[发明专利]在多个子像素之间具有共享微透镜的图像传感器

说明书

本公开涉及一种在多个子像素之间具有共享微透镜的图像传感器。一种图像传感器像素包含：多个光电二极管、共享微透镜和多个微透镜。所述多个光电二极管被布置为光电二极管阵列，其中所述多个光电二极管中的每一个被设置在半导体材料内。所述共享微透镜与包含在所述多个光电二极管中的一组相邻光电二极管光学地对准。所述多个微透镜中的每一个与所述多个光电二极管中除所述组相邻光电二极管之外的个别光电二极管光学地对准。所述多个微透镜横向包围所述共享微透镜。

技术领域

本公开总体上涉及图像传感器，并且具体但非排他地涉及CMOS图像传感器及其应用。

背景技术

图像传感器已变得无处不在，并且现在数码相机、蜂窝式电话、监控摄像机、以及医疗、汽车及其它应用中广泛使用。由于图像传感器被集成到更宽范围的电子设备中，期望通过设备架构设计以及图像获取处理两者来以尽可能多的方式增强它们的功能性、性能度量等(例如，分辨率、功耗、动态范围等)。

典型的图像传感器响应于从外部场景反射的图像光入射到图像传感器上而操作。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并且在吸收图像光时生成图像电荷。像素中的每一个的图像电荷可被测量为每个光敏元件的根据入射图像光变化的输出电压。换句话说，所生成的图像电荷量与图像光的强度成比例，所述图像光用于生成表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

发明内容

本申请的一个实施例提供了一种图像传感器像素，其包括：被布置为光电二极管阵列的多个光电二极管，所述多个光电二极管中的每一个被设置在半导体材料内；共享微透镜，所述共享微透镜与包含在多个光电二极管中的一组相邻光电二极管光学地对准；以及多个微透镜，所述多个微透镜各自与多个光电二极管中除所述一组相邻光电二极管之外的个别光电二极管光学地对准，并且其中所述多个微透镜横向包围所述共享微透镜。

本申请的另一实施例提供了一种成像系统，其包括：图像传感器，所述图像传感器包含多个光电二极管，所述多个光电二极管被布置为光电二极管阵列以形成多个图像像素，所述多个图像像素中的每一个包含：相位检测像素，所述相位检测像素包含第一滤色器，所述第一滤色器光学性设置在共享微透镜与包含在多个光电二极管中的一组相邻光电二极管之间；以及共同包围相位检测像素的多个子像素，所述多个子像素中的每一个包含子像素滤色器，所述子像素滤色器光学设置在多个微透镜与除所述一组相邻光电二极管之外的多个光电二极管之间。

附图说明

参考以下图式描述本发明的非限制且非详尽实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同部件。并非元件的所有实例都必须被标记，以免在适当的情况下干扰附图。附图不一定按比例绘制，而是强调示出所描述的原理。

图1A示出了根据本公开教导的在多个子像素之间具有共享微透镜的图像传感器的俯视图。

图1B至1C示出了根据本公开教导的在多个子像素之间具有共享微透镜的图像传感器的不同横截面视图。

图1D示出了根据本公开教导的与共享微透镜对准的滤色器、子像素滤色器、共享微透镜和包含在图像传感器中的个别微透镜之间的相对尺寸比较。

图2是根据本公开教导的成像系统的功能框图，所述成像系统包含在多个子像素之间具有共享微透镜的图像传感器。

图3示出了根据本公开教导的用于利用成像系统捕获图像的示例性方法，所述成像系统包含在多个子像素之间具有共享微透镜的图像传感器。

图4A示出了根据本公开教导的用于恢复图像传感器的全分辨率的示例性方法，所述图像传感器在多个子像素之间具有共享微透镜。

图4B示出了根据本公开教导的用于计算包含在图像传感器的相位检测像素中的每个光电二极管的预期图像信号的转换过程，所述图像传感器在多个子像素之间具有共享微透镜。