CN100501355C - 光检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种输入光强度检测的动态范围广并且能够高速地检测入射光强度的光检测装置。各光电二极管(PDm，n)产生对应于入射光强度量的电荷(Q)。电荷量电平判断电路(10m，n)与光电二极管(PDm，n)对应设置，判断该光电二极管(PDm，n)产生的电荷(Q)的量的电平，输出表示该电平判别结果的电平信号(Level)，积分电路(20m)的积分电容部21从N个电荷量电平判断电路(10m，1～10m，N)各自顺序地输出，基于输入的电平信号(Level)设定电容值，积分电路(20m)在积分电容部(21)中积蓄从N个光电二极管(PDm，1～PDm，N)各自顺序地输出而输入到该输入端的电荷(Q)，从输出端输出对应该积蓄的电荷(Q)的量的电压值(V20)。

Description

光检测装置
技术领域
本发明涉及包含排列有多个光电二极管的光检测装置。
背景技术
光检测装置是包括配置成一维状或者二维状的多个光电二极管、以及包含放大器和积分电容部的积分电路的装置，此外，有时候也配备有以后的信号处理电路。在该光检测装置中，从该光电二极管输出对应于向着各光电二极管的入射光强度的量的电荷，该电荷被积蓄在积分电容部中，从积分电路输出对应于该积蓄的电荷量的电压值。基于对应于多个光电二极管所分别产生的电荷量而从积分电路输出的电压值，来检测入射到排列有多个光电二极管的光检测面的入射光。此外，光检测装置往往还配备有将从积分电路输出的电压值(模拟值)变换成数字值的A/D变换电路，在这种情况下，入射光强度能够作为数字值而得到，而且能够使通过计算机等处理成为可能。
这样的光检测装置能够通过CMOS(互补金属氧化物半导体)技术来制造，通过变更在积分电路内包含的积分电容部的电容值而能够扩大输出光强度检测的动态范围。例如，在文献「S.L.Garverick，et al.，“A 32-Channel Charge Readout IC for Programmable，NonlinearQuantization of Multichannel Detector Data”，IEEE Journal of Solid-StateCircuits，Vol.30，No.5，pp.533-541(1995)」中记载的光检测装置，对于积分电路来说，电容量是可变的积分电容部被设置在放大器的输入输出端子之间，从光电二极管输出的电荷被积蓄在积分电容部内，输出对应于该积蓄电荷量的电压值。而且，在该文献中记载的光检测装置，因为通过从外部的控制来合适地设定积分电容部的电容值，所以实现扩大入射光强度检测的动态范围。
即，即使在因为减小积分电容部的电容值而使入射光强度变小的情况下，检测灵敏度也变大，另一方面，即使在因为增大积分电容部的电容值而使入射光强度变大的情况下，也回避了输出信号的饱和。如果使用该检测装置，则例如在对盛夏白昼间非常明亮的被摄体进行摄像的情况下，也可以不使输出信号饱和来对被摄体进行摄像。此外，例如对夜间那种非常暗的被摄体进行摄像的情况下，也可以灵敏度较好地来对被摄体进行摄像。
然而，上述文献记载的光检测装置，在因被摄体上的位置不同而明暗程度各异的情况下，如果对被摄像体暗的部分进行高灵敏度摄像，则在被摄像体亮的部分的输出信号饱和，而在被摄像体暗的部分的摄像灵敏度变差。这样一来，虽然该光检测装置通过按照摄像灵敏度合适地来设定积分电容部的电容量，以实现扩大入射光强度检测的动态范围，但是一个画面上的每一像素的入射光强度检测的动态范围不会扩大。
为了解决这类问题的发明，在国际公开第02/12845号小册子上有所揭示。在该国际公开小册子上揭示的光检测装置包括：具有电容值是可变的积分电容部的积分电路、以及判断由各光电二极管所分别产生的电荷量的的电平的电荷量电平判断电路。而且，选择多个光电二极管内的任意一个光电二极管，通过由电荷量电平判断电路来判断由该选择的光电二极管所产生的电荷量电平，基于该判断的电荷量电平来设定积分电容部的电容值，然后，在积分电路上开始由所选择的光电二极管产生的电荷积蓄动作。通过这样的结构，该光检测装置可以扩大各光电二极管的每一个(即，一个画面的每个像素)的入射光强度检测的动态范围。
发明内容
可是，在上述国际公开小册子中所揭示的光检测装置中，如上述那样，由于选择了多个光电二极管内的任一只光电二极管，所以直到开始积分电路中的电荷积蓄动作开始为止，许多步骤都是必要的。由该事实出发，在该光输出装置中存在所谓的难以高速化光检测动作的问题。
因此，本发明是为了消除上述问题点而做成的，其目的在于提供一种入射光强度检测的动态范围广并且能够高速地检测入射光强度的光检测装置。
本发明的一种光检测装置，其特征在于，包括：(1)各个产生对应于入射光强度的量的电荷的N个(N为2以上的整数)光电二极管；(2)分别对应于N个光电二极管而设置的、判断各光电二极管产生的电荷量的电平，输出表示该电平判断结果的电平信号的N个电荷量电平判断电路；(3)具有电容值可变并基于电平信号来设定该电容值的积分电容部，在积分电容部内积蓄输入到输入端的电荷，从输出端输出对应该积蓄的电荷的量的电压值的积分电路；(4)与N个光电二极管分别对应而设置、在各光电二极管和积分电路的输入端之间设置的第一开关；以及(5)与N个电荷量电平判断电路分别对应而设置、在各电荷量电平判断电路和积分电容部之间设置的第二开关。
根据本发明的光检测装置，产生对应入射到光电二极管的光强度量的电荷，通过电荷量电平判断电路来判断该电荷的电平。而且，基于该判断的电荷量电平来设定积分电路的积分电容部的电容值。然后，在积分电路中，由光电二极管所产生的电荷积蓄在积分电容部中，输出对应于该积蓄的电荷量值的电压信号。在入射光强度较大的情况下，积分电路的可变电容量部的电容值设定在较大值，即使入射光强度大也检测饱和度不好的入射光强度。另一方面，在入射光强度较小的情况下，积分电路的可变电容部的电容值设定在较小值，即使入射光强度小也能够灵敏度较好地检测入射光强度。此外，在该光检测装置中，通过对各光电二极管一对一地设置电荷量电平判断电路，而能够迅速地设定积分电路的积分电容部的电容值，能够高速地检测入射光强度。
本发明的光检测装置优选还具有A/D变换电路，输入从所述积分电路的输出端输出的电压值，对该电压值进行A/D变换，输出对应于该电压值的数字值。在这种情况下，从积分电路输出的电压值输入到A/D变换电路，变换为数字值，从A/D变换电路输出该数字值。
本发明的光检测装置优选还具有移位电路，输入从A/D变换电路输出的数字值，根据电平信号来对数字值的比特进行移位，输出对该比特进行移位了的数字值。在这种情况下，从A/D变换电路输出的数字值通过移位电路，对应于由电荷量电平判断电路所判断的电荷量电平而移位比特并输出。
本发明的光检测装置，能够将积分电容部设定在第一电容值或者第二电容值，第一电容值是第二电容值的2P倍(p为1以上的整数，)A/D变换电路输出大于P的比特数的数字值，移位电路根据电平信号而只使数字值移位p比特。在这种情况下，根据需要，通过使从A/D变换电路输出的数字只移位p比特，这样得到的数字值相对于入射光强度的线性优良。
本发明的光检测装置优选还具有控制第一开关以及第二开关各自的开闭的控制电路，控制电路对于N个光电二极管各个而言，关闭与该光电二极管对应的第二开关，基于从与该光电二极管对应的电荷量电平判断电路输出的电平信号来设定积分电容部的电容值，然后，关闭与该光电二极管对应的第一开关。在这种情况下，迅速地设定积分电路的积分电容部的电容值，高速地检测入射光强度。
本发明的光检测装置，优选以N个光电二极管、N个电荷量电平判断电路以及积分电路作为一组，具有它们M组(M为2以上的整数)。在这种情况下，因为排列M×N个光电二极管，所以能够进一步增加像素数。
本发明的光检测装置，优选(1)在第一基板上设置有N个光电二极管，(2)在第二基板上设置有N个电荷量电平判断电路、积分电路、第一开关以及第二开关，(3)第一基板和第二基板相互之间用凸点连接，电连接相互对应的光电二极管和第一开关，电连接相互对应的光电二极管和电荷量电平判断电路。在这种情况下，第一基板以及第二基板各自通过最佳制造工艺过程制造是可能的。对于提高集成度良好。
附图说明
图1是本实施方式的光检测装置1的总体结构图。
图2是本实施方式的光检测装置1的局部结构图。
图3是本实施方式的光检测装置1内所包含的电荷量电平判断电路10m，n以及积分电路20m的电路图。
图4是用于说明本实施方式的光检测装置的1的动作的时间图。
图5是表示本实施方式的光检测装置1的第一基板100以及第二基板200的配置关系的立体图。
图6是表示本实施方式的光检测装置1的第一基板100以及第二基板200的截面的一个例子的图。
图7是表示本实施方式的光检测装置1的第一基板100以及第二基板200的截面的另一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。其中，在附图的说明中对同一要素标以同一标记，并省略重复的说明。
图1是本实施方式的光检测装置1的总体结构图。图2是本实施方式的光检测装置1的局部结构图。图1中用虚线表示的范围Y内的块X1～XM各自的详细结构显示在图2中。这些图中所示的光检测装置1包括：M组单元U1～UM、A/D变换电路30、移位电路40以及控制电路50。各单元Um具有互相相同的结构，包括：N个光电二极管PDm， 1～PDm，N、N个电荷量电平判断电路10m，1～10m，N、N个第一开关SW1m，1～SW1m，N、N个第二开关SW2m，1～SW2m，N、积分电路20m、开关SW3m以及开关SW4m。这里，M是1以上的整数，N是2以上的整数，m是1以上M以下的各整数，另外，以下出现的n是1以上N以下的各整数。
各光电二极管PDm，n产生对应于入射光强度的量的电荷Q。开关SW1m，n与光电二极管PDm，n互相对应而被设置在光电二极管PDm，n和积分电路20m的输入端之间、能够电气开闭。
电荷量电平判断电路10m，n与光电二极管PDm，n对应设置，判断由该光电二极管PDm，n所产生的电荷Q的量的电平，输出表示该电平判断结果的电平信号Level。开关SW2m，n与电荷量电平判别电路10m，n对应而被设置在该电荷量电平判别10m，n和积分电路20m之间，能够电气开闭。其中，电平信号Level是一比特或者数比特的数字信号，开关SW2m，n包含该比特数部分的开关。
积分电路20m具有电容值可变的积分电容部，输入端通过开关SW1m，n与光电二极管PDm，n连接。而且，积分电路20m伴随这些开关SW1m，1～SW1m，N的依次开闭，分别从N个光电二极管PDm，1～PDm，N依次输出，将输入到该输入端的电荷Q蓄积在积分电容部中，从输出端输出对应于该蓄积的电荷Q的量的电压值V20。另外，积分电容部通过开关SW2m，n与电荷量电平判断电路10m，n连接，伴随这些开关SW2m， 1～SW2m，N的依次开闭，分别从N个电荷量电平判断电路10m，1～10m， N依次输出，根据输入的电平信号Level设定电容值。
A/D变换电路30输入从积分电路20m的输出端经过开关SW3m依次输出的电压值V20，对该电压值V20进行A/D变换，输出对应于该电压值V20的数字值。移位电路40输入从A/D变换电路30输出的数字值，同时依次输入分别从电荷量电平判断电路10m，1～10m，N经过开关SW2m，n以及开关SW4m输出的电平信号Level，根据该电平信号Level，使数字值的位移位，输出使该位移位了的数字值。
控制电路50是控制光检测装置1的总体工作的电路。特别是控制电路50控制各开关SW1m，n以及各开关SW2m，n各自的开闭。具体地说，控制电路50就各光电二极管PDm，n而言，关闭对应的开关SW2m， n，基于由对应的电荷量电平判断电路10m，n输出的电平信号Level来设定积分电路20m的积分电容部的电容值，然后，关闭对应的开关SW1m， n，使积分电路20m的积分工作开始。另外，控制电路50也控制积分电路20m、开关SW3m、开关SW4m、A/D变换电路30以及移位电路40各自的工作时序。该工作时序将会在后面详细说明。其中，在图1中，省略了从控制电路50发送给其他要素电路的控制信号。
图3是本实施方式的光检测装置1中所包括的电荷量电平判断电路10m，n以及积分电路20m的电路图。其中，在该图中，只示出了对应于第m单元Um内的第n光电二极管PDm，n的部分。
电荷量电平判断电路10m，n具有三个比较器11～13以及控制部14。比较器11～13各自的非反相输入端子连接在光电二极管PDm，n的阴极端子和开关SW1m，n的连接点上。基准电压值Vref1输入到比较器11的反相输入端子中，基准电压值Vref2输入到比较器12的反相输入端子中，基准电压值Vref3输入到比较器13的反相输入端子中。然后，比较器11～13各自对分别输入到非反相输入端子以及反相输入端子中的电压值进行大小比较，将表示该比较结果的信号输出给控制部14。控制部14输入分别由比较器11～13输出的信号，输出用于设定积分电路20m的积分电容部的电容值的三位的电平信号Level。
这里，基准电压值Vref1～Vref3满足下列关系式：
Vref1＝Vsat/2            …(1a)
Vref2＝Vsat/4            …(1b)
Vref3＝Vsat/8            …(1c)。
Vsat是一定值。因此，三个比较器11～13能够判断光电二极管PDm，n的阴极端子的电位VPD在下列各范围中的哪个范围内：
VPD<Vsat/8               …(2a)
Vsat/8≤VPD<Vsat/4       …(2b)
Vsat/4≤VPD<Vsat/2       …(2c)
Vsat/2≤VPD              …(2d)。
从控制部14输出的电平信号Level是表示电位VPD在上述式(2a)～式(2d)中的哪个范围内的信号。
积分电路20m具有放大器A、电容元件C0～C3以及开关SW0～SW3。放大器A的输入端子经由开关SW1m，n与光电二极管PDm，n的阴极端子连接。放大器A的输出端子经由开关SW3m与A/D变换电路30连接。相互串联连接的开关SW1以及电容元件C1、相互串联连接的开关SW2以及电容元件C2、相互串联连接的开关元件SW3以及电容元件C3、电容元件C0以及开关SW0相互并联地设置在放大器A的输入输出端子之间。
电容元件C0～C3以及开关SW1～SW3构成电容值可变的积分电容部21。即，开关SW1～SW3分别基于从电荷量电平判断电路10m，n的控制部14输出并经过开关SW2m，n而输入的电平信号Level来进行开闭，对应于该开闭状态，积分电容部21的电容值固定下来。这里，电容元件C0～C3各自的电容值满足下列关系式，C是一定值：
C0＝C            …(3a)
C1＝C            …(3b)
C2＝2C           …(3c)
C3＝4C           …(3d)。
积分电容部21基于电平信号Level，就是说，根据由三个比较器11～13判断的光电二极管PDm，n的阴极端子的电位VPD，如下所述，通过设定开关SW1～SW3各自的开闭，来设定电容值。即，断定了电位VPD在上述式(2a)的范围内时，开关SW1～SW3全部打开，积分电容部21的电容值被设定为C(＝C0)，断定了电位VPD在上述式(2b)的范围内时，只关闭开关SW1，积分电容部21的电容值被设定为2C(＝C0+C1)。断定了电位VPD在上述式(2c)的范围内时，关闭开关SW1以及SW2，积分电容部21的电容值被设定为4C(＝C0+C1+C2)。另外，断定了电位VPD在上述式(2d)的范围内时，关闭全部开关SW1～SW3，积分电容部21的电容值被设定为8C(＝C0+C1+C2+C3)。而且，在其中的任何情况下，从积分电路20m的输出端输出的电压值V20都在以下范围内：
Vsat/2≤V20<Vsat            …(4)。
而且，A/D变换电路30输入从各单元Um的积分电路20m的输出端输出并经过开关SW3m而依次到达的电压值V20，对该电压值V20进行A/D变换，输出对应于该电压值V20的数字值。这时，输入到A/D变换电路30中的电压值V20经常在上述式(4)的范围内，所以A/D变换电路30对电压值V20进行A/D变换时，能有效地利用所输出的数字值的全部位。
移位电路40输入从A/D变换电路30输出的数字值，同时依次输入从电荷量电平判断电路10m，1～10m，N分别输出的电平信号Level，根据该电平信号Level来使数字值的位移位，输出使其位移位了的数字值。即，从A/D变换电路30输出的数字值为K位(K是2以上的整数)的数字值(DK-1、DK-2、…D1、D0)时，移位电路40输出(K+3)位的数字值。在电平信号Level表示电位VPD在上述式(2a)的范围内的情况下，移位电路40不使输入的数字值移位，而输出(K+3)位的数字值(0、0、0、DK-1、DK-2、…D1、D0)。在电平信号Level表示电位VPD在上述式(2b)的范围内的情况下，使输入的数字值向上位只移动1位，输出(K+3)位的数字值(0、0、DK-1、DK-2、…D1、D0、0)。在电平信号Level表示电位VPD在上述式(2c)的范围内的情况下，使输入的数字值向上位只移动2位，输出(K+3)位的数字值(0、DK-1、DK-2、…D1、D0、0、0)。另外，在电平信号Level表示电位VPD在上述式(2d)的范围内的情况下，使输入的数字值向上位只移动3位，输出(K+3)位的数字值(DK-1、DK-2、…D1、D0、0、0、0)。
其次，说明本实施方式的光检测装置1的工作时序。图4是说明本实施方式的光检测装置1的工作的时序图。在该图中，从上方开始依次示出了：对应于光电二极管PDm，n-1的开关SW2m，n-1的开闭时序以及开关SW1m，n-1的开闭时序；对应于各单元Um中与光电二极管PDm， n-1相邻配置的光电二极管PDm，n的开关SW2m，n的开闭时序以及开关SW1m，n的开闭时序；对应于各单元Um中与光电二极管PDm，n相邻配置的光电二极管PDm，n+1的开关SW2m，n+1的开闭时序以及开关SW1m， n+1的开闭时序；来自积分电路20m的输出电压值V20；以及来自A/D变换电路30的输出数字值。
在从时刻tn-1，2到时刻tn，1的期间内，在各单元Um中，只关闭N个开关SW2m，1～SW2m，N中的第(n—1)开关SW2m，n-1，从第(n—1)电荷量电平判断电路10m，n-1的控制部14输出的电平信号Level输入到积分电路20m中，基于该电平信号设定积分电路20m的积分电容部21的电容值。这时的电平信号是表示在时刻tn-1，2中，由电荷量电平判断电路10m，n的三个比较器11～13进行判断后由控制部14保持的光电二极管PDm，n的阴极端子的电位VPD的电平。另外，积分电路20m的开关SW0在时刻tn-1，2关闭，从积分电路20m输出的电压值V20被初始化。
在从时刻tn，1到时刻tn，2的期间，在各单元Um中，只关闭N个开关SW1m，1～SW1m，N中的第n开关SW1m，n打开积分电路20m的开关SW0，进行积分电路20m的积分工作。这时从积分电路20m输出的电压值V20是对应于N个光电二极管PDm，1～PDm，N中从第n光电二极管PDm，n输出后被蓄积在积分电容部21中的电荷量以及积分电容部21的电容值的电压值。
另外，在从该时刻tn，1到时刻tn，2的期间依次关闭M个开关SW3m，依次关闭M个开关SW4m。而且，从M个单元U1～UM依次输出的电压值V20由A/D变换电路30而变换成数字值，该数字值由移位电路40根据从M个单元U1～UM依次输出的电平信号Level，进行移位后输出。这时从移位电路40依次输出的数字值是对应于M个单元U1～UM中分别包含的第n光电二极管PDm，n的入射光强度的数字值。
然后，在时刻tn，2，在各单元Um中，分别打开第n开关SW1m，n以及开关SW2m，n，关闭积分电路20m的开关SW0，第n光电二极管PDm，n的一系列工作结束。在从时刻tn，2到时刻tn+1，2的期间，各单元Um的第(n+1)光电二极管PDm，n+1同样进行一系列工作。再往后也相同。
如上所述，在本实施方式的光检测装置1中，通过对各光电二极管PDm，n设置电荷量电平判断电路10m，n，因为在积分电路20m的积分电容部21上设定对应于从该光电二极管PDm，n输出的电荷量的合适的电容值，所以能够扩大各个光电二极管每只(即，一画面的每个像素)的入射光强度检测的动态范围。此外，通过电荷量电平判断电路10m，n对各光电二极管PDm，n进行一对一地设置，迅速地设定积分电路20m的积分电容部21的电容量，可高速地检测入射光强度。另外，由于在电荷量电平判别之际，各个电荷量电平判断电路10m，n不需要高速处理，所以消耗电力小。
其次，用图5～图7对本实施方式的光检测装置1的安装形态加以说明。图5是表示本实施方式的光检测装置1的第一基板100以及第二基板200配置关系的立体图。如该图所示，光检测装置1被分割在第一基板100以及第二基板200这两个基板上。而且，在第一基板100上，M×N个光电二极管PD1，1～PDM，N被排列成M行N列。另外，在第二基板200上，配置着M×N个电荷量电平判断电路101，1～10M， N、M×N个开关SW1，1～SW1M，N、M×N个开关SW21，1～SW2M， N、M个积分电路201～20M、M个开关SW31～SW3M、M个开关SW41～SW4M、A/D变换电路30、移位电路40以及控制电路50。而且，如该图所示，各个基板沿着光的入射方向重叠地层叠安装。第一基板100上的各光电二极管PDm，n的阴极电极和第二基板200上的开关SW1m，n以及电荷量电平判断电路10m，n通过凸点(bump)进行导电性连接。
图6是表示本实施方式的光检测装置1的第一基板100以及第二基板200的截面的一个例子的图。其中，在该图中，由于基本图形沿着左右方向重复，所以下面只说明一个基本图形。
第一基板100在n型半导体基板的第一面(图中上侧的面)上形成：与该n型基板一起形成pn结合而构成光电二极管PD的p+区域111；以及作为隔离区域的n+区域112。另外，第一基板100在n型半导体基板的第二面(图中下侧的面)上形成：与焊片124形成欧姆连接的n+型不纯物层121；用于保护表面的绝缘性的保护层122；以及贯通保护层122，与n+型不纯物层121导电性连接的焊片124。另外，第一基板100设置有贯通第一面和第二面之间的贯通孔，在该贯通孔内，使在内壁上形成的绝缘物层介于中间来设置贯通电极131。而且，在第一基板100的第一面侧，在绝缘膜114上形成导电性地连接p+区域111和贯通电极131的金属配线113，另外，在第二面侧形成与贯通电极131导电性连接的焊片123。
第二基板200在半导体基板的第一面(图中上侧的面)上形成：与开关SW1的第一端导电性连接的焊片223；以及导电性地接地的焊片224。而且，第一基板100的焊片123和第二基板200的焊片223通过凸点423互相连接，另外，第一基板100的焊片124和第二基板200的焊片224通过凸点424互相连接。利用树脂填充第一基板100和第二基板200之间的间隙。
另外，在第一基板100的第一面侧，配置闪烁器510以及遮蔽材料520。闪烁器510设置在第一基板100的p+区域111的上方，通过入射X射线等能量射线而发生闪光。遮蔽板520设置在第一基板100的n+区域112的上方，阻止X射线等能量射线透过，同时使闪烁器510固定。
在该图6所示的结构中，X射线等能量射线一旦入射到闪烁器510中，便从该闪烁器510发生闪光。另外，如果该闪光入射到第一基板100的p+区域111上，则在pn结合部发生电荷。该电荷经过金属配线113、贯通电极131、焊片123、凸点423以及第二基板200的焊片223，并经过在第二基板200上形成的开关SW1而输入到积分电路20的输入端中。
图7是表示本实施方式的光检测装置1的第一基板100以及第二基板200的截面的另一例的图。其中，在该图中，由于基本图形沿左右方向重复，所以以下只说明一个基本图形。
第一基板100在n型半导体基板的第一面(图中上侧的面)上形成：用于防止电荷再结合的n+型蓄积层151；以及用于保护表面的绝缘性的保护层152。第一基板100在n型半导体基板的第二面(图中下侧的面)上，与该n型基板一起形成pn结合，形成构成光电二极管PD的p+区域161，形成作为隔离区域的n+区域162，在这些区域上形成保护层163。另外，在第一基板100的第二面上，形成与p+区域161导电性连接的焊片164；以及与n+区域162导电性连接的焊片165。
第二基板200在半导体基板的第一面(图中上侧的面)上形成与开关SW1的第一端导电性地连接的焊片264以及焊片265。而且，第一基板100的焊片164和第二基板200的焊片264利用凸点464互相连接。第一基板100的焊片165和第二基板200的焊片265利用凸点465互相连接。利用树脂填充第一基板100和第二基板200之间的间隙。
另外，在第一基板100的第一面侧，配置闪烁器510以及遮蔽材料520。闪烁器510设置在第一基板100的p+区域161的上方，通过入射X射线等能量射线而发生闪光。遮蔽板520设置在第一基板100的n+区域162的上方，阻止X射线等能量射线透过，同时使闪烁器510固定。另外，第一基板100在形成了p+区域161的部分中，对第一面侧进行研磨，使厚度减薄。
在该图7所示的结构中，X射线等能量射线一旦入射到闪烁器510中，便从该闪烁器510发生闪光。另外，如果该闪光透过第一基板100后入射到p+区域161上，则在pn结合部发生电荷。该电荷经过焊片164、凸点464以及第二基板200的焊片264，并经过在第二基板200上形成的开关SW1，而输入到积分电路20的输入端中。
如上构成的本实施方式的光检测装置1能获得以下效果。即，从各光电二极管PDm，n至积分电路20m的输入端的电荷移动路径变短，该路径上的配线的寄生电容变小，因此，从积分电路20m输出的电压值所含有的杂音变小，能进行准确的光检测。另外，由于在第一基板100上不设置积分电路20m等信号处理用的电路，所以能增加像素数量和高密度化。另外，容易使第二基板200比第一基板100小，排列多个光检测装置1时，能使设置光电二极管的各个第一基板100极其接近或接触地配置。另外，由于形成光电二极管阵列的第一基板100和形成积分电路10m等的信号处理电路的第二基板200能采用最佳的制造工艺，所以即使这一点也是好的。
本发明并不局限于上述实施方式，各种变形是可能的。例如第一基板100以及第二基板200各自的截面构造不限于图6以及图7各自所示的结构。在第二基板200上还可以设置其它电路。此外，在电荷量电平判断电路10m，n上用于判别电荷量电平的阈值个数是任意的，按照该个数，确定可具有积分电路20m的积分电容的电容值的情况数目。
工业利用性
以上，详细地进行了说明，根据本发明的光检测装置，产生对应于入射到光电二极管强度的量的电荷。该电荷电平通过电荷量电平判断电路来判断。而且，基于该判断的电荷量电平，设定积分电路的积分电容部电容。其后，在积分电路上，由光电二极管产生的电荷积蓄在积分电容部上，输出对应于该积蓄的电荷量的值的电压信号。在输入光强度较大时，将积分电路的可变电容部的电容值设定在较大的值，检测即使入射光强度较大也不饱和的入射光强度。另一方面，在入射光强度较小时，将积分电路的可变电容部的电容值设定在较小值，即使入射光强度较小，也能够灵敏较好地检测入射光强度。在该光检测装置中，通过对各光电二极管一对一地设置电荷量电平判断电路，能够迅速地设定积分电路的积分电容部的电容值，可高速地检测入射光强度。

Claims (7)

1.一种光检测装置，其特征在于，包括：
各个产生对应于入射光强度的量的电荷的N个光电二极管，所述N为2以上的整数；
分别对应于所述N个光电二极管而设置的、判断各光电二极管产生的电荷量的电平，并输出表示该电平判断结果的电平信号的N个电荷量电平判断电路；
具有电容值可变并基于所述电平信号来设定该电容值的积分电容部，在所述积分电容部内积蓄有输入到输入端的电荷，从输出端输出对应于该积蓄的电荷量的电压值的积分电路；
与所述N个光电二极管分别对应而设置的、在各光电二极管和所述积分电路的输入端之间设置的第一开关；以及
与所述N个电荷量电平判断电路分别对应而设置的、在各电荷量电平判断电路和所述积分电容部之间设置的第二开关。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
还具有A/D变换电路，输入从所述积分电路的输出端输出的电压值，对该电压值进行A/D变换，输出对应于该电压值的数字值。
3.根据权利要求2所述的光检测装置，其特征在于：
还具有移位电路，输入从所述A/D变换电路输出的数字值，根据所述电平信号来对所述数字值的比特进行移位，输出对该比特进行移位了的数字值。
4.根据权利要求3所述的光检测装置，其特征在于：
能够将所述积分电容部设定在第一电容值或者第二电容值，所述第一电容值是所述第二电容值的2P倍，所述p为1以上的整数，
所述A/D变换电路输出大于p的比特数的数字值，
所述移位电路根据所述电平信号而只使数字值移位p比特。
5.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
还具有控制所述第一开关以及所述第二开关各自的开闭的控制电路，
所述控制电路对于所述N个光电二极管的各个而言，关闭与该光电二极管对应的所述第二开关，基于从与该光电二极管对应的所述电荷量电平判断电路输出的电平信号来设定所述积分电容部的电容值，然后，关闭与该光电二极管对应的所述第一开关。
6.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
以所述N个光电二极管、所述N个电荷量电平判断电路以及所述积分电路作为一组，具有M组，所述M为2以上的整数。
7.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
在第一基板上设置有所述N个光电二极管，
在第二基板上设置有所述N个电荷量电平判断电路、所述积分电路、所述第一开关以及所述第二开关，
所述第一基板和所述第二基板相互之间用凸点连接，电连接相互对应的所述光电二极管和所述第一开关，电连接相互对应的所述光电二极管和所述电荷量电平判断电路。
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