JPH0367133A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH0367133A JPH0367133A JP1202543A JP20254389A JPH0367133A JP H0367133 A JPH0367133 A JP H0367133A JP 1202543 A JP1202543 A JP 1202543A JP 20254389 A JP20254389 A JP 20254389A JP H0367133 A JPH0367133 A JP H0367133A
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 8
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- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
- H04N25/621—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming
- H04N25/623—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming by evacuation via the output or reset lines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光電変換装置、特に、極めて微弱な光を捕らえ
て感度よく電気信号に変換する光電変換装置に関するも
のである。
て感度よく電気信号に変換する光電変換装置に関するも
のである。
従来から光電変換素子と電荷蓄積手段とを基本要素とす
る光電変換装置がある。この装置は、光電変換素子の光
電流によって電荷蓄積手段に電荷を蓄え、その蓄積電荷
の変化に伴う電圧変化を電気信号として取り出すもので
ある。
る光電変換装置がある。この装置は、光電変換素子の光
電流によって電荷蓄積手段に電荷を蓄え、その蓄積電荷
の変化に伴う電圧変化を電気信号として取り出すもので
ある。
ところで、微弱な光を電気信号に変換しようとする場合
には、光電流による電荷蓄積の時間を長くしてＳ／Ｎ比
を上げる必要がある。しかし、光電変換素子には必ず洩
れ電流が存在するため、光を全く受けなくとも電荷蓄積
手段に電荷が徐々に蓄積され、最後には蓄積不能状態に
至ってしまう。
には、光電流による電荷蓄積の時間を長くしてＳ／Ｎ比
を上げる必要がある。しかし、光電変換素子には必ず洩
れ電流が存在するため、光を全く受けなくとも電荷蓄積
手段に電荷が徐々に蓄積され、最後には蓄積不能状態に
至ってしまう。
そのために、蓄積時間を十分に長くとることができず、
したがって、感度の良い光電変換装置を得ることができ
なかった。なお、光電変換素子を液体窒素温度程度まで
冷却すれば、洩れ電流を無視できる程度に小さくするこ
とができるが、冷却装置を含めると非常に大掛かりな装
置とならざるを得ない。
したがって、感度の良い光電変換装置を得ることができ
なかった。なお、光電変換素子を液体窒素温度程度まで
冷却すれば、洩れ電流を無視できる程度に小さくするこ
とができるが、冷却装置を含めると非常に大掛かりな装
置とならざるを得ない。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
る。
〔３題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の光電変換装置は、
光電変換素子の洩れ電流とほぼ等しい電流をその光電変
換素子に供給する洩れ電流補償手段と、光電変換素子の
端子間電圧を保持する電圧固定手段とを備えたものであ
る。なお、洩れ電流補償手段は、前記光電変換素子と同
一構造の光電変換素子であって受光部が遮蔽されたもの
であることが望ましい。
光電変換素子の洩れ電流とほぼ等しい電流をその光電変
換素子に供給する洩れ電流補償手段と、光電変換素子の
端子間電圧を保持する電圧固定手段とを備えたものであ
る。なお、洩れ電流補償手段は、前記光電変換素子と同
一構造の光電変換素子であって受光部が遮蔽されたもの
であることが望ましい。
光電変換素子の洩れ電流と等しい電流が洩れ電流補償手
段から常時供給されているため、洩れ電流に基づいて電
荷蓄積手段に電荷が蓄積されることがない。したがって
、洩れ電流によって電荷蓄積手段が蓄積限界に達してし
まうことがない。また、光電変換素子の端子間電圧が一
定であるので、端子間電圧の変動に伴う洩れ電流の変動
がまったくない。また、洩れ電流補償手段に光電変換素
子と同一構造の光電変換素子を用いれば、温度特性を初
めとする種々の特性が一致しているため、洩れ電流補償
手段は過不足なく光電変換素子の洩れ電流を補償するこ
とができる。
段から常時供給されているため、洩れ電流に基づいて電
荷蓄積手段に電荷が蓄積されることがない。したがって
、洩れ電流によって電荷蓄積手段が蓄積限界に達してし
まうことがない。また、光電変換素子の端子間電圧が一
定であるので、端子間電圧の変動に伴う洩れ電流の変動
がまったくない。また、洩れ電流補償手段に光電変換素
子と同一構造の光電変換素子を用いれば、温度特性を初
めとする種々の特性が一致しているため、洩れ電流補償
手段は過不足なく光電変換素子の洩れ電流を補償するこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。
光７１ｉ変換素子であるフォトダイオードｌは微弱光検
出用のものであり、数關角の広い受光面を持っている。
出用のものであり、数關角の広い受光面を持っている。
フォトダイオード１のアノードは接地され、カソードは
別のフォトダイオード２のアノードに接続されている。
別のフォトダイオード２のアノードに接続されている。
フォトダイオード２は、フォトダイオード１と形状およ
び大きさのいずれにおいても同じであり、遮光手段３と
共に洩れ電流補償手段４を構成している。フォトダイオ
ード２のカソードは０，８ｖの定電圧が印加される端子
１１に接続されている。
び大きさのいずれにおいても同じであり、遮光手段３と
共に洩れ電流補償手段４を構成している。フォトダイオ
ード２のカソードは０，８ｖの定電圧が印加される端子
１１に接続されている。
電圧固定手段であるＭＯＳ）ランジスタ２１は、そのソ
ース電極がフォトダイオード１のカソードに接続され、
ゲート電極が０．５Ｖの定電圧が印加される端子２２に
接続されている。
ース電極がフォトダイオード１のカソードに接続され、
ゲート電極が０．５Ｖの定電圧が印加される端子２２に
接続されている。
電荷蓄積手段５は、容量手段６とスイッチング手段であ
るＭＯＳ電界効果トランジスタ７とで構成されている。
るＭＯＳ電界効果トランジスタ７とで構成されている。
トランジスタ７のドレインは２．５ｖの定電圧が印加さ
れる端子１２に接続され、ゲートは振幅電圧をＯＶ〜５
ｖとする制御用電圧が印加される端子１３に接続されて
いる。容量手段６は一端が接地され、他端はトランジス
タ７のソース、トランジスタ２１のドレインおよび後述
するソースホロワトランジスタ９のゲートにそれぞれ接
続されている。容量手段６は、その容量値がむしろ小さ
いほうが望ましいので、コンデンサを積極的に付加する
必要はない。すなわち、容量手段６は配線容量およびト
ランジスタ９のゲート容量だけで構成されている。
れる端子１２に接続され、ゲートは振幅電圧をＯＶ〜５
ｖとする制御用電圧が印加される端子１３に接続されて
いる。容量手段６は一端が接地され、他端はトランジス
タ７のソース、トランジスタ２１のドレインおよび後述
するソースホロワトランジスタ９のゲートにそれぞれ接
続されている。容量手段６は、その容量値がむしろ小さ
いほうが望ましいので、コンデンサを積極的に付加する
必要はない。すなわち、容量手段６は配線容量およびト
ランジスタ９のゲート容量だけで構成されている。
インピーダンス変換手段８は、ソースホロワ電界効果ト
ランジスタつと定電流源としての電界効果トランジスタ
１０による直列回路で構成さている。トランジスタ９の
ドレインは５Ｖの定電圧が印加される端子１４に接続さ
れ、ソースはトランジスタ１０のドレインに接続されて
いる。トランジスタ１０のソースは接地され、そのゲー
トはＩＶの定電圧が印加される端子１５に接続されてい
る。トランジスタ９および１０の接続点１８は、本光電
変換装置の出力端子である。
ランジスタつと定電流源としての電界効果トランジスタ
１０による直列回路で構成さている。トランジスタ９の
ドレインは５Ｖの定電圧が印加される端子１４に接続さ
れ、ソースはトランジスタ１０のドレインに接続されて
いる。トランジスタ１０のソースは接地され、そのゲー
トはＩＶの定電圧が印加される端子１５に接続されてい
る。トランジスタ９および１０の接続点１８は、本光電
変換装置の出力端子である。
つぎに本実施例の動作を説明する。端子１１．１２．１
４．１５および２２にはそれぞれ上述した所定の定電圧
が印加されており、端子１３にはＯｖが印加されている
ものとする。端子１３に印加される制御信号は、ハイレ
ベルを５Ｖ、ローレベルＯＶとする２値信号であり、ロ
ーレベルを基準状態とし、数ｍｓの幅を持つハイレベル
のバルスをリセット信号とする。リセット信号の周期は
、例えば１０分程度である。
４．１５および２２にはそれぞれ上述した所定の定電圧
が印加されており、端子１３にはＯｖが印加されている
ものとする。端子１３に印加される制御信号は、ハイレ
ベルを５Ｖ、ローレベルＯＶとする２値信号であり、ロ
ーレベルを基準状態とし、数ｍｓの幅を持つハイレベル
のバルスをリセット信号とする。リセット信号の周期は
、例えば１０分程度である。
トランジスタ７は通常オフ状態となっており、そのゲー
トにリセット信号が与えられると導通する。トランジス
タ７が導通すると、端子１２１；２．５Ｖが印加されて
いるため、容量手段６の端子間電圧は２，５Ｖに初期設
定（リセット）される。リセット後は、つぎのりセット
信号が与えられるまで、すなわち、信号蓄積期間中トラ
ンジスタ７はオフ状態を維持する。
トにリセット信号が与えられると導通する。トランジス
タ７が導通すると、端子１２１；２．５Ｖが印加されて
いるため、容量手段６の端子間電圧は２，５Ｖに初期設
定（リセット）される。リセット後は、つぎのりセット
信号が与えられるまで、すなわち、信号蓄積期間中トラ
ンジスタ７はオフ状態を維持する。
信号蓄積切間中にフォトダイオード１の受光部に光２０
が照射されると、受光量に応じた光電流Ｃ３が流れ、容
量手段６に初期設定で充電された電荷が放電する。一方
、フォトダイオード１には、光電流Ｃ３とは別に、受光
量に無関係に洩れ電流Ｃが常峙流れている。しかし、洩
れ電流Ｃ１はフォトダイオード２に流れる洩れ電流Ｃ２
によって相殺されるため、容量手段６の蓄積電荷に全く
影響を与えない。
が照射されると、受光量に応じた光電流Ｃ３が流れ、容
量手段６に初期設定で充電された電荷が放電する。一方
、フォトダイオード１には、光電流Ｃ３とは別に、受光
量に無関係に洩れ電流Ｃが常峙流れている。しかし、洩
れ電流Ｃ１はフォトダイオード２に流れる洩れ電流Ｃ２
によって相殺されるため、容量手段６の蓄積電荷に全く
影響を与えない。
ところで、フォトダイオード１の洩れ電流Ｃ１は、理想
的には第２図の実線Ａで示すように、逆バイアス値によ
らず一定の値１ａを示すものであるが、実際には同図の
破線Ｂで示すように逆バイアスが大きくなるに連れて洩
れ電流も大きくなる。
的には第２図の実線Ａで示すように、逆バイアス値によ
らず一定の値１ａを示すものであるが、実際には同図の
破線Ｂで示すように逆バイアスが大きくなるに連れて洩
れ電流も大きくなる。
したがって、もし点１６の電位が変化すれば洩れ電流Ｃ
の値も変化し、この洩れ電流Ｃ１を相殺するための電流
Ｃ２と一致しなくなる。
の値も変化し、この洩れ電流Ｃ１を相殺するための電流
Ｃ２と一致しなくなる。
しかし、本実施例では、電圧固定手段であるトランジス
タ２１がフォトダイオード１と容量手段６との間に介在
しているので、フォトダイオード１のカソード電位（点
１６の電位）は常に一定である。したがって、フォトダ
イオード１の端子間電圧の変動に基づく洩れ電流の変動
がない。
タ２１がフォトダイオード１と容量手段６との間に介在
しているので、フォトダイオード１のカソード電位（点
１６の電位）は常に一定である。したがって、フォトダ
イオード１の端子間電圧の変動に基づく洩れ電流の変動
がない。
点１６の電位が一定となるのは、トランジスタ２１のゲ
ート・ソース間電圧が常に一定であるという性質を利用
するものである。ここでは、点１６の電位が０．４Ｖに
固定されるようにトランジスタ２１のゲートに０．５Ｖ
の定電圧を印加している。点１６の電位を０．４ｖに固
定するのは、それがフォトダイオード１および２の直列
回路に０．８Ｖを印加したときの基準電位であるからで
ある。
ート・ソース間電圧が常に一定であるという性質を利用
するものである。ここでは、点１６の電位が０．４Ｖに
固定されるようにトランジスタ２１のゲートに０．５Ｖ
の定電圧を印加している。点１６の電位を０．４ｖに固
定するのは、それがフォトダイオード１および２の直列
回路に０．８Ｖを印加したときの基準電位であるからで
ある。
このように、容量手段６の蓄積電荷は光電流Ｃ３によっ
てのみ放電し、この放電によって点１７の電位が徐々に
低下する。したがって、つぎにリセットされる直前の点
１７の電位は、当該信号蓄積期間中にフォトダイオード
１が受光した光量に対応した値となる。なお、本発明は
非常に微弱な光を検出しようするものであり、その電位
変化はたとえば数百ｍＶ程度である。点１７の電位はト
ランジスタ９のゲートに与えられており、ゲート・ソー
ス間で一定の電圧だけレベルシフトされ、かつ、インピ
ーダンス変換されて接続点１８から出力される。つぎの
りセット信号入力では、再び容量手段６の電圧は２，５
Ｖに初期設定され、以後同様の動作が繰り返される。
てのみ放電し、この放電によって点１７の電位が徐々に
低下する。したがって、つぎにリセットされる直前の点
１７の電位は、当該信号蓄積期間中にフォトダイオード
１が受光した光量に対応した値となる。なお、本発明は
非常に微弱な光を検出しようするものであり、その電位
変化はたとえば数百ｍＶ程度である。点１７の電位はト
ランジスタ９のゲートに与えられており、ゲート・ソー
ス間で一定の電圧だけレベルシフトされ、かつ、インピ
ーダンス変換されて接続点１８から出力される。つぎの
りセット信号入力では、再び容量手段６の電圧は２，５
Ｖに初期設定され、以後同様の動作が繰り返される。
なお、本実施例では洩れ電流補償手段として、フォトダ
イオード１と同じ形で受光部が遮光されたフォトダイオ
ードが用いられているが、本発明はこれに限定されるも
のではない。たとえば、光感応性のないダイオードで洩
れ電流特性がフォトダイオード１と類似しているものを
用いれば遮光手段３は不要である。しかし、洩れ電流補
償手段を本実施例のように構成すれば、たとえば環境温
度などが変化してもフォトダイオード１の洩れ電流Ｃ１
を常に過不足なく厳格に補償することができ、極めて正
確な光電変換を行うことができる。
イオード１と同じ形で受光部が遮光されたフォトダイオ
ードが用いられているが、本発明はこれに限定されるも
のではない。たとえば、光感応性のないダイオードで洩
れ電流特性がフォトダイオード１と類似しているものを
用いれば遮光手段３は不要である。しかし、洩れ電流補
償手段を本実施例のように構成すれば、たとえば環境温
度などが変化してもフォトダイオード１の洩れ電流Ｃ１
を常に過不足なく厳格に補償することができ、極めて正
確な光電変換を行うことができる。
以上説明したように、本発明の光電変換装置によれば、
光電変換素子の洩れ電流を相殺するための電流を供給し
ているので、洩れ電流によって電荷蓄積手段が蓄積限界
に達してしまうことがない。
光電変換素子の洩れ電流を相殺するための電流を供給し
ているので、洩れ電流によって電荷蓄積手段が蓄積限界
に達してしまうことがない。
そのため、微弱光を高いＳ／Ｎ比で検出するために蓄積
時間を長くとることができる。また、洩れ電流の影響を
全く受けていないので、受光量と電圧値の関係は蓄積時
間の長短にかかわらず同じである。したがって、感度が
高く、使い勝手のよい光電変換装置として利用すること
ができる。特に、電圧固定手段によって、光電変換素子
の端子間電圧を一定としているため、端子間電圧の変動
に伴う洩れ電流の変動がない。そのため、洩れ電流補償
手段はほぼ過不足なく光電変換素子の洩れ電流を補償す
ることができる。なお、洩れ電流補償手段に光電変換素
子と同−横進の光電変換素子を用いれば、温度特性を初
めとする種々の特性が一致しているため、洩れ電流補償
手段は光電変換素子の洩れ電流を完全に過不足なく補償
することができる。
時間を長くとることができる。また、洩れ電流の影響を
全く受けていないので、受光量と電圧値の関係は蓄積時
間の長短にかかわらず同じである。したがって、感度が
高く、使い勝手のよい光電変換装置として利用すること
ができる。特に、電圧固定手段によって、光電変換素子
の端子間電圧を一定としているため、端子間電圧の変動
に伴う洩れ電流の変動がない。そのため、洩れ電流補償
手段はほぼ過不足なく光電変換素子の洩れ電流を補償す
ることができる。なお、洩れ電流補償手段に光電変換素
子と同−横進の光電変換素子を用いれば、温度特性を初
めとする種々の特性が一致しているため、洩れ電流補償
手段は光電変換素子の洩れ電流を完全に過不足なく補償
することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図はフォ
トダイオードの特性図である。 １．２・・・フォトダイオード、３・・・遮光手段、４
・・・洩れ電流補償手段、５・・・電荷蓄積手段、６・
・・容量手段、７・・・スイッチング用トランジスタ、
８・・・インピーダンス変換手段、９・・・ソースホロ
ワトランジスタ、１０・・・定電流源用トランジスタ、
２１・・・トランジスタ。
トダイオードの特性図である。 １．２・・・フォトダイオード、３・・・遮光手段、４
・・・洩れ電流補償手段、５・・・電荷蓄積手段、６・
・・容量手段、７・・・スイッチング用トランジスタ、
８・・・インピーダンス変換手段、９・・・ソースホロ
ワトランジスタ、１０・・・定電流源用トランジスタ、
２１・・・トランジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、受光量に応じた光電流を流す光電変換素子と、前記
光電流による電荷を蓄積し蓄積電荷に応じた電圧を出力
する電荷蓄積手段とを備えた光電変換装置において、前
記光電変換素子の洩れ電流とほぼ等しい電流を当該光電
変換素子に供給する洩れ電流補償手段と、前記光電変換
素子の端子間電圧を保持する電圧固定手段とを備えてい
ることを特徴とする光電変換装置。 ２、洩れ電流補償手段は、前記光電変換素子と同一構造
の光電変換素子であって受光部が遮蔽されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。 ３、電圧固定手段は、光電変換素子と電荷蓄積手段とを
接続する光電流路に設けられた電界効果トランジスタで
あってゲート電極が所定電位に固定されているものであ
ることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載
の光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202543A JPH0367133A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202543A JPH0367133A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0367133A true JPH0367133A (ja) | 1991-03-22 |
Family
ID=16459248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1202543A Pending JPH0367133A (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0367133A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007511751A (ja) * | 2003-10-27 | 2007-05-10 | イーストマン コダック カンパニー | ディスプレイ上で周囲光を検出する回路 |
| JP2008241511A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Epson Imaging Devices Corp | 光検出装置および電気光学装置 |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP1202543A patent/JPH0367133A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007511751A (ja) * | 2003-10-27 | 2007-05-10 | イーストマン コダック カンパニー | ディスプレイ上で周囲光を検出する回路 |
| JP2008241511A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Epson Imaging Devices Corp | 光検出装置および電気光学装置 |
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