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公開番号2025161892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2025135718,2024144212
出願日2025-08-18,2019-01-30
発明の名称光電変換装置、撮像システム、移動体
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 20230101AFI20251017BHJP(電気通信技術)
要約【課題】アバランシェ増倍の待機状態にある複数の期間のうち、アバランシェ増倍が生じた期間の数を好適に検出する光電変換装置を提供する。
【解決手段】アバランシェ増倍を行うフォトダイオードと、制御信号を生成する生成回路と、制御信号によって、フォトダイオードのアバランシェ増倍が可能な待機状態と、フォトダイオードをアバランシェ増倍が再び可能な状態に戻すリチャージ状態とに制御する第1制御回路と、制御信号とフォトダイオードの出力に対応した信号とを用いて、待機状態にある期間においてアバランシェ増倍が生じたか否かを検出するとともに、待機状態にある複数の期間のうち、アバランシェ増倍が生じた期間の数をカウントする第2制御回路とを有することを特徴とする光電変換装置である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
アバランシェ増倍を行うフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに接続され、制御信号がゲートに入力されるトランジスタと、
パルス信号と前記フォトダイオードの出力に基づく信号とが入力され、前記パルス信号と前記フォトダイオードの出力に基づく信号との論理演算結果に応じた信号を出力する論理回路とを有する
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記フォトダイオードの出力に基づく信号は前記フォトダイオードへの光子の入射に応じて第１レベルから第２レベルへ遷移し、
前記フォトダイオードの出力に基づく信号が前記第２レベルの場合に、前記パルス信号の第３レベルから第４レベルへの切り替えに応じて前記論理演算結果に応じた信号のレベルが遷移す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】
アバランシェ増倍を行うフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに接続され、制御信号がゲートに入力されるトランジスタと、
パルス信号と前記フォトダイオードの出力に基づく信号とが入力され、前記パルス信号と前記フォトダイオードの出力に基づく信号との論理演算結果に応じた信号を出力する論理回路とを有し、
前記フォトダイオードの出力に基づく信号は前記フォトダイオードへの光子の入射に応じて第１レベルから第２レベルへ遷移し、
前記フォトダイオードの出力に基づく信号が前記第２レベルの場合に、前記パルス信号の第３レベルから第４レベルへの切り替えに応じて前記論理演算結果に応じた信号のレベルが遷移することを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
前記トランジスタは、前記制御信号が第５レベルにある場合にはオフ状態であり、前記制御信号が第６レベルにある場合にはオン状態であ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】
アバランシェ増倍を行うフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに接続され、制御信号がゲートに入力されるトランジスタと、
パルス信号と前記フォトダイオードの出力に基づく信号とが入力され、前記パルス信号と前記フォトダイオードの出力に基づく信号との論理演算結果に応じた信号を出力する論理回路とを有し、
前記制御信号は前記フォトダイオードがアバランシェ増倍を起こしうる期間に周期的に入力されるパルス信号であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項６】
前記制御信号はクロック信号であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記パルス信号はクロック信号であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記論理回路から出力される前記論理演算結果に応じた信号のパルス数をカウントするカウンタを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記制御信号は、前記カウンタのカウント値をリセットしてから次に前記カウント値をリセットするまでの期間に周期的にレベルが変化する信号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】
前記パルス信号は、前記カウンタのカウント値をリセットしてから次に前記カウント値をリセットするまでの期間に、周期的にレベルが変化する信号であることを特徴とする請求項８または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、光電変換装置、撮像システム、移動体に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
アバランシェ増倍を行う受光部に入射する光子の数をデジタル的に計数し、その計数値をデジタル信号として画素から出力するフォトンカウント型の光電変換装置が知られている。特許文献１には、周期的に繰り返されるリセットパルスの間の期間に、フォトダイオードから信号が入力される増幅器が出力するパルスを検出することによって、フォトダイオードに光子が入射したか否かを検出する装置が記載されている。この装置では、入射した結果が得られた回数を積算することによって、画素に入射した光子の数に対応した計数値を得るとしている。
【０００３】
具体的には、特許文献１に記載の装置は、リセットパルスがリセットトランジスタに入力されるとフォトダイオードの電位がリチャージされ、次のアバランシェ増倍の待機状態となる。リセットパルスが入力されることで、計数値保持手段の入力部の電位はリセットされる。そして、再びフォトダイオードに光子が入射すると、アバランシェ増倍によって計数値保持手段の入力部の電位が変化する。この電位の変化を受けて、計数値保持手段は保持している計数値に１を加算する。このようにして、アバランシェ増倍の待機状態にある複数の期間のうち、アバランシェ増倍が生じた期間の数が計数される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平７－６７０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば高輝度の光がフォトダイオードに入射する場合など、フォトダイオードをリチャージするタイミング、あるいはその後の近傍のタイミングに、フォトダイオードに光子が入射する場合が有る。この場合、計数値保持手段の入力部の電位は光子が検出された状態が維持されて変化しない。これにより、当該期間が、光子が得られた期間としてカウントされないこととなる。よって、入射光の輝度に対応する計数値よりも実際の計数値が小さくなるため、画像の輝度が本来の輝度よりも低いものとなる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みて為されたものであり、アバランシェ増倍の待機状態にある複数の期間のうち、アバランシェ増倍が生じた期間の数を好適に検出する光電変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、一の態様は、アバランシェ増倍を行うフォトダイオードと、制御信号を生成する生成回路と、前記制御信号によって、前記フォトダイオードによる前記アバランシェ増倍が可能な待機状態と、前記フォトダイオードを前記アバランシェ増倍が再び可能な状態に戻すリチャージ状態とに制御する第１制御回路と、前記制御信号と前記フォトダイオードの出力に対応した信号とを用いて、前記待機状態にある期間において前記アバランシェ増倍が生じたか否かを検出するとともに、前記待機状態にある複数の期間のうち、前記アバランシェ増倍が生じた期間の数をカウントする第２制御回路とを有することを特徴とする光電変換装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、アバランシェ増倍の待機状態にある複数の期間のうち、アバランシェ増倍が生じた期間の数を好適に検出す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】
光電変換装置の概略構成を示すブロック図
画素の概略構成を示す図
画素の構成例を示す図
画素の動作を示すタイミング図
画素の構成例（比較例）を示す図
画素の動作（比較例）を示すタイミング図
画素の構成例を示す図
画素の構成例を示す図
画素の構成例を示す図
画素の動作を示すタイミング図
画素の構成例を示す図
撮像システムの概略構成を示すブロック図
撮像システム及び移動体の構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【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及びその駆動方法について、図１乃至図３を用いて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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