三维彩色图像传感器及三维光学成像系统技术方案

本发明专利技术提供一种三维彩色图像传感器及含有三维彩色图像传感器的三维光学成像系统，三维彩色图像传感器包含半导体基底，具有多个第一与第二光电二极管，以及导线层形成于所述多个第一与第二光电二极管之下，滤光阵列层设置于所述多个第一与第二光电二极管上，具有多个彩色滤光图案与多个红外光滤光图案，其中每个红外光滤光图案接收物体的三维彩色图像的深度信息并对应至第一光电二极管，且每个彩色滤光图案接收物体的三维彩色图像的彩色图像信息并对应至第二光电二极管。本发明专利技术的三维彩色图像传感器具有高度的移动检测灵敏度，在使用上可以更加具有弹性及效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器，特别涉及一种接收物体的三维彩色图像的深度与彩色图 像信息的传感器。
技术介绍
三维(three dimensional ；3D)光学成像系统，例如3D照相机，可对拍摄的物体进 行距离测量而应用在许多不同的用途上，例如对制造的商品进行外观检查、计算机辅助设 计(computer-aided design ；CAD)的检验、地理测量以及物体成像。3D照相机包含照射被拍摄景象的光源，为了拍摄景象并测定从照相机到景象中物 体的距离，通常使用由光源所发出的一连串光脉冲去照射景象，被景象中的物体所反射的 光脉冲的光会在3D照相机的感光表面上成像，从光源发出光脉冲到景象中的物体，以及被 反射的光脉冲回到照相机之间所消耗的时间被用来测定从3D照相机到物体的距离。一般而言，传统的3D光学成像系统使用两种传感器以产生3D图像，其中一种传感 器为深度传感器，用来测定从照相机到景象中物体的距离，并产生物体的3D深度图像。另 一种传感器为图像传感器，用以收集景象中物体的二维图像信息，并产生物体的照片。由于 传统的3D光学成像系统需要两种传感器来分别接收深度信息以及图像信息，因此在传统 的3D光学成像系统中，用以处理来自两种传感器的信息的信号处理器的演算法较为复杂。 同时，当传统的3D光学成像系统应用在实时的3D图像游戏时，因为两种传感器所导致的低 移动感测灵敏度与低信号噪声比(signal-to-noise ratio ；SNR)，使得使用者细微的手指 移动无法被传统的3D光学成像系统中的传感器检测到。因此，业界亟需一种3D彩色图像传感器，其可以接收物体的3D彩色图像的深度信 息与彩色图像信息。
技术实现思路
为克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供一种3D彩色图像传感器，此3D彩色图 像传感器接收物体的3D彩色图像的深度信息与彩色图像信息。在一实施例中，3D彩色图 像传感器包括半导体基底，其具有多个第一光电二极管与多个第二光电二极管，导线层位 于半导体基底内，形成于所述多个第一光电二极管与所述多个第二光电二极管之下。滤光 阵列层设置于所述多个第一光电二极管与所述多个第二光电二极管上，具有多个彩色滤光 图案与多个红外光滤光图案，其中每个红外光滤光图案接收物体的三维彩色图像的深度信 息，并对应至第一光电二极管，且每个彩色滤光图案接收物体的三维彩色图像的彩色图像 信息，并对应至第二光电二极管。此外，本专利技术还提供一种3D光学成像系统。在一实施例中，3D光学成像系统包括 照射物体的光源，以及接收物体的三维彩色图像的深度信息与彩色图像信息，并转换深度 信息与彩色图像信息成为电子信号的三维彩色图像传感器。此外，还包含处理从三维彩色 图像传感器发出的电子信号的信号处理器，以产生物体的三维彩色图像。其中，三维彩色图像传感器包括半导体基底，其具有多个第一光电二极管与多个第二光电二极管，以及导线 层位于半导体基底内，形成于所述多个第一光电二极管与所述多个第二光电二极管之下。 另外，还包含滤光阵列层设置于所述多个第一光电二极管与所述多个第二光电二极管上， 具有多个彩色滤光图案与多个红外光滤光图案，其中每个红外光滤光图案接收物体的三维 彩色图像的深度信息，并对应至第一光电二极管，且每个彩色滤光图案接收物体的三维彩 色图像的彩色图像信息，并对应至第二光电二极管。物体的三维彩色图像的深度信息与彩色图像信息都被同一个三维彩色图像传感 器接收，本专利技术的3D彩色图像传感器具有高度的移动检测灵敏度，在使用上可以更加具有 弹性及效率。为了让本专利技术的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图进行详细说明。 附图说明图IA显示依据本专利技术的一实施例，滤光阵列层的平面示意图。图IB显示依据本专利技术另一实施例，滤光阵列层的平面示意2显示依据本专利技术的一实施例，沿着图IA的剖面线2-2’的三维彩色图像传感 器的剖面示意图。其中，附图标记说明如下100 半导体基底；112 第一光电二极管；114 第二光电二极管；116 绝缘 体；120 导线层；122、124 电路区；200 滤光阵列层；202 红外光滤光图案；204 彩 色滤光图案；300 微透镜阵列；302 第一微透镜；304 第二微透镜；400 三维彩色图 像传感器；510 红外光；520 可见光。具体实施例方式本专利技术的实施例提供一种三维彩色图像传感器(3D color image sensor)，用 以接收物体的三维彩色图像的深度信息(depth information)与彩色图像信息(color image information)，其中物体通过具有三维图像传感器于其中的三维光学成像系统(3D optical imaging system)而成像。三维图像传感器包含半导体基底，其具有多个第一光 电二极管(Photodiode)与多个第二光电二极管。第一光电二极管用来接收物体的三维彩 色图像的深度信息，第二光电二极管则用来接收物体的三维彩色图像的彩色图像信息。导 线层(wiring layer)位于半导体基底内，形成在所述多个第一光电二极管与所述多个第二 光电二极管之下，导线层包含多个电路区，分别对应至所述多个第一光电二极管与所述多 个第二光电二极管。滤光阵列层(light filter array layer)位于半导体基底上，设置于 所述多个第一光电二极管与所述多个第二光电二极管之上，具有多个彩色滤光图案(color filter pattern)与多个红外光滤光图案(infrared light filterpattern)，这些彩色滤 光图案与红外光滤光图案依序排列成阵列形式。每个红外光滤光图案接收物体的三维彩色 图像的深度信息，并对应至第一光电二极管。每个彩色滤光图案接收物体的三维彩色图像 的彩色图像信息，并对应至第二光电二极管。参阅图1A，其显示依据本专利技术的一实施例，滤光阵列层200的平面示意图。滤光阵列层200包含多个红外光滤光图案202与多个彩色滤光图案204。在一实施例中，红外光滤 光图案202的形状可以是八边形，而彩色滤光图案204的形状则可以是四边形，每个彩色滤 光图案204与四个红外光滤光图案202邻接排列。红外光滤光图案202可由黑色光致抗蚀 剂形成，以允许红外光穿透。彩色滤光图案204可由彩色光致抗蚀剂形成，以允许可见光穿 透。彩色滤光图案204可以是红色、绿色或蓝色的彩色滤光片(color filter)，分别允许红 色、绿色或蓝色的光穿透。在一实施例中，红色、绿色与蓝色的彩色滤光图案204尽可能地 靠近排列，例如三个红色、绿色与蓝色的彩色滤光图案204可以排列成三角形。 参阅图1B，其显示依据本专利技术另一实施例，滤光阵列层200的平面示意图。在此 实施例中，红外光滤光图案202与彩色滤光图案204的形状都是圆形，红外光滤光图案202 与彩色滤光图案204的材料以及其排列方式可以与上述实施例相同。依据本专利技术的示范性 实施例，红外光滤光图案202的尺寸大于彩色滤光图案204的尺寸，且红外光滤光图案202 的尺寸与彩色滤光图案204的尺寸的比值优选为大于10。滤光阵列层200由红外光滤光图案202与彩色滤光图案204组成，其中彩色滤 光图案204可以是红色、绿色本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种三维彩色图像传感器，包括：一半导体基底，具有多个第一光电二极管与多个第二光电二极管，以及一导线层形成于所述多个第一光电二极管与所述多个第二光电二极管之下；以及一滤光阵列层，设置于所述多个第一光电二极管与所述多个第二光电二极管上，具有多个彩色滤光图案与多个红外光滤光图案，其中每个红外光滤光图案接收一物体的三维彩色图像的深度信息并对应至所述第一光电二极管，且每个彩色滤光图案接收所述物体的三维彩色图像的彩色图像信息并对应至所述第二光电二极管。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赖邵弘，曾志翔，陆震伟，陈毅修，
申请(专利权)人：采钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]