CN101959014B - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及摄像设备及其控制方法。所述摄像设备包括：图像传感器，其包括有效像素、第一黑电平基准像素以及与所述第一黑电平基准像素不同的第二黑电平基准像素；以及处理单元，其基于来自所述第一黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第一处理，并且基于来自所述第二黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第二处理，其中，所述第一黑电平基准像素和所述第二黑电平基准像素各自包括用于将电荷转换成电压的电荷电压转换器和用于放大所述电荷电压转换器的电压的像素放大器，以及所述第一黑电平基准像素的像素放大器的结构不同于所述第二黑电平基准像素的像素放大器的结构。

Description

摄像设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及摄像设备中针对黑电平基准像素(OB像素)的噪声降低技术。
背景技术
近来，图像传感器的进步已经带来电子静止照相机和摄像机等的摄像设备的显著发展。以CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器为代表的图像传感器包括多个像素按行方向和列方向排列的像素阵列，并且由布置有感光像素的有效像素区域和布置有被遮光的黑电平基准像素(OB像素)的OB区域构成。使用这种图像传感器的摄像设备包括使用OB像素来去除随着温度等的条件的变化而极大变化的暗电流的DC分量、以及伴随着电源变化的信号的低频变化的OB钳位电路。
理论上，可以使用垂直(V)OB或水平(H)OB作为对于这种OB钳位的钳位基准(黑电平基准)。然而，这是基于无论OB钳位电路的系统如何都从OB区域输出正常像素输出的前提的。如果在OB区域中存在所谓的像素缺陷，则钳位信息包含除适当的OB像素信息以外的信息，从而引起钳位误差。这导致图像质量劣化。特别地，在采用HOB钳位时，仅在目标线上发生钳位误差(钳位偏移)，这使得目标线的电平与上下线的电平不同。该信号电平差异作为非常明显的水平条纹噪声而显现。即，存在微小缺陷将导致图像质量变差。
另外，由OB像素所产生的噪声是水平条纹噪声的原因。因此，需要通过使用尽可能多的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所公开的技术是以下方法：该方法通过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，来在摄像设备的工作条件(温度和曝光时间)的范围内，防止在OB钳位时由OB像素缺陷所引起的图像质量劣化。然而，该方法在OB区域中设置了与正常有效像素区域相比更加严格的缺陷判断标准，因此降低了图像传感器的产量，从而导致成本增加。
另外，根据日本特开2002-064196所公开的技术，在包括由具有光电转换器的第一OB像素和不具有光电转换器的第二OB像素构成的OB区域的图像传感器中，该方法通过使用不包括由光电转换器产生的像素缺陷的第二OB像素来进行稳定的HOB钳位，并且通过在信号处理电路中使用第一OB像素的平均值来去除暗电流的DC分量。此外，日本特开2003-134400公开了通过将与日本特开2002-064196中的OB区域的配置相同的配置应用于CMOS图像传感器所获得的结构。
使用CMOS图像传感器的摄像设备包括噪声去除电路，该噪声去除电路包括各垂直信号线的采样/保持电路和开关晶体管，以去除由各个像素的像素放大器的放大晶体管之间的阈值变化所产生的像素不均匀。然而，各个垂直信号线所配置的电路中的晶体管之间的阈值变化在各个列上产生不同类型的噪声，从而产生再现图像上的垂直条纹噪声，由此造成新的问题。
为了去除该垂直条纹噪声，已经提出以下方法。日本特开2000-261730和日本特开2006-025146所公开的技术是用于通过将从各列的VOB区域读取的多个OB线信号相加来生成一个线的校正信号、并从来自有效像素区域的有效像素线信号减去该校正信号来去除垂直条纹噪声的方法。
随着近来像素数量增大的趋势和半导体微型制造技术的进步，图像传感器的像素面积趋于减小。伴随着该趋势，各像素中所包括的各元件也趋于减小。例如，考虑各像素放大器的放大晶体管的小型化的情况，该放大晶体管是用于放大与由相应的光电转换器所生成的电荷相对应的信号的MOS晶体管。
设W是放大晶体管的栅极宽度，L是栅极长度，并且Cox是每单位面积的栅极绝缘膜电容，则已知由放大晶体管所生成的噪声与(W×L×Cox)的平方根成反比。即，随着放大晶体管的大小缩小以减小栅极宽度或栅极长度，由该放大晶体管所生成的随机噪声增加。结果，即使在使用CMOS图像传感器的摄像设备中，如上所述，缩小像素面积也将增加由有效像素区域和OB区域中的像素放大器的放大晶体管所生成的随机噪声。
根据日本特开2002-064196和日本特开2003-134400，由于通过使用从HOB区域读取的黑电平基准信号来执行钳位操作，因此随着由像素放大器的放大晶体管所生成的并且包括在黑电平基准信号中的噪声的量增加，钳位精度下降。这导致图像质量劣化。尽管可以通过增加HOB区域中的像素数量来减轻该问题，但图像传感器的面积不期望地增大，从而产生其它的问题。
日本特开2000-261730和日本特开2006-025146所公开的技术通过使用从VOB区域读取的黑电平基准信号来校正从有效像素区域读取的信号中的垂直条纹噪声。由于该原因，随着由像素放大器的放大晶体管所生成的并且包括在黑电平基准信号中的噪声的量增加，校正精度下降，从而导致图像质量劣化。尽管可以通过增加要使用的VOB区域中的线数来提高校正信号的精度，但普通的图像传感器具有横向视角。由于该原因，与增加HOB区域中的线数相比，增加VOB区域中的线数对图像传感器的面积的增大的影响将更大。
在使用HOB像素进行钳位时，可以使用在包括钳位用的HOB像素的线之前读取的HOB像素的信号，以进行钳位用的积分。然而，由于针对各列的加法处理，因此允许仅使用数量与VOB区域中的线的数量相等的VOB像素来校正垂直条纹噪声。因此，难以获得充足数量的VOB像素以生成垂直条纹噪声的校正信号。
发明内容
已经考虑到以上问题而作出本发明，并且本发明实现了用于降低从钳位操作和垂直条纹噪声校正等的信号处理所使用的黑电平基准像素读取的黑电平基准信号中所包括的噪声的技术。
根据本发明的第一方面，提供一种摄像设备，包括：图像传感器，其包括有效像素、第一黑电平基准像素以及与所述第一黑电平基准像素不同的第二黑电平基准像素；以及处理单元，其基于来自所述第一黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第一处理，并且基于来自所述第二黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第二处理，其中，所述第一黑电平基准像素和所述第二黑电平基准像素各自包括用于将电荷转换成电压的电荷电压转换器和用于放大所述电荷电压转换器的电压的像素放大器，以及所述第一黑电平基准像素的像素放大器的结构不同于所述第二黑电平基准像素的像素放大器的结构。
另外，根据本发明的第二方面，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括图像传感器，所述图像传感器包括有效像素、第一黑电平基准像素以及与所述第一黑电平基准像素不同的第二黑电平基准像素，所述控制方法包括以下步骤：使所述第一黑电平基准像素和所述第二黑电平基准像素各自包括用于将电荷转换成电压的电荷电压转换器和用于放大所述电荷电压转换器的电压的像素放大器，其中，所述第一黑电平基准像素的像素放大器的结构不同于所述第二黑电平基准像素的像素放大器的结构；以及基于来自所述第一黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第一处理，并且基于来自所述第二黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第二处理。
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框图；
图3是示出图像传感器的感光像素的详细配置的电路图；
图4是示出图像传感器的采样/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是图像传感器的像素的截面图；
图8是示出图像传感器的遮光像素的详细配置的图；
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配置的图；
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14A～14E是各自示出图像传感器的像素阵列的图；
图15A～15C是各自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遮光像素的布局的图；
图17是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图18是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图19是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图20是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图21是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；
图22是示出图像传感器的遮光像素的布局的图；以及
图23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。注意，以下所述的实施例各自均为用于实现本发明的方式的例子，并且应当根据应用了本发明的设备的配置或各种条件，根据需要进行修改或改变。本发明不局限于以下实施例。
图1是示出根据本发明实施例的摄像设备的配置的框图。根据本实施例的摄像设备由电子静止照相机、摄像机等来实现，并且包括能够显示由高分辨率图像传感器所获得的图像的图像显示单元、和能够记录的图像记录单元。图1中的摄像设备包括光学系统1、图像传感器2、驱动电路单元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单元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，用于使图像传感器2聚焦于被摄体；变焦透镜，用于进行光学变焦；光圈，用于调整被摄体的亮度；以及快门，用于控制曝光。驱动电路单元3驱动这些组件。图像传感器2包括在水平方向和垂直方向上排列的多个像素、以及用于按预定顺序输出从这些像素读取的信号的电路。驱动电路单元3根据来自同步控制单元10的控制信号，通过向光学系统1和图像传感器2供给恒定电压或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。驱动电路单元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，并且预处理单元4包括用于去除从图像传感器2输出的模拟信号中所包括的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包括用于调整噪声被去除了的信号的振幅的增益控制放大器、以及用于将振幅被调整了的模拟信号转换成数字信号的A/D转换电路。
在本发明的该实施例中，预处理单元4(处理部件)使用从VOB区域或HOB区域读取的黑电平基准信号执行钳位操作。预处理单元4的钳位电路在钳位脉冲保持有效的钳位时间段期间检测来自VOB区域或HOB区域的输出信号，在预定时间段内对检测到的输出信号进行积分，并通过使用积分得到的信号作为钳位电压来执行钳位操作。然后，预处理单元4从检测之前的输出信号减去钳位电压和预定的钳位基准电压之间的差，并反馈由此产生的信号，由此使钳位电路的钳位电压会聚成钳位基准电压。预处理单元4以利用钳位电压钳位后的OB区域作为基准，进行后续的信号处理。
可以通过改变在钳位电路中积分得到的钳位电压与预定的钳位基准电压之间的差的反馈比来改变钳位时间常数(效应)。例如，增大钳位时间常数则减小反馈比。在这种情况下，使钳位电压会聚成基准钳位电压需要时间。然而，即使在输出信号变化的情况下，也可以进行稳定的钳位。减小钳位时间常数则增大反馈比。这加速了会聚成基准钳位电压。然而，钳位操作灵敏地应对输出信号的变化。来自同步控制单元10的控制信号控制钳位时间常数的变化。
由来自同步控制单元10的控制信号控制信号处理单元5(处理部件)，以在对从预处理单元4发送来的被转换成数字信号的输出信号进行适当的信号处理时，将该输出信号转换成图像数据，并将转换成数字信号的图像数据输出至存储单元6或图像记录单元8。信号处理单元5还对来自存储单元6或图像记录单元8的、转换成数字信号的输出信号或图像数据进行信号处理。另外，信号处理单元5具有用于从来自图像传感器2的输出信号检测聚焦状态和曝光量等的测光数据、并将检测信号发送至同步控制单元10的功能，并且包括用于执行垂直条纹噪声的校正操作的校正电路。
可以通过根据从VOB区域读取的黑电平基准信号生成一个线的校正信号、并从来自图像传感器的输出信号减去该校正信号，来校正垂直条纹噪声。在本实施例中，信号处理单元5使用从HOB区域读取的黑电平基准信号来执行数字钳位操作。可以通过对黑电平基准信号相加并进行平均化、并且从来自图像传感器的输出信号减去由此产生的信号来执行数字钳位处理。由于存储单元6、图像显示单元7、图像记录单元8和操作单元9具有一般的结构，因此将省略对它们的详细说明。同步控制单元10根据来自操作单元9的指令控制整个摄像设备。同步控制单元10还根据从信号处理单元5发送来的聚焦状态和曝光量等的测光数据，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。此外，同步控制单元10可以检测存储单元6的使用状态、图像记录单元8的存储器的安装/拆卸状态和图像记录单元8的使用状态。
接着，将参考图2～4来详细说明图像传感器2。为了说明方便，参考图2，图像传感器2的像素数量为水平方向上3个像素并且垂直方向上3个像素。然而，本发明不限于此。参考图2，像素11是将入射光(光信号)转换成电信号的像素(感光像素)其中之一。由(1，1)代表表示像素在水平方向(H)和垂直方向(V)上的位置的地址。除了不同的垂直控制线和不同的垂直信号线连接至各个像素以外，所有的像素具有相同的配置。由(V，H)代表表示各像素的位置的地址。
图3是示出像素11的配置的示例的电路图。参考图3，虚线所围绕的部分与经由垂直控制线201和垂直信号线101连接至其它电路的像素11相对应。垂直控制线201共同连接至一个水平行上的像素，并且同时控制一个水平行上的像素，以使得能够进行复位或信号读取操作。垂直信号线101共同连接至一个垂直列上的像素，并输出像素信号。注意，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(光电转换器)将光转换成电荷，并且存储转换成的电荷。P-N结的P侧接地，并且N侧连接至传送晶体管(传送开关)T3的源极。传送晶体管(传送开关)T3的栅极连接至传送控制线261，并且漏极连接至FD电容器C1，以控制从光电转换元件D1向FD电容器C1传送电荷。FD电容器C1(电荷电压转换器)在将从光电转换元件D1传送来的电荷转换成电压时存储该电荷。复位晶体管(复位开关)T1的栅极连接至复位控制线221，漏极连接至电源Vd，并且源极连接至FD电容器C1以复位FD电容器C1的电压。驱动晶体管Td1是形成像素放大器的晶体管。驱动晶体管Td1的栅极、漏极和源极分别连接至FD电容器C1、电源Vd和选择晶体管(选择开关)T2。驱动晶体管Td1输出与FD电容器C1的电压相对应的电压。选择晶体管(选择开关)T2的栅极和源极分别连接至垂直地址线241和垂直信号线101。选择晶体管T2将来自驱动晶体管Td1的输出作为像素11的输出信号输出至垂直信号线101。
返回参考图2，负荷晶体管Ts1分别连接至垂直信号线101、垂直信号线102和垂直信号线103，以使得漏极连接至垂直信号线101～103，并且栅极和源极接地。在该配置中，负荷晶体管Ts1用作栅极接地的恒定电流源。经由相应的垂直信号线101～103彼此连接的列上的像素11的负荷晶体管Ts1和驱动晶体管Td1构成用作像素放大器的源极跟随器电路。垂直控制电路200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，按预定顺序选择连接至要读取的像素的垂直控制线201、垂直控制线202和垂直控制线203，由此控制各个像素的快门操作和读取操作。由SH控制线49和50控制采样/保持电路13，并且采样/保持电路13可以将经由垂直信号线101～103发送来的、来自像素的信号发送至输出电路14。输出电路14包括用作差分放大电路的电流放大电路或电压放大电路。输出电路14将发送来的信号放大成适当的电流或电压，并经由输出端子15将该电流或电压输出至预处理单元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/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/保持电路13的配置的示例。采样/保持电路13包括由SH控制线49和50所控制的晶体管T49和T50、由水平控制线401～403所控制的晶体管T421～T423和T441～T443以及存储经由晶体管T49和T50发送来的信号的存储电容器C421～C423和C441～C443。假定在本实施例中，除驱动晶体管Td1和负荷晶体管Ts1以外的晶体管作为随着连接至栅极的控制线接通和断开而接通和断开的开关作用。
在这种情况下，以下将说明图像传感器2的噪声读取操作和像素信号读取操作。各垂直控制线控制一个水平行上的所有像素，由此将说明像素(1，1)作为例子。这同样适用于其它像素的操作。首先将说明在读取图像传感器2中的一个水平行上的像素的情况下的噪声读取操作。在传送晶体管T3断开时，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，然后断开复位晶体管T1。然后，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。该信号被定义为噪声信号。读出这种噪声信号的操作被定义为噪声读取操作。然后，垂直地址线241根据需要断开选择晶体管T2。在噪声读取操作时的采样/保持电路13中，晶体管T421～T423断开，并且在SH控制线49的控制下接通晶体管T49，以将发送至垂直信号线101～103的噪声信号存储在存储电容器C421～C423中。之后，晶体管T49断开以将噪声信号保持在采样/保持电路13中。
接着将说明像素信号读取操作。在复位晶体管T1断开时，传送控制线261接通传送晶体管T3，以将电荷从光电转换元件D1传送至FD电容器C1。将在FD电容器C1中生成的噪声信号与从光电转换元件D1传送来的电荷相加。然后，对由此产生的信号进行电荷电压转换，作为像素信号。然后，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。该信号被定义为像素信号。读取该像素信号的操作被定义为像素信号读取操作。然后，垂直地址线241根据需要断开选择晶体管T2。在像素信号读取操作时的采样/保持电路13中，在晶体管T441～T443断开时，在SH控制线50的控制下接通晶体管T50，以将发送至垂直信号线101～103的像素信号存储在存储电容器C441～C443中。之后，晶体管T50断开以将像素信号保持在采样/保持电路13中。
根据以上说明，分别执行噪声读取操作和像素信号读取操作。然而，可以按以下方式作为连续信号读取操作执行从噪声读取到像素信号读取的一系列操作。
在连续信号读取操作中，首先进行噪声读取操作。当要读取图像传感器2中的一个水平行上的像素时，在传送晶体管T3断开时，复位控制线221接通复位晶体管T1以复位FD电容器C1的电容，然后断开复位晶体管T1。
然后，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101～103。该信号变为噪声信号。在晶体管T421～T423断开时，在SH控制线49的控制下接通晶体管T49，以将信号存储在存储电容器C421～C423中。之后，晶体管T49断开以将该信号保持在采样/保持电路13中。
在该状态下，由于在像素(1，1)处复位晶体管T1保持断开，因此像素信号读取操作继续。
在传送控制线261接通传送晶体管T3时，从光电转换元件D1向FD电容器C1传送电荷。将在FD电容器C1中生成的噪声信号与从光电转换元件D1传送来的电荷相加。然后，对由此产生的信号进行电荷电压转换，作为像素信号。在这种情况下，由于选择晶体管T2保持接通，因此将通过相加所获得的FD电容器C1的信号电压输出至垂直信号线101～103。该信号变为像素信号。在晶体管T441～T443断开时，在SH控制线50的控制下接通晶体管T50，以将信号存储在存储电容器C441～C443中。之后，晶体管T50断开以将信号保持在采样/保持电路13中。
然后，垂直地址线241根据需要断开选择晶体管T2。以上操作是连续信号读取操作。
然后，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，以顺次接通晶体管T421～T423以及T441～T443。将与所选择的水平控制线相对应的、存储电容器C421～C423中所存储的噪声信号和存储电容器C441～C443中所存储的噪声信号分别输出至水平噪声线501和水平信号线502。以这种方式，经由输出电路14输出采样/保持电路13中所保持的与一个水平行相对应的像素信号和噪声信号之间的差分输出。对所有的像素进行以上操作将完成与一帧相对应的读取操作。
本实施例执行从像素信号减去在复位与像素放大器的驱动晶体管Td1的输入相对应的FD电容器C1时所生成的噪声信号的操作。这使得可以有效地去除由构成像素的晶体管或存储电容器的变化所引起的各像素的偏移噪声。对于由各像素放大器的驱动晶体管Td1所生成的随机噪声，如果在噪声读取操作中生成的随机噪声的大小不同于在像素信号读取操作中生成的随机噪声的大小，则即使在从像素信号减去噪声信号的操作之后，也残留噪声。特别地，如果在噪声读取操作中生成的随机噪声的符号与在像素信号读取操作中生成的随机噪声的符号相反，则从像素信号减去噪声信号将增大随机噪声。
如果由VOB区域中的OB像素生成这种随机噪声，则预处理单元4不可能获得VOB钳位(垂直方向上的钳位处理)所需的数量的正常黑电平基准信号。结果，预处理单元4在未使钳位电压会聚成钳位基准电压的情况下，将错误地钳位了的输出信号发送至信号处理单元5。另外，当由HOB区域中的OB像素生成这种随机噪声时，预处理单元4不可能获得HOB钳位(水平方向上的钳位处理)所需的数量的正常黑电平基准信号。结果，预处理单元4在各个线上在不同的钳位电压下进行钳位操作，由此生成水平条纹噪声。
另外，即使在根据本实施例的摄像设备中，由于构成各列的采样/保持电路的晶体管或存储电容器的变化、或者针对噪声读取操作和像素信号读取操作的不同的信号路径，也在采样/保持电路之间生成输出差。这影响一个垂直列，从而产生垂直条纹噪声。可以通过由信号处理单元5根据从VOB区域读取的黑电平基准信号生成一个线的校正信号、并且从自图像传感器输出的输出信号减去该校正信号，来校正该垂直条纹噪声。然而，如果在VOB区域中生成该随机噪声，则不可能生成正确的针对垂直条纹噪声的校正信号。如上所述，当校正垂直条纹噪声时，该设备仅可以确保VOB区域中少量的线数，与VOB钳位或HOB钳位相比，该操作更容易受由OB像素所生成的随机噪声影响。以下是用于降低由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、和使用从OB区域读取的黑电平基准信号的摄像设备的操作。
第一实施例
除图1～4以外，将参考图5～9来说明本发明的第一实施例。图5是示出本发明的第一实施例中的图像传感器2的像素阵列的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的感光像素(图3)的有效像素区域；附图标记61表示排列有遮光像素(第一黑电平基准像素)的第一OB区域(黑电平基准像素的区域)；并且附图标记62表示排列有遮光像素(第二黑电平基准像素)的第二OB区域(黑电平基准像素的区域)。根据以上参考图2所进行的说明，图像传感器2的像素数量为水平方向上3个像素并且垂直方向上3个像素。参考图5，假定图像传感器具有对于使用黑电平基准信号的钳位操作或垂直条纹噪声校正操作(垂直条纹噪声校正处理)而言充分的像素数量。
图6是示出包括光电转换元件的感光像素(图3)的布局的图。参考图6，没有示出除了光电转换元件D1、FD电容器C1、各个晶体管的栅极、源极和漏极、以及内部连线以外的组件。另外，简化示出这些内部连线。与图3中的附图标记相同的附图标记在图6中表示相同的组件。附图标记110表示包括光电转换元件的感光像素。附图标记T3g表示传送晶体管T3的栅极；附图标记T1g表示复位晶体管T1的栅极；附图标记Td1g表示驱动晶体管Td1的栅极；并且附图标记T2g表示选择晶体管T2的栅极。FD电容器C1经由内部连线308连接至驱动晶体管的栅极Td1g。附图标记W1表示驱动晶体管Td1的栅极宽度；并且附图标记L1表示栅极长度。在这种情况下，W1和L1可以分别表示驱动晶体管的栅极Td1g的沟道宽度和沟道长度。感光像素110被排列在有效像素区域60中。
图7示出包括位于从图6中的光电转换元件D1到垂直信号线101的连接部的范围中的晶体管的沟道区域的截面。附图标记301表示光电转换元件D1；并且附图标记302表示FD电容器C1部分，其还用作传送晶体管T3的漏极和复位晶体管T1的源极之间的连接部。该部分还用作将FD晶体管C1连接至驱动晶体管的栅极Td1g的内部连线308的连接部。附图标记303表示电源Vd的内部连线306的连接部，并且还表示复位晶体管T1的漏极和驱动晶体管Td1的漏极之间的连接部；附图标记304表示驱动晶体管Td1的源极和选择晶体管T2的漏极之间的连接部；附图标记305表示作为选择晶体管T2的源极的垂直信号线101的连接部；附图标记311表示传送晶体管T3的沟道部分；附图标记312表示复位晶体管T1的沟道部分；附图标记313表示驱动晶体管Td1的沟道部分；并且附图标记314表示选择晶体管T2的沟道部分。
图8是示出包括光电转换元件的遮光像素的图。虚线所围绕的部分表示遮光像素91，其中，除了遮光像素91具有遮光部801以外，遮光像素91具有与图3中的像素的配置相同的配置。图9示出包括光电转换元件的第一遮光像素的布局。与图8中的附图标记和符号相同的附图标记和符号在图9中表示相同的组件。尽管被遮光，但没有示出遮光部801。该配置的截面与图7所示的截面相同。附图标记910表示包括光电转换元件的第一遮光像素。第一遮光像素910在水平方向和垂直方向上的长度与感光像素110在水平方向和垂直方向上的长度相同。另外，由W2和L2分别表示驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)和栅极长度(沟道长度)。
以下是在第一OB区域61和第二OB区域62分别用作HOB区域和VOB区域、并且在各区域中排列第一遮光像素910的情况下摄像设备的操作。在根据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输出的输出信号钳位。此时，预处理单元4可以通过使用从作为VOB区域的第二OB区域62读取的黑电平基准信号来执行VOB钳位，并且通过使用从作为HOB区域的第一OB区域61读取的黑电平基准信号来执行HOB钳位。
信号处理单元5通过使用从作为VOB区域的第二OB区域62读取的黑电平基准信号生成一个线的校正信号，并从自有效像素区域60读取的输出信号减去该校正信号，由此执行垂直条纹噪声校正操作(第二处理)。另外，信号处理单元5对从作为HOB区域的第一OB区域61读取的黑电平基准信号相加并进行平均化，并从自有效像素区域60读取的输出信号减去由此得到的信号，由此执行数字钳位(第一处理)。
然而，如果从作为HOB区域的第一OB区域61读取的黑电平基准信号包括许多噪声，则由预处理单元4进行的HOB钳位操作将由于错误钳位而生成水平条纹噪声。另外，信号处理单元5即使通过数字钳位也不能够生成精确的黑电平基准信号。结果，由于错误钳位而产生信号的升高和切除等的问题。如果从作为VOB区域的第二OB区域62读取的黑电平基准信号包括许多噪声，则预处理单元4将被错误地钳位了的输出信号发送至信号处理单元5。另外，由信号处理单元5使用黑电平基准信号所进行的垂直条纹噪声校正操作不能够精确地生成校正信号。结果，垂直条纹噪声残留。将说明在以下三种情况下用于降低由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)降低叠加在HOB区域中的黑电平基准信号上的噪声的情况
可以通过如下来降低由HOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声：对作为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与有效像素区域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之间的关系进行设置，从而满足第一OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第一OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1。这可以防止错误钳位。
在这种情况下，即使第一OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第一OB区域中的L2＝有效像素区域中的L1，也可以获得一些噪声降低效果。即使第一OB区域中的W2＝有效像素区域中的W1、并且第一OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1，也可以获得一些噪声降低效果。此外，作为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可以被设置成第二OB区域中的W2＝有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L2＝有效像素区域中的L1。
(2)降低叠加在VOB区域中的黑电平基准信号上的噪声的情况
可以通过如下来降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声：对作为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与有效像素区域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之间的关系进行设置，从而满足第二OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1。这可以防止垂直条纹噪声的错误校正。
在这种情况下，即使第二OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L2＝有效像素区域中的L1，也可以获得一些噪声降低效果。即使第二OB区域中的W2＝有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1，也可以获得一些噪声降低效果。此外，作为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可以被设置成第一OB区域中的W2＝有效像素区域中的W1、并且第一OB区域中的L2＝有效像素区域中的L1。
(3)降低叠加在HOB区域和VOB区域中的黑电平基准信号上的噪声的情况
可以通过如下来降低由HOB区域和VOB区域中的驱动晶体管Td1生成的噪声，从而防止错误钳位和垂直条纹噪声的错误校正这两者：对作为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、作为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之间的关系进行设置，从而满足第一OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、第一OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1、第二OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1。
在这种情况下，只要第一OB区域中的W2和L2之一或第二OB区域中的W2和L2之一等于有效像素区域中的W1或L1，就可以获得一些噪声降低效果。考虑HOB钳位和垂直条纹噪声校正之间的比较。通过不仅使用来自进行钳位的行上的遮光像素的信号而且使用来自先前行上的遮光像素的信号，来进行HOB钳位。作为对比，通过对来自VOB区域中的垂直像素的信号相加并进行平均化、并使用由此产生的信号作为相应列的校正信号，来进行垂直条纹噪声校正。因此，理论上，垂直条纹噪声校正可以使用的遮光像素的数量小于HOB钳位可以使用的遮光像素的数量。即，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。
另外，由于图像传感器中的有效像素区域在水平方向上通常比在垂直方向上长，因此与HOB区域的增加相比，VOB区域的增加对图像传感器的面积的增大的影响更大。因此，在多数情况下，难以增加垂直方向上的遮光像素的数量。由于该原因，可以通过设置第二OB区域中的W2＞第一OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L2＞第一OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。在这种情况下，只要第一OB区域中的W2和L2之一或第二OB区域中的W2和L2之一等于有效像素区域中的W1或L1，就可以获得一些噪声降低效果。
第二实施例
接着，除图1～9以外，将参考图10来说明作为本发明的第二实施例的摄像设备。注意，根据本实施例的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，因此将通过使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进行说明。
图10是示出包括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在图10中表示相同的组件。尽管被遮光，但没有示出遮光部801。该配置的截面与图7所示的截面相同。附图标记920表示包括光电转换元件的第二遮光像素。第二遮光像素920在水平方向和垂直方向上的长度与感光像素110在水平方向和垂直方向上的长度相同。另外，由W3和L3分别表示驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)和栅极长度(沟道长度)。
在第二遮光像素920中，为了增大栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3，缩小光电转换元件D1的面积。为了增大栅极宽度(沟道宽度)W3，缩小光电转换元件D1在垂直方向上的面积。为了增大栅极长度(沟道长度)L3，缩小光电转换元件D1在水平方向上的面积。注意，由于第二遮光像素920无需对光敏感，因此即使光电转换元件D1的面积缩小也不会对要读取的黑电平基准信号产生过多影响。
由于可以以这种方式将栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3设置为大，因此与在感光像素110中相比，可以更多地降低由第二遮光像素920中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。在这种情况下，可以仅将栅极宽度(沟道宽度)W3设置为大，而将栅极长度(沟道长度)L3设置为与感光像素110的L1相等，从而不缩减光电转换元件D1在水平方向上的面积。即使在该配置中，也可以获得一些噪声降低效果。另外，可以仅将栅极长度(沟道长度)L3设置为大，而将栅极宽度(沟道宽度)W3设置为与感光像素110的W1相等，从而不缩减光电转换元件D1在垂直方向上的面积。即使在该配置中，也可以获得一些噪声降低效果。
以下是在将图5中的第一OB区域61和第二OB区域62分别定义为HOB区域和VOB区域的情况下摄像设备的操作。
(1)在第一OB区域61和第二OB区域62中排列第二遮光像素920的情况
显然，可以通过在以与第一实施例中的方式相同的方式设置有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1与第一OB区域61和第二OB区域62各自的栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3之间的关系时执行操作，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62中排列第二遮光像素920的情况
显然，可以通过在以与第一实施例中的方式相同的方式设置有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1与第一OB区域61的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2之间的关系时执行操作，来获得噪声降低效果。同样，可以通过在以与第一实施例中的方式相同的方式设置有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1与第二OB区域62的栅极宽度(沟道宽度)W3和栅极长度(沟道长度)L3之间的关系时执行操作，来获得噪声降低效果。
另外，还可以通过设置第二OB区域中的W3＞第一OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L3＞第一OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1，来进一步降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。在这种情况下，只要第一OB区域中的W2和L2其中之一或第二OB区域中的W3和L3其中之一等于有效像素区域中的W1或L1，就可以获得一些噪声降低效果。
显然，与本实施例中的情况(2)相同，即使在第一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，也可以获得噪声降低效果。另外，在本实施例中，为了增大栅极宽度(沟道宽度)W3，缩减光电转换元件D1在垂直方向上的面积。为了增大栅极长度(沟道长度)L3，缩减光电转换元件D1在水平方向上的面积。然而，只要缩减光电转换元件D1在垂直方向上的面积以增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，就可以根据驱动晶体管Td1的布局，颠倒光电转换元件D1的面积水平地或垂直地缩减的方向、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(水平方向或垂直方向)的组合。
第三实施例
接着，除图1～10以外，将参考图11～13来说明作为本发明的第三实施例的摄像设备。注意，根据本实施例的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，因此将通过使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进行说明。
图11是示出不包括光电转换元件的遮光像素的图。虚线所围绕的部分表示遮光像素93。该像素的特征在于具有遮光部801并且不具有光电转换元件D1。除了该特征以外，该像素具有与图3中的像素的配置相同的配置。图12示出不包括光电转换元件的第三遮光像素的布局。该布局等同于图9中光电转换元件D1被省略的布局。与图9中的附图标记和符号相同的附图标记和符号在图11中表示相同的组件。尽管被遮光，但没有示出遮光部801。除了该配置不包括图7中由附图标记301所表示的光电转换元件D1以外，该配置的截面与图7所示的截面相同。附图标记930表示不包括光电转换元件的第三遮光像素。第三遮光像素930在水平方向和垂直方向上的长度与感光像素110在水平方向和垂直方向上的长度相同。另外，由W4和L4分别表示驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)和栅极长度(沟道长度)。
图13示出不包括光电转换元件的第四遮光像素的布局。该布局等同于图10中光电转换元件D1被省略的布局。与图11中的附图标记和符号相同的附图标记和符号在图13中表示相同的组件。尽管被遮光，但没有示出遮光部801。除了该配置不包括图7中由附图标记301所表示的光电转换元件D1以外，该配置的截面与图7所示的截面相同。附图标记940表示不包括光电转换元件的第四遮光像素。第四遮光像素940在水平方向和垂直方向上的长度与感光像素110在水平方向和垂直方向上的长度相同。另外，由W5和L5分别表示驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)和栅极长度(沟道长度)。
第四遮光像素940的布局被设计成，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(沟道长度)L5。如上所述，在第三遮光像素930和第四遮光像素940中，由于可以将栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L设置为大，因此与在感光像素110中相比，在第三遮光像素930和第四遮光像素940中，可以更多地降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声。在这种情况下，可以仅增大栅极宽度(沟道宽度)W3，而将栅极长度(沟道长度)L3设置为与感光像素110的L1相等。即使在该配置中，也可以获得一些噪声降低效果。另外，可以仅增大栅极长度(沟道长度)L3，而将栅极宽度(沟道宽度)W3设置为与感光像素110的W1相等。即使在该配置中，也可以获得一些噪声降低效果。在这种情况下，由于第三遮光像素930和第四遮光像素940不包括光电转换元件D1，它们不受由光电转换元件D1所生成的暗电流的影响。由于该原因，这些像素中的读出的黑电平基准信号中的噪声远小于第一遮光像素910和第二遮光像素920中的噪声。
以下是在将图5中的第一OB区域61和第二OB区域62分别定义为HOB区域和VOB区域的情况下摄像设备的操作。
(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，可以通过在以与第一实施例中的方式相同的方式设置有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1与第一OB区域61的栅极宽度(沟道宽度)W2和栅极长度(沟道长度)L2之间的关系时执行操作，来获得噪声降低效果。同样，显然，可以通过在以与第一实施例中的方式相同的方式设置有效像素区域60的栅极宽度(沟道宽度)W1和栅极长度(沟道长度)L1与第二OB区域62的栅极宽度(沟道宽度)W4和栅极长度(沟道长度)L4之间的关系时执行操作，来获得噪声降低效果。在这种情况下，由于VOB区域中所排列的第三遮光像素930不包括光电转换元件D1，因此与第一遮光像素910相比较，从第三遮光像素930读取的黑电平基准信号没有包含太多的噪声。因此，该配置对于对噪声敏感的垂直条纹噪声校正是有效的。
另外，可以通过设置第二OB区域中的W4＞第一OB区域中的W2＞有效像素区域中的W1、并且第二OB区域中的L4＞第一OB区域中的L2＞有效像素区域中的L1，来进一步降低由VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。在这种情况下，只要第一OB区域中的W2和L2其中之一或第二OB区域中的W4和L4其中之一等于有效像素区域中的W1或L1，就可以获得一些噪声降低效果。
同样，显然，与本实施例中的情况(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，均可以获得噪声降低效果。此外，只要可以增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，就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
接着，除图1～13以外，将参考图14A～14E来说明作为本发明的第四实施例的摄像设备。注意，根据本实施例的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，因此将通过使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进行说明。
图14A是示出本实施例中的图像传感器2的像素阵列的图的示例。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的感光像素110的有效像素区域；并且附图标记63、64、65和66表示排列有遮光像素的第三、第四、第五和第六OB区域。以下是在将第三OB区域63、第四OB区域64、第五OB区域65和第六OB区域66分别定义为第一HOB区域、第二HOB区域、第一VOB区域和第二VOB区域的情况下摄像设备的操作。
在根据本实施例的摄像设备中，预处理单元4对从图像传感器2输出的输出信号钳位。此时，预处理单元4通过使用从作为第二VOB区域的第六OB区域66读取的黑电平基准信号来执行VOB钳位，并通过使用从作为第二HOB区域的第四OB区域64读取的黑电平基准信号来执行HOB钳位。此时，预处理单元4可以通过附加使用从作为第一VOB区域的第五OB区域65读取的信号来执行VOB钳位，并且可以通过附加使用从作为第一HOB区域的第三OB区域63读取的信号来执行HOB钳位。信号处理单元5通过使用从作为第一VOB区域的第五OB区域65读取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和作为第一HOB区域的第三OB区域63读取的输出信号减去该校正信号，由此执行垂直条纹噪声校正操作。
另外，信号处理单元5对从作为第一HOB区域的第三OB区域63读取的并且已经经过了垂直条纹噪声校正的黑电平基准信号相加并进行平均化，并且从自有效像素区域60读取的输出信号减去由此产生的信号，由此执行数字钳位。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该操作具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在第三OB区域63、第四OB区域64、第五OB区域65和第六OB区域66中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。
然而，包括光电转换元件的遮光像素和不包括光电转换元件的遮光像素围绕排列有包括光电转换元件的感光像素的有效像素区域60，因此期望这些遮光像素的更加适当的配置。例如，由信号处理单元5所执行的数字钳位可以使用通过对来自整个第三OB区域63的黑电平基准信号相加并进行平均化所获得的信号。与此形成对比，在通过使用第四OB区域64执行HOB钳位时，预处理单元4进行包括从位于进行钳位的线之前的线读取的黑电平基准像素的钳位操作。由于该原因，HOB钳位可以使用的遮光像素的数量小于数字钳位可以使用的遮光像素的数量。即，HOB钳位更容易受由驱动晶体管Td1所生成的噪声影响。因此，优选使第四OB区域64中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L大于第三OB区域64中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L。
仅需要由预处理单元4所执行的VOB钳位在从有效像素区域60读取信号之前结束。因此，可以通过使用来自整个第六OB区域66中的黑电平基准像素的信号来进行钳位操作。作为对比，由信号处理单元5所执行的、使用第五OB区域65的垂直条纹噪声校正使用通过对来自第五OB区域65中的垂直像素的信号相加并进行平均化所获得的值，作为相应列的校正信号。由于该原因，垂直条纹噪声校正可以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。即，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，优选使第五OB区域65中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L大于第六OB区域66中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L。以下将说明OB区域中所排列的遮光像素的条件。
(1)在作为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
在这种情况下，可以通过对第三OB区域和第四OB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件进行设置，从而满足第四OB区域中的W＞第三OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第四OB区域中的L＞第三OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来进一步降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。
(2)在第三OB区域63和第四OB区域64中以组合方式排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930和第四遮光像素940中的两组的情况
当第三OB区域63包括第一遮光像素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，这允许增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，因此可以满足本实施例中的情况(1)的条件。
同样，当第三OB区域63包括第二遮光像素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。另外，当第三OB区域63包括第三遮光像素930时，在第四OB区域64中排列第四遮光像素940。这可以满足本实施例中的情况(1)的条件。这使得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，因此可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。
(3)在作为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
可以通过对第五OB区域和第六OB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件进行设置，从而满足第五OB区域中的W＞第六OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第五OB区域中的L＞第六OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第五OB区域65中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
(4)在作为VOB区域的第五OB区域65和第六OB区域66中以组合方式排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930和第四遮光像素940中的两组的情况
当第六OB区域66包括第一遮光像素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，这允许增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，因此可以满足本实施例中的情况(1)的条件。
同样，当第六OB区域66包括第二遮光像素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。另外，当第六OB区域66包括第三遮光像素930时，在第五OB区域65中排列第四遮光像素940。这可以满足本实施例中的情况(1)的条件。这使得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，因此可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
以下将说明组合针对HOB区域的条件和针对VOB区域的条件的情况。考虑HOB钳位和垂直条纹噪声校正之间的比较。通过不仅使用来自进行钳位的行上的遮光像素的信号而且使用来自先前行上的遮光像素的信号，来进行HOB钳位。作为对比，通过对来自VOB区域中的垂直像素的信号相加并进行平均化、并使用由此产生的信号作为相应列的校正信号，来进行垂直条纹噪声校正。因此，理论上，垂直条纹噪声校正可以使用的遮光像素的数量小于HOB钳位可以使用的遮光像素的数量。即，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。由于该原因，可以通过设置第五OB区域中的W＞第四OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第五OB区域中的L＞第四OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第五OB区域65中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
考虑VOB钳位和HOB钳位之间的比较。仅需要VOB钳位在从有效像素区域读取信号之前完成。因此，可以通过使用来自整个VOB区域中的黑电平基准像素的信号来进行VOB钳位。作为对比，通过不仅使用来自进行钳位的行上的遮光像素的信号而且使用来自先前行上的遮光像素的信号，来进行HOB钳位。因此，HOB钳位可以使用的遮光像素的数量小于VOB钳位可以使用的遮光像素的数量。即，HOB钳位更容易受由驱动晶体管Td1所生成的噪声影响。
由于该原因，可以通过设置第四OB区域中的W＞第六OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第四OB区域中的L＞第六OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以防止对噪声敏感的错误的HOB钳位。尽管没有具体说明VOB钳位的噪声灵敏度和数字钳位的噪声灵敏度之间的比较，但可以根据使用方式来设置驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L之间的一些差异。
另外，通过对从HOB区域读取的黑电平基准信号相加并进行平均化、并且作为从有效像素区域读取的输出信号的黑电平基准从自有效像素区域读取的输出信号减去由此产生的信号，来进行数字钳位。由于该原因，有时便于输出与来自暗时期的有效像素的信号相同的信号。可以通过在第三OB区域63中排列除遮光部801以外在结构上与有效像素区域60中所排列的感光像素110相同的遮光像素910、并设置第三OB区域中的W2＝有效像素区域中的W1并且第三OB区域中的L2＝有效像素区域中的L1，来实现该效果。
接着将说明本实施例的变形例。图14B是示出本实施例中的图像传感器2的像素阵列的变形例的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的感光像素110的有效像素区域；并且附图标记63、64和67分别表示排列有遮光像素的第三OB区域、第四OB区域和第七OB区域。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在第三OB区域63、第四OB区域64和第七OB区域67中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。
此外，将第三OB区域63、第四OB区域64和第七OB区域67分别定义为第一HOB区域、第二HOB区域和第三VOB区域。可以通过在第三OB区域63和第四OB区域64中排列遮光像素从而满足本实施例中针对HOB区域的条件(1)和(2)、并且使第七OB区域67以与第一实施例中的VOB区域相同的方式工作，来更多地降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。
图14C示出本实施例中的图像传感器2的像素阵列的其它变形例的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的感光像素110的有效像素区域；并且附图标记65、66和68分别表示排列有遮光像素的第五OB区域、第六OB区域和第八OB区域。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在第五OB区域65、第六OB区域66和第八OB区域68中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。
此外，将第五OB区域65、第六OB区域66和第八OB区域68分别定义为第一VOB区域、第二VOB区域和第三HOB区域。可以通过在第五OB区域65和第六OB区域66中排列遮光像素从而满足本实施例中针对VOB区域的条件(3)和(4)、并且使第八OB区域68以与第一实施例中的HOB区域相同的方式工作，来更多地降低由第五OB区域65中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
图14D是示出图5中的像素阵列的变形例的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的遮光像素110的有效像素区域；并且附图标记610、620和621分别表示排列有遮光像素的OB区域。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在OB区域610、620和621中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。另外，参考图14D，作为具有图5中的像素阵列的VOB区域的第二OB区域62根据HOB区域的宽度而被分割成OB区域620和621。尽管使OB区域620以与第一实施例中的VOB区域相同的方式工作，但OB区域621可被用作为HOB区域或VOB区域，或者用作为HOB区域和VOB区域这两者。
图14E是示出图14A中的像素阵列的变形例的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的遮光像素110的有效像素区域；并且附图标记630、640、650、651、652、660、661和662分别表示排列有遮光像素的OB区域。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在OB区域630、640、650、651、652、660、661和662中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。
另外，参考图14E，作为具有图14A中的像素阵列的VOB区域的第五OB区域65和第六OB区域66根据HOB区域的宽度而被分割成OB区域650、651、652、660、661和662。尽管使OB区域630、640、650和660以与第一HOB区域、第二HOB区域、第一VOB区域和第二VOB区域相同的方式工作，但OB区域651、652、661和662可被用作为HOB区域或VOB区域，或者可以用作为HOB区域和VOB区域这两者。
第五实施例
接着，除图14A～14E以外，将参考图15A～15C来说明作为本发明的第五实施例的摄像设备。注意，根据本实施例的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，因此将通过使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进行说明。图15A是示出本实施例中的图像传感器2的像素排列的示例的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的遮光像素110的有效像素区域；并且附图标记63、64、69和70表示排列有遮光像素的第三、第四、第九和第十OB区域。以下是在将第三OB区域63、第四OB区域64、第九OB区域69和第十OB区域70分别定义为第一HOB区域、第二HOB区域、第四VOB区域和第五VOB区域的情况下摄像设备的操作。
在根据本实施例的摄像设备中，预处理单元4对从图像传感器2输出的输出信号钳位。此时，预处理单元4通过使用从作为第四VOB区域的第九OB区域69读取的黑电平基准信号来执行VOB钳位，并通过使用从作为第二HOB区域的第四OB区域64读取的黑电平基准信号来执行HOB钳位。此时，预处理单元4可以通过附加使用从作为第一HOB区域的第三OB区域63读取的信号来执行HOB钳位。信号处理单元5通过使用从作为第五VOB区域的第十OB区域70读取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和作为第一HOB区域的第三OB区域63读取的输出信号减去该校正信号，由此执行垂直条纹噪声校正操作。在这种情况下，在图15A中的图像传感器2的像素阵列中，由于作为第五VOB区域的第十OB区域70位于有效像素区域60下方，因此对下一所拍摄图像进行垂直条纹噪声校正。
另外，数字处理单元5对从作为第一HOB区域的第三OB区域63读取的黑电平基准信号相加并进行平均化，并且从自有效像素区域60读取的输出信号减去由此产生的信号，由此执行数字钳位。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在第三OB区域63、第四OB区域64、第九OB区域69和第十OB区域70中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。
然而，与第四实施例相同，包括光电转换元件的遮光像素和不包括光电转换元件的遮光像素围绕排列有包括光电转换元件的感光像素的有效像素区域60，因此期望这些遮光像素的更加适当的配置。除了利用第六OB区域66和第五OB区域65分别替换第九OB区域69和第十OB区域70以外，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，以下将仅说明针对各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作为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
在这种情况下，可以通过对第三OB区域和第四OB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件进行设置，从而满足第四OB区域中的W＞第三OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第四OB区域中的L＞第三OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。
(2)与第四实施例相同在作为HOB区域的第三OB区域63和第四OB区域64中以组合方式排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930和第四遮光像素940中的两组的情况
当第三OB区域63包括第一遮光像素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，这允许增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，因此可以满足本实施例中的“(1)”的条件。同样，当第三OB区域63包括第二遮光像素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。另外，当第三OB区域63包括第三遮光像素930时，在第四OB区域64中排列第四遮光像素940。这可以满足本实施例中的“(1)”的条件。这可以更多地降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，因此可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。
(3)在作为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
在这种情况下，可以通过对第九OB区域和第十OB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件进行设置，从而满足第十OB区域中的W＞第九OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第十OB区域中的L＞第九OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第十OB区域70中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
(4)在作为VOB区域的第九OB区域69和第十OB区域70中以组合方式排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930和第四遮光像素940中的两组的情况
当第九OB区域69包括第一遮光像素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，这允许增大栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L，因此可以满足本实施例中的“(1)”的条件。同样，当第九OB区域69包括第二遮光像素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。另外，当第九OB区域69包括第三遮光像素930时，在第十OB区域70中排列第四遮光像素940。这可以满足本实施例中的“(1)”的条件。
这可以更多地减低由第十OB区域70中的驱动晶体管Td1所生成的噪声，因此可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。以下将说明组合针对HOB区域的条件和针对VOB区域的条件的情况。考虑HOB钳位和垂直条纹噪声校正之间的比较。通过不仅使用来自进行钳位的行上的遮光像素的信号而且使用来自先前行上的遮光像素的信号，来进行HOB钳位。作为对比，通过对来自VOB区域中的垂直像素的信号相加并进行平均化、并且使用由此产生的信号作为相应列的校正信号，来进行垂直条纹噪声校正。因此，理论上，垂直条纹噪声校正可以使用的遮光像素的数量小于HOB钳位可以使用的遮光像素的数量。即，垂直条纹噪声校正更容易受由驱动晶体管Td1所产生的噪声影响。
由于该原因，可以通过设置第十OB区域中的W＞第四OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第十OB区域中的L＞第四OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第十OB区域70中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
考虑VOB钳位和HOB钳位之间的比较。仅需要VOB钳位在从有效像素区域读取信号之前完成。因此，可以通过使用来自整个VOB区域中的黑电平基准像素的信号来进行VOB钳位。作为对比，通过不仅使用来自进行钳位的行上的遮光像素的信号而且使用来自先前行上的遮光像素的信号，来进行HOB钳位。因此，HOB钳位可以使用的遮光像素的数量小于VOB钳位可以使用的遮光像素的数量。即，HOB钳位更容易受由驱动晶体管Td1所生成的噪声影响。
由于该原因，可以通过设置第四OB区域中的W＞第九OB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第四OB区域中的L＞第九OB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第四OB区域64中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以防止对噪声敏感的错误的HOB钳位。尽管没有具体说明VOB钳位的噪声灵敏度和数字钳位的噪声灵敏度之间的比较，但可以根据使用方式设置驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L之间的一些差异。
另外，通过对从HOB区域读取的黑电平基准信号相加并进行平均化、并且作为从有效像素区域读取的输出信号的黑电平基准从自有效像素区域读取的输出信号减去由此产生的信号，来进行数字钳位。由于该原因，有时便于输出与来自暗时期的有效像素的信号相同的信号。可以通过在第三OB区域63中排列除遮光部801以外在结构上与有效像素区域60中所排列的感光像素110相同的遮光像素910、并设置第三OB区域中的W2＝有效像素区域中的W1并且第三OB区域中的L2＝有效像素区域中的L1，来实现该效果。
接着将说明本实施例的变形例。图15B是示出本实施例中的图像传感器2的像素阵列的变形例的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的感光像素110的有效像素区域；并且附图标记68、69和70分别表示排列有遮光像素的第八OB区域、第九OB区域和第十OB区域。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在第八OB区域68、第九OB区域69和第十OB区域70中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。
此外，将第八OB区域68、第九OB区域69和第十OB区域70分别定义为第三HOB区域、第四VOB区域和第五VOB区域。可以通过使第八OB区域68以与第一实施例中的HOB区域相同的方式工作、并且在第九OB区域69和第十OB区域70中排列遮光像素从而满足本实施例中针对VOB区域的条件(3)和(4)，来更多地降低由第十OB区域70中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这使得可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
图15C是示出图15A中的像素阵列的变形例的图。附图标记60表示排列有包括光电转换元件的感光像素110的有效像素区域；并且附图标记630、640、690、691、692、700、701和702表示排列有遮光像素的OB区域。如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果，而与在OB区域630、640、690、691、692、700、701和702中排列第一遮光像素910、第二遮光像素920、第三遮光像素930还是第四遮光像素940无关。
另外，参考图15C，作为具有图15A中的像素阵列的VOB区域的第九OB区域69和第十OB区域70根据HOB区域的宽度而被分割成OB区域690、691、692、700、701和702。尽管OB区域630、640、690和700以与第一HOB区域、第二HOB区域、第四VOB区域和第五VOB区域相同的方式工作，但OB区域691、692、701和702可被用作为HOB区域或VOB区域，或者用作为HOB区域和VOB区域这两者。
与本实施例不同，在第四实施例中，垂直条纹噪声校正所使用的作为第一VOB区域的第五OB区域65位于有效像素区域60和作为第二VOB区域的第六OB区域66之间。由于该原因，在第五OB区域65中排列不包括光电转换元件D1的第三遮光像素630或第四遮光像素640，可以增大在有效像素区域60和第五OB区域65之间的关系与第五OB区域65和第六OB区域66之间的关系之间的结构差异。然而，在本实施例中，垂直条纹噪声校正所使用的作为第五VOB区域的第十OB区域70位于有效像素区域60下方。由于该原因，即使在第十OB区域70中排列不包括光电转换元件D1的第三遮光像素930或第四遮光像素940，也不会产生太多结构差异。
第六实施例
接着，除图15A～15C以外，将参考图16～23来说明作为本发明的第六实施例的摄像设备。注意，根据本实施例的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，因此将通过使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进行说明。图16～18示出包括光电转换元件的遮光像素的布局的变形例。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在图16～18中表示相同的组件。尽管被遮光，但没有示出遮光部801。各配置的截面与图7所示的截面相同。
附图标记911、912和913表示包括光电转换元件的遮光像素；并且附图标记111表示与感光像素110的大小相同的大小，以进行比较。由W6和L6分别表示驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)和栅极长度(沟道长度)。
通过消除光电转换元件D1在水平方向上的部分来使遮光像素911在水平方向上的大小减小。通过消除光电转换元件D1在垂直方向上的部分来使遮光像素912在垂直方向上的大小减小。通过消除光电转换元件D1在水平方向和垂直方向上的部分来使遮光像素913在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无需对光具有灵敏度，因此光电转换元件D1的面积缩减对要读取的黑电平基准信号的影响很小。
图19～23示出不包括光电转换元件的遮光像素的布局的变形例。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在图19～23中表示相同的组件。尽管被遮光，但没有示出遮光部801。除了各配置不包括图7中由附图标记301所表示的光电转换元件D1以外，各配置的截面与图7所示的截面相同。附图标记931、932、933、934和935表示不包括光电转换元件的遮光像素；并且附图标记111表示与感光像素110的大小相同的大小，以进行比较。由W7和L7分别表示驱动晶体管Td1的栅极宽度(沟道宽度)和栅极长度(沟道长度)。
使遮光像素931在水平方向上的大小减小从而具有与遮光像素911的大小相同的大小。使遮光像素932在垂直方向上的大小减小从而具有与遮光像素912的大小相同的大小。使遮光像素933在水平方向和垂直方向上的大小减小，从而具有与遮光像素913的大小相同的大小。与遮光像素932相比，使遮光像素934在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在垂直方向上的大小减小得更多。在这种情况下，遮光像素931、932、933、934和935不包括光电转换元件D1，因此不受在光电转换元件D1中生成的暗电流的影响。由于该原因，要读取的黑电平基准信号中的噪声远小于第一遮光像素910和第二遮光像素9920中的噪声。
以下是将图5、14A～14E以及15A～15C所示的像素阵列应用于这些遮光像素的情况。
(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相比较，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果。另外，由于遮光像素911或931的大小在水平方向上小于感光像素110的大小，因此如果面积保持相同，则可以增加遮光像素的数量。这相应地增强了降低噪声的效果。另外，如果遮光像素的数量充分并且无需增加，则由于可以缩减HOB区域的面积，因此可以降低制造成本。
可以在如同图14D、14E和15C所示的HOB区域和VOB区域一样的HOB区域和VOB区域共用的部分中排列遮光像素911或931。另外，如果HOB区域包括遮光像素911并且VOB区域包括遮光像素910，则在共用部分中排列遮光像素911。如果HOB区域包括遮光像素911并且VOB区域包括遮光像素930，则在共用部分中排列遮光像素931。如果HOB区域包括遮光像素931，则在共用部分中排列遮光像素931。这改善了各个OB区域中的像素之间的结构连续性，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
如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的影响。另外，由于遮光像素912、932或934的大小在垂直方向上小于感光像素110的大小，因此如果面积保持相同，则可以增加遮光像素的数量。这相应地增强了降低噪声的效果。另外，如果遮光像素的数量充分并且无需增加，则由于可以缩减HOB区域的面积，因此可以降低制造成本。
可以在如同图14D、14E和15C所示的HOB区域和VOB区域一样的HOB区域和VOB区域共用的部分中排列遮光像素912、932或934。另外，如果HOB区域包括遮光像素910并且VOB区域包括遮光像素912，则在共用部分中排列遮光像素912。如果HOB区域包括遮光像素930并且VOB区域包括遮光像素912，则在共用部分中排列遮光像素932。如果VOB区域包括遮光像素932，则在共用部分中排列遮光像素932。如果VOB区域包括遮光像素934，则在共用部分中排列遮光像素934。这改善了各个OB区域中的像素之间的结构连续性，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
如从第一至第三实施例显而易见，与感光像素110相比，该配置具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的影响。另外，由于遮光像素911或931的大小在水平方向上小于感光像素110的大小、并且遮光像素912、932或934的大小在垂直方向上小于感光像素110的大小，因此如果面积保持相同，则可以增加遮光像素的数量。这相应地增强了降低噪声的效果。另外，如果遮光像素的数量充分并且无需增加，则由于可以缩减HOB区域和VOB区域的面积，因此可以降低制造成本。
可以在如同图14D、14E和15C所示的HOB区域和VOB区域一样的HOB区域和VOB区域共用的部分中排列遮光像素912、932或934。另外，如果HOB区域包括遮光像素911并且VOB区域包括遮光像素912，则在共用部分中排列遮光像素913。如果HOB区域包括遮光像素931并且VOB区域包括遮光像素912，则在共用部分中排列遮光像素933。如果VOB区域包括遮光像素932，则在共用部分中排列遮光像素933。如果VOB区域包括遮光像素934，则在共用部分中排列遮光像素935。这改善了各个OB区域中的像素之间的结构连续性，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。
以下是基于以上理念将遮光像素911、912、913、931、932、933、934和935应用于图14E中的像素阵列的情况。
第一阵列示例
在作为第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在作为第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素911。在作为第一VOB区域的OB区域650中排列遮光像素912。在作为第一VOB区域的OB区域651中排列遮光像素913。在作为第二HOB区域的OB区域652中排列遮光像素913。在作为第二VOB区域的OB区域660中排列遮光像素912。在作为第二VOB区域的OB区域661和662中排列遮光像素913。
在这种情况下，可以通过对第一HOB区域和第二HOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件进行设置，从而满足第二HOB区域中的W＞第一HOB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第二HOB区域中的L＞第一HOB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第二HOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。
另外，可以通过对第一VOB区域和第二VOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件进行设置，从而满足第一VOB区域中的W＞第二VOB区域中的W＞有效像素区域中的W1、并且第一VOB区域中的L＞第二VOB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第一VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
第二阵列示例
在作为第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在作为第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素931。在作为第一VOB区域的OB区域650中排列遮光像素912。在作为第一VOB区域的OB区域651中排列遮光像素913。在作为第二HOB区域的OB区域652中排列遮光像素933。在作为第二VOB区域的OB区域660中排列遮光像素932。在作为第二VOB区域的OB区域661中排列遮光像素933。在作为第二VOB区域的OB区域662中排列遮光像素933。
同样在这种情况下，可以通过以与针对第一阵列示例的方式相同的方式设置第一HOB区域和第二HOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件，来进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。另外，可以通过以与针对第一阵列示例的方式相同的方式设置第一VOB区域和第二VOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件，来进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
由于在第二HOB区域和第二VOB区域中排列不具有光电转换元件D1的遮光像素，因此这些区域不受由光电转换元件D1所生成的暗电流的影响。因此，这些像素中的读出的黑电平基准信号中的噪声远小于第一HOB区域和第一VOB区域中的遮光像素中的噪声。
第三阵列示例
在作为第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在作为第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素931。在作为第一VOB区域的OB区域650中排列遮光像素932。在作为第一VOB区域的OB区域651中排列遮光像素933。在作为第二HOB区域的OB区域652中排列遮光像素933。在作为第二VOB区域的OB区域660中排列遮光像素934。在作为第二VOB区域的OB区域661中排列遮光像素935。在作为第二VOB区域的OB区域662中排列遮光像素935。
同样在这种情况下，还可以通过以与针对第一阵列示例的方式相同的方式设置第一HOB区域和第二HOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件，来进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。另外，还可以通过以与针对第一阵列示例的方式相同的方式设置第一VOB区域和第二VOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件，来进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
另外，由于在第二HOB区域、第一VOB区域和第二VOB区域中排列不包括光电转换元件D1的遮光像素，因此这些区域不受由光电转换元件D1所生成的暗电流的影响。由于该原因，来自这些像素的读出的黑电平基准信号中的噪声远小于来自第一HOB区域中的遮光像素的噪声。另外，由于第二VOB区域中的遮光像素934和935的大小在垂直方向上小于第一VOB区域中的遮光像素932和933的大小，因此如果面积保持相同，则可以增加遮光像素的数量。这相应地增强了降低噪声的效果。可选地，如果遮光像素的数量充分并且无需增加，则由于可以缩减HOB区域的面积，因此可以降低制造成本。
以下是以与如上所述相同的方式将遮光像素911、912、913、931、932、933、934和935应用于图15C中的像素阵列的情况。
第四阵列示例
在作为第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在作为第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素911。在作为第四VOB区域的OB区域690中排列遮光像素912。在作为第四VOB区域的OB区域691中排列遮光像素913。在作为第四VOB区域的OB区域692中排列遮光像素913。在作为第五VOB区域的OB区域700中排列遮光像素932。在作为第五VOB区域的OB区域701和702中排列遮光像素933。
同样在这种情况下，可以通过以与针对第一阵列示例的方式相同的方式设置第一HOB区域和第二HOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件，来进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。另外，可以通过对第四VOB区域和第五VOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件进行设置、从而满足第五VOB区域中的W＞第四VOB区域中的W＞有效像素区域中的W1并且第五VOB区域中的L＞第四VOB区域中的L＞有效像素区域中的L1，来更多地降低由第五VOB区域中的驱动晶体管Td1所生成的噪声。这可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
另外，由于在第五VOB区域中排列不包括光电转换元件D1的遮光像素，因此该区域不受由光电转换元件D1所生成的暗电流的影响。由于该原因，来自这些像素的读出的黑电平基准信号中的噪声远小于来自第四VOB区域中的遮光像素的噪声。
第五阵列示例
在作为第一HOB区域的OB区域630中排列遮光像素911。在作为第二HOB区域的OB区域640中排列遮光像素931。在作为第四VOB区域的OB区域690中排列遮光像素932。在作为第四VOB区域的OB区域691中排列遮光像素933。在作为第四VOB区域的OB区域692中排列遮光像素933。在作为第五VOB区域的OB区域700中排列遮光像素934。在作为第五VOB区域的OB区域701中排列遮光像素935。在作为第二HOB区域的OB区域702中排列遮光像素935。
同样在这种情况下，可以通过以与针对第一阵列示例的方式相同的方式设置第一HOB区域和第二HOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件，来进一步防止对噪声敏感的HOB钳位的错误校正。另外，可以通过以与针对第四阵列示例的方式相同的方式设置第四VOB区域和第五VOB区域中的栅极宽度(沟道宽度)W和栅极长度(沟道长度)L的条件，来进一步防止垂直条纹噪声的错误校正。
另外，由于在第二HOB区域、第四VOB区域和第五VOB区域中排列不包括光电转换元件D1的遮光像素，因此这些区域不受由光电转换元件D1所生成的暗电流的影响。由于该原因，来自这些像素的读出的黑电平基准信号中的噪声远小于来自第一HOB区域中的遮光像素的噪声。此外，第五VOB区域中的遮光像素934和935的大小在垂直方向上略小于第四VOB区域中的遮光像素932和933的大小。因此，如果面积保持相同，则由于可以增加遮光像素的数量，因此可以进一步防止对噪声敏感的垂直条纹噪声的错误校正。
如上所述，在第一至第六实施例中，与各感光像素相比较，本发明的各实施例中的各遮光像素具有降低由驱动晶体管Td1所生成的噪声的效果。
这使得可以以适合于HOB钳位、VOB钳位、垂直条纹噪声校正和数字钳位各自的方式来抑制噪声。在将HOB区域的数量设置为1个或2个的情况下，说明了第四、第五和第六实施例。然而，可以使用三个以上的HOB区域，并且在各个HOB区域中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、以及这些遮光像素在水平方向上的大小可以彼此不同。
在将VOB区域的数量设置为1个或2个的情况下，说明了第四、第五和第六实施例。然而，可以使用三个以上的VOB区域，并且在各个VOB区域中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、以及这些遮光像素在垂直方向上的大小可以彼此不同。此外，OB区域的使用不限于HOB钳位、VOB钳位、垂直条纹噪声校正和数字钳位。
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 (9)

1.一种摄像设备，包括：
图像传感器，其包括有效像素、第一黑电平基准像素以及与所述第一黑电平基准像素不同的第二黑电平基准像素；以及
处理单元，其基于来自所述第一黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第一处理，并且基于来自所述第二黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第二处理，
其中，所述第一黑电平基准像素和所述第二黑电平基准像素各自包括用于将电荷转换成电压的电荷电压转换器和用于放大所述电荷电压转换器的电压的像素放大器，所述第一黑电平基准像素的像素放大器和所述第二黑电平基准像素的像素放大器各自包括连接至各电荷电压转换器以构成源极跟随器电路的至少一个晶体管，并且所述第一黑电平基准像素和所述第二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，以及
所述第一处理包括水平方向上的钳位处理或垂直条纹噪声校正处理，并且所述第二处理包括垂直方向上的钳位处理或数字钳位处理。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第一黑电平基准像素的像素放大器的晶体管的栅极宽度大于所述第二黑电平基准像素的像素放大器的晶体管的栅极宽度。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第一黑电平基准像素的像素放大器的晶体管的栅极长度大于所述第二黑电平基准像素的像素放大器的晶体管的栅极长度。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述有效像素包括用于将光信号转换成电荷的光电转换器、电荷电压转换器和像素放大器，以及
所述有效像素的像素放大器包括连接至电荷电压转换器以构成源极跟随器电路的至少一个晶体管，并且所述第二黑电平基准像素的像素放大器的结构不同于所述有效像素的像素放大器的结构。
5.根据权利要求4所述的摄像设备，其特征在于，所述第二黑电平基准像素和所述有效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。
6.根据权利要求5所述的摄像设备，其特征在于，所述第二黑电平基准像素的像素放大器的晶体管的栅极宽度大于所述有效像素的像素放大器的晶体管的栅极宽度。
7.根据权利要求5所述的摄像设备，其特征在于，所述第二黑电平基准像素的像素放大器的晶体管的栅极长度大于所述有效像素的像素放大器的晶体管的栅极长度。
8.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第一黑电平基准像素不包括光电转换器。
9.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括图像传感器，所述图像传感器包括有效像素、第一黑电平基准像素以及与所述第一黑电平基准像素不同的第二黑电平基准像素，所述控制方法包括以下步骤：
使所述第一黑电平基准像素和所述第二黑电平基准像素各自包括用于将电荷转换成电压的电荷电压转换器和用于放大所述电荷电压转换器的电压的像素放大器，以及使所述第一黑电平基准像素的像素放大器和所述第二黑电平基准像素的像素放大器各自包括连接至各电荷电压转换器以构成源极跟随器电路的至少一个晶体管，并且使所述第一黑电平基准像素和所述第二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；以及
基于来自所述第一黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第一处理，并且基于来自所述第二黑电平基准像素的输出信号对来自所述有效像素的输出信号施加第二处理，
其中，所述第一处理包括水平方向上的钳位处理或垂直条纹噪声校正处理，并且所述第二处理包括垂直方向上的钳位处理或数字钳位处理。
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