(57)【要約】【課題】長時間露光モードや高感度モードで撮影した場合でも黒ずれの発生を抑制すると共に、黒基準部に高輝度の入射光が照射された場合でも画面が帯状に黒く沈み込む現象が生じることを抑制することを目的とする。【解決手段】黒基準部として、画素部１０４からの暗電流電荷を含む複数の第１の黒基準部１０１と画素部１０５からの暗電流電荷を含まない第２の黒基準部１０２を設け、第２の黒基準部１０２と高輝度の入射光が照射されない第１の黒基準部１０１とを選択して演算を行うことにより、デジタルスチルカメラ等の長時間露光モードや高感度モードでの撮影時の黒ずれの発生を抑制しながら、撮像面に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合の沈み込みを抑制することができる。【選択図】図１
2010081452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部に行列方向に並べて格子状に形成され、入射光を受光してキャリア電荷を生成する画素部と、
列方向に並んだ前記画素部に隣接して形成される垂直転送ＣＣＤと、
前記垂直転送ＣＣＤ端部に前記垂直転送ＣＣＤに直行する水平方向に形成される水平転送ＣＣＤと、
前記画素部のうち任意の複数の画素部からなる有効画素領域と、
前記画素部のうち離れた画素部に形成される複数の第１の黒基準部と、
前記有効画素領域および前記第１の黒基準部の周囲の前記受光部全面に設けられる第２の黒基準部と、
前記有効画素領域および前記第１の黒基準部の画素部上を開口して前記受光部全面に形成される遮光膜と、
前記信号電荷をレベル演算しながら撮像信号を生成するレベル演算部と
を有し、前記有効画素領域および前記第１の黒基準部の画素部は発生した前記信号電荷を蓄積し、前記第２の黒基準部の画素部は発生した前記信号電荷をはき出すことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
第１導電型の半導体基板に形成され、
前記画素部の構造が、
前記半導体基板に形成される第２導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられて表面に発生する電流を抑える第２導電型のキャリア蓄積層と
で構成され、
前記有効画素領域および前記第１の黒基準部では、前記キャリア蓄積層の下部の前記ウェル領域に設けられて第１導電型のキャリア電荷を蓄積するポテンシャル井戸が形成される第１導電型の不純物拡散領域を設け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】
前記有効画素領域および前記第１の黒基準部ならびに前記第２の黒基準部からなる前記受光部が矩形であり、前記有効画素領域が矩形に配置され、前記第１の黒基準部が前記受光部の隅に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記レベル演算部に、
前記第２の黒基準部から出力される第２の黒基準信号と入射光輝度の低い前記第１の黒基準部から出力される第１の黒基準信号とを選択する選択手段と、
前記選択手段で選ばれた前記第２の黒基準信号と選ばれた前記第１の黒基準信号との差分により前記有効画素暗電流信号を演算する演算手段と、
前記演算手段で求めた前記有効画素暗電流信号を前記有効画素信号から差し引く除去手段と
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記選択手段において、選択した前記第１の黒基準信号が複数ある場合には、それぞれの前記第１の黒基準信号を用いて求めた前記有効画素暗電流信号の平均値を演算結果とすることを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記レベル演算部に、
複数の前記第１の黒基準部から出力される第１の黒基準信号と前記第２の黒基準部から出力される第２の黒基準信号とを選択する選択手段と、
前記選択手段で選ばれた前記第２の黒基準信号と複数の前記第１の黒基準信号それぞれとの差分に前記第２の黒基準信号と複数の前記第１の黒基準信号それぞれとの距離に応じた係数をかけたものの和を前記有効画素暗電流信号とする演算を行う演算手段と、
前記演算手段で求めた前記有効画素暗電流信号を前記有効画素信号から差し引く除去手段と
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか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、黒基準部から得られる黒基準暗電流信号を基準として有効画素領域の受光信号の演算を行う固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、受光信号のレベル演算を行う際に、黒基準部から得られる黒基準暗電流信号を基準として演算を行う。
以下、図７〜図１０を用いて黒基準部を備える固体撮像装置について説明する。
【０００３】
図７は従来の黒基準部を備える固体撮像装置の構成を示す概略図、図８は従来の複数の黒基準部を備える固体撮像装置の構成を示す概略図、図９は従来の固体撮像装置における演算処理装置の構成を示す図、図１０は従来の固体撮像装置におけるレベル演算を示す図である。
【０００４】
図７に示すように、従来の固体撮像装置は、画素領域と水平転送ＣＣＤ１０７、垂直転送ＣＣＤ１０６を備え、画素領域は有効画素領域１００とその周囲に形成される黒基準部１０９から成っている。その構造は、第１導電型の半導体基板上に第２導電型のウェル領域が形成され、有効画素領域１００ではウェル領域に、表面に発生する電流を抑える第２導電型のキャリア蓄積層およびその下部に電荷を蓄積するポテンシャル井戸を形成するための第１導電型の不純物拡散領域とを有する信号電荷を取り出す有効画素領域が形成され、黒基準部１０９では、表面に発生する電流を抑える第２導電型のキャリア蓄積層を有する暗電流基準信号を取り出すオプティカルブラック領域がウェル領域上に形成される構造である。この構造において、有効画素領域１００の信号電荷は、ポテンシャル井戸に蓄積され、黒基準部１０９で発生した電荷は半導体基板にはき出される。
【０００５】
このように、黒基準部１０９で発生する電荷の影響を受けない黒基準暗電流信号を基準として演算を行う（例えば、特許文献１参照）。
さらに、長時間露光モードや高感度モードで撮影した場合に、有効画素領域での暗電流信号と黒基準部での暗電流信号との差分が増大することにより発生する黒ずれを抑制するために黒基準部を複数形成する場合もある。
【０００６】
図８に示すように、従来の複数の黒基準部を備える固体撮像装置は、画素領域と水平転送ＣＣＤ１０７、垂直転送ＣＣＤ１０６を備え、画素領域は、半導体基板に不純物を注入して形成され、入射光に応じた電荷を蓄積して出力する有効画素領域１００と、有効画素領域１００と隣接して設けられ入射光に対する遮光膜を有する黒基準部とを備えている。そして、この黒基準部として、半導体基板に不純物を注入して形成された第１の黒基準部１０１と、半導体基板に不純物を注入していない第２の黒基準部１０２とから構成されるものである。
【０００７】
図９，図１０に示すように、従来の複数の黒基準部を備える固体撮像装置によると、ＣＣＤ５０の有効画素領域１００の画素部１０３で取り込んで得たアナログ信号を、アナログクランプ回路５９にて第２の黒基準部１０２の画素部１０５から出力される第２の黒基準信号でクランプし（ステップ１）、Ａ／Ｄ変換回路５３にてデジタル信号に変換した後に、デジタルクランプ回路６０にて第１の黒基準部１０１の画素部１０４から出力される第１の黒基準信号でクランプする（ステップ２）。これにより、長時間露光モードで撮影した場合であっても、不要な暗電流成分を含まない第２の黒基準信号で安定したクランプを行えるとともに、その後に第１の黒基準信号で有効画素領域１００との差分を正確に演算できるようになる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平３‐２４０３７９号公報
【特許文献２】特開２００２‐０６４１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の複数の黒基準部を備える固体撮像装置によると、この固体撮像装置をデジタルスチルカメラ等に用い、第１の黒基準部１０１に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合、遮光膜を透過した入射光が第１の黒基準部１０１の画素部１０４で光電変換され、第１の黒基準部１０１から出力される信号が暗電流信号より大きくなり、それをデジタルクランプすると画面が帯状に黒く沈み込む現象が生じるという問題点があった。
【０００９】
本発明の固体撮像装置は、上記問題点を解決するために、長時間露光モードや高感度モードで撮影した場合でも黒ずれの発生を抑制すると共に、黒基準部に高輝度の入射光が照射された場合でも画面が帯状に黒く沈み込む現象が生じることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、受光部に行列方向に並べて格子状に形成され、入射光を受光してキャリア電荷を生成する画素部と、列方向に並んだ前記画素部に隣接して形成される垂直転送ＣＣＤと、前記垂直転送ＣＣＤ端部に前記垂直転送ＣＣＤに直行する水平方向に形成される水平転送ＣＣＤと、前記画素部のうち任意の複数の画素部からなる有効画素領域と、前記画素部のうち離れた画素部に形成される複数の第１の黒基準部と、前記有効画素領域および前記第１の黒基準部の周囲の前記受光部全面に設けられる第２の黒基準部と、前記有効画素領域および前記第１の黒基準部の画素部上を開口して前記受光部全面に形成される遮光膜と、前記信号電荷をレベル演算しながら撮像信号を生成するレベル演算部とを有し、前記有効画素領域および前記第１の黒基準部の画素部は発生した前記信号電荷を蓄積し、前記第２の黒基準部の画素部は発生した前記信号電荷をはき出すことを特徴とする。
【００１１】
また、第１導電型の半導体基板に形成され、前記画素部の構造が、前記半導体基板に形成される第２導電型のウェル領域と、前記ウェル領域に設けられて表面に発生する電流を抑える第２導電型のキャリア蓄積層とで構成され、前記有効画素領域および前記第１の黒基準部では、前記キャリア蓄積層の下部の前記ウェル領域に設けられて第１導電型のキャリア電荷を蓄積するポテンシャル井戸が形成される第１導電型の不純物拡散領域を設けることを特徴とする。
【００１２】
また、前記有効画素領域および前記第１の黒基準部ならびに前記第２の黒基準部からなる前記受光部が矩形であり、前記有効画素領域が矩形に配置され、前記第１の黒基準部が前記受光部の隅に配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記レベル演算部に、前記第２の黒基準部から出力される第２の黒基準信号と入射光輝度の低い前記第１の黒基準部から出力される第１の黒基準信号とを選択する選択手段と、前記選択手段で選ばれた前記第２の黒基準信号と選ばれた前記第１の黒基準信号との差分により前記有効画素暗電流信号を演算する演算手段と、前記演算手段で求めた前記有効画素暗電流信号を前記有効画素信号から差し引く除去手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記選択手段において、選択した前記第１の黒基準信号が複数ある場合には、それぞれの前記第１の黒基準信号を用いて求めた前記有効画素暗電流信号の平均値を演算結果とすることを特徴とする。
【００１５】
また、前記レベル演算部に、複数の前記第１の黒基準部から出力される第１の黒基準信号と前記第２の黒基準部から出力される第２の黒基準信号とを選択する選択手段と、前記選択手段で選ばれた前記第２の黒基準信号と複数の前記第１の黒基準信号それぞれとの差分に前記第２の黒基準信号と複数の前記第１の黒基準信号それぞれとの距離に応じた係数をかけたものの和を前記有効画素暗電流信号とする演算を行う演算手段と、前記演算手段で求めた前記有効画素暗電流信号を前記有効画素信号から差し引く除去手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
以上により、デジタルスチルカメラ等の長時間露光モードや高感度モードでの撮影時の黒ずれの発生を抑制しながら、撮像面に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合の沈み込みを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の固体撮像装置は、黒基準部として、画素部からの暗電流電荷を含む複数の第１の黒基準部と画素部からの暗電流電荷を含まない第２の黒基準部を設け、第２の黒基準部と高輝度の入射光が照射されない第１の黒基準部とを選択して演算を行うことにより、デジタルスチルカメラ等の長時間露光モードや高感度モードでの撮影時の黒ずれの発生を抑制しながら、撮像面に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合の沈み込みを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の固体撮像装置におけるＣＣＤの構成を示す概略図である。図２は本発明の有効画素領域における画素部の構成を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ’間の断面図である。図３は本発明の第１の黒基準部における画素部の構成を示す断面図であり、図１のＢ−Ｂ’間の断面図である。図４は本発明の第２の黒基準部における画素部の構成を示す断面図であり、図１のＣ−Ｃ’間の断面図である。
【００１９】
まず、図１〜図４を用いて本発明の固体撮像装置におけるＣＣＤの構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の固体撮像装置の撮像面には、有効画素領域１００と、第１の黒基準部１０１と、第２の黒基準部１０２と、垂直転送ＣＣＤ１０６と、水平転送ＣＣＤ１０７と、出力アンプ１０８が形成されている。
【００２０】
垂直転送ＣＣＤ１０６は、有効画素領域１００の画素部１０３、第１の黒基準部１０１の画素部１０４、第２の黒基準部１０２の画素部１０５から出力されるキャリア電荷である信号電荷を列方向に転送できる位置に設けられる。各垂直転送ＣＣＤ１０６は、有効画素領域１００の画素部１０３、第１の黒基準部１０１の画素部１０４、第２の黒基準部１０１の画素部１０５から１列分の信号電荷を読み出して、水平転送ＣＣＤ１０７に向けて転送する。水平転送ＣＣＤ１０７は、各垂直転送ＣＣＤ１０６から転送された１行分の信号電荷を出力アンプ１０８に向けて転送する。
【００２１】
ここで、本発明の固体撮像装置の特徴は、有効画素領域１００を囲むように黒基準部を配置し、黒基準部が複数の第１の黒基準部１０１と第１の黒基準部１０１以外の領域に形成される第２の黒基準部１０２とからなることである。さらに、第１の黒基準部１０１の信号電荷には画素部１０４からの暗電流電荷を含むが、第２の黒基準部１０２の信号電荷には画素部１０５からの暗電流電荷を含まないことを特徴とする。
【００２２】
このように、黒基準部として画素部１０４からの暗電流電荷を含む複数の第１の黒基準部１０１と画素部１０５からの暗電流電荷を含まない第２の黒基準部１０２を設け、信号電荷のレベル演算の際に、第２の黒基準部と高輝度の入射光が照射されない第１の黒基準部とを選択し、第１の黒基準部１０１と第２の黒基準部１０２の差分から高輝度入射光の影響を除外した暗電流信号を求めることができるため、デジタルスチルカメラ等の長時間露光モードや高感度モードでの撮影時の黒ずれの発生を抑制しながら、撮像面に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合の沈み込みを抑制することができる。
【００２３】
ここで、図１の構成例では、有効画素領域１００を囲むように黒基準部を配置し、黒基準部の右上隅と右下隅に第１の黒基準部１０１を設け、それ以外の黒基準部を第２の黒基準部１０２としている。
【００２４】
以下、各構成要素について詳細に説明する。
図２に示すように、有効画素領域１００の画素部１０３は、ｎ型のシリコン基板１に設けられたｐ型のウェル領域２に設けられるキャリア蓄積層である正孔蓄積層３と、正孔蓄積層３の下部のウェル領域２に設けられるｎ型不純物拡散領域４と、読み出し部５を介して形成されるチャネル層６と、チャネル層６上に形成される転送電極７と、正孔蓄積層３上のみ開口して他の部分を覆う遮光膜８とを備えている。このような有効画素領域１００の画素部１０３では、遮光膜８の開口から入射される光に応じた電荷とシリコン基板１の結晶欠陥から発生する暗電流の電荷がｎ型不純物拡散領域４に蓄積され、所定のタイミングで読み出し部５からその電荷がチャネル層６へ読み出される。そして、転送電極７によって電荷がチャネル層６を順次転送していくことになる。そのため、出力アンプ１０８から出力される有効画素領域１００の信号電荷は、画素部１０３で発生する信号電荷と暗電流電荷と、垂直転送ＣＣＤ１０６で発生する暗電流電荷と、水平転送ＣＣＤ１０７で発生する暗電流電荷とを含む。
【００２５】
図３に示す第１の黒基準部１０１の画素部１０４は、ｎ型のシリコン基板１に設けられたｐ型のウェル領域２に設けられる正孔蓄積層３、正孔蓄積層３の下部のウェル領域２に設けられて電荷を蓄積するポテンシャル井戸となるｎ型不純物拡散領域４、読み出し部５、チャネル層６、転送電極７は、有効画素領域１００の画素部１０３と同じであるが、正孔蓄積層３を含む全面に遮光膜８を備えている点で異なる。このような第１の黒基準部１０１の画素部１０４では、遮光膜８によって入射光が遮られていることから、シリコン基板の結晶欠陥から発生する暗電流の電荷のみがｎ型不純物拡散領域４に蓄積され、所定のタイミングによって読み出し部５からその電荷がチャネル層６へ読み出される。そして、転送電極７によって電荷がチャネル層６を順次転送していくことになる。そのため、出力アンプ１０８から出力される第１の黒基準部１０１の信号電荷は、画素部１０４で発生する暗電流電荷と、垂直転送ＣＣＤ１０６で発生する暗電流電荷と、水平転送ＣＣＤ１０７で発生する暗電流電荷とを含む。また、高輝度の入射光が遮光膜８に照射された場合には、第１の黒基準部１０１の画素部１０４では、遮光膜８を透過した光に応じた電荷を蓄積する。この場合、出力アンプ１０８から出力される第１の黒基準部１０１の信号電荷は、画素部１０４で発生する透過光による電荷と暗電流電荷と、垂直転送ＣＣＤ１０６で発生する暗電流電荷と、水平転送ＣＣＤ１０７で発生する暗電流電荷とを含む。
【００２６】
図４に示す第２の黒基準部１０２の画素部１０５は、ｎ型のシリコン基板１に設けられたｐ型のウェル領域２に設けられる正孔蓄積層３、読み出し部５、チャネル層６、転送電極７、遮光膜８は、第１の黒基準部１０１の画素部１０４と同じであるが、ｎ型不純物拡散領域４に対応する部分に不純物が導入されていない点で異なる。このような第２の黒基準部１０２の画素部１０５では、シリコン基板の結晶欠陥から発生する暗電流の電荷は、定常的にｎ型のシリコン基板１の深い部分にはき出され、第２の黒基準部１０２の画素部１０５に蓄積されることはない。そのため、出力アンプ１０８から出力される第２の黒基準部１０２の信号電荷は、垂直転送ＣＣＤ１０６で発生する暗電流電荷と、水平転送ＣＣＤ１０７で発生する暗電流電荷とを含むが、画素部１０５で発生する電荷は含まれない。
【００２７】
また、高輝度の入射光が遮光膜８に照射された場合も、第２の黒基準部の画素部では、遮光膜８を透過した光に応じて発生する電荷は、定常的にｎ型のシリコン基板１の深い部分にはき出され、第２の黒基準部の画素部に蓄積されることはない。
【００２８】
したがって、この場合も、出力アンプ１０８から出力される第２の黒基準部１０２の信号電荷は、垂直転送ＣＣＤ１０６で発生する暗電流電荷と、水平転送ＣＣＤ１０７で発生する暗電流電荷とを含むが、画素部１０５で発生する電荷は含まれない。
【００２９】
次に、本発明の固体撮像装置の構成について図１，図５，図６を用いて説明する。
図５は本発明の固体撮像装置の構成を示す図、図６は本発明の固体撮像装置におけるレベル演算を示す図である。このシステムでは、ＣＣＤ５０、ＣＤＳ（相関二重サンプリング回路）５１、ＧＣ（ゲインコントローラ）５２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路５３、オプティカルブラッククランプ回路５４（ＯＢクランプ回路５４と略す）、および信号処理回路５５から構成され、信号処理回路５５に暗電流補正選択部５６、暗電流補正演算部５７、暗電流補正除去部５８が含まれる。このＣＣＤ５０としては、上記説明した有効画素領域１００、第１の黒基準部１０１および第２の黒基準部１０２を備えたものが適用される。
【００３０】
また、信号処理回路５５に含まれる、暗電流補正選択部５６、暗電流補正演算部５７および暗電流補正除去部５８では、第１の黒基準部１０１から出力される第１の黒基準信号と第２の黒基準部１０２から出力される第２の黒基準信号が用いられる。
【００３１】
また、ＣＣＤ５０で取り込んだ電荷に対応する出力信号はＣＤＳ５１に入力される。ＣＤＳ５１では、リセット期間の電位をクランプして、信号レベルをサンプルホールドし、ノイズを除去した信号を得るようにしている。ＣＤＳ５１から出力された信号はＧＣ５２によってゲインコントロールされる。ＧＣ５２から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換回路５３に入力される。Ａ／Ｄ変換回路５３ではデジタル信号に変換されるが、同時にＯＢクランプ回路５４により第２の黒基準信号でクランプされる（ステップ１）。これにより、Ａ／Ｄ変換回路５３から出力される信号は、ＧＣ５２から出力された信号と第２の黒基準信号との差分のデジタル信号となる。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換回路５３から出力されたデジタル信号は信号処理回路５５に入力される。信号処理回路５５で、デジタル信号は暗電流補正選択部５６と暗電流補正除去部５８に入力される。
【００３３】
暗電流補正選択部５６において、暗電流信号の演算に使用する第１の黒基準信号と第２の黒基準信号を選択する（ステップ２）。この時、全ての第１の黒基準部１０１に高輝度の入射光が照射してさえいなければ、遮光膜８を透過した入射光による電荷が多量に発生した第１の黒基準部１０１から出力された第１の黒基準信号は選択せず、蓄積された電荷が多くなりすぎていない第１の黒基準部１０１のみを選択する。これにより、遮光膜を透過した入射光が多量に照射される第１の黒基準部１０１があったとしても、それ以外の第１の黒基準部１０１を選択して演算に用いることにより、沈み込みを防止することができる。また、暗電流補正選択部５６は以前の処理で選択した第１の黒基準信号と第２の黒基準信号とを記憶しておき、入力された第１の黒基準信号と第２の黒基準信号とから選択された信号とともに出力しても良い。暗電流補正選択部５６では、複数の第１の黒基準信号から、相互に比較することにより異常出力を持たないものを選択するが、既に異常出力を持たないと判定された以前の処理で選択した第１の黒基準信号を用いることにより、異常出力を持つ第１の黒基準信号を排除できる。
【００３４】
暗電流補正選択部５６から出力された信号は暗電流補正演算部５７に入力される。暗電流補正演算部５７では、入力された第１の黒基準信号と第２の黒基準信号とを基に、有効画素信号に含まれる暗電流信号を演算により求めて出力する（ステップ３）。例えば、第１の黒基準信号に対して、該当する第１の黒基準部１０１の近傍にある第２の黒基準部１０２から出力された第２の黒基準信号との差分を求める。求められた差分の信号は、第１の黒基準部１０１では画素部１０４で発生する電荷を含み、第２の黒基準部１０２では画素部１０５で発生する電荷を含まないため、該当する第１の黒基準部１０１での暗電流信号であり、これを第１の黒基準暗電流信号とする。第１の黒基準暗電流信号は、そのまま有効画素領域１００における有効画素暗電流信号として演算される。
【００３５】
本発明の様に第１の黒基準部１０１を複数設けた場合において、選択された第１の黒基準部１０１が複数あり、同じ位置の以前の第１の黒基準暗電流信号が選択された場合に同じ位置の第１の黒基準部１０１から求められた第１の黒基準暗電流信号の平均値を求める。図１の例では、矩形の受光部において、第１の黒基準部１０１は黒基準部の右上隅近傍と右下隅近傍の２箇所に配置されているので、これらの両方を選択して求められる第１の黒基準暗電流信号は、有効画素領域１００および黒基準部からなる受光部における上部と下部とでの有効画素領域１００から出力される暗電流信号である有効画素暗電流信号として演算に用いられる。
【００３６】
ただし、単位時間当たりの出力において、第１の黒基準暗電流信号と有効画素暗電流信号とが異なり、有効画素暗電流信号の単位時間当たりの出力と、第１の黒基準暗電流信号の単位時間当たりの出力の比が明らかな場合は、演算により求めた第１の黒基準暗電流信号に対して係数を乗じることで有効画素暗電流信号を求める。
【００３７】
暗電流補正演算部５７から出力された有効画素暗電流信号は、Ａ／Ｄ変換回路５３から出力されたデジタル信号とともに、暗電流補正除去部５８に入力される。暗電流補正除去部５８では、Ａ／Ｄ変換回路５３から出力されたデジタル信号における有効画素信号から、暗電流補正演算部５７から出力された有効画素暗電流信号が差し引かれて出力される（ステップ４）。また、有効画素暗電流信号は、第１の黒基準部１０１の数に応じて複数求めることも可能であるので、有効画素領域１００の画素部１０３との距離に応じて重み付けされて演算に用いられる。例えば、画像上部での有効画素暗電流信号と画像下部での有効画素暗電流信号とから、画像における有効画素信号の位置の画像上部からの距離と画像下部からの距離とに応じた比率で演算された有効画素暗電流の和をその有効画素信号から差し引く。あるいは、画像上部での有効画素暗電流信号と画像下部での有効画素暗電流信号との平均値を算出し、有効画素信号から差し引く。
【００３８】
そして、暗電流補正除去部５８から出力された信号は、信号処理回路５５に含まれる所望の信号処理に入力され撮像信号を生成することになる。
以上のように、本発明の固体撮像装置によると、黒基準部が、出力される信号電荷に画素部１０４からの暗電流電荷を含む第１の黒基準部１０１と、出力される信号電荷に画素部１０５からの暗電流電荷を含まない第２の黒基準部１０２とからなることにより、デジタルスチルカメラ等の長時間露光モードや高感度モードでの撮影時にも、第２の黒基準部１０２の信号で安定したＯＢクランプ処理が行え、信号処理により暗電流信号を算出して有効画素領域から出力される信号から暗電流信号を差し引くことができるため、黒ずれの発生を抑制することができる。
【００３９】
さらに、第１の黒基準部１０１を複数個所に離れて備えることにより、撮像面に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合でも、遮光膜８を透過する高輝度の入射光が同時にすべての第１の黒基準部１０１に照射される可能性は低いため、高輝度の入射光が照射された第１の黒基準部１０１以外の第１の黒基準部１０１を選択して信号処理により、暗電流信号を算出するために使用する信号から透過光による出力を含む第１の黒基準部１０１の出力を外すことができ、沈み込みを抑制することができる。
【００４０】
従って、本発明の固体撮像装置は、黒基準部として、複数の第１の黒基準部１０１およびそれ以外の領域となる第２の黒基準部１０２を設け、第１の黒基準部１０１では発生する暗電流の電荷を蓄積し、第２の黒基準部１０２では発生する暗電流の電荷を蓄積しない構成とし、演算時に第２の黒基準部１０２と高輝度の入射光が照射された第１の黒基準部１０１以外の第１の黒基準部１０１とを選択することにより、デジタルスチルカメラ等の長時間露光モードや高感度モードでの撮影時の黒ずれの発生を抑制しながら、撮像面に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合の沈み込みを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、デジタルスチルカメラ等の長時間露光モードや高感度モードでの撮影時の黒ずれの発生を抑制しながら、撮像面に高輝度の入射光が照射された状態で撮影を行った場合の沈み込みを抑制することができ、黒基準部から得られる黒基準暗電流信号を基準として有効画素領域の受光信号の演算を行う固体撮像装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の固体撮像装置におけるＣＣＤの構成を示す概略図
【図２】本発明の有効画素領域における画素部の構成を示す断面図
【図３】本発明の第１の黒基準部における画素部の構成を示す断面図
【図４】本発明の第２の黒基準部における画素部の構成を示す断面図
【図５】本発明の固体撮像装置の構成を示す図
【図６】本発明の固体撮像装置におけるレベル演算を示す図
【図７】従来の黒基準部を備える固体撮像装置の構成を示す概略図
【図８】従来の複数の黒基準部を備える固体撮像装置の構成を示す概略図
【図９】従来の固体撮像装置における演算処理装置の構成を示す図
【図１０】従来の固体撮像装置におけるレベル演算を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１    シリコン基板
２    ウェル領域
３    正孔蓄積層
４    ｎ型不純物拡散領域
５    読み出し部
６    チャネル層
７    転送電極
８    遮光膜
５０    ＣＣＤ
５１    ＣＤＳ
５２    ＧＣ
５３    Ａ／Ｄ変換回路
５４    ＯＢクランプ回路
５５    信号処理回路
５６    暗電流補正選択部
５７    暗電流補正演算部
５８    暗電流補正除去部
５９    アナログクランプ回路
６０    デジタルクランプ回路
１００    有効画素領域
１０１    第１の黒基準部
１０２    第２の黒基準部
１０３    画素部
１０４    画素部
１０５    画素部
１０６    垂直転送ＣＣＤ
１０７    水平転送ＣＣＤ
１０８    出力アンプ
１０９    黒基準部
【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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