CN102067584A - 增益可调节传感器像素、阵列和阵列系统及其方法 - Google Patents

Abstract

传感器像素100包括传感器3、电荷储存体5、具有重置输入11的重置块7、读出块9以及具有增益调节控制输入19的电荷泄漏增益调节块17。传感器3、电荷储存体5、重置块7、读出块9以及电荷泄漏增益调节块17分别可操作地连接至节点A。通过将来自传感器3的电荷储存于连接至节点A的电荷储存体5中、从电荷储存体5泄漏电荷以减少节点A处的电荷、以及读出由节点A的电荷所表示的像素状态来调节传感器像素100的增益。

Description

增益可调节传感器像素、阵列和阵列系统及其方法

相关申请交叉引用

本申请要求2008年4月10日提交的题为“高动态范围有源像素传感器(HIGH DYNAMIC RANGE ACTIVE PIXEL SENSOR)”的加拿大专利申请No.2,628,792的优先权。上述专利申请的内容通过引用被明确地结合到本申请的详细描述中。

领域

本申请涉及成像系统、传感器像素、以及此类系统、像素以及阵列的操作方法。

背景技术

传感器像素电路(传感器像素)具有多种应用。例如，当在像素阵列中用作为用于读出感测数据的像素阵列系统的一部分时，此类像素阵列系统可作为用于数码相机的电荷耦合器件(CCD)使用。传感器像素、像素阵列和像素阵列系统还发现在生物分子和生物医学成像、化学感测以及广范围的其他领域中的用途。

需要提供替代电路、阵列和系统。还需要提供操作现有电路、阵列和系统的替代方法，且需要提供操作替代电路、阵列和系统的方法。

发明内容

在一个方面中，一个实施例提供传感器100，该传感器100包括传感器3、电荷储存体5、具有重置输入11的重置块7、读出块9以及具有增益调节控制输入19的电荷泄漏增益调节块17。传感器3、电荷储存体5、重置块7、读出块9以及电荷泄漏增益调节块17分别可操作地连接至节点A。

增益调节块和电荷储存体可以是单独的部件。增益调节块和电荷储存体可以是同一部件。

块17可包括可操作地连接以泄漏来自节点A的电荷的有源部件，而读出块9可包括可操作地连接至节点A的作为放大器的有源部件，其中这些有源部件具有随时间相似变化的工作参数。

这些有源部件可以是晶体管。像素100的部件可以是包含有源部件的集成电路。传感器3可被集成于背板。

传感器像素100的所有部件可以是集成电路的形式。

在另一方面中，一实施例提供调节传感器像素100的增益的方法。该方法包括将来自传感器3的电荷储存于连接至节点A的电荷储存体5中、从电荷储存体5泄漏电荷以减少节点A处的电荷、以及读出由节点A的电荷所表示的像素状态。

该方法可进一步包括在读出该状态之后重置节点A处的电荷。从电荷储存体5泄漏电荷可进一步包括根据块17的增益调节控制输入19处的信号通过电荷泄漏增益调节块17泄漏电荷。

该方法可重复执行，而且随着时间的流逝，根据由于有源地连接至节点A的作为放大器的有源部件的不稳定性引起的工作参数的变化，可减少在储存电荷之后泄漏的电荷量，且读出该像素的状态可包括通过放大器读出该像素的状态。

泄漏电荷可进一步包括通过有源部件泄漏电荷，该有源部件的工作参数与该放大器有源部件的工作参数随时间相似地变化。该方法可进一步包括随着时间的流逝对这些有源部件施加相同的偏压应力。

泄漏电荷可包括根据进入传感器3的信号的动态范围泄漏一定量的电荷，以调节节点A处的电荷的动态范围。泄漏电荷可包括泄漏电荷以调节节点A处的电荷的动态范围，从而避免读出期间的饱和。泄漏电荷可包括泄漏电荷以调节节点A处的电荷的动态范围以避免读出期间的饱和，调节量基于前一次读出。

泄漏电荷、读出以及重置可包括通过不同的通道泄漏电荷、读出以及重置。

在另一方面中，一个实施例提供传感器像素阵列302，该阵列302包括根据任一种上述传感器像素100的多个像素传感器100，这些传感器像素连接为阵列。

在又一方面中，一个实施例提供传感器像素阵列系统300，该系统300包括根据上述传感器像素阵列302的传感器像素阵列302、地址驱动器模块304以及读出模块306。传感器像素阵列302可操作地连接至地址驱动器模块304和读出模块306。

传感器像素阵列系统300可进一步包括可操作地连接至地址驱动器模块304和读出模块306的控制器308。

基于本文的详细描述、附图以及权利要求，其他方面和上述方面的详细附加特征将很明显。

附图简述

为更好地理解所呈现的实施例并更清楚地展示这些实施例和方面如何实施，将参照附图作为示例，在附图中：

图1是示出根据现有技术架构的传感器像素电路的框图。

图2是示出根据一实施例的包含增益调节块的传感器像素电路的框图。

图3是示出包含根据图2的传感器像素的阵列系统的示例的示图。

图4是根据图2的框图的像素传感器电路的实施例的示例电路图。

图5是图4的传感器像素的时序图的示例实施例。

图6是采用图6时序的图5电路的示例像素读出电流与所收集的电荷的关系图。

图7是图2的阵列系统的实时成像应用的示例时序安排，其中传感器像素是根据图4的传感器像素。

图8是根据图2的框图的像素传感器电路的实施例的另一示例电路图。

图9是图8的传感器像素的时序图的示例实施例。

图10是图2的阵列系统的实时成像应用的示例时序安排，其中传感器像素是根据图8的传感器像素。

图11是根据图2的框图的像素传感器电路的实施例的另一示例电路图。

图12是根据图2的框图的像素传感器电路的实施例的又一示例电路图。

图13是图11的传感器像素的时序图的一示例实施例。

图14是图12的传感器像素的时序图的一示例实施例。

图15是图11的传感器像素的时序图的另一示例实施例。

图16是图11的传感器像素的时序图的又一示例实施例。

图17是图11的传感器像素的时序图的再一示例实施例。

图18是图2的传感器像素在有和没有老化补偿的情况下随着时间的示例标准化放大器增益的曲线图。

图19是根据图2的框图的像素传感器电路的实施例的又一示例电路图。

图20是根据图2的框图的像素传感器电路的实施例的另一示例电路图。

图21是图19的传感器像素的时序图的示例实施例。

图22是图20的传感器像素的时序图的示例实施例。

图23是图19的传感器像素的时序图的另一示例实施例。

图24是根据图2的框图的像素传感器电路的实施例的再一示例电路图。

图25是图24的传感器像素的时序图的示例实施例。

图26是包括根据图2实施例的示例像素的像素阵列的示例实施例的示意图。

详细描述

使用具有至少一个晶体管的像素电路描述这些实施例。像素电路中的该晶体管可通过任何技术来制造，包括多晶硅、纳米/微硅、非晶硅、CMOS、有机半导体以及金属氧化物技术。具有该像素电路的像素阵列可以是有源矩阵图像传感器阵列，且可例如用于从组织和器官级到分子和细胞级成像的医疗应用。示例应用包括大面积多模生物医学和其他x射线成像(当耦合至起伏层时)到光学生物分子成像，包括基于荧光的生物序列的成像。示例应用还包括具有单事件(单个光子、单个DNA)检测器的灵敏应用。上述仅仅是示例，且可能的应用不限于此。

在以下描述中，“像素”和“像素电路”互换地使用。在以下描述中，“信号”和“线路”在上下文中可适当地互换使用。在以下描述中，术语“线路”和“节点”在上下文中可适当地互换使用。在以下描述中，术语“选择线”和“地址线”可互换地使用。在以下描述中，“连接(或已连接)”和“耦合(或已耦合)”可互换地使用，且可用于表示两个或多个元件直接或间接地相互物理或电接触。

本说明书中包括可用于充分采用本文中所描述的增益设定、老化减弱以及老化补偿特征和其他特征的多种像素电路；然而，应理解这些电路不一定要利用这些特征，且可以替代方式有利地工作。将在本文中描述偏压像素电路的方法用以提供诸如增益设定和不稳定性补偿之类的特征。应理解，此类方法可应用于本文中所描述的新颖像素电路；而且，这些方法也可应用于包括现有像素电路的替代像素电路。

将参照光电传感器像素电路描述本文中所描述的像素电路；然而，应理解，诸如化学传感器、温度传感器、生物医学换能器、光学传感器以及直接x射线传感器之类的其他传感器和用于这些传感器的晶体管产生要由本文中所描述的像素电路和本文中的特征可应用于其中的其他像素电路读出的电荷。这些其他传感器例如按需可以是机械或化学传感器。如本领域已知地，此类传感器本身可以是电容器。

在多个附图和多个实施例中，使用相同的附图标记表示相同部件。用于这些相同部件的描述应被理解为适用于各个实施例的这些部件，除非上下文明确表示要求其他或例外。类似地，为便于引用，相同部件可能被给予不同附图标记；然而，这些相同部件的描述应被理解为适用于各个实施例的这些部件，除非上下文明确表示要求其他或例外。

参照图1，现有的传感器像素1000通常具有分别连接至电荷节点A的传感器3、电荷储存体5、重置块7以及读出块9。传感器3转换诸如举例而言光或电容的环境或生物信号1，并将感测到的信号1转换成电荷。传感器3的输出是电性质，诸如电压或电流。储存部分1将传感器3的输出的表示储存为电压。电荷储存体5储存来自传感器3的电荷，以使电荷储存体5出现在节点A处。节点A处的电荷量表示像素1000的状态。重置块7具有重置控制输入11，且根据在重置控制输入11处接收的信号重置像素1000的状态。重置块7通过改变电荷储存体5的电荷从而改变节点A处的电荷来重置像素1000的状态。读出块9具有传感器像素输出15，并在传感器像素输出15处提供对像素1000的状态的访问，从而可通过未示出的外部模块(但参见图3中针对像素100的示例)在传感器像素输出15处读取像素1000的状态。参照图2，电荷泄漏增益可调节传感器像素100也具有分别连接至节点A的传感器3、电荷储存体5、重置块7以及读出块9。增益可调节传感器像素100还具有连接至节点A的增益调节块17。增益调节块17具有电荷泄漏增益调节控制输入19。增益调节块17根据控制输19处的信号从电荷储存体5泄漏电荷，从而泄漏节点A处的电荷。这调节传感器像素100的有效电荷—电压转换。因此，读出块9所读出的电压得到调节，且传感器像素输出15得到调节。因此，从传感器3接收信号1到像素输出15的像素100的总增益也得到调节。

可调节传感器像素100的动态范围。此外，可补偿传感器像素100不稳定性。动态范围可通过调节像素上增益来进行调节。传感器像素驱动方案可提供低噪声、高灵敏度以及高动态范围。增益调节块17可调节由电荷储存体5从传感器3储存的电荷的动态范围，从而调节节点A处的电荷的动态范围。这可防止像素内的有源读出块9或外部模块的饱和。不稳定性可通过对传感器像素100进行其量对应于像素增益中的不稳定性变化的增益调节来加以补偿。

具有形成于集成电路上的部件的传感器像素100可具有包含诸如晶体管和二极管的有源部件的背板。传感器像素100内的传感器3可被集成于背板，或可设置为分立部件。诸如电容器的无源部件可被集成于背板，或设置为分立部件。因此，整个传感器像素100可以是集成电路、分立部件或集成电路和分立部件的组合。在不稳定性补偿是像素100的一部分的情况下，则有源部件将在集成电路中形成，从而将使部件制造参数匹配。

参照图3，传感器像素阵列系统300具有连接至地址驱动器模块304和读出模块306的传感器像素阵列302。模块304、306分别连接至控制器308。阵列302具有连接为阵列的多个传感器像素100。地址驱动器模块304向像素100和阵列302提供控制信号。读出模块306读取每个像素100的输出15，并将读出像素输出发送至控制器308。控制器308控制模块304、306的时序，由此控制块7、9、17的时序。

控制器308可通过调节块9的时序来调节像素100的增益。可根据控制器308从读出模块306接收的反馈来进行上述调节。这可基于从传感器像素100收集的数据提供对各个传感器像素的即时增益调节。替代地，在传感器阵列系统用于不同应用的情况下，增益可基于该应用的预期信号强度来调节。

参照图26，示出了可用作像素阵列302的示例像素阵列2600。可以理解，控制输入“重置”、SPR、V1以及V2将不会在阵列302的所有实施例中使用，如根据本文中稍后描述的像素实施例显而易见。Idata(I_数据)提供像素输出15。例如，V1(i)(i＝1，2，...)表示第i行的偏压线，而V2(i)表示第i行的另一偏压线；以及I_数据(j)(j＝1，2，..)表示第j列的数据线。重置、SPR、V1和V2由地址驱动电路304驱动。I_数据(j)由读出模块306读取。通过对行相应的V1和V2线(例如V1[1]和V2[1])施加脉冲来选择行。选定行中的每个像素100的输出电流通常由读出模块304的互阻或电荷放大器读出。

现在将描述各种传感器像素100的示例实施例和时序驱动方案的示例实施例。增益调节块17将提供适用于实时成像仪的像素电路100中的基于电荷的补偿。所示具体实施例的增益调节块17提供可用于补偿老化和增益失配并针对不同应用调节像素100的增益的放电路径。

参照图4，像素电路400具有传感器3、形成电荷储存体5的电容器C_S、形成重置块7的开关晶体管T₂、和形成读出块9的放大器晶体管T₁、以及形成增益调节块17的以二极管形式连接的晶体管T_D和开关晶体管T₃。重置控制输入11被提供至T₂，且开关晶体管T₃的SPR输入提供增益控制输入19。V1为储存体5、读出块9以及增益调节块17提供偏压输入。

参照图5，在驱动电路400的示例时序中，在重置循环期间(重置控制输入11被置为高以使晶体管T₁导通)，节点A被充电至重置电压(V_R)。下一循环可以是如下文的实施例将描述的放电以进行补偿。对于本实施例，未说明放电以进行补偿。因此，下一循环是积分循环。在积分期间，传感器3输出被储能电容器C_S收集。在增益调节循环期间，SPR使T₃导通，且来自节点A的一些已储存电压通过T_d漏出。泄漏时间(τ_L)——即T₃导通且增益调节块17激活的时段——可针对不同应用进行调节以控制像素100的增益。V1在增益调节循环期间降低以确保Td被正向偏压。

在通过电荷泄漏进行积分和增益调节之后，进行读出循环。在读出循环期间，通过使放大器晶体管T₁低偏压至V1，使其导通。因此，V1向读出块9提供读出控制输入21。读出控制输入21被用于包含放大晶体管T₁的有源传感器像素。读出控制输入21的时序由控制器308以与其他控制输入、重置输入11相似的方式提供。非读出开关无源传感器像素电路可免除开关晶体管T₁和读出控制输入21，其中开关功能在电路以外实现，例如通过读出模块306实现。

流过晶体管T₁的电流提供传感器像素输出15，该输出15由读出模块306读取以提供给控制器308。读取操作不是破坏性的，因为像素电路400以有源模式工作。

在增益调节循环之后，节点A处的剩余电压(V_dmp)由下式给出

$V_{\mathrm{dmp}}=V_R-V_{\mathrm{gen}}-\frac{{(V_R-V_{\mathrm{gen}}-V_T)}^2}{(V_R-V_{\mathrm{gen}}-V_T)+\mathrm{\τ}/{\mathrm{\τ}}_L}.---\left(1\right)$

这里，V_gen是由所收集的电荷产生的生成电压。通过假定V_gen远小于V_R，可采用线性逼近来计算衰减效应(A_dmp)如下：

$A_{\mathrm{dmp}}=\frac{1}{1+\frac{{\mathrm{\τ}}_L(V_R-V_T)}{\mathrm{\τ}}}.---\left(2\right)$

图6中示出了不同泄漏时间的示例测量结果。像素的增益可针对各种应用进行调节。例如，对于极低强度的输入信号(例如荧光学)，泄漏时间可以接近于零，这样允许高增益。另一方面，对于较高强度的输入信号(例如放射学)，泄漏时间可增大(例如27μs)。对所收集电荷的像素响应可被平滑，以使像素增益可以更线性或平坦线性。

像素电路400可为阵列302中的不同像素行400提供重置和读出循环的并行操作。因此，它可用于诸如荧光学的实时成像应用。图7示出旨在用于实时成像的阵列302的示例时序安排，其中R是重置循环、Int是积分循环、G是增益调节循环以及Rd是读出循环。

参照图8，在传感器像素800中，T3和Td可合并，且Td可替代储能电容器C_S。这产生3-TFT增益可调节传感器像素800。这样可通过减少像素内部件并提高像素强度来提供提高的分辨率。V1仅偏压放大晶体管T1以使T1导通和截止。Td现在作为电荷储存体5和增益调节块17二者。V2偏压Td。

参照图9，V2使Td截止和导通以提供增益调节控制输入19，而其他时序保持相同。

参照图10，像素800提供用于增益调节、重置以及读出的单独路径(Td和T1的偏压由V1和V2分别执行)；因此，可改进时序安排以实现如图所示的更加并行化。当一行中的像素800被重置时，下一相邻行的像素处于增益循环，且该行之后的行被读出。因此，像素800可提供适用于高帧率实时成像的快速刷新率。

参照图11，传感器像素1100类似于像素100，但具有单独的偏压线V1和V2以允许单独的增益调节、重置和读出路径。其他控制输入与像素100中的那些输入相似。像素1100具有四个控制输入：V1、V2、重置以及SPR。

参照图13，示出像素1100的示例驱动时序。在V1在T3的栅极处接通的同时，V1确保增益调节块17的正向偏压。

参照图12，开关无源像素1200也与像素100相似；然而，T1被配置为无源开关晶体管，且读取(Read)提供读出控制输入21。其他控制输入与像素100中的那些输入相似。

参照图14，示出像素1200的示例驱动时序。在V1在T3的栅极处接通的同时，V1确保增益调节块17的正向偏压。读出确保输出晶体管T1除了在读出循环期间以外截止。

注意，对于像素1100和1200，Td可代替储能电容器Cs，如像素800中所述。Td也可以是二极管。此外，Td和T3的位置可互换，而不会影响像素操作。

参照图13和14，在重置循环期间，T2导通，且因此节点A被充电至重置电压(VR)。在积分循环期间，传感器所产生的电荷在CS(电荷储存体)中积累。在增益调节循环期间，T3导通，从而CS中储存的电荷的一部分通过Td漏出。因此，可控制传感器的输出的动态范围。在读出循环期间，节点A的电压通过T1被转换成电流，并被发送至外部读出/驱动电路模块306。

参照图15，示出了像素1100的另一示例驱动时序，其中V1和V2具有相同时序信号。在增益调节循环和读出循环期间，该合并信号为低。这利用了像素1100内的各单独路径的好处，同时降低了时序控制的复杂度。

参照图16，示出了像素1100的另一示例驱动时序。已经向像素操作添加了新的驱动循环，以通过晶体管Td提供像素内泄漏放电增益调节，从而使放大晶体管T1的工作特性匹配以补偿T1的时间不稳定性。T1的特性随时间变化，这称为时间不稳定性或阈值电压偏移。晶体管Td将随时间匹配T1的工作特性，因为它们具有相同的偏压条件。因此，如果T1的增益随时间降低，则Td的增益也将降低。虽然T1将为节点A处剩余的给定偏压提供较少放大，但Td将从充电节点A释放较少电荷，从而在节点A处留下较多电荷以偏压T1，因此像素的增益将随时间保持不变。

在补偿循环期间，T3导通，从而重置电压(VR)的一部分通过Td被放电。因为放电电压是Td参数的函数，所以Td参数的任何变化将以反方向影响节点A处的剩余电压。例如，如果Td的阈值电压由于偏压引起的不稳定而升高，则放电电压在给定时刻将较小，从而节点A处的剩余电压将较大。此外，因为Td和T1随时间经历相似的偏压条件，从而经历相似的偏压应力，所以它们的参数遵循相同的趋势。不稳定性补偿不需要偏压条件始终相同，而是在较长时期内经历相似的偏压条件。例如，如果Td导通10us并在该帧的剩余时间内截止，则T1在这10us时也为高且具有相同的电平。这意味着，基于Td参数的重置电压变化也将补偿T1参数变化。此类不稳定补偿可用于本文中所描述的其他像素。

参照图17，示出了像素1100的另一示例驱动时序。该时序循环类似于图15的循环，并添加了与关于图16所描述的相似的用于补偿T1的不稳定性的驱动循环。

参照图18，示出了与无不稳定性补偿驱动时序相比较的对放大晶体管T1随时间老化的不稳定性补偿的示例效果。纵轴是从传感器3输出到像素输出15的像素1100的增益。像素1100在图17时序下的增益(不稳定性得到补偿)被示为方形点的直线，而在图15时序下的像素1100的增益(不稳定性未得到补偿)被示为圆点的非线性递减曲线。

参照图19，像素1900与像素800的相似之处在于，T1以二极管的方式连接且代替T3。V1偏压Td，并以V2对于像素800的作用相同的方式执行开关功能。像素1900以与例如像素400相同的方式保持储能电容器CS，且不依赖于Td的内电容。

参照图20，像素2000与像素1900相似，不同之处在于晶体管T1是连接用于读出块9的无源开关，与像素1200的T1相似，而不是放大连接的开关。这产生无源像素2000。T1栅极的读取输入执行用于读出目的的开关，而不是V2来执行该开关。

参照图21，示出像素1900的示例驱动时序。参照图22，示出像素2000的示例驱动时序。

参照图21和22，像素1900和2000的示例时序分别与图13和14中的时序相似；不同之处在于，在增益调节循环期间，V1为低从而Td导通。当Td导通时，储存于节点A处的电荷的一部分通过Td放电，从而调节该增益。

参照图23，提供了像素2100的示例时序实施例。该时序实施例与图21的时序相似，且具有与图16相似的附加补偿循环。

参照图24，像素电路2400与像素电路1900相似；其不同之处在于，重置块7和增益调节块17在以二极管方式连接的晶体管Td中合并到一起。Td通过来自节点A的泄漏执行节点A的重置和增益调节。

参照图25，示出了图24的像素的示例驱动时序。在重置循环期间，V1降低至极低电压(-VR)，因此，节点A处的电压将成为“-VR+VT”。然而，V1成为偏压电压(VB)。这种方式不仅使节点A被重置至已知的电压，而且该重置电压可补偿T1和Td的不稳定性。在积分循环期间，传感器所产生的电荷在电荷储存体中积累。在增益调节循环期间，节点A处的电压被放电从而调谐增益。在读出循环期间，该信号通过T1被读回。

对晶体管不稳定性的增益调节可与动态范围增益调节分开设置。

因为像素部件在不同的实施例中减少，所以相应的像素阵列的密度得以提高。这可允许分辨率提高。

在上述像素中，将可很好地理解储能电容器Cs可以是晶体管。类似地，传感器3可以是用于非光学传感器的电容器，诸如举例而言机械或化学传感器应用。

在一些实施例中，可使用本文中所描述的传感器像素代替常用于包括生物成像的多种应用中的现有电荷耦合器件(CCD)中的像素。

虽然已使用了诸如高和低以及接地的术语，但这不是将实施例限制于特定的驱动极性或部件取向。例如，本领域技术人员可很好地理解，利用互补电路设计的概念，可使用PMOS电路部件代替NMOS电路部件，从而带来驱动极性和部件取向的改变。可能需要随之而来的电路改变以连接驱动极性或取向未变的电路部件或外部模块。

虽然已在本文中描述了增益可调节像素的特定实施例，但应理解，可将增益调节与已知的其他技术组合以改进特定应用的性能或适用性。例如，在上述像素中，储能电容器Cs可以是可变电容器，用于在不同的输入强度下进一步改变像素性能。例如，对于x射线成像仪，可使用低电容器以获得低x射线强度以改进电荷—电压转换。另一方面，对于高x射线强度，就动态范围而言，大电容可提供更好的性能。实现可变电容器的一种方法是使用金属—绝缘体—半导体(MIS)结构来代替金属—绝缘体—金属(MIM)。通过改变电容器Cs的偏压状况，可针对不同应用调节储能电容。

应认识到，增益可调节像素可与此类其他技术组合，同时保留在本文的说明书的范围内。

已描述了一个或多个当前优选实施例作为示例。将对本领域技术人员显而易见的是，可作出多种变化和修改，而不背离如权利要求书所限定的本发明的范围。

Claims (21)

1.一种传感器像素100，包括：

传感器3，

电荷储存体5，

具有重置输入11的重置块7，

读出块9，以及

具有增益调节控制输入19的电荷泄漏增益调节块17，

其中所述传感器3、电荷储存体5、重置块7、读出块9以及电荷泄漏增益调节块17分别可操作地连接至节点A。

2.如权利要求1所述的像素100，其特征在于，所述增益调节块和所述电荷储存体是单独的部件。

3.如权利要求1所述的像素100，其特征在于，所述增益调节块和所述电荷储存体是同一部件。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的像素100，其特征在于，所述块17包括可操作地连接的用于泄漏来自节点A的电荷的有源部件，而所述读出块9可包括可操作地连接至节点A的作为放大器的有源部件，其中所述有源部件具有随时间相似变化的工作参数。

5.如权利要求4所述的像素100，其特征在于，所述有源部件是晶体管。

6.如权利要求1-5中的任一项所述的像素100，其特征在于，所述像素100的部件是包含有源部件的集成电路。

7.如权利要求6所述的像素100，其特征在于，所述传感器3被集成到背板。

8.如权利要求1-7中的任一项所述的传感器像素100，其特征在于，所述传感器像素100的所有部件是集成电路。

9.一种调节传感器像素的增益的方法，所述方法包括：

将来自传感器3的电荷储存于连接至节点A的电荷储存体5，

从所述电荷储存体5泄漏电荷以减少节点A处的电荷，以及

读出由节点A的电荷所表示的像素的状态。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括在读出所述状态之后重置节点A处的电荷。

11.如权利要求9-10中的任一项所述的方法，其特征在于，从所述电荷储存体泄漏电荷包括：

根据所述块17的增益调节控制输入19处的信号通过电荷泄漏增益调节块17泄漏电荷。

12.如权利要求9-11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法可重复执行，而且随着时间的流逝，根据由于有源连接至节点A的作为放大器的有源部件的不稳定性引起的工作参数的变化，减少在储存电荷之后泄漏的电荷量，且读出所述像素的状态包括通过放大器读出所述像素的状态。

13.如权利要求9-12中的任一项所述的方法，其特征在于，泄漏电荷进一步包括通过有源部件泄漏电荷，所述有源部件的工作参数与所述放大器有源部件的工作参数随时间相似地变化。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括随着时间的流逝对所述有源部件施加相同的偏压应力。

15.如权利要求9-14中的任一项所述的方法，其特征在于，泄漏电荷包括根据进入传感器3的信号的动态范围泄漏一定量的电荷，以调节节点A处的电荷的动态范围。

16.如权利要求9-15中的任一项所述的方法，其特征在于，泄漏电荷包括泄漏电荷以调节节点A处的电荷的动态范围，从而避免读出期间的饱和。

17.如权利要求9-16中的任一项所述的方法，其特征在于，泄漏电荷包括泄漏电荷以调节节点A处的电荷的动态范围从而避免读出期间的饱和，所述调节的量基于先前的读出。

18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，泄漏电荷、读出以及重置包括通过单独的通道泄漏电荷、读出以及重置。

19.一种传感器像素阵列302，包括：

根据权利要求1-8中的任一项的多个传感器像素100，所述传感器像素连接为阵列。

20.一种传感器像素阵列系统300，包括：

根据权利要求19的传感器像素阵列302，

地址驱动器模块304，以及

读出模块306，

其中所述传感器像素阵列302可操作地连接至所述地址驱动器模块304和所述读出模块306。

21.传感器像素阵列系统300，其特征在于，进一步包括可操作地连接至所述地址驱动器模块304和所述读出模块306的控制器308。

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