JP2011199426A - Solid-state image pickup element, image pickup device, and smear correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子、撮像装置、及びスミア補正方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, an imaging device, and a smear correction method.
近年の固体撮像素子は微細化が進んでおり、スミアが増加する傾向にある。このため、スミア補正の精度向上が重要な課題となっている。 In recent years, solid-state imaging devices have been miniaturized and smear tends to increase. For this reason, improving the accuracy of smear correction is an important issue.
特許文献1には、複数の光電変換素子列を有し、各光電変換素子列に2つの垂直電荷転送部を対応して設けた構成の固体撮像素子を持つ撮像装置が開示されている。この撮像装置では、光電変換素子列の左右に1つずつ垂直電荷転送部を配置し、当該光電変換素子列の半分の光電変換素子から、この光電変換素子列に対応する2つの垂直電荷転送部の一方(例えば左側)に電荷を読み出し、当該2つの垂直電荷転送部を同じように駆動して当該電荷に応じた信号を読み出す。そして、一方の垂直電荷転送部から読み出した信号から、他方の垂直電荷転送部から読み出した当該信号と同一行の信号を減算することで、スミア補正を行っている。
特許文献1に記載された固体撮像素子は、隣り合う2つの光電変換素子列の間に2つの垂直電荷転送部が存在するが、この2つの垂直電荷転送部の間の領域は完全に遮光されている。このため、ある光電変換素子列に注目したときに、その光電変換素子列の左側にある垂直電荷転送部で発生するスミア量と、その光電変換素子列の右側にある垂直電荷転送部で発生するスミア量とには、大きな差が生じてしまう。したがって、スミア補正を精度よく行うことができない。
In the solid-state imaging device described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スミア補正を精度よく行うことが可能な固体撮像素子、撮像装置、及びスミア補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device, an imaging apparatus, and a smear correction method capable of performing smear correction with high accuracy.
本発明の固体撮像素子は、列方向に並ぶ複数の画素からなる画素列を前記列方向に交差する行方向に複数含む固体撮像素子であって、前記各画素列に対応して設けられた複数の垂直電荷転送部と、前記複数の垂直電荷転送部を転送されてきた電荷を前記行方向に転送する水平電荷転送部とを備え、複数の前記垂直電荷転送部が、スミア検出専用の電荷転送部である第一の電荷転送部と、それ以外の第二の電荷転送部とを含み、前記第二の電荷転送部に対応する前記画素列(以下、通常画素列という)は、フォトダイオードを含む画素で少なくとも構成され、前記第一の電荷転送部に対応する前記画素列(以下、ダミー画素列という)は、フォトダイオードを含まない画素で少なくとも構成され、前記通常画素列に含まれる各画素と、前記ダミー画素列に含まれる各画素との上方に設けられた遮光膜を備え、前記遮光膜には、前記通常画素列に含まれる前記フォトダイオードを含む画素の上方と、前記ダミー画素列に含まれる前記フォトダイオードを含まない画素の上方とにそれぞれ開口が形成されているものである。 The solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device including a plurality of pixel columns formed of a plurality of pixels arranged in a column direction in a row direction intersecting the column direction, and a plurality of pixels provided corresponding to each pixel column A vertical charge transfer unit, and a horizontal charge transfer unit that transfers the charges transferred from the plurality of vertical charge transfer units in the row direction, and the plurality of vertical charge transfer units are dedicated to smear detection charge transfer. A first charge transfer unit that is a portion and a second charge transfer unit other than the first charge transfer unit, and the pixel column corresponding to the second charge transfer unit (hereinafter referred to as a normal pixel column) includes a photodiode. Each pixel included in the normal pixel column is configured with at least a pixel not including a photodiode, and the pixel column corresponding to the first charge transfer unit (hereinafter referred to as a dummy pixel column). And said Dami A light-shielding film provided above each pixel included in the pixel column, wherein the light-shielding film includes an upper side of the pixel including the photodiode included in the normal pixel column and the dummy pixel column. Openings are respectively formed above the pixels not including the photodiode.
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記通常画素列から読み出された第一の信号を、少なくとも前記ダミー画素列から読み出された第二の信号に基づいて補正するスミア補正部とを備えるものである。 The image pickup apparatus according to the present invention includes the solid-state image pickup device and a smear correction unit that corrects the first signal read from the normal pixel row based on at least the second signal read from the dummy pixel row. Are provided.
本発明のスミア補正方法は、前記固体撮像素子から出力される信号のスミア補正方法であって、前記固体撮像素子の前記通常画素列から読み出された第一の信号を、少なくとも前記ダミー画素列から読み出された第二の信号に基づいて補正するスミア補正ステップを備えるものである。 The smear correction method of the present invention is a smear correction method of a signal output from the solid-state image sensor, wherein the first signal read from the normal pixel array of the solid-state image sensor is at least the dummy pixel array. And a smear correction step for correcting based on the second signal read from.
本発明によれば、スミア補正を精度よく行うことが可能な固体撮像素子、撮像装置、及びスミア補正方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device, an imaging apparatus, and a smear correction method capable of performing smear correction with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の概略構成を示す図である。撮像装置としては、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡及びカメラ付携帯電話機等に搭載される撮像モジュール、等があり、ここではデジタルカメラを例にして説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus for explaining an embodiment of the present invention. Examples of the imaging device include an imaging device such as a digital camera and a digital video camera, an imaging module mounted on an electronic endoscope, a camera-equipped mobile phone, and the like. Here, a digital camera will be described as an example.
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ1と、CCD型の固体撮像素子5と、この両者の間に設けられた絞り2と、赤外線カットフィルタ3と、光学ローパスフィルタ4とを備える。
The imaging system of the digital camera shown in the figure includes a
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部11は、フラッシュ発光部12及び受光部13を制御し、レンズ駆動部8を制御して撮影レンズ1の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりし、絞り駆動部9を介し絞り2の開口量を制御して露光量調整を行う。
A system control unit 11 that performs overall control of the electrical control system of the digital camera controls the flash
また、システム制御部11は、撮像素子駆動部10を介して固体撮像素子5を駆動し、撮影レンズ1を通して撮像した被写体像を撮像信号として出力させる。システム制御部11には、操作部14を通してユーザからの指示信号が入力される。
In addition, the system control unit 11 drives the solid-
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子5の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部6と、このアナログ信号処理部6から出力されたRGBの色信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路7とを備え、これらはシステム制御部11によって制御される。
The electric control system of the digital camera further includes an analog signal processing unit 6 that performs analog signal processing such as correlated double sampling processing connected to the output of the solid-
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ16と、メインメモリ16に接続されたメモリ制御部15と、補間演算やガンマ補正演算,RGB/YC変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部17と、デジタル信号処理部17で生成された画像データをJPEG形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部18と、固体撮像素子5から出力された撮像信号のスミア補正を行うスミア補正部19と、着脱自在の記録媒体21が接続される外部メモリ制御部20と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部23が接続される表示制御部22とを備える。メモリ制御部15、デジタル信号処理部17、圧縮伸張処理部18、スミア補正部19、外部メモリ制御部20、及び表示制御部22は、制御バス24及びデータバス25によって相互に接続され、システム制御部11からの指令によって制御される。
Furthermore, the electric control system of this digital camera generates image data by performing
図2は、図1に示すデジタルカメラにおける固体撮像素子5の概略構成を示す平面模式図である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the solid-
固体撮像素子5は、画素領域50と、水平電荷転送部53と、出力部54とを備える。
The solid-
画素領域50には、複数の画素(画素51a,51b,51c)と、複数の垂直電荷転送部(52a,52b)とが形成されている。
In the
画素領域50に配置される複数の画素は、列方向Yとこれに交差(図2の例では直交)する行方向Xに二次元状(図2の例では正方格子状)に配列されている。複数の画素は、列方向Yに並べた複数の画素からなる画素列を行方向Xに複数並べた配置となっている。
The plurality of pixels arranged in the
この複数の画素列には、複数の通常画素列と少なくとも1つのダミー画素列(図2の例では1つ)が含まれる。 The plurality of pixel columns include a plurality of normal pixel columns and at least one dummy pixel column (one in the example of FIG. 2).
通常画素列は、画素51aと黒レベル検出用画素51b(以下、OBとも言う)とで構成されている。
The normal pixel column is composed of
画素51aは、半導体基板内にフォトダイオードが形成された領域である。画素51aの上方には図示しない遮光膜が設けられており、この遮光膜には画素51aに光が入射できるように開口が形成されている。
The
黒レベル検出用画素51bは、黒レベルを検出するための画素である。画素51bは、フォトダイオードが形成された領域であっても、形成されていない領域であってもよい。
The black
黒レベル検出用画素51bの上方には上記遮光膜が設けられている。黒レベル検出用画素51b上方の遮光膜には、黒レベル検出用画素51bに光が入射しないように、開口が設けられていない。つまり、黒レベル検出用画素51bは遮光膜によって遮光されている。なお、黒レベル検出用画素51bは、通常画素列の列方向Yの端部(図2の例では水平電荷転送部53とは反対側の端部)に少なくとも1つ(図2の例では1つ)設けられている。
The light shielding film is provided above the black
ダミー画素列は、ダミー画素51cと黒レベル検出用画素51bとで構成されている。
The dummy pixel column is composed of
ダミー画素51cは、画素51aにおいてフォトダイオードが形成されるべき領域に、フォトダイオードの形成を省略した領域である。ダミー画素51cは、ダミー画素51cを形成すべき領域において、フォトダイオードを形成する不純物のイオン注入を行わないことで形成することができる。より具体的には、電子を信号電荷として利用する固体撮像素子の場合は、P型シリコン基板の表面に高濃度のP型領域を形成し、この高濃度のP型領域の下にN型領域を形成しフォトダイオードとするが、このN型領域を形成するための不純物のイオン注入を行わないことで、フォトダイオードの形成を省略することができる。
The
ダミー画素51cの上方には上記遮光膜が設けられている。ダミー画素51c上方の遮光膜には、ダミー画素51cに光が入射できるように、開口が形成されている。この開口サイズは画素51a上方の遮光膜開口のサイズと同一である。このように、ダミー画素51cと画素51aとの構造上の違いは、半導体基板内のフォトダイオードの有無だけである。
The light shielding film is provided above the
垂直電荷転送部52aは、CCDで構成されており、通常画素列に対応して1つ設けられている。図2の例では、垂直電荷転送部52aは、それに対応する通常画素列の右側部に配置されている。
The vertical
垂直電荷転送部52bは、CCDで構成されており、ダミー画素列に対応して1つ設けられている。図2の例では、垂直電荷転送部52bは、それに対応するダミー画素列の右側部に配置されている。垂直電荷転送部52aと垂直電荷転送部52bは同一構造となっているが、これらを区別するために、図2では垂直電荷転送部52bに網掛けを付してある。
The vertical
水平電荷転送部53は、垂直電荷転送部52a,52bを転送されてきた電荷を、行方向Xに転送するものであり、CCDで構成されている。
The horizontal
出力部54は、水平電荷転送部53を転送されてきた電荷を、その電荷量に応じた信号に変換して出力する。
The
このような構成の固体撮像素子5では、ダミー画素51cがフォトダイオードを含まず、かつ、ダミー画素51cの上方の遮光膜には画素51aと同様に開口が形成されている。また、ダミー画素列と垂直電荷転送部52bとの位置関係が、通常画素列と垂直電荷転送部52aとの位置関係と同一になっている。このため、このダミー画素列からは、通常画素列から読み出される信号に含まれるスミア量に相当する信号のみを読み出すことができる。
In the solid-
このデジタルカメラは、HD(high definition)動画を撮像するHD動画撮像モードを有している。HD動画撮像モードでは、通常の動画がアスペクト比4:3であるのに対し、アスペクト比16:9の動画を生成する。 This digital camera has an HD moving image capturing mode for capturing an HD (high definition) moving image. In the HD moving image capturing mode, a normal moving image has an aspect ratio of 4: 3, whereas a moving image having an aspect ratio of 16: 9 is generated.
固体撮像素子5は、全画素から信号を読み出したときにその信号がアスペクト比4:3となるようになっている。このため、通常の動画撮像モードでは、固体撮像素子5の全画素から間引き読みだしを行うことで、高フレームレートでアスペクト比4:3の動画を生成する。
In the solid-
一方、HD動画撮像モードでは、例えば間引き読み出しは行わずに、動画に使用しない信号については高速に読み出し、それ以外の信号について通常速度で読み出すことで、アスペクト比16:9の高精細動画を高フレームレートで得られるようにしている。 On the other hand, in the HD moving image capturing mode, for example, thinning-out reading is not performed, signals that are not used in the moving image are read at high speed, and other signals are read at normal speed, so that a high-definition moving image with an aspect ratio of 16: 9 is high. It can be obtained at the frame rate.
アスペクト比16:9の高精細動画を高フレームレートで得るために、撮像素子駆動部10は、HD動画撮像モード時に次のような駆動(HD駆動という)を行う。露光終了後、撮像素子駆動部10は、固体撮像素子5の各画素から当該各画素に対応する垂直電荷転送部に電荷を読み出す。その後、垂直電荷転送部の駆動速度(駆動周波数)を段階的に変更しながら当該電荷を水平電荷転送部53まで転送し、当該電荷を出力部54まで転送して、当該電荷に応じた信号を出力させる。
In order to obtain a high-definition moving image with an aspect ratio of 16: 9 at a high frame rate, the image
図3は、図1に示すデジタルカメラのHD動画撮像モード時の垂直電荷転送部の駆動速度の変化を示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing a change in driving speed of the vertical charge transfer unit when the digital camera shown in FIG. 1 is in the HD moving image capturing mode.
撮像素子駆動部10は、図3に示すように、各画素から垂直電荷転送部に電荷を読み出した後、まず、通常時の4倍の駆動周波数で電荷を転送する。この4倍の駆動周波数で垂直電荷転送部を駆動する期間中に、HD動画に必要な信号を得るための画素以外の画素のうち、水平電荷転送部53側の各画素から読み出した全ての電荷を水平電荷転送部53に転送し、その電荷に応じた信号を固体撮像素子5から出力させる。
As shown in FIG. 3, the image
この期間が終了すると、撮像素子駆動部10は、駆動速度を通常時の速度(1倍)に変更し、垂直電荷転送部に残っている電荷の転送を開始する。この1倍の駆動周波数で垂直電荷転送部を駆動する期間中に、HD動画に必要な信号を得るための各画素から読み出した電荷の全てを水平電荷転送部53に転送し、その電荷に応じた信号を固体撮像素子5から出力させる。
When this period ends, the image
この期間が終了すると、撮像素子駆動部10は、駆動速度を通常時の4倍の速度に変更し、垂直電荷転送部に残っている電荷の転送を開始する。この4倍の駆動周波数で垂直電荷転送部を駆動する期間中に、HD動画に必要な信号を得るための画素以外の画素のうち、水平電荷転送部53側とは反対側の各画素から読み出した電荷の全てを水平電荷転送部53に転送し、その電荷に応じた信号を固体撮像素子5から出力させる。
When this period ends, the image
このようにして全ての電荷を水平電荷転送部53に転送することで、高精細の動画を、高フレームレートで得られるようにしている。なお、図3に示した駆動速度の変更例は一例であり、これに限らない。
By transferring all the charges to the horizontal
なお、このように、HD駆動を行うと、垂直電荷転送部から水平電荷転送路に電荷を転送開始してから転送終了するまでの間に、垂直電荷転送部の駆動周波数が変化する。このため、各画素から読み出される信号に含まれるスミア量も、各画素の列方向Yの位置によって変化する。 As described above, when the HD drive is performed, the drive frequency of the vertical charge transfer unit changes between the start of transfer of charge from the vertical charge transfer unit to the horizontal charge transfer path and the end of transfer. For this reason, the amount of smear included in the signal read from each pixel also changes depending on the position in the column direction Y of each pixel.
図4は、図2に示した固体撮像素子のダミー画素列の各画素から読み出された信号レベル(スミア量)を、列方向Yでの位置を横軸にしてグラフ化した図である。図4に示す横軸のうち、左端が水平電荷転送部53側の端部のダミー画素の位置を示す。また、図4は、画面の半分よりも上(VCCD側)に強い光が入っていることを前提としたときのグラフである。
FIG. 4 is a graph in which the signal level (smear amount) read from each pixel of the dummy pixel column of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 2 is graphed with the position in the column direction Y as the horizontal axis. 4, the left end indicates the position of the dummy pixel at the end on the horizontal
図4に示すように、HD駆動を行うと、駆動周波数が4倍と1倍の期間が混在しているため、各画素で発生するスミア量には、列方向Yのシェーディングが発生する。 As shown in FIG. 4, when the HD drive is performed, the drive frequency is mixed with periods of 4 times and 1 time, so that the shading in the column direction Y occurs in the smear amount generated in each pixel.
ここで、固体撮像素子5において、ダミー画素列よりも左側の領域に、強い光が入っていた場合を考える。この場合、例えば図2に示した固体撮像素子5の左端の通常画素列から読み出した信号に含まれるスミア量をグラフ化すると、図5の破線で示したようになる。ダミー画素列よりも左側の領域では強い光が入るため、この領域の通常画素列から得られる信号に含まれるスミア量は、ダミー画素列から得られるスミア量よりも多くなる。
Here, let us consider a case where strong light enters the region on the left side of the dummy pixel column in the solid-
図5では、通常画素列から得られるスミア量を図示したが、通常画素列から読み出される信号には、このスミア量以外に、フォトダイオードから読み出される信号量も含まれる。このため、実際には、図5の破線に示したシェーディング形状を直接求めることはできない。 In FIG. 5, the smear amount obtained from the normal pixel row is illustrated, but the signal read from the normal pixel row includes the signal amount read from the photodiode in addition to the smear amount. Therefore, in practice, the shading shape shown by the broken line in FIG. 5 cannot be directly obtained.
図5に示した破線のグラフのうち、固体撮像素子5から出力される信号から直接取得できるのは、通常画素列の黒レベル検出用画素51bから得られたOB信号だけである。このため、このOB信号と、ダミー画素51cの黒レベル検出用画素51bから読み出されたOB信号とを比較することで、通常画素列から読み出した信号に含まれるスミア量が、ダミー画素列から読み出したスミア量と比べてどのくらい高いのかを判定することができる。
In the broken line graph shown in FIG. 5, only the OB signal obtained from the black
そこで、このデジタルカメラでは、スミア補正部19が、通常画素列から読み出された信号のうちの黒レベル検出用画素51bから読み出された信号(以下、OB信号という)と、ダミー画素列から読み出された信号とに基づいて、当該通常画素列から読み出された信号に含まれるスミア量(スミア補正データ)を算出するようにしている。
Therefore, in this digital camera, the
具体的には、次のようにして通常画素列から読み出された信号に含まれるスミア量を算出する。 Specifically, the smear amount included in the signal read from the normal pixel column is calculated as follows.
まず、スミア補正部19は、通常画素列の黒レベル検出用画素51bから得たOB信号を、ダミー画素列の黒レベル検出用画素51bから得たOB信号で割り算する。次に、スミア補正部19は、ダミー画素列の各画素から得た信号のレベルに、この割り算して得られた値を乗算する。このようにすることで、図5の実線で示したスミア形状から、図5の破線で示したスミア形状を求めることができる。この乗算によって得られるデータをスミア補正データとして、当該通常画素列から読み出された信号のスミア補正を行う。
First, the
スミア補正部19は、通常画素列の各画素から得られた信号から、上記算出したスミア補正データの当該各画素の位置に対応するスミア量を減算する。スミア補正部19は、各通常画素列から得られた信号に対して、このようなスミア補正処理を行う。
The
なお、図2の例では、ダミー画素列を1つしか設けていない。このため、図5に示すように各画素列に発生するスミア形状が、行方向Xの位置で異なる現象が発生する可能性がある。 In the example of FIG. 2, only one dummy pixel column is provided. For this reason, as shown in FIG. 5, there is a possibility that the smear shape generated in each pixel column is different at the position in the row direction X.
しかし、ダミー画素列を画素領域50に満遍なく配置しておけば、図5に示すようなスミア形状の位置による違いは発生しなくなる。このため、このような場合には、通常画素列の各画素から得られた信号から、例えばその通常画素列に最も近いダミー画素列の各画素から得られた信号を減算するだけで、スミア補正を行うことが可能である。この場合には、各画素列に黒レベル検出用画素51bは設けなくてもよい。
However, if the dummy pixel columns are uniformly arranged in the
以上のように、このデジタルカメラによれば、固体撮像素子5にダミー画素列を設けているため、このダミー画素列から、通常画素列から読み出される信号に含まれるスミア量にほぼ等しい信号を得ることができる。このため、高精度のスミア補正が可能となる。
As described above, according to this digital camera, since the solid-
また、このデジタルカメラでは、固体撮像素子5の各画素列に黒レベル検出用画素51bを設けている。このため、ダミー画素列の数が少なくても、この黒レベル検出用画素51bから読み出されるOB信号を用いて、通常画素列から読み出される信号に含まれるスミア量を正確に算出することができる。
Further, in this digital camera, a black
ダミー画素列の各画素に対応する信号は、そのダミー画素列の周囲の通常画素列から得られた信号で補間することが可能である。しかし、ダミー画素列があまりにも増えると、補間した信号が多くなり、画質が劣化する。このため、ダミー画素列は必要最小限とすることが好ましく、この場合には、黒レベル検出用画素51bを設けることが有効となる。
Signals corresponding to the respective pixels of the dummy pixel column can be interpolated with signals obtained from the normal pixel columns around the dummy pixel column. However, if the number of dummy pixel columns increases too much, the number of interpolated signals increases and image quality deteriorates. For this reason, it is preferable to minimize the number of dummy pixel columns. In this case, it is effective to provide the black
また、このデジタルカメラによれば、ダミー画素列に対応する垂直電荷転送部52bを、スミア量を検出するための専用の転送部としている。特許文献1に記載の固体撮像素子は、信号を読み出すための電荷転送部を、スミア量を検出するための電荷転送部としても使用している。このため、この電荷転送部には、フォトダイオードから読み出された信号の一部が残っている等で、実際のスミア量よりも多くのスミアが検出されてしまう可能性がある。このデジタルカメラによれば、垂直電荷転送部52bには、フォトダイオードから電荷が読み出されることはない。このため、垂直電荷転送部52b上における電荷転送残り等が発生しにくくなり、スミア情報を正確に得ることが可能となる。
Further, according to this digital camera, the vertical
次に、図1に示したデジタルカメラの変形例について説明する。 Next, a modification of the digital camera shown in FIG. 1 will be described.
(第一の変形例)
図1に示したデジタルカメラでは、HD駆動を行うが、このとき、画角のどの位置に高輝度光があるかによって、スミアの形状は変化する。図6は、高輝度被写体の位置によってスミア形状が変化することを説明する図である。
(First modification)
The digital camera shown in FIG. 1 performs HD driving. At this time, the shape of the smear changes depending on where in the angle of view the high-intensity light is. FIG. 6 is a diagram for explaining that the smear shape changes depending on the position of the high brightness subject.
図6は、固体撮像素子5の画素領域50のうち、水平電荷転送部53側とは反対側の下半分に高輝度光が入ったときの、ダミー画素列から得られる信号形状を示した図である。図4と図6を見て分かるように、固体撮像素子5では、画素領域50内の位置に応じて、スミア形状が変化する。このため、このことを考慮して、固体撮像素子5に設けるダミー画素列は2つ以上にしておくことが好ましい。
FIG. 6 is a diagram showing a signal shape obtained from a dummy pixel column when high luminance light enters the lower half of the
図7は、図1に示したデジタルカメラにおける固体撮像素子5の第一の変形例を示す図である。図7では、図2に示したダミー画素列を符号Dで示した。
FIG. 7 is a diagram showing a first modification of the solid-
図7に示した例では、画素領域50にダミー画素列Dを4つ設けている。なお、ダミー画素列Dは少なくとも2つ設けておけばよい。ただい、これら少なくとも2つのダミー画素列Dを、各ダミー画素列D間に通常画素列を1つ以上含む形で配置する。
In the example shown in FIG. 7, four dummy pixel columns D are provided in the
4つのダミー画素列Dは、画素領域50の行方向Xの両端に2つ設けられ、この2つのダミー画素列Dの間に、残り2つのダミー画素列Dが間をあけて配置されている。
Two dummy pixel columns D are provided at both ends in the row direction X of the
図7では、左端のダミー画素列Dを(1)とし、左端から二番目のダミー画素列Dを(2)とし、左端から三番目のダミー画素列Dを(3)とし、右端のダミー画素列Dを(4)としている。そして、ダミー画素列D(1)とダミー画素列D(2)との間の通常画素列が配置されるエリアを(a)とし、ダミー画素列D(2)とダミー画素列D(3)との間の通常画素列が配置されるエリアを(b)とし、ダミー画素列D(3)とダミー画素列D(4)との間の通常画素列が配置されるエリアを(c)としている。 In FIG. 7, the leftmost dummy pixel column D is (1), the second dummy pixel column D from the left end is (2), the third dummy pixel column D from the left end is (3), and the rightmost dummy pixel Column D is (4). An area where the normal pixel column between the dummy pixel column D (1) and the dummy pixel column D (2) is arranged is (a), and the dummy pixel column D (2) and the dummy pixel column D (3) are arranged. (B) is the area where the normal pixel column between and the dummy pixel column D (3) and the dummy pixel column D (4) is located (c). Yes.
図7に示すようにダミー画素列を配置した場合には、スミア補正部19が次のようにしてスミア補正を実施する。
When the dummy pixel column is arranged as shown in FIG. 7, the
例えば、エリア(b)にある通常画素列から得られる信号のスミア補正について説明する。 For example, smear correction of a signal obtained from a normal pixel column in area (b) will be described.
まず、スミア補正部19は、スミア補正対象となる通常画素列を挟んで行方向Xに隣り合う2つのダミー画素列(図7の例では、ダミー画素列D(2),(3))から読み出された信号を取得する。図8は、図7に示したダミー画素列D(2),(3)から読み出された信号を示す図である。
First, the
図8に示すように、ダミー画素列D(2)から読み出された信号と、ダミー画素列D(3)から読み出された信号とでは、その形状が異なっている場合がある。 As shown in FIG. 8, the signal read from the dummy pixel column D (2) and the signal read from the dummy pixel column D (3) may have different shapes.
スミア補正部19は、ダミー画素列D(2)の各画素から読み出された信号と、ダミー画素列D(3)の当該各画素と列方向Yの位置が同じ画素から読み出された信号とを加算して2で割り、双方の信号の平均を算出する。この演算によって得られたデータが、図8において破線で示したグラフである。
The
なお、ここでは単純に2つの信号の平均を取ったが、2つの信号を重み付け平均してもよい。例えば、補正対象となる通常画素列に位置が近い方のダミー画素列Dの信号の重みが大きくなるように、平均を算出すればよい。 Although the average of the two signals is simply taken here, the two signals may be weighted averaged. For example, the average may be calculated so that the weight of the signal of the dummy pixel column D closer to the normal pixel column to be corrected becomes larger.
スミア補正部19は、上記算出したデータと、通常画素列の黒レベル検出用画素51bから読み出されたOB信号とに基づいて、当該通常画素列から読み出された信号に含まれるスミア量(スミア補正データ)を算出する。そして、スミア補正部19は、当該通常画素列の各画素から読み出された信号から、スミア補正データの当該各画素位置におけるスミア量を減算して、スミア補正を行う。
Based on the calculated data and the OB signal read from the black
以上のように、第一の変形例で説明したデジタルカメラによれば、スミア形状が位置によって異なる場合でも、スミア補正を精度よく行うことができる。 As described above, according to the digital camera described in the first modification, smear correction can be accurately performed even when the smear shape varies depending on the position.
(第二の変形例)
図9は、図1に示したデジタルカメラにおける固体撮像素子5の第二の変形例を示した図である。
(Second modification)
FIG. 9 is a diagram showing a second modification of the solid-
図9に示した固体撮像素子は、各画素の上方に複数色のカラーフィルタを設けた点が、図2に示した固体撮像素子とは異なる。また、ダミー画素列を設ける位置も、図2に示したものとは変えている。 The solid-state imaging device shown in FIG. 9 is different from the solid-state imaging device shown in FIG. 2 in that a plurality of color filters are provided above each pixel. Further, the positions where the dummy pixel columns are provided are also different from those shown in FIG.
図9において“R”を記した画素は、赤色光を透過するカラーフィルタ(Rフィルタ)が上方に設けられた画素を示す。“G”を記した画素は、緑色光を透過するカラーフィルタ(Gフィルタ)が上方に設けられた画素を示す。“B”を記した画素は、青色光を透過するカラーフィルタ(Bフィルタ)が上方に設けられた画素を示す。 In FIG. 9, a pixel marked “R” is a pixel provided with a color filter (R filter) that transmits red light above. Pixels with “G” indicate pixels on which a color filter (G filter) that transmits green light is provided above. A pixel marked “B” is a pixel provided with a color filter (B filter) that transmits blue light above.
図9の例では、各画素の上方に設けられるカラーフィルタがベイヤー状に配置されたものとなっている。 In the example of FIG. 9, color filters provided above each pixel are arranged in a Bayer shape.
図9の左から数えて奇数番目にある画素列の上方に設けられるカラーフィルタは、RフィルタとGフィルタのパターンで構成されている。また、左から数えて偶数番目にある画素列の上方に設けられるカラーフィルタは、BフィルタとGフィルタのパターンで構成されている。 The color filters provided above the odd-numbered pixel columns from the left in FIG. 9 are composed of R and G filter patterns. The color filter provided above the even-numbered pixel column from the left is composed of a B filter and a G filter pattern.
このように、この固体撮像素子は、各画素列が、その上方にあるカラーフィルタのパターン(色の組み合わせ)によって2つのグループ(奇数列のグループと偶数列のグループ)に分けられている。 Thus, in this solid-state imaging device, each pixel column is divided into two groups (an odd column group and an even column group) according to the color filter pattern (color combination) thereabove.
そして、各グループに少なくとも1つ(図9の例では1つ)のダミー画素列を設けている。 Each group is provided with at least one dummy pixel column (one in the example of FIG. 9).
このように、各画素の上方に複数色のカラーフィルタを設けた場合、通常画素列に発生するスミアの形状は、当該通常画素列の隣にある画素列上方のカラーフィルタパターンによっても変化する。この理由を以下に説明する。 In this way, when a plurality of color filters are provided above each pixel, the shape of the smear generated in the normal pixel column also changes depending on the color filter pattern above the pixel column adjacent to the normal pixel column. The reason for this will be described below.
図9に示した固体撮像素子では、中心から周辺に向かうほど、画素には光が斜めに入射してくるようになる。例えば、左端のダミー画素列の右隣にある通常画素列に入射してくる光は、左端のダミー画素列にもその一部が入射する。同様に、右端のダミー画素列の左隣にある通常画素列に入射してくる光は、右端のダミー画素列にもその一部が入射する。 In the solid-state imaging device shown in FIG. 9, light enters the pixel obliquely from the center toward the periphery. For example, a part of the light incident on the normal pixel column adjacent to the right of the leftmost dummy pixel column also enters the leftmost dummy pixel column. Similarly, a part of the light incident on the normal pixel column adjacent to the left of the rightmost dummy pixel column is also incident on the rightmost dummy pixel column.
このように、図9に示した固体撮像素子では、各画素列に発生するスミアの形状が、当該各画素列の固体撮像素子中心側の隣の画素列上方にあるカラーフィルタパターンの影響を強く受けることになる。 As described above, in the solid-state imaging device shown in FIG. 9, the smear shape generated in each pixel column strongly influences the color filter pattern above the adjacent pixel column on the solid-state imaging device center side of each pixel column. Will receive.
このため、通常画素列に対してスミア補正を行うときには、この通常画素列が強く影響を与えている側(この通常画素列の固体撮像素子中心側とは反対側)の隣の画素列上方のカラーフィルタパターンと同じパターンを持つダミー画素列から得られた信号を用いることで、スミア補正の精度を上げることができる。 For this reason, when smear correction is performed on the normal pixel column, the pixel pixel above the adjacent pixel column on the side on which the normal pixel column strongly influences (the side opposite to the solid-state image sensor center side of the normal pixel column). By using a signal obtained from a dummy pixel column having the same pattern as the color filter pattern, it is possible to improve the accuracy of smear correction.
そこで、固体撮像素子5を図9に示したものに変更したデジタルカメラでは、スミア補正部19が次のようにしてスミア補正を実施する。
Therefore, in the digital camera in which the solid-
スミア補正部19は、各グループの各通常画素列から読み出された信号については、当該各通常画素列の固体撮像素子中心側とは反対側の隣に存在する画素列と同じグループに属するダミー画素列から読み出された信号と、当該通常画素列の黒レベル検出用画素51bから読み出された信号とから、スミア補正データを生成する。そして、スミア補正部19は、当該通常画素列の各画素から読み出された信号から当該スミア補正データに基づくスミア量を減算して、スミア補正を行う。
For the signals read from each normal pixel column of each group, the
例えば、図9に示した画素列のうち、左端から4番目の通常画素列については、この通常画素列の左隣の通常画素列と同じグループである、左端のダミー画素列からの信号を用いてスミア補正データを生成する。また、図9に示した画素列のうち、左端から3番目の通常画素列については、この通常画素列の左隣の通常画素列と同じグループである、右端のダミー画素列からの信号を用いてスミア補正データを生成する。 For example, among the pixel columns shown in FIG. 9, for the fourth normal pixel column from the left end, a signal from the leftmost dummy pixel column, which is the same group as the normal pixel column on the left side of the normal pixel column, is used. To generate smear correction data. In addition, among the pixel columns shown in FIG. 9, the third normal pixel column from the left end uses a signal from the rightmost dummy pixel column which is the same group as the normal pixel column adjacent to the left of the normal pixel column. To generate smear correction data.
このように、スミア補正対象となる画素列のスミア補正データを、その画素列の隣にある画素列の属するグループに応じて生成することで、精度の高いスミア補正が可能となる。 As described above, smear correction data of a pixel column to be subjected to smear correction is generated according to a group to which a pixel column adjacent to the pixel column belongs, thereby enabling highly accurate smear correction.
なお、このようなスミア補正方法は、第一の変形例で説明した補正方法と組み合わせて実施することもできる。 Such a smear correction method can also be implemented in combination with the correction method described in the first modification.
この場合には、例えば図10に示すように、図9に示した固体撮像素子の各グループに2つのダミー画素列を設ける。ただし、この2つのダミー画素列の間には、少なくとも1つの通常画素列が配置されるようにする。 In this case, for example, as shown in FIG. 10, two dummy pixel columns are provided in each group of the solid-state imaging device shown in FIG. However, at least one normal pixel column is arranged between the two dummy pixel columns.
固体撮像素子5を図10に示した固体撮像素子に変更したデジタルカメラでは、スミア補正部19が、まず、スミア補正データを生成するのに用いる信号の出力元のダミー画素列を上述した方法で決定する。この場合、同じグループ内にダミー画素列が2つあるため、2つのダミー画素列が決定される。次に、決定した2つのダミー画素列からそれぞれ得られる信号の平均を算出し、この平均と通常画素列のOB信号とからスミア補正データを生成し、このスミア補正データにしたがってスミア補正を行う。
In the digital camera in which the solid-
なお、図10の例では、各グループに2つのダミー画素列を設けたが、3つ以上のダミー画素列を設けてもよい。例えば、図7に示した構成において、(1)〜(4)で示した各領域に、グループの異なるダミー画素列を2つずつ設けた構成としてもよい。この場合、例えば、エリア(a)に対しては、領域(1)と領域(2)に配置したグループの同じ2つのダミー画素列からの信号の平均を求め、この平均とOB信号とからスミア補正データを生成すればよい。 In the example of FIG. 10, two dummy pixel columns are provided in each group, but three or more dummy pixel columns may be provided. For example, in the configuration shown in FIG. 7, two dummy pixel columns having different groups may be provided in each of the regions shown in (1) to (4). In this case, for example, for the area (a), an average of signals from the same two dummy pixel columns in the group arranged in the area (1) and the area (2) is obtained, and a smear is calculated from the average and the OB signal. Correction data may be generated.
なお、図9及び図10に示したカラーフィルタの配置は一例であり、これに限らない。例えば、図11に示すように、図9の左端のダミー画素列の各画素上方にはRフィルタを設け、左端から2番目の通常画素列の各画素上方にはGフィルタを設け、左端から3番目の通常画素列の各画素上方にはGフィルタを設けたストライプ配列のカラーフィルタを用いてもよい。この場合には、各画素列が、Rフィルタを上方に持つグループと、Gフィルタを上方に持つグループと、Bフィルタを上方に持つグループの3つのグループに分けられる。このため、図11に示したように、各グループに少なくとも1つダミー画素列を設けることで、上述した方法でスミア補正を行うことができる。 Note that the arrangement of the color filters illustrated in FIGS. 9 and 10 is an example, and is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 11, an R filter is provided above each pixel in the leftmost dummy pixel row in FIG. 9, a G filter is provided above each pixel in the second normal pixel row from the left end, and 3 pixels from the left end. A stripe-arranged color filter provided with a G filter may be used above each pixel of the second normal pixel column. In this case, each pixel column is divided into three groups: a group having an R filter above, a group having a G filter above, and a group having a B filter above. Therefore, as shown in FIG. 11, smear correction can be performed by the above-described method by providing at least one dummy pixel column in each group.
また、図12に示すように、図1に示した固体撮像素子5において、奇数列を偶数列に対して、各画素列の画素ピッチの1/2だけ列方向Yにずらして配置した構成とし、奇数列上方のカラーフィルタをベイヤー配列とし、偶数列上方のカラーフィルタをベイヤー配列とした構成であってもよい。この場合には、各画素列が、RフィルタとGフィルタを上方に持つグループと、GフィルタとBフィルタを上方に持つグループとの2つに分けられる。このため、図12に示したように、各グループに少なくとも1つダミー画素列を設けることで、上述した方法でスミア補正を行うことができる。なお、図12では、各垂直電荷転送部を直線形状としたが、蛇行形状としてもよい。
Also, as shown in FIG. 12, in the solid-
また、カラーフィルタの種類についても原色フィルタに限らず、シアン、マゼンタ、イエロー等の補色フィルタを用いてもよい。 Further, the type of color filter is not limited to the primary color filter, and complementary color filters such as cyan, magenta, and yellow may be used.
最後に、図9〜図12に示したようなカラーフィルタを有する固体撮像素子において、ダミー画素列の各画素から得られる信号を補間する方法について説明する。 Finally, a method of interpolating signals obtained from each pixel of the dummy pixel column in the solid-state imaging device having the color filter as shown in FIGS. 9 to 12 will be described.
これまで説明してきた固体撮像素子には、ダミー画素列が設けられているが、このダミー画素列から得た信号は画像生成にそのまま用いると、欠陥データとなってしまう。そこで、図9〜図12に示したような固体撮像素子を搭載するデジタルカメラでは、デジタル信号処理部17が、ダミー画素51cに対応する信号を、そのダミー画素51cの周囲にある画素51aであって、当該ダミー画素51c上方にあるカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを上方に持つ画素51aから得られる信号を用いて補間生成する。
The solid-state imaging device described so far is provided with a dummy pixel column. However, if a signal obtained from this dummy pixel column is used as it is for image generation, it becomes defective data. Therefore, in a digital camera equipped with a solid-state imaging device as shown in FIGS. 9 to 12, the digital
図13は、図2に示した固体撮像素子5においてカラーフィルタを設けたときの構成を示す図である。図13に示す構成の場合、デジタル信号処理部17は、Rフィルタ(Gフィルタ、Bフィルタ)を上方に持つダミー画素51cに対応する信号については、この信号は用いずに、このダミー画素51cの周囲にある、Rフィルタ(Gフィルタ、Bフィルタ)を上方に持つ画素51aから得られた信号を用いて信号を補間する。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration when a color filter is provided in the solid-
なお、この場合の信号の補間方法は、よく知られている方法(例えば周囲の画素51aから得た信号の平均を算出する)等を用いればよい。
In this case, as a signal interpolation method, a well-known method (for example, calculating an average of signals obtained from surrounding
これまでの説明では、固体撮像素子5の各画素が正方格子状に配置されるものとしたが、図12に例示したように、奇数列を偶数列に対して、各画素列の画素ピッチの1/2だけ列方向Yにずらして配置した構成としてもよい。
In the description so far, the pixels of the solid-
以上説明してきたように、本明細書には次の事項が開示されている。 As described above, the following items are disclosed in this specification.
開示された固体撮像素子は、列方向に並ぶ複数の画素からなる画素列を前記列方向に交差する行方向に複数含む固体撮像素子であって、前記各画素列に対応して設けられた複数の垂直電荷転送部と、前記複数の垂直電荷転送部を転送されてきた電荷を前記行方向に転送する水平電荷転送部とを備え、複数の前記垂直電荷転送部が、スミア検出専用の電荷転送部である第一の電荷転送部と、それ以外の第二の電荷転送部とを含み、前記第二の電荷転送部に対応する前記画素列(以下、通常画素列という)は、フォトダイオードを含む画素で少なくとも構成され、前記第一の電荷転送部に対応する前記画素列(以下、ダミー画素列という)は、フォトダイオードを含まない画素で少なくとも構成され、前記通常画素列に含まれる各画素と、前記ダミー画素列に含まれる各画素との上方に設けられた遮光膜を備え、前記遮光膜には、前記通常画素列に含まれる前記フォトダイオードを含む画素の上方と、前記ダミー画素列に含まれる前記フォトダイオードを含まない画素の上方とにそれぞれ開口が形成されているものである。 The disclosed solid-state imaging device is a solid-state imaging device including a plurality of pixel columns formed of a plurality of pixels arranged in a column direction in a row direction intersecting the column direction, and a plurality of solid-state imaging devices provided corresponding to each pixel column A vertical charge transfer unit, and a horizontal charge transfer unit that transfers the charges transferred from the plurality of vertical charge transfer units in the row direction, and the plurality of vertical charge transfer units are dedicated to smear detection charge transfer. A first charge transfer unit that is a portion and a second charge transfer unit other than the first charge transfer unit, and the pixel column corresponding to the second charge transfer unit (hereinafter referred to as a normal pixel column) includes a photodiode. Each pixel included in the normal pixel column is configured with at least a pixel not including a photodiode, and the pixel column corresponding to the first charge transfer unit (hereinafter referred to as a dummy pixel column). And the da A light-shielding film provided above each pixel included in the pixel column, the light-shielding film included above the pixel including the photodiode included in the normal pixel column and included in the dummy pixel column Openings are respectively formed above the pixels not including the photodiode.
この構成により、ダミー画素列のフォトダイオードを含まない画素の上方には、通常画素列と同様に遮光膜に開口が形成されているため、ダミー画素列に対応する第一の電荷転送部から得られる信号により、通常画素列に含まれるスミアの形状を精度よく推定することができる。このため、高精度のスミア補正が可能となる。 With this configuration, an opening is formed in the light-shielding film above the pixels of the dummy pixel column that do not include the photodiode, so that the pixel is obtained from the first charge transfer unit corresponding to the dummy pixel column. By using the received signal, it is possible to accurately estimate the shape of the smear included in the normal pixel column. For this reason, highly accurate smear correction is possible.
開示された固体撮像素子は、前記通常画素列が、前記フォトダイオードを含む画素と黒レベル検出用画素とで構成され、前記ダミー画素列が、前記フォトダイオードを含まない画素と黒レベル検出用画素とで構成され、前記黒レベル検出用画素上方の前記遮光膜には開口が形成されていないものである。 In the disclosed solid-state imaging device, the normal pixel column includes pixels including the photodiodes and black level detection pixels, and the dummy pixel column includes pixels not including the photodiodes and black level detection pixels. The aperture is not formed in the light shielding film above the black level detection pixel.
この構成により、通常画素列から得られるスミア信号のレベルと、ダミー画素列から得られるスミア信号のレベルとの差を知ることができる。このため、このレベル差を考慮してスミア補正を行うことができ、高精度のスミア補正が可能となる。 With this configuration, it is possible to know the difference between the level of the smear signal obtained from the normal pixel column and the level of the smear signal obtained from the dummy pixel column. Therefore, smear correction can be performed in consideration of this level difference, and high-precision smear correction can be performed.
開示された固体撮像素子は、前記第一の電荷転送部が、少なくとも1つの前記第二の電荷転送部を間に挟んで複数設けられているものである。 In the disclosed solid-state imaging device, a plurality of the first charge transfer units are provided with at least one second charge transfer unit interposed therebetween.
この構成により、複数の第一の電荷転送部から複数のスミア信号を得ることができる。スミア形状は画素位置で異なる場合があるため、このような構成とすることで、通常画素列から得られる信号に含まれるスミア形状を精度よく推定することができ、スミア補正精度を向上させることができる。 With this configuration, a plurality of smear signals can be obtained from the plurality of first charge transfer units. Since the smear shape may differ depending on the pixel position, such a configuration makes it possible to accurately estimate the smear shape included in the signal obtained from the normal pixel column, and to improve the smear correction accuracy. it can.
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記通常画素列から読み出された第一の信号を、少なくとも前記ダミー画素列から読み出された第二の信号に基づいて補正するスミア補正部とを備えるものである。 The disclosed imaging device includes the solid-state imaging device and a smear correction unit that corrects the first signal read from the normal pixel row based on at least the second signal read from the dummy pixel row. Are provided.
この構成により、高精度のスミア補正が可能となる。 With this configuration, highly accurate smear correction can be performed.
開示された撮像装置は、前記通常画素列が、前記フォトダイオードを含む画素と黒レベル検出用画素とで構成され、前記ダミー画素列が、前記フォトダイオードを含まない画素と黒レベル検出用画素とで構成され、前記黒レベル検出用画素上方の前記遮光膜には開口が形成されておらず、前記スミア補正部は、前記通常画素列から読み出された第一の信号のうちの前記黒レベル検出用画素から読み出された信号と、前記第二の信号とに基づいて、前記第一の信号のスミア補正を行うものである。 In the disclosed imaging device, the normal pixel row includes pixels including the photodiodes and black level detection pixels, and the dummy pixel row includes pixels not including the photodiodes and black level detection pixels. No opening is formed in the light shielding film above the black level detection pixel, and the smear correction unit is configured to detect the black level of the first signal read from the normal pixel column. The smear correction of the first signal is performed based on the signal read from the detection pixel and the second signal.
この構成により、高精度のスミア補正が可能となる。 With this configuration, highly accurate smear correction can be performed.
開示された撮像装置は、前記第一の電荷転送部が、少なくとも1つの前記第二の電荷転送部を間に挟んで複数設けられており、前記スミア補正部は、隣り合う2つの前記第一の電荷転送部の間にある前記第二の電荷転送部に対応する前記通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該2つの前記第一の電荷転送部の各々に対応する前記ダミー画素列からそれぞれ読み出される信号を用いるものである。 In the disclosed imaging device, a plurality of the first charge transfer units are provided with at least one second charge transfer unit interposed therebetween, and the smear correction unit includes two adjacent first first transfer units. For the signal read from the normal pixel column corresponding to the second charge transfer unit between the two charge transfer units, each of the two first charge transfer units is used as the second signal. The signals read from the dummy pixel columns corresponding to are used.
この構成により、高精度のスミア補正が可能となる。 With this configuration, highly accurate smear correction can be performed.
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子が、前記各画素の上方に設けられた複数色のカラーフィルタを含み、前記複数の画素列は、前記各画素列の上方にある前記カラーフィルタの色のパターンがそれぞれ異なる複数のグループに分けられ、前記複数のグループの各々に少なくとも1つ前記ダミー画素列が設けられ、前記スミア補正部は、前記各グループの各通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該各通常画素列の前記固体撮像素子の中心側とは反対側の隣に存在する前記画素列と同じグループに属する前記ダミー画素列から読み出された信号を用いるものである。 In the disclosed imaging apparatus, the solid-state imaging device includes a plurality of color filters provided above the pixels, and the plurality of pixel columns are colors of the color filters above the pixel columns. Are divided into a plurality of different groups, each of the plurality of groups is provided with at least one dummy pixel column, and the smear correction unit is a signal read from each normal pixel column of each group As for the second signal, the signal read from the dummy pixel column belonging to the same group as the pixel column existing on the opposite side of the center side of the solid-state imaging device of each normal pixel column Is used.
開示された撮像装置は、前記ダミー画素列の各画素に対応する信号を、当該ダミー画素列の周囲の前記通常画素列から読み出された信号を用いて補間する信号補間部を備えるものである。 The disclosed imaging apparatus includes a signal interpolation unit that interpolates a signal corresponding to each pixel of the dummy pixel column using a signal read from the normal pixel column around the dummy pixel column. .
この構成により、ダミー画素列を設けたことによる画素欠陥の発生を防ぐことができる。 With this configuration, it is possible to prevent the occurrence of pixel defects due to the provision of the dummy pixel column.
開示された撮像装置は、前記各垂直電荷転送部の駆動周波数を段階的に変更しながら前記各垂直電荷転送部に蓄積された電荷を前記列方向に転送する駆動を行う駆動部を備え、前記スミア補正部は、前記駆動が実施されたときに前記補正を実施するものである。 The disclosed imaging device includes a drive unit that performs driving to transfer charges accumulated in the vertical charge transfer units in the column direction while changing the drive frequency of the vertical charge transfer units in stages. The smear correction unit performs the correction when the driving is performed.
この構成により、各画素からの信号の読み出し中に、垂直電荷転送部の駆動周波数が段階的に変更される場合でも、ダミー画素列からの信号に基づいて、通常画素列から得られる第一の信号に含まれるスミアの形状を知ることができる。したがって、このような場合でも、スミアを精度よく補正することができる。 With this configuration, even when the driving frequency of the vertical charge transfer unit is changed stepwise during signal readout from each pixel, the first obtained from the normal pixel column is based on the signal from the dummy pixel column. The shape of the smear contained in the signal can be known. Therefore, even in such a case, smear can be corrected with high accuracy.
開示された撮像装置は、前記駆動部が、HD動画撮像時に前記駆動を実施するものである。 In the disclosed imaging apparatus, the driving unit performs the driving at the time of HD moving image capturing.
開示されたスミア補正方法は、前記固体撮像素子から出力される信号のスミア補正方法であって、前記固体撮像素子の前記通常画素列から読み出された第一の信号を、少なくとも前記ダミー画素列から読み出された第二の信号に基づいて補正するスミア補正ステップを備えるものである。 The disclosed smear correction method is a smear correction method for a signal output from the solid-state image sensor, and the first signal read from the normal pixel array of the solid-state image sensor is at least the dummy pixel array. And a smear correction step for correcting based on the second signal read from.
開示されたスミア補正方法は、前記通常画素列が、前記フォトダイオードを含む画素と黒レベル検出用画素とで構成され、前記ダミー画素列が、前記フォトダイオードを含まない画素と黒レベル検出用画素とで構成され、前記黒レベル検出用画素上方の前記遮光膜には開口が形成されておらず、前記スミア補正ステップでは、前記通常画素列から読み出された第一の信号のうちの前記黒レベル検出用画素から読み出された信号と、前記第二の信号とに基づいて、前記第一の信号のスミア補正を行うものである。 In the disclosed smear correction method, the normal pixel column includes pixels including the photodiodes and black level detection pixels, and the dummy pixel column includes pixels not including the photodiodes and black level detection pixels. In the smear correction step, the black signal of the first signal read from the normal pixel column is not formed in the light shielding film above the black level detection pixel. The smear correction of the first signal is performed based on the signal read from the level detection pixel and the second signal.
開示されたスミア補正方法は、前記第一の電荷転送部が、少なくとも1つの前記第二の電荷転送部を間に挟んで複数設けられており、前記スミア補正ステップでは、隣り合う2つの前記第一の電荷転送部の間にある前記第二の電荷転送部に対応する前記通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該2つの前記第一の電荷転送部の各々に対応する前記ダミー画素列からそれぞれ読み出される信号を用いるものである。 In the disclosed smear correction method, a plurality of the first charge transfer units are provided with at least one second charge transfer unit interposed therebetween. In the smear correction step, As for the signal read from the normal pixel column corresponding to the second charge transfer unit between the one charge transfer units, the second signal is used as the second signal. Signals read out from the corresponding dummy pixel columns are used.
開示されたスミア補正方法は、前記固体撮像素子が、前記各画素の上方に設けられた複数色のカラーフィルタを含み、前記複数の画素列は、前記各画素列の上方にある前記カラーフィルタの色の組み合わせがそれぞれ異なる複数のグループに分けられ、前記複数のグループの各々に少なくとも1つ前記ダミー画素列が設けられ、前記スミア補正ステップでは、前記各グループの各通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該各通常画素列の前記固体撮像素子の中心側とは反対側の隣に存在する前記画素列と同じグループに属する前記ダミー画素列から読み出された信号を用いるものである。 In the disclosed smear correction method, the solid-state imaging device includes a plurality of color filters provided above the pixels, and the plurality of pixel columns are located above the pixel columns. The combination of colors is divided into a plurality of different groups, and at least one dummy pixel column is provided in each of the plurality of groups. In the smear correction step, read out from each normal pixel column of each group As for the signal, the second signal was read out from the dummy pixel column belonging to the same group as the pixel column that is adjacent to the center side of the solid-state imaging device of each normal pixel column. A signal is used.
5 固体撮像素子
51a 画素
51b 黒レベル検出用画素
51c ダミー画素
52a,52b 垂直電荷転送部
19 スミア補正部
5 Solid-
Claims (14)
前記各画素列に対応して設けられた複数の垂直電荷転送部と、
前記複数の垂直電荷転送部を転送されてきた電荷を前記行方向に転送する水平電荷転送部とを備え、
複数の前記垂直電荷転送部が、スミア検出専用の電荷転送部である第一の電荷転送部と、それ以外の第二の電荷転送部とを含み、
前記第二の電荷転送部に対応する前記画素列(以下、通常画素列という)は、フォトダイオードを含む画素で少なくとも構成され、
前記第一の電荷転送部に対応する前記画素列(以下、ダミー画素列という)は、フォトダイオードを含まない画素で少なくとも構成され、
前記通常画素列に含まれる各画素と、前記ダミー画素列に含まれる各画素との上方に設けられた遮光膜を備え、
前記遮光膜には、前記通常画素列に含まれる前記フォトダイオードを含む画素の上方と、前記ダミー画素列に含まれる前記フォトダイオードを含まない画素の上方とにそれぞれ開口が形成されている固体撮像素子。 A solid-state imaging device including a plurality of pixel columns composed of a plurality of pixels arranged in a column direction in a row direction intersecting the column direction,
A plurality of vertical charge transfer units provided corresponding to each pixel column;
A horizontal charge transfer unit that transfers the charges transferred through the plurality of vertical charge transfer units in the row direction,
The plurality of vertical charge transfer units include a first charge transfer unit that is a charge transfer unit dedicated to smear detection, and a second charge transfer unit other than that,
The pixel column corresponding to the second charge transfer unit (hereinafter referred to as a normal pixel column) is composed of at least pixels including a photodiode,
The pixel column corresponding to the first charge transfer unit (hereinafter referred to as a dummy pixel column) is composed of at least pixels that do not include a photodiode,
A light shielding film provided above each pixel included in the normal pixel column and each pixel included in the dummy pixel column;
Solid-state imaging in which openings are formed in the light shielding film above the pixels including the photodiodes included in the normal pixel column and above the pixels not including the photodiodes included in the dummy pixel column, respectively. element.
前記通常画素列が、前記フォトダイオードを含む画素と黒レベル検出用画素とで構成され、
前記ダミー画素列が、前記フォトダイオードを含まない画素と黒レベル検出用画素とで構成され、
前記黒レベル検出用画素上方の前記遮光膜には開口が形成されていない固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The normal pixel row is composed of pixels including the photodiodes and black level detection pixels,
The dummy pixel row is composed of pixels not including the photodiode and black level detection pixels,
A solid-state imaging device in which an opening is not formed in the light shielding film above the black level detection pixel.
前記第一の電荷転送部が、少なくとも1つの前記第二の電荷転送部を間に挟んで複数設けられている固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1 or 2,
A solid-state imaging device in which a plurality of the first charge transfer units are provided with at least one second charge transfer unit interposed therebetween.
前記通常画素列から読み出された第一の信号を、少なくとも前記ダミー画素列から読み出された第二の信号に基づいて補正するスミア補正部とを備える撮像装置。 A solid-state imaging device according to claim 1;
An image pickup apparatus comprising: a smear correction unit that corrects a first signal read from the normal pixel column based on at least a second signal read from the dummy pixel column.
前記通常画素列が、前記フォトダイオードを含む画素と黒レベル検出用画素とで構成され、
前記ダミー画素列が、前記フォトダイオードを含まない画素と黒レベル検出用画素とで構成され、
前記黒レベル検出用画素上方の前記遮光膜には開口が形成されておらず、
前記スミア補正部は、前記通常画素列から読み出された第一の信号のうちの前記黒レベル検出用画素から読み出された信号と、前記第二の信号とに基づいて、前記第一の信号のスミア補正を行う撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4,
The normal pixel row is composed of pixels including the photodiodes and black level detection pixels,
The dummy pixel row is composed of pixels not including the photodiode and black level detection pixels,
No opening is formed in the light shielding film above the black level detection pixel,
The smear correction unit, based on the first signal read from the normal pixel column, the signal read from the black level detection pixel and the second signal, An imaging device that performs smear correction of a signal.
前記第一の電荷転送部が、少なくとも1つの前記第二の電荷転送部を間に挟んで複数設けられており、
前記スミア補正部は、隣り合う2つの前記第一の電荷転送部の間にある前記第二の電荷転送部に対応する前記通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該2つの前記第一の電荷転送部の各々に対応する前記ダミー画素列からそれぞれ読み出される信号を用いる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4 or 5, wherein
A plurality of the first charge transfer units are provided with at least one second charge transfer unit interposed therebetween,
The smear correction unit is configured to use, as a second signal, a signal read from the normal pixel column corresponding to the second charge transfer unit between the two adjacent first charge transfer units. An imaging device that uses signals read from the dummy pixel columns corresponding to the two first charge transfer units, respectively.
前記固体撮像素子が、前記各画素の上方に設けられた複数色のカラーフィルタを含み、
前記複数の画素列は、前記各画素列の上方にある前記カラーフィルタの色のパターンがそれぞれ異なる複数のグループに分けられ、
前記複数のグループの各々に少なくとも1つ前記ダミー画素列が設けられ、
前記スミア補正部は、前記各グループの各通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該各通常画素列の前記固体撮像素子の中心側とは反対側の隣に存在する前記画素列と同じグループに属する前記ダミー画素列から読み出された信号を用いる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4 or 5, wherein
The solid-state imaging device includes a plurality of color filters provided above the pixels,
The plurality of pixel columns are divided into a plurality of groups each having a different color pattern of the color filter above each pixel column,
At least one dummy pixel column is provided in each of the plurality of groups;
The smear correction unit, next to the signal read from each normal pixel column of each group, as the second signal, next to the side opposite to the center side of the solid-state imaging device of each normal pixel column An imaging apparatus using a signal read from the dummy pixel column belonging to the same group as the existing pixel column.
前記ダミー画素列の各画素に対応する信号を、当該ダミー画素列の周囲の前記通常画素列から読み出された信号を用いて補間する信号補間部を備える撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 4 to 7,
An image pickup apparatus including a signal interpolation unit that interpolates signals corresponding to the respective pixels of the dummy pixel column using signals read from the normal pixel column around the dummy pixel column.
前記各垂直電荷転送部の駆動周波数を段階的に変更しながら前記各垂直電荷転送部に蓄積された電荷を前記列方向に転送する駆動を行う駆動部を備え、
前記スミア補正部は、前記駆動が実施されたときに前記補正を実施する撮像装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 4 to 8,
A drive unit for driving to transfer the charge accumulated in each vertical charge transfer unit in the column direction while changing the drive frequency of each vertical charge transfer unit stepwise;
The smear correction unit is an imaging device that performs the correction when the drive is performed.
前記駆動部が、HD動画撮像時に前記駆動を実施する撮像装置。 The imaging device according to claim 9,
An imaging apparatus in which the driving unit performs the driving at the time of HD moving image imaging.
前記固体撮像素子の前記通常画素列から読み出された第一の信号を、少なくとも前記ダミー画素列から読み出された第二の信号に基づいて補正するスミア補正ステップを備えるスミア補正方法。 A smear correction method for a signal output from the solid-state imaging device according to claim 1,
A smear correction method comprising a smear correction step of correcting a first signal read from the normal pixel row of the solid-state imaging device based on at least a second signal read from the dummy pixel row.
前記通常画素列が、前記フォトダイオードを含む画素と黒レベル検出用画素とで構成され、
前記ダミー画素列が、前記フォトダイオードを含まない画素と黒レベル検出用画素とで構成され、
前記黒レベル検出用画素上方の前記遮光膜には開口が形成されておらず、
前記スミア補正ステップでは、前記通常画素列から読み出された第一の信号のうちの前記黒レベル検出用画素から読み出された信号と、前記第二の信号とに基づいて、前記第一の信号のスミア補正を行うスミア補正方法。 It is a smear correction method of Claim 11, Comprising:
The normal pixel row is composed of pixels including the photodiodes and black level detection pixels,
The dummy pixel row is composed of pixels not including the photodiode and black level detection pixels,
No opening is formed in the light shielding film above the black level detection pixel,
In the smear correction step, based on the signal read from the black level detection pixel of the first signal read from the normal pixel column and the second signal, the first signal A smear correction method that performs smear correction of signals.
前記第一の電荷転送部が、少なくとも1つの前記第二の電荷転送部を間に挟んで複数設けられており、
前記スミア補正ステップでは、隣り合う2つの前記第一の電荷転送部の間にある前記第二の電荷転送部に対応する前記通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該2つの前記第一の電荷転送部の各々に対応する前記ダミー画素列からそれぞれ読み出される信号を用いるスミア補正方法。 The smear correction method according to claim 11 or 12,
A plurality of the first charge transfer units are provided with at least one second charge transfer unit interposed therebetween,
In the smear correction step, a signal read from the normal pixel column corresponding to the second charge transfer unit between two adjacent first charge transfer units is used as the second signal. A smear correction method using a signal read from each of the dummy pixel columns corresponding to each of the two first charge transfer units.
前記固体撮像素子が、前記各画素の上方に設けられた複数色のカラーフィルタを含み、
前記複数の画素列は、前記各画素列の上方にある前記カラーフィルタの色の組み合わせがそれぞれ異なる複数のグループに分けられ、
前記複数のグループの各々に少なくとも1つ前記ダミー画素列が設けられ、
前記スミア補正ステップでは、前記各グループの各通常画素列から読み出された信号については、前記第二の信号として、当該各通常画素列の前記固体撮像素子の中心側とは反対側の隣に存在する前記画素列と同じグループに属する前記ダミー画素列から読み出された信号を用いるスミア補正方法。 The smear correction method according to claim 11 or 12,
The solid-state imaging device includes a plurality of color filters provided above the pixels,
The plurality of pixel columns are divided into a plurality of groups each having a different color combination of the color filters above each pixel column,
At least one dummy pixel column is provided in each of the plurality of groups;
In the smear correction step, a signal read from each normal pixel column of each group is adjacent to a side opposite to the center side of the solid-state imaging device of each normal pixel column as the second signal. A smear correction method using a signal read from the dummy pixel column belonging to the same group as the existing pixel column.
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