CN107787523B - 用于防止光泄漏的拍摄设备及其图像传感器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于防止或减少光泄漏的拍摄设备及其图像传感器。所述拍摄设备包括：图像传感器，被配置为包括分别具有光电二极管和用于临时存储在光电二极管中累积的电荷的存储二极管的多个像素；图像处理器，被配置为通过接收存储在所述多个像素中的每一个的存储二极管中的电荷来执行图像处理操作。另外，图像传感器具有所述多个像素的存储二极管被排列为彼此相邻的结构。因此，所述拍摄设备可防止从相邻像素的光泄漏流入到每个像素的存储二极管中。

Description

用于防止光泄漏的拍摄设备及其图像传感器
技术领域
本公开总体涉及一种用于防止和/或减少光泄漏的拍摄设备及其图像传感器，并且，例如，涉及一种用于防止和/或减少在全局快门中发生的光泄漏的拍摄设备及其图像传感器。
背景技术
通常，通过将容许进入到拍摄设备的镜头中的入射光进行电转换来产生图像的图像传感器可被大致分为电荷耦合器件(CCD)类型图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)类型图像传感器。
两种图像传感器通过用于基于曝光的开始/终止来控制光量的快门的操作来维持适当的曝光。用于控制光量的快门根据操作模式被分类为卷帘快门和全局快门。
卷帘快门类型表示由于图像传感器不包括用于存储每个像素的光电二极管的电荷的存储器从而针对各个像素顺序地开始/终止曝光的方法。全局快门类型表示在图像传感器的全部像素中同时开始曝光，并且在适当的曝光时间过去之后，通过使用每个像素的存储器在全部像素中同时终止曝光的方法。
然而，在CMOS-类型全局快门的图像传感器中，当全局快门操作时光泄漏发生。光泄漏表示在存储在全部像素中的电荷同时按照批或块被存储在每个像素的存储二极管中，并且存储在每个像素的存储二极管中的电荷被读出的同时，光向与高亮度对象区域有关的相邻像素泄漏的状态。特别地，在最后执行读出操作的像素的情况下，光泄漏与执行读出操作的时间成比例地在像素的存储二极管中更严重的发生。
此外，由由于容许进入到每个像素的光电二极管中的入射光的衍射和漫反射而产生的光泄漏引起的泄漏电荷可流入CMOS-类型全局快门的图像传感器的每个像素的存储二极管，并且由由于容许进入到相邻像素的光电二极管中的入射光的衍射和漫反射而产生的光泄漏引起的泄漏电荷可另外流入CMOS-类型全局快门的图像传感器的每个像素的存储二极管中。
发明内容
技术问题
本发明解决了现有技术中出现的上述和其他问题和缺点，并且本公开的一方面提供一种用于防止和/或减少光通过相邻像素流入图像传感器的各个像素的存储二极管的光泄漏的全局快门类型拍摄设备及其图像传感器。
技术方案
根据示例，提供了一种拍摄设备，包括：图像传感器，被配置为包括多个像素，多个像素中的每个像素分别具有光电二极管和存储二极管，所述存储二极管临时存储在光电二极管中累积的电荷；图像处理器，被配置为通过接收存储在多个像素中的每个像素的存储二极管中的电荷来执行图像处理操作。另外，图像传感器具有多个像素的存储二极管被排列为彼此相邻的结构。
图像传感器可具有多个像素中的奇数列中的每个像素的存储二极管和偶数列中的每个像素的存储二极管被排列为彼此相邻的结构。
图像传感器可具有遮光帘被形成在多个像素的存储二极管被排列为彼此相邻的区域中的结构。
图像传感器可具有微透镜被排列在多个像素中的每个像素的光电二极管被排列的区域以及多个像素的存储二极管被排列为彼此相邻的区域中的结构。
图像传感器可具有微透镜被排列在多个像素中的每个像素的光电二极管被排列的区域中的结构。
图像传感器可具有微透镜被排列在多个像素中的每个像素中的结构。
多个像素中的第一像素的存储二极管和第二像素的存储二极管可彼此相邻，并且遮光帘可被形成在第一像素的存储二极管和第二个像素的存储二极管相邻的区域中。另外，图像传感器可基于分别累积在第一像素的光电二极管和第二像素的光电二极管中的电荷的量来执行相位差自动聚焦操作，其中，第一像素的存储二极管和第二像素的存储二极管彼此相邻。
图像传感器可具有微透镜被排列在多个像素中的至少两个像素的光电二极管彼此相邻的区域中的多光电二极管结构。
图像传感器可具有微透镜被排列在多个像素中的至少四个像素的光电二极管彼此相邻的区域中的多光电二极管结构。
所述设备还可包括：控制器，被配置为控制图像传感器读出存储在多个像素中的每个像素中的电荷。另外，多个像素中的每个像素还可包括：浮置扩散部分，被配置为基于控制器的控制命令读出存储在存储二极管中的电荷；第一开关，被配置为执行用于将在光电二极管中累积的电荷临时存储到存储二极管中的切换操作；第二开关，被配置为执行用于通过浮置扩散部分读出被临时存储在存储二极管中的电荷的切换操作。
根据示例，提供了一种包括多个像素的图像传感器，多个像素中的每个像素具有光电二极管和存储二极管，所述图像传感器包括多个像素中的两个相邻像素的存储二极管被排列为彼此相邻的结构。
多个像素中的奇数列中的像素可按照光电二极管和存储二极管的顺序被排列，并且多个像素中的偶数列中的像素可按照存储二极管和光电二极管的顺序被排列。
多个像素中的每个像素可具有遮光帘被形成在多个像素中的每个像素的存储二极管被排列为与另一存储二极管相邻的区域中的结构。
多个像素中的每个像素可具有微透镜被形成在多个像素中的每个像素的光电二极管被排列的区域以及多个像素的存储二极管彼此相邻的区域中的结构。
多个像素中的每个像素可具有微透镜被形成在多个像素中的每个像素的光电二极管被排列的区域中的结构。
多个像素中的每个像素可具有微透镜被形成在多个像素被形成的区域中的结构。
彼此相邻的第一像素和第二像素可具有遮光帘被形成在第一像素的存储二极管和第二像素的存储二极管相邻的区域中的结构。另外，图像传感器可基于分别在多个像素中的第一像素和第二像素的光电二极管中累积的电荷的量来执行相位差自动对焦操作，其中，第一像素的存储二极管和第二像素的存储二极管彼此相邻。
多个像素中的每个像素可具有微透镜被形成在多个像素中的至少两个像素的光电二极管彼此相邻的区域中的结构。
多个像素中的每个像素可具有微透镜被形成在多个像素中的至少四个像素的光电二极管彼此相邻的区域中的结构。
有益效果
根据上述各种示例，所述拍摄设备可具有图像传感器的各个像素的存储二极管被排列为彼此对称的结构，从而防止和/或减少相邻像素的光泄漏流入各个像素的存储二极管中。
此外，由于拍摄设备具有以上示例中描述的结构，因此可提高图像传感器的各个像素的光电二极管的光收集效率。
另外，由于拍摄设备具有以上示例中描述的结构，因此可更容易地执行用于在形成图像传感器的各个像素的光电二极管的区域中形成微透镜的制造处理。
另外，由于拍摄设备具有以上示例中描述的结构，因此可更有效地执行用于形成用于防止由于容许进入到除图像传感器的各个像素的光电二极管之外的区域中的入射光而产生的电荷的屏蔽帘的制造过程。
另外，由于拍摄设备具有以上示例中描述的结构，因此可以在不形成屏蔽帘的情况下执行相位差自动聚焦操作，并且可改善基于相位差自动聚焦操作的低照度下的性能恶化问题。
另外，由于拍摄设备具有以上示例中描述的结构，因此可实现提供良好光收集效率的多光电二极管结构的图像传感器。
附图说明
从结合相同的标号表示相同的元件的附图的详细描述中，本公开的以上和/或其他方面将更加清楚，其中：
图1是示出普通全局快门的示例图像传感器的示图；
图2是示出读出全局快门的图像传感器中的电荷的示例操作的示图；
图3是示出普通全局快门的示例图像传感器的截面图；
图4是示出全局快门的示例图像传感器的截面图；
图5是示出示例拍摄设备的示意性框图；
图6是示出示例图像传感器的框图；
图7是示出示例拍摄设备的框图；
图8是示出普通全局快门的示例图像传感器的示图；
图9是示出全局快门的示例图像传感器的示图；
图10是示出针对全局快门的图像传感器的多个像素中的每一个的微透镜的示例阵列的示图；
图11是示出用于在普通全局传感器的图像传感器中执行相位差自动聚焦操作的示例设计结构的示图；
图12是示出用于在图像传感器中执行相位差自动聚焦操作的示例设计结构的示图；
图13是示出普通多光电二极管结构中的图像传感器的示图；
图14是示出多光电二极管结构中的示例图像传感器的示图；以及
图15A和图15B是示出图像传感器的各种示例多光电二极管结构的示图。
具体实施方式
以下参照附图更详细地描述特定示例。
在以下描述中，即使在不同的附图中，相同的附图标号也用于相同的元件。描述中定义的事项(诸如，详细的构造和元件)被提供以帮助全面理解所述示例。然而，可在没有那些特别定义的事项的情况下来实践所述示例。此外，公知功能或构造未被详细描述，因为它们可能以不必要的细节模糊本申请。
术语“第一”、“第二”等可被用于描述不同的组件，但是组件不由所述术语限制。所述术语仅被用于将一个组件和另一组件相区分。
本公开中使用的术语仅用于描述示例，而不旨在限制本公开的范围。单数表述也包括复数含义，只要在上下文中没有不同的用意。在本公开中，术语“包括”和“包含”指明说明书中写入的特征、数字、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，但不排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、组件、元件或其组合的添加的存在或可能。
在本公开的示例中，“模块”或“单元”执行至少一个功能或操作，并且可以用硬件(例如，电路)、软件或硬件和软件的组合来实施。另外，除了必须用特定硬件实施的“模块”或“单元”之外，多个“模块”或多个“单元”可被集成为至少一个模块，并且可用至少一个处理器(未示出)来实施。
图1是示出普通全局快门的示例图像传感器的示图。
如图1所示，全局快门的图像传感器100通常包括多个像素，多个像素中的每一个包括光电二极管(PD)110、存储二极管(SD)120和浮置扩散(Floating Diffusion)130。
响应于通过溢流门140的重置操作在每个像素的PD 110中开始曝光，每个像素的PD 110将入射光转换并累积为电荷。接下来，响应于第一时序门150的开关被导通，累积在每个像素的PD 110中的电荷按照批或团被一起存储在每个像素的SD 120中。响应于第二时序门160的开关基于读出时序被导通，每个像素的浮置扩散130顺序地读出存储在每个像素的SD 120中的电荷。
图2是示出读出全局快门的图像传感器中的电荷的示例操作的示图。
如图2所示，针对每个像素的浮置扩散130以像素阵列210的行为基础顺序地读取出存储在SD 120中的电荷。
第一行的浮置扩散130读出存储在SD 120中的电荷，并且响应于存储在第一行中的每个像素的SD 120中的所有电荷被读出，第二行的浮置扩散130读出存储在第二行的SD120中的电荷。
和浮置扩散130以上述顺序读出存储在SD 120中的电荷一样，在n-1行的浮置扩散130读出存储在n-1行的每个像素的SD 130中的所有电荷之后，n行的浮置扩散130可读出存储在n行的每个像素的SD 120中的电荷。
同时，累积在PD 110中的电荷(S1)可流入每个像素的SD 120中，并且由由于容许进入到PD 110中的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的泄漏电荷(SLR)可另外流入每个像素的SD 120中。
如图2所示，排列在像素阵列210中的多个像素中的第五行中的浮置扩散130在基于第一行中的浮置扩散130的读出时间过去T1(TRO1)时间220之后执行读出操作。因此，在T1时间220期间从PD 110和SLR被发送的电荷被存储在第五行中的SD 120中，并且因此，浮置扩散130读出包括在T1时间220期间流入SD 120中的SLR的电荷值。
第十六行中的浮置扩散130在基于第一行中的浮置扩散130的读出时间过去T2(TRO2)时间230之后执行读出操作。因此，在T2时间期间从PD 110和SLR发送的电荷被存储在第十六行中的SD 120中，并且因此，浮置扩散130读出包括在T2时间230期间流入SD 120的SLR的电荷值。
在第二十八行中的浮动扩散130在基于第一行中的浮动扩散130的读出时间过去T3(TRO3)时间240之后执行读出操作。因此，在T3时间期间从PD 110和SLR发送的电荷被存储在第二十八行中的SD 120中，并且因此，浮动扩散130读出包括在T3时间240期间流入SD120的SLR的电荷值。
如上所述，流入每个像素的SD 120的SLR的量与读出时间成比例地增加。因此，在相同的照度下拍摄白色图像的情况下，由于与读出存储在每个像素的SD 120中的电荷的时间成比例的SLR的差异，断层在图像的上部和下部之间出现。
图3是示出普通全局快门的示例图像传感器的截面图，图4是示出全局快门的示例图像传感器的截面图。
如上所述，由由于容许进入到每个像素的PD 110中的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR以及在PD中累积的S1 110可流入每个像素的SD 120中。
同时，如图3所示，将入射光转换并累积为电荷的PD 110和将累积在PD 110中的电荷按照批或团一起存储的SD 120可被交替排列在全局快门的图像传感器100的多个像素中的每一个中。
因此，由由于容许进入到相邻像素的PD 110中的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR以及由由于容许进入到每个像素的PD 110中的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR可另外流入每个像素的SD 120中。
具体地，由由于通过第一微透镜170-1容许进入到第一PD 110-1中的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR可流入多个像素中的第一像素的PD 120-1中。另外，由由于通过与第一像素相邻的第二像素的第二微透镜170-2容许进入到第二PD 110-2的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR可另外流入多个像素中的第一像素的第一SD 120-1中。
同时，参照图4，示例实施例的全局快门的图像传感器300的多个像素中的每个像素的SD 320被排列为与另一SD 320对称，从而防止和/或减少由由于容许进入到相邻像素的PD 310的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR的流入。
例如，如图4所示，全局快门的图像传感器300的多个像素中的第一像素可按照第一PD 310-1和第一SD 320-1的顺序被排列，并且与第一像素相邻的第二像素可按照第二SD320-2和第二PD 310-2的顺序被排列。
第一像素的第一SD 320-1和第二像素的第二SD 320-2可被排列为彼此对称。因此，由由于通过第二像素的第二微透镜370-2容许进入到第二PD 310-2的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR仅流入第二SD 320-2。仅由由于通过第一微透镜370-1容许进入到第一PD 310-1的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR流入第一像素的第一SD 320-1。因此，与现有技术中的图像传感器100相比，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300可以最小化和/或减少流入每个像素的SD 320中的SLR的量。
在下文中，将对拍摄设备10的组件进行描述。
图5是示出拍摄设备的示意性框图。
如图5所示，拍摄设备10包括图像传感器300和图像处理器400。
图像传感器300包括多个像素，并且多个像素中的每一个可被排列在像素阵列上。包括多个像素的图像传感器300是将容许通过微透镜370的入射光转换为电子信号并且累积转换为电子信号的电荷的全局快门类型图像传感器。图像传感器可以是CCD类型图像传感器或CMOS类型图像传感器。
图像处理器400从图像传感器300接收累积的电荷，并且通过针对图像执行图像处理操作来产生拍摄的图像。例如，响应于与图像有关的累积在图像传感器300中的电荷被读出，读取的电荷可通过自动增益控制(AGC/未示出)以适当大小被放大为模拟信号，并且通过模数转换器(ADC/未示出)被转换为数字信号。因此，图像处理器400可接收关于通过与图像有关的图像传感器300的读取的电荷的数字信号，执行包括校正和合成的图像处理操作，并产生关于拍摄的图像的图像信号。
图6是示出示例图像传感器的框图。
如图6所示，图像传感器300是全局快门类型图像传感器，并且可以是CCD类型图像传感器或CMOS类型图像传感器。
图像传感器300包括多个像素，并且多个像素中的每一个包括PD 310、SD 320和浮置扩散330。另外，图像传感器300的多个像素中的每一个还可包括用于针对与存储在多个像素中的每一个中的电荷有关的SD320和浮动扩散330的切换传输和传输中断的第一开关350和第二开关360。
多个像素中的每一个的PD 310接收容许通过微透镜370的入射光，将接收到的入射光转换为电子信号，并且积累转换为电子信号的电荷。另外，多个像素中的每一个的SD320按照批或团存储在每个像素的PD 310中存储的电荷。
例如，响应于在每个像素的PD 310中累积电荷的同时接收到针对图像的拍摄命令，控制器600被配置为控制信号产生器500产生批存储信号。以下将提供关于控制器600的详细描述。根据控制器600的控制命令，信号产生器500产生批存储信号，并将产生的批存储信号应用于图像传感器300。因此，响应于每个像素的第一开关350被导通，每个像素的PD310将在每个像素的PD 310中累积的电荷按照批或团发送到SD 320。因此，在每个像素的PD310中累积的电荷按照批或团被存储在每个像素的SD 320中。
如上所述，响应于电荷被存储在每个像素的SD 320中以及第二开关360根据读出时序被导通，每个像素的浮置扩散330顺序地读出存储在每个像素的SD 320中的电荷。
因此，图像处理器400可以被配置为接收关于通过浮置扩散330的读取的电荷的数字信号，执行包括校正和合成的图像处理操作，并且产生关于拍摄的图像的图像信号。
图7是示出示例拍摄设备的框图。
如图7所示，除了上述的图像传感器300和图像处理器400之外，拍摄设备10还可包括信号产生器500、控制器600、包括输入电路的输入单元700、包括通信电路的通信器710、照度传感器720、显示器730和存储器740。
控制器600被配置为控制拍摄设备10的组件的整体操作。例如，控制器600被配置为控制信号处理器500将重置信号和批传输信号施加于图像传感器300。响应于控制器600的控制命令，信号产生器500产生重置信号和批传输信号，并将所述信号施加于图像传感器300。响应于由信号产生器500施加的重置信号和批传输信号，图像传感器300可将积累在每个像素的PD 310中的电荷施加于SD 320，或者通过浮置扩散330读出存储在SD 320中的电荷。
输入单元700接收命令并且可包括至少一个按钮(未示出)。另外，输入单元700可包括位于显示器730上的触摸面板(未示出)。以下将提供显示器730的详细描述。因此，输入单元700可通过按钮(未示出)或触摸面板(未示出)中的至少一个从用户接收命令(诸如，拍摄命令、针对拍摄的图像的编辑命令等)。
通信器710包括通信电路，所述通信电路被配置为以有线和/或无线方式执行与外部终端装置的数据通信。在无线数据通信的情况下，通信器710可包括无线保真(Wi-Fi)直连通信模块、蓝牙模块、红外数据协会(IrDA)通信模块、近场通信(NFC)模块、Zigbee模块、蜂窝通信模块、第三代(3G)移动通信模块、第四代(4G)移动通信模块以及4G长期演进(LTE)通信模块中的至少一个。
在有线数据通信的情况下，通信器710可包括诸如通用串行总线(USB)的接口模块。在这种情况下，通信器710可以通过接口模块被物理地连接到诸如个人计算机(PC)的外部终端装置以发送/接收图像数据或用于执行固件更新操作的固件数据。
照度传感器720测量将被拍摄的主体的照度，并将测量的照度的值输出到图像处理器400。因此，图像处理器400被配置为基于从照度传感器720接收到的测量的照度来确定与主体的亮度相应的亮度值。随后，图像处理器400可以被配置为基于所确定的亮度值和关于通过图像传感器300被读出的电荷的数字信号来执行图像处理操作(诸如，校正、合成等)。
显示器730基于控制器600的控制命令显示在图像处理器400中处理和产生的图像和屏幕显示(OSD)信息中的至少一个。例如，图像可以是拍摄的图像或实时图像中的至少一个。显示器730可被实现为具有用于接收用户触摸命令的触摸面板(未示出)的单体。
存储器740存储控制拍摄图像和拍摄设备10所必需的信息。存储器740可被实现为诸如易失性存储器(例如，闪存或电可擦除只读存储器(EEROM))、硬盘等的记录介质。
如上参照图4所述，图像传感器300可具有以下结构：多个像素中的奇数列中的每个像素的SD 320与多个像素中的偶数列中的每个像素的SD 320被排列为彼此相邻。
例如，如图4所示，图像传感器300的多个像素中的奇数列中的每个像素可按照PD310和SD 320的顺序被排列，并且图像传感器300的多个像素中的偶数列中的每个像素可按照SD 320和PD 310的顺序被排列。例如，图像传感器300的多个像素中的奇数列中的第一像素可按照PD 310和SD 320的顺序被排列，并且图像传感器300的多个像素中的偶数列中与第一像素相邻的第二像素可按照SD 320和PD 310的顺序被排列。也就是说，第一像素的SD320和第二像素的SD 320可被排列为彼此对称。
根据示例实施例的附加方面，图像传感器300可具有这样的结构：屏蔽帘380被形成在多个像素中的每一个的SD 320被排列为与其它像素的SD 320相邻的区域中。例如，屏蔽帘380可以是用于防止和/或减少由于容许进入到除了PD 310的区域之外的其他区域中的入射光而产生的电荷的膜，并且如图4所示，屏蔽帘380可被形成在多个像素中的每一个的PD 310被排列为与其它像素的PD 310相邻的区域中。
在现有技术的图像传感器100中，多个像素中的每一个按照PD 110和SD 120的顺序被排列。因此，现有技术中的图像传感器100具有这样的结构：屏蔽帘被形成在多个像素中的每一个的SD 120被形成的每个区域中。
根据示例实施例的图像传感器300具有这样的结构：多个像素中的每一个的SD320与其它像素的SD 320相邻，并且屏蔽帘380被形成在多个像素中的每一个的SD 320与其它像素的SD 320相邻的区域中。因此，根据示例实施例，与现有技术相比，屏蔽帘380可被更容易地形成。
根据示例实施例的附加方面，图像传感器300可以具有这样的结构：微透镜370被形成在多个像素中的每一个的PD 310被排列的区域以及多个像素中的每一个的SD 320与其它像素的SD 320相邻的区域中。
根据示例实施例的附加方面，图像传感器300可具有微透镜370被形成在多个像素中的每一个的PD 310被排列的区域中的结构。
如上所述，根据示例实施例的图像传感器300具有这样的结构：微透镜370被形成在多个像素中的每一个的PD 310被排列的区域以及多个像素中的每一个的SD 320与其它像素的SD 320相邻的区域中，或者微透镜370仅被形成在多个像素中的每一个的PD 310被排列的区域中，并且因此，与现有技术相比，针对PD 310的光收集效率可被提高。
根据示例实施例的附加方面，图像传感器300可基于微透镜370被排列在多个像素中的每一个上的结构来执行相位差自动聚焦操作。例如，第一像素的SD 320和第二像素的SD 320彼此相邻，并且屏蔽帘380可被形成在相邻的SD 320被形成的区域中。因此，图像传感器300可基于分别在彼此相邻的第一像素和第二像素中的每一个的PD 310中累积的电荷的量来执行相位差自动聚焦操作。
如上所述，根据示例实施例的图像传感器300使用相邻的SD 320作为用于相位差自动聚焦操作的屏蔽帘，并且因此用于相位差自动聚焦操作的设计可被简化，并且根据现有技术中的相位差自动聚焦操作在低照度下的性能恶化问题可被改善。
根据示例实施例的附加方面，图像传感器300可具有单个微透镜370被排列在多个像素中的每一个的PD 310上的结构。根据示例实施例，图像传感器300可具有微透镜370被排列在多个像素中的至少两个像素中的每一个的PD 310彼此相邻的区域中的结构。
根据另一示例实施例，图像传感器300可具有微透镜370被排列在多个像素中的至少四个像素中的每一个的PD 310彼此相邻的区域中的结构。
因此，根据示例实施例的图像传感器300可具有微透镜370被排列在多个像素中的每一个的PD 310彼此相邻的区域中的多光电二极管结构，并且例如，所述多光电二极管结构可提供优于现有技术中的多光电二极管结构的光收集效率。
图8是示出普通全局快门的示例图像传感器的示图，图9是示出根据示例的全局快门的示例图像传感器的示图。
在现有技术的全局快门的图像传感器100的多个像素中的每一个中，将入射光转换并累积为电荷的PD 110以及将存储在PD 110中的电荷按照批或团存储的SD 120可被交替排列。
例如，如图8所示，现有技术中的图像传感器100的多个像素中的第一像素(a)按照第一PD 110-1和第一SD 120-1的顺序被排列，并且与第一像素(a)相邻的第二像素(b)按照第一PD 110-2和第一SD 120-2的顺序被排列。
因此，由容许进入到第一像素(a)的第一PD 110-1和与第一像素(a)相邻的第二像素(b)的第二PD 110-2中的每一个中的入射光的衍射和漫反射而产生的光泄漏引起的SLR可另外流入第一像素(a)的第一SD 120-1中。
同时，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300的多个像素中的每一个的SD320可被排列为彼此对称。
例如，如图9所示，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300的多个像素中的第一像素(a)可按照第一PD 310-1和第一SD 320-1的顺序被排列，并且与第一像素(a)相邻的第二像素(b)可按照第二SD 320-1和第二PD 320-2的顺序被排列。
第一像素(a)的第一SD 320-1以及与第一像素(a)相邻的第二像素(b)的第二SD320-2可被排列为彼此相邻。如上所述，由于第一像素(a)的第一SD 320-1以及与第一像素(a)相邻的第二像素(b)的第二SD 320-2被排列为彼此相邻，从而可防止和/或减少由由于容许进入到与第一像素(a)相邻的第二像素(b)的PD 310-2中的入射光的衍射和漫反射而发生的光泄漏引起的SLR的流入。
图10是示出针对全局快门的图像传感器的多个像素中的每一个的微透镜的示例阵列的示图。
如上所述，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300的多个像素中的每一个的SD 320可被排列为彼此对称。因此，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300可在多个像素中的每一个的PD 310被排列的区域以及多个像素中的每一个的SD 320与其它像素的SD 320相邻的区域中形成微透镜370。
例如，如图10所示，从根据示例实施例的全局快门的图像传感器300的多个像素中，第一微透镜370-1和第二微透镜370-2可被形成在第一像素(a)的第一PD 310-1以及与第一像素(a)相邻的第二像素(b)的第二PD 310-2上。
也就是说，根据示例实施例的图像传感器300在多个像素中的每一个的PD 310被排列的区域中形成微透镜370。
如上关于图3所述，现有技术中的图像传感器100的多个像素在包括PD 110和SD120的每个像素上形成微透镜170。
因此，与现有技术中的图像传感器100的多个像素中的每一个的PD 110相比，根据示例实施例的图像传感器300的多个像素中的每一个的PD 310可以增强或提高光收集效率。
此外，根据示例实施例的图像传感器300的多个像素中的每一个具有每个像素的SD 320被排列为彼此对称的结构，并且因此，与现有技术相比，用于在每个像素的PD 310被形成的区域中形成微透镜370的制造处理可被更容易地执行。
此外，与现有技术相比，用于形成用于防止和/或减少由于容许进入到除了图像传感器300的多个像素中的每一个的PD 310之外的其他区域中的入射光的电荷产生的屏蔽帘380的制造处理可被更有效地执行。
例如，现有技术中的图像传感器100的多个像素具有按照PD 110和SD 120的顺序被排列的结构，并且因此，屏蔽帘需要在每个像素的SD 120被形成的区域中被形成。
然而，根据示例实施例的图像传感器300的多个像素具有多个像素中的每一个的SD 320被排列为与其它像素的SD 320对称的结构，并且因此，屏蔽帘380被形成在多个像素中的每一个的SD 320面对另一像素的SD 320的区域中。
如图所示，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300的多个像素中的第一像素(a)的第一SD 320-1和与第一像素(a)相邻的的第二像素(b)的第二SD 320-2可被排列为彼此对称。在该示例中，屏蔽帘380被形成在第一SD 320-1和第二SD 320-2被形成的区域中，并且因此，与现有技术相比，用于在每个像素的SD 320上形成屏蔽帘380的制造处理可以被更有效地进行。
图11是示出用于在普通全局传感器的图像传感器中执行相位差自动聚焦操作的示例设计结构的示图，图12是示出用于在图像传感器中执行相位差自动聚焦操作的示例设计结构的示图。
现有技术中的全局快门的图像传感器100通过下述的设计结构来执行相位差自动聚焦操作。例如，如图11所示，用于相位差自动聚焦操作的屏蔽帘111-1、111-2被形成在图像传感器100的多个像素中的具有相同滤色器(Gr)的第一像素(a)和第二像素(b)上。
例如，第一屏蔽帘111-1被形成在第一像素(a)的第一PD 110-1和第一SD 120-1之间，第二屏蔽帘111-2被形成在与第一像素相邻的第二像素(b)的第二PD 110-1和第二SD120-1之间。因此，图像传感器100将第一像素(a)的第一PD 110-1中累积的电荷的量与第二像素(b)的第二PD 110-2中累积的电荷的量进行比较，将第一PD 110-1的电荷的量调整为与第二PD 110-2的电荷的量相同，并且执行相位差自动聚焦操作。
如上所述，为了在现有技术的图像传感器100中执行相位差自动聚焦操作，屏蔽帘111-1、111-2需要在每个像素的PD 110和SD 120之间被形成。因此，每个像素的PD 110中可被累积的电荷的量减少，从而引起在低照度的的相差自动聚焦操作中的性能恶化问题。
在根据示例实施例的图像传感器300中，用于执行传统相位差自动聚焦操作的屏蔽帘的角色由每个像素的SD 320执行，并且因此，与现有技术相比，更多量的电荷可被累积在PD 310中。
例如，如图12所示，根据示例实施例的图像传感器300的多个像素中的具有相同滤色器(Gr)的第一像素(a)和第二像素(b)的第一SD 320-1和第二SD 320-2被形成为对称且彼此相邻。另外，如上所述，用于防止电荷流入除了第一像素(a)和第二像素(b)的第一PD310-1和第二PD 310-2以外的区域的屏蔽帘380可被形成在第一像素(a)和第二像素(b)的第一SD 320-1和第二SD 320-2被形成的区域中。
因此，根据示例实施例的图像传感器300将第一像素(a)的第一PD 310-1中累积的电荷的量与第二像素(b)的第二PD310-2中累积的电荷的量进行比较，将第一PD 310-1的电荷的量调整为与第二PD 310-2的电荷的量相同，并且执行相位差自动聚焦操作。
如上所述，根据示例实施例的图像传感器300的每个像素的SD 320可被用作用于相位差自动聚焦操作的屏蔽帘。因此，与现有技术相比，根据示例实施例的图像传感器300的每个像素的PD 310中可累积更多量的电荷，并且因此，根据相位差自动聚焦操作的低照度下的性能恶化问题可被改善。
在下文中，将提供关于具有微透镜370被排列在多个像素中的每一个的PD 310与其他像素的PD相邻的区域中的多光电二极管结构的图像传感器300的详细描述。
图13是示出普通多光电二极管结构中的图像传感器的示图，图14是示出多光电二极管结构中的示例图像传感器的示图。
如图13所示，现有技术中具有多光电二极管结构的图像传感器100在具有相同滤色器的两个像素上形成微透镜170。例如，在现有技术中的图像传感器100中，微透镜170可被形成在具有相同滤色器(R)的第二像素(b)和第三像素(c)上。
形成在第二像素(b)和第三像素(c)上的微透镜170可从第二像素(b)和第三像素(c)的第二PD 110-2和第三PD 110-3被移动到与第二像素(b)相邻的另一个像素以累积更大量的电荷。然而，由于第二像素(b)和第三像素(c)的第二PD 110-2和第三PD 110-3被排列在微透镜170的外角中，因此容许通过微透镜170的入射光的光收集效率被恶化。
同时，在根据示例实施例的具有另一多光电二极管结构的图像传感器300中，多个像素中的每一个的PD 310被排列在微透镜370的中心，并且因此，与现有技术中的具有多光电二极管结构的图像传感器100相比，容许通过微透镜370的入射光的量可增加。
例如，如图14所示，在根据示例实施例的具有多光电二极管结构的图像传感器300中，多个像素中的每一个的SD 320可与其他像素的SD对称。在这种情况下，具有滤色器(R)的第二像素(b)可以按照第二SD 320-2和第二PD 310-2的顺序被排列，并且具有与第二像素(b)相同的滤色器(R)的第三像素(c)可按照第三PD 310-3和第三SD 320-3的顺序被排列。另外，微透镜370可被形成在第二和第三像素(b，c)上。
因此，由于第二和第三像素(b，c)的第二PD 310-2和第三PD 310-3被排列在微透镜370的中心，所以容许通过微透镜370的入射光的量增加，并且因此，现有技术中的具有多光电二极管结构的图像传感器100的光收集效率的恶化可被改善。
图15A和图15B是示出图像传感器的各种示例多光电二极管结构的示图。
如图15A所示，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300可具有微透镜370被排列在多个像素中的至少两个像素中的每一个的PD 310与其它像素的PD相邻的区域的结构。
例如，在根据示例实施例的图像传感器300中，第一PD 310-1和第二PD 310-2被排列为彼此相邻，并且微透镜370可被形成在具有相同滤色器的第一像素和第二像素被形成的区域1510中。
因此，第一像素和第二像素的第一PD 310-1和第二PD 310-2可以将容许通过微透镜370的入射光转换并累积为电荷。
如图15B所示，根据示例实施例的全局快门的图像传感器300可以具有微透镜370被排列在多个像素中的至少四个像素中的每一个的PD 310与其他像素的PD相邻的区域中的结构。
例如，在根据示例实施例的图像传感器300中，由于第一PD 310-1至第四PD 310-4被排列为彼此相邻，所以微透镜370可被形成在具有相同滤色器的第一像素至第四像素被形成的区域1520中。
因此，第一像素和第二像素的第一PD 310-1至第四PD 310-4可将容许通过微透镜370的入射光转换并累积为电荷。
如上所述，根据示例实施例的图像传感器300可通过使用少量的微透镜370将电荷累积在每个像素的PD 310中，并且可以具有多光电二极管结构，其中，所述多光电二极管结构具有优于现有技术中的图像传感器100的多光电二极管结构的光收集效率。
如上所述，已经示出和描述了一些示例实施例。
前述示例实施例和优点仅是示例性的，并且不被解释为限制本公开。本公开可被容易地应用于其他类型的装置。此外，示例实施例的描述旨在是说明性的，而不限制权利要求的范围，并且对于本领域的技术人员来说许多替换、修改和变化将是显而易见的。

Claims (10)

1.一种拍摄设备，包括：
图像传感器，被配置为包括多个像素，所述多个像素中的每个像素包括光电二极管和存储二极管，存储二极管被配置为临时存储在光电二极管中累积的电荷；以及
图像处理器，被配置为接收在所述多个像素中的每个像素的存储二极管中存储的电荷，
其中，所述多个像素中的第一像素包括第一存储二极管和第一光电二极管，所述多个像素中的与第一像素相邻的第二像素包括第二存储二极管和第二光电二极管，
其中，第一光电二极管、第一存储二极管、第二存储二极管和第二光电二极管被顺序布置。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述多个像素中的奇数列中的每个像素的存储二极管和偶数列中的每个像素的存储二极管被布置为彼此相邻。
3.如权利要求1所述的设备，其中，遮光帘被布置在所述多个像素的存储二极管被布置为彼此相邻的区域或图像传感器中。
4.如权利要求1所述的设备，其中，图像传感器还包括微透镜，所述微透镜被布置在所述多个像素中的每个像素的光电二极管的区域上方，并且被布置在所述多个像素的存储二极管被布置为彼此相邻的区域上方。
5.如权利要求1所述的设备，其中，图像传感器还包括微透镜，所述微透镜被布置在所述多个像素中的每个像素的光电二极管被布置的区域上方。
6.如权利要求1所述的设备，其中，图像传感器还包括被布置在所述多个像素中的每个像素上方的微透镜。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述多个像素中的第一像素的存储二极管和第二像素的存储二极管彼此相邻，并且遮光帘被形成在第一像素的存储二极管和第二像素的存储二极管相邻的区域中，
其中，图像传感器被配置为基于分别在具有彼此相邻的存储二极管的第一像素和第二像素的光电二极管中累积的电荷的量来执行相位差自动聚焦操作。
8.如权利要求1所述的设备，其中，图像传感器包括微透镜被布置在所述多个像素中的至少两个像素的光电二极管彼此相邻的区域上方的多光电二极管结构。
9.如权利要求1所述的设备，其中，图像传感器包括微透镜被布置在所述多个像素中的至少四个像素的光电二极管彼此相邻的区域上方的多光电二极管结构。
10.如权利要求1所述的设备，还包括：
控制器，被配置为控制图像传感器读出在所述多个像素中的每个像素中存储的电荷，
其中，所述多个像素中的每个像素还包括：
浮置扩散，被配置为基于控制器的控制命令读出存储在存储二极管中的电荷；
第一开关，被配置为执行切换操作以将在光电二极管中累积的电荷临时存储到存储二极管中；以及
第二开关，被配置为执行切换操作以通过浮置扩散读出临时存储在存储二极管中的电荷。
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