JP4053296B2 - 黒色画素を有する画像センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像センサに関するものであり、より具体的には、邪魔にならず、かつより効果的な位置に配置された黒色参照画素を有する様な画像センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在使用されている画像センサは、活性画素を近接して取り囲む領域に配置された黒色参照画素を有する。この技術分野においては、周知の様に、その様な黒色参照画素は、一連の画像処理の校正のために使用される。これらの黒色参照画素は、横方向拡散によって汚染されることが有り、その場合、活性画素領域からの赤色光生成電子が、黒色参照画素の最初の数行と数列を汚染する。これによって、所要の画像の複製が不正確になってしまう。
【０００３】
現在使用されているＣＣＤ画像処理センサは、画素に追加の列と行を加えて、これらのバッファ画素列と行が横方向拡散のエネルギを吸収することによって、横方向拡散の悪影響を補償する。この方法では、バッファ画素列と行の照明を防止する二次的光線遮蔽体を使用する必要がある。これに代わる方法では、黒色画素の個数を、通常必要な個数以上に増加させる。これらの追加の黒色画素は、横方向拡散からのエネルギを吸収するために使用される。この場合、二次的光線遮蔽体は必要でない。
【０００４】
ＣＭＯＳ画像センサにおいては、中間挿入材料（通常は金属）の数個の層が、光を黒体参照画素から遮断するために使用される。これらの中間挿入層は、しかし、そこを通過して光線を漏洩させ、黒色画素を照明するので、黒色画素が光に感じてしまう結果になる。明らかに、これは望ましくない現象である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
横方向拡散の補償に対して、現在、周知でかつ利用されている方法と装置は、満足のいく程度であるけれども、それらには欠点もある。すなわち、バッファ画素行と列を追加することは、かなりの面積のシリコンを使用することになる。同様に、黒色参照画素の追加行と列も、また、かなりの面積のシリコンを使用することになり、これはコストの面で効率的でない。
【０００６】
ＣＭＯＳ画像センサにおいては、黒色遮蔽のために使用される前記中間挿入材料層は、光線に対して完全には不透明ではない。この問題に対する解決方法は、二次的光線遮蔽体を追加することであるけれども、この方法は、今度は、コストを高める結果になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の諸問題の一つ以上を克服することを目指したものである。手短かに要約すると、本発明の一態様によれば、本発明は、ＣＭＯＳ画像センサであって、画像捕捉のための活性画素領域と、前記活性画素領域から所定の距離だけ離して配置された複数の黒色画素領域と、前記活性画素領域内の画素に電気的に接続され、総ての前記黒色画素領域のそれぞれと前記活性画素領域との間に少なくとも一部分が配置される補助回路と、光が前記黒色画素領域を照明することを防ぐための二次的光線遮蔽体と、を具備し、前記複数の黒色画素領域は、前記画像センサの領域のうち前記活性画素領域の周辺に分散して配置されている複数の領域であることを特徴とする画像センサである。
【０００８】
本発明のこれらの、およびその他の態様、目的、特徴、および長所は、好適な実施態様の以下の詳細な説明と添付された請求の範囲を良く吟味し、かつ附属の図を参照することによって、さらに明白に理解、認識出来るであろう。
【０００９】
本発明は、電子画像処理装置において黒色参照画素の性能が改善される長所を有する。これは、カバーグラス二次的光線遮蔽体を使用することと、前記黒色画素領域を活性画素領域から所定の距離だけ離して配置すること、複数の黒色画素領域を、画像センサの領域のうち活性画素領域の周辺に分散して配置することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照すれば、本発明のカバーグラス１０が示されている。このカバーグラス１０は、光が通過する透明中央部２０と、光が通過しない光線遮蔽外周部３０と、を含む。この二次的光線遮蔽外周部３０は、エポキシ、ペイント、接着剤、金属、または酸化物の様な不透明材料によって形成される。この不透明材料は、二つの目的に役立つ。第１の目的は、カバーグラス１０を画像処理パッケージに取り付けることであり、第２の目的は、黒色画素を入射光線から遮蔽することである。カバーグラス１０と接着剤とは、1体であることに留意することは有益である。この技術分野では周知の様に、同じ結果を、別個の二次的光線遮蔽体とカバーグラスを用いて実現することも可能である。この二次的光線遮蔽体３０は、また、画像センサの表面上に直接コーティングされた不透明材料から形成することも出来る。
【００１１】
図２を参照すれば、本発明のＣＭＯＳ画像センサ４０が示されている。この画像センサ４０は、長方形に配置された活性画素５０のアレイを含む。この技術分野では周知の様に、この活性画素５０は、入射光を受光し、受光された光は電子に変換され、やがて電圧に変換され、画像のディジタル表示の捕捉を可能にする。
【００１２】
図２にはまた、複数の黒色参照画素６０と、それに対応する出力多重化回路部７０とが、共に、活性画素領域から所定の顕著な距離だけ離して配置されていることが、示されている。この顕著な距離の大きさは、結像画像の光線の円錐角によって実現される。黒色画素６０は、二次的光線遮蔽体の影響のもとに、画像の光線がこの黒色画素を照明出来ない様に、「充分に遠く」配置される。黒色参照画素６０は、一般に一つ以上の金属層が溶着された活性画素を使用することによって生成される。この一つ以上の金属層は、黒色画素６０に対する基本的光線遮蔽体と考えられる。この黒色参照画素６０を活性画素領域から顕著に離れた位置に配置することによって、図１に示されたカバーグラス１０上の不透明接着剤部３０は、光線をこの黒体画素から遮蔽することを可能にする。
【００１３】
この顕著な距離の大きさは、黒色画素の信号が、横拡散によっても、また中間挿入光遮蔽層に起因する感光性によっても、影響を受けない様な光学系の設計によって決定される。これは、黒色画素６０を活性画像感知画素５０から物理的に分離し、その結果、光がこの黒色画素６０を照明しないことによって達成される。さらに距離を追加して、全体の設計を、カバーグラス１０の位置決めの不正確さに対して、鈍感にさせることも出来る。
【００１４】
この解決方法を、低コストで生産し易い解決方法にするためには、これはゆるやかに強制されるものであれば良い。すなわち、精密な機械的位置決めの必要性が無いことが望ましい。黒色画素領域（複数も含む）６０から活性画素領域５０までの距離は、上述の要求を満たす様に充分大きく、この技術分野における当業者が決定できる様に、決定される。カバーグラス１０は、光学的設計によって要求される最小値よりも大きく選定されている前記の顕著な距離に起因する「ゆるやか」な公差で位置決めすることが出来る。
【００１５】
これとは反対に、現在利用されている周知の画像処理装置は、それらの黒色画素領域（複数も含む）を、それらの活性画像画素に近接して配置している。
【００１６】
一つ以上の黒色参照画素部６０と、これに対応する出力多重化回路部とが、設計に応じて使用出来ることを知るのは有益である。多重黒色参照画素部６０は、追加の黒色画素情報を提供する。例えば、処理のばらつきや画像処理ダイ内の温度差に起因して、黒色参照信号は、画像処理装置の領域内で変動し得る。これは、多重黒色参照画素領域６０を、画像処理ダイ上の様々な位置に配置することによって補償される。要約すれば、これらの多重黒色参照画素領域６０は、全体の画像に対する黒色信号のより正確な測定を可能にするものである。図示された位置は単に例であり、追加の黒色参照画素領域６０を使用しても良いことに言及することは有益である。
【００１７】
ディジタル制御回路網８０、アナログ出力回路網９０、およびアナログ／ディジタル変換器１００は、現状のこの技術分野では典型的な構成部品であり、参考のために図示してある。これらの構成部品は、周知のものであるから本明細書では詳述しない。
【００１８】
図３を参照すれば、本発明のＣＣＤまたはＣＭＯＳいずれかの画像処理装置に対する別な実施態様が示されている。この実施態様においては、黒色参照画素部６０は、複数の位置に配置されている。この黒色参照画素部６０の１個所の位置は、ワイヤボンドパッド１１０の中間であり、もう１個所の位置は、このボンドパッド１１０のいずれか一方の側である。これらの位置は、一般に画像領域５０のいずれか、または、全ての側に、画像領域５０から顕著な距離だけ離して配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカバーグラスの図である。
【図２】 本発明のＣＭＯＳ画像処理実施態様の平面図表示である。
【図３】 図２に対応する別の実施態様である。
【符号の説明】
１０ カバーグラス、２０ 中央部、３０ 光線遮蔽外周部、４０ センサ、５０ 画素、６０ 黒色参照画素、７０回路網部、８０ ディジタル制御回路網、９０ 出力回路網、１００ Ａ／Ｄ変換器、１１０ ボンドパッド。
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像センサに関するものであり、より具体的には、邪魔にならず、かつより効果的な位置に配置された黒色参照画素を有する様な画像センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在使用されている画像センサは、活性画素を近接して取り囲む領域に配置された黒色参照画素を有する。この技術分野においては、周知の様に、その様な黒色参照画素は、一連の画像処理の校正のために使用される。これらの黒色参照画素は、横方向拡散によって汚染されることが有り、その場合、活性画素領域からの赤色光生成電子が、黒色参照画素の最初の数行と数列を汚染する。これによって、所要の画像の複製が不正確になってしまう。
【０００３】
現在使用されているＣＣＤ画像処理センサは、画素に追加の列と行を加えて、これらのバッファ画素列と行が横方向拡散のエネルギを吸収することによって、横方向拡散の悪影響を補償する。この方法では、バッファ画素列と行の照明を防止する二次的光線遮蔽体を使用する必要がある。これに代わる方法では、黒色画素の個数を、通常必要な個数以上に増加させる。これらの追加の黒色画素は、横方向拡散からのエネルギを吸収するために使用される。この場合、二次的光線遮蔽体は必要でない。
【０００４】
ＣＭＯＳ画像センサにおいては、中間挿入材料（通常は金属）の数個の層が、光を黒体参照画素から遮断するために使用される。これらの中間挿入層は、しかし、そこを通過して光線を漏洩させ、黒色画素を照明するので、黒色画素が光に感じてしまう結果になる。明らかに、これは望ましくない現象である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
横方向拡散の補償に対して、現在、周知でかつ利用されている方法と装置は、満足のいく程度であるけれども、それらには欠点もある。すなわち、バッファ画素行と列を追加することは、かなりの面積のシリコンを使用することになる。同様に、黒色参照画素の追加行と列も、また、かなりの面積のシリコンを使用することになり、これはコストの面で効率的でない。
【０００６】
ＣＭＯＳ画像センサにおいては、黒色遮蔽のために使用される前記中間挿入材料層は、光線に対して完全には不透明ではない。この問題に対する解決方法は、二次的光線遮蔽体を追加することであるけれども、この方法は、今度は、コストを高める結果になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の諸問題の一つ以上を克服することを目指したものである。手短かに要約すると、本発明の一態様によれば、本発明は、ＣＭＯＳ画像センサであって、画像捕捉のための活性画素領域と、前記活性画素領域から所定の距離だけ離して配置された複数の黒色画素領域と、前記活性画素領域内の画素に電気的に接続され、総ての前記黒色画素領域のそれぞれと前記活性画素領域との間に少なくとも一部分が配置される補助回路と、光が前記黒色画素領域を照明することを防ぐための二次的光線遮蔽体と、を具備し、前記複数の黒色画素領域は、前記画像センサの領域のうち前記活性画素領域の周辺に分散して配置されている複数の領域であることを特徴とする画像センサである。
【０００８】
本発明のこれらの、およびその他の態様、目的、特徴、および長所は、好適な実施態様の以下の詳細な説明と添付された請求の範囲を良く吟味し、かつ附属の図を参照することによって、さらに明白に理解、認識出来るであろう。
【０００９】
本発明は、電子画像処理装置において黒色参照画素の性能が改善される長所を有する。これは、カバーグラス二次的光線遮蔽体を使用することと、前記黒色画素領域を活性画素領域から所定の距離だけ離して配置すること、複数の黒色画素領域を、画像センサの領域のうち活性画素領域の周辺に分散して配置することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照すれば、本発明のカバーグラス１０が示されている。このカバーグラス１０は、光が通過する透明中央部２０と、光が通過しない光線遮蔽外周部３０と、を含む。この二次的光線遮蔽外周部３０は、エポキシ、ペイント、接着剤、金属、または酸化物の様な不透明材料によって形成される。この不透明材料は、二つの目的に役立つ。第１の目的は、カバーグラス１０を画像処理パッケージに取り付けることであり、第２の目的は、黒色画素を入射光線から遮蔽することである。カバーグラス１０と接着剤とは、1体であることに留意することは有益である。この技術分野では周知の様に、同じ結果を、別個の二次的光線遮蔽体とカバーグラスを用いて実現することも可能である。この二次的光線遮蔽体３０は、また、画像センサの表面上に直接コーティングされた不透明材料から形成することも出来る。
【００１１】
図２を参照すれば、本発明のＣＭＯＳ画像センサ４０が示されている。この画像センサ４０は、長方形に配置された活性画素５０のアレイを含む。この技術分野では周知の様に、この活性画素５０は、入射光を受光し、受光された光は電子に変換され、やがて電圧に変換され、画像のディジタル表示の捕捉を可能にする。
【００１２】
図２にはまた、複数の黒色参照画素６０と、それに対応する出力多重化回路部７０とが、共に、活性画素領域から所定の顕著な距離だけ離して配置されていることが、示されている。この顕著な距離の大きさは、結像画像の光線の円錐角によって実現される。黒色画素６０は、二次的光線遮蔽体の影響のもとに、画像の光線がこの黒色画素を照明出来ない様に、「充分に遠く」配置される。黒色参照画素６０は、一般に一つ以上の金属層が溶着された活性画素を使用することによって生成される。この一つ以上の金属層は、黒色画素６０に対する基本的光線遮蔽体と考えられる。この黒色参照画素６０を活性画素領域から顕著に離れた位置に配置することによって、図１に示されたカバーグラス１０上の不透明接着剤部３０は、光線をこの黒体画素から遮蔽することを可能にする。
【００１３】
この顕著な距離の大きさは、黒色画素の信号が、横拡散によっても、また中間挿入光遮蔽層に起因する感光性によっても、影響を受けない様な光学系の設計によって決定される。これは、黒色画素６０を活性画像感知画素５０から物理的に分離し、その結果、光がこの黒色画素６０を照明しないことによって達成される。さらに距離を追加して、全体の設計を、カバーグラス１０の位置決めの不正確さに対して、鈍感にさせることも出来る。
【００１４】
この解決方法を、低コストで生産し易い解決方法にするためには、これはゆるやかに強制されるものであれば良い。すなわち、精密な機械的位置決めの必要性が無いことが望ましい。黒色画素領域（複数も含む）６０から活性画素領域５０までの距離は、上述の要求を満たす様に充分大きく、この技術分野における当業者が決定できる様に、決定される。カバーグラス１０は、光学的設計によって要求される最小値よりも大きく選定されている前記の顕著な距離に起因する「ゆるやか」な公差で位置決めすることが出来る。
【００１５】
これとは反対に、現在利用されている周知の画像処理装置は、それらの黒色画素領域（複数も含む）を、それらの活性画像画素に近接して配置している。
【００１６】
一つ以上の黒色参照画素部６０と、これに対応する出力多重化回路部とが、設計に応じて使用出来ることを知るのは有益である。多重黒色参照画素部６０は、追加の黒色画素情報を提供する。例えば、処理のばらつきや画像処理ダイ内の温度差に起因して、黒色参照信号は、画像処理装置の領域内で変動し得る。これは、多重黒色参照画素領域６０を、画像処理ダイ上の様々な位置に配置することによって補償される。要約すれば、これらの多重黒色参照画素領域６０は、全体の画像に対する黒色信号のより正確な測定を可能にするものである。図示された位置は単に例であり、追加の黒色参照画素領域６０を使用しても良いことに言及することは有益である。
【００１７】
ディジタル制御回路網８０、アナログ出力回路網９０、およびアナログ／ディジタル変換器１００は、現状のこの技術分野では典型的な構成部品であり、参考のために図示してある。これらの構成部品は、周知のものであるから本明細書では詳述しない。
【００１８】
図３を参照すれば、本発明のＣＣＤまたはＣＭＯＳいずれかの画像処理装置に対する別な実施態様が示されている。この実施態様においては、黒色参照画素部６０は、複数の位置に配置されている。この黒色参照画素部６０の１個所の位置は、ワイヤボンドパッド１１０の中間であり、もう１個所の位置は、このボンドパッド１１０のいずれか一方の側である。これらの位置は、一般に画像領域５０のいずれか、または、全ての側に、画像領域５０から顕著な距離だけ離して配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカバーグラスの図である。
【図２】 本発明のＣＭＯＳ画像処理実施態様の平面図表示である。
【図３】 図２に対応する別の実施態様である。
【符号の説明】
１０ カバーグラス、２０ 中央部、３０ 光線遮蔽外周部、４０ センサ、５０ 画素、６０ 黒色参照画素、７０回路網部、８０ ディジタル制御回路網、９０ 出力回路網、１００ Ａ／Ｄ変換器、１１０ ボンドパッド。
Claims (2)
- ＣＭＯＳ画像センサであって、
画像捕捉のための活性画素領域と、
前記活性画素領域から所定の距離だけ離して配置された複数の黒色画素領域と、
前記活性画素領域内の画素に電気的に接続され、総ての前記黒色画素領域のそれぞれと前記活性画素領域との間に少なくとも一部分が配置される補助回路と、
光が前記黒色画素領域を照明することを防ぐための二次的光線遮蔽体と、
を具備し、
前記複数の黒色画素領域は、前記画像センサの領域のうち前記活性画素領域の周辺に分散して配置されている複数の領域であることを特徴とする画像センサ。 - 請求項１に記載の画像センサにおいて、前記二次的光線遮蔽体は、前記活性画素領域の少なくとも一部分を被覆して前記活性画素領域の照明を許すための透明部分と、不透明材料から形成され、光が複数の黒色画素領域を照明することを防ぐための不透明部分と、を有するカバーグラスであることを特徴とする画像センサ。
Applications Claiming Priority (4)
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| US26784901P | 2001-02-09 | 2001-02-09 | |
| US09/953,846 US6744526B2 (en) | 2001-02-09 | 2001-09-17 | Image sensor having black pixels disposed in a spaced-apart relationship from the active pixels |
| US60/267,849 | 2001-09-17 | ||
| US09/953,846 | 2001-09-17 |
Publications (2)
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