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公開番号2025092560
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2025051865,2021207158
出願日2025-03-26,2021-12-21
発明の名称光電変換装置、光検出システム
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 25/583 20230101AFI20250612BHJP(電気通信技術)
要約【課題】露光期間が複数ある場合の具体的なパルス信号の制御をすることができる光電変換装置を提供することができる。
【解決手段】アノードとカソードとを含むアバランシェフォトダイオードと、前記アノードおよび前記カソードのうちの一方のノードと接続され、パルス信号が入力されるスイッチと、を備え、第1露光期間における前記パルス信号の数を前記第1露光期間で除算した値と、前記第1露光期間の長さと異なる長さを有する第2露光期間における前記パルス信号の数を前記第2露光期間で除算した値とが異なる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
アノードとカソードとを含むアバランシェフォトダイオードと、
前記アノードおよび前記カソードのうちの一方のノードと接続され、パルス信号が入力されるスイッチと、を備え、
第１露光期間における前記パルス信号の数を前記第１露光期間で除算した値と、前記第１露光期間の長さと異なる長さを有する第２露光期間における前記パルス信号の数を前記第２露光期間で除算した値とが異なることを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記パルス信号は、繰り返し周期の信号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１露光期間における前記パルス信号の数と、前記第２露光期間における前記パルス信号の数は同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１露光期間は前記第２露光期間よりも短く、
前記第１露光期間における前記パルス信号の周期は、前記第２露光期間における前記パルス信号の周期よりも短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１露光期間における前記パルス信号の第１のレベルの第１のパルス幅と、前記第２露光期間における前記パルス信号の第１のレベルの第１のパルス幅とは同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１露光期間における前記パルス信号の第２のレベルの第２のパルス幅と、前記第２露光期間における前記パルス信号の第２のレベルの第２のパルス幅とが異な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】
前記スイッチはクエンチ素子として機能することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記スイッチはＭＯＳトランジスタであり、
前記スイッチの一方のノードは、前記アバランシェフォトダイオードのカソードと接続され、
前記スイッチの他方のノードは、駆動電圧が印加される電源線と接続され、
前記パルス信号は、前記スイッチのゲート電極へと供給されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
波形整形部と、カウンタ回路と、を有する信号処理回路を備え、
前記波形整形部は、前記アノードおよび前記カソードのうちの一方のノードに接続され、
前記波形整形部から出力された信号が前記カウンタ回路へと入力されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１露光期間における前記パルス信号の数は、前記カウンタ回路の上限値と同じであ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、光電変換を行う光電変換装置、および光検出システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
複数のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含む画素が平面的に２次元アレイ状に配置されるように形成された画素アレイを含む光電変換装置が知られている。各画素においては、半導体領域内のＰＮ接合領域において、単一光子に起因した光電荷がアバランシェ増倍を起こす。
【０００３】
特許文献１には、ＡＰＤを有する画素が、ＡＰＤと、ＡＰＤに接続されたクエンチ回路と、ＡＰＤから出力される信号が入力される信号制御回路と、クエンチ回路と信号制御回路に接続されたパルス生成回路と、が開示されている。パルス生成回路は、クエンチ回路のオンオフを制御している。また、パルス信号ごとに出力信号をリセットして、高輝度下でも入力光子に応じたパルス信号を出力することが開示されている。
【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には、露光期間が異なる場合の露光期間内のパルス信号の数や周期に関しては何ら開示されていない。特許文献１は、露光期間との関係でパルス信号を制御することを検討する余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一形態に係る光電変換装置は、アノードとカソードとを含むアバランシェフォトダイオードと、前記アノードおよび前記カソードのうちの一方のノードと接続され、パルス信号が入力されるスイッチと、を備え、第１露光期間における前記パルス信号の数を前記第１露光期間で除算して前記第１露光期間を乗算した値と、前記第１露光期間の長さと異なる長さを有する第２露光期間における前記パルス信号の数を前記第２露光期間で除算して前記第１露光期間を乗算した値とが異なる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、露光期間が複数ある場合の具体的なパルス信号の制御をすることができ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】
【０００８】
光電変換装置の構成を示す図
センサ基板の配置例
回路基板の配置例
光電変換素子の等価回路を含むブロック図
ＡＰＤの動作と出力信号との関係を示す図
実施形態１に係る光電変換装置の制御パルスのタイミングチャート図
比較形態に係る光電変換装置の制御パルスのタイミングチャート図
実施形態１に係る光電変換装置の動作モードの一例を説明するためフローチャート図
実施形態１の変形例に係る光電変換装置の制御パルスのタイミングチャート図
実施形態２に係る光電変換装置の制御パルスのタイミングチャート図
実施形態３に係る光電変換装置の露光期間あたりの入射光子数とカウント値の関係を示す図
実施形態３に係る光電変換装置の回路基板の配置例
実施形態３に係る光電変換装置の制御パルスのタイミングチャート図
実施形態４の光検出システムのブロック図
実施形態５の光検出システムのブロック図
実施形態６の光検出システムのブロック図
実施形態７の光検出システムのブロック図
実施形態７の光検出システムのフローチャート
実施形態８の電子機器の具体例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１乃至図４を用いて、各実施形態における光電変換装置に共通する構成を説明する。光電変換装置はアバランシェダイオードを含むＳＰＡＤ画素を有する。アバランシェダイオードで生じる電荷対のうち信号電荷として用いられる電荷の導電型を第１導電型と呼ぶ。第１導電型とは、信号電荷と同じ極性の電荷を多数キャリアとする導電型を指す。また、第１導電型と反対の導電型を第２導電型と呼ぶ。以下では、信号電荷が電子であり、第１導電型がＮ型、第２導電型がＰ型である例を説明するが、信号電荷が正孔であり、第１導電型がＰ型、第２導電型がＮ型であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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