CN118338152A - 提高信号读出速度的像素单元、阵列、电路、方法及设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种提高信号读出速度的像素单元、阵列、电路、方法及设备，本申请实施例对信号读出电路的像素阵列中的像素单元的内部结构进行修改，在其中增加复位信号锁存模块锁存所述像素子阵列读出反馈单元反馈的复位信号，采用锁存的复位信号对所述像素单元进行复位，且将像素阵列中的行与行之间的信号读出控制指令的间隔设置小于像素单元的复位时间。因此，无需等待前一行的像素单元的整个复位过程所需的时间，就可以输出当前行的像素单元的信号。这样，提高了信号读出速度。

Description

提高信号读出速度的像素单元、阵列、电路、方法及设备

技术领域

本申请涉及图像传感器成像的技术领域，特别涉及一种提高信号读出速度的像素单元、阵列、电路、方法及设备。

背景技术

图像传感器一直以来就是研究的热点，图像传感器通过将景物投射在自身的像素阵列后，由该像素阵列中的各个像素单元将光信号转换为电信号，进行模数转换后得到数字信号，输出和/或存储该数字信号，后续采用该像素阵列的各个像素单元的数字信号对景物进行图像重构。

随着图像传感器的发展，出现了脉冲序列式图像传感器。仿生的脉冲序列式图像传感器作为神经形态视觉传感器，具有高帧频和低数据吞吐量的特点，能够满足高速成像的需求。脉冲序列式图像传感器通过仿灵长类生物中视网膜的成像方式，以高密度脉冲序列的发放记录场景中连续的光强信息，可以实现对高速运动的捕捉和记录，又可重构出场景中纹理细节，因此在机器视觉和动态场景捕获等方向有较大的应用价值。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种提高信号读出速度的像素单元、阵列、电路、方法及设备，能够提高信号读出速度。

在本申请的一个实施例中，提供一种像素单元，所述像素单元包括在像素阵列中，所述像素阵列由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素单元包括：复位信号锁存模块、感光积分模块及电信号输出模块，其中，

所述复位信号锁存模块，从像素子阵列读出反馈单元接收复位信号，响应于接收到的行复位信号，锁存所述复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，对所述感光积分模块进行复位；

所述感光积分模块，将由光信号转换得到的电信号输出给所述电信号输出模块；

所述电信号输出模块，响应于接收到的行读出信号，将所述电信号输出给所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元将所述电信号与预设阈值进行比较，根据比较结果生成所述复位信号反馈给所述复位信号锁存模块，生成信号并输出。

在上述像素单元中，所述信号包括如下中的至少一种：脉冲信号、电平信号和具有限位的数值。

在上述像素单元中，所述复位信号锁存模块包括：D触发器3a1和第二晶体管，所述感光积分模块包括：光电二极管PD，所述电信号输出模块包括：第三晶体管及第四晶体管，其中，

所述D触发器的一输入端接收所述行复位信号，D端接收所述复位信号，Q端在D触发器3a1导通的情况下输出所述复位信号；

D触发器3a1的Q端连接所述第二晶体管的栅极，且在Q端输出的所述复位信号有效时截止所述第二晶体管，以使所述PD复位；所述第二晶体管的漏极接入高电平，源极接入所述PD的输出端；所述PD的输入端接地；所述第三晶体管的栅极接入所述PD的输出端，漏极接入所述第二晶体管的漏极，源极接入所述第四晶体管的漏极；所述第四晶体管的源极输出电信号，栅极接收所述行读出信号。

在上述像素单元中，所述D触发器的时钟接口与接入所述行复位信号的输入端之间采用预设的反相器相连。

本申请的另一实施例中，提供一种包括上述像素单元的像素阵列电路，包括：由以行列方式排列成至少一行的像素单元组成的像素阵列，所述像素阵列包括至少一个像素子阵列，一个像素子阵列中的像素单元与同一个像素子阵列读出反馈单元相连；

其中，所述像素子阵列中像素单元的列数小于所述像素阵列中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素阵列中像素单元的行数；

或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素阵列中像素单元的行数。

本申请的再一实施例中，提供一种提高信号读出速度的信号读出电路，包括：像素阵列、读出行选择器、复位行选择器、至少一个像素子阵列读出反馈单元和输出信号单元；

所述读出行选择器，向所述像素阵列中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述行的像素单元；

所述复位行选择器，向所述行的像素单元发送行复位信号；

所述像素阵列，由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述像素阵列中的部分像素单元，位于第一像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将由光信号转换而成的电信号输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元；所述第一像素单元接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元发送的复位信号，响应于所述复位行选择器发送的所述行复位信号，锁存所述复位信号，在所述行复位信号有效期间，采用锁存的所述复位信号选通自身的第一复位开关，执行复位操作；

所述像素子阵列读出反馈单元，与所述第一像素子阵列中的像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，生成所述信号发送给所述输出信号单元；

所述输出信号单元，响应于接收到的信号读出控制指令，将所述信号输出。

在上述电路中，所述信号包括如下中的至少一种：脉冲信号、电平信号和具有限位的数值。

在上述电路中，所述第一像素单元包括：复位信号锁存模块、感光积分模块及电信号输出模块，其中，

所述复位信号锁存模块，接收所述像素子阵列读出反馈单元发送的所述复位信号，响应于接收到的所述行复位信号，锁存所述复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述锁存的复位信号，对所述感光积分模块进行复位；

所述感光积分模块，将所述光信号转换成所述电信号，输出给所述电信号输出模块；

所述电信号输出模块，响应于接收到的所述行读出信号，将所述电信号输出给所连接的所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元将所述电信号与预设阈值进行比较，根据比较结果生成所述复位信号反馈给所述复位信号锁存模块，生成所述信号并输出。

在上述电路中，所述复位信号锁存模块包括：D触发器和第二晶体管，所述感光积分模块包括：光电二极管PD，所述电信号输出模块包括：第三晶体管及第四晶体管，其中，

所述D触发器的一输入端接收所述行复位信号，D端接收所述复位信号，Q端在D触发器3a1导通的情况下输出所述复位信号；

D触发器的Q端连接所述第二晶体管的栅极，且在Q端输出的所述复位信号有效时截止所述第二晶体管，以使所述PD复位；所述第二晶体管的漏极接入到高电平电压信号，源极接入所述PD的输出端；所述PD的输入端接地；所述第三晶体管的栅极接入所述PD的输出端，漏极接入所述第二晶体管的漏极，源极接入所述第四晶体管的漏极；所述第四晶体管的源极输出电信号，栅极接收所述行读出信号。

在上述电路中，所述D触发器的时钟接口与接入所述行复位信号的输入端之间采用预设的反相器相连。

在上述电路中，所述像素子阵列读出反馈单元包括：区域读出反馈单元，所述像素子阵列包括设定区域中的像素单元，所述区域读出反馈单元与所述像素阵列中的所述设定区域中的像素单元相连，所述设定区域中的像素单元包括排列为至少一列的多个像素单元，所述设定区域中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列中像素单元的列数，且所述设定区域中像素单元的行数小于所述像素阵列中像素单元的行数。

在上述电路中，所述区域读出反馈单元与对应的排列为一列的多个像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元；或

所述区域读出反馈单元与对应的排列为多列的多个像素单元相连时，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

在上述电路中，所述像素子阵列读出反馈单元包括：列级读出反馈单元，所述列级读出反馈单元与所述像素阵列中的至少一设定列中的像素单元相连，所述设定列中的像素单元的行数与所述像素阵列中的像素单元的行数相同。

在上述电路中，所述像素子阵列读出反馈单元包括：比较模块、输出模块及多路选择模块，其中，

所述比较模块，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述电信号与预设的阈值信号比较，当判定符合所述信号产生条件时，得到包括所述信号及复位信号的比较结果，输出给所述输出模块；

所述输出模块，将所述比较结果进行锁存，将所述比较结果中的所述复位信号输出给所述多路选择模块，将所述比较结果中的所述信号通过所述输出信号单元输出；

所述多路选择模块，用于选择与所述第一像素单元之间的链路，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

本申请的再一实施例中，提供一种提高信号读出速度的信号读出方法，包括：

信号读出电路中的读出行选择器，向像素阵列中的第一行的像素单元发送第一行读出信号，以选通所述第一行的像素单元；位于所述第一行的第一像素单元将由光信号转换的第一电信号输出给所连接的像素子阵列读出反馈单元；

所述读出行选择器向所述像素阵列中的第二行的像素单元发送第二行读出信号，以选通所述第二行的像素单元；位于所述第二行的第二像素单元将由光信号转换的第二电信号输出给所述像素子阵列读出反馈单元；

当根据所述第一电信号判定符合信号产生条件时，所述像素子阵列读出反馈单元生成第一信号并输出，生成第一复位信号并输出给所述第一像素单元；复位行选择器向所述第一行的像素单元发送第一行复位信号，以使所述第一像素单元锁存所述第一复位信号，基于锁存的所述第一复位信号进行复位；

当根据所述第二电信号判定符合信号产生条件时，所述像素子阵列读出反馈单元生成第二信号并输出，生成第二复位信号并输出给所述第二像素单元；所述复位行选择器向所述第二行的像素单元发送第二行复位信号，以使所述第二像素单元锁存所述第二复位信号，基于锁存的所述第二复位信号进行复位，所述第二行读出信号与所述第一行读出信号的发送间隔小于所述第一像素单元的复位时间。

本申请的再一实施例中，提供一种基于上述的像素阵列的信号读出方法，所述方法包括：

位于所述像素子阵列中第一行的第一像素单元在接收到第一行读出信号后，将由光信号转换成的第一电信号输出到所连接的所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述第一电信号符合信号产生条件时，生成第一复位信号发送给所述第一像素单元，并生成第一信号进行输出；响应于所述行复位信号，所述第一像素单元锁存所述第一复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述第一复位信号执行复位操作；

位于所述像素子阵列中第二行的第二像素单元在接收到第二行读出信号后，将由光信号转换成的第二电信号输出到所连接的所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述第二电信号符合信号产生条件时，生成第二复位信号发送给所述第二像素单元，并生成第二信号进行输出；响应于所述行复位信号，所述第二像素单元锁存所述第二复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述第二复位信号执行复位操作，所述第二行读出信号与所述第一行读出信号的发送间隔小于所述第一像素单元的复位时间。

本申请的再一实施例中，提供一种具有提高信号读出速度的信号读出电路的设备，包括：上述任一的信号读出电路，和/或具有上述任一的像素单元的芯片，和/或上述任一的像素阵列。

在上述设备中，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。

在本申请提供的实施例中，本申请实施例对信号读出电路的像素阵列中的像素单元的内部结构进行修改，在其中增加复位信号锁存模块锁存所述像素子阵列读出反馈单元反馈的复位信号，采用锁存的复位信号对所述像素单元进行复位，且将像素阵列中的行与行之间的信号读出控制指令的间隔设置小于像素单元的复位时间。利用本申请实施例提供的技术方案，在前一行的像素单元被行读出信号选通，并输出电信号后，即向后一行的像素单元发送行读出信号以读出该行的像素单元的电信号，无需等到前一行的像素单元完成复位操作再向后一行的像素单元发送行读出信号。因此，无需等待前一行的像素单元的整个复位过程所需的时间，就可以输出当前行的像素单元的信号。这样，提高了信号读出速度。

附图说明

图1为脉冲序列式图像传感器的像素阵列电路中的每个像素电路单元的电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种信号读出电路总体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的在图1所述的读出信号电路的像素阵列中的像素单元的结构示意图；

图3a为本申请实施例提供的在图1所述的读出信号电路的像素阵列中的像素单元的具体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的提高信号读出速度的信号读出电路示意图；

图4a为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出电路的结构一示意图；

图4b为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出电路的结构二示意图；

图4c为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出电路的结构二的另一具体例子的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的结构示意图；

图5a为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的具体实现结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出方法流程图；

图7为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出电路具体例子结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出电路的信号时序图；

图9为本申请实施例提供的一种基于图7的像素阵列电路的提高信号读出速度的信号读出方法流程图；

图10为本申请实施例提供的一种脉冲相机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

下面以具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

在本申请一实施例中，脉冲序列式图像传感器在读出其中的像素阵列的信号时，选中像素阵列中的一行像素单元，对所述选中的像素单元的信号进行读出后，再选中像素阵列中的下一行像素单元，对下一行像素单元的信号进行读出，采用这种方式轮询像素阵列中的每一行像素单元后，得到像素阵列的信号用于后续检测或重构图像。可以看出，脉冲序列式图像传感器输出信号的速度取决于其中像素阵列中的每一行像素单元输出信号的速度。如何提高脉冲序列式图像传感器输出信号的速度是一个亟待解决的问题。

在本申请一实施例中，脉冲序列式图像传感器中的成像阵列电路是由以阵列方式排列的多个单像素单元组成，成像阵列也可称为像素阵列。每个像素单元的电路结构如图1所示，图1为脉冲序列式图像传感器的像素阵列电路中的每个像素电路单元的电路结构示意图，包括：光电二极管、复位晶体管、比较器、自复位单元和像素单元内读出电路。在光照条件下，光电二极管积分生成光生电流I_D，产生光生电荷Q_D，当光生电荷Q_D经过比较器判断达到阈值Q_ref，由自复位单元通过复位晶体管对光电二极管复位并重新开始积分，同时产生一个信号1，在同步读出信号到来时通过读出电路单元传输出去。由于读出信号到来的时钟周期为一个帧周期，因此在一个帧周期内没有信号1产生，则当读出信号到来时输出信号0。

可以看出，脉冲序列式图像传感器的像素阵列中的每个像素单元的电路除了包含光电二极管之外，还包括了多个其他器件，因此占用面积较大。在整体电路面积确定的前提下，多个器件占用了较多的电路空间，因而限制了成像阵列的规模，使得该像素单元的填充因数(Fill Factor)变小，感光面积所占比例较小，导致暗光条件下成像性能不佳。脉冲序列式图像传感器中，在每个像素单元中设置有独立的比较器，用于实现该像素单元的信号读出及复位信号的产生。因此，有多少个像素单元，就需要有多少个独立的比较器，使得像素单元的电路复杂且使得像素阵列的规模大。此外，由于不同像素单元中的比较器的失调电压可能不同，因而降低了成像阵列的成像均一性。

因此，为了解决上述问题，将电路中的像素单元中的生成信号及复位信号的功能模块在像素单元外实现，即由设置的像素子阵列读出反馈单元生成与其相连的多个像素单元的信号及复位信号。而像素单元中保留由光信号生成电信号的功能模块及根据接收到的行复位信号和复位信号进行复位的功能模块。该像素单元在行读出信号的控制下，输出电信号给所连接的像素子阵列读出反馈单元，在该像素子阵列读出反馈单元输出的复位信号及复位行选择器的行复位信号的控制下进行复位。

这样，将像素阵列电路中的每个像素单元的电路所占的电路面积减少，在像素单元数量确定的前提下，可以减小电路规模，以实现电路的小型化。或者，在电路规模确定的前提下，因为减小了每个像素单元的电路面积，因而可以设置更多的像素单元用于实现光电转换，可以提高成像的动态范围，尤其是可以提高暗光条件下的成像性能。利用本申请实施例提供的电路结构，位于同一个像素子阵列中的多个的不同像素单元的信号及复位信号生成功能由所连接的像素子阵列读出反馈单元统一实现，因而提高了成像阵列的成像均一性。

此外，本申请实施例采用异步复位的方式对光电二极管进行复位操作。像素子阵列读出反馈单元根据从像素单元接收的电信号，判断每个像素单元是否满足复位条件。如果满足复位条件则为该像素单元生成复位信号，在该复位信号和行复位信号的共同控制下对该像素单元进行复位；否则，如果不满足复位条件，则不生成该像素单元的复位信号，不对该像素单元进行复位，该像素单元继续执行光电转换，直到积累的电信号满足复位条件。相比于现有的同步复位方式，本申请实施例提供的异步复位方式，可以实现连续的成像。

图2为本申请实施例提供的一种信号读出电路总体结构示意图，该电路为脉冲序列式图像传感器中的成像阵列电路，包括：像素阵列201、读出行选择器202、复位行选择器203、至少一个像素子阵列读出反馈单元204和输出信号单元205；

所述读出行选择器202，向所述像素阵列201中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述像素阵列201中的一行像素单元；

所述复位行选择器203，向所述行的像素单元发送行复位信号，以选通所述行中像素单元的第一复位开关；

所述像素阵列201，由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列201包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述多个像素单元中的部分像素单元，位于一个像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将光信号转换成电信号并输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元204；接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元204发送的复位信号和所述复位行选择器203发送的行复位信号的所述第一像素单元分别选通自身的第二复位开关和所述第一复位开关，执行复位操作；

所述像素子阵列读出反馈单元204，与所述像素阵列201中的至少一个像素子阵列相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，以选通所述第一像素单元的第二复位开关；生成所述信号并将所述信号通过所述输出信号单元205进行输出。

从图2所述的信号读出电路可以看出，本申请实施例将在像素阵列201的每个像素单元中生成信号及生成复位信号的功能集成在所述像素单元所连接的像素子阵列读出反馈单元204中完成，从而减少了每个像素单元的电路面积，进一步减少了信号读出电路的面积，实现了电路的小型化。此外，在信号读出电路规模不变的前提下，可以增加像素单元的数目，提高光电转换的动态范围，改善暗光条件下的成像性能。且由同一个像素子阵列读出反馈单元204管辖的不同像素单元的由电信号转换为信号的过程是统一的，减小了由该不同像素单元中的比较器失调电压带来的阵列图像的不均一性。

在本申请实施例中，所述信号包括：脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值等，这里不限制。相应地，输出信号单元205输出的为脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值等，这里不限制。

在本申请一实施例中，当采用信号读出电路进行信号的输出时，选中像素阵列中的一行像素单元，对所述选中的像素单元的信号进行读出后，再选中像素阵列中的下一行像素单元，对所述选择的下一行像素单元的信号进行读出，采用这种方式轮询像素单元中的每一行像素单元后，得到像素阵列的信号用于后续检测或重构图像。在此过程中，为了保证能够读出像素阵列中的每一像素单元的信号不会产生混乱，就需要将像素阵列中的行与行之间的行读出信号的发送时间间隔设置大于每一行的像素单元的复位时间。也就是说，所述像素子阵列读出反馈单元在接收到所选中行的像素单元所读取的电信号，与设定阈值进行比较判断，且根据判断结果决定是否对所述行的像素单元进行复位并发送复位信号，在所述行的像素单元根据接收到复位信号完成复位之后，才能向所选中行的下一行的像素单元发送行读出信号。而每个像素单元的复位时间要远远大于读出电信号所需的时间，当对像素阵列中的像素单元的电信号进行轮询读出时，则必须等待上一行中像素单元完成复位操作，则大大降低了电信号的读出速率，导致读出整个像素阵列的各个像素单元的信号速度变慢，不利于高速获取到信号。

申请人发现，导致读出整个像素阵列的各个像素单元的信号速度变慢的主要原因为：读出其中每行的像素单元的电信号时，都需要等待所述行的像素单元的复位时间，使得所述行的像素单元能够被复位完成，从而导致像素阵列中的行与行之间的行读出信号的发送时间间隔要设置为大于像素单元的复位时间。而要等待所述行的像素单元的复位时间，是由于所述像素子阵列读出反馈单元连接了多行像素单元造成的，如果不等待当前行像素单元的复位，则会导致当前行像素单元复位不稳定，造成所述像素子阵列读出反馈单元最终输出的信号时针对的行像素单元混乱或不稳定情况，最终造成后续基于此成像或检测的失败。

为了克服上述问题，本申请实施例对信号读出电路的像素阵列中的像素单元的内部结构进行修改，在其中增加复位信号锁存模块锁存所述像素子阵列读出反馈单元反馈的复位信号，采用锁存的复位信号对所述像素单元进行复位，且将像素阵列中的行与行之间的信号读出控制指令的间隔设置小于像素单元的复位时间。利用本申请实施例提供的技术方案，在前一行的像素单元被行读出信号选通，并输出电信号后，即向后一行的像素单元发送行读出信号以读出该行的像素单元的电信号，无需等到前一行的像素单元完成复位操作再向后一行的像素单元发送行读出信号。因此，无需等待前一行的像素单元的整个复位过程所需的时间，就可以输出当前行的像素单元的信号。这样，提高了信号读出速度。

图3为本申请实施例提供的在图1所述的读出信号电路的像素阵列中的像素单元的结构示意图，所述像素单元包括在像素阵列201中，所述像素阵列201由排列成至少一行的多个像素单元组成，包括：复位信号锁存模块301、感光积分模块302及电信号输出模块303，其中，

所述复位信号锁存模块301，从像素子阵列读出反馈单元204接收复位信号，响应于接收到的行复位信号，锁存所述复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，对所述感光积分模块302进行复位；

所述感光积分模块302，将由光信号转换得到的电信号输出给所述电信号输出模块303；

所述电信号输出模块303，响应于接收到的行读出信号，将所述电信号输出给所述像素子阵列读出反馈单元204，以使所述像素子阵列读出反馈单元204将所述电信号与预设阈值进行比较，根据比较结果生成所述复位信号反馈给所述复位信号锁存模块301，生成信号并输出。

具体地说，所述感光积分模块302通常采用光电二极管(PD)等实现，所述复位信号锁存模块301采用D触发器实现，所述电信号输出模块303则由多个晶体管进行级联实现。

在这里，电信号为电压信号或电流信号，这里不限制。

图3a为本申请实施例提供的在图1所述的读出信号电路的像素阵列中的像素单元的具体结构示意图。在该具体实现中，所述复位信号锁存模块301包括：D触发器3a1和第二晶体管3a2，所述感光积分模块302包括：PD3a3，所述电信号输出模块303包括：第三晶体管3a4及第四晶体管3a5。该像素单元进一步包括反相器3a6。

在本申请实施例中，第二晶体管3a2为Mrs3a2，第三晶体管3a4为Msf3a4，第四晶体管为Msel3a5。Vdd为电源端，GND为器件衬底电压0V。在PD3a3复位过程中，通过选通的Mrs3a2对PD3a3进行复位。在复位完成后，关闭Mrs3a2，PD3a3开始曝光，并将收集到的光信号转换为电信号，PD3a3的电压下降。通过接收行读出信号SEL，Msel3a5被选通，Msf3a4读取PD3a3的电信号。在本实施例中，因为Msf3a4被配置为在选通状态下读取PD3a3的电信号，因此Msf3a4可以在任意需要的时刻从PD3a3读取到电信号。

所述D触发器3a1的一输入端接入所述行复位信号(R_sel)，D端接收所述复位信号(Rst)，Q端在D触发器3a1导通的情况下输出复位信号。

D触发器3a1的Q端连接所述Mrs3a2的栅极，且在Q端输出的所述复位信号有效时截止所述Mrs3a2，以使所述PD3a3复位；所述Mrs3a2的漏极接入到高电平电压信号(Vdd)，源极接入所述PD3a3的输出端；所述PD3a3的输入端接地(GND)；所述Msf3a4的栅极接入所述PD3a3的输出端，漏极接入所述Mrs3a2的漏极，源极接入所述Msel3a5的漏极；所述Msel3a5的源极输出电信号，栅极接收所述SEL。

在该具体实现中，施加在所述第四晶体管3a5上的SEL信号为行读出信号，将所述PD3a3上的电信号转移到所述阵列的列输出线上，施加在D触发器3a1上的R_sel为行复位信号，Rst信号为复位信号，用于联合控制所述PD3a2的复位操作。

在具体实现中，D触发器3a1中将从D端接收的所述复位信号进行锁存，在其时钟接口中的时钟(CLR)信号到来之前，根据R_sel信号上升沿到来时送入的Rst信号来确定是否对PD复位。

D触发器3a1是对复位信号进行锁存控制的D触发器，当R_sel信号的上升沿到来时，Rst信号被送入到D触发器中进行锁存，并一直保持Q端输出所述复位信号，直到CLR信号上升沿到来时Q端复位，导通所述Mrs3a2，使得所述PD3a2停止复位，电信号被拉高到Vdd，一次复位过程完成。

为了降低外围电路的复杂度，尽量降低像素单元的控制连接线数目，在像素单元内部，将所述D触发器3a1的所述时钟接口与接入R_sel信号的输入端之间采用所述反相器3a6相连，当R_sel信号由高电平变为低电平后，CLR信号上升沿到来时将Q端复位。

图4为本申请实施例提供的提高信号读出速度的信号读出电路示意图，如图所示，包括：像素阵列201、读出行选择器202、复位行选择器203、至少一个像素子阵列读出反馈单元204和输出信号单元205；

所述读出行选择器202，向所述像素阵列201中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述行的像素单元；

所述复位行选择器203，向所述行的像素单元发送行复位信号，以选通所述行中像素单元的第一复位开关；

所述像素阵列201，由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列201包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述像素阵列201中的部分像素单元，位于第一像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将由光信号转换而成的电信号输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元204；所述第一像素单元接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元204发送的复位信号，响应于所述复位行选择器203发送的所述行复位信号，锁存所述复位信号，在所述行复位信号有效期间，采用锁存的复位信号选通自身的第一复位开关，执行复位操作；

所述像素子阵列读出反馈单元204，与所述第一像素子阵列中的像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，生成所述信号发送给所述输出信号单元205；

所述输出信号单元205，响应于接收到的信号读出控制指令，将所述信号输出。

在图4中，由于所述第一复位信号可以被锁存在所述第一像素单元中并持续所述第一像素单元的整个复位过程，而无需所述像素子阵列读出反馈单元204等待所述第一像素单元复位完成，再进行所连接的相邻的下一行中的像素单元的电信号接收，所以所述读出行选择器202向相邻行发送的行读出信号的发送间隔可以小于所述第一像素单元的复位时间即可，也就是将发送间隔大于或等于所述像素子阵列读出反馈单元204从接收到所述第一像素单元发送的所述电信号到发送所述复位信号给所述第一像素单元的间隔时间。

从图4可以看出，在所述第一像素单元中设置了复位信号锁存模块，将复位信号在进行锁存。图4展示了信号的传输过程，其中，所述读出行选择器202向所述第一像素单元发送行读出信号，将所述第一像素单元内由光信号转换的电信号发送给级联的所述像素子阵列读出反馈单元204，在所述像素子阵列读出反馈单元204内部进行比较器的比较后，将得到的比较结果一路反馈到第一像素单元中，在所述复位行选择器203发送的行复位信号的上升沿到来时作为复位信号锁存在复位信号锁存模块301中，并在行复位信号的上升沿到来时根据所述复位信号确定是否进行复位，比较结果的另一路则通过输出信号单元205输出。

从图4可以看出，在所述第一像素单元进行复位时，是基于由像素子阵列读出反馈单元204反馈的比较结果所生成的复位信号，进行复位，而信号的输出则是由像素子阵列读出反馈单元204根据比较结果，进行相应的信号输出，两者并不互相影响，所以信号的输出及所述第一像素单元的复位是异步实现的，所述第一像素单元接收的复位信号并不是由像素子阵列读出反馈单元204在输出信号时，同时生成的。

在本申请实施例中，所述信号包括：脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值等，这里不限制。相应地，输出信号单元205输出的为脉冲信号、或电平信号、或具有限位的数值等，这里不限制。

在图4所示的电路中，像素阵列201中由采用行列方式排列的至少一行的多个像素单元，可以是m*n个像素单元，也就是m行n列的像素单元，其中，m和n表示的是自然数。

在本申请实施例中，基于像素子阵列读出反馈单元204管辖的像素单元的位置及数量不同，具体可以有两种电路实现结构。

第一种电路实现结构，如图4a所示，图4a为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构一示意图。将像素阵列划分为不同区域，将每个区域中包括的像素单元设置为像素子阵列，为不同区域设置区域读出反馈单元2041，所述区域读出反馈单元2041生成像素子阵列中的像素单元所需的复位信号及输出信号。具体地说，所述像素子阵列读出反馈单元204包括区域读出反馈单元2041，所述区域读出反馈单元2041与所述像素阵列201a中的所述设定区域中的像素单元相连，所述设定区域中的像素单元包括排列为至少一列的多个像素单元，所述设定区域中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列201a中像素单元的列数，且所述设定区域中像素单元的行数小于所述像素阵列201a中像素单元的行数。

其中，像素子阵列的设置大小不限制，诸如可以为3*3的像素单元组成的像素子阵列，也可以为多列及至少一行的像素单元组成的像素子阵列。

在这里，当像素子阵列中的像素单元只有一列时(这种情况像素子阵列中的像素单元的行数小于像素阵列中的像素单元的行数)，所述区域读出反馈单元2041与对应的排列为一列的多个像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

或者，当像素子阵列中的像素单元有多列时(这种情况像素子阵列中的像素单元的行数小于或等于像素阵列中的像素单元的行数，且当像素子阵列中的像素单元的列数与像素阵列中像素单元的列数相等时，像素子阵列中的像素单元的行数小于像素阵列中的像素单元的行数)，所述区域读出反馈单元2041与对应的排列为多列的多个像素单元相连，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

第二种电路结构，如图4b所示，图4b为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构二示意图。将像素阵列按列划分为不同的列，为至少一列像素单元设置所管辖的列级读出反馈单元2042，将列级读出反馈单元2042生成所管辖列中的不同行像素单元所需的复位信号及输出信号。

具体地说，所述像素子阵列读出反馈单元204包括列级读出反馈单元2042，所述列级读出反馈单元2042与所述像素阵列201b中的至少一设定列中的像素单元相连，所述设定列中的像素单元的行数与所述像素阵列201b中的像素单元的行数相同。

在本申请实施例的电路结构二中，对于电路的像素阵列201b中的每一列像素单元，都可以设置一列级读出反馈单元2042，进行一一对应。当然，也可以对于多列像素单元，对应一列级读出反馈单元2042，是多对一的关系，使得多列像素单元共有一对应的列级读出反馈单元2042，这样，可以进一步减小脉冲序列式图像传感器的电路面积。具体地说，一所述列级读出反馈单元2042与对应的一列像素单元相连，接收所述对应列像素单元中的第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元；或者，所述列级读出反馈单元2042与对应的多列像素单元相连，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

如图4c所示，图4c为本申请实施例提供的一种信号读出电路的结构二的另一具体例子的结构示意图。从图4c可以看出，电路的像素阵列201c中的多列像素单元，对应一列级读出反馈单元2043。在这种情况下，则在不同时刻中，由该列级读出反馈单元2043与其对应的不同列的像素单元交互，接收电信号及反馈复位信号。比如，三列像素单元与一列级读出反馈单元2043相连时，则诸如前三分之一的帧周期的第一时刻，由其中的第一列像素单元与该列级读出反馈单元2043进行交互，在诸如中间三分之一的帧周期的第二时刻，由其中的第二列像素单元与该列级读出反馈单元2043进行交互，在诸如最后三分之一的帧周期的第三时刻，由其中的第三列像素单元与该列级读出反馈单元2043进行交互。

在具体实现上，当电路结构一中的区域读出反馈单元2041连接了所述设定区域内的多个不同列的像素单元中，也采用上述分时复用的方式，实现区域读出反馈单元2041与所述设定区域内不同列的像素单元之间的交互，在不同时刻向述设定区域内不同列的像素单元反馈复位信号。

图5为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的结构示意图。如图所示，所述列级读出反馈单元包括：比较模块501、输出模块502及多路选择模块503，其中，

所述比较模块501，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述电信号与预设的阈值信号比较，当判定符合所述信号产生条件时，得到包括所述信号及复位信号的比较结果，输出给所述输出模块502；

所述输出模块502，将所述第一像素单元的比较结果进行锁存，将所述比较结果中的所述复位信号输出给所述多路选择模块503，将所述比较结果中的所述信号通过所述输出信号单元205输出；

所述多路选择模块503，用于选择与所述第一像素单元之间的链路，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

在具体实现上，区域读出反馈单元2042的具体结构如图5所述的列级读出反馈单元的结构相同。并且与下述图5a所述的列级读出反馈单元的具体实现结构相同，这里不再赘述。

在具体实现上，列级读出反馈单元中的比较模块501是由比较器实现的，输出模块502是由RS触发器及三态门器件实现的，而多路选择模块503是由多路选择器(MUX)实现。如图5a所示，图5a为本申请实施例提供的列级读出反馈单元的具体实现结构示意图。包括：所述比较模块501包括：比较器，所述输出模块502包括：RS触发器及三态门器件，所述多路选择模块包括：MUX，其中，

所述比较器的负输入端接收所述第一像素单元传输的所述电信号，正输入端接收所述阈值信号，由所述比较器将所述电信号与所述阈值信号比较后，得到所述比较结果；

所述比较器将所述比较结果输出给所述RS触发器的S端，所述RS触发器的R端作为复位端，所述RS触发器的输出分别与所述MUX的输入端及所述三态门器件的输入端相连，将所述比较结果中的所述复位信号发送给所述MUX，将所述比较结果中的所述信号发送给所述三态门器件；

所述MUX确定所述比较结果中的所述复位信号是否有效，当确定为有效时，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元；

在所述三态门器件的阻态端设置为低电平电压时，输出端将所述信号输出给所述输出信号单元205，在所述三态门器件的阻态端设置为高电平电压时，对所述比较器中的比较结果进行锁存。

在上述具体例子中，RS触发器与输出信号单元205之间，包括了三态门器件，RS触发器通过三态门器件将信号传输给输出信号单元205。当需要保护输出信号单元或不输出信号时，三态门器件中的e端设置高阻态，使得RS触发器与输出信号单元之间断开。

在本申请实施例中，比较器也可以采用多比特模拟数字转换器(ADC)，在这种情况下，得到的比较结果为多比特数据，而不仅仅是“0”或“1”(0表示是无效的复位信号，无法导通对应像素单元中的第二复位开关，使得对应像素单元无法复位，也就是不符合信号及复位信号生成条件)，在RS触发器向MUX发送复位信号之前，判断是否大于设置的复位阈值时，再发送复位信号。

在本申请实施例中，RS触发器可以采用D触发器替代，这里不限制。

图6为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出方法流程图，其具体步骤包括：

步骤601、信号读出电路中的读出行选择器，向像素阵列中的第一行的像素单元发送第一行读出信号，以选通所述第一行的像素单元；位于所述第一行的第一像素单元将由光信号转换的第一电信号输出给所连接的像素子阵列读出反馈单元；

步骤602、所述读出行选择器向第二行的像素单元发送第二行读出信号，以选通所述第二行的像素单元；位于所述第二行的第二像素单元将由光信号转换的第二电信号输出给所述像素子阵列读出反馈单元；

步骤603、当根据所述第一电信号判定符合信号产生条件时，所述像素子阵列读出反馈单元生成第一信号并输出，生成第一复位信号并输出给所述第一像素单元；复位行选择器向所述第一行的像素单元发送第一行复位信号，所述第一像素单元锁存所述第一复位信号，基于锁存的所述第一复位信号进行复位；

步骤604、当根据所述第二电信号判定符合信号产生条件时，所述像素子阵列读出反馈单元生成第二信号并输出，生成第二复位信号并输出给所述第二像素单元；复位行选择器向所述第二行的像素单元发送第二行复位信号，所述第二像素单元锁存所述第二复位信号，基于锁存的所述第二复位信号进行复位。

在上述方法中，所述第二行读出信号与所述第一行读出信号的发送间隔可以小于所述第一像素单元的复位时间，具体将发送间隔大于或等于所述像素子阵列读出反馈单元204从接收到所述第一像素单元发送的所述电信号到发送所述复位信号给所述第一像素单元的间隔时间。

在该方法中，所述所连接的像素子阵列读出反馈单元接收所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，将生成的信号输出，将生成的复位信号输出给发送所述电信号的像素单元包括：

将所述电信号与设置的阈值信号进行比较，判断所述电信号是否达到设置的阈值信号，如果是，则输出信号为1及复位信号为1，如果否，则输出信号为0及复位信号为0；复位信号为0表示为无效的复位信号，复位信号为1表示为有效的复位信号。当复位信号为0时，则不生成复位信号，表示对应的像素单元接收到的复位信号是无效的，无法对发送所述电信号的像素单元的第二复位开关进行导通，从而发送所述电信号的像素单元无法复位。

在该方法中，所述将生成的复位信号输出给发送所述电信号的像素单元包括：

当所述像素子阵列包括了所述像素阵列的设定区域内的像素单元时，所述像素子阵列中的像素单元由区域读出反馈单元相连，其中，

当像素子阵列中的排列为一列的多个像素单元与一所述区域读出反馈单元相连时，接收发送所述电信号的像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给发送所述电信号的像素单元；

或者，当像素子阵列中的排列为多列的多个像素单元与一所述区域读出反馈单元相连时，进一步用于接收与发送所述电信号的第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

在该方法中，所述将生成的复位信号输出给发送所述电信号的像素单元包括：

所述像素子阵列读出反馈单元为列级读出反馈单元，且所述像素阵列中的至少一列与列级读出反馈单元相连，其中，

当一列像素单元与一列级读出反馈单元连接时，将所述复位信号直接输出给发送给所述电信号的像素单元；

当多列像素单元与一列级读出反馈单元连接时，若根据每列的像素单元传输的电信号判定均满足信号的生成条件时，则在不同时刻将所述复位信号分别输出给发送给所述电信号的各列的像素单元。

以下举一个具体例子说明本申请实施例。

图7为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出电路具体例子结构示意图，该结构中的像素单元的结构采用了图3a的具体实现结构。在该具体例子中，一列像素单元与一列级读出反馈单元进行级联，也就是一列像素单元与一列级读出反馈单元进行一一对应。读出信号单元的读出控制指令表示为read，将列级读出反馈单元发送的信号在read为高电平时，读出。在该具体例子中，Sel[i]表示行读出信号，R_sel[i]表示行复位信号。

图8为本申请实施例提供的一种提高信号读出速度的信号读出电路的信号时序图，如图所示：

对于第0行，首先向该第0行像素单元发送Sel[0]信号以选通该行的像素单元，使该行的像素单元输出电信号，待输出的电信号稳定建立后，列级读出反馈单元中的D_clk信号的上升沿到来，将该行级联的每个像素单元的电信号和预设阈值信号的比较结果送出到列级读出反馈单元中的D触发器中进行锁存；

列级读出反馈单元中的D触发器输出建立稳定后，Read信号上升沿和R_sel[0]信号上升沿到来，分别将比较结果作为信号输出到外部和复位信号输出到像素单元中进行锁存。

其中，R_sel信号的宽度由像素单元的复位时间所决定。对于第1行，本申请实施例不需要等待第0行中的像素单元复位完成后，再开始读出电信号，而是在第0行像素单元的电信号输出后，便可开始读出第1行像素单元的电信号，因此可以大大提高读出速度。

在图7提供的像素阵列电路的基础上，本申请实施例还提供一种基于图7的像素阵列电路的提高信号读出速度的信号读出方法流程图，如图9所示，所述方法包括：

步骤901、位于所述像素子阵列中第一行的第一像素单元在接收到第一行读出信号后，将由光信号转换成的第一电信号输出到所连接的所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述第一电信号符合信号产生条件时，生成第一复位信号发送给所述第一像素单元，并生成第一信号进行输出；响应于所述行复位信号，所述第一像素单元锁存所述第一复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述第一复位信号执行复位操作；

步骤902、位于所述像素子阵列中第二行的第二像素单元在接收到第二行读出信号后，将由光信号转换成的第二电信号输出到所连接的所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述第二电信号符合信号产生条件时，生成第二复位信号发送给所述第二像素单元，并生成第二信号进行输出；响应于所述行复位信号，所述第二像素单元锁存所述第二复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述第二复位信号执行复位操作，所述第二行读出信号与所述第一行读出信号的发送间隔小于所述第一像素单元的复位时间。

在本申请的另一个实施例中，还提供一种具有信号读出电路的设备，应用于图像传感器成像，所述设备包括上述的信号读出电路，和/或包括上述的像素阵列电路，和/或具有上述的像素阵列电路的芯片。

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。

在本申请实施例中，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，对本申请实施例提供的设备进行详细说明。图10为本申请实施例提供的一种脉冲相机的结构示意图。如图10所示，该脉冲相机包括：透镜1001、信号电路1002、数据处理电路1003、非易失性存储器1004、电源电路1005、易失性存储器1006、控制电路1007和I/O接口1008。

其中，透镜1001，用于接收来自被摄物体的入射光，即光信号。

信号电路1002，用于将通过透镜1001接收的光信号转换为电信号，根据电信号生成信号。该信号电路1002例如包括上述的信号读出电路，和/或上述的像素阵列电路，和/或具有上述的像素阵列电路的芯片。

数据处理电路1003，用于对信号读出过程进行控制，数据处理电路1003例如包括：运算处理单元(例如，CPU)和/或图像处理单元(GPU)，例如，对信号读出电路的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，复位行选择器发送复位信号等。

1006为易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)，1004为非易失性存储器件，例如固态硬盘(SolidStateDisk，SSD)、混合硬盘(HybridHardDisk，HHD)、安全数码(SecureDigital，SD)卡、miniSD卡等。

在本申请一实施例中，该脉冲相机还进一步包括：显示单元，用于对信号/图像信息进行实时/回放显示。本申请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。

本申请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。

本申请附图中的流程图和框图，示出了按照本申请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。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本申请中。特别地，在不脱离本申请精神和教导的情况下，本申请的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，所有这些组合和/或结合均落入本申请公开的范围。

本文中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思路，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，可以依据本申请的思路、精神和原则，在具体实施方式及应用范围上进行改变，其所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (18)

1.一种像素单元，其特征在于，所述像素单元包括在像素阵列(201)中，所述像素阵列(201)由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素单元包括：复位信号锁存模块(301)、感光积分模块(302)及电信号输出模块(303)，其中，

所述复位信号锁存模块(301)，从像素子阵列读出反馈单元(204)接收复位信号，响应于接收到的行复位信号，锁存所述复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，对所述感光积分模块(302)进行复位；

所述感光积分模块(302)，将由光信号转换得到的电信号输出给所述电信号输出模块(303)；

所述电信号输出模块(303)，响应于接收到的行读出信号，将所述电信号输出给所述像素子阵列读出反馈单元(204)，以使所述像素子阵列读出反馈单元(204)将所述电信号与预设阈值进行比较，根据比较结果生成所述复位信号反馈给所述复位信号锁存模块(301)，生成信号并输出。

2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述信号包括如下中的至少一种：脉冲信号、电平信号和具有限位的数值。

3.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述复位信号锁存模块(301)包括：D触发器(3a1)和第二晶体管(3a2)，所述感光积分模块(302)包括：光电二极管PD(3a3)，所述电信号输出模块(303)包括：第三晶体管(3a4)及第四晶体管(3a5)，其中，

所述D触发器(3a1)的一输入端接收所述行复位信号，D端接收所述复位信号，Q端在D触发器(3a1)导通的情况下输出所述复位信号；

D触发器(3a1)的Q端连接所述第二晶体管(3a2)的栅极，且在Q端输出的所述复位信号有效时截止所述第二晶体管(3a2)，以使所述PD(3a3)复位；所述第二晶体管(3a2)的漏极接入高电平，源极接入所述PD(3a3)的输出端；所述PD(3a3)的输入端接地；所述第三晶体管(3a4)的栅极接入所述PD(3a3)的输出端，漏极接入所述第二晶体管(3a2)的漏极，源极接入所述第四晶体管(3a5)的漏极；所述第四晶体管(3a5)的源极输出电信号，栅极接收所述行读出信号。

4.如权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述D触发器(3a1)的时钟接口与接入所述行复位信号的输入端之间采用预设的反相器(3a6)相连。

5.一种包括权利要求1～4任一项所述像素单元的像素阵列电路，其特征在于，包括：由以行列方式排列成至少一行的像素单元组成的像素阵列(201)，所述像素阵列(201)包括至少一个像素子阵列，一个像素子阵列中的像素单元与同一个像素子阵列读出反馈单元(204)相连；

其中，所述像素子阵列中像素单元的列数小于所述像素阵列(201)中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数等于所述像素阵列(201)中像素单元的行数；

或者，所述像素子阵列中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列(201)中像素单元的列数，且所述像素子阵列中像素单元的行数小于所述像素阵列(201)中像素单元的行数。

6.一种提高信号读出速度的信号读出电路，其特征在于，包括：像素阵列(201)、读出行选择器(202)、复位行选择器(203)、至少一个像素子阵列读出反馈单元(204)和输出信号单元(205)；

所述读出行选择器(202)，向所述像素阵列(201)中对应行的像素单元传输行读出信号以选通所述行的像素单元；

所述复位行选择器(203)，向所述行的像素单元发送行复位信号；

所述像素阵列(201)，由排列成至少一行的多个像素单元组成，所述像素阵列(201)包括至少一个像素子阵列，每一个像素子阵列包括所述像素阵列(201)中的部分像素单元，位于第一像素子阵列中的被选通行的第一像素单元，将由光信号转换而成的电信号输出到所连接的像素子阵列读出反馈单元(204)；所述第一像素单元接收到所述所连接的像素子阵列读出反馈单元(204)发送的复位信号，响应于所述复位行选择器(203)发送的所述行复位信号，锁存所述复位信号，在所述行复位信号有效期间，采用锁存的所述复位信号选通自身的第一复位开关，执行复位操作；

所述像素子阵列读出反馈单元(204)，与所述第一像素子阵列中的像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，当根据所述电信号判定符合信号产生条件时，生成所述复位信号，发送给所述第一像素单元，生成所述信号发送给所述输出信号单元(205)；

所述输出信号单元(205)，响应于接收到的信号读出控制指令，将所述信号输出。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述信号包括如下中的至少一种：脉冲信号、电平信号和具有限位的数值。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一像素单元包括：复位信号锁存模块(301)、感光积分模块(302)及电信号输出模块(303)，其中，

所述复位信号锁存模块(301)，接收所述像素子阵列读出反馈单元(204)发送的所述复位信号，响应于接收到的所述行复位信号，锁存所述复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述锁存的复位信号，对所述感光积分模块(302)进行复位；

所述感光积分模块(302)，将所述光信号转换成所述电信号，输出给所述电信号输出模块(303)；

所述电信号输出模块(303)，响应于接收到的所述行读出信号，将所述电信号输出给所连接的所述像素子阵列读出反馈单元(204)，以使所述像素子阵列读出反馈单元(204)将所述电信号与预设阈值进行比较，根据比较结果生成所述复位信号反馈给所述复位信号锁存模块(301)，生成所述信号并输出。

9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述复位信号锁存模块(301)包括：D触发器(3a1)和第二晶体管(3a2)，所述感光积分模块(302)包括：光电二极管PD(3a3)，所述电信号输出模块(303)包括：第三晶体管(3a4)及第四晶体管(3a5)，其中，

所述D触发器(3a1)的一输入端接收所述行复位信号，D端接收所述复位信号，Q端在D触发器3a1导通的情况下输出所述复位信号；

D触发器(3a1)的Q端连接所述第二晶体管(3a2)的栅极，且在Q端输出的所述复位信号有效时截止所述第二晶体管(3a2)，以使所述PD(3a3)复位；所述第二晶体管(3a2)的漏极接入到高电平电压信号，源极接入所述PD(3a3)的输出端；所述PD(3a3)的输入端接地；所述第三晶体管(3a4)的栅极接入所述PD(3a3)的输出端，漏极接入所述第二晶体管(3a2)的漏极，源极接入所述第四晶体管(3a5)的漏极；所述第四晶体管(3a5)的源极输出电信号，栅极接收所述行读出信号。

10.如权利要求9所述的电路，其特征在于，所述D触发器(3a1)的时钟接口与接入所述行复位信号的输入端之间采用预设的反相器(3a6)相连。

11.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述像素子阵列读出反馈单元(204)包括：区域读出反馈单元(2041)，所述像素子阵列(201)包括设定区域中的像素单元，所述区域读出反馈单元(2041)与所述像素阵列(201)中的所述设定区域中的像素单元相连，所述设定区域中的像素单元包括排列为至少一列的多个像素单元，所述设定区域中像素单元的列数小于或等于所述像素阵列(201)中像素单元的列数，且所述设定区域中像素单元的行数小于所述像素阵列(201)中像素单元的行数。

12.如权利要求11所述的电路，其特征在于，

所述区域读出反馈单元(2041)与对应的排列为一列的多个像素单元相连，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述复位信号发送给所述第一像素单元；或

所述区域读出反馈单元(2041)与对应的排列为多列的多个像素单元相连时，进一步用于接收与所述第一像素单元位于不同列的第二像素单元发送的电信号，在第一时刻将所述复位信号发送给所述第一像素单元，在第二时刻将所述复位信号发送给所述第二像素单元。

13.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述像素子阵列读出反馈单元(204)包括：列级读出反馈单元(2042)，所述列级读出反馈单元(2042)与所述像素阵列(201)中的至少一设定列中的像素单元相连，所述设定列中的像素单元的行数与所述像素阵列(201)中的像素单元的行数相同。

14.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述像素子阵列读出反馈单元(204)包括：比较模块(501)、输出模块(502)及多路选择模块(503)，其中，

所述比较模块(501)，接收所述第一像素单元传输的所述电信号，将所述电信号与预设的阈值信号比较，当判定符合所述信号产生条件时，得到包括所述信号及复位信号的比较结果，输出给所述输出模块(502)；

所述输出模块(502)，将所述比较结果进行锁存，将所述比较结果中的所述复位信号输出给所述多路选择模块(503)，将所述比较结果中的所述信号通过所述输出信号单元(205)输出；

所述多路选择模块(503)，用于选择与所述第一像素单元之间的链路，通过所述链路将所述复位信号发送给所述第一像素单元。

15.一种提高信号读出速度的信号读出方法，其特征在于，包括：

信号读出电路中的读出行选择器，向像素阵列中的第一行的像素单元发送第一行读出信号，以选通所述第一行的像素单元；位于所述第一行的第一像素单元将由光信号转换的第一电信号输出给所连接的像素子阵列读出反馈单元；

所述读出行选择器向所述像素阵列中的第二行的像素单元发送第二行读出信号，以选通所述第二行的像素单元；位于所述第二行的第二像素单元将由光信号转换的第二电信号输出给所述像素子阵列读出反馈单元；

当根据所述第一电信号判定符合信号产生条件时，所述像素子阵列读出反馈单元生成第一信号并输出，生成第一复位信号并输出给所述第一像素单元；复位行选择器向所述第一行的像素单元发送第一行复位信号，以使所述第一像素单元锁存所述第一复位信号，基于锁存的所述第一复位信号进行复位；

当根据所述第二电信号判定符合信号产生条件时，所述像素子阵列读出反馈单元生成第二信号并输出，生成第二复位信号并输出给所述第二像素单元；所述复位行选择器向所述第二行的像素单元发送第二行复位信号，以使所述第二像素单元锁存所述第二复位信号，基于锁存的所述第二复位信号进行复位，所述第二行读出信号与所述第一行读出信号的发送间隔小于所述第一像素单元的复位时间。

16.一种基于权利要求5所述的像素阵列的信号读出方法，其特征在于，所述方法包括：

位于所述像素子阵列中第一行的第一像素单元在接收到第一行读出信号后，将由光信号转换成的第一电信号输出到所连接的所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述第一电信号符合信号产生条件时，生成第一复位信号发送给所述第一像素单元，并生成第一信号进行输出；响应于所述行复位信号，所述第一像素单元锁存所述第一复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述第一复位信号执行复位操作；

位于所述像素子阵列中第二行的第二像素单元在接收到第二行读出信号后，将由光信号转换成的第二电信号输出到所连接的所述像素子阵列读出反馈单元，以使所述像素子阵列读出反馈单元在判定所述第二电信号符合信号产生条件时，生成第二复位信号发送给所述第二像素单元，并生成第二信号进行输出；响应于所述行复位信号，所述第二像素单元锁存所述第二复位信号，并在所述行复位信号的有效期间，采用所述第二复位信号执行复位操作，所述第二行读出信号与所述第一行读出信号的发送间隔小于所述第一像素单元的复位时间。

17.一种具有提高信号读出速度的信号读出电路的设备，其特征在于，所述设备包括：权利要求6～14任一项所述的信号读出电路，和/或具有权利要求1～4任一项所述的像素单元的芯片，和/或权利要求5所述的像素阵列。

18.如权利要求17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。