CN101841666B - 图像传感器和摄像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像传感器和摄像设备。具有像素放大器的图像传感器通过将第一和第二OB区域中所排列的遮光像素的驱动晶体管(Td1)的栅极宽度(沟道宽度：W)和栅极长度(沟道长度：L)设置为大于有效像素区域中所排列的感光像素的栅极宽度和栅极长度，来降低由驱动晶体管(Td1)所生成的噪声。当遮光像素的光电转换元件(D1)的面积缩减或者排列了不具有光电转换单元的遮光像素时，可以进一步增大栅极宽度(沟道宽度：W)和栅极长度(沟道长度：L)，从而进一步降低噪声。

Description

图像传感器和摄像设备
技术领域
本发明涉及针对摄像设备中的黑电平基准像素(OB像素)的噪声降低技术。
背景技术
如今，先进的图像传感器已经显著发展了电子静止照相机和摄像机等的摄像设备。以CMOS(互补金属氧化物半导体)为代表的图像传感器包括像素按行方向和列方向排列的像素阵列。图像传感器由布置有感光像素的有效像素区域和黑电平基准像素(OB像素)被遮光的OB区域构成。使用该图像传感器的摄像设备包括使用OB像素来去除在温度等的条件变化时极大变化的暗电流的DC分量、以及在电源变化时的低频变化的OB钳位电路。
原理上，OB钳位的钳位电平(黑电平)可以是垂直(V)OB或者水平(H)OB。然而，在无论OB钳位电路的类型如何都从OB区域输出正常像素输出的情况下，是以上情况。如果OB区域中存在所谓的像素缺陷，则钳位信息中混入除原始OB像素信息以外的信息。钳位电路故障，从而导致图像质量劣化。特别在采用HOB钳位时，钳位时仅目标线不同于前后线(钳位误差)。信号电平差异作为水平条纹形式的噪声而显现。即使存在小的缺陷也导致差的图像质量。
OB像素中所生成的噪声还生成水平条纹噪声。有必要使用尽可能多的OB像素来进行HOB钳位。为了该目的，已经提出以下方法。
日本特开2001-268448提出了如下技术：针对图像传感器中的像素缺陷，与在正常有效像素区域中相比，在OB区域中设置更严格的缺陷判断标准。该方法可以防止由OB像素缺陷所引起的OB钳位时的图像质量劣化。然而，由于与正常有效像素区域中的缺陷判断标准相比，OB区域中的缺陷判断标准被设置得更加严格，因此该方法降低了图像传感器的产量并且增加了成本。
根据日本特开2002-064196所公开的技术，在由具有光电转换单元的第一OB像素和不具有光电转换单元的第二OB像素构成OB区域的图像传感器中，利用不具有在光电转换单元中生成的像素缺陷的第二OB像素来进行稳定的HOB钳位。信号处理电路使用第一OB像素的平均值，由此去除暗电流的DC分量。
日本特开2003-134400公开了将与日本特开2002-064196中的OB区域的配置相同的配置应用于CMOS图像传感器。
使用CMOS图像传感器的摄像设备包括由针对各垂直信号线的采样和保持电路以及开关晶体管所构成的噪声去除电路，从而去除由于各像素中所布置的像素放大器的放大晶体管的阈值的变化而产生的像素不均匀。
然而，各垂直信号线上所布置的电路的晶体管的阈值的变化生成了各列之间不同的噪声。该噪声作为再现图像上的垂直条纹噪声而显现。为了去除该垂直条纹噪声，已经提出以下方法。
根据日本特开2000-261730和日本特开2006-025146所公开的技术，通过针对各列将从VOB区域读出的多个OB线信号相加来生成一个线的校正信号。从来自有效像素区域的有效像素线信号中减去该校正信号，由此去除垂直条纹噪声。
根据日本特开平10-126697所公开的技术，紧挨从VOB区域的OB线读出信号之前，针对各线复位OB像素，从而获得不具有像素缺陷的OB线信号。
如日本特开2005-223860的图12所示，日本特开2005-223860所述的方法使用包括由具有光电转换单元的OB像素和不具有光电转换单元的OB像素构成的VOB区域的图像传感器来去除垂直条纹噪声。根据日本特开2005-223860所提出的方法，代替不具有光电转换单元的OB像素，针对各垂直信号线，在像素外部的放大器中布置大小比像素内的放大器的放大晶体管大的放大晶体管。该方法可以去除仅一个线的垂直条纹噪声。
近来兆像素结构和半导体微图案化技术的进步促进了图像传感器的像素面积减小。伴随于此，像素中所包含的元件的大小也缩小。将考虑作为用于放大与光电转换单元中所生成的电荷相对应的信号的MOS晶体管的像素放大器中的放大晶体管小型化的情况。
设W是放大晶体管的栅极宽度，L是其栅极长度，并且Cox是每单位面积的栅极绝缘膜电容，则已知放大晶体管中所生成的噪声与(W×L×Cox)的平方根成反比。更具体地，随着使放大晶体管小型化以减小栅极宽度或栅极长度，该放大晶体管中所生成的噪声增加。即使在使用CMOS图像传感器的摄像设备中，如上所述，较小的像素面积也增加了有效像素区域和OB区域中的像素放大器的放大晶体管中所生成的噪声。
在日本特开2002-064196和日本特开2003-134400中，使用从HOB区域读出的黑电平基准信号来执行钳位操作。如果像素放大器的放大晶体管中生成的、并且包含在黑电平基准信号中的噪声的量增加，则钳位精确度下降，从而使图像质量劣化。
在日本特开2000-261730、日本特开2006-025146和日本特开平10-126697、以及日本特开2005-223860的图12中，使用从VOB区域读出的黑电平基准信号来校正从有效像素区域读出的信号中的垂直条纹噪声。因此，如果像素放大器的放大晶体管中所生成的、并且包含在黑电平基准信号中的噪声的量增加，则校正精确度下降，从而使图像质量劣化。
在日本特开2005-223860中，由于像素放大器的放大晶体管与像素不同地工作，因此不能够获得与包含像素中所生成的垂直条纹噪声的信号相同的信号，从而妨碍进行精确的校正。
发明内容
本发明正是为了克服传统缺陷而作出的，并且本发明实现了用于降低从黑电平基准像素读出的黑电平基准信号中所包含的噪声的技术。
根据本发明的第一方面，提供一种图像传感器，包括：有效像素，其具有用于将光信号转换成电荷的光电转换单元、用于将电荷转换成电压的电荷电压转换单元、以及用于放大电荷电压转换单元的电压的像素放大器；以及黑电平基准像素，其具有电荷电压转换单元和像素放大器，并且被遮光，其中，所述有效像素的像素放大器和所述黑电平基准像素的像素放大器各自包括连接至相应的电荷电压转换单元以形成源极跟随器电路的至少一个晶体管，并且所述有效像素和所述黑电平基准像素在像素放大器的晶体管的栅极宽度和栅极长度至少之一上不同。
根据本发明的第二方面，提供一种摄像设备，包括：图像传感器，其包括有效像素和黑电平基准像素，所述有效像素具有用于将光信号转换成电荷的光电转换单元、用于将电荷转换成电压的电荷电压转换单元、以及用于放大电荷电压转换单元的电压的像素放大器，并且所述黑电平基准像素具有电荷电压转换单元和像素放大器，并且被遮光；以及校正电路，其通过使用从所述黑电平基准像素输出的黑电平基准信号来校正从所述有效像素输出的图像信号，其中，所述有效像素的像素放大器和所述黑电平基准像素的像素放大器各自包括连接至相应的电荷电压转换单元以形成源极跟随器电路的至少一个晶体管，并且所述有效像素和所述黑电平基准像素在像素放大器的晶体管的栅极宽度和栅极长度至少之一上不同。
根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的摄像设备的配置的框图；
图2是示出图1中的图像传感器的详细配置的图；
图3是示出图像传感器的感光像素的详细结构的电路图；
图4是示出图像传感器的采样和保持电路的详细配置的电路图；
图5是示出图像传感器的像素阵列的图；
图6是示出图像传感器的感光像素的布局的图；
图7是示出图像传感器的像素的截面的截面图；
图8是示出图像传感器的遮光像素的详细结构的电路图；
图9是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图10是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图11是示出图像传感器的遮光像素的详细结构的电路图；
图12是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图13是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图14是示出图像传感器的像素阵列的图；
图15是示出图像传感器的像素阵列的图；
图16是示出图像传感器的像素阵列的图；
图17是示出图像传感器的像素阵列的图；
图18是示出图像传感器的像素阵列的图；
图19是示出图像传感器的像素阵列的图；
图20是示出图像传感器的像素阵列的图；
图21是示出图像传感器的像素阵列的图；
图22是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图23是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图24是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图25是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图26是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图27是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图28是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；以及
图29是示出图像传感器的遮光像素的布局的图。
具体实施方式
以下将参考附图来详细说明本发明的实施例。所陈述的实施例仅是用于实现本发明的方式的示例，并且应当根据本发明所应用的设备的配置和各种条件对这些实施例进行适当地校正或修改。本发明不局限于以下实施例。
由具有动画功能的电子静止照相机或摄像机来实现根据本发明的摄像设备。该摄像设备包括兆像素传感器、能够显示由图像传感器感测到的图像的图像显示单元、以及能够记录图像的图像记录单元。该摄像设备基于用于显示和记录动画的像素数小于用于记录静止图像的像素数的前提。
图1是示出根据本发明实施例的摄像设备的配置的框图。
参考图1，根据本发明实施例的摄像设备包括光学系统1、图像传感器2、驱动电路3、预处理单元4、信号处理单元5、用于存储图像数据的存储器6、图像显示单元7、图像记录单元8、操作单元9和同步控制单元10。
光学系统1包括：调焦透镜，用于在图像传感器2上形成被摄体图像；变焦透镜，用于光学变焦；光圈，用于调整被摄体图像的亮度；以及快门，用于控制曝光。驱动电路3驱动这些组件。图像传感器2包括以矩阵排列的多个像素、以及用于按预定顺序输出从这些像素读出的信号的电路。后面将参考图2来说明图像传感器2的详细内容。
驱动电路3响应于来自同步控制单元10的控制信号，通过供给恒定电压和驱动性能被增强了的脉冲来驱动光学系统1和图像传感器2。驱动电路3还具有将来自同步控制单元10的控制信号传递至图像传感器2的功能。
由来自同步控制单元10的控制信号控制预处理单元4。预处理单元4包括用于从自图像传感器2输出的模拟信号去除复位噪声等的噪声成分的相关双采样电路(CDS电路)。预处理单元4还包括用于调整无噪声信号的振幅的增益控制放大器、以及用于将振幅调整后的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器。
在本发明的实施例中，预处理单元4使用从VOB区域和HOB区域读出的黑电平基准信号进行钳位操作(钳位电路)。如果没有必要，则无需执行VOB钳位。具体的钳位操作与日本特开2001-268448中的图2的说明、以及日本特开2002-064196中的图2的说明相同。将省略对具体的钳位操作的说明。
由来自同步控制单元10的控制信号对信号处理单元5进行控制。信号处理单元5对从预处理单元4发送来的并且已转换成数字信号的输出信号进行适当的信号处理，并将处理后的信号转换成图像数据。信号处理单元5将转换成数字信号的输出信号和图像数据输出至存储器6和图像记录单元8。信号处理单元5在从存储器6和图像记录单元8接收到转换成数字信号的输出信号和图像数据时，执行信号处理。信号处理单元5还具有用于从自图像传感器2输出的信号检测聚焦状态和曝光等的测光数据、并将该数据发送至同步控制单元10的功能。
在本发明的实施例中，信号处理单元5包括用于进行垂直条纹噪声校正操作的校正电路。在垂直条纹噪声校正操作时，根据从VOB区域读出的黑电平基准信号来生成一个线的校正信号。从自图像传感器输出的信号中减去该校正信号。具体的校正操作与日本特开2000-261730中的图4的说明以及日本特开2006-025146中的图4和5的说明相同。将省略对具体的校正操作的说明。
在本发明的实施例中，信号处理单元5使用从HOB区域读出的黑电平基准信号来进行数字钳位操作。在数字钳位操作时，对黑电平基准信号进行平均化。从自图像传感器输出的信号中减去该平均化信号。具体的钳位操作与日本特开2002-064196中的图2的说明相同。将省略对具体的钳位操作的说明。
由来自同步控制单元10的控制信号控制存储器6。存储器6临时存储从图像传感器2输出的且已转换成数字信号的信号、以及已经经过了信号处理的图像数据。存储器6还具有将显示图像数据输出至图像显示单元7的功能。
由来自同步控制单元10的控制信号控制图像显示单元7。图像显示单元7显示要存储在存储器6中的显示图像数据，从而允许用户确定拍摄之前的构图或者确认所拍摄的图像。图像显示单元7由电子取景器(EVF)和液晶显示器(LCD)构成。通常，图像显示单元7的显示像素数小于图像传感器2的垂直像素数。在本实施例中，图像显示单元7的显示像素数小于图像传感器2的输出像素数。
图像记录单元8包括可拆卸的存储器等，并且由来自同步控制单元10的控制信号控制图像记录单元8。图像记录单元8可以记录从信号处理单元5发送来的、被转换成数字信号的输出信号和图像数据，并且从可拆卸的存储器读取图像数据。
操作单元9向同步控制单元10通知使用开关、按压按钮、杆和拨盘等的操作构件的外部指令。外部指令的例子包括摄像设备的电源开关的状态、用于指定拍摄的按压按钮的状态、用于指定光学变焦或电子变焦的按钮或杆的状态、以及用于选择拍摄模式的模式拨盘的状态。操作单元9向同步控制单元10通知拍摄前的图像显示指令、各种拍摄指令和用于预先指定所拍摄图像的显示或摄像设备的操作的菜单操作。操作单元9响应于来自同步控制单元10的控制信号，可以在显示器(例如，LCD或LED)或图像显示单元7上显示摄像设备的状态。还可以使用图像显示单元7作为显示器并且使用安装至图像显示单元7的触摸面板作为操作构件，并且进行屏幕上(on-screen)操作。
同步控制单元10基于来自操作单元9的指令控制整个摄像设备。同步控制单元10根据从信号处理单元5发送来的聚焦状态和曝光等的测光数据，控制光学系统1以在图像传感器2上形成最佳的被摄体图像。同步控制单元10可以检测存储器6的使用状况、以及图像记录单元8的存储器的安装/拆卸和使用状况。
将解释根据本发明实施例的摄像设备的主要操作。
显示图像的控制
(1)响应于来自操作单元9的电源开关的指令，开启摄像设备。
(2)信号处理单元5将来自图像传感器2的图像信号转换成显示图像数据，并且在图像显示单元7上显示该图像数据。此外，信号处理单元5检测测光数据，并将其发送至同步控制单元10。
(3)同步控制单元10基于该测光数据控制光学系统1。
(4)摄像设备重复(2)和(3)，并且等待来自操作单元9的指令。
静止图像拍摄的控制
(1)响应于来自操作单元9的拍摄开关的指令，静止图像拍摄的控制开始。
(2)信号处理单元5根据来自图像传感器2的图像信号检测测光数据，并将其发送至同步控制单元10。
(3)同步控制单元10基于该测光数据控制光学系统1。
(4)图像传感器2被曝光以进行静止图像记录，并输出信号。
(5)信号处理单元5将来自图像传感器2的图像信号转换成记录图像数据，并将该图像数据发送至图像记录单元8以将其记录在可拆卸的存储器上。另外，信号处理单元5将该图像信号转换成显示图像数据，并在图像显示单元7上显示该图像数据。
(6)摄像设备返回至<显示图像控制>的(4)。
动画拍摄的控制
(1)响应于来自操作单元9的拍摄开关的指令，动画拍摄的控制开始。
(2)信号处理单元5将来自图像传感器2的图像信号转换成记录图像数据，并将该图像数据发送至图像记录单元8以将其记录在可拆卸的存储器上。同时，信号处理单元5将该图像信号转换成显示图像数据，并在图像显示单元7上显示该图像数据。
(3)信号处理单元5根据来自图像传感器2的图像信号检测测光数据，并将其发送至同步控制单元10。
(4)同步控制单元10基于测光数据控制光学系统1。图像传感器2被曝光以进行动画记录，并输出信号。
(5)摄像设备重复(2)～(4)，并且等待来自操作单元9的指令。
将参考图2～4来解释图像传感器2。在图2中，为了说明方便，图像传感器2的像素数在水平方向和垂直方向这两者上均是3个。
参考图2，像素11是用于将入射光(光信号)转换成电信号的像素(感光像素)。(1，1)是表示水平(H)像素位置和垂直(V)像素位置的地址。除相应的垂直控制线和垂直信号线在像素之间不同以外，其余的像素具有与像素11的结构相同的结构。(H，V)是表示像素位置的地址。
图3例示出像素11的结构。在图3中，虚线所围绕的部分是像素11。像素11经由垂直控制线201和垂直信号线101连接至其它电路。垂直控制线201共同连接至一个水平行上的像素，并且可以同时控制这些像素。垂直信号线101共同连接至一个垂直列上的像素，并且输出来自这些像素的信号。垂直控制线201包括复位控制线221、垂直地址线241和传送控制线261。
光电转换元件D1(光电转换单元)将光转换成电荷。FD电容器C1(电荷电压转换单元)在将光电转换元件D1的电荷转换成电压时累积电荷。驱动晶体管(放大单元)Td1是用于驱动像素放大器的晶体管，并且输出与FD电容器C1的电压相对应的电压。复位晶体管(复位开关)T1连接至复位控制线221，以复位FD电容器C1的电压。
选择晶体管(选择开关)T2连接至垂直地址线241，以将来自驱动晶体管Td1的输出作为像素的输出信号输出至垂直信号线101。传送晶体管(传送开关)T3连接至传送控制线261，以控制从光电转换元件D1到FD电容器C1的电荷传送。电源Vd用于驱动晶体管Td1和复位晶体管T1。
在本发明的实施例中，除驱动晶体管Td1以外的晶体管均用作开关，并且在启用连接至这些晶体管的栅极的控制线时被接通，并在停用该控制线时被断开。
将说明图像传感器2中的噪声读出和像素信号读出。
首先将解释在从图像传感器2的一个水平行上的像素读出信号时的噪声读出。垂直控制线控制一个水平行上的所有像素。将举例说明像素(1，1)，但其余的像素同样操作。
在传送晶体管T3断开时，经由复位控制线221接通复位晶体管T1以复位FD电容器C1的电压，然后复位晶体管T1断开。经由垂直地址线241接通选择晶体管T2，以将FD电容器C1的复位电压输出至垂直信号线(信号输出线)101。该信号用作噪声信号，并且噪声信号读出操作被定义为噪声读出。若有必要，则经由垂直地址线241断开选择晶体管T2。
接着，将解释像素信号读出。在复位晶体管T1断开时，经由传送控制线261接通传送晶体管T3，以从光电转换元件D1向FD电容器C1传送电荷。将FD电容器C1中生成的噪声信号和从光电转换元件D1传送来的电荷相加，以将这些电荷转换成像素信号的电压。之后，经由垂直地址线241接通选择晶体管T2，以将FD电容器C1的信号电压输出至垂直信号线101。该信号用作像素信号，并且像素信号读出操作被定义为像素信号读出。若有必要，则经由垂直地址线241断开选择晶体管T2。
在该说明中，单独定义了噪声读出和像素信号读出。然而，可以如下将从噪声读出到像素信号读出的一系列操作定义为连续信号读出。在连续信号读出时，首先进行噪声读出。当从图像传感器2的一个水平行上的像素读出信号时，在传送晶体管T3断开的情况下，经由复位控制线221接通复位晶体管T1以复位FD电容器C1的电压，然后复位晶体管T1断开。经由垂直地址线241接通选择晶体管T2，以将FD电容器C1的复位电压输出至垂直信号线101。该信号用作噪声信号。在该状态下，复位晶体管T1断开，因此连续进行像素信号读出。
经由传送控制线261接通传送晶体管T3，以从光电转换元件D1向FD电容器C1传送电荷。将FD电容器C1中生成的噪声信号和从光电转换元件D1传送来的电荷相加，以将这些电荷转换成像素信号的电压。由于选择晶体管T2保持接通，因此在相加时FD电容器C1的信号电压被输出至垂直信号线101。该信号用作像素信号。若有必要，则经由垂直地址线241断开选择晶体管T2。
返回参考图2，连接至垂直信号线101～103的负载晶体管Ts1与所连接的列上的像素11的驱动晶体管Td1一起形成源极跟随器电路。此外，负载晶体管Ts1的栅极接地，并且用作电流源。垂直控制电路200根据经由控制输入端子116来自同步控制单元10的控制信号的指令，按预定顺序选择连接至读出像素的垂直控制线201～203。
经由SH控制线49和50控制采样和保持电路13，并且采样和保持电路13可以向输出电路14发送经由垂直信号线101～103从像素发送来的信号。输出电路14包括用作差动放大器电路的电流放大器电路和电压放大器电路。输出电路14将接收到的信号放大至适当电流或电压，并经由输出端子15将放大后的信号输出至预处理单元4。SH控制电路40根据经由控制输入端子16来自同步控制单元10的控制信号的指令，控制采样和保持电路13。水平控制电路400可以根据经由控制输入端子16来自同步控制单元10的控制信号的指令，按预定顺序选择水平控制线401～403。
图4示出采样和保持电路13的配置。当经由具有与晶体管T49和T50的编号相同的编号的SH控制线49和50接通/断开晶体管T49和T50时，晶体管T49和T50用作用于闭合或断开电路的开关。当经由水平控制线401～403接通/断开晶体管T421～T423时，晶体管T421～T423用作用于闭合或断开电路的开关。当经由水平控制线401～403接通/断开晶体管T441～T443时，晶体管T441～T443用作用于闭合或断开电路的开关。累积电容器C421～C423和C441～C443累积经由晶体管T49和T50发送来的信号。
将参考图4来解释采样和保持电路13的操作。在采样和保持电路13中进行噪声读出时，在SH控制线49的控制下接通晶体管T49。发送至垂直信号线101～103的噪声信号被累积在累积电容器C421～C423中。然后，晶体管T49断开。在采样和保持电路13中进行像素信号读出时，在SH控制线50的控制下接通晶体管T50。发送至垂直信号线101～103的像素信号被累积在累积电容器C441～C443中。然后，晶体管T50断开。
水平控制电路400根据来自同步控制单元10的控制信号，顺次选择水平控制线401～403以控制晶体管T421～T423和T441～T443。将与所选择的水平控制线相对应的、累积电容器C421～C423中所累积的噪声信号和累积电容器C441～C443中所累积的像素信号分别输出至水平噪声线501和水平信号线502。结果，经由输出电路14输出像素信号和噪声信号之间与一个水平行相对应的差动输出。
将解释从所有的像素读出信号的静止图像拍摄模式。该模式与<静止图像拍摄的控制>中的(4)相对应。
在曝光之后，在图像传感器2中，垂直控制电路200顺次选择垂直控制线201～203。在该操作时，首先从图像传感器2的第一行上的像素读出信号。在像素信号读出之前，针对一个水平行进行噪声读出。在采样和保持电路13中，经由SH控制线49接通晶体管T49，以将从垂直信号线101～103发送来的噪声信号累积在累积电容器C421～C423中，然后晶体管T49断开。该操作是噪声读出。
然后，对与已经经过了噪声读出的行相同的行执行像素信号读出。在采样和保持电路13中，经由SH控制线50接通晶体管T50，以将从垂直信号线101～103发送来的像素信号累积在累积电容器C441～C443中，然后晶体管T50断开。该操作是像素信号读出。
在该说明中，单独执行噪声读出和像素信号读出。然而，如参考图3所述，可以将从噪声读出到像素信号读出的一系列操作作为连续信号读出来进行。
之后，水平控制电路400依次选择水平控制线401～403。噪声信号经由水平噪声线501被发送至输出电路14，而像素信号经由水平信号线502被发送至输出电路14。像素信号和噪声信号之间的差动输出用作来自图像传感器2的输出。针对一个水平行重复该操作以从第一行上的像素读出信号。在针对所有的像素进行了该操作之后，静止图像拍摄模式结束。
在本发明的实施例中，从像素信号中减去用作作为像素的放大部件的像素放大器的驱动晶体管Td1的输入的、在复位FD电容器C1时的噪声信号。该操作可以有效地去除像素放大器中生成的噪声。
然而，由于各列上形成采样和保持电路单元的晶体管和累积电容器的变化、以及噪声读出操作和像素信号读出操作之间信号路径的差异，因此即使来自采样和保持电路的输出也彼此不同。该输出差异影响垂直列，并且作为垂直条纹噪声而显现。如参考图1的摄像设备所述，可以通过参考日本特开2000-261730的图4或者日本特开2006-025146的图4和5所述的校正操作来降低该垂直条纹噪声。然而，如果OB区域的像素放大器的驱动晶体管生成大的噪声，则校正精度下降。
将解释用于降低由OB区域中的像素放大器的驱动晶体管所生成的噪声的方法。
第一实施例
除图1～4以外，将参考图5～9来解释本发明的第一实施例。
图5是示出本发明第一实施例中的图像传感器2的像素阵列的图。
在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素(图3)。在第一OB区域61中排列遮光像素(第一黑电平基准像素)。在第二OB区域62中排列遮光像素(第二黑电平基准像素)。在图2中，为了方便对操作的说明，图像传感器2的像素数在水平方向和垂直方向上均是3个。在图5中，假定图像传感器2包括足够多以进行OB钳位操作和垂直条纹噪声校正操作的像素。
图6是具有光电转换元件的感光像素(图3)的布局的图。图6没有示出除了光电转换元件D1、FD电容器C1、各晶体管的栅极、源极和漏极以及布线以外的元件。简化示出这些布线。与图3中的附图标记相同的附图标记表示相同的构成元件。
感光像素110包括光电转换元件。传送晶体管T3具有栅极T3g，复位晶体管T1具有栅极T1g，驱动晶体管Td1具有栅极Td1g，并且选择晶体管T2具有栅极T2g。布线308将FD电容器C1和驱动晶体管的栅极Td1g相连接。驱动晶体管Td1的栅极宽度为W1且栅极长度为L1。驱动晶体管的栅极Td1g的沟道宽度可以为W1且沟道长度可以为L1。感光像素110被排列在有效像素区域60中。
图7示出包含图6中从光电转换元件D1到垂直信号线101的连接部的各晶体管的沟道区域的截面。
区域301用作光电转换元件D1。区域302用作FD电容器C1，并且还用作传送晶体管T3的漏极和复位晶体管T1的源极之间的连接部。区域302还用作将FD电容器C1和驱动晶体管的栅极Td1g相连接的布线308的连接部。
区域303用作电源Vd和布线308之间的连接部，并且还用作复位晶体管T1的漏极和驱动晶体管Td1的漏极之间的连接部。区域304用作驱动晶体管Td1的源极和选择晶体管T2的漏极之间的连接部。区域305用作垂直信号线101的连接部，并且还用做选择晶体管T2的源极。传送晶体管T3具有沟道311，复位晶体管T1具有沟道312，驱动晶体管Td1具有沟道313，并且选择晶体管T2具有沟道314。
图8是示出具有光电转换元件的遮光像素的电路图。虚线所围绕的部分是遮光像素91。除了遮光像素91具有遮光部件801以外，遮光像素91具有与图3中的像素的结构相同的结构。图9是具有光电转换元件的第一遮光像素的布局的图。在图9中，与图8中的附图标记和符号相同的附图标记和符号表示相同的部件。尽管遮光像素91被遮光，但没有示出遮光部件801。遮光像素91具有与图7中的截面相同的截面。
第一遮光像素910具有光电转换元件。第一遮光像素910在水平和垂直大小上均等于感光像素110。驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)为W2且栅极长度(沟道长度)为L2。
将解释当第一OB区域61用作HOB区域、第二OB区域62用作VOB区域、并且在各个区域中排列第一遮光像素910时摄像设备的操作。
在第一实施例的摄像设备中，预处理单元4对从图像传感器2输出的信号钳位。此时，可以使用从用作VOB区域的第二OB区域62读出的黑电平基准信号来执行VOB钳位操作。可以使用从用作HOB区域的第一OB区域61读出的黑电平基准信号来进行HOB钳位操作。可以省略VOB钳位。
信号处理单元5可以进行垂直条纹噪声校正操作。更具体地，信号处理单元5使用从用作VOB区域的第二OB区域62读出的黑电平基准信号来生成一个线的校正信号，并且从自有效像素区域60读出的输出信号中减去该校正信号。此外，信号处理单元5可以执行数字钳位操作。更具体地，信号处理单元5对从用作HOB区域的第一OB区域61读出的黑电平基准信号进行平均化，并从自有效像素区域60读出的输出信号中减去该平均化信号。
然而，如果HOB区域中水平方向上的遮光像素的数量不充足，则在从第一OB区域61读出的黑电平基准信号中所包含的噪声的影响下，在由预处理单元4进行的HOB钳位操作中，钳位误差生成水平条纹噪声。即使在由信号处理单元5进行的数字钳位操作中，也不能够生成精确的黑电平基准信号，并且钳位误差产生信号的伪升高或伪下降等的问题。此外，如果VOB区域中垂直方向上的遮光像素的数量不充足，则在使用从第二OB区域62读出的黑电平基准信号的垂直条纹噪声校正操作时，在黑电平基准信号中所包含的噪声的影响下，不能够精确地生成校正信号。结果，垂直条纹噪声仍未被去除。
将针对以下三种情况来解释用于降低由OB区域中的像素放大器的驱动晶体管所生成的噪声的方法。
(1)HOB区域中水平方向上的遮光像素的数量不充足的情况
用作HOB区域的第一OB区域61中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2、以及有效像素区域60中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1被设置为具有以下关系。
第一OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且
第一OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
这些设置可以降低由HOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而防止钳位误差。
此时，即使在如下情况下，也实现了噪声降低效果。
第一OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且
第一OB区域的L2＝有效像素区域的L1。
或者，即使在如下情况下，也实现了噪声降低效果。
第一OB区域的W2＝有效像素区域的W1，并且
第一OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
用作VOB区域的第二OB区域62中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2具有以下关系就可以了。
第二OB区域的W2＝有效像素区域的W1，并且
第二OB区域的L2＝有效像素区域的L1。
(2)VOB区域中垂直方向上的遮光像素的数量不充足的情况
用作VOB区域的第二OB区域62中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2、以及有效像素区域60中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1被设置为具有以下关系。
第二OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且
第二OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
这些设置可以降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而防止垂直条纹噪声校正误差。
此时，即使在如下情况下，也实现了噪声降低效果。
第二OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且
第二OB区域的L2＝有效像素区域的L1。
或者，即使在如下情况下，也实现了噪声降低效果。
第二OB区域的W2＝有效像素区域的W1，并且
第二OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
用作HOB区域的第一OB区域61中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2具有以下关系就可以了。
第一OB区域的W2＝有效像素区域的W1，并且
第一OB区域的L2＝有效像素区域的L1。
(3)HOB区域中水平方向上的遮光像素的数量和VOB区域中垂直方向上的遮光像素的数量均不充足的情况
用作HOB区域的第一OB区域61中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2、用作VOB区域的第二OB区域62中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2、以及有效像素区域60中的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1被设置为具有以下关系。
第一OB区域的W2＞有效像素区域的W1，
第一OB区域的L2＞有效像素区域的L1，
第二OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且
第二OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
这些设置可以通过降低由HOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声来防止钳位误差。另外，这些设置可以通过降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声来防止垂直条纹噪声校正误差。
此时，即使通过将第一OB区域的W2或L2或者第二OB区域的W2或L2设置为等于有效像素区域的W1和L1中的相应一个，也实现了噪声降低效果。
将比较HOB钳位和垂直条纹噪声校正。不仅使用来自当前行上的遮光像素的信号而且使用来自前一行上的遮光像素的信号，来进行HOB钳位。作为对比，在垂直条纹噪声校正时，对来自VOB区域中的垂直像素的信号进行平均化，以生成针对当前列的校正信号。因此，原则上，垂直条纹噪声校正时可利用的遮光像素的数量小于HOB钳位时的遮光像素的数量。垂直条纹噪声校正更容易受由驱动晶体管Td1所生成的噪声影响。
通常，图像传感器的有效像素区域在水平方向上长。VOB区域的增加对图像传感器面积的增大的影响大于HOB区域的增加对图像传感器面积的增大的影响。因此，垂直方向上的遮光像素的数量经常不足。
考虑到此，第二OB区域的W2＞第一OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且第二OB区域的L2＞第一OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
这些设置可以进一步降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
此时，即使通过将第一OB区域的W2或L2或者第二OB区域的W2或L2设置为等于有效像素区域的W1和L1中的相应一个，也获得了噪声降低效果。
第二实施例
除图1～9以外，将参考图10来解释根据本发明第二实施例的摄像设备。在第二实施例中，摄像设备的基本配置和操作、以及图像传感器的基本配置和操作与第一实施例中的基本配置和操作相同。将通过应用与第一实施例中的附图和附图标记相同的附图和附图标记来解释第二实施例。
图10是具有光电转换元件的第二遮光像素的布局的图。与图8中的附图标记和符号相同的附图标记和符号表示相同的部件。尽管像素被遮光，但没有示出遮光部件801。遮光像素具有与图7中的截面相同的截面。
第二遮光像素920具有光电转换元件。第二遮光像素920在水平长度和垂直长度上均等于感光像素110。驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)为W3且栅极长度(沟道长度)为L3。
在第二遮光像素920中，光电转换元件D1的面积缩小以增大栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3。光电转换元件D1的垂直大小缩小以增大栅极宽度(沟道宽度)W3。光电转换元件D1的水平大小缩小以增大栅极长度(沟道长度)L3。由于第二遮光像素920无需感光，因此缩小光电转换元件D1的面积几乎不影响所读出的黑电平基准信号。
与感光像素110相比较，大的栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3可以降低由第二遮光像素920的驱动晶体管Td1所生成的噪声。
此时，还可以仅增加栅极宽度(沟道宽度)W3、并将栅极长度(沟道长度)L3设置为等于感光像素110的L1，而不缩减光电转换元件D1的水平大小。即使在这种情况下，也实现了噪声降低效果。还可以仅增加栅极长度(沟道长度)L3、并将栅极宽度(沟道宽度)W3设置为等于感光像素110的W1，而不缩减光电转换元件D1的垂直大小。即使在这种情况下，也实现了噪声降低效果。
将解释当图5中的第一OB区域61用作HOB区域并且第二OB区域62用作VOB区域时第二实施例中的摄像设备的操作。
(1)在第一OB区域61和第二OB区域62这两者中均排列第二遮光像素920的情况
显然，可以通过将第一OB区域61和第二OB区域62的栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3设置为与有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1具有与第一实施例中的关系相同的关系，来获得噪声降低效果。
(2)在第一OB区域61中排列第一遮光像素910、并且在第二OB区域92中排列第二遮光像素920的情况
显然，可以通过将第一OB区域61的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2设置为与有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1具有与第一实施例中的关系相同的关系，来获得噪声降低效果。
此外，显然，可以通过将第二OB区域62的栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3设置为与有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1具有与第一实施例中的关系相同的关系，来获得噪声降低效果。
另外，第二OB区域的W3＞第一OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且第二OB区域的L3＞第一OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
这些设置可以进一步降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
此时，即使通过将第一OB区域的W2或L2或者第二OB区域的W3或L3设置为等于有效像素区域的W1和L1中的相应一个，也获得了噪声降低效果。
显然，与第二实施例的(2)相同，即使当在第一OB区域61中排列第二遮光像素920、并且在第二OB区域62中排列第一遮光像素910时，第二实施例也具有噪声降低效果。
在第二实施例中，光电转换元件D1的垂直大小减小以增大栅极宽度(沟道宽度)W3。光电转换元件D1的水平大小减小以增大栅极长度(沟道长度)L3。然而，为了增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，可以根据驱动晶体管Td1的布局颠倒光电转换元件D1的面积缩减的水平方向和垂直方向、以及栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L增大的方向(水平方向和垂直方向)的组合。
第三实施例
除图1～10以外，将参考图11～13来解释根据本发明第三实施例的摄像设备。在第三实施例中，摄像设备的基本配置和操作、以及图像传感器的基本配置和操作与第一和第二实施例中的基本配置和操作相同。将通过应用与第一和第二实施例中的附图和附图标记相同的附图和附图标记来解释第三实施例。
图11示出不具有光电转换元件的遮光像素的图。虚线所围绕的部分是遮光像素93。除了遮光像素93具有遮光部件801、并且不包括光电转换元件D1以外，遮光像素93具有与图3中的像素的结构相同的结构。
图12是不具有光电转换元件的第三遮光像素的布局的图。通过从图9中的布局去除光电转换元件D1获得了该布局。在图12中，与图11中的附图标记和符号相同的附图标记和符号表示相同的部件。尽管像素被遮光，但没有示出遮光部件801。除了第三遮光像素不包括图7中由区域301所表示的光电转换元件D1以外，第三遮光像素具有与图7中的截面相同的截面。
第三遮光像素930不包括光电转换元件。第三遮光像素930在水平大小和垂直大小上等于感光像素110。驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)为W4且栅极长度(沟道长度)为L4。
图13是不具有光电转换元件的第四遮光像素的布局的图。通过从图10中的布局去除光电转换元件D1获得了该布局。在图13中，与图11中的附图标记和符号相同的附图标记和符号表示相同的部件。尽管像素被遮光，但没有示出遮光部件801。除了第四遮光像素不包括图7中由区域301所表示的光电转换元件D1以外，第四遮光像素具有与图7中的截面相同的截面。
第四遮光像素940不包括光电转换元件。第四遮光像素940在水平大小和垂直大小上等于感光像素110。驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)为W5且栅极长度(沟道长度)为L5。
第四遮光像素940采用通过与图10中缩减光电转换元件D1的面积的方法相同的方法来增大栅极宽度(沟道宽度)W5和栅极长度(沟道宽度)L5的布局。
与感光像素110相比较，第三遮光像素930和第四遮光像素940的大的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道宽度)L可以降低由第三遮光像素930和第四遮光像素940的驱动晶体管Td1所生成的噪声。
此时，即使通过仅增加栅极宽度(沟道宽度)W3、而将栅极长度(沟道长度)L3设置为等于感光像素110的L1，也实现了噪声降低效果。此外，即使通过仅增加栅极长度(沟道长度)L3、而将栅极宽度(沟道宽度)W3设置为等于感光像素110的W1，也实现了噪声降低效果。
由于不存在光电转换元件D1，因此第三遮光像素930和第四遮光像素940不受光电转换元件D1中所生成的暗电流的影响。所读出的黑电平基准信号中的噪声大大小于由第一遮光像素910和第二遮光像素920所生成的噪声。
将解释当图5中的第一OB区域61用作HOB区域并且第二OB区域62用作VOB区域时第三实施例中的摄像设备的操作。
(1)在第一OB区域61中排列第一遮光像素910、并且在第二OB区域62中排列第三遮光像素930的情况
显然，通过将第一OB区域61的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2设置为与有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1具有与第一实施例中的关系相同的关系，来获得噪声降低效果。
同样，显然，通过将第二OB区域62的栅极宽度(沟道宽度)W4和栅极长度(沟道长度)L4设置为与有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1具有与第一实施例中的关系相同的关系，来获得噪声降低效果。
VOB区域中所排列的第三遮光像素930不具有光电转换元件D1。因此，所读出的黑电平基准信号中的噪声大大小于由第一遮光像素910所生成的噪声。第三遮光像素930对于对噪声敏感的垂直条纹噪声校正是有效的。
另外，第二OB区域的W4＞第一OB区域的W2＞有效像素区域的W1，并且第二OB区域的L4＞第一OB区域的L2＞有效像素区域的L1。
这些设置可以进一步降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
此时，即使通过将第一OB区域的W2或L2或者第二OB区域的W4或L4设置为等于有效像素区域的W1和L1中的相应一个，也获得了噪声降低效果。
显然，与第三实施例中的(1)相同，在第一OB区域61中排列第二遮光像素920的情况、以及在第二OB区域62中排列第四遮光像素940的情况这两者下，第三实施例都具有噪声降低效果。
在第三实施例中，为了增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，可以根据驱动晶体管Td1的布局颠倒栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L增大的方向(水平方向和垂直方向)的组合。
第四实施例
除图1～13以外，将参考图14～18来解释根据本发明第四实施例的摄像设备。在第四实施例中，摄像设备的基本配置和操作、以及图像传感器的基本配置和操作与第一至第三实施例中的基本配置和操作相同。将通过应用与第一至第三实施例中的附图和附图标记相同的附图和附图标记来解释第四实施例。
图14是示出第四实施例中的图像传感器2的像素阵列的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在第三OB区域63、第四OB区域64、第五OB区域65和第六OB区域66中排列遮光像素。
将解释当第三OB区域63用作第一HOB区域、第四OB区域64用作第二HOB区域、第五OB区域65用作第一VOB区域、并且第六OB区域66用作第二VOB区域时摄像设备的操作。
在第四实施例的摄像设备中，预处理单元4对从图像传感器2输出的信号钳位。此时，使用从用作第二VOB区域的第六OB区域66读出的黑电平基准信号来执行VOB钳位操作。使用从作为第二HOB区域的第四OB区域64读出的黑电平基准信号来进行HOB钳位操作。可以省略VOB钳位。
此时，可以进行包括用作第一VOB区域的第五OB区域65的VOB钳位操作，或者包括用作第一HOB区域的第三OB区域63的HOB钳位操作。
信号处理单元5执行垂直条纹噪声校正操作。更具体地，信号处理单元5使用从用作第一VOB区域的第五OB区域65读出的黑电平基准信号来生成一个线的校正信号，并且从自有效像素区域60读出的输出信号中减去该校正信号。
此外，信号处理单元5执行数字钳位操作。更具体地，信号处理单元5对从用作第一HOB区域的第三OB区域63读出的黑电平基准信号进行平均化，并从自有效像素区域60读出的输出信号中减去该平均化信号。
第一至第三实施例已经表明，与感光像素110相比，第三、第四、第五和第六OB区域63、64、65和66中所排列的第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的任意均可以更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声。
然而，由于具有光电转换元件的遮光像素和不具有光电转换元件的遮光像素围绕排列有具有光电转换元件的感光像素的有效像素区域60，因此期望更适当地布置这些遮光像素。
例如，由信号处理单元5所执行的数字钳位可以使用来自整个第三OB区域63中的黑电平基准像素的信号的平均值。作为对比，预处理单元4使用包括在要钳位的线之前读出的黑电平基准像素的第四OB区域64来进行HOB钳位。由于该原因，HOB钳位所使用的遮光像素的数量小于数字钳位所使用的遮光像素的数量，因此HOB钳位更容易受由驱动晶体管Td1所生成的噪声影响。
据此，优选将第四OB区域64的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L设置为大于第三OB区域63的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L。
由预处理单元4所执行的VOB钳位在从有效像素区域60读出信号之前结束就可以了。可以使用来自整个第六OB区域66的黑电平基准像素的信号来进行VOB钳位操作。然而，在由信号处理单元5使用第五OB区域65所执行的垂直条纹噪声校正时，对来自第五OB区域65中的垂直像素的信号进行平均化，以生成列的校正信号。
由此，垂直条纹噪声校正所使用的遮光像素的数量小于VOB钳位所使用的遮光像素的数量，并且垂直条纹噪声校正更容易受由驱动晶体管Td1所生成的噪声影响。
因此，优选将第五OB区域65的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L设置为大于第六OB区域66的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L。
将解释OB区域中所排列的遮光像素的条件。
(1)在用作HOB区域的第三OB区域63和第四OB区域64这两者中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940的情况
此时，第三和第四OB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件被设置为：
第四OB区域的W＞第三OB区域的W＞有效像素区域的W1，并且
第四OB区域的L＞第三OB区域的L＞有效像素区域的L1。
在这些条件下，可以进一步降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。
(2)在用作HOB区域的第三OB区域63和第四OB区域64中组合并排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930和第四遮光像素940中的两类的情况
当在第三OB区域63中排列第一遮光像素910时，在第四OB区域64中排列第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940。与第一遮光像素910相比较，这些遮光像素具有用于增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的余量，从而满足第四实施例中的条件(1)。
同样，当在第三OB区域63中排列第二遮光像素920时，在第四OB区域64中排列第三遮光像素930或第四遮光像素940。当在第三OB区域63中排列第三遮光像素930时，在第四OB区域64中排列第四遮光像素940。在这些情况下，可以满足第四实施例中的条件(1)。
因此，可以进一步降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。
(3)在用作VOB区域的第五OB区域65和第六OB区域66这两者中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940的情况
此时，第五和第六OB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件被设置为：
第五OB区域的W＞第六OB区域的W＞有效像素区域的W1，并且
第五OB区域的L＞第六OB区域的L＞有效像素区域的L1。
在这些条件下，可以进一步降低由第五OB区域65中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
(4)在用作VOB区域的第五OB区域65和第六OB区域66中组合并排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930和第四遮光像素940中的两类的情况
当在第六OB区域66中排列第一遮光像素910时，在第五OB区域65中排列第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940。与第一遮光像素910相比较，这些遮光像素具有用于增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的余量，从而满足第四实施例中的条件(1)。
同样，当在第六OB区域66中排列第二遮光像素920时，在第五OB区域65中排列第三遮光像素930或第四遮光像素940。当在第六OB区域66中排列第三遮光像素930时，在第五OB区域65中排列第四遮光像素940。在这些情况下，可以满足第四实施例中的条件(1)。
可以进一步降低由第五OB区域65中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
可以组合针对HOB区域的条件(1)和(2)以及针对VOB区域的条件(3)和(4)。
将解释第四实施例的变形例。
图15是示出第四实施例中图像传感器2的像素阵列的变形例的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在第三OB区域63和第四OB区域64以及第七OB区域67中排列遮光像素。
如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比，第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声，而与第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的哪些排列在第三、第四和第七OB区域63、64和67中无关。
第三OB区域63用作第一HOB区域，第四OB区域64用作第二HOB区域，并且第七OB区域67用作第三VOB区域。
在第三OB区域63和第四OB区域64中，排列遮光像素，以满足第四实施例中针对HOB区域的条件(1)和(2)。第七OB区域67与第一实施例中的VOB区域相同地工作。因此，可以进一步降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。
图16是示出第四实施例中图像传感器2的像素阵列的另一变形例的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在第五OB区域65和第六OB区域66以及第八OB区域68中排列遮光像素。
第一至第三实施例已经阐明，与感光像素110相比，第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声，而与第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的哪些排列在第五、第六和第八OB区域65、66和68中无关。
第五OB区域65用作第一VOB区域，第六OB区域66用作第二VOB区域，并且第八OB区域68用作第三HOB区域。
在第五OB区域65和第六OB区域66中，排列遮光像素，以满足第四实施例中针对VOB区域的条件(3)和(4)。第八OB区域68与第一实施例中的HOB区域相同地工作。因此，可以进一步降低由第五OB区域65中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
图17是示出图5中的像素阵列的又一变形例的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在OB区域610、620和621中排列遮光像素。
第一至第三实施例已经表明，与感光像素110相比，第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声，而与第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的哪些排列在OB区域610、620和621中无关。
在图17中，图5的像素阵列中用作VOB区域的第二OB区域62根据HOB区域宽度而被分割成OB区域620和621。OB区域620与第一实施例中的VOB区域相同地工作。作为对比，OB区域621可用于HOB和VOB中的任意一个或者可用于这两者。
图18是示出图14中的像素阵列的又一变形例的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在OB区域630、640、650、651、652、660、661和662中排列遮光像素。
如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比，第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声，而与第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的哪些排列在OB区域630、640、650、651、652、660、661和662中无关。
在图18中，图14的像素阵列中用作VOB区域的第五OB区域65和第六OB区域66根据HOB区域宽度而被分割成OB区域650、651、652、660、661和662。OB区域630、640、650和660分别与第一HOB区域、第二HOB区域、第一VOB区域和第二VOB区域相同地工作。作为对比，OB区域651、652、661和662可用于HOB和VOB中的任意一个或者可用于这两者。
第五实施例
除图1～18以外，将参考图19～21来解释根据本发明第五实施例的摄像设备。在第五实施例中，摄像设备的基本配置和操作、以及图像传感器的基本配置和操作与第一至第四实施例中的基本配置和操作相同。将通过应用与第一至第四实施例中的附图和附图标记相同的附图和附图标记来解释第五实施例。
图19是示出第五实施例中的图像传感器2的像素阵列的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在第三OB区域63、第四OB区域64、第九OB区域69和第十OB区域70中排列遮光像素。
将解释将第三OB区域63用作第一HOB区域、第四OB区域64用作第二HOB区域、第九OB区域69用作第四VOB区域并且第十OB区域70用作第五VOB区域时摄像设备的操作。
在第五实施例的摄像设备中，预处理单元4对从图像传感器2输出的信号钳位。此时，使用从用作第四VOB区域的第九OB区域69读出的黑电平基准信号来执行VOB钳位操作。使用从用作第二HOB区域的第四OB区域64读出的黑电平基准信号来进行HOB钳位操作。可以省略VOB钳位。可以进行包括用作第一HOB区域的第三OB区域63的HOB钳位操作。
信号处理单元5执行垂直条纹噪声校正操作。更具体地，信号处理单元5使用从用作第五VOB区域的第十OB区域70读出的黑电平基准信号来生成一个线的校正信号，并从自有效像素区域60读出的输出信号中减去该校正信号。
在图19中图像传感器2的像素阵列中，将用作第五VOB区域的第十OB区域70布置在有效像素区域60下方。因而，针对下一所拍摄图像执行垂直条纹噪声校正。
此外，信号处理单元5执行数字钳位操作。更具体地，信号处理单元5对从用作第一HOB区域的第三OB区域63读出的黑电平基准信号进行平均化，并从自有效像素区域60读出的输出信号中减去该平均化信号。
第一至第三实施例已经表明，与感光像素110相比，第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声，而与第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的哪些排列在第三、第四、第九和第十OB区域63、64、69和70中无关。
然而，与第四实施例相同，由于具有光电转换元件的遮光像素和不具有光电转换元件的遮光像素围绕排列有具有光电转换元件的感光像素的有效像素区域60，因此期望更适当地布置这些遮光像素。
使用VOB区域中的遮光像素的操作以及使用HOB区域中的遮光像素的操作与第四实施例中的操作相同。因此，将仅说明针对OB区域中所排列的遮光像素的条件。
(1)与第四实施例相同，在用作HOB区域的第三OB区域63和第四OB区域64这两者中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940的情况
此时，第三和第四OB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件被设置为：
第四OB区域的W＞第三OB区域的W＞有效像素区域的W1，并且
第四OB区域的L＞第三OB区域的L＞有效像素区域的L1。
在这些条件下，可以进一步降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。
(2)与第四实施例相同，在用作HOB区域的第三OB区域63和第四OB区域64中组合并排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940中的两类的情况
当在第三OB区域63中排列第一遮光像素910时，在第四OB区域64中排列第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940。与第一遮光像素910相比较，这些遮光像素具有用于增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的余量，从而满足第五实施例中的条件(1)。
同样，当在第三OB区域63中排列第二遮光像素920时，在第四OB区域64中排列第三遮光像素930或第四遮光像素940。当在第三OB区域63中排列第三遮光像素930时，在第四OB区域64中排列第四遮光像素940。在这些情况下，可以满足第五实施例中的条件(1)。
因此，可以进一步降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。
(3)在用作VOB区域的第九OB区域69和第十OB区域70这两者中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940的情况
此时，第九和第十OB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件被设置为：
第十OB区域的W＞第九OB区域的W＞有效像素区域的W1，并且
第十OB区域的L＞第九OB区域的L＞有效像素区域的L1。
在这些条件下，可以进一步降低由第十OB区域70中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
(4)在用作VOB区域的第九OB区域69和第十OB区域70中组合并排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930和第四遮光像素940中的两类的情况
当在第九OB区域69中排列第一遮光像素910时，在第十OB区域70中排列第二遮光像素920、第三遮光像素930或第四遮光像素940。与第一遮光像素910相比较，这些遮光像素具有用于增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的余量，从而满足第五实施例中的条件(1)。
同样，当在第九OB区域69中排列第二遮光像素920时，在第十OB区域70中排列第三遮光像素930或第四遮光像素940。当在第九OB区域69中排列第三遮光像素930时，在第十OB区域70中排列第四遮光像素940。在这些情况下，可以满足第五实施例中的条件(1)。
可以进一步降低由第十OB区域70中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
可以组合针对HOB区域的条件(1)和(2)以及针对VOB区域的条件(3)和(4)。
将解释第五实施例的变形例。
图20是示出第五实施例中的图像传感器2的像素阵列的变形例的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在第八OB区域68以及第九OB区域69和第十OB区域70中排列遮光像素。
第一至第三实施例已经表明，与感光像素110相比，第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声，而与第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的哪些排列在第八、第九和第十OB区域69、69和70中无关。
第八OB区域68用作第三HOB区域，第九OB区域69用作第四VOB区域，并且第十OB区域70用作第五VOB区域。
第八OB区域68与第一实施例中的HOB区域相同地工作。在第九OB区域69和第十OB区域70中，排列遮光像素，以满足第五实施例中针对VOB区域的条件(3)和(4)。因此，可以进一步降低由第十OB区域70中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
图21是示出图19中的像素阵列的变形例的图。在有效像素区域60中排列具有光电转换元件的感光像素110。在OB区域630、640、690、691、692、700、701和702中排列遮光像素。
如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比，第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声，而与第一、第二、第三和第四遮光像素910、920、930和940中的哪些排列在OB区域630、640、690、691、692、700、701和702中无关。
在图21中，图19的像素阵列中用作VOB区域的第九OB区域69和第十OB区域70根据HOB区域宽度而被分割成OB区域690、691、692、700、701和702。OB区域630、640、690和700分别与第一HOB区域、第二HOB区域、第四VOB区域和第五VOB区域相同地工作。作为对比，OB区域691、692、701和702可用于HOB和VOB中的任意一个或者可用于这两者。
第六实施例
除图1～21以外，将参考图22～29来解释根据本发明第六实施例的摄像设备。在第六实施例中，摄像设备的基本配置和操作、以及图像传感器的基本配置和操作与第一至第五实施例中的基本配置和操作相同。将通过应用与第一至第五实施例中的附图和附图标记相同的附图和附图标记来解释第六实施例。
图22～24是示出具有光电转换元件的遮光像素的布局的变形例的图。与图9中的第一遮光像素910的附图标记和符号相同的附图标记和符号表示相同的部件。尽管像素被遮光，但没有示出遮光部件801。遮光像素具有与图7中的截面相同的截面。
遮光像素911、912和913具有光电转换元件。虚线111表示感光像素110的大小以进行比较。驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)为W6且栅极长度(沟道长度)为L6。
通过缩小光电转换元件D1的水平方向上的大小来使遮光像素911的水平方向上的大小减小。通过缩小光电转换元件D1的垂直方向上的大小来使遮光像素912的垂直方向上的大小减小。通过缩小光电转换元件D1的水平方向和垂直方向上的大小来使遮光像素913的水平方向和垂直方向上的大小减小。由于遮光像素911、912和913无需对光敏感，因此缩减光电转换元件D1的面积几乎未影响所读出的黑电平基准信号。
图25～29是示出不具有光电转换元件的遮光像素的布局的变形例的图。与图12中的第三遮光像素930的附图标记和符号相同的附图标记和符号表示相同的部件。尽管像素被遮光，但没有示出遮光部件801。除了遮光像素不包括图7中由区域301所表示的光电转换元件D1以外，该遮光像素具有与图7中的截面相同的截面。
遮光像素931、932、933、934和935不具有光电转换元件。虚线111表示感光像素110的大小以进行比较。驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)为W7且栅极长度(沟道长度)为L7。
使遮光像素931的水平方向上的大小减小以等于遮光像素911的大小。使遮光像素932的垂直方向上的大小减小以等于遮光像素912的大小。使遮光像素933的水平方向和垂直方向上的大小减小以等于遮光像素913的大小。与遮光像素932相比，使遮光像素934的垂直方向上的大小减小得更多。与遮光像素933相比，使遮光像素935的垂直方向上的大小减小得更多。
由于不存在光电转换元件D1，因此遮光像素931、932、933、934和935不受光电转换元件D1中所生成的暗电流的影响。所读出的黑电平基准信号中的噪声大大小于由第一遮光像素910和第二遮光像素920所生成的噪声。
将解释将这些遮光像素应用于图5以及图14～21所示的像素阵列的情况。
(1)在HOB区域中排列遮光像素911或931、并且在VOB区域中排列遮光像素910或930的情况
如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比，遮光像素911或931更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声。另外，遮光像素911或931的水平大小小于感光像素110的水平大小。对于相同的面积，可以增加遮光像素的数量，从而进一步有效地降低噪声。如果无需增加遮光像素的数量，则可以缩减HOB区域的面积，从而产生低的制造成本。
如图17、18和21所示，在HOB和VOB区域共用的区域中，排列遮光像素911或931就可以了。当在HOB区域中排列遮光像素911、并且在VOB区域中排列遮光像素910时，在共用区域中排列遮光像素911。当在HOB区域中排列遮光像素911、并且在VOB区域中排列遮光像素930时，在共用区域中排列遮光像素931。当在HOB区域中排列遮光像素931时，在共用区域中排列遮光像素931。该布置可以改善各个OB区域之间的像素结构的连接。因此，可以在不影响有效像素区域60中的感光像素110的特性的情况下，去除噪声。
(2)在HOB区域中排列遮光像素910或930、并且在VOB区域中排列遮光像素912、932或934的情况
第一至第三实施例已经阐明，与感光像素110相比，这些遮光像素更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声。另外，遮光像素912、932或934的垂直大小小于感光像素110的垂直大小。对于相同的面积，可以增加遮光像素的数量，从而进一步有效地降低噪声。如果无需增加遮光像素的数量，则可以缩减VOB区域的面积，从而降低制造成本。
如图17、18和21所示，在HOB和VOB区域共用的区域中，排列遮光像素912、932或934就可以了。当在HOB区域中排列遮光像素910、并且在VOB区域中排列遮光像素912时，在共用区域中排列遮光像素912。当在HOB区域中排列遮光像素930、并且在VOB区域中排列遮光像素912时，在共用区域中排列遮光像素932。当在VOB区域中排列遮光像素932时，在共用区域中排列遮光像素932。当在VOB区域中排列遮光像素934时，在共用区域中排列遮光像素934。该布置可以改善各个OB区域之间的像素结构的连接。因此，可以在不影响有效像素区域60中的感光像素110的特性的情况下，去除噪声。
(3)在HOB区域中排列遮光像素911或931、并且在VOB区域中排列遮光像素912、932或934的情况
第一至第三实施例已经阐明，与感光像素110相比，这些遮光像素更有效地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声。另外，遮光像素911或931的水平大小小于感光像素110的水平大小。此外，遮光像素912、932或934的垂直大小小于感光像素110的垂直大小。对于相同的面积，可以增加遮光像素的数量，从而进一步有效地降低噪声。如果无需增加遮光像素的数量，则可以缩减HOB区域和VOB区域的面积，从而降低制造成本。
如图17、18和21所示，在HOB和VOB区域共用的区域中，排列遮光像素912、932或934就可以了。当在HOB区域中排列遮光像素911、并且在VOB区域中排列遮光像素912时，在共用区域中排列遮光像素913。当在HOB区域中排列遮光像素931、并且在VOB区域中排列遮光像素912时，在共用区域中排列遮光像素933。当在VOB区域中排列遮光像素932时，在共用区域中排列遮光像素933。当在VOB区域中排列遮光像素934时，在共用区域中排列遮光像素935。该布置可以改善各个OB区域之间的像素结构的连接。因此，可以在不影响有效像素区域60中的感光像素110的特性的情况下，去除噪声。
将解释基于上述理念将遮光像素911、912、913、931、932、933、934和935应用于图18中的像素阵列。
第一阵列示例
在用作第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在用作第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素911。在用作第一VOB区域的OB区域650中排列遮光像素912。在用作第一VOB区域的OB区域651中排列遮光像素913。在用作第二HOB区域的OB区域652中排列遮光像素913。在用作第二VOB区域的OB区域660中排列遮光像素912。在用作第二VOB区域的OB区域661和662中排列遮光像素913。
此时，第一和第二HOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件被设置为：
第二HOB区域的W＞第一HOB区域的W＞有效像素区域的W1，并且
第二HOB区域的L＞第一HOB区域的L＞有效像素区域的L1。
在这些条件下，可以进一步降低由第二HOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。
此外，第一和第二VOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件被设置为：
第一VOB区域的W＞第二VOB区域的W＞有效像素区域的W1，并且
第一VOB区域的L＞第二VOB区域的L＞有效像素区域的L1。
在这些条件下，可以进一步降低由第一VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
第二阵列示例
在用作第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在用作第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素931。在用作第一VOB区域的OB区域650中排列遮光像素912。在用作第一VOB区域的OB区域651中排列遮光像素913。在用作第二HOB区域的OB区域652中排列遮光像素933。在用作第二VOB区域的OB区域660中排列遮光像素932。在用作第二VOB区域的OB区域661中排列遮光像素933。在用作第二VOB区域的OB区域662中排列遮光像素933。
同样此时，第一和第二HOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为具有与第一阵列示例中的条件相同的条件。在这些条件下，可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。第一和第二VOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为具有与第一阵列示例中的条件相同的条件。结果，可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
由于在第二HOB区域和第二VOB区域中排列了不具有光电转换元件D1的遮光像素，因此这些区域不受光电转换元件D1中所生成的暗电流的影响。因此，所读出的黑电平基准信号中的噪声大大小于由第一HOB区域和第一VOB区域中的遮光像素所生成的噪声。
第三阵列示例
在用作第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在用作第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素931。在用作第一VOB区域的OB区域650中排列遮光像素932。在用作第一VOB区域的OB区域651中排列遮光像素933。在用作第二HOB区域的OB区域652中排列遮光像素933。在用作第二VOB区域的OB区域660中排列遮光像素934。在用作第二VOB区域的OB区域661中排列遮光像素935。在用作第二VOB区域的OB区域662中排列遮光像素935。
同样此时，第一和第二HOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为具有与第一阵列示例中的条件相同的条件。可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。第一和第二VOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为具有与第一阵列示例中的条件相同的条件。结果，可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
由于在这些区域中排列了不具有光电转换元件D1的遮光像素，因此第二HOB区域以及第一和第二VOB区域不受光电转换元件D1中所生成的暗电流的影响。因此，所读出的黑电平基准信号中的噪声大大小于由第一HOB区域中的遮光像素所生成的噪声。
第二VOB区域中的遮光像素934和935在纵向大小上小于第一VOB区域中的遮光像素932和933。对于相同的面积，可以增加遮光像素的数量，从而进一步有效地降低噪声。如果无需增加遮光像素的数量，则可以缩减HOB区域的面积，从而降低制造成本。
将说明将遮光像素911、912、913、931、932、933、934和935应用于图21中的像素阵列。
第四阵列示例
在用作第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在用作第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素911。在用作第四VOB区域的OB区域690中排列遮光像素912。在用作第四VOB区域的OB区域691中排列遮光像素913。在用作第四VOB区域的OB区域692中排列遮光像素913。在用作第五VOB区域的OB区域700中排列遮光像素932。在用作第五VOB区域的OB区域701和702中排列遮光像素933。
同样此时，第一和第二HOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为具有与第一阵列示例中的条件相同的条件。可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。第四和第五VOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为：
第五VOB区域的W＞第四VOB区域的W＞有效像素区域的W1，并且
第五VOB区域的L＞第四VOB区域的L＞有效像素区域的L1。
在这些条件下，可以进一步降低由第五VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
由于在第五VOB区域中排列了不具有光电转换元件D1的遮光像素，因此该区域不受光电转换元件D1中所生成的暗电流的影响。因此，所读出的黑电平基准信号中的噪声大大小于由第四VOB区域中的遮光像素所生成的噪声。
第五阵列示例
在用作第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在用作第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素931。在用作第四VOB区域的OB区域690中排列遮光像素932。在用作第四VOB区域的OB区域691中排列遮光像素933。在用作第四VOB区域的OB区域692中排列遮光像素933。在用作第五VOB区域的OB区域700中排列遮光像素934。在用作第五VOB区域的OB区域701中排列遮光像素935。在用作第五VOB区域的OB区域702中排列遮光像素935。
同样此时，第一和第二HOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为具有与第一阵列示例中的条件相同的条件。因此，可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位校正误差。
第四和第五VOB区域的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L被设置为具有与第四阵列示例中的条件相同的条件。可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
由于在第二HOB区域、以及第四和第五VOB区域中排列了不具有光电转换元件D1的遮光像素，因此这些区域不受光电转换元件D1中所生成的暗电流的影响。因此，所读出的黑电平基准信号中的噪声大大小于由第一HOB区域中的遮光像素所生成的噪声。
第五VOB区域中的遮光像素934和935在垂直大小上小于第四VOB区域中的遮光像素932和933。对于相同面积，可以增加遮光像素的数量，从而进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声校正误差。
如从第一至第六实施例显而易见，与感光像素相比较，本发明的各实施例中的遮光像素可以降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声。
在第四、第五和第六实施例中，HOB区域的数量是一个或两个。然而，可以在三个以上的HOB区域中改变遮光像素的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L、或者遮光像素的水平大小。
在第四、第五和第六实施例中，VOB区域的数量是一个或两个。然而，可以在三个以上的VOB区域中改变遮光像素的驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L、或者遮光像素的垂直大小。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种图像传感器，包括：
有效像素，其具有用于将光信号转换成电荷的光电转换单元、用于将电荷转换成电压的电荷电压转换单元、以及用于放大电荷电压转换单元的电压的像素放大器；以及
黑电平基准像素，其具有电荷电压转换单元、用于放大电荷电压转换单元的电压的像素放大器、以及用于复位电荷电压转换单元的复位晶体管，并且被遮光，
其中，所述有效像素的像素放大器和所述黑电平基准像素的像素放大器各自包括栅极连接至相应的电荷电压转换单元的至少一个驱动晶体管，以形成源极跟随器电路，
并且所述黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度，或者所述黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述黑电平基准像素不包括光电转换单元。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述有效像素包括用于控制从光电转换单元到电荷电压转换单元的电荷传送的传送晶体管，并且所述黑电平基准像素包括传送晶体管。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述黑电平基准像素包括第一黑电平基准像素、和与所述第一黑电平基准像素不同的第二黑电平基准像素。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第二黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度，或者所述第二黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度。
6.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第二黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度大于所述第一黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度，或者所述第二黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度大于所述第一黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度。
7.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第一黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度，或者所述第一黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度。
8.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第二黑电平基准像素包括用于复位电荷电压转换单元的复位晶体管。
9.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第二黑电平基准像素不包括光电转换单元。
10.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第二黑电平基准像素包括用于控制从光电转换单元到电荷电压转换单元的电荷传送的传送晶体管。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，所述有效像素包括用于控制从光电转换单元到电荷电压转换单元的电荷传送的传送晶体管，并且所述第二黑电平基准像素包括传送晶体管。
12.一种摄像设备，包括：
图像传感器，其包括有效像素和黑电平基准像素，所述有效像素具有用于将光信号转换成电荷的光电转换单元、用于将电荷转换成电压的电荷电压转换单元、以及用于放大电荷电压转换单元的电压的像素放大器，并且所述黑电平基准像素具有电荷电压转换单元、用于放大电荷电压转换单元的电压的像素放大器、以及用于复位电荷电压转换单元的复位晶体管，并且被遮光；以及
校正电路，其通过使用从所述黑电平基准像素输出的黑电平基准信号来校正从所述有效像素输出的图像信号，
其中，所述有效像素的像素放大器和所述黑电平基准像素的像素放大器各自包括栅极连接至相应的电荷电压转换单元的至少一个驱动晶体管，以形成源极跟随器电路，
并且所述黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极宽度，或者所述黑电平基准像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度大于所述有效像素的像素放大器的驱动晶体管的栅极长度。
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