[发明专利]AD转换电路和光检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够输出与入射光量相对应的数字值的光检测装置、 以及在这样的光检测装置中优选使用的AD转换电路。

背景技术

光检测装置具备产生与入射光量相对应的量的电荷的光电二极 管、以及蓄积在该光电二极管产生的电荷并输出与该蓄积电荷量相对 应的电压值的积分电路。另外，光检测装置有时候具备将从积分电路 输出的电压值(模拟值)转换为数字值并输出该数字值的AD转换电 路。而且，光检测装置在多个光电二极管一维或二维地排列的情况下， 能够拍摄一维或二维图像。

在这样的光检测装置中使用的AD转换电路，已知具有如专利文 献1所述的构成的AD转换电路。该AD转换电路至少包括2N个电容 器，能够将AD转换对象，即模拟值作为差动信号而输入，并输出与 该模拟值相对应的N位的数字值。在此，N为2以上的整数。

在包括这样的AD转换电路的光检测装置中，当蓄积与向光电二 极管入射的入射光量相对应的量的电荷时，将从积分电路输出的电压 值(信号成分+杂音成分)向AD转换电路输入，并且，在电荷不蓄积 时，将从积分电路输出的电压值(杂音成分)向AD转换电路输入， 两者的电压值的差(即，只是信号成分)由AD转换电路转换为数字 值。所以，从AD转换电路输出的数字值为与向光电二极管入射的入 射光量相对应的值，且成为除去了杂音成分的高精度的值。

非专利文献1：Analog Devices公司的产品AD7641的技术数据表

发明内容

然而，上述的AD转换电路必须对应于所输出的数字值的位数N 而至少包括2N个电容器，并且，必须包括电容值非常大的电容器。因 此，该AD转换电路和光检测装置变得大型化，在集成化的情况下， 芯片面积变大。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种能 够小型化的AD转换电路和光检测装置。

本发明所涉及的AD转换电路的特征在于，具备：(1)差动放大 部，包括具有第1和第2输入端子以及第1和第2输出端子的放大器、 第1～第4电容器、以及第1～第4开关，其中，第1开关的一端经由第 1电容器而连接于放大器的第1输入端子，第2开关的一端经由第2 电容器而连接于放大器的第2输入端子，第3开关和第3电容器并列 地设在放大器的第1输入端子和第1输出端子之间，第4开关和第4 电容器并列地设在放大器的第2输入端子和第2输出端子之间；(2) 第1可变电容部，包括具有相互不同的电容值(C，...，2^n-1C，...，2^N-1C) 的N个电容器，N个电容器的各自的一端通过第1连接切换单元而连 接于放大器的第1输出端子、第1基准电位、或者第2基准电位，N 个电容器的各自的另一端连接于第1共同点；(3)第2可变电容部， 包括具有相互不同的电容值(C，...，2^n-1C，...，2^N-1C)的N个电容 器，N个电容器的各自的一端通过第2连接切换单元而连接于放大器 的第2输出端子、第1基准电位、或者第2基准电位，N个电容器的 各自的另一端连接于第2共同点；(4)比较部，输入第1和第2共同 点的各自的电位并进行大小比较，输出表示该比较结果的比较信号； (5)连接控制部，输入从比较部输出的比较信号，基于该比较信号， 以第1和第2共同点的各自的电位的差变小的方式，控制第1和第2 连接切换单元的各自的连接切换，并且，输出表示第1和第2连接切 换单元的各自的连接状态的N位的数字值；(6)第1反馈部，包括第 1反馈电容器和第1反馈开关，第1反馈电容器的一端经由第1反馈开 关而连接于第1共同点，第1反馈电容器的另一端连接于放大器的第1 输入端子；(7)第2反馈部，包括第2反馈电容器和第2反馈开关， 第2反馈电容器的一端经由第2反馈开关而连接于第2共同点，第2 反馈电容器的另一端连接于放大器的第2输入端子。在此，N为2以 上的整数，n为1以上N以下的整数。