【手続補正書】
【提出日】平成29年12月18日(2017.12.18)
【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】
画素に含まれる光電変換素子と、
前記画素に含まれ、ゲート、第１主電極および第２主電極を有し、前記光電変換素子で発生した電荷に応じた電圧が前記ゲートに供給されるトランジスタと、
前記トランジスタの前記第１主電極に接続される制御線と、
前記トランジスタの前記第２主電極に接続される読出部と、
前記制御線の電圧を変化させる電圧制御部と、を備え、
前記読出部は、前記画素が選択され前記電圧制御部が前記制御線の電圧を変化させている状態で前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流に基づいて、前記トランジスタの前記ゲートの電圧に対応するデジタル信号を生成する、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記状態において、前記電圧制御部は、前記ゲートと前記第１主電極との間の電圧が大きくなる方向に前記制御線の電圧を変化させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記読出部は、前記第２主電極を通して流れる電流の値が閾値を超えるタイミングに応じて前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記読出部は、
前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流の値が前記閾値を超えたことを検知する比較部と、
カウンタと、を含み、
前記比較部による検知に応じて、前記カウンタによるカウント値に従って前記デジタル信号の値が決定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記電圧制御部は、
前記制御線と第１電圧線との間の経路に設けられたスイッチと、
前記制御線と第２電圧線との間の経路に設けられた電流源と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記電圧制御部は、前記制御線に接続される容量を更に含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記制御線は、寄生容量を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記電圧制御部は、
前記制御線に接続される第１端子を有する容量と、
前記容量の前記第１端子と第１電圧線との間の経路に設けられたスイッチと、
前記容量の前記第１端子と第２電圧線との間の経路に設けられた電流源と、を含み、
前記読出部は、前記スイッチをオンすることで前記第１電圧線から供給される電圧に応じて前記容量が充電された後に、前記スイッチがオフされたタイミングから前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流の値が閾値を超えるタイミングまでの時間に応じて前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記制御線は、寄生容量を有し、
前記電圧制御部は、
前記制御線と第１電圧線との間の経路に設けられたスイッチと、
前記制御線と第２電圧線との間の経路に設けられた電流源と、を含み、
前記読出部は、前記スイッチをオンすることで前記第１電圧線から供給される電圧に応じて前記寄生容量が充電された後に、前記スイッチがオフされたタイミングから前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流の値が閾値を超えるタイミングまでの時間に応じて前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記トランジスタのゲートは、電荷電圧変換部に接続されており、
前記光電変換装置は、前記光電変換素子が発生した電荷を前記電荷電圧変換部に転送する転送トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電圧をリセットするリセットトランジスタと、を更に備え、
前記リセットトランジスタによる前記電荷電圧変換部の電圧のリセットが終了し、かつ、前記スイッチによる前記制御線の電圧の設定が終了した後に、前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流の値が前記閾値を超えるタイミングに応じて、前記ゲートの電圧に対応するデジタル信号が、ノイズレベルを示す信号として、前記読出部によって生成され、
ついで、前記転送トランジスタによって前記光電変換素子から前記電荷電圧変換部に電荷が転送され、かつ、前記スイッチによる前記制御線の電圧の設定が終了した後に、前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流の値が前記閾値を超えたタイミングに応じて、前記ゲートの電圧に対応するデジタル信号が、光信号レベルを示す信号として、前記読出部によって生成される、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記第１電圧線の電圧は、前記スイッチがオンすることによって前記制御線に設定される電圧が前記トランジスタをオンさせない電圧であるように決定されている、
ことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記トランジスタの前記第１主電極と前記制御線との間の経路に設けられた選択トランジスタを更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記光電変換素子を含む複数の光電変換素子と、前記トランジスタを含む複数のトランジスタを更に備え、
前記制御線には、前記複数のトランジスタの第１主電極が接続され、
前記読出部には、前記複数のトランジスタの第２主電極が接続される、
ことを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記電圧制御部は、前記状態で前記制御線の電圧変化の傾きを切り替えることによって前記読出部による読出のゲインを切り替える機能を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記電圧制御部は、
前記制御線と第１電圧線との間の経路に設けられたスイッチと、
前記制御線と第２電圧線との間の経路に設けられた可変電流源と、を含み、
前記可変電流源が流す電流の値の切り替えによって前記状態における前記制御線の電圧変化の傾きが切り替えられ、これによって前記読出部による読出のゲインが切り替えられる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
前記電圧制御部は、
前記制御線と第１電圧線との間の経路に設けられたスイッチと、
前記制御線と第２電圧線との間の経路に設けられた電流源と、
前記制御線に接続される可変容量と、を含み、
前記可変容量の容量値の切り替えによって前記状態における前記制御線の電圧変化の傾きが切り替えられ、これによって前記読出部による読出のゲインが切り替えられる、
を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１７】
前記可変容量は、複数の容量と、前記複数の容量のうち前記制御線の電圧制御のために使用される容量を選択する複数の選択スイッチとを含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載の光電変換装置。
【請求項１８】
前記複数の選択スイッチは、前記複数の容量のそれぞれと前記制御線との間の経路に配されている、
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置。
【請求項１９】
前記電圧制御部は、
前記制御線と第１電圧線との間の経路に設けられたスイッチと、
前記制御線と第２電圧線との間の経路に設けられた可変電流源と、
前記制御線に接続される可変容量と、を含み、
前記可変電流源が流す電流の値の切り替えおよび前記可変容量の容量値の切り替えによって前記状態における前記制御線の電圧変化の傾きが切り替えられ、これによって前記読出部による読出のゲインが切り替えられる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２０】
前記電圧制御部は、
前記制御線に接続される第１端子、および、第２端子を有する容量と、
前記容量の前記第１端子と第１電圧線との間の経路に設けられたスイッチと、
前記容量の前記第１端子と第２電圧線との間の経路に設けられた電流源と、を含み、
前記容量の第２端子には、電源電圧が供給され、
前記読出部は、前記電源電圧が供給されて動作し、
前記読出部は、前記スイッチをオンすることで前記電源電圧によって前記容量が充電された後に、前記スイッチがオフされたタイミングから前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流の値が閾値を超えるタイミングまでの時間に応じて前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２１】
前記トランジスタの前記第２主電極は、センシング線に接続され、
前記比較部は、
ゲートおよびドレインが前記センシング線に接続された第２のトランジスタと、
ゲートが前記第２のトランジスタの前記ゲートと接続された前記第２のトランジスタとともにカレントミラーを構成する第３のトランジスタと、
前記第３のトランジスタのドレインに接続され、前記閾値を定める電流源と、
前記第３のトランジスタの前記ドレインと前記電流源との間のノードの電圧に応じた信号を出力する出力回路と、を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項２２】
前記比較部は、前記第３のトランジスタのソースとドレインとの間の経路をバイパスするバイパス経路を更に含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の光電変換装置。
【請求項２３】
前記出力回路は、前記ノードに入力が接続された反転アンプを含み、
前記バイパス経路は、ゲートに所定電圧が印加されるＮＭＯＳトランジスタで構成され、前記所定電圧と前記ＮＭＯＳトランジスタの閾値電圧との差分が前記反転アンプの反転閾値より小さい正の値である、
ことを特徴とする請求項２２に記載の光電変換装置。
【請求項２４】
前記トランジスタの前記第２主電極は、センシング線に接続され、
前記比較部は、
ゲートおよびドレインが前記センシング線に接続された第２のトランジスタと、
ゲートが前記第２のトランジスタの前記ゲートと接続された前記第２のトランジスタとともにカレントミラーを構成する第３のトランジスタと、
前記閾値を定める電流源と、
前記第３のトランジスタのドレインと前記電流源との間に配された振幅制限部と、
前記振幅制限部と前記電流源との間のノードの電圧に応じた信号を出力する出力回路と、を含み、
前記振幅制限部は、前記ノードの電圧の振幅を制限する、
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項２５】
前記出力回路は、前記ノードに入力が接続された反転アンプを含み、
前記振幅制限部は、ＮＭＯＳトランジスタで構成され、前記ＮＭＯＳトランジスタのゲートの電圧と前記ＮＭＯＳトランジスタの閾値電圧との差分は、前記反転アンプの反転閾値より大きい、
ことを特徴とする請求項２４に記載の光電変換装置。
【請求項２６】
前記比較部は、前記センシング線に接続されたアイドル電流源を含む、
ことを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２７】
前記アイドル電流源の電流値は、
前記第２のトランジスタに対する前記第３のトランジスタのサイズ比をＭ、
前記閾値を定める電流源の電流値をＩｒｅｆとした場合に、
Ｉｒｅｆ／Ｍ
よりも小さいことを特徴とする請求項２６に記載の光電変換装置。
【請求項２８】
前記ＮＭＯＳトランジスタのゲートには、前記比較部を動作状態または非動作状態に制御するイネーブル信号が供給される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の光電変換装置。
【請求項２９】
前記トランジスタの前記第２主電極と前記読出部とを接続するセンシング線を更に備え、
前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流は、前記センシング線を通して流れ、前記読出部は、前記センシング線を通して流れる電流に基づいて前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項３０】
前記電圧制御部は、前記制御線の電圧を連続的に変化させ、
前記読出部は、前記電圧制御部が前記制御線の電圧を連続的に変化させた状態で前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流に基づいて、前記ゲートの電圧に対応する前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項３１】
前記電圧制御部は、前記制御線の電圧の線形的に変化させる、
ことを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項３２】
請求項１乃至３１のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号を処理する処理部と、
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】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の１つの側面は、光電変換装置に係り、前記光電変換装置は、画素に含まれる光電変換素子と、前記画素に含まれ、ゲート、第１主電極および第２主電極を有し、前記光電変換素子で発生した電荷に応じた電圧が前記ゲートに供給されるトランジスタと、前記トランジスタの前記第１主電極に接続される制御線と、前記トランジスタの前記第２主電極に接続される読出部と、前記制御線の電圧を変化させる電圧制御部と、を備え、前記読出部は、前記画素が選択され前記電圧制御部が前記制御線の電圧を変化させている状態で前記トランジスタの前記第２主電極を通して流れる電流に基づいて、前記トランジスタの前記ゲートの電圧に対応するデジタル信号を生成する。