JP5282543B2 - 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置 - Google Patents
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Description
1.本発明が適用される固体撮像装置
1−1.システム構成
1−2.実施形態の特徴部分
1−3.実施例1
1−4.実施例2
2.変形例
3.適用例(撮像装置)
[1−1.システム構成]
図1は、本発明が適用される固体撮像装置、例えばX−Yアドレス型固体撮像装置の一種であるCMOSイメージセンサの構成の概略を示すシステム構成図である。
図2は、単位画素20の回路構成の一例を示す回路図である。図2に示すように、本回路例に係る単位画素20は、光電変換素子、例えばフォトダイオード21と、例えば転送トランジスタ22、リセットトランジスタ23、増幅トランジスタ24および選択トランジスタ25の4つのトランジスタとを有する構成となっている。
上記構成のCMOSイメージセンサ10等のX−Yアドレス型固体撮像装置は、前にも述べたように、最終的に画像信号として用いられる有効画素領域の周囲に、黒基準信号を出力するための遮光された光学的黒画素領域を有している。この光学的黒画素領域を有するX−Yアドレス型固体撮像装置において、本実施形態では、以下のような構成を採ることを特徴としている。
図3は、実施例1に係るCMOSイメージセンサの構成の概略を示す平面図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。
ところで、ダミー画素領域113(113a〜113d)の各開口ダミー画素に強い光が入射すると、当該ダミー画素から電荷が溢れる。そして、開口ダミー画素から溢れた過剰電荷(余剰電荷)が隣接画素に流れ込むことによってブルーミングを引き起こされ、有効画素領域111の有効画素に悪影響が及ぶ。
図8は、実施例2に係るCMOSイメージセンサの構成の概略を示す平面図であり、図中、図3と同等部分には同一符号を付して示している。
本実施例2の場合は、有効画素領域111の画素アレイ部11上における位置を任意に設定可能な構成を採っていることで、実施例1の場合のように、単位画素20の画素構造に工夫を加えることによってブルーミング対策を施すことができない。そこで、本実施例2は、ブルーミング対策として次のような手法を採るものとする。
上記実施形態では、可視光の光量に応じた電荷を物理量として検知する単位画素が行列状に配置されてなるCMOSイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明したが、CMOSイメージセンサへの適用に限られるものではない。また、本発明は、画素アレイ部の各画素を行単位で順に走査して選択行の各画素から信号を読み出す固体撮像装置に限らず、画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すX−Yアドレス型の固体撮像装置にも適用可能である。
[撮像装置]
図9は、本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。図9に示すように、本発明に係る撮像装置100は、レンズ群101等を含む光学系、撮像素子102、カメラ信号処理回路であるDSP回路103、フレームメモリ104、表示装置105、記録装置106、操作系107および電源系108等を有している。そして、DSP回路103、フレームメモリ104、表示装置105、記録装置106、操作系107および電源系108がバスライン109を介して相互に接続された構成となっている。
Claims (9)
- 光電変換素子と複数のトランジスタを含み、読み出しによって画像信号を出力する画素からなる有効画素領域と、読み出しによって黒基準信号を出力する、遮光された画素からなる光学的黒画素領域と、前記有効画素領域と前記光学的黒画素領域との間に設けられ、前記有効画素領域と同じ画素構造および遮光構造を有するダミー画素領域とを有する画素アレイ部と、
前記有効画素領域の垂直方向側の第1ダミー画素領域の各画素に対しては、前記複数のトランジスタの全てにパルスを出力しないように制御し、前記有効画素領域および前記光学的黒画素領域の各画素の信号については読み出す駆動を行う垂直駆動部と、
前記垂直駆動部による駆動によって読み出し選択された画素のうち、前記有効画素領域の水平方向側の第2ダミー画素領域の各画素の信号については読み飛ばし、前記有効画素領域および前記光学的黒画素領域の各画素の信号については読み出す駆動を行う水平駆動部と、
を備え、
前記垂直駆動部は、前記第1ダミー画素領域と前記有効画素領域の各画素において前記光電変換素子とフローティングディフュージョン部と間に介在する転送トランジスタのゲート電圧について、当該第1ダミー画素領域の各画素の転送トランジスタにパルスが印加されていないときのゲート電圧を、前記有効画素領域の各画素の蓄積状態のときのゲート電圧よりも高く設定する、
固体撮像装置。 - 前記垂直駆動部による駆動によって読み出し選択された画素の信号を一時的に保持するカラム処理部を有し、
前記水平駆動部は、前記カラム処理部に保持された画素の信号のうち、前記第2ダミー画素領域の各画素の信号を外部に出力しない、
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記カラム処理部において、前記有効画素領域の水平方向側の前記ダミー画素領域の各画素の信号を保持する回路部分についてはその動作を停止する、
請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記カラム処理部は、画素信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去機能および当該画素信号をデジタル化するAD変換機能の少なくとも一方を有する、
請求項3記載の固体撮像装置。 - 前記画素アレイ部上における前記有効画素領域の位置および前記第1および第2ダミー画素領域の位置が固定である、
請求項1から4の何れか一項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1および第2ダミー画素領域の各画素は、前記光電変換素子で発生した余剰電荷を基板またはフローティングディフュージョン部に捨てるオーバーフローパスを有している、
請求項5記載の固体撮像装置。 - 前記画素アレイ部上における前記有効画素領域の位置および前記第1および第2ダミー画素領域の位置が可変である、
請求項1から4の何れか一項に記載の固体撮像装置。 - 光電変換素子と複数のトランジスタを含み、読み出しによって画像信号を出力する画素からなる有効画素領域と、読み出しによって黒基準信号を出力する、遮光された画素からなる光学的黒画素領域と、前記有効画素領域と前記光学的黒画素領域との間に設けられ、前記有効画素領域と同じ画素構造および遮光構造を有するダミー画素領域とを有する画素アレイ部を備える固体撮像装置の駆動に当たって、
前記有効画素領域の垂直方向側の第1ダミー画素領域の各画素に対しては、前記複数のトランジスタの全てにパルスを出力しないように制御し、前記有効画素領域および前記光学的黒画素領域の各画素の信号については読み出す駆動を行い、
当該読み出し駆動によって読み出し選択された画素のうち、前記有効画素領域の水平方向側の第2ダミー画素領域の各画素の信号については読み飛ばし、前記有効画素領域および前記光学的黒画素領域の各画素の信号については読み出す駆動を行い、
前記第1ダミー画素領域と前記有効画素領域の各画素において前記光電変換素子とフローティングディフュージョン部と間に介在する転送トランジスタのゲート電圧について、当該第1ダミー画素領域の各画素の転送トランジスタにパルスが印加されていないときのゲート電圧を、前記有効画素領域の各画素の蓄積状態のときのゲート電圧よりも高く設定する、
固体撮像装置の駆動方法。 - 固体撮像装置を有し、
前記固体撮像装置は、
光電変換素子と複数のトランジスタを含み、読み出しによって画像信号を出力する画素からなる有効画素領域と、読み出しによって黒基準信号を出力する、遮光された画素からなる光学的黒画素領域と、前記有効画素領域と前記光学的黒画素領域との間に設けられ、前記有効画素領域と同じ画素構造および遮光構造を有するダミー画素領域とを有する画素アレイ部と、
前記有効画素領域の垂直方向側の第1ダミー画素領域の各画素に対しては、前記複数のトランジスタの全てにパルスを出力しないように制御し、前記有効画素領域および前記光学的黒画素領域の各画素の信号については読み出す駆動を行う垂直駆動部と、
前記垂直駆動部による駆動によって読み出し選択された画素のうち、前記有効画素領域の水平方向側の第2ダミー画素領域の各画素の信号については読み飛ばし、前記有効画素領域および前記光学的黒画素領域の各画素の信号については読み出す駆動を行う水平駆動部と、
を備え、
前記垂直駆動部は、前記第1ダミー画素領域と前記有効画素領域の各画素において前記光電変換素子とフローティングディフュージョン部と間に介在する転送トランジスタのゲート電圧について、当該第1ダミー画素領域の各画素の転送トランジスタにパルスが印加されていないときのゲート電圧を、前記有効画素領域の各画素の蓄積状態のときのゲート電圧よりも高く設定する、
固体撮像装置を用いた撮像装置。
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