[發明專利]3D成像裝置、用于制造該3D成像裝置的方法及3D成像系統

無效

• 申請號: 201010287355.5
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN102024833A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 斯特凡娜·蓋廷;皮埃爾·費雷;塞爾吉奧·尼科萊蒂
• 申請（專利權）人: 法國原子能及替代能源委員會
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種3D(三維)成像裝置、以及一種用于制造3D成像裝置的方法。

本發明還涉及一種3D成像系統，其包括能夠形成三維目標的體積圖像(volume?image)的元件和根據本發明的3D成像裝置。

背景技術

本發明可應用于許多領域中，例如電影和電視設備、攝影裝置、遠程監控、遙測、生物和醫學成像等。

從現有技術中獲知了用于執行3D成像的幾種方法。

這些方法中最為人所知的是體視法(stereoscopy)。體視法基于使用在空間上略微錯開的兩個相同的成像系統，每個成像系統均傳遞觀察到的場景的圖像。然后從成像系統所傳遞的兩個圖像構建3D圖像。體視法的缺點是需要使用兩個傳感器。這兩個傳感器實際上構成龐大的組件，需精密地校準這兩個傳感器的相應位置。

為了抵消使用兩個傳感器的缺點，一種已知的方法是自動體視法，其包括使用由裝配有微透鏡的探測器的矩陣形成的單個傳感器來產生3D圖像，裝配有微透鏡的探測器的矩陣本身完全被設置在支架中的透鏡覆蓋。這樣的傳感器缺點在于該精密組件由不同元件構成。

另一種方法基于使用透鏡景深。該方法的原理包括改變透鏡的圖像平面的位置，以在深度上解析要研究的目標。為此，一個人移動透鏡并使目標的不同圖像平面重組(recompose)。該方法的一個缺點是其實施起來非常復雜。

根據本發明的3D成像裝置沒有前述現有技術的缺點。

發明內容

實際上，本發明涉及一種3D成像裝置，包括光電探測器矩陣，其特征在于，其包括：

-第一材料層，固定在光電探測器矩陣的一個表面上，該第一材料層能夠反射或吸收入射到其表面中的任意一個上的光，每個光電探測器處的第一材料層中均形成有開口；以及

-第二材料層，由電絕緣材料形成，具有固定在第一材料層上的第一表面，第二材料層在其本體中包圍一組G個波導件(waveguide)，G是大于或等于2的整數，這組G個波導件中的每個波導件均具有基本與第二材料層的第一表面齊平并基本面對開口設置的第一端以及基本與第二材料層的與第一表面相對的第二表面齊平的第二端，每個第二端均形成用于入射到第二材料層的第二表面上的光的傳感器元件，將N個不同波導件的第一端與第二端分開的距離彼此不同，N是大于或等于2且小于或等于G的整數。

“能夠反射或吸收入射到其任意一個表面上光的材料層”是指通過反射和/或吸收阻止入射到其任意一個表面上的光的透射的材料層。

“形成用于入射到第二材料層的第二表面上的光的傳感器元件的第二端”意指波導件的第二端構成導向件的由此將入射光的一部分耦合到該導向件中的入口。

根據本發明的優選實施方式，波導件是由金屬觸點通過生長而形成的納米導線(nanowire)。然而，本發明不考慮使用在微電子領域中已知的其他技術形成的其他類型的波導件，例如離子交換或蝕刻填充有這樣的材料的層，即，該材料的折射率大于該層的折射率(例如使用CVD、或化學氣相沉積型的方法)。

根據本發明的又一另外的特征，這G個波導件分布在光電探測器矩陣的表面上方，從而使分別與形成在Nd個相鄰光電探測器處的Nd個開口相對地設置的至少一組Nd個波導件的Nd個波導件相對于第二材料層的第一表面具有N個不同高度，這Nd個相鄰光電探測器形成P行和Q列的初等子矩陣，P和Q是大于或等于2的整數(P×Q＝Nd)，Nd為大于或等于N的整數。

根據本發明的又一另外的特征，當光電探測器矩陣包括Nd個波導件的幾個不同組件，每組Nd個波導件的Nd個波導件根據對于各組Nd個波導件均相同的圖案分布。

本發明還涉及一種用于制造3D成像裝置的方法，其特征在于，其包括：

-用于形成第一結構的步驟，由光電探測器矩陣形成該第一結構，在該光電探測器矩陣的一個表面上沉積能夠反射或吸收其任意一個表面上的入射光的第一材料層，在每個光電探測器處的第一材料層中形成開口，

-用于形成第二結構的步驟，由絕緣體型襯底上的硅形成該第二結構，將涂覆有第二電絕緣材料層的納米導線固定在該第二結構上，將納米導線以與分布形成在第一結構的第一材料層中的開口的方式基本相同的方式分布在絕緣體型襯底上的硅上，并使納米導線與材料層的平面表面齊平，

-用于將第二結構附設到第一結構上從而將納米導線的與第二材料層的平面表面齊平的端部與所述開口相對地設置的步驟，以及