【手続補正書】
【提出日】令和2年7月7日(2020.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行う画素が配置された画素部と、
前記画素部の前記画素から画素信号を読み出す読み出し部と、を有し、
前記画素は、
蓄積期間に光電変換により生成した電荷を蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子に蓄積された電荷を前記蓄積期間後の転送期間に転送可能な転送素子と、
前記転送素子を通じて前記光電変換素子で蓄積された電荷が転送される出力ノードと、
前記出力ノードの電荷を電荷量に応じた電圧信号に変換し、変換した電圧信号を出力する出力バッファ部と、
前記出力バッファ部による電圧信号と参照電圧とを比較し、デジタル化した比較結果信号を出力する比較処理を行う比較器と、
前記比較器の比較結果信号に応じたデータを記憶可能なメモリ部と、
前記比較器の比較結果信号の状態に応じて前記メモリ部へのアクセスを制御するメモリ制御部と、を含み、
前記比較器は、前記読み出し部の制御の下、
前記蓄積期間に前記光電変換素子から前記出力ノードに溢れ出たオーバーフロー電荷に応じた前記電圧信号に対するデジタル化した第１の比較結果信号を出力する第１の比較処理と、
前記蓄積期間後の前記転送期間に前記出力ノードに転送された前記光電変換素子の蓄積電荷に応じた前記電圧信号に対するデジタル化した第２の比較結果信号を出力する第２の比較処理と、を行うことが可能で、
前記メモリ制御部は、
前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号の状態に応じて、前記第２の比較処理による前記第２の比較結果信号に応じたデータの前記メモリ部への書き込みを行うか否かを制御する
固体撮像装置。
【請求項２】
前記メモリ制御部は、
前記第１の比較処理期間に、前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルに変化した場合、前記第２の比較処理による前記第２の比較結果信号に応じたデータの前記メモリ部への書き込みを禁止する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記メモリ制御部は、
前記第１の比較処理期間に、前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号のレベルが第１のレベルのまま変化しなかった場合、前記第２の比較処理による前記第２の比較結果信号に応じたデータの前記メモリ部への書き込みを許容する
請求項１または２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
メモリ部は、
前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号に応じた信号が第１のレベルで供給されると書き込みが禁止され、第２のレベルで供給されると書き込みが許容され、
前記メモリ制御部は、
前記第１の比較処理期間の終了後にサンプリング信号が供給されたときに、前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルに変化していると、前記メモリ部に、前記第１の比較結果信号に応じた信号を第１のレベルで供給し、
前記第１の比較処理期間の終了後にサンプリング信号が供給されたときに、前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号のレベルが第１のレベルのまま変化していないと、前記メモリ部に、前記第１の比較結果信号に応じた信号を第２のレベルで供給する
請求項２または３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
第１の基板と、
第２の基板と、を含み、
前記第１の基板と前記第２の基板は接続部を通して接続された積層構造を有し、
前記第１の基板には、
少なくとも、前記画素の前記光電変換素子、前記転送素子、前記出力ノード、および出力バッファ部が形成され、
前記第２の基板には、
少なくとも、前記比較器、前記メモリ部、前記メモリ制御部、および前記読み出し部の少なくとも一部が形成されている
請求項１から４のいずれか一に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記画素は、
前記出力ノードとしてのフローティングディフュージョンと、
リセット期間に前記フローティングディフュージョンを所定の電位にリセットするリセット素子と、を含み、
前記出力バッファ部は、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた電圧信号に変換し、変換した信号を出力するソースフォロワ素子と、
前記ソースフォロワ素子のソースに接続された電流源と、を含み、
前記フローティングディフュージョン、前記リセット素子、および前記ソースフォロワ素子は前記第１の基板に形成され、
前記電流源は、前記第１の基板または前記第２の基板に形成されている
請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
光電変換を行う画素が配置された画素部と、
前記画素部の前記画素から画素信号を読み出す読み出し部と、を有し、
前記画素は、
蓄積期間に光電変換により生成した電荷を蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子に蓄積された電荷を前記蓄積期間後の転送期間に転送可能な転送素子と、
前記転送素子を通じて前記光電変換素子で蓄積された電荷が転送される出力ノードと、
前記出力ノードの電荷を電荷量に応じた電圧信号に変換し、変換した電圧信号を出力する出力バッファ部と、
前記出力バッファ部による電圧信号と参照電圧とを比較し、デジタル化した比較結果信号を出力する比較処理を行う比較器と、
前記比較器の比較結果信号に応じたデータを記憶するメモリ部と、を含む
固体撮像装置の駆動方法であって、
前記画素の画素信号を読み出す場合、前記比較器において、
前記読み出し部の制御の下、
前記蓄積期間に前記光電変換素子から前記出力ノードに溢れ出たオーバーフロー電荷に応じた前記電圧信号に対するデジタル化した第１の比較結果信号を出力する第１の比較処理と、
前記蓄積期間後の前記転送期間に前記出力ノードに転送された前記光電変換素子の蓄積電荷に応じた前記電圧信号に対するデジタル化した第２の比較結果信号を出力する第２の比較処理と、を行うことを可能とし、
前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号の状態に応じて、前記第２の比較処理による前記第２の比較結果信号に応じたデータの前記メモリ部への書き込みを行うか否かを制御し、前記比較器の比較結果信号の状態に応じて前記メモリ部へのアクセスを制御する
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
前記固体撮像装置は、
光電変換を行う画素が配置された画素部と、
前記画素部の前記画素から画素信号を読み出す読み出し部と、を有し、
前記画素は、
蓄積期間に光電変換により生成した電荷を蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子に蓄積された電荷を前記蓄積期間後の転送期間に転送可能な転送素子と、
前記転送素子を通じて前記光電変換素子で蓄積された電荷が転送される出力ノードと、
前記出力ノードの電荷を電荷量に応じた電圧信号に変換し、変換した電圧信号を出力する出力バッファ部と、
前記出力バッファ部による電圧信号と参照電圧とを比較し、デジタル化した比較結果信号を出力する比較処理を行う比較器と、
前記比較器の比較結果信号に応じたデータを記憶可能なメモリ部と、
前記比較器の比較結果信号の状態に応じて前記メモリ部へのアクセスを制御するメモリ制御部と、を含み、
前記比較器は、前記読み出し部の制御の下、
前記蓄積期間に前記光電変換素子から前記出力ノードに溢れ出たオーバーフロー電荷に応じた前記電圧信号に対するデジタル化した第１の比較結果信号を出力する第１の比較処理と、
前記蓄積期間後の前記転送期間に前記出力ノードに転送された前記光電変換素子の蓄積電荷に応じた前記電圧信号に対するデジタル化した第２の比較結果信号を出力する第２の比較処理と、を行うことが可能で、
前記メモリ制御部は、
前記第１の比較処理による前記第１の比較結果信号の状態に応じて、前記第２の比較処理による前記第２の比較結果信号に応じたデータの前記メモリ部への書き込みを行うか否かを制御する
電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
しかしながら、この種のＣＭＯＳイメージセンサは、信号の高速転送が可能であるが、グローバルシャッタ読み出しができないという不利益がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
各デジタル画素セルＰＸＬＣは、光Ｌが照射される第１基板面１１０１側（たとえば裏面側）と、この第１基板面１１０１側と対向する側の第２基板面１１０２側とを有する基板（本例では第１の基板１１０）に形成され、分離層ＳＰＬにより分離されている。
そして、図４のデジタル画素セルＰＸＬＣは、光電変換読み出し部２１０を形成するフォトダイオードＰＤ１、転送トランジスタＴＧ１−Ｔｒ、フローティングディフュージョンＦＤ１、リセットトランジスタＲＳＴ１−Ｔｒ、分離層ＳＰＬ、さらには図示しないカラーフィルタ部およびマイクロレンズを含んで構成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
デジタル画素２００のＡＤ変換部２２０は、光電変換読み出し部２１０により出力されるアナログの電圧信号ＶＳＬを、所定の傾きを持たせて変化させたランプ波形または固定電圧の参照電圧ＶＲＥＦと比較して、デジタル信号に変換する機能を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
タイムスタンプＡＤＣモードは，非常に明るい光に対する光応答を有することができることから、リニアＡＤＣモードは暗いレベルからの光応答を有することができる。たとえば、１２０ｄＢのダイナミックレンジ性能を実現することができる。
たとえば、上述したように、光変換範囲の飽和信号は９００Ｋｅに相当する。
リニアＡＤＣモードは、ＡＤＣを適用した通常の読み出しモード動作のため、２ｅのノイズレベルから８ＫｅのフォトダイオードＰＤ１とフローティングディフュージョンＦＤ１の飽和までカバーすることがでる。
リニアＡＤＣモードのカバレッジは、追加のスイッチと容量で３０Ｋｅに拡張することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
メモリ２３１は、比較器２２１の比較結果信号の状態（本実施形態ではレベル）に応じてメモリ制御部２４０の出力信号Ｂによりアクセス、具体的は、書き込み（オーバーライト）を行うか否かが制御される。
メモリ２３１は、第１の比較処理ＣＭＰＲ１による第１の比較結果信号ＳＣＭＰ１に応じた信号Ｂが第１のレベル（ローレベル）で供給されると書き込み（オーバーライト）が禁止され、第２のレベル（ハイレベル）で供給されると書き込み（オーバーライト）が許容される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
したがって、本第１の実施形態の固体撮像装置１０によれば、蓄積期間にフォトダイオードから溢れ出る電荷をリアルタイムに利用することから、広ダイナミックレンジ化、高フレームレート化を実現することが可能で、しかもメモリの効率的なアクセスが可能となる。
また、本第１の実施形態によれば、実質的に広ダイナミックレンジ化、高フレームレート化を実現することが可能で、メモリの効率的なアクセスが可能で、しかも低ノイズ化を図れ、有効画素領域を最大限に拡大することができ、コストあたりの価値を最大限に高めることが可能となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
本第２の実施形態のメモリ制御部２４０Ａにおいては、図１９に示すように、第１の比較処理期間ＰＣＭＰＲ１に、第１の比較処理ＣＭＰＲ１による第１の比較結果信号ＳＣＭＰ１のレベルが第１のレベル（たとえばローレベル）から第２のレベル（ハイレベル）に変化した場合、ＡＤＣコードＡＤＣ ＣＯＤＥ＜Ｎ−１＞は０ではない。
したがって、各ビットセルＢＣ０〜ＢＣ７はハイレベルであり、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ０〜ＰＴ７は非導通状態に保持される。このとき、制御信号ＥＶＡＴＳ ＡＤＣ ＢはハイレベルであることからバッファＢＦ１の出力ノードは基準電位ＶＳＳレベルとなり、信号ＯＵＴが第１のレベル（ローレベル）で出力される。これにより、第２の比較処理ＣＭＰＲ２による第２の比較結果信号ＳＣＭＰ２に応じたデータのメモリ部２３０への書き込みが禁止される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
本電子機器３００は、図２３に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１０が適用可能なＣＭＯＳイメージセンサ３１０を有する。
さらに、電子機器３００は、このＣＭＯＳイメージセンサ３１０の画素領域に入射光を導く（被写体像を結像する）光学系（レンズ等）３２０を有する。
電子機器３００は、ＣＭＯＳイメージセンサ３１０の出力信号を処理する信号処理回路(ＰＲＣ)３３０を有する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2019062399.tif 000001
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2019062399.tif 000002