使用用于相位检测自动聚焦及图像感测像素的三次读出方法的图像传感器技术

本公开涉及使用用于相位检测自动聚焦及图像感测像素的三次读出方法的图像传感器。一种成像装置包含布置在光电二极管阵列中以响应于入射光而产生电荷的多个光电二极管。多个光电二极管包含第一及第二光电二极管。共享浮动扩散区接收从第一及第二光电二极管转移的电荷。模/数转换器ADC在复位操作之后响应于共享浮动扩散区中的电荷而执行第一次ADC转换以产生参考读数。ADC接下来响应于从第一光电二极管转移到共享浮动扩散区的电荷而执行第二次ADC转换以产生相位检测自动聚焦PDAF读数的前半部。ADC接着响应于从第二光电二极管转移的电荷与共享浮动区中先前从第一光电二极管转移的电荷组合而执行第三次ADC转换以产生全图像读数。图像读数。图像读数。

【技术实现步骤摘要】
使用用于相位检测自动聚焦及图像感测像素的三次读出方法的图像传感器


[0001]本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但非排他地，涉及包含相位检测自动聚焦及图像感测像素的图像传感器。

技术介绍

[0002]图像传感器已变得无处不在且现在广泛用于数码相机、蜂窝电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器集成到更广泛范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功率消耗、动态范围等)增强它们的功能性、性能指标等。用以制造图像传感器的技术继续快速进步。例如，对更高分辨率及更低功率消耗的需求促使这些装置的进一步小型化及集成。
[0003]典型的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器响应于来自外部场景的图像光入射在所述图像传感器上而操作。所述图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分且在吸收所述图像光之后产生图像电荷。由所述像素光生的图像电荷可被测量为列位线上的模拟输出图像信号，所述模拟输出图像信号依据入射图像光而变动。换句话说，所产生图像电荷的量与图像光的强度成比例，所述图像电荷作为模拟信号从列位线读出且转换为数字值以产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

技术实现思路

[0004]本公开的一方面涉及一种成像装置，其包括：多个光电二极管，其布置在光电二极管阵列中以响应于入射光而产生电荷，其中所述多个光电二极管包含第一光电二极管及第二光电二极管；共享浮动扩散区，其经配置以接收从所述第一及第二光电二极管转移的电荷；及模/数转换器(ADC)，其经配置以在复位操作之后响应于所述共享浮动扩散区中的电荷而执行第一次ADC转换以产生参考读数，其中所述ADC接下来经配置以响应于从所述第一光电二极管转移到所述共享浮动扩散区的电荷而执行第二次ADC转换以产生相位检测自动聚焦(PDAF)读数的前半部，其中所述ADC接着经配置以响应于从所述第二光电二极管转移的电荷与所述共享浮动区中先前从所述第一光电二极管转移的所述电荷组合而执行第三次ADC转换以产生全图像读数。
[0005]本公开的另一方面涉及一种成像系统，其包括：多个光电二极管，其布置在光电二极管阵列中以响应于入射光而产生电荷，其中所述多个光电二极管包含第一光电二极管及第二光电二极管；共享浮动扩散区，其经配置以接收从所述第一及第二光电二极管转移的电荷；控制电路，其耦合到所述光电二极管阵列以控制所述光电二极管阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述光电二极管阵列以通过多个列位线从所述光电二极管阵列读出信号，其中所述读出电路包含模/数转换器(ADC)，所述ADC经配置以在复位操作之后响应于所述共享浮动扩散区中的电荷而执行第一次ADC转换以产生参考读数，其中所述ADC接下来经配
置以响应于从所述第一光电二极管转移到所述共享浮动扩散区的电荷而执行第二次ADC转换以产生相位检测自动聚焦(PDAF)读数的前半部，其中所述ADC接着经配置以响应于从所述第二次PDAF光电二极管转移的电荷与所述共享浮动区中先前从所述第一光电二极管转移的所述电荷组合而执行第三次ADC转换以产生全图像读数。
附图说明
[0006]参考附图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实施例，其中贯穿各种视图相同参考数字指代类似部件，除非另有指定。
[0007]图1说明根据本专利技术的教示的包含光电二极管阵列的成像系统的一个实例。
[0008]图2说明根据本公开的教示的光电二极管阵列的一个实例。
[0009]图3说明根据本专利技术的教示的包含在具有光电二极管阵列的成像系统中的像素电路的一个实例示意图。
[0010]图4说明根据本专利技术的教示的一个实例时序图，其说明包含在包含光电二极管阵列的成像系统中的像素电路中的各种信号，从所述光电二极管阵列产生信号并由模/数转换器读出所述信号。
[0011]贯穿附图的若干视图，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将明白，图中的元件是为了简单及清楚而说明且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大以帮助改善对本专利技术的各种实施例的理解。另外，通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见但易于理解的元件以便促进对本专利技术的这些各种实施例的更清晰观察。
具体实施方式
[0012]本文中描述涉及包含具有相位检测自动聚焦及图像感测光电二极管的像素阵列的成像系统的实例。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在没有所述特定细节中的一或多者的情况下或利用其它方法、组件、材料等实践。在其它例子中，未展示或详细地描述众所周知的结构、材料或操作以便避免混淆某些方面。
[0013]贯穿本说明书对“一个实例”或“一个实施例”的引用表示结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术的至少一个实例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”不一定全部指同一实例。此外，在一或多个实例中可以任何合适方式组合特定特征、结构或特性。
[0014]为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语，例如“在
…
下面”、“在
…
下方”、“在
…
上面”、“在
…
下”、“在
…
上方”、“上”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“中心”、“中间”等以描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系，如图中所说明。将理解，除图中所描绘的定向以外，空间相对术语还意在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置被旋转或翻转，那么被描述为“在其它元件或特征下方”、“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征下”的元件将被定向为“在其它元件或特征上方”。因此，实例性术语“在
…
下方”及“在
…
下”可涵盖在
…
上方及在
…
下方两个定向。装置可以其它方式定向(旋转九十度或按其它定向)且相应地解释本文中所使用的空间相对描述词。另外，还将理解，
当一元件被称为“在两个其它元件之间”时，其可为所述两个其它元件之间的唯一元件，或也可存在一或多个中介元件。
[0015]贯穿本说明书，使用若干技术术语。这些术语应具有其所属领域的普通含义，除非本文中明确地定义或其使用上下文另外明确表明。应注意，贯穿本文献，元素名称及符号可互换地使用(例如，Si与硅)；然而，两者具有相同含义。
[0016]如将论述，描述包含具有相位检测自动聚焦(PDAF)及图像感测光电二极管的光电二极管阵列的成像系统的各种实例。在各种实例中，成像系统包含具有响应于入射光而产生电荷的布置在光电二极管阵列中的多个光电二极管的成像装置。在各种实例中，光电二极管阵列中的所有光电二极管可用于相位检测自动聚焦及图像感测两者。因而，光电二极管阵列中的所有光电二极管可具有同一种类的微透镜以及滤色器。在各种实例中，多个光电二极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像装置，其包括：多个光电二极管，其布置在光电二极管阵列中以响应于入射光而产生电荷，其中所述多个光电二极管包含第一光电二极管及第二光电二极管；共享浮动扩散区，其经配置以接收从所述第一及第二光电二极管转移的电荷；及模/数转换器ADC，其经配置以在复位操作之后响应于所述共享浮动扩散区中的电荷而执行第一次ADC转换以产生参考读数，其中所述ADC接下来经配置以响应于从所述第一光电二极管转移到所述共享浮动扩散区的电荷而执行第二次ADC转换以产生相位检测自动聚焦PDAF读数的前半部，其中所述ADC接着经配置以响应于从所述第二光电二极管转移的电荷与所述共享浮动区中先前从所述第一光电二极管转移的所述电荷组合而执行第三次ADC转换以产生全图像读数。2.根据权利要求1所述的成像装置，其进一步包括：多个转移晶体管，其中所述多个转移晶体管中的每一者耦合到所述多个光电二极管中的对应者，其中所述多个转移晶体管包含耦合在所述第一光电二极管与所述共享浮动扩散区之间的第一转移晶体管及耦合在所述第二光电二极管与所述共享浮动扩散区之间的第二转移晶体管；复位晶体管，其耦合在所述共享浮动扩散区与电压供应器之间；及源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述共享浮动扩散区的栅极及耦合到列位线的源极，其中所述ADC耦合到所述列位线。3.根据权利要求2所述的成像装置，其进一步包括耦合到所述源极跟随器晶体管的行选择晶体管，其中所述源极跟随器晶体管及所述行选择晶体管耦合在所述电压供应器与所述列位线之间。4.根据权利要求3所述的成像装置，其中所述多个光电二极管进一步包含第三光电二极管及第四光电二极管，其中所述多个转移晶体管进一步包含耦合在所述第三光电二极管与所述共享浮动扩散区之间的第三转移晶体管及耦合在所述第四光电二极管与所述共享浮动扩散区之间的第四转移晶体管。5.根据权利要求4所述的成像装置，其中所述复位操作经配置以响应于在关断所述第一、第二、第三及第四转移晶体管的同时脉冲化所述复位晶体管以复位所述共享浮动扩散区而执行。6.根据权利要求5所述的成像装置，其中所述ADC进一步经配置以响应于在关断所述复位晶体管以及所述第二及第四转移晶体管的同时脉冲化所述第一及第三转移晶体管而输出所述PDAF读数的所述前半部。7.根据权利要求6所述的成像装置，其中所述ADC进一步经配置以响应于在关断所述复位晶体管以及所述第一及第三转移晶体管的同时脉冲化所述第二及第四转移晶体管而输出所述全图像读数以确定所述全图像读数。8.根据权利要求1所述的成像装置，其中响应于所述第三次ADC转换与所述第二次ADC转换之间的差异而确定PDAF读数的后半部。9.根据权利要求8所述的成像装置，其中所述PDAF读数的所述前半部是PDAF读数的上半部，且所述PDAF读数的所述后半部是PDAF读数的下半部。
10.根据权利要求8所述的成像装置，其中所述PDAF读数的所述前半部是PDAF读数的左半部，且所述PDAF读数的所述后半部是PDAF读数的右半部。11.根据权利要求1所述的成像装置，其中响应于所述第二次ADC转换与所述第一次ADC转换之间的差异而确定所述PDAF读数的所述前半部。12.根据权利要求1所述的成像装置，其中响应于所述第三次ADC转换与所述第一次ADC转换之间的差异而确定所述全图像读数。13.一种成像系统，其包括：多个光电二极管，其布置在光电二极管阵列中以响应于入射光而产生电荷，其中所述多个光电二极管包含第一光电二极管及第二光电二极管；共享浮动扩散区，其经配置以接...

【专利技术属性】
技术研发人员：许程成，王睿，邓伟，杨春生，王雪晴，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：