用于稳健芯片内建相位检测之影像传感器以及相关系统和方法技术方案

一种用于稳健芯片内建相位检测的影像传感器，其包括用于撷取场景之影像的像素数组，其中所述像素数组具多个横向相位检测列以及多个纵向相位检测行，每一横向列包括用于检测场景横向变化之相位检测像素，每一纵向行包括用于检测场景纵向变化之相位检测像素，且其中每一横向相位检测列和每一纵向相位检测行相交错。一种相位检测法，其包括使用多个相位检测列之一产生一对横向线轮廓、使用与多个相位检测列之一交错的多个相位检测行之一产生一对纵向线轮廓，以及根据所述对横向线轮廓与所述对纵向线轮廓测定在场景中与至少一任意取向边缘相关的相位偏移。

【技术实现步骤摘要】

无。
技术介绍
绝大多数的电子相机具有自动对焦的能力。所述自动对焦功能让相机自动对焦在相机所见之场景内的目标上。自动对焦可完全自动使得相机辨识场景内的目标并对焦在所述目标上。在一些情况下，相机甚至可决定哪些目标比其它目标更重要并接着对焦在较重要的目标上。另外，自动对焦可利用使用者输入指定所述场景感兴趣的部分。基于此，所述自动对焦功能在使用者指定的部分场景中辨识目标并将相机对焦在这些目标上。为达到市场应用，所述自动对焦功能必须可靠且迅速，使得每次使用者撷取一影像时，相机快速将场景中需要的部分对在焦点上。最好所述自动对焦功能够快速让使用者不会注意到按下触发键和影像撷取间的任何延迟。自动对焦对没有任何手动对焦的相机而言特别重要，例如小巧简洁之数字相机和相机手机。许多电子相机使用对比自动对焦，其中所述自动对焦功能调整所述成像物镜以最大化至少一部份场景的对比度，因而将所述部分场景对在焦点上。相位检测自动对焦近来获得普及，因为他较对比自动对焦快。相位检测自动对焦藉由比较光线通过所述成像物镜之一部份(如左边部分)和光线通过所述成像物镜之另一部份(如右边部分)而直接量测失焦程度。一些数字单眼相机(digital single-lens reflex camera)除了用以撷取影像之影像传感器外，还包括一专用的相位检测传感器。然而，此解决方案对较小巧简洁且/或较便宜的相机而言并不可行。因此，相机制造商正发展具芯片内建相位检测(on-chip phase detection)之影像传感器，即具有整合相位检测能力的影像传感器。为这个目的，各式各样的像素编排已被提出。本公开说明之图11、13与14所示为几个这些先前技术的影像传感器。尽管有这些努力，制造具稳健芯片内建相位检测之高效能影像传感器依然是个挑战。
技术实现思路
在一实施例中，一种用于稳健芯片内建相位检测之影像传感器包括用于撷取场景之影像
的一像素数组。所述像素数组包括多个横向相位检测列以及多个纵向相位检测行。每一横向相位检测列有多个用于检测场景横向变化之相位检测像素。每一纵向相位检测行有多个用于检测场景纵向变化之相位检测像素。每一横向相位检测列和每一纵向相位检测行相交错。在一实施例中，一种使用具芯片内建相位检测像素之影像传感器的相位检测法。所述方法包括使用影像传感器的多个横向相位检测列之一产生一对光线分别从左方和右方来的横向线轮廓。所述方法进一步包括使用影像传感器的多个纵向相位检测行之一产生一对光线分别从上方和下方来的纵向线轮廓，其中所述多个纵向相位检测行之一与所述多个横向相位检测列之一交错。此外，所述方法包括根据所述对横向线轮廓与所述对纵向线轮廓测定在影像传感器所见之场景中与至少一任意取向边缘相关的相位偏移(phase shift)。在一实施例中，一种具芯片内建相位检测之成像系统包括具有用于撷取场景影像之一像素数组的影像传感器。所述像素数组有相交错的(a)用于量测至少一对光线分别从左方和右方入射之横向线轮廓的横向相位检测列，与(b)用于量测至少一对光线分别从上方和下方入射之纵向线轮廓的纵向相位检测行。所述成像系统进一步包括用于处理所述至少一对横向线轮廓与所述至少一对纵向线轮廓以量测场景中与一任意取向边缘相关之相位偏移的一相位处理模块。附图说明图1为根据一实施例绘示一具稳健芯片内建相位检测之影像传感器在使用中的情境。图2A与2B为根据一实施例绘示当一目标位在一成像系统之焦距上时，藉由一成像物镜将所述目标成像至图1之影像传感器。图3A与3B为根据一实施例绘示当一目标位在一成像系统之焦距外更远的地方，藉由一成像物镜将所述目标成像至图1之影像传感器。图4A与4B为根据一实施例绘示当一目标位在一成像系统之焦距内更近的地方，藉由一成像物镜将所述目标成像至图1之影像传感器。图5为根据一实施例绘示图1之影像传感器的进一步细节。图6为根据一实施例绘示图1之影像传感器之一局部的进一步细节。图7为根据一实施例绘示图1之影像传感器的相位检测像素与示例性之非相位检测像素。图8为根据一实施例绘示图1之影像传感器内感兴趣的相位检测区域。图9为根据一实施例绘示具稳健芯片内建相位检测之一单色影像传感器的一局部。图10为根据一实施例绘示具稳健芯片内建相位检测之一彩色影像传感器的一局部。图11绘示一具稳健芯片内建相位检测的先前技术之影像传感器。图12为根据一实施例绘示藉由图1之影像传感器检测与量测一任意取向边缘的相位偏移。图13绘示两种具芯片内建相位检测的先前技术之影像传感器。图14绘示具芯片内建相位检测的先前技术之彩色影像传感器的一局部。图15为根据一实施例绘示具稳健芯片内建相位检测之另一影像传感器。图16为根据一实施例绘示具稳健芯片内建相位检测之影像传感器在其中之一局部。图17为根据一实施例绘示具稳健芯片内建相位检测之一成像系统。图18为根据一实施例绘示用于稳健芯片内建相位检测之方法，其利用实施于图17成像系统中图1之影像传感器。图19为根据一实施例绘示使用图17之成像系统撷取影像的一种方法。图20为根据一实施例绘示具稳健芯片内建相位检测之另一成像系统。图21A、21B为根据一实施例绘示图17之成像系统所产生之示例性相位检测数据，其情境为感兴趣之一目标在所述成像系统之焦距内更近的地方。图22A、22B为根据一实施例绘示图17之成像系统所产生之示例性相位检测数据，其情境为感兴趣之一目标在所述成像系统之焦距上。图23A、23B为根据一实施例绘示图17之成像系统所产生之示例性相位检测数据，其情境为感兴趣之一目标在所述成像系统之焦距外更远的地方。具体实施方式图1绘示具稳健芯片内建相位检测之一示例性影像传感器100在一示例性之使用中的情境190。影像传感器100系实施于用来成像一场景150的一电子相机110。电子相机110为诸如一相机手机或一小巧简洁之数位相机。电子相机110利用影像传感器100之芯片内建相位检测功能对焦场景150。当对焦后，电子相机110利用影像传感器100撷取场景150之一对焦之影像120，相对于一失焦影像130。影像传感器100系配置成提供稳健芯片内建相位检测，其可检测在场景150内之任意取向和位置的边缘。影像传感器100因此使电子相机110能稳健自动对焦。例如，经由影像传感器100之使用，电子相机110能可靠地自动对焦在人员稀少之场景150。影像传感器100亦能有非常弹性之自动对焦功能，其可被电子相机110用来自动对焦场景150中任意位置的
一目标，且/或与一或多个边缘相关之场景150中任意选择的部分。在此处，场景中之一〝边缘〞系指一特殊相异诸如亮度相异或一特殊色彩相异。在一实施例中，影像传感器100为一互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器。影像传感器100可为一彩色影像传感器或一单色影像传感器。下文所述之图2A、2B、3A、3B、4A与4B绘示影像传感器100(图1)之芯片内建相位检测可如何用来测定一示例性包含影像传感器100与一成像物镜210之成像系统的失焦程度。图2A与2B所示为一简图200，其图解说明当一目标230在所述成像系统之焦点上，所述目标230由成物透镜210成像至影像传感器100。图2A所示简图200为立体视图，而图2B所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于芯片内建相位检测的影像传感器，其包括：一组用于撷取一场景之一影像的像素数组，所述像素数组包括：多个横向相位检测列，每一列包括用于检测场景横向变化之一第一组多个相位检测像素，以及多个纵向相位检测行，每一行包括用于检测场景纵向变化之一第二组多个相位检测像素；其中所述多个横向相位检测列之每一列和所述多个纵向相位检测行之每一行相交错。

【技术特征摘要】
2015.05.18 US 14/714,9971.一种用于芯片内建相位检测的影像传感器，其包括：一组用于撷取一场景之一影像的像素数组，所述像素数组包括：多个横向相位检测列，每一列包括用于检测场景横向变化之一第一组多个相位检测像素，以及多个纵向相位检测行，每一行包括用于检测场景纵向变化之一第二组多个相位检测像素；其中所述多个横向相位检测列之每一列和所述多个纵向相位检测行之每一行相交错。2.根据权利要求1所述的影像传感器，其中每一横向相位检测列之所述第一组多个相位检测像素包括用于检测横向变化之多个左屏蔽像素与多个右屏蔽像素，且每一纵向相位检测行之所述第二组多个相位检测像素包括用于检测纵向变化之多个上屏蔽像素与多个下屏蔽像素。3.根据权利要求2所述的影像传感器，其中每一横向相位检测列之所述左屏蔽像素与所述右屏蔽像素被安排成横向排列之系列相位检测像素对，每一相位检测像素对包括所述左屏蔽像素之一与所述右屏蔽像素之一，且每一纵向相位检测行之所述上屏蔽像素与所述下屏蔽像素被安排成纵向排列之系列相位检测像素对，每一相位检测像素对包括所述上屏蔽像素之一与所述下屏蔽像素之一。4.根据权利要求3所述的影像传感器，其中每一横向相位检测列之中，所述左屏蔽像素对所述右屏蔽像素有纵向位移，且每一纵向相位检测行之中，所述上屏蔽像素对所述下屏蔽像素有横向位移。5.根据权利要求1所述的影像传感器，其中所述像素数组上之每一相位检测像素只与非为相位检测像素之像素相邻。6.根据权利要求1所述的影像传感器，其中所述像素数组系由多个用于产生所述场景之一彩色影像的彩色像素群组成，每一彩色像素群具有对相应之多种颜色灵敏的多种类型之彩色感光像素，且所有的相位检测像素系为所述多种类型中之同一种。7.根据权利要求6所述的影像传感器，其中所述多个彩色像素群包括：多个相位检测彩色像素群，每一群包括最多一个所述相位检测像素，以及多个不包含相位检测像素的非相位检测彩色像素群；且所述相位检测彩色像素群之每一群最多与所述相位检测彩色像素群之其它两群相邻。8.根据权利要求1所述的影像传感器，其中所述横向相位检测列之每一列大致上跨越
\t所述像素数组之横向范围，且所述纵向相位检测行之每一行大致上跨越所述像素数组之纵向范围。9.根据权利要求8所述的影像传感器，其中所述多个横向相位检测列包括至少十列相位检测列，且所述多个纵向相位检测行包括至少十行相位检测行。10.一种使用具芯片内建相位检测像素之一影像传感器的相位检测法，所述方法包括：使用所述影像传感器之多个横向相位检测列之一产生一对光线分别从左方和右方来的横向线轮廓；使用所述影像传感器之多个纵向相位检测行之一产生一对光线分别从上方和下方来的纵向线轮廓，其中所述多个纵向相位检测行之一与所述多个横向相位检测列之一交错；以及根据所述对横向线轮廓与所述对纵向线轮廓测定在所述影像传感器所见之场景中与至少一任意取向边缘相关的相位偏移。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：调整一成像物镜之焦距以减少所述相位偏移。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：使用所述影像传感器撷取所述场景之一影像。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述产生一对横向线轮廓之步骤包括使用与所述多个横向相位检测列相关联之多个相位检测像素之一第一部份，所述产生一对纵向线轮廓之步骤包括使用与所述多个纵向相位检测行相关联之多个相位检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成军，刘关松，单继章，彭进宝，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US