实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法技术

本发明专利技术提出一种实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，提供具有相同彩色滤光膜的四像素结构；所述相邻的4个四像素结构为一组块；所述若干组块组成图像传感器像素阵列；对若干组块中对应的四像素结构中的至少两个像素单元进行部分遮挡,同一四像素结构内像素单元的遮挡区域位置一致；在像素合成模式下，基于若干的所述四像素结构中至少两个像素单元的部分遮挡，获取信号信息并提取相应的相位信息，将对焦状态与所述相位信息进行比对，实现四像素结构的像素合成模式下的快速对焦。本发明专利技术的实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，既能保证较高感光度，又能快速对焦,从而满足更多的智能便携设备的拍照应用需求。

【技术实现步骤摘要】
实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法
本专利技术涉及一种实现CMOS图像传感器于像素合成（binning）模式下的相位对焦方法。
技术介绍
随着智能手机的日益普及，人们对移动智能终端的图像拍摄效果也提出了越来越高的要求，在一些动态场景中，能够实现快速对焦，并且清晰地抓拍下一些转瞬即逝的影像，成为越来越多人的需求。同时，应对多变场景，对于高动态范围，高感光度的要求也越来越高。目前比较先进的对焦技术是相位检测自动对焦（PDAF）技术，可以实现更加快速的对焦。目前实现PDAF，主要是利用光路上的金属结构进行额外的遮挡，来提取相位的信息，多遮挡的像素结构，收集到的信号信息里会携带相位信息，相位信息通过算法被提取出来，随着物体与焦平面的位置的变化，相位信息也会产生变化，对于设计好的结构所提取出的离焦到合焦的相位信息，可以拟合出一条曲线，当实际场景去检测离焦物体的位置的时候，可以很快的计算出移动多少可以到达合焦的位置，进而实现快速对焦。如图1所示，在采用传统RGB拜耳阵列结构的CMOS图像传感器中，常用的PDAF多遮挡结构通常是在同一列的像素上，例如同一列的蓝色（B）像素上，两个多遮挡的像素结构中间会间隔一个B像素，当然，这种结构也不局限于此，但都是一对多遮挡结构的形式出现，一对多遮挡结构中包含一个左遮挡和一个右遮挡的结构，同时这一对多遮挡结构的像素颜色会被替换为绿色（G）或者白色（W），以增加透过率。但是，目前一些高像素的图像传感器，不采用传统的RGB拜耳阵列结构，而是采用四像素（4cell）结构，如图2所示，具体是以2×2个相同颜色的像素单元为一四像素结构，相邻的4个四像素结构再做RGB的排布，构成一组块；所述若干组块组成图像传感器像素阵列；这种结构可以实现信号级别的像素合成，以实现像素合成模式下更高的感光度。但是，如果沿用现有的PDAF遮挡结构在四像素结构的图像传感器上，就没有办法提取出相位信息了，所以目前的这种四像素结构的图像传感器，在像素合成模式下，是无法实现PDAF功能的，这对于一些人们越来越常遇到的场景拍照的应用需求，比如随时随地前摄自拍等应用需求，是无法满足用户需要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，既能保证较高感光度，又能快速对焦，满足更多的智能便携设备的拍照应用需求。基于以上考虑，本专利技术提出一种实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，提供具有相同彩色滤光膜的四像素结构；所述相邻的4个四像素结构为一组块；所述若干组块组成图像传感器像素阵列；对若干组块中对应的四像素结构中的至少两个像素单元进行部分遮挡,同一四像素结构内像素单元的遮挡区域位置一致；在像素合成模式下，基于若干的所述四像素结构中至少两个像素单元的部分遮挡，获取信号信息并提取相应的相位信息，将对焦状态与所述相位信息进行比对，实现四像素结构的像素合成模式下的快速对焦。优选的，对若干组块中对应的四像素结构中的全部四个像素单元均进行部分遮挡。优选的，所述若干组块中，若干第一组块中四像素结构的至少两个像素单元的遮挡区域与若干第二组块中四像素结构的至少两个像素单元的遮挡区域部分或完全互补。优选的，所述至少两个像素单元的遮挡区域的比例占像素单元面积的30%至70%。优选的，进行遮挡的四像素结构的彩色滤光膜为绿色滤光膜、透明膜。优选的，遮挡区域部分或完全互补的所述四像素结构分别为一对；对于所述一对内部，一四像素结构遮挡区域与另一四像素结构遮挡区域的横向距离小于等于4个像素单元距离，纵向距离小于等于16个像素单元距离。优选的，遮挡区域部分或完全互补的所述四像素结构分别为一对；所述一对与另一对之间的横向距离小于等于64个像素单元距离，纵向距离小于等于64个像素单元距离。优选的，遮挡区域部分或完全互补的所述四像素结构分别为一对；所述的至少一对四像素结构组成重复单元，于所述像素阵列中布设若干所述重复单元。本专利技术的实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，将现有四像素结构和PDAF快对焦相结合，可以实现在像素合成模式下的PDAF相位快速对焦功能，弥补了传统PDAF结构在四像素结构的应用中相位信息的损失，也弥补了PDAF在弱光环境下对焦准确性下降的缺陷，同时借助四像素多遮挡结构的不同变化，还可以实现相位信息更加准确的提取，在没有明显亮暗对比的场景中，也可以借助遮挡结构的变化设计，实现相位信息的放大与提取，从而将PDAF的应用范围极大拓展，可以实现更多场景应用中更加准确快速的对焦，满足更多的智能便携设备的拍照应用需求。附图说明通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本专利技术某些原理的具体实施方式，本专利技术所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。图1为现有采用拜耳阵列的CMOS图像传感器的遮挡结构示意图；图2为现有CMOS图像传感器的四像素结构示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的CMOS图像传感器的遮挡结构示意图；图4为根据本专利技术另一个实施例的CMOS图像传感器的遮挡结构示意图；图5为根据本专利技术又一实施例的CMOS图像传感器的遮挡结构示意图。具体实施方式为解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供一种实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，既能保证较高感光度，又能快速对焦，从而满足更多的智能便携设备的拍照应用需求。在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本专利技术一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本专利技术的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本专利技术的所有实施例。可以理解，在不偏离本专利技术的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本专利技术的范围由所附的权利要求所限定。图3为根据本专利技术一个实施例的CMOS图像传感器的遮挡结构示意图。根据图3，本专利技术提出一种实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，提供具有相同彩色滤光膜的四像素结构；所述相邻的4个四像素结构为一组块；所述若干组块组成图像传感器像素阵列；对若干组块中对应的四像素结构中的至少两个像素单元进行部分遮挡,同一四像素结构内像素单元的遮挡区域位置一致；在像素合成模式下，本专利技术中的像素合成模式是指：四像素结构中的四个像素单元的电子导入同一个浮置扩散区（FloatingDiffusion）,并经过同一套读出电路读出。基于若干的所述四像素结构中至少两个像素单元的部分遮挡，获取信号信息并提取相应的相位信息，将对焦状态与所述相位信息进行比对，实现四像素结构的像素合成模式下的快速对焦。本专利技术中所述的相位信息随物体与焦平面的位置变化而相应变化，提取离焦到合焦的相位信息拟合为一曲线，将实际场景与所述曲线进行比对，以快速计算出移动至合焦位置的距离，提高对焦精度和速度，实现快速对焦。对相同彩色滤光膜的四像素结构中至少两个像素单元进行遮挡，可提取四像素区域的至少两组相位信息，实现低对比度场景的信息放大和提取。在像素合成模式下，对具有相同彩色滤光膜的四像素结构中至少两个像素单元进行遮挡，感光强度好，信号强度高，对旁边其他正常四像素结构，造成的串扰的信号占比较小，可实现暗场景的相位对焦。在一实施例中，对若干组块中对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，其特征在于：提供具有相同彩色滤光膜的四像素结构；所述相邻的4个四像素结构为一组块；所述若干组块组成图像传感器像素阵列；对若干组块中对应的四像素结构中的至少两个像素单元进行部分遮挡,同一四像素结构内像素单元的遮挡区域位置一致；在像素合成模式下，基于若干的所述四像素结构中至少两个像素单元的部分遮挡，获取信号信息并提取相应的相位信息，将对焦状态与所述相位信息进行比对，实现四像素结构的像素合成模式下的快速对焦。

【技术特征摘要】
1.一种实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，其特征在于：提供具有相同彩色滤光膜的四像素结构；所述相邻的4个四像素结构为一组块；所述若干组块组成图像传感器像素阵列；对若干组块中对应的四像素结构中的至少两个像素单元进行部分遮挡,同一四像素结构内像素单元的遮挡区域位置一致；在像素合成模式下，基于若干的所述四像素结构中至少两个像素单元的部分遮挡，获取信号信息并提取相应的相位信息，将对焦状态与所述相位信息进行比对，实现四像素结构的像素合成模式下的快速对焦。2.根据权利要求1所述的实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，其特征在于，对若干组块中对应的四像素结构中的全部四个像素单元均进行部分遮挡。3.根据权利要求1所述的实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，其特征在于，所述若干组块中，若干第一组块中四像素结构的至少两个像素单元的遮挡区域与若干第二组块中四像素结构的至少两个像素单元的遮挡区域部分或完全互补。4.根据权利要求1所述的实现CMOS图像传感器于像素合成模式下的相位对焦方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立新，胡佳，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31