[发明专利]具有相位检测自动对焦像素的图像传感器

说明书

本申请案涉及具有相位检测自动对焦像素的图像传感器。一种图像传感器像素阵列包括中心区及两个平行边缘区，其中中心区位于两个平行边缘区之间。中心区包括沿着行及列的第一子阵列安置的多个图像像素，其中多个图像像素中的每一者包括形成在第一光接收元件上方的偏移位置处的第一微透镜ML，以作为用于缩短中心区中的图像像素的出射光瞳距离的对策，且两个平行边缘区中的每一者包括沿着行及列的第二子阵列安置的多个相位检测自动对焦PDAF像素，其中多个PDAF像素中的每一者包括形成在第二光接收元件上方的对准位置处的第二微透镜ML；且PDAF像素中的至少一者位于远离边缘区的中心的距离处以沿着射入倾角接收入射光。

技术领域

本发明大体来说涉及半导体图像传感器，且特定来说但不仅仅涉及具有相位检测自动对焦(PDAF)像素的图像传感器。

背景技术

图像传感器已得到普遍使用。其广泛地用于数字静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。许多数字相机具有自动对焦能力。许多数字相机中的一些使用对比自动调焦，其中所述自动对焦功能调整成像物镜以将场景的至少一部分的对比度最大化，因此将场景的所述部分纳入至焦点中。最近，相位检测自动对焦(PDAF)越来越流行，这是因为由于其比对比自动调焦更快。举例来说，相位检测自动对焦(PDAF)通过比较穿过成像物镜的一部分(例如，左侧部分)的光与穿过成像物镜的另一部分(例如，右侧部分)的光来直接测量透镜焦点偏移程度。基于透镜焦点偏移程度产生图像捕获控制信号，并将所述提供图像捕获控制信号给图像捕获模块的机电装置以调整透镜焦点。

为更紧凑且更低廉，将图像传感器装置与单个图像传感器中的图像像素及相位检测自动对焦(PDAF)像素两者一起构建于同一芯片上。在此类布置下，相机可使用芯片上PDAF像素来聚焦图像而不需要单独的相位检测传感器。然而，图像传感器存在边缘效应。尽管图像传感器的光接收区域的中心周围的入射光是垂直的，但图像传感器的光接收区域的外围仅限于并非是垂直的光而是斜射光的入射，斜射光相比于垂直光具有较低的光聚集率且因此会减弱图像信号。换句话说，随着靠近图像的外围，光接收区域的敏感度降低，且会出现图像质量的降低，其中朝向图像的外围变暗加剧。为提高光接收区域的外围部分中的斜入射光的光聚集率，将US7411180B2中所揭示的图像传感器中的微透镜及滤色器形成在光接收元件上方的偏移位置中，以作为用于缩短出射光瞳距离的对策。光接收元件包含在同一图像传感器中的图像像素及PDAF像素两者。尽管微透镜及滤色器的这些偏移位置对图像传感器的图像像素有益，但其可能会将自同一图像传感器中的芯片上PDAF像素的所测量透镜焦点偏移程度的准确度降级。期望监测角度响应曲线且校准PDAF像素的读出信号，以便得到每一图像传感器的准确的透镜焦点偏移程度。

用于PDAF读出信号校准的常规方法包括：在封装每一裸片以自整个晶片形成图像传感器之后，对图像传感器上的PDAF像素执行基准测量以产生角度响应曲线，且在相机的自动对焦操作期间基于角度响应曲线来校准PDAF像素的读出信号。尽管此方法需要短的测量时间，但其需要在进行基准测量之前封装每一裸片，而不论所述裸片是良好裸片还是不良裸片。期望在不封装每一裸片的情况下对整个晶片执行PDAF像素校准。

发明内容

在一个方面中，本申请案涉及一种图像传感器像素阵列，所述图像传感器像素阵列包括：中心区及两个平行边缘区，其中所述中心区位于所述两个平行边缘区之间，其中：所述中心区包括沿着行及列的第一子阵列安置的多个图像像素，其中所述多个图像像素中的每一者包括形成在第一光接收元件上方的偏移位置处的第一微透镜(ML)，以作为用于缩短所述中心区中的所述图像像素的出射光瞳距离的对策；所述两个平行边缘区中的每一者包括沿着行及列的第二子阵列安置的多个相位检测自动对焦(PDAF)像素，其中所述多个PDAF像素中的每一者包括形成在第二光接收元件上方的对准位置处的第二微透镜(ML)；且所述PDAF像素中的至少一者位于远离所述边缘区的中心的距离处以沿着射入倾角接收入射光。