CN113627227A - 光学成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种光学成像装置，其包括一第一检测单元。上述第一检测单元包括多个第一像素、一第一不透明层与至少一个第一微透镜。上述多个第一像素具有多个第一光电元件。上述第一不透明层具有至少一个开口，且设置在上述多个第一光电元件的上方。上述至少一个第一微透镜设置在该第一不透明层的上方。上述至少一个第一微透镜重叠于上述多个第一像素中的至少一个。本发明实施例的光学成像装置，可以缩小设置有此光学成像装置的芯片的尺寸。

Description

光学成像装置
技术领域
本发明实施例涉及一种光学成像装置，尤其涉及提供较小的芯片尺寸及用于光学指纹感测器的光学成像装置。
背景技术
生物辨识技术在这几年相当热门。有一种生物辨识***是指纹辨识***。指纹辨识***具有光学指纹感测器来拍摄使用者的指纹来认证使用者的身份并且决定是否让使用者存取内建该指纹辨识***的装置。指纹辨识***也可以用来以具有可靠性且非侵入性的方式，做例如移动电话、可穿戴式电子装置(如智能手表)、平板电脑等的各个移动装置的存取控制。
现有的光学指纹感测器具有光源来照射手指碰触的感测区域，并且利用影像感测器阵列来接收来自感测区域的反射光。从手指的脊线反射的光与从手指的谷线反射的光具有不同的强度。因此，影像感测器阵列能够获取手指的脊线、谷线与其他特征的精确的影像。
传统的光学指纹感测器提供具有大量的光学元件的***，上述光学元件例如为分束器、准直器、聚焦镜和线性感测器。虽然传统的光学指纹感测器对于其设计目的来说是足够的，但在各方面并不完全令人满意。
例如，在一习用的光学指纹感测器中的每个影像检测器经由对应的准直器接收从其正上方的感测区反射的光线。其结果，在习用的光学指纹感测器中的芯片提供的感测器作动区域的面积是与所检测的指纹的面积相同。感测器的制造成本主要由芯片面积所决定。因此，对于具有光学指纹感测器的芯片提供改善方案是值得被探讨的。
发明内容
本发明的一实施例是提供一种光学成像装置，其包括一基底、一不透明层堆叠物与多个检测单元。上述不透明层堆叠物包括一第一不透明层与一第二不透明层，上述第一不透明层在上述基底的上方，上述第二不透明层在上述第一不透明层的上方。在上述基底与上述不透明层堆叠物的一堆叠物的俯视图中，显示上述多个检测单元是排列成一阵列。上述多个检测单元各包括：一第一光电元件、一第二光电元件、一第三光电元件与一第四光电元件，各设置于上述基底并相互隔开；四个第一开口，在上述第一透明层，分别暴露上述第一至第四光电元件；以及一个第二开口，在上述第二不透明层，配置上述第二开口以形成连接至上述第一光电元件的一第一光通道、连接至上述第二光电元件的一第二光通道、连接至上述第三光电元件的一第三光通道以及连接至上述第四光电元件的一第四光通道。
本发明的一实施例是提供一种光学成像装置，其包括一第一检测单元。上述第一检测单元包括多个第一像素、一第一不透明层与至少一个第一微透镜。上述多个第一像素具有多个第一光电元件。上述第一不透明层具有至少一个开口，且设置在上述多个第一光电元件的上方。上述至少一个第一微透镜设置在该第一不透明层的上方。上述至少一个第一微透镜重叠于上述多个第一像素中的至少一个。
本发明的一实施例是提供一种光学成像装置，其包括一基底、具有多个第一开口的一不透明层与一微透镜层。上述基底包括多个光电元件，上述多个光电元件设置在上述基底中并相互隔开。上述第一不透明层设置在上述基底的上方。上述多个第一开口相互隔开。上述微透镜层包括多个微透镜并在上述第一不透明层的上方。在上述基底、上述第一不透明层与上述微透镜层的一堆叠物的俯视图中，显示上述多个光电元件之一、上述多个第一开口之一与上述多个微透镜之一排列成一实质上的直线。
本发明的一实施例是提供一种光学成像装置，其包括一基底、一不透明层堆叠物、多个内检测单元以及多个周边检测单元。上述不透明层堆叠物包括一第一不透明层、一第二不透明层与一第三不透明层，上述第一不透明层在上述基底的上方，上述第二不透明层在上述第一不透明层的上方，上述第三不透明层在上述第二不透明层的上方。在上述基底与上述不透明层堆叠物的一堆叠物的俯视图中，显示上述多个内检测单元是排列成一阵列。在上述俯视图中，显示上述多个周边检测单元是围绕上述阵列。上述多个内检测单元及上述多个周边检测单元各包括：一第一光电元件、一第二光电元件、一第三光电元件与一第四光电元件，设置于上述基底并相互隔开，且在上述俯视图显示上述第四光电元件距离上述阵列的中心比上述第一光电元件距离上述阵列的中心还远；至少一个第一开口，在上述第一透明层，暴露至少上述第一光电元件；至少一个第二开口，在上述第二不透明层；以及一个第三开口，在上述第三不透明层，一个微透镜嵌于上述第三开口。上述多个内检测单元在上述第一不透明层各包括四个上述第一开口而分别曝露上述第一至第四光电元件。上述多个内检测单元在上述第二不透明层各包括四个彼此隔开的上述第二开口。配置每个上述多个周边检测单元而形成经由上述第二开口而连接上述微透镜至上述第一光电元件的一第一光通道。配置每个上述多个内检测单元而形成从上述透镜经由上述第二开口的第一个而延伸至上述第一光电元件的一第一光通道、从上述透镜经由上述第二开口的第二个而延伸至上述第二光电元件的一第二光通道、从上述透镜经由上述第二开口的第三个而延伸至上述第三光电元件的一第三光通道以及从上述透镜经由上述第二开口的第四个而延伸至上述第四光电元件的一第四光通道。
还有，本发明的一实施例是提供一种光学成像装置，其包括一基底、一不透明层堆叠物、多个内检测单元以及多个周边检测单元。上述不透明层堆叠物包括一第一不透明层、一第二不透明层与一第三不透明层，上述第一不透明层在上述基底的上方，上述第二不透明层在上述第一不透明层的上方，上述第三不透明层在上述第二不透明层的上方。在上述基底与上述不透明层堆叠物的一堆叠物的俯视图中，显示上述多个内检测单元是排列成一阵列。在上述俯视图中，显示上述多个周边检测单元是围绕上述阵列。上述多个内检测单元及上述多个周边检测单元各包括：一第一光电元件、一第二光电元件、一第三光电元件与一第四光电元件，设置于上述基底并相互隔开，且在上述俯视图显示上述第四光电元件距离上述阵列的中心比上述第一光电元件距离上述阵列的中心还远、上述第三光电元件距离上述阵列的中心比上述第二光电元件距离上述阵列的中心还远；至少一个第一开口，在上述第一透明层，暴露至少上述第一光电元件；至少一个第二开口，在上述第二不透明层；以及一个第三开口，在上述第三不透明层，一个微透镜嵌于上述第三开口。上述多个内检测单元在上述第一不透明层各包括四个上述第一开口而分别曝露上述第一至第四光电元件。上述多个内检测单元在上述第二不透明层各包括四个彼此隔开的上述第二开口。配置每个上述多个内检测单元而形成从上述透镜经由上述第二开口的第一个而延伸至上述第一光电元件的一第一光通道、从上述透镜经由上述第二开口的第二个而延伸至上述第二光电元件的一第二光通道、从上述透镜经由上述第二开口的第三个而延伸至上述第三光电元件的一第三光通道以及从上述透镜经由上述第二开口的第四个而延伸至上述第四光电元件的一第四光通道。
附图说明
本发明的各种样态最好的理解方式为阅读以下说明书的详细说明及范例并配合所附附图。
图1显示一侧视图，其示意性地示出根据本发明的公开而将一光学成像装置的实施例应用于一光学指纹感测器。
图2A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一光学成像装置的实施例。
图2B显示沿着图2A的B-B线的剖面图。
图2C显示沿着图2A的C-C线的剖面图。
图3A示意性地示出根据本发明公开的光学成像装置的实施例提供的有利功效。
图3B示意性地示出根据本发明公开的光学成像装置的实施例提供的有利功效。
图4A示意性地示出根据本发明公开的光学成像装置的实施例提供的有利功效。
图4B示意性地示出根据本发明公开的光学成像装置的实施例提供的有利功效。
图5A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一光学成像装置的一些其他实施例。
图5B显示沿着图5A的B-B线的剖面图。
图5C显示沿着图5A的C-C线的剖面图。
图6A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一光学成像装置的一些其他实施例。
图6B显示沿着图6A的B2-B2线与B3-B3线的剖面图。
图6C显示沿着图6A的C-C线的剖面图。
图7显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一光学成像装置的一些其他实施例。
图8显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一光学成像装置的一些其他实施例。
图9A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一光学成像装置的一些其他实施例。
图9B显示沿着图9A的B-B线的剖面图。
图10A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一光学成像装置的一些其他实施例。
图10B显示图10A所示的光学成像装置的局部的俯视图。
图10C显示图10A所示的光学成像装置的局部的俯视图。
图10D显示图10A所示的光学成像装置的局部的俯视图。
图10E显示沿着图10C与图10D的B-B线的剖面图。
图10F显示沿着图10C与图10D图的C-C线的剖面图。
图10G显示图10A所示的光学成像装置的局部的俯视图。
图10H显示沿着图10G的B-B线的剖面图。
图10I显示沿着图10G的C-C线的剖面图。
附图标记说明如下：
1,2,3,4,201,202,203,204:光电元件
10,210:基底
11,211:多层滤光器
12,212:互连结构
20,30,40,75,95,220,230,240:不透明层
22,41,76,222,241:开口
31,32,33,34,231:开口
40A,42A,95A,95B,95C,95D,240A:微透镜
50,250:检测单元
51,259:内检测单元
52,52X,52Y,256X,256Y,257X,257Y:边沿检测单元
53,251,252,253,254:角落检测单元
55,255:周边检测单元
61,261:第一光通道
62,262:第二光通道
63,263:第三光通道
64,264:第四光通道
61A,62A,63A,64A:延伸方向
71,72,271,272:透明层
80:光线
100,500,600,700,800,900,1200:光学成像装置
250A,250B:群组
300:盖板
310:感测器作动区域
311,312,313,314:子视野
320,330:视野
350:手指
400:完整指纹影像
401,402,403,404:指纹影像
501,502,503,504,571,572,573,574,575:像素
581,582,583,584,585,591,592,573,594,595:像素
1000:有机发光二极管显示***
具体实施方式
以下所述发明详细说明是为了描述本发明的整体内容而非本发明的限定。本发明的保护范围应由后文所载各权利要求来决定。
此外，在不同实施例中的附图可能使用类似及/或相关的标号或标示(元件符号)，以清楚地叙述本发明实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。再者，当本文述及例如“一第一材料层位于一第二材料层上或的上方”时，包括第一材料层与第二材料层直接接触的情形；或者，亦可能在第一材料层与第二材料层之间间隔有一或更多中间材料层的情形，在此情形中，第一材料层与第二材料层之间可能不直接接触。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种元件、组成成分、区域、层及/或部分，这些元件、组成成分、区域、层及/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的元件、组成成分、区域、层及/或部分。因此，以下讨论的一第一元件、组成成分、区域、层及/或部分可在不偏离本发明一些实施例的教示的情况下被称为一第二元件、组成成分、区域、层及/或部分。
在以下的发明说明所述例如“实质上的几何中心”、“实质上相反方向”、“实质上平坦”、“实质上相同”等，指在设计上期望实际为几何中心、相反方向、平坦、相同等，但在实际上因为实际工艺上的限制等因素，而结果未达成数学上或理论上的“几何中心”、“相反方向”、“平坦”、“相同”等，而当差异的范围落于对应的标准或规格所订定的特定范围内，就视为“几何中心”、“相反方向”、“平坦”、“相同”等。本发明所属技术领域中普通技术人员应当了解依据不同的性质、条件、需求等等，上述对应的标准或规格会有所不同，故下文中并未列出特定的标准或规格。
图1显示一侧视图，其示意性地示出根据本发明的公开而将一光学成像装置100的实施例应用于一光学指纹感测器。
上述光学指纹感测器包括一光学成像装置100以及在光学成像装置100的上方的一盖板300。在一些实施例中，盖板300包括例如有机发光二极管(organic light-emittingdiodes；OLEDs)、钙钛矿量子点(perovskite quantum dots)或类似装置等的主动发光装置。手指350的具有指纹的表面受到来自上述主动发光装置的光线的照射，将光线反射至光学成像装置100。光学指纹感测器接收并检测由手指350的脊线与谷线反射的光线，然后将光信号转成电性信号，随后形成手指350的指纹的影像。光学成像装置100的实施例可提供扩大的视野(field of view；FOV)，因此所具有的感测器作动区域的面积小于所检测的手指350的指纹的面积。在一些实施例中，将包括光学成像装置100与盖板300的上述光学指纹感测器用于一有机发光二极管显示***1000中。
图2A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的光学成像装置100的实施例。光学成像装置100包括多个检测单元50。在一些实施例中，多个检测单元50如图2A所示，排列成一阵列。在图2A中，代表性地显示在上述阵列的中心C附近且围绕中心C的检测单元50。在一些实施例中，检测单元50的阵列如图2A所示为矩形，而检测单元50可以为矩形。在一些其他实施例中，检测单元50的阵列为多边形，而检测单元50可以为多边形。在一些实施例中，中心C是检测单元50的阵列的几何中心或实质上的几何中心。在其他实施例中，中心C是用于检测单元50的阵列的一既定的参考点，但在本说明书中仍称其为“中心”。图2B显示沿着图2A的B-B线的光学成像装置100的剖面图。图2C显示沿着图2A的C-C线的光学成像装置100的剖面图。
请参考图2A、2B与2C，光学成像装置100包括多个检测单元50，多个检测单元50包括一基底10与在基底10的上方的一不透明层堆叠物。上述不透明层堆叠物包括一不透明层20与一不透明层40，不透明层20在基底10的上方，不透明层40在不透明层20的上方。
基底10可包括但不限于一半导体基板，例如硅基板。此外，基底10可包括：元素半导体，包括锗(germanium)；化合物半导体，包括碳化硅(silicon carbide)、砷化镓(gallium arsenide)、磷化镓(gallium phosphide)、磷化铟(indium phosphide)、砷化铟(indium arsenide)及/或锑化铟(indium antimonide)；合金半导体，包括硅锗合金(SiGe)、磷砷镓合金(GaAsP)、砷铝铟合金(AlInAs)、砷铝镓合金(AlGaAs)、砷铟镓合金(GaInAs)、磷铟镓合金(GaInP)及/或磷砷铟镓合金(GaInAsP)或上述材料的组合。此外，基底10可包括绝缘层上覆半导体(semiconductor on insulator，SOI)。
如图2A、2B与2C所示，在一些实施例中，检测单元50的至少一个包括多个像素501、502、503与504、一不透明层30及一微透镜40A。多个像素501、502、503与504是各自形成于基底10中。多个像素501、502、503与504分别具有多个例如第一至第四光电元件1、2、3与4。不透明层30具有开口31、32、33与34，且设置在多个光电元件1、2、3与4的上方。微透镜40A重叠于多个像素501、502、503与504的至少一个。在所示出的实施例中，微透镜40A重叠于多个像素501、502、503与504。在一些实施例中，将多个光电元件1、2、3与4、开口31、32、33与34以及微透镜40A配置为将光线从微透镜40A传播至多个光电元件1、2、3与4。
如图2A、2B与2C所示，在一些实施例中，检测单元50各包括光电元件1、2、3与4，各设置于基底10并相互隔开。检测单元50还各包括在透明层20的四个开口22、在不透明层40的一个开口41。在每个检测单元50，四个开口22分别暴露光电元件1、2、3与4。开口41形成于上述不透明层40，并配置开口41以形成连接至光电元件1的一第一光通道61、连接至光电元件2的一第二光通道62、连接至光电元件3的一第三光通道63以及连接至光电元件4的一第四光通道64。
具体而言，如图2B与2C所示，第一光通道61将光线80从开口41导引至由第一个开口22所曝露的光电元件1，而使通过第一光通道61的光线80被光电元件1所接收及检测。类似地，第二光通道62将光线80从开口41导引至由第二个开口22所曝露的光电元件2，而使通过第二光通道62的光线80被光电元件2所接收及检测。类似地，第三光通道63将光线80从开口41导引至由第三个开口22所曝露的光电元件3，而使通过第三光通道63的光线80被光电元件3所接收及检测。类似地，第四光通道64将光线80从开口41导引至由第四个开口22所曝露的光电元件4，而使通过第四光通道64的光线80被光电元件4所接收及检测。光线80是由如图1所示的手指350的脊线与谷线所反射。当具有足够的能量入射的光线80撞击光电元件1、2、3与4，其产生电子―电洞对而生成光电流来作为手指350的指纹的影像的电性信号。在每个检测单元50，共用开口41来将光线80导引至光电元件1、2、3与4，而使光电元件1、2、3与4接收倾斜入射的光线。其结果，光学成像装置100可具有扩大的视野，而可以缩小设置有光学成像装置100的芯片的尺寸。当如图1所示而将包括光学成像装置100的光学指纹感测器用于有机发光二极管显示***1000中，接收倾斜入射的光线的光学成像装置100有助于收集广角的指纹影像。关于光学成像装置100的扩大视野的细节将会在后文说明。
在一些实施例中，不透明层20是一金属层，将其图形化而在其中形成上述四个开口22。在其他实施例中，不透明层20是由一或多种金属以外的不透明材料所形成的单层或多层结构。在一些实施例中，不透明层40是由一或多种聚合物不透明材料所形成的单层或多层结构，将其图形化而在其中形成开口41。在本实施例中，在基底10的上方形成作为不透明层20的一金属层，接着对上述金属层进行一图形化的工艺以在不透明层20形成上述四个开口22，然后在图形化的不透明层20的上方形成例如一层光阻等的一光敏层，接着使其曝光于一光源而形成具有开口41的图形化的不透明层40。上述光阻是负型光阻或正型光阻。关于负型光阻，上述负型光阻的区域在受到一光源的照射之后成为不可溶的性质，而在一后续的显影阶段的过程中，以一溶剂作用于上述负型光阻而将其未照光的区域移除。因此，形成于上述负型光阻的图形是在上述光源与上述负型光阻之间的一模板的不透明区域所定义的图形的反向图形。在一正型光阻，上述正型光阻的被照光的区域变为可溶性，而在显影的过程中经由一溶剂的作用而移除。因此，形成于上述正型光阻的图形是在上述光源与上述正型光阻之间的一模板的不透明区域所定义的图形的正向图形。
在一些实施例中，在不透明层20与不透明层40之间形成一或多层透明材料(举例而言：对可见光透明)，例如如图2B与2C所示的一透明层71与一透明层72，以调整入射至光电元件1、2、3与4的光线的入射角。还有，亦可藉由改变如俯视图图2A所示的从光电元件1、2、3与4至开口41的各自的距离，来调整入射至光电元件1、2、3与4的光线的入射角。在一些实施例中，入射至光电元件1、2、3与4的光线的入射角分别为从大于零度至30度的范围。在一些实施例中，入射至光电元件1、2、3与4的光线的入射角分别为从大于零度至40度的范围。
如图2B与2C所示，在一些实施例中，上述不透明堆叠物还包括在不透明层20与不透明层40之间的一不透明层30，且每个检测单元50在不透明层30各自还包括四个相互隔开的开口31、32、33与34。在这样的实施例中，较佳为每个检测单元50各自还包括嵌于开口41的一个微透镜40A。微透镜40A具有实质上平坦的底表面及弯曲的顶表面，上述顶表面上凸以将被手指350(示于图1)的指纹的脊线与谷线所反射的光线80聚焦，而将被聚焦的光线分别经由开口31、32、33与34而导引至光电元件1、2、3与4，藉此增加光学成像装置100的收光效率。在这样的实施例中，第一光通道61从微透镜40A延伸并将光线80经由开口31导引至光电元件1，第二光通道62从微透镜40A延伸并将光线80经由开口32导引至光电元件2，第三光通道63从微透镜40A延伸并将光线80经由开口33导引至光电元件3，而第四光通道64从微透镜40A延伸并将光线80经由开口34导引至光电元件4。
在一些实施例中，不透明层30是由一或多种聚合物不透明材料所形成的单层或多层结构，将其图形化而在其中形成开口31、32、33与34。在一些实施例中，不透明层30的一或多种聚合物不透明材料是与不透明层40的一或多种聚合物不透明材料实质上相同。在其他实施例中，不透明层30的一或多种聚合物不透明材料是与不透明层40的一或多种聚合物不透明材料不同。在一些实施例中，在形成不透明层20并加以图形化而在其中形成四个开口22之后，在图形化的不透明层20的上方形成例如一层光阻等的一光敏层，接着使其曝光于一光源而形成具有开口31、32、33与34的图形化的不透明层30，然后如前文所述在不透明层30的上方形成不透明层40并加以图形化。如前文所述的用于形成不透明层40的上述光阻层，用于形成不透明层30的上述光阻层亦是负型光阻或正型光阻。
在视需求而形成如图2B与2C所示的透明层71与透明层72的至少一个的实施例中，可以视需求在不透明层20与不透明层30之间形成透明层71及/或视需求在不透明层30与不透明层40之间形成透明层72。
在一些实施例中，在每个检测单元50，可藉由在开口41沉积对可见光透明的一透镜材料来形成微透镜40A(举例而言：藉由一旋转涂布法或一沉积工艺)。在上述透镜材料的上方，将具有一弯曲的上表面的一微透镜模板图形化。在一些实施例中，上述微透镜模板可包括一光阻材料，将上述光阻材料曝光于一特定分布的曝光剂量(举例而言：对于一负型光阻，以较多的光量对曲面的底部曝光，以较少的光量对曲面的顶部曝光)，并予以显影及烘烤而形成圆化的形状。然后，根据上述微透镜模板而选择性地蚀刻上述微透镜材料，藉此形成微透镜40A。
在一些实施例中，在每个检测单元50的光电元件1、2、3与4为CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor；互补式金属―氧化物―半导体)影像感测器，其包括电性连接于晶体管的光学二极管，而上述晶体管又电性连接于一互连结构12。在一些实施例中，上述光学二极管为有机光学二极管。
光学成像装置100可以是前照式(front-side illuminated；FSI)或背照式(backside illuminated；BSI)。当光学成像装置100为前照式，会在不透明层20的上方设置一互连结构，入射至光电元件1、2、3与4的光线会有一部分被上述互连结构阻挡并会因为上述互连结构而受到较多的破坏性干涉。在示于图2B与2C的实施例中，光学成像装置100为背照式，而具有设置在基底10下方的互连结构12，因此光线80直接照射每个检测单元50中的光电元件1、2、3与4。其结果，光学成像装置100较佳为背照式以减少破坏性干涉并提供较佳的量子效率(quantum efficiency)。还有，如前文所述，光学成像装置100的每个检测单元50中的光电元件1、2、3与4接收倾斜入射的光线。当光学成像装置100为背向式，相较于一前照式的装置，光学成像装置100可以对倾斜入射的光线80具有较佳的敏感度。
在一些实施例中，互连结构12包括多个金属互连层，上述金属互连层形成在一介电结构中，上述介电结构则形成在基底10的下方。在一些实施例中，上述多个金属互连层的形成，可以藉由：在基底10的下方形成一层间介电(inter-layer dielectric；ILD)层；接着蚀刻上述层间介电层而形成多个导孔及/或沟槽；然后以一导体材料填充上述导孔及/或沟槽以形成一或多个金属互连层。在一些实施例中，可藉由物理气相沉积或化学气相沉积的技术来形成上述层间介电层。可藉由使用一沉积工艺及/或镀制工艺(举例而言：电镀、无电镀等)来形成上述多个金属互连层。在各种实施例中，上述多个金属互连层可包括例如钨、铜或一铝―铜合金。
在一些实施例中，光学成像装置100还包括一多层滤光器11，多层滤光器11是设置在不透明层20与不透明层40之间。在形成有不透明层30的实施例中，多层滤光器11是置于不透明层20与不透明层30之间。在形成有透明层71的实施例中，多层滤光器11是置于不透明层20与透明层71之间。在一些实施例中，多层滤光器11是一干涉式的滤光器，并可包括介电材料或无机材料。上述材料可包括TiO2、HfO2、NbTiO5、SiO2、其他适当的材料或上述的组合。可藉由一沉积工艺、一蚀刻工艺、一光刻工艺、其他适当的工艺或上述的组合来形成多层滤光器11。提供多层滤光器11，以阻挡具有特定波长的光。在本实施例中，提供多层滤光器11以阻挡红外线而避免其进入光电元件1、2、3与4，以增加对所欲检测的指纹的敏感度。上述红外线可能来自阳光、来自手指350(示于图1)的热辐射等等。
图2A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的光学成像装置100的实施例，在此附图引进直角坐标系，以辅助光学成像装置100的显示及光学成像装置100的一些元件的定义。具体而言，图2A显示一堆叠物的俯视图，此堆叠物包括基底10(示于图2B与2C)以及不透明层20(示于图2B与2C)、不透明层40(示于图2B与2C)与不透明层30(示于图2B与2C，若是形成)的上述不透明层堆叠物。上述多个检测单元50排列于一阵列，此阵列如图2A所示为矩形。直角坐标系提供X轴与Y轴，二者在检测单元50的阵列的中心C相交，而如图2A所示，将检测单元50的排列分成象限I、象限II、象限III与象限IV的区域。
请参考图2A，如前文所述，在每个检测单元50，光电元件1、2、3与4各设置在基底10中并彼此隔开，而四个开口22设置在不透明层20中而分别暴露光电元件1、2、3与4。在本实施例例示在每个检测单元50具有四个光电元件以及相同或对应数量的其他元件，此仅仅是为了说明上的需要，而无作为限制的意图。可以在每个检测单元50根据需求设置任何适当数量的光电元件。在一些实施例中，将每个检测单元50分成多个像素，在每个检测单元50的像素的数量大于或等于光电元件的数量，而上述光电元件分别置于不同的像素中。
在图2A，在每个检测单元50的四个光电元件中，将距离上述阵列的中心C最近及最远者分别定义为光电元件1与4。在每个检测单元50的其他二个光电元件中，将距离X轴较近者(及/或距离Y轴较远者)及距离Y轴较近者(及/或距离X轴较远者)分别定义为光电元件2与3。在一些实施例中，在象限I、象限II、象限III与象限IV的区域的光电元件1、2、3与4的分布为相对于X轴、Y轴或中心C而彼此对称。在示出于图2A的实施例中，每个检测单元50分为排列在一2×2阵列的四个像素，而光电元件1、2、3与4是分别置于此四个像素中。在每个检测单元50，光电元件1所在像素为像素501，光电元件2所在像素为像素502，光电元件3所在像素为像素503，而光电元件4所在像素为像素504。
在图2A的一个代表性的检测单元50中，第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63及第四光通道64的示于基底10与上述不透明层堆叠物的堆叠物的俯视图中的延伸方向，是由箭号来代表。具体而言，在图2A，第一光通道61与第四光通道64是在实质上相反的方向延伸，而第二光通道62与第三光通道63是在实质上相反的方向延伸。要注意的是，上述箭号仅用于显示延伸方向，而不是用来代表光通道的实际上的轮廓。在其他实施例中，第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63与第四光通道64的各自的延伸方向61A、62A、63A与64A可根据需求而作适当分布。在一些实施例中，在第一光通道61的延伸方向61A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图2A的实施例为约45度。在一些实施例中，在第二光通道62的延伸方向62A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图2A的实施例为约45度。在一些实施例中，在第三光通道63的延伸方向63A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图2A的实施例为约45度。在一些实施例中，在第四光通道64的延伸方向64A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图2A的实施例为约45度。
图3A是一侧视图，示意性地示出根据本发明公开的光学成像装置的实施例提供的扩大视野。数值“310”代表本发明公开的光学成像装置的感测器作动区域。例如感测器作动区域310可以是一芯片中的如图2A、5A、6A、7、8、9A与10A的任一图所示的检测单元的阵列或其衍生变化的占用区域(footprint)。关于具有与感测器作动区域310相同的感测器作动区域的一习用的指纹感测器，其提供的视野通常为视野320，视野320与上述习用的指纹感测器的感测器作动区域具有实质上相同的面积。与其相比，由本发明公开的光学成像装置提供的视野为视野330，其显然大于视野320。
图3B是一俯视图，显示如何将视野扩大为视野330。图4A示意性地显示如图1所示将手指350放在盖板上时，由本发明公开的光学成像装置形成的指纹影像。将使用在图2A至2C所示的光学成像装置100作为例子来解释扩大视野及形成指纹影像的机制。本发明公开的光学成像装置的其他实施例，例如示于图5A、6A、7、8、9A与10A的光学成像装置或其衍生变化，亦可提供相同或类似的效能。
在图3B并参考图2A，子视野311是象限I中的光电元件1(像素501)、象限II中的光电元件2(像素502)、象限III中的光电元件4(像素504)、象限IV中的光电元件3(像素503)的视野的组合。子视野311与感测器作动区域310具有实质上相同的面积。子视野311移至如图3B所示的感测器作动区域310的右上侧，并在感测器作动区域310之上。在图3B并参考图2A，类似地，子视野312是象限I中的光电元件2(像素502)、象限II中的光电元件1(像素501)、象限III中的光电元件3(像素503)、象限IV中的光电元件4(像素504)的视野的组合。子视野312与感测器作动区域310具有实质上相同的面积。子视野312移至如图3B所示的感测器作动区域310的左上侧，并在感测器作动区域310之上。在图3B并参考图2A，类似地，子视野313是象限I中的光电元件4(像素504)、象限II中的光电元件3(像素503)、象限III中的光电元件1(像素501)、象限IV中的光电元件2(像素502)的视野的组合。子视野313与感测器作动区域310具有实质上相同的面积。子视野313移至如图3B所示的感测器作动区域310的左下侧，并在感测器作动区域310之上。在图3B并参考图2A，类似地，子视野314是象限I中的光电元件3(像素503)、象限II中的光电元件4(像素504)、象限III中的光电元件2(像素502)、象限IV中的光电元件1(像素501)的视野的组合。子视野314与感测器作动区域310具有实质上相同的面积。子视野312移至如图3B所示的感测器作动区域310的右下侧，并在感测器作动区域310之上。本发明公开的光学成像装置的整个视野330是将子视野311、312、313与314组合而成的结果。
在图4A并参考图3B，具有光学成像装置100的一电子装置(举例而言：示于图1的有机发光二极管显示***1000)可以存取不同的指纹影像。具体而言，上述电子装置对用于子视野311的上述像素进行处理而产生一指纹影像401，对用于子视野312的上述像素进行处理而产生一指纹影像402，对用于子视野313的上述像素进行处理而产生一指纹影像403，对用于子视野314的上述像素进行处理而产生一指纹影像404。上述电子装置可进一步从指纹影像401、402、403与404找到共通特征并加以融合而整合为如图4B所示的一完整指纹影像400。在一些实施例中，上述电子装置会个别使用指纹影像401、402、403与404。在一些实施例中，上述电子装置是使用完整指纹影像400。
图5A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一些其他实施例的光学成像装置500。如图5A所示，光学成像装置500包括多个检测单元50，其排列成一阵列。在图5A中，代表性地显示在上述阵列的中心C附近且围绕中心C的检测单元50。图5B显示沿着图5A的B-B线的光学成像装置500的剖面图。图5C显示沿着图5A的C-C线的光学成像装置500的剖面图。
示于图5A至5C的光学成像装置500与示于图2A至2C的光学成像装置100的不同之处在于微透镜的架构以及以在不透明层75的上方的不透明层95的架构来取代光学成像装置100的不透明层30在不透明层20与不透明层40之间的架构。在本实施例中，不透明层20与不透明层75的材料与工艺的组合，包括形成相关的开口的工艺，是类似于光学成像装置100的不透明层20与不透明层40的材料与工艺的组合。对于光学成像装置500的部分元件或特征，其类似于示于第2A至2C图的光学成像装置100的元件或特征且实质上未受到前述与光学成像装置100的不同之处的影响，其详细说明将在后文省略。
请参考图5A、5B与5C，在一些实施例中，光学成像装置500包括多个检测单元50，多个检测单元50包括一基底10与在基底10的上方的一不透明层堆叠物。上述不透明层堆叠物包括一不透明层20与一不透明层75，不透明层20在基底10的上方，不透明层75在不透明层20的上方。光学成像装置500的基底10与不透明层20及形成在基底10与不透明层20的特征部件类似于光学成像装置100的基底10与不透明层20及形成在基底10与不透明层20的特征部件。检测单元50还各包括在透明层20的四个开口22、在不透明层75的一个开口76，其配置以形成将共用的开口76连接至光电元件1的一第一光通道61、将共用的开口76连接至光电元件2的一第二光通道62、将共用的开口76连接至光电元件3的一第三光通道63以及将共用的开口76连接至光电元件4的一第四光通道64。
如图5A、5B与5C所示，在一些实施例中，检测单元50的至少一个包括多个像素501、502、503与504、一不透明层75及多个例如第一至第四微透镜95A、95B、95C与95D。多个像素501、502、503与504是各自形成于基底10中。多个像素501、502、503与504分别具有多个例如第一至第四光电元件1、2、3与4。不透明层75具有一开口76，且设置在多个光电元件1、2、3与4的上方。在所示出的实施例中，开口76重叠于多个像素501、502、503与504。多个微透镜95A、95B、95C与95D置于不透明层75的上方。多个微透镜95A、95B、95C与95D分别重叠于多个像素501、502、503与504的至少一个。在所示出的实施例中，微透镜95A重叠于像素504，微透镜95B重叠于像素503，微透镜95C重叠于像素502，微透镜95D重叠于像素501。在一些实施例中，将多个光电元件1、2、3与4、开口76以及多个微透镜95A、95B、95C与95D配置为将光线经由开口76传播至多个光电元件1、2、3与4。
如图5B与5C所示，在一些实施例中，上述不透明堆叠物还包括在不透明层75的上方的一不透明层95，且每个检测单元50还包括嵌于不透明层95的微透镜95A、95B、95C与95D。微透镜95A、95B、95C与95D各自具有实质上平坦的底表面及弯曲的顶表面，上述顶表面上凸以将被手指350(示于图1，其中以光学成像装置500取代光学成像装置100)的指纹的脊线与谷线所反射的光线80聚焦，而将被聚焦的光线经由每个检测单元50中的共用的开口76而导引至光电元件1、2、3与4，藉此增加光学成像装置500的收光效率。在这样的实施例中，第一光通道61从微透镜95A延伸并将光线80经由共用的开口76导引至光电元件1，第二光通道62从微透镜95B延伸并将光线80经由共用的开口76导引至光电元件2，第三光通道63从微透镜95C延伸并将光线80经由共用的开口76导引至光电元件3，而第四光通道64从微透镜95D延伸并将光线80经由共用的开口76导引至光电元件4。
在一些实施例中，不透明层95是由一或多种聚合物不透明材料所形成的单层或多层结构，将其图形化而在其中形成开口并将微透镜嵌于不透明层95。在一实施例中，不透明层95的一或多种聚合物不透明材料是与不透明层75的一或多种聚合物不透明材料实质上相同。在其他实施例中，不透明层95的一或多种聚合物不透明材料是与不透明层75的一或多种聚合物不透明材料不同。在一些实施例中，在形成不透明层75并加以图形化而在其中形成共用的开口76之后，在图形化的不透明层75的上方形成例如一层光阻等的一光敏层，接着使其曝光于一光源而形成具有用于镶嵌微透镜的开口的不透明层95。如前文所述的示于图2B与2C的用于形成不透明层40的上述光阻层，用于形成不透明层95的上述光阻层亦是负型光阻或正型光阻。
在视需求而形成如图5B与5C所示的透明层71与透明层72的至少一个的实施例中，类似于示于图5B与5B的视需求形成的透明层71与透明层72的至少一个，可以视需求在不透明层20与不透明层75之间形成透明层71及/或视需求在不透明层95与不透明层75之间形成透明层72。
在一些实施例中，在每个检测单元50，可藉由在不透明层95中的上述开口沉积对可见光透明的一透镜材料(举例而言：藉由一旋转涂布法或一沉积工艺)，以在不透明层95形成微透镜95A、95B、95C与95D。在上述透镜材料的上方，将具有一弯曲的上表面的一微透镜模板图形化。在一些实施例中，上述微透镜模板可包括一光阻材料，将上述光阻材料曝光于一特定分布的曝光剂量(举例而言：对于一负型光阻，以较多的光量对曲面的底部曝光，以较少的光量对曲面的顶部曝光)，并予以显影及烘烤而形成圆化的形状。然后，根据上述微透镜模板而选择性地蚀刻上述微透镜材料，藉此形成微透镜95A、95B、95C与95D。
光学成像装置500可以是前照式或背照式。在示于图5B与5C的实施例中，光学成像装置500为背照式，而具有与示于图2B与2C的光学成像装置100类似的设置在基底10下方的互连结构12，且所示出的光学成像装置500较佳为背照式以减少破坏性干涉并提供较佳的量子效率。还有，如前文所述，光学成像装置500的每个检测单元50中的光电元件1、2、3与4接收倾斜入射的光线。当光学成像装置500为背向式，相较于一前照式的装置，光学成像装置500可以对倾斜入射的光线80具有较佳的敏感度。
在一些实施例中，光学成像装置500还包括一多层滤光器11，多层滤光器11是设置在不透明层20与不透明层75之间，如同前文叙述的示于第2B与2C图的光学成像装置100。
图5A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的光学成像装置500的实施例，在此附图如同图2A引进直角坐标系。类似于前文对图2A所作说明，在示于图5A的实施例例示在每个检测单元50具有四个光电元件以及相同或对应数量的其他元件，此仅仅是为了说明上的需要，而无作为限制的意图。可以在每个检测单元50根据需求设置任何适当数量的光电元件。在一些实施例中，将每个检测单元50分成多个像素，在每个检测单元50的像素的数量大于或等于光电元件的数量，而上述光电元件分别置于不同的像素中。
在示于图5A的实施例中，根据与前文对图2A所作叙述的相同方式来定义每个检测单元50中的四个光电元件，每个检测单元50分为排列在一2×2阵列的四个像素。在每个检测单元50，光电元件1所在像素为像素501，光电元件2所在像素为像素502，光电元件3所在像素为像素503，而光电元件4所在像素为像素504。
在图5A的二个相邻的代表性的检测单元50中，第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63及第四光通道64的示于基底10与上述不透明层堆叠物的堆叠物的俯视图中的延伸方向，是由箭号来代表。具体而言，在图5A，第一光通道61与第四光通道64是在实质上相反的方向延伸，而第二光通道62与第三光通道63是在实质上相反的方向延伸。要注意的是，上述箭号仅用于显示延伸方向，而不是用来代表光通道的实际上的轮廓。在其他实施例中，第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63与第四光通道64的各自的延伸方向61A、62A、63A与64A可根据需求而作适当分布。在一些实施例中，在第一光通道61的延伸方向61A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图5A的实施例为约45度。在一些实施例中，在第二光通道62的延伸方向62A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图5A的实施例为约45度。在一些实施例中，在第三光通道63的延伸方向63A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图5A的实施例为约45度。在一些实施例中，在第四光通道64的延伸方向64A与X轴的平行方向之间的角度可以在0度与小于80度之间的范围，在示于图5A的实施例为约45度。
在图2A的光学成像装置100的一些实施例中，在每个检测单元50视需求设置一个透镜，将光线导引至四个光电元件时共用此透镜。在图5A的光学成像装置500的一些实施例中，在每个检测单元50视需求设置四个透镜，将光线导引至四个光电元件时分别使用这四个透镜。在图2A所示情况，由于仅在每个检测单元50提供一个微透镜40A，微透镜40A的直径可以尽可能地加大，以不超出其所在的检测单元50为前提。当图2A与5A中的检测单元50具有相同尺寸，则微透镜40A的直径可大于微透镜95A、95B、95C与95D的任一个的直径。示于图2A的光学成像装置100具有较大直径的微透镜40A，相较于示于图5A的光学成像装置500而具有较大的光学敏感性。
图6A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一些其他实施例的光学成像装置600。如图6A所示，光学成像装置600包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，内检测单元51排列成一阵列，而周边检测单元55围绕内检测单元51的阵列。在一些实施例中，多个周边检测单元55是设置于光学成像装置600的边缘部分。在图6A中，代表性地显示在上述阵列的角落附近的内检测单元51与周边检测单元55。图6B显示沿着图6A的B2-B2线与B3-B3线的光学成像装置600的剖面图。图6C显示沿着图6A的C-C线的光学成像装置600的剖面图。同样地，直角坐标系提供X轴与Y轴，二者在内检测单元51的阵列的中心C相交，而如图6A所示，可以将内检测单元51与周边检测单元55的排列分成象限I、象限II、象限III与象限IV的区域。在一些实施例中，中心C是内检测单元51的阵列的几何中心或实质上的几何中心。在其他实施例中，中心C是用于内检测单元51的阵列的一既定的参考点，但在本说明书中仍称其为“中心”。
将示于图6A的光学成像装置600与示于图2A的光学成像装置100比较，光学成像装置600的每个内检测单元51的元件或特征以及内检测单元51的阵列是类似或相同于如于图2A至2C所示的光学成像装置100的每个检测单元50的元件或特征以及检测单元50的阵列。示于图6A的光学成像装置600还包括多个周边检测单元55，其围绕内检测单元51的阵列。图6B与6C示出周边检测单元55的剖面结构。
在图6A、6B与6C并参考图2B与2C，光学成像装置600包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，多个内检测单元51与多个周边检测单元55包括一基底10与在基底10的上方的一不透明层堆叠物。上述不透明层堆叠物包括一不透明层20与一不透明层40，不透明层20在基底10的上方，不透明层40在不透明层20的上方。上述不透明层堆叠物还包括一不透明层30，其在不透明层20与不透明层40之间。在每个内检测单元51，关于光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、微透镜40A、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71与透明层72的细节均实质上相同或类似于图2B与2C所示的检测单元50的光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、微透镜40A、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71与透明层72，关于其详细说明可参考前文对光学成像装置100的检测单元50所作说明，故在后文予以省略。
光学成像装置600可以是前照式或背照式。在示于图6B与6C的实施例中，光学成像装置600为背照式，而具有与示于图2B与2C的光学成像装置100类似的设置在基底10下方的互连结构12，且所示出的光学成像装置600较佳为背照式以减少破坏性干涉并提供较佳的量子效率。还有，如前文所述，光学成像装置600的每个内检测单元51中的光电元件1、2、3与4接收倾斜入射的光线。当光学成像装置600为背向式，相较于一前照式的装置，光学成像装置600可以对倾斜入射的光线80具有较佳的敏感度。
在一些实施例中，光学成像装置600还包括一多层滤光器11，多层滤光器11是设置在不透明层20与不透明层40之间，如同前文叙述的示于图2B与2C的光学成像装置100。
每个周边检测单元55与每个内检测单元51的不同之处在于，在每个周边检测单元55中的不透明层20与不透明层30未如同在每个内检测单元51中的不透明层20与不透明层30一样地图形化或开孔。提供周边检测单元55是主要接收传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为向内侧传播的光线，以进一步扩大光学成像装置600的视野。
在一些实施例中，如图6B所示，类似于每个内检测单元51，每个周边检测单元55各包括光电元件1、2、3与4，各设置于基底10并相互隔开。在所示出的实施例中，在每个周边检测单元55中的光电元件1、2、3与4的定义方式与在每个内检测单元51中的光电元件1、2、3与4的定义方式相同。在一些实施例中，如图6B所示，不透明层20包括一个开口22而覆盖光电元件1，但是不透明层20覆盖光电元件4。其结果，将被不透明层20覆盖的光电元件4认定为一虚设(dummy)的光电元件，并将具有被覆盖的光电元件4的像素504认定为一虚设的像素。在这样的实施例中，在不透明层30形成一开口31，将一微透镜40A形成并嵌于不透明层40的一开口41中。因此，配置每个周边检测单元55以形成经由开口31而将微透镜40A连接至光电元件1的一第一光通道61，但是未在微透镜40A与光电元件4之间形成任何光通道。在图6A中，在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的四个光电元件中，将距离内检测单元51的阵列的中心C最近及最远者分别定义为光电元件1与4。其结果，周边检测单元55主要接收传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为向内侧传播的光线80，因此有助于进一步扩大光学成像装置600的视野。
如图6A所示，内检测单元51的阵列与每个内检测单元51可以是矩形，或是如前文对检测单元50所作叙述而为多边形。在一些实施例中，每个周边检测单元55亦是矩形。在一些实施例中，每个周边检测单元55与每个内检测单元51具有实质上相同的尺寸。在一些其他实施例中，周边检测单元55中的至少一些与每个内检测单元51具有不同的尺寸。在内检测单元51与周边检测单元55为矩形且具有实质上相同的尺寸的实施例中，周边检测单元55具有四排的边沿检测单元52，其分别接触内检测单元51的阵列的四个边。在周边检测单元55具有四排的边沿检测单元52的实施例中，周边检测单元55可还包括四个角落检测单元53，其分别接触内检测单元51的阵列的四个角落并分别介于二个边沿检测单元52之间。
在周边检测单元55具有四排的边沿检测单元52的实施例中，边沿检测单元52可包括不只一个光通道来引进传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为向内侧传播的光线80。在图6A，边沿检测单元52包括二排的边沿检测单元52X与其余二排的边沿检测单元52Y，边沿检测单元52X在X轴的实质上平行方向排列，边沿检测单元52Y在Y轴的实质上平行方向排列。二排边沿检测单元52X是分别接触内检测单元51的阵列的实质上平行于X轴的二边，二排边沿检测单元52Y是分别接触内检测单元51的阵列的实质上平行于Y轴的其余二边。
在图6C，显示边沿检测单元52X中的一个与边沿检测单元52Y中的一个。请参考图6A与6C，如前文对图2A的检测单元50所作叙述，光电元件2较接近X轴。针对边沿检测单元52X，从微透镜40A至光电元件2的光线80可认定为传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为相对性地向内侧的方向。因此，较佳为每个边沿检测单元52X在不透明层20多包括一个暴露光电元件2的开口22与在不透明层30多包括一个开口32，而将每个边沿检测单元52X配置为形成一第二光通道62，其从微透镜40A经由多形成的开口32而延伸至光电元件2。因此，边沿检测单元52X可以有助于进一步扩大光学成像装置600的视野。
请参考图6A与6C，如前文对图2A的检测单元50所作叙述，光电元件3较接近Y轴。针对边沿检测单元52Y，从微透镜40A至光电元件3的光线80可认定为传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为相对性地向内侧的方向。因此，较佳为每个边沿检测单元52Y在不透明层20多包括一个暴露光电元件3的开口22与在不透明层30多包括一个开口33，而将每个边沿检测单元52Y配置为形成一第三光通道63，其从微透镜40A经由多形成的开口33而延伸至光电元件3。因此，边沿检测单元52Y可以有助于进一步扩大光学成像装置600的视野。
在图6A并参考图6B，每个角落检测单元53仅包括一个光通道(第一光通道61)。在其他实施例中，至少一个角落检测单元53可包括更多的光通道而视需求将微透镜40A连接至光电元件2、3与4的任一个。
图7显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一些其他实施例的光学成像装置700。如图7所示，光学成像装置700包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，内检测单元51排列成一阵列，而周边检测单元55围绕内检测单元51的阵列。在图7中，代表性地显示在上述阵列的角落附近的内检测单元51与周边检测单元55。示于图7的光学成像装置700与示于图6A至6C的光学成像装置600为相似，但不同之处在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的像素的分布。示于图7的光学成像装置700的俯视图与示于图6B、6C、2B与2C的光学成像装置的俯视图类似，但不同之处在于以嵌于每个内检测单元51与每个周边检测单元55中的开口41的一个微透镜42A来取代光学成像装置100与600的微透镜40A。微透镜42A类似于光学成像装置600的微透镜40A，除了如后文所述的微透镜42A具有的直径大于一些实施例中的微透镜40A的直径以外。以下关于光学成像装置700的剖面结构的说明可参考图6B、6C、2B与2C。
在图7并参考图6B与6C再进一步参考图2B与2C，光学成像装置700包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，多个内检测单元51与多个周边检测单元55包括一基底10与在基底10的上方的一不透明层堆叠物。上述不透明层堆叠物包括一不透明层20与一不透明层40，不透明层20在基底10的上方，不透明层40在不透明层20的上方。上述不透明层堆叠物还包括一不透明层30，其在不透明层20与不透明层40之间。在每个内检测单元51与每个周边检测单元55，除了前述的不同之处，关于光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71、透明层72、多层滤光器11与互连结构12的细节均实质上相同或类似于图6A至6C所示的光学成像装置600的内检测单元51与周边检测单元55的光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71、透明层72、多层滤光器11与互连结构12，关于其详细说明可参考前文对光学成像装置600与100所作说明，故在后文予以省略。
如图6A所示的每个内检测单元51与每个周边检测单元55分为排列在一2×2阵列的四个像素，而光电元件1、2、3与4是分别置于四个像素501、502、503与504中；而如图7所示的每个内检测单元51与每个周边检测单元55分为排列在一3×3阵列的九个像素，而光电元件1、2、3与4是分别置于上述3×3阵列的角落的四个像素571、572、573与574中。在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的其余五个像素575可以如同四个像素571、572、573与574一样设置有光电元件。在一些实施例中，在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的其余五个像素575中的光电元件被不透明层20覆盖(请参考图6A与6B)。其结果，将被不透明层20覆盖的光电元件认定为虚设的光电元件，并将具有被覆盖的光电元件的像素575认定为虚设的像素。在这样的实施例的至少一个，虚设的像素575的至少一个介于像素571、572、573与574中的至少二个之间。在一些其他实施例中，每个内检测单元51可还包括一或多个光通道而将微透镜42A连接至指定的光电元件或是在上述其余五个像素中的光电元件，如前述的第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63与第四光通道64。在一些其他实施例中，每个周边检测单元55可还包括前述的第一光通道61、第二光通道62与第三光通道63以外的一或多个光通道来将微透镜42A连接于指定的光电元件或光电元件1、2、3以外的光电元件，如前述的第一光通道61、第二光通道62与第三光通道63。
示于图7的光学成像装置700包括内检测单元51与周边检测单元55，其各自分为排列在一3×3阵列的九个像素。在一些实施例中，在上述3×3阵列中的九个像素，比起如图2A与6A所示的在2×2阵列中的四个像素，可提供较大的裕度来调整微透镜42A的直径。在一些实施例中，示于图7的光学成像装置700提供的微透镜42A的直径可以大于示于图2A的光学成像装置100及示于图6A的光学成像装置600的微透镜40A的直径，因此相较于示于图2A的光学成像装置100及示于图6A的光学成像装置600，示于图7的光学成像装置700可提供较大的光学敏感性。
图8显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一些其他实施例的光学成像装置800。如图8所示，光学成像装置800包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，内检测单元51排列成一阵列，而周边检测单元55围绕内检测单元51的阵列。在图8中，代表性地显示在上述阵列的角落附近的内检测单元51与周边检测单元55。示于图8的光学成像装置800与示于图7的光学成像装置700为相似，但不同之处在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的像素的分布以及在周边检测单元55的光通道的分布。因此，如同示于图7的光学成像装置700的说明模式，以下关于光学成像装置800的剖面结构的说明可参考图6B、6C、2B与2C。
在图8并参考图7、6A、6B与6C再进一步参考图2B与2C，光学成像装置800包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，多个内检测单元51与多个周边检测单元55包括一基底10与在基底10的上方的一不透明层堆叠物。上述不透明层堆叠物包括一不透明层20与一不透明层40，不透明层20在基底10的上方，不透明层40在不透明层20的上方。上述不透明层堆叠物还包括一不透明层30，其在不透明层20与不透明层40之间。在每个内检测单元51与每个周边检测单元55，除了前述的不同之处，关于光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、微透镜42A、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71、透明层72、多层滤光器11与互连结构12的细节均实质上相同或类似于图7所示并参考图6B与6C再进一步参考图2B与2C的光学成像装置700的内检测单元51与周边检测单元55的光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、微透镜42A、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71、透明层72、多层滤光器11与互连结构12，关于其详细说明可参考前文对光学成像装置700、600与100所作说明，故在后文予以省略。另外，光电元件1、2、3与4中的一些被不透明层20所覆盖，因此未显示于图8中的周边检测单元55中。
如图8所示，在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的四个光电元件中，光电元件4距离内检测单元51的阵列的中心C的距离比光电元件1距离内检测单元51的阵列的中心C的距离还远，光电元件3距离内检测单元51的阵列的中心C的距离比光电元件2距离内检测单元51的阵列的中心C的距离还远。关于光学成像装置800，其与光学成像装置700、600及100在光电元件1、2、3与4的排列方式的不同，并不会实质影响剖面特征及结构。在一些实施例中，在象限I、象限II、象限III与象限IV的区域的光电元件1、2、3与4的分布为相对于X轴、Y轴或中心C而彼此对称。
如图8所示，内检测单元51的阵列与每个内检测单元51可以是矩形，或是如前文对检测单元50所作叙述而为多边形。在一些实施例中，每个周边检测单元55亦是矩形。在一些实施例中，每个周边检测单元55与每个内检测单元51具有实质上相同的尺寸。在一些其他实施例中，周边检测单元55中的至少一些与每个内检测单元51具有不同的尺寸。在内检测单元51与周边检测单元55为矩形且具有实质上相同的尺寸的实施例中，周边检测单元55具有四排的边沿检测单元52，其分别接触内检测单元51的阵列的四个边。在周边检测单元55具有四排的边沿检测单元52的实施例中，周边检测单元55可还包括四个角落检测单元53，其分别接触内检测单元51的阵列的四个角落并分别介于二个边沿检测单元52之间。在图8，边沿检测单元52包括二排的边沿检测单元52X与其余二排的边沿检测单元52Y，边沿检测单元52X在X轴的实质上平行方向排列，边沿检测单元52Y在Y轴的实质上平行方向排列。二排边沿检测单元52X是分别接触内检测单元51的阵列的实质上平行于X轴的二边，二排边沿检测单元52Y是分别接触内检测单元51的阵列的实质上平行于Y轴的其余二边。边沿检测单元52Y沿着图8中的B-B线的剖面图，是与示于图6B的剖面图相等；而边沿检测单元52X沿着图8中的C-C线的剖面图，是与示于图6C的边沿检测单元52X的剖面图相等。
在一些实施例中，如图8所示，每个内检测单元51与每个周边检测单元55分为排列在一3×3阵列的九个像素，而光电元件1、2、3与4是分别置于上述3×3阵列的四个边各自的中间的四个像素581、582、583与584中。在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的其余五个像素585可以如同四个像素581、582、583与584一样设置有光电元件。在一些实施例中，在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的其余五个像素585中的光电元件被不透明层20覆盖(请参考图6A与6B)。其结果，将被不透明层20覆盖的光电元件认定为虚设的光电元件，并将具有被覆盖的光电元件的像素585认定为虚设的像素。在这样的实施例的至少一个，虚设的像素585的至少一个介于像素581、582、583与584中的至少二个之间。
每个周边检测单元55与每个内检测单元51的不同之处在于，在每个周边检测单元55中的不透明层20与不透明层30未如同在每个内检测单元51中的不透明层20与不透明层30一样地图形化或开孔。提供周边检测单元55是主要接收传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为向内侧传播的光线，以进一步扩大光学成像装置800的视野。
在图8并参考图6C，光电元件2较接近中心C。针对边沿检测单元52X，从微透镜42A至光电元件2的光线80可认定为传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为相对性地向内侧的方向。因此，在示于图8的实施例中，每个边沿检测单元52X在不透明层20包括暴露光电元件2的一开口22与在不透明层30包括一开口32，而将每个边沿检测单元52X配置为形成一第二光通道62，其从微透镜42A经由开口32而延伸至光电元件2。因此，边沿检测单元52X可以有助于进一步扩大光学成像装置800的视野。
在图8并参考图6B，光电元件1较接近中心C。针对边沿检测单元52Y，从微透镜42A至光电元件1的光线80可认定为传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为相对性地向内侧的方向。因此，在示于图8的实施例中，每个边沿检测单元52Y在不透明层20包括暴露光电元件1的一开口22与在不透明层30包括一开口31，而将每个边沿检测单元52Y配置为形成一第一光通道61，其从微透镜42A经由开口31而延伸至光电元件1。因此，边沿检测单元52Y可以有助于进一步扩大光学成像装置800的视野。
在图8，在每个角落检测单元53均未形成光通道。在其他实施例中，角落检测单元53中的至少一个可以还包括至少一个光通道而将微透镜42A连接至所指定的光电元件1、2、3与4中的任一个。
在图8，在每个边沿检测单元52仅形成一个光通道。在其他实施例中，边沿检测单元52中的至少一个可以依需求还包括更多的光通道。这样的其他实施例中的一个示于图9A与9B。
图9A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一些其他实施例的光学成像装置900。如图9A所示，光学成像装置900包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，内检测单元51排列成一阵列，而周边检测单元55围绕内检测单元51的阵列。在图9A中，代表性地显示在上述阵列的角落附近的内检测单元51与周边检测单元55。示于图9A的光学成像装置900与示于图8的光学成像装置800为相似，但不同之处在周边检测单元55的光通道的分布。图9B显示沿着图9A的B-B线的剖面图。另外，如同示于图7与8的光学成像装置700与800的说明模式，以下关于光学成像装置900的剖面结构的说明可参考图6B、6C、2B与2C。
在图9A并参考图8、7、6A、6B与6C再进一步参考图2B与2C，光学成像装置900包括多个内检测单元51与多个周边检测单元55，多个内检测单元51与多个周边检测单元55包括一基底10与在基底10的上方的一不透明层堆叠物。上述不透明层堆叠物包括一不透明层20与一不透明层40，不透明层20在基底10的上方，不透明层40在不透明层20的上方。上述不透明层堆叠物还包括一不透明层30，其在不透明层20与不透明层40之间。在每个内检测单元51与每个周边检测单元55，除了前述的不同之处，关于光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、微透镜42A、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71、透明层72、多层滤光器11、互连结构12、边沿检测单元52、边沿检测单元52X、边沿检测单元52Y与角落检测单元53的细节均实质上相同或类似于图8所示并参考图7、6A至6C再进一步参考图2B与2C的光学成像装置800的内检测单元51与周边检测单元55的光电元件1、2、3与4、四个开口22、一个开口41、微透镜42A、四个开口31、32、33、34、第一光通道61、第二光通道62、第三光通道63、第四光通道64、透明层71、透明层72、多层滤光器11、互连结构12、边沿检测单元52、边沿检测单元52X、边沿检测单元52Y与角落检测单元53，关于其详细说明可参考前文对光学成像装置800、700、600与100所作说明，故在后文予以省略。另外，光电元件3与4中的一些被不透明层20所覆盖，因此未显示于图9A中的周边检测单元55中。
如图9A所示，每个内检测单元51与每个周边检测单元55中的四个光电元件的定义方式与前文对光学成像装置800所作叙述的方式相同。在一些实施例中，在象限I、象限II、象限III与象限IV的区域的光电元件1、2、3与4的分布为相对于X轴、Y轴或中心C而彼此对称。
在一些实施例中，如图9A所示，每个内检测单元51与每个周边检测单元55分为排列在一3×3阵列的九个像素，而光电元件1、2、3与4是分别置于上述3×3阵列的四个边各自的中间的四个像素591、592、593与594中。在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的其余五个像素595可以如同四个像素591、592、593与594一样设置有光电元件。在一些实施例中，在每个内检测单元51与每个周边检测单元55的其余五个像素585中的光电元件被不透明层20覆盖(请参考图6A与6B)。其结果，将被不透明层20覆盖的光电元件认定为虚设的光电元件，并将具有被覆盖的光电元件的像素595认定为虚设的像素。在这样的实施例的至少一个，虚设的像素595的至少一个介于像素591、592、593与594中的至少二个之间。
示于图9A与9B的光学成像装置900的每个周边检测单元55与示于图8并参考图6B与6C的光学成像装置800的每个周边检测单元55的不同之处在于，光学成像装置900的每个周边检测单元55在不透明层20包括暴露光电元件1与2的二个开口22与在不透明层30包括二个开口31与32，而将每个周边检测单元55配置为形成一第一光通道61与一第二光通道62，第一光通道61从微透镜42A经由开口31而延伸至光电元件1，第二光通道62从微透镜42A经由开口32而延伸至光电元件2。因为光电元件1与2较接近中心C，从微透镜42A至光电元件1以及从微透镜42A至光电元件2的光线80可认定为传播方向相对于周边检测单元55与内检测单元51结合的范围为相对性地向内侧的方向。因此，周边检测单元55可以有助于进一步扩大光学成像装置900的视野。
在一些实施例中，如图9A与9B所示，每个边沿检测单元52X在不透明层20更是多包括一个暴露光电元件4的开口22与在不透明层30多包括一个开口34，而将每个边沿检测单元52X配置为更形成一第四光通道64，其从微透镜42A经由开口34而延伸至光电元件4。在一些实施例中，如第9A与9B图所示，每个边沿检测单元52Y在不透明层20更是多包括一个暴露光电元件3的开口22与在不透明层30多包括一个开口33，而将每个边沿检测单元52Y配置为更形成一第三光通道63，其从微透镜42A经由开口33而延伸至光电元件3。
图10A显示一俯视图，其示意性地示出根据本发明的公开的一些其他实施例的光学成像装置1200。图10B至10E显示部分的示于图10A的光学成像装置1200。如图10A所示，光学成像装置1200包括排列成一阵列的多个检测单元250。在图10A中，代表性地显示在上述阵列的角落附近的检测单元250。在一些实施例中，检测单元250各包括光电元件201、202、203与204。在本实施例中，提供多个开口231，每个开口231各自被其邻近的四个检测单元250所共用。
在一些实施例中，请参考图10A与10B，每个检测单元250分为多个像素(未示出)，在每个检测单元250的像素的数量是大于或等于光电元件201、202、203与204的数量，且光电元件201、202、203与204分别包含于不同的像素。在一些实施例中，一个开口231重叠于属于不同检测单元250的多个像素。例如，请参考图10B，一个开口231重叠于四个像素，这四个像素分别包含于四个邻近的检测单元250。
在一些实施例中，如图10A所示，多个检测单元250包括多个内检测单元259与多个周边检测单元255，周边检测单元255围绕内检测单元259。在检测单元250的阵列为矩形且检测单元250具有实质上相同的尺寸的实施例中，周边检测单元255包括四排的边沿检测单元256X、256Y、257X、257Y，其分别接触内检测单元259的阵列的四个边。在周边检测单元255包括四排的边沿检测单元的实施例中，周边检测单元255可还包括四个角落检测单元251、252、253与254，其分别接触内检测单元259的阵列的四个角落并分别介于二个相邻的边沿检测单元之间。在所示出的实施例中，边沿检测单元256X的那一排是在角落检测单元251与252之间，边沿检测单元256Y的那一排是在角落检测单元251与253之间，边沿检测单元257X的那一排是在角落检测单元253与254之间，边沿检测单元257Y的那一排是在角落检测单元252与254之间。
示于图2A、2B与2C的实施例的光学成像装置100包括微透镜40A，其在每个检测单元50共用于将光线80导引至光电元件1、2、3与4；而示于图5A、5B与5C的实施例的光学成像装置500则在不透明层75包括开口76，其在每个检测单元50共用于将光线80导引至光电元件1、2、3与4。相较于此，本实施例的光学成像装置1200提供微透镜且在不透明层提供开口，上述微透镜与上述开口各自共用于将光线导引至光电元件。在一些实施例中，在光学成像装置1200的每个检测单元250，光电元件201、202、203与204分别接收来自其他的检测单元250的微透镜240A的光线。其结果，可以进一步增加入射至光电元件201、202、203与204的光线的入射角的范围。
图10B为一俯视图，例示性地示出有关到达每个检测单元250的光电元件201、202、203与204的光路径的细节。在一些实施例中，从示于图10A的阵列撷取检测单元250的3×3的阵列，而且为了明确，仅显示到达这个3×3的阵列的中心的检测单元250的光路径。要注意的是，本实施例的检测单元250具有如图10B所示的相同或类似的光路径。
在示于图10B的实施例中，关于中心的检测单元250，将光线从右下方的检测单元250的微透镜240A经由右下方的开口231导引至光电元件201，形成一第一光通道261，第一光通道261从右下方的检测单元250的微透镜240A经由右下方的开口231延伸至光电元件201；将光线从左下方的检测单元250的微透镜240A经由左下方的开口231导引至光电元件202，形成一第二光通道262，第二光通道262从左下方的检测单元250的微透镜240A经由左下方的开口231延伸至光电元件202；将光线从右上方的检测单元250的微透镜240A经由右上方的开口231导引至光电元件203，形成一第三光通道263，第三光通道263从右上方的检测单元250的微透镜240A经由右上方的开口231延伸至光电元件203；将光线从左上方的检测单元250的微透镜240A经由左上方的开口231导引至光电元件204，形成一第四光通道264，第四光通道264从左上方的检测单元250的微透镜240A经由左上方的开口231延伸至光电元件204。
检测单元250可包括多个群组，例如在图10C至10F所示根据共用开口231的态样的群组250A。图10C与10D显示示于图10A的光学成像装置1200的一个例示的群组250A的俯视图，而图10E与10F显示沿着图10C与10D的各自的线B-B与线C-C的剖面图。在所示出的实施例中，第一光通道261与第四光通道264重叠，而第三光通道263与第二光通道262重叠。因此，为了明确，图10C的俯视图仅显示第一光通道261与第三光通道263，图10D的俯视图仅显示第二光通道262与第四光通道264，即使第一光通道261、第二光通道262、第三光通道263与第四光通道264是一起存在于相同的光学成像装置1200(示于图10A)。
请参考图10A与10C至10F，光学成像装置1200包括多个检测单元250，多个检测单元250包括一基底210与在基底210的上方的一不透明层堆叠物。包含于多个检测单元250的多个像素各自形成于基底210中。上述不透明层堆叠物包括不透明层220、一不透明层230与一不透明层240，不透明层220在基底210的上方，不透明层230在不透明层220的上方，不透明层240在不透明层230的上方。在本实施例中，检测单元250的微透镜240A是嵌于不透明层240中的开口241，而检测单元250的开口231则形成在不透明层230中。亦可将不透明层240称为微透镜层。在一些实施例中，每个检测单元250还包括四个开口222，以分别暴露光电元件201、202、203与204。在一些实施例中，光学成像装置1200还包括一多层滤光器211，多层滤光器211是设置在不透明层230与不透明层220之间。在一些实施例中，在不透明层220与不透明层240之间形成一或多层透明材料(举例而言：对可见光透明)，例如如图10E与10F所示的一透明层271与一透明层272，以调整入射至光电元件201、202、203与204的光线的入射角。在形成透明层271的实施例中，多层滤光器211是设置在不透明层220与透明层271之间。在所示出的实施例中，光学成像装置1200为背照式，而具有设置在基底210下方的互连结构212。在一些实施例中，在每个检测单元250的光电元件201、202、203与204为CMOS影像感测器，其包括电性连接于晶体管的光学二极管，而上述晶体管又电性连接于互连结构212。在一些实施例中，上述光学二极管为有机光学二极管。在本实施例中，关于不透明层220、230与240、微透镜240A、开口222与231、多层滤光器211、透明层271与272、基底210、光电元件201、202、203与204以及互连结构212的材料与工艺的组合，均类似于图2B与2C所示的光学成像装置100的不透明层20、30与40、微透镜40A、开口22与31、多层滤光器11、透明层71与72、基210、光电元件1、2、3与4以及互连结构12的材料与工艺的组合。对于光学成像装置1200的部分元件或特征，其类似于示于图2A至2C的光学成像装置100的元件或特征且实质上未受到前述与光学成像装置100的不同之处的影响，其详细说明将在后文省略。
在光学成像装置1200的阵列如图10A、10C与10D所示为矩形的实施例中，每个群组250A包括四个检测单元250与一个开口231，这个开口231为上述四个检测单元250所共用。在光学成像装置1200具有其他形状的其他实施例中，在每个群组250A的检测单元250的数量可以异于四。在一些实施例中，每个群组250A包括上述四个检测单元250中的第一个的光电元件201、上述四个检测单元250中的第二个的光电元件202、上述四个检测单元250中的第三个的光电元件203与上述四个检测单元250中的第四个的光电元件204。在示于图10C与10D的群组250A的实施例中，其光电元件201、202、203与204比其他的光电元件还要接近共用的开口231。在本实施例中，在每个群组250A，上述四个检测单元250是排列成一2×2阵列，且共用的开口231是设置在此2×2阵列的中心的上方。在一些实施例中，如图10C与10D所示的群组250A的四个检测单元250是比光学成像装置1200(示于图10A)未显示于图10C与10D的其他检测单元250还要接近于如图10C与10D所示的共用的开口231。在所示出的实施例中，共用的开口231重叠于被归类于同一个群组250A的四个检测单元250。
在如图10C至10F所示的例示的群组250A中，配置上述四个检测单元250与共用的开口231，以形成一第一光通道261、一第二光通道262、一第三光通道263与一第四光通道264，第一光通道261沿着从上述四个检测单元250中的第四个的微透镜240A经由共用的开口231而延伸至上述四个检测单元250中的第一个的光电元件201的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)；第二光通道262沿着从上述四个检测单元250中的第三个的微透镜240A经由共用的开口231而延伸至上述四个检测单元250中的第二个的光电元件202的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)；第三光通道263沿着从上述四个检测单元250中的第二个的微透镜240A经由共用的开口231而延伸至上述四个检测单元250中的第三个的光电元件203的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)；第四光通道264沿着从上述四个检测单元250中的第一个的微透镜240A经由共用的开口231而延伸至上述四个检测单元250中的第四个的光电元件204的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)。在一些实施例中，尽管为了明确而未示出于图10C至10F，关于例如包括如图10C至10F所示的作为第一光通道261的端点的光电元件201的检测单元250，这个检测单元250亦可能被归类于属于其他的群组250A，这个检测单元250的光电元件202、203与204亦可能分别被归类于属于不同的其他的群组250A并作为这些不同的其他的群组250A的第二光通道262、第三光通道263与第四光通道264的端点。
检测单元250可包括多个群组，例如在图10G至10I所示根据共用微透镜240A的态样的群组250B。图10G显示示于图10A的光学成像装置1200的一个例示的群组250B的俯视图，而图10H与10I显示沿着图10G的线B-B与线C-C的剖面图。
在光学成像装置1200的阵列如图10A与10G所示为矩形的实施例中，每个群组250B包括五个检测单元250，而将上述五个检测单元250中的一个的微透镜240A配置为被上述五个检测单元250中的其他四个所共用。将光线80(如图10I与10H所示)从这个共用的微透镜240A分别经由四个开口231导引至每个上述的其他四个检测单元250中的对应的检测单元250的光电元件。在光学成像装置1200具有其他形状的其他实施例中，在每个群组250B的检测单元250的数量可以异于五。
在一些实施例中，每个群组250B包括上述的其他四个检测单元250中的第一个的光电元件201、上述的其他四个检测单元250中的第二个的光电元件202、上述的其他四个检测单元250中的第三个的光电元件203与上述的其他四个检测单元250中的第四个的光电元件204。在示于图10G的实施例中，九个检测单元250是排列成一3×3阵列，而群组250B包括此3×3阵列的中心的检测单元250以及四个角落的检测单元250。在本实施例中，上述中心的检测单元250的微透镜240A是共用于将光线导引至上述四个角落的检测单元250的光电元件。在一些实施例中，在设计上将每个上述四个角落的检测单元250的最接近上述中心的检测单元250的光电元件，设为接收来自上述四个角落的检测单元250的微透镜240A的光线。在其他实施例中，上述最接近上述中心的检测单元250的光电元件，可以被其同一个角落的检测单元250的其他光电元件中的一个取代。在一些实施例中，上述四个开口231分别重叠于上述中心的检测单元250以及一个不同的角落的检测单元250。在图10G所示的实施例中，上述四个开口231分别设置在上述中心的检测单元250的对立的角落及对应的角落的检测单元250的上方。
在如图10G至10I所示的例示的群组250B中，配置上述五个检测单元250与上述四个开口231，以形成一第一光通道261、一第二光通道262、一第三光通道263与一第四光通道264，第一光通道261沿着从上述共用的微透镜240A经由上述四个开口231中的第一个而延伸至上述四个角落的检测单元250中的第一个的光电元件201的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)；第二光通道262沿着从上述共用的微透镜240A经由上述四个开口231中的第二个而延伸至上述四个角落的检测单元250中的第二个的光电元件202的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)；第三光通道263沿着从上述共用的微透镜240A经由上述四个开口231中的第三个而延伸至上述四个角落的检测单元250中的第三个的光电元件203的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)；第四光通道264沿着从上述共用的微透镜240A经由上述四个开口231中的第四个而延伸至上述四个角落的检测单元250中的第四个的光电元件204的路径，以引导光线80沿着相同的路径入射至光学成像装置1200(示于图10A)。
在一些实施例中，尽管为了明确而未示出于图10G至10I，关于如图10G所示的这个群组250B，其中心的检测单元250亦可能被归类于属于一些其他的群组250B而作为其四个角落的检测单元250中的一个；如图10G所示的这个群组250B的四个角落的检测单元250，亦可能分别被归类于属于一些其他的群组250B并而作为其四个角落的检测单元250中的一个，亦可能作为其中心的检测单元250；关于示于图10G而未被归类为其例示的群组250B的其余四个检测单元250，亦可能分别被归类于属于一些其他的群组250B并而作为其四个角落的检测单元250中的一个，亦可能作为其中心的检测单元250。
例如示于图10C至10F的实施例的群组250A与例如示于图10G至10I的实施例的群组250B的分类是彼此独立，而使示于图10A的光学成像装置1200的每个检测单元250可被归类为群组250A的一些且亦被归类为群组250B的一些。如图10G所示，此3×3阵列的九个检测单元250亦可被归类而提供检测单元250的四个2×2阵列，而这些2×2阵列亦可作为群组250A，例如示于图10C至10F的例示的群组250A。同样地，如图10C至10F所示的例示的群组250A的四个检测单元250的任一个，亦可被归类为属于一些群组250B，如图10G至10I所示的例示的群组250B的四个角落的检测单元250中的一个，亦可被归类为属于另一个群组250B而作为其中心的检测单元250。
在示于图10B至10I的实施例中，在每个检测单元250的未被不透明层220覆盖的四个光电元件为有效而接收来自对应的微透镜240A的光线80。在一些实施例中，并未针对特定的一个或一些检测单元250中的一些光电元件来配备用以形成对其连接的光通道的微透镜，而将这样的光电元件认定为虚设的光电元件，其被设定为实质上不接收光线。在一些实施例中，上述虚设的光电元件是被不透明层220覆盖而无法显示于俯视图中，以避免计划以外的光照造成杂讯的输入。
在图10A的俯视图所示的实施例中，周边检测单元255仅有一或二个光电元件被显示，而显示内检测单元259的光电元件201、202、203与204，其为有效而接收来自对应的微透镜240A的光线。在角落检测单元251，仅有其光电元件201为有效而接收来自对应的微透镜240A的光线，而光电元件202、203与204为虚设而被不透明层(例如示于图10F的不透明层220)完全覆盖且未显示于图10A。在一些实施例中，显示角落检测单元251的光电元件202、203与204的任一个的剖面图，是等效于例如显示光电元件4完全被不透明层20覆盖的图6B的剖面图。类似地，在角落检测单元252，仅有其光电元件202为有效而接收光线，而光电元件201、203与204被设定为不接收光线。类似地，在角落检测单元253，仅有其光电元件203为有效而接收光线，而光电元件201、202与204被设定为不接收光线。类似地，在角落检测单元254，仅有其光电元件204为有效而接收光线，而光电元件201、202与203被设定为不接收光线。类似地，在边沿检测单元256X，仅有其光电元件201与202为有效而接收光线，而光电元件203与204被设定为不接收光线。类似地，在边沿检测单元256Y，仅有其光电元件201与203为有效而接收光线，而光电元件202与204被设定为不接收光线。类似地，在边沿检测单元257X，仅有其光电元件203与204为有效而接收光线，而光电元件201与202被设定为不接收光线。类似地，在边沿检测单元257Y，仅有其光电元件202与204为有效而接收光线，而光电元件201与203被设定为不接收光线。
如上所述，在本发明的公开中，提供一种光学成像装置。藉由光电元件接收倾斜入射的光线，此光学成像装置可提供扩大的视野。因此，可以缩小设置有此光学成像装置的芯片的尺寸。
前述内文概述了许多实施例的特征，使所属技术领域中普通技术人员可以从各个方面更佳地了解本发明实施例。所属技术领域中普通技术人员应可理解，且可轻易地以本发明实施例为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。所属技术领域中普通技术人员也应了解这些均等的结构并未背离本发明实施例的发明精神与范围。在不背离本发明实施例的发明精神与范围的前提下，可对本发明实施例进行各种改变、置换或修改。

Claims (10)

1.一种光学成像装置，包括一第一检测单元，其中所述第一检测单元包括：
多个第一像素，包括多个第一光电元件；
一第一不透明层，在所述多个第一光电元件的上方，所述第一不透明层具有至少一个开口；以及
至少一个第一微透镜，在所述第一不透明层的上方，其中所述至少一个第一微透镜重叠于所述多个第一像素中的至少一个。
2.如权利要求1的光学成像装置，其中所述多个第一光电元件、所述至少一个开口与所述至少一个第一微透镜是配置为使光线从所述至少一个第一微透镜传播至所述多个第一光电元件，所述光线分别以大于0度至40度的入射角入射至所述多个第一光电元件。
3.如权利要求2的光学成像装置，其中所述第一检测单元还包括至少一个第一虚设像素，其具有一第一虚设光电元件，所述第一虚设光电元件被一第二不透明层覆盖，所述至少一个第一虚设像素介于所述多个第一像素中的二个之间。
4.如权利要求1的光学成像装置，其中所述至少一个开口重叠于所述多个第一像素，所述多个第一光电元件、所述至少一个开口与所述至少一个第一微透镜是配置为使光线经由所述至少一个开口传播至所述多个第一光电元件，所述光线分别以大于0度至40度的入射角入射至所述多个第一光电元件。
5.如权利要求1的光学成像装置，还包括一第二检测单元，其中所述第二检测单元包括：
多个第二像素，包括多个第二光电元件；
所述第一不透明层，在所述多个第二光电元件的上方，所述第一不透明层具有所述至少一个开口；以及
至少一个第二微透镜，在所述第一不透明层的上方，其中所述至少一个开口重叠于所述多个第一像素中的至少一个及所述多个第二像素中的至少一个。
6.如权利要求5的光学成像装置，其中所述第一检测单元与所述第二检测单元是配置为使光线从所述至少一个第一微透镜经由所述至少一个开口传播至所述多个第二光电元件中的一个，所述光线分别以大于0度至40度的入射角入射至所述多个第二光电元件中的所述的一个。
7.如权利要求1的光学成像装置，在所述光学成像装置的一边缘部还包括一第三检测单元，其中所述第三检测单元包括：
多个第三像素，包括多个第三光电元件；
所述第一不透明层，在所述多个第三光电元件的上方，所述第一不透明层具有至少一个第三开口；以及
至少一个第三微透镜，在所述第一不透明层的上方，其中所述至少一个第三微透镜重叠于所述多个第三像素中的至少一个，其中所述多个第三光电元件中的至少一个被一第二不透明层覆盖。
8.如权利要求1的光学成像装置，还包括：
一多层滤光器，在所述多个第一光电元件与所述第一不透明层之间；以及
一透明层，在所述多层滤光器与所述第一不透明层之间。
9.如权利要求1的光学成像装置，还包括：
一基底，所述基底包括一前侧与一背侧，其中所述多个第一光电元件嵌于所述基底的所述背侧；以及
一互连结构，在所述基底的所述前侧的上方，其中所述互连结构电性连接于所述多个第一光电元件。
10.如权利要求1的光学成像装置，还包括一透明层，在所述第一不透明层与所述至少一个第一微透镜之间。
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