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CN118200721A - 包括不同尺寸的微透镜的传感器 - Google Patents

包括不同尺寸的微透镜的传感器 Download PDF

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CN118200721A
CN118200721A CN202311060053.8A CN202311060053A CN118200721A CN 118200721 A CN118200721 A CN 118200721A CN 202311060053 A CN202311060053 A CN 202311060053A CN 118200721 A CN118200721 A CN 118200721A
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CN202311060053.8A
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申旼锡
朴成姬
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SK Hynix Inc
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SK Hynix Inc
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Abstract

本公开涉及包括不同尺寸的微透镜的传感器。根据本公开的实施例，像素阵列包括：第一像素组，其对应于两个或更多个像素，每个像素包括与第一颜色相对应的滤色器；以及第二像素组，其对应于两个或更多个像素，每个像素包括与第二颜色相对应的滤色器，所述第二颜色不同于所述第一颜色，与所述第一像素组相对应的像素中的第一像素和与所述第二像素组相对应的像素中的第二像素被设置为彼此相邻并且共享具有第一尺寸的微透镜。

Description

包括不同尺寸的微透镜的传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年12月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0174344号的优先权，其整个公开通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种用于利用包括不同尺寸的微透镜的图像传感器来执行相位检测自动聚焦(phase detection auto focus，PDAF)的技术。
背景技术
自动聚焦(AF)是捕获图像时调整焦点的功能，并且包括对比度AF方法和相位检测AF(PDAF)方法。对比度AF方法是在移动透镜的同时在捕获的图像中找到具有最高可见度的透镜的位置的方法，而PDAF方法是利用通过分离穿过透镜的入射光而获得的每个数据(例如，左数据和右数据之间的相位差)来确定透镜的位置的方法。
发明内容
根据本公开的一个实施例，一种像素阵列可以包括：第一像素组，其对应于两个或更多个像素，每个像素包括与第一颜色相对应的滤色器；以及第二像素组，其对应于两个或更多个像素，每个像素包括与第二颜色相对应的滤色器，所述第二颜色不同于所述第一颜色，以及与所述第一像素组相对应的像素中的第一像素和与所述第二像素组相对应的像素中的第二像素设置为彼此相邻并且共享具有第一尺寸的微透镜。
根据本公开的实施例，一种电子装置可以包括图像传感器，所述图像传感器包括多个像素组，每个像素组包括相位检测像素和图像检测像素，其中，所述多个像素组中的与第一颜色相对应的像素组中包括的第一相位检测像素和第一图像检测像素中的每一个包括所述第一颜色的滤色器，以及所述第一相位检测像素中的每一个与包括在与第二颜色相对应的像素组中的第二相位检测像素共享具有第一尺寸的微透镜，所述第二颜色不同于所述第一颜色，并且所述第二相检测像素与所述第一相检测像素中的每一个相邻，以及所述图像处理器被配置为基于从与第一颜色相对应的像素组的第一相位检测像素获得的相位差数据来控制自动聚焦(AF)。
附图说明
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的电子装置的配置的图。
图2是示意性地示出根据本公开的实施例的像素阵列的配置的图。
图3是示出根据本公开的实施例以1×2布置的像素共享微透镜的像素阵列的示例的图。
图4是示出根据本公开的实施例以1×2布置的像素共享微透镜的像素阵列的另一示例的图。
图5是示出根据本公开的实施例以1×2布置的像素和以2×1布置的像素共享微透镜的像素阵列的示例的图。
图6是示出根据本公开的实施例以2×2布置的像素共享微透镜的像素阵列的示例的图。
图7是示出根据本公开的实施例以2×2布置的像素共享微透镜的像素阵列的另一示例的图。
图8是示出根据本公开的实施例以2×2布置的像素共享微透镜的像素阵列的又一示例的图。
图9是示出根据本公开的实施例当每个像素组包括4×4像素时以2×2布置的像素共享微透镜的示例的图。
图10是示出根据本公开的实施例当每个像素组包括4×4像素时以2×2布置的像素共享微透镜的另一示例的图。
图11是示出根据本公开的实施例当每个像素组包括4×4像素时以2×2布置的像素共享微透镜的又一示例的图。
具体实施方式
示出根据本说明书或申请中公开的构思的实施例的具体结构或功能，以仅描述用于描述根据本公开构思的实施例。根据本公开的构思的实施例可以以多种形式执行，并且不应解释为限于本说明书或申请中描述的实施例。
在下文中，将参考附图来描述本公开的实施例以便足够详细地描述，从而允许本领域的普通技术人员容易地实现本公开的技术思想。
一种采用PDAF方法的电子装置包括具有以下形式的PDAF模式的图像传感器，在该形式中将具有1×2布置的两个光电二极管(PD)设置在一个微透镜之下。此时，PDAF模式被配置为使得共享一个微透镜的两个像素(以下称为相位检测像素)包括与相同颜色(例如，白色或绿色)相对应的滤色器。电子装置利用从相位检测像素生成的像素数据来控制AF。
然而，当图像传感器具有上述PDAF模式时，与不包括相位检测像素的情况相比，捕获图像的质量降低。例如，在正常模式(或全模式)中，电子装置获得图像，其中与相位检测像素的位置相对应的像素数据被处理为缺陷。因此，与不包括相位检测像素的情况相比，捕获了缺陷增加的图像。又例如，在合并模式(或求和模式)中，电子装置通过仅求和与相位检测像素以外的剩余像素(以下称为图像检测像素)相对应的像素数据来获得图像。因此，与不包括相位检测像素的情况相比，捕获灵敏度降低的图像。
根据本公开，电子装置可以在利用具有PDAF模式的图像传感器控制AF的同时，捕获具有改进的质量的图像。
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的电子装置的配置的图。
参见图1，电子装置100可以包括透镜110、透镜驱动器112、图像传感器120和图像处理器130。电子装置100可以是被配置为捕获外部物体1的图像的装置，例如智能手机、相机或平板电脑。可替换地，电子装置100可以是包括在装置中的一个部件(例如相机模块)。
透镜110可以收集从电子装置100外部接收的入射光(例如，来自物体1的入射光)。例如，透镜110可以收集从物体1发射或反射的光，并且可以将光聚焦在图像传感器120上。透镜110可以被配置为是单个透镜或更多个透镜的。
透镜驱动器112可以在图像处理器130的控制下调整透镜110的位置。例如，透镜驱动器112可以通过控制透镜110的位置来改变物体1的焦点，从而可以执行AF功能。
图像传感器120可以包括像素阵列122、行驱动器124和读出电路126。
像素阵列122可以将通过透镜110从物体1入射的光转换为电信号。像素阵列122可以包括在行方向和列方向上布置的多个像素。稍后参见图2至图11来描述像素阵列122的详细结构。
行驱动器124可以选择包括在像素阵列122中的多个行中的至少一行。图像传感器120可以在行驱动器124的控制下读出像素阵列122中包括的多个像素中的包括在特定行中的像素。
读出电路126可以读出像素阵列122中包括的多个像素中的、由行驱动器124选择的像素。读出电路126可以包括模数转换器(ADC)，并且ADC可以将从多个像素获得的模拟信号转换为数字信号。读出电路126可以将通过读出包括在像素阵列122中的像素并对读出的数据执行数字转换而获得的像素数据提供至图像处理器130。
图像处理器130可以从图像传感器120接收像素数据。图像处理器130可以获得包括像素数据的图像数据。图像处理器130可以将通过图像传感器120捕获的图像数据输出到外部设备(例如，应用处理器(AP)、显示器或存储器)。
图像处理器130还可以通过利用从图像传感器120接收的像素数据来执行AF功能。例如，图像处理器130可以通过利用经由包括在像素阵列122的像素中的相位检测像素获得的相位差数据来控制AF。图像传感器120可以将通过读出相位检测像素而获得的像素数据提供至图像处理器130，并且图像处理器130可以处理相应的像素数据以获得相位差数据。
图像处理器130可以通过利用相位差数据来移动透镜110以聚焦在物体1上。例如，图像处理器130可以通过利用相位差数据来计算物体1和用于聚焦在物体1上的透镜110之间的距离，并且可以基于该距离来确定透镜110的可以在物体1设置焦点的位置。图像处理器130可以控制透镜驱动器112将透镜110移动至确定的位置。
在下文中，为了使电子装置100执行根据本公开的相位检测自动聚焦(PDAF)，描述了像素阵列122的PDAF模式以及图像处理器130通过像素阵列122控制AF和获得图像数据的方法。
图2是示意性地示出根据本公开的实施例的像素阵列的配置的图。
参见图2，像素阵列122可以包括多个像素PX。在图2中，x方向可以理解为行方向，y方向可以解释为列方向。从物体1接收的入射光可以在-z方向上入射在像素阵列122上。可以理解的是，图2中所示的像素PX仅是包括在像素阵列122的像素中的一些像素。
像素阵列122可以包括像素组PG1和PG2，每个像素组对应于两个或更多个像素PX。第一像素组PG1和第二像素组PG2中的每一个可以对应于两个或更多个像素PX。例如，第一像素组PG1和第二像素组PG2中的每一个可以包括布置为2×2的四个像素PX。然而，在图2中，第一像素组PG1和第二像素组PG2中的每一个示为包括以2×2布置的四个像素PX，但这仅仅是示例，并不限制本公开的范围。例如，第一像素组PG1和第二像素组PG2中的每一个可以包括以3×3布置的九个像素或以4×4布置的十六个像素。
当像素阵列122的配置沿着z轴划分时，像素阵列122可以包括：包含光电转换元件PD的光电转换区阵列210、包含设置在光电转换区阵列210上的滤色器CF1和CF2的滤色器阵列220、以及包括具有第一尺寸的微透镜ML1和具有第二尺寸的微透镜ML2的微透镜阵列230。
光电转换区阵列210可以包括多个光电转换元件PD。光电转换元件PD可以包括光电二极管、光电晶体管、光电栅、钉扎光电二极管(PPD)或其组合。在下文中，在假设光电转换元件PD是光电二极管为例下来描述本公开。
光电转换元件PD可以设置为包括在任意像素PX的每一个中。光电转换元件PD可以生成与穿过微透镜阵列230和滤色器阵列220的入射光相对应的光电荷。图1的读出电路126可以通过读出光电转换元件PD来获得像素数据。例如，读出电路126可以读出光电转换元件PD中的每一个，或者可以求和并读出包括在一个像素组PG1或PG2中的像素PX中的至少一些。
包括在一个像素组中的光电转换元件PD可以共享浮置扩散(FD)。例如，包括在第一像素组PG1中的四个光电转换元件PD可以连接至一个FD。图像传感器120可以将累积在光电转换元件PD中的电荷移动至FD，并且可以获得与移动至FD的电荷量相对应的模拟信号。在正常模式中，图像传感器120可以通过将为每个光电转换元件PD累积的电荷移动至FD来获得与每个光电转换元件PD相对应的像素数据。在合并模式中，图像传感器120可以通过与FD一起移动累积在两个或更多个光电转换元件PD中的电荷来获得与像素组PG1和PG2中的每一个相对应的像素数据。
滤色器阵列220可以包括根据波长使入射光选择性地通过的滤色器CF1和CF2。例如，对应于第一颜色的滤色器CF1可以通过入射光中的第一颜色的光，并且可以不通过其他颜色的光。与第一颜色相对应的滤色器CF1可以称为第一颜色的滤色器CF1。
滤色器阵列220可以包括与每个像素组PG1和PG2的不同颜色相对应的滤色器CF1和CF2。一个像素组PG1或PG2可以包括与相同颜色相对应的滤色器CF1和CF2。例如，第一像素组PG1可以包括与第一颜色相对应的滤色器CF1，第二像素组PG2可以包括与第二颜色相对应的滤色器CF2。在本公开中，包括与第一颜色相对应的滤色器CF1的第一像素组PG1可以称为与第一颜色相对应的第一像素组PG1。
滤色器CF1和CF2可以针对每个像素PX单独制造，或者可以针对每个像素组PG1和PG2制造。例如，第一像素组PG1可以包括与像素PX的数量相对应的四个滤色器CF1，并且还可以包括其尺寸可以覆盖四个像素PX的一个滤色器CF1。在下文中，为了便于描述，基于每个像素PX包括一个滤色器CF1或CF2的前提来描述本公开。
包括在滤色器阵列220中的滤色器CF1和CF2可以具有多种颜色模式。例如，第一颜色的滤色器CF1可以对应于R(红色)，并且第二颜色的滤色器CF2可以对应于G(绿色)。再例如，第一颜色的滤色器CF1可以对应于G，并且第二颜色的滤色器CF可以对应于B(蓝色)。尽管基于滤色器阵列220的颜色模式是RGGB模式的前提来描述本公开，但这是示例，并不限制本公开的范围。例如，滤色器阵列220的颜色模式可以是CMY模式或RGBW模式。
微透镜阵列230可以包括具有第一尺寸的微透镜ML1和具有第二尺寸的微透镜ML2。微透镜阵列230可以控制入射到图像传感器120上的入射光的路径。微透镜ML1和ML2可以将入射在像素阵列122上的入射光分别会聚到相应的滤色器CF1和CF2以及光电转换元件PD。
像素中的与第一像素组PG1相对应的第一像素201和像素中的与第二像素组PG2相对应的第二像素202可以设置为彼此相邻，并且可以共享具有第一尺寸的微透镜ML1。共享一个微透镜的两个或更多个像素可以意味着在行方向和/或列方向上相邻的像素PX中的每一个包括一个微透镜的一部分。例如，第一像素201和第二像素202中的每一个可以包括具有第一尺寸的微透镜ML1的一部分。
此外，在对应于第一像素组PG1的像素中的除了第一像素201之外的像素PX(例如，第三像素203)和在对应于第二像素组PG2的像素中的除了第二像素202之外的像素PX可以包括具有第二尺寸的微透镜ML2。
具有第一尺寸的微透镜ML1可以设置为覆盖包括在第一像素201中的滤色器CF1和包括在第二像素202中的滤色器CF2。第二尺寸的微透镜ML2可以设置为覆盖包括在第三像素203中的滤色器CF1。微透镜ML2的第二尺寸可以小于微透镜ML1的第一尺寸。例如，假设在z轴方向上观察像素阵列122，则具有第一尺寸的微透镜ML1的面积可以是具有第二尺寸的微透镜ML2的面积的大约两倍。然而，尽管在图2中具有第一尺寸的微透镜ML1示出为覆盖两个像素PX，但是具有第一尺寸的微透镜ML1可以被配置为覆盖四个像素PX。稍后参见图6和随后的图来描述微透镜ML1被配置为具有覆盖四个像素PX的尺寸的实施例。
在本公开中，共享具有第一尺寸的微透镜ML1的像素(例如，第一像素201和第二像素202)可以称为相位检测像素，而除了相位检测像素之外的像素(例如，第三像素203)可以称为图像检测像素。因此，共享具有第一尺寸的微透镜ML1的第一像素201和第二像素202可以称为包括第一颜色的滤色器CF1的第一相位检测像素和包括共享具有第一尺寸的微透镜ML1的第二颜色的滤色器CF2的第二相位检测像素。
根据本公开，电子装置100可以控制AF，并且可以利用具有图2所示的结构的像素阵列122来获得图像数据。图像处理器130可以通过利用从图像传感器120接收的像素数据来执行PDAF，并且可以获得与现有技术相比具有改进质量的图像数据。
图像处理器130可以基于从相位检测像素(例如，第一像素201和第二像素202)获得的相位差数据来控制AF。例如，图像传感器120可以通过读出相位检测像素来获得第一类型的像素数据，并且可以将第一类型的像素数据提供至图像处理器130。图像处理器130可以从图像传感器120接收第一类型的像素数据，并且可以基于第一类型的像素数据来获得相位差数据。在本公开中，第一类型的像素数据可以指示从相位检测像素生成的像素数据。
下面更详细地描述图像处理器130控制AF的操作。图像处理器130可以通过计算从相位检测像素中位于具有第一尺寸的微透镜ML1的第一侧(例如，左侧)上的像素(例如，第一像素201)生成的像素数据来生成物体1的第一相位数据。类似地，图像处理器130可以通过计算从相位检测像素中位于具有第一尺寸的微透镜ML1的第二侧(例如，右侧)上的像素(例如，第二像素202)生成的像素数据来生成物体1的第二相位数据。此时，当透镜110和物体1之间的距离不是聚焦位置时，第一相位数据和第二相位数据之间可能出现相位差。因此，图像处理器130可以在第一相位数据和第二相位数据之间的相位差减小的方向上移动透镜110。
然而，根据本公开，共享具有第一尺寸的微透镜ML1的两个或更多个像素可以包括不同颜色的滤色器。例如，包括在第一像素201和第二像素202中的滤色器可以分别对应于第一颜色和第二颜色。在本公开中，对应于不同颜色的相位检测像素可以布置为共享具有第一尺寸的一个微透镜ML1，因此可以制造相位检测像素被均匀地设置在像素阵列122上的图像传感器120。
因此，图像处理器130可以通过利用经由相位检测像素中包括相同颜色的滤色器的相位检测像素获得的像素数据来控制AF。例如，图像处理器130可以通过利用从包括第一颜色的滤色器CF1的第一相位检测像素(例如，第一像素201)获得的与第一颜色相关的相位差数据来控制AF。此外，图像处理器130可以通过利用从包括第二颜色的滤色器CF2的第二相位检测像素(例如，第二像素202)获得的与第二颜色相关的相位差数据来控制AF。稍后参见图3更详细地描述图像处理器130用于控制AF的相位检测像素。
图像处理器130可以基于从相位检测像素(例如，第一像素201和第二像素202)和图像检测像素(例如，第三像素203)接收的像素数据来获得图像数据。例如，图像传感器120可以通过读出相位检测像素获得第一类型的像素数据，并且可以通过读出图像检测像素来获得第二类型的像素数据。图像传感器120可以向图像处理器130提供第一类型的像素数据和第二类型的像素数据。图像处理器130可以通过将第一类型的像素数据和第二类型的像素数据一起使用来获得图像数据。例如，图像处理器130可以生成包括第一类型的像素数据和第二类型的像素数据的图像数据。在本公开中，第二类型的像素数据可以指示从图像检测像素生成的像素数据。
根据本公开，由于图像数据是通过利用第一类型的像素数据和第二类型的像素数据来获得的，因此与现有技术相比，可以提高图像数据的质量。例如，现有的PDAF模式被配置为使得共享一个微透镜的相位检测像素包括相同颜色(例如，白色(W))的滤色器。在这种情况下，当相位检测像素包括相同颜色的滤色器时，捕获的图像的质量降低。例如，在正常模式(或全模式)中，电子装置获得图像，其中与相位检测像素的位置相对应的像素数据被处理为缺陷。此外，在合并模式(或求和模式)中，电子装置通过仅求和除了相位检测像素之外的剩余像素(即与图像检测像素相对应的像素数据(例如，7总和数据以及8总和数据))来获得图像。
然而，将现有PDAF模式与根据本公开的PDAF模式进行比较，每个相位检测像素还可以包括与特定颜色相对应的滤色器(例如，CF1和CF2)。例如，具有第一尺寸的微透镜ML1可以被设置为覆盖相位检测像素中包括在不同像素组中并且彼此相邻的两个或更多个相位检测像素(例如，包括在第一像素组PG1中的第一像素201和包括在第二像素组PG2中的第二像素202)。因此，图像处理器130还可以使用从相位检测像素获得的像素数据(或第一类型的像素数据)来生成图像数据。
因此，与在正常模式中将相位检测像素的像素数据处理为缺陷相比，电子装置100可以获得缺陷减少的图像数据。此外，与在合并模式中通过仅利用图像检测像素的像素数据来获得图像数据相比，电子装置100可以一起获得包括从图像检测像素生成的像素数据和从相位检测像素生成生成的像素数据(例如，9总和数据)的图像数据。因此，根据本公开，在利用具有PDAF模式的图像传感器120控制AF的同时，可以捕获与现有技术相比质量提高的图像。
图3至图11列出了根据本公开的图像传感器120的PDAF模式的多种示例以及通过利用相应的PDAF模式控制AF并获得图像数据的方法。图3至图11示出了从+z方向观看的像素阵列122的视图中的像素PX和具有第一尺寸的微透镜ML1，并且可以理解的是，未示出微透镜ML2的第二尺寸。
图3是示出根据本公开的实施例的像素阵列的示例的图，在该像素阵列中以1×2布置的像素共享微透镜。图3的第一像素组310可以对应于图2的第一像素组PG1，图3的第二像素组320可以对应于图2的第二像素组PG2，图3的第一像素311可以对应于图2的第一像素201，图3的第二像素322可以对应于图2的第二像素202，图3的第三像素313可以对应于图2的第三像素203，并且图3的具有第一尺寸的微透镜301、303和305可以对应于图2的具有第一尺寸的微透镜ML1。
参见图3，像素阵列122可以包括像素组，每个像素组对应于以3×3布置的九个像素。例如，第一像素组310可以包括九个像素，每个像素包括与B相对应的滤色器，而第二像素组320可以包括九个像素，每个像素包括与G相对应的滤色器。
与第一像素组310相对应的像素中的第一像素311和与第二像素组320相对应的像素中的第二像素322可以是彼此相邻的像素。例如，第一像素311和第二像素322可以是在行方向上彼此相邻的两个像素。
第一像素311和第二像素322可以共享具有第一尺寸的微透镜301。例如，第一像素311可以包括具有第一尺寸的微透镜301的一部分，并且第二像素322还可以包括具有第一尺寸的微透镜301的另一部分。共享具有第一尺寸的微透镜301的第一像素311和第二像素322可以称为相位检测像素。除了第一像素311和第二像素322之外，图3中共享具有第一尺寸的微透镜的像素可以称为相位检测像素。
尽管在图3中未示出，但是在第一像素组310中包括的像素中，第三像素313可以包括具有第二尺寸的微透镜(例如，图2的ML2)。在图3所示的像素中，未示出为共享具有第一尺寸的微透镜的像素可以被理解为包括具有第二尺寸的微透镜。包括具有第二尺寸的微透镜的像素(例如，第三像素313)可以称为图像检测像素。
在图3中，当第二像素组320位于第一像素组310的第一方向(例如，在右侧或+x方向)上时，像素阵列122还可以包括第三像素组330，第三像素组330与包括对应于G的滤色器并相对于第一像素组310位于与第一方向相反的第二方向(例如，在左侧或-x方向)上的九个像素相对应。
与第一像素组310相对应的像素中的第四像素314和与第三像素组330相对应的像素中的第五像素335可以设置为彼此相邻，并且可以共享具有第一尺寸的微透镜303。
根据本公开的图像处理器130可以通过利用相位检测像素以及图像检测像素来获得图像数据。如参见图2所述的，根据现有的PDAF模式，可能困难的是，难以将相位检测像素的像素数据包括在图像数据中，但是本公开的图像处理器130可以获得包括相位检测像素的像素数据的图像数据。
在正常模式(或全模式)中，图像传感器120可以读出包括在像素阵列122中的每个像素，并且可以将获得的像素数据提供至图像处理器130。例如，图像传感器120可以读出包括在第一像素组310中的九个像素中的每一个，并且可以将与每一个像素相对应的像素数据提供至图像处理器130。图像处理器130可以基于从图像传感器120接收的像素数据中的作为第一像素311的像素数据的L数据和作为第四像素314的像素数据的R数据来控制AF。此外，图像处理器130可以获得包括与九个像素中的每一个相对应的所有像素数据的图像数据。然而，在相位检测像素的情况下，由于微透镜的形状与图像检测像素的形状不同，所以灵敏度可能变化，因此，图像处理器130可以通过利用预先存储的校正值来校正相位检测像素的像素数据。图像处理器130可以基于通过校正图像检测像素的像素数据和相位检测像素的图像数据而获得的数据来获得图像数据。
在第一合并模式中，与正常模式相比，图像传感器120可以减少像素阵列122被读出的次数。例如，在复位第一像素组310之后，图像传感器120可以读出复位数据，读出与在第一像素311中生成的电荷相对应的L数据，读出通过将在第四像素314中生成的电荷与L数据相加而获得的L+R数据，以及读出通过将剩余的七个像素中生成的电荷相加而获得9总和数据。图像传感器120可以将复位数据、L数据、L+R数据和9总和数据提供至图像处理器130。图像处理器130可以通过利用(L数据)-(复位数据)和(L+R数据)-(L数据)-(复位数据)来控制AF，并且通过利用(9总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。此时，减去复位数据的操作可以是相关双采样(correlated double sampling，CDS)，并且可以由图像传感器120的读出电路126或者由图像处理器130执行。
在第二合并模式中，与第一合并模式相比，图像传感器120可以通过进一步减少像素阵列122的读出次数来增加帧速率。图像传感器120可以针对像素阵列122的每一行读出L数据或R数据中的任何一个。例如，图像传感器120可以从第一行的像素组读出复位数据、L数据以及9总和数据，并且可以从第二行的像素组读出复位数据和R数据以及9总和数据。在这种情况下，图像处理器130可以通过利用(L数据)-(复位数据)和(R数据)-(复位数据)来控制AF，并且可以通过利用(9总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。
根据本公开的图像处理器130可以基于从与相同颜色(例如，R、G或B)相对应的相位检测像素获得的相位差数据来控制AF。相位差数据可以指示由图像处理器130基于L数据和R数据计算的相位差。图像处理器130可以通过利用从包括在一个像素组中的相位检测像素获得的相位差数据来控制AF，或者可以通过利用与相同颜色相对应但包括在不同像素组中的相位检测像素获得的相位差值数据来控制AF。
在正常模式或第一合并模式中，图像处理器130可以通过利用包括在任何一个像素组中的两个或更多个相位检测像素来控制AF。例如，图像处理器130可以基于第一像素311和第四像素314来控制AF，而不是基于第一像素312和第二像素322来控制AF。与第一像素311共享具有第一尺寸的微透镜301的像素可以是第二像素322，但是包括在第一像素311中的滤色器和包括在第二像素332中的滤色器可以对应于不同的颜色，因此，计算相位差可能是困难的。因此，通过图像处理器130利用第一像素311和第二像素322来控制AF可能是困难的。因此，图像处理器130可以通过利用第一像素311的L数据和第四像素314的R数据之间的相位差而不是第一像素311的L数据和第二像素322的R数据之间的相位差来控制AF。图像处理器130可以通过利用包括在与第一颜色相对应的第一像素组310中的像素中的、作为设置在具有第一尺寸的微透镜301的左侧上的第一像素311的像素数据的L数据和作为设置在具有第一尺寸的微透镜303的右侧上的第四像素314的像素数据的R数据来控制AF。
在第二合并模式中，图像处理器130可以通过利用与相同颜色相对应但包括在不同像素组中的相位检测像素来控制AF。在第二合并模式中，由于可以根据行读出L数据或R数据中的任何一个，因此图像处理器130可以通过利用包括在不同像素组中的相位检测像素来控制AF。例如，第二像素组320和第四像素组340中的每一个可以对应于G，但是可以是不同的像素组。图像处理器130可以通过利用包括在第二像素组320中的第二像素322和包括在第四像素组340中的第六像素346来控制AF。图像处理器130可以通过利用作为设置在具有第一尺寸的微透镜305的左侧上的第六像素346的像素数据的L数据和作为设置在具有第一尺寸的微透镜301的右侧上的第二像素322的像素数据的R数据来控制AF。
也就是说，图像处理器130可以通过利用包括相同颜色的滤色器的相位检测像素来控制AF，而不管相位检测像素是否共享一个微透镜或者相位检测像素是否包括在一个像素组中。此外，图像处理器130还可以通过利用从包括第一颜色的滤色器的相位检测像素获得的相位差数据(与第一颜色相关的相位差数据)和从包括第二颜色的滤色器的相位检测像素获得的相位差数据(与第二颜色相关的相位差数据)一起来控制AF。
图4是示出根据本公开的实施例的像素阵列的另一示例的图，在该像素阵列中以1×2布置的像素共享微透镜。
将图4与图3进行比较，除了具有第一尺寸的微透镜布置的位置之外，图4可以类似于图3。因此，图4的描述主要集中于其与图3的不同，并且图4中类似于图3的部分被简要描述或省略。
比较图3和图4中布置第一像素组310和具有第一尺寸的微透镜301和303的位置，在图3中，具有第一尺寸的微透镜301和303可以布置在同一行(例如，三行中的第二行)中，但是在图4中具有第一尺寸的微透镜301和303可以布置在不同行中(例如，三行中的第三行和第一行)。也就是说，在图3中，包括在第一像素组310中的相位检测像素可以包括在同一行中，但是在图4中，包括在第一像素组310中的相位检测像素可以包括在不同行中。
此外，在如图4所示布置具有第一尺寸的微透镜的情况下以及在如图3所示布置具有第一尺寸的微透镜的情况下，相位检测像素可以均匀地设置在像素阵列122中。
此外，在图4的情况下，由于相位检测像素位于第一像素组310的不同行中，因此图像处理器130可以获得更稳定的图像数据。例如，在图4的情况下，与图3不同，两个图像检测像素可以位于第一像素组310的第一行和第三行中的每一个中。因此，在一个像素组中只有一个图像检测像素位于特定行中的情况下，当在相应的图像检测像素中发生缺陷时，捕获的图像的质量可能会降低。在如图4所示的针对一个像素组中的每一行定位两个或更多个图像检测像素的情况下，即使在图像检测像素中发生缺陷时，也可以相对降低捕获的图像的质量的降低水平。
图5是示出根据本公开的实施例的像素阵列的示例的图，在像素阵列中以1×2布置的像素和以2×1布置的像素共享微透镜。图5的第一像素组510可以对应于图2的第一像素组PG1，图5的第二像素组520可以对应于图2的第二像素组PG2，并且图5的具有第一尺寸的微透镜501和503可以对应于图2的具有第一尺寸的微透镜ML1。
将图5与图3进行比较，除了添加了具有第一尺寸的微透镜之外，图5可以类似于图3。因此，图5的描述主要集中于其与图3的不同，并且图5中类似于图3的部分被简要描述或省略。
将图5的像素阵列122与图3的像素阵列进行比较，除了在行方向上相邻的两个像素共享的具有第一尺寸的微透镜501之外，像素阵列122还可以包括由在列方向上相邻的两个像素共享的具有第一尺寸的微透镜503。例如，在包括在第一像素组510中的九个像素中位于第二行和第三列的像素，以及在包括在第二像素组520中的九个像素中位于第二行和第一列的像素可以左右相邻，并且可以共享具有第一尺寸的微透镜501。此外，包括在第一像素组510中的九个像素中位于第三行和第二列的像素，以及包括在第三像素组530中的九个像素中位于第一行和第二列的像素可以垂直相邻，并且可以共享具有第一尺寸的微透镜503。
当像素阵列122具有图5所示的PDAF模式时，与图3或图4的PDAF模式相比，电子装置100的PDAF控制性能可以得到改善。图像处理器130可以通过利用在行方向上相邻的相位检测像素来检测在左右方向上的相位差，并且可以通过利用在列方向上相邻的相位检测像素来检测在上下方向上的相位差。因此，与通过利用在左右方向或上下方向的任何一个的相位差来控制AF的情况相比，当通过同时利用在左右方向的相位差和在上下方向的相位差来控制AF时，可以提高AF性能。
在第一合并模式中，图像传感器120可以从第一像素组510获得复位数据、L数据、L+R数据、L+R+T数据、L+R+T+B数据以及9总和数据，并且可以将L数据、L+R数据、L+R+T数据、L+R+T+B数以及9总和数据提供至图像处理器130。图像处理器130可以通过利用(L数据)-(复位数据)、(L+R数据)-(L数据)-(复位数据)、(L+R+T数据)-(L+R数据)-(复位数据)、以及(L+R+T+B数据)-(L+R+T数据)-(复位数据)来控制AF，并且可以通过利用(9总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。
在第二合并模式中，图像传感器120可以针对像素阵列122的每一行读出L数据、R数据、T数据或B数据中的任何一个。例如，图像传感器120可以从第一行的像素组(例如，第一像素组510和第二像素组520)读出复位数据、L数据以及9总和数据，从第二行的像素组(例如，第三像素组530)读出复位数据、R数据以及9总和数据，从第三行的像素组读出复位数据、T数据以及9总和数据，从第四行的像素组读出复位数据、B数据以及9总和数据。在这种情况下，图像处理器130可以通过利用(L数据)-(复位数据)、(R数据)-(复位数据)、(T数据)-(复位数据)以及(B数据)-(复位数据)来控制AF，并且可以通过利用(9总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。
在本公开中，特定行的像素可以基于像素来指示包括像素的行。此外，在本公开中，特定行的像素组可以基于像素组来指示包括像素的行。例如，在图5中，第一行的像素组可以包括第一行的像素、第二行的像素和第三行的像素。
图6是示出根据本公开的实施例的像素阵列的示例的图，在该像素阵列中以2×2布置的像素共享微透镜。图6的像素组610、620、630和640可以对应于图2的像素组PG1和PG2，并且图6的具有第一尺寸的微透镜601可以对应于图2的具有第一尺寸的微透镜ML1。
将图6与图3进行比较，四个相位检测像素可以共享具有第一尺寸的微透镜601，而不是两个相位检测像素共享具有第一尺寸的微透镜301。类似地，图6的描述主要集中于其与图3的不同，并且图6中类似于图3的部分被简要描述或省略。
参见图6，像素阵列122可以包括：第一像素组610、位于第一像素组610的+x方向上的第二像素组620、位于第一像素组610的+y方向上的第三像素组630、以及位于第三像素组630的+x方向上的第四像素组640。此外，位于第一像素组610的第三行和第三列中的像素、位于第二像素组620的第三行和第一列中的像素、位于第三像素组630的第一行和第三列中的像素、以及位于第四像素组640的第一行和第一列中的像素可以是以2×2布置的像素，并且这四个像素可以共享具有第一尺寸的微透镜601。也就是说，像素阵列122可以包括具有第一尺寸的微透镜601，微透镜601由以2×2布置的四个相位检测像素共享。
此外，在像素阵列122具有图6所示的PDAF模式的情况下，与图3或图4的PDAF模式相比，可以提高电子装置100的PDAF控制性能。图像处理器130可以通过利用从相位检测像素获得的像素数据来检测以下全部：左右方向上的相位差、上下方向上的相位差以及倾斜方向上的相位差。因此，图像处理器130可以通过利用左右方向、上下方向和倾斜方向上的相位差一起来控制AF。
在第一合并模式中，图像传感器120可以从第一像素组610获得复位数据、LT数据、LT+LB数据、LT+LB+RT数据、LT+LB+RT+RB数据以及9总和数据，并且可以将复位数据、LT数据、LT+LB数据、LT+LB+RT数据、LT+LB+RT+RB数据以及9总和数据提供至图像处理器130。图像处理器130可以基于从图像传感器120接收到的数据来计算LT数据、LB数据、RT数据和RB数据，并且可以通过利用计算出的LT数据、LB数据、RT数据和RB数据来控制AF。此外，图像处理器130可以通过利用(9总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。
在第二合并模式中，图像传感器120可以改变像素阵列122的每行的读出相位检测像素的组合。例如，图像传感器120可以从第一行的像素组读出复位数据、LT+LB数据以及9总和数据，从第二行的像素组读出复位数据、RT+RB数据以及9总和数据，从第三行的像素组读出复位数据、LT+RT数据以及9总和数据，以及从第四行的像素组读出复位数据、LB+RB数据以及9总和数据。在这种情况下，图像处理器130可以通过利用LT+LB数据、RT+RB数据、LT+RT数据以及LB+RB数据来控制AF，并且可以利用(9总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。
图7是示出根据本公开的实施例的像素阵列的另一示例的图，在该像素阵列中以2×2布置的像素共享微透镜。
将图7与图6进行比较，除了排除一些具有第一尺寸的微透镜之外，图7可以类似于图6。因此，图7的描述主要集中于其与图6的不同，并且图7中类似于图6的部分被简要描述或省略。
参见图6和图7，像素阵列122可以包括设置在四个像素组相交的每个顶点处的具有第一尺寸的微透镜，并且还可以包括仅设置在顶点的一部分处的具有第一尺寸的微透镜。例如，在图6的PDAF模式中，具有第一尺寸的微透镜可以设置在每个像素组的每个顶点处，而在图7的PDAF模式中，具有第一尺寸的微透镜可以仅设置在每个像素组的四个顶点中的两个顶点处。根据图7，在像素阵列122中包括的每个像素组中可以包括两个相位检测像素。包括在图7的像素阵列122中的具有第一尺寸的微透镜的数量可以是图6的微透镜数量的大约一半。此外，包括在图7的像素阵列122中的相位检测像素的数量可以是图6的相位检测像素的数量的大约一半。
图8是示出根据本公开的实施例的像素阵列的又一示例的图，在该像素阵列中以2×2布置的像素共享微透镜。
图8示出了可以布置像素阵列122中包括的具有第一尺寸的微透镜的其他示例。像素阵列122可以包括设置为对应于像素组的顶点的一部分、具有第一尺寸的微透镜。例如，像素阵列122可以包括仅设置在每个像素组的四个顶点中的一个顶点处、具有第一尺寸的微透镜，如附图标记810或820指示的。根据附图标记810和820，一个相位检测像素可以包括在像素阵列122中包含的每个像素组中。
除了图6至图8所示的PDAF模式之外，具有第一尺寸的微透镜设置在像素组的顶点区域的至少一部分中的多种实施例也是可能的。
图9是示出根据本公开的实施例的当每个像素组包括4×4像素时以2×2布置的像素共享微透镜的示例的图。图9中类似于图3至图8的部分被省略或简单地描述。
参见图9，像素阵列122中包括的每个像素组可以包括以4×4布置的16个像素。
在第一合并模式中，图像传感器120可以从特定像素组获得复位数据、LT数据、LT+LB数据、LT+LB+RT数据、LT+LB+RT+RB数据以及16总和数据，并且可以将复位数据、LT数据、LT+LB数据、LT+LB+RT数据、LT+LB+RT+RB数据以及16总和数据提供至图像处理器130。图像处理器130可以基于从图像传感器120接收到的数据来计算LT数据、LB数据、RT数据和RB数据，并且可以通过利用计算出的LT数据、LB数据、RT和RB数据来控制AF。此外，图像处理器130可以通过利用(16总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。
在第二合并模式中，图像传感器120可以改变像素阵列122的每行的读出相位检测像素的组合。例如，图像传感器120可以从第一行的像素组读出复位数据、LT+LB数据以及16总和数据，从第二行的像素组读出复位数据、RT+RB数据以及16总和数据、从第三行的像素组读出复位数据、LT+RT数据以及16总和数据、从第四行的像素组读出复位数据、LB+RB数据以及16总和数据。在这种情况下，图像处理器130可以通过利用LT+LB数据、RT+RB数据、LT+RT数据以及LB+RB数据来控制AF，并且可以通过利用(16总和数据)-(复位数据)来获得图像数据。
图10是示出根据本公开的实施例的当每个像素组包括4×4像素时以2×2布置的像素共享微透镜的另一示例的图。图10中类似于图3至图9的部分被省略或简单地描述。
参见图9和图10，像素阵列122可以包括设置在四个像素组相交的每个顶点处的具有第一尺寸的微透镜，并且还可以包括仅设置在顶点的一部分处的具有第一尺寸的微透镜。例如，在图9的PDAF模式中，具有第一尺寸的微透镜可以设置在每个像素组的每个顶点处，而在图10的PDAF模式中，具有第一尺寸的微透镜可以仅设置在各个像素组的四个顶点中的两个顶点处。根据图10，在像素阵列122中包括的每个像素组中可以包括两个相位检测像素。
图11是示出根据本公开的实施例的当每个像素组包括4×4像素时以2×2布置的像素共享微透镜的又一示例的图。图11中与图3至图10相似的部分被省略或简单地描述。
图11示出了可以布置像素阵列122中包括的具有第一尺寸的微透镜的其他示例。像素阵列122可以包括具有第一尺寸的微透镜，该微透镜设置为对应于像素组的顶点的一部分。例如，像素阵列122可以包括仅设置在每个像素组的四个顶点中的一个顶点处、具有第一尺寸的微透镜，如附图标记1110或1120所指示的。根据附图标记1110和1120，一个相位检测像素可以包括在像素阵列122中包含的每个像素组中。
除了图9至图11所示的PDAF模式之外，具有第一尺寸的微透镜设置在像素组的顶点区域的至少一部分中的多种实施例也是可能的。此外，根据本公开的技术思想还可以应用于包括像素组的像素阵列122，每个像素组对应于5×5或更多的像素，或者包括像素组的像素阵列122，每个像素组与以诸如2×3和2×4的多种形式布置的像素相对应。

Claims (16)

1.一种像素阵列，包括：
第一像素组，其对应于两个或更多个像素，每个像素包括与第一颜色相对应的滤色器；以及
第二像素组，其对应于两个或更多个像素，每个像素包括与第二颜色相对应的滤色器，所述第二颜色不同于所述第一颜色，
其中，与所述第一像素组相对应的像素中的第一像素和与所述第二像素组相对应的像素中的第二像素被设置为彼此相邻并且共享具有第一尺寸的微透镜。
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，具有所述第一尺寸的所述微透镜被设置为覆盖所述第一像素中包括的滤色器和第二像素中包括的滤色器。
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，与所述第一像素组相对应的像素中的第三像素包括具有第二尺寸的微透镜，所述具有第二尺寸的微透镜被设置为覆盖所述第三像素中包括的所述滤色器。
4.根据权利要求3所述的像素阵列，其中，所述第二尺寸小于所述第一尺寸。
5.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，所述第一像素组包括以3×3布置的九个像素。
6.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，所述第二像素组相对于所述第一像素组位于第一方向上，以及
其中，所述像素阵列还包括第三像素组，所述第三像素组对应于两个或更多个像素，并且相对于所述第一像素组位于与所述第一方向相反的第二方向上，其中，每个像素包括与所述第二颜色相对应的滤色器。
7.根据权利要求6所述的像素阵列，其中，与所述第一像素组相对应的像素中的第四像素和与所述第三像素组相对应的像素中的第五像素被设置为彼此相邻，并且共享具有所述第一尺寸的所述微透镜。
8.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，所述第二像素组相对于所述第一像素组位于第一方向上，以及
所述像素阵列还包括：
第四像素组，其相对于所述第一像素组位于垂直于所述第一方向的第三方向上；以及
第五像素组，其相对于所述第四像素组位于所述第一方向上。
9.根据权利要求8所述的像素阵列，其中，所述第四像素组中包括的第六像素和所述第五像素组中包括的第七像素与所述第一像素和所述第二像素一起以2×2布置，并且与所述第一像素和所述第二像素一起共享具有所述第一尺寸的所述微透镜。
10.一种电子装置，包括：
图像传感器，其包括多个像素组，每个像素组包括相位检测像素和图像检测像素，其中，所述多个像素组中的与第一颜色相对应的像素组中包括的第一相位检测像素和第一图像检测像素中的每一个包括所述第一颜色的滤色器，以及
其中，所述第一相位检测像素中的每一个与对应于第二颜色的像素组中包括的第二相位检测像素共享具有第一尺寸的微透镜，所述第二颜色不同于所述第一颜色，并且所述第二相检测像素与所述第一相检测像素中的每一个相邻；以及
其中，图像处理器基于从与所述第一颜色相对应的所述像素组的所述第一相位检测像素获得的相位差数据来控制AF，AF指自动聚焦。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其中，所述图像处理器通过利用从所述第一相位检测像素中的被包括在一个像素组中的相位检测像素获得的相位差数据来控制所述AF。
12.根据权利要求10所述的电子装置，其中，所述图像处理器通过利用从所述第一相位检测像素中的相位检测像素获得的所述相位差数据来控制所述AF，每个相位检测像素对应于所述第一颜色但是被包括在不同的像素组中。
13.根据权利要求10所述的电子装置，其中，所述相位差数据是与所述第一颜色相关的相位差数据，以及
其中，所述图像处理器从与所述第二颜色相对应的像素组的第二相位检测像素获得与所述第二颜色相关的相位差数据，并且基于与所述第一颜色相关的相位差数据和与所述第二颜色相关的相位差数据来控制所述AF。
14.根据权利要求10所述的电子装置，其中，具有所述第一尺寸的所述微透镜被设置为覆盖所述像素组的相位检测像素中的被包括在不同像素组中并且彼此相邻的两个或更多个相位检测像素。
15.根据权利要求10所述的电子装置，其中，所述图像处理器基于从所述相位检测像素和所述图像检测像素接收的像素数据来获得图像数据。
16.根据权利要求15所述的电子装置，其中，所述图像处理器：
从所述图像传感器接收通过所述相位检测像素获得的第一类型的像素数据和通过所述图像检测像素获得的第二类型的像素数据，
基于所述第一类型的像素数据来获得所述相位差数据，以及
基于所述第一类型的像素数据和所述第二类型的像素数据来获得所述图像数据。
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