[發(fā)明專利]自動(dòng)對(duì)焦的圖像傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410339099.8
• 申請(qǐng)日: 2014-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104064577A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳嘉胤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/148
• 分類號(hào): H01L27/148
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種自動(dòng)對(duì)焦的圖像傳感器。

背景技術(shù)

圖像傳感器在民用和商業(yè)范疇內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，圖像傳感器包括CMOS圖像傳感器(CMOS IMAGE SENSOR，以下簡(jiǎn)稱CIS)和電荷耦合圖像傳感器(Charge-coupled Device，以下簡(jiǎn)稱CCD)。

在專業(yè)的科研和工業(yè)領(lǐng)域，具有高信噪比的CCD成為首選；在高端攝影攝像領(lǐng)域，能提供高圖像質(zhì)量的CCD也頗受青睞。CCD在網(wǎng)絡(luò)攝像頭和手機(jī)拍照模塊得到了廣泛應(yīng)用。

CCD與CIS相比來(lái)說(shuō)，前者功耗較高、集成難度較大，而后者功耗低、易集成且分辨率較高。雖然說(shuō)，在圖像質(zhì)量方面CCD可能會(huì)優(yōu)于CIS，但是，隨著CIS技術(shù)的不斷提高，一部分CIS的圖像質(zhì)量已經(jīng)接近于同規(guī)格的CCD。

現(xiàn)有技術(shù)中，CIS中的像素陣列采用有源像素偵測(cè)結(jié)構(gòu)(Active Pixel Sensor，簡(jiǎn)稱APS)。一個(gè)APS偵測(cè)結(jié)構(gòu)APS包括一個(gè)感光二極管(Photo Diode，簡(jiǎn)稱PD)。

在使用上述CIS的數(shù)碼相機(jī)中，自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)主要有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式對(duì)焦的原理是利用信號(hào)發(fā)射源如紅外線或聲納，但無(wú)法與CIS結(jié)合用到通用的數(shù)字圖像系統(tǒng)之中。被動(dòng)式對(duì)焦又分為相位檢測(cè)對(duì)焦和對(duì)比度檢測(cè)對(duì)焦兩大類；其中，相位檢測(cè)速度快、精度高，但需要較復(fù)雜的對(duì)焦單元進(jìn)行輔助；對(duì)比度檢測(cè)只需數(shù)字模塊協(xié)助計(jì)算即可，然而對(duì)焦過(guò)程經(jīng)常往返焦點(diǎn)附近、速度相對(duì)較緩慢。

因此，亟待提供一種自動(dòng)對(duì)焦的圖像傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)對(duì)焦的圖像傳感器，克服現(xiàn)有技術(shù)中需要較復(fù)雜的對(duì)焦單元進(jìn)行輔助、對(duì)焦過(guò)程經(jīng)常往返焦點(diǎn)附近、速度相對(duì)較緩慢等缺陷。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)對(duì)焦的圖像傳感器，其包括若干個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元從下到上包括襯底、金屬層、顏色濾鏡層和微透鏡層，每個(gè)像素單元對(duì)應(yīng)的襯底和顏色濾鏡層之間至少設(shè)置有四條光通道，以及在不同光通道底部對(duì)應(yīng)設(shè)置有一感光單元，每個(gè)像素單元包括的感光單元至少共享微透鏡層中同一微透鏡，選擇性地輸出位于像素對(duì)角線上的任意一組感光單元的像素值進(jìn)行相位檢測(cè)，以進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦；金屬層用于將感光單元的輸出傳輸?shù)酵鈬娐愤M(jìn)行處理；顏色濾鏡層用于進(jìn)行顏色的還原以生成彩色圖像；微透鏡層用于對(duì)進(jìn)入每條光通道的入射光進(jìn)行匯聚處理。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)對(duì)焦的圖像傳感器，其包括若干個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元從下到上包括金屬層、襯底、顏色濾鏡層和微透鏡層，每個(gè)像素單元對(duì)應(yīng)的襯底中至少設(shè)置有四條光通道，以及在不同光通道底部對(duì)應(yīng)設(shè)置有一感光單元，每個(gè)像素單元包括的感光單元至少共享微透鏡層中同一微透鏡，選擇性地輸出位于像素對(duì)角線上的任意一組感光單元的像素值進(jìn)行相位檢測(cè)，以進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦；金屬層用于將感光單元的輸出傳輸?shù)酵鈬娐愤M(jìn)行處理；顏色濾鏡層用于進(jìn)行顏色的還原以生成彩色圖像；微透鏡層用于對(duì)進(jìn)入每條光通道的入射光進(jìn)行匯聚處理。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，每個(gè)像素單元包括的感光單元共享顏色濾鏡層中同一顏色濾鏡。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，每個(gè)像素單元對(duì)應(yīng)的顏色濾鏡層包括不同顏色濾鏡，每一個(gè)顏色濾鏡對(duì)應(yīng)一感光單元設(shè)置。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，每個(gè)像素單元對(duì)應(yīng)的顏色濾鏡層包括紅色濾鏡、綠色濾鏡、藍(lán)色濾鏡中任意一個(gè)與白色濾鏡的組合。

與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明中，每個(gè)像素單元對(duì)應(yīng)的襯底和顏色濾鏡層之間至少設(shè)置有四條光通道，以及在不同光通道底部對(duì)應(yīng)設(shè)置有一感光單元，每個(gè)像素單元包括的感光單元至少共享微透鏡層中同一微透鏡，選擇性地輸出位于像素對(duì)角線上的任意一組感光單元的像素值進(jìn)行相位檢測(cè)，以進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦，無(wú)需復(fù)雜的對(duì)焦單元進(jìn)行輔助、對(duì)焦過(guò)程經(jīng)常往返焦點(diǎn)可控、速度相對(duì)較快。

附圖說(shuō)明

圖1-圖4分別為本發(fā)明實(shí)施例圖像傳感器自動(dòng)對(duì)焦的原理示意圖一至四；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一圖像傳感器的平面示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一圖像傳感器的剖視圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例二圖像傳感器的平面示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例二圖像傳感器的剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地闡述。應(yīng)該理解，以下列舉的實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。