CN114422725B - 一种图像输出方法、图像传感器及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种图像输出方法、图像传感器及其应用。图像输出方法包括：输入电路在EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在APS模式工作时段，对入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷；EVS电路在第一光电转换的过程中，根据光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号；APS电路在第一光电转换继续进行的过程中，根据光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号；控制电路根据事件信号输出相应的EVS图像，以及根据灰阶信号输出相应的APS图像；其中，单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间。本申请不仅能够有效地减小图像传感器的尺寸，还能够实现在输出一帧APS图像的同时，输出多帧EVS图像。

Description

一种图像输出方法、图像传感器及其应用

技术领域

本申请涉及感光元件技术领域，尤其涉及一种图像输出方法、图像传感器及其应用。

背景技术

相关技术中，APS（ActivePixelSensor，主动型像素传感器）与EVS（Event-basedVisionSensor，事件型视觉传感器）相互融合的方案为：对EVS中光电二极管所产生的光电流进行复制以形成APS，从而实现EVS与APS的相互融合。但是，这种方案在光电流的复制过程中容易引入大量的噪声，从而严重影响了APS的成像质量；而且，在输出图像的过程中，也无法实现单个像素同时输出APS图像和EVS图像。此外，APS和EVS都需要用于检测光的光电转换器件，而光电转换器件会占据图像传感器的大部分空间，从而大幅度增加了图像传感器的尺寸。由此可见，采用上述融合方案的图像传感器存在诸多弊端，比如功耗大、噪声大和尺寸大等。

因此，有必要对现有图像传感器的图像输出方法进行改进。

发明内容

本申请提供了一种图像输出方法、图像传感器及其应用，旨在解决相关技术中实现APS与EVS相互融合的图像传感器的尺寸较大，且无法实现单个像素同时输出APS图像和EVS图像的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种图像输出方法，应用于图像传感器，所述图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列，所述像素阵列被配置为APS像素和EVS像素两种像素类型，且所述图像传感器包括输入电路、APS电路、EVS电路和控制电路；其中，所述输入电路连接于所述APS电路和所述EVS电路，所述控制电路连接于所述APS电路和所述EVS电路；所述输入电路的工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个所述APS模式工作时段处于相邻所述EVS模式工作时段之间；

所述图像输出方法包括：

所述输入电路在所述EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在所述APS模式工作时段，对所述入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷；

所述EVS电路在所述第一光电转换的过程中，根据所述光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号；

所述APS电路在所述第一光电转换继续进行的过程中，根据所述光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号；

所述控制电路根据所述事件信号输出相应的EVS图像，以及根据所述灰阶信号输出相应的APS图像。

本申请实施例第二方面提供了一种图像传感器，包括由多个像素组成的像素阵列，所述像素阵列被配置为APS像素和EVS像素两种像素类型，且所述图像传感器包括输入电路、APS电路、EVS电路和控制电路；其中，所述输入电路连接于所述APS电路和所述EVS电路，所述控制电路连接于所述APS电路和所述EVS电路；所述输入电路的工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个所述APS模式工作时段处于相邻所述EVS模式工作时段之间；

所述输入电路用于在所述EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在所述APS模式工作时段，对所述入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷；

所述EVS电路用于在所述第一光电转换的过程中，根据所述光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号；

所述APS电路用于在所述第一光电转换继续进行的过程中，根据所述光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号；

所述控制电路用于根据所述事件信号输出相应的EVS图像，以及根据所述灰阶信号输出相应的APS图像。

本申请实施例第三方面提供了一种如本申请实施例第二方面所述的图像传感器在光电设备中的应用。

从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：

图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列，且像素阵列被配置为APS像素和EVS像素两种像素类型。具体地，图像传感器包括四种电路，分别为输入电路、APS电路、EVS电路和控制电路；其中，输入电路的工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间。在本申请中，输入电路用于在EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换（即EVS的曝光），并生成相应的光电流供EVS电路使用以得到相应的事件信号，以及在APS模式工作时段，对入射光进行第二光电转换（即APS的曝光），并生成相应的光电荷供APS电路使用以得到相应的灰阶信号；控制电路用于根据灰阶信号输出相应的APS图像，以及根据事件信号输出相应的EVS图像；由此可见，APS像素与EVS像素之间共用同一个输入电路和同一个控制电路，即不必分别为APS像素和EVS像素均设置一个输入电路和一个控制电路，从而能够大幅度减小图像传感器的尺寸。重要的是，单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间，这就意味着EVS的曝光过程中被分出了一部分时段（即APS模式工作时段）去执行APS的曝光，而由于APS电路会在第一光电转换继续进行的过程中（即在第二光电转换完成后的下一个第一光电转换的过程中，或者是说，在与APS模式工作时段相邻的下一个EVS模式工作时段内），根据光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号，所以APS的读出并不会影响EVS的曝光和读出，从而能够实现在输出一帧APS图像的同时，输出多帧EVS图像，使得当单个像素既包括APS像素又包括EVS像素时，该单个像素能够同时输出APS图像和EVS图像，真正意义上实现了APS与EVS之间的相互融合。

附图说明

为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的图像输出方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的像素的第一种模块框图；

图3为本申请实施例提供的输入电路的工作时间单元的示意图；

图4为本申请实施例提供的像素的第二种模块框图；

图5为本申请实施例提供的像素的电路结构示意图；

图6为本申请实施例提供的像素阵列的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的像素结构如图5所示时，像素中各晶体管的第一种导通/截止状态示意图；

图8为本申请实施例提供的像素中各晶体管的导通/截止状态如图7所示时，所输出的图像的示意图；

图9为本申请实施例提供的像素结构如图5所示时，像素中各晶体管的第二种导通/截止状态示意图；

图10为本申请实施例提供的像素中各晶体管的导通/截止状态如图9所示时，所输出的图像的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案以及优点更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，也即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图像传感器是一种将自身感光面上的入射光转换为相应电信号的元件，其一般包括CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体）图像传感器和DVS（DynamicVisionSensor，动态视觉传感器）；其中，CMOS图像传感器即为APS（ActivePixelSensor，主动型像素传感器），DVS即为EVS（Event-basedVisionSensor，事件型视觉传感器）。近些年来，APS的发展日益迅猛，这使得其在汽车电子、智能制造、工业监控和军事侦察等领域的应用越来越广泛；但是，其在高分辨率和/或高帧频的条件下，会产生巨量的数据，从而导致芯片的功耗较大，这就意味着对芯片在传输带宽、数据计算能力等方面提出了更高的要求。而由于EVS仅检测入射光的强度改变的事件，并基于检测出的事件输出EVS图像（即事件图像），所以EVS的数据量较低，从而导致EVS的分辨率也较低。有鉴于此，APS与EVS相互融合的技术便成为了行业的热点。

相关技术中，APS与EVS相互融合的方案为：对EVS中光电二极管所产生的光电流进行复制以形成APS，从而实现EVS与APS的相互融合。但是，这种方案在光电流的复制过程中容易引入大量的噪声，从而严重影响了APS的成像质量；而且，在输出图像的过程中，也无法实现单个像素同时输出APS图像和EVS图像。此外，APS和EVS都需要用于检测光的光电转换器件，而光电转换器件会占据图像传感器的大部分空间，从而大幅度增加了图像传感器的尺寸。由此可见，采用上述融合方案的图像传感器存在诸多弊端，比如功耗大、噪声大和尺寸大等。为此，本申请实施例提供了一种图像输出方法，该图像输出方法可以应用于图像传感器，该图像传感器可以应用于光电设备；其中，光电设备为需要将入射光转换为相应电信号的设备，比如数码相机、摄影机、录影机、传真机、影像扫描仪和数字电视等。

请参阅图1和图2，图1为本申请实施例提供的图像输出方法的流程示意图，图2为本申请实施例提供的像素的第一种模块框图。本申请实施例提供的图像输出方法应用于图像传感器，且该图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列；其中，像素阵列被配置为APS像素和EVS像素两种像素类型。该图像传感器包括四种电路，分别为输入电路100、APS电路200、EVS电路300和控制电路400；其中，输入电路100连接于APS电路200和EVS电路300，控制电路400连接于APS电路200和EVS电路300。输入电路100的工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间；在本文中，所叙述的工作时间单元可以为正常输出一帧APS图像的工作时间。作为一种示例，请进一步参阅图3，图3为本申请实施例提供的输入电路的工作时间单元的示意图；其中，A1、A2、A3和A4均为EVS模式工作时段，B1、B2和B3均为APS模式工作时段。

基于此，本申请实施例提供的图像输出方法包括如下步骤101至104。

步骤101、输入电路在EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在APS模式工作时段，对入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷。

在本申请实施例中，输入电路100在EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在APS模式工作时段，对入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷；其中，第一光电转换即为EVS的曝光，第二光电转换即为APS的曝光。由此可见，EVS的曝光过程中被分出了一部分时段（即APS模式工作时段）去执行了APS的曝光，即EVS的曝光与APS的曝光交替进行；比如，以图3中的A1、B1和A2为例，EVS的曝光过程（即A1与A2之间连续的时段）中被分出了一部分时段（即B1）去执行了APS的曝光。

步骤102、EVS电路在第一光电转换的过程中，根据光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号。

在本申请实施例中，EVS电路300在第一光电转换的过程中，根据光电流相应的第一电压的变化速率（比如根据第一电压的变化速率的变化趋势，即增大、减小或不变），输出相应的事件信号；其中，事件信号用于生成相应的EVS图像。在实际应用中，如果像素正在进行EVS图像的输出，那么输入电路100便会对入射光进行第一光电转换，并输出相应的光电流至EVS电路300；之后，EVS电路300会根据所接收的光电流相应的第一电压的变化速率的变化趋势，输出相应的事件信号，以便后续利用所输出的事件信号生成相应的EVS图像。此处，有必要进行说明，光电流相应的第一电压的变化速率的变化趋势用于指示入射光的强度的变化（即增大、减小或不变），这就意味着EVS电路300实际上是根据入射光的强度的变化去输出相应的事件信号的，比如以光电流相应的第一电压的变化速率是否增大、是否减小或是否不变来确定入射光的强度的变化。作为一种示例，若第一电压的变化速率增大，则EVS电路300输出第一事件信号，且该第一事件信号指示入射光的强度增大；若第一电压的变化速率减小，则EVS电路300输出第二事件信号，且该第二事件信号指示入射光的强度减小；若第一电压的变化速率不变，则EVS电路300不输出事件信号，即指示入射光的强度不变。

步骤103、APS电路在第一光电转换继续进行的过程中，根据光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号。

在本申请实施例中，APS电路200在第一光电转换继续进行的过程中（即在第二光电转换完成后的下一个第一光电转换的过程中，或者是说，在与APS模式工作时段相邻的下一个EVS模式工作时段内），根据光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号；其中，灰阶信号用于生成相应的APS图像。比如，以图3中的A1、B1和A2为例，输入电路100会在B1内对入射光进行第二光电转换，以生成相应的光电荷，APS电路200会在A2内，根据所生成的光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号。可以理解，APS电路200输出灰阶信号的过程实际上就是APS的读出过程，APS电路200输出灰阶信号的过程是在与APS模式工作时段（如B1）相邻的下一个EVS模式工作时段（如A2）内进行的，而在A2内仍然可以继续执行EVS操作，即APS的读出过程并不会影响EVS的曝光和读出，这使得当单个像素既包括APS像素又包括EVS像素时，该单个像素能够同时输出APS图像和EVS图像。

步骤104、控制电路根据灰阶信号输出相应的APS图像，以及根据事件信号输出相应的EVS图像。

在本申请实施例中，控制电路400根据灰阶信号输出相应的APS图像，以及根据事件信号输出相应的EVS图像。在实际应用中，如果像素正在进行APS图像的输出，那么APS电路200便会根据所接收的光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号至控制电路400；之后，控制电路400会根据所接收的灰阶信号输出相应的APS图像，以展示给用户。同理，如果像素正在进行EVS图像的输出，那么EVS电路300便会根据所接收的光电流相应的第一电压的变化速率的变化趋势，输出相应的事件信号至控制电路400；之后，控制电路400会根据所接收的事件信号输出相应的EVS图像，以展示给用户。

本申请实施例提供的图像输出方法应用于图像传感器，图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列，且像素阵列被配置为APS像素和EVS像素两种像素类型。具体地，图像传感器包括四种电路，分别为输入电路100、APS电路200、EVS电路300和控制电路400；其中，输入电路100的工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间。在本申请实施例中，输入电路100用于在EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换（即EVS的曝光），并生成相应的光电流供EVS电路300使用以得到相应的事件信号，以及在APS模式工作时段，对入射光进行第二光电转换（即APS的曝光），并生成相应的光电荷供APS电路200使用以得到相应的灰阶信号；控制电路400用于根据灰阶信号输出相应的APS图像，以及根据事件信号输出相应的EVS图像；由此可见，APS像素与EVS像素之间共用同一个输入电路100和同一个控制电路400，即不必分别为APS像素和EVS像素均设置一个输入电路100和一个控制电路400，从而能够大幅度减小图像传感器的尺寸。重要的是，单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间，这就意味着EVS的曝光过程中被分出了一部分时段（即APS模式工作时段）去执行APS的曝光，而由于APS电路200会在第一光电转换继续进行的过程中（即在第二光电转换完成后的下一个第一光电转换的过程中，或者是说，在与APS模式工作时段相邻的下一个EVS模式工作时段内），根据光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号，所以APS的读出并不会影响EVS的曝光和读出，从而能够实现在输出一帧APS图像的同时，输出多帧EVS图像，使得当单个像素既包括APS像素又包括EVS像素时，该单个像素能够同时输出APS图像和EVS图像，真正意义上实现了APS与EVS之间的相互融合。

作为一种实施方式，步骤102中的“根据光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号”可以包括：

根据预设第一变量计算公式计算第一变量；预设第一变量计算公式表示为：

；

其中，V_i为上述第一变量，V_c表示第一电压，t_i表示第一光电转换的过程中的任意时刻，t_i+1表示t_i的下一时刻，

表示t_i下的第一电压，

表示t_i+1下的第一电压，且i为大于1的正整数；

根据上述第一变量，确定第一电压的变化速率；

根据第一电压的变化速率，输出相应的事件信号。

实际上，在本实施方式中，EVS电路300是根据所有第一变量之间的大小关系去确定第一电压的变化速率的变化趋势的，比如依次根据相邻的两个第一变量之间的大小关系，或依次根据中间间隔至少一个第一变量的两个第一变量之间的大小关系等。

在一个示例中，具有三个第一变量，分别为

、

和

。基于此，若V₁>V₂，则确定第一电压的变化速率增大，即确定入射光的强度增大（相当于产生了事件），之后，便可以在下一时刻对V₃与V₂进行比较；若V₁<V₂，则确定第一电压的变化速率减小，即确定入射光的强度减小（相当于产生了事件），之后，便可以在下一时刻对V₃与V₂进行比较；若V₁=V₂，则确定第一电压的变化速率不变，即确定入射光的强度不变（相当于未产生事件），之后，便可以在下一时刻对V₃与V₁进行比较。可以理解，对于该示例而言，对第一电压的变化速率的变化趋势进行确定时，既根据相邻的两个第一变量之间的大小关系，又根据中间间隔至少一个第一变量的两个第一变量之间的大小关系，并且如果产生了事件，那么便更新相互比较的第一变量；如果未产生事件，那么可以选择更新或不更新相互比较的第一变量。

作为另一种实施方式，步骤102中的“根据光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号”可以包括：

根据预设第二变量计算公式计算第二变量；预设第二变量计算公式表示为：

；

其中，V_i为上述第二变量，V_c表示第一电压，t_i表示第一光电转换的过程中的任意时刻，t_i+1表示t_i的下一时刻，

表示t_i下的第一电压，

表示t_i+1下的第一电压，且i为大于1的正整数；

根据上述第二变量和预设阈值，确定第一电压的变化速率；

根据第一电压的变化速率，输出相应的事件信号。

实际上，在本实施方式中，EVS电路300是根据所有第二变量与预设阈值之间的大小关系去确定第一电压的变化速率的变化趋势的，比如分别将每一个第二变量与预设阈值进行比较。

在一个示例中，具有三个第二变量，分别为

、

和

。基于此，先通过V₁去确定第一电压的变化速率的变化趋势，当（t₂-t₁）趋于无穷小时，

也趋于无穷小，此时若V₁大于预设阈值，则确定第一电压的变化速率增大，即确定入射光的强度增大（相当于产生了事件）；若V₁小于预设阈值，则确定第一电压的变化速率减小，即确定入射光的强度减小（相当于产生了事件）；若V₁等于预设阈值，则确定第一电压的变化速率不变，即确定入射光的强度不变（相当于未产生事件）。之后，再依次通过V₂和V₃去确定第一电压于下两个时刻的变化速率的变化趋势，以此类推。

作为又一种实施方式，EVS电路300可以包括电容C，且电容C用于根据输入电路100生成的光电流，输出相应的第一电压。基于此，步骤102中的“根据光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号”可以包括：

根据预设第三变量计算公式计算第三变量；预设第三变量计算公式表示为：

；

其中，

为上述第三变量，V_c表示第一电压，t_i表示第一光电转换的过程中的任意时刻，

表示t_i下的第一电压，

表示t_i下的第一电压的导数，I_c表示流过电容C的电流，

表示t_i下流过电容C的电流，C₀表示电容C的容值，且i为大于1的正整数；

根据上述第三变量，确定第一电压的变化速率；

根据第一电压的变化速率，输出相应的事件信号。

实际上，在本实施方式中，EVS电路300是根据所有第三变量之间的大小关系去确定第一电压的变化速率的变化趋势的，比如依次根据相邻的两个第三变量之间的大小关系，或依次根据中间间隔至少一个第三变量的两个第三变量之间的大小关系等。

在一个示例中，具有三个第三变量，分别为

、

和

。基于此，若

（即第一电压的导数增大，此时流过电容C的电流增大），则确定第一电压的变化速率减小，即确定入射光的强度减小（相当于产生了事件），之后，便可以在下一时刻对

与

进行比较；若

（即第一电压的导数减小，此时流过电容C的电流减小），则确定第一电压的变化速率增大，即确定入射光的强度增大（相当于产生了事件），之后，便可以在下一时刻对

与

进行比较；若

（即第一电压的导数不变，此时流过电容C的电流不变），则确定第一电压的变化速率不变，即确定入射光的强度不变（相当于未产生事件），之后，便可以在下一时刻对

与

进行比较。可以理解，对于该示例而言，对第一电压的变化速率的变化趋势进行确定时，既根据相邻的两个第三变量之间的大小关系，又根据中间间隔至少一个第三变量的两个第三变量之间的大小关系，并且如果产生了事件，那么便更新相互比较的第三变量；如果未产生事件，那么可以选择更新或不更新相互比较的第三变量。

应当理解的是，上述实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，并非是本申请实施例对步骤102的具体流程的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。

仍然参阅图2，本申请实施例还提供了一种应用上述图像输出方法的图像传感器，该图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列，且像素阵列被配置为APS像素和EVS像素两种像素类型。该图像传感器包括四种电路，分别为输入电路100、APS电路200、EVS电路300和控制电路400；其中，输入电路100连接于APS电路200和EVS电路300，控制电路400连接于APS电路200和EVS电路300。此处，有必要进行说明，APS像素包括输入电路100、APS电路200和控制电路400，EVS像素包括输入电路100、EVS电路300和控制电路400；由此可见，APS像素与EVS像素之间共用同一个输入电路100和同一个控制电路400，即不必分别为APS像素和EVS像素均设置一个输入电路100和一个控制电路400。可以理解，APS像素用于输出APS图像，EVS像素用于输出EVS图像，那么当单个像素既包括APS像素，又包括EVS像素时，该单个像素便既可以输出APS图像，又可以输出EVS图像；当单个像素仅包括APS像素时，该单个像素便只能输出APS图像；当单个像素仅包括EVS像素时，该单个像素便只能输出EVS图像。在下文中，本申请实施例将以单个像素同时包括APS像素和EVS像素的情形，对本申请实施例提供的图像传感器进行更为详尽的阐述。

在本申请实施例中，输入电路100的工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间；正如图3所示，其中的A1、A2、A3和A4均为EVS模式工作时段，B1、B2和B3均为APS模式工作时段。

具体地，输入电路100包括光电转换元件，其被配置为执行入射光的光电转换，即在EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在APS模式工作时段，对入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷；其中，第一光电转换即为EVS的曝光，第二光电转换即为APS的曝光。由此可见，EVS的曝光过程中被分出了一部分时段（即APS模式工作时段）去执行了APS的曝光，即EVS的曝光与APS的曝光交替进行；比如，以图3中的A1、B1和A2为例，EVS的曝光过程（即A1与A2之间连续的时段）中被分出了一部分时段（即B1）去执行了APS的曝光。此外，对于输入电路100的设置形式，其可以为在像素阵列中的每一个像素内均设置一个输入电路100；或者，为仅设置一个输入电路100，使得像素阵列中的所有像素共用同一个输入电路100；或者，为设置多个输入电路100，使得像素阵列中同一阵列单元内的所有像素共用同一个输入电路100；其中，像素阵列可以被分成多个阵列单元，而每个阵列单元均包括预设数量的像素。作为一种示例，像素阵列中的每一列像素均构成一个阵列单元；或者，像素阵列中的每一行像素均构成一个阵列单元。

具体地，EVS电路300用于在第一光电转换的过程中，根据光电流相应的第一电压的变化速率（比如根据第一电压的变化速率的变化趋势，即增大、减小或不变），输出相应的事件信号；其中，事件信号用于生成相应的EVS图像。在实际应用中，如果像素正在进行EVS图像的输出，那么输入电路100便会对入射光进行第一光电转换，并输出相应的光电流至EVS电路300；之后，EVS电路300会根据所接收的光电流相应的第一电压的变化速率的变化趋势，输出相应的事件信号，以便后续利用所输出的事件信号生成相应的EVS图像。此处，有必要进行说明，光电流相应的第一电压的变化速率的变化趋势用于指示入射光的强度的变化（即增大、减小或不变），这就意味着EVS电路300实际上是根据入射光的强度的变化去输出相应的事件信号的，比如以光电流相应的第一电压的变化速率是否增大、是否减小或是否不变来确定入射光的强度的变化。作为一种示例，若第一电压的变化速率增大，则EVS电路300输出第一事件信号，且该第一事件信号指示入射光的强度增大；若第一电压的变化速率减小，则EVS电路300输出第二事件信号，且该第二事件信号指示入射光的强度减小；若第一电压的变化速率不变，则EVS电路300不输出事件信号，即指示入射光的强度不变。

具体地，APS电路200用于在第一光电转换继续进行的过程中（即在第二光电转换完成后的下一个第一光电转换的过程中，或者是说，在与APS模式工作时段相邻的下一个EVS模式工作时段内），根据光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号；其中，灰阶信号用于生成相应的APS图像。比如，以图3中的A1、B1和A2为例，输入电路100会在B1内对入射光进行第二光电转换，以生成相应的光电荷，APS电路200会在A2内，根据所生成的光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号。可以理解，APS电路200输出灰阶信号的过程实际上就是APS的读出过程，APS电路200输出灰阶信号的过程是在与APS模式工作时段（如B1）相邻的下一个EVS模式工作时段（如A2）内进行的，而在A2内仍然可以继续执行EVS操作，即APS的读出过程并不会影响EVS的曝光和读出，这使得当单个像素既包括APS像素又包括EVS像素时，该单个像素能够同时输出APS图像和EVS图像。

具体地，控制电路400用于根据灰阶信号输出相应的APS图像，以及根据事件信号输出相应的EVS图像。在实际应用中，如果像素正在进行APS图像的输出，那么APS电路200便会根据所接收的光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号至控制电路400；之后，控制电路400会根据所接收的灰阶信号输出相应的APS图像，以展示给用户。同理，如果像素正在进行EVS图像的输出，那么EVS电路300便会根据所接收的光电流相应的第一电压的变化速率的变化趋势，输出相应的事件信号至控制电路400；之后，控制电路400会根据所接收的事件信号输出相应的EVS图像，以展示给用户。此外，需要说明的是，对于控制电路400的设置形式，其可以为在像素阵列中的每一个像素内均设置一个控制电路400；或者，为仅设置一个控制电路400，使得像素阵列中的所有像素共用同一个控制电路400；或者，为设置多个控制电路400，使得像素阵列中同一阵列单元内的所有像素共用同一个控制电路400。

综合前文所述，当单个像素同时包括APS像素和EVS像素时，该单个像素至少包括APS电路200和EVS电路300，而对于输入电路100和控制电路400而言，该单个像素可以与其它像素共用，也可以单独设置。

此外，前文中提到，输入电路100对入射光进行第二光电转换并生成相应的光电荷的过程，实际上就是输出APS图像时的曝光过程。通常，APS的曝光方式分为全局曝光和卷帘曝光。其中，全局曝光是指像素阵列中的所有像素在某一时刻同时曝光，在另一时刻同时结束曝光，并且在曝光结束后，将所有生成的光电荷从感光区（即输入电路100）转移至电荷检测放大器（即下文中的浮置扩散节点FD1），之后再通过APS读出电路220逐行地读出像素阵列中的所有像素数据（即灰阶信号）；在此过程中，从对像素阵列中的第一行像素进行像素数据的读出开始，到像素阵列中的最后一行像素的像素数据被读出为止，所经过的时长即为读出时长。在卷帘曝光中，虽然像素阵列中每行像素曝光的时长相同，但是像素阵列中不同行的像素开始、结束曝光的时刻不同，即像素阵列中不同行的像素的曝光时间不完全重合，或者是说，像素阵列中每一行像素的曝光开始时刻都晚于上一行像素的曝光开始时刻；而且，像素阵列中每一行像素只有在结束曝光后才可以将该行所生成的光电荷从感光区转移至电荷检测放大器，并且APS读出电路220在读出该行的像素数据后，才可以对下一行的像素数据进行读出，因此，从APS读出电路220输出像素阵列中第一行像素的像素数据开始，到APS读出电路220输出像素阵列中最后一行像素的像素数据为止，所经过的时长即为读出时长。

本申请实施例提供的图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列，且像素阵列被配置为APS像素和EVS像素两种像素类型。具体地，图像传感器包括四种电路，分别为输入电路100、APS电路200、EVS电路300和控制电路400；其中，输入电路100的工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间。在本申请实施例中，输入电路100用于在EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换（即EVS的曝光），并生成相应的光电流供EVS电路300使用以得到相应的事件信号，以及在APS模式工作时段，对入射光进行第二光电转换（即APS的曝光），并生成相应的光电荷供APS电路200使用以得到相应的灰阶信号；控制电路400用于根据灰阶信号输出相应的APS图像，以及根据事件信号输出相应的EVS图像；由此可见，APS像素与EVS像素之间共用同一个输入电路100和同一个控制电路400，即不必分别为APS像素和EVS像素均设置一个输入电路100和一个控制电路400，从而能够大幅度减小图像传感器的尺寸。重要的是，单个APS模式工作时段处于相邻EVS模式工作时段之间，这就意味着EVS的曝光过程中被分出了一部分时段（即APS模式工作时段）去执行APS的曝光，而由于APS电路200会在第一光电转换继续进行的过程中（即在第二光电转换完成后的下一个第一光电转换的过程中，或者是说，在与APS模式工作时段相邻的下一个EVS模式工作时段内），根据光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号，所以APS的读出并不会影响EVS的曝光和读出，从而能够实现在输出一帧APS图像的同时，输出多帧EVS图像，使得当单个像素既包括APS像素又包括EVS像素时，该单个像素能够同时输出APS图像和EVS图像，真正意义上实现了APS与EVS之间的相互融合。

在一些实施例中，请进一步参阅图4，图4为本申请实施例提供的像素的第二种模块框图。EVS电路300可以包括EVS传输电路310和EVS读出电路320；其中，EVS传输电路310连接于输入电路100和EVS读出电路320，控制电路400连接于EVS传输电路310和EVS读出电路320。具体地，EVS传输电路310用于在第一光电转换的过程中，根据光电流，输出相应的第一电压；EVS读出电路320用于根据第一电压的变化速率的变化趋势，输出相应的事件信号。可以理解，在本实施例中，EVS电路300先通过EVS传输电路310根据所接收的光电流输出相应的第一电压，再通过EVS读出电路320根据所接收的第一电压的变化速率的变化趋势，输出相应的事件信号，以便后续利用所输出的事件信号生成相应的EVS图像。此外，需要说明的是，对于EVS读出电路320的设置形式，其可以为在像素阵列中的每一个像素内均设置一个EVS读出电路320；或者，为仅设置一个EVS读出电路320，使得像素阵列中的所有像素共用同一个EVS读出电路320；或者，为设置多个EVS读出电路320，使得像素阵列中同一阵列单元内的所有像素共用同一个EVS读出电路320。

APS电路200可以包括APS传输电路210和APS读出电路220；其中，APS传输电路210连接于输入电路100和APS读出电路220，控制电路400连接于APS传输电路210和APS读出电路220。具体地，APS传输电路210用于在第一光电转换继续进行的过程中，根据光电荷，输出相应的第二电压；APS读出电路220用于根据第二电压，输出相应的灰阶信号。可以理解，在本实施例中，APS电路200先通过APS传输电路210根据所接收的光电荷输出相应的第二电压，再通过APS读出电路220根据所接收的第二电压输出相应的灰阶信号，以便后续利用所输出的灰阶信号生成相应的APS图像。此外，需要说明的是，对于APS读出电路220的设置形式，其可以为在像素阵列中的每一个像素内均设置一个APS读出电路220；或者，为仅设置一个APS读出电路220，使得像素阵列中的所有像素共用同一个APS读出电路220；或者，为设置多个APS读出电路220，使得像素阵列中同一阵列单元内的所有像素共用同一个APS读出电路220。

由上可见，在本实施例中，当单个像素同时包括APS像素和EVS像素时，该单个像素至少包括APS传输电路210和EVS传输电路310，而对于APS读出电路220和EVS读出电路320而言，该单个像素可以与其它像素共用，也可以单独设置。

作为一种实施方式，请进一步参阅图5，图5为本申请实施例提供的像素的电路结构示意图。APS传输电路210可以包括传输支路、浮置扩散节点FD1和输出支路；其中，传输支路连接于输入电路100、控制电路400和浮置扩散节点FD1，输出支路连接于浮置扩散节点FD1和APS读出电路220。在本实施方式中，传输支路用于在第一光电转换继续进行的过程中，通过控制电路400发送的控制信号TX触发工作状态；其中，当传输支路处于工作状态时，传输支路用于将输入电路100生成的光电荷传输至浮置扩散节点FD1。浮置扩散节点FD1用于累积经传输支路传输过来的光电荷，并生成相应的第二电压。输出支路用于通过控制电路400发送的控制信号SEL触发工作状态；其中，当输出支路处于工作状态时，输出支路用于将所接收的第二电压传输至APS读出电路220，以便后续APS读出电路220根据所接收的第二电压，输出相应的灰阶信号。

具体地，输出支路可以包括第一驱动支路和选择支路；其中，选择支路连接于第一驱动支路、控制电路400和APS读出电路220，第一驱动支路还连接于浮置扩散节点FD1。在本实施方式中，第一驱动支路用于对浮置扩散节点FD1的电位进行缓冲，并输出第二电压至选择支路。选择支路用于通过控制电路400发送的控制信号SEL触发工作状态；其中，当选择支路处于工作状态时，选择支路用于将所接收的第二电压传输至APS读出电路220，以便后续APS读出电路220根据所接收的第二电压，输出相应的灰阶信号。

进一步地，APS传输电路210还可以包括第一复位支路，且第一复位支路连接于浮置扩散节点FD1和控制电路400。在本实施方式中，第一复位支路用于在选择支路将所接收的第二电压向APS读出电路220传输结束后，通过控制电路400发送的控制信号RST1触发工作状态；其中，当第一复位支路处于工作状态时，累积于浮置扩散节点FD1的光电荷会移动至外部。

具体地，第一复位支路可以包括第一复位晶体管T2，且第一复位晶体管T2的源极连接于浮置扩散节点FD1、栅极连接于控制电路400、漏极用于连接电源VDD。在本实施方式中，第一复位晶体管T2用于在选择支路将所接收的第二电压向APS读出电路220传输结束后，通过控制电路400发送的控制信号RST1触发导通状态；其中，当第一复位晶体管T2处于导通状态时，累积于浮置扩散节点FD1的光电荷会移动至电源VDD。

对于本实施方式，仍然参阅图5，EVS传输电路310可以包括第二复位支路和第二驱动支路；其中，第二复位支路和第二驱动支路分别连接于输入电路100，第二复位支路还连接于控制电路400，第二驱动支路还连接于EVS读出电路320。在本实施方式中，第二复位支路用于在第一光电转换的过程中，通过控制电路400发送的控制信号RST2在工作状态与非工作状态之间反复切换，以根据输入电路100生成的光电流，输出相应的第一电压；其中，当第二复位支路处于工作状态时，第一电压保持最大值；当第二复位支路处于非工作状态时，第一电压随时间的增大而降低；当第二复位支路处于非工作状态，且等于预设下限阈值时，第二复位支路用于通过控制电路400发送的控制信号RST2从非工作状态切换为工作状态。第二驱动支路用于将第二复位支路输出的第一电压传输至EVS读出电路320，以便后续EVS读出电路320根据所接收的光电流相应的第一电压的变化速率的增大、减小或不变，输出相应的事件信号。

具体地，第二复位支路可以包括第二复位晶体管T5和电容C；其中，第二复位晶体管T5的源极、电容C的一端和第二驱动支路分别连接于输入电路100，电容C的另一端接地，第二复位晶体管T5的漏极、栅极分别用于连接电源VDD，第二复位晶体管T5的栅极还连接于控制电路400。在本实施方式中，第二复位晶体管T5用于在第一光电转换的过程中，通过控制电路400发送的控制信号RST2在导通状态与截止状态之间反复切换。电容C用于根据输入电路100生成的光电流，输出相应的第一电压；其中，当第二复位晶体管T5处于导通状态时，第一电压等于电源VDD的电压；当第二复位晶体管T5处于截止状态时，第一电压小于电源VDD的电压，且随时间的增大而降低；当第二复位晶体管T5处于截止状态，且等于预设下限阈值时，第二复位晶体管T5用于通过控制电路400发送的控制信号RST2从截止状态切换为导通状态。

作为本实施方式的一种具体实现，仍然参阅图5，在APS传输电路210中，除了第一复位支路由第一复位晶体管T2构成外，其它支路也可以由相应的晶体管构成，比如传输支路包括传输晶体管T1，第一驱动支路包括第一驱动晶体管T3，选择支路包括选择晶体管T4。同理，在EVS传输电路310中，除了第二复位支路由第二复位晶体管T5构成外，其它支路也可以由相应的晶体管构成，比如第二驱动支路包括第二驱动晶体管T6。

在该具体实现中，APS传输电路210可以包括传输晶体管T1、第一复位晶体管T2、第一驱动晶体管T3、选择晶体管T4和浮置扩散节点FD1；其中，传输晶体管T1的第一端连接于输入电路100，传输晶体管T1的第二端、第一复位晶体管T2的源极和第一驱动晶体管T3的栅极分别连接于浮置扩散节点FD1，第一复位晶体管T2的漏极和第一驱动晶体管T3的漏极分别用于连接电源VDD，第一驱动晶体管T3的源极连接于选择晶体管T4的漏极，选择晶体管T4的源极连接于APS读出电路220，传输晶体管T1的第三端、第一复位晶体管T2的栅极和选择晶体管T4的栅极分别连接于控制电路400。

具体地，第一复位晶体管T2用于在第一光电转换继续进行的过程中，且在传输晶体管T1处于导通状态之前，根据控制电路400发送的控制信号RST1触发截止状态。作为一种示例，第一复位晶体管T2可以根据控制信号RST1的电平状态去触发自身的导通状态或截止状态，比如当控制信号RST1为高电平时，第一复位晶体管T2触发导通状态；当控制信号RST1为低电平时，第一复位晶体管T2触发截止状态；而且，下文中所涉及的其它晶体管亦然。

具体地，传输晶体管T1用于在第一光电转换继续进行的过程中，且在第一复位晶体管T2处于截止状态后，根据控制电路400发送的控制信号TX触发导通状态；其中，当传输晶体管T1处于导通状态时，传输晶体管T1用于将输入电路100生成的光电荷传输至浮置扩散节点FD1。此外，传输晶体管T1还用于在第一光电转换继续进行的过程中，且将输入电路100生成的光电荷向浮置扩散节点FD1传输完成后，根据控制电路400发送的控制信号TX触发截止状态；其中，当传输晶体管T1处于截止状态时，传输晶体管T1无法将输入电路100生成的光电荷传输至浮置扩散节点FD1。

具体地，浮置扩散节点FD1用于在第一光电转换继续进行的过程中，累积经传输晶体管T1传输过来的光电荷，从而形成相应的第二电压。此处，有必要进行说明，浮置扩散节点FD1在该具体实现中相当于一个电荷检测放大器。

具体地，第一驱动晶体管T3用于在第一光电转换继续进行的过程中，将浮置扩散节点FD1所形成的第二电压传输至选择晶体管T4。此处，有必要进行说明，第一驱动晶体管T3在该具体实现中相当于一个源极跟随放大器，其可以对浮置扩散节点FD1处的电位进行缓冲，从而能够向选择晶体管T4输出与第二电压一致的电压。

具体地，选择晶体管T4用于在第一光电转换继续进行的过程中，根据控制电路400发送的控制信号SEL触发导通状态；其中，当选择晶体管T4处于导通状态时，选择晶体管T4可以将所接收的第二电压传输至APS读出电路220，以便后续APS读出电路220根据所接收的第二电压输出相应的灰阶信号。此外，选择晶体管T4还用于在第一光电转换继续进行的过程中，且将所接收的第二电压向APS读出电路220传输完成后，根据控制电路400发送的控制信号SEL触发截止状态；其中，当选择晶体管T4处于截止状态时，选择晶体管T4无法将所接收的第二电压传输至APS读出电路220。

具体地，第一复位晶体管T2还用于在选择晶体管T4将所接收的第二电压向APS读出电路220传输结束后，根据控制电路400发送的控制信号RST1触发导通状态；其中，当第一复位晶体管T2处于导通状态时，浮置扩散节点FD1与电源VDD短路，即累积于浮置扩散节点FD1的光电荷会移动至电源VDD，从而对浮置扩散节点FD1进行了复位；相应地，当第一复位晶体管T2处于截止状态时，累积于浮置扩散节点FD1的光电荷不会移动至电源VDD，即浮置扩散节点FD1不会被复位。可以理解，在进行APS的读出时，需要在浮置扩散节点FD1处累积光电荷，即浮置扩散节点FD1不能被复位，因此，在第一光电转换继续进行的过程中，且在传输晶体管T1处于导通状态之前，第一复位晶体管T2需要根据控制电路400发送的控制信号RST1触发截止状态。

对于该具体实现，仍然参阅图5，EVS传输电路310可以包括第二复位晶体管T5、第二驱动晶体管T6和电容C；其中，第二复位晶体管T5的源极、第二驱动晶体管T6的栅极和电容C的一端分别连接于输入电路100，电容C的另一端接地，第二驱动晶体管T6的漏极和第二复位晶体管T5的漏极、栅极分别用于连接电源VDD，第二驱动晶体管T6的源极连接于EVS读出电路320，第二复位晶体管T5的栅极还连接于控制电路400。

具体地，第二复位晶体管T5用于在第一光电转换的过程中（若以图2为例，则对应于图2中的A1），以及在第一光电转换继续进行的过程中（若以图2为例，则对应于图2中的A2、A3和A4），且在选择晶体管T4将所接收的第二电压向APS读出电路220传输后，根据控制电路400发送的控制信号RST2在导通状态与截止状态之间反复切换；其中，第二复位晶体管T5的导通/截止状态将会对电容C两端的电压（即第一电压）造成影响。

具体地，电容C用于在第一光电转换的过程中（若以图2为例，则对应于图2中的A1），以及在第一光电转换继续进行的过程中（若以图2为例，则对应于图2中的A2、A3和A4），且在选择晶体管T4将所接收的第二电压向APS读出电路220传输后，根据输入电路100传输过来的光电流，形成相应的第一电压；其中，当第二复位晶体管T5处于导通状态时，第一电压等于电源VDD的电压；当第二复位晶体管T5处于截止状态时，第一电压小于电源VDD的电压，且随时间的增大而降低。此处，有必要进行说明，第二复位晶体管T5由截止状态转变为导通状态的契机是第一电压达到预设下限阈值，也即当第二复位晶体管T5处于截止状态，且第一电压已经降低至预设下限阈值时，第二复位晶体管T5会根据控制电路400发送的控制信号RST2触发导通状态，以将第一电压重新拉高至等于电源VDD的电压，并在后续的过程中，按照此逻辑循环执行。

可以理解，当第二复位晶体管T5处于导通状态时，第一电压是最大的；当第二复位晶体管T5由导通状态转换为截止状态时，第一电压会随时间的增大而逐渐降低，在此过程中，第一电压便有了变化速率，因此，EVS读出电路320实际上是根据第一电压的降低速率的增大、减小或不变去输出相应的事件信号的。而且，在第二复位晶体管T5处于截止状态，且第一电压已经达到预设下限阈值时，第一电压便不会继续降低，即第一电压不再有变化速率，此时需要先触发第二复位晶体管T5的导通状态，以将第一电压重新拉高至等于电源VDD的电压，之后再触发第二复位晶体管T5的截止状态，使得第一电压随时间的增大而逐渐降低，从而通过第一电压的降低速率去输出相应的事件信号。此外，需要说明的是，第一电压随时间的增大而逐渐降低时，两者之间的关系可以是线性关系，也可以是非线性关系，本申请实施例对此不做唯一限定。

具体地，第二驱动晶体管T6用于在第一光电转换的过程中（若以图2为例，则对应于图2中的A1），以及在第一光电转换继续进行的过程中（若以图2为例，则对应于图2中的A2、A3和A4），且在选择晶体管T4将所接收的第二电压向APS读出电路220传输后，将所接收的第一电压传输至EVS读出电路320，以便后续EVS读出电路320根据所接收的第一电压的变化速率的增大、减小或不变去输出相应的事件信号。此处，有必要进行说明，第二驱动晶体管T6在该具体实现中相当于一个电压缓冲器，从而能够向EVS读出电路320输出与第一电压一致的电压。

经过前文对该具体实现的描述可知，该具体实现中的APS传输电路210和EVS传输电路310共使用了六个晶体管。对于此种情形，输入电路100中的光电转换元件可以采用但不限于光电二极管和光电晶体管。

为了清楚地理解该具体实现，下面将通过一个具体的实例对该具体实现进行详细地说明。请进一步参阅图6，图6为本申请实施例提供的像素阵列的结构示意图；在该实例中，像素阵列为4x4的矩阵（即共包括16个像素），A、B、C、D分别表示像素阵列中的第一行、第二行、第三行和第四行，即分别为A行像素、B行像素、C行像素和D行像素，并且有4个APS读出电路220（即a、b、c和d）完成像素阵列中列方向的并行读出（即像素阵列中同一列的像素共用同一个APS读出电路220），比如当选中A行像素的A11、A12、A13和A14时，其像素数据分别由四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出；同理，在读出A行像素的像素数据后，可以通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）逐行读出B、C、D行像素；值得说明的是，当选中A行像素的时候，B、C、D行像素的读出通道关闭。可以理解，此处仅为一个实例，而像素矩阵的大小可以根据实际应用场景设置，比如为480x640矩阵等，本申请实施例对此不做唯一限定。

当APS的曝光方式为全局曝光时，请进一步参阅图7，图7为本申请实施例提供的像素结构如图5所示时，像素中各晶体管的第一种导通/截止状态示意图；其中，“-”之前表示控制信号（比如当“-”之前为RST2时，则表示控制信号RST2），“-”之后表示像素的行数（比如当“-”之后为A时，则表示A行像素；当“-”之后为A、B、C、D时，则表示A行像素、B行像素、C行像素、D行像素），其它导通/截止状态示意图亦然。T0时刻，图像传感器正在进行EVS图像的输出，控制电路400控制A-D行像素中的RST2为高电平，以及A-D行像素中的TX为低电平，使得A-D行像素中的第二复位晶体管T5的栅极、漏极短接（即A-D行像素中的第二复位晶体管T5处于导通状态），并且A-D行像素中的传输晶体管T1处于截止状态，此时第一电压接近于电源VDD的电压，且第二驱动晶体管T6作为电压缓冲器将第一电压传输至EVS读出电路320。T1时刻，控制电路400控制A-D行像素中的RST2为低电平（即A-D行像素中的第二复位晶体管T5处于截止状态），随着像素阵列中所有像素的曝光时间的增大，第一电压逐渐减小，使得EVS读出电路320能够根据第一电压的变化速率的变化趋势去输出相应的事件信号。T2时刻，控制电路400控制A-D行像素中的RST1为低电平，使得A-D行像素中的第一复位晶体管T2处于截止状态，其被配置为解除浮置扩散节点FD1的复位。T3时刻，控制电路400控制A-D行像素中的TX为高电平，使得A-D行像素中的传输晶体管T1处于导通状态（即开始进行APS图像的输出），此时，A-D行像素中的传输晶体管T1将光电荷从输入电路100传输至各行像素的浮置扩散节点FD1，从而形成相应的第二电压，且各行像素的第一驱动晶体管T3将第二电压传输至选择晶体管T4。T4时刻，控制电路400控制A-D行像素中的TX为低电平，使得A-D行像素中的传输晶体管T1处于截止状态。T6时刻，控制电路400控制A行像素中的SEL为高电平，使得A行像素中的选择晶体管T4处于导通状态，即选择A行像素中的A11、A12、A13和A14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出A行像素中的A11、A12、A13和A14的像素数据；之后，控制电路400控制B行像素中的SEL为高电平，使得B行像素中的选择晶体管T4处于导通状态，即选择B行像素中的B11、B12、B13和B14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出B行像素中的B11、B12、B13和B14的像素数据；之后，控制电路400控制C行像素中的SEL为高电平，使得C行像素中的选择晶体管T4处于导通状态，即选择C行像素中的C11、C12、C13和C14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出C行像素中的C11、C12、C13和C14的像素数据；之后，控制电路400控制D行像素中的SEL为高电平，使得D行像素中的选择晶体管T4处于导通状态，即选择D行像素中的D11、D12、D13和D14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出D行像素中的D11、D12、D13和D14的像素数据。至此，便输出了一帧完整的APS图像，且相应的读出时长为T1-T8时刻。

在上述过程中，T4时刻，控制电路400控制A-D行像素中的TX为低电平，使得A-D行像素中的传输晶体管T1处于截止状态之后，控制电路400可以根据实际需求重复前述T0-T1时刻的步骤（比如T5时刻，控制A-D行像素中的RST2为高电平；T7时刻，控制A-D行像素中的RST2为低电平），使得图像传感器开始进行EVS图像的输出。可以理解，图像传感器在输出APS图像的整个过程中，只有在A-D行像素中的传输晶体管T1处于导通状态的时段内，A-D行像素中的RST2为低电平，对于其它时间（即A-D行像素中的传输晶体管T1处于截止状态的时段内），A-D行像素中的RST2可以任意地选择高电平或低电平。而且，从上述过程可以看出，本申请实施例利用输出EVS图像时的一小部分时间去执行APS的曝光（即入射光的第二光电转换），而在APS的读出时长内可以执行EVS工作，也不会影响输出EVS图像。此外，上述过程所输出的图像可以参见图8，图8为本申请实施例提供的像素中各晶体管的导通/截止状态如图7所示时，所输出的图像的示意图。

当APS的曝光方式为卷帘曝光时，请进一步参阅图9，图9为本申请实施例提供的像素结构如图5所示时，像素中各晶体管的第二种导通/截止状态示意图。T0时刻，图像传感器正在进行EVS图像的输出，控制电路400控制A-D像素中的RST2为高电平，以及A-D像素中的TX为低电平，使得A-D像素中的第二复位晶体管T5的栅极、漏极短接（即A-D行像素中的第二复位晶体管T5处于导通状态），并且A-D像素中的传输晶体管T1处于截止状态，此时第一电压接近于电源VDD的电压，且第二驱动晶体管T6作为电压缓冲器将第一电压传输至EVS读出电路320。之后，控制电路400控制A-D行像素中的RST2为低电平（即A-D行像素中的第二复位晶体管T5处于截止状态），随着像素阵列中所有像素的曝光时间的增大，第一电压逐渐减小，使得EVS读出电路320能够根据第一电压的变化速率的变化趋势去输出相应的事件信号。T3时刻，控制电路400控制A行像素中的TX为高电平，使得A行像素中的传输晶体管T1处于导通状态（即开始输出A行像素的APS图像），此时，A行像素中的传输晶体管T1将光电荷从输入电路100传输至A行像素中的各浮置扩散节点FD1，从而形成相应的第二电压，且A行像素中的第一驱动晶体管T3将第二电压传输至相应的选择晶体管T4。T2-T5时刻，控制电路400控制A行像素中的RST1为低电平，使得A行像素中的第一复位晶体管T2处于截止状态，其被配置为解除对浮置扩散节点FD1的复位；同时，控制电路400控制A行像素中的SEL为高电平，使得A行像素中的选择晶体管T4处于导通状态，即选择A行像素中的A11、A12、A13和A14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出A行像素中的A11、A12、A13和A14的像素数据。T6时刻，控制电路400控制A-D行像素中的RST2为高电平，之后再控制A-D行像素中的RST2为低电平，使得图像传感器开始进行EVS图像的输出。可以理解，只需在A行像素中的传输晶体管T1处于导通状态的时段内，A行像素中的RST2为低电平即可，对于其它时刻（即A行像素中的传输晶体管T1处于截止状态的时长内），A行像素中的RST2可以任意地选择高电平或低电平。

同理，可以在A行像素的像素数据读完之后，于B行像素中的RST2为低电平的任意时刻，通过控制电路400控制B行像素中的传输晶体管T1处于导通状态（即B行像素开始进行APS图像的输出），并按照上述过程，选择B行像素中的B11、B12、B13和B14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出B行像素中的B11、B12、B13和B14的像素数据。之后，可以在B行像素的像素数据读完之后，于C行像素中的RST2为低电平的任意时刻，通过控制电路400控制C行像素中的传输晶体管T1处于导通状态（即C行像素开始进行APS图像的输出），并按照上述过程，选择C行像素中的C11、C12、C13和C14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出C行像素中的C11、C12、C13和C14的像素数据。之后，可以在C行像素的像素数据读完之后，于D行像素中的RST2为低电平的任意时刻，通过控制电路400控制D行像素中的传输晶体管T1处于导通状态（即D行像素开始进行APS图像的输出），并按照上述过程，选择D行像素中的D11、D12、D13和D14，并通过四个APS读出电路220（即a、b、c和d）读出D行像素中的D11、D12、D13和D14的像素数据。至此，便输出了一帧完整的APS图像。而且，在A行像素进行APS图像的输出时，B、C、D行像素可以进行EVS图像的输出，各行像素之间不会互相影响，即在A行像素进行APS图像的输出时，B、C、D行像素中的RST2可以不同于A行像素中的RST2。示例性地，上述过程所输出的图像可以参见图10，图10为本申请实施例提供的像素中各晶体管的导通/截止状态如图9所示时，所输出的图像的示意图。

此外，卷帘曝光可以控制第一行像素曝光、第二行像素不曝光、第三行像素曝光、第四行像素不曝光，或者每隔两行像素曝光等等，其不曝光的行像素可以进行EVS图像的输出。比如，对于上述实例，可以控制A行像素和C行像素分时曝光、分时读出，B行像素和D行像素不曝光，那么像素矩阵便为对应于APS的2x2矩阵，以及对应于EVS的4x4矩阵。这种方式可以应用于一些针对感兴趣区域输出图像，或者一些对图像信息量要求比较小的应用领域。当然，卷帘曝光也可以控制第一行像素的像素数据读出结束之后，第二行像素非立即曝光，而在第一行像素的像素数据读出结束和第二行像素开始曝光这个时间差里，第二行像素依旧进行EVS图像的输出。

应当理解的是，前文所述的实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，并非是本申请实施例对单个像素的具体构成的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidStateDisk)等。

需要说明的是，本申请内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于产品类实施例而言，由于其与方法类实施例相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法类实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，在本申请内容中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请内容中所定义的一般原理可以在不脱离本申请内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请内容将不会被限制于本申请内容所示的这些实施例，而是要符合与本申请内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (18)

1.一种图像输出方法，应用于图像传感器，所述图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列，其特征在于，所述图像传感器包括输入电路、APS电路、EVS电路和控制电路，每个所述像素均包括所述APS电路和所述EVS电路；其中，所述输入电路连接于所述APS电路和所述EVS电路，所述控制电路连接于所述APS电路和所述EVS电路；所述输入电路的工作时间单元为输出一帧APS图像的工作时长，所述工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个所述APS模式工作时段处于相邻所述EVS模式工作时段之间；

所述图像输出方法包括：

所述输入电路在所述EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在所述APS模式工作时段，对所述入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷；

所述EVS电路在所述第一光电转换的过程中，根据所述光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号；

所述APS电路在所述第一光电转换继续进行的过程中，根据所述光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号；

所述控制电路根据所述事件信号输出相应的EVS图像，以及根据所述灰阶信号输出相应的APS图像。

2.如权利要求1所述的图像输出方法，其特征在于，所述根据所述光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号，包括：

根据预设第一变量计算公式计算第一变量；所述预设第一变量计算公式表示为：

；

其中，V_i为所述第一变量，V_c表示所述第一电压，t_i表示所述第一光电转换的过程中的任意时刻，t_i+1表示t_i的下一时刻，

表示t_i下的所述第一电压，

表示t_i+1下的所述第一电压，且i为大于1的正整数；

根据所述第一变量，确定所述第一电压的变化速率；

根据所述第一电压的变化速率，输出相应的事件信号。

3.如权利要求1所述的图像输出方法，其特征在于，所述根据所述光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号，包括：

根据预设第二变量计算公式计算第二变量；所述预设第二变量计算公式表示为：

；

其中，V_i为所述第二变量，V_c表示所述第一电压，t_i表示所述第一光电转换的过程中的任意时刻，t_i+1表示t_i的下一时刻，

表示t_i下的所述第一电压，

表示t_i+1下的所述第一电压，且i为大于1的正整数；

根据所述第二变量和预设阈值，确定所述第一电压的变化速率；

根据所述第一电压的变化速率，输出相应的事件信号。

4.如权利要求1所述的图像输出方法，其特征在于，所述EVS电路包括电容，所述电容用于根据所述光电流，输出相应的第一电压；所述根据所述光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号，包括：

根据预设第三变量计算公式计算第三变量；所述预设第三变量计算公式表示为：

；

其中，

为所述第三变量，V_c表示所述第一电压，t_i表示所述第一光电转换的过程中的任意时刻，

表示t_i下的所述第一电压，

表示t_i下的所述第一电压的导数，I_c表示流过所述电容的电流，

表示t_i下流过所述电容的电流，C₀表示所述电容的容值，且i为大于1的正整数；

根据所述第三变量，确定所述第一电压的变化速率；

根据所述第一电压的变化速率，输出相应的事件信号。

5.一种图像传感器，包括由多个像素组成的像素阵列，其特征在于，所述图像传感器包括输入电路、APS电路、EVS电路和控制电路，每个所述像素均包括所述APS电路和所述EVS电路；其中，所述输入电路连接于所述APS电路和所述EVS电路，所述控制电路连接于所述APS电路和所述EVS电路；所述输入电路的工作时间单元为输出一帧APS图像的工作时长，所述工作时间单元包括EVS模式工作时段和APS模式工作时段，且单个所述APS模式工作时段处于相邻所述EVS模式工作时段之间；

所述输入电路用于在所述EVS模式工作时段，对入射光进行第一光电转换，并生成相应的光电流，以及在所述APS模式工作时段，对所述入射光进行第二光电转换，并生成相应的光电荷；

所述EVS电路用于在所述第一光电转换的过程中，根据所述光电流相应的第一电压的变化速率，输出相应的事件信号；

所述APS电路用于在所述第一光电转换继续进行的过程中，根据所述光电荷相应的第二电压，输出相应的灰阶信号；

所述控制电路用于根据所述事件信号输出相应的EVS图像，以及根据所述灰阶信号输出相应的APS图像。

6.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述EVS电路包括EVS传输电路和EVS读出电路；其中，所述EVS传输电路连接于所述输入电路和所述EVS读出电路，所述控制电路连接于所述EVS传输电路和所述EVS读出电路；

所述EVS传输电路用于在所述第一光电转换的过程中，根据所述光电流，输出相应的第一电压；

所述EVS读出电路用于根据所述第一电压的变化速率，输出相应的事件信号；其中，若所述第一电压的变化速率增大，则输出第一事件信号，所述第一事件信号指示所述入射光的强度增大；若所述第一电压的变化速率减小，则输出第二事件信号，所述第二事件信号指示所述入射光的强度减小；若所述第一电压的变化速率不变，则不输出事件信号。

7.如权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述EVS传输电路包括复位支路和驱动支路；其中，所述复位支路和所述驱动支路分别连接于所述输入电路，所述复位支路还连接于所述控制电路，所述驱动支路还连接于所述EVS读出电路；

所述复位支路用于在所述第一光电转换的过程中，通过所述控制电路发送的控制信号在工作状态与非工作状态之间反复切换，以根据所述光电流，输出相应的第一电压；其中，当所述复位支路处于所述工作状态时，所述第一电压保持最大值；当所述复位支路处于所述非工作状态时，所述第一电压随时间的增大而降低；当所述复位支路处于所述非工作状态，且等于预设下限阈值时，所述复位支路用于通过所述控制电路发送的控制信号从所述非工作状态切换为所述工作状态；

所述驱动支路用于将所述第一电压传输至所述EVS读出电路。

8.如权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述复位支路包括复位晶体管和电容；其中，所述复位晶体管的源极、所述电容的一端和所述驱动支路分别连接于所述输入电路，所述电容的另一端接地，所述复位晶体管的漏极、栅极分别用于连接电源，所述复位晶体管的栅极还连接于所述控制电路；

所述复位晶体管用于在所述第一光电转换的过程中，通过所述控制电路发送的控制信号在导通状态与截止状态之间反复切换；

所述电容用于根据所述光电流，输出相应的第一电压；其中，当所述复位晶体管处于所述导通状态时，所述第一电压等于所述电源的电压；当所述复位晶体管处于所述截止状态时，所述第一电压小于所述电源的电压，且随时间的增大而降低；当所述复位晶体管处于所述截止状态，且等于预设下限阈值时，所述复位晶体管用于通过所述控制电路发送的控制信号从所述截止状态切换为所述导通状态。

9.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述APS电路包括APS传输电路和APS读出电路；其中，所述APS传输电路连接于所述输入电路和所述APS读出电路，所述控制电路连接于所述APS传输电路和所述APS读出电路；

所述APS传输电路用于在所述第一光电转换继续进行的过程中，根据所述光电荷，输出相应的第二电压；

所述APS读出电路用于根据所述第二电压，输出相应的灰阶信号。

10.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述APS传输电路包括传输支路、浮置扩散节点和输出支路；其中，所述传输支路连接于所述输入电路、所述控制电路和所述浮置扩散节点，所述输出支路连接于所述浮置扩散节点和所述APS读出电路；

所述传输支路用于在所述第一光电转换继续进行的过程中，通过所述控制电路发送的第一控制信号触发工作状态；其中，当所述传输支路处于所述工作状态时，所述传输支路用于将所述光电荷传输至所述浮置扩散节点；

所述浮置扩散节点用于累积所述光电荷，并生成相应的第二电压；

所述输出支路用于通过所述控制电路发送的第二控制信号触发工作状态；其中，当所述输出支路处于所述工作状态时，所述输出支路用于将所述第二电压传输至所述APS读出电路。

11.如权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，所述输出支路包括驱动支路和选择支路；其中，所述选择支路连接于所述驱动支路、所述控制电路和所述APS读出电路，所述驱动支路还连接于所述浮置扩散节点；

所述驱动支路用于对所述浮置扩散节点的电位进行缓冲，并输出所述第二电压至所述选择支路；

所述选择支路用于通过所述控制电路发送的第二控制信号触发工作状态；其中，当所述选择支路处于所述工作状态时，所述选择支路用于将所述第二电压传输至所述APS读出电路。

12.如权利要求10或11所述的图像传感器，其特征在于，所述APS传输电路还包括复位支路，所述复位支路连接于所述浮置扩散节点和所述控制电路；

所述复位支路用于在将所述第二电压向所述APS读出电路传输结束后，通过所述控制电路发送的第三控制信号触发工作状态；其中，当所述复位支路处于所述工作状态时，累积于所述浮置扩散节点的所述光电荷移动至外部。

13.如权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，所述复位支路包括复位晶体管，所述复位晶体管的源极连接于所述浮置扩散节点、栅极连接于所述控制电路、漏极用于连接电源；

所述复位晶体管用于在将所述第二电压向所述APS读出电路传输结束后，通过所述控制电路发送的第三控制信号触发导通状态；其中，当所述复位晶体管处于所述导通状态时，累积于所述浮置扩散节点的所述光电荷移动至所述电源。

14.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述像素阵列中同一阵列单元内的所有所述像素共用同一个所述APS读出电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素共用同一个所述APS读出电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素分别包括一个所述APS读出电路。

15.如权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述像素阵列中同一阵列单元内的所有所述像素共用同一个所述EVS读出电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素共用同一个所述EVS读出电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素分别包括一个所述EVS读出电路。

16.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述像素阵列中同一阵列单元内的所有所述像素共用同一个所述控制电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素共用同一个所述控制电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素分别包括一个所述控制电路。

17.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述像素阵列中同一阵列单元内的所有所述像素共用同一个所述输入电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素共用同一个所述输入电路；

或，所述像素阵列中的所有所述像素分别包括一个所述输入电路。

18.一种如权利要求5-17任一项所述的图像传感器在光电设备中的应用。

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