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公開番号2025032964
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2024097731
出願日2024-06-17
発明の名称光電変換装置及び光電変換システム
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 20230101AFI20250305BHJP(電気通信技術)
要約【課題】チャージ手段と電源を切り離した待機状態に生じる課題を解決しうる光電変換装置を提供する。
【解決手段】第1の端子と第2の端子とを有するアバランシェフォトダイオードと、前記第1の端子に接続された第1の電源と、前記第2の端子に接続された第2の電源と、前記第1の端子の電圧を制御するチャージ手段と、前記第1の端子に接続され、前記第1の端子の電圧に応じて前記第1の端子の電圧を制御する電圧制御手段と、前記電圧制御手段と接続された第3の電源と、を備え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】
第１の端子と第２の端子とを有するアバランシェフォトダイオードと、
前記第１の端子に接続された第１の電源と、
前記第２の端子に接続された第２の電源と、
前記第１の端子の電圧を制御するチャージ手段と、
前記第１の端子に接続され、前記第１の端子の電圧に応じて前記第１の端子の電圧を制御する電圧制御手段と、
前記電圧制御手段と接続された第３の電源と、を備えることを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記第３の電源の電圧は、前記第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧との間の電圧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３】
前記第３の電源の電圧は、前記第１の電源の電圧と同じ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４】
前記電圧制御手段は、ＭＯＳトランジスタを有し、
前記ＭＯＳトランジスタの一方の端子は前記第１の端子と接続され、
前記ＭＯＳトランジスタの他方の端子は前記第３の電源と接続され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５】
前記ＭＯＳトランジスタのゲートは、前記第１の端子と接続されてい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ＭＯＳトランジスタはＰ型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記ＭＯＳトランジスタはＮ型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記電圧制御手段はダイオードを有し、
前記ダイオードの一方の端子は前記第１の端子と接続され、
前記ダイオードの他方の端子は前記第３の電源と接続され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９】
前記ダイオードの前記一方の端子は、カソードであり、
前記ダイオードの前記他方の端子は、アノードであ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】
前記電圧制御手段は、ＭＯＳトランジスタを更に有し、
前記ＭＯＳトランジスタの一方の端子は前記第１の端子と接続され、
前記ＭＯＳトランジスタの他方の端子は、前記ダイオードを介して、前記第３の電源と接続されてい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、光電変換装置及びそれを有する光電変換システムに関する。
続きを表示（約 2,100 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のカソードと電源電圧の供給配線との間にチャージ手段を設け、チャージ状態と光子の入射を待つ待機状態を切り替える光検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１２３８４７号公報
【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、チャージ手段と電源を切り離した待機状態に生じる現象について、検討が不十分であった。
【０００６】
そこで、本発明では、チャージ手段と電源を切り離した待機状態に生じる課題を解決しうる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】
【０００７】
本発明の一つの側面は、光電変換装置であって、第１の端子と第２の端子とを有するアバランシェフォトダイオードと、前記第１の端子に接続された第１の電源と、前記第２の端子に接続された第２の電源と、前記第１の端子の電圧を制御するチャージ手段と、前記第１の端子に接続され、前記第１の端子の電圧に応じて前記第１の端子の電圧を制御する電圧制御手段と、前記電圧制御手段と接続された第３の電源を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、チャージ手段と電源を切り離した待機状態に生じる課題を解決しうる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】
実施形態に係る光電変換装置の構成を示す図である。
実施形態に係る光電変換装置のセンサ基板の配置を示す図である。
実施形態に係る光電変換装置の回路基板の構成を示す図である。
実施形態に係る比較例のセンサ基板と回路基板の１画素のブロック図である。
実施形態に係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の実施形態に係る光電変換装置の画素回路の構成例である。
比較例と第１の実施形態に係るクロック信号、光子が入射するタイミング、カソード端子の電圧、電圧制御手段によって流れる電流との関係を示す図である。
比較例と第１の実施形態に係る逆方向電流とカソード電圧との関係を示す図である。
第１の実施例に係る光電変換装置の画素回路の構成図である。
第２の実施例に係る光電変換装置の画素回路の構成図である。
第３の実施例に係る光電変換装置の画素回路の構成図である。
第３の実施例に係るリーク電流による課題を説明する図である。
第３の実施例に係るチャージ手段、波形整形部及び電圧制御手段の構成を示す概略平面図である。
図１３のＸ－Ｘ’における概略断面図である。
第２配線構造に含まれる各配線層を示す概略平面図である。
第４の実施例に係る光電変換装置の画素回路の構成例である。
第５の実施例に係る光電変換装置の画素回路の構成例である。
第５の実施例に係るクロック信号、光子が入射するタイミング、カソード端子の電圧、ノードＡの電圧の関係を示す図である。
第５の実施例に係る振幅変換手段及び電圧制御手段６０４の構成を示す概略平面図である。
図１９のＸ－Ｘ’における概略断面図である。
第６の実施例に係る光電変換装置の画素回路の構成例である。
第７の実施例に係る光電変換装置の画素回路の構成例である。
第２の実施形態に係る光電変換装置のセンサ基板、第１の回路基板、及び第２の回路基板の１画素のブロック図である。
第３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４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５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６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７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。
【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）

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