[发明专利]用于使用偏振和相位检测光电二极管获得三维形状信息的装置和方法

说明书

本公开涉及用于使用偏振和相位检测光电二极管获得三维形状信息的装置和方法。在一些实施例中，提供了图像传感器。图像传感器包括布置成光电二极管阵列的多个光电二极管。多个光电二极管包含被配置为相位检测光电二极管的第一组光电二极管，以及被配置为偏振检测光电二极管的第二组光电二极管。在一些实施例中，提供了控制器。控制器包括电路系统，所述电路系统被配置为处理来自光电二极管阵列的第一组光电二极管的信号以获得深度信息；处理来自光电二极管阵列的第二组光电二极管的信号以获得偏振信息；处理偏振信息以获得模糊的一组表面法线；并且使用深度信息处理模糊的一组表面法线以获得三维形状图像。

技术领域

本公开总体上涉及图像传感器，并且特别地但不排他地，涉及CMOS图像传感器及其应用。

背景技术

图像传感器已经变得无处不在，并且现在广泛用于数码相机、蜂窝电话、安全相机以及医疗、汽车和其他应用中。随着图像传感器被集成到更宽的电子装置范围中，期望以尽可能多的方式(例如，分辨率、功耗、动态范围等)通过装置架构设计以及图像采集处理来增强它们的功能、性能度量等。

典型的图像传感器响应于从外部场景反射的图像光入射到图像传感器上进行操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，该光敏元件吸收入射图像光的一部分并且在吸收图像光时生成图像电荷。像素中的每一个的图像电荷可以作为随入射图像光的函数变化的每个光敏元件的输出电压被测量。换句话说，所生成的图像电荷量与图像光的强度成比例，该图像光用于生成表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

发明内容

在一方面，本申请涉及图像传感器，包括：多个光电二极管，所述多个光电二极管布置成光电二极管阵列，其中所述多个光电二极管包含：第一组光电二极管，所述第一组光电二极管配置为相位检测光电二极管；以及第二组光电二极管，所述第二组光电二极管配置为偏振检测光电二极管。

在另一方面，本申请涉及控制器，所述控制器包括电路系统，所述电路系统被配置为：处理来自光电二极管阵列的第一组光电二极管的信号以获得深度信息；处理来自所述光电二极管阵列的第二组光电二极管的信号以获得偏振信息；处理所述偏振信息以获得模糊的一组表面法线；以及使用所述深度信息处理所述模糊的一组表面法线，以获得三维形状图像。

附图说明

参考以下附图描述了本发明的非限制性和非穷尽性实施例，其中除非另有说明，否则贯穿各个视图相同的附图标记指代相同的部分。为了容易识别任何特定元件或动作的讨论，参考数字中的最高有效的一或多个数字是指该元件首次引入的图号。

图1示出了根据本公开的各个方面的带有共享的微透镜的图像传感器100的截面图的非限制性示例性实施例。

图2示出了根据本公开的各个方面的带有共享的微透镜的图像传感器的非限制性示例性实施例的俯视图。

图3示出了根据本公开的各个方面的相对于图像传感器的焦平面的图像传感器的非限制性示例性实施例的截面图。

图4示出了根据本公开的各个方面的在包含在图像传感器的子像素中的半导体材料、滤色器和微透镜的相应部分的横向区域之间的示例性相对大小比较。

图5示出了根据本公开的各个方面的带有共享的微透镜的图像传感器的非限制性示例性实施例的俯视图。

图6示出了根据本公开的各个方面的在包含在图像传感器的子像素中的半导体材料、滤色器和微透镜的横向区域之间的相对大小比较。

图7是示出了根据本公开的各个方面的用于包含相位检测光电二极管和偏振检测光电二极管的图像传感器的图案的两个非限制性示例性实施例的示意图。

图8是示出了根据本公开的各个方面的用于包含相位检测光电二极管和偏振检测光电二极管的图像传感器的图案的三个附加的非限制性示例性实施例的示意图。