TWI760474B - 具有四個影像感測器之成像系統 - Google Patents

Abstract

一種具有四個影像感測器之成像系統包括一第一分色濾光器、一第二分色濾光器及一第三分色濾光器。該第一分色濾光器反射具有一第一波長帶及一第二波長帶之光朝向一第二分色濾光器，且透射具有一第三波長帶及一第四波長帶之光朝向該第三分色濾光器。該第二分色濾光器反射具有該第一波長帶之光朝向該第一影像感測器，且透射具有該第二波長帶之光朝向該第二影像感測器。該第三分色濾光器反射具有該第三波長帶之光朝向該第三影像感測器，且透射具有該第四波長帶之光朝向該第四影像感測器。該第一分色濾光器、該第二分色濾光器及該第三分色濾光器包含於一整合部分中。

Description

具有四個影像感測器之成像系統

本發明係關於一種成像系統，且更具體而言係關於一種具有四個影像感測器之成像系統。

一彩色影像感測器通常產生三原色影像。三原色通常係紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)。在對使用一拜耳(Bayer)彩色濾光器陣列偵測之影像進行內插之後獲得三原色影像。另一選擇係，三個單色影像感測器可用於獲得三原色影像。不需要內插。各影像感測器在不進行內插之情況下偵測一原色影像。分色濾光器通常用於選擇性地將一特定色彩透射或反射，因此，具有一特定色彩(紅色、綠色或藍色)之光將到達單色影像感測器且由單色影像感測器偵測。一單色影像感測器與一彩色影像感測器相同，但不具有覆蓋光敏像素之一彩色濾光器陣列。 在某些應用中，可需要一第四色彩或波長帶。舉例而言，在一安全攝影機中，夜視需要IR影像偵測。在另一實例中，IR影像偵測用於手勢辨識。在又一實例中，時差測距(TOF)偵測需要一IR像素。一TOF IR像素可需要不同於RGB像素之常規電路且比該常規電路更複雜之特定電路。一TOF IR像素能夠偵測自一目標至影像感測器或像素之距離。因此，在一單個影像感測器中在RGB像素當中實施TOF IR像素可並非直截了當的。因此，需要具有四個影像感測器之成像系統。

在以下說明中，陳述眾多特定細節以便提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將明瞭，不需要採用特定細節來實踐本發明。在其他例項中，未詳細闡述眾所周知之材料或方法以避免使本發明模糊。 貫穿本說明書對「一項實施例」或「一實施例」之提及意指結合實施例所闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在本說明書通篇之各個位置中片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」之出現未必全部係指同一實施例。此外，特定特徵、結構或特性可以任何適合組合及/或子組合而組合於一或多個實施例中。 揭示一種具有四個影像感測器之成像系統。該成像系統可用於手勢辨識，且亦用於可在白天偵測可見場景且在夜間偵測IR場景之安全攝影機。該成像系統亦將用於較容易地實施TOF像素以進行3D成像。換言之，不在RGB像素中植入TOF像素。TOF像素形成僅具有TOF像素之一單獨影像感測器。該成像系統可用於偵測及稍後顯示由四個色彩(例如，紅色、綠色、藍色及黃色)表示之一生動影像，該生動影像比僅由三原色表示之一影像更佳。 圖1圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之成像系統之一例示性實施例100。實施例100包括一成像透鏡102、一第一分束器立方體104，第一分束器立方體104具有安置於第一分束器立方體104之一對角平面106上之一第一分色濾光器106F。第一分束器立方體104包含兩個稜鏡104A及104B，對角平面106係兩個稜鏡104A與104B之界面。稜鏡104A及104B可由相同材料製成。 具有一第一波長帶λ1、一第二波長帶λ2、一第三波長帶λ3及一第四波長帶λ4之入射光130通過成像透鏡102且進入至第一分束器立方體104。為入射光130之部分之具有第一波長帶λ1及第二波長帶λ2之光132由第一分色濾光器106F反射以進入一第二分束器立方體108。為入射光130之部分之具有第三波長帶λ3及第四波長帶λ4之光134透射穿過第一分色濾光器106F以進入一第三分束器立方體112。 進入第二分束器立方體108之光132被分成光136及光138。具有第一波長帶λ1之光136被安置於第二分束器立方體108之一對角平面110上之一第二分色濾光器110F反射朝向一第一影像感測器120。對角平面110垂直於對角平面106。第二分束器立方體108包含兩個稜鏡108A及108B，對角平面110係兩個稜鏡108A與108B之界面。稜鏡108A及108B可由相同材料製成。具有第二波長帶λ2之光138透射穿過第二分色濾光器110F而朝向一第二影像感測器122。 進入第三分束器立方體112之光134被分成光140及光142。具有第三波長帶λ3之光140被安置於第三分束器立方體112之一對角平面114上之一第三分色濾光器114F反射朝向一第三影像感測器124。對角平面114垂直於對角平面106。第三分束器立方體112包含兩個稜鏡112A及112B，對角平面114係兩個稜鏡112A與112B之界面。稜鏡112A及112B可由相同材料製成。具有第四波長帶λ4之光142透射穿過第三分色濾光器114F而朝向一第四影像感測器126。 第一、第二及第三分束器立方體較佳地具有相同大小且由相同材料製成。因此，稜鏡104A、104B、108A、108B、112A及112B由相同材料製成。第二分束器立方體108可直接附接至第一分束器立方體104之一側。第三分束器立方體112可直接附接至第一分束器立方體104之另一側，從而形成一L形整合部分。L形整合部分可在第一與第二分束器立方體之間不具有空間，且在第一與第三分束器立方體之間不具有空間。以此方式，第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器包含於L形整合部分中。第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器可係多層干涉濾光器。 在一實施例中，具有與第一、第二及第三分束器立方體相同的大小之一立方體116安置於L形整合部分之第二與第三分束器立方體之間的角隅處，從而形成一整合立方體。視情況，整合立方體可具有介於第二分束器立方體108與立方體116之間的一第一黑色塗層150及介於第三分束器立方體112與立方體116之間的一第二黑色塗層152。立方體116可係或可不係一分束器立方體。立方體116可由與分束器立方體104、108及112相同之材料製成。應瞭解，立方體116係選用的。 第一影像感測器120安裝於第二分束器立方體108之稜鏡108A上，第二影像感測器122安裝於第二分束器立方體108之稜鏡108B上，第三影像感測器124安裝於第三分束器立方體112之稜鏡112A上，且第四影像感測器126安裝於第三分束器立方體112之稜鏡112B上。在一實施例中，影像感測器安裝有一覆蓋玻璃，在另一實施例中，影像感測器未安裝有一覆蓋玻璃。 以此方式，入射光130被分成：具有第一波長帶λ1之光136，其到達第一影像感測器120且由第一影像感測器120偵測；具有第二波長帶λ2之光138，其到達第二影像感測器122且由第二影像感測器122偵測；具有第三波長帶λ3之光140，其到達第三影像感測器124且由第三影像感測器124偵測；及具有第四波長帶λ4之光142，其到達第四影像感測器126且由第四影像感測器126偵測。自成像透鏡102至第一影像感測器120、第二影像感測器122、第三影像感測器124及第四影像感測器126之光路徑之長度係相同的。 成像透鏡102在第一影像感測器120上形成第一波長帶λ1之一2D影像，在第二影像感測器122上形成第二波長帶λ2之一2D影像，在第三影像感測器124上形成第三波長帶λ3之一2D影像，且在第四影像感測器126上形成第四波長帶λ4之一2D影像。 在一實施例中，第一波長帶λ1對應於藍色(B)，第二波長帶λ2對應於綠色(G)，第三波長帶λ3對應於紅色(R)，且第四波長帶λ4對應於紅外光(IR)。所偵測R、G及B影像可經組合以構成一可見影像。具有四個影像感測器之成像系統可提供一可見影像及其對應IR影像。在一實施例中，第一、第二、第三及第四影像感測器不具有覆蓋該影像感測器之彩色濾光器。無彩色濾光器陣列覆蓋影像感測器之光敏像素。在其他實施例中，某些彩色濾光器可覆蓋影像感測器之光敏像素。波長帶λ1、λ2、λ3、λ4可或可不呈B、G、R、IR之一次序。B、G、R、IR之任何次序或組合係可能的。 應瞭解，第一、第二、第三及第四波長帶可對應於任何色彩。舉例而言，第一波長帶λ1對應於藍色(B)，第二波長帶λ2對應於綠色(G)，第三波長帶λ3對應於紅色(R)，且第四波長帶λ4對應於黃色(Y)。B、G、R、Y之任何次序或組合係可能的。 成像透鏡102可係一透鏡群組。在一實施例中，成像透鏡102可係一晶圓級透鏡。一晶圓級透鏡可係自一透鏡晶圓單粒化。一透鏡晶圓包括一基板及該基板上之複數個複製透鏡。應瞭解，成像透鏡102可係適合於包含於具有四個影像感測器之成像系統中之任何透鏡或透鏡群組，不受晶圓級透鏡限制。 圖2圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之成像系統之一例示性實施例200。實施例200包括一成像透鏡102、一第一稜鏡204、一第二稜鏡212、一第三稜鏡208及一第四稜鏡214。所有稜鏡較佳地由相同材料製成。第一稜鏡204及第二稜鏡212具有相同大小。第三稜鏡208及第四稜鏡214具有係第一稜鏡204之一半或第二稜鏡212之一半之一大小。一第一分色濾光器106F安置於第一稜鏡204與第二稜鏡212之一界面平面106上。一第二分色濾光器110F安置於第一稜鏡204與第三稜鏡208之一界面平面110上。一第三分色濾光器114F安置於第二稜鏡212與第四稜鏡214之一界面平面114上。 第一稜鏡204、第二稜鏡212、第三稜鏡208及第四稜鏡214形成一L形整合部分。L形整合部分可在第一稜鏡204與第二稜鏡212之間不具有空間，在第一稜鏡204與第三稜鏡208之間不具有空間，且在第二稜鏡212與第四稜鏡214之間不具有空間。以此方式，第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器包含於L形整合部分中。第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器可係多層干涉濾光器。 在一實施例中，具有與第三稜鏡208及第四稜鏡214之邊長相同之邊長之一立方體116安置於L形整合部分之第三稜鏡208與第四稜鏡214之間的角隅處，從而形成一整合立方體。整合立方體可視情況具有介於第三稜鏡208與立方體116之間的一第一黑色塗層150及介於第四稜鏡214與立方體116之間的一第二黑色塗層152。立方體116可由與稜鏡204、208、212及214相同之材料製成。應瞭解，立方體116係選用的。 具有一第一波長帶λ1、一第二波長帶λ2、一第三波長帶λ3及一第四波長帶λ4之一入射光130通過成像透鏡102且進入至第一稜鏡204。係入射光130之部分之具有第一波長帶λ1及第二波長帶λ2之光132被第一分色濾光器106F反射朝向第三稜鏡208。係入射光130之部分之具有第三波長帶λ3及第四波長帶λ4之光134透射穿過第一分色濾光器106F以進入一第二稜鏡212。 光132被分成光136及光138。具有第一波長帶λ1之光136被第二分色濾光器110F反射朝向一第一影像感測器120。具有第二波長帶λ2之光138透射穿過第二分色濾光器110F而朝向一第二影像感測器122。第二分色濾光器110F垂直於第一分色濾光器106F。 進入第二稜鏡212之光134被分成光140及光142。具有第三波長帶λ3之光140被第三分色濾光器114F反射朝向一第三影像感測器124。具有第四波長帶λ4之光142透射穿過第三分色濾光器114F而朝向一第四影像感測器126。第三分色濾光器114F垂直於第一分色濾光器106F。 第一影像感測器120安裝於第一稜鏡204上，第二影像感測器122安裝於第三稜鏡208上，第三影像感測器124安裝於第二稜鏡212上，且第四影像感測器126安裝於第四稜鏡214上。在一實施例中，影像感測器安裝有一覆蓋玻璃，在另一實施例中，影像感測器未安裝有一覆蓋玻璃。 以此方式，入射光130被分成：具有第一波長帶λ1之光136，其到達第一影像感測器120且由第一影像感測器120偵測；具有第二波長帶λ2之光138，其到達第二影像感測器122且由第二影像感測器122偵測；具有第三波長帶λ3之光140，其到達第三影像感測器124且由第三影像感測器124偵測；及具有第四波長帶λ4之光142，其到達第四影像感測器126且由第四影像感測器126偵測。自成像透鏡102至第一影像感測器120、第二影像感測器122、第三影像感測器124及第四影像感測器126之光路徑之長度係相同的。 成像透鏡102在第一影像感測器120上形成第一波長帶λ1之一2D影像，在第二影像感測器122上形成第二波長帶λ2之一2D影像，在第三影像感測器124上形成第三波長帶λ3之一2D影像，且在第四影像感測器126上形成第四波長帶λ4之一2D影像。 在一實施例中，第一波長帶λ1對應於藍色(B)，第二波長帶λ2對應於綠色(G)，第三波長帶λ3對應於紅色(R)，且第四波長帶λ4對應於紅外光(IR)。所偵測R、G及B影像可經組合以構成一可見影像。具有四個影像感測器之成像系統可提供一可見影像及其對應IR影像。在一實施例中，第一、第二、第三及第四影像感測器不具有覆蓋該影像感測器之彩色濾光器。無彩色濾光器陣列覆蓋影像感測器之光敏像素。在其他實施例中，某些彩色濾光器可覆蓋影像感測器之光敏像素。波長帶λ1、λ2、λ3、λ4可或可不呈B、G、R、IR之一次序。B、G、R、IR之任何次序或組合係可能的。 應瞭解，第一、第二、第三及第四波長帶可對應於任何色彩。舉例而言，第一波長帶λ1對應於藍色(B)，第二波長帶λ2對應於綠色(G)，第三波長帶λ3對應於紅色(R)，且第四波長帶λ4對應於黃色(Y)。B、G、R、Y之任何次序或組合係可能的。 成像透鏡102可係一透鏡群組。在一實施例中，成像透鏡102可係一晶圓級透鏡。一晶圓級透鏡可係自一透鏡晶圓單粒化。一透鏡晶圓包括一基板及該基板上之複數個複製透鏡。應瞭解，成像透鏡102可係適合於包含於具有四個影像感測器之成像系統中之任何透鏡或透鏡群組，不受晶圓級透鏡限制。 圖3圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之成像系統之一例示性實施例300。圖3之實施例300類似於圖2之實施例200。實施例300與實施例200之不同之處在於實施例200之第三稜鏡208、第四稜鏡214及立方體116在實施例300中由一單個大稜鏡316替代。大稜鏡316具有係第一稜鏡204之大小之兩倍或第二稜鏡212之大小之兩倍之一大小。一第二分色濾光器110F安置於第一稜鏡204與大稜鏡316之一界面平面110上。一第三分色濾光器114F安置於第二稜鏡212與大稜鏡316之一界面平面114上。界面平面110及界面平面114形成一平面。類似於實施例100及200，第二分色濾光器110F不同於第三分色濾光器114F。一第一分色濾光器106F安置於第一稜鏡204與第二稜鏡212之一界面平面106上。 第一稜鏡204、第二稜鏡212及大稜鏡316形成可係一立方體之一整合部分。第一稜鏡204、第二稜鏡212及大稜鏡316較佳地由相同材料製成。整合立方體可在第一稜鏡204與第二稜鏡212之間不具有空間，在第一稜鏡204與大稜鏡316之間不具有空間，且在第二稜鏡212與大稜鏡316之間不具有空間。以此方式，第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器包含於一整合部分中。第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器可係多層干涉濾光器。 具有一第一波長帶λ1、一第二波長帶λ2、一第三波長帶λ3及一第四波長帶λ4之一入射光130通過成像透鏡102且進入至第一稜鏡204。係入射光130之部分之具有第一波長帶λ1及第二波長帶λ2之光132被第一分色濾光器106F反射朝向大稜鏡316。係入射光130之部分之具有第三波長帶λ3及第四波長帶λ4之光134透射穿過第一分色濾光器106F以進入第二稜鏡212。 光132被分成光136及光138。具有第一波長帶λ1之光136被第二分色濾光器110F反射朝向一第一影像感測器120。具有第二波長帶λ2之光138透射穿過第二分色濾光器110F而朝向一第二影像感測器122。第二分色濾光器110F垂直於第一分色濾光器106F。 進入第二稜鏡212之光134被分成光140及光142。具有第三波長帶λ3之光140被第三分色濾光器114F反射朝向一第三影像感測器124。具有第四波長帶λ4之光142透射穿過第三分色濾光器114F而朝向一第四影像感測器126。第三分色濾光器114F垂直於第一分色濾光器106F。 第一影像感測器120安裝於第一稜鏡204上，第二影像感測器122安裝於大稜鏡316上，第三影像感測器124安裝於第二稜鏡212上，且第四影像感測器126安裝於第三稜鏡316上。在一實施例中，影像感測器安裝有一覆蓋玻璃，在另一實施例中，影像感測器未安裝有一覆蓋玻璃。 以此方式，入射光130被分成：具有第一波長帶λ1之光136，其到達第一影像感測器120且由第一影像感測器120偵測；具有第二波長帶λ2之光138，其到達第二影像感測器122且由第二影像感測器122偵測；具有第三波長帶λ3之光140，其到達第三影像感測器124且由第三影像感測器124偵測；及具有第四波長帶λ4之光142，其到達第四影像感測器126且由第四影像感測器126偵測。自成像透鏡102至第一影像感測器120、第二影像感測器122、第三影像感測器124及第四影像感測器126之光路徑之長度係相同的。 成像透鏡102在第一影像感測器120上形成第一波長帶λ1之一2D影像，在第二影像感測器122上形成第二波長帶λ2之一2D影像，在第三影像感測器124上形成第三波長帶λ3之一2D影像，且在第四影像感測器126上形成第四波長帶λ4之一2D影像。 圖4圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之成像系統之一例示性實施例400。圖4之實施例400類似於圖1之實施例100。實施例400與實施例100之不同之處在於對角平面110平行於對角平面106。因此，第二分色濾光器110F平行於第一分色濾光器106F。因此，具有第一波長帶λ1之光136被第二分色濾光器110F向下反射朝向第一影像感測器120。實施例400中之第一影像感測器120安置於第三分束器立方體108之遠離成像透鏡102之側上，而實施例100中之第一影像感測器120安置於第三分束器立方體108之接近於成像透鏡102之側上。 第一、第二及第三分束器立方體較佳地具有相同大小且由相同材料製成。第二分束器立方體108可直接附接至第一分束器立方體104之一側。第三分束器立方體112可直接附接至第一分束器立方體104之另一側，從而形成一L形整合部分。L形整合部分可在第一與第二分束器立方體之間不具有空間，且在第一與第三分束器立方體之間不具有空間。以此方式，第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器包含於L形整合部分中。第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器可係多層干涉濾光器。 此外，第一分束器立方體104及第二分束器立方體108可經整合以形成具有第一分色濾光器106F及第二分色濾光器110F之一單個部分。第一分束器立方體104之稜鏡104A與第二分束器立方體108之稜鏡108B整合在一起，在第一分束器立方體104與第二分束器立方體108之間不存在界面。以此方式，相同材料將填充平行四邊形PQRS，在稜鏡104A與108B之間不存在界面。 第一影像感測器120安裝於第二分束器立方體108之稜鏡108B上，第二影像感測器122安裝於第二分束器立方體108之稜鏡108A上，第三影像感測器124安裝於第三分束器立方體112之稜鏡112A上，且第四影像感測器126安裝於第三分束器立方體112之稜鏡112B上。在一實施例中，影像感測器安裝有一覆蓋玻璃，在另一實施例中，影像感測器未安裝有一覆蓋玻璃。 類似於圖1之實施例100，入射光130被分成：具有第一波長帶λ1之光136，其到達第一影像感測器120且由第一影像感測器120偵測；具有第二波長帶λ2之光138，其到達第二影像感測器122且由第二影像感測器122偵測；具有第三波長帶λ3之光140，其到達第三影像感測器124且由第三影像感測器124偵測；及具有第四波長帶λ4之光142，其到達第四影像感測器126且由第四影像感測器126偵測。自成像透鏡102至第一影像感測器120、第二影像感測器122、第三影像感測器124及第四影像感測器126之光路徑之長度係相同的。 成像透鏡102在第一影像感測器120上形成第一波長帶λ1之一2D影像，在第二影像感測器122上形成第二波長帶λ2之一2D影像，在第三影像感測器124上形成第三波長帶λ3之一2D影像，且在第四影像感測器126上形成第四波長帶λ4之一2D影像。 可採用一晶圓級程序來構造實施例400之具有四個影像感測器之成像系統。在一實施例中，第一分束器立方體104及第二分束器立方體108可係自一分束器立方體晶圓單粒化之一對晶圓級分束器立方體。舉例而言，一偏振分束器晶圓及其製造方法揭示於2015年1月26日提出申請之讓與本申請案之受讓人之第14/605,554號美國專利申請案中。具有相同分色濾光器之分束器立方體之一晶圓及其製造方法揭示於2017年1月18日提出申請之屬於與本申請案相同之發明人且讓與本申請案之受讓人之第15/408,724號美國專利申請案中。因此，第14/605,554號及第15/408,724號兩個美國專利申請案以引用之方式併入本文中。一偏振分束器透射具有一第一偏振之光且反射具有一第二偏振之光，其中第一偏振與第二偏振正交。另一方面，具有一分色濾光器之一分束器立方體透射特定色彩帶之光且反射該色彩帶之外之所有色彩之光。在本發明中，分束器立方體晶圓包含兩個不同分色濾光器。 圖5A圖解說明根據本發明之一例示性分束器立方體晶圓502之一剖面。圖5B圖解說明根據本發明之例示性分束器立方體晶圓502之一俯視圖。圖5C圖解說明根據本發明之例示性分束器立方體晶圓502之一透視圖。圖5A係沿著圖5B中之線AA之一剖面。分束器立方體晶圓502包括複數個晶圓級分束器立方體對504與508。應注意，第一分束器立方體504對應於圖4中之第一分束器立方體104。第一分束器立方體504包含第一分色濾光器106F。第二分束器立方體508對應於圖4中之第二分束器立方體108。第二分束器立方體508包含第二分色濾光器110F。應瞭解，圖5A至圖5C係示意性表示。分束器立方體晶圓502具有比圖5A至圖5C中所展示多之分束器立方體對504-508。舉例而言，為單粒化晶圓級分束器立方體對504-508，沿正交方向(例如，線B及C方向與線E及F方向)重複地切割分束器立方體晶圓502。 往回參考圖4，由於稜鏡104A、104B、108A、108B、112A及112B由相同材料製成，因此稜鏡104A及108B可形成為具有平行四邊形PQRS之一剖面之一單個平行六面體。在稜鏡104A與108B之間不存在界面。 圖6圖解說明根據本發明之用於製作分束器立方體晶圓之一方法。將一第一平面分色濾光器106F安置於一第一平坦基板604上。第一平面分色濾光器106F可係一多層干涉濾光器。將一第二平坦基板604安置於第一平面分色濾光器106F上。將一第二平面分色濾光器110F安置於第二平坦基板604上。第二平面分色濾光器110F可係一多層干涉濾光器。將一第三平坦基板604安置於第二平面分色濾光器110F上，且將另一第一平面分色濾光器106F安置於第三平坦基板604上。重複該程序以形成包括複數個平坦基板604以及複數個第一分色濾光器106F及複數個第二分色濾光器110F之一區塊600。第一分色濾光器106F及第二分色濾光器110F交替地安置於平坦基板604之頂部上。 沿著線L1、L2、L3、L4、……、對角地切割區塊600以產生具有交替之第一分色濾光器106F及第二分色濾光器110F之分束器立方體晶圓620之切片。一分束器立方體晶圓602包括介於第二分色濾光器110F與第一分色濾光器106F之間的一基板層604，從而形成平行四邊形PQRS之一剖面。舉例而言，分束器立方體晶圓602可等效於圖5C之分束器立方體晶圓502。然而，在分束器立方體晶圓602中第一分束器立方體504與第二分束器立方體508之間不存在邊界。第一分色濾光器106F對應於第一分束器立方體504，且第二分色濾光器110F對應於第二分束器立方體508。 成像透鏡102可係一晶圓級透鏡。圖7A圖解說明根據本發明之一例示性透鏡晶圓710之一剖面。圖7B圖解說明根據本發明之例示性透鏡晶圓710之一俯視圖。圖7C圖解說明根據本發明之一例示性透鏡晶圓710之一透視圖。圖7A係沿著圖7B中之線GG之一剖面。透鏡晶圓710包括在一基板703上複製之複數個晶圓級透鏡702。根據圖4，晶圓級透鏡702與第一分色濾光器106F對準。無晶圓級透鏡702與第二分色濾光器110F對準。應瞭解，圖7A到7C係示意性表示透鏡晶圓710具有比圖7A至圖7C中所展示多之晶圓級透鏡702。舉例而言，為單粒化晶圓級透鏡702以與圖5之分束器立方體對504與508匹配，沿正交方向(例如，線H及I方向與線J及K方向)重複地切割透鏡晶圓710。以此方式，各晶圓級透鏡702與圖5之第一分色濾光器106F或分束器立方體504對準。無晶圓級透鏡702與圖5之第二分色濾光器110F或分束器立方體508對準。 圖8圖解說明根據本發明之包括安置於圖5之分束器立方體晶圓502上之透鏡晶圓710之一實施例800，分束器立方體晶圓502等效於圖6之分束器立方體晶圓602。透鏡晶圓710包括基板703及在基板703上複製之複數個晶圓級透鏡702。晶圓級透鏡702中之各者與具有第一分色濾光器106F之第一分束器立方體504中之各者對準。第一分束器立方體504對應於圖4之第一分束器立方體104。 圖9圖解說明根據本發明之自圖8之實施例800單粒化之一單元900。舉例而言，沿著線M1、M2、M3、……、(參見圖8)切割實施例800以形成單元900。一單粒化單元900包括具有一第一分色濾光器106F之一第一分束器立方體504及具有一第二分色濾光器110F之一第二分束器立方體508。包括一基板703及一透鏡702之一晶圓級透鏡結構安置於一對分束器立方體504與508上。晶圓級透鏡702與第一分束器立方體504之第一分色濾光器106F對準。第二分束器立方體508上不存在透鏡。為容易理解及比較，圖9圖解說明對應於圖4之第一分束器立方體104及第二分束器立方體108之第一分束器立方體504及第二分束器立方體508。 圖9A圖解說明根據本發明之類似於圖9之單元900之一單粒化單元900A。然而，在圖9A之實施例中，分束器立方體504及508由相同材料製成且被製作為如圖6中所展示之一單個部分。第一分束器立方體504與第二分束器立方體508之間不存在邊界。第二分色濾光器110F及第一分色濾光器106F形成平行四邊形PQRS之一剖面。圖9A之一對分束器立方體對應於圖6之分束器立方體。 圖10圖解說明根據本發明之包括圖9A之單元900A之安裝有一第一影像感測器120、一第二影像感測器122及第三分束器立方體112之一實施例1000。第三分束器立方體112包含一第三分色濾光器114F。第三分束器立方體112安裝有一第三影像感測器124及第四影像感測器126。在一實施例中，影像感測器安裝有一覆蓋玻璃，在另一實施例中，影像感測器未安裝有一覆蓋玻璃。 舉例而言，圖10之實施例1000可係圖4之實施例400。往回參考圖4，第一分色濾光器106F將入射光(圖10中未展示)分成：具有波長帶λ1及λ2之光，其被反射朝向第二分色濾光器110F；及具有波長帶λ3及λ4之光，其透射朝向第三分束器立方體112中之第三分色濾光器114F。第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器114包含於一整合部分中，該整合部分包括第一分束器立方體504、第二分束器立方體508及第三分束器立方體112。第一分色濾光器106F、第二分色濾光器110F及第三分色濾光器可係多層干涉濾光器。 應瞭解，儘管圖10展示第三分色濾光器114F垂直於第一分色濾光器106F，但第三分色濾光器114F可藉由適當地旋轉第三分束器立方體112而平行於第一分色濾光器106F。在此狀況中，將第三影像感測器124自第三分束器立方體112之右側移動至第三分束器立方體112之左側。 被反射朝向第二分色濾光器110F之光(圖10中未展示)被分成：具有波長帶λ1之光，其被反射朝向第一影像感測器120；及具有波長帶λ2之光，其透射朝向第二影像感測器122。透射朝向第三分色濾光器114F之光(圖10中未展示)被分成：具有波長帶λ3之光，其被反射朝向第三影像感測器124；及具有波長帶λ4之光，其透射朝向第四感測器126。 以此方式，入射光(圖10中未展示)被分成：具有第一波長帶λ1之光，其到達第一影像感測器120且由第一影像感測器120偵測；具有第二波長帶λ2之光，其到達第二影像感測器122且由第二影像感測器122偵測；具有第三波長帶λ3之光，其到達第三影像感測器124且由第三影像感測器124偵測；及具有第四波長帶λ4之光，其到達第四影像感測器126且由第四影像感測器126偵測。自成像透鏡702至第一影像感測器120、第二影像感測器122、第三影像感測器124及第四影像感測器126之光路徑之長度係相同的。 晶圓級透鏡702在第一影像感測器120上形成第一波長帶λ1之一2D影像，在第二影像感測器122上形成第二波長帶λ2之一2D影像，在第三影像感測器124上形成第三波長帶λ3之一2D影像，且在第四影像感測器126上形成第四波長帶λ4之一2D影像。 在一實施例中，第一波長帶λ1、第二波長帶λ2、第三波長帶λ3及第四波長帶λ4分別對應於藍色、綠色、紅色及紅外光。在另一實施例中，第一波長帶λ1、第二波長帶λ2、第三波長帶λ3及第四波長帶λ4分別對應於藍色、綠色、紅色及黃色。在又一實施例中，第一波長帶λ1、第二波長帶λ2、第三波長帶λ3及第四波長帶λ4可對應於任何色彩。 圖11圖解說明根據本發明之類似於圖10之實施例1000之一實施例1100。實施例1100與實施例1000之不同之處在於圖10之晶圓級透鏡702及基板703由包括兩個晶圓透鏡702A及702B以及兩個基板703A及703B之一晶圓級透鏡結構替代。晶圓級透鏡702B及基板703B使用間隔件704安置於晶圓級透鏡702A及基板703A上。應瞭解，晶圓級透鏡結構可包括多於兩個晶圓級透鏡及/或兩個基板。晶圓級透鏡結構可以晶圓形式製作且在單粒化一對分束器立方體之前安置於分束器立方體晶圓上。晶圓級透鏡結構等效於圖1至圖4之成像透鏡102。 在一實施例中，為了夜視或手勢辨識，至少一個影像感測器對紅外光係敏感的。在一實施例中，一IR影像感測器包括用於偵測場景中之物件至影像感測器之距離以進行3D成像之TOF像素。TOF像素能夠偵測自一目標至影像感測器或像素之一距離。在一實施例中，影像感測器不具有覆蓋光敏像素之彩色濾光器。 揭示一種具有四個影像感測器之成像系統。該成像系統包括一第一分色濾光器、一第二分色濾光器及一第三分色濾光器。該第一分色濾光器反射具有一第一波長帶及一第二波長帶之光朝向一第二分色濾光器，且透射具有一第三波長帶及一第四波長帶之光朝向該第三分色濾光器。該第二分色濾光器反射具有該第一波長帶之光朝向該第一影像感測器，且透射具有該第二波長帶之光朝向該第二影像感測器。該第三分色濾光器反射具有該第三波長帶之光朝向該第三影像感測器，且透射具有該第四波長帶之光朝向該第四影像感測器。該第一分色濾光器、該第二分色濾光器及該第三分色濾光器包含於一整合部分中。 雖然本文中已關於例示性實施例及用於實踐本發明之最佳模式闡述了本發明，但熟習此項技術者將明瞭，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下對本發明之各種實施例、更改形式及變化形式做出諸多修改、改良及子組合。 隨附申請專利範圍中使用之術語不應理解為將本發明限於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。而係，該範疇將完全由所附申請專利範圍來判定，申請專利範圍將根據申請專利範圍解釋之所建立原則加以理解。因此，應將本說明書及各圖視為說明性而非限制性。

100‧‧‧實施例102‧‧‧成像透鏡104‧‧‧第一分束器立方體/分束器立方體104A‧‧‧稜鏡104B‧‧‧稜鏡106‧‧‧對角平面/界面平面106F‧‧‧第一分色濾光器/第一平面分色濾光器108‧‧‧第二分束器立方體/分束器立方體108A‧‧‧稜鏡108B‧‧‧稜鏡110‧‧‧對角平面/界面平面110F‧‧‧第二分色濾光器/第二平面分色濾光器112‧‧‧第三分束器立方體/分束器立方體112A‧‧‧稜鏡112B‧‧‧稜鏡114‧‧‧ 對角平面/界面平面114F‧‧‧第三分色濾光器116‧‧‧ 立方體120‧‧‧第一影像感測器122‧‧‧第二影像感測器124‧‧‧第三影像感測器126‧‧‧第四影像感測器/第四感測器130‧‧‧入射光132‧‧‧光134‧‧‧光136‧‧‧光138‧‧‧光140‧‧‧光142‧‧‧光150‧‧‧第一黑色塗層152‧‧‧第二黑色塗層200‧‧‧實施例204‧‧‧第一稜鏡/稜鏡208‧‧‧第三稜鏡/稜鏡212‧‧‧第二稜鏡/稜鏡214‧‧‧第四稜鏡/稜鏡300‧‧‧實施例316‧‧‧大稜鏡/第三稜鏡400‧‧‧實施例502‧‧‧分束器立方體晶圓504‧‧‧晶圓級分束器立方體/第一分束器立方體/分束器立方體508‧‧‧晶圓級分束器立方體/第二分束器立方體/分束器立方體600‧‧‧區塊602‧‧‧分束器立方體晶圓604‧‧‧第一平坦基板/第二平坦基板/第三平坦基板/平坦基板/基板層702‧‧‧晶圓級透鏡/透鏡/成像透鏡702A‧‧‧晶圓透鏡/晶圓級透鏡702B‧‧‧晶圓透鏡/晶圓級透鏡703‧‧‧基板703A‧‧‧基板703B‧‧‧基板704‧‧‧間隔件710‧‧‧透鏡晶圓800‧‧‧實施例900‧‧‧單粒化單元/單元900A‧‧‧單粒化單元/單元1000‧‧‧實施例1100‧‧‧實施例AA‧‧‧線B‧‧‧線C‧‧‧線E‧‧‧線F‧‧‧線GG‧‧‧線H‧‧‧線I‧‧‧線J‧‧‧線K‧‧‧線L1‧‧‧線L2‧‧‧線L3‧‧‧線L4‧‧‧線L5‧‧‧線M1‧‧‧線M2‧‧‧線M3‧‧‧線PQRS‧‧‧平行四邊形λ1‧‧‧第一波長帶/波長帶λ2‧‧‧第二波長帶/波長帶λ3‧‧‧第三波長帶/波長帶λ4‧‧‧第四波長帶/波長帶

參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另有規定，否則貫穿各個視圖，相似參考編號指代相似部件。 圖1圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之包括三個分束器立方體之成像系統之一例示性實施例。 圖2圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之包括相同大小之兩個稜鏡及較小大小之兩個稜鏡之成像系統之一例示性實施例。 圖3圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之包括相同大小之兩個稜鏡及較大大小之一稜鏡之成像系統之一例示性實施例。 圖4圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之包括三個分束器立方體之成像系統之另一例示性實施例。 圖5A圖解說明根據本發明之一例示性分束器立方體晶圓之一剖面。 圖5B圖解說明根據本發明之例示性分束器立方體晶圓之一俯視圖。 圖5C圖解說明根據本發明之例示性分束器立方體晶圓之一透視圖。 圖6圖解說明根據本發明之用於製作分束器立方體晶圓之一方法。 圖7A圖解說明根據本發明之一例示性透鏡晶圓之一剖面。 圖7B圖解說明根據本發明之例示性透鏡晶圓之一俯視圖。 圖7C圖解說明根據本發明之例示性透鏡晶圓之一透視圖。 圖8圖解說明根據本發明之包括安置於一分束器立方體晶圓上之一透鏡晶圓之一實施例。 圖9圖解說明根據本發明之自圖8之實施例單粒化之一例示性單元。 圖9A圖解說明根據本發明之自圖8之實施例單粒化之另一例示性單元。 圖10圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之包括圖9A之單粒化單元之成像系統之一例示性實施例。 圖11圖解說明根據本發明之具有四個影像感測器之包括圖9A之單粒化單元之成像系統之另一例示性實施例。 貫穿圖式之數個視圖，對應參考字符指示對應組件。熟習此項技術者將瞭解，各圖中之元件係為簡單及清晰起見而圖解說明，且未必按比例繪製。舉例而言，為幫助改良對本發明之各項實施例之理解，各圖中之元件中之某些元件之尺寸可相對於其他元件放大。

100‧‧‧實施例

102‧‧‧成像透鏡

104‧‧‧第一分束器立方體/分束器立方體

104A‧‧‧稜鏡

104B‧‧‧稜鏡

106‧‧‧對角平面/界面平面

106F‧‧‧第一分色濾光器/第一平面分色濾光器

108‧‧‧第二分束器立方體/分束器立方體

108A‧‧‧稜鏡

108B‧‧‧稜鏡

110‧‧‧對角平面/界面平面

110F‧‧‧第二分色濾光器/第二平面分色濾光器

112‧‧‧第三分束器立方體/分束器立方體

112A‧‧‧稜鏡

112B‧‧‧稜鏡

114‧‧‧對角平面/界面平面

114F‧‧‧第三分色濾光器

116‧‧‧立方體

120‧‧‧第一影像感測器

122‧‧‧第二影像感測器

124‧‧‧第三影像感測器

126‧‧‧第四影像感測器/第四感測器

130‧‧‧入射光

132‧‧‧光

134‧‧‧光

136‧‧‧光

138‧‧‧光

140‧‧‧光

142‧‧‧光

150‧‧‧第一黑色塗層

152‧‧‧第二黑色塗層

λ1‧‧‧第一波長帶/波長帶

λ2‧‧‧第二波長帶/波長帶

λ3‧‧‧第三波長帶/波長帶

λ4‧‧‧第四波長帶/波長帶

Claims (15)

1. 一種成像系統，其包括：一成像透鏡；一第一分色濾光器、一第二分色濾光器及一第三分色濾光器；以及一第一影像感測器、一第二影像感測器、一第三影像感測器及一第四影像感測器；其中該第一分色濾光器反射具有一第一波長帶及一第二波長帶之光朝向一第二分色濾光器，且透射具有一第三波長帶及一第四波長帶之光朝向該第三分色濾光器，該第二分色濾光器反射具有該第一波長帶之光朝向該第一影像感測器，且透射具有該第二波長帶之光朝向該第二影像感測器，且該第三分色濾光器反射具有該第三波長帶之光朝向該第三影像感測器，且透射具有該第四波長帶之光朝向該第四影像感測器；其中該成像透鏡在該第一影像感測器上形成該第一波長帶之一2D影像，在該第二影像感測器上形成該第二波長帶之一2D影像，在該第三影像感測器上形成該第三波長帶之一2D影像，且在該第四影像感測器上形成該第四波長帶之一2D影像；且其中該第一分色濾光器、該第二分色濾光器及該第三分色濾光器包含於一整合部分中。
2. 如請求項1之成像系統，其中該整合部分包括具有該第一分色濾光器之一第一分束器立方體、具有該第二分色濾光器之一第二分束器立方體及 具有該第三分色濾光器之一第三分束器立方體。
3. 如請求項2之成像系統，其中該第二分色濾光器垂直於該第一分色濾光器，且該第三分色濾光器垂直於該第一分色濾光器。
4. 如請求項2之成像系統，其中該第二分色濾光器平行於該第一分色濾光器。
5. 如請求項4之成像系統，其中該第一分束器立方體與該第二分束器立方體整合在一起以形成具有該第一分色濾光器及該第二分色濾光器之一單個部分。
6. 如請求項1之成像系統，其中該整合部分包括一第一稜鏡、一第二稜鏡、一第三稜鏡及一第四稜鏡，該第一稜鏡與該第二稜鏡具有相同大小，該第三稜鏡及該第四稜鏡具有係該第一稜鏡之一半之一大小。
7. 如請求項6之成像系統，其中該第一分色濾光器安置於該第一稜鏡與該第二稜鏡之一界面上，該第二分色濾光器安置於該第一稜鏡與該第三稜鏡之一界面上，且該第三分色濾光器安置於該第二稜鏡與該第四稜鏡之一界面上。
8. 如請求項1之成像系統，其中該整合部分包括一第一稜鏡、一第二稜鏡及一第三稜鏡，該第一稜鏡與該第二稜鏡具有相同大小，該第三稜鏡具 有係該第一稜鏡之該大小之兩倍之一大小。
9. 如請求項8之成像系統，其中該第一分色濾光器安置於該第一稜鏡與該第二稜鏡之一界面上，該第二分色濾光器安置於該第一稜鏡與該第三稜鏡之一界面上，且該第三分色濾光器安置於該第二稜鏡與該第三稜鏡之一界面上。
10. 如請求項1之成像系統，其中該成像透鏡係一晶圓級透鏡。
11. 如請求項1之成像系統，其中該第一影像感測器、該第二影像感測器、該第三影像感測器及該第四影像感測器不具有覆蓋光敏像素之彩色濾光器陣列。
12. 如請求項1之成像系統，其中該第一波長帶對應於藍色，該第二波長帶對應於綠色，且該第三波長帶對應於紅色。
13. 如請求項12之成像系統，其中該第四波長帶對應於黃色。
14. 如請求項12之成像系統，其中該第四波長帶對應於紅外光。
15. 如請求項14之成像系統，其中該第四影像感測器包括能夠偵測自一目標至該第四影像感測器之一距離之時差測距像素。

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