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公開番号2024162492
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023078040
出願日2023-05-10
発明の名称光電変換装置、機器および移動体
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H04N 25/70 20230101AFI20241114BHJP(電気通信技術)
要約【課題】画素回路の回路規模の抑制に有利な技術を提供する。
【解決手段】APDと前記APDでアバランシェ降伏が生じた回数をカウントするためのカウンタとをそれぞれ備える第1、第2画素と処理回路とを備え、前記第1、第2画素は、前記APDを動作させ前記カウンタが前記回数をカウントする露光期間と前記APDの動作を停止させカウント値を保持する保持期間とを含む検出動作を繰り返し、前記第1画素および前記第2画素は、前記検出動作を互いに異なるタイミングで交互に開始し、前記第1画素の第1露光期間の開始から所定の時間の経過後に前記第2画素の第2露光期間が開始され、前記処理回路は、前記第1画素において前記第1露光期間においてカウントされ前記第1露光期間に続く第1保持期間に前記カウンタに保持されている第1カウント値と、前記第2画素において前記第2露光期間においてカウントされた第2カウント値と、の差分値を出力する。
【選択図】図1
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と前記アバランシェフォトダイオードにおいてアバランシェ降伏が生じた回数をカウントするためのカウンタとをそれぞれ備える第１画素および第２画素を含む複数の画素と、処理回路と、を備える光電変換装置であって、
前記光電変換装置に入射する光量の変化を検出する期間において、
前記第１画素および前記第２画素は、前記アバランシェフォトダイオードを動作させ前記カウンタが前記回数をカウントする露光期間と、前記アバランシェフォトダイオードの動作を停止させ前記露光期間にカウントされたカウント値を前記カウンタに保持する保持期間と、を含む検出動作を繰り返し、
前記第１画素および前記第２画素は、前記検出動作を互いに異なるタイミングで交互に開始し、
前記第１画素の前記露光期間のうち第１露光期間の開始から所定の時間の経過後に、前記第２画素の前記露光期間のうち第２露光期間が開始され、
前記処理回路は、前記第１画素において前記第１露光期間においてカウントされ、前記保持期間のうち前記第１露光期間に続く第１保持期間に前記カウンタに保持されている第１カウント値と、前記第２画素において前記第２露光期間においてカウントされた第２カウント値と、の差分値を出力することを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記差分値に基づいて前記変化を検出する検出回路をさらに含む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】
前記複数の画素から出力される信号を読み出すための読出回路と、前記カウンタと前記処理回路とに接続され、前記カウンタの出力と前記処理回路の出力とを切り替えて前記読出回路に出力する切替回路と、をさらに含み、
前記読出回路は、前記検出回路の機能を有す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】
前記カウンタは、フリップフロップ回路を含み、
前記処理回路は、前記第１画素の前記フリップフロップ回路に保持される前記第１カウント値と、前記第２画素の前記フリップフロップ回路に保持される前記第２カウント値と、の排他的論理和を桁ごとに取得する排他的論理和回路を含む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５】
前記第１露光期間の長さと前記第２露光期間の長さとが同じ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６】
前記第１露光期間と前記第２露光期間とは、期間の一部が重なってい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７】
前記第１露光期間と前記第２露光期間とは、期間が重なっていない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８】
前記複数の画素のうち前記第１画素と前記第２画素とは、互いに隣り合うように配された画素であ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９】
前記複数の画素は、第３画素をさらに含み、
前記変化を検出する期間において、
前記第３画素は、前記検出動作を繰り返し、かつ、前記第２露光期間の開始から所定の時間の経過後に前記第３画素の前記露光期間のうち第３露光期間が開始され、
前記処理回路は、前記第１カウント値または前記第２カウント値と、前記第３画素において前記第３露光期間においてカウントされた第３カウント値と、の差分値をさらに出力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１０】
前記複数の画素は、第４画素をさらに含み、
前記変化を検出する期間において、
前記第４画素は、前記検出動作を繰り返し、かつ、前記第３露光期間の開始から所定の時間の経過後に前記第４画素の前記露光期間のうち第４露光期間が開始され、
前記処理回路は、前記第１カウント値、前記第２カウント値または前記第３カウント値と、前記第４画素において前記第４露光期間においてカウントされた第４カウント値と、の差分値をさらに出力することを特徴とする請求項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】
本発明は、光電変換装置、機器および移動体に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光量の変化などのイベントの検出に応じて動作する非同期型の固体撮像素子が示されている。特許文献１では、アバランシェ降伏をしない一般的なフォトダイオードを備える検出画素がイベントを検出したことに応じて、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を備える画素において、所定の露光期間内にＡＰＤに入射する光子数をカウントした画素信号が取得される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０９６３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される構成に対して、検出画素にもＡＰＤを用い、ＡＰＤに入射する光子数の変化からイベントを検出することが考えられる。しかしながら、検出画素においてＡＰＤに入射する光子数の変化を検出するためには、注目する露光期間の少なくとも１つ前の露光期間におけるカウント値をメモリなどに保持し、注目する露光期間のカウント値と比較する必要があり、検出画素の回路規模が大きくなりうる。
【０００５】
本発明は、画素回路の回路規模の抑制に有利な技術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】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る光電変換装置は、アバランシェフォトダイオードと前記アバランシェフォトダイオードにおいてアバランシェ降伏が生じた回数をカウントするためのカウンタとをそれぞれ備える第１画素および第２画素を含む複数の画素と、処理回路と、を備える光電変換装置であって、前記光電変換装置に入射する光量の変化を検出する期間において、前記第１画素および前記第２画素は、前記アバランシェフォトダイオードを動作させ前記カウンタが前記回数をカウントする露光期間と、前記アバランシェフォトダイオードの動作を停止させ前記露光期間にカウントされたカウント値を前記カウンタに保持する保持期間と、を含む検出動作を繰り返し、前記第１画素および前記第２画素は、前記検出動作を互いに異なるタイミングで交互に開始し、前記第１画素の前記露光期間のうち第１露光期間の開始から所定の時間の経過後に、前記第２画素の前記露光期間のうち第２露光期間が開始され、前記処理回路は、前記第１画素において前記第１露光期間においてカウントされ、前記保持期間のうち前記第１露光期間に続く第１保持期間に前記カウンタに保持されている第１カウント値と、前記第２画素において前記第２露光期間においてカウントされた第２カウント値と、の差分値を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画素回路の回路規模の抑制に有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態の光電変換装置の構成例を示すブロック図。
図１の光電変換装置の変形例を示す図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図。
図１の光電変換装置の構成例を示す斜視図。
図１の光電変換装置の動作を説明する図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図。
図１の光電変換装置の画素の駆動例を示すタイミング図。
図１の光電変換装置の画素のカウンタの構成例を示す図。
図１の光電変換装置の画素の駆動例を示すタイミング図。
図１の光電変換装置の画素の配置例を示すブロック図。
図１の光電変換装置の画素の駆動例を示すタイミング図。
図１の光電変換装置の画素の駆動例を示すタイミング図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図。
図１の光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図。
本実施形態の光電変換装置が組み込まれた機器の構成例を示す図。
本実施形態の光電変換装置が組み込まれた移動体の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
図１～図１４を参照して、本開示の実施形態による光電変換装置について説明する。図１は、本実施形態の光電変換装置１００の概略構成を示すブロック図である。光電変換装置１００は、図１に示されるように、画素部１０、垂直走査回路４０、読出回路５０、水平走査回路６０、制御パルス生成回路８０、出力回路９０を含みうる。以下、光電変換装置１００は、画素部１０に配された画素１２にアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を備える非同期型の、所謂、撮像装置であるとして説明する。しかしながら、本実施形態の光電変換装置は、これに限られるものではない。光電変換装置の例として、撮像装置の他に、測距装置（焦点検出やＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）を用いた距離測定を行う装置）、測光装置（入射光量の測定などを行う装置）などが挙げられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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