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公開番号2025022786
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2024118609
出願日2024-07-24
発明の名称イメージセンサー
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H04N 25/70 20230101AFI20250206BHJP(電気通信技術)
要約【課題】自動焦点機能のために受信される位相信号と、イメージ生成のために受信されるカラー信号との間の信号干渉を最小化するイメージセンサーを提供する。
【解決手段】2×2に配列された第1～第4ピクセルを含む第1ピクセルグループと、2×2に配列された第5～第8ピクセルを含み第1ピクセルグループと第1方向に隣接するように配置される第2ピクセルグループと、第1及び第2ピクセルと対応するように形成される第1レンズと、第3及び第4ピクセルと対応するように形成される第2レンズと、第1及び第2ピクセルグループを電気的に分離させる素子分離パターンと、第1～第8ピクセルと電気的に接続される読出し回路とを有し、読出し回路は、第1、第2レンズ及び第1ピクセルグループの中の一部のピクセルを通じて受信した位相信号に基づいて位相データを出力し、第2ピクセルグループの中の一部のピクセルから受信したカラー信号に基づいてイメージデータを出力する。
【選択図】図4A

特許請求の範囲【請求項１】
イメージセンサーであって、
２×２に配列された第１ピクセル、第２ピクセル、第３ピクセル、及び第４ピクセルを含む第１ピクセルグループと、
２×２に配列された第５ピクセル、第６ピクセル、第７ピクセル、及び第８ピクセルを含み、前記第１ピクセルグループと第１方向に隣接するように配置される第２ピクセルグループと、
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルと対応するように形成される第１レンズと、
前記第３ピクセル及び前記第４ピクセルと対応するように形成される第２レンズと、
前記第１ピクセルグループと前記第２ピクセルグループを電気的に分離させる素子分離パターンと、
前記第１乃至第８ピクセルと電気的に接続される読出し回路と、を有し、
前記読出し回路は、
前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第１ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルを通じて受信した位相信号に基づいて、位相データを出力し、
前記第２ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから受信したカラー信号に基づいて、イメージデータを出力することを特徴とするイメージセンサー。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記素子分離パターンは、前記第１ピクセルグループに含まれるピクセル間に形成され、前記第１ピクセル、前記第２ピクセル、前記第３ピクセル、及び前記第４ピクセルを互いに電気的に分離させる複数の部分を含み、
前記複数の部分の各々は、前記第１ピクセルグループの中心と離隔されるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項３】
前記読出し回路は、
前記第１レンズと、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルの中の少なくとも一部を通じて第１位相信号を取得し、
前記第２レンズと、前記第３ピクセル及び前記第４ピクセルの中の少なくとも一部を通じて第２位相信号を取得し、
前記第１位相信号及び前記第２位相信号に基づいて、前記位相データを出力することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項４】
２×２に配列された第９乃至第１２ピクセルを含み、前記第１ピクセルグループと前記第１方向と垂直である第２方向に隣接する第３ピクセルグループと、
２×２に配列された第１３乃至第１６ピクセルを含み、前記第２ピクセルグループと前記第２方向に隣接する第４ピクセルグループと、をさらに有し、
前記読出し回路は、前記第２ピクセルグループ乃至前記第４ピクセルグループに含まれるピクセルからカラー信号を受信して、前記イメージデータを出力することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項５】
前記複数の部分は、
前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間で前記第１方向と垂直である第２方向に延長される第１部分と、
前記第２ピクセルと前記第４ピクセルとの間で前記第１方向の逆方向に延長される第２部分と、
前記第３ピクセルと前記第４ピクセルとの間で前記第２方向の逆方向に延長される第３部分と、
前記第１ピクセルと前記第３ピクセルとの間で前記第１方向に延長される第４部分と、を含み、
前記第１乃至第４ピクセルと電気的に接続されるフローティング拡散ノードをさらに有することを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサー。
【請求項６】
前記第１乃至第４部分は、前記フローティング拡散ノードと離隔されるように形成され、
前記フローティング拡散ノードは、前記第１ピクセルグループの中心と対応する位置に形成され、
前記第１ピクセル、前記第２ピクセル、前記第３ピクセル、及び前記第４ピクセルは、前記フローティング拡散ノードと電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサー。
【請求項７】
複数のピクセルを含むイメージセンサーであって、
各々２×２に配列されたピクセルを含み、２×２に配列される第１ピクセルグループ乃至第４ピクセルグループと、
２×２に配列されたピクセルを含み、前記第４ピクセルグループと隣接するように配置される第５ピクセルグループと、
前記複数のピクセルと電気的に接続される読出し回路と、を有し、
前記読出し回路は、
第１モードで、前記第１ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから取得した第１位相信号及び第２位相信号に基づいて位相データを出力し、
第２モードで、前記第１ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから取得した第３位相信号、及び前記第５ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから取得した第４位相信号に基づいて、前記位相データを出力することを特徴とするイメージセンサー。
【請求項８】
前記読出し回路は、
前記第１モードで、前記第２ピクセルグループ乃至前記第４ピクセルグループに含まれる複数のピクセルから複数のピクセルの各々に対して割り当てられた第１カラー信号を受信して、イメージデータを出力し、
前記第２モードで、前記第２ピクセルグループ乃至前記第４ピクセルグループからピクセルグループの各々に対して割り当てられた第２カラー信号を受信して、前記イメージデータを出力することを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサー。
【請求項９】
前記第１ピクセルグループは、第１ピクセル、第２ピクセル、第３ピクセル、及び第４ピクセルを含み、
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルと対応するように形成される第１レンズと、
前記第３ピクセル及び前記第４ピクセルと対応するように形成される第２レンズと、をさらに有し、
前記読出し回路は、
前記第１モードで、前記第１レンズ、前記第１ピクセル、及び前記第２ピクセルの中の少なくとも一部を通じて、前記第１位相信号を取得し、
前記第２レンズ、前記第３ピクセル、及び前記第４ピクセルの中の少なくとも一部を通じて、前記第２位相信号を取得することを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサー。
【請求項１０】
前記第５ピクセルグループの中の各々２つのピクセルと対応するように形成される第３レンズ及び第４レンズをさらに有し、
前記読出し回路は、
第２モードで、前記第１レンズ又は前記第２レンズ、及び前記第１ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから前記第３位相信号を取得し、
前記第３レンズ又は前記第４レンズ、及び前記第５ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから前記第４位相信号を取得することを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサー。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサーに関し、特に、自動焦点機能のために受信される位相信号と、イメージ生成のために受信されるカラー信号との間の信号干渉を最小化するイメージセンサーに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサーは、光を受けて電気信号を生成する半導体基盤のセンサーとして、複数の単位ピクセルを有するピクセルアレイと、ピクセルアレイを駆動し、イメージを生成するための回路等を含む。
複数の単位ピクセルは、外部の光に反応して電荷を生成するフォトダイオードを含む。
【０００３】
但し、隣接するピクセルのフォトダイオードの間の信号干渉でよって、イメージセンサーの性能が減少する可能性がある。
この場合、複数のフォトダイオードの間にＤＴＩ（ｄｅｅｐｔｒｅｎｃｈｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を形成してクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）現象を防止する。
一方、イメージセンサー分野で、少なくとも２つ以上のピクセルから受信された信号間の位相差に基づいて、自動に被写体の焦点を把握する自動焦点（ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）機能が活発に活用されている。
【０００４】
しかし、近年、単位ピクセル間の一部領域にＤＴＩが形成されなかったことによって、自動焦点機能に活用されるフォトダイオードと隣接するダイオード間に信号干渉が発生する可能性がある。
したがって、イメージセンサーの自動焦点機能の性能が減少する可能性がある。
また、イメージセンサーを通じて生成されるイメージの画質が減少する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第１１，０７５，２３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来のイメージセンサーにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、自動焦点機能のために受信される位相信号と、イメージ生成のために受信されるカラー信号との間の信号干渉を最小化するイメージセンサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサーは、２×２に配列された第１ピクセル、第２ピクセル、第３ピクセル、及び第４ピクセルを含む第１ピクセルグループと、２×２に配列された第５ピクセル、第６ピクセル、第７ピクセル、及び第８ピクセルを含み、前記第１ピクセルグループと第１方向に隣接するように配置される第２ピクセルグループと、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルと対応するように形成される第１レンズと、前記第３ピクセル及び前記第４ピクセルと対応するように形成される第２レンズと、前記第１ピクセルグループと前記第２ピクセルグループを電気的に分離させる素子分離パターンと、前記第１乃至第８ピクセルと電気的に接続される読出し回路と、を有し、前記読出し回路は、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第１ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルを通じて受信した位相信号に基づいて、位相データを出力し、前記第２ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから受信したカラー信号に基づいて、イメージデータを出力することを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサーは、複数のピクセルを含むイメージセンサーであって、各々２×２に配列されたピクセルを含み、２×２に配列される第１ピクセルグループ乃至第４ピクセルグループと、２×２に配列されたピクセルを含み、前記第４ピクセルグループと隣接するように配置される第５ピクセルグループと、前記複数のピクセルと電気的に接続される読出し回路と、を有し、前記読出し回路は、第１モードで、前記第１ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから取得した第１位相信号及び第２位相信号に基づいて位相データを出力し、第２モードで、前記第１ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから取得した第３位相信号、及び前記第５ピクセルグループの中の少なくとも一部のピクセルから取得した第４位相信号に基づいて、前記位相データを出力することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の実施形態による複数のピクセルを含むイメージセンサーは、２×２に配列された第１乃至第４ピクセルを含む第１ピクセルグループ、２×２に配列された第５乃至第８ピクセルを含み、前記第１ピクセルグループと隣接するように配置される第２ピクセルグループ、前記第１ピクセル乃至前記第８ピクセルの中の少なくとも２以上のピクセルと対応されるように形成される第１レンズ、前記複数のピクセルを電気的に分離させる素子分離パターン、及び前記複数のピクセルと電気的に接続される読出し回路を有し、前記素子分離パターンは、前記第１ピクセルグループに含まれるピクセル間に形成され、前記第１ピクセル、前記第２ピクセル、前記第３ピクセル、及び前記第４ピクセルを互いに電気的に分離させる複数の部分を含み、前記複数の部分の各々は、前記第１ピクセルグループの中心と離隔されるように形成され、前記読出し回路は、前記第１レンズを通じて受信した位相信号に基づいて、位相データを出力し、前記複数のピクセルの中の前記第１レンズと対応するピクセルを除いたピクセルから受信したカラー信号に基づいて、イメージデータを出力することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るイメージセンサーによれば、読出し回路がピクセルアレイを通じて、受信した光量に基づいて互いに異なるモードでカラー信号を受信し、照度環境の変化にしたがって、互いに異なるモードで受信したカラー信号を利用してイメージデータを生成することで生成されるイメージデータの画質及び／又は解像度を増加させることができ、また、ピクセルグループ内のフローティング拡散ノードを通じて発生する位相信号の間の信号干渉を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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