CN115484364A - 图像传感器 - Google Patents

图像传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN115484364A
CN115484364A CN202210550665.4A CN202210550665A CN115484364A CN 115484364 A CN115484364 A CN 115484364A CN 202210550665 A CN202210550665 A CN 202210550665A CN 115484364 A CN115484364 A CN 115484364A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pixel
green
red
pixel group
blue
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210550665.4A
Other languages
English (en)
Inventor
鲁尧焕
金大官
郑小荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020210107536A external-priority patent/KR20220162017A/ko
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN115484364A publication Critical patent/CN115484364A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/133—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing panchromatic light, e.g. filters passing white light
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/135—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements
    • H04N25/136—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements using complementary colours
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

提供了一种图像传感器。所述图像传感器包括：多个红色像素组，第一红色像素和第二红色像素在第一方向上彼此相邻；多个绿色像素组，第一绿色像素和第二绿色像素在第一方向上彼此相邻；多个蓝色像素组，第一蓝色像素和第二蓝色像素在第一方向上彼此相邻；和至少一个颜色像素组，所述至少一个颜色像素组包括：第一颜色像素和第二颜色像素，第一彩色像素颜色像素和第二彩色像素颜色像素各自被配置为感测特定颜色，第一颜色像素和第二颜色像素在第二方向上彼此相邻，所述至少一个颜色像素组在红色像素组与绿色像素组之间并且在绿色像素组与蓝色像素组之间。

Description

图像传感器
本申请基于和要求于2021年5月31日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0070194号和2021年8月13日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0107536号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。
技术领域
发明构思涉及图像传感器。
背景技术
捕获图像并将图像转换成电信号的图像传感器用在针对一般消费者的电子装置(诸如，数码相机、移动电话相机和便携式摄像机)中，并且还用在安装在汽车、安全装置和机器人上的相机中。图像传感器可包括像素阵列，并且像素阵列的每个像素可包括光电二极管。需要图像传感器执行自动对焦(AF)功能，以便快速和准确地执行图像捕获。
发明内容
发明构思提供用于感测各种颜色并在垂直和水平方向上执行自动聚焦(AF)功能的图像传感器。
根据发明构思的一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：多个红色像素组，所述多个红色像素组各自包括：第一红色像素和第二红色像素，第一红色像素和第二红色像素各自被配置为感测红色，第一红色像素和第二红色像素在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜；多个绿色像素组，所述多个绿色像素组各自包括：第一绿色像素和第二绿色像素，第一绿色像素和第二绿色像素各自被配置为感测绿色，第一绿色像素和第二绿色像素在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜；多个蓝色像素组，所述多个蓝色像素组各自包括：第一蓝色像素和第二蓝色像素，第一蓝色像素和第二蓝色像素各自被配置为感测蓝色，第一蓝色像素和第二蓝色像素在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜；和至少一个颜色像素组，所述至少一个颜色像素组包括：第一颜色像素和第二颜色像素，第一彩色像素颜色像素和第二彩色像素颜色像素各自被配置为感测特定颜色，第一颜色像素和第二颜色像素在第二方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜，第一方向垂直于第二方向；所述特定颜色不同于红色、蓝色和绿色；并且所述至少一个颜色像素组在红色像素组与绿色像素组之间并且在绿色像素组与蓝色像素组之间。
根据本发明构思的一方面，提供了一种在第一颜色模式和第二颜色模式下操作的图像传感器。所述图像传感器包括：第一像素组，包括：多个像素，所述多个像素各自被配置为感测红色、绿色和蓝色中的一个；和第二像素组，包括：多个像素，所述多个像素各自被配置为感测青色、品红色和黄色中的一个，包括在第一像素组中的像素的数量大于包括在第二像素组中的像素的数量，并且所述图像传感器被配置为使用从第一像素组输出的像素信号在第一颜色模式下生成RGB图像数据，并且使用从第二像素组输出的像素信号在第二颜色模式下生成CMY图像数据。
根据发明构思的又一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：多个红色共享像素组，所述多个红色共享像素组各自包括：多个红色像素，被配置为感测红色并彼此共享浮置扩散区域；多个绿色共享像素组，所述多个绿色共享像素组各自包括：多个绿色像素，被配置为感测绿色并彼此共享浮置扩散区域；多个蓝色共享像素组，所述多个蓝色共享像素组各自包括：多个蓝色像素，被配置为感测蓝色并彼此共享浮置扩散区域；和多个颜色像素组，所述多个彩色像素颜色像素组各自包括：多个颜色像素，被配置为感测特定颜色并彼此共享浮置扩散区域，所述特定颜色不同于红色、绿色和蓝色；包括在所述多个绿色共享像素组中的每个中的绿色像素的数量大于包括在所述多个红色共享像素组中的每个中的红色像素的数量；并且包括在所述多个红色共享像素组中的每个中的红色像素的数量大于包括在所述多个颜色像素组中的每个颜色像素组中的颜色像素的数量。
根据发明构思的另一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：多个红色像素，被配置为感测红色；多个绿色像素，被配置为感测绿色；多个蓝色像素，被配置为感测蓝色；和多个黄色像素，被配置为感测黄色，其中，红色像素、绿色像素、蓝色像素和黄色像素的数量的比率为6:8:6:4。
附图说明
根据下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解发明构思的实施例，在附图中：
图1是示出根据一些示例实施例的数字成像装置的结构的示图；
图2是示出根据一些示例实施例的图像传感器的配置的框图；
图3是根据一些示例实施例的被提供用于描述图像传感器的像素阵列的示图；
图4A和图4B是根据一些示例实施例的被提供用于描述图像传感器在不同颜色模式下的操作的示图；
图5A和图5B是根据一些示例实施例的被提供用于描述图像传感器在不同颜色模式下的操作的示图；
图6和图7是根据示例实施例的被提供用于描述图像传感器的像素阵列的示图；
图8是根据一些示例实施例的被提供用于描述提供给图像传感器的像素的传输控制信号的示图；
图9是根据一些示例实施例的被提供用于描述连接到图像传感器的像素的列输出线的示图；
图10是图3中的红色共享像素组的示例电路图；
图11是图3中的红色共享像素组和黄色像素组的示例电路图；
图12是提供给图11中的红色共享像素组和黄色像素组的控制信号的时序图；
图13是根据一些示例实施例的图像传感器的示意图；
图14是包括多相机模块的电子装置的框图；和
图15是图14中的相机模块的详细框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细描述实施例。
图1是示出根据一些示例实施例的数字成像装置10的结构的示图。图1被提供用于描述数字成像装置10执行自动聚焦(AF)功能。
根据一些示例实施例，数字成像装置10可包括成像单元11、图像传感器100和处理器12。数字成像装置10可具有聚焦功能。
数字成像装置10的一般操作可由处理器12控制。处理器12可向透镜驱动器(lensdriver)11_2和控制器120中的每个提供用于每个元件的操作的控制信号。
成像单元11接收光并且可包括透镜11_1和透镜驱动器11_2。透镜11_1可包括多个透镜。成像单元11还可包括光圈和光圈驱动器。
透镜驱动器11_2可与处理器12交换关于焦点检测的信息，并且可根据来自处理器12的控制信号控制透镜11_1的位置。透镜驱动器11_2可在远离或朝向对象20的方向上移动透镜11_1。因此，可控制透镜11_1与对象20之间的距离。根据透镜11_1的位置，对象20可处于对焦或失焦。
例如，当透镜11_1与对象20之间的距离彼此相对近时，透镜11_1可相对于对象20从聚焦位置移动，并且在由图像传感器100捕获的图像之间可存在相位差。透镜驱动器11_2可基于由处理器12提供的控制信号将透镜11_1从对象20移开。
当透镜11_1与对象20之间的距离彼此相对远时，透镜11_1可相对于对象20从聚焦位置移动，并且在由图像传感器100捕获的图像之间可存在相位差。透镜驱动器11_2可基于由处理器12提供的控制信号将透镜11_1朝向对象20移动。
图像传感器100可将入射光转换为图像信号(例如，可被配置为将入射光转换为图像信号)。图像传感器100可包括像素阵列110、控制器120和信号处理器130。当光信号到达像素阵列110的光接收表面时，已经通过透镜11_1的光信号可形成对象20的图像。
像素阵列110可包括将光信号转换为电信号的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。像素阵列110的感度(sensitivity)等可由控制器120控制。像素阵列110可包括将光信号转换为电信号的多个像素。每个像素可根据感测到的光的强度生成像素信号。
图像传感器100可将图像信息提供给处理器12，并且处理器12可使用图像信息执行相位差计算。例如，处理器12可从信号处理器130接收与由像素生成的像素信号对应的图像信息，并且执行相位差计算，相位差计算可通过对图像信息执行相关操作被获得。处理器12可获得焦点的位置、焦点的方向、对象20与图像传感器100之间的距离等作为相位差计算结果。处理器12可基于相位差计算结果将控制信号输出(例如，被配置为输出)到透镜驱动器11_2以移动透镜11_1。
处理器12可减少输入信号中的噪声并执行图像信号处理(诸如，伽马校正、滤色器阵列插值(color filter array interpolation)、颜色矩阵、颜色校正或颜色增强)，以改善图像质量。此外，处理器12可通过压缩已由用于改善图像质量的图像信号处理产生的图像数据来生成图像文件，或可从图像文件恢复图像数据。
图2是示出根据一些示例实施例的图像传感器100的配置的框图。
参照图2，图像传感器100可包括像素阵列110、控制器120、信号处理器130、行驱动器140和信号读取器150。信号读取器150可包括相关双采样电路(CDS)151、模数转换器(ADC)153和缓冲器155。在诸如替代图2一些示例实施例中，信号处理器130可被包括在图像传感器100外部的处理器(例如，图1中的处理器12)中。
像素阵列110可包括将光信号转换为电信号的多个像素。每个像素可根据感测到的光的强度生成像素信号。
像素阵列110可包括第一像素组PG1和第二像素组PG2。第一像素组PG1可包括用于感测(例如，第一像素组PG1可被配置为感测)与第二像素组PG2不同的颜色空间中的颜色的像素。根据颜色模式，图像传感器100可在第一颜色模式下使用由第一像素组PG1生成的像素信号来输出红色-绿色-蓝色(RGB)图像数据，并且在第二颜色模式下使用由第二像素组PG2生成的像素信号来输出青色-品红色-黄色(CMY)图像数据。图像传感器100可在第三颜色模式下使用由第一像素组PG1生成的像素信号和由第二像素组PG2生成的像素信号来输出红色-绿色-蓝色-青色-品红色-黄色(RGBCMY)图像数据。
例如，第一像素组PG1可包括：包括感测(例如，被配置为感测)红色的红色像素的红色像素组GR、包括感测绿色的绿色像素的绿色像素组GG和包括感测蓝色的蓝色像素的蓝色像素组GB。例如，第二像素组PG2可包括：包括感测青色的青色像素的青色像素组GC、包括感测品红色的品红色像素的品红色像素组GM和包括感测黄色的黄色像素的黄色像素组GY。然而，第二像素组PG2可仅包括青色像素组GC和黄色像素组GY，或仅包括感测白色的白色像素组。上面的描述仅是示例性的，第二像素组PG2不限于此。在一个示例中，第二像素组PG2可对应于至少一个颜色像素组。至少一个颜色像素组可包括第一颜色像素和第二颜色像素。第一颜色像素和第二颜色像素各自被配置为感测特定颜色。例如，特定颜色可不同于红色、蓝色和绿色。在一个非限制的示例中，特定颜色可以是但不限于青色、品红色、黄色和白色中的一个或多个。
根据颜色特性，感测青色、品红色或黄色的像素的感度可高于感测红色、绿色或蓝色的像素的感度。也就是说，感测青色、品红色或黄色的像素的感度可比感测红色、绿色或蓝色的像素的感度更能够感测颜色。在一些示例实施例中，像素阵列110的青色像素、品红色像素和黄色像素的数量中的每个可小于像素阵列110的红色像素(或蓝色或绿色像素)的数量。
像素阵列110可包括可执行AF功能或距离测量功能的多个像素。像素可生成用于执行AF功能的像素信号和用于捕获图像的像素信号。因此，图像传感器100可生成AF数据和图像数据。
像素阵列110的每个像素可通过第一列输出线CLO_0至第n列输出线CLO_n-1中的对应列输出线将像素信号输出到CDS 151。在AF模式中，从各个像素输出的像素信号可与用于计算相位差的相位信号对应。相位信号可包括关于形成在图像传感器100上的图像的位置的信息，并且透镜(例如，图1中的透镜11_1)的焦点位置可基于计算的相位差来计算。例如，使相位差为零的透镜11_1的位置可以是焦点位置。
相位信号可用于聚焦在对象(例如，图1中的对象20)上，并且还用于测量对象20与图像传感器100之间的距离。为了测量对象20与图像传感器100之间的距离，还可参考附加信息(诸如，在图像传感器100上形成的图像之间的相位差、透镜11_1与图像传感器100之间的距离、透镜11_1的尺寸或透镜11_1的焦点位置)。
在一些示例实施例中，红色像素组GR、绿色像素组GG和蓝色像素组GB中的每个可包括在第一方向上彼此相邻并且彼此共享微透镜的第一像素和第二像素。在一些示例实施例中，至少一个颜色像素组可包括在垂直于第一方向的第二方向上彼此相邻并且彼此共享微透镜的第一颜色像素和第二颜色像素。在一些示例实施例中，青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY中的每个可包括在垂直于第一方向的第二方向上彼此相邻并且彼此共享微透镜的第一像素和第二像素。因此，图像传感器100可使用由第一像素组PG1生成的像素信号在第一方向(例如，左右方向或水平方向)上执行AF功能，并且使用由第二像素组PG2生成的像素信号在第二方向(例如，上下方向或垂直方向)上执行AF功能。
控制器120可控制行驱动器140，使得像素阵列110吸收光，累积电荷，临时存储累积的电荷，并且输出与存储的电荷对应的电信号。控制器120还可控制信号读取器150测量由像素阵列110提供的像素信号的电平。
行驱动器140可生成用于控制像素阵列110的信号(例如，复位控制信号RS、传输控制信号TS和选择信号SELS)，并将信号提供给多个像素。行驱动器140可确定提供给像素以执行AF功能或图像拍摄功能的复位控制信号RS、传输控制信号TS和选择信号SELS的激活和去激活时序。行驱动器140还可确定提供给像素以执行电荷装仓操作(charge binningoperation)的复位控制信号RS、传输控制信号TS和选择信号SELS的激活和去激活时序。
CDS 151可采样并保持由像素阵列110提供的像素信号。CDS151可对特定噪声的电平和像素信号的电平执行双采样，并输出与样本电平之间的差对应的电平。CDS 151可从斜坡信号生成器157接收斜坡信号，将斜坡信号与像素信号进行比较，并输出比较结果。ADC153可将与从CDS 151接收的电平对应的模拟信号转换为数字信号。缓冲器155可锁存数字信号并将锁存的信号顺序地输出到信号处理器130或图像传感器100的外部。
信号处理器130可基于从多个像素接收的像素信号来执行信号处理。例如，信号处理器130可执行降噪、增益调节(gain tuning)、波形整形、插值、白平衡、伽马处理、边缘增强等。此外，信号处理器130可基于在AF操作期间从多个像素输出的相位信号来执行信号处理，并且将信号处理的信息输出到处理器12，使得处理器12执行用于AF操作的相位差计算。
信号处理器130可在第一颜色模式下输出RGB图像数据，并且在第二颜色模式下输出CMY图像数据。图像传感器100可在第三颜色模式下输出RGBCMY图像数据。
在一些示例实施例中，信号处理器130可接收由多个红色像素组GR生成的红色图像信息和由多个黄色像素组GY生成的黄色图像信息，并通过将红色图像信息和加权的黄色图像信息相加来生成处理的红色图像信息。信号处理器130可接收由多个蓝色像素组GB生成的蓝色图像信息和由多个青色像素组GC生成的青色图像信息，并通过将蓝色图像信息和加权的青色图像信息相加来生成处理的蓝色图像信息。信号处理器130可接收由多个绿色像素组GG生成的绿色图像信息和由多个品红色像素组GM生成的品红色图像信息，并通过将绿色图像信息和加权的品红色图像信息相加来生成处理的绿色图像信息。
图3是根据一些示例实施例的被提供用于描述图像传感器的像素阵列的示图。图3示出图2中的像素阵列110的部分的示例。
参照图3，像素阵列110可包括多个红色像素组GR、多个绿色像素组GG、多个蓝色像素组GB、多个青色像素组GC、多个品红色像素组GM和多个黄色像素组GY。红色(R)滤光器可被提供用于红色像素组GR，绿色(G)滤光器可被提供用于绿色像素组GG，蓝色(B)滤光器可被提供用于蓝色像素组GB，青色(C)滤光器可被提供用于青色像素组GC，品红色(M)滤光器可被提供用于品红色像素组GM，并且黄色(YY)滤光器可被提供用于黄色像素组GY。
红色像素组GR可包括红色像素(例如，在第一方向X上彼此相邻的第一红色像素PXR1和第二红色像素PXR2)。单个微透镜MLX可被设置在第一红色像素PXR1和第二红色像素PXR2上方。换言之，第一红色像素PXR1和第二红色像素PXR2可彼此共享微透镜MLX。绿色像素组GG可包括绿色像素(例如，在第一方向X上彼此相邻并且彼此共享微透镜MLX的第一绿色像素PXG1和第二绿色像素PXG2)。蓝色像素组GB可包括蓝色像素(例如，在第一方向X上彼此相邻并且彼此共享微透镜MLX的第一蓝色像素PXB1和第二蓝色像素PXB2)。
根据微透镜MLX的形状和折射率，由第一红色像素PXR1和第二红色像素PXR2中的每个产生的电荷量可不同，由第一绿色像素PXG1和第二绿色像素PXG2中的每个产生的电荷量可不同，并且由第一蓝色像素PXB1和第二蓝色像素PXB2中的每个产生的电荷量可不同。因此，可基于分别从第一红色像素PXR1、第一绿色像素PXG1和第一蓝色像素PXB1输出的第一像素信号以及分别从第二红色像素PXR2、第二绿色像素PXG2和第二蓝色像素PXB2输出的第二像素信号来执行第一方向X上的AF功能。
青色像素组GC可包括青色像素(例如，在第二方向Y上彼此相邻并且彼此共享微透镜MLY的第一青色像素PXC1和第二青色像素PXC2)。品红色像素组GM可包括品红色像素(例如，在第二方向Y上彼此相邻并且彼此共享微透镜MLY的第一品红色像素PXM1和第二品红色像素PXM2)。黄色像素组GY可包括黄色像素(例如，在第二方向Y上彼此相邻并且彼此共享微透镜MLY的第一黄色像素PXY1和第二黄色像素PXY2)。
根据微透镜MLY的形状和折射率，由第一青色像素PXC1和第二青色像素PXC2中的每个产生的电荷量可不同，由第一品红色像素PXM1和第二品红色像素PXM2中的每个产生的电荷量可不同，并且由第一黄色像素PXY1和第二黄色像素PXY2中的每个产生的电荷量可不同。因此，可基于分别从第一青色像素PXC1、第一品红色像素PXM1和第一黄色像素PXY1输出的第一像素信号以及分别从第二青色像素PXC2、第二品红色像素PXM2和第二黄色像素PXY2输出的第二像素信号来执行第二方向Y上的AF功能。
在一些示例实施例中，包括在每个绿色共享像素组SGG中的绿色像素的数量大于包括在每个红色共享像素组SGR中的红色像素的数量。在一些示例实施例中，包括在每个红色共享像素组SGR中的红色像素的数量大于包括在至少一个颜色像素组中的每个中的颜色像素的数量。
红色共享像素组SGR可包括在第二方向Y上连续布置的三个红色像素组GR。换言之，红色共享像素组SGR可包括总共六个红色像素，六个红色像素在第一至第三连续行中的每个行中按照两个彼此相邻。在一些示例实施例中，红色共享像素组SGR的红色像素可彼此共享浮置扩散区域并且可连接到一条列输出线。在一些示例实施例中，红色共享像素组SGR和至少一个颜色像素组中的一个颜色像素组可彼此共享浮置扩散区域。
绿色共享像素组SGG可包括布置在连续的第一行至第三行中的四个绿色像素组GG。布置在第二行中的两个绿色像素组GG可在第一方向X上彼此相邻，并且可与第一行的绿色像素组GG和第三行的绿色像素组GG两者相邻。换言之，绿色共享像素组SGG可包括总共八个绿色像素，八个绿色像素在第一至第三连续行中的每个行中按照两个、四个和两个彼此相邻。在一些示例实施例中，绿色共享像素组SGG的绿色像素可彼此共享浮置扩散区域并且可连接到一条列输出线。
蓝色共享像素组SGB可包括在第二方向Y上连续布置的三个蓝色像素组GB。换言之，蓝色共享像素组SGB可包括总共六个蓝色像素，六个蓝色像素在第一至第三连续行中的每个行中按照两个彼此相邻。在一些示例实施例中，蓝色共享像素组SGB的蓝色像素可彼此共享浮置扩散区域并且可连接到一条列输出线。
红色共享像素组SGR、绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB可具有贝尔图案(Bayer pattern)。图2中的图像传感器100可使用从红色共享像素组SGR输出的像素信号、从绿色共享像素组SGG输出的像素信号和从蓝色共享像素组SGB输出的像素信号来生成贝尔图像数据。
红色共享像素组SGR、绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB中的每个可与青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY相邻。青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY中的每个可与红色共享像素组SGR、绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB相邻。青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY中的每个可位于红色共享像素组SGR与绿色共享像素组SGG之间以及绿色共享像素组SGG与蓝色共享像素组SGB之间。
像素阵列110的青色像素、品红色像素和黄色像素的数量中的每个可小于像素阵列110的红色、蓝色或绿色像素的数量。在一些示例实施例中，像素阵列110中的红色像素、绿色像素、蓝色像素、青色像素、品红色像素和黄色像素的数量的比率可以是6:8:6:2:4:2。根据颜色特性，感测C、M或Y的像素的感度可高于感测R、G或B的像素的感度。因此，尽管存在相对少量的青色像素、品红色像素和黄色像素，但与图像传感器100的RGB感度相比，图像传感器100的CMY感度可被降低。
因为图像传感器100可感测CMY颜色以及RGB颜色，所以可增强图像传感器100的颜色感度。此外，图像传感器100可提供第一方向X上的AF功能和第二方向Y上的AF功能二者。
图4A和图4B是根据一些示例实施例的被提供用于描述图像传感器在不同颜色模式下的操作的示图。图4A和4B被提供用于描述包括图3的像素阵列110的图像传感器100的操作。
参照图4A，图1中的图像传感器100可通过同时累积由红色共享像素组SGR的六个红色像素生成的光电荷(即，对由红色共享像素组SGR的六个红色像素生成的光电荷执行装仓)来像单个像素一样驱动红色共享像素组SGR。类似地，图像传感器100可通过同时累积由绿色共享像素组SGG的八个绿色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动绿色共享像素组SGG，并通过同时累积由蓝色共享像素组SGB的六个蓝色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动蓝色共享像素组SGB。因此，图像传感器100可大幅增大像素的满陷容量(full wellcapacity，FWC)。
红色共享像素组SGR、绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB可重复地被布置为彼此分开第一距离D1。在一些示例实施例中，红色共享像素组SGR、绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB可被布置为具有贝尔图案。换言之，从红色共享像素组SGR的中心到最靠近红色共享像素组SGR的绿色共享像素组SGG的中心的距离可以是第一距离D1，并且从蓝色共享像素组SGB的中心到最靠近蓝色共享像素组SGB的绿色共享像素组SGG的中心的距离也可以是第一距离D1。
图像传感器100可通过同时累积由青色像素组GC的两个青色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动青色像素组GC。类似地，图像传感器100可通过同时累积由品红色像素组GM的两个品红色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动品红色像素组GM，并通过同时累积由黄色像素组GY的两个黄色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动黄色像素组GY。
青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY可重复地被布置为彼此分开第二距离D2。在一些示例实施例中，青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY可以以如下图案被布置：在该图案中，青色像素组GC可处于贝尔图案中的红色的位置，品红色像素组GM可处于贝尔图案中的蓝色的位置，并且黄色像素组GY可处于贝尔图案中的绿色的位置。换言之，从青色像素组GC的中心到最靠近青色像素组GC的黄色像素组GY的中心的距离可以是第二距离D2，并且从品红色像素组GM的中心到最靠近品红色像素组GM的黄色像素组GY的中心的距离也可以是第二距离D2。在一些示例实施例中，第一距离D1可与第二距离D2相同，但实施例不限于此。根据像素的形状，第一距离D1可与第二距离D2不同。
参照图4B，图1中的图像传感器100可使用由红色共享像素组SGR、绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB生成的像素信号在第一颜色模式下生成RGB图像数据。图像传感器100的信号处理器130(图2中)或处理器12(图1中)可通过去马赛克操作从RGB图像数据生成红色图像数据、绿色图像数据和蓝色图像数据。
图像传感器100可使用由青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY生成的像素信号在第二颜色模式下生成CMY图像数据。图像传感器100的信号处理器130或处理器12可通过去马赛克操作从CMY图像数据生成青色图像数据、品红色图像数据和黄色图像数据或红色图像数据、绿色图像数据和蓝色图像数据。
图像传感器100可通过使用由红色共享像素组SGR、绿色共享像素组SGG、蓝色共享像素组SGB、青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY生成的像素信号在第三颜色模式下生成RGBCMY图像数据。
在一些示例实施例中，图像传感器100可通过对像素执行电荷装仓来像单个像素一样驱动感测不同颜色的像素。例如，图像传感器100可通过同时累积由红色共享像素组SGR的六个红色像素生成的光电荷和由至多两个黄色像素组GY的四个(或两个)黄色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动十个(或八个)像素。例如，图像传感器100可通过同时累积由蓝色共享像素组SGB的六个蓝色像素生成的光电荷和由青色像素组GC的两个青色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动八个像素。例如，图像传感器100可通过同时累积由绿色共享像素组SGG的八个绿色像素生成的光电荷和由品红色像素组GM的两个品红色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动十个像素。
因为图像传感器100可感测CMY颜色以及RGB颜色，并且根据颜色模式生成RGB图像数据或CMY图像数据，所以可增强图像传感器100的颜色感度。
图5A和图5B是根据一些示例实施例的被提供用于描述图像传感器在不同颜色模式下的操作的示图。图5A和5B被提供用于描述包括图3的像素阵列110的图像传感器100的操作。
参照图5A，图1中的图像传感器100可通过同时累积由红色像素组GR的两个红色像素生成的光电荷(即，对由红色像素组GR的两个红色像素生成的光电荷执行装仓)来像单个像素一样驱动红色像素组GR。类似地，图像传感器100可通过同时累积由绿色像素组GG的两个绿色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动绿色像素组GG，并通过同时累积由蓝色像素组GB的两个蓝色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动蓝色像素组GB。
图像传感器100可通过同时累积由青色像素组GC的两个青色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动青色像素组GC。类似地，图像传感器100可通过同时累积由品红色像素组GM的两个品红色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动品红色像素组GM，并通过同时累积由黄色像素组GY的两个黄色像素生成的光电荷来像单个像素一样驱动黄色像素组GY。
参照图5B，可假设通过调整一些红色像素组GR和一些蓝色像素组GB的位置来形成虚拟红色像素组GRV和虚拟蓝色像素组GBV，并且从虚拟红色像素组GRV和虚拟蓝色像素组GBV输出像素信号。例如，可假设通过调整在第二方向Y(图3中)上、在第一方向X(图3中)和第一方向X的相反方向上连续布置的三个红色像素组GR中的中间的红色像素组GR的位置，从虚拟红色像素组GRV输出像素信号。
因此，红色像素组GR、虚拟红色像素组GRV、绿色像素组GG、蓝色像素组GB和虚拟蓝色像素组GBV可以以四图案(tetra pattern)被布置。换言之，感测一个颜色的四个像素组可以以菱形重复地被布置。
图像传感器100(图1中)可使用由红色像素组GR、绿色像素组GG和蓝色像素组GB生成的像素信号在第一颜色模式下生成RGB图像数据。处理器12(图1中)或信号处理器130(图2中)可通过对具有菱形四图案的RGB图像数据执行重新马赛克(remosaic)处理来生成红色图像、绿色图像和蓝色图像。例如，图像传感器100可根据照度生成上面参照图4B描述的RGB数据以增大感度，或生成参照图5B描述的RGB数据以增大分辨率。
图像传感器100可使用由青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY生成的像素信号在第二颜色模式下生成CMY图像数据。图像传感器100可使用由红色像素组GR、绿色像素组GG、蓝色像素组GB、青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY生成的像素信号在第三颜色模式下生成RGBCMY图像数据。因为图像传感器100可感测CMY颜色以及RGB颜色，并且根据颜色模式生成RGB图像数据或CMY图像数据，所以可增强图像传感器100的颜色感度。
图6和图7是根据示例实施例的被提供用于描述图像传感器的像素阵列的示图，并且示出图3的像素阵列110的不同示例。图3、图6和图7中的相同附图标记的冗余描述被省略。
参照图6，像素阵列110a可包括多个红色像素组GR、多个绿色像素组GG、多个蓝色像素组GB、多个青色像素组GC和多个黄色像素组GY。在一些示例实施例中，红色像素、绿色像素、蓝色像素、青色像素和黄色像素的数量的比率可以是6:8:6:4:4。与图3的像素阵列110相比，像素阵列110a可在图3的像素阵列110的品红色像素组GM的位置处具有青色像素组GC。然而，像素阵列110a不限于图6中的像素阵列110a。在一些示例实施例中，像素阵列110a可包括多个红色像素组GR、多个绿色像素组GG、多个蓝色像素组GB和多个黄色像素组GY，其中，红色像素、绿色像素、蓝色像素和黄色像素的数量的比率可以是6:8:6:4。
参照图7，像素阵列110b可包括多个红色像素组GR、多个绿色像素组GG、多个蓝色像素组GB和多个白色像素组GW。
白色像素组GW可包括白色像素(例如，在第二方向Y上彼此相邻并且彼此共享微透镜MLY的第一白色像素PXW1和第二白色像素PXW2)。与图3的像素阵列110相比，像素阵列110b可在图3的像素阵列110的青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY的位置处具有白色像素组GW。因此，像素阵列110b包括在第二方向Y上执行AF功能的白色像素组GW，从而增强图像传感器在第二方向Y上的AF功能。
图8是根据一些示例实施例的被提供用于描述提供给图像传感器的像素的传输控制信号的示图。图8被提供用于描述提供给图3的像素阵列110的传输控制信号。在图8中，像素中的连接器CNT可指示通过连接器CNT将特定传输控制信号提供给像素。参照图8描述的传输控制信号可包括在图2的传输控制信号TS中。
参照图3和图8，在第一方向X上成直线的黄色像素组GY和青色像素组GC可接收相同的传输控制信号。例如，黄色像素组GY的第一黄色像素PXY1和青色像素组GC的第一青色像素PXC1可接收第一传输控制信号TS_CY_U，并且黄色像素组GY的第二黄色像素PXY2和青色像素组GC的第二青色像素PXC2可接收第二传输控制信号TS_CY_D。当第一传输控制信号TS_CY_U被激活时，可根据由第一黄色像素PXY1和第一青色像素PXC1生成的光电荷来输出第一像素信号。当第二转移控制信号TS_CY_D被激活时，可根据由第二黄色像素PXY2和第二青色像素PXC2生成的光电荷输出第二像素信号。因此，图2的图像传感器100可使用第一像素信号和第二像素信号在第二方向Y上执行AF功能。
在第一方向X上成直线的红色像素组GR和绿色像素组GG可接收相同的传输控制信号。当红色共享像素组SGR和绿色共享像素组SGG在第一方向X上成直线时，红色共享像素组SGR的红色像素组GR和绿色共享像素组SGG的绿色像素组GG可接收相同的传输控制信号。
例如，红色共享像素组SGR的第一红色像素PXR1和绿色共享像素组SGG的第一绿色像素PXG1可接收第三传输控制信号TS_RG_L，并且红色共享像素组SGR的第二红色像素PXR2和绿色共享像素组SGG的第二绿色像素PXG2可接收第四传输控制信号TS_RG_R。当第三转移控制信号TS_RG_L被激活时，可根据由第一红色像素PXR1和第一绿色像素PXG1生成的光电荷来输出第一像素信号。当第四传输控制信号TS_RG_R被激活时，可根据由第二红色像素PXR2和第二绿色像素PXG2生成的光电荷来输出第二像素信号。因此，图像传感器100可使用第一像素信号和第二像素信号在第一方向X上执行AF功能。
在第一方向X上成直线的品红色像素组GM和黄色像素组GY可接收相同的传输控制信号。例如，品红色像素组GM的第一品红色像素PXM1和黄色像素组GY的第一黄色像素PXY1可接收第五传输控制信号TS_MY_U，并且品红色像素组GM的第二品红色像素PXM2和黄色像素组GY的第二黄色像素PXY2可接收第六传输控制信号TS_MY_D。当第五传输控制信号TS_MY_U被激活时，可根据由第一品红色像素PXM1和第一黄色像素PXY1生成的光电荷来输出第一像素信号。当第六传输控制信号TS_MY_D被激活时，可根据由第二品红色像素PXM2和第二黄色像素PXY2生成的光电荷来输出第二像素信号。因此，图像传感器100可使用第一像素信号和第二像素信号在第二方向Y上执行AF功能。
在第一方向X上成直线的绿色像素组GG和蓝色像素组GB可接收相同的传输控制信号。当绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB在第一方向X上成直线时，绿色共享像素组SGG的绿色像素组GG和蓝色共享像素组SGB的蓝色像素组GB可接收相同的传输控制信号。
例如，蓝色共享像素组SGB的第一蓝色像素PXB1和绿色共享像素组SGG的第一绿色像素PXG1可接收第七传输控制信号TS_BG_L，并且蓝色共享像素组SGB的第二蓝色像素PXB2和绿色共享像素组SGG的第二绿色像素PXG2可接收第八传输控制信号TS_BG_R。当第七传输控制信号TS_BG_L被激活时，可根据由第一蓝色像素PXB1和第一绿色像素PXG1生成的光电荷来输出第一像素信号。当第八传输控制信号TS_BG_R被激活时，可根据由第二蓝色像素PXB2和第二绿色像素PXG2生成的光电荷来输出第二像素信号。因此，图像传感器100可使用第一像素信号和第二像素信号在第一方向X上执行AF功能。然而，提供给图8中的像素阵列的传输控制信号仅是示例，并且图像传感器100不限于图8。
图9是根据一些示例实施例的被提供用于描述连接到图像传感器的像素的列输出线的示图。图9被提供用于描述连接到图3的像素阵列110的列输出线。在图9中，像素组或共享像素组中的输出节点OP可指示像素组或共享像素组通过输出节点OP连接到列输出线。参照图9描述的列输出线可包括在图2中的第一列输出线CLO_0至第n列输出线CLO_n-1中。
参照图3和图9，在第二方向Y上成直线的红色共享像素组SGR和绿色共享像素组SGG可连接到第一列输出线CLO_RG1或第二列输出线CLO_RG2。例如，在第二方向Y上彼此相邻的红色共享像素组SGR和绿色共享像素组SGG可连接到第一列输出线CLO_RG1；并且在第二方向Y上彼此相邻的另一红色共享像素组SGR和另一绿色共享像素组SGG可连接到第二列输出线CLO_RG2。这种连接图案可在第二方向Y上被重复。
在第二方向Y上成直线的绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB可连接到第三列输出线CLO_BG1或第四列输出线CLO_BG2。例如，在第二方向Y上彼此相邻的绿色共享像素组SGG和蓝色共享像素组SGB可连接到第三列输出线CLO_BG1；并且在第二方向Y上彼此相邻的另一绿色共享像素组SGG和另一蓝色共享像素组SGB可连接到第四列输出线CLO_BG2。这种连接图案可在第二方向Y上被重复。
在第二方向Y上成直线的黄色像素组GY和品红色像素组GM可连接到相同的列输出线(例如，列输出线CLO_MY)。在第二方向Y上成直线的青色像素组GC和黄色像素组GY可连接到相同的列输出线(例如，列输出线CLO_CY)。
在根据一些示例实施例的图像传感器100(图2的)中，连接到感测RGB颜色的像素的列输出线可与连接到感测CMY颜色的像素的列输出线分开。因此，图像传感器100可同时感测RGB颜色和CMY颜色。然而，图9中的像素阵列与列输出线之间的连接关系仅是示例，并且图像传感器100不限于图9。在连接到感测RGB颜色的像素的列输出线和连接到感测CMY颜色的像素的列输出线中，至少一些列输出线可被共同使用。
图10是图3中的红色共享像素组SGR的示例电路图。参照图10给出的红色共享像素组SGR的描述也可被应用于图3中的绿色共享像素组SGG、蓝色共享像素组SGB、青色像素组GC、品红色像素组GM和黄色像素组GY。
参照图10，红色共享像素组SGR的第一行中的第一红色像素组GR1的第一红色像素PXR1可包括第一光电二极管PDR11和第一传输晶体管TXR11，并且第一红色像素组GR1的第二红色像素PXR2可包括第二光电二极管PDR12和第二传输晶体管TXR12。
红色共享像素组SGR的第二行中的第二红色像素组GR2的第一红色像素PXR1可包括第一光电二极管PDR21和第一传输晶体管TXR21，并且第二红色像素组GR2的第二红色像素PXR2可包括第二光电二极管PDR22和第二传输晶体管TXR22。
红色共享像素组SGR的第三行中的第三红色像素组GR3的第一红色像素PXR1可包括第一光电二极管PDR31和第一传输晶体管TXR31，并且第三红色像素组GR3的第二红色像素PXR2可包括第二光电二极管PDR32和第二传输晶体管TXR32。
第一光电二极管PDR11、PDR21和PDR31以及第二光电二极管PDR12、PDR22和PDR32中的每个可生成随光强度而变化的光电荷。例如，作为P-N结二极管，第一光电二极管PDR11、PDR21和PDR31以及第二光电二极管PDR12、PDR22和PDR32中的每个可生成与入射光的量成比例的电荷(即，与负电荷对应的电子和与正电荷对应的空穴(hole))。第一光电二极管PDR11、PDR21和PDR31以及第二光电二极管PDR12、PDR22和PDR32中的每个是光电转换元件的示例，并且可包括从光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管(PPD)及它们的组合选择的至少一个。
第一传输晶体管TXR11、TXR21和TXR31以及第二传输晶体管TXR12、TXR22和TXR32中的每个可响应于传输控制信号(例如，上面参照图8描述的第三传输控制信号TS_RG_L和第四传输控制信号TS_RG_R)中的相应传输控制信号而导通。第一传输晶体管TXR11、TXR21和TXR31以及第二传输晶体管TXR12、TXR22和TXR32中的每个可将光电荷从相应的光电二极管传输到浮置扩散区域FD，并且光电荷可被累积并存储在浮置扩散区域FD中。也就是说，浮置扩散区域FD可被配置为累积光电荷。
红色共享像素组SGR可包括选择晶体管SX、源极跟随器SF、复位晶体管RX、转换增益晶体管CGX和电容器CS。在诸如替代图10的一些示例实施例中，可省略从选择晶体管SX、源极跟随器SF、复位晶体管RX、转换增益晶体管CGX和电容器CS选择的至少一个。
红色共享像素组SGR的第一红色像素PXR1和第二红色像素PXR2可彼此共享浮置扩散区域FD、选择晶体管SX、源极跟随器SF、复位晶体管RX、转换增益晶体管CGX和电容器CS。
复位晶体管RX可周期性地复位已在浮置扩散区域FD中累积的电荷。复位晶体管RX的源极电极可连接到浮置扩散区域FD，并且复位晶体管RX的漏极电极可连接到电源电压VPIX。当复位晶体管RX响应于复位控制信号RS而导通时，连接到复位晶体管RX的漏极电极的电源电压VPIX可被施加到浮置扩散区域FD。当复位晶体管RX导通时，在浮置扩散区域FD中累积的电荷可被释放，使得浮置扩散区域FD可被复位。
转换增益晶体管CGX的第一端子可连接到浮置扩散区域FD，并且转换增益晶体管CGX的第二端子可连接到电容器CS。当转换增益晶体管CGX响应于转换增益控制信号CG而导通时，电容器CS连接到浮置扩散区域FD，因此，浮置扩散区域FD的等效电容可被增大。红色共享像素组SGR的FWC可被增大。在替代图10的一些示例实施例中，转换增益晶体管CGX可连接到浮置扩散区域FD和复位晶体管RX，并且电容器CS的端子可连接到转换增益晶体管CGX和复位晶体管RX连接到的节点。换言之，转换增益晶体管CGX和复位晶体管RX可串联连接到浮置扩散区域FD。
在一些示例实施例中，图像传感器100(图2的)可通过在低转换增益(LCG)模式和高转换增益(HCG)模式下操作来支持双转换增益(DCG)。在LCG模式下，转换增益控制信号CG可处于高电平以在浮置扩散区域FD和电容器CS中累积光电荷。因此，浮置扩散区域FD的等效电容可大幅增大，并且转换增益可减小。
相反，在HCG模式下，转换增益控制信号CG可处于低电平。因此，浮置扩散区域FD的等效电容可相对减小，并且转换增益可增大。因此，图像传感器100可相对于单个帧在LCG模式和HCG模式二者下操作，并且可扩展动态范围。
可根据在浮置扩散区域FD中累积的光电荷的量来控制源极跟随器SF。作为缓冲放大器的源极跟随器SF可缓冲与浮置扩散区域FD的电荷对应的信号。源极跟随器SF可放大浮置扩散区域FD中的电势变化，并将放大结果作为像素信号VOUT输出到列输出线(例如，图9中的第一列输出线CLO_RG1)。
选择晶体管SX的漏极端子可连接到源极跟随器SF的源极端子，并且选择晶体管SX的源极端子可连接到输出节点OP。选择晶体管SX可响应于选择信号SELS而通过第一列输出线CLO_RG1将像素信号VOUT输出到CDS151(图2中)。
图11是图3中的红色共享像素组SGR和黄色像素组GY的示例电路图。图12是提供给图11中的红色共享像素组SGR和黄色像素组GY的控制信号的时序图。参照图11给出的红色共享像素组SGR和黄色像素组GY的描述也可被应用到图3中的蓝色共享像素组SGB、青色像素组GC、绿色共享像素组SGG和品红色像素组GM。图10和图11中的相同附图标记的冗余描述被省略。
参照图11，黄色像素组GY的第一黄色像素PXY1可包括第一光电二极管PDY1和第一传输晶体管TXY1，并且黄色像素组GY的第二黄色像素PXY2可包括第二光电二极管PDY2和第二传输晶体管TXY2。
第一传输晶体管TXY1可响应于第一传输控制信号TS_Y_U而导通，并且第二传输晶体管TXY2可响应于第二传输控制信号TS_Y_D而导通。第一传输控制信号TS_Y_U可与图8中的第一传输控制信号TS_CY_U或第五传输控制信号TS_MY_U对应。第二传输控制信号TS_Y_D可与图8中的第二传输控制信号TS_CY_D或第六传输控制信号TS_MY_D对应。第一传输晶体管TXY1和第二传输晶体管TXY2中的每个可将光电荷从对应的光电二极管传输到浮置扩散区域FD，并且光电荷可被累积并存储在浮置扩散区域FD中。
黄色像素组CY和红色共享像素组SGR可彼此共享浮置扩散区域FD、选择晶体管SX、源极跟随器SF、复位晶体管RX、转换增益晶体管CGX和电容器CS。黄色像素组CY和红色共享像素组SGR可将像素信号VOUT输出到列输出线CLO(例如，图2中的第一列输出线CLO_0至第n列输出线CLO_n-1中的一个)。
参照图11和图12，选择信号SELS可相对于单个帧从低电平转换到高电平，并且在特定时段期间保持在高电平。当复位控制信号RS和转换增益控制信号CG从低电平转换到高电平时，复位操作可被执行以复位存储在浮置扩散区域FD和电容器CS中的光电荷。
当复位操作完成时，转换增益控制信号CG可从高电平转换到低电平。当第三传输控制信号TS_RG_L和第四传输控制信号TS_RG_R在转换增益控制信号CG处于低电平的状态下从低电平转换到高电平时，由红色共享像素组SGR在HCG模式下生成的像素信号VOUT可被输出到列输出线CLO。此后，转换增益控制信号CG可从低电平转换到高电平，并且在LCG模式下由红色共享像素组SGR生成的像素信号VOUT可被输出到列输出线CLO。因此，图像传感器100(图2的)可在HCG模式和LCG模式二者下操作以感测单个帧中的红色，并从而扩展动态范围。
此后，当复位控制信号RS和转换增益控制信号CG从低电平转换到高电平时，另一复位操作可被执行以复位存储在浮置扩散区域FD和电容器CS中的光电荷。
当复位操作完成时，转换增益控制信号CG可从高电平转换到低电平。当第一传输控制信号TS_Y_U和第二传输控制信号TS_Y_D在转换增益控制信号CG处于低电平的状态下从低电平转换到高电平时，由黄色像素组GY在HCG模式下产生的像素信号VOUT可被输出到列输出线CLO。此后，转换增益控制信号CG可从低电平转换到高电平，并且由黄色像素组GY在LCG模式下生成的像素信号VOUT可被输出到列输出线CLO。因此，图像传感器可在HCG模式和LCG模式二者下操作以感测单个帧中的黄色，并从而扩展动态范围。
然而，图12是当图像传感器100不执行AF功能时的控制信号的时序图，并且当图像传感器100执行AF功能时，控制信号的时序图可与图12的控制信号的时序图不同。例如，当图像传感器100执行AF功能时，第一传输控制信号TS_Y_U和第二传输控制信号TS_CY_D可不同时而是顺序地从低电平转换到高电平。例如，当图像传感器100执行AF功能时，第三传输控制信号TS_RG_L和第四传输控制信号TS_RG_R可不同时而是顺序地从低电平转换到高电平。换言之，为了在第二方向Y上执行AF功能，图像传感器100可分别读取与黄色像素组GY的第一黄色像素PXY1对应的像素信号和与黄色像素组GY的第二黄色像素PXY2对应的像素信号。为了在第一方向X上执行AF功能，图像传感器100可分别读取与红色共享像素组SGR的第一红色像素(例如，被提供第三传输控制信号TS_RG_L的像素)对应的像素信号和与红色共享像素组SGR的第二红色像素(例如，被提供第四传输控制信号TS_RG_R的像素)对应的像素信号。
图13是根据一些示例实施例的图像传感器100的示意图。
参照图13，图像传感器100可包括包含在垂直方向上堆叠的第一芯片CP1和第二芯片CP2的堆叠的图像传感器。图像传感器100可以是图2的图像传感器100的实现。
第一芯片CP1可包括像素区域PR1和焊盘区域(或称为垫区域，pad region)PR2，并且第二芯片CP2可包括外围电路区域PR3和下焊盘区域(lower pad region)PR2'。包括多个像素PX的像素阵列可被形成在像素区域PR1中，并且可包括图3的像素阵列110、图6的像素阵列110a或图7的像素阵列110b。
第二芯片CP2的外围电路区域PR3可包括逻辑电路块LC和多个晶体管。例如，逻辑电路块LC可包括已经参照图2描述的控制器120、信号处理器130、行驱动器140和信号读取器150中的至少一个。外围电路区域PR3可将特定信号提供给像素区域PR1的每个像素PX并读出从每个像素PX输出的像素信号。
第二芯片CP2的下焊盘区域PR2'可包括下导电焊盘PAD'。可存在多个下导电焊盘PAD'，多个下导电焊盘PAD'可分别与导电焊盘PAD对应。下导电焊盘PAD'可通过过孔结构VS电连接到第一芯片CP1的导电焊盘PAD。
图14是包括多相机模块的电子装置1000的框图。图15是图14中的相机模块1100b的详细框图。参照图15描述相机模块1100b的详细配置，并且详细配置也可被应用到其他相机模块1100a和1100c。
参照图14，电子装置1000可包括相机模块组1100、应用处理器1200、电源管理集成电路(PMIC)1300和外部存储器1400。相机模块组1100可包括多个相机模块(例如，相机模块1100a、1100b和1100c)。尽管图14中示出三个相机模块1100a、1100b和1100c，但实施例不限于此。
参照图14和图15，相机模块1100b可包括棱镜1105、光路折叠元件(OPFE)1110、致动器1130、图像感测装置1140和存储设备1150。
图像感测装置1140可包括图像传感器1142、控制逻辑1144和存储器1146。图像传感器1142可使用通过光学透镜提供的光L来感测物体的图像。存储器1146可存储校准数据1147。在一些示例实施例中，图像传感器1142可与参照图1和图2描述的图像传感器100对应，并且可包括从参照图3、图6和图7描述的像素阵列110、110a和110b选择的至少一个。换言之，图像传感器1142可生成RGB图像数据、CMY图像数据或RGBCMY图像数据。
控制逻辑1144可通常控制相机模块1100b的操作。例如，控制逻辑1144可根据通过控制信号线CSLb提供的控制信号来控制相机模块1100b的操作。控制逻辑1144可控制图像传感器1142的操作模式。例如，控制逻辑1144可控制图像传感器1142在第一颜色模式下操作以生成RGB图像数据，在第二颜色模式下操作以生成CMY图像数据，并在第三颜色模式下操作以生成RGBCMY图像数据。
返回参照图14，应用处理器1200可包括图像处理单元1210、存储器控制器1220和内部存储器1230。应用处理器1200可与相机模块1100a、1100b和1100c分开被实现。例如，应用处理器1200和相机模块1100a、1100b和1100c可在不同的半导体芯片中被实现。
图像处理单元1210可包括多个子图像处理器1212a、1212b和1212c、图像生成器1214和相机模块控制器1216。在一些示例实施例中，图像处理单元1210可与图1中的处理器12对应。在一些示例实施例中，图像处理单元1210可通过处理从相机模块1100a、1100b和1100c中的每个输出的RGB图像数据值来生成红色图像数据、绿色图像数据和蓝色图像数据，或通过处理从相机模块1100a、1100b和1100c中的每个输出的CMY图像数据值来生成青色图像数据、品红色图像数据和黄色图像数据。在一些示例实施例中，图像处理单元1210可通过处理从相机模块1100a、1100b和1100c中的每个输出的RGBCMY图像数据值来生成红色图像数据、绿色图像数据和蓝色图像数据。
图像处理单元1210可包括与相机模块1100a、1100b和1100c同样多的子图像处理器1212a、1212b和1212c。从相机模块1100a、1100b和1100c中的每个生成的图像数据值可通过彼此分离的图像信号线ISLa、ISLb和ISLc中的相应一个提供给子图像处理器1212a、1212b和1212c中的相应一个。相机模块控制器1216可向相机模块1100a、1100b和1100c中的每个提供控制信号。由相机模块控制器1216生成的控制信号可通过彼此分离的控制信号线CSLa、CSLb和CSLc中的相应一个提供给相机模块1100a、1100b和1100c中的相应一个。
虽然已经参考发明构思的示例实施例具体地示出和描述发明构思，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种图像传感器，包括：
多个红色像素组，所述多个红色像素组各自包括：第一红色像素和第二红色像素，第一红色像素和第二红色像素各自被配置为感测红色，第一红色像素和第二红色像素在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜；
多个绿色像素组，所述多个绿色像素组各自包括：第一绿色像素和第二绿色像素，第一绿色像素和第二绿色像素各自被配置为感测绿色，第一绿色像素和第二绿色像素在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜；
多个蓝色像素组，所述多个蓝色像素组各自包括：第一蓝色像素和第二蓝色像素，第一蓝色像素和第二蓝色像素各自被配置为感测蓝色，第一蓝色像素和第二蓝色像素在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜；和
至少一个颜色像素组，包括：第一颜色像素和第二颜色像素，第一颜色像素和第二颜色像素各自被配置为感测特定颜色，第一颜色像素和第二颜色像素在第二方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜，第一方向垂直于第二方向；
所述特定颜色不同于红色、蓝色和绿色；并且
所述至少一个颜色像素组在所述多个红色像素组与所述多个绿色像素组之间并且在所述多个绿色像素组与所述多个蓝色像素组之间。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述多个红色像素组包括：第一红色像素组至第三红色像素组，在第二方向上彼此顺序地相邻，
所述多个蓝色像素组包括：第一蓝色像素组至第三蓝色像素组，在第二方向上彼此顺序地相邻，
所述多个绿色像素组包括：第一绿色像素组至第四绿色像素组，
第一绿色像素组、第二绿色像素组和第四绿色像素组在第二方向上彼此顺序地相邻，
第一绿色像素组、第三绿色像素组和第四绿色像素组在第二方向上彼此顺序地相邻，并且
第二绿色像素组和第三绿色像素组在第一方向上彼此相邻。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述特定颜色包括：从青色、品红色和黄色中选择的至少一个。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述至少一个颜色像素组包括：
青色像素组，被配置为感测青色；
品红色像素组，被配置为感测品红色；和
黄色像素组，被配置为感测黄色，
其中，从黄色像素组的中心到青色像素组的中心的距离等于从黄色像素组的中心到品红色像素组的中心的距离。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述特定颜色包括：白色。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述至少一个颜色像素组被配置为通过第一传输控制信号线接收传输控制信号，第一传输控制信号线不同于连接到所述多个红色像素组、所述多个绿色像素组和所述多个蓝色像素组的第二传输控制信号线，传输控制信号被配置为控制光电荷的累积。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述至少一个颜色像素组被配置为通过第一列输出线输出像素信号，第一列输出线不同于连接到所述多个红色像素组、所述多个绿色像素组和所述多个蓝色像素组的第二列输出线。
8.一种在第一颜色模式和第二颜色模式下操作的图像传感器，所述图像传感器包括：
第一像素组，包括：多个第一像素，所述多个第一像素各自被配置为感测红色、绿色和蓝色中的一个；和
第二像素组，包括：多个第二像素，所述多个第二像素各自被配置为感测青色、品红色和黄色中的一个，
包括在第一像素组中的像素的数量大于包括在第二像素组中的像素的数量，并且
所述图像传感器被配置为：
使用从第一像素组输出的像素信号在第一颜色模式下生成红色-绿色-蓝色图像数据，并且
使用从第二像素组输出的像素信号在第二颜色模式下生成青色-品红色-黄色图像数据。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，第一像素组包括：
红色像素，被配置为感测红色，红色像素中的两个红色像素在第一行至第三行中的每个中彼此相邻，第一行至第三行是连续的；
绿色像素，被配置为感测绿色，绿色像素中的两个绿色像素在第四行中彼此相邻，绿色像素中的四个绿色像素在第五行中彼此相邻，并且绿色像素中的两个绿色像素在第六行中彼此相邻，第四行至第六行是连续的；和
蓝色像素，被配置为感测蓝色，蓝色像素中的两个蓝色像素在第七行至第九行中的每个中彼此相邻，第七行至第九行是连续的。
10.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，第二像素组包括：
第一青色像素和第二青色像素，彼此相邻并且被配置为感测青色；和
第一黄色像素和第二黄色像素，彼此相邻并且被配置为感测黄色。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，
单个微透镜在第一青色像素和第二青色像素上方，并且
单个微透镜在第一黄色像素和第二黄色像素上方。
12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，第二像素组还包括：第一品红色像素和第二品红色像素，彼此相邻并感测品红色。
13.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，
第一像素组的传输控制信号线不同于第二像素组的传输控制信号线，并且
用于控制光电荷的累积的传输控制信号被配置为提供给每个传输控制信号线。
14.一种图像传感器，包括：
多个红色共享像素组，所述多个红色共享像素组各自包括：多个红色像素，被配置为感测红色并且彼此共享浮置扩散区域；
多个绿色共享像素组，所述多个绿色共享像素组各自包括：多个绿色像素，被配置为感测绿色并且彼此共享浮置扩散区域；
多个蓝色共享像素组，所述多个蓝色共享像素组各自包括：多个蓝色像素，被配置为感测蓝色并且彼此共享浮置扩散区域；和
多个颜色像素组，所述多个颜色像素组各自包括：多个颜色像素，被配置为感测特定颜色并且彼此共享浮置扩散区域，
所述特定颜色不同于红色、绿色和蓝色；
包括在所述多个绿色共享像素组中的每个中的绿色像素的数量大于包括在所述多个红色共享像素组中的每个中的红色像素的数量；并且
包括在所述多个红色共享像素组中的每个中的红色像素的数量大于包括在所述多个颜色像素组中的每个中的颜色像素的数量。
15.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，所述多个红色共享像素组中的每个包括：六个红色像素，
所述多个绿色共享像素组中的每个包括：八个绿色像素，并且
所述多个蓝色共享像素组中的每个包括：六个蓝色像素。
16.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，从所述多个红色共享像素组中的一个红色共享像素组的中心到所述多个绿色共享像素组中的最靠近所述一个红色共享像素组的绿色共享像素组的中心的距离等于从所述多个蓝色共享像素组中的一个蓝色共享像素组的中心到所述多个绿色共享像素组中的最靠近所述一个蓝色共享像素组的绿色共享像素组的中心的距离。
17.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，所述多个红色共享像素组、所述多个绿色共享像素组和所述多个蓝色共享像素组以贝尔图案被布置。
18.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，所述多个红色共享像素组中的一个红色共享像素组和所述多个颜色像素组中的一个颜色像素组彼此共享浮置扩散区域。
19.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，所述特定颜色是青色、品红色和黄色中的一个；并且所述多个颜色像素组中的每个包括：两个颜色像素。
20.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，所述多个红色像素包括：第一红色像素和第二红色像素，在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜，
所述多个绿色像素包括：第一绿色像素和第二绿色像素，在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜，
所述多个蓝色像素包括：第一蓝色像素和第二蓝色像素，在第一方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜，并且
所述多个颜色像素包括：第一颜色像素和第二颜色像素，在垂直于第一方向的第二方向上彼此相邻并且彼此共享单个微透镜。
CN202210550665.4A 2021-05-31 2022-05-18 图像传感器 Pending CN115484364A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210070194 2021-05-31
KR10-2021-0070194 2021-05-31
KR1020210107536A KR20220162017A (ko) 2021-05-31 2021-08-13 이미지 센서
KR10-2021-0107536 2021-08-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115484364A true CN115484364A (zh) 2022-12-16

Family

ID=82156299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210550665.4A Pending CN115484364A (zh) 2021-05-31 2022-05-18 图像传感器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220384513A1 (zh)
EP (1) EP4099691A1 (zh)
JP (1) JP2022184811A (zh)
CN (1) CN115484364A (zh)
TW (1) TW202306140A (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006270364A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子および固体撮像装置、ならびにその駆動方法
JP6473350B2 (ja) * 2015-03-05 2019-02-20 独立行政法人国立高等専門学校機構 カラー撮像素子
CN115720298A (zh) * 2017-11-22 2023-02-28 索尼半导体解决方案公司 像素阵列、摄像元件和电子设备
US11381768B2 (en) * 2019-05-07 2022-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor with pixels including photodiodes sharing floating diffusion region

Also Published As

Publication number Publication date
US20220384513A1 (en) 2022-12-01
EP4099691A1 (en) 2022-12-07
TW202306140A (zh) 2023-02-01
JP2022184811A (ja) 2022-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11588991B2 (en) Solid-state imaging device and electronic camera
CN110649056B (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
KR20080109794A (ko) 결합 다중 어레이 색 화상 센서
KR20170006206A (ko) 넓은 다이나믹 레인지를 갖는 이미지 센서, 이미지 센서의 픽셀 회로 및 이미지 센서의 동작방법
KR20200113484A (ko) 이미지 센서 및 그 동작 방법
US11671705B2 (en) Image sensor including plurality of auto focusing pixel groups
US20220336508A1 (en) Image sensor, camera assembly and mobile terminal
KR20210066048A (ko) 이미지 센서, 그것을 포함하는 이미지 장치, 및 그것의 동작 방법
CN109286762B (zh) 图像传感器
KR20220078355A (ko) Af 픽셀들을 포함하는 이미지 센서
US20100085457A1 (en) Solid-state image pickup apparatus
CN114257766A (zh) 图像感测装置
KR20220055390A (ko) 균등하게 배치된 위상 검출 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이, 및 이를 포함하는 이미지 센서
CN114008782A (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
US20220150450A1 (en) Image capturing method, camera assembly, and mobile terminal
US20220384513A1 (en) Image sensor
TW202341717A (zh) 影像感測器以及讀出影像感測器訊號之方法
US11889217B2 (en) Image sensor including auto-focus pixels
KR20220162017A (ko) 이미지 센서
KR20200129022A (ko) 복수의 포토 다이오드들을 포함하는 픽셀을 포함하는 이미지 센서
US11863893B2 (en) Image sensor including auto-focus pixels that receive the same transmission control signal
US20100182474A1 (en) Image capture device comprising pixel combination means
JP7144604B2 (ja) 画像センサ、カメラモジュール、モバイル端末及び画像収集方法
KR20220077735A (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서의 픽셀 어레이
CN115550574A (zh) 固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法、以及电子机器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination