阅读说明：本技术 成像模块与使用其的生物识别装置 (Imaging module and biometric device using the same ) 是由 林鼎晸 徐煜灵 陈品诚 于 2019-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种成像模块与使用其的生物识别装置,其中该成像模块包括一感光元件以及一光筛选结构。光筛选结构设置于感光元件上,且光筛选结构包括一透光层、一第一遮光层、一第二遮光层及一聚光结构。第一遮光层与第二遮光层都设置于透光层内,且第二遮光层位于第一遮光层与感光元件之间。第一遮光层具有一第一通光部,且第二遮光层具有一第二通光部。聚光结构设置于透光层上。第一通光部与第二通光部对应于感光元件设置。光通过聚光结构产生一聚光束。第一通光部的孔径与第二通光部的孔径分别依据聚光束位于第一遮光层之处与位于第二遮光层之处的宽度调整。(The invention discloses an imaging module and a biological recognition device using the same, wherein the imaging module comprises a photosensitive element and a light screening structure. The light screening structure is arranged on the photosensitive element and comprises a light transmitting layer, a first light shielding layer, a second light shielding layer and a light gathering structure. The first shading layer and the second shading layer are arranged in the light-transmitting layer, and the second shading layer is located between the first shading layer and the photosensitive element. The first light shielding layer has a first light-passing portion, and the second light shielding layer has a second light-passing portion. The light-gathering structure is arranged on the light-transmitting layer. The first light-passing part and the second light-passing part are arranged corresponding to the photosensitive element. The light passes through the light-gathering structure to generate a light-gathering beam. The aperture of the first light-passing part and the aperture of the second light-passing part are respectively adjusted according to the width of the condensed light beam at the first light-shielding layer and the second light-shielding layer.)

成像模块与使用其的生物识别装置

技术领域

本发明涉及一种成像模块与使用其的生物识别装置，且特别是涉及一种薄型化的成像模块与使用其的生物识别装置。

背景技术

成像模块(image module)可被使用于各种应用中。举例而言，成像模块可被应用于生物识别技术中。生物识别技术是指利用人体的生理特征或行为特征来达到身份识别与认证授权的技术，人体的生理特征例如可包含指纹、掌纹、静脉分布、虹膜、视网膜及脸部特征等。现今，生物识别技术已被应用在数字助理、智能型手机、笔记型计算机、金融卡、电子钱包和海关通行等对于信息隐密与人身安全有高度需求的领域中。

使用生物识别技术的装置(例如，指纹识别装置、脸部识别装置、虹膜识别装置等)常需要较大的体积以容纳装置中的成像模块，不利于应用在小型化或可携式的电子装置中。若省略成像模块中的构件以达到薄型化的目的，则可能降低生物识别装置的识别成功率。

发明内容

根据本发明实施例，提出一种成像模块与使用其的生物识别装置，可应用在小型化或可携式的电子装置中。此外，也助于降低串扰以提升识别生物体的特征点的精准度。

本发明实施例包括一种成像模块。成像模块包括一感光元件以及一光筛选结构。光筛选结构设置于感光元件上，且光筛选结构包括一透光层、一第一遮光层、一第二遮光层及一聚光结构。第一遮光层与第二遮光层都设置于透光层内，且第二遮光层位于第一遮光层与感光元件之间。第一遮光层具有一第一通光部，且第二遮光层具有一第二通光部。聚光结构设置于透光层上。第一通光部与第二通光部对应于感光元件设置。光通过聚光结构产生一聚光束。第一通光部的孔径与第二通光部的孔径分别依据聚光束位于第一遮光层之处与位于第二遮光层之处的宽度调整。

本发明实施例包括一种成像模块。成像模块包括一感光阵列以及一光筛选结构。感光阵列包括多个感光元件。光筛选结构设置于感光阵列上，且光筛选结构包括一透光层、多个遮光层及一聚光阵列。遮光层设置于透光层内，且每个遮光层具有多个通光部。聚光阵列设置于透光层上，且聚光阵列包括多个聚光结构。通光部对应于感光元件设置。光通过聚光阵列产生多个聚光束，每个通光部的孔径依据对应的聚光束位于每个遮光层之处的宽度调整。

本发明实施例包括一种生物识别装置。生物识别装置包括一基板、一光源以及前述的成像模块。光源设置于基板上，用以发出光线至生物体。成像模块用以接收光源的光线。

附图说明

以下将配合所附的附图详述本发明实施例。应注意的是，各种特征部件并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，元件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本发明实施例的技术特征。

图1为本发明一实施例的成像模块的部分剖面示意图；

图2为图1的成像模块的部分放大示意图；

图3A至图3D为不同态样的聚光结构的示意图；

图4为本发明另一实施例的成像模块的部分剖面示意图；

图5为本发明又一实施例的成像模块的部分剖面示意图；

图6为以实施例1的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图7为以实施例2的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图8为以比较例1的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图9为以实施例3的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图10为以比较例2的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图11为以实施例6的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图12为以实施例8的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图13为本发明另一实施例的成像模块的部分剖面示意图；

图14为以实施例10的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图15为以实施例11的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图16为以比较例4的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图17为以比较例6的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图18为本发明又一实施例的成像模块的部分剖面示意图；

图19为以实施例15的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图20为以实施例16的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图21为以比较例10的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图22为以比较例11的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线图；

图23为本发明一实施例的生物识别装置的示意图。

符号说明

1～生物识别装置

100、102、104、106、108～成像模块

10～感光阵列

11～感光元件

20～透光层

20T～顶面

31～第一遮光层

31O～第一通光部

32～第二遮光层

32O～第二通光部

33～第三遮光层

33O～第三通光部

34～第四遮光层

34O～第四通光部

40～聚光阵列

41～聚光结构

41T～弧顶点

50～光筛选结构

60～基板

70～光源

80～盖板

A₁～聚光束位于第一遮光层之处的宽度

A₂～聚光束位于第二遮光层之处的宽度

A₃～聚光束位于第三遮光层之处的宽度

A₄～聚光束位于第四遮光层之处的宽度

D～聚光结构的外径

F～焦点

f～聚光结构的焦距

H₁～第一遮光层与聚光结构的焦点的距离

H₂～第二遮光层与聚光结构的焦点的距离

H₃～第三遮光层与聚光结构的焦点的距离

H₄～第四遮光层与聚光结构的焦点的距离

HS～聚光束的焦点与感光元件的顶表面的距离

L～聚光束

LH～聚光结构的最大厚度

N～透光层的折射率

P～中心间距

R～曲率半径

U～感光单元

WO₁～第一通光部的孔径

WO₂～第二通光部的孔径

WO₃～第三通光部的孔径

WO₄～第四通光部的孔径

WS～感光元件的最小宽度

具体实施方式

以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本发明实施例叙述了一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，也可能包含了有附加特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与第二特征部件可能未直接接触的实施例。

应理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，部分的操作步骤可被取代或省略。

此外，其中可能用到与空间相关用词，例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、「在…上方」、「上方」、「较高的」及类似的用词，这些空间相关用词是为了便于描述图示中一个(些)元件或特征部件与另一个(些)元件或特征部件之间的关系，这些空间相关用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相关形容词也将依转向后的方位来解释。

在说明书中，「约」、「大约」、「大抵」的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，或10％之内，或5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明「约」、「大约」、「大抵」的情况下，仍可隐含「约」、「大约」、「大抵」的含义。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇揭露所属的一般技术者所通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本发明的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本发明实施例有特别定义。

以下所揭露的不同实施例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。

图1显示根据本发明一实施例的成像模块100的部分剖面示意图。图2显示图1的成像模块100的部分放大示意图。参照图1，在一些实施例中，成像模块100可包括一感光阵列10，感光阵列10可包括多个感光元件11。

在一些实施例中，感光阵列10可为一维阵列或二维阵列，但本发明实施例并非以此为限。在一些实施例中，感光元件11可为一像素或子像素，或者可为多个像素的一部分。因此，图2所示的成像模块100可视为图1所示的一感光单元U的放大示意图，但本发明实施例并非以此为限。在一些实施例中，感光元件11可包括或对应至少一光电二极管(例如，互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)感光元件或电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD))及/或其他适当的元件，其可将所接收到的光信号转换成电流信号。

参照图1、图2，成像模块100可包括一透光层20，透光层20设置于感光阵列10(感光元件11)之上。在一些实施例中，透光层20的材料可包括透明光致抗蚀剂、聚亚酰胺、环氧树脂、其他适当的材料或前述材料的组合。在一些实施例中，透光层20的材料可包括光固化材料、热固化材料或上述的组合。举例而言，可使用旋转涂布制作工艺(spin-on coatingprocess)将透光层20形成于感光阵列10(感光元件11)之上，但本发明实施例并非以此为限。

参照图1、图2，成像模块100可包括多个遮光层，遮光层设置于透光层20内，且每层遮光层都具有多个通光部，通光部对应于感光阵列10(感光元件11)设置。具体而言，成像模块100包括一第一遮光层31与一第二遮光层32，第一遮光层31与第二遮光层32设置于透光层20内，且第二遮光层32位于第一遮光层31与感光元件11之间，但本发明实施例并非以此为限。如图1、图2所示，第一遮光层31可具有第一通光部31O，第二遮光层32可具有第二通光部32O。

在一些实施例中，遮光层(第一遮光层31与第二遮光层32)的材料可包括金属，例如：铜(Cu)、银(Ag)等，但本发明实施例并非以此为限。在一些实施例中，遮光层的材料可包括光致抗蚀剂(例如，黑光致抗蚀剂或其他适当的非透明的光致抗蚀剂)、油墨(例如，黑色油墨或其他适当的非透明的油墨)、模制化合物(molding compound)(例如，黑色模制化合物或其他适当的非透明的模制化合物)、防焊材料(solder mask)(例如，黑色防焊材料或其他适当的非透明的防焊材料)、环氧树脂、其他适当的材料或前述材料的组合。在一些实施例中，遮光层的材料可为光固化材料、热固化材料或前述材料的组合。

在一些实施例中，可进行图案化制作工艺将前述材料图案化，以形成遮光层(第一遮光层31与第二遮光层32)。举例来说，前述图案化制作工艺可包括软烘烤(soft baking)、光掩模对准(mask aligning)、曝光(exposure)、曝光后烘烤(post-exposure baking)、显影(developing)、润洗(rinsing)、干燥、其他适当的步骤或前述步骤的组合，但本发明实施例并非以此为限。

参照图1、图2，成像模块100可包括一聚光阵列40，聚光阵列40设置于透光层20上。如图1所示，聚光阵列40可包括多个聚光结构41。举例来说，聚光阵列40可为一维阵列或二维阵列，但本发明实施例并非以此为限。

在一些实施例中，聚光结构41的材料可为透明材料。举例来说，聚光结构41的材料可包括玻璃、环氧树脂、硅氧树脂、聚氨酯、其他适当的材料或前述材料的组合，但本发明实施例并非以此为限。在一些实施例中，可使用光致抗蚀剂热回流法(photoresist reflowmethod)、热压成型法(hot embossing method)、其他适当的方法或上述的组合形成聚光结构41。在一些实施例中，形成聚光结构41(聚光阵列40)的步骤可包括旋转涂布制作工艺、光刻制作工艺、蚀刻制作工艺、其他适当的制作工艺或上述的组合。

在本实施例中，聚光结构41可为曲率半径为R的一微透镜(micro-lens)结构，例如，半凸透镜或凸透镜，但本发明实施例并非以此为限。图3A至图3D显示不同态样的聚光结构的示意图。如图3A与图3B所示，聚光结构41A(圆锥)与聚光结构41B(四角锥)可为微角椎(micro-pyramid)结构。如图3C与图3D所示，聚光结构41C(平顶圆锥)与聚光结构41D(平顶四角锥)可为微梯形(micro-trapezoidal)结构。或者，聚光结构可为一折射率渐变(gradient-index)结构(未绘示)。

如图1所示，在本实施例中，透光层20、遮光层(第一遮光层31与第二遮光层32)及聚光阵列40(聚光结构41)可形成为一光筛选结构50。亦即，光筛选结构50可设置于感光阵列10(感光元件11)上，用以筛选入射光角度。当光线从上往下入射，光筛选结构50允许接近垂直的光线进入感光阵列10，并且吸收其余角度的入射光。

在本发明实施例中，光通过聚光阵列40(聚光结构41)可产生多个聚光束，且遮光层中的每个通光部的孔径可依据对应的聚光束位于遮光层之处的宽度调整。

具体而言，如图2所示，第一通光部31O的孔径为WO₁，第二通光部32O的孔径为WO₂，孔径WO₁大于或等于孔径WO₂(WO₁≥WO₂)，且孔径WO₁的中心对准孔径WO₂的中心，聚光结构41(微透镜)的弧顶点41T、孔径WO₁的中心、孔径WO₂的中心、感光元件11的中心、聚光束L的焦点F相互对准且位于同一轴线上。聚光束L位于第一遮光层31之处的宽度为A₁，聚光束L位于第二遮光层32之处的宽度为A₂，WO₁与A₁的比值为 WO₂与A₂的比值为Q₁与Q₂的几何平均数大于0.6且小于或等于进一步解释比值关系，若比值Q₁大于1，代表孔径WO₁大于聚光束L位于第一遮光层31之处的宽度A₁；若比值Q₁小于1，代表孔径WO₁小于聚光束L位于第一遮光层31之处的宽度A₁。类似地，若比值Q₂大于1，代表孔径WO₂大于聚光束L位于第二遮光层32之处的宽度A₂；若比值Q₂小于1，代表孔径WO₂小于聚光束L位于第二遮光层32之处的宽度A₂。

要注意的是，光筛选结构50中的遮光层的数量并未限定于图1与图2所示的两层。在一些实施例中，光筛选结构50可包括n层遮光层，n为大于或等于2的正整数。在这些遮光层中，第k层遮光层中的每个通光部的孔径为WO_k，聚光束L位于第k层遮光层之处的宽度为A_k，WO_k与A_k的比值为k为小于或等于n的正整数。亦即，在这些实施例中，光筛选结构50可满足以下条件(后方将称为公式(1))，比值Q_k的几何平均数大于0.6且小于或等于1.8：

在此，每个通光部的孔径WO_k都小于聚光结构41的外径D(即，WO_k<D，外径D测量自聚光结构41的弧面与透光层20的顶面交界处至另一远端交界处的水平距离)。当光筛选结构50满足前述公式(1)时，可得到较佳的成像品质，后方将透过实施例与比较例进行说明。

此外，如图2所示，聚光束L位于第k层遮光层之处的宽度A_k可根据三角等比关系计算得知。亦即，聚光束L位于第k层遮光层之处的宽度A_k可满足以下条件(公式(2))：

在此，f为聚光结构41的焦距，LH为聚光结构41的最大厚度(测量自聚光结构41的弧顶点41T至透光层20的顶面20T)，H_k为第k层遮光层与聚光结构41的对焦位置(即，焦点F)的距离(例如，第一遮光层31与聚光结构41的焦点F的距离为H₁，而第二遮光层32与聚光结构41的焦点F的距离为H₂)，感光元件11位于焦点F处。

在一些实施例中，若要达到更佳的成像品质，第k层遮光层中每个通光部的孔径WO_k可满足以下条件(公式(3))，即每个通光部的孔径WO_k介于聚光束L位于第k层遮光层之处的宽度A_k的乘积0.6与1.8之间：

虽然在图2所示的实施例中，聚光束L的对焦位置(即，焦点F)位于对应的感光元件11的顶表面上，但本发明实施例并非以此为限。图4显示根据本发明另一实施例的成像模块102的部分剖面示意图。图5显示根据本发明又一实施例的成像模块104的部分剖面示意图。图1、图2绘示感光元件11位于聚光结构41的焦点F的型态(即，焦点型)；图4、图5绘示感光元件11远离聚光结构41的焦点F的型态(即，离焦型)。在图4、图5的实施例中，孔径WO₁大于或等于孔径WO₂(WO₁≥WO₂)，且孔径WO₁的中心对准孔径WO₂的中心，聚光结构41(微透镜)的弧顶点41T、孔径WO₁的中心、孔径WO₂的中心、感光元件11的中心、聚光束L的焦点F相互对准且位于同一轴线上。

在图4、图5所示的实施例中，每个聚光束L的焦点F与对应的感光元件11的顶表面具有一距离HS。在一些实施例中，聚光束L的焦点F与感光元件11的顶表面的距离HS可满足以下条件(后方将称为公式(4))：

在此，WS为感光元件的最小宽度。此外，定义焦点F为的位置为0，当感光元件11在焦点F下方(即图4所示的成像模块102)，焦点F与对应的感光元件11的顶表面的距离HS<0(离焦型，例如HS＝-25μm)；当感光元件11在焦点F上方(即图5所示的成像模块104)，HS>0(离焦型，例如HS＝+25μm)。

以下提供多个本发明实施例的成像模块的具体规格，并提供多个比较例的成像模块的具体规格与本发明实施例进行比较。

以实施例1举例说明(搭配图1、图2焦点型(HS＝0)的成像模块100)，相邻二聚光结构41的中心间距P为50.0μm(微米)，聚光结构41的曲率半径R为40.0μm，聚光结构41的外径D为40.0μm，且聚光结构41的最大厚度LH为5.36μm。透光层20的折射率N为1.57，第一遮光层31与聚光结构41的焦点F的距离为H₁为48.93μm，第二遮光层32与聚光结构41的焦点F的距离为H₂为18.93μm。聚光束L位于第一遮光层31之处的宽度A₁为19.78μm，聚光束L位于第二遮光层32之处的宽度A₂为7.66μm。第一通光部31O的孔径WO₁为19.78μm，第二通光部32O的孔径WO₂为7.66μm，即WO₁与A₁的比值Q₁为1，WO₂与A₂的比值Q₂为1。Q₁与Q₂的几何平均数感光元件11的最小宽度WS为30μm。

实施例1至实施例4的具体规格请参照下列表一，且所有实施例均满足前述的公式(1)。具体而言，实施例1至实施例4的成像模块的结构可参考图1与图2所示的成像模块100，且实施例1至实施例4均满足前述的公式(1)。

表一

比较例1至比较例3的具体规格请参照下列表二，且所有比较例均不满足前述的公式(1)。具体而言，比较例1至比较例3的成像模块的结构可参考图1与图2所示的成像模块100(焦点型，HS＝0)，但比较例1至比较例3均不满足前述的公式(1)。比较例1的是公式(1)的临界值，但不符合公式(1)。

表二

当第一通光部31O的孔径WO₁与聚光束L位于第一遮光层31之处的宽度A₁相等，第二通光部32O的孔径WO₂与聚光束L位于第二遮光层32之处的宽度A₂相等(即，Q₁＝Q₂＝1，且)，符合公式(1)，可视为理想值。亦即，以实施例1的具体规格制成的成像模块可为一理想的成像模块(即可获得最佳的成像品质)。图6显示以实施例1(实施例1的成像模块的结构可参考图1与图2所示的成像模块100)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。图6的横轴为角度，纵轴为收光效率(单位：百分比)。在0度时，收光效率达到90％，即表示当光源以0度入射时，感光元件11所接收的光通量比上入射光源的光通量值为0.9，即为90％。如图6所示，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到90％，而以10～90度入射时的噪声低于10％。

可透过与实施例1的角度筛选分布曲线进行比较，判断成像模块是否可具有良好的成像品质(即可具有较高的分辨率)。在此，所述良好的成像品质需满足主要信号强度大于原始信号强度的30％(收光效率大于30％)、未出现大角度的噪声干扰(噪声强度小于主要信号强度的10％)及主要信号的波束角(半功率角；beam angle；指于垂直光束中心线的一平面上，光强度等于50％最大光强度的二个方向之间的夹角)小于10度。一般而言，当感光元件11位于多层结构(例如，空气透光层、遮光层等元件)下方时，主要信号的波束角需要小于10度才能解析200μm宽度的生物识别信号(例如，指纹信号)。若主要信号的波束角大于10度，可能使指纹信号互相重叠导致无法解析生物识别信号。

简言之，在0～10度的范围内，收光能量的信号强度大于原始信号强度的30％(即收光效率大于30％)，在10～90度的范围内，噪声强度小于主要信号强度的10％，且主要信号的波束角小于10度，即可判断成像模块具有良好的成像品质。

图7显示以实施例2(实施例2的成像模块的结构可参考图1与图2所示的成像模块100)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图7所示的实施例2(符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，在0度时收光效率达到50％，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到50％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度，而以10～90度入射时的噪声低于10％，因此可判断实施例2的成像模块具有良好的成像品质。

图8显示以比较例1的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图8所示的比较例1(不符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的极值不到30％(收光效率小于30％)，即感光元件接收的光线强度不足，因此可判断比较例1的成像模块不具有良好的成像品质。

图9显示以实施例3(实施例3的成像模块的结构可参考图1与图2所示的成像模块100)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图9所示的实施例3(符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到95％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度。虽然在约30度与约55度处出现噪声干扰，但噪声强度小于主要信号的10％，因此仍可判断成像模块具有良好的成像品质。

图10显示以比较例2的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图10所示，比较例1(不符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到95％。然而，在30度与52度出现噪声干扰，且在52度出现的噪声强度大于主要信号的10％(即出现串扰(cross talk))，因此可判断比较例2的成像模块不具有良好的成像品质。

实施例5至实施例8的具体规格请参照下列表三，且所有实施例均满足前述的公式(1)与公式(4)。具体而言，实施例5、实施例6的成像模块的结构可参考图4所示的成像模块102(离焦型HS＝-25)，实施例7、实施例8的成像模块的结构可参考图5所示的成像模块104(离焦型HS＝+25)且实施例5至实施例8均满足前述的公式(1)与公式(4)。

表三

图11显示以实施例6(实施例6的成像模块的结构可参考图4所示的成像模块102)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图11所示的实施例6(符合公式(1)，此数值为临界值)的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到90％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度，而以10～90度入射时的噪声低于10％，因此可判断实施例6的成像模块具有良好的成像品质。

图12显示以实施例8(实施例8的成像模块的结构可参考图5所示的成像模块104)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图12所示的实施例8(符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到60％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度，而以10～90度入射时的噪声低于10％，因此可判断实施例8的成像模块具有良好的成像品质。

要注意的是，虽然在前述实施例中，都以遮光层的数量为两层(即第一遮光层31与第二遮光层32)进行说明，但本发明实施例并非以此为限。

图13显示根据本发明另一实施例的成像模块106的部分剖面示意图。与图1、图2所示的成像模块100的不同之处在于，图13所示的成像模块106可进一步包含一第三遮光层33。第三遮光层33设置于透光层20内，且第三遮光层33位于第二遮光层32与感光元件11之间。在一些实施例中，第三遮光层33的材料可和第一遮光层31或第二遮光层32相同或类似，但本发明实施例并非以此为限。此外，如图13所示，第三遮光层33可具有第三通光部33O，第三通光部33O的孔径为WO₃，且第三遮光层33与聚光结构41的焦点F的距离为H₃，孔径WO₁大于或等于孔径WO₂，孔径WO₂大于或等于孔径WO₃(WO₁≥WO₂≥WO₃)，且孔径WO₁的中心对准孔径WO₂的中心与孔径WO₃的中心，聚光结构41(微透镜)的弧顶点41T、孔径WO₁的中心、孔径WO₂的中心、孔径WO₃的中心、感光元件11的中心、聚光束L的焦点F相互对准且位于同一轴线上。聚光束L位于第一遮光层31之处的宽度为A₁，聚光束L位于第二遮光层32之处的宽度为A₂，聚光束L位于第三遮光层33之处的宽度为A₃，WO₁与A₁的比值为WO₂与A₂的比值为WO₃与A₃的比值为Q₁、Q₂与Q₃的几何平均数大于0.6且小于或等于满足前述的公式(1)。

实施例9至实施例12的具体规格请参照下列表四，且所有实施例均满足前述的公式(1)。具体而言，实施例9至实施例12的成像模块的结构可参考图13所示的成像模块106(焦点型，HS＝0)，且实施例9至实施例12均满足前述的公式(1)。

表四

比较例4至比较例7的具体规格请参照下列表五，且所有比较例均不满足前述的公式(1)。具体而言，比较例4至比较例7的成像模块的结构可参考图13所示的成像模块106，但比较例4至比较例7均不满足前述的公式(1)。

表五

图14显示以实施例10(实施例10的成像模块的结构可参考图13所示的成像模块106)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图14所示的实施例10(符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到50％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度，而以10～90度入射时的噪声低于10％，因此可判断实施例10的成像模块具有良好的成像品质。

图15显示以实施例11(实施例11的成像模块的结构可参考图13所示的成像模块106)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图15所示的实施例11(符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到95％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度，虽然在约34度与约62度处出现噪声干扰，但噪声强度小于主要信号的10％，因此仍可判断实施例11的成像模块具有良好的成像品质。

图16显示以比较例4的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图16所示的比较例4(此数值为临界值，不符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的极值不到30％(收光效率小于30％)，即感光元件接收的光线强度不足，因此可判断比较例4的成像模块不具有良好的成像品质。

图17显示以比较例6的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图17所示的比较例6(不符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到95％，然而，主要信号的波束角大于10度，在10度时，收光效率仍有80％，会造成串扰，因此可判断比较例6的成像模块不具有良好的成像品质。

图18显示根据本发明又一实施例的成像模块108的部分剖面示意图。与图13所示的成像模块106的不同之处在于，图18所示的成像模块108可进一步包含一第四遮光层34。第四遮光层34设置于透光层20内，且第四遮光层34位于第三遮光层33与感光元件11之间。在一些实施例中，第四遮光层34的材料可和第一遮光层31、第二遮光层32或第三遮光层33相同或类似，但本发明实施例并非以此为限。此外，如图18所示，第四遮光层34可具有第四通光部34O，第四通光部34O的孔径为WO₄，且第四遮光层34与聚光结构41的焦点F的距离为H₄。孔径WO₁大于或等于孔径WO₂，孔径WO₂大于或等于孔径WO₃，孔径WO₃大于或等于孔径WO₄(WO₁≥WO₂≥WO₃≥WO₄)，且孔径WO₁的中心对准孔径WO₂的中心、孔径WO₃的中心与孔径WO₄的中心，聚光结构41(微透镜)的弧顶点41T、孔径WO₁的中心、孔径WO₂的中心、孔径WO₃的中心、孔径WO₄的中心、感光元件11的中心、聚光束L的焦点F相互对准且位于同一轴线上。感光元件11位于焦点F上，为焦点型(HS＝0)的成像模块108。聚光束L位于第一遮光层31之处的宽度为A₁，聚光束L位于第二遮光层32之处的宽度为A₂，聚光束L位于第三遮光层33之处的宽度为A₃，聚光束L位于第四遮光层34之处的宽度为A₄，WO₁与A₁的比值为WO₂与A₂的比值为WO₃与A₃的比值为WO₄与A₄的比值为Q₁、Q₂、Q₃与Q₄的几何平均数大于0.6且小于或等于 符合前述公式(1)。

实施例13至实施例16的具体规格请参照下列表六，且所有实施例均满足前述的公式(1)。具体而言，实施例13至实施例16的成像模块的结构可参考图18所示的成像模块108(四层遮光层与焦点型(HS＝0))，且实施例13至实施例16均满足前述的公式(1)。

表六

比较例8至比较例11的具体规格请参照下列表七，且所有比较例均不满足前述的公式(1)。具体而言，比较例8至比较例11的成像模块的结构可参考图18所示的成像模块106，但比较例8至比较例11均不满足前述的公式(1)。比较例8、10的Qn值的几何平均数(0.6、1.83)分别接近公式(1)的上下限临界值。

表七

图19显示以实施例15(实施例15的成像模块的结构可参考图18所示的成像模块108)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图19所示的实施例15(符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到95％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度，虽然在约33度与约62度处出现噪声干扰，但噪声强度小于主要信号的10％，因此仍可判断实施例15的成像模块具有良好的成像品质。

图20显示以实施例16(实施例16的成像模块的结构可参考图18所示的成像模块108)的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图20所示的实施例16(符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到55％(收光效率大于30％)，且主要信号的波束角小于10度，而以10～90度入射时的噪声低于10％，因此可判断实施例16的成像模块具有良好的成像品质。

图21显示以比较例10的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图21所示的比较例10(不符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的收光效率极值达到95％，然而，主要信号的波束角大于10度，在10度时，收光效率仍有80％，会造成串扰，因此可判断比较例10的成像模块不具有良好的成像品质。

图22显示以比较例11的具体规格制成的成像模块的角度筛选分布曲线。如图22所示的比较例11(不符合公式(1))的角度筛选分布曲线结果，当光源以0～10度入射时的极值不到10％(收光效率小于30％)，即感光元件接收的光线强度不足，因此可判断比较例11的成像模块不具有良好的成像品质。

图23显示根据本发明一实施例的生物识别装置1的示意图。生物识别装置1可用以识别生物体的一部位的生物特征，例如指纹、静脉或虹膜等。如图23所示，生物识别装置1可包含一基板60、一光源70以及图1所示的成像模块100。光源70设置于基板60上，用以发出光线至生物体(如图23所示的手指)，而成像模块100可用以接收光源70的光线。举例来说，光源70可例如为是发光二极管，其可发出光线投射至生物体的特征点(例如，指纹)，且特征点可反射光线(或以光耦合、光散射等其他机制)至成像模块100内，使成像模块100可获得此特征点的影像。

在一些实施例中，光源70可设置于成像模块100的至少一侧。举例来说，光源70可围绕于成像模块100的周围，但本发明实施例并非以此为限。要注意的是，图23所示的成像模块100也可以替换为图4所示的成像模块102、图5所示的成像模块104、图13所示的成像模块106或图18所示的成像模块108，在此不多加赘述。

此外，虽然图23所示的实施例以反射式的生物识别装置作说明，但本发明实施例并非以此为限。在其他实施例中，依据光源70的位置不同，生物识别装置1也可为穿透式(从生物体上方发光)或散射式(从生物体侧向发光)。

在一些实施例中，生物识别装置1可进一步包括一盖板80，盖板80设置于光源70与成像模块100之上。举例来说，盖板80可为一玻璃盖板，但本发明实施例并非以此为限。

综上所述，通过将本发明实施例的光筛选结构满足公式(1)，且使聚光束的焦点与感光元件的顶表面的距离满足公式(4)，可有助于成像模块与使用其的生物识别装置的薄型化。此外，也助于降低串扰以提升识别生物体的特征点的精准度。

以上概述数个实施例的部件，以便在本发明所属技术领域中具有通常知识者可以更理解本发明实施例的观点。在本发明所属技术领域中具有通常知识者应该理解，他们能以本发明实施例为基础，设计或修改其他制作工艺和结构以达到与在此介绍的实施例相同的目的及/或优势。在本发明所属技术领域中具有通常知识者也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本发明的精神与范围，且他们能在不违背本发明的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。另外，虽然本发明已以数个优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。

本说明书对特征、优点或类似语言的引用并非意味可以利用本发明实现的所有特征和优点应该是或者在本发明的任何单个实施例中。相对地，涉及特征和优点的语言被理解为其意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因而，在说明书中对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定代表相同的实施例。

再者，在一个或多个实施例中，可以任何合适的方式组合本发明的所描述的特征、优点和特性。根据本文的描述，相关领域的技术人员将意识到，可在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实现本发明。在其他情况下，在某些实施例中可识别附加的特征和优点，这些特征和优点可能不存在于本发明的所有实施例中。