[发明专利]光子计数装置和光子计数方法

说明书

一种光子计数装置包括：多个像素，其是构成图像传感器的多个像素，并且包含将输入的光转换为电荷的光电转换元件和将由光电转换元件转换后的电荷放大并转换为电压的放大器；A/D转换器，其将从多个像素的放大器输出的电压转换为数字值；和转换部，其基于对应的用于区分光子数的阈值数据来将数字值转换为光子数，阈值数据为表示阈值范围的数据，该阈值范围包含相对于各光子数设定的、修正后的数字值的上限值及下限值。

本申请是申请日为2018年6月18日、申请号为201880075244.2、发明名称为光子计数装置和光子计数方法的专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及光子计数装置和光子计数方法。

背景技术

例如在非专利文献1中记载了使用CMOS图像传感器的光子计数的技术。在该技术中，通过提高图像传感器的帧速率，在1帧中对于1个像素仅入射1个光子的条件下进行拍摄。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：B Saleh Masoodian,Jiaju Ma,Dakota Starkey,YuichiroYamashita,and Eric R.Fossum,“A 1Mjot 1040fps 0.22e-rms Stacked BSI QuantaImage Sensor with Cluster-Parallel Readout”,2017 International Image SensorWorkshop(IISW)的预印本,May 30-June 2,2017,P230-233

发明内容

发明所要解决的课题

例如，在想要使用CMOS图像传感器进行光子计数的情况下，考虑基于从A/D转换器输出的数字值来判断光子的数量。但是，在CMOS图像传感器中，构成传感器的各个像素而具有读出噪声。此外，多个像素的增益和偏移值在一定的范围内具有偏差。因此，例如存在入射了1个光子时的数字值与入射了2个光子时的数字值表示同样的值的情况，担心光子的计数精度下降。

本公开的一个方面的目的在于提供能够抑制光子的计数精度下降的光子计数装置和光子计数方法。

用于解决课题的技术方案

一个方面的光子计数装置包括：多个像素，其包含将输入的光转换为电荷的光电转换元件和将由光电转换元件转换后的电荷放大并转换为电压的放大器；A/D转换器，其将从多个像素的放大器输出的电压转换为数字值；和转换部，其按多个像素每个，参考参照数据而将从A/D转换器输出的数字值转换为光子数，参照数据是基于多个像素每个的增益和偏移值而创建的。

在这样的光子计数装置中，从放大器输出与输入到光电转换元件的光子对应的电压。输出的电压由A/D转换器转换为数字值。然后，由转换部将数字值转换为光子数。在转换部中，参考参照数据将数字值转换为光子数。参照数据是基于多个像素中的各个增益和偏移值而创建的。因此，即使在像素彼此间增益和偏移值存在偏差，转换部也能够抑制偏差的影响而将数字值转换为光子数。因而，能够抑制光子的计数精度的下降。

此外，参照数据具有基于多个像素每个的增益和偏移值而创建的多个阈值数据，转换部可以基于多个阈值数据将多个像素每个的数字值转换为光子数。在该构成中，即使每个像素的增益和偏移值存在偏差，也能够使用与偏差对应的阈值而导出光子数。

此外，参照数据包含与增益和偏移值对应的、对多个像素共通的预先设定的参数，转换部可以基于增益和偏移值与参数的偏离，而修正多个像素每个的数字值，并将修正后的数字值转换为光子数。在该构成中，能够根据增益和偏移值的偏差来修正数字值，因此，例如能够在所有像素使用相同的阈值将数字值转换为光子数。