TW202341717A - 影像感測器以及讀出影像感測器訊號之方法 - Google Patents

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Abstract

一種影像感測器，包含以矩陣佈置且其中每一個響應於入射光而輸出訊號的多個畫素，其中可相對於多個畫素執行資料的讀出，且可執行多個畫素行的資料的同時讀出，且可讀取待同時讀取的多個畫素行中的至少一個畫素，以用於相對於所劃分子畫素中的每一個進行相位檢測。影像感測器配置成：以n列作為讀出單元，其中n為2或大於2的整數；在讀出單元內的一個讀出週期中對至少一個畫素的至少一個子畫素執行讀出；在讀出單元內的另一讀出週期中對每一畫素執行讀出，包含對至少一個畫素的另一個子畫素的相位檢測讀出，其中至少一個子畫素已在一個讀出週期中讀取；以及以n+1個讀出週期結束讀出單元的讀出。

Description

影像感測器以及讀出影像感測器訊號之方法
本揭露大體上涉及影像感測器，且確切地說但非排他地，涉及包含相位檢測自動聚焦畫素的影像感測器。
影像感測器已變得普遍存在，且現在廣泛用於數位相機、蜂窩式電話、安全相機以及醫療、汽車和其它應用中。隨著影像感測器集成到更廣範圍的電子裝置中，期望通過裝置架構設計以及影像獲取處理兩者以盡可能多的方式（例如，解析度、功率消耗、動態範圍等）增強其功能性、性能度量等。
典型的影像感測器響應於來自外部場景的影像光入射到影像感測器上而操作。影像感測器包含具有光敏元件（例如，光電二極體）的畫素陣列，所述光敏元件吸收入射影像光的一部分且在吸收影像光之後產生影像電荷。畫素中的每一個的影像電荷可測量為來自隨入射影像光而變化的每一光敏元件的輸出訊號。換句話說，產生的影像電荷的量與影像光的強度成比例，所述影像光用於產生表示外部場景的數位影像（即，影像資料）。
此處，作為影像感測器中的自動聚焦技術，存在被稱為半遮罩相位檢測（half-shield phase detection；HSPD）的技術。在HSPD中，提供遮罩一個畫素的一半的多個相位檢測畫素作為相位檢測畫素。接著，對於相位檢測畫素的未遮罩的半部分，使用多個訊號獲取用於自動聚焦的相位檢測訊號。
HSPD畫素無法用作導致影像缺陷的影像訊號。另一方面，當HSPD畫素的數目減小時，相位檢測的準確性降低。
另外，還已知被稱為雙PD模式輸出的技術。在雙PD模式輸出中，每一畫素包括多個子畫素，且通過在多個週期中讀取每一畫素的每一子畫素而相對於每一畫素獲取用於自動聚焦的相位檢測訊號。
在雙PD模式輸出中，相對於一個畫素提供多個讀出週期，這導致讀出速度的降低。
本揭露大體上涉及影像感測器。一種影像感測器包含：多個畫素，以矩陣佈置且其中的每一個回應於入射光而輸出訊號，其中可相對於多個畫素執行資料的讀出，且可執行多個畫素行的資料的同時讀出，且讀取待同時讀取的多個畫素行中的至少一個畫素，以用於相對於所劃分子畫素中的每一個進行相位檢測；以及處理器，配置成控制來自每一畫素的訊號的讀出。處理器配置成：以n列作為讀出單元，其中n為2或大於2的整數；在讀出單元內的一個讀出週期中對至少一個畫素的至少一個子畫素執行讀出；在讀出單元內的另一讀出週期中對每一畫素執行讀出，包含對至少一個畫素的另一個子畫素的讀出，所述至少一個畫素中的至少一個子畫素已在一個讀出週期中讀取；以及以n+1個讀出週期結束讀出單元的讀出。
此影像感測器使得有可能獲取相位檢測訊號以用於自動聚焦。這還使得有可能以相對較小數目的讀出週期執行讀出。此外，這使得有可能使用來自所有畫素的資料作為影像訊號。
本文中描述針對具有光電二極體陣列的彩色畫素陣列的柔性曝光控制的實例，所述光電二極體陣列包含穿插在合併影像感測光電二極體當中的相位檢測自動聚焦光電二極體。在以下描述中，闡述眾多具體細節以提供對實例的徹底理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，本文中所描述的技術可在沒有一個或多個具體細節的情況下或利用其它方法、元件、材料等來實踐。在其它情況下，未繪示或詳細描述眾所周知的結構、材料或操作以免混淆某些方面。
貫穿本說明書對“一個實例”或“一個實施例”的參考意味著結合實例描述的特定特徵、結構或特性包含在本發明的至少一個實例中。因此，在整個本說明書中多處出現短語“在一個實例中”或“在一個實施例中”未必都是指同一實例。此外，在一或多個實例中，特定特徵、結構或特性可以任何合適方式組合。
本說明書中對相對術語（例如“在…之下”、“下方”、“下部”、“在…下麵”、“上方”、“上部”、“頂部”、“底部”、“左側”、“右側”、“中心”、“中間”等）的使用可為易於描述而在本文中使用，以描述一個元件或特徵與如圖式中所示出的另一元件或特徵的關係。應理解，除圖中所描繪的定向以外，空間相對術語意圖涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。舉例來說，如果圖中的裝置翻轉，那麼描述為“在”其它元件或特徵“下方”或“之下”或“下面”的元件將定向“在”其它元件或特徵“上方”。因此，示範性術語“在…下方”和“在…下面”可涵蓋上方和下方兩種定向。裝置可以其它方式定向（旋轉九十度或處於其它定向），且本文中所使用的空間相對描述詞可相應地進行解釋。另外，還應理解，當一層被稱作“在兩個層之間”時，其可以是兩個層之間的唯一層，或也可存在一或多個***層。
貫穿本說明書，使用若干技術術語。除非本文中特別定義，或其使用情境將明顯另外表明，否則這些術語將採用其在其所出現的領域中的普通含義。應注意，元件名稱與符號在本文中可互換使用（例如Si與矽）；然而，兩者具有相同含義。
如將論述，揭露具有光電二極體陣列的彩色畫素陣列的各種實例，所述光電二極體陣列包含穿插在合併影像感測光電二極體當中的相位檢測自動聚焦光電二極體。在各種實例中，耦合到相位檢測自動聚焦光電二極體的傳送電晶體中的至少一些可與影像感測器的光電二極體陣列的同一列中的影像感測光電二極體分開控制，所述光電二極體陣列根據本發明的教示為影像感測器提供柔性曝光控制、高速和低功耗。
為了示出，圖1A示出根據本揭露的實施例的包含具有光電二極體陣列的彩色畫素陣列102的成像系統100的一個實例，所述光電二極體陣列包含穿插在合併影像感測光電二極體當中的相位檢測自動聚焦光電二極體。確切地說，成像系統100包含畫素陣列102、控制電路系統110、讀出電路系統106和功能邏輯108。在一個實例中，畫素陣列102為光電二極體（例如，P1、P2…Pn）的二維（two-dimensional；2D）陣列，其包含穿插在合併影像感測光電二極體當中的相位檢測自動聚焦光電二極體。如下文將進一步詳細描述，在各種實例中，耦合到相位檢測自動聚焦光電二極體的傳送電晶體中的至少一些可與光電二極體104的陣列的同一列中的影像感測光電二極體分開地控制。如所描繪實例中所示出，畫素104以列（例如，R1到Ry）和行（例如，C1到Cx）佈置以獲取人、地點、物件等的影像資料，所述影像資料接著可用於顯現人、地點、物件等的2D影像。在實例中，穿插在畫素陣列102中的相位檢測自動聚焦光電二極體提供可用于成像系統100的自動聚焦操作的相位檢測資訊。
在一個實例中，在畫素陣列102中的每一影像感測器光電二極體/畫素104已通過電荷的光產生獲取其影像電荷或相位檢測電荷之後，對應影像資料和/或相位檢測電荷通過穿過位元線112的讀出電路讀出且接著傳送到功能邏輯108。讀出電路系統106可耦合以從畫素陣列102中的多個畫素104讀出資料。在各種實例中，讀出電路系統106可包含放大電路系統、模/數（analog-to-digital；ADC）轉換電路系統或其它。在一個實例中，讀出電路系統106可沿著位元線112一次讀出一列資料，如圖1A中所示出。功能邏輯108可存儲影像資料，或甚至通過應用後期影像效果（例如，修剪、旋轉、去除紅眼、調整亮度、調整對比度或以其它方式）來操縱影像資料。
圖1B示出根據本發明的教示的包含於具有光電二極體陣列的成像系統中的畫素電路104的示意圖的一個實例，所述光電二極體陣列包含穿插在合併影像感測光電二極體當中的相位檢測自動聚焦光電二極體。應理解，圖1B的畫素電路104可為如圖1A中所繪示的影像感測器100的畫素104的實例，且在下文類似地耦合且運行上文所描述的所述類似命名和編號的元件。
在圖1B中所描繪的實例中，畫素電路104包含耦合到傳送電晶體116-1的光電二極體114-1、耦合到傳送電晶體116-2的光電二極體114-2、耦合到傳送電晶體116-3的光電二極體114-3以及耦合到傳送電晶體116-4的光電二極體114-4。浮動擴散118耦合到傳送電晶體116-1、傳送電晶體116-2、傳送電晶體116-3和傳送電晶體116-4。在各種實例中，還可包含任選的浮動擴散電容控制訊號FDC，且將其耦合到電容器122，所述電容器122耦合到浮動擴散118。在一個實例中，浮動擴散電容控制訊號FDC可用於將升壓控制訊號提供到耦合到浮動擴散118的電容器122，如所繪示。
傳送電晶體116-1被耦合以回應於傳送控制訊號TX1進行控制，傳送電晶體116-2被耦合以回應於傳送控制訊號TX2進行控制，傳送電晶體116-3被耦合以回應於傳送控制訊號TX3進行控制，且傳送電晶體116-4被耦合以回應於傳送控制訊號TX4進行控制。因而，響應於入射光在光電二極體114-1中光產生的電荷響應於傳送控制訊號TX1而傳送到浮動擴散118，回應於入射光在光電二極體114-2中光產生的電荷響應於傳送控制訊號TX2而傳送到浮動擴散118，回應於入射光在光電二極體114-3中光產生的電荷響應於傳送控制訊號TX3而傳送到浮動擴散118，且回應於入射光在光電二極體114-4中光產生的電荷響應於傳送控制訊號TX4而傳送到浮動擴散118。
如所描繪實例中所示出，重定電晶體120在電壓電源（例如，AVDD）與浮動擴散118之間耦合。源極跟隨器電晶體124的閘極耦合到浮動擴散118。源極跟隨器電晶體124的漏極耦合到電壓電源（例如，AVDD）。列選擇電晶體126耦合到源極跟隨器電晶體124的源極。在操作中，列選擇電晶體126經耦合以回應於列選擇訊號RS而將資料訊號（例如，影像資料或聚焦資料）從畫素電路104的源極跟隨器電晶體124輸出到位元線112。
在各種實例中，光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4中的一些或所有可配置為包含於彩色畫素陣列中的影像感測光電二極體，且光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4中的一些或所有可配置為取決於畫素陣列內的畫素電路104的特定位置的相位檢測自動聚焦光電二極體。
在此實例中，被引導到配置為影像感測光電二極體的光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4的入射光在到達光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4之前被引導通過彩色濾光片陣列的相應彩色濾光片。在一個實例中，彩色濾光片陣列可為拜耳（Bayer）彩色濾光片。因此，入射光可在到達配置為影像感測光電二極體的光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4之前被引導通過紅色濾光片或綠色濾光片或藍色濾光片。
在各種實例中，被引導到配置為相位檢測自動聚焦光電二極體的光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4的入射光在到達相應光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4之前被引導通過微透鏡。在各種實例中，除被引導通過彩色濾光片或通過微透鏡的入射光以外，光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4以其它方式大體上類似。
在各種實例中，合併畫素陣列的光電二極體，包含光電二極體114-1、光電二極體114-2、光電二極體114-3和光電二極體114-4。因而，將從每一光電二極體產生的資訊與從一或多個附近的合併光電二極體產生的資訊求和以產生組合資訊，且因此求和每一個別光電二極體的性能以改進畫素陣列的性能。舉例來說，在各種實例中，光電二極體(即，4C單元)的2×2分組經配置以進行合併，使得包含在每一分組中的4個光電二極體都共用相同顏色。換句話說，光電二極體以畫素陣列佈置，使得影像感測光電二極體的每一2×2分組為紅色、綠色或藍色。在一個實例中，合併光電二極體的2×2分組都為畫素陣列中的鄰近光電二極體且共用同一彩色濾光片。在一個實例中，合併光電二極體的2×2分組可都共用相同顏色，但具有相同顏色的每兩個光電二極體由具有不同顏色的另一光電二極體彼此分離。
在各種實例中，相位檢測自動聚焦光電二極體在2×2分組中進行分組，所述2×2分組穿插在影像感測光電二極體當中，共用微透鏡。在另一實例中，相位檢測自動聚焦光電二極體在共用微透鏡的2×1分組中進行分組，且穿插在彩色畫素陣列的影像感測光電二極體當中。
圖2示出包含安置在光電二極體214A、光電二極體214B的分組上方的彩色濾光片陣列的彩色畫素陣列202A的實例。在實例中，光電二極體214A、光電二極體214B的每一分組包含包圍四個相應傳送電晶體216A、傳送電晶體216B的四個相鄰光電二極體，所述四個相應傳送電晶體包圍相應浮動擴散218A、浮動擴散218B。
因此，如所描繪實例中所繪示，通過相應傳送電晶體216A、傳送電晶體216B在包含於光電二極體214A、光電二極體214B的每一相應分組中的四個相應光電二極體當中共用每一單個浮動擴散218A、浮動擴散218B。在實例中，彩色濾光片陣列具有拜耳彩色濾光片陣列圖案。在所描繪實例中，紅色濾光片用“R”標記指示，綠色濾光片用“G”標記指示，且藍色濾光片用“B”標記指示。如圖2中所描繪的實例中所展示，光電二極體214A、光電二極體214B的每一分組的所有四個光電二極體在彩色濾光片陣列的同一彩色濾光片下。
在各種配置中，4C-1浮動擴散（FD）求和模式通過相應傳送電晶體216A、傳送電晶體216B將光電二極體214A、光電二極體214B的分組的每一顏色（紅色、綠色或藍色）的所有四個光電二極體的電荷傳送到相應共用浮動擴散218A、浮動擴散218B。4C-1 FD求和模式傳送的一個挑戰在於，通常來自所有四個光電二極體的訊號過高而無法傳送到單個浮動擴散，或來自所有四個光電二極體的訊號過高而無法由電路系統處理。解決方案將必須權衡低光電二極體滿阱容量或低轉換增益。
在另一配置中，4C-2合併模式一次將光電二極體214A、光電二極體214B的分組的每一顏色（紅色、綠色或藍色）的四個光電二極體中的僅兩個光電二極體的電荷傳送到共用浮動擴散218A、浮動擴散218B。因此，輸出訊號值將需要及時單獨讀出、存儲且接著在稍後時間一起求和，以便確定來自相同顏色的四個光電二極體的總訊號。結果，由於光電二極體214A、光電二極體214B的每一分組需要讀出兩次以確定來自相同顏色的所有四個光電二極體的總訊號，因此將顯著地減緩影像感測器速度。
＜對相位檢測畫素的讀出控制＞
圖3示出包括四個畫素的畫素電路的電路配置，所述畫素電路與圖1B中所示出的畫素電路相同。在電路中，可劃分且讀取相位檢測畫素。也就是說，相位檢測畫素包含多個相位檢測自動聚焦光電二極體，使得從來自多個相位檢測自動聚焦光電二極體的光接收訊號獲取相位檢測資訊。舉例來說，將一個畫素劃分成兩半，根據一半和另一半的光接收訊號的強度檢測入射光的相位，且將檢測結果用作自動聚焦的資料。
應注意，畫素電路104由來自控制電路系統110的控制訊號控制。控制訊號經由將隨後描述的各種控制訊號線被供應到畫素電路104的傳送電晶體。
此處，控制電路系統110包括配置成回應於各種輸入訊號而執行必要計算以輸出控制訊號的處理器。處理器包含例如微型電腦、ROM、RAM等CPU，且可為使用所存儲程式執行訊號處理作為數位資料處理的類型，或可為直接處理類比訊號的類型。
圖3中的電路對應於圖2中包括以2×2佈置的四個畫素的電路。左上方處的畫素為藍色（B）畫素，右上方處的畫素為綠色（G）畫素，左下方處的畫素為綠色（G）畫素，且右下方處的畫素為紅色（R）畫素。
第一列中的復位元線RST(0)與第一列中的復位電晶體120的閘極連接。
在一個畫素中，佈置四個傳送電晶體116-1到傳送電晶體116-4。傳送控制訊號線TXL(0,0)與左上方處B畫素的傳送電晶體TX 116-1的閘極連接，且傳送控制訊號線TXR(0,0)與左上方處B畫素的傳送電晶體TX 116-2的閘極以及右上方處G畫素的傳送電晶體TX 116-2的閘極連接。傳送控制訊號線TXPD(0,0)與右上方處G畫素的傳送電晶體TX 116-1的閘極連接。
傳送控制訊號線TXL(0,1)與左上方畫素的傳送電晶體TX 116-3的閘極連接，且傳送控制訊號線TXR(0,1)與左上方畫素的傳送電晶體TX 116-4的閘極以及右上方畫素的傳送電晶體TX 116-4的閘極連接。傳送控制訊號線TXPD(0,1)與右上方畫素的傳送電晶體TX 116-3的閘極連接。
應注意，圖1B中的傳送訊號TX1、傳送訊號TX2、傳送訊號TX3和傳送訊號TX4對應於待分別供應到圖3中的傳送控制訊號線TXL(0,0)、傳送控制訊號線TXR(0,0)、傳送控制訊號線TXL(0,1)和傳送控制訊號線TXR(0,1)的訊號。
讀出選擇訊號線RS(0)與左上方畫素的列選擇電晶體126的閘極連接，且讀出選擇訊號線RSPD(0)與右上方畫素的列選擇電晶體126的閘極連接。
此外在下一列中，畫素具有與上文相同的配置，且提供相同傳送控制訊號線。此外在行方向上，重複相同配置。
圖4A為圖3的配置中的訊號的時序圖。圖4B為示出來自每一畫素的讀出的圖。應注意，每一畫素包括四個子畫素，且一個子畫素包含一個光電二極體和一個傳送電晶體。
首先，在時序0處，RSPD(0)和RSPD(1)首先變為H，且在此狀態中，RST(0)和RST(1)變為H，由此復位相應浮動擴散FD，且相應源極跟隨器電晶體124的輸出也變為重定模式。
接下來，在RST(0)和RST(1)返回到L之後，接通傳送控制訊號線TXPD(0,0)、傳送控制訊號線TXPD(0,1)、傳送控制訊號線TXPD(1,0)和傳送控制訊號線TXPD(1,1)。這接通右上方G畫素和左下方G畫素中的每一個的傳送電晶體116-1和傳送電晶體116-3。因此，由圖4B中的陰影線所指示的每一G畫素的左半部分的電荷經由對應浮動擴散FD讀出。
應注意，由於來自每一畫素（佈置在每一畫素中的光電二極體）的訊號由傳送控制訊號線讀出，因此傳送控制訊號線對應於讀出控制線。
在作為下一個讀出週期的時序1處，在重定之後，傳送控制訊號線TXL(0,0)、傳送控制訊號線TXR(0,0)、傳送控制訊號線TXL(0,1)和傳送控制訊號線TXR(0,1)變為H。因此，讀取第一列中的每一B畫素和第一列中每一G畫素的右半部分，其在圖4B中由陰影線指示。
在作為下一個讀出週期的時序2處，在重定之後，傳送控制訊號線TXL(1,0)、傳送控制訊號線TXR(1,0)、傳送控制訊號線TXL(1,1)和傳送控制訊號線TXR(1,1)變為H。因此，讀取第二列中的每一R畫素和第二列中每一G畫素的右半部分，其在圖4B中由陰影線指示。
以此方式，對於兩個列中的畫素，有可能結束G畫素的相位檢測資訊的讀出以及B畫素和R畫素的電荷的讀出，即三個讀出週期中的影像訊號。
另外，可通過對來自G畫素的兩個分區的訊號求和來獲取G畫素的影像訊號，且將相位檢測自動聚焦訊號和來自所有畫素的影像訊號兩者輸出為來自功能邏輯108的輸出。
應注意，圖3中兩個行和圖4B中四個行在列方向上示出，但在列方向上具有相同配置，使得可在對應位元線112中讀出每一訊號。
接著，每兩個列執行讀出，同時在向下方向上移動，由此可從所有畫素讀出相位檢測訊號和影像訊號。
"讀出的修改實例"
圖5為示出讀出的修改實例的圖。在此實例中，在時序0處，首先讀取每一G畫素的右側一半。接著，在時序1處，讀取第一列中的每一B畫素和每一G畫素的左側一半，且在時序2處，讀取第二列中的每一R畫素和每一G畫素的左側一半。也就是說，在圖4的實例中，首先讀取每一G畫素的左側一半，而在圖5的實例中，首先讀取每一G畫素的右半部分。
圖6示出圖4和圖5中的實例的中間實例，且對於G畫素，相應右半部分首先在第一列中讀取且相應左半部分首先在第二列中讀取。
在圖7中，在前三個週期中，首先讀取每一G畫素的右側一半，且在接下來三個週期中，首先讀取每一G畫素的左側一半。
圖8A和圖8B示出一個畫素劃分成兩個子畫素的一個實例，其中圖8A為示出讀出操作的圖，且圖8B為電路圖。
在此實例中，在一個畫素中，佈置兩個傳送電晶體116-1和傳送電晶體116-2。傳送控制訊號線TXL(0,0)與左側處B畫素的傳送電晶體TX 116-1的閘極連接，且傳送控制訊號線TXR(0,0)與左側處B畫素的傳送電晶體TX 116-2的閘極以及右側處G畫素的傳送電晶體TX 116-2的閘極連接。傳送控制訊號線TXPD(0,0)與右側處G畫素的傳送電晶體TX 116-1的閘極連接。
此配置還使得有可能通過與圖3和圖4中所示出相同的操作來獲取影像訊號和相位檢測訊號。
圖9為示出一個畫素以與圖4A中所示出相同的方式包括四個子畫素等、G畫素劃分成兩個上半部分和下半部分的一個實例的圖。此實例還使得有可能以與劃分成兩個左半部分和右半部分相同的方式獲取三個週期中兩個列中的畫素的影像訊號和相位檢測訊號兩者。
圖10示出存在各自劃分成左半部分和右半部分的畫素以及各自劃分成上半部分和下半部分的畫素的一個實例。
圖11示出對四個列執行讀出作為讀出單元且對於中間兩個列中的讀出，還每一個畫素讀取G畫素的一個實例。以此方式，相位檢測畫素的減少的數目可導致總讀出時間的減少。也就是說，四個列的讀出可以五個週期結束。
圖12示出相位檢測畫素的數目在列方向上減小、在以兩個列和四個行佈置的八個G畫素中提供四個相位檢測畫素的一個實例。在此情況下，四個行中的兩個行中不提供相位檢測畫素。
圖13A和圖13B示出16個G畫素中的八個畫素充當以四個列和八個行作為單元的相位檢測畫素的一個實例。根據此實例，相位檢測畫素可佈置在每一列中。
圖14示出16個列和八個行充當單元的一個實例。64個G畫素中的八個畫素充當相位檢測畫素，且佈置在相應行和四個列中。在此情況下，在第一讀出週期（時序0）中，讀取八個相位檢測畫素中的每一個的一半，且從下一個讀出週期，一次一個列讀取尚未讀取的影像畫素，且如果所述列中存在相位檢測畫素，那麼讀取已讀取一半的相位檢測畫素中的每一個的另一半。因此，16個列的讀出可以17個週期結束。
圖15示出32個列和八個行充當單元的一個實例。128個G畫素中的八個畫素充當相位檢測畫素，且佈置在相應行中。在此情況下，32個列的讀出可以33個週期結束。
應注意，在圖14和圖15中，相位檢測畫素由粗線指示。
"16C單元的配置"
在上述實例中，通過一個彩色濾光片接收光的一個畫素包括2 × 2 = 4個子畫素（4C）或2 × 1 = 2個子畫素（2C）。
在此實例中，一個畫素具有16C配置，其中4 × 4 = 16個子畫素（16C）通過一個彩色濾光片接收光。
圖16A和圖16B為示出總共四個畫素的電路配置的圖，其中在第一列中提供B畫素和G畫素，且在第二列中提供G畫素和R畫素。
如圖16A中所示出，在一個畫素中，佈置八個傳送電晶體116-1到傳送電晶體116-8。八個傳送電晶體116-1到傳送電晶體116-8分別控制來自八個光電二極體114-1到光電二極體114-8的訊號的輸出。復位電晶體120、源極跟隨器電晶體124、列選擇電晶體126等與圖3中所示出的那些相同。
傳送控制訊號線TXL(0,0)與B畫素的兩個傳送電晶體TX 116-1的閘極以及G畫素的一個傳送電晶體TX 116-1的閘極連接，且傳送控制訊號線TXR(0,0)與B畫素的兩個傳送電晶體TX 116-2的閘極以及G畫素的兩個傳送電晶體TX 116-2的閘極連接。
傳送控制訊號線TXPD(0,0)與G畫素的傳送電晶體TX 116-1的閘極連接。
傳送控制訊號線TXL(0,1)、傳送控制訊號線TXR(0,1)、傳送控制訊號線TXPD(0,1)、傳送控制訊號線TXL(0,2)、傳送控制訊號線TXPD(0,2)、傳送控制訊號線TXL(0,3)、傳送控制訊號線TXR(0,3)、傳送控制訊號線TXPD(0,3)中的每一個還以相同方式與對應子畫素的傳送電晶體116-3到傳送電晶體116-8中的對應一個連接。
此外，圖16B示出第二列中的G畫素和R畫素，且到第二列中的G畫素中的傳送控制訊號線TX的連接與第一列中的G畫素中的連接相同，且到第二列中的R畫素中的傳送控制訊號線TX的連接與第一列中的B畫素中的連接相同。
以與圖4中所示出相同的方式，在時序0處，第一列和第二列中的TXPD設置為H，在時序1處，第一列中的TXR和TXL設置為H，且在時序1處，第二列中的TXR和TXL設置為H，由此可相對於兩個列中的畫素讀出影像訊號和相位檢測訊號。
圖17為示出在圖16A和圖16B的電路配置中來自每一畫素的讀出操作的圖。
在時序0處，讀取相應第一列和第二列中兩個G畫素中的每一個的左側一行中的四個子畫素。在時序1處，讀取第一列中的B畫素和G畫素的剩餘三個行中的子畫素，且在時序2處，讀取第二列中G畫素的剩餘三個行中的子畫素和R畫素。
以此方式，可以與圖4B中所示出相同的方式執行讀出。
"讀出的修改實例"
圖18與圖17的不同之處在於，G畫素中的每一個的待讀取子畫素在時序0處充當相位檢測畫素。在此實例中，在時序0處，讀取G畫素中的每一個的左側第二列中的四個子畫素。在時序1和時序2中的每一個處，在第一列和第二列中，針對每一列讀取剩餘影像畫素，且讀取相位檢測畫素的剩餘部分。
在圖19中，在時序0處，讀取第一列中G畫素的第二行中的四個子畫素以及第二列中G畫素的第一行中的四個子畫素。因此，待讀取的G畫素的子畫素的位置在第一列與第二列之間不同。在時序1和時序2中的每一個處，在第一列和第二列中，針對每一列讀取剩餘影像畫素，且讀取相位檢測畫素的剩餘部分。
在圖20A和圖20B中，第一列和第二列的讀出與圖17中所示出的讀出相同，第三列和第四列的讀出與圖18中所示出的讀出相同，且每四個列重複所述圖案。
在圖21A和圖21B中，在時序0處的讀出中，讀取第一列中G畫素的左側一行中的四個子畫素以及第四列中G畫素的左側一行中的四個子畫素。在時序1和時序4中的每一個處，在第一列和第四列中，針對每一列讀取剩餘影像畫素，且讀取相位檢測畫素的剩餘部分。
圖22示出以兩個列和六個行作為單元執行讀出的一個實例。以與圖17中所示出的相同圖案讀取第一行和第三行，且不在第二行中提供相位檢測畫素。
在圖23中，相位檢測畫素劃分成第一行和第三行中的子畫素和第二行和第四行中的子畫素。
也就是說，在時序0處，讀取第一列和第二列中G畫素中的每一個的第一行和第三行，且在時序1和時序2中的每一個中，讀取第一列和第二列中的剩餘影像畫素和相位檢測畫素的剩餘部分。應注意，在浮動擴散FD中，對來自光電二極體的電荷進行求和，由此可同時讀取一個畫素中在橫向方向上的兩個行。
在圖24A和圖24B中，在時序0處，每一行讀取四個列中的相位檢測畫素。接著，在時序1到時序2和時序4到時序5中的每一個處，讀取畫素和四個列中尚未讀取的部分。
在圖25中，採用RGBC陣列，其中除了RGB畫素以外還包含不提供濾光片或提供無色透明濾光片的C畫素。以四列×四行作為單元執行讀出。
在時序0處，讀取四個列中的G畫素中的每一個的第一行。接著，在時序1和時序4中的每一個處，針對每一列讀取剩餘影像畫素，且讀取相位檢測畫素的剩餘部分。
在圖26中，以與圖25中所示出相同的方式採用RGBC陣列，且以四列×四行作為單元執行讀出。另外，C畫素而非G畫素充當相位檢測畫素。一個列中存在兩個C畫素，且在時序0處，讀取第一列和第二列中C畫素中的每一個的第一行以及第三列和第四列中C畫素中的每一個的第三行。接著，在時序1到時序4中的每一個處，針對每一列讀取剩餘影像畫素，且讀取相位檢測畫素的剩餘部分。
"片上微透鏡"
針對每一畫素提供光電二極體PD，且根據通過對由光電二極體PD執行的入射光進行光電轉換所獲得的電荷輸出訊號。在本實施例中，基本上為每一子畫素提供一個光電二極體PD。針對一個光電二極體PD提供一個傳送電晶體TX，由此可針對子畫素中的每一個輸出訊號。可針對畫素中的每一個輸出影像訊號，且劃分一個畫素，這使得能夠根據部分入射光輸出相位檢測訊號。
圖27A、圖27B和圖27C各種示出片上微透鏡相對於每一畫素的佈置。
圖27A示出對應於圖4到圖7以及圖9到圖13中的畫素配置的片上微透鏡130的佈置。一個畫素包括四個子畫素，但針對一個畫素提供一個片上微透鏡130。因此，檢測子畫素中的每一個的入射光使得有可能將穿過一個片上微透鏡130的光劃分成多個光束以檢測所述多個光束，從而實現相位檢測。可使用相位資訊執行自動聚焦。
圖27B示出對應於圖8中的畫素配置的片上微透鏡130的佈置，且圖27C示出對應於圖17到圖26中的畫素配置的片上微透鏡130的佈置。
"其它"
在以上描述中，拜耳圖案和通過將拜耳圖案與白色畫素組合而獲得的圖案用作顏色圖案。然而，顏色圖案不限於此，且可採用各種圖案。
當採用拜耳圖案時，G畫素的數目大於R畫素的數目和B畫素的數目中的每一個。因此，G畫素用作相位檢測畫素，由此可在整個螢幕上均勻地佈置相位檢測畫素。甚至在RGBC陣列最小化時，C畫素用作相位檢測畫素，由此可提高定相檢測的準確度。
在以上描述中，已針對相位檢測畫素的佈置描述各種實例，但可甚至在組合這些實例時執行類似程式，進一步增加讀出單元中的畫素的數目，或減少相位檢測畫素的數目。
在浮動擴散FD中，對來自多個光電二極體的電荷進行求和，由此可同時讀取一個畫素中在橫向方向上的兩個行，所述兩個行在四個行中彼此分離。
"修改實例的配置"
圖28示出包括四個畫素的修改實例的畫素電路的電路配置，來自每一畫素的讀出操作與圖3中所示出的畫素電路相同。
在此電路中，一個畫素包含四個光電二極體114且以與圖3中所示出的電路中相同的方式包括四個子畫素。左上方處的畫素為B畫素，右上方處的畫素為G畫素，左下方處的畫素為G畫素，且右下方處的畫素為R畫素。兩個G畫素充當相位檢測畫素，且每一個包含多個相位檢測自動聚焦光電二極體，使得可單獨地檢測來自左半部分中的兩個光電二極體114-1和光電二極體114-3以及右半部中的兩個光電二極體114-2和光電二極體114-4的訊號。
第一列畫素的重定線RST(0)與第一列中的復位電晶體120的閘極連接。
在一個畫素中，佈置四個傳送電晶體116-1到傳送電晶體116-4。
第一列畫素的傳送控制訊號線TX(0,0)與左上方處B畫素的傳送電晶體TX 116-1到傳送電晶體116-2的閘極以及右上方處G畫素的右半部分中的傳送電晶體TX 116-2的閘極連接。傳送控制訊號線TX(0,1)與左上方處B畫素的傳送電晶體TX 116-3到傳送電晶體116-4的閘極以及右上方處G畫素的右半部分中的傳送電晶體TX 116-4的閘極連接。
第一列中的傳送控制訊號線TXPD(0,0)與右上方處G畫素的左半部分中的傳送電晶體TX 116-1的閘極連接。傳送控制訊號線TXPD(0,1)與右上方處G畫素的左半部分中的傳送電晶體TX 116-3的閘極連接。
讀出選擇訊號線RS(0)與左上方處B畫素的列選擇電晶體126的閘極以及右上方處G畫素的右半部分中的列選擇電晶體126的閘極連接，且讀出選擇訊號線RSPD(0)與右上方畫素的左半部分中的列選擇電晶體126的閘極連接。
還將相同訊號供應到第一列中的其它畫素以及第二列和後續列中的畫素。
在圖28中的第二列中，復位元線RST(1)與第二列中的復位電晶體120的閘極連接。
傳送控制訊號線TX(1,0)與左下方處G畫素的右半部分中的傳送電晶體TX 116-2的閘極以及右下方處R畫素的傳送電晶體TX 116-1到傳送電晶體116-2的閘極連接。傳送控制訊號線TX(1,1)與左下方處G畫素的右半部分中的傳送電晶體TX 116-4的閘極以及右下方處R畫素的傳送電晶體TX 116-3到傳送電晶體116-4的閘極連接。
傳送控制訊號線TXPD(1,0)與左下方處G畫素的左半部分中的傳送電晶體TX 116-1的閘極連接。傳送控制訊號線TXPD(1,1)與左下方處G畫素的左半部分中的傳送電晶體TX 116-3的閘極連接。
讀出選擇訊號線RS(1)與左下方處G畫素的右半部分中的列選擇電晶體126的閘極以及右下方處R畫素的列選擇電晶體126的閘極連接，且讀出選擇訊號線RSPD(1)與左下方畫素的左半部分中的列選擇電晶體126的閘極連接。
在此實例中，在一個畫素中，左半部分中的兩個傳送電晶體116-1和傳送電晶體116-3經由對應源極跟隨器電晶體124和對應列選擇電晶體126與一個位元線112連接，且右半部分中的兩個傳送電晶體116-2和傳送電晶體116-4經由對應源極跟隨器電晶體124和對應列選擇電晶體126與另一位元線112連接。因此，一個畫素與兩個位元線112連接。
讀出選擇訊號線RS(0)與左上方處B畫素的兩個列選擇電晶體126以及右上方處G畫素的右半部分中的列選擇電晶體126連接，且讀出選擇訊號線RSPD(0)與右上方畫素的左半部分中的列選擇電晶體126連接。
因此，在G畫素中，可從不同位元線112讀出來自左半部分中的兩個子畫素的訊號和來自右半部分中的兩個子畫素的訊號。
每一位元線112與讀出電路系統106連接，且在A/D在讀出電路系統106中轉換之後，訊號經歷資料處理。應注意，當求和來自兩個位元線112的訊號時，可求和位元線112上的類比訊號，或可求和A/D轉換之後的數位資料。
圖29示出時序0處的讀出狀態。在時序0處，傳送控制線TXPD(0,0)、傳送控制線TXPD(0,1)、傳送控制線TXPD(1,0)和傳送控制線TXPD(1,1)以及讀出選擇訊號線RSPD(0)和讀出選擇訊號線RSPD(1)接通，且因此，從第一列和第二列中的每一個中G畫素的左半部分輸出訊號。
圖30示出時序1處的讀出狀態。在時序1處，傳送控制線TX(0,0)和傳送控制線TX(0,1)以及讀出選擇訊號線RS(0)接通，且因此，從第一列中的B畫素和G畫素的右半部分輸出訊號。
應注意，在此實例中，對來自B畫素的兩個位元線112和位元線112的輸出進行求和以充當一個畫素的訊號。
圖31示出時序2處的讀出狀態。在時序2處，傳送控制線TX(1,0)和傳送控制線TX(1,1)以及讀出選擇訊號線RS(1)接通，且因此，從第二列中G畫素的右半部分和R畫素輸出訊號。
應注意，在此實例中，對來自R畫素的兩個位元線112和位元線112的輸出進行求和以充當一個畫素的訊號。
圖32A、圖32B和圖32C為分別示出時序0、時序1和時序2處的讀出狀態的圖。
100:成像系統/影像感測器 102、202A:彩色畫素陣列 104:光電二極體/畫素/畫素電路 106:讀出電路系統 108:功能邏輯 110:控制電路系統 112:位元線 114-1、114-2、114-3、114-4、114-5、114-6、114-7、114-8、214A、214B、PD:光電二極體 116-1、116-2、116-3、116-4、116-5、116-6、116-7、116-8、216A、216B:傳送電晶體 118、218A、218B、FD:浮動擴散 120:復位電晶體 122:電容器 124:源極跟隨器電晶體 126:列選擇電晶體 130:片上微透鏡 AVDD:電壓電源 B、C、G、R:畫素 C1-Cx:行 FDC:浮動擴散電容控制訊號 P1-Pn:光電二極體 R1-Ry:列 RS(0)、RS(1)、RSPD(0)、RSPD(1):讀出選擇訊號線 RS:列選擇訊號 RST(0)、RST(1):復位元線 TX、TX(0,0)、TX(0,1)、TX(1,0)、TX(1,1)、TXL(0,0)、TXL(0,1)、TXL(0,2)、TXL(0,3)、TXL(1,0)、TXL(1,1)、TXPD(0,0)、TXPD(0,1)、TXPD(0,2)、TXPD(0,3)、TXPD(1,0)、TXPD(1,1)、TXR(0,0)、TXR(0,1)、TXR(0,3)、TXR(1,0)、TXR(1,1) :傳送控制訊號線 TX1、TX2、TX3、TX4:傳送控制訊號
參考以下圖式描述本發明的非限制性和非窮盡性的實施例，其中除非另外指定，否則貫穿各個視圖中相同的參考標號指代相同的部分。
圖1A示出根據本發明的教示的包含具有相位檢測自動聚焦畫素的影像感測器的成像系統的一個實例。 圖1B示出根據本發明的教示的包含於具有光電二極體陣列的成像系統中的畫素電路的一個實例，所述光電二極體陣列包含根據本發明的教示的穿插在合併影像感測光電二極體當中的相位檢測自動聚焦光電二極體。 圖2示出具有通過一個浮動擴散訪問的相同顏色的光電二極體的分組的彩色畫素陣列的一個實例。 圖3為示出包括四個畫素的畫素電路的電路配置的圖，所述畫素電路與圖1B中所示出的畫素電路相同。 圖4A為圖3的配置中的訊號的時序圖。 圖4B為示出來自每一畫素的讀出操作的圖。 圖5為示出來自每一畫素的讀出操作的修改實例的圖。 圖6為示出對於G畫素，相應右半部分首先在第一列中讀取且相應左半部分首先在第二列中讀取的一個實例的圖。 圖7為示出在前三個週期中首先讀取每一G畫素的右側半部分且在接下來的三個週期中首先讀取每一G畫素的左側半部分的一個實例的圖。 圖8A為示出一個畫素劃分成兩個子畫素的一個實例中的讀出操作的圖。 圖8B為一個畫素劃分成兩個子畫素的一個實例的電路圖。 圖9為示出一個畫素劃分成四個子畫素且G畫素劃分成兩個上半部分和下半部分的一個實例中的讀出操作的圖。 圖10為示出存在各自劃分成左半部分和右半部分的畫素以及各自劃分成上半部分和下半部分的畫素的一個實例中的讀出操作的圖。 圖11為示出對四個列執行讀出作為讀出單元且對於中間兩個列中的讀出，還每一個畫素讀取G畫素的一個實例中的讀出操作的圖。 圖12為示出相位檢測畫素的數目在列方向上減小且在以兩列×四行佈置的八個G畫素中提供四個相位檢測畫素的一個實例中的讀出操作的圖。 圖13A為示出在16個G畫素中的八個畫素充當以四個列和八個行作為單元的相位檢測畫素的情況下的讀出操作（第一半部分）的圖。 圖13B為示出在16個G畫素中的八個畫素充當以四個列和八個行作為單元的相位檢測畫素的情況下的讀出操作（第二半部分）的圖。 圖14為示出在16個列和八個行充當單元的情況下的讀出操作的圖。 圖15為示出在32個列和八個行充當單元的情況下的讀出操作的圖。 圖16A為示出在16C單元的配置的情況下第一列中的B畫素和G畫素的電路配置的圖。 圖16B為示出在16C單元的配置的情況下第二列中的G畫素和R畫素的電路配置的圖。 圖17為示出在圖16A和圖16B的電路配置中來自每一畫素的讀出操作的圖。 圖18為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（在時序0處，讀取來自G畫素中的每一個的左側的第二列中的四個子畫素）的讀出操作的圖。 圖19為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（在時序0處，讀取第一列中的G畫素的第二行中的四個子畫素和第二列中的G畫素的第一行中的四個子畫素）的讀出操作的圖。 圖20A為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（第一列和第二列的讀出與圖17中所示出的讀出相同，第三列和第四列的讀出與圖18中所示出的讀出相同）的讀出操作的圖（第一半部分）。 圖20B為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（第一列和第二列的讀出與圖17中所示出的讀出相同，第三列和第四列的讀出與圖18中所示出的讀出相同）的讀出操作的圖（第二半部分）。 圖21A為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（在時序0處的讀出中，讀取第一列中的G畫素的左側一行中的四個子畫素和第四列中的G畫素的左側一行中的四個子畫素）的讀出操作的圖（第一半部分）。 圖21B為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（在時序0處的讀出中，讀取第一列中的G畫素的左側一行中的四個子畫素和第四列中的G畫素的左側一行中的四個子畫素）的讀出操作的圖（第二半部分）。 圖22為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（以兩個列和六個行作為單元執行讀出）的圖。 圖23為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（相位檢測畫素劃分成第一行和第三行中的子畫素以及第二行和第四行中的子畫素中的兩者）的讀出操作的圖。 圖24A為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（在時序0處，針對每一列讀取四個列中的相位檢測畫素，接著，在時序1到時序2中的每一個處，讀取尚未讀取的頂部兩個列中的畫素和部分）的讀出操作的圖（第一半部分）。 圖24B為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（在時序4到時序5中的每一個處，讀取尚未讀取的底部兩個列中的畫素和部分）的讀出操作的圖（第二半部分）。 圖25為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（採用RGBC陣列，其中除了RGB畫素以外還包含不提供濾光片或提供無顏色透明濾光片的C畫素）的讀出操作的圖。 圖26為示出在16C單元的配置的情況下讀出操作的修改實例（在以與圖25中所示出的相同方式採用RGBC陣列，且以四列×四行作為單元執行讀出，C畫素而非G畫素充當相位檢測畫素的一個實例中）的讀出操作的圖。 圖27A為示出對應於圖4到圖7以及圖9到圖13中的畫素配置的片上微透鏡的佈置的圖。 圖27B為示出對應於圖8中的畫素配置的片上微透鏡的佈置的圖。 圖27C為示出對應於圖17到圖26中的畫素配置的片上微透鏡的佈置的圖。 圖28為示出包括四個畫素的畫素電路的電路配置的圖，所述畫素電路與圖3中所示出的畫素電路相同。 圖29為示出圖28中的畫素電路的時序0處的讀出狀態的圖。 圖30為示出圖28中的畫素電路的時序1處的讀出狀態的圖。 圖31為示出圖28中的畫素電路的時序2處的讀出狀態的圖。 圖32A為示出當對於G畫素，相應右半部分首先在第一列中讀取且相應左半部分首先在第二列中讀取時在時序0處的讀出狀態的圖。 圖32B為示出當對於G畫素，相應右半部分首先在第一列中讀取且相應左半部分首先在第二列中讀取時在時序1處的讀出狀態的圖。 圖32C為示出當對於G畫素，相應右半部分首先在第一列中讀取且相應左半部分首先在第二列中讀取時在時序2處的讀出狀態的圖。
對應的參考標號貫穿圖式的若干視圖指示對應的元件。本領域技術人員將瞭解，圖中的元件僅為簡單和清楚起見而示出，且未必按比例繪製。舉例來說，圖中的一些元件的尺寸可能相對於其它元件放大以有助於改進對本發明的各種實施例的理解。另外，通常未描繪在商業可行的實施例中有用或必要的常見但易於理解的元件，以便促進本發明的這些各種實施例的較少阻擋的視圖。
100:成像系統/影像感測器
102:彩色畫素陣列
104:光電二極體/畫素/畫素電路
106:讀出電路系統
108:功能邏輯
110:控制電路系統
112:位元線
C1-Cx:行
P1-Pn:光電二極體
R1-Ry:列

Claims (12)

  1. 一種影像感測器，包括： 多個畫素，以矩陣佈置且其中的每一個回應於入射光而輸出訊號，其中可相對於所述多個畫素執行資料的讀出，且可執行多個畫素行的資料的同時讀出，且可讀取待同時讀取的所述多個畫素行中的至少一個畫素，以用於相對於所劃分子畫素中的每一個進行相位檢測；以及 處理器，配置成控制來自每一畫素的所述訊號的讀出， 其中所述處理器配置成： 以n列作為讀出單元，其中n為2或大於2的整數， 在所述讀出單元內的一個讀出週期中對至少一個畫素的至少一個子畫素執行讀出， 在所述讀出單元內的另一讀出週期中對每一畫素執行讀出，包含對所述至少一個畫素的另一個子畫素的讀出，所述至少一個畫素中的所述至少一個子畫素已在所述一個讀出週期中讀取，以及 以n+1個讀出週期結束所述讀出單元的讀出。
  2. 如請求項1所述的影像感測器，其中 每一畫素包括以2 × 2佈置的子畫素， 讀出單元包括以n列×n行佈置的畫素， 在所述讀出單元內的一個讀出週期中，對於兩個畫素，讀取所述兩個畫素中的一個的兩個子畫素以用於相位檢測，且 在所述讀出單元內的其它n個讀出週期中，讀取所述兩個畫素的其它兩個子畫素以用於相位檢測，其中所述兩個畫素中的所述一個的所述兩個子畫素已在所述一個讀出週期中讀取，且讀取剩餘畫素中的每一個。
  3. 如請求項2所述的影像感測器，其中 讀出單元包括一個紅色畫素、兩個綠色畫素以及一個藍色畫素，且 在兩個子畫素的單元中讀取所述兩個綠色畫素以用於相位檢測，且在畫素單元中讀取所述一個紅色畫素和所述一個藍色畫素。
  4. 如請求項3所述的影像感測器，其中 所述兩個綠色畫素包含連接到專用讀出控制線的兩個子畫素和連接到所述紅色畫素或所述藍色畫素的讀出控制線的所述其它兩個子畫素。
  5. 如請求項1所述的影像感測器，其中 每一畫素包括以4 × 4佈置的子畫素， 讀出單元包括以n列×n行佈置的畫素， 在所述讀出單元內的一個讀出週期中，對於兩個畫素，讀取所述兩個畫素中的一個的四個子畫素，且 在所述讀出單元內的其它n個讀出週期中，讀取所述兩個畫素的其它兩個子畫素以用於相位檢測，其中所述兩個畫素中的所述一個的所述兩個子畫素已在所述一個讀出週期中讀取以用於相位檢測，且讀取剩餘畫素中的每一個。
  6. 如請求項5所述的影像感測器，其中 讀出單元包括一個紅色畫素、兩個綠色畫素以及一個藍色畫素， 在兩個分區的單元中讀取所述兩個綠色畫素以用於相位檢測，且在畫素單元中讀取所述一個紅色畫素和所述一個藍色畫素。
  7. 如請求項6所述的影像感測器，其中 所述兩個綠色畫素包含由每一綠色畫素被劃分成兩個畫素產生的分區當中連接到專用讀出控制線的兩個子畫素和連接到所述紅色畫素或所述藍色畫素的讀出控制線的所述其它兩個子畫素。
  8. 一種用於讀出影像感測器的訊號的方法， 所述影像感測器包括 多個畫素，以矩陣佈置且其中的每一個回應於入射光而輸出訊號，其中可相對於所述多個畫素執行資料的讀出，且可執行多個畫素行的資料的同時讀出，且可讀取待同時讀取的所述多個畫素行中的至少一個畫素，以用於相對於所劃分子畫素中的每一個進行相位檢測， 所述方法包括： 以n列作為讀出單元，其中n為2或大於2的整數， 在所述讀出單元內的一個讀出週期中對至少一個畫素的至少一個子畫素執行讀出； 在所述讀出單元內的另一讀出週期中對每一畫素執行讀出，包含對所述至少一個畫素的另一個子畫素的相位檢測讀出，所述至少一個畫素中的所述至少一個子畫素已在所述一個讀出週期中讀取；以及 以n+1個讀出週期結束所述讀出單元的讀出。
  9. 一種影像感測器，包括： 多個畫素，以矩陣佈置且其中的每一個回應於入射光而輸出訊號， 所述多個畫素包含 影像畫素，配置成輸出每一畫素的訊號，以及相位檢測畫素，其中的每一個的畫素經劃分以輸出訊號，以及 所述多個畫素中的每一畫素，包含多個光電二極體和多個傳送電晶體，所述多個傳送電晶體配置成分別控制所述多個光電二極體的訊號的輸出； 第一傳送控制訊號線，在列方向上延伸且配置成傳送控制在每一影像畫素的一側上所述傳送電晶體的接通和斷開的訊號； 第二傳送控制訊號線，在所述列方向上延伸且配置成傳送控制在每一影像畫素的另一側上所述傳送電晶體的接通和斷開的訊號；以及 第三傳送控制訊號線，配置成傳送控制每一相位檢測畫素的一個傳送電晶體的接通和斷開的訊號；且 其中每一相位檢測畫素的另一傳送電晶體由所述第一傳送電晶體和所述第二傳送電晶體中的任一個控制。
  10. 如請求項9所述的影像感測器，更包括： 處理器，配置成控制所述第一傳送訊號線、所述第二傳送訊號線以及所述第三傳送訊號線， 其中所述處理器在第一讀出週期中按次序接通所述第一傳送控制訊號線到所述第三傳送控制訊號線以接通對應傳送電晶體。
  11. 一種影像感測器，包括： 多個畫素，以矩陣佈置且其中的每一個響應於入射光而輸出訊號，所述多個畫素包含配置成輸出每一畫素的訊號的影像畫素和其中的每一個的畫素經劃分以輸出訊號的相位檢測畫素以及包含多個光電二極體和多個傳送電晶體的所述多個畫素中的每一畫素，所述多個傳送電晶體配置成分別控制所述多個光電二極體的訊號的輸出； 傳送控制訊號線，在列方向上延伸且配置成傳送控制每一影像畫素的傳送電晶體的接通和斷開的訊號；以及 相位檢測傳送控制訊號線，配置成傳送控制在每一相位檢測畫素的一側上所述傳送電晶體的接通和斷開的訊號， 其中每一相位檢測畫素的另一傳送電晶體由所述傳送控制訊號線控制。
  12. 如請求項11所述的影像感測器，更包括： 處理器，配置成控制所述傳送訊號線和所述相位檢測傳送控制訊號線， 其中所述處理器在一個讀出週期中按次序接通所述傳送控制訊號線和所述相位檢測傳送控制訊號線以接通對應傳送電晶體。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5098405B2 (ja) * 2007-04-11 2012-12-12 株式会社ニコン 撮像素子、焦点検出装置および撮像装置
KR20140092712A (ko) * 2013-01-16 2014-07-24 삼성전자주식회사 센싱 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서
US9711553B2 (en) * 2014-04-28 2017-07-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including a pixel having photoelectric conversion elements and image processing device having the image sensor
US11233957B2 (en) * 2017-04-25 2022-01-25 Sony Corporation Solid state image sensor and electronic equipment
US11843883B2 (en) * 2019-06-25 2023-12-12 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and electronic device
US11356626B2 (en) * 2020-04-22 2022-06-07 Omnivision Technologies, Inc. Flexible exposure control for image sensors with phase detection auto focus pixels
JP2021176211A (ja) * 2020-05-01 2021-11-04 キヤノン株式会社 光電変換装置及び光電変換システム

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