【技术实现步骤摘要】
光学传感器
本技术涉及一种光学传感(感测)器及光学传感系统,特别涉及一种具可控角度准直结构(AngleControllableCollimator)的光学传感器、及应用此光学传感器的光学传感系统。
技术介绍
现今的移动电子装置(例如手机、平板电脑、笔记本电脑等)通常配备有使用者生物识别系统,包括了例如指纹、脸型、虹膜等等不同技术,用于保护个人数据安全,其中例如应用于手机或智能手表等携带型装置,也兼具有移动支付的功能,对于使用者生物识别更是变成一种标准的功能,而手机等携带型装置的发展更是朝向全屏幕(或超窄边框)的趋势,使得传统电容式指纹按键(例如iphone5到iphone8的按键)无法再被继续使用,进而演进出新的微小化光学成像装置(非常类似传统的相机模块,具有互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor(CMOS)ImageSensor(简称CIS))传感元件及光学镜头模块)。将微小化光学成像装置设置于屏幕下方(可称为屏下),通过屏幕部分透光(特别是有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode,OLED)屏幕),可以撷取按压于屏幕上方的物体的图像,特别是指纹图像,可以称为屏幕下指纹传感(FingerprintOnDisplay,FOD)。这种已知的微小化光学成像装置设计成模块后,其厚度大于3mm,而且为了配合使用者按压位置的习惯,所述模块的位置会与部分手机电池的区域重叠,因此就必须要缩小电池的尺寸以让出空间设置所述微小化光学成像装置。 ...
【技术保护点】
1.一种光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器包括:/n一基板,具有多个传感像素,排列成阵列;/n一第一透明介质层,位于所述基板的上方;以及/n多个微透镜,排列成阵列,并位于所述第一透明介质层上或上方,其中所述多个微透镜分别将从外界进入所述多个微透镜的多个平行的正向入射光,通过所述第一透明介质层而入射于所述多个传感像素总数的一部分或全部的内部,并将从外界进入所述多个微透镜的多个平行的斜向入射光入射于所述多个传感像素总数的一部分或全部的外部,借此传感一目标物的一图像,所述目标物产生所述多个平行的正向入射光以及所述多个平行的斜向入射光,所述多个平行的正向入射光平行于所述多个微透镜的多个光轴,各所述平行的斜向入射光与各所述光轴夹出一个角度。/n
【技术特征摘要】
20180821 US 62/720,359;20180910 US 62/728,989;20181.一种光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器包括:
一基板,具有多个传感像素,排列成阵列;
一第一透明介质层,位于所述基板的上方;以及
多个微透镜,排列成阵列,并位于所述第一透明介质层上或上方,其中所述多个微透镜分别将从外界进入所述多个微透镜的多个平行的正向入射光,通过所述第一透明介质层而入射于所述多个传感像素总数的一部分或全部的内部,并将从外界进入所述多个微透镜的多个平行的斜向入射光入射于所述多个传感像素总数的一部分或全部的外部,借此传感一目标物的一图像,所述目标物产生所述多个平行的正向入射光以及所述多个平行的斜向入射光,所述多个平行的正向入射光平行于所述多个微透镜的多个光轴,各所述平行的斜向入射光与各所述光轴夹出一个角度。
2.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述角度介于5度到90度之间。
3.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一第一遮光层,并具有多个第一光孔,所述多个平行的正向入射光通过所述多个第一光孔,所述多个平行的斜向入射光不通过所述多个第一光孔;以及
一光学滤波层,位于所述第一遮光层上,并对所述多个平行的正向入射光与所述多个平行的斜向入射光执行光线波长过滤动作,其中所述第一透明介质层位于所述光学滤波层上,所述多个微透镜位于所述第一透明介质层上。
4.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一第一遮光层,并具有多个第一光孔,所述多个平行的正向入射光通过所述多个第一光孔,所述多个平行的斜向入射光不通过所述多个第一光孔;以及
一光学滤波板,位于所述多个微透镜的上方,并对所述多个平行的正向入射光与所述多个平行的斜向入射光执行光线波长过滤动作,所述多个微透镜位于所述第一透明介质层上。
5.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一透镜遮光层,位于所述第一透明介质层上,以及所述多个微透镜之间的多个间隙中,以遮蔽从外界进入所述多个间隙中的多个平行的第二斜向入射光免于进入所述第一透明介质层及所述多个传感像素中。
6.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一第一遮光层,并具有多个第一光孔,所述多个平行的正向入射光通过所述多个第一光孔,所述多个平行的斜向入射光不通过所述多个第一光孔;
一光学滤波层,位于所述第一遮光层上,并对所述多个平行的正向入射光与所述多个平行的斜向入射光执行光线波长过滤动作,其中所述第一透明介质层位于所述光学滤波层上,所述多个微透镜位于所述第一透明介质层上;以及
一透镜遮光层,位于所述第一透明介质层上,以及所述多个微透镜之间的多个间隙中,以遮蔽从外界进入所述多个间隙中的多个平行的第二斜向入射光免于进入所述第一透明介质层及所述多个传感像素中。
7.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一第二遮光层,位于所述第一透明介质层上,并具有多个第二光孔,所述多个光轴分别通过所述多个第二光孔;以及
一第二透明介质层,位于所述第二遮光层上,所述多个微透镜位于所述第二透明介质层上,其中定义所述多个微透镜的其中一个为一目标微透镜,所述目标微透镜所具有的所述光轴定义为一目标光轴,所述目标光轴所通过的所述传感像素定义为一目标传感像素,与所述目标微透镜相邻的所述多个微透镜定义为相邻微透镜,所述第二遮光层遮蔽从外界进入所述相邻微透镜的多个平行的第三斜向入射光免于进入所述第一透明介质层及所述目标传感像素中。
8.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一第一遮光层,并具有多个第一光孔,所述多个平行的正向入射光通过所述多个第一光孔,所述多个平行的斜向入射光不通过所述多个第一光孔;
一光学滤波层,位于所述第一遮光层上,并对所述多个平行的正向入射光与所述多个平行的斜向入射光执行光线波长过滤动作,其中所述第一透明介质层位于所述光学滤波层上;
一第二遮光层,位于所述第一透明介质层上,并具有多个第二光孔,所述多个光轴分别通过所述多个第二光孔;以及
一第二透明介质层,位于所述第二遮光层上,所述多个微透镜位于所述第二透明介质层上,其中定义所述多个微透镜的其中一个为一目标微透镜,所述目标微透镜所具有的所述光轴定义为一目标光轴,所述目标光轴所通过的所述传感像素定义为一目标传感像素,与所述目标微透镜相邻的所述多个微透镜定义为相邻微透镜,所述第二遮光层遮蔽从外界进入所述相邻微透镜的多个平行的第三斜向入射光免于进入所述第一透明介质层及所述目标传感像素中。
9.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一第一遮光层,位于所述基板的上方,并具有多个第一光孔;以及
一第二遮光层,位于所述第一遮光层的上方,并具有多个第二光孔,其中所述多个微透镜分别位于所述多个第二光孔的上方,且所述多个光轴分别通过所述多个第二光孔及所述多个第一光孔,其中所述多个微透镜的间距X由以下公式表示:
X=A1+(H/h)*(A2-A1)±20μm
其中A1表示所述第一光孔的一孔径,A2表示所述第二光孔的一孔径,H表示所述微透镜的一底面与所述第一遮光层之间的距离,h表示所述第二遮光层与所述第一遮光层之间的距离。
10.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述多个传感像素的横向尺寸被设计成接收到所述多个平行的正向入射光,但不接收到所述多个平行的斜向入射光,而所述光学传感器于所述第一透明介质层与所述多个传感像素之间不具有任何遮光层来遮蔽所述多个平行的斜向入射光。
11.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一光学滤波层,并对所述多个平行的正向入射光与所述多个平行的斜向入射光执行光线波长过滤动作,其中所述第一透明介质层位于所述光学滤波层上,所述多个微透镜位于所述第一透明介质层上,其中所述多个传感像素的横向尺寸被设计成接收到所述多个平行的正向入射光,但不接收到所述多个平行的斜向入射光,而所述光学传感器于所述第一透明介质层与所述多个传感像素之间不具有任何遮光层来遮蔽所述多个平行的斜向入射光。
12.如权利要求1所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
多个偏移微透镜,排列成阵列,并位于所述第一透明介质层上或上方,其中:
所述多个微透镜分别将所述多个平行的正向入射光入射于所述多个传感像素总数的一部分的内部,并将所述多个平行的斜向入射光入射于所述多个传感像素总数的一部分的外部;
所述多个偏移微透镜分别将从外界进入所述多个偏移微透镜的多个平行的第二正向入射光,通过所述第一透明介质层而入射于所述多个传感像素总数的其余部分的外部,并将从外界进入所述多个偏移微透镜的多个平行的第四斜向入射光入射于所述多个传感像素总数的其余部分的内部,所述目标物产生所述多个平行的第二正向入射光以及所述多个平行的第四斜向入射光,所述多个平行的第二正向入射光平行于所述多个偏移微透镜的多个光轴,各所述第四斜向入射光与各所述光轴夹出一个第二角度。
13.如权利要求9所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
多个偏移微透镜,排列成阵列,并位于所述第一透明介质层上或上方,其中:
所述多个微透镜分别将所述多个平行的正向入射光入射于所述多个传感像素总数的一部分的内部,并将所述多个平行的斜向入射光入射于所述多个传感像素总数的一部分的外部;
所述多个偏移微透镜分别将从外界进入所述多个偏移微透镜的多个平行的第二正向入射光,通过所述第一透明介质层而入射于所述多个传感像素总数的其余部分的外部,并将从外界进入所述多个偏移微透镜的多个平行的第四斜向入射光入射于所述多个传感像素总数的其余部分的内部,所述目标物产生所述多个平行的第二正向入射光以及所述多个平行的第四斜向入射光,所述多个平行的第二正向入射光平行于所述多个偏移微透镜的多个光轴,各所述第四斜向入射光与各所述光轴夹出一个第二角度。
14.如权利要求12所述的光学传感器,其特征在于,所述多个偏移微透镜排列于所述多个微透镜的外围。
15.如权利要求13所述的光学传感器,其特征在于,所述多个偏移微透镜排列于所述多个微透镜的外围。
16.如权利要求12所述的光学传感器,其特征在于,所述第二角度介于0度与60度之间。
17.如权利要求13所述的光学传感器,其特征在于,所述第二角度介于0度与60度之间。
18.如权利要求1-11和14-17中的任一项所述的光学传感器,其特征在于,所述多个传感像素被配置为使得光学传感区的面积小于目标物接触区的面积。
19.如权利要求12所述的光学传感器,其特征在于,所述多个传感像素被配置为使得光学传感区的面积小于目标物接触区的面积。
20.如权利要求13所述的光学传感器,其特征在于,所述多个传感像素被配置为使得光学传感区的面积小于目标物接触区的面积。
21.如权利要求1-2、12-17和19中的任一项所述的光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器还包括:
一第一遮光层,位于所述基板的上方,并具有多个第一光孔;以及
一第二遮光层,位于所述第一遮光层的上方,并具有多个第二光孔,其中所述多个微透镜分别位于所述多个第二光孔的上方,
其中,至少一个第一光孔的中心线、对应的第二光孔的中心线以及对应的微透镜的中心线皆不重叠。
22.如权利要求1-11、14-17和19-20中的任一项所述的光学传感器,其特征在于,所述光学传感器还包括:
一介电层组,位于所述基板上并覆盖所述多个传感像素。
23.如权利要求3、4、6、8和9中任一项所述的光学传感器,其特征在于,所述光学传感器还包括:
一介电层组,位于所述基板上并覆盖所述多个传感像素,所述第一遮光层位于所述介电层组上。
24.一种光学传感器,其特征在于,所述的光学传感器包括:
一基板,具有多个传感像素,排列成阵列;
一第一透明介质层,位于所述基板的上方;以及
多个偏移微透镜,排列成阵列,并位于所述第一透明介质层上或上方,其中:
所述多个偏移微透镜分别将从外界进入所述多个偏移微透镜的多个平行的正向入射光,通过所述第一透明介质层而入射于所述多个传感像素总数的一部分或全部的外部,并将从外界进入所述多个偏移微透镜的多个平行的斜向入射光入射于所述多个传感像素总数的一部分或全部的内部,借此传感一目标物的一图像,所述目标物产生所述多个平行的正向入射光以及所述多个平行的斜向入射光,所述多个平行的正向入射光平行于所述多个偏移微透镜的多个光轴,各所述平行的斜向入射光与各所述光轴夹出一个角度。
25.如权利要求24所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:范成至,黄振昌,傅同龙,黄郁湘,
申请(专利权)人:神盾股份有限公司,
类型:新型
国别省市:中国台湾;71
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