共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，通过将每个像素单元的四个像素通过共用一个滤光片和一个微透镜形成为四合一的模式使用，同时将像素单元中的至少一对设置为对焦像素单元，其余为非对焦像素单元(即正常像素单元)，如此在电路读出时，非对焦像素单元直接四合一读出亮度信息，对焦像素单元由于被遮挡一半，仅能读出其中一半的信息，将整个像素阵列中的对焦像素单元的信息叠加，就可以得到图像相位信息，从而实现自动对焦，即只要通过一次电路读出即可实现同时获取相位信息和亮度信息，从而帧率不会降低一半，有效提高了图像传感器在视频使用自动相位对焦时的视频帧率。焦时的视频帧率。焦时的视频帧率。

Image sensor with shared microlens partially occluding phase focusing

【技术实现步骤摘要】
共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器


[0001]本技术涉及图像传感器
，特别是涉及一种共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器。

技术介绍

[0002]图像获取装置一般包括图像传感器和镜头。镜头将光聚焦到图像传感器上以形成图像，图像传感器将光信号转化成电信号。电信号从图像获取装置输出到电子系统的其他组件。图像获取装置和电子系统的其他组件构成了成像系统。图像传感器已经应用普遍，在各种电子系统中均可见，例如，手机、数码相机、医疗设备、以及计算机等。
[0003]典型的图像传感器包括布置在二维阵列中的多个光敏图像单元(“像素”)。通过在像素上形成彩色滤光片阵列(CFA)，使图像传感器能够形成彩色图像。通常，每个像素都被一个单色滤光片覆盖，而这个滤光片又被一个微透镜覆盖以将光聚焦到一个光电二极管上。重复像素模块组成一个像素阵列，其中像素模块是由四个像素组成的2
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2阵列，四个像素覆盖有一个红色、一个蓝色和两个绿色滤光片，组成一个众所周知的拜尔模式CFA。用于制造图像传感器，尤其是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术持续不断向前发展。
[0004]目前使用共用微透镜可以为图像传感器提供全像素自动相位对焦的功能，但是由于需要分别读出相位对焦信息和像素亮度信息(即图像信息)，读出方式不够灵活，现有布局设计难以有效实现需要信息的灵活获取，另外，在实际应用中还会导致视频帧率降低一半，而对于高分辨率的图像传感器，视频帧率是非常关键且困难的指标。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，用于解决现有技术中的使用共用微透镜提供全像素自动对焦功能的图像传感器读出方式不够灵活、在视频使用自动相位对焦时帧率较低等的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，所述图像传感器包括：
[0007]由多个像素单元组构成的像素阵列，每个所述像素单元组包括以2
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2形式设置的四个像素单元，每个所述像素单元包括以n
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n形式设置的四个像素，n≥2，每个所述像素单元的所有所述像素对应同样颜色的滤光片及共用一个微透镜；
[0008]所述像素单元包括对焦像素单元和非对焦像素单元，所述对焦像素单元通过将其中的部分所述像素设置为遮蔽像素形成，所述对焦像素单元成对设置且设置于相同颜色的像素单元中，所述对焦像素单元用于获取相位对焦信息。
[0009]可选地，通过在所述遮蔽像素中的光电转换元件上形成遮光材料层形成所述遮蔽像素。
[0010]可选地，将所述对焦像素单元中的所述像素分为上侧和下侧两部分，分别将上侧
的所述像素和下侧的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元；或将所述对焦像素单元中的所述像素分为左侧和右侧两部分，分别将左侧的所述像素和右侧的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元；或将所述对焦像素单元中的所述像素分为对角线两侧的两部分，分别将两条对角线两侧的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元；或将所述对焦像素单元中的所述像素分为过像素中心的分割线两侧部分，分别将分割线两侧部分的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元。
[0011]可选地，每个所述像素单元组中的所述四个像素单元构成拜耳基阵列，其中，成对设置的所述对焦像素单元分别设置于不同的所述拜耳基阵列中。
[0012]进一步地，所述拜耳基阵列包括拜耳RGB阵列，所述拜耳RGB阵列包括蓝色像素单元、第一绿色像素单元、第二绿色像素单元及红色像素单元，成对设置的所述对焦像素单元通过分别将两个所述拜耳RGB阵列中的两个所述蓝色像素单元中的蓝色滤光片替换为辅助滤光片，再将其中的部分所述像素设置为所述遮蔽像素形成。
[0013]进一步地，所述辅助滤光片包括绿色滤光片、青色滤光片及白色滤光片中的任意一种。
[0014]进一步地，所述像素阵列包括多个以4
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4形式设置的十六个所述拜耳基阵列构成的重复单元；每个所述重复单元中包括一对所述对焦像素单元。
[0015]进一步地，每个所述重复单元中的两个所述对焦像素单元在所述重复单元中处于同一列且间隔三行，或该两个对焦像素单元在所述重复单元中处于同一行且间隔三列，或该两个对焦像素单元在所述重复单元中间隔三行且间隔三列。
[0016]可选地，所述像素阵列包括多个以4
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4形式设置的所述拜耳基阵列构成的的重复单元；每个所述重复单元中包括两对所述对焦像素单元。
[0017]进一步地，每个所述重复单元中的四个所述对焦像素单元中的每两个所述对焦像素单元在所述重复单元中处于同一列且间隔三行，且四个所述对焦像素单元所在的两列之间间隔三列；或每个所述重复单元中的四个所述对焦像素单元沿列的方向均间隔一列设置，沿行的方向每两个所述对焦像素单元处于同一行且四个所述对焦像素单元所在的两行之间间隔三行。
[0018]可选地，每个所述像素单元对应同一读出电路，实现对对应所述像素单元的所有所述像素信息的读出。
[0019]如上所述，本技术的共用微透镜部分遮挡相位自动对焦的图像传感器，可以将每个像素单元的四个像素通过共用一个滤光片和一个微透镜形成为四合一的模式使用，同时将像素单元中的至少一对设置为对焦像素单元，其余为非对焦像素单元(即正常像素单元)，如此在电路读出时，非对焦像素单元直接四合一读出亮度信息，对焦像素单元由于被遮挡一半，仅能读出其中一半的信息，将整个像素阵列中的对焦像素单元的信息叠加，就可以得到图像相位信息，从而实现自动对焦，即只要通过一次电路读出即可实现同时获取相位信息和亮度信息，从而帧率不会降低一半，有效提高了图像传感器在视频使用自动相位对焦时的视频帧率。
附图说明
[0020]图1显示为现有的图像传感器使用全像素自动相位对焦模式进行对焦的效果示意图，其中将对焦像素单元中2
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2个像素分为左侧和右侧两部分进行对焦。
[0021]图2显示为现有的图像传感器中像素阵列的读出方式示意图，其中，使用四合一的读出方式。
[0022]图3显示为本技术的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器中像素阵列的读出方式示意图，其中，使用四合一的读出方式。
[0023]图3a显示为本技术的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器中对焦像素单元的三种形成方式。
[0024]图4显示为本技术的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器中像素阵列的截面结构示意图，其中，图4是沿图3中AA方向剖切的截面结构示意图。
[0025]图5至图9、图13、图14及图17显示为本技术的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器像素阵列的重复单元中对焦像素单元设置方式的示意图。
[0026]图10显示为本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：由多个像素单元组构成的像素阵列，每个所述像素单元组包括以2
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2形式设置的四个像素单元，每个所述像素单元包括以n
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n形式设置的若干个像素，n≥2，每个所述像素单元的所有所述像素对应同样颜色的滤光片及共用一个微透镜；所述像素单元包括对焦像素单元和非对焦像素单元，所述对焦像素单元通过将其中的部分所述像素设置为遮蔽像素形成，所述对焦像素单元成对设置且设置于相同颜色的像素单元中，所述对焦像素单元用于获取相位对焦信息。2.根据权利要求1所述的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，其特征在于：通过在所述遮蔽像素中的光电转换元件上形成遮光材料层形成所述遮蔽像素。3.根据权利要求1所述的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，其特征在于：将所述对焦像素单元中的所述像素分为上侧和下侧两部分，分别将上侧的所述像素和下侧的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元；或将所述对焦像素单元中的所述像素分为左侧和右侧两部分，分别将左侧的所述像素和右侧的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元；或将所述对焦像素单元中的所述像素分为对角线两侧的两部分，分别将两条对角线两侧的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元；或将所述对焦像素单元中的所述像素分为过像素中心的分割线两侧部分，分别将分割线两侧部分的所述像素设置为所述遮蔽像素形成成对设置的所述对焦像素单元。4.根据权利要求1所述的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，其特征在于：每个所述像素单元组中的所述四个像素单元构成拜耳基阵列，其中，成对设置的所述对焦像素单元分别设置于不同的所述拜耳基阵列中。5.根据权利要求4所述的共用微透镜部分遮挡相位对焦的图像传感器，其特征在于：所述拜耳基阵列包括拜耳RGB阵列，所述拜耳RGB阵列包括蓝色像素单元、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞恩杰，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：