JP2020136691A - 固体撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、本発明の固体撮像素子の光電変換部の例を示す。固体撮像素子100は、信号読み出し回路基板1上に、可視光領域に感度を有する光電変換膜を積層した光電変換部2を設けた構造を備えている。画素に到達した1フォトンは光電変換部2内で電荷に変換された後、アバランシェ増倍により複数の電荷に増幅される。1度の読み出し時間内に、複数のフォトンが同時に到達した場合、各フォトンを分離することができないため、ここでは、シングルフォトン検出を前提とする。
図5に、本発明の固体撮像素子の一画素の信号読み出し回路の例を示す。信号読み出し回路は、光電変換部2で光電変換され増倍された電荷(信号電荷)を蓄積するフローティングディフュージョン(FD)10、フローティングディフュージョン10をリセットするリセットトランジスタ(TRST)20、アンプ(Amp)30、コンパレータ(Comp1〜Comp3)41〜43、偶数個のインバータ511〜512nからなるインバータチェーン50、及びカウンタ61〜63を備える。
VC0 > VTH1 > VR
VR > VTH2 > VG
VG > VTH3 > VB
となるように設定する。
Rのフォトン数 = (R+G+Bカウンタの値)−(G+Bカウンタの値)
Gのフォトン数 = (G+Bカウンタの値)−(Bカウンタの値)
Bのフォトン数 = (Bカウンタの値)
と算出することで、求められる。このフォトン数計算処理は、固体撮像素子100の内部で行うことも、また、固体撮像素子100の外部で行うこともできる。
2 光電変換部
3 金属画素電極
4 酸化ガリウム膜
5 テルル膜
6 結晶セレン膜
7 透明電極
10 フローティングディフュージョン
20 リセットトランジスタ
30 アンプ
41〜43 コンパレータ
50 インバータチェーン
51 インバータ
61〜63 カウンタ
70 垂直シフトレジスタ
71 行選択線
80 水平シフトレジスタ
81 信号読み出し線
100 固体撮像素子
110 光電変換層
120 パルス発生回路層
130 カウンタ回路層
140 制御回路層
200 フォトン数計算部
300 画像処理部
400 撮像装置
Claims (7)
- アバランシェ電荷増倍をする光電変換部と、
前記光電変換部で生成する電荷量に対応した電圧値としきい値電圧とを比較してパルスを発生し、前記パルスをカウントしてパルス数を出力するアナログ/デジタル変換回路を含む信号読み出し回路とを、画素ごとに備えた固体撮像素子において、
前記信号読み出し回路は、互いに前記しきい値電圧の異なるアナログ/デジタル変換回路を複数備えていることを特徴とする、固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子において、
前記アナログ/デジタル変換回路は、前記光電変換部に入射した前記しきい値電圧に対応する波長より短い波長のフォトン数をカウントするフォトン数カウント回路として機能することを特徴とする、固体撮像素子。 - 請求項1又は2に記載の固体撮像素子において、
前記信号読み出し回路は、前記電荷量に対応した電圧値を発生する電圧発生部と、前記電圧値をリセットするリセット手段と、前記電圧値と互いに異なる前記しきい値電圧を比較する複数のコンパレータと、前記コンパレータが出力するパルスをそれぞれカウントする複数のカウンタ回路とを備えていることを特徴とする、固体撮像素子。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の固体撮像素子において、
前記信号読み出し回路は、前記しきい値電圧の異なる第1乃至第3のアナログ/デジタル変換回路を備えており、
前記第1のアナログ/デジタル変換回路は、赤と緑と青のフォトン数をカウントし、
前記第2のアナログ/デジタル変換回路は、緑と青のフォトン数をカウントし、
前記第3のアナログ/デジタル変換回路は、青のフォトン数をカウントする
ことを特徴とする、固体撮像素子。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の固体撮像素子において、
前記光電変換部は、結晶セレン膜を備えることを特徴とする、固体撮像素子。 - 請求項4に記載の固体撮像素子において、
さらに、前記第1のアナログ/デジタル変換回路及び前記第2のアナログ/デジタル変換回路の出力から、赤のフォトン数を算出し、前記第2のアナログ/デジタル変換回路及び前記第3のアナログ/デジタル変換回路の出力から、緑のフォトン数を算出する、ことを特徴とする、固体撮像素子。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力から波長別のフォトン数を算出するフォトン数計算部と、前記フォトン数計算部の出力から画像を生成する画像処理部とを備える、撮像装置。
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- 2019-02-12 JP JP2019022815A patent/JP7290955B2/ja active Active
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Title |
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富田 康弘 ほか6名: "エネルギー弁別型X線カラースキャナー", 映像情報メディア学会技術報告, vol. 第28巻 第53号, JPN6023000622, 24 September 2004 (2004-09-24), pages 17 - 20, ISSN: 0004964632 * |
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