飛行時間RGB-IR圖像傳感器制造技術(shù)

提供了一種三維飛行時間(TOF)RGB

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】飛行時間RGB
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IR圖像傳感器

技術(shù)介紹

[0001]基于飛行時間(TOF)像素的3D相機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)和工廠自動化、汽車駕駛輔助、游戲、圖像識別、以及其他領(lǐng)域中。為了增強(qiáng)TOF 3D相機(jī)所收集的深度信息，計算設(shè)備通常包括RGB(紅色
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綠色
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藍(lán)色)相機(jī)以及TOF 3D相機(jī)，從而同時感測成像場景的RGB信息和深度信息。
[0002]在現(xiàn)有設(shè)備中，TOF 3D相機(jī)和RGB相機(jī)緊挨在一起，但設(shè)置在空間上分開的傳感器陣列中。在這樣的配置中，由于TOF 3D相機(jī)和RGB相機(jī)沿著略有不同的軸線接收光，所以對齊并校準(zhǔn)每個相機(jī)以使得從場景中同一點捕獲的RGB信息和深度能夠彼此適當(dāng)相關(guān)聯(lián)可能會出現(xiàn)問題。另外，對于在空間上分開的傳感器陣列，TOF 3D相機(jī)或RGB相機(jī)可能會部分遮擋另一相機(jī)，這是不期望的。使用TOF 3D相機(jī)和RGB相機(jī)的分開傳感器陣列也可能會使包括相機(jī)的設(shè)備更大，不適于近距離操作，和/或制造成本更高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0003]根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種三維飛行時間(TOF)RGB
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IR圖像傳感器，其包括信號生成器，該信號生成器被配置為生成調(diào)制電信號。三維TOF RGB
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IR圖像傳感器還可以包括發(fā)光二極管(LED)，該LED被配置為接收調(diào)制電信號并且發(fā)射調(diào)制光。三維TOF RGB
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IR圖像傳感器還可以包括TOF傳感器集成電路，該TOF傳感器集成電路被配置為在光接收表面處接收光并且基于所接收的光來生成光電信號。所接收的光可以包括環(huán)境光和所反射的調(diào)制光。三維TOF RGB
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IR圖像傳感器還可以包括濾波器陣列，該濾波器陣列位于TOF傳感器集成電路的光接收表面上。濾波器陣列可以包括多個像素，每個像素包括紅外透射帶通濾波器以及與紅外透射帶通濾波器相鄰定位的一個或多個可見光透射帶通濾波器。
[0004]提供該
技術(shù)實現(xiàn)思路
以便以簡化形式介紹一些概念，下文在具體實施方式對這些概念進(jìn)行進(jìn)一步描述。該
技術(shù)實現(xiàn)思路
既不旨在標(biāo)識所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。更進(jìn)一步地，所要求保護(hù)的主題不限于解決了本公開的任何部分中指出的任何或所有缺點的實現(xiàn)方式。
附圖說明
[0005]圖1示意性地描繪了根據(jù)本公開的一個實施例的三維TOF RGB
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IR圖像傳感器。
[0006]圖2A至圖2B示出了可以被包括在圖1的三維TOF RGB
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IR圖像傳感器中的示例TOF傳感器集成電路的橫截面視圖。
[0007]圖3A至圖3C示出了圖1的三維TOF RGB
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IR圖像傳感器的示例像素。
[0008]圖3D示出了根據(jù)圖1的實施例的包括多個像素的示例濾波器陣列。
[0009]圖4A至圖4B示出了根據(jù)圖1的實施例的紅外透射帶通濾波器和可見光透射帶通濾波器的示例透射率曲線。
[0010]圖5A示出了根據(jù)圖1的實施例的示例TOF IR突發(fā)模式照射時序曲線。
[0011]圖5B示出了根據(jù)圖1的實施例的示例TOF捕獲曝光時序曲線。
[0012]圖5C示出了根據(jù)圖1的實施例的示例RGB
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Vis捕獲曝光時序曲線。
[0013]圖6A示出了可以在圖1的三維TOF RGB
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IR圖像傳感器處執(zhí)行的示例方法。
[0014]圖6B至圖6C示出了可以在圖6A的方法的一些實現(xiàn)方式中執(zhí)行的附加步驟。
[0015]圖7示出了其中可以實現(xiàn)本文中所描述的系統(tǒng)和方法的示例計算環(huán)境的示意圖。
具體實施方式
[0016]為了解決上文所討論的問題，提供了一種三維飛行時間(TOF)的RGB
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IR圖像傳感器。該三維TOF RGB
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IR圖像傳感器被配置為在單個傳感器陣列中提供飛行時間感測和顏色感測。因此，三維TOF RGB
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IR圖像傳感器可以避免上文所討論的問題，這些問題由于使用分開傳感器陣列進(jìn)行飛行時間感測和顏色感測而引起。圖1示意性地描繪了根據(jù)本公開的一個實施例的三維TOF RGB
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IR圖像傳感器10。該三維TOF RGB
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IR圖像傳感器10可以被包括在計算設(shè)備中。在圖1的實施例中，三維TOF RGB
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IR圖像傳感器10被配置為確定來自環(huán)境光源14的環(huán)境光42所照射的成像對象12的飛行時間信息和顏色信息。
[0017]在一些實施例中，三維TOF RGB
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IR圖像傳感器10可以包括控制器24，其可以例如包括一個或多個處理器。控制器24可以被配置為經(jīng)由一個或多個輸入設(shè)備從用戶接收一個或多個輸入。控制器24可以附加地或可替代地被配置為從應(yīng)用程序26接收一個或多個輸入。控制器24還可以被配置為將一個或多個輸出傳輸?shù)綉?yīng)用程序26和/或傳輸?shù)饺STOF RGB
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IR圖像傳感器10的一個或多個其他部件。一個或多個輸出可以包括一個或多個控制信號，該一個或多個控制信號指示要在一個或多個其他部件處執(zhí)行的操作。
[0018]三維TOF RGB
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IR圖像傳感器10可以包括信號生成器20，該信號生成器20被配置為生成調(diào)制電信號。信號生成器20可以響應(yīng)于從控制器24接收的控制信號而生成調(diào)制電信號。在一些實施例中，調(diào)制電信號可以為幅度調(diào)制電信號。在其他實施例中，調(diào)制電信號可以為頻率調(diào)制電信號。在對電信號進(jìn)行頻率調(diào)制的實施例中，調(diào)制電信號可以在頻率上進(jìn)行調(diào)制，以使拍子(信號峰值)在時間上以預(yù)先確定的調(diào)制頻率隔開，該預(yù)先確定的調(diào)制頻率大于電信號的頻率。在這樣的實施例中，預(yù)先確定的調(diào)制頻率可以在射頻范圍內(nèi)。同樣，在其中調(diào)制電信號為幅度調(diào)制電信號的實施例中，幅度調(diào)制可以以預(yù)先確定的調(diào)制頻率發(fā)生。
[0019]三維TOF RGB
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IR圖像傳感器10還可以包括發(fā)光二極管(LED)22，該發(fā)光二極管(LED)22被配置為接收調(diào)制電信號。在一些實施例中，可以使用除LED之外的光發(fā)射器，諸如激光二極管。LED 22還可以被配置為基于調(diào)制電信號來發(fā)射調(diào)制光40。在其中調(diào)制電信號為幅度調(diào)制的實施例中，調(diào)制光40可以是幅度調(diào)制的，在其中調(diào)制電信號為頻率調(diào)制的實施例中，調(diào)制光4可以是頻率調(diào)制的。調(diào)制光40可以被引向成像對象12。
[0020]三維TOF RGB
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IR圖像傳感器10還可以包括TOF傳感器集成電路30。TOF傳感器集成電路30可以包括光接收表面。在TOF傳感器集成電路30的光接收表面處接收的光44可以包括環(huán)境光42，該環(huán)境光42可以從成像對象12或某個其他對象反射。附加地或可替代地，可以從環(huán)境光源14直接接收環(huán)境光42。所接收的光44還可以包括從成像對象12反射的調(diào)制光40。
[0021]在一些實施例中，所接收的光44可以使用微透鏡36聚焦本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種三維飛行時間(TOF)RGB
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IR圖像傳感器，包括：信號生成器，被配置為生成調(diào)制電信號；發(fā)光二極管(LED)或激光二極管(LD)，被配置為接收所述調(diào)制電信號并且發(fā)射調(diào)制光；飛行時間傳感器集成電路，被配置為在光接收表面處接收光并且基于所接收的光來生成光電信號，其中所接收的光包括環(huán)境光和所反射的調(diào)制光；以及濾波器陣列，位于所述飛行時間傳感器集成電路的所述光接收表面上，其中所述濾波器陣列包括多個像素，每個像素包括：紅外透射帶通濾波器；以及一個或多個可見光透射帶通濾波器，其與所述紅外透射帶通濾波器相鄰定位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維飛行時間RGB
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IR圖像傳感器，還包括：移相器，被配置為：對所述調(diào)制電信號施加一個或多個相移階躍；以及將具有所述相移階躍的所述調(diào)制電信號從所述信號生成器傳輸?shù)剿鲲w行時間傳感器集成電路，以從所述光電信號中解調(diào)所述調(diào)制電信號；以及控制器，被配置為：接收相關(guān)電信號，所述相關(guān)電信號經(jīng)由對所述調(diào)制電信號的解調(diào)而產(chǎn)生；以及基于所述相關(guān)電信號與所述調(diào)制電信號之間的相位差，來確定所反射的調(diào)制光的飛行時間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維飛行時間RGB
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IR圖像傳感器，其中：所述調(diào)制電信號被生成以包括多個突發(fā)，每個突發(fā)以預(yù)先確定的時段發(fā)射；以及對于每個突發(fā)，所述突發(fā)的持續(xù)時間小于所述預(yù)先確定的時段。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維飛行時間RGB
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IR圖像傳感器，其中所述飛行時間傳感器集成電路被配置為在多個積分幀內(nèi)接收所接收的光，其中所述積分幀以所述預(yù)先確定的時段出現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維飛行時間RGB
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IR圖像傳感器，其中所述一個或多個可見光透射帶通濾波器被配置為透射選自由以下各項組成的組的光：紅色光、綠色光、藍(lán)色光、青色光、黃色光、洋紅色光、翠綠色光、以及全可見光譜光。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維飛行時間RGB
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IR圖像傳感器，還包括微透鏡，所述微透鏡位于所述濾波器陣列的光接收側(cè)上并且被配置為將所接收的光聚焦到所述濾波器陣列上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維飛行時間RGB
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IR圖像傳感器，還包括可見透明層，所述可見透明層位于所述飛行時間傳感器集成電路與所述濾波器陣列之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許展平，VH，
申請(專利權(quán))人：微軟技術(shù)許可有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：