JPH0197075A - 固体撮像装置用の前置増幅回路 - Google Patents
固体撮像装置用の前置増幅回路Info
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- JPH0197075A JPH0197075A JP62253709A JP25370987A JPH0197075A JP H0197075 A JPH0197075 A JP H0197075A JP 62253709 A JP62253709 A JP 62253709A JP 25370987 A JP25370987 A JP 25370987A JP H0197075 A JPH0197075 A JP H0197075A
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- Japan
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- circuit
- amplifier circuit
- signal
- feedback
- amplifier
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、テレビカメラ等に用いる固体撮像装置の信号
処理回路に係り、特に、クロックノイズの抑圧に好適な
前置増幅回路に関する。
処理回路に係り、特に、クロックノイズの抑圧に好適な
前置増幅回路に関する。
テレビカメラ等の倣像デバイスとしては、二次元的に配
置した複数個のホトダイオードに蓄積された信号電荷を
読み出す同体撮像素子が用いられている。！５図はその
一例を示したものである。
置した複数個のホトダイオードに蓄積された信号電荷を
読み出す同体撮像素子が用いられている。！５図はその
一例を示したものである。
１．２はそれぞれ水平、垂直用の走査回路である。
該走査回路から出力されるパルスによりスイッチ用のＭ
ＯＳトランジスタを一定の規則に従って導通させ、フォ
トダイオードに蓄積された電荷を順次読み出している。
ＯＳトランジスタを一定の規則に従って導通させ、フォ
トダイオードに蓄積された電荷を順次読み出している。
フォトダイオード３について説明すると、走査回路２か
ら信号林８に出力されたパルスにより、ＭＯＳトランジ
スタ４及び６が導通し、次に、走査回路１から信号源９
に出力されたパルスにより、ＭＯＳトランジスタ５が導
通し、フォトダイオード３に蓄積された信号電荷をビデ
オ出力軸７の上に取り出すように動作している。そのた
め、走査回路から出力されるパルスが撮像素子内の浮遊
容量やＭＯＳトランジスターのゲート容量を介しビデオ
出力祿の上に偏成し、第４図に示すようなスパイク状の
クロックノイズか発生する。ビデオ出力−の上に取り出
した信号電荷を電圧に変換する前置増幅回路は、りａツ
クノイズに対しても光分なダイナミックレンジを有する
増幅回路でなければ、それに重畳された信号成分が歪ん
でしまう。しかし、該前置増幅回路のダイナミックレン
ジは電源電圧など九より上限が制限される。そこで、従
来は、りａツクノイズを抑圧するために、該りａツクノ
イズと類似な信号をつくりだし、極性を反転して加える
ことによって１浅底分だけを消去していた。
ら信号林８に出力されたパルスにより、ＭＯＳトランジ
スタ４及び６が導通し、次に、走査回路１から信号源９
に出力されたパルスにより、ＭＯＳトランジスタ５が導
通し、フォトダイオード３に蓄積された信号電荷をビデ
オ出力軸７の上に取り出すように動作している。そのた
め、走査回路から出力されるパルスが撮像素子内の浮遊
容量やＭＯＳトランジスターのゲート容量を介しビデオ
出力祿の上に偏成し、第４図に示すようなスパイク状の
クロックノイズか発生する。ビデオ出力−の上に取り出
した信号電荷を電圧に変換する前置増幅回路は、りａツ
クノイズに対しても光分なダイナミックレンジを有する
増幅回路でなければ、それに重畳された信号成分が歪ん
でしまう。しかし、該前置増幅回路のダイナミックレン
ジは電源電圧など九より上限が制限される。そこで、従
来は、りａツクノイズを抑圧するために、該りａツクノ
イズと類似な信号をつくりだし、極性を反転して加える
ことによって１浅底分だけを消去していた。
上記従来技術では、りａツクノイズと類似な信号を作り
出すために、また、その信号で漏洩成分を消去するため
に、必ず調整が必要となる点や、漏洩成分にバラツキが
ある場合、上記−贅を最適にしても漏洩成分を完全に消
去できない点については十分考慮されていなかった。
出すために、また、その信号で漏洩成分を消去するため
に、必ず調整が必要となる点や、漏洩成分にバラツキが
ある場合、上記−贅を最適にしても漏洩成分を完全に消
去できない点については十分考慮されていなかった。
本発明の目的は、漏洩成分にバラツキがあっても無調整
で、この漏洩成分をほぼ完全に消去可能な前置増幅回路
を提供することにある。
で、この漏洩成分をほぼ完全に消去可能な前置増幅回路
を提供することにある。
上記目的は、反転増幅回路と該反転増幅回路で増幅され
た信号を入力ＫＮＩ還する帰還回路とから構成される帰
還形の微少′ｔ１！Ｌ流増幅回路において、トラップ等
のフィルタを用いてりａツクノイズ周波数近傍のみ該反
転増幅回路の電圧利得を十分小さくすることによりて達
成される。
た信号を入力ＫＮＩ還する帰還回路とから構成される帰
還形の微少′ｔ１！Ｌ流増幅回路において、トラップ等
のフィルタを用いてりａツクノイズ周波数近傍のみ該反
転増幅回路の電圧利得を十分小さくすることによりて達
成される。
りａツクノイズ周波数近傍のみ反転増幅回路の電圧利得
を十分小さくした帰還形の微少電流増幅回路の伝達イン
ピーダンスは、第６図に示すようにビデオ出力練上の信
号成分に対して大きな伝達インピーダンスになり、クロ
ックノイズ成分に対しては十分小さい伝達インピーダン
スになる。その結果、ビデオ出力嶽上の信号成分のみを
電圧に変換するようになる。
を十分小さくした帰還形の微少電流増幅回路の伝達イン
ピーダンスは、第６図に示すようにビデオ出力練上の信
号成分に対して大きな伝達インピーダンスになり、クロ
ックノイズ成分に対しては十分小さい伝達インピーダン
スになる。その結果、ビデオ出力嶽上の信号成分のみを
電圧に変換するようになる。
これにより、トラップを押入した増幅段以降ではクロッ
クノイズが抑圧されるので該りａツクノイズによる反転
増幅回路の飽和を防止できる。
クノイズが抑圧されるので該りａツクノイズによる反転
増幅回路の飽和を防止できる。
この方法は位相の急変により発振することがない。また
、該微少電流増幅回路を用いたビデオカメラにおいて画
質の上で何も問題がないことを発見した。次に第５図を
用いて位相の急変で発振しない理由を説明する。１４は
撮像素子、１１は反転増幅回路、１２は帰還回路、１０
は電圧制御形電流源、１３は正相増幅器、２１はフォト
ダイオードを表わしている。反転増幅回路１１と殉還回
路１２より構成される微少電流増幅回路のループ利得μ
βは図中の記号を用いて表わすと、 Ｃｉｎ″＞＞Ｃ１、１すωｃ６ｎＲｊ中）’ｃｔ：＠Ｊ
ｊとすると、（１）式は、 となる。さらに、このセ）式をｍＷすると、となる。こ
の（５）式の虚数部が０になる鉋件は、ω＝０又は−Ｃ
ＣＬ−ＣＪＲＩＲ）＝ １のときである。ω＝０のとき
は、ｔｌ）式よりループ利得μβがμβ−−Ｇこれも発
振を起さない。従りて、トラップを入れても発振するこ
とはない。
、該微少電流増幅回路を用いたビデオカメラにおいて画
質の上で何も問題がないことを発見した。次に第５図を
用いて位相の急変で発振しない理由を説明する。１４は
撮像素子、１１は反転増幅回路、１２は帰還回路、１０
は電圧制御形電流源、１３は正相増幅器、２１はフォト
ダイオードを表わしている。反転増幅回路１１と殉還回
路１２より構成される微少電流増幅回路のループ利得μ
βは図中の記号を用いて表わすと、 Ｃｉｎ″＞＞Ｃ１、１すωｃ６ｎＲｊ中）’ｃｔ：＠Ｊ
ｊとすると、（１）式は、 となる。さらに、このセ）式をｍＷすると、となる。こ
の（５）式の虚数部が０になる鉋件は、ω＝０又は−Ｃ
ＣＬ−ＣＪＲＩＲ）＝ １のときである。ω＝０のとき
は、ｔｌ）式よりループ利得μβがμβ−−Ｇこれも発
振を起さない。従りて、トラップを入れても発振するこ
とはない。
また、−揮素子の出力端にトラップを設け、撮像素子の
出力でりａツクノイズを除去すると、トラップの共振周
ｔＬ数におけるトラップ挿入点から微少電流増幅回路出
力間の電圧、ｖｌｌ得が大きい為、該共振ノー波数で微
少−流増鳴回路出力に大きなノイズが発生してしまう。
出力でりａツクノイズを除去すると、トラップの共振周
ｔＬ数におけるトラップ挿入点から微少電流増幅回路出
力間の電圧、ｖｌｌ得が大きい為、該共振ノー波数で微
少−流増鳴回路出力に大きなノイズが発生してしまう。
しかし、反転増幅回路の内部にトラップを入れることに
より、トラップの共氷周波数で大きなノイズを発生させ
ることな（クロックノイズの抑圧かでき、反転増幅回路
に必要とされるダイナミックレンジを小さくできる。
より、トラップの共氷周波数で大きなノイズを発生させ
ることな（クロックノイズの抑圧かでき、反転増幅回路
に必要とされるダイナミックレンジを小さくできる。
藁５図に示す微少電流Ｎ＠回路の伝達インピーダンスＺ
（ω）を第６図に示す。遮断周波数はムで、八で伝達イ
ンピーダンスが極端に小さくなる周数数特性となる。ま
た、ム及びｈは（４１（５）式で表わせる。
（ω）を第６図に示す。遮断周波数はムで、八で伝達イ
ンピーダンスが極端に小さくなる周数数特性となる。ま
た、ム及びｈは（４１（５）式で表わせる。
ｊ・＝２、面 °（５１
このように、クロックノイズ＠波数近傍のみ反転増幅回
路の電圧利得を十分小さくすることで、クロックノイズ
を抑圧し、該りａツクノイズによる反転増幅回路の飽和
を防止した微少ｔｍ増幅回路が実現できる。
路の電圧利得を十分小さくすることで、クロックノイズ
を抑圧し、該りａツクノイズによる反転増幅回路の飽和
を防止した微少ｔｍ増幅回路が実現できる。
以下、本発明の褐１の実施例を纂１図により説明する。
第１の冥施汐りは、ｆＲ像素子１４、反転増幅回路１１
、鰭還回路１２から構成されており、撮像素子１４の出
力は反転増幅回路１１の入力端子２５と帰還回路１２の
出力１ｃ接続され、反転増幅回路１１の出力は出力端子
２４と帰還回路１２０入力に接続されている。反転増幅
回路１１は、入力端子２５に増幅器３１０入力を接続し
、誤増幅器３０出力を抵抗５２を介し増幅器５１の入力
に接続する。幅増器３１０入力はインダクタンス１７と
コンデンサ１８の直列回路を介して基準電位に接続し、
該増幅器３１出力は出力端子２４に接続されている。帰
還回路１２は、帰還抵抗２０と帰還容量１９の並列回路
の一万″を反転増幅回路１１０入力に、他方を反転増幅
回路の入力に接する。この実施例の動作を説明すると、
ＭＯＳトランジスタ２２のゲート２５にパルスが印加さ
れると該ＭＯＳトランジスタ２２が導通し、フォトダイ
オード２１で光電変換された信号電荷とゲート２５に印
刀口したパルスの確れ込みによるクロックノイズとが入
力端子２５に印加される。この２つの信号は、増幅器３
０で増幅された後、インダクタンス１７とコンデンサ１
８から成るトラップ回路により、クロックノイズ成分を
除去し、信号成分のみが増幅回路３１で増幅され出力端
子２４に出力電圧を与えると同時圧、該出力信号に応じ
た電流を帰還回路１２により反転増幅回路１１０入力に
帰還するように製作する。この動作は反転増幅回路１１
と舟運回路１２から構成される微少電流増幅回路の伝達
インピーダンスに着目して見ると、信号成分に対しては
該伝達インピーダンスが大きく、クロックノイズ成分に
対しては十分小さくなる。即ち、該微少電流増幅回路は
、入力端子２５から信号電荷のみ電圧に変換するように
動作する。本実施例によれば、キャンセル回路を用いな
いので無ｌｉａでりａツクノイズを完全に抑圧でき、こ
の抑圧効果はりａツクノイズの波形が変化しても変わら
ない。
、鰭還回路１２から構成されており、撮像素子１４の出
力は反転増幅回路１１の入力端子２５と帰還回路１２の
出力１ｃ接続され、反転増幅回路１１の出力は出力端子
２４と帰還回路１２０入力に接続されている。反転増幅
回路１１は、入力端子２５に増幅器３１０入力を接続し
、誤増幅器３０出力を抵抗５２を介し増幅器５１の入力
に接続する。幅増器３１０入力はインダクタンス１７と
コンデンサ１８の直列回路を介して基準電位に接続し、
該増幅器３１出力は出力端子２４に接続されている。帰
還回路１２は、帰還抵抗２０と帰還容量１９の並列回路
の一万″を反転増幅回路１１０入力に、他方を反転増幅
回路の入力に接する。この実施例の動作を説明すると、
ＭＯＳトランジスタ２２のゲート２５にパルスが印加さ
れると該ＭＯＳトランジスタ２２が導通し、フォトダイ
オード２１で光電変換された信号電荷とゲート２５に印
刀口したパルスの確れ込みによるクロックノイズとが入
力端子２５に印加される。この２つの信号は、増幅器３
０で増幅された後、インダクタンス１７とコンデンサ１
８から成るトラップ回路により、クロックノイズ成分を
除去し、信号成分のみが増幅回路３１で増幅され出力端
子２４に出力電圧を与えると同時圧、該出力信号に応じ
た電流を帰還回路１２により反転増幅回路１１０入力に
帰還するように製作する。この動作は反転増幅回路１１
と舟運回路１２から構成される微少電流増幅回路の伝達
インピーダンスに着目して見ると、信号成分に対しては
該伝達インピーダンスが大きく、クロックノイズ成分に
対しては十分小さくなる。即ち、該微少電流増幅回路は
、入力端子２５から信号電荷のみ電圧に変換するように
動作する。本実施例によれば、キャンセル回路を用いな
いので無ｌｉａでりａツクノイズを完全に抑圧でき、こ
の抑圧効果はりａツクノイズの波形が変化しても変わら
ない。
さらに、信号成分の数１０倍もあるクロックノイズが増
幅器３１の入力で抑圧されていることから増幅器３１の
ダイナミックレンジを小さくすることが可能になる。
幅器３１の入力で抑圧されていることから増幅器３１の
ダイナミックレンジを小さくすることが可能になる。
本発明の第２の実施例を第２図を用いて説明する。第２
の実施例は、第１の実施例において、反転増幅回路１１
を具体的な回路とし、さらに、帰還回路１２に帰還容量
１９を実効的に小さくするフィルタを設けたものである
。反転増幅回路は、ソース接地Ｆ Ｅ Ｔ ５４のゲー
トを入力端子２５に接続し、ソースを適当な電圧源３６
に接続し、ドレインをベース接地トランジスタ３７のエ
ミッタに接続するとともに抵抗３５を介して適当な電圧
源４９に接続する。ベース接地トランジスタ３７０ベー
スおよびコレクタは、それぞれ、適当な電圧源３９、エ
ミッタ接地トランジスタ４３０ベースに接続する。さら
にベース接地トランジスタ５７のコレクタは、抵抗５９
を介して基準電圧に接続し、インダクタンス１７とコン
デンサ１８の直列回路を介して基準電位に接読スる。エ
ミッタ接地トランジスタ４３のエミッタおよびコレクタ
は、それぞれ、抵抗４２、抵抗４４を介して基準電位と
適当な電圧源４９に接続する。
の実施例は、第１の実施例において、反転増幅回路１１
を具体的な回路とし、さらに、帰還回路１２に帰還容量
１９を実効的に小さくするフィルタを設けたものである
。反転増幅回路は、ソース接地Ｆ Ｅ Ｔ ５４のゲー
トを入力端子２５に接続し、ソースを適当な電圧源３６
に接続し、ドレインをベース接地トランジスタ３７のエ
ミッタに接続するとともに抵抗３５を介して適当な電圧
源４９に接続する。ベース接地トランジスタ３７０ベー
スおよびコレクタは、それぞれ、適当な電圧源３９、エ
ミッタ接地トランジスタ４３０ベースに接続する。さら
にベース接地トランジスタ５７のコレクタは、抵抗５９
を介して基準電圧に接続し、インダクタンス１７とコン
デンサ１８の直列回路を介して基準電位に接読スる。エ
ミッタ接地トランジスタ４３のエミッタおよびコレクタ
は、それぞれ、抵抗４２、抵抗４４を介して基準電位と
適当な電圧源４９に接続する。
さらに該エミッタ抵抗トランジスタ４３のコレクタは、
抵抗４０とコンデンサ４１の並列回路を介してベース抵
抗トランジスタ３７のエミッタと増幅器４５の入力に接
続し、該増幅器４５の出力は出力端子２４に接続する。
抵抗４０とコンデンサ４１の並列回路を介してベース抵
抗トランジスタ３７のエミッタと増幅器４５の入力に接
続し、該増幅器４５の出力は出力端子２４に接続する。
帰還回路１２は、＃還抵抗２０と帰還容Ｊｉ１９の並列
回路の一方を反転増幅回路１１の入力に、他方を抵抗４
８を介して反転増幅回路１１の出力に接続し、帰還抵抗
２０と抵抗４８の接続部より抵抗４６とコンデンサ４７
の直列回路を介して基準電位に接続する。該帰還回路１
２は、図中の記号を用いて ＣＲ１＋へ）Ｃ冨＝Ｃ１Ｒｉ となるようにＲ１すなわち抵抗４８をｖＩ４整すること
に並列回路と実効的に等しくなり、第１の実施例におけ
る帰還回路１２と同じである。反転増幅回路１１は、入
力端子２５に印加された信号をソース接ＦＥＴ ５４お
よびベース接地トランジスタ５７で増幅した後、インダ
クタンス１７とコンデンサ１８から成るトラップ回路に
よりりａツクノイズ成分を除去し、信号成分を増幅器４
５で増幅している。尚、抵抗４０とコンデンサ４１によ
る帰還は、反転増幅回路１１の位相補償のために設けた
ものであり、抵抗４２と並列に容量を設けるか又は、増
幅器４５を１次のａ−パス特性としても良い。本実施例
は、纂１の実施例と等しく同一の効果が得られる。
回路の一方を反転増幅回路１１の入力に、他方を抵抗４
８を介して反転増幅回路１１の出力に接続し、帰還抵抗
２０と抵抗４８の接続部より抵抗４６とコンデンサ４７
の直列回路を介して基準電位に接続する。該帰還回路１
２は、図中の記号を用いて ＣＲ１＋へ）Ｃ冨＝Ｃ１Ｒｉ となるようにＲ１すなわち抵抗４８をｖＩ４整すること
に並列回路と実効的に等しくなり、第１の実施例におけ
る帰還回路１２と同じである。反転増幅回路１１は、入
力端子２５に印加された信号をソース接ＦＥＴ ５４お
よびベース接地トランジスタ５７で増幅した後、インダ
クタンス１７とコンデンサ１８から成るトラップ回路に
よりりａツクノイズ成分を除去し、信号成分を増幅器４
５で増幅している。尚、抵抗４０とコンデンサ４１によ
る帰還は、反転増幅回路１１の位相補償のために設けた
ものであり、抵抗４２と並列に容量を設けるか又は、増
幅器４５を１次のａ−パス特性としても良い。本実施例
は、纂１の実施例と等しく同一の効果が得られる。
本発明によれば、キャンセル回路を用いる必要がないの
で、無調整でりａツクノイズを完全く抑圧でき、生性性
が大幅に向上する。また、ククックノイズの波形がばら
ついた敵にも同一の効果が得られ、微少電流増幅回路に
必要とされるダイナミックレンジを小さくすることがで
きる効果がある。
で、無調整でりａツクノイズを完全く抑圧でき、生性性
が大幅に向上する。また、ククックノイズの波形がばら
ついた敵にも同一の効果が得られ、微少電流増幅回路に
必要とされるダイナミックレンジを小さくすることがで
きる効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例の回路図、第２（２）は
本発明の帛２の実施例の回路図、Ｒ３図は撮儂装置の回
路図、纂４囚は１洩クロツクノイズの波形図、ｗ、５図
は前置増幅回路の等価回路図、第６図は伝達インピーダ
ンスを表わした特性図である。 １１・・・反転増幅回路 １２・・・帰還回路１４
・・・撮像素子 閉１図 梵２図 粥づ図 （ｒ Ｃｙ Ｊ’Ｖ Ｙｅ ４４図 ４５図 葡６図 周ｊＬ＆ｊ
本発明の帛２の実施例の回路図、Ｒ３図は撮儂装置の回
路図、纂４囚は１洩クロツクノイズの波形図、ｗ、５図
は前置増幅回路の等価回路図、第６図は伝達インピーダ
ンスを表わした特性図である。 １１・・・反転増幅回路 １２・・・帰還回路１４
・・・撮像素子 閉１図 梵２図 粥づ図 （ｒ Ｃｙ Ｊ’Ｖ Ｙｅ ４４図 ４５図 葡６図 周ｊＬ＆ｊ
Claims (1)
- １、二次元状に配列された複数の光電変換素子と該光電
変換素子の検出信号を伝達するスイッチ素子と該スイッ
チ素子に順次走査パルスを印加する走査回路とを有する
固体撮像素子から信号電荷を読み取り増幅する前置増幅
回路において、反転増幅回路と帰還回路とフィルタ手段
から成り、該フィルタ手段によって漏洩クロックノイズ
周波数近傍のみ、反転増幅回路の電圧利得を小さくした
ことを特徴とする固体撮像装置用の前置増幅回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253709A JPH0197075A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 固体撮像装置用の前置増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253709A JPH0197075A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 固体撮像装置用の前置増幅回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0197075A true JPH0197075A (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=17255059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62253709A Pending JPH0197075A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 固体撮像装置用の前置増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0197075A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8525591B2 (en) | 2010-10-27 | 2013-09-03 | Seiko Epson Corporation | Signal level conversion circuit, physical quantity detection device and electronic apparatus |
| JP2023010417A (ja) * | 2021-07-09 | 2023-01-20 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 光検出装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60137177A (ja) * | 1984-11-30 | 1985-07-20 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP62253709A patent/JPH0197075A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60137177A (ja) * | 1984-11-30 | 1985-07-20 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8525591B2 (en) | 2010-10-27 | 2013-09-03 | Seiko Epson Corporation | Signal level conversion circuit, physical quantity detection device and electronic apparatus |
| US8829992B2 (en) | 2010-10-27 | 2014-09-09 | Seiko Epson Corporation | Signal level conversion circuit, physical quantity detection device and electronic apparatus |
| JP2023010417A (ja) * | 2021-07-09 | 2023-01-20 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 光検出装置 |
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