特許ウォッチ

公開番号2023061644
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-02
出願番号2021171690
出願日2021-10-20
発明の名称光電変換装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人
主分類H04N 25/70 20230101AFI20230425BHJP(電気通信技術)
要約【課題】光検出の為の信号制御がなされないAPDの端子電圧が低下することによる素子破壊を防ぐ。
【解決手段】アバランシェフォトダイオードを有する複数の画素を有する光電変換装置であって、前記複数の画素は、光子の検出に応じた光子検出信号を出力するアクティブ画素と、前記光子検出信号を出力しない非アクティブ画素とを含み、前記非アクティブ画素において、該非アクティブ画素が有する前記アバランシェフォトダイオードのアノードとカソードとの間に印加される電圧をリチャージする制御部を有することを特徴とする光電変換装置。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
アバランシェフォトダイオードを有する複数の画素を有する光電変換装置であって、
前記複数の画素は、光子の検出に応じた光子検出信号を出力するアクティブ画素と、前記光子検出信号を出力しない非アクティブ画素とを含み、
前記非アクティブ画素において、該非アクティブ画素が有する前記アバランシェフォトダイオードのアノードとカソードとの間に印加される電圧をリチャージする制御部を有することを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記複数の画素において、前記アバランシェフォトダイオードに接続されたリチャージ回路をリチャージ信号によって制御することで前記アバランシェフォトダイオードに印加される電圧をリチャージすることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記リチャージ回路は前記リチャージ信号に応じて前記アバランシェフォトダイオードと電源との間の抵抗値を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記非アクティブ画素の前記リチャージ信号のパルス幅に相当する期間と、前記アクティブ画素の前記リチャージ信号のパルス幅に相当する期間とが異なることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記アクティブ画素は、露光期間に光子の検出を行うことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記非アクティブ画素は前記複数の画素の外に信号を出力しない画素であることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記非アクティブ画素は、間引き動作またはクロップ動作により、当該画素の光子検出信号の生成と出力との両方又はいずれか一方を停止されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記非アクティブ画素は、前記リチャージ信号の波形に応じた信号を出力することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記非アクティブ画素の出力信号が入力されるカウンタを有し、
前記非アクティブ画素のアノード又はカソードとは異なるノードが前記カウンタの入力ノードと接続されることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記アクティブ画素に印加される電圧は、該アクティブ画素の露光期間内に、第１の周期で入力されるクロック信号である前記リチャージ信号によってリチャージされることを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれか一項に記載の光電変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の構成に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
複数のアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）を含む画素が配置された光電変換装置が知られている。ＡＰＤに光子が入射することで発生した光電荷がアバランシェ増倍を引き起こすことを利用して、各画素は単一光子レベルの光検出が可能となる。
【０００３】
特許文献１には、ＡＰＤを有する画素のうち、一部の画素を光検出以外の目的で配置する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１９／０３５３６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、光検出以外の目的で使用されるＡＰＤの電位制御に関して言及されていない。そこで、本発明では、光検出以外の目的で使用されるＡＰＤの具体的な電位制御を行う光電変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面は、アバランシェフォトダイオードを有する複数の画素を有する光電変換装置であって、前記複数の画素は、光子の検出に応じた光子検出信号を出力するアクティブ画素と、前記光子検出信号を出力しない非アクティブ画素とを含み、前記非アクティブ画素において、該非アクティブ画素が有する前記アバランシェフォトダイオードのアノードとカソードとの間に印加される電圧をリチャージする制御部を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の別の側面は、アバランシェフォトダイオードを有する複数の画素を含む光電変換装置であって、前記複数の画素は、光子検出信号を出力するアクティブ画素を含み、前記アクティブ画素は、光子の検出を行う露光期間以外の期間に該アクティブ画素が有する前記アバランシェフォトダイオードのアノードとカソードとの間に印加される電圧をリチャージすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光検出以外の目的で使用されるＡＰＤの具体的な電位制御を行う光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態にかかる光電変換装置の概略図である。
実施形態にかかる光電変換装置のＰＤ基板の概略図である。
実施形態にかかる光電変換装置の回路基板の概略図である。
実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成例である。
実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の駆動を示す模式図である。
第１の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成図と駆動タイミング図である。
第２の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成図と駆動タイミング図である。
第３の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成図と駆動タイミング図である。
第４の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成図と駆動タイミング図である。
第５の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成図と駆動タイミング図である。
第６の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路配置の概略図である。
第７の実施形態にかかる光電変換装置の画素回路の構成図と駆動タイミング図である。
第８の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第９の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第１０の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第１１の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第１２の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略することがある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許