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公開番号2025107036
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2024000747
出願日2024-01-05
発明の名称光電変換装置及び光検出システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/773 20230101AFI20250710BHJP(電気通信技術)
要約【課題】信号の出力精度を低下させずに読み出し速度を向上させることができる光電変換装置及び光検出システムを提供する。
【解決手段】光子の入射に応じた光子検出信号を出力する光電変換部、光子検出信号をカウントしたカウント値を所定のビット数で保持する計数部、及び、計数部から出力される情報を、計数部で保持された所定のビット数のうち、上位ビットの情報を含む第1情報又は上位ビットの情報と他のビットの情報とを含む第2情報に切り替える切替部、を各々が有する複数の画素と、第1情報に基づいて、複数の画素の中から第2情報を出力する対象とする画素である検出画素を抽出する検出部と、を備える光電変換装置が提供される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
光子の入射に応じた光子検出信号を出力する光電変換部、前記光子検出信号をカウントしたカウント値を所定のビット数で保持する計数部、及び、前記計数部から出力される情報を、前記計数部で保持された前記所定のビット数のうち、上位ビットの情報を含む第１情報又は前記上位ビットの情報と他のビットの情報とを含む第２情報に切り替える切替部、を各々が有する複数の画素と、
前記第１情報に基づいて、前記複数の画素の中から前記第２情報を出力する対象とする画素である検出画素を抽出する検出部と、を備える
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記検出部は、前記第１情報がＨｉｇｈレベルである場合、前記画素を前記検出画素として抽出し、前記第１情報がＬｏｗレベルである場合、前記画素を前記検出画素として抽出しない
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３】
前記検出部の検出結果に基づいて各画素の前記切替部を制御する領域制御部をさらに備え、
前記領域制御部は、前記検出画素及び前記検出画素に隣接する隣接画素の前記計数部から前記第２情報を出力させる
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】
前記領域制御部は、前記検出画素の前記切替部を制御し、前記検出画素の前記計数部から前記第２情報を出力させ、かつ、前記検出部により抽出されなかった画素である非検出画素のうち、前記検出画素から所定の距離以内に位置する前記非検出画素を前記隣接画素として特定し、前記隣接画素の前記切替部を制御し前記隣接画素の前記計数部からも前記第２情報を出力させる
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記領域制御部は、１つの前記検出画素の周囲を囲む前記非検出画素を前記隣接画素として特定する
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】
前記複数の画素は、互いに直交するＸ軸及びＹ軸から構成されるＸＹ座標上に配置され、
１つの前記検出画素の周囲を囲む複数の前記隣接画素は、Ｘ軸方向に沿って少なくとも３つの隣接画素が並び、かつ、Ｙ軸方向に沿って少なくとも３つの隣接画素が並んで構成され、矩形状の形状を有する
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】
前記領域制御部は、前記検出画素が密集する部分を囲う領域に含まれる前記非検出画素を前記隣接画素として特定する
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８】
前記領域制御部は、前記検出部により抽出された前記検出画素と、前記検出部により抽出されなかった画素である非検出画素とにおいて、それぞれの前記計数部から出力する前記第２情報のビット数を異ならせる
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記領域制御部は、前記検出画素の前記計数部から前記第２情報を出力する場合、前記第２情報から下位ビット情報を除いた残りのビット情報を出力させる
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】
前記領域制御部は、前記非検出画素の前記計数部から前記第２情報を出力する場合、前記第２情報から前記第１情報を除いた残りのビット情報を出力させる
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、光電変換装置及び光検出システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、露光期間中にフォトダイオードに入射した光子の数を計数し、その計数値を信号値として出力するフォトンカウンティング方式のイメージセンサが提案されている。特許文献１には、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いた撮像装置が開示されている。この撮像装置は、前フレームと現フレームとの差分が閾値を超えた画素の信号のみを読み出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－０１７０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置は、読み出し速度を向上できるものの、読み出しを行わない領域の信号は欠落するため、信号の出力精度が低下する課題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、信号の出力精度を低下させずに読み出し速度を向上させることができる光電変換装置及び光検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の一開示によれば、光子の入射に応じた光子検出信号を出力する光電変換部、前記光子検出信号をカウントしたカウント値を所定のビット数で保持する計数部、及び、前記計数部から出力される情報を、前記計数部で保持された前記所定のビット数のうち、上位ビットの情報を含む第１情報又は前記上位ビットの情報と他のビットの情報とを含む第２情報に切り替える切替部、を各々が有する複数の画素と、前記第１情報に基づいて、前記複数の画素の中から前記第２情報を出力する対象とする画素である検出画素を抽出する検出部と、を備える光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、信号の出力精度を低下させずに読み出し速度を向上させることができる光電変換装置及び光検出システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す斜視図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置のセンサ基板の概略構成を示す平面図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の回路基板の概略構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の光電変換部の基本動作を説明する図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の主要部分の構成例を示す機能ブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の領域制御部の動作例（その１）を示す図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の領域制御部の動作例（その２）を示す図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の領域制御部の動作例（その３）を示す図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の動作例（その１）を示すタイミングチャートである。
本発明の第１実施形態による光電変換装置の動作例（その２）を示すタイミングチャートである。
本発明の第２実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図である。
本発明の第２実施形態による検出画素及び非検出画素の出力例を示す図である。
本発明の第３実施形態による光電変換装置の主要部分の構成例を示す機能ブロック図である。
本発明の第３実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図である。
本発明の第３実施形態による光電変換装置のエッジトリガ回路の動作例を示す図である。
本発明の第３実施形態による光電変換装置の動作例を示すタイミングチャートである。
本発明の第４実施形態による光検出システムの概略構成を示すブロック図である。
本発明の第５実施形態による距離画像センサの概略構成を示すブロック図である。
本発明の第６実施形態による内視鏡手術システムの構成例を示す概略図である。
本発明の第７実施形態による移動体の構成例を示す概略図である。
本発明の第７実施形態による光検出システムの概略構成を示すブロック図である。
本発明の第７実施形態による光検出システムの動作を示すフロー図である。
本発明の第８実施形態による光検出システムの概略構成を示す概略図である。
【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】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光電変換装置の概略構成及び基本動作について、図１乃至図５を用いて説明する。図１は、本実施形態による光電変換装置の構成例を示す斜視図である。図２は、本実施形態による光電変換装置のセンサ基板の概略構成を示す平面図である。図３は、本実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図である。図４は、本実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示すブロック図である。図５は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の基本動作を説明する図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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