TWI590427B - 用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之影像感測器，以及相關聯系統與方法 - Google Patents

Description

用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之影像感測 器，以及相關聯系統與方法

許多成像系統日夜皆操作。舉例而言，安全性成像系統常常一天二十四小時地捕獲監視相片或監視視訊。作為另一實例，汽車後視成像系統通常必須能夠日夜捕獲視訊。

在白天期間，日光通常足以照射用於成像的場景。然而，對於夜間成像，通常需要人工光源充分照射場景。儘管人工光源可為可見光源，但人工光源通常為紅外光源。因此，日夜皆操作的許多成像系統必須能夠在可見光以及紅外光場景照射兩個情況下捕獲影像。

不過，由可見光以及紅外光兩者照射影像場景是常見的。舉例而言，日光含有紅外光以及可見光。作為另一實例，夜晚主要由紅外線人工光源照射的場景亦可部分由來自附近雜散光源的可見光照射。因此，對可見光以及紅外光兩者敏感的影像感測器將常常自可見光以及紅外光兩者產生影像資料。然而，混合可見光影像資料與紅外光影像資料通常不合需要，因為其可彼此干擾。

防止同時自可見光以及紅外光兩者產生影像資料的一個習知方法為根據預期或所要的照射，而對入射於影像感測器上的光進行濾光。特定言之，在白天期間或在預期可見光照射的時間期間，將紅外線阻隔濾光片以機械方式切換至影像感測器的光學路徑中，藉此阻隔紅外光到達影像感測器。在夜晚期間或在 預期紅外光照射的時間期間，移除紅外線阻隔濾光片並將可見光阻隔濾光片切換至光學路徑中，藉此防止可見光到達影像感測器。儘管此等濾光技術可提供令人滿意的結果，但其通常需要可動部件(moving parts)，而可動零件通常是昂貴且易於發生故障。

在實施例中，一種影像感測器，用於捕獲可見光影 像與紅外光影像兩者，此影像感測器包含：具有長度、寬度以及高度的半導體基板；安置於半導體基板中的複數個可見光光偵測器；以及安置於半導體基板中的複數個組合光光偵測器。複數個可見光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，且複數個組合光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，而這些複數個組合光光偵測器中的每一個之各別深度是大於這些複數個可見光光偵測器中的每一個的各別深度。

在實施例中，一種系統，用於成像一場景，該系統 包含影像感測器、感測器資料產生器以及通道控制器，而影像感測器用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者。影像感測器包含：具有長度、寬度以及高度的半導體基板；安置於半導體基板中的複數個可見光光偵測器；以及安置於半導體基板中的複數個組合光光偵測器。複數個可見光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，且複數個組合光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，而這些複數個組合光光偵測器中的每一個之各別深度是大於這些複數個可見光光偵測器中的每一個的各別深度。 感測器資料產生器從這些複數個可見光光偵測器中的每一個所產生的各別信號以及從這些複數個組合光光偵測器中的每一個所產生的各別信號，以產生感測器資料。通道控制器用以過濾感測器資料來產生輸出資料，使得(a)在系統的可見光操作模式中，輸出資料表示從這些複數個可見光光偵測器中的每一個所產生的信號，且(b)在系統的紅外光操作模式中，輸出資料表示從這些複數個組合光光偵測器中的每一個所產生的信號。

在實施例中，一種方法，用於操作系統，此系統包 含影像感測器，以用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，此方法包含以下步驟：(a)產生感測器資料，以表示入射於影像感測器上的光；(b)從感測器資料產生可見光量值信號，可見光量值信號表示入射於影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和；(c)從感測器資料產生組合光量值信號，組合光量值信號表示入射於影像感測器上的白光與紅外光的總和；(d)從組合光量值信號減去可見光量值信號以產生差異信號；(e)將差異信號與第一臨限值以及第二臨限值比較；(f)回應於差異信號上升至第一臨限值以上，使系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式；以及(g)回應於差異信號下降至第二臨限值以下，使系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。

在實施例中，一種方法，用於操作系統，此系統包 含影像感測器，以用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，此方法包含以下步驟：(a)產生感測器資料，以表示入射於影像感測器上的光；(b)從感測器資料產生可見光量值信號，可見光量值信號實質上僅表示入射於影像感測器上的綠光；(c)從感測器資料產生組合光量值信號，組合光量值信號表示入射於影像感測器上的綠光與紅外光的總和；(d)從組合光量值信號減去可見光量值信號以產生差異信號；(e)將差異信號與第一臨限值以及第二臨限值比較；(f)回應於差異信號上升至第一臨限值以上，使系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式；以及(g)回應於差異信號下降至第二臨限值以下，使系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。

在實施例中，一種方法，用於操作系統，此系統包 含影像感測器，以用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，此方法包含以下步驟：(a)產生感測器資料，以表示入射於影像感測器上的光；(b)從感測器資料產生可見光量值信號，可見光量值信號表示入射於影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和；(c)將可見光量值信號與第一臨限值以及第二臨限值比較；(d)回應於可見光量值信號下降至第一臨限值以下，使系統自可見光操作 模式切換至紅外光操作模式；以及(e)回應於可見光量值信號上升至第二臨限值以上，使系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。

100、400‧‧‧影像感測器

102‧‧‧半導體基板

104‧‧‧長度/縱向

106‧‧‧寬度/橫向

108‧‧‧高度

110、112、114‧‧‧可見光光偵測器

116‧‧‧組合光光偵測器

120‧‧‧單位晶胞

122‧‧‧紅色濾光片/彩色濾光片

124‧‧‧綠色濾光片/彩色濾光片

126‧‧‧藍色濾光片/彩色濾光片

128‧‧‧白色IR濾光片/彩色濾光片

132‧‧‧第一部分

134‧‧‧第二部分

136‧‧‧半導體基板外表面

138、140‧‧‧個別深度

428‧‧‧各別綠色IR彩色濾光片

700、800‧‧‧系統

702‧‧‧場景

704‧‧‧光圈

706‧‧‧光學器件

708‧‧‧影像感測器控制器

709‧‧‧感測器資料產生器

710、810‧‧‧通道控制器

712‧‧‧紅外光源

714‧‧‧照明控制器

716‧‧‧可見光

718‧‧‧紅外光

720‧‧‧光

722‧‧‧感測器資料

726‧‧‧可見光量值模組

728‧‧‧組合光量值模組

730‧‧‧減法模組

732、832‧‧‧比較模組

734‧‧‧過濾器邏輯

736‧‧‧可見光量值信號

738‧‧‧組合光量值信號

740‧‧‧差異信號

742、842‧‧‧第一臨限值

744、844‧‧‧第二臨限值

746‧‧‧輸出資料

748‧‧‧輸出埠

900、1000、1100‧‧‧方法

902、904、906、908、910、912、914、1002、1004、1006、1008、1010、1012、1014、1102、1104、1106、1108、1110‧‧‧步驟

圖1為根據實施例的用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之一個例示性影像感測器的俯視平面圖。

圖2為沿著圖1的線A-A截得的圖1影像感測器的橫截面圖。

圖3為沿著圖1的線B-B截得的圖1影像感測器的橫截面圖。

圖4為根據實施例的用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之另一例示性影像感測器的俯視平面圖。

圖5為沿著圖4的線C-C截得的圖4影像感測器的橫截面圖。

圖6為沿著圖4的線D-D截得的圖4影像感測器的橫截面圖。

圖7說明根據實施例的用於成像場景的一個例示性系統。

圖8說明根據實施例的用於成像場景的另一例示性系統。

圖9說明根據實施例的用於操作包含用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之影像感測器的系統的方法。

圖10說明根據實施例的用於操作包含用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之影像感測器的系統的另一方法。

圖11說明根據實施例的用於操作包含用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之影像感測器的系統的又一方法。

申請人已開發用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之影像感測器。影像感測器的某些實施例並不需要可動部件。另外，涵蓋影像感測器的某些系統能夠在可見光與紅外光操作模式之間自動地切換，如下文所論述。

圖1為用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者之影像感測器100的俯視平面圖。圖2以及圖3為分別沿著圖1的線A-A以及B-B截得的影像感測器100的橫截面圖。在以下論述中最好一起檢視圖1至圖3。

影像感測器100包含具有長度104、寬度106以及高 度108的半導體基板102(諸如，矽基板)。複數個可見光光偵測器110、112、114以及組合光光偵測器116安置於半導體基板102中，以在縱向104乘橫向106的方向上形成單位晶胞(unit cell)120的陣列。舉例而言，藉由將n型摻雜劑(諸如，砷或磷)植入半導體基板102中而形成可見光光偵測器110、112、114以及組合光光偵測器116。儘管為簡單說明，將影像感測器100繪示為僅包含四個單位晶胞120，但預期許多實施例將包含更多單位晶胞120。

每一單位晶胞120包含以正方形圖案安置的可見光 光偵測器110、112、114中的每一個以及一個組合光光偵測器116。實質上僅通過紅光的紅色濾光片122安置於每一可見光光偵測器110上並與之光學對準，使得每一可見光光偵測器110回應於入射於其上的紅光而產生各別信號。類似地，實質上僅通過綠光的綠色濾光片124安置於每一可見光光偵測器112上並與之光學對準，使得每一可見光光偵測器112回應於入射於其上的綠光而產生各別信號。另外，實質上僅通過藍光的藍色濾光片126安置於每一可見光光偵測器114上並與之光學對準，使得每一可見光光偵測器114回應於入射於其上的藍光而產生各別信號。此外，實質上僅通過白光以及紅外光的白色IR濾光片128安置於每一組合光光偵測器116上並與之光學對準，使得每一組合光光偵測器116回應於入射於其上的白光及/或紅外光而產生各別信號。因此，單位晶胞120的彩色濾光片122、124、126以及128共同形成紅色-綠色-藍色-白色彩色濾光片圖案。然而，在一些替代性實施例中，省略白色IR濾光片128，使得組合光光偵測器116接收未經濾光的光。

每一組合光光偵測器116包含於高度108方向上堆 疊的第一部分132以及第二部分134。(參見圖2以及圖3)。第一部分132以相對接近半導體基板外表面136而安置且主要吸收可見光，因為可見光相對較少地穿透半導體基板102的深度。另一 方面，第二部分134安置於第一部分132下方且因此主要吸收紅外光，因為紅外光相對深入地穿透至半導體基板102中。在(諸如)目前圖中所繪示的一些實施例中，第二部分134在縱向104乘橫向106的方向上具有比第一部分132大的橫截面積，以促進高紅外光敏感度並幫助最小化串擾(cross-talk)。此外，在一些實施例中，每一第二部分134是在至少一個可見光光偵測器110、112、114之下方而於高度108方向上延伸，以幫助最大化第二部分134的橫截面積同時最小化可見光光偵測器的間距。因此，每一組合光光偵測器116於高度108方向上所具有的各別深度138是大於每一可見光光偵測器110、112、114於高度108方向上的各別深度140。在一些實施例中，每一第一部分132所具有的各別n型摻雜劑濃度是大於每一第二部分134的各別n型摻雜劑濃度。

圖4至圖6說明用於與可見光照射抑或紅外光照射 一起使用的另一影像感測器。圖4為影像感測器400的俯視平面圖，且圖5以及圖6分別為沿著圖4的線C-C以及D-D截得的影像感測器400的橫截面圖。在以下論述中最好一起檢視圖4至圖6。

影像感測器400類似於圖1的影像感測器100，但影 像感測器400具有拜耳彩色濾光片圖案而非紅色-綠色-藍色-白色彩色濾光片圖案，其特性為每一單位晶胞120中為兩個綠色彩色濾光片、一個紅色濾光片以及一個藍色濾光片。詳言之，各別綠色IR彩色濾光片428(而非白色IR彩色濾光片128)安置於每一組合光光偵測器116上並與之光學對準。每一綠色IR彩色濾光片實質上僅通過綠光以及紅外光。結果，每一組合光光偵測器116回應於入射於其上的綠光及/或紅外光而產生各別信號。每一組合光光偵測器116如同每一單位晶胞120的可見光光偵測器而對相同色彩的可見光敏感之事實，可利用來幫助偵測場景照射條件，如下文所論述。

只要每一單位晶胞120的組合光光偵測器116以及 至少一個可見光光偵測器110、112、114具有相同類型的可見光彩色濾光片，則可修改影像感測器400的彩色濾光片圖案。舉例而言，在特定替代性實施例中，分別將青色(cyan)、黃色以及洋紅色(magenta)彩色濾光片安置於可見光光偵測器110、112以及114上並與之光學對準，並將黃色IR彩色濾光片安置於組合光光偵測器116上並與之光學對準，以形成青色-黃色-黃色-洋紅色彩色濾光片圖案。

圖7說明用於成像場景702的系統700，此情況為本 文中所揭露的影像感測器的一個可能應用。系統700包含光圈704、光學器件706、圖1的影像感測器100、影像感測器控制器708、感測器資料產生器709、通道控制器710、紅外光源712以及照明控制器714。

場景702由可見光716(諸如，日光)及/或由來自 紅外光源712的紅外光718照射。自場景702反射的光720進入光圈704並由光學器件706成像至影像感測器100上。光學器件706包含(例如)一或複數個透鏡。影像感測器控制器708控制影像感測器100。舉例而言，在一些實施例中，影像感測器控制器708控制每一光偵測器110、112、114、116中的電荷的堆積以及讀取。從影像感測器100中的每一可見光光偵測器110、112、114以及每一組合光光偵測器116所產生的信號，感測器資料產生器709產生感測器資料722。

通道控制器710使系統700在可見光操作模式與紅 外光操作模式之間自動地切換。通道控制器710包含可見光量值模組726、組合光量值模組728、減法模組730、比較模組732以及過濾器邏輯734。可見光量值模組726從感測器資料722產生可見光量值信號736，其中可見光量值信號736表示入射於影像感測器100上的紅光、綠光與藍光的總和。另一方面，組合光量值模組728從感測器資料722產生組合光量值信號738，其中組合光量值信號738表示入射於影像感測器100上的白光與紅外光的總和。

減法模組730從組合光量值信號738減去可見光量 值信號736以產生差異信號740。當場景702主要由可見光716照射時，入射於影像感測器100上的紅光、綠光與藍光的總和將大致與入射於影像感測器100上的白光相同，因為白光包含紅光、綠光以及藍光。因此，當主要由可見光716照射場景702時，差異信號740將較小。相比之下，當場景702主要由紅外光718照射時，相比於紅光、綠光以及藍光，顯著更多的紅外光將入射於影像感測器100上。因此，當場景702主要由紅外光718照射時，差異信號740將較大。

比較模組732將差異信號740與第一臨限值742以 及第二臨限值744比較。回應於差異信號740上升至第一臨限值742以上，比較模組732使系統700自其可見光操作模式切換至其紅外光操作模式，且回應於差異信號740下降至第二臨限值744以下，比較模組732使系統700自其紅外光操作模式切換至其可見光操作模式。儘管第一臨限值742與第二臨限值744可相同，但預期第一臨限值742將通常大於第二臨限值744以在進行操作模式之間的切換時造成遲滯(hysteresis)。

過濾器邏輯734根據系統操作模式過濾感測器資料722以產生輸出資料746，而其是以通信方式耦接至輸出埠748。在系統700的可見光操作模式中，過濾器邏輯734過濾感測器資料722，使得輸出資料746表示入射於影像感測器100上的紅光、綠光以及藍光，或換言之，使得輸出資料746表示由影像感測器100的可見光光偵測器110、112、114所產生的信號。在系統700的紅外光操作模式中，過濾器邏輯734過濾感測器資料722，使得輸出資料746表示入射於影像感測器100上的白光以及紅外光，或換言之，使得輸出資料746表示由影像感測器100的組合光光偵測器116所產生的信號。輸出資料746(例如)由成像處理模組(未繪示)後處理、顯示於輸出裝置(未繪示)上及/或經儲存以供未來使用。

照明控制器714至少部分基於系統700的操作模 式，控制紅外光源712的操作。特定言之，當系統700自其可見光操作模式中切換至其紅外光操作模式時，照明控制器714啟動(activate)紅外光源712，且當系統700自其紅外光操作模式切換至其可見光操作模式時，照明控制器714關閉(deactivate)紅外光源712。然而，在一些替代性實施例中，照明控制器714獨立於系統700操作模式之外而控制紅外光源712的操作，諸如，根據當日時間。

在系統700的替代性實施例中，用圖4的影像感測 器400替換影像感測器100，並修改可見光量值模組726以及組合光量值模組728以說明影像感測器100與影像感測器400之間的差異。詳言之，修改可見光量值模組726，使得可見光量值信號736實質上僅表示入射於影像感測器100上的綠光，並修改組合光量值模組728，使得組合光量值信號738表示入射於影像感測器400上的綠光與紅外光的總和。在此替代性實施例中，可見光量值信號736以及組合光量值信號738以類似於上文所論述的方式指示場景702的照射。詳言之，當場景702主要由可見光716照射時，可見光量值信號736將具有大致與組合光量值信號738相同的值。相比之下，當場景702主要由紅外光718照射時，可見光量值信號736的值將顯著小於組合光量值信號738的值。在紅外光操作模式中，輸出資料746表示入射於影像感測器400上的綠光以及紅外光，因為影像感測器400的組合光光偵測器116回應於綠光以及紅外光，如上文所論述。

可在不脫離本發明的範疇的情況下以各種方式組合 系統700的元件。舉例而言，在一些實施例中，將影像感測器控制器708、感測器資料產生器709以及通道控制器710中的一或多者與影像感測器100一起整合。可由離散電路以及包含由處理器執行的機器可讀指令(machine readable instruction)的軟體中的一或兩者實施影像感測器控制器708、感測器資料產生器709、通道控制器710以及照明控制器714。

圖8說明用於成像場景702的系統800。系統800類 似於系統700，但用通道控制器810取代通道控制器710。通道控制器810包含可見光量值模組726，其產生可見光量值信號736以表示入射於影像感測器100上的紅光、綠光與藍光的總和，如上文關於圖7所論述。通道控制器810更包含比較模組832，其基於可見光量值信號736的值判定系統800的操作模式。詳言之，比較模組832將可見光量值信號736與第一臨限值842以及第二臨限值844比較。回應於可見光量值信號736下降至第一臨限值842以下，比較模組832使系統800自其可見光操作模式切換至其紅外光操作模式，且回應於可見光量值信號736上升至第二臨限值844以上，比較模組832使系統800自其紅外光操作模式切換至其可見光操作模式。儘管第一臨限值842與第二臨限值844可相同，但預期第二臨限值844將通常大於第一臨限值842以在進行操作模式之間的切換時造成遲滯。通道控制器810的過濾器邏輯734以及系統800的剩餘部分是以如同系統700的方式進行操作。

系統800可經修改以代替影像感測器100而包含圖4 的影像感測器400。另外，通道控制器810可經修改以更包含圖7的組合光量值模組728、減法模組730以及比較模組732，使得操作模式隨以下兩者而改變：(1)可見光量值信號736與組合光量值信號738之間的差，以及(2)可見光量值信號736的值。然而，在於兩個比較模組之間存在操作模式衝突的狀況下，比較模組732以及832中的一個將需要置換另一個比較模組。

圖9說明用於操作包含用於捕獲可見光影像與紅外 光影像兩者之影像感測器的系統的方法900。在步驟902中產生感測器資料，以表示入射於影像感測器上的光。在步驟902的一個實例中，從影像感測器100的可見光光偵測器110、112、114以及由組合光光偵測器116所產生的信號，感測器資料產生器709產生感測器資料722。(參見(例如)圖1以及圖7)。

在步驟904中，從感測器資料產生可見光量值信號，以表示入射於影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和。在步驟 904的一個實例中，可見光量值模組726產生可見光量值信號736，以表示入射於影像感測器100上的紅光、綠光與藍光的總和。在步驟906中，從感測器資料產生組合光量值信號，以表示入射於影像感測器上的白光與紅外光的總和。在步驟906的一個實例中，組合光量值模組728產生組合光量值信號738，以表示入射於影像感測器100上的白光與紅外光的總和。

在步驟908中，從組合光量值信號減去可見光量值 信號以產生差異信號。在步驟908的一個實例中，減法模組730從組合光量值信號738減去可見光量值信號736以產生差異信號740。在步驟910中，將差異信號與第一臨限值以及第二臨限值比較。在步驟910的一個實例中，比較模組732將差異信號740與第一臨限值742以及第二臨限值744比較。在步驟912中，回應於差異信號上升至第一臨限值以上，將系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式。在步驟912的一個實例中，回應於差異信號740上升至第一臨限值742以上，比較模組732使系統700自可見光操作模式切換至紅外光操作模式。在步驟914中，回應於差異信號下降至第二臨限值以下，將系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。在步驟914的一個實例中，回應於差異信號740下降至第二臨限值744以下，比較模組732使系統700自其紅外光操作模式切換至其可見光操作模式。

圖10說明用於操作包含用於捕獲可見光影像與紅外 光影像兩者之影像感測器的系統的另一方法1000。在步驟1002中產生感測器資料，以表示入射於影像感測器上的光。在步驟1002的一個實例中，從影像感測器400的可見光光偵測器110、112、114所產生的信號以及組合光光偵測器116所產生的信號，感測器資料產生器709產生感測器資料722。(參見(例如)圖4以及圖7)。

在步驟1004中，從感測器資料產生可見光量值信 號，以實質上僅表示入射於影像感測器上的綠光。在步驟1004的一個實例中，可見光量值模組726產生可見光量值信號736， 以表示入射於影像感測器400上的綠光。在步驟1006中，從感測器資料產生組合光量值信號，以表示入射於影像感測器上的綠光與紅外光的總和。在步驟1006的一個實例中，組合光量值模組728產生組合光量值信號738，以表示入射於影像感測器400上的綠光與紅外光的總和。

在步驟1008中，從組合光量值信號減去可見光量值 信號以產生差異信號。在步驟1008的一個實例中，減法模組730從組合光量值信號738減去可見光量值信號736以產生差異信號740。在步驟1010中，將差異信號與第一及第二臨限值比較。在步驟1010的一個實例中，比較模組732將差異信號740與第一臨限值742以及第二臨限值744比較。在步驟1012中，回應於差異信號上升至第一臨限值以上，將系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式。在步驟1012的一個實例中，回應於差異信號740上升至第一臨限值742以上，比較模組732使系統700自可見光操作模式切換至紅外光操作模式。在步驟1014中，回應於差異信號下降至第二臨限值以下，將系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。在步驟1014的一個實例中，回應於差異信號740下降至第二臨限值744以下，比較模組732使系統700自其紅外光操作模式切換至其可見光操作模式。

圖11說明用於操作包含用於捕獲可見光影像與紅外 光影像兩者之影像感測器的系統的又一方法1100。在步驟1102中產生感測器資料，以表示入射於影像感測器上的光。在步驟1102的一個實例中，從影像感測器100或400的可見光光偵測器110、112、114所產生的信號以及組合光光偵測器116所產生的信號，感測器資料產生器709產生感測器資料722。(參見(例如)圖1、圖4以及圖8)。

在步驟1104中從感測器資料產生可見光量值信號， 以表示入射於影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和。在步驟1104的一個實例中，可見光量值模組726產生可見光量值信號736，以表示入射於影像感測器100或影像感測器400上的紅光、 藍光與綠光的總和。在步驟1106中，將可見光量值信號與第一臨限值以及第二臨限值比較。在步驟1106的一個實例中，比較模組832將可見光量值信號736與第一臨限值842以及第二臨限值844比較。在步驟1108中，回應於可見光量值信號下降至第一臨限值以下，將系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式。在步驟1108的一個實例中，回應於可見光量值信號736下降至第一臨限值842以下，比較模組832使系統800自可見光操作模式切換至紅外光操作模式。在步驟1110中，回應於可見光量值信號上升至第二臨限值以上，將系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。在步驟1110的一個實例中，回應於可見光量值信號736上升至第二臨限值844以上，比較模組832使系統700自其紅外光操作模式切換至其可見光操作模式。

特徵之組合

可在不脫離本發明的範疇的情況下，以各種方式組合上文所描述的特徵以及下文所主張的特徵。以下實例說明一些可能組合：

(A1)一種影像感測器，用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，此影像感測器可包含：具有長度、寬度以及高度的半導體基板；安置於半導體基板中的複數個可見光光偵測器；以及安置於半導體基板中的複數個組合光光偵測器。複數個可見光光偵測器中的每一個於高度方向上可具有各別深度，且複數個組合光光偵測器中的每一個於高度方向上可具有各別深度，而這些複數個組合光光偵測器中的每一個之各別深度是大於這些複數個可見光光偵測器中的每一個之各別深度。

(A2)在如(A1)所表示的影像感測器中，複數個組合光光偵測器中的每一個可包含於高度方向上堆疊的第一部分以及第二部分。

(A3)在如(A2)所表示的影像感測器中，在複數個組合光光偵測器中的每一個中，第一部分可具有縱向乘橫向之第一橫截面積，第二部分可具有縱向乘橫向之第二橫截面積，且第 二橫截面積可大於第一橫截面積。

(A4)在如(A2)或(A3)所表示的影像感測器中 的任一者中，複數個組合光光偵測器中的至少一個的第二部分可在複數個可見光光偵測器中的一或多個之下方，而於高度方向上延伸。

(A5)在如(A2)至(A4)所表示的影像感測器中 的任一者中，在複數個組合光光偵測器中的每一個中，第一部分的n型摻雜可具有第一濃度，第二部分的n型摻雜可具有第二濃度，且第一濃度可大於第二濃度。

(A6)如(A1)至(A5)所表示的影像感測器中的 任一者可更包含以下各者：(a)用以實質上僅通過紅光的複數個紅色彩色濾光片，其中複數個紅色彩色濾光片中的每一個與複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準，(b)用以實質上僅通過綠光的複數個綠色彩色濾光片，其中複數個綠色彩色濾光片中的每一個與複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準，(c)用以實質上僅通過藍光的複數個藍色彩色濾光片，其中複數個藍色彩色濾光片中的每一個與複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準，以及(d)用以實質上僅通過白光以及紅外光的複數個白色IR彩色濾光片，其中複數個白色IR彩色濾光片中的每一個與複數個組合光光偵測器中的相應者光學對準。複數個紅色、綠色、藍色以及白色IR彩色濾光片可共同形成紅色-綠色-藍色-白色彩色濾光片圖案。

(A7)如(A1)至(A5)所表示的影像感測器中的 任一者可更包含以下各者：(a)用以實質上僅通過紅光的複數個紅色彩色濾光片，其中複數個紅色彩色濾光片中的每一個與複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準，(b)用以實質上僅通過綠光的複數個綠色彩色濾光片，其中複數個綠色彩色濾光片中的每一個與複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準，(c)用以實質上僅通過藍光的複數個藍色彩色濾光片，其中複數個藍色彩色濾光片中的每一個與複數個可見光光偵測器中的相應者光學對 準，以及(d)用以實質上僅通過綠光以及紅外光的複數個綠色IR彩色濾光片，其中複數個綠色IR彩色濾光片中的每一個與複數個組合光光偵測器中的相應者光學對準。複數個紅色、綠色、藍色以及綠色IR彩色濾光片可共同形成拜耳彩色濾光片圖案。

(B1)一種系統，用於成像場景，此系統可包含選自 上文如(A1)至(A7)所表示的影像感測器中的任一者的第一影像感測器、感測器資料產生器以及通道控制器。感測器資料產生器可從第一影像感測器的複數個可見光光偵測器中的每一個所產生的各別信號以及從複數個組合光光偵測器中的每一個所產生的各別信號，以產生感測器資料。通道控制器可用以過濾感測器資料來產生輸出資料，使得(a)在系統的可見光操作模式中，輸出資料表示從第一影像感測器的複數個可見光光偵測器中的每一個所產生的信號，以及(b)在系統的紅外光操作模式中，輸出資料表示從第一影像感測器的複數個組合光光偵測器中的每一個所產生的信號。

(B2)在如(B1)所表示的系統中，通道控制器可包含可見光量值模組、組合光量值模組、減法模組以及比較模組。可見光量值模組可用以從感測器資料產生可見光量值信號，其中可見光量值信號表示入射於影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和。組合光量值模組可用以從感測器資料產生組合光量值信號，其中組合光量值信號表示入射於影像感測器上的白光與紅外光的總和。減法模組可用以藉由從組合光量值信號減去可見光量值信號而產生差異信號。比較模組可用以：(a)將差異信號與第一臨限值以及第二臨限值比較，(b)回應於差異信號上升至第一臨限值以上，使系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式，以及(c)回應於差異信號下降至第二臨限值以下，使系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。

(B3)在如(B1)所表示的系統中，通道控制器可包含可見光量值模組、組合光量值模組、減法模組以及比較模組。可見光量值模組可用以從感測器資料產生可見光量值信號，其中 可見光量值信號實質上僅表示入射於影像感測器上的綠光。組合光量值模組可用以從感測器資料產生組合光量值信號，其中組合光量值信號表示入射於影像感測器上的綠光與紅外光的總和。減法模組可用以藉由從組合光量值信號減去可見光量值信號而產生差異信號。比較模組可用以：(a)將差異信號與第一臨限值以及第二臨限值比較，(b)回應於差異信號上升至第一臨限值以上，使系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式，以及(c)回應於差異信號下降至第二臨限值以下，使系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。

(B4)在如(B1)所表示的系統中，通道控制器可包 含可見光量值模組以及比較模組。可見光量值模組可用以從感測器資料產生可見光量值信號，其中可見光量值信號表示入射於影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和。比較模組可用以：(a)將可見光量值信號與第一臨限值以及第二臨限值比較，(b)回應於可見光量值信號下降至第一臨限值以下，使系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式，以及(c)回應於可見光量值信號上升至第二臨限值以上，使系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式。

(B5)如(B1)至(B4)所表示的系統中的任一者可 更包含照明控制器以及用以藉由紅外光照射場景的紅外光源。照明控制器可用以：(a)回應於系統自可見光操作模式切換至紅外光操作模式，啟動紅外光源；以及(b)回應於系統自紅外光操作模式切換至可見光操作模式，關閉紅外光源。

可在不背離本發明的範疇的情況下對以上方法以及 系統進行改變。因此，應注意，以上描述中所含有且隨附圖式中所繪示的物質應以說明性而非限制性意義進行解釋。以下申請專利範圍意欲涵蓋本文中所描述的一般以及特定特徵，以及在語言上可稱為屬於範圍內的本發明方法以及系統的範疇的所有敘述。

100‧‧‧影像感測器

102‧‧‧半導體基板

104‧‧‧長度/縱向

106‧‧‧寬度/橫向

110、112、114‧‧‧可見光光偵測器

116‧‧‧組合光光偵測器

120‧‧‧單位晶胞

122‧‧‧紅色濾光片/彩色濾光片

124‧‧‧綠色濾光片/彩色濾光片

126‧‧‧藍色濾光片/彩色濾光片

128‧‧‧白色IR濾光片/彩色濾光片

Claims (16)

1. 一種影像感測器，用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，該影像感測器包括；一半導體基板，其具有長度、寬度以及高度；複數個可見光光偵測器，其設置於該半導體基板中，該些複數個可見光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度；複數個組合光光偵測器，其設置於該半導體基板中，其中：該些複數個組合光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，而該些複數個組合光光偵測器中的每一個之各別深度是大於該些複數個可見光光偵測器中的每一個之各別深度，該些複數個組合光光偵測器中的每一個包括於高度方向上堆疊的一第一部分以及一第二部分，該第一部分具有縱向乘橫向之一第一橫截面積，該第二部分具有縱向乘橫向之一第二橫截面積，該第二橫截面積大於該第一橫截面積，該些複數個組合光光偵測器中的至少一個的該第二部分是在該些複數個可見光光偵測器中的一個或多個之下方，而於高度方向上延伸；複數個紅色彩色濾光片，其用以實質上僅通過紅光，該些複數個紅色彩色濾光片中的每一個與該些複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準；複數個綠色彩色濾光片，其用以實質上僅通過綠光，該些複數個綠色彩色濾光片中的每一個與該些複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準；複數個藍色彩色濾光片，其用以實質上僅通過藍光，該些複數個藍色彩色濾光片中的每一個與該些複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準；以及複數個白色IR彩色濾光片，其用以實質上僅通過白光以及紅外光，該些複數個白色IR彩色濾光片中的每一個與該些複數 個組合光光偵測器中的相應者光學對準；該些複數個紅色、綠色、藍色以及白色IR彩色濾光片共同形成紅色-綠色-藍色-白色彩色濾光片圖案。
2. 一種影像感測器，用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，該影像感測器包括：一半導體基板，其具有長度、寬度以及高度；複數個可見光光偵測器，其設置於該半導體基板中，該些複數個可見光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度；複數個組合光光偵測器，其設置於該半導體基板中，其中：該些複數個組合光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，而該些複數個組合光光偵測器中的每一個之各別深度是大於該些複數個可見光光偵測器中的每一個之各別深度，該些複數個組合光光偵測器中的每一個包括於高度方向上堆疊的一第一部分以及一第二部分，該第一部分具有縱向乘橫向之一第一橫截面積，該第二部分具有縱向乘橫向之一第二橫截面積，該第二橫截面積大於該第一橫截面積，該些複數個組合光光偵測器中的至少一個的該第二部分是在該些複數個可見光光偵測器中的一個或多個之下方，而於高度方向上延伸；複數個紅色彩色濾光片，其用以實質上僅通過紅光，該些複數個紅色彩色濾光片中的每一個與該些複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準；複數個綠色彩色濾光片，其用以實質上僅通過綠光，該些複數個綠色彩色濾光片中的每一個與該些複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準；複數個藍色彩色濾光片，其用以實質上僅通過藍光，該些複數個藍色彩色濾光片中的每一個與該些複數個可見光光偵測器中的相應者光學對準；以及 複數個綠色IR彩色濾光片，其用以實質上僅通過綠光以及紅外光，該些複數個綠色IR彩色濾光片中的每一個與該些複數個組合光光偵測器中的相應者光學對準；所述複數個紅色、綠色、藍色以及綠色IR彩色濾光片共同形成拜耳彩色濾光片圖案。
3. 一種影像系統，用於成像一場景，該影像系統包括：一影像感測器，其用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，該影像感測器包含：一半導體基板，其具有長度、寬度以及高度，複數個可見光光偵測器，其設置於該半導體基板中，該些複數個可見光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，以及複數個組合光光偵測器，其設置於該半導體基板中，該些複數個組合光光偵測器中的每一個於高度方向上具有各別深度，而該些複數個組合光光偵測器中的每一個之各別深度是大於該些複數個可見光光偵測器中的每一個之各別深度，該些複數個組合光光偵測器中的每一個包括一第一部分以及一第二部分，設定為共同地產生回應入射光的共同信號，該第一部分相較於該第二部分更接近該半導體基板之光接收外表面，使得該第一部分主要吸收可見光，該第二部分主要吸收紅外光；以及一處理器，通訊地耦合至該影像感測器，並設定為執行機器可讀指令以：從該些複數個可見光光偵測器中的每一個所產生的各別信號以及從該些複數個組合光光偵測器中的每一個所產生的各別信號，以產生感測器資料，以及過濾感測器資料來產生輸出資料，使得：在該影像系統的一可見光操作模式中，輸出資料表示從該些複數個可見光光偵測器中的每一個所產生的信號，且 在該影像系統的一紅外光操作模式中，輸出資料表示從該些複數個組合光光偵測器中的每一個所產生的信號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之影像系統，該處理器進一步設定為執行機器可讀指令以：產生一可見光量值信號，該可見光量值信號表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和；產生一組合光量值信號，該組合光量值信號表示入射於該影像感測器上的白光與紅外光的總和；藉由從該組合光量值信號減去該可見光量值信號而產生一差異信號；將該差異信號與一第一臨限值以及一第二臨限值比較；回應於該差異信號上升至該第一臨限值以上，自該可見光操作模式切換至該紅外光操作模式；以及回應於該差異信號下降至該第二臨限值以下，自該紅外光操作模式切換至該可見光操作模式。
5. 如申請專利範圍第3項所述之影像系統，該處理器進一步設定為執行機器可讀指令以：從感測器資料產生一可見光量值信號，該可見光量值信號表示入射於該影像感測器上的綠光；從感測器資料產生一組合光量值信號，該組合光量值信號表示入射於該影像感測器上的綠光與紅外光的總和；藉由從該組合光量值信號減去該可見光量值信號而產生一差異信號；將該差異信號與一第一臨限值以及一第二臨限值比較；回應於該差異信號上升至該第一臨限值以上，自該可見光操作模式切換至該紅外光操作模式；以及回應於該差異信號下降至該第二臨限值以下，自該紅外光操作模式切換至該可見光操作模式。
6. 如申請專利範圍第3項所述之影像系統，該處理器進一步設定為執行機器可讀指令以：從感測器資料產生一可見光量值信號，該可見光量值信號表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和；以及將該可見光量值信號與一第一臨限值以及一第二臨限值比較，回應於該可見光量值信號下降至該第一臨限值以下，自該可見光操作模式切換至該紅外光操作模式，以及回應於該可見光量值信號上升至該第二臨限值以上，自該紅外光操作模式切換至該可見光操作模式。
7. 如申請專利範圍第3項所述之影像系統，其更包括：一紅外光源，其用以藉由紅外光照射該場景；該處理器進一步設定為執行機器可讀指令以：回應於該影像系統自該可見光操作模式切換至該紅外光操作模式，啟動該紅外光源，以及回應於該影像系統自該紅外光操作模式切換至該可見光操作模式，關閉所述紅外光源。
8. 如申請專利範圍第3項所述之影像系統，該些複數個組合光光偵測器中的每一個包括於高度方向上堆疊的一第一部分以及一第二部分，其中：該第一部分具有縱向乘橫向之一第一橫截面積；該第二部分具有縱向乘橫向之一第二橫截面積；以及該第二橫截面積大於該第一橫截面積。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像系統，其中該些複數個組合光光偵測器中的至少一個的該第二部分是在該些複數個可見光光偵測器中的一個或多個之下方，而於高度方向上延伸。
10. 一種影像方法，用於操作一影像系統，而該影像系統包含一影像感測器，以用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，該影像方法包括以下步驟： 產生感測器資料，以表示入射於該影像感測器上的光；從感測器資料產生一可見光量值信號，該可見光量值信號表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和；從感測器資料產生一組合光量值信號，該組合光量值信號表示入射於該影像感測器上的白光與紅外光的總和；從該組合光量值信號減去該可見光量值信號以產生一差異信號；將該差異信號與一第一臨限值以及一第二臨限值比較；回應於該差異信號上升至該第一臨限值以上，使該影像系統自一可見光操作模式切換至一紅外光操作模式；以及回應於該差異信號下降至該第二臨限值以下，使該影像系統自該紅外光操作模式切換至該可見光操作模式。
11. 如申請專利範圍第10項所述之影像方法，其更包括過濾感測器資料以產生輸出資料，使得：在該可見光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光以及藍光；且在該紅外光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的白光以及紅外光。
12. 一種影像方法，用於操作一影像系統，而該影像系統包含一影像感測器，以用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，該影像方法包括以下步驟：產生感測器資料，以表示入射於該影像感測器上的光；從感測器資料產生一可見光量值信號，該可見光量值信號實質上僅表示入射於該影像感測器上的綠光；從感測器資料產生一組合光量值信號，該組合光量值信號表示入射於該影像感測器上的綠光與紅外光的總和；從該組合光量值信號減去該可見光量值信號以產生一差異信號；將該差異信號與一第一臨限值以及一第二臨限值比較； 回應於該差異信號上升至該第一臨限值以上，使該影像系統自一可見光操作模式切換至一紅外光操作模式；以及回應於該差異信號下降至該第二臨限值以下，使該影像系統自該紅外光操作模式切換至該可見光操作模式。
13. 如申請專利範圍第12項所述之影像方法，其更包括過濾感測器資料以產生輸出資料，使得：在該可見光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光以及藍光；且在該紅外光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的綠光以及紅外光。
14. 一種影像方法，用於操作一影像系統，而該影像系統包含一影像感測器，以用於捕獲可見光影像與紅外光影像兩者，該影像方法包括以下步驟：產生感測器資料，以表示入射於該影像感測器上的光；從該感測器資料產生一可見光量值信號，該可見光量值信號表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光與藍光的總和；將該可見光量值信號與一第一臨限值以及一第二臨限值比較；回應於該可見光量值信號下降至該第一臨限值以下，使該影像系統自一可見光操作模式切換至一紅外光操作模式；以及回應於該可見光量值信號上升至該第二臨限值以上，使該影像系統自該紅外光操作模式切換至該可見光操作模式。
15. 如申請專利範圍第14項所述之影像方法，其更包括過濾感測器資料以產生輸出資料，使得：在該可見光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光以及藍光；且在該紅外光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的白光以及紅外光。
16. 如申請專利範圍第14項所述之影像方法，其更包括過濾感測 器資料以產生輸出資料，使得：在該可見光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的紅光、綠光以及藍光；且在該紅外光操作模式中，輸出資料表示入射於該影像感測器上的綠光以及紅外光。