(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像領域に対する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置１は、光電変換素子と画素部用増幅部とを有する画素部Ｐ（ｘ、ｙ）が２次元配列されされた固体撮像装置において、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）と同一の光電変換素子と画素部用増幅部とを有すると共に、光電変換素子を被覆する遮光膜を有する少なくとも１行のオプティカルブラック部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）と、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）と同一の画素部用増幅部であって、基準電圧が入力される画素部用増幅部を有する少なくとも１行の当該オプティカルグレイ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）とを備え、基準電圧の値は飽和状態における光電変換素子の出力信号の値より小さい。【選択図】図１
2010245878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と当該光電変換素子の出力信号を増幅する画素部用増幅部とを有する画素部が２次元配列された固体撮像装置において、
前記画素部と同一の光電変換素子と画素部用増幅部とを有すると共に、当該光電変換素子を被覆する遮光膜を有するオプティカルブラック部であって、少なくとも１行の当該オプティカルブラック部と、
前記画素部と同一の画素部用増幅部であって、基準電圧が入力される当該画素部用増幅部を有するオプティカルグレイ部であって、少なくとも１行の当該オプティカルグレイ部と、
を備え、
前記基準電圧の値は、飽和状態における前記光電変換素子の出力信号の値より小さい、
固体撮像装置。
【請求項２】
前記オプティカルブラック部の出力信号と前記オプティカルグレイ部の出力信号とを用いて、前記画素部からの出力信号を補正する補正回路を更に備える、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
光電変換素子と当該光電変換素子の出力信号を増幅する画素部用増幅部とを有する画素部が２次元配列された固体撮像装置において、
前記画素部と同一の画素部用増幅部であって、基準電圧が入力される当該画素部用増幅部を有するオプティカルグレイ部を複数行備え、
前記基準電圧の値は、飽和状態における前記光電変換素子の出力信号の値より小さく、かつ、行ごとに異なる、
固体撮像装置。
【請求項４】
複数行の前記オプティカルグレイ部の出力信号を用いて、前記画素部からの出力信号を補正する補正回路を更に備える、
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記基準電圧を生成すると共に、当該基準電圧を変更する可変電圧発生部を更に備える、
請求項１又は３に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記オプティカルグレイ部は、前記画素部用増幅部の入力側に直列に接続された容量素子を更に備え、
前記基準電圧はパルス電圧である、
請求項１又は３に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素部、前記オプティカルブラック部及び前記オプティカルグレイ部が２次元配列されてなる撮像領域を行方向にｍ個のブロック（ｍは２以上の整数）に分け、
前記撮像領域におけるｍ個のブロックからの出力信号をそれぞれ受け、前記オプティカルブラック部の出力信号と前記オプティカルグレイ部の出力信号とを用いて、前記画素部からの出力信号を補正するｍ個の補正回路を更に備える、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記画素部及び複数行の前記オプティカルグレイ部が２次元配列されてなる撮像領域を行方向にｍ個のブロック（ｍは２以上の整数）に分け、
前記撮像領域におけるｍ個のブロックからの出力信号をそれぞれ受け、複数行の前記オプティカルグレイ部の出力信号を用いて、前記画素部からの出力信号を補正するｍ個の補正回路を更に備える、
請求項３に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像品質を高めることが可能な固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、２次元配列された複数の画素部からなる撮像領域を備える固体撮像装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の固体撮像装置は、撮像領域の列毎に対応する複数のポート（出力用増幅部）を備えるマルチポート読み出し型の固体撮像装置であり、各ポートで読み出される撮像領域の境界の列間の出力のばらつきを補償することを目的としている。この固体撮像装置では、各ポートに対応する撮像領域の境界の１列に基準信号を入力し、この基準信号に基づいて、各ポート間の出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきを補償する。
【０００４】
特許文献２に記載の固体撮像装置は、同一基板上に、オプティカルブラックセルと、飽和レベルの基準となるオプティカルホワイトセルとを備えている。この固体撮像装置は、オプティカルホワイトセルからの出力信号を用いて、有効画素が飽和レベルか否かを判断する。
【０００５】
特許文献３に記載の固体撮像装置は、実質的に暗状態における固体撮像素子（画素部）の出力であるリセット信号に基づいて出力用増幅部の利得を変更する。この固体撮像装置は、リセット信号のレベルが高い固体撮像素子ほど感度が低いという傾向に基づき、固体撮像素子の特性ばらつきに起因する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきを補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−００９００５号広報
【特許文献２】特開平１０−１２８５７号広報
【特許文献３】特開２００２−０４４３７０号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、撮像領域に対して列ごとに画像読み出し処理を行う場合、縦じまが生じてしまうことがある。これは、出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきが原因と考えられ、特許文献１に記載の固体撮像装置のように、撮像領域の境界の列間の出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきを補償することが重要である。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の固体撮像装置では、撮像領域の境界の１列に基準電圧を供給しているので、撮像動作前に予め補正データを取得し、この補正データを撮像動作中にわたり用いるものと考えられる。ところが、撮像動作開始後、温度が変動することがあり、予め取得した補正データでは補正しきれなくなってしまう。
【０００９】
また、特許文献３に記載の固体撮像装置でも、リセット時に出力用増幅部のオフセット及びゲインを設定しているので、撮像動作開始後、温度が変動すると、補正が十分に行われなくなってしまう。また、リセットレベルから間接的に出力用増幅部のゲインを設定しているため、リセットレベルとゲインに相関が無い部分には補正が効かない。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の固体撮像装置では、オプティカルブラックセルからの暗レベルを規定する信号と、オプティカルホワイトセルからの飽和レベルを規定する信号とを、撮像動作中に得られるが、暗レベルを規定する信号と飽和レベルを規定する信号とでは、ゲインばらつきを十分に補正することが困難である。
【００１１】
そこで、本発明は、撮像領域に対する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することが可能な固体撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の固体撮像装置は、光電変換素子と当該光電変換素子の出力信号を増幅する画素部用増幅部とを有する画素部が２次元配列された固体撮像装置において、画素部と同一の光電変換素子と画素部用増幅部とを有すると共に、当該光電変換素子を被覆する遮光膜を有するオプティカルブラック部であって、少なくとも１行の当該オプティカルブラック部と、画素部と同一の画素部用増幅部であって、基準電圧が入力される当該画素部用増幅部を有するオプティカルグレイ部であって、少なくとも１行の当該オプティカルグレイ部とを備え、基準電圧の値は、飽和状態における光電変換素子の出力信号の値より小さい。
【００１３】
この固体撮像装置によれば、オプティカルブラック部が、暗状態のときの画素部の出力信号を生成し、オプティカルグレイ部が、暗状態と飽和状態との中間状態のときの画素部の出力信号を生成する。すなわち、オプティカルグレイ部によって、画素部におけるダイナミックレンジ内の出力信号が生成される。これらのオプティカルブラック部及びオプティカルグレイ部が各列に少なくとも１つずつ位置するので、例えば、列ごとに順次に読み出す場合、読み出すごとに、画素部の出力信号と共に、暗状態での出力信号とダイナミックレンジ内の出力信号とが得られる。したがって、複数の画素部に対する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することができる。
【００１４】
上記した固体撮像装置は、オプティカルブラック部の出力信号とオプティカルグレイ部の出力信号とを用いて、画素部からの出力信号を補正する補正回路を更に備えることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、補正回路が、オプティカルブラック部の出力信号に基づいて、順次に入力される画素部からの出力信号のオフセット値を一定に補正することができると共に、オプティカルブラック部の出力信号とオプティカルグレイ部の出力信号との２値に基づいて、順次に入力される画素部からの出力信号に対するゲインを一定に補正することができる。その結果、オフセットばらつき及びゲインばらつきが補正された出力信号が得られる。
【００１６】
本発明の別の固体撮像装置は、光電変換素子と当該光電変換素子の出力信号を増幅する画素部用増幅部とを有する画素部が２次元配列された固体撮像装置において、画素部と同一の画素部用増幅部であって、基準電圧が入力される当該画素部用増幅部を有するオプティカルグレイ部を複数備え、前記基準電圧の値は、飽和状態における光電変換素子の出力信号の値より小さく、かつ、行ごとに異なる。
【００１７】
この別の固体撮像装置によれば、オプティカルグレイ部が、暗状態と飽和状態との中間状態であって、複数の異なる中間状態のときの画素部の出力信号を生成する。すなわち、オプティカルグレイ部によって、画素部におけるダイナミックレンジ内の出力信号が複数生成される。これらのオプティカルグレイ部が各列に複数位置するので、例えば、列ごとに順次に読み出す場合、読み出すごとに、画素部の出力信号と共に、ダイナミックレンジ内の複数の出力信号とが得られる。したがって、複数の画素部に対する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することができる。
【００１８】
上記した別の固体撮像装置は、複数行のオプティカルグレイ部の出力信号を用いて、画素部からの出力信号を補正する補正回路を更に備えることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、補正回路が、複数のオプティカルグレイ部の出力信号に基づいて、順次に入力される画素部からの出力信号のオフセット値を一定に補正することができると共に、複数のオプティカルグレイ部の出力信号に基づいて、順次に入力される画素部からの出力信号に対するゲインを一定に補正することができる。その結果、オフセットばらつき及びゲインばらつきが補正された出力信号が得られる。
【００２０】
また、上記した固体撮像装置及び別の固体撮像装置は、基準電圧を生成すると共に、当該基準電圧を変更する可変電圧発生部を更に備えることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、値が異なる複数の基準電圧がオプティカルグレイ部の画素部用増幅部に入力されるので、オプティカルグレイ部によって、画素部におけるダイナミックレンジ内の複数の出力信号を生成することができる。その結果、複数の補正値を用いてゲインばらつきを補正することができ、より高精度にゲインばらつきを補正することができる。特に、ゲイン特性が非線形な特性であっても、多点の補正値を用いることでゲインばらつきを補正可能である。
【００２２】
上記したオプティカルグレイ部は、画素部用増幅部の入力側に直列に接続された容量素子を更に備え、基準電圧はパルス電圧であることが好ましい。
【００２３】
例えば、固体撮像装置では、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling；相関２重サンプリング）回路を備え、相関２重サンプリング法に基づいて雑音を除去することがある。しかしながら、オプティカルグレイ部に直流の基準電圧を供給すると、ＣＤＳ回路ではリセット時の雑音を除去することが困難である。
【００２４】
しかしながら、この構成によれば、オプティカルグレイ部に供給される電圧がパルス電圧であるので、ＣＤＳ回路によってリセット時の雑音を除去することができる。
【００２５】
上記した固体撮像装置では、画素部、オプティカルブラック部及びオプティカルグレイ部が２次元配列されてなる撮像領域を行方向にｍ個のブロック（ｍは２以上の整数）に分け、撮像領域におけるｍ個のブロックからの出力信号をそれぞれ受け、オプティカルブラック部の出力信号とオプティカルグレイ部の出力信号とを用いて、画素部からの出力信号を補正するｍ個の補正回路を更に備えることが好ましい。
【００２６】
また、上記した別の固体撮像装置では、画素部及び複数行のオプティカルグレイ部が２次元配列されてなる撮像領域を行方向にｍ個のブロック（ｍは２以上の整数）に分け、撮像領域におけるｍ個のブロックからの出力信号をそれぞれ受け、複数行のオプティカルグレイ部の出力信号を用いて、画素部からの出力信号を補正するｍ個の補正回路を更に備えることが好ましい。
【００２７】
これらの構成によれば、ｍ個の補正部が、それぞれ、出力信号のオフセット及びゲインを一定にするように、各ブロックごとに同一の補正処理を行うので、ブロック間に発生しうる出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、固体撮像装置の撮像領域に対する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。
【図２】図１に示す画素部及びオプティカルブラック部の主要部の回路図である。
【図３】図１に示すオプティカルグレイ部の回路図である。
【図４】図１に示す保持部の回路図である。
【図５】図１に示す出力用増幅部の回路図である。
【図６】図１に示す補正部の回路図である。
【図７】図６に示す補正部による補正処理の概念図である。
【図８】図１に示す固体撮像装置の各信号波形を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。
【図１０】図９に示す可変電圧発生部の回路図である。
【図１１】図１０に示す可変電圧発生部による補正処理の概念図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。
【図１３】図１２に示すオプティカルグレイ部の回路図である。
【図１４】図１２に示す固体撮像装置の各信号波形を示すタイムチャートである。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。
【図１７】図１６に示す補正部の回路図である。
【図１８】図１６に示す補正部による補正処理の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１の実施形態］
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。図１に示す固体撮像装置１は、受光部１０と、列並列出力部２０と、増幅部３０と、補正部４０と、行選択部５０と、列選択部６０とを備えている。
【００３２】
受光部１０は、入射した光の像を撮像するためのものであり、複数の画素部Ｐ（ｘ，ｙ）と、複数のオプティカルブラック部（以下、ＯＢ部という。）Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）と、複数のオプティカルグレイ部（以下、ＯＧ部という。）Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）とを有している。
【００３３】
複数の画素部Ｐ（ｘ，ｙ）は、行方向及び列方向に２次元配列されている。各画素部Ｐ（ｘ，ｙ）は、共通の構成を有していて、入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷に応じた電圧を増幅する画素内増幅部とを有している。
【００３４】
複数のＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）は、２次元配列された画素部Ｐ（ｘ，ｙ）を囲うように配列されている。各ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）は、共通の構成を有していて、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）と同一の構成を有している。また、各ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）は、フォトダイオードを被覆する遮光膜を有している。
【００３５】
複数のＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）は、２次元配列された画素部Ｐ（ｘ，ｙ）及びＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）を列方向に挟み込むように、行方向に配列されている。各ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）は、共通の構成を有していて、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）と同一の画素内増幅部を有している。この画素内増幅部の入力端子には、基準電圧が入力されている。
【００３６】
このように構成された受光部１０は、行選択部５０から出力される制御信号（後述するＶｒｅｓｅｔ（ｙ）信号、Ｖｔｒａｎｓ（ｙ）信号、及び、Ｖｓｈｉｆｔ（ｙ）信号）に応じて、フォトダイオードから画素内増幅部への電荷の画素内転送や、画素内増幅部から列並列出力部２０への電荷の転送などを行う。
【００３７】
列並列出力部２０は、共通の構成を有する複数の保持部Ｈ（ｘ）を有している。複数の保持部Ｈ（ｘ）のうちのｘ番目の保持部は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）のうちのｘ番目の１列の画素部に接続されている。保持部Ｈ（ｘ）は、接続された１列の画素部Ｐ（ｘ，ｙ）から転送される電圧を順次に受け、この電圧値を保持する。また、保持部Ｈ（ｘ）は、雑音成分が重畳された信号成分を表す電圧値を保持するとともに、雑音成分を表す電圧値も保持することができる。保持部Ｈ（ｘ）は、列選択部６０からの制御信号（後述するｓｅｔ＿ｓ（ｘ）信号、ｓｅｔ＿ｎ（ｘ）信号、及び、Ｈｓｈｉｆｔ（ｘ）信号）に応じて、保持のタイミング及び読み出しのタイミングが制御される。
【００３８】
増幅部３０は、列並列出力部２０、すなわち、複数の保持部Ｈ（ｘ）から読み出される電圧を順次に受け、これらの電圧値を増幅する。このとき、増幅部３０は、信号成分から雑音成分を除去した出力信号を補正部４０へ出力する。
【００３９】
補正部４０は、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）からの出力信号とＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）からの出力信号とを用いて、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）からの出力信号の電圧値を補正する。
【００４０】
次に、受光部１０における画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）、列並列出力部２０における保持部Ｈ（ｘ）、増幅部３０、補正部４０について詳細に説明する。
【００４１】
図２は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）の回路図である。図２には、複数の画素部Ｐ（ｘ、ｙ）を代表してｘ列ｙ行目の画素部Ｐ（ｘ、ｙ）が示されている。画素部Ｐ（ｘ，ｙ）は、ＡＰＳ（Active Pixel Sensor）方式を採用しており、フォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）、ＭＯＳトランジスタＴｔ（ｘ，ｙ），Ｔｒ（ｘ，ｙ），Ｔａ（ｘ，ｙ），Ｔａｍｐ（ｘ，ｙ）を有している。ここで、トランジスタＴａｍｐ（ｘ，ｙ）が、上記した画素内増幅部である。
【００４２】
フォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）のカソードには、画素内転送用トランジスタＴｔ（ｘ，ｙ）及びトランジスタＴｒ（ｘ，ｙ）を介して基準電圧Ｖｒ１が入力されており、アノードは接地されている。画素内転送用トランジスタＴｔ（ｘ，ｙ）とトランジスタＴｒ（ｘ，ｙ）との間のノードは、増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ，ｙ）のゲートに接続されている。増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ，ｙ）のドレインには基準電圧Ｖｒ２が入力され、ソースは転送用トランジスタＴａ（ｘ、ｙ）を介して配線Ｈｌｉｎｅ（ｘ）に接続されている。
【００４３】
トランジスタＴｔ（ｘ，ｙ）のゲートにはＶｔｒａｎｓ（ｙ）信号が入力され、トランジスタＴｒ（ｘ，ｙ）のゲートにはＶｒｅｓｅｔ（ｙ）信号が入力される。また、トランジスタＴａ（ｘ，ｙ）のゲートにはＶｓｈｉｆｔ（ｙ）信号が入力される。これらのＶｔｒａｎｓ（ｙ）信号，Ｖｒｅｓｅｔ（ｙ）信号及びＶｓｈｉｆｔ（ｙ）信号は、行選択部５０から供給される。
【００４４】
Ｖｔｒａｎｓ（ｙ）信号がハイレベルになると、外部光量に応じてフォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）に発生した電荷が増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ，ｙ）のゲート容量（電荷蓄積部）へ転送される電荷の画素内転送が行われる。そして、Ｖｓｈｉｆｔ（ｙ）信号がハイレベルになると、増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ，ｙ）のゲート容量に蓄積された電荷の量に応じた電圧値が配線Ｈｌｉｎｅ（ｘ）へ信号成分として出力される。なお、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）から配線Ｈｌｉｎｅ（ｘ）へノイズ成分を出力するためには、Ｖｔｒａｎｓ（ｙ）信号をローレベルとし、Ｖｒｅｓｅｔ（ｙ）信号を一旦ハイレベルとして増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ，ｙ）のゲート容量の電圧をリセットした後に、Ｖｓｈｉｆｔ（ｙ）信号をハイレベルにすればよい。
【００４５】
ここで、トランジスタＴａ（ｘ、ｙ）が開いた状態で、画素内転送用トランジスタＴｔ（ｘ，ｙ）が閉／開することによって、フォトダイオードＰＤ（ｘ、ｙ）に蓄積されていた電荷が、増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ、ｙ）のゲート容量に転送／保持される。このとき、フォトダイオードＰＤ（ｘ、ｙ）では次の蓄積が開始される。これにより、全画素部での蓄積の開始、終了が略同時に行われるグローバルシャッターモードの動作が実現される。
【００４６】
次に、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）について説明する。ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）は、図２に示す画素部Ｐ（ｘ，ｙ）において更に遮光膜を有している。例えば、この遮光膜は、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）におけるフォトダイオードＰＤ（ｘ、ｙ）を被覆している。これによって、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）の暗状態に相当する暗信号を出力することとなる。
【００４７】
ここで、通常の受光領域の画素におけるフォトダイオードＰＤに相当する領域で発生した電荷は周囲に拡散することがあり、隣接画素の真の信号へ影響を及ぼすこととなる。それを防止するために、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）は画素部Ｐ（ｘ，ｙ）の周辺部に配置されている。
【００４８】
図３は、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）の回路図である。図３には、複数のＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）を代表してｘ列ｙ行目のＯＧ部が示されている。
【００４９】
ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）においてフォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）を備えておらず、基準電圧Ｖｄｃとして定電圧が入力されている。基準電圧Ｖｄｃは、トランジスタＴｔ（ｘ、ｙ）を介して増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ、ｙ）のゲートに入力される。この基準電圧Ｖｄｃの値は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）におけるフォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）が暗状態のときの出力値と、飽和したときの出力値との中間レベルに設定されている。すなわち、基準電圧Ｖｄｃの値は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）におけるフォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）のダイナミックレンジ内の出力値に設定されている。これによって、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）のダイナミックレンジ内の状態に相当する中間信号を出力することとなる。
【００５０】
図４は、保持部Ｈ（ｘ）の回路図である。図４には、複数の保持部Ｈ（ｘ）を代表してｘ番目の保持部が示されている。
【００５１】
保持部Ｈ（ｘ）は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）から出力される信号成分を保持するための容量素子Ｃｓ（ｘ）と、スイッチＳＷｓ１（ｘ），ＳＷｓ２（ｘ）とを有している。また、保持部Ｈ（ｘ）は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）から出力されるノイズ成分を保持するための容量素子Ｃｎ（ｘ）と、スイッチＳＷｎ１（ｘ），ＳＷｎ２（ｘ）とを有している。また、保持部Ｈ（ｘ）は、定電流源Ｉ（ｘ）を有している。
【００５２】
スイッチＳＷｓ１（ｘ）とスイッチＳＷｓ２（ｘ）とは、配線Ｈｌｉｎｅ（ｘ）と配線ｏｕｔ＿ｓとの間に直列接続されている。スイッチＳＷｓ１（ｘ）とスイッチＳＷｓ２（ｘ）との間のノードには、容量素子Ｃｓ（ｘ）の一端が接続されており、容量素子Ｃｓ（ｘ）の他端は接地されている。同様に、スイッチＳＷｎ１（ｘ）とスイッチＳＷｎ２（ｘ）とは、配線Ｈｌｉｎｅ（ｘ）と配線ｏｕｔ＿ｎとの間に接続されている。スイッチＳＷｎ１（ｘ）とスイッチＳＷｎ２（ｘ）との間のノードには、容量素子Ｃｎ（ｘ）の一端が接続されており、容量素子Ｃｎ（ｘ）の他端は接地されている。
【００５３】
スイッチＳＷｓ１（ｘ）はｓｅｔ＿ｓ（ｘ）信号に応じて開閉し、スイッチＳＷｎ１（ｘ）はｓｅｔ＿ｎ（ｘ）信号に応じて開閉する。また、スイッチＳＷｓ２（ｘ），ＳＷｎ２（ｘ）はＨｓｈｉｆｔ（ｘ）信号に応じて開閉する。ｓｅｔ＿ｓ（ｘ）信号、ｓｅｔ＿ｎ（ｘ）信号、Ｈｓｈｉｆｔ（ｘ）信号は、列選択部６０から供給される。
【００５４】
定電流源Ｉ（ｘ）は、配線Ｈｌｉｎｅ（ｘ）に接続されている。このように、定電流源Ｉ（ｘ）が、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）の出力段ではなく、保持部Ｈ（ｘ）の入力段に設けられることによって、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）と保持部Ｈ（ｘ）との間では電流信号が授受されることとなる。電流信号は電圧信号と比較して、配線等の容量による信号劣化が少ないので、この構成によれば、配線Ｈｌｉｎｅ（ｘ）等の容量による信号劣化を低減することができる。
【００５５】
この保持部Ｈ（ｘ）では、ｓｅｔ＿ｓ（ｘ）信号に応じてスイッチＳＷｓ１（ｘ）が閉／開することによって、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）から出力される信号成分が容量素子Ｃｓ（ｘ）に蓄積／保持される。そして、Ｈｓｈｉｆｔ（ｘ）信号に応じてスイッチＳＷｓ２（ｘ）が閉じると、容量素子Ｃｓ（ｘ）により保持されている電圧値が配線ｏｕｔ＿ｓへ出力される。一方、ｓｅｔ＿ｎ（ｘ）信号に応じてスイッチＳＷｎ１（ｘ）が閉／開することによって、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）から出力されるノイズ成分が容量素子Ｃｎ（ｘ）に蓄積／保持される。そして、Ｈｓｈｉｆｔ（ｘ）信号に応じてスイッチＳＷｎ２（ｘ）が閉じると、容量素子Ｃｎ（ｘ）により保持されている電圧値が配線ｏｕｔ＿ｎへ出力される。
【００５６】
図５は、増幅部３０の回路図である。増幅部３０は、増幅器Ａｓ，Ａｎと、差動増幅器Ａｓｎと、スイッチＳＷｓ、ＳＷｎと、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４を有している。
【００５７】
増幅器Ａｓの入力端子は配線ｏｕｔ＿ｓに接続されており、出力端子は抵抗素子Ｒ１を介して差動増幅器Ａｓｎの反転入力端子に接続されている。同様に、増幅器Ａｎの入力端子は配線ｏｕｔ＿ｎに接続されており、出力端子は抵抗素子Ｒ２を介して差動増幅器Ａｓｎの非反転入力端子に接続されている。差動増幅器Ａｓｎの非反転入力端子は抵抗素子Ｒ３を介して接地されており、差動増幅器Ａｓｎの非反転入力端子には、増幅器Ａｎの出力信号を抵抗素子Ｒ２，Ｒ３の直列回路で分圧した電圧が入力される。また、差動増幅器Ａｓｎの出力端子と反転入力端子との間には帰還用抵抗素子Ｒ４が接続されており、差動増幅器Ａｓｎの出力端子はビデオ出力配線Ｖｉｄｅｏ１に接続されている。
【００５８】
また、増幅器Ａｓ，Ａｎの入力端子と接地電位との間には、それぞれ、スイッチＳＷｓ，ＳＷｎが接続されている。スイッチＳＷｓ，ＳＷｎは、Ｈｒｅｓｅｔ信号に応じて開閉する。スイッチＳＷｓ，ＳＷｎが閉じると、それぞれ、増幅器Ａｓ，Ａｎの入力端子がリセットされる。
【００５９】
スイッチＳＷｓ，ＳＷｎが開いているときには、保持部Ｈ（ｘ）から出力された信号成分及びノイズ成分を受け、差動増幅器Ａｓｎによってノイズ成分を除去した信号成分が出力される。
【００６０】
図６は、補正部４０の回路図である。補正部４０は、記憶部４１と演算部４２とを有している。記憶部４１は、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）からの暗信号の値、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）からの中間信号の値を記憶すると共に、この値を演算部４２へ出力する。演算部４２は、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ，ｙ）からの暗信号の値、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ，ｙ）からの中間信号の値を用いて、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）の出力値を補正する。
【００６１】
図７は、補正部４０による補正処理を示す概念図である。図７（ａ）には、異なる列ということで、例えば、画素部Ｐ（３、３）と画素部Ｐ（４、３）との２つの補正前の入出力特性が示されており、図７（ｂ）には、これらの画素部Ｐ（３、３）及び画素部Ｐ（４、３）の補正後の入出力特性が示されている。例えば、演算部４２は、記憶部４１に記憶されたＯＢ部Ｐｏｂ（３，２）からの暗信号の値に基づいて、オフセット値が一定になるように、すなわち、入出力特性のオフセット値Ａが一定になるように、画素部Ｐ（３、３）の出力値を補正する。また、演算部４２は、記憶部４１に記憶されたＯＢ部Ｐｏｂ（３，２）からの暗信号の値とＯＧ部Ｐｏｇ（３，１）からの中間信号の値との２値に基づいて、ゲインが一定になるように、すなわち、入出力特性の傾きＢが一定になるように、画素部Ｐ（３、３）の出力値を補正する。また、演算部４２は、記憶部４１に記憶されたＯＢ部Ｐｏｂ（４，２）からの暗信号の値に基づいて、オフセット値が一定になるように、すなわち、入出力特性のオフセット値Ａが一定になるように、画素部Ｐ（４、３）の出力値を補正する。また、演算部４２は、記憶部４１に記憶されたＯＢ部Ｐｏｂ（４，２）からの暗信号の値とＯＧ部Ｐｏｇ（４，１）からの中間信号の値との２値に基づいて、ゲインが一定になるように、すなわち、入出力特性の傾きＢが一定になるように、画素部Ｐ（４、３）の出力値を補正する。
【００６２】
次に、本実施形態の固体撮像装置１の動作を説明する。図８は、固体撮像装置１の各信号波形を示すタイムチャートである。図８には、例えば、ｙ行目を読み出すときの各信号波形が示されており、この動作が各行に対して順次に繰り返されることとなる。
【００６３】
図８に示すように、Ｖｓｈｉｆｔ（ｙ）信号がハイレベルになった後に、Ｖｓｈｉｆｔ（ｙ）信号、Ｖｒｅｓｅｔ（ｙ）信号、ｓｅｔ＿ｎ（ｘ）信号が順次にハイレベルになると、ｙ行目の画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）からのノイズ成分が保持部Ｈ（ｘ）における容量素子Ｃｎ（ｘ）に蓄積される。
【００６４】
次に、Ｖｔｒａｎｓ（ｙ）信号がハイレベルになると、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）及びＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）におけるフォトダイオードＰＤ（ｘ、ｙ）から増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ、ｙ）のゲート容量へ電荷の画素内転送が行われる。また、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）では、増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ、ｙ）のゲート容量へ基準電圧Ｖｄｃが供給される。その後、ｓｅｔ＿ｓ（ｘ）信号がハイレベルになると、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）における増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ、ｙ）から保持部Ｈ（ｘ）における容量素子Ｃｓ（ｘ）へ電荷の転送が行われる。これらの動作が１列目からｘ列目まで同時に行われる。
【００６５】
次に、Ｈｓｈｉｆｔ（１）〜Ｈｓｈｉｆｔ（ｘ）が順次にハイレベルになると、保持部Ｈ（１）〜Ｈ（ｘ）における容量素子Ｃｓ（１）〜Ｃｓ（ｘ）から信号成分が増幅部３０に順次に読み出されると共に、容量素子Ｃｎ（１）〜Ｃｎ（ｘ）からノイズ成分が増幅部３０に順次に読み出される。すると、増幅部３０によって、信号成分からノイズ成分が除去されて順次に出力される。
【００６６】
その後、補正部４０では、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）からの暗信号及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）からの中間信号が記憶部４１に記憶される。そして、演算部４２では、記憶部４１に記憶されたこれらのＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）からの暗信号及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）からの中間信号に基づいて、出力信号のオフセット及びゲインが一定になるように、順次に入力される画素部Ｐ（ｘ，ｙ）の出力値が補正される。
【００６７】
このように、第１の実施形態の固体撮像装置１によれば、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）が、暗状態のときの画素部Ｐ（ｘ、ｙ）の出力信号を生成し、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）が、暗状態と飽和状態との中間状態のときの画素部Ｐ（ｘ、ｙ）の出力信号を生成する。すなわち、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）によって、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）におけるダイナミックレンジ内の出力信号が生成される。これらのＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）が各列に少なくとも１つずつ位置するので、例えば、列ごとに順次に読み出す場合、読み出すごとに、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）の出力信号と共に、暗状態での出力信号とダイナミックレンジ内の出力信号とが得られる。したがって、複数の画素部Ｐ（ｘ、ｙ）に対する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することができる。その結果、列間に発生しうる撮像領域に対するこれらのばらつきを補正することができ、イメージの列の境界に発生しうる縦じまを低減することができる。すなわち、画像の画質を向上することができる。
【００６８】
また、第１の実施形態の固体撮像装置１によれば、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）によって、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）におけるダイナミックレンジ内の出力信号が生成されるので、ゲインばらつきを高精度に補正することができる。
【００６９】
上記したように、第１の実施形態の固体撮像装置１によれば、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）のまわりに配置したＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）から補正データが得られるので、撮影と同時に補正データが得られ、リアルタイムで補正をかけることが可能となる。その結果、撮影前に、真っ暗にして画像を撮像したり、均一光を入れて画像を撮像したりする必要がなく、初期補正を簡単に行うことが可能である。
［第２の実施形態］
【００７０】
図９は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。図９に示す固体撮像装置１Ａは、固体撮像装置１において可変電圧発生部７０を更に備えている構成で第１の実施形態と異なっている。固体撮像装置１Ａの他の構成は、固体撮像装置１と同一である。
【００７１】
図１０は、可変電圧発生部７０の回路図である。この可変電圧発生部７０は、例えば、それぞれ異なる基準電圧を発生する３個の基準電圧発生器７１〜７３と、これらの基準電圧発生部７１〜７３の出力電圧を順次に基準電圧Ｖｄｃとして出力する選択器７４とを有している。選択器７４は、基準電圧発生器７１〜７３の各々に直列に接続された３個のスイッチ７４ａ〜７４ｃを有しており、これらのスイッチ７４ａ〜７４ｃを順次に閉じることによって、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）へ３つの基準電圧Ｖｄｃを供給する。
【００７２】
図１１は、可変電圧発生部７０を用いた補正処理を示す概念図である。図１１に示すように、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）では、順次に供給される３つの基準電圧Ｖｄｃに基づいて、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）のダイナミックレンジ内の異なる３つの中間信号が出力される。補正部４０では、これらのダイナミックレンジ内の３つの補正データと、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）からの暗状態の補正データとに基づいて、ゲインが一定になるように、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）の出力値を補正する。
【００７３】
このように、第２の実施形態の固体撮像装置１Ａによれば、多点の補正値を用いてゲインばらつきの補正を行うことができるので、より高精度にゲインばらつきを補正することができる。特に、ゲイン特性が非線形な特性であっても、多点の補正値を用いることでゲインばらつきを補正可能である。
［第３の実施形態］
【００７４】
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。図１２に示す固体撮像装置１Ｂは、固体撮像装置１において受光部１０に代えて受光部１０Ｂを備えている。固体撮像装置１Ｂの他の構成は、固体撮像装置１と同一である。受光部１０Ｂは、複数のＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）に代えて複数のＯＧ部Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）を有している。受光部１０Ｂの他の構成は、受光部１０と同一である。
【００７５】
図１３は、ＯＧ部Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）の回路図である。図１３には、複数のＯＧ部Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）を代表してｘ列ｙ行目のＯＧ部Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）が示されている。ＯＧ部Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）は、トランジスタＴｔ（ｘ、ｙ）を介して増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ、ｙ）のゲートに直列に接続されたＡＣ結合のための容量素子Ｃａｃ（ｘ、ｙ）を有している。そして、増幅用トランジスタＴａｍｐ（ｘ、ｙ）のゲートには、この容量素子Ｃａｃ（ｘ、ｙ）とトランジスタＴｔ（ｘ、ｙ）とを介して、パルス状の基準電圧Ｖｐが入力される。ＯＧ部Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）のその他の構成は、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）と同一である。
【００７６】
図１４は、固体撮像装置１Ｂの各信号波形を示すタイムチャートである。図１４には、例えば、ｙ行目を読み出すときの各信号波形が示されており、この動作が各行に対して順次に繰り返されることとなる。
【００７７】
図１４に示すように、基準電圧Ｖｐは、Ｖｔｒａｎｓ（ｙ）信号がハイレベルであるときにレベルが変化するパルス電圧である。この基準電圧Ｖｐのレベルは、Ｖｓｈｉｆｔ（ｙ）信号がローレベルに戻った後に戻る。
【００７８】
ここで、本実施形態の固体撮像装置１Ｂでは、保持部と増幅部とがＣＤＳ（Correlated Double Sampling；相関２重サンプリング）回路を構成しており、相関２重サンプリング法に基づいて雑音を除去している。しかしながら、第１及び第２の実施形態の固体撮像装置１，１Ｂでは、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）に直流の基準電圧Ｖｄｃを供給しているので、ＣＤＳ回路ではリセット時の雑音を除去することが困難であった。
【００７９】
そこで、第３の実施形態の固体撮像装置１Ｂでは、ＯＧ部Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）に供給する基準電圧Ｖｐをパルス電圧とした。例えば、Ｖｔｒａｎｓ（ｙ）信号がハイレベルのときに基準電圧Ｖｐのレベルを変化させることで、パルス電圧を供給すると共に、その後一定の電圧を供給する。これにより、ＣＤＳ回路によってリセット時の雑音を除去することができると共に、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）のダイナミックレンジ内の中間信号を抽出することができる。
［第４の実施形態］
【００８０】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。図１５に示す固体撮像装置１Ｃは、マルチポート読み出し型の固体撮像装置である。この固体撮像装置１Ｃでは、ｘ列ｙ行の受光領域が列方向にｍ個のブロックに分割されている。図１５には、例えば、１ブロックが３列で構成される固体撮像装置が示されている。そして、このｍ個のブロックにそれぞれ対応するｍ個の増幅部３０とｍ個の補正部４０とを備えている。固体撮像装置１Ｃのその他の構成は、固体撮像装置１と同一である。
【００８１】
この固体撮像装置１Ｃでは、ｍ個の増幅部３０及びｍ個の補正部４０が各ブロックごとに上記と同様な読み出し処理及び補正処理を略同時に行う。これによって、高速読み出しを可能としている。
【００８２】
このようなマルチポート読み出し型の固体撮像装置では、イメージの各ブロックの境界において縦じまが発生することがある。しかしながら、この第４の実施形態の固体撮像装置１Ｃによれば、ｍ個の増幅部３０及びｍ個の補正部４０が、それぞれ、出力信号のオフセット及びゲインを一定にするように、各ブロックごとに同一の補正処理を行うので、ブロック間に発生しうる出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することができ、イメージのブロックの境界に発生しうる縦じまを低減することができる。すなわち、画像の画質を向上することができる。
［第５の実施形態］
【００８３】
図１６は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の回路図である。図１６に示す固体撮像装置１Ｄは、固体撮像装置１において受光部１０及び補正部４０に代えて受光部１０Ｄ、補正部４０Ｄを備えている。固体撮像装置１Ｄの他の構成は、固体撮像装置１と同一である。
【００８４】
受光部１０Ｄは、ＯB部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）とＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）に代えて２行のＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ）とＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）とを有している。受光部１０Ｄの他の構成は、受光部１０と同一である。ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）には、それぞれ、第１の実施形態におけるＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）が適用可能である。これらのＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）には、それぞれ異なる値の基準電圧Ｖｄｃが供給される。これらの基準電圧Ｖｄｃの値は、それぞれ、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）におけるフォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）が暗状態のときの出力値と、飽和したときの出力値との中間レベルに設定されている。すなわち、基準電圧Ｖｄｃの値は、それぞれ、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）におけるフォトダイオードＰＤ（ｘ，ｙ）のダイナミックレンジ内の出力値に設定されている。これによって、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）は、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）のダイナミックレンジ内の状態に相当する中間信号であって、それぞれ異なる中間信号を出力することとなる。
【００８５】
図１７は、補正部４０Ｄの回路図である。補正部４０Ｄは、記憶部４１と演算部４２Ｄとを有している。記憶部４１は、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ，ｙ）からの中間信号の値、ＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ，ｙ）からの中間信号の値を記憶すると共に、この値を演算部４２Ｄへ出力する。演算部４２Ｄは、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ，ｙ）からの中間信号の値、ＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ，ｙ）からの中間信号の値を用いて、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）の出力値を補正する。
【００８６】
図１８は、補正部４０Ｄによる補正処理を示す概念図である。図１８（ａ）には、異なる列ということで、例えば、画素部Ｐ（３、３）と画素部Ｐ（４，３）との２つの補正前の入出力特性が示されており、図１８（ｂ）には、これらの画素部Ｐ（３、３）及び画素部Ｐ（４，３）の補正後の入出力特性が示されている。例えば、演算部４２Ｄは、記憶部４１に記憶されたＯＧ部Ｐｏｇ１（３，２）からの中間信号の値とＯＧ部Ｐｏｇ２（３，１）からの中間信号の値との２値に基づいて、オフセット値が一定になるように、すなわち、入出力特性のオフセット値Ａが一定になるように、また同時に、ゲインが一定になるように、すなわち、入出力特性の傾きＢが一定になるように、画素部Ｐ（３、３）の出力値を補正する。また、演算部４２Ｄは、記憶部４１に記憶されたＯＧ部Ｐｏｇ１（４，２）からの中間信号の値とＯＧ部Ｐｏｇ２（４，１）からの中間信号の値との２値に基づいて、オフセット値が一定になるように、すなわち、入出力特性のオフセット値Ａが一定になるように、また同時に、ゲインが一定になるように、すなわち、入出力特性の傾きＢが一定になるように、画素部Ｐ（４、３）の出力値を補正する。
【００８７】
このように、第５の実施形態の固体撮像装置１Ｄによれば、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ，ｙ）が、暗状態と飽和状態との中間状態であって、２つの異なる中間状態のときの画素部Ｐ（ｘ、ｙ）の出力信号を生成する。すなわち、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ，ｙ）によって、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）におけるダイナミックレンジ内の出力信号が２つ生成される。これらのＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ，ｙ）が各列に２つ位置するので、例えば、列ごとに順次に読み出す場合、読み出すごとに、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）の出力信号と共に、ダイナミックレンジ内の２つの出力信号とが得られる。したがって、複数の画素部Ｐ（ｘ、ｙ）に対する出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきをリアルタイムに補正することができる。その結果、第５の実施形態の固体撮像装置１Ｄでも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、列間に発生しうる撮像領域に対するこれらのばらつきを補正することができ、イメージの列の境界に発生しうる縦じまを低減することができる。すなわち、画像の画質を向上することができる。
【００８８】
また、第５の実施形態の固体撮像装置１Ｄでも、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ，ｙ）によって、画素部Ｐ（ｘ、ｙ）におけるダイナミックレンジ内の出力信号が生成されるので、ゲインばらつきを高精度に補正することができる。
【００８９】
なお、第５の実施形態では、それぞれ異なる基準電圧が供給されるＯＧ部を２行備えたが、それぞれ異なる基準電圧が供給されるＯＧ部を３行以上備えていてもよい。この場合、補正部４０Ｄは、これらの３つ以上のＯＧ部からの中間信号の値を用いて、画素部Ｐ（ｘ，ｙ）の出力値を補正することとなる。
【００９０】
また、第５の実施形態では、第２の実施形態に示す可変電圧発生部７０と同様に、それぞれ異なる基準電圧を発生すると共に、これらの基準電圧のうちの２つの基準電圧を選択的に出力し、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ，ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ，ｙ）にそれぞれ供給する可変電圧発生部を更に備えていてもよい。
【００９１】
また、第５の実施形態では、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）として、それぞれ、第３の実施形態におけるＰｏｇｂ（ｘ、ｙ）が用いられてもよい。この場合、ＯＧ部Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ）及びＯＧ部Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）には、それぞれ異なる値のパルス状の基準電圧Ｖｐが供給されることとなる。
【００９２】
また、第５の実施形態では、第４の実施形態と同様に、ｘ列ｙ行の受光領域が列方向にｍ個のブロックに分割されており、これらのｍ個のブロックにそれぞれ対応するｍ個の増幅部３０とｍ個の補正部４０Ｄとを備えるマルチポート読み出し型の固体撮像装置であってもよい。
【００９３】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、撮像領域におけるＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ），Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）及びＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）の配置位置は本実施形態に限られない。例えば、第１の実施形態で具体的に例示すれば、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）がＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）より外側に配置されたが、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）がＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）より外側に配置されてもよい。また、本実施形態では、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）が画素部Ｐ（ｘ、ｙ）を囲うように配置されたが、撮像領域において少なくとも１列配置されればよい。また、本実施形態では、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ）が画素部Ｐ（ｘ、ｙ）及びＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）を挟み込むように配置されたが、撮像領域において少なくとも１列配置されればよい。
【００９４】
また、本実施形態では、補正部４０，４０Ｄにおける記憶部４１は、ＯＢ部Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）からの暗信号、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ），Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）からの中間信号が入力されるたびに記憶し直し、最新の補正データを演算部４２，４２Ｄに出力したが、記憶部４１は、これらの暗信号、中間信号を毎回記憶し直さなくてもよい。出力信号のオフセットばらつき及びゲインばらつきは常時生じるものではないので、例えば、記憶部４１は、ある時間間隔で、これらの暗信号、中間信号を毎回記憶し直してもよい。また、記憶部４１は、これらの暗信号、中間信号を累積記憶し、ある時間間隔で、最新の補正データに切替出力してもよい。このように、ＯＢ部データ、ＯＧ部データ及び画像データを全て保存しておけば、後から振り返って補正することが可能である。
【００９５】
また、第２の実施形態では、可変電圧発生部７０によってＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）に入力する基準電圧Ｖｄｃを変更したが、ＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）に入力される基準電圧Ｖｄｃを変更する手法は、この形態に限られない。例えば、外部接続用端子を備え、この外部接続用端子を用いて、外部からＯＧ部Ｐｏｇ（ｘ、ｙ）に基準電圧Ｖｄｃを供給すると共に、この外部から供給する基準電圧Ｖｄｃを変更してもよい。
【００９６】
また、第４の実施形態では、撮像領域におけるｍ個のブロックごとにｍ個の増幅部３０及び補正部４０を備えたが（マルチポート読み出し型）、ｘ列ごとにｘ個の増幅部３０及び補正部４０を備えてもよい（完全列並列読み出し型）。また、第５の実施形態でも、ｘ列ごとにｘ個の増幅部３０及び補正部４０Ｄを備えた完全列並列読み出し型であってもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、列並列出力部２０をアナログ型の保持部Ｈ（ｘ）で構成したが、列並列出力部２０は、ディジタル型のカラムＡＤＣで構成されてもよい。これによれば、無視することができないカラムＡＤＣの列間ばらつきをも補正することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…固体撮像装置、１０，１０Ｂ…受光部、Ｐ（ｘ、ｙ）…画素部、Ｐｏｂ（ｘ、ｙ）…オプティカルブラック部（ＯＢ部）、Ｐｏｇ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇｂ（ｘ、ｙ），Ｐｏｇ１（ｘ、ｙ），Ｐｏｇ２（ｘ、ｙ）…オプティカルグレイ部（ＯＧ部）、ＰＤ（ｘ、ｙ）…フォトダイオード（光電変換素子）、Ｔｒ（ｘ、ｙ）…トランジスタ、Ｔｔ（ｘ、ｙ）…画素内転送用トランジスタ、Ｔａｍｐ（ｘ、ｙ）…増幅用トランジスタ（画素部用増幅部、画素内増幅部）、Ｔａ（ｘ、ｙ）…転送用トランジスタ、Ｃａｃ（ｘ、ｙ）…容量素子、２０…列並列出力部、Ｈ（ｘ）…保持部、Ｃｎ（ｘ），Ｃｓ（ｘ）…容量素子、ＳＷｎ１（ｘ），ＳＷｎ２（ｘ）…スイッチ、ＳＷｓ１（ｘ），ＳＷｓ２（ｘ）…スイッチ、Ｉ（ｘ）…定電流源、３０…増幅部、Ａｓ，Ａｎ…増幅器、Ａｓｎ…差動増幅器、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗素子、ＳＷｓ，ＳＷｎ…スイッチ、４０…補正部、４１…記憶部、４２…演算部、５０…行選択部、６０…列選択部、７０…可変電圧発生部、７１〜７３…基準電圧発生器、７４…選択器、７４ａ〜７４ｃ…スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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