CN117249897A - 探测器的像素电路、探测器和设备 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种探测器的像素电路、探测器和设备，其中，像素电路包括：电荷产生模块；多个电荷收集模块，与电荷产生模块连接；脉冲产生模块，与多个电荷收集模块连接；复位模块，分别与脉冲产生模块、多个电荷收集模块连接；多个电荷收集模块用于在复位模块的控制下交替存储光生电荷并输出第一电压，第一电压随曝光时间变化；脉冲产生模块用于响应于第一电压满足预设条件输出脉冲信号；复位模块用于在脉冲信号作用下控制多个电荷收集模块交替存储光生电荷。本公开实施例可以消除死区时间，提高时间灵敏度。

Description

探测器的像素电路、探测器和设备

技术领域

本公开涉及传感器技术，尤其是一种探测器的像素电路、探测器和设备。

背景技术

目前，红外探测器、可见光探测器等探测器已广泛应用于各种领域，例如医学领域、军事领域、安防领域等，探测器在工作时通常分为两个阶段，曝光阶段和复位阶段，曝光阶段收集光生电荷，当光生电荷累积到一定阈值时产生脉冲信号，随后进入复位阶段，清空曝光阶段累积的光生电荷后重新进入下一曝光阶段。相关技术中，通常通过将光电二极管的电压复位到固定的复位电压实现光生电荷的复位，但是，在复位阶段，外界的光信号不会中断，会一直产生光生电荷，由于电压被固定在复位电压，导致复位阶段的光生电荷无法被收集，从而产生死区时间，导致探测器的时间灵敏度较差。

发明内容

本公开实施例提供一种探测器的像素电路、探测器和设备，以有效去除或降低死区时间，大大提高探测器的时间灵敏度。

本公开实施例的一个方面，提供一种探测器的像素电路，包括：

电荷产生模块，用于将光信号转换为光生电荷；

多个电荷收集模块，与所述电荷产生模块连接；

脉冲产生模块，与所述多个电荷收集模块连接；

复位模块，分别与所述脉冲产生模块、所述多个电荷收集模块连接；

所述多个电荷收集模块用于在所述复位模块的控制下交替存储所述电荷产生模块产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷向所述脉冲产生模块输出第一电压，所述第一电压随曝光时间变化；

所述脉冲产生模块用于响应于所述第一电压满足预设条件，输出脉冲信号；

所述复位模块用于在所述脉冲信号的作用下，控制所述多个电荷收集模块交替存储光生电荷。

本公开实施例的另一个方面，提供一种探测器，包括：

预设数量的像素分别对应的上述任一实施例所述的探测器的像素电路；

读出电路，用于控制各像素分别对应的所述探测器的像素电路输出所述脉冲信号。

本公开实施例的再一个方面，提供一种设备，包括：上述任一实施例提供的探测器的像素电路，和/或上述任一实施例提供的探测器。

本公开实施例提供的探测器的像素电路、探测器和设备，通过多个电荷收集模块可以交替收集电荷产生模块产生的光生电荷，使得任意曝光状态下的任意时刻，都有至少一个电荷收集模块处于曝光阶段，从而可以持续地收集光生电荷，当处于曝光阶段的电荷收集模块收集的光生电荷累积到一定量时触发脉冲产生模块产生脉冲信号，脉冲信号触发复位模块控制处于曝光阶段的该电荷收集模块进入复位阶段，并控制下一组的至少一个电荷收集模块继续收集光生电荷，当该下一组的电荷收集模块收集的电荷量累积到一定量时触发脉冲产生模块产生脉冲信号，进而触发复位模块控制该下一组的电荷收集模块进入复位阶段，并控制再下一组的至少一个电荷收集模块继续收集光生电荷，如此交替循环，有效避免了死区时间，进而大大提高探测器的时间灵敏度。

下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同描述一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是本公开一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图2是本公开另一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图3是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图4是本公开另一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图5是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图6是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图7是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图8是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图9是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图10是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图11是本公开一示例性实施例提供的控制信号触发单元251的结构示意图；

图12是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图13是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图14是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图15是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图；

图16是本公开一示例性实施例提供的探测器的像素电路的一种示例性实施方式示意图；

图17是本公开一示例性实施例提供的像素电路20的仿真结果示意图；

图18是本公开一示例性实施例提供的探测器的结构示意图；

图19是本公开一示例性实施例提供的一种脉冲相机的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

本领域技术人员可以理解，本公开实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

还应理解，在本公开实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。

还应理解，对于本公开实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。

另外，本公开中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本公开概述

在实现本公开的过程中，发明人发现，目前，红外探测器、可见光探测器等探测器已广泛应用于各种领域，例如医学领域、军事领域、安防领域等，探测器在工作时通常分为两个阶段，曝光阶段和复位阶段，曝光阶段收集光生电荷，当光生电荷累积到一定阈值时产生脉冲信号，随后进入复位阶段，清空曝光阶段累积的光生电荷后重新进入下一曝光阶段。相关技术中，通常通过将光电二极管的电压复位到固定的复位电压实现光生电荷的复位，但是，在复位阶段，外界的光信号不会中断，会一直产生光生电荷，由于电压被固定在复位电压，导致复位阶段的光生电荷无法被收集，从而产生死区时间，导致探测器的时间灵敏度较差。

示例性概述

在探测器的各种应用场景中，利用本公开的探测器的像素电路，可以通过多个电荷收集模块在复位模块的控制下交替收集存储电荷产生模块产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷向脉冲产生模块输出第一电压，当任一电荷收集模块累积的光生电荷达到一定量使得第一电压满足预设条件，触发脉冲产生模块输出脉冲信号，复位模块在脉冲信号的作用下控制多个电荷收集模块的交替，从而可以使当前收集光生电荷的电荷收集模块(例如多个电荷收集模块中的第一电荷收集模块)进入复位阶段，使另一电荷收集模块(例如多个电荷收集模块中的第二电荷收集模块)进入曝光阶段，继续收集电荷产生模块产生的光生电荷，该另一电荷收集模块收集的光生电荷累积到一定量时触发脉冲产生模块产生脉冲信号，脉冲信号触发复位模块控制该另一电荷收集模块进入复位阶段，并控制再一电荷收集模块(例如多个电荷收集模块中的第三电荷收集模块)继续收集光生电荷，如此交替循环，实现了多个电荷收集模块收集光生电荷的无缝衔接，有效避免了死区时间，进而大大提高探测器的时间灵敏度。其中，探测器可以为红外探测器、可见光探测器等，具体不作限定。

图1是本公开一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。该探测器的像素电路(以下简称像素电路或电路)20可以应用于探测器。如图1所示，该像素电路20包括：电荷产生模块21、多个电荷收集模块2a、脉冲产生模块24和复位模块25。

电荷产生模块21，用于将光信号转换为光生电荷。多个电荷收集模块2a，与电荷产生模块21连接。脉冲产生模块24，与多个电荷收集模块2a连接。复位模块25，分别与脉冲产生模块24、多个电荷收集模块2a连接。多个电荷收集模块2a用于在复位模块25的控制下交替存储电荷产生模块21产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷向脉冲产生模块24输出第一电压，第一电压随曝光时间变化。脉冲产生模块24用于响应于第一电压满足预设条件，输出脉冲信号。复位模块25用于在脉冲信号的作用下，控制多个电荷收集模块2a交替存储光生电荷。

在本公开的一些可选的实施例中，电荷产生模块21可以采用任意可将光信号转换为光生电荷的器件，例如光电二极管。

在本公开的一些可选的实施例中，多个电荷收集模块可以采用任意可存储电荷的电路或器件实现，例如电容或其他器件。

在本公开的一些可选的实施例中，脉冲产生模块24可以根据实际需求设置，只要能够将第一电压与预设条件匹配，响应于第一电压满足预设条件输出脉冲信号即可。例如脉冲产生模块24可以采用比较器或其他具有比较或判断功能的器件。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25可以基于开关电路实现。开关电路可以采用任意可实施的方式实现。

在本公开的一些可选的实施例中，预设条件可以根据实际需求设置，例如预设条件可以为小于或等于参考阈值电压，也可以根据实际需求设置为其他条件。脉冲信号可以根据实际需求设置为高电平信号或低电平信号，具体不作限定。

在一些可选的实施例中，多个电荷收集模块2a包括的电荷收集模块的数量不作限定，例如包括的电荷收集模块的数量可以为2、3、5、8等。例如多个电荷收集模块2a可以包括第一电荷收集模块、第二电荷收集模块、第三电荷收集模块、第四电荷收集模块等。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25对多个电荷收集模块2a交替收集光生电荷的控制可以通过开关电路分别控制各电荷收集模块分别与电荷产生模块21的导通实现。例如通过控制多个电荷收集模块2a中的至少一个电荷收集模块(例如表示为第一电荷收集模块)与电荷产生模块21导通，并控制其他电荷收集模块与电荷产生模块21断开，使得导通的该至少一个第一电荷收集模块收集电荷产生模块21产生的光生电荷，即该至少一个第一电荷收集模块处于曝光阶段，而其他电荷收集模块处于复位阶段。当该第一电荷收集模块累积的电荷量达到电荷量阈值时，触发脉冲产生模块24产生脉冲信号，脉冲信号再触发复位模块25控制该第一电荷收集模块进入复位阶段，并控制下一组的至少一个电荷收集模块(例如表示为第二电荷收集模块)进入曝光阶段，在第一电荷收集模块复位的同时，除第一电荷收集模块和第二电荷收集模块之外的其他电荷收集模块仍处于复位阶段，而由第二电荷收集模块继续收集产生的光生电荷，当第二电荷收集模块累积的电荷量达到电荷量阈值，触发产生脉冲信号，脉冲信号触发复位模块25控制再下一组的至少一个电荷收集模块(例如表示为第三电荷收集模块)进入曝光阶段，并控制第二电荷收集模块进入复位阶段，当多个电荷收集模块均进入过一次曝光阶段后，再控制第一电荷收集模块进入曝光阶段，多个电荷收集模块如此交替，实现光生电荷的连续收集，有助于消除死区时间。多个电荷收集模块的交替顺序及每次处于曝光阶段的电荷收集模块的数量不作限定。

本公开实施例提供的探测器的像素电路，通过多个电荷收集模块可以交替收集电荷产生模块产生的光生电荷，使得任意曝光状态下的任意时刻，都有至少一个电荷收集模块处于曝光阶段，从而可以持续地收集光生电荷，当处于曝光阶段的电荷收集模块收集的光生电荷累积到一定量时触发脉冲产生模块产生脉冲信号，脉冲信号触发复位模块控制处于曝光阶段的该电荷收集模块进入复位阶段，并控制下一组的至少一个电荷收集模块继续收集光生电荷，当该下一组的电荷收集模块收集的电荷量累积到一定量时触发脉冲产生模块产生脉冲信号，进而触发复位模块控制该下一组的电荷收集模块进入复位阶段，并控制再下一组的至少一个电荷收集模块继续收集光生电荷，如此交替循环，有效避免了死区时间，进而大大提高探测器的时间灵敏度。

在一些可选的实施例中，图2是本公开另一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图，如图2所示，多个电荷收集模块2a中的每个电荷收集模块可以包括：电容2a1和开关组件2a2。图2中仅以一个电荷收集模块为例进行展示，其他电荷收集模块的结构未示出。

电容2a1，与电荷产生模块21连接。开关组件2a2，分别与复位模块25、电荷产生模块21、脉冲产生模块24和电容2a1连接。开关组件2a2用于在复位模块25的控制下控制电容2a1与多个其他电荷收集模块的电容交替存储光生电荷，以使电容2a1根据存储的光生电荷向脉冲产生模块24输出第一电压。

在本公开的一些可选的实施例中，电容2a1的数量可以为一个或多个，当为多个时，多个电容2a1并联，共同实现光生电荷的存储。具体可以根据实际需求设置。

在本公开的一些可选的实施例中，开关组件2a2可以采用任意可实施的方式实现，例如开关组件2a2可以采用MOSFET、IGBT等任意的晶体管，只要能够实现相应的开关功能即可。

在本公开的一些可选的实施例中，开关组件2a2可以包括一个或多个开关，通过控制开关的导通与关断控制电容2a1与电荷产生模块21的导通与关断，当电容2a1与电荷产生模块21导通时，可以收集电荷产生模块21产生的光生电荷，即进入曝光阶段，当电容2a1与电荷产生模块21断开时，进入复位阶段，基于此，通过各电荷收集模块的开关组件2a2控制电容2a1实现多个电荷收集模块交替收集光生电荷。

本实施例通过电容和开关组件可以有效实现多个电荷收集模块的曝光阶段和复位阶段的控制，便于多个电荷收集模块交替收集光生电荷，以消除死区时间。

在一些可选的实施例中，图3是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图，如图3所示，多个电荷收集模块2a包括第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23。

第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23用于在复位模块25的控制下交替存储电荷产生模块21产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷向脉冲产生模块输出第一电压。

在一些可选的实施例中，如图3所示，该像素电路20包括：电荷产生模块21、第一电荷收集模块22，第二电荷收集模块23、脉冲产生模块24和复位模块25。

电荷产生模块21用于将光信号转换为光生电荷。

第一电荷收集模块22与电荷产生模块21连接。

第二电荷收集模块23与电荷产生模块21连接。

脉冲产生模块24分别与第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23连接。

复位模块25分别与脉冲产生模块24、第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23连接。

第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23用于在复位模块25的控制下交替存储电荷产生模块21产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷向脉冲产生模块24输出第一电压，第一电压随曝光时间变化。

脉冲产生模块24用于响应于第一电压满足预设条件，输出脉冲信号。

复位模块25用于在脉冲信号的作用下，控制第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23交替存储光生电荷。

在本公开的一些可选的实施例中，电荷产生模块21可以采用任意可将光信号转换为光生电荷的器件，例如光电二极管。

在本公开的一些可选的实施例中，第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23可以采用任意可存储电荷的电路或器件实现，例如电容或其他器件。

在本公开的一些可选的实施例中，脉冲产生模块24可以根据实际需求设置，只要能够将第一电压与预设条件匹配，响应于第一电压满足预设条件输出脉冲信号即可。例如脉冲产生模块24可以采用比较器或其他具有比较或判断功能的器件。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25可以基于开关电路实现。开关电路可以采用任意可实施的方式实现，例如开关电路可以采用晶体管实现，具体比如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等，具体可以根据实际需求设置。

在本公开的一些可选的实施例中，预设条件可以根据实际需求设置，例如预设条件可以为小于或等于参考阈值电压，也可以根据实际需求设置为其他条件。脉冲信号可以根据实际需求设置为高电平信号或低电平信号，具体不作限定。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25对第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23交替收集光生电荷的控制可以通过开关电路分别控制第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23与电荷产生模块21的导通实现。例如通过控制第一电荷收集模块22与电荷产生模块21导通，并控制第二电荷收集模块23与电荷产生模块21断开，使得第一电荷收集模块22收集电荷产生模块21产生的光生电荷，即第一电荷收集模块22处于曝光阶段，而第二电荷收集模块23处于复位阶段。同理，当第一电荷收集模块22累积的电荷量达到电荷量阈值时，触发脉冲产生模块24产生脉冲信号，脉冲信号再触发复位模块25控制第一电荷收集模块22进入复位阶段，并控制第二电荷收集模块23进入曝光阶段，在第一电荷收集模块22复位的同时，第二电荷收集模块23继续收集产生的光生电荷，当第二电荷收集模块23累积的电荷量达到电荷量阈值，触发产生脉冲信号，脉冲信号触发复位模块25再控制第一电荷收集模块22进入曝光阶段，并控制第二电荷收集模块23进入复位阶段，如此交替，实现光生电荷的连续收集，消除死区时间。

本公开实施例提供的探测器的像素电路，通过两个电荷收集模块可以交替收集电荷产生模块产生的光生电荷，使得第一电荷收集模块处于复位阶段时，第二电荷收集模块可以收集光生电荷，当第二电荷收集模块收集的光生电荷累积到一定量时触发脉冲产生模块产生脉冲信号，脉冲信号触发复位模块控制第二电荷收集模块进入复位阶段，并控制第一电荷收集模块继续收集光生电荷，当第一电荷收集模块收集的电荷量累积到一定量时触发脉冲产生模块产生脉冲信号，进而触发复位模块控制第一电荷收集模块进入复位阶段，并控制第一电荷收集模块继续收集光生电荷，如此交替循环，有效避免了死区时间，进而大大提高探测器的时间灵敏度。此外，本实施例仅通过两个电荷收集模块实现光生电荷的连续收集，有助于降低像素电路的结构复杂度，从而减少像素电路的占用空间。

图4是本公开另一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，第一电荷收集模块22包括：第一电容221、第一开关组件222和第二开关组件223。

第一电容221的第一端c11与电荷产生模块21的第一端d1连接；电荷产生模块21的第一端连接参考电压Vref；第一开关组件222的第一端D11与复位模块25连接，第一开关组件222的第二端D12与电荷产生模块21的第二端d2连接，第一开关组件222的第三端D13与第一电容221的第二端c12连接；第二开关组件223的第一端D21与复位模块25连接，第二开关组件223的第二端D22与脉冲产生模块24连接，第二开关组件223的第三端D23与第一电容221的第二端c12连接。

第一开关组件222用于在复位模块25输出的第一控制信号的作用下导通，以使第一电容221的第二端c12与电荷产生模块21的第二端d2导通。

第二开关组件223用于在第一控制信号的作用下导通，以使第一电容221的第二端c12与脉冲产生模块24导通；

第一电容221用于，在第一开关组件222和第二开关组件223导通的情况下，存储电荷产生模块21产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷，通过第一电容221的第二端c12向脉冲产生模块24输出第一电压。

在本公开的一些可选的实施例中，第一电容221的数量可以为一个或多个，当为多个时，多个第一电容221并联，共同实现光生电荷的存储。具体可以根据实际需求设置。

在本公开的一些可选的实施例中，参考电压Vref可以根据实际需求设置，例如可以为接地点的电压，也可以为其他电压。

在本公开的一些可选的实施例中，第一开关组件222和第二开关组件223可以根据实际需求设置，例如可以采用MOSFET、IGBT等任意的晶体管，只要能够实现相应的开关功能即可。

在本公开的一些可选的实施例中，第一控制信号可以根据实际需求设置，具体可以根据第一开关组件222和第二开关组件223的开关特性设置。例如若第一开关组件222和第二开关组件223为高电平导通的开关组件，则第一控制信号为高电平信号，例如可以为大于一定值的电压信号。若第一开关组件222和第二开关组件223为低电平导通的开关组件，则第一控制信号为低电平信号，例如可以为0V或小于一定电压值的电压信号，具体不作限定。

在本公开的一些可选的实施例中，在第一开关组件222和第二开关组件223导通的情况下，第一电容221的第二端c12与电荷产生模块21的第二端d2及脉冲产生模块24导通，从而使得第一电容221与电荷产生模块21形成回路，能够收集电荷产生模块21产生的光生电荷，从而使d2的电压Vpd随着曝光时间下降，并通过第一电容221的第二端c12将d2的电压Vpd作为第一电压传输至脉冲产生模块24。脉冲产生模块24将第一电压与预设条件进行匹配，响应于第一电压满足预设条件，向复位模块25输出脉冲信号。

本实施例通过第一电容、第一开关组件和第二开关组件可以有效实现第一电荷收集模块的曝光阶段和复位阶段的控制，便于与第二电荷收集模块交替收集光生电荷，消除死区时间。

在本公开的一些可选的实施例中，第一电容221的第二端c12还与复位模块25连接；第一开关组件222还用于在复位模块25输出的第二控制信号的作用下关断，以使第一电容221的第二端c12与电荷产生模块21的第二端d2断开。

第二开关组件223还用于在第二控制信号的作用下关断，以使第一电容221的第二端c12与脉冲产生模块24断开。

第一电容221还用于，在第一开关组件222和第二开关组件223关断的情况下，第一电容221的第二端c12的电压被复位模块25复位至复位电压。

在本公开的一些可选的实施例中，第二控制信号是与第一控制信号相反的信号，例如第一控制信号和第二控制信号可以为以下任一种组合：第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号；第一控制信号为低电平信号，第二控制信号为高电平信号。具体可以根据实际需求设置。

在本公开的一些可选的实施例中，在第一开关组件222和第二开关组件223关断的情况下，第一电容221与电荷产生模块21断开，无法继续收集光生电荷，此时，由于第一电容221的第二端c12与复位模块25连接，可以被复位模块25复位至复位电压，从而将第一电容221存储的光生电荷进行复位(即清除)，与此同时，复位模块25控制第二电荷收集模块23进入曝光阶段，继续收集光生电荷。

在本公开的一些可选的实施例中，在像素电路20刚开始工作时，第一电容221的第二端c12的电压可以被初始复位至复位电压，从而当第一电容221首次进入曝光阶段时，c12的电压从复位电压开始下降，当第一电容221从曝光阶段进入复位阶段，c12的电压被复位至复位电压，从而清除存储的光生电荷。

本实施例通过控制第一开关组件和第二开关组件关断，可以有效实现第一电容存储的光生电荷的复位，以便于第一电容能够在下一曝光阶段继续收集光生电荷。

图5是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，第二电荷收集模块23包括：第二电容231、第三开关组件232和第四开关组件233。

第二电容231的第一端c21与电荷产生模块21的第一端d1连接，所述电荷产生模块21的第一端d1连接参考电压；第三开关组件232的第一端D31与复位模块25连接，第三开关组件232的第二端D32与电荷产生模块21的第二端d2连接，第三开关组件232的第三端D33与第二电容231的第二端c22连接；第四开关组件233的第一端D41与复位模块25连接，第四开关组件233的第二端D42与脉冲产生模块24连接，第四开关组件233的第三端D43与第二电容231的第二端c22连接。

第三开关组件232用于在复位模块25输出的第三控制信号的作用下导通，以使第二电容231的第二端c22与电荷产生模块21的第二端d2导通。

第四开关组件233用于在第三控制信号的作用下导通，以使第二电容231的第二端c22与脉冲产生模块24导通。

第二电容231用于，在第三开关组件232和第四开关组件233导通的情况下，存储电荷产生模块21产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷，通过第二电容231的第二端c22向脉冲产生模块24输出第一电压。

在本公开的一些可选的实施例中，第三控制信号可以是与第一控制信号相同的信号，也可以是与第一控制信号相反的信号，具体可以根据第三开关组件232和第四开关组件233的开关特性设置。例如若第三开关组件232和第四开关组件233与第一开关组件222和第二开关组件223一致，例如均为高电平导通或均为低电平导通，则第三控制信号是与第一控制信号相同的信号。若第三开关组件232和第四开关组件233与第一开关组件222和第二开关组件223的开关特性相反，例如第一开关组件222和第二开关组件223为高电平导通，第三开关组件232和第四开关组件233为低电平导通，或者，第一开关组件222和第二开关组件223为低电平导通，第三开关组件232和第四开关组件233为高电平导通，则第三控制信号与第一控制信号为相反的信号。只要能够保证在第一开关组件222和第二开关组件223导通时，第三开关组件232和第四开关组件233关断，在第一开关组件222和第二开关组件223关断时，第三开关组件232和第四开关组件233导通即可，开关组件与控制信号的具体设置本公开不作限定。

在本公开的一些可选的实施例中，第二电荷收集模块23中各部件的工作原理与第一电荷收集模块22类似，可以参见前述第一电荷收集模块22，在此不再赘述。

本公开实施例通过第二电容、第三开关组件和第四开关组件实现了第二电荷收集模块的有效控制，有助于与第一电荷收集模块交替进入曝光阶段及复位阶段。

在本公开的一些可选的实施例中，第二电容231的第二端c22还与复位模块25连接。

第三开关组件232还用于在复位模块25输出的第四控制信号的作用下关断，以使第二电容231的第二端c22与电荷产生模块21的第二端d2断开。

第四开关组件233还用于在第四控制信号的作用下关断，以使第二电容231的第二端c22与脉冲产生模块24断开。

第二电容231还用于，在第三开关组件232和第四开关组件233关断的情况下，第二电容231的第二端c22的电压被复位模块25复位至复位电压。

在本公开的一些可选的实施例中，第四控制信号是与第三控制信号相反的信号，具体不再赘述。

本实施例通过控制第三开关组件和第四开关组件关断，可以实现第二电容的有效复位，为第二电容进入下一次曝光阶段做准备。

在本公开的一些可选的实施例中，图6是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。本实施例中第一电荷收集模块22包括第一电容221、第一开关组件222和第二开关组件223；第二电荷收集模块23包括第二电容231、第三开关组件232和第四开关组件233。第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23的具体结构可以参见前述实施例，在此不再赘述。在第二电荷收集模块21收集的电荷量达到一定量触发脉冲信号的情况下，复位模块25可以在该脉冲信号的作用下，向第一电荷收集模块22输出第一控制信号，并向第二电荷收集模块23输出第四控制信号，从而可以控制第一电荷收集模块22进入曝光阶段，收集电荷产生模块21产生的光生电荷。并控制第二电荷收集模块23进入复位阶段，将第二电容231的第二端c22的电压复位至复位电压，为下一次曝光阶段做准备。在第一电荷收集模块22存储的电荷量触发脉冲信号的情况下，复位模块25可以在该脉冲信号的作用下，向第一电荷收集模块22输出第二控制信号，并向第二电荷收集模块23输出第三控制信号，从而控制第一电荷收集模块22进入复位阶段，控制第二电荷收集模块23进入曝光阶段，继续收集电荷产生模块产生的光生电荷，如此交替进入曝光阶段、复位阶段，使得在曝光状态下的任一时刻都会有一个电荷收集模块收集产生的光生电荷，与此同时，另一个电荷收集模块进行复位，实现光生电荷的无死区时间的收集，有效消除死区时间，大大提高探测器的时间灵敏度。

图7是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25包括：控制信号触发单元251和反相单元252。

其中，控制信号触发单元251的第一输入端ti1与脉冲产生模块的输出端mo连接，控制信号触发单元251的输出端to与第一电荷收集模块22连接。

反相单元252的输入端ri与控制信号触发单元251的输出端to连接，反相单元252的输出端ro分别与控制信号触发单元251的第二输入端ti2和第二电荷收集模块23连接。

控制信号触发单元251用于在脉冲信号作用下，将第二输入端ti2的输入信号作为控制信号，通过输出端to输出，控制信号包括第一控制信号和第二控制信号中的任一者；第一控制信号用于控制第一电荷收集模块22存储光生电荷，第二控制信号用于控制第一电荷收集模块22进行复位；

反相单元252用于将控制信号触发单元251输出的控制信号进行反相，输出反相控制信号，其中，第一控制信号对应的反相控制信号作为第四控制信号，第二控制信号对应的反相控制信号作为第三控制信号，第四控制信号用于控制第二电荷收集模块23进行复位，第三控制信号用于控制第二电荷收集模块23存储光生电荷。

在本公开的一些可选的实施例中，控制信号触发单元251的具体结构可以根据实际需求设置，例如可以基于D触发器或其他可能的器件实现。

在本公开的一些可选的实施例中，反相单元252可以采用反相器或其他具有反相功能的器件实现。

在本公开的一些可选的实施例中，在第一电荷收集模块22处于曝光阶段的情况下，若触发脉冲产生模块24产生了脉冲信号，则控制信号触发单元251在该脉冲信号的作用下输出第二控制信号，使第一电荷收集模块22进入复位阶段，反相单元252将第二控制信号进行反相后输出的反相控制信号作为第三控制信号，控制第二电荷收集模块进入曝光阶段，存储光生电荷，实现第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23的交替。同理，在第二电荷收集模块23处于曝光阶段的情况下，若触发脉冲产生模块24产生了脉冲信号，则控制信号触发单元251将前述第三控制信号作为第一控制信号输出，由于第三控制信号是第二控制信号的反相控制信号，也即能够作为第一控制信号，控制第一电荷收集模块22进入曝光阶段，继续收集光生电荷，反相单元252将第一控制信号反相后输出的反相控制信号作为第四控制信号，控制第二电荷收集模块23进行复位，如此交替，实现光生电荷的连续收集。

本实施例通过控制信号触发单元和反相器实现了第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号的有效产生，从而有效实现第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23交替进行光生电荷的收集和复位的准确控制。

图8是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25还包括：时延单元253。

时延单元253的输入端li与脉冲产生模块24的输出端mo连接，时延单元253的输出端lo与控制信号触发单元251的第一输入端ti1连接。

时延单元253用于将脉冲信号延迟预设时长，向控制信号触发单元251输出延迟后的脉冲信号。

控制信号触发单元251用于在延迟后的脉冲信号作用下，将第二输入端ti1的输入信号作为控制信号，通过输出端to输出。

在本公开的一些可选的实施例中，时延单元253可以采用任意可实施的方式实现，例如采用反相器时延链实现。

在本公开的一些可选的实施例中，预设时长可以根据实际需求设置，本公开不作限定。

在本公开的一些可选的实施例中，在图8所示的像素电路的基础上，第一电荷收集模块22、第二电荷收集模块23可以采用前述任一实施例提供的结构。

在本公开的一些可选的实施例中，在复位模块25包括时延单元253的情况下，由于时延单元253的延迟作用，在延迟的预设时长内，触发脉冲信号的电荷收集模块会继续收集光生电荷，使得Vpd从Vth继续下降，但是由于延迟的预设时长相对于现有技术的死区时间来说非常小，可以忽略不计，因此，即使存在延迟的情况下，也能够大大减小死区时间。

本实施例通过将脉冲信号延迟预设时长后再输出至控制信号触发单元，可以使脉冲信号更加规整，便于脉冲信号的读取与分析。

图9是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25还包括：第五开关组件254和第六开关组件255。

其中，第五开关组件254的第一端D51与反相单元252的输出端ro连接，第五开关组件254的第二端D52连接复位电压Vr，第五开关组件254的第三端D53与第一电荷收集模块22连接。

第六开关组件255的第一端D61与控制信号触发单元251的输出端to连接，第六开关组件255的第二端D62连接复位电压Vr，第六开关组件255的第三端D63与第二电荷收集模块23连接。

第五开关组件254用于在第三控制信号作用下导通，以将复位电压Vr传输至第一电荷收集22模块，将第一电荷收集模块22存储的光生电荷进行复位。

第六开关组件255用于在第二控制信号作用下关断，以将第二电荷收集模块23与复位电压Vr断开，使得第二电荷收集模块23能够在第一电荷收集模块22处于复位阶段的情况下，存储产生的光生电荷。

第六开关组件255还用于在第一控制信号作用下导通，以将复位电压Vr传输至第二电荷收集模块23，将第二电荷收集模块23存储的光生电荷进行复位。

第五开关组件254还用于在第四控制信号的作用下关断，以将第一电荷收集模块22与复位电压Vr断开，使得第一电荷收集模块22能够在第二电荷收集模块23处于复位阶段的情况下，存储产生的光生电荷。

本公开的一些可选的实施例中，第五开关组件254和第六开关组件255可以根据实际需求设置。例如可以采用MOSFET、IGBT等晶体管实现。

在本公开的一些可选的实施例中，第五开关组件254的第三端D53可以与第一电荷收集模块22中的第一电容221的第二端c12连接，以在第五开关组件254导通的情况下将第一电容221的第二端c12的电压复位至复位电压Vr，从而将第一电容221存储的光生电荷进行复位。同理，第六开关组件255的第三端D63可以与第二电荷收集模块23中的第二电容232的第二端c22连接，以对第二电容232存储的光生电荷进行复位。

本实施例通过第五开关组件和第六开关组件可以有效实现第一电荷收集模块和第二电荷收集模块的交替复位。

在本公开的一些可选的实施例中，第五开关组件254也可以是在第一控制信号作用下关断，在第二控制信号作用下导通，具体可以通过将第五开关组件254设置为与第一开关组件222开关特性相反的开关组件实现，例如第一开关组件222为高电平导通，则第五开关组件254采用低电平导通的开关组件，从而可以在第一开关组件222和第二开关组件232导通时，第五开关组件254关断。这种情况下，需要将第五开关组件254的第一端D51与控制信号触发单元251的输出端to连接。

在本公开的一些可选的实施例中，与第五开关组件254同理，第六开关组件255也可以是在第三控制信号作用下关断，在第四控制信号作用下导通。这种情况需要将第六开关组件255的第一端D61与反相单元252的输出端ro连接，具体不再赘述。

在本公开的一些可选的实施例中，在图9所示的复位模块25的基础上，复位模块25还可以包括前述实施例的时延单元253。

在本公开的一些可选的实施例中，图10是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。在图9所示的像素电路的基础上，第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23为图6所示的结构。第五开关组件254的第三端D53与第一电容221的第二端c12连接，第六开关组件255的第三端D63与第二电容231的第二端c22连接，第五开关组件254在导通的情况下，将复位电压Vr传输至第一电容221的第二端c12，将第一电容221的第二端c12的电压复位至复位电压Vr，从而将第一电容221存储的光生电荷进行复位。第六开关组件255在导通的情况下，将复位电压Vr传输至第二电容231的第二端c22，将c22的电压复位至复位电压Vr，从而将第二电容231存储的光生电荷进行复位。控制信号触发单元251的输出端to分别与第一开关组件222的第一端D11及第二开关组件223的第一端D21连接，用于在脉冲信号的作用下输出第一控制信号，控制第一开关组件222和第二开关组件223导通，以使第一电荷收集模块22进入曝光阶段，或者控制信号触发单元251在脉冲信号的作用下输出第二控制信号，控制第一开关组件222和第二开关组件223关断，以使第一电荷收集模块22进入复位阶段。反相单元252的输出端ro分别与第三开关组件232的第一端D31及第四开关组件233的第一端D41连接，用于输出与控制信号触发单元251输出的控制信号相反的控制信号，用于在第一电荷收集模块22进入曝光阶段时，控制第二电荷收集模块23进入复位阶段，在第一电荷收集模块22进入复位阶段时，控制第二电荷收集模块23进入曝光阶段。例如，在控制信号触发单元251输出第一控制信号的情况下，第一开关组件222、第二开关组件223和第六开关组件255导通，反相单元252将第一控制信号进行反相，输出第四控制信号，控制第三开关组件232、第四开关组件233和第五开关组件254关断，从而使得第一电荷收集模块22进入曝光阶段，第二电荷收集模块23进入复位阶段，将第二电容231的第二端c22的电压复位至复位电压Vr，第一电容221收集电荷产生模块21产生的光生电荷。

图11是本公开一示例性实施例提供的控制信号触发单元251的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，控制信号触发单元251包括：D触发器2511。

D触发器2511的第一输入端bi1与脉冲产生模块24的输出端连接，D触发器2511的第二输入端bi2与反相单元252的输出端ro连接，D触发器2511的输出端bo与第一电荷收集模块22连接。

D触发器2511用于在脉冲信号的作用下，将第二输入端bi2的输入信号作为控制信号，通过D触发器211的输出端bo输出。

在本公开的一些可选的实施例中，D触发器2511的第一输入端bi1作为控制信号触发单元251的第一输入端ti1，D触发器2511的第二输入端bi2作为控制信号触发单元251的第二输入端ti2，D触发器2511的输出端bo作为控制信号触发单元251的输出端to，脉冲信号作为D触发器2511的时钟输入端(即第一输入端bi1)的时钟信号输入，D触发器2511在时钟信号的上升沿具有输入电压跟随功能，从而将第二输入端bi2输入信号通过输出端bo输出，由于D触发器2511在时钟信号的下降沿或无时钟信号输入的情况下具有输出保持作用，通过反相单元，使得D触发器2511的第二输入端bi2保持不变，当产生脉冲信号时，D触发器2511的跟随功能，使得输出端bo输出信号翻转，例如从高电平变为低电平，或从低电平变为高电平，从而实现第一控制信号和第二控制信号的交替输出，进而使得反相单元交替输出第四控制信号和第三控制信号。

本实施例通过D触发器有效实现了第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号的准确输出，从而有助于实现对第一电荷收集模块和第二电荷收集模块交替的准确控制。

图12是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，电荷产生模块21包括：光电二极管211，光电二极管211的第一端d1连接参考电压Vref，光电二极管211用于将光信号转换为光生电荷。

在本公开的一些可选的实施例中，光电二极管211的第一端d1即为电荷产生模块21的第一端，d1连接的参考电压可以为接地点，即将d1接地。光电二极管211的第二端即为电荷产生模块21的第二端，光电二极管211的第二端与其他模块的连接关系可以参见前述内容，在此不再赘述。

脉冲产生模块24包括：比较单元241，比较单元241的第一输入端ei1分别与多个电荷收集模块2a(图12中多个电荷收集模块2a包括第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23)连接，比较单元241的第二输入端ei2连接参考阈值电压Vth，比较单元241的输出端eo与复位模块25连接。

比较单元241用于将第一电压与参考阈值电压Vth进行比较，响应于第一电压小于或等于参考阈值电压Vth，通过比较单元241的输出端eo输出脉冲信号。

在本公开的一些可选的实施例中，比较单元241的第一输入端ei1作为脉冲产生模块24的输入端，比较单元241的第二输入端ei2连接参考阈值电压，用于与第一电压进行比较。比较单元241的输出端eo作为脉冲产生模块24的输出端mo。参考阈值电压Vth可以根据实际需求设置，例如参考阈值电压可以为1V(伏)、1.2V，等等。当第一电荷收集模块22或者第二电荷收集模块23输出的第一电压小于或等于参考阈值电压Vth时，触发比较单元241输出端eo输出脉冲信号。

本实施例通过比较单元实现第一电压与参考阈值电压的比较，从而当第一电压下降到参考阈值电压时可以触发输出脉冲信号，以触发第一电荷收集模块和第二电荷收集模块的交替。

图13是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，还包括：初始复位模块26。

其中，初始复位模块26分别与复位模块25、初始复位电压端vd和初始复位控制端Vrst连接，初始复位电压端vd提供初始复位电压VDD；复位模块25还与电荷产生模块21连接。

初始复位模块26用于在初始复位控制端Vrst输出的第一初始复位控制信号的作用下将初始复位电压VDD传输至复位模块25，以使复位模块25对电荷产生模块21、多个电荷收集模块2a进行初始复位。图13中多个电荷收集模块2a以包括第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23为例进行展示。

在本公开的一些可选的实施例中，初始复位控制端Vrst可以受外部电路控制而输出第一初始复位控制信号或第二初始复位控制信号。第一初始复位控制信号和第二初始复位控制信号为电平相反的控制信号，用于控制初始复位及初始复位的结束。初始复位模块26可以基于开关组件实现，通过控制开关组件的导通及关断，实现对电荷产生模块21、第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23的初始复位。初始复位可以将电荷产生模块21的第二端d2的电压、第一电荷收集模块22的第一电容221的第二端c12的电压及第二电荷收集模块23的第二电容231的第二端c22的电压复位至复位电压，从而使得第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23能够进入曝光阶段，使得电荷产生模块21的第二端电压Vpd能够在任一电荷收集模块进入曝光阶段时从复位电压开始下降。

本实施例通过初始复位模块可以实现对电荷产生模块、第一电荷收集模块和第二电荷收集模块的初始复位，从而使得像素电路能够进入工作状态，实现第一电荷收集模块和第二电荷收集模块交替进行光生电荷的收集。

图14是本公开再一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。

在本公开的一些可选的实施例中，初始复位模块26包括：第七开关组件261和第八开关组件262。

第七开关组件261的第一端D71与初始复位控制端Vrst连接，第七开关组件261的第二端D72与初始复位电压端vd连接，第七开关组件261的第三端D73与复位模块25的第一端连接。

第八开关组件262的第一端D81与初始复位控制端Vrst连接，第八开关组件262的第二端D82与初始复位电压端vd连接，第八开关组件262的第三端D83与复位模块25的第二端连接。

第七开关组件261用于在第一初始复位控制信号的作用下导通，将初始复位电压VDD传输至复位模块25的第一端。

第八开关组件262用于在第一初始复位控制信号的作用下导通，将初始复位电压传输至复位模块25的第二端。

复位模块25用于在复位模块25的第一端的初始复位电压VDD和第二端的初始复位电压VDD的作用下，将电荷产生模块21的第二端的电压、多个电荷收集模块2a中的各电荷收集模块中的电容的第二端的电压(例如第一电荷收集模块22中的第一电容221的第二端c12的电压和第二电荷收集模块23中的第二电容231的第二端c22的电压)复位至复位电压Vr。

在本公开的一些可选的实施例中，第七开关组件261和第八开关组件262可以根据实际需求设置，相应的第一初始复位控制信号可以根据第七开关组件261和第八开关组件262的开关特性设置，以使第七开关组件261能够在第一初始复位控制信号的作用下导通，将初始复位电压VDD传输至复位模块25的第一端，使第八开关组件262能够在第一初始复位控制信号的作用下导通，将初始复位电压传输至复位模块25的第二端。

在本公开的一些可选的实施例中，复位模块25的第一端可以为复位模块25的控制信号触发单元251的输出端to，复位模块25的第二端可以为复位模块25的反相单元252的输出端ro，从而可以在第七开关组件261和第八开关组件262导通的情况下将初始复位电压VDD传输至to和ro，进而使得第一电荷收集模块22的第一电容221的第二端c12和第二电荷收集模块23的第二电容231的第二端c22既与电荷产生模块21导通，又与复位电压Vr导通，从而将电荷产生模块21的第二端的电压、第一电容221的第二端c12电压、第二电容231的第二端c22的电压均复位至复位电压Vr。

在本公开的一些可选的实施例中，第七开关组件261和第八开关组件262还用于在初始复位控制端Vrst输出的第二初始复位控制信号的作用下关断，以使复位模块25与初始复位电压端vd断开，控制多个电荷收集模块中的一个电荷收集模块(例如第一电荷收集模块22或第二电荷收集模块23)进入曝光阶段。

本实施例通过第七开关组件和第八开关组件有效实现了像素电路的初始复位，使得像素电路能够有效进入工作状态。

在本公开的一些可选的实施例中，图15是本公开又一示例性实施例提供的探测器的像素电路的结构示意图。其中，各模块的具体结构说明可以参见前述实施例。探测器开始工作时，首先进行初始复位，将Vrst置为第一初始复位控制信号(例如高电平信号)，控制第七开关组件261和第八开关组件262导通，从而将初始复位电压VDD传输至控制信号触发单元251的输出端to和反相单元252的输出端ro，使得第一开关组件222、第二开关组件223、第三开关组件232、第四开关组件233、第五开关组件254和第六开关组件255均导通，从而将第一电容221的第二端c12的电压、第二电容231的第二端c22的电压和电荷产生模块21的第二端d2的电压均复位至复位电压Vr，初始复位完成，将Vrst置为第二初始复位控制信号(例如低电平信号)，使得第七开关组件261和第八开关组件262关断，由于当前脉冲产生模块24没有产生脉冲信号，控制信号触发单元251的输出端保持第一初始复位控制信号，作为第一控制信号，反相单元252将控制信号触发单元251的输出端的第一控制信号进行反相，通过输出端ro输出第四控制信号，第一控制信号控制第一开关组件222、第二开关组件223和第六开关组件255导通，第四控制信号控制第三开关组件232、第四开关组件233和第五开关组件254关断，从而使得第一电容221的第二端c12与电荷产生模块21的第二端d2及脉冲产生模块24导通，且第一电容221的第二端c12与复位电压Vr断开，使得第一电容221与电荷产生模块21形成回路，进入第1次曝光阶段，收集产生的光生电荷。与此同时第二电容231的第二端c22与电荷产生模块21的第二端d2及脉冲产生模块24断开，且第二电容231的第二端c22与复位电压Vr导通，从而使第二电容231的第二端c22的电压保持在复位电压Vr，也即第二电容231进入第1次复位阶段。随着曝光时间的增长，第一电容221存储的光生电荷不断积累，第一电容221第二端c12的电压Vpd从复位电压Vr不断降低，当第一电容221存储的光生电荷达到电荷量阈值，使得Vpd电压降低至参考阈值电压Vth，触发脉冲产生模块24向控制信号触发单元251输出脉冲信号，控制信号触发单元251在脉冲信号的作用下将第二输入端ti2输入的反向单元252输出的第四控制信号作为第二控制信号输出，反相单元252将第二控制信号进行反相，输出第三控制信号，第二控制信号控制第一电容221进入第2次复位阶段(第一电容的第1次复位阶段)，第三控制信号控制第二电容231进入第2次曝光阶段(第二电容的第1次曝光阶段)，如此交替曝光和复位，实现光生电荷的连续收集，消除复位阶段的死区时间，大大提高探测器的时间灵敏度。

在一些可选的示例中，图16是本公开一示例性实施例提供的探测器的像素电路的一种示例性实施方式示意图。其中，T1表示第一开关组件222，T2表示第二开关组件223，T3表示第三开关组件232，T4表示第四开关组件233，T5表示第五开关组件254，T6表示第六开关组件255，T7表示第七开关组件261，T8表示第八开关组件262，各开关组件以MOSFET为例，具体的以N沟道型MOSFET为例，栅端高电平导通，低电平关断。D1表示光电二极管211，D1的第一端连接的参考电压为接地点，时延单元253采用反相器时延链，比较单元241采用比较器，反相单元252采用反相器，D触发器中的D表示D触发器的第二输入端，Q表示D触发器的输出端，VQ表示D触发器的输出信号，VQ高电平为第一控制信号，VQ低电平为第二控制信号，VD表示反相器输出的信号，VD低电平为第四控制信号，VD高电平为第三控制信号，D触发器在反相器时延链输出的延迟后的脉冲信号的上升沿，使得Q输出信号VQ跟随D的输入信号VD。VS表示比较器输出的信号，可以为脉冲信号或与脉冲信号相反的电平信号，其他符号含义可以参见前述内容。具体工作过程可以参见前述实施例，在此不再赘述。

图17是本公开一示例性实施例提供的像素电路20的仿真结果示意图。该仿真结果是基于图16所示的像素电路20的仿真结果，Vs表示脉冲信号，箭头表示脉冲宽度，Vpd表示光电二极管第二端的电压，VQ表示D触发器输出信号，VD表示反相器的输出信号。在传统的探测器中，脉冲宽度即为复位时间，在这段时间内，光电二极管第二端的电压会被固定在复位电压，导致死区时间。参见图17可见，本公开实施例中，由于第一电荷收集模块22和第二电荷收集模块23交替进入曝光阶段和复位阶段，使得在脉冲宽度内Vpd保持下降，表明该阶段光生电荷能够被正常收集，从而可以证明本公开的像素电路能够消除死区时间。

本公开另一实施例提供一种探测器。图18是本公开一示例性实施例提供的探测器的结构示意图。该探测器包括：预设数量的像素分别对应的上述任一实施例提供的探测器的像素电路20；读出电路30，用于控制各像素分别对应的探测器的像素电路输出脉冲信号。

在本公开的一些可选的实施例中，探测器的像素电路20的具体结构参见前述实施例。各探测器的像素电路20形成像素阵列，读出电路可以通过控制选择像素阵列的行、列，控制需要的像素电路输出脉冲信号。

在实际应用中，探测器还可以包括其他可能的组成部分，本公开不作限定。

本公开的另一个实施例中，还提供一种设备，该设备包括：上述任一实施例提供的探测器的像素电路，和/或上述任一实施例提供的探测器，和/或具有上述探测器的像素电路的芯片。

具体地说，该设备至少包括如下之一者：脉冲相机、高速相机、视觉相机、音频播放器、视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐单元、智能手机、通信设备、移动设备、机动交通工具中的设备、车载摄像头、手机摄像头、运动或可穿戴式相机、交通摄像头、工业检测相机、安装在可飞行物体上的摄像头、医疗摄像头、安防摄像头、或家用电器摄像头。

在本公开实施例中，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，对本公开实施例提供的设备进行详细说明。图19是本公开一示例性实施例提供的一种脉冲相机的结构示意图。如图19所示，该脉冲相机包括：透镜1201、脉冲信号电路1202、数据处理电路1203、非易失性存储器1204、电源电路1205、易失性存储器1206、控制电路1207和I/O接口1208。

其中，透镜1201，用于接收来自被摄物体的入射光，即光信号。

脉冲信号电路1202，用于将通过透镜1201接收的光信号转换为电信号，根据电信号生成脉冲信号。该脉冲信号电路1202例如包括上述的探测器的像素电路，和/或上述的探测器，和/或具有上述的探测器的像素电路的芯片。

数据处理电路1203，用于对脉冲信号读出过程进行控制，数据处理电路1203例如包括：运算处理单元(例如，CPU)和/或图像处理单元(GPU)，例如，对脉冲信号读出电路的脉冲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，复位行选择器发送列复位信号等。

1206为易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)，1204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。

在本公开一实施例中，该脉冲相机还进一步包括：显示单元，用于对脉冲信号/图像信息进行实时/回放显示。本公开实施例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。

本公开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系统(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。

本公开附图中的流程图和框图，示出了按照本公开公开的各种实施例的系统、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系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述部分中描述的根据本公开各种实施例的期望功能中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述部分中描述的根据本公开实施例的期望功能中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述期望功能的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述期望功能的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

本说明书中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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

可能以许多方式来实现本公开的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的电路及期望功能。用于所述期望功能的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的期望功能的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的期望功能的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (15)

1.一种探测器的像素电路，其特征在于，包括：

电荷产生模块，用于将光信号转换为光生电荷；

多个电荷收集模块，与所述电荷产生模块连接；

脉冲产生模块，与所述多个电荷收集模块连接；

复位模块，分别与所述脉冲产生模块、所述多个电荷收集模块连接；

所述多个电荷收集模块用于在所述复位模块的控制下交替存储电荷产生模块产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷向所述脉冲产生模块输出第一电压，所述第一电压随曝光时间变化；

所述脉冲产生模块用于响应于所述第一电压满足预设条件，输出脉冲信号；

所述复位模块用于在所述脉冲信号的作用下，控制所述多个电荷收集模块交替存储光生电荷。

2.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，每个所述电荷收集模块包括：

电容，与所述电荷产生模块连接；

开关组件，分别与所述复位模块、所述电荷产生模块、所述脉冲产生模块和所述电容连接；

所述开关组件用于在所述复位模块的控制下控制所述电容与其他电荷收集模块的电容交替存储光生电荷，以使所述电容根据存储的光生电荷向所述脉冲产生模块输出所述第一电压。

3.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述多个电荷收集模块包括第一电荷收集模块和第二电荷收集模块；

所述第一电荷收集模块和所述第二电荷收集模块用于在所述复位模块的控制下交替存储所述电荷产生模块产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷向所述脉冲产生模块输出第一电压。

4.根据权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述第一电荷收集模块包括：

第一电容，所述第一电容的第一端与所述电荷产生模块的第一端连接；所述电荷产生模块的第一端连接参考电压；

第一开关组件，所述第一开关组件的第一端与所述复位模块连接，所述第一开关组件的第二端与所述电荷产生模块的第二端连接，所述第一开关组件的第三端与所述第一电容的第二端连接；

第二开关组件，所述第二开关组件的第一端与所述复位模块连接，所述第二开关组件的第二端与所述脉冲产生模块连接，所述第二开关组件的第三端与所述第一电容的第二端连接；

所述第一开关组件用于在所述复位模块输出的第一控制信号的作用下导通，以使所述第一电容的第二端与所述电荷产生模块的第二端导通；

所述第二开关组件用于在所述第一控制信号的作用下导通，以使所述第一电容的第二端与所述脉冲产生模块导通；

所述第一电容用于，在所述第一开关组件和所述第二开关组件导通的情况下，存储所述电荷产生模块产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷，通过所述第一电容的第二端向所述脉冲产生模块输出所述第一电压。

5.根据权利要求4所述的像素电路，其特征在于，所述第一电容的第二端还与所述复位模块连接；

所述第一开关组件还用于在所述复位模块输出的第二控制信号的作用下关断，以使所述第一电容的第二端与所述电荷产生模块的第二端断开；

所述第二开关组件还用于在所述第二控制信号的作用下关断，以使所述第一电容的第二端与所述脉冲产生模块断开；

所述第一电容还用于，在所述第一开关组件和所述第二开关组件关断的情况下，所述第一电容的第二端的电压被所述复位模块复位至复位电压。

6.根据权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述第二电荷收集模块包括：

第二电容，所述第二电容的第一端与所述电荷产生模块的第一端连接，所述电荷产生模块的第一端连接参考电压；

第三开关组件，所述第三开关组件的第一端与所述复位模块连接，所述第三开关组件的第二端与所述电荷产生模块的第二端连接，所述第三开关组件的第三端与所述第二电容的第二端连接；

第四开关组件，所述第四开关组件的第一端与所述复位模块连接，所述第四开关组件的第二端与所述脉冲产生模块连接，所述第四开关组件的第三端与所述第二电容的第二端连接；

所述第三开关组件用于在所述复位模块输出的第三控制信号的作用下导通，以使所述第二电容的第二端与所述电荷产生模块的第二端导通；

所述第四开关组件用于在所述第三控制信号的作用下导通，以使所述第二电容的第二端与所述脉冲产生模块导通；

所述第二电容用于，在所述第三开关组件和所述第四开关组件导通的情况下，存储所述电荷产生模块产生的光生电荷，并根据存储的光生电荷，通过所述第二电容的第二端向所述脉冲产生模块输出所述第一电压；

所述第二电容的第二端还与所述复位模块连接，所述第三开关组件还用于在所述复位模块输出的第四控制信号的作用下关断，以使所述第二电容的第二端与所述电荷产生模块的第二端断开；

所述第四开关组件还用于在所述第四控制信号的作用下关断，以使所述第二电容的第二端与所述脉冲产生模块断开；

所述第二电容还用于，在所述第三开关组件和所述第四开关组件关断的情况下，所述第二电容的第二端的电压被所述复位模块复位至复位电压。

7.根据权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述复位模块包括：

控制信号触发单元，所述控制信号触发单元的第一输入端与所述脉冲产生模块的输出端连接，所述控制信号触发单元的输出端与所述第一电荷收集模块连接；

反相单元，所述反相单元的输入端与所述控制信号触发单元的输出端连接，所述反相单元的输出端分别与所述控制信号触发单元的第二输入端和所述第二电荷收集模块连接；

所述控制信号触发单元用于在所述脉冲信号作用下，将第二输入端的输入信号作为控制信号，通过输出端输出，控制信号包括第一控制信号和第二控制信号中的任一者；所述第一控制信号用于控制所述第一电荷收集模块存储光生电荷，所述第二控制信号用于控制所述第一电荷收集模块进行复位；

所述反相单元用于将所述控制信号触发单元输出的控制信号进行反相，输出反相控制信号，其中，第一控制信号对应的反相控制信号作为第四控制信号，第二控制信号对应的反相控制信号作为第三控制信号，所述第四控制信号用于控制所述第二电荷收集模块进行复位，所述第三控制信号用于控制所述第二电荷收集模块存储光生电荷。

8.根据权利要求7所述的像素电路，其特征在于，所述复位模块还包括：

时延单元，所述时延单元的输入端与所述脉冲产生模块的输出端连接，所述时延单元的输出端与所述控制信号触发单元的第一输入端连接；

所述时延单元用于将所述脉冲信号延迟预设时长，向所述控制信号触发单元输出延迟后的脉冲信号；

所述控制信号触发单元用于在所述延迟后的脉冲信号作用下，将第二输入端的输入信号作为控制信号，通过输出端输出。

9.根据权利要求7所述的像素电路，其特征在于，所述复位模块还包括：

第五开关组件，所述第五开关组件的第一端与所述反相单元的输出端连接，所述第五开关组件的第二端连接复位电压，所述第五开关组件的第三端与所述第一电荷收集模块连接；

第六开关组件，所述第六开关组件的第一端与所述控制信号触发单元的输出端连接，所述第六开关组件的第二端连接所述复位电压，所述第六开关组件的第三端与所述第二电荷收集模块连接；

所述第五开关组件用于在所述第三控制信号作用下导通，以将所述复位电压传输至所述第一电荷收集模块，将所述第一电荷收集模块存储的光生电荷进行复位；

所述第六开关组件用于在所述第二控制信号作用下关断，以将所述第二电荷收集模块与所述复位电压断开，使得所述第二电荷收集模块能够在所述第一电荷收集模块处于复位阶段的情况下，存储产生的光生电荷；

所述第六开关组件还用于在所述第一控制信号作用下导通，以将所述复位电压传输至所述第二电荷收集模块，将所述第二电荷收集模块存储的光生电荷进行复位；

所述第五开关组件还用于在所述第四控制信号的作用下关断，以将所述第一电荷收集模块与所述复位电压断开，使得所述第一电荷收集模块能够在所述第二电荷收集模块处于复位阶段的情况下，存储产生的光生电荷。

10.根据权利要求7所述的像素电路，其特征在于，所述控制信号触发单元包括：

D触发器，所述D触发器的第一输入端与所述脉冲产生模块的输出端连接，所述D触发器的第二输入端与所述反相单元的输出端连接，所述D触发器的输出端与所述第一电荷收集模块连接；

所述D触发器用于在所述脉冲信号的作用下，将第二输入端的输入信号作为控制信号，通过所述D触发器的输出端输出。

11.根据权利要求1所述的像素电路，其中，所述电荷产生模块包括：光电二极管，所述光电二极管的第一端连接参考电压，所述光电二极管用于将光信号转换为光生电荷；

所述脉冲产生模块包括：比较单元，所述比较单元的第一输入端分别与所述多个电荷收集模块连接，所述比较单元的第二输入端连接参考阈值电压，所述比较单元的输出端与所述复位模块连接；

所述比较单元用于将所述第一电压与所述参考阈值电压进行比较，响应于所述第一电压小于或等于所述参考阈值电压，通过所述比较单元的输出端输出所述脉冲信号。

12.根据权利要求1-11任一所述的像素电路，其特征在于，还包括：初始复位模块，所述初始复位模块分别与所述复位模块、初始复位电压端和初始复位控制端连接，所述初始复位电压端提供初始复位电压；所述复位模块还与所述电荷产生模块连接；

所述初始复位模块用于在所述初始复位控制端输出的第一初始复位控制信号的作用下将所述初始复位电压传输至所述复位模块，以使所述复位模块对所述电荷产生模块、所述多个电荷收集模块进行初始复位。

13.根据权利要求12所述的像素电路，其特征在于，所述初始复位模块包括：

第七开关组件，所述第七开关组件的第一端与所述初始复位控制端连接，所述第七开关组件的第二端与所述初始复位电压端连接，所述第七开关组件的第三端与所述复位模块的第一端连接；

第八开关组件，所述第八开关组件的第一端与所述初始复位控制端连接，所述第八开关组件的第二端与所述初始复位电压端连接，所述第八开关组件的第三端与所述复位模块的第二端连接；

所述第七开关组件用于在所述第一初始复位控制信号的作用下导通，将所述初始复位电压传输至所述复位模块的第一端；

所述第八开关组件用于在所述第一初始复位控制信号的作用下导通，将所述初始复位电压传输至所述复位模块的第二端；

所述复位模块用于在所述复位模块的第一端的初始复位电压和第二端的初始复位电压的作用下，将所述电荷产生模块的第二端的电压、各所述电荷收集模块中的电容的第二端的电压复位至复位电压；

所述第七开关组件和所述第八开关组件还用于在所述初始复位控制端输出的第二初始复位控制信号的作用下关断，以使所述复位模块与所述初始复位电压端断开，控制多个所述电荷收集模块中的一个电荷收集模块进入曝光阶段。

14.一种探测器，其特征在于，包括：

预设数量的像素分别对应的如权利要求1-13任一所述的探测器的像素电路；

读出电路，用于控制各像素分别对应的所述探测器的像素电路输出所述脉冲信号。

15.一种设备，其特征在于，所述设备包括：权利要求1-13任一项所述的探测器的像素电路，和/或权利要求14所述的探测器。