多应用光学感应装置及其方法与流程

1.本技术主要关于传感器系统。具体而言，本技术提供一种多应用光学 感应装置及相关方法。


背景技术：

2.传感器目前广泛用于例如智能型手机、机器人装置及自动驾驶车辆等 等诸多应用中，以判定环境中的物体特征(例如物体辨识、物体分类、深 度信息、边缘侦测、动作信息、影像增强、材料辨识、色彩融合等等)， 并实施其他应用。但于开发传感器时，必须解决若干问题，例如在多重可 能用途/或应用的情况下应如何优化光侦测器阵列。


技术实现要素：

3.通过以下说明或经由实施本技术实施例将可得知并理解本技术实 施例的各种态样及优点。
4.本技术的一种范例是关于光学感应装置。光学感应装置可包括一 光侦测器阵列、一第一电路系统及一第二电路系统。光侦测器阵列包 括多个光侦测器，其中多个光侦测器的一第一子集合配置为用以侦测 一第一光学信号的一第一区域，且多个光侦测器的一第二子集合配置 为用以侦测一第二光学信号的一第二区域。耦接于第一区域的第一电 路系统可基于第一光学信号而执行一第一功能以输出一第一输出结 果。耦接于第二区域的第二电路系统可基于第二光学信号而执行一第 二功能以输出一第二输出结果。
5.于某些实施方式中，光学感应装置包括耦接于第一电路系统及第 二电路系统的调整电路系统，其基于第二输出结果而对第一电路系统 输出调整信号，以调整第一输出结果。
6.于某些实施方式中，光学感应装置包括耦接于第一电路系统及第 二电路系统的输出电路系统，其基于第一输出结果及第二输出结果而 执行默认功能并输出第三结果。
7.于某些实施方式中，光学感应装置包括配置为可发射光学信号的 光发射器，其中第一光学信号是由目标物体所反射的光学信号的一部 分。
8.于某些实施方式中，第一功能为彩色或灰阶感应功能，且第二功 能为动态视觉感应功能。
9.于某些实施方式中，第一功能为立体感应功能，且第二功能为色 彩感应功能或动态视觉感应功能。
10.于某些实施方式中，第一功能为色彩感应功能或灰阶感应功能， 第二功能为短波长红外线(swir)感应功能，且默认功能为用于判定 一或多种材料特征的一材料辨识功能。
11.于某些实施方式中，第一功能为立体感应功能，第二功能为色彩 感应功能，且默认功能为用于判定一上色立体影像的一深度色彩融合 功能。
12.于某些实施方式中，第一功能为针对具有第一波长的第一光学信 号的一立体感应功能，第二功能为针对具有第二波长的第二光学信号 的另一立体感应功能，且默认功能
为用于判定一或多种材料特征的一 材料辨识功能。
13.于某些实施方式中，光学感应装置包括可允许在默认波长范围内 的光线通过而进入第一区域的波长滤波器。
14.于某些实施方式中，立体感应功能的帧率是基于调整信号而调整。
15.于某些实施方式中，调整电路系统是以特殊应用集成电路 (asic)、数字信号处理(dsp)处理器、通用处理器或其组合实施。
16.于某些实施方式中，输出电路系统是以特殊应用集成电路 (asic)、数字信号处理(dsp)处理器、通用处理器或其组合实施。
17.于某些实施方式中，光学感应装置包括将第一区域与第二区域分 离的绝缘结构。
18.于某些实施方式中，光侦测器阵列是形成在一第一晶粒上，其中 第一电路系统及第二电路系统是形成在一第二晶粒上，且其中第一晶 粒是接合于第二晶粒。
19.于某些实施方式中，第一输出结果代表一影像，且调整电路系统 配置为调整影像的动态范围或曝光时间。
20.于某些实施方式中，多个光侦测器的第一子集合为形成在一硅基 板上的锗光侦测器，且多个光侦测器的第二子集合为形成在硅基板上 的硅光侦测器。
21.于某些实施方式中，光学感应装置包括用于多个光侦测器的第一 子集合的第一滤波器，及用于多个光侦测器的第二子集合的第二滤波 器。
22.于某些实施方式中，光学感应装置包括用于将光线聚焦于多个光 侦测器的第一子集合的第一组微透镜阵列及用于将光线聚焦于多个光 侦测器的第二子集合的第二组微透镜阵列。
23.本技术另一范例态样是关于一种光学感应方法。方法包括由多个 光侦测器的第一区域接收一第一光学信号。方法也包括与所述第一区 域分离的多个光侦测器的第二区域接收一第二光学信号。方法也包括 由第一电路系统基于由第一区域所侦测到的第一光学信号而执行第一 功能以输出第一输出结果。方法也包括执行，由第二电路系统基于由 第二区域所侦测到的第二光学信号而执行第二功能以输出第二输出结 果。
24.于某些实施方式中，方法也包括由一调整电路系统基于第二输出 结果而向第一电路系统输出调整信号以调整第一输出结果。
25.于某些实施方式中，方法也包括由输出电路系统基于第一输出结 果及第二输出结果而执行默认功能并输出一输出结果。
26.于某些实施方式中，方法也包括由光发射器发射光学信号，其中 第一光学信号为由一目标物体所反射的光学信号的一部分。
27.于某些实施方式中，第一功能为彩色或灰阶感应功能且第二功能 为动态视觉感应功能。
28.于某些实施方式中，第一功能为立体感应功能，且第二功能为色 彩感应功能或动态视觉感应功能。
29.于某些实施方式中，第一功能为色彩感应功能或灰阶感应功能， 第二功能为短波长红外线(swir)感应功能，且默认功能为用以判定 一或多种材料特征的一材料辨识功能。
30.于某些实施方式中，第一功能为立体感应功能，第二功能为色彩 感应功能，且默认功能为用于判定一上色立体影像的一深度色彩融合 功能。
31.于某些实施方式中，第一功能为针对具有第一波长的第一光学信 号的一立体感应功能，第二功能为针对具有第二波长的第二光学信号 的一立体感应功能，且默认功能为用于判定一或多种材料特征的一材 料辨识功能。
32.于某些实施方式中，方法包括由波长滤波器允许在预设波长范围 内的光线通过以进入第一区域。
33.于某些实施方式中，立体感应功能的帧率是基于调整信号而调整。
34.于某些实施方式中，调整电路系统是以特殊应用集成电路 (asic)、数字信号处理(dsp)处理器、通用处理器或其组合实施。
35.于某些实施方式中，输出电路系统是以特殊应用集成电路 (asic)、数字信号处理(dsp)处理器、通用处理器或其组合实施。
36.于某些实施方式中，方法包括由绝缘结构将第一区域与第二区域 分离。
37.本技术的另一范例态样是关于光学感应装置，其包括一基板；一 或多个受基板所支持的像素，其中各像素均包含一受基板所支持的吸 收区域，且其中吸收区域配置为可接收光学信号并因应接收光学信号 而产生光载子；位在一或多个像素的个别像素上方的一或多个透镜， 其中用以制作一或多个透镜的第一材料具有第一折射率；及一封装层， 其在一或多个透镜上方且用于制作封装层的第二材料具有在1.3至1.8 间的第二折射率，其中第一折射率与第二折射率间的差异高于一指数 阈值，使得一或多个透镜的有效焦距与一或多个透镜距一或多个像素 间的距离的差异在一距离阈值内。
38.于某些实施方式中，一或多个透镜的第一折射率不小于3，其中第 一折射率与封装层的第二折射率间的差异不小于0.5。
39.于某些实施方式中，光学感应装置可包括位于封装层与一或多个 透镜间的一第一平坦化层，其中用以制作第一平坦化层的第三材料具 有第三折射率，此第三折射率与第二折射率的差距在一阈值内。
40.于某些实施方式中，光学感应装置可包括位于一或多个透镜与第 一平坦化层间的一第一抗反射层，其中用以制作第一抗反射层的第四 材料具有第四折射率，此第四折射率介于第一平坦化层的第三折射率 与一或多个透镜的第一折射率之间。
41.于某些实施方式中，光学感应装置可包括位于第一平坦化层与封 装层间的一滤波器层，其中滤波器层可允许具有特定波长范围的光学 信号通过。
42.于某些实施方式中，光学感应装置可包括位于或多个透镜与基板 间的一第二平坦化层。
43.于某些实施方式中，用以制造第一平坦化层或第二平坦化层的材 料包含聚合物，所述聚合物的折射率介于1与2之间。
44.于某些实施方式中，光学感应装置可包括位于第一平坦化层与封 装层间的一第二抗反射层，其中用以制作第二抗反射层的第六材料具 有第六折射率，此第六折射率介于封装层的第二折射率与第一平坦化 层的第三折射率之间。
45.于某些实施方式中，光学感应装置可包括位于一或多个透镜与一 或多个像素间的一滤波器层，其中滤波器层可允许具有特定波长范围 的光学信号通过。
46.于某些实施方式中，光学感应装置可包括位于滤波器层与基板间 的一第二平坦化层。
47.于某些实施方式中，光学感应装置可包括一载体基板及位于一或 多个像素与载体基板间的一集成电路层，其中集成电路层包括可控制 一或多个像素的一控制电路。
48.于某些实施方式中，用于制作基板的材料包含硅。于某些实施方 式中，用于制作吸收区域的材料包含锗。
49.本技术另一范例态样是关于光学感应装置，其是包括一基板；一 或多个受基板所支持的像素，其中各像素均包含一受基板所支持的吸 收区域，且其中吸收区域配置为可接收光学信号并因应接收光学信号 而产生光载子；位在一或多个像素的个别像素上方的一或多个透镜， 其中用以制作一或多个透镜的第一材料具有第一折射率；一封装层， 其在一或多个透镜上方，且用于制作封装层的第二材料具有低于第一 折射率的第二折射率；及位于封装层与一或多个透镜间的一第一平坦 化层，用于制作第一平坦化层的第三材料具有第三折射率，此第三折 射率与第二折射率的差距在一阈值内。
50.于某些实施方式中，光学感应装置可进一步包含位于一或多个透 镜与封装层间的一第一抗反射层，其中用以制作第一抗反射层的第四 材料具有第四折射率，此第四折射率介于第一平坦化层的第三折射率 与一或多个透镜的第一折射率之间。
51.于某些实施方式中，光学感应装置可进一步包含位于第一平坦化 层与封装层间的一滤波器层，其中滤波器层可允许具有特定波长范围 的光学信号通过。
52.于某些实施方式中，光学感应装置可进一步包含位于一或多个透 镜与基板间的一第二平坦化层。于某些实施方式中，用以制造第一平 坦化层或第二平坦化层的材料包含聚合物，所述聚合物的折射率介于1 与2之间。
53.于某些实施方式中，光学感应装置可进一步包含位于第一平坦化 层与封装层间的一第二抗反射层，其中用以制作第二抗反射层的第六 材料具有第六折射率，此第六折射率介于封装层的第二折射率与第一 平坦化层的第三折射率之间。
54.于某些实施方式中，光学感应装置可进一步包含位于一或多个透 镜与一或多个像素间的一滤波器层，其中滤波器层可允许具有特定波 长范围的光学信号通过。
55.于某些实施方式中，光学感应装置可进一步包含位于滤波器层与 基板间的一第二平坦化层。
56.于某些实施方式中，光学感应装置可进一步包含一载体基板及位 于一或多个像素与载体基板间的一集成电路层，其中集成电路层包含 一控制电路，其可控制一或多个像素。
57.于某些实施方式中，一或多个透镜的第一折射率不小于3。于某些 实施方式中，一或多个透镜的第一折射率与封装层的第二折射率间的 差异不小于0.5。于某些实施方式中，第一平坦化层的第三折射率与一 或多个透镜的第一折射率间的差异不小于0.5。
58.于某些实施方式中，一或多个像素的吸收区域至少部分嵌入基板 中。于某些实施方式中，一或多个像素是以一维及/或二维排列的多个 像素。
59.本技术另一范例态样是关于光学感应装置，其是包括一基板；一 或多个受基板所支持的像素，其中各像素均包含一受基板所支持的吸 收区域，且其中吸收区域配置为可接收光学信号并因应接收光学信号 而产生光载子；位在一或多个像素的个别像素上方的一或多个透镜， 其中用以制作一或多个透镜的第一材料具有第一折射率；位在一或多 个透镜上方的第一平坦化层，且用于制第一平坦化层的第二材料具有 第二折射率，其中第二折
射率与第一折射率间的差异不小于0.5。
60.本技术另一范例态样是关于光学感应装置，其是包括一基板；一 或多个受基板所支持的像素，其中各像素均包含一受基板所支持的吸 收区域，且其中吸收区域配置为可接收光学信号并因应接收光学信号 而产生光载子；位在一或多个像素的个别像素上方的一或多个透镜， 其中用以制作一或多个透镜的第一材料具有第一折射率；直接形成于 一或多个透镜上方的层体，其中用以制作层体的第二材料具有第二折 射率，其中第二折射率与第一折射率间的差异不小于0.5。
61.本技术另一范例态样是关于一种光学感应装置，其是包括光侦测 器。光侦测器包括一第一基板，其包含第一材料；形成于第一基板上 或至少部分在第一基板中的一吸收区域，其中吸收区域包含一第二材 料，且其中吸收区域配置为可接收光学信号并因应接收光学信号而产 生光电流；接合于第一基板的一第二基板，其中第二基板包含第一材 料；及形成于第二基板中的第一电路系统，其中第一电路系统可将光 电流转换成模拟电压输出以供处理；及耦接于光侦测器的一第三基板， 其中第三基板包含可处理模拟电压输出以产生数字输出的第二电路系 统。
62.于某些实施方式中，吸收区域包含像素阵列。于某些实施方式中， 像素阵列为共同电耦接以产生光电流。于某些实施方式中，第一材料 包含硅，且其中第二材料包含锗。
63.于某些实施方式中，光学感应装置可包括将光学信号聚焦于像素 阵列的一透镜阵列。
64.于某些实施方式中，第一电路系统包含可将光电流转换为电压输 出的一低噪声前置放大器。于某些实施方式中，第一电路系统进一步 包含可放大电压输出的一放大器。于某些实施方式中，第二电路系统 进一步包含可将放大的电压输出转换成数字信号的一模拟数字转换 器。于某些实施方式中，第二电路系统进一步包含可处理数字信号的 一微控制器。
65.于某些实施方式中，第二基板是接合于第三基板，第二基板是设 置于第一基板与第三基板之间，且第一基板是设置为可接收光学信号。 于某些实施方式中，第三基板是以接合打线方式接合于第一基板或第 二基板。
66.于某些实施方式中，光学感应装置可包括耦接于第三基板的一光 发射器。于某些实施方式中，第一电路系统进一步包含光发射器的驱 动器电路系统。
67.于某些实施方式中，第一电路系统的一或多种操作特征是关于吸 收区域，且第二电路系统的一或多种操作特征中无关于吸收区域。
68.于某些实施方式中，数字输出是用于近接感应、成像或飞时测距 感应。
69.本技术另一范例态样是关于光学感应装置，其是包括一第一基板， 其包含第一材料；形成于第一基板上或至少部分在第一基板中的一吸 收区域，其中吸收区域包含一第二材料，且其中吸收区域配置为可接 收光学信号并因应接收光学信号而产生光电流；接合于第一基板的一 第二基板，其中第二基板包含第一材料；及形成于第二基板中的第一 电路系统，其中第一电路系统可将光电流转换成模拟电压输出以供处 理。
70.于某些实施方式中，光学感应装置可包括一第三基板，其包含可 处理模拟电压输出以产生数字输出的第二电路系统，其中第二基板是 接合于第三基板，其中第二基板是设置于第一基板与第三基板之间， 且其中第一基板是设置为接收光学信号。
71.于某些实施方式中，第一电路系统的一或多种操作特征是关于吸收区域，且第二电路系统的一或多种操作特征无关于吸收区域。
72.于某些实施方式中，第一电路系统进一步包含一光发射器的驱动器电路系统。
73.本技术另一范例态样是关于光学感应装置，其是包括一光侦测器。光侦测器包括一第一基板，其包含第一材料；一像素阵列，其具有形成于第一基板上或至少部分形成于第一基板中的多个像素，其中像素阵列包含一第二材料，其中像素阵列配置为可接收光学信号并因应接收光学信号而产生光电流，且其中像素阵列中的多个像素为共同电耦接以产生光电流；接合于第一基板的一第二基板，其中第二基板包含第一材料；及形成于第二基板中的第一电路系统，其中第一电路系统可将光电流转换成模拟电压输出以供处理；及耦接于光侦测器的一第三基板，其中第三基板包含可处理模拟电压输出以产生数字输出的第二电路系统。
74.本技术的其他范例态样是关于系统、方法、装置、传感器、运算组件、有形非瞬时计算机可读媒体及关于所述技术的内存组件。
75.以下将参照请求项说明各种实施例的上述及其他特征、态样与优点。附图构成本说明书的一部分，其目的在于阐明本技术实施例，并配合描述解说相关原理。
附图说明
76.以下详细说明连同附图将使读者更轻易领会并理解以上态样及本技术的诸多优点，于附图中：
77.图1a绘示光学感应装置的范例实施例；
78.图1b绘示光学感应装置的范例实施例；
79.图2a绘示光学感应装置的范例实施例；
80.图2b绘示光学感应装置的范例实施例；
81.图3绘示光学感应装置的范例实施例；
82.图4a绘示光学感应装置的范例实施例；
83.图4b绘示光学感应装置的范例实施例；
84.图4c绘示光学感应装置的范例实施例；
85.图5a绘示光学感应装置的范例实施例；
86.图5b绘示光学感应装置的范例实施例；
87.图6为依据本技术范例态样所描绘的范例光侦测器部分截面图；
88.图7至图10依据本技术范例态样绘示光学感应装置的范例实施例；
89.图11a至图11c依据本技术范例态样绘示光学感应装置的截面图；
90.图12依据本技术范例态样绘示范例程序的流程图；及
91.图13依据本技术范例态样描绘范例运算系统组件及组件。
92.图中符号说明
93.100a：光学感应装置100b：光学感应装置
94.10：光侦测器102：光侦测器阵列
95.104：第一区域106：第二区域
96.105：第三区域107：第四区域
97.108：第一电路系统109：切换电路
98.110：第二电路系统112：处理电路系统
99.1121：调整电路系统1122：输出电路系统
100.113：第三电路系统114：绝缘结构
101.115：第四电路系统116：光发射器
102.118：驱动器120：绝缘结构
103.150：晶粒160：晶粒
104.200a：光学感应装置200b：光学感应装置
105.300：芯片302：硅基板
106.304：硅基板306：接合界面
107.400a：光学感应装置400b：光学感应装置
108.400c：光学感应装置410：第一区别部分
109.411：重叠部分412：第二区别部分
110.500a：光学感应装置500b：光学感应装置
111.600：锗硅平台601：第一晶圆
112.602：第二晶圆603：晶圆接合界面
113.604：差分解调时钟605：第一节点
114.606：第二节点700：光学感应装置
115.710：光侦测器712：第一基板
116.714：吸收区域716：第二基板
117.718：电路系统720：第三基板
118.722：电路系统730：光发射器
119.750：光学信号800：电路系统
120.802：光电二极管804：低噪声前置放大器
121.812a：模拟电压输出900：电路系统
122.902：光电二极管904：低噪声前置放大器
123.906：驱动器电路系统912a：模拟电压输出
124.1000：光学装置1002：可编程放大器
125.1004：电流数字模拟转换器(dac)1006：小型电源管理单元(pmu)
126.1008：数字接口1010：电流输入
127.1012：温度传感器1014：故障侦测电路系统
128.1016：模拟数字转换器(adc)1018：pmu
129.1020：i2c/数字控制/调制解调器/eprom电路系统
130.1021：模拟电压输出1100：光学感应装置
131.1100a：光学感应装置1100b：光学感应装置
132.1100c：光学感应装置1101：第一晶圆
133.1102：第二晶圆1103：晶圆接合界面
134.1104：差分解调时钟1105：第一节点
135.1106：第二节点1110：载体基板
136.1120：集成电路层1130：基板
137.1140：像素1150：第二平坦化层
138.1160：透镜1180：第一平坦化层
139.1182：第二抗反射层1190：滤波器层
140.1192：封装层1200：方法
141.1202：步骤1204：步骤
142.1206：步骤1208：步骤
143.1210：步骤1212：步骤
144.1214：步骤1216：步骤
145.1218：步骤1250：网络
146.1300：系统1302：运算系统
147.1304：运算组件1306：处理器
148.1308：内存1310：数据
149.1312：指令1314：通信接口
150.1316：机器学习模型1332：机器学习运算系统
151.1334：处理器1336：内存
152.1338：数据1340：指令
153.1342：机器学习模型1344：模型训练器
154.1346：训练数据1348：通信接口
155.s1：第一输出结果s2：第二输出结果
156.a1：调整信号a2：输出结果
157.l：光学信号
具体实施方式
158.本技术主张的申请权益是基于2020年12月3日提出申请的美国临时专利申请第63/120,726号、2021年2月1日提出申请的美国临时专利申请第63/144,459号、2021年3月24日提出申请的美国临时专利申请第63/165,715号、2021年5月4日提出申请的美国临时专利申请第63/192,105号、2021年7月18日提出申请的美国临时专利申请第63/223,056号及2021年7月29日提出申请的美国临时专利申请第63/226,761号，上列各案的整体内容经参照并入本文。
159.本技术范例态样是关于改良的多应用光学感应系统、方法及装置。具体而言，本技术的光学感应装置支持多重波长范围的多重应用，包括可见波长范围(例如380纳米至780纳米的波长范围，或特定应用所需的类似波长范围)、近红外线波长范围(nir，例如780纳米至1400纳米的波长范围，或特定应用所需的类似波长范围)及短波长红外线波长范围(swir，例如1400纳米至3000纳米的波长范围，或特定应用所需的类似波长范围)。
160.本技术的系统及方法提供多种技术效果及优点。例如，本技术的技术改善基于目标用途而重新配置/客制化光侦测器阵列的能力。改良的光学感应方法及装置可实施于多种配置，以帮助改善光学传感器针对多种应用的客制化。例如，单一光学传感器或多个光学传感器在单一装置中的组合通常可用于多种不同应用。将传感器分割不同区域并/或
关联于处理电路系统有助于扩大单一传感器或传感器集合在不同领 域的可能应用。于此之外或以为替代，以不同方式运用传感器可扩大 可用成像光谱范围，由此改善信息质量，而得以在例如脸部辨识、材 料感应、物体辨识、物体分类、深度信息、边缘侦测、动作信息、影 像增强、材料辨识、色彩融合等等应用中做出复杂判断。
161.以下将参照附图详述本技术范例实施例。应知关于一图所描述的 实施例、特征、硬件、软件及/或其他组件实可运用于另一图的系统及 程序中。
162.图1a绘示光学感应装置100a的范例实施例。光学感应装置100a 包括一光侦测器阵列102，其包含多个光侦测器10，其中每一光侦测 器均可执行光学感应。为支持多重应用，光侦测器阵列102可划分为 二或多个区域。于一实施例中，如图1a所示，多个光侦测器10的一 第一子集合归类为第一区域104，用以侦测一第一光学信号，且多个光 侦测器10的一第二子集合归类为第二区域106，用以侦测一第二光学 信号。光学感应装置100a包括一第一电路系统108，耦接(例如电耦 接)于第一区域104，可基于第一光学信号而执行一第一功能以输出一 第一输出结果s1。光学感应装置100a进一步包括耦接于第二区域106 的一第二电路系统110，其可基于第二光学信号而执行第二功能以输出 一第二输出结果s2。
163.此外，光学感应装置100a可包括一处理电路系统112，耦接于第一 电路系统108及第二电路系统110，可基于第一输出结果s1及/或第二输 出结果s2而执行操作。
164.于一实施例中，处理电路系统112包括调整电路系统1121，耦接于 第一电路系统108及第二电路系统110，可基于第二输出结果s2而向第 一电路系统108输出一调整信号a1，以调整第一输出结果s1。
165.例如，第一电路系统108可执行彩色或灰阶感应功能以输出第一 输出结果s1(例如彩色或灰阶影像)，且第二电路系统110可执行动 态视觉感应(以下称为“dvs”)功能以输出第二输出结果s2(例如动 作影像)。假设第一输出结果s1为彩色或灰阶影像，且第二输出结果 为动作影像，则调整电路系统1121可基于动作影像而输出调整信号a1以动态调整所述彩色或灰阶影像。例如，调整电路系统1121可基 于动作影像而调整所述彩色或灰阶影像的动态范围或曝光时间。据此 配置，第二电路系统110可用为辅助电路系统，对第一电路系统108 提供额外信息，因而改良由第一电路系统108所产生的彩色影像或灰 阶影像。
166.图1b绘示光学感应装置100b的范例实施例。相较于光学感应装 置100a，光学感应装置100b进一步包括光发射器116及驱动器118。 光发射器116可包括一或多个光源(例如边缘发射激光器、垂直腔面 发射激光器(vcsel)、发光二极管(led)等等)，其中各光源可 对一目标物体(例如人脸或其他任何物体)发射光学信号。例如，光 发射器116可发射特定波长的光学信号，使得反射的光学信号可为第 一区域104中多个光侦测器10第一子集合所侦测。换言之，反射的光 学信号可为由第一区域104中多个光侦测器10的第一子集合所侦测到 的第一光学信号。驱动器118可对光发射器116产生一驱动信号，以 产生上述光学信号。于某些实施方式中，光发射器116可包括多重光 源，其中各光源可发射不同波长的光学信号(例如可见波长、nir波 长或swir波长或其组合等等)。在某些实施例中，驱动器118可受 控于处理电路系统112。例如，驱动器118可受控于处理电路系统112， 以基于由光学感应装置100b所执行的光学测量而关闭光发射器116。
167.例如，第一电路系统108可执行立体感应功能(例如飞时测距感应) 以输出第一输出结果s1(例如立体影像)，且第二电路系统110可执行 dvs功能以输出第二输出结果s2(例
如动作影像)。假设第一输出结 果s1为立体影像且第二输出结果为动作影像，则调整电路系统1121可 输出调整信号a1，以基于动作影像而动态调整立体影像。例如，调整 电路系统1121可基于动作影像而调整立体影像的帧率。一般而言，动 作影像的帧率可高于1000fps，且立体影像的帧率可在30至60fps的范 围内。调整电路系统1121可利用动作影像将立体影像的帧率提升至60 fps以上。据此配置，第二电路系统110可用为辅助电路系统，对第一电 路系统108提供额外信息，由此提升立体影像的帧率。
168.图2a绘示光学感应装置200a的范例实施例。相较于光学感应装置 100a及100b，处理电路系统112利用输出电路系统1122执行一默认功 能，以基于第一输出结果s1及第二输出结果s2而输出一输出结果a2。
169.例如，第一电路系统108可执行一彩色或灰阶感应功能，以输出第 一输出结果s1(例如彩色或灰阶影像)，且第二电路系统110可执行短 波长红外线(以下称为“swir”)感应功能，以输出第二输出结果s2(例 如swir影像)。假设第一输出结果s1为一彩色或灰阶影像且第二输出 结果为一swir影像，则输出电路系统1122可基于彩色或灰阶影像及所 述swir影像而输出输出结果a2。例如，输出电路系统1122可执行材料 辨识功能，基于彩色或灰阶影像及swir影像而判定材料的一或多种特 征。具体而言，输出电路系统1122利用彩色/灰阶影像与swir影像间的 差异而判定材料的一或多种特征。
170.图2b绘示光学感应装置200b的范例实施例。相较于光学感应装置 200a，光学感应装置200b进一步包括光发射器116及驱动器118。
171.例如，第一电路系统108可执行立体感应功能(例如飞时测距感 应)，以输出第一输出结果s1(例如立体影像)，且第二电路系统110 可执行色彩感应功能，以输出第二输出结果s2(例如彩色影像)。假 设第一输出结果s1为立体影像且第二输出结果为彩色影像，则输出电 路系统1122可执行深度色彩融合功能，以输出上色立体影像作为输出 结果a2。
172.又例如，第一电路系统108可针对由第一区域104中多个光侦测 器10的第一子集合所侦测到的具有第一波长(例如940纳米)的第一 光学信号执行一立体感应功能(例如飞时测距感应)，以输出第一输 出结果s1(例如立体影像)，且第二电路系统110也可针对由第二区 域106中多个光侦测器10的第二子集合所侦测到的具有第二波长(例 如1350纳米)的第二光学信号执行一立体感应功能(例如飞时测距感 应)，以输出第二输出结果s2(例如立体影像)。假设第一输出结果 s1为基于具有第一波长(例如940纳米)的第一光学信号而产生的立 体影像，且第二输出结果s2为基于具有第二波长(例如1350纳米) 的第二光学信号而产生的立体影像，则输出电路系统1122可执行一材 料辨识功能，其基于第一输出结果s1及第二输出结果s2而判定材料 的一或多种特征。
173.关于在此所述的光学感应装置100a-200b，也可实施以下其他实施 例。
174.在某些实施例中，处理电路系统112，调整电路系统1121及/或输 出电路系统1122可实施为特殊应用集成电路(asic)、数字信号处理 (dsp)处理器、通用处理器或其组合。
175.在某些实施例中，处理电路系统112可不属于光学感应装置 100a/100b/200a/200b。而是将输出结果s1及s2耦接至另一运算组件或 电路系统以进一步处理。
176.在某些实施例中，处理电路系统112可耦接于第一电路系统108， 第二电路系统110及驱动器118。
177.在某些实施例中，光发射器116可实施为一或多个激光二极管或发 光二极管
(led)。
178.在某些实施例中，第一区域104中多个光侦测器10的第一子集合及 /或第二区域106中多个光侦测器10的第二子集合可包括含锗的光吸收 材料，其中光吸收材料是形成在一硅基板上。
179.在某些实施例中，第一区域104中多个光侦测器10的第一子集合及 /或第二区域106中多个光侦测器10的第二子集合可包括含三五族材料 的光吸收材料，其中光吸收材料是形成在一硅基板上。
180.在某些实施例中，第一区域104中多个光侦测器10的第一子集合 可包含一第一光吸收材料，且第二区域106中多个光侦测器10的第二 子集合可包含一第二光吸收材料。例如，第一区域104中多个光侦测 器10的第一子集合可使用锗形成在一硅基板上，且第二区域106中多 个光侦测器10的第二子集合可利用硅基板形成。一般而言，在nir及 swir波长范围中，锗(或硅锗化合物)的量子效率高于硅。此外，在 nir及swir波长范围中，锗的吸收光谱范围大于硅。反之，硅传感器 常用于cmos影像感应或可见波长范围的环境光感应。据此，将锗传 感器与硅传感器整合于一共享晶粒有其益处。2018年4月12日所提出 的美国专利申请第15/952,053号“具有沟渠式光电二极管的硅锗成像器
”ꢀ
即提供将锗传感器与硅传感器整合于一硅基板上的一共享区域的范例 光侦测器，所述案的整体经参照并于本文。又例如，锗光侦测器与硅 光侦测器可形成于硅基板上的分离区域(例如第一区域104及第二区 域106)。
181.延续上述范例，在某些实施例中，光侦测器阵列102可形成在第 一晶粒上，且第一电路系统108及第二电路系统110可形成在第二晶 粒上，其中第一晶粒可接合于第二晶粒，以形成单一芯片。例如，参 照图3，对应于第一区域104的锗光侦测器的第一子集合以及对应于第 二区域106的硅光侦测器的第二子集合可形成在一硅基板302上，第 一电路系统108及第二电路系统110可形成在一硅基板304上。形成 在硅基板302上的第一晶粒可经由一接合界面306再接合于形成在硅 基板304上的第二晶粒，以形成单一芯片300。此种晶粒堆叠可缩减传 感器组件的整体封装尺寸。晶粒堆叠的另一技术优点在于，可依据目 标应用而灵活设置锗侦测器与硅光侦测器。例如，锗光侦测器与硅光 侦测器可形成于硅基板上的分离区域(例如第一区域104及第二区域 106)，其中每一区域各自针对不同应用。又例如，锗光侦测器的像素 与硅光侦测器的像素可经交错组合(interdigitated)而形成较大的整体 感应面积。又例如，锗光侦测器的像素与硅光侦测器的像素可分为多 个子群(或区块)以提高分辨率，其中所述子群可再交错组合而形成 较大的整体感应面积。
182.图4a至图4c依据本技术技术提供光侦测器第一及第二区域的其 他范例。图4a绘示光学感应装置400a的范例实施例，图4b绘示光 学感应装置400b的范例实施例，而图4c绘示光学感应装置400c的 范例实施例。此等范例实施例旨在说明光侦测器的第一及第二区域(例 如第一区域104及第二区域106)可不具有区别区域(例如彼此不相重 叠的区域)。锗硅传感器技术的特别性质可适合多种配置。更具体而 言，由于(i)传感器的2d阵列特色及(ii)锗组件芯片与电路芯片 的立体堆叠，分配予特定应用或应用的组合的区域可以随意分配(例 如由可编程逻辑而非实体屏障分群/分隔的像素)及/或动态互换。
183.图4a绘示光学感应装置400a的范例实施例。光学感应装置400a 包括光侦测器阵列102，其又包含多个光侦测器10，各光侦测器配置 为可执行光学感应。为支持多重应用，
光侦测器阵列102可划分为两 个或更多区域。于一实施例中，如图4a所示，多个光侦测器10的第 一子集分类为第一区域104，用以侦测一第一光学信号，而多个光侦测 器10的第二子集分类为第二区域106，用以侦测一第二光学信号。第 一区域104及第二区域106配置为包含光侦测器10中专属于第一区域 104的一第一区别部分410、光侦测器10中兼属于第一区域104与第 二区域106的一重叠部分411以及光侦测器10中专属于第二区域106 的一第二区别部分412。应知第一区域104、第二区域106及/或重叠部 分411的尺寸可依据多应用传感器实施例所需应用类型而变化。
184.在某些情况下，由光学感应装置400a的第一区域104所侦测到的 第一光学信号与由光学感应装置400a的第二区域106所侦测到的第二 光学信号两者可同时取得。在某些情况下，由光学感应装置400a的第 一区域104所侦测到的第一光学信号可在第一时间或第一序列时间取 得，而由光学感应装置400a的第二区域106所侦测到的第二光学信号 可在第二时间或第二序列时间取得，其中第一时间或第一序列时间不 同于第二时间或第二序列时间。
185.图4b绘示光学感应装置400b的范例实施例。光学感应装置400b 包括一光侦测器阵列102，其包含多个光侦测器10，其中各光侦测器 都配置为可执行光学感应。为支持多重应用，光侦测器阵列102可划 分为二或多个区域。于一实施例中，如图4b所示，多个光侦测器10 的第一子集合归类为第一区域104，用以侦测一第一光学信号(例如用 以侦测swir信号的锗光侦测器)，而多个光侦测器10的第二子集合 归类为第二区域106，用以侦测一第二光学信号(例如用以侦测可见光 波长信号的硅光侦测器)。第一区域104及第二区域106是设置为整 个第二区域106与第一区域104重叠，换言之，第二区域106内的光 侦测器10构成第一区域104内的光侦测器10的子集合。同理，第一 区域104、第二区域106的尺寸及/或第二区域106在第一区域104内 的位置可依据多应用传感器实施例所需应用类型而变化。
186.在某些情况下，由光学感应装置400b的第一区域104所侦测到的 第一光学信号与由光学感应装置400b的第二区域106所侦测到的第二 光学信号两者可同时取得。在某些情况下，由光学感应装置400b的第 一区域104所侦测到的第一光学信号可在第一时间或第一序列时间取 得，而由光学感应装置400b的第二区域106所侦测到的第二光学信号 可在第二时间或第二序列时间取得，其中第一时间或第一序列时间不 同于第二时间或第二序列时间。
187.图4c绘示光学感应装置400c的范例实施例。光学感应装置400c 包括光侦测器阵列102，其包含多个光侦测器10，其中各光侦测器都 可执行光学感应。为支持多重应用，光侦测器阵列102可划分为二或 多个区域。于一实施例中，如图4c所示，多个光侦测器10的第一子 集合归类为第一区域104，用以侦测一第一光学信号，而多个光侦测器 10的第二子集合归类为第二区域106，用以侦测一第二光学信号。第 一区域104且第二区域106是配置为整个第二区域106重叠于第一区 域104，且整个第一区域104重叠于第二区域106。
188.在某些情况下，例如当锗光侦测器与硅光侦测器交错组合于光侦 测器阵列102中时，第一区域104可利用锗形成于一硅基板上，且第 二区域106可形成在硅基板上，使得由光学感应装置400c的第一区域 104所侦测到的第一光学信号可与由光学感应装置400c的第二区域 106所侦测到的第二光学信号可同时取得。在某些情况下，由光学感应 装置400c的第一区域104所侦测到的第一光学信号可在第一时间或第 一序列时间取得，而由光学感
应装置400c的第二区域106所侦测到的 第二光学信号可在第二时间或第二序列时间取得，其中第一时间或第 一序列时间不同于第二时间或第二序列时间。
189.虽未示于图4a至图4c，但应知上述光学感应装置 400a/400b/400c可另包括第一电路系统108、第二电路系统110、调整 电路系统1121、光发射器116、驱动器118、输出电路系统1122及/或 在此所述或本领域技术人员可理解的其他组件的任何组合。
190.图5a至图5b提供可分别搭配光学感应装置500a及500b的其他电 路系统配置范例。图5a及图5b所描绘的电路系统配置可额外或改为合 并于在此所描述的任何光学感应装置 100a/100b/200a/200b/400a/400b/400c或可由此等装置所理解的其他 光学感应装置。
191.详见图5a，光学感应装置500a包括一光侦测器阵列102，光侦 测器阵列102又包含多个光侦测器10，其中各光侦测器都配置为可执 行光学感应。为支持多重应用，光侦测器阵列102可划分为二或多个 区域。于一实施例中，如图5a所示，多个光侦测器10的第一子集合 归类为第一区域104，用以侦测一第一光学信号，而多个光侦测器10 的第二子集合归类为第二区域106，用以侦测一第二光学信号。此外， 多个光侦测器10的第三子集合归类为第三区域105，用以侦测一第三 光学信号，而多个光侦测器10的第四子集合归类为第四区域107，用 以侦测一第四光学信号。虽然第一区域104、第二区域106、第三区域 105及第四区域107在图5a中显示为区分区域，但应知在其他范例实 施例，此等区域可以各种方式彼此重叠。此外，虽然图5a绘示四个区 域，但应知可采用较多或较少数量的区域。
192.光学感应装置500a包括一第一电路系统108，第一电路系统108 分别耦接(例如电耦接)至第一区域104、第二区域106、第三区域105 及第四区域107。在某些情况下，第一电路系统108经由切换电路109 耦接于不同区域104-107。切换电路109可经由切换电路109内所提供 的硬件或软件开关，将第一区域104、第二区域106、第三区域105及 /或第四区域107中的一或多者选择性连接至第一电路系统108。因此， 第一电路系统108能够提供可同时或不同时间连接光学感应装置500a 中相同或不同区域的单一电路系统(例如fpga或通用处理器)。
193.详见图5b，光学感应装置500b包括一光侦测器阵列102，光侦 测器阵列102又包含多个光侦测器10，其中各光侦测器都配置为可执 行光学感应。为支持多重应用，光侦测器阵列102可划分为二或多个 区域。于一实施例中，如图5b所示，多个光侦测器10的一第一子集 合归类为一第一区域104，用以侦测一第一光学信号，而多个光侦测器 10的一第二子集合归类为一第二区域106，用以侦测一第二光学信号。 此外，多个光侦测器10的一第三子集合归类为一第三区域105，用以 侦测一第三光学信号，而多个光侦测器10的一第四子集合归类为一第 四区域107，用以侦测一第四光学信号。虽然第一区域104、第二区域 106、第三区域105及第四区域107在图5b中显示为区别区域，但应 知在其他范例实施例中，此等区域可以各种方式彼此重叠。此外，图 5b显示四个区域，但应知可采用较多或较少数量的区域。
194.光学感应装置500b包括配置为可执行一第一功能的一第一电路 系统108，配置为可执行一第二功能的一第二电路系统110，配置为可 执行一第三功能的一第三电路系统113，且配置为可执行一第四功能的 一第四电路系统115。第一电路系统108、第二电路系统110、第三电 路系统113及第四电路系统115分别耦接(例如电耦接)至第一区域 104、第二区域106、第三区域105及第四区域107。在某些情况下， 第一电路系统108、第二电路系统
110、第三电路系统113及/或第四电 路系统115系经由切换电路109耦接于不同区域104-107。切换电路109 可配置为经由切换电路109内所提供的硬件或软件开关，将第一区域 104、第二区域106、第三区域105及/或第四区域107中的一或多者选 择性连接至第一电路系统108、第二电路系统110、第三电路系统113 及/或第四电路系统115。
195.可实施于锗或硅上的范例传感器包括(但不限于)光电二极管、 cmos影像传感器(cis)、直接飞时测距(dtof)、间接飞时测距(itof) 传感器、崩溃光电二极管(apd)、单光子崩溃二极管(spad)或其 组合，以供例如范围感应，近接感应、手势辨识、物体追踪、环境光 感应、高解析立体成像等等应用使用。
196.例如，光侦测器阵列102的第一区域104可为能够接收nir/swir 波长范围内的光学信号的锗光电二极管(例如经由晶粒上或封装上的 ir滤波器)，且第二区域106可为能够接收可见波长范围内的光学信 号的硅光电二极管(例如经由晶粒上或封装上的可见光滤波器)。可 利用第一电路系统108执行近接感应应用，并利用第二电路系统110 执行环境光感应应用，其中第一电路系统108与第二电路系统110是 形成在一共享基板上。在将光侦测器阵列102接合于第一电路系统108 及第二电路系统110以形成一单一芯片时，此种芯片兼具执行近接感 应与环境光感应应用的功能于单一芯片上，即，此单一芯片具有形成 于共享硅基板上的两种不同类型的传感器。
197.又例如，光侦测器阵列102的第一区域104可为能够接收 nir/swir波长范围内光学信号的硅或锗光电二极管(例如经由晶粒上 或封装上的ir滤波器)，且第二区域106可为能够接收nir/swir波 长范围内光学信号的锗tof传感器(例如经由晶粒上或封装上的ir滤 波器)。可利用第一电路系统108执行低功率感应应用，并利用第二 电路系统110执行高解析tof感应应用，其中第一电路系统108与第 二电路系统110是形成在一共享基板上。在将光侦测器阵列102接合 于第一电路系统108及第二电路系统110以形成一单一芯片时，此种 芯片兼具执行低功率侦测感应(例如触发事件)与高解析立体成像(例 如继触发事件后执行的较高功率应用)应用的功能于单一芯片上，即， 此单一芯片具有形成于共享硅基板上的两种不同类型的传感器。
198.又例如，光侦测器阵列102的第一区域104可为接收nir/swir 波长范围内光学信号的tof传感器(例如经由晶粒上或封装上的ir滤 波器)，且第二区域106可为接收可见波长范围内光学信号的硅cis 传感器(例如经由晶粒上或封装上的可见光滤波器)。可利用第一电 路系统108执行高解析立体成像应用，并利用第二电路系统110执行 彩色高解析cis成像应用，其中第一电路系统108与第二电路系统110 是形成在一共享基板上。在将光侦测器阵列102接合于第一电路系统 108及第二电路系统110以形成单一芯片时，此种芯片兼具执行高解析 立体感应与高解析彩色成像应用的功能于单一芯片上，即，此单一芯 片具有形成于共享硅基板上的两种不同类型的传感器。
199.又例如，光侦测器阵列102的第一区域104设置为在可发射第一 波长光线(例如约1350纳米)的第一激光器照亮环境时接收一光学信 号(例如影像)，而光侦测器阵列102的第二区域106设置为在可发 射第二波长(例如约940纳米)的第二激光器照亮环境时接收光学信 号(例如影像)。于第一区域104所取得的第一光学信号的振幅部分 可与于第二区域106所取得的第二光学信号的振幅部分结合，以产生 具有自不同光谱的较佳特征的nir/swir立体影像。实施此种范例的 一种范例方式可涉及利用例如图4c的光学感应装置400c
在一第一时 间于第一波长捕捉一第一影像，而后在一第二时间于第二波长捕捉一 第二影像。实施此种范例的另一种范例方式可涉及同时点亮第一激光 器及第二激光器并利用光侦测器阵列的两个不同区块捕捉两个影像， 即，同时于第一波长捕捉一第一影像，并于第二波长捕捉一第二影像， 继而再以电路系统后制处理。
200.在某些实施例中，可加设绝缘结构114(例如机壳)以分隔第一 区域104与第二区域106。于某些实施方式中，可增设一或多个被动光 学组件(例如光学滤波器)以过滤入射到第一区域104及/或第二区域 106的光线。例如，可在通往第一区域104的光学路径上增设光学滤波 器，使得第一区域104接收940纳米的反射光，但不接收1310纳米的 反射光。反之，可在通往第二区域106的光学路径上增设另一光学滤 波器，使得第二区域106接收1310纳米的反射光，但不接收940纳米 的反射光。
201.在某些实施例中，可加设绝缘结构120(例如机壳)以分隔光发 射器116与光侦测器阵列102。
202.在某些实施例中，如图1a及图2b所示，包括第一区域104及第二 区域106的光侦测器阵列102、第一电路系统108、第二电路系统110及 处理电路系统112可形成在一单一晶粒150上。
203.在某些实施例中，如图1b及图2b所示，包括第一区域104且第 二区域106的光侦测器阵列102、第一电路系统108、第二电路系统110、 处理电路系统112及驱动器118可形成在一单一晶粒160上。于其他 某些实施方式中，光侦测器阵列102、第一电路系统108及第二电路系 统110可实施于分离晶粒上以形成一单一芯片(如图3所示)，且处 理电路系统112及/或驱动器118可实施于一或多个分离芯片上。
204.在某些实施例中，例如 100a/100b/200a/200b/400a/400b/400c/500a/500b等光学感应装置可 运用于各种光学感应应用。例如，光学信号可于总体较高波长(例如 在约1400至1800纳米的范围内)照亮时取得，以判定容器内物质的 类型(例如判定容器中装有气体、流体或固体)。此信息有助于例如 搭乘公共运输前的安全检查应用，例如，用于判定瓶中是否装水。依 据本技术技术态样所取得的光学信号可用于协助判定农产品状态的健 康等级(例如其中健康等级可表示农产品样品的熟度)。依据本技术 技术态样所取得的光学信号可用于脸部辨识应用，例如利用第一光学 信号分析脸部形状，再利用第二光学信号判定光线是否为人类皮肤所 吸收(因此显示可能为真实人脸，而不是非人脸的假物)。其他可能 应用包括例如智能型手机、智能手表或其他可携式或穿戴式电子装置 等用户运算组件所需的多应用成像。
205.举例而言，像素阵列可实施于锗硅(gesi)平台。图6显示锗硅 平台的范例像素阵列截面(及适合用于像素阵列的时钟信号)。图6 所描绘的范例像素阵列采用锗硅gesi架构，其可吸收近红外线(nir， 例如780纳米至1400纳米的波长范围，或特定应用所需的任何类似波 长范围)及短波红外线(swir，例如1400纳米至3000纳米的波长范 围，或特定应用所需的任何类似波长范围)波长光谱。如此有助于达 成较佳讯噪比(snr)，同时保持在最大允许暴露限制(mpe)内。
206.所述锗硅平台可组合于i-tof影像传感器。例如，i-tof影像传感 器可开发为背照式(back-side illumination，bsi)配置，其中锗ge 区域是形成在第一晶圆1101(例如硅基板302)上，且一或多个电路 位于第二晶圆1102(例如硅基板304)中。第一晶圆1101与第二
晶圆 1102可经由晶圆接合界面1103相互接合。在某些实施例中，像素可遵 循双擎锁入(two-tap lock-in)像素架构。一或多个差分解调时钟1104 (例如clkp、clkn)可分布于第一晶圆1101上，由此例如于每一 像素中在第一节点1105(例如demod1、demod2)之间于锗ge表面 (例如靠近导孔的一侧)上创造连续切换横向电场。光电荷可经第二 节点1106(例如fd1、fd2)收集而得。在某些实施例中，由于多数 光电荷可能产生于锗ge层内，且锗ge层厚度不大，锗ge表面的横 向电场可将光电荷有效扫至第二节点1106。此外，也由于锗ge层不厚， 光电荷漂流至一或多个第二节点1106(例如fd1及/或fd2)的通过时 间可能不长，因此解调速度可大幅改善。在某些实施例中，为尽量避 免与灵敏的高阻抗节点耦合并放宽设计规则要求，可使第二节点1106 (例如fd1及/或fd2)与重叠于像素区域的晶圆接合接口相互作用。 一或多个差分解调时钟1104(例如clkp及/或clkn)可路由至位于 像素区域以外的第二晶圆1102时钟驱动器。可使用锥形反相传输链 (tapered inverter chains)作为像素解调驱动器，且调整反相传输链的 供电以发挥最大性能。在某些实施例中，像素电路可实施为差分式四 晶体管架构。图6下方也显示简化的时序图。每次曝光前，信号rst 可控制msh1/msh2及mrt1/mrt2，藉以重置所有像素。曝光、积分与解 调后，所收集的光电荷可储存于由信号sh所控制的c1及c2。最后， 经由源极随耦器msf1/msf2及受控于信号bs的选列开关mbt1/mbt2， 可读出至adc。在某些实施例中，可利用四象限(4-quad)测量取得 深度信息，而不受模拟非理想性所影响。图7至图10显示光学传感器 的弹性电路系统整合架构。光学传感器(例如光学感应装置 100a/100b/200a/200b)通常是按以下步骤操作。具有一或多个光吸收 区域(例如硅、锗、三五族材料等等)的光侦测组件接收光学信号， 并因应此光学信号产生光电流。而后由模拟前端电路系统(例如低噪 声前置放大器)将在电流域的光电流转换为电压域中的模拟信号。随 后转阻放大器(transimpedance amplifier，tia)电路系统放大电压域 的模拟信号。再由模拟数字转换器(analog-to-digital converter，adc) 电路系统将放大后的模拟信号转换为数字信号。数字信号可进一步交 由一或多个处理器(例如微控制器)处理，并/或储存于内存，以供光 学传感器的预定的应用。
207.当光侦测组件与电路系统(例如cmos电路系统)分别由不同实 体(例如不同公司)设计时，光侦测组件与电路系统间的整合可能颇 具技术难度。例如，若使用模拟前端电路系统(afe电路系统)，其 操作高度仰赖光侦测组件的各种特性(例如暗电流、操作偏误、光响 应度、非直线性等等)。因此，设计光侦测组件的第一实体通常是最 适合设计afe电路系统的实体。此外，afe电路系统将来自电流域的 电信号转换至电压域，因此通常可降低第二实体设计后续电路系统时 的复杂度。但在许多情况下，光侦测组件是制造于非硅材料(例如三 五族材料)上，且因此通常制造于硅上的电路系统无法形成在相同材 料上。为达成良好整合，往往会由设计电路系统其余部分的第二实体 负责设计afe电路系统。在此情况下，对由第一实体所设计光侦测组 件所知有限的第二实体电路设计者，将需要收集众多与光侦测组件特 性相关的参数。afe电路系统可能难以达到最佳性能，且整体设计时 间也将延长。据此，实需能够有效将电路系统整合于不同光学传感器 平台上的技术解决方案。本技术所描述的锗硅平台上锗基光学传感器 可进一步与多重硅平台上的电路系统整合。如此整合的技术优点包括 体积较小(例如垂直堆叠)、系统成本较低、晶圆级整合可靠以及电 路设计简化(例如经设计而与光侦测器整合的afe电路系统、对后续 电路系统提供电压域的输出等等)。
208.图7绘示光学感应装置700的范例。光学感应装置700包括光侦 测器710。光侦测器710包括以第一材料(例如硅)制成的第一基板 712，及形成于第一基板712上或至少部分形成于第一基板712中的吸 收区域714。吸收区域714是以第二材料(例如锗)制成，其中吸收区 域714可接收光学信号750并因应接收光学信号750而产生光电流。 以使用锗硅平台为例，可利用cmos兼容工艺将锗基材料(例如未掺 杂/掺杂锗、硅锗化合物等等)沉积于硅基基板上或硅基基板的图案蚀 刻沟槽内。锗基材料可用为一或多个吸收区域，用以侦测nir或swir 光(例如光学信号750)。
209.于某些实施方式中，吸收区域714可包括像素阵列(例如参照图 1a所述的光侦测器阵列102)。例如，可在硅基板上或硅基板中形成 一维或二维(例如100乘100像素，或任何适合数量)的锗像素(例 如大小为3微米乘3微米的像素，或任何适合面积)，由此形成大型 光侦测器(例如大小为300微米乘300微米的光侦测器，或任何适合 面积)。于某些实施方式中，像素阵列可共同电耦接以产生一股光电 流。于其他某些实施方式中，像素阵列的每一像素可电耦接至其本身 的光电流读出电路系统。
210.于某些实施方式中，光侦测器710进一步包括透镜阵列(例如参 照图11a至图11c所述的聚合物或硅透镜)及/或一或多个可使光学信 号750聚焦于像素阵列的抗反射涂层。
211.光侦测器710进一步包括接合于第一基板712(例如图3的硅基板 302)的一第二基板716(例如图3的硅基板304)，其中第二基板716是 以第一材料(例如硅)制成。例如，以锗硅平台为例，第一基板712可 经由晶圆接合而接合于第二基板716。
212.光侦测器710包括形成于第二基板716中的一电路系统718，其 中电路系统718可配置为将光电流转换成模拟电压输出以供处理。例 如，电路系统718可包括以cmos工艺制作的afe电路系统。例如， 参照图8，电路系统800包括一光电二极管802，其可为锗硅平台的电 路等效物(例如形成于第一基板712中的吸收区域714)，因应接收光 学信号而提供光电流。电路系统800进一步包括低噪声前置放大器804， 将光电流转换成模拟电压输出812a。
213.光学感应装置700进一步包括耦接于光侦测器710的第三基板720， 其中第三基板720包含的电路系统722可配置为处理模拟电压输出以 产生数字输出(例如第一电路系统108、第二电路系统110或调整电路 系统1121)。例如，电路系统722包括可放大电压输出的放大器电路 系统、可将放大的电压输出转换成数字信号的模拟数字转换器以及可 处理数字信号的微控制器。
214.于某些实施方式中，第二基板716与第三基板720可利用例如覆晶 接合等技术相接合。电路系统718与电路系统722可利用位于第二基板 716与第三基板720间的电导孔及接合垫达成电耦接。于其他某些实施 方式中，第二基板716与第三基板720可通过打线接合而相互接合。
215.于某些实施方式中，电路系统722的任何适合部分可改为实施于 电路系统718。例如，若第二基板716上空间充分，可将放大器电路系 统、adc电路系统及/或mcu电路系统实施于电路系统718。而后电 路系统722可用于实施与吸收区域714特性无关的电路系统。据此， 电路系统设计可更具灵活性。
216.于某些实施方式中，光学感应装置700进一步包括一光发射器730。 光发射器730可电耦接于电路系统718或电路系统722。
217.于某些实施方式中，电路系统718进一步包括光发射器730的驱 动器电路系统(例
如驱动器118)。例如，参照图9，电路系统900包 括一光电二极管902(例如图8的光电二极管802)，其可为锗硅平台 的电路等效物(例如形成于第一基板712中的吸收区域714)，因应接 收光学信号而提供光电流。电路系统900进一步包括低噪声前置放大 器904(例如图8的低噪声前置放大器804)，其可将光电流转换成模 拟电压输出912a。电路系统900进一步包括用于驱动光发射器730的 驱动器电路系统906。据此，可在锗硅平台上实施激光驱动器，用以控 制光发射器730，因此电路系统722可设计为特殊应用电路系统，而非 特殊装置电路系统。此一灵活性使得电路系统722仅需些微电路修改 便能够与多种光发射器及光侦测器整合。
218.图10显示范例光学装置1000的方块图，其中绘示电路系统718及电 路系统722的另一种非限制性实施方式。电路系统718及吸收区域714系 形成在两片相接合的基板上(例如第一基板712及第二基板716)，如 参照图7所述者。一般而言，电路系统718可包括随选客制化电路系统 区块，以符合不同系统及应用要求。于某些实施方式中，电路系统718 可包括可编程放大器1002(例如低噪声前置放大器804加另一可编程放 大器等等)，其可接收来自吸收区域714的电流输入1010并输出对应模 拟电压输出1021。
219.于某些实施方式中，电路系统718可进一步包含电流数字模拟转换 器(dac)1004，其可接收数字信号并将数字信号转换成模拟信号， 以驱动光发射器730，其可与基板分离或与吸收区域714或电路系统718 的一同整合于共享基板上。例如，吸收区域714与光发射器730两者都 可以锗硅材料形成于第一基板712上。于某些实施方式中，电路系统718 与吸收区域714是整合于单一芯片，其中吸收区域714是由用于吸收光 线的锗所构成。于某些实施方式中，吸收区域714包括一或多个以锗制 成的光侦测器，用于短波红外线(swir)光吸收。于某些实施方式中， 电路系统718可进一步包含小型电源管理单元(pmu)1006及数字接口 1008，其自第二电路系统722接收信号以用于数字控制。
220.一般而言，电路系统722可包括任何相关电路系统(例如模拟数字 转换器(adc)1016、故障侦测电路系统1014、温度传感器1012、 pmu1018、i2c/数字控制/调制解调器/eprom电路系统1020及/或任何 其他相关电路系统)，其可将模拟电压输出1021转换成数字信号并对 转换后的数字信号进行处理，以供预定应用。于某些实施方式中，模 拟数字转换器(adc)1016可包括多任务器(mux)，其可接收来自 多重传感器的模拟输入，以实施多重感应功能。
221.在某些实施例中，微透镜阵列(例如硅或氧化物透镜)可形成于(例如接合于)光侦测器阵列102上，以对传播至光侦测器阵列102 的反射光学信号执行光学功能(例如聚焦)。光侦测器阵列102中不 同区域(例如第一区域104及第二区域106)的微透镜阵列的设计(例 如透镜曲率)可不相同。在某些实施例中，微透镜阵列上可设有滤波 器(例如一或多个薄膜涂层)，其中光侦测器阵列102的每一区域可 具有对应的滤波器。例如，第一区域104可接收940纳米的光学信号， 第二区域106可接收1310纳米的光学信号。微透镜阵列对应于第一区 域104的部分可具有一或多个薄膜涂层，其功能如同带通滤波器，可 允许940纳米而非1310纳米的光线通过。同理，微透镜阵列对应第二 区域106的部分可具有一或多个不同薄膜涂层，其功能为带通滤波器， 可允与1310纳米而非940纳米的光线通过。又例如，第一区域104可 设置为接收可见光，第二区域106可设置为接收nir及swir波长的 光学信号。因此，滤波器对应第二区域106的部分可具有一或多个薄 膜涂层，其功能如同高通滤波器，可允许850
纳米或850纳米以上的 光线通过，而第一区域104可具有低通滤波器涂层，用以允许特定可 见光学信号通过。
222.在某些实施例中，例如 100a/100b/200a/200b/400a/400b/400c/500a/500b等光学感应装置可 包括一或多个透镜，用于对系统所传输或反射的光学信号执行光学功 能(例如聚焦、准直等等)。
223.在某些实施例中，由第一区域104中多个光侦测器10的第一子集合 所侦测到的第一光学信号可经波长滤波器(例如ir滤波器)过滤，因 此使得第一光学信号的波长可限定于预设范围内，且由第二区域106中 多个光侦测器10的第二子集合所侦测到的第二光学信号可不经过滤。
224.图11a至图11c描绘光侦测器(例如光侦测器阵列102、光侦测 器710)的高指数微透镜阵列组体范例。于光学传感器组件(例如芯片 或模块)封装或组装于系统(例如印刷电路板)上时，可能以例如环 氧化物作为封装层，用于覆盖光学组件而提供对光学组件的保护。光 学传感器组件可包括微透镜或微透镜阵列，用以将光线导引(例如聚 焦)至一或多个传感器上。微透镜可采用聚合物基材料制成，所述聚 合物基材料的有效折射率接近封装层的有效折射率。由于折射率对比 较低，微透镜的设计性能(例如焦距)可能不佳。据此，本技术提供 用以解决上述技术问题的光学感应装置1100(例如1100a、1100b、 1100c)。光学感应装置1100包括基板1130(例如硅si，或图7的第 一基板712)；由基板1130所支撑的一或多个像素1140，其中每一像 素1140均包含由基板1130所支撑的吸收区域(例如锗ge，或图7的 吸收区域714)，所述吸收区域可接收光学信号l并因应接收光学信号 而产生光载子。
225.光学感应装置1100进一步包含位于一或多个像素1140的个别像素 上方的一或多个透镜1160，其中一或多个透镜1160是以具有第一折射 率(例如在一或多个像素1140的吸收区域所吸收的波长范围为≥3)的 第一材料(例如硅si)制成。光学感应装置1100进一步包含位于一或多 个透镜上方的封装层1192，其是以具有1.3至1.8的第二折射率的第二材 料(例如聚合物)制成，其中第一折射率与第二折射率间的差异高于 一指数阈值(index threshold)，因此一或多个透镜1160的有效焦距与 一或多个透镜1160与一或多个像素1140间的距离，两者的差异在一距 离阈值内(例如1％、5％或系统所容许的任何其他阈值)。因此，光学 信号l可经聚集并聚焦后进入一或多个像素1140的吸收区域。
226.在某些实施例中，一或多个透镜1160的第一折射率不小于3，其 中第一折射率与封装层1192的第二折射率间的差异不小于0.5，使得 光学信号l可经聚集并聚焦后进入一或多个像素1140的吸收区域。
227.在某些实施例中，光学感应装置1100进一步包含位于封装层1192 与一或多个透镜1160间的一第一平坦化层1180，其中第一平坦化层 1180是以第三材料(例如聚合物或氧化物材料，例如硅酸盐si
x
oy)制 成，其具有的第三折射率(例如在一或多个像素1140的吸收区域所吸 收的波长范围为1至2)与第二折射率的差距在一阈值(例如1％、5％或 系统所容许的任何其他阈值)内，如此能够在光学信号l通过封装层 1192与第一平坦化层1180间的接口时，将反射降至最低。在某些实施 例中，第一平坦化层1180可配置为提供形成于其上的后续层体(例如 封装层1192、图11b的滤波器层1190、图11a的第二抗反射层1182或一 或多个透镜1160)一实质上平坦的表面。
228.在某些实施例中，第一平坦化层1180或第二平坦化层1150的制 作材料包含聚合
物，聚合物的折射率介于1与2之间。在某些实施例 中，光学感应装置1100进一步包含位于第一平坦化层1180与封装层 1192间的一第二抗反射层1182(例如图11a及图11c)，其中第二抗 反射层1182的构成材料为第六材料(例如聚合物或氧化物材料，例如 硅酸盐si
x
oy)，其具有的第六折射率(在一或多个像素1140的吸收 区域所吸收的波长范围为1至2)介于封装层1192的第二折射率与第 一平坦化层1180的第三折射率之间。在某些实施例中，第二抗反射层 1182的第六材料与第一平坦化层1180的第三材料可为相同。在某些实 施例中，第六折射率与第二折射率的差距在一阈值(例如1％、5％或系 统所容许的任何其他阈值)内，如此能够在光学信号l通过封装层1192 与第二抗反射层1182间的接口时，将反射降至最低。
229.在某些实施例中，光学感应装置1100进一步包含位于一或多个透 镜1160与一或多个像素1140间的滤波器层(例如图11c的1190)，此滤 波器层可允许具有特定波长范围的光学信号通过。
230.在某些实施例中，光学感应装置1100进一步包含位于滤波器层 1190与基板1130间的一第二平坦化层1150(例如图11c)。在某些实施 例中，光学感应装置进一步包含一载体基板1110(例如图7的第二基板 716)及位于一或多个像素1140与载体基板1110间的一集成电路层1120 (例如图7的电路系统718)，此集成电路层1120包含可用于控制一或 多个像素1140的控制电路。
231.在某些实施例中，基板1130的制作材料包含硅。在某些实施例中， 用于制作吸收区域的材料包含锗。在某些实施例中，一或多个像素1140 的吸收区域至少部分嵌入基板1130中。
232.在本技术中，若未特别提及，吸收区域的厚度取决于待侦测光子 的波长及吸收区域的材料。在某些实施例中，若吸收区域包括锗且设 计为吸收波长等于或大于800纳米的光子，则吸收区域的厚度等于或大 于0.1微米。在某些实施例中，若吸收区域包括锗且设计为吸收波长为 700纳米至2000纳米之间的光子，则吸收区域的厚度在0.1微米与2.5微 米之间。在某些实施例中，吸收区域的厚度在1微米与2.5微米之间，以 获得较高的量子效率。在某些实施例中，吸收区域的成长可利用全面 式外延(blanket epitaxy)、选择性外延或其他适用技术。
233.如在此所用且未另行定义者，“实质”及“约”等语是用以描述说明 微小变化。当配合事件或情境使用时，此等用语可包括其所描述事件 或情境精确发生的情形，以及其所描述事件或情境近似发生的情形。 例如，当配合数值使用时，此等语汇可包含小于或等于所述数值
±
10％ 的变化范围，例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、 小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
ꢀ±
0.1％或小于或等于
±
0.05％。
234.图12依据本技术范例实施例描绘光学感应范例方法1200的流程 图。方法1200的一或多个部分可实施为一或多个组件，例如任何在此 所述者(例如光学感应装置)。在此所述方法1200的一或多个部分可 实施为装置硬件组件上的算法(例如图1至图6及图8所示者)，以 例如客制化可重新配置的传感器。虽然图12是以具体顺序描绘步骤， 其仅为便于说明讨论，图12的方法1200并不限定于具体描绘的顺序 或安排。在此所述方法的各个步骤可以任何方式省略、重新排列、结 合并/或调整，均属本技术的范畴。
235.于步骤1202，方法1200可包括由多个光侦测器的第一区域接收 第一光学信号。
236.于步骤1204，方法1200可包括由多个光侦测器的第二区域接收 第二光学信号，其中第二区域与第一区域分离。
237.于步骤1206，方法1200可包括由第一电路系统基于由第一区域 所测得的第一光学信号或由第二区域测得的第二光学信号中的一或多 者执行一第一功能，以输出一第一输出结果。于步骤1208，方法1200 可额外或改为由第二电路系统基于由第一区域所测得的第一光学信号 或由第二区域测得的第二光学信号中的一或多者，而执行一第二功能， 以输出一第二输出结果。在某些情况下，第一功能可包括彩色或灰阶 感应功能，且第二功能可包括动态视觉感应功能。在某些情况下，第 一功能可包括立体感应功能，且第二功能可包括色彩感应功能或动态 视觉感应功能。在某些情况下，第一功能可包括色彩感应功能或灰阶 感应功能，第二功能可包括短波长红外线(swir)感应功能，且默认 功能可包括用于判定一或多种材料特征的一材料辨识功能。在某些情 况下，第一功能可包括立体感应功能，第二功能可包括色彩感应功能， 且默认功能可包括用于判定上色立体影像的深度色彩融合功能。在某 些情况下，第一功能可包括用于具有第一波长的第一光学信号的立体 感应功能，第二功能可包括用于具有第二波长的第二光学信号的立体 感应功能，且默认功能可包括用于判定一或多种材料特征的一材料辨 识功能。
238.于步骤1210，方法1200可包括由调整电路系统基于第二输出结 果而向第一电路系统输出一调整信号以调整第一输出结果。在某些情 况下，调整电路系统可实施为特殊应用集成电路(asic)、数字信号 处理(dsp)处理器、通用处理器或其组合。在某些情况下，例如当第 一功能或第二功能中的一或多者为一立体感应功能时，立体感应功能 的帧率是基于调整信号而调整。
239.于步骤1212，方法1200可包括由输出电路系统基于第一输出结 果及第二输出结果而执行一默认功能并输出一输出结果。在某些情况 下，输出电路系统可实施为特殊应用集成电路(asic)、数字信号处 理(dsp)处理器、通用处理器或其组合。
240.于步骤1214，方法1200可包括由光发射器发射光学信号，其中 第一光学信号为由一目标物体所反射光学信号的一部分。
241.于步骤1216，方法可包括由波长滤波器允许在预设波长范围内的 光线通过以进入第一区域。
242.于步骤1218，方法可包括由绝缘结构分离第一区域且第二区域。
243.图13依据本技术范例实施例描绘一范例运算系统1300的方块图。 范例系统1300包括运算系统1302及机器学习运算系统1332，两者通 过网络1250通信耦接。
244.于某些实施方式中，运算系统1302可执行在此所述各种运算组件 的操作及功能。例如，运算系统1302可代表光学感应装置、光学感应 装置的各种组件及/或在此所述的其他组件，且可执行此等组件的功能。 运算系统1302可包括一或多个有所区分的实体运算组件。
245.运算系统1302可包括一或多个运算组件1304。一或多个运算组 件1304可包括一或多个处理器1306及内存1308。一或多个处理器1306 可为任何适合的处理组件(例如处理器核心、微处理器、asic、fpga、 控制器、微控制器等等)且可为一个处理器或多个操作相连的处理器。 内存1308可包括一或多个非瞬时计算机可读储存媒体，例如ram、 rom、eeprom、
eprom、一或多个内存组件、闪存组件等等及其组 合。
246.内存1308可储存供一或多个处理器1306存取的信息。例如，内存 1308(例如一或多个非瞬时计算机可读储存媒体、内存组件)可储存 系统所取得、接收、存取、写入、修改、建立及/或储存的数据1310。 数据1310可包含，例如，用于表示一或多种电信号、光学电流、接口 信号、目标、非目标、感兴趣区域、光侦测器、校正后信号、输入/输 出及/或任何其他在此所述的数据及/或信息。于某些实施方式中，运算 系统1302可自运算系统1302远程的一或多个内存组件取得数据。
247.内存1308也可储存供一或多个处理器1306执行的计算机可读指 令1312。指令1312可为以任何适合编程语言撰写的软件或可实施于硬 件。与此同时或以为替代，指令1312可在处理器1306上由逻辑及/或 虚拟分离的线程执行。
248.例如，当由一或多个处理器1306执行内存1308储存的指令1312 时，可使一或多个处理器1306行使任何在此所述操作及/或功能，包括， 例如，在此所述任何系统/装置的操作及功能、在此所述方法/程序的一 或多个部分及/或任何其他功能或操作。
249.依据本技术态样，运算系统1302可储存或包括一或多个机器学习 模型1316。例如，机器学习模型1316可为或以其他方式包括各种机器 学习模型，例如神经网络(例如深度神经网络)、支持向量机、判定 树、集成模型、k最近邻模型、贝氏网络或其他类型模型，包括线性模 型及/或非线性模型。范例神经网络包括前馈神经网络、递归神经网络 (例如长短期内存递归神经网络)、卷积神经网络或其他形式的神经 网络。
250.于某些实施方式中，运算系统1302可经由网络1250而自机器学 习运算系统1332接收一或多个机器学习模型1316，且可将所述一或多 个机器学习模型1316储存于内存1308中。运算系统1302可再使用或 以其他方式实施一或多个机器学习模型1316(例如通过处理器1306)。 具体而言，运算系统1302可利用机器学习模型1316而提供近接感应 应用、手势辨识应用、立体成像应用、静态或动态判定感兴趣区域或 其他适合的感应应用。于某些实施方式中，对机器学习模型1316的输 入可为以多重来源的信号为依据的融合信号。
251.机器学习运算系统1332包括一或多个处理器1334及内存1336。 一或多个处理器1334可为任何适合的处理组件(例如处理器核心、微 处理器、asic、fpga、控制器、微控制器等等)，且可为单处理器或 多个操作相连的处理器。内存1336可包括一或多个非瞬时计算机可读 储存媒体，例如ram、rom、eeprom、eprom、一或多个内存组 件、闪存组件等等及其组合。
252.内存1336可储存供一或多个处理器1334存取的信息。例如，内存 1336(例如一或多个非瞬时计算机可读储存媒体、内存组件)可储存 可被系统取得、接收、存取、写入、修改、建立及/或储存的数据1338。 数据1338可包括，例如，任何在此所述数据及/或信息。于某些实施方 式中，机器学习运算系统1332可自机器学习运算系统1332远程的一或 多个内存组件取得数据。
253.内存1336也可储存供一或多个处理器1334执行的计算机可读指 令1340。此等指令1340可为以任何适合编程语言撰写的软件或可实施 于硬件。与此同时或以为替代，指令1340可在处理器1334上执行于 逻辑及/或虚拟分离的线程。
254.例如，内存1336可储存当由一或多个处理器1334执行时，可使一 或多个处理器1334行使任何在此所述操作及/或功能的指令1340，包括， 例如，在此所述任何系统/装置
的操作及功能、在此所述方法/程序的一 或多个部分及/或任何其他功能或程序。
255.于某些实施方式中，机器学习运算系统1332包括一或多个服务器 运算组件。若机器学习运算系统1332包括多个服务器运算组件，此等 服务器运算组件可依据各种运算架构而操作，包括，例如序列运算架 构、并行运算架构或其某些组合。
256.除了在运算系统1302的机器学习模型1316之外或用以取代此项 组件，机器学习运算系统1332可包括一或多个机器学习模型1342。例 如，机器学习模型1342可为或以其他方式包括各种机器学习模型，例 如神经网络(例如深度神经网络)、支持向量机、判定树、集成模型、 k最近邻模型、贝氏网络或其他类型的模型，包括线性模型及/或非线 性模型。范例神经网络包括前馈神经网络、递归神经网络(例如长短 期内存递归神经网络)、卷积神经网络或其他形式的神经网络。
257.例如，机器学习运算系统1332可依据一客户端服务器关系而与运 算系统1302通信。例如，机器学习运算系统1332可利用机器学习模 型1342而对运算系统1302提供一网络服务。例如，网络服务可提供 在此所述光学感应的功能及操作。
258.因此，运算系统1302可设置并使用机器学习模型1316且/或机器 学习运算系统1332可设置并使用机器学习模型1342。
259.于某些实施方式中，机器学习运算系统1332及/或运算系统1302可 使用一模型训练器1344训练机器学习模型1316及/或机器学习模型 1342。模型训练器1344可利用一或多种训练或学习算法训练机器学习 模型1316及/或机器学习模型1342。一种范例训练技术为误差反向传播 (backwards propagation of error)。于某些实施方式中，模型训练器1344 可利用含卷标的训练数据而执行监督式训练技术。于其他实施方式中， 模型训练器1344可使用不含卷标的训练数据而执行无监督式训练技 术。模型训练器1344可执行多种泛化(generalization)技术以改善受训 模型的泛化。泛化技术包括权重衰减、随机缺失或其他技术。
260.具体而言，模型训练器1344是基于训练数据1346的集合而对机器 学习模型1316及/或机器学习模型1342进行训练。训练数据1346可包括 例如指示电信号、波长等等的含卷标输入数据及/或融合数据。模型训 练器1344可实施于控制一或多个处理器的硬件，固件及/或软件。
261.运算系统1302也可包括一通信接口1314，用于与一或多个系统或 装置通信，其包括位于运算系统1302远程的系统或装置。通信接口1314 可包括任何电路、组件、软件等等，用于与一或多个网络1250通信。 于某些实施方式中，通信接口1314可包括，例如，一或多个用于传递 数据的通信控制器、接收器、收发器、传送器、端口、传导器、软件 及/或硬件。机器学习运算系统1332同样可包括通信接口1348。
262.网络1250可为任何类型的支持装置间通信的网络或网络组合。在 某些实施例中，所述网络可包括一或多个局域网络、广域网、因特网、 安全网络、蜂巢网络、网状网络、对等式通信链接及/或其某些组合， 且可包括任何数量的有线或无线连结。网上通信可例如经由使用任何 类型协议、保护方案、编码、格式、封包等等的网络接口而达成。
263.图13绘示的范例运算系统1300可用于实施本技术。也可使用其 他运算系统。例如，于某些实施方式中，运算系统1302可包括模型训 练器1344及训练数据1346。于此等实施方式中，可在运算系统1302 本地训练并使用机器学习模型1316。又例如，于某些实施方
式中，运 算系统1302并不连接于其他运算系统。
264.此外，在此描述及/或描绘为在一运算系统1302或机器学习运算 系统1332的组件可改为包含于另一运算系统1302或机器学习运算系 统1332。此种配置的实施也属本技术的范畴。使用计算机式系统可于 组件间实现任务及机能的更多可能配置、组合及划分变化。以计算机 实施的操作可执行于单一组件或跨多重组件。以计算机实施的任务及/ 或操作可先后或同时执行。数据及指令可储存于单一内存组件或于跨 多重内存组件。
265.多种装置可用于执行在此所述的方法、操作及程序。例如，任一 系统及装置(例如光学感应装置及相关电路系统)可包括用以执行其 在此所述操作及功能的单元及/或其他装置。于某些实施方式中，一或 多个单元可分别实施。于某些实施方式中，一或多个单元可属于或包 含于一或多个其他单元之中。此等装置可包括处理器、微处理器、图 形处理单元、逻辑电路、专用电路、特殊应用集成电路、可编程阵列 逻辑、现场可编程门阵列、控制器、微控制器及/或其他适合硬件。所 述装置也可或改为包括以处理器或逻辑电路系统实施的软件控制装 置。所述装置可包括内存，或通过其他方式而能够存取内存，例如一 或多个非瞬时计算机可读储存媒体，例如随机存取内存、只读存储器、 电可擦除式可编程只读存储器，可擦除式可编程只读存储器、快闪/其 他内存组件、数据缓存器、数据库及/或其他适合硬件。
266.以上虽以范例说明本技术的较佳实施例，但应知本技术并不以此 为限。反之，其意在涵盖各种修改及类似安排与程序，且因此请求项 的范围应采最广义解释，以将所有此等修改及类似安排与程序包含于 其中。