本發(fā)明涉及一種光檢測器，尤其涉及一種分光測定裝置等分析裝置中所使用的光檢測器。

背景技術(shù)：

光檢測器在分光測定裝置、液相色譜儀等廣泛領(lǐng)域的分析裝置中得到使用。在使用分光測定裝置的試樣的吸光度測定中，例如，將從氘燈(d2光源)發(fā)出的白色光照射至試樣槽，利用衍射光柵等波長色散元件對穿過該試樣槽之后的光進行波長分離，并利用光檢測器進行檢測。

在吸光度測定中，在試樣的測定之前，僅將用以使試樣溶解的溶劑裝入至試樣槽并照射白色光而測定來自試樣槽的透射光，獲取參考信號。然后，將試樣溶液裝入至試樣槽并同樣地測定透射光，獲取樣本信號。繼而，根據(jù)樣本信號與參考信號的差求試樣的吸光量，從而確定試樣的濃度。

作為以往所使用的普通的光檢測器之一，有光電二極管檢測器(pd檢測器)。如圖1所示，pd檢測器具備光電二極管(pd)101和檢測電路，該檢測電路具有電容器102、放大器103及a/d轉(zhuǎn)換器104等(例如非專利文獻1)。在pd101中，通過光電轉(zhuǎn)換將入射進來的光轉(zhuǎn)換為電子，作為光電流輸出。在檢測電路中，將在采樣期間內(nèi)積蓄在電容器102中的光電流轉(zhuǎn)換為電壓，進而通過a/d轉(zhuǎn)換器104轉(zhuǎn)換為數(shù)字值而輸出。在這種構(gòu)成的pd檢測器中，通過增大電容器102的積分電容而減小對應(yīng)于入射電子數(shù)的電壓值(轉(zhuǎn)換增益)，可擴大檢測器的可測定范圍(動態(tài)范圍)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

非專利文獻

非專利文獻1：tanaka,makino,"linearimagesensorwithhighperformanceandlargephotosensitiveelement",sensorsandactuatorsa,29,201-207,1991

非專利文獻2：角博文、奈良部忠邦、齋藤信一郎，“cmos影像傳感器的高畫質(zhì)化”，fundamentalsreview，vol.3，no.3，pp.44-51，2010年1月

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在吸光度測定中，根據(jù)所使用的光源的波長強度分布以及試樣、溶劑及試樣槽的吸光特性等，存在入射至檢測器的光量因波長不同而發(fā)生約1000倍的差異的情況。因此，期望在吸光度測定中所使用的光檢測器中將可測定范圍設(shè)定得足夠?qū)挘员隳軌驒z測較大范圍的強度的光而準確地確定試樣的濃度。但是，在以往所使用的pd檢測器中，當擴大可測定范圍而增大入射光量的上限時，存在以下問題。

在pd檢測器中，在pd101中通過光電轉(zhuǎn)換將入射進來的光轉(zhuǎn)換為電子，作為光電流輸出。繼而，在包含電容器102的檢測電路中，光電流按每一規(guī)定采樣周期被積蓄，并被轉(zhuǎn)換為電壓而輸出。

檢測電路中從光電流轉(zhuǎn)換而得的電壓值v以下式(1)表示。

[數(shù)式1]

v＝(1/c)iδt＝(1/c)m·e...(1)

此處，i為光電流，c為電容器102的積分電容，δt為采樣周期的長度，m為pd101中產(chǎn)生的光電子數(shù)，e為基本電荷(＝1.602×10^-19c)。再者，m也能以入射至pd101的光子數(shù)與pd101的量子效率η的積表示。

檢測器的噪聲大致分為取決于入射光量而在統(tǒng)計學(xué)上產(chǎn)生的光散粒噪聲、和檢測器的電路中產(chǎn)生的電噪聲(例如非專利文獻2)。為了易于說明，此處不考慮產(chǎn)生自暗電流的散射噪聲。光散粒噪聲的大小以入射光量的平方根表示。另一方面，電噪聲的大小與入射光量無關(guān)。以電壓表示的電噪聲vn可通過下式(2)、(3)而轉(zhuǎn)換為電子數(shù)mn。再者，下式(2)中的qn為噪聲電荷量。

[數(shù)式2]

qn＝mn·e＝c·vn...(2)

[數(shù)式3]

mn＝c·vn/e...(3)

此處，檢測器的s/n比可使用入射電子數(shù)m和將電噪聲的大小轉(zhuǎn)換為電子數(shù)而得到的mn而以下式(4)表示。式(4)的分母的平方根內(nèi)的第1項對應(yīng)于光散粒噪聲，第2項對應(yīng)于電噪聲。

[數(shù)式4]

如根據(jù)上述式(3)所知，即便是相同大小的電噪聲vn，若為了擴大可測定范圍而增大電容器102的積分電容c，噪聲電子數(shù)mn也會與積分電容c成比例地增大。結(jié)果，上式(4)的分母的平方根內(nèi)的第2項的值增大而導(dǎo)致s/n比降低。尤其是入射光量越少(即上式(4)的入射電子數(shù)m的值越小)，上述情況的影響表現(xiàn)得越明顯。

列舉具體例，對因入射光量的差異而導(dǎo)致s/n比不一樣這一點進行說明。在該例中，將光檢測器的最大信號電壓設(shè)為10v，將電噪聲設(shè)為100μv，將測定范圍的上限設(shè)為10⁹個(電子數(shù))。于是，電容器102的積分電容c為

[數(shù)式5]

c＝q/v＝m·e/v

＝(10⁹·1.6·10^-19)/10＝16·10^-12...(5)。

由于電噪聲為100μv，因此

[數(shù)式6]

qn＝c·vn＝16·10^-12·100·10^-6＝16·10^-16...(6)，

[數(shù)式7]

mn＝qn/e＝16·10^-16/1.6·10^-19＝10⁴＝10000...(7)。

若根據(jù)上式(4)來計算s/n比，則在作為測定范圍的上限的m＝10⁹的情況下，mn²＝10⁸，m＞mn²。但是，在m＝10⁷以下的情況下，mn²＝10⁸增大，電噪聲成為檢測器噪聲整體的主因素。例如，在m＝10⁶的情況下，s/n比為99.5，比僅考慮了光散粒噪聲的情況下的s/n比(＝1000)差1位數(shù)以上。

本發(fā)明要解決的問題在于提供一種一方面可擴大可測定范圍、另一方面可確保較高的s/n比而不論入射光量的多少的光檢測器。

解決問題的技術(shù)手段

為了解決上述問題而成的本發(fā)明的光檢測器的特征在于，包括：

a)光電轉(zhuǎn)換元件，其在構(gòu)成1像素的像素區(qū)域內(nèi)配置有多個；

b)多個檢測電路，它們對應(yīng)于所述多個光電轉(zhuǎn)換元件中的各方而各設(shè)置有1個，且分別具有電容器；以及

c)信號處理部，其將來自所述多個檢測電路的輸出信號相加。

所述光電轉(zhuǎn)換元件例如為光電二極管。

所述信號處理部例如可設(shè)為如下構(gòu)成，即，具有：a/d轉(zhuǎn)換器，其將從上述多個檢測電路中的各方輸出的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字存儲器，其存儲從該a/d轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號；多工器，其從該數(shù)字存儲器中依序讀出數(shù)字信號；以及數(shù)字運算器，其對由該多工器依序讀出的數(shù)字信號進行加法處理。

本發(fā)明的光檢測器也可具有多個像素。在具有多個像素的光檢測器中，能以上述方式構(gòu)成各像素。

在以往的光檢測器中，每1像素具有1個光電轉(zhuǎn)換元件和對來自該光電轉(zhuǎn)換元件的輸出信號進行處理的1個檢測電路，而在本發(fā)明的光檢測器中，每1像素具有多個由1個光電轉(zhuǎn)換元件與1個檢測電路構(gòu)成的組。如上所述，在以往的光檢測器中，存在如下問題，即，若為了擴大動態(tài)范圍而增大檢測電路的電容器的積分電容，則噪聲電子數(shù)會增加而導(dǎo)致s/n比變差。另一方面，在本發(fā)明的光檢測器中，由于僅增加光電轉(zhuǎn)換元件與檢測電路的組的數(shù)量便可擴大動態(tài)范圍，因此無須增大檢測電路的電容器的積分電容。因而，一方面可擴大可測定范圍，另一方面可確保較高的s/n比。

光電轉(zhuǎn)換元件到檢測電路的電容器之間是通過電流信號加以傳輸?shù)?，因此，若這之間的布線距離變長，則寄生電容會變大。與電容器的積分電容一樣，該寄生電容是導(dǎo)致上式(3)所表示的噪聲電子數(shù)mn增加的因素。

因而，在本發(fā)明的光檢測器中，較理想為將所述檢測電路中的至少電容器配置在所述像素區(qū)域內(nèi)。由此，可縮短光電轉(zhuǎn)換元件到電容器的布線距離，抑制噪聲電子量的增加。

此外，在本發(fā)明的光檢測器中，能以如下方式構(gòu)成，即，

所述信號處理部將以把采樣周期分割為多個期間而得的子周期從所述多個檢測電路中的各方輸出的輸出信號相加，并以所述采樣周期輸出。

例如，若在1像素區(qū)域內(nèi)配備k個(k為2以上的整數(shù))光電轉(zhuǎn)換元件，將采樣周期分割為l個(l為2以上的整數(shù))來讀出輸出信號，并將它們相加而作為1像素及1采樣周期的信號加以輸出，則可在不增大積分電容的情況下將動態(tài)范圍擴大k×l倍。

發(fā)明的效果

通過使用本發(fā)明的光檢測器，一方面可擴大可測定范圍，另一方面可確保較高的s/n比而不論入射光量的多少。

附圖說明

圖1為以往的pd檢測器的要部構(gòu)成圖。

圖2為實施例1的pd檢測器的部分構(gòu)成圖。

圖3為實施例2的pd檢測器的部分構(gòu)成圖。

圖4為實施例2的子像素區(qū)域內(nèi)的構(gòu)成圖。

圖5為實施例2的pd檢測器中的相關(guān)雙采樣電路的構(gòu)成圖。

圖6為將實施例2的pd檢測器的s/n比與以往的pd檢測器的s/n比相比較的圖表。

圖7為實施例3的pd檢測器的部分構(gòu)成圖。

圖8為實施例3的pd檢測器中的電路構(gòu)成圖。

具體實施方式

下面，參考附圖，對本發(fā)明的光檢測器的實施例進行說明。本實施例的光檢測器為具有多個像素的光電二極管(pd)檢測器，用作分析裝置的檢測部。

實施例1

圖2表示本實施例的pd檢測器10中的對應(yīng)于1像素的部分構(gòu)成。像素區(qū)域11的大小為10mm×10mm，該像素區(qū)域11被分割成100(10×10)個子像素區(qū)域12(圖2中僅圖示有9個)，在各子像素區(qū)域12內(nèi)配置有光電二極管。各子像素區(qū)域12內(nèi)的光電二極管通過各自獨立地設(shè)置的信號讀出線13而單獨與配置在像素區(qū)域11外的檢測電路14連接。與參考圖1而說明過的以往的pd檢測器一樣，檢測電路14為包含電容器102和放大器103的積分電路。此外，在各檢測電路14上依序連接有a/d轉(zhuǎn)換器15和數(shù)字存儲器16。檢測電路14、a/d轉(zhuǎn)換器15及數(shù)字存儲器16的個數(shù)也與子像素區(qū)域12相同(即100個)，但僅圖示有9個。100個數(shù)字存儲器16中所保存的信號由多工器17依序讀出，從與該多工器17連接的高速數(shù)字輸出電路18的輸出端口送至數(shù)字運算器19。在數(shù)字運算器19中將100個輸出信號相加，并以規(guī)定采樣周期而作為與1像素相當?shù)男盘柤右暂敵觥?/p>

此處，對本實施例的光檢測器的具體測定條件下的s/n比進行說明。

關(guān)于本實施例中的測定條件，積蓄時間(相當于采樣周期)為10ms，在該積蓄時間內(nèi)入射至像素區(qū)域11的最大光子數(shù)為2×10⁹個，光電二極管的量子效率η＝0.5。此外，檢測電路14中的電壓的最大值(入射進最大數(shù)量的光子時所輸出的電壓值)為10v，電噪聲為100μv。

如通過上式(5)而說明過的那樣，在以往的pd檢測器中，要應(yīng)對上述測定條件，使用的是積分電容c＝16pf的電容器，而在本實施例中，由于在像素區(qū)域11內(nèi)配置100個光電二極管而使得光分散地入射至各光電二極管，因此各子像素區(qū)域12內(nèi)產(chǎn)生的最大電子數(shù)為10⁷個。因而，各電容器102的積分電容c被抑制在0.16pf。

本實施例中的s/n比能以下式(8)表示。

[數(shù)式8]

此處，k為像素區(qū)域11內(nèi)的子像素區(qū)域12的數(shù)量，本構(gòu)成例中為100。此外，m為子區(qū)域內(nèi)所設(shè)置的光電二極管中產(chǎn)生的電子數(shù)。若根據(jù)式(8)來計算像素區(qū)域11內(nèi)產(chǎn)生的光子數(shù)m為10⁶個時的s/n比，則為707，可較大程度地改善以往的pd檢測器中的s/n比99.5。再者，式(8)中所包含的電噪聲項k·mn²的值為10⁶。

但是，若將光電二極管封裝在一些封裝件中，并與具有模擬ic和電容器的積分電路一起貼裝在印刷布線板上，則光電二極管、模擬ic的封裝件的寄生電容、印刷基板的布線寄生電容會導(dǎo)致噪聲電子數(shù)增加。這些寄生電容也是pf級別，因此實際上難以構(gòu)成如通過上述計算而獲得的高增益的積分放大器。因此，優(yōu)選將上述檢測電路中的至少積分放大器部分與光電二極管同樣地一體形成于半導(dǎo)體集成電路基板上。

下面，對假設(shè)為具有這種構(gòu)成、使用可進行微細布線的cmos工藝制造的設(shè)備的情況的實施例2進行說明。

實施例2

通常，cmos設(shè)備是在低電源電壓下工作，因此，大多無法像實施例1那樣在設(shè)備內(nèi)部處理10v這一較大電壓。因此，設(shè)備內(nèi)部可處理的電壓的上限值為1v，另一方面，以電噪聲與上述一樣為100μv的情況為例進行說明。

圖3為實施例2的pd檢測器20中的對應(yīng)于1像素的部分構(gòu)成圖。具有與實施例1的pd檢測器10類似的構(gòu)成。但在實施例1中，是將檢測電路14配置在像素區(qū)域11的外部，而在實施例2中，如圖4所示，是將檢測電路配置在各子像素區(qū)域22的內(nèi)部，而且在該檢測電路與a/d轉(zhuǎn)換器25之間配置有相關(guān)雙采樣電路(cds電路)24。此外，在實施例1中，是將像素區(qū)域11分割為100個子像素區(qū)域12，而在實施例2中，是將像素區(qū)域21分割為10,000(100×100)個子像素區(qū)域22。

在子像素區(qū)域22的內(nèi)部配置有：光電二極管31；轉(zhuǎn)送晶體管32，其設(shè)置在與該光電二極管31連接的信號讀出線的前端，用以轉(zhuǎn)送光電荷；浮置擴散器33，其經(jīng)由該轉(zhuǎn)送晶體管32與光電二極管31連接，暫時積蓄光電荷而且將光電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號；重置晶體管34，其用以將浮置擴散器33中所積蓄的電荷釋放掉；以及源極跟隨放大器35，其用以將浮置擴散器33中所積蓄的電荷作為電壓信號加以輸出，由級聯(lián)的2個晶體管351、352構(gòu)成。此外，在重置晶體管34和晶體管351上分別連接有電源vdd。進而，在晶體管352的柵極上連接有恒壓(偏壓)vbias。

在轉(zhuǎn)送晶體管32、重置晶體管34的柵極端子上分別連接有用以供給控制信號φt、φr的驅(qū)動線(未圖示)。根據(jù)供給自該驅(qū)動線的控制信號，以規(guī)定采樣周期檢測入射進光電二極管31的光的強度。

在實施例2的構(gòu)成中，計算電壓的上限值為1v、其他條件與實施例1相同的情況下的s/n比。

在實施例2中，像素區(qū)域21內(nèi)存在10,000個子像素區(qū)域22，在各子像素區(qū)域22內(nèi)配置有光電二極管31，因此，各光電二極管31中產(chǎn)生的電子數(shù)的上限為10⁵個。此外，由于電壓的上限值為1v，因此，根據(jù)式(1)，所使用的電容器的積分電容c為16ff。此外，根據(jù)式(3)，對應(yīng)于100μv的電噪聲的噪聲電子數(shù)mn為10個。于是，式(4)中的電噪聲項k·mn²＝10⁶。該值與實施例1相同。因而，即便在像cmos工藝這樣無法處理較大電壓的情況下，也可確保與實施例1相同程度的高s/n比。

此外，在實施例2中，由于像圖4所示那樣是將檢測電路配置在子像素區(qū)域22內(nèi)，因此可減小布線寄生電容的影響而實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換增益。在實施例1中，是利用設(shè)置在像素區(qū)域11外的積分器將從子像素區(qū)域12分別輸出的光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，而在實施例2中，是在子像素區(qū)域22的內(nèi)部進行光電子的積蓄。繼而，將積蓄時間(采樣周期)期間內(nèi)光電二極管31中產(chǎn)生的光電子經(jīng)由讀出門(轉(zhuǎn)送晶體管32)而電性地轉(zhuǎn)送至浮置擴散器(fd)的擴散層，利用該擴散層的電容而轉(zhuǎn)換為電壓。如此，通過將fd配置在光電二極管31的附近而降低布線寄生電容的影響，可實現(xiàn)16ff這一小電容的構(gòu)成。

另外，在像實施例2那樣積分電容較小的情況下，還需要考慮重置噪聲(也稱為熱噪聲)的影響。在檢測電路中，在通過積分電容將光電子數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓時，須針對每1次采樣而將積分電容重置為基準電壓。此時，重置電壓會發(fā)生波動，從而產(chǎn)生重置噪聲。重置噪聲與積分電容的關(guān)系以下式(9)表示。

[數(shù)式9]

根據(jù)式(9)可知，積分電容c越小，重置噪聲越大。例如，在積分電容c＝16ff、t＝300k的情況下，重置噪聲為509μv，達電噪聲的5倍以上。

在實施例2中，設(shè)置有圖5所示的相關(guān)雙采樣電路(cds電路)24，以排除上述重置噪聲的影響。cds電路24具有2個選擇晶體管361、362、2個電容器371、372以及差動放大器38。當使用cds電路24時，可通過對重置好浮置擴散器的時間點的電壓和對浮置擴散器轉(zhuǎn)送光電子之后的電壓分別進行采樣、去掉其差分來去除重置噪聲。

來自cds電路24的輸出信號經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器25轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并保持至數(shù)字存儲器26，之后，由多工器27依序讀出，并從高速數(shù)字輸出電路28的輸出端口送至數(shù)字運算器29。在數(shù)字運算器29中對來自所有子像素區(qū)域22的輸出信號進行加法處理，并作為與1像素相當?shù)男盘柖敵觥?/p>

圖6為將實施例2的pd檢測器20的s/n比與以往的pd檢測器的s/n比相比較的圖表。如該圖表所示，通過使用實施例2的pd檢測器20，相較于以往的pd檢測器而言，可將s/n比提高1位數(shù)以上而接近理想的檢測器(不產(chǎn)生電噪聲的pd檢測器)。

實施例3

圖7表示實施例3的pd檢測器40的構(gòu)成。在該pd檢測器40中，沿圖面的縱向配置有7個像素區(qū)域41，各像素區(qū)域41沿橫向被分割為1000個(圖中僅圖示有7個)子像素區(qū)域42。像素區(qū)域41的大小為2.5μm×2.5mm，子像素區(qū)域42的大小為2.5μm×2.5μm。此外，信號讀出線43以對像素區(qū)域41內(nèi)的子像素區(qū)域42共用的方式、對每1個像素區(qū)域41設(shè)置1根。在信號讀出線43的前端設(shè)置有對應(yīng)于各像素的cds電路44、a/d轉(zhuǎn)換器45及數(shù)字存儲器46，而且配置有依序讀出數(shù)字存儲器46中所保存的信號的多工器47、高速數(shù)字輸出電路48以及數(shù)字運算器49。由此，像素區(qū)域41內(nèi)的多個檢測電路(電容器)(子像素區(qū)域42)構(gòu)成了1至多個組，信號處理部以每1個組1個的方式具有a/d轉(zhuǎn)換器45及數(shù)字存儲器46(信號存儲部)。

在數(shù)字運算器49中，進行與分析的目的相應(yīng)的適當處理，即，將由對應(yīng)于各像素區(qū)域41的檢測電路檢測到的信號在像素間加以平均化，或者計算差分等?；蛘?，也可構(gòu)成為：根據(jù)由分析人員另行在控制裝置中設(shè)定的分析條件，數(shù)字運算器49計算以在時間上連續(xù)的方式從同一像素輸出的信號的差分。具體而言，可構(gòu)成為：在最初的積蓄期間內(nèi)獲取到僅對應(yīng)于背景光的輸出信號，在接下來的積蓄期間內(nèi)獲取對應(yīng)于所獲取到的背景光與測定光的合計的輸出信號，并進行從后一輸出信號中減去前一輸出信號的運算處理，從而將對應(yīng)于測定光的輸出信號輸出至外部裝置。

圖8為子像素區(qū)域42內(nèi)的電路構(gòu)成圖。與通過圖3而說明過的實施例2的電路一樣，該電路具有光電二極管31、用以轉(zhuǎn)送光電荷的轉(zhuǎn)送晶體管32、浮置擴散器33、重置晶體管34以及由2個晶體管351、352構(gòu)成的源極跟隨放大器35，除了這些以外，還具有配置在源極跟隨放大器35的后級的選擇門36。

在該pd檢測器40中，將用以輸出由數(shù)字運算器49將各像素的信號相加而得的信號的規(guī)定采樣周期例如分割(即，分頻)為1000個子周期，對1000個子像素區(qū)域42各自的選擇門36的柵極端子依序供給控制信號φx(子周期的信號)。繼而，按每一子周期從各子像素區(qū)域42依序讀出從屬于同一像素區(qū)域41的1000個光電二極管31輸出的光電流，暫時存儲在數(shù)字存儲器46中，以規(guī)定采樣周期通過數(shù)字運算器49進行加法運算并輸出信號。

在該pd檢測器40中，由于像素區(qū)域41被分割成1000個子像素區(qū)域42，因此，在與實施例2相同的測定條件(入射至像素區(qū)域41的最大光子數(shù)為2×10⁹個，光電二極管31的量子效率η＝0.5，檢測電路中的電壓的最大值(入射進最大數(shù)量的光子時所輸出的電壓值)為1v，電噪聲為100μv)下，電容器的積分電容c為160ff，電噪聲的換算電子數(shù)為100個，上式(8)中的電子噪聲項k·mn²的值為10⁷。雖然實施例3中的電子噪聲項的值比實施例2大，但可通過增加像素區(qū)域41的分割數(shù)來酌情降低。

在上述說明中，由于使配置在像素區(qū)域41內(nèi)的子像素區(qū)域42的數(shù)量與采樣周期的分割數(shù)相同，因此是設(shè)為每1像素配備1根信號讀出線43等的構(gòu)成，但也可采用其他構(gòu)成。例如，在將采樣周期的分割數(shù)設(shè)為子像素區(qū)域的數(shù)量的一半的情況下，將配置在像素區(qū)域41內(nèi)的子像素區(qū)域42分為2個組，每1個組配備1根信號讀出線43等即可。

在通過上述各實施例而說明過的構(gòu)成中，不僅可降低電噪聲的大小而提高s/n比，還可提高芯片制造時的良率。通常，在制造工藝技術(shù)中，會投影光罩圖案而在半導(dǎo)體基板上形成電路布線，在該過程中，微粒等異物有時會附著在晶圓表面。于是，無法形成所期望的電路布線，產(chǎn)生暗電流、漏電流特別大的點狀區(qū)域。在以往的pd陣列檢測器中，1像素中所配置的pd與檢測電路的組為1個，因此，若其內(nèi)部產(chǎn)生上述點狀區(qū)域，則該像素1個便導(dǎo)致陣列檢測器本身變成不合格品。

另一方面，在上述實施例中，是將像素區(qū)域分割為多個子像素區(qū)域，在各子像素區(qū)域內(nèi)配置pd和檢測電路。假設(shè)在分割為l個的像素區(qū)域的內(nèi)部產(chǎn)生了1個點狀區(qū)域的情況下，通過進行將來自l－1個的檢測信號換算為l個信號的處理、或者根據(jù)與點狀區(qū)域相鄰的子像素區(qū)域的檢測信號來推斷點狀區(qū)域的信號值的運算處理，可獲得正確的輸出信號。因而，陣列檢測器不會變成不合格品，使得良率提高。由于子像素區(qū)域的不良情況的有無可在制造時發(fā)現(xiàn)，因此，例如可構(gòu)成為實施例3中說明過的數(shù)字運算器49自動進行上述運算處理。即，例如可構(gòu)成為：在數(shù)字運算器49中抽掉特定子像素區(qū)域，僅對來自這以外的子像素區(qū)域的輸出信號進行運算處理。

上述實施例均為一例，可按照本發(fā)明的宗旨酌情加以變更。在上述實施例中，為了實現(xiàn)信號讀出的高速化而配置有a/d轉(zhuǎn)換器，但在直接以電壓信號進行處理的情況下，無須設(shè)置a/d轉(zhuǎn)換器。此外，各實施例中的像素區(qū)域的分割數(shù)也是一例，可酌情加以變更。進而，上述各實施例的構(gòu)成對于以1維方式以及2維方式配置多個像素區(qū)域的陣列檢測器均可加以運用。另外，實施例3中說明過的數(shù)字運算器的運算處理均為一例，例如可構(gòu)成為根據(jù)使用具有上述實施例的pd檢測器的分析裝置的分析的內(nèi)容來進行適當?shù)倪\算處理。

在上述說明中，為了易于理解，通過未考慮產(chǎn)生自暗電流的散射噪聲(以下，稱為“暗電流散射噪聲”)的影響的公式來計算s/n比的值，而下面，對考慮了暗電流散射噪聲的情況進行說明。

當在以往的pd檢測器的s/n比的計算公式(4)中追加暗電流散射噪聲項mdark時，成為下式(10)。

[數(shù)式10]

上式中不包含暗電流本身這一項，其原因在于，通過使用上述cds電路，可去除暗電流。

另一方面，當在本發(fā)明的pd檢測器的s/n比的計算公式(8)中追加暗電流散射噪聲項時，成為下式(11)。本發(fā)明的pd檢測器使用該式(11)也可獲得比通過式(10)計算出的以往的pd檢測器的s/n比高的s/n。

[數(shù)式11]

符號說明

10、20、40pd檢測器

11、21、41像素區(qū)域

12、22、42子像素區(qū)域

13、23、43信號讀出線

14檢測電路

24、44相關(guān)雙采樣電路

15、25、45a/d轉(zhuǎn)換器

16、26、46數(shù)字存儲器

17、27、47多工器

18、28、48高速數(shù)字輸出電路

19、29數(shù)字加法器

49數(shù)字運算器

31光電二極管

32轉(zhuǎn)送晶體管

33浮置擴散器

34重置晶體管

35源極跟隨放大器

361、362選擇晶體管

371、372電容器

38差動放大器。