本申請(qǐng)要求2015年9月7日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2015-0126171的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用整體合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，更具體地，涉及一種包括相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器。

背景技術(shù)：

圖像傳感器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。近來(lái)，由于計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)和通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，諸如數(shù)字相機(jī)、攝像機(jī)、PCS(個(gè)人通信系統(tǒng))、游戲機(jī)、安全相機(jī)、醫(yī)用微型相機(jī)和機(jī)器人的各種設(shè)備對(duì)具有改善的性能的圖像傳感器的需求已經(jīng)增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

各種實(shí)施例針對(duì)一種包括具有改善的性能的相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器。

在一個(gè)實(shí)施例中，一種圖像傳感器可以包括像素陣列，像素陣列包括多個(gè)單位像素陣列。所述多個(gè)單位像素陣列中的每個(gè)單位像素陣列可以包括以4×4矩陣布置的多個(gè)單位像素塊，其中，所述多個(gè)單位像素塊中的每個(gè)單位像素塊可以包括相位差檢測(cè)單元，使得所述多個(gè)單位像素陣列中的每個(gè)單位像素陣列可以包括相位差檢測(cè)單元，其中，相位差檢測(cè)單元可以包括第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素，其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素可以分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，其中，第一開(kāi)口與第二開(kāi)口可以相對(duì)于彼此以偏離中心的方式來(lái)布置，以及其中，布置在所述多個(gè)單位像素塊的每個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元可以基于相鄰的單位像素塊之間的邊界線而彼此不對(duì)稱。

當(dāng)所述多個(gè)單位像素塊中的每個(gè)單位像素塊基于相鄰的單位像素塊之間的邊界線而彼此相向時(shí)，布置在彼此相向的單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元可以被布置為彼此不重疊。

給定的單位像素陣列中包括的相位差檢測(cè)單元可以彼此位于不同的列中。第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素可以位于不同的行中但位于相同的列中。包括在給定 的單位像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距在行方向上和列方向上可以分別為恒定的，以及其中相鄰的相位差檢測(cè)單元在行方向上具有第一間距以及在方向上具有比第一間距小的第二間距。所述多個(gè)單位像素塊可以被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列中，布置在處于同一行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于奇數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，以及布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以與布置在處于奇數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

給定的單位像素陣列中包括的相位差檢測(cè)單元可以彼此位于不同的行中。第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素可以位于不同的列中但位于相同的行中。包括在所述多個(gè)單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距可以在行方向上和列方向是恒定的，以及其中，相鄰的相位差檢測(cè)單元在行方向上具有第一間距以及在列方向上具有比第一間距大的第二間距。所述多個(gè)單位像素塊可以被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在所述多個(gè)單位像素陣列中的每個(gè)單位像素陣列中，布置在處于同一列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，以及布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以與布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

第一相位差檢測(cè)像素和第二像素差檢測(cè)像素可以分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口可以在行方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)。第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素可以分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口可以在列方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)中。像素陣列可以包括RGr/GbB貝爾模式或WRGB模式，在RGr/GbB貝爾模式中重復(fù)布置紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素，在WRGB模式中重復(fù)布置白色像素、紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素。第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素二者都可以替代藍(lán)色像素。

在一個(gè)實(shí)施例中，一種圖像傳感器可以包括：像素陣列，在所述像素陣列中二維地布置了多個(gè)單位像素組，所述多個(gè)單位像素組中的每個(gè)單位像素組具有2×2矩陣，其中，像素陣列可以包括：多個(gè)單通道像素陣列，在所述多個(gè)單通道像素陣列中分別以4×4矩陣布置了多個(gè)單通道像素塊，以及其中，所述多個(gè)單通道像素塊可以分別由在所述多個(gè)單位像素組的每個(gè)單位像素組的相同位置中提取的像素形成，且包括相位差檢測(cè)單元； 以及其中，相位差檢測(cè)單元可以包括第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素具有在不同方向上偏離中心地設(shè)置的開(kāi)口；其中，在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中，布置在所述多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元可以在行方向或列方向上彼此不重疊。

當(dāng)在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中時(shí)，布置在所述多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元在列方向上彼此不重疊，以及其中，第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素可以位于不同的行中但位于相同的列中。所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距在行方向上和列方向上可以是恒定的，以及其中，相鄰的相位差檢測(cè)單元可以在行方向上具有第一間距以及在列方向上具有比第一間距小的第二間距。所述多個(gè)單通道像素塊可以被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在所述單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中，布置在處于同一行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于奇數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，以及布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以與布置在處于奇數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

當(dāng)在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中時(shí)，布置在所述多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元在行方向上彼此不重疊，以及其中，第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素可以位于不同的列中但位于相同的行中。所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距在行方向上和列方向上是恒定的，以及其中，相鄰的相位差檢測(cè)單元在行方向上具有第一間距以及在列方向上具有比第一間距大的第二間距。所述多個(gè)單通道像素塊可以被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中，布置在處于同一列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以彼此相同，以及布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置可以與布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

像素陣列可以包括：多個(gè)單位像素陣列，其中，在所述多個(gè)單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列中，可以以4×4矩陣布置多個(gè)單位像素塊，以及其中，所述多個(gè)單通道像素塊中的每個(gè)單通道像素塊可以對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)單位像素塊中的每個(gè)單位像素塊。像素陣列可以包括多個(gè)單位像素陣列，其中，在所述多個(gè)單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列中， 可以以4×4矩陣布置多個(gè)單位像素塊，其中，所述多個(gè)單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列可以包括多個(gè)子采樣像素陣列，其中，在所述多個(gè)子采樣像素陣列的每個(gè)子采樣像素陣列中，可以以4×4矩陣布置子采樣像素塊，以及其中，所述多個(gè)單通道像素塊中的每個(gè)單通道像素塊可以對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)子采樣像素塊中的每個(gè)子采樣像素塊。第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素可以分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口可以在行方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)中。第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素可以分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口可以在列方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)中。所述多個(gè)單位像素組中的每個(gè)單位像素組可以具有RGr/GbB貝爾模式或WRGB模式，在RGr/GbB貝爾模式中重復(fù)布置紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素，在WRGB模式中重復(fù)布置白色像素、紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素。所述多個(gè)單通道像素塊中的每個(gè)單通道像素塊可以包括多個(gè)藍(lán)色像素，以及其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素可以替代藍(lán)色像素。

附圖說(shuō)明

圖1是圖示通過(guò)使用相位差檢測(cè)像素來(lái)檢測(cè)相位差的原理的示圖。

圖2A和圖2B是圖示根據(jù)圖1的相位差的示圖。

圖3是示意性地圖示圖1的相位差檢測(cè)單元的剖視圖。

圖4A和圖4B是圖示圖3中示出的相位差檢測(cè)單元中的遮蔽掩膜(shading mask)的平面圖。

圖5是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的示圖。

圖6A和圖6B是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素組的平面圖。

圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的示圖。

圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的變型的示圖。

圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于布置相位差檢測(cè)單元的方法的流程圖。

圖10A至圖10F是圖示根據(jù)圖9的各個(gè)步驟的陣列變化的示圖。

圖11是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的變型的示圖。

圖12和圖13是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。

圖14和圖15是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。

圖16和圖17是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。

圖18和圖19是圖示根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。

圖20和圖21是圖示根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。

圖22是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括圖像傳感器的電子設(shè)備的示圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖來(lái)更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來(lái)實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于本文中所陳述的實(shí)施例。相反地，這些實(shí)施例被提供使得本公開(kāi)將徹底且完整，且這些實(shí)施例將把本發(fā)明的范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。貫穿本公開(kāi)，相同的附圖標(biāo)記在本發(fā)明的各種附圖和實(shí)施例中始終指代相同的部分。

附圖不一定按比例，且在某些情況下，比例可能已經(jīng)被夸大以清楚地示出實(shí)施例的特征。當(dāng)?shù)谝粚颖环Q作在第二層“上”或襯底“上”時(shí)，不僅指其中第一層直接形成在第二層或襯底上的情況，也指其中在第一層與第二層或襯底之間存在第三層的情況。

本發(fā)明的實(shí)施例可以提供用于改善包括相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器的性能的方法。為了該目的，本發(fā)明的實(shí)施例可以提供相位差檢測(cè)像素在像素陣列中的布置方法和布置。這里，包括相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器的改善的性能可以意指全幀(full frame)中的快速且均勻的檢測(cè)以及相位差檢測(cè)像素的圖像插值特性(例如，改善的圖像質(zhì)量)。

在通過(guò)使用圖像傳感器的像素來(lái)檢測(cè)相位差中，圖像傳感器可以具有在其中兩個(gè)像素形成對(duì)且通過(guò)在光電轉(zhuǎn)換元件上使用特定材料層來(lái)遮蔽彼此不同的區(qū)域以選擇性地關(guān)于特定方向引入入射光的結(jié)構(gòu)。這里，在焦點(diǎn)彼此不一致的情況下，在如上制造的像素單元對(duì)中可以出現(xiàn)相位差，從而可以通過(guò)使用相位差來(lái)在圖像傳感器中實(shí)施諸如自動(dòng)對(duì)焦(AF)和測(cè)量焦距的操作。在下文中，將參照附圖來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的相位差檢測(cè)像素。

圖1是圖示通過(guò)使用相位差檢測(cè)像素來(lái)檢測(cè)相位差的原理的示圖。以及，圖2A和圖2B是圖示根據(jù)圖1的相位差的示圖。

如圖1中所示，包括第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16的相位差檢測(cè)單元100可以需要通過(guò)使用相位差檢測(cè)像素來(lái)檢測(cè)相位差。第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16可以具有在彼此不同的方向上偏離中心地(eccentrically)設(shè) 置的開(kāi)口。通過(guò)成像透鏡11進(jìn)入的入射光可以穿過(guò)微透鏡陣列14，且被引導(dǎo)進(jìn)入包括光電轉(zhuǎn)換層22(在圖3中示出)的第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16。

第一相位差檢測(cè)像素15的一部分和第二相位差檢測(cè)像素16的一部分可以包括用于限制來(lái)自成像透鏡11的光瞳12和光瞳13的開(kāi)口。開(kāi)口由第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18來(lái)限定，第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18限制來(lái)自成像透鏡11的光瞳12和光瞳13。

在成像透鏡11的光瞳12和光瞳13之中，來(lái)自設(shè)置在成像透鏡11的光軸10之上的光瞳12的入射光可以被引導(dǎo)進(jìn)入第二相位差檢測(cè)像素16，而來(lái)自設(shè)置在成像透鏡11的光軸10之下的光瞳13的入射光可以被引導(dǎo)進(jìn)入第一相位差檢測(cè)像素15。第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16可以通過(guò)由第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18限定的開(kāi)口來(lái)從光瞳12和光瞳13接收通過(guò)微透鏡陣列14而相反投影的入射光。這可以被稱作“光瞳分割(pupil division)”。

在圖2A和圖2B中示出了第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16的連續(xù)輸出(其包含光瞳分割)。在圖2A和圖2B的圖中，橫軸表示第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16的位置，而縱軸表示第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16的輸出值。

將第一相位差檢測(cè)像素15的輸出與第二相位差檢測(cè)像素16的輸出進(jìn)行比較，可以看出輸出相同但被偏移，產(chǎn)生相位差。這可能是由來(lái)自成像透鏡11的偏離中心設(shè)置的光瞳12和13的光的成像位置上的差異導(dǎo)致的。如圖2A中所示，當(dāng)來(lái)自偏離中心設(shè)置的光瞳12和13的光的焦點(diǎn)彼此不一致時(shí)，第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16可以表現(xiàn)輸出相位差。

如圖2B中所示，當(dāng)來(lái)自偏離中心設(shè)置的光瞳12和13的光的焦點(diǎn)彼此一致時(shí)，圖像可以形成在同一位置。另外，可以從焦距差(focus difference)來(lái)確定聚焦的方向?！敖裹c(diǎn)前移(front focusing)”指物體處于前焦點(diǎn)狀態(tài)。在焦點(diǎn)前移中，第一相位差檢測(cè)像素15的輸出的相位可以被偏移至處于聚焦相位中的輸出的左邊，而第二相位差檢測(cè)像素16的輸出的相位可以被偏移至處于聚焦相位中的輸出的右邊。

相反地，“焦點(diǎn)后移(back focusing)”指物體處于后焦點(diǎn)狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)焦點(diǎn)后移時(shí)，第一相位差檢測(cè)像素15的輸出的相位可以被偏移至處于聚焦相位中的輸出的右邊，而第二相位差檢測(cè)像素16的輸出的相位可以被偏移至處于聚焦相位中的輸出的左邊。

圖2A示出前移對(duì)焦，而與圖2A相反的情況示出焦點(diǎn)后移。第一相位差檢測(cè)像素 15的相位與第二相位差檢測(cè)像素16的相位之間的偏移量可以被轉(zhuǎn)變?yōu)榻裹c(diǎn)之間的偏差量。

圖3是示意性地圖示圖1的相位差檢測(cè)單元的剖視圖。而且，圖4A和圖4B是圖示圖3中示出的相位差檢測(cè)單元中的遮蔽掩膜的平面圖。

參見(jiàn)圖1至圖3，相位差檢測(cè)單元100可以包括相位檢測(cè)像素對(duì)，即第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16。第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16中的每個(gè)可以包括微透鏡26、平坦化層25、濾色層24、中間層23、光電轉(zhuǎn)換層22和襯底21。

此外，第一相位差檢測(cè)像素15可以包括具有第一開(kāi)口17A的第一遮蔽掩膜17，而第二相位差檢測(cè)像素16可以包括具有第二開(kāi)口18A的第二遮蔽掩膜18。中間層23可以包括線路層(未示出)，以及光電轉(zhuǎn)換層22可以包括光電二極管。

遮蔽掩膜17和18可以限定第一開(kāi)口17A和第二開(kāi)口18A，第一開(kāi)口17A和第二開(kāi)口18A限制來(lái)自成像透鏡11的光瞳12和13。第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18可以為線路層(未示出)或包括用于形成線路層(未示出)的材料(例如，金屬材料)。此外，第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18可以由能夠限制入射光的任何材料(例如，透紫外光濾片物質(zhì))形成。

然后，參見(jiàn)圖4A，在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元100中，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18可以分別具有在第一方向上偏離中心地設(shè)置的開(kāi)口17A和18A。例如，第一方向可以為行方向或水平方向，第一開(kāi)口17A可以在右方向上偏離中心地設(shè)置，而第二開(kāi)口18A可以在左方向上偏離中心地設(shè)置。

但是參見(jiàn)圖4B，在根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元100中，第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18可以分別具有在垂直于第一方向的第二方向上偏離中心地設(shè)置的開(kāi)口17A和18A。例如，第二方向可以為列方向或垂直方向，第一開(kāi)口17A可以偏離中心地設(shè)置在頂側(cè)，而第二開(kāi)口18A可以偏離中心地設(shè)置在底側(cè)。

以供參考，第一開(kāi)口17A和第二開(kāi)口18A在第一遮蔽掩膜17和第二遮蔽掩膜18中的形式和布置可以根據(jù)相位差檢測(cè)單元在像素陣列中的布置而變化。

接下來(lái)，將參照附圖來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的示意結(jié)構(gòu)。圖5是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的平面圖。而且，圖6A和圖6B是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素組的平面圖。

如圖5中所示，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器可以包括像素陣列3，在像素陣列3中二維地布置多個(gè)像素，每個(gè)像素包括光電轉(zhuǎn)換元件(未示出)。布置在像素陣列3中的每個(gè)像素可以耦接至包括多個(gè)晶體管和電容器的像素電路(未示出)。多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件可以共享像素電路的一部分。此外，像素電路可以被設(shè)置在與在其上設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換元件的表面相對(duì)的表面上。

可以圍繞像素陣列3布置外圍電路。外圍電路可以包括行驅(qū)動(dòng)器9、列信號(hào)處理電路4、列驅(qū)動(dòng)器5和系統(tǒng)控制電路6。外圍電路可以與像素陣列3形成在同一襯底上?？蛇x地，外圍電路可以形成在與像素陣列3形成在其上的襯底不同的襯底上。

行驅(qū)動(dòng)器9可以選擇布置在像素陣列3中的多個(gè)行線7之中的任意一個(gè)行線，將用于驅(qū)動(dòng)像素的脈沖信號(hào)供應(yīng)至選中行線7，以及基于行來(lái)驅(qū)動(dòng)布置在像素陣列3中的像素。即，行驅(qū)動(dòng)器9可以順序地且選擇性地沿第二方向(即，垂直方向)掃描布置在像素陣列3中的像素。此外，通過(guò)垂直于行線7布置的列線8，像素信號(hào)可以基于響應(yīng)于由每個(gè)像素接收到的光的量而產(chǎn)生的信號(hào)電荷來(lái)產(chǎn)生。像素信號(hào)可以被供應(yīng)至列信號(hào)處理電路4。

列信號(hào)處理電路4可以布置在每個(gè)像素列處，并且處理從耦接至行線7的相應(yīng)像素列輸出的信號(hào)。例如，列信號(hào)處理電路4可以執(zhí)行降噪(noise reduction)。即，列信號(hào)處理電路4可以執(zhí)行用于去除像素的固定模式噪聲的相關(guān)雙倍采樣(CDS)、信號(hào)放大或模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)。

列驅(qū)動(dòng)器5可以在第一方向上順序地輸出掃描脈沖以順序地選擇列信號(hào)處理電路4中的每個(gè)列信號(hào)處理電路，并控制列信號(hào)處理電路4來(lái)輸出像素信號(hào)。輸出電路可以處理被順序地供應(yīng)至各個(gè)列信號(hào)處理電路4的信號(hào)，并輸出處理過(guò)的信號(hào)。例如，輸出電路可以僅執(zhí)行緩沖或執(zhí)行暗電平調(diào)節(jié)、行偏差校正和各種數(shù)字信號(hào)處理操作。

系統(tǒng)控制電路6可以接收輸入時(shí)鐘和指示操作模式的數(shù)據(jù)等，并輸出諸如圖像傳感器的內(nèi)部信息的數(shù)據(jù)。即，系統(tǒng)控制電路6可以基于垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)或控制信號(hào)，垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘用作行驅(qū)動(dòng)器9、列信號(hào)處理電路4和列驅(qū)動(dòng)器5的參考信號(hào)。系統(tǒng)控制電路6可以將時(shí)鐘信號(hào)或控制信號(hào)輸入至行驅(qū)動(dòng)器9、列信號(hào)處理電路4和列驅(qū)動(dòng)器5等。

根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器的像素陣列3可以具有二維布置，在該二維布置中具有2×2矩陣的單位像素組1被二維地布置。這里，如圖6A中所示，具有2×2矩陣的單位像素組1可以具有貝爾(Bayer)模式，在貝爾模式中，紅色像素R、綠色像素Gr和Gb以及藍(lán)色像素B被重復(fù)布置在2×2矩陣中。在下面的實(shí)施例中，為了解釋的方便， 將通過(guò)具有重復(fù)的RGr/GbB結(jié)構(gòu)的貝爾模式的示例來(lái)描述單位像素組1。

然而，在圖6B中所示的另一個(gè)實(shí)施例中，單位像素組1可以具有WRGB模式，在WRGB模式中，布置了白色像素W、紅色像素R、綠色像素G和藍(lán)色像素B。

根據(jù)實(shí)施例的像素陣列3可以包括多個(gè)單位像素陣列2。這里，多個(gè)單位像素陣列2中的每個(gè)單位像素陣列可以包括多個(gè)單位像素組1。即，多個(gè)單位像素組1可以二維地布置在多個(gè)單位像素陣列2的每個(gè)單位像素陣列中。多個(gè)單位像素陣列2的每個(gè)單位像素陣列可以具有正方形形狀，在正方形形狀中布置在第一方向上的像素的數(shù)量與布置在第二方向上的像素的數(shù)量相同。例如，多個(gè)單位像素陣列2中的每個(gè)單位像素陣列可以具有64×64矩陣或32×32矩陣。

如上所述，圖像傳感器的像素陣列3可以包括多個(gè)單位像素陣列2，且多個(gè)單位像素陣列2中的每個(gè)單位像素陣列可以包括多個(gè)相位差檢測(cè)單元100。多個(gè)單位像素陣列2中的每個(gè)單位像素陣列可以為能夠執(zhí)行給定操作的最小陣列單位。因此，在下面的實(shí)施例中，為了解釋的方便，將基于單位像素陣列2來(lái)解釋相位差檢測(cè)單元100的布置方法和布置。

圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的示圖。

如圖7中所示，根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器可以包括包含多個(gè)單位像素陣列200的像素陣列3。多個(gè)單位像素陣列200中的每個(gè)單位像素陣列可以包括以4×4矩陣布置的多個(gè)單位像素塊210。具有2×2矩陣的多個(gè)單位像素組1可以二維地布置在單位像素陣列200和多個(gè)單位像素塊210中。單位像素組1可以具有貝爾模式，在貝爾模式中，重復(fù)地布置了紅色像素R、綠色像素Gr和Gb以及藍(lán)色像素B。

例如，多個(gè)單位像素塊210中的每個(gè)單位像素塊可以具有16×16矩陣，且基于單位像素組1具有8×8矩陣。此外，單位像素陣列200可以具有64×64矩陣，且基于單位像素組1具有32×32矩陣。如下所述，可以根據(jù)是否支持子采樣模式操作或裝倉(cāng)模式操作(binning mode operation)來(lái)調(diào)節(jié)單位像素陣列200的矩陣大小和多個(gè)單位像素塊210的矩陣大小。

可以在多個(gè)單位像素塊210的每個(gè)單位像素塊中布置一個(gè)相位差檢測(cè)單元100。相位差檢測(cè)單元100可以包括第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16，第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16具有在彼此不同的方向上偏離中心地設(shè)置的開(kāi)口。第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16可以具有在行方向上偏離中心地設(shè)置的開(kāi)口。見(jiàn)圖4A。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢 測(cè)像素16可以包括在列方向上偏離中心地設(shè)置的開(kāi)口。見(jiàn)圖4B。

在單位像素陣列200中，相位差檢測(cè)單元100可以替代具有相同顏色的像素。換言之，相位差檢測(cè)單元100可以僅布置在顏色像素的任意一種中。例如，布置在多個(gè)單位像素塊210的每個(gè)單位像素塊中的第一相位差檢測(cè)像素15和第二相位差檢測(cè)像素16可以替代藍(lán)色像素。這是由于輔助后續(xù)的相位差檢測(cè)單元100的輸出信號(hào)處理以及關(guān)于相位差檢測(cè)單元100的圖像插值引起的。

在根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器中，布置在多個(gè)單位像素塊210的每個(gè)單位像素塊處的相位差檢測(cè)單元100基于相鄰的單位像素塊210之間的邊界線而彼此不對(duì)稱以快速且均勻地檢測(cè)全幀中的相位差以及改善關(guān)于相位差檢測(cè)像素的插值特性。即，當(dāng)多個(gè)單位像素塊210中的每個(gè)單位像素塊基于相鄰的單位像素塊210之間的邊界線而彼此相向時(shí)，布置在彼此相向的單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100被布置為使得彼此不重疊。

具體地，給定單位像素陣列200中包括的相位差檢測(cè)單元100位于彼此不同的列處。換言之，在單位像素陣列200中，布置在多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上彼此重疊，但在列方向上不會(huì)彼此重疊。出于該目的，給定相位差檢測(cè)單元100中的第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16可以被布置成列。

在單位像素陣列200中，分別在行方向上和列方向上相鄰的相位差檢測(cè)單元100之間的間距可以是恒定的。這里，相鄰的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上具有第一間距T1以及在列方向上具有比第一間距T1小的第二間距T2(T1＞T2)。

此外，在單位像素陣列200中，基于關(guān)于多個(gè)單位像素塊210的行線211、212、213和214，布置在多個(gè)單位像素塊210的每個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元100的布置可以彼此相同。此外，布置在沿列方向定位于奇數(shù)編號(hào)的行線211和213中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。

以及，布置在沿列方向定位于偶數(shù)編號(hào)的行線212和214中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。這里，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的行線212和214中的多個(gè)單位像素塊210中的每個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元100的布置可以與布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的行線211和213中的多個(gè)單位像素塊210中的每個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元100的布置相反。

例如，布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的行線211和213中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以在列方向上以第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16的 次序彼此平行地布置。

此外，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的行線212和214中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以在列方向上以第二相位差檢測(cè)像素16與第一相位差檢測(cè)像素15的次序彼此平行地布置。

同時(shí)，在上述的第一實(shí)施例中，例示了布置在多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100都不布置在相同的列處。見(jiàn)圖7。作為第一實(shí)施例的變型，有可能布置在多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100都不布置在相同的行中。這將參照?qǐng)D8來(lái)解釋。

圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的變型的示圖。

如圖8中所示，在根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的變型中，在單位像素陣列200’中的多個(gè)單位像素塊210中布置的相位差檢測(cè)單元100可以位于相同的列處。然而，相位差檢測(cè)單元100都不位于相同的行處。

出于該目的，在圖8中，第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16可以在行方向上彼此平行地布置。即，第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16可以位于不同的列和相同的行處。單位像素陣列200’中的相鄰的相位差檢測(cè)單元100之間分別在行方向和列方向上的間距可以是恒定的。這里，相鄰的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上具有第一間距T1以及在列方向上具有比第一間距T1大的第二間距T2(T2＞T1)。

此外，在單位像素陣列200’中，布置在多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100的布置基于關(guān)于多個(gè)單位像素塊210的列線215、216、217和218可以彼此相同。此外，布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的列線215和217中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。此外，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的列線216和218中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。

這里，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的列線216和218中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100的布置可以與布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的列線215和217中的多個(gè)單位像素塊210的每個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元100的布置相反。例如，布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的列線215和217中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上以第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16的次序彼此平行地布置。此外，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的列線216和218中的多個(gè)單位像素塊210中的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上以第二相位差檢測(cè)像素16與第一相位差檢測(cè)像素15的次序彼此平行布置。

在下文中，將參照附圖來(lái)解釋用于實(shí)施上述的根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的方法，即，用于在單位像素陣列200中布置多個(gè)相位差檢測(cè)單元100的方法。

另一方面，近來(lái)，已經(jīng)對(duì)同時(shí)執(zhí)行全模式(full mode)操作和子采樣模式操作的圖像傳感器進(jìn)行了研究。全模式操作意指通過(guò)使用像素陣列3中的所有像素的信息來(lái)感測(cè)圖像的操作。而子采樣模式操作意指如下操作，即不是通過(guò)使用像素陣列3中的所有像素的信息來(lái)感測(cè)圖像，而是通過(guò)收集選中像素中的信息以形成單個(gè)收集信息然后使用該收集信息來(lái)感測(cè)圖像。因此，根據(jù)是否支持子采樣模式操作，相位差檢測(cè)單元100的布置和方法可以變化。因此，在下面的布置方法中，將例示支持子采樣模式操作。此外，還將解釋根據(jù)是否支持子采樣模式操作的差異。以供參考，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元100的布置和方法可以應(yīng)用到在其中支持與子采樣模式操作類似的裝倉(cāng)模式操作的圖像傳感器。

圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于布置相位差檢測(cè)單元的方法的流程圖。此外，圖10A至圖10F是圖示根據(jù)圖9的各個(gè)步驟的陣列改變的示圖。

如圖9和圖10A中所示，可以定義多個(gè)單位像素陣列200(S101)。單位像素陣列200可以包括以4×4矩陣布置的多個(gè)單位像素塊210。在單位像素陣列200和多個(gè)單位像素塊210中，可以二維地布置具有2×2矩陣的多個(gè)單位像素組1。單位像素組1可以具有RGr/GbB貝爾模式，在RGr/GbB貝爾模式中，重復(fù)地布置了紅色像素R、綠色像素Gr和Gb以及藍(lán)色像素B。

根據(jù)是否支持子采樣模式操作，單位像素陣列200和多個(gè)單位像素塊210的矩陣的大小可以不同。這里，可以根據(jù)在子采樣模式操作中跳過(guò)的像素來(lái)確定單位像素陣列200和多個(gè)單位像素塊210的矩陣的大小。在子采樣模式操作中跳過(guò)的像素的示例可以由圖10A中的陰影來(lái)表示。參見(jiàn)圖10A，當(dāng)支持子采樣模式操作時(shí)，單位像素陣列200可以具有64×64矩陣。當(dāng)不支持子采樣模式操作時(shí)，單位像素陣列200可以具有32×32矩陣。矩陣的這種大小可以是由用于執(zhí)行子采樣模式操作的方法引起的。

如圖9和圖10B所示，可以考慮子采樣模式操作來(lái)從單位像素陣列200定義子采樣像素陣列220(S102)。子采樣像素陣列220可以包括多個(gè)子采樣像素塊230。此外，在子采樣像素陣列220中，多個(gè)子采樣像素塊230可以以4×4矩陣來(lái)布置。

子采樣像素陣列220意指排除跳過(guò)的像素的單位像素陣列200。定義子采樣像素陣列220的理由在于防止相位差檢測(cè)單元100在子采樣模式中被布置在跳過(guò)的像素的位置中，即，在子采樣模式操作中使用相位差檢測(cè)單元100。

例如，可以通過(guò)跳過(guò)每?jī)尚泻兔績(jī)闪胁⒏袦y(cè)跳過(guò)的行之間的每?jī)尚幸约疤^(guò)的列之間的每?jī)闪衼?lái)執(zhí)行子采樣模式操作。見(jiàn)圖10A。在此情況下，子采樣像素陣列220可以具有32×32矩陣，且多個(gè)子采樣像素塊230中的每個(gè)子采樣像素塊可以具有8×8矩陣。

如圖9和圖10C中所示，可以從子采樣像素陣列220提取單通道像素陣列240(S103)。相應(yīng)地，單通道像素陣列240可以包括多個(gè)單通道像素塊250。此外，在單通道像素陣列240中，可以以4×4矩陣布置多個(gè)單通道像素塊250。

單通道像素陣列240可以意指由從子采樣像素陣列220中的多個(gè)單位像素組1中的每個(gè)單位像素組的彼此相同的位置中提取的像素形成的陣列，在子采樣像素陣列220中二維地布置了分別具有2×2矩陣的多個(gè)單位像素組1。即，單通道像素陣列240可以為由從多個(gè)單位像素組1中的每個(gè)單位像素組選擇的相同的顏色像素形成的陣列。例如，當(dāng)單位像素組1具有RGr/GbB貝爾模式時(shí)，單通道像素陣列240和多個(gè)單通道像素塊250可以由藍(lán)色像素B形成。

同時(shí)，當(dāng)不支持子采樣模式操作時(shí)，可以從單位像素陣列200提取單通道像素陣列240。

如圖9和圖10D中所示，可以在單通道像素陣列240中布置多個(gè)相位差檢測(cè)單元100(S104)。在單通道像素陣列240中布置多個(gè)相位差檢測(cè)單元100的理由在于輔助后續(xù)的相位差檢測(cè)單元100的輸出信號(hào)處理以及關(guān)于相位差檢測(cè)單元100的圖像插值。

每個(gè)相位差檢測(cè)單元100可以被布置在多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中。這里，在單通道像素陣列240中，在多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中布置的相位差檢測(cè)單元100可以被布置為在列方向上彼此不重疊。出于該目的，第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16可以在列方向上彼此平行地布置。

在單通道像素陣列240中，分別在行方向上和列方向上相鄰的相位差檢測(cè)單元100之間的間距可以是恒定的。相鄰的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上具有第一間距t1以及在列方向上具有比第一間距t1小的第二間距t2(t1＞t2)。

此外，在單通道像素陣列240中，基于關(guān)于多個(gè)單通道像素塊250的行線251、252、253和254，布置在多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元100的布置可以彼此相同。此外，布置在沿列方向定位于奇數(shù)編號(hào)的行線251和253中的多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。此外，布置在沿列方向定位于偶數(shù)編號(hào)的行線252和254中的多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。

這里，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的行線252和254中的多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元100的布置可以與布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的行線251和253中的多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元100的布置相反。例如，布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的行線251和253中的多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元100可以在列方向上以第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16的次序彼此平行地布置。此外，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的行線252和254中的多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元100可以在列方向上以第二相位差檢測(cè)像素16與第一相位差檢測(cè)像素15的次序彼此平行地布置。

如上所述，圖7中示出的單位像素陣列200中的相位差檢測(cè)單元100的布置特性與圖10D中示出的單通道像素陣列240中的相位差檢測(cè)單元100的布置特性基本上彼此相同。原因在于：雖然在相位差檢測(cè)單元100之間的間距以及第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16之間的間距中布置特性彼此不同，但相位差檢測(cè)單元100之間的間距比以及第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16之間的間距比是恒定的。

另一方面，圖11圖示了根據(jù)圖8中示出的第一實(shí)施例的變型的圖像傳感器的單位像素陣列200’(見(jiàn)圖8)中的相位差檢測(cè)單元100的布置被轉(zhuǎn)變?yōu)閱瓮ǖ老袼仃嚵?40’中的布置。

圖11是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器的變型的示圖。如圖11中所示，在根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的變型中，每個(gè)相位差檢測(cè)單元100可以被布置在多個(gè)單通道像素塊250的每個(gè)單通道像素塊中。這里，在單通道像素陣列240’中，布置在多個(gè)單通道像素塊250中的相位差檢測(cè)單元100可以被布置為在行方向上彼此不重疊。出于該目的，第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16可以在行方向上彼此平行地布置。在單通道像素陣列240’中，分別在行方向上和列方向上相鄰的相位差檢測(cè)單元100的間距可以是恒定的。相鄰的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上具有第一間距t1且在列方向上具有比第一間距t1大的第二間距t2(t1＜t2)。

此外，在單通道像素陣列240’中，基于關(guān)于多個(gè)單通道像素塊250的列線255、256、257和258，布置在多個(gè)單通道像素塊250中的相位差檢測(cè)單元100的布置可以彼此相同。此外，布置在沿行方向定位于奇數(shù)編號(hào)的列線255和257中的多個(gè)單通道像素塊250中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。此外，布置在沿行方向定位于偶數(shù)編號(hào)的列線256和258中的多個(gè)單通道像素塊250中的相位差檢測(cè)單元100可以具有彼此相同的布置。

這里，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的列線256和258中的多個(gè)單通道像素塊250中的相 位差檢測(cè)單元100的布置可以與布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的列線255和257中的多個(gè)單通道像素塊250中的相位差檢測(cè)單元100的布置相反。例如，布置在定位于奇數(shù)編號(hào)的列線255和257中的多個(gè)單通道像素塊250中的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上以第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16的次序彼此平行地布置。此外，布置在定位于偶數(shù)編號(hào)的列線256和258中的多個(gè)單通道像素塊250中的相位差檢測(cè)單元100可以在行方向上以第二相位差檢測(cè)像素16與第一相位差檢測(cè)像素15的次序彼此平行地布置。

如上所述，圖8中所示的單位像素陣列200’中的相位差檢測(cè)單元100的布置特性與圖11中所示的單通道像素陣列240’中的相位差檢測(cè)單元100的布置特性彼此基本上相同。原因在于：雖然在相位差檢測(cè)單元100之間的間距以及第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16之間的間距中布置特性彼此不同，但相位差檢測(cè)單元100之間的間距比以及第一相位差檢測(cè)像素15與第二相位差檢測(cè)像素16之間的間距比是恒定的。

如圖9和圖10E中所示，將在其中布置了多個(gè)相位差檢測(cè)單元100的單通道像素陣列240恢復(fù)為子采樣像素陣列220(S105)?；謴?fù)的子采樣像素陣列220可以包括以4×4矩陣布置的多個(gè)子采樣像素塊230，且每個(gè)相位差檢測(cè)單元100可以被布置在多個(gè)子采樣像素塊230的每個(gè)子采樣像素塊中。

如圖9和圖10F中所示，可以將在其中布置了多個(gè)相位差檢測(cè)單元100的子采樣像素陣列220恢復(fù)為單位像素陣列200(S106)。恢復(fù)的單位像素陣列200可以包括以4×4矩陣布置的多個(gè)單位像素塊210，且每個(gè)相位差檢測(cè)單元100可以被布置在多個(gè)單位像素塊210的每個(gè)單位像素塊中。

通過(guò)上述的過(guò)程，可以在圖7中示出的單位像素陣列200中提供優(yōu)化的布置。這樣，有可能快速且均勻地檢測(cè)全幀中的相位差并改善關(guān)于相位差檢測(cè)像素的插值特性。

在下文中，將參照附圖來(lái)描述具有與根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的相位檢測(cè)單元100的布置特性相同的布置特性的各種實(shí)施例。

圖12和圖13是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。圖12是圖示單通道像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖，而圖13是圖示單位像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖。

如圖12和圖13中所示，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列300可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列200。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第一列線215中。見(jiàn) 圖10D。相反地，在第二實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第二列線216中。見(jiàn)圖13。

因此，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列340可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列240。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第一列線255中。見(jiàn)圖10D。相反地，在第二實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第二列線256中。見(jiàn)圖12。

因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器與根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器具有相同的布置特性，所以有可能改善圖像傳感器的性能。

圖14和圖15是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。圖14是圖示單通道像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖，而圖15是圖示單位像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖。

如圖14和圖15中所示，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第三實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列400可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列200。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第三列線217中。相反地，在第三實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第四列線218中。

因此，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第三實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列440可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列240。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第三列線257中。相反地，在第三實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第四列線258中。

因?yàn)楦鶕?jù)第三實(shí)施例的圖像傳感器與根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器具有相同的布置特性，所以有可能改善圖像傳感器的性能。

圖16和圖17是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。圖16是圖示單通道像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖，而圖17是圖示單位像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖。

如圖16和圖17中所示，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第四實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列500可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列200。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第二列線216中。相反地，在第四實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第三列線217中。

因此，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第四實(shí)施例的圖像傳感器的單通 道像素陣列540可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列240。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第二列線256中。相反地，在第四實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在行方向上定位于第三列線257中。

因?yàn)楦鶕?jù)第四實(shí)施例的圖像傳感器與根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器具有相同的布置特性，所以有可能改善圖像傳感器的性能。

圖18和圖19是圖示根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。圖18是圖示單通道像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的平面圖，而圖19是圖示單位像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖。

如圖18和圖19中所示，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第五實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列600可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列200。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第一行線211中。相反地，在第五實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第三行線213中。

因此，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第五實(shí)施例的單通道像素陣列640可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列240。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第一行線251中。相反地，在第五實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第三行線253中。

因?yàn)楦鶕?jù)第五實(shí)施例的圖像傳感器與根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器具有相同的布置特性，所以有可能改善圖像傳感器的性能。

圖20和圖21是圖示根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的相位差檢測(cè)單元的布置的示圖。圖20是圖示單通道像素陣列的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖，而圖21是圖示單位像素陣列中的相位差檢測(cè)單元的布置的平面圖。

如圖20和圖21中所示，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第六實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列700可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單位像素陣列200。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第二行線212中。相反地，在第六實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第四行線214中。

因此，除了相位差檢測(cè)單元100的位置之外，根據(jù)第六實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列740可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的單通道像素陣列240。在第一實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第二行線252中。在第六實(shí)施例中，相位差檢測(cè)單元100在列方向上定位于第四行線254中。

因?yàn)楦鶕?jù)第六實(shí)施例的圖像傳感器與根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器具有相同的布置特性，所以有可能改善圖像傳感器的性能。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器可以用在各種電子設(shè)備或系統(tǒng)中。在下文中，將參照?qǐng)D22來(lái)描述使用彎曲圖像傳感器的相機(jī)。

圖22示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括圖像傳感器的電子設(shè)備。

參見(jiàn)圖22，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有圖像傳感器的電子設(shè)備可以為相機(jī)。相機(jī)可以拍攝靜止的圖片或移動(dòng)的圖片。電子設(shè)備可以包括光學(xué)系統(tǒng)(或光學(xué)透鏡)810、快門單元811、圖像傳感器800、用于控制并驅(qū)動(dòng)圖像傳感器800和快門單元811的驅(qū)動(dòng)單元813以及信號(hào)處理單元812。

光學(xué)系統(tǒng)810將物體的圖像(入射光)引導(dǎo)至圖像傳感器800的像素陣列。光學(xué)系統(tǒng)810可以包括多個(gè)光學(xué)透鏡。快門單元811控制入射光的發(fā)射和阻擋。驅(qū)動(dòng)單元813控制圖像傳感器800的傳輸操作以及快門單元811的快門操作。信號(hào)處理單元812處理從圖像傳感器800輸出的圖像信號(hào)。處理過(guò)的圖像信號(hào)可以被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，或者被輸出至監(jiān)控器。

根據(jù)本技術(shù)，有可能通過(guò)提供相位差檢測(cè)像素在像素陣列中的優(yōu)化布置來(lái)快速且均勻地檢測(cè)全幀中的相位差并改善關(guān)于相位差檢測(cè)像素的插值特性。

雖然已經(jīng)出于說(shuō)明的目的而描述了各種實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將明顯的是，在不脫離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種改變和修改。

通過(guò)以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

技術(shù)方案1.一種圖像傳感器，包括：

像素陣列，包括多個(gè)單位像素陣列，

其中，所述多個(gè)單位像素陣列中的每個(gè)單位像素陣列包括以4×4矩陣布置的多個(gè)單位像素塊，

其中，所述多個(gè)單位像素塊中的每個(gè)單位像素塊包括相位差檢測(cè)單元，使得所述多個(gè)單位像素陣列中的每個(gè)單位像素陣列包括相位差檢測(cè)單元，

其中，相位差檢測(cè)單元包括第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素，

其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，

其中，第一開(kāi)口與第二開(kāi)口相對(duì)于彼此以偏離中心的方式來(lái)布置，以及

其中，布置在所述多個(gè)單位像素塊的每個(gè)單位像素塊處的相位差檢測(cè)單元基于相鄰 的單位像素塊之間的邊界線而彼此不對(duì)稱。

技術(shù)方案2.如技術(shù)方案1所述的圖像傳感器，其中，當(dāng)所述多個(gè)單位像素塊中的每個(gè)單位像素塊基于相鄰的單位像素塊之間的邊界線而彼此相向時(shí)，布置在彼此相向的單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元被布置為彼此不重疊。

技術(shù)方案3.如技術(shù)方案1所述的圖像傳感器，其中，給定的單位像素陣列中包括的相位差檢測(cè)單元彼此位于不同的列中。

技術(shù)方案4.如技術(shù)方案3所述的圖像傳感器，其中，第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素位于不同的行中但位于相同的列中。

技術(shù)方案5.如技術(shù)方案3所述的圖像傳感器，其中，包括在給定的單位像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距在行方向上和列方向上分別為恒定的，以及

其中，相鄰的相位差檢測(cè)單元在行方向上具有第一間距以及在列方向上具有比第一間距小的第二間距。

技術(shù)方案6.如技術(shù)方案3所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單位像素塊被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在所述多個(gè)單位像素陣列中的每個(gè)單位像素陣列中，

布置在處于同一行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于奇數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，以及

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置與布置在處于數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

技術(shù)方案7.如技術(shù)方案1所述的圖像傳感器，其中，給定的單位像素陣列中包括的相位差檢測(cè)單元彼此位于不同的行中。

技術(shù)方案8.如技術(shù)方案7所述的圖像傳感器，其中，第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素位于不同的列中但位于相同的行中。

技術(shù)方案9.如技術(shù)方案7所述的圖像傳感器，其中，包括在所述多個(gè)單位像素陣列 的每個(gè)單位像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距在行方向上和列方向上是恒定的，以及

其中，相鄰的相位差檢測(cè)單元在行方向上具有第一間距以及在列方向上具有比第一間距大的第二間距。

技術(shù)方案10.如技術(shù)方案7所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單位像素塊被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在所述多個(gè)單位像素陣列中的每個(gè)單位像素陣列中，

布置在處于同一列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，以及

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置與布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單位像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

技術(shù)方案11.如技術(shù)方案1所述的圖像傳感器，其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二像素差檢測(cè)像素分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，

其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口在行方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)。

技術(shù)方案12.如技術(shù)方案1所述的圖像傳感器，其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，

其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口在列方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)中。

技術(shù)方案13.如技術(shù)方案1所述的圖像傳感器，其中，像素陣列包括RGr/GbB貝爾模式或WRGB模式，在RGr/GbB貝爾模式中重復(fù)布置紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素，在WRGB模式中重復(fù)布置白色像素、紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素。

技術(shù)方案14.如技術(shù)方案13所述的圖像傳感器，其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素二者都替代藍(lán)色像素。

技術(shù)方案15.一種圖像傳感器，包括：

像素陣列，在所述像素陣列中二維地布置了多個(gè)單位像素組，所述多個(gè)單位像素組中的每個(gè)單位像素組具有2×2矩陣，

其中，像素陣列包括：

多個(gè)單通道像素陣列，在所述多個(gè)單通道像素陣列中分別以4×4矩陣布置了多個(gè)單通道像素塊，以及

其中，所述多個(gè)單通道像素塊分別由在所述多個(gè)單位像素組中的每個(gè)單位像素組的相同位置中提取的像素形成，且包括相位差檢測(cè)單元；以及

其中，相位差檢測(cè)單元包括第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素具有在不同方向上偏離中心地設(shè)置的開(kāi)口；

其中，在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中，布置在所述多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元在行方向或列方向上彼此不重疊。

技術(shù)方案16.如技術(shù)方案15所述的圖像傳感器，其中，當(dāng)在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中時(shí)，布置在所述多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元在列方向上彼此不重疊，以及

其中，第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素位于不同的行中但位于相同的列中。

技術(shù)方案17.如技術(shù)方案16所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距在行方向上和列方向上是恒定的，以及

其中，相鄰的相位差檢測(cè)單元在行方向上具有第一間距以及在列方向上具有比第一間距小的第二間距。

技術(shù)方案18.如技術(shù)方案16所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單通道像素塊被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中，

布置在處于同一行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于奇數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，以及

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置與布置在處于奇數(shù)編號(hào)的行線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

技術(shù)方案19.如技術(shù)方案15所述的圖像傳感器，其中，當(dāng)在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中時(shí)，布置在所述多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元在行 方向上彼此不重疊，以及

其中，第一相位差檢測(cè)像素與第二相位差檢測(cè)像素位于不同的列中但位于相同的行中。

技術(shù)方案20.如技術(shù)方案19所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中的相鄰的相位差檢測(cè)單元之間的間距在行方向上和列方向上是恒定的，以及

其中，相鄰的相位差檢測(cè)單元在行方向上具有第一間距以及在列方向上具有比第一間距大的第二間距。

技術(shù)方案21.如技術(shù)方案19所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單通道像素塊被布置在具有行線和列線的矩陣中，以及在所述多個(gè)單通道像素陣列的每個(gè)單通道像素陣列中，

布置在處于同一列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置彼此相同，以及

布置在處于偶數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置與布置在處于奇數(shù)編號(hào)的列線處的多個(gè)單通道像素塊中的相位差檢測(cè)單元的布置相反。

技術(shù)方案22.如技術(shù)方案15所述的圖像傳感器，其中，像素陣列包括：

多個(gè)單位像素陣列，

其中，在所述多個(gè)單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列中，以4×4矩陣布置了多個(gè)單位像素塊，以及

其中，所述多個(gè)單通道像素塊中的每個(gè)單通道像素塊對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)單位像素塊中的每個(gè)單位像素塊。

技術(shù)方案23.如技術(shù)方案15所述的圖像傳感器，其中，像素陣列包括：

多個(gè)單位像素陣列；

其中，在所述多個(gè)單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列中，以4×4矩陣布置了多個(gè)單位像素塊，

其中，所述多個(gè)單位像素陣列的每個(gè)單位像素陣列包括：

多個(gè)子采樣像素陣列，

其中，在所述多個(gè)子采樣像素陣列的每個(gè)子采樣像素陣列中，以4×4矩陣布置了子采樣像素塊，以及

其中，所述多個(gè)單通道像素塊中的每個(gè)單通道像素塊對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)子采樣像素塊中的每個(gè)子采樣像素塊。

技術(shù)方案24.如技術(shù)方案15所述的圖像傳感器，其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，

其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口在行方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)中。

技術(shù)方案25.如技術(shù)方案15所述的圖像傳感器，其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素分別具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，

其中，第一開(kāi)口和第二開(kāi)口在列方向上偏離中心地設(shè)置在一側(cè)和另一側(cè)中。

技術(shù)方案26.如技術(shù)方案15所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單位像素組中的每個(gè)單位像素組具有RGr/GbB貝爾模式或WRGB模式，在RGr/GbB貝爾模式中重復(fù)布置紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素，在WRGB模式中重復(fù)布置白色像素、紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素。

技術(shù)方案27.如技術(shù)方案26所述的圖像傳感器，其中，所述多個(gè)單通道像素塊中的每個(gè)單通道像素塊包括多個(gè)藍(lán)色像素，以及

其中，第一相位差檢測(cè)像素和第二相位差檢測(cè)像素替代藍(lán)色像素。