包括相位检测像素的图像传感器和图像拾取装置的制作方法

于2018年3月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2018-0028307通过引用整体并入本文。

本发明构思涉及图像传感器，并且更具体地说，涉及包括相位检测像素的图像传感器和图像拾取装置。

背景技术：

包括用于检测图像之间的相位差的相位检测像素的图像传感器或包括这种图像传感器的图像拾取装置的数量可能越来越多。因为一些传统的相位检测像素或者包括特定的滤色器(例如，红色、绿色和蓝色滤色器之一)，或者不包括滤色器，所以它们可被实现为具有单个灵敏度。因此，具有单个灵敏度的相位检测像素可无法根据成像条件(例如，照明条件和场景内容)检测准确的相位差。

技术实现要素：

本发明构思提供了图像传感器和图像拾取装置，所述图像传感器包括能够在各种成像条件下检测准确的相位差的相位检测像素。

根据本发明构思的一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括像素阵列，其中像素阵列包括第一像素组和第二像素组，它们各自包括多个图像像素以产生图像数据。第一像素组包括第一相位检测像素对，第一相位检测像素对包括在第一方向上彼此相邻布置的第一相位检测像素并且被一个第一单个微透镜覆盖；并且第二像素组包括第二相位检测像素对，第二相位检测像素对包括在与第一方向不同的第二方向上彼此相邻布置的第二相位检测像素并且被一个第二微透镜覆盖。第一相位检测像素的第一灵敏度与第二相位检测像素的第二灵敏度不同。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括像素阵列，其中像素阵列包括第一像素组和第二像素组，它们各自包括多个图像像素以产生图像数据。第一像素组包括第一相位检测像素对，第一相位检测像素对包括在第一方向上彼此相邻布置并且各自由对应的微透镜单独覆盖的第一相位检测像素，并且第二像素组包括第二相位检测像素对，第二相位检测像素对包括在不同于第一方向的第二方向上彼此相邻布置并且各自由对应的微透镜单独覆盖的第二相位检测像素。第一相位检测像素的灵敏度与第二相位检测像素的灵敏度不同。

根据本发明构思的另一方面，一种图像传感器包括：像素阵列，其包括多个共享像素，其中所述多个共享像素包括：第一共享相位检测像素，其包括在第一方向上彼此相邻布置的第一相位检测子像素；以及第二共享相位检测像素，其包括在与第一方向不同的第二方向上彼此相邻布置的第二相位检测子像素。第一相位检测子像素的第一灵敏度与第二相位检测子像素的第二灵敏度不同。

一种图像拾取装置包括：透镜；透镜驱动器，其被构造为控制透镜的位置；像素阵列以及处理器。所述像素阵列第一相位检测像素对和第二相位检测像素对，其中所述第一相位检测像素对包括在第一方向上彼此相邻布置的第一相位检测像素并且具有第一灵敏度，所述第二相位检测像素对包括在与所述第一方向不同的第二方向上彼此相邻布置的第二相位检测像素并且具有与所述第一灵敏度不同的第二灵敏度。所述处理器被构造为利用从所述第一相位检测像素对接收到的第一相位信息和/或从所述第二相位检测像素对接收到的第二相位信息执行基于灵敏度的相位差计算，以及基于计算结果控制所述透镜驱动器。

附图说明

将从下面结合附图的详细描述中更清楚地理解本发明构思的实施例，其中：

图1是示出根据一些实施例的图像拾取装置的示例结构的图，以解释图像拾取装置的自动聚焦功能的操作；

图2是示出根据一些实施例的图像传感器的构造的框图；

图3是示出根据一些实施例的像素阵列的局部构造的图；

图4a是示出根据一些实施例的第一相位检测像素对和第二相位检测像素对的具体构造的图，并且图4b是示出根据一些实施例的第一相位检测像素对的具体构造的图；

图5是示出根据一些实施例的像素阵列的局部构造的图；

图6a是示出根据一些实施例的第一相位检测像素对和第二相位检测像素对的具体构造的图，并且图6b和图6c是示出第一相位检测像素对的具体构造的图；

图7a至图7c是示出根据一些实施例的相位检测像素对的布置图案的图；

图8是示出其中本发明构思的一些实施例应用于共享像素结构的示例的图；

图9a和图9b是示出根据一些实施例的图8中的相位检测共享像素的图；

图10a和图10b是示出根据其它实施例的图8中的相位检测共享像素的图；

图11a和图11b是示出根据另一些实施例的图8中的相位检测共享像素的图；

图12和图13是根据一些实施例的图1中的处理器的自动聚焦操作的流程图；以及

图14是示出包括根据一些实施例的图像传感器的系统的框图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明构思的实施例。

图1是示出根据一些实施例的图像拾取装置1000的示例结构的图，以解释图像拾取装置1000的自动聚焦(af)的操作。

参照图1，图像拾取装置1000可包括成像单元1100、图像传感器100和处理器1200。图像拾取装置1000可支持焦点检测功能。

可通过处理器1200来控制图像拾取装置1000的整体操作。处理器1200可将用于图像拾取装置1000的一个或多个组件的操作的控制信号提供至透镜驱动器1120、光圈驱动器1140、时序控制器120等。

成像单元1100可包括透镜1110、透镜驱动器1120、光圈1130和光圈驱动器1140，作为接收光的组件。透镜1110可包括多个透镜。

透镜驱动器1120可与处理器1200交换(例如，发送和接收)关于焦点检测的信息，并且根据通过处理器1200提供的控制信号调整透镜1110的位置。透镜驱动器1120可在从对象s到透镜1110的距离或增或减的方向上移动透镜1110。因此，可调整透镜1110与对象s之间的距离。对象s可根据透镜1110的位置聚焦或模糊。

例如，当透镜1110与对象s之间的距离相对靠近时，透镜1110可偏离聚焦在对象s上的对焦位置(in-focusposition)，并且在通过图像传感器100捕获的图像之间可出现相位差。透镜驱动器1120可基于处理器1200提供的控制信号使透镜1110在相对于对象s的距离增加的方向上移动。

可替换地，当透镜1110与对象s之间的距离相对长或远，透镜1110可偏离对焦位置，并且在图像传感器100上形成的图像之间可出现相位差。透镜驱动器1120可基于处理器1200提供的控制信号使透镜1110在相对于对象s的距离减小的方向上移动。

图像传感器100可将入射光转换为图像信号。图像传感器100可包括像素阵列110、时序控制器120和信号处理器130。传输通过透镜1110和光圈1130的光信号可到达像素阵列110的光接收表面，并且可形成对象s的图像。

像素阵列110可包括将光信号转换为电信号的互补金属氧化物半导体图像传感器(cis)。像素阵列110可通过时序控制器120调整灵敏度等。像素阵列110可包括多个相位检测像素。根据一些实施例的相位检测像素可在至少两个方向上彼此相邻布置，并且彼此相邻布置的相位检测像素可构成或限定相位检测像素对。另外，像素阵列110可包括灵敏度彼此不同的相位检测像素。下面参照图2等描述相位检测像素的具体实施例。

处理器1200可通过从信号处理器130接收相位信息(或像素信息)来执行相位差计算，并且可通过执行多个像素的信号的相关性计算来执行相位差计算。根据一些实施例的处理器1200可基于灵敏度通过利用灵敏度彼此不同的相位检测像素执行相位差计算。例如，处理器1200可通过首先利用高灵敏度相位检测像素执行相位差计算，然后基于产生的相位差值的置信水平通过利用低灵敏度相位检测像素执行相位差计算。稍后参照图11和图12描述该情况的具体实施例。

处理器1200可获得焦点位置、焦点的方向和/或对象s与图像传感器100之间的距离作为相位差计算的结果。处理器1200可将控制信号输出至透镜驱动器1120，以基于相位差计算的结果使透镜1110的位置移动。

处理器1200可执行图像信号处理以减小输入信号中的噪声，并且用于色彩改善，诸如(但不限于)伽马校正、滤色器阵列插值、色彩矩阵、色彩校正和/或色彩增强。另外，处理器1200可通过压缩通过用于图片改善的图像信号处理产生的图像数据产生图像文件，或者可从图像文件中恢复图像数据。

图2是示出根据一些实施例的图像传感器100的构造的框图。

参照图1和图2，图像传感器100可包括像素阵列110、时序控制器120、信号处理器130、行驱动器140和信号读取器150。

像素阵列110可按照像素单元形成，并且可包括多个图像像素和多个相位检测像素。图像像素和相位检测像素中的每一个可包括光敏元件。例如，光敏元件可包括光电二极管。图像像素和相位检测像素可吸收光以产生电荷，并且可将根据所产生的电荷的电信号提供至信号读取器150，作为第0输出电压cl0_0至第(n-1)输出电压cl0_n-1。

图像像素可产生对应于图1中的对象s的图像信号。相位检测像素可产生用于计算通过对对象s成像产生的图像之间的相位差的相位信号。

在一些实施例中，像素阵列110可包括第一相位检测像素对pdpx_p1和第二相位检测像素对pdpx_p2。虽然第一、第二等的术语在本文中可用于描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制；相反，这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。第一相位检测像素对pdpx_p1可包括在水平方向上彼此相邻布置的两个或更多个相位检测像素，并且第二相位检测像素对pdpx_p2可包括在竖直方向上彼此相邻布置的两个或更多个相位检测像素。第一相位检测像素对pdpx_p1可包括用于基于水平方向或竖直方向检测图像之间的相位差的相位检测像素，并且第二相位检测像素对pdpx_p2可包括用于在竖直方向或水平方向上检测对象s的图像之间的相位差的相位检测像素。例如，当第一相位检测像素对pdpx_p1用于基于水平方向检测图像之间的相位差时，第二相位检测像素对pdpx_p2可与第一相位检测像素对pdpx_p1互补，并且可用于基于竖直方向检测图像之间的相位差。

另外，包括在第一相位检测像素对pdpx_p1中的相位检测像素与包括在第二相位检测像素对pdpx_p2中的相位检测像素的灵敏度可彼此不同。虽然图2中仅示出了第一相位检测像素对pdpx_p1和第二相位检测像素对pdpx_p2，但是本文所述的实施例不限于此，并且像素阵列110还可包括灵敏度特征或布置特征与第一相位检测像素对pdpx_p1和第二相位检测像素对pdpx_p2中的任一个相同的多个相位检测像素对。像素阵列110还可包括灵敏度特征和布置特征与第一相位检测像素对pdpx_p1相同的相位检测像素对，以及灵敏度特征和布置特征与第二相位检测像素对pdpx_p2相同的相位检测像素对。此外，像素阵列110可包括灵敏度特征与第一相位检测像素对pdpx_p1相同以及布置特征与第二相位检测像素对pdpx_p2相同的相位检测像素对，和灵敏度特征与第二相位检测像素对pdpx_p2相同以及布置特征与第一相位检测像素对pdpx_p1相同的相位检测像素对。也就是说，像素阵列110可包括具有pdpx_p1和pdpx_p2的灵敏度特征和布置特征的任意组合的相位检测像素对。

此外，上面的描述仅是示例并且不限于此，并且与图2所示的不同，像素阵列110可不同地实施为包括各自具有至少三种布置特征和至少三种灵敏度特征的多个相位检测像素对。

下文中，假设第一相位检测像素对pdpx_p1可具有比第二相位检测像素对pdpx_p2更小的灵敏度，并且可用于基于水平方向检测图像之间的相位差，并且第二相位检测像素对pdpx_p2可用于基于竖直方向检测图像之间的相位差，但这仅是为了便于解释，并且本文描述的实施例不限于此。

包括图像传感器100中包括的第一相位检测像素对pdpx_p1和第二相位检测像素对pdpx_p2的相位检测像素可用于聚焦于对象s上。在一些实施例中，图1中的处理器1200可首先利用高灵敏度相位检测像素执行图像之间的相位差计算操作。换句话说，处理器1200可利用灵敏度特征和布置特征与第二相位检测像素对pdpx_p2相同的相位检测像素对执行图像之间的相位差计算操作，并且可产生高灵敏度相位差值和该高灵敏度相位差值的置信水平。高灵敏度相位差值的置信水平可为指示高灵敏度相位差值精度的指标，并且其可基于以下参数产生：诸如(但不限于)在对对象s成像时的照明条件、对象s的质地和/或对象s的成像区域。例如，当在成像时对象s的照度大于特定量时，高灵敏度相位检测像素的光电二极管可能饱和，因此可能无法产生足够的相位信号，并且考虑到这种照明条件，处理器1200可产生这种置信水平：其指示在当前成像条件下产生的高灵敏度相位差值的精度是低的。作为另一示例，即使待成像的对象s的区域不包括对象s的顶部边缘区域或底部边缘区域，处理器1200也可产生这种置信水平：其指示在当前成像条件下产生的高灵敏度相位差值的精度是低的。例如，当置信水平低时，高灵敏度相位差值的精度可以是低的。

在一些实施例中，当高灵敏度相位差值的置信水平等于或大于特定阈值时，处理器1200可通过使用高灵敏度相位差值来执行af操作。阈值可根据成像条件等设为各种值。当高灵敏度相位差值的置信水平小于特定阈值时，处理器1200可通过使用低灵敏度相位检测像素来执行图像之间的相位差计算操作。换句话说，处理器1200可通过利用灵敏度特征和布置特征与第一相位检测像素对pdpx_p1相同的相位检测像素对来执行图像之间的相位差计算操作，并且可产生低灵敏度相位差值和该低灵敏度相位差值的置信水平。

在一些实施例中，当低灵敏度相位差值的置信水平等于或大于特定阈值时，处理器1200可利用低灵敏度相位差值执行af操作。当低灵敏度相位差值的置信水平小于特定阈值时，处理器1200可执行对比度af操作。

相位信号可包括关于图像传感器100中形成的图像的位置的信息。因此，相位信号可用于计算图像之间的相位差。可基于计算的相位差计算透镜1110(图1中)的对焦位置。例如，使相位差为零的透镜1110(图1中)的位置可为对焦位置。

在本发明构思的一些实施例中，多个相位检测像素可不仅用于在对象s上聚焦，还用于测量对象s与图像传感器100之间的距离。为了测量对象s与图像传感器100之间的距离，可参照诸如(但不限于)以下的附加信息：形成在图像传感器100上的图像之间的相位差、透镜1110与图像传感器100之间的距离、透镜1110的大小和/或透镜1110的对焦位置。

时序控制器120可通过将时序控制信号tc提供至行驱动器140来控制行驱动器140，使得像素阵列110通过吸收光来累积电荷、临时存储所累积的电荷以及根据所存储的电荷将电信号输出至像素阵列110外侧或外部。在一些实施例中，时序控制器120可通过根据相位检测像素信息控制相位检测像素的曝光时间来调整相位检测像素的灵敏度。例如，时序控制器120可通过控制第一相位检测像素对pdpx_p1的曝光时间短于第二相位检测像素对pdpx_p2的曝光时间，以使第一相位检测像素对pdpx_p1的灵敏度不同于第二相位检测像素对pdpx_p2的灵敏度。pdpx_info可包括关于第一相位检测像素对pdpx_p1和第二相位检测像素对pdpx_p2的位置信息。另外，时序控制器120可控制信号读取器150，以测量通过像素阵列110提供的输出电压。

行驱动器140可产生复位控制信号rs、传输控制信号tx和选择信号sels以控制像素阵列110，并且将它们提供至像素阵列110中包括的多个相位检测像素。行驱动器140可基于是否执行af功能针对所述多个相位检测像素确定复位控制信号rs、传输控制信号tx和选择信号sels的激活时序和去激活时序(inactivationtiming)。

信号读取器150可包括相关双采样器(cds)151、模数转换器(adc)153和缓冲器155。cds151可采样和保持通过像素阵列110提供的第0输出电压clo_0至第(n-1)输出电压clo_n-1。cds151可对特定噪声电平和第0输出电压clo_0至第(n-1)输出电压clo_n-1的电平进行双采样，并且输出与它们之间的差对应的电平。另外，cds151可接收通过斜坡信号(rampsignal)发生器157产生的斜坡信号，将它们互相比较，并且输出比较结果。adc153可将与从cds151接收到的电平对应的模拟信号转换为数字信号。缓冲器155可锁存数字信号，并且锁存的数字信号可按次序输出至信号处理器130或图像传感器100的外侧或外部。

信号处理器130可对从所述多个像素接收到的数据执行信号处理。信号处理器130可执行减噪处理、增益调整、波形整形处理、插值处理、白平衡处理、伽马处理、边缘强调处理等。另外，信号处理器130可在相位差af期间将相位检测像素的相位信息输出至处理器1200，以执行相位差计算。在一些实施例中，信号处理器130可被包括在图像传感器100以外的处理器1200(图1中)中。

通过根据本发明构思的一些实施例的设置有具有各种灵敏度特征和各种布置特征的相位检测像素的像素阵列110的构造，af功能可通过精确计算图像之间的相位差而改进。

图3是示出根据一些实施例的像素阵列110a的局部构造的图。

参照图3，像素阵列110a可包括第一像素组pxg_1a和第二像素组pxg_2a。下文中，为了方便起见，描述了像素组是包括多个图像像素ipx和一个相位检测像素对的单元；然而，可存在另外的相位检测像素对。

第二像素组pxg_2a可布置为在向下的方向上与第一像素组pxg_1a相邻。第一像素组pxg_1a可包括所述多个图像像素ipx和第一相位检测像素对pdpx_p1a，并且第二像素组pxg_2a可包括多个图像像素ipx和第二相位检测像素对pdpx_p2a。第一相位检测像素对pdpx_p1a可包括第一相位检测像素pdpx_1a和pdpx_2a，并且第二相位检测像素对pdpx_p2a可包括第二相位检测像素pdpx_3a和pdpx_4a。在一些实施例中，第一相位检测像素对pdpx_p1a中的第一相位检测像素pdpx_1a和pdpx_2a可在水平方向上彼此相邻布置，并且第二相位检测像素对pdpx_p2a中的第二相位检测像素pdpx_3a和pdpx_4a可在竖直方向上彼此相邻布置。另外，第一相位检测像素对pdpx_p1a的灵敏度可小于第二相位检测像素对pdpx_p2a的灵敏度。然而，本文描述的实施例不限于此，并且第一相位检测像素对pdpx_p1a的灵敏度可大于第二相位检测像素对pdpx_p2a的灵敏度。

图3所示的第一像素组pxg_1a和第二像素组pxg_2a的构造不限于此，并且第一像素组pxg_1a和第二像素组pxg_2a可包括更多或更少的图像像素ipx，并且第一相位检测像素对pdpx_p1a和第二相位检测像素对pdpx_p2a的布置方式可不同地实施。

图4a是示出根据一些实施例的第一相位检测像素对pdpx_p1a和第二相位检测像素对pdpx_p2a的具体构造的图，图4b是示出第一相位检测像素对pdpx_p1a的具体构造的图。

参照图4a，包括在第一相位检测像素对pdpx_p1a的第一相位检测像素中的滤色器的类型和包括在第二相位检测像素对pdpx_p2a的第二相位检测像素中的滤色器的类型可彼此不同，从而第一相位检测像素对pdpx_p1a的灵敏度与第二相位检测像素对pdpx_p2a的灵敏度不同。在一个示例中，第一相位检测像素对pdpx_p1a的第一相位检测像素各自可包括绿色滤色器，第二相位检测像素对pdpx_p2a的第二相位检测像素各自可包括白色滤色器(或者可不包括任何滤色器)。另外，第一相位检测像素对pdpx_p1a可由一个水平微透镜ml_h覆盖，并且第二相位检测像素对pdpx_p2a可由一个竖直微透镜ml_v覆盖。也就是说，可在第一相位检测像素对pdpx_p1a的两个像素上设置单个微透镜ml_h，并且可在第二相位检测像素对pdpx_p2a的两个像素上设置单个微透镜ml_v。当一个元件被称作“位于”另一元件“上”或者“连接至”另一元件时，其可直接位于所述另一元件上或者连接至所述另一元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称作“直接位于”另一元件“上”或者“直接连接至”另一元件时，不存在中间元件。

进一步参照图4b，第一相位检测像素对pdpx_p1a可包括第一相位检测像素pdpx_1a和pdpx_2a。可将第一相位检测像素pdpx_1a的第一光电二极管pd1和第一相位检测像素pdpx_2a的第二光电二极管pd2布置在衬底208中。可将滤色器204a(例如，绿色滤色器)布置在衬底208上。另外，可将一个微透镜202布置在第一相位检测像素对pdpx_p1a上。图4b所示的第一相位检测像素对pdpx_p1a的结构或与其相似的结构也可应用于第二相位检测像素对pdpx_p2a。然而，包括在第二相位检测像素对pdpx_p2a中的滤色器的类型可与包括在第一相位检测像素对pdpx_p1a中的滤色器的类型不同。

图5是示出根据一些实施例的像素阵列110b的局部构造的图。

参照图5，像素阵列110b可包括第一像素组pxg_1b和第二像素组pxg_2b。第二像素组pxg_2b可布置为在向下的方向上与第一像素组pxg_1b相邻。第一像素组pxg_1b可包括所述多个图像像素ipx和第一相位检测像素对pdpx_p1b，第二像素组pxg_2b可包括所述多个图像像素ipx和第二相位检测像素对pdpx_p2b。第一相位检测像素对pdpx_p1b可包括第一相位检测像素pdpx_1b和pdpx_2b，并且第二相位检测像素对pdpx_p2b可包括第二相位检测像素pdpx_3b和pdpx_4b。在一些实施例中，在第一相位检测像素对pdpx_p1b中第一相位检测像素pdpx_1b和pdpx_2b可在竖直方向上彼此相邻布置，并且在第二相位检测像素对pdpx_p2b中第二相位检测像素pdpx_3b和pdpx_4b可在水平方向上彼此相邻布置。另外，第一相位检测像素对pdpx_p1b的灵敏度可小于第二相位检测像素对pdpx_p2b的灵敏度。然而，本文描述的实施例不限于此，并且第一相位检测像素对pdpx_p1b的灵敏度可大于第二相位检测像素对pdpx_p2b的灵敏度。

图5所示的第一像素组pxg_1b和第二像素组pxg_2b的构造不限于此，并且第一像素组pxg_1b和第二像素组pxg_2b可包括更多或更少的图像像素ipx，并且第一相位检测像素对pdpx_p1b和第二相位检测像素对pdpx_p2b的布置方式可不同地实施。

图6a是示出根据一些实施例的第一相位检测像素对pdpx_p1b和第二相位检测像素对pdpx_p2b的具体构造的图，并且图6b和图6c是示出第一相位检测像素对pdpx_p1b的具体构造的图。

参照图6a，可在第一相位检测像素对pdpx_p1b的第一相位检测像素pdpx_1b的左侧上形成阻光层b1b，并且可在第一相位检测像素对pdpx_p1b的第一相位检测像素pdpx_2b的右侧上形成阻光层b2b。换句话说，可利用第一相位检测像素对pdpx_p1b检测对象s的图像之间在水平方向上的相位差。可在第二相位检测像素对pdpx_p2b的第二相位检测像素pdpx_3b的顶侧上形成阻光层b3b，并且可在第二相位检测像素对pdpx_p2b的第二相位检测像素pdpx_4b的底侧上形成阻光层b4b。换句话说，可利用第二相位检测像素对pdpx_p2b检测对象s的图像之间在竖直方向上的相位差。

包括在第一相位检测像素对pdpx_p1b的第一相位检测像素pdpx_1b和pdpx_2b中的阻光层b1b和b2b的长度和包括在第二相位检测像素对pdpx_p2b的第二相位检测像素pdpx_3b和pdpx_4b中的阻光层b3b和b4b的长度可彼此不同，从而第一相位检测像素对pdpx_p1b的灵敏度与第二相位检测像素对pdpx_p2b的灵敏度不同。例如，第一相位检测像素对pdpx_p1b的阻光层b1b和b2b的长度l1可大于第二相位检测像素对pdpx_p2b的阻光层b3b和b4b的长度l2。另外，第一相位检测像素pdpx_1b和pdpx_2b中的每一个可被对应的微透镜单独地覆盖，并且第二相位检测像素pdpx_3b和pdpx_4b中的每一个可被对应的微透镜单独地覆盖。

进一步参照图6b，第一相位检测像素对pdpx_p1b可包括第一相位检测像素pdpx_1b和pdpx_2b。可将第一相位检测像素pdpx_1b的第一光电二极管pd1和第一相位检测像素pdpx_2b的第二光电二极管pd2布置在衬底208中。阻光层205_1b和205_2b可形成在衬底208上方。阻光层205_1b和205_2b的长度l可根据第一相位检测像素对pdpx_p1b的灵敏度不同地形成。另外，微透镜202_1b和202_2b可分别独立地布置在第一相位检测像素对pdpx_p1b的第一相位检测像素pdpx_1b和pdpx_2b上方。图6b所示的第一相位检测像素对pdpx_p1b的结构也可应用于第二相位检测像素对pdpx_p2b。然而，包括在第二相位检测像素对pdpx_p2b中的阻光层的长度可小于包括在第一相位检测像素对pdpx_p1b中的阻光层205_1b和205_2b的长度。

进一步参照图6c，第一相位检测像素对pdpx_p1b还可将滤色器204b包括在图6b所示的结构中。图6c所示的第一相位检测像素对pdpx_p1b的结构也可应用于第二相位检测像素对pdpx_p2b。然而，在这种情况下，包括在第二相位检测像素对pdpx_p2b中的阻光层的长度可与包括在第一相位检测像素对pdpx_p1b中的阻光层205_1b和205_2b的长度相同，但是各自被包括在第一相位检测像素对pdpx_p1b和第二相位检测像素对pdpx_p2b中的滤色器的类型和/或灵敏度可彼此不同。

图7a至图7c是示出根据一些实施例的相位检测像素对的布置图案的图。下文中，图7a至图7c示出了部分像素阵列210a、210b和210c。“l”是指较低灵敏度像素对，并且“h”是指较高灵敏度像素对。

参照图7a，像素阵列210a可包括彼此相邻布置的第一像素组pxg_1至第六像素组pxg_6。第一像素组pxg_1至第六像素组pxg_6可分别包括第一相位检测像素对pdpx_p1a至第六相位检测像素对pdpx_p6a。

在一些实施例中，第一相位检测像素对pdpx_p1a、第三相位检测像素对pdpx_p3a和第五相位检测像素对pdpx_p5a可包括至少两个在水平方向上彼此相邻布置的相位检测像素。第二相位检测像素对pdpx_p2a、第四相位检测像素对pdpx_p4a和第六相位检测像素对pdpx_p6a可包括至少两个在竖直方向上彼此相邻布置的相位检测像素。另外，第一相位检测像素对pdpx_p1a、第三相位检测像素对pdpx_p3a和第五相位检测像素对pdpx_p5a可具有低灵敏度特征，并且第二相位检测像素对pdpx_p2a、第四相位检测像素对pdpx_p4a和第六相位检测像素对pdpx_p6a可具有高灵敏度特征。

换句话说，一个像素组的相位检测像素对可具有与在竖直方向和/或水平方向上与其相邻布置的另一像素组的相位检测像素对不同的排列特征和不同的灵敏度特征。

参照图7b，像素阵列210b可包括彼此相邻布置的第一像素组pxg_1至第六像素组pxg_6。第一像素组pxg_1至第六像素组pxg_6可分别包括第一相位检测像素对pdpx_p1b至第六相位检测像素对pdpx_p6b。

在一些实施例中，第一相位检测像素对pdpx_p1b、第二相位检测像素对pdpx_p2b和第三相位检测像素对pdpx_p3b可包括至少两个在水平方向上彼此相邻布置的相位检测像素。第四相位检测像素对pdpx_p4b、第五相位检测像素对pdpx_p5b和第六相位检测像素对pdpx_p6b可包括至少两个在竖直方向上彼此相邻布置的相位检测像素。另外，第一相位检测像素对pdpx_p1b、第二相位检测像素对pdpx_p2b和第三相位检测像素对pdpx_p3b可具有低灵敏度特征，并且第四相位检测像素对pdpx_p4b、第五相位检测像素对pdpx_p5b和第六相位检测像素对pdpx_p6b可具有高灵敏度特征。然而，由于本文描述的实施例仅为示例，因此第一相位检测像素对pdpx_p1b、第二相位检测像素对pdpx_p2b和第三相位检测像素对pdpx_p3b可具有高灵敏度特征，而第四相位检测像素对pdpx_p4b、第五相位检测像素对pdpx_p5b和第六相位检测像素对pdpx_p6b可具有低灵敏度特征。

换句话说，一个像素组的相位检测像素对可与在竖直方向上与所述一个像素组相邻布置的另一像素组的相位检测像素对不同，并且可与在水平方向上与所述一个像素组相邻布置的另一像素组的相位检测像素对具有相同的布置特征和相同的灵敏度特征。

参照图7c，像素阵列210c可包括彼此相邻布置的第一像素组pxg_1至第六像素组pxg_6。第一像素组pxg_1至第六像素组pxg_6可分别包括第一相位检测像素对pdpx_p1c至第六相位检测像素对pdpx_p6c。

在一些实施例中，第一相位检测像素对pdpx_p1c、第三相位检测像素对pdpx_p3c和第五相位检测像素对pdpx_p5c各自可包括至少两个在水平方向上彼此相邻布置的相位检测像素。第二相位检测像素对pdpx_p2c、第四相位检测像素对pdpx_p4c和第六相位检测像素对pdpx_p6c各自可包括至少两个在竖直方向上彼此相邻布置的相位检测像素。另外，第一相位检测像素对pdpx_p1c、第二相位检测像素对pdpx_p2c和第六相位检测像素对pdpx_p6c可具有低灵敏度特征，并且第三相位检测像素对pdpx_p3c、第四相位检测像素对pdpx_p4c和第五相位检测像素对pdpx_p5c可具有高灵敏度特征。换句话说，如第一相位检测像素对pdpx_p1c和第二相位检测像素对pdpx_p2c的情况，布置特征可彼此不同，但是灵敏度特征可相同。

换句话说，一个像素组的相位检测像素对可具有与在竖直方向上与所述一个像素组相邻布置的另一像素组的相位检测像素对不同的布置特征和不同的灵敏度特征；在水平方向上彼此相邻布置的相位检测像素对中，一个像素组的相位检测像素对可具有与布置在所述一个像素组的一侧上的另一像素组的相位检测像素对不同的布置特征和相同的灵敏度特征；并且在水平方向上彼此相邻布置的相位检测像素对中，一个像素组的相位检测像素对可具有与布置在所述一个像素组的另一侧上的另一像素组的相位检测像素对不同的布置特征和不同的灵敏度特征。

图7a至图7c所示的实施例不限于此，并且相位检测像素对可按照不同图案布置。

图8是示出其中本发明构思的一些实施例应用于共享像素结构的示例的图。

参照图8，像素阵列310可包括第一共享像素组spx_g1和第二共享像素组spx_g2。下文中，假设共享像素组是包括多个共享图像像素和一个共享相位检测像素的单元。另外，下面描述在一个共享像素中包括四个子像素的构造，但是本文描述的实施例不限于此，并且一个共享像素可在其中包括各种数量的子像素。第二共享像素组spx_g2可布置为在向下的方向上与第一共享像素组spx_g1相邻。

第一共享像素组spx_g1可包括第一共享图像像素sipx1至第三共享图像像素sipx3和第一共享相位检测像素spdpx1，并且第二共享像素组spx_g2可包括第四共享图像像素sipx4至第六共享图像像素sipx6和第二共享相位检测像素spdpx2。共享图像像素可包括多个图像感测子像素，并且共享相位检测像素可包括至少两个相位检测子像素。根据一些实施例，共享相位检测像素可包括至少一个图像感测子像素。图像感测子像素可为从中获取图像信息的一般像素，并且相位检测子像素可为能够针对相位差检测af获得相位信息的像素。包括在一个共享像素中的子像素(也就是说，一个共享图像像素或者一个共享相位检测像素)可连接至一条选择信号线，并且从图2中的行驱动器140接收相同选择信号sel。

图9a和9b是分别示出根据一些实施例的图8中的共享相位检测像素spdpx1和spdpx2的图。

参照图9a，第一共享相位检测像素spdpx1可包括第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b以及第一图像感测子像素ipx_1a和ipx_1b。可将第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b定义为第一相位检测子像素对。第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b可在水平方向上彼此相邻布置，并且可被一个水平微透镜ml_h覆盖。另外，第一图像感测子像素ipx_1a和ipx_1b中的每一个可被单独的微透镜ml_i单独地覆盖。

在一些实施例中，包括在第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b中的滤色器的类型和包括在第一图像感测子像素ipx_1a和ipx_1b中的滤色器的类型可彼此相同或不同。第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b的结构可与图4a和图4b所示的第一相位检测像素pdpx_1a和第二相位检测像素pdpx_2a的结构相同，因此，省略其详细描述。

返回参照图9b，第二共享相位检测像素spdpx2可包括第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b以及第二图像感测子像素ipx_2a和ipx_2b。可将第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b定义为第二相位检测子像素对。第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b可在竖直方向上彼此相邻布置，并且可被一个竖直微透镜ml_h覆盖。另外，第二图像感测子像素ipx_2a和ipx_2b中的每一个可被单独的微透镜ml_i单独地覆盖。

在一些实施例中，包括在第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b中的滤色器的类型和包括在第二图像感测子像素ipx_2a和ipx_2b中的滤色器的类型可彼此相同或不同。另外，第一共享相位检测像素spdpx1的第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b的灵敏度和第二相位检测共享像素spdpx2的第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b的灵敏度可彼此不同，此外，第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b的灵敏度可小于第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b的灵敏度。换句话说，包括在第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b中的滤色器的类型可与包括在第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b中的滤色器的类型不同。第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b的结构可与以上参照图4a和图4b描述的第一相位检测像素pdpx_1a和pdpx_2a的结构相同或相似，因此，省略对其的详细描述。

图10a和10b是示出根据另外的实施例的图8中的共享相位检测像素的图。

参照图10a，第一共享相位检测像素spdpx1可包括四个第一相位检测子像素pdpx_1a至pdpx_1d。第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b可在水平方向上彼此相邻布置，并且包括在其中的滤色器的类型可相同。第一相位检测子像素pdpx_1c和pdpx_1d可在水平方向上彼此相邻布置的，并且包括在其中的滤色器的类型可相同。在一些实施例中，第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b的灵敏度可小于第一相位检测子像素pdpx_1c和pdpx_1d的灵敏度。例如，第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b可包括绿色滤色器，第一相位检测子像素pdpx_1c和pdpx_1d可包括白色滤色器。另外，第一共享相位检测像素spdpx1可由一个微透镜ml覆盖。

进一步参照图10b，第二共享相位检测像素spdpx2可包括四个第二相位检测子像素pdpx_2a至pdpx_2d。第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2c可在竖直方向上彼此相邻布置，并且包括在其中的滤色器的类型可相同。第二相位检测子像素pdpx_2b和pdpx_2d可在竖直方向上彼此相邻布置，并且包括在其中的滤色器的类型可相同。在一些实施例中，第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2c的灵敏度可大于第二相位检测子像素pdpx_2b和pdpx_2d的灵敏度。例如，第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2c可包括白色滤色器，并且第二相位检测子像素pdpx_2b和pdpx_2d可包括绿色滤色器。另外，第二共享相位检测像素spdpx2可由一个微透镜ml覆盖。

在一些实施例中，第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2c的灵敏度可与第一相位检测子像素pdpx_1c和pdpx_1d的灵敏度相同，并且第二相位检测子像素pdpx_2b和pdpx_2d的灵敏度可与第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b的灵敏度相同。

图11a和11b是示出根据其它实施例的图8中的共享相位检测像素的图。

参照图11a，第一共享相位检测像素spdpx1可包括第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b以及第一图像感测子像素ipx_1a和ipx_1b。可将第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b定义为第一相位检测子像素对。第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b可在竖直方向上彼此相邻布置，并且可分别包括各自具有第一长度l1的阻光层b1a和阻光层b1b。虽然图11a中未示出，但是第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b以及第一图像感测子像素ipx_1a和ipx_lb各自可由对应的微透镜单独地覆盖。

进一步参照图11b，第二共享相位检测像素spdpx2可包括第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b以及第二图像感测子像素ipx_2a和ipx_2b。可将第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b定义为第二相位检测子像素对。第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b可在水平方向上彼此相邻布置的，并且可分别包括各自具有第二长度l2的阻光层b2a和阻光层b2b。

在一些实施例中，包括在第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b中的阻光层b2a和b2b的第二长度l2可小于包括在第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b中的阻光层b1a和b1b的第一长度l1。结果，第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b的灵敏度可大于第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b的灵敏度。然而，本文描述的实施例不限于此，并且第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b的灵敏度可实施为小于第一相位检测子像素pdpx_1a和pdpx_1b的灵敏度。

虽然图11b中未示出，但是第二相位检测子像素pdpx_2a和pdpx_2b以及第二图像感测子像素ipx_2a和ipx_2b各自可由对应的微透镜单独地覆盖。

图12和图13是根据一些实施例的图1中的处理器1200的af操作的流程图。

参照图1和图12，处理器1200可利用像素阵列110的相位检测像素中的高灵敏度相位检测像素计算第一相位差(sl00)。处理器1200可控制时序控制器120以接收像素阵列110的相位检测像素中的高灵敏度相位检测像素的相位信息，并且基于相位信息计算第一相位差。另外，处理器1200可产生代表第一相位差值的精度的第一置信水平，并且可确定第一置信水平是否等于或大于第一阈值(s110)。当第一置信水平等于或大于第一阈值时(或者s110中的是)，处理器1200可利用第一相位差值执行相位差af(s140)。否则，当第一置信水平小于第一阈值时(或者s110中的否)，处理器1200可接收像素阵列110的相位检测像素中的低灵敏度相位检测像素的相位信息，并且可基于接收到的相位信息计算相位差(s120)。另外，处理器1200可产生代表第二相位差值的精度的第二置信水平，并且可确定第二置信水平是否等于或大于第一阈值(s130)。当第二置信水平等于或大于第一阈值时(或者s130中的“是”)，处理器1200可利用第二相位差值执行相位差af(s140)。否则，当第二置信水平小于第一阈值时(或者s130中的“否”)，处理器1200可执行基于图像之间的对比度差值聚焦的对比度af(s150)。虽然以第一置信水平和第二置信水平的共用阈值为例进行了描述，但是应该理解，在一些实施例中可使用针对第一置信水平和第二置信水平的各自的阈值。

参照图1和图13，处理器1200可利用像素阵列110的相位检测像素中的高灵敏度相位检测像素计算第一相位差(s200)。处理器1200可控制时序控制器120以接收像素阵列110的相位检测像素中的高灵敏度相位检测像素的相位信息，并且基于相位信息计算第一相位差。另外，处理器1200可产生代表第一相位差值的精度的第一置信水平，并且可确定第一置信水平是否等于或大于第二阈值(s210)。第二阈值可设为大于图12中的第一阈值。当第一置信水平等于或大于第二阈值时(或者s210中的“是”)，处理器1200可利用第二相位差值执行相位差af(s260)。否则，当第一置信水平小于第二阈值时(或者s210中的“否”)，处理器1200可接收像素阵列110的相位检测像素中的低灵敏度相位检测像素的相位信息，并且可基于接收到的相位信息计算第二相位差(s220)。另外，处理器1200可产生代表第二相位差值的精度的第二置信水平，并且可确定第二置信水平是否等于或大于第二阈值(s230)。当第二置信水平等于或大于第二阈值时(或者s230中的“是”)，处理器1200可利用第二相位差值执行相位差af(s260)。否则，当第二置信水平小于第二阈值时(或者s230中的“否”)，处理器1200可将利用高灵敏度/低灵敏度相位检测像素产生的第一相位差和第二相位差的结果组合(s240)。在一些实施例中，处理器1200可为第一相位差值提供对应于第一置信水平的权重，为第二相位差值提供对应于第二置信水平的权重，并且计算第一相位差值和第二相位差值的和值。处理器1200可产生指示计算的和值的精度的第三置信水平，并且可确定第三置信水平是否等于或大于第二阈值(s250)。当第三置信水平等于或大于第二阈值时(或者s250中的“是”)，处理器1200可利用计算的和值执行相位差af(s260)。否则，当第三置信水平小于第二阈值时(或者s250中的“否”)，处理器1200可执行对比度af(s270)。

图14是示出包括根据一些实施例的图像传感器的系统2000的框图。

图14的系统2000可包括需要图像数据的计算机系统、相机系统、扫描仪、车辆导航、视频电话、安全系统和/或运动检测系统。参照图14，系统2000可包括中央处理单元(cpu)或者处理器2010、非易失性存储器2020、包括图像传感器的图像拾取装置2030、输入/输出装置(i/o)2040和随机存取存储器(ram)2050。cpu2010可经总线2060与非易失性存储器2020、图像拾取装置2030、输入/输出装置2040和ram2050通信。

包括在图14的系统2000中的图像拾取装置2030可包括根据本发明构思的实施例的上述图像传感器。例如，包括在图像拾取装置2030中的图像传感器可包括具有不同的灵敏度特征和布置特征的相位检测像素对。图像拾取装置2030可利用相位检测像素对执行相位差af。

从图像拾取装置2030输出的图像数据可经总线2060传输至cpu2010、非易失性存储器2020、输入/输出装置2040和/或ram2050。根据一些实施例的图像拾取装置2030可通过快速精确的af操作提供改进的图像。

如本文所用，除非上下文清楚地指明不是这样，否则单数形式“一个”、“一”也旨在包括复数形式。还应该理解，术语“包括”当用于本说明书中时，指明存在所列特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。术语“和/或”包括相关所列项之一或多个的任何和所有组合。

虽然已经参照本发明构思的示例实施例具体示出和描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可在其中作出各种形式和细节上的改变。因此，本发明构思的真实保护范围应该由所附权利要求的技术思想确定。