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公開番号2024160505
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-14
出願番号2023075577
出願日2023-05-01
発明の名称光電変換装置、光検出システム、移動体および光電変換装置の制御方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/773 20230101AFI20241107BHJP(電気通信技術)
要約【課題】光電変換装置の回路構成を簡略化する。
【解決手段】光子の入射に応じて電圧変化を生じさせる検出部と、検出部および電源ノードの間に設けられ、オン状態において電源ノードから検出部に電流を供給することにより検出部の電圧を所定のバイアス電圧に変化させ、オフ状態において電源ノードから検出部への電流を遮断するスイッチ部と、検出部の電圧変化と第1の周期信号とに基づき第1の検出信号を生成する第1の回路部と、検出部の電圧変化と第1の周期信号に対して所定の位相差を有する第2の周期信号とに基づき第2の検出信号を生成する第2の回路部と、第1または第2の検出信号をカウントし、カウント値を出力する計数部と、第1の検出信号を第1の回路部に生成させるための第1の信号および第2の検出信号を第2の回路部に生成させるための第2の信号を生成する制御部とを備え、第1および第2の周期信号は第1または第2の信号に基づき生成される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
光子の入射に応じて電圧変化を生じさせる検出部と、
前記検出部および電源ノードの間に設けられ、オン状態において前記電源ノードから前記検出部に電流を供給することにより前記検出部の電圧を所定のバイアス電圧に変化させ、オフ状態において前記電源ノードから前記検出部への電流を遮断するスイッチ部と、
前記検出部の前記電圧変化と、第１の周期信号とに基づき第１の検出信号を生成する第１の回路部と、
前記検出部の前記電圧変化と、前記第１の周期信号に対して所定の位相差を有する第２の周期信号と、に基づき第２の検出信号を生成する第２の回路部と、
前記第１の検出信号または前記第２の検出信号をカウントし、カウント値を出力する計数部と、
前記第１の検出信号を前記第１の回路部に生成させるための第１の信号および前記第２の検出信号を前記第２の回路部に生成させるための第２の信号を生成する制御部と、
を備え、
前記第１の周期信号および前記第２の周期信号は、前記第１の信号または前記第２の信号に基づき生成される、
光電変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１の信号および前記第２の信号は共通の信号である、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１の周期信号は、前記共通の信号に対して第１の位相差を有し、
前記第２の周期信号は、前記共通の信号に対して前記第１の位相差よりも小さい第２の位相差を有し、
前記第２の回路部が前記検出部の前記電圧変化に基づく前記第２の検出信号の生成をする期間は、前記第１の回路部が前記検出部の前記電圧変化に基づく前記第１の検出信号の生成をする期間よりも短い、
請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１の回路部は、前記スイッチ部が前記オン状態である期間において、前記検出部の前記電圧変化に基づく前記第１の検出信号を生成し、
前記第２の回路部は、前記スイッチ部が前記オン状態である期間において、前記検出部の前記電圧変化に基づく前記第２の検出信号を生成する、請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第２の回路部は、前記スイッチ部が前記オフ状態である期間のうちの一部の期間において、前記検出部の前記電圧変化に基づく前記第２の検出信号を生成しない、請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の検出信号に基づくカウント値または前記第２の検出信号に基づくカウント値を選択し、選択された前記カウント値を画素値として出力する選択部をさらに備える、請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記カウント値が所定の閾値を超過したか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記カウント値が所定の閾値を超過した場合に、前記第２の検出信号に基づく前記カウント値を選択するための信号を前記選択部に出力する、
請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記カウント値を選択するための前記信号を１フレームの期間内に前記選択部に出力する、請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記カウント値が所定の閾値未満の場合に、前記第１の回路部によって生成された前記第１の検出信号に基づく前記カウント値を選択するための信号を前記選択部に出力する、請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記判定部は、選択された前記第１の検出信号または前記第２の検出信号を生成した前記第１の回路部または前記第２の回路部を特定するための信号を出力する、請求項９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】
本開示は、光電変換装置、光検出システム、移動体および光電変換装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１つの単一光子アバランシェダイオード（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＡｖａｌａｎｃｈｅＤｉｏｄｅ、ＳＰＡＤ）からの出力信号を２つのカウンタに入力し、各カウンタに入力されるＳＰＡＤの出力信号をゲーティングする方法が開示されている。特許文献１において、各カウンタの光子の検出感度は、ゲーティング信号がＨｉｇｈである期間（ゲーティング信号のパルス幅）により調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－９６４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法はカウンタごとにパルス幅の異なるゲーティング信号を必要とし、光電変換装置の回路構成が複雑になり得る。
【０００５】
本開示は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、光電変換装置の回路構成を簡略化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様による光電変換装置は、光子の入射に応じて電圧変化を生じさせる検出部と、前記検出部および電源ノードの間に設けられ、オン状態において前記電源ノードから前記検出部に電流を供給することにより前記検出部の電圧を所定のバイアス電圧に変化させ、オフ状態において前記電源ノードから前記検出部への電流を遮断するスイッチ部と、前記検出部の前記電圧変化と、第１の周期信号とに基づき第１の検出信号を生成する第１の回路部と、前記検出部の前記電圧変化と、前記第１の周期信号に対して所定の位相差を有する第２の周期信号と、に基づき第２の検出信号を生成する第２の回路部と、前記第１の検出信号または前記第２の検出信号をカウントし、カウント値を出力する計数部と、前記第１の検出信号を前記第１の回路部に生成させるための第１の信号および前記第２の検出信号を前記第２の回路部に生成させるための第２の信号を生成する制御部と、を備え、前記第１の周期信号および前記第２の周期信号は、前記第１の信号または前記第２の信号に基づき生成される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、光電変換装置の回路構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態における撮像システムのブロック図である。
第１実施形態における光電変換装置のブロック図である。
第１実施形態における画素部の回路図である。
第１実施形態における画素部へ入力される信号のタイミング図である。
第１実施形態における計数部の動作を示すタイミング図である。
第２実施形態における画素部の回路図である。
第２実施形態における計数部が出力するカウント値の出力を示すグラフである。
第２実施形態における計数部が出力するカウント値の出力を示すグラフである。
第３実施形態における画素部の回路図である。
第３実施形態における計数部の動作を示すタイミング図である。
第４実施形態における光電変換装置の概略図である。
第４実施形態におけるセンサ基板の配置例を示す図である。
第４実施形態における回路基板の配置例を示す図である。
第４実施形態におけるＡＰＤ及びパルス発生部の回路図である。
第４実施形態におけるＡＰＤの動作と出力信号の関係を示す図である。
第５実施形態における光検出システムのブロック図である。
第６実施形態における内視鏡手術システムの概略図である。
第７実施形態における光検出システムの概略図である。
第７実施形態における移動体の概略図である。
第７実施形態における光検出システムの動作を表すフローチャートである。
第８実施形態における電子機器の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示の好ましい実施の形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。各図面を通じて共通する機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略または簡略化することがある。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における撮像システム１１０のブロック図である。撮像システム１１０は光検出システムの一形態である。撮像システム１１０は、バリア１１１、レンズ１１２、絞り１１３、光電変換装置１００、信号処理部１１４、タイミング発生部１１５、全体制御・演算部１１６、メモリ部１１７、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１８、記録媒体１１９、外部Ｉ／Ｆ部１２０を含む。バリア１１１はレンズを保護し、レンズ１１２は被写体の光学像を光電変換装置１００に結像させる。絞り１１３はレンズ１１２を通った光量を可変にする。光電変換装置１００はレンズ１１２により結像された光学像を画像データに変換する。信号処理部１１４は光電変換装置１００より出力された撮像データに各種の補正やデータを圧縮する。例えば、信号処理部１１４は光電変換装置１００から出力された画素信号に基づき画素の補間処理、色変換処理等を行なう。また、信号処理部１１４は画素信号に基づきＲＧＢ形式やＹＵＶ形式等のデジタル画像データを生成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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