專利名稱：信號處理裝置以及光檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及信號處理裝置以及光檢測裝置，所述信號處理裝置輸出對應于電荷的量的值的電信號，該電荷為對應于向光電二極管的入射光量而在該光電二極管所產生的電荷，所述光檢測裝置包括這樣的信號處理裝置以及光電二極管。
背景技術：
檢測入射光量的光檢測裝置，具備光電二極管，產生對應于入射光量的電荷；以及，信號處理裝置，輸出對應于該光電二極管所產生的電荷的量的值的電信號。作為如此的光檢測裝置，例如已知有專利文獻1所記載的裝置。該文獻中記載的光檢測裝置，具有AD 轉換功能，能夠輸出對應于入射光量的數字值。光檢測裝置，例如，作為X射線CT裝置的檢測部被使用，存在多個光電二極管配置成陣列并被閃爍器覆蓋的情況。如果χ射線入射至閃爍器，則產生閃爍光，該閃爍光入射至任意的光電二極管時，則在該光電二極管產生電荷，該電荷通過信號處理裝置轉換為電信號。專利文獻專利文獻1 日本特開平5-215607號公報
發明內容
發明所要解決的問題這樣的光檢測裝置在要求多像素化、高速化以及低耗電化的同時，還要求高精度化。但是，包括專利文獻1所記載的裝置的現有的光檢測裝置中使用的信號處理裝置，因噪聲的影響不能輸出高精度的數字值的情況存在。本發明為了解決上述問題而完成，其目的在于提供一種能夠輸出對應于入射光量的高精度的數字值的信號處理裝置以及包括這樣的信號處理裝置的光檢測裝置。解決問題的技術手段一個實施方式所涉及的信號處理裝置，輸出對應于電荷的量的值的電信號，該電荷為對應于向光電二極管的入射光量而在該光電二極管所產生的電荷，具備(1)積分電路，具有存儲從光電二極管輸出的電荷的積分電容元件，并輸出對應于該積分電容元件中存儲的電荷的量的電壓值；(2)比較電路，輸入從積分電路輸出的電壓值，對該電壓值和規定的基準值進行大小比較，當電壓值達到基準值時，輸出表示該信息的飽和信號；⑶電荷注入電路，基于從比較電路輸出的飽和信號，將與積分電路的積分電容元件中存儲的電荷極性相反的一定量的電荷注入到積分電容元件中；(4)計數電路，基于從比較電路輸出的飽和信號，對從積分電路輸出的電壓值達到基準值的次數進行計數；(5)保持電路，將從積分電路輸出的電壓值保持并輸出；(6)放大電路，輸入由保持電路保持并輸出的電壓值，輸出將該輸入的電壓值變為K倍(其中，K > 1)的電壓值；以及(7) AD轉換電路，將比較電路中的基準值的K倍的電壓值作為最大輸入電壓值，輸入從放大電路輸出的電壓值，輸出對應于該電壓值的數字值。該信號處理裝置與光電二極管同時使用。該信號處理裝置中，對應于向光電二極管的入射光量而產生的電荷，存儲于積分電路的積分電容元件中，對應于該積分電容元件中存儲的電荷的量的電壓值從該積分電路輸出。從該積分電路輸出的電壓值輸入至比較電路，將該輸入電壓值和規定的基準值通過比較電路進行大小比較，當輸入電壓值達到基準值時，從比較回路輸出表示該信息的飽和信號。基于從該比 較電路輸出的飽和信號，通過電荷注入電路，將與積分電路的積分電容元件中存儲的電荷極性相反的一定量的電荷注入到積分電容元件中。另外，基于從該比較電路輸出的飽和信號，通過計數電路，在一定期間內對從積分電路輸出的電壓值達到基準值的次數進行計數。通過這些積分電路、比較電路、電荷注入電路以及計數電路實現AD轉換功能。另外，上述一定期間終了時從積分電路輸出的電壓值，通過保持電路被保持并輸出。由保持電路保持并輸出的電壓值，由放大電路放大為K倍而輸出至AD轉換電路。AD轉換電路中，將比較電路中的基準值的K倍的電壓值作為最大輸入電壓值，輸入從放大電路輸出的電壓值，輸出對應于該電壓值的數字值。于是，該信號處理裝置中，基于通過計數電路計數的次數的值以及從AD轉換電路輸出的數字值，檢測入射光量。一個實施方式所涉及的信號處理裝置，還具備基準值生成電路，輸入用于設定AD 轉換電路中的最大輸入電壓值的基準值，將該基準值的K分之一的電壓值作為基準值賦予比較電路。用于設定AD轉換電路中的最大輸入電壓值的基準值與賦予比較電路的基準值可相互另行生成，也可通過基準值生成電路從前者生成后者。該基準值生成電路例如可由電阻分壓電路構成。一個實施方式所涉及的信號處理裝置，也可具備作為保持電路的第1保持電路和第2保持電路，放大電路可輸入分別從第1保持電路以及第2保持電路輸出的電壓值，并輸出將該輸入的2個電壓值的差變為K倍的電壓值。該情況下，包含從積分電路輸出的信號成分以及噪聲成分的電壓值由第1保持電路保持，僅包含從積分電路輸出的噪聲成分的電壓值由第2保持電路保持。于是，通過放大電路，將分別從第1保持電路和第2保持電路輸出的電壓值的差變為K倍的電壓值被輸出。一個實施方式所涉及的信號處理裝置，也可具備作為保持電路的第1保持電路和第2保持電路，將從積分電路輸出的電壓值交替地保持在第1保持電路和第2保持電路中， 也可并行地進行由積分電路、比較電路、電荷注入電路以及計數電路進行的處理和由放大電路以及AD轉換電路進行的處理。通過進行這樣的并行的動作，能夠高速地進行光檢測。一個實施方式所涉及的信號處理裝置中，可針對多組積分電路、比較電路、電荷注入電路、計數電路以及保持電路，設置1組放大電路以及AD轉換電路，將由各組保持電路輸出的電壓值依次輸入至放大電路。該情況下，通過包含光電二極管以及信號處理裝置的光檢測裝置，可進行攝像，另外，信號處理裝置的電路規模可以減小。一個實施方式所涉及的光檢測裝置，具備光電二極管，產生對應于入射光量的電荷；以及上述實施方式所涉及的信號處理裝置，輸出對應于光電二極管所產生的電荷的量的值的電信號。發明的效果本發明所涉及的信號處理裝置和光檢測裝置，能夠輸出對應于入射光量的高精度的數字值。
圖1是表示一個實施方式所涉及的光檢測裝置1的概略結構的圖。圖2是表示一個實施方式所涉及的光檢測裝置1的詳細結構的圖。
圖3是說明一個實施方式所涉及的光檢測裝置1的動作的流程圖。圖4是表示另一個實施方式所涉及的光檢測裝置IA的詳細結構的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，詳細地說明用于實施本發明的方式。另外，在附圖的說明中，對相同的要素標以相同的符號，省略重復的說明。圖1是表示一個實施方式所涉及的光檢測裝置1的概略結構的圖。該圖中所示的光檢測裝置1，包括光電二極管陣列2和信號處理裝置3。光電二極管陣列2包含N個光電二極管PD1 PDn。N個光電二極管PD1 PDn具有共同的結構。N個光電二極管PD1 PDn可形成于1個半導體基板上。另外，N個光電二極管PD1 PDn各自的受光區域可由閃爍器覆蓋，該閃爍器產生伴隨X射線等的能量線的入射的閃爍光。各光電二極管？0 產生對應于入射光量的電荷。另外，N為1以上的整數，η 為1以上N以下的各整數。另外，N為2以上的整數，N個光電二極管PD1 PDn可排列成1 維狀或2維狀。信號處理裝置3，輸出對應于各光電二極管PDn所產生的電荷的量的值的電信號 (數字信號)。信號處理裝置3包括N個讀出部I 4N、放大電路60、以及AD轉換電路70。 N個讀出部4i 4N具有共同的結構。各讀出部4n對應于光電二極管PDn而設置。信號處理裝置3也可形成在與形成有光電二極管陣列2的半導體基板不同的半導體基板上。另外， 也可在形成有光電二極管陣列2的半導體基板的背面設置閃爍器，形成有光電二極管陣列 2的半導體基板的表面和形成有信號處理裝置3的半導體基板的表面互相凸點(bump)連接。各讀出部4n包含積分電路10，比較電路20，電荷注入電路30，計數電路40，保持電路50以及開關SW。各讀出部4n中所包含的積分電路10，將從對應的光電二極管PD輸出的電荷存儲于積分電容元件中，將對應于該存儲電荷量的電壓值輸出至比較電路20以及保持電路50。比較電路20輸入從積分電路10輸出的電壓值，對該輸入電壓值和規定的基準值進行大小比較，當輸入電壓值達到基準值時，將表示該信息的飽和信號輸出至電荷注入電路30以及計數電路40。電荷注入電路30，基于從比較電路20輸出的飽和信號，將與積分電路10的積分電容元件中存儲的電荷極性相反的一定量的電荷注入到積分電容元件中。計數電路40，基于從比較電路20輸出的飽和信號，對從積分電路10輸出的電壓值達到基準值的次數進行在一定期間內計數。各讀出部4n中所包含的計數電路40經由開關SW連接于共同的配線。 保持電路50將從積分電路10輸出的電壓值采樣而保持，并將該保持的電壓值輸出至放大電路60。放大電路60的輸入端，與各讀出部4n中所包含的保持電路50的輸出端相連接。放大電路60，輸入由各讀出部4n中所包含 的保持電路50保持并依次輸出的電壓值，并向AD 轉換電路70輸出將該輸入的電壓值變為K倍(其中，K > 1)的電壓值。AD轉換電路70， 將比較電路20中的基準值的K倍的電壓值作為最大輸入電壓值，即滿階(fullscale)值， 輸入從放大電路60輸出的電壓值，輸出對應于該電壓值的數字值。圖2是表示一個實施方式所涉及的光檢測裝置1的詳細結構的圖。此處，表示有 1組光電二極管PD以及讀出部4，此外，除了放大電路60以及AD轉換電路70，還表示有基準值生成電路80。此處，作為保持電路50設置有2個保持電路51，52。積分電路10具有放大器Altl、積分電容元件Cltl以及開關SW1(1。放大器Altl的正向輸入端子接地。放大器Altl的反向輸入端子與光電二極管PD相連接。放大器Altl的反向輸入端子與輸出端子之間并聯設置有積分電容元件Cltl和開關SW1(I。該積分電路10在開關SWltl 閉合的時候，積分電容元件Cltl放電，輸出重置電平的電壓值。另一方面，該積分電路10在開關SWltl斷開的時候，將從光電二極管PD輸出的電荷存儲于積分電容元件Cltl，輸出對應于該積分電容元件Cltl中存儲的電荷的量的電壓值V1(l。比較電路20輸入從積分電路10輸出的電壓值Vltl，并對該電壓值Vltl和規定的基準值Vref2作大小比較。然后，比較電路20，在電壓值V達到基準值Vref2時，輸出表示該信息的飽和信號Φρ電荷注入電路30具有開關SW31 SW34以及電容元件C3tl。開關SW31、電容元件C3(1、 以及開關SW32依次連接，開關SW31的另一端與積分電路10的放大器Altl的反向輸入端子相連接，開關SW32的另一端與基準電位Vinj相連接。開關SW31和電容元件C3tl的接觸點經由開關SW33接地。開關SW32和電容元件C3tl的接觸點經由開關SW34接地。開關SW31及SW34分別基于從比較電路20輸出的飽和信號Ct1進行開閉。開關SW32及SW33分別基于從比較電路 20輸出的飽和信號Ct1的理論反轉信號Φ2進行開閉。即，該電荷注入電路30，基于從比較電路20輸出的飽和信號Φ ”將與積分電路10的積分電容元件Cltl中存儲的電荷極性相反的一定量的電荷注入到積分電容元件C1(l。計數電路40，基于從比較電路20輸出的飽和信號Φ1;對從積分電路10輸出的電壓值V達到基準值VMf2的次數進行在一定期間內的計數，并將該計數值作為數字值而輸出。這些積分電路10、比較電路20、電荷注入電路30、以及計數電路40具有AD轉換功能。即，將一定期間內從光電二極管PD輸出并存儲至積分電路10的積分電容元件Cltl的電荷的量的絕對值作為Q。，將基于從比較電路20輸出的飽和信號Φ ！而由電荷注入電路30 注入至積分電路10的積分電容元件Cltl中的電荷的量的絕對值作為Qp此時，根據計數電路40的計數值(數字值)是，Qtl除以Q1所得的值去掉小數部分后所得的整數值。另外，上述一定期間終了時從積分電路10輸出的電壓值是，Q0除以Q1所得的值減去上述整數值后得到的剩余的值所對應的電壓值。保持電路51以及保持電路52具有共同的結構。保持電路51以及保持電路52分別具有開關SW51 SW54以及電容元件C5(1。開關SW51、電容元件C5(1、以及開關SW52依次連接， 開關SW51的另一端與積分電路10的放大器Altl的輸出端子相連接，開關SW52的另一端與放大電路60的輸入端相連接。開關SW51和電容元件C5tl的接觸點經由開關SW53接地。開關 Sff52和電容元件C5tl的接觸點經由開關SW54接地。保持電路51以及保持電路52的各個中，開關SW51及SW54同時進行開閉。開關SW52及SW53同時進行開閉。開關sw51、sw54從閉合狀態轉換至斷開狀態時，在即將轉換之前來自積分電路10的輸出電壓值被保持于電容元件C5tl中。開關SW52、SW53斷開時，在電容元件Cki 中保持的電壓值被輸出至放大電路60。保持電路51，在計數電路40進行計數的一定期間的終了時，將從積分電路10輸出的電壓值采樣而保持，并將該保持的電壓值輸出至放大電路60。另一方面，保持電路52，在積分電路10的開關SWltl閉合時，將從積分電路10輸出的重置電平的電壓值采樣而保持，并將該保持的電壓值輸出至放大電路60。放大電路60，輸入從保持電路51輸出的電壓值V51，并且輸入從保持電路52輸出的電壓值V52，將使這些輸入的2個電壓值的差變為K倍的電壓值(K(V51-V52))輸出至AD轉換電路70。從保持電路51輸出的電壓值V51是，包含信號成分以及噪聲成分的電壓值中、 利用由積分電路10、比較電路20、電荷注入電路30以及計數電路40所構成的AD轉換功能進行AD轉換時的剩余的電壓值。從保持電路52輸出的電壓值V52，不包含信號成分，僅包含噪聲成分。因此，從放大電路60輸出的電壓值，表示從上述的剩余的電壓值中除去噪聲成分之后的值。如上所述，放大電路60輸入由保持電路51，52保持并輸出的電壓值，將使這些輸入的2個電壓值的差變為K倍的電壓值輸出至AD轉換電路70。另外，AD轉換電路70，將比較電路20中的基準值的K倍的電壓值作為最大輸入電壓值，輸入從放大電路60輸出的電壓值，并輸出對應于該輸入電壓值的數字值。于是，基準值生成電路70，輸入用于設定AD轉換電路70中的最大輸入電壓值的基準值Vrefl，將該基準值VMfl的K分之一的電壓值(VMfl/ K)作為基準值Vref2賦予比較電路20。基準值生成電路80可由電阻分壓電路構成。此外，本實施方式所涉及的光檢測裝置1還具備控制部90。該控制部90以規定的時序控制積分電路10中的開關SWltl的開閉動作，計數電路40的計數動作，保持電路51，52 中的SW51 SW54的開閉動作，開關SW的開閉動作，以及AD轉換電路70中的AD轉換動作。 艮口，如圖2所示，控制部90對于讀出部I 4n的各個開關SWltl，計數電路40，保持電路51 的SW51 SW54,保持電路52的SW51 SW54,以及開關SW和AD轉換電路40賦予控制信號， 以規定的時序控制這些要素的動作。其次，說明本實施方式所涉及的光檢測裝置1的動作。圖3是說明一個實施方式所涉及的光檢測裝置1的動作的流程圖。時刻、時，積分電路10的開關SWltl閉合，積分電容元件Cltl放電，從積分電路10 輸出的電壓值Vltl變為重置電平。此時，從比較電路20輸出的飽和信號Ct1為理論電平L， 電荷注入電路30的SW31及SW34分別斷開，電荷注入電路30的SW32及SW33分別閉合，計數電路40的計數值被初始化為值0。時刻、時，積分電路10的開關SWltl斷開，光電二極管PD中產生的電荷開始存儲至積分電容元件Cltl，對應于該存儲的電荷的量的電壓值Vltl從積分電路10輸出。從積分電路10輸出的電壓值Vltl，通過比較電路20與基準值Vref2比較。 時刻t2時，如果從積分電路10輸出的電壓值Vltl達到基準值V,ef2，則從比較電路 20輸出的飽和信號Φ ！從理論電平L轉換至理論電平H，伴隨于此，電荷注入電路30的開關SW31及SW34分別閉合，并且SW32及SW33分別斷開。然后，如果從積分電路10輸出的電壓值Vltl達到基準值VMf2時存儲于積分電容元件Cltl的電荷量Qltl ( = C10 · Vref2)，與至該時為止電荷注入電路30的電容元件C3tl中所存儲的電荷量Q3tl ( = C30-Vinj)彼此相等，則電荷注入電路30的電容元件C3tl中所存儲的電荷被注入至積分電路10的積分電容元件Cltl，積分電容元件Cltl中的電荷存儲量被重置。由此，從積分電路10輸出的電壓值Vltl暫時成為重置電平，對應于之后所存儲的電荷的量的電壓值Vltl從積分電路10輸出。另外，立刻地，從比較電路20輸出的飽和信號 Φ ！轉換為理論電平L，伴隨于此，電荷注入電路30的開關SW31及SW34分別斷開，并且SW32 及SW33分別閉合。時刻t3，時刻t4，時刻t5,以及時刻t6的各自時，進行時刻t2時的上述的一連串動作。此處，從時刻、至時刻t2為止的時間τ 12，從時刻t2至時刻t3為止的時間τ 23，從時刻 t3至時亥Ij t4為 止的時間τ 34,從時亥|J t4至時亥|J t5為止的時間τ 45，以及從時刻t5至時亥|J t6 為止的時間τ 56的各個，如果其間的向光電二極管PD的入射光量一定，則互相相等。這樣的重復動作，從積分電路10中的積分動作開始的時刻、開始，到經過一定時間T的時刻t7( = ti+T)為止進行。從時刻t6至時刻t7為止的時間比上述時間τ 12等短。 在該一定時間T的期間，從比較電路20輸出的飽和信號Ct1從理論電平L轉換為理論電平 H的次數，由計數電路40計數。S卩，計數電路40中的計數值，時刻t2時值為1，時刻t3時值為2，時刻t4時值為3，時刻t5時值為4，時刻t6時值為5。S卩，通過積分電路10、比較電路 20、電荷注入電路30、以及計數電路40，實現AD轉換功能。時刻t7前，保持電路51的開關SW51，SW54閉合，在時刻t7，保持電路51的開關SW51, Sff54斷開。其結果，時刻t7前從積分電路10輸出的電壓值Vltl的值V51通過保持電路51采樣并保持。另外，在時刻、，保持電路52的開關SW51，SW54閉合，時刻、之后保持電路52的開關SW51，Sff54斷開，其結果，時刻、時，通過積分電路10的開關SWltl斷開而產生的從積分電路10輸出的噪聲(kTC噪聲)的值V52通過保持電路52采樣并保持。之后，時刻t7以后的時刻t8 t9期間，通過將保持電路51及保持電路52各自的開關SW52，Sff53閉合，由保持電路51保持的電壓值V51，以及，由保持電路51保持的電壓值 V52，被輸入至放大電路60，該2個電壓值的差的K倍的電壓值(K(V51-V52))從放大電路60 輸出。從放大電路60輸出的電壓值被輸入至AD轉換電路70，對應于該輸入電壓值的數字值從AD轉換電路70輸出。另外，時刻t7以后，計數電路40中的計數動作停止，時刻t7時的計數值通過計數電路40保持。之后，在時刻t7 t9期間，讀出部4n的開關SW閉合，由該讀出部4n的計數電路40保持的計數值，經由開關SW而輸出。以上的動作中，在時刻、 t7期間的動作，在N個讀出部I 4n中并列地同時進行。另一方面，時刻、以后的動作，對于N個讀出部4i 4N依次進行。如上述的那樣，對于N個讀出部I 4n的各個依次地，作為相對于向光電二極管PD的入射光量的輸出值，可得到作為計數電路40的計數值的第1數字值，以及，作為AD轉換電路70的AD轉換結果的第2數字值。從上述動作可以理解，第2數字值相對于第1數字值位于下位。如果第1數字值由 Ml比特表示，第2數字值由M2比特表示，則從該光檢測裝置1輸出的數字值作為(M1+M2) 比特的數據Dmpm^1 Dtl表示。其中，上位Ml比特的數據Dt^i1 Dm2與第1數字值相對應， 下位M2比特的數據D^1 Dtl與第2數字值相對應。
因此，本實施方式所涉及的光檢測裝置1中，向光電二極管PD的入射光量值，通過由積分電路10、比較電路20、電荷注入電路30、以及計數電路40實現的AD轉換功能轉換為第1數字值，并且，通過該AD轉換功 能未實現AD轉換的剩余的值，通過AD轉換電路70而轉換為第2數字值。因此，該光檢測裝置1中，可在大的動態范圍內在短時間檢測出入射光量。另外，該光檢測裝置1中，多個光電二極管PD排列成1維狀或2維狀的情況下，能夠在大的動態范圍內對入射光像進行攝像。另外，本實施方式所涉及的光檢測裝置1中，放大電路60輸入從保持電路51輸出的電壓值V51，并且輸入從保持電路52輸出的電壓值V52，將使這些輸入的2個電壓值的差變為K倍(其中，Κ> 1)的電壓值(K(V51-V52))輸出至AD轉換電路70。之后，AD轉換電路 70，將比較電路20中的基準值Vref2的K倍的電壓值作為最大輸入電壓值，輸入從放大電路 60輸出的電壓值，并輸出對應于該電壓值的第2數字值(下位Μ2比特的數據D^1 Dtl)。 由此，AD轉換電路70中的AD轉換動作之時產生的噪聲被抑制為K分之一，所以從光檢測裝置1輸出的數字值(數據Dmt^1 Dtl)可成為高精度的數據。這樣，本實施方式所涉及的光檢測裝置1能夠輸出對應于入射光量的高精度的數字值。以上說明的結構中，2個保持電路51及保持電路52被設置，將分別從保持電路51 及保持電路52輸出的電壓值的差變為K倍的電壓值從放大電路60輸出。由此，從放大電路60輸出的電壓值，表示積分電路20中產生的噪聲成分被除去之后的值。在沒有必要除去這樣的噪聲成分的情況下，也可不設置保持電路52。此外，如圖4所示，作為保持電路50也可設置4個保持電路511; 521; 512，522。圖4 是表示另一個實施方式所涉及的光檢測裝置IA的詳細結構的圖。圖4中的4個保持電路 Sl1AZ1Al2A^的各個，與已經說明的圖2中的保持電路51，52的各結構具有相同的結構。保持電路511;512的各個，與圖2中的保持電路51相同地，將從積分電路20輸出的電壓值(包含信號成分以及噪聲成分)保持并輸出。保持電路521; 522的各個，與圖2中的保持電路52相同地，將從積分電路20輸出的電壓值(僅包含噪聲成分)保持并輸出。第 1組保持電路Sl1AZ1和第2組保持電路512，522雖然進行同樣的動作，但動作時序不同。S卩，光檢測裝置IA中，連續的多個期間的各個內，進行由積分電路10、比較電路 20、電荷注入電路30、以及計數電路40進行的AD轉換動作，并從計數電路40輸出計數值 (第1數字值)。該連續的多個期間內的某個第1期間中，由第1組保持電路Si1AZ1進行電壓值的采樣動作，另一方面，由第2組保持電路512，522進行保持的電壓值通過放大電路 60放大、通過AD轉換電路70進行AD轉換而輸出第2數字值。與該第1期間連續的第2期間中，由第2組保持電路512，522進行電壓值的采樣動作，另一方面，由第1組保持電路51” 52i進行保持的電壓值通過放大電路60放大、通過AD轉換電路70進行AD轉換而輸出第2 數字值。該光檢測裝置IA由控制部90A控制。如圖4所示，控制部90A對于讀出部4工 4n的各個開關SWltl，計數電路40，保持電路51!的Sff51 SW54，保持電路52!的Sff51 Sff54, 保持電路512的SW51 SW54,保持電路522的SW51 SW54,以及開關SW和AD轉換電路賦予控制信號，以規定的時序控制這些動作。這樣，光檢測裝置IA中，從積分電路10輸出的電壓值交替地采樣并保持于第1組保持電路Sl1AZ1和第2組保持電路512，522，并行地進行由積分電路10、比較電路20、電荷注入電路30、以及計數電路40進行的處理和由放大電路60以及AD轉換回路70進行的處理。因此，該光檢測裝置1A，除了能夠實現與上述的光檢測裝置1相同的效果，還能夠高速地進行光檢測或攝像。此外，光檢測裝置IA中，在積分電路20中產生的噪聲成分沒有除去的必要的情況下，也可不設置保持電路512，522。符號的說明L··· 光檢測裝置、2…光電二極管陣列、3…信號處理裝置、I 4N…讀出部、10···積分電路、20···比較電路、30···電荷注入電路、40···計數電路、50 52…保持電路、60···放大電路、70…AD轉換電路、80···基準值生成電路。
權利要求
1.一種信號處理裝置，其特征在于，輸出對應于電荷的量的值的電信號，該電荷為對應于向光電二極管的入射光量而在該光電二極管所產生的電荷， 所述信號處理裝置具備積分電路，具有存儲從所述光電二極管輸出的電荷的積分電容元件，并輸出對應于該積分電容元件中存儲的電荷的量的電壓值；比較電路，輸入從所述積分電路輸出的電壓值，對該電壓值和規定的基準值進行大小比較，當所述電壓值達到所述基準值時，輸出表示該信息的飽和信號；電荷注入電路，基于從所述比較電路輸出的飽和信號，將與所述積分電路的所述積分電容元件中存儲的電荷極性相反的一定量的電荷注入到所述積分電容元件中；計數電路，基于從所述比較電路輸出的飽和信號，對從所述積分電路輸出的電壓值達到所述基準值的次數進行計數；保持電路，將從所述積分電路輸出的電壓值保持并輸出；放大電路，輸入由所述保持電路保持并輸出的電壓值，輸出將該輸入的電壓值變為K 倍的電壓值，其中，K > 1 ；以及AD轉換電路，將所述比較電路中的所述基準值的K倍的電壓值作為最大輸入電壓值， 輸入從所述放大電路輸出的電壓值，輸出對應于該電壓值的數字值。
2.如權利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，還具備基準值生成電路，輸入用于設定所述AD轉換電路中的所述最大輸入電壓值的基準值，將該基準值的K分之一的電壓值作為所述基準值賦予所述比較電路。
3.如權利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于， 具備作為所述保持電路的第1保持電路和第2保持電路，所述放大電路輸入分別從所述第1保持電路以及所述第2保持電路輸出的電壓值，并輸出將該輸入的2個電壓值的差變為K倍的電壓值。
4.如權利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于， 具備作為所述保持電路的第1保持電路和第2保持電路，將從所述積分電路輸出的電壓值交替地保持在所述第1保持電路和所述第2保持電路中，并行地進行由所述積分電路、所述比較電路、所述電荷注入電路以及所述計數電路進行的處理、以及由所述放大電路以及所述AD轉換電路進行的處理。
5.如權利要求1 4中任意一項所述的信號處理裝置，其特征在于，針對多組所述積分電路、所述比較電路、所述電荷注入電路、所述計數電路以及所述保持電路，設置1組所述放大電路以及所述AD轉換電路，將由各組所述保持電路輸出的電壓值依次輸入至所述放大電路。
6.一種光檢測裝置，其特征在于， 具備光電二極管，產生對應于入射光量的電荷；以及如權利要求1 5中任意一項所述的信號處理裝置，輸出對應于所述光電二極管所產生的電荷的量的值的電信號。
全文摘要
一個實施方式的信號處理裝置中，積分電路將來自光電二極管的電荷存儲于積分電容元件，并輸出對應于電荷的量的電壓值。比較電路，當從積分電路輸出的電壓值達到基準值時，輸出飽和信號。電荷注入電路對應于飽和信號，將極性相反的電荷注入到積分電容元件中。計數電路，基于飽和信號，進行計數。保持電路，將來自積分電路的電壓值保持。放大電路輸出由保持電路保持的電壓值的K倍(其中，K＞1)的電壓值。AD轉換電路，將基準值的K倍的電壓值作為最大輸入電壓值，即滿階值，輸出對應于來自放大電路的電壓值的數字值。
文檔編號H04N5/335GK102308573SQ20108000647
公開日2012年1月4日 申請日期2010年1月29日 優先權日2009年2月3日
發明者小林真, 山本洋夫, 水野誠一郎 申請人:浜松光子學株式會社