CN115379147A - 信号读出电路、方法及***、像素单元阵列电路及设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种信号读出电路、方法及***、像素单元阵列电路及设备，属于图像通信技术领域。在该信号读出电路中，读出行选择器用于选通像素阵列中的一行像素单元；复位行选择器，用于选通该行中像素单元的第一复位开关；像素阵列包括的像素子阵列中该行的各像素单元，将光信号转换成电信号并输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元；接收到该行复位信号及复位信号的第一像素单元选通自身的第二复位开关，进行复位操作；该像素子阵列读出反馈单元与该像素子阵列中的像素单元相连，当根据该电信号判定符合信号产生条件时，生成该复位信号，发送给该第一像素单元，生成信号并通过该输出信号单元进行输出。利用本申请实施例的技术方案，实现电路小型化。

Description

信号读出电路、方法及***、像素单元阵列电路及设备

技术领域

本申请涉及图像传感器成像的技术领域，特别涉及一种信号读出电路、方法及***、像素单元阵列电路及设备。

背景技术

图像传感器一直以来是研究的热点，而仿生的脉冲序列式图像传感器作为神经形态视觉传感器，具有高帧频和低数据吞吐量的特点，满足其高速成像的需求。脉冲序列式图像传感器通过仿灵长类生物中视网膜的成像方式，以高密度脉冲序列的发放记录场景中连续的光强信息，可以实现对高速运动的捕捉和记录，又可重构出场景中纹理细节，因此在机器视觉和动态场景捕获等方向有较大的应用价值。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种信号读出电路、方法及***，能够提高成像阵列的成像均一性，实现电路的小型化。

本申请实施例还提供一种像素阵列电路及设备，能够提高成像阵列的成像均一性，实现电路的小型化。

本申请的一个实施例中，提供一种信号读出电路，包括：像素阵列201、读出行选择器202、复位行选择器203、至少一个像素子阵列读出反馈单元204和输出信号单元205；

所述读出行选择器202，向所述像素阵列201中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述像素阵列201中的一行像素单元；

所述复位行选择器203，向所述行的像素单元发送行复位信号，以选通所述行中像素单元的第一复位开关；

所述像素阵列201，由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列201包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元，位于一个像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将光信号转换成电信号并输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元204；接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元204发送的复位信号和所述复位行选择器203发送的所述行复位信号的所述第一像素单元分别选通自身的第二复位开关和所述第一复位开关，执行复位操作；

所述像素子阵列读出反馈单元204，与所述像素阵列201中的至少一个像素子阵列相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，以选通所述第一像素单元的第二复位开关，生成所述信号并将所述信号通过所述输出信号单元205进行输出。

在上述电路中，所述信号包括：脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值。

在上述电路中，所述第一像素单元包括：复位信号接收模块301、感光积分模块302及电信号输出模块303，其中，

所述复位信号接收模块301，接收所述行复位信号，选通所述第一复位开关，以及接收所述复位信号，选通所述第二复位开关执行所述复位操作，导通所述感光积分模块302；

所述感光积分模块302，在导通状态时，将所述光信号转换成所述电信号，输出给所述电信号输出模块303；

所述电信号输出模块303，接收所述行读出信号，将所述电信号输出给所连接的所述像素子阵列读出反馈单元204。

在上述电路中，所述复位信号接收模块301包括：第一晶体管3a1和第二晶体管3a2，所述感光积分模块302包括：光电二极管3a3，所述电信号输出模块303包括：第三晶体管3a4及第四晶体管3a5；其中，

所述第一晶体管3a1的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，源极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，漏极与所述第二晶体管3a2的栅极连接；所述第二晶体管3a2的漏极接入到高电平电压信号，源极接入所述光电二极管3a3的输出端；所述光电二极管3a3的输入端接地；所述第三晶体管3a4的栅极接入所述光电二极管3a3的输出端，漏极接入所述第二晶体管3a2的漏极，源极接入所述第四晶体管3a5的漏极；所述第四晶体管3a5的源极输出电信号，栅极接收所述行读出信号。

在上述电路中，所述复位信号接收模块301包括：第一晶体管3b1及第二晶体管3b2，所述感光积分模块302包括：光电二极管3b3，所述电信号输出模块303包括：第三晶体管3b4及第四晶体管3b5；其中，

所述第一晶体管3b1的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，漏极接入高电平，源极与所述第二晶体管3b2的漏极相连；所述第二晶体管3b2的栅极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，源极接入所述光电二极管3b3的输出端，所述光电二极管3b3的输入端接地；所述第三晶体管3b4的栅极接入所述光电二极管3b3的输出端，所述第三晶体管3b4的漏极接入所述第一晶体管3b1的漏极，所述第三晶体管3b4的源极接入所述第四晶体管3b5的漏极，所述第四晶体管3b5的源极输出所述电信号，栅极接收所述行读出信号。

在上述电路中，所述复位信号接收模块301包括：第一晶体管3c1、第二晶体管3c2及第五晶体管3c3；所述感光积分模块302包括：光电二极管3c4及电容3c5，所述电信号输出模块303包括：第三晶体管3c6及第四晶体管3c7；其中，

所述第一晶体管3c1的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，源极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，漏极与所述第二晶体管3c2的栅极连接；所述第二晶体管3c2的漏极接入高电平电压信号，源极与所述第五晶体管3c3的漏极连接；所述第五晶体管3c3的源极接入所述光电二极管3c4的输出端，所述光电二极管3c4的输入端接地及接入所述电容3c5的一端，所述电容3c5的另一端接入所述第二晶体管3c2的源极及所述第三晶体管3c6的栅极；所述第三晶体管3c6的源极接入所述第四晶体管3c7的漏极，所述第三晶体管3c6的漏极接入所述第二晶体管3c2的漏极，所述第四晶体管3c7的源极输出所述电信号，栅极接收所述行读出信号；

在所述第一晶体管3c1的栅极接收所述行复位信号，源极接收所述复位信号之前，所述第五晶体管3c3的栅极接收高电平电压信号，使得所述光电二极管3c4由光信号产生的电信号转移到所述电容3c5上。

在上述电路中，所述像素子阵列读出反馈单元204包括：区域读出反馈单元2041，所述像素子阵列包括设定区域中的像素单元，所述区域读出反馈单元2041与所述像素阵列201中的所述设定区域中的像素单元相连，所述设定区域中的像素单元包括排列为至少一列的多个像素单元，所述设定区域中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列201中像素单元的列数，且所述设定区域中像素单元的行数小于所述像素阵列201中像素单元的行数。

在上述电路中，一所述区域读出反馈单元2041与对应的排列为一列的多个像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元；或

一所述区域读出反馈单元2041与对应的排列为多列的多个像素单元相连时，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

所述像素子阵列读出反馈单元204包括：列级读出反馈单元2042，所述列级读出反馈单元2042与所述像素阵列201中的至少一设定列中的像素单元相连，所述设定列中的像素单元的行数与所述像素阵列201中的像素单元的行数相同。

在上述电路中，所述像素子阵列读出反馈单元204包括：比较模块501、输出模块502及多路选择模块503，其中，

所述比较模块501，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述电信号与预设的阈值信号比较，当判定符合所述信号产生条件时，得到包括所述信号及复位信号的比较结果，输出给所述输出模块502；

所述输出模块502，将所述比较结果进行锁存，将所述比较结果中的所述复位信号输出给所述多路选择模块503，将所述比较结果中的所述信号通过所述输出信号单元205输出；

所述多路选择模块503，用于选择与所述第一像素单元之间的链路，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

在上述电路中，所述比较模块501包括：比较器，所述输出模块502包括：复位置位RS触发器及三态门器件，所述多路选择模块包括：多路选择器MUX，其中，

所述比较器的一输入端接收所述第一像素单元传输的所述电信号，另一输入端接收所述阈值信号，由所述比较器将所述电信号与所述阈值信号比较后，得到所述比较结果；

所述比较器将所述比较结果输出给所述RS触发器的S端，所述RS触发器的R端作为复位端，所述RS触发器的输出分别与所述MUX的输入端及所述三态门器件的输入端相连，将所述比较结果中的所述复位信号发送给所述MUX，将所述比较结果中的所述信号发送给所述三态门器件；

所述MUX确定所述复位信号是否有效，当确定为有效时，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元；

在所述三态门器件的阻态端设置为低电平电压时，输出端将所述信号输出给所述输出信号单元205，在所述三态门器件的阻态端设置为高电平电压时，锁存所述比较结果。

本申请的另一实施中，提供一种信号读出方法，包括：

信号读出电路中的读出行选择器，向像素阵列中的对应行的像素单元发送行读出信号，以选通所述行的像素单元，所述像素阵列由排列成至少一行的多个像素单元组成，且由至少一个像素子阵列组成，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元；

位于一个像素子阵列中的被选通行的像素单元将由光信号转换的电信号，输出给所连接的像素子阵列读出反馈单元；

所述所连接的像素子阵列读出反馈单元接收所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成信号并输出，生成复位信号并输出给发送所述电信号的像素单元；

所述电路中的复位行选择器向所述行的像素单元发送行复位信号，接收到所述行复位信号及所述复位信号的所述像素单元，进行复位；

返回所述电路中的所述读出行选择器，向所述像素阵列中的下一行的像素单元发送所述行读出信号的步骤。

本申请的另一实施例中，提供一种像素单元阵列电路，包括：以行列方式排列成至少一行的像素单元组成的像素单元阵列1001，所述像素单元阵列1001包括至少一个像素子阵列，其中，所述像素子阵列中像素单元的列数小于所述像素单元阵列1001中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素单元阵列1001中像素单元的行数；

或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素单元阵列1001中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素单元阵列1001中像素单元的行数；

所述像素子阵列中的像素单元与一个像素子阵列读出反馈单元104相连，其中，所述像素子阵列中的像素单元，

用于将光信号转换成电信号，在接收到行读出信号后将所述电信号输出到板级电路中的所连接的像素子阵列读出反馈单元104，以使所述像素子阵列读出反馈单元104在判定所述电信号符合信号产生条件时，生成复位信号发送给所连接的像素单元，并生成信号进行输出；

接收到所述复位信号的像素单元，响应于所述复位信号，选通自身的第二复位开关，响应于从复位行选择器接收到的行复位信号，选通自身的第一复位开关，执行复位操作。

在上述电路中，所述像素单元包括：复位信号接收模块301、感光积分模块302及电信号输出模块303，其中，

所述复位信号接收模块301，接收所述行复位信号选通所述第一复位开关，以及接收所述所连接的像素子阵列读出反馈单元104发送的所述复位信号，选通所述第二复位开关执行所述复位操作，导通所述感光积分模块302；

所述感光积分模块302，在导通状态时，将所述光信号转换成所述电信号，输出给所述电信号输出模块303；

所述电信号输出模块303，接收所述行读出信号，将所述电信号输出给所述所连接的像素子阵列读出反馈单元104。

本申请的另一实施例中，提供一种信号读出方法，在以行列方式排列成至少一行的像素单元组成的像素单元阵列中，所述像素单元阵列包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述像素单元中的部分像素单元，其中，所述像素子阵列中像素单元的列数小于所述像素单元阵列中像素单元的列数，且在所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素单元阵列中像素单元的行数；或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素单元阵列中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素单元阵列中像素单元的行数；

将所述像素子阵列中的像素单元与一个像素子阵列读出反馈单元相连，所述方法包括：

所述像素子阵列中的像素单元在接收到行读出信号后，将由光信号转换得到的电信号输出给所述像素单元所连接板级电路中的像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述电信号符合信号产生条件时，生成复位信号发送给所连接的像素单元，并生成信号进行输出；

接收到所述复位信号的像素单元，选通自身的第二复位开关，响应于从复位行选择器接收到的行复位信号，选通自身的第一复位开关，执行复位操作。

本申请的另一实施例中提供一种具有信号读出电路的信号处理***，包括：上述的信号读出电路11及处理器12，其中，

所述信号读出电路11，用于将生成的像素阵列201中的像素单元的信号，采用设定发送模式传输给所述处理器12；

所述处理器12，用于确定所述信号读出电路11所采用的设定发送模式，定位所述像素单元及接收对应的所述像素单元的信号，基于所述像素单元的信号及所述像素单元的位置，重构图像；或基于所述像素单元的位置采用对应的所述像素单元的信号进行检测。

本申请的另一实施例中提供一种具有信号读出电路的设备，应用于图像传感器成像，所述设备包括：上述的信号读出电路，和/或上述的像素单元阵列电路，和/或上述的像素单元阵列电路的芯片。

在上述设备中，所述设备至少包括如下之一者：

相机、摄像头、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐设备、智能手机、通信设备、移动设备、交通工具或设施、工业设备、医疗设备、安防设备、飞行设备、家电设备。

在本申请提供的实施例中，信号读出电路包括：像素阵列、读出行选择器、复位行选择器、至少一个像素子阵列读出反馈单元和输出信号单元。其中，所述读出行选择器，向所述像素阵列中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述像素阵列中的一行像素单元；所述复位行选择器，向所述行的像素单元发送行复位信号，以选通所述行中像素单元的第一复位开关；所述像素阵列，由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元，位于一个像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将光信号转换成电信号并输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元；接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元发送的复位信号和所述复位行选择器发送的所述行复位信号的所述第一像素单元分别选通自身的第二复位开关和所述第一复位开关，执行复位操作；所述像素子阵列读出反馈单元，与所述像素阵列中的至少一个像素子阵列相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，以选通所述第一像素单元的第二复位开关，生成所述信号并将所述信号通过所述输出信号单元进行输出。在本申请实施例中，将电路中的像素单元中的生成信号及复位信号的功能模块在像素单元外实现，即由设置的像素子阵列读出反馈单元生成与其相连的多个像素单元的信号及复位信号。而像素单元中保留由光信号生成电信号的功能模块及根据接收到的行复位信号和复位信号进行复位的功能模块。在本申请实施例中通过复用像素子阵列读出反馈单元可以在位于同一个像素子阵列中的多个像素单元中复用用于判断和生成信号和复位信号的功能模块，因而可以减少像素阵列电路中的每个像素单元所占的电路面积，在像素单元数量确定的前提下，可以减小电路规模，实现电路的小型化。利用本申请实施例提供的电路结构，位于同一个像素子阵列中的多个的不同像素单元的信号及复位信号生成功能由所连接的像素子阵列读出反馈单元统一实现，因而提高了成像阵列的成像均一性。

附图说明

图1为脉冲序列式图像传感器的像素阵列电路中的每个像素电路单元的电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构总体示意图；

图3为本申请实施例提供的一种像素单元的电路结构示意图；

图3a为本申请实施例提供的一种像素单元的电路具体实现一结构示意图；

图3b为本申请实施例提供的一种像素单元的电路具体实现二结构示意图；

图3c为本申请实施例提供的一种像素单元的电路具体实现三结构示意图；

图4a为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构一示意图；

图4b为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构二示意图；

图4c为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构二的另一具体例子的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的结构示意图；

图5a为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的具体实现结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种信号读出方法流程图；

图7为本申请实施例提供的一种信号读出电路具体例子结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种信号读出方法的具体例子流程图；

图9为本申请实施例提供的一种信号读出过程涉及的各个信号的时序图；

图10为本申请实施例提供的一种像素阵列电路的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种基于图10的像素阵列电路的信号读出方法流程图；

图12为本申请实施提供的一种具有信号读出电路的信号处理***结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种脉冲相机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必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，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

下面以具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

在本申请一实施例中，脉冲序列式图像传感器中的成像阵列电路是由以阵列方式排列的多个单像素单元组成，成像阵列也可称为像素阵列。每个像素单元的电路结构如图1所示，图1为脉冲序列式图像传感器的像素阵列电路中的每个像素电路单元的电路结构示意图，包括：光电二极管、复位晶体管、比较器、自复位单元和像素单元内读出电路。在光照条件下，光电二极管积分生成光生电流I _D ，产生光生电荷Q _D ，当光生电荷Q _D 经过比较器判断达到阈值Q _ref ，由自复位单元通过复位晶体管对光电二级管复位并重新开始积分，同时产生一个信号1，在同步读出信号到来时通过读出电路单元传输出去。由于读出信号到来的时钟周期为一个帧周期，因此在一个帧周期内没有信号1产生，则当同步读出信号到来时输出信号0。

可以看出，脉冲序列式图像传感器的像素阵列中的每个像素单元的电路除了包含光电二极管之外，还包括了多个其他器件，因此占用面积较大。在整体电路面积确定的前提下，多个器件占用了较多的电路空间，因而限制了成像阵列的规模，使得该像素单元的填充因数（Fill Factor）变小，感光面积所占比例较小，导致暗光条件下成像性能不佳。脉冲序列式图像传感器中，在每个像素单元中设置有独立的比较器，用于实现该像素单元的信号读出及复位信号的产生。因此，有多少个像素单元，就需要有多少个独立的比较器，使得像素单元的电路复杂且使得像素阵列的规模大。此外，由于不同像素单元中的比较器的失调电压可能不同，因而降低了成像阵列的成像均一性。

因此，为了解决上述问题，本申请实施例将电路中的像素单元中的生成信号及复位信号的功能模块在像素单元外实现，即由设置的像素子阵列读出反馈单元生成与其相连的多个像素单元的信号及复位信号。而像素单元中保留由光信号生成电信号的功能模块及根据接收到的行复位信号和复位信号进行复位的功能模块。该像素单元在行读出信号的控制下，输出电信号给所连接的像素子阵列读出反馈单元，在该像素子阵列读出反馈单元输出的复位信号及复位行选择器的行复位信号的控制下进行复位。

这样，将像素阵列电路中的每个像素单元的电路所占的电路面积减少，在像素单元数量确定的前提下，可以减小电路规模，以实现电路的小型化。或者，在电路规模确定的前提下，因为减小了每个像素单元的电路面积，因而可以设置更多的像素单元用于实现光电转换，可以提高成像的动态范围，尤其是可以提高暗光条件下的成像性能。利用本申请实施例提供的电路结构，位于同一个像素子阵列中的多个的不同像素单元的信号及复位信号生成功能由所连接的像素子阵列读出反馈单元统一实现，因而提高了成像阵列的成像均一性。

具体地说，由于像素阵列电路中的每个像素单元中的实现功能模块的减少，所以可以使得由光信号生成电信号的功能模块，即光电二极管占用面积增大，使得各个像素单元的填充因数增大，提高各个像素单元的感光面积所占比例，提高暗光条件下的成像性能。由于不同像素单元中生成信号及复位信号的功能由所设置的像素子阵列读出反馈单元统一实现，不存在像素子阵列中连接像素子阵列读出反馈单元的不同像素单元中的采用比较器的失调电压无法统一的问题，提高了作为成像阵列的像素阵列电路的成像均一性。

在这里，脉冲序列式图像传感器是由本申请实施例提供的信号读出电路实现的。

图2为本申请实施例提供的一种信号读出电路总体结构示意图，该电路为脉冲序列式图像传感器中的成像阵列电路，包括：像素阵列201、读出行选择器202、复位行选择器203、至少一个像素子阵列读出反馈单元204和输出信号单元205；

所述读出行选择器202，向所述像素阵列201中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述像素阵列201中的一行像素单元；

所述复位行选择器203，向所述行的像素单元发送行复位信号，以选通所述行中像素单元的第一复位开关；

所述像素阵列201，由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列201包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元，位于一个像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将光信号转换成电信号并输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元204；接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元204发送的复位信号和所述复位行选择器203发送的行复位信号的所述第一像素单元分别选通自身的第二复位开关和所述第一复位开关，执行复位操作；

所述像素子阵列读出反馈单元204，与所述像素阵列201中的至少一个像素子阵列相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，以选通所述第一像素单元的第二复位开关；生成所述信号并将所述信号通过所述输出信号单元205进行输出。

从图2所述的信号读出电路可以看出，本申请实施例将在像素阵列201的每个像素单元中生成信号及生成复位信号的功能集成在像素单元所连接的像素子阵列读出反馈单元204中完成，从而减少了每个像素单元的电路面积，进一步减少了信号读出电路的面积，实现了电路的小型化。此外，在信号读出电路规模不变的前提下，可以增加像素单元的数目，提高光电转换的动态范围，改善暗光条件下的成像性能。且由同一个像素子阵列读出反馈单元204管辖的不同像素单元的由电信号转换为信号的过程是统一的，减小了由该不同像素单元中的比较器失调电压带来的阵列图像的不均一性。

在本申请实施例中，所述信号包括：脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值等，这里不限制。相应地，输出信号单元205输出的为脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值等，这里不限制。

在具体实现上，以所述信号为脉冲信号为例，进行详细说明。

在图2所示的电路中，像素阵列201中由采用行列方式排列的至少一行的多个像素单元，可以是m*n个像素单元，也就是m行n列的像素单元，其中，m和n表示的是自然数。

在本申请实施例中，所述像素单元的电路结构如图3所示，包括：复位信号接收模块301、感光积分模块302及电信号输出模块303，其中，

所述复位信号接收模块301，接收所述行复位信号，选通所述第一复位开关，以及接收所述所连接的像素子阵列读出反馈单元204发送的所述复位信号，选通所述第二复位开关执行所述复位操作，导通所述感光积分模块302；

所述感光积分模块302，在导通状态时，在光照条件下将所述光信号转换成所述电信号，输出给所述电信号输出模块303；

所述电信号输出模块303，接收所述行读出信号，将所述电信号输出给所连接的所述像素子阵列读出反馈单元204。

具体地说，所述感光积分模块302通常采用光电二极管（PD）等实现，所述复位信号接收模块301则由多个晶体管进行级联实现，所述电信号输出模块303由晶体管实现。

在这里，电信号为电压信号或电流信号，这里不限制。

如图3a所示，图3a为本申请实施例提供的像素单元的电路具体实现一结构示意图。在该具体实现中，所述复位信号接收模块301包括：第一晶体管3a1和第二晶体管3a2，所述感光积分模块302包括：光电二极管（PD）3a3，所述电信号输出模块303包括：第三晶体管3a4及第四晶体管3a5。其中，第一晶体管3a1包括：M_RS-SEL，第二晶体管3a2包括：M_RS，第三晶体管3a4包括：M_SF，第四晶体管3a5包括：M_SEL。

所述M_RS-SEL的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，源极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，漏极与所述M_RS的栅极连接；所述M_RS的漏极接入到高电平电压信号，源极接入所述PD的输出端；所述PD的输入端接地；所述M_SF的栅极接入所述PD的输出端，漏极接入所述M_RS的漏极，源极接入所述M_SEL的漏极；所述M_SEL的源极输出电信号，栅极接收所述行读出信号。

在该具体实现中，施加在所述M_SEL上的Φ_SEL信号为读出信号，将所述PD上的电压信号转移到所述阵列的列输出线上，施加在所述M_{RS_SEL}上的Φ_{RS_SEL}为行复位信号，Φ_RS信号为复位信号，用于联合控制PD的复位操作。

如图3b所示，图3b为本申请实施例提供的像素单元的电路具体实现二结构示意图。在该具体实现中，所述复位信号接收模块301包括：第一晶体管3b1和第二晶体管3b2，所述感光积分模块302包括：光电二极管3b3，所述电信号输出模块303包括：第三晶体管3b4和第四晶体管3b5。其中，第一晶体管3b1、第二晶体管3b2、第三晶体管3b4和第四晶体管3b5分别为：M_RS-SEL、M_RS、M_SF和M_SEL。

所述M_RS-SEL的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，漏极接入高电平，源极与所述M_RS的漏极相连；所述M_RS的栅极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，源极接入所述PD的输出端，所述PD的输入端接地；所述栅极接入所述PD的输出端，所述M_SF的漏极接入所述M_RS-SEL的漏极，所述M_SF的源极接入所述M_SEL的漏极，所述M_SEL的源极输出所述电信号，栅极接收所述行读出信号。

对于图3a或图3b所示的具体实现电路中，为3T-有源像素传感器（APS），各个信号的施加方式是相同的。利用图3a或图3b所示的像素单元，可以利用3T-APS实现光电转换，进而实现信号的生成、读出及像素单元的复位操作。

如图3c所示，图3c为本申请实施例提供的像素单元的电路具体实现三结构示意图。在该具体实现时，所述复位信号接收模块301包括：第一晶体管3c1、第二晶体管3c2及第五晶体管3c3；所述感光积分模块302包括： PD3c4及电容（FD）3c5，所述电信号输出模块303包括：第三晶体管3c6及第四晶体管3c7。其中，所述第一晶体管3c1、第二晶体管3c2、第三晶体管3c6、第四晶体管3c7及第五晶体管3c3分别包括：M_RS-SEL、M_RS、M_SF、M_SEL和M_TG。

所述M_RS-SEL的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，源极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，漏极与所述M_RS的栅极连接；所述M_RS的漏极接入高电平电压信号，源极与所述M_TG的漏极连接； 所述M_TG的源极接入所述PD的输出端，所述PD的输入端接地及接入所述FD的一端，所述FD的另一端接入所述M_RS的源极及所述M_SF的栅极；所述M_SF的源极接入所述M_SEL的漏极，所述M_SF的漏极接入所述M_RS的漏极，所述M_SEL的源极输出所述电信号，栅极接收所述行读出信号；

在具体实施时，所述M_RS-SEL的栅极接收所述行复位信号，源极接收所述复位信号之前，所述M_TG的栅极接收高电平电压信号，使得所述PD由光信号产生的电信号转移到所述FD上。

在图3c所示的实施例中，像素单元由4T-APS实现，在该4T-APS电路中，在PD和FD之间设置M_TG，用于控制PD和FD之间的通断。在本实施例中，可以利用4T-APS实现光电转换，进而实现信号的生成、读出及像素单元的复位操作。

在本申请实施例中，基于像素子阵列读出反馈单元204管辖的像素单元的位置及数量不同，具体可以有两种电路实现结构。

第一种电路实现结构，如图4a所示，图4a为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构一示意图。将像素阵列划分为不同区域，将每个区域中包括的像素单元设置为像素子阵列，为不同区域设置区域读出反馈单元2041，所述区域读出反馈单元2041生成像素子阵列中的像素单元所需的复位信号及输出信号。具体地说，所述像素子阵列读出反馈单元204包括区域读出反馈单元2041，所述区域读出反馈单元2041与所述像素阵列201中的所述设定区域中的像素单元相连，所述设定区域中的像素单元包括排列为至少一列的多个像素单元，所述设定区域中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列201中像素单元的列数，且所述设定区域中像素单元的行数小于所述像素阵列201中像素单元的行数。

其中，像素子阵列的设置大小不限制，诸如可以为3*3的像素单元组成的像素子阵列，也可以为多列及至少一行的像素单元组成的像素子阵列。

在这里，当像素子阵列中的像素单元只有一列时（这种情况像素子阵列中的像素单元的行数小于像素阵列中的像素单元的行数），一所述区域读出反馈单元2041与对应的排列为一列的多个像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

或者，当像素子阵列中的像素单元有多列时（这种情况像素子阵列中的像素单元的行数小于或等于像素阵列中的像素单元的行数，且当像素子阵列中的像素单元的列数与像素阵列中像素单元的列数相等时，像素子阵列中的像素单元的行数小于像素阵列中的像素单元的行数），一所述区域读出反馈单元2041与对应的排列为多列的多个像素单元相连，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

第二种电路结构，如图4b所示，图4b为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构二示意图。将像素阵列按列划分为不同的列，为至少一列像素单元设置所管辖的列级读出反馈单元2042，将列级读出反馈单元2042生成所管辖列中的不同行像素单元所需的复位信号及输出信号。

具体地说，所述像素子阵列读出反馈单元204包括列级读出反馈单元2042，所述列级读出反馈单元2042与所述像素阵列201中的至少一设定列中的像素单元相连，所述设定列中的像素单元的行数与所述像素阵列201中的像素单元的行数相同。

在本申请实施例的电路结构二中，对于电路的像素阵列201中的每一列像素单元，都可以设置一列级读出反馈单元2042，进行一一对应。当然，也可以对于多列像素单元，对应一列级读出反馈单元2042，是多对一的关系，使得多列像素单元共有一对应的列级读出反馈单元2042，这样，可以进一步减小脉冲序列式图像传感器的电路面积。具体地说，一所述列级读出反馈单元2042与对应的一列像素单元相连，接收所述对应列像素单元中的第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元；或者，所述列级读出反馈单元2042与对应的多列像素单元相连，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

如图4c所示，图4c为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构二的另一具体例子的结构示意图。从图4c可以看出，电路的像素阵列201中的多列像素单元，对应一列级读出反馈单元2042。在这种情况下，则在不同时刻中，由该列级读出反馈单元2042与其对应的不同列的像素单元交互，接收电信号及反馈复位信号。比如，三列像素单元与一列级读出反馈单元2042相连时，则诸如前三分之一的帧周期的第一时刻，由其中的第一列像素单元与该列级读出反馈单元2042进行交互，在诸如中间三分之一的帧周期的第二时刻，由其中的第二列像素单元与该列级读出反馈单元2042进行交互，在诸如最后三分之一的帧周期的第三时刻，由其中的第三列像素单元与该列级读出反馈单元2042进行交互。

在具体实现上，当电路结构一中的区域读出反馈单元2041连接了所述设定区域内的多个不同列的像素单元中，也采用上述分时复用的方式，实现区域读出反馈单元2041与所述设定区域内不同列的像素单元之间的交互，在不同时刻向述设定区域内不同列的像素单元反馈复位信号。

图5为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的结构示意图。如图所示，所述列级读出反馈单元2042包括：比较模块501、输出模块502及多路选择模块503，其中，

所述比较模块501，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述电信号与预设的阈值信号比较，当判定符合所述信号产生条件时，得到包括所述信号及复位信号的比较结果，输出给所述输出模块502；

所述输出模块502，将所述第一像素单元的比较结果进行锁存，将所述比较结果中的所述复位信号输出给所述多路选择模块503，将所述比较结果中的所述信号通过所述输出信号单元205输出；

所述多路选择模块503，用于选择与所述第一像素单元之间的链路，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

在具体实现上，区域读出反馈单元2041的具体结构如图5所述的列级读出反馈单元2042的结构相同。并且与下述图5a所述的列级读出反馈单元2042的具体实现结构相同，这里不再赘述。

在具体实现上，列级读出反馈单元2042中的比较模块501是由比较器实现的，输出模块502是由RS触发器及三态门器件实现的，而多路选择模块503是由多路选择器（MUX）实现。如图5a所示，图5a为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的具体实现结构示意图。包括：所述比较模块501包括：比较器，所述输出模块502包括：RS触发器及三态门器件，所述多路选择模块包括：MUX，其中，

所述比较器的一输入端接收所述第一像素单元传输的所述电信号，另一输入端接收所述阈值信号，由所述比较器将所述电信号与所述阈值信号比较后，得到所述比较结果；

所述比较器将所述比较结果输出给所述RS触发器的S端，所述RS触发器的R端作为复位端，所述RS触发器的输出分别与所述MUX的输入端及所述三态门器件的输入端相连，将所述比较结果中的所述复位信号发送给所述MUX，将所述比较结果中的所述信号发送给所述三态门器件；

所述MUX确定所述比较结果中的所述复位信号是否有效，当确定为有效时，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元；

在所述三态门器件的阻态端设置为低电平电压时，输出端将所述信号输出给所述输出信号单元205，在所述三态门器件的阻态端设置为高电平电压时，对所述比较器中的比较结果进行锁存。

在上述具体例子中，RS触发器与输出信号单元205之间，包括了三态门器件，RS触发器通过三态门器件将信号传输给输出信号单元205。当需要保护输出信号单元或不输出信号时，三态门器件中的e端设置高阻态，使得RS触发器与输出信号单元之间断开。

在本申请实施例中，比较器也可以采用多比特模拟数字转换器（ADC），在这种情况下，得到的比较结果为多比特数据，而不仅仅是“0”或“1”（0表示是无效的复位信号，无法导通对应像素单元中的第二复位开关，使得对应像素单元无法复位，也就是不符合信号及复位信号生成条件），在RS触发器向MUX发送复位信号之前，判断是否大于设置的复位阈值时，再发送复位信号。

在本申请实施例中，RS触发器可以采用D触发器替代，这里不限制。

图6为本申请实施例提供的一种信号读出方法流程图，该方法是基于图2所示的***实现，其具体步骤为：

步骤601、信号读出电路中的读出行选择器，向像素阵列中的对应行的像素单元发送行读出信号，以选通所述行的像素单元，所述像素阵列由排列成至少一行的多个像素单元组成，且由至少一个像素子阵列组成，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元；

步骤602、位于一个像素子阵列中的被选通行的像素单元将由光信号转换的电信号，输出给所连接的像素子阵列读出反馈单元；

步骤603、所述所连接的像素子阵列读出反馈单元接收所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成信号并输出，生成复位信号并输出给发送所述电信号的像素单元；

步骤604、所述电路中的复位行选择器向所述行的像素单元发送行复位信号，接收到所述行复位信号及所述复位信号的像素单元，进行复位。

在本步骤中，接收到该复位信号的像素单元选通自身的第二复位开关，在接收到复位行选择器发送的行复位信号后，该像素单元选通自身的第一复位开关。在该像素单元的第二复位开关和第一复位开关依次被选通后，该像素单元执行复位操作。

在该方法中，在收到所述行复位信号及所述复位信号的像素单元，进行复位之后，还包括：

返回步骤601继续执行，即返回所述电路中的所述读出行选择器，向所述像素阵列中的下一行的像素单元发送所述行读出信号的步骤，继续执行。

在该方法中，所述所连接的像素子阵列读出反馈单元接收所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，将生成的信号输出，将生成的复位信号输出给发送所述电信号的像素单元包括：

将所述电信号与设置的阈值信号进行比较，判断所述电信号是否达到设置的阈值信号，如果是，则输出信号为1及复位信号为1，如果否，则输出信号为0及复位信号为0；复位信号为0表示为无效的复位信号，复位信号为1表示为有效的复位信号。当复位信号为0时，则不生成复位信号，表示对应的像素单元接收到的复位信号是无效的，无法对发送所述电信号的像素单元的第二复位开关进行导通，从而发送所述电信号的像素单元无法复位。

在该方法中，所述将生成的复位信号输出给发送所述电信号的像素单元包括：

当所述像素子阵列包括了所述像素阵列的设定区域内的像素单元时，所述像素子阵列中的像素单元由区域读出反馈单元相连，其中，

当像素子阵列中的排列为一列的多个像素单元与一所述区域读出反馈单元相连时，接收发送所述电信号的像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给发送所述电信号的像素单元；

或者，当像素子阵列中的排列为多列的多个像素单元与一所述区域读出反馈单元相连时，进一步用于接收与发送所述电信号的第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

在该方法中，所述将生成的复位信号输出给发送所述电信号的像素单元包括：

所述像素子阵列读出反馈单元为列级读出反馈单元，且所述像素阵列中的至少一列与列级读出反馈单元相连，其中，

当一列像素单元与一列级读出反馈单元连接时，将所述复位信号直接输出给发送给所述电信号的像素单元；

当多列像素单元与一列级读出反馈单元连接时，若根据每列的像素单元传输的电信号判定均满足信号的生成条件时，则在不同时刻将所述复位信号分别输出给发送给所述电信号的各列的像素单元。

以下举一个具体实施例进行详细说明。

图7为本申请实施例提供的一种信号读出电路具体例子结构示意图，该结构中的像素单元的结构采用了图3a的具体实现结构，列级读出反馈单元的结构采用了图5a的具体实现结构，在图中，列级读出反馈单元被标注为列级读出反馈模块，这里不限制。在该具体例子中，一列像素单元与一列级读出反馈单元进行级联，也就是一列像素单元与一列级读出反馈单元进行一一对应。

在图7的基础上，如图8所示，图8为本申请实施例提供的一种信号读出方法的具体例子流程图，其具体步骤包括：

步骤801、通过读出行选择器选择待读出信号的第i行，其中0<=i<=m-1，m为自然数，向第i行的像素单元发送行读出信号；

步骤802、第i行的像素单元接收行读出信号，将由光信号转换的电信号，输出给连接的列级读出反馈单元，由连接的列级读出反馈单元将所述电信号与设定的阈值比较，得到第i行中的像素单元的信号及复位信号；将得到的信号输出；

在本步骤中，如果达到触发条件，则信号为1且得到有效的且生成复位信号；如果未达到触发条件，则信号为0且得到无效的复位信号，即不生成复位信号；

步骤803、列级读出反馈单元将得到的第i行中与其连接的像素单元的复位信号传输给该像素单元；

步骤804、通过复位行选择器选择该待复位的第i行，其中0<=i<=m-1，m为自然数，向第i行的像素单元传输行复位信号；接收到该行复位信号及复位信号的像素单元则进行复位操作；

在本步骤中，如果是无效的复位信号，比如复位信号被置为0，则判定为没有接收到复位信号，不进行复位操作。

步骤805、选择第i+1行的像素单元作为要输出信号的像素单元，返回步骤801继续执行。

参照图9，图9为本申请实施例提供的一种信号读出过程涉及的各个信号的时序图。

在该例子中，列级读出反馈单元采用D触发器锁存比较结果，D触发器的触发端为D_clk。

在t0~t1时刻，在电路中的SEL[0]行上施加高电平电压信号，选通第0行的像素单元，第0行的像素单元将由光信号生成的电信号发送给连接的列级读出反馈单元。

连接的列级读出反馈单元中的比较器将传输的电信号及Ref端电压信号比较，得到比较结果输出给D触发器，D触发器的D_clk端施加高电平电压信号，对比较结果锁存。

在连接的列级读出反馈单元中的三态门器件的Read端施加高电平电压信号，将D触发器中锁存的作为信号的比较结果输出，在连接的列级读出反馈单元中的MUX中根据D触发器锁存的比较结果得到复位信号，即VRS_pix或0，输出。

在RS_SEL[0]信号线上施加高电平电压信号，复位第0行的各像素单元，第j列（0<=j<=n）中的VRS_pix或0施加到处于（0，j）位置的像素单元，以决定是否复位处于（0，j）位置的像素单元。第0行的各像素单元均收到行复位信号，即施加在RS_SEL[0]信号线上的高电平电压信号，位于该行中仅收到复位信号的像素单元执行复位操作。

在本申请实施例中，信号读出电路由像素阵列电路及板级电路组成，对像素阵列电路中的每个像素单元的结构进行更改，以使每个像素单元进行由光信号生成电信号，及相应的在板级电路中增加了包括列级读出反馈单元或区域读出反馈单元的像素子阵列读出反馈单元进行电信号到信号的生成，及复位信号的生成及反馈，从而提高了作为成像阵列的成像均一性，实现电路小型化。

图10为本申请实施例提供的一种像素单元阵列电路的结构示意图，所述像素单元阵列1001电路结构包括：所述像素单元阵列1001包括至少一个像素子阵列，其中，所述像素单元子阵列中像素单元的列数小于所述像素单元阵列1001中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素单元阵列1001中像素单元的行数；或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素单元阵列1001中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素单元阵列1001中像素单元的行数；

所述像素子阵列中的像素单元与一个像素子阵列读出反馈单元104相连，其中，所述像素子阵列中的像素单元，用于将光信号转换成电信号，在接收到行读出信号后将所述电信号输出到板级电路中的所连接的像素子阵列读出反馈单元104，以使所述像素子阵列读出反馈单元104在判定所述电信号符合信号产生条件时，生成复位信号发送给所连接的像素单元，并生成信号进行输出；

接收到所述复位信号的像素单元，响应于所述复位信号，选通自身的第二复位开关，响应于从复位行选择器接收到的行复位信号，选通自身的第一复位开关，执行复位操作。

在图10提供的像素阵列电路中的每个像素单元的结构具体如图3所示，其具体实现结构如图3a~3c所示。

在图10提供的像素单元阵列电路的基础上，本申请实施例还提供一种基于图10的像素阵列电路的信号读出方法流程图，如图11所示，在以行列方式排列成至少一行的像素单元组成的像素单元阵列中，所述像素单元阵列包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述像素单元中的部分像素单元，其中，所述像素子阵列中像素单元的列数小于所述像素单元阵列中像素单元的列数，且在所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素单元阵列中像素单元的行数；或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素单元阵列中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素单元阵列中像素单元的行数；将所述像素子阵列中的像素单元与一个像素子阵列读出反馈单元相连，所述方法包括：

步骤1101、所述像素子阵列中的像素单元在接收到行读出信号后，将由光信号转换得到的电信号输出给上述像素单元所连接板级电路中的像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述电信号符合信号产生条件时，生成复位信号发送给所连接的像素单元，并生成信号进行输出；

步骤1102、接收到所述复位信号的像素单元，选通自身的第二复位开关，响应于从复位行选择器接收到的行复位信号，选通自身的第一复位开关，执行复位操作。

可以看出，本申请实施例将由设置的像素子阵列读出反馈单元实现与其相连的多个像素单元的将由电信号生成信号及生成以使对应像素单元进行复位的复位信号的功能，与像素阵列电路中对应像素单元中由光信号生成电信号的功能相结合，既可有效减少像素单元的电路面积，又能保证原有脉冲发放模式不改变。在减少像素单元的电路面积的前提下，还可以提高像素单元的填充因数，从而提高像素单元的感光面积比例。且通过多个像素单元共享一个像素子阵列读出反馈单元的方式，有助于提升作为成像阵列的像素阵列的均一性。

在本申请的另一实施例中，如图12所示，图12为本申请实施提供的一种具有信号读出电路的信号处理***结构示意图，包括：上述的信号读出电路11及处理器12，其中，

所述信号读出电路11，用于将生成的像素阵列201中的像素单元的信号，采用设定发送模式传输给所述处理器12；

所述处理器12，用于确定所述信号读出电路11所采用的设定发送模式，定位所述像素单元及接收对应的所述像素单元的信号，基于所述像素单元的信号及所述像素单元的位置，重构图像；或基于所述像素单元的位置采用对应的所述像素单元的信号进行检测。

具体地说，基于所述信号读出电路11中的像素子阵列读出反馈单元是区域读出反馈单元或列级读出反馈单元时，发送各个像素单元的信号的发送模式是不同的：当为区域读出反馈单元时，则在区域内按照预设的发送顺序发送区域内的像素单元的信号，处理器12接收到各个区域内的像素单元的信号，再汇总后得到完整像素阵列中像素单元的信号；当为列级读出反馈单元时，则以列级为单位在设定列中按照预设的发送顺序发送设定列内的像素单元的信号，处理器12接收到各个列中的像素单元的信号，再汇总得到完整像素阵列中像素单元的信号。

因此，处理器12为了定位所接收的像素单元的信号是哪个像素单元发送的，所以还需要确定所述信号读出电路11所采用的设定发送模式，以适配接收像素单元的信号，用以定位各个像素单元，为后续的像素阵列的重构图像，或后续的像素阵列的检测做准备。

在上述***中，当处理器12接收并汇总了像素阵列中的各个像素单元的信号后，可以重构图像，再进行后续的检测等处理；也可以直接采用信号进行检测。

具体地说，第一种方式，重构图像：将像素阵列中的各个像素单元的信号转换为所设定的图像格式的图像，再进行后续的检测等处理。在这里，转换为所设定的图像格式的图像有两种方式：一种是将每个像素单元的信号发放间隔转换为多比特数据后，重构图像；另一种是在是设定时间段内将像素单元的信号发放数目转换为多比特数据，重构图像。

第二种方式：直接检测应用：诸如将各个像素单元的信号的发放频率视为图像中像素单元的亮度，不重构图像，获取各个像素单元的信号的发放频率，进行亮度检测应用。

在本申请的另一个实施例中，还提供一种具有信号读出电路的设备，应用于图像传感器成像，所述设备包括上述的信号读出电路，和/或包括上述的像素单元阵列电路，和/或具有上述的像素单元阵列电路的芯片。

具体地说，所述设备至少包括如下之一者：相机、摄像头、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐设备、智能手机、通信设备、移动设备、交通工具或设施、工业设备、医疗设备、安防设备、飞行设备、家电设备。

在本申请实施例中，相机包括但不限于脉冲相机、高速相机、工业检测相机等。摄像头包括但不限于：车载摄像头、手机摄像头、交通摄像头、安装在可飞行物体上的摄像头、医疗摄像头、安防摄像头或家电摄像头。

以脉冲相机为例，对本申请实施例提供的设备进行详细说明。图13为本申请实施例提供的一种脉冲相机的结构示意图。如图13所示，该脉冲相机包括：透镜1301、信号电路1302、数据处理电路1303、非易失性存储器1304、电源电路1305、易失性存储器1306、控制电路1307和I/O接口1308。

其中，透镜1301，用于接收来自被摄物体的入射光，即光信号。

信号电路1302，用于将通过透镜1301接收的光信号转换为电信号，根据电信号生成信号。该信号电路1302例如包括上述的信号读出电路，和/或上述的像素单元阵列电路，和/或具有上述的像素单元阵列电路的芯片。

数据处理电路1303，用于对信号读出过程进行控制，数据处理电路1303例如包括：运算处理单元（例如，CPU）和/或图像处理单元（GPU），例如，对信号读出电路的信号读出过程进行控制，控制其中的读出行选择器发送行读出信号，复位行选择器发送复位信号等。

1306为易失性存储器，例如随机存取存储器（RAM），1304为非易失性存储器件，例如固态硬盘（Solid State Disk，SSD）、混合硬盘（Hybrid Hard Disk，HHD）、安全数码（Secure Digital，SD）卡、mini SD卡等。

在本申请一实施例中，该脉冲相机还进一步包括：显示单元，用于对信号/图像信息进行实时/回放显示。本申请实施例所述的脉冲相机还可以进一步包括至少如下之一者：有线/无线传输接口，例如WiFi接口、蓝牙接口、usb接口、RJ45接口，移动产业处理器接口（MIPI）接口，低电压差分信号（LVDS）接口及其他具有有线或无线传输功能的接口。

本申请实施例提供的脉冲相机能够用于对可见光、红外光、紫外光、X射线等进行检测，并可应用于各种场景，常用的场景包括但不限于：

可用作车载摄像头安装在各类交通工具或设施中，例如用于车路协同、智慧交通、自动驾驶的信息获取及控制。举例而言，安装在高铁等轨道交通工具中或轨道交通线上，作为高铁行车记录仪；还可以安装在自动驾驶车辆或安装有高级驾驶辅助***（ADAS）的车辆中，例如进行车辆、行人、车道、驾驶员等信息的检测和报警。

可用作交通摄像头安装在交通信号杆上，进行城市道路、高速公路上车辆和行人的拍摄、预警、及协同控制等。

可用作工业检测相机，例如安装在高铁轨道交通线上用于高铁巡线，以及用于高铁安全的检测；还可以用于煤矿输送带断裂检测、变电站电弧检测、风力发电叶片的实时检测、高速轮机不停机检测等特定工业场景的检测、预警等。

安装在可飞行物体上，例如，安装在飞机、卫星等物体上，用作物体在高速飞行、甚至高速旋转场景下的高清晰成像。

工业（智能制造中的机器视觉等）、民用（司法取证、体育判罚等）和消费电子（相机、影视媒体等）。

可用作医疗摄像头，在医疗、美容、保健等临床诊疗中进行高清晰的医疗成像。

可用作运动相机或可穿戴式相机，例如，头戴式相机或嵌入在腕表中的相机，可进行各类体育竞技赛场、日常休闲运动等场景的拍摄。

还可用作安防摄像头、手机摄像头或家电摄像头等。

本申请附图中的流程图和框图，示出了按照本申请公开的各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或者代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应该注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同附图中所标准的顺序发生。例如，两个连接地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按照相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或者流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本申请中。特别地，在不脱离本申请精神和教导的情况下，本申请的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，所有这些组合和/或结合均落入本申请公开的范围。

本文中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思路，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，可以依据本申请的思路、精神和原则，在具体实施方式及应用范围上进行改变，其所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (18)

1.一种信号读出电路，其特征在于，包括：像素阵列（201）、读出行选择器（202）、复位行选择器（203）、至少一个像素子阵列读出反馈单元（204）和输出信号单元（205）；

所述读出行选择器（202），向所述像素阵列（201）中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述像素阵列（201）中的一行像素单元；

所述复位行选择器（203），向所述行的像素单元发送行复位信号，以选通所述行中像素单元的第一复位开关；

所述像素阵列（201），由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列（201）包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元，位于一个像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将光信号转换成电信号并输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元（204）；接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元（204）发送的复位信号和所述复位行选择器（203）发送的所述行复位信号的所述第一像素单元分别选通自身的第二复位开关和所述第一复位开关，执行复位操作；

所述像素子阵列读出反馈单元（204），与所述像素阵列（201）中的至少一个像素子阵列相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，以选通所述第一像素单元的第二复位开关，生成所述信号并将所述信号通过所述输出信号单元（205）进行输出。

2.如权利要求1所述的信号读出电路，其特征在于，所述信号包括：脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值。

3.如权利要求2所述的信号读出电路，其特征在于，所述第一像素单元包括：复位信号接收模块（301）、感光积分模块（302）及电信号输出模块（303），其中，

所述复位信号接收模块（301），接收所述行复位信号，选通所述第一复位开关，以及接收所述复位信号，选通所述第二复位开关执行所述复位操作，导通所述感光积分模块（302）；

所述感光积分模块（302），在导通状态时，将所述光信号转换成所述电信号，输出给所述电信号输出模块（303）；

所述电信号输出模块（303），接收所述行读出信号，将所述电信号输出给所连接的所述像素子阵列读出反馈单元（204）。

4.如权利要求3所述的信号读出电路，其特征在于，所述复位信号接收模块（301）包括：第一晶体管（3a1）和第二晶体管（3a2），所述感光积分模块（302）包括：光电二极管（3a3），所述电信号输出模块（303）包括：第三晶体管（3a4）及第四晶体管（3a5）；其中，

所述第一晶体管（3a1）的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，源极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，漏极与所述第二晶体管（3a2）的栅极连接；所述第二晶体管（3a2）的漏极接入到高电平电压信号，源极接入所述光电二极管（3a3）的输出端；所述光电二极管（3a3）的输入端接地；所述第三晶体管（3a4）的栅极接入所述光电二极管（3a3）的输出端，漏极接入所述第二晶体管（3a2）的漏极，源极接入所述第四晶体管（3a5）的漏极；所述第四晶体管（3a5）的源极输出电信号，栅极接收所述行读出信号。

5.如权利要求3所述的信号读出电路，其特征在于，所述复位信号接收模块（301）包括：第一晶体管（3b1）及第二晶体管（3b2），所述感光积分模块（302）包括：光电二极管（3b3），所述电信号输出模块（303）包括：第三晶体管（3b4）及第四晶体管（3b5）；其中，

所述第一晶体管（3b1）的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，漏极接入高电平，源极与所述第二晶体管（3b2）的漏极相连；所述第二晶体管（3b2）的栅极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，源极接入所述光电二极管（3b3）的输出端，所述光电二极管（3b3）的输入端接地；所述第三晶体管（3b4）的栅极接入所述光电二极管（3b3）的输出端，所述第三晶体管（3b4）的漏极接入所述第一晶体管（3b1）的漏极，所述第三晶体管（3b4）的源极接入所述第四晶体管（3b5）的漏极，所述第四晶体管（3b5）的源极输出所述电信号，栅极接收所述行读出信号。

6.如权利要求3所述的信号读出电路，其特征在于，所述复位信号接收模块（301）包括：第一晶体管（3c1）、第二晶体管（3c2）及第五晶体管（3c3）；所述感光积分模块（302）包括：光电二极管（3c4）及电容（3c5），所述电信号输出模块（303）包括：第三晶体管（3c6）及第四晶体管（3c7）；其中，

所述第一晶体管（3c1）的栅极为所述第一复位开关，接收所述行复位信号，源极为所述第二复位开关，接收所述复位信号，漏极与所述第二晶体管（3c2）的栅极连接；所述第二晶体管（3c2）的漏极接入高电平电压信号，源极与所述第五晶体管（3c3）的漏极连接；所述第五晶体管（3c3）的源极接入所述光电二极管（3c4）的输出端，所述光电二极管（3c4）的输入端接地及接入所述电容（3c5）的一端，所述电容（3c5）的另一端接入所述第二晶体管（3c2）的源极及所述第三晶体管（3c6）的栅极；所述第三晶体管（3c6）的源极接入所述第四晶体管（3c7）的漏极，所述第三晶体管（3c6）的漏极接入所述第二晶体管（3c2）的漏极，所述第四晶体管（3c7）的源极输出所述电信号，栅极接收所述行读出信号；

在所述第一晶体管（3c1）的栅极接收所述行复位信号，源极接收所述复位信号之前，所述第五晶体管（3c3）的栅极接收高电平电压信号，使得所述光电二极管（3c4）由光信号产生的电信号转移到所述电容（3c5）上。

7.如权利要求2所述的信号读出电路，其特征在于，所述像素子阵列读出反馈单元（204）包括：区域读出反馈单元（2041），所述像素子阵列包括设定区域中的像素单元，所述区域读出反馈单元（2041）与所述像素阵列（201）中的所述设定区域中的像素单元相连，所述设定区域中的像素单元包括排列为至少一列的多个像素单元，所述设定区域中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列（201）中像素单元的列数，且所述设定区域中像素单元的行数小于所述像素阵列（201）中像素单元的行数。

8.如权利要求7所述的信号读出电路，其特征在于，

一所述区域读出反馈单元（2041）与对应的排列为一列的多个像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元；或

一所述区域读出反馈单元（2041）与对应的排列为多列的多个像素单元相连时，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

9.如权利要求2所述的信号读出电路，其特征在于，所述像素子阵列读出反馈单元（204）包括：列级读出反馈单元（2042），所述列级读出反馈单元（2042）与所述像素阵列（201）中的至少一设定列中的像素单元相连，所述设定列中的像素单元的行数与所述像素阵列（201）中的像素单元的行数相同。

10.如权利要求2所述的信号读出电路，其特征在于，所述像素子阵列读出反馈单元（204）包括：比较模块（501）、输出模块（502）及多路选择模块（503），其中，

所述比较模块（501），接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述电信号与预设的阈值信号比较，当判定符合所述信号产生条件时，得到包括所述信号及复位信号的比较结果，输出给所述输出模块（502）；

所述输出模块（502），将所述比较结果进行锁存，将所述比较结果中的所述复位信号输出给所述多路选择模块（503），将所述比较结果中的所述信号通过所述输出信号单元（205）输出；

所述多路选择模块（503），用于选择与所述第一像素单元之间的链路，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

11.如权利要求10所述的信号读出电路，其特征在于，所述比较模块（501）包括：比较器，所述输出模块（502）包括：复位置位RS触发器及三态门器件，所述多路选择模块包括：多路选择器MUX，其中，

所述比较器的一输入端接收所述第一像素单元传输的所述电信号，另一输入端接收所述阈值信号，由所述比较器将所述电信号与所述阈值信号比较后，得到所述比较结果；

所述比较器将所述比较结果输出给所述RS触发器的S端，所述RS触发器的R端作为复位端，所述RS触发器的输出分别与所述MUX的输入端及所述三态门器件的输入端相连，将所述比较结果中的所述复位信号发送给所述MUX，将所述比较结果中的所述信号发送给所述三态门器件；

所述MUX确定所述复位信号是否有效，当确定为有效时，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元；

在所述三态门器件的阻态端设置为低电平电压时，输出端将所述信号输出给所述输出信号单元（205），在所述三态门器件的阻态端设置为高电平电压时，锁存所述比较结果。

12.一种信号读出方法，其特征在于，包括：

信号读出电路中的读出行选择器，向像素阵列中的对应行的像素单元发送行读出信号，以选通所述行的像素单元，所述像素阵列由排列成至少一行的多个像素单元组成，且由至少一个像素子阵列组成，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元；

位于一个像素子阵列中的被选通行的像素单元将由光信号转换的电信号，输出给所连接的像素子阵列读出反馈单元；

所述所连接的像素子阵列读出反馈单元接收所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成信号并输出，生成复位信号并输出给发送所述电信号的像素单元；

所述电路中的复位行选择器向所述行的像素单元发送行复位信号，接收到所述行复位信号及所述复位信号的所述像素单元，进行复位；

返回所述电路中的所述读出行选择器，向所述像素阵列中的下一行的像素单元发送所述行读出信号的步骤。

13.一种像素单元阵列电路，其特征在于，包括：以行列方式排列成至少一行的像素单元组成的像素单元阵列（1001），所述像素单元阵列（1001）包括至少一个像素子阵列，其中，所述像素子阵列中像素单元的列数小于所述像素单元阵列（1001）中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素单元阵列（1001）中像素单元的行数；

或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素单元阵列（1001）中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素单元阵列（1001）中像素单元的行数；

所述像素子阵列中的像素单元与一个像素子阵列读出反馈单元（104）相连，其中，所述像素子阵列中的像素单元，

用于将光信号转换成电信号，在接收到行读出信号后将所述电信号输出到板级电路中的所连接的像素子阵列读出反馈单元（104），以使所述像素子阵列读出反馈单元（104）在判定所述电信号符合信号产生条件时，生成复位信号发送给所连接的像素单元，并生成信号进行输出；

接收到所述复位信号的像素单元，响应于所述复位信号，选通自身的第二复位开关，响应于从复位行选择器接收到的行复位信号，选通自身的第一复位开关，执行复位操作。

14.如权利要求13所述的像素单元阵列电路，其特征在于，所述像素单元包括：复位信号接收模块（301）、感光积分模块（302）及电信号输出模块（303），其中，

所述复位信号接收模块（301），接收所述行复位信号选通所述第一复位开关，以及接收所述所连接的像素子阵列读出反馈单元（104）发送的所述复位信号，选通所述第二复位开关执行所述复位操作，导通所述感光积分模块（302）；

所述感光积分模块（302），在导通状态时，将所述光信号转换成所述电信号，输出给所述电信号输出模块（303）；

所述电信号输出模块（303），接收所述行读出信号，将所述电信号输出给所述所连接的像素子阵列读出反馈单元（104）。

15.一种信号读出方法，其特征在于，在以行列方式排列成至少一行的像素单元组成的像素单元阵列中，所述像素单元阵列包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述像素单元中的部分像素单元，其中，所述像素子阵列中像素单元的列数小于所述像素单元阵列中像素单元的列数，且在所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素单元阵列中像素单元的行数；或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素单元阵列中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素单元阵列中像素单元的行数；

将所述像素子阵列中的像素单元与一个像素子阵列读出反馈单元相连，所述方法包括：

所述像素子阵列中的像素单元在接收到行读出信号后，将由光信号转换得到的电信号输出给所述像素单元所连接板级电路中的像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述电信号符合信号产生条件时，生成复位信号发送给所连接的像素单元，并生成信号进行输出；

接收到所述复位信号的像素单元，选通自身的第二复位开关，响应于从复位行选择器接收到的行复位信号，选通自身的第一复位开关，执行复位操作。

16.一种具有信号读出电路的信号处理***，其特征在于，包括：权利要求1-11任一项所述的信号读出电路（11）及处理器（12），其中，

所述信号读出电路（11），用于将生成的像素阵列（201）中的像素单元的信号，采用设定发送模式传输给所述处理器（12）；

所述处理器（12），用于确定所述信号读出电路（11）所采用的设定发送模式，定位所述像素单元及接收对应的所述像素单元的信号，基于所述像素单元的信号及所述像素单元的位置，重构图像；或基于所述像素单元的位置采用对应的所述像素单元的信号进行检测。

17.一种具有信号读出电路的设备，其特征在于，应用于图像传感器成像，所述设备包括：权利要求1-11任一项所述的信号读出电路，和/或权利要求13~14任一项所述的像素单元阵列电路，和/或具有权利要求13~14任一项所述的像素单元阵列电路的芯片。

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述设备至少包括如下之一者：

相机、摄像头、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐设备、智能手机、通信设备、移动设备、交通工具或设施、工业设备、医疗设备、安防设备、飞行设备、家电设备。

Images