CN102460961A - 积分电路及光检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的光检测装置(1)具备光电二极管(PD)及积分电路(10)。积分电路(10)包含放大电路(20)、电容元件(C)、第1开关(SW₁)及第2开关(SW₂)。第2开关(SW₂)设置于被输入基准电位(Vref)的基准电位输入端子、与放大电路(20)的反相输入端子侧的电容元件(C)的端子之间，且可根据第2重置信号(Reset2)的电平进行开闭动作，对电容元件的端子施加基准电位(Vref)。由此，实现能够满足低耗电量化及高速化两者的积分电路及光检测装置。

Description

积分电路及光检测装置

技术领域

本发明涉及存储输入的电荷而输出对应于存储电荷量的电压值的积分电路、及包含该积分电路与光电二极管的光检测装置。

背景技术

作为光检测装置，已知有包含光电二极管与积分电路(例如参照专利文献1)。该积分电路包含具有第1输入端子、第2输入端子及输出端子的放大电路，与设置于该放大电路的第1输入端子与输出端子之间且相互并联连接的电容元件及开关。该光检测装置通过闭合积分电路的开关来使积分电路的电容元件放电，使从积分电路输出的电压值初始化。当积分电路的开关开启时，由光电二极管所产生的电荷存储于积分电路的电容元件，而从积分电路输出对应于该存储电荷量的电压值。另外，光检测装置被构成为将多个光电二极管排列成1维状或2维状，由此可获取1维状或2维状的光像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平06-105067号公报

发明内容

发明所要解决的问题

光检测装置被要求增多所排列的光电二极管的个数，且，伴随于此也被要求高速化及低耗电量化。但，当想要减少光检测装置所含有的积分电路的耗电量时，由于放大电路的驱动能力降低，故闭合积分电路的开关，会导致将积分电路的输出电压值初始化所需的时间变长。即，以往难以同时实现低耗电量化与高速化。

本发明为解决上述问题点而完成，其目的在于提供一种可实现低耗电量化及高速化两者的积分电路及光检测装置。

解决问题的技术手段

本发明的积分电路的特征为包含：(1)具有第1输入端子、第2输入端子及输出端子的放大电路；(2)设置于放大电路的第1输入端子与输出端子之间的电容元件；(3)相对于电容元件，并联设置于放大电路的第1输入端子与输出端子之间的第1开关；及(4)设置于被输入基准电位的基准电位输入端子与放大电路的第1输入端子侧的电容元件的端子之间，且对电容元件的端子施加基准电位的第2开关。另，在放大电路的第1输入端子及第2输入端子中，一者为反相输入端子，另一者为非反相输入端子。

本发明的光检测装置的特征为包含：(1)上述的本发明的积分电路；及(2)产生对应于入射光量的量的电荷，并使该产生的电荷输入至积分电路的放大电路的第1输入端子的光电二极管。

在本发明中，当在积分电路中第1开关闭合使电容元件放电而将积分电路的输出电压值初始化时，第2开关也闭合，而对电容元件的端子施加基准电位。由此，使积分电路的电容元件快速放电。

发明效果

根据本发明，可实现低耗电量化及高速化两者。

附图说明

图1为显示本实施方式所涉及的光检测装置1的结构的图。

图2为说明本实施方式所涉及的光检测装置1的动作的图。

图3为说明本实施方式所涉及的光检测装置1的动作的图。

符号说明

1    光检测装置

10   积分电路

20   放大电路

SW₁  第1开关

SW₂  第2开关

C    电容元件

PD   光电二极管

50    控制部

具体实施方式

以下，参照附图详细说明用于实施本发明的形态。另，在图式的说明中，对相同的要素附注以相同的符号，且省略重复的说明。

图1是显示本实施方式的光检测装置1的结构。该图所示的光检测装置1具备光电二极管PD及积分电路10。积分电路10包含放大电路20、电容元件C、第1开关SW₁及第2开关SW₂。

放大电路20包含反相输入端子、非反相输入端子及输出端子。电容元件C设置于放大电路20的反相输入端子与输出端子之间。第1开关SW₁相对于电容元件C并联设置于放大电路20的反相输入端子与输出端子之间，并根据第1重置信号Reset1的电平进行开闭动作。放大电路20的非反相输入端子连接于接地电位。放大电路20的非反相输入端子如果是固定的电位，则不限于接地电位，例如也可为0.1V等。

第2开关SW₂设置于被输入基准电位Vref的基准电位输入端子与放大电路20的反相输入端子侧的电容元件C的端子之间，且可根据第2重置信号Reset2的电平进行开闭动作，并对电容元件C的端子施加基准电位Vref。该基准电位Vref也可为接地电位。

光电二极管PD包含阴极端子及阳极端子，并产生对应于入射光量的量的电荷。光电二极管PD的阴极端子连接于放大电路20的反相输入端子。光电二极管PD的阳极端子连接于接地电位。

本实施方式的光检测装置1具备控制第1开关SW₁及第2开关SW₂各个的开闭动作的控制部50，通过该控制部的控制进行如下的动作。图2是说明本实施方式的光检测装置1的动作的图。该图从上依序显示有第1开关SW₁的开闭状态、第2开关SW₂的开闭状态及光检测装置1的输出电压值Vout。

在时刻t₁前，闭合第1开关SW₁，使电容元件C放电，将光检测装置1的输出电压值Vout设为初始值。另外，在时刻t₁前，第2开关SW₂为开启。在时刻t₁，将第1开关SW₁从闭合状态转换成开启状态。

在时刻t₁至时刻t₂期间，分别开启第1开关SW₁及第2开关SW₂。此期间，积分电路10将在光电二极管PD中产生的电荷输入至反相输入端子，并将该输入的电荷存储于电容元件C，并输出对应于该存储电荷量的电压值Vout。因此，随着时间的经过，光检测装置1的输出电压值Vout逐渐增加。

在时刻t₂，第1开关SW₁及第2开关SW₂分别从开启状态转换成闭合状态。在时刻t₂以后，电容元件C不断放电，光检测装置1的输出电压值Vout成为初始值。在其后的时刻t₃，第2开关SW₂转换成开启状态。

在图2中，时刻t₂以后的光检测装置1的输出电压值Vout在本实施方式中以实线表示，而在比较例中以虚线表示。在比较例中，未设置第2开关SW₂。

根据模拟，在未设置第2开关SW₂的比较例中，时刻t₂以后的光检测装置的输出电压值Vout达到初始值为止所需的时间为大约3.8μs。相对于此，在设置有第2开关SW₂的本实施方式中，时刻t₂以后的光检测装置1的输出电压值Vout达到初始值为止所需的时间，与比较例的情况相比要短。

如此，在本实施方式中，在时刻t₂第1开关SW1转换成闭合状态，且第2开关SW₂也转换成闭合状态，由此可缩短输出电压值Vout达到初始值为止所需的时间，从而实现高速化。

在本实施方式中，使初始化成为高速的理由如下。即，如果在时刻t₂第1开关SW₁转换成闭合状态，且第2开关SW₂也转换成闭合状态时，则在时刻t₂之前，存储于电容元件C的电荷也会经由第2开关SW₂流动，故会使电容元件C快速放电。一般而言，如果想要谋求低耗电量化，则难以实现高速化，但在本实施方式中，通过设置第2开关SW₂，可同时实现低耗电量化及高速化二者。

图3是说明本实施方式的光检测装置1的动作的图。此处，显示将第2开关SW₂为闭合状态的期间(从图2中的时刻t₂至时刻t₃为止的期间)的长度τ作为各值而进行的模拟结果。在本实施方式中，可知通过以使输出电压值Vout在时间τ期间达到接近初始值的值的方式设定时间τ，可将初始化所需的时间较比较例的情况缩短大约2.5μs。

产业上的可利用性

本发明可作为能够实现低耗电量化及高速化两者的积分电路及光检测装置进行利用。

Claims (2)

1.一种积分电路，其特征在于，

具备：

放大电路，具有第1输入端子、第2输入端子及输出端子；

电容元件，设置于所述放大电路的所述第1输入端子与所述输出端子之间；

第1开关，相对于所述电容元件并联设置于所述放大电路的所述第1输入端子与所述输出端子之间；及

第2开关，设置于被输入基准电位的基准电位输入端子与所述放大电路的所述第1输入端子侧的所述电容元件的端子之间，且对所述电容元件的端子施加所述基准电位。

2.一种光检测装置，其特征在于，

具备：

如权利要求1所述的积分电路；及

光电二极管，产生对应于入射光量的量的电荷，并使该产生的电荷输入至所述积分电路的所述放大电路的所述第1输入端子。

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