CN113540137B - 具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的图像传感器。一种成像装置包含具有四个光电二极管的光电二极管分组。转移晶体管在每一光电二极管与浮动扩散区之间。每一浮动扩散区通过转移晶体管在某个时刻耦合到每分组的最多两个光电二极管。缓冲晶体管经耦合到每一浮动扩散区。所述缓冲晶体管可在缓冲晶体管的第一或第二分组中。在某个时刻第一位线经耦合到所述第一分组的最多两个缓冲晶体管且第二位线经耦合到所述第二分组的最多两个缓冲晶体管。包含彩色滤光片的多个分组的彩色滤光片阵列经安置在所述光电二极管阵列的相应光电二极管上，其中彩色滤光片的每一分组包含具有相同色彩的四个彩色滤光片，其中彩色滤光片的每一分组与光电二极管的两个分组重叠。

Description

具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的图像传感器
技术领域
本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但非排他性地，涉及包含彩色滤光片阵列的图像传感器。
背景技术
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、监控摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器经集成到更广范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像采集处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功耗、动态范围等)来增强其功能性、性能指标等。
典型的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生成图像电荷。可将所述像素中的每一者的图像电荷测量为来自每一光敏元件的依据入射图像光而变动的输出信号。换句话说，经生成图像电荷的量与所述图像光的强度成比例，其用于产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。
发明内容
本公开的一方面涉及一种成像装置，其包括：光电二极管阵列的光电二极管的多个分组，其中光电二极管的每一分组包含在像素阵列中相邻的四个光电二极管；转移晶体管的多个分组，其中转移晶体管的每一分组经耦合到光电二极管的相应分组，其中转移晶体管的每一分组包含四个转移晶体管，其中所述四个转移晶体管中的每一者经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的相应一者；多个浮动扩散区，其中每一浮动扩散区经耦合到转移晶体管的相应分组，其中所述每一浮动扩散区在某个时刻通过转移晶体管的所述相应分组选择性地经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的最多两者；多个缓冲晶体管，其中每一缓冲晶体管经耦合到所述多个浮动扩散区中的相应浮动扩散区，其中所述多个缓冲晶体管包括缓冲晶体管的第一分组及缓冲晶体管的第二分组；及多个位线，其经布置成成对位线，其中每一对位线经耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的相应单个列，其中所述每一对位线包含：第一位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第一分组的最多两个缓冲晶体管；及第二位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第二分组的最多两个缓冲晶体管。
本公开的另一方面涉及一种成像系统，其包括：像素阵列，其经耦合以响应于入射光而生成图像数据，所述像素阵列包含：光电二极管的多个分组，其中光电二极管的每一分组包含在所述像素阵列中相邻的四个光电二极管；转移晶体管的多个分组，其中转移晶体管的每一分组经耦合到光电二极管的相应分组，其中转移晶体管的每一分组包含四个转移晶体管，其中所述四个转移晶体管中的每一者经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的相应一者；多个浮动扩散区，其中每一浮动扩散区经耦合到转移晶体管的相应分组，其中所述每一浮动扩散区在某个时刻通过转移晶体管的所述相应分组选择性地经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的最多两者；多个缓冲晶体管，其中每一缓冲晶体管经耦合到所述多个浮动扩散区中的相应浮动扩散区，其中所述多个缓冲晶体管包括缓冲晶体管的第一分组及缓冲晶体管的第二分组；多个位线，其经布置成成对位线，其中每一对位线经耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的相应单个列，其中所述每一对位线包含：第一位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第一分组的最多两个缓冲晶体管；及第二位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第二分组的最多两个缓冲晶体管；控制电路系统，其经耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路系统，其经耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出所述图像数据。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性及非详尽性实施例，其中除非另外指定，否则贯穿各种视图，类似参考数字是指类似部件。
图1A说明根据本发明的教示的包含具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的图像传感器的成像系统的一个实例。
图1B说明根据本发明的教示的具有包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统中的光电二极管的分组的像素电路的一个实例。
图2A说明具有通过一个浮动扩散区接近的相同色彩的光电二极管的分组的彩色像素阵列的实例。
图2B说明根据本发明的教示的具有与经移位彩色滤光片阵列图案的两个彩色滤光片重叠且通过两个浮动扩散区接近的光电二极管的分组的彩色像素阵列的实例。
图3展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统中的光电二极管的分组的列的实例示意图的读出的一个实例。
图4展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统中的光电二极管的分组的列的另一实例示意图的读出的一个实例。
图5A到5E展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统中的光电二极管的分组的列的又一实例示意图的读出的一个实例。
图6A到6C展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统中的光电二极管的分组的列的再一实例示意图的读出的一个实例。
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，附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，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大以有助于改进对本发明的各种实施例的理解。另外，通常不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本发明的这些各种实施例的更清晰观察。
具体实施方式
本文中描述涉及读出包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统中的光电二极管的分组的各种实例。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一或多个特定细节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。
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”不一定全部是指同一实例。此外，在一或多个实例中可以任何合适方式组合所述特定特征、结构或特性。
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”、“下”、“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，如附图中所说明。将理解，除附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，如果附图中的装置被翻转，那么描述为“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，示范性术语“在...下方”及“在...下”可涵盖在...上方及在...下方两者。装置可以其它方式定向(旋转90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，当一层被称为“在两个层之间”时，其可为两个层之间的唯一层，或也可存在一或多个中介层。
贯穿说明书，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将另外清楚地指示。应注意，贯穿本文献，元件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。
如将论述，公开读取具有包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统中的光电二极管的分组的彩色像素阵列的各种实例。在各种实例中，彩色像素阵列中的光电二极管被组织成耦合到每一浮动扩散区的多个光电二极管(例如，四个光电二极管)的分组。在各种实例中，安置在光电二极管上的彩色滤光片阵列的彩色滤光片阵列图案垂直地移位使得彩色滤光片阵列的两个不同色彩滤光片与光电二极管的每一分组重叠。在一个实例中，相位检测自动聚焦透镜可经散布配置在成像系统中的PDAF光电二极管上的一些彩色滤光片当中。根据本发明的教示，经移位彩色滤光片阵列图案使相同色彩的四个相邻光电二极管(其有时可被称为4C单元)可使用一对位线配合两个浮动扩散区来读出而非使用一对位线配合一个浮动扩散区来读出，这实现高全阱容量(FWC)以及增加的读出速度。
为了说明，图1A说明根据本公开的实施例的包含彩色像素阵列102的成像系统100的一个实例，所述彩色像素阵列102具有组织成包含在像素104中的光电二极管的分组的光电二极管阵列。如下文将更详细地论述，经移位彩色滤光片阵列图案经安置在光电二极管阵列上且可通过位线对112读出光电二极管的分组的每一列。如所展示，成像系统100包含像素阵列102、控制电路系统110、读出电路系统106及功能逻辑108。在一个实例中，像素阵列102是包含多个光电二极管(例如，P1、P2、…、Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，散布在光电二极管阵列当中的一些光电二极管经配置为相位检测自动聚焦(PDAF)光电二极管，其经散布在像素阵列102中的常规图像感测光电二极管当中。如所描绘实例中所说明，像素104经布置成行(例如，R1到Ry)及列(例如，C1到Cx)以采集人、地方、物体等的图像数据，接着可使用所述图像数据来呈现人、地方、物体等的2D图像。在所述实例中，散布在像素阵列102中的相位检测自动聚焦光电二极管提供相位检测信息，所述相位检测信息可用于成像系统100的自动聚焦操作。
在一个实例中，根据本发明的教示，在像素阵列102中的每一图像传感器光电二极管已通过响应于入射光而光生其图像电荷或相位检测电荷来采集所述电荷之后，由读出电路系统106通过位线对112读出对应图像数据及/或相位检测电荷且接着将所述对应图像数据及/或相位检测电荷转移到功能逻辑106。读出电路系统106可经耦合以从像素阵列102中的像素104读出数据。在各种实例中，读出电路系统106可包含放大电路系统、模/数转换(ADC)电路系统或其它电路系统。在一个实例中，读出电路系统106可通过位线对112从像素104读出图像数据或相位检测数据，如图1A中所说明。功能逻辑108可存储图像数据或甚至通过施加后期图像效果(例如，裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或以其它方式)来操纵图像数据。
图1B说明根据本发明的教示的像素电路104的示意图的一个实例，其被包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的图像传感器中。应明白，图1B的像素电路104可为如图1A中所展示的图像传感器100的像素104的一个实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合并起作用。
在图1B中所描绘的实例中，像素电路104是包含在像素阵列102中的多个像素电路104中的一者。像素电路104包含光电二极管的多个分组，其在所描绘实例中是四个相邻光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4。每一光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4经耦合以响应于入射光128而光生电荷。如将论述，在各种实例中，根据本发明的教示，入射光128被引导穿过具有经移位彩色滤光片阵列图案的彩色滤光片，或相位检测自动聚焦透镜。因而，在各种实例中，四个光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4中的两者经配置以接收穿过具有一种色彩的彩色滤光片的入射光128，而四个光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4中的另两者经配置以接收穿过具有不同色彩的彩色滤光片的光。在一个实例中，四个光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4中的两者经配置以接收穿过具有一种色彩的彩色滤光片的入射光128，而四个光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4中的另两者经配置以接收穿过安置在2x2 PDAF光电二极管上的相位检测自动聚焦(PDAF)透镜或散布在彩色滤光片阵列的彩色滤光片当中的透镜的光。
图1B中所描绘的实例还说明转移晶体管的分组经耦合到光电二极管的分组。在所述实例中，转移晶体管的分组包含转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4，所述转移晶体管经耦合以分别响应于转移晶体管控制信号TX1、TX2、TX3及TX4而进行控制。如所展示，四个转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4中的每一者经耦合到四个光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4中的相应一者与浮动扩散区118之间。如将论述，四个转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4中的最多两者经耦合以响应于转移晶体管控制信号TX1、TX2、TX3及TX4而在某个时刻选择性地接通。例如，在一个实例中，在其中选择性地接通转移晶体管116-1及116-2以分别从光电二极管114-1及114-2读出图像电荷信息的时刻，关断转移晶体管116-3及116-4。类似地，在其中选择性地接通转移晶体管116-3及116-4以分别从光电二极管114-3及114-4读出图像电荷信息的时刻，关断转移晶体管116-1及116-2。在其它实例中，在读出操作期间选择性地接通四个转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4中的仅一者，而关断四个转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4中的其它三者。
如所说明实例中所展示，浮动扩散区118经耦合到转移晶体管的分组，所述分组包含转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4。如上所述，在某个时刻选择性地接通四个转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4中的仅最多两者。因而，浮动扩散区118经耦合以通过在所述时刻选择性地接通的四个转移晶体管116-1、116-2、116-3及116-4中的相应最多两者从四个光电二极管114-1、114-2、114-3及114-4中的相应最多两者接收图像电荷。
图1B中所展示的实例展示复位晶体管120及缓冲晶体管124经耦合到电压供应器且到浮动扩散区118。在操作中，所述复位晶体管经耦合以响应于复位信号RST而复位浮动扩散区118。在所述实例中，所述缓冲晶体管具有栅极端子，所述栅极端子经耦合到浮动扩散区118以响应于已通过相应转移晶体管116从相应光电二极管114转移到浮动扩散区118的电荷而生成输出信号130。
所描绘实例还展示位线对112，其包含第一位线BL1 112-1及第二位线BL2 112-2。如上文所论述，像素电路104是像素阵列102中的多个像素电路104中的一者。因而，缓冲晶体管124是包含在像素阵列102中的多个缓冲电路124中的一者。在一个实例中，响应于选择信号SEL1而通过选择晶体管126-1选择性地耦合到第一位线BL1 112-1的缓冲晶体管124被视为包含在缓冲晶体管的第一分组中。在所述实例中，响应于选择信号SEL2而通过选择晶体管126-2选择性地耦合到第二位线BL2 112-2的缓冲晶体管124被视为包含在缓冲晶体管的第二分组中。在各种实例中，取决于所要配置，像素电路104可包含选择晶体管126-1及选择晶体管126-2中的一或两者。在其中包含选择晶体管126-1及选择晶体管126-2两者的配置中，缓冲晶体管124可被视为在缓冲晶体管的第三分组中。
在操作中，由缓冲晶体管124生成的输出信号选择性地经耦合以由第一位线BL1112-1通过选择晶体管126-1作为输出信号130-1接收。类似地，由缓冲晶体管124生成的输出信号130选择性地经耦合以由第二位线BL2 112-2通过选择晶体管126-2作为输出信号130-2接收。在一个实例中，由缓冲晶体管124生成的输出信号130可包括由相应位线112接收的电流。因而，在特定时刻通过相应位线112的总输出信号是在那个时刻从耦合到所述位线112的每一相应像素电路104接收的所有电流的总和或合计。
图2A说明包含安置在光电二极管214A、214B的分组上的彩色滤光片阵列的彩色像素阵列202A的实例。在所述实例中，光电二极管214A、214B的每一分组包含包围四个相应转移晶体管216A、216B的四个相邻光电二极管，所述四个相应转移晶体管216A、216B包围相应浮动扩散区218A、218B。因此，如所描绘实例中所展示，通过相应转移晶体管216A、216B在包含在光电二极管214A、214B的每一相应分组中的四个光电二极管当中共享每一单个浮动扩散区218A、218B。在所述实例中，彩色滤光片阵列具有拜耳彩色滤光片阵列图案。在所描绘实例中，红色彩色滤光片用“R”标志指示，绿色彩色滤光片用“G”标志指示，且蓝色彩色滤光片用“B”标志指示。如图2A中所描绘的实例中所展示，光电二极管214A、214B的每一分组的所有四个光电二极管在彩色滤光片阵列的同一彩色滤光片下。
在各种配置中，4C-1浮动扩散区(FD)求和模式通过相应转移晶体管216A、216B将光电二极管214A、214B的分组的每一色彩(红色、绿色或蓝色)的所有四个光电二极管的电荷转移到相应共享浮动扩散区218A、218B。4C-1FD求和模式转移的一个挑战是：通常，来自所有四个光电二极管的信号太高而无法被转移到单个浮动扩散区，或来自所有四个光电二极管的信号太高而无法由电路系统来处置。解决方案将必须权衡低光电二极管全阱容量或低转换增益。
在另一配置中，4C-2合并模式在某个时刻将光电二极管214A、214B的分组的每一色彩(红色、绿色或蓝色)的四个光电二极管中的仅两者的电荷转移到共享浮动扩散区218A、218B。因此，将需要及时分开地读取输出信号值，存储输出信号值，且接着稍后对输出信号值一起求和以便确定来自相同色彩的四个光电二极管的总信号。因此，因为需要读出光电二极管214A、214B的每一分组两次以确定来自相同色彩的所有四个光电二极管的总信号，所以图像传感器的速度将显著减慢。
图2B说明具有安置在光电二极管214C、214D的分组上的彩色滤光片阵列的彩色像素阵列202B的实例。在所述实例中，光电二极管214C、214D的每一分组包含包围四个相应转移晶体管216C、216D的四个相邻光电二极管，所述四个相应转移晶体管216C、216D包围相应浮动扩散区218C、218D。因此，如所描绘实例中所展示，通过转移晶体管216C、216D在包含在光电二极管214C、214D的每一相应分组中的四个相应光电二极管当中共享每一单个浮动扩散区218C、218D。在所述实例中，彩色滤光片阵列具有拜耳彩色滤光片阵列图案，其中红色彩色滤光片用“R”标志指示，绿色彩色滤光片用“G”标志指示，且蓝色彩色滤光片用“B”标志指示。
图2B的彩色像素阵列202B与图2A的彩色像素阵列202A之间的一个差别在于：图2B的彩色像素阵列202B中的彩色滤光片阵列相对于图2A中的彩色滤光片阵列在图2B的垂直方向上移位一个光电二极管(例如，1C)或光电二极管的分组的一半。因而，具有相同色彩的四个彩色滤光片的每一分组(例如，四个红色“R”滤光片的每一分组、四个绿色“G”滤光片的每一分组或四个蓝色“B”滤光片的每一分组)与下方的光电二极管214C、214D的两个2x2分组重叠。
例如，图2B中所描绘的实例彩色像素阵列202B展示在光电二极管的分组的最左列中，光电二极管214C的分组的顶部两个光电二极管与绿色“G”滤光片重叠且光电二极管214C的分组的底部两个光电二极管与蓝色“B”滤光片重叠。类似地，光电二极管214D的分组的顶部两个光电二极管与蓝色“B”滤光片重叠且光电二极管214D的分组的底部两个光电二极管与绿色“G”滤光片重叠等等。换句话说，根据本发明的教示，光电二极管的两个分组与具有相同色彩的彩色滤光片的每一分组重叠。
如下文将更详细地论述，根据本发明的教示，通过如例如图2B中所展示那样移位彩色滤光片阵列，经由两个浮动扩散区218C、218D而非一个浮动扩散区接近全部暴露于相同色彩光的四个相邻光电二极管的2x2分组(例如，暴露于红“R”光的四个光电二极管、暴露于绿“G”光的四个光电二极管或暴露于蓝“B”的四个光电二极管)。如此做，根据本发明的教示，经移位彩色滤光片阵列图案使能够利用两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区来在相同时间读出相同色彩的四个相邻光电二极管，从而利用两个浮动扩散区实现高全阱容量(FWC)以及增大的读取速度，这是因为需要仅一个读取周期来读取所有四个相邻的光电二极管。
为了说明，图3展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统的彩色像素阵列302中的光电二极管的分组的列的一个实例示意图的读出。应明白，图3的彩色像素阵列302可为包含在图2B中所论述的彩色像素阵列202B或如图1A到1B中所论述的像素阵列102中的像素电路系统的实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合并起作用。
在图3中所展示的实例中，展示像素电路304的列。如可明白，图3中所展示的每一像素电路304可为图1B中所描述的像素电路104的另一实例。因此，上文在图1B中所描述的类似命名及编号的元件可在图3中类似地耦合并起作用。另外，像素电路304的列可为图2B中所展示的彩色像素阵列202B的最左列的示意性实例，其包含沿着所述列从顶部到底部是绿色、蓝色、绿色、蓝色及绿色的滤光片。如所展示，在图3中，每一像素电路304包含四个光电二极管314的2x2分组。在所描绘实例中，彩色像素阵列302的顶行R中的像素电路304包含顶部上的绿色“G”光电二极管314-1、314-2，及底部上的蓝色“B”光电二极管314-3、314-4。类似地，后继行R+1、R+2及R+3的像素电路304包含沿着所述列从顶部到底部是蓝色“B”及绿色“G”、绿色“G”及蓝色“B”与蓝色“B”及绿色“G”光电二极管等等的重复图案。
在图3中所说明的实例中，如所展示那样在READ PERIOD 1期间读出在蓝色“B”滤光片下的光电二极管314。在图3中蓝色“B”滤光片下的光电二极管314用“B”标记且在READPERIOD 1下的虚椭圆线内。如所展示那样选择性地接通耦合到在蓝色“B”滤光片下的光电二极管314的转移晶体管316，且如所展示那样选择性地关断耦合到在蓝色“B”滤光片下的光电二极管314的转移晶体管316。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻接通每一像素电路304的四个转移晶体管316中的仅两者。因而，每一像素电路304中的每一相应浮动扩散区318选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管314中的在蓝色“B”滤光片下的仅两个光电二极管314生成的图像电荷。由于接通四个转移晶体管314中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区318的全阱容量。
每一像素电路304的每一缓冲晶体管324响应于通过选择性地接通的两个相应转移晶体管316转移到相应浮动扩散区318的图像电荷而生成相应输出信号330。如所述实例中所展示，一对位线312经耦合到像素电路304的每一列。在所描绘实例中，行R及R+1的像素电路304的缓冲晶体管324通过相应选择晶体管326耦合到第一位线BL1312-1，且行R+2及R+3的像素电路304的缓冲晶体管324经耦合到第二位线BL2 312-2。在一个实例中，应明白，通过相应选择晶体管326耦合到第一位线BL1 312-1的像素电路304的列中的缓冲晶体管324可被视为在缓冲晶体管的第一分组中，且通过相应选择晶体管326耦合到第二位线BL2312-2的缓冲晶体管324可被视为在缓冲晶体管的第二分组中。在所描绘实例中，应明白，每一相应像素电路304的缓冲晶体管324可以第一分组(例如，行R及R+1)的N个缓冲晶体管324及第二分组(例如，行R+2及R+3)的N个缓冲晶体管324等等的重复图案沿着所述列从顶部到底部耦合到一对位线312。在图3中所展示的实例中，N＝2。
在如图3中所展示的READ PERIOD 1期间，来自行R的像素电路304的输出信号330-0及来自行R+1的像素电路304的输出信号330-1两者经耦合以由第一位线BL1312-1接收。类似地，来自行R+2的像素电路304的输出信号330-2及来自行R+3的像素电路304的输出信号330-3两者经耦合以由第二位线BL1 312-2接收。在所描绘实例中，每一位线312经耦合以在某个时刻从最多两个缓冲晶体管324接收仅最多两个输出信号330。在一个实例中，由每一缓冲晶体管324生成的输出信号330包括电流。因此，总输出信号332是由第一位线BL1 312-1接收的电流的总和，且总输出信号334是由第二位线BL2 312-2接收的电流的总和。
因此，在图3中所展示的实例中，第一位线BL1 312-1的总输出信号332表示在所述列的行R及R+1中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管314中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 312-2的总输出信号334表示在所述列的行R+2及R+3的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管314中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从蓝色“B”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
继续图3中所展示的实例，如所展示那样在READ PERIOD 2期间读出在绿色“G”滤光片下的光电二极管314。在图3中绿色“G”滤光片下的光电二极管314用“G”标记且在READPERIOD 2下的虚椭圆线内。如所展示那样选择性地接通耦合到在绿色“G”滤光片下的光电二极管314的转移晶体管316，且如所展示那样选择性地关断未耦合到在绿色“G”滤光片下的光电二极管314的转移晶体管316。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻接通每一像素电路304的四个转移晶体管316中的仅两者。因而，每一像素电路304中的每一相应浮动扩散区318选择性地经耦合以接收从光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管314中的在绿色“G”滤光片下的仅两个光电二极管314生成的图像电荷。由于接通四个转移晶体管314中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区318的全阱容量。
每一像素电路304的每一缓冲晶体管324响应于通过选择性地接通的两个相应转移晶体管316转移到相应浮动扩散区318的图像电荷而生成相应输出信号330。因此，在图3中所展示的实例中，在READ PERIOD 2期间，第一位线BL1 312-1的总输出信号332表示在所述列的行R及R+1中的绿色“G”滤光片下的四个光电二极管314中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 312-2的总输出信号334表示在所述列的行R+2及R+3中的绿色“G”滤光片下的四个光电二极管314中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从绿色“G”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
因此，应明白，利用图3中所说明的实例彩色像素阵列302，需要仅两个读取周期来读取光电二极管(即，4C单元)的2x2分组的两行。然而，应注意，在图3的所描绘实例中，经由第一位线BL1 312-1读出的行R/R+1的绿色“G”光电二极管对及经由第二位线BL2 312-2读出的行R+2/R+3的绿色“G”光电二极管对不是邻近光电二极管对，这可能导致绿色通道的垂直分辨率低于理想垂直分辨率。应明白，由于红色“R”光电二极管对在行R/R+1及行R+2/R+3中也不邻近，因此像素阵列302右边的下一列中的红色通道在垂直分辨率方面也将遭受类似降级。
图4展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统的彩色像素阵列402中的光电二极管的分组的列的另一实例示意图的读出的一个实例。应明白，图4的彩色像素阵列402可为包含上文在图2B到3中所论述的实例或如图1A到1B中所论述的像素阵列102的像素电路系统的另一实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合并起作用。
在图4中所展示的实例中，展示像素电路404的列。与图3中所说明的实例类似，图4中所展示的每一像素电路404是图1B中所描述的像素电路104的另一实例。因此，上文在图1B中所描述的类似命名及编号的元件可在图4中类似地耦合并起作用。另外，像素电路404的列可为图2B中所展示的彩色像素阵列202B的最左列的示意性实例，其包含从顶部到底部是绿色、蓝色、绿色、蓝色及绿色彩色滤光片的重复图案。如所展示，在图4中，每一像素电路404包含四个光电二极管414的2x2分组。在所描绘实例中，彩色像素阵列402的顶行R中的像素电路404包含顶部上的绿色“G”光电二极管414-1、414-2，及底部上的蓝色“B”光电二极管414-3、414-4。类似地，后继行R+1、R+2及R+3的像素电路404包含从顶部到底部是蓝色“B”及绿色“G”、绿色“G”及蓝色“B”与蓝色“B”及绿色“G”光电二极管的重复图案。
在另一实例中，应明白，图4还说明其中相位检测自动聚焦光电二极管(PDAF)可经散布在彩色像素阵列402中的像素电路404中以将相位检测自动聚焦信息提供给成像系统提供的实例。在图4中所描绘的实例中，绿色“G”光电二极管的一些分组因此代替地经配置为PDAF光电二极管，其在图4中被标记为“PD”。特定来说，在图4中所说明的实例中，彩色像素阵列402的顶行R中的像素电路404可代替地为顶部上的PDAF光电二极管“PD”414-1、414-2，及底部上的蓝色“B”光电二极管414-3、414-4。类似地，像素电路404的行R+3代替地包含顶部上的蓝色“B”光电二极管，及底部上的PDAF光电二极管“PD”。在所述实例中，图4中所说明的图案可沿着像素电路的列继续。在一个实例中，PDAF光电二极管“PD”经安置在也遍及彩色像素阵列402散布的相应PDAF透镜下。
在所描绘实例中，如所展示那样在READ PERIOD 1期间读出在蓝色“B”滤光片下的光电二极管414。在图4中蓝色“B”滤光片下的光电二极管414用“B”标记且在READ PERIOD 1下的虚椭圆线内。如所展示那样选择性地接通耦合到在蓝色“B”滤光片下的光电二极管414的转移晶体管416，且如所展示那样选择性地关断未耦合到在蓝色“B”下的光电二极管414的转移晶体管416。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻接通每一像素电路404的四个转移晶体管416中的仅两者。因而，每一像素电路404中的每一相应浮动扩散区418选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管414中的蓝色“B”滤光片下的仅两个光电二极管414生成的图像电荷。由于接通四个转移晶体管414中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区418的全阱容量。
每一像素电路404的每一缓冲晶体管424响应于通过选择性地接通的两个相应转移晶体管416转移到相应浮动扩散区418的图像电荷而生成相应输出信号430。如所述实例中所展示，一对位线412经耦合到像素电路404的每一列。在所描绘实例中，行R及R+1的像素电路404的缓冲晶体管424通过相应选择晶体管426耦合到第一位线BL1412-1，且行R+2及R+3的像素电路404的缓冲晶体管424经耦合到第二位线BL2 412-2。在一个实例中，应明白，通过相应选择晶体管426耦合到第一位线BL1 412-1的像素电路404的列中的缓冲晶体管424可被视为在缓冲晶体管的第一分组中，且通过相应选择晶体管426耦合到第二位线BL2412-2的缓冲晶体管424可被视为在缓冲晶体管的第二分组中。在所描绘实例中，应明白，每一相应像素电路404的缓冲晶体管424可以第一分组(例如，行R及R+1)的N个缓冲晶体管424及第二分组(例如，行R+2及R+3)的N个缓冲晶体管424等等的重复图案沿着所述列从顶部到底部耦合到所述一对位线412。在图4中所展示的实例中，N＝2。
在如图4中所展示的READ PERIOD 1期间，来自行R的像素电路404的输出信号430-0及来自行R+1的像素电路404的输出信号430-1两者经耦合以由第一位线BL1412-1接收。类似地，来自行R+2的像素电路404的输出信号430-2及来自行R+3的像素电路404的输出信号430-3两者经耦合以由第二位线BL2 412-2接收。在所描绘实例中，每一位线412经耦合以在某个时刻从最多两个缓冲晶体管424接收仅最多两个输出信号430。在一个实例中，由每一缓冲晶体管424生成的输出信号430包括电流。因此，总输出信号432是由第一位线BL1 412-1接收的电流的总和，且总输出信号434是由第二位线BL2 412-2接收的电流的总和。
因此，在图4中所展示的实例中，第一位线BL1 412-1的总输出信号432表示在所述列的行R及R+1中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管414中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 412-2的总输出信号434表示在所述列的行R+2及R+3中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管414中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从蓝色“B”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
继续图4中所展示的实例，如所展示那样在READ PERIOD 2期间读出在绿色“G”滤光片下的光电二极管414。在图4中绿色“G”滤光片下的光电二极管414用“G”标记且在READPERIOD 2下的虚椭圆线内。在其中PDAF光电二极管经散布在常规图像感测光电二极管当中的实例中，也可在这个读取周期期间读出标记为“PD”的光电二极管。
图4所描绘的实例与图3中所描绘的实例之间的一个差别在于在图4中所描绘的实例中，在每一读取周期期间读取仅一些绿色“G”或一些PDAF光电二极管“PD”。在所述实例中，在单独读取周期期间读出其它绿色“G”或其它PDAF光电二极管“PD”。在所述实例中，存储来自绿色光电二极管“G”或PDAF光电二极管“PD”的读数且接着可单独地与来自其余绿色光电二极管“G”或PDAF光电二极管“PD”的单独读出组合以提供全读出信号。
为了说明，图4中所描绘的实例展示如所展示那样在行R的像素电路404中及在行R+2中的像素电路404中选择性地接通耦合到在绿色“G”滤光片下或在PDAF透镜“PD”下的光电二极管414的转移晶体管416。如所展示那样选择性地关断未耦合到在行R或行R+2中的绿色“G”滤光片或PDAF透镜“PD”下的光电二极管414的转移晶体管416。另外，未接通行R+1或R+3的像素电路404中的任何转移晶体管416。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻接通在行R中及在行R+2中的每一像素电路404的四个转移晶体管416中的仅两者。因而，在每一像素电路404中的选择性地经耦合以接收图像电荷的每一相应浮动扩散区418接收从行R及行R+2中的光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管414中的仅两个光电二极管414生成的图像电荷。由于在被读出的像素电路中接通四个转移晶体管414中的仅最多两者，因此应明白，根据本发明的教示，在READ PERIOD 2期间未超过每一浮动扩散区418的全阱容量。
每一像素电路404的每一缓冲晶体管424响应于通过选择性地接通的相应转移晶体管416转移到相应浮动扩散区418的图像电荷而生成相应输出信号430。因此，在图4中展示的实例中，在READ PERIOD 2期间，从输出信号430-0接收第一位线BL1 412-1的总输出信号432，所述输出信号430-0是通过行R的选择晶体管426接收，且表示在所述列的行R中的绿色“G”滤光片或PDAF透镜“PD”下的两个光电二极管414中光生的图像电荷。应注意，在READPERIOD 2期间关断行R+1的选择晶体管426。
类似地，在READ PERIOD 2期间，从输出信号430-2接收第二位线BL1 412-2的总输出信号434，所述输出信号430-2是通过行R+2的选择晶体管426接收，且表示在所述列的行R+2中的绿色“G”滤光片下的两个光电二极管414中光生的图像电荷。应注意，在READ PERIOD2期间关断行R+3的选择晶体管426。
继续图4中所展示的实例，如所展示那样在READ PERIOD 3期间读出在绿色“G”滤光片下或在PDAF透镜“PD”下的其余光电二极管414。在图4中绿色“G”滤光片或PDAF透镜“PD”下的其余光电二极管414用“G”标记且在READ PERIOD 3下的虚椭圆线内。在所述实例中，在READ PERIOD 3期间读出的在绿色“G”滤光片下或在PDAF透镜“PD”下的光电二极管414可使其读数与在不同时刻读出的在绿色“G”滤光片下或在PDAF透镜“PD”下的其它光电二极管414的单独读出组合。因而，应明白，在绿色“G”滤光片下或在PDAF透镜“PD”下的光电二极管414的读出与在绿色“G”滤光片下或在PDAF透镜“PD”下的相邻光电二极管414的读出组合以与图3中所论述的实例相比，实现在垂直方向上的改进分辨率。应明白，在红色通道右边的下一列中也提供此益处。
如图4所描绘的实例中所展示，如所展示那样在行R+1的像素电路404中或在行R+3的像素电路404中选择性地接通耦合到在绿色“G”滤光片下或在PDAF透镜“PD”下的光电二极管414的转移晶体管416。如所展示那样选择性地关闭未耦合到在行R+1或行R+3中的绿色“G”滤光片或PDAF透镜“PD”下的光电二极管414的转移晶体管416。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻接通在行R+1中及在行R+3中的每一像素电路404的四个转移晶体管416中的仅两者。另外，未接通行R或R+2的像素电路404中的任何转移晶体管416，因为已在READ PERIOD 2中单独地读出这些光电二极管。因而，在每一像素电路404中的选择性地经耦合以接收图像电荷的每一相应浮动扩散区418接收从行R+1及行R+3中的光电二极管而非来自行R及行R+2的任何光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管414中的仅两个光电二极管414生成的图像电荷。由于在被读出的像素电路404中接通四个转移晶体管414中的仅最多两者，因此应明白，根据本发明的教示，在READ PERIOD 3期间未超过每一浮动扩散区418的全阱容量。
每一像素电路404的每一缓冲晶体管424响应于通过选择性地接通的相应转移晶体管416转移到相应浮动扩散区418的图像电荷而生成相应输出信号430。因此，在图4中展示的实例中，在READ PERIOD 3期间，从输出信号430-1接收第一位线BL1 412-1的总输出信号432，所述输出信号430-1是通过行R+1的选择晶体管426接收，且表示在所述列的行R+1中的绿色“G”滤光片下的两个光电二极管414中光生的图像电荷。应注意，在READ PERIOD 3期间关断行R的选择晶体管426。
类似地，在READ PERIOD 3期间，从输出信号430-3接收第二位线BL1 412-2的总输出信号434，所述输出信号430-3是通过行R+3的选择晶体管426接收，且表示在所述列的行R+3中的绿色“G”滤光片或PDAF透镜“PD”下的两个光电二极管414中光生的图像电荷。应注意，在READ PERIOD 3期间关断行R+2的选择晶体管426。
应注意，根据本发明的教示，在READ PERIOD 3期间绿色“G”光电二极管从行R+1的像素电路404的读出可与在READ PERIOD 2期间绿色“G”光电二极管从行R+2的像素电路404的经存储读出组合以实现在垂直方向上的改进分辨率。此外，应明白，根据本发明的教示，在READ PERIOD 2期间绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”从行R的像素电路404读出或在READ PERIOD 3期间绿色“G”光电二极管或PDAF从行R+3的像素电路404的光电二极管“PD”的读出也可与绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”从不同读取周期的经存储读出组合以实现在垂直方向上的改进分辨率。
图5A到5E展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统的彩色像素阵列502中的光电二极管的分组的列的又一实例示意图的读出的一个实例。应明白，图5A到5E的彩色像素阵列502可为上文在图2B到4中所论述的像素电路系统或如图1A到1B中所论述的像素阵列102的另一实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合并起作用。
在图5A到5E中所展示的实例中，展示像素电路504的列。应注意，图5A到5E说明像素电路504的单个列且图5A到5E的左侧上的列的底部是在图5A到5E的像素电路504的右上侧处继续。因此，在图5A到5E的左下侧上的行N中的像素电路504“下方”是图5A到5E的右上侧上的行N+1中的像素电路504。
与图3到4中所说明的实例类似，图5A到5E中所展示的每一像素电路504是图1B中所描述的像素电路104的另一实例。因此，上文在图1B中所描述的类似命名及编号的元件可在图5A到5E中类似地耦合并起作用。另外，像素电路504的列可为图2B中所展示的彩色像素阵列202B的最左列的示意性实例，其包含从顶部到底部是绿色、蓝色、绿色、蓝色及绿色彩色滤光片的重复图案。如所展示，在图5A到5E中，每一像素电路504包含四个光电二极管514的2x2分组。
在图5A到5E中的实例中，彩色像素阵列502的行1中的像素电路504包含绿色“G”光电二极管，或在另一实例中顶部上的PDAF光电二极管“PD”514-1、514-2，及底部上的蓝色“B”光电二极管514-3、514-4。类似地，后继行2、…、N-1、N、N+1、N+2、…、2N-1及2N的像素电路504包含沿着所述列从顶部到底部是蓝色“B”及绿色“G”、绿色“G”及蓝色“B”、蓝色“B”及绿色“G”、绿色“G”及蓝色“B”、蓝色“B”及绿色“G”、绿色“G”及蓝色“B”、蓝色“B”及绿色“G”光电二极管等等的重复图案。在其中包含PDAF光电二极管“PD”的另一实例中，应明白，如所展示那样用PDAF光电二极管“PD”替换行N、N+1及2N的像素电路504中的绿色“G”光电二极管。
因此，应明白，图5A到5E中所展示的像素电路504的实例列说明2N个像素电路504，其中N＝4，因为在图5A到5E中所展示的特定实例中说明八个像素电路504。然而，在其它实例中，应明白，N可为更低或更高数字，例如举例来说N＝8等。在所描绘实例中，存在其中沿着所述列像素电路504的前N行具有耦合到第一位线BL1 512-1的选择晶体管526且像素电路504的下一N行具有耦合到第二位线BL2 512-2的选择晶体管等等的重复图案。在具有散布式PDAF光电二极管“PD”的实例中，PDAF光电二极管“PD”如所展示那样位于行1、行N、行N+1及行2N中。在一个实例中，应明白，通过相应选择晶体管526耦合到第一位线BL1 512-1的像素电路504的列中的缓冲晶体管524可被视为在缓冲晶体管的第一分组中，且通过相应选择晶体管526耦合到第二位线BL2 512-2的缓冲晶体管524可被视为在缓冲晶体管的第二分组中。
图5A中所描绘的实例展示READ PERIOD 1，在其期间从行1及行N+1读出绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”。因此，在其中N＝4的实例中，从行1及从行5读出绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”。类似地，在其中N＝8的实例中，从行1及从行9读出绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”等等。在图5A中被读出且在绿色“G”滤光片下的光电二极管514用“G”标记或在PDAF透镜下的光电二极管514用“PD”标记且在READ PERIOD 1下的虚椭圆线内。
如所展示那样在行1及N+1中选择性地接通耦合到在绿色“G”滤光片或PDAF光电二极管“PD”下的光电二极管514的转移晶体管516，且如所展示那样选择性地关断未耦合到在绿色“G”滤光片或PDAF光电二极管“PD”下的光电二极管514的转移晶体管516。关断行2、…、N-1、N、N+2、…、2N-1及2N的像素电路504中的所有转移晶体管。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻在READ PERIOD 1期间在从行1及N+1读出的像素电路504中接通每一像素电路504的四个转移晶体管516中的仅两者。因而，被读出的每一像素电路504中的每一相应浮动扩散区518选择性地经耦合以接收从光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管514中的在绿色“G”滤光片或PDAF光电二极管“PD”下的仅两个光电二极管514生成的图像电荷。由于在某个时刻在READ PERIOD 1期间从行1及N+1读出的像素电路504中接通四个转移晶体管514中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区518的全阱容量。
每一像素电路504的每一缓冲晶体管524响应于通过选择性地接通的两个相应转移晶体管516转移到相应浮动扩散区518的图像电荷而生成相应输出信号530。在图5A中，在READ PERIOD 1期间，仅行1及N+1的像素电路504的缓冲晶体管524生成相应输出信号530-1、530-5，因为在READ PERIOD 1期间未读出行2、…、N-1、N、N+2、…、2N-1及2N的像素电路504。如所述实例中所展示，一对位线512经耦合到像素电路504的每一列。在所描绘实例中，行1及N+1的像素电路504的缓冲晶体管524分别通过相应选择晶体管526耦合到第一位线BL1 512-1，且耦合到第二位线BL2 512-2。
在如图5A中所展示的READ PERIOD 1期间，来自行1的像素电路504的输出信号530-1经耦合以由第一位线BL1 512-1接收，且来自行N+1的像素电路504的输出信号530-5经耦合以由第二位线BL2 512-2接收。在图5A到5E中所描绘的实例中，每一位线512经耦合以在某个时刻从最多两个缓冲晶体管524接收仅最多两个输出信号530。在图5A中描绘的特定实例中，在READ PERIOD 1期间，每一位线512经耦合以分别在某个时刻分别从行1及N+1的像素电路504的缓冲晶体管524接收仅一个输出信号530-1、530-5。在一个实例中，由每一缓冲晶体管524生成的输出信号530包括电流。因此，总输出信号532是由第一位线BL1 512-1接收的电流的总和，且总输出信号534是由第二位线BL2 512-2接收的电流的总和。由于在READ PERIOD 1期间第一位线BL1512-1及第二位线BL2 512-2接收仅一个输出信号530，因此在READ PERIOD 1期间总输出信号532等于输出信号530-1且总输出信号534等于输出信号530-5。
图5B中所描绘的实例展示READ PERIOD 2，在其期间从行1及2与从行N+1及N+2读出蓝色“B”光电二极管。因此，在其中N＝4的实例中，从行1及2与从行5及6读出蓝色“B”光电二极管。类似地，在其中N＝8的实例中，从行1及2与从行9及10读出蓝色“B”光电二极管等等。在图5B中正被读出且在蓝色“B”滤光片下的光电二极管514在READ PERIOD 2下的虚椭圆线内。
如所展示那样在行1及2中选择性地接通耦合到在蓝色“B”滤光片下的光电二极管514的转移晶体管516，且如所展示那样选择性地关断未耦合到在蓝色“B”滤光片下的光电二极管514的转移晶体管516。关断其余行N-1、N、N+2、…、2N-1及2N的像素电路504中的所有转移晶体管。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻在READ PERIOD 2期间，在从行1及2与行N+1及N+2读出的像素电路504中接通每一像素电路504的四个转移晶体管516中的仅两者。因而，被读出的每一像素电路504中的每一相应浮动扩散区518选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管514中的蓝色“B”滤光片下的仅两个光电二极管514生成的图像电荷。由于在某个时刻在READ PERIOD 2期间从行1及2与行N+1及N+2读出的像素电路504中接通四个转移晶体管514中的仅两者，因此根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区518的全阱容量。
每一像素电路504的每一缓冲晶体管524响应于通过选择性地接通的两个相应转移晶体管516转移到相应浮动扩散区518的图像电荷而生成相应输出信号530。在图5B中，在READ PERIOD 2期间，仅行1及2与行N+1及N+2的像素电路504的缓冲晶体管524分别生成相应输出信号530-1及530-2与输出信号530-5及530-6，因为在READ PERIOD 2期间未读出其余行N-1、N、…、2N-1及2N的像素电路504。如所述实例中所展示，一对位线512经耦合到像素电路504的每一列。在所描绘实例中，行1及2与行N+1及N+2的像素电路504的缓冲晶体管524分别通过相应选择晶体管526耦合到第一位线BL1 512-1，且耦合到第二位线BL2 512-2。
在如图5B中所展示的READ PERIOD 2期间，来自行1及2的像素电路504的输出信号530-1及530-2经耦合以由第一位线BL1 512-1接收，且来自行N+1及N+2的像素电路504的输出信号530-5及530-6经耦合以由第二位线BL2 512-2接收。因此，总输出信号532是由第一位线BL1 512-1接收的电流的总和，其等于在READ PERIOD 2期间来自行1及2的像素电路504的输出信号530-1及530-2的总和。类似地，总输出信号534是由第二位线BL2 512-2接收的电流的总和，其等于在READ PERIOD 2期间来自行N+1及N+2的像素电路504的输出信号530-5及530-6的总和。
因此，在图5B中所展示的实例中，第一位线BL1 512-1的总输出信号532表示在所述列的行1及2中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管514中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 512-2的总输出信号534表示在所述列的行N+1及N+2中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管514中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从蓝色“B”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
图5C中所描绘的实例展示READ PERIOD N-1，在其期间从行2及N-1与从行N+2及2N-1读出绿色“G”光电二极管。因此，在其中N＝4的实例中，从行2及3与从行6及7读出绿色“G”光电二极管。应明白，在N＝4的实例中，“行2”也可等效于“行N-2”且“行N+2”也可等效于“行2N-2”。因此，在其中N＝8的实例中，因此也可从行6及7(行N-2及N-1)与从行14及15(行2N-2及2N-1)读出绿色“G”光电二极管等等。在图5C中正被读出且在绿色“G”滤光片下的光电二极管514在READ PERIOD N-1下的虚椭圆线内。
图5C中的彩色像素阵列502的操作可与上述图5B中的彩色像素阵列502的操作基本上类似，除了从行2及N-1与行N+2及2N-1(其中N＝4)读出绿色“G”光电二极管之外。因此，根据本发明的教示，在某个时刻在READ PERIOD N-1期间从行2及N-1与行N+2及2N-1读出的像素电路504中接通每一像素电路504的四个转移晶体管516中的仅两者。因而，被读出的每一像素电路504中的每一相应浮动扩散区518选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管514中的绿色“G”滤光片下的仅两个光电二极管514生成的图像电荷。由于在某个时刻在READ PERIOD N-1期间从行2及N-1与行N+2及2N-1读出的像素电路504中接通四个转移晶体管514中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区518的全阱容量。
另外，在如图5C中所展示的READ PERIOD N-1期间，来自行2及N-1的像素电路504的输出信号530-2及530-3经耦合以由第一位线BL1 512-1接收，且来自行N+2及2N-1的像素电路504的输出信号530-6及530-7经耦合以由第二位线BL2 512-2接收。因此，总输出信号532是由第一位线BL1 512-1接收的电流的总和，其等于在READ PERIOD N-1期间来自行2及N-1的像素电路504的输出信号530-2及530-3的总和。类似地，总输出信号534是由第二位线BL2 512-2接收的电流的总和，其等于在READ PERIOD N-1期间来自行N+2及2N-1的像素电路504的输出信号530-6及530-7的总和。
因此，在图5C中所展示的实例中，第一位线BL1 512-1的总输出信号532表示在所述列的行2及N-1中的绿色“G”滤光片下的四个光电二极管514中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 512-2的总输出信号534表示在所述列的行N+2及2N-1中的绿色“G”滤光片下的四个光电二极管514中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从绿色“G”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
图5D中所描绘的实例展示READ PERIOD N，在其期间从行N-1及N与从行2N-1及2N读出蓝色“B”光电二极管。因此，在其中N＝4的实例中，从行3及4与从行7及8读出蓝色“B”光电二极管。因此，在其中N＝8的实例中，从行7及8与从行15及16读出蓝色“B”光电二极管等等。在图5D中正被读出且在蓝色“B”滤光片下的光电二极管514在READ PERIOD N下的虚椭圆线内。
图5D中的彩色像素阵列502的操作可与上述图5B到5C中的彩色像素阵列502的操作基本上类似，除了从行N-1及N与行2N-1及2N读出蓝色“B”光电二极管之外。因此，根据本发明的教示，在某个时刻在READ PERIOD N期间从行N-1及N与行2N-1及2N读出的像素电路504中接通每一像素电路504的四个转移晶体管516中的仅两者。因而，被读出的每一像素电路504中的每一相应浮动扩散区518选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管514中的蓝色“B”滤光片下的仅两个光电二极管514生成的图像电荷。由于在某个时刻在READ PERIOD N期间从行N-1及N与行2N-1及2N读出的像素电路504中接通四个转移晶体管514中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区518的全阱容量。
另外，在如图5D中所展示的读取期间N期间，来自行N-1及N的像素电路504的输出信号530-3及530-4经耦合以由第一位线BL1 512-1接收，且来自行2N-1及2N的像素电路504的输出信号530-7及530-8经耦合以由第二位线BL2 512-2接收。因此，总输出信号532是由第一位线BL1 512-1接收的电流的总和，其等于在READ PERIOD N期间来自行N-1及N-1的像素电路504的输出信号530-3及530-4的总和。类似地，总输出信号534是由第二位线BL2512-2接收的电流的总和，其等于在READ PERIOD N期间来自行2N-1及2N的像素电路504的输出信号530-7及530-8的总和。
因此，在图5D中所展示的实例中，第一位线BL1 512-1的总输出信号532表示在所述列的行N-1及N中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管514中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 512-2的总输出信号534表示在所述列的行2N-1及2N中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管514中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从蓝色“B”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
图5E中所描绘的实例展示READ PERIOD N+1，在其期间从行N及从行2N读出绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”。因此，在其中N＝4的实例中，从行4及8读出绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”。因此，在其中N＝8的实例中，从行8及16读出绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”等等。在图5E中正被读出的绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”在READ PERIOD N+1下的虚椭圆线内。
图5E中的彩色像素阵列502的操作可与上述图5A中的彩色像素阵列502的操作基本上类似，除了从行N及2N读出绿色“G”光电二极管或PDAF光电二极管“PD”之外。因此，根据本发明的教示，在某个时刻在READ PERIOD N+1期间从行N及2N读出的像素电路中接通每一像素电路504的四个转移晶体管516中的仅两者。因而，被读出的每一像素电路504中的每一相应浮动扩散区518选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管514中的在绿色“G”滤光片或“PD”光电二极管下的仅两个光电二极管514生成的图像电荷。由于在某个时刻在READ PERIOD N+1期间从行N及2N读出的像素电路504中接通四个转移晶体管514中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区518的全阱容量。
另外，在如图5E中所展示的READ PERIOD N+1期间，来自行N的像素电路504的输出信号530-4经耦合以由第一位线BL1 512-1接收，且来自行2n的像素电路504的输出信号530-8经耦合以由第二位线BL2 512-2接收。由于在READ PERIOD N+1期间第一位线BL1512-1及第二位线BL2 512-2接收仅一个输出信号530，因此在READ PERIOD N+1期间总输出信号532等于输出信号530-4且总输出信号534为等于输出信号530-8。
因此，应明白，利用图5A到5E中所说明的实例彩色像素阵列502，可在N+1个读取周期中读出光电二极管的2x2分组的2N行。因此，在N＝4的情况下，可在5个读出周期中读取8行，或在N＝8的情况下，可在9个读取周期中读出16行等等。换句话说，在N＝8且因此仅在9个读取周期中读出16行的情况下，平均需要仅2.25个读取周期来读出光电二极管的2x2分组的4行(即，4C单元的4行)，因为16/4＝4，且因为9/4＝2.25。此外，应明白，图5A到5E中所说明的实例彩色像素阵列502还可适应读出散布在像素电路504当中的PDAF光电二极管“PD”的选项，如根据本发明的教示所论述。
图6A到6C展示根据本发明的教示的包含在具有经移位彩色滤光片阵列图案及位线对的成像系统的彩色像素阵列602中的光电二极管的分组的列的再一实例示意图的读出的一个实例。应明白，图6A到6C的彩色像素阵列602可为上文在图2B到5E中所论述的像素电路系统或如图1A到1B中所论述的像素阵列102的又一实例，且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合并起作用。
在图6A到6C中所展示的实例中，展示像素电路604的列。如可明白，图6A到6C中所展示的每一像素电路604可为图1B中所描述的像素电路104的另一实例。因此，上文在图1B中所描述的类似命名及编号的元件可在图6A到6C中类似地耦合并其作用。另外，像素电路604的列可为图2B中所展示的彩色像素阵列202B的最左列的示意性实例，其包含从顶部到底部是绿色、蓝色、绿色、蓝色及绿色彩色滤光片的重复图案。如图6A中所展示，每一像素电路604包含两个光电二极管614的2x2分组。在所描绘实例中，彩色像素阵列602A的顶行R中的像素电路604包含顶部上的绿色“G”光电二极管614-1、614-2，及底部上的蓝色“B”光电二极管614-3、614-4。类似地，后继行R+1、R+2、R+3及R+4的像素电路604包含从顶部到底部是蓝色“B”及绿色“G”、绿色“G”及蓝色“B”、蓝色“B”及绿色“G”与绿色“G”及蓝色“B”光电二极管的重复图案。在所述实例中，图6A中所说明的图案可沿着像素电路604的列继续。
在另一实例中，应明白，图6B到6C还说明其中相位检测自动聚焦光电二极管(PDAF)可经散布在彩色像素阵列602B中的像素电路604中以将相位检测自动聚焦信息提供给成像系统的实例。因此，图6B到6C中所展示的实例与图6A中所展示的实例之间的一个差别在于在图6B到6C中所展示的实例中，行R+3及R+4中的绿色“G”光电二极管代替地经配置为PDAF光电二极管，其在图6B到6C中被标记为“PD”。在所述实例中，图6B到6C中所说明的图案可沿着像素电路604的列继续。在一个实例中，PDAF光电二极管“PD”经安置在也遍及彩色像素阵列602B散布的相应PDAF透镜下。
返回参考图6A中所描绘的实例，如所展示那样在READ PERIOD 1期间读出在蓝色“B”滤光片下的光电二极管614。如所展示那样选择性地接通耦合到在蓝色“B”滤光片下的光电二极管614的转移晶体管616，且如所展示那样选择性地关断未耦合到在蓝色“B”滤光片下的光电二极管614的转移晶体管616。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻接通每一像素电路604的四个转移晶体管616中的仅两者。因而，每一像素电路604中的每一相应浮动扩散区618选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管614中的蓝色“B”滤光片下的仅两个光电二极管614生成的图像电荷。由于接通四个转移晶体管614中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区618的全阱容量。
每一像素电路604的每一缓冲晶体管624响应于通过选择性地接通的两个相应转移晶体管616转移到相应浮动扩散区618的图像电荷而生成相应输出信号630。如所述实例中所展示，一对位线612经耦合到像素电路604的每一列。在所描绘实例中，行R及R+1的像素电路604的缓冲晶体管624通过相应选择晶体管626耦合到第一位线BL1612-1，且行R+2及R+3的像素电路604的缓冲晶体管624经耦合到第二位线BL2 612-2。
在一个实例中，应明白，通过相应选择晶体管626耦合到第一位线BL1 612-1的像素电路604的列中的缓冲晶体管624可被视为在缓冲器的第一分组中，且通过相应选择晶体管626耦合到第二位线BL2 612-2的缓冲晶体管624可被视为在缓冲晶体管的第二分组中。
在图6A到6C中所描绘的实例中，应注意，一些像素电路604包含两个选择晶体管626。特定来说，如所描绘实例中所展示，行R、R+2、R+4等的像素电路604包含耦合在缓冲晶体管624与第一位线BL1 612-1之间的第一选择晶体管626-1，以及耦合在缓冲晶体管624与第二位线BL1 612-2之间的第二选择晶体管626-2。因此，在所描绘实例中，这些像素电路604具有选择性地经耦合到第一位线BL1 612-1或第二位线BL1612-2的灵活性。
因此，在各种实例中，应明白，彩色像素阵列中的多个缓冲晶体管624可包括：包含在第一分组中的缓冲晶体管624的第一子集，其通过第一选择晶体管626-1选择性地耦合到第一位线BL1 612-1；包含在缓冲晶体管的第二分组中的缓冲晶体管的第二子集，其通过第二选择晶体管626-2选择性地耦合到第二位线BL2 612-2；包含在缓冲晶体管的第一分组及缓冲晶体管的第二分组两者中的缓冲晶体管的第三子集。
因此，在所描绘实例中，应明白，每一相应像素电路604的缓冲晶体管624可呈以下重复图案从顶部到底部耦合到所述一对位线612：第三分组的缓冲晶体管624(例如，分别通过第一及第二选择晶体管626-1及626-2选择性地耦合到第一位线BL1 612-1及第二位线BL2 612-2两者的行R)；第一分组的缓冲晶体管624(例如，通过第一选择晶体管626-1选择性地耦合到第一位线BL1 612-1的行R+1)；第三分组的另一缓冲晶体管624(例如，分别通过第一及第二选择晶体管626-1及626-2选择性地耦合到第一位线BL1 612-1及第二位线BL2612-2的行R+2)；第二分组的缓冲晶体管624(例如，通过第二选择晶体管626-2选择性地耦合到第二位线BL2 612-1的行R+3)等等。在一个实例中，所述图案沿着所述列继续。
在如图6A中所展示的READ PERIOD 1期间，来自行R的像素电路604的输出信号630-0及来自行R+1的像素电路604的输出信号630-1两者经耦合以由第一位线BL1612-1接收。类似地，来自行R+2的像素电路604的输出信号630-2及来自行R+3的像素电路604的输出信号630-3两者经耦合以由第二位线BL2 612-2接收。在所描绘实例中，每一位线612经耦合以在某个时刻从最多两个缓冲晶体管624接收仅最多两个输出信号630。在一个实例中，由每一缓冲晶体管624生成的输出信号630包括电流。因此，总输出信号632是由第一位线BL1612-1接收的电流的总和，且总输出信号634是由第二位线BL2 612-2接收的电流的总和。
因此，在图6A中在READ PERIOD 1期间所展示的实例中，第一位线BL1 612-1的总输出信号632表示在所述列的行R及R+1中的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管614中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 612-2的总输出信号634表示在所述列的行R+2及R+3的蓝色“B”滤光片下的四个光电二极管614中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从蓝色“B”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
继续图6A中所描绘的实例，如所展示那样在READ PERIOD 2期间读出在绿色“G”滤光片下的光电二极管614。在图6A中在绿色“G”滤光片下的光电二极管614用“G”标记且在READ PERIOD 2下的虚椭圆线内。如所展示那样选择性地接通耦合到在绿色“G”滤光片下的光电二极管614的转移晶体管616，且如所展示那样选择性地关断未耦合到在绿色“G”滤光片下的光电二极管614的转移晶体管616。因此，应注意，根据本发明的教示，在某个时刻接通每一像素电路604的四个转移晶体管616中的仅两者。因而，每一像素电路604中的每一相应浮动扩散区618选择性地经耦合以接收从在光电二极管的每一2x2分组中的四个光电二极管614中的绿色“G”滤光片下的仅两个光电二极管614生成的图像电荷。由于接通四个转移晶体管614中的仅两者，因此应明白，根据本发明的教示，未超过每一浮动扩散区618的全阱容量。
每一像素电路604的每一缓冲晶体管624响应于通过选择性地接通的两个相应转移晶体管616转移到相应浮动扩散区618的图像电荷而生成相应输出信号630。在所描绘实例中，行R+1及R+2的像素电路604的缓冲晶体管624通过相应选择晶体管626耦合到第一位线BL1 612-1，且行R+3及R+4的像素电路604的缓冲晶体管624经耦合到第二位线BL2 612-2。
在如图6A中所展示的READ PERIOD 2期间，来自行R+1的像素电路604的输出信号630-1及来自行R+2的像素电路604的输出信号630-2两者经耦合以由第一位线BL1 612-1接收。类似地，来自行R+3的像素电路604的输出信号630-3及来自行R+4的像素电路604的输出信号630-4两者经耦合以由第二位线BL2 612-2接收。在所描绘实例中，每一位线612经耦合以在某个时刻从最多两个缓冲晶体管624接收仅最多两个输出信号630。因此，总输出信号632是由第一位线BL1 612-1接收的电流的总和，且总输出信号634是由第二位线BL2 612-2接收的电流的总和。
因此，在图6A中在READ PERIOD 2期间所展示的实例中，第一位线BL1 612-1的总输出信号632表示在所述列的行R+1及R+2的绿色“G”滤光片下的四个光电二极管614中光生的图像电荷。类似地，第二位线BL2 612-2的总输出信号634表示在所述列的行R+3及R+4的绿色“G”滤光片下的四个光电二极管614中光生的图像电荷。如可明白，根据本发明的教示，经由两个浮动扩散区而非一个浮动扩散区读出从绿色“G”光电二极管的每一四光电二极管分组读出的图像电荷。
应注意，因为一些行如所展示那样分别通过第一选择晶体管616-1及第二选择转移晶体管616-2选择性地耦合到第一位线BL1 612-1及第二位线BL2 612-2，所以根据本发明的教示，图6A中所展示实例与先前所描述的实例之间的一个差别在于：被读出的相同色彩的所有光电二极管分组(例如，下一列中的蓝色、绿色及红色)是来自邻近行的邻近光电二极管对，这提供改进的垂直分辨率。例如，图6A中所展示的实例可使如所展示那样在READPERIOD 1期间通过第二转移晶体管616-2将蓝色光电二极管“B”从行R+2读出到第二位线BL2 612-2，且在READ PERIOD 2期间通过第一转移晶体管616-1将绿色光电二极管“G”从行R+2读出到第一位线BL1 612-1成为可能。此外，根据本发明的教示，需要仅两个读取周期来读出光电二极管的2x2分组的四行(例如，4C单元)。
如上所述，图6B到6C说明其中相位检测自动聚焦光电二极管(PDAF)可经散布在彩色像素阵列602B中的像素电路604中以将相位检测自动聚焦信息提供给成像系统的另一实例。在READ PERIOD 1期间图6B到6C中的彩色像素阵列602B的操作可与上述图6A中的彩色像素阵列602A的操作基本上类似，在其期间读出在蓝色“B”滤光片下的光电二极管614。在READ PERIOD 2期间，也以与从来自图6A的彩色像素阵列602A的行R+1及R+2读出绿色“G”滤光片的方式基本上类似的方式从来自图6B到6C的彩色像素阵列602B的行R+1及R+2读出绿色“G”滤光片下的光电二极管614。
然而，在READ PERIOD 2期间从图6B到6C的彩色像素阵列602B的行R+3及R+4读出PDAF光电二极管“PD”。特定来说，图6B说明其中从来自彩色像素阵列602B的行R+3及R+4读出左对PDAF光电二极管“PD”的实例，而图6C说明其中从来自彩色像素阵列602B的行R+3及R+4读出右对PDAF光电二极管“PD”的实例。相对于图6B到6C中所说明的实例，应明白，经耦合以由耦合到PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管616接收的转移晶体管控制信号独立于用于控制耦合到常规成像光电二极管的转移晶体管的其它转移晶体管控制信号。
现在具体地参考图6B中在READ PERIOD 2期间所说明的实例，PDAF光电二极管“PD”是行R+3中的光电二极管614-3及614-4与行R+4中的光电二极管614-1及614-2。在图6B的READ PERIOD 2期间读出的行R+3及R+4中的左对PDAF光电二极管“PD”在高且窄的虚椭圆线内。如所展示那样选择性地接通耦合到正被读出的“PD”光电二极管614的行R+3的转移晶体管616-3及行R+4的转移晶体管616-1，且如所展示那样选择性地关断耦合到未被读出的“PD”光电二极管614的行R+3的转移晶体管616-4及行R+4的转移晶体管616-2。
耦合到转移晶体管616-3的浮动扩散区618经耦合以从行R+3的“PD”光电二极管614-3接收电荷。耦合到转移晶体管616-1的浮动扩散区618经耦合以从行R+4的“PD”光电二极管614-1接收电荷。因此，行R+3的缓冲晶体管614经耦合以生成输出信号630-3，所述输出信号630-3经耦合以在READ PERIOD 2期间由第二位线BL2 612-2通过行R+3的选择晶体管626接收。类似地，行R+4的缓冲晶体管614经耦合以生成输出信号630-4，所述输出信号630-4也经耦合以在READ PERIOD 2期间由第二位线BL2612-2通过行R+4的第二选择晶体管626-2接收。在一个实例中，由每一缓冲晶体管624生成的输出信号630包括电流。因此，用于读出左对“PD”光电二极管的总输出信号634是在图6B的READ PERIOD 2期间由第二位线BL2612-2接收的电流的总和。
现在具体地参考图6C中在READ PERIOD 2期间所说明的实例，在图6C的READPERIOD 2期间读出的行R+3及R+4中的右对PDAF光电二极管“PD”在高且窄的虚椭圆线内。如所展示那样选择性地接通耦合到正被读出的“PD”光电二极管614的行R+3的转移晶体管616-4及行R+4的转移晶体管616-2，且如所展示那样选择性地关断耦合到未被读出的“PD”光电二极管614的行R+3的转移晶体管616-3及行R+4的转移晶体管616-1。
耦合到转移晶体管616-4的浮动扩散区618经耦合以从行R+3的“PD”光电二极管614-4接收电荷。耦合到转移晶体管616-2的浮动扩散区618经耦合以从行R+4的“PD”光电二极管614-2接收电荷。因此，行R+3的缓冲晶体管614经耦合以生成输出信号630-3，所述输出信号630-3经耦合以在READ PERIOD 2期间由第二位线BL2 612-2通过行R+3的选择晶体管626接收。类似地，行R+4的缓冲晶体管614经耦合以生成输出信号630-4，所述输出信号630-4也经耦合以在READ PERIOD 2期间由第二位线BL2612-2通过行R+4的第二选择晶体管626-2接收。在一个实例中，由每一缓冲晶体管624生成的输出信号630包括电流。因此，用于读出右对“PD”光电二极管的总输出信号634是在图6C的READ PERIOD 2期间由第二位线BL2612-2接收的电流的总和。
在各种实例中，应明白，在图6B到6C中，经耦合以控制耦合到左对PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管的转移晶体管控制信号及经耦合以控制耦合到右对PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管的转移晶体管控制信号总是彼此互补。因此，在一个实例中，可生成单个转移晶体管控制信号以控制耦合到PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管。在那个实例中，反相器经耦合以接收单个转移晶体管控制信号。在那个实例中，耦合到左对PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管经耦合以接收单个转移晶体管控制信号，且耦合到右对PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管经耦合以接收经耦合以接收单个转移晶体管控制信号的反相器的输出。在另一类似实例中，耦合到右对PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管经耦合以接收单个转移晶体管控制信号，且耦合到左对PDAF光电二极管“PD”的转移晶体管经耦合以接收经耦合以接收经耦合以接收单个转移晶体管控制信号的反相器的输出。
因此，应明白，根据本发明的教示，在上文所展示的图6B到6C中所说明的实例还能够读出PDAF光电二极管“PD”信息以及常规图像光电二极管信息。在各种实例中，应注意，来自左对PDAF光电二极管的信息可在不同空间位置中或在不同帧中与来自右对PDAF光电二极管的信息分开。
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不意在是详尽性的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，但是在本发明的范围内各种修改是可能的，如相关领域的技术人员将认识到。
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施例。相反，本发明的范围将完全由所附权利要求书确定，所附权利要求书将根据权利要求解释的既定原则来解释。

Claims (23)

1.一种成像装置，其包括：
光电二极管阵列的光电二极管的多个分组，其中光电二极管的每一分组包含在像素阵列中相邻的四个光电二极管；
转移晶体管的多个分组，其中转移晶体管的每一分组经耦合到光电二极管的相应分组，其中转移晶体管的每一分组包含四个转移晶体管，其中所述四个转移晶体管中的每一者经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的相应一者，
多个浮动扩散区，其中每一浮动扩散区经耦合到转移晶体管的相应分组，其中所述每一浮动扩散区在某个时刻通过转移晶体管的所述相应分组选择性地经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的最多两者；
多个缓冲晶体管，其中每一缓冲晶体管经耦合到所述多个浮动扩散区中的相应浮动扩散区，其中所述多个缓冲晶体管包括缓冲晶体管的第一分组及缓冲晶体管的第二分组；
多个位线，其经布置成成对位线，其中每一对位线经耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的相应单个列，其中所述每一对位线包含：
第一位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第一分组的最多两个缓冲晶体管；及
第二位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第二分组的最多两个缓冲晶体管；及
彩色滤光片阵列，所述彩色滤光片阵列包含安置在所述光电二极管阵列的相应光电二极管上的彩色滤光片的多个分组，其中彩色滤光片的每一分组包含具有相同色彩的四个彩色滤光片，其中彩色滤光片的每一分组与光电二极管的两个分组重叠，其中在所述第一位线经耦合到所述第一分组的两个缓冲晶体管，且所述第二位线经耦合到所述第二分组的两个缓冲晶体管的时刻，
所述第一分组的所述两个缓冲晶体管中的一者及所述第二分组的所述两个缓冲晶体管中的一者耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区耦合到均与具有所述相同色彩的彩色滤光片重叠的两个相应光电二极管，且
所述第一分组的所述两个缓冲晶体管中的另一者及所述第二分组的所述两个缓冲晶体管中的另一者耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区耦合到配置为所述像素阵列的相位检测自动聚焦PDAF光电二极管的相应光电二极管。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中与彩色滤光片的所述每一分组重叠的光电二极管的所述两个分组在所述像素阵列中的光电二极管的分组的同一单个列中。
3.根据权利要求1所述的成像装置，
其中在所述第一位线经耦合到所述第一分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第一分组的所述两个缓冲晶体管经耦合到所述像素阵列中的相邻浮动扩散区，且
其中在所述第二位线经耦合到所述第二分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第二分组的所述两个缓冲晶体管经耦合到所述像素阵列中的相邻浮动扩散区。
4.根据权利要求1所述的成像装置，
其中在所述第一位线经耦合到所述第一分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第一分组的所述两个缓冲晶体管耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区耦合到均与具有所述相同色彩的彩色滤光片重叠的两个相应光电二极管的，且
其中在所述第二位线经耦合到所述第二分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第二分组的所述两个缓冲晶体管耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区耦合到均与具有所述相同色彩的彩色滤光片重叠的两个相应光电二极管的相应浮动扩散区。
5.根据权利要求1所述的成像装置，其进一步包括多个选择晶体管，其中所述多个选择晶体管包括选择晶体管的第一分组及选择晶体管的第二分组，
其中选择晶体管的所述第一分组的每一选择晶体管经耦合在缓冲晶体管的所述第一分组的相应缓冲晶体管与耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的所述相应单个列的每一对位线中的所述第一位线之间，且
其中选择晶体管的所述第二分组的每一选择晶体管经耦合在缓冲晶体管的所述第二分组的相应缓冲晶体管与耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的所述相应单个列的每一对位线中的所述第二位线之间。
6.根据权利要求5所述的成像装置，其中光电二极管的所述多个分组沿着所述像素阵列中的光电二极管的分组的每一列以重复图案布置，其中所述重复图案依次包括：
耦合到通过选择晶体管的所述第一分组的相应选择晶体管与所述第一位线耦合的相应缓冲晶体管的光电二极管的N个相邻分组；及
耦合到通过选择晶体管的所述第二分组的相应选择晶体管与所述第二位线耦合的相应缓冲晶体管的光电二极管的N个相邻分组。
7.根据权利要求5所述的成像装置，其中所述多个缓冲晶体管包括：
缓冲晶体管的第一子集，其被包含在缓冲晶体管的所述第一分组中；
缓冲晶体管的第二子集，其被包含在缓冲晶体管的所述第二分组中；及
缓冲晶体管的第三子集，其被包含在缓冲晶体管的所述第一分组及缓冲晶体管的所述第二分组两者中。
8.根据权利要求7所述的成像装置，其中光电二极管的所述多个分组沿着所述像素阵列中的光电二极管的分组的每一列以重复图案布置，其中所述重复图案依次包括：
耦合到缓冲晶体管的所述第三子集的第一相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述第一相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第一分组的第一相应选择晶体管耦合到所述第一位线且通过选择晶体管的所述第二分组的第一相应选择晶体管耦合到所述第二位线；
耦合到缓冲晶体管的所述第一子集的相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第一分组的第二相应选择晶体管耦合到所述第一位线；
耦合到缓冲晶体管的所述第三子集的第二相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述第二相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第一分组的第三相应选择晶体管耦合到所述第一位线且通过选择晶体管的所述第二分组的第二相应选择晶体管耦合到所述第二位线；及
耦合到缓冲晶体管的所述第二子集的相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第二分组的第三相应选择晶体管耦合到所述第二位线。
9.根据权利要求1所述的成像装置，其中每一缓冲晶体管具有栅极端子，所述栅极端子经耦合到所述相应浮动扩散区以响应于由所述相应浮动扩散区从光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的所述最多两者接收的图像电荷而生成输出信号。
10.根据权利要求9所述的成像装置，
其中所述第一位线选择性地经耦合以在某个时刻接收来自缓冲晶体管的所述第一分组的所述最多两个缓冲晶体管的所述输出信号的总和，且
其中所述第二位线选择性地经耦合以在某个时刻接收来自缓冲晶体管的所述第二分组的所述最多两个缓冲晶体管的所述输出信号的总和。
11.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其经耦合以响应于入射光而生成图像数据，所述像素阵列包含：
光电二极管的多个分组，其中光电二极管的每一分组包含在所述像素阵列中相邻的四个光电二极管；
转移晶体管的多个分组，其中转移晶体管的每一分组经耦合到光电二极管的相应分组，其中转移晶体管的每一分组包含四个转移晶体管，其中所述四个转移晶体管中的每一者经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的相应一者；
多个浮动扩散区，其中每一浮动扩散区经耦合到转移晶体管的相应分组，其中所述每一浮动扩散区在某个时刻通过转移晶体管的所述相应分组选择性地经耦合到光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的最多两者；
多个缓冲晶体管，其中每一缓冲晶体管经耦合到所述多个浮动扩散区中的相应浮动扩散区，其中所述多个缓冲晶体管包括缓冲晶体管的第一分组及缓冲晶体管的第二分组；
多个位线，其经布置成成对位线，其中每一对位线经耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的相应单个列，其中所述每一对位线包含：
第一位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第一分组的最多两个缓冲晶体管；及
第二位线，其在某个时刻选择性地经耦合到缓冲晶体管的所述第二分组的最多两个缓冲晶体管；及
彩色滤光片阵列，所述彩色滤光片阵列包含安置在所述光电二极管阵列的相应光电二极管上的彩色滤光片的多个分组，其中彩色滤光片的每一分组包含具有相同色彩的四个彩色滤光片，其中彩色滤光片的每一分组与光电二极管的两个分组重叠，
其中在所述第一位线经耦合到所述第一分组的两个缓冲晶体管，且所述第二位线经耦合到所述第二分组的两个缓冲晶体管的时刻，
所述第一分组的所述两个缓冲晶体管中的一者及所述第二分组的所述两个缓冲晶体管中的一者耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区耦合到均与具有所述相同色彩的彩色滤光片重叠的两个相应光电二极管，且
所述第一分组的所述两个缓冲晶体管中的另一者及所述第二分组的所述两个缓冲晶体管中的另一者耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区耦合到配置为所述像素阵列的相位检测自动聚焦PDAF光电二极管的相应光电二极管；
控制电路系统，其经耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及
读出电路系统，其经耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出所述图像数据。
12.根据权利要求11所述的成像系统，其进一步包括耦合到所述读出电路系统以存储从所述像素阵列读出的所述图像数据的功能逻辑。
13.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述读出电路系统经耦合以通过所述多个位线从所述像素阵列读出所述图像数据。
14.根据权利要求11所述的成像系统，其中与彩色滤光片的所述每一分组重叠的光电二极管的所述两个分组在所述像素阵列中的光电二极管的分组的同一单个列中。
15.根据权利要求11所述的成像系统，其中彩色滤光片的所述多个分组以拜耳图案布置。
16.根据权利要求11所述的成像系统，
其中在所述第一位线经耦合到所述第一分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第一分组的所述两个缓冲晶体管经耦合到所述像素阵列中的相邻浮动扩散区，且
其中在所述第二位线经耦合到所述第二分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第二分组的所述两个缓冲晶体管经耦合到所述像素阵列中的相邻浮动扩散区。
17.根据权利要求11所述的成像系统，
其中在所述第一位线经耦合到所述第一分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第一分组的所述两个缓冲晶体管耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区经耦合到均与具有所述相同色彩的彩色滤光片重叠的两个相应光电二极管，且
其中在所述第二位线经耦合到所述第二分组的两个缓冲晶体管的时刻，所述第二分组的所述两个缓冲晶体管耦合到相应浮动扩散区，其中每一个相应浮动扩散区耦合到均与具有所述相同色彩的彩色滤光片重叠的两个相应光电二极管。
18.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述像素阵列进一步包括多个选择晶体管，其中所述多个选择晶体管包括选择晶体管的第一分组及选择晶体管的第二分组，
其中选择晶体管的所述第一分组的每一选择晶体管经耦合在缓冲晶体管的所述第一分组的相应缓冲晶体管与耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的所述相应单个列的每一对位线中的所述第一位线之间，且
其中选择晶体管的所述第二分组的每一选择晶体管经耦合在缓冲晶体管的所述第二分组的相应缓冲晶体管与耦合到所述像素阵列中的光电二极管的分组的所述相应单个列的每一对位线中的所述第二位线之间。
19.根据权利要求18所述的成像系统，其中光电二极管的所述多个分组沿着所述像素阵列中的光电二极管的分组的每一列以重复图案布置，其中所述重复图案依次包括：
耦合到通过选择晶体管的所述第一分组的相应选择晶体管与所述第一位线耦合的相应缓冲晶体管的光电二极管的N个相邻分组；及
耦合到通过选择晶体管的所述第二分组的相应选择晶体管与所述第二位线耦合的相应缓冲晶体管的光电二极管的N个相邻分组。
20.根据权利要求18所述的成像系统，其中所述多个缓冲晶体管包括：
缓冲晶体管的第一子集，其被包含在缓冲晶体管的所述第一分组中；
缓冲晶体管的第二子集，其被包含在缓冲晶体管的所述第二分组中；及
缓冲晶体管的第三子集，其被包含在缓冲晶体管的所述第一分组及缓冲晶体管的所述第二分组两者中。
21.根据权利要求20所述的成像系统，其中光电二极管的所述多个分组沿着所述像素阵列中的光电二极管的分组的每一列以重复图案布置，其中所述重复图案依次包括：
耦合到缓冲晶体管的所述第三子集的第一相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述第一相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第一分组的第一相应选择晶体管耦合到所述第一位线且通过选择晶体管的所述第二分组的第一相应选择晶体管耦合到所述第二位线；
耦合到缓冲晶体管的所述第一子集的相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第一分组的第二相应选择晶体管耦合到所述第一位线；
耦合到缓冲晶体管的所述第三子集的第二相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述第二相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第一分组的第三相应选择晶体管耦合到所述第一位线且通过选择晶体管的所述第二分组的第二相应选择晶体管耦合到所述第二位线；及
耦合到缓冲晶体管的所述第二子集的相应缓冲晶体管的光电二极管的一个分组，所述相应缓冲晶体管通过选择晶体管的所述第二分组的第三相应选择晶体管耦合到所述第二位线。
22.根据权利要求11所述的成像系统，其中每一缓冲晶体管具有栅极端子，所述栅极端子经耦合到所述相应浮动扩散区以响应于由所述相应浮动扩散区从光电二极管的所述相应分组的所述四个光电二极管中的所述最多两者接收的图像电荷而生成输出信号。
23.根据权利要求22所述的成像系统，
其中所述第一位线选择性地经耦合以在某个时刻接收来自缓冲晶体管的所述第一分组的所述最多两个缓冲晶体管的所述输出信号的总和，且
其中所述第二位线选择性地经耦合以在某个时刻接收来自缓冲晶体管的所述第二分组的所述最多两个缓冲晶体管的所述输出信号的总和。
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