飞行时间RGB-IR图像传感器制造技术

提供了一种三维飞行时间(TOF)RGB

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行时间RGB
‑
IR图像传感器

技术介绍

[0001]基于飞行时间(TOF)像素的3D相机已经广泛应用于工业和工厂自动化、汽车驾驶辅助、游戏、图像识别、以及其他领域中。为了增强TOF 3D相机所收集的深度信息，计算设备通常包括RGB(红色
‑
绿色
‑
蓝色)相机以及TOF 3D相机，从而同时感测成像场景的RGB信息和深度信息。
[0002]在现有设备中，TOF 3D相机和RGB相机紧挨在一起，但设置在空间上分开的传感器阵列中。在这样的配置中，由于TOF 3D相机和RGB相机沿着略有不同的轴线接收光，所以对齐并校准每个相机以使得从场景中同一点捕获的RGB信息和深度能够彼此适当相关联可能会出现问题。另外，对于在空间上分开的传感器阵列，TOF 3D相机或RGB相机可能会部分遮挡另一相机，这是不期望的。使用TOF 3D相机和RGB相机的分开传感器阵列也可能会使包括相机的设备更大，不适于近距离操作，和/或制造成本更高。

技术实现思路

[0003]根据本公开的一个方面，提供了一种三维飞行时间(TOF)RGB
‑
IR图像传感器，其包括信号生成器，该信号生成器被配置为生成调制电信号。三维TOF RGB
‑
IR图像传感器还可以包括发光二极管(LED)，该LED被配置为接收调制电信号并且发射调制光。三维TOF RGB
‑
IR图像传感器还可以包括TOF传感器集成电路，该TOF传感器集成电路被配置为在光接收表面处接收光并且基于所接收的光来生成光电信号。所接收的光可以包括环境光和所反射的调制光。三维TOF RGB
‑
IR图像传感器还可以包括滤波器阵列，该滤波器阵列位于TOF传感器集成电路的光接收表面上。滤波器阵列可以包括多个像素，每个像素包括红外透射带通滤波器以及与红外透射带通滤波器相邻定位的一个或多个可见光透射带通滤波器。
[0004]提供该
技术实现思路
以便以简化形式介绍一些概念，下文在具体实施方式对这些概念进行进一步描述。该
技术实现思路
既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。更进一步地，所要求保护的主题不限于解决了本公开的任何部分中指出的任何或所有缺点的实现方式。
附图说明
[0005]图1示意性地描绘了根据本公开的一个实施例的三维TOF RGB
‑
IR图像传感器。
[0006]图2A至图2B示出了可以被包括在图1的三维TOF RGB
‑
IR图像传感器中的示例TOF传感器集成电路的横截面视图。
[0007]图3A至图3C示出了图1的三维TOF RGB
‑
IR图像传感器的示例像素。
[0008]图3D示出了根据图1的实施例的包括多个像素的示例滤波器阵列。
[0009]图4A至图4B示出了根据图1的实施例的红外透射带通滤波器和可见光透射带通滤波器的示例透射率曲线。
[0010]图5A示出了根据图1的实施例的示例TOF IR突发模式照射时序曲线。
[0011]图5B示出了根据图1的实施例的示例TOF捕获曝光时序曲线。
[0012]图5C示出了根据图1的实施例的示例RGB
‑
Vis捕获曝光时序曲线。
[0013]图6A示出了可以在图1的三维TOF RGB
‑
IR图像传感器处执行的示例方法。
[0014]图6B至图6C示出了可以在图6A的方法的一些实现方式中执行的附加步骤。
[0015]图7示出了其中可以实现本文中所描述的系统和方法的示例计算环境的示意图。
具体实施方式
[0016]为了解决上文所讨论的问题，提供了一种三维飞行时间(TOF)的RGB
‑
IR图像传感器。该三维TOF RGB
‑
IR图像传感器被配置为在单个传感器阵列中提供飞行时间感测和颜色感测。因此，三维TOF RGB
‑
IR图像传感器可以避免上文所讨论的问题，这些问题由于使用分开传感器阵列进行飞行时间感测和颜色感测而引起。图1示意性地描绘了根据本公开的一个实施例的三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10。该三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10可以被包括在计算设备中。在图1的实施例中，三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10被配置为确定来自环境光源14的环境光42所照射的成像对象12的飞行时间信息和颜色信息。
[0017]在一些实施例中，三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10可以包括控制器24，其可以例如包括一个或多个处理器。控制器24可以被配置为经由一个或多个输入设备从用户接收一个或多个输入。控制器24可以附加地或可替代地被配置为从应用程序26接收一个或多个输入。控制器24还可以被配置为将一个或多个输出传输到应用程序26和/或传输到三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10的一个或多个其他部件。一个或多个输出可以包括一个或多个控制信号，该一个或多个控制信号指示要在一个或多个其他部件处执行的操作。
[0018]三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10可以包括信号生成器20，该信号生成器20被配置为生成调制电信号。信号生成器20可以响应于从控制器24接收的控制信号而生成调制电信号。在一些实施例中，调制电信号可以为幅度调制电信号。在其他实施例中，调制电信号可以为频率调制电信号。在对电信号进行频率调制的实施例中，调制电信号可以在频率上进行调制，以使拍子(信号峰值)在时间上以预先确定的调制频率隔开，该预先确定的调制频率大于电信号的频率。在这样的实施例中，预先确定的调制频率可以在射频范围内。同样，在其中调制电信号为幅度调制电信号的实施例中，幅度调制可以以预先确定的调制频率发生。
[0019]三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10还可以包括发光二极管(LED)22，该发光二极管(LED)22被配置为接收调制电信号。在一些实施例中，可以使用除LED之外的光发射器，诸如激光二极管。LED 22还可以被配置为基于调制电信号来发射调制光40。在其中调制电信号为幅度调制的实施例中，调制光40可以是幅度调制的，在其中调制电信号为频率调制的实施例中，调制光4可以是频率调制的。调制光40可以被引向成像对象12。
[0020]三维TOF RGB
‑
IR图像传感器10还可以包括TOF传感器集成电路30。TOF传感器集成电路30可以包括光接收表面。在TOF传感器集成电路30的光接收表面处接收的光44可以包括环境光42，该环境光42可以从成像对象12或某个其他对象反射。附加地或可替代地，可以从环境光源14直接接收环境光42。所接收的光44还可以包括从成像对象12反射的调制光40。
[0021]在一些实施例中，所接收的光44可以使用微透镜36聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维飞行时间(TOF)RGB
‑
IR图像传感器，包括：信号生成器，被配置为生成调制电信号；发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，被配置为接收所述调制电信号并且发射调制光；飞行时间传感器集成电路，被配置为在光接收表面处接收光并且基于所接收的光来生成光电信号，其中所接收的光包括环境光和所反射的调制光；以及滤波器阵列，位于所述飞行时间传感器集成电路的所述光接收表面上，其中所述滤波器阵列包括多个像素，每个像素包括：红外透射带通滤波器；以及一个或多个可见光透射带通滤波器，其与所述红外透射带通滤波器相邻定位。2.根据权利要求1所述的三维飞行时间RGB
‑
IR图像传感器，还包括：移相器，被配置为：对所述调制电信号施加一个或多个相移阶跃；以及将具有所述相移阶跃的所述调制电信号从所述信号生成器传输到所述飞行时间传感器集成电路，以从所述光电信号中解调所述调制电信号；以及控制器，被配置为：接收相关电信号，所述相关电信号经由对所述调制电信号的解调而产生；以及基于所述相关电信号与所述调制电信号之间的相位差，来确定所反射的调制光的飞行时间。3.根据权利要求1所述的三维飞行时间RGB
‑
IR图像传感器，其中：所述调制电信号被生成以包括多个突发，每个突发以预先确定的时段发射；以及对于每个突发，所述突发的持续时间小于所述预先确定的时段。4.根据权利要求3所述的三维飞行时间RGB
‑
IR图像传感器，其中所述飞行时间传感器集成电路被配置为在多个积分帧内接收所接收的光，其中所述积分帧以所述预先确定的时段出现。5.根据权利要求1所述的三维飞行时间RGB
‑
IR图像传感器，其中所述一个或多个可见光透射带通滤波器被配置为透射选自由以下各项组成的组的光：红色光、绿色光、蓝色光、青色光、黄色光、洋红色光、翠绿色光、以及全可见光谱光。6.根据权利要求1所述的三维飞行时间RGB
‑
IR图像传感器，还包括微透镜，所述微透镜位于所述滤波器阵列的光接收侧上并且被配置为将所接收的光聚焦到所述滤波器阵列上。7.根据权利要求1所述的三维飞行时间RGB
‑
IR图像传感器，还包括可见透明层，所述可见透明层位于所述飞行时间传感器集成电路与所述滤波器阵列之间。8.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许展平，VH，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：