【手続補正書】
【提出日】平成21年6月12日(2009.6.12)
【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】
行列状にセンシング素子が並べられ、該センシング素子の列ごとにＡＤ変換器が設けられている撮像装置であって、
前記ＡＤ変換器は、アナログ信号となる前記センシング素子の信号に応じた電気信号を初期値として記憶部に保持し、そののちに前記ＡＤ変換器は、入力される固定信号の大きさに応じた速度で前記記憶部の充電もしくは放電を開始し、充電開始時間又は放電開始時間から前記記憶部の電気信号が参照信号と等しくなるまでの時間を計測してデジタル値とすることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ＡＤ変換器は積分器を有し、前記初期値は前記センシング素子の信号を前記積分器により一定時間積分することで決定され、かつ決定された前記初期値は前記積分器を用いて充電もしくは放電されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像装置はデジタルカウンタを有し、前記ＡＤ変換器は積分器、比較器、デジタルメモリを備え、前記積分器の出力は前記比較器の入力に接続され、前記比較器の出力は前記デジタルメモリの取り込みトリガ端子に接続され、前記デジタルカウンタの出力は前記デジタルメモリの入力端子に接続されており、前記デジタルメモリに記憶される前記デジタルカウンタの出力が前記デジタル値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記積分器は、演算増幅器と、前記演算増幅器の一方の入力端子に接続される抵抗と、該一方の入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続される容量とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記積分器は、演算増幅器と、前記演算増幅器の一方の入力端子に接続されるスイッチドキャパシタ回路とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記記憶部は前記積分器の出力部であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
列に沿った方向に配置された前記センシング素子は垂直出力線に選択的に接続され、前記垂直出力線と前記ＡＤ変換器は電圧増幅器を介して接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
列に沿った方向に配置された前記センシング素子は垂直出力線に選択的に接続され、前記垂直出力線と前記ＡＤ変換器はノイズ除去回路を介して接続され、前記ノイズ除去回路は前記センシング素子のノイズ信号をセンシング後の信号から除去する機能を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
複数の画素が行列状に配列された画素領域と、
前記画素領域の各列に設けられるとともに、前記画素からのアナログ信号を増幅する増幅器と、
前記画素領域の各列に設けられるとともに、前記増幅器で増幅されたアナログ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器とを有する撮像装置であって、
前記ＡＤ変換器の各々は、積分器を含み、
前記積分器は、共通の入力ノードを介して前記増幅器で増幅されたアナログ信号あるいは固定信号が選択的に入力され、さらに、前記固定信号に基づいて一定の電流で積分動作を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記ＡＤ変換器の各々は、参照レベルと前記積分器の出力とを比較する比較器を備え、
前記積分器は、前記増幅器で増幅されたアナログ信号の積分動作を行った後に、前記固定信号の積分動作を行うことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記画素からのアナログ信号に含まれるノイズ成分を低減し、該ノイズ成分が低減されたアナログ信号を前記画素からのアナログ信号として前記増幅器に供給するノイズ除去回路を備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、該撮像装置へ光を結像する光学系と、該撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の撮像装置において、前記撮像装置はデジタルカウンタを有し、前記ＡＤ変換器は積分器、比較器、デジタルメモリを備え、前記積分器の出力は前記比較器の入力に接続され、前記比較器の出力は前記デジタルメモリの取り込みトリガ端子に接続され、前記デジタルカウンタの出力は前記デジタルメモリの入力端子に接続されており、前記デジタルメモリに記憶される前記デジタルカウンタの出力が前記デジタル値であることが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の撮像装置において、前記積分器が、演算増幅器と、前記演算増幅器の一方の入力端子に接続される抵抗と、該一方の入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続される容量とを備えているようにすることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の撮像装置において、列に沿った方向に配置された前記センシング素子は垂直出力線に選択的に接続され（例えば、行に沿った方向に配列されたセンシング素子が一行ごとに選択されて垂直出力線に接続され）、前記垂直出力線と前記ＡＤ変換器は電圧増幅器を介して接続されるようにすることが好ましい。
このような撮像装置によれば、信号を増幅することで実効的な入力換算ノイズを減らすことができて、ＡＤ変換のサンプル・ホールド時の固定パターンノイズや、ＡＤ変換時のランダムノイズ、量子化誤差などの影響を低減することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明の撮像装置において、列に沿った方向に配置された前記センシング素子は垂直出力線に選択的に接続され、前記垂直出力線と前記ＡＤ変換器はノイズ除去回路を介して接続され、前記ノイズ除去回路は前記センシング素子のノイズ信号をセンシング後の信号から除去する機能を有することが好ましい。
このような撮像装置によれば、ＡＤ変換後にノイズレベルを信号レベルから減算する手法に比べて、ＡＤ変換のダイナミックレンジを広げることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明の撮像装置は、複数の画素が行列状に配列された画素領域と、前記画素領域の各列に設けられるとともに、前記画素からのアナログ信号を増幅する増幅器と、前記画素領域の各列に設けられるとともに、前記増幅器で増幅されたアナログ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器とを有する撮像装置であって、前記ＡＤ変換器の各々は、積分器を含み、前記積分器は、共通の入力ノードを介して前記増幅器で増幅されたアナログ信号あるいは固定信号が選択的に入力され、さらに、前記固定信号に基づいて一定の電流で積分動作を行うことを特徴とする。
このような撮像装置によれば、チップ全体で経時変化する参照電圧を印加する必要が無く、ランプ型ＡＤ変換器を用いるイメージセンサと比較してＡＤ変換器の一比較ステップに必要な時間が短縮でき、ＡＤ変換のスピードを向上させることができる。また、ＡＤ変換器の積分器に、共通の入力ノードを介してアナログ信号あるいは固定信号が選択的に入力されることから、各列のＡＤ変換器にばらつきによる誤差があったとしてもその誤差を無効化することができる。