CN117835081A - 脉冲序列式图像传感器的像素电路、图像传感器和设备 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种脉冲序列式图像传感器的像素电路、图像传感器和设备，其中，像素电路包括：光脉冲产生模块，用于将光信号转换为脉冲信号；脉宽时间积分模块，与光脉冲产生模块连接，用于将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号；电压缓存模块，与脉宽时间积分模块连接，用于基于脉宽时间积分模块输出的第一电压信号，缓存满足预设缓存条件的第二电压信号；缓存电压输出模块，与电压缓存模块连接，用于输出第二电压信号。本公开实施例可以使像素的感光频率高于数据的输出频率，从而在保证像素时间灵敏度的基础上，有效降低输出数据量，解决现有技术输出数据量过大的问题。

Description

脉冲序列式图像传感器的像素电路、图像传感器和设备

技术领域

本公开涉及图像传感器技术，尤其是一种脉冲序列式图像传感器的像素电路、图像传感器和设备。

背景技术

脉冲序列式图像传感器作为神经形态视觉传感器，具有高帧频的特点，能够满足高速成像的需求，可以实现对高速运动目标的捕捉和记录，因此在机器视觉和动态场景捕获等方面具有较大的应用价值，但是，相关技术中，脉冲序列式图像传感器若要实现高帧率会面临输出数据量过大的问题。

发明内容

本公开实施例提供一种脉冲序列式图像传感器的像素电路、图像传感器和设备，以保证高帧率的同时，有效降低输出数据量。

本公开实施例的一个方面，提供一种脉冲序列式图像传感器的像素电路，包括：

光脉冲产生模块，用于将光信号转换为脉冲信号；

脉宽时间积分模块，与所述光脉冲产生模块连接，用于将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号；

电压缓存模块，与所述脉宽时间积分模块连接，用于基于所述脉宽时间积分模块输出的所述第一电压信号，缓存满足预设缓存条件的第二电压信号；

缓存电压输出模块，与所述电压缓存模块连接，用于输出所述第二电压信号。

本公开实施例的另一个方面，提供一种脉冲序列式图像传感器，包括：

各像素分别对应的如上述任一实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路；

偏置电流模块，用于为所述像素电路提供恒定电流；

读出电路，用于控制各像素分别对应的所述的脉冲序列式图像传感器的像素电路输出第二电压信号。

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脉冲序列式图像传感器的像素电路，和/或上述任一实施例提供的脉冲序列式图像传感器。

本公开实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路、图像传感器和设备，通过光脉冲产生模块将光信号转换为脉冲信号，通过脉冲时间积分模块将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号，进而通过电压缓存模块缓存满足预设条件的第二电压信号，并通过缓存电压输出模块输出第二电压信号，使像素的感光频率高于数据的输出频率，从而在保证像素时间灵敏度的基础上，有效降低输出数据量，解决现有技术输出数据量过大的问题。

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脉冲序列式图像传感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脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图；

图3是本公开一示例性实施例提供的脉宽时间积分模块22的一种示例性结构示意图；

图4是本公开一示例性实施例提供的电压缓存模块23的结构示意图；

图5是本公开再一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感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脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图；

图7是本公开一示例性实施例提供的关键节点电压时序关系示意图；

图8是本公开再一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图；

图9是本公开又一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图；

图10是本公开另一示例性实施例提供的关键节点电压时序关系示意图；

图11是本公开一示例性实施例提供的像素电路的仿真结果示意图；

图12是本公开一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的结构示意图；

图13是本公开电子设备一个应用实施例的结构示意图；

图14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。

本公开实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统、大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。

终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

本公开概述

在实现本公开的过程中，发明人发现，脉冲序列式图像传感器作为神经形态视觉传感器，具有高帧频的特点，能够满足高速成像的需求，可以实现对高速运动目标的捕捉和记录，因此在机器视觉和动态场景捕获等方面具有较大的应用价值，但是，相关技术中，脉冲序列式图像传感器若要实现高帧率会面临输出数据量过大的问题。

示例性概述

在基于脉冲序列式图像传感器的相机记录信息的场景中，利用本公开的脉冲序列式图像传感器的像素电路，图像传感器可以按照预设缓存条件输出满足该预设缓存条件的电压信号，使像素的感光频率高于数据的输出频率，从而在保证像素时间灵敏度的基础上，有效降低输出数据量，解决现有技术输出数据量过大的问题。

图1是本公开一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图。该脉冲序列式图像传感器的像素电路(以下简称像素电路)可以应用于脉冲序列式图像传感器。如图1所示，该像素电路包括：光脉冲产生模块21、脉宽时间积分模块22、电压缓存模块23和缓存电压输出模块24。

光脉冲产生模块21，用于将光信号转换为脉冲信号；脉宽时间积分模块22，与光脉冲产生模块21连接，用于将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号；电压缓存模块23，与脉宽时间积分模块22连接，用于基于脉宽时间积分模块22输出的各第一电压信号，缓存满足预设缓存条件的第二电压信号；缓存电压输出模块24，与电压缓存模块23连接，用于输出第二电压信号。

其中，光脉冲产生模块21可以采用任意可实施的电路结构实现，比如可以包括光电二极管、比较器，还可以包括复位单元，复位单元比如可以为复位晶体管，光电二极管在曝光时感受光强，将光信号转换为电信号，使得光电二极管一端的电压变化，当该电压达到阈值，比较器输出脉冲信号，从而实现将光信号转换为脉冲信号。本公开的脉冲信号是指高电平信号，在实际应用中也可能曝光强度较弱，达不到输出高电平信号的条件，则可能输出低电平信号，低电平信号不会触发电压缓存模块的缓存功能。

脉宽时间积分模块22通常可以基于积分器实现积分，积分器比如可以为电容，具体可以根据实际需求设置。脉宽时间积分模块22通过在连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间按照固定速率进行积分，当光强较大时，光脉冲产生模块21会在较短的时间产生脉冲信号，从而使得该脉冲信号与前次脉冲信号之间的脉冲间隔时间较短，则脉宽时间积分模块22的积分时间较短，从而使得积分后积分器一端的电压(即第一电压信号)较大，因此该电压的大小可以用于表征光强的强弱程度，从而实现将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号。

需要说明的是，为了保证脉宽时间积分模块22能够以固定速率进行积分，需要为脉宽时间积分模块22提供恒定的偏置电流，具体提供方式可以根据实际需求设置。

电压缓存模块23可以采用任意可实施的方式缓存电压信号，比如基于电容实现电压缓存，或者还可以采用其他方式实现缓存，具体可以根据实际需求设置。预设缓存条件也可以根据实际需求设置，比如预设缓存条件为预设周期内最大光强对应的电压信号，再比如预设缓存条件为曝光强度相对前一次曝光发生了变化，等等。

缓存电压输出模块24的具体结构可以根据实际需求设置，只要能够将电压缓存模块23缓存的预设周期内的第二电压信号输出即可，还可以根据实际需求输出其他信号，比如若曝光强度发生了变化，则输出高电平脉冲，具体可以根据实际需求设置。

本实施例的像素电路是指每个像素对应的像素电路，在实际应用中，脉冲序列式图像传感器中可以根据传感器的像素数量设置各像素分别对应的像素电路，并通过读出电路控制各像素分别对应的像素电路，从而可以读出满足预设缓存条件的第二电压信号。

本公开实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路，通过光脉冲产生模块将光信号转换为脉冲信号，通过脉冲时间积分模块将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号，进而通过电压缓存模块缓存满足预设缓存条件的第二电压信号，并通过缓存电压输出模块输出缓存的第二电压信号，使像素的感光频率高于数据的输出频率，从而在保证像素时间灵敏度的基础上，有效降低输出数据量，解决现有技术输出数据量过大的问题。

在一个可选实施例中，电压缓存模块23具体用于：基于预设周期内脉宽时间积分模块输出的各第一电压信号，缓存预设周期内最大光强对应的第二电压信号；缓存电压输出模块24具体用于在到达预设周期的结束时间时，输出第二电压信号。

为了进一步降低图像传感器输出数据量，本实施例设置了预设周期作为输出周期，该预设周期的时长可以根据实际需求设置，比如该预设周期需要包括至少两个曝光周期，具体不做限定。每次曝光，若能够产生脉冲信号则会产生一个第一电压信号，在预设周期内则可能产生多个第一电压信号，电压缓存模块23在每次曝光后只缓存当前周期内当前已产生的第一电压信号中最大值对应的电压信号，缓存的该电压信号可以是最大值的第一电压信号，也可以是最大值的第一电压信号经一定消耗后的电压信号，比如当通过一定的器件判断当前产生的第一电压信号是否需要进行缓存时，该器件本身需要消耗一定的电压，则第一电压信号经该器件后会降低一定量，导致缓存的电压信号会小于当前最大值的第一电压信号，而由于该判断器件的消耗是固定的，相对于第一电压信号，缓存的电压信号同样可以表征曝光强度的大小，基于此，当完成一个预设周期的时间后，电压缓存模块23缓存了该预设周期内最大光强对应的电压信号，将该电压信号称为第二电压信号。

缓存电压输出模块24的具体结构可以根据实际需求设置，只要能够将电压缓存模块23缓存的预设周期内的第二电压信号输出即可，比如缓存电压输出模块24可以包括源跟随器和行选管，行选管受外围的读出电路控制，当读出电路检测到当前已到达一个预设周期的结束时间时，读出电路控制行选管导通(或称开启)，以表征该像素被选中需要输出，源跟随器则用于跟随缓存的第二电压信号，实现将第二电压信号输出到读出电路。

本实施例的像素电路可以通过行列选择需要读出的像素在预设周期内最大光强对应的第二电压信号，用于表征该像素在该预设周期内感受的最大光强。

本公开实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路，通过光脉冲产生模块将光信号转换为脉冲信号，通过脉冲时间积分模块将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号，进而通过电压缓存模块缓存预设周期内最大光强的第一电压信号对应的第二电压信号，并通过缓存电压输出模块在预设周期结束后输出缓存的最大光强的第二电压信号，使像素的感光频率高于数据的输出频率，从而在保证像素时间灵敏度的基础上，有效降低输出数据量，解决现有技术输出数据量过大的问题。

图2是本公开另一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图。

在一个可选示例中，脉宽时间积分模块22包括：偏置电流输入单元221、第一电容222和运算放大器223。

偏置电流输入单元221，用于输出第一恒定电流；第一电容222，第一端与偏置电流输入单元221连接，第一电容222用于在脉冲间隔时间内，在第一恒定电流作用下进行充电；运算放大器223，第一输入端分别与偏置电流输入单元221和第一电容222的第一端连接，第一输出端与第一电容222的第二端连接，第二输入端输入第一参考电压，第一输出端在第一电容222完成脉冲间隔时间的充电后输出第一电压信号。

其中，Vref1表示第一参考电压，I1表示第一恒定电流，在曝光时，当光脉冲产生模块21内的光信号积累到一定阈值，输出一个脉冲信号，在两个脉冲信号之间，第一恒定电流I1对第一电容222充电，将脉冲间隔转换为电压信号。具体来说，运算放大器223将第一电容222的第一端的电压固定在第一参考电压，在第一电容222未充电时，第一电容222的第二端电压为第一参考电压，当第一电容222充电时，由于第一端电压固定，随着充电进行第一电容222第一端的极板带正电，第二端的极板带负电，从而使得第一电容222的第二端电压Vc从第一参考电压Vref1以固定速率下降，比如下降到V1，则V1为第一电压信号，光脉冲产生模块21输出脉冲信号，触发电压缓存模块23进入缓存阶段，脉宽时间积分模块22将第一电压信号输出到电压缓存模块23进行缓存，在每个预设周期开始时，电压缓存模块23缓存电压为0，该预设周期内第一次曝光产生脉冲信号后，基于该次曝光脉宽时间积分模块22输出的第一电压信号V1进行缓存，从而将V1对应的缓存电压信号缓存到电压缓存模块23。缓存完后，触发光脉冲产生模块21和脉宽时间积分模块22的第一电容222复位，触发复位的方式可以根据实际需求设置，比如将脉冲信号延迟一定时间后传输至光脉冲产生模块21和脉宽时间积分模块22触发其复位，具体可以根据实际需求设置。复位后第一电容222再次开始充电，光脉冲产生模块经第二次曝光，产生第二个脉冲信号，在第二个脉冲信号时第一电容222的第二端电压Vc降为V2，若第二次曝光光强大于第一次曝光，则光脉冲产生模块会在较短的时间产生第二个脉冲信号，如此导致第二个脉冲信号与第一个脉冲信号的脉冲间隔时间相对于第一个脉冲信号与前一脉冲信号的脉冲间隔时间短，则第一电容222的积分时间也短，因此Vc下降程度小，则V2大于V1，电压缓存模块23则会将V2对应的缓存电压信号进行缓存。相反，若第二次曝光光强小于第一次曝光，则V2小于V1，不会对V2进行缓存，以此类推，在任意时刻电压缓存模块23所缓存的电压信号都是当前预设周期内已产生的最大光强对应的电压信号，则当该预设周期结束，电压缓存模块23缓存的即为该预设周期内最大光强对应的第二电压信号。

本公开通过偏置电流输入单元为第一电容提供恒定电流，使得第一电容能够以固定速率进行充电，进而结合运算放大器，使得第一电容的第二端电压Vc在完成充电后的第一电压信号能够表征曝光强度的大小，便于后续缓存预设周期内最大光强对应的电压信号，从而在预设周期结束时间能够输出该预设周期内最大光强对应的第二电压信号，有效降低像素电路输出数据量。

在一个可选示例中，脉宽时间积分模块22还包括：第一复位单元224，分别与光脉冲产生模块21、第一电容222的第一端和第二端连接，用于在脉冲信号的作用下对第一电容进行复位。

其中，第一复位单元224可以采用任意可实施的复位结构，比如可以采用复位晶体管，复位晶体管的栅极与光脉冲产生模块21连接，从而在脉冲信号的作用下式复位晶体管导通，将第一电容222放电，使其复位到未充电状态。

可选地，用于触发第一复位单元224导通的脉冲信号可以是光脉冲产生模块21产生的脉冲信号经一定延时后的信号，以为电压缓存模块23的缓存提供足够的时间，保证电压缓存模块23缓存结果的准确性。

本公开通过复位单元对第一电容进行复位，从而使得第一电容能够重复用于将新的脉冲间隔时间转换为电压信号，保证输出的第一电压信号准确有效。

图3是本公开一示例性实施例提供的脉宽时间积分模块22的一种示例性结构示意图。

在一个可选示例中，脉宽时间积分模块22包括：偏置电流单元225，用于提供第二恒定电流；第二电容226，第一端与偏置电流单元225连接，第二端的电压设置为第二参考电压，第二电容226用于在脉冲间隔时间内，在第二恒定电流作用下进行充电，在完成脉冲间隔时间的充电后，第二电容226的第一端输出第一电压信号；第二复位单元227，分别与光脉冲产生模块21、第二电容226的第一端和第二端连接，用于在脉冲信号的作用下对第二电容226进行复位。

其中，Vref2表示第二参考电压，I2表示第二恒定电流，在脉宽间隔时间，第二恒定电流I2对第二电容226充电，使第二电容的第二端极板带正电，第一端极板带负电，由于第二电容226第二端电压为固定的第二操控电压Vref2，则第二电容226的第一端电压为变化的Vc，随着第二电容226不断充电，Vc以固定速率从Vref2下降到一定值比如前述的V1或V2，将充电后的第二电容226的第一端的电压Vc(下降后的值)作为第一电压信号输出。第二复位单元227的具体结构及工作原理与前述第一复位单元224类似，在此不再赘述。偏置电流单元225可以采用任意可实施的器件，只要能够为第二电容226提供需要的第二恒定电流I2即可。

本公开基于偏置电流单元、第二复位单元和第二电容实现脉宽时间积分模块的脉冲间隔时间到电压信号的转换，相对于前述示例，节省了运算放大器，从而可以降低成本及电路面积。

在一个可选示例中，电压缓存模块23包括：第一选通单元231、第一判断单元232和第一缓存单元233。

第一选通单元231，分别与光脉冲产生模块21和脉宽时间积分模块22连接，用于在脉冲信号的作用下导通；第一判断单元232，与第一选通单元231连接，用于在第一选通单元231导通时，确定第一电压信号是否需要缓存；第一缓存单元233，与第一判断单元232连接，用于响应于第一电压信号需要缓存，缓存第一电压信号对应的缓存电压信号，在到达预设周期的结束时间后缓存电压信号为第二电压信号。

其中，第一选通单元231可以采用任意可实施的选通器件，比如可以采用选通管，选通管的栅极与光脉冲产生模块21连接，当光脉冲产生模块21产生脉冲信号后，脉冲信号触发选通管导通，将脉宽时间积分模块22产生的第一电压信号输出到第一判断单元232。第一判断单元232可以采用任意可实施的器件实现，只要能够基于第一缓存单元233当前缓存的电压信号及第一电压信号确定出是否需要对第一电压信号进行缓存即可。比如第一判断单元232可以采用源跟随器或比较器实现，具体可以根据实际需求设置，本实施例不做限定。第一缓存单元233可以采用任意具有缓存功能的器件，比如采用电容器件，具体可以根据实际需求设置。当第一判断单元232确定出第一电压信号需要进行缓存时，将第一电压信号对应的缓存电压信号缓存到第一缓存单元233，比如通过第一电压信号对电容充电，使得电容电压等于第一电压信号对应的缓存电压信号。所缓存的缓存电压信号可以等于第一电压信号或者小于第一电压信号，具体根据第一判断单元232的具体器件确定，比如当第一判断单元232采用源跟随器时，由于源跟随器栅极和源极之间具有一定的阈值电压消耗，则缓存的缓存电压信号等于第一电压信号与源跟随器的栅源阈值电压信号之差。当第一判断单元232无需消耗时，可以直接将第一电压信号缓存到第一缓存单元233，比如通过对电容充电使电容电压等于第一电压信号对应的电压。

本公开通过第一选通单元在脉冲信号作用下导通触发电压信号的缓存，结合第一判断单元实现是否需要对第一电压信号进行缓存的判断，保证缓存的电压信号是当前周期内已产生的最大光强对应的电压信号，当需要缓存时，通过第一缓存单元实现第一电压信号对应的缓存电压信号的缓存，从而保证在预设周期结束时，第一缓存单元缓存有该预设周期内最大光强对应的第二电压信号。

在一个可选示例中，电压缓存模块23还包括：第三复位单元234，分别与外围的读出电路、第一缓存单元233的第一端和第二端连接，用于在每个预设周期输出第二电压信号后，复位第一缓存单元233。

其中，第三复位单元234的具体结构及原理可以根据实际需求设置，参见前述的第一复位单元224，在本示例中，第三复位单元234的触发受读出电路控制，当读出电路检测到到达预设周期的结束时间，从缓存电压输出模块24读取第二电压信号后，可以控制第三复位单元234对第一缓存单元233进行复位，以使第一缓存单元233能够进入下一周期的电压缓存。

本公开通过在每个预设周期结束后对第一缓存单元进行复位，使得第一缓存单元能够重复用于新周期的电压缓存，进而实现像素电路持续输出各周期内最大光强对应的第二电压信号，保证图像传感器的持续正常工作。

图4是本公开一示例性实施例提供的电压缓存模块23的结构示意图。

在一个可选示例中，第一判断单元232包括第一源跟随器2321，第一缓存单元233包括第三电容2331；第一源跟随器2321的第一端与第一选通单元231连接，第一源跟随器2321的第二端与第三电容2331的第一端连接，第一源跟随器2321的第三端与预设电源连接，使得第三端的电压为预设电压，第三电容2331的第二端接地；第一源跟随器2321，用于在第一选通单元231导通时，若其第一端的第一电压信号与其第二端的当前电压信号的差值大于第一源跟随器2321的第一阈值电压，基于第一电压信号对第三电容2331进行充电，使得第三电容2331缓存第一电压信号对应的缓存电压信号。

其中，Vpulse表示脉冲信号，Vdd表示预设电源提供的预设电压，第一判断单元232通过第一源跟随器2321实现，第一缓存单元233通过第三电容2331实现。第三电容2331的第二端接地，第三电容2331的第一端与第一源跟随器2321的第二端(源极)连接，第一源跟随器2321的第一端(栅极)与第一选通单元231连接，当第一选通单元231导通时，第一源跟随器2321的第一端输入第一电压信号，在第一电压信号输入之前，第一源跟随器2321第二端的电压为第三电容2331缓存的电压Vout，当第一电压信号输入后，若第一电压信号(比如Vc＝V1)与Vout的差值大于第一源跟随器2321的第一阈值电压Vt，则会触发对第三电容2331充电，使得第三电容2331缓存的电压信号Vout＝V1-Vt，则Vout即为第三电容2331缓存的当前最大光强对应的缓存电压信号，随着曝光次数的增多，Vout可能会不断变化，保证其始终等于最大光强对应的缓存电压信号，当预设周期结束，Vout即可作为该预设周期的最大光强对应的第二电压信号。若当前第一电压信号小于前一次的第一电压信号，表示本次曝光光强小于前一次的光强，导致第一源跟随器2321的栅极电压与源极电压的差值无法满足第一源跟随器2321的栅源阈值电压Vt，因此无法对第三电容2331充电，从而使得第三电容2331保持缓存前一次较强光强对应的缓存电压信号。

本公开通过源跟随器实现第一电压信号是否缓存的判断，进而结合电容充电实现周期内最大光强的电压信号的缓存，进而使得像素电路可以在周期内输出最大光强对应的第二电压信号，进一步降低输出数据量。

在一个可选示例中，第三复位单元234，分别与外围的读出电路、第三电容的第一端和第二端连接，用于在每个预设周期输出第二电压信号后，复位第三电容2331。

其中，Vrst表示第三复位单元234的控制电压，该控制电压受读出电路控制，当需要对第三电容2331进行复位时，控制Vrst为高电平，使第三复位单元234导通，从而将第三电容2331放电，使第三电容2331复位到未充电状态，复位完成后控制Vrst为低电平，使第三复位单元234截止，为第三电容2331的下个预设周期通过充电缓存电压信号做准备。具体来说，读出电路负责检测当前是否到达预设周期的结束时间，当检测到到达预设周期的结束时间时，控制缓存电压输出模块24输出电压缓存模块23最终所缓存的第二电压信号，在读出电路读取完第二电压信号后，可以通过控制Vrst的状态控制第三复位单元234导通，对第三电容2331复位。

本公开通过第三复位单元实现对第三电容的周期性复位，使得第三电容能够重复用于新周期的电压缓存，进而实现像素电路持续输出各周期内最大光强对应的第二电压信号，保证图像传感器的持续正常工作。

在一个可选示例中，第一判断单元232还可以通过比较器实现，比如第一判断单元232为第一比较器，第一比较器的两个输入端分别与第一选通单元和第三电容的第二端连接，将脉宽时间积分模块新产生的第一电压信号与第三电容的当前电压进行比较，当第一电压信号大于第三电容的当前电压时，控制基于第一电压信号对第三电容充电，从而将新的更大光强对应的电压信号缓存至第三电容。

在一个可选示例中，缓存电压输出模块24包括：第一行选单元241、第二行选单元242、第二源跟随器243和第三源跟随器244。

第一行选单元241，用于在外围的读出电路控制下导通或截止；第二行选单元242，用于在读出电路控制下导通或截止；第二源跟随器243，第一端与电压缓存模块23连接，第二端与第一行选单元241连接，第三端与预设电源连接，第二源跟随器243用于在第一行选单元241导通时，向读出电路输出电压缓存模块23所缓存的第二电压信号；第三源跟随器244，第一端与光脉冲产生模块21连接，第二端与第二行选单元242连接，第三端与预设电源连接，第三源跟随器244用于在第二行选单元244导通时，向读出电路输出光脉冲产生模块21中的光电二级管的第三电压信号。

其中，Vdd表示预设电源提供的预设电压，第二源跟随器243和第三源跟随器244的工作原理与第一源跟随器类似，在此不再赘述。第一行选单元241和第二行选单元242可以采用选通管实现，以第一行选单元241为例，其栅极连接可控电压Vs1，读出电路检测到当前预设周期内产生过脉冲信号，则可以控制第一行选单元241的可控电压Vs1为高电平，使得第一行选单元241导通，第二源跟随器243则将电压缓存模块23缓存的第二电压信号通过总线传输至读出电路，使得读出电路完成该像素电路的第二电压信号的读取，其他像素同理，不再一一赘述。当读出电路检测到当前预设周期内未产生脉冲信号，则电压缓存模块23中缓存结果为0，读出电路可以控制第二行选单元242的栅极可控电压Vs2为高电平，保持第一行选单元241的栅极可控电压Vs1为低电平，以表示选中第二行选单元242，与第二行选单元242连接的第三源跟随器244的栅极连接光脉冲产生模块21，从而将光脉冲产生模块21的光电二极管的第三电压信号通过列总线输出到读出电路。

本公开通过两个行选单元和两个源跟随器实现了在任一预设周期内若有脉冲信号产生，则读出最大光强对应的第二电压信号，若没有脉冲信号产生可以读出光电二极管的第三电压信号，第三电压信号可以用于后续分析光电二极管电压的变化，提高用户体验。

图5是本公开再一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图。

在一个可选示例中，本公开的脉冲序列式图像传感器的像素电路还包括：时延模块25；时延模块25分别与光脉冲产生模块21和脉宽时间积分模块22连接，用于将脉冲信号延迟第一时间后传输至光脉冲产生模块21和脉宽时间积分模块22，以复位光脉冲产生模块21和脉宽时间积分模块22。

其中，时延模块25可以采用任意可实施的方式实现，比如可以采用反相器链实现脉冲信号的延迟触发复位。具体可以根据实际需求设置。

本公开通过对光脉冲产生模块产生的脉冲信号延迟一定时间后再用于触发光脉冲产生模块和脉宽时间积分模块的复位，以保证电压缓存模块能够成功完成电压的缓存，从而保证输出的第二电压信号的准确性和有效性。

在一个可选示例中，光脉冲产生模块21包括：第四复位单元211、光电二极管212和第二比较器213。

第四复位单元211，第四复位单元211的第一端与时延模块25的输出端连接，第四复位单元211的第二端与光电二极管212的第二端连接，第四复位单元211的第三端与预设电源连接；光电二极管212，第一端接地，光电二极管212用于将光信号转换为电信号，以使光电二极管212的第二端的电压信号随着曝光时间变化；第二比较器213，用于将光电二极管212的第二端的电压信号与第二阈值电压信号进行比较，并在光电二极管212的第二端的电压信号等于第二阈值电压信号时，输出脉冲信号；时延模块25的输入端与第二比较器213的输出端连接，时延模块25的输出端还与脉宽时间积分模块22的第一复位单元224连接，时延模块25用于将第二比较器213输出的脉冲信号延迟第一时间后传输至第一复位单元224和第四复位单元211，以对光电二极管和脉宽时间积分模块22的电容进行复位。

其中，Vth表示第二阈值电压信号，Vdd表示预设电源提供的预设电压。第一时间可以根据实际需求设置，第一时间设置原则为大于电压缓存模块23的缓存时间，以保证电压缓存模块23能够成功完成电压信号的缓存，具体不做限定。第四复位单元211的具体结构可以根据实际需求设置，参见前述第一复位单元224，在此不再赘述。光电二极管212可以采用任意可实施的光电二极管，具体可以根据实际需求设置。在复位后，光电二极管212的第一端电压Vpd为复位电压Vdd，在没有脉冲信号到达第四复位单元211时，第四复位单元211截止，曝光时，光电二极管感受光信号，将光信号转换为电信号，使得Vpd从复位电压不断下降，当曝光一定时间后，Vpd下降到Vth，触发第二比较器213输出脉冲信号Vpulse＝Vh(高电平)，第一选通单元231导通，进而缓存阶段，缓存阶段需要的时间可以表示为tw，tw的具体值根据电压缓存模块23中缓存器件确定，比如电容，需要一定时间充电，当电压缓存模块23缓存完成后进入复位阶段，对光脉冲产生模块21的光电二极管和脉宽时间积分模块22的积分电容进行复位，复位阶段所需时间表示为tr，该tr的具体值根据延时模块的延时时间及缓存阶段所需时间tw确定，由于延时时间(前述的第一时间)大于缓存阶段所需时间tw，在缓存完成后，复位脉冲还未到达光脉冲产生模块21的第四复位单元211和脉宽时间积分模块22的第一复位单元224，等脉冲信号到达两个复位单元才能进行复位，且复位时，电容放电也需要一定时间，因此复位需要一定的时间。

本公开通过光电二极管、第二比较器和第四复位单元实现光脉冲产生模块将光信号转换为脉冲信号，进而通过复位保证光脉冲产生模块的持续工作，为图像传感器的正常工作提供必要的支持。

在一个可选示例中，时延模块25也可以为光脉冲产生模块21中的模块，具体可以根据实际需求设置。

在一个可选示例中，时延模块25可以通过反相器链实现，也可以通过其他结构实现，比如通过基于时钟的计数器实现，具体可以根据实际需求设置，只要能够实现将脉冲信号延迟一定时间后再对光电二极管和脉宽时间积分模块的电容复位即可。

在一个可选示例中，图6是本公开又一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图。其中，Col_bus表示列总线，与读出电路连接，C1表示第一电容222，Vref表示第一参考电压，SF0、SF1、SF2分别表示第一源跟随器2321、第二源跟随器243和第三源跟随器244，C2表示第三电容2331，T1表示第一选通单元231，T2表示偏置电流输入单元221，T3为外围的偏置电流引入管，Id表示恒定电流源，T3与T2对称，将恒定电流源Id提供的第一恒定电流I输入到脉宽时间积分模块；Row_sel表示行选单元，左侧为第一行选单元241右侧为第二行选单元242；PD表示光电二极管212；R1表示第一复位单元224，R2表示第三复位单元234，R3表示第四复位单元211；时延模块通过反相器链实现，具体通过两个反相器级联实现；Vth对应第二比较器213的第二阈值电压信号，Vref对应运算放大器的223的第一参考电压。各部分的工作原理参见前述内容，在此不再赘述。

示例性的，图7是本公开一示例性实施例提供的关键节点电压时序关系示意图。其中，V3表示第三次曝光C1充电后的Vc下降到的值，t1表示第一次曝光Vpd达到Vth所需的时间，t2表示第二次曝光Vpd达到Vth所需的时间，t3表示第三次曝光Vpd达到Vth所需的时间；其他各符号的具体含义参见前述内容，在此不再一一赘述。在t1时间内，Vc以固定速率从Vref下降到V1，Vpd达到Vth时，Vpulse变为高电平(脉冲信号)，触发T1导通，进入缓存阶段，将V1通过源跟随器SF0将Vout充电至V1-Vt后，SF0截止，C2不再充电，缓存阶段所需时间为tw(即t_w)，之后进入复位阶段，对Vpd和Vc复位，复位阶段所需时间为t_r(即tr)，重复上述过程，如果第二次曝光时光照增强，Vpd达到Vth所需的时间缩短，Vc下降的幅度变小，即V2>V1，那么源跟随器SF0的栅源电压大于其阈值电压Vt，源跟随器SF0导通，将Vout充至V2-Vt。如果第三次曝光时光照减弱，则V3<V2，那么源跟随器SF0的栅源电压小于其阈值电压Vt，源跟随器SF0截止，Vout将继续保持在V2-Vt。在一个读出周期(预设周期)结束后，Vout上所缓存的电压即可表示该周期内最强的光照强度。

在一个可选实施例中，电压缓存模块23具体用于：基于脉宽时间积分模块22输出的第一电压信号，确定当前第二电压信号，将当前第二电压信号作为新的第二电压信号进行缓存。缓存电压输出模块24具体用于将缓存的满足预设条件的第二电压信号输出。

其中，当前第二电压信号可以是已缓存的第二电压信号与当前积分量的差值，当前积分量为脉宽时间积分模块22在当前最近一次曝光时间内的积分量，示例性的，在第一次曝光后对脉宽时间积分模块22进行复位后，电压缓存模块23缓存的第二电压信号为V_ref表示参考电压，t₁表示第一次曝光时第一电容222的积分时间，I_c表示对第一电容的充电电流，等于前述的第一恒定电流I1，C₁表示第一电容的电容值，第二次曝光，脉宽时间积分模块22的积分量为/>t₂表示第二次曝光时第一电容222的积分时间，则第二电压信号为/> 对第二电压信号的缓存可以通过电容实现。预设条件可以为缓存的第二电压信号与参考电压的差值(比如/>)不为0或者差值的绝对值大于阈值，则缓存电压输出模块24可以将缓存的满足预设条件的第二电压信号输出，可见，第二电压信号与参考电压的差值表征了第二次曝光的曝光强度相对第一次曝光的曝光强度的强弱情况，当差值大于0表示第二次曝光的曝光强度大于第一次，当差值小于0表示第二次曝光的曝光强度小于第一次。当差值满足预设条件时，输出缓存的第二电压信号。

在一个可选实施例中，还可以基于缓存的新的第二电压信号与参考电压v_ref进行比较，响应于比较结果满足预设条件，输出目标电压信号，该目标电压信号用于表征最近的曝光强度相对前一次曝光强度发生了变化，或者变化量超出阈值，该目标电压信号可以根据实际需求设置，比如可以为高电平的脉冲，从而可以随着不断曝光，输出稀疏脉冲。

在一个可选实施例中，电压缓存模块23具体用于：基于脉宽时间积分模块22输出的第一电压信号，将第一电压信号对应的当前次曝光与前一次曝光的脉宽时间积分量的差值作为新的第二电压信号进行缓存，或者，将前一次曝光与当前次曝光的脉宽时间积分量的差值作为新的第二电压信号进行缓存。

其中，当前次曝光是指最近的一次曝光，前一次曝光是指当前次曝光之前的一次曝光，比如，当前次曝光为第三次曝光，则前一次曝光为第二次曝光。脉宽时间积分量是指脉宽时间积分模块22在曝光时进行积分产生的积分量，比如脉宽时间积分模块的第一电容在恒定电流作用下以固定速率充电产生积分量。比如第i-1次曝光的脉宽时间积分量为第i次曝光的脉宽时间积分量为/>若当前次曝光为第i次曝光，则将/>或作为新的第二电压信号进行缓存。具体缓存方式及缓存结构可以根据实际需求设置。

本实施例实现了两次曝光的脉宽时间积分量的差值的缓存，便于输出光强变化的稀疏脉冲。

在一个可选实施例中，电压缓存模块具体用于：

基于脉宽时间积分模块输出的第一电压信号，若确定第一电压信号对应的当前次曝光的脉宽时间积分量与前一次曝光的脉宽时间积分量不同，将当前次曝光的脉宽时间积分量作为新的第二电压信号进行缓存。

其中，在前一次曝光后，可以缓存前一次曝光的脉宽时间积分量，当前次曝光后，可以将当前次曝光的脉宽时间积分量与已缓存的前一次曝光的脉宽时间积分量进行对比，确定出当前次曝光的脉宽时间积分量与前一次曝光的脉宽时间积分量是否相同，若相同可以保持已缓存的积分量，若不相同，可以将当前次曝光的脉宽时间积分量作为新的第二电压信号进行缓存，具体缓存方式及缓存结构可以根据实际需求设置。

示例性的，第i-1次曝光的脉宽时间积分量为第i次曝光的脉宽时间积分量为/>若当前次曝光为第i次曝光，可以判断/>或/>是否为0，若不为0，可以将/>作为新的第二电压信号进行缓存。

本实施例实现了光强变化的脉宽时间积分量的缓存，便于用户了解光强变化情况以及输出光强变化的稀疏脉冲。

图8是本公开再一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图。

在一个可选实施例中，电压缓存模块23包括：电压缓冲器235和第四电容236；缓存电压输出模块24包括第三比较器245。

电压缓冲器235的第一输入端与脉宽时间积分模块22连接，电压缓冲器235的第二输入端与电压缓冲器235的第一输出端连接，电压缓冲器235的第一输出端与第四电容236的第一端连接，电压缓冲器235用于将第一电压信号传输至第四电容236的第一端。

第四电容236的第二端与第三比较器245的第一输入端连接，第四电容236用于将当前第二电压信号作为新的第二电压信号进行缓存。

第三比较器245的第二输入端连接第三参考电压，第三比较器245用于将新的第二电压信号和第三参考电压进行比较，若比较结果满足预设条件，输出光强变化脉冲信号。

电压缓存模块23还用于输出第一电压信号。

其中，电压缓冲器235可以采用任意可实施的结构实现，作用为保持其第一输出端的电压V_c2＝V_c1，实现将脉宽时间积分模块22输出的第一电压信号传输至第四电容236的第一端。第三比较器245可以采用任意可实施的结构实现，Vref3表示第三参考电压。光强变化脉冲信号的输出表示了当前次的曝光强度相对前一次曝光强度发生了变化或者变化量满足预设条件。在第i次曝光结束后，Vc2随着Vc1下降到Vi，Vc3从已缓存的第二电压信号变为缓存新的第二电压信号/>

本实施例在每次曝光结束，更新一次缓存的第二电压信号，并可以输出新的第二电压信号，还可以通过第三比较器可以输出表征曝光强度变化或者曝光强度变化量满足一定条件的稀疏脉冲，便于了解曝光强度变化情况。

在一个可选实施例中，本公开的电路还包括时延模块25；电压缓存模块还包括第五复位单元237和第六复位单元238。

时延模块25，用于将光脉冲产生模块21输出的脉冲信号延迟第一时间后传输至第六复位单元。

第五复位单元237分别与第四电容236的第二端和光脉冲产生模块21连接，用于在光脉冲产生模块21的脉冲信号的作用下将第四电容236的第二端的电压复位至第三参考电压。

第六复位单元238分别与时延模块25、电压缓冲器235的第二输入端和第一输出端连接，用于在延迟后的脉冲信号的作用下将电压缓冲器235的第一输出端的电压复位至第三参考电压。

在电压缓冲器235的第一输出端的的电压复位至第三参考电压时，第四电容236的第二端的电压变为第三电压，将第三电压作为新的第二电压信号进行缓存。

其中，第五复位单元237和第六复位单元238的具体结构及工作原理与前述第一复位单元224类似，在此不再赘述。在曝光结束并输出第二电压信号及稀疏脉冲后，通过光脉冲产生模块21输出的脉冲信号驱动第五复位单元237导通，将第四电容236的第二端电压Vc3复位至第三参考电压，脉冲信号经延时模块25延时第一时间后触发第一电容的第一复位单元224和电压缓冲器235的第六复位单元238导通，对第一电容222和电压缓冲器235进行复位，电压缓冲器235的第一输出端电压被复位至第三参考电压V_ref3，同时将Vc2复位的变化量/>耦合至Vc3，使得Vc3缓存第三电压/>作为下一次曝光时需要的已缓存的第二电压信号。

示例性的，图9是本公开又一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路的结构示意图。其中，Vref3表示第三参考电压，Vref1表示第一参考电压，Vref3＝Vref1，Vc1表示脉宽时间积分模块22的运算放大器223的输出端电压，输出事件检测结果表示第三比较器输出的光强变化脉冲信号，其他符号的含义参见前述内容，在此不再一一赘述。

图10是本公开另一示例性实施例提供的关键节点电压时序关系示意图。其中，Vref表示第三参考电压Vref3，具体流程如下：

1、在第一次曝光结束，第一次曝光的曝光时间表示为t₁，由光电二极管的特性及曝光强度决定，对Vc3进行复位，并对Vc1和Vc2进行复位后， 即为第二次曝光时的已缓存的第二电压信号。

2、在第二次曝光结束，曝光时间表示为t₂，

3、第三比较器判断并决定是否输出光强变化脉冲信号。

4、对Vc3进行复位，Vc3＝Vref3。

5、对Vc1和Vc2进行复位，Vc2＝Vc1＝Vref3，同时

6、第三次曝光结束，

7、Vc3复位，延迟第一时间后Vc1和Vc2复位，

图11是本公开一示例性实施例提供的像素电路的仿真结果示意图。其中，Vspike表示延时模块输出的反相延时脉冲信号，系数脉冲是第三比较器输出的光强变化脉冲信号。可见，当曝光结束后，若更新的第二电压信号在第三参考电压附近，表示当前光强与前一次光强变化量不满足预设条件，因此不会输出光强变化脉冲信号。从而降低输出数据量。

需要说明的是，本公开上述实施例或可选示例可以单独实施，也可以在不冲突的情况下以任意组合方式结合实施，具体可以根据实际需求设置。

图12是本公开一示例性实施例提供的脉冲序列式图像传感器的结构示意图。该脉冲序列式图像传感器可以包括：各像素分别对应的上述任一实施例或可选示例提供的脉冲序列式图像传感器的像素电路20；偏置电流模块31，用于为像素电路提供恒定电流；读出电路32，用于控制各像素分别对应的脉冲序列式图像传感器的像素电路20输出第二电压信号。

其中，脉冲序列式图像传感器的像素电路20的具体结构参见前述实施例或可选示例，在此不再赘述。偏置电流模块31可以根据实际需求设置，比如参见图6，T3和Id构成一种偏置电流模块31。在实际应用中也可以采用其他实施方式，本公开不做限定。读出电路的具体结构可以基于常规的读出电路结构，增加本公开相关的控制功能实现，具体可以根据实际需求设置。

可选地，读出电路32还用于检测是否到达当前预设周期的结束时间，当检测到到达当前预设周期的结束时间时，判断当前预设周期内是否有脉冲信号产生，当确定有脉冲信号产生时，控制各像素分别对应的像素电路20输出第二电压信号，当确定当前预设周期内没有脉冲信号产生时，控制像素电路20输出光电二极管的第三电压信号，具体控制原理参见前述实施例，在此不再赘述。

在实际应用中脉冲序列式图像传感器还可以包括其他可能的组成部分，本公开不做限定。

另外，本公开实施例还提供了一种电子设备，包括：上述任一实施例提供的脉冲序列式图像传感器。该电子设备还可以包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序，且所述计算机程序被执行时，实现对本公开上述任一实施例所述的脉冲序列式图像传感器的输出信号的处理，以实现期望的功能。

图13为本公开电子设备一个应用实施例的结构示意图。如图13所示，电子设备包括一个或多个处理器11和存储器12，和前述实施例提供的脉冲序列式图像传感器30。

处理器11可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器12可以存储一个或多个计算机程序产品，所述存储器12可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序产品，处理器可以运行所述计算机程序产品，以实现上文所述的期望的功能。

在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

此外，该输入装置13还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图13中仅示出了该电子设备中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

本公开的另一个实施例中，还提供一种设备，所述设备包括上述的脉冲序列式图像传感器的像素电路，和/或包括上述的脉冲序列式图像传感器，和/或具有上述的脉冲序列式图像传感器的像素电路的芯片。

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14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14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例如包括上述的脉冲序列式图像传感器的像素电路，和/或上述的脉冲序列式图像传感器，和/或具有上述的脉冲序列式图像传感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。

在本发明一实施例中，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。本发明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。

本发明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 (19)

1.一种脉冲序列式图像传感器的像素电路，其特征在于，包括：

光脉冲产生模块，用于将光信号转换为脉冲信号；

脉宽时间积分模块，与所述光脉冲产生模块连接，用于将连续两个脉冲信号之间的脉冲间隔时间转换为对应的第一电压信号；

电压缓存模块，与所述脉宽时间积分模块连接，用于基于所述脉宽时间积分模块输出的所述第一电压信号，缓存满足预设缓存条件的第二电压信号；

缓存电压输出模块，与所述电压缓存模块连接，用于输出所述第二电压信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压缓存模块具体用于：

基于预设周期内所述脉宽时间积分模块输出的各所述第一电压信号，缓存所述预设周期内最大光强对应的第二电压信号；

所述缓存电压输出模块具体用于在到达所述预设周期的结束时间时，输出所述第二电压信号。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉宽时间积分模块包括：

偏置电流输入单元，用于输出第一恒定电流；

第一电容，第一端与所述偏置电流输入单元连接，所述第一电容用于在所述脉冲间隔时间内，在所述第一恒定电流作用下进行充电；

运算放大器，第一输入端分别与所述偏置电流输入单元和所述第一电容的第一端连接，第一输出端与所述第一电容的第二端连接，第二输入端输入第一参考电压，所述第一输出端在所述第一电容完成所述脉冲间隔时间的充电后输出所述第一电压信号。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述脉宽时间积分模块还包括：

第一复位单元，分别与所述光脉冲产生模块、所述第一电容的第一端和第二端连接，用于在所述脉冲信号的作用下对所述第一电容进行复位。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉宽时间积分模块包括：

偏置电流单元，用于提供第二恒定电流；

第二电容，第一端与所述偏置电流单元连接，第二端的电压设置为第二参考电压，所述第二电容用于在所述脉冲间隔时间内，在所述第二恒定电流作用下进行充电，在完成所述脉冲间隔时间的充电后，所述第二电容的第一端输出所述第一电压信号；

第二复位单元，分别与所述光脉冲产生模块、所述第二电容的第一端和第二端连接，用于在所述脉冲信号的作用下对所述第二电容进行复位。

6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电压缓存模块包括：

第一选通单元，分别与所述光脉冲产生模块和所述脉宽时间积分模块连接，用于在所述脉冲信号的作用下导通；

第一判断单元，与所述第一选通单元连接，用于在所述第一选通单元导通时，确定所述第一电压信号是否需要缓存；

第一缓存单元，与所述第一判断单元连接，用于响应于所述第一电压信号需要缓存，缓存所述第一电压信号对应的缓存电压信号，在到达所述预设周期的结束时间后所述缓存电压信号为所述第二电压信号。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一判断单元包括第一源跟随器，所述第一缓存单元包括第三电容；

所述第一源跟随器的第一端与所述第一选通单元连接，所述第一源跟随器的第二端与所述第三电容的第一端连接，所述第一源跟随器的第三端与预设电源连接，使得所述第三端的电压为预设电压，所述第三电容的第二端接地；

所述第一源跟随器，用于在所述第一选通单元导通时，若其第一端的第一电压信号与其第二端的当前电压信号的差值大于所述第一源跟随器的第一阈值电压，基于所述第一电压信号对所述第三电容进行充电，使得所述第三电容缓存所述第一电压信号对应的所述缓存电压信号。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电压缓存模块还包括：

第三复位单元，分别与外围的读出电路、所述第三电容的第一端和第二端连接，用于在每个所述预设周期输出所述第二电压信号后，复位所述第三电容。

9.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述缓存电压输出模块包括：

第一行选单元，用于在外围的读出电路控制下导通或截止；

第二行选单元，用于在所述读出电路控制下导通或截止；

第二源跟随器，第一端与所述电压缓存模块连接，第二端与所述第一行选单元连接，第三端与预设电源连接，所述第二源跟随器用于在所述第一行选单元导通时，向所述读出电路输出所述电压缓存模块所缓存的所述第二电压信号；

第三源跟随器，第一端与所述光脉冲产生模块连接，第二端与所述第二行选单元连接，第三端与所述预设电源连接，所述第三源跟随器用于在所述第二行选单元导通时，向所述读出电路输出所述光脉冲产生模块中的光电二级管的第三电压信号。

10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：时延模块，分别与所述光脉冲产生模块和所述脉宽时间积分模块连接，用于将所述脉冲信号延迟第一时间后传输至所述光脉冲产生模块和所述脉宽时间积分模块，以复位所述光脉冲产生模块和所述脉宽时间积分模块。

11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述光脉冲产生模块包括：

第四复位单元，所述第四复位单元的第一端与所述时延模块的输出端连接，所述第四复位单元的第二端与光电二极管的第二端连接，所述第四复位单元的第三端与预设电源连接；

光电二极管，第一端接地，所述光电二极管用于将光信号转换为电信号，以使所述光电二极管的所述第二端的电压信号随着曝光时间变化；

第二比较器，用于将所述光电二极管的所述第二端的电压信号与第二阈值电压信号进行比较，并在所述光电二极管的所述第二端的电压信号等于所述第二阈值电压信号时，输出所述脉冲信号；

所述时延模块的输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述时延模块的输出端还与所述脉宽时间积分模块的第一复位单元连接，所述时延模块用于将所述第二比较器输出的所述脉冲信号延迟第一时间后传输至所述第一复位单元和所述第四复位单元，以对所述光电二极管和所述脉宽时间积分模块的电容进行复位。

12.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压缓存模块具体用于：

基于所述脉宽时间积分模块输出的所述第一电压信号，确定当前第二电压信号，将所述当前第二电压信号作为新的第二电压信号进行缓存；

所述缓存电压输出模块具体用于将缓存的满足预设条件的第二电压信号输出。

13.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，所述电压缓存模块具体用于：

基于所述脉宽时间积分模块输出的所述第一电压信号，将所述第一电压信号对应的当前次曝光与前一次曝光的脉宽时间积分量的差值作为新的第二电压信号进行缓存，或者，将前一次曝光与当前次曝光的脉宽时间积分量的差值作为新的第二电压信号进行缓存。

14.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，所述电压缓存模块具体用于：

基于所述脉宽时间积分模块输出的所述第一电压信号，若确定所述第一电压信号对应的当前次曝光的脉宽时间积分量与前一次曝光的脉宽时间积分量不同，将所述当前次曝光的脉宽时间积分量作为新的第二电压信号进行缓存。

15.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，所述电压缓存模块包括：电压缓冲器和第四电容；

所述缓存电压输出模块包括第三比较器；

所述电压缓冲器的第一输入端与所述脉宽时间积分模块连接，所述电压缓冲器的第二输入端与所述电压缓冲器的第一输出端连接，所述电压缓冲器的第一输出端与所述第四电容的第一端连接，所述电压缓冲器用于将所述第一电压信号传输至所述第四电容的第一端；

所述第四电容的第二端与所述第三比较器的第一输入端连接，所述第四电容用于将所述当前第二电压信号作为新的第二电压信号进行缓存；

所述第三比较器的第二输入端连接第三参考电压，所述第三比较器用于将所述新的第二电压信号和所述第三参考电压进行比较，若比较结果满足预设条件，输出光强变化脉冲信号；

所述电压缓存模块还用于输出所述第一电压信号。

16.根据权利要求15所述的电路，其特征在于，还包括时延模块；所述电压缓存模块还包括第五复位单元和第六复位单元；

所述时延模块，用于将所述光脉冲产生模块输出的所述脉冲信号延迟第一时间后传输至所述第六复位单元；

所述第五复位单元分别与所述第四电容的第二端和所述光脉冲产生模块连接，用于在所述脉冲信号的作用下将所述第四电容的第二端的电压复位至所述第三参考电压；

所述第六复位单元分别与所述时延模块、所述电压缓冲器的第二输入端和第一输出端连接，用于在延迟后的脉冲信号的作用下将所述电压缓冲器的第一输出端的电压复位至所述第三参考电压；

在所述电压缓冲器的第一输出端的的电压复位至所述第三参考电压时，所述第四电容的第二端的电压变为第三电压，将所述第三电压作为新的第二电压信号进行缓存。

17.一种脉冲序列式图像传感器，其特征在于，包括：

各像素分别对应的如权利要求1-16任一所述的脉冲序列式图像传感器的像素电路；

偏置电流模块，用于为所述像素电路提供恒定电流；

读出电路，用于控制各像素分别对应的所述的脉冲序列式图像传感器的像素电路输出第二电压信号。

18.一种设备，其特征在于，所述设备包括：权利要求1-16任一项所述的脉冲序列式图像传感器的像素电路，和/或权利要求17所述的脉冲序列式图像传感器。

19.根据权利要求18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。