近年来，深度传感器越来越普及，它能够提供三维空间信息。例如，深度传感器可用于智能手机中以实现3D扫描或拍照对焦等功能。在大多数情况下，使用的飞行时间（ToF）传感器的每个像素独立测量近红外光（NIR）发射与反射回来的时间差，并结合光速计算出深度信息。
然而，到目前为止，在与传统的CMOS图像传感器结合使用时存在一些问题。要么ToF传感器位于CMOS图像传感器旁边，不同的角度存在隐藏区域，但最重要的是在边缘区域——并非每个颜色值都可以分配深度值。或者，近红外（NIR）像素和彩色（RGB）像素位于同一颗传感器芯片上，但彼此之间占据了空间。换句话说：传感器空间分辨率降低了。
据麦姆斯咨询报道，索尼（Sony）现在声称已经找到了上述问题的解决方案。在IEDM 2024半导体会议上，展示了一种堆叠式组合传感器——CMOS图像传感器位于深度传感器的正上方。这是通过使用新材料和新结构实现的：通常情况下，彩色像素位于硅衬底上，但宽谱光会被吸收，因此近红外像素会被覆盖。然而，索尼已经通过在宽谱透明有机光导膜上采用新结构解决了这个问题。可见光波长首先会照射到CMOS图像传感器的彩色像素上，而近红外光会进一步照射到下方的深度传感器的近红外像素上。
（a）彩色图像传感器和近红外ToF图像传感器分别为两颗芯片；（b）彩色图像传感器与近红外ToF图像传感器采用上下堆叠方式集成于一颗芯片。
索尼研发的彩色像素与近红外iToF像素的堆叠架构
每个近红外iToF像素（尺寸为4 μm）上方有四个彩色（RGB）像素，每个像素尺寸为1 μm。总的来说，深度图的分辨率为1004 x 756像素，彩色图像的分辨率为4016 x 3024像素。至少在这方面，堆叠式CIS+iToF传感器原型显然已经达到了可用程度。
彩色像素和近红外iToF像素光谱响应
堆叠式CIS+iToF传感器的拍照效果
然而，目前这款新型传感器是否以及何时将投入量产。但是，如果索尼能够消除现有问题，这款传感器的广泛普及将提供更多功能选择，例如，您可以简化游戏和电影的高分辨率3D扫描的创建，并使机器人的数据收集更加可靠。
索尼半导体解决方案高级经理Tomohiro Ohkubo说道：“随着近红外波段深度测量应用的扩大，我们认为同时捕获彩色和近红外数据将会大有裨益。因此，我们现在专注于有机光电导薄膜传感器的波长选择性。”
Tomohiro Ohkubo还表示：“但使用堆叠式CIS+iToF传感器，就不需要视角转换与对齐，并且可以更简单地实现3D重建。这使得它适用于广泛的领域，包括移动设备、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）、汽车等。”
