CN1742192A - 光检测装置 - Google Patents

光检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1742192A
CN1742192A CNA2004800027352A CN200480002735A CN1742192A CN 1742192 A CN1742192 A CN 1742192A CN A2004800027352 A CNA2004800027352 A CN A2004800027352A CN 200480002735 A CN200480002735 A CN 200480002735A CN 1742192 A CN1742192 A CN 1742192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
output
integral
capacity cell
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800027352A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100341314C (zh
Inventor
杉山行信
水野诚一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Publication of CN1742192A publication Critical patent/CN1742192A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100341314C publication Critical patent/CN100341314C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/767—Horizontal readout lines, multiplexers or registers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本发明的目的在于使光入射的二次元位置的检测处理实现高速化以及结构的简化。在二次元配列有像素(11MN)的光感应区域(10)中，将根据分别入射的光的强度输出相应电流的多个光感应部分(12MN、13MN)邻接设置在同一面内，构成一个像素(11MN)，在二次元配列的第一方向上使各像素(11MN)的一方的光感应部分(12MN)彼此电连接，在第二方向上使各像素(11MN)的另一方的光感应部分(13MN)彼此电连接，分别构成光感应部分群。具有根据由光源照射光的第一期间和没有照射光的第二期间的光感应部分群的输出的差分来检测亮度分布的信号处理电路。

Description

光检测装置
技术领域
本发明涉及检测光入射的二次元位置的光检测装置。
背景技术
在现有的光检测装置中，一般是使用MOS型图像传感器等的固体摄像元件，将由摄像所得到的图像数据取入到图像存储器，将图像处理后再检测二次元位置(例如，参照专利文献1)。
【专利文献1】(日本专利)特开平01-167769号公报
发明内容
然而，在上述现有技术中，因为需要用于存储所得到的图像数据的图像存储器，所以造成装置构成变得复杂。此外，将图像数据存储于图像存储器之后再进行运算处理以检测二次元位置，所以在二次元位置的检测处理上是花费时间的。
本发明是鉴于上述方面作成的，其目的在于提供一种能够实现二次元位置的检测处理的高速化以及构成简化的光检测装置。
为了实现上述目的，有关本发明的光检测装置是一种光检测装置，其连同向对象物照射光的光源一起被使用，且具有像素成二次元配列的光感应区域，其特征为包含有：通过在同一面内邻接地配设将各个入射光的强度所对应的电流予以输出的多个光感应部分而形成一个像素，横跨该二次元配列中的配列在第一方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接，横跨该二次元配列中的配列在第二方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接，第一信号处理电路，根据经过由该光源向该对象物照射该光的第一期间，配列在该第一方向的该多个像素间电连接的一方的光感应部分群所蓄积的电荷的对应输出，与经过未由该光源向该对象物照射该光的第二期间，由该一方的光感应部分群所蓄积的电荷的对应输出间的差分，以检测在该第二方向的亮度分布；第二信号处理电路，根据经过该第一期间，由配列在该第二方向的该多个像素间电连接的另一方的光感应部分群所蓄积的电荷的输出，与经过该第二期间，由该另一方的光感应部分群所蓄积的电荷的对应输出间的差分，以检测在该第一方向的亮度分布。
有关本发明的光检测装置中，入射至一个像素的光是在构成该像素的多个光感应部分各自被检测，对应光强度的电流是被输入至各光感应部分。然后，一方的光感应部分彼此是横跨二次元配列中的配列于第一方向的多个像素而被电连接，所以来自一方的光感应部分的电流输出被送往第一方向。此外，另一方的光感应部分彼此是横跨二次元配列中的配列于第二方向的多个像素而被电连接，所以来自另一方的光感应部分的电流输出被送往第二方向。如此，来自一方的光感应部分的电流输出被送往第一方向，同时来自另一方的光感应部分的电流输出被送往第二方向，所以在第一方向的亮度分布和在第二方向的亮度分布成为可各自独立地获得。其结果，能以所谓的在一个像素配设多个光感应部分的极简单的构成，高速地检测入射光的二次元位置。
此外，在本发明中，通过第一信号处理电路，依据经过上述第一期间在一方的光感应部分群蓄积的电荷所对应的输出和经过上述第二期间在一方的光感应部分群蓄积的电荷所对应的输出间的差分，在第二方向的亮度分布被检测。因此，即使在背景光入射至光感应区域的场合，在除去背景光成分的状态下，可检测在第二方向的亮度分布。此外，通过第二信号处理电路，依据经过上述第一期间在另一方的光感应部分群蓄积的电荷所对应的输出和经过上述第二期间在另一方的光感应部分群蓄积的电荷所对应的输出间的差分，在第一方向的亮度分布被检测。因此，即使在背景光入射至光感应区域的场合，在除去背景光成分的状态下，可检测在第一方向的亮度分布。其结果为，可极精密地检测入射光的二次元位置。
此外，优选第一信号处理电路包含有：第一移位寄存器，用于把来自一方的光感应部分群的电流输出在第二方向依次读出；第一积分电路，依次输入由第一移位寄存器依次读出的来自各一方的光感应部分群的电流输出，将其电流输出变换为电压输出加以输出；第一CDS(相关双取样；Correlated Double Sampling)电路，将来自第一积分电路的电压输出的变化量所对应的电压输出予以输出；第一A/D变换电路，将来自第一CDS电路的电压输出变换成数字值，再将其数字值输出；第一差分运算电路，依据第一A/D变换电路所输出的数字值，求出对应第一期间的数字值与对应第二期间的数字值的差分；而第二信号处理电路包含有：第二移位寄存器，用于把来自另一方的光感应部分群的电流输出依次读出在第一方向；第二积分电路，把由第二移位寄存器依次读出的来自各另一方的光感应部分群的电流输出予以依次输入，将其电流输出变换成电压输出再作输出；第二CDS电路，将来自第二积分电路的电压输出的变化量所对应的电压输出输出；第二A/D变换电路，将来自第二CDS电路的电压输出变换成数字值，再将其数字值输出；第二差分运算电路，依据第二A/D变换电路所输出的数字值，求出对应第一期间的数字值和对应第二期间的数字值的差分。在如此构成的场合，就算第一积分电路及第二积分电路各自于积分动作有不同的噪声误差，也能够以第一CDS电路及第二CDS电路以解消噪声误差。其结果为，可高精度地获得在第一方向的亮度分布和在第二方向的亮度分布。此外，各自通过第一及第二移位寄存器，依次读出来自一方及另一方的光感应部分群的电流输出，再进行A/D变换以求出差分，所以可实现第一及第二信号处理电路的构成简化及低成本化。
此外，优选第一信号处理电路还包含有第一数字存储器，其设置在第一A/D变换电路和第一差分运算电路之间，用于记忆对应第一期间的数字值和对应第二期间的数字值，再将该记忆的数字值输出至第一差分运算电路，而第二信号处理电路还包含有第二数字存储器，其设置在第二A/D变换电路和第二差分运算电路之间，用于记忆对应第一期间的数字值和对应第二期间的数字值，再将该记忆的数字值输出至第二差分运算电路。在如此构成的场合，在第一及第二差分运算电路中，可适切且确实地进行对应第一期间的数字值与对应第二期间的数字值的差分的运算。
此外，优选第一信号处理电路包含：第一CDS电路，其具有对应一方的光感应部分群而设置，用于把来自要对应的一方的光感应部分群的电流输出变换成电压输出而输出的第一积分电路、对应第一积分电路而设置，且顺序地设置在用于把来自对应的第一积分电路的电压输出予以输入的输入端子和输出端子之间的第一耦合电容元件及第一放大器、和并列地设置在第一放大器的输入输出间的第一积分电容元件、以及在第一积分电容元件蓄积对应电压输出变化量的电荷量的第一开关元件部件；第二CDS电路，其具有对应第一积分电路而设置，且顺序地设置在用于把来自对应的第一积分电路的电压输出予以输入的输入端子和输出端子之间的第二耦合电容元件及第二放大器、具有与第一积分电容元件的容量相等的容量值、且并列地设置在第二放大器的输入输出间的第二积分电容元件、以及在第二积分电容元件蓄积电压输出变化量所对应的电荷量的第二开关元件部件；第一差分运算电路，对应第一CDS电路及第二CDS电路而设置，求出对应的第一CDS电路的第一积分电容元件及对应的第二CDS电路的第二积分电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，输出对应其差分的电压输出，而第二信号处理电路包含：第三CDS电路，其具有对应另一方的光感应部分群而设置，用于把来自对应的另一方的光感应部分群的电流输出变换成电压输出而作输出的第二积分电路、对应第二积分电路而设置，且顺序地设置在用于把来自对应的第二积分电路的电压输出予以输入的输入端子和输出端子之间的第三耦合电容元件及第三放大器、和并列地设置在第三放大器的输入输出间的第三积分电容元件、以及在第三积分电容元件蓄积电压输出变化量所对应的电荷量的第三开关元件部件；第四CDS电路，具有对应第二积分电路而设置的，第四耦合电容元件及第四放大器，顺序地设置在用于把来自对应的第二积分电路的电压输出予以输入的输入端子与输出端子之间；具有与第四积分电容元件的容量值相等容量值且并列地设置在第四放大器的输入输出间的第四积分电容元件、以及在第四积分电容元件蓄积电压输出变化量所对应的电荷量的第四开关元件部件；第二差分运算电路，对应第三CDS电路及第四CDS电路而设置，求出对应的第三CDS电路的第三积分电容元件及对应的第四CDS电路的第四积分电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，输出对应其差分的电压输出。在如此构成的场合，因为在各一方的光感应部分群设置有第一差分运算电路，而在各另一方的光感应部分群设置有第二差分运算电路，所以可高速地获得在第一及第二方向的亮度分布。此外，即使第一积分电路及第二积分电路各自在积分动作具有不同噪声误差，也可以通过第一～第四CDS电路各自解消噪声误差。此外，在第一期间，在第一及第三CDS电路的第一及第三积分电容元件，蓄积来自光源的信号光成分及背景光成分所对应的电荷，在第二期间，在第二及第四CDS电路的第二及第四积分电容元件，蓄积着背景光成分所对应的电荷，然后，两者的差分以第一及第二差分运算电路求出，所以来自第一及第二差分运算电路的电压输出对应仅来自光源的信号光成分。如此，入射至光感应区域的光的强度也就是即使在上述电压输出的值为小的场合，亮度分布(brightness profIle)检测的S/N比也成为优越。
此外，优选第一信号处理电路还包含有对应第一差分运算电路而设置，用于把来自对应的第一差分运算电路的电压输出加以保持而输出的第一取样保持电路，及把来自第一取样保持电路各个的电压输出依次地输入，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出的第一A/D变换电路，而第二信号处理电路还包含有对应第二差分运算电路而设置，用于把来自对应的第二差分运算电路的电压输出加以保持而输出的第二取样保持电路，及把来自第二取样保持电路各个的电压输出依次地输入，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出的第二A/D变换电路。在如此构成的场合，可将在第一及第二方向的亮度分布作为数字值加以输出。
此外，优选第一信号处理电路包含有：第一电荷蓄积电路，对应一方的光感应部分群而设置，具有并列地设置在把来自对应的一方的光感应部分群的电流输出予以输入的输入端子和输出端子间的第一电容元件及第二电容元件，根据在一方的光感应部分群经过第一期间蓄积的电荷所对应的电流输出，将电荷蓄积在第一电容元件，而根据在一方的光感应部分群经过第二期间而蓄积的电荷所对应的电流输出，将电荷蓄积在第二电容元件；以及，第一差分运算电路，对应第一电荷蓄积电路而设置，求出第一电容元件及第二电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出；而第二信号处理电路包含有，第二电荷蓄积电路，对应另一方的光感应部分群而设置，具有并列地设置在把来自对应的另一方的光感应部分群的电流输出予以输入的输入端子和输出端子间的第三电容元件及第四电容元件，根据在另一方的光感应部分群经过第一期间而蓄积的电荷所对应的电流输出，将电荷蓄积在第三电容元件，而根据在另一方的光感应部分群经过第二期间而蓄积的电荷所对应的电流输出，将电荷蓄积在第四电容元件；以及，第二差分运算电路，对应第二电荷蓄积电路而设置，求出第三电容元件及第四电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出。在如此构成的场合，利用第一电荷蓄积电路，根据对应的一方的光感应部分群经过第一期间而蓄积的电荷所对应的电流输出，电荷是蓄积在第一电容元件，而根据对应的一方的光感应部分群经过第二期间而蓄积的电荷所对应的电流输出，电荷是蓄积在第二电容元件，利用第一差分运算电路求出第一电容元件及第二电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，对应其差分的电压输出被输出。此外，利用第二电荷蓄积电路，根据对应的另一方的光感应部分群经过第一期间而蓄积的电荷所对应的电流输出，电荷是蓄积在第三电容元件，而根据对应的另一方的光感应部分群经过第二期间而蓄积的电荷所对应的电流输出，电荷是蓄积在第四电容元件，利用第二差分运算电路求出第三电容元件及第四电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，对应其差分的电压输出被输出。因此，可实现第一及第二信号处理电路的构成简化及低成本化。
此外，优选第一信号处理电路还包含有：第一积分电路，由第一电容元件及第二电容元件依次输入对应蓄积于该第一电容元件及第二电容元件的电荷的电流输出，将其电流输出变换为电压输出而输出至第一差分运算电路；以及，第一A/D变换电路，依次输入来自第一差分运算电路的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出；而第二信号处理电路还包含有：第二积分电路，由第三电容元件及第四电容元件依次输入对应蓄积于该第三电容元件及第四电容元件的电荷的电流输出，将其电流输出变换为电压输出而对第二差分运算电路输出；第二A/D变换电路，依次输入来自第二差分运算电路的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。在如此构成的场合，可将在第一及第二方向的亮度分布作为数字值加以输出。
有关本发明的光检测装置是，连同向对象物照射光的光源一起被使用，且具有像素呈二次元配列的光感应区域的光检测装置，其特征为，包含：通过在同一面内邻接地配设将各个入射光的强度所对应的电流予以输出的多个光感应部分而形成一个像素，横跨二次元配列中的配列在第一方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接，横跨二次元配列中的配列在第二方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接，对应配列在第一方向的多个像素间电连接的一方的光感应部分群而设置，由自光源向对象物照射光的第一期间的来自一方的光感应部分群的电流输出，除去未由光源向对象物照射光的第二期间的来自一方的光感应部分群的电流输出，再予以输出的第一除去电路；对应第一除去电路对应而设置，根据来自对应的第一除去电路的电流输出而蓄积电荷，将其蓄积的电荷量所对应的电压输出进行输出的第一积分电路；对应配列在第二方向的在多个像素间电连接的另一方的光感应部分群而设置，由在第一期间的来自另一方的光感应部分群的电流输出，除去在第二期间的来自另一方的光感应部分群的电流输出，再予以输出的第二除去电路；对应第二除去电路而设置，根据来自对应的第二除去电路的电流输出而蓄积电荷，将根据其蓄积的电荷量的输出予以输出的第二积分电路。
在有关本发明的光检测装置中，入射至一个像素的光是在构成该像素的多个光感应部分中被各自检测，根据光强度的电流被输出至各光感应部分。然后，一方的光感应部分彼此是横跨二次元配列中的配列在第一方向的多个像素而被电连接，所以来自一方的光感应部分的电流输出被送往第一方向。此外，另一方的光感应部分彼此是横跨二次元配列中的配列在第二方向的多个像素而电连接，所以来自另一方的光感应部分的电流输出被送往第二方向。如此，因为来自一方的光感应部分的电流输出被送至第一方向，同时来自另一方的光感应部分的电流输出被送至第二方向，所以在第一方向的亮度分布和在第二方向的亮度分布成为可各自独立地获得。其结果，能以所谓的在一个像素配设多个光感应部分的极简单的构成，高速地检测入射光的二次元位置。
此外，于本发明中，根据第一除去电路，成为由来自上述第一期间的一方的光感应部分群的电流输出，除去来自上述第二期间中的一方的光感应部分群的电流输出。因此，即使是背景光入射到光感应区域的场合，也可在除去背景光成分的状态下，检测在第二方向的亮度分布。此外，根据第二除去电路，是成为由来自上述第一期间的另一方的光感应部分群的电流输出，除去来自上述第二期间的另一方的光感应部分群的电流输出。因此，即使是背景光入射到光感应区域的场合，也可在除去背景光成分的状态下，检测在第一方向的亮度分布。其结果为，可极精密地检测入射光的二次元位置。
此外，优选第一除去电路包含有：第一MOS晶体管，其源极端子为连接在一方的光感应部分，而漏极端子为接地；第一电容元件，其一方的端子连接在第一MOS晶体管的门极端子，且另一方的端子被接地；以及，第一开关元件，其一方的端子连接在第一MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子连接在第一积分电路的输出；而第二除去电路包含有：第二MOS晶体管，其源极端子连接在另一方的光感应部分，而漏极端子接地；第二电容元件，其一方的端子连接在第二MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子接地；以及，第二开关元件，其一方的端子连接在第二MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子连接在第二积分电路的输出。在如此构成的场合，可简易且低成本地构成上述第一及第二除去电路。
此外，优选还包含有：第一差分运算电路，对应第一积分电路而设置，把来自该第一积分电路的电压输出中的对应第二期间的电压输出予以保持，同时把与来自该第一积分电路的电压输出中的对应第一期间的电压输出的差分所对应的电压输出进行输出；对应第一差分运算电路而设置，将来自对应的第一差分运算电路的电压输出予以保持而输出的第一取样保持电路；依次输入来自第一取样保持电路各个的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出的第一A/D变换电路；第二差分运算电路，对应第二积分电路而设置，把来自该第二积分电路的电压输出中的对应第二期间的电压输出予以保持，同时把与来自该第二积分电路的电压输出中的对应第一期间的电压输出的差分所对应的电压输出进行输出；对应第二差分运算电路而设置，将来自对应的第二差分运算电路的电压输出予以保持而输出的第二取样保持电路；第二A/D变换电路，依次输入来自第二取样保持电路各个的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。在如此构成的场合，可更高精度地获得在第一方向的亮度分布和在第二方向的亮度分布。且可将在第一及第二方向的亮度分布作为数字值加以输出。
附图说明
图1是表示第一实施方式的光检测装置的概念构成图。
图2是表示第一实施方式的光检测装置所包含的光感应区域的一例的主要部分放大平面图。
图3是沿着图2的III-III线的截面图。
图4是第一实施方式的光检测装置所包含的光感应区域的一例的主要部分放大平面图。
图5是表示第一实施方式的光检测装置所包含的光感应区域的一例的主要部分放大平面图。
图6是表示第一实施方式的光检测装置所包含的光感应区域的一例的主要部分放大平面图。
图7是表示第一实施方式的光检测装置所包含的光感应区域的一例的主要部分放大平面图。
图8是表示第一实施方式的光检测装置所包含的光感应区域的一例的主要部分放大平面图。
图9是表示第一实施方式的光检测装置所包含的第一信号处理电路的概略构成图。
图10是表示第一实施方式的光检测装置所包含的第二信号处理电路的概略构成图。
图11是第一信号处理电路所包含的第一积分电路的电路图。
图12是第一信号处理电路所包含的第一CDS电路的电路图。
图13A是表示输入至第一移位寄存器的开始信号的经时的变化图形。
图13B是表示输入至第一移位寄存器的信号的经时的变化图形。
图13C是表示输入至第一移位寄存器的信号的经时的变化图形。
图13D是表示输入至第一积分电路的重置信号的经时的变化图形。
图13E是表示由第一移位寄存器所输出的信号的经时的变化图形。
图13F是表示由第一移位寄存器所输出的信号的经时的变化图形。
图13G是表示由第一移位寄存器所输出的信号的经时的变化图形。
图13H是表示由第一移位寄存器所输出的信号的经时变化图形。
图13I是表示由第一积分电路所输出的电压的经时变化图形。
图14A是表示输入至第二移位寄存器的开始信号的经时变化图形。
图14B是表示输入至第二移位寄存器的信号的经时变化图形。
图14C是表示输入至第二移位寄存器的信号的经时变化图形。
图14D是表示输入至第二积分电路的重置信号的经时变化图形。
图14E是表示由第二移位寄存器所输出的信号的经时的变化图形。
图14F是表示由第二移位寄存器所输出的信号的经时的变化图形。
图14G是表示由第二移位寄存器所输出的信号的经时的变化图形。
图14H是表示由第二移位寄存器所输出的信号的经时的变化图形。
图14I是表示由第二积分电路所输出的电压的经时的变化图形。
图15A是表示输入至第一移位寄存器及第一A/D变换电路的开始信号的经时的变化图形。
图15B是表示输入至第一差分运算电路的开始信号的经时的变化图形。
图15C是表示由时序控制电路所输出的控制信号LED的经时的变化图形。
图15D是表示第一A/D变换电路的输出的经时的变化图形。
图15E是表示第一差分运算电路的输出的经时的变化图形。
图16A是表示输入至第二移位寄存器及第二A/D变换电路的开始信号的经时的变化图形。
图16B是表示输入至第二差分运算电路的开始信号的经时的变化图形。
图16C是表示由时序控制电路所输出的控制信号LED的经时的变化图形。
图16D是表示第二A/D变换电路的输出的经时的变化图形。
图16E是表示第二差分运算电路的输出的经时的变化图形。
图17是表示第二实施方式的光检测装置所包含的第一信号处理电路的概略构成图。
图18是表示第二实施方式的光检测装置所包含的第二信号处理电路的概略构成图。
图19是第一信号处理电路所包含的第一CDS电路，第二CDS电路及第一差分运算电路的电路图。
图20是第一信号处理电路所包含的第一取样保持电路的电路图。
图21是用于说明第一信号处理电路的动作的计时图。
图22是表示第三实施方式的光检测装置所包含的第一信号处理电路的概略构成图。
图23是表示第三实施方式的光检测装置所包含的第二信号处理电路的概略构成图。
图24是第一信号处理电路所包含的第一电荷蓄积电路的电路图。
图25是第一信号处理电路所包含的第一积分电路的电路图。
图26是第一信号处理电路所包含的第一差分运算电路的电路图。
图27是用于说明第一信号处理电路的动作的计时图。
图28是表示第四实施方式的光检测装置所包含的第一信号处理电路的概略构成图。
图29是表示第四实施方式的光检测装置所包含的第二信号处理电路的概略构成图。
图30是第一信号处理电路所包含的第一积分电路，第一除去电路及第一差分运算电路的电路图。
图31是用于说明第一信号处理电路的动作的计时图。
图32是表示本实施方式的光检测装置的变形例的概念构成图。
具体实施方式
参照附图来对本发明的实施方式的光检测装置进行说明。此外，在说明中，同一要素或具有同一功能的要素使用同一符号，且省略重复说明。以下，参数M以及N各自设定为2以上的整数。此外，只要是未特别指出，则参数m设为1以上M以下的任意的整数，参数n设为1以上N以下的任意的整数。
(第一实施方式)
图1是表示本第一实施方式的光检测装置的概念构成图。对于本实施方式的光检测装置1来说，如图1所示，连同向对象物照射光的光源3一起被使用，具有光感应区域10、第一信号处理电路20、第二信号处理电路30、以及时序控制电路50。光检测装置1例如用于把光源3所具有的发光元件(LED，半导体激光等)5向对象物照射的点(spot)光的直接光或者反射光的入射位置加以检测。光源3具有通过来自时序控制电路50的控制信号来开闭的开关元件7，通过关元件7的关闭来点亮发光元件5。
光感应区域10是像素11mn以M行N列来二次元配列。一个像素是通过输出各个入射光的强度所对应的电流的光感应部分12mn(第一光感应部分)以及光感应部分13mn(第二光感应部分)邻接地配设在同一面内而构成。因此，在光感应区域10中，光感应部分12mn和光感应部分13mn成为以二次元地混在的状态而配列在同一面内。
横跨二次元配列中的配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN，构成该各像素11mn的多个光感应部分12mn、13mn中的一方的光感应部分12mn彼此(例如，一方的光感应部分1211～121N)相互电连接。此外，横跨二次元配列中的配列在第二方向的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN，构成该各像素11mn的多个光感应部分12mn，13mn中的另一方的光感应部分13mn彼此(例如，另一方的光感应部分1311～13M1)相互电连接。
在此，基于图2以及图3，对光感应区域10的构成加以说明。图2是表示包含在光检测装置的光感应区域的一例的主要部分放大平面图，图3是沿着图2的III-III线的截面图。此外，在图2中省略保护层48的图标。
光感应区域10是包含由P型(第一导电型)半导体所成的半导体基板40、以及形成在该半导体基板40的表层的N型(第二导电型)的半导体区域41、42。因此，各光感应部分12mn，13mn包含半导体基板40部分和一组的第二导电型半导体区域41、42，构成光电二极管。第二导电型半导体区域41，42如图2所示，由光入射方向看大致呈三角形状，在一个像素中，两个区域41、42是相互一边邻接而形成。半导体基板40被设为接地电位。此外，光感应区域10也可为包含有由N型半导体所成的半导体基板，和形成在该半导体基板的表层的P型的半导体区域所构成。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)，由图2可知，是在第一方向以及第二方向交互地配列着。此外，区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)是在与第一方向以及第二方向交叉(例如，以45°交叉)的第三方向以及第四方向交互地配列着。
在半导体基板40和区域41、42上形成有第一绝缘层43，经由形成在此第一绝缘层43的接触孔(contact hole)，第一配线44电连接于一方的区域41。此外，经由形成在第一绝缘层43的接触孔，电极45电连接于另一方的区域42。
在第一绝缘层43上形成有第二绝缘层46，经由形成在此第二绝缘层46的接触孔，第二配线47电连接于电极45。因此，另一方的区域42经由电极45而被电连接于第二配线47。
在第二绝缘层46上形成有保护层48。第一绝缘层43、第二绝缘层46以及保护层48是由SiO2或SiN等形成。第一配线44、电极45以及第二配线47是由Al等的金属形成。
第一配线44横跨第一方向电连接各像素11mn中的一方的区域41，在像素11mn间延伸设置在第一方向。如此，通过以第一配线44连接各像素11mn中的一方的区域41，横跨二次元配列中的配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN，一方的光感应部分12mn彼此(例如，一方的光感应部分1211～121N)被电连接，在光感应区域10中构成在第一方向较长地延伸的光感应部。此在第一方向较长地延伸的光感应部形成为M列。
第二配线47横跨第二方向电连接各像素11mn中的另一方的区域42，在像素11mn间延伸设置在第二方向。如此，通过以第二配线47连接各像素11mn中的另一方的区域42，横跨二次元配列中的配列在第二方向的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN，另一方的光感应部分13mn彼此(例如，另一方的光感应部分1311～13M1)电连接，在光感应区域10中构成在第二方向较长地延伸的光感应部。此在第二方向较长地延伸的光感应部形成为N行。
此外，在光感应区域10中，上述的在第一方向较长地延伸的M列的光感应部和在第二方向较长地延伸的N行的光感应部是形成在同一面上。
区域41、42的形状并不局限为图2所示的大致三角形，如图4～图8所示，也可为其它形状。
对于图4所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)来说，由光入射方向看呈长方形状，在一个像素中，两个区域41、42是相互长边邻接而形成。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)是在第二方向交互地配列着。如图4所示，即便每一个像素第一方向和第二方向的第二导电型半导体区域的面积不同，但只要在像素间各自的各方向为一定就可以。也就是，以在同一方向延伸的全部的由配线各自连接的光感应区域的总面积相同就可以。
图5所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)，是大致呈三角形状的一方的区域41连续地形成在第一方向。另一方的区域42是大致呈三角形状，在各像素11mn间独立地形成。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)是在第二方向交互地配列着。此外，在将一方的区域41于第一方向连续地形成的场合，虽然没有非得设置第一配线44的必要，但是因为考量伴随着串联电阻的增加，读出速度会降低，因此优选由配线44来电连接各区域41。
图6所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)是每一个像素由四个区域41a、41b、42a、42b构成，以位于对角的区域作为对，且由第一配线44或者第二配线47电连接。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)在第一方向以及第二方向交互地配列着。此外，区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)是在第三方向以及第四方向交互地配列着。
图7所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)是两个梳状的区域41、42相互啮合般地形成。
图8所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)为，由光入射方向看呈四角形以上的多角形状(例如8角形状)，在一个像素中，一边是邻接而形成。其次，区域41和区域42是在一个像素中，并设在交叉于第一方向和第二方向的第三方向，由光入射方向看呈蜂窝状配列。也就是说，区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)是在第三方向以及第四方向交互地配列着。
接着，基于图9以及图10，对第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30的构成加以说明。图9是表示第一信号处理电路的概略构成图，图10是表示第二信号处理电路的概略构成图。
第一信号处理电路20是依据经过由光源3向对象物照射点光的第一期间，对应于配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群(由一方的第二导电型半导体区域41所成，在第一方向较长地延伸的M列的光感应部)所蓄积的电荷的输出，与经过未由光源3向对象物照射点光的第二期间，蓄积在一方的光感应部分12mn群的电荷所对应的输出的差分，检测在第二方向的亮度分布。第一信号处理电路20如图9所示，具有：第一开关元件21，对应于配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、1111～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群而设置；第一移位寄存器22，用于将来自配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群的电流依次读出于第二方向；第一积分电路23，依次输入来自利用第一移位寄存器22依次读出的各一方的光感应部分12mn群的电流输出，将其电流输出变换为电压输出而输出。此外，第一信号处理电路20具有第一CDS电路24、第一A/D变换电路25、第一数字存储器26、以及第一差分运算电路27。
第一开关元件21是由第一移位寄存器22所输出的信号shift(Hm)所控制而依次被关闭。通过关闭第一开关元件21，配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间作电连接的一方的光感应部分12mn群所蓄积的电荷成为电流输出，经由第一配线44以及第一开关元件21而被输出至第一积分电路23。第一移位寄存器22通过时序控制电路50所输出的信号ΦH1、ΦH2、ΦHst1而控制其动作，依次关闭第一开关元件21。
第一积分电路23如图11所示，具有：放大器A1，输入来自于配列在第一方向的多个1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群的电流输出，将输入的电流输出的电荷予以放大；电容元件C1，一方的端子连接至放大器A1的输入端子，另一方的端子连接至放大器A1的输出端子；开关元件SW1，一方的端子连接至放大器A1的输入端子，另一方的端子连接至放大器A1的输出端子，在时序控制电路50所输出的重置信号ΦHreset(未图标)为有意的场合时成为「ON」(打开)状态，在重置信号ΦHreset为非有效条件的场合时成为「OFF」(关闭)状态。
第一积分电路23是在开关元件SW1为「ON」状态时，将电容元件C1放电而初始化。一方面，第一积分电路23是在开关元件SW1为「OFF」状态时，把从配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群输入至输入端子的电荷蓄积在电容元件C1，将其蓄积的电荷所对应的电压输出从输出端子输出。
在此，基于图13A～图13I，对第一开关元件21、第一移位寄存器22、第一积分电路23的动作加以说明。图13A～图13I是用于说明第一信号处理电路中的第一开关元件、第一移位寄存器以及第一积分电路的动作的计时图。
当开始信号ΦHst1由时序控制电路50输入第一移位寄存器22(参照图13A)时，具有对应从信号ΦH2上升到信号ΦH1下降为止的期间的脉冲宽的信号shift(Hm)依次被输出(参照第13B图、第13C图、以及第13E图～第13H图)。由第一移位寄存器22向对应的第一开关元件21输出shift(Hm)时，第一开关元件21依次关闭，在对应的一方的光感应部分12mn群所蓄积的电荷成为电流输出而依次输出至第一积分电路23。
在第一积分电路23中，由时序控制电路50输入重置信号ΦHreset(参照第13D图)。在重置信号ΦHreset为「OFF」状态的期间，在对应的一方的光感应部分12mn群所蓄积的电荷蓄积在电容元件C1，根据所蓄积的电荷量的电压输出由第一积分电路23依次被输出(参照图13I)。此外，第一积分电路23在重置信号ΦHreset为「ON」状态时，将开关元件SW1关闭以将电容元件C1初始化。
如此，于配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群所蓄积的电荷的对应的电压输出是由第一积分电路23，在各对应的一方的光感应部分12mn群依次作为时间序列数据被输出。此时间序列数据是表示在第二方向的亮度分布(模拟数据)。
再度参照图9，第一CDS电路24把来自第一积分电路23的电压输出的变化量所对应的电压输出输出。第一CDS电路24如图12所示，在输入端子和输出端子之间依次具有开关元件SW21、耦合电容元件C21以及放大器A2。此外，在放大器A2的输入输出间，开关元件SW22及积分电容元件C22是相互并列地连接着。开关元件SW22及SW21作为用于使电荷蓄积在积分电容元件C22的开关元件部件来作用。第一CDS电路24在开关元件SW22为关闭时，将积分电容元件C22放电而初始化。在开关元件SW22为开启、开关元件SW21为关闭时，由输入端子将经过耦合电容元件C21而输入的电荷蓄积在积分电容元件C22，将其蓄积的电荷所对应的电压输出由输出端子输出。开关元件SW21根据时序控制电路50所输出的CSW21信号开闭。此外，开关元件SW22根据时序控制电路50所输出的Clamp1信号开闭。
第一A/D变换电路25依次输入来自第一CDS电路24的电压输出(模拟值)，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。第一A/D变换电路25被输入有来自时序控制电路50的时钟脉冲信号(未图标)、及开始信号ΦHst1，因此等信号而动作。由第一A/D变换电路25输出的数字值成为表示在第二方向的亮度分布(数字数据)的输出。
第一数字存储器26记忆由第一A/D变换电路25所输出的数字值当中的对应第一期间的数字值(把经过上述第一期间与一方的光感应部分12mn群蓄积的电荷所对应的电流输出设为电压输出(模拟值)，将该电压输出作A/D变换的值)，以及记忆对应第二期间的数字值(把经过上述第二期间与一方的光感应部分12mn群蓄积的电荷所对应的电流输出设为电压输出(模拟值)，将该电压输出作A/D变换的值)，将该记忆的数字值对第一差分运算电路27输出。第一数字存储器26被输入来自时序控制电路50的开始信号ΦHst1，ΦHst2(未图标)，因此基于信号而动作。
上述第一期间，光源3是亮灯，即，根据来自时序控制电路50的控制信号，开关元件7被关闭，为由发光元件5照射点光的期间。因此，由第一A/D变换电路25所输出的数字值中的对应第一期间的数字值，成为表示包含有来自发光元件5的点光成分(信号光成分)和背景光成分(例如，来自萤光灯或太阳等的光)的在第二方向的亮度分布的输出。
上述第二期间是光源3不亮灯，即，根据来自时序控制电路50的控制信号，开关元件7是被开启，为不由发光元件5照射点光的期间。因此，由第一A/D变换电路25所输出的数字值中的对应第一期间的数字值，成为表示含有仅背景光成分(例如，来自萤光灯或太阳等的光)的在第二方向的亮度分布的输出。
第一差分运算电路27求出第一数字存储器26所输出的对应第一期间的数字值和对应第二期间的数字值的差分，将该差分所对应的数字值输出。因此，由第一差分运算电路27输出的数字值，背景光成分被除去，成为表示含有仅点光成分的在第二方向的亮度分布的输出。
在此，根据图15A～图15E，说明第一差分运算电路27的动作。图15A～图15E是用于说明第一信号处理电路中的第一差分运算电路的动作的计时图。此外，在图15D以及图15E中，为了说明，将第一A/D变换电路以及第一差分运算电路的数字输出以模拟输出的形态表示。
经过来自时序控制电路50的控制信号LED为「high」(高)的所定期间，当开关元件7被关闭(参照第15C图)，则仅在该所定期间的对应的期间，由发光元件5照射点光。接着，与开始信号ΦHst1同步地，如上述那样，电压输出由第一积分电路23输出，数字值由第一A/D变换电路25依次输出(参照图15A以及图15D)。由第一A/D变换电路25所输出的数字值对应上述第一以及第二期间的各个数字值，记忆在第一数字存储器26。第一差分运算电路27同步于由时序控制电路50所输出的开始信号ΦHst2，而将记忆在第一数字存储器26的对应第一期间的数字值和对应第二期间的数字值予以读出，求出其差分，输出对应差分的数字值(参照图15B以及图15E)。
第二信号处理电路30，根据经过由光源3向对象物照射点光的第一期间，在配列在第二方向的多个1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群(由另一方的第二导电型半导体区域42构成，在第二方向较长地延伸的N行的光感应部)所蓄积的电荷的对应输出，与经过未由光源3向对象物照射点光的第二期间，在另一方的光感应部分13mn群所蓄积的电荷的对应输出间的差分，以检测在第一方向的亮度分布。第二信号处理电路30如图10所示，具有：第二开关元件31，对应配列在第二方向的在多个1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群而设置；第二移位寄存器32，用于将来自配列在第二方向的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群的电流依次读出于第一方向；第二积分电路33，将由第二移位寄存器32依次读出的来自各另一方的光感应部分13mn群的电流予以依次输入，将其电流变换为电压而输出。此外，第二信号处理电路30具有第二CDS电路34、第二A/D变换电路35、第二数字存储器36、以及第二差分运算电路37。
第二开关元件31受第二移位寄存器32所输出的信号shift(Vn)控制而依次被关闭。依关闭第二开关元件31，配列在第二方向的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群所蓄积的电荷成为电流输出，经由第二配线47以及第二开关元件31而输出于第二积分电路33。第二移位寄存器32根据时序控制电路50所输出的信号ΦV1、ΦV2、ΦVst1而控制其动作，依次关闭第二开关元件31。
第二积分电路33具有同等于图11所示的第一积分电路23的构成，具有：放大器，输入来自配列在第二方向的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群的电流输出，将输入的电流输出的电荷予以放大；电容元件，一方的端子连接至放大器的输入端子，另一方的端子连接至放大器的输出端子；电容元件，一方的端子连接至放大器的输入端子，另一方的端子连接至放大器的输出端子；开关元件，在时序控制电路50所输出的重置信号ΦVreset为有效条件的场合成为「ON」状态，而在重置信号ΦVreset为非有效条件的场合成为「OFF」状态。
第二积分电路33在开关元件为「ON」状态时，将电容元件放电而初始化。一方面，第二积分电路33在开关元件为「OFF」状态时，将由配列在第二方向的多个像素1111～11M1，1112～11M2，…，111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群输入到输入端子的电荷蓄积在电容元件，将其蓄积的电荷所对应的电压输出从输出端子输出。
在此，根据图14A～图14I，对第二开关元件31、第二移位寄存器32、第二积分电路33的动作加以说明。图14A～图14I图是用于说明第二信号处理电路中的第二开关元件、第二移位寄存器以及第二积分电路的动作的计时图。
当开始信号ΦVst1由时序控制电路50输入至第二移位寄存器32(参照图14A)时，具有对应从信号ΦV2的上升到信号ΦV1的下降为止的期间的脉冲宽的信号shift(Vn)依次被输出(参照图14B、图14C、以及图14E～图14H)。由第二移位寄存器32向对应的第二开关元件31输出shift(Vn)时，第二开关元件31依次关闭，在对应的另一方的光感应部分13mn群所蓄积的电荷成为电流输出而依次输出至第二积分电路33。
第二积分电路33被输入来自时序控制电路50的重置信号ΦVreset(参照图14E)。在重置信号ΦVreset为「OFF」状态的期间，在对应的另一方的光感应部分13mn群所蓄积的电荷蓄积在电容元件，对应所蓄积的电荷量的电压输出由第二积分电路33依次输出(参照图14I图)。此外，第二积分电路33在重置信号ΦVreset为「ON」状态时，将开关元件关闭而将电容元件初始化。
如此，配列在第二方向的在多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群所蓄积对应电荷(电流输出)的电压输出由第二积分电路33，在各自对应的另一方的光感应部分13mn群依次作为时间序列数据而被输出。该时间序列数据表示在第一方向的亮度分布(模拟数据)。
再次参照图10。第二CDS电路34输出来自第二积分电路33的电压输出的变化量所对应的电压输出。第二CDS电路34具有同等于图12所示的第一CDS电路24的构成，在输入端子和输出端子之间依次具有开关元件、耦合电容元件以及放大器。此外，在放大器的输入输出间，开关元件以及积分电容元件相互并列地连接。
第二A/D变换电路35依次输入来自第二CDS电路34的电压输出(模拟值)，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。第二A/D变换电路35被输入来自时序控制电路50的时钟脉冲信号(未图标)、开始信号ΦVest1，根据这些信号而动作。由第二A/D变换电路35输出的数字值，成为表示在第一方向的亮度分布(数字数据)的输出。
第二数字存储器36记忆由第二A/D变换电路35所输出的数字值当中的对应第一期间的数字值(把经过上述第一期间在另一方的光感应部分13mn群蓄积的电荷所对应的电流输出设为电压输出(模拟值)，将该电压输出A/D变换的值)，以及记忆对应第二期间的数字值(把经过上述第二期间在另一方的光感应部分13mn群蓄积的电荷所对应的电流输出设为电压输出(模拟值)，将该电压输出A/D变换的值)，将该记忆的数字值向第二差分运算电路37输出。第二数字存储器36被输入来自时序控制电路50的开始信号ΦVst1、ΦVst2(未图标)，根据这些信号而动作。
第二差分运算电路37求出第二数字存储器36所输出的对应第一期间的数字值和对应第二期间的数字值的差分，输出对应该差分的数字值。因此，由第二差分运算电路37输出的数字值成为背景光成分被除去，包含仅点光成分的表示在第一方向的亮度分布的输出。
在此，根据图16A～图16E，说明第二差分运算电路37的动作。图16A～图16E是用于说明第二信号处理电路中的第二差分运算电路的动作的计时图。此外，在图16D以及图16E中，为了说明，将第二A/D变换电路以及第二差分运算电路的数字输出以模拟输出的形态表示。
经过来自时序控制电路50的控制信号LED为「high」的所定期间，当开关元件7被关闭(参照图16C)，则仅在该所定期间对应的期间，由发光元件5照射点光。然后，与开始信号ΦVst1同步，如同上述，电压输出由第二积分电路33输出，由第二A/D变换电路35依次输出数字值(参照图16A及图16D)。而由第二A/D变换电路35输出的数字值对应上述第一以及第二期间的各个数字值，被记忆在第二数字存储器36。第二差分运算电路37与时序控制电路50所输出的开始信号ΦVst2同步，读出记忆在第二数字存储器36的对应第一期间的数字值和对应第二期间的数字值，求出其差分，输出对应差分的数字值(参照图16B以及图16E)。
如同以上，在本第一实施方式的光检测装置1中，入射至一个像素11mn的光在构成该像素11mn的多个光感应部分12mn、13mn各个上，对应光强度的电流被输出于各个光感应部分12mn、13mn。其次，一方的光感应部分12mn彼此横跨二次元配列中的配列在第一方向的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN而电连接，所以由一方的光感应部分12mn所输出的电流被送往第一方向。此外，另一方的光感应部分13mn彼此横跨二次元配列中的配列在第二方向的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN而电连接，所以由另一方的光感应部分13mn所输出的电流被送往第二方向。如此，由一方的光感应部分12mn输的电流被送至第一方向，同时由另一方的光感应部分13mn输出的电流被送至第二方向，所以在第一方向的亮度分布和在第二方向的亮度分布可各自独立地获得。其结果，能以所谓的在一个像素配设多个光感应部分12mn、13mn的极简单的构成，高速地检测入射光的二次元位置。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，各光感应部分12mn、13mn包含半导体基板40部分和第二导电型半导体区域41、42，第二导电型半导体区域41、42为由光入射方向看的略呈三角形状，在一个像素中、相互一边邻接而形成。因此，在把多个光感应部分12mn、13mn配设于一个像素内时，可抑制各光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)的面积减少。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，第二导电型半导体区域41、42由光入射方向看略呈长方形状，在一个像素中、长边是邻接而形成。因此，在将多个光感应部分12mn、13mn配设于一个像素内时，可抑制各光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)的面积减少。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，第二导电型半导体区域41、42由光入射方向看呈四角形以上的多角形状，在一个像素中、一边是邻接而形成。因此，在把多个光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)配设于一个像素内时，可抑制各光感应部分12mn、13mn的面积减少。此外，各光感应部分12mn、13mn的相对于面积的周围长减少，每单位面积换算的暗电流被减少。此外，在四角形以上的多角形状方面，也可以采用菱形形状。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，第二导电型半导体区域41、42在一个像素中并设于与第一方向以及第二方向交叉的第三方向。因此，在一方的光感应部分12mn群以及另一方的光感应部分13mn群，各光感应部分12mn、13mn群的中心部分所对应的光感应部分12mn、13mn变成集中，可提升解像度。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，第二导电型半导体区域41、42由光入射方向看呈蜂窝状配列。因此，在把多个光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)配设于一个像素内时，可更加抑制各光感应部分12mn、13mn的面积减少。此外，可加以抑制几何图形对称性高的用于形成第二导电型半导体区域41、42(光感应部分12mn、13mn)的幕罩的偏位所造成的不均一性。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，第一配线44在像素11mn间延伸设置在第一方向，第二配线47在像素11mn间延伸设置在第二方向。因此，利用各个配线44、47，不会妨害光入射于光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41，42)，可抑制检测灵敏度的降低。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，通过第一信号处理电路20，基于经过上述第一期间在一方的光感应部分群12mn蓄积的电荷所对应的输出和经过上述第二期间在一方的光感应部分群12mn蓄积的电荷所对应的输出间的差分，在第二方向的亮度分布被检测。因此，即使在背景光入射至光感应区域10的场合，在除去背景光成分的状态下，可检测在第二方向的亮度分布。此外，通过第二信号处理电路30，基于经过上述第一期间在另一方的光感应部分群13mn蓄积的电荷所对应的输出和经过上述第二期间在另一方的光感应部分群13mn蓄积的电荷所对应的输出间的差分，在第一方向的亮度分布被检测。因此，即使在背景光入射至光感应区域10的场合，在除去背景光成分的状态下，可检测在第一方向的亮度分布。这些结果为可极精密地检测入射到光感应区域10的光的二次元位置。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，第一信号处理电路20包含有第一移位寄存器22、第一积分电路23、第一CDS电路24、第一A/D变换电路25、以及第一差分运算电路27，第二信号处理电路30包含有第二移位寄存器32、第二积分电路33、第二CDS电路34、第二A/D变换电路35、以及第二差分运算电路37。因此，即使第一积分电路23以及第二积分电路33各自在积分动作具有不同的噪声误差，也可通过第一CDS电路24以及第二CDS电路34而解消噪声误差。其结果为，可高精度地获得在第一方向的亮度分布和在第二方向的亮度分布。此外，因为各自通过第一以及第二移位寄存器22、32依次读出来自一方以及另一方的光感应部分群12mn、13mn各自的电流输出、进行A/D变换再求出差分，所以可实现第一以及第二信号处理电路20、30的构成的简化以及低成本化。
此外，在本第一实施方式的光检测装置1中，第一信号处理电路20还含有设置在第一A/D变换电路25和第一差分运算电路27间的第一数字存储器26，第二信号处理电路30还含有设置在第二A/D变换电路35和第二差分运算电路37间的第二数字存储器36。因此，在第一以及第二差分运算电路27、37中，可将第一期间对应的数字值和第二期间对应的数字值间的差分运算予以适当且确实地进行。
(第二实施方式)
其次，依据图17～图22，对第二实施方式的光检测装置加以说明。以第一实施方式的光检测装置和第二实施方式的光检测装置而言，有关第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30的构成不同。
有关第二实施方式的光检测装置的第一信号处理电路20如图17所示，具有第一积分电路23、第一CDS电路121、第二CDS电路122、第一差分运算电路130、第一取样保持电路(以下，称为第一S/H电路)140、第一移位寄存器150、第一开关元件160、以及第一A/D变换电路170。图17是表示第一信号处理电路的概略构成图。
第一积分电路23是对应一方的光感应部分12mn群而设置，将来自对应的一方的光感应部分12mn群的电流输出变换为电压输出，将该电压输出予以输出。
第一CDS电路121是对应第一积分电路23而设置，输出来自对应的第一积分电路23的电压输出的变化量所对应的电压输出。第一CDS电路121如图19所示，在输入端子和输出端子间依次具有开关元件SW211、第一耦合电容元件C211以及第一放大器(放大器)A21。此外，在放大器A21的输入输出间，开关元件SW212以及第一积分电容元件C212是相互并列地连接。开关元件SW211以及SW212是作为用于使电荷蓄积在第一积分电容元件C212的第一开关元件部件来作用。第一CDS电路121是在开关元件SW212为关闭时，将第一积分电容元件C212放电而初始化。在开关元件SW212开启、开关元件SW211为关闭时，由输入端子把经过第一耦合电容元件C211而输入的第一电荷蓄积在第一积分电容元件C212，再由输出端子将其蓄积的电荷所对应的电压输出输出。开关元件SW211是根据由时序控制电路50所输出的CSW211信号而开闭。此外，开关元件SW212是根据由时序控制电路50所输出的Clamp1信号而开闭。
第二CDS电路122是对应第一积分电路23而设置，输出来自对应的第一积分电路23的电压输出的变化量所对应的电压输出。第二CDS电路122如图19所示，在输入端子和输出端子间依次具有开关元件SW221、第二耦合电容元件C221以及第二放大器A22。此外，在放大器A22的输入输出间，开关元件SW222以及第二积分电容元件C222是相互并列地连接着。开关元件SW221以及SW222是作为用于使电荷蓄积在第二积分电容元件C222的第二开关元件部件来作用。第二CDS电路122的第二积分电容元件C222的容量值相等于第一CDS电路121的第二积分电容元件C212的容量值。第二CDS电路122在开关元件SW222为关闭时，将第二积分电容元件C222放电而初始化。在开关元件SW222为开启、开关元件SW221为关闭时，由输入端子把经过第二耦合电容元件C221而输入的第二电荷蓄积在第二积分电容元件C222，再由输出端子把其蓄积的电荷所对应的电压输出输出。开关元件SW221根据时序控制电路50所输出的CSW221信号而开闭。此外，开关元件SW222根据时序控制电路50所输出的Clamp2信号而开闭。
第一差分运算电路130是对应第一CDS电路121以及第二CDS电路122而设置，求出对应的第一CDS电路121的第一积分电容元件C212以及对应的第二CDS电路121的第二积分电容元件C222各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出。第一差分运算电路130如图19所示，具有两个输入端子130a和130b以及一个输出端子130c，第一输入端子130a连接至第一CDS电路121的输出端子，第二输入端子130b连接至第二CDS电路122的输出端子。第一差分运算电路130具备开关元件SW31～SW33、电容元件C3以及放大器A3。在第一输入端子130a和输出端子130c间依次配置有开关元件SW31、电容元件C3以及放大器A3，在第二输入端子130b和输出端子130c间依次配置有开关元件SW32、电容元件C3以及放大器A3。此外，电容元件C3与放大器A3的连接点经由开关元件SW33而被接地。
该第一差分运算电路130是在关闭开关元件SW33时，将开关元件SW32开启，将开关元件SW31仅关闭一定期间，输入来自第一CDS电路121的电压输出，在电容元件C3仅充电予电荷Q1。此外，第一差分运算电路130在开启开关元件SW33时，开启开关元件SW31、通过使开关元件SW32仅关闭一定期间，使得输入来自第二CDS电路122的电压输出，由电容元件C3将电荷Q2放电。如此，第一差分运算电路130为，电荷Q1与电荷Q2的差分也就是将电荷(Q1-Q2)蓄积在电容元件C3，把其蓄积的电荷(Q1-Q2)所对应的电压输出由放大器A3输出。开关元件SW31根据时序控制电路50所输出的Sample1信号而开闭。开关元件SW32根据时序控制电路50所输出的Sample2信号而开闭。此外，开关元件SW33根据时序控制电路50所输出的Clamp3信号而开闭。
第一S/H电路140对应第一差分运算电路130而设置，将来自对应的第一差分运算电路130的电压输出予以保持而输出。第一S/H电路140如图20所示，在输入端子和输出端子间依次具有开关元件SW4以及放大器A4，而开关元件SW4和放大器A4的连接点经由电容元件C4而接地。第一S/H电路140在开关元件SW4关闭时，把来自第一差分运算电路130的电压输出记忆在电容元件C4，即使在开关元件SW4开启后也保持电容元件C4的电压输出，将其电压输出经由放大器A4而输出。开关元件SW4根据时序控制电路50所输出的Hold信号而开闭。第一开关元件160是受第一移位寄存器150控制而依次开启，使来自第一S/H电路140的电压输出依次地输入至第一A/D变换电路170。
第一A/D变换电路170依次输入来自第一S/H电路140各个的电压输出(模拟值)，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。由第一A/D变换电路170输出的数字值成为表示在第二方向的亮度分布(数字数据)的输出。
有关第二实施方式的光检测装置的第二信号处理电路30如图18所示，具有第二积分电路33、第三CDS电路221、第四CDS电路222、第二差分运算电路230、第二取样保持电路(以下，称为第二S/H电路)240、第二移位寄存器250、第二开关元件260、以及第二A/D变换电路270。图18是表示第二信号处理电路的概略构成图。
第二积分电路33对应另一方的光感应部分13mn群而设置，把来自对应的另一方的光感应部分13mn群的电流输出变换为电压输出，将该电压输出输出。
第三CDS电路221对应第二积分电路33而设置，输出来自对应的第二积分电路33的电压输出的变化量所对应的电压输出。第三CDS电路221具有同等于图19所示的第一CDS电路121的构成，在输入端子和输出端子间依次具有开关元件、第三耦合电容元件以及第三放大器。此外，在第三放大器的输入输出间，开关元件以及第三积分电容元件是相互并列地连接。各开关元件是作为用于使第三积分电容元件蓄积电荷的第三开关元件部件来作用。
第四CDS电路222对应第二积分电路33而设置，输出来自对应的第二积分电路33的电压输出的变化量所对应的电压输出。第四CDS电路222具有同等于图19所示的第二CDS电路122的构成，在输入端子和输出端子间依次具有开关元件、第四耦合电容元件以及第四放大器。此外，第四放大器的输入输出间，开关元件以及第四积分电容元件是相互并列地连接。各开关元件是作为使第四积分电容元件蓄积电荷的第四开关元件部件来作用。
第二差分运算电路230是对应第三CDS电路221以及第四CDS电路222而设置，求出对应的第三CDS电路221的第三积分电容元件以及对应的第四CDS电路221的第四积分电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出。第二差分运算电路230具有同等于图19所示的第一差分运算电路130的构成，具备开关元件、电容元件以及放大器。
第二S/H电路240对应第二差分运算电路230而设置，把由对应的第二差分运算电路230所输出的电压予以保持而输出。第二S/H电路240具有同等于图20所示的第一S/H电路140的构成，为在输入端子和输出端子之间依次具有开关元件以及放大器，而开关元件和放大器的连接点经由电容元件而接地。第二开关元件260受第二移位寄存器250控制而依次开启，使来自第二S/H电路240的电压输出依次输入至第二A/D变换电路270。
第二A/D变换电路270依次输入来自第二S/H电路240各个的电压输出(模拟值)，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。由第二A/D变换电路270输出的数字值成为表示在第一方向的亮度分布(数字数据)的输出。
接着，根据图21，对第二实施方式的光检测装置中的第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30的动作加以说明。图21是用于说明第一信号处理电路的动作的计时图。以下要说明的动作是除去背景光成分，仅针对由发光元件5投光至对象物的点光成分(信号光成分)的光检测信号予以输出。
在时刻t1，根据Reset(重置)信号成为High，第一积分电路23的开关元件SW1关闭，电容元件C1放电而被初始化。此外，根据Clamp1信号成为High，第一CDS电路121的开关元件SW212关闭，第一CDS电路121中的CDS动作停止。
在时刻t2，根据Reset信号成为Low(低)，第一积分电路23的开关元件SW1开启。接着，时刻t2以后，由要对应的一方的光感应部分12mn群所输出的电荷被蓄积在电容元件C1，来自第一积分电路23的输出端子的电压输出逐渐变大。在此时刻t2，Clamp1信号是照样为逻辑H，第一CDS电路121的开关元件SW212照样关闭。此外，在时刻t2，CSW211信号为Low，第一CDS电路121的开关元件SW211是开启着的。
在时刻t3，根据Clamp1信号成为Low，第一CDS电路121的开关元件SW212开启，此外，根据CSW211信号成为High，第一CDS电路121的开关元件SW211关闭。接着，在从时刻t3经过所定时间T后的时刻t4，根据CSW211信号成为Low，第一CDS电路121的开关元件SW211开启。
在时刻t2～t4的期间中，发光元件5根据时序控制电路50所输出的控制信号LED而发光，点光是由该发光元件5而照射至对象物。因此，从发光元件5被投光而被对象物反射的点光成分以及背景光成分的双方对光感应区域10入射，因此所产生的电流是从光感应区域10(一方的光感应部分12mn群)输出。然后，在将其电流输出予以输入的第一积分电路23中，电荷被蓄积在电容元件C1，其蓄积的电荷量所对应的电压输出从第一积分电路23输出。此外，在时刻t3～t4的期间(第一期间)中，来自第一积分电路23的输出端子的电压输出输入第一CDS电路121，时刻t3以后的相当于输入电压输出的变化的电荷蓄积于第一积分电容元件C212，其蓄积的电荷量所对应的电压输出由第一CDS电路121而被输出。因此，在时刻t4以后，来自第一CDS电路121的电压输出是，在时刻t3以及时刻t4各自成为相当于来自第一积分电路23的电压输出的差的电压值Vn1，成为已除去了在第一积分电路23产生的噪声成分。
在时刻t4，根据Reset信号成为High，第一积分电路23的开关元件SW1关闭，电容元件C1放电而被初始化。此外，根据Clamp2信号也成为High，第二CDS电路122的开关元件SW222关闭，第二CDS电路122中的CDS动作停止。
在时刻t5，根据Reset信号成为Low，第一积分电路23的开关元件SW1开启。然后，时刻t5以后，一方的光感应部分12mn群所输出的电荷被蓄积在电容元件C1，来自第一积分电路23的输出端子的电压输出逐渐变大。在此时刻t5，Clamp2信号照样为High，第二CDS电路122的开关元件SW222照样为关闭。此外，在时刻t5中，CSW221信号是Low，第二CDS电路122的开关元件SW221是开启。
在时刻t6，根据Clamp2信号成为Low，第二CDS电路122的开关元件SW222开启，此外，根据CSW221信号成为High，第二CDS电路122的开关元件SW221关闭。然后，在从时刻t6经过一定时间T后的时刻t7，根据CSW221信号成为Low，第二CDS电路122的开关元件SW221是开启。
在时刻t5～t7的期间，未由发光元件5向对象物照射点光。因此，仅背景光成分对光感应区域10入射，依其所产生的电流由光感应区域10(一方的光感应部分12mn群)输出。然后，在输入其电流输出的第一积分电路23中，电荷被蓄积在电容元件C1，其蓄积的电荷量所对应的电压输出从第一积分电路23输出。此外，在时刻t6～t7的期间(第二期间)，来自第一积分电路23的输出端子的电压输出输入至第二CDS电路122，而时刻t6以后的相当于输入电压输出的变化的电荷被蓄积在第二积分电容元件C222，对应其蓄积的电荷量的电压输出从第二CDS电路122输出。因此，在时刻t7以后，来自第二CDS电路122的电压输出是，在时刻t6以及时刻t7各自成为相当来自第一积分电路23的电压输出的差的电压值Vn2，在第一积分电路23产生的噪声成分是被除去。
在时刻t7以后，蓄积于第一CDS电路121的第一积分电容元件C212的电荷相当于将点光成分和背景光成分予以加算，而蓄积于第二CDS电路122的第二积分电容元件C222的电荷相当于仅背景光成分。此外，在时刻t3～t4为止的期间(第一期间)与时刻t6～t7为止的期间(第二期间)是相互相等的时间T，第一CDS电路121的第一积分电容元件C212以及第二CDS电路122的第二积分电容元件C222各自的容量互为相等，所以电压值Vn1相当于将点光成分和背景光成分予以加算，电压值Vn2相当于仅背景光成分，因此，这期间的电压差ΔVn＝(Vn1-Vn2)相当于仅点光成分。于是，在时刻t8以后，该电压差ΔVn是利用第一差分运算电路130按照以下而被求出。
在时刻t7以后(第三期间)，Reset信号为High，第一积分电路23的开关元件SW1关闭，电容元件C1被放电，初始化状态被维持。Clamp1信号为Low，第一CDS电路121的开关元件SW212照样开启。此外，Clamp2信号为Low，第二CDS电路122的开关元件SW222照样开启。
在时刻t7以后的第三期间中的时刻t8～t9的期间，Sample1信号为High，第一差分运算电路130的开关元件SW31是关闭。此时，Sample2信号为Low，第一差分运算电路130的开关元件SW32是开启，此外，Clamp3信号为High，第一差分运算电路130的开关元件SW33是关闭。在此期间，由第一CDS电路121的输出端子所输出的电压值Vn1经由第一差分运算电路130的开关元件SW31而输入至电容元件C3，其电压值Vn1保持在电容元件C3。
在时刻t7以后的第三期间中的时刻t10～t11的期间，Sample2信号为High，第一差分运算电路130的开关元件SW32关闭。此时，Sample1信号为Low，第一差分运算电路130的开关元件SW31开启，此外，Clamp3信号为Low，第一差分运算电路130的开关元件SW33是开启。在此期间，由第二CDS电路122的输出端子所输出的电压值Vn2是经由第一差分运算电路130的开关元件SW32而输入至电容元件C3。此时，因为第一差分运算电路130的开关元件SW33是开启着，所以在第一差分运算电路130的电容元件C3，电压值Vn2和电压值Vn1的差ΔVn被保持。该电压值ΔVn相当于仅点光成分。
接着，在时刻t10，Hold信号成为High，若第一S/H电路140的开关元件SW4关闭，则保持于第一差分运算电路130的电容元件C3的电压值ΔVn经由第一差分运算电路130的放大器A3以及第一S/H电路140的开关元件SW4而保持在第一S/H电路140的电容元件C4。在时刻t11，Hold信号成为Low而在开关元件SW4开启后，被保持在第一S/H电路140的电容元件C4的电压值ΔVn作为电压输出Vn3而由放大器A4输出。来自各第一S/H电路140的电压输出Vn3如同上述，依次被输入第一A/D变换电路170且变换为数字值，而由第一A/D变换电路170输出。
第二信号处理电路30所包含的第二积分电路33、第三CDS电路221、第四CDS电路222、第二差分运算电路230及第二S/H电路240是与第一信号处理电路20所包含的第一积分电路23、第一CDS电路121、第二CDS电路122、第一差分运算电路130以及第一S/H电路140进行同等的动作(参照图21)，具有相当于仅点光成分的电压值的电压输出从第二S/H电路240输出。来自各第二S/H电路240的电压输出如同上述被依次输入至第二A/D变换电路270，变换为数字值而从第二A/D变换电路270输出。
如同以上，在本第二实施方式的光检测装置，即使为在光感应区域10有背景光入射的场合，也可在除去背景光成分的状态下，检测在第一以及第二方向的亮度分布。这些结果为可极精密地检测入射到光感应区域10的光的二次元位置。
此外，在本第二实施方式的光检测装置中，第一信号处理电路20包含有第一积分电路23、第一CDS电路121、第二CDS电路122、以及第一差分运算电路130，第二信号处理电路30包含有第二积分电路33、第三CDS电路221、第四CDS电路222、以及第二差分运算电路130。因此，因为各个一方的光感应部分12mn群设置有第一差分运算电路130，而各个另一方的光感应部分群13mn设置有第二差分运算电路230，所以可高速地获得在第一以及第二方向的亮度分布。此外，即使第一积分电路23以及第二积分电路33各自在积分动作具有不同的噪声误差，也可根据第一～第四CDS电路121，122，221，222而解消噪声误差。此外，在第一期间，第一以及第三CDS电路121、221的第一以及第三积分电容元件C212上是蓄积有来自光源3的点光成分(信号光成分)以及背景光成分所对应的电荷，在第二期间，第二以及第四CDS电路122、222的第二以及第四积分电容元件C222上是蓄积有背景光成分所对应的电荷，然后，两者的差分为由第一以及第二差分运算电路130、230所求出，所以来自第一以及第二差分运算电路130、230的电压输出是对应来自光源3的仅点光成分。如此，入射至光感应区域10的光的强度，也就是即使在上述电压输出的值为小的场合，亮度分布检测的S/N比也可优越者。
此外，在本第二实施方式的光检测装置中，第一信号处理电路20还包含第一S/H电路140以及第一A/D变换电路170，第二信号处理电路30还包含第二S/H电路240以及第二A/D变换电路270。因此，可将在第一以及第二方向的亮度分布作为数字值加以输出。
(第三实施方式)
其次，根据图22～图27，对第三实施方式的光检测装置加以说明。以第一实施方式的光检测装置和第三实施方式的光检测装置而言，有关第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30的构成是不同的。
有关第三实施方式的光检测装置的第一信号处理电路20如图22所示，具有第一电荷蓄积电路310、第一移位寄存器320、第一积分电路330、第一差分运算电路340、以及第一A/D变换电路170。图22表示第一信号处理电路的概略构成图。
第一电荷蓄积电路310是，对应一方的光感应部分12mn群而设置，具有第一电容元件C41A以及第二电容元件C41B，并列地设置在把来自对应的一方的光感应部分群12mn的电流输出予以输入的输入端子310A与输出端子310B间，根据在一方的光感应部分12mn群经过上述第一期间蓄积的电荷所对应的电流输出，把电荷蓄积至第一电容元件C41A，根据在一方的光感应部分12mm群经过上述第二期间蓄积的电荷所对应的电流输出，把电荷蓄积至第二电容元件C41B。第一电荷蓄积电路310如图24所示，具有开关元件SW41A、SW42A、SW41B、SW42B。相互级联连接的开关元件SW41A和开关元件SW42A，以及相互级联连接的开关元件SW41B和开关元件SW42B，在输入端子310A和输出端子310B间并列地连接。开关元件SW41A与开关元件SW42A的连接点经由第一电容元件C41A而接地。开关元件SW41B与开关元件SW42B的连接点经由第二电容元件C41B而接地。此外，输入端子310A与开关元件SW41A，SW41B的连接点经由开关元件SW43而连接至第一基准电位Vref1。
在开关元件SW43被开启的状态，第一电荷蓄积电路310是，开关元件SW41A为关闭且开关元件SW42A、SW41B、SW42B为开启时，在第一电容元件C41A蓄积电荷，开关元件SW41B为关闭且开关元件SW41A，SW42A、SW42B开启时，在第二电容元件C41B蓄积电荷。开关元件SW41A、SW41B、SW43依据时序控制电路50所输出的控制信号A、B、R而开闭。开关元件SW42A、SW42B受第一移位寄存器320所输出的信号shift(HmA)、Shift(HmB)而被控制依次关闭。通过关闭开关元件SW42A，第一电容元件C41A所蓄积的电荷成为电流而被输出至第一积分电路330。此外，通过关闭开关元件SW42B，第二电容元件C41B所蓄积的电荷成为电流而被输出至第一积分电路330。第一移位寄存器320的动作受时序控制电路50所输出的信号所控制，依次关闭开关元件SW42A、SW42B。
第一积分电路330是，由第一电容元件C41A以及第二电容元件C41B依次输入对应蓄积于该第一电容元件C41A以及第二电容元件C41B的电荷的电流输出，将其电流输出变换为电压输出而向第一差分运算电路340输出。第一积分电路330如图25所示，在输入端子和输出端子之间，放大器A41、积分容量部C42以及开关元件SW44相互并列地连接。放大器A41是，其反转输入端子连接至第一电荷蓄积电路310的输出端子310B，非反转输入端子设为第一基准电位Vref1，输出端子连接至第一差分运算电路340。积分容量部C42以及开关元件SW44设置在放大器A41的反转输入端子与输出端子之间。第一积分电路330在开关元件SW44为关闭着时，将积分容量部C42放电而初始化。一方面，第一积分电路330在开关元件SW44为开启着时，把输入至输入端子的电荷蓄积在积分容量部C42，把其蓄积的电荷量所对应的值的电压输出从输出端子输出。
第一差分运算电路340是求出第一电荷蓄积电路310的第一电容元件C41A以及第二电容元件C41B各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出。第一差分运算电路340如图26所示，在输入端子和输出端子间依次具有电容元件C43以及放大器A42，此外，开关元件SW45以及电容元件C44在放大器A42的输入输出间相互并列地连接。放大器A42的反转输入端子连接至第一积分电路330的输出端子，而非反转输入端子设为第二基准电位Vref2。第一差分运算电路340的输出端子连接至第一A/D变换电路170的输入端子。第一差分运算电路340在关闭着开关元件SW45时，由第一积分电路330对电容元件C43仅充电以电荷Q1。然后，在开启着开关元件SW45时，仅将由第一积分电路330经过电容元件C43而流入的电荷Q2自电容元件C44放电。如此，电荷Q1与电荷Q2的差分也就是把电荷(Q1-Q2)蓄积在电容元件C44，而将其蓄积的电荷(Q1-Q2)所对应的电压输出从放大器A42输出。开关元件SW45是根据时序控制电路50所输出的Clamp信号而开闭。
第一A/D变换电路170依次输入来自第一差分运算电路340的电压输出(模拟值)，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。由第一A/D变换电路170所输出的数字值成为表示在第二方向的亮度分布(数字数据)的输出。
有关第三实施方式的光检测装置的第二信号处理电路30如图23所示，具有：第二电荷蓄积电路410；第二移位寄存器420；第二积分电路430；第二差分运算电路440；以及，第二A/D变换电路270。图23是表示第二信号处理电路的概略构成图。
第二电荷蓄积电路410对应另一方的光感应部分13mn群而设置，具有并列地设置在用于把来自对应的另一方的光感应部分群13mn的电流输出予以输入的输入端子与输出端子间的第三电容元件以及第四电容元件，根据在另一方的光感应部分13mn群经过上述第一期间所蓄积电荷的对应的电流输出而将电荷蓄积于第三电容元件，根据在另一方的光感应部分13mn群经过上述第二期间所蓄积电荷的对应的电流输出而将电荷蓄积于第四电容元件。第二电荷蓄积电路410是具有同等于图24所示的第一电荷蓄积电路310的构成，包含上述第三电容元件，第四电容元件及5个开关元件。设置在输入端子和第三电容元件以及第四电容元件之间的三个开关元件与开关元件SW41A、SW41B、SW43同样地，根据由时序控制电路50所输出的控制信号A、B、R而开闭。而设置在输出端子和第三电容元件以及第四电容元件之间的两个开关元件与开关元件SW42A，SW42B同样地，通过第二移位寄存器420所输出的信号shift(VnA)、Shift(VnB)而被控制依次关闭。第二移位寄存器420是与第一移位寄存器320同样地，其动作受控于时序控制电路50所输出的信号，将上述各开关元件依次关闭。
第二积分电路430是，由第三电容元件以及第四电容元件依次输入对应蓄积于该第三电容元件以及第四电容元件的电荷的电流输出，将其电流输出变换为电压输出而向第二差分运算电路440输出。第二积分电路430具有同等于图25所示的第一积分电路330的构成，在输入端子与输出端子间，放大器、积分容量部以及开关元件是相互并列连接。第二积分电路430在开关元件为关闭着时，将积分容量部予以放电而初始化。一方面，第二积分电路430是在开关元件为开启着时，把输入到输入端子的电荷蓄积至积分容量部，再由输出端子输出其蓄积的电荷量所对应的值的电压输出。
第二差分运算电路440是求出第二电荷蓄积电路410的第三电容元件以及第四电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出。第二差分运算电路440是具有同等于图26所示的第一差分运算电路340的构成，在输入端子和输出端子之间依次具有电容元件及放大器，此外，该放大器的输入输出间，开关元件以及电容元件是相互并列地连接着。第二差分运算电路440是在关闭着开关元件时，从第二积分电路430在与放大器级联连接的电容元件仅充电电荷Q3。然后，在开启着开关元件时，只有自第二积分电路430经过与放大器级联连接的电容元件而流入的电荷Q4会从并列连接于放大器的电容元件放电。如此，电荷Q3与电荷Q4的差分也就是把电荷(Q3-Q4)蓄积在并列连接于放大器的电容元件，将其蓄积的电荷(Q3-Q4)所对应的电压输出由该放大器输出。开关元件是与上述开关元件SW45同样地，根据时序控制电路50所输出的Clamp信号而开闭。
第二A/D变换电路270是，依次输入来自第二差分运算电路440的电压输出(模拟值)，将其电压输出变化为数字值，再将其数字值输出。由第二A/D变换电路270所输出的数字值成为表示在第一方向的亮度分布(数字数据)的输出。
接着，根据图27，对第三实施方式的光检测装置中的第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30的动作作说明。图27是用于说明第一信号处理电路的动作的计时图。
在时刻t1，根据控制信号R成为High，各第一电荷蓄积电路310的开关元件SW43是关闭，输入端子310A被设为第一基准电位Vref1而被初始化。在时刻t2，根据控制信号R成为Low，开关元件SW43是开启。
在时刻t3，根据控制信号B成为High，在各第一电荷蓄积电路310的开关元件SW41B关闭时，在时刻t4至截至开关元件SW41B开启之间，经过时刻t2～t4的期间(第二期间)，在一方的光感应部分12mn群蓄积的电荷所对应的电流被输出，对应该电流输出的电荷被蓄积至各第一电荷蓄积电路310的第二电容元件C41B。此时，未从发光元件5照射点光，蓄积在第二电容元件C41B的电荷成为对应仅背景光成分的电荷。
在时刻t5，再度根据制信号R成为High，各第一电荷蓄积电路310的开关元件SW43关闭，输入端子310A被设为第一基准电位Vref1而被初始化。在时刻t6，依控制信号R成为Low，开关元件SW43开启。
在时刻t7，根据制信号A成为High，若各第一电荷蓄积电路310的开关元件SW41A关闭，在时刻t8至截至开关元件SW41A开启之间，经过时刻t6～t8的期间(第一期间)，在一方的光感应部分12mn群蓄积的电荷所对应的电流被输出，对应该电流输出的电荷是蓄积在各第一电荷蓄积电路310的第一电容元件C41A。此时，在时刻t6～t7期间，由发光元件5向对象物照射点光，因为被对象物反射的点光成分及背景光成分等双方会入射至光感应区域10，所以蓄积在第一电容元件C41A的电荷成为对应背景光成分及点光成分的电荷。
在时刻t8，根据Reset信号成为High，第一积分电路330的开关元件SW44是关闭，电容元件C42放电而被初始化。此外，根据Clamp信号也成为High，第一差分运算电路340的开关元件SW45是关闭，成为可对电容元件C43蓄积电荷(充电)的状态。
在时刻t9，根据Reset信号成为Low，第一积分电路330的开关元件SW44是开启。然后，在时刻t10，根据信号shift(H1B)成为High，一方的光感应部分121n群所对应的第一电荷蓄积电路310的开关元件SW42B关闭，该第一电荷蓄积电路310的第二电容元件C41B所蓄积的电荷作为电流而被输出。然后，将其电流输出予以输入的第一积分电路330中，电荷被蓄积在电容元件C42，其蓄积的电荷量所对应的电压输出Vout1从第一积分电路330输出。来自此第一积分电路330的电压输出Vout1被保持在第一差分运算电路340的电容元件C43。此时，第一积分电路330所输出的电压输出Vout1相当于仅背景光成分。
在时刻t11，根据信号shift(H1B)成为Low，一方的光感应部分121n群所对应的第一电荷蓄积电路310的开关元件SW42B开启。此外，根据Clamp信号也成为Low，第一差分运算电路340的开关元件SW45开启，成为只有流入电容元件C44的电荷可放电的状态。
在时刻t12，根据信号shift(H1A)成为High，一方的光感应部分121n群所对应的第一电荷蓄积电路310的开关元件SW42A关闭，该第一电荷蓄积电路310的第一电容元件C41A所蓄积的电荷作为电流而被输出。然后，在将其电流输出予以输入的第一积分电路330中，电荷被蓄积在电容元件C42，其蓄积的电荷量所对应的电压输出Vout1从第一积分电路330输出。此时，来自第一积分电路330的电压输出Vout1相当于仅背景光成分以及点光成分。
此外，因为第一差分运算电路340的开关元件SW45是开启，所以在第一差分运算电路340的电容元件C44中，蓄积在第二电容元件C41B的电荷所对应的电压输出与蓄积在第一电容元件C41A的电荷所对应的电流输出的差被保持。其次，保持于第一差分运算电路340的电容元件C44的电压输出经由放大器A42而被输出。来自此放大器A42的电压输出Vout2相当于仅点光成分。
在时刻t13，根据信号shift(H1A)成为Low，一方的光感应部分121n群所对应的第一电荷蓄积电路310的开关元件SW42A开启。此外，根据Reset信号成为High，第一积分电路330的开关元件SW44关闭，根据Clamp信号也成为High，第一差分运算电路340的开关元件SW45是关闭。
接着，在时刻t13～t14期间，进行相同于时刻t8～t13的期间的处理，对应于一方的光感应部分122n群的电压输出Vout2成为从第一差分运算电路340输出。以下，通过反复进行时刻t8～t13期间的处理，对应于一方的光感应部分12mn群的各个电压输出Vout2从第一差分运算电路340被依次输出。来自第一差分运算电路340的电压输出Vout2如同上述被依次输入至第一A/D变换电路170，变换为数字值，且从第一A/D变换电路170输出。
第二信号处理电路30所包含的第二电荷蓄积电路410、第二移位寄存器420、第二积分电路430、第二差分运算电路440以及第二A/D变换电路270是与第一信号处理电路20所包含的第一电荷蓄积电路310、第一移位寄存器320、第一积分电路330、第一差分运算电路340、以及第一A/D变换电路170进行同等的动作(参照图27)，具有相当于仅点光成分的电压值的电压输出是从第一差分运算电路340而被输出。来自第一差分运算电路340的电压输出如同上述被依次输入至第二A/D变换电路270，变换成数字值而由第二A/D变换电路270被输出。
如同以上，在本第三实施方式的光检测装置中，即使为在光感应区域10有背景光入射的场合，也可在除去背景光成分的状态下，检测在第一以及第二方向的亮度分布。这些结果为可极精密地检测入射到光感应区域10的光的二次元位置。
此外，在本第三实施方式的光检测装置中，第一信号处理电路20包含具有第一电容元件C41A以及第二电容元件C41B的第一电荷蓄积电路310、以及第一差分运算电路340，第二信号处理电路30包含具有第三电容元件以及第四电容元件的第二电荷蓄积电路410、以及第二差分运算电路440。因此，在第一电荷蓄积电路310中，根据在对应的一方的光感应部分12mn群经过第一期间蓄积的电荷的对应电流输出，电荷蓄积在第一电容元件C41A，根据在对应的一方的光感应部分12mn群经过第二期间蓄积的电荷的对应电流输出，电荷蓄积在第二电容元件C41B，在第一差分运算电路340中，求出第一电容元件C41A以及第二电容元件C41B各自所蓄积的电荷量的差分，对应其差分的电压输出Vout2被输出。此外，在第二电荷蓄积电路410中，根据在对应的另一方的光感应部分13mn群经过第一期间蓄积的电荷的对应的电流输出，电荷蓄积在第三电容元件，根据在对应的另一方的光感应部分13mn群经过第二期间蓄积的电荷的对应电流输出，电荷蓄积在第四电容元件，在第二差分运算电路中，求出第三电容元件以及第四电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，对应其差分的电压输出被输出。因此，可实现第一以及第二信号处理电路20、30的构成的简化以及低成本化。
此外，第一信号处理电路20还包含第一积分电路330、以及第一A/D变换电路170，第二信号处理电路30还包含第二积分电路430、以及第二A/D变换电路270。因此，可将在第一以及第二方向的亮度分布作为数字值加以输出。
(第四实施方式)
其次，根据图28～图31，对第四实施方式的光检测装置加以说明。就第一实施方式的光检测装置和第四实施方式的光检测装置而言，有关第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30的构成是不同的。
有关第四实施方式的光检测装置的第一信号处理电路20如图28所示，具有第一积分电路510、第一除去电路520、第一差分运算电路530、第一S/H电路140、第一移位寄存器150、第一开关元件160、以及第一A/D变换电路170。图28是表示第一信号处理电路的概略构成图。
第一积分电路510是对应一方的光感应部分12mn群设置，把来自对应的一方的光感应部分12mn群的电流输出变换为电压输出，将该电压输出予以输出。第一积分电路510如图30所示，由将一方的光感应部分12mn群所输入的光电流I1予以放大的放大器A11、和在放大器A11的输入输出接点间并列连接的电容元件C11和开关元件SW11所构成。因此，在开关元件SW11根据重置信号RS1而成为OFF状态时，光电流I1在电容元件C11充电，在开关元件SW11根据重置信号RS1而成为ON状态时，电容元件C11的电荷被放电。在此，将第一积分电路510的积分动作时间设定为数μsec，电容元件C11被设定为数pF。此外，根据开关元件SW12的「ON/OFF」信号(ST)，控制放大器A11对输入输出端子间的电容元件C11的连接。
第一除去电路520是对应一方的光感应部分12mn群而设置的，是由上述第一期间中的来自一方的光感应部分群12mn的电流输出，除去在上述第二期间中来自一方的光感应部分群12mn的电流输出，再予以输出。此第一除去电路520也如图30所示，连接至第一积分电路510的输入端子。第一除去电路520具备有源极端子为连接至第一积分电路510的输入端子，而漏极端子为连接至GND(接地位准)的第一MOS晶体管MQ51，第一MOS晶体管MQ51的门极端子是经由第一电容元件C51而接地。接着，在第一MOS晶体管MQ51的门极端子是经由受来自时序控制电路50所发出的控制信号RM被控制「ON/OFF」的第一开关元件SW51而连接至第一积分电路510的输出。
第一差分运算电路530是对应第一积分电路510而设置，是把来自该第一积分电路510的电压输出当中的对应上述第二期间的电压输出(相对于经过上述第二期间在一方的光感应部分12mn群蓄积的电荷的电流输出所对应的电压输出(模拟值))予以保持，同时把与来自该第一积分电路510的电压输出当中的对应上述第一期间的电压输出(相对于经过上述第一期间在一方的光感应部分13mn群蓄积的电荷的电流输出所对应的电压输出(模拟值))间的差分所对应的电压输出予以输出。此第一差分运算电路530如图30所示，连接至第一积分电路510的输出接点(即，放大器A11的输出接点)。第一差分运算电路530是由开关元件SW61、及电容元件C61、放大器A61和并列连接于其输入输出接点间的电容元件C62以及开关元件SW62所构成。其次，放大器A61的输出接点连接在输出端子。此外，电容元件C61和电容元件C62是因为电路全体的动作速度边界和噪声边界为互相均衡，所以都适用1pF程度的相等容量值。再者，开关元件SW61是根据时序控制电路50所输出的切换信号CSW5而使ON状态与OFF状态被切换。此外，第一差分运算电路530是依时序控制电路50所输出的重置信号RS2，当开关元件SW62成为OFF状态时进行蓄积动作，反之，根据重置信号RS2，当开关元件SW62成为ON状态时，停止蓄积动作。
第四实施方式的光检测装置的第二信号处理电路30如图29所示，具有第二积分电路610、第二除去电路620、第二差分运算电路630、第二S/H电路240、第二移位寄存器250、第二开关元件260、以及第二A/D变换电路270。图29是表示第二信号处理电路的概略构成图。
第二积分电路610是对应另一方的光感应部分13mn群而设置的，把来自对应的另一方的光感应部分13mn群的电流输出变换为电压输出，将该电压输出予以输出。第二积分电路610具有同等于图30所示的第一积分电路510的构成，由把来自另一方的光感应部分13mn群所输入的光电流予以放大的放大器，以及在该放大器的输入输出接点间并列连接的电容元件和开关元件所构成。
第二除去电路620是对应另一方的光感应部分13mn群而设置的，由来自上述第一期间的另一方的光感应部分群13mn的电流输出，除去在上述第二期间的来自另一方的光感应部分群13mn的电流输出，再予以输出。第二除去电路620具有同等于图30所示的第一除去电路520的构成，具备有源极端子为连接至第二积分电路610的输入端子，而漏极端子为连接至GND(接地位准)的第二MOS晶体管，第二MOS晶体管的门极端子经由第二电容元件而接地。接着，在第二MOS晶体管的门极端子，经由受时序控制电路50所发出的控制信号RM被控制「ON/OFF」的第二开关元件而连接至第二积分电路610的输出。
第二差分运算电路630是对应第二积分电路610而设置的，是把由该第二积分电路610所输出的电压输出当中的对应上述第二期间的电压输出(相对于经过上述第二期间在另一方的光感应部分13mn群蓄积的电荷的电流输出所对应的电压输出(模拟值))予以保持，同时把与来自该第二积分电路610的电压输出当中的对应上述第一期间的电压输出(相对于经过上述第一期间于另一方的光感应部分13mn群蓄积的电荷的电流输出所对应的电压输出(模拟值))间的差分所对应的电压输出予以输出。第二差分运算电路630具有同等于图30所示的第一差分运算电路530的构成，由开关元件以及电容元件、放大器和并列连接在其输入输出接点间的电容元件以及开关元件所构成。
接着，根据图31对第四实施方式的光检测装置中的第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30的动作加以说明。图31是用于说明第一信号处理电路的动作的计时图。
首先，在定常背景光成分检测期间T，发光元件5被设定为不输出点光的状态，同时将第一开关元件SW51设定为ON，以检测背景光。在此同时，第一积分电路510根据时序控制电路50所输出的重置信号RS1，开关元件SW11被设定为「ON」，根据时序控制电路50所输出的控制信号ST，开关元件SW12被设定成「OFF」，被设定为非积分动作状态。在此状态中，第一积分电路510的输入端子被输入对应该第一积分电路510的来自一方的光感应部分群12mn的电流输出。接着，在非积分动作时，根据来自第一积分电路510的电压输出被供给至第一MOS晶体管MQ51的门极端子，此电流全部在第一除去电路520的第一MOS晶体管MQ51被除去。在此状态的第一MOS晶体管MQ51的门极、源极间电压Vgs是以
Vgs＝(2×IT/β)1/2+Vth…(1)来表示，
IT：电流值
β：第一MOS晶体管MQ51的规格所决定的常数
Vth：第一MOS晶体管MQ51的阈值
经过时间T之后，设第一开关元件SW51为「OFF」。其结果为，仅在第一开关元件SW51的「OFF」时刻被供给至第一积分电路510的输入端子的电流值，接着继流通于第一MOS晶体管MQ51。也就是，第一MOS晶体管MQ51的门极、源极间电压Vgs被保持，成为以后的计测的噪声的主成分，而背景光的平均的寄与量会被除去。
其次，将开关元件SW12切换成「ON」，将第一积分电路510设为积分动作状态后，在背景光变化检测期间T1(时间幅：τ)之间，将开关元件SW11设为「OFF」。若设定为此状态，则与背景光的变化相当的电流输出流入第一积分电路510而被充电至电容元件C11。
此结果是在期间T1中，仅入射背景光，第一积分电路510会把根据背景光的变动而产生的光电流的变动分I1充电至电容元件C11，所以积分输出V1逐渐上升。然后，当在此时间τ经过时的第一积分电路510的积分输出的电压设为V11，且根据背景光的变动量把由一方的光感应部分群12mn所输入的电流设为Id，因为I1＝Id，所以
V11＝Id·τ/C11…(2)
C11：電容元件C11的容量
在时间τ经过后，开关元件SW61是一瞬间成为「ON」而被传达至第一差分运算电路530，其电压V11被电容元件C61所保持。此外，在时间τ经过后，开关元件SW11被切换为「ON」，第一积分电路510被重置。
接着，(点光加上背景光变化)在检测期间T2(时间幅：τ)之间，发光元件5会亮灯。在亮灯时，同时地，开关元件SW11、SW62被设定成「OFF」。接着，这种切换动作的结果，第一积分电路510把与背景光的变化和点光成分的和相当的光电流I1充电至电容元件C11。
在此，在时间τ经过时点的第一积分电路510的积分输出的电压设为V12，根据反射点光成分的电流设为Ish，因为背景光的变动分的光强度在期间T1时不变，所以背景光变动分的电流设为Id，因为I1＝1d+Ish，所以成为
V12＝(Ish+Id)·τ/C11…(3)的关系。
在期间T2的经过时使开关元件SW61一瞬间成为「ON」，将第一积分电路510的积分输出的电压V12传达至第一差分运算电路530。此外，第一差分运算电路530是，在期间T1为重置状态，在期间T2中进行减算动作，所以根据电荷守恒法则，
(V12-V11)·C12＝Vo1·C13…(4)
C12：电容元件C61的容量
C13：电容元件C62的容量
根据上式的电荷是由电容元件C61，C62所保持。
接着，在上述式(4)中代入式(2)以及(3)时，在第一差分运算电路530的输出端子产生的输出Vo1的电压成为下式所表示的值，
Vo1＝Ish·τ·C12/C11·C13…(5)
此外，设定电容元件C61与电容元件C62的容量为相同时，则成为
Vo1＝Ish·τ/C11…(6)。
当第一S/H电路140的开关元件SW4关闭，则在第一差分运算电路530的输出端子产生的输出Vo1被保持在第一S/H电路140的电容元件C4而被输出。来自各第一S/H电路140的电压输出如同上述被依次输入至第一A/D变换电路170，变换成数字值，再从第一A/D变换电路170输出。
第二信号处理电路30所包含的第二积分电路610、第二除去电路620、第二差分运算电路630、第二S/H电路240、第二移位寄存器250、第二开关元件260及第二A/D变换电路270是与第一信号处理电路20所包含的第一积分电路510、第一除去电路520、第一差分运算电路530、第一S/H电路140、第一移位寄存器150、第一开关元件160以及第一A/D变换电路170进行同等的动作(参照图31)，具有相当于仅点光成分的电压值的电压输出从第二S/H电路240输出。来自各第二S/H电路240的电压输出如同上述，被依次输入至第二A/D变换电路270，变换成数字值而从第二A/D变换电路270输出。
如同以上，在本第四实施方式的光检测装置中，即使为在光感应区域10有背景光入射的场合，也可在除去背景光成分的状态下，检测在第一以及第二方向的亮度分布。这些结果为可极精密地检测入射到光感应区域10的光的二次元位置。
此外，在本第四实施方式的光检测装置中，成为利用第一除去电路520，由上述第一期间的来自一方的光感应部分群12mn的电流输出，除去在上述第二期间的来自一方的光感应部分群12mn的电流输出。因此，即使为在光感应区域10有背景光入射的场合，也可在除去背景光成分的状态下，检测在第二方向的亮度分布。且，成为利用第二除去电路620，由在上述第一期间的来自另一方的光感应部分群13mn的电流输出，除去在上述第二期间的来自另一方的光感应部分群13mn的电流输出。因此，即使为在光感应区域10有背景光入射的场合，也可在除去背景光成分的状态下，检测在第一方向的亮度分布。这些结果为可极精密地检测入射光的二次元位置。
此外，在本第四实施方式的光检测装置，第一除去电路520包含：源极端子连接至一方的光感应部分12mn，而漏极端子被接地的第一MOS晶体管MQ51；一方的端子连接至第一MOS晶体管MQ51的门极端子，而另一方的端子被接地的第一电容元件C51；一方的端子是连接于第一MOS晶体管MQ51的门极端子，而另一方的端子连接至第一积分电路510的输出的第一开关元件SW51，第二除去电路620包含：源极端子连接至另一方的光感应部分，而漏极端子被接地的第二MOS晶体管；一方的端子连接至第二MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子被接地的第二电容元件；一方的端子连接至第二MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子被连接至第二积分电路的输出的第二开关元件。因此，可简易且低成本地构成上述第一以及第二除去电路520，620。
此外，在本第四实施方式的光检测装置中，还具有：第一差分运算电路530；第一S/H电路140；第一A/D变换电路170；第二差分运算电路630；第二S/H电路240；以及，第二A/D变换电路270。因此，可确实地除去背景光成分，可更高精度地获得在第一方向的亮度分布和在第二方向的亮度分布。且可将在第一以及第二方向的亮度分布作为数字值加以输出。
本发明并不局限于上述实施方式。例如，也可以取代移位寄存器的使用，而改以均一的电阻线来连接各光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)，把伴随着光的入射所产生的电荷所流入到电阻线的位置，和该电阻线各自的端部间的距离以成为反比例般地分割电阻，再从电阻线的端部予以取出，根据来自该端部的电流输出而求出光的入射位置。
此外，在上述的实施方式中，虽然以多个光感应部分来构成一个像素，但也能以一个光感应部分来构成一个像素。例如，如图32所示，光感应区域10是包含横跨第一方向相互电连接的多个第一光感应部分12mn和横跨第二方向相互电连接的多个第二光感应部分13mn，多个第一光感应部分12mn和多个第二光感应部分13mn为以二次元混在一起的状态下配列在同一面内也可以。在此场合，第一光感应部分12mn和第二光感应部分13mn配列成方格花纹状，第一光感应部分12mn和第二光感应部分13mn是在第一方向以及第二方向交互地配列着。此外，也可配列成如图8所示般的蜂窝状来取代方格花纹状配列。
此外，第一信号处理电路20以及第二信号处理电路30是以相同时序动作也可以，以时间序列顺序独立地动作也可以。
产业上可利用性
本发明的光检测装置可利用在反射光或直接光的入射位置检测系统中。

Claims (10)

1.一种光检测装置，其连同向对象物照射光的光源一起被使用，且具有像素成二次元配列的光感应区域，其特征在于：
通过在同一面内邻接地配设将各个入射光的强度所对应的电流予以输出的多个光感应部分而形成一个像素；
横跨所述二次元配列中的配列在第一方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接；
横跨所述二次元配列中的配列在第二方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接，其中，包括：
第一信号处理电路，根据经过由所述光源向所述对象物照射所述光的第一期间，配列在所述第一方向的所述多个像素间电连接的一方的光感应部分群所蓄积的电荷的对应输出，与经过未由所述光源向所述对象物照射所述光的第二期间，由所述一方的光感应部分群所蓄积的电荷的对应输出间的差分，来检测在该第二方向的亮度分布；
第二信号处理电路，根据经过所述第一期间，由配列在该第二方向的该多个像素间电连接的另一方的光感应部分群所蓄积的电荷的输出，与经过所述第二期间，由所述另一方的光感应部分群所蓄积的电荷的对应输出间的差分，来检测在所述第一方向的亮度分布。
2.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
所述第一信号处理电路包括，
第一移位寄存器，用于将来自于所述一方的光感应部分群的电流输出依次读出于所述第二方向；
第一积分电路，将由所述第一移位寄存器依次读出的来自所述各一方的光感应部分群的电流输出依次输入，再将其电流输出变换成电压输出而加以输出；
第一CDS电路，将来自所述第一积分电路的电压输出的变化量所对应的电压输出予以输出；
第一A/D变换电路，将所述第一CDS电路所输出的电压输出变换成数字值，再将其数字值输出；以及
第一差分运算电路，根据所述第一A/D变换电路所输出的所述数字值，求出所述第一期间所对应的数字值与所述第二期间所对应的数字值的差分，此外，
所述第二信号处理电路是包括，
第二移位寄存器，用于将来自于所述另一方的光感应部分群的电流输出依次读出于所述第一方向；
第一积分电路，将由所述第二移位寄存器依次读出的来自所述各另一方的光感应部分群的电流输出依次输入，再将其电流输出变换成电压输出而加以输出；
第二CDS电路，将来自所述第二积分电路的电压输出的变化量所对应的电压输出予以输出；
第二A/D变换电路，将所述第二CDS电路所输出的电压输出变换成数字值，再将其数字值输出；以及
第二差分运算电路，根据所述第二A/D变换电路所输出的所述数字值，求出所述第一期间所对应的数字值与所述第二期间所对应的数字值的差分。
3.如权利要求2所述的光检测装置，其特征在于：
所述第一信号处理电路还包含有第一数字存储器，其设置在所述第一A/D变换电路和所述第一差分运算电路之间，用于将对应所述第一期间的所述数字值和对应所述第二期间的所述数字值予以记忆，且将所述所记忆的数字值输出至所述第一差分运算电路，
所述第二信号处理电路还包含有第二数字存储器，其设置在所述第二A/D变换电路和所述第二差分运算电路之间，用于将对应所述第一期间的所述数字值和对应所述第二期间的所述数字值予以记忆，且将所述所记忆的数字值输出至所述第二差分运算电路。
4.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
所述第一信号处理电路包含，
第一积分电路，其对应所述一方的光感应部分群而设置，用于将来自于对应的一方的光感应部分群的电流输出变换为电压输出再加以输出；
第一CDS电路，其具有对应所述第一积分电路而设置，且依次设置在将来自对应的第一积分电路的电压输出予以输入的输入端子和输出端子之间的第一耦合电容元件及第一放大器、和并列地设置在所述第一放大器的输入输出间的第一积分电容元件、以及使所述第一积分电容元件蓄积所述电压输出的变化量所对应的电荷量的第一开关元件部件；
第二CDS电路，其具有对应所述第一积分电路而设置，且依次设置在将来自对应的第一积分电路的电压输出予以输入的输入端子和输出端子之间的第二耦合电容元件及第二放大器、和具有与所述第一积分电容元件的容量值相等容量值且并列地设置在所述第二放大器的输入输出间的第二积分电容元件、以及使所述第二积分电容元件蓄积该电压输出的变化量所对应的电荷量的第二开关元件部件；
第一差分运算电路，其对应所述第一CDS电路以及所述第二CDS电路而设置，用于求出对应的第一CDS电路的所述第一积分电容元件以及对应的第二CDS电路的所述第二积分电容元件各自蓄积的电荷量的差分，再将其差分所对应的电压输出予以输出；
该第二信号处理电路包含，
第二积分电路，其对应所述另一方的光感应部分群而设置，用于将来自于对应的另一方的光感应部分群的电流输出变换为电压输出再加以输出；
第三CDS电路，其具有对应所述第二积分电路而设置，且依次设置在将来自对应的第二积分电路的电压输出予以输入的输入端子和输出端子之间的第三耦合电容元件及第三放大器、和并列地设置在所述第三放大器的输入输出间的第三积分电容元件、以及使所述第三积分电容元件蓄积所述电压输出的变化量所对应的电荷量的第三开关元件部件；
第四CDS电路，其具有对应该第二积分电路而设置，且依次设置在将来自对应的第二积分电路的电压输出予以输入的输入端子和输出端子之间的第四耦合电容元件及第四放大器、和具有与所述第四积分电容元件的容量值相等容量值且并列地设置在所述第四放大器的输入输出间的第四积分电容元件、以及使所述第四积分电容元件蓄积所述电压输出的变化量所对应的电荷量的第四开关元件部件；
第二差分运算电路，其对应所述第三CDS电路以及所述第四CDS电路而设置，用于求出对应的第三CDS电路的所述第三积分电容元件以及对应的第四CDS电路的所述第四积分电容元件各自蓄积的电荷量的差分，再将其差分所对应的电压输出予以输出。
5.如权利要求4所述的光检测装置，其特征在于：
所述第一信号处理电路还包含，
第一取样保持电路，是对应所述第一差分运算电路而设置，用于将来自于对应的第一差分运算电路的电压输出予以保持且输出；
第一A/D变换电路，将来自所述第一取样保持电路各自的电压输出依次地输入，再将其电压输出变换成数字值，而将其数字值输出，
所述第二信号处理电路还包括，
第二取样保持电路，是对应所述第二差分运算电路而设置，用于将来自于对应的第二差分运算电路的电压输出予以保持且输出；
第二A/D变换电路，将来自所述第二取样保持电路各自的电压输出依次地输入，再将其电压输出变换成数字值，而将其数字值输出。
6.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
所述第一信号处理电路包括，
第一电荷蓄积电路，对应所述一方的光感应部分群而设置，且具有第一电容元件及第二电容元件，并列地设置在用于将来自对应的一方的光感应部分群的电流输出予以输入的输入端子与输出端子之间，根据所述一方的光感应部分群在经过所述第一期间蓄积的电荷的对应电流输出而将电荷蓄积在所述第一电容元件，根据所述一方的光感应部分群在经过所述第二期间蓄积的电荷的对应电流输出而将电荷蓄积在所述第二电容元件；以及
第一差分运算电路，求出所述第一电荷蓄积电路的所述第一电容元件及所述第二电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出，
所述第二信号处理电路包括，
第二电荷蓄积电路，对应所述另一方的光感应部分群而设置，且具有第三电容元件及第四电容元件，并列地设置在用于将来自对应的另一方的光感应部分群的电流输出予以输入的输入端子与输出端子之间，根据所述另一方的光感应部分群在经过所述第一期间蓄积的电荷的对应电流输出而将电荷蓄积在所述第三电容元件，根据所述一方的光感应部分群在经过所述第二期间蓄积的电荷的对应电流输出而将电荷蓄积在所述第四电容元件；以及
第二差分运算电路，求出所述第二电荷蓄积电路的所述第三电容元件及所述第四电容元件各自所蓄积的电荷量的差分，将其差分所对应的电压输出予以输出。
7.如权利要求6所述的光检测装置，其特征在于：
所述第一信号处理电路还包括：
第一积分电路，由所述第一电容元件及所述第二电容元件依次输入对应蓄积于所述第一电容元件及第二电容元件的电荷的电流输出，将其电流输出变换为电压输出而向所述第一差分运算电路输出；和
第一A/D变换电路，依次输入来自所述第一差分运算电路的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出；
所述第二信号处理电路还包括：
第二积分电路，由所述第三电容元件及该第四电容元件依次输入对应蓄积于所述第三电容元件及第四电容元件的电荷的电流输出，将其电流输出变换为电压输出而向所述第二差分运算电路输出；
第二A/D变换电路，依次输入来自所述第二差分运算电路的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。
8.一种光检测装置，其连同向对象物照射光的光源一起被使用，且具有像素成二次元配列的光感应区域，其特征在于：
通过在同一面内邻接地配设将各个入射光的强度所对应的电流予以输出的多个光感应部分而形成一个像素；
横跨所述二次元配列中的配列在第一方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接；
横跨所述二次元配列中的配列在第二方向的多个像素，构成该各像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接；其中，包括：
第一除去电路，对应配列在所述第一方向的在所述多个像素间电连接的一方的光感应部分群而设置，由在所述光源向所述对象物照射所述光的第一期间的来自所述一方的光感应部分群的电流输出，除去在所述光源未向所述对象物照射所述光的第二期间的来自所述一方的光感应部分群的电流输出，再予以输出；
第一积分电路，对应所述第一除去电路而设置，根据来自对应的第一除去电路的电流输出而蓄积电荷，将对应其蓄积的电荷量的电压输出输出，
第二除去电路，对应配列在所述第二方向的在所述多个像素间电连接的另一方的光感应部分群而设置，由在所述第一期间的来自所述另一方的光感应部分群的电流输出，除去在所述第二期间的来自所述另一方的光感应部分群的电流输出，再予以输出；
第二积分电路，对应所述第二除去电路而设置，根据来自对应的第二除去电路的电流输出而蓄积电荷，将对应其蓄积的电荷量的电压输出输出。
9.如权利要求8所述的光检测装置，其特征在于：
所述第一除去电路包括，
第一MOS晶体管，其源极端子连接至所述一方的光感应部分，且漏极端子被接地；
第一电容元件，其一方的端子连接至所述第一MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子被接地；以及
第一开关元件，其一方的端子连接至所述第一MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子与所述第一积分电路的输出连接；
所述第二除去电路包括，
第二MOS晶体管，其源极端子连接至所述另一方的光感应部分，且漏极端子被接地；
第二电容元件，其一方的端子连接至所述第二MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子被接地；
第二开关元件，其一方的端子连接至所述第二MOS晶体管的门极端子，而另一方的端子与所述第二积分电路的输出连接。
10.如权利要求8所述的光检测装置，其特征在于，还包括：
第一差分运算电路，对应所述第一积分电路而设置，是将来自所述第一积分电路的电压输出当中的对应所述第二期间的电压输出予以保持，同时将与来自所述第一积分电路的电压输出当中的对应所述第一期间的电压输出间的差分对应的电压输出予以输出；
第一取样保持电路，对应所述第一差分运算电路而设置，将来自对应的第一差分运算电路的电压输出予以保持而输出；
第一A/D变换电路，依次输入来自所述第一取样保持电路各个的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出；
第二差分运算电路，对应所述第二积分电路而设置，是将来自该第二积分电路的电压输出当中的对应所述第二期间的电压输出予以保持，同时将与来自该第二积分电路的电压输出当中的对应所述第一期间的电压输出间的差分对应的电压输出予以输出；
第二取样保持电路，对应所述第二差分运算电路而设置，将来自对应的第二差分运算电路的电压输出予以保持而输出；以及
第二A/D变换电路，依次输入来自所述第二取样保持电路各个的电压输出，将其电压输出变换为数字值，再将其数字值输出。
CNB2004800027352A 2003-01-24 2004-01-22 光检测装置 Expired - Fee Related CN100341314C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP016693/2003 2003-01-24
JP2003016693A JP2004264034A (ja) 2003-01-24 2003-01-24 光検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1742192A true CN1742192A (zh) 2006-03-01
CN100341314C CN100341314C (zh) 2007-10-03

Family

ID=32767492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800027352A Expired - Fee Related CN100341314C (zh) 2003-01-24 2004-01-22 光检测装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7256379B2 (zh)
EP (1) EP1589318A4 (zh)
JP (1) JP2004264034A (zh)
KR (1) KR20050094875A (zh)
CN (1) CN100341314C (zh)
TW (1) TW200416412A (zh)
WO (1) WO2004065900A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103411581A (zh) * 2013-08-24 2013-11-27 郑樯 光敏恒流电容积分传感器
CN110869749A (zh) * 2017-08-29 2020-03-06 松下知识产权经营株式会社 光观测装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3965049B2 (ja) * 2001-12-21 2007-08-22 浜松ホトニクス株式会社 撮像装置
JP2004264332A (ja) * 2003-01-24 2004-09-24 Hamamatsu Photonics Kk 多重画像形成位置ずれ検出装置、画像濃度検出装置及び多重画像形成装置
JP2005218052A (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Hamamatsu Photonics Kk 光検出装置
RU2298223C2 (ru) * 2005-04-25 2007-04-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Система и способ коррекции темных оттенков на цифровых фотографиях
US7683305B2 (en) * 2007-09-27 2010-03-23 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus for ambient light detection
JP5057340B2 (ja) * 2008-03-31 2012-10-24 株式会社ジャパンディスプレイウェスト 光検出装置、電気光学装置及び電子機器
KR101535894B1 (ko) * 2008-08-20 2015-07-13 삼성디스플레이 주식회사 광 감지회로, 이를 구비한 액정표시장치 및 이의 구동방법
JP5967944B2 (ja) 2012-01-18 2016-08-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
KR102578706B1 (ko) * 2018-12-21 2023-09-15 엘지디스플레이 주식회사 센싱 회로, 데이터 드라이브 ic, 표시장치 및 이의 구동방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3995791A (en) * 1975-07-09 1976-12-07 Package Machinery Company Continuous web supply system
US4490037A (en) * 1982-08-18 1984-12-25 Eastman Kodak Company Image sensor and rangefinder device having background subtraction with bridge network
JP2573855B2 (ja) 1987-12-23 1997-01-22 キヤノン株式会社 多重画像形成装置
JP2625006B2 (ja) * 1988-02-09 1997-06-25 日本板硝子株式会社 混合原子価遷移金属錯体膜の製造方法
JPH0529594A (ja) * 1991-07-19 1993-02-05 Fujitsu Ltd 赤外線検知装置
JPH065832A (ja) * 1992-06-19 1994-01-14 Fujitsu Ltd 位置検出装置および位置検出方法
JP3441761B2 (ja) * 1993-05-28 2003-09-02 キヤノン株式会社 イメージセンサ
US5703639A (en) * 1994-10-25 1997-12-30 Dalsa, Inc. Charge coupled device pulse discriminator
JP3838665B2 (ja) * 1995-08-11 2006-10-25 株式会社 東芝 Ｍｏｓ型固体撮像装置
JP4358351B2 (ja) * 1999-04-27 2009-11-04 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
JP3965049B2 (ja) * 2001-12-21 2007-08-22 浜松ホトニクス株式会社 撮像装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103411581A (zh) * 2013-08-24 2013-11-27 郑樯 光敏恒流电容积分传感器
CN103411581B (zh) * 2013-08-24 2015-10-14 郑樯 光敏恒流电容积分传感器
CN110869749A (zh) * 2017-08-29 2020-03-06 松下知识产权经营株式会社 光观测装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004264034A (ja) 2004-09-24
US20060261245A1 (en) 2006-11-23
TW200416412A (en) 2004-09-01
KR20050094875A (ko) 2005-09-28
EP1589318A4 (en) 2006-03-29
CN100341314C (zh) 2007-10-03
WO2004065900A1 (ja) 2004-08-05
EP1589318A1 (en) 2005-10-26
US7256379B2 (en) 2007-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1155207C (zh) 使用mos型图象敏感元件的图象传感器
CN1290202C (zh) 固体摄象装置以及使用该装置的摄像机微型组件
CN1146053C (zh) 光接收元件和光电转换装置
CN100341314C (zh) 光检测装置
CN1229813C (zh) 移位寄存器及电子装置
CN1215703C (zh) 图象检测设备
CN1620103A (zh) 固态成像装置、象素信号处理方法、模拟信号传输装置和方法
CN1317830A (zh) 半导体器件及其驱动方法
CN1314122C (zh) 非易失性半导体存储器件
CN101075053A (zh) 图像显示装置
CN1910910A (zh) 固体摄像器件及使用它的摄像机
CN1638136A (zh) 光电探测器
CN1280763C (zh) 半导体装置的驱动方法
CN1317761A (zh) 光电传感器阵列和制造该光电传感器阵列的方法
CN1783958A (zh) 用于检测物理量分布的半导体设备及电子装置
CN1691345A (zh) 固态图像传感器
CN1455580A (zh) 放射线摄像装置及其驱动方法
CN1940841A (zh) 显示装置
CN101079967A (zh) 固态成像装置及其制造方法、以及摄像机
CN1744675A (zh) 图像输入装置
CN1484248A (zh) 读取电路及包括该电路的半导体存储装置
CN1670609A (zh) 测距装置
CN1073321C (zh) 具有多层印刷电路板的图像传感器及制造方法
CN1956490A (zh) 固态成像器件、驱动固态成像器件的方法和成像设备
CN1766695A (zh) 使用衍射光学元件的光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071003

Termination date: 20100222