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JP4724469B2 - Solid-state image sensor - Google Patents
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Description

本発明はデジタルカメラやスキャナ等の画像入力装置に搭載される固体撮像素子に係り、特に、黒レベルの補正を精度良く行うことが可能な固体撮像素子に関する。   The present invention relates to a solid-state image sensor mounted on an image input device such as a digital camera or a scanner, and more particularly to a solid-state image sensor capable of accurately correcting a black level.

固体撮像素子で被写体を撮像して得られた画像データから被写体画像を再生する場合、下記特許文献1記載の様に、固体撮像素子の有効撮像エリアの周辺領域に設けた光学黒領域(オプティカルブラック部:OB部)からの出力データを用い、黒レベルを補正する様にしている。   When a subject image is reproduced from image data obtained by imaging a subject with a solid-state imaging device, an optical black region (optical black) provided in a peripheral region of the effective imaging area of the solid-state imaging device as described in Patent Document 1 below. Part: OB part) is used to correct the black level.

図8は、固体撮像素子の表面模式図であり、固体撮像素子の有効撮像エリア100の周辺領域101がオプティカルブラック部である。有効撮像エリア100内及びオプティカルブラック部101内には、多数の光電変換素子(フォトダイオード)がマトリクス状に配列形成されており、オプティカルブラック部101内の光電変換素子は、遮光膜で塞がれて入射光を受光できない構造になっている。   FIG. 8 is a schematic diagram of the surface of the solid-state imaging device, and the peripheral region 101 of the effective imaging area 100 of the solid-state imaging device is an optical black portion. A large number of photoelectric conversion elements (photodiodes) are arranged in a matrix in the effective imaging area 100 and the optical black portion 101, and the photoelectric conversion elements in the optical black portion 101 are blocked by a light shielding film. Therefore, it has a structure that cannot receive incident light.

図9は、固体撮像素子の出力レベルを示す説明図である。固体撮像素子の最外周部にはダミー画素(図8には図示せず。)が設けられており、その内側にオプティカルブラック部101が設けられ、その内側が有効撮像エリア100となっている。オプティカルブラック部101からは、暗電流分の信号が出力され、これが黒レベルとなる。有効撮像エリア100からは、被写体の撮像画像データが出力される。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing the output level of the solid-state imaging device. A dummy pixel (not shown in FIG. 8) is provided on the outermost peripheral portion of the solid-state imaging device, an optical black portion 101 is provided on the inner side, and the inner side is an effective imaging area 100. A signal for dark current is output from the optical black unit 101, and this becomes a black level. From the effective imaging area 100, captured image data of the subject is output.

図9(a)は、固体撮像素子の全面を遮光したときの理想的な出力レベルを示し、オプティカルブラック部101から出力される黒レベルと、有効撮像エリア100から出力される黒レベルとは一致している。しかし、実際には、オプティカルブラック部101から出力されるレベルは温度変化などで変動する。   FIG. 9A shows an ideal output level when the entire surface of the solid-state imaging device is shielded, and the black level output from the optical black unit 101 and the black level output from the effective imaging area 100 are one. I'm doing it. However, in practice, the level output from the optical black unit 101 fluctuates due to a temperature change or the like.

例えば、図9(b)に示す様に、温度が高くなったり、露光時間が非常に長くなり、オプティカルブラック部101の出力レベルが変動して有効撮像エリア100の黒レベル出力に対して大きくなると、有効撮像エリア100から出力される黒の変化が、オプティカルブラック部101の黒レベルでカットされてしまい、所謂「黒潰れ」が発生する。   For example, as shown in FIG. 9B, when the temperature becomes high or the exposure time becomes very long, the output level of the optical black portion 101 fluctuates and becomes larger than the black level output of the effective imaging area 100. The change in black output from the effective imaging area 100 is cut at the black level of the optical black portion 101, and so-called “black crushing” occurs.

これに対し、図9(c)に示す様に、温度が低いときや露光時間が非常に短いときは、オプティカルブラック部101の黒レベルに対して有効撮像エリアから出力される黒レベルが大きくなり、所謂「黒浮き」が発生する。しかし、この黒浮きは、信号処理で対処できるため、それほどの問題にはならない。   On the other hand, as shown in FIG. 9C, when the temperature is low or the exposure time is very short, the black level output from the effective imaging area becomes larger than the black level of the optical black portion 101. In other words, so-called “black float” occurs. However, since this black float can be dealt with by signal processing, it is not so much a problem.

特許第2806035号公報Japanese Patent No. 2880635

従来のオプティカルブラック部は、光電変換素子の上部に遮光膜を設けた構造のため、図9(b)に示す状態となることがある。有効撮像エリアで撮像された黒の階調変化がオプティカルブラック部の出力レベルでカットされ切り捨てられてしまうと、この黒の階調変化を復活させることはできない。このため、図9(b)の状態にならず、少なくとも図9(c)の状態となるオプティカルブラック部を固体撮像素子に設け、黒レベルの補正を精度良く行うことができるようにする必要がある。   Since the conventional optical black portion has a structure in which a light shielding film is provided on the photoelectric conversion element, the state shown in FIG. If the black gradation change captured in the effective imaging area is cut off at the output level of the optical black portion and discarded, the black gradation change cannot be restored. For this reason, it is necessary to provide the solid-state image sensor with an optical black portion that does not attain the state of FIG. 9B but at least the state of FIG. 9C so that the black level can be corrected with high accuracy. is there.

本発明の目的は、黒レベルの補正を精度良く行うことが可能な固体撮像素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of accurately correcting a black level.

本発明の固体撮像素子は、有効撮像エリアの周囲にオプティカルブラック部を設け、構造の異なる複数種類の黒レベル検出用画素を前記オプティカルブラック部に形成する固体撮像素子において、前記黒レベル検出用画素の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し、カラーフィルタを、赤色光及び緑色光及び青色光を吸収する層に置き換えると共に、マイクロレンズを削除した構造とすることを特徴とする。 Solid-state imaging device of the invention, the optical black portion is provided on the periphery of the effective imaging area, in the solid-state imaging device for forming different types of the black level detection pixels of structure in the optical black portion, for the black level detecting One type of pixel has a structure in which a color filter is replaced with a layer that absorbs red light, green light, and blue light, and a microlens is deleted with respect to the pixel structure in the effective imaging area. .

本発明の固体撮像素子は、前記赤色光及び緑色光及び青色光を吸収する層を、赤色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタを積層して構成したことを特徴とする。 The solid-state imaging device of the present invention is characterized in that the layer that absorbs the red light, the green light, and the blue light is configured by stacking a red filter, a green filter, and a blue filter .

本発明の固体撮像素子は、前記黒レベル検出用画素の別の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し光電変換素子上方の遮光膜開口を塞いだ構造であることを特徴とする。 The solid-state imaging device of the present invention is characterized in that another type of the black level detection pixel has a structure in which a light shielding film opening above the photoelectric conversion device is closed with respect to the pixel structure in the effective imaging area. To do.

本発明の固体撮像素子は、前記黒レベル検出用画素の別の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し光電変換素子を削除した構造であることを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present invention, another type of the black level detection pixel has a structure in which a photoelectric conversion element is deleted from the pixel structure in the effective imaging area .

本発明の固体撮像素子は、前記黒レベル検出用画素の別の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し光電変換素子に隣接して形成されている垂直転送路の幅を狭くした構造であることを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present invention, another type of the black level detection pixel has a narrow vertical transfer path formed adjacent to the photoelectric conversion device with respect to the pixel structure in the effective imaging area . It is a structure .

本発明によれば、黒レベル検出用画素として構造の異なる複数種類の画素をオプティカルブラック部に設けたため、黒レベル検出用の画素を選択することが可能となり、黒レベル補正を精度良く行うことが可能となる。   According to the present invention, since a plurality of types of pixels having different structures are provided in the optical black portion as the black level detection pixels, it is possible to select a black level detection pixel and perform black level correction with high accuracy. It becomes possible.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態を適用する固体撮像素子の有効撮像エリア及びオプティカルブラック部に形成する素子の平面模式図である。図示する例は、IT―CCD(インターライントランスファ方式の電荷結合素子)であり、垂直方向に並ぶ2画素分だけ図示しており、斯かる画素が水平方向,垂直方向に多数配列形成される。各画素はほぼ正方形状をなし、左半分に光電変換素子(フォトダイオード)1が形成され、右半分に垂直転送路2が形成される。   FIG. 1 is a schematic plan view of an element formed in an effective imaging area and an optical black portion of a solid-state imaging device to which an embodiment of the present invention is applied. The illustrated example is an IT-CCD (interline transfer type charge coupled device), and only two pixels arranged in the vertical direction are illustrated, and a large number of such pixels are arranged in the horizontal and vertical directions. Each pixel has a substantially square shape, a photoelectric conversion element (photodiode) 1 is formed on the left half, and a vertical transfer path 2 is formed on the right half.

図2は、有効撮像エリア100(図8参照)内の画素20の概略断面模式図(図1のA―A線部分の断面に相当)である。n型半導体基板5の表面部にはPウェル層6が形成され、このPウェル層6の表面部分にN領域7が形成され、N領域7の表面にP層8が形成されることで、フォトダイオード1が形成される。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional schematic view (corresponding to a cross section taken along line AA in FIG. 1) of the pixel 20 in the effective imaging area 100 (see FIG. 8). A P well layer 6 is formed on the surface portion of the n-type semiconductor substrate 5, an N + region 7 is formed on the surface portion of the P well layer 6, and a P + layer 8 is formed on the surface of the N + region 7. Thus, the photodiode 1 is formed.

フォトダイオード1には隣接して(図2の右側)N型の垂直転送路2aが形成され、垂直転送路2aとフォトダイオード1との間にP型の信号電荷読出ゲート部9が設けられる。フォトダイオード1の反垂直転送路側(図2の左側)には、隣接する画素の垂直転送路2bとを分離するP型のチャネルストップ10が設けられる。   An N-type vertical transfer path 2 a is formed adjacent to the photodiode 1 (right side in FIG. 2), and a P-type signal charge read gate portion 9 is provided between the vertical transfer path 2 a and the photodiode 1. On the anti-vertical transfer path side (left side in FIG. 2) of the photodiode 1, a P-type channel stop 10 that separates the vertical transfer paths 2b of adjacent pixels is provided.

垂直転送路2a,2bの上には、転送電極膜11a,11bが積層され、更にその上に遮光膜12が積層される。この遮光膜12は、フォトダイオード1の上方で開口する開口部12aを備え、入射光のフォトダイオード1への入射を許容し、垂直転送路2a,2bへの入射を阻止する。遮光膜12の上には、カラーフィルタ13が積層され、その上にマイクロレンズ14が設けられる。   Transfer electrode films 11a and 11b are stacked on the vertical transfer paths 2a and 2b, and a light shielding film 12 is further stacked thereon. The light shielding film 12 includes an opening 12a that opens above the photodiode 1, and allows the incident light to enter the photodiode 1 and prevents the vertical transfer paths 2a and 2b from entering. A color filter 13 is laminated on the light shielding film 12, and a microlens 14 is provided thereon.

斯かる画素20では、マイクロレンズ14に入射した入射光のうち、カラーフィルタ13と同色の光がカラーフィルタ13を透過して遮光膜12の開口12aを通り、フォトダイオード1に入射する。   In such a pixel 20, light having the same color as that of the color filter 13 out of the incident light incident on the microlens 14 passes through the color filter 13 and enters the photodiode 1 through the opening 12 a of the light shielding film 12.

フォトダイオード1は、入射光量に応じた光電荷を発生させて蓄積し、読出電極(図示せず)に読出パルスが印加されたとき、フォトダイオード1の蓄積電荷が信号電荷として電荷読出ゲート部9を通り垂直転送路2に読み出される。   The photodiode 1 generates and accumulates photocharges corresponding to the amount of incident light, and when a read pulse is applied to a read electrode (not shown), the charge accumulated in the photodiode 1 is used as a signal charge as a charge read gate unit 9. And read to the vertical transfer path 2.

その後、転送電極膜11a(図1のφ1,φ2,φ3,φ4)に転送パルスが印加されることで、信号電荷は垂直転送路2(2a,2b)に沿って水平転送路(図示せず)まで転送され、次に水平転送路に沿って転送され、固体撮像素子から出力される。   Thereafter, a transfer pulse is applied to the transfer electrode film 11a (φ1, φ2, φ3, φ4 in FIG. 1), so that signal charges are transferred along the vertical transfer path 2 (2a, 2b) to a horizontal transfer path (not shown). ), And then transferred along the horizontal transfer path and output from the solid-state imaging device.

図3は、オプティカルブラック部101に設けられる画素の概略断面模式図(図1のA―A線部分の断面に相当)である。この画素30の構成は、図2に示す画素20の構成と殆ど同じであるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional schematic view of a pixel provided in the optical black portion 101 (corresponding to a cross section taken along line AA in FIG. 1). Since the configuration of the pixel 30 is almost the same as the configuration of the pixel 20 shown in FIG. 2, the same members are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.

図3に示すオプティカルブラック用画素30では、遮光膜12がフォトダイオード1の上方も覆い、図2に示す様な開口12aを設けていない。これにより、このオプティカルブラック用の画素30から出力される画像データ(信号電荷)は、「黒」を示す画像データとなり、この画像データを、垂直転送路,水平転送路と転送させ固体撮像素子から出力させる。   In the optical black pixel 30 shown in FIG. 3, the light shielding film 12 also covers the upper side of the photodiode 1, and the opening 12 a as shown in FIG. 2 is not provided. As a result, the image data (signal charge) output from the optical black pixel 30 becomes image data indicating “black”, and this image data is transferred to the vertical transfer path and the horizontal transfer path from the solid-state imaging device. Output.

図4は、オプティカルブラック部101に設けられる画素の別構造の概略断面模式図(図1のA―A線部分の断面に相当)である。この画素40の構成も、図2に示す画素20の構成と殆ど同じであるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional schematic diagram (corresponding to a cross section taken along the line AA in FIG. 1) of another structure of a pixel provided in the optical black portion 101. Since the configuration of the pixel 40 is almost the same as the configuration of the pixel 20 shown in FIG. 2, the same reference numerals are given to the same members and the description thereof is omitted, and only different portions will be described.

図4に示すオプティカルブラック用画素40では、遮光膜12には開口部12aを設けているが、カラーフィルタとして、赤色(R)フィルタ13Rと、緑色(G)フィルタ13Gと、青色(B)フィルタ13Bとを積層している。そして、入射光の入射効率を下げるために、マイクロレンズを非搭載としている。   In the optical black pixel 40 shown in FIG. 4, an opening 12a is provided in the light shielding film 12, but a red (R) filter 13R, a green (G) filter 13G, and a blue (B) filter are used as color filters. 13B is laminated. In order to reduce the incident efficiency of incident light, no microlens is mounted.

即ち、この画素構造では、フィルタに入射した光の全てをフィルタ13R,13G,13Bで吸収し、フォトダイオード1に光が入射しない構成としている。これにより、このオプティカルブラック用の画素40から出力される画像データは「黒」を示す画像データとなり、この画像データを、垂直転送路,水平転送路と転送させ固体撮像素子から出力させる。   That is, in this pixel structure, all of the light incident on the filter is absorbed by the filters 13R, 13G, and 13B, and the light is not incident on the photodiode 1. As a result, the image data output from the optical black pixel 40 becomes image data indicating “black”, and this image data is transferred to the vertical transfer path and the horizontal transfer path to be output from the solid-state imaging device.

前述した図3に示すオプティカルブラック用画素30の構造は、遮光膜12で光を遮断する構成となっている。遮光膜12は、通常は金属膜(例えばタングステン膜)で構成され、この金属膜に光が入射すると、フォトダイオード1で発生する暗電流に変動が生じ、これが「黒」レベルを変動させる要因になると考えられる。そこで、図4に示すオプティカルブラック用画素40の構造では、遮光膜12の開口部12aより上層にあるカラーフィルタ13R,13G,13Bで入射光を吸収する構成としている。   The structure of the optical black pixel 30 shown in FIG. 3 is configured to block light with the light shielding film 12. The light shielding film 12 is usually composed of a metal film (for example, a tungsten film). When light enters the metal film, the dark current generated in the photodiode 1 varies, which is a factor that varies the “black” level. It is considered to be. Therefore, in the structure of the optical black pixel 40 shown in FIG. 4, the incident light is absorbed by the color filters 13 </ b> R, 13 </ b> G, and 13 </ b> B above the opening 12 a of the light shielding film 12.

尚、図4では、カラーフィルタを3層積層しているが、黒色のカラーフィルタを1層設ける構造にしても良く、また、遮光膜12に開口部12aを設けない構造を併用する構成としても良い。   In FIG. 4, three layers of color filters are laminated. However, a structure in which one layer of black color filter is provided may be used, or a structure in which the opening 12a is not provided in the light shielding film 12 may be used. good.

図5は、オプティカルブラック部101に設けられる画素の更に別構造の概略断面模式図(図1のA―A線部分の断面に相当)である。この画素50の構成は、図3に示す画素30の構成と殆ど同じであるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional schematic diagram (corresponding to a cross section taken along the line AA in FIG. 1) of still another structure of a pixel provided in the optical black portion 101. Since the configuration of the pixel 50 is almost the same as the configuration of the pixel 30 shown in FIG. 3, the same members are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.

図5に示すオプティカルブラック用画素50では、図3と同様に、遮光膜12に開口部12aを設けずに入射光が遮光膜12で遮断される構成を採用しているが、暗電流の変動要因となるフォトダイオードを削除した(形成しない)構造にしている。   The optical black pixel 50 shown in FIG. 5 employs a configuration in which incident light is blocked by the light shielding film 12 without providing the opening 12a in the light shielding film 12, as in FIG. The structure is such that the photodiode that is the factor is eliminated (not formed).

図6は、オプティカルブラック部101に設けられる画素の更に別構造の概略断面模式図(図1のA―A線部分の断面に相当)である。この画素60の構成は、図3に示す画素30の構成と殆ど同じであるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 6 is a schematic sectional schematic view (corresponding to a section taken along line AA in FIG. 1) of still another structure of the pixel provided in the optical black portion 101. FIG. Since the configuration of the pixel 60 is almost the same as the configuration of the pixel 30 shown in FIG. 3, the same members are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.

図6に示すオプティカルブラック用画素60では、チャネルストップ10の幅を広げて、垂直転送路2a,2bの幅を狭くしている。暗電流は、フォトダイオード1でも垂直転送路2でも発生するが、垂直転送路2で発生する暗電流の方が支配的に多いため、垂直転送路2を狭く形成している。   In the optical black pixel 60 shown in FIG. 6, the width of the channel stop 10 is widened, and the widths of the vertical transfer paths 2a and 2b are narrowed. A dark current is generated in both the photodiode 1 and the vertical transfer path 2, but the dark current generated in the vertical transfer path 2 is predominantly larger, so the vertical transfer path 2 is formed narrow.

以上、構造の異なる4種類のオプティカルブラック用画素30(図3),40(図4),50(図5),60(図6)を説明したが、従来の固体撮像素子では、図3の構造の画素30しかオプティカルブラック部101に形成していなかった。しかし、本実施形態の固体撮像素子では、上記の4種類の画素30,40,50,60のうち、少なくとも2種類の画素を、オプティカルブラック領域101に設けることを特徴とする。   The four types of optical black pixels 30 (FIG. 3), 40 (FIG. 4), 50 (FIG. 5), and 60 (FIG. 6) having different structures have been described above. With a conventional solid-state imaging device, FIG. Only the pixel 30 having the structure was formed in the optical black portion 101. However, the solid-state imaging device according to the present embodiment is characterized in that at least two of the four types of pixels 30, 40, 50, and 60 are provided in the optical black region 101.

例えば、図3に示す画素30を、図8の左側オプティカルブラック部101Lに設け、図4に示す画素40を、図1の右側オプティカルブラック部101Rに設ける。或いは、30画素程度が並ぶ右側オプティカルブラック部101Rに、図3に示す画素30と図4に示す画素40を設けても良い。或いは、オプティカルブラック部の上辺部と下辺部とに2種類のオプティカルブラック用画素を設けても良い。   For example, the pixel 30 shown in FIG. 3 is provided in the left optical black portion 101L in FIG. 8, and the pixel 40 shown in FIG. 4 is provided in the right optical black portion 101R in FIG. Alternatively, the pixel 30 shown in FIG. 3 and the pixel 40 shown in FIG. 4 may be provided in the right optical black portion 101R in which about 30 pixels are arranged. Alternatively, two types of optical black pixels may be provided on the upper side and the lower side of the optical black portion.

そして、通常の撮影時と、暗電流が増える条件での撮影時とで、有効撮像エリア100の画素(図2)から出力された画像データの黒レベルを補正するオプティカルブラック用画素を切り替える。   Then, the optical black pixel that corrects the black level of the image data output from the pixel in the effective imaging area 100 (FIG. 2) is switched between the normal imaging and the imaging under the condition that the dark current increases.

即ち、通常撮影時には、図3に示すオプティカルブラック用画素の出力レベルを黒レベルとして有効撮像エリア100から出力される画像データの黒レベル補正を行い、温度が所定温度より高くなったときや、所定感度より高感度の撮影モードになったとき、或いは露光時間が所定時間より長くなったとき等、暗電流が増加するときには、図4に示すオプティカルブラック用画素の出力レベルを黒レベルとして有効撮像エリア100から出力される画像データの黒レベル補正を行う。   That is, during normal shooting, the black level of the image data output from the effective imaging area 100 is corrected with the output level of the optical black pixel shown in FIG. 3 as the black level, and when the temperature becomes higher than the predetermined temperature, When the dark current increases, such as when the shooting mode is higher than the sensitivity or when the exposure time is longer than the predetermined time, the effective imaging area is set with the output level of the optical black pixel shown in FIG. 4 as the black level. The black level of the image data output from 100 is corrected.

図7は、本実施形態に係る固体撮像素子から出力される黒レベルの説明図である。温度が高くなるなどしてオプティカルブラック用画素30から出力される黒レベルaが暗電流の増加によって増加し、有効撮像エリア100の黒レベルbより大きくなった場合でも、構造の異なるオプティカルブラック用画素40が出力する黒レベルcは黒レベルaとは異なるレベルcとなるため、図9の(c)の状態すなわち信号処理で黒レベルを補正できる可能性が高くなる。   FIG. 7 is an explanatory diagram of the black level output from the solid-state imaging device according to the present embodiment. Even when the black level a output from the optical black pixel 30 increases due to an increase in dark current due to an increase in temperature or the like and becomes larger than the black level b of the effective imaging area 100, the optical black pixel having a different structure Since the black level c output from 40 is a level c different from the black level a, there is a high possibility that the black level can be corrected by the state shown in FIG.

以上、オプティカルブラック用画素として構造の異なる4種類を説明したが、種々変化する撮影条件下でどの画素30,40,50,60が最も暗電流が小さくなるかは予測できない。このため、本実施形態では、異なる構造のオプティカルブラック用画素を複数種類設けることとしている。   Although four types of optical black pixels having different structures have been described above, it is impossible to predict which pixels 30, 40, 50, and 60 have the smallest dark current under various shooting conditions. For this reason, in this embodiment, a plurality of types of optical black pixels having different structures are provided.

尚、上述した実施形態では、2種類のオプティカルブラック用画素を設けたが、3種類,4種類,それ以上の種類のオプティカルブラック用画素をオプティカルブラック部101に設け、出力される黒レベルが一番低いオプティカルブラック用画素を採用して黒レベル補正に用いる構成にすることも可能である。   In the above-described embodiment, two types of optical black pixels are provided. However, three, four, or more types of optical black pixels are provided in the optical black unit 101, and the output black level is the same. It is also possible to adopt a configuration that employs the lowest optical black pixel and uses it for black level correction.

以上述べた実施形態は、CCD型固体撮像素子であるが、CMOS型固体撮像素子にも、垂直転送路幅を変える画素構造(図6)のものを除き、上記実施形態を適用可能である。   The embodiment described above is a CCD solid-state imaging device, but the above-described embodiment can also be applied to a CMOS solid-state imaging device except for a pixel structure (FIG. 6) that changes the vertical transfer path width.

本発明によれば、複数種類のオプティカルブラック用画素を設けたため、黒レベル補正に用いるオプティカルブラック用画素を選択して撮像画像データの黒レベル補正を高精度に行うことが可能となり、デジタルカメラやスキャナ等の画像入力装置に搭載する固体撮像素子として有用である。   According to the present invention, since a plurality of types of optical black pixels are provided, it is possible to perform high-precision black level correction of captured image data by selecting optical black pixels to be used for black level correction. It is useful as a solid-state imaging device mounted on an image input device such as a scanner.

本発明の一実施形態に係る固体撮像素子を構成する画素の平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the pixel which comprises the solid-state image sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す固体撮像素子のうち有効撮像エリア内にある画素の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the pixel in an effective imaging area among the solid-state image sensors shown in FIG. 図1に示す固体撮像素子のうちオプティカルブラック部内に設ける画素の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the pixel provided in an optical black part among the solid-state image sensors shown in FIG. 図1に示す固体撮像素子のうちオプティカルブラック部内に設ける別構造の画素の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the pixel of another structure provided in an optical black part among the solid-state image sensors shown in FIG. 図1に示す固体撮像素子のうちオプティカルブラック部内に設ける更に別構造の画素の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the pixel of another structure provided in an optical black part among the solid-state image sensors shown in FIG. 図1に示す固体撮像素子のうちオプティカルブラック部内に設ける更に別構造の画素の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the pixel of another structure provided in an optical black part among the solid-state image sensors shown in FIG. 本発明の一実施形態に係る固体撮像素子のオプティカルブラック部と有効撮像エリアから出力される信号の出力レベルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the output level of the signal output from the optical black part and effective imaging area of the solid-state image sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 固体撮像素子の表面模式図である。It is a surface schematic diagram of a solid-state image sensor. 従来の固体撮像素子のオプティカルブラック部と有効撮像エリアから出力される信号の出力レベルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the output level of the signal output from the optical black part and effective imaging area of the conventional solid-state image sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 フォトダイオード
2,2a,2b 垂直転送路
12 遮光膜
12a 開口部
13 カラーフィルタ
13R 赤色フィルタ
13G 緑色フィルタ
13B 青色フィルタ
14 マイクロレンズ
20 有効撮像エリア内の画素
30,40,50,60 黒レベル検出用画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photodiode 2, 2a, 2b Vertical transfer path 12 Light-shielding film 12a Opening part 13 Color filter 13R Red filter 13G Green filter 13B Blue filter 14 Micro lens 20 Pixel 30, 40, 50, 60 in effective imaging area For black level detection Pixel

Claims (5)

有効撮像エリアの周囲にオプティカルブラック部を設け、構造の異なる複数種類の黒レベル検出用画素を前記オプティカルブラック部に形成する固体撮像素子において、前記黒レベル検出用画素の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し、カラーフィルタを、赤色光及び緑色光及び青色光を吸収する層に置き換えると共に、マイクロレンズを削除した構造とすることを特徴とする固体撮像素子The optical black portion is provided on the periphery of the effective imaging area, in the solid-state imaging device for forming different types of the black level detection pixels of structure in the optical black portion, one of the black level detection pixels, the effective A solid-state imaging device having a structure in which a color filter is replaced with a layer that absorbs red light, green light, and blue light, and a microlens is removed from a pixel structure in an imaging area . 前記赤色光及び緑色光及び青色光を吸収する層を、赤色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタを積層して構成したことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the layer that absorbs the red light, the green light, and the blue light is configured by stacking a red filter, a green filter, and a blue filter . 前記黒レベル検出用画素の別の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し光電変換素子上方の遮光膜開口を塞いだ構造であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の固体撮像素子。 Another one of the black level detection pixels, claim 1 or claim 2, wherein the relative pixel structure of the effective imaging area is closed structure in which a light shielding film opening of the photoelectric conversion elements above The solid-state image sensor described in 1. 前記黒レベル検出用画素の別の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し光電変換素子を削除した構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 Another one of the black level detection pixels, to any one of claims 1 to 3, wherein the relative pixel structure of the effective imaging area is a structure in which remove the photoelectric conversion element The solid-state imaging device described. 前記黒レベル検出用画素の別の1種類が、前記有効撮像エリア内の画素構造に対し光電変換素子に隣接して形成されている垂直転送路の幅を狭くした構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 Another type of the black level detection pixel is a structure in which a vertical transfer path formed adjacent to a photoelectric conversion element is narrower than a pixel structure in the effective imaging area. The solid-state image sensor of any one of Claim 1 thru | or 4 .
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