特許 7336361 検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-23

(45)【発行日】2023-08-31

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/671 20230101AFI20230824BHJP

   H04N 25/77 20230101ALI20230824BHJP

【ＦＩ】

H04N25/671

H04N25/77

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019204946

(22)【出願日】2019-11-12

(65)【公開番号】P2021078056

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-08-04

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】勝田 忠義

【審査官】花田 尚樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１００５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３０３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０９１４８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ５／３０ － ５／３３

２３／１１

２３／２０ －２３／３０

２５／００

２５／２０ －２５／６１

２５／６１５－２５／７９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出領域に光電変換素子を含む複数の検出素子が配置されたセンサ部と、
前記検出素子に複数の駆動信号を供給する駆動回路と、
前記検出素子から出力される検出信号を処理する検出回路と、
を備え、
前記検出素子は、
前記光電変換素子で発生した電荷に応じた信号を出力するソースフォロワトランジスタと、
前記ソースフォロワトランジスタの出力信号を読み出し、前記検出信号を出力する読出トランジスタと、
前記光電変換素子のカソードに基準電位を供給または遮断する第１リセットトランジスタと、
前記光電変換素子のアノードと、前記ソースフォロワトランジスタと前記読出トランジスタとの接続点との間を電気的に接続または切断する第２リセットトランジスタと、
前記光電変換素子のアノードに前記基準電位を供給または遮断するキャンセルトランジスタと、
を備え、
リセット期間において、前記光電変換素子のカソードに印加される電位の初期値として、前記基準電位に対し、少なくとも前記ソースフォロワトランジスタのしきい値電圧を重畳した電位が設定される、
検出装置。

【請求項2】

前記光電変換素子の容量は、ソースフォロワトランジスタの入出力間の電位差により充電され、
前記リセット期間において、前記初期値として、前記基準電位に対し、前記光電変換素子の両端間電圧を重畳した電位が設定される、
請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記リセット期間において、前記ソースフォロワトランジスタの入出力間の電位差により前記光電変換素子の容量を充電した後に、前記基準電位に対して前記光電変換素子の両端間電圧を重畳した電位を前記ソースフォロワトランジスタの入力に印加する、
請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

検出領域に光電変換素子を含む複数の検出素子が配置されたセンサ部と、
前記検出素子に複数の駆動信号を供給する駆動回路と、
前記検出素子から出力される検出信号を処理する検出回路と、
を備え、
前記検出素子は、
前記光電変換素子で発生した電荷に応じた信号を出力するソースフォロワトランジスタと、
前記ソースフォロワトランジスタの出力信号を読み出し、前記検出信号を出力する読出トランジスタと、
前記光電変換素子のカソードに基準電位を供給または遮断する第１リセットトランジスタと、
前記光電変換素子のアノードと前記読出トランジスタの出力との間を電気的に接続または切断する第２リセットトランジスタと、
前記光電変換素子のアノードに前記基準電位を供給または遮断するキャンセルトランジスタと、
を備え、
リセット期間において、前記光電変換素子のカソードに印加される電位の初期値として、前記基準電位に対し、前記ソースフォロワトランジスタのしきい値電圧、及び、前記読出トランジスタのオン抵抗に起因する電圧降下を重畳した電位が設定される、
検出装置。

【請求項5】

前記光電変換素子の容量は、ソースフォロワトランジスタの入力と前記読出トランジスタの出力との間の電位差により充電され、
前記リセット期間において、前記初期値として、前記基準電位に対し、前記光電変換素子の両端間電圧を重畳した電位が設定される、
請求項４に記載の検出装置。

【請求項6】

前記リセット期間において、前記ソースフォロワトランジスタの入力と前記読出トランジスタの出力との間の電位差により前記光電変換素子の容量を充電した後に、前記基準電位に対して前記光電変換素子の両端間電圧を重畳した電位を前記ソースフォロワトランジスタの入力に印加する、
請求項５に記載の検出装置。

【請求項7】

複数の前記駆動信号は、
前記読出トランジスタを制御する読出制御信号と、
前記第１リセットトランジスタ及び前記第２リセットトランジスタを制御するリセット制御信号と、
前記キャンセルトランジスタを制御するキャンセル制御信号と、
を含み、
前記読出トランジスタに前記読出制御信号を供給する読出制御走査線と、
前記第１リセットトランジスタ及び前記第２リセットトランジスタに前記リセット制御信号を供給するリセット制御走査線と、
前記キャンセルトランジスタに前記キャンセル制御信号を供給するキャンセル制御走査線と、
を備える、
請求項１から６の何れか一項に記載の検出装置。

【請求項8】

前記駆動回路は、
前記リセット期間において、前記第１リセットトランジスタ及び前記第２リセットトランジスタをオン制御した後に、前記読出トランジスタをオン制御し、さらに、前記第１リセットトランジスタ及び前記第２リセットトランジスタをオフ制御、前記キャンセルトランジスタをオン制御した後に、前記読出トランジスタをオフ制御し、
前記リセット期間に続く蓄積期間を経た後に前記読出トランジスタをオン制御して読出期間を開始する、
請求項１から７の何れか一項に記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、検出用の光電変換素子としてＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative Diode）型のフォトダイオードを用いた光電変換装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このような光電変換装置は、光電変換部で光電変換された入力情報に基づく電荷を外部容量へ転送し、当該外部容量にて信号電圧に変換する。

【0003】

特許文献１には、光電変換部で発生した信号電荷をゲートで受ける電界効果トランジスタを有し、当該電界効果トランジスタによって信号電荷に応じた信号電圧を信号線に読み出すソースフォロワ回路を画素ごとに設けている。これにより高速の信号読み出しが可能となるが、電界効果トランジスタのオフセット電位のバラツキが、固定パターンノイズとして現れるという問題がある。このため、ソースフォロア回路が持つしきい値電圧分のオフセット値のバラツキを補正することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１００５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献では、ソースフォロワ回路の読出用トランジスタのしきい値電圧でキャパシタをプリチャージし、当該キャパシタを介して基準電位を与えることで、蓄積ノードの電位を基準電位からキャパシタの両端間電圧だけシフトした電位にしている。しかしながら、読出用トランジスタやリセットトランジスタの寄生容量がキャパシタの両端間電圧に与える影響については考慮されていない。このため、検出値のバラツキが生じる可能性がある。

【0006】

本発明は、検出値のバラツキを抑制することができる検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る検出装置は、検出領域に光電変換素子を含む複数の検出素子が配置されたセンサ部と、前記検出素子に複数の駆動信号を供給する駆動回路と、前記検出素子から出力される検出信号を処理する検出回路と、を備え、前記検出素子は、前記光電変換素子で発生した電荷に応じた信号を出力するソースフォロワトランジスタと、前記ソースフォロワトランジスタの出力信号を読み出し、前記検出信号を出力する読出トランジスタと、前記光電変換素子のカソードに基準電位を供給または遮断する第１リセットトランジスタと、前記光電変換素子のアノードと、前記ソースフォロワトランジスタと前記読出トランジスタとの接続点との間を電気的に接続または切断する第２リセットトランジスタと、前記光電変換素子のアノードに前記基準電位を供給または遮断するキャンセルトランジスタと、を備え、リセット期間において、前記光電変換素子のカソードに印加される電位の初期値として、前記基準電位に対し、少なくとも前記ソースフォロワトランジスタのしきい値電圧を重畳した電位が設定される。

【0008】

本発明の一態様に係る検出装置は、検出領域に光電変換素子を含む複数の検出素子が配置されたセンサ部と、前記検出素子に複数の駆動信号を供給する駆動回路と、前記検出素子から出力される検出信号を処理する検出回路と、を備え、前記検出素子は、前記光電変換素子で発生した電荷に応じた信号を出力するソースフォロワトランジスタと、前記ソースフォロワトランジスタの出力信号を読み出し、前記検出信号を出力する読出トランジスタと、前記光電変換素子のカソードに基準電位を供給または遮断する第１リセットトランジスタと、前記光電変換素子のアノードと前記読出トランジスタの出力との間を電気的に接続または切断する第２リセットトランジスタと、前記光電変換素子のアノードに前記基準電位を供給または遮断するキャンセルトランジスタと、を備え、リセット期間において、前記光電変換素子のカソードに印加される電位の初期値として、前記基準電位に対し、前記ソースフォロワトランジスタのしきい値電圧、及び、前記読出トランジスタのオン抵抗に起因する電圧降下を重畳した電位が設定される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】図１Ａは、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。

【図1B】図１Ｂは、変形例に係る照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。

【図4】図４は、比較例に係る検出素子を示す回路図である。

【図5】図５は、比較例に係る検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。

【図6A】図６Ａは、図５に示す期間ｔ０－ｔ１における検出素子の等価回路を示す図である。

【図6B】図６Ｂは、図５に示す期間ｔ１－ｔ２における検出素子の等価回路を示す図である。

【図6C】図６Ｃは、図５に示す期間ｔ２’－ｔ３における検出素子の等価回路を示す図である。

【図6D】図６Ｄは、図５に示す期間ｔ３－ｔ４における検出素子の等価回路を示す図である。

【図6E】図６Ｅは、図５に示す期間ｔ４－ｔ５における検出素子の等価回路を示す図である。

【図7】図７は、実施形態１に係る検出素子を示す回路図である。

【図8A】図８Ａは、実施形態１に係る検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。

【図8B】図８Ｂは、実施形態１に係る検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。

【図9A】図９Ａは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ０－ｔ０’における検出素子の等価回路を示す図である。

【図9B】図９Ｂは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ０’－ｔ１における検出素子の等価回路を示す図である。

【図9C】図９Ｃは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ１－ｔ２における検出素子の等価回路を示す図である。

【図9D】図９Ｄは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ２’－ｔ３における検出素子の等価回路を示す図である。

【図9E】図９Ｅは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ３－ｔ４における検出素子の等価回路を示す図である。

【図9F】図９Ｆは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ４－ｔ５における検出素子の等価回路を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係る検出素子を示す回路図である。

【図11】図１１は、実施形態２に係る検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。

【図12A】図１２Ａは、図１１に示す期間ｔ０－ｔ０’における検出素子の等価回路を示す図である。

【図12B】図１２Ｂは、図１１に示す期間ｔ０’－ｔ１における検出素子の等価回路を示す図である。

【図12C】図１２Ｃは、図１１に示す期間ｔ１－ｔ２における検出素子の等価回路を示す図である。

【図12D】図１２Ｄは、図１１に示す期間ｔ２’－ｔ３における検出素子の等価回路を示す図である。

【図12E】図１２Ｅは、図１１に示す期間ｔ３－ｔ４における検出素子の等価回路を示す図である。

【図12F】図１２Ｆは、図１１に示す期間ｔ４－ｔ５における検出素子の等価回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0011】

本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0012】

図１Ａは、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ａに示すように、照明装置付き検出機器１２０は、検出装置１と、照明装置１２１と、カバーガラス１２２とを有する。検出装置１の表面に垂直な方向において、照明装置１２１、検出装置１、カバーガラス１２２の順に積層されている。

【0013】

照明装置１２１は、光を照射する光照射面１２１ａを有し、光照射面１２１ａから検出装置１に向けて光Ｌ１を照射する。照明装置１２１は、バックライトである。照明装置１２１は、例えば、検出領域ＡＡに対応する位置に設けられた導光板と、導光板の一方端又は両端に並ぶ複数の光源とを有する、いわゆるサイドライト型のバックライトであってもよい。光源として、例えば、所定の色の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode））が用いられる。また、照明装置１２１は、検出領域ＡＡの直下に設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有する、いわゆる直下型のバックライトであっても良い。また、照明装置１２１は、バックライトに限定されず、検出装置１の側方や上方に設けられていてもよく、指Ｆｇの側方や上方から光Ｌ１を照射してもよい。

【0014】

検出装置１は、照明装置１２１の光照射面１２１ａと対向して設けられる。照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、検出装置１及びカバーガラス１２２を透過する。検出装置１は、カバーガラス１２２と空気との界面で反射した光Ｌ２を検出することで、検出対象（図１Ａに示す例では、指Ｆｇの表面の凹凸（例えば、指紋））を検出できる。照明装置１２１からの光Ｌ１の色は、検出対象に応じて異ならせてもよい。

【0015】

カバーガラス１２２は、検出装置１及び照明装置１２１を保護するための部材であり、検出装置１及び照明装置１２１を覆っている。カバーガラス１２２は、例えばガラス基板である。なお、カバーガラス１２２はガラス基板に限定されず、樹脂基板等であってもよい。また、カバーガラス１２２が設けられていなくてもよい。この場合、検出装置１の表面に保護層が設けられ、検出対象（ここでは、指Ｆｇ）は検出装置１の保護層に接する。

【0016】

照明装置付き検出機器１２０は、照明装置１２１に換えて表示パネルが設けられていてもよい。表示パネルは、例えば、有機ＥＬディスプレイパネル（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）や無機ＥＬディスプレイ（マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤ）であってもよい。或いは、表示パネルは、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、表示素子として電気泳動素子を用いた電気泳動型表示パネル（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）であってもよい。

【0017】

図１Ｂは、変形例に係る照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｂに示すように、照明装置付き検出機器１２０は、検出装置１の表面に垂直な方向において、検出装置１、照明装置１２１、カバーガラス１２２の順に積層されている。本変形例においても、照明装置１２１として、有機ＥＬディスプレイパネル等の表示パネルを採用することができる。

【0018】

照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、カバーガラス１２２を透過した後、指Ｆｇで反射する。指Ｆｇで反射した光Ｌ２は、カバーガラス１２２を透過し、さらに、照明装置１２１を透過する。検出装置１は、照明装置１２１を透過した光Ｌ２を受光することで、指紋検出等、生体に関する情報を検出することができる。

【0019】

図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。図２に示すように、検出装置１は、基板２１と、センサ部１０と、走査線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１０２と、電源回路１０３と、を有する。

【0020】

基板２１には、配線基板１１０を介して制御基板１０１が電気的に接続される。配線基板１１０は、例えば、フレキシブルプリント基板やリジット基板である。配線基板１１０には、検出回路４８が設けられている。制御基板１０１には、制御回路１０２及び電源回路１０３が設けられている。制御回路１０２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。制御回路１０２は、センサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給して、センサ部１０の検出動作を制御する。電源回路１０３は、電源電位Ｖｓｆ、リセット電位Ｖｒｓｔ、基準電位ＶＣＯＭ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。

【0021】

基板２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、センサ部１０が有する複数の検出素子３と重なる領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、検出素子３と重ならない領域である。すなわち、周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と基板２１の端部との間の領域である。走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡに設けられる。

【0022】

センサ部１０の複数の検出素子３は、それぞれ、光電変換素子３０を有する光センサである。光電変換素子３０は、フォトダイオードであり、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。より具体的には、光電変換素子３０は、ＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）フォトダイオードである。検出素子３は、検出領域ＡＡにマトリクス状に配列される。複数の検出素子３が有する光電変換素子３０は、走査線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号（例えば、リセット制御信号ＲＳＴ、読出制御信号ＲＤ）に従って検出を行う。複数の光電変換素子３０は、それぞれに照射される光に応じた電気信号を、検出信号Ｖｄｅｔとして信号線選択回路１６に出力する。検出装置１は、複数の光電変換素子３０からの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて生体に関する情報を検出する。

【0023】

走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡに設けられる。具体的には、走査線駆動回路１５は、周辺領域ＧＡのうち第２方向Ｄｙに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡのうち第１方向Ｄｘに沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と検出回路４８との間に設けられる。

【0024】

なお、第１方向Ｄｘは、基板２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、基板２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。また、第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、基板２１の法線方向である。

【0025】

図３は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、検出装置１は、さらに検出制御回路１１と検出部４０と、を有する。検出制御回路１１の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれてもよい。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれてもよい。

【0026】

検出制御回路１１は、走査線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出部４０にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御回路１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ等の各種制御信号を走査線駆動回路１５に供給する。また、検出制御回路１１は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。

【0027】

走査線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数のゲート線（読出制御走査線ＧＬｒｄ、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ、キャンセル制御走査線ＧＬｃａｎ（図４参照））を駆動する回路である。走査線駆動回路１５は、複数のゲート線を順次又は同時に選択し、選択されたゲート線にゲート駆動信号（例えば、リセット制御信号ＲＳＴ、読出制御信号ＲＤ、キャンセル制御信号ＣＡＮ）を供給する。これにより、走査線駆動回路１５は、ゲート線に接続された複数の光電変換素子３０を選択する。

【0028】

信号線選択回路１６は、複数の出力信号線ＳＬ（図４参照）を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路１６は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された出力信号線ＳＬと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路１６は、光電変換素子３０の検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。なお、信号線選択回路１６は無くてもよい。この場合、出力信号線ＳＬは、検出回路４８と直接接続されてもよい。

【0029】

検出部４０は、検出回路４８と、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５と、記憶回路４６と、検出タイミング制御回路４７と、を備える。検出タイミング制御回路４７は、検出制御回路１１から供給される制御信号に基づいて、検出回路４８と、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５と、が同期して動作するように制御する。

【0030】

検出回路４８は、例えばアナログフロントエンド回路（ＡＦＥ、Analog Front End）である。検出回路４８は、少なくとも検出信号増幅回路４２及びＡ／Ｄ変換回路４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅回路４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。Ａ／Ｄ変換回路４３は、検出信号増幅回路４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

【0031】

信号処理回路４４は、検出回路４８の出力信号に基づいて、センサ部１０に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。信号処理回路４４は、指Ｆｇが検出面に接触又は近接した場合に、検出回路４８からの信号に基づいて指Ｆｇや掌の表面の凹凸を検出できる。また、信号処理回路４４は、検出回路４８からの信号に基づいて生体に関する情報を検出してもよい。生体に関する情報は、例えば、指Ｆｇや掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素飽和度等である。

【0032】

記憶回路４６は、信号処理回路４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶回路４６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ回路等であってもよい。

【0033】

座標抽出回路４５は、信号処理回路４４において指Ｆｇの接触又は近接が検出されたときに、指Ｆｇ等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出回路４５は、指Ｆｇや掌の血管の検出座標を求める論理回路である。座標抽出回路４５は、センサ部１０の各検出素子３から出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出回路４５は、検出座標を算出せずにセンサ出力Ｖｏとして検出信号Ｖｄｅｔを出力してもよい。

【0034】

（比較例）
ここで、比較例に係る検出素子の回路構成例及び動作例について説明する。図４は、比較例に係る検出素子を示す回路図である。図４に示すように、比較例に係る検出素子は、光電変換素子３０、容量素子Ｃｃ、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１、第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２、キャンセルトランジスタＭｃａｎ、読出トランジスタＭｒｄ、及びソースフォロワトランジスタＭｓｆを有する。また、検出素子には、検出駆動線としてリセット制御走査線ＧＬｒｓｔ、読出制御走査線ＧＬｒｄ、及びキャンセル制御走査線ＧＬｃａｎが設けられ、信号読出用の配線として出力信号線ＳＬが設けられている。

【0035】

出力信号線ＳＬには、読出トランジスタＭｒｄにバイアス電流Ｉｂを流すための定電流源が接続されている。これにより、検出素子３によって出力信号線ＳＬに印加される検出信号Ｖｄｅｔを検出可能となる。この定電流源は、検出回路４８内に設けられていても良いし、基板２１内に設けられていても良い。

【0036】

なお、図４では１つの検出素子を示しているが、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ、読出制御走査線ＧＬｒｄ、キャンセル制御走査線ＧＬｃａｎ、及び出力信号線ＳＬは、複数の検出素子に接続される。具体的には、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ、読出制御走査線ＧＬｒｄ、及びキャンセル制御走査線ＧＬｃａｎは、第１方向Ｄｘ（図２参照）に延在し、第１方向Ｄｘに配列された複数の検出素子と接続される。また、出力信号線ＳＬは、第２方向Ｄｙに延在し、第２方向Ｄｙに配列された複数の検出素子に接続される。

【0037】

第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１、第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２、キャンセルトランジスタＭｃａｎ、読出トランジスタＭｒｄ、及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、１つの光電変換素子３０に対応して設けられる。検出素子が有する複数のトランジスタは、それぞれｎ型ＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成される。ただし、これに限定されず、各トランジスタは、それぞれｐ型ＴＦＴで構成されてもよい。

【0038】

光電変換素子３０のアノードには、基準電位ＶＣＯＭが印加される。光電変換素子３０のカソードは、ノードＮ１に接続される。ノードＮ１は、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１のソース又はドレインの一方、及びソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートに接続される。光電変換素子３０に光が照射された場合、光電変換素子３０の容量Ｃｄに電荷が蓄積される。

【0039】

第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１のゲートは、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに接続される。第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１のソース又はドレインの他方には、リセット電位Ｖｒｓｔが供給される。

【0040】

ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、電源電位Ｖｓｆが供給される端子と読出トランジスタＭｒｄ（ノードＮ２）との間に接続される。ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートは、ノードＮ１に接続される。光電変換素子３０の容量Ｃｄに蓄積された電荷は、電圧信号としてソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートに供給される。これにより、ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、光電変換素子３０で発生した電荷に応じた電圧信号を読出トランジスタＭｒｄに出力する。

【0041】

読出トランジスタＭｒｄは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのソース（ノードＮ２）と出力信号線ＳＬとの間に接続される。読出トランジスタＭｒｄのゲートは、読出制御走査線ＧＬｒｄに接続される。読出トランジスタＭｒｄが読出制御信号ＲＤに応答してオンになると、ソースフォロワトランジスタＭｓｆから出力される信号、すなわち、光電変換素子３０で発生した信号（電荷）に応じた電圧信号が、検出信号Ｖｄｅｔとして出力信号線ＳＬに出力される。

【0042】

第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２のゲートは、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに接続される。第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２のソース又はドレインの一方は、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのソースと読出トランジスタＭｒｄとの接続点（ノードＮ２）に接続される。

【0043】

第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２のソース又はドレインの他方は、キャンセルトランジスタＭｃａｎのソース又はドレインの一方（ノードＮ３）に接続される。キャンセルトランジスタＭｃａｎのゲートは、キャンセル制御走査線ＧＬｃａｎに接続される。キャンセルトランジスタＭｃａｎのソース又はドレインの他方には、リセット電位Ｖｒｓｔが供給される。

【0044】

ノードＮ１とノードＮ３との間には、容量素子Ｃｃが接続される。

【0045】

なお、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、それぞれ、いわゆる寄生容量を有している。図４において、Ｃｒｓｔは第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１の寄生容量を示し、ＣｓｆはソースフォロワトランジスタＭｓｆ寄生容量を示している。なお、その他のトランジスタについても寄生容量を有しているが、本実施形態では、第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２、キャンセルトランジスタＭｃａｎ、及び読出トランジスタＭｒｄの寄生容量については説明を省略する。

【0046】

図５は、比較例に係る検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。図６Ａは、図５に示す期間ｔ０－ｔ１における検出素子の等価回路を示す図である。図６Ｂは、図５に示す期間ｔ１－ｔ２における検出素子の等価回路を示す図である。図６Ｃは、図５に示す期間ｔ２’－ｔ３における検出素子の等価回路を示す図である。図６Ｄは、図５に示す期間ｔ３－ｔ４における検出素子の等価回路を示す図である。図６Ｅは、図５に示す期間ｔ４－ｔ５における検出素子の等価回路を示す図である。

【0047】

検出素子は、リセット期間Ｐｒｓｔ、蓄積期間Ｐｃｈ及び読出期間Ｐｄｅｔの順に検出を実行する。リセット期間Ｐｒｓｔは、光電変換素子３０に照射された光に応じた検出信号Ｖｄｅｔの電圧変動分の基準値となるＶｄｅｔ１をセットする期間である。

【0048】

図４に示す比較例の構成において、時刻ｔ０に、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに供給されるリセット制御信号ＲＳＴをハイ（高レベル電圧）とすると、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する。リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２がオン（導通状態）となる。これにより、ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（１）式に示されるように、リセット電位Ｖｒｓｔとなる（図６Ａ参照）。

【0049】

ＶＮ１＝Ｖｒｓｔ・・・（１）

【0050】

時刻ｔ１に、読出制御走査線ＧＬｒｄに供給される読出制御信号ＲＤをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、読出トランジスタＭｒｄがオン（導通状態）となる。このとき、ノードＮ２の電位ＶＮ２（ノードＮ３の電位ＶＮ３）は、下記（２）式に示される（図６Ｂ参照）。なお、下記（２）式において、Ｖｔｈｓｆは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧である。

【0051】

ＶＮ２（＝ＶＮ３）＝Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ・・・（２）

【0052】

このとき、ノードＮ１－Ｎ３間に設けられた容量素子Ｃｃは、下記（３）式に示される電位差ΔＶＣｃ（Ｖｔｈｓｆ）により充電される（図６Ｂ参照）。

【0053】

ΔＶＣｃ＝Ｖｔｈｓｆ・・・（３）

【0054】

また、このとき、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ１は、下記（４）式に示される（図６Ｂ参照）。下記（４）式において、Ｒｒｄは、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗であり、Ｉｂは、定電流源によって読出トランジスタＭｒｄに流れるバイアス電流である。すなわち、下記（４）式の右辺の（Ｒｒｄ×Ｉｂ）は、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下である。

【0055】

Ｖｄｅｔ１＝Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ－Ｒｒｄ×Ｉｂ・・・（４）

【0056】

時刻ｔ２に、リセット制御信号ＲＳＴをロウ（低レベル電圧）とし、時刻ｔ２’に、キャンセル制御信号ＣＡＮをハイ（高レベル電圧）とすると、キャンセルトランジスタＭｃａｎがオン（導通状態）となり、ノードＮ３の電位ＶＮ３は、下記（５）式に示されるように、リセット電位Ｖｒｓｔとなる（図６Ｃ参照）。

【0057】

ＶＮ３＝Ｖｒｓｔ・・・（５）

【0058】

このとき、ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（６）式に示されるように、ノードＮ３の電位ＶＮ３（＝Ｖｒｓｔ）に容量素子Ｃｃの両端間電圧ΔＶＣｃ（＝Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ）を重畳した電位が初期値として設定される（図６Ｃ参照）。

【0059】

ＶＮ１＝ＶＮ３＋ΔＶＣｃ
＝Ｖｒｓｔ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ・・・（６）

【0060】

ここで、上記（６）式の右辺の係数Ｅｆｆについて説明する。

【0061】

時刻ｔ２’から時刻ｔ３において、ノードＮ１とノードＮ２との間の電位差はソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆで与えられる。このとき、容量素子Ｃｃの両端間電圧ΔＶＣｃは、下記（７）式で表せる。また、上記（６）式における係数Ｅｆｆは、下記（８）式で表せる。

【0062】

ΔＶＣｃ＝Ｖｔｈｓｆ×（Ｃｃ／（Ｃｃ＋Ｃｒｓｔ＋Ｃｓｆ＋Ｃｄ））・・・（７）

【0063】

Ｅｆｆ＝Ｃｃ／（Ｃｃ＋Ｃｒｓｔ＋Ｃｓｆ＋Ｃｄ）・・・（８）

【0064】

これにより、ノードＮ２の電位ＶＮ２は、下記（９）式に示されるように、ノードＮ１の電位ＶＮ１（＝Ｖｒｓｔ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ）から、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆを差し引いた値（Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ））となり、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ１は、下記（１０）式に示されるように、ノードＮ２の電位ＶＮ２（＝Ｖｒｓｔ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ）から、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下（＝Ｒｒｄ×Ｉｂ）を差し引いた値にセットされる。

【0065】

ＶＮ２＝ＶＮ１－Ｖｔｈｓｆ
＝（Ｖｒｓｔ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ）－Ｖｔｈｓｆ
＝Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）・・・（９）

【0066】

Ｖｄｅｔ１＝ＶＮ２－Ｒｒｄ×Ｉｂ
＝Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）－Ｒｒｄ×Ｉｂ・・・（１０）

【0067】

時刻ｔ３に、読出制御信号ＲＤ及びキャンセル制御信号ＣＡＮをロウ（低レベル電圧）とすると、リセット期間Ｐｒｓｔが終了し、蓄積期間Ｐｃｈが開始する。このとき、読出トランジスタＭｒｄ及びキャンセルトランジスタＭｃａｎがオフ（非導通状態）となり、ノードＮ２の電位ＶＮ２は、上記（９）式に示される（Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ））で一定となる（図６Ｄ参照）。また、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位はロウ（低レベル電圧）となる。ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（１１）式に示されるように、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下する（図６Ｄ参照）。

【0068】

ＶＮ１＝Ｖｒｓｔ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ－Ｖｐｈｏｔｏ・・・（１１）

【0069】

時刻ｔ４に、読出制御信号ＲＤをハイ（高レベル電圧）とすると、読出トランジスタＭｒｄがオン（導通状態）となり、蓄積期間Ｐｃｈが終了し、読出期間Ｐｄｅｔが開始する。ノードＮ２の電位ＶＮ２は、下記（１２）式に示されるように、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下する（図６Ｅ参照）。

【0070】

ＶＮ２＝Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）－Ｖｐｈｏｔｏ・・・（１２）

【0071】

このとき、読出期間Ｐｄｅｔに出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２は、下記（１３）式に示されるように、ノードＮ２の電位ＶＮ２（＝Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）－Ｖｐｈｏｔｏ）から、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下（Ｒｒｄ×Ｉｂ）を差し引いた値となる（図６Ｅ参照）。

【0072】

Ｖｄｅｔ２＝ＶＮ２－Ｒｒｄ×Ｉｂ
＝Ｖｒｓｔ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）
－Ｒｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ・・・（１３）

【0073】

時刻ｔ５に、読出制御信号ＲＤをロウ（低レベル電圧）とすると、読出期間Ｐｄｅｔが終了する。

【0074】

検出部４０は、読出期間Ｐｄｅｔが終了した時刻ｔ５における検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２を検出する。図５では、１つの検出素子の動作例を示しているが、走査線駆動回路１５が、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ、読出制御走査線ＧＬｒｄ、キャンセル制御走査線ＧＬｃａｎを順次、時分割的に走査する。この手順を繰り返すことで、検出領域ＡＡ全体の検出素子で検出処理を行うことができる。

【0075】

上記（１３）式において、上記（５）式に示す係数Ｅｆｆを１に近似することができれば、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆの項を「０」と見做せる。しかしながら、光電変換素子３０を用いた構成では、検出性能を向上するために光電変換素子３０の受光面積を大きくする必要がある。

【0076】

(実施形態１)
次に、実施形態１に係る検出装置１の回路構成例及び動作例について説明する。ここでは、比較例との相違点を中心に説明する。

【0077】

図７は、実施形態１に係る検出素子を示す回路図である。図７に示すように、実施形態１の構成では、ノードＮ１とノードＮ３との間に光電変換素子３０が設けられている。光電変換素子３０のアノードは、ノードＮ３に接続される。光電変換素子３０のカソードは、ノードＮ１に接続される。光電変換素子３０に光が照射された場合、光電変換素子３０から出力された信号（電荷）は、光電変換素子３０の容量Ｃｄに蓄積される。

【0078】

第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１のゲートは、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに接続される。第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１のソース又はドレインの他方には、基準電位ＶＣＯＭが供給される。

【0079】

第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２のソース又はドレインの他方は、キャンセルトランジスタＭｃａｎのソース又はドレインの一方（ノードＮ３）に接続される。キャンセルトランジスタＭｃａｎのゲートは、キャンセル制御走査線ＧＬｃａｎに接続される。キャンセルトランジスタＭｃａｎのソース又はドレインの他方には、基準電位ＶＣＯＭが供給される。

【0080】

なお、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、上述した比較例と同様に、それぞれ、いわゆる寄生容量を有している。図７において、Ｃｒｓｔは第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１の寄生容量を示し、ＣｓｆはソースフォロワトランジスタＭｓｆ寄生容量を示している。なお、その他のトランジスタについても寄生容量を有しているが、ここでは、第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２、キャンセルトランジスタＭｃａｎ、及び読出トランジスタＭｒｄの寄生容量については省略する。

【0081】

また、図７に示す例では、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び読出トランジスタＭｒｄは、それぞれ、いわゆるシングルゲート構造であるが、これに限定されず、２つのトランジスタが直列に接続されて構成されたいわゆるダブルゲート構造でもよく、３つ以上のトランジスタが直列に接続されてもよい。また、１つの検出素子３の回路は、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１、第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２、キャンセルトランジスタＭｃａｎ、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ、及び読出トランジスタＭｒｄの５つのトランジスタを有する構成に限定されない。検出素子３は、６つ以上のトランジスタを有していてもよい。

【0082】

本実施形態では、上述した比較例の図４に示した容量素子Ｃｃに代えて、光電変換素子３０の容量Ｃｄを用いる構成である。上述したように、光電変換素子３０を用いた構成では、検出性能を向上するために光電変換素子３０の受光面積を大きくする必要があるため、光電変換素子３０の容量Ｃｄは、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１の寄生容量Ｃｒｓｔ、及び、ソースフォロワトランジスタＭｓｆの寄生容量Ｃｓｆに対して十分に大きくすることができる。以下、図８Ａ、図８Ｂ、及び図９Ａから図９Ｆを参照して、図７に示した本実施形態の構成による効果について、具体的に説明する。

【0083】

図８Ａ及び図８Ｂは、実施形態１に係る検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。図８Ａは、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１の寄生容量Ｃｒｓｔ、及び、ソースフォロワトランジスタＭｓｆの寄生容量Ｃｓｆを無視しない場合のタイミング波形図を示し、図８Ｂは、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１の寄生容量Ｃｒｓｔ、及び、ソースフォロワトランジスタＭｓｆの寄生容量Ｃｓｆを無視した場合のタイミング波形図を示している。図９Ａは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ０－ｔ０’における検出素子の等価回路を示す図である。図９Ｂは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ０’－ｔ１における検出素子の等価回路を示す図である。図９Ｃは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ１－ｔ２における検出素子の等価回路を示す図である。図９Ｄは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ２’－ｔ３における検出素子の等価回路を示す図である。図９Ｅは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ３－ｔ４における検出素子の等価回路を示す図である。図９Ｆは、図８Ａ及び図８Ｂに示す期間ｔ４－ｔ５における検出素子の等価回路を示す図である。

【0084】

ここでは、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及びソースフォロワトランジスタＭｓｆの寄生容量Ｃｒｓｔ及び寄生容量Ｃｓｆを無視しない場合（図８Ａ参照）について説明し、適宜、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及びソースフォロワトランジスタＭｓｆの寄生容量Ｃｒｓｔ及び寄生容量Ｃｓｆを無視することが可能であること（図８Ｂ参照）について説明する。

【0085】

検出素子３は、リセット期間Ｐｒｓｔ、蓄積期間Ｐｃｈ及び読出期間Ｐｄｅｔの順に検出を実行する。電源回路１０３は、リセット期間Ｐｒｓｔ、蓄積期間Ｐｃｈ及び読出期間Ｐｄｅｔに亘って、基準電位ＶＣＯＭを検出素子３に供給する。

【0086】

制御回路１０２は、時刻ｔ０に、キャンセル制御走査線に供給されるキャンセル制御信号ＣＡＮをロウ（低レベル電圧）とする（図９Ａ参照）。これにより、キャンセルトランジスタＭｃａｎがオフ（非導通状態）なる。

【0087】

続いて、制御回路１０２は、時刻ｔ０’に、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに供給されるリセット制御信号ＲＳＴをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する。リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２がオン（導通状態）となる。これにより、ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（１４）式に示されるように、基準電位ＶＣＯＭとなる（図９Ｂ参照）。

【0088】

ＶＮ１＝ＶＣＯＭ・・・（１４）

【0089】

制御回路１０２は、時刻ｔ１に、読出制御走査線ＧＬｒｄに供給される読出制御信号ＲＤをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、読出トランジスタＭｒｄがオン（導通状態）となる。このとき、ノードＮ２の電位ＶＮ２（ノードＮ３の電位ＶＮ３）は、下記（１５）式に示される（図９Ｃ参照）。

【0090】

ＶＮ２（＝ＶＮ３）＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ・・・（１５）

【0091】

このとき、ノードＮ１－Ｎ３間に設けられた光電変換素子３０の容量Ｃｄは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆにより充電される。このとき、光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧ΔＶＣｄは、下記（１６）で表せる（図９Ｃ参照）。

【0092】

ΔＶＣｄ＝Ｖｔｈｓｆ・・・（１６）

【0093】

また、このとき、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ１は、下記（１７）式に示される（図９Ｃ参照）。

【0094】

Ｖｄｅｔ１＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ－Ｒｒｄ×Ｉｂ・・・（１７）

【0095】

制御回路１０２は、時刻ｔ２に、リセット制御信号ＲＳＴをロウ（低レベル電圧）とし、時刻ｔ２’に、キャンセル制御信号ＣＡＮをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、キャンセルトランジスタＭｃａｎがオン（導通状態）となり、ノードＮ３の電位ＶＮ３は、下記（１８）式に示されるように、基準電位ＶＣＯＭとなる（図９Ｄ参照）。

【0096】

ＶＮ３＝ＶＣＯＭ・・・（１８）

【0097】

このとき、光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧ΔＶＣｄは、下記（１９）で表せる。

【0098】

ΔＶＣｄ＝Ｖｔｈｓｆ×（Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｒｓｔ＋Ｃｓｆ））・・・（１９）

【0099】

ここで、上記（１９）式における容量の項を、下記（２０）式のように係数Ｅｆｆで表すと、上記（１９）式は、下記（２１）のように表せる（図９Ｄ参照）。

【0100】

Ｅｆｆ＝Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｒｓｔ＋Ｃｓｆ）・・・（２０）

【0101】

ΔＶＣｄ＝Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ・・・（２１）

【0102】

また、ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（２２）式に示されるように、ノードＮ３の電位ＶＮ３（＝ＶＣＯＭ）に光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧ΔＶＣｄ（＝Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ）を重畳した電位が初期値として設定される（図９Ｄ参照）。

【0103】

ＶＮ１＝ＶＮ３＋ΔＶＣｄ
＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ・・・（２２）

【0104】

ここで、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及びソースフォロワトランジスタＭｓｆの寄生容量Ｃｒｓｔ及び寄生容量Ｃｓｆを無視すると、上記（２０）式は、下記（２３）式に変形できる。すなわち、本実施形態に係る図７の構成では、上記（２１）式における係数Ｅｆｆを１に近似することができる。これにより、上記（２１）式は、下記（２４）に変形できる。

【0105】

Ｅｆｆ≒Ｃｄ／Ｃｄ＝１・・・（２３）

【0106】

ΔＶＣｄ≒Ｖｔｈｓｆ・・・（２４）

【0107】

このため、上記（２２）式は、下記（２５）式に変形できる。

【0108】

ＶＮ１≒ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ・・・（２５）

【0109】

ノードＮ２の電位ＶＮ２は、下記（２６）式に示されるように、ノードＮ１の電位ＶＮ１（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ）から、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆを差し引いた値（ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ））となり、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ１は、下記（２７）式に示されるように、ノードＮ２の電位ＶＮ２（＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ））から、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下（＝Ｒｒｄ×Ｉｂ）を差し引いた値にセットされる。

【0110】

ＶＮ２＝ＶＮ１－Ｖｔｈｓｆ
＝（ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ）－Ｖｔｈｓｆ
＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）・・・（２６）

【0111】

Ｖｄｅｔ１＝ＶＮ２－Ｒｒｄ×Ｉｂ
＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）－Ｒｒｄ×Ｉｂ・・・（２７）

【0112】

係数Ｅｆｆを１に近似すると、図８Ａに示すＶｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）は０と見做せる（Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）≒０）。これにより、上記（２６）式及び上記（２７）式は、下記（２８）式及び下記（２９）式に変形できる。

【0113】

ＶＮ２≒ＶＣＯＭ・・・（２８）

【0114】

Ｖｄｅｔ１≒ＶＣＯＭ－Ｒｒｄ×Ｉｂ・・・（２９）

【0115】

制御回路１０２は、時刻ｔ３に、読出制御信号ＲＤをロウ（低レベル電圧）とする。これにより、リセット期間Ｐｒｓｔが終了し、蓄積期間Ｐｃｈが開始する。このとき、読出トランジスタＭｒｄがオフ（非導通状態）となり、ノードＮ２の電位ＶＮ２は、上記（２８）式に示される（ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）（≒ＶＣＯＭ））で一定となる（図９Ｅ参照）。また、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位はロウ（低レベル電圧）となる。ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（３０）式に示されるように、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下する（図９Ｅ参照）。

【0116】

ＶＮ１＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ－Ｖｐｈｏｔｏ
（≒ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ－Ｖｐｈｏｔｏ）・・・（３０）

【0117】

制御回路１０２は、時刻ｔ４に、読出制御信号ＲＤをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、読出トランジスタＭｒｄがオン（導通状態）となり、蓄積期間Ｐｃｈが終了し、読出期間Ｐｄｅｔが開始する。ノードＮ２の電位ＶＮ２は、下記（３１）式に示されるように、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下する（図９Ｆ参照）。

【0118】

ＶＮ２＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）－Ｖｐｈｏｔｏ
（≒ＶＣＯＭ－Ｖｐｈｏｔｏ）・・・（３１）

【0119】

このとき、読出期間Ｐｄｅｔに出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２は、下記（３２）式に示されるように、ノードＮ２の電位ＶＮ２（＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）－Ｖｐｈｏｔｏ（≒ＶＣＯＭ－Ｖｐｈｏｔｏ））から、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下（Ｒｒｄ×Ｉｂ）を差し引いた値となる（図９Ｆ参照）。

【0120】

Ｖｄｅｔ２＝ＶＮ２－Ｒｒｄ×Ｉｂ
＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）－Ｒｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ
（≒ＶＣＯＭ－Ｒｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ）・・・（３２）

【0121】

制御回路１０２は、時刻ｔ５に、読出制御信号ＲＤをロウ（低レベル電圧）とする。これにより、読出期間Ｐｄｅｔが終了する。

【0122】

検出部４０は、読出期間Ｐｄｅｔが終了した時刻ｔ５における検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２を検出する。図８Ａ及び図８Ｂでは、１つの検出素子３の動作例を示しているが、走査線駆動回路１５が、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ、読出制御走査線ＧＬｒｄ、キャンセル制御走査線ＧＬｃａｎを順次、時分割的に走査する。この手順を繰り返すことで、検出領域ＡＡ全体の検出素子３で検出処理を行うことができる。

【0123】

このように、本実施形態では、光電変換素子３０の容量Ｃｄが、上述した比較例の図４に示した容量素子Ｃｃに対して無視できない大きさである場合に有効である。このような場合、光電変換素子３０の容量Ｃｄは、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及びソースフォロワトランジスタＭｓｆの寄生容量Ｃｒｓｔ、寄生容量Ｃｓｆに対して十分に大きい値となる。これにより、上記（２１）式に示す係数Ｅｆｆを、上記（２３）式に示すように、１に近似することができ、光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧ΔＶＣｄは、上記（２４）式のように表せる。このため、上記（３２）式におけるソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆの項を「０」と見做すことができ、下記（３３）式が得られる。

【0124】

Ｖｄｅｔ２＝ＶＣＯＭ－Ｒｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ・・・（３３）

【0125】

これにより、図８に示す読出期間Ｐｄｅｔに出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２は、光電変換素子３０に照射された光の検出精度の低下要因となる、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆをキャンセルすることができ、光電変換素子３０に照射された光の検出精度を高めることができる。

【0126】

以上説明したように、実施形態１に係る検出装置１は、光電変換素子３０のカソードに基準電位ＶＣＯＭを供給または遮断する第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１と、光電変換素子３０のアノードと、ソースフォロワトランジスタＭｓｆと読出トランジスタＭｒｄとの接続点との間を電気的に接続または切断する第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２と、光電変換素子３０のアノードに基準電位ＶＣＯＭを供給または遮断するキャンセルトランジスタＭｃａｎと、を備え、光電変換素子３０のカソードに印加される電位の初期値として、基準電位ＶＣＯＭに対し、少なくともソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆを重畳した電位（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ）を設定する。

【0127】

上記構成において、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２をオン制御した後に、読出トランジスタＭｒｄをオン制御して、光電変換素子３０の容量ＣｄをソースフォロワトランジスタＭｓｆの入出力間の電位差（＝Ｖｔｈｓｆ）により充電し、さらに、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２をオフ制御、キャンセルトランジスタＭｃａｎをオン制御して、基準電位ＶＣＯＭに光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧（＝Ｖｔｈｓｆ）を重畳した電位（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ）を、光電変換素子３０のカソードに印加される電位の初期値として設定する。

【0128】

これにより、光電変換素子３０に照射された光の検出精度の低下要因となる、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆをキャンセルすることができる。

【0129】

その後、読出トランジスタＭｒｄをオフ制御し、リセット期間Ｐｒｓｔに続く蓄積期間Ｐｃｈを経た後に読出トランジスタＭｒｄをオン制御して読出期間Ｐｄｅｔを開始する。

【0130】

これにより、蓄積期間Ｐｃｈにおいて、光電変換素子３０のカソードの電位は、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下した電位（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ－Ｖｐｈｏｔｏ）となる。このとき、読出期間Ｐｄｅｔにおいて検出される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２は、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆがキャンセルされた電位（＝ＶＣＯＭ－Ｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ）となる。

【0131】

本実施形態により、検出値のバラツキを抑制することができる検出装置を得ることができる。

【0132】

（実施形態２）
図１０は、実施形態２に係る検出素子を示す回路図である。実施形態２に係る検出素子３ａにおいて、第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２のソース又はドレインの一方が、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのソースと読出トランジスタＭｒｄとの接続点（ノードＮ２）ではなく、出力信号線ＳＬに接続される点で、実施形態１において説明した検出素子３とは異なっている。なお、実施形態１と同一の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態２の検出素子３ａについて実施形態１との相違点を中心に説明する。

【0133】

図１１は、実施形態２に係る検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。図１２Ａは、図１１に示す期間ｔ０－ｔ０’における検出素子の等価回路を示す図である。図１２Ｂは、図１１に示す期間ｔ０’－ｔ１における検出素子の等価回路を示す図である。図１２Ｃは、図１１に示す期間ｔ１－ｔ２における検出素子の等価回路を示す図である。図１２Ｄは、図１１に示す期間ｔ２’－ｔ３における検出素子の等価回路を示す図である。図１２Ｅは、図１１に示す期間ｔ３－ｔ４における検出素子の等価回路を示す図である。図１２Ｆは、図１１に示す期間ｔ４－ｔ５における検出素子の等価回路を示す図である。

【0134】

検出素子３ａは、実施形態１と同様に、リセット期間Ｐｒｓｔ、蓄積期間Ｐｃｈ及び読出期間Ｐｄｅｔの順に検出を実行する。電源回路１０３は、リセット期間Ｐｒｓｔ、蓄積期間Ｐｃｈ及び読出期間Ｐｄｅｔに亘って、基準電位ＶＣＯＭを検出素子３に供給する。

【0135】

制御回路１０２は、時刻ｔ０に、キャンセル制御走査線に供給されるキャンセル制御信号ＣＡＮをロウ（低レベル電圧）とする（図１２Ａ参照）。これにより、キャンセルトランジスタＭｃａｎがオフ（非導通状態）なる。

【0136】

続いて、制御回路１０２は、時刻ｔ０’に、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに供給されるリセット制御信号ＲＳＴをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する。リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２がオン（導通状態）となる。これにより、ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（３４）式に示されるように、基準電位ＶＣＯＭとなる（図１２Ｂ参照）。

【0137】

ＶＮ１＝ＶＣＯＭ・・・（３４）

【0138】

制御回路１０２は、時刻ｔ１に、読出制御走査線ＧＬｒｄに供給される読出制御信号ＲＤをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、読出トランジスタＭｒｄがオン（導通状態）となる。このとき、ノードＮ２の電位ＶＮ２は、下記（３５）式に示される（図１２Ｃ参照）。

【0139】

ＶＮ２＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ・・・（３５）

【0140】

このとき、ノードＮ１－Ｎ３間に設けられた光電変換素子３０の容量Ｃｄは、下記（３６）式に示される電位差ΔＶＣｄ（Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ）により充電される（図１２Ｃ参照）。

【0141】

ΔＶＣｄ＝Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ・・・（３６）

【0142】

また、このとき、ノードＮ３の電位ＶＮ３、すなわち、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ１は、下記（３７）式に示される（図１２Ｃ参照）。

【0143】

ＶＮ３＝Ｖｄｅｔ１＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ－Ｒｒｄ×Ｉｂ・・・（３７）

【0144】

制御回路１０２は、時刻ｔ２に、リセット制御信号ＲＳＴをロウ（低レベル電圧）とし、時刻ｔ２’に、キャンセル制御信号ＣＡＮをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、キャンセルトランジスタＭｃａｎがオン（導通状態）となり、ノードＮ３の電位ＶＮ３は、下記（３９）式に示されるように、基準電位ＶＣＯＭとなる（図１２Ｄ参照）。

【0145】

ＶＮ３＝ＶＣＯＭ・・・（３９）

【0146】

このとき、光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧ΔＶＣｄは、下記（４０）で表せる。

【0147】

ΔＶＣｄ＝（Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ）×（Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｒｓｔ＋Ｃｓｆ））・・・（４０）

【0148】

ここで、上記（４０）式における容量の項を、実施形態１と同様に上記（２０）式のように係数Ｅｆｆで表すと、上記（４０）式は、下記（４１）のように表せる（図１２Ｄ参照）。

【0149】

ΔＶＣｄ＝Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ・・・（４１）

【0150】

また、ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（４２）式に示されるように、ノードＮ３の電位ＶＮ３（＝ＶＣＯＭ）に光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧ΔＶＣｄ（＝Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ）を重畳した電位が初期値として設定される（図１２Ｄ参照）。

【0151】

ＶＮ１＝ＶＮ３＋ΔＶＣｄ
＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ・・・（４２）

【0152】

本実施形態では、実施形態１と同様に、係数Ｅｆｆを１に近似することができる。このため、上記（４１）式に示す光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧ΔＶＣｄは、下記（４３）式のように表せる（図１２Ｄ参照）。

【0153】

ΔＶＣｄ≒Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ・・・（４３）

【0154】

このため、上記（４２）式は、下記（４４）式に変形できる。

【0155】

ＶＮ１≒ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ・・・（４４）

【0156】

ノードＮ２の電位ＶＮ２は、下記（４５）式に示されるように、ノードＮ１の電位ＶＮ１（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ）から、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆを差し引いた値（ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ）となり、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ１は、下記（４６）式に示されるように、ノードＮ２の電位ＶＮ２（＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ）から、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下（＝Ｒｒｄ×Ｉｂ）を差し引いた値にセットされる。

【0157】

ＶＮ２＝ＶＮ１－Ｖｔｈｓｆ
＝（ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ）－Ｖｔｈｓｆ
＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ・・・（４５）

【0158】

Ｖｄｅｔ１＝ＶＮ２－Ｒｒｄ×Ｉｂ
＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）
－Ｒｒｄ×Ｉｂ×（１－Ｅｆｆ）・・・（４６）

【0159】

係数Ｅｆｆを１に近似すると、図１１に示すＶｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）、Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）＋Ｒｒｄ×（１－Ｅｆｆ）は０と見做せる（Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）≒０、Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）＋Ｒｒｄ×（１－Ｅｆｆ）≒０）。これにより、上記（４５）式及び上記（４６）式は、下記（４７）式及び下記（４８）式に変形できる。

【0160】

ＶＮ２≒ＶＣＯＭ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ・・・（４７）

【0161】

Ｖｄｅｔ１≒ＶＣＯＭ・・・（４８）

【0162】

制御回路１０２は、時刻ｔ３に、読出制御信号ＲＤをロウ（低レベル電圧）とする。これにより、リセット期間Ｐｒｓｔが終了し、蓄積期間Ｐｃｈが開始する。このとき、読出トランジスタＭｒｄがオフ（非導通状態）となり、ノードＮ２の電位ＶＮ２は、上記（４５）式に示される（ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ（≒ＶＣＯＭ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ））で一定となる（図１２Ｅ参照）。また、出力信号線ＳＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位はロウ（低レベル電圧）となる。ノードＮ１の電位ＶＮ１は、下記（４９）式に示されるように、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下する（図１２Ｅ参照）。

【0163】

ＶＮ１＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ×Ｅｆｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ－Ｖｐｈｏｔｏ
（≒ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ）・・・（４９）

【0164】

制御回路１０２は、時刻ｔ４に、読出制御信号ＲＤをハイ（高レベル電圧）とする。これにより、読出トランジスタＭｒｄがオン（導通状態）となり、蓄積期間Ｐｃｈが終了し、読出期間Ｐｄｅｔが開始する。ノードＮ２の電位ＶＮ２は、下記（５０）式に示されるように、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下する（図１２Ｆ参照）。

【0165】

ＶＮ２＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）
＋Ｒｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ－Ｖｐｈｏｔｏ
（≒ＶＣＯＭ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ）・・・（５０）

【0166】

このとき、読出期間Ｐｄｅｔに出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２は、下記（５１）式に示されるように、ノードＮ２の電位ＶＮ２（＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）＋Ｒｒｄ×Ｉｂ×Ｅｆｆ－Ｖｐｈｏｔｏ（≒ＶＣＯＭ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ））から、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下（Ｒｒｄ×Ｉｂ）を差し引いた値となる（図１２Ｆ参照）。

【0167】

Ｖｄｅｔ２＝ＶＮ２－Ｒｒｄ×Ｉｂ
＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ×（１－Ｅｆｆ）
－Ｒｒｄ×Ｉｂ×（１－Ｅｆｆ）－Ｖｐｈｏｔｏ
（≒ＶＣＯＭ－Ｖｐｈｏｔｏ）・・・（５１）

【0168】

制御回路１０２は、時刻ｔ５に、読出制御信号ＲＤをロウ（低レベル電圧）とする。これにより、読出期間Ｐｄｅｔが終了する。

【0169】

検出部４０は、読出期間Ｐｄｅｔが終了した時刻ｔ５における検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２を検出する。図１１では、１つの検出素子３ａの動作例を示しているが、走査線駆動回路１５が、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ、読出制御走査線ＧＬｒｄ、キャンセル制御走査線ＧＬｃａｎを順次、時分割的に走査する。この手順を繰り返すことで、検出領域ＡＡ全体の検出素子３ａで検出処理を行うことができる。

【0170】

実施形態２では、実施形態１と同様に、係数Ｅｆｆを１に近似することができる。このため、上記（５１）式における、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆ、及び、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下（Ｒｒｄ×Ｉｂ）の項を、それぞれ「０」と見做すことができ、下記（５２）式が得られる。

【0171】

Ｖｄｅｔ２＝ＶＣＯＭ－Ｖｐｈｏｔｏ・・・（５２）

【0172】

これにより、図１１に示す読出期間Ｐｄｅｔに出力される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２は、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆに加え、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下Ｒｒｄ×Ｉｂをキャンセルすることができ、光電変換素子３０に照射された光の検出精度を、実施形態１よりも高めることができる。

【0173】

以上説明したように、実施形態２に係る検出装置１は、光電変換素子３０のカソードに基準電位ＶＣＯＭを供給または遮断する第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１と、光電変換素子３０のアノードと読出トランジスタＭｒｄの出力との間を電気的に接続または切断する第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２と、光電変換素子３０のアノードに基準電位ＶＣＯＭを供給または遮断するキャンセルトランジスタＭｃａｎと、を備え、光電変換素子３０のカソードに印加される電位の初期値として、基準電位ＶＣＯＭに対し、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆ、及び、読出トランジスタのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下Ｒｒｄ×Ｉｂを重畳した電位（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ）を設定する。

【0174】

上記構成において、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２をオン制御した後に、読出トランジスタＭｒｄをオン制御して、光電変換素子３０の容量Ｃｄを基準電位ＶＣＯＭと読出トランジスタＭｒｄの出力電位（＝ＶＣＯＭ－Ｖｔｈｓｆ－Ｒｒｄ×Ｉｂ）との電位差（＝Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ）により充電し、さらに、第１リセットトランジスタＭｒｓｔ１及び第２リセットトランジスタＭｒｓｔ２をオフ制御、キャンセルトランジスタＭｃａｎをオン制御して、基準電位ＶＣＯＭに光電変換素子３０の容量Ｃｄの両端間電圧（＝Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ）を重畳した電位（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｒｄ×Ｉｂ）を、光電変換素子３０のカソードに印加される電位の初期値として設定する。

【0175】

これにより、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆに加え、読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下Ｒｒｄ×Ｉｂをキャンセルすることができ、光電変換素子３０に照射された光の検出精度を、実施形態１よりも高めることができる。

【0176】

その後、読出トランジスタＭｒｄをオフ制御し、リセット期間Ｐｒｓｔに続く蓄積期間Ｐｃｈを経た後に読出トランジスタＭｒｄをオン制御して読出期間Ｐｄｅｔを開始する。

【0177】

これにより、蓄積期間Ｐｃｈにおいて、光電変換素子３０のカソードの電位は、光電変換素子３０に照射された光に応じた電圧変動分Ｖｐｈｏｔｏだけ低下した電位（＝ＶＣＯＭ＋Ｖｔｈｓｆ＋Ｒｄ×Ｉｂ－Ｖｐｈｏｔｏ）となる。このとき、蓄積期間Ｐｃｈにおいて検出される検出信号Ｖｄｅｔの電位Ｖｄｅｔ２は、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのしきい値電圧Ｖｔｈｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄのオン抵抗Ｒｒｄに起因する電圧降下Ｒｒｄ×Ｉｂがキャンセルされた電位（＝ＶＣＯＭ－Ｖｐｈｏｔｏ）となる。

【0178】

本実施形態により、検出値のバラツキを抑制することができる検出装置を得ることができる。

【0179】

上述した実施形態は、各構成要素を適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0180】

１ 検出装置
３，３ａ 検出素子
１０ センサ部
１５ 走査線駆動回路
１６ 信号線選択回路
２１ 基板
３０ 光電変換素子
４８ 検出回路
ＡＡ 検出領域
ＣＡＮ キャンセル制御信号
ＧＡ 周辺領域
Ｃｃ 容量素子
ＧＬｃａｎ キャンセル制御走査線
ＧＬｒｄ 読出制御走査線
ＧＬｒｓｔ リセット制御走査線
ＳＬ 出力信号線
Ｖｓｆ 電源電位
ＶＣＯＭ 基準電位
Ｖｒｓｔ リセット電位
ＲＳＴ リセット制御信号
ＲＤ 読出制御信号
Ｍｒｓｔ１ 第１リセットトランジスタ
Ｍｒｓｔ２ 第２リセットトランジスタ
Ｍｒｄ 読出トランジスタ
Ｍｓｆ ソースフォロワトランジスタ
Ｍｃａｎ キャンセルトランジスタ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図12E】

【図12F】