專利名稱：光檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸出與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電壓值的光檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
作為光檢測(cè)裝置的一種，具備產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的量的電 荷的光電二極管、蓄積在該光電二極管產(chǎn)生的電荷并輸出與該蓄積電 荷量對(duì)應(yīng)于的電壓值的積分電路、以及用于從積分電路的電壓值除去
失調(diào)(offset)誤差以及切換噪聲(以下將兩者合并稱為"失調(diào)誤差等") 的CDS (Correlated Double Sampling相關(guān)雙采樣)電路。
圖9中顯示了具備CDS電路的一般的光檢測(cè)裝置的構(gòu)成。該圖所 示的光檢測(cè)裝置3具備光電二極管PDX、光電二極管用開(kāi)關(guān)SWX、積 分電路32、以及CDS電路33。 CDS電路33包括第1電壓保持電路 34,、第2電壓保持電路342、以及差動(dòng)變換電路35。差動(dòng)變換電路35 由放大器以及4個(gè)電阻器構(gòu)成。此外，作為差動(dòng)變換電路，例如也能 夠使用非專利文獻(xiàn)1所記載的電路。
對(duì)圖9所示的光檢測(cè)裝置3的工作進(jìn)行說(shuō)明。以下所說(shuō)明的工作 在圖中未顯示的控制部的控制下進(jìn)行。圖10是說(shuō)明光檢測(cè)裝置3的工 作的時(shí)序圖。在該圖中顯示了 (a)積分電路32所包括的復(fù)位用開(kāi)關(guān) SW7的開(kāi)閉、(b)與光電二極管PDx—起設(shè)置的光電二極管用開(kāi)關(guān)SWX 的開(kāi)閉、(c)第1保持電路34i所包括的開(kāi)關(guān)SWs,的開(kāi)閉、(d)第2 保持電路342所包括的開(kāi)關(guān)SW82的開(kāi)閉、(e)來(lái)自積分電路32的輸出 電壓值、(f)來(lái)自第l保持電路34i的輸出電壓值、以及(g)來(lái)自第2 保持電路342的輸出電壓值。
圖10所示的各時(shí)刻的前后關(guān)系為"131《32<133<134<135<136<137"。 在從時(shí)刻132到時(shí)刻t35的期間，由于復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW7斷開(kāi)，因而積分 電路32成為能夠蓄積電荷的狀態(tài)，但是，由于光電二極管用開(kāi)關(guān)SWx 斷開(kāi)，因而電荷不從光電二極管PDx輸入，在積分電路32的電容器Cf中不蓄積電荷。但是，來(lái)自積分電路32的輸出電壓值，在復(fù)位用開(kāi)
關(guān)SW7從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)的時(shí)刻t32之后單調(diào)地變化，不久后 在時(shí)刻t33前的某個(gè)時(shí)刻通過(guò)失調(diào)誤差等而達(dá)到大致一定的電壓值(即， 失調(diào)電壓值)。
在第2保持電路342中，如果在時(shí)刻t33閉合的開(kāi)關(guān)SWs2在時(shí)刻t34 斷開(kāi)，則與時(shí)刻t34的積分電路32的輸出電壓值相對(duì)應(yīng)的電壓值由第2 保持電路342保持，在時(shí)刻134之后，從第2保持電路342輸出該保持的 電壓值。該輸出的電壓值表示從積分電路32輸出的失調(diào)電壓值。
如果從時(shí)刻t35起，將光電二極管用開(kāi)關(guān)SWx閉合一定期間，則在 光電二極管PDx產(chǎn)生并蓄積于該光電二極管PDx的結(jié)電容部的電荷經(jīng) 過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)SWx而向積分電路32輸入，并蓄積于積分電路 32的電容器Cf中。因此，從積分電路32輸出的電壓值成為由與蓄積 于電容器Cf中的電荷的量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加而成 的電壓值。
在第1保持電路34,中，如果在時(shí)刻t36閉合的開(kāi)關(guān)SW81在時(shí)刻t37 斷開(kāi)，則與時(shí)刻t37的積分電路32的輸出電壓值相對(duì)應(yīng)的電壓值由第1 保持電路34,保持，在時(shí)刻t37之后，從第1保持電路34i輸出該保持的 電壓值。該電壓值表示疊加了從積分電路32輸出的失調(diào)電壓值的信號(hào) 電壓值。
從第1保持電路3^以及第2保持電路342輸出的電壓值被輸入至 差動(dòng)變換電路35。在差動(dòng)變換電路35中，將與這兩個(gè)電壓值的差相對(duì) 應(yīng)的電壓值作為差動(dòng)信號(hào)而輸出。所輸出的電壓值表示除去了失調(diào)誤 差等的信號(hào)電壓值。
非專利文獻(xiàn)1: TEXAS INSTRUMENTS公司，ADS8482數(shù)字資料， 圖8。

發(fā)明內(nèi)容
在上述的光檢測(cè)裝置3中，由于差動(dòng)變換電路35包括4個(gè)電阻器， 因而產(chǎn)生熱噪聲變大的問(wèn)題。如果熱噪聲變大，則信號(hào)電壓值的S/N 降低。如果減小電阻器的電阻值，那么抑制了熱噪聲，但在該情況下， 有必要增加差動(dòng)變換電路35所包括的放大器的驅(qū)動(dòng)能力。如果增大放
6大器的驅(qū)動(dòng)能力，則放大器的電力消耗增加，結(jié)果產(chǎn)生作為光檢測(cè)裝 置3的電力消耗增加的問(wèn)題。
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于，提供一種能 夠抑制電力消耗的增加以及熱噪聲的產(chǎn)生的光檢測(cè)裝置。
本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置的特征在于，具備(1)光電二極管， 產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的量的電荷；(2)光電二極管用開(kāi)關(guān)， 一端 連接于光電二極管；(3)積分電路，與光電二極管用幵關(guān)的另一端相 連接，蓄積在光電二極管產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)而輸入的電荷， 輸出與所蓄積的電荷的量相對(duì)應(yīng)的電壓值；(4)噪聲除去電路，包括 具有第1和第2輸入端子以及第1和第2輸出端子的放大器，第1、第 2、第3、以及第4開(kāi)關(guān)，第l、第2、第3、以及第4電容器，其中， 第1和第2開(kāi)關(guān)的一端連接于積分電路的輸出端子，第1開(kāi)關(guān)的另一 端連接于第1電容器的一端，第2開(kāi)關(guān)的另一端連接于第2電容器的 一端，第1電容器的另一端連接于放大器的第1輸入端子，第2電容 器的另一端連接于放大器的第2輸入端子，第3開(kāi)關(guān)和第3電容器并 列地設(shè)在放大器的第1輸入端子和放大器的第1輸出端子之間，第4 開(kāi)關(guān)和第4電容器并列地設(shè)在放大器的第2輸入端子和放大器的第2 輸出端子之間，通過(guò)切換第1 第4開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉狀態(tài)，從而輸出與在規(guī) 定的時(shí)刻從積分電路輸出的電壓值和在規(guī)定的時(shí)刻之后從積分電路輸 出的電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值。
在該光檢測(cè)裝置中，如果與光電二極管一起設(shè)置的光電二極管用 開(kāi)關(guān)閉合，則在該光電二極管產(chǎn)生的電荷經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)而向 積分電路輸入并被蓄積，從積分電路輸出與該蓄積的電荷的量相對(duì)應(yīng) 的電壓值。在與光電二極管一起設(shè)置的光電二極管用開(kāi)關(guān)閉合之前， 從積分電路輸出因失調(diào)誤差等而引起的失調(diào)電壓值。在規(guī)定的時(shí)刻向 噪聲除去電路輸入失調(diào)電壓值，在規(guī)定時(shí)刻之后向噪聲除去電路輸入 由信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加而成的值。于是，噪聲除去電路作為 CDS電路而起作用，從由信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加而成的值除去 失調(diào)電壓值，并向放大器的第1和第2輸出端子輸出通過(guò)該除去而得 到的信號(hào)電壓值，以作為差動(dòng)信號(hào)。所以，該光檢測(cè)裝置的輸出成為 S/N比優(yōu)異的輸出。噪聲除去電路不需要電阻器。因此，能夠切實(shí)地抑
7制熱噪聲的產(chǎn)生。另外，由于不需要電阻器，因而不必增大放大器的 驅(qū)動(dòng)能力。所以，能夠抑制電力消耗的增加。
另外，在本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置中，優(yōu)選噪聲除去電路還包
括電壓源、以及一端連接于電壓源且另一端連接于第2開(kāi)關(guān)的另一端 的電壓施加用開(kāi)關(guān)。在此情況下，能夠擴(kuò)大噪聲除去電路所包括的放 大器的輸出范圍。
另外，優(yōu)選本發(fā)明所涉^1的光檢測(cè)裝置還具備AD轉(zhuǎn)換電路，該 AD轉(zhuǎn)換電路對(duì)從噪聲除去電路所包括的放大器的第1和第2輸出端子 輸出的差動(dòng)電壓值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。在此情況下，能夠?qū)脑肼暢ル?路所包括的放大器的第1和第2輸出端子輸出的差動(dòng)電壓值變換成數(shù) 字值，并輸出該數(shù)字值。
另外，優(yōu)選本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置還具備控制部，該控制部 控制光電二極管用開(kāi)關(guān)、積分電路、噪聲除去電路、以及AD轉(zhuǎn)換電 路的各自的工作。例如，在相對(duì)于多組光電二極管和光電二極管用開(kāi) 關(guān)設(shè)置1組積分電路和噪聲除去電路的情況下，通過(guò)控制部進(jìn)行控制， 能夠使多個(gè)光電二極管依次連接于積分電路，從噪聲除去電路依次輸 出除去了失調(diào)誤差等的信號(hào)值。結(jié)果，將多個(gè)光電二極管排列成一維 狀或二維狀，并能夠?qū)σ痪S圖像或二維圖像進(jìn)行拍攝，另外，能夠縮 小整體的電路規(guī)模。
本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置的特征在于，具備光電二極管，產(chǎn) 生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的量的電荷；光電二極管用開(kāi)關(guān)， 一端連接于 光電二極管；積分電路，與光電二極管用開(kāi)關(guān)的另一端相連接，蓄積 在光電二極管產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)而輸入的電荷，輸出與所 蓄積的電荷的量相對(duì)應(yīng)的電壓值；第1噪聲除去電路，輸出與在規(guī)定 的時(shí)刻從積分電路輸出的電壓值和在規(guī)定的時(shí)刻之后從積分電路輸出 的電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值；第2噪聲除去電路，包括具有第l 和第2輸入端子以及第1和第2輸出端子的放大器，第1、第2、第3、 以及第4開(kāi)關(guān)，第l、第2、第3、以及第4電容器，其中，第l和第 2開(kāi)關(guān)的一端連接于第1噪聲除去電路的輸出端子，第1幵關(guān)的另一端 連接于第1電容器的一端，第2開(kāi)關(guān)的另一端連接于第2電容器的一 端，第1電容器的另一端連接于放大器的第1輸入端子，第2電容器的另一端連接于放大器的第2輸入端子，第3開(kāi)關(guān)和第3電容器并列 地設(shè)在放大器的第1輸入端子和放大器的第1輸出端子之間，第4開(kāi) 關(guān)和第4電容器并列地設(shè)在放大器的第2輸入端子和放大器的第2輸 出端子之間，通過(guò)切換第1 第4開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉狀態(tài)，從而輸出與在規(guī)定 的時(shí)刻從第1噪聲除去電路輸出的電壓值和在規(guī)定的時(shí)刻之后從第1 噪聲除去電路輸出的電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值。
在該光檢測(cè)裝置中，如果與光電二極管一起設(shè)置的光電二極管用 開(kāi)關(guān)閉合，則在該光電二極管產(chǎn)生的電荷經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)而向 積分電路輸入并被蓄積，從積分電路輸出與該蓄積的電荷的量相對(duì)應(yīng) 的電壓值。在與光電二極管一起設(shè)置的光電二極管用開(kāi)關(guān)閉合之前， 從積分電路輸出因失調(diào)誤差等而引起的失調(diào)電壓值。在規(guī)定的時(shí)刻向 第1噪聲除去電路輸入失調(diào)電壓值，在規(guī)定時(shí)刻之后向第1噪聲除去 電路輸入由信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加而成的值。于是，第1噪聲 除去電路作為CDS電路而起作用，從由信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加 而成的值除去失調(diào)電壓值，并輸出除去后的電壓值。連接于第1噪聲 除去電路的第2噪聲除去電路也作為CDS電路而起作用，在第1噪聲 除去電路的輸出電壓值中殘存有失調(diào)電壓值的情況下，從該輸出電壓 值除去殘存的失調(diào)電壓值，將除去后的信號(hào)電壓值作為差動(dòng)信號(hào)，從 放大器的第1和第2輸出端子輸出。所以，該光檢測(cè)裝置的輸出成為 S/N比優(yōu)異的輸出。第1和第2噪聲除去電路不需要電阻器。因此，能 夠切實(shí)地抑制熱噪聲的產(chǎn)生。另外，由于不需要電阻器，因而不必增 大放大器的驅(qū)動(dòng)能力。所以，能夠抑制電力消耗的增加。
另外，在本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置中，優(yōu)選第2噪聲除去電路 還包括電壓源、以及一端連接于電壓源且另一端連接于第2開(kāi)關(guān)的另 一端的電壓施加用開(kāi)關(guān)。在此情況下，能夠擴(kuò)大第2噪聲除去電路所 包括的放大器的輸出范圍。
另外，優(yōu)選本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置還具備AD轉(zhuǎn)換電路，該 AD轉(zhuǎn)換電路對(duì)從第2噪聲除去電路所包括的放大器的第1和第2輸出 端子輸出的差動(dòng)電壓值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并將其輸出。在此情況下，能夠 將從第2噪聲除去電路所包括的放大器的第1和第2輸出端子輸出的 差動(dòng)電壓值變換成數(shù)字值，并輸出該數(shù)字值。
9另外，優(yōu)選本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置還具備控制部，該控制部 控制光電二極管用開(kāi)關(guān)、積分電路、第1噪聲除去電路、第2噪聲除
去電路、以及AD轉(zhuǎn)換電路的各自的工作。在此情況下，將多個(gè)光電 二極管排列成一維狀或二維狀，并能夠?qū)σ痪S圖像或二維圖像進(jìn)行拍 攝，另外，能夠縮小整體的電路規(guī)模。
依照本發(fā)明，能夠抑制電力消耗的增加以及熱噪聲的產(chǎn)生。


圖1是第1實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置1的構(gòu)成圖。
圖2是第1實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置1所包括的光電二極管
PDm，n、光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm，n、積分電路12m、以及噪聲除去電路
13m的電路圖。
圖3是說(shuō)明第1實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置1的工作的時(shí)序圖。 圖4是說(shuō)明第1實(shí)施方式所涉及的噪聲除去電路13 的工作的時(shí) 序圖。
圖5是說(shuō)明在使噪聲除去電路13m不作為CDS電路而起作用的情
況下的光檢測(cè)裝置1的工作的時(shí)序圖。
圖6是第2實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置2的電路圖。
圖7是說(shuō)明第2實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置2的工作的時(shí)序圖。
圖8是說(shuō)明在使第2噪聲除去電路23不作為CDS電路而起作用
的情況下的光檢測(cè)裝置2的工作的時(shí)序圖。
圖9是具備噪聲除去電路的一般的光檢測(cè)裝置3的構(gòu)成圖。
圖IO是具備CDS電路的一般的光檢測(cè)裝置3的工作的時(shí)序圖。
符號(hào)說(shuō)明
1、 2光檢測(cè)裝置
11光檢測(cè)部
12、 22積分電路
13噪聲除去電路
14、 24AD轉(zhuǎn)換電路
19、 29控制部23第2噪聲除去電路 25第l噪聲除去電路 A2、 A3、 A5放大器 C3廣C34電容器
SW、 SW!,廣SWm，n光電二極管用開(kāi)關(guān)
SW2復(fù)位用開(kāi)關(guān)
SW31 SW35開(kāi)關(guān)
v3電源
PD光電二極管
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，詳細(xì)地說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。此外， 在附圖的說(shuō)明中，對(duì)于相同的要素標(biāo)注相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。 (第1實(shí)施方式)
首先，對(duì)本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置的第1實(shí)施方式加以說(shuō)明。 圖1是第1實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置1的構(gòu)成圖。該圖所示的光 檢測(cè)裝置1能夠拍攝二維圖像，并具備光檢測(cè)部(拍攝領(lǐng)域)11、 M 個(gè)積分電路12廣12m、 M個(gè)噪聲除去電路13廣13m、 M個(gè)AD轉(zhuǎn)換電路 14,~14M、以及控制部19。在此，M是2以上的整數(shù)。另外，以下出現(xiàn) 的N為2以上的整數(shù)，m為1以上M以下的任意的整數(shù)，n為1以上 N以下的任意的整數(shù)。M個(gè)積分電路12廣12m具有共同的枸成。M個(gè) 噪聲除去電路13, 13m具有共同的構(gòu)成。另外，M個(gè)AD轉(zhuǎn)換電路 14廣14m具有共同的枸成。
光檢測(cè)部11包括MxN個(gè)光電二極管PDw PDm,n以及MxN個(gè)光 電二極管用開(kāi)關(guān)SW,，廣SWm,n，以光電二極管PDm,n以及光電二極管用 開(kāi)關(guān)SWm，n為一組，將這些二維排列為M行N歹U。各光電二極管PDm，n 產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的量的電荷，位于第m行第n列。在各光電 二極管PD，上連接有光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm,n的一端，該光電二極管 用開(kāi)關(guān)SWm,n的另一端連接于配線Lm。
各積分電路12m經(jīng)由配線Lm而與光電二極管用開(kāi)關(guān)SW^的另一 端相連接，并蓄積經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm，n以及配線Lm而輸入的電荷，向噪聲除去電路13m輸出與該蓄積電荷量相對(duì)應(yīng)的電壓值。各 噪聲除去電路Bm向AD轉(zhuǎn)換電路14m輸出與在規(guī)定的時(shí)刻從積分電路 12m輸出的電壓值和在該規(guī)定的時(shí)刻之后從積分電路12m輸出的電壓值 的差相對(duì)應(yīng)的電壓值。
各AD轉(zhuǎn)換電路14m，輸入從噪聲除去電路13m所包括的放大器 A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子(第1輸出端子)以及正側(cè)的差動(dòng)輸出端子
(第2輸出端子)輸出的差動(dòng)電壓值，將該差動(dòng)電壓值(模擬值)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字值，并輸出該數(shù)字值?？刂撇?9控制光檢測(cè)部11所包括的 MxN個(gè)光電二極管用開(kāi)關(guān)SW!，廣SWm，n、 M個(gè)積分電路12廣12m、 M 個(gè)噪聲除去電路13廣13M、以及M個(gè)AD轉(zhuǎn)換電路14廣14m的各自的工作。
圖2是第1實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置1所包括的光電二極管
PDm，n、光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm,n、積分電路12m、噪聲除去電路13m、
以及AD轉(zhuǎn)換電路14m的電路圖。此外，在該圖中，代表性地顯示了光 檢測(cè)部11所包括的MxN個(gè)光電二極管PD,，廣PDm,n以及MxN個(gè)光電 二極管用開(kāi)關(guān)SWu SWm,n中的位于第m行第n列的光電二極管PDm,n 以及光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm,n。
各積分電路12m具備放大器A2、復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2、 K個(gè)電容器 Cfi CfK、以及K個(gè)開(kāi)關(guān)SWf廣SWfK。在此，K是2以上的整數(shù)，以下 出現(xiàn)的k為1以上K以下的任意的整數(shù)。電容器Qk的一端連接于放大 器A2的倒相輸入端子，電容器Qk的另一端經(jīng)由開(kāi)關(guān)SWfk而連接于放 大器A2的輸出端子。以電容器Qk以及開(kāi)關(guān)SWfk為一組，將其并列地 連接于放大器A2的倒相輸入端子和輸出端子之間。復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2 與電容器Cft以及開(kāi)關(guān)SWft的各組并列地連接，設(shè)在放大器A2的倒相 輸入端子和輸出端子之間。放大器A2的倒相輸入端子與配線Lm相連 接，向放大器A2的非倒相輸入端子輸入規(guī)定電壓值。根據(jù)開(kāi)關(guān) SWfl~SWK中的某一個(gè)開(kāi)關(guān)是否閉合，決定放大器A2的非倒相輸入端 子和輸出端子之間的反饋電容部的電容值。
積分電路12m在復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2斷開(kāi)時(shí)，將在光電二極管PDm，n 產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm,n以及配線Lm而輸入的電荷蓄積于 電容器Qu中，輸出與蓄積于電容器Qk中的電荷相對(duì)應(yīng)于的量的電壓通過(guò)閉合復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2，從而使電容 器Qk放電，將電壓值初始化。
各噪聲除去電路13m具備放大器A3、開(kāi)關(guān)SW31 (第1開(kāi)關(guān))、開(kāi) 關(guān)SW32 (第2開(kāi)關(guān))、開(kāi)關(guān)SW33 (第3開(kāi)關(guān))、開(kāi)關(guān)SW34 (第4開(kāi)關(guān))、
開(kāi)關(guān)SW35 (電壓施加用開(kāi)關(guān))、電容器Q,(第l電容器)、電容器C32
(第2電容器)、電容器C33 (第3電容器)、電容器C34 (第4電容器)、 以及電源V3。開(kāi)關(guān)SW31以及開(kāi)關(guān)SW32的一端連接于積分電路12m的 輸出端子。開(kāi)關(guān)SW31的另一端連接于C31的一端，開(kāi)關(guān)SW32的另一端 連接于C32的一端。電容器C31的另一端連接于放大器A3的正側(cè)的差 動(dòng)輸入端子(第1輸入端子)，電容器C32的另一端連接于放大器A3 的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子(第2輸入端子)。開(kāi)關(guān)SW33以及電容器C33 相互并列地連接，設(shè)在放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子和負(fù)側(cè)的差動(dòng)
輸入端子(第1輸出端子)之間。開(kāi)關(guān)SW34以及電容器C34相互并列
地連接，設(shè)在放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子和正側(cè)的差動(dòng)輸出端子
(第2輸出端子)之間。電源V3與開(kāi)關(guān)SW35的一端相連接，該開(kāi)關(guān)
SW35的另一端與電容器C32的一端相連接。
利用噪聲除去電路13m獲取在規(guī)定的時(shí)刻從積分電路12m輸出的 電壓值。然后，在該規(guī)定的時(shí)刻之后，通過(guò)開(kāi)關(guān)SW33從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變
為斷開(kāi)狀態(tài)，進(jìn)而開(kāi)關(guān)SWw從斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，從而向放大
器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子輸入與從積分電路12m輸出的電壓值的變 動(dòng)部分相對(duì)應(yīng)的量的電荷。在第l實(shí)施方式中，將開(kāi)關(guān)SW3,最初從閉
合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)的時(shí)刻(t14)作為規(guī)定的時(shí)刻。
另外，利用噪聲除去電路13m也獲取在開(kāi)關(guān)SW32從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變 為斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)從積分電路12m輸出的電壓值。隨后，通過(guò)開(kāi)關(guān)SWM從 閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)，進(jìn)而開(kāi)關(guān)SW35從斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，
從而向放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子輸入電源V3的電壓值和所獲
取的電壓值的差分。
放大器A3，從負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子以及正側(cè)的差動(dòng)輸出端子輸出
正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值和負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓 值的差，以作為相對(duì)于中心電壓值而對(duì)稱性地進(jìn)行搖擺的差動(dòng)信號(hào)。
例如，在中心電壓值為2.5V的放大器A3中，如果負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端
13子的輸入電壓值為2.2V，且正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值為3V， 則來(lái)自負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值為2.1V，來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸 出端子的輸出電壓值為2.9V。
接著，對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置1的工作進(jìn)行說(shuō)明。 以下所說(shuō)明的工作，在控制部19的控制下進(jìn)行。圖3是說(shuō)明第1實(shí)施 方式所涉及的光檢測(cè)裝置1的工作的時(shí)序圖。在該圖中，作為第1實(shí) 施方式的工作，顯示了 (a)積分電路12m所包括的復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2的 開(kāi)閉、(b)對(duì)應(yīng)于光電二極管PD,而設(shè)置的光電二極管用開(kāi)關(guān)SW^ 的開(kāi)閉、(c)噪聲除去電路13m所包括的開(kāi)關(guān)SW^的開(kāi)閉、(d)噪聲
除去電路13m所包括的開(kāi)關(guān)SW32的開(kāi)閉、(e)噪聲除去電路13m所包 括的開(kāi)關(guān)SW33的開(kāi)閉和幵關(guān)SW34的開(kāi)閉、(f)噪聲除去電路13m所包 括的開(kāi)關(guān)SW35的開(kāi)閉、(g)來(lái)自積分電路12m的輸出電壓值、(h)來(lái) 自噪聲除去電路13m所包括的放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出 電壓值、以及(0來(lái)自噪聲除去電路13m所包括的放大器A3的負(fù)側(cè)的 差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值。各時(shí)刻的前后關(guān)系為"t <t12<t13<t14 <t15<t16<t17"o
在第1實(shí)施方式中，如圖3 (a) ~ (i)所示地進(jìn)行工作。g卩，在 時(shí)刻t ，積分電路12m所包括的復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2閉合，電容器Qw放
電，將來(lái)自積分電路12m的輸出電力值初始化。在時(shí)刻tu，噪聲除去 電路13m所包括的開(kāi)關(guān)SWw和開(kāi)關(guān)SW34閉合，電容器C33和電容器 C34放電，將來(lái)自噪聲除去電路13m的輸出電力值初始化。在時(shí)刻112， 噪聲除去電路13m所包括的開(kāi)關(guān)SW32斷開(kāi)，在時(shí)刻113，積分電路12m 所包括的復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2斷開(kāi)，在時(shí)刻t,4，噪聲除去電路13m所包括 的開(kāi)關(guān)SW^斷開(kāi)。然后，從時(shí)刻tis起，光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm,n閉合 一定期間，在光電二極管PD,產(chǎn)生并蓄積于光電二極管PDm,n的結(jié)電 容部的電荷經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm，n以及配線Lm而被輸入至積分 電路12m。在時(shí)刻t16，噪聲除去電路13m所包括的開(kāi)關(guān)SW33和開(kāi)關(guān)SW34 斷開(kāi)，在時(shí)刻t17，噪聲除去電路13m所包括的開(kāi)關(guān)SW3,和開(kāi)關(guān)SW35 閉合。
積分電路12m成為能夠蓄積電荷的狀態(tài)的時(shí)刻，為復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2 斷開(kāi)的時(shí)刻t13。在從時(shí)刻tn至?xí)r刻t15的期間，由于復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2
14斷開(kāi)，因而積分電路12m成為能夠蓄積電荷的狀態(tài)，但是，由于光電 二極管用開(kāi)關(guān)SWm,n斷開(kāi)，因而電荷不從光電二極管PDm,n輸入，在電 容器Qk中不蓄積電荷。然而，由于失調(diào)誤差等，來(lái)自積分電路12m的 輸出電壓值，在時(shí)刻tn之后單調(diào)地變化，不久后在時(shí)刻114前的某個(gè)時(shí)
刻達(dá)到大致一定的電壓值(即，失調(diào)電壓值)。
在噪聲除去電路13m中，在時(shí)刻tu，開(kāi)關(guān)SW32從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?斷開(kāi)狀態(tài)。于是，與在時(shí)刻t,2從積分電路12m輸出的電壓值相對(duì)應(yīng)的 量的電荷蓄積于電容器C32中。在時(shí)刻tu，由于積分電路12m為初始化 了的狀態(tài)，因而蓄積于電容器C32中的電荷為與初始化了的積分電路 12m的電壓值(以下，稱為"復(fù)位電壓值")相對(duì)應(yīng)的量。如此，復(fù)位 電壓值被噪聲除去電路Bm獲取。
在噪聲除去電路13m中，如果在時(shí)刻tw，開(kāi)關(guān)SWw從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn) 變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)，則在該時(shí)刻114 (規(guī)定的時(shí)刻)，與從積分電路12m輸出 的電壓值相對(duì)應(yīng)的量的電荷蓄積于電容器C31中。在時(shí)刻t14，由于積 分電路12m輸出失調(diào)電壓值，因而蓄積于電容器C31中的電荷量為與失 調(diào)電壓值相對(duì)應(yīng)的量。如此，失調(diào)電壓值被噪聲除去電路Bm獲取。
從時(shí)刻t,5起，光電二極管用開(kāi)關(guān)SW,閉合一定期間，在光電二
極管PD,產(chǎn)生并蓄積于光電二極管PD，的結(jié)電容部的電荷經(jīng)過(guò)光電
二極管用開(kāi)關(guān)SWm，n以及配線Lm而被輸入至積分電路12m。積分電路 12m輸出由與蓄積于電容器Cft中的電荷的量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓值和失 調(diào)電壓值疊加而成的電壓值。
在噪聲除去電路13m中，如果在時(shí)刻t^，開(kāi)關(guān)SW33斷開(kāi)，在時(shí)刻
t17，開(kāi)關(guān)SW"閉合，則在時(shí)刻tn從積分電路12m輸出的電壓值被輸入 至電容器<:31。于是，與該電壓值相對(duì)應(yīng)的電荷量和已經(jīng)蓄積于電容器
C3,中的電荷量的差分蓄積于電容器C33中。然后，向放大器A3的正側(cè)
的差動(dòng)輸入端子輸入與蓄積于電容器c33中的電荷量相對(duì)應(yīng)的電壓值。
該電壓值成為由信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加而成的電壓值與失調(diào)電
壓值的差，即信號(hào)電壓值。如此，噪聲除去電路13m作為CDS電路而
起作用。
在噪聲除去電路13m中，如果在時(shí)刻t,6，開(kāi)關(guān)SW34斷開(kāi)，在時(shí)刻 t17，開(kāi)關(guān)SW35閉合，則電源V3的電壓值被輸入至電容器C32。于是，與電源V3的電壓值相對(duì)應(yīng)的電荷量和己經(jīng)蓄積于電容器C32中的電荷量的差分蓄積于電容器q4中。然后，向放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子輸入與蓄積于電容器C34中的電荷量相對(duì)應(yīng)的電壓值。該電壓值成為與電源V3的電壓值和復(fù)位電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的電壓值。
在噪聲除去電路13m中，在時(shí)刻tn之后，從放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子和正側(cè)的差動(dòng)輸出端子輸出與放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值和負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的電壓值的信號(hào)。在放大器A3中設(shè)定有中心電壓值，從正側(cè)的差動(dòng)輸
出端子和負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子輸出的電壓值能夠由下述(1)式和(2)
式表示。在此，來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值為v。+，來(lái)自負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值為v。.，正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電
壓值為Vi+，負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值為Vi.，放大器A3的中心電壓值為Ve。m。
V0+=(Vi+-Vi-)+2+Vcom …(l)
Vo-:-(Vi+陽(yáng)Vi-)+2+Vcom …(2)
正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值Vi+為信號(hào)電壓值。負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值Vi.為與電源V3的電壓值和復(fù)位電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的電壓值。所以，由上述(1)式和(2)式表示的來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值V。+和來(lái)自負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值Ve.為除去了失調(diào)誤差等且S/N優(yōu)異的電壓值。在時(shí)刻1|7之后的某個(gè)時(shí)刻從噪聲除去電路13m輸出的電壓值，被輸出至AD轉(zhuǎn)換電路14m，由AD轉(zhuǎn)換電路14m進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
如果與第n列的M個(gè)光電二極管PD^ PDM,n相關(guān)的并列的處理如上述般完成，則同樣地進(jìn)行與下一列的M個(gè)光電二極管PD,，^ PDm，w相關(guān)的并列的處理。如此，重復(fù)進(jìn)行與各列的M個(gè)光電二極管
PD^ PDM,n相關(guān)的處理。
著眼于第m行，通過(guò)N個(gè)光電二極管用開(kāi)關(guān)SWmJ~SWm，N依次閉
合，使得N個(gè)光電二極管PD^ PDM,n依次連接于積分電路12m。各光電二極管PD，具有以一定周期連接于積分電路12m的期間，在從前一
次的連接期間至這一次的連接期間之間產(chǎn)生并蓄積于該光電二極管
PDmn的結(jié)電容部的電荷，經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)SWm，n以及配線Lm而被輸入至積分電路12m。
所以，該光檢測(cè)裝置1能夠拍攝除去了失調(diào)誤差等且S/N優(yōu)異的一維圖像或二維圖像，并且能夠縮小整體的電路規(guī)模。
在該光檢測(cè)裝置1中，通過(guò)在噪聲除去電路13m中具備電源V3以及開(kāi)關(guān)SW^，從而擴(kuò)大了噪聲除去電路13m的輸出電壓值的范圍。圖4是說(shuō)明第1實(shí)施方式所涉及的噪聲除去電路13m的工作的時(shí)序圖。在
該圖中，作為第l實(shí)施方式的工作，(a)顯示了來(lái)自噪聲除去電路13m
所包括的放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值。另外，作為在噪聲除去電路13m不具備電源V3以及開(kāi)關(guān)SW35的情況下的工作，
顯示了來(lái)自(b)噪聲除去電路13m所包括的放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸
出端子的輸出電壓值。
在電源V3的電壓值V3為2.2V，放大器A3的中心電壓值Ve。m為
2.5V，放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值Vj+為0.2V 4.2V的情況下，如圖4 (a)所示，來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值V。+成為1.5V 3.5V。該值由前面所述的(1)式算出。另外，依照(1)式，在正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值Vi+為OV時(shí)，來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值V。+為1.4V。艮P，在放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸出端子上，能夠進(jìn)行1.4V以上的輸出。此外，使用上述(2)式也能夠算出放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出范圍。在負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子上，能夠進(jìn)行3.6V以下的輸出。
另一方面，在噪聲除去電路13m不包括電源V3以及開(kāi)關(guān)SW35的情況下，向放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子輸入復(fù)位電壓值。由于復(fù)位電壓值幾乎為0V，因而來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子和負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值能夠由下述(3)和(4)式表示。在此，與上述(1)和(2)式相同，來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值為V。+，來(lái)自負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值為V。.，正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值為Vj+，負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值為Vi.，放大器A3的中心電壓值為Vc。m。
V0+=Vi++2+Vc。m …(3)
V0-=-Vi++2+Vcom …(4)
在上述(3)中，在放大器A3的中心電壓值V,為2.5V，放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值Vi+為0.2V-4.2V的情況下，如圖4(b)所示，來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值V。+為2.6V 4.6V。另外，依照(3)式，在正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值V&為0V時(shí)，來(lái)自正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值V。+為2.5V。艮P，在放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸出端子上，不能進(jìn)行不足2.5V的輸出。此外，也能夠使用上述(4)式算出放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出范圍。在負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子上，不能進(jìn)行超過(guò)2.5V的輸出。
與在噪聲除去電路13m不具備電源V3以及開(kāi)關(guān)SW35的情況下的工作相對(duì)比，可以判定，在第1實(shí)施方式中，通過(guò)噪聲除去電路13m具備電源V3以及開(kāi)關(guān)SW35，從而擴(kuò)大了噪聲除去電路13m所包括的放
大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸出端子以及負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出范圍。
另外，在該光檢測(cè)裝置1中，能夠使噪聲除去電路13m不作為CDS電路而起作用。圖5是說(shuō)明在使噪聲除去電路13m不作為CDS電路而起作用的情況下的光檢測(cè)裝置1的工作的時(shí)序圖。該圖所示的時(shí)刻t ~t13、 115 117與圖3所示的時(shí)刻t t13、 ti廣tn相同。圖5 (a) ~ (f)與圖3 (a) (f)幾乎相同，與圖3的不同點(diǎn)在于，圖5 (c)所示的開(kāi)關(guān)SWw在時(shí)刻k斷開(kāi)。如果開(kāi)關(guān)SWw在時(shí)刻t,2斷開(kāi)，則與復(fù)位電壓值相對(duì)應(yīng)的量的電荷蓄積于電容器C32中。如果在時(shí)刻t16，開(kāi)關(guān)SW33斷開(kāi)，在時(shí)刻tn，開(kāi)關(guān)SW"閉合，則疊加了失調(diào)電壓值的信號(hào)電壓值和復(fù)位電壓值的差分被輸入至放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子。在該情況下，如圖5 (h)和(i)所示，放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子和正側(cè)的差動(dòng)輸出端子輸出與疊加了失調(diào)電壓值的信號(hào)電壓值相對(duì)應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)。如此，通過(guò)改變閉合開(kāi)關(guān)SW3,的時(shí)機(jī)，能夠使噪聲除去電路13m不作為CDS電路而起作用。所以，也能夠?qū)?yīng)于不需要除去失調(diào)電壓值的情況。(第2實(shí)施方式)
接著，對(duì)本發(fā)明所涉及的光檢測(cè)裝置的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖6是第2實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置2的電路圖。該圖所示的光檢測(cè)裝置2具備光電二極管PD、光電二極管用開(kāi)關(guān)SW、積分電路22、第1噪聲除去電路25、第2噪聲除去電路23、 AD轉(zhuǎn)換電路24、以及控制部29。光電二極管用開(kāi)關(guān)SW和積分電路22的輸入端子由配線L連接。光電二極管PD、光電二極管用開(kāi)關(guān)SW、以及積分電路22各自 的構(gòu)成與第1實(shí)施方式的情況相同。
第1噪聲除去電路25具備放大器A5、電容器C5、開(kāi)關(guān)SWs、以 及電源V5。電容器C5的一端連接于積分電路22的輸出端子，電容器 C5的另一端連接于放大器A5的非倒相輸入端子。放大器A5的倒相輸 入端子連接于放大器A5的輸出端子。電源Vs與開(kāi)關(guān)SW5的一端相連 接，該開(kāi)關(guān)SWs的另一端連接于放大器A5的非倒相輸入端子。
利用第1噪聲除去電路25獲取在規(guī)定的時(shí)刻從積分電路22輸出 的電壓值。然后，在該規(guī)定的時(shí)刻之后，與從積分電路22輸出的電壓 值的變動(dòng)部分相對(duì)應(yīng)的量的電荷被輸入至放大器A5的非倒相輸入端 子。在第2實(shí)施方式中，將開(kāi)關(guān)SW5最初從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài) 的時(shí)刻作為規(guī)定的時(shí)刻(t24)。
第2噪聲除去電路23的構(gòu)成與第1實(shí)施方式中的噪聲除去電路
13m幾乎相同。但是，在噪聲除去電路13m中，開(kāi)關(guān)SW3,和開(kāi)關(guān)SW32 的一端連接于積分電路12m的輸出端子，與其不同的是，在第2噪聲
除去電路23中，開(kāi)關(guān)SWw和開(kāi)關(guān)SW32的一端連接于第1噪聲除去電 路25的輸出端子。
控制部29控制與光電二極管PD —起設(shè)置的光電二極管用開(kāi)關(guān) SW、積分電路22、第1噪聲除去電路25、第2噪聲除去電路23、以 及AD轉(zhuǎn)換電路的各自的工作。
在第2實(shí)施方式中，第1噪聲除去電路25輸出從由積分電路22 輸出的疊加了失調(diào)電壓值的信號(hào)電壓值中除去了失調(diào)電壓值的電壓 值。在第2噪聲除去電路23中，向放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子 輸入從由第1噪聲除去電路25輸出的電壓值中除去了失調(diào)電壓值的殘 存部分的電壓值，向放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子輸入從電源V3 的電壓值減去初始化的積分電路22的電壓值的值。放大器A3的正側(cè) 的差動(dòng)輸出端子和負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子輸出與負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子的 輸入電壓值和正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值的差相對(duì)應(yīng)的差動(dòng)信 號(hào)。另外，AD轉(zhuǎn)換電路24將從該第2噪聲除去電路23輸出的差動(dòng)信 號(hào)的電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并輸出該數(shù)字值。
此外，相對(duì)于1組光電二極管PD和光電二極管用開(kāi)關(guān)SW，也可
19以設(shè)有1組積分電路22、第1噪聲除去電路25、第2噪聲除去電路23、 以及AD轉(zhuǎn)換電路24，但是，與第1實(shí)施方式的情況相同，優(yōu)選相對(duì) 于多組光電二極管PD和光電二極管用開(kāi)關(guān)SW，設(shè)有1組積分電路22、 第1噪聲除去電路25、第2噪聲除去電路23、以及AD轉(zhuǎn)換電路24。
接著，對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置2的工作進(jìn)行說(shuō)明。 以下所說(shuō)明的工作在控制部29的控制下進(jìn)行。圖7是說(shuō)明第2實(shí)施方 式所涉及的光檢測(cè)裝置2的工作的時(shí)序圖。此外，作為分別各設(shè)有1 個(gè)光電二極管PD、光電二極管用開(kāi)關(guān)SW、積分電路22、第l噪聲除 去電路25、第2噪聲除去電路23、以及AD轉(zhuǎn)換電路24的光檢測(cè)裝 置，對(duì)光檢測(cè)裝置2的工作進(jìn)行說(shuō)明。
在該圖中，顯示了 (a)積分電路22所包括的復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2的 開(kāi)閉、(b)對(duì)應(yīng)于光電二極管PD而設(shè)置的光電二極管用開(kāi)關(guān)SW的開(kāi) 閉、(c)第1噪聲除去電路25所包括的開(kāi)關(guān)SWs的開(kāi)閉、(d)第2噪 聲除去電路23所包括的開(kāi)關(guān)SWw的開(kāi)閉、(e)第2噪聲除去電路23 所包括的開(kāi)關(guān)SW32的開(kāi)閉、(f)第2噪聲除去電路23所包括的開(kāi)關(guān) SW33和開(kāi)關(guān)SW34的開(kāi)閉、(g)第2噪聲除去電路23所包括的開(kāi)關(guān)SW35 的開(kāi)閉、(h)來(lái)自積分電路22的輸出電壓值、(i)來(lái)自第2噪聲除去 電路23所包括的放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值、以 及(j)來(lái)自第2噪聲除去電路23所包括的放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸 出端子的輸出電壓值。各時(shí)刻的前后關(guān)系為"t21<t22<t23<t24<t25<t26 <t27"。
在積分電路22中，在從時(shí)刻t21至?xí)r刻t23的期間，積分電路22所 包括的復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2閉合，電容器Qk放電，將來(lái)自積分電路22的 輸出電壓值初始化。在第1噪聲除去電路25中，開(kāi)關(guān)SWs在時(shí)刻t21
閉合，在時(shí)刻124斷開(kāi)，在時(shí)刻t27閉合。在第2噪聲除去電路23中， 開(kāi)關(guān)SW3廣SW34在時(shí)刻t2!閉合，開(kāi)關(guān)SW32在時(shí)刻t22斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)SW3I 在時(shí)刻t24斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)SW33和SW34在時(shí)刻t26斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)SW31和SW35 在時(shí)刻t27閉合。另外，從時(shí)刻t25起，光電二極管用開(kāi)關(guān)SW閉合一定
期間，在光電二極管PD產(chǎn)生并蓄積于該光電二極管PD的結(jié)電容部的 電荷經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)SW以及配線L而被輸入至積分電路22。 積分電路22成為能夠蓄積電荷的狀態(tài)的時(shí)刻，為復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2斷開(kāi)的時(shí)刻t23。第1噪聲除去電路25獲取從積分電路12m輸出的電壓 值的時(shí)刻，為開(kāi)關(guān)SW5最初從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)的時(shí)刻t24。另
外，第2噪聲除去電路23獲取從第1噪聲除去電路25輸出的電壓值 的時(shí)刻，為開(kāi)關(guān)SW^最初從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)的時(shí)刻t24。
在從時(shí)刻t23至?xí)r刻t25的期間，由于復(fù)位用開(kāi)關(guān)SW2斷開(kāi)，因而
積分電路22成為能夠蓄積電荷的狀態(tài)，但是，由于光電二極管用開(kāi)關(guān) SW斷開(kāi)，因而電荷不從光電二極管PD輸入，在電容器Qk中不蓄積 電荷。然而，由于失調(diào)誤差等，來(lái)自積分電路22的輸出電壓值，在時(shí)
刻t23之后單調(diào)地變化，不久后在時(shí)刻t24前的某個(gè)時(shí)刻達(dá)到大致一定的 電壓值(即，失調(diào)電壓值)。在時(shí)刻t24，開(kāi)關(guān)SW5和SWw斷開(kāi)，第l
噪聲除去電路25和第2噪聲除去電路23獲取失調(diào)電壓值。
在第2噪聲除去電路23中，如果在時(shí)刻t22，開(kāi)關(guān)SW32斷開(kāi)，則
與時(shí)刻t22的積分電路22的輸出電壓值相對(duì)應(yīng)的電壓值被第2噪聲除去 電路23獲取。該獲取的電壓值表示初始化了的積分電路22的電壓值
(以下，稱為"復(fù)位電壓值")。如果在時(shí)刻t26，開(kāi)關(guān)SW34斷開(kāi)，在時(shí)
刻t27，開(kāi)關(guān)SW35閉合，則與電源V3的電壓值和復(fù)位電壓值的差相對(duì)
應(yīng)的電壓值被輸入至噪聲除去電路13m的放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸入端子。
從時(shí)刻t25起，光電二極管用開(kāi)關(guān)SW閉合一定期間，在光電二極
管PD產(chǎn)生并蓄積于光電二極管PD的結(jié)電容部的電荷經(jīng)過(guò)光電二極管 用開(kāi)關(guān)SW以及配線L而被輸入至積分電路22，并蓄積于積分電路22 的電容器Qk中。然后，從積分電路22輸出的電壓值成為由與蓄積于 電容器Cft中的電荷的量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加而成 的電壓值。
在第1噪聲除去電路25中，如果在時(shí)刻t27，開(kāi)關(guān)SW5閉合，則
從放大器A5輸出與從積分電路12m輸出的電壓值和先前獲取的失調(diào)電 壓值的差相對(duì)應(yīng)的電壓值。如此，第1噪聲除去電路25作為CDS電 路而起作用。在第2噪聲除去電路23中，如果在時(shí)刻t26，開(kāi)關(guān)SW33 斷開(kāi)，在時(shí)刻127，開(kāi)關(guān)SW"閉合，則向放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入 端子輸入與從第1噪聲除去電路25輸出的電壓值和先前獲取的失調(diào)電 壓值的差相對(duì)應(yīng)的電壓值。向放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子輸入的說(shuō) 電壓值為從由信號(hào)電壓值和失調(diào)電壓值疊加而成的電壓值中充分地除 去了失調(diào)電壓值的電壓值，即信號(hào)電壓值。如此，第2噪聲除去電路
23作為CDS電路而起作用。
在時(shí)刻127之后，從放大器A3的負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子和正側(cè)的差動(dòng)
輸出端子輸出與放大器A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值和負(fù)側(cè)
的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)。在放大器A3 中設(shè)定有中心電壓值，從負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子和正側(cè)的差動(dòng)輸出端子 輸出的電壓值與第1實(shí)施方式相同，能夠由上述(1)式和(2)式表 示。正側(cè)的差動(dòng)輸入端子的輸入電壓值Vi+為信號(hào)電壓值。負(fù)側(cè)的差動(dòng) 輸入端子的輸入電壓值Vi.為與電源V3的電壓值和復(fù)位電壓值的差分 相對(duì)應(yīng)的值。所以，來(lái)自由上述(1)式和(2)式表示的放大器A3的 正側(cè)的差動(dòng)輸出端子的輸出電壓值V。+和來(lái)自負(fù)側(cè)的差動(dòng)輸出端子的 輸出電壓值Ve.成為除去了失調(diào)誤差等且S/N比優(yōu)異的值。
此外，在該光檢測(cè)裝置2中，能夠使第1噪聲除去電路25和第2 噪聲除去電路23不作為CDS電路而起作用。圖8是說(shuō)明在使第1噪 聲除去電路25和第2噪聲除去電路23不作為CDS電路而起作用的情 況下的光檢測(cè)裝置2的工作的時(shí)序圖。該圖所示的時(shí)刻t2,~t22、 t25~t27 與圖7所示的時(shí)刻t『t22、 t25 t27相同。圖8 (a) ~ (g)與圖7 (a) (g)幾乎相同，但圖8 (c)和圖8 (d)所示的第1噪聲除去電路25 的開(kāi)關(guān)SW5和第2噪聲除去電路23的開(kāi)關(guān)SW3,在時(shí)刻t22斷開(kāi)，這一
點(diǎn)與圖7不同。如果開(kāi)關(guān)SWs和開(kāi)關(guān)SW3,在時(shí)刻t22斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)SW33 在時(shí)刻t26斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)SWs和開(kāi)關(guān)SW^在時(shí)刻t27閉合，則向放大器
A3的正側(cè)的差動(dòng)輸入端子輸入疊加了失調(diào)電壓值的信號(hào)電壓值和復(fù)位 電壓值的差分。在該情況下，如圖8 (i)和(j)所示，放大器A3的負(fù)
側(cè)的差動(dòng)輸出端子和正側(cè)的差動(dòng)輸出端子輸出與疊加了失調(diào)電壓值的
信號(hào)電壓值相對(duì)應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)。如上所述，通過(guò)改變閉合開(kāi)關(guān)SWs和
開(kāi)關(guān)SW31的時(shí)機(jī)，能夠使第1噪聲除去電路25和第2噪聲除去電路 23不作為CDS電路而起作用。所以，也能夠?qū)?yīng)于不需要除去失調(diào)電 壓值的情況。 (變形例)
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種的變形。例如，第2
22實(shí)施方式中的第1噪聲除去電路的具體構(gòu)成并不限于上述實(shí)施方式所 說(shuō)明的構(gòu)成，也能夠?yàn)楦鞣N的構(gòu)成。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明能夠被用于輸出與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電壓值的光檢測(cè)裝置。
權(quán)利要求
1. 一種光檢測(cè)裝置，其特征在于，具備光電二極管，產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的量的電荷；光電二極管用開(kāi)關(guān)，一端連接于所述光電二極管；積分電路，與所述光電二極管用開(kāi)關(guān)的另一端相連接，蓄積在所述光電二極管產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)所述光電二極管用開(kāi)關(guān)而輸入的電荷，輸出與所蓄積的電荷的量相對(duì)應(yīng)的電壓值；以及噪聲除去電路，包括具有第1和第2輸入端子以及第1和第2輸出端子的放大器，第1、第2、第3、以及第4開(kāi)關(guān)，第1、第2、第3、以及第4電容器，其中，所述第1和第2開(kāi)關(guān)的一端連接于所述積分電路的輸出端子，所述第1開(kāi)關(guān)的另一端連接于所述第1電容器的一端，所述第2開(kāi)關(guān)的另一端連接于所述第2電容器的一端，所述第1電容器的另一端連接于所述放大器的第1輸入端子，所述第2電容器的另一端連接于所述放大器的第2輸入端子，所述第3開(kāi)關(guān)和所述第3電容器并列地設(shè)在所述放大器的第1輸入端子和所述放大器的第1輸出端子之間，所述第4開(kāi)關(guān)和所述第4電容器被并列地設(shè)在所述放大器的第2輸入端子和所述放大器的第2輸出端子之間，通過(guò)切換所述第1～第4開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉狀態(tài)，從而輸出與在規(guī)定的時(shí)刻從所述積分電路輸出的電壓值和在所述規(guī)定的時(shí)刻之后從所述積分電路輸出的電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值。
2. 如權(quán)利要求1所述的光檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述噪聲除去電路還包括電壓源、以及一端連接于所述電壓源且另一端連接于所述第2電容器的一端的電壓施加用開(kāi)關(guān)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的光檢測(cè)裝置，其特征在于， 還具備AD轉(zhuǎn)換電路，所述AD轉(zhuǎn)換電路對(duì)從所述噪聲除去電路所包括的所述放大器的所述第1和第2輸出端子輸出的差動(dòng)電壓值進(jìn) 行AD轉(zhuǎn)換并將其輸出。
4. 如權(quán)利要求3所述的光檢測(cè)裝置，其特征在于，還具備控制部，所述控制部控制所述光電二極管用開(kāi)關(guān)、所述積分電路、所述噪聲除去電路、以及所述AD轉(zhuǎn)換電路的各自的工作。
5. —種光檢測(cè)裝置，其特征在于，具備-光電二極管，產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的量的電荷； 光電二極管用開(kāi)關(guān)， 一端連接于所述光電二極管；積分電路，與所述光電二極管用開(kāi)關(guān)的另一端相連接，蓄積在所 述光電二極管產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)所述光電二極管用開(kāi)關(guān)而輸入的電荷，輸出 與所蓄積的電荷的量相對(duì)應(yīng)的電壓值；第1噪聲除去電路，輸出與在規(guī)定的時(shí)刻從所述積分電路輸出的 電壓值和在所述規(guī)定的時(shí)刻之后從所述積分電路輸出的電壓值的差分 相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值；以及第2噪聲除去電路，包括具有第1和第2輸入端子以及第1和 第2輸出端子的放大器，第1、第2、第3、以及第4開(kāi)關(guān)，第1、第2、 第3、以及第4電容器，其中，所述第1和第2開(kāi)關(guān)的一端連接于所述 第1噪聲除去電路的輸出端子，所述第1開(kāi)關(guān)的另一端連接于所述第1 電容器的一端，所述第2開(kāi)關(guān)的另一端連接于所述第2電容器的一端， 所述第1電容器的另一端連接于所述放大器的第1輸入端子，第2電 容器的另一端連接于所述放大器的第2輸入端子，所述第3開(kāi)關(guān)和所 述第3電容器并列地設(shè)在所述放大器的第1輸入端子和所述放大器的 第1輸出端子之間，所述第4開(kāi)關(guān)和所述第4電容器并列地設(shè)在所述 放大器的第2輸入端子和所述放大器的第2輸出端子之間，通過(guò)切換 所述第1 第4開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉狀態(tài)，從而輸出與在所述規(guī)定的時(shí)刻從所述 第1噪聲除去電路輸出的電壓值和在所述規(guī)定的時(shí)刻之后從所述第1 噪聲除去電路輸出的電壓值的差分相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值。
6. 如權(quán)利要求5所述的光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第2噪聲除去電路還包括電壓源、以及一端連接于所述電壓 源且另一端連接于所述第2電容器的一端的電壓施加用開(kāi)關(guān)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的光檢測(cè)裝置，其特征在于，還具備AD轉(zhuǎn)換電路，所述AD轉(zhuǎn)換電路對(duì)從所述第2噪聲除去 電路所包括的所述放大器的所述第1和第2輸出端子輸出的差動(dòng)電壓 值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并將其輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的光檢測(cè)裝置，其特征在于， 還具備控制部，所述控制部控制所述光電二極管用開(kāi)關(guān)、所述積分電路、所述第1噪聲除去電路、所述第2噪聲除去電路、以及所述AD轉(zhuǎn)換電路的各自的工作。
全文摘要
光檢測(cè)裝置(1)具備光電二極管(PD_m，n)、光電二極管用開(kāi)關(guān)(SW_m，n)、積分電路(12_m)、以及噪聲除去電路(13_m)。積分電路(12_m)將從光電二極管(PD_m，n)經(jīng)過(guò)光電二極管用開(kāi)關(guān)(SW_m，n)而輸入的電荷蓄積于電容器(C_fk)中，輸出該蓄積電荷量相對(duì)應(yīng)的電壓值。噪聲除去電路(13_m)具備放大器(A₃)、5個(gè)開(kāi)關(guān)(SW₃₁～SW₃₅)、4個(gè)電容器(C₃₁～C₃₄)以及(電源V₃)。獲取在開(kāi)關(guān)(SW₃₁)最初從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)的時(shí)刻從積分電路(12_m)輸出的電壓值，在該時(shí)刻之后，輸出與從積分電路(12_m)輸出的電壓值和先前獲取的電壓值的差相對(duì)應(yīng)的電壓值。
文檔編號(hào)H01L27/04GK101512306SQ20078003320
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者山本洋夫, 水野誠(chéng)一郎, 溝口真規(guī), 鈴木保博 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社