专利名称：宽带成像仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及成像仪，尤其是宽带成像仪。
背景技术：
常规上被称为三维(3D)相机的一些相机对场景进行成像，以确定到场景中的特征的距离。这种相机可使用红外(IR)光来对场景进行成像。例如，门控飞行时间(T0F)3D相机可传输IR光脉冲串来照亮场景，并且关闭或“选通”相机中的光电传感器以得到每个所传输的光脉冲之后短暂的曝光时间段。从所传输的光脉冲反射的光(在曝光时间段期间到达光电传感器)由光电传感器中的像素来记录。根据在曝光时间段期间入射到像素上的反射光的量，来确定到成像于光电传感器的像素上的场景中特征的距离。为了标识到具有特征的场景中的该特征的距离，用入射到光敏面的像素上的可见光来获取场景的常规对比度图像(“图片图像”)通常是有利的，已知该光敏面的像素与提供场景的IR图像的光电传感器的像素对应。在一些T0F3D相机中，场景的IR图像和可见光图像由两个单独的光电传感器来获取，这两个单独的光电传感器被对齐，使得这两个光电传感器中的对应像素对场景的同一特征进行成像。在一些T0F3D相机中，IR图像由场景成像于其上的光电传感器中的IR敏感像素来获取，并且可见光图像由同一光电传感器中不同的且可选的红(R)、绿(G)和蓝(B)敏感像素来获取。
发明内容
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提供了能够对IR和可见光这二者进行成像的宽带成像仪的技术。在一个实施例中，IR像素的IR敏感区域位于R、G和B可见像素的R、G、B敏感区域之下。因此，IR像素通过R、G和B像素通过其接收可见光的光电传感器的同一表面区域来接收IR光。因此，需要更少的表面区域用于IR光电传感器与RGB光电传感器的组合，这可以降低成本。这也提供了 IR图像与RGB图像之间更容易且更好的关联。一个实施例包括具有位于可见光敏感区域之下的IR敏感区域的半导体光电传感器。半导体光电传感器具有至少一个可见光像素，该可见光像素在对可见光敏感的衬底中具有至少一个区域。同样，该光电传感器具有红外(IR)像素，该红外像素在对IR光敏感的衬底中具有一区域。IR敏感区域位于至少一个可见光敏感区域之下。光电传感器还具有用于积累IR敏感区域中生成的电荷的电荷累积区域，以及位于电荷累积区域之上、用于提供电压以积累IR敏感区域中生成的电荷的电极。—个实施例包括操作半导体光电传感器的方法，该半导体光电传感器具有位于可见光敏感区域之下的IR敏感区域。该方法包括向位于第一电荷累积区域之上的光选通(photogate)提供信号，以累积在IR敏感区域中生成的电荷，该IR敏感区域位于至少一个可见光敏感区域之下。向第一传输选通提供信号，以使得电荷从第一电荷累积区域传输到IR光感测节点。向第二传输选通提供信号，以使得电荷从至少一个可见光像素中的第二电荷收集区域传输到第一可见光像素的可见光感测节点。读取IR光感测节点和可见光感测节点。一个实施例包括具有半导体光电传感器阵列的3D深度相机，该半导体光电传感器阵列包含可见光像素和红外(IR)像素。每个可见光像素具有光电二极管。每个红外(IR)像素具有位于光电二极管中至少一个的至少一部分之下的IR敏感区域。阵列具有与每个IR像素相关联的电荷累积区域。电荷累积区域用于积累在相关联的IR敏感区域中生成的电荷。阵列具有位于电荷累积区域与光电二极管之间的P-阱区。光选通与电荷累积区域中的每个相关联。光选通位于电荷累积区域之上，以提供电压以将在相关联的IR敏感区域中生成的电荷积累到电荷累积区域中。提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式
中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。附图简沭
还参考附图来描述根据本说明书的技术。
图1示出了本技术的各实施例可在其中操作的目标识别、分析和跟踪系统的示例实施例。图2示出可用于技术的各实施例可在其中操作的目标识别、分析和跟踪系统的捕捉设备的示例的框图。图3是光电传感器的一部分的一个实施例的示意图。图4示出光电传感器的一个实施例的RGB-1R单位晶格的示意性俯视图。图5示出RGB-1R单位晶格阵列，该RGB-1R单位晶格阵列可构成半导体光电传感器阵列的一个实施例的一部分。图6是IR像素的一个实施例的图示。图7是绿色像素的一个实施例的图示。图8是操作半导体光电传感器的过程的流程图。图9是光电传感器的一部分的一个实施例的示意图，示出了之下具有IR敏感区域的蓝色像素。图10是光电传感器的一部分的一个实施例的示意图，示出了之下具有IR敏感区域的红色像素。图11是光电传感器的一部分的一个实施例的示意图，示出了之下具有IR敏感区域的绿色像素。图12是可用于实现各实施例的计算系统的一个实施例的框图。
具体实施例方式提供了能够对IR和可见光这二者进行成像的宽带成像仪(例如光电传感器)的技术。注意，IR可以是IR光谱的任意部分(近、中或远)。在一个实施例中，该宽带成像仪是近IR。在一个实施例中，IR像素的IR敏感区域位于R、G和B可见像素的R、G、B敏感区域之下。因此，IR像素通过R、G和B像素通过其接收可见光的光电传感器的同一表面区域来接收IR光。因此，需要更少的表面区域用于IR光电传感器与RGB光电传感器的组合，这可以降低成本。光电传感器的像素可按一图案来配置，该图案最大化用于在仍允许感测和读出IR光时感测可见光的表面区域。跟踪3D中的移动目标是宽带成像仪的一个可能的应用。图1提供了当前技术在其中可能有用的上下文示例。图1示出了宽带成像仪的各实施例可在其中操作的目标识别、分析和跟踪系统10的示例实施例。目标识别、分析和跟踪系统10可用来识别、分析和/或跟踪诸如用户18等的人类目标。目标识别、分析和跟踪系统10的各实施例包括用于执行游戏或其他应用的计算环境12，以及用于提供来自游戏或其他应用的音频和视觉表示的视听设备16。系统10还包括用于捕捉3D中的位置和由用户所执行的移动的捕捉设备20，计算环境12接收、解释并使用这些位置和移动来控制游戏或其他应用程序。在示例实施例中，在计算环境12中执行的应用可以是带有实时交互的游戏，诸如用户18正在播放的拳击游戏。例如，计算环境12可使用视听设备16来向用户18提供拳击对手15的视觉表示。计算环境12还可使用视听设备16来提供用户18可通过他的或她的移动来控制的玩家化身13的视觉表示。例如，用户18可在物理空间中挥拳猛击，这使得玩家化身13在游戏空间中挥拳猛击。由此，根据一示例实施例，捕捉设备20使用此处描述的技术来捕捉物理空间中重拳的3D表示。捕捉设备中的处理器(参见图2)和目标识别、分析和跟踪系统10的计算环境12可用于识别并分析用户18在物理空间中的重拳，从而使得该重拳可被实时地解释 为对游戏空间中的玩家化身13的姿势或游戏控制。图2示出了可以在目标识别、分析和跟踪系统10中使用的捕捉设备20的示例的框图视图。在一个示例实施例中，捕捉设备20可被配置成经由任何合适的技术来捕捉具有可包括深度值的深度图像的视频，这些技术包括例如飞行时间、结构化光、立体图像等。根据一个实施例，捕捉设备20可将所计算的深度信息组织为“Z层”，或与从深度相机沿其视轴延伸的Z轴垂直的层。如图2所示,根据一示例实施例，图像捕捉设备20包括图像相机组件22,该图像相机组件22可包括IR光组件24以及能够对IR和RGB这二者进行成像的光电传感器320。IR光组件24可将红外光脉冲发射到场景上。光电传感器320可用于获得场景的深度图像。例如，光电传感器320中的RGB像素可以捕捉对比度图象。在飞行时间分析中，捕捉设备20的IR光组件24可以将红外光发射到场景上，并且然后可使用光电传感器320的光敏面上的IR传感器来检测从场景中的一个或多个目标和物体的表面反向散射的光，以获得深度图像。在一示例实施例中，捕捉设备20还可包括能与图像相机组件22通信的处理器32。处理器32可包括标准化处理器、专用处理器、微处理器等，它们可执行用于接收深度图像、判断合适的目标是否可被包括在深度图像中、将合适的目标的图像转换为目标的骨架表示或模型的指令，或任何其他适合的指令。捕捉设备20还可以包括存储器组件34，该存储器组件34可以存储可以由处理器32执行的指令、由光电传感器320捕捉到的图像或图像的帧、或任何其他合适的信息、图像等。根据一示例实施例，存储器组件34可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、高速缓存、闪存、硬盘、或任何其他合适的存储组件。如图2所示，在一个实施例中，存储器组件34可以是与图像相机组件22和处理器32进行通信的分开的组件。根据另一个实施例，可将存储器组件34集成到处理器32和/或图像相机组件22中。
如图2所示，捕获设备20可以经由通信链路36与计算环境12通信。通信链路36可以是包括例如USB连接、火线连接、以太网电缆连接等有线连接和/或诸如无线802.lib、802.Hg,802.1la或802.1ln连接等无线连接。另外，捕捉设备20可以通过通信链路36向计算环境12提供深度信息和由例如光电传感器320捕捉到的图像、以及可由捕捉设备20生成的骨架模型。存在用于判断由捕捉设备20检测到的目标或对象是否与人类目标相对应的各种已知技术。骨架映射技术可随后用于确定该用户的骨架上的各个人体部分。其他技术包括:将图像变换成人的人体模型表示以及将图像变换成人的网格模型表示。骨架模型然后可被提供给计算环境12，使得计算环境可跟踪骨架模型并呈现与该骨架模型相关联的化身。在姿势识别引擎软件190的控制下，计算环境12还可基于，例如从骨架模型的各部分的三维移动中已经识别出的用户的姿势，来确定在计算机环境上执行的应用程序中要执行哪些控制命令。图3是光电传感器的一部分的一个实施例的示意图。一些细节已被省略，以简化解释。图3中所示的光电传感器320的部分包含硅(Si)衬底322，该硅衬底322具有P型衬底区321和外延层352。微透镜334、滤光器335、336、337、光盾(optical shield)381以及电极354位于衬底322的表面324上。光电传感器320的这部分具有两个红色像素331、一个绿色像素332和一个蓝色像素333。GRB像素包含微透镜334，微透镜334引导光以分别穿过红色滤光器335、绿色滤光器336和蓝色滤光器337。经过滤的光通过表面区域324被传送到衬底322。透镜334以及滤光器335、336和337还传送所期望的IR光带宽的IR光。如上所述，IR光可以是IR光谱的任意部分。在一个实施例中，滤光器使近IR光通过，但阻挡其他IR光。穿过滤光器335、336和337的R、G和B光分别在衬底322的光电二极管区域341、342和343中生成电子一空穴(electixm-hole)对。注意，出于方便解释的目的呈现了 RGB像素的该物理排列。可以使用其它物理排列。IR光也穿过透镜334以及`滤光器335、336和337，并且在光电传感器320的区域350生成电子一空穴对。区域350位于表面324之下比光电二极管341、342、343更深的地方，因为IR光与可见光相比在硅中具有较长的吸收长度。区域350和透镜334是与RGB像素331、332和333共享表面324的IR像素的组成部分。在操作期间，可向电极354应用高压，以在衬底322的IR电荷累积区域325中创建势阱(potential well)。在此，电极354还可以称为“光选通”。描绘了高压导致的示例等势线。在一个实施例中，P阱375围绕IR电荷累积区域325。p阱375可位于IR电荷累积区域325与一个或多个光电二极管341-343之间，并可提供电气隔离。来自在区域350中形成的电子-空穴对的电子可被吸引并积累到势阱325中(箭头示出电子的流动方向)。所积累的电子可由适合的放大器(图3中未示出)转换成电压，该电压表示在区域350中形成的电子-空穴对的量、以及因此入射到表面324以及由此IR像素上的IR光的量。电极354之上是光盾381,该光盾381可至少阻挡可见光和IR光。在一个实施例中，光盾381是覆盖有锡的铝。光盾381之上的微透镜334是可选的。在一个实施例中，在光盾381之上包括微透镜334简化了制造。放大器(图3中未描绘)将在光电二极管区域341、342和343中积累的电荷转换成表示入射到像素331、332和333上的R、G和B光的量的电压。在一个实施例中，P阱375可阻止在光电二极管区域341、342和343中积累的电荷被吸引到势阱325中。在一个实施例中，P型衬底区321是p+硅。在一个实施例中，外延层352在区域321之上形成。外延层352可以是P-硅。作为一个示例，可对外延层352掺杂浓度为1.0xlO15Cm3的硼。P阱375可以具有掺杂浓度为2.0xlO17Cm3的p型掺杂剂(诸如硼)。注意，IR电荷累积区域325可具有与外延层352相同的掺杂浓度和类型；然而，相同的掺杂浓度不是必须的。光电二极管区域341、342、343可以是具有诸如磷的掺杂剂的η型。示例的掺杂浓度是2.0xl016cm3。在一个实施例中，光电二极管341、342、343之上存在固定层(pinninglayer)(图3中未描绘)。该固定层的示例掺杂浓度是1.0xlO18Cm3的p型掺杂剂，诸如硼。此处描述的全部掺杂浓度可以更高或更低。其他掺杂剂可用于η型和P型掺杂剂这两者。图4示出光电传感器阵列的一个实施例的RGB-1R单位晶格的示意性俯视图。在一个实施例中，IR单元402对应于具有P阱375和IR收集区域325的区域。注意，IR单元402所覆盖的区域可包括其他元件,诸如传输选通(transfer gate)和晶体管(例如参见图6)。与每个RGB区域431、432、433相关联的区域可包括至少一个微透镜334和滤光器335-337中的一个。然而，与RGB区域431、432、433相关联的区域还可包括诸如传输选通和晶体管(例如参见图7)等元件。注意，图4的实施例中所使用的图案不对应于图3的实施例中所使用的图案。还要注意，IR单元402与RGB区域431、432、433相比是相对小的。回头参考图3的实施例，光被阻止进入IR收集区域325和P阱375。因此，在一个实施例中，没有光在那些区域中生成电荷。然而，通过保持IR单元402相对小，RGB收集区域被最大化。还要注意，IR单元402不需要大的横向表面区域，以在从区域350收集电子方面是有效的。图5示出RGB -1R单位晶格阵列，在一个实施例中，该RGB-1R单位晶格阵列可构成半导体光电传感器阵列的一部分。如之前所讨论的，在一个实施例中，IR敏感区域350位于光电二极管341-343之下。如之前所讨论的，IR收集区域325在操作期间从IR敏感区域350吸引电子。在一个实施例中，区域550示出可由于电极(或光选通)导致的场而为给定IR收集区域325收集电荷的区域。如所示的，衬底322中的p阱375可围绕IR收集区域325，以提供与光电二极管341-343的隔离。因此，从光电二极管341-343生成的任何电荷不会被吸引到IR收集区域325。然而，在IR敏感区域350中生成的电荷(例如电子)能够在P阱375之下被吸引到IR收集区域325。注意，可存在与红色431、绿色432以及蓝色433区域相关联的P阱。例如，可存在用于感测可见光像素的P阱(例如参见图7中的P阱765)。然而，那些阱未在图5中描绘，以便不会使图示模糊。同样，IR单元402中的P阱375可具有与图5描绘的不同的形状。同样，IR单元402中可存在一个以上P阱。图6是IR像素的一个实施例的图示。这个角度示出用于控制IR像素的各个晶体管。IR电荷收集区域325被示为在光选通354之下概括地画出轮廓的区域。然而，注意，IR电荷收集区域325不必具有精确定义的边界。图6中描绘的P阱375的两部分可以是围绕IR收集区域325的连续P阱区域的部分。例如，回头参考图5，提供了其中每个P阱375提供与RGB像素的隔离的一个示例。如之前所讨论的，可向光选通(或电极)354应用正电压以在IR电荷收集区域325中形成势阱，以便吸引电荷载体。在关闭光选通354之后，可向传输选通654应用脉冲以使电荷载体移动至P阱375中的IR感测节点675。在那里，电荷被转换成被感测和被读出的电压。注意，光选通354或传输选通654都不需要对IR光是透明的。晶体管包括重置晶体管602、感测晶体管604和选择晶体管606。可向重置晶体管602的一个端子(例如漏极)以及感测晶体管604的一个端子应用电压Vdd。可向重置晶体管602的栅极应用重置信号，以将电荷从感测节点675移除。可按上面描述的顺序来操作光选通354和传输选通654，以对IR感测节点675重新充电。可向选择晶体管606的栅极应用行选择信号以读出信号，该信号的电压与在IR感测节点675处存储的电荷成比例。图7是绿色像素的一个实施例的图示。红色和蓝色像素可以是类似的，因此未被描绘。这个角度示出用于控制绿色像素的各个晶体管。在操作期间，由于光可在光电二极管342处生成电荷载体，由于绿色滤光器336，光应具有对应于绿光的波长。可向传输选通754应用脉冲以使电荷载体移动至P阱765中的可见光感测节点775。在那里，电荷被转换成被感测和读出的电压。晶体管包括重置晶体管602、感测晶体管604和选择晶体管606。这些可类似于用于IR像素的那些。可向重置晶体管602的一个端子(例如漏极)以及感测晶体管604的一个端子应用电压Vdd。可向重置晶体管602的栅极应用重置信号，以将电荷从可见光感测节点775移除。可向选择晶体管606的栅极应用行选择信号以读出信号，该信号的电压与在可见光感测节点775处存储的电荷成比例。图8是操作半导体光电传感器320的过程的流程图。该过程可与此处描述的半导体光电传感器320中的任一个一起使用，但不限于此处描述的特定实施例。在步骤802，重置IR和可见光感测节点(分别是675和775)。在一个实施例中，向重置晶体管602提供重
置信号。在可选步骤804，IR光脉冲被发射到正由半导体光电传感器成像的场景上。在一个实施例中，使用IR光发 射器(图2，24)。该脉冲可以是用于帮助确定到场景中特征的距离的一系列脉冲中的一个。在步骤806，向与IR像素相关联的光选通354提供信号，以在电荷累积区域325中积累电荷。该信号可以是幅度足以积累电荷的电压。该信号可以是任何合适的期望的长度。注意，步骤806可在多个IR像素上同时执行。在步骤808，向与IR像素相关联的传输选通654提供信号，以使电荷累积区域325中的电荷迁移到IR感测节点675。在一个实施例中，这是短电压脉冲。注意，步骤808可在多个IR像素上同时执行。在步骤810，向与可见像素相关联的传输选通754提供信号，以使光电二极管(341、342、343)中的电荷迁移到可见光感测节点775。注意，步骤808可在多个可见像素上同时执行。在步骤812，读取IR感测节点675和可见光感测节点775。在一个实施例中，向选择晶体管606应用行选择信号。在一个实施例中，步骤810包括读取一行像素。注意，每行不必包括IR像素输出。可重复步骤812，以读取其他行。在步骤814中，将从IR像素读取的信号与从可见像素读取的信号相关。在一个实施例中，形成RGB图像，并且形成IR图像。基于IR敏感区域350与可见光敏感区域341-343的已知物理位置，可将IR图像与RGB图像精确地相关。在一个实施例中，确定到场景中的特征的距离。例如，可基于IR图像来执行飞行时间分析，以确定到RGB图像中的特征的深度。在一个实施例中，IR脉冲串被发射到场景上，并且选通光电传感器，以得到每个IR脉冲之后的短暂曝光时间段。可基于在IR像素处收集的反射IR光的强度来确定距离。图9示出光电传感器阵列的一部分的一个实施例。该实施例示出沿着图5的实施例的一行的横截面图。该视图示出蓝色像素333与IR像素402相互交替。操作可与图3中描绘的实施例相类似。因此，将不详细地讨论图9。在用于蓝色像素的光电二极管343之下存在IR敏感区域350。P阱375提供IR电荷累积区域325与光电二极管343之间的电气隔离。在该实施例中，来自一个光电二极管343之下的给定IR敏感区域350的电子被吸引到两个单独的IR电荷累积区域。图10示出光电传感器阵列320的一部分的一个实施例。该实施例示出沿着图5的实施例的一列的横截面图。该视图示出红色像素331与IR像素402相互交替。操作可与图3中描绘的实施例相类似。因此，将不详细地讨论图10。在用于红色像素的光电二极管341之下存在IR敏感区域350。P阱375提供IR电荷累积区域325与光电二极管341之间的电气隔离。在该实施例中，来自一个光电二极管341之下的给定IR敏感区域350的电子被吸引到两个单独的IR电荷累积区域325。图11示出光电传感器阵列320的一部分的一个实施例。该实施例示出沿着图5的实施例的对角线的横截面图。该视图示出绿色像素332与IR像素402相互交替。操作可与图3中描绘的实施例相类似。因此，将不详细地讨论图11。在用于绿色像素的光电二极管342之下存在IR敏感区域350。p阱375提供IR电荷累积区域325与光电二极管342之间的电气隔离。在该实施例中，来自一个光电二极管342之下的给定IR敏感区域350的电子被吸引到两个单独的IR电荷累积区域325。
注意，图9-11是没有描绘用于IR像素或用于RGB像素的传输选通(例如654、754)、感测节点(例如，675、775)或晶体管(例如602、604、606)的简化图示。图6和7描绘了分别用于IR像素和可见光像素的这些元件。在各个实施例中，IR像素的横截面可类似于图6的实施例。因此，图9-11中任一个的实施例中任一个中的IR像素的横截面可被修改为包括如图6描绘的IR感测节点675、传输选通654和晶体管。同样，图9_11中任一个的实施例中任一个中的可见像素的横截面可被修改为包括如图7描绘的可见光感测节点775、传输选通754和晶体管。在一些实施例中，如描述的来修改IR像素或可见光像素。在一些实施例中，如描述的来修改IR像素或可见光像素。注意，宽带成像仪(例如，光电传感器320)不限于此处公开的像素的各种物理排列。可以使用其他图案。例如，参考图5的图案，行可与列相交换(例如，红色和蓝色区域交换)。如果期望，区域各自可以是相同大小的，而不是如图4-5中描述的具有用于各个区域431、432、433、402的不同大小。然而，这可能导致绿色收集区域成为与红色和蓝色大约相同的大小。附图中示出的示例计算机系统包括计算机可读存储介质的示例。计算机可读存储介质也是处理器可读存储介质。这样的介质可包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括，但不限于，RAM、ROM、EEPR0M、高速缓存、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、记忆棒或卡、磁带盒、磁带、媒体驱动器、硬盘、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。图12是可用于实现图1和2的中枢计算系统的计算系统的一个实施例的框图。在这一实施例中，计算系统是多媒体控制台1200，诸如游戏控制台等。如图12所示，多媒体控制台1200具有中央处理单元(CPU) 1201以及便于处理器访问各种类型存储器的存储器控制器1202，包括闪速只读存储器(R0M)1203、随机存取存储器(RAM)1206、硬盘驱动器1208、以及便携式媒体驱动器1206。在一种实现中，CPU1201包括I级高速缓存1210和2级高速缓存1212，这些高速缓存用于临时存储数据并因此减少对硬盘驱动器1208进行的存储器访问周期的数量，从而提高了处理速度和吞吐量。CPU1201、存储器控制器1202、以及各种存储器设备经由一个或多个总线(未示出)互连。在此实现中所使用的总线的细节对理解此处所讨论的关注主题不是特别相关。然而，应该理解，这样的总线可以包括串行和并行总线、存储器总线、外围总线、使用各种总线体系结构中的任何一种的处理器或局部总线中的一个或多个。作为示例，这样的体系结构可以包括工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MCA)总线、增强型ISA (EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)局部总线、以及也称为夹层总线的外围部件互连(PCI)总线。在一个实现中，CPU1201、存储器控制器1202、R0M1203、以及RAM1206被集成到公用模块1214上。在此实现中，R0M1203被配置为通过PCI总线和ROM总线(两者都没有示出)连接到存储器控制器1202的闪存ROM。RAM1206被配置为多个双倍数据速率同步动态RAM (DDR SDRAM)模块，它们被存储器控制器1202通过分开的总线(未示出)独立地进行控制。硬盘驱动器1208和便携式媒体驱动器1205被示为通过PCI总线和AT附加(ATA)总线1216连接到存储器控制器1202。然而，在其他实现中，也可以备选地应用不同类型的专用数据总线结构。
图形处理单元1220和视频编码器1222构成了用于进行高速度和高分辨率(例如，高清)的图形处理的视频处理流水线。数据通过数字视频总线(未示出)从图形处理单元(GPU)1220传输到视频编码器1222。通过使用GPU1220中断来显示由系统应用程序生成的轻量消息(例如，弹出窗口)，以调度代码来将弹出窗口呈现为覆盖图。覆盖图所使用的存储器量取决于覆盖区域大小，并且覆盖图较佳地与屏幕分辨率成比例缩放。在并发系统应用使用完整用户界面的情况下，优选使用独立于应用分辨率的分辨率。定标器(scaler)可用于设置该分辨率，从而消除了对改变频率并引起TV重新同步的需求。音频处理单元1224和音频编解码器(编码器/解码器)1226构成了对应的音频处理流水线，用于对各种数字音频格式进行多通道音频处理。通过通信链路(未示出)在音频处理单元1224和音频编解码器1226之间传送音频数据。视频和音频处理流水线向A/V(音频/视频)端口 1228输出数据，以便传输到电视机或其他显示器。在所示出的实现中，视频和音频处理组件1220-828安装在模块214上。图12示出了包括USB主控制器1230和网络接口 1232的模块1214。USB主控制器1230被示为通过总线(例如，PCI总线)与CPU1201和存储器控制器1202进行通信，并作为外围控制器1204(1)-804(4)的主机。网络接口 1232提供对网络(例如因特网、家庭网络等)的访问，并且可以是包括以太网卡、调制解调器、无线接入卡、蓝牙模块、电缆调制解调器等各种有线或无线接口组件中的任一种。在图12中描绘的实现中，控制台1200包括用于支持四个控制器1204(I)-1204(4)的控制器支持子部件1240。控制器支持子部件1240包括支持与诸如，例如，媒体和游戏控制器之类的外部控制设备的有线和无线操作所需的任何硬件和软件组件。前面板I/O子部件1242支持电源按钮1212、弹出按钮1213，以及任何LED (发光二极管)或暴露在控制台1202的外表面上的其他指示器等多个功能。子部件1240和1242通过一个或多个电缆部件1244与模块1214进行通信。在其他实现中，控制台1200可以包括另外的控制器子部件。所示出的实现还示出了被配置成发送和接收可以传递到模块1214的信号的光学I/O接口1235。MU1240(1)和 1240(2)被示为可分别连接到 MU 端口 “A” 1230 (I)和“B” 1230 ⑵。附加的MU (例如，MU1240 (3)-840 (6))被示为可连接到控制器1204(1)和1204 (3)，即每一个控制器两个MU。控制器1204(2)和1204(4)也可以被配置成接纳MU (未示出)。每一个MU1240都提供附加存储，在其上面可以存储游戏、游戏参数、及其他数据。在一些实现中，其他数据可以包括数字游戏组件、可执行的游戏应用，用于扩展游戏应用的指令集、以及媒体文件中的任何一种。当被插入到控制台1200或控制器中时，MU1240可以被存储器控制器1202访问。系统供电模块1250向游戏系统1200的组件供电。风扇1252冷却控制台1200内的电路。还提供微控制器单元1254。包括机器指令的应用1260被存储在硬盘驱动器1208上。当控制台1200被接通电源时，应用1260的各个部分被加载到RAM1206，和/或高速缓存1210以及1212中以在CPU1201上执行，其中应用1260是一个这样的示例。各种应用可以存储在硬盘驱动器1208上以用于在CPU1201上执行。可以通过简单地将系统连接到监视器16 (图1)、电视机、视频投影仪、或其他显示设备来将游戏与媒体系统1200用作独立系统。在此独立模式下，游戏和媒体系统1200允许一个或多个玩家玩游戏或欣赏数字媒体，例如观看电影或欣赏音乐。然而，随着宽带连接的集成通过网络接口 1232而成为可能，游戏和媒体系统1200还可以作为更大的网络游戏社区的参与者来操作。尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的 主题不必限于上述具体特征或动作。更确切而言，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。
权利要求
1.一种半导体光电传感器，包括: 至少一个可见光像素(331、332、333)，所述可见光像素在对可见光敏感的衬底中具有至少一个区域(341、342、343)； 红外IR像素，所述IR像素在对IR光敏感的所述衬底中具有区域(350)，所述IR敏感区域位于所述至少一个可见光敏感区域之下； 电荷累积区域(325)，用于积累在所述IR敏感区域中生成的电荷；以及 电极(354)，所述电极位于所述电荷累积区域之上，用于提供电压以积累在所述IR敏感区域中生成的所述电荷。
2.如权利要求1所述的半导体光电传感器，其特征在于，还包括: 在所述电荷累积区域与所述至少一个可见光敏感区域之间的至少一个阱(375)。
3.如权利要求1所述的半导体光电传感器，其特征在于，所述至少一个阱是P阱。
4.如权利要求1所述的半导体光电传感器，其特征在于，还包括: 覆盖所述至少一个可见光像素和所述IR像素的、使可见光和IR光通过的至少一个滤光器(335、336、337)。
5.如权利要求1所述的半导体光电传感器，其特征在于，所述半导体光电传感器被安排为包括不同颜色的三个可见光像素的分组、以及用于IR像素的电荷累积区域的图案。
6.如权利要求5所述的半导体光电传感器，其特征在于，所述分组中的所述三个可见光像素包括绿色像素、蓝色像素和红色像素，所述绿色像素的表面区域是所述红色像素和所述蓝色像素的约两倍。
7.如权利要求6所述的半导体光电传感器，其特征在于，所述IR收集区域覆盖比所述可见光像素中任一个都更小的表面区域。
8.如权利要求5所述的半导体光电传感器，其特征在于，与所述电荷累积区域相关联的IR光敏感区域具有位于多个不同可见光像素的部分之下的有效收集区域。
9.如权利要求1所述的半导体光电传感器，其特征在于，还包括: 所述电极之上的光盾。
10.一种操作半导体光电传感器的方法，包括: 向位于第一电荷累积区域之上的光选通提供信号，以积累在IR敏感区域中生成的电荷，所述IR敏感区域位于至少一个可见光敏感区域(806)之下； 向第一传输选通提供信号，以使得所述电荷从所述第一电荷累积区域传输到IR光感测节点(808)； 向第二传输选通提供信号，以使得电荷从所述至少一个可见光像素中的第二电荷收集区域传输到用于第一可见光像素的可见光感测节点(810);以及 读取所述IR光感测 节点和所述可见光感测节点(812)。
全文摘要
本发明揭示了能够对IR和可见光这二者进行成像的宽带成像仪。在一个实施例中，IR像素的IR敏感区域位于R、G和B可见像素的R、G、B敏感区域之下。因此，IR像素通过R、G和B像素通过其接收可见光的光电传感器的同一表面区域来接收IR光。然而，IR光在RGB像素与IR像素共享的公共表面区域之下比可见光更深处生成电子-空穴对。光电传感器还具有用于积累在IR敏感区域中生成的电荷的电荷累积区域，以及位于电荷累积区域之上、用于提供电压以积累在IR像素中生成的电荷的电极。
文档编号H01L27/146GK103236433SQ20131000221
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月4日 优先权日2012年1月6日
发明者D·科恩, G·叶海弗 申请人:微软公司