JP6708381B2 - 光電変換装置、および、光電変換システム - Google Patents
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Description
Mpx 画素トランジスタ
M2 トランジスタ
M3 差動トランジスタ
sw1 スイッチ
sw2 スイッチ
104 比較回路
Claims (24)
- 光電変換素子と、
前記光電変換素子からの第1信号を受けるゲートを有する第1トランジスタと、
第2トランジスタと、
前記第1トランジスタと共に第1差動対を、また、前記第2トランジスタと共に第2差動対を選択的に構成する第3トランジスタと、を備え、
前記第1トランジスタのゲートの電圧に基づく第2信号を、前記第2トランジスタのゲートに出力する、
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記第3トランジスタのゲートにアナログデジタル変換に用いられる参照信号が入力され、
前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタの構成する前記第1差動対を含む比較器が、前記第1信号と前記参照信号との比較を行い、
前記第2トランジスタおよび前記第3トランジスタの構成する前記第2差動対を含む比較器が、前記第2信号と前記参照信号との比較を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記第1トランジスタのゲートの電圧をリセットするリセットトランジスタを備え、
前記第2信号は、前記リセットトランジスタが前記第1トランジスタのゲートの電圧をリセットしたときの前記第1トランジスタのゲートの電圧に基づく信号である、
ことを特徴とする請求項2に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換素子で生じた電荷を前記第1トランジスタのゲートに転送する転送トランジスタを備え、
前記第1信号は、前記転送トランジスタが前記光電変換素子で生じた電荷を前記第1トランジスタのゲートに転送することによって得られる信号である、
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の光電変換装置。 - 前記第2信号と前記参照信号との比較が行われている間に、前記転送トランジスタが前記光電変換素子で生じた電荷を前記第1トランジスタのゲートに転送する、
ことを特徴とする請求項4に記載の光電変換装置。 - 前記第3トランジスタのゲートとドレインとを接続する第1スイッチと、
前記第2トランジスタのゲートと前記第3トランジスタのドレインとを接続する第2スイッチと、を備え、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチがオンしているときに、前記第1差動対を含むボルテージフォロア回路が前記第2スイッチを介して前記第2トランジスタのゲートに前記第2信号を出力する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第3トランジスタのゲートに接続されたクランプ容量を備え、
前記ボルテージフォロア回路は、前記第1トランジスタのゲートの電圧に基づく電圧を前記クランプ容量にクランプする、
ことを特徴とする請求項6に記載の光電変換装置。 - 前記第3トランジスタのゲートとドレインとを接続する第1スイッチと、
前記第2トランジスタのゲートとドレインとを接続する第2スイッチと、を備え、
前記第1スイッチがオンしているときに、前記第1差動対を含む第1ボルテージフォロア回路が、前記第1トランジスタのゲートの電圧に基づく第3信号を前記第3トランジスタのゲートに出力し、
前記第1スイッチがオフし、かつ、前記第2スイッチがオンしているときに、前記第2差動対を含む第2ボルテージフォロア回路が、前記第3トランジスタのゲートに保持された第3信号に基づいて、前記第2信号を前記第2トランジスタのゲートに出力する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第3トランジスタのゲートに接続されたクランプ容量を備え、
前記第1ボルテージフォロア回路は、前記第1トランジスタのゲートの電圧に基づく電圧を前記クランプ容量にクランプする、
ことを特徴とする請求項8に記載の光電変換装置。 - 前記第2トランジスタのゲートを電気的にフローティングにすることにより、前記第2トランジスタのゲートに前記第2信号を保持するサンプルホールド回路を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第1差動対が活性化し、かつ、前記第2差動対が非活性化している状態と、前記第1差動対が非活性化し、かつ、前記第2差動対が活性化している状態と、を切り替える制御部を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第1差動対、および、前記第2差動対に電流を供給する電流源を備え、
前記制御部は、それぞれ、前記第1トランジスタ、および、前記第2トランジスタの対応する1つと前記電流源との間に配された複数のトランジスタを含む、
ことを特徴とする請求項11に記載の光電変換装置。 - それぞれが前記光電変換素子および前記第1トランジスタを含む複数の画素と、
前記複数の画素が接続された共通配線と、
前記第2差動対が活性化しているときに、前記第2差動対と前記共通配線との接続を遮断する遮断部と、を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第1トランジスタのドレイン、および、前記第2トランジスタのドレインに接続された負荷トランジスタと、
前記負荷トランジスタのソースとドレインとを接続するスイッチと、を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 第2光電変換素子を備え、
前記第2トランジスタのゲートが、前記第2光電変換素子で生じた電荷に基づく信号を受ける、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第2トランジスタのゲートに光電変換によって生じた電荷が転送されない、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第1トランジスタのゲートの電圧に基づく電圧を前記第3トランジスタのゲートに出力する第1動作、および、前記第3のトランジスタからの電流を受けて、前記第1トランジスタのゲートの電圧と前記第3トランジスタのゲートの電圧との比較の結果に基づく信号を出力ノードに出力する第2動作を行う出力回路、を備え、
前記出力回路は、前記第2動作における前記第3トランジスタのドレインの電圧の変化量を、前記出力ノードの電圧の変化量よりも小さくする、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記出力回路は、前記第3トランジスタのドレインに電気的に接続された第4トランジスタ、および、前記第4トランジスタのゲートに接続されたゲートを有する第5トランジスタが構成するカレントミラー回路を含み、
前記第1動作において、前記カレントミラー回路は、前記第5トランジスタの電流を前記第4トランジスタへミラーし、
前記第2動作において、前記カレントミラー回路は、前記第4トランジスタの電流を前記第5トランジスタへミラーする、
ことを特徴とする請求項17に記載の光電変換装置。 - 前記出力回路は、前記第5トランジスタのゲートとドレインとを接続する接続スイッチを含み、
前記接続スイッチがオンすることによって、前記カレントミラー回路は、前記第5トランジスタの電流を前記第4トランジスタへミラーし、
前記接続スイッチがオフすることによって、前記カレントミラー回路は、前記第4トランジスタの電流を前記第5トランジスタへミラーする、
ことを特徴とする請求項18に記載の光電変換装置。 - 前記出力回路は、前記第4トランジスタのドレインに電気的に接続された第1端子、および、前記第4トランジスタのゲートに電気的に接続された第2端子を有する容量を含む、
ことを特徴とする請求項19に記載の光電変換装置。 - 光電変換素子と、
前記光電変換素子からの信号を受けるゲートを有する第1トランジスタと、
第2トランジスタと、
前記第1トランジスタと共に第1差動対を、また、前記第2トランジスタと共に第2差動対を選択的に構成し、参照信号を受けるゲートを有する第3トランジスタと、
前記第2トランジスタのゲートと前記第3トランジスタのドレインとを接続するスイッチとを備える、
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記第3トランジスタのゲートとドレインとを接続するスイッチを備える、
ことを特徴とする請求項21に記載の光電変換装置。 - 光電変換素子と、
前記光電変換素子からの第1信号を受けるゲートを有する第1トランジスタと、
前記第1トランジスタのゲートの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
第2トランジスタと、
アナログデジタル変換に用いられる参照信号を受けるゲートを有する第3トランジスタと、を備え、
前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタの構成する第1差動対を含む比較器が、前記第1信号と前記参照信号とを比較し、
前記第2トランジスタおよび前記第3トランジスタの構成する第2差動対を含む比較器が、前記第1トランジスタのゲートの電圧がリセットされたときの前記第1トランジスタのゲートの電圧に基づく第2信号と前記参照信号との比較を行う、
ことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1乃至請求項23のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号を処理する信号処理装置と、を備えた光電変換システム。
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