CN108353140A - 图像传感器系统 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器系统包括按行布置的多个图像感测像素。图像传感器系统中的控制电路系统被配置成当捕捉单个图像时为一行中的图像感测像素设置曝光时间，使得该行中的第一像素组具有第一曝光时间且同一行中的第二像素组具有第二曝光时间。

Description

图像传感器系统

背景

图像传感器的动态范围比人类视觉系统的动态范围小得多。这意味着具有大动态范围(例如，由于阴影和/或非常明亮的区域)的场景的图像将具有其中细节不可见的部分(例如，因为图像非常暗或饱和)，即使这些细节对正捕捉该图像的用户而言可见。

概述

下面呈现了本公开的简要概述，以便向读者提供基本理解。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。其唯一的目的是以简化形式呈现本文中所公开的概念精选，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

一种图像传感器系统包括按行布置的多个图像感测像素。图像传感器系统中的控制电路系统被配置成当捕捉单个图像时为一行中的图像感测像素设置曝光时间，使得该行中的第一组像素具有第一曝光时间且同一行中的第二组像素具有第二曝光时间。

通过参考结合附图考虑的以下详细描述将更易于领会许多附带特征，因为这些附带特征变得更好理解。

附图简述

根据附图阅读以下详细描述将更好地理解本说明书，在附图中：

图1是图像感测像素的示例阵列的示意图；

图2是示例图像传感器系统的示意图；

图3是示出图2所示的图像传感器系统的示例操作方法的流程图；

图4是示出作为图3的方法的示例实现的示例方法的流程图；

图5是示出作为图3的方法的示例实现的另一示例方法的流程图；

图6是示出作为图3的方法的示例实现的又一个示例方法的流程图；

图7是图6的方法的示例实现的图形表示；以及

图8是示出作为图3的方法的示例实现的另一示例方法的流程图。

在各个附图中使用相同的附图标记来指代相同的部件。

详细描述

下面结合附图提供的详细描述旨在作为本发明示例的描述，而并不旨在表示可以构建或使用本发明示例的唯一形式。本描述阐述了本发明示例的功能，以及用于构建和操作本发明示例的步骤的序列。然而，可通过不同示例来完成相同或等效的功能和序列。

存在多种现有高动态范围(HDR)技术；然而，某些技术可导致不需要的视觉伪像(例如，模糊或不连贯的对象)，而其他技术在通常为少于一半的图像提供益处的同时降低了所得到的图像整体的分辨率。以下描述的各实施例不限于解决已知图像传感器系统的缺点中的任一个或全部的实现。

本文中描述了一种包括控制电路系统的图像传感器系统，该控制电路系统被配置成在单行图像感测像素内设置多个曝光时间。预捕捉数据可被用来基于图像的那些部分的亮度(如从预捕捉数据确定的)将图像传感器中的图像感测像素100的阵列划分成多个区域101-103，如图1图形地示出的。第一曝光时间可被用于第一区域101中的像素，第二曝光时间可被用于第二区域102中的图像感测像素，而第三曝光时间可被用于第三区域103中的图像感测像素。图1仅作为示例示出了10x6图像感测像素的阵列，并且将领会到，图像感测阵列将通常包括更多的图像感测像素(例如，数百万的像素)。

被用来将图像传感器中的图像感测像素的阵列划分成多个区域的预捕捉数据可以例如是可包括多个帧的实况预览或取景器数据。在一些示例中，预捕捉数据对终端用户而言可以是可见的，而在其他示例中，预捕捉对终端用户而言是不可见的。在各种示例中，预捕捉数据在相机被激活之后且在显示器示出预览图像之前被捕捉。

因此，(使用预捕捉数据)将图像感测像素划分成具有不同曝光时间的组是基于图像内容的，并且在所示的示例中，第一区域101可对应于天空中的太阳，第二区域102可对应于天空本身，而第三区域103可对应于地面上的阴影。在这样的示例中，第一曝光时间可以是这三个曝光时间中的最短曝光时间，而第三曝光时间可以是这三个曝光时间中最长曝光时间。

在已将图像感测像素划分成各区域的情况下，在阵列中的图像感测像素的各行中的至少一行内，将存在具有一个曝光时间的第一组图像感测像素(即，真子集)和具有另一曝光时间(即，该第一和第二组是不同区域的一部分)的第二组图像感测像素(即，第二真子集)，并且在图1所示的示例中，除了图像感测像素的各行中的一行之外的所有行都是这种情形。阵列中的第二行(由箭头104指示)包括第一组和第二组，该第一组包括位于第三区域103中且具有第三曝光时间的7个图像感测像素，该第二组包括位于第一区域中且具有第一曝光时间的3个图像感测像素。

如图1所示，这种将图像感测像素的各行划分成具有不同曝光时间的组使得曝光时间能够与要捕捉的场景中的光照水平紧密匹配。

虽然以上示例使用三个区域和三个不同的曝光时间，但是可仅存在两个不同的曝光时间，或者可存在三个以上的不同曝光时间。每个不同的曝光时间对应于图像中的不同区域；然而，可存在具有相同曝光时间的一个以上区域(即，如果存在E个曝光时间(其中E>1)，则存在R个区域(其中R≥E))。例如，可存在具有相同曝光时间的两个非毗邻区域(例如，返回参考图1，区域101和103可具有第一曝光时间且区域102可具有第二曝光时间)。在极端情况下，每个图像感测像素可被认为是分开的区域，使得每像素曝光时间被定义；但是所使用的曝光时间相比阵列中的图像感测像素的数量可能少很多(即，在该示例中，R>>E)。在相反的极端情况下，可仅存在两个区域和两个可能的曝光时间(即，在该示例中，R＝E＝2)。

图2是可例如在移动电话、平板计算机、游戏控制台、数字相机等中使用的示例图像传感器系统200的示意图。图像传感器系统200包括按行204布置的多个图像感测像素202(以下称为“像素”)，并且这些图像感测像素可统称为像素阵列206。像素202可以是前侧照明的传感器或背侧照明的传感器。系统200还包括控制电路系统208，该控制电路系统208被电连接到像素阵列206并控制阵列内的像素202的曝光(例如，其可控制曝光时间的开始和/或结束，并且曝光时间的结束可对应于像素被读取的时间)，或者替代地，该控制电路系统208可附加地控制数据(例如，电荷水平)是何时被读取自每个像素的。

控制电路系统208包括多个模数转换器(ADC)210，并且取决于实现，每列像素可以有一个ADC，每像素可以有一个ADC，或者一行中的每组像素可以有一个ADC。这些ADC被用来从阵列中的每个像素读取数据。控制电路系统208还包括曝光设置模块212，该曝光设置模块212将像素划分成两个或更多个区域并为不同区域设置曝光时间(以及潜在地设置其他曝光参数)(其中这些曝光时间可以从一组可能的曝光时间中选择或者可基于对预捕获图像的分析而被动态地确定)。曝光设置模块212可包括硬件逻辑214和/或处理器216。

在其中曝光设置模块212包括处理器214的示例中，处理器214可以是用于处理计算机可执行指令的微处理器、控制器或任何其他合适类型的处理器，这些计算机可执行指令用来控制设备的操作以便(基于预捕捉数据)将像素划分成两个或更多个区域，以及(例如，基于该预捕捉数据和/或预定义的一组可能的曝光时间或曝光时间比率)为每个区域定义曝光时间。在一些示例中，例如在使用片上系统架构的情况下，处理器214可包括一个或多个固定功能块(也称为加速器)，这些固定功能块实现将像素划分成各区域和/或在硬件(而不是软件或固件)中定义曝光时间的方法的一部分。曝光设置模块212(或者更一般地，控制电路系统208)可进一步包括被布置成储存由处理器214执行的计算机可执行指令的存储器218，并且这些计算机可执行指令当被执行时促使处理器214将像素的阵列划分成各区域并为每个区域设置曝光时间。

替代地或附加地，本文中所描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件214来执行。作为示例而非限制，可被使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统型系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、图形处理单元(GPU)。

控制电路系统208的操作可以参考图3所示的流程图来描述。预捕捉数据(例如，可包括多个帧的实况预览或取景器数据)被接收(框302)并且被分析以将像素阵列划分成多个区域(框304)，其中这些区域基于预捕捉数据中的动态范围，并且不需要包括阵列中的整行像素。虽然区域可包括整行像素，但是阵列中的至少一行被划分成使得一个或多个像素位于一个区域中并且该行中的一个或多个其他像素位于不同区域中。

在各种示例中，可以在预捕捉期间(即，当生成在框302中接收到的预捕捉数据时)使用逐行曝光变化技术(其中交替的像素行使用不同曝光时间，但是一行中的所有像素具有相同曝光时间)，以便提供具有增加的动态范围的数据，这些数据可接着被用来将像素阵列划分成多个区域，该多个区域也可被称为“群集”(在框304中)。

在已基于预捕捉数据(在框302中接收到)将像素阵列划分成多个区域(在框304中)的情况下，曝光时间(以及潜在的其他曝光参数(诸如模拟增益、数字增益和/或光学器件孔径))被分配给每个区域(框306)。曝光时间基于预捕捉数据中的动态范围来被分配，并且可从预定义的一组可能的曝光时间中分配，或者可被动态地计算。在一示例中，控制电路系统208(并且更具体而言，曝光设置模块212)可具有预定义的一组两个或三个预定义的曝光时间(但是该组中的特定数量的曝光时间可能高度取决于场景/相机/使用情形)，并且每个区域可被分配这些曝光时间中的一个曝光时间(在框306中)，例如，预捕捉数据中的最暗的区域可以从该组预定义的曝光时间中被分配最长的捕捉时间，并且预捕捉数据中的最亮的(即，最不暗的)区域可以从该相同的一组预定义的曝光时间中被分配最短的曝光时间。

在各种示例中，取代储存多个预定义的曝光时间，一个或多个曝光时间比率可被储存并被用于根据可按标准方式计算的标准曝光时间来计算附加曝光时间。如果“正常”曝光时间(基于预捕捉数据)是X，则被标识为暗的区域(例如，与其他区域相比)可被分配2X的曝光时间，而被识别为亮的区域(例如，与其他区域相比)可被分配X/2的曝光时间。

控制电路系统208接着触发由阵列中的像素进行的图像捕捉达设定的曝光时间(框308，例如响应于用户按下按钮或者他们可能已在图3的流程图中的较早时点处按下了按钮)并且使用ADC 210从像素中读取数据(框310)。在曝光时间期间，电荷在每个像素内累积(其中所累积的电荷量取决于入射光水平)，并且控制电路系统所读取的正是该电荷。如下面更详细地描述的，曝光时间的结束可对应于像素数据被读取的时间，或者替代地，在曝光时间结束时，每个像素中的所累积的电荷可被储存在像素的光屏蔽(light-shielded)区域中以使得像素数据随后可被读取。因此，用于像素的曝光时间可通过以下来控制(在框308中)：控制曝光何时开始和/或停止和/或所累积的电荷何时可被转移到光屏蔽区域。

如图3所示，从每个像素读取的数据可以在总曝光(即，曝光时间乘以模拟和数字增益)中得到补偿(框312)。然而，在一些实现中，例如当动态范围超过位深度时，增益补偿可能不是必需的(即，框312可被省略)。

如以上所提到的，曝光时间的变化(在框308中)可以以许多不同的方式实现，例如，通过仅调整曝光的结束时间(其中该结束时间可对应于像素被读取或所累积的电荷被转移到光屏蔽区域的时间)、通过仅调整曝光的开始时间(其中该开始时间可对应于像素被重置的时间)或者通过调整开始和结束时间两者，并且下面描述了四个示例。这些示例中的每一个示例导致图像传感器系统200的不同硬件实现，并且进一步的示例可包括所描述的任何两个或更多个示例的各方面。

在第一示例实现中，如图4中的流程图所示，为像素阵列206中的每个像素202提供分开的读出逻辑(例如，分开的ADC 210)。这使得控制电路系统能够独立地从每个像素读出像素数据，且因此通过为每个像素设置读出时间来控制用于每个像素的曝光时间。如图4所示，对于所有像素，可以同时触发图像捕捉的启动(框408)，并接着根据针对每个区域的先前设置的曝光时间来读取像素数据(框410)。

替代地，为像素阵列206中的每个像素202提供分开的触发逻辑。这使得控制电路系统能够为每个像素独立地触发图像捕捉的启动，且因此通过为每个像素设置开始时间来控制用于每个像素的曝光时间。如图4所示，可根据针对每个区域的先前设置的曝光时间来触发图像捕捉的启动(框409)，并接着可以以常规方式读取像素(在框310中)。

在各种示例中，可以使用掩码来指定读出时间，该掩码由控制电路系统生成并储存(在框306中)，并且该掩码在捕捉之前(即，基于在框302中接收到的预捕捉数据)定义帧中的所有不同的曝光时间。回头参考图1中的示例，该掩码可定义三个区域101-103，其中区域101具有最短曝光时间，而区域103具有最长曝光时间。替代地，取代储存掩码，预览帧可被储存并且曝光参数被飞速计算(例如，响应于按钮被按下，例如使得框304-306紧接在框408之前发生或与框408同时发生)。该第一示例实现可能比下面描述的其他示例实现更容易实现。

在第二示例实现中，如图5的流程图所示，为每个像素提供全局快门，该全局快门提供所累积的电荷被转移到的像素的光屏蔽区域。因此，像素数据被储存在电荷域中(在像素的光屏蔽区域中)直到其被读出，并且该读出可以使用像素阵列中每列一个ADC的常规卷帘快门布置(并且像素被逐行读取)，或者可存在更大数量的ADC，从而使得列中的一个以上像素能够被同时读取。

在该第二示例实现中，控制电路系统在每像素或每组像素的基础上控制全局快门，即其控制所累积的电荷何时被转移到光屏蔽区域。这要求到每个像素的一个或多个附加连接以在特定像素的曝光时间结束时触发电荷到光屏蔽区域的转移(框508)，并且掩码可再次被用来定义何时为每一个像素转移电荷。替代地，曝光时间的开始可以在每像素或每组像素的基础上被单独地控制(框509)，并且单个触发器可被用来为所有像素控制所累积的电荷何时被转移到光屏蔽区域(框510)。

在第三示例实现中，附加逻辑和附加控制连接被提供以允许仅读取行中像素的真子集。这使得行内的像素能够以组或阶段的方式被读取，并且可以参考图1、6和7来描述。控制电路系统可以在捕捉之前(即，基于在框302中接收到的预捕捉数据)生成并储存(在框306中)定义帧中的不同曝光时间的掩码。回头参考图1中的示例，该掩码可定义三个区域101-103，其中区域101具有最短曝光时间，而区域103具有最长曝光时间。

在第三示例实现中，如图6中的流程图所示，图像捕捉可被逐行地(如卷帘快门的标准)触发(框608)，即，使得对于第一行中的所有像素开始曝光，然后是第二行中的所有像素，等等。一旦已循环通过所有行(例如，图1所示的示例中的全部6行)，数据于是在逐行的基础上从像素中被读取(框610)；然而，不同于标准卷帘快门，来自行的所有像素不被读取，而改为使用掩码来标识哪些像素被读取，例如，使得在第一轮中每一行中的第一组像素被读取，接着是其中每一行中的第二组像素被读取的第二轮，等等。一行中的一组像素可包括零个、一个或多个像素，并且一行中的第N组像素可包括与其他行中的第N组像素相同数量的像素或不同数量的像素。

如图7(其对应于图1所示且如上所描述的示例)所示，在第一轮701(其对应于框306中所确定的最短曝光时间)中，当从第一行读取时(在框610中)，仅最后三个像素被读取(如图7中的“1”所指示)，并且当从第二行读取时，仅最后三个像素被读取(如图7中的“2”所指示)。在该第一轮701中，没有像素从剩余四行中的任何行被读取(即，这四行中的每一行中的第一组像素不包括像素)。

在第二轮702中(框610，其再次从每一行读取零个、一个或多个像素，从一个端点开始并依次遍历阵列中的每一行)(该第二轮702对应于下一个最短曝光时间(如框306中所确定))，前7个像素从第一行中被读取(如图7中的“3”所指示)，接着是第二行中的前7个像素(“4”)，第三行中的所有像素(“5”)，第四行中的后6个像素(“6”)，第五行中的后5个像素(“7”)，并且最终是第六行中的后4个像素(“8”)。

在第三轮703(其对应于框306中所确定的最长曝光时间)中，没有像素从前三行中的任一行被读取，接着第四行中的前4个像素被读取(如图7中的“9”所指示)，接着是第五行中的前5个像素(“10”)，并且最终是第六行中的前6个像素(“11”)。

虽然该第三示例实现是参考卷帘快门来描述的，但是这仅作为示例，并且该技术也可以与全局快门组合使用，即，其中每个像素具有光屏蔽区域并且每像素行的多个触发器被用来促使每个像素中所累积的电荷转移到特定像素的光屏蔽区域中(框612)。在其中全局快门被使用的情况下，在第一轮中(在框612中)，电荷在第一行的后三个像素中被转移，并接着是第二行中的后三个像素(并且不在后续行中的任何像素中)，并且在第二轮中(在框612中)，电荷在第一行中的前7个像素中被转移，接着是第二行中的前7个像素，等等。在全局快门以这种方式被使用的情况下，曝光时间的结束与随后可发生的读取操作(框310)解耦，并且像素可在其不影响所读取的数据的情况下以任何顺序被读取。

在第三示例实现中，像素区域(或传感器)被读取一次以上，即对于已被确定的每个不同曝光时间(在框306中)读取一次；然而，每个像素仍只被读取一次(即，每捕获的图像读取一次)。掩码可被用来控制在每个读取轮701-703中一行中的哪些像素被读取(如以上所描述)。此外，在其中卷帘快门被使用的情况下，像素将被读取(在框610中)的时间被预定义，并且在其中全局快门被使用的情况下，电荷在像素中被转移到光屏蔽区域(在框612中)的时间被预定义，其中术语预定义在此用于意指其在曝光开始之前(基于对预捕获数据的分析)就被确定，而不是例如在曝光期间被确定的(例如通过重复地读取每个像素)。

在第四示例实现中，附加逻辑被提供以使得行内的各组像素能够在不同时间被重置(框808，例如像在第三示例实现中一样，除了像素重置，而不是读取像素数据)。在这样的第四示例实现中(如图8中的流程图所示，并且回头参考以上参考图1所描述的示例)，在第一轮中(在框808中)，第三区域103中的那些像素首先被重置(例如，第四行中的前4个像素，接着是第五行中的前5个像素，并接着是第六行中的前6个像素)，接着是第二区域102中的像素，并接着是第一区域101中的像素(其具有最短曝光时间)。这些像素可接着以正常方式(例如，逐行地，其中行中的所有像素被读取(在框810中))来被读取(框810)或被转移电荷(框811，在全局而不是卷帘快门的情形中)。

在第四示例实现中，像素阵列(或传感器)被重置一次以上(在框808中)，即对于已被确定的每个不同曝光时间(在框306中)重置一次；然而，每个像素仍只被重置一次。掩码可被用来控制每个重置轮中的一行中的哪些像素被重置(在框808中)并且附加控制连接可被提供以实现这一点。

在以上所描述的许多示例实现中，每个像素要求附加连接。因此，背侧照明的像素可被使用，其允许附加的金属层，而不会影响设备的光学性能(即，不遮挡传感器)。

在以上所描述的任一示例中，曝光设置模块212可自由地以任何方式将像素分组成各区域(基于预捕捉数据)，或者替代地，曝光设置模块212可以以某些方式由硬件约束。例如，一行中的像素可按配对来分组(例如，像素1和2，像素3和4，像素5和6，等等)，并且曝光设置模块212可将像素配对分配给各区域(即，使得配对中的两个像素具有相同的曝光时间，该曝光时间可不同于该行中的毗邻像素配对)。这可降低硬件的复杂度。

在以上所描述的方法和装置中，在此期间光子由像素捕捉的活动时间被改变来为像素阵列中同一行内的不同组的像素提供不同的曝光时间。这比改变孔径大小更有效，且相比仅调整不同像素上的增益更有效。

以上所描述的方法和装置使得曝光时间能够针对所有像素被设置为最佳值，而不降低所得到的图像的分辨率。本文中所描述的方法显著地改善了对象和/或相机正在其中移动的所得到的图像的质量(通过降低幻影效应(ghostingeffect))。

虽然在本文中将本发明的示例描述并解说为在如图2所示的图像传感器系统中实现，但是所描述的系统只是作为示例而非限制来提供的。如本领域技术人员将领会的，本发明的示例适于各种不同类型的图像传感器系统中的应用。例如，虽然图2示出了矩形的、规则的像素阵列206，但是在其他示例中，阵列可以不是矩形的和/或其可以是非平面的和/或像素可以不规则地间隔开。本文中所描述的方法也可以在其中像素不按直线布置的情况中以及在对于不规则像素阵列而言的每像素曝光时间的情形中被使用。

以上所描述的图像传感器系统可以在任何应用(例如，任何数码相机或成像系统)中使用。对于一些应用，正确定位和标识图像中的对象(即使它们处于暗的、阴影的区域中)的能力可能是安全关键的，且因此本文中所描述的技术可能尤其有用。这些应用的示例包括汽车或其他车辆(例如需要检测道路上的标线或道路标志以便控制车辆或向驾驶员提供警告的车辆)中的视觉系统。

第一进一步的示例提供了一种图像传感器系统，包括：按行布置的多个图像感测像素；以及控制电路系统，该控制电路系统被配置成为一行中的图像感测像素设置曝光时间，使得当捕捉单个图像时，该行中的第一组像素具有第一曝光时间且同一行中的第二组像素具有第二曝光时间。

第二进一步的示例提供了一种图像传感器系统，包括：按行布置的多个图像感测像素；以及控制电路系统，该控制电路系统被配置成为该多个图像感测像素中的每一个图像感测像素设置曝光时间，使得一行中的第一组像素具有第一曝光时间且同一行中的第二组像素具有第二曝光时间。

第三进一步的示例提供了一种图像传感器系统，包括：按行布置的多个图像感测像素；以及用于为一行中的图像感测像素设置曝光时间以使得当捕捉单个图像时该行中的第一组像素具有第一曝光时间且同一行中的第二组像素具有第二曝光时间的装置。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例中，控制电路系统可被进一步配置成接收并分析预捕捉数据，基于对预捕捉数据的分析来将多个图像感测像素划分成多个区域，以及为每个区域设置曝光时间，其中第一组像素在该多个区域的第一区域中，而第二组像素在该多个区域的第二区域中。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例中，控制电路系统可附加地或替代地被进一步配置成为该多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间以及生成并储存为该多个图像感测像素中的每个图像感测像素指定曝光时间的掩码，并且随后使用该掩码以在图像捕捉期间控制曝光时间。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例中，控制电路系统可包括用于该多个图像感测像素中的每个图像感测像素的读出逻辑，并且被进一步配置成为该多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间，以及针对每个图像感测像素，根据为该图像感测像素设置的曝光时间从该图像感测像素读取像素数据。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例中，控制电路系统可包括用于该多个图像感测像素中的每个图像感测像素的触发逻辑，并且可被进一步配置成为该多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间，以及针对每个图像感测像素，根据为该图像感测像素设置的曝光时间触发由该图像感测像素进行的图像捕捉的启动。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例的第一实施例中，每个图像感测像素可包括用于储存所累积的电荷的光屏蔽区域，并且控制电路系统可被进一步配置成为该多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间，以及针对每个图像感测像素，根据为该图像感测像素设置的曝光时间触发将所累积的电荷转移到图像感测像素中的光屏蔽区域。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例的第二实施例中，控制电路系统可被进一步配置成在由第一曝光时间指定的时间处的一次读取操作中从第一组像素读取像素数据，以及在由第二曝光时间指定的时间处的分开的读取操作中从第二组像素读取像素数据。当捕捉图像时，每个像素仅可被读取一次。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例的第三实施例中，每个图像感测像素可包括用于储存所累积的电荷的光屏蔽区域，并且其中控制电路系统可被进一步配置成在由第一曝光时间指定的时间处触发将所累积的电荷转移到第一组像素的每一个像素中的光屏蔽区域，以及在由第二曝光时间指定的时间处触发将所累积的电荷转移到第二组像素的每一个像素中的光屏蔽区域。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例的第四实施例中，控制电路系统可被进一步配置成在由第一曝光时间指定的时间处的一次重置操作中重置第一组像素的每个像素，以及在由第二曝光时间指定的时间处的分开的重置操作中重置第二组像素的每个像素。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例中，图像感测像素可以是背侧照明的传感器。

在第一、第二和第三进一步的示例中的任一示例中，该多个图像感测像素可按直线或曲折线或曲线布置。

第四附加的示例提供了一种在包括按行布置的多个图像感测像素的图像传感器系统中捕捉单个图像的方法，该方法包括：为一行中的第一组图像感测像素定义第一曝光时间和为该行中的第二组图像感测像素定义第二曝光时间；以及使用针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来捕捉图像。

该方法可进一步包括：接收预捕捉数据；以及基于对该预捕捉数据的分析将该多个图像感测像素划分成多个区域，其中第一组图像感测像素在第一区域中，而第二组图像感测像素在第二区域中。

该方法可进一步包括：为该多个区域中的每个区域定义曝光时间，其中第一曝光时间是针对第一区域定义的，而第二曝光时间是针对第二区域定义的。

使用针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来捕捉图像可包括：根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来重置像素和/或从每个图像感测像素读取像素数据。

根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来从每个图像感测像素读取像素数据可包括：在第一读取操作中，在由第一曝光时间指定的时间处从第一组像素读取像素数据；以及在第二读取操作中，在由第二曝光时间指定的时间处从第二组像素读取像素数据。

根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来重置像素和/或从每个图像感测像素读取像素数据可包括：在第一重置操作中，在由第一曝光时间指定的时间处重置第一组像素；以及在第二重置操作中，在由第二曝光时间指定的时间处重置第二组像素。

在该方法中，当捕捉单个图像时，每个像素可仅被重置和读取一次。

使用针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来捕捉图像可包括：根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来触发将每个图像感测像素中的所累积的电荷转移到图像感测像素中的光屏蔽区域。

根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来触发将每个图像感测像素中的所累积的电荷转移到图像感测像素中的光屏蔽区域可包括：在第一触发操作中，在由第一曝光时间指定的时间处触发第一组像素中的每个图像感测像素中的所累积的电荷的转移；以及在第二触发操作中，在由第二曝光时间指定的时间处触发第二组像素中的每个图像感测像素中的所累积的电荷的转移。

使用针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来捕捉图像可包括：根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来重置每个图像感测像素。

本文中所使用的术语“计算机”或“基于计算的设备”是指带有处理能力以便其可执行指令的任何设备。本领域技术人员将认识到，这样的处理能力被结合到许多不同设备中，并且因此术语“计算机”和“基于计算的设备”各自包括个人计算机、服务器、移动电话(包括智能电话)、平板计算机、机顶盒、媒体播放器、游戏控制台、个人数字助理和许多其他设备。

本文中所描述的方法可由有形存储介质上的机器可读形式的软件来执行，例如计算机程序的形式，该计算机程序包括在该程序运行于计算机上时被适配成执行本文中所描述的任何方法的所有步骤的计算机程序代码装置，并且其中该计算机程序可被具体化在计算机可读介质上。有形存储介质的示例包括计算机存储设备，计算机存储设备包括计算机可读介质，诸如盘、拇指型驱动器、存储器等而不包括所传播的信号。传播的信号可存在于有形存储介质中，但是传播信号本身不是有形存储介质的示例。软件可适于在并行处理器或串行处理器上执行以使得各方法步骤可以按任何合适的次序执行或者同时执行。

这承认，软件可以是有价值的，单独地可交换的商品。其旨在涵盖运行于或者控制哑(“dumb”)或标准硬件以执行期望的功能的软件。其还旨在涵盖诸如用于设计硅芯片，或者用于配置通用可编程芯片的HDL(硬件描述语言)软件之类的“描述”或者定义硬件配置以执行期望功能的软件。

本领域技术人员将认识到，被用来储存程序指令的存储设备可跨网络分布。例如，远程计算机可储存被描述为软件的进程的示例。本地或终端计算机可以访问远程计算机并下载软件的一部分或全部以运行程序。替代地，本地计算机可以根据需要下载软件的片段，或者在本地终端处执行一些软件指令，并在远程计算机(或计算机网络)处执行另一些软件指令。本领域的技术人员还将认识到，通过利用本领域的技术人员已知的常规技术，软件指令的全部或一部分可以通过诸如DSP、可编程逻辑阵列等等之类的专用电路来实现。

如将对本领域技术人员显而易见的是，本文中所给出的任何范围或设备值可以被扩展或改变，而不会丢失寻求的效果。

尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本发明主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于以上所描述的具体特征或动作。更确切而言，以上所描述的具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。

将会理解，以上所描述的益处及优点可以涉及一个实施例或可以涉及若干实施例。各实施例并不限于解决所阐述的问题中的任何或全部问题的那些实施例、或者具有所阐述的益处和优点中的任何或全部益处和优点的那些实施例。将进一步理解，对“一个”项目的提及是指那些项目中的一个或多个。

本文中所描述的方法的步骤可按任何合适次序执行，或者在合适的情况下被同时执行。附加地，在不偏离本文中所描述的主题的精神和范围的情况下，可以从任何一个方法中删除各单独的框。以上所描述的示例中的任一者的诸方面可以与所描述的其他示例中的任一者的诸方面相结合，以形成进一步的示例而不会丢失所寻求的效果。

本文中使用术语“包括”以意指包括所标识的方法的框或元件，但是这样的框或元件不包括排它性列表，并且方法或装置可包含附加的框或元件。

术语“子集”在本文中被用来指代真子集，使得集合的子集不包括该集合的所有元素(即，该集合的至少一个元素不在该子集中)。

可以理解，上面的描述只是作为示例给出并且本领域的技术人员可以做出各种修改。以上说明、示例和数据提供了对各示例性实施例的结构和使用的全面描述。虽然上文以一定的详细度或参考一个或多个单独实施例描述了各个实施例，但是，在不偏离本说明书的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以对所公开的实施例作出很多改变。

Claims (15)

1.一种图像传感器系统，包括：

按行布置的多个图像感测像素；以及

控制电路系统，所述控制电路系统被配置成为一行中的所述图像感测像素设置曝光时间，使得当捕捉单个图像时，该行中的第一组像素具有第一曝光时间且该同一行中的第二组像素具有第二曝光时间。

2.根据权利要求1所述的图像传感器系统，其特征在于，所述控制电路系统可被进一步配置成接收并分析预捕捉数据，基于对所述预捕捉数据的分析来将所述多个图像感测像素划分成多个区域，以及为每个区域设置曝光时间，其中所述第一组像素在所述多个区域的第一区域中，而所述第二组像素在所述多个区域的第二区域中。

3.根据权利要求1或2所述的图像传感器系统，其特征在于，所述控制电路系统被进一步配置成为所述多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间以及生成并储存为所述多个图像感测像素中的每个图像感测像素指定曝光时间的掩码，并且随后使用该掩码以在图像捕捉期间控制曝光时间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的图像传感器系统，其特征在于，所述控制电路系统包括用于所述多个图像感测像素中的每个图像感测像素的读出逻辑，并且被进一步配置成为所述多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间，以及针对每个图像感测像素，根据为该图像感测像素设置的所述曝光时间从该图像感测像素读取像素数据。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的图像传感器系统，其特征在于，所述控制电路系统包括用于所述多个图像感测像素中的每个图像感测像素的触发逻辑，并且被进一步配置成为所述多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间，以及针对每个图像感测像素，根据为该图像感测像素设置的所述曝光时间触发由该图像感测像素进行的图像捕捉的启动。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的图像传感器系统，其特征在于，每个图像感测像素包括用于储存所累积的电荷的光屏蔽区域，并且所述控制电路系统被进一步配置成为所述多个图像感测像素中的每个图像感测像素设置曝光时间，以及针对每个图像感测像素，根据为该图像感测像素设置的所述曝光时间触发将所累积的电荷转移到所述图像感测像素中的所述光屏蔽区域。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的图像传感器系统，其特征在于，所述控制电路系统被进一步配置成在由所述第一曝光时间指定的时间处的一次读取操作中从所述第一组像素读取像素数据，以及在由所述第二曝光时间指定的时间处的分开的读取操作中从所述第二组像素读取像素数据。

8.根据权利要求6所述的图像传感器系统，其特征在于，当捕捉图像时，每个像素仅被读取一次。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的图像传感器系统，其特征在于，每个图像感测像素包括用于储存所累积的电荷的光屏蔽区域，并且其中所述控制电路系统被进一步配置成在由所述第一曝光时间指定的时间处触发将所累积的电荷转移到所述第一组像素的每一个像素中的所述光屏蔽区域，以及在由所述第二曝光时间指定的时间处触发将所累积的电荷转移到所述第二组像素的每一个像素中的所述光屏蔽区域。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的图像传感器系统，其特征在于，所述控制电路系统被进一步配置成在由所述第一曝光时间指定的时间处的一次重置操作中重置所述第一组像素的每个像素，以及在由所述第二曝光时间指定的时间处的分开的重置操作中重置所述第二组像素的每个像素。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的图像传感器系统，其特征在于，所述多个图像感测像素按直线布置，并且任选地其中所述图像感测像素是背侧照明的传感器。

12.一种在包括按行布置的多个图像感测像素的图像传感器系统中捕捉单个图像的方法，所述方法包括：

为一行中的第一组图像感测像素定义第一曝光时间和为该行中的第二组图像感测像素定义第二曝光时间；以及

使用针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来捕捉所述图像。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：

接收预捕捉数据；以及

基于对所述预捕捉数据的分析将所述多个图像感测像素划分成多个区域，其中所述第一组图像感测像素在第一区域中，而所述第二组图像感测像素在第二区域中。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：

为所述多个区域中的每个区域定义曝光时间，其中所述第一曝光时间是针对所述第一区域定义的，而所述第二曝光时间是针对所述第二区域定义的。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，使用针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来捕捉所述图像包括：

根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来从每个图像感测像素读取像素数据；或者

根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来触发将每个图像感测像素中的所累积的电荷转移到所述图像感测像素中的光屏蔽区域；或者

根据针对每个图像感测像素的经定义的曝光时间来重置每个图像感测像素。