【手続補正書】
【提出日】平成22年3月15日(2010.3.15)
【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】
光電変換素子と、この光電変換素子で光電変換された信号電荷を浮遊拡散容量に転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散容量と出力ノードの間に接続されたリセットトランジスタと、前記浮遊拡散容量と前記出力ノードの間に接続され、前記浮遊拡散容量と比較して微小な容量の容量素子と、前記容量素子で電圧に変換された信号を読み出す増幅トランジスタとを含む単位画素が配置されてなる画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の画素列ごとに設けられ、前記単位画素と同等の特性を有するダミー画素と、
前記単位画素と前記ダミー画素によって形成される差動回路と、
前記リセットトランジスタに対して前記出力ノードを通してリセット電圧を供給するとともに、当該リセット電圧の電圧値が調整可能なリセット電圧供給手段と、
前記リセットトランジスタによるリセット動作が終了した後、前記差動回路の差動出力の差分の中心が、外部の電圧源で調整された制御電圧になるように前記差動回路の電流源の制御を行なう同相帰還回路と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記同相帰還回路は、前記リセット電圧供給手段の機能を持っている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記ダミー画素は、前記単位画素に比べてサイズが大きく設計されている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
光電変換素子と、この光電変換素子で光電変換された信号電荷を浮遊拡散容量に転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散容量と出力ノードの間に接続されたリセットトランジスタと、前記浮遊拡散容量と前記出力ノードの間に接続され、前記浮遊拡散容量と比較して微小な容量の容量素子と、前記容量素子で電圧に変換された信号を読み出す増幅トランジスタとを含む単位画素が配置されてなる画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の画素列ごとに設けられ、前記単位画素と同等の特性を有するダミー画素と、
前記単位画素と前記ダミー画素によって形成される差動回路とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
前記リセットトランジスタに対して前記出力ノードを通して供給するリセット電圧の電圧値を可変とし、
前記リセットトランジスタによるリセット動作の終了後、前記差動回路の差動出力の差分の中心が、外部の電圧源で調整された制御電圧になるように前記差動回路の電流源の制御を行なう
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
光電変換素子と、この光電変換素子で光電変換された信号電荷を浮遊拡散容量に転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散容量と出力ノードの間に接続されたリセットトランジスタと、前記浮遊拡散容量と前記出力ノードの間に接続され、前記浮遊拡散容量と比較して微小な容量の容量素子と、前記容量素子で電圧に変換された信号を読み出す増幅トランジスタとを含む単位画素が配置されてなる画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の画素列ごとに設けられ、前記単位画素と同等の特性を有するダミー画素と、
前記単位画素と前記ダミー画素によって形成される差動回路とを備えた固体撮像装置の信号処理方法であって、
前記画素アレイ部の各単位画素に同じ入力を与えたときの前記単位画素の各々の出力の逆数を補正係数として求め、
前記補正係数を用いて画素間の感度ばらつきを補正する
ことを特徴とする固体撮像装置の信号処理方法。
【請求項６】
前記補正係数を求めるに当たって、前記画素アレイ部の各単位画素に対して均一に光を照射し、このときの前記単位画素の各々の出力の逆数を前記補正係数とする
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の信号処理方法。
【請求項７】
前記補正係数を求めるに当たって、前記転送トランジスタを駆動する転送制御信号の電圧値を徐々に高くして前記光電変換素子で発生した信号電荷を複数回に分けて転送し、初回以外の電荷転送での前記単位画素の各々の出力の逆数を前記補正係数とする
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の信号処理方法。
【請求項８】
前記初回以外の電荷転送での前記単位画素の各々の出力の平均値の逆数を前記補正係数とする
ことを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置の信号処理方法。
【請求項９】
光電変換素子と、この光電変換素子で光電変換された信号電荷を浮遊拡散容量に転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散容量と出力ノードの間に接続されたリセットトランジスタと、前記浮遊拡散容量と前記出力ノードの間に接続され、前記浮遊拡散容量と比較して微小な容量の容量素子と、前記容量素子で電圧に変換された信号を読み出す増幅トランジスタとを含む単位画素が配置されてなる画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の画素列ごとに設けられ、前記単位画素と同等の特性を有するダミー画素と、
前記単位画素と前記ダミー画素によって形成される差動回路とを備えた固体撮像装置の信号処理方法であって、
前記転送トランジスタを駆動する転送制御信号の電圧値を徐々に高くして一単位の蓄積期間に前記光電変換素子で発生した信号電荷を複数回に分けて転送し、
前記複数回の転送によって前記単位画素から出力される各信号を加算処理する
ことを特徴とする固体撮像装置の信号処理方法。
【請求項１０】
光電変換素子と、この光電変換素子で光電変換された信号電荷を浮遊拡散容量に転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散容量と出力ノードの間に接続されたリセットトランジスタと、前記浮遊拡散容量と前記出力ノードの間に接続され、前記浮遊拡散容量と比較して微小な容量の容量素子と、前記容量素子で電圧に変換された信号を読み出す増幅トランジスタとを含む単位画素が配置されてなる固体撮像装置と、
入射光を前記固体撮像装置の撮像面上に結像する光学系とを具備し、
前記固体撮像装置は、
前記画素アレイ部の画素列ごとに設けられ、前記単位画素と同等の特性を有するダミー画素と、
前記単位画素と前記ダミー画素によって形成される差動回路と、
前記リセットトランジスタに対して前記出力ノードを通してリセット電圧を供給するとともに、当該リセット電圧の電圧値が調整可能なリセット電圧供給手段と、
前記リセットトランジスタによるリセット動作が終了した後、前記差動回路の差動出力の差分の中心が、外部の電圧源で調整された制御電圧になるように前記差動回路の電流源の制御を行なう同相帰還回路とを備えた
ことを特徴とする撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
増幅トランジスタ２４は、浮遊拡散容量Ｃｆｄにゲート電極が、ソース線１１３にソース電極がそれぞれ接続されたソース接地型となっており、リセットトランジスタ２３によってリセットされた後の浮遊拡散容量Ｃｆｄの電位をリセットレベルとして読み出し、さらに転送トランジスタ２２によって信号電荷が転送された後の浮遊拡散容量Ｃｆｄの電位を信号レベルとして読み出す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ダミー画素３０は、例えばリセットトランジスタ３１、増幅トランジスタ３２、選択トランジスタ３３および容量素子３４を有する構成となっている。これら構成素子は、単位画素２０のリセットトランジスタ２３、増幅トランジスタ２４、選択トランジスタ２５および容量素子２６にそれぞれ相当する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本例に係るダミー画素３０は、単位画素２０の転送トランジスタ２２に相当するトランジスタを持たないが、図３に示すように、単位画素２０の転送トランジスタ２２に相当する転送トランジスタ３５を持つ構成を採ることも可能である。この場合は、転送トランジスタ３５のゲート電位を“Ｌｏｗ”レベル（例えば、接地レベル）に固定とすればよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
単位画素２０の出力ノードＮ１１およびダミー画素３０の出力ノードＮ１４からそれぞれ信号を導出する信号線１１１，１１２は出力端子５２，５３にそれぞれ接続されている。これら信号線１１１，１１２と電源Ｖｄｄの間、即ち出力端子５２，５３を挟んで単位画素２０およびダミー画素３０と反対側には負荷回路５４，５５がそれぞれ接続されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
なお、上記構成のＣＭＯＳイメージセンサ１０では、画素アレイ部１１の同相帰還回路４０側（図１の上側）に負荷回路５４，５５を配置するとともに、差動出力Ｖｏｍ，Ｖｏｐを導出する配置構成としたが、この配置構成に限られるものではない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
リセット制御信号Ｒ（ｎ）によるリセット動作により、単位画素２０の信号検出部である浮遊拡散容量Ｃｆｄのノード電位が、制御電圧Ｖｃｏｍのリセット電圧に設定された時点ｔ２で、リセット制御信号Ｒ（ｎ）を“Ｈｉｇｈ”レベルから“Ｌｏｗ”レベルに徐々に遷移させる。この動作については、ダミー画素３０についても同じである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
そこで、単位画素２０側の容量Ｃｆｄ＿Ｌ，Ｃｉｏ＿Ｌとダミー画素３０側の容量Ｃｆｄ＿Ｒ，Ｃｉｏ＿Ｒの違いによってリセットレベルが変化する特性を逆に利用して、意図的に、ダミー画素３０側の容量Ｃｆｄ＿Ｒ，Ｃｉｏ＿Ｒが単位画素２０側の容量Ｃｆｄ＿Ｌ，Ｃｉｏ＿Ｌよりも小さくなるように、ダミー画素３０側を単位画素２０側よりもサイズを大きく設計することにより、図７（Ｃ）に示すように、差動出力Ｖｏｍ，Ｖｏｐの振
幅範囲を広くすることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
因みに、通常の画素構成での読み出しでは、浮遊拡散容量Ｃｆｄに依存し、光電変換素子２１と転送トランジスタ２２を画素内に複数設けた場合に浮遊拡散容量Ｃｆｄが増すために感度の低下が生じる。