CN109309799B - 像素感应电路及其驱动方法、图像传感器、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了一种像素感应电路，包括：光电转换模块、重置模块、补偿上拉模块、选择模块和源跟随晶体管；光电转换模块用于在曝光采样阶段采集入射光，并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对信号采集点进行充电；重置模块用于在重置阶段时将第一电源端提供的第一工作电压写入至信号采集点；补偿上拉模块用于在阈值补偿阶段时获取源跟随晶体管的阈值电压并根据阈值电压生成补偿电压，且输出至信号采集点，以及用于在输出阶段时将信号采集点处的电压上拉，以使得源跟随晶体管工作于饱和状态；选择模块用于控制源跟随晶体管的第一极与图像处理器之间的通断；源跟随晶体管用于根据信号采集点处的电压输出相应的电流信号。

Description

像素感应电路及其驱动方法、图像传感器、电子设备
技术领域
本公开涉及图像感测领域，特别涉及像素感应电路及其驱动方法、图像传感器、电子设备。
背景技术
有源像素传感器(APS)用于将光图像转换为电信号，其广泛应用于数字照相机、具有照相机的移动电话、视觉系统等。可以将有源像素传感器划分为电荷耦合器件(CCD)型和互补金属氧化物半导体(CMOS)型。可以采用半导体制造工艺制造在硅衬底上制备CMOS型APS，因此可以将CMOS型APS容易地集成到具有放大电路和信号处理的外围系统当中。与CCD型APS相比，CMOS型APS具有更低的制造成本、更高的处理速度和更低的功率消耗。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种像素感应电路及其驱动方法、图像传感器、电子设备。
第一方面，本公开实施例提供了一种像素感应电路，包括：光电转换模块、重置模块、补偿上拉模块、选择模块和源跟随晶体管；
其中，所述光电转换模块的输出端、所述重置模块、所述源跟随晶体管的控制极、所述补偿上拉模块连接于信号采集点；
光电转换模块，用于在曝光采样阶段采集入射光，并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对所述信号采集点进行充电；
所述重置模块，与第一控制信号线、第一电源端连接，响应于所述第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制，用于在重置阶段时将第一电源端提供的第一工作电压写入至所述信号采集点；
所述补偿上拉模块，与所述源跟随晶体管的第一极、第二控制信号线、第三控制信号线、第四控制信号线、第二电源端和第三电源端连接，响应于所述第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制，用于在阈值补偿阶段时获取所述源跟随晶体管的阈值电压并根据所述阈值电压生成补偿电压，且将所述补偿电压写入至所述信号采集点，其中，所述补偿电压V0＝VSS+Vth，VSS为所述第二电源端提供的第二工作电压，Vth为所述阈值电压；以及，响应于所述第三控制信号线所提供的第三控制信号、所述第四控制信号线所提供的第四控制信号信号的控制，用于在输出阶段时将所述信号采集点处的电压上拉，以使得所述源跟随晶体管工作于饱和状态；
所述选择模块，与所述源跟随晶体管的第一极、所述第三控制信号线连接，响应于所述第三控制信号的控制，用于控制所述源跟随晶体管的第一极与图像处理器之间的通断；
所述源跟随晶体管，其第二极与所述第二电源端连接，用于根据所述信号采集点处的电压输出相应的电流信号。
在一些实施例中，所述补偿上拉模块包括：阈值补偿子模块和上拉子模块；
其中，所述阈值补偿子模块，与所述信号采集点、所述源跟随晶体管的第一极、所述第二控制信号线连接，响应所述第二控制信号的控制，用于在阈值补偿阶段时获取所述源跟随晶体管的阈值电压并根据所述阈值电压生成补偿电压，且将补偿电压写入至所述信号采集点；
所述上拉子模块，与所述信号采集点、第三控制信号线、第四控制信号线、所述第二电源端和所述第三电源端连接，响应所述第三控制信号和所述第四控制信号的控制，用于在输出阶段时将所述信号采集点处的电压由采样电压上拉至检测电压；其中，所述采样电压V1＝V0+△V，△V为在所述曝光采样阶段中所述信号采集点处的电压变化量，所述检测电压V2＝V1+(V’-VSS-△V)*α，V’为所述第三电源端提供的第三工作电压，α为预定常数且0＜α＜1。
在一些实施例中，所述阈值补偿子模块包括：第二晶体管；
所述第二晶体管的控制极与所述第二控制信号线连接，所述第二晶体管的第一极与所述信号采集点连接，所述第二晶体管的第二极与所述源跟随晶体管的第一极连接。
在一些实施例中，所述上拉子模块包括：第三晶体管、第四晶体管、第一电容、第二电容；
其中，所述第三晶体管的控制极与所述第四控制信号线连接，所述第三晶体管的第一极与所述第一电容的第一端、所述第四晶体管的第二端连接，所述第三晶体管的第二极与所述第二电源端连接；
所述第四晶体管的控制极与所述第三控制信号线连接，所述第四晶体管的第一极与所述第三电源端连接，所述第四晶体管的第二极与所述第一电容的第一端连接；
所述第一电容的第二端与所述信号采集点连接；
所述第二电容的第一端与所述信号采集点连接，所述第二电容的第二端与所述第二电源端连接；
α＝c1/(c1+c2)，其中c1和c2分别为所述第一电容和所述第二电容的电容大小。
在一些实施例中，所述重置模块包括：第一晶体管；
所述第一晶体管的控制极与所述第一控制信号线连接，所述第一晶体管的第一极与所述第一电源端连接，所述第一晶体管的第二极与所述信号采集点连接。
在一些实施例中，所述选择模块包括：第五晶体管；
所述第五晶体管的控制极与所述第三控制信号线连接，所述第五晶体管的第一极与所述图像处理器连接，所述第五晶体管的第二极与所述源跟随晶体管的第一极连接。
在一些实施例中，所述第四控制信号线与所述第二控制信号线为同一控制信号线。
第二方面，本公开实施例提供了一种图像传感器，包括：如上述的像素感应电路。
第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括：如上述的图像传感器。
第四方面，本公开实施例提供了一种像素感应电路的驱动方法，所述像素感应电路为上述像素感应电路，所述驱动方法包括：
在重置阶段，所述重置模块响应于所述第一控制信号的控制，将所述第一工作电压写入至所述信号采集点；
在阈值补偿阶段，所述补偿上拉模块响应于所述第二控制信号的控制，获取所述源跟随晶体管的阈值电压并根据所述阈值电压生成所述补偿电压，且将所述补偿电压写入至所述信号采集点；
在曝光采样阶段，所述光转换模块采集入射光，并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对所述信号采集点进行充电；
在输出阶段，所述补偿上拉模块响应于所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制，将所述信号采集点处的电压上拉，所述源跟随晶体管工作于饱和状态并根据所述信号采集点处的电压输出相应的电流信号；与此同时，所述选择模块响应于所述第三控制信号的控制，使得所述源跟随晶体管的第一极与所述图像处理器之间导通，以将所述源跟随晶体管输出的电流信号传递至所述图像处理器。
附图说明
图1为现有技术中像素感应电路的电路结构示意图；
图2为图1中信号采集点处电压随时间变化的示意图；
图3为本公开实施例提供的一种像素感应电路的电路结构示意图；
图4为本公开实施例提供的另一种像素感应电路的电路结构示意图；
图5为图4所示像素感应电路的工作时序图；
图6为本公开实施例提供的一种像素感应电路的驱动方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开提供的像素感应电路及其驱动方法、图像传感器、电子设备进行详细描述。
COMS型图像传感器一般包括若干个像素单元(Pixel)，每一个像素单元中均设置有对应的像素感应电路。图1为现有技术中像素感应电路的电路结构示意图，如图1所示，该像素感应电路包括：重置晶体管Mrst、光电二极管PD、源跟随晶体管Msf和选择晶体管Msel；其中，重置晶体管Mrst的控制极、光电二极管PD的第一端和源跟随晶体管Msf的控制极三者连接于信号采集点FD。光电二极管PD用于采集入射光并生成对应的电信号，源跟随晶体管Msf用于根据信号采集点PD的电压信号输出对应的电流信号，选择晶体管Msel将该电流信号传递至外部的图像处理器，以供外部的图像处理器根据该电流信号确定入射光的光强。
图2为图1中信号采集点处电压随时间变化的示意图，如图2所示，在重置阶段T1时，重置晶体管Mrst响应于重置信号线Reset的控制而导通，重置电压端提供的预定重置电压Vrst写入至信号采集点，以对信号采集点FD进行重置处理；在曝光采样阶段T2(持续时间为t，t取值由人工设定)时，重置晶体管Mrst截止，光电二极管PD采集入射光并生成对应的电信号以对信号采集点FD进行充电，信号采集点FD处的电压逐渐下降(假定在曝光采样阶段T2结束时光电二极管PD处的电压为Vf)，信号采集点FD处电压变化量△V＝Vrst-V0与入射光的光强相对应；源跟随晶体管Msf工作于饱和状态，并根据信号采集点FD处的电压输出对应的电流信号，选择晶体管Msel响应于选择控制信号线SEL而导通，以将该电流信号传递至外部的图像处理器，图像处理器根据该电流信号可计算出信号采集点FD在曝光采样阶段T2的电压变化量△V，从而能得到入射光的光强。
然而，随着使用时间的增长，其内源跟随晶体管Msf的阈值电压发生漂移，对于信号采集点FD处相同的电压，源跟随晶体管Msf输出的电流不同，即源跟随晶体管Msf输出电流不均一。
为解决上述技术问题，本公开提供了一种像素感应电路及其驱动方法、图像传感器和电子设备。
图3为本公开实施例提供的一种像素感应电路的电路结构示意图，如图3所示，该像素感应电路包括：光电转换模块1、重置模块2、补偿上拉模块3、选择模块4和源跟随晶体管Msf；其中，光电转换模块1的输出端、重置模块2、源跟随晶体管Msf的控制极、补偿上拉模块3连接于信号采集点PD。
光电转换模块1，用于在曝光采样阶段采集入射光，并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对信号采集点PD进行充电。在本公开的各实施例中，以光电转换模块包括光电二极管(Photo Diode，简称PD)为例进行描述，其中光电二极管PD的正极可与一电源端(提供电压VR)连接，负极与光电转换模块11的输出端连接；当然，本公开中的光电转换模块还可以为其他具有光电转化功能的器件。
重置模块2与第一控制信号线CL1、第一电源端连接，重置模块2响应于第一控制信号线CL1所提供的第一控制信号的控制，用于在重置阶段时将第一电源端提供的第一工作电压写入至信号采集点PD。
补偿上拉模块3与源跟随晶体管Msf的第一极、第二控制信号线CL2、第三控制信号线CL3、第四控制信号线CL4、第二电源端和第三电源端连接。补偿上拉模块3响应于第二控制信号线CL2所提供的第二控制信号的控制，用于在阈值补偿阶段时获取源跟随晶体管Msf的阈值电压并根据阈值电压生成补偿电压，且将补偿电压写入至信号采集点PD，其中，补偿电压V0＝VSS+Vth，VSS为第二电源端提供的第二工作电压，Vth为阈值电压。
此外，补偿上拉模块3还响应于第三控制信号线CL3所提供的第三控制信号、第四控制信号线CL4所提供的第四控制信号信号的控制，用于在输出阶段时将信号采集点PD处的电压上拉，以使得源跟随晶体管Msf工作于饱和状态。
选择模块4与源跟随晶体管Msf的第一极、第三控制信号线CL3连接，选择模块4响应于第三控制信号的控制，用于控制源跟随晶体管Msf的第一极与图像处理器5之间的通断。
源跟随晶体管Msf，其第二极与第二电源端连接，用于在输出阶段时根据信号采集点PD处的电压输出相应的电流信号。
本公开所提供的像素感应电路的工作过程，包括如下四个阶段：重置阶段S1、阈值补偿阶段S2、曝光采样阶段S3和输出阶段S4。
在重置阶段S1，第一重置模块2响应于第一控制信号的控制，将第一工作电压写入至信号采集点PD，以对信号采集点PD处的电压进行重置。需要说明的是，本实施例中假定第一电源端提供的第一工作电压为Vrst，Vrst应大于VSS，以保证在信号采集点PD的电压为Vrst时，源跟随晶体管Msf能够导通，为后续在阈值补偿阶段获取源跟随晶体管Msf的阈值电压的过程作准备。与此同时，选择模块4响应于第三控制信号的控制，将源跟随晶体管Msf的第一极与图像处理器5之间断开，以防止源跟随晶体管Msf在重置阶段输出的电流进入图像处理器5。
在阈值补偿阶段S2，补偿上拉模块3响应于第二控制信号的控制，获取源跟随晶体管Msf的阈值电压并根据阈值电压生成补偿电压V0，且将补偿电压V0写入至信号采集点PD。
在曝光采样阶段S3(持续时间由人工设定)，光电转换模块1采集入射光并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对信号采集点PD进行充电；在该过程中，假定信号采集点PD处电压变化量(充电结束后的电压与充电前的电压之差)为△V，因此在曝光采样阶段S3结束时信号采集点PD处的采样电压为V1＝V0+△V＝VSS+Vth+△V。
在输出阶段，补偿上拉模块3响应于第三控制信号和第四控制信号的控制，将信号采集点PD处的电压上拉，以使得源跟随晶体管Msf工作于饱和状态；其中，假定信号采集点PD处的电压上拉量为Vu，则此时信号采集点PD处的电压为V1+Vu＝VSS+Vth+△V+Vu。与此同时，选择模块4响应于第三控制信号的控制，将源跟随晶体管Msf的第一极与图像处理器5之间导通，源跟随晶体管Msf根据信号采集点FD处的电压输出相应的电流信号，此时源跟随晶体管Msf的栅源电压Vgs：
Vgs＝VSS+Vth+△V+Vu–VSS＝Vth+△V+Vu
根据饱和驱动电流公式可得：
I＝K*(Vgs-Vth)2
＝K*(Vth+△V+Vu-Vth)2
＝K*(△V+Vu)2
其中，K为一个常量，由源跟随晶体管Msf的尺寸和电学特性所决定。通过上式可知，源跟随晶体管Msf输出的电流大小与信号采集点PDFD的电压变化量△V相关，而与源跟随晶体管Msf的阈值电压Vth无关。所以，本公开所提供的像素感应电路可以克服源极跟随器晶体管由于自身差异所导致的输出电流不均一的问题。
需要说明的是，在本公开中，在曝光采样阶段中光电转换模块输出的电荷会导致信号采集点PD处的电压下降，此时源跟随晶体管Msf会处于截止状态，不输出电流。为使得源跟随晶体管Msf能够在输出阶段输出电流信号，因此在输出阶段时需将信号采集点PD处的电压进行上拉，并使得源跟随晶体管Msf能够工作于饱和状态。
作为一种可选实施方案，补偿上拉模块3包括：阈值补偿子模块301和上拉子模块302。
其中，阈值补偿子模块301与信号采集点PD、源跟随晶体管Msf的第一极、第二控制信号线CL2连接，阈值补偿子模块301响应第二控制信号的控制，用于在阈值补偿阶段时获取源跟随晶体管Msf的阈值电压并根据阈值电压生成补偿电压，且将补偿电压写入至信号采集点PD；
上拉子模块302与信号采集点PD、第三控制信号线CL3、第四控制信号线CL4、第二电源端和第三电源端连接，上拉子模块302响应第三控制信号和第四控制信号的控制，用于在输出阶段时将信号采集点PD处的电压由采样电压上拉至检测电压；其中，采样电压V1＝V0+△V，△V为在曝光采样阶段中信号采集点PD处的电压变化量，检测电压V2＝V1+(V’-VSS-△V)*α，V’为第三电源端提供的第三工作电压，α为预定常数且0＜α＜1。
在上述方案中，Vu＝(V’-VSS-△V)*α，因此在上拉子模块302对信号采集点PD处的电压进行上拉处理后，信号采集点PD处的电压为VSS+Vth+△V+(V’-VSS-△V)*α,源跟随晶体管Msf的栅源电压Vgs：
Vgs＝Vth+△V+(V’-VSS-△V)*α
根据饱和驱动电流公式可得：
I＝K*(Vgs-Vth)2
＝K*[Vth+△V+(V'-VSS-△V)*α-Vth]2
＝K*[△V+(V'-VSS-△V)*α]2
需要说明的是，本实施例中在输出阶段时将信号采集点PD处的电压上拉Vu＝(V’-VSS-△V)*α的情况，仅为本公开中的一种可选方案，其不会对本公开的技术方案产生限制，本公开中的电压上拉量Vu还可以为其他情况，例如电压上拉量Vu为一个预先设定的固定值。
图4为本公开实施例提供的另一种像素感应电路的电路结构示意图，如图4所示，该像素感应电路为基于图3所示像素感应电路的一种具体化实施方案。
作为一种可选实施方案，阈值补偿子模块301包括：第二晶体管M2；第二晶体管M2的控制极与第二控制信号线CL2连接，第二晶体管M2的第一极与信号采集点PD连接，第二晶体管M2的第二极与源跟随晶体管Msf的第一极连接。
上拉子模块302包括：第三晶体管M3、第四晶体管M4、第一电容C1、第二电容C2；
其中，第三晶体管M3的控制极与第四控制信号线CL4连接，第三晶体管M3的第一极与第一电容C1的第一端、第四晶体管M4的第二端连接，第三晶体管M3的第二极与第二电源端连接。
第四晶体管M4的控制极与第三控制信号线CL3连接，第四晶体管M4的第一极与第三电源端连接，第四晶体管M4的第二极与第一电容C1的第一端连接。
第一电容C1的第二端与信号采集点PD连接；第二电容C2的第一端与信号采集点PD连接，第二电容C2的第二端与第二电源端连接；
此时，α＝c1/(c1+c2)，其中c1和c2分别为第一电容C1和第二电容C2的电容大小。
作为一种可选实施方案，重置模块2包括：第一晶体管M1；第一晶体管M1的控制极与第一控制信号线CL1连接，第一晶体管M1的第一极与第一电源端连接，第一晶体管M1的第二极与信号采集点PD连接。
作为一种可选实施方案，选择模块4包括：第五晶体管M5；第五晶体管M5的控制极与第三控制信号线CL3连接，第五晶体管M5的第一极与图像处理器5连接，第五晶体管M5的第二极与源跟随晶体管Msf的第一极连接。
在本公开中，第一晶体管M1M1～第四晶体管M4M5均作为开关管来使用。晶体管一般包括三个极：栅极、源极和漏极，晶体管中的源极和漏极在结构上是对称的，根据需要两者是可以互换的。在本公开中，控制极是指晶体管的栅极，第一极和第二极中的一者为源极，另一者为漏极。
此外，按照晶体管特性，可将晶体管分为N型晶体管和P型晶体管；当晶体管为N型晶体管时，其导通电压为高电平电压，截止电压为低电平电压；当晶体管为P型晶体管时，其导通电压为低电平电压，截止电压为高电平电压。本公开中的“有效电平状态”是指信号处于能够控制相应晶体管导通的电压状态，“非有效电平状态”是指信号能够控制相应晶体管截止的电压状态；因此，当晶体管为N型晶体管时，有效电平状态是指高电平状态，非有效电平状态是指低电平状态；当晶体管为P型晶体管时，有效电平状态是指低电平状态，非有效电平状态是指高电平状态。
下面以第一晶体管M1～第四晶体管M4、源跟随晶体管Msf均为N型晶体管为例，进行示例性描述。其中，第一电源端提供的第一工作电压为Vrst，第二电源端提供的第二工作电压为VSS，第二电源端提供的第三工作电压为V’。
下面将结合附图来对本实施例所提供的像素感应电路的工作过程进行详细描述。
图5为图4所示像素感应电路的工作时序图，如图5所示，像素感应电路的工作过程，包括如下四个阶段：重置阶段S1、阈值补偿阶段S2、曝光采样阶段S3和输出阶段S4。
在重置阶段S1，第一控制信号线CL1提供的第一控制信号处于高电平状态，第二控制信号线CL2提供的第二控制信号处于低电平状态，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于低电平状态，第四控制信号线CL4提供的第四控制信号处于高电平状态。此时，第一晶体管M1和第三晶体管M3导通，第二晶体管M2、第四晶体管M4和第五晶体管M5截止。
由于第一晶体管M1导通，因此第一工作电压Vrst通过第一晶体管M1写入至信号采集点PD，以对信号采集点PD处的电压进行重置。与此同时，由于第三晶体管M3导通，因此第二工作电压VSS通过第三晶体管M3写入至第一节点，第一节点处的电压为VSS。
需要说明的是，在对信号采集点PD处的电压进行重置的过程中，源跟随晶体管Msf会输出电流，但是由于第五晶体管M5截止，因此该电流不会流至图像处理器5中，可防止出现误检测。
在阈值补偿阶段S2，第一控制信号线CL1提供的第一控制信号处于低电平状态，第二控制信号线CL2提供的第二控制信号处于高电平状态，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于低电平状态，第四控制信号线CL4提供的第四控制信号处于高电平状态。此时，第二晶体管M2和第三晶体管M3导通，第一晶体管M1、第四晶体管M4和第五晶体管M5截止。
由于第二晶体管M2导通，因此源跟随晶体管Msf输出的电流会通过第二晶体管M2来对信号采集点PD进行充电，当信号采集点PD处的电压为VSS+Vth时，源跟随晶体管Msf截止，充电结束。与此同时，由于第三晶体管M3维持导通，因此第一节点的电压维持为VSS。
在曝光采样阶段S3，第一控制信号线CL1提供的第一控制信号处于低电平状态，第二控制信号线CL2提供的第二控制信号处于低电平状态，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于低电平状态，第四控制信号线CL4提供的第四控制信号处于低电平状态。此时，第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4和第五晶体管M5截止。
光电转换模块1采集入射光并产生电荷，且对信号采集点PD处进行充电。在该过程中，假定信号采集点PD处电压变化量(充电结束后的电压与充电前的电压之差)为△V。则在曝光采样阶段结束时，信号采集点PD处的电压为VSS+Vth+△V。
在信号采集点PD处的电压的变化过程中，由于第一节点处于浮接状态(Floating)，因此在第一电容C1的自举作用下，第一节点处的电压由VSS跳变为VSS+△V。
在输出阶段S4，第一控制信号线CL1提供的第一控制信号处于低电平状态，第二控制信号线CL2提供的第二控制信号处于低电平状态，第三控制信号线CL3提供的第三控制信号处于低电平状态，第四控制信号线CL4提供的第四控制信号处于低电平状态。此时，第四晶体管M4和第五晶体管M5导通，第一晶体管M1、第二晶体管M2和第三晶体管M3截止。
由于第四晶体管M4导通，则第三工作电压V’通过第四晶体管M4写入至第一节点，即第一节点处的电压由VSS+△V变为V’；与此同时，由于信号采集点PD处于浮接状态，因此在第一电容C1的自举作用和第一/第二电容C1、C2分压作用下，信号采集点PD处的电压会由VSS+Vth+△V上拉至VSS+Vth+△V+(V’-VSS-△V)*c1/(c1+c2)。
此时，源跟随晶体管Msf的栅源电压Vgs：
Vgs＝Vth+△V+(V’-VSS-△V)*c1/(c1+c2)
根据饱和驱动电流公式可得：
I＝K*(Vgs-Vth)2
＝K*[Vth+△V+(V'-VSS-△V)*c1/(c1+c2)-Vth]2
＝K*[△V+(V'-VSS-△V)*c1/(c1+c2)]2
源跟随晶体管Msf输出的电流大小与信号采集点PD的电压变化量△V、第二工作电压VSS、第三工作电压V’、第一电容C1的电容大小c1、第二电容C2的电容大小c2相关，而与源跟随晶体管Msf的阈值电压Vth无关。所以，本公开所提供的像素感应电路可以克服源极跟随器晶体管由于自身差异所导致的输出电流不均一的问题。
在实际应用中，可通过对第二工作电压VSS、第三工作电压V’、第一电容C1的电容大小c1、第二电容C2的电容大小c2进行设计，从而对信号采集点PD处电压在输出阶段的电压上拉量进行控制。
作为一种优选实施方案，第四控制信号线CL4与第二控制信号线CL2为同一控制信号线(此种情况未给出相应附图)，此时第四控制信号线CL4中加载第二控制信号。通过该技术手段，可使得像素感应电路所需配置的控制信号线数量减小。需要说明的是，当第四控制信号线CL4与第二控制信号线CL2为同一控制信号线时，第三晶体管M3仅在阈值补偿阶段导通，而在重置阶段不导通。
作为一种优选实施方案，第三电源端与第一电源端为同一电源端，即第三电源端提供的第三工作电压V’＝Vrst。通过该技术手段，可使得像素感应电路所需配置的电源端数量减小。
需要说明的是，上述各晶体管均为N型晶体管的情况，仅为本公开中的一种优选方案，此时可采用一次晶体管制备工艺以同时制备上述各晶体管，该情况不会对本公开的技术方案产生限制。在本公开中，各晶体管还可选择性的替换为P型晶体管，具体情况此处不再详细说明。
图6为本公开实施例提供的一种像素感应电路的驱动方法的流程图，如图6所示，像素感应电路采用前述各实施例任一提供的像素感应电路，该驱动方法包括：
步骤S101、在重置阶段，重置模块响应于第一控制信号的控制，将第一工作电压写入至信号采集点。
步骤S102、在阈值补偿阶段，补偿上拉模块响应于第二控制信号的控制，获取源跟随晶体管的阈值电压并根据阈值电压生成补偿电压，且将补偿电压写入至信号采集点。
步骤S103、在曝光采样阶段，光转换模块采集入射光，并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对信号采集点进行充电。
步骤S104、在输出阶段，补偿上拉模块响应于第三控制信号、第四控制信号的控制，将信号采集点处的电压上拉，源跟随晶体管工作于饱和状态并根据信号采集点处的电压输出相应的电流信号；与此同时，选择模块响应于第三控制信号的控制，使得源跟随晶体管的第一极与图像处理器之间导通，以将源跟随晶体管输出的电流信号传递至图像处理器。
对于上述步骤S101～步骤S104的具体描述可参见前述实施例中相应内容，此处不再赘述。
本公开实施例还提供了一种图像传感器，该图像传感器包括排列为阵列的多个像素单元，至少一个像素单元包括本公开任一实施例所提供的像素感应电路。
除了像素单元阵列之外，该图像传感器还可以包括行驱动电路、列驱动电路、放大电路、预处理电路等外围电路。像素单元阵列和外围电路例如可以通过半导体集成电路制备工艺(例如CMOS集成电路制备工艺)形成在硅衬底上，该硅衬底例如可以为单晶硅衬底或绝缘体上硅(SOI)衬底等。
本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括图像传感器，该图像传感器采用上述的图像传感器。该电子设备可以是数字照相机、移动电话、平板电脑、笔记本电脑等。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种像素感应电路，其特征在于，包括：光电转换模块、重置模块、补偿上拉模块、选择模块和源跟随晶体管；
其中，所述光电转换模块的输出端、所述重置模块、所述源跟随晶体管的控制极、所述补偿上拉模块连接于信号采集点；
光电转换模块，用于在曝光采样阶段采集入射光，并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对所述信号采集点进行充电；
所述重置模块，与第一控制信号线、第一电源端连接，响应于所述第一控制信号线所提供的第一控制信号的控制，用于在重置阶段时将第一电源端提供的第一工作电压写入至所述信号采集点；
所述补偿上拉模块，与所述源跟随晶体管的第一极、第二控制信号线、第三控制信号线、第四控制信号线、第二电源端和第三电源端连接，响应于所述第二控制信号线所提供的第二控制信号的控制，用于在阈值补偿阶段时获取所述源跟随晶体管的阈值电压并根据所述阈值电压生成补偿电压，且将所述补偿电压写入至所述信号采集点，其中，所述补偿电压V0=VSS+Vth，VSS为所述第二电源端提供的第二工作电压，Vth为所述阈值电压；以及，响应于所述第三控制信号线所提供的第三控制信号、所述第四控制信号线所提供的第四控制信号的控制，用于在输出阶段时将所述信号采集点处的电压上拉，以使得所述源跟随晶体管工作于饱和状态；
所述选择模块，与所述源跟随晶体管的第一极、所述第三控制信号线连接，响应于所述第三控制信号的控制，用于控制所述源跟随晶体管的第一极与图像处理器之间的通断；
所述源跟随晶体管，其第二极与所述第二电源端连接，用于根据所述信号采集点处的电压输出相应的电流信号。
2.根据权利要求1所述的像素感应电路，其特征在于，所述补偿上拉模块包括：阈值补偿子模块和上拉子模块；
其中，所述阈值补偿子模块，与所述信号采集点、所述源跟随晶体管的第一极、所述第二控制信号线连接，响应所述第二控制信号的控制，用于在阈值补偿阶段时获取所述源跟随晶体管的阈值电压并根据所述阈值电压生成补偿电压，且将补偿电压写入至所述信号采集点；
所述上拉子模块，与所述信号采集点、第三控制信号线、第四控制信号线、所述第二电源端和所述第三电源端连接，响应所述第三控制信号和所述第四控制信号的控制，用于在输出阶段时将所述信号采集点处的电压由采样电压上拉至检测电压；其中，所述采样电压V1= V0+△V，△V为在所述曝光采样阶段中所述信号采集点处的电压变化量，所述检测电压V2=V1+（V’-VSS-△V）*α，V’为所述第三电源端提供的第三工作电压，α为预定常数且0＜α＜1。
3.根据权利要求2所述的像素感应电路，其特征在于，所述阈值补偿子模块包括：第二晶体管；
所述第二晶体管的控制极与所述第二控制信号线连接，所述第二晶体管的第一极与所述信号采集点连接，所述第二晶体管的第二极与所述源跟随晶体管的第一极连接。
4.根据权利要求2所述的像素感应电路，其特征在于，所述上拉子模块包括：第三晶体管、第四晶体管、第一电容、第二电容；
其中，所述第三晶体管的控制极与所述第四控制信号线连接，所述第三晶体管的第一极与所述第一电容的第一端、所述第四晶体管的第二端连接，所述第三晶体管的第二极与所述第二电源端连接；
所述第四晶体管的控制极与所述第三控制信号线连接，所述第四晶体管的第一极与所述第三电源端连接，所述第四晶体管的第二极与所述第一电容的第一端连接；
所述第一电容的第二端与所述信号采集点连接；
所述第二电容的第一端与所述信号采集点连接，所述第二电容的第二端与所述第二电源端连接；
α=c1/（c1+c2），其中c1和c2分别为所述第一电容和所述第二电容的电容大小。
5.根据权利要求1所述的像素感应电路，其特征在于，所述重置模块包括：第一晶体管；
所述第一晶体管的控制极与所述第一控制信号线连接，所述第一晶体管的第一极与所述第一电源端连接，所述第一晶体管的第二极与所述信号采集点连接。
6.根据权利要求1所述的像素感应电路，其特征在于，所述选择模块包括：第五晶体管；
所述第五晶体管的控制极与所述第三控制信号线连接，所述第五晶体管的第一极与所述图像处理器连接，所述第五晶体管的第二极与所述源跟随晶体管的第一极连接。
7.根据权利要求1-6中任一所述的像素感应电路，其特征在于，所述第四控制信号线与所述第二控制信号线为同一控制信号线。
8.一种图像传感器，其特征在于，包括：权利要求1-7中任一所述的像素感应电路。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：如上述权利要求8所述的图像传感器。
10.一种像素感应电路的驱动方法，其特征在于，所述像素感应电路为上述权利要求1-7中任一所述像素感应电路，所述驱动方法包括：
在重置阶段，所述重置模块响应于所述第一控制信号的控制，将所述第一工作电压写入至所述信号采集点；
在阈值补偿阶段，所述补偿上拉模块响应于所述第二控制信号的控制，获取所述源跟随晶体管的阈值电压并根据所述阈值电压生成所述补偿电压，且将所述补偿电压写入至所述信号采集点；
在曝光采样阶段，所述光电转换模块采集入射光，并根据采集到的入射光生成对应的电信号，以对所述信号采集点进行充电；
在输出阶段，所述补偿上拉模块响应于所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制，将所述信号采集点处的电压上拉，所述源跟随晶体管工作于饱和状态并根据所述信号采集点处的电压输出相应的电流信号；与此同时，所述选择模块响应于所述第三控制信号的控制，使得所述源跟随晶体管的第一极与所述图像处理器之间导通，以将所述源跟随晶体管输出的电流信号传递至所述图像处理器。
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