(57)【要約】【課題】局所的な太陽光やスポット光などの強烈光を受光したときに起こるＯＢ画素領域の信号レベル（黒基準信号）のズレを防止する。【解決手段】ＯＢ画素領域３，４に対応した水平転送部ＨＣＣＤのみを電荷転送することにより、太陽光などの強烈光を受光した際に起こる余剰電荷の溢れ出しによる信号レベルの変動がクリーニングされて無信号化されて電荷検出部５に検出される。即ち、強烈光に影響されない真のＯＢ画素領域信号（黒基準信号）を得ることができる。【選択図】図１
2013005193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平走査方向において有効画素領域とこれに隣接した、黒基準信号を得るためのＯＢ画素領域とに分離されたセンサ領域と、該センサ領域から複数の垂直転送部を介して転送される電荷を水平転送する水平転送部とが配設された固体撮像素子において、該有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号を無信号化させるように転送制御する転送制御手段を有した固体撮像素子。
【請求項２】
前記水平転送部は、前記有効画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る有効画素転送部と、前記ＯＢ画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来るＯＢ画素転送部とを有し、前記転送制御手段は、該有効画素転送部と、該有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素転送部とを別々の水平転送クロックで駆動制御して電荷を水平転送させることにより、当該ＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号をクリーニングして無信号化する請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記水平転送部は、前記有効画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る有効画素転送部と、該有効画素領域の左側に隣接する左ＯＢ画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る左ＯＢ画素転送部と、該有効画素領域の右側に隣接する右ＯＢ画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る右ＯＢ画素転送部と、該左ＯＢ画素転送部と水平転送電荷検出用の電荷検出部の間のプリスキャン部とを有し、前記転送制御手段は、該有効画素転送部および右ＯＢ画素転送部と、該左ＯＢ画素転送部および該プリスキャン部とを別々の水平転送クロックで駆動制御して電荷を水平転送させることにより、該左ＯＢ画素転送部および該プリスキャン部に対応した水平転送部の信号をクリーニングして無信号化する請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記クリーニングする無信号化時には、前記有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素転送部以外の前記有効画素転送部を含む転送部は水平転送させずに、該ＯＢ画素転送部を水平転送させる請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記クリーニングする無信号化時には、前記有効画素転送部と前記右ＯＢ画素転送部は水平転送させずに、前記プリスキャン部と前記左ＯＢ画素転送部のみを水平転送させる請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記ＯＢ画素転送部および前記有効画素転送部の通常の水平転送時は、前記別々の水平転送クロックを一体化して疑似２相駆動で水平転送する請求項２または３に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記クリーニングする無信号化時には、前記有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素転送部の少なくとも相当ビット数分を水平転送する請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記クリーニングする無信号化時には、少なくとも前記ＯＢ画素領域の相当ビット数と前記プリスキャン部の相当ビット数の和のビット数分を水平転送する請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記プリスキャン部と前記左ＯＢ画素転送部のビット数が、前記右ＯＢ画素領域の水平走査方向のビット数と同じかまたはそれよりも多い請求項３記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記水平転送クロックの周波数が可変である請求項２または３に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記通常の水平転送と、前記クリーニングする無信号化時の水平転送とは１水平期間毎に行われる請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補正用の黒信号レベルとして有効画素領域外に光学的黒（オプティカルブラック；ＯＢ）画素領域を有するセンサ部からの信号電荷を直接的または複数の垂直転送部を介して間接的に水平転送部へ読み出し、水平転送部の一端に設けられた電荷検出部へ信号電荷を水平転送する固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像素子では、ＯＢ画素領域信号（黒基準信号）を生成する必要があり、ＯＢ画素領域信号は、一般に、受光画素と同じ構造の画素上を遮光して形成されたＯＢ画素領域を設けることにより生成されている。
【０００３】
図６は、有効画素領域に隣接してＯＢ画素領域が配設された従来のＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【０００４】
図６に示すように、従来のＣＣＤ固体撮像素子１００には、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオードＰＤが行方向および列方向にマトリクス状に配列されている。列方向の複数のフォトダイオードＰＤに沿って垂直転送部ＶＣＣＤがそれぞれ配置されている。これらの複数列の垂直転送部ＶＣＣＤと複数のフォトダイオードＰＤにより有効画素領域１０１が構成されている。この有効画素領域１０１の右側と左側（ここでは左側のみ示している）に隣接して、遮光マスクで各フォトダイオードＰＤの上方を覆った左右の各ＯＢ画素領域１０２がそれぞれ配設されている。
【０００５】
複数列の垂直転送部ＶＣＣＤの終端側には水平転送部ＨＣＣＤが設けられており、水平転送部ＨＣＣＤの終端側にはプリスキャン部１０３を介して電荷検出部１０４が設けられている。水平転送部ＨＣＣＤからプリスキャン部１０３を通った信号電荷は、電荷検出部１０４にて画素毎に電圧信号に変換される。電荷検出部１０４には、その画素毎の電圧信号に応じて増幅する増幅器１０５が接続されている。
【０００６】
上記構成により、まず、複数列形成された垂直転送部ＶＣＣＤに隣接する各フォトダイオードＰＤにより光電変換された信号電荷は、各フォトダイオードＰＤから垂直転送部ＶＣＣＤに読み出され、各垂直転送部ＶＣＣＤから水平転送部ＨＣＣＤに垂直方向に電荷転送される。
【０００７】
次に、複数列の垂直転送部ＶＣＣＤから水平転送部ＨＣＣＤに受け渡された信号電荷は、水平転送部ＨＣＣＤの水平転送電極Ｈφ１、Ｈφ２に印加される２相駆動の水平転送クロックにより、水平転送部ＨＣＣＤの一端の電荷検出部１０４に向けて電荷転送されて電荷検出される。
【０００８】
続いて、左右のＯＢ画素領域１０２の出力である黒信号レベルを基準として有効画素領域１０１からの出力信号の信号処理を行う。
【０００９】
ここで、図６に示すように、上記構成のフォトダイオードＰＤの一部に太陽光またはスポット光などの強烈光が入射した場合を想定すると、通常は、受光部のフォトダイオードＰＤに耐ブルーミング対策が施されているため、強烈光に起因する過剰電荷は近傍のドレインまで排出される。したがって、かなりの光量まで耐え得るが、それでも、太陽直視光に匹敵する強烈光になると耐え切れず、フォトダイオードＰＤから隣接する垂直転送部ＶＣＣＤに電荷が溢れ出る。
【００１０】
強烈光が入射したときには、更に光の回り込みなどによるスミア成分も過大な大きさとなり、垂直転送部ＶＣＣＤ内で電荷が直接発生する。これら過剰な電荷は垂直転送部ＶＣＣＤ内を埋めつくし、図７（ｂ）に示すように、リアルタイムで水平転送部ＨＣＣＤへ雪崩れ込むようになる。なお、図７（ａ）は通常光時における状態を示している。
【００１１】
水平転送部ＨＣＣＤへ常時流れ込む電荷ΔＱは全ての画素信号電荷に重畳するようになるので、左右の各ＯＢ信号Ｑｏｂも、本来の大きさのＯＢ信号ＱｏｂからＯＢ信号Ｑｏｂ＋ΔＱに変動してしまう。このことについて図８を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図８は、図６の固体撮像素子における水平転送部内のポテンシャル分布の経時変化を示す図である。
【００１３】
まず、図８のｔ１およびｔ２に示す水平転送期間を経て、強烈光が入射した有効画素領域１０１において垂直転送部ＶＣＣＤから水平転送部ＨＣＣＤに溢れた電荷ΔＱが溜まっている。
【００１４】
次に、時刻ｔ３で、複数列の垂直転送部ＶＣＣＤから水平転送部ＨＣＣＤに各信号電荷を転送した時点では、右ＯＢ信号がＱｏｂに保たれている。しかし、次のｔ４に示す水平転送を経て、電荷検出部１０４に向けて水平転送する間に、右ＯＢ信号Ｑｏｂは、強烈光のために垂直転送部ＶＣＣＤから溢れて水平転送部ＨＣＣＤに常時流れ込む電荷ΔＱによって変動してしまう。即ち、ｔ５では、右ＯＢ信号は本来の大きさ右ＯＢ信号Ｑｏｂから右ＯＢ信号Ｑｏｂ＋ΔＱに変動している。なお、有効画素領域１０１に隣接して右ＯＢ画素領域１０２だけが配設された従来のＣＣＤ固体撮像素子については図９に示している。
【００１５】
このような信号レベルの変動は、左ＯＢ信号Ｑｏｂにおいても、ｔ３の時点で、左ＯＢ信号ＱｏｂはΔＱ信号だけレベルが変動するので、その後の信号変動がなくても結果は同じになる。
【００１６】
この対策として、特許文献１には、変動したＯＢ画素領域信号の信号レベルを検出してこの信号レベルが所定値よりも高い場合に、ＯＢ画素領域１０２に相当する信号期間は、出力アンプと接続される両蓄積容量間をトランジスタで短絡して同一電位を両蓄積容量に書き込むことが記載されている。これによって、両蓄積容量間の差分をなくし、変動したＯＢ画素領域信号の代わりに、両蓄積容量に蓄積された同一電位の信号を差分処理した一定電位の信号を出力アンプから出力して疑似ＯＢ画素領域信号とする。これにより、黒基準信号レベルの変動に伴う映像信号の劣化を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００６−２６１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１に開示されている上記従来の固体撮像素子では、両蓄積容量間をトランジスタで短絡しているため、両蓄積容量が全く同一電位にはならず、あくまでも、本来の黒信号レベルに対して疑似的なものであり、本来の黒信号レベルと全く同一ではない。センサ部全体に強烈光が入射しているときは、有効画素信号もかなり出力が大きいため、疑似的なレベルを基準にして映像信号処理を行っても殆ど影響はないが、局所的な強烈光やスポット光が有効画素領域に入射したときは、有効画素信号の出力も強烈光が入射した画素以外は小さく、疑似的な黒信号レベル（本来の黒信号レベルとは異なった通常よりも高い信号レベル）を基準にして映像信号処理を行うと、疑似的な黒信号レベル以下の信号は黒と見なされ、全体的に暗い映像信号になってしまい、映像信号の劣化を抑えることができないという問題があった。
【００１９】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、局所的な太陽光やスポット光などの強烈光を受光したときに起こるＯＢ画素領域の信号レベル（黒基準信号）のズレを防止することができる固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の固体撮像素子は、水平走査方向において有効画素領域とこれに隣接した、黒基準信号を得るためのＯＢ画素領域とに分離されたセンサ領域と、該センサ領域から複数の垂直転送部を介して転送される電荷を水平転送する水平転送部とが配設された固体撮像素子において、該有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号を無信号化させるように転送制御する転送制御手段を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における水平転送部は、前記有効画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る有効画素転送部と、前記ＯＢ画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来るＯＢ画素転送部とを有し、前記転送制御手段は、該有効画素転送部と、該有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素転送部とを別々の水平転送クロックで駆動制御して電荷を水平転送させることにより、当該ＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号をクリーニングして無信号化する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における水平転送部は、前記有効画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る有効画素転送部と、該有効画素領域の左側に隣接する左ＯＢ画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る左ＯＢ画素転送部と、該有効画素領域の右側に隣接する右ＯＢ画素領域から各信号電荷が電荷転送されて来る右ＯＢ画素転送部と、該左ＯＢ画素転送部と水平転送電荷検出用の電荷検出部の間のプリスキャン部とを有し、前記転送制御手段は、該有効画素転送部および右ＯＢ画素転送部と、該左ＯＢ画素転送部および該プリスキャン部とを別々の水平転送クロックで駆動制御して電荷を水平転送させることにより、該左ＯＢ画素転送部および該プリスキャン部に対応した水平転送部の信号をクリーニングして無信号化する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるクリーニングする無信号化時には、前記有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素転送部以外の前記有効画素転送部を含む転送部は水平転送させずに、該ＯＢ画素転送部を水平転送させる。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、クリーニングする無信号化時には、前記有効画素転送部と前記右ＯＢ画素転送部は水平転送させずに、前記プリスキャン部と前記左ＯＢ画素転送部のみを水平転送させる。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるＯＢ画素転送部および前記有効画素転送部の通常の水平転送時は、前記別々の水平転送クロックを一体化して疑似２相駆動で水平転送する。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、クリーニングする無信号化時には、前記有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素転送部の少なくとも相当ビット数分を水平転送する。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、クリーニングする無信号化時には、少なくとも前記ＯＢ画素領域の相当ビット数と前記プリスキャン部の相当ビット数の和のビット数分を水平転送する。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるプリスキャン部と前記左ＯＢ画素転送部のビット数が、前記右ＯＢ画素領域の水平走査方向のビット数と同じかまたはそれよりも多い。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における水平転送クロックの周波数が可変である。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における通常の水平転送と、前記クリーニングする無信号化時の水平転送とは１水平期間毎に行われる。
【００３１】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３３】
本発明においては、水平走査方向において有効画素領域とこれに隣接した、黒基準信号を得るためのＯＢ画素領域とに分離されたセンサ領域と、センサ領域から複数の垂直転送部を介して転送される電荷を水平転送する水平転送部とが配設された固体撮像素子において、有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号を無信号化させるように転送制御する転送制御手段を有している。
【００３４】
これによって、有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号を空送りしてクリーニングすることにより、ＯＢ信号と同等の無信号化させることができるので、局所的な太陽光やスポット光などの強烈光を受光したときに起こるＯＢ画素領域の信号レベル（黒基準信号）のズレを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
以上により、本発明によれば、有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号を空送りして無信号化させるため、局所的な太陽光やスポット光などの強烈光を受光したときに起こるＯＢ画素領域の信号レベル（黒基準信号）のズレを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【図２】図１の固体撮像素子の要部詳細例を模式的に示す平面図である。
【図３】図１の水平転送部ＨＣＣＤにおける水平転送方向に沿った断面およびポテンシャルを模式的に示す図である。
【図４】図１の固体撮像素子における水平転送部内のポテンシャル分布の経時変化を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子１を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図６】有効画素領域に隣接してＯＢ画素領域が配設された従来のＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【図７】（ａ）は、通常光入射時の垂直転送部ＶＣＣＤおよび水平転送部ＨＣＣＤのポテンシャル状態を示す図であり、（ｂ）は、強烈光入射時の垂直転送部ＶＣＣＤおよび水平転送部ＨＣＣＤのポテンシャル状態を示す図である。
【図８】図６の固体撮像素子における水平転送部内のポテンシャル分布の経時変化を示す図である。
【図９】有効画素領域に隣接して右ＯＢ画素領域だけが配設された従来のＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に、本発明の固体撮像素子の実施形態１および、この固体撮像素子の実施形態１を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３８】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。図２は、図１の固体撮像素子の要部詳細例を模式的に示す平面図である。
【００３９】
図１および図２において、本実施形態１の固体撮像素子１では、被写体からの画像光を光電変換して撮像可能とする複数のフォトダイオードＰＤが行方向および列方向にマトリクス状に配列された有効画素領域２と、この有効画素領域２の右側と左側に、遮光マスクでフォトダイオードＰＤ上を覆った光学的黒（オプティカルブラック；ＯＢ）画素領域３，４とを有している。列方向の複数のフォトダイオードＰＤに沿って垂直転送部ＶＣＣＤがそれぞれ配置されている。
【００４０】
垂直転送部ＶＣＣＤは、４相の垂直転送クロックＶφ１、Ｖφ２、Ｖφ３およびＶφ４によって駆動されることにより、各画素のフォトダイオードＰＤから読み出された信号電荷をそれぞれ垂直方向に電荷転送する。この複数列の垂直転送部ＶＣＣＤの出力側には、垂直転送部ＶＣＣＤから移された信号電荷を水平方向に電荷転送する水平転送部ＨＣＣＤが設けられている。
【００４１】
水平転送部ＨＣＣＤは、左ＯＢ画素領域３から各信号電荷が電荷転送されて来る左ＯＢ画素転送部３ａと、有効画素領域２から各信号電荷が電荷転送されて来る有効画素転送部２ａと、右ＯＢ画素領域４から各信号電荷が電荷転送される右ＯＢ画素転送部４ａと、左ＯＢ画素転送部３ａと、電荷検出部５を構成するフローティングディフュージョン部５ａとの間にあるプリスキャン部６とに分けられている。フローティングディフュージョン部５ａには、その画素毎の電圧信号に応じて増幅する増幅器ＡＭＰが接続されている。遮光マスクで有効画素領域２以外の複数のフォトダイオードＰＤ上を覆うことにより、水平走査方向において有効画素領域２と、左ＯＢ画素領域３および右ＯＢ画素領域４とにセンサ領域が分離されている。
【００４２】
ＯＢ画素領域３，４に対応した水平転送部ＨＣＣＤのＯＢ画素転送部３ａ、４ａの信号を無信号化させるように転送制御する転送制御手段としての水平転送クロック出力回路（図示せず）が設けられており、水平転送クロック出力回路（図示せず）は、有効画素転送部２ａと有効画素転送部２ａよりも水平転送方向側のＯＢ画素転送部３ａとを別々の水平転送クロック（Ｈφ１、Ｈφ２とＨφ３、Ｈφ４）で駆動制御して電荷を水平転送させることにより、ＯＢ画素領域３に対応した水平転送部ＨＣＣＤの信号をクリーニングして無信号化する。具体的には、水平転送クロック出力回路（図示せず）は、有効画素転送部２ａおよび右ＯＢ画素転送部４ａと、左ＯＢ画素転送部３ａおよびプリスキャン部６とを別々の水平転送クロック（Ｈφ１、Ｈφ２とＨφ３、Ｈφ４）で駆動制御して電荷を水平転送させることにより、左ＯＢ画素転送部３ａおよびプリスキャン部６に対応した水平転送部の信号をクリーニング用に空送りして無信号化する。
【００４３】
この水平転送部ＨＣＣＤは、通常の水平転送時、プリスキャン部６、左ＯＢ画素転送部３ａ、有効画素転送部２ａおよび右ＯＢ画素転送部４ａの水平転送時には、水平転送クロックＨφ１、Ｈφ２、Ｈφ３、Ｈφ４による疑似２相駆動で水平方向に電荷転送される。通常の水平転送時は、水平転送クロックＨφ１、Ｈφ２は、互いに逆相関係となる通常の２相転送クロックとし、Ｈφ１＝Ｈφ３、Ｈφ２＝Ｈφ４とすることにより疑似２層駆動となり、電荷検出部５側へ信号電荷を水平転送させる。
【００４４】
図３は、図１の水平転送部ＨＣＣＤにおける水平転送方向に沿った断面およびポテンシャルを模式的に示す図である。
【００４５】
図３において、半導体基板上に水平転送部ＨＣＣＤが設けられ、この水平転送部ＨＣＣＤ上に絶縁膜１０を介して、右ＯＢ画素転送部４ａと有効画素転送部２ａに対応する部分には水平転送電極１１、１２が設けられると共に、左ＯＢ画素転送部３ａとプリスキャン部６に対応する部分には、水平転送電極１３、１４が設けられる。これらの水平転送電極１１、１２には水平転送クロックＨφ１およびＨφ２が印加され、これらの水平転送電極１３、１４には水平転送クロックＨφ３およびＨφ４が印加されるようになっている。また、１ビット内で電荷転送方向においてポテンシャル差が生ずるように各ビット内の不純物濃度が設定されている。プリスキャン部６と左ＯＢ画素転送部３ａのビット数が、右ＯＢ画素領域４の水平走査方向のビット数と同じかまたはそれよりも多い。
【００４６】
以上のように、水平転送部ＨＣＣＤはプリスキャン部６、左ＯＢ画素転送部３ａ、有効画素転送部２ａおよび右ＯＢ画素転送部４ａからなり、有効画素転送部２ａと右ＯＢ画素転送部４ａは水平転送クロックＨφ１およびＨφ２で駆動制御され、プリスキャン部６と左ＯＢ画素転送部３ａは水平転送クロックＨφ３およびＨφ４で駆動制御される。有効画素転送部２ａと右ＯＢ画素転送部４ａは水平転送させずに、プリスキャン部６と左ＯＢ画素転送部３ａのみを水平転送させることにより、有効画素領域２のフォトダイオードＰＤおよび垂直転送部ＶＣＣＤから水平転送部ＨＣＣＤ側に溢れ出た電荷を、ＯＢ画素領域相当ビット数とプリスキャン部相当ビット数の和またはそれ以上のビット数分だけ水平転送させて転送部の電荷量を空にした後に、通常の水平転送を行う。これにより、左ＯＢ画素領域３と右ＯＢ画素領域４に対応した水平転送部ＨＣＣＤの左ＯＢ画素転送部３ａと右ＯＢ画素転送部４ａの信号を無信号化する。
【００４７】
上記構成により、各フォトダイオードＰＤにより光電変換された各信号電荷はそれぞれ、各フォトセンダイオードＰＤから、各フォトセンダイオードＰＤに隣接する、垂直列毎に配列された複数本の垂直転送部ＶＣＣＤに読み出される。読み出された各信号電荷は垂直転送部ＶＣＣＤから水平転送部ＨＣＣＤに電荷転送され、続いて、水平転送電極Ｈφ１、Ｈφ２、Ｈφ３、Ｈφ４に印加される水平転送クロックにより、水平転送部ＨＣＣＤの一端に接続された電荷検出部５に電荷転送されて電荷検出されて増幅後に画素毎の撮像信号を出力する。この場合について図４を用いて説明する。
【００４８】
図４は、図１の固体撮像素子における水平転送部内のポテンシャル分布の経時変化を示す図である。
【００４９】
図４に示すように、まず、時刻ｔ１、ｔ２で示す通常の水平転送を経て、複数列の垂直転送部ＶＣＣＤから水平転送部ＨＣＣＤへ信号電荷を読み込んだ時刻ｔ３の時点では、局所的な強烈光の当たっている垂直転送部ＶＣＣＤと交わる水平転送部ＨＣＣＤの水平領域より水平転送方向の左側の水平転送部内の信号は、強烈光によって垂直転送部ＶＣＣＤなどから溢れたΔＱ信号分だけ信号レベルが変動するが、局所的な強烈光の当たっている垂直転送部ＶＣＣＤと交わる水平転送部ＨＣＣＤの水平領域よりも転送方向とは反対側（右側）の有効画素領域信号のＱｓと右ＯＢ画素領域信号のＱｏｂはΔＱ信号が加わらずに信号がそのまま保たれている。
【００５０】
次に、時刻ｔ４、ｔ５に示すように通常の水平転送を行った後には、右ＯＢ画素領域信号はＱｏｂ＋ΔＱに信号レベルが変動している。なお、ここでは、右ＯＢ画素領域信号の黒レベルを基準としている。
【００５１】
続いて、時刻ｔ６では、水平転送部ＨＣＣＤの水平転送クロックＨφ１、Ｈφ２のバイアスレベルを“Ｈ”“Ｌ”又は“Ｌ”“Ｈ”に固定した状態（水平転送させない状態）にして、水平転送クロックＨφ３、Ｈφ４のみのバイアスレベルを“Ｈ”“Ｌ”させてＯＢ画素領域相当ビット数（図示例では２ビット）とプリスキャン部相当ビット数（図示例では１ビット）の和ないしそれ以上のビット数分を水平転送する。
【００５２】
この結果、時刻ｔ７に示すように、右ＯＢ画素領域４に対応する右ＯＢ転送部４ａ内の信号はクリーニングされて無信号化される。続いて、この状態から時刻ｔ８に示すように通常の水平転送を行う。
【００５３】
このような電荷転送によれば、右ＯＢ画素領域信号Ｑｏｂは強烈光などで発生した余剰電荷をクリーニングすることができるため、黒基準レベルが正しく検出される。即ち、強烈光によって水平転送部ＨＣＣＤへ常時流れ込む電荷ΔＱによって信号レベルが変動してもそれをクリーニングすることができるため、太陽光などの強烈光を受光した場合であっても、本来のＯＢ画素領域信号Ｑｏｂを精度よく検出することができる。
【００５４】
左ＯＢ画素領域信号の無信号化においても、時刻ｔ４に示される時点で、水平転送クロックＨφ１、Ｈφ２のバイアスレベルを“Ｈ”“Ｌ”又は“Ｌ”“Ｈ”に固定した状態にして、水平転送クロックＨφ３、Ｈφ４のみのバイアスレベルを“Ｈ”“Ｌ”させてＯＢ画素領域相当ビット数（図示例では２ビット）とプリスキャン部相当ビット数（図示例では１ビット）の和ないしそれ以上のビット数分を水平転送することで、左ＯＢ画素領域３に対応する左ＯＢ転送部３ａの信号電荷はクリーニングされて無信号化される。
【００５５】
このようにして、通常の水平転送と、クリーニングする無信号化（ＯＢ画素信号と同等）の水平転送とは１画面における１水平期間毎に行う。
【００５６】
以上の本実施形態１の固体撮像素子１によれば、ＯＢ画素領域３，４に対応した水平転送部ＨＣＣＤのみを電荷転送することにより、太陽光などの強烈光を受光した際に起こる余剰電荷の溢れ出しによる信号レベルの変動がクリーニングされて無信号化され、電荷検出部５に検出される。即ち、強烈光に影響されない真のＯＢ画素領域信号（黒基準信号）を得ることができる。したがって、局所的な太陽光やスポット光などの強烈光を受光したときに起こるＯＢ画素領域の信号レベル（黒基準信号）のズレを防止することができる。
【００５７】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、強烈光によるＯＢ画素領域の信号レベル（黒基準信号）のズレ防止効果は、水平転送部ＨＣＣＤ内で信号電荷が溢れるまで有効である。したがって、水平転送部ＨＣＣＤにも過剰電荷掃出し用のドレインを設ける既知の技術と、本発明のＯＢ画素領域クリーニング機能を組み合わせれば、日常上いかなる強烈な光学的条件下においても光学的黒領域信号を安定して得ることが可能となる。
【００５８】
また、以上の本実施形態１の説明では、本発明を２次元固体撮像素子に適用する場合について説明したが、１次元固体撮像素子の場合にも同様に適用できることはもちろんである。
【００５９】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、水平転送クロックＨφ１、Ｈφ２、Ｈφ３、Ｈφ４の周波数が可変であってもよい。即ち、ＯＢ画素領域クリーニング機能時の水平転送を周波数を通常の水平転送時に比べて早くしてもよい。
【００６０】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、ＯＢ画素領域クリーニング機能は、通常行ってもよいが、強烈光を基準値と比較して検出するために、変動したＯＢ画素領域信号の信号レベルを検出してこの信号レベルが所定値よりも高い場合に、行うようにしてもよい。
【００６１】
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子１を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００６２】
図５において、本実施形態２の電子情報機器９０は、上記実施形態１の固体撮像素子１からの撮像信号を所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００６３】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００６４】
したがって、本実施形態２によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００６５】
なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１、２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１、２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、補正用の黒信号レベルとして有効画素領域外に光学的黒（オプティカルブラック；ＯＢ）画素領域を有するセンサ部からの信号電荷を直接的または複数の垂直転送部を介して間接的に水平転送部へ読み出し、水平転送部の一端に設けられた電荷検出部へ信号電荷を水平転送する固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、有効画素転送部よりも水平転送方向のＯＢ画素領域に対応した水平転送部の信号を空送りして無信号化させるため、局所的な太陽光やスポット光などの強烈光を受光したときに起こるＯＢ画素領域の信号レベル（黒基準信号）のズレを防止することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  固体撮像素子
２  有効画素領域
３  左ＯＢ画素領域
４  右ＯＢ画素領域
２ａ  有効画素転送部
３ａ  左ＯＢ画素転送部
４ａ  右ＯＢ画素転送部
５  電荷検出部
５ａ フローティングディフュージョン部
６  プリスキャン部
１０  絶縁膜
１１、１２、１３、１４  水平転送電極
ＰＤ  フォトダイオード
ＯＢ  オプティカルブラック
ＶＣＣＤ  垂直転送部
ＨＣＣＤ  水平転送部
Ｖφ１、Ｖφ２、Ｖφ３、Ｖφ４  垂直転送クロック
Ｈφ１、Ｈφ２、Ｈφ３、Ｈφ４  水平転送クロック
ΔＱ  強烈光により溢れた信号
Ｑｏｂ  ＯＢ画素領域信号
Ｑｓ  有効画素領域信号
ＡＭＰ  増幅器
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図９】
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