光学感测装置以及图像感测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种光学感测装置以及图像感测装置，其中该光学感测装置包含红外光产生元件、N个第一检测元件、第二检测元件与处理电路。该N个第一检测元件用以检测红外光，且分别检测不同的N个可见光波段。该第二检测元件用以检测红外光，并与可见光隔离。于第一感测模式，该处理电路依据该N个第一检测元件所产生的N个第一检测信号以及该第二检测元件所产生的参考信号来得到色彩信息。于第二感测模式，该N个第一检测元件与该第二检测元件于该红外光产生元件开启时产生(N+1)个第二检测信号、于关闭时产生(N+1)个第三检测信号；该处理电路依据该(N+1)个第二、第三检测信号来识别手势信息。
【专利说明】光学感测装置以及图像感测装置
【技术领域】
[0001]本发明是关于光学感测，尤指一种将多种功能集成于同一检测元件的光学感测装置。
【背景技术】
[0002]由于移动装置的使用者界面不断地进步，使用者可享有更友善的操控体验。光学传感器为移动装置主要的元件之一，其可提供环境光感测与近接感测的功能。然而，为了有较佳的显示重现与色彩平衡(例如，红色、绿色与蓝色的权重)，移动装置也会需要环境色彩或色彩温度感测的功能。
[0003]另外，现今的移动装置的触控屏幕还具有非接触式手势识别功能，因此，使用者于驾驶车辆、手拿着食物或手持维修工具时，仍可与移动装置进行互动。然而，这些附加的功能会增加生产成本或需要额外的空间，而成本与空间的增加对于移动装置来说均是不乐见的。
[0004]因此，需要一种整合多种功能且具有低生产成本的感测机制来解决上述问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种将多种功能整合于同一检测元件的光学感测装置，来解决上述问题。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种将多种功能整合于同一检测元件的图像感测装置，以实现具有色彩感测、环境光感测、手势识别、近接感测、图像感测与深度信息感测的三维图像感测装置。
[0007]依据本发明的一实施例，其揭示一种光学感测装置。该光学感测装置包含一红外光产生元件、N个第一检测元件、一第二检测元件以及一处理电路，其中N为正整数。每一第一检测元件用以检测红外光以及可见光，该N个第一检测元件分别检测不同的N个可见光波段。该第二检测元件用以检测红外光，其中该第二检测元件是与可见光隔离。该处理电路耦接于该N个第一检测元件与该第二检测元件。于一第一感测模式中，该N个第一检测元件因应来自于一对象的光线来产生N个第一检测信号，该第二检测元件因应来自于该对象的光线来产生一参考信号，以及该处理电路依据该N个第一检测信号以及该参考信号来得到该对象的一色彩信息。于一第二感测模式中，该N个第一检测元件与该第二检测元件于该红外光产生元件开启时检测反射自该对象的光线以产生(N+1)个第二检测信号，并于该红外光产生元件关闭时检测反射自该对象的光线以产生(N+1)个第三检测信号，以及该处理电路依据该(N+1)个第二检测信号与该(N+1)个第三检测信号来识别该对象的一手势信息。
[0008]依据本发明的一实施例，其揭示一种图像感测装置。该图像感测装置包含一红外光产生元件、多个主像素以及一处理电路，其中N为正整数。每一主像素包含N个第一子像素以及一第二子像素。每一第一子像素用以检测红外光以及可见光，该N个第一子像素分别检测不同的N个可见光波段。该第二子像素用以检测红外光，其中该第二子像素是与可见光隔离。该处理电路耦接于该多个主像素。于一第一感测模式中，每一主像素的该N个第一子像素因应来自于一对象的光线来产生N个第一检测信号，每一主像素的该第二子像素因应来自于该对象的光线来产生一参考信号，以及该处理电路依据每一主像素的该N个第一检测信号以及相对应的参考信号来得到该对象的一图像信息。于一第二感测模式中，每一主像素于该红外光产生元件开启时检测反射自该对象的光线以产生一第二检测信号，并于该红外光产生元件关闭时检测反射自该对象的光线以产生一第三检测信号，以及该处理电路依据每一主像素的该第二检测信号与相对应的该第三检测信号来得到该对象的一深度信息。
[0009]本发明所提供的光学感测装置/图像感测装置可广泛应用于各种电子装置(例如，移动装置、笔记本型计算机及/或一体成型计算机)。本发明所提供的光学感测机制可以只采用四个检测元件来实现环境光感测、近接感测、色彩感测与手势感测的功能，故可大幅减少生产成本。本发明所提供的光学感测机制另可应用于像素阵列，以实现多功能的三维图像感测装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明光学感测装置的一实施例的示意图。
[0011]图2为本发明光学感测装置的另一实施例的示意图。
[0012]图3为图2所示的多个光检测器与相对应的像素布局的一实作范例的示意图。
[0013]图4为本发明多个光检测器与相对应的像素布局的一实作范例的示意图。
[0014]图5为本发明多个光检测器与相对应的像素布局的另一实作范例的示意图。
[0015]图6为本发明光学感测装置的一实施例的功能方块示意图。
[0016]图7为图6所示的多个检测元件的一实作范例的示意图。
[0017]图8为图6所示的多个检测元件的另一实作范例的示意图。
[0018]图9为图6所示的N个第一检测元件与第二检测元件的元件架构的一实施例的截面图。
[0019]图10为图9所示的多个滤光片的入射光波长与穿透率之间的关系的一实作范例的示意图。
[0020]图11为图9所示的多个光检测器的入射光波长与穿透率之间的关系的一实作范例的示意图。
[0021]图12为图9所示的多个像素的入射光波长与穿透率之间的关系的一实作范例的示意图。
[0022]图13为图6所示的N个第一检测元件与第二检测元件的元件架构的另一实施例的截面图。
[0023]图14为图13所示的涂布层的入射光波长与穿透率之间的关系的一实作范例的示意图。
[0024]图15为图13所示的涂布层的入射光波长与穿透率之间的关系的另一实作范例的示意图。
[0025]图16为图9所示的多个像素的入射光波长与穿透率之间的关系的一实作范例的示意图。
[0026]图17为图9所示的多个像素的入射光波长与穿透率之间的关系的另一实作范例的示意图。
[0027]图18为图8所示的多个像素于手势识别模式中检测信号强度与时间的关系图。
[0028]图19为本发明图像感测装置的一实施例的功能方块示意图。
[0029]图20为图像感测装置操作于不同感测模式下像素布局的一实作范例的示意图。
[0030][标号说明]
[0031]
【权利要求】
1.一种光学感测装置，包含: 一红外光产生元件； N个第一检测元件，每一第一检测元件用以检测红外光以及可见光，该N个第一检测元件分别检测不同的N个可见光波段，其中N为正整数； 一第二检测元件，用以检测红外光，其中该第二检测元件是与可见光隔离；以及 一处理电路，耦接于该N个第一检测元件与该第二检测元件，其中于一第一感测模式中，该N个第一检测元件因应来自于一对象的光线来产生N个第一检测信号，该第二检测元件因应来自于该对象的光线来产生一参考信号，以及该处理电路依据该N个第一检测信号以及该参考信号来得到该对象的一色彩信息；以及于一第二感测模式中，该N个第一检测元件与该第二检测元件于该红外光产生元件开启时检测反射自该对象的光线以产生(N+1)个第二检测信号，并于该红外光产生元件关闭时检测反射自该对象的光线以产生(N+1)个第三检测信号，以及该处理电路依据该(N+1)个第二检测信号与该(N+1)个第三检测信号来识别该对象的一手势信息。
2.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中于该第一感测模式中，该处理电路依据每一第一检测信号与该参考信号之间的信号差来得到该色彩信息。
3.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中于该第二感测模式中，该处理电路依据每一第一检测元件所产生的第二检测信号与第三检测信号之间的信号差以及该第二检测元件所产生的第二检测信号与第三检测信号之间的信号差来识别该手势信息。
4.根据权利要求3所述的光学感测装置，其中该处理电路对该N个第一检测元件所对应的N个信号差以及该第二检测元件所对应的信号差进行一互相关处理以识别该手势信肩、O
5.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中N大于或等于3;以及该N个第一检测元件包含用来检测红光波段的一感测像素、用来检测绿光波段的一感测像素以及用来检测蓝光波段的一感测像素。
6.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中该第二检测元件为一暗像素。
7.根据权利要求1所述的光学感测装置，还包含: 一基板，其中该N个第一检测元件与该第二检测元件之中的每一检测元件包含有: 一光检测器，设置于该基板上；以及 一滤光片，对应该光检测器来设置，其中该光检测器经由该滤光片来进行光检测操作； 其中每一第一检测元件的滤光片的通过波段仅包含该第一检测元件所对应的可见光波段与红外光波段，以及该第二检测元件的滤光片的通过波段仅包含该第二检测元件所对应的红外光波段。
8.根据权利要求7所述的光学感测装置，还包含: 一涂布层，对应该N个第一检测元件与该第二检测元件来设置，其中该涂布层具有一特定红外光截止波段，以及该N个第一检测元件与该第二检测元件之中的每一检测元件的滤光片的通过波段均包含该特定红外光截止波段； 其中该光检测器经由该滤光片以及该涂布层来进行光检测操作。
9.根据权利要求7所述的光学感测装置，还包含:一涂布层，对应该N个第一检测元件与该第二检测元件来设置，其中该涂布层具有一特定红外光通过波段，以及该N个第一检测元件与该第二检测元件之中的每一检测元件的滤光片的通过波段均包含该特定红外光通过波段； 其中该光检测器经由该滤光片以及该涂布层来进行光检测操作。
10.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中该N个第一检测元件之中的至少其中一个用来可切换地检测绿光波段以及环境光。
11.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中该N个第一检测元件之中与该第二检测元件的至少其中一个可切换地用于近接感测。
12.根据权利要求1所述的光学感测装置，还包含: 一第三检测元件，耦接于该处理电路，用来检测环境光以产生一环境光检测信号。
13.根据权利要求1所述的光学感测装置，还包含: 一第三检测元件，耦接于该处理电路，用来检测红外光以产生一近接感测信号。
14.一种图像感测装置，包含 一红外光产生元 件； 多个主像素，其中每一主像素包含有: N个第一子像素，每一第一子像素用以检测红外光以及可见光，该N个第一子像素分别检测不同的N个可见光波段，其中N为正整数；以及 一第二子像素，用以检测红外光，其中该第二子像素是与可见光隔离；以及 一处理电路，耦接于该多个主像素，其中于一第一感测模式中，每一主像素的该N个第一子像素因应来自于一对象的光线来产生N个第一检测信号，每一主像素的该第二子像素因应来自于该对象的光线来产生一参考信号，以及该处理电路依据每一主像素的该N个第一检测信号以及相对应的参考信号来得到该对象的一图像信息；以及于一第二感测模式中，每一主像素于该红外光产生元件开启时检测反射自该对象的光线以产生一第二检测信号，并于该红外光产生元件关闭时检测反射自该对象的光线以产生一第三检测信号，以及该处理电路依据每一主像素的该第二检测信号与相对应的该第三检测信号来得到该对象的一深度信息。
15.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中于该第一感测模式中，该处理电路依据每一主像素所产生的每一第一检测信号与相对应的参考信号之间的信号差来得到该图像息。
16.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中于该第二感测模式中，该处理电路依据每一主像素所产生的该第二检测信号与该第三检测信号之间的信号差来得到该深度信肩、O
17.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中于该第二感测模式中，每一主像素的该N个第一子像素与相对应的该第二子像素于该红外光产生元件开启时检测反射自该对象的光线以产生(N+1)个第一辅助信号，并于该红外光产生元件关闭时检测反射自该对象的光线以产生(N+1)个第二辅助信号；以及该处理电路对该(N+1)个第一辅助信号进行运算处理以得到该主像素的该第二检测信号，以及对该(N+1)个第二辅助信号进行运算处理以得到该主像素的该第三检测信号。
18.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中于该第二感测模式中，该红外光产生元件发射一预定图纹的红外光，该处理电路依据每一主像素所产生的该第二检测信号与该第三检测信号之间的信号差来得到一深度地图图像，以及将该预定图纹与该深度地图图像作比较以得到该对象的该深度信息。
19.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中N大于或等于3;每一主像素的该N个第一子像素包含用来检测红光波段的一感测像素、用来检测绿光波段的一感测像素以及用来检测蓝光波段的一感测像素；以及该第二子像素为一暗像素。
20.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中N等于3;每一主像素为一 2乘2阵列；以及该多个主像素为一像素阵列。
【文档编号】G06F3/01GK103995581SQ201410054655
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2013年2月18日
【发明者】张鸿德, 吴高彬, 洪尚铭, 方智仁, 庄政达 申请人:义明科技股份有限公司