CN105027558A - 图像传感器的曝光控制 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种操作图像传感器的方法。可以响应于第一控制信号在存储节点中选择性地存储在第一子曝光期间在光电二极管中累积的电荷。可以响应于第二控制信号选择性地释放在第一重置周期期间在光电二极管中累积的电荷。可以响应于第一控制信号选择性地存储在第二子曝光期间在光电二极管中累积的电荷。可以响应于第三控制信号向浮置扩散节点传输来自第一子曝光和第二子曝光的存储在存储节点中的电荷。

Description

图像传感器的曝光控制
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求2013年3月1日提交且名称为“Exposure Control for Image Sensors”的美国非临时申请号13/782,532的优先权，在此通过引用将其内容全文并入。
技术领域
本发明总体涉及图像传感器，并且更具体地涉及图像传感器中的曝光控制。
背景技术
电子图像传感器诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器通常包括用于每个像素的一个或多个光电二极管，在曝光时，光电二极管累积与像素的光电二极管上入射光的亮度成比例的电荷。一些电子图像传感器与机械快门一起使用，以帮助控制光电二极管暴露于光源的持续时间，而其他电子图像传感器(包括例如手机、平板电脑和其他电子设备上的那些中的某些)不与机械快门一起使用，并因此依赖于某种形式的电气快门控制，以控制曝光时光电二极管中产生的电荷。
能够实现电气快门控制的一种方式是通过控制将光电二极管耦接到传感器其他部分的门器件(例如，晶体管)。例如，耦接到光电二极管的门器件可能在传感器不拍摄图像时不断泄漏出光电二极管中产生的任何电荷。控制光电二极管中产生的电荷流动通常可称为曝光控制，因为它控制光电二极管的有效曝光，即使没有机械快门，传感器也可一直暴露于光。换句话讲，因为机械控制光电二极管曝光很困难，所以可以通过选择性地累积和选择性地释放由那些区域中入射光子产生的电荷，来控制一些电子图像传感器的有效曝光。
可能有用的是基于要成像的特定场景的不同照明和颜色条件来控制图像传感器中像素的曝光。例如，在明亮的状况下，可以减少传感器上像素的曝光时间，以避免使像素的光电二极管阱饱和(如果不加以校正，可能会导致晕光)。相反，在光照低的状况下，可以延长曝光时间，以便允许在像素中收集足够的电荷，维持足够的信噪比。然而，出于几个原因，改变曝光时间可能是具挑战性的，尤其对于在设定的帧率下拍摄视频并因此具有用于延长曝光时间的有限的时间量的图像传感器而言更是如此。继续视频的实例，一方面，如果在每个视频帧内过于严重地缩短曝光时间，在视频帧之间可能会出现严重的运动伪影，从而导致帧之间出现混叠效应或频闪效应。另一方面，如果曝光时间延长过多，像素可能会饱和，并甚至可能晕光到相邻像素中。
彩色图像传感器通常包括某种滤色器阵列(CFA)，诸如具有红绿蓝绿(RGBG)像素布置的Bayer图案。对于Bayer图案而言，可以将图像传感器的像素布置成2×2子阵列的组，每个2×2子阵列在一行中包括一个红色像素和一个绿色像素，并且在另一行中包括一个蓝色像素和一个绿色像素。在这样的布置中，两个绿色像素通常彼此对角地位于2×2子阵列中。通常，每个2×2子阵列中所有四个像素都是相同的，而不是滤色器置于像素顶部之上；换句话讲，像素通常具有阱容量相似的光电二极管。然而，滤色器导致不同的彩色像素将检测到不同波长的光。然而，基于其上入射光的波长，像素的光电二极管对入射光子的灵敏度可能变化，并因此不同颜色的像素对相同亮度的不同颜色光可能具有不同的灵敏度。例如，在Bayer图案中，绿色像素通常最灵敏。因为绿色像素最灵敏，所以对于图像传感器要暴露于的大部分中性颜色场景而言，绿色光电二极管将通常比红色和蓝色光电二极管更快填满电荷。
近来，人们对增加透明像素产生了兴趣，在其顶部之上可以不放置滤色器。透明像素也称为“白色像素”。向图像传感器增加透明像素可以为图像传感器提供更高的亮度灵敏度和更宽的总体光谱。然而，透明像素通常比红色、绿色或蓝色像素中的任一种都对入射光更灵敏，并因此透明像素通常比其他彩色像素中的任一种更快饱和。
帮助防止图像传感器像素饱和并可能使累积的电荷溢出到相邻像素(称为晕光的现象)的一项技术是利用一种形式的抗晕光控制从光电二极管泄漏出过多的电荷。
在当今大部分图像传感器中，曝光控制和抗晕光是以大致均匀的方式应用的。例如，大部分图像传感器针对所有不同颜色的像素设置单一共同的曝光时间，且曝光时间是连续一段时间。通常响应于最灵敏的颜色通道来选择曝光时间，曝光时间比预计最灵敏的彩色像素会因累积的电荷而饱和的时间短。然而，缩短其他较不灵敏彩色像素的有效曝光可能导致不太理想的结果(可能对于那些颜色而言信噪比低，因为信噪比通常与光电二极管中累积的电荷量相关)。此外，在所有不同颜色像素间均匀应用抗晕光控制还阻碍了更精细调谐的晕光缓解技术得到应用。
发明内容
本公开的一个实例可以采取一种操作图像传感器的方法的形式。该方法可以包括响应于第一控制信号将在第一子曝光期间在光电二极管中累积的电荷选择性地存储在存储节点中，以及响应于第二控制信号，在第一重置期间选择性地释放光电二极管中累积的电荷。该方法还可以包括响应于第一控制信号将在第二子曝光期间在光电二极管中累积的电荷选择性地存储在存储节点中，以及响应于第三信号，向浮置扩散节点传输来自第一子曝光和第二子曝光的存储在存储节点中的电荷。
本公开的另一个实例可以采取图像传感器像素的形式，该像素包括光电二极管、存储节点和耦接于光电二极管和存储节点之间的存储门，所述存储门选择性地接收曝光控制信号并对其作出响应。该图像传感器像素还可以包括浮置扩散节点和耦接于存储节点和浮置扩散节点之间的传输门，该传输门选择性地接收传输控制信号并对其作出响应。该图像传感器像素还可以包括控制电路，所述控制电路被配置为向所述存储门提供曝光控制信号，使得在每个子曝光之后或期间向所述存储节点传输在多个子曝光期间在所述光电二极管中累积的电荷，所述控制电路进一步被配置为在多个子曝光之后向所述传输门提供所述传输信号，使得向所述浮置扩散节点传输所述存储节点中存储的电荷。
本公开的另一实例可以采取操作图像传感器的方法的形式。该方法可以包括响应于第一曝光控制信号，在第一时间段期间在与第一颜色通道相关联的第一光电二极管中选择性地累积电荷。该方法还可以包括响应于第二曝光控制信号，在第二时间段期间在与第二颜色通道相关联的第二光电二极管中选择性地累积电荷。所述第一颜色通道可以与所述第二颜色通道不同，并且所述第一时间段可以比所述第二时间段短，所述第一时间段和第二时间段至少部分地彼此同时。
本公开的另一实例可以采取图像传感器的形式。该图像传感器可以包括第一像素，所述第一像素与第一颜色通道相关联并被配置为响应于第一控制信号在第一时间段累积电荷。该图像传感器还可以包括第二像素，所述第二像素与第二颜色通道相关联并被配置为响应于第二控制信号在第二时间段累积电荷。所述第一颜色通道可以与所述第二颜色通道不同，并且所述第一时间段可以比所述第二时间段短。
本公开的另一实例可以采取操作图像传感器的方法的形式。该方法可以包括在第一多个子曝光期间在与第一颜色通道相关联的第一光电二极管中选择性地累积电荷。该方法还可以包括响应于第一控制信号，将在所述第一多个子曝光中的每个子曝光期间所述第一光电二极管中累积的电荷选择性地传输至第一节点。该方法还可以包括，在第二多个子曝光期间在与第二颜色通道相关联的第二光电二极管中选择性地累积电荷。该方法还可以包括响应于第二控制信号，将在所述第二多个子曝光中的每个子曝光期间所述第一光电二极管中累积的电荷选择性地传输至第二节点。所述第一颜色通道可以与所述第二颜色通道不同，并且所述第一多个子曝光中的至少一个子曝光可以比所述第二多个子曝光中的至少一个子曝光短。第一多个曝光和第二多个曝光可以至少部分地同时。
本公开的另一实例可以采取操作图像传感器的方法的形式。该方法可以包括将与第一颜色通道相关联的第一像素的第一曝光分割成第一多个子曝光，所述第一多个子曝光中的每个子曝光都具有相应持续时间。该方法还可以包括将与第二颜色通道相关联的第二像素的第二曝光分割成第二多个子曝光，所述第二多个子曝光中的每个子曝光都具有相应持续时间。所述第一多个子曝光中的至少一个子曝光的持续时间可以比所述第二多个子曝光中的至少一个子曝光短。
附图说明
图1A是包括一个或多个相机的电子设备的正透视图。
图1B是图1A的电子设备的后透视图。
图2是图1A的电子设备的简化框图。
图3是沿图1A中的线3-3截取的图1A的电子设备的简化示意截面图。
图4A是用于电子设备相机的图像传感器架构的简化图。
图4B是示出了单个像素的图4A的像素架构的放大图。
图5是具有卷帘快门操作的像素单元的简化示意图。
图6是具有全局快门配置的像素单元的简化示意图。
图7是具有卷帘快门配置的四个像素单元的简化示意图。
图8是具有全局快门配置的四个像素单元的简化示意图。
图9是曝光控制的一个实施例的时序图。
图10是曝光控制的另一实施例的时序图。
图11是曝光控制的又一实施例的时序图。
图12是曝光控制的又一实施例的时序图。
具体实施方式
概述
在本文中的一些实施例中，公开了用于控制电子图像传感器中有效曝光的设备和方法。在一个实施例中，可以将一个或多个帧的总有效曝光划分或分割成多个子曝光。在另一个实施例中，在阵列的不同颜色通道之间，可以改变滤色器阵列中光电二极管的有效曝光。在又一个实施例中，可以将用于一个或多个帧的总有效曝光划分或分割成针对一个或多个颜色通道中像素的多个子曝光，不同颜色通道之间的子曝光具有不同持续时间。
现在转向附图，将更详细地论述图像传感器和用于结合图像传感器的例示性电子设备。图1A是包括图像传感器的电子设备100的正视图。图1B是电子设备100的后视图。电子设备100可以包括第一相机102、第二相机104、外壳106、显示器110和输入/输出按钮108中的任一个或全部。电子设备100可以基本上是任何类型的电子或计算装置，诸如但不限于计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、数字相机、打印机、扫描仪、复印机等。电子设备100还可以包括通常是计算或电子设备的一个或多个内部部件(未示出)，诸如但不限于一个或多个处理器、存储器部件、网络接口等。将结合图2论述这种内部部件的实例。
如图1所示，外壳106可以形成电子设备100内部部件的外表面和保护性壳体，并可以至少部分地围绕显示器110。外壳106可以由可操作地连接在一起的一个或多个部件形成，诸如前件和后件，或者可以由可操作地连接到显示器110的单件形成。
输入构件108(其可以是开关、按纽、电容传感器或其他输入机构)允许用户与电子设备100交互。例如，输入构件108可以是用于改变音量、返回主屏幕等的按钮或开关。电子设备100可以包括一个或多个输入构件108和/或输出构件，并且每个构件可以具有单个输入或输出功能或多个输入/输出功能。
显示器110可以可操作地连接到电子设备100或可以可通信地耦接到其上。显示器110可以为电子设备100提供视觉输出和/或可以用于接收用户对电子设备100的输入。例如，显示器110可以是多触摸电容式感测屏，其可以检测到一个或多个用户输入。
电子设备100还可以包括若干内部部件。图2是电子设备100的简化框图。电子设备100还可以包括存储装置或存储器部件116、输入/输出接口118、电源120、一个或多个处理器114、以及一个或多个传感器122，下文将逐一加以论述。
处理器114可以控制电子设备100的操作。处理器114可以直接或间接与电子设备100的基本上所有的部件通信。例如，一个或多个系统总线124或其他通信机构可以提供处理器114、相机102,104、显示器110、输入构件108、传感器122等之间的通信。处理器114可以是能够处理、接收和/或发送指令的任何电子设备。例如，处理器114可以是微处理器或微型计算机。如本文所述，术语“处理器”意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器或多个处理单元或其他适当配置的计算元件。
存储器116可存储可由电子设备100利用的电子数据。例如，存储器116可存储对应于各种应用程序的电气数据或内容，例如音频文件、视频文件、文档文件等。存储器116可以是例如非易失性存储装置、磁性存储介质、光学存储介质、光磁存储介质、只读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程存储器或闪存存储器。
输入/输出接口118可以从用户或一个或多个其他电子设备接收数据。此外，输入/输出接口118可以方便向用户或其他电子设备发送数据。例如，在电子设备100是电话的实施例中，输入/输出接口118可用于从网络接收数据，或者可用于通过无线或有线连接(互联网、WiFi、蓝牙和以太网作为一些实例)发送和传输电子信号。在一些实施例中，输入/输出接口118可以支持多种网络或通信机构。例如，网络/通信接口118可以与蓝牙网络上的另一个设备配对以向其他设备传输信号，同时从WiFi或其他网络接收数据。
电源120可以是能够向电子设备100提供能量的基本上任何设备。例如，电源120可以是电池、可被配置为将电子设备100连接到另一电源诸如壁装电源插座的连接缆线等。
传感器122可以包括基本上任何类型的传感器。例如，电子设备100可以包括一个或多个音频传感器(例如，麦克风)、光传感器(例如，环境光传感器)、陀螺仪、加速度计等。传感器122可用于向处理器114提供数据，数据可用于增强或改变电子设备100的功能。
再次参考图1A和1B，电子设备100还可以包括一个或多个相机102,104，以及用于相机102,104的任选闪光灯112或光源。图3为沿图1A中的线3-3截取的第一相机102的简化截面图。尽管图3示出了第一相机102，但应当指出，第二相机104可以基本上类似于第一相机102。在一些实施例中，一个相机可以包括配置了全局快门的图像传感器，并且一个相机可以包括配置了卷帘快门的图像传感器。在其他实例中，一个相机可以具有比另一个相机分辨率更高的图像传感器。类似地，应当认识到，图3中所示的结构不过是第一相机和第二相机中的任一个的一种可能结构。
参考图3，相机102,104可以包括与图像传感器130光学通信的镜头126。镜头126可以可操作地连接到外壳106并定位于图像传感器130上方。镜头126可以将其视场内的光128引导或传输到图像传感器130的光电二极管层(下文更详细论述)上。
图像传感器130可以由基板132或其他支撑结构支撑于镜头126下方。图像传感器130可以将光128转换成可以代表来自所拍摄场景的光的电信号。换句话讲，图像传感器130将通过镜头126光学传输的光128捕获成电信号。
图像传感器架构
现在将更详细地讨论图像传感器130的例示性架构。图4A是图像传感器130的一种可能架构的简化示意图。图4B为图4A的像素架构的像素放大视图。图5为图4A的像素的简化示意图。参考图4A-5，电子设备100可以包括具有像素架构的图像处理部件，该像素架构界定一个或多个像素136和/或像素单元组138(例如，归到一起的像素组136以形成Bayer像素或其他像素集合)。像素架构134可以通过一个或多个列输出线146与列选择部件140通信，并且通过一个或多个行选择线148与行选择部件144通信。
行选择部件144和/或列选择部件140可以与图像处理器142通信。图像处理器142可以处理来自像素136的数据并向处理器114和/或电子设备100的其他部件提供该数据。应当指出，在一些实施例中，图像处理器142可以被纳入处理器114中或与之分开。行选择部件144可以选择性地激活特定像素136或像素组，例如某个行上的所有像素136。列选择部件140可以选择性地接收从选择像素136或像素136的组(例如，具有特定列的所有像素)输出的数据。
参考图5，每个像素136可以包括晶体管阵列152或控制电路和光电二极管154。光电二极管154可以与镜头126光学通信以接收通过其传输的光。光电二极管154可以吸收光并将吸收的光转换成电信号。光电二极管154可以是基于电子的光电二极管或基于空穴的光电二极管。此外，应当指出，如本文使用的，术语“光电二极管”意在涵盖基本上任何类型的光子或光检测部件，例如光电门或其他光敏区。光电二极管154耦接到传输门158，其选择性地将光电二极管154连接到像素136的其余控制电路152。
传输门158耦接到重置门156和源极跟随器(SF)门160。重置门162和SF门160耦接到参考电压节点164，参考电压节点164将两个门连接到参考电压源(Vdd)166。行选择门162耦接到用于像素136的行选择线148。浮置扩散(FD)节点163，包括电荷存储部件168，可以耦接于传输门158和重置门156和SF门160之间。控制电路152(其一个实例为上述晶体管阵列)可以包括除图5中所示那些之外的附加的门电路。例如，抗晕光门可以与光电二极管154通信，以从光电二极管泄漏超过饱和的过剩电荷。
通常，在工作中，在相机102,104中的一个相机被致动以拍摄图像时，参考电压166被施加到重置门156和传输门158。在传输门158打开时，光电二极管154内的电荷被泄漏以耗尽光电二极管。在一些实施例中，相机102,104可以不包括镜头126之上的快门，并因此图像传感器130可以一直暴露于光。在这些实施例中，光电二极管154可能必须要在拍摄期望图像之前被重置或耗尽。一旦来自光电二极管154的电荷已被耗尽，就可以关闭传输门158和重置门156，从而隔离光电二极管154。光电二极管154然后可以开始积分并收集从镜头126传输到图像传感器130的光128。在光电二极管154接收光时，它开始收集电荷(例如，耗尽区随着接收来自光的电子而减小)。然而，光电二极管154内的电荷可以保留在光电二极管154的阱内，因为通往控制电路150的传输门158(连接光电二极管154)以及其他门是关闭的。
一旦积分完成并且光电二极管154已从镜头126收集完光128，重置门126就可以被打开以重置浮置扩散节点163。一旦浮置扩散162已被重置，就可以关闭重置门156并可打开传输门158。然后可以将来自光电二极管154的电荷传输到浮置扩散节点163并存储于存储部件168中。为了从光电二极管154(经由浮置扩散163)读出电荷，可以激活行选择门152和SF门160，并且SF门160放大浮置扩散163内的电荷并且通过行选择门162向列输出线146提供信号或电荷。
在卷帘快门操作中，不同行中的光电二极管154可以在不同时间曝光。因此，如果场景内的一个或多个物体在运动，则第一行可能拍摄到与第二行不同的图像位置，因为它们是相继曝光的，这可能导致所感测图像中的运动伪影。在全局快门操作中，可以增加附加的存储门以存储来自光电二极管154的电荷。在全局快门操作中，可以基本上在同一时间重置并曝光像素架构134内的每个行。每个存储节点还可以同时从光电二极管154向存储节点传输电荷，并且然后可以逐行读出每个像素136。一些实施例可以基于列实施卷帘快门架构，对关联的电路进行适当的变化。
现在参考图6，在一些实施例中，图像传感器130可以包括一个或多个全局快门像素136。图6是光电二极管154和控制电路152的简化图，控制电路152包括存储门190。参考图6，每个像素136可以包括耦接于光电二极管154和存储节点192之间的存储门190。存储节点192可以存储来自光电二极管154的电荷，以允许进行全局快门操作，并且在一些实例中，可以被电屏蔽和/或光屏蔽，以防止杂散电荷和/或光污染存储节点192的内容。例如，在全局快门操作期间，图像传感器130的像素136中的每个像素可以在同一时间开始电荷积分。在积分周期期间，光电二极管154中的每个光电二极管可以累积对应于通过镜头126传输、遇到每个光电二极管154的光的电荷。在积分之后，存储门190可以被激活并可以向存储节点192传输来自光电二极管154的电荷。可以将来自光电二极管154的数据保存在存储节点192处，直到准备读出特定像素136。
在要读出像素136时，可以激活传输门158以将电荷从存储节点192传输到浮置扩散节点163。一旦在浮置扩散163中存储了数据，就可以与上文结合图6所述的基本上相同方式操作像素136，即可以相继读出每行。在全局快门操作期间，所有像素136都可以基本上在同一时间捕获光，这样可以减少由于物体移动导致的图像中的伪影。例如，在卷帘快门操作期间，其中每行是相继曝光和读出的，如果在第一像素行积分和最后行积分之间物体移动，图像可能会模糊。在图6的图像传感器130中，用于整个传感器130的像素136可以基本上在同一时间暴露于光并对电荷积分。
通常，构思了很多不同类型的图像传感器架构，其中一些可以包括在各个层级上共享(例如，共享的浮置扩散节点、共享的存储节点、共享的传输门等)的堆叠芯片、全局快门架构、卷帘快门架构、静止和视频图像传感器等，例如，如2013年1月31日提交的名称为“Vertically StackedImage Sensor”的共同未决申请13/756,459中所述，在此出于所有目的通过引用将其全文并入。
现在参考图7和8，示出了像素子阵列的两个实例。在图7中，示出了四个卷帘快门像素136-1,136-2,136-3,136-4，类似于图5中所示的像素136。在一些实例中，可以将图7中的四个像素136-1,136-2,136-3,136-4布置成2×2子阵列，并可以是Bayer CFA的一个单元；例如，第一像素136-1可以是红色的，第二像素136-2可以是绿色的，并且第一像素136-1和第二像素136-2可以共享行选择信号。第三像素136-3可以是绿色的，第四像素136-4可以是蓝色的，并且第三像素136-3和第四像素136-4可以共享行选择信号。或者，第二像素136-2或第三像素136-3中的一者可以是透明像素而非绿色像素。通常，四个像素136-1,136-2,136-3,136-4可以与一个或多个不同的颜色通道相关联，并且可以使用任何不同的滤色器阵列。
参考图8，示出了四个全局快门像素136-1,136-2,136-3,136-4，每个都类似于图6中所示的全局快门像素136，并且任选增加耦接到每个像素的光电二极管的抗晕光门。在一些实例中，可以将图8中的四个像素136-1,136-2,136-3,136-4布置成2×2子阵列，并可以形成Bayer CFA的一个单元；例如，第一像素136-1可以是红色的，第二像素136-2可以是绿色的，并且第一像素136-1和第二像素136-2可以共享行选择信号。第三像素136-3可以是绿色的，第四像素136-4可以是蓝色的，并且第三像素136-3和第四像素136-4可以共享行选择信号。或者，第二像素136-2或第三像素136-3中的一者可以是透明像素而非绿色像素。通常，四个像素136-1,136-2,136-3,136-4可以与一个或多个不同的颜色通道相关联，并且可以使用任何不同的滤色器阵列。
尽管在此可以参考图7中所示的四个像素或参考图8中所示的四个像素描述图像传感器的各种实施例，但要理解，本文公开的操作图像传感器的方法一般可以用于全局或卷帘快门架构中，并且本文给出的具体实例仅仅用于例示。
脉冲式曝光
在可以称为“脉冲式曝光”的曝光控制的一个实施例中，可以将用于一个或多个帧的总有效曝光划分或分割成多个子曝光。在多个子曝光上细分曝光可以延长有效进行曝光的绝对时间。这样的方法可能对于在亮光状况下拍摄视频尤其有用，其中为了避免饱和，需要将用于每帧的曝光时间减小到帧总长度的仅一小部分(1/2、1/3、1/4、1/10、1/20、1/50、1/100等)，以便降低一个或多个像素饱和的概率。将曝光划分成多个子曝光可以帮助使视频帧期间暴露的光更均匀，以便减小在例如图像传感器的像素仅在每帧的前5％曝光时本来可能发生的任何频闪效应。通常，尽管如此，脉冲式曝光不限于用于亮光视频状况，并且一般可以应用于视频或静止成像以及高、中或低光照状况。
参考图8中所示的像素136-1,136-2,136-3,136-4，并且还参考图9中的时序图，一个或多个控制信号可以是脉冲式的(例如，作为逻辑高179和逻辑低178交替提供，或者在任何两个或更多不同电压之间交替提供)，以控制光电二极管154的曝光。脉冲式控制信号可以是向抗晕光门提供的抗晕光信号171、向存储门190提供的存储门传输信号172、传输信号173、通常任何控制信号或这些的某种组合。通常，在一些实施例中，可以在不同像素136-1,136-2,136-3,136-4之间施加相同的控制信号；例如，可以向像素136-1,136-2,136-3,136-4中的每个像素的存储门190施加单个存储门传输信号。换句话讲，在一些实施例中，图像传感器的所有颜色通道可以接收相同的曝光控制信号。在其他实例中，向像素136-1,136-2,136-3,136-4的不同像素提供不同的控制信号。
曝光控制信号可以选择性地使电荷在一个或多个子曝光176期间累积和/或使电荷在一个或多个重置周期177期间释放(例如，通过将光电二极管耦接到电源)。在一个实例中，参考图9，一个控制信号SG1172-1选择性地使光电二极管154中已经或正在累积的电荷被传输到存储节点192加以存储。在控制信号SG1172-1断言为逻辑高179时，可以将光电二极管154中产生的任何电荷通过存储门190传输到存储节点192。相反，在控制信号SG1172-1作为逻辑低提供时，存储门190可以关闭，并且没有电荷可以从光电二极管154穿过到达存储节点192。仍然参考图9的时序图，另一个控制信号AB1171-1使光电二极管选择性地电耦接到抗晕光节点(可以是电源)，使得在控制信号AB1171-1断言为逻辑高179时，光电二极管中产生的任何电荷不会累积，而是被释放(可以称其为重置周期177)。在将控制信号AB1171-1作为逻辑低178提供时，光电二极管从抗晕光节点脱离，并且允许电荷在光电二极管中累积和/或通过其他方式被捕获(可以称为子曝光176)。换句话讲，控制信号AB1171-1可以控制像素136-1的有效曝光或积分时间。
通常，帧可以包括任意数量的子曝光176和任意数量的重置周期177。例如，可以将一个帧(例如可以代表一个独立的静止图像或视频的一系列图像中的一个静止图像)划分成2、3、4、10、50、100、1000、10000个子曝光176或任何其他适当数量，并且两个或更多子曝光176期间累积的电荷可以在被传输到浮置扩散节点163之前全部被收集在存储节点192中。在一些实例中，两个或更多子曝光176的全部可以具有基本上相同的持续时间176t(作为非限制性实例，每个的持续时间为1ms)，或者可以具有不同的持续时间(例如，一些子曝光比另一些长)。而且，在一些实例中，子曝光176中的一个或多个子曝光可以具有与一个或多个重置周期177基本上相同的持续时间，或者子曝光176中一个或多个子曝光的持续时间176t可以基本上多于或少于一个或多个重置周期177的持续时间177t。对于一个实例而言，重置周期177中的一个或全部可以是子曝光176中的一个或多个子曝光的.1、.5、1.5、2、5、10、100、1000、10,000倍。
两个或更多个子曝光176之后，在电荷已经累积并被传输到存储节点192之后，可以向耦接于存储节点192和浮置扩散节点163之间的传输门158提供传输信号TX1173-1。可以使传输信号TX1173-1断言为逻辑高179，以在一些实施例中并参考图8实现传输。因为多个子曝光176中的每个子曝光中累积的所有电荷都收集在存储节点192中，所以像素在模拟域中汇总电荷，而不是对每个子曝光176期间收集的电荷进行数字采样并对数字数据进行汇总。这样的模拟域电荷汇总可能需要比对子曝光电荷进行数字采样并随后汇总数字样本所需更少的功率，并且模拟域电荷汇总可能更精确，因为与数字采样和汇总相比，它可以减少向汇总引入的噪声量。
参考图8和9，并如前所述，提供给一个像素136-1的控制信号AB1,SG1,TX1可以与提供给第二像素136-2的控制信号AB2,SG2,TX2、提供给第三像素136-3的控制信号AB3,SG3,TX3、以及提供给第四像素136-4的控制信号AB4,SG4,TX4基本上相同。可以通过大致任何方式向各个像素136-1,136-2,136-3,136-4提供控制信号。尽管图9示出在基本上同一时间向像素136-1,136-2,136-3,136-4中的每个像素提供传输信号TX1,TX2,TX3,TX4，但在另一个实施例中，传输信号可以是交错的，以便允许共享浮置扩散节点和/或允许逐行卷帘读出。
按颜色通道曝光
在可以称为“按颜色通道曝光”的曝光控制的另一个实施例中，用于一个或多个帧的光电二极管的有效曝光可以在不同颜色像素之间变化。如上所述，不同彩色像素对类似亮度的光可能具有不同的灵敏度，并因此在不同颜色像素之间提供不同有效曝光时间(也称为积分时间)来帮助克服不同颜色通道像素之间灵敏度的基本差异可能是有利的。这样的方法可能对于拍摄静态场景的静止图像尤其有用，因为这不必需要如上所述的脉冲式曝光，并且因为要成像的物体可能未在运动中。通常，尽管如此，按颜色通道曝光不限于用于静态场景的静止图像，并一般可以应用于视频或静止成像、动态或静态场景、高、中或低光照状况等。
参考图8中所示的像素136-1,136-2,136-3,136-4，还参考图10中的时序图，可以向像素136-1,136-2,136-3,136-4中的每个像素提供一个或多个曝光控制信号以控制对应光电二极管154的有效曝光。曝光控制信号可以是向抗晕光门提供的抗晕光信号171、向存储门190提供的存储门传输信号172、传输信号173、通常任何控制信号或这些的某种组合。通常，在一些实施例中，可以不在不同像素136-1,136-2,136-3,136-4之间提供相同的控制信号。例如，可以向第一像素136-1的存储门190和抗晕光门提供第一存储门传输信号SG1172-1和/或第一抗晕光信号AB1171-1，而可以向第二像素136-2的存储门190和抗晕光门提供第二存储门传输信号SG2172-2和/或第二抗晕光信号AB2171-2，等等。
曝光控制信号可以选择性地使电荷累积和/或使电荷释放(例如，通过将光电二极管电耦接到电源)。在一个实例中，并参考图10，第一像素136-1可以与第一颜色通道相关联，第一颜色通道例如是透明或绿色的。一个控制信号AB1171-1可以使光电二极管选择性地耦接到抗晕光节点(可以是电源)，使得在控制信号AB1171-1断言为逻辑高179时，光电二极管中产生的任何电荷不会累积，而是被释放(可以称其为重置周期177)。在将控制信号AB1171-1作为逻辑低178提供时，光电二极管从抗晕光节点脱离，并且允许电荷在光电二极管中累积和/或通过其他方式被捕获(可以称为光电二极管的有效曝光176)。仍然参考图10的时序图，另一个控制信号SG1172-1选择性地使光电二极管154中已经或正在累积的电荷被传输到存储节点192加以存储。在控制信号SG1172-1断言为逻辑高179时，可以通过存储门190向存储节点192传输光电二极管154中产生的任何电荷，而在将控制信号SG1172-1作为逻辑低178提供时，可以关闭存储门190，并且任何电荷都不会从光电二极管154穿过到达存储节点192。
仍然参考图8和10，可以向第二像素136-2提供类似的曝光控制信号AB2171-2和SG2172-2，第二像素136-2可以与跟第一像素136-1相关联的颜色通道不同的颜色通道相关联。第二像素136-2可以与例如红色或蓝色相关联，或者如果第一像素136-1与透明颜色通道相关联，可能与绿色相关联。然而，向第二像素136-2提供的曝光控制信号AB2171-2与向第一像素136-1提供的曝光控制信号AB1171-1不同，即向第二像素136-2提供的曝光控制信号AB2171-2允许第二像素136-2比第一像素136-1具有更长的有效曝光176。换句话讲，曝光控制信号AB1171-1使电荷在第一像素136-1的光电二极管154中累积的时间段176t比曝光控制信号AB2171-2允许电荷在第二像素136-2的光电二极管154中累积的时间段176t短。在一些实例中，第一像素136-1和第二像素136-2累积电荷的时间段可以至少部分地彼此同时，但在其他实例中，可能不同时。
向图8中的第三像素136-3和第四像素136-4提供第三组类似的曝光控制信号和第四组类似的曝光控制信号，第三像素136-3的有效曝光176比第二像素136-2的有效曝光176长，并且第四像素136-4的有效曝光176比第三像素136-3的有效曝光176长。在一些实施例中，第四像素136-4的有效曝光176可以基于所需帧率或用户选择的曝光时间尽可能地长。仅作为一个实例，第四像素136-4的有效曝光176可以为15毫秒，并且第四像素136-4可以与红色通道相关联。第三像素136-3的有效曝光176可以为11毫秒，并且第三像素可以与蓝色通道相关联。第二像素136-2的有效曝光176可以为8毫秒，并且第二像素可以与绿色通道相关联。第一像素的有效曝光176可以为3毫秒，并且第一像素可以与透明颜色通道相关联。通常，可以基于与不同像素136-1,136-2,136-3,136-4相关联的不同颜色通道的相对灵敏度，确定用于不同像素136-1,136-2,136-3,136-4的有效曝光176的持续时间。确定有效曝光176的持续时间在一些实例中可以包括设置最不灵敏颜色通道的像素以具有允许的尽可能长的有效曝光时间，并然后基于其他颜色通道相对于最不灵敏颜色通道的灵敏度来减小那些其他颜色通道像素以具有更短的有效曝光时间。而且，如果像素中的两个像素与同一颜色通道相关联，它们可以具有相似的有效曝光时间。
曝光控制信号AB1171-1,AB2171-2,AB3171-3,AB4171-4中的一些可能使电荷在每个相应的有效曝光时间结束之后从像素136-1,136-2,136-3,136-4的相应光电二极管154泄漏或释放。例如，参考图10中的第一像素136-1，在光电二极管154的有效曝光176之后，曝光控制信号SG1172-1可以过渡到逻辑低178，并且控制信号AB1可以过渡到逻辑高179。将控制信号AB1171-1作为逻辑高提供可以结束有效曝光176，并引起泄漏第一像素136-1的光电二极管154中产生的任何其他电荷，泄漏开始于第一像素136-1的有效曝光周期结束之后，但在第二像素136-2的有效曝光结束之前。换句话讲，第二像素136-2的光电二极管154可以继续有效曝光，并且在产生的电荷从第一像素136-1的光电二极管154泄漏出时累积电荷。
在电荷已经累积并被传输到像素136-1,136-2,136-3,136-4中的每个像素中的存储节点192之后，可以向耦接于针对每个像素的存储节点192和浮置扩散节点163之间的传输门158提供传输信号173，如图10中所示。传输信号173可以被断言为逻辑高179以实现传输。在图8和10中所示的全局快门具体实施中，尽管不同像素136-1,136-2,136-3,136-4的有效曝光176可以跨越不同时间且具有不同的有效曝光持续时间(尽管如此，在图10中所示的至少第一像素136-1的有效曝光176期间，可以基本上同时地有效曝光每个像素136-1,136-2,136-3,136-4)，但累积电荷从每个相应存储节点到每个相应浮置扩散节点的全局传输可以基本上同时发生(例如，可以是全局传输)。然而，在另一个实施例中，向像素136-1,136-2,136-3,136-4提供的传输信号TX1173-1,TX2173-2,TX3173-3,TX4173-4可以是交错的，以便允许共享浮置扩散节点和/或允许逐行滚动读出。
如上所述，本文描述的任何曝光控制方法都可以适用于任何类型的图像传感器架构，包括卷帘和全局快门。参考图5、7和11，例如，如果在具有卷帘快门的图像传感器中使用了按颜色通道曝光，向传输门158提供的信号173可以充当抗晕光信号、存储信号、传输信号等中的一个或多个的组合，该信号在多个不同电压水平下提供。例如，信号173可以在其为强负性178(例如-1.2伏)时充当积分信号，使得光电二极管154与浮置扩散节点163隔离，在其为强正性179(例如，+2.8伏)时可以充当传输信号，使得光电二极管154中累积的电荷被传输到浮置扩散节点163，并可以在其轻微正性180(例如+.2伏)时充当抗晕光信号，因为它是轻微泄漏的。
参考图11中所示的时序图，在一些实施例中，可以向第一像素136-1(可以是透明或其他灵敏像素颜色)的重置门156提供作为逻辑高179的重置信号RST1174-1，而以稍微正电压180向传输门158提供传输信号TX1173-1，以便泄漏累积的电荷(即，防止晕光)。传输信号TX1173-1可以被脉冲到逻辑高179，并然后在强负电压下作为逻辑低178提供。与传输信号TX1173-1过渡到逻辑低178大约同时，重置信号RST1也可以过渡到逻辑低178。然后这可以开始第一像素136-1的曝光或积分。在第一像素136-1曝光结束之前不久，可以使重置信号RST1短暂脉冲到逻辑高179，并然后返回逻辑低178，以便重置浮置扩散节点163，并任选地读出已重置的浮置扩散节点中的电压。然后，使传输信号TX1173-1脉冲到逻辑高179，然后返回逻辑低178，以便将电荷传输到浮置扩散节点163并对其进行读出。然后，将传输信号TX1173-1设置成稍微正电压180，以便再次进入抗晕光模式。可以向其他像素136-2,136-3,134提供类似的控制信号，只是那些像素可以保持在抗晕光模式中，在不同时间量内向传输门158提供稍微正电压180。例如，第二像素136-2可以保持在抗晕光模式中比第一像素136-1稍短的时间，第三像素136-3和第四像素136-4保持在抗晕光模式中甚至更少的时间。如果在基本上同一时间读出所有像素136-1,136-2,136-3,136-4，如图11中所示，像素136-1,136-2,136-3,136-4的有效曝光176t将是不同的，因为向传输门158提供稍微泄漏、抗晕光电压180的时间量是不同的。通过这种方式，较不灵敏的像素(例如136-4)可以比更灵敏像素(例如136-1)曝光更长时间段176t，使得更灵敏的像素不会被电荷过度填充。此外，因为在像素不曝光时向它们提供抗晕光电压180，所以可以减小或消除抗晕光。
现在参考图10和11，将要理解，提到信号在另一信号“之前”或“之后”是相对的，并且一些实施例可以包括在交换语境中提供的信号。例如，尽管图10示出了在基本上同一时间为像素136-1,136-2,136-3,136-4中的每个像素开始曝光周期176，并在交错的时间结束像素136-1,136-2,136-3,136-4的曝光周期(例如，第一像素136-1在第二像素136-2结束其曝光之前结束其曝光，等等)，在另一个实例中，像素136-1,136-2,136-3,136-4在交错的时间开始曝光周期176，并在基本上同一时间结束曝光周期，如图11中的卷帘快门实例所示。通常，用于像素136-1,136-2,136-3,136-4的曝光周期176可以在各种组合中彼此“之前”或“之后”开始或结束，以实现所述操作和效果。
脉冲式按颜色通道曝光
称为“脉冲式按颜色通道曝光”的曝光控制的一个其他实施例可以在一定程度上组合“脉冲式曝光”控制和“按颜色通道曝光”控制两者的要素。更具体而言，在脉冲式按颜色通道曝光控制中，可以将用于一个或多个帧的总有效曝光划分或分割成针对一个或多个颜色通道中像素的多个子曝光，不同颜色通道之间的子曝光的持续时间由于每个颜色通道的不同的灵敏度而不同。对于一个颜色通道(例如，最不灵敏的颜色通道，例如红色)，可以在一些实例中根本不划分或分割曝光。这样可以允许最不灵敏的颜色通道在可能最大时间量内累积电荷(例如，基于帧率、用户选择的曝光持续时间等)，同时将其他颜色通道的曝光分割成多个子曝光。子曝光可以与最不灵敏通道的曝光跨越相同的绝对时间，但可以根据颜色通道的灵敏度在不同持续时间或时间量内对相应的光电二极管154进行有效曝光。这样的方法可能对于拍摄动态场景(例如，其中要成像的物体在运动)的视频或静止图片尤其有用。如同脉冲式曝光那样，将曝光划分成多个子曝光可以帮助使视频帧期间暴露的光更均匀，以便减小例如如果图像传感器的像素仅在每帧的某个部分曝光本来可能发生的任何频闪效应，而类似于按颜色通道曝光，基于相应光电二极管154对不同波长光的灵敏度，补偿不同像素颜色通道的曝光。通常，尽管如此，脉冲式按颜色通道曝光不限于用于任何特定状况，并且通常可以应用于任何视频或静止成像应用中。
参考图8中所示的像素136-1,136-2,136-3,136-4，并且还参考图12中的时序图，一个或多个控制信号可以是脉冲式的(例如，作为逻辑高179和逻辑低178交替提供，或者在任何两个或更多个不同电压之间交替提供)，以控制光电二极管154的曝光，向不同颜色通道中的像素136-1,136-2,136-3,136-4提供不同的控制信号，使得不同颜色通道中的光电二极管154的有效曝光具有不同的持续时间176t。如上所述，控制信号可以是向抗晕光门提供的抗晕光信号171、向存储门190提供的存储门传输信号172、向存储门提供的传输信号173、通常任何控制信号或这些的某种组合。还是如上，一个或多个控制信号可以选择性地使电荷在一个或多个子曝光176期间(或者对于最不灵敏的颜色通道，仅在曝光176期间)累积和/或使电荷在一个或多个重置周期177期间释放。
仍然参考图8和12，第一像素136-1可以是最灵敏的像素，第二像素136-2比第一像素136-1较不灵敏，第三像素136-3比第二像素136-2较不灵敏，并且第四像素与最不灵敏的颜色通道相关联。参考图11中的时序图中所示的控制信号AB1171-1和SG1172-1，第一像素136-1的光电二极管154可以在第一多个子曝光176期间选择性地累积电荷，子曝光176通常是将AB1信号171-1作为逻辑低178提供时的时段。在第一多个子曝光176中的每个子曝光之后或期间，可以响应于控制信号SG1172-1的逻辑高179脉冲，将光电二极管154中累积的电荷通过存储门190传输到相应的存储节点192。向第二像素136-2和第三像素136-3提供的控制信号AB2,SG2,AB3,SG3可以类似于向第一像素136-1提供的那些，只是它们可以为子曝光176提供相应更长的持续时间。而且，可以向第四像素136-4提供控制信号AB4,SG4，使得第四像素仅有效曝光176一次。
作为一个实例，第四像素136-4可以与红色通道相关联，并可以在单个曝光176中曝光总共28毫秒。第三像素136-3可以与蓝色通道相关联，并可以在七次均为3毫秒的子曝光176期间总共曝光21毫秒。第二像素136-2可以与绿色通道相关联，并可以在七次均为2毫秒的子曝光176期间总共曝光14毫秒。第一像素136-1可以与透明颜色通道相关联，并可以在七次均为1毫秒的子曝光176期间总共曝光7毫秒。当然，这些时间仅仅是通过举例给出的，并且在不同颜色通道之间可以有不同数量(例如，2、3、4、10、50、100、1000、10,000)的子曝光176，子曝光176的持续时间在不同颜色通道之间不必是彼此的整数倍，每个像素或颜色通道内子曝光的持续时间不必相同，等等。而且，在一些实例中，诸如具有传统Bayer图案的图像传感器中，像素136-1,136-2,136-3,136-4中的两个或更多个像素可以具有相同的曝光或子曝光持续时间，并且每个像素或每个颜色通道不需要一定与其他的不同。
如脉冲式曝光那样，在电荷已经累积并被传输到每个相应像素136-1,136-2,136-3,136-4中的存储节点192之后，可以向耦接于针对每个相应像素136-1,136-2,136-3,136-4的存储节点192和浮置扩散节点163之间的传输门158提供传输信号173。可以使传输信号173断言为逻辑高179以实现传输，并可以在一个实施例中在基本上同一时间向所有像素136-1,136-2,136-3,136-4提供，或者可以如上文参考图9和10所述交错。因为多个子曝光中的每个子曝光中累积的所有电荷都收集在存储节点192中，如上所述，像素在模拟域中汇总电荷。
结论
上述描述具有广泛的应用。例如，尽管本文公开的实例可能重点在于图像传感器的特定架构上(例如，光电二极管、全局快门、卷帘快门、CMOS传感器等)，但应当认识到，本文公开的概念，加以或不加以适当修改，可以同样应用于基本上任何其他类型的图像传感器，如图像传感器领域中的技术人员会认识到那样。此外，尽管已经参考特定颜色通道或特定曝光时间描述了某些实例，但将要理解的是，其他颜色通道和其他曝光时间也在本公开及其所附权利要求的范围内。
此外，本文描述的各种曝光控制方法可以在很多不同实施中得到应用。例如，可以响应于制造设置实施曝光控制方法中的一种或多种，例如，以使用按颜色通道曝光控制，不同颜色通道具有特定的相对有效曝光持续时间，或者在对亮光场景成像时使用脉冲式曝光控制。在其他实例中，可以响应于用户改变图像传感器的可配置设置来实施本文描述的控制方法。用户可配置的设置可以在某些实施例中的传感器中提供各种特殊效果。在又一些实例中，可以基于要拍摄的图像的预览帧或图像传感器拍摄的最近图像，动态使用和/或修改曝光控制方法。例如，在拍摄静止照片时，可以在预览模式中操作图像传感器以确定要使用的适当有效曝光控制方法以及要使用的具体参数(例如，子曝光的长度、特定颜色通道的总有效持续时间等)。作为另一个实例，在利用图像传感器拍摄视频时，可以基于分析当前或近来帧的柱状图或其他特性，确定要在将来帧中使用的曝光控制类型以及进行控制的参数。作为又一个实例，可以为交织成像使用本文描述的有效曝光控制方法中的任一种或多种——例如，在交织高动态范围成像(i-HRD)中，单一图像传感器可以基本上同时拍摄两个或更多个图像(对于两个图像，奇数行可以利用第一有效曝光时间拍摄图像，而偶数行利用第二不同的有效曝光时间拍摄同一场景)。
而且，可以通过任何适当方式，包括在图像传感器内或外部使用复用器或其他电子电路，向像素和像素的控制电路提供本文描述的各种控制信号。
因此，对任何实施例的讨论仅旨在为示例性的，并非意在建议包括仅限于这些实例的权利要求的本公开的范围。

Claims (42)

1.一种操作图像传感器的方法，包括：
响应于第一控制信号，将在第一子曝光期间在光电二极管中累积的电荷选择性地存储在存储节点中；
响应于第二控制信号，在第一重置周期期间选择性地释放所述光电二极管中累积的电荷；
响应于所述第一控制信号，将在第二子曝光期间在所述光电二极管中累积的电荷选择性地存储在所述存储节点中；以及
响应于第三控制信号，将存储在所述存储节点中的来自所述第一子曝光和第二子曝光的电荷传输至浮置扩散节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一控制信号包括向耦接于所述光电二极管和所述存储节点之间的存储门提供的传输信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二控制信号包括向耦接到所述光电二极管的抗晕光门提供的抗晕光信号。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二控制信号是向所述存储门提供的传输信号。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第三控制信号包括向耦接于所述存储节点和所述浮置扩散节点之间的传输门提供的传输信号。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述第一控制信号，将在第三子曝光和第四子曝光期间在所述光电二极管中累积的电荷选择性地存储在所述存储节点中，所述第一子曝光、第二子曝光、第三子曝光和第四子曝光对应于所述图像传感器的单个帧。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于重置信号在所述第一重置周期期间重置所述光电二极管。
8.根据权利要求1所述的方法，其中相应第一子曝光和第二子曝光的相应持续时间基本上相同。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子曝光的第一持续时间与所述第一重置周期的第二持续时间基本上相同。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子曝光的第一持续时间基本上小于所述第一重置周期的第二持续时间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二持续时间是所述第一持续时间的至少5倍。
12.一种图像传感器像素，包括：
光电二极管；
存储节点；
耦接于所述光电二极管和存储节点之间的存储门，所述存储门选择性地接收曝光控制信号并且对其作出响应；
浮置扩散节点；
耦接于所述存储节点和浮置扩散节点之间的传输门，所述传输门选择性地接收传输控制信号并且对其作出响应；和
控制电路，所述控制电路被配置为向所述存储门提供所述曝光控制信号，使得在每个子曝光之后或期间向所述存储节点传输在多个子曝光期间在所述光电二极管中累积的电荷，所述控制电路被进一步配置为在多个子曝光之后向所述传输门提供所述传输信号，使得向所述浮置扩散节点传输所述存储节点中存储的电荷。
13.根据权利要求12所述的图像传感器像素，还包括抗晕光门，所述抗晕光门耦接到所述光电二极管并被配置为响应于抗晕光控制信号从所述光电二极管泄漏过多的电荷。
14.根据权利要求12所述的图像传感器像素，其中所述存储节点被电屏蔽和光屏蔽。
15.根据权利要求12所述的图像传感器像素，其中所述图像传感器像素与第一颜色通道相关联，进一步地，其中与不同颜色通道相关联的另一图像传感器像素与所述图像传感器像素接收相同的第一控制信号、第二控制信号或第三控制信号。
16.一种操作图像传感器的方法，包括：
响应于第一曝光控制信号，在第一时间段期间在与第一颜色通道相关联的第一光电二极管中选择性地累积电荷；以及
响应于第二曝光控制信号，在第二时间段期间在与第二颜色通道相关联的第二光电二极管中选择性地累积电荷；
其中所述第一颜色通道与所述第二颜色通道不同，并且所述第一时间段比所述第二时间段短，所述第一时间段和第二时间段至少部分地彼此同时。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述第一时间段开始之前但在所述第二时间段已经开始之后从所述第一光电二极管泄漏出电荷。
18.根据权利要求17所述的方法，其中响应于向耦接到所述第一光电二极管的传输门提供抗晕光信号而泄漏出所述电荷。
19.根据权利要求17所述的方法，其中在第一光电二极管开始累积电荷时所述第二光电二极管继续累积电荷。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括在从所述第二二极管向第二浮置扩散节点或存储节点传输电荷的基本上同时，从所述第一光电二极管向第一浮置扩散节点或存储节点传输所累积的电荷。
21.根据权利要求16所述的方法，还包括响应于重置信号，在所述第一时间段和第二时间段期间累积电荷之前，重置所述第一光电二极管和第二光电二极管。
22.一种图像传感器，包括：
第一像素，所述第一像素与第一颜色通道相关联并被配置为响应于第一控制信号在第一时间段累积电荷；和
第二像素，所述第二像素与第二颜色通道相关联并被配置为响应于第二控制信号在第二时间段累积电荷；
其中所述第一颜色通道与所述第二颜色通道不同，并且所述第一时间段比所述第二时间段短。
23.根据权利要求22所述的图像传感器，其中所述第一颜色通道为透明的，并且所述第二颜色通道为绿色的。
24.根据权利要求22所述的图像传感器，其中所述第一颜色通道为绿色的，并且所述第二颜色通道为红色的。
25.根据权利要求24所述的图像传感器，还包括抗晕光门，所述抗晕光门被配置为响应于抗晕光信号从所述第一像素泄漏出过多的电荷。
26.根据权利要求22所述的图像传感器，其中所述抗晕光门包括耦接于所述光电二极管和浮置扩散节点或存储节点之间的传输门。
27.根据权利要求22所述的图像传感器，其中所述第一像素为全局快门像素并包括存储节点。
28.根据权利要求22所述的图像传感器，其中所述第一像素为卷帘快门像素。
29.根据权利要求22所述的图像传感器，还包括用于提供所述第一控制信号和第二控制信号的控制电路，所述控制电路包括一个或多个复用器，所述一个或多个复用器被配置为选择性地提供多个电压水平中的一个电压水平作为所述第一控制信号或第二控制信号。
30.一种操作图像传感器的方法，包括：
在第一多个子曝光期间在与第一颜色通道相关联的第一光电二极管中选择性地累积电荷；
响应于第一控制信号，向第一节点选择性地传输在所述第一多个子曝光中的每个子曝光期间所述第一光电二极管中累积的电荷；
在第二多个子曝光期间在与第二颜色通道相关联的第二光电二极管中选择性地累积电荷；以及
响应于第二控制信号，向第二节点选择性地传输在所述第二多个子曝光中的每个子曝光期间所述第一光电二极管中累积的电荷；
其中所述第一颜色通道与所述第二颜色通道不同，并且所述第一多个子曝光中的至少一个子曝光比所述第二多个子曝光中的至少一个子曝光短，所述第一多个曝光和第二多个曝光至少部分地同时。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述图像传感器工作于交织高动态范围模式中，并且所述第一颜色通道与形成第一图像的第一组像素相关联，并且所述第二颜色通道与形成第二图像的第二组像素相关联，所述第一图像和第二图像是由所述图像传感器在基本上交叠的时间采集的。
32.根据权利要求30所述的方法，其中所述图像传感器具有卷帘快门架构。
33.根据权利要求30所述的方法，其中所述图像传感器具有全局快门架构。
34.根据权利要求30所述的方法，其中所述图像传感器工作于视频模式中。
35.根据权利要求30所述的方法，其中所述第一节点和第二节点相应地包括第一存储节点和第二存储节点。
36.一种操作图像传感器的方法，包括：
将与第一颜色通道相关联的第一像素的第一曝光分割成第一多个子曝光，所述第一多个子曝光中的每个子曝光都具有相应持续时间；以及
将与第二颜色通道相关联的第二像素的第二曝光分割成第二多个子曝光，所述第二多个子曝光中的每个子曝光都具有相应持续时间；
其中所述第一多个子曝光中的至少一个子曝光的持续时间比所述第二多个子曝光中的至少一个子曝光短。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述第一多个子曝光的全部子曝光具有基本上第一持续时间，并且所述第二多个子曝光的全部子曝光具有基本上第二持续时间，所述第一持续时间比所述第二持续时间短。
38.根据权利要求36所述的方法，其中所述第一颜色通道为透明或绿色的，并且所述第二通道为红色或蓝色的。
39.根据权利要求36所述的方法，其中与第三颜色通道相关联的第三像素的第三曝光未被分割。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述第三颜色通道为红色的。
41.根据权利要求39所述的方法，其中基于所述第一颜色通道和第二颜色通道对所述第三颜色通道的相对灵敏度来确定所述第一多个子曝光和第二多个子曝光的相应持续时间。
42.根据权利要求36所述的方法，还包括模拟汇总第一存储节点中在所述第一多个子曝光中的每个子曝光中累积的电荷，以及模拟汇总第二存储节点中在所述第二多个子曝光中的每个子曝光中累积的电荷。
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