CN111726601A - 影像感测装置 - Google Patents

影像感测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111726601A
CN111726601A CN202010315958.5A CN202010315958A CN111726601A CN 111726601 A CN111726601 A CN 111726601A CN 202010315958 A CN202010315958 A CN 202010315958A CN 111726601 A CN111726601 A CN 111726601A
Authority
CN
China
Prior art keywords
visible light
photodiode
pixel
substrate
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010315958.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111726601B (zh
Inventor
颜士傑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luxvisions Innovation Ltd
Original Assignee
Luxvisions Innovation Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luxvisions Innovation Ltd filed Critical Luxvisions Innovation Ltd
Publication of CN111726601A publication Critical patent/CN111726601A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111726601B publication Critical patent/CN111726601B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/261—Image signal generators with monoscopic-to-stereoscopic image conversion
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649—Infrared imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14667—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/271—Image signal generators wherein the generated image signals comprise depth maps or disparity maps
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/131—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing infrared wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/135—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/705—Pixels for depth measurement, e.g. RGBZ
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

一种影像感测装置包括感测模块与非可见光发射器。感测模块包括多个像素组与基材，该些像素组排列设置于基材上。像素组包括子像素、非可见光感测器与调焦件，且子像素与非可见光感测器排列为阵列。子像素包括可见光光电二极管，且非可见光感测器包括非可见光光电二极管。调焦件位于可见光光电二极管与基材之间或非可见光光电二极管与基材之间，且调焦件使可见光光电二极管与基材之间的距离小于或大于非可见光光电二极管与基材之间的距离。非可见光发射器对应于感测模块设置，且非可见光感测器用以感测非可见光发射器发射的非可见光。

Description

影像感测装置
技术领域
本发明涉及影像感测器，具体涉及一种可拍摄三维影像的影像感测装置。
背景技术
现有一种可拍摄三维影像的摄影装置，此种摄影装置包括感测模块，感测模块上设置有像素阵列与深度感测器，像素阵列可接收可见光光线以产生二维影像，而深度感测器可计算深度数据，摄影装置可将此深度数据与二维影像结合而产生三维影像。现有的深度感测器有几种类型，举例来说，一种深度感测器是以二个并列的影像感测器来同时撷取两张二维影像，并计算这两张二维影像的相位差以推算出影像中的物体与成像面之间的深度数据。另一种深度感测器具有飞时测距(time of flight，TOF)感测单元与非可见光发射器，此种飞时测距感测单元可接收非可见光发射器所发射的非可见光，且可根据非可见光发射器发射非可见光的时间点与飞时测距感测单元接收到非可见光的时间点的时间差而计算出深度数据。
发明内容
现有采用飞时测距技术的三维影像摄影装置，会遭遇对焦问题。具体来说，在感测模块中用来接收可见光的像素阵列与用来接收非可见光的飞时测距感测单元，是接收来自于摄影装置的同一颗镜头的入射光，然而基于可见光与非可见光的波长或摄影装置中的各种透镜或滤光片等元件，像素阵列与飞时测距感测单元的焦距却可能不同，这会造成当像素阵列对焦正确而产生清晰的二维影像时，飞时测距感测单元却无法正确对焦而造成深度数据不精确；反之，若飞时测距感测单元正确对焦时，其对应的二维影像却可能因未正确对焦而造成影像模糊。
有鉴于上述问题,以下提出本发明及其实施例，以提供一种影像感测装置，以期望能解决对焦不正确而造成深度数据不够精确或影像模糊的问题。
根据本发明实施例，一种影像感测装置包括感测模块与非可见光发射器。感测模块包括多个像素组与基材，该些像素组排列设置于基材上。每一像素组包括多个子像素、至少一非可见光感测器与至少一调焦件，且多个子像素与非可见光感测器排列为阵列。每一子像素包括可见光光电二极管，且非可见光感测器包括非可见光光电二极管。调焦件位于每一可见光光电二极管与基材之间或非可见光光电二极管与基材之间，且调焦件使每一可见光光电二极管与基材之间的距离小于或大于非可见光光电二极管与基材之间的距离。非可见光发射器对应于感测模块设置，且非可见光感测器用以感测非可见光发射器发射的非可见光。
综上所述，根据本发明实施例所提出的影像感测装置，调焦件可改变每一可见光光电二极管与镜头总成之间的距离或非可见光光电二极管与镜头总成之间的距离，藉此使可见光与非可见光可分别正确对焦至子像素与非可见光感测器，以同时产生清晰的二维影像与精确的深度数据。并藉由将深度数据结合二维影像，所述影像感测装置可快速且精确地产生三维影像。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1所示为本发明一实施例的影像感测装置应用于手机的示意图；
图2所示为本发明一实施例的影像感测装置的剖面示意图；
图3所示为本发明第一实施例的感测模块的局部顶视示意图；
图4为图3的线段4-4处的局部剖面示意图；
图5所示为本发明第二实施例的感测模块的局部剖面示意图；
图6所示为本发明第三实施例的感测模块的局部剖面示意图；
图7所示为本发明第四实施例的感测模块的局部剖面示意图；
图8所示为本发明第五实施例的感测模块的局部剖面示意图；
图9所示为本发明第六实施例的感测模块的局部剖面示意图；
图10所示为本发明第七实施例的感测模块的局部顶视示意图；以及
图11为图10的线段11-11处的局部剖面示意图。
其中，附图标记：
10 手机 11 影像感测装置
100 摄像组件 110 感测模块
120 镜头总成 130 第一滤光片
200 非可见光发射器 300 像素组
310 第一颜色子像素 320 第二颜色子像素
330 第三颜色子像素 340 非可见光感测器
351 可见光光电二极管 352 非可见光光电二极管
353 线路层 353A 第一线路
353B 第二线路 354 微透镜
354A 第一微透镜 354B 第二微透镜
355 第二滤光片 356 调焦件
357 延伸线路 400 基材
D1 第一距离 D2 第二距离
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参照图1，图1为本发明一实施例的影像感测装置11应用于手机10的示意图。如图1所示，手机10可为智能手机，而影像感测装置11可用于拍摄三维影像。影像感测装置11包括摄像组件100与非可见光发射器200，摄像组件100与非可见光发射器200彼此并列且间隔设置于手机10上，但摄像组件100与非可见光发射器200的相对位置并不限于此实施例。在不同实施例中，影像感测装置11可应用于任何电子装置上，例如行车记录器、数字相机或自动驾驶辅助装置等。
请参照图2，图2是本发明一实施例的影像感测装置11的剖面示意图，图2为图1的影像感测装置11的摄像组件100与非可见光发射器200的局部剖面示意图。影像感测装置11的摄像组件100包括感测模块110、镜头总成120与第一滤光片130，感测模块110与第一滤光片130是在镜头总成120的轴向上对齐镜头总成120。第一滤光片130是位于镜头总成120与感测模块110之间，且第一滤光片130是允许可见光与红外光通过并过滤掉其余波长的光。
请参照图3，图3是本发明第一实施例的感测模块110的局部顶视示意图。感测模块110包括多个像素组300与基材400，且多个像素组300在感测模块110上是排列为阵列，且这些像素组300是排列设置于基材400上。需理解的是图3仅示意性地示出感测模块110的局部以及多个像素组300的其中四个像素组300。每一个像素组300包括多个子像素与至少一个非可见光感测器340，且每一个像素组300中的多个子像素与非可见光感测器340也是排列为阵列。在本实施例中，每一个像素组300包括三个子像素与至少一个非可见光感测器340，且每一个所述像素组300的三个子像素分别是第一颜色子像素310、第二颜色子像素320与第三颜色子像素330。在每一个所述像素组300中，第一颜色子像素310、第二颜色子像素320、第三颜色子像素330与非可见光感测器340是排列为二个行与二个列的2x2阵列。
如图1至图3所示，非可见光发射器200是对应于感测模块110设置，且非可见光发射器200可发射非可见光，而非可见光感测器340可用以感测非可见光发射器200发射后而反射的非可见光。在本实施例中，非可见光发射器200是用以发射红外光，非可见光感测器340是用以感测红外光。并且，第一颜色子像素310是绿色子像素，其是用以感测可见光的绿光；第二颜色子像素320是蓝色子像素，其是用以感测可见光的蓝光；第三颜色子像素330是红色子像素，其是用以感测可见光的红光。也就是说，每一个像素组300的第一颜色子像素310、第二颜色子像素320与第三颜色子像素330所感测到的数据可组成像素数据(或称RGB数据)，而感测模块110的所有像素组300的像素数据可组成二维彩色影像。并且，影像感测装置11可藉由非可见光发射器200发射红外光与各像素组300的非可见光感测器340感测到红外光的时间差，而计算出对应于每一个像素组300的深度数据。举例来说，非可见光发射器200在t0的时间点发射特定红外光，而多个像素组300的非可见光感测器340是分别在t1、t2、t3…等时间点感测到所述特定红外光的反射光，影像感测装置11可根据t1、t2、t3…相较于t0的差值计算出各个像素组300的深度数据。最后，影像感测装置11可将感测模块110的所有像素组300的像素数据与深度数据组合而产生三维彩色影像。
请参照图4，图4为图3的线段4-4处的局部剖面示意图，需理解的是图4仅示意性地示出像素组300的主要结构。如图4所示，在本实施例中，每一像素组300的每一子像素包括可见光光电二极管351，而非可见光发射器200包括非可见光光电二极管352，并且，每一像素组300更包括线路层353，线路层353包括多个第一线路353A与至少一第二线路353B，各第一线路353A会信号连接对应的子像素的可见光光电二极管351，且第二线路353B会信号连接非可见光感测器340的非可见光光电二极管352。在本实施例中，第一线路353A与第二线路353B是形成于线路层353的图案化金属线路，第一线路353A可用以传送电力至可见光光电二极管351并接收可见光光电二极管351所产生的信号，且第二线路353B可用以传送电力至非可见光光电二极管352并接收非可见光光电二极管352所产生的信号，但不限于此。
在一些实施例中，感测模块110会根据线路层353的相对位置而区分为前照式(front side illuminated，FSI)与背照式(back side illuminated，BSI)。若感测模块110为前照式，意味在进入摄像组件100的光线的光路上，线路层353会位在可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352的前方，光线会先通过线路层353，再进入可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352。若感测模块110为背照式，意味在进入摄像组件100的光线的光路上，线路层353会位在可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352的后方，光线并不会先通过线路层353再进入可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352，而是直接进入可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352。
如图4所示，在本实施例中，感测模块110为背照式，且线路层353是位于基材400与可见光光电二极管351以及基材400与非可见光光电二极管352之间，光线穿过第一滤光片130并进入可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352时，并不会先通过线路层353。举例来说，线路层353是形成于基材400上，所有像素组300的多个可见光光电二极管351与多个非可见光光电二极管352是排列于线路层353上，各可见光光电二极管351是分别对齐且电性连接对应的各第一线路353A，且各非可见光光电二极管352是分别对齐且电性连接对应的各第二线路353B。
如图4所示，在本实施例中，每一像素组300更包括多个微透镜354与多个第二滤光片355。各第二滤光片355是分别对齐对应的可见光光电二极管351，且各可见光光电二极管351是分别位于对应的第二滤光片355与线路层353之间。多个微透镜354是分别对齐对应的可见光光电二极管351与对应的非可见光光电二极管352，且其中多个微透镜354介于第一滤光片130与对应的第二滤光片355之间，以及其中另外多个微透镜354分别位于第一滤光片130与对应的非可见光光电二极管352之间。微透镜354可增加可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352所接收的光量。
在本实施例中，每一像素组300更包括至少一调焦件356，调焦件356用以改变可见光光电二极管351或非可见光光电二极管352相对于基材400的距离，亦即，调焦件356可使每一可见光光电二极管351与基材400之间的距离小于或大于非可见光光电二极管352与基材400之间的距离，以使穿透镜头总成120与第一滤光片130的可见光与不可见光可分别且正确地对焦到位在光路上不同距离的可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352。在一些实施例中，调焦件356可位于非可见光光电二极管352与基材400之间，但不限于此。在其他实施例中，调焦件356可位于可见光光电二极管351与基材400之间，容后详述。
在本实施例中，第二滤光片355、可见光光电二极管351与线路层353的第一线路353A组成一个子像素，且微透镜354是对齐对应的子像素的第二滤光片355。根据某一子像素的第二滤光片355是允许可见光的红光、绿光或蓝光通过，可定义此子像素是第一颜色子像素310、第二颜色子像素320或第三颜色子像素330。以第三颜色子像素330为例，其第二滤光片355仅允许可见光的红光通过，则第三颜色子像素330为红色子像素。当穿透第一滤光片130的可见光与红外光，进一步穿透第三颜色子像素330的微透镜354与第二滤光片355之后，仅有可见光的红光会进入可见光光电二极管351，因而第三颜色子像素330会产生对应于红光的数据。
在本实施例中，非可见光光电二极管352与线路层353的第二线路353B组成一个非可见光感测器340，且微透镜354是对齐对应的非可见光感测器340的非可见光光电二极管352。在本实施例中，非可见光光电二极管352仅能感测红外光，因此在非可见光光电二极管352上方无需设置第二滤光片355。当穿透第一滤光片130的可见光与红外光，进一步穿透微透镜354而进入非可见光光电二极管352，且非可见光感测器340会产生对应于红外光的数据。
在影像感测装置11中，外界的光会穿透镜头总成120、穿过第一滤光片130并投射到感测模块110上，而感测模块110上用来感测可见光的子像素与用来感测红外光的非可见光感测器340可感测此投射光并产生对应数据。然而，基于可见光与非可见光的波长的不同或基于对应子像素与非可见光感测器340的微透镜354或其他未示出的光学元件在光学与结构上差异，会在光学成向上产生一定程度的影响，使得可见光与非可见光的成像位置或焦点不同。在不同实施例中，为了使三维影像的清晰度与深度数据都能更加精确，调焦件356用以改变可见光光电二极管351或非可见光光电二极管352相对于基材400的距离，从而对应改变可见光光电二极管351或非可见光光电二极管352相对于第一滤光片130或镜头总成120的距离，使可见光与非可见光的成像位置或焦点可刚好落在可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352。
如图4所示，在本实施例中，调焦件356是位于非可见光光电二极管352与第二线路353B之间，且相较于可见光光电二极管351，调焦件356使非可见光光电二极管352相对远离基材400。可见光光电二极管351的顶端与基材400之间相距具有第一距离D1，而非可见光光电二极管352的顶端与基材400之间相距有第二距离D2，且第一距离D1小于第二距离D2。
在本实施例中，调焦件356是以绝缘材料制成，但不限于此。在感测模块110的制程中，线路层353会首先被形成于基材400上，而调焦件356会再形成于线路层353上，可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352会接着形成于线路层353与调焦件356上。在本实施例中，调焦件356中还可形成有延伸线路357，且延伸线路357可电性连接非可见光光电二极管352与对应的第二线路353B。
举例来说，当影像感测装置11要产生一张三维影像，可见光会对焦于距离基材400第一距离D1处的可见光光电二极管351，子像素会感测可见光而产生像素数据，此时影像感测装置11可产生一张清晰的二维彩色影像，而红外光会对焦于距离基材400的第二距离D2处的非可见光光电二极管352，非可见光感测器340会感测此红外光而产生深度数据，此时影像感测装置11可产生一张清晰的二维红外光影像，且此二维红外光影像的每个像素具有对应的深度数据。其中每一个像素组300的多个子像素产生的像素数据会对应于非可见光感测器340产生的深度数据，且由于像素数据与深度数据是分别在焦点正确的情况下所产生，二维彩色影像的每一个像素可正确对应至二维红外光影像的对应像素与深度数据。因此，影像感测装置11可将二维彩色影像与二维红外光影像叠合，从而对应产生清晰且深度数据正确的三维彩色影像。
请参照图5至图7，图5至图7分别为本发明第二、第三与第四实施例的感测模块110的局部剖面示意图。图5至图7与图4的感测模块110的主要差别在于调焦件356的相对位置。如图5至图7所示，在第二、第三与第四实施例中，感测模块110皆为背照式。如图5所示，在第二实施例中，调焦件356是位于基材400与第二线路353B之间。在感测模块110的制程中，调焦件356会首先形成于基材400上，而线路层353会再被形成于基材400与调焦件356上，可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352会接着形成于线路层353上。同样地，调焦件356使非可见光光电二极管352相对远离基材400。可见光光电二极管351的顶端与基材400之间相距具有第一距离D1，而非可见光光电二极管352的顶端与基材400之间相距有第二距离D2，且第一距离D1小于第二距离D2。在一些实施例中，调焦件356可以是凸设于基材400上的特定位置的凸出结构。在一些实施例中，调焦件356可以是与基材400整合为一体。
如图6与图7所示，在第三与第四实施例中，基于微透镜354或其他光学元件在光学与结构上的差异，使得在光线穿过镜头总成120后，可见光的焦距可能会小于非可见光的焦距，在此情况下，调焦件356可对应于子像素的可见光光电二极管351设置，以改变可见光光电二极管351的相对位置。如图6所示，在第三实施例中，调焦件356是位于可见光光电二极管351与第一线路353A之间。如图7所示，在第四实施例中，调焦件356是位于基材400与第一线路353A之间。无论是第三或第四实施例，调焦件356皆使可见光光电二极管351相对远离基材400。可见光光电二极管351的顶端与基材400之间相距具有第一距离D1，而非可见光光电二极管352的顶端与基材400之间相距有第二距离D2，且第一距离D1大于第二距离D2。
请参照图8与图9，图8与图9分别为本发明第五与第六实施例的感测模块110的局部剖面示意图。图8、图9与图4的感测模块110的主要差别在于图8与图9的感测模块110为前照式。如图8与图9所示，在第五与第六实施例中，可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352是位于线路层353与基材400之间，光线穿过第第一滤光片130后，会先通过线路层353再进入可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352。所有像素组300的多个可见光光电二极管351与多个非可见光光电二极管352是排列于基材400上，而线路层353是形成于可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352上。各可见光光电二极管351是分别对齐且电性连接对应的各第一线路353A，且各非可见光光电二极管352是分别对齐且电性连接对应的各第二线路353B。
如图8所示，在第五实施例中，调焦件356是位于非可见光光电二极管352与基材400之间。在感测模块110的制程中，调焦件356会首先形成于基材400上，而可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352会再被形成于基材400与调焦件356上，线路层353会接着形成于可见光光电二极管351与非可见光光电二极管352上。调焦件356使非可见光光电二极管352相对远离基材400。可见光光电二极管351的顶端与基材400之间相距具有第一距离D1，而非可见光光电二极管352的顶端与基材400之间相距有第二距离D2，且第一距离D1小于第二距离D2。如图9所示，在第六实施例中，调焦件356是位于可见光光电二极管351与基材400之间，且调焦件356使可见光光电二极管351相对远离基材400。可见光光电二极管351的顶端与基材400之间相距具有第一距离D1，而非可见光光电二极管352的顶端与基材400之间相距有第二距离D2，且第一距离D1大于第二距离D2。
请参照图10，图10为本发明第七实施例的感测模块110的局部顶视示意图。如图10所示，在每一个像素组300中，第一颜色子像素310有九个且排列为三个行与三个列的第一组阵列，第二颜色子像素320有九个且排列为三个行与三个列的第二组阵列，第三颜色子像素330有九个且排列为三个行与三个列的第三组阵列，且非可见光感测器340为单个。其中，第一组阵列、第二组阵列、第三组阵列与单个非可见光感测器340排列为二个行与二个列的阵列。在本实施例中，子像素的宽度约为1至2微米，而九个子像素所组成的3x3阵列的宽度约为3至6微米，而单个非可见光感测器340的宽度约为4至7微米，因此三组各为3x3阵列的子像素阵列与单个非可见光感测器340可排列为2x2阵列的像素组300。
请参照图11，图11为图10的线段11-11处的局部剖面示意图。图11与图4的感测模块110的主要差异在于图11的感测模块110的单个非可见光感测器340的宽度大于单个子像素的宽度，且相应地，微透镜354包括宽度较窄的第一微透镜354A与宽度较宽的第二微透镜354B，第一微透镜354A是对应于子像素设置，而第二微透镜354B是对应于非可见光感测器340。在本实施例中，第一微透镜354A是位于第二滤光片355上，而第二微透镜354B是位于非可见光光电二极管352上。调焦件356是位于非可见光光电二极管352与第二线路353B之间，且调焦件356的延伸线路357电性连接非可见光光电二极管352与第二线路353B。可见光光电二极管351的顶端与基材400之间相距具有第一距离D1，而非可见光光电二极管352的顶端与基材400之间相距有第二距离D2，且第一距离D1小于第二距离D2。
综上所述，根据本发明实施例所提出的影像感测装置，像素组与镜头总成之间的距离是固定的且是设置于基材上，而子像素与非可见光感测器的焦距不同，在此情况下，由于调焦件可改变每一可见光光电二极管与镜头总成之间的距离或非可见光光电二极管与镜头总成之间的距离，藉此使可见光与非可见光可分别正确对焦至子像素与非可见光感测器，以同时产生清晰的二维影像与精确的深度数据。并藉由将深度数据结合二维影像，所述影像感测装置可快速且精确地产生三维影像。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种影像感测装置，其特征在于，包括：
一感测模块，包括多个像素组与一基材，该些像素组排列设置于该基材上，每一该像素组包括多个子像素、至少一非可见光感测器与至少一调焦件，该多个子像素与该非可见光感测器排列为阵列，每一该子像素包括一可见光光电二极管，该非可见光感测器包括一非可见光光电二极管，该调焦件位于每一该可见光光电二极管与该基材之间或该非可见光光电二极管与该基材之间，且该调焦件使每一该可见光光电二极管与该基材之间的距离小于或大于该非可见光光电二极管与该基材之间的距离；以及
一非可见光发射器，对应于该感测模块设置，且该非可见光感测器用以感测该非可见光发射器发射的非可见光。
2.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，每一该像素组包括一线路层，该线路层包括多个第一线路与一第二线路，各该第一线路信号连接对应的该子像素，且该第二线路信号连接该非可见光感测器。
3.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，该线路层位于该基材与该可见光光电二极管以及该基材与该非可见光光电二极管之间。
4.如权利要求3所述的影像感测装置，其特征在于，该调焦件位于该非可见光光电二极管与该第二线路之间；或者，该调焦件位于该基材与该第二线路之间。
5.如权利要求3所述的影像感测装置，其特征在于，该调焦件位于该可见光光电二极管与该第一线路之间；或者，该调焦件位于该基材与该第一线路之间。
6.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，该可见光光电二极管与该非可见光光电二极管位于该线路层与该基材之间。
7.如权利要求6所述的影像感测装置，其特征在于，该调焦件位于该非可见光光电二极管与该基材之间。
8.如权利要求6所述的影像感测装置，其特征在于，该调焦件位于该可见光光电二极管与该基材之间。
9.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，每一个该像素组的该多个子像素包括一第一颜色子像素、一第二颜色子像素与一第三颜色子像素。
10.如权利要求9所述的影像感测装置，其特征在于，在每一个该像素组中，该第一颜色子像素有九个且排列为三个行与三个列的一第一组阵列，该第二颜色子像素有九个且排列为三个行与三个列的一第二组阵列，该第三颜色子像素有九个且排列为三个行与三个列的一第三组阵列，该非可见光感测器为单个，其中，该第一组阵列、该第二组阵列、该第三组阵列与该单个非可见光感测器排列为二个行与二个列的阵列。
CN202010315958.5A 2019-11-18 2020-04-21 影像感测装置 Active CN111726601B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108141842 2019-11-18
TW108141842A TWI718765B (zh) 2019-11-18 2019-11-18 影像感測裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111726601A true CN111726601A (zh) 2020-09-29
CN111726601B CN111726601B (zh) 2022-05-27

Family

ID=72563650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010315958.5A Active CN111726601B (zh) 2019-11-18 2020-04-21 影像感测装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11437425B2 (zh)
CN (1) CN111726601B (zh)
TW (1) TWI718765B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI754809B (zh) * 2019-04-11 2022-02-11 大陸商廣州立景創新科技有限公司 影像感測裝置
US20220191411A1 (en) * 2020-12-11 2022-06-16 Qualcomm Incorporated Spectral image capturing using infrared light and color light filtering
CN118281024B (zh) * 2024-05-31 2024-09-20 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种像素阵列、光电二极管的制备方法、成像传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100289885A1 (en) * 2007-10-04 2010-11-18 Yuesheng Lu Combined RGB and IR Imaging Sensor
CN103839952A (zh) * 2012-11-20 2014-06-04 采钰科技股份有限公司 影像感测装置
CN108541300A (zh) * 2015-05-27 2018-09-14 英特尔公司 自适应深度感测系统
CN109596046A (zh) * 2017-10-02 2019-04-09 源奇科技股份有限公司 光学传感装置及结构光投射器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140267617A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Scott A. Krig Adaptive depth sensing
EP2908341B1 (en) * 2014-02-18 2018-07-11 ams AG Semiconductor device with surface integrated focusing element
KR20160025729A (ko) 2014-08-28 2016-03-09 에스케이하이닉스 주식회사 깊이 검출 픽셀을 구비한 이미지 센서 및 이를 이용한 깊이 정보 생성 방법
JP2017139286A (ja) * 2016-02-02 2017-08-10 ソニー株式会社 撮像素子、及び、カメラシステム
TWI754809B (zh) * 2019-04-11 2022-02-11 大陸商廣州立景創新科技有限公司 影像感測裝置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100289885A1 (en) * 2007-10-04 2010-11-18 Yuesheng Lu Combined RGB and IR Imaging Sensor
CN103839952A (zh) * 2012-11-20 2014-06-04 采钰科技股份有限公司 影像感测装置
CN108541300A (zh) * 2015-05-27 2018-09-14 英特尔公司 自适应深度感测系统
CN109596046A (zh) * 2017-10-02 2019-04-09 源奇科技股份有限公司 光学传感装置及结构光投射器

Also Published As

Publication number Publication date
TWI718765B (zh) 2021-02-11
US11437425B2 (en) 2022-09-06
TW202121670A (zh) 2021-06-01
CN111726601B (zh) 2022-05-27
US20210066383A1 (en) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11172186B2 (en) Time-Of-Flight camera system
CN111726601B (zh) 影像感测装置
US10455213B2 (en) Device having a 2D image sensor and depth sensor
US10686004B2 (en) Image capturing element and image capturing device image sensor and image-capturing device
CN102227665B (zh) 固态摄像元件和摄像设备
TWI606309B (zh) 專用於計算成像並具有進一步功能性的光學成像設備
US20150358593A1 (en) Imaging apparatus and image sensor
US20070097249A1 (en) Camera module
TWI754809B (zh) 影像感測裝置
US10419664B2 (en) Image sensors with phase detection pixels and a variable aperture
JP2015128131A (ja) 固体撮像素子および電子機器
TW201539012A (zh) 光學成像模組及包含飛行時間感測器之光學偵測模組
JP2013157442A (ja) 撮像素子および焦点検出装置
US9986184B2 (en) Image sensor including phase difference detection pixels having auto focus accuracy based on phase difference, and image pick-up apparatus including the same
JP2006502588A (ja) マイクロレンズ付き固体イメージセンサ及び非テレセントリック撮像レンズを備えた光学系
JP2007322128A (ja) カメラモジュール
JP2012113027A (ja) 撮像素子及び撮像装置
CN109923670A (zh) 摄像元件、焦点检测装置及电子相机
JP2009145527A (ja) 撮像素子、焦点検出装置および撮像装置
US10410374B2 (en) Image sensors with calibrated phase detection pixels
US20100165156A1 (en) Image capture device comprising focusing adjustment means
US11695023B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and imaging system
JP2022189971A (ja) 撮像素子
CN109791935A (zh) 摄像元件、焦点检测装置及电子相机
JP7170100B2 (ja) 撮像素子及び撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant