光学生物辨识模块的制作方法

1.本发明系有关于一种辨识模块，尤其系指一种非全反射设计的光学生物辨识模块。


背景技术：

2.生物辨识的种类包括脸部、声音、虹膜、视网膜、静脉、掌纹和指纹辨识等。依照感测方式的不同，生物特征辨识装置可分为光学式、电容式、超音波式及热感应式。一般而言，光学式生物特征辨识装置包括光源、导光组件以及传感器。光源所发出的光束照射按压于导光组件上的待测物(如手指、掌纹等)，传感器接收被待测物反射的光束，以进行生物特征的辨识。
3.以指纹辨识为例，当手指按压于导光组件上时，指纹的凸部会接触导光组件，而指纹的凹部不会接触导光组件。因此，指纹的凸部会破坏光束在导光组件内的全反射，而使传感器取得对应凸部的暗纹。同时，指纹的凹部不会破坏光束在导光组件内的全反射，而使传感器取得对应凹部的亮纹。藉此，对应指纹的凸部与凹部的光束会在传感器的光接收面上形成亮暗相间的条纹图案。利用算法计算对应指纹影像的信息，便可进行用户身份的辨识。然而，现有的光学式指纹辨识目前仍存在诸多问题尚需克服，例如下雨时，按压面有水时，指纹即无法成像，造成辨识能力容易产生偏差以及制作成本较高等不利发展之难题，乃是业界所需思考的重要课题。


技术实现要素：

4.本发明之目的在于提供一种光学生物辨识模块，其将一玻璃盖板设置有一开口，藉由所述开口使所述玻璃盖板遮挡外界环境光源干扰与限制内部光线角度，以达到阻挡会干扰指纹影像光源之功效。
5.本发明之目的在于提供一种光学生物辨识模块，其藉由使用偏光光源，以消除玻璃盖板下表面之接口反射，达到避免影响指纹影像采集之功效。
6.本发明之目的在于提供一种光学生物辨识模块，其藉由光源在手指不须按压时，光线可直接照射手指，达到干手指与潮湿环境下可以使用之功效。
7.为达到上述目的，本发明提供一种光学生物辨识模块，包含：盖板、基板、复数个光源、至少一偏光片以及取像镜头模块。所述盖板二侧表面分别为接触面以及印刷面，所述印刷面包括有透光区域以及若干个遮蔽区域，所述透光区域具有第一距离。所述基板与所述盖板相距间距。所述光源分别电讯连接所述基板二侧上，所述光源相距有第二距离，所述光源与所述基板相距有高度，所述光源可投射出光能量行进光学路径。所述偏光片位于所述光学路径上。所述取像镜头模块电讯连接所述基板上，且位于所述光源之间。其中，当待测物邻靠所述接触面，且位于所述接触面上第三距离时，所述光学路径为通过所述透光区域至所述待测物反射至所述取像镜头模块，所述第一距离尺寸长度大于所述第三距离尺寸长度，所述第二距离尺寸长度大于所述第一距离尺寸长度。
8.于本发明之一较佳实施例中，所述盖板为玻璃材质或塑料材质所制成。
9.于本发明之一较佳实施例中，所述遮蔽区域为黑色材料所制成，可为油墨层或外观指示图案层。
10.于本发明之一较佳实施例中，所述接触面为弧形曲面形状。
11.于本发明之一较佳实施例中，所述盖板更包括有触控线路层，所述触控线路层位于所述遮蔽区域上。
12.于本发明之一较佳实施例中，所述光源为垂直共振腔面射型雷射(vertical cavity surface emitting laser，vcsel)或发光二极管(led)。所述发光二极管(led)为侧光式封装所制成，且藉由封装方式调整所述高度。
13.于本发明之一较佳实施例中，所述取像镜头模块更具有滤波片，所述滤波片与所述偏光片相连接。
14.于本发明之一较佳实施例中，所述偏光片位于所述光源的出光侧。
附图说明
15.为让本发明的上述与其他目的、特征、优点与实施例能更浅显易懂，所附图式之说明如下：
16.图1为本发明光学生物辨识模块第一较佳实施例侧视剖面结构示意图。
17.图2为本发明光学生物辨识模块第二较佳实施例侧视剖面结构示意图。
18.图3为本发明盖板第一较佳实施例侧视结构示意图。
19.图4为本发明盖板第二较佳实施例侧视结构示意图。
20.图5为本发明光学生物辨识模块在正常环境对一般手指指纹的辨识影像示意图。
21.图6为本发明光学生物辨识模块在正常环境对干手指指纹的辨识影像示意图。
22.图7为习知光学生物辨识模块在正常环境对一般手指指纹的辨识影像示意图。
23.图8为习知光学生物辨识模块在正常环境对干手指指纹的辨识影像示意图。
24.图9为本发明光学生物辨识模块在潮湿环境对潮湿手指指纹的辨识影像示意图。
25.图10为本发明光学生物辨识模块在接触痱子粉和面粉时之干手指指纹的辨识影像示意图。
26.图11为习知光学生物辨识模块在潮湿环境对潮湿手指指纹的辨识影像示意图。
27.图12为习知光学生物辨识模块在触痱子粉和面粉时之干手指指纹的辨识影像示意图。
28.图13为本发明光学生物辨识模块在p偏振态及s偏振态的入射角对反射率示意图。
29.图14为本发明偏光片位于光源以及取像镜头模块前各方向比对实验示意图。
30.图15a为本发明光学生物辨识模块第一距离较小时侧视剖面结构示意图。
31.图15b为本发明光学生物辨识模块第一距离较小时的辨识影像示意图。
32.图16a为本发明光学生物辨识模块第一距离适中时侧视剖面结构示意图。
33.图16b为本发明光学生物辨识模块第一距离适中时的辨识影像示意图。
34.图17a为本发明光学生物辨识模块第一距离较大时侧视剖面结构示意图。
35.图17b为本发明光学生物辨识模块第一距离较大时的辨识影像示意图。
36.图18a为本发明光学生物辨识模块第一距离过大时侧视剖面结构示意图。
37.图18b为本发明光学生物辨识模块第一距离过大时的辨识影像示意图。
38.根据惯常的作业方式，图中各种特征与组件并未依实际比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与组件。此外，在不同图式间，以相同或相似的组件符号指称相似的组件及部件。
39.图中，1～盖板
40.11、11a、11b～接触面
41.12～印刷面
42.121～透光区域
43.122～遮蔽区域
44.13～触控线路层
45.14～开口区域
46.2～基板
47.3～光源
48.4～偏光片
49.5～取像镜头模块
50.6～待测物
51.9～光学路径
52.d1～第一距离
53.d2～第二距离
54.d3～第三距离
55.s～间距
56.h～高度。
具体实施方式
57.为便贵审查委员能对本发明之目的、形状、构造装置特征及其功效，做更进一步之认识与了解，兹举实施例配合图式，详细说明如下。
58.以下揭露提供不同的实施例或示例，以建置所提供之目标物的不同特征。以下叙述之成分以及排列方式的特定示例是为了简化本公开，目的不在于构成限制；组件的尺寸和形状亦不被揭露之范围或数值所限制，但可以取决于组件之制程条件或所需的特性。例如，利用剖面图描述本发明的技术特征，这些剖面图是理想化的实施例示意图。因而，由于制造工艺和/公差而导致图示之形状不同是可以预见的，不应为此而限定。
59.再者，空间相对性用语，例如「下方」、「在
…
之下」、「低于」、「在
…
之上」以及「高于」等，是为了易于描述图式中所绘示的元素或特征之间的关系；此外，空间相对用语除了图示中所描绘的方向，还包含组件在使用或操作时的不同方向。
60.请参阅图1至图4所示，其系为本发明光学生物辨识模块及盖板数个较佳实施例侧视剖面结构示意图。本发明提供一种光学生物辨识模块，包含：盖板1、基板2、复数个光源3、至少一偏光片4以及取像镜头模块5。所述盖板1为玻璃材质或塑料材质所制成。玻璃基板可以是经化学强化或物理强化的玻璃基板，也可以是未经强化的玻璃基板。塑料基板可以是聚碳酸酯(polycarbonate,pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)等，
但不以此为限。所述盖板1二侧表面分别为接触面11以及印刷面12，所述接触面11可为一平面。当然，本发明较佳实施例中，所述接触面11a、11b可为弧形曲面形状，可为向上凸出的曲面形状或向下凹入的曲面形状。
61.所述印刷面12包括有透光区域121以及若干个遮蔽区域122，所述透光区域121具有第一距离d1。所述遮蔽区域122为黑色材料所制成，可为油墨层或外观指示图案层。当所述遮蔽区域122为油墨层时，选用黑色油墨材料。当所述遮蔽区域122为图案层时，是藉由印刷制程的网版来形成所述图案层或黑矩阵层(即black matrix遮蔽区域122)，可选用半透光材料，使部分波长的光束通过，而使另一部分波长的光束达到指引与外观设计需求。
62.于本发明较佳实施例中，所述盖板1更包括有触控线路层13，所述触控线路层13位于所述遮蔽区域122上。所述盖板1更包括有开口区域14，所述开口区域14可印刷光穿透油墨。位于对应所述光源3的遮蔽区域122，远离模块适当位置处可以印刷半透明油墨，加以所述触控线路层13提供数字键功能，使结合密码解锁，同时兼具指示功能，整体配合将所述盖板1达到一体化效果与美观要求。
63.所述基板2与所述盖板1相距间距s。所述光源3分别电讯连接所述基板2二侧上，所述光源3相距有第二距离d2，所述光源3与所述基板2相距有高度h，所述光源3可投射出光能量行进光学路径9。于本发明较佳实施例中，所述光源3为垂直共振腔面射型雷射(vertical cavity surface emitting laser，vcsel)或发光二极管(led)。所述发光二极管(led)为侧光式封装所制成，藉由封装方式或使用所述基板的厚度调整所述高度h。
64.所述偏光片4位于所述光学路径9上。所述取像镜头模块5电讯连接所述基板2上，且位于所述光源3之间。于本发明较佳实施例中，所述偏光片4位于所述光源3的出光侧，且位于所述光源3与所述盖板1之间，当然所述偏光片4亦可位于所述盖板1与所述取像镜头模块5之间，所述偏光片4亦可以是有数个，同时位于所述光源3与所述盖板1之间以及所述盖板1与所述取像镜头模块5之间。所述取像镜头模块5可为两片式、三片式或四片式镜片架构，或为一准直器模块，且所述取像镜头模块5更具有滤波片(图中未示出)，所述滤波片与所述偏光片4相连接。例如，在本发明一个可行的实施例中，所述取像镜头模块5可以改用感光组件(如：ccd或cmos)的感光面上设置一光束定向单元的组合，所述光束定向组件可以是光准直层或者是光纤等。
65.其中，当待测物6邻靠所述接触面11，且位于所述接触面11上第三距离d3时，且所述第三距离d3为所述取像镜头模块5可成像之范围，所述光学路径9为通过所述透光区域121至所述待测物6反射至所述取像镜头模块5，所述第一距离d1尺寸长度大于所述第三距离d3尺寸长度，所述第二距离d2尺寸长度大于所述第一距离d1尺寸长度。藉由上述光学生物辨识模块的结构排列方式，可以使所述盖板1遮挡外界环境光源干扰与限制内部光线角度，阻挡会干扰指纹影像之光源。
66.请同时参阅图5至图12所示，为本发明及习知光学生物辨识模块在正常环境对一般手指指纹及接触痱子粉和面粉时之干手指指纹的辨识影像示意图，以及本发明及习知光学生物辨识模块对潮湿手指及接触痱子粉和面粉时之干手指指纹的辨识影像示意图。由以上辨识影像示意图中，图5及图6的辨识影像明显比图7及图8的辨识影像清晰，表示本发明光学生物辨识模块在正常环境下就比习知光学生物辨识模块表现来的优异，而图9及图10的辨识影像更是明显比图11及图12的辨识影像清晰，表示本发明光学生物辨识模块在潮湿
环境下与在干燥环境下比习知光学生物辨识模块表现来的优异。
67.请参阅图13所示，为本发明光学生物辨识模块在p偏振态及s偏振态的入射角对反射率示意图。本发明光学生物辨识模块透过偏光片方式，采用p偏振态之光线，阻挡s偏振态光线，并采用大角度范围之光线，入射角度约落在45～65度范围，此时光线的界面反射可达到最低，让影像达到最少干扰。请参阅图14所示，为本发明偏光片位于光源以及取像镜头模块前各方向比对实验示意图。偏光片4在所述光源3的产生p波以及所述取像镜头模块5前方上置偏光片4，只允许p波光线进入时表现为最佳。
68.请参阅图15a至图15b所示，为本发明光学生物辨识模块第一距离较小时侧视剖面结构及辨识影像示意图。当所述第一距离d1过小时，辨识影像会出现一暗区不易辨识的状况。请参阅图16a至图16b所示，为本发明光学生物辨识模块第一距离适中时侧视剖面结构及辨识影像示意图。当所述第一距离d1在大小适中时，辨识影像呈现相当不错的辨识状况。请参阅图17a至图17b所示，为本发明光学生物辨识模块第一距离较大时侧视剖面结构及辨识影像示意图。当所述第一距离d1偏大时，辨识影像会出现一亮区不易辨识的状况。请参阅图18a至图18b所示，为本发明光学生物辨识模块第一距离过大时侧视剖面结构及辨识影像示意图。即当所述第一距离d1过大时，辨识影像会出现更大一亮区，而更不易辨识的状况。
69.以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。