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公開番号2025009969
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024102830
出願日2024-06-26
発明の名称光電変換装置および光電変換装置を有する光電変換システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/773 20230101AFI20250109BHJP(電気通信技術)
要約【課題】ダイナミックレンジ拡大を維持しつつ、より多くの信号情報を取得することが可能となる。
【解決手段】 1フレームに対応する第1の露光期間に含まれ、第1の露光期間よりも短い複数の第2の露光期間を規定する信号を生成する露光制御部を有する。第2の露光期間内の時間情報を規定するパルス信号を生成するタイミング生成部を有する。タイミング生成部で生成されたパルス信号に基づいて、第2の露光期間において、光子の最初の検出以降の前記パルス信号の数を計測する計測部を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光子を受光する光電変換素子と、
１フレームに対応する第１の露光期間に含まれ、前記第１の露光期間よりも短い複数の第２の露光期間を規定する信号を生成する露光制御部と、
前記第２の露光期間内の時間情報を規定するパルス信号を生成するタイミング生成部と、
前記タイミング生成部で生成された前記パルス信号に基づいて、前記第２の露光期間において、光子の最初の検出以降の前記パルス信号の数を計測する計測部と、
を有する光電変換装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記タイミング生成部は、等間隔のパルス信号を生成し、
前記パルス信号は、少なくとも前記第２の露光期間に前記計測部に入力されるように構成されている請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記タイミング生成部は、非等間隔のパルス信号を生成し、
前記パルス信号は、少なくとも前記第２の露光期間に前記計測部に入力されるように構成されている請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記非等間隔のパルス信号は、前記第２の露光期間の経過時間に応じて、周期が大きくなるように構成される請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記非等間隔のパルス信号の間隔は、実時間の対数圧縮となるように設定されることを特徴とする、請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記計測部は、前記光電変換素子からの信号をパルス信号に変換する波形整形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７】
前記計測部は、タイミング判定回路を含み、
前記タイミング判定回路は、前記第２の露光期間内における光子が最初に検出されるタイミング以降の前記タイミング生成部で生成されたパルス信号を出力することを特徴とする、請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記計測部は、カウンタ回路を含み、
前記カウンタ回路は、前記第２の露光期間内の前記タイミング判定回路から出力されたパルス信号の入力ごとに計数を行って計数値とする請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記カウンタ回路は、前記複数の第２の露光期間の前記計数値を加算して出力することを特徴とする、請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記光電変換素子は、アバランシェフォトダイオード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、光電変換装置および光電変換装置を有する光電変換システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、画素毎にカウンタが飽和するまでの時間を計測し、時間とカウント値から外挿法により光量推定をする構成が開示されている。この構成によれば、ダイナミックレンジを拡大することができる
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／１７９９２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成によると、飽和によってカウンタが停止するため、カウンタ停止後の信号情報が欠落する。これにより、例えば、移動体撮影時のアーティファクトや、フリッカー光源撮影時の明るさのばらつきなどが生じうる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
光電変換装置であって、光子を受光する光電変換素子と、１フレームに対応する第１の露光期間に含まれ、前記第１の露光期間よりも短い複数の第２の露光期間を規定する信号を生成する露光制御部と、前記第２の露光期間内の時間情報を規定するパルス信号を生成するタイミング生成部と、前記タイミング生成部で生成された前記パルス信号に基づいて、前記第２の露光期間において、光子の最初の検出以降の前記パルス信号の数を計測する計測部と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、特許文献１と比較して、より多くの信号情報を取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
画素回路の構成例を示す図
検出時間と入射光子数との関係を説明する図
検出時間と入射光子数との関係を説明する図
光子の検出確率を説明する図
入射光子数に対する期待値および入出力特性を説明する図
第１実施形態に係る光電変換装置を説明する図
第１実施形態に係る光電変換装置を説明する図
第１実施形態に係る光電変換装置を説明する図
第１実施形態に係る光電変換装置を説明する図
第１実施形態に係る光電変換装置の画素回路および駆動を説明する図
第１実施形態に係る光電変換装置の動作シーケンスを説明する図
時刻情報を規定するクロック信号が等間隔と非等間隔の場合を説明する図
時刻情報を規定するクロック信号と入出力特性を説明する図
第２実施形態に係る光電変換装置の画素回路を説明する図
第２実施形態に係る光電変換装置の動作シーケンスを説明する図
第３実施形態に係る光電変換装置の画素回路を説明する図
第３実施形態に係る光電変換装置の動作シーケンスを説明する図
第３実施形態に係る光電変換装置の効果を説明する図
第４実施形態に係る光電変換装置の画素回路を説明する図
第４実施形態に係る光電変換装置の画素回路を説明する図
第４実施形態に係る光電変換装置の動作シーケンスを説明する図
第４実施形態に係る光電変換装置の動作シーケンスを説明する図
第５実施形態に係る光電変換装置を説明する図
第５実施形態に係る光電変換装置の画素回路を説明する図
第６実施形態に係る光電変換装置の信号処理ブロックを説明する図
第７実施形態にかかる模式図である。
第８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】
【０００８】
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。
【０００９】
以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した実施形態の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００１０】
本明細書において、平面視とは、半導体層の主面に対して垂直な方向から視ることであり、上面視と同義である。また、断面視とは、半導体層の主面と垂直な方向における面に対して垂直な方向から視ることである。
（【００１１】以降は省略されています）

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