JP6542904B2 - 光学画像センサの上方にピンホールアレイマスクを備える電子デバイス及び関連する方法 - Google Patents

光学画像センサの上方にピンホールアレイマスクを備える電子デバイス及び関連する方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子機器の分野に関し、より詳細には、光学画像センサの分野に関する。
指紋感知及び照合は、個人識別及び検証にとって、信頼性が高く広く使用されている技術である。詳細には、指紋識別の一般的な手法は、サンプル指紋又はその画像を走査し、画像及び／又は指紋画像の固有の特徴を記憶することを含む。サンプル指紋の特徴は、データベース内に既にある基準指紋の情報と比較されて、検証目的などで人の適正な識別を判定することができる。
指紋センサは、例えば電子デバイスにおける、より詳細にはポータブルデバイスにおける、検証及び／又は認証に特に有利であり得る。かかる指紋センサは、例えばポータブル電子デバイスの筐体によって支持されてもよく、かつ１本の指から指紋を感知するようにサイズが決められてもよい。
例えば、上述のように、指紋センサが電子デバイス又はホストデバイスに組み込まれる場合、特に電子デバイス上の別のタスク又はアプリケーションを実行している間に、より迅速に認証を行うことが望ましいことがある。言い換えれば、いくつかの事例では、ユーザが別個の認証ステップで認証を実行すること、例えば、認証を実行するためにタスクを切り替えることは、望ましくない場合がある。
電子デバイスは、光学画像センサと、当該光学画像センサの上方にあるピンホールアレイマスク層とを備えることができる。本電子デバイスはまた、ピンホールアレイマスク層の上方にディスプレイ層を備えることができる。当該ディスプレイ層は、複数の離間したディスプレイ画素を含む。本電子デバイスは、ディスプレイ層の上方に透明なカバー層を更に備え、当該カバー層は、これに隣接する指を受け入れることができる指配置面を画定することができる。
本電子デバイスはまた、例えば、指が当該透明なカバー層に隣接しているときに指に光を向けることができる光源を備えることができる。光学画像センサ、ピンホールアレイマスク層、及び指配置面は、当該指配置面における重なり領域及び光学画像センサにおける離間した領域を画定するように構成されてもよい。
ピンホールアレイマスク層は、各々５〜４０マイクロメートルの範囲のサイズを有する複数の開口を有し得る。当該複数の開口は、例えば、１〜３ミリメートルの範囲の距離だけ互いに離間していてもよい。
ピンホールアレイマスク層は、光学画像センサから、１００〜３００マイクロメートルの範囲の距離だけ離間してもよい。ピンホールアレイマスク層は、例えば、指配置面から、１５００〜２０００マイクロメートルの範囲の距離だけ離間してもよい。
ピンホールアレイマスク層は、例えば、クロムを含むことができる。本電子デバイスはまた、光学画像センサを支持するフレキシブル回路基板を備えることができる。光学画像センサは、集積回路（ＩＣ）基板と、当該ＩＣ基板によって支持された画像感知回路とを含むことができる。
本電子デバイスはまた、光学画像センサとピンホールアレイマスク層との間に光学的に透明体を含むことができる。本電子デバイスは、例えば光学画像センサの上方に光学的に透明な接着剤層を更に備えてもよい。
本光学画像センサは、例えば、認証機能、なりすまし検出機能、ナビゲーション機能、及び生体兆候測定機能のうちの少なくとも１つを実行することができる。本光学画像センサは、指の指紋に基づいて認証機能を実行することができる。
当該ディスプレイ層は、例えば、タッチディスプレイ層を含んでもよい。ピンホールアレイマスク層は、複数の離間した開口を内部に有してもよく、かつ、当該複数の開口内に複数のレンズを含んでもよい。
方法の態様は、電子デバイスを製造する方法に関するものである。この方法は、光学画像センサの上方にピンホールアレイマスク層を配置することと、ピンホールアレイマスク層の上方にディスプレイ層を配置することとを含む。当該ディスプレイ層は、複数の離間したディスプレイ画素を含む。この方法はまた、ディスプレイ層の上方に透明なカバー層を配置して、それに隣接する指を受け入れることができる指配置面を画定することを含む。
一実施形態に係る電子デバイスの平面図である。 図１の電子デバイスの概略ブロック図である。 図１の電子デバイスの一部分の概略断面図である。 ローリングシャッタ技術に係る、フレームに対する光と積分ラインの数とを比較したグラフである。 ローリングシャッタ技術に係る、フレームに対する光と積分ラインの数とを比較したグラフである。 グローバルシャッタモードに係る、フレームに対する光を積分ラインの数と比較したグラフである。 それぞれ、図１の電子デバイスの光学画像センサに関する推定された画像平面及びオブジェクト平面の解像度のグラフである。 それぞれ、図１の電子デバイスの光学画像センサに関する推定された画像平面及びオブジェクト平面の解像度のグラフである。 図１の電子デバイスの光学画像センサについての点広がり関数形状に関して推定された撮像解像度のグラフである。 図１の電子デバイスの光学画像センサについての点広がり関数形状に関して推定された撮像解像度のグラフである。 図２の電子デバイスのピンホールアレイマスク層内の所定の直径の開口に対する光学画像センサの解像度を示すシミュレートされた画像である。 図２の電子デバイスのピンホールアレイマスク層内の所定の直径の開口に対する光学画像センサの解像度を示すシミュレートされた画像である。 図２の電子デバイスのピンホールアレイマスク層内の所定の直径の開口に対する光学画像センサの解像度を示すシミュレートされた画像である。 図２の電子デバイスのピンホールアレイマスク層内の所定の直径の開口に対する光学画像センサの解像度を示すシミュレートされた画像である。 図２の電子デバイスのピンホールアレイマスク層内の所定の直径の開口に対する光学画像センサの解像度を示すシミュレートされた画像である。 図２の電子デバイスのピンホールアレイマスク層内の所定の直径の開口に対する光学画像センサの解像度を示すシミュレートされた画像である。 図２の電子デバイスのピンホールアレイマスク層内の所定の直径の開口に対する光学画像センサの解像度を示すシミュレートされた画像である。 図１の電子デバイスの光学イメージ感知原理に係る画像を生成するためのプロトタイプ電子デバイスの概略断面図である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してキャプチャされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスを使用してシミュレートされた画像解像度を示す画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスの重なりオブジェクト領域の別個のサブ画像の例である。 図９のプロトタイプ電子デバイスの重なりオブジェクト領域の別個のサブ画像の例である。 図９のプロトタイプ電子デバイスの重なりオブジェクト領域の別個のサブ画像の例である。 図９のプロトタイプ電子デバイスの重なりサブ画像からの単一画像の復元を示すキャプチャされた画像である。 図９のプロトタイプ電子デバイスの重なりサブ画像からの単一画像の復元を示すキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的低い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスで異なる色の光を使用してキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスで異なる色の光を使用してキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスで異なる色の光を使用してキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスで異なる色の光を使用してキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 前面照射型プロトタイプデバイスを用いて比較的高い角度でキャプチャされた画像である。 本発明の別の実施形態に係る電子デバイスの一部分の概略断面図である。 本発明の別の実施形態に係る電子デバイスの一部分の概略断面図である。 本発明の別の実施形態に係る電子デバイスの一部分の拡大概略断面図である。 本発明の別の実施形態に係る電子デバイスの一部分の拡大概略断面図である。
本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して、本発明をより詳細に次に説明する。しかし、本発明は、多くのさまざまな形態で実施することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈してはならない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が十分で完全になり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。同様の番号は、全体を通して同様の要素を指し、プライム表記は、異なる実施形態において同様の要素を指すために使用される。
最初に図１及び図２に示すように、電子デバイス２０は、例示的に、筐体、例えばポータブル筐体２１、及び当該ポータブル筐体によって支持されるプロセッサ２２を備えている。電子デバイス２０は、例示的に、移動無線通信デバイス、例えば、セルラ電話である。電子デバイス２０は、別のタイプの電子デバイス、例えば、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、着用可能なコンピュータ、その他であってもよい。
無線送受信機２５もまた筐体２１内に支持され、プロセッサ２２に連結されている。無線送受信機２５は、プロセッサ２２と協働して、例えば音声及び／又はデータに関する少なくとも１つの無線通信機能を実行する。いくつかの実施形態では、電子デバイス２０は、無線送受信機２５又は他の無線通信回路を含まなくてもよい。
ディスプレイ２３もまたポータブル筐体２１によって支持され、プロセッサ２２に連結されている。当業者に理解されるように、ディスプレイ２３は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイとすることができ、かつタッチディスプレイ機能を提供するための追加の回路を有することができる。ディスプレイ２３の更なる詳細については後述する。
メモリ２６もまたプロセッサ２２に連結されている。メモリ２６は、例えば、指照合バイオメトリックテンプレートデータを記憶するためのものである。メモリ２６は、他の又は追加のタイプのデータを記憶することができる。
当業者に理解されるように、ディスプレイ２３がタッチディスプレイの形態であれば、タッチディスプレイは入力デバイスとディスプレイとの双方として機能する。したがって、ディスプレイ２３は、プロセッサ２２と協働して、入力に応答して１つ以上のデバイス機能を実行する。例えば、デバイス機能には、電子デバイス２０の電源をオン又はオフにすること、無線送受信機２５によって通信を開始すること、及び／又はタッチディスプレイへの入力に基づいてメニュー機能を実行することを含めることができる。
より具体的には、メニュー機能に関して、プロセッサ２２は、タッチディスプレイへの押圧又は入力に基づいて、利用可能なアプリケーションのメニューを表示するようにディスプレイ２３を変化させることができる。もちろん、タッチディスプレイ２３への入力に基づいて、他のデバイス機能を実行してもよい。他の又は追加の指操作型ユーザ入力デバイスは、例えば、押しボタンスイッチ２４のように、ポータブル筐体２１によって支持されてもよく、当業者に理解されるように、デバイスの機能のために代替的又は追加的に使用され得る。
次に図３に示すように、例えば、ユーザの指４０の指紋パターンの画像などのユーザのバイオメトリックを感知するための光学画像センサ３１が、ディスプレイ２３の下の筐体２１によって支持されている。より詳細には、光学画像センサ３１は、集積回路（ＩＣ）基板と、このＩＣ基板によって支持された画像感知回路とを含む。光学画像センサ３１は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）接点３５又は他の結合技術を有するグリッドアレイを介して回路基板、例えばフレキシブル基板３４に連結されてもよい。光学画像センサ３１は、当業者によって理解されるように、背面照射型センサ又は背面照射（ＢＳＩ）画像センサであってもよい。
電子デバイス２０は、任意選択的に光源４１を備えるものである。光源４１は、ユーザの指４０に光を向け、かつ光学画像センサ３１の方へ光を導くことができる。光源４１は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよく、及び／又はディスプレイ層３６の一部であってもよい。言い換えれば、ディスプレイ画素３８は、光源であってもよく、あるいは、別個の若しくは追加の光源であってもよい。例えば、ディスプレイの異なるＬＥＤによって、光の波長及び照明角度に関して、動的な変化及び／又は更なる柔軟性が可能となり得る。可視光源又は不可視光源（例えば、赤外線（ＩＲ）又は紫外線（ＵＶ））、及び／又は別のタイプの光源を使用することができ、あるいは、光源の組み合わせを使用することができる。しかし、赤外光は、他の色の光、例えば青色光と比較して、ユーザの指４０内により深く浸透することができる。光源４１は、光学画像センサ３１と同期していることが望ましく、より詳細には、光学画像センサの信号取得と同期していることが望ましい。例えば、光源４１は、光学画像センサ３１と協働して、当業者に理解されるように、光学画像センサがローリングシャッタモードとグローバルシャッタモードとの一方又は双方で動作するようにすることができる。グローバルシャッタモードによれば、当業者に理解されるように、背景光又は干渉に対する耐性を改善し、電力消費を低減することができる。更に、光学画像センサ３１は、光源４１のスペクトルに対応することができるフィルタ、例えば、狭帯域スペクトルフィルタと協働してもよい。このフィルタによって、指の認識に対する背景効果が減少するか、又は背景に対する耐性が増加し得る。このフィルタは、例えば、光学フィルタとすることができる。
ローリングシャッタモード及びグローバルシャッタモードの更なる詳細を次に説明する。典型的な光学画像センサは、一般に、ローリングシャッタモードで動作する。このモードでは、積分時間は各センサラインごとに異なる時間に開始し、終了する。かかる動作は、アクティブな照明と組み合わせると非効率的となり得る。一般的に２つの方式のうちの１つで照明をオンする必要があるからである。
次に図４Ａのグラフに示すように、第１の方式では、照明、即ち光源４１は、第１ラインの積分開始から最後のラインの積分終了までオンしている。この方式には２つの欠点がある。即ち、１）積分時間が照明オン時間よりも短く、照明電力が非効率的となる。２）角度又は波長を変更するような照明の切り替えが連続フレーム間で起こる場合には、次のフレーム開始は、第１のフレームが終了するまで遅延され、読み出し時間以上の待機時間が追加され、時間効率が悪くなる。
次に図４Ｂのグラフに示すように、第２の方式では、照明は、最後のラインの積分開始から第１ラインの積分終了までオンしている。このレジームには２つの欠点がある。即ち、１）積分時間が照明時間よりも長く、背景光の干渉により非効率的となる。２）照明デューティサイクルが比較的短く、高いピーク電力動作を引き起こす。
次に図５のグラフを参照すると、光学画像センサ３１をグローバルシャッタモードで動作させれば、次のように望ましくなり得る。このモードでは、積分時間は全てのセンサラインに対して同時に開始し、終了する。かかる動作には３つの利点がある。即ち、１）照明時間は積分時間に等しいため、照明電力を効率的に使用できることになる。２）角度又は波長を変えるなど、照明を切り替える場合、通常、フレーム間に無駄時間を持つ必要はない。３）照明デューティサイクルが最大であるため、高いピーク電力動作の必要性が緩和される。
光学的に透明な接着剤層（ＯＣＡ）４２は光学画像センサ３１の上方にあり、より詳細には光学画像センサの上面によって支持されている。光学的に透明体又は支持部材４３は、ＯＣＡ層４２をピンホールアレイマスク層５０から離間させる。言い換えれば、支持部材４３は、ＯＣＡ層４２とピンホールアレイマスク層５０との間にある。
ピンホールアレイマスク層５０は、例えば、光学画像センサ３１から、その上方に１００〜３００マイクロメートルの範囲の距離だけ離間している。より詳細には、ピンホールアレイマスク層５０は、例示的に支持部材４３の上面に支持されている。ピンホールアレイマスク層５０は、不透明なマスクであり、光を通過させるための複数の開口５１又はピンホールを有する。開口５１は、例えば、均一に配置されてもよいし、ハニカムパターンで配置されてもよい。開口５１の間隔のピッチは、例えば、１〜３ｍｍの範囲、より具体的には、約１．５ｍｍの範囲とすることができる。当業者に理解されるように、開口５１間の間隔又はピッチは画像解像度に影響を与える。更に、各開口５１は、例えば５〜４０マイクロメートルの範囲のサイズを有することができる。もちろん、以下で更に詳細に説明するように、各開口５１又はピンホールのサイズは、光学画像センサ３１から感知された画像に影響を及ぼす。ピンホールアレイマスク層５０は不透明であるため、光を透過させることができない。ピンホールアレイマスク層５０は、不透明度を設けるためにクロム、例えばクロムの層を含むことができる。もちろん、層内であろうとなかろうと、他の材料を用いて不透明度を設けてもよい。
ディスプレイ２３の一部であるディスプレイ層３６は、ピンホールアレイマスク層５０の上方にある。ディスプレイ層３６は、例示的に、当業者に理解されるように、画像を表示するためのディスプレイ画素３８及び／又はマイクロレンズのアレイを含む。特に、ディスプレイ層３６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイの一部であってもよい。ＬＥＤ又はディスプレイ画素３８は、光が通過することができるように離間していてもよく、かつ開口５１又はピンホールと整列していてもよい。
ディスプレイカプセル化層４４は、ディスプレイ層３６の上方にある。別の光学的に透明な接着剤層４５は、ディスプレイカプセル化層４４の上方にある。例えば、オニキスを含む透明なカバー層４６はディスプレイ層３６の上方にあり、当該カバー層に隣接するユーザの指を受け入れることができる指配置面を画定する。より具体的には、透明なカバー層４６は、光学的に透明な接着剤層４５によって支持され、透明なカバー層４６の上面は、ユーザの指４０を受け入れるための指配置面４７を画定する。指配置面４７は、例えば、１．５ｍｍ〜２ｍｍ（即ち、１５００〜２０００マイクロメートル）の範囲の距離だけ、ピンホールアレイマスク層５０から離間してもよい。もちろん、指配置面４７は、例えば、所望の画像特性に基づいて、ピンホールアレイマスク層５０から別の距離だけ離間してもよい。
光学画像センサ３１を含む例示的な電子デバイス２０において、層の高さは次の通りである。即ち、フレキシブル基板３４は約０．１５ｍｍの厚さとし、光学画像センサ３１は約０．１ｍｍとし、光学的に透明な接着剤層４２は約０．０５ｍｍとし、支持部材４３は約０．２ｍｍとし、ディスプレイカプセル化層４４は約０．１ｍｍとし、第２の光学的に透明な接着剤層４５は約０．１５ｍｍとし、透明なカバー層４６は約１．５ｍｍとすることができる。もちろん、各層の間隔とサイズは異なってもよいが、以下で説明するように、光学画像センサ３１とピンホールアレイマスク層５０との間の間隔は、比較的小さいことが望ましいであろう。
光学画像センサ３１、ピンホールアレイマスク層５０、及び指配置面４７の相対的な間隔及び幾何学的形状は、指配置面における重なり領域及び光学画像センサにおける離間した領域を画定する。したがって、ピンホールアレイマスク層５０と光学画像センサ３１との間の間隔は、即ち、指配置面４７での感知画像の重なり合う量を決定する。より大きな間隔は、画像の重なり合う量が多くなり、処理に望ましくない場合がある。言い換えれば、より重なり合うほど、画像構築に要する計算量がより多くなる恐れがある。これに対して、光学画像センサ３１とピンホールアレイマスク層５０との間の距離が小さくなると、有意な重なりが発生しなくなり、画像の再構成が容易になる。
光学画像センサ３１、より具体的には、画像感知回路は、指配置面４７に隣接して配置されたユーザの指４０又はオブジェクトを感知し、それに基づいて、１つ以上のバイオメトリック機能、例えば、ユーザ認証（照合動作）、バイオメトリック登録機能、及び／又はなりすまし検出機能を実行することができる。更に、ディスプレイ２３がタッチディスプレイの形態である場合、例えばナビゲーション機能又は他のタッチディスプレイ入力中にユーザがタッチディスプレイに接触すると、当業者に理解されるように、例えば、指の照合及び／又はなりすましの検出のために、ユーザの指４０からのデータが、光学画像センサ３１によって感知又は取得される。
次に、光学画像センサ３１を用いた指バイオメトリック感知に関する電子デバイス２０の動作について説明する。光源４１及び／又はディスプレイ画素３８からの光は、オブジェクト、例えば、指配置面４７に隣接するか又は透明なカバー層４６上のユーザの指４０、に基づいて散乱される。この散乱光は、ディスプレイ層３６のピンホール及び／又はマイクロレンズ、及びピンホールアレイマスク層５０の開口５１又はピンホールを経由して、光学画像センサ３１によってキャプチャされる。
有利には、ディスプレイ層３６は、マルチスペクトル及びマルチシャドウの照明器であり、一般に周辺光の影響を受けない。更に、いくつかの実施形態では、ディスプレイ層３６は、当業者に理解されるように、なりすまし検出、例えばインピーダンスベースのなりすまし検出及び／又は他の光ベース若しくは電界ベースの検出技術に使用することができる。
なおまた更に、光学画像センサ３１のダイは、他の処理、例えば、指バイオメトリック又は指紋処理、及び／又は、なりすまし検出、例えば、分光計のために割り当てることができる比較的多くの非利用領域を有する。
撮像技術の一部としてピンホールアレイマスク層５０を使用することにより、重なり合うオブジェクト領域の別々の画像が生成される。画像の陰影及び倍率は、サイズ及びオブジェクトからピンホールアレイ層５０及び光学画像センサ３１までの距離に関する異なるパラメータを調整することによって、調整することができる。例えば、高さ及び平均屈折率比に基づいて０．１１４の倍率を達成することができる。開口又はピンホールの画像の陰影は、ｃｏｓ4関数によって与えられる。重なり領域があっても、陰影によって、感知された画像の分離が可能となる。更に、この陰影は、単一の開口５１又はピンホールによるオブジェクト領域画像の有効サイズを決定する。
画像の重なりに関しては、６４％−１００％の範囲内の信号レベルを使用して、±２６．５°の視野角を得ることができる。２００マイクロメートルのサイズの開口５１又はピンホール、１７５０マイクロメートルのオブジェクト領域のサイズ、及び１５００マイクロメートルの開口の間隔又はピッチで使用される場合、オブジェクトは画像化された領域によって完全に覆われ得る。２０％〜１００％の範囲内の信号レベルを使用することにより、±４８°の視野角が得られる。２００マイクロメートルのサイズの開口５１又はピンホール、１７５０マイクロメートルのオブジェクト領域サイズ、及び１５００マイクロメートルの開口のピンホール間隔又はピッチで使用する場合、各オブジェクト領域は、同じキャプチャで、異なる角度から複数回感知又は撮像される。例えば、解像度及び信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させるため、及び／又は３Ｄ情報を抽出するために、重なり情報を使用してもよい。
解像度に関して、ピンホールアレイ層５０を使用すれば、約１５マイクロメートルの画像解像度が可能となる。したがって、比較的広い範囲の画素サイズを使用することができる。例えば、約１２０マイクロメートルのオブジェクト平面解像度を達成することができる。
より詳細には、ピンホール光学系解像度は、幾何学的広がり関数（ＰＳＦ）と回折ＰＳＦとの畳み込みであるピンホール結像点ＰＳＦに基づいて決定することができる。どちらも軸対称２Ｄ関数である。幾何学的ＰＳＦは、各開口又はピンホールの有限のサイズに起因するぼけを定量化する。幾何学的ＰＳＦは、（画像空間解像度に関して）光学画像センサ３１上又は（オブジェクト空間解像度に関して）オブジェクト上へのピンホール円投影によって与えられる。回折ＰＳＦは、小さな開口からの光回折に起因する追加のぼけを定量化し、例えば、円形の開口については、第１種のベッセル関数によって与えられる。
次に図６Ａ及び図６Ｂに示すように、グラフ６０ａ及び６０ｂは、１７５０マイクロメートルのオブジェクト−開口間距離及び２００マイクロメートルの光学画像センサ−開口間距離に基づく開口５１又はピンホールのサイズのグラフである。グラフ６０ａ、６０ｂは、マイクロメートル単位の画像平面解像度（図６ａ）及びオブジェクト平面解像度（図６Ｂ）に対するマイクロメートル単位の各開口５１の直径をプロットしたものである。ライン６１ａ、６１ｂは波長３８０ｎｍの光に対応し、ライン６２ａ、６２ｂは波長４６０ｎｍの光に対応し、ライン６３ａ、６３ｂは波長５２５ｎｍの光に対応し、ライン６４ａ、６４ｂは波長６３０ｎｍの光に対応し、ライン６５ａ、６５ｂは波長８５０ｎｍの光に対応し、ライン６６ａ、６６ｂは波長９４０ｎｍの光に対応する。可視光線に特に好適であり得る開口５１のサイズは、９マイクロメートルである。
更に、比較的大きなピンホール又は開口５１におけるラインのＰＳＦ幅の上昇は、幾何学的解像度が支配的な方式である。相対的に小さな開口５１での速いＰＳＦ幅の上昇は回折が支配的な方式である。この２つの効果を組み合わせることで、最良の解像度に関する最適なピンホールサイズと考えられるものが生成される。開口５１のサイズの選択は、例えば、信号対雑音比（ＳＮＲ）のために解像度を犠牲にする目的で、最適な決定された解像度を幾分超えることが望ましいであろう。
次に図７Ａ及び図７Ｂのグラフ７０ａ、７０ｂに示すように、ピンホール撮像解像度が示されている。図７Ａのグラフ７０ａは、９マイクロメートルの開口５１又はピンホールのサイズ、１７５０マイクロメートルのオブジェクト対開口間距離、及び２００マイクロメートルの画像センサ対開口間距離に対応し、図７Ｂのグラフ７０ｂは、１５マイクロメートルの開口又はピンホールのサイズ、１７５０マイクロメートルのオブジェクト対開口間距離及び２００マイクロメートルの画像センサ対開口間距離に対応する。ライン７１ａ、７１ｂは波長４６０ｎｍの光に対応し、ライン７２ａ、７２ｂは波長５２５ｎｍの光に対応し、ライン７３ａ、７３ｂは波長６３０ｎｍの光に対応し、ライン７４ａ、７４ｂは波長８５０ｎｍの光に対応する。例示的には、開口５１又はピンホールの直径が９マイクロメートルの場合、オブジェクト平面解像度（１／ｅ）は１０５マイクロメートルであり、開口５１又はピンホールの直径が１５マイクロメートルの場合、オブジェクト平面解像度（１／ｅ）は１５５マイクロメートルである。グラフ７０ａは、比較的小さなピンホールサイズ、即ち回折レジームに対応し、ベル形状を有し、したがって、比較的大きな波長依存性を有する。グラフ７０ｂは、比較的大きいピンホールサイズ、即ち主に幾何学的レジームに対応し、正方形であり、したがってごくわずかな波長依存性しか有しない。
また、画素のぼけを考慮することもまた望ましい。画素ＰＳＦは、画素化ＰＳＦとクロストークＰＳＦとの畳み込みである。画素化ＰＳＦは、画素の有限サイズによるものであり、２次元矩形正弦関数によって、又はスーパーサンプリングされた画像を積分することによってモデル化することができる。
クロストークＰＳＦは、例えば角度及び波長によって測定される画素特性である。クロストークＰＳＦは、入射角、より具体的には画像中心に対する画素位置によって決まるものである。クロストークＰＳＦは、典型的にはサイズが１画素程度であるが、例えば、特に近赤外（ＮＩＲ）光の場合には、長距離テールを有し得る。しかし、画素ぼけは、画素サイズが開口５１又はピンホールのサイズよりもかなり小さいので、光学的ぼけと比較して、相対的に重要ではないと一般には思われている。
次に図８Ａ〜図８ｇに示すように、例示的な解像度を示すシミュレートされた画像が示されている。これらの画像は、緑色光、直径１５マイクロメートルの開口５１、及び１５５マイクロメートルの解像度に関するものである。図８Ａは、１２５マイクロメートルのライン幅を有する１ミリメートルあたり４本のラインを示している。図８Ｂは、１００マイクロメートルのライン幅を有する１ミリメートル当たり５本のラインを示している。図８Ｃは、８３マイクロメートルのライン幅を有する１ミリメートルあたり６本のラインを示している。図８Ｄは、７１マイクロメートルのライン幅を有する１ミリメートル当たり７本のラインを示している。図８Ｅは、６３マイクロメートルのライン幅を有する１ミリメートル当たり８本のラインを示している。図８Ｆは、５６マイクロメートルのライン幅を有する１ミリメートル当たり９本のラインを示し、図８Ｇは、５０マイクロメートルのライン幅を有する１ミリメートル当たり１０本のラインを示している。１５５マイクロメートルの１／ｅ解像度によれば、有利には、例えば、コントラスト劣化限界に左右され得る、１ミリメートル当たり約７本のラインの解像度が可能となる。
陰影に関して、陰影は、光学陰影と画素陰影の双方を含んでいる。光学的陰影は、「ｃｏｓｉｎｅの４乗」の幾何学的因子によって近似することができる。光は、ピンホール平面の屈折率比に左右される角度で光学画像センサ３１に受光される。画素の陰影が測定され、その値は幾何学的効果に加えて余分なコサイン因子に過ぎないものと予想される。
信号対雑音比（ＳＮＲ）及び積分時間に関して、各開口５１又はピンホールのサイズは解像度とＳＮＲとのトレードオフを加速する。信号レベルは、ピンホール平面放射照度、開口５１又はピンホールのサイズ、画素感度、積分時間、及び陰影に基づく。所定の光学画像センサのノイズレベルは、例えば読み出しノイズ、感度不均一性（ＰＲＮＵ）、及び固定パターンノイズ（ＦＰＮ）などの画素特性を含む一定のパラメータを有する信号の関数であってもよい。
例えば、解像度が最適な開口径が９マイクロメートルの場合、Ｆナンバは２２．２である。２００マイクロメートルのセンサ距離を有する１５マイクロメートルの開口径の場合、Ｆナンバは１３．３（約１．５ｘの解像度損失、及び同じＳＮＲについて約２．８ｘの積分時間の短縮）である。当業者に理解されるように、画像中心信号は、次の式で与えられる。
信号＝輝度［ｃｄ／ｍ2］＊π＊反射率＊透過率／（４Ｆ2）＊感度［ｅ／ｌｘ−ｓ］＊ｔａｕ［ｓ］
約５２０ｃｄ／ｍ2の典型的な表示輝度、約７０％の反射率、Ｆ／１３．３、画素ピッチ６マイクロメートル、積分時間１００ｍｓの場合、得られる信号は約１４０ｅであり、約１１のＳＮＲを有する。このＳＮＲは比較的低いと考えられるので、実行可能なコントラストに対して、画像変調が約１０％であることが望ましいであろう。ＳＮＲの増加又は積分時間の減少に対して、より大きな有効画素ピッチ即ち画素間の間隔、例えばビニング（binning）を考慮することができる。
画像歪みに関しては、魚眼レンズ又は逆魚眼レンズの効果に基づいて画像歪みが生じることがある。画像歪みは、例えば、オブジェクト界面媒体と光学画像センサ３１との間の屈折率の差に起因し、正弦比屈折関数によってモデル化される。ピンホール撮像それ自体は大きな歪みを導入しないので、角度の接線を比較的一定に維持する。より近い組み合わせ、例えばほぼ同じ屈折率を有する材料を用いることにより、歪みを低減することができる。歪みは、当業者によって理解されるように、個々の画像をつなぎ合わせる前に画像処理によって補正することができる。
次に図９に示すように、プロトタイプの電子デバイス２００を使用して、上述の原理に係る画像を生成した。より具体的には、屈折率が１．５であり厚さが１５００マイクロメートルである背面ガラス２０２によって支持された約１２マイクロメートルの厚さを有するクロムマスク２０１を、感知オブジェクトをシミュレートするために使用した。オブジェクトをシミュレートしたクロムマスク２０１は、２インチ×２インチのサイズ、ソーダ石灰ガラス基板（背面ガラス）及びクロムパターンを有するＴｈｏｒｌａｂｓ Ｒ２Ｌ２Ｓ１Ｐポジティブ解像度ターゲットであった。
拡散光源２０３をクロムマスク２０１の上方に配置した。拡散光源２０３は、２インチを超える拡散体を均一に照明する複数の青色発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでいた。中心波長は約４５０ｎｍであった。光源２０３は、コントラストの低下を引き起こす、より高い波長でのクロムマスクの残留透過のために、青色ＬＥＤに限定された。
ピンホールアレイマスク層はまた、約１．５の屈折率及び約１５００マイクロメートルの厚さを有する背面ガラス２０５によって支持されたため、クロムマスク２０１は、ピンホールアレイマスク層２０４から約１５００マイクロメートルだけ離間して配置された。ピンホールアレイマスク層２０４の厚さは約１２マイクロメートルであり、ピンホールアレイマスク層の単一開口２０６の直径は１２マイクロメートルであった。
光学画像センサ２０７は、ピンホールアレイマスク層２０４の下方にあり、約１．３の関連する屈折率を有し、ピンホールアレイマスク層から約７５０マイクロメートルだけ離間して配置された。７５０マイクロメートルの間隔は、１５０マイクロメートルの空隙２０８、３００マイクロメートルの厚さ及び１．５の屈折率を有するカバーガラス層２０９、及び３００マイクロメートルの厚さを有する第２の空隙２１０を含むものであった。予測されたオブジェクト平面解像度は３８マイクロメートル（ＰＳＦ−１／ｅ直径；分解された最小ライン対の幅に等しい）であった。
更に図１０Ａ〜図１０Ｈ及び図１１Ａ〜図１１Ｈの画像に示すように、プロトタイプを用いて画像を生成し、これをそれぞれシミュレートされた画像と比較した。図１０Ａ〜図１０Ｈは、それぞれ、１ミリメートル当たり１８、１６、１４、１２．５、１１、１０、９、及び８本のラインのキャプチャ又は生成された画像に対応する。図１１Ａ〜図１１Ｈは、それぞれ、１ミリメートル当たり１８、１６、１４、１２．５、１１、１０、９、及び８本のラインのシミュレートされた画像に対応する。１ミリメートル当り１８本のラインが依然として解像されているが、図示されているように、コントラストは比較的低い（ライン幅２８マイクロメートル）。特に図１０Ｅ〜図１０Ｈに示すように、可視の歪みは、ピンホール又は開口５１の屈折率の段差に対する「逆魚眼」効果に起因する。
次に図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、重なりオブジェクト領域の別々のサブ画像の例示的な画像が示されている。これらの図におけるキャプチャ画像は、直径１２マイクロメートル、間隔１０００マイクロメートルの５×５ピンホールアレイ層から撮影したものである。図１３Ａ及び図１３Ｂは、例えば図１２Ａ〜図１２Ｃに示されているような、重なりサブ画像からの単一画像の復元を示す。
指の隆線撮像に関して、コントラストは一般に、角度及び波長に強く左右されることを示す前面照射型プロトタイプデバイスを用いて、更なる試験を行った。より詳細には、前面照射型プロトタイプデバイスに関して、光源は横方向に画像センサに隣接して配置され、かつ異なる光角度に対して横方向に調整された。上記のプロトタイプで説明したものと同じクロムマスクを使用して、感知されるオブジェクトをシミュレートした。次に図１４の画像に示すように、例えば、光源角度が垂直に近い場合、５５０ｎｍでの隆線像コントラストは比較的低い。
次に図１５Ａ〜図１５Ｄに示すように、青色光（４５０ｎｍ、図１５Ａ）又は緑色光（５５０ｎｍ、図１５Ｂ）のコントラストは、赤色光（６５０ｎｍ、図１５Ｃ）又は赤外光（９４０ｎｍ、図１５Ｄ）のものよりも例示的に良好である。図１６Ａ〜図１６Ｃは、それぞれ５５０ｎｍ、８５０ｎｍ、及び９４０ｎｍで比較的高い角度でキャプチャされた画像である。図１７Ａ〜図１７Ｃ及び図１８Ａ〜図１８Ｃは、それぞれ５５０ｎｍ、８５０ｎｍ及び９４０ｎｍでの比較的高い角度での別のキャプチャ画像である。例示的に、コントラストは、高い角度では著しく改善されるが、赤外線波長では依然として低い。隆線の密度は、１ミリメートルあたり約３本のラインである。
電子デバイス２０は、本明細書では移動無線通信デバイスの形態であると説明してきたが、当業者であれば、本電子デバイスは独立型の光学画像感知デバイス（即ち、指バイオメトリック感知デバイス又は指紋感知デバイス）の形態としてもよい。
更に、光学画像センサ３１は、主に生体認証に使用されるものとして説明したが、光学画像センサ、より具体的には、画像感知回路は、生体認証機能、なりすまし検出機能、及び生体兆候測定機能の任意のもの、又は全部を実行することができる。特に、ピンホールアレイマスク層５０を使用するシャドーイングの感知された３Ｄ幾何学的形状、イメージングのマルチスペクトル特性、及び／又は検査中の指の他の特性は、例えばバイオメトリック認証に使用され得る。光学画像センサ３１は、例えば、心拍数又は脈拍数（血圧を判定するために使用され得る）、及び／又は脈拍又は血液酸素量などの他の生体計測の特徴を感知することもでき、かつ異なる波長での感知画像の性能に依存する。当業者に理解されるように、心拍数を検出するために、緑色光と赤外光との組み合わせを使用することができ、血液酸素量を検出するために、赤色光と赤外光の組み合わせを使用することができる。
なお更に、光学画像センサ３１は、開口５１と組み合わせて使用されて、周囲光感知モードで動作することができ、これは、例えば着用可能な電子デバイスにおいては比較的望ましいであろう。より詳細には、例えば、ピンホールアレイマスク層５０全体及び光学画像センサ３１の画素アレイ全体を使用することによって、比較的高い光受容角が生じることがあり、これは一般に周囲光感知動作に望ましい。
周囲光感知モードの動作の更なる詳細を次に説明する。全ての画素を１つの出力に結合し、非常に低い消費電力の読み出し回路で読み出すことができる。光学画像センサ３１は、ピンホールアレイマスク層５０と組み合わせて、例えば１８０度までの非常に広い視野（ＦＯＶ）の光を集積することができる。例えば、典型的なカメラは、比較的狭いＦＯＶ、典型的には６０〜７０度の間の光を感知するが、周囲光感知モードでの動作には狭すぎる恐れがある。光学画像センサ３１と組み合わせてピンホールアレイマスク層５０に対して非常に大きい、例えば最大１８０°ＦＯＶを有することにより、例えば、典型的なカメラよりも比較的大きな利点を得ることができる。
ピンホールアレイマスク層５０の使用、又は更にピンホール撮像技術によって、ピンホール又は開口５１が光学画像センサ３１の比較的近くに配置されるので、広角の光感知が得られる。したがって、有効焦点距離は光学画像センサ３１のサイズよりも著しく小さい。画素が単一の出力で組み合わされると、画素は開口５１に入る光のほとんど全てに敏感になる。これによって、例えば、低い方向依存性のために、典型的なセンサよりも安定性の利点を有する比較的低電力の周囲光感知モードが可能となる。
次に図１９に示すように、例示的な集積設計を示す電子デバイス２０’の一部分が示されている。基板３４’は、ベース３９’から離間されている。受動構成要素４９’は、基板３４’の下面によって支持される。光学画像センサ３１’は、基板３４’の上面によって支持されている。ボンドワイヤ５７’は、光学画像感知回路を基板３４’によって支持される回路に連結する。エンクロージャ５８’は、光学画像センサ３１’の周りの基板３４’から上方に延在している。透明なガラス層５９’がエンクロージャによって支持され、例えば０．５ｍｍの厚さを有する。ピンホールアレイマスク層５０’は、当該透明層５９’、例えばガラス層、の下面によって支持される。エンクロージャ５８’は、ピンホールアレイマスク層５０’と透明ガラス層５９’とを光学画像センサ３１’から、例えばそれらの間に空隙を画定する１５０マイクロメートルの距離だけ離間させる。光吸収性接着剤９２’、例えばエポキシは、透明ガラス層５９’及びピンホールアレイマスク層５０’をエンクロージャ５７’に固定することができる。
次に図２０に示すように、図１９に示される構成要素又は要素は、例示的な電子デバイス２０’に組み込まれている。プリント配線基板（ＰＣＢ）８１’は、基板３４’、より具体的には受動構成要素４９’に隣接する基板の下面に連結している。間隔を置いて配置されたディスプレイ画素３８’を含むディスプレイ層３６’は、エンクロージャ５８’の横方向に隣接するか、又はその周りにある基板３４’の上面によって支持される。ディスプレイ層３６’は、基板３４’から分離したディスプレイ制御回路８２’に連結されてもよい。透明なカバー層４６’は、透明層５９’の上にある。透明なカバー層４６’は、例えば接着剤を用いて透明層５９’に固定することができる。透明なカバー層４６’は、例えば、ガラス又はオニキスであってもよく、あるいは、別の材料であってもよい。
方法の態様は、電子デバイス２０の製造方法に関するものである。この方法は、光学画像センサ３１の上方にピンホールアレイマスク層５０を配置することと、ピンホールアレイマスク層の上方にディスプレイ層３６を配置することとを含む。ディスプレイ層３６は、離間したディスプレイ画素３８を含む。この方法はまた、ディスプレイ層３６の上方に透明なカバー層４６を配置して、それに隣接するユーザの指４０を受け入れることができる指配置面４７を画定することを含む。
別の方法の態様は、光学画像を感知する方法に関する。この方法は、透明なカバー層４６によって画定された指配置面４７に隣接したユーザの指４０から反射され、当該透明なカバー層を通り、光学画像センサの上方のピンホールアレイマスク層５０を通り、ピンホールアレイマスク層の上方のディスプレイ層３６を通った光を光学画像センサ３１を用いて感知することを含み、当該ディスプレイ層は離間したディスプレイ画素３８を含んでいる。
次に図２１に示すように、別の実施形態では、開口５１’’を含むピンホールアレイマスク層５０’’は、光学画像センサ３１’’とディスプレイ層３６’’との間になくてもよく、ディスプレイ層によって支持されるか、又はそれと一体化されていてもよい。例示的には、ディスプレイ層３６’’は、画像を表示するための離間したディスプレイ画素３８’’及び／又はマイクロレンズを含み、これらは光が通過できるように離間されている。ディスプレイ画素３８’’間の、光を通過させる空隙は、開口５１’’を画定する。これは、間隔を置いて配置されたディスプレイ画素３８間のスペースが、ピンホールアレイマスク層５０の開口５１又はピンホールと位置合わせされ得る実施形態とは対照的である。方法の態様は、関連する電子デバイスを製造する方法、及びこの電子デバイスを用いて指を使用又は感知する方法に関する。
次に図２２に示すように、更に別の実施形態において、ピンホールアレイマスク層５０’’’は、開口５１’’’にレンズ９１’’’を含んでいる。レンズ９１’’’の各々は、例えば、約４０〜１００マイクロメートルの直径を有することができる。レンズ９１’’’は、画像品質及びＳＮＲを有利に向上させることができ、これによって、照明及び総全電力消費のための光パワーを減少させることができ、移動又はポータブルデバイスと共に使用すれば、特に有利となり得る。ディスプレイ層３６’’’には、代替的又は追加的にレンズを含めることができる。
本明細書に開示されるようなデバイスによって収集されるバイオメトリックデータの利点としては、パスワードを使用しないでデバイスの機能へ都合良くアクセスできることが含まれる。他の例では、ユーザの健康又はフィットネスレベルに関するフィードバックをユーザに提供するために、ユーザのバイオメトリックデータが収集されるものである。本開示では、更に、かかるデバイスのユーザにとって有益なバイオメトリックデータを含む個人情報データの他の用途について考慮する。
本発明を実施するには、個人情報を含むユーザデータの収集、転送、保存又は分析において、確立されたプライバシーの方針及び慣行に従うことが必要である。特に、かかる団体は、個人情報データを非公開かつ安全に維持するために、業界や政府の基準を満たすか又は超えるデータ暗号化やセキュリティ方法の使用を含めて、業界や政府の要求を満たすか又は超えるものとして一般に認められているプライバシーの方針及び慣行を実施し、一貫して使用しなければならない。合法的で正当な使用以外には、ユーザからの個人情報を共有又は販売してはならない。更に、かかる収集は、ユーザに告知して同意を受けた後でしか実施してはならない。更に、かかる団体は、かかる個人情報へのアクセスを保護して安全化し、その個人情報データへのアクセスを有する他者が、自身のプライバシー方針及び手順を遵守することを保証するための、あらゆる必要な措置を講じるものである。更には、かかる団体は、広く受け入れられているプライバシーの方針及び慣行に対する自身の遵守を証明するために、第三者による評価を自身が受けることができる。
本開示はまた、バイオメトリックデータを含む個人情報データへのアクセス又は使用の選択的遮断を意図している。本明細書で開示されるハードウェア及び／又はソフトウェア要素は、かかる個人情報データへのアクセスを防止又は阻止するように構成することができる。任意選択的に、パスワード、個人識別番号（ＰＩＮＳ）、タッチジェスチャー、又は他の認証方法などの安全な情報を単独又は組み合わせて提供することによって、ユーザがバイオメトリック認証ステップをバイパスできるようにすることは、当業者に周知のものである。ユーザは更に、ユーザの個人の健康又はフィットネスデータを収集する特定の健康関連アプリケーションへのアクセスを削除、無効化、又は制限することを選択することができる。
本発明の多くの修正及び他の実施形態は、上記の説明及び関連する図面に示された教示の利益を受ける当業者に想起されることであろう。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、修正及び実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることを目的とするものであることが理解される。

Claims (18)

  1. 電子デバイスであって、
    光学画像センサと、
    前記光学画像センサの上方にあるピンホールアレイマスク層と、
    前記ピンホールアレイマスク層の上方にあって、複数の離間した発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、ディスプレイ層と、
    前記ディスプレイ層の上方にある透明なカバー層と、
    を備え、前記カバー層は、指配置面であって、前記指配置面に隣接する指を受け入れることができる、指配置面を画定し、
    前記複数の離間したＬＥＤは前記光学画像センサのために照明を提供し、前記指配置面に隣接する前記指から反射される光が、前記複数の離間したＬＥＤの間、前記ピンホールアレイマスク層を通って前記光学画像センサへと渡ることができるよう、前記複数の離間したＬＥＤは前記ピンホールアレイマスク層と整列している、電子デバイス。
  2. 前記光は、可視光源、赤外光源、及び紫外光源のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電子デバイス。
  3. 前記光学画像センサ、前記ピンホールアレイマスク層、及び前記指配置面は、前記指配置面における重なり領域と前記光学画像センサにおける離間した領域とを画定するように構成されている、請求項１に記載の電子デバイス。
  4. 前記ピンホールアレイマスク層は、各々５〜４０マイクロメートルの範囲のサイズを有する複数の開口を有する、請求項１に記載の電子デバイス。
  5. 前記ピンホールアレイマスク層は、互いに１〜３ミリメートルの範囲の距離だけ離間した複数の開口を有する、請求項１に記載の電子デバイス。
  6. 前記ピンホールアレイマスク層は、前記光学画像センサから１００〜３００マイクロメートルの範囲の距離だけ離間している、請求項１に記載の電子デバイス。
  7. 前記ピンホールアレイマスク層は、前記指配置面から１５００〜２０００マイクロメートルの範囲の距離だけ離間している、請求項１に記載の電子デバイス。
  8. 前記光学画像センサを支持するフレキシブル回路基板を更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
  9. 前記光学画像センサと前記ピンホールアレイマスク層との間に光学的に透明体を更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
  10. 前記光学画像センサの上方に光学的に透明な接着剤層を更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
  11. 前記光学画像センサは、認証機能、なりすまし検出機能、ナビゲーション機能、及び生体兆候測定機能のうちの少なくとも１つを実行することができる、請求項１に記載の電子デバイス。
  12. 前記光学画像センサは、周囲光測定を行うことができる、請求項１に記載の電子デバイス。
  13. 前記光学画像センサは、前記指の指紋に基づいて認証機能を実行することができる、請求項１に記載の電子デバイス。
  14. 前記ディスプレイ層はタッチディスプレイ層を含む、請求項１に記載の電子デバイス。
  15. 電子デバイスを製造する方法であって、
    光学画像センサの上方にピンホールアレイマスク層を配置し、
    前記ピンホールアレイマスク層の上方にディスプレイ層を配置することであって、前記ディスプレイ層は、複数の離間した発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、
    前記ディスプレイ層の上方に透明なカバー層を配置し、
    前記カバー層は、指配置面であって、前記指配置面に隣接する指を受け入れることができる、指配置面を画定し、
    前記複数の離間したＬＥＤは前記光学画像センサのために照明を提供し、前記指配置面に隣接する前記指から反射される光が、前記複数の離間したＬＥＤの間、前記ピンホールアレイマスク層を通って前記光学画像センサへと渡ることができるよう、前記複数の離間したＬＥＤは前記ピンホールアレイマスク層と整列させる、方法。
  16. 前記光は、可視光源、赤外光源、及び紫外光源のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記光学画像センサ、前記ピンホールアレイマスク層、及び前記指配置面は、前記指配置面における重なり領域と前記光学画像センサにおける離間した領域とを画定するように配置される、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記ピンホールアレイマスク層は、各々５〜４０マイクロメートルの範囲のサイズを有する複数の開口を有する、請求項１５に記載の方法。
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