专利名称：光电转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电转换装置。
背景技术：
日本专利申请公开No. 2000-77644中的图1示出了使用光电晶体管的光电转换装置。在该图中，恒流源以及由该恒流源驱动的MOSFET提供共源极电路，并且MOSFET的栅极-源极电压确定光电晶体管的基极电位。在该图中，在光量改变时，光电晶体管的发射极电流改变，并且因此，基极-发射极电压改变。在这种情况下，主要改变光电晶体管的发射极电位而不是基极电位。因此，只要基极电位被设定为固定的电压，在操作期间基极电位就基本上保持恒定。然而，在该图中，在施加电力时，也就是说，在电源端子电压从OV被设定为电源电压时，基极电位从OV到达固定的电压需要长的时间。这是因为利用光电晶体管的光电流对基极中寄生的寄生电容充电消耗时间随着亮度变低，因为光电流更小而要求更多时间。因此，光电晶体管的发射极电流(像素的输出电流)收敛(converge)需要非常长的时间。因此，通常，如在图中那样地设置使基极电位复位的单元(例如，源极-漏极端子与基极连接且另一端子与复位电位连接的M0SFET)，并且通过在施加电力时使MOSFET导通，基极电位被复位以具有比固定的电压稍高的值。在这种情况下，由于共源极电路的特性，因此MOSFET 的栅极电位降低，由此光电晶体管的发射极电位降低。因此，从光电晶体管的发射极输出大的电流。在解除复位之后，也就是说，在使MOSFET截止之后，由于大的发射极电流因而基极电流大于光电流，并且因此，从基极抽出(draw out)过量的电荷，并且基极电位逐渐地稳定到固定的电压。此外，与此同时，发射极电流Ie也收敛(降低)，并且最终收敛到由下面表达式⑴获得的值。[表达式1]Ie ^ hFEX (Ip+Id)...(1)这里，hFE是光电晶体管的电流放大系数，Ip是光电流，并且Id是暗电流。发射极电流Ie的时间波形示出了其中在复位时期中产生过量的电流并且过量的电流逐渐地降低且最终收敛到由表达式(1)确定的值的波形。根据表达式(1)，发射极电流Ie的收敛值依赖于光电流Ip，并且随着光电流Ip降低，收敛需要更多时间。即使在执行这种复位操作时，发射极电流Ie的收敛仍然需要长时间。
发明内容
本发明的一个目的是，提供包括光电转换元件的光电转换装置，在该光电转换装置中在光电转换元件被初始化(复位)时输出电流表现出有利的收敛特性。根据本发明的一种光电转换装置包括第一光电转换元件，用于通过光电转换来产生电流；第一电流放大器，用于放大通过第一电流输入端子从第一光电转换元件输入的电流；第一初始化单元，用于初始化第一电流输入端子的电压；第一检测器，用于检测第一电流输入端子的电压；第一反馈单元，用于将由第一检测器检测的电压作为反馈信号反馈到第一电流放大器；以及校正单元，用于校正由第一电流放大器放大的电流，其中所述校正单元包括第二电流放大器，用于放大通过第二电流输入端子输入的电流；第二初始化单元，用于初始化第二电流输入端子的电压；第二检测器，用于检测第二电流输入端子的电压；第二反馈单元，用于将由第二检测器检测的电压作为反馈信号反馈到第二电流放大器； 以及算术运算单元，用于基于由第一电流放大器放大的电流和由第二电流放大器放大的电流来执行算术运算，以便校正由第一电流放大器放大的电流。本发明使得能够提供包括光电转换元件的光电转换装置，在该光电转换装置中在光电转换元件被初始化时输出电流表现出有利的收敛特性。从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
图1是示出根据本发明第--实施例的光电转换装置的示例性配置的图。
图2是示出根据本发明第--实施例的光电转换装置的示例性配置的图。
图3是示出根据本发明第--实施例的光电转换装置的操作的图。
图4是表示根据本发明第二二实施例的模拟结果的图。
图5是表示根据本发明第二二实施例的模拟结果的图。
图6是表示根据本发明第二二实施例的模拟结果的图。
图7是表示根据本发明第二二实施例的模拟结果的图。
图8是表示根据本发明第二二实施例的模拟结果的图。
图9是示出根据本发明第三Ξ实施例的光电转换装置的示例性配置的图。
图10是示出根据本发明第四实施例的光电转换装置的示例性配置的图。
图11是示出根据本发明第五实施例的光电转换装置的示例性配置的图。
图12是示出根据本发明第六实施例的光电转换装置的示例性配置的图。
图13是示出对于光电转换装置的光谱特性的模拟结果的图。
具体实施例方式现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。(第一实施例)图1是示出根据本发明第一实施例的光电转换装置的示例性配置的示意图。图1 中的光电转换装置包括第一光电转换元件10、第一电流放大器20、第一电流输入端子25、 第一初始化单元30、第一检测器40、第一反馈单元50、校正单元70和电流输出端子60。第一光电转换元件10利用光电转换来产生电流。光电转换将光转换成电信号。第一电流放大器20放大通过第一电流输入端子25从第一光电转换元件10输入的电流。第一初始化单元30初始化第一电流输入端子25的电压。第一检测器40检测第一电流输入端子25的电压。第一反馈单元50将由第一检测器40检测的电压作为反馈信号反馈到第一电流放大器20。校正单元70包括第二电流放大器80、第二电流输入端子85、第二初始化单元90、第二检测器100、第二反馈单元110和算术运算单元115。校正单元70校正由第一电流放大器20放大的电流。第二电流放大器80放大通过第二电流输入端子85输入的电流。第二初始化单元90初始化第二电流输入端子85的电压。第二检测器100检测第二电流输入端子85的电压。第二反馈单元110将由第二检测器100检测的电压作为反馈信号反馈到第二电流放大器80。算术运算单元115使用由第一电流放大器20放大的电流和由第二电流放大器80放大的电流来执行算术运算，以便校正由第一电流放大器20放大的电流。在图1中，在第一初始化单元30初始化第一电流输入端子25的端子电压以使其具有比固定值高的值时，第一检测器40检测初始化的端子电压，并且第一反馈单元50将初始化的端子电压反馈到第一电流放大器20。因此，在第一电流放大器20的输出电流中产生过量电流成分。此时，在校正单元70中，同样，第二初始化单元90初始化第二电流放大器 80的第二电流输入端子85的端子电压以使其具有比固定值高的值。然后，由第二检测器 100检测电压，并且第二反馈单元110将电压反馈到第二电流放大器80，由此在第二电流放大器80的输出电流中产生过量电流成分。使用第二电流放大器80的输出电流，算术运算单元115校正第一电流放大器20的输出电流，由此减小过量电流成分，使得能够提高从电流输出端子60输出的电流的收敛特性。因此，该配置使得能够提供其中在执行使第一光电转换元件10复位的操作时来自像素的输出电流表现出有利的收敛特性的光电转换装置。图2是示出图1中的光电转换装置的示例性电路配置的图。首先，将描述图1和图2之间的对应。在图2中，双极晶体管120被用作电流放大器20，并且MOS场效应晶体管 (FET) 130被用作初始化单元30。检测器40由恒流源140和M0SFET150提供。M0SFET160 被用作反馈单元50。此外，双极晶体管180被用作电流放大器80，并且M0SFET190被用作初始化单元90。检测器100由恒流源200和M0SFET210提供。此外，M0SFET220被用作反馈单元110，并且包括M0SFET230和MO的电流镜电路被用作算术运算单元115。在图2中， 在校正像素250中包括双极晶体管180、M0SFET190、恒流源200、M0SFET210和M0SFET220。 还设置了电流输出端子60和电源电压端子170。第一光电转换元件10包括例如执行光电转换的第一光电二极管。第一电流放大器20包括具有与第一光电二极管10的阳极连接的基极和与电源电压节点170连接的集电极的第一双极晶体管120，第一双极晶体管120从其发射极输出放大的电流。第一初始化单元30包括具有与复位信号输入端子连接的栅极、与第一双极晶体管 120的基极连接的漏极和与复位电压节点连接的源极的第一场效应晶体管(MOSFET) 130。 第一检测器40包括具有与第一双极晶体管120的基极连接的栅极和与电源电压节点170 连接的源极的第二场效应晶体管(MOSFET) 150、以及第一恒流源140。第一电流源140被连接在第二 M0SFET150的漏极和参考电压(地电位)节点之间。第一反馈单元50包括具有与第一双极晶体管120的发射极连接的源极、与第二 M0SFET150的漏极连接的栅极和与校正单元70连接的漏极的第三场效应晶体管(MOSFET) 160。第二电流放大器80包括具有与电源电压节点170连接的集电极的第二双极晶体管180，该第二双极晶体管180从其发射极输出放大的电流。第二初始化单元90包括具有与复位信号输入端子连接的栅极、与第二双极晶体管180的基极连接的漏极和与复位电压节点连接的源极的第四场效应晶体管(MOSFET) 190。第二检测器100包括具有与第二双极晶体管180的基极连接的栅极和与电源电压节点170连接的源极的第五场效应晶体管 (MOSFET) 210、以及第二恒流源200。第二恒流源200被连接在第五MOSFET 210的漏极和参考电压节点之间。第二反馈单元110包括具有与第二双极晶体管180的发射极连接的源极、与第五M0SFET210的漏极连接的栅极和与校正单元70连接的漏极的第六场效应晶体管 (MOSFET)220。算术运算单元115包括第七场效应晶体管(MOSFET) 230和第八场效应晶体管 (MOSFET) 240ο第七M0SFET230的漏极与第三M0SFET160的漏极连接，而第七M0SFET230的源极与参考电压节点连接。第八M0SFET240的栅极与它自己的漏极和第七M0SFET230的栅极连接，第八M0SFET240的漏极与第六M0SFET220的漏极连接，而第八M0SFET240的源极与参考电压节点连接。电流输出端子60与第七MOSFET 230的漏极连接。接下来，将描述图2中的光电转换装置的操作。在图2中，能够由下面的表达式 (2)来计算在流过M0SFET150和210中的每一个的电流Ipix与M0SFET150和210中的每一个的栅极和源极之间的电压Vgs之间的关系。[表达式2]
权利要求
1.一种光电转换装置，包括第一光电转换元件，用于通过光电转换来产生电流；第一电流放大器，用于放大通过第一电流输入端子从第一光电转换元件输入的电流； 第一初始化单元，用于初始化第一电流输入端子的电压； 第一检测器，用于检测第一电流输入端子的电压；第一反馈单元，用于将由第一检测器检测的电压作为反馈信号反馈到第一电流放大器；以及校正单元，用于校正由第一电流放大器放大的电流，其中所述校正单元包括第二电流放大器，用于放大通过第二电流输入端子输入的电流； 第二初始化单元，用于初始化第二电流输入端子的电压； 第二检测器，用于检测第二电流输入端子的电压；第二反馈单元，用于将由第二检测器检测的电压作为反馈信号反馈到第二电流放大器；以及算术运算单元，用于基于由第一电流放大器放大的电流和由第二电流放大器放大的电流来执行算术运算，以便校正由第一电流放大器放大的电流。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中所述算术运算单元输出如下的电流，所述电流通过从由第一电流放大器放大的电流中减去通过由第二电流放大器放大的电流乘以系数而导出的电流来导出。
3.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中第一光电转换元件包括第一光电二极管，第一电流放大器包括具有与第一光电二极管的阳极连接的基极、与电源电压节点连接的集电极以及用于输出放大的电流的发射极的第一双极晶体管，第一初始化单元包括具有与复位信号输入端子连接的栅极、与第一双极晶体管的基极连接的漏极和与复位电压节点连接的源极的第一场效应晶体管，第一检测器包括具有与第一双极晶体管的基极连接的栅极以及与电源电压节点连接的源极的第二场效应晶体管，并且具有与第二场效应晶体管的漏极连接的第一恒流源，以及第一反馈单元包括具有与第一双极晶体管的发射极连接的源极、与第二场效应晶体管的漏极连接的栅极以及与校正单元连接的漏极的第三场效应晶体管。
4.根据权利要求3所述的光电转换装置，其中第二电流放大器包括具有与电源电压节点连接的集电极以及用于输出放大的电流的发射极的第二双极晶体管，第二初始化单元包括具有与复位信号输入端子连接的栅极、与第二双极晶体管的基极连接的漏极和与复位电压节点连接的源极的第四场效应晶体管，第二检测器包括具有与第二双极晶体管的基极连接的栅极以及与电源电压节点连接的源极的第五场效应晶体管，并且具有与第五场效应晶体管的漏极连接的第二恒流源，以及第二反馈单元包括具有与第二双极晶体管的发射极连接的源极、与第五场效应晶体管的漏极连接的栅极以及与算术运算单元连接的漏极的第六场效应晶体管。
5.根据权利要求4所述的光电转换装置，其中所述算术运算单元包括第七场效应晶体管，所述第七场效应晶体管具有与第三场效应晶体管的漏极连接的漏极和与参考电压节点连接的源极，以及第八场效应晶体管，所述第八场效应晶体管具有与第七场效应晶体管的栅极连接的栅极、与第六场效应晶体管的漏极连接的漏极以及与参考电压节点连接的源极。
6.根据权利要求1所述的光电转换装置，还包括第二光电转换元件，所述第二光电转换元件与第二电流输入端子连接，并且被遮光。
7.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中所述校正单元包括第三电流放大器，用于放大通过第三电流输入端子输入的电流； 第三初始化单元，用于初始化第三电流输入端子的电压； 第三检测器，用于检测第三电流输入端子的电压；以及第三反馈单元，用于将由第三检测器检测的电压作为反馈信号反馈到第三电流放大器，其中所述算术运算单元基于由第一电流放大器放大的电流以及由第二电流放大器和第三电流放大器放大的电流来执行算术运算。
8.根据权利要求5所述的光电转换装置，其中所述算术运算单元包括第九场效应晶体管，所述第九场效应晶体管具有与第八场效应晶体管的漏极连接的栅极、与电源电压节点连接的漏极以及与第八场效应晶体管的栅极连接的源极，以及与第九场效应晶体管的源极连接的第三恒流源。
9.根据权利要求1所述的光电转换装置，还包括第四光电转换元件，用于通过光电转换来产生电流；第四电流放大器，用于放大通过第四电流输入端子从第四光电转换元件输入的电流； 第四初始化单元，用于初始化第四电流输入端子的电压； 第四检测器，用于检测第四电流输入端子的电压；第四反馈单元，用于将由第四检测器检测的电压作为反馈信号反馈到第四电流放大器，其中第一光电转换元件和第四光电转换元件被一个在另一个上地堆叠，使得交替地堆叠第一导电类型的光电转换区和与第一导电类型相反的第二导电类型的光电转换区，以及所述校正单元校正由第一电流放大器和第四电流放大器放大的电流。
10.根据权利要求9所述的光电转换装置，其中所述校正单元基于由第二电流放大器放大的电流来校正由第一电流放大器和第四电流放大器放大的电流。
11.根据权利要求9所述的光电转换装置，其中所述校正单元还包括第五电流放大器，用于放大通过第五电流输入端子输入的电流；第五初始化单元，用于初始化第五电流输入端子的电压； 第五检测器，用于检测第五电流输入端子的电压；以及第五反馈单元，用于将由第五检测器检测的电压作为反馈信号反馈到第五电流放大器，其中所述校正单元基于由第二电流放大器放大的电流来校正由第一电流放大器放大的电流，并且基于由第五电流放大器放大的电流来校正由第四电流放大器放大的电流。
全文摘要
本发明涉及光电转换装置。该光电转换装置包括第一电流放大器，用于放大通过第一电流输入端子输入的电流；第一初始化单元，用于初始化第一电流输入端子的电压；第一检测器，用于检测第一电流输入端子的电压；第一反馈单元，用于将该电压反馈到第一电流放大器；以及校正单元，该校正单元包括第二电流放大器，用于放大通过第二电流输入端子输入的电流；第二初始化单元，用于初始化通过第二电流输入端子输入的电压；第二检测器，用于检测第二电流输入端子的电压；第二反馈单元，用于将由第二检测器检测的电压反馈到第二电流放大器；以及算术运算单元，用于校正由第一电流放大器放大的电流。
文档编号H04N5/341GK102325240SQ20111011749
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月9日 优先权日2010年5月12日
发明者小林秀央 申请人:佳能株式会社