特許ウォッチ

公開番号2025112118
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006213
出願日2024-01-18
発明の名称検出装置及び検出システム
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H04N 25/78 20230101AFI20250724BHJP(電気通信技術)
要約【課題】画素によって生成される信号を低ノイズで検出するために有利な技術を提供する。
【解決手段】検出装置は、フォトダイオード、前記フォトダイオードの出力ノードにゲートが接続された増幅トランジスタ、前記フォトダイオードをリセットするリセットトランジスタ、および、選択トランジスタを含む画素と、前記画素に接続された信号線と、前記信号線を介して前記画素から信号を読み出す読出回路と、を備え、前記読出回路は、前記画素から前記信号線を介して入力される信号に対してAD変換を行うAD変換器を含み、前記AD変換器は、前記フォトダイオードによって生成された信号に応じた信号レベルを、前記AD変換器のオフセットをキャンセルしながら、保持するオフセットキャンセル動作を行い、前記オフセットキャンセル動作の後における前記信号レベルの変化分に対して第1AD変換を行う。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
フォトダイオード、前記フォトダイオードの出力ノードにゲートが接続された増幅トランジスタ、前記フォトダイオードをリセットするリセットトランジスタ、および、選択トランジスタを含む画素と、
前記画素に接続された信号線と、
前記信号線を介して前記画素から信号を読み出す読出回路と、を備え、
前記読出回路は、前記画素から前記信号線を介して入力される信号に対してＡＤ変換を行うＡＤ変換器を含み、
前記ＡＤ変換器は、前記フォトダイオードによって生成された信号に応じた信号レベルを、前記ＡＤ変換器のオフセットをキャンセルしながら、保持するオフセットキャンセル動作を行い、前記オフセットキャンセル動作の後における前記信号レベルの変化分に対して第１ＡＤ変換を行う、
ことを特徴とする検出装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記ＡＤ変換器は、前記第１ＡＤ変換の後に、前記リセットトランジスタによって前記フォトダイオードがリセットされることによる前記信号レベルの変化分に対して第２ＡＤ変換を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記ＡＤ変換器は、前記信号レベルが前記ＡＤ変換器に供給される前に前記オフセットキャンセル動作を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記ＡＤ変換器は、前記リセットトランジスタによって前記フォトダイオードが最後にリセットされてから所定時間が経過した後、かつ前記信号レベルが前記ＡＤ変換器に供給される前に前記オフセットキャンセル動作を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項５】
前記読出回路は、前記信号線と前記ＡＤ変換器との間に配置されたサンプルホールド回路を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項６】
前記ＡＤ変換器は、前記信号レベルが前記サンプルホールド回路を介して前記ＡＤ変換器に供給される前に前記オフセットキャンセル動作を開始する、
ことを特徴とする請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
前記ＡＤ変換器は、前記リセットトランジスタによって前記フォトダイオードが最後にリセットされてから所定時間が経過した後、かつ前記信号レベルが前記サンプルホールド回路を介して前記ＡＤ変換器に供給される前に前記オフセットキャンセル動作を開始する、
ことを特徴とする請求項５に記載の検出装置。
【請求項８】
前記ＡＤ変換器は、
前記信号レベルが与えられる第１入力ノード、ランプ信号が与えられる第２入力ノード、前記第１入力ノードと同相の第１出力ノード、および、前記第２入力ノードと同相の第２出力ノードを有する差動増幅回路と、
前記信号線と前記第１入力ノードとの間に配置された第１容量と、
前記信号線と前記第２入力ノードと間に配置された第２容量と、
前記第１入力ノードと前記第２出力ノードとを短絡する第１スイッチと、
前記第２入力ノードと前記第１出力ノードとを短絡する第２スイッチと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の検出装置。
【請求項９】
前記オフセットキャンセル動作は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを導通状態にした後に非導通状態にする動作である、
ことを特徴とする請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記オフセットキャンセル動作の開始は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを導通状態にすることである、
ことを特徴とする請求項９に記載の検出装置。
（【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、検出装置及び検出システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
画素から出力されるアナログ信号をアナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器）によってデジタル信号に変換する技術がある。特許文献１には、画素から信号を読み出した後に、画素をリセットし、ＡＤ変換を行うことが記載されている。また、特許文献１には、画素をリセットしている期間にコンパレータのオフセットをキャンセルすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１２８０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された構成では、画素をリセットした後にＡＤ変換が行われる。そのため、ＡＤ変換器のノイズ、例えば、コンパレータのオフセットキャンセル動作におけるノイズが重複された信号がＡＤ変換される。よって、特許文献１には、さらなるノイズの低減の余地があった。
【０００５】
本発明は、画素によって生成される信号を低ノイズで検出するために有利な技術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】
【０００６】
本発明の１つの側面は、検出装置に係り、前記検出装置は、フォトダイオード、前記フォトダイオードの出力ノードにゲートが接続された増幅トランジスタ、前記フォトダイオードをリセットするリセットトランジスタ、および、選択トランジスタを含む画素と、前記画素に接続された信号線と、前記信号線を介して前記画素から信号を読み出す読出回路と、を備え、前記読出回路は、前記画素から前記信号線を介して入力される信号に対してＡＤ変換を行うＡＤ変換器を含み、前記ＡＤ変換器は、前記フォトダイオードによって生成された信号に応じた信号レベルを、前記ＡＤ変換器のオフセットをキャンセルしながら、保持するオフセットキャンセル動作を行い、前記オフセットキャンセル動作の後における前記信号レベルの変化分に対して第１ＡＤ変換を行う。
【０００７】
本発明の他の側面は、検出装置に係り、前記検出装置は、放射線が入射するフォトダイオード、前記フォトダイオードの出力ノードにゲートが接続された増幅トランジスタ、前記フォトダイオードをリセットするリセットトランジスタ、および、選択トランジスタを含む画素と、前記画素に接続された信号線と、前記信号線を介して前記画素から信号を読み出す読出回路と、を備え、前記読出回路は、前記画素から前記信号線を介して入力される信号に対してＡＤ変換を行うＡＤ変換器を含み、前記ＡＤ変換器は、入力ノードと出力ノードを有する差動増幅回路と、前記入力ノードに一方の端子が接続され、他方の端子が前記信号線に接続された容量素子と、前記一方の端子に接続されたスイッチとを備え、前記フォトダイオードが受けた前記放射線の量に応じた信号レベルである第１信号が前記一方の端子に出力されている期間に、前記スイッチがオン状態からオフ状態に遷移し、前記スイッチがオフ状態から次のオン状態となるまでの間の期間に、前記ゲートのリセットレベルに応じた信号レベルである第２信号が前記一方の端子に出力され、前記ＡＤ変換器は、前記第２信号が前記一方の端子に出力されている期間にＡＤ変換を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画素によって生成される信号を低ノイズで検出するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
固体撮像装置として構成された検出装置の構成例を示すブロック図。
第１実施形態の検出装置における画素および読出回路の構成例を示す図。
第１実施形態の検出装置の第１動作例を示すタイミングチャート。
第１実施形態の検出装置の第２動作例を示すタイミングチャート。
クリップ回路の動作例を示すタイミングチャート。
第２実施形態の検出装置における画素および読出回路の構成例を示す図。
第２実施形態の検出装置の動作例を示すタイミングチャート。
第３実施形態における検出システムを示す図。
第４実施形態における検出システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許