具有像素陣列的圖像傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請一般地涉及成像系統(tǒng)，并且更具體地講，涉及具有相位檢測能力的成像系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代電子裝置（諸如，蜂窩電話、照相機和計算機）經(jīng)常使用數(shù)字圖像傳感器。成 像器傳感器（有時被稱為成像器）可由圖像感測像素的二維陣列形成。每個像素接收入 射光子（光）并且將光子轉(zhuǎn)換成電信號。圖像傳感器有時被設(shè)計為使用聯(lián)合圖像專家組 (JPEG)格式將圖像提供給電子裝置。
[0003] -些應(yīng)用（諸如，自動聚焦和三維（3D)成像）可能需要電子裝置提供立體和/或 深度感測能力。例如，為了使感興趣的物體聚焦以用于圖像捕捉，電子裝置可能需要識別電 子裝置和感興趣的物體之間的距離。為了識別距離，傳統(tǒng)電子裝置使用復(fù)雜布置。一些布 置需要使用從各種視點捕捉圖像的多個圖像傳感器和照相機透鏡。其它布置需要添加將入 射光聚焦在二維像素陣列的子區(qū)域上的雙凸透鏡陣列。由于諸如另外的圖像傳感器或復(fù)雜 透鏡陣列的部件的添加，這些布置導(dǎo)致減小的空間分辨率、增加的成本和增加的復(fù)雜性。
[0004] 一些電子裝置在單個圖像傳感器中既包括圖像像素又包括相位檢測像素。利用這 種類型的布置，照相機能夠使用片上相位檢測像素聚焦圖像，而不需要單獨的相位檢測傳 感器。在典型布置中，相位檢測像素全都具有相同顏色并且在像素陣列中連續(xù)地布置成線。 當(dāng)相位檢測像素被以這種方式布置時，光學(xué)串?dāng)_變成問題。例如，與綠色圖像像素和紅色圖 像像素之間的光學(xué)串?dāng)_相比，綠色圖像像素和綠色相位檢測像素之間的光學(xué)串?dāng)_可能更加 難以校正。
[0005]因此，將會希望能夠提供用于圖像傳感器的改進的相位檢測像素布置和相位檢測 信號處理方法。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本公開的一個目的是提供具有改進的相位檢測像素布置和相位檢測信號處理的 圖像傳感器。
[0007] 根據(jù)一個實施例，提供一種具有像素陣列的圖像傳感器，所述像素陣列包括：多 個圖像像素，搜集圖像數(shù)據(jù)；相位檢測像素對，搜集相位信息，其中所述相位檢測像素對包 括具有不同角度響應(yīng)的第一和第二相位檢測像素；和濾色器陣列，其中所述濾色器陣列包 括形成在所述多個圖像像素上方的多個濾色器元件，所述多個濾色器元件根據(jù)顏色模式布 置，并且第一和第二相位檢測像素包括具有各自的與該顏色模式匹配的第一和第二顏色的 各自的第一和第二濾色器元件。
[0008] 優(yōu)選地，所述顏色模式是拜耳顏色模式。
[0009] 優(yōu)選地，所述多個濾色器元件包括寬帶濾波器元件。
[0010] 優(yōu)選地，第一和第二濾色器元件透射不同顏色的光。
[0011] 優(yōu)選地，所述圖像傳感器還包括：多個另外的相位檢測像素對，其中所述相位檢測 像素對和所述多個另外的相位檢測像素對位于像素行中，并且所述另外的相位檢測像素對 中的每個包括透射不同顏色的光的濾色器元件。
[0012] 優(yōu)選地，第一和第二相位檢測像素包括由單個微透鏡覆蓋的各自的第一和第二光 電二極管。
[0013] 優(yōu)選地，第一和第二相位檢測像素包括各自的第一和第二光電二極管，第一和第 二光電二極管中的每一個部分地由不透明的遮蔽層覆蓋。
[0014] 優(yōu)選地，所述像素陣列包括像素行和像素列，并且第一和第二相位檢測像素彼此 相鄰地位于一個像素行中。
[0015] 優(yōu)選地，所述像素陣列包括像素行和像素列，并且第一和第二相位檢測像素彼此 相鄰地位于一個像素列中。
[0016] 優(yōu)選地，第一相位檢測像素包括由第一微透鏡覆蓋的第一光電二極管，第二相位 檢測像素包括由第二微透鏡覆蓋的第二光電二極管，并且第一和第二相位檢測像素相對于 彼此沿對角線方向布置。
[0017] 優(yōu)選地，第一微透鏡跨越所述像素陣列的第一和第二列，并且第二微透鏡與第一 微透鏡相鄰并且也跨越所述像素陣列的第一和第二列。
[0018] 優(yōu)選地，第一微透鏡跨越所述像素陣列中的第一和第二列，并且第二微透鏡跨越 所述像素陣列的第三和第四列。
[0019] 根據(jù)另一實施例，提供一種具有像素陣列的圖像傳感器，所述像素陣列包括：多個 圖像像素，搜集圖像數(shù)據(jù)；相位檢測像素對，搜集相位信息，其中每個相位檢測像素對包括 具有不同角度響應(yīng)的第一和第二相位檢測像素，并且每個相位檢測像素對完全由圖像像素 包圍并且與所述像素陣列中的其它相位檢測像素對隔離；和濾色器陣列，其中所述濾色器 陣列包括形成在所述多個圖像像素上方的多個濾色器元件，所述多個濾色器元件根據(jù)顏色 模式布置，并且每個相位檢測像素對包括具有各自的與該顏色模式匹配的第一和第二顏色 的各自的第一和第二濾色器元件。
[0020] 優(yōu)選地，所述相位檢測像素對被布置在行中，并且該行中的相位檢測像素對通過 在該行中的圖像像素而彼此分離。
[0021] 優(yōu)選地，所述相位檢測像素對包括位于所述像素陣列的第一行中的第一相位檢測 像素對和位于所述像素陣列的第二行中的第二相位檢測像素對，其中第一相位檢測像素對 相對于第二相位檢測像素對錯開。
[0022] 根據(jù)又一實施例，提供一種具有像素陣列的圖像傳感器，所述像素陣列包括：多個 圖像像素，搜集圖像數(shù)據(jù)；和相位檢測像素對，搜集相位信息，其中所述相位檢測像素對包 括具有不同角度響應(yīng)的第一和第二相位檢測像素，第一和第二相位檢測像素包括各自的第 一和第二濾色器元件，第一和第二濾色器元件具有各自的第一和第二顏色，其中第一顏色 不同于第二顏色。
[0023] 優(yōu)選地，所述圖像傳感器還包括：多個濾色器元件，形成在所述多個圖像像素上 方，其中所述多個濾色器元件根據(jù)顏色模式布置，并且第一和第二顏色與該顏色模式匹配。
[0024] 優(yōu)選地，所述顏色模式是拜耳顏色模式。
[0025] 優(yōu)選地，第一和第二相位檢測像素包括由單個微透鏡覆蓋的各自的第一和第二光 電二極管。
[0026] 優(yōu)選地，第一和第二相位檢測像素包括各自的第一和第二光電二極管，第一和第 二光電二極管中的每一個部分地由不透明的遮蔽層覆蓋。
[0027] 根據(jù)本公開，可以減小相位檢測像素信號之間的任何偏差。
【附圖說明】
[0028] 圖1是根據(jù)本公開的實施例的具有可包括相位檢測像素的圖像傳感器的說明性 電子裝置的示意圖。
[0029] 圖2A是根據(jù)本公開的實施例的具有有著不同的不對稱角度響應(yīng)的光敏區(qū)域的說 明性相位檢測像素的剖視圖。
[0030] 圖2B和2C是根據(jù)本公開的實施例的圖2A的相位檢測像素的剖視圖。
[0031] 圖3是根據(jù)本公開的實施例的針對以不同入射角撞擊相位檢測像素的入射光的 相位檢測像素的說明性信號輸出的示圖。
[0032] 圖4A是根據(jù)本公開的實施例的沿水平方向布置的說明性相位檢測像素對的頂視 圖。
[0033] 圖4B是根據(jù)本公開的實施例的沿垂直方向布置的說明性相位檢測像素對的頂視 圖。
[0034] 圖4C是根據(jù)本公開的實施例的沿垂直方向布置并且被構(gòu)造為沿著水平方向檢測 相差的說明性相位檢測像素對的頂視圖。
[0035]圖5是現(xiàn)有技術(shù)中具有連續(xù)地布置線并且全都具有相同顏色的相位檢測像素的 傳統(tǒng)像素陣列的頂視圖。
[0036] 圖6是根據(jù)本公開的實施例的具有有著與像素陣列的濾色器模式匹配的濾色器 的隔離的相位檢測像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0037] 圖7是根據(jù)本公開的實施例的具有有著與像素陣列的濾色器模式匹配的濾色器 的連續(xù)地布置成線的相位檢測像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0038] 圖8是根據(jù)本公開的實施例的具有有著與像素陣列的濾色器模式匹配的濾色器 的隔離的堆疊相位檢測像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0039] 圖9是根據(jù)本公開的實施例的具有有著與像素陣列的濾色器模式匹配的濾色器 的連續(xù)地布置成線的堆疊相位檢測像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0040] 圖10是根據(jù)本公開的實施例的具有有著與像素陣列的濾色器模式匹配的濾色器 的非連續(xù)地布置成線的隔離的相位檢測像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0041] 圖11是根據(jù)本公開的實施例的具有有著與像素陣列的濾色器模式匹配的濾色器 的隔離的沿對角線方向布置的相位檢測像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0042] 圖12是根據(jù)本公開的實施例的具有布置成線的交替的紅色相位檢測像素對和綠 色相位檢測像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0043] 圖13是根據(jù)本公開的實施例的具有沿著兩個或更多像素行分布的綠色相位檢測 像素對的說明性像素陣列的頂視圖。
[0044] 圖14是根據(jù)本公開的實施例的操作具有圖像像素和相位檢測像素的圖像傳感器 所涉及的說明性步驟的流程圖。
[0045]圖15是根據(jù)本公開的實施例的在自動聚焦操作期間處理相位檢測像素信號所涉 及的說明性步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0046] 本公開的實施例涉及具有自動聚焦和深度感測能力的圖像傳感器。具有照相機模 塊的電子裝置被示出在圖1中。電子裝置10可以是數(shù)字照相機、計算機、蜂窩電話、醫(yī)學(xué)裝 置或其它電子裝置。照相機模塊12(有時被稱為成像裝置）可包括一個或多個圖像傳感器 14和一個或多個透鏡28。在操作期間，透鏡28(有時被稱為光學(xué)器件28)將