CN116095475A - 像素电路、控制方法及图像传感器 - Google Patents

Abstract

本申请属于半导体器件技术领域，涉及一种像素电路、控制方法及图像传感器，包括：至少两个像素单元，呈阵列排布，每个像素单元包括至少两个像素；至少一个像素单元中的至少两个像素的传输晶体管与对应的第一组传输控制线相连，其他像素单元中的传输晶体管与对应的第二组传输控制线相连。本申请提供的像素电路、控制方法及图像传感器可以通过控制第一组传输控制线与第二组传输控制线的时序，控制图像传感器的相位对焦密度，无需改变像素的结构，结构简单且光学性能好。

Description

像素电路、控制方法及图像传感器

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种像素电路、控制方法及图像传感器。

背景技术

随着图像传感器的技术的发展，图像传感器的应用领域也越来越广泛，例如，图像传感器可以应用于医疗辐射成像、工业探伤、安检等领域。

目前的图像传感器在相位对焦的密度上不可以调节，因此，无法根据具体的场景切换相位对焦的密度。

针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本申请要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供了像素电路、控制方法及图像传感器，以能实现相位对焦密度的切换的同时保证光学性能。

本申请是这样实现的：

本申请提供一种像素电路，包括：至少两个像素单元，所述至少两个像素单元呈阵列排布。

每个像素单元包括至少两个像素。其中，每个像素均包括光电转换元件及传输晶体管，所述光电转换元件用于响应入射光产生的电荷；所述传输晶体管耦接于所述光电转换元件和浮动扩散节点之间，用于根据传输控制信号将所述光电转换元件在曝光过程中累积的电荷转移至所述浮动扩散节点。其中，至少一个像素单元中的至少一个像素的传输晶体管与对应的第一组传输控制线相连，所述第一组传输控制线包括至少一条传输控制线，一个所述像素对应于一条所述传输控制线；其他像素中的传输晶体管与对应的第二组传输控制线相连。

可选地，同一像素单元中的至少两个像素共用一个片上透镜。

可选地，第一组传输控制线中的传输控制线的条数小于或等于对应的像素单元中的像素的个数。

可选地，第一组传输控制线中的传输控制线的条数大于对应的像素单元中的像素的个数。

可选地，每行像素单元均设置有对应的第一组传输控制线和对应的第二组传输控制线。

可选地，在相位对焦密度为百分之百时，所述第一组传输控制线与所述第二组传输控制线接收的传输控制信号的时序相同；在相位对焦密度不为百分之百时，所述第一组传输控制线与所述第二组传输控制线接收的传输控制信号的时序存在不同。

可选地，每个像素单元均包括包括四个像素，且同一所述像素单元中的四个所述像素共用一个片上透镜，每一行像素单元对应的第一组传输控制线均包括四条传输控制线；其中，连接所述第一组传输控制线的所述像素单元中的四个像素的传输晶体管分别与对应的第一组传输控制线中的四条传输控制线对应相连。

可选地，在相位对焦密度不为百分之百时，所述第一组传输控制线中的第一子传输控制线与第二子传输控制线接收到有效电平的传输控制信号的时间相互错开，以获取左右相位信息和/或上下相位信息，所述第二组传输控制线中的四条传输控制线接收到有效电平的传输控制信号，以获取图像信息；其中，第一子传输控制线为所述四个像素中，相邻的第一对像素对应连接的两条传输控制线，第二子传输控制线为所述四个像素中除所述第一对像素外的第二对像素对应连接的两条传输控制线。

可选地，在同一行像素单元中，与第一组传输控制线相连的两个像素单元之间至少相隔一个像素单元。

可选地，所述像素电路中的第n行的像素单元对应按照第一绿色、蓝色滤色器循环排布，第n+1行的像素单元对应按照红色、第二绿色滤色器循环排布；或者，每个像素单元组包括阵列排布的四个像素单元，每个像素单元组中的四个像素单元按顺时针方向依次分别对应第一绿色、蓝色、第二绿色、红色滤色器；其中，连接所述第一组传输控制线的像素单元对应设置在对应所述第一绿色的位置。

可选地，在同一行像素单元中，与第一组传输控制线相连的两个像素单元之间至少相隔一个像素单元。

可选地，所述像素电路还包括：

复位晶体管，耦接于第一电压源和所述浮动扩散节点之间；和/或，

放大输出单元，耦接至所述浮动扩散节点，用于对所述浮动扩散节点的电压信号进行放大输出；和/或，

双转换增益控制单元，双转换增益控制单元耦接在复位晶体管与浮动扩散节点之间，用于实现增益控制；和/或，

行选晶体管，所述行选晶体管耦接在放大输出单元的输出端与列输出线之间，所述行选晶体管的栅极接收行选控制信号，用于输出所述浮动扩散节点的电压信号。

本申请还提供一种图像传感器，包括如上所描述的像素电路。

本申请还提供一种上述像素电路的控制方法，所述控制方法包括：基于所述第一组传输控制线及所述第二组传输控制线获取图像信息；或者，基于所述第一组传输控制线及所述第二组传输控制线获取相位对焦信息；或者，基于所述第一组传输控制线获取相位对焦信息，且基于所述第二组传输控制线获取图像信息。

可选地，所述控制方法包括单行读取或并行读取的方式，其中：在读取过程中，基于与第一组传输控制线相连的同一像素单元中的不同像素获取相位对焦信息；或者，基于不同的像素单元行中的与第一组传输控制线连接的像素单元获取相位对焦信息。

可选地，基于不同的像素单元行获取相位对焦信息的方式包括：所述像素阵列具有与第一组传输控制线连接的第一像素单元的第一对焦像素行，以及具有与第一组传输控制线连接的第二像素单元的第二对焦像素行，其中，基于第一对焦像素行获取第一对焦信息，基于第二对焦像素行获取第二对焦信息，以获取相位对焦信息。

本申请提供了像素电路、控制方法及图像传感器，其中，至少一个像素单元中的至少两个像素的传输晶体管与对应的第一组传输控制线相连，其他像素中的传输晶体管与对应的第二组传输控制线相连。因此，本申请提供的像素电路、控制方法及图像传感器可以通过控制第一组传输控制线与第二组传输控制线，控制图像传感器的相位对焦密度，无需改变像素的结构，结构简单且光学性能好。

为让本申请的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本申请一实施例提供的像素电路的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的像素电路中一像素单元的结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的像素电路中一像素单元的电路示意图；

图4是本申请一实施例提供的像素电路中一像素单元的时序示意图；

图5是本申请一实施例提供的像素电路中另一像素单元的时序示意图；

图6为本申请一实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度100％的相位对焦模式的效果示意图；

图7为本申请一实施例的图像传感器在实现上下左右相位信息密度100％的相位对焦模式的效果示意图；

图8a为本申请第一实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度6％时的时序示意图；

图8b为本申请第二实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度6％时的时序示意图；

图8c为本申请第三实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度6％时的时序示意图；

图9为本申请一实施例的图像传感器在实现左右相位信息密度6％时的时序示意图；

图10为本申请一实施例的图像传感器。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供了一种像素电路，所述像素电路包括至少两个呈阵列排布的像素单元，每个像素单元包括：

至少两个像素，每个像素均包括光电转换元件及传输晶体管，所述光电转换元件用于累积光电效应产生的电荷以响应入射光，所述光电转换元件包括但不限于光电二极管PD；所述传输晶体管耦接于所述光电转换元件和浮动扩散节点之间，用于根据传输控制信号将所述光电转换元件在曝光过程中累积的电荷转移至所述浮动扩散节点；

复位晶体管，耦接于第一电压源和浮动扩散节点之间，用于根据复位控制信号重置浮动扩散节点的电压；

放大输出单元，耦接至浮动扩散节点，用于对所述浮动扩散节点的电压信号进行放大输出；

其中，至少一个所述像素单元中的至少一个所述像素的传输晶体管与对应的第一组传输控制线相连，以得到相位对焦需要的对焦信息。在一种实施方式中，至少一个所述像素单元中的至少两个所述像素的传输晶体管与对应的第一组传输控制线相连。其中，所述第一组传输控制线包括至少一条传输控制线，一个所述像素对应于一条所述传输控制线；其他所述像素单元中的传输晶体管与对应的第二组传输控制线相连，第一组传输控制线与第二组传输控制线不同。

根据本申请的一个实施例，所述放大输出单元包括源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管的栅极耦接至所述浮动扩散节点，其漏极耦接至第二电压源，其源极作为输出端耦接至所述行选晶体管。

其中，所述第一电压源和所述第二电压源可以是相同的电压源，从而复位晶体管和源极跟随晶体管同时连接至所述相同的电压源，当然，所述第一电压源和所述第二电压源也可以是不同的电压源，复位晶体管和源极跟随晶体管分别进行连接。

在一实施例中，像素电路还包括双转换增益控制单元，双转换增益控制单元耦接在复位晶体管与浮动扩散节点之间，用于实现增益控制。

作为具体的实施例，双转换增益控制单元包括双转换增益控制晶体管以及双转换增益电容器，双转换增益控制晶体管耦接于复位晶体管与浮动扩散节点之间；双转换增益电容器的第一端子耦接在双转换增益晶体管与复位晶体管之间的节点，双转换增益电容器的第二端子连接至指定电平或接地。

在一实施例中，像素电路还包括行选晶体管，耦接在放大输出单元的输出端与列输出线之间，行选晶体管的栅极接收行选控制信号，用于输出浮动扩散节点的电压信号。

在一实施例中，同一像素单元中的至少两个像素共用一个片上透镜。例如，可以是四个像素共用一个片上透镜，进一步实施例中，可以是一个像素单元包括四个像素，同一像素单元中的四个像素共用同一片上透镜。在其他实施例中，还可以是一个像素单元包括两个像素，同一像素单元中的两个像素共用同一片上透镜。在一种实施例中，同一所述像素单元中的所有所述像素共用一个所述片上透镜。

在一实施例中，每行像素单元对应的第一组传输控制线中的传输控制线的条数等于每个像素单元中的像素的个数，像素与传输控制线一一对应。当然，在其他实施例中，也可以是第一组传输控制线中的传输控制线的条数小于对应的每个像素单元中的像素的个数，例如，像素单元包括四个像素，其中两个像素与第一组传输控制线连接，另外两个与第二组传输控制线连接。

在一实施例中，在相位对焦密度为百分之百时，所述第一组传输控制线与所述第二组传输控制线接收的传输控制信号的时序相同；在相位对焦密度不为百分之百时，所述第一组传输控制线与所述第二组传输控制线接收的传输控制信号的时序存在不同。

在一实施例中，每个像素单元均包括包括四个像素，且同一所述像素单元中的四个所述像素共用一个片上透镜，每一行像素单元对应的第一组传输控制线均包括四条传输控制线；其中，至少一个像素单元中的四个像素的传输晶体管分别与对应的第一组传输控制线中的四条传输控制线对应相连。

在一实施例中，在相位对焦密度不为百分之百时，所述第一组传输控制线中的第一子传输控制线与第二子传输控制线接收到有效电平的传输控制信号的时间相互错开，以获取左右相位信息和/或上下相位信息，所述第二组传输控制线中的四条传输控制线同时接收到有效电平的传输控制信号，以获取图像信息。其中，第一子传输控制线包括所述四个像素中，相邻的第一对像素对应连接的两条传输控制线，第二子传输控制线包括所述四个像素中除所述第一对像素外的第二对像素对应连接的两条传输控制线。

本申请提供的像素电路，其包括至少两个像素单元，每个像素单元中的所有像素共享复位晶体管、放大输出单元以及行选晶体管，从而可节约芯片面积，有利于器件小型化。并且至少一个像素单元中的至少两个像素的传输晶体管与第一组传输控制线相连，其他像素中的传输晶体管与对应的第二组传输控制线相连，使得可以通过控制第一组传输控制线与第二组传输控制线，控制图像传感器的相位对焦密度，无需改变像素的结构，结构简单且光学性能好。此外，同一像素单元中的至少两个像素共用一个片上透镜，能避免像素之间的相互影响，且每行像素单元对应的第一组传输控制线中的传输控制线的条数可以设置为等于每个像素单元中的像素的个数，可以在能切换不同的相位对焦密度的同时，获取左右相位信息和/或上下相位信息，能进一步提高灵活性。

以下结合几个具体实施例对本申请的方案进行详细说明。

实施例1

请参阅图1、图2及图3，如图1所示，本申请实施例提供的像素电路包括N个像素单元(图1示出了8×4个像素单元，但本申请不限定于此)，N个像素单元呈阵列排布，其中，N为正整数，且N≥2。

如图2所示，在一实施例中，每个像素单元均包括4个像素①、②、③、④，但本申请并不限定于此。在一实施例中，4个像素①、②、③、④对应一个片上透镜，在其他实施例中，也可以是2个像素共用一个片上透镜等。

其中，至少一个像素单元中的至少两个像素的传输晶体管与第一组传输控制线相连，其他像素的传输晶体管与第二组传输控制线相连；其中，所述第一组传输控制线包括至少一条传输控制线，一个所述像素对应于一条所述传输控制线，可以是一个像素只与一条传输控制线连接，而一条传输控制线可以对应连接不同的像素单元中的像素。

在一种实施方式中，每行所述像素单元均设置有对应的所述第一组传输控制线和对应的所述第二组传输控制线。在一可选示例中，对于与第一组传输控制线连接的像素单元，部分像素与第一组传输控制线连接，剩余的像素与第二组传输控制线连接。

在本实施例中，每个像素单元均包括四个像素，每行像素单元均对应八条传输控制线。以第n行的像素单元为例，其对应四条传输控制线txap＜n＞、txbp＜n＞、txcp＜n＞、txdp＜n＞(构成第一组传输控制线)，对应四条传输控制线txa＜n＞、txb＜n＞、txc＜n＞、txd＜n＞(构成第二组传输控制线)。

第n行所有的像素单元的第一像素①与第二组传输控制线中的第一传输控制线txa＜n＞相连，第二像素②与第二组传输控制线中的第二传输控制线txb＜n＞相连，第三像素③与第二组传输先中的第三传输控制线txc＜n＞相连，第四像素④与第二组传输线中的第四传输控制线txd＜n＞相连。

如图1所示，在本实施例中，第n+2行中第2列及第6列的像素单元的四个像素的传输晶体管分别与第一组传输控制线txap、txbp、txcp、txdp相连，其余的像素单元的传输晶体管均与第二组传输控制线txa、txb、txc、txd相连，在其他实施例中，与第一组传输控制线连接的像素单元的个数和位置都可以根据需要进行调整，本申请并不限于此。

在一种实施方式中，所述第一组传输控制线中的传输控制线的条数小于或等于对应的所述像素单元中的像素的个数。在其他实施方式中，所述第一组传输控制线中的传输控制线的条数大于对应的像素单元中的像素的个数，此时，可以是同一行像素单元中具有多于像素单元中像素个数的传输控制线的条数，此时，像素单元中的像素可以依据实际设计连接对应的传输控制线。

作为示例，可以是对于同一行中与第一组传输控制线连接的像素单元，可以将第一组传输控制线分成若干个部分，其中，不同的部分当中，控制线可以完全不同，也可以两两之间具有重叠；一个像素单元选择若干部分中的一个进行连接。

例如，第一个像素单元中的四个像素连接六条传输控制线中的四条，而同一像素单元行中的另外的第二个像素单元中的四个像素选取两个连接剩余的两条控制线，还可以是另外的第二个像素单元中的四个像素连接剩余的两条控制线，并从与第一个像素单元所连的四条控制线中选取两条与像素相连。基于上述方式，可以实现用于相对对焦像素的灵活设计。

其中，每个像素均包括光电转换元件及传输晶体管，如图3所示，每个像素单元中的四个像素包括光电转换元件PD1、PD2、PD3、PD4、传输晶体管TXA、TXB、TXC、TXD。其中，光电转换元件PD1、PD2、PD3、PD4用于累积光电效应产生的电荷以响应入射光。传输晶体管TXA、TXB、TXC、TXD耦接于对应的光电转换元件PD1、PD2、PD3、PD4和浮动扩散节点FD之间，用于分别根据传输控制信号txa、txb、txc、tcd或txap、txbp、txcp、txdp将对应的光电转换元件PD1、PD2、PD3、PD4在曝光过程中累积的电荷转移至浮动扩散节点FD。其中，可以是一个像素单元中的四个像素共用一个浮动扩散节点FD，也可是相邻两个共用一个浮动扩散节点，形成的节点FD1和FD2同时与源极跟随晶体管SF的栅极电连接，基于输出电路同时输出两个节点FD1和FD2对应的信号。具体地，光电转换元件PD1、PD2、PD3、PD4的阳极端连接地端，其阴极端通过对应的传输晶体管TXA、TXB、TXC、TXD耦接至浮动扩散节点FD。

复位晶体管RST耦接于第一电压源Vrab和浮动扩散节点FD之间，用于根据复位控制信号rst重置浮动扩散节点FD的电压。

放大输出单元耦接至浮动扩散节点FD，用于对浮动扩散节点FD的电压信号进行放大输出。具体地，在本实施例中，放大输出单元包括第一源极跟随晶体管SF，第一源极跟随晶体管SF的栅极耦接至浮动扩散节点FD，其漏极耦接至第二电压源Vrsf，其源极作为输出端耦接至行选晶体管。当然，本实施例仅示意性地给出放大输出单元的一个实现方式，本领域技术人员应该意识到，放大输出单元也可以采用其它不同增益的放大器件来代替源极跟随晶体管SF，例如可采用两级或多级放大器来替代本实施例中的源极跟随晶体管SF，这些变形方式也在本申请的保护范围之内。

在一实施例中，像素电路还包括双转换增益控制单元，双转换增益控制单元耦接在复位晶体管RST与浮动扩散节点FD之间，用于实现增益控制。作为具体的实施例，双转换增益控制单元包括双转换增益控制晶体管DCG以及双转换增益电容器Cdcg，双转换增益控制晶体管DCG耦接于复位晶体管RST与浮动扩散节点FD之间。双转换增益电容器Cdcg的第一端子耦接在双转换增益晶体管DCG与复位晶体管RST之间的节点，双转换增益电容器Cdcg的第二端子连接至指定电平。

其中，作为优选实施例，本实施例提供的像素电路还包括行选晶体管RS，其耦接在放大输出单元的输出端(例如第一源极跟随晶体管SF的源极)与列输出线之间，其栅极接收控制信号rs，用于在滚动曝光模式下输出浮动扩散节点FD的电压信号。当然，需要说明的是，行选晶体管RS是作为优选实施例而存在，本申请的实施不一定需要设置行选晶体管RS。

以复位晶体管RST、传输晶体管TX、第一源极跟随晶体管SF、行选晶体管RS、双转换增益控制晶体管DCG均为NMOS，N＝8×4，第n+2行中第2列及第6列像素单元的四个像素①②③④的传输晶体管分别与第一组传输控制线中的第一传输控制线txap、第二传输控制线txbp、第三传输控制线txcp、第四传输控制线txdp相连，第n+2行的其余的像素单元的的传输晶体管均与第二组传输控制线中的第一传输控制线txa、第二传输控制线txb、第三传输控制线txc、第四传输控制线txd相连，其控制时序如图4所示为例说明本实施例的图像传感器的工作原理，其具体工作过程为：

1、t0时刻，行选信号rs置为高电平，量化电路准备量化对应行的数据；

2、t1时刻，复位信号rst、双转换增益选择信号dcg置为低电平，得到相应的图像复位信号；当然，在其他实施例中，双转换增益选择信号dcg也可以置为高电平；

3、t2时刻，第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第一传输控制线txap、txa，以及第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第二传输控制线txbp、txb均置为高电平，第n+2行的所有像素单元中的第一像素①和第二像素②中的传输晶体管TXA、TXB导通，第n+2行的所有像素单元开始传输上相位信息；

4、t3时刻，第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第一传输控制线txap、txa，以及第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第二传输控制线txbp、txb均置为低电平，第n+2行的所有像素单元结束传输上相位信息，通过量化电路量化可以得到量化后的上相位信息VTPD；

5、t4时刻，第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第三传输控制线txcp、txc，以及第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第四传输控制线txdp、txd均置为高电平，第n+2行的所有像素单元中的第三像素③和第四像素④中的传输晶体管TXC、TXD均导通，第n+2行的所有像素单元开始传输下相位信息；

6、t5时刻，第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第三传输控制线txcp、txc，以及第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第四传输控制线txdp、txd均置为低电平，第n+2行的所有像素单元结束传输下相位信息，若将两种相位信息在浮动扩散节点fd求和，通过量化电路再次量化得到图像信息Vsum；

7、t6时刻复位信号rst、双转换增益选择信号dcg置为高电平，复位浮动扩散节点fd；

8、t7时刻行选信号rs置为低电平，结束当前行量化。

经过数字运算，可以得到下相位信息VLPD＝Vsum-VTPD，如此本实施例的图像传感器中的第n+2行像素单元可以实现上下相位对焦模式。

在其他实施例，也可以在t3时刻和t4时刻之间可以加入复位信号rst或者双转换增益选择信号dcg置高电平再置低电平的复位操作，使得量化电路在t5时刻再次量化的是单独的下相位信息而非求和后的Vsum。另外，还需要说明的是，基于上述控制原理，还可以基于txap、txbp、txcp、txdp获取用于相位对焦的其他对焦数据；此外，对于txap、txbp、txcp、txdp与txa、txb、txc、tcd在时序上的对应关系可以依据实际需求进行设计。

图5是本申请一实施例提供的像素电路中另一像素单元的时序示意图。请同时参考图5、图2及图3，通过在t2时刻，将某一像素单元对应的第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第一传输控制线txap、txa，以及第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第三传输控制线txcp、txc均置为高电平，以使得此像素单元中的第一像素①和第三像素③中的传输晶体管TXA、TXC导通，使得此像素单元开始传输右相位信息，并通过在t3时刻，将此像素单元对应的第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第一传输控制线txap、txa，以及第一组传输控制线及第二组传输控制线中的第三传输控制线txcp、txc均置为低电平，此像素单元结束传输右相位信息，通过量化电路量化可以得到量化后的右相位信息。得到量化后的左相位信息与上述得到右相位信息的原理相似，在此不再赘述。

图6为本申请一实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度100％的相位对焦模式的效果示意图。若像素阵列中的每个像素单元均通过如图4所示的时序控制量化得到上相位信息10a，下相位信息10b，则能实现上下相位信息密度100％的相位对焦模式，图6中仅仅示出了4×4阵列，但本申请并不限于此。其中，上相位信息10a与下相位信息10b用于相位对焦。在一种实施方式中，图6所示的效果可以基于图4中的读出时序实现。

图7为本申请一实施例的图像传感器在实现上下左右相位信息密度100％的相位对焦模式的效果示意图。如图7所示，4x4像素阵列中的4x2像素阵列通过图4时序控制量化得到对应的图像信息10，右相位信息10a，左相位信息10b，像素阵列中的4x2通过图6时序控制量化得到对应的图像信息20，右相位信息20a，左相位信息20b，其中图像信息用于成像，左右相位信息、以及上下相位信息用于相位对焦。如图7所示，在一实施例中图像传感器在密度100％的相位对焦模式下，用于获取左右相位信息、以及上下相位信息的像素单元分别为50％。在其他实施例中，用于获取左右相位信息、与上下相位信息的像素单元在整个像素阵列中的占比和获取位置可以根据相位对焦需求配置。在一种实施方式中，图7所示的效果可以基于图4和图5中的读出时序结合而实现。

图8a为本申请第一实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度6％时的时序示意图。请同时参考图1及图8a，如图1所示，此4×8像素阵列中，第n+2行中第2列及第6列像素单元的四个像素的传输晶体管分别与第一组传输控制线txap、txbp、txcp、txdp相连，其余的像素单元的传输晶体管均与第二组传输控制线txa、txb、txc、txd相连。

因此，在如图8a所示的时序信号的控制下，第n+2行中第2列及第6列像素单元这两个像素单元用于获取上下相位信息，其余的像素单元均用于获取正常的图像信息，其具体实现原理，请参考上述描述，在此不再赘述。故，在如图8a所示的时序信号的控制下，本申请能实现密度为2/4×8，即约等于6％相位对焦模式。

在其他实施例中，还可以将第一组传输控制线txap、txbp、txcp、txdp中的第一传输控制线txap和第三传输控制线txcp的时序设置为相同，将第二传输控制线txbp和第四传输控制线txdp的时序设置为相同，以实现左右相位信息密度为6％相位对焦模式。

图8b为本申请第二实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度6％时的时序示意图。请同时参考图1及图8b，如图1所示，此4×8像素阵列中，第n+2行中第2列及第6列像素单元的四个像素的传输晶体管分别与第一组传输控制线txap、txbp、txcp、txdp相连，其余的像素单元的传输晶体管均与第二组传输控制线txa、txb、txc、txd相连。

因此，在如图8b所示的时序信号的控制下，第n+2行中第2列及第6列像素单元这两个像素单元可以用于获取上下相位信息，其余的像素单元虽然在如图8b所示的时序信号的控制下也可以用于获取上下相位信息，但读出电路(图中未示出)也可以不将其余的像素单元用于相位对焦。故，在如图8b所示的时序信号的控制下，本申请也能实现密度为2/4×8，即约等于6％相位对焦模式。

图8c为本申请第三实施例的图像传感器在实现上下相位信息密度6％时的时序示意图。图8c与图8a所示的时序信号基本相同，不同之处仅仅在于第一组传输控制线txap、txbp与第二组传输控制线txa、txb、txc、txd为高电平的时间重合。在如图8c所示的时序信号的控制下，本申请也能实现密度为2/4×8，即约等于6％相位对焦模式，其具体原理请参考图8a对应的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，通过8a-8c的读出方式还可以实现其他任意比例的相位对焦，如可以基于第一组传输控制线及对应像素单元的设计实现3％相位对焦。

图9为本申请一实施例的图像传感器在实现左右相位信息密度6％时的时序示意图。请同时参考图1及图9，如图1所示，此4×8像素阵列中，第n+2行中第2列及第6列像素单元的四个像素的传输晶体管分别与第一组传输控制线txap、txbp、txcp、txdp相连，其余的像素单元的传输晶体管均与第二组传输控制线txa、txb、txc、txd相连。

因此，在如图9所示的时序信号的控制下，第n+2行中第2列及第6列像素单元这两个像素单元相当于在不同时间内用于获取左右相位信息。此外，其余的像素单元均用于获取正常的图像信息。例如，图9中竖直分割线左侧表示读取像素阵列中第0-7行的数据，这8行数据中的与第一组传输控制线相连接的像素单元获取一半的相位信息；同时，竖直分割线右侧表示读取像素阵列中第8-15行的数据，这8行数据中的与第一组传输控制线相连接的像素单元获取另一半的相位信息；从而可以基于第0-15行的与第一组传输控制线连接的像素单元获得完成的相位信息。故，在如图9所示的时序信号的控制下，本申请能实现左右相位信息密度为6％相位对焦模式。需要说明的是，可以理解为，该模式中，相当于一个与第一组传输控制线连接的像素单元仅用于获取一半的相位信息，因此，对于总的用于获取相位对焦信息的像素单元来说，相当于获取的对焦信息的数据的密度降低了一半，当然，还可以是本领域技术人员依据实际需求设计的其他密度的变换。

在其他实施例中，还可以将第一组传输控制线txap、txbp、txcp、txdp中的第一传输控制线txap和第二传输控制线txbp的时序设置为相同，将第三传输控制线txcp和第四传输控制线txdp的时序设置为相同，以实现上下相位信息密度为6％相位对焦模式。

实施例2

请参阅图10，如图10所示，本实施例提供一种图像传感器100，包括像素阵列110，所述像素阵列110按行和列排列，所述像素阵列110中的每个像素的结构可为如图2和图3所示的像素结构，像素结构的具体情况请参考上述描述，在此不再赘述。

除此之外，作为示意性的实施例，该图像传感器还包括逻辑控制单元120、驱动单元、列A/D转换单元150以及图像处理单元160；其中：

所述逻辑控制单元120用于控制整个***的工作时序逻辑；

所述驱动单元的一端与所述逻辑控制单元120连接，另一端与像素阵列110耦接，用于驱动和控制像素阵列110中的各控制信号线；具体地，驱动单元包括行驱动单元130以及列驱动单元140，行驱动单元130的一端与所述逻辑控制单元120连接，另一端与像素阵列110耦接，用于向像素阵列110提供对应的行控制信号；列驱动单元140的一端与所述逻辑控制单元120连接，另一端与像素阵列110耦接，用于向像素阵列110提供对应的列控制信号；

所述列A/D转换单元150对应像素阵列110中的每列像素，用于在所述逻辑控制单元120的控制下实现列信号的模拟/数字转换；

所述图像处理单元160用于在所述逻辑控制单元120的控制下对所述列A/D转换单元150输出的图像数字信号进行图像处理。

实施例3

本实施例提供一种上述像素电路的控制方法，控制方法包括：基于第一组传输控制线及第二组传输控制线获取图像信息，该方式中，第一组传输控制线可以作为第二组传输控制线的功能使用，在一可选方式中，第一组传输控制线与第二组传输控制线的控制时序对应相同，且第一组传输控制线与像素单元的对应关系以及第二组传输控制线与像素单元的对应关系一致，二者通过相应的时序控制可以实现传统图像信息的获取。

另外，基于第一组传输控制线及第二组传输控制线获取相位对焦信息，即，二者全部用来获取对焦信息，实现100％相位对焦，基于第一组传输控制线和第二组传输控制线获取全部相位对焦信息请参考上面的描述，在此不再赘述。

此外，本发明的方案还可是基于第一组传输控制线获取相位对焦信息，且基于第二组传输控制线获取图像信息，实现部分相位对焦，基于第一组传输控制线和第二组传输控制线获取部分相位对焦信息请参考上面的描述，在此不再赘述。

在本实施方式中，控制方法包括单行读取或并行读取的方式，其中：在读取过程中，通过对第一组传输控制线及第二组传输控制线的时序进行控制，可以基于与第一传输控制线相连的同一像素单元中的不同像素获取相位对焦信息；或者，基于不同的像素单元行中的与第一传输控制线连接的像素单元获取相位对焦信息。

具体的，对于基于与第一传输控制线相连的同一像素单元中的不同像素获取相位对焦信息的方式，也就是说，该方式中，像素阵列中，每个与第一组传输控制线相连接的像素单元都可以独立的获得完整的相位对焦数据，可以认为相位对焦数据的密度即为与第一组传输控制连接的像素单元的密度。

另外，对于基于不同的像素单元行中的与第一传输控制线连接的像素单元获取相位对焦信息的方式，可以理解为，像素阵列中，每个与第一组传输控制线相连接的像素单元用于获取部分相位对焦数据，至少两个不同的像素单元才可以得到完整的相位对焦的数据，此时，可以认为相位对焦数据的密度小于与第一组传输控制连接的像素单元的密度。

在本实施方式中，基于不同的像素单元行获取相位对焦信息的方式包括：像素阵列包括具有与第一传输控制线连接的第一像素单元的第一对焦像素行，以及具有与第一传输控制线连接的第二像素单元的第二对焦像素行，其中，基于第一对焦像素行获取第一对焦信息，基于第二对焦像素行获取第二对焦信息，以获取相位对焦信息。

具体地，例如第一对焦像素行获取的第一对焦信息可以为左右相位信息，第二对焦像素行获取的第二对焦信息可以为上下相位信息。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。取决于语境，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种像素电路，其特征在于，所述像素电路包括多个呈阵列排布的像素单元，每个像素单元包括：

至少两个像素，每个所述像素均包括光电转换元件及传输晶体管，所述光电转换元件用于响应入射光以产生的电荷；所述传输晶体管耦接于所述光电转换元件和浮动扩散节点之间，用于根据传输控制信号将所述光电转换元件在曝光过程中累积的电荷转移至所述浮动扩散节点；

其中，至少一个所述像素单元中的至少一个所述像素的传输晶体管与对应的第一组传输控制线相连，其他所述像素单元中的传输晶体管与对应的第二组传输控制线相连。

2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，同一所述像素单元中的至少两个所述像素共用一个片上透镜，且共用一个片上透镜的至少两个像素与对应的第一组传输控制线相连。

3.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，同一所述像素单元中的所有所述像素共用一个所述片上透镜。

4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一组传输控制线中的传输控制线的条数小于或等于对应的所述像素单元中的像素的个数。

5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一组传输控制线中的传输控制线的条数大于对应的像素单元中的像素的个数。

6.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，每行所述像素单元均设置有对应的所述第一组传输控制线和对应的所述第二组传输控制线。

7.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，在相位对焦密度为百分之百时，所述第一组传输控制线接收的传输控制信号与所述第二组传输控制线接收的传输控制信号的时序相同；在相位对焦密度不为百分之百时，所述第一组传输控制线接收的传输控制信号与所述第二组传输控制线接收的传输控制信号的时序存在不同。

8.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述像素电路中的第n行的像素单元对应按照第一绿色、蓝色滤色器循环排布，第n+1行的像素单元对应按照红色、第二绿色滤色器循环排布；或者，每个像素单元组包括阵列排布的四个像素单元，每个像素单元组中的四个像素单元按顺时针方向依次分别对应第一绿色、蓝色、第二绿色、红色滤色器；其中，连接所述第一组传输控制线的像素单元对应设置在对应所述第一绿色的位置。

9.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，在同一行像素单元中，与第一组传输控制线相连的两个像素单元之间至少相隔一个像素单元。

10.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述像素电路还包括：

复位晶体管，耦接于第一电压源和所述浮动扩散节点之间；和/或，

放大输出单元，耦接至所述浮动扩散节点，用于对所述浮动扩散节点的电压信号进行放大输出；和/或，

双转换增益控制单元，双转换增益控制单元耦接在复位晶体管与浮动扩散节点之间，用于实现增益控制；和/或，

行选晶体管，所述行选晶体管耦接在放大输出单元的输出端与列输出线之间，所述行选晶体管的栅极接收行选控制信号，用于输出所述浮动扩散节点的电压信号。

11.如权利要求1-10中任意一项所述的像素电路，其特征在于，每个所述像素单元包括四个所述像素，且同一所述像素单元中的四个所述像素共用一个片上透镜，所述第一组传输控制线均包括四条传输控制线；

其中，连接所述第一组传输控制线的所述像素单元中的四个像素的传输晶体管分别与对应的第一组传输控制线中的四条传输控制线对应相连。

12.如权利要求11所述的像素电路，其特征在于，在相位对焦密度不为百分之百时，所述第一组传输控制线中的第一子传输控制线与第二子传输控制线接收到有效电平的传输控制信号的时间相互错开，以获取左右相位信息和/或上下相位信息，所述第二组传输控制线中的四条传输控制线接收到有效电平的传输控制信号，以获取图像信息；

其中，第一子传输控制线包括所述四个像素中相邻的第一对像素对应连接的两条传输控制线，第二子传输控制线包括所述四个像素中除所述第一对像素外的第二对像素对应连接的两条传输控制线。

13.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的像素电路。

14.一种如权利要求1-12中任意一项所述的像素电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

基于所述第一组传输控制线及所述第二组传输控制线获取图像信息；或者，基于所述第一组传输控制线及所述第二组传输控制线获取相位对焦信息；或者，基于所述第一组传输控制线获取相位对焦信息，且基于所述第二组传输控制线获取图像信息。

15.如权利要求14所述的像素电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括单行读取或并行读取的方式，其中：

在读取过程中，基于与第一组传输控制线相连的同一像素单元中的不同像素获取相位对焦信息；或者，基于不同的像素单元行中的与第一组传输控制线连接的像素单元获取相位对焦信息。

16.如权利要求15所述的像素电路的控制方法，其特征在于，基于不同的像素单元行获取相位对焦信息的方式包括：

所述像素阵列具有与第一组传输控制线连接的第一像素单元的第一对焦像素行，以及具有与第一组传输控制线连接的第二像素单元的第二对焦像素行，其中，基于第一对焦像素行获取第一对焦信息，基于第二对焦像素行获取第二对焦信息，以获取相位对焦信息。

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