[发明专利]三维彩色图像传感器及三维光学成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，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。

背景技术

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。

发明内容

为克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种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，本发明还提供一种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，本发明的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。

为了让本发明的上述目的、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1A显示依据本发明的一实施例，滤光阵列层的平面示意图。

图1B显示依据本发明另一实施例，滤光阵列层的平面示意图

图2显示依据本发明的一实施例，沿着图1A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。

具体实施方式