(57)【要約】【課題】開口画素とＯＢ画素の暗電流量を正確に合わせて光学的黒レベルを正確に検出し、コントラストの良好な画像を得ることができる固体撮像装置および撮像装置を提供する。【解決手段】複数の開口画素１１を有する開口画素部１０１の周囲に複数の第１のＯＢ画素１２を有する第１のオプティカルブラック部１０２を設け、さらにその周囲に複数の第２のＯＢ画素を有する第２のオプティカルブラック部１０２を設ける。第１のＯＢ画素１２は、ＰＤ（フォトダイオード）３１を有するが、第２のＯＢ画素１３は、ＰＤ３１が無い。第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の画素値は、これらの平均の温度特性が開口画素１１の出力温度特性に一致するようそれぞれ所望の回数で読み出される。【選択図】図１
2008205905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を撮像するための複数の開口画素と、
光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が大きい複数の第１の遮光画素と、
光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が小さい複数の第２の遮光画素とを備え、
前記複数の開口画素、前記複数の第１の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、それぞれ独立に画素値が読み出され、かつ、前記複数の第1の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、第１の遮光画素および第２の遮光画素の平均の温度特性が開口画素の温度特性に一致するようそれぞれの画素値が所望の回数で読み出される、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第１の遮光画素が前記複数の開口画素の周囲に設けられ、前記複数の第２の遮光画素が前記複数の第１の遮光画素の周囲に設けられ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】
前記複数の第２の遮光画素が前記複数の開口画素の周囲に設けられ、前記複数の第１の遮光画素が前記複数の第２の遮光画素の周囲に設けられ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】
前記第１の遮光画素は、光電変換素子と前記光電変換素子から画素値を読み出して転送するための素子とを有し、
前記第２の遮光画素は、画素値を読み出して転送するための素子を有し、前記素子は光電変換素子以外の素子からな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５】
前記第１の遮光画素および前記第２の遮光画素は、それぞれ光電変換素子を有し、前記第1の遮光画素の光電変換素子の面積が前記第２の遮光画素の光電変換素子の面積より大きいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の遮光画素および前記第２の遮光画素は、それぞれ光電変換素子を有し、前記第1の遮光画素の光電変換素子の不純物濃度が前記第２の遮光画素の光電変換素子の不純物濃度より大きいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の遮光画素および前記第２の遮光画素は、それぞれフローティングディフュージョンを有し、前記第１の遮光画素のフローティングディフュージョンの面積が前記第2の遮光画素のフローティングディフュージョンの面積より大きいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１の遮光画素および前記第２の遮光画素は、それぞれフローティングディフュージョンを有し、前記第１の遮光画素のフローティングディフュージョンの不純物濃度が前記第２の遮光画素のフローティングディフュージョンの不純物濃度より大きいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項９】
固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、
前記固体撮像装置は、
画像を撮像するための複数の開口画素と、
光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が大きい複数の第１の遮光画素と、
光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が小さい複数の第２の遮光画素とを備え、
前記複数の開口画素、前記複数の第１の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、それぞれ独立に画素値が読み出され、かつ、前記複数の第１の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、第１の遮光画素および第２の遮光画素の平均の温度特性が開口画素の温度特性に一致するようそれぞれの画素値が所望の回数で読み出される、
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラストの良い画像を得るよう画像信号の光学的黒レベルの検出を行う固体撮像装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に固体撮像装置の暗電流は温度および蓄積時間によって変わる。そのため、光学的に黒の状態、すなわち露光のない状態の信号出力値は、温度および蓄積時間によって変わってしまい画像に影響を与えることがある。例えば、Ａ／Ｄ変換の基準としてある固定された信号レベルを使っていた場合、光学的黒レベルのデジタル値が温度によって変わってしまうことになり、画像処理後に得られる画像の黒い部分が温度によって白く浮いたり、真っ黒に沈み込んだりして、コントラストが安定しない画像になってしまう。
このような問題を回避するため、多くの固体撮像装置では、開口画素の周囲に遮光を施した遮光画素（以下、ＯＢ（Optical Black）画素ともいう）を設けている。このＯＢ画素を読み出すことで、フレーム毎に光学的な黒レベルを出力することができるので、温度が変化した場合にもＡ／Ｄ変換に最適な基準レベルを推定することができるようになる。
【０００３】
図１３は、従来の固体撮像装置の一例を示す図である。図１４および図１５は、従来の固体撮像装置の信号出力の例である。
図１３に示すように、この固体撮像装置は、画像を撮像するための複数の開口画素２１１を有する開口画素部２０１と、開口画素部２０１の周囲に設けられた複数のＯＢ画素２１２を有するＯＢ画素部２０２と、Ｖ選択回路２０３と、読み出し回路２０４とを備える。開口画素部２０１の開口画素２１１およびＯＢ画素部２０２のＯＢ画素２１２は、Ｖ選択回路２０３により水平同期信号に合わせてＯＢ画素列、開口画素列、ＯＢ画素列が順次選択され、これらの画素値が読み出し回路２０４により読み出される。
図１４に示すように、１フレームの画像は、垂直同期信号（ＸＶＳ）をトリガーとして、次の垂直同期信号までに出力される。垂直同期信号の間には、水平同期信号（ＸＨＳ）をトリガーとして１列分の信号が出力される。
例えば、図１５は前ＯＢ画素列ｍ１＝３画素、後ＯＢ画素列ｍ２＝２画素のときの信号出力の例である。図１３〜図１５に示されるように、１フレームの最初に読み出されるＯＢ画素２１２の出力値をサンプリングしてその結果をもってそのフレーム内の開口画素２１１の黒レベルに適応することで、温度が急激に変化した場合でも１フレーム内の温度変化に関してはキャンセルすることができる。
【特許文献１】特開平１０−１０７２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１でも指摘されているように、遮光膜を上部につけた場合、表面準位の違いなどにより、開口画素とＯＢ画素との間の暗電流量を厳密に一致させることが難しいことがわかっている。このため、一フレーム内の使用温度の変化が無い場合でも開口画素とＯＢ画素の暗電流量が変わってしまい、最悪の場合は上記のような画像のコントラストに影響を与える事態となりうるものになっている。また、微小な暗電流量の差でも、例えば暗い画像を取ろうとしたときに、蓄積時間を延ばしたときには問題となってしまうことがある。
また、OB画素の暗電流を抑えるために、特許文献２のようにOB画素のフォトダイオードを取り除く方法もあるが、この場合OB画素の暗電流が開口画素に比べ極端に少なくなるので、結局は温度、蓄積時間によっては黒レベルのズレが生じてしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、開口画素とＯＢ画素の暗電流量を正確に合わせて光学的黒レベルを正確に検出し、コントラストの良好な画像を得ることができる固体撮像装置および撮像装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、画像を撮像するための複数の開口画素と、光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が大きい複数の第１の遮光画素と、光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が小さい複数の第２の遮光画素とを備え、前記複数の開口画素、前記複数の第１の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、それぞれ独立に画素値が読み出され、かつ、前記複数の第1の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、第１の遮光画素および第２の遮光画素の平均の温度特性が開口画素の温度特性に一致するようそれぞれの画素値が所望の回数で読み出されることを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、前記固体撮像装置は、画像を撮像するための複数の開口画素と、光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が大きい複数の第１の遮光画素と、光学的黒レベル検出のために遮光され、前記開口画素より暗電流の温度依存性が小さい複数の第２の遮光画素とを備え、前記複数の開口画素、前記複数の第１の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、それぞれ独立に画素値が読み出され、かつ、前記複数の第1の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素は、第１の遮光画素および第２の遮光画素の平均の温度特性が開口画素の温度特性に一致するようそれぞれの画素値が所望の回数で読み出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の固体撮像装置及び撮像装置によれば、前記複数の開口画素、前記複数の第1の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素の画素値がそれぞれ独立に読み出され、かつ、前記複数の第1の遮光画素および前記複数の第２の遮光画素の画素値が第１の遮光画素および第２の遮光画素の平均の温度特性が開口画素の温度特性に一致するようそれぞれ所望の回数で読み出される。
このため、第１および第２の遮光画素の平均の温度特性と開口画素の温度特性を一致させることができるので、開口画素と遮光画素の暗電流量を正確に合わせて光学的黒レベルを正確に検出することがきる。したがって、コントラストの良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の固体撮像装置及び撮像装置について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態の固体撮像装置の概略構成を示す図である。
この固体撮像装置は、開口画素部１０１と、開口画素部１０１の周囲に設けられた第１のオプティカルブラック部１０２と、第１のオプティカルブラック部１０２の周囲に設けられた第２のオプティカルブラック部１０３とを備える。
開口画素部１０１は、画像を撮像するためのｎ行複数列の複数の開口画素１１から構成される。第１のオプティカルブラック部１０２は、光学的黒レベル検出のために遮光され、開口画素１１より暗電流の温度依存性が大きい複数の第１のＯＢ遮光画素１２から構成される。複数の第１のＯＢ画素１２は、複数の開口画素１１とともに、（ｋ２＋ｎ＋ｋ３）行複数列の行列を構成する。第２のオプティカルブラック部１０３は、光学的黒レベル検出のために遮光され、開口画素１１より暗電流の温度依存性が小さい複数の第２のＯＢ遮光画素１３から構成される。複数の第２のＯＢ画素１３は、複数の開口画素１１、複数の第１のＯＢ画素１２とともに、（ｋ１＋ｋ２＋ｎ＋ｋ３＋ｋ４）行複数列の行列を構成する。
【０００９】
また、この固体撮像装置は、第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２１と、第１の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２２と、開口画素Ｖ選択回路２３と、第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２４と、第２の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２５と、読み出し回路３０とを備える。
第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２１は、ｋ１行の第２のＯＢ画素（下部ＯＢ２）１２の選択回路である。第１の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２２は、ｋ２行の第１のＯＢ画素（下部ＯＢ１）１２および第２のＯＢ画素１３の選択回路である。開口画素Ｖ選択回路２３は、ｎ行の開口画素１１、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の選択回路である。第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２４は、ｋ３行の第１のＯＢ画素（上部ＯＢ１）１２および第２のＯＢ画素１３の選択回路である。第２の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２５は、ｋ４行の第２のＯＢ画素（上部ＯＢ２）１３の選択回路である。
読み出し回路３０は、これら第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２１と、第１の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２２と、開口画素Ｖ選択回路２３と、第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２４と、第２の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２５により選択された行の開口画素１１、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３を読み出す。
【００１０】
図２は、この固体撮像装置の通常の読み出しの信号出力例を示す図であり、図１のｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝ｋ４＝２画素（行）のときの例である。
第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２１、第１の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２２、開口画素Ｖ選択回路２３、第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２４および第２の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２５の選択動作はそれぞれ独立に行われ、それぞれのＶ選択回路の起動の順序、繰り返し回数を変えることによって、読み出される画素列の順番は任意が設定される。例えば、通常の読み出しは、下部ＯＢ２、下部ＯＢ１、開口画素、上部ＯＢ１、上部ＯＢ２の順に行われるが、下部ＯＢ２を２回繰り返し、そのあと開口画素を読み出し、その後再び下部ＯＢ１を読み出すといったことも可能である。
【００１１】
図３は、黒レベルの設定方法を示す図である。図４は、黒レベル設定時の画素の読み出し方法を示す図である。図５は、開口画素、第１のＯＢ画素および第２のＯＢ画素の蓄積時間と暗電流量との関係を示す図である。図６は、開口画素、第１のＯＢ画素および第２のＯＢ画素の温度と暗電流量との関係を示す図である。
図３に示すように、黒レベル設定は、下部ＯＢ２の２画素、下部ＯＢ１の２画素値をサンプリングして黒レベルの設定を行う。このとき、開口画素１１、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の暗信号量と開口画素の暗信号量が図３に示されるような関係にあった場合、図３に示される式1を満たすような整数ＭとＮを求め、図４に示すように、第２のＯＢ画素１３（画素値ＯＢ２）１３をＮ回、第１のＯＢ画素１２（画素値ＯＢ１）をＭ回繰り返し読み出しを行い、ＯＢ２とＯＢ１の平均値を求めることで、開口画素１１の暗電流値を正確に再現することができる。通常、図５および図６に示すように、温度、蓄積時間と暗電流量は比例の関係にあることが多いので、ある温度における暗電流量の比を求めることができれば、その後蓄積時間が変わってもある程度正確に開口画素の暗電流量に追従させることが可能である。
【００１２】
ある温度における開口画素１１と第１のＯＢ画素１２、第２のＯＢ画素１３との暗電流量の比の求め方としては、以下のようにして比較的正確に求めることができる。まず、試作時に使用範囲の各温度における開口画素１１と第１のＯＢ画素１２（ＯＢ１）、第２のＯＢ画素１３（ＯＢ２）との出力比を統計的に分析し、一覧表を作成しておく。そして、撮像装置のどこか、つまり固体撮像装置内でも良いしその後段のＤＳＰなどでも良いが、この表を予め準備させることで一フレーム中のＯＢ１、ＯＢ２の出力からほぼ正確に開口画素１１の出力を推定することができ、比を求めることができる。この一覧表は、温度の刻みが細かい方が正確なことは間違いないが、データを削減するためには近似曲線を使用することも可能と考えられる。
このように、比がわかっており、かつ単純な積と和の計算手段をセンサー内部、もしくは後段のＤＳＰなどで持っているようなシステムに組み込まれた場合には、上記のようにＯＢ２、ＯＢ１を繰り返し読み出すことはせずとも、Ｎ回読み出す代わりにＯＢ２の出力平均にＮをかけて、ＯＢ１の出力平均にＭをかけて演算することで開口画素１１の出力平均を予想することができる。
【００１３】
図７（Ａ）は従来の固体撮像装置の断面構造を示す図であり、図７（Ｂ）は本発明に係る固体撮像装置の断面構造を示す図である。図８は、開口画素、第１のＯＢ画素および第２のＯＢ画素の蓄積時間と暗電流量との関係を示す図である。
図７（Ａ）に示すように、従来の固体撮像装置は、開口画素２１１およびＯＢ画素２１２を有する。開口画素２１１およびＯＢ画素２１２は、半導体基板２３０に形成された光電変換部（ＰＤ；フォトダイオード）２３１、転送ゲート（ＴＧ）２３２および読み出し部（ＦＤ；フローティングディフュージョン）２３３を備える。これらの上部には、配線層２３４が形成され、ＯＢ画素２１２の配線層２３４の上部には遮光膜２３５が形成されている。
【００１４】
図７（Ｂ）に示すように、本発明の固体撮像装置は、開口画素１１１、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３を有する。開口画素１１および第１のＯＢ画素１２は、半導体基板３０に形成されたＰＤ３１、ＴＧ３２およびＦＤ３３を有する。一方、第２のＯＢ画素１３は、ＰＤ３１を有せず、ＴＧ３２およびＦＤ３３を有する。これらの上部には、配線層３４が形成され、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の配線層３４の上部には遮光膜３５が形成されている。
すなわち、暗電流が異なる温度特性を有する第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の作り方の一例としては、第１のＯＢ画素１２は、フォトダイオード有り、第２のＯＢ画素１３は、フォトダイオード無しとする。
【００１５】
図８は開口画素、第１のＯＢ画素および第２のＯＢ画素の蓄積時間と暗電流量との関係を示す図である。
図８に示すように、フォトダイオード有りの第１のＯＢ画素１２では、表面準位の違いによりしばしば開口画素１１よりも暗電流が多い。一方、フォトダイオード無しの第２のＯＢ画素１３では暗電流の主な発生源を持たないため、開口画素１１よりも圧倒的に暗電流が少なくすることができる。このように、フォトダイオードの有り無しという簡単な構造で第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３を設けることができる。
【００１６】
このように、フォトダイオード有り無しで第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３を構成した場合、さらにもう一つ良い効果が期待できる。それは、ＯＢ画素へ斜め光などの不適切光の乱入が有った場合でも、比較的安定した黒レベルを出力することが期待できることである。
【００１７】
図９は従来の固体撮像装置への光の乱入を示す図である。
従来の固体撮像装置のＯＢ画素部２０２の一部２０２ａに光が乱入したものとする。この場合、ＯＢ画素２１２にＰＤ２３１があるため、光の乱入があると感光してしまい、正確な黒レベルを出力することができない。
【００１８】
図１０は、本発明に係る固体撮像装置への光の乱入を示す図である。
本発明に係る固体撮像装置の第１のＯＢ画素部１０２の一部１０２ａに光が乱入したものとする。この場合、ＰＤ３１を有しない第２のＯＢ画素１３は感光せず、感光するのはＰＤ３１有り第１のＯＢ画素１２の一部１０２ａだけなので、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の平均としては、光の乱入の影響を従来の固体撮像装置技術よりも小さくすることができる。
さらに、後段のＤＳＰに第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の異常出力を検知し、黒レベルのサンプリングする画素の切り替えができるようにしておけば、例えば第２のＯＢ画素１３に異常出力が検知された場合は、第１のＯＢ画素１２のみを使用することで、黒レベルの大きな変動を回避することができる。
【００１９】
図１１は、第１および第２のＯＢ画素の配置を入れ替えた場合の例である。
図１１に示すように、開口画素１１を有する開口画素部１０１の周囲に第２のＯＢ画素１３を有する第２のオプティカルブラック部１０３を設け、第２のオプティカルブラック部１０３の周囲に第１のＯＢ画素１２を有する第１のオプティカルブラック部１０２を設ける。この場合、ＰＤ３１が無い第２のＯＢ画素１３が開口画素１１の周囲に配置されるので、数画素レベルの深さまでしか起こらない光の乱入の場合には、完全にシャットアウトすることも可能である。
ただし、製造上の開口画素部１１での画素のＰＤ３１の加工上のばらつきを考えた場合は、図１０のようにフォトダイオードが有る開口画素１１のとなりに、フォトダイオードのあるＯＢ画素１２を配置させる方が、ＰＤのパターンの連続性が良いために有利と考えられる。このように、使用用途によって、加工重視か、光の乱入防止重視なのかを選ぶことができる。
【００２０】
第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の作り方としては、次のような例がある。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＰＤ３１を有し、第1のＯＢ画素１３のＰＤ３１の面積が第2のＯＢ画素１３のＰＤ３１の面積より大きいもの。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＰＤ３１を有し、第1のＯＢ画素１２のＰＤ３１の不純物濃度が第2のＯＢ画素１３とのＰＤ３１の不純物濃度より大きいもの。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＦＤ３３を有し、第1のＯＢ画素１２のＦＤ３３の面積が第2のＯＢ画素１３のＦＤ３３の面積より大きいもの。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＦＤ３３を有し、第1のＯＢ画素１２のＦＤ３３の不純物濃度が第2のＯＢ画素１３のＦＤ３３の不純物濃度より大きいもの。
いずれも、安定して２種類の暗電流特性を実現することができ、実用可能と考えられる。
【００２１】
図１２は、本発明に係る一実施形態のカメラ装置の構成を示す図である。
図１２において、撮像部３１０は、例えば図１に示した固体撮像装置、例えばＣＭＯＳイメージセンサを用いて被写体の撮像を行い、撮像信号をメイン基板に搭載されたシステムコントロール部３２０に出力する。すなわち、撮像部３１０では、上述したＣＭＯＳイメージセンサの出力信号に対し、ＡＧＣ（自動利得制御）、ＯＢ（オプティカルブラック）クランプ、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）、Ａ／Ｄ変換といった処理を行い、デジタル撮像信号を生成して出力する。
なお、本例では、撮像部３１０内で撮像信号をデジタル信号に変換してシステムコントロール部３２０に出力する例について示しているが、撮像部３１０からアナログ撮像信号をシステムコントロール部３２０に送り、システムコントロール部３２０側でデジタル信号に変換する構成であってもよい。また、撮像部３１０内での処理も種々の方法があり、特に限定しないことは勿論である。
【００２２】
また、撮像光学系３００は、鏡筒内に配置されたズームレンズ３０１や絞り機構３０２等を含み、ＣＭＯＳイメージセンサの受光部に被写体像を結像させるものであり、システムコントロール部３２０の指示に基づく駆動制御部３３０の制御により、各部を機械的に駆動してオートフォーカス等の制御が行われる。
【００２３】
また、システムコントロール部３２０には、ＣＰＵ３２１、ＲＯＭ３２２、ＲＡＭ３２３、ＤＳＰ３２４、外部インターフェース３２５等が設けられている。
ＣＰＵ３２１は、ＲＯＭ３２２及びＲＡＭ３２３を用いて本カメラ装置の各部に指示を送り、システム全体の制御を行う。
ＤＳＰ３２４は、撮像部３１０からの撮像信号に対して各種の信号処理を行うことにより、所定のフォーマットによる静止画または動画の映像信号（例えばＹＵＶ信号等）を生成する。
外部インターフェース３２５には、各種エンコーダやＤ／Ａ変換器が設けられ、システムコントロール部３２０に接続される外部要素（本例では、ディスプレイ３６０、メモリ媒体３４０、操作パネル部３５０）との間で、各種制御信号やデータをやり取りする。
【００２４】
ディスプレイ３６０は、本カメラ装置に組み込まれた例えば液晶パネル等の小型表示器であり、撮像した画像を表示する。なお、このようなカメラ装置に組み込まれた小型表示器に加えて、外部の大型表示装置に画像データを伝送し、表示できる構成とすることも勿論可能である。
メモリ媒体３４０は、例えば各種メモリカード等に撮影された画像を適宜保存しておけるものであり、例えばメモリ媒体コントローラ３４１に対してメモリ媒体を交換可能なものとなっている。メモリ媒体３４０としては、各種メモリカードの他に、磁気や光を用いたディスク媒体等を用いることができる。
操作パネル部３５０は、本カメラ装置で撮影作業を行うに際し、ユーザが各種の指示を行うための入力キーを設けたものであり、ＣＰＵ３２１は、この操作パネル部３５０からの入力信号を監視し、その入力内容に基づいて各種の動作制御を実行する。
【００２５】
このようなカメラ装置に、本発明を適用することにより、種々の被写体に関し、高品位の撮影を行うことができる。なお、以上の構成において、システムの構成要素となる単位デバイスや単位モジュールの組み合わせ方、セットの規模等については、製品化の実情等に基づいて適宜選択することが可能であり、本発明の撮像装置は、種々の変形を幅広く含むものとする。
【００２６】
また、本発明の固体撮像装置及び撮像装置において、撮像対象（被写体）としては、人や景色等の一般的な映像に限らず、偽札検出器や指紋検出器等の特殊な微細画像パターンの撮像にも適用できるものである。この場合の装置構成としては、図１２に示した一般的なカメラ装置ではなく、さらに特殊な撮像光学系やパターン解析を含む信号処理系を含むことになり、この場合にも本発明の作用効果を十分発揮して、精密な画像検出を実現することが可能となる。
さらに、遠隔医療や防犯監視、個人認証等のように遠隔システムを構成する場合には、上述のようにネットワークと接続した通信モジュールを含む装置構成とすることも可能であり、幅広い応用が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る一実施形態の固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２】この固体撮像装置の通常の読み出しの信号出力例を示す図である。
【図３】黒レベルの設定方法を示す図である。
【図４】黒レベル設定時の画素の読み出し方法を示す図である。
【図５】開口画素、第１のＯＢ画素および第２のＯＢ画素の蓄積時間と暗電流量との関係を示す図である。
【図６】開口画素、第１のＯＢ画素および第２のＯＢ画素の温度と暗電流量との関係を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は従来の固体撮像装置の断面構造を示す図であり、図７（Ｂ）は本発明に係る固体撮像装置の断面構造を示す図である。
【図８】開口画素、第１のＯＢ画素および第２のＯＢ画素の蓄積時間と暗電流量との関係を示す図である。
【図９】従来の固体撮像装置への光の乱入を示す図である。
【図１０】本発明に係る固体撮像装置への光の乱入を示す図である。
【図１１】第１および第２のＯＢ画素の配置を入れ替えた場合の例である。
【図１２】本発明に係る一実施形態のカメラ装置の構成を示す図である。
【図１３】従来の固体撮像装置の一例を示す図である。
【図１４】従来の固体撮像装置の信号出力の例である。
【図１５】従来の固体撮像装置の信号出力の例である。
【符号の説明】
【００２８】
１１……開口画素、１２……第１のＯＢ画素、１３……第２のＯＢ画素、１０１……開口画素部、１０２……第１のオプティカルブラック部、１０３……第１のオプティカルブラック部、２１……第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路、２２……第１ブロックの下部ＯＢ画素Ｖ選択回路、２３……開口画素Ｖ選択回路、２４……第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路、２５……第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路、３０……読み出し回路。
【図１】
2008205905.tif 000003
【図２】
2008205905.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月14日(2008.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
しかしながら、特許文献１でも指摘されているように、遮光膜を上部につけた場合、表面準位の違いなどにより、開口画素とＯＢ画素との間の暗電流量を厳密に一致させることが難しいことがわかっている。このため、一フレーム内の使用温度の変化が無い場合でも開口画素とＯＢ画素の暗電流量が変わってしまい、最悪の場合は上記のような画像のコントラストに影響を与える事態となりうるものになっている。また、微小な暗電流量の差でも、例えば暗い画像を取ろうとしたときに、蓄積時間を延ばしたときには問題となってしまうことがある。
また、OB画素の暗電流を抑えるために、特許文献のようにOB画素のフォトダイオードを取り除く方法もあるが、この場合OB画素の暗電流が開口画素に比べ極端に少なくなるので、結局は温度、蓄積時間によっては黒レベルのズレが生じてしまう。
【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】
また、この固体撮像装置は、第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２１と、第１の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２２と、開口画素Ｖ選択回路２３と、第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２４と、第２の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２５と、読み出し回路３０とを備える。
第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２１は、ｋ１行の第２のＯＢ画素（下部ＯＢ２）１３の選択回路である。第１の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２２は、ｋ２行の第１のＯＢ画素（下部ＯＢ１）１２および第２のＯＢ画素１３の選択回路である。開口画素Ｖ選択回路２３は、ｎ行の開口画素１１、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の選択回路である。第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２４は、ｋ３行の第１のＯＢ画素（上部ＯＢ１）１２および第２のＯＢ画素１３の選択回路である。第２の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２５は、ｋ４行の第２のＯＢ画素（上部ＯＢ２）１３の選択回路である。
読み出し回路３０は、これら第２の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２１と、第１の下部ＯＢ画素Ｖ選択回路２２と、開口画素Ｖ選択回路２３と、第１の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２４と、第２の上部ＯＢ画素Ｖ選択回路２５により選択された行の開口画素１１、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３を読み出す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図７（Ｂ）に示すように、本発明の固体撮像装置は、開口画素１１、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３を有する。開口画素１１および第１のＯＢ画素１２は、半導体基板３０に形成されたＰＤ３１、ＴＧ３２およびＦＤ３３を有する。一方、第２のＯＢ画素１３は、ＰＤ３１を有せず、ＴＧ３２およびＦＤ３３を有する。これらの上部には、配線層３４が形成され、第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の配線層３４の上部には遮光膜３５が形成されている。
すなわち、暗電流が異なる温度特性を有する第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の作り方の一例としては、第１のＯＢ画素１２は、フォトダイオード有り、第２のＯＢ画素１３は、フォトダイオード無しとする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
第１のＯＢ画素１２および第２のＯＢ画素１３の作り方としては、次のような例がある。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＰＤ３１を有し、第1のＯＢ画素１２のＰＤ３１の面積が第2のＯＢ画素１３のＰＤ３１の面積より大きいもの。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＰＤ３１を有し、第1のＯＢ画素１２のＰＤ３１の不純物濃度が第2のＯＢ画素１３とのＰＤ３１の不純物濃度より大きいもの。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＦＤ３３を有し、第1のＯＢ画素１２のＦＤ３３の面積が第2のＯＢ画素１３のＦＤ３３の面積より大きいもの。
第１のＯＢ画素１２および第2のＯＢ画素１３がそれぞれＦＤ３３を有し、第1のＯＢ画素１２のＦＤ３３の不純物濃度が第2のＯＢ画素１３のＦＤ３３の不純物濃度より大きいもの。
いずれも、安定して２種類の暗電流特性を実現することができ、実用可能と考えられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2008205905.tif 000019
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2008205905.tif 000020