【手続補正書】
【提出日】平成23年5月10日(2011.5.10)
【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】
アナログ信号を出力する画素を行列状に配列した画素領域と、
前記画素領域の前記画素の列に対応して設けられ、前記アナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換回路と、
を有する固体撮像装置であって、
該固体撮像装置は、信号レベルが互いに異なる方向に変化する少なくとも２つの参照信号をそれぞれ、前記複数のＡ／Ｄ変換回路に共通に供給する参照信号生成回路をさらに有するとともに、
前記Ａ／Ｄ変換回路は、
増幅器と、
前記アナログ信号及び前記参照信号生成回路から供給される少なくとも２つの前記参照信号のそれぞれを一方の端子に受け、他方の端子が前記増幅器の一の入力端子に接続される入力容量と、
前記増幅器の前記一の入力端子と前記増幅器の出力端子との間に設けられた帰還容量と、
第１の入力端子に入力される前記増幅器の前記出力端子からの出力と、第２の入力端子に入力される比較レベルとを、比較する比較器と、
前記増幅器の前記出力端子と、前記比較器の前記第１の入力端子との間に設けられた接続容量と、を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記アナログ信号及び少なくとも２つの前記参照信号は、前記入力容量と前記帰還容量の比によって決定されるゲインで増幅されて前記増幅器から出力されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記比較器の前記第２の入力端子は容量を介して前記比較レベルを供給する電源に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記Ａ／Ｄ変換回路の解像度をＮビットとし、さらにＮ＝ｍ＋ｎとして、
前記アナログ信号は、
前記参照信号生成回路が供給する２つの前記参照信号の一方に基づいて上位ｍビットのＡ／Ｄ変換が行われ、
２つの前記参照信号の他方に基づいて下位ｎビットのＡ／Ｄ変換が行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記一方の参照信号の単位時間当たりの変化量に対し、前記他方の参照信号の単位時間当たりの変化量は１／（２＾ｎ）であることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
さらに前記参照信号生成回路は、少なくとも第１の容量と、第２の容量と、第３の容量と、演算増幅器と、を有し、
前記第１の容量および前記第２の容量のそれぞれの一方の端子が、前記演算増幅器の一方の入力端子に接続され、
前記第３の容量は、前記演算増幅器の前記一方の入力端子と出力端子とに接続され、
前記参照信号生成回路は、
前記第１の容量と前記第３の容量との容量比に基づいて、時間に対して前記信号レベルが変化する、２つの前記参照信号の一方を生成し、
前記第２の容量と前記第３の容量との容量比に基づいて、時間に対して前記信号レベルが変化する、２つの前記参照信号の他方を生成し、
前記第１の容量と前記第２の容量とのそれぞれの他方の端子に印加される電圧が同一であることを特徴とする請求項４または５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の容量と前記第２の容量とのそれぞれの前記他方の端子が、共通の電源に接続されることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記参照信号生成回路が前記画素領域の外に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記参照信号生成回路から供給される２つの前記参照信号のそれぞれにより、前記帰還容量に保持された電荷量が単位時間当たりに変化する量を計測する計測回路と、
前記計測回路によって計測された結果に基づいて前記Ａ／Ｄ変換回路からの出力を補正する補正手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記参照信号生成回路から供給される２つの前記参照信号により、前記帰還容量に保持された電荷量が単位時間当たりに変化する量を計測する計測回路と、
前記計測回路によって計測された結果に基づいて前記参照信号生成回路からの出力を補正する補正手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記計測回路が前記計測を行う計測期間と、前記Ａ／Ｄ変換回路の変換動作を行う期間とが、少なくとも一部で重なっていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記複数のＡ／Ｄ変換回路が、同時にＡ／Ｄ変換を行うことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の固体撮像装置と、
前記画素領域に像を形成する光学系と、
前記固体撮像装置から出力された信号を処理する信号処理部と、を備え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】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の１つの側面である固体撮像装置は、アナログ信号を出力する画素を行列状に配列した画素領域と、前記画素領域の前記画素の列に対応して設けられ、前記アナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換回路と、を有する固体撮像装置であって、該固体撮像装置は、信号レベルが互いに異なる方向に変化する少なくとも２つの参照信号をそれぞれ、前記複数のＡ／Ｄ変換回路に共通に供給する参照信号生成回路をさらに有するとともに、前記Ａ／Ｄ変換回路は、増幅器と、前記アナログ信号及び前記参照信号生成回路から供給される少なくとも２つの前記参照信号のそれぞれを一方の端子に受け、他方の端子が前記増幅器の一の入力端子に接続される入力容量と、前記増幅器の前記一の入力端子と前記増幅器の出力端子との間に設けられた帰還容量と、第１の入力端子に入力される前記増幅器の前記出力端子からの出力と、第２の入力端子に入力される比較レベルとを、比較する比較器と、前記増幅器の前記出力端子と、前記比較器の前記第１の入力端子との間に設けられた接続容量と、を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【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】
次に時刻ｔ６において、信号ＶｓをＡ／Ｄ変換するステップに入る。まず、入力選択スイッチ１１２が、参照信号供給配線１１３側に接続される。参照信号供給配線１１３には、参照信号生成回路１４０から、参照信号である階段状の上位変換用ランプアップ信号が供給される。ここではランプアップ信号として、後述する信号ＡＤＣＫに同期して階段状に信号レベルが単調に変化する信号を用いているが、例えば階段状ではなく滑らかに信号レベルが単調に変化する信号をランプアップ信号として用いても良い。なお、単調に変化するとは、例えば階段状にレベルが上昇する場合に、レベルが低下する方向には変化しないようなことを指す。すなわち、時間に対するレベルの変化がない期間を持っていても良い。参照信号生成回路１４０は、図４のようなスイッチトキャパシタ積分器から成っている。上位ビットの変換時にはパルスＵＳＥＬがハイレベル、ＬＳＥＬがローレベルとなり、ＡＤＣＫの１周期毎に、（Ｃｒ１／Ｃｒ３）・ＶＲＥＦずつ増加するランプアップ信号を発生させる。一方下位ビットの変換時には、パルスＬＳＥＬがハイレベル、パルスＵＳＥＬがローレベルとなり、（Ｃｒ２／Ｃｒ３）・ＶＲＥＦずつ減少する別の参照信号であるランプダウン信号を発生させる。つまり、ランプダウン信号とランプアップ信号とは信号レベルの変化する方向が互いに異なる。また、パルスＲＥＳ１にハイレベルを印加することで、容量Ｃｒ３の電荷をリセットし、初期化することができる。ここで、パルスＲＥＳ１は、列読み出し回路１２４に供給されるパルスＲＥＳ１と同じものが入力される場合を示しているが、参照信号生成回路１４０と列読み出し回路１２４には異なる信号が入力されても良い。ここではランプダウン信号として、信号ＡＤＣＫに同期して階段状に信号レベルが単調に変化する信号を用いているが、例えば階段状ではなく滑らかに信号レベルが単調に変化する信号をランプダウン信号として用いても良い。なお、単調に変化するとは、例えば階段状にレベルが上昇する場合に、レベルが低下する方向には変化しないようなことを指す。すなわち、時間に対するレベルの変化がない期間を持っていても良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、Ａ／Ｄの解像度Ｎが比較的小さい場合には、Ｃｒ１、Ｃｒ２を大容量化することで補正を不要にすることもできる。その場合には加算回路１３８において、上位ビットメモリおよび下位ビットメモリに格納されたＡ／Ｄ変換結果をそのまま加算することで、最終的なＮビットのデジタル値が得られる。下位ビット用カウンタ回路１３３がアップカウンタであるならば減算処理を行う。または、下位ビット用カウンタ回路１３３をダウンカウンタで構成しておいて、加算（または減算）回路１３８で加算（または減算）処理を行ってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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