JP2016192594A5

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Publication number: JP2016192594A5
Application number: JP2015070196A
Authority: JP
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2035-03-30

Description

本発明の１つの側面に係る実施例の光電変換装置は、光電変換素子と、前記光電変換素子で生じた電荷に基づく信号が入力される第１トランジスタ、および、参照信号が入力される第２トランジスタが構成する差動対と、前記第２トランジスタのゲートの電圧をクランプするクランプ回路と、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２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２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２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動作を行うように構成され、かつ、前記第２トランジスタのドレインと前記出力ノードとの間に接続された出力回路と、を備え、前記出力回路は、カレントミラー回路と、前記第１動作および前記第２動作を切り替える第１スイッチ素子と、を含む制御部を含む、ことを特徴とする。

本発明の別の側面に係る実施例の光電変換装置は、光電変換素子と、前記光電変換素子で生じた電荷に基づく信号が入力される第１トランジスタ、および、参照信号が入力される第２トランジスタが構成する差動対と、前記第２トランジスタのゲートの電圧をクランプするクランプ回路と、前記第２のトランジスタに電気的に接続された第３トランジスタ、および、前記第３トランジスタのゲートに接続されたゲートを有し、出力ノードに電気的に接続された第４トランジスタを含むカレントミラー回路と、前記第４トランジスタのゲートとドレインとを接続する第１スイッチ素子と、を備える、ことを特徴とする。

Claims

光電変換素子と、
前記光電変換素子で生じた電荷に基づく信号が入力される第１トランジスタ、および、参照信号が入力される第２トランジスタが構成する差動対と、
前記第２トランジスタのゲートの電圧をクランプするクランプ回路と、
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２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２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２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動作を行うように構成され、かつ、前記第２トランジスタのドレインと前記出力ノードとの間に接続された出力回路と、を備え、
前記出力回路は、カレントミラー回路と、前記第１動作および前記第２動作を切り替える第１スイッチ素子と、を含む制御部を含む、
ことを特徴とする光電変換装置。
前記カレントミラー回路は、前記第２トランジスタのドレインに電気的に接続された第３トランジスタ、および、前記第３トランジスタのゲートに接続されたゲートを有する第４トランジスタを含む、
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スイッチ素子は、前記第４トランジスタのゲートとドレインとを接続し、
前記第１動作において、前記第１スイッチ素子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４トランジスタの電流を前記第３トランジスタへミラーし、
前記第２動作において、前記第１スイッチ素子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３トランジスタの電流を前記第４トランジスタへミラーする、
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
前記制御部は、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１端子、および、前記第３トランジスタのゲートに電気的に接続された第２端子を有する容量素子を含む、
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。
前記容量素子の前記第１端子は、ゲート接地回路を介して、前記第３トランジスタのドレインに電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
前記容量素子の容量値は、前記第１スイッチ素子がオフしているときの前記第１スイッチ素子の両端の間の結合容量の容量値より大きい、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光電変換装置。
前記制御部は、前記第３トランジスタのドレインとゲートとを電気的に接続する第２スイッチ素子を含む、
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スイッチ素子が、ゲート接地回路を介して、前記第３トランジスタのドレインに電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。
前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子とは、互いに排他的に動作する、
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光電変換装置。
前記クランプ回路は、前記第２トランジスタのゲートに接続されたクランプスイッチ素子を含み、
前記クランプスイッチ素子と前記第１スイッチ素子とが互いに同相で動作する、
ことを特徴とする請求項２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動作において、前記カレントミラー回路は、前記第３トランジスタから前記第２トランジスタへ電流を供給する電流源として動作し、
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２トランジスタから前記第３トランジスタに入力される電流を、前記第４トランジスタへミラーする電流検出回路として動作する、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記制御部は、前記第２トランジスタのドレインに電気的に接続された負荷トランジスタを含み、
前記第２トランジスタおよび前記第３トランジスタは、前記負荷トランジスタからの電流を相補的に受けるように接続され、
前記第１動作において、前記負荷トランジスタは前記第２トランジスタへ電流を供給する電流源として動作し、
前記第２動作において、前記カレントミラー回路は、前記負荷トランジスタから前記第３トランジスタに入力される電流を、前記第４トランジスタへミラーする電流検出回路として動作する、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記制御部は、前記負荷トランジスタと前記第３トランジスタとの間の電気経路に配されたゲート接地回路を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
前記制御部は、
前記第１トランジスタのドレインに電気的に接続され、前記第１トランジスタからの電流をミラーして、第１ミラー出力ノードへ出力する第１カレントミラー回路と、
前記第２トランジスタのドレインに電気的に接続され、前記第２トランジスタからの電流をミラーして、第２ミラー出力ノードへ出力する第２カレントミラー回路と、を含み、
前記クランプ回路は、前記第２トランジスタのゲートと前記出力回路の前記出力ノードとを接続するクランプスイッチ素子を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記制御部は、前記第１ミラー出力ノードおよび前記第２ミラー出力ノードの一方に出力された電流をミラーし、前記第１ミラー出力ノードおよび前記第２ミラー出力ノードの他方へ出力する第３カレントミラー回路を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
前記クランプ回路は、
前記第２トランジスタのゲートに接続されたクランプスイッチ素子と、
前記第２トランジスタのゲートに接続された第１端子および前記参照信号を受ける第２端子を有するクランプ容量素子と、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記クランプスイッチ素子は、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、
ことを特徴とする請求項１６に記載の光電変換装置。
前記クランプスイッチ素子は、前記第２トランジスタのゲートとドレインとを、ゲート接地回路を介して電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の光電変換装置。
前記制御部は、前記第１トランジスタのゲートの電圧の大きさと前記第２トランジスタのゲートの電圧の大きさとの関係が反転したときの前記第２トランジスタのドレインの電圧の変化量を、前記関係が反転したときの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１８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記出力ノードに接続され、参照電流を出力する参照電流源を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記出力ノードに接続されたインバータ回路を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記差動対は、前記第１トランジスタ、および、前記第２トランジスタに電気的に接続されたテール電流源を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記光電変換素子および前記第１トランジスタをそれぞれが含む複数の画素を備え、
前記第２トランジスタの１つが、前記複数の画素のそれぞれの前記第１トランジスタと差動対を構成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記複数の画素、および、前記複数の画素に対して共通に設けられた前記第２トランジスタの１つが構成する画素列を複数備える、
ことを特徴とする請求項２３に記載の光電変換装置。
前記出力ノードは、前記第１トランジスタのソースおよびドレイン、ならびに、前記第２トランジスタのソースおよびドレインとは別のノードである、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記第２トランジスタのドレインに電気的に接続された電流源を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記出力回路は、前記出力ノードへ信号を出力するソース接地増幅回路を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
光電変換素子と、
前記光電変換素子で生じた電荷に基づく信号が入力される第１トランジスタ、および、参照信号が入力される第２トランジスタが構成する差動対と、
前記第２トランジスタのゲートの電圧をクランプするクランプ回路と、
前記第２のトランジスタに電気的に接続された第３トランジスタ、および、前記第３トランジスタのゲートに接続されたゲートを有し、出力ノードに電気的に接続された第４トランジスタを含むカレントミラー回路と、
前記第４トランジスタのゲートとドレインとを接続する第１スイッチ素子と、を備える、
ことを特徴とする光電変換装置。
前記第３トランジスタのドレインに電気的に接続された第１端子、および、前記第３トランジスタのゲートに電気的に接続された第２端子を有する容量素子を含む、
ことを特徴とする請求項２８に記載の光電変換装置。
前記第３トランジスタのドレインとゲートとを電気的に接続する第２スイッチ素子を含む、
ことを特徴とする請求項２８に記載の光電変換装置。
前記クランプ回路が、前記第２トランジスタのゲートとドレインとを電気的に接続するクランプスイッチ素子を含む、
ことを特徴とする請求項２８乃至請求項３０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記クランプ回路が、前記第２トランジスタのドレインとゲートとの間の電気経路に配されたクランプスイッチ素子およびゲート接地回路を含む、
ことを特徴とする請求項２８乃至請求項３０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記第１動作において、前記クランプスイッチがオンすることによって、前記第１トランジスタのゲートの電圧に基づく電圧が前記第２トランジスタのゲートに出力される、
ことを特徴とする請求項１０、１４、および、１５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
前記１動作において、前記第１トランジスタのゲートの電圧と、前記第２トランジスタのゲートに出力された電圧とは、前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタの特性の違いに起因する差を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
光電変換素子と、
前記光電変換素子で生じた電荷に基づく信号が入力される第１トランジスタ、および、参照信号が入力される第２トランジスタが構成する差動対と、
前記第２のトランジスタに電気的に接続された第３トランジスタ、および、前記第３トランジスタのゲートに接続されたゲートを有し、出力ノードに電気的に接続された第４トランジスタを含むカレントミラー回路と、を備える
ことを特徴とする光電変換装置。
前記第４トランジスタのゲートとドレインとを接続する第１スイッチ素子と、を備える、
ことを特徴とする請求項３５に記載の光電変換装置。
光電変換素子と、
前記光電変換素子で生じた電荷に基づく信号が入力される第１トランジスタ、および、参照信号が入力される第２トランジスタが構成する差動対と、
前記第２トランジスタのドレインと前記出力ノードとの間に接続されたカレントミラー回路を含む出力回路と、を備え、
前記出力回路は、前記第２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２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前記出力ノードに出力する、
ことを特徴とする光電変換装置。
前記第２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る、
ことを特徴とする請求項３５乃至請求項３７のいずれか一項に記載の光電変換装置。
請求項１乃至請求項３８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。