KR20000011590A - 고체촬상장치 - Google Patents

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KR20000011590A
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Abstract

고체 촬상 장치에 있어서, 반도체 장치상에 포토다이오드를 포함한 복수의 단위 셀을 매트릭스 형태로 배치하고, 촬상하기 위한 감광 화소부와 블랙 기준의 레벨을 결정하기 위한 블랙 기준 화소부를 구성한 셀 어레이와, 상기 셀 어레이의 각 단위 셀을 수평 라인으로 선택하는 수직 시프트 레지스터와, 상기 수직 시프트 레지스터에 의해 어드레스 트랜지스터를 온함으로써 선택된 단위 셀의 각 신호가 각각 판독되는 복수의 수직 신호선을 구비하며, 블랙 기준 화소부에 있어서의 수직 신호선을 배선에 접속한다. 이에 따라, 블랙 기준 화소부의 출력은 각각의 화소에 대해서도 이를 균일화시키고, 횡 1 라인 마다 변동이 있는 고정 패턴 잡음의 저감을 측정한다.

Description

고체 촬상 장치{A SOLID STATE IMAGE SENSOR DEVICE}
본 발명은 포토다이오드 등의 광전 변환 소자에 의해 얻어지는 신호 전하를 증폭하여 인출하는 증폭형의 고체 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 블랙 기준 레벨(optical black level)을 결정하기 위한 블랙 기준 화소부(optical black pixel portion)를 개선하기 위한 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
최근, 고체 촬상 장치의 일례로서, CMOS 센서를 이용한 고체 촬상 장치가 제안되어 있다. 이 고체 촬상 장치는 각 셀 마다에 광전 변환 소자(포토다이오드)에서 검출한 신호를 트랜지스터에서 증폭하는 것이다. 구체적으로, 이 고체 촬상 장치는 광전 변환 소자에 의해 발생한 신호 전하로 신호 전하 축적부의 전위를 변화시켜, 그 전위를 화소 내부의 증폭 트랜지스터에서 증폭하는 것이며, 화소 크기의 축소에 적합한 이미지 센서로서 기대된다.
이러한 종류의 CMOS형 이미지 센서의 종래예를 도 10에 도시한다. 도면에서 참조 번호(1)는 셀 어레이, 참조 번호(2)는 수직 시프트 레지스터, 참조 번호(3)는 수평 시프트 레지스터, 참조 번호(10)는 타이밍 신호 발생 회로를 도시하고 있다. 셀 어레이(1)를 구성하고 있는 셀 영역(1) 내에는 복수의 단위 셀(13)이 배치되고, 각각의 단위 셀(13)은 포토다이오드(8), 리드 트랜지스터(14), 소오스 폴로워의 드라이버 트랜지스터(15), 어드레스 트랜지스터(16), 리셋 트랜지스터(17)로 구성된다.
단위 셀(13)에서 얻어진 신호 전하는 수직 신호선(18)(대표적으로 수직 신호선(18-1 - 18-(n+m)) 중 어느 것을 도시함)으로 판독되며, 수직 신호선(18)을 통해 노이즈 캔슬러(25)(대표적으로 노이즈 캔슬러(25-1 - 25-(n+m)) 중 어느 것을 도시함)에 공급된다. 노이즈 캔슬러(25)는 S/N용 트랜지스터(19), 신호 전달용 콘덴서(20), 신호 축적용 콘덴서(21), 클램프 트랜지스터(22)로 구성되어 있다. 노이즈 캔슬러(25)에 일시적으로 보존된 신호는 수평 판독 트랜지스터(23)에 의해 수평 신호선(26)으로 판독되며, 출력 앰프(27)를 통해 출력된다. 또, 도 10의 참조 번호(12)는 부하 트랜지스터, 참조 번호(28)는 수평 리셋 트랜지스터, 참조 번호(29)는 포토다이오드(8)에 축적된 신호 전하의 검출부를 도시하고 있다.
복수의 단위 셀(13)은 그 대부분이 촬상하기 위한 감광 화소를 구성하고 있지만, 일부는 블랙 기준의 레벨을 발생하기 위한 블랙 기준 화소(13')를 구성하고 있다. 그래서, 이 블랙 기준 화소(13')의 포토다이오드 위를 알루미늄층 등으로 증착하여 포토다이오드의 광 입사를 차폐한다. 또한, 블랙 기준 화소(13')에 대해서도 감광 화소(13)와 동일하게, 수직 신호선(18)(18-n - 18-(n+m))', 노이즈 캔슬러(25)(25-n - 25-(n-m)), 수평 판독 트랜지스터(23)(23-n - 23-(n+m))가 설치된다.
여기서, 광 입사를 차폐시키는 블랙 기준 화소(13')로 이루어지는 블랙 기준 영역은 촬상 신호의 블랙 레벨, 즉 음전류를 규정하기 위해 필요한 것이다. 즉, 고체 촬상 장치에 있어서는, 광을 입사하지 않는 경우에도 열적으로 고체 촬상 장치를 구성하는 반도체 내에 전하가 발생하며, 이 전하는 광에 의해 생성한 신호 전하와 함께 각 화소의 포토다이오드에 축적된다. 따라서, 광의 신호 전하만을 검출하기 위해서는, 광을 차폐한 화소를 설치하며 이 화소에 의해 열에 의한 전하 성분을 추출할 필요가 있기 때문이다.
따라서, CMOS형 이미지 센서에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 화소 마다에 발생하는 음전류에 의한 신호 레벨에 있어서의 변동이 블랙 기준 화소 내에도 있어, 블랙 기준 신호는 2mV 정도의 변동이 있었다. 이와 같이, 변동이 있는 신호를 도 12에 도시한 바와 같이, 이미지 센서의 신호 처리 회로에 통과시킨 경우에 대해 설명한다.
먼저, 이미지 센서(70)에 의해 출력되는 신호는 신호선(73)상에서, 도 13a에 도시한 형태를 하고 있다. 신호에는, 감광 화소로부터의 신호(78)와 블랙 기준 화소로부터의 신호(79)가 있고, 각각 리셋 레벨(76)과 신호 레벨(77)을 갖는다. 다음에, CDS(Correlation Dubble Sampling) 회로(71)를 통과한 신호선(74)상의 신호 파형을, 도 13b에 도시한 CDS 회로(71)가 리셋 레벨(76)과 신호 레벨(77)의 차분을 취한 회로이기 때문에, CDS(71)의 출력 신호 파형에는 신호분 만이 나타난다. 그래서, 클램프 회로(72)에서 블랙 기준 화소로부터의 신호(블랙 기준 레벨)(79)를 클램프하여, 영상 신호를 출력하며, 클램프된 신호 파형을 도 13c에 도시한다.
그러나, 이러한 종류의 CMOS형 이미지 센서에 있어서는, 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 신호 처리 과정에서 블랙 기준 화소 내에 음전류에 의한 신호 레벨의 변동이 있으면, 클램프 회로(72)에서 감광 화소로부터의 신호를 클램프할 때에, 각각의 횡 라인에서 블랙 기준치에는 변동이 있다. 그래서, 이 변동은 횡 1 라인 형태의 고정 패턴 잡음을 발생시킨다는 문제가 있었다.
이와 같이 종래에는, CMOS 센서를 이용한 증폭형의 고체 촬상 장치에 있어서는, 음전류의 블랙 기준을 정하기 위한 블랙 기준 화소부에서 얻어지는 블랙 기준 신호가 각각의 화소 마다에 변동이 있기 때문에, 횡 1 라인 형태의 고정 패턴 잡음을 발생시킨다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사항을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 블랙 기준 화소부의 출력이 각 화소 마다에 변동이 있어도 이 변동에 의한 문제를 회피할 수 있다. 횡 1 라인 마다에 변동이 있는 고정 패턴 잡음의 저감을 측정하는 고체 촬상 장치를 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 구성을 채용하고 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 CMOS형 이미지 센서를 도시한 회로구성도.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서, 블랙 기준 화소부 내에서 수직 신호선의 전압이 균일화되는 상태를 도시한 도면.
도 3은 제2 실시 형태에 관한 CMOS형 이미지 센서의 블랙 기준 화소부의 구성을 도시한 도면.
도 4는 제3 실시 형태에 관한 CMOS형 이미지 센서의 블랙 기준 화소부의 구성을 도시한 도면.
도 5는 종래의 CMOS형 이미지 센서에 있어서의 고온시의 신호 파형을 도시한 도면.
도 6은 블랙 기준 화소부의 수직 신호선을 접속한 CMOS형 이미지 센서에 있어서의 고온시의 신호 파형을 도시한 도면.
도 7은 2 종류의 블랙 기준 화소부를 설치한 CMOS형 이미지 센서에 있어서의 신호 파형을 도시한 도면.
도 8은 2 종류의 블랙 기준 화소부를 설치하고, 각각의 블랙 기준 화소부의 수직 신호선을 접속한 CMOS형 이미지 센서에 있어서의 신호 파형을 도시한 도면.
도 9a, 도 9b는 CMOS형 이미지 센서의 블랙 기준 화소부의 단면 구성을 도시한 도면.
도 10은 종래의 CMOS형 이미지 센서를 도시한 회로구성도.
도 11은 종래의 CMOS형 이미지 센서의 출력 파형을 도시한 도면.
도 12는 CMOS형 이미지 센서에 이용되는 신호 처리 회로의 예를 도시한 블록도.
도 13a 내지 도 13c는 도 12의 신호 처리 회로를 이용한 경우의 신호 처리 파형을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 셀 어레이
2: 수직 시프트 레지스터
3: 수평 시프트 레지스터
10: 타이밍 신호 발생 회로
이하, 본 발명을 상세하게 도시한 실시 형태에 의해 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 CMOS형 이미지 센서를 도시한 회로 구성도이다.
도면의 참조 번호(1)는 셀 어레이(촬상 영역), 참조 번호(2)는 수직 시프트 레지스터, 참조 번호(3)는 수평 시프트 레지스터, 참조 번호(10)는 타이밍 발생 회로를 도시한다. 셀 영역(1) 내에는, 복수의 단위 셀(13)이 매트릭스 형태로 배치된다. 각 단위 셀(13)은 광전 변환부로서의 포토다이오드(8), 포토다이오드(13)의 축적 전극을 판독하기 위한 리드 트랜지스터(14), 후술하는 부하 트랜지스터(12)와 함께 소오스-폴로워를 구성하고, 판독된 축적 전하를 증폭하여 출력하는 드라이버 트랜지스터(15), 판독할 때 라인을 선택하기 위한 어드레스 트랜지스터(16), 및 포토다이오드(8)의 전하를 리셋하기 위한 리셋 트랜지스터(17)로 구성된다. 또, 이 때, 소오스 폴로워의 부하 트랜지스터(12)는 셀 영역(1) 외에 배치되어 DC 전압이 인가되며, 각 라인의 셀 내에 있는 드라이버 트랜지스터(15)는 부하 트랜지스터(12)를 공유하고 있다.
단위 셀(13)에서 얻어진 신호 전하는, 부하 트랜지스터(12) 및 드라이버 트랜지스터(15)로 이루어지는 소오스 폴로워에 의해 수직 신호선(18)(대표적으로 수직 신호선(18-1 - 18-(n+m)) 중 어느 것을 도시함)로 각각 판독되며, 노이즈 캔슬러(25)(대표적으로, 노이즈 캔슬러(25-1 - 25-(n+m) 중 어느 것을 도시함)에 각각 공급된다. 노이즈 캔슬러(25)는 신호 유지 수단으로서 수직 신호선(18)으로 판독된 신호 전하를 일시적으로 기억함과 동시에, 디바이스 고유의 노이즈를 제거하기 때문에, S/N용 트랜지스터(19), 신호 전달용 콘덴서(20), 신호 축적용 콘덴서(21), 및 드라이버 트랜지스터(22)로 구성된다.
노이즈 캔슬러(25)로 일시적으로 기억되어 노이즈가 제거된 신호는 신호 판독 수단으로서의 수평 시프트 레지스터(3)에 의해 순차 선택되어, 각각 수평 판독 트랜지스터(23)(대표적으로, 수평 판독 트랜지스터(23-1 - 23-(n+m) 중 어느 것을 도시함)를 통해서 수평 신호선(26)으로 판독되며, 출력 앰프(27)를 통해서 출력되도록 이루어진다. 또, 수평 신호선(26)에는, 그 전위를 리셋하기 위한 수평 리셋 트랜지스터(28)가 접속된다.
단위 셀(13)은 그 대부분이 촬상에 고려하는 감광 화소를 구성하고 있지만, 일부는 블랙 기준 신호를 발생하는 블랙 기준 화소(13')를 구성한다. 그래서, 이 블랙 기준 화소(13')의 포토다이오드 위에는 알루미늄층 등으로 적층한다. 또한, 블랙 기준 화소(13')에 대해서도 감광 화소(13)와 동일하게, 수직 신호선(18)(18-n - 18-(n+m))', 노이즈 캔슬러(25)(25-n∼25-(n-m)), 수평 판독 트랜지스터(23)(23-n - 23-(n-m))가 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 단위 셀(13)의 포토다이오드(8) 내에 입사한 광은 광전 변환되어 신호 전하로서 포토다이오드(8) 내에 축적된다. 단위 셀(13)의 선택은, 선택 수단인 수직 시프트 레지스터(2)에 의해 횡 1 라인 동시에 어드레스 트랜지스터(16)를 ON함으로써 행해진다. 리셋 트랜지스터(17)를 ON함으로써, 신호의 리셋 레벨을 신호 전달용 콘덴서(20)를 통해서 신호 축적용 콘덴서(21)에 전달한다. 이 때, 클램프 트랜지스터(22)를 ON함으로써, 콘덴서(21)의 전압 레벨을 횡 방향의 모든 라인에 균일하게 취한다.
그래서, 리드 트랜지스터(14)를 ON함으로써, 신호를 검출부(29)로 판독하며, 그 전압 변화를 소오스 폴로워의 드라이버 트랜지스터(15)를 통해서 각각의 수직 신호선(18)에 출력한다. 이 신호 전압의 변화는 S/N용 트랜지스터(19)를 통해서 신호 축적용 콘덴서(21)에 신호 전압 변화분으로서 축적된다. 그래서, S/N용 트랜지스터(19) 및 어드레스 트랜지스터(16)를 OFF함으로써 노이즈 캔슬러(25)와 셀 영역(1)을 분리하고, 셀의 비선택화를 행한다.
이 일련의 동작이 종료한 후, 수평 신호선(26)의 전압을 수평 리셋 트랜지스터(28)에 의해 리셋하고, 수평 판독 트랜지스터(23)를 순차 ON함으로써 신호를 수평 신호선(26)으로 판독하며, 출력 앰프(27)를 통해서 출력한다. 그래서, 횡 1 라인의 신호 판독이 종료하면, 다음의 라인을 마찬가지로 판독한다.
지금까지의 기본적인 구성 및 동작은 상기 도 10에 도시한 종래 장치와 동일하지만, 본 실시 형태에서는, 블랙 기준 화소부의 각 수직 신호선을 공통 접속한다는 점이 종래 장치와 다르다. 즉, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선(18-n - 18-(n+m))은 셀 영역(1) 내에서 알루미늄 등의 배선(30)에 의해 전기적으로 접속된다.
본 실시 형태의 구성에 따르면, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선(18)의 전압은 이들 수직 신호선(18)이 공통 접속되어 있기 때문에, 도 2에 도시한 바와 같이, 블랙 기준 화소부 내에서 균일화된다. 따라서, 블랙 기준 화소부로부터의 신호의 클램프시의 변동이 각각의 횡 라인 간에 특히 작아질 수 있기 때문에, 횡 라인 형태의 고정 패턴 잡음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그래서, 이 경우, 종래의 디바이스 구조를 크게 변화시키지 않고, 수직 신호선 접속용의 배선(30)을 부가하는 것만으로, 간단히 실현할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 CMOS형 이미지 센서의 블랙 기준 화소부의 구성을 도시한 도면이다. 또, 도 1과 동일 부분에는 동일한 부호를 부가하여 상세한 설명을 생략한다.
본 실시 형태는, 전술한 제1 실시 형태와 다른 점은 블랙 기준 화소부에서의 수직 신호선(18)을 배선(30)에서 전기적으로 접속할 때에, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선(18) 중 감광부측의 적어도 1개(도 3의 예에서는 18-n)를 제외한 것에 있다. 그래서, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선(18) 중 배선(30)에 접속한 것(도 3의 예에서 18-(n-1) - 18-(n-m))에서 블랙 기준 레벨을 결정한다.
이와 같은 구성에 따르면, 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어지는 것은 물론, 감광부측으로부터 유입되는 광의 많은 누설로 인해 단부의 블랙 기준 화소의 전위가 변동하여도, 그 영향이 블랙 기준 레벨에 미치는 것을 방지할 수 있으며, 더 안정한 블랙 기준 신호를 얻을 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 CMOS형 이미지 센서의 블랙 기준 화소부의 구성을 도시한 도면이다. 또, 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 형태가 이전의 제1 실시 형태와 다른 점은 블랙 기준 화소부의 수직 신호선(18)을 배선(30)에서 전기적으로 접속할 때에, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 감광부측의 적어도 1개(도 4의 예에서는 18-n)를 제외하며, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선(18) 중 감광부와 반대측의 적어도 1(도 4의 예에서는 18-(n+m))을 제외한 것이다. 그래서, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선(18) 중 배선(30)에서 접속한 것(도 4의 예에서는 18-(n+1) - 18-(n+m-1))에서, 블랙 기준 레벨을 결정한다.
이와 같은 구성에 따르면, 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어지는 것은 물론, 감광부측으로부터 들어오는 광의 많은 누설량에 의해 단부의 블랙 기준 화소의 전위가 변동하여도, 그 영향이 블랙 기준 레벨에 미치는 것을 방지할 수 있으며, 감광 화소와는 반대측의 주변부로부터 들어오는 광의 많은 누설량에 의해 단부의 블랙 기준 화소의 전위가 변동하여도, 그 영향이 블랙 기준 레벨에 미치는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 제2 실시 형태 이상으로 안정한 블랙 기준 신호를 얻을 수 있다.
(제4 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 CMOS형 이미지 센서에 대해 설명한다. 본 실시 형태는, 상기 도 1에 도시한 블랙 기준 화소부로부터의 신호를 블랙 기준 화소부의 장소에 있어서 적어도 2 종류 이상의 다른 레벨이 되도록 설정한 것이다.
CMOS형 이미지 센서에 있어서는, 일반적으로 디바이스 온도가 높아질수록, 특히 블랙 기준 화소부에 음전류가 증가하고, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 디바이스 온도가 60℃로 고온이 되면, 블랙 기준 화소부에서의 음전류는 감광 화소부의 음전류보다도 커진다. 이로 인해, 감광 화소부의 신호 레벨(78)보다도 블랙 기준 화소부의 신호 레벨(79) 쪽이 신호 레벨차(80)분 만큼 커진다. 이 때, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선을 접속하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 레벨은 일정해지지만, 감광 화소부의 신호 레벨과 블랙 기준 화소부의 신호 레벨과는 역시 신호차(80)분 만큼 큰 신호차가 있다. 따라서, 블랙 기준 신호보다 작은 레벨의 신호를 사후 신호 처리 회로에서 수신되도록 더 큰 회로 마진을 취해야 한다는 불리한 점이 있었다.
그래서 본 실시 형태에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 블랙 기준 화소부를 2 종류를 준비하고, 그 신호 레벨을 2 종류로 만든다. 구체적으로는, 감광 화소부와 동일한 구성의 블랙 기준 화소부(1)와, 음전류가 작아지는 구성의 블랙 기준 화소부(2)와의 2 종류를 작성한다. 이 경우, 감광 화소부의 신호 레벨(78)과 블랙 기준 화소부(1)의 신호 레벨(79-1)과의 레벨차(80-1), 및 감광 화소부의 신호 레벨(78)과 블랙 기준 화소부(2)의 신호 레벨(79-2)과의 레벨차(80-2)가 발생한다.
그런데, 앞의 실시 형태과 마찬가지로, 셀 영역 내에서 배선에 의해 각각의 블랙 기준 화소부의 수직 신호선을 접속한 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 블랙 기준 신호 레벨은 변화하며, 블랙 기준 신호를 감광 화소부의 신호 레벨(78) 보다 작아질 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 블랙 기준 신호보다 큰 신호만을 회로가 수신하도록 하면 좋기 때문에, 더 작은 회로 마진에서 완료한다.
본 실시 형태에 있어서도, 또한, 복수의 블랙 기준 화소부 중 상기 감광 화소부에 근접하는 블랙 기준 화소부의 수직 신호선 중, 상기 감광 화소부측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속하는 것도 좋다. 또한, 블랙 기준 화소부의 수직 신호선 중 상기 감광 화소부로부터 가장 먼 블랙 기준 화소부의 상기 감광 화소부와 반대측의 적어도 1개는, 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되어도 좋다.
이와 같은 구성에 따르면, 제1 실시 형태과 동일한 효과가 얻어지는 것은 물론, 감광부측으로부터 들어오는 광의 많은 누설량에 의해 복수의 블랙 기준 화소부 중 상기 감광 화소부에 근접하는 블랙 기준 화소부의 단부의 블랙 기준 화소의 전위가 변동해도 그 영향은 블랙 기준 레벨에 미치는 것을 방지할 수 있으며, 감광 화소와는 반대측의 주변부로부터 들어오는 광의 많은 누설량에 의해 블랙 기준 화소부 중 상기 감광 화소부로부터 가장 먼 블랙 기준 화소부의 상기 감광 화소부와 반대측의 단부의 블랙 기준 화소의 전위는 변동해도, 그 영향이 블랙 기준 레벨에 미치는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 제2 실시 형태까지 안정한 블랙 기준 신호를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 블랙 기준 화소부의 단면 구성을 도 9에 도시한다. 상기 도 7에 도시한 블랙 기준 화소부(1)는, 예를 들면 도 9a에 도시한 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 차광막(100) 아래에 포토다이오드 개구부(101)가 설치되며, 개구부(101) 아래에 광전 변환에 의해 발생한 전하를 축적하기 위한 포토다이오드(n형 영역)(103)이 형성되어 있다. n형 영역(103)은 두꺼운 산화막(102)에 의해 분리되고, 분리대가 되는 산화막(102)의 아래에는, 보다 강력하게 분리하기 위한 불순물 영역(p+형 영역)(104)이 형성되어 있다. 또, 포토다이오드부는, 예를 들면, p형 기판(106)상에 p형 웰(105)을 형성하고, 이 웰(105) 내에 형성된다. 또한, 차광막(100)의 아래에는 절연막(107)이 형성되어 있다.
한편, 블랙 기준 화소부(2)는, 예를 들면 도 9b에 도시한 바와 같이 구성되어 있다. 이것은 도 9a의 화소부보다 n형 영역(103)을 작게 한 것이다. 이와 같이, n형 영역(103)을 작게 하면, 발생한 음전류의 인입이 적어져, 보다 작은 레벨의 신호를 얻을 수 있다.
(제5 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태는, 제4 실시 형태에서 설명한 수직 신호선의 접속을 셀 영역 내 또는 디바이스 내에서 행하는 대신에, 2개의 블랙 기준 화소부의 출력을 디바이스 외부에 그대로 인출하며, 예를 들면 디지털 데이터화로한 후에 합성함으로써 가산 평균하는 처리를 행한다.
이와 같은 구성에 있어서도, 블랙 기준 화소부(1)의 신호 레벨(79-1과 79-2)이 최종적으로 합져지며, 상기 도 8에 도시한 바와 같이, 블랙 기준 신호 레벨을 감광 화소부의 신호 레벨보다도 아래로 설정할 수 있다. 따라서, 제4 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
또, 본 발명은 상술한 각각의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 화소를 구성하는 포토다이오드나 트랜지스터의 구성은 도 1에 어떤 이유로 한정되지 않고, 방법에 응하여 적절히 변경가능하다. 또, 노이즈 캔슬러의 구성도 도 1에 어떤 이유로 한정되지 않고, 방법에 응하여 적절히 변경가능하다. 노이즈 캔슬러없이도 충분한 SN비가 얻어지는 경우는, 노이즈 캔슬러를 생략하는 것도 가능하다.
또한, 제4 및 제5 실시 형태에서는, 블랙 기준 레벨이 서로 다른 2 종류의 블랙 기준 화소부를 설치하였지만, 이에 한하지 않고 3 종류 이상의 블랙 기준 화소부를 설치하도록 해도 좋다. 그 외, 본 발명의 요지를 기술하지 않은 범위에서, 여러가지 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명의 효과에 대해 말하면, 블랙 기준 화소부에 있어서의 블랙 기준 신호를 판독하기 위한 수직 신호선의 적어도 2개를 전기적으로 접속함으로써, 블랙 기준 화소부의 출력은 각각의 화소부에 변동이 있어도 이를 균일화할 수 있으며, 횡 1 라인에 변동이 있는 고정 패턴 잡음의 저감을 측정할 수 있다.
또한, 블랙 기준의 레벨을 결정하기 위한 기준 레벨이 서로 다른 복수의 블랙 기준 화소부를 설치하며, 이들 블랙 기준 화소부의 수직 신호선을 전기적으로 접속, 또는 복수의 블랙 기준 화소부로부터 각각 수직 신호선을 통해서 판독된 레벨이 다른 복수의 신호를 합성하는 것 등으로, 평균화한 신호 레벨의 블랙 기준 신호를 생성함으로써, 블랙 기준 신호의 레벨을 임의로 설정할 수 있게 된다.

Claims (12)

  1. 각각 광전 변환 소자를 포함한 복수의 단위 셀을 포함하는 촬상 셀 어레이 -상기 복수의 단위 셀은 반도체 기판상에 매트릭스 형태로 배치되며, 상기 촬상 셀 어레이는 감광 화소부와 블랙 기준 화소부를 가지며, 상기 감광 화소부는 촬상하기 위한 것이며, 상기 블랙 기준 화소부는 블랙 기준의 레벨을 결정하기 위한 것임-,
    상기 촬상 셀 어레이의 각 단위 셀을 수평 라인 마다 선택하는 선택 수단,
    상기 선택 수단에 의해 선택된 단위 셀의 각 신호가 각각 판독되는 복수의 수직 신호선, 및
    상기 블랙 기준 화소부에 있어서의 상기 수직 신호선들 중 적어도 2개를 전기적으로 접속하는 와이어
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 상기 감광 화소부측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 상기 감광 화소부와 반대측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 상기 감광 화소부측의 적어도 1개와, 상기 감광 화소부와 반대측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 각각 광전 변환 소자를 포함한 복수의 단위 셀을 포함하는 촬상 셀 어레이 -상기 복수의 단위 셀은 반도체 기판상에 매트릭스 형태로 배치되며, 상기 촬상 셀 어레이는 감광 화소부와 기준 레벨이 서로 다른 복수의 블랙 기준 화소부를 가지며, 상기 감광 화소부는 촬상하기 위한 것이며, 상기 블랙 기준 화소부는 복수의 블랙 기준의 레벨을 결정하기 위한 것임-,
    상기 촬상 셀 어레이의 각 단위 셀을 수평 라인 마다 선택하는 선택 수단,
    상기 선택 수단에 의해 선택된 단위 셀의 각 신호가 각각 판독되는 복수의 수직 신호선, 및
    상기 복수의 블랙 기준 화소부의 각각에 있어서의 상기 수직 신호선들 중 적어도 2개를 전기적으로 접속하는 복수의 와이어
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 블랙 기준 화소부의 적어도 한 쪽의 수직 신호선들 중 적어도 1개는 와이에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 블랙 기준 화소부들 중 상기 감광 화소부에 근접하는 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 상기 감광 화소부측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 상기 감광 화소부로부터 가장 먼 블랙 기준 화소부의 상기 감광 화소부와 반대측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 블랙 기준 화소부들 중 상기 감광 화소부에 근접하는 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 상기 감광 화소부측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되며, 상기 블랙 기준 화소부의 수직 신호선들 중 상기 감광 화소부로부터 가장 먼 블랙 기준 화소부의 상기 감광 화소부와 반대측의 적어도 1개는 와이어에 의해 접속된 상기 블랙 기준 화소부의 다른 수직 신호선과 전기적으로 비접속되는 것을 특징으로 한는 고체 촬상 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 블랙 기준 화소부는 적어도 2개의 블랙 기준 화소부를 구비하고, 그 한 쪽의 단위 셀은 광전 변환 소자로서 PN 접합 다이오드를 포함하며, 다른쪽의 단위 셀은 광전 변환 소자로서 PN 접합 다이오드를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 기준 레벨이 다른 복수의 블랙 기준 화소부에서 각각 얻어지는 신호를 평균화한 신호 레벨의 블랙 기준 신호를 생성하는 신호 레벨 평균화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
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