)元35C1被又分為四個(gè)的子感測(cè)元(sub-cell)35CR、35CG、35CB及35CW，其分別感測(cè)不同光線(xiàn)，譬如是紅光、綠光、藍(lán)光及白光，通過(guò)分別讀取這些不同子感測(cè)元，可以同時(shí)得到不同光譜的信息。圖5顯示依據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊之示意圖。如圖5所示，本實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊I’是類(lèi)似于第一實(shí)施例，不同之處在于光學(xué)模塊30是埋入于透光本體10的一個(gè)凹槽15中，如此可以縮短第二光線(xiàn)L2傳輸?shù)木嚯x，也可以保護(hù)光學(xué)模塊30使其免受于損壞之虞。圖6顯示依據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的示意圖。如圖6所示，本實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊I"是類(lèi)似于第一實(shí)施例，不同之處在于所使用的顯示器是一種觸控型顯示器。因此，于本實(shí)施例中，透光本體10的背面12形成有多個(gè)觸控電極25,透光本體10與顯不器單兀20構(gòu)成一個(gè)觸控顯不器,供一使用者于其上進(jìn)行觸控行為，用來(lái)操作電子設(shè)備。圖7顯示依據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊的示意圖。如圖7所示，本實(shí)施例的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊I"'是類(lèi)似于第一實(shí)施例，且透光本體10包括一可動(dòng)部分18?？蓜?dòng)部分18可以上下移動(dòng)，光學(xué)模塊30’通過(guò)耦合膠39裝設(shè)于透光本體10的可動(dòng)部分18，且包括一按鈕開(kāi)關(guān)38，其供可動(dòng)部分18觸發(fā)以提供一按鈕的功能。按鈕的功能可以用來(lái)控制電子設(shè)備的各種軟硬件功能的啟動(dòng)與否。因此，于本實(shí)施例中，光學(xué)模塊30’具有按鈕的功能，且可動(dòng)部分18與按鈕開(kāi)關(guān)38組成類(lèi)似圖2B的按鈕90，值得注意的是，本實(shí)施例的可動(dòng)部分18可以與透光本體10 —體成型，然后再利用后加工技術(shù)將其切割分開(kāi)，例如利用激光切割技術(shù)，亦或者可動(dòng)部分18與透光本體10是獨(dú)立成形，雖然如此，可動(dòng)部分18仍可以視為透光本體10的一部分。按鈕開(kāi)關(guān)38可以設(shè)置在與光學(xué)模塊30’的光圖像感測(cè)器(可參見(jiàn)圖4C)電連接的軟性電路板37上，軟性電路板37同時(shí)也電連接至控制處理單元40，符合電子設(shè)備的配線(xiàn)方式。由于這可以在參酌本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)及附圖輕易實(shí)施，故于此不再贅述。移動(dòng)電話(huà)的使用者非常重視移動(dòng)電話(huà)的外觀(guān)，若在移動(dòng)電話(huà)的外殼上裝設(shè)一個(gè)感測(cè)器，是很多使用者無(wú)法接受的。本實(shí)用新型提供的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊是利用顯示器的光源，光源耦合到手指后，光線(xiàn)會(huì)在手指內(nèi)部傳遞一段距離，如果將感測(cè)器至于顯示器旁邊，則可以有效感測(cè)手指紋峰與紋谷傳遞過(guò)來(lái)的光分布狀況。雖然使用大面積的感測(cè)器來(lái)感測(cè)靜態(tài)的手指的指紋也是可行，但是使用細(xì)長(zhǎng)形的滑動(dòng)指紋感測(cè)器來(lái)感測(cè)滑動(dòng)通過(guò)于其上的手指的指紋是更佳的。通過(guò)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例，可以提供一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊及使用其的電子設(shè)備，電子設(shè)備的外觀(guān)不會(huì)被光學(xué)感測(cè)模塊影響到，使用者在使用電子設(shè)備時(shí)，不會(huì)感覺(jué)到電子設(shè)備有破孔所造成的凹陷處或間隙。利用光學(xué)式指紋感測(cè)器，配合顯示器的光源，可以得到良好的感測(cè)效果，而不需另外提供光源給光學(xué)式指紋感測(cè)器用。也正因如此，可以利用顯示器提供不同波長(zhǎng)的光源以供雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊進(jìn)行感測(cè)用。在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中所提出的具體實(shí)施例僅方便說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，而非將本實(shí)用新型狹義地限制于上述實(shí)施例，在不超出本實(shí)用新型的精神及以下申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的情況，所做的種種變化實(shí)施，皆屬于本實(shí)用新型的范圍。
權(quán)利要求1.一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊包括: 一透光本體，具有一正面及一背面，所述正面被設(shè)計(jì)成用于承載一生物體于其上； 一顯示器單元，裝設(shè)于所述透光本體的所述背面，用于顯示一畫(huà)面；以及 一光學(xué)模塊，通過(guò)一耦合膠裝設(shè)于所述透光本體的所述背面，并與所述顯示器單元相鄰，其中所述畫(huà)面的多個(gè)第一光線(xiàn)通過(guò)所述透光本體耦合入射所述生物體； 所述多個(gè)第一光線(xiàn)在所述生物體內(nèi)行進(jìn)一段距離后，從所述生物體耦合輸出多個(gè)第二光線(xiàn)，并通過(guò)所述透光本體進(jìn)入所述光學(xué)模塊；并且 所述光學(xué)模塊感測(cè)所述的多個(gè)第二光線(xiàn)以產(chǎn)生一生物圖像信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述顯示器單元為一液晶顯示器單元或有機(jī)發(fā)光二極管顯示器單元。
3.如權(quán)利要求1所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述透光本體的所述背面形成有多個(gè)觸控電極，所述透光本體與所述顯示器單元構(gòu)成一個(gè)觸控顯示器，供一使用者于其上進(jìn)行觸控行為。
4.如權(quán)利要求1所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述感測(cè)模塊更包括一控制處理單元，電連接至所述顯示器單元及所述光學(xué)模塊，用于控制所述顯示器單元及所述光學(xué)模塊的運(yùn)作。
5.如權(quán)利要求4所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述控制處理單元控制所述顯示器單元分別顯示多個(gè)畫(huà)面，而所述光學(xué)模塊分別依據(jù)所述的多個(gè)畫(huà)面的不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)產(chǎn)生多個(gè)圖像信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述控制處理單元從所述的多個(gè)圖像信號(hào)中挑選一個(gè)當(dāng)作所述生物圖像信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述控制處理單元依據(jù)對(duì)所述的多個(gè)圖像信號(hào)進(jìn)行最佳化及相互補(bǔ)償以產(chǎn)生所述生物圖像信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述的多個(gè)圖像信號(hào)包括指紋圖像與指靜脈圖像信息。
9.如權(quán)利要求1所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述光學(xué)模塊包括: 一殼體；以及 一第一波導(dǎo)、一光圈、一第二波導(dǎo)及一光圖像感測(cè)器，全部設(shè)置于所述殼體中，其中所述第二光線(xiàn)依序通過(guò)所述第一波導(dǎo)、所述光圈及所述第二波導(dǎo)，而到達(dá)所述光圖像感測(cè)器以產(chǎn)生所述生物圖像信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述感測(cè)模塊更包括: 一不可見(jiàn)光源， 提供不可見(jiàn)光通過(guò)所述透光本體耦合入射到接觸的所述生物體以增加感測(cè)功能的選擇性。
11.如權(quán)利要求1所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述透光本體包括一可動(dòng)部分，所述光學(xué)模塊通過(guò)所述耦合膠裝設(shè)于所述透光本體的所述可動(dòng)部分，其中所述光學(xué)模塊包括一按鈕開(kāi)關(guān)，其供所述可動(dòng)部分觸發(fā)以提供一按鈕的功能。
12.如權(quán)利要求1所述的雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊，其特征是，所述透光本體上的一感測(cè)區(qū)的一長(zhǎng)度大于或等于(2.54/x) X2公分，其中X代表沿著所述感測(cè)區(qū)的所述長(zhǎng)度的方向的解析度，所述解析度的單位為每英寸的點(diǎn)數(shù)。
13.一種電子設(shè)備，其特征是，所述電子設(shè)備包括: 一機(jī)殼; 一主機(jī)板，設(shè)置于所述機(jī)殼中；以及 如權(quán)利要求4所述的感測(cè)模塊，連接至所述機(jī)殼，其中所述控制處理單元、所述顯示器單元及所述光學(xué)模塊電連接至所述主機(jī)板。
14.如權(quán)利要求13所述的電子設(shè)備，其特征是，所述電子設(shè)備更包括: 一中央處理單元，電連接至所述主機(jī)板，用于控制所述控制處理單元的操作。
15.如權(quán)利要求13所述的電子設(shè)備，其特征是，所述電子設(shè)備更包括: 一儲(chǔ)存裝置，電連接至所述主機(jī)板，用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)； 一儲(chǔ)存器，電連接至所述主機(jī)板，用于暫存數(shù)據(jù)；以及 一電源模塊， 電連接至所述主機(jī)板，用于提供電源。
16.如權(quán)利要求13所述的電子設(shè)備，其特征是，所述顯示器單元包括一個(gè)靠近所述光學(xué)模塊的亮區(qū)，所述亮區(qū)的亮度高于除所述亮區(qū)以外的區(qū)域的亮度。
專(zhuān)利摘要一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊至少包括一透光本體、一顯示器單元以及一光學(xué)模塊。透光本體具有一正面及一背面。正面被設(shè)計(jì)成用于承載一生物體于其上。顯示器單元裝設(shè)于透光本體的背面，用于顯示一畫(huà)面。光學(xué)模塊通過(guò)一耦合膠裝設(shè)于透光本體的背面，并與顯示器單元相鄰。畫(huà)面的多個(gè)第一光線(xiàn)通過(guò)透光本體耦合入射生物體并在生物體內(nèi)行進(jìn)一段距離后，從生物體耦合輸出多個(gè)第二光線(xiàn)，并通過(guò)透光本體進(jìn)入光學(xué)模塊。光學(xué)模塊感測(cè)第二光線(xiàn)以產(chǎn)生一生物圖像信號(hào)。一種電子設(shè)備亦一并揭露。本實(shí)用新型提供的一種雜散光耦合式生物信息感測(cè)模塊及使用其的電子設(shè)備，其能有效利用顯示器的光源來(lái)達(dá)成光學(xué)式的指紋感測(cè)。
文檔編號(hào)G06K9/00GK203012748SQ20122072922
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者周正三 申請(qǐng)人:周正三