图像传感器、摄像模组和电子设备的制作方法

1.本技术属于传感器技术领域，具体涉及一种图像传感器、摄像模组和电子设备。


背景技术：

2.图像传感器是相机的核心，也是相机里最关键的技术。在使用图像传感器拍摄图像时，外部光线穿过镜头，经过红外滤光片的滤光后，照射到图像传感器的感光二极管(pixel)上，感光二极管将感知的光信号转换成电信号，电信号经放大和ad转换后形成图像。然而，目前的图像传感器的功能单一，不能满足用户的实际拍照需求。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的是提供一种图像传感器、摄像模组和电子设备，通过在图像传感器的像素阵列中设置具有彩色信息的彩色ao像素单元和具有白色信息的白色ao像素单元，可以实现颜色辅助、自动曝光和自动对焦功能，进而在拍照时可以实现快速对焦，满足用户的拍照需求。
4.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例提供了一种图像传感器，该图像传感器包括像素阵列，其中：
6.像素阵列包括多个ao像素单元，多个ao像素中包括具有彩色信息的彩色ao像素单元和具有白色信息的白色ao像素单元，多个ao像素单元在图像传感器处于非下电状态下，以第一帧率持续输出光电信号，第一帧率小于预设帧率。
7.第二方面，本技术实施例提供了一种摄像模组，该摄像模组包括上述第一方面所述的图像传感器。
8.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括上述第二方面所述的摄像模组。
9.在本技术实施例中，由于在图像传感器的像素阵列中设置了具有彩色信息的彩色ao像素单元和具有白色信息的白色ao像素单元，且这些ao像素单元可以在图像传感器处于非下电状态下持续输出光电信号，因此，可以使得图像传感器持续提供拍照所需的颜色信息和亮度信息并进行自动曝光和自动对焦，在由非拍照模式切换到拍照模式时，可以实现颜色辅助，以及自动曝光和自动对焦的收敛，从而在拍照时可以实现快速对焦，满足用户的拍照需求。此外，由于ao像素单元可以以小于预设帧率的第一帧率持续输出光电信号，即ao像素单元可以以较低的帧率持续输出光电信号，因此，还可以有效降低功耗。
附图说明
10.图1为实现本技术实施例的一种像素阵列的示意性结构图；
11.图2为实现本技术实施例的一种像素阵列的示意性结构图；
12.图3为实现本技术实施例的一种像素阵列的示意性结构图；
13.图4为实现本技术实施例的一种像素阵列的示意性结构图；
14.图5为实现本技术实施例的一种像素控制电路示意性结构图。
具体实施方式
15.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
16.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
17.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的图像传感器、摄像模组和电子设备进行详细地说明。
18.本技术实施例提供的图像传感器中包括像素阵列，像素阵列中可以包括多个常开(always on，ao)像素单元，多个ao像素单元可以在图像传感器处于非下电状态下，以第一帧率持续输出光电信号，该第一帧率小于预设帧率，预设帧率可以是较低的帧率，比如10fps等，具体可以根据实际情况进行设置。也就是说，多个ao像素单元可以以较低的帧率持续输出光电信号。其中，一个ao像素单元中可以包括一个或多个ao像素，本技术实施例以一个ao像素单元中包括一个ao像素为例进行说明。
19.多个ao像素单元中可以包括两类像素单元，分别是具有彩色信息的彩色ao像素单元和具有白色信息的白色ao像素单元。其中，彩色信息可以是除白色以外的其他颜色的信息，其他颜色比如可以是红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)等，具有彩色信息的彩色ao像素单元可以提供拍照所需的颜色信息，进而为拍照提供颜色辅助功能。白色ao像素单元可以是具有纯亮度信息的ao像素，具有白色信息的白色ao像素单元可以提供拍照所需的纯亮度信息，进而为拍照提供自动曝光和自动对焦的功能。
20.需要说明的是，像素阵列中包括的ao像素单元的数量、彩色ao像素单元的数量以及白色ao像素单元的数量均可以根据实际的应用场景灵活设置，或由实际的制造工艺决定，这里不做具体限定。
21.可选地，图像传感器中还可以包括其他非ao像素，其他非ao像素的数量可以根据实际场景灵活设置。
22.通过在图像传感器的像素阵列中设置具有彩色信息的彩色ao像素单元以及具有白色信息的白色ao像素单元，且彩色ao像素单元和白色ao像素单元可以在图像传感器处于非下电状态下持续输出光电信号，因此，可以使得图像传感器持续提供拍照所需的颜色信息和亮度信息并进行自动曝光和自动对焦，在由非拍照模式切换到拍照模式时，可以实现颜色辅助，以及自动曝光和自动对焦的收敛，从而在拍照时可以实现自快速对焦，满足用户的拍照需求。此外，由于ao像素单元可以以小于预设帧率的第一帧率持续输出光电信号，即ao像素单元可以以较低的帧率持续输出光电信号，因此，还可以有效降低功耗。
23.在一种实现方式中，图像传感器的像素阵列中可以包括多个彩色像素组，每个彩色像素组可以包括以2*2的矩阵格式排列的四种彩色像素单元，该四种彩色像素单元可以对应四种颜色通道，每种彩色像素单元对应一种颜色通道，且每种彩色像素单元中可以包括相同个数的像素。其中，四种颜色通道可以分别是b通道、r通道、gb通道和gr通道，或者也可以是其他可能的四种颜色通道，这里仅以b通道、r通道、gb通道和gr通道为例进行说明。
24.可选地，上述四种彩色像素单元的每种彩色像素单元中可以包括一个像素，在这种情况下，像素阵列的格式可以称为bayer格式。如图1所示。图1中每个小方格代表一个像素，图1所示的像素阵列即为bayer格式的像素阵列。在该像素阵列中，可以将左上角的以2*2矩阵格式排列的四个像素视为一个彩色像素组，图1所示的像素阵列中包括多个这样的彩色像素组。以图1左上角所示的一个彩色像素组为例，该彩色像素组中包括四个彩色像素单元，四个彩色像素单元分别是对应b通道的彩色像素单元、对应r通道的彩色像素单元、对应gb通道的彩色像素单元和对应gr通道的彩色像素单元，每种彩色像素单元中包括一个像素。
25.可选地，上述四种彩色像素单元的每种彩色像素单元中也可以包括以2*2矩阵格式排列的四个像素，在这种情况下，像素阵列的格式可以称为quad bayer格式，或者也可以称为四合一格式。如图2所示。图2中每个小方格代表一个像素，图2所示的像素阵列即为quad bayer格式(也即四合一格式)的像素阵列，在该像素阵列中，可以将左上角的以4*4矩阵格式排列的十六个像素视为一个彩色像素组，像素阵列中包括多个这样的彩色像素组。以图2左上角所示的一个彩色像素组为例，该彩色像素组中包括四种彩色像素单元，这四种彩色像素单元分别是对应b通道的彩色像素单元、对应r通道的彩色像素单元、对应gb通道的彩色像素单元和对应gr通道的彩色像素单元，每种彩色像素单元中分别包括四个像素，每种彩色像素单元中的四个像素以2*2的矩阵格式排列。
26.可选地，上述四种彩色像素单元的每种彩色像素单元中可以还可以包括以3*3的矩阵格式排列的九个像素，在这种情况下，像素阵列的格式可以称为九合一格式，该九合一格式的像素阵列的排列方式可以参见图2所示的quad bayer格式的像素阵列，这里不再详细说明。
27.可选地，上述四种彩色像素单元的每种彩色像素单元中可以还可以包括以4*4的矩阵格式排列的十六个像素，在这种情况下，像素阵列的格式可以称为十六合一格式，该十六合一格式的像素阵列的排列方式也可以参见图2所示的quad bayer格式的像素阵列，这里也不再详细说明。
28.应理解，图像传感器的像素阵列除了上述描述的bayer格式、quad bayer格式、九合一格式和十六合一格式外，在其他可能的实现方式中，也可以是其他格式，本技术实施例不做具体限定。
29.针对上述描述的各种格式的像素阵列，像素阵列中均可以设置多个ao像素单元，从而针对具有不同像素阵列格式的图像传感器都可以设置多个ao像素单元，从而使得图像传感器可以持续提供拍照所需的颜色信息和亮度信息并进行自动曝光和自动对焦，在由非拍照模式切换到拍照模式时，可以实现颜色辅助，以及自动曝光和自动对焦的收敛，从而在拍照时可以实现快速对焦，满足用户的拍照需求。
30.在一种实现方式中，图像传感器的像素阵列中包括ao像素单元，具体可以是ao像
素单元的个数与像素阵列中包括的像素的个数的比例为2％～4％，优选地，该比例可以是3％。需要说明的是，虽然ao像素单元可以提供彩色信息或白色信息，进而实现颜色辅助、自动曝光和自动对焦，但是由于ao像素单元并非是像素阵列中的其他用于成像的像素，因此ao像素单元会在一定程度上破坏成像质量，这里将ao像素单元的个数与像素阵列中包括的像素的个数的比例设置为2％～4％，既不会太过影响成像质量，又可以实现颜色辅助、自动曝光和自动对焦。
31.在上述ao像素单元的个数与像素阵列中包括的像素的个数的比例为2％～4％的基础上，像素阵列中包括ao像素单元，具体可以是像素阵列中每16*16个像素对应设置一个第一ao像素组和一个第二ao像素组，该第一ao像素组和一个第二ao像素组可以相邻设置也可以不相邻设置。其中，第一ao像素组和第二ao像素组会在后续进行详细说明。由于在像素阵列中可以每16*16个像素对应设置一个第一ao像素组和一个第二ao像素组，因此可以在图像传感器的像素阵列中均匀设置彩色ao像素单元和白色ao像素单元，从而更好地实现颜色辅助、自动曝光和自动对焦功能。
32.在一种实现方式中，图像传感器的像素阵列中包括彩色ao像素单元，具体可以是像素阵列中包括至少一个第一ao像素组，每个第一ao像素组中包括四个彩色ao像素单元，该四个彩色ao像素单元以2*2的矩阵格式排列，且该四个彩色ao像素单元对应四种不同的颜色通道。其中，四种不同的颜色通道可以是b通道、r通道、gb通道和gr通道，当然，在其他可能的实现方式中，该四种不同的颜色通道也可以是其他的颜色通道，这里仅以b通道、r通道、gb通道和gr通道为例进行说明。
33.为了便于理解，以下将以图1所示的bayer格式的像素阵列和图2所示的quad bayer格式的像素阵列为例进行说明。
34.图1所示的像素阵列中，由四个小圆形框圈起来的四个像素可以视为一个第一ao像素组，这四个像素以2*2矩阵格式排列，每个像素可以视为一个彩色ao像素单元，且这四个像素分别对应b、r、gb和gr这四种颜色通道。
35.图2所示的像素阵列中，由四个小圆形框圈起来的四个像素可以视为一个第一ao像素组，这四个像素以2*2矩阵格式排列，每个像素可以视为一个彩色ao像素单元，且这四个像素分别对应b、r、gb和gr这四种颜色通道。
36.需要说明的是，图1和图2所示的像素阵列中，仅示出了一个第一ao像素组，实际上还可以包括多个这样的第一ao像素组，该多个第一ao像素组可以在位置上相邻设置，也可以在位置上不相邻设置，且该多个第一ao像素组的具体个数(也可以是第一ao像素组在像素阵列中的密度)可以根据实际场景或需求灵活设置。
37.由于具有彩色信息的彩色ao像素单元是以第一ao像素组的形式设置在图像传感器的像素阵列中，且第一ao像素组中包括四个彩色ao像素单元，该四个彩色ao像素单元对应四种不同颜色通道，因此，可以使得图像传感器在非下电状态下能够提供各种颜色信息，从而可以更好的提供颜色辅助功能。此外，由于第一ao像素组中包括的四个对应不同颜色通道的彩色ao像素单元是以2*2矩阵格式排列，因此，针对具有不同阵列格式的像素阵列，可以更加方便地在像素阵列中设置第一ao像素组。
38.在一种实现方式中，图像传感器的像素阵列中包括白色ao像素单元，具体可以是像素阵列中包括至少一个第二ao像素组。每个第二ao像素组中可以包括一个白色ao像素单
元，该一个白色ao像素单元中可以包括两个子像素，该两个子像素可以是对该一个白色ao像素单元进行切分后得到的两个像素。或者，每个第二ao像素组中可以包括两个白色ao像素单元，该两个白色ao像素单元可以上下相邻设置或左右相邻设置，即该两个白色ao像素单元在位置上可以上下相邻或左右相邻。或者，每个第二ao像素组中可以包括四个白色ao像素单元，该四个白色ao像素单元可以以2*2的矩阵格式排列。也就是说，本技术实施例中的第二ao像素组的种类至少可以包括三种，其中，无论何种第二ao像素组，第二ao像素组中的每个白色ao像素单元可以对应一个白色通道，以使白色ao像素单元可以具有白色信息(即纯亮度信息)。
39.为了便于理解，以下将以图1所示的bayer格式的像素阵列、图2、图3和图4所示的quad bayer格式的像素阵列为例进行说明。
40.图1所示的像素阵列中，由较大的一个圆形框圈起来的四个像素可以视为一个第二ao像素组，这四个像素以2*2矩阵格式排列，每个像素可以视为一个白色ao像素单元，且这四个像素中每个像素对应一个白色w通道。
41.图2所示的像素阵列中，由较大的一个圆形框圈起来的四个像素可以视为一个第二ao像素组，这四个像素以2*2矩阵格式排列，每个像素可以视为一个白色ao像素单元，且这四个像素中每个像素对应一个白色w通道。
42.需要说明的是，图1和图2所示的像素阵列中仅示出了一个第二ao像素组，在其他实现方式中还可以包括多个这样的第二ao像素组，该多个第二ao像素组可以在位置上相邻设置，也可以在位置上不相邻设置，且该多个第二ao像素组的具体个数(也可以是第二ao像素组在像素阵列中的密度)可以根据实际场景或需求灵活设置。
43.此外，图1和图2所示的像素阵列中仅以第二ao像素组中包括四个白色ao像素单元为例进行说明，在其他实现方式中，第二ao像素组也可以是其他两种情况，即第二ao像素组中也可以包括一个白色ao像素单元或两个白色ao像素单元，如图3和图4所示。
44.图3所示的像素阵列中，由一个圆形框圈起来的两个像素可以视为一个第二ao像素组，该两个像素中的每个像素可以视为一个白色ao像素单元，且这两个像素左右相邻设置分别对应一个白色w通道。图3中包括两个这样的第二ao像素组，这两个第二ao像素组上下相邻设置。
45.需要说明的是，图3所示的像素阵列中仅示出了两个第二ao像素组，且这两个第二ao像素组上下相邻设置，每个第二ao像素组中的两个白色ao像素单元左右相邻设置，在其他实现方式中，这两个第二ao像素组可以左右相邻设置，或者不相邻，每个第二ao像素组中的两个白色ao像素单元也可以上下相邻设置。此外，图3所示的像素阵列中还可以包括一个或更多个这样的第二ao像素组，具体个数(也可以是第二ao像素组在像素阵列中的密度)可以根据实际场景或需求灵活设置，且，在像素阵列中包括更多个第二ao像素组的情况下，该更多个第二ao像素组可以在位置上相邻设置，也可以在位置上不相邻设置。
46.图4所示的像素阵列中，由一个圆形框圈起来的对应一个白色w通道的像素可以视为一个第二ao像素组，这一个像素可以视为一个白色ao像素单元，该一个像素中包括两个子像素(图4中由竖线将这一个像素划分为两个子像素)。图4中包括四个这样的第二ao像素组，这四个第二ao像素组以2*2的矩阵格式排列。
47.需要说明的是，图4所示的像素阵列中仅示出了四个第二ao像素组，实际上还可以
包括一个、两个或更多个这样的第二ao像素组，具体个数(也可以是第二ao像素组在像素阵列中的密度)可以根据实际场景或需求灵活设置，优选可以是2*n(n为大于0的整数)个。其中，在像素阵列中包括多个这样的第二ao像素组的情况下，多个第二ao像素组可以在位置上相邻设置，也可以在位置上不相邻设置。
48.在一种可能的实现方式中，若像素阵列中包括一个第二ao像素组，则该一个第二ao像素组可以是上述三种第二ao像素组中的任一种，即该一个第二oa像素组中可以包括一个白色ao像素单元，或包括两个白色ao像素单元，或包括四个白色ao像素单元。若像素阵列中包括多个第二ao像素组，则该多个第二ao像素组可以是同一种第二ao像素组，也可以是不同的第二ao像素组，具体可以根据实际场景或需求灵活设置，这里不做具体限定。其中，多个第二ao像素组是同一种第二ao像素组指的是每个第二ao像素组中包括的白色ao像素单元的个数相同，多个第二ao像素组是不同第二ao像素组指的是每个第二ao像素组中包括的白色ao像素单元的个数不同。
49.由于具有白色信息(即纯亮度信息)的白色ao像素单元是以第二ao像素组的形式设置在图像传感器的像素阵列中，且第二ao像素组中包括2*n(n为大于0的整数)个像素，具体而言，该2*n个像素可以是一个白色ao像素单元被切分成的两个子像素，也可以是两个白色ao像素单元，还可以是四个白色ao像素单元，因此，可以使得图像传感器在非下电状态下能够根据第二ao像素组中的2*n个ao像素所提供的纯亮度信息更好地进行自动对焦，在由非拍照模式切换到拍照模式时，还可以实现自动对焦的收敛，从而可以在拍照时实现快速对焦。
50.在一种实现方式中，为了便于上述第二ao像素组实现对焦的功能，在第二ao像素组中包括一个白色ao像素单元的情况下，该一个白色ao像素单元可以覆盖有一个微镜头(即micro-lens，也可以称为微透镜)，即一个微镜头覆盖一个白色ao像素单元。在第二ao像素组中包括两个白色ao像素单元的情况下，该两个白色ao像素单元可以覆盖有一个微镜头，即一个微镜头覆盖两个白色ao像素单元。在第二ao像素组中包括四个白色ao像素单元的情况下，该四个白色ao像素单元可以覆盖有一个微镜头，即一个微镜头覆盖四个白色ao像素单元。
51.如图1和图2所示，图1和图2所示的第二ao像素组中均包括四个白色ao像素单元，一个微镜头可以覆盖图1所示的四个白色ao像素单元，一个微镜头可以覆盖图2所示的四个白色ao像素单元。
52.图3所示的像素阵列中包括两个上下相邻设置的第二ao像素组，且每个第二ao像素组中包括两个左右相邻设置的白色ao像素单元。图3中，针对每个第二ao像素组，一个微镜头覆盖第二ao像素组中的两个白色ao像素单元。
53.图4所示的像素阵列中包括四个以2*2矩阵格式排列的第二ao像素组，且每个第二ao像素组中包括一个白色ao像素单元，该一个白色ao像素单元中包括两个子像素。图4中，针对每个第二ao像素组，一个微镜头覆盖第二ao像素组中的一个白色ao像素单元。
54.在一种可能的实现方式中，针对图1和图2所示的包括四个白色ao像素单元的第二ao像素组，可以由两个微镜头覆盖该第二ao像素组中的四个白色ao像素单元，即该第二ao像素组可以覆盖有两个微镜头。具体的，该第二ao像素组中的左边两个白色ao像素单元可以覆盖有一个微镜头，右边两个白色ao像素单元可以覆盖有一个微镜头。或者，也可以是该
第二ao像素组中的上边两个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头，下边两个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头，如图3所示。也就是说，图3所示的对应白色w通道的四个白色ao像素单元也可以视为一个第二ao像素组，该第二ao像素组覆盖有两个微镜头，具体是该一个第二ao像素组中上边两个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头，下边两个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头。
55.在另一种可能的实现方式中，针对图1和图2所示的包括四个白色ao像素单元的第二ao像素组，该第二ao像素组也可以覆盖有四个微镜头。具体的，该第二ao像素组中每个白色ao像素单元包括两个子像素，每个白色ao像素单元可以分别覆盖有一个微镜头，如图4所示。也就是说，图4所示的对应白色w通道的四个白色ao像素单元也可以视为一个第二ao像素组，该一个第二ao像素组中每个白色ao像素单元中包括两个子像素，且该第二ao像素组覆盖有四个微镜头，具体是每个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头。
56.在一种可能的实现方式中，针对图3所示的每个第二ao像素组也可以覆盖有两个微镜头。具体的，每个第二ao像素组中的每个白色ao像素单元包括两个子像素，每个白色ao像素单元可以分别覆盖有一个微镜头，如图4所示。也就是说，图4所示的对应白色w通道的四个白色ao像素单元也可以视为两个第二ao像素组，每个第二ao像素组中包括两个白色ao像素单元，每个白色ao像素单元中包括两个子像素，每个第二ao像素组覆盖有两个微镜头，具体是每个第二ao像素组中的每个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头。
57.需要说明的是，上述覆盖第二ao像素组的微镜头的形状可以是圆形或矩形，或者还可以是其他可能的形状，这里不做具体限定。此外，针对覆盖多个第二ao像素组的多个微镜头而言，多个微镜头对多个第二ao像素组的覆盖面积可以相同，针对每个微镜头而言，微镜头对第二ao像素组全部覆盖，也可以是部分覆盖，这里也不做具体限定。
58.由于每个第二ao像素组可以覆盖有一个微镜头，具体可以是包括两个子像素的白色ao像素单元覆盖有一个微镜头，两个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头，四个白色ao像素单元覆盖有一个微镜头，因此，在图像传感器处于非下电状态下，可以通过微镜头实现白色ao像素单元的自动对焦功能，以及在由非拍照模式切换到拍照模式时，实现自动对焦的收敛，从而在拍照时可以实现快速对焦，满足用户的拍照需求。
59.在一种实现方式中，本技术实施例提供的图像传感器中还可以包括多个像素控制电路。针对图像传感器的像素阵列中的ao像素单元而言，每个ao像素单元可以对应一个或多个像素控制电路(具体个数可以灵活设置)，该一个或多个像素控制电路可以用于对ao像素单元进行控制。具体而言，ao像素单元对应的像素控制电路可以控制ao像素单元在非下电状态下以第一帧率持续输出光电信号，且针对彩色ao像素单元而言，其对应的像素控制电路还可以控制彩色ao像素单元具有彩色信息，针对白色ao像素单元而言，其对应的像素控制电路还可以控制白色ao像素单元具有白色信息。
60.可选地，在ao像素单元中不包括子像素的情况下，一个ao像素单元可以对应一个像素控制电路，在ao像素单元中包括子像素的情况下(比如上述包括两个子像素的白色ao像素单元)，一个ao像素单元可以对应两个像素控制电路，每个子像素可以对应一个像素控制电路。
61.由于每个ao像素单元可以对应一个或多个像素控制电路，并由像素控制电路对ao像素单元进行控制，因此，一方面可以使得ao像素单元能够具有彩色信息/白色信息并在非
下电状态下可以以较低的帧率持续输出光电信号，另一方面，在一个ao像素单元对应多个像素控制电路的情况下，可以使得像素控制电路对ao像素单元的控制更为灵活。
62.在一种实现方式中，上述像素控制电路中的器件可以包括感光元件、控制开关、多个电容、复位开关、信号放大器和列选择器、dc转换器，这些器件的连接方式如下：
63.感光元件的第一端接地，感光元件的第二端与控制开关的第一端连接，控制开关的第二端通过复位开关与第一电源连接，控制开关的第二端与信号放大器的第一输入端连接，控制开关的第二端通过多个电容接地，多个电容并联且多个电容的大小可调。信号放大器的第二输入端与第二电源连接，信号放大器的输出端通过列选择器和dc转换器接地，dc转换器的非接地端为像素控制电路的输出端。
64.上述感光元件用于将外界的光信号转换为电信号。控制开关可以视为行选择器。第一电源和第二电源可以是同一个电源，也可以是不同的电源。多个电容的大小可调可以是该多个电容接入像素控制电路中的电容大小可调，电容的具体个数和大小可以根据实际情况进行设置。
65.需要说明的是，在其他实现方式中，上述像素控制电路中的各器件也可以替换为其他具有相同功能或作用的器件，这里不再一一举例说明。
66.在像素控制电路包含上述各器件以及各器件具有上述连接结构的情况下，由于像素控制电路中的多个电容的大小可调，因此，可以通过调节该多个电容的大小来提升动态范围以及对外界光线的敏感度，进而提升图像的暗态均匀性和色彩准确度，提升相机最终画质效果和用户体验。
67.可选地，上述多个电容的大小可调，具体可以是多个电容中的至少一个电容与电容控制开关连接，且一个电容控制开关用于控制一个电容的通断。具体而言，在电容控制开关闭合的状态下，电容控制开关用于控制电容接入像素控制电路，在电容控制开关断开的状态下，电容控制开关用于控制电容断开与像素控制电路的连接。这样，通过将多个电容中的至少一个电容与电容控制开关连接，并由电容控制开关控制电容的通断，可以实现对电容的灵活控制，进而对多个电容的大小进行灵活调整。
68.应理解，在其他可能的实现方式中，多个电容的大小可调也可以是其他方式，比如多个电容中的至少一个电容为可变电容，等，这里不再一一举例说明。
69.为了便于理解上述像素控制电路的连接结构，以下将以图5所示的像素控制电路为例进行说明。
70.图5中的51表示感光元件，52表示控制开关，53、54和55表示三个电容，56表示复位开关，57表示信号放大器，58表示列选择器，59表示dc转换器，510表示第一电源，520表示第二电源。
71.图5中，感光元件51的第一端接地，第二端与控制开关52的第一端连接。控制开关52的第二端分别与三个器件连接，具体地，控制开关52的第二端与复位开关56的第一端连接，控制开关52的第二端与信号放大器57的第一输入端连接(图5所示的a端)，控制开关52的第二端还与三个并列的电容53、54和55连接。复位开关56的第二端与第一电源510连接，信号放大器57的第二输入端(图5所示的b端)与第二电源511连接，信号放大器57的输出端(图5所示的c端)与列选择器58的第一端连接，列选择器58的第二端与dc转换器59的第一端连接，dc转换器59的第二端接地，dc转换器59的第一端为像素控制电路的输出端。三个并列
的电容53、54和55中，电容53与电容控制开关531连接，电容控制开关531用于控制电容53的通断(即控制电容53是否接入像素控制电路中)，电容55与电容控制开关551连接，电容控制开关551用于控制电容55的通断。
72.图5所示的像素控制电路的工作原理如下：
73.第一步：曝光。
74.外界光线照射至感光元件51，感光元件51产生电子-空穴对，电子-空穴对因电场的存在而分开，电子移向n区，空穴移向p区。
75.第二步：复位及输出复位电平。
76.在曝光结束时，控制打开复位开关56(即激活复位开关56)，同时打开列选择器58，此时第一电源510施加到电容54上(此时的电容控制开关531和551均为断开状态，电容53和55均未接入像素控制电路中)，电容54两端的电压经信号放大器57放大后，再经列选择器58输出至dc转换器59，dc转换器59将该电压进行dc转换后输出，输出电压记为v0。该输出电压v0可以称为复位电平，该复位电平中包含mos管(即信号放大器57)的offset噪声，1/f噪声以及复位引入的ktc噪声。
77.第三步：电荷转移。
78.控制打开控制开关52(即激活控制开关52)，将感光元件51产生的电荷转移到电容54，即感光元件51产生的电压施加到电容54上。
79.第四步：输出信号电平。
80.感光元件51产生的电压施加到电容54上后，电容54两端的电压将会增加，增加后的电压经信号放大器57放大后，再经列选择器58输出至dc转换器59，dc转换器59将该电压进行dc转换后输出，输出电压记为v1。该输出电压v1包括感光元件51进行光电转换产生的电压、信号放大器57产生的offset噪声，1/f噪声以及复位引入的ktc噪声。输出电压v1和v0的差值即为感光元件51进行光电转换产生的电压，记为v2。
81.第五步：控制打开电容控制开关531，输出信号电平。
82.控制打开电容控制开关531后，电容53接入像素控制电路中，电容54两端的电压将同时施加到电容53上，使得电容53两端的电压升高，电容54两端的电压降低，直至电容53和54两端电压相同，该电压经信号放大器57放大后，再经列选择器58输出至dc转换器59，dc转换器59将该电压进行dc转换后输出，输出电压记为v3。假设电容53和54的大小相同，那么v3＝v2/2。
83.第六步：控制打开电容控制开关551，输出信号电平。
84.控制打开电容控制开关551后，电容55接入像素控制电路中，电容53和54两端的电压将同时施加到电容55上，使得电容55两端的电压升高，电容53和54两端的电压降低，直至电容53、54和55两端电压相同，该电压经信号放大器57放大后，再经列选择器58输出至dc转换器59，dc转换器59将该电压进行dc转换后输出，输出电压记为v4。假设电容55和电容53、54的大小相同，那么v4＝v2/3。
85.通过上述工作原理可知，在感光元件51接收到的光信号不变的情况下，通过增加接入像素控制电路中的电容，可以减小像素控制电路的输出电压，这样，当感光元件51接收到的光信号增加(即曝光量增加)时，可以通过增加像素控制电路中的电容来有效降低输出电压，避免输出电压饱和导致无法感知光信号进而导致过度曝光。也就是说，通过调整像素
控制电路中的电容大小，可以实现动态范围的扩展，从而提升对外界光线的敏感度，避免过度曝光。
86.具体而言，基于图5所示的像素电路，当曝光量较少时，可以控制电容控制开关531和551断开，此时电容53和55不接入像素控制电路中，仅电容54就可以准确感知外界光线。当曝光量较大时，可以控制电容控制开关531和551闭合，此时电容53和55接入像素控制电路中，通过三个电容53、54和55可以准确感知外界较强的光线。这样，通过对电容控制开关进行控制来调整接入像素控制电路中的电容，可以在曝光量较大时仍可以准确感知外界光线，避免过度曝光，进而提升动态范围以及对外界光线的敏感度。
87.需要说明的是，图5所示的三个电容的大小可以相同，也可以不同。图5中的电容数量为三个，实际上还可以包括两个或更多个电容，图5仅以三个电容为例进行说明。一般地，图5所示的电容的数量越多，电容差异越大，对动态范围的提升效果更好，对外界光线的敏感度也越好。以图5所示的三个电容为例，如果电容53、54和55的电容大小比例为1:1:2，那么当电容控制开关531和551都断开时总电容为1，551断开531闭合时总电容为2，531和551都闭合时总电容为4，那么敏感度和动态范围的可变范围为4倍。如果电容53、54和55的电容大小比例为3:1:4，那么当电容控制开关531和551都断开时总电容为1，551断开531闭合时总电容为4，531和551都闭合时总电容为8，那么敏感度和动态范围的可变范围为8倍。
88.在本技术实施例提供的上述图像传感器中，由于在图像传感器的像素阵列中设置了具有彩色信息的ao像素单元和具有白色信息的ao像素单元，且这些ao像素单元可以在图像传感器处于非下电状态下持续输出光电信号，因此，可以使得图像传感器持续提供拍照所需的颜色信息和亮度信息并进行自动曝光和自动对焦，在由非拍照模式切换到拍照模式时，可以实现颜色辅助，以及自动曝光和自动对焦的收敛，从而在拍照时实现快速对焦，满足用户的拍照需求。此外，由于ao像素单元可以以小于预设帧率的第一帧率持续输出光电信号，即ao像素单元可以以较低的帧率持续输出光电信号，因此，还可以有效降低功耗。
89.本技术实施例还提供一种摄像模组，该摄像模组包括上述图像传感器，该图像传感器可以是cmos传感器。可选地，该摄像模组还可以包括镜头(lens)、音圈马达(voice coil motor)、红外滤光片(ir filter)、数字信号处理器(dsp)及电路板等。其中，图像传感器与电路板电连接，镜头可以设置在图像传感器的远离电路板的一侧，镜头的个数可以是一个或多个。
90.在一种实现方式中，用户在使用上述摄像模组拍照时，可以先使用摄像模组结构中的镜头组(lens)聚光和对焦。其中，lens被音圈马达所包裹固定，音圈马达上下端和弹片链接，对焦时，可通过通电让马达产生电磁力，该力最终与弹片的弹力保持平衡，马达的位置可以通过通电的大小来控制，进而达到将马达和lens推到合焦位置。在完成聚光和对焦后，外界的景物光线可以投射向ir filter(红外滤光片)，ir filter滤除投射向sensor的不必要的光线，防止图像传感器产生伪色/波纹，以提高其有效分辨率和色彩还原性。通过ir filter后的光线就可以被图像传感器感知。图像传感器感光后将光信号转换为电信号，完成暗电流矫正后经过放大并被adc转换为数字信号，形成raw图输出给图像处理系统。图像处理系统在得到raw图后，如果当前是ao模式，那么，可以对亮度信息进行处理和计算，进而判断是否调用后续功能。如果是常规出图模式，那么，可以通过ae、af、awb、ob、shading、gamma等等isp的算法模块对图像进行处理，对raw图进行影调、色彩等优化，然后压缩为
jpeg图像存储或送给显示器。
91.本技术实施例提供的上述图像传感器，至少可以实现以下技术效果：
92.(1)具备更大的敏感度和动态范围，对于ao功能的运动判断和响应速度提升有很大帮助；
93.(2)具备相位对焦功能，可以提前记录对焦信息，可以辅助在切换到常规出图模式时快速对焦；另外对焦信息也可以辅助ao功能判断运动信息；
94.(3)具有更大动态范围下的颜色信息和亮度信息，可以辅助在切换到常规出图模式时的自动曝光等功能的收敛。
95.本技术实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述摄像模组。
96.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
97.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
98.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。