[發明專利]在多個子像素之間具有共享微透鏡的圖像傳感器

有效

• 申請號: 202011162342.5
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112736101B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 楊曉冬;劉關松;P·林;彭進寶;孟達
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N25/76
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本公開涉及一種在多個子像素之間具有共享微透鏡的圖像傳感器。一種圖像傳感器像素包含：多個光電二極管、共享微透鏡和多個微透鏡。所述多個光電二極管被布置為光電二極管陣列，其中所述多個光電二極管中的每一個被設置在半導體材料內。所述共享微透鏡與包含在所述多個光電二極管中的一組相鄰光電二極管光學地對準。所述多個微透鏡中的每一個與所述多個光電二極管中除所述組相鄰光電二極管之外的個別光電二極管光學地對準。所述多個微透鏡橫向包圍所述共享微透鏡。

技術領域

本公開總體上涉及圖像傳感器，并且具體但非排他地涉及CMOS圖像傳感器及其應用。

背景技術

圖像傳感器已變得無處不在，并且現在數碼相機、蜂窩式電話、監控攝像機、以及醫療、汽車及其它應用中廣泛使用。由于圖像傳感器被集成到更寬范圍的電子設備中，期望通過設備架構設計以及圖像獲取處理兩者來以盡可能多的方式增強它們的功能性、性能度量等(例如，分辨率、功耗、動態范圍等)。

典型的圖像傳感器響應于從外部場景反射的圖像光入射到圖像傳感器上而操作。圖像傳感器包含具有光敏元件(例如，光電二極管)的像素陣列，所述光敏元件吸收入射圖像光的一部分并且在吸收圖像光時生成圖像電荷。像素中的每一個的圖像電荷可被測量為每個光敏元件的根據入射圖像光變化的輸出電壓。換句話說，所生成的圖像電荷量與圖像光的強度成比例，所述圖像光用于生成表示外部場景的數字圖像(即，圖像數據)。

發明內容

本申請的一個實施例提供了一種圖像傳感器像素，其包括：被布置為光電二極管陣列的多個光電二極管，所述多個光電二極管中的每一個被設置在半導體材料內；共享微透鏡，所述共享微透鏡與包含在多個光電二極管中的一組相鄰光電二極管光學地對準；以及多個微透鏡，所述多個微透鏡各自與多個光電二極管中除所述一組相鄰光電二極管之外的個別光電二極管光學地對準，并且其中所述多個微透鏡橫向包圍所述共享微透鏡。

本申請的另一實施例提供了一種成像系統，其包括：圖像傳感器，所述圖像傳感器包含多個光電二極管，所述多個光電二極管被布置為光電二極管陣列以形成多個圖像像素，所述多個圖像像素中的每一個包含：相位檢測像素，所述相位檢測像素包含第一濾色器，所述第一濾色器光學性設置在共享微透鏡與包含在多個光電二極管中的一組相鄰光電二極管之間；以及共同包圍相位檢測像素的多個子像素，所述多個子像素中的每一個包含子像素濾色器，所述子像素濾色器光學設置在多個微透鏡與除所述一組相鄰光電二極管之外的多個光電二極管之間。

附圖說明

參考以下圖式描述本發明的非限制且非詳盡實施例，其中除非另有說明，否則相同的附圖標記在各個視圖中指代相同部件。并非元件的所有實例都必須被標記，以免在適當的情況下干擾附圖。附圖不一定按比例繪制，而是強調示出所描述的原理。

圖1A示出了根據本公開教導的在多個子像素之間具有共享微透鏡的圖像傳感器的俯視圖。

圖1B至1C示出了根據本公開教導的在多個子像素之間具有共享微透鏡的圖像傳感器的不同橫截面視圖。

圖1D示出了根據本公開教導的與共享微透鏡對準的濾色器、子像素濾色器、共享微透鏡和包含在圖像傳感器中的個別微透鏡之間的相對尺寸比較。

圖2是根據本公開教導的成像系統的功能框圖，所述成像系統包含在多個子像素之間具有共享微透鏡的圖像傳感器。

圖3示出了根據本公開教導的用于利用成像系統捕獲圖像的示例性方法，所述成像系統包含在多個子像素之間具有共享微透鏡的圖像傳感器。

圖4A示出了根據本公開教導的用于恢復圖像傳感器的全分辨率的示例性方法，所述圖像傳感器在多個子像素之間具有共享微透鏡。

圖4B示出了根據本公開教導的用于計算包含在圖像傳感器的相位檢測像素中的每個光電二極管的預期圖像信號的轉換過程，所述圖像傳感器在多個子像素之間具有共享微透鏡。