特許ウォッチ

公開番号2025057564
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023167272
出願日2023-09-28
発明の名称光電変換装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H04N 25/773 20230101AFI20250402BHJP(電気通信技術)
要約【課題】3層以上の構造を有する光電変換装置において、回路の微細化を支援する技術を提供する。
【解決手段】本開示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、アバランシェフォトダイオードからの信号処理を行う画素回路と、画素回路からの信号処理を行う信号処理回路と、を有する画素と、画素回路の動作を制御する第1制御信号と信号処理回路の動作を制御する第2制御信号を生成する制御信号生成回路と、を備え、アバランシェフォトダイオードの出力端子が画素回路と接続されており、複数の画素が画素領域に配置され、制御信号生成回路が画素領域の周辺に設けられた周辺領域に配置され、第1制御信号を画素回路に供給する第1配線が第1回路層に設けられており、第1配線は、周辺領域において、制御信号生成回路と接続されている。
【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と、前記アバランシェフォトダイオードから出力される信号を用いた処理を行う画素回路と、前記画素回路から出力される信号を用いた処理を行う信号処理回路と、を有する画素と、
前記画素回路の動作を制御する第１制御信号と前記信号処理回路の動作を制御する第２制御信号を生成する制御信号生成回路と、
を備え、
前記信号処理回路と前記制御信号生成回路とが配された第２回路層、前記画素回路が配された第１回路層、前記アバランシェフォトダイオードが配されたフォトダイオード層が、この順に積層されており、
前記アバランシェフォトダイオードの出力端子が前記画素回路と接続されており、
複数の前記画素が画素領域に配置され、
前記制御信号生成回路が前記画素領域の周辺に設けられた周辺領域に配置され、
前記第１制御信号を前記画素回路に供給する第１配線が前記第１回路層に設けられており、前記第１配線は、前記周辺領域において、前記制御信号生成回路と接続されている
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記画素領域において、前記第１配線には、画素単位に応じた一定のピッチでバッファが配置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３】
前記複数の画素は、前記第１配線にバッファが設けられていない少なくとも１つの画素と前記第１配線にバッファが設けられている少なくとも１つの画素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４】
前記画素領域において、前記第１配線が前記第１回路層に設けら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】
前記画素領域において、前記第２制御信号を前記信号処理回路に供給する第２配線が前記第２回路層に設けら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６】
前記第１回路層に配置される素子は、前記第２回路層に配置される素子よりも高耐圧の素子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７】
前記画素回路は、前記アバランシェフォトダイオードの制御回路を含み、
前記信号処理回路は、前記画素回路から出力される信号のカウント処理を行うカウント回路を含む
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８】
前記画素回路は、前記アバランシェフォトダイオードに対するクエンチ動作を行うクエンチ素子と前記アバランシェフォトダイオードから出力される信号の波形整形処理を行う波形整形回路と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９】
前記クエンチ素子は、前記第１制御信号によって、高抵抗状態と、前記高抵抗状態よりも抵抗値の低い低抵抗状態とに制御され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】
前記カウント回路は、前記カウント処理を行うフリップフロップと、前記カウント処理によって得られるカウント値を保持するメモリとを有することを特徴とする請求項７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】
本開示の技術は、光電変換装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
アバランシェ増倍を利用し、単一光子レベルの微弱光を検出可能な光電変換装置が知られている。特許文献１は、複数の画素が配列されたセンサチップと、信号処理を行う回路が形成された回路チップの双方を積層構造で電気的に接続した光電変換装置が開示されている。この光電変換装置のセンサチップ内の画素には、電荷がアバランシェ増倍を起こすアバランシェダイオードが用いられることが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、アバランシェフォトダイオードを備えた３層以上の構造を有する光電変換装置の構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許出願公開第２０１７／０１８６７９８号明細書
特開２０２２－１１３１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の光電変換装置の構造において、フォトダイオード層に積層される回路層における回路の微細化については検討の余地がある。
【０００６】
本開示の技術は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、３層以上の構造を有する光電変換装置において、回路の微細化を支援する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本開示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から出力される信号を用いた処理を行う画素回路と、前記画素回路から出力される信号を用いた処理を行う信号処理回路と、を有する画素と、前記画素回路の動作を制御する第１制御信号と前記信号処理回路の動作を制御する第２制御信号を生成する制御信号生成回路と、を備え、前記信号処理回路と前記制御信号生成回路とが配された第２回路層、前記画素回路が配された第１回路層、前記アバランシェフォトダイオードが配されたフォトダイオード層が、この順に積層されており、前記アバランシェフォトダイオードの出力端子が前記画素回路と接続されており、複数の前記画素が画素領域に配置され、前記制御信号生成回路が前記画素領域の周辺に設けられた周辺領域に配置され、前記第１制御信号を前記画素回路に供給する第１配線が前記第１回路層に設けられており、前記第１配線は、前記周辺領域において、前記制御信号生成回路と接続されていることを特徴とする光電変換装置を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、３層以上の構造を有する光電変換装置において、回路の微細化を支援する技術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
実施形態にかかる光電変換装置のフォトダイオード層の概略図
実施形態にかかる光電変換装置の第１回路層の概略図
実施形態にかかる光電変換装置の第２回路層の概略図
実施形態にかかる光電変換装置のフォトダイオードの駆動を示す模式図
第１実施形態にかかる光電変換装置の回路の構成を示す概略図
従来技術にかかる光電変換装置の回路の構成を示す概略図
第１実施形態の変形例にかかる光電変換装置の回路の構成を示す概略図
第２実施形態にかかる光電変換装置の回路の構成を示す概略図
第３実施形態にかかる光電変換装置の回路の構成を示す概略図
第４実施形態にかかる光電変換システムを説明する図
第５実施形態にかかる光電変換システムと移動体を説明する図
第６実施形態にかかる距離画像センサを説明する図
第７実施形態にかかる内視鏡手術システムを説明する図
第８実施形態にかかるスマートグラスを説明する図
第９実施形態にかかる電子機器を説明する図
第１０実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を説明する図
第１１実施形態にかかる機器を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本開示の技術に係る実施形態を詳細に説明する。以下に示す形態は、本開示の技術の技術思想を具体化するためのものであって、本開示の技術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