TW202347802A - 用於光偵測器的光學濾鏡 - Google Patents

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傑羅姆 葛瑞豐
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法商艾索格公司
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Abstract

本說明書係關於一種意欲覆蓋光偵測器陣列的光學濾鏡，該光學濾鏡包含跨該光學濾鏡之表面規則地分佈的複數個相同的基本濾波圖案(41)，各濾波圖案包含至少兩個相鄰彩色濾鏡(43、43v、43ir、43r、43b、43g)之配置，兩個相鄰基本濾波圖案(41)間隔開至少兩個光偵測器之尺寸。

Description

用於光偵測器的光學濾鏡
本揭露總體係關於一種意欲覆蓋影像擷取裝置內部的光偵測器的光學濾鏡，更特定而言係關於指紋擷取裝置。
指紋擷取裝置在許多領域中用於例如保衛設備、保衛建築物、控制訪問或控制個人身份。
雖然受指紋感測器保護的資料、資訊及訪問成倍增加，但指紋擷取裝置係許多欺詐行為的目標。
最新的欺詐行為係手指或指紋的影印，或手指或指紋在樹脂、矽樹脂、乳膠或明膠中的再創造。
需要改良及保衛指紋擷取裝置。
一實施例提供一種意欲覆蓋光偵測器陣列的光學濾鏡，該光學濾鏡包含跨該光學濾鏡之表面規則地分佈的複數個相同的基本濾波圖案，各濾波圖案包含至少兩個相鄰彩色濾鏡之配置，兩個相鄰基本濾波圖案間隔開至少兩個光偵測器之尺寸。
根據一實施例，各彩色濾鏡具有對應於2×2個相鄰光偵測器之至少一個子陣列之表面積的表面積。
根據一實施例，兩個濾波圖案在該陣列之列方向上間隔開至少四個光偵測器之尺寸且在該陣列之行方向上間隔開至少四個光偵測器之尺寸。
根據一實施例，該等濾波圖案定位於該光學濾鏡內，使得在該光學濾鏡之整個長度或整個寬度之上延伸的區域不覆蓋有該等濾波圖案，該等區域具有等於至少兩個光偵測器之寬度的寬度。
根據一實施例，該等濾波圖案包含至少三個相鄰彩色濾鏡，該等至少三個濾鏡中之至少一個濾鏡對應於該等其他彩色濾鏡之堆疊。
根據一實施例，該等其他彩色濾鏡中之各彩色濾鏡讓可見光輻射及紅外輻射之波段穿過。
根據一實施例，該等至少三個彩色濾鏡中之該至少一個彩色濾鏡僅讓紅外輻射穿過。
根據一實施例，各濾波圖案包含配置成「L」的三個彩色濾鏡。
根據一實施例，各濾波圖案包含配置成正方形的四個彩色濾鏡。
根據一實施例，各濾波圖案包含配置成「T」的四個彩色濾鏡。
另一實施例提供一種影像擷取裝置，包含：感測器，該感測器包含光偵測器；及諸如上文所定義之光學濾鏡。
根據一實施例，該等光偵測器係有機的。
根據一實施例，該裝置包含：角度濾鏡，該角度濾鏡不同於該光學濾鏡。
根據一實施例，該裝置包含：處理單元。
相同的特徵已在各個圖中由相同的參考符號標示。具體地，各種實施例中共同的結構特徵及/或功能特徵可具有相同的參考符號且可賦與相同的結構特性、尺寸特性及材料特性。
為清楚起見，僅說明並詳細描述對理解本文所述之實施例有用的步驟及元件。具體地，未詳細描述影像感測器之操作及處理單元對資料的處理，本揭露與常用影像感測器相容，或者此等元件基於本揭露的指示在熟習此項技術者之能力範圍內。
除非另外指示，否則當提到連接在一起的兩個元件時，這表示除了導體之外沒有任何中間元件的直接連接，且當提到耦接在一起的兩個元件時，這表示這兩個元件可連接或者它們可經由一或多個其他元件耦接。
在以下揭露內容中，除非另外指定，否則當提到絕對位置限定詞(諸如術語「前部」、「後部」、「頂部」、「底部」、「左」、「右」等)、或相對位置限定詞(諸如術語「在......上方」、「在......下方」、「上部」、「下部」等)、或取向限定詞(諸如「水平」、「豎直」等)時，參考圖中的取向。
除非另外指定，否則表述「左右」、「大約」、「實質」及「約」表示在10%之內，且較佳地在5%之內。
在以下描述中，除非另外指定，否則當輻射穿過一層或膜的透射率小於10%時，該層或膜被稱為對該輻射不透明。在以下描述中，當一輻射穿過一層或膜的透射率大於10%時，該層或膜被稱為對該輻射透明。根據一實施例，對於相同的光學系統，該光學系統之對輻射不透明的所有元件之透射率小於該光學系統之對該輻射透明的元件之最低透射率的一半，較佳地小於五分之一，更佳地小於十分之一。在本揭露之其餘部分中，在操作中穿過光學系統的電磁輻射被稱為「有用輻射」。
在以下描述中，形成於支撐件之表面上、其平行於該表面量測的最大尺寸大於1 μm且小於1 mm的光學元件被稱為「微米範圍光學元件」。達到輻射之光譜之最大值所處的波長被稱為輻射之波長、或輻射之中心或主波長。
現將在各微米範圍光學元件對應於由兩個屈光度形成的微米範圍透鏡或微透鏡的情況下針對包含微米範圍光學元件陣列的光學系統描述光學系統之實施例。然而，應當清楚，此等實施例亦可用其他類型的微米範圍光學元件來實現，其中各微米範圍光學元件可例如對應於微米範圍菲涅爾透鏡、微米範圍折射率梯度透鏡或微米範圍繞射光柵。
在以下描述中，波長在自400 nm至700 nm範圍內的電磁輻射稱為可見光，且在此範圍內，波長在自600 nm至7000 nm範圍內的電磁輻射稱為紅光，波長在自430 nm至490 nm範圍內的電磁輻射稱為藍光，且波長在自510 nm至570 nm範圍內的電磁輻射稱為綠光。波長在自700 nm至1 mm範圍內的電磁輻射稱為紅外輻射。在紅外輻射中，可特別區分波長在自700 nm至1.1 μm範圍內的近紅外輻射。
除非另外指定，否則表述「所有元素」、「各元素」表示該元素的95%至100%。
發明人已表明，可基於在不同波長範圍下擷取的影像來區分真手指與假手指。更確切而言，發明人已觀察到，可基於在紅外波長中擷取的至少一個影像及在可見光波長中擷取的一影像來區分真手指與假手指。
因此，對於生物特徵量測用途，在影像感測器頂上設置包含在可見光範圍內濾波的部分及在紅外範圍內濾波的部分的濾鏡係有利的。
然而，此等彩色濾鏡的存在可能干擾經實施來重建數位指紋及基於此指紋識別使用者的影像處理操作。作為實例，所實施之處理可包含用表示同一列中之所有光偵測器之回應的平均值的值對陣列感測器中之各光偵測器之回應進行加權或正規化。現在，彩色濾鏡的存在可能會更改此平均值，覆蓋有彩色濾鏡的光偵測器所感測的光強度不同於未覆蓋有彩色濾鏡的光偵測器所感測的光強度。
第1圖以局部簡化剖視圖例示影像擷取裝置1之一實施例。
影像擷取裝置1包含影像感測器11，該影像感測器包含光偵測器21，例如光二極體。裝置1經調適以捕獲部分地示出的對象17 (較佳地，定位於裝置1及因此影像感測器11之上表面前面的手指)之影像回應。為此目的，感測器11經調適以偵測輻射15，該輻射部分地由光源(未示出)發射且在對象17上反射。光源例如定位於感測器11與對象17之間，例如裝置1之上表面與對象17之間。
光源例如由與波導層相關聯的複數個發光二極體(light-emitting diode，LED)中之一個形成。作為變體，光源例如由亦可能與波導層相關聯的複數個有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)中之一個形成。如果光源包含複數個二極體，則該複數個二極體可相同且發射相同的輻射。作為變體，源可不同且發射不同的輻射，不同的輻射一起部分地形成輻射15。光源所發射的輻射例如稱為有用輻射。
作為實例，除了光源所發射的有用輻射之外，輻射15包含源自裝置1外部環境的稱為寄生的輻射。寄生輻射例如包含可見光範圍及/或紅外範圍內的波長。
輻射15則例如包含至少部分可見光波長及例如部分紅外波長。
在本揭露中，第1圖至第5圖之裝置之實施例在直接正交坐標系統XYZ中的空間中示出，系統XYZ之Y軸正交於感測器11之上表面。
作為實例，裝置1包含處理單元19，該處理單元包含例如微處理器(未示出)。處理單元19例如係電腦或行動電話(智慧手機)。
作為實例，影像感測器11之光偵測器21係集成於包含CMOS (「互補金屬氧化物半導體」)電晶體的基板或包含TFT (「薄膜電晶體」)電晶體的基板上的有機光二極體(organic photodiode，OPD)。
作為變體，光偵測器21係非有機光二極體，例如基於非晶矽或結晶矽來形成。作為實例，光二極體21由量子點形成。
光偵測器21例如以陣列形式配置。各光偵測器21較佳地在XZ平面中係實質正方形的。作為變體，光偵測器21係圓形、矩形或另一隨機形狀。
光偵測器21例如都具有相同的結構及相同的性質/特徵。換言之，所有光偵測器21例如在製造差異內實質相同。
作為實例，裝置1包含第一光學濾鏡18，該第一光學濾鏡在第1圖之取向上定位於影像感測器11之上表面頂上並與之接觸。光學濾鏡18例如係角度濾鏡。
光學濾鏡18在第1圖之取向上自下向上包含： a. 第一層23，該第一層包含開口25或孔；及壁27，該等壁對輻射15不透明。開口25例如填充有在層23之下表面上形成層29的材料； b. 基板或支撐件31，該基板或支撐件擱置於層23之上表面上；及 c. 微米範圍透鏡陣列33，該微米範圍透鏡陣列定位於基板31之上表面上，透鏡33之平面表面與基板31之上表面面向彼此。透鏡陣列33頂上設置有平面化層35。
支撐件31可由至少不吸收此處在可見光範圍及例如紅外範圍內的所考慮波長的透明聚合物製成。具體地，此聚合物可由聚對苯二甲酸乙二酯PET、聚(甲基丙烯酸甲酯) PMMA、環狀烯烴聚合物(COP)、聚醯亞胺(PI)或聚碳酸酯(PC)製成。基板31之厚度可例如在1 μm與100 μm之間、例如在10 μm與100 μm之間變化。基板31可對應於彩色濾鏡、偏振器、半波片或四分之一波片。
透鏡33可由二氧化矽、PMMA、正性抗蝕劑、PET、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、COP、聚甲基矽氧烷(PDMS)/聚矽氧、環氧樹脂或丙烯酸酯樹脂製成。透鏡33可藉由使抗蝕劑塊流動來形成。透鏡33亦可藉由在PET、PEN、COP、PDMS/聚矽氧、環氧樹脂或丙烯酸酯樹脂層上模製來形成。透鏡33係聚光透鏡，各自具有在自1 μm至100 μm、例如自1 μm至70 μm的範圍內的焦距f。根據一實施例，所有透鏡33在製造分散度內實質相同。透鏡具有例如在自10 μm至100 μm範圍內、例如等於大約20 μm的直徑。
透鏡33及基板31較佳地由在與曝光期間使用的波長相對應的波長範圍(例如，可見光範圍且例如紅外範圍)內透明或部分透明(亦即，在光譜之針對目標領域(例如，成像)考慮的一部分中透明)的材料形成。
根據一實施例，層35係採用透鏡33之形狀的層。層35可自光學透明黏合劑(optically clear adhesive，OCA)、特別是液體光學透明黏合劑(liquid optically clear adhesive，LOCA)、或具有低折射率的材料(例如，環氧樹脂/丙烯酸酯膠)、或氣體或氣體混合物(例如，空氣)膜獲得。
開口25例如填充有空氣、部分真空或在可見光範圍及紅外範圍內至少部分透明的材料。
角度濾鏡18經調適以根據輻射相對於透鏡33之光軸的入射角對入射輻射進行濾波。
更特定而言，角度濾鏡18經調適以使得影像感測器11之各光偵測器21僅接收其相對於與此光偵測器21相關聯的透鏡33之各別光軸的各別入射角小於最大入射角(小於45°、較佳地小於30°、更佳地小於10°、再佳地小於4°)的光線。角度濾鏡18能夠阻擋相對於光學濾鏡18之透鏡33之光軸的各別入射角大於最大入射角的入射輻射的光線。
各開口25較佳地與單個透鏡33相關聯。透鏡33之光軸例如與層23之開口25之中心對準。透鏡33之直徑例如大於開口25之橫截面(垂直於透鏡33之光軸)的最大大小。
各光偵測器21例如與至少四個開口25 (及四個透鏡33)相關聯。作為實例，各光偵測器21確切地與四個開口25相關聯。作為變體，透鏡陣列33及開口25之組織係六邊形的。在此種情況下，各光偵測器21例如與至少五個開口25相關聯。
裝置1較佳地被劃分成像素37。術語像素在整個描述中用於定義包含單個光偵測器21的影像感測器11之一部分。名稱像素可在影像感測器11之尺度上適用，而且亦在裝置1之尺度上適用。在裝置1之尺度上，像素對應於整個堆疊，從而在豎向上與感測器11之像素成直線地形成該裝置1。在整個描述中，除非另外指定，否則術語像素係指裝置1之尺度上的像素。
在第1圖之實例中，像素37對應於裝置1之除其他事項之外包含光偵測器21的各部分，該光偵測器例如頂上設置有四個開口25，該等開口頂上設置有四個透鏡33。如在XZ平面中所見，各像素37較佳地具有實質正方形形狀。例如，各像素之表面積例如在自10 μm×10 μm至150 μm×150 μm的範圍內，例如在自50 μm×50 μm至90 μm×90 μm的範圍內，例如等於大約50.8 µm×50.8 µm至75 µm×75 µm或85 µm×85 µm。
根據第1圖所例示之實施例，裝置1包含第二光學濾鏡39，該第二光學濾鏡定位於第一光學濾鏡18之上表面上，更確切而言層35之上表面上。作為實例，光學濾鏡39與層35之上表面接觸。
作為變型，光學濾鏡39定位於影像感測器11與角度濾鏡18之間或構成角度濾鏡18的兩個層之間，例如，定位於層23與基板31之間。
光學濾鏡39不同於光學濾鏡18，亦即，它們係具有不同組成及功能的兩種結構。
光學濾鏡39包含跨感測器表面規則地分佈的複數個基本濾波圖案41。在光學濾鏡39內，濾波圖案41較佳地在製造分散度內全部相同。作為實例，在濾波圖案41之外，光學濾鏡39係在可見光範圍及紅外範圍內透明的。作為變體，在濾波圖案41之外，光學濾鏡39係在可見光範圍及紅外範圍內部分透明的。作為實例，在濾波圖案41之外，光學濾鏡39由具有均勻或同質光學性質的單一材料製成。作為實例，在濾波圖案41之外，光學濾鏡39由空氣、部分真空或聚合物製成。
作為實例，濾波圖案41可對應於複數種樹脂之結合，該複數種樹脂例如彩色樹脂，例如來自Fujifilm製造的產品線「COLOR MOSAIC」的樹脂。
各濾波圖案41包含至少兩個彩色濾鏡43。同一濾波圖案41內的彩色濾鏡43相鄰，亦即，在XZ平面內，濾波圖案41不間斷，且各彩色濾鏡43與同一濾波圖案41中之另一彩色濾鏡43具有至少一個共同邊緣。
作為實例，彩色濾鏡43在俯視圖中全部具有實質正方形形狀。作為實例，同一濾波圖案內的彩色濾鏡43全部具有實質相同的形狀及相同的側向尺寸。例如，各彩色濾鏡43具有與2×2相鄰像素37之至少一個子陣列之表面積相對應的表面積(在XZ中)。換言之，彩色濾鏡43例如具有與至少兩倍像素37之尺寸相對應的沿X軸的尺寸，及與至少兩倍像素37之沿Z軸的尺寸相對應的在Z軸方向上的尺寸。
此等尺寸之優點在於，在角度濾鏡18之上表面上轉移或形成光學濾鏡39之步驟則不需要光學濾鏡39及濾波圖案41與光偵測器21的對準。實際上，藉由以此方式設定顏色43之大小，可確定各彩色濾鏡43完全覆蓋至少一個像素37，更確切而言覆蓋光偵測器21，而在此種情況下，這兩個相關結構沒有事先對準。
作為實例，濾波圖案41包含至少一個所謂的紅外彩色濾鏡43ir，該紅外彩色濾鏡經調適以僅讓紅外輻射穿過，亦即，阻擋在自700 nm至1 mm波段之外、較佳地在自700 nm至1,100 nm波段之外的所有波長。彩色濾鏡43ir例如能夠達成量測寄生輻射以便在所獲得的用於識別假手指的結果中考慮該寄生輻射。
作為實例，濾波圖案41包含至少一個彩色濾鏡43v，該至少一個彩色濾鏡稱為可見光濾鏡，經調適以僅讓紅外輻射及可見光範圍內的有限波長範圍(例如，僅紅外輻射及綠色輻射或僅紅外輻射及藍色輻射或僅紅外輻射及紅色輻射)穿過。
作為實例，首先在光學濾鏡18之整個上表面之上、更特定而言在層35之上表面上沉積形成濾波圖案41之外的光學濾鏡39的材料，該材料例如為樹脂或聚合物材料，例如為透明的。在此階段，此材料形成連續延伸的層，且在光學濾鏡18之整個上表面之上具有實質均勻的厚度。然後，例如藉由微影術或微影蝕刻局部移除該材料以形成外殼，該外殼意欲接收濾波圖案41之對應於相同類型之所有彩色濾鏡43 (亦即，具有相同濾波性質的彩色濾鏡43)的彩色濾鏡43之第一部分。再者，作為實例，藉由整晶圓沉積將形成所考慮的彩色濾鏡43的材料沉積在該結構之上表面上，更確切而言沉積在光學濾鏡39之上表面上且沉積到先前形成於此濾鏡39中的外殼中。然後對形成彩色濾鏡43之第一部分的材料層之上表面進行化學機械平坦化(chemical-mechanical planarization，CMP)以曝露光學濾鏡39之上表面、或微影蝕刻以移除定位於光學濾鏡39之表面處的形成所考慮的彩色濾鏡43的材料。作為實例，對所有類型之彩色濾鏡重複形成、填充外殼及藉由CMP或微影術曝光之步驟。根據一實施例，彩色濾鏡之厚度在自200 nm至10 μm、較佳地自500 nm至2 μm的範圍內。
作為變體，藉由局部沉積技術諸如絲網印刷技術、噴墨技術或噴塗技術將彩色濾鏡43及在圖案41之外形成光學濾鏡39的材料局部沉積在角度濾鏡18之表面處。
在下文中關於第2圖至第4圖詳細描述彩色濾鏡43在濾波圖案41內的不同配置及濾波圖案41在光學濾鏡39內的不同配置。
第2圖以局部簡化俯視圖示出第1圖之影像擷取裝置1之一實施例，第1圖係沿第2圖之橫截面平面AA的剖視圖。
在第2圖之實例中，濾波圖案41包含四個彩色濾鏡43。
在第2圖之實例中，在彩色濾鏡43中： a. 彩色濾鏡43ir經調適以阻擋在紅外範圍之外的所有波長；且 b. 三個彩色濾鏡43v各自經調適以僅讓紅外線及可見光範圍內的至少一種波長或波長範圍穿過。
在第2圖之實例中，彩色濾鏡43v全部不同，亦即，它們經調適以不讓可見光範圍內的相同波長或波長範圍穿過。
作為實例，第2圖之濾波圖案41包含： a. 彩色濾鏡43ir (IR)，稱為紅外濾鏡，經調適以阻擋在自700 nm至1 mm波段之外、較佳地在自700 nm至1,100 nm波段之外的所有波長； b. 彩色濾鏡43r (R)，稱為紅色濾鏡，經調適以僅讓紅外波長及紅色波段(亦即自600 nm至700 nm範圍內的波段)中的至少一個波長穿過； c. 彩色濾鏡43b (B)，稱為藍色濾鏡，經調適以僅讓紅外波長及藍色波段(亦即自430 nm至490 nm範圍內的波段)中的至少一個波長穿過；及 d. 彩色濾鏡43g (G)，稱為綠色濾鏡，經調適以僅讓紅外波長及綠色波段(亦即自510 nm至570 nm範圍內的波段)中的至少一個波長穿過。
在第2圖之實例中，彩色濾鏡43經配置成「T」 (在第2圖之取向上倒置)，使得紅外濾鏡43ir與紅色濾鏡43r具有共同側，與藍色濾鏡43b具有共同側，且與綠色濾鏡43g具有共同側。作為實例，彩色濾鏡43g及43b由紅外濾鏡43ir分開。換言之，諸如第2圖所例示之濾波圖案41沿Z軸依次包含綠色濾鏡43g、紅外濾鏡43ir及藍色濾鏡43b，且沿X軸依次包含紅外濾鏡43ir及紅色濾鏡43r。
作為變體，濾鏡43可不同於上文所描述的配置在濾波圖案41之「T」內。
作為實例，基本濾波元件41按照複數個交錯陣列配置，各陣列包含平行於光偵測器陣列21之列方向的列及平行於光偵測器陣列21之行方向的行。在此實例中，在各陣列中，同一列中之兩個連續濾波圖案41間隔開相同的距離Pz，且同一行中之兩個連續濾波圖案41間隔開相同的距離Px。換言之，在此實例中，基本濾波圖案41在X方向及Z方向上配置成相同間距的複數個交錯陣列。
濾波圖案41之連續陣列交錯，其中一個陣列沿X方向至其最近鄰居具有恆定偏移量δx，且一陣列沿Z方向至其最近鄰居具有恆定偏移量δz。作為實例，光學濾鏡39之任何兩列連續濾波圖案41間隔開相同的距離Ex，且光學濾鏡39之任何兩行連續濾波圖案41間隔開相同的距離Ez。作為實例，濾波圖案41經配置成至少兩個交錯陣列，其中兩個連續陣列之間具有X及Z偏移量。在第2圖所例示之實例中，濾波圖案41經配置成三個交錯陣列，其中兩個連續陣列之間具有X及Z偏移量。
作為實例，沿X軸，距離Px在自裝置1之四個像素37之尺寸至十五個像素37之尺寸的範圍內，例如大於六個像素37之尺寸，且例如在自六個像素之尺寸至十個像素37之尺寸的範圍內。類似地，沿Z軸，距離Pz在六個像素之尺寸至二十個像素37之尺寸的範圍內，例如大於八個像素37之尺寸，且例如在自九個像素37之尺寸至十四個像素37之尺寸的範圍內。
作為實例，偏移量δx大於沿X軸的六個像素37之尺寸，且偏移量δz大於沿Z軸的八個像素37之尺寸。距離Ex例如大於沿X軸的兩個像素37之尺寸。類似地，距離Ez例如大於沿Z軸的兩個像素37之尺寸。此種配置能夠確保下層光偵測器21之列完全未覆蓋有濾波圖案41，且類似地，下層光偵測器21之行完全未覆蓋有圖案41。
使光偵測器21之整列及整行未覆蓋有彩色濾鏡43之優點在於，這簡化了影像處理，且特別是提高了指紋偵測及識別性能。
第3圖以局部且簡化之俯視圖示出第1圖之影像擷取裝置之另一實施例。更特定而言，第3圖與第2圖之不同之處在於，彩色濾鏡43經配置在濾波圖案41內，使得濾波圖案41具有正方形形狀。
第3圖之光學濾鏡39之各濾波圖案41包含與第2圖之光學濾鏡39之濾波圖案41中存在的彼等相同的彩色濾鏡。第3圖之光學濾鏡之各濾波圖案41因此包含紅外濾鏡43ir、藍色濾鏡43b、紅色濾鏡43r及綠色濾鏡43g。
作為實例，在諸如第3圖所例示之濾波圖案41內，濾鏡43ir及43b係相對的，且濾鏡43r及43g係相對的。作為實例，在第3圖之取向中，各濾波圖案41在其左上角包含藍色濾鏡43b。
作為實例，沿X軸，距離Px在自裝置之四個像素37之尺寸至二十一個像素37之尺寸的範圍內，例如大於五個像素37之尺寸，且例如在自六個像素37之尺寸至十個像素37之尺寸的範圍內。由於第3圖所例示之濾波圖案43之正方形形狀，上文針對距離Px所描述的尺寸亦適用於距離Py。
作為實例，偏移量δx及δz大於分別沿X軸及沿Z軸的六個像素37之尺寸。距離Ex及Ez例如大於分別沿X軸及沿Z軸的兩個像素37之尺寸。
第4圖以局部簡化之俯視圖示出第1圖之影像擷取裝置之另一實施例。更特定而言，第4圖與第3圖之不同之處在於，濾波圖案41僅包含三個彩色濾鏡43r、43b及43g中之兩個。
在第4圖之實例中，除了濾鏡43ir之外，僅存在彩色濾鏡43g及43r。作為變體，雙彩色濾鏡可係彩色濾鏡43g及43b，或43b及43r。
彩色濾鏡43之尺寸、圖案41在光學濾鏡39內的配置及圖案41之間的間隔例如類似於上文針對第3圖所揭露之裝置所描述。
第5圖以局部且簡化之透視圖示出第1圖之影像擷取之一實施例。
在第5圖中，裝置1已被簡化。影像感測器11及角度濾鏡18已由單個白色平行六面體表示。
此實施例之特殊性在於，紅外濾鏡43ir不由不同於可見光濾鏡43v的特定濾波材料形成，而是藉由疊加形成圖案41之至少兩個可見光濾鏡43v的材料來形成。
例如，在形成光學濾鏡39時，一個接一個地沉積彩色濾鏡43B、43r及/或43g，使得它們部分地堆疊。在此實施例中，彩色濾鏡43r、43g及43b各自具有等於八個像素37之表面積的表面積，亦即，各彩色濾鏡43r、43g及/或43b具有對應於2×4個像素37之表面積的表面積。例如，濾鏡43r、43g及/或43b堆疊在它們的一半表面上。例如，濾鏡43r、43g及43b經堆疊成使得在俯視圖中，由濾鏡43r、43g及43b形成的圖案41對應於第2圖、第3圖或第4圖所例示之圖案41。
在第5圖中，紅外濾鏡43ir對應於三色濾鏡43r、43g及43b之堆疊。
在第5圖之實例中： a. 紅色濾鏡43r具有對應於沿Z軸的兩個像素之寬度的沿Z軸的寬度，及對應於沿X軸的四個像素37之長度的沿X軸的長度； b. 藍色濾鏡43b具有對應於沿Z軸的四個像素之寬度的沿Z軸的寬度，及對應於沿X軸的兩個像素37之長度的沿X軸的長度；且 c. 綠色濾鏡43g具有對應於沿Z軸的四個像素之寬度的沿Z軸的寬度，及對應於沿X軸的兩個像素37之長度的沿X軸的長度。
所描述之實施例之優點在於，同一基本濾波圖案41之彩色濾鏡43係相鄰的。這能夠減少僅部分地塗佈有彩色濾鏡43的像素37之數目。事實上，表面積對應於四個像素37之表面積的各彩色濾鏡43完全覆蓋至少一個光偵測器21，該至少一個光偵測器之接收信號可被處理，且各彩色濾鏡可部分地覆蓋多達八個相鄰光偵測器21 (參見第2圖之實例)，該等光偵測器之信號將很難或甚至無法用於重建指紋或識別使用者。附加彩色濾鏡43能夠在光學濾鏡39之尺度上限制部分覆蓋之光偵測器21之總數。
已描述各種實施例及變體。熟習此項技術者將理解，可組合此等各種實施例及變體之某些特性，且熟習此項技術者將想到其他變體。
特別地，第5圖所例示之實施例與第3圖及第4圖之實施例相容。
此外，在所描述之實施例中，光學濾鏡18對應於角度濾鏡。然而，它們可適用於不包含光學濾鏡18、而包含另一種類型之光學濾鏡(諸如空間濾鏡)或包含不同於第1圖所示之角度濾鏡的角度濾鏡的裝置。
此外，所描述之實施例可適用於具有不同於所描述之幾何形狀的幾何形狀的光偵測器及/或像素的裝置。
此外，所描述之實施例不限於本揭露中所提及之材料及尺寸實例。
最終，在所描述之實施例中，濾波圖案41在光學濾鏡39內配置成沿X及Z方向彼此偏移的複數個交錯陣列。然而，所描述之實施例不限於此特定情況。
最後，基於上文給出的功能指示，所描述之實施例及變型的實際實施方案在熟習此項技術者之能力內。
1:影像擷取裝置 11:影像感測器 18:第一光學濾鏡/角度濾鏡 15:輻射 17:對象 19:處理單元 21:光偵測器/光偵測器陣列/光二極體 23:第一層 25:開口 27:壁 29:層 31:基板/支撐件 33:微米範圍透鏡陣列/透鏡 35:平面化層 37:像素 39:第二光學濾鏡 41:濾波圖案/基本濾波元件 43:彩色濾鏡 43b:藍色濾鏡 43g:綠色濾鏡 43ir:紅外濾鏡 43r:紅色濾鏡 43v:可見光濾鏡 AA:橫截面平面 Ex,Ez:距離 Px,Pz:距離 δx,δz:恆定偏移量
前述特徵及優點以及其他特徵及優點將參考附圖在本揭露之其餘部分中就以例示而非限制方式給出的具體實施例加以詳細描述，在附圖中：
第1圖以局部簡化剖視圖例示影像擷取裝置之一實施例；
第2圖以局部且簡化之俯視圖示出第1圖之影像擷取裝置之一實施例；
第3圖以局部且簡化之俯視圖示出第1圖之影像擷取裝置之另一實施例；
第4圖以局部且簡化之俯視圖示出第1圖之影像擷取裝置之又一實施例；且
第5圖以局部且簡化之透視圖示出第1圖之影像擷取裝置之一實施例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
37:像素
41:濾波圖案/基本濾波元件
43:彩色濾鏡
43b:藍色濾鏡
43g:綠色濾鏡
43ir:紅外濾鏡
43r:紅色濾鏡
43v:可見光濾鏡
AA:橫截面平面
Ex,Ez:距離
Px,Pz:距離
δx,δz:恆定偏移量

Claims (13)

  1. 一種影像擷取裝置(1)，包含：一光學濾鏡(11)，該光學濾鏡包含一光偵測器陣列(21)；及一光學濾鏡(39)，該光學濾鏡覆蓋該光偵測器陣列(21)，該光學濾鏡(39)包含跨該光學濾鏡(39)之該表面規則地分佈的複數個相同的基本濾波圖案(41)，各濾波圖案(41)包含至少兩個相鄰彩色濾鏡(43、43v、43ir、43r、43b、43g)之一配置，兩個相鄰基本濾波圖案(41)由具有至少兩個光偵測器之該尺寸的一透明區域彼此側向分開。
  2. 如請求項1所述之裝置(1)，其中各彩色濾鏡(43、43v、43ir、43r、43b、43g)具有對應於2×2個相鄰光偵測器(21)之至少一個子陣列之一表面積的該表面積。
  3. 如請求項1或2所述之裝置(1)，其中兩個濾波圖案(41)在該陣列之該列方向(Z)上間隔開至少四個光偵測器(21)之該尺寸且在該陣列之該行方向(X)上間隔開至少四個光偵測器之該尺寸。
  4. 如請求項1或2所述之裝置(1)，其中該等濾波圖案(41)定位於該光學濾鏡(39)內，使得在該光學濾鏡之該整個長度或該整個寬度之上延伸的區域不覆蓋有該等濾波圖案，該等區域具有等於至少兩個光偵測器(21)之一寬度的該寬度。
  5. 如請求項1或2所述之裝置(1)，其中該等濾波圖案(41)包含至少三個相鄰彩色濾鏡(43、43v、43ir、43r、43b、43g)，該等至少三個濾鏡中之至少一個濾鏡(43ir)對應於該等其他彩色濾鏡之一堆疊。
  6. 如請求項5所述之裝置(1)，其中該等其他彩色濾鏡(43v、43r、43b、43g)中之各彩色濾鏡讓該可見光輻射及紅外輻射之一波段穿過。
  7. 如請求項5所述之裝置(1)，其中該等至少三個彩色濾鏡中之該至少一個彩色濾鏡(43ir)僅讓紅外輻射穿過。
  8. 如請求項1或2所述之裝置(1)，其中各濾波圖案(41)包含配置成一「L」的三個彩色濾鏡(43、43v、43ir、43r、43b、43g)。
  9. 如請求項1或2所述之裝置(1)，其中各濾波圖案(41)包含配置成一正方形的四個彩色濾鏡(43、43v、43ir、43r、43b、43g)。
  10. 如請求項1或2所述之裝置(1)，其中各濾波圖案(41)包含配置成一「T」的四個彩色濾鏡(43、43v、43ir、43r、43b、43g)。
  11. 如請求項1或2所述之裝置(1)，其中該等光偵測器(21)係有機的。
  12. 如請求項1或2所述之裝置(1)，包含：一角度濾鏡(18)，該角度濾鏡不同於該光學濾鏡(39)。
  13. 如請求項1或2所述之裝置(1)，包含：一處理單元(19)。
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