用于具有相位检测自动聚焦像素的图像传感器的灵活曝光控制的制作方法

1.本发明大体上涉及图像传感器，且特定来说但非排他地，涉及包含相位检测自动聚焦像素的图像传感器。


背景技术：

2.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。
3.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)。


技术实现要素：

4.一方面，本技术案提供一种成像装置，其包括：多个光电二极管，其经布置成光电二极管阵列的行及列，其中所述多个光电二极管包含：第一组光电二极管，其经配置为图像感测光电二极管；及第二组光电二极管，其经配置为相位检测自动聚焦(pdaf)光电二极管，其中所述pdaf光电二极管至少成对布置在所述光电二极管阵列的相邻列中，其中所述成对pdaf光电二极管经散布在遍及所述光电二极管阵列的所述行且遍及所述列的所述图像感测光电二极管当中；多个转移晶体管，其中所述转移晶体管中的每一者经耦合到所述多个光电二极管中的对应一者，其中耦合到所述光电二极管阵列的活动行中包含的所述图像感测光电二极管的所述转移晶体管经耦合以响应于经耦合以控制所述活动行中包含的所有所述图像感测光电二极管的第一转移控制信号或第二转移控制信号进行控制，且其中耦合到所述光电二极管阵列的所述活动行中包含的一对所述pdaf光电二极管中的一者的所述转移晶体管中的一者是第一转移晶体管，其中所述第一转移晶体管经耦合以响应于独立于所述第一或第二转移控制信号的第一pdaf控制信号进行控制。
5.另一方面，本技术案提供一种成像系统，其包括：像素阵列，包含布置成行及列的多个光电二极管，其中所述多个光电二极管包含：配置为图像感测光电二极管的光电二极管；及配置为相位检测自动聚焦(pdaf)光电二极管的光电二极管，其中所述pdaf光电二极管至少成对布置在所述像素阵列的相邻列中，其中所述成对pdaf光电二极管经散布在遍及所述像素阵列的所述行且遍及所述列的所述图像感测光电二极管当中；多个转移晶体管，其中所述转移晶体管中的每一者经耦合到所述多个光电二极管中的对应一者，其中耦合到
所述像素阵列的活动行中包含的所述图像感测光电二极管的所述转移晶体管经耦合以响应于经耦合以控制所述活动行中包含的所有所述图像感测光电二极管的第一转移控制信号或第二转移控制信号进行控制，且其中耦合到所述像素阵列的所述活动行中包含的一对所述pdaf光电二极管中的一者的所述转移晶体管中的一者是第一转移晶体管，其中所述第一转移晶体管经耦合以响应于独立于所述第一或第二转移控制信号的第一pdaf控制信号进行控制；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图像数据。
附图说明
6.参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。
7.图1a说明根据本发明的教示的包含具有相位检测自动聚焦像素的图像传感器的成像系统的一个实例。
8.图1b说明根据本发明的教示的像素电路的一个实例，所述像素电路包含在根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的成像系统中，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
9.图2说明根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的一个实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
10.图3a展示根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列的示意图的一个实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
11.图3b说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列的示意图的另一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
12.图4是根据本发明的教示的说明具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的曝光时间及读出时间的实例时序图，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
13.图5说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列的示意图的又一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
14.图6说明根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的另一实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
15.图7说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列的示意图的再一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
16.图8说明根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的又一实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电
二极管。
17.图9a说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列的示意图的另一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
18.图9b说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列的示意图的又一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
19.图9c说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列的示意图的再一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
20.图10是根据本发明的教示的说明具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的曝光时间及读出时间的另一实例时序图，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
21.图11是根据本发明的教示的说明具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的曝光时间及读出时间的又一实例时序图，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
22.图12说明根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的再一实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
23.图13是根据本发明的教示的说明具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的曝光时间及读出时间的再一实例时序图，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。
24.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
25.本文中描述涉及用于具有包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的光电二极管阵列的彩色像素阵列的灵活曝光控制的实例。因此，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。
26.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。
27.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。
28.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。
29.如将论述，揭示具有包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的光电二极管阵列的彩色像素阵列的各种实例。在各种实例中，根据本发明的教示，可与图像传感器的光电二极管阵列的同一行中的图像感测光电二极管分开地控制耦合到相位检测自动聚焦光电二极管的至少一些转移晶体管，这为图像传感器提供灵活曝光控制、高速度及低功耗。
30.为了说明，图1a说明根据本发明的实施例的包含具有光电二极管阵列的彩色像素阵列102的成像系统100的一个实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。特定来说，成像系统100包含像素阵列102、控制电路系统108、读出电路系统104及功能逻辑106。在一个实例中，像素阵列102是光电二极管的二维(2d)阵列(例如，p1、p2、
…
、pn)，其包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。如下文将进一步详细地描述，在各种实例中，可与光电二极管阵列104的同一行中的图像感测光电二极管分开地控制耦合到相位检测自动聚焦光电二极管的至少一些转移晶体管。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。
31.在一个实例中，在像素阵列102中的每一图像传感器光电二极管/像素104已通过其图像电荷或相位检测电荷的光生来采集所述电荷之后，由读出电路通过位线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104可经耦合以从像素阵列102中的多个像素104读出数据。在各种实例中，读出电路系统104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104可沿着位线112一次读出一行数据，如图1a中所说明。功能逻辑106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。
32.图1b说明根据本发明的教示的像素电路104的一个实例，所述像素电路104被包含在具有光电二极管阵列的成像系统中，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。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。
33.在图1b中所描绘的实例中，像素电路104包含耦合到转移晶体管116
‑
1的光电二极管114
‑
1、耦合到转移晶体管116
‑
2的光电二极管114
‑
2、耦合到转移晶体管116
‑
3的光电二极管114
‑
3及耦合到转移晶体管116
‑
4的光电二极管114
‑
4。浮动扩散区118经耦合到转移晶体管116
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1、转移晶体管116
‑
2、转移晶体管116
‑
3及转移晶体管116
‑
4。在各种实例中，任选的浮动扩散电容控制信号fdc也可被包含且经耦合到电容器122，所述电容器122经耦合到浮动扩散区118。在一个实例中，可利用浮动扩散电容控制信号fdc来如所展示那样将升压控制信号提供给耦合到浮动扩散区118的电容器122。
34.转移晶体管116
‑
1经耦合以响应于转移控制信号tx1进行控制，转移晶体管116
‑
2经耦合以响应于转移控制信号tx2进行控制，转移晶体管116
‑
3经耦合以响应于转移控制信号tx3进行控制，且转移晶体管116
‑
4经耦合以响应于转移控制信号tx4进行控制。因而，响应于转移控制信号tx1而将响应于入射光在光电二极管114
‑
1中光生的电荷转移到浮动扩散区118，响应于转移控制信号tx2而将响应于入射光在光电二极管114
‑
2中光生的电荷转移到浮动扩散区118，响应于转移控制信号tx3而将响应于入射光在光电二极管114
‑
3中光生的电荷转移到浮动扩散区118，且响应于转移控制信号tx4而将响应于入射光在光电二极管114
‑
4中光生的电荷转移到浮动扩散区118。
35.如所描绘实例中所说明，复位晶体管120经耦合在电压供应器(例如，avdd)与浮动扩散区118之间。源极跟随器晶体管124的栅极经耦合到浮动扩散区118。源极跟随器晶体管124的漏极经耦合到电压供应器(例如，avdd)。行选择晶体管126经耦合到源极跟随器晶体管124的源极。在操作中，行选择晶体管126经耦合以响应于行选择信号rs而将数据信号(例如，图像数据或聚焦数据)从像素电路104的源极跟随器晶体管124输出到位线112。
36.在各种实例中，取决于像素电路104在像素阵列内的特定位置，一些或所有光电二极管114
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1、114
‑
2、114
‑
3及114
‑
4可经配置为包含在彩色像素阵列中的图像感测光电二极管，且一些或所有光电二极管114
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1、114
‑
2、114
‑
3及114
‑
4可经配置为相位检测自动聚焦光电二极管。
37.在此实例中，引导到经配置为图像感测光电二极管的光电二极管114
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1、114
‑
2、114
‑
3及114
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4的入射光在到达光电二极管114
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1、114
‑
2、114
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3及114
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4之前被引导通过彩色滤光片阵列的相应彩色滤光片。在一个实例中，彩色滤光片阵列可为拜耳彩色滤光片。因此，入射光可在到达经配置为图像感测光电二极管的光电二极管114
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1、114
‑
2、114
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3及114
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4之前被引导通过红色彩色滤光片或绿色彩色滤光片或蓝色彩色滤光片。
38.在各种实例中，引导到经配置为相位检测自动聚焦光电二极管的光电二极管114
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1、114
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2、114
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3及114
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4的入射光在到达相应光电二极管114
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1、114
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2、114
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3及114
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4之前被引导通过微透镜。在各种实例中，除入射光被引导通过彩色滤光片或通过微透镜之外，光电二极管114
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1、114
‑
2、114
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3及114
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4在其它方面基本上类似。
39.在各种实例中，像素阵列的光电二极管被合并，从而包含光电二极管114
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1、114
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2、114
‑
3及114
‑
4。因而，将从每一光电二极管生成的信息与从一或多个附近的合并光电二极管生成的信息相加以生成组合信息，且因此将每一个别光电二极管的性能相加以改进像素阵列的性能。例如，在各种实例中，光电二极管的2x2分组经配置以进行合并使得每一分
组中包含的4个光电二极管全部共享相同色彩。换句话说，所述光电二极管经布置在像素阵列中使得图像感测光电二极管的每一2x2分组是红色、绿色或蓝色。在一个实例中，合并光电二极管的2x2分组是像素阵列中的所有邻近光电二极管且共享相同彩色滤光片。在一个实例中，合并光电二极管的2x2分组可全部共享相同色彩，但是具有相同色彩的每两个光电二极管通过具有不同色彩的另一光电二极管而彼此分离。
40.在各种实例中，相位检测自动聚焦光电二极管被分组为2x2分组，所述2x2分组经散布在图像感测光电二极管当中，共享微透镜。在另一实例中，相位检测自动聚焦光电二极管被分组为共享微透镜且经散布在彩色像素阵列的图像感测光电二极管当中的2x1群组。
41.图2说明根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的彩色像素阵列202的一个实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。特定来说，所描绘实例说明彩色像素阵列202展示具有4c彩色滤光片的2x2相位检测自动聚焦(pdaf)图案。在所述实例中，拜耳合并具备红色(r)彩色滤光片的2x2分组、绿色(g)彩色滤光片的2x2分组及蓝色(b)彩色滤光片的2x2分组，所述2x2分组经安置在图像感测光电二极管上。所述实例还说明安置在pdaf光电二极管上的微透镜228，所述pdaf光电二极管经散布在彩色像素阵列202的成像感测光电二极管当中。
42.对于pdaf像素的每一2x2分组，图2中展示微透镜228，所述微透镜228覆盖下伏的pdaf像素的2x2分组。在所述实例中，对于彩色滤光片下的正常图像感测像素，未展示所述微透镜以免混淆本发明的教示。在一个实例中，正常图像感测像素的微透镜可仅覆盖1x1像素或光电二极管区域。
43.在操作中，通过比较来自pdaf像素的2x2分组的一侧的信号与来自pdaf像素的所述分组的另一侧的信号来检索相位检测信息。例如，在一个实例中，比较来自pdaf像素的2x2分组的左侧像素对的信号与来自右侧像素对的信号。在另一实例中，比较来自pdaf像素的2x2分组的顶侧像素对的信号与来自底侧像素对的信号。在具有pdaf像素的2x1分组的再一实例中，比较来自pdaf像素的2x1分组的左侧像素的信号与来自右侧像素的信号。
44.在现有设计中，pdaf像素与来自同一行的正常图像感测像素共享相同tx导线。因此，以相同方式读出pdaf像素及正常图像感测像素两者。在4c模式中，其为当如所展示那样针对每一色彩将图像感测像素合并为2x2阵列以获得用于pdaf像素支持的相位检测信息时的情况。因而，一次读取pdaf像素的每一2x2分组中的左边两个光电二极管，且在不同时间读取pdaf像素的每一2x2分组中的右边两个光电二极管(用于水平相位检测)，前提是相同数目个列模/数转换(adc)电路可用。因此，与使用相同数目个列adc电路一次读出所有2x2合并像素相比，由于在不同时间分开地读出左及右pdaf光电二极管，因此仅可以一半的帧速率读出来自2x2 pdaf光电二极管的相位检测信息。因此，为了提高帧速率，将需要更多功耗。
45.由于pdaf光电二极管的优选灵敏度与正常图像感测光电二极管不同，还可优选的是使pdaf光电二极管的曝光时间控制与正常图像感测光电二极管不同。然而，在现有设计中，除了安置在彩色滤光片或微透镜下的区别之外，pdaf光电二极管与正常图像感测光电二极管完全相同地布线。换句话说，在现有设计中，正常图像感测像素及pdaf像素共享同一行中的相同转移控制导线，且因此其曝光控制及读出也相同。因此，在现有设计中，不可能具有不同曝光时间控制，因为总是以与来自同一行的正常图像感测像素相同的方式读出
pdaf像素。因此，如下文将详细地论述，根据本发明的教示的实例揭示具有像素电路系统的像素阵列，其中根据本发明的教示，可与图像传感器的光电二极管阵列的同一行中的图像感测光电二极管分开地控制耦合到相位检测自动聚焦光电二极管的至少一些转移晶体管，这为图像传感器提供灵活曝光控制、高速度及低功耗。
46.为了说明，图3a展示根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的像素阵列302a的示意图的一个实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图3a的像素阵列302a可为如图2中所展示的像素阵列202或如图1a到1b中所展示像素阵列102中包含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。
47.图3a中所描绘的像素阵列302a的部分展示光电二极管的6个行及6个列。应明白，在其它实施例中，像素阵列302a可包含更多数目个行及列。如所描绘实例中所展示，光电二极管以2x2分组布置。在所述实例中，2x2分组的左列共享第一位线，2x2分组的中心列共享第二位线，且2x2分组的右列共享第三位线。
48.所描绘实例展示2x2分组的中心行包含经耦合以响应于转移控制信号tx1、tx2、tx3及tx4进行控制的转移晶体管。应注意，2x2分组的上行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的上行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管，且2x2分组的底行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的底行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管。
49.在所描绘实例中，光电二极管的左上、右上、左下及右下2x2分组经配置以接收红光。光电二极管的上中、左中、右中及下中2x2分组经配置以接收绿光。光电二极管的中心2x2分组经配置为pdaf光电二极管。在所说明实例中，用虚线说明pdaf光电二极管上的微透镜328a。
50.图3a中所描绘的实例包含控制耦合到pdaf光电二极管的转移晶体管以支持水平相位检的两个额外控制线。特定来说，txpd_l控制线经耦合以控制中心2x2分组中的左边两个pdaf光电二极管，且txpd_r控制线经耦合以控制中心2x2分组中的右边两个pdaf光电二极管。
51.利用左pdaf光电二极管及右光电二极管的独立txpd_l及txpd_r控制导线，实例像素阵列302a提供以与图3a中所展示的其它2x2分组中的正常图像感测光电二极管不同的方式读出中心2x2分组中的pdaf光电二极管的灵活性。以这种方式，根据本发明的教示，可一次读出所有正常图像感测光电二极管与如说明那样合并的2x2分组中的所有光电二极管，而可响应于txpd_l及txpd_r控制导线在与正常图像感测光电二极管不同的时间分两次读出中心2x2分组中的pdaf光电二极管。例如，在第一次读出中，可响应于txpd_l信号而通过第二位线(例如，图3a中的中心位线)读出左pdaf光电二极管，且在第二次读出中，可响应于txpd_r信号而通过图3a中的第二位线读出右pdaf光电二极管。在另一实例中，应明白，读出的特定顺序可颠倒。
52.图3b展示根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的像素阵列302b的示意图的另一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图3b的像素阵列302b可为如图2中所展示的像素阵列202或如图1a到1b中所展示的像素阵列102中包含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。进一步应明白，图3b的像素阵列302b与图3a的像素阵列302a共用许多类似性。
53.例如，图3b中所描绘的像素阵列302b的部分也展示光电二极管的6个行及6个列。应明白，在其它实施例中，像素阵列302b可包含更多数目个行及列。如所描绘实例中所展示，光电二极管以2x2分组布置。在所述实例中，2x2分组的左列共享第一位线，2x2分组的中心列共享第二位线，且2x2分组的右列共享第三位线。
54.所描绘实例展示2x2分组的中心行包含经耦合以响应于转移控制信号tx1、tx2、tx3及tx4进行控制的转移晶体管。应注意，2x2分组的上行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的上行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管，且2x2分组的底行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的底行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管。
55.在所描绘实例中，光电二极管的左上、右上、左下及右下2x2分组经配置以接收红光。光电二极管的上中、左中、右中及下中2x2分组经配置以接收绿光。光电二极管的中心2x2分组经配置为pdaf光电二极管。在所描绘实例中，用虚线说明pdaf光电二极管上的微透镜328b。
56.图3b中所描绘的实例包含控制耦合到pdaf光电二极管的转移晶体管以支持垂直相位检测的两个额外控制线。特定来说，txpd_t控制线经耦合以控制中心2x2分组中的顶部两个pdaf光电二极管，且txpd_b控制线经耦合以控制中心2x2分组中的底部两个pdaf光电二极管以用于垂直相位检测。
57.利用顶部pdaf光电二极管及底部光电二极管的独立txpd_t及txpd_b控制导线，实例素阵列302b还提供以与图3b中所展示的其它2x2分组中的正常图像感测光电二极管不同的方式读出中心2x2分组中的pdaf光电二极管的灵活性。以这种方式，根据本发明的教示，可一次读出所有正常图像感测光电二极管与如说明那样合并的2x2分组中的所有光电二极管，而可响应于txpd_t及txpd_b控制导线在与正常图像感测光电二极管不同的时间分两次读出中心2x2分组中的pdaf光电二极管。例如，在第一次读出中，可响应于txpd_t信号而通过第二位线(例如，图3b中的中心位线)读出顶部pdaf光电二极管，且在第二次读出中，可响应于txpd_b信号而通过图3b中的中心位线读出底部pdaf光电二极管。在另一实例中，应明白，读出的特定顺序可颠倒。
58.返回参考图2中所展示的实例，对于像素阵列202中所展示的2x2 pdaf图案，pdaf光电二极管密度是1/32。特定来说，对于每八个行，存在两个pdaf行(即，具有pdaf光电二极管的行)。对于每八个列，存在两个pdaf列(即，具有pdaf光电二极管的列)。考虑到每个共享像素具有两个位线且具有两个半行列模/数转换(adc)电路的2x2分组的布置，一次可读出四个像素行。对于图2中所说明的32x32图案实例，可在八个时序行中读出所述图案。
59.为了说明，如图2的实例中所展示，行1及行2中的pdaf光电二极管的2x2分组位于列3及列4中。行9及行10中的pdaf光电二极管的2x2分组位于列11及列12中。可在相同时间读出pdaf光电二极管的这些2x2分组，因为其使用不同位线及因此不同列adc电路。对于图2中所展示的具有两位线及两个半行读出adc结构的32x32图案，可使用现存列adc电路一次读出这个32x32图案中的所有pd行。因为pdaf光电二极管的2x2分组中的左及右光电二极管需要两次读出，所以对于图2中的32x32图案，在两个时序行中读出pdaf信息。与正常图像感
测光电二极管行相比，其是时序的1/4。
60.图4是展示根据本发明的教示的具有图3a到3b中所展示的txpd控制(例如，txpd_l及txpd_r或txpd_t及txpd_b)的帧时序的实例时序图。利用用于具备图3a到3b中所展示的txpd控制的pdaf光电二极管的个别曝光控制，可在已读出正常图像感测光电二极管之后读出所有pdaf信息。这在本文中可被称为正常图像帧之后的pd微型帧。假设一帧的正常读出时间是“1”，那么按照上述分析，读出pd微型帧所需的额外时间是“1/4”。在图4中，描绘当pd微型帧时间仅花费正常帧时间的“1/16”时的“最佳情况”。
61.图5说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列502的示意图的又一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图5的像素阵列502也可为如图2中所展示的像素阵列202或如图1a到1b中所展示的像素阵列102中包含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。进一步应明白，图5的像素阵列502与图3b的像素阵列302b及/或图3a的像素阵列302a共用许多类似性。
62.例如，图5中所描绘的像素阵列502的部分也展示光电二极管的6个行及6个列。应明白，在其它实施例中，像素阵列502可包含更多数目个行及列。如所描绘实例中所展示，光电二极管以2x2分组布置。在所述实例中，2x2分组的左列共享第一位线，2x2分组的中心列共享第二位线，且2x2分组的右列共享第三位线。
63.所描绘实例展示2x2分组的中心行包含经耦合以响应于转移控制信号tx1、tx2、tx3及tx4进行控制的转移晶体管。应注意，2x2分组的上行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的上行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管，且2x2分组的底行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的底行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管。
64.在所描绘实例中，光电二极管的左上、右上、左下及右下2x2分组经配置以接收红光。光电二极管的上中、左中、右中及下中2x2分组经配置以接收绿光。光电二极管的中心2x2分组经配置为pdaf光电二极管。在所说明实例中，用虚线说明pdaf光电二极管上的微透镜528。
65.图5的像素阵列502与图3b的像素阵列302b及/或图3a的像素阵列302a的一个区别在于：在图5中所描绘的实例中，像素阵列502包含经耦合以控制耦合到pdaf光电二极管的转移晶体管以支持水平相位检测的仅一个额外控制线(代替如图3a到3b中的两个)。在图5中所描绘的特定实例中，txpd_pd控制线经耦合以控制耦合到中心2x2分组中的右边两个pdaf光电二极管的转移晶体管。在另一实例中，应明白，txpd_pd控制线可经耦合以控制耦合到中心2x2分组中的左边两个pdaf光电二极管的转移晶体管。返回参考图5中所描绘的实例，耦合到中心2x2分组中的左边两个pdaf光电二极管的晶体管经耦合以响应于用于控制同一行中的其它2x2分组中的其它相应正常成像感测光电二极管的tx1及tx3转移控制信号进行控制。因而，在所述实例中，可响应于tx1及tx3转移控制信号而在与读出同一行的其它正常图像感测光电二极管相同的时间通过中心位线读出中心2x2分组中的两个左pdaf光电二极管。然而，根据本发明的教示，可响应于txpd_pd转移控制信号而在不同时间读出中心2x2分组中的两个右pdaf光电二极管。
66.利用如图5中所展示的右pdaf光电二极管的单独或独立txpd_pd控制导线，根据本
发明的教示，实例像素阵列502还提供读出中心2x2分组中的右pdaf光电二极管，而可在相同时间读出正常图像感测光电二极管及左pdaf光电二极管的灵活性。例如，在第一次读出中，响应于tx1及tx3转移控制信号而在与所述行中的其它正常图像感测光电二极管相同的时间通过第二位线(例如，图5中的中心位线)读出左pdaf光电二极管。在第二次读出中，可响应txpd_pd信号而通过图5中的中心位线读出右pdaf光电二极管。
67.因此，应明白，在图5的实例像素阵列502中，一半的pdaf光电二极管连同同一行中的正常图像感测光电二极管一起读出，且在pd微型帧或交错pdaf帧期间单独读出其余pdaf光电二极管，这将在下文更详细地论述。因此，读出pdaf光电二极管所需的额外时间减少50％且需要仅一个额外txpd控制线，而非如图3a到3b中所展示的先前实例中所说明的两个额外txpd控制线(例如，txpd_l及txpd_r或txpd_t及txpd_b)。在需要对较少额外控制导线进行布线的情况下，在添加额外控制导线(例如，txpd)时更容易对像素进行布局。
68.图6说明根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的彩色像素阵列602的另一实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图6所展示的彩色像素阵列602可与图2中所展示的彩色像素阵列202共享类似性，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。
69.例如，图6也说明具有带有4c彩色滤光片的2x2相位检测自动聚焦(pdaf)图案的彩色像素阵列602。在所述实例中，拜耳合并具备红色(r)彩色滤光片的2x2分组、绿色(g)彩色滤光片的2x2分组及蓝色(b)彩色滤光片的2x2分组，所述2x2分组经安置在图像感测光电二极管上。所述实例还说明安置在pdaf光电二极管上的微透镜628，所述pdaf光电二极管经散布在彩色像素阵列602的成像感测光电二极管当中。对于pdaf像素的每一2x2分组，图6中展示微透镜628，其覆盖2x2区域，而对于彩色滤光片下的正常图像感测像素，未展示所述微透镜以免混淆本发明的教示。在一个实例中，正常图像感测像素的微透镜仅覆盖1x1像素区域。
70.在操作中，通过比较来自pdaf像素的2x2分组的一侧(例如，左侧)的信号与来自pdaf像素的2x2分组的另一侧(例如，右侧)的信号来检索相位检测信息。图6的彩色像素阵列602与图2的彩色像素阵列202之间的一个区别在于：在图6的彩色像素阵列602中，将pdaf光电二极管(即，在微透镜628下)的2x2分组的pdaf图案移位一个像素或一个光电二极管(例如，在图6中向左移位一个像素)。因此，对于水平相位检测，根据本发明的教示，将额外txpd控制导线的数目减少为一个txpd控制导线。因而，可通过相应位线在与微透镜628下的右pdaf光电二极管相同的时间读出微透镜628下的左pdaf光电二极管。
71.为了说明，图7说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列702的示意图的实例，所述光电二极管阵列具有呈移位1的图案且经散布在如上文相对于图6所论述的合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图7所展示的彩色像素阵列702的示意图与先前在图3a、3b及5中所展示的彩色像素阵列的示意图共享许多类似性，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。
72.例如，图7中所描绘的像素阵列702的示意图的部分也展示光电二极管的6个行及6个列。应明白，在其它实施例中，像素阵列702可包含更多数目个行及列。如所描绘实例中所展示，光电二极管以2x2分组布置。在所述实例中，2x2分组的左列共享第一位线，2x2分组的中心列共享第二位线，且2x2分组的右列共享第三位线。所描绘实例展示2x2分组的中心行
包含经耦合以响应于转移控制信号tx1、tx2、tx3及tx4进行控制的转移晶体管。应注意，2x2分组的上行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的上行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管，且2x2分组的底行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的底行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管。
73.在所描绘实例中，光电二极管的左上、右上、左下及右下2x2分组经配置以接收红光。光电二极管的上中、右中及下中2x2分组经配置以接收绿光。利用图7中所描绘的像素阵列702的经移位pdaf像素方案，光电二极管的左中2x2分组中的光电二极管的左对2x2分组经配置以接收绿光，且光电二极管的所述中心2x2分组中的光电二极管的右对2x2分组经配置以接收蓝光。另外，利用图7中所描绘的像素阵列702的经移位pdaf像素方案，光电二极管的左中2x2分组中的光电二极管的右对2x2分组及光电二极管的所述中心2x2分组中的光电二极管的左对2x2分组(其用表示pdaf微透镜的虚线728指示)经配置为pdaf光电二极管。
74.因此，对于水平相位检测，利用图7中所描绘的像素阵列702的经移位pdaf像素方案，仅一个额外pdaf控制信号txpd_pd经耦合以控制虚线728内的所有四个pdaf光电二极管。可在与通过中心或第二位线读出虚线728内的右对pdaf光电二极管相同的时间通过左或第一位线读出虚线728内的左对pdaf光电二极管。假设例如如图6中所展示的32x32彩色像素阵列602图案，可在一个时序行中读出相位检测信息。因此，应明白，如果针对一个帧正常4c配置的正常读出时间是“1”，那么读出如图6到7中所揭示的pd微型帧所需的额外时间是一帧的额外“1/8”。
75.图8说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列802的另一实例，所述光电二极管阵列具有呈移位1的图案且经散布在如上文相对于图6所论述的合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图8所展示的彩色像素阵列802可与先前在图2及6中所展示的彩色像素阵列共享许多类似性，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。
76.例如，图8也说明具有带有4c彩色滤光片的2x2相位检测自动聚焦(pdaf)图案的彩色像素阵列802。在所述实例中，拜耳合并具备红色(r)彩色滤光片的2x2分组、绿色(g)彩色滤光片的2x2分组及蓝色(b)彩色滤光片的2x2分组，所述2x2分组经安置在图像感测光电二极管上。所述实例还说明安置在pdaf光电二极管上的微透镜828，所述pdaf光电二极管经散布在彩色像素阵列802的成像感测光电二极管当中。对于pdaf像素的每一2x2分组，图8中展示微透镜828，其覆盖2x2区域，而对于彩色滤光片下的正常图像感测像素，未展示所述微透镜以免混淆本发明的教示。在一个实例中，正常图像感测像素的微透镜仅覆盖1x1像素区域。在操作中，在所说明实例中通过比较来自pdaf像素的2x2分组的一侧(例如，左侧)的信号与来自pdaf像素的2x2分组的另一侧(例如，右侧)的信号来检索水平相位检测信息。
77.与图6的彩色像素阵列602类似，图8的彩色像素阵列802与图2的彩色像素阵列202之间的一个区别在于：在图8的彩色像素阵列802中，pdaf光电二极管(即，在微透镜828下)的2x2分组的pdaf图案移位一个像素或一个光电二极管(例如，在图8中向左移位一个像素)。因此，对于水平相位检测，根据本发明的教示，将额外txpd控制导线的数目减少为一个txpd控制导线。因此，可通过相应位线在与微透镜828下的右pdaf光电二极管相同的时间读出微透镜828下的左pdaf光电二极管。
78.然而，图8的彩色像素阵列802与图6的彩色像素阵列602之间的一个区别在于：在
图8的彩色像素阵列802中，通过进一步移位一些pdaf行来进一步减少从像素阵列802读出pdaf信息所需的时间使得可利用更多位线来同时从像素阵列802读出多个pdaf行。例如，在图8中所展示的32x32图案实例中，可利用每一列位线以在相同时间从遍及像素阵列802的不同行读出耦合到所述列位线的相应对pdaf光电二极管。因此，如用图8的彩色像素阵列802中的实例中的微透镜828所指示，可在一个时序行中使用每一2x2 pdaf分组的每一侧(例如，左侧及右侧)的仅一个位线来读出多个pdaf行的所有pdaf信息。在每一2x2共享像素具有两个位线的情况下，来自多个pdaf行的所有pdaf信息将能够在所述图案的一个时序行中被读出。因此，应明白，如果针对一个帧正常4c配置的正常读出时间是“1”，那么读出如图8中所展示的pd微型帧所需的额外时间是一帧的“1/16”。
79.应明白，在其中通过布置pdaf图案使得使用不同列位线读出pdaf光电二极管来在相同时间读出多个pdaf行的图8的彩色像素阵列802的实例中，根据需要还包含经耦合以控制耦合到pdaf光电二极管的行选择晶体管的额外行选择控制导线。在一个实例中，利用额外行选择导线以确保在pdaf光电二极管读出期间不选择pdaf行中的正常图像传感器像素。因而，耦合到pdaf行中的正常图像传感器像素的位线可用于另一pdaf行中的pdaf光电二极管，且因此可根据本发明的教示在相同时间读出多个pdaf行。
80.图9a说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列902a的示意图的又一实例，所述光电二极管阵列具有散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图9a的像素阵列902a可为如图2中所展示的像素阵列202或如图1a到1b中所展示的像素阵列102中包含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。进一步应明白，图9a的像素阵列902a可与图7的像素阵列702、图5的像素阵列502、图3b的像素阵列302b及/或图3a的像素阵列302a共享许多类似性。
81.例如，图9a中所描绘的像素阵列902a的部分也展示光电二极管的6个行及6个列。应明白，在其它实施例中，像素阵列902a可包含更多数目个行及列。如所描绘实例中所展示，光电二极管以2x2分组布置。在所述实例中，2x2分组的左列共享第一位线，2x2分组的中心列共享第二位线，且2x2分组的右列共享第三位线。
82.在所描绘实例中，光电二极管的左上、右上、左下及右下2x2分组经配置以接收红光。光电二极管的上中、左中、右中及下中2x2分组经配置以接收绿光。光电二极管的中心2x2分组经配置为pdaf光电二极管。在所说明实例中，用虚线说明pdaf光电二极管上的微透镜928a。
83.所描绘实例展示2x2分组的中心行包含经耦合以响应于转移控制信号tx1、tx2、tx3及tx4进行控制的转移晶体管。应注意，2x2分组的上行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的上行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管，且2x2分组的底行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的底行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管。
84.图9a中所描绘的实例还展示顶行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到顶行中的浮动扩散区的电容器的第一浮动扩散电容器控制信号fdc(r
‑
1)。中心行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到中心行中的浮动扩散区的电容器的第二浮动扩散电容器控制信号fdc(r)。底行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到底行中的浮动扩散区的
电容器的第三浮动扩散电容器控制信号fdc(r+1)。
85.在操作期间，利用正被读出的活动行的浮动扩散控制信号来控制耦合到正被读出的像素阵列902a的活动行的每一像素电路的浮动扩散区的电容器。因此，当未被读出的行不活动或闲置时，相应行的其它浮动扩散控制信号通常未被使用。
86.然而，参考图9a中所描绘的实例，相邻不活动闲置行的原本未使用的浮动扩散控制信号代替地经耦合以控制耦合到正被读出的活动行的pdaf光电二极管的转移晶体管。例如，假设图9a的像素阵列902a的中心行是正被读出的活动行，那么中心浮动扩散控制信号fdc(r)经耦合以控制耦合到活动中心行中的像素电路的浮动扩散区的电容器。图9a的不活动相邻顶行的浮动扩散控制信号fdc(r
‑
1)经耦合以控制耦合到用虚线928a所指示的微透镜下的中心行的左对pdaf光电二极管的转移晶体管。类似地，图9a的不活动相邻底行的浮动扩散控制信号fdc(r+1)经耦合以控制耦合到用虚线928a所指示的微透镜下的中心行的右对pdaf光电二极管的转移晶体管。
87.因此，对于图9a的像素阵列902a，根据本发明的教示，通过重用相邻闲置行的现存浮动扩散电容器控制信号来消除用于控制耦合到pdaf光电二极管的转移晶体管的额外控制导线。
88.图9b说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列902b的示意图的又一实例，所述光电二极管阵列具有呈移位1的图案且经散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图9b的像素阵列902b可为如图6中所展示的像素阵列602或如图8中所展示的像素阵列802中包含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。进一步应明白，图9b的像素阵列902b可与图9a的像素阵列902a、图7的像素阵列702、图5的像素阵列502、图3b的像素阵列302b及/或图3a的像素阵列302a共享相同类似性。
89.例如，图9b中所描绘的像素阵列902b的部分也展示光电二极管的6个行及6个列。应明白，在其它实施例中，像素阵列902b可包含更多数目个行及列。如所描绘实例中所展示，光电二极管以2x2分组布置。在所述实例中，2x2分组的左列共享第一位线，2x2分组的中心列共享第二位线，且2x2分组的右列共享第三位线。
90.所描绘实例展示2x2分组的中心行包含经耦合以响应于转移控制信号tx1、tx2、tx3及tx4进行控制的转移晶体管。应注意，2x2分组的上行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的上行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管，且2x2分组的底行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的底行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管。
91.在所描绘实例中，光电二极管的左上、右上、左下及右下2x2分组经配置以接收红光。光电二极管的上中、右中及下中2x2分组经配置以接收绿光。利用图9b中所描绘的像素阵列902b的经移位pdaf像素方案，光电二极管的左中2x2分组中的光电二极管的左对2x2分组经配置以接收绿光，且所述中心2x2分组中的光电二极管的右对2x2分组经配置以接收蓝光。另外，利用图9b中所描绘的像素阵列902b的经移位pdaf像素方案，光电二极管的左中2x2分组中的光电二极管的右对2x2分组及光电二极管的所述中心2x2分组中的光电二极管的左对2x2分组(其用表示pdaf微透镜的虚线928b指示)经配置为pdaf光电二极管。
92.图9b中所描绘的实例还展示顶行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到顶
行中的浮动扩散区的电容器的第一浮动扩散电容器控制信号fdc(r
‑
1)。中心行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到中心行中的浮动扩散区的电容器的第二浮动扩散电容器控制信号fdc(r)。底行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到底行中的浮动扩散区的电容器的第三浮动扩散电容器控制信号fdc(r+1)。
93.在操作期间，利用正被读出的活动行的浮动扩散控制信号来控制耦合到正被读出的像素阵列902b的活动行的每一像素电路的浮动扩散区的电容器。因此，当未被读出的行不活动时，所述行的其它浮动扩散控制信号通常未被使用。
94.然而，参考图9b中所描绘的实例，相邻不活动闲置行的原本未使用的浮动扩散控制信号代替地经耦合以控制耦合到正被读出的活动行的pdaf光电二极管的转移晶体管。例如，假设图9b的像素阵列902b的中心行是正被读出的活动行。因而，中心浮动扩散控制信号fdc(r)经耦合以控制耦合到活动中心行中的像素电路的浮动扩散区的电容器。图9b的不活动相邻顶行的浮动扩散控制信号fdc(r
‑
1)经耦合以控制耦合到用虚线928b所指示的微透镜下的中心行的pdaf光电二极管的2x2分组的转移晶体管。应注意，图9b的不活动相邻底行的浮动扩散控制信号fdc(r+1)在读出图9b的像素阵列902b的活动中心行期间保持未被使用。
95.因此，对于图9b的像素阵列902b，根据本发明的教示，通过重用与正被读出的活动行相邻的闲置行的现存浮动扩散电容器控制信号来消除用于控制耦合到pdaf光电二极管的转移晶体管的额外控制导线。
96.图9c说明根据本发明的教示的包含光电二极管阵列的彩色像素阵列902c的示意图的再一实例，所述光电二极管阵列具有呈移位1的图案且经散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。应明白，图9c的像素阵列902c可为如图6中所展示的像素阵列602或如图8中所展示的像素阵列802中包含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。进一步应明白，图9c的像素阵列902c与图9b的像素阵列902b、图9a的像素阵列902a、图7的像素阵列702、图5的像素阵列502、图3b的像素阵列302b及/或图3a的像素阵列302a共享许多类似性。
97.例如，图9c中所描绘的像素阵列902c的部分也展示光电二极管的6个行及6个列。应明白，在其它实施例中，像素阵列902c可包含更多数目个行及列。如所描绘实例中所展示，光电二极管以2x2分组布置。在所述实例中，2x2分组的左列共享第一位线，2x2分组的中心列共享第二位线，且2x2分组的右列共享第三位线。
98.所描绘实例展示2x2分组的中心行包含经耦合以响应于转移控制信号tx1、tx2、tx3及tx4进行控制的转移晶体管。应注意，2x2分组的上行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的上行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管，且2x2分组的底行包含类似地经耦合以响应于2x2分组的底行的相应转移控制信号(未标记)进行控制的转移晶体管。
99.在所描绘实例中，光电二极管的左上、右上、左下及右下2x2分组经配置以接收红光。光电二极管的上中、右中及下中2x2分组经配置以接收绿光。利用图9c中所描绘的像素阵列902c的经移位pdaf像素方案，光电二极管的左中2x2分组中的光电二极管的左对2x2分组经配置以接收绿光，且所述中心2x2分组中的光电二极管的右对2x2分组经配置以接收蓝光。另外，利用图9c中所描绘的像素阵列902c的经移位pdaf像素方案，光电二极管的左中
2x2分组中的光电二极管的右对2x2分组及光电二极管的所述中心2x2分组中的光电二极管的左对2x2分组(其用表示pdaf微透镜的虚线928c指示)经配置为pdaf光电二极管。
100.图9c中所描绘的实例还展示顶行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到顶行中的浮动扩散区的电容器的第一浮动扩散电容器控制信号fdc(r
‑
1)。中心行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到中心行中的浮动扩散区的电容器的第二浮动扩散电容器控制信号fdc(r)。底行包含经耦合以将升压控制信号提供给耦合到底行中的浮动扩散区的电容器的第三浮动扩散电容器控制信号fdc(r+1)。
101.在操作期间，利用正被读出的活动行的浮动扩散控制信号来控制耦合到正被读出的像素阵列902c的活动行的每一像素电路的浮动扩散区的电容器。因此，当未被读出的行不活动时，所述行的其它浮动扩散控制信号通常未被使用。
102.然而，参考图9c中所描绘的实例，相邻不活动闲置行的原本未使用的浮动扩散控制信号代替地经耦合以控制耦合到正被读出的活动行的pdaf光电二极管的转移晶体管。例如，假设图9c的像素阵列902c的中心行是正被读出的活动行。因而，中心浮动扩散控制信号fdc(r)经耦合以控制耦合到活动中心行中的像素电路的浮动扩散区的电容器。图9c的不活动相邻顶行的浮动扩散控制信号fdc(r
‑
1)经耦合以控制耦合到用虚线928c所指示的微透镜下的中心行的顶对pdaf光电二极管的转移晶体管。类似地，图9c的不活动相邻底行的浮动扩散控制信号fdc(r+1)经耦合以控制耦合到由虚线928c所指示的微透镜下的中心行的底对pdaf光电二极管的转移晶体管。
103.因此，对于图9c的像素阵列902c，根据本发明的教示，通过重用相邻闲置行的现存浮动扩散电容器控制信号来消除用于控制耦合到pdaf光电二极管的转移晶体管的额外控制导线。
104.图10是根据本发明的教示的说明具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的曝光时间及读出时间的另一实例时序图，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。特定来说，图10说明利用相邻浮动扩散控制信号(例如，fdc(n))导线的pd微帧时序。返回参考上文在图9a到9c中所说明的实例示意图，通过利用一或多个相邻不活动闲置行的浮动扩散控制信号(例如，fdc(n))，不再需要额外相位检测转移控制信号导线(例如，txpd)。然而，应明白，相邻不活动闲置行的浮动扩散控制信号的利用可能对pdaf光电二极管的曝光控制造成一些限制。例如，图10中所展示的时序图说明pd微型帧时序的两个要求。首先，pdaf复位操作必须在正常像素读出之后发生。否则在正常像素读出期间，切换浮动扩散电容器控制信号(例如，fdc)以升高浮动扩散区的电压将破坏pdaf像素的曝光信息。此外，pdaf光电二极管读出必须在正常像素复位之前发生。否则在正常像素复位期间，切换升压线也将破坏pdaf像素的曝光信息。
105.还应明白，取决于正常像素曝光时间及pdaf像素曝光时间的总和，可降低帧速率。在实例像素复位方案中，可在复位期间利用浮动扩散控制信号(例如，fdc)升压线来改进图像滞后。如果不用担心图像滞后，那么可在像素复位期间避免浮动扩散控制信号的切换，这有助于消除在正常像素复位之前读出pdaf像素的要求。在正常4c读出中，由于在相同时间全部切换耦合到2x2分组的所有四个像素的转移晶体管以进行电荷转移，因此通常停用浮动扩散电容器控制信号以避免将浮动扩散电压升得过高。在此实例中，消除在正常像素读出之后执行pdaf复位操作的要求。
106.图11是根据本发明的教示的说明具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的曝光时间及读出时间的又一实例时序图，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。特定来说，图11说明利用相邻浮动扩散控制信号(例如，fdc(n))导线的实例交错pdaf时序。在交错pdaf光电二极管读出实例中，如图11中所展示那样放宽对帧速率的限制。如所展示，仅要求pdaf复位、曝光及读出在正常像素曝光时间内。一帧时间与在使用额外txpd控制导线的情况下的一帧时间相同。
107.图12说明根据本发明的教示的具有光电二极管阵列的彩色像素阵列1202的示意图的再一实例，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管的2x1分组。特定来说，图12说明具有散布在呈1c模式的拜耳图案彩色滤光片中的2x1 pdaf图案的彩色像素阵列1202。例如，图12展示覆盖散布在像素阵列1202中的正常图像感测光电二极管当中的相邻pdaf光电二极管的2x1分组的微透镜1228。在1c模式中，拜耳图案的每一彩色滤光片覆盖单个光电二极管(即，每一色彩通道的1x1分组)。
108.在2x2合并模式中，相同色彩通道的四个附近光电二极管被合并在一起，例如如用图12中的箭头1230、1232、1234及1236所说明。如从所说明实例可明白，pdaf信息被破坏，这是因为指向pdaf光电二极管的箭头1232与如由箭头1230、1234及1236所指示的不提供pdaf信息的其它三个绿色光电二极管合并在一起。因此，对于具有经散布2x1微透镜相位检测(mlpd)的拜耳图案彩色滤光片，如果将pdaf光电二极管(例如，如用箭头1232所指示)连同正常图像感测光电二极管(例如，如用箭头1230、1234及1236所指示)一起读出，那么无法在2x2合并模式中支持相位检测自动聚焦。
109.然而，应明白，利用如上文在各种实例中详细地论述的用于pdaf像素的个别txpd控制，即使在2x2合并模式中，也可与正常图像感测光电二极管分开地或在不同时间读出pdaf光电二极管。在2x2合并模式中，将用箭头1230所指示的光电二极管及用箭头1234所指示的光电二极管合并在一起，且将用箭头1232所指示的光电二极管及用箭头1236所指示的光电二极管合并在一起。此后，其通过模拟或数字电路进行求和或求平均。在pdaf光电二极管(例如用箭头1232所指示的光电二极管)的情况下，丢弃用箭头1232所指示的光电二极管及用箭头1236所指示的光电二极管的合并数据，且未启用耦合到用箭头1232所指示的光电二极管的txpd控制信号以进行正常合并读出。此后，根据本发明的教示，如上述实例中所描述那样在启用txpd控制信号的情况下在pd微型帧时间内单独读出用箭头1232所指示的光电二极管。
110.对于如图12中所描绘的16x16拜耳彩色滤光片图案实例，可利用两个半行列adc电路读出16个时序行的图案。读出pd微型帧的总时间是两个时序行，这是因为左及右pdaf光电二极管需要两次读出。与4c彩色滤光片类似，根据本发明的教示，可减少用于具有经移位pd图案的pd微型帧的时序。下表1是具有不同pdaf图案的pd微型帧所需的时序的概述。
111.[0112][0113]
表1.不同配置的pd微型帧时序。
[0114]
图13是根据本发明的教示的说明具有光电二极管阵列的彩色像素阵列的曝光时间及读出时间的又一实例时序图，所述光电二极管阵列包含散布在合并图像感测光电二极管当中的相位检测自动聚焦光电二极管。代替具有pd微型帧，图13的时序图实例展示pdaf行读出可与正常图像感测行读出交错，如图13的时序图中所展示。应注意，图13中的时序图的右侧上的条指示pdaf光电二极管的复位及读出位置。与正常光电二极管曝光时间相比，pdaf光电二极管可具有相同(例如，如时序图的左侧上的条所展示)、较长(例如，如时序图的中间的条所展示)或较短(例如，如时序图的右侧上的条所展示)曝光时间。与pd微型帧相比，pdaf光电二极管在时间上与正常光电二极管相对接近，且读出中包含的pdaf信息可在时域中更接近地反映正常光电二极管。
[0115]
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揭示的精确形式。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。
[0116]
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揭示的特定实施例。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。