[发明专利]固体摄像装置

说明书

固体摄像装置具备：对示出是否有光子向受光元件的入射的数字信号进行输出检测部；通过将从检测部输出的数字信号转换为模拟电压并进行计数，从而作为计数值来保持的计数值保持部；以及将计数值作为模拟信号进行输出的读出部，检测部具有：对光子进行检测的雪崩式放大型的受光元件、以及对受光元件的输出电位进行复位的复位部。

技术领域

本申请涉及固体摄像装置，例如涉及对微弱的光进行检测的固体摄像装置。

背景技术

近些年，在医疗、生物、放射线测量等各种领域，需要一种能够正确地测量小到一个光子(Photon)左右的微弱光的微弱光传感器。目前，作为微弱光传感器广范利用了光电倍增管(Photomultiplier Tube：PMT)。

但是，作为真空管器件的PMT，即便小也需要有10mm×10mm左右的大小，因此难于实现多像素化。并且，在利用PMT进行成像时，需要通过在XY面内对被摄体进行扫描等方法，先收集被摄体的各个点的信息，再进行图像化处理。为此，难于实现即时的拍摄。鉴于这种状况，为了同时实现微弱光传感器的多像素化以及高速化，则需要微弱光传感器的固态元件化。

作为对微弱光进行检测的固体摄像装置之一，提出了一种光子计数型的固体摄像装置，其对入射到光电二极管的光子进行计数，作为数字值的信号，将计数结果传输到像素之外(例如，参照专利文献1)。并且也存在具有如下结构的固体摄像装置，即连接有负载电阻，将施加了击穿电压以上的高电压的雪崩式光电二极管(所谓的盖革模式APD)排列成矩阵的固体摄像装置(例如，参照专利文献2)。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1 日本 特开平7-67043号公报

专利文献2 日本 特开昭61-152176号公报

(非专利文献)

非专利文献1“9.8μm SPAD-based Analogue Single Photon Counting Pixelwith Bias Controlled Sensitivity”

然而，在像专利文献1以及专利文献2这种将数字计数型的电路作为计数单元搭载到像素的情况下，计数电路的电路规模会大出1比特。为了得到所希望的灰度而增加比特数时，与电路元件数与比特数对应的信号线的数量也会成比例的增加，这样，像素单元尺寸就会增大，从而出现难于实现多像素化的问题。

并且，为了解决这一问题，公开一种将模拟电路作为计数单元来搭载到像素的固体摄像装置(例如，非专利文献1)。在非专利文献1所涉及的固体摄像装置中，每当光子入射到受光元件时，检测单元从保持起始电压的保持单元对电荷进行放电。

然而，实际上，由于光子能量的强弱而造成的振幅不均、以及用于控制来自保持单元的放电的控制晶体管的寄生电容的不均，因此从保持单元放电的电荷量也出现不均。为此，保持单元的电压的变化量(ΔV)不固定，每当光子入射时都会出现不同的情况。关于入射到受光元件的光子的数量的测量，是通过对复位电压、与减去ΔV的累积量时的保持单元的电压进行比较来实现的，因此，由于ΔV的不均而难于进行正确的测量。

发明内容

因此，本申请的目的在于提供一种具有高性能的光子计数功能、且能够以小的像素尺寸来实现多像素化的固体摄像装置。

为了达成上述的目的，本申请的一个形态所涉及的固体摄像装置具备：检测部，该检测部具有对光子进行检测的雪崩式放大型的受光元件、以及对该受光元件的输出电位进行复位的复位部，并且，该检测部对示出是否有光子向所述受光元件的入射的数字信号进行输出；计数值保持部，通过将从所述检测部输出的数字信号转换为模拟电压并进行计数，从而作为计数值来保持；以及读出部，将所述计数值作为模拟信号来输出。。