支持合并模式相位检测自动聚焦光电二极管的位线控制的制作方法

1.本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但不排他地，涉及包含相位检测自动聚焦光电二极管的图像传感器。


背景技术：

2.图像传感器已变得无处不在且现在广泛用于数码相机、蜂窝电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器经集成到更广泛范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功率消耗、动态范围等)增强它们的功能性、性能指标等。用以制造图像传感器的技术继续快速发展。例如，更高分辨率及更低功率消耗的需求促使这些装置的进一步小型化及集成。
3.典型的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器响应于来自外部场景的图像光入射在所述图像传感器上而操作。所述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且在吸收所述图像光之后产生图像电荷。由所述像素光产生的图像电荷可被测量为列位线上的模拟输出图像信号，所述模拟输出图像信号依据入射图像光而变动。换句话说，所产生图像电荷的量与图像光的强度成比例，所述图像电荷作为模拟信号从列位线读出且转换为数字值以产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。


技术实现要素：

4.本公开的一方面涉及一种成像装置，其包括：多个像素电路，其在像素阵列中布置成行及列，其中所述像素阵列中的所述行包含第一行群组及第二行群组；多个光电二极管，其被包含在所述像素阵列中的所述多个像素电路中的每一者中，其中所述像素阵列中的所述多个光电二极管包含图像感测光电二极管及相位检测自动聚焦(pdaf)光电二极管，其中所述多个像素电路包含内含包含在所述第一行群组中的至少第一对pdaf光电二极管的第一pdaf像素电路，及内含包含在所述第二行群组中的至少第二对pdaf光电二极管的第二pdaf像素电路；多个位线对，其中每一位线对耦合到所述像素阵列的相应列，其中所述每一位线对包含耦合到所述像素阵列的所述相应列的所述第一行群组的第一位线，及耦合到所述像素阵列的所述相应列的所述第二行群组的第二位线；及多个多路复用器，其中每一多路复用器具有配置以选择耦合到相应位线对的相应第一及第二位线的相应第一及第二多路复用器输入中的一者的选择输入，其中所述多个多路复用器包含通过相应位线对耦合到所述第二pdaf像素电路的pdaf多路复用器，其中所述pdaf多路复用器的所述选择输入经耦合以接收pdaf选择信号，其中所述多个多路复用器中的剩余多路复用器的所述选择输入经耦合以接收选择信号。
5.本公开的另一方面涉及一种成像系统，其包括：多个像素电路，其在像素阵列中布置成行及列，其中所述像素阵列中的所述行包含第一行群组及第二行群组；多个光电二极管，其被包含在所述像素阵列中的所述多个像素电路中的每一者中，其中所述像素阵列中
的所述多个光电二极管包含图像感测光电二极管及相位检测自动聚焦(pdaf)光电二极管，其中所述多个像素电路包含内含包含在所述第一行群组中的至少第一对pdaf光电二极管的第一pdaf像素电路，及内含包含在所述第二行群组中的至少第二对pdaf光电二极管的第二pdaf像素电路；多个位线对，其中每一位线对耦合到所述像素阵列的相应列，其中所述每一位线对包含耦合到所述像素阵列的所述相应列的所述第一行群组的第一位线，及耦合到所述像素阵列的所述相应列的所述第二行群组的第二位线；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述像素阵列以通过所述多个位线对从所述像素阵列读出信号，其中所述读出电路包含多个多路复用器，其中每一多路复用器具有配置以选择耦合到相应位线对的相应第一及第二位线的相应第一及第二多路复用器输入中的一者的选择输入，其中所述多个多路复用器包含通过相应位线对耦合到所述第二pdaf像素电路的pdaf多路复用器，其中所述pdaf多路复用器的所述选择输入经耦合以接收pdaf选择信号，其中所述多个多路复用器中的剩余多路复用器的所述选择输入经耦合以接收选择信号。
附图说明
6.参考附图描述本发明的非限制性及非穷尽性实施例，其中贯穿各个视图相同参考数字是指类似部件，除非另有指定。
7.图1说明根据本发明的教示的具有像素阵列的成像系统的一个实例，所述像素阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
8.图2说明根据本公开的教示的像素阵列的一个实例的更多细节，所述像素阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
9.图3说明根据本发明的教示的包含在成像系统中的像素电路的一个实例，所述成像系统具有包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的像素阵列。
10.图4a说明根据本发明的教示的包含在像素阵列中的像素电路的若干行及列的一个实例，所述像素阵列具有在所述像素阵列的上半部中且散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
11.图4b说明根据本发明的教示的包含在像素阵列的另一部分中的像素电路的若干行及列的另一实例，所述像素阵列具有在所述像素阵列的下半部中且散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
12.图5说明根据本发明的教示的一个实例时序图，所述时序图说明具有包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的像素阵列的成像系统中的各种信号。
13.贯穿附图的若干视图，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将明白，图中的元件是为了简单及清楚而说明且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大以帮助改善对本发明的各个实施例的理解。另外，通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见但易于理解的元件以便促进对本发明的这些各个实施例的更清晰观察。
具体实施方式
14.本文中描述涉及包含像素阵列的成像系统的实例，所述像素阵列具有包含相位检测自动聚焦光电二极管的像素电路，所述相位检测自动聚焦光电二极管经散布在包含合并图像感测光电二极管的像素电路当中。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在没有所述特定细节中的一或多者的情况下或利用其它方法、组件、材料等实践。在其它例子中，未详细地展示或描述众所周知的结构、材料或操作以便避免混淆某些方面。
15.贯穿本说明书对“一个实例”或“一个实施例”的引用表示结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明的至少一个实例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”不一定全部指同一实例。此外，在一或多个实例中可以任何合适方式组合特定特征、结构或特性。
16.为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语，例如“在...下面”、“在...下方”、“在...上面”、“在...下”、“在...上方”、“上”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“中心”、“中间”等以描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系，如图中所说明。将理解，除图中所描绘的定向以外，空间相对术语还意在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置被旋转或翻转，那么被描述为“在其它元件或特征下方”、“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征下”的元件将被定向为“在其它元件或特征上方”。因此，实例性术语“在...下方”及“在...下”可涵盖在...上方及在...下方两个定向。装置可以其它方式定向(旋转九十度或按其它定向)且相应地解释本文中所使用的空间相对描述词。另外，还将理解，当一元件被称为“在两个其它元件之间”时，其可为所述两个其它元件之间的唯一元件，或也可存在一或多个中介元件。
17.贯穿本说明书，使用若干技术术语。这些术语应具有其所属领域的普通含义，除非本文中明确地定义或其使用上下文另有明确地指示。应注意，贯穿本文献，元素名称及符号可互换地使用(例如，si与硅)；然而，两者具有相同含义。
18.如将论述，成像系统的各个实例包含像素阵列，其中多个像素电路在所述像素阵列中布置成行及列。所述像素阵列中的所述行包含第一行群组及第二行群组。在一个实例中，所述第一行群组包含所述像素阵列的上部分或上半部中的行，且所述第二行群组包含所述像素阵列的下部分或下半部中的行。多个光电二极管被包含在所述多个像素电路中的每一者中。在各个实例中，所述像素阵列中的多个光电二极管包含图像感测光电二极管及相位检测自动聚焦(pdaf)光电二极管。所述多个像素电路包含内含包含在所述第一行群组中的至少第一对pdaf光电二极管的第一pdaf像素电路。所述多个像素电路还包含包括至少第二对pdaf光电二极管的第二pdaf像素电路，其包含在所述第二行群组中。所述第一及第二pdaf像素电路经散布在包含所述像素阵列中的图像感测光电二极管的像素电路当中的不同列中。所述成像系统还包含多个位线对。每一位线对耦合到所述像素阵列的像素电路的相应列。在各个实例中，每一位线对包含耦合到所述像素阵列的所述相应列的所述第一行群组的第一位线，及耦合到所述像素阵列的所述相应列的所述第二行群组的第二位线。所述成像系统进一步包含多个多路复用器。每一多路复用器包含第一及第二多路复用器输入。每一多路复用器还具有经配置以选择所述相应第一及第二多路复用器输入中的一者的选择输入，所述相应第一及第二多路复用器输入耦合到相应位线对的相应第一及第二位
线。所述多个多路复用器包含通过相应位线对耦合到第二pdaf像素电路的pdaf多路复用器。所述pdaf多路复用器的选择输入经耦合以接收pdaf选择信号，而所述多个多路复用器中的剩余多路复用器的选择输入经耦合以接收选择信号。所述成像系统还包含多个模/数转换器(adc)。每一adc经耦合到所述多个多路复用器中的相应者的输出以对相应多路复用器的输出上的信号执行模/数转换。在操作中，所述成像装置经配置以同时读出正常图像感测像素电路的行，且接着同时从所述像素阵列的上半部及下半部读出pdaf像素电路。
19.为了说明，图1说明根据本发明的教示的成像系统100的一个实例，所述成像系统包含具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的成像装置。特定来说，成像系统100包含像素阵列102、控制电路110、读出电路106及功能逻辑108。在一个实例中，像素阵列102是像素电路114(例如，p1、p2、...、pn)的二维(2d)阵列。如所描绘实例中所说明，像素电路114在像素阵列102中布置成行及列以获取人、地点、物体等的图像数据或焦点数据，接着可使用所述图像数据或焦点数据以获取及显现人、地点、物体等的2d图像。如图1中所描绘的实例中所展示，像素阵列102的行被分组成第一行群组148及第二行群组150。在所述实例中，第一行群组148包含像素阵列102的上部分或上半部中包含的行，且第二行群组150包含像素阵列102的下部分或下半部中包含的行。
20.如下文将更详细地论述，每一像素电路114包含多个光电二极管。在各个实例中，像素阵列102中的光电二极管可包含相位检测自动聚焦(pdaf)光电二极管或图像感测光电二极管。在所述实例中，包含pdaf光电二极管的像素电路114经散布在包含图像感测光电二极管的像素电路114当中。在一个实例中，包含pdaf光电二极管的第一pdaf像素电路被包含在像素阵列102的第一列中的第一行群组148中，且包含pdaf光电二极管的第二pdaf像素电路被包含在像素阵列102的不同第二列中的第二行群组150中。在一个实例中，像素阵列102中的每一光电二极管经配置以响应于入射光而光生成图像电荷或pdaf电荷。
21.每一光电二极管中产生的图像电荷或pdaf电荷通过相应转移晶体管转移到每一像素电路114中的浮动扩散区。如将在各个实例中展示，应明白，可与耦合到像素阵列102中的图像感测光电二极管的转移晶体管分开或独立于所述转移晶体管而控制耦合到pdaf光电二极管的转移晶体管。将每一像素电路114中产生的图像电荷或pdaf电荷分别转换为图像信号或pdaf信号，接着由读出电路106通过相应列位线对112从每一像素电路114读出所述图像信号或pdaf信号。图像信号可用以显现图像人、地点、物体等的图像且pdaf信号信息可用于成像系统100的自动聚焦操作。
22.在各个实例中，每一位线对112的第一位线耦合到像素阵列102的每一列的第一行群组148，且每一位线对112的第二位线耦合到像素阵列102的每一列的第二行群组150。在各个实例中，读出电路106通过位线对112耦合到像素阵列102以从像素阵列102读出信号。如将论述，读出电路106包含耦合到每一相应列位线对112的多个多路复用器。每一多路复用器具有耦合到每一位线对112的相应第一及第二位线的第一及第二多路复用器输入，所述每一位线对耦合到像素阵列102的相应列。当从像素阵列102读出图像信号时，每一多路复用器经配置以选择位线对112的同一位线以从像素阵列102的同一行读出全部正常图像感测像素电路。然而，当从像素阵列102读出pdaf信号时，耦合到具有pdaf像素电路的列的多路复用器经配置以通过不同相应位线从像素阵列102的不同群组148、150选择pdaf像素电路，使得同时读出遍及像素阵列102的全部pdaf像素电路。
23.在所述实例中，可放大、数字化由读出电路106从像素阵列102读出的信号，且接着将其转移到功能逻辑108。因而，在各个实例中，除耦合到列位线对112的多路复用器之外，读出电路106还包含放大电路系统、模/数转换器(adc)等。功能逻辑108可存储图像数据或甚至通过应用图像后效果(例如，裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它方式)来操纵图像数据。
24.图2说明根据本发明的教示的像素阵列202的一个实例的更多细节，所述像素阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图2的像素阵列202可为展示如图1中所展示的像素阵列102的更多细节的实例，且上文所描述的类似命名及编号元件在下文类似地耦合及起作用。
25.如图2中所描绘的实例中所展示，像素阵列202包含在像素阵列202中布置成行及列的多个像素电路214a、214b。在所描绘实例中，像素阵列202的行被分组成第一行群组248及第二行群组250。在所说明实例中，第一行群组248包含在像素阵列202的上部分或上半部中的行，且第二行群组250包含在像素阵列202的下部分或下半部中的行。如所述实例中所展示，包含在第一行群组248中的像素电路被标记为像素电路214a且包含在第二行群组248中的像素电路被标记为像素电路214b。
26.在一个实例中，像素电路214a、214b中的每一者包含多个光电二极管。在各个实例中，像素阵列202中的多个光电二极管包含图像感测光电二极管及相位检测自动聚焦(pdaf)光电二极管。在所描绘实例中，每一像素电路214a、214b包含图像感测光电二极管或pdaf光电二极管。如所描绘实例中所展示，光电二极管以合并2x2群组布置在每一像素电路214a、214b中，如所展示。因此，如图2的实例中所说明的每一像素电路214a、214b包含光电二极管的2列及2行。因此应注意，图2还说明像素阵列202中的光电二极管的多列(其被编号为“1”到“16”)及光电二极管的多行(其被编号为“1”到“16”)，如所展示。因而，图2的像素阵列202的左上角的像素电路214a包含光电二极管的列“1”及“2”以及光电二极管的行“1”及“2”等。
27.在一个实例中，彩色滤光器阵列经安置在像素阵列202上面。在所述实例中，彩色滤光器阵列经安置在包含图像感测光电二极管的像素阵列202的像素电路214a、214b上面。在一个实例中，彩色滤光器阵列包含以拜耳图案布置在像素电路214a、214b的图像感测光电二极管上面的多个彩色滤光器。例如，如图2中所描绘的实例中所展示，彩色滤光器阵列是包含红色(r)、绿色(g)及蓝色(b)彩色滤光器的4c彩色滤光器阵列，其中每一彩色滤光器经安置在像素电路214a、214b的合并图像感测光电二极管的相应2x2群组上面。因而，包含图像感测光电二极管的像素电路214a、214b中的每一者的图像感测光电二极管的合并2x2群组经配置以用穿过相应红色(r)、绿色(g)及蓝色(b)彩色滤光器的具有相同颜色的入射光照射。
28.如上文所提及，应明白，包含在像素阵列202的像素电路214a、214b中的光电二极管被合并。因而，从每一光电二极管产生的信息与从一或多个附近的合并光电二极管产生的信息相加或组合以产生组合信息，且因此将每一个别光电二极管的性能相加以改善像素阵列202的性能。例如，在图2中所描绘的实例中，光电二极管的2x2群组经配置以被合并使得包含在每一2x2群组中的4个光电二极管全部共享相同彩色滤光器。换句话说，所述光电二极管经布置在像素阵列202中使得图像感测光电二极管的每一2x2群组是红色(r)、绿色
(g)或蓝色(b)。如所展示，每一像素电路214a、214b中的合并光电二极管的2x2群组全部是像素阵列202中的邻近光电二极管且共享相同彩色滤光器。
29.图2中所描绘还说明像素电路214a、214b可包含pdaf光电二极管，所述pdaf光电二极管经安置在像素阵列202中的pdaf微透镜228a、228b下。特定来说，所描绘实例展示pdaf微透镜228a，在所述实例中所述pdaf微透镜经安置在包含第一行群组248中的pdaf光电二极管的第一2x2群组的第一pdaf像素电路上面，且经定位在像素阵列202中的光电二极管的第3及第4列以及第1及第2行中。另外，所描绘实例还展示pdaf微透镜228b，在所述实例中所述pdaf微透镜经安置在包含第二行群组250中的pdaf光电二极管的第二2x2群组的第二pdaf像素电路上面，且经定位在像素阵列202中的光电二极管的第11及第12列以及第9及第10行中。在操作中，第一pdaf像素电路被引导穿过pdaf微透镜228a的入射光照射且第二pdaf像素电路被引导穿过pdaf微透镜228b的入射光照射。应进一步明白，图2中所说明的第一pdaf像素电路及第二pdaf像素电路的pdaf光电二极管的2x2群组经散布在包含像素阵列202中的图像感测光电二极管的像素电路214a、214b当中的不同列中。
30.在操作中，通过比较或评估来自pdaf光电二极管(例如，在每一pdaf微透镜228a、228b下)的2x2群组的一侧的pdaf信号与来自pdaf光电二极管的所述群组的另一侧的pdaf信号来从像素阵列202检索pdaf信息。例如，在一个实例中，比较来自水平邻近对的pdaf信号。换句话说，比较来自pdaf光电二极管的2x2群组的pdaf光电二极管的左侧对(例如，左半部)与来自pdaf光电二极管的右侧对(例如，右半部)的pdaf信号。在另一实例中，可比较来自垂直邻近对的pdaf信号。换句话说，比较来自pdaf光电二极管的2x2群组的pdaf光电二极管的顶侧对(例如，顶半部)与来自pdaf光电二极管的底侧对(例如，底半部)的pdaf信号。在具有pdaf光电二极管的2x1群组(图2中未展示)的又一实例中，比较来自pdaf光电二极管的2x1群组的pdaf光电二极管的左侧或顶侧(例如，左半部或顶半部)的pdaf信号与来自pdaf光电二极管的右侧或底侧(例如，右半部或底半部)的pdaf信号。
31.应注意，尽管分别安置在pdaf微透镜228a及228b下的第一及第二pdaf像素电路被说明为包含光电二极管的2x2群组，但应明白，在其它实例中，pdaf像素电路可包含具有至少一对pdaf光电二极管的不同数目个光电二极管(例如，至少水平邻近的一对相邻pdaf光电二极管或至少垂直邻近的一对相邻pdaf光电二极管的2x1群组)。
32.进一步应注意，尽管出于解释目的图2说明pdaf光电二极管的下伏2x2群组上面的pdaf微透镜228a、228b，但应明白，在彩色滤光器(例如，r、g、b)下的正常图像感测光电二极管也在相应微透镜下，所述微透镜未在图2中展示以免混淆本发明的教示。在一个实例中，正常图像感测光电二极管的微透镜可仅覆盖1x1光电二极管区域。
33.图2中所描绘的实例还说明多个位线对212，其中每一位线对耦合到像素阵列202中的像素电路214a、214b的相应列。位线对212中的每一者包含第一位线bl0及第二位线bl1。在各个实例中，第一位线bl0耦合到像素阵列202的相应列的第一行群组248中的像素电路214a。例如，在所述实例中，每一位线对212的第一位线bl0耦合到在相应列中包含在像素阵列202的上半部中的像素电路214a(例如，包含图2中的光电二极管的行1-8的像素电路214a)。在各个实例中，每一位线对212的第二位线bl1耦合到像素阵列202的相应列的第二行群组250中的像素电路214b。例如，在所述实例中，每一位线对212的第二位线bl1耦合到在相应列中包含在像素阵列202的下半部中的像素电路214b(例如，包含图2中的光电二极
管的行9-16的像素电路214b)。
34.如下文将更详细地论述，多路复用器经耦合到每一位线对212以在从像素阵列202读出图像信号时取决于从像素阵列202读出正常图像感测光电二极管的哪些行而选择第一位线bl0或第二位线bl1。此外，如下文将更详细地论述，多路复用器还经配置以在从像素阵列202读出pdaf信息时选择第一或第二位线bl0或bl1。在一个实例中，根据本发明的教示，可同时从像素阵列202读出全部pdaf像素电路，而不管pdaf像素电路的哪些行定位在像素阵列202中。
35.图3说明根据本发明的教示的包含在成像系统中的像素电路314的一个实例，所述成像系统具有包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的像素阵列。应明白，图3的像素电路314可为包含在如图2中所展示的像素阵列202中的像素电路214a、214b中的一者的实例，或包含在如图1中所展示的像素阵列102中的像素电路114中的一者的实例，且上文所描述的类似命名及编号元件在下文类似地耦合及起作用。
36.在图3中所描绘的实例中，像素电路314包含多个光电二极管，所述多个光电二极管包含耦合到转移晶体管316-0的光电二极管304-0、耦合到转移晶体管316-1的光电二极管304-1、耦合到转移晶体管316-2的光电二极管304-2及耦合到转移晶体管316-3的光电二极管304-3。因此，多个转移晶体管316-0到316-3中的每一者耦合到多个光电二极管304-0到304-3中的相应者。如所描绘实例中所展示，光电二极管304-0到304-3是以2x2群组布置。在其它实例中，应明白，所述光电二极管可以具有不同布置的不同群组布置。
37.在所述实例中，浮动扩散区318耦合到转移晶体管316-0、转移晶体管316-1、转移晶体管316-2及转移晶体管316-3。因而，多个转移晶体管316-0到316-3中的每一者经耦合在多个光电二极管304-0到304-3中的相应者与浮动扩散区318之间。如将在各个实例中论述，浮动扩散区318是经配置以接收从多个光电二极管304-0到304-3转移的电荷的浮动扩散区。在一个实例中，浮动扩散区电容器322耦合到浮动扩散区318，如所展示。
38.在操作中，转移晶体管316-0经耦合以响应于转移控制信号tx0而进行控制，转移晶体管316-1经耦合以响应于转移控制信号txl而进行控制，转移晶体管316-2经耦合以响应于转移控制信号tx2而进行控制，且转移晶体管316-3经耦合以响应于转移控制信号tx3而进行控制。因而，响应于入射光而在光电二极管304-0中光生的电荷响应于转移控制信号tx0而转移到浮动扩散区318，响应于入射光而在光电二极管304-1中光生的电荷响应于转移控制信号tx1而转移到浮动扩散区318，响应于入射光而在光电二极管304-2中光生的电荷响应于转移控制信号tx2而转移到浮动扩散区318，且响应于入射光而在光电二极管304-3中光生的电荷响应于转移控制信号tx3而转移到浮动扩散区318。
39.在各个实例中，应明白，取决于像素电路314及多个光电二极管304-0到304-3在像素阵列(例如，图2中的像素阵列202)内的特定位置，多个光电二极管304-0到304-3可经配置为pdaf光电二极管或图像感测光电二极管。如下文将更详细地论述，在各个实例中，耦合到配置为pdaf光电二极管的光电二极管304-0到304-3的转移晶体管316-0到316-3是与配置为图像感测光电二极管的光电二极管304-0到304-3分开控制。此外，配置为pdaf光电二极管的光电二极管304-0到304-3经安置在相应pdaf微透镜(例如，图2中的微透镜228a、228b)下，而配置为图像感测光电二极管的光电二极管304-0到304-3经安置在相应彩色滤光器(例如，图2中的r、g、b)及微透镜下。
40.在各个实例中，引导到配置为图像感测光电二极管的光电二极管304-0到304-3的入射光在到达光电二极管304-0到304-3之前被引导穿过相应微透镜及彩色滤光器阵列的彩色滤光器(例如，图2的r、g、b)。因此，入射光可在到达配置为图像感测光电二极管的光电二极管304-0到304-3之前被引导穿过红色(r)彩色滤光器或绿色(g)彩色滤光器或蓝色(b)彩色滤光器。引导到配置为pdaf光电二极管的光电二极管304-0到304-3的入射光在到达相应光电二极管304-0到304-3之前被引导穿过pdaf微透镜(例如，图2的微透镜228a、228b)。在各个实例中，除入射光被引导穿过彩色滤光器或穿过微透镜228a、228b之外，光电二极管304-0到304-3在其它方面基本上类似。
41.继续图3中所描绘的实例，复位晶体管320经耦合在电压供应器(例如，pixvdd)与浮动扩散区318之间。在操作中，复位晶体管320经配置以响应于复位控制信号rst而复位包含浮动扩散区318中的电荷的像素电路314。
42.如所描绘实例中所展示，源极跟随器晶体管324的栅极耦合到浮动扩散区318。在所述实例中，源极跟随器晶体管324的漏极耦合到电压供应器(例如，pixvdd)，且源极跟随器晶体管324的源极通过行选择晶体管326耦合到列位线对的位线中的一者，所述列位线对包含第一位线bl0 312-0及第二位线bl1 312-1。因此，换句话说，源极跟随器晶体管324及行选择晶体管326经耦合在电压供应器(例如，pixvdd)与包含第一及第二位线bl0 312-0及bl1 312-1的列位线对之间。
43.如上文所论述，如果像素电路314经定位在图2中的第一行群组248中，那么源极跟随器晶体管324通过行选择晶体管326a耦合到第一位线bl0 312-0，如所展示。如果像素电路314经定位在图2中的第二行群组250中，那么源极跟随器晶体管324通过行选择晶体管326b耦合到第二位线bl1 312-1，如所展示。在各个实例中，应明白，像素电路314包含图3中所说明的两个行选择晶体管326a、326b中的仅一者，这取决于源极跟随器晶体管324耦合到哪个位线。在操作中，行选择晶体管326a或326b经配置以响应于行选择信号rs而将来自像素电路314的源极跟随器晶体管324的信号(例如，来自图像感测光电二极管的图像数据或来自pdaf光电二极管的pdaf数据)输出到列位线bl0 312-0或bl1 312-1。
44.图4a说明根据本发明的教示的包含在像素阵列402的一部分中的像素电路的若干行及列的一个实例，像素阵列402具有在像素阵列402的上半部(例如，第一行群组)中且散布在合并图像感测光电二极管当中的pdaf光电二极管。应明白，图4a的像素阵列402可为如图2中所展示的像素阵列202或如图1中所展示的像素阵列102的实例，且上文所描述的类似命名及编号元件在下文类似地耦合及起作用。此外，应明白，图4a中所说明的像素电路可为图3的像素电路314的实例，或包含在如图2中所展示的像素阵列202中的像素电路214a、214b中的一者的实例，或包含在如图1中所展示的像素阵列102中的像素电路114中的一者的实例，且上文所描述的类似命名及编号元件在下文类似地耦合及起作用。
45.特定来说，图4a中所说明的实例像素阵列402的部分说明可对应于图2中所描述的光电二极管的列中的列3及列4以及列5及列6的光电二极管的四个列。此外，图4a中所说明的实例像素阵列402的部分说明可对应于图2中所描述的光电二极管行的行1及行2、行3及行4、行9及行10以及行11及12的光电二极管的八个行。
46.所描绘实例还说明光电二极管被组织成具有2x2群组的像素电路，所述2x2群组经配置以被合并使得每一2x2群组中的四个图像感测光电二极管全部共享相同彩色滤光器。
特定来说，图4a中所描绘的实例展示列3及4以及行11及12中的列3及4中的图像感测光电二极管的2x2群组经配置以被红(r)光照射。类似地，行9及10中的列3及4、行3及行4以及行11及12中的列5及6中的图像感测光电二极管的2x2群组经配置以被绿(g)光照射。类似地，行1及2以及行9及10中的列5及6中的图像感测光电二极管的2x2群组经配置以被蓝(b)光照射。如所描绘实例中所展示，应明白，相同行的图像感测像素电路的全部转移晶体管经耦合以被用于每一相应行的相同转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4控制。
47.因而，当读出图像感测像素电路的正常图像感测光电二极管时，每一相应行的相同转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4经配置以控制转移晶体管将电荷从相应光电二极管一起转移到用于相同行中的全部正常图像感测像素电路的浮动扩散区，如上文在图3中详细地描述。
48.图4a中所描绘的实例还展示存在包含行1及2中的列3及4中的pdaf光电二极管的2x2群组的第一pdaf像素电路，所述pdaf光电二极管经安置在pdaf微透镜428a下。应注意，第一pdaf像素电路的转移晶体管与包含在上文所描述的正常图像感测像素电路中的转移晶体管分开控制。代替地，第一pdaf像素电路的转移晶体管经配置以响应于pdaf转移晶体管控制信号txpd_l 444a及txpd_r 446a而进行控制，而不是受正常图像感测转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4控制。因此，应明白，包含在行1及2行中的列3及4中的pdaf光电二极管的2x2群组中的pdaf光电二极管独立于响应于正常图像感测转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4控制或读出的图像感测光电二极管而进行控制及读出。在操作中，应注意，可通过响应于pdaf转移晶体管控制信号txpd_l 444a而读出左半部pdaf光电二极管(例如，列3、行1及2中的pdaf光电二极管)来执行第一pdaf读出，且接着可通过响应于pdaf转移晶体管控制信号txpd_r 446a而读出右半部pdaf光电二极管(例如，列4、行1及2中的pdaf光电二极管)来执行第二pdaf读出。
49.如所描绘实例中所展示，包含光电二极管的列3及4的像素电路的列耦合到第一位线对，所述第一位线对包含第一位线bl0 412-0b及第二位线bl1 412-1b。包含光电二极管的列5及6的像素电路的列耦合到第二位线对，所述第二位线对包含第一位线bl0412-0c及第二位线bl1 412-1c。与图2中所描绘的实例类似，光电二极管的行1到8被包含在像素阵列402的第一行群组(例如，图2中的248)中，且光电二极管的行9到16被包含在像素阵列402的第二行群组(例如，250)中。因而，第一行群组(例如，图4a中的行1及2以及行3及4)中的像素电路中的源极跟随器晶体管耦合到相应位线对的第一位线bl0 412-0b及bl0 412-0c。因而，应注意，包含列3及4以及行1及2中的pdaf光电二极管的第一pdaf像素电路因此经定位在第一行群组中。类似地，第二行群组(例如，图4a中的行9及10以及行11及12)中的像素电路中的源极跟随器晶体管耦合到相应位线对的第二位线bl1 412-1b及bl1 412-1c。
50.图4a中所描绘的实例还展示存在多个多路复用器，所述多个多路复用器包含多路复用器430b及多路复用器430c。在一个实例中，多个多路复用器被包含在读出电路中，例如图1中所展示的读出电路106。每一多路复用器430b、430c耦合到相应位线对，如所展示。特定来说，图4a中所描绘的实例展示多路复用器430b包含经耦合以从包含像素阵列402的列3及4中的光电二极管的像素电路的列接收第一位线bl0 412-0b的第一多路复用器输入，及经耦合以从所述像素电路的所述列接收第二位线bl1 412-1b的第二多路复用器输入。类似地，多路复用器430c包含经耦合以从包含像素阵列402的列5及6中的光电二极管的像素电
路的列接收第一位线bl0 412-0c的第一多路复用器输入，及经耦合以从所述像素电路的所述列接收第二位线bl1 412-1c的第二多路复用器输入。如所述实例中所展示，所述多路复用器中的每一者(包含多路复用器430b及430c)包含选择输入。
51.在所描绘实例中，多路复用器430b及430c两者经耦合以接收选择信号438，所述选择信号经配置以选择两个相应多路复用器输入中的一者以耦合到每一多路复用器的相应输出。在操作中，选择信号438经配置以在读出像素阵列402的第一行群组(例如，行1到8)中的像素电路的行时选择每一位线对的第一位线bl0 412-0b、412-0c。选择信号438经配置以在读出像素阵列402的第二行群组(例如，行9到16)中的像素电路的行时选择每一位线对的第二位线bl1 412-1b、412-1c。
52.图4a中所描绘的实例还展示存在多个模/数转换器(adc)，所述多个adc包含adc432b及adc 432c。在一个实例中，多个adc被包含在读出电路中，例如图1中所展示的读出电路106。每一adc耦合到相应多路复用器430b及430c的输出。在操作中，每一adc 432b、432c经配置以对从相应多路复用器430b、430c接收的模拟输出执行模/数转换以生成相应数字输出d
out 434b、d
out 434c，如所展示。
53.图4b说明根据本发明的教示的包含在像素阵列402的另一部分中的像素电路的若干行及列的另一实例，像素阵列402具有在像素阵列402的下半部(例如，第二行群组)中且散布在合并图像感测光电二极管当中的pdaf光电二极管。应明白，图4b中所说明的像素阵列402的部分可为来自同一像素阵列402的一部分，但代替地说明可对应于图2中所描述的光电二极管的列的列11及12列以及列13及14的光电二极管的四列。然而，图4b中所说明的实例像素阵列402的所述部分还说明可对应于光电二极管的行的行1及2行、行3及4、行9及10以及行11及12的光电二极管的八行，也如图2中所描述。因此，应明白，图4b中所说明的像素电路也可为图3的像素电路314的实例，或包含在如图2中所展示的像素阵列202中的像素电路214a、214b中的一者的实例，或包含在如图1中所展示的像素阵列102中的像素电路114中的一者的实例，且上文所描述的类似命名及编号元件在下文类似地耦合及起作用。
54.与图4a中所描述的实例类似，图4b中所描绘的实例展示行3及4以及行11及12中的列11及12中的图像感测光电二极管的2x2群组经配置以被红(r)光照射。类似地，行1及2中的列11及12、以及行3及4中和行11及12中的列13及14中的图像感测光电二极管的2x2群组经配置以被绿(g)光照射。类似地，行1及2中以及行9及10中的列13及14中的图像感测光电二极管的2x2群组经配置以被蓝(b)光照射。如所描绘实例中所展示，应明白，相同行的图像感测像素电路的全部转移晶体管经耦合以被相同转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4控制。
55.因而，当读出图像感测像素电路的正常图像感测光电二极管时，相同转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4经配置以控制转移晶体管将电荷从相应光电二极管一起转移到用于相同行中的全部正常图像感测像素电路的浮动扩散区，如上文在图3及图4a中详细地描述。
56.继续图4b中所描绘的实例，存在行9及10中的列11及12中的pdaf光电二极管的2x2群组的第二pdaf像素电路，所述pdaf光电二极管经安置在pdaf微透镜428b下。应注意，第二pdaf像素电路的转移晶体管也与包含在上文所描述的正常图像感测像素电路中的转移晶体管分开控制。代替地，第二pdaf像素电路的转移晶体管经配置以响应于pdaf转移晶体管
控制信号txpd_l 444b及txpd_r 446b而进行控制，而不是受正常图像感测转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4控制。因此，应明白，包含在行9及10中的列11及12中的pdaf光电二极管的2x2群组中的pdaf光电二极管独立于响应于正常图像感测转移晶体管控制信号tx1、tx2、tx3及tx4控制或读出的图像感测光电二极管而进行控制及读出。
57.在一个实例中，应注意，包含行9及10中的列11及12中的pdaf光电二极管的2x2群组的第二pdaf像素电路经配置以与包含行1及2中的列3及4中的pdaf光电二极管的2x2群组的第一pdaf像素电路的读出同时读出，如图4a中所描述。因而，返回参考图4b中的实例，应注意，可通过响应于pdaf转移晶体管控制信号txpd_l444b而读出左半部pdaf光电二极管(例如，列11、行9及10中的pdaf光电二极管)来执行第一pdaf读出，且接着可通过响应于pdaf转移晶体管控制信号txpd_r 446b而读出右半部pdaf光电二极管(例如，列12、行9及10中的pdaf光电二极管)来执行第二pdaf读出。
58.与图4a中所描绘的实例类似，包含光电二极管的列11及12的在图4b中的像素电路的列耦合到第三位线对，所述第三位线对包含第一位线bl0 412-0f及第二位线bl1412-1f。包含光电二极管的列13及14的像素电路列耦合到第四位线对，所述第四位线对包含第一位线bl0 412-0g及第二位线bl1 412-1g。与图2及图4a中所描绘的实例类似，光电二极管的行1到8被包含在像素阵列402的第一行群组(例如，图2中的248)中，且光电二极管的行9到16被包含在像素阵列402的第二行群组(例如，250)中。因而，第一行群组(例如，图4b中的行1及2以及行3及4行)中的像素电路中的源极跟随器晶体管耦合到相应位线对的第一位线bl0 412-0f及bl0 412-0g。类似地，第二行群组(例如，图4a中的第9及10行以及行11及12)中的像素电路中的源极跟随器晶体管耦合到相应位线对的第二位线bl1 412-1f及bl1 412-1g。因而，应注意，包含列11及12以及行9及10中的pdaf光电二极管的第二pdaf像素电路因此经定位在第二行群组中。
59.与图4a中所描绘的实例类似，图4b中所描绘的实例还展示存在多个多路复用器，所述多个多路复用器包含多路复用器430f及多路复用器430g。每一多路复用器430f、430g耦合到相应位线对，如所展示。特定来说，图4b中所描绘的实例展示多路复用器430f包含经耦合以从包含像素阵列402的列11及12中的光电二极管的像素电路的列接收第一位线bl0 412-0f的第一多路复用器输入，及经耦合以从所述像素电路的所述列接收第二位线bl1 412-1f的第二多路复用器输入。类似地，多路复用器430g包含经耦合以从包含像素阵列402的列13及14中的光电二极管的像素电路的列接收第一位线bl0 412-0g的第一多路复用器输入，及经耦合以从所述像素电路的所述列接收第二位线bl1 412-1g的第二多路复用器输入。如所述实例中所展示，所述多路复用器中的每一者(包含多路复用器430b及430c)包含选择输入。
60.图4a与图4b中所说明的实例之间的一个区别在于图4b中的多路复用器430f是pdaf多路复用器，因为其耦合到包含列11及12以及行9及10中的pdaf光电二极管的第二pdaf像素电路，所述pdaf光电二极管是在第二行群组(例如，图2中的250)中或在像素阵列402的下半部中。因此，为了与第一pdaf像素电路(其包含如图4a中所描述的列3及4以及行1及2中的pdaf光电二极管)同时读出第二pdaf像素电路(其包含列11及12以及行9及10中的pdaf光电二极管)，pdaf多路复用器430f经耦合以在pdaf多路复用器430f的选择输入处接收pdaf选择信号440，而其余多路复用器(包含多路复用器430b)经耦合以在它们的相应选
择输入处接收选择信号438。
61.如下文将更详细地描述，在操作中，当第一pdaf像素电路及第二pdaf像素电路两者经配置以同时被读出时，选择信号438经配置以控制多路复用器430b选择如图4a中所展示的第一位线bl0 412-0b，而pdaf选择信号440经配置以控制pdaf多路复用器430f选择如图4b中所展示的第二位线bl1 412-1f，以同时读出第一及第二pdaf像素电路。然而，在正常图像感测像素电路的读出期间，选择信号438及pdaf选择信号440基本上相同使得像素阵列402的第一行群组(例如，行1到8)或像素阵列402的第二行群组(例如，行9到16)中的相同行中的全部正常图像感测像素电路可通过相应的第一位线bl0或第二位线bl1同时读出。
62.与图4a中所描述的实例类似，图4b中所描绘的实例还展示存在多个模/数转换器(adc)，所述多个adc包含adc 432f及adc 432g。每一adc耦合到相应多路复用器430f及430g的输出。在操作中，每一adc 432f、432g经配置以对从相应多路复用器430g、430g接收的模拟输出执行模/数转换以生成相应数字输出d
out 434f、d
out
434g，如所展示。
63.图5说明根据本发明的教示的一个实例时序图542，所述时序图说明具有包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的像素阵列的成像系统中的各种信号。应明白，图5中所说明的波形可为图4a-4b的像素阵列402及/或图2的像素阵列202及/或图1的成像系统100，及/或图3中所说明的像素电路314中所描述的信号中发现的波形的实例，且下文所引用的类似命名及编号元件与上文所描述类似地耦合及起作用。
64.例如，在图5中所描绘的实例时序图542中，假设像素阵列包含在像素阵列(例如举例来说图2的像素阵列202或图4a-4b的像素阵列402)中布置成行及列的多个像素电路，其中存在以合并群组布置的光电二极管的16个行及16个列。在所述实例中，第一行群组包含像素阵列的行的上半部，而第二行群组包含像素阵列中的行的下半部。像素电路包含：合并图像感测光电二极管的2x2群组；以及第一pdaf像素电路，其包含第一行群组中包含的至少第一对pdaf光电二极管；及不同列中的第二pdaf像素电路，其包含第二行群组中包含的至少第二对pdaf光电二极管，如上文在图2及/或图4a-4b中所描绘的实例中所描述。
65.如图5中所描绘的实例中所展示，在时间t1与时间t5之间的时段期间，pdaf选择信号540及选择信号538两者处于逻辑低电平，这配置pdaf多路复用器(例如，430f)及剩余多路复用器(例如，430b、430c、430g)以选择第一位线bl0以从来自根据本发明的教示的像素阵列的第一行群组读出正常图像感测像素电路。此外，pdaf转移晶体管控制信号txpd_l 544及txpd_r 546在时间t1与时间t5之间的时段期间保持关闭。因而，第一行群组(例如，像素阵列的行1-8)中的正常影像感测像素电路可在时间t1与时间t5之间的时段期间通过第一位线bl0读出。
66.因而，图5展示在时间t1，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516a以从像素阵列的行1及2读出包含光电二极管的正常成像像素电路。在时间t2，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516b以从像素阵列的行3及4读出包含光电二极管的正常成像像素电路。在时间t3，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516c以从像素阵列的行5及6读出包含光电二极管的正常成像像素电路。在时间t4，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516d以从像素阵列的行7及8读出包含光电二极管的正常成像像素电路。
67.接下来，在时间t5与时间t9之间的时间段期间，pdaf选择信号540及选择信号538
两者转变为逻辑高电平，这配置pdaf多路复用器(例如，430f)及剩余多路复用器(例如，430b、430c、430g)以选择第二位线bl1以从来自根据本发明的教示的像素阵列的第二行群组读出正常图像感测像素电路。此外，pdaf转移晶体管控制信号txpd_l544及txpd_r 546在时间t5与时间t9之间的时段期间保持关闭。因而，第二行群组(例如，像素阵列的行9-16)中的正常图像感测像素电路在时间t5与时间t9之间的时段期间可通过第二位线bl1读出。
68.因而，图5展示在时间t5，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516e以从像素阵列的行9及10读出包含光电二极管的正常成像像素电路。在时间t6，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516f以从像素阵列的行11及12读出包含光电二极管的正常成像像素电路。在时间t7，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516g以从像素阵列的行13及14读出包含光电二极管的正常成像像素电路。在时间t8，脉冲化正常图像感测转移晶体管控制信号tx1-tx4 516h以从像素阵列的行15及16读出包含光电二极管的正常成像像素电路。
69.接下来，在从时间t9开始的时间段及从时间t10开始的时间段期间，第一pdaf像素电路(其包含第一行群组中的列3及4以及行1及2处的光电二极管)及第二pdaf像素电路(其包含第二行群组中的列11及12以及行9及10处的光电二极管)经配置以分别通过第一位线bl0 412-0b、通过多路复用器430b及通过第二位线bl1 412-1f、通过pdaf多路复用器430f同时读出。
70.因此，选择信号538在从时间t9开始的时间段及从时间t10开始的时间段期间转变回为逻辑低电平以控制多路复用器430b选择第一位线bl0 412-0b以实现包含行1及2中的光电二极管的第一pdaf像素电路的读出。然而，图5展示pdaf选择信号540在从时间t9开始的时间段及从时间t10开始的时间段期间保持在逻辑高电平以控制pdaf多路复用器430f选择第二位线bl1 412-1f以实现包含行9及10中的光电二极管的第二pdaf像素电路的读出。
71.因而，图5展示在时间t9，发生第一半部pdaf读出，其中pdaf转移晶体管控制信号txpd_l 544的左半部被脉冲化，而pdaf转移晶体管控制信号txpd_r 546的右半部保持关闭以读出第一及第二pdaf像素电路的左半部。
72.接下来，在时间t10，发生第二半部pdaf读出，其中pdaf转移晶体管控制信号txpd_r 546的右半部被脉冲化，而pdaf转移晶体管控制信号txpd_l 546的左半部保持关闭以读出第一及第二pdaf像素电路的右半部。
73.在一个实例中，在已在时间t10后读出第一及第二pdaf像素电路之后，图5中所展示的信号可循环回到如所展示那样在时间t1开始的波形以再次从像素阵列读出正常图像信号及pdaf信号。
74.对本发明的所说明实例的以上描述，包含摘要中所描述的内容，并非意在穷举性或将本发明限于所公开的精确形式。虽然本文中出于说明性目的而描述本发明的特定实例，但如相关领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内可进行各种修改。
75.鉴于以上详细描述，可对本发明进行这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应被解释为将本发明限于说明书中所公开的特定实例。相反，本发明的范围将完全由所附权利要求书确定，所附权利要求书应根据权利要求解释的既定原则来解释。