JP5511203B2

JP5511203B2 - 撮像素子及び撮像装置

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Description

本発明は、撮像装置における黒基準画素（ＯＢ画素）のノイズ低減技術に関する。

近年、撮像素子の進歩により電子スチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の発展が著しい。ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサに代表される撮像素子は、画素が行方向および列方向に複数配列された画素配列を備え、感光画素が配された有効画素領域と遮光された黒基準画素（ＯＢ画素）が配されたＯＢ領域とから構成される。これら撮像素子を用いた撮像装置においては、温度などの条件変動に伴って大きく変動する暗電流のＤＣ分や、電源変動に伴う信号の低周波変動を取り除くためにＯＢ画素を用いたＯＢクランプ回路が設けられている。

このようなＯＢクランプのクランプ基準（黒基準）としては原理的には垂直（Ｖ）ＯＢを用いても、水平（Ｈ）ＯＢを用いてもよい。ただし、ＯＢクランプ回路の方式を問わず、ＯＢ領域からは正常な画素出力が出力されていることが前提である。ＯＢ領域にいわゆる画素欠陥が存在した場合はクランプ情報の中に本来のＯＢ画素情報以外の情報が混入してしまうため、クランプが誤動作してしまい画質劣化を生じさせてしまう。特に、ＨＯＢクランプを採用している場合には、当該ラインだけがその上下のラインとは異なった誤クランプ（クランプずれ）を生じるため、信号レベル差が横スジ状のノイズとなって極めて目立ち易く、僅かな欠陥の存在が画質不良の原因となるものである。

さらに、ＯＢ画素で発生するノイズも横スジノイズの原因になるため、可能な限り多くのＯＢ画素を用いてＨＯＢクランプを行うことが必要である。このため、以下のような方法が提案されている。

特許文献１に示された技術では、撮像素子の画素欠陥に関して、ＯＢ領域における欠陥判定レベルを通常の有効画素領域よりも厳しくすることにより、撮像装置の使用条件（温度・露出時間）の範囲内で、ＯＢ画素欠陥によってＯＢクランプに際して発生する画質劣化を防止することができる方法が提案されている。しかしながら、この方法では、ＯＢ領域における欠陥判定レベルを通常の有効画素領域よりも厳しくするため、撮像素子の歩留まりを低下させ、コストアップになるという問題がある。

また、特許文献２に示された技術では、ＯＢ領域が、光電変換部を持つ第１のＯＢ画素と光電変換部を持たない第２のＯＢ画素とから構成されている撮像素子において、光電変換部で発生する画素欠陥を含まない第２のＯＢ画素で安定したＨＯＢクランプを行い、第１のＯＢ画素の平均値を信号処理回路で用いることで暗電流のＤＣ分を取り除く方法が提案されている。

さらに、特許文献３には、特許文献２のＯＢ領域と同様の構成をＣＭＯＳイメージセンサに適用した構成が記載されている。

また、ＣＭＯＳイメージセンサを用いた撮像装置においては、画素毎に持つ画素内アンプの増幅トランジスタのしきい値ばらつきによって発生する画素むらを除去するために、垂直信号線毎にサンプルホールド回路とスイッチトランジスタからなるノイズ除去回路を備えている。

しかしながら、これら垂直信号線毎に備える回路のトランジスタのしきい値ばらつきが原因となり、列毎に異なるノイズが発生し、再生画像上で縦スジノイズとなるという新たな問題が生じる。そこで、この縦スジノイズを除去するために、以下のような方法が提案されている。

特許文献４および５に示された技術では、読み出したＶＯＢ領域の複数ＯＢライン信号を列毎に加算処理することで１ライン分の補正信号を作成し、有効画素領域の有効画素ライン信号から減算することで、縦スジノイズを除去する方法が提案されている。

また、特許文献６に示された技術では、ＶＯＢ領域のＯＢラインを読み出す直前に、ライン毎にＯＢ画素をリセットすることで、画素欠陥を含まないＯＢライン信号を得る方法が提案されている。

さらに、特許文献７の図１２において、ＶＯＢ領域が、光電変換部を持つＯＢ画素と光電変換部を持たないＯＢ画素とから構成されている撮像素子を用いて、縦スジノイズを除去する方法が記載されている。また、特許文献７には、光電変換部を持たないＯＢ画素のかわりに、画素内アンプの増幅トランジスタより大きなサイズの画素外アンプの増幅トランジスタを垂直信号線毎に備えることで、１ラインだけで縦スジノイズを除去する方法が提案されている。

特開２００１−２６８４４８号公報特開２００２−０６４１９６号公報特開２００３−１３４４００号公報特開２０００−２６１７３０号公報特開２００６−０２５１４６号公報特開平１０−１２６６９７号公報特開２００５−２２３８６０号公報

近年の多画素化および半導体微細加工技術の進歩により、撮像素子の画素面積は縮小化される傾向にある。これに応じて、画素に含まれる各素子も微細化される。例えば、光電変換部で発生した電荷に応じた信号を増幅するためのＭＯＳトランジスタである画素内アンプの増幅トランジスタが微細化された場合を考える。

ここで、増幅トランジスタのゲート幅をＷ、ゲート長をＬ、単位面積あたりゲート絶縁膜容量をＣｏｘとすると、増幅トランジスタで発生するノイズは、（Ｗ×Ｌ×Ｃｏｘ）の平方根に反比例することが知られている。すなわち、増幅トランジスタが微細化されて、ゲート幅あるいはゲート長が小さくなると、増幅トランジスタで発生するノイズが増加する。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサを用いた撮像装置においても、上述のように、画素面積が縮小化された場合、有効画素領域およびＯＢ領域における画素内アンプの増幅トランジスタで発生するノイズが増加する。

そこで、特許文献２および特許文献３においては、ＨＯＢ領域から読み出される黒基準信号を用いてクランプ動作を実施するので、黒基準信号に含まれる画素内アンプの増幅トランジスタで発生するノイズの量が増加すると、そのクランプ精度が低下し、画質劣化を起こしてしまうという問題が発生する。

また、特許文献４から特許文献６、および、特許文献７の図１２においては、ＶＯＢ領域から読み出される黒基準信号を用いて有効画素領域から読み出された信号の縦スジノイズを補正する。そのため、黒基準信号に含まれる画素内アンプの増幅トランジスタで発生するノイズの量が増加すると、その補正精度が低下し、画質劣化を起こしてしまうという問題が発生する。

さらに、特許文献７においては、画素外アンプの増幅トランジスタが、画素と同じ動作をしていないため、画素で発生している縦スジノイズと同じ信号が得られないので、正確に補正できないという問題が発生する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、黒基準画素から読み出される黒基準信号に含まれるノイズを低減する技術を実現するものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像素子は、光信号を電荷に変換する光電変換部と、前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、該電荷電圧変換部の電圧を増幅する画素内アンプとを有する有効画素と、光電変換部と、電荷電圧変換部と、画素内アンプとを有する第１の黒基準画素と、光電変換部を持たず、電荷電圧変換部と、画素内アンプとを有する第２の黒基準画素とを備え、前記有効画素の画素内アンプ、前記第１の黒基準画素の画素内アンプ、及び前記第２の黒基準画素の画素内アンプは、各々の電荷電圧変換部に接続されてソースフォロア回路を構成する少なくともひとつのトランジスタを有し、前記有効画素と前記第２の黒基準画素とで前記画素内アンプのトランジスタのゲート幅およびゲート長のうちの少なくともひとつが異なり、前記第１の黒基準画素と前記第２の黒基準画素とで前記画素内アンプのトランジスタのゲート幅及びゲート長のうちの少なくともひとつが異なることを特徴とする。

本発明によれば、黒基準画素から読み出される黒基準信号に含まれるノイズを低減することができる。

本発明に係る実施形態の撮像装置の構成を示す図である。図１における撮像素子の詳細な構成を示す図である。撮像素子の感光画素の詳細な構成を示す図である。撮像素子のサンプルホールド回路の詳細な構成を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の感光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の画素の断面を示す図である。撮像素子の遮光画素の詳細な構成を示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素の詳細な構成を示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。撮像素子の遮光画素のレイアウトを示す図である。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明の撮像装置は、動画機能付き電子スチルカメラやビデオカメラなどにより実現され、高画素数の撮像素子、これにより得られる画像を表示可能な画像表示部、および、記録可能な画像記録部を備える。また、動画の表示や記録に用いる画素数は、静止画の記録に用いる画素数より少ないことを前提としている。

図１は、本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成を示す図である。

図１において、本発明の実施形態の撮像装置は、光学系１、撮像素子２、駆動回路部３、前処理部４、信号処理部５、画像データを記憶するメモリ部６、画像表示部７、画像記録部８、操作部９および同期制御部１０を備えて構成される。

光学系１は、被写体像を撮像素子２に結像させる合焦レンズ、光学ズームを行うズームレンズ、被写体像の明るさを調整する絞り、露光を制御するシャッタからなり、これらは駆動回路部３により駆動される。撮像素子２は、水平垂直方向に配列された複数の画素と、これら画素から読み出された信号を所定の順番で出力する回路を有する。詳細は図２を参照して後述する。

駆動回路部３は、同期制御部１０からの制御信号により、定電圧やドライブ能力を強化させたパルスを供給することで、光学系１および撮像素子２を駆動する。さらに、同期制御部１０からの制御信号を撮像素子２へ伝達する機能も備える。

前処理部４は、同期制御部１０からの制御信号により制御され、撮像素子２から出力されるアナログ信号に含まれるリセットノイズなどのノイズ成分を除去する相関２重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）を有する。さらに、前処理部４は、ノイズが除去された信号の振幅を調整するゲインコントールアンプ、振幅が調整されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を有する。

本発明の実施形態においては、この前処理部４において、ＶＯＢ領域やＨＯＢ領域から読み出される黒基準信号を用いたクランプ動作を実施する（クランプ回路）。ＶＯＢクランプは、必要なければ、実施しなくてもよい。具体的なクランプ動作については、特許文献１の図２に関する記載や特許文献２の図２に関する記載と同様に動作させればよいので、説明は省略する。

信号処理部５は、同期制御部１０からの制御信号により制御され、前処理部４から送出されるデジタル信号に変換された出力信号に対して適切な信号処理を行い画像データに変換する。また、信号処理部５は、メモリ部６や画像記録部８へデジタル信号に変換された出力信号や画像データを出力する。また、信号処理部５は、メモリ部６や画像記録部８からのデジタル信号に変換された出力信号や画像データを受けて信号処理を行う。さらに、撮像素子２の出力信号から合焦状態や露光量等の測光データを検出し、同期制御部１０に送出する機能も備える。

本発明の実施形態においては、この信号処理部５に、縦スジノイズの補正動作を実施するための補正回路を備えている。縦スジノイズの補正動作は、ＶＯＢ領域から読み出される黒基準信号から１ライン分の補正信号を作成し、撮像素子から出力される出力信号から減算することで実現できる。具体的な補正動作については、特許文献４の図４に関する記載や特許文献５の図４および図５に関する記載と同様に動作させればよいので、説明は省略する。

また、本発明の実施形態においては、この信号処理部５において、ＨＯＢ領域から読み出される黒基準信号を用いたデジタルクランプ動作を実施する。デジタルクランプ動作は、黒基準信号の加算平均を計算し、撮像素子から出力される出力信号から減算することで実現できる。具体的なクランプ動作については、特許文献２の図２に関する記載と同様に動作させればよいので、説明は省略する。

メモリ部６は、同期制御部１０からの制御信号により制御され、デジタル信号に変換された撮像素子２の出力信号や、信号処理された画像データを一時的に記憶する。さらに、表示用の画像データを画像表示部７へ出力する機能も備える。

画像表示部７は、同期制御部１０からの制御信号により制御され、メモリ部６に記憶する表示用の画像データを、撮影前の構図決めや撮影後の画像の確認のために表示するもので、電子ビューファインダー（ＥＶＦ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成される。また、画像表示部７には、一般に撮像素子２の垂直画素数より表示画素数が少ないものが用いられ、本実施形態でも画像表示部７の表示画素数は、撮像素子２の出力画素数より少ないものとする。

画像記録部８は、着脱可能なメモリ等を備え、同期制御部１０からの制御信号により制御され、信号処理部５から送出されるデジタル信号に変換された出力信号や画像データの記録や着脱可能なメモリからの読み込みを行うことができる。

操作部９は、スイッチ、押しボタン、レバー、ダイアル等の操作部材を用いた外部からの指示を同期制御部１０へ伝達する。外部からの指示としては、例えば、撮像装置の電源スイッチの状態、撮影を指示する押しボタンの状態、光学ズームや電子ズームを指示するボタンやレバーの状態あるいは撮影モードを選択するモードダイアルの状態などがある。また、操作部９は、撮影前の画像表示の指示、撮影の各種指示、撮影した画像の表示あるいは撮像装置の動作を予め指示するメニュー操作等を同期制御部１０に伝達する。さらに、操作部９は、同期制御部１０からの制御信号により、ＬＣＤやＬＥＤ等の表示装置あるいは画像表示部７を用いて、撮像装置の状態を表示することができる。また、画像表示部７を表示装置とし、画像表示部７に装着したタッチパネルを操作部材として用いて、オンスクリーンでの操作を行う構成であってもよい。

同期制御部１０は、操作部９からの指示により撮像装置全体を制御する。また、信号処理部５から送出される合焦状態や露光量等の測光データに応じて、光学系１を制御して、最適な被写体像を撮像素子２に結像させる。さらに、メモリ部６の使用状況や画像記録部８のメモリの着脱状態や使用状況を検出することもできる。

次に、本発明の実施形態の撮像装置の主な動作について説明する。

＜表示画像の制御＞
（１）操作部９の電源スイッチからの指示により電源がオンされる。
（２）信号処理部５で撮像素子２からの画像信号を表示用の画像データに変換して、画像表示部７に表示するとともに、測光データを検出し、同期制御部１０に送出する。
（３）測光データに基づいて同期制御部１０は光学系１を制御する。
（４）（２）および（３）を繰り返すとともに、操作部９からの指示を待つ。

＜静止画撮影の制御＞
（１）操作部９の撮影スイッチからの指示により静止画撮影の制御が開始される。
（２）信号処理部５で撮像素子２からの画像信号から測光データを検出し、同期制御部１０に送出する。
（３）測光データに基づいて同期制御部１０が光学系１を制御する。
（４）撮像素子２において、静止画記録用の露光と信号の出力を行う。
（５）信号処理部５で、撮像素子２からの画像信号を記録用の画像データに変換して、画像記録部８に送出し、着脱可能なメモリに記録するとともに、表示用の画像データに変換して、画像表示部７に表示する。
（６）＜表示画像の制御＞の（４）に戻る。

＜動画撮影の制御＞
（１）操作部９の撮影スイッチからの指示により動画撮影の制御が開始される。
（２）信号処理部５で撮像素子２からの画像信号を記録用の画像データに変換して、画像記録部８に送出し、着脱可能なメモリに記録するとともに、表示用の画像データに変換して、画像表示部７に表示する。
（３）信号処理部５で撮像素子２からの画像信号から測光データを検出し、同期制御部１０に送出する。
（４）測光データに応じて同期制御部１０は光学系１を制御する。撮像素子２において、動画記録用の露光と信号の出力を行う。
（５）（２）〜（４）を繰り返すとともに、操作部９からの指示を待つ。

次に、図２から図４を参照して、撮像素子２について詳述する。なお、図２においては、説明の便宜上、撮像素子２の画素数は、水平方向３画素、垂直方向３画素として表示している。

図２において、画素１１は、入射した光（光信号）を電気信号に変換する画素（感光画素）の一つを示し、水平方向（Ｈ）、垂直方向（Ｖ）の画素の位置を示すアドレスを（１，１）と表示する。そして、すべての画素の構成は、垂直制御線および垂直信号線がそれぞれ対応する画素で異なることを除いて、画素１１と同一となっており、画素の位置を示すアドレスは、（Ｖ，Ｈ）で表される。

図３に、画素１１の構成例を示す。図３において、点線で囲われた部分が画素１１を示し、この画素１１は、垂直制御線２０１及び垂直信号線１０１により他の回路と接続される。垂直制御線２０１は、水平１行の画素に共通して接続され、水平１行の画素を同時に制御し、垂直信号線１０１は、垂直１列の画素に共通して接続され、画素の信号を出力する。垂直制御線２０１は、リセット制御線２２１、垂直アドレス線２４１、転送制御線２６１をまとめて示す。

光電変換素子Ｄ１（光電変換部）は、光を電荷に変換する。ＦＤ容量Ｃ１（電荷電圧変換部）は、光電変換素子Ｄ１の電荷を電圧に変換する際に電荷を蓄積する。駆動トランジスタ（増幅部）Ｔｄ１は、画素内アンプを駆動するトランジスタで、ＦＤ容量Ｃ１の電圧に応じた電圧を出力する。リセットトランジスタ（リセットスイッチ）Ｔ１は、リセット制御線２２１に接続され、ＦＤ容量Ｃ１の電圧をリセットする。

選択トランジスタ（選択スイッチ）Ｔ２は、垂直アドレス線２４１に接続され、駆動トランジスタＴｄ１の出力を画素の出力信号として、垂直信号線１０１に出力する。転送トランジスタ（転送スイッチ）Ｔ３は、転送制御線２６１に接続され、光電変換素子Ｄ１からＦＤ容量Ｃ１への電荷の転送を制御する。電源Ｖｄは、駆動トランジスタＴｄ１およびリセットトランジスタＴ１の電源である。

本発明の実施形態において、駆動トランジスタＴｄ１以外のトランジスタは、スイッチとして働き、ゲートに接続されている制御線のオンで導通し、オフで遮断することとする。

ここで、撮像素子２におけるノイズ読みと画素信号読みについて説明する。

まず、撮像素子２の水平１行の画素を読み出す場合のノイズ読みを説明する。垂直制御線は、水平１行の画素すべてを制御するので、ここでは、画素（１，１）を例に説明するが、他の画素の動作も同様である。

転送トランジスタＴ３がオフの状態で、リセット制御線２２１によりリセットトランジスタＴ１がオンし、ＦＤ容量Ｃ１の電圧がリセットされた後、リセットトランジスタＴ１をオフする。次に、垂直アドレス線２４１により選択トランジスタＴ２がオンし、ＦＤ容量Ｃ１のリセット電圧を垂直信号線（信号出力線）１０１に出力する。この信号がノイズ信号となり、ノイズ信号の読出し動作をノイズ読みと定義する。そして、必要であれば、垂直アドレス線２４１により選択トランジスタＴ２をオフする。

次に、画素信号読みを説明する。リセットトランジスタＴ１がオフの状態で、転送制御線２６１により転送トランジスタＴ３がオンすると、光電変換素子Ｄ１からＦＤ容量Ｃ１へ電荷が転送される。そして、ＦＤ容量Ｃ１に発生しているノイズ信号と光電変換素子Ｄ１から転送されてきた電荷が加算され、画素信号として電荷電圧変換される。次に、垂直アドレス線２４１により選択トランジスタＴ２がオンし、ＦＤ容量Ｃ１の信号電圧を垂直信号線１０１に出力する。この信号が画素信号となり、この画素信号の読出し動作を画素信号読みと定義する。そして、必要であれば、垂直アドレス線２４１により選択トランジスタＴ２をオフする。

以上の説明においては、ノイズ読みと画素信号読みを別々に定義したが、ノイズ読みから画素信号読みまでの一連の動作を次のように連続信号読みとして定義してもよい。連続信号読みにおいては、まず、ノイズ読みを行う。撮像素子２の水平１行の画素を読み出す場合、転送トランジスタＴ３がオフの状態で、リセット制御線２２１によりリセットトランジスタＴ１がオンし、ＦＤ容量Ｃ１の電圧がリセットされた後、リセットトランジスタＴ１をオフする。次に、垂直アドレス線２４１により選択トランジスタＴ２がオンし、ＦＤ容量Ｃ１のリセット電圧を垂直信号線１０１に出力する。この信号がノイズ信号となる。この状態においては、リセットトランジスタＴ１がオフの状態なので、続けて、画素信号読みを行う。

転送制御線２６１により転送トランジスタＴ３がオンすると、光電変換素子Ｄ１からＦＤ容量Ｃ１へ電荷が転送される。そして、ＦＤ容量Ｃ１に発生しているノイズ信号と光電変換素子Ｄ１から転送されてきた電荷が加算され、画素信号として電荷電圧変換される。ここで、選択トランジスタＴ２がオンのままなので、加算されたＦＤ容量Ｃ１の信号電圧が垂直信号線１０１に出力され、この信号が画素信号となる。そして、必要であれば、垂直アドレス線２４１により選択トランジスタＴ２をオフする。

図２に戻って、垂直信号線１０１〜１０３に接続されている負荷トランジスタＴｓ１は、接続されている列の画素１１の駆動トランジスタＴｄ１とともにソースフォロア回路を構成している。さらに、ゲートが接地されることで、電流源として作用する。垂直制御回路２００は、制御入力端子１６を介しての同期制御部１０からの制御信号の指示により、読み出す画素に接続されている垂直制御線２０１〜２０３を所定の順番に選択することができる。

サンプルホールド回路１３は、ＳＨ制御線４９および５０に制御され、垂直信号線１０１〜１０３を介して送られてくる画素からの信号を出力回路１４へ送ることができる。出力回路１４は、作動増幅回路として働く電流増幅回路や電圧増幅回路からなり、送られてきた信号を適切な電流増幅や電圧増幅して、出力端子１５を介して前処理部４へ出力する。ＳＨ制御回路４０は、制御入力端子１６を介しての同期制御部１０からの制御信号の指示により、サンプルホールド回路１３を制御する。水平制御回路４００は、制御入力端子１６を介しての同期制御部１０からの制御信号の指示により、水平制御線４０１〜４０３を所定の順番に選択することができる。

図４に、サンプルホールド回路１３の構成例を示す。トランジスタＴ４９およびＴ５０は、同じ番号のＳＨ制御線４９および５０によりオンオフされることで、導通あるいは遮断するスイッチとして機能する。トランジスタＴ４２１〜Ｔ４２３は、それぞれ水平制御線４０１〜４０３によりオンオフされることで、導通あるいは遮断するスイッチとして機能する。トランジスタＴ４４１〜Ｔ４４３は、それぞれ水平制御線４０１〜４０３によりオンオフされることで、導通あるいは遮断するスイッチとして機能する。蓄積容量Ｃ４２１〜Ｃ４２３、Ｃ４４１〜Ｃ４４３は、トランジスタＴ４９およびＴ５０を介して送られてくる信号を蓄積する。

次に、図４を参照して、サンプルホールド回路１３の動作について説明する。サンプルホールド回路１３におけるノイズ読み時は、ＳＨ制御線４９による制御で、トランジスタＴ４９をオンの状態にし、垂直信号線１０１〜１０３に送られてくるノイズ信号を蓄積容量Ｃ４２１〜Ｃ４２３に蓄積した後、トランジスタＴ４９をオフする。サンプルホールド回路１３における画素信号読み時は、ＳＨ制御線５０による制御で、トランジスタＴ５０をオンの状態にし、垂直信号線１０１〜１０３に送られてくる画素信号を蓄積容量Ｃ４４１〜Ｃ４４３に蓄積した後、トランジスタＴ５０をオフする。

次に、同期制御部１０からの制御信号により、水平制御回路４００が水平制御線４０１〜４０３を順番に選択することで、トランジスタＴ４２１〜Ｔ４２３、Ｔ４４１〜Ｔ４４３を制御する。そして、選択された水平制御線に対応する蓄積容量Ｃ４２１〜Ｃ４２３に蓄積しているノイズ信号および蓄積容量Ｃ４４１〜Ｃ４４３に蓄積している画素信号が、それぞれ水平ノイズ線５０１、水平信号線５０２に出力される。このようにして、水平１行に対応する画素信号とノイズ信号の差動出力が、出力回路１４を介して出力される。

次に、上記＜静止画撮影の制御＞の（４）に相当する全画素を読み出す静止画撮影モードについて説明する。

露光後、撮像素子２において、垂直制御回路２００が、垂直制御線２０１〜２０３を順番に選択する。この動作により、まずは、撮像素子２の第１行目の画素を読み出すことになるが、画素信号読みに先だって、水平１行分のノイズ読みを行う。サンプルホールド回路１３では、ＳＨ制御線４９によりトランジスタＴ４９をオンの状態にし、垂直信号線１０１〜１０３から送られてくるノイズ信号を蓄積容量Ｃ４２１〜Ｃ４２３に蓄積した後に、トランジスタＴ４９をオフする。以上が、ノイズ読みである。

次に、ノイズ読みを行った行と同じ行の画素信号読みを行う。サンプルホールド回路１３では、ＳＨ制御線５０によりトランジスタＴ５０をオンの状態にし、垂直信号線１０１〜１０３から送られてくる画素信号を蓄積容量Ｃ４４１〜Ｃ４４３に蓄積した後に、トランジスタＴ５０をオフする。以上が、画素信号読みである。

以上の説明においては、ノイズ読みと画素信号読みを別々に実施したが、図３で説明したように、ノイズ読みから画素信号読みまでの一連の動作を連続信号読みとして実施してもよい。

その後、水平制御回路４００が、水平制御線４０１〜４０３を順番に選択する。そして、ノイズ信号は水平ノイズ線５０１、画素信号は水平信号線５０２を介して出力アンプ１４に送られ、画素信号とノイズ信号の差動出力が撮像素子２の出力となる。この動作を水平１行分繰り返すことで、第１行目の画素の読出しが行われる。これを全画素に対して行うことで、静止画撮影モードが終了する。

本発明の実施形態では、この静止画撮影モードのように、画素の増幅手段である画素内アンプの駆動トランジスタＴｄ１の入力に相当するＦＤ容量Ｃ１をリセットしたときのノイズ信号を画素信号から減算する動作を実施する。これにより、画素内アンプで発生するノイズを効果的に除去することが可能となる。

しかしながら、各列毎にあるサンプルホールド回路を構成しているトランジスタや蓄積容量のばらつきやノイズ読み動作と画素信号読み動作の信号経路が異なることにより、サンプルホールド回路間にも出力差が生じてしまう。これが垂直一列に影響して、縦スジノイズとなる。この縦スジノイズは、図１の撮像装置で説明したように、特許文献４の図４に関する記載や特許文献５の図４および図５に関する記載の補正動作により低減できるが、ＯＢ領域の画素内アンプの駆動トランジスタが発生するノイズが大きいと補正精度を悪くしてしまう。

そこで、次に、ＯＢ領域の画素内アンプの駆動トランジスタが発生するノイズを低減する方法について説明する。

（第１の実施形態）
図１から図４に加えて、図５から図９を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。

図５は、本発明の第１の実施形態における撮像素子２の画素配列を示す図である。

６０が、光電変換素子を備えた感光画素（図３）が配列された有効画素領域である。６１が、遮光された画素（第１の黒基準画素）が配列された第１のＯＢ領域である。６２が、遮光された画素（第２の黒基準画素）が配列された第２のＯＢ領域である。ここで、図２においては、動作の説明を簡略化するため、撮像素子２の画素数は、水平方向３画素、垂直方向３画素として説明したが、図５においては、ＯＢクランプ動作や縦スジノイズ補正動作を行うのに十分な画素数を備えているものとする。

図６は、光電変換素子を備えた感光画素（図３）のレイアウト図である。図６においては、光電変換素子Ｄ１、ＦＤ容量Ｃ１、各トランジスタのゲート、ソース、ドレインおよび配線以外は省略している。また、配線は、簡略化して示している。図３と同じ構成の部分は、同じ符号を用いている。

１１０が、光電変換素子を備えた感光画素を示す。Ｔ３ｇが、転送トランジスタＴ３のゲート、Ｔ１ｇが、リセットトランジスタＴ１のゲート、Ｔｄ１ｇが、駆動トランジスタＴｄ１のゲート、Ｔ２ｇが、選択トランジスタＴ２のゲートを示す。また、ＦＤ容量Ｃ１と駆動トランジスタのゲートＴｄ１ｇが、配線３０８で接続されている。さらに、駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅をＷ１、ゲート長をＬ１で表している。ここで、Ｗ１およびＬ１は、それぞれ、駆動トランジスタのゲートＴｄ１ｇのチャネル幅およびチャネル長としても良い。そして、この感光画素１１０が、有効画素領域６０に配列されている。

図７は、図６における光電変換素子Ｄ１から垂直信号線１０１の接続部までの各トランジスタのチャネル領域を含む断面を示す。

３０１が、光電変換素子Ｄ１である。３０２は、ＦＤ容量Ｃ１部分で、転送トランジスタＴ３のドレインとリセットトランジスタＴ１のソースとの接続部にもなっている。さらに、ＦＤ容量Ｃ１と駆動トランジスタのゲートＴｄ１ｇを接続する配線３０８の接続部にもなっている。

３０３は、電源Ｖｄの配線３０８との接続部で、リセットトランジスタＴ１のドレインと駆動トランジスタＴｄ１のドレインとの接続部にもなっている。３０４は、駆動トランジスタＴｄ１のソースと選択トランジスタＴ２のドレインとの接続部である。３０５は、垂直信号線１０１の接続部で、選択トランジスタＴ２のソースとなっている。また、３１１は、転送トランジスタＴ３のチャネル部分、３１２は、リセットトランジスタＴ１のチャネル部分、３１３は、駆動トランジスタＴｄ１のチャネル部分、３１４は、選択トランジスタＴ２のチャネル部分である。

図８は、光電変換素子を備えた遮光画素を示す図である。点線で囲われた部分が遮光画素９１を示す。遮光手段８０１を持つこと以外は、図３の画素と同じ構成となっている。図９は、光電変換素子を備えた第１の遮光画素のレイアウト図である。図８と同じ構成の部分は、同じ数字と記号を用いている。また、遮光はされているが、遮光手段８０１の図示は省略する。断面については、図７と同様である。

９１０が、光電変換素子を備えた第１の遮光画素を示す。第１の遮光画素９１０の水平方向および垂直方向の長さは、感光画素１１０と同じである。さらに、駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）をＷ２、ゲート長（チャネル長）をＬ２で表している。

次に、第１のＯＢ領域６１をＨＯＢ領域、第２のＯＢ領域６２をＶＯＢ領域とし、それぞれに、第１の遮光画素９１０を配列させた場合の撮像装置の動作について説明する。

本実施形態の撮像装置においては、撮像素子２から出力される出力信号は前処理部４においてクランプされる。この時、ＶＯＢ領域である第２のＯＢ領域６２から読み出される黒基準信号を用いてＶＯＢクランプ動作を実施し、ＨＯＢ領域である第１のＯＢ領域６１から読み出される黒基準信号を用いてＨＯＢクランプ動作を実施することができる。ＶＯＢクランプは省略してもよい。

また、信号処理部５において、ＶＯＢ領域である第２のＯＢ領域６２から読み出される黒基準信号を用いて１ライン分の補正信号を作成し、有効画素領域６０から読み出される出力信号から減算することで、縦スジノイズの補正動作を実施することができる。さらに、信号処理部５において、ＨＯＢ領域である第１のＯＢ領域６１から読み出される黒基準信号の加算平均を計算し、有効画素領域６０から読み出される出力信号から減算することで、デジタルクランプ動作を実施することができる。

しかしながら、ＨＯＢ領域の水平方向の遮光画素数が不足している場合、第１のＯＢ領域６１から読み出される黒基準信号に含まれるノイズの影響で、前処理部４におけるＨＯＢクランプ動作では、誤クランプによる横スジノイズが発生してしまうことになる。また、信号処理部５におけるデジタルクランプ動作でも、正確な黒基準信号が作成できずに、誤クランプによる信号のかさ上げや足切りといった不具合が発生してしまうことになる。また、ＶＯＢ領域の垂直方向の遮光画素数が不足している場合、第２のＯＢ領域６２から読み出される黒基準信号を用いた縦スジノイズの補正動作は、黒基準信号に含まれるノイズの影響で、補正信号が正確に作成できずに、縦スジノイズが残ってしまうことになる。

そこで、下記３つの場合で、ＯＢ領域の画素内アンプの駆動トランジスタが発生するノイズを低減する方法について説明する。
（１）ＨＯＢ領域の水平方向の遮光画素数が不足している場合
ＨＯＢ領域である第１のＯＢ領域６１の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２およびゲート長（チャネル長）Ｌ２と、有効画素領域６０の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１およびゲート長（チャネル長）Ｌ１の関係を、
第１のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第１のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
とすれば、ＨＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減することができるので、誤クランプを防止することができる。

この時、
第１のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第１のＯＢ領域のＬ２＝有効画素領域のＬ１
でもノイズ低減効果はあるし、
第１のＯＢ領域のＷ２＝有効画素領域のＷ１、かつ、
第１のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
でもノイズ低減効果はある。

また、ＶＯＢ領域である第２のＯＢ領域６２の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２およびゲート長（チャネル長）Ｌ２については、
第２のＯＢ領域のＷ２＝有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ２＝有効画素領域のＬ１
でもよい。
（２）ＶＯＢ領域の垂直方向の遮光画素数が不足している場合
ＶＯＢ領域である第２のＯＢ領域６２の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２およびゲート長（チャネル長）Ｌ２と、有効画素領域６０の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１およびゲート長（チャネル長）Ｌ１の関係を、
第２のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
とすれば、ＶＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減することができるので、縦スジノイズの誤補正を防止することができる。

この時、
第２のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ２＝有効画素領域のＬ１
でもノイズ低減効果はあるし、
第２のＯＢ領域のＷ２＝有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
でもノイズ低減効果はある。

また、ＨＯＢ領域である第１のＯＢ領域６１の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２およびゲート長（チャネル長）Ｌ２については、
第１のＯＢ領域のＷ２＝有効画素領域のＷ１、かつ、
第１のＯＢ領域のＬ２＝有効画素領域のＬ１
でもよい。
（３）ＨＯＢ領域の水平方向の遮光画素数、および、ＶＯＢ領域の垂直方向の遮光画素数が不足している場合
ＨＯＢ領域である第１のＯＢ領域６１の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２およびゲート長（チャネル長）Ｌ２と、ＶＯＢ領域である第２のＯＢ領域６２の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２およびゲート長（チャネル長）Ｌ２と、有効画素領域６０の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１およびゲート長（チャネル長）Ｌ１の関係を、
第１のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第１のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１、かつ
第２のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
とすることで、ＨＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの低減による誤クランプの防止とともに、ＶＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの低減による縦スジノイズの誤補正を防止することができる。

この時、第１のＯＢ領域のＷ２とＬ２のどちらか一方、あるいは、第２のＯＢ領域のＷ２とＬ２のどちらか一方であれば、有効画素領域のＷ１とＬ１と同じにしてもノイズ低減効果はある。

また、ＨＯＢクランプと縦スジノイズ補正を比較すると、ＨＯＢクランプは、クランプしている行の遮光画素の信号だけでなく、それ以前の行の遮光画素の信号も使って、クランプを行う。それに対して、縦スジノイズ補正は、ＶＯＢ領域の垂直画素の信号を加算平均してその列の補正信号とするので、原理的に、利用できる遮光画素の数がＨＯＢクランプより少ないことになり、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの影響をより受けやすい。

さらに、撮像素子の有効画素領域は、横に長いことが一般的なので、ＨＯＢ領域よりＶＯＢ領域の増加の方が撮像素子の面積の増大への影響が大きいことになり、垂直方向の遮光画素数が不足する場合の方が多い。

そこで、
第２のＯＢ領域のＷ２＞第１のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ２＞第１のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
とすることで、ＶＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正を防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、図１から図９に加えて、図１０を参照して、本発明の第２の実施形態である撮像装置について説明する。なお、本実施形態では、撮像装置の基本的な構成と動作及び撮像素子の基本的な構成と動作は、上記第１の実施形態と同様であるので、図および符号を流用して説明する。

図１０は、光電変換素子を備えた第２の遮光画素のレイアウト図である。図８と同じ構成の部分は、同じ数字と記号を用いている。また、遮光はされているが、遮光手段８０１の図示は省略する。断面については、図７と同様である。

９２０が、光電変換素子を備えた第２の遮光画素を示す。第２の遮光画素９２０の水平方向および垂直方向の長さは、感光画素１１０と同じである。さらに、駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）をＷ３、ゲート長（チャネル長）をＬ３で表している。

第２の遮光画素９２０においては、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３とゲート長（チャネル長）Ｌ３を大きくとるために、光電変換素子Ｄ１の面積を削減している。ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３を広くするために、光電変換素子Ｄ１の垂直方向の面積を削減し、ゲート長（チャネル長）Ｌ３を長くするために、光電変換素子Ｄ１の水平方向の面積を削減している。なお、第２の遮光画素９２０においては、光に対して感度が必要なわけではないので、光電変換素子Ｄ１の面積を削減しても、読み出される黒基準信号に対する影響は少なくて済む。

このように、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３とゲート長（チャネル長）Ｌ３を大きくとることができるので、感光画素１１０に比べて、第２の遮光画素９２０の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減することができる。

この時、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３だけ広くして、ゲート長（チャネル長）Ｌ３を感光画素１１０のＬ１と同じにし、光電変換素子Ｄ１の水平方向の面積の削減は行わないことにしてもよく、それでもノイズ低減効果はある。また、ゲート長（チャネル長）Ｌ３だけ長くして、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３を感光画素１１０のＷ１と同じにし、光電変換素子Ｄ１の垂直方向の面積の削減は行わないことにしてもよく、それでもノイズ低減効果はある。

次に、本実施形態において、図５の第１のＯＢ領域６１をＨＯＢ領域、第２のＯＢ領域６２をＶＯＢ領域とした場合の撮像装置の動作について説明する。
（１）第１のＯＢ領域６１および第２のＯＢ領域６２それぞれに、第２の遮光画素９２０を配列させた場合
有効画素領域６０のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１とゲート長（チャネル長）Ｌ１に対する、第１のＯＢ領域６１および第２のＯＢ領域６２それぞれのゲート幅（チャネル幅）Ｗ３とゲート長（チャネル長）Ｌ３の関係を、第１の実施形態と同様にして実施することで、ノイズ低減効果があることは明らかである。
（２）第１のＯＢ領域６１に第１の遮光画素９１０を配列させ、第２のＯＢ領域６２に第２の遮光画素９２０を配列させた場合
有効画素領域６０のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１とゲート長（チャネル長）Ｌ１に対する、第１のＯＢ領域６１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２とゲート長（チャネル長）Ｌ２の関係を、第１の実施形態と同様にして実施することで、ノイズ低減効果があることは明らかである。

同じく、有効画素領域６０のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１とゲート長（チャネル長）Ｌ１に対する、第２のＯＢ領域６２それぞれのゲート幅（チャネル幅）Ｗ３とゲート長（チャネル長）Ｌ３の関係を、第１の実施形態と同様にして実施することで、ノイズ低減効果があることは明らかである。

さらに、
第２のＯＢ領域のＷ３＞第１のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ３＞第１のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
とすることで、ＶＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正を防止することができる。

この時、第１のＯＢ領域のＷ２とＬ２のどちらか一方、あるいは、第２のＯＢ領域のＷ３とＬ３のどちらか一方であれば、有効画素領域のＷ１とＬ１と同じにしてもノイズ低減効果はある。

また、本実施形態においては、第１のＯＢ領域６１に第２の遮光画素９２０を配列させ、第２のＯＢ領域６２に第１の遮光画素９１０を配列させた場合も、本実施形態の（２）の場合と同様に、ノイズ低減効果があることは明らかである。

さらに、本実施形態においては、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３を広くするために、光電変換素子Ｄ１の垂直方向の面積を削減し、ゲート長（チャネル長）Ｌ３を長くするために、光電変換素子Ｄ１の水平方向の面積を削減している。しかしながら、光電変換素子Ｄ１の垂直方向の面積を削減し、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくするためであれば、駆動トランジスタＴｄ１のレイアウトによっては、光電変換素子Ｄ１の面積を水平および垂直に削減する方向と、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする方向（水平方向あるいは垂直方向）の組み合わせが逆になってもよい。

（第３の実施形態）
次に、図１から図１０に加えて、図１１から図１３を参照して、本発明の第３の実施形態である撮像装置について説明する。なお、本実施形態では、撮像装置の基本的な構成と動作及び撮像素子の基本的な構成と動作は、上記第１および第２の実施形態と同様であるので、図および符号を流用して説明する。

図１１は、光電変換素子を備えていない遮光画素を示す図である。点線で囲われた部分が遮光画素９３を示す。遮光手段８０１を持つこと、および、光電変換素子Ｄ１を備えていないことが特徴であり、それ以外は、図３の画素と同じ構成となっている。

図１２は、光電変換素子を備えていない第３の遮光画素のレイアウト図であり、図９から光電変換素子Ｄ１がなくなったレイアウトとなっている。図１１と同じ構成の部分は、同じ数字と記号を用いている。また、遮光はされているが、遮光手段８０１の図示は省略する。断面については、図７において３０１で示す光電変換素子Ｄ１を備えていないこと意外は、図７と同様である。

９３０が、光電変換素子を備えていない第３の遮光画素を示す。第３の遮光画素９３０の水平方向および垂直方向の長さは、感光画素１１０と同じである。さらに、駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）をＷ４、ゲート長（チャネル長）をＬ４で表している。

図１３は、光電変換素子を備えていない第４の遮光画素のレイアウト図であり、図１０から光電変換素子Ｄ１がなくなったレイアウトとなっている。図１１と同じ構成の部分は、同じ数字と記号を用いている。また、遮光はされているが、遮光手段８０１の図示は省略する。断面については、図７において３０１で示す光電変換素子Ｄ１を備えていないこと意外は、図７と同様である。

９４０が、光電変換素子を備えていない第４の遮光画素を示す。第４の遮光画素９４０の水平方向および垂直方向の長さは、感光画素１１０と同じである。さらに、駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）をＷ５、ゲート長（チャネル長）をＬ５で表している。

第４の遮光画素９４０においては、図１０において光電変換素子Ｄ１の面積を削減したのと同様の方法で、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ５が広くなるとともに、ゲート長（チャネル長）Ｌ５が長くなるようなレイアウトとなっている。

このように、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０においては、ゲート幅（チャネル幅）Ｗとゲート長（チャネル長）Ｌを大きくとることができるので、感光画素１１０に比べて、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減することができる。

この時、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３だけ広くして、ゲート長（チャネル長）Ｌ３を感光画素１１０のＬ１と同じにしてもよく、それでもノイズ低減効果はある。また、ゲート長（チャネル長）Ｌ３だけ長くして、ゲート幅（チャネル幅）Ｗ３を感光画素１１０のＷ１と同じにしてもよく、それでもノイズ低減効果はある。

ここで、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０においては、光電変換素子Ｄ１を備えていないので、光電変換素子Ｄ１において発生する暗電流の影響がないため、第１の遮光画素９１０および第２の遮光画素９２０に比べて、読み出される黒基準信号のノイズが、格段に少なくて済むという効果もある。

次に、本実施形態において、図５の第１のＯＢ領域６１をＨＯＢ領域、第２のＯＢ領域６２をＶＯＢ領域とした場合の撮像装置の動作について説明する。
（１）第１のＯＢ領域６１に第１の遮光画素９１０を配列させ、第２のＯＢ領域６２に第３の遮光画素９３０を配列させた場合
有効画素領域６０のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１とゲート長（チャネル長）Ｌ１に対する、第１のＯＢ領域６１のゲート幅（チャネル幅）Ｗ２とゲート長（チャネル長）Ｌ２の関係を、第１の実施形態と同様にして実施することで、ノイズ低減効果があることは明らかである。

同じく、有効画素領域６０のゲート幅（チャネル幅）Ｗ１とゲート長（チャネル長）Ｌ１に対する、第２のＯＢ領域６２それぞれのゲート幅（チャネル幅）Ｗ４とゲート長（チャネル長）Ｌ４の関係を、第１の実施形態と同様にして実施することで、ノイズ低減効果があることは明らかである。

この時、ＶＯＢ領域に配列された第３の遮光画素９３０は光電変換素子Ｄ１を備えていないので、第１の遮光画素９１０に比べて、読み出される黒基準信号のノイズが少ないため、ノイズに敏感な縦スジノイズの補正に有効である。

さらに、
第２のＯＢ領域のＷ４＞第１のＯＢ領域のＷ２＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＯＢ領域のＬ４＞第１のＯＢ領域のＬ２＞有効画素領域のＬ１
とすることで、ＶＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

この時、第１のＯＢ領域のＷ２とＬ２のどちらか一方、あるいは、第２のＯＢ領域のＷ４とＬ４のどちらか一方であれば、有効画素領域のＷ１とＬ１と同じにしてもノイズ低減効果はある。

また、本実施形態においては、第１のＯＢ領域６１に第２の遮光画素９２０を配列させた場合、あるいは、第２のＯＢ領域６２に第４の遮光画素９４０を配列させた場合のどちらにおいても、本実施形態の（１）の場合と同様に、ノイズ低減効果があることは明らかである。

さらに、本実施形態においては、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくするためであれば、駆動トランジスタＴｄ１のレイアウトによっては、、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする方向（水平方向あるいは垂直方向）の組み合わせが逆になってもよい。

（第４の実施形態）
次に、図１からから図１３に加えて、図１４から図１８を参照して、本発明の第４の実施形態である撮像装置について説明する。なお、本実施形態では、撮像装置の基本的な構成と動作及び撮像素子の基本的な構成と動作は、上記第１から第３の実施形態と同様であるので、図および符号を流用して説明する。

図１４は、本実施形態における撮像素子２の画素配列を示す図の一例である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６３、６４、６５および６６が、それぞれ、遮光された画素が配列された第３のＯＢ領域、第４のＯＢ領域、第５のＯＢ領域および第６のＯＢ領域である。

ここで、第３のＯＢ領域６３を第１のＨＯＢ領域、第４のＯＢ領域６４を第２のＨＯＢ領域、第５のＯＢ領域６５を第１のＶＯＢ領域および第６のＯＢ領域６６を第２のＶＯＢ領域とした場合の撮像装置の動作について説明する。

本実施形態の撮像装置においては、撮像素子２から出力される出力信号は前処理部４においてクランプされる。この時、第２のＶＯＢ領域である第６のＯＢ領域６６から読み出される黒基準信号を用いてＶＯＢクランプ動作を実施し、第２のＨＯＢ領域である第４のＯＢ領域６４から読み出される黒基準信号を用いてＨＯＢクランプ動作を実施する。ＶＯＢクランプは省略してもよい。

この時、第１のＶＯＢ領域である第５のＯＢ領域６５を含めて、ＶＯＢクランプ動作を実施してもよいし、第１のＨＯＢ領域である第３のＯＢ領域６３を含めてＨＯＢクランプ動作を実施してもよい。

また、信号処理部５において、第１のＶＯＢ領域である第５のＯＢ領域６５から読み出される黒基準信号を用いて１ライン分の補正信号を作成し、有効画素領域６０から読み出される出力信号から減算することで、縦スジノイズの補正動作を実施する。

さらに、信号処理部５において、第１のＨＯＢ領域である第３のＯＢ領域６３から読み出される黒基準信号の加算平均を計算し、有効画素領域６０から読み出される出力信号から減算することで、デジタルクランプ動作を実施する。

ここで、第３のＯＢ領域６３、第４のＯＢ領域６４、第５のＯＢ領域６５および第６のＯＢ領域６６に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

しかしながら、光電変換素子を備えた感光画素が配列されている有効画素領域６０の周りを、光電変換素子を備えた遮光画素と光電変換素子を備えていない遮光画素が囲むことになるので、より適した遮光画素の配置が望まれる。

例えば、信号処理部５において実施されるデジタルクランプは、第３のＯＢ領域６３全体の黒基準画素の信号を加算平均して使うことができるが、前処理部４において実施される第４のＯＢ領域６４を利用したＨＯＢクランプは、クランプするラインより前に読み出した黒基準画素を含めてＨＯＢクランプ動作を行う。そのため、ＨＯＢクランプの方が、デジタルクランプより利用することができる遮光画素が少ないことになり、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの影響を受けやすいことになる。

そこで、第３のＯＢ領域６３より第４のＯＢ領域６４の方のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする方がよい。

また、前処理部４において実施されるＶＯＢクランプは、有効画素領域６０を読み出す前までに終了していればよいので、第６のＯＢ領域６６全体の黒基準画素の信号を利用してＶＯＢクランプ動作を行うことができるが、信号処理部５において実施される第５のＯＢ領域６５を利用した縦スジノイズの補正では、第５のＯＢ領域６５の垂直画素の信号を加算平均してその列の補正信号とする。

そのため、縦スジノイズの補正の方が、ＶＯＢクランプより利用できる遮光画素の数が少ないことになり、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの影響をより受けやすい。

そこで、第６のＯＢ領域６６より第５のＯＢ領域６５の方のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする方がよい。

以下において、ＯＢ領域に配列する遮光画素の条件を説明する。
（１）ＨＯＢ領域である第３のＯＢ領域６３および第４のＯＢ領域６４の両方に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つが配列された場合
この時は、第３のＯＢ領域および第４のＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を
第４のＯＢ領域のＷ＞第３のＯＢ領域のＷ＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第４のＯＢ領域のＬ＞第３のＯＢ領域のＬ＞有効画素領域のＬ１
とすることで、第４のＯＢ領域６４の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。
（２）ＨＯＢ領域である第３のＯＢ領域６３および第４のＯＢ領域６４に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０の内の２つを組み合わせて配列させる場合
第３のＯＢ領域６３が、第１の遮光画素９１０の時には、第４のＯＢ領域６４には、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つを配列させることで、第１の遮光画素９１０に比べて、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする余裕が生じるので、本実施形態の（１）の条件を満たすことができる。

同様に、第３のＯＢ領域６３が、第２の遮光画素９２０の時には、第４のＯＢ領域６４には、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つを配列させること、および、第３のＯＢ領域６３が、第３の遮光画素９３０の時には、第４のＯＢ領域６４には、第４の遮光画素９４０を配列させることにより、本実施形態の（１）の条件を満たすことができる。

これにより、第４のＯＢ領域６４の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。
（３）ＶＯＢ領域である第５のＯＢ領域６５および第６のＯＢ領域６６の両方に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つが配列された場合
この時は、第５のＯＢ領域および第６のＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を
第５のＯＢ領域のＷ＞第６のＯＢ領域のＷ＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第５のＯＢ領域のＬ＞第６のＯＢ領域のＬ＞有効画素領域のＬ１
とすることで、第５のＯＢ領域６５の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。
（４）ＶＯＢ領域である第５のＯＢ領域６５および第６のＯＢ領域６６に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０の内の２つを組み合わせて配列させる場合
第６のＯＢ領域６６が、第１の遮光画素９１０の時には、第５のＯＢ領域６５には、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つを配列させることで、第１の遮光画素９１０に比べて、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする余裕が生じるので、本実施形態の（１）の条件を満たすことができる。

同様に、第６のＯＢ領域６６が、第２の遮光画素９２０の時には、第５のＯＢ領域６５には、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つを配列させること、および、第６のＯＢ領域６６が、第３の遮光画素９３０の時には、第５のＯＢ領域６５には、第４の遮光画素９４０を配列させることにより、本実施形態の（１）の条件を満たすことができる。

これにより、第５のＯＢ領域６５の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

ここで、ＨＯＢ領域の条件（１）および（２）と、ＶＯＢ領域の条件（３）および（４）とを、それぞれ組み合わせも良い。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

図１５は、本実施形態における撮像素子２の画素配列の変形例を示す図である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６３、６４および６７が、それぞれ、遮光された画素が配列された第３のＯＢ領域、第４のＯＢ領域および第７のＯＢ領域である。

ここで、第３のＯＢ領域６３、第４のＯＢ領域６４および第７のＯＢ領域６７に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

さらに、第３のＯＢ領域６３を第１のＨＯＢ領域、第４のＯＢ領域６４を第２のＨＯＢ領域および第７のＯＢ領域６７を第３のＶＯＢ領域とする。

第３のＯＢ領域６３および第４のＯＢ領域６４は、本実施形態のＨＯＢ領域の条件（１）および（２）となるように遮光画素を配列させ、第７のＯＢ領域６７は、第１の実施の形態のＶＯＢ領域と同じように動作させることで、第４のＯＢ領域６４の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。

図１６は、本実施形態における撮像素子２の画素配列の別の変形例を示す図である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６５、６６および６８が、それぞれ、遮光された画素が配列された第５のＯＢ領域、第６のＯＢ領域および第８のＯＢ領域である。

ここで、第５のＯＢ領域６５、第６のＯＢ領域６６および第８のＯＢ領域６８に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

さらに、第５のＯＢ領域６５を第１のＶＯＢ領域、第６のＯＢ領域６６を第２のＶＯＢ領域および第８のＯＢ領域６８を第３のＨＯＢ領域とする。

第５のＯＢ領域６５および第６のＯＢ領域６６は、本実施形態のＶＯＢ領域の条件（３）および（４）となるように遮光画素を配列させ、第８のＯＢ領域６８は、第１の実施の形態のＨＯＢ領域と同じように動作させることで、第５のＯＢ領域６５の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

図１７は、図５の画素配列の変形例を示す図である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６１０、６２０および６２１が、それぞれ、遮光された画素が配列されたＯＢ領域である。

ここで、ＯＢ領域６１０、６２０および６２１に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

さらに、図１７では、図５の画素配列のＶＯＢ領域である第２のＯＢ領域６２を、ＨＯＢ領域の幅に合わせてＯＢ領域６２０および６２１に分割している。ＯＢ領域６２０は、第１の実施の形態のＶＯＢ領域と同じように動作させるが、ＯＢ領域６２１は、ＨＯＢあるいはＶＯＢのどちらとして利用してもよいし、ＨＯＢおよびＶＯＢを兼用しても良い。

図１８は、図１４の画素配列の変形例を示す図である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６３０、６４０、６５０、６５１、６５２、６６０、６６１、および６６２が、それぞれ、遮光された画素が配列されたＯＢ領域である。

ここで、ＯＢ領域６３０、６４０、６５０、６５１、６５２、６６０、６６１、および６６２に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

さらに、図１８では、図１４の画素配列のＶＯＢ領域である第５のＯＢ領域６５および第６のＯＢ領域６６をＨＯＢ領域の幅に合わせて、それぞれ、ＯＢ領域６５０、６５１、６５２、６６０、６６１、および６６２に分割している。ＯＢ領域６３０、６４０、６５０および６６０は、それぞれ、第１のＨＯＢ領域、第２のＨＯＢ領域、第１のＶＯＢ領域および第２のＶＯＢ領域と同じように動作させるが、ＯＢ領域６５１、６５２、６６１、および６６２は、ＨＯＢあるいはＶＯＢのどちらとして利用してもよいし、ＨＯＢおよびＶＯＢを兼用しても良い。

（第５の実施形態）
次に、図１から図１８に加えて、図１９から図２１を参照して、本発明の第５の実施形態である撮像装置について説明する。なお、本実施形態では、撮像装置の基本的な構成と動作及び撮像素子の基本的な構成と動作は、上記第１から第４の実施形態と同様であるので、図および符号を流用して説明する。

図１９は、本実施形態における撮像素子２の画素配列を示す図の一例である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６３、６４、６９および７０が、それぞれ、遮光された画素が配列された第３のＯＢ領域、第４のＯＢ領域、第９のＯＢ領域および第１０のＯＢ領域である。

ここで、第３のＯＢ領域６３を第１のＨＯＢ領域、第４のＯＢ領域６４を第２のＨＯＢ領域、第９のＯＢ領域６９を第４のＶＯＢ領域および第１０のＯＢ領域７０を第５のＶＯＢ領域とした場合の撮像装置の動作について説明する。

本実施形態の撮像装置においては、撮像素子２から出力される出力信号は前処理部４においてクランプされる。この時、第４のＶＯＢ領域である第９のＯＢ領域６９から読み出される黒基準信号を用いてＶＯＢクランプ動作を実施し、第２のＨＯＢ領域である第４のＯＢ領域６４から読み出される黒基準信号を用いてＨＯＢクランプ動作を実施する。ＶＯＢクランプは省略してもよい。この時、第１のＨＯＢ領域である第３のＯＢ領域６３を含めてＨＯＢクランプ動作を実施してもよい。

また、信号処理部５において、第５のＶＯＢ領域である第１０のＯＢ領域７０から読み出される黒基準信号を用いて１ライン分の補正信号を作成し、有効画素領域６０から読み出される出力信号から減算することで、縦スジノイズの補正動作を実施する。

ここで、図１９における撮像素子２の画素配列では、第５のＶＯＢ領域である第１０のＯＢ領域７０が、有効撮像領域６０の下にあるため、縦スジノイズの補正は、次の撮影画像に対して行われることになる。

ここで、第３のＯＢ領域６３、第４のＯＢ領域６４、第９のＯＢ領域６９および第１０のＯＢ領域７０に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

しかしながら、第４の実施形態と同様に、光電変換素子を備えた感光画素が配列されている有効画素領域６０の周りを、光電変換素子を備えた遮光画素と光電変換素子を備えていない遮光画素が囲むことになるので、より適した遮光画素の配置が望まれる。

ＶＯＢ領域の遮光画素を用いた動作やＨＯＢ領域の遮光画素を用いた動作は、第４の実施形態と同様であるので、以下において、ＯＢ領域に配列する遮光画素の条件のみ説明する。
（１）第４の実施形態と同様に、ＨＯＢ領域である第３のＯＢ領域６３および第４のＯＢ領域６４の両方に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つが配列された場合
この時は、第３のＯＢ領域および第４のＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を
第４のＯＢ領域のＷ＞第３のＯＢ領域のＷ＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第４のＯＢ領域のＬ＞第３のＯＢ領域のＬ＞有効画素領域のＬ１
とすることで、第４のＯＢ領域６４の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。
（２）第４の実施形態と同様に、ＨＯＢ領域である第３のＯＢ領域６３および第４のＯＢ領域６４に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０の内の２つを組み合わせて配列させる場合
第３のＯＢ領域６３が、第１の遮光画素９１０の時には、第４のＯＢ領域６４には、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つを配列させることで、第１の遮光画素９１０に比べて、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする余裕が生じるので、本実施形態の（１）の条件を満たすことができる。

これにより、第４のＯＢ領域６４の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。
（３）ＶＯＢ領域である第９のＯＢ領域６９および第１０のＯＢ領域７０の両方に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つが配列された場合
この時は、第９のＯＢ領域および第１０のＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を
第１０のＯＢ領域のＷ＞第９のＯＢ領域のＷ＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第１０のＯＢ領域のＬ＞第９のＯＢ領域のＬ＞有効画素領域のＬ１
とすることで、第１０のＯＢ領域７０の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。
（４）ＶＯＢ領域である第９のＯＢ領域６９および第１０のＯＢ領域７０に、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０の内の２つを組み合わせて配列させる場合
第９のＯＢ領域６９が、第１の遮光画素９１０の時には、第１０のＯＢ領域７０には、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つを配列させることで、第１の遮光画素９１０に比べて、ゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌを大きくする余裕が生じるので、本実施形態の（１）の条件を満たすことができる。

同様に、第９のＯＢ領域６９が、第２の遮光画素９２０の時には、第１０のＯＢ領域７０には、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のいずれか一つを配列させること、および、第９のＯＢ領域６９が、第３の遮光画素９３０の時には、第１０のＯＢ領域７０には、第４の遮光画素９４０を配列させることにより、本実施形態の（１）の条件を満たすことができる。

これにより、第１０のＯＢ領域７０の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

図２０は、本実施形態における撮像素子２の画素配列の変形例を示す図である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６８、６９および７０が、それぞれ、遮光された画素が配列された第８のＯＢ領域、第９のＯＢ領域および第１０のＯＢ領域である。

ここで、第８のＯＢ領域６８、第９のＯＢ領域６９および第１０のＯＢ領域７０に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

さらに、第８のＯＢ領域６８を第３のＨＯＢ領域、第９のＯＢ領域６９を第４のＶＯＢ領域および第１０のＯＢ領域７０を第５のＶＯＢ領域とする。

第８のＯＢ領域６８は、第１の実施の形態のＨＯＢ領域と同じように動作させ、第９のＯＢ領域６９および第１０のＯＢ領域７０は、本実施例のＶＯＢ領域の条件（３）および（４）となるように遮光画素を配列させることで、第１０のＯＢ領域７０の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

図２１は、図１９の画素配列の変形例を示す図である。６０が、光電変換素子を備えた感光画素１１０が配列された有効画素領域である。６３０、６４０、６９０、６９１、６９２、７００、７０１、および７０２が、それぞれ、遮光された画素が配列されたＯＢ領域である。

ここで、ＯＢ領域６３０、６４０、６９０、６９１、６９２、７００、７０１、および７０２に対しては、第１の遮光画素９１０、第２の遮光画素９２０、第３の遮光画素９３０および第４の遮光画素９４０のどの遮光画素を配列させても、感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、第１から第３の実施形態から明らかである。

さらに、図２１では、図１９の画素配列のＶＯＢ領域である第９のＯＢ領域６９および第１０のＯＢ領域７０をＨＯＢ領域の幅に合わせて、それぞれ、ＯＢ領域６９０、６９１、６９２、７００、７０１、および７０２に分割している。ＯＢ領域６３０、６４０、６９０および７００は、それぞれ、第１のＨＯＢ領域、第２のＨＯＢ領域、第４のＶＯＢ領域および第５のＶＯＢ領域と同じように動作させるが、ＯＢ領域６９１、６９２、７０１、および７０２は、ＨＯＢあるいはＶＯＢのどちらとして利用してもよいし、ＨＯＢおよびＶＯＢを兼用しても良い。

（第６の実施形態）
次に、図１から図２１に加えて、図２２から図２９を参照して、本発明の第６の実施形態である撮像装置について説明する。なお、本実施形態では、撮像装置の基本的な構成と動作及び撮像素子の基本的な構成と動作は、上記第１から第５の実施形態と同様であるので、図および符号を流用して説明する。

図２２から図２４は、光電変換素子を備えた遮光画素のレイアウトの変形例を示す図である。図９の第１の遮光画素９１０と同じ構成の部分は、同じ数字と記号を用いている。また、遮光はされているが、遮光手段８０１の図示は省略する。断面については、図７と同様である。

９１１、９１２および９１３が、光電変換素子を備えた遮光画素を示す。１１１は、比較のために、感光画素１１０と同じ大きさを示している。また、駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）をＷ６、ゲート長（チャネル長）をＬ６で表している。

遮光画素９１１は、光電変換素子Ｄ１の水平方向を削除して、画素の水平方向を小さくしている。遮光画素９１２は、光電変換素子Ｄ１の垂直方向を削除して、画素の垂直方向を小さくしている。遮光画素９１３は、光電変換素子Ｄ１の水平・垂直方向を削除して、画素の水平・垂直方向を小さくしている。遮光画素９１１、９１２および９１３においては、光に対して感度が必要なわけではないので、光電変換素子Ｄ１の面積を削減しても、読み出される黒基準信号に対する影響は少なくて済む。

図２５から図２９は、光電変換素子を備えていない遮光画素のレイアウトの変形例を示す図である。図１２の第３の遮光画素９３０と同じ構成の部分は、同じ数字と記号を用いている。また、遮光はされているが、遮光手段８０１の図示は省略する。断面については、図７において３０１で示す光電変換素子Ｄ１を備えていないこと以外は、図７と同様である。

９３１、９３２、９３３、９３４および９３５が、光電変換素子を備えていない遮光画素を示す。１１１は、比較のために、感光画素１１０と同じ大きさを示している。また、駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）をＷ７、ゲート長（チャネル長）をＬ７で表している。

遮光画素９３１は、遮光画素９１１と同じ大きさになるように、画素の水平方向を小さくしている。遮光画素９３２は、遮光画素９１２と同じ大きさになるように、画素の垂直方向を小さくしている。遮光画素９３３は、遮光画素９１３と同じ大きさになるように、画素の水平・垂直方向を小さくしている。遮光画素９３４は、遮光画素９３２よりもさらに、画素の垂直方向を小さくしている。遮光画素９３５は、遮光画素９３３よりもさらに、画素の垂直方向を小さくしている。

ここで、遮光画素９３１、９３２、９３３、９３４および９３５においては、光電変換素子Ｄ１を備えていないので、光電変換素子Ｄ１において発生する暗電流の影響がないため、第１の遮光画素９１０および第２の遮光画素９２０に比べて、読み出される黒基準信号のノイズが、格段に少なくて済むという効果もある。

次に、これら遮光画素を、図５および図１４から図２１に示す画素配列に適応させた場合について説明する。
（１）ＨＯＢ領域に遮光画素９１１あるいは９３１を配列し、ＶＯＢ領域に遮光画素９１０あるいは９３０を配列した場合
感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があるのは、第１から第３の実施形態から明らかである。それに加えて、遮光画素９１１あるいは９３１の水平方向の大きさが、感光画素１１０より小さくなっているので、同じ面積であれば、遮光画素の数を増やすことができるので、その分、ノイズを低減する効果が向上することになる。また、遮光画素の数が同じで十分な場合は、ＨＯＢ領域の面積を削減できるので、製造コストの削減になる。

ここで、図１７、図１８、図２１にあるようなＨＯＢ領域とＶＯＢ領域の共通部分については、遮光画素９１１あるいは９３１を配列させればよい。さらに、ＨＯＢ領域が遮光画素９１１、ＶＯＢ領域が遮光画素９１０の時は、共通部分に遮光画素９１１を配列させる。ＨＯＢ領域が遮光画素９１１、ＶＯＢ領域が遮光画素９３０の時は、共通部分に遮光画素９３１を配列させる。そして、ＨＯＢ領域が遮光画素９３１の時は、共通部分に遮光画素９３１を配列させる。このようにすれば、各ＯＢ領域間の画素の構造上のつながりをよくすることができるので、有効画素領域６０の感光画素１１０に対して特性上の影響を与えることなく、ノイズ除去が実現できる。
（２）ＨＯＢ領域に遮光画素９１０あるいは９３０を配列し、ＶＯＢ領域に遮光画素９１２、９３２あるいは９３４を配列した場合
感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があるのは、第１から第３の実施形態から明らかである。それに加えて、遮光画素９１２、９３２あるいは９３４の垂直方向の大きさが、感光画素１１０より小さくなっているので、同じ面積であれば、遮光画素の数を増やすことができるので、その分、ノイズを低減する効果が向上することになる。また、遮光画素の数が同じで十分な場合は、ＶＯＢ領域の面積を削減できるので、製造コストの削減になる。

ここで、図１７、図１８、図２１にあるようなＨＯＢ領域とＶＯＢ領域の共通部分については、遮光画素９１２、９３２あるいは９３４を配列させればよい。さらに、ＨＯＢ領域が遮光画素９１０、ＶＯＢ領域が遮光画素９１２の時は、共通部分に遮光画素９１２を配列させる。ＨＯＢ領域が遮光画素９３０、ＶＯＢ領域が遮光画素９１２の時は、共通部分に遮光画素９３２を配列させる。ＶＯＢ領域が遮光画素９３２の時は、共通部分に遮光画素９３２を配列させる。そして、ＶＯＢ領域が遮光画素９３４の時は、共通部分に遮光画素９３４を配列させる。このようにすれば、各ＯＢ領域間の画素の構造上のつながりをよくすることができるので、有効画素領域６０の感光画素１１０に対して特性上の影響を与えることなく、ノイズ除去が実現できる。
（３）ＨＯＢ領域に遮光画素９１１あるいは９３１を配列し、ＶＯＢ領域に遮光画素９１２、９３２あるいは９３４を配列した場合
感光画素１１０と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があるのは、第１から第３の実施形態から明らかである。それに加えて、遮光画素９１１あるいは９３１の水平方向の大きさが、感光画素１１０より小さくなっていること、および、遮光画素９１２、９３２あるいは９３４の垂直方向の大きさが、感光画素１１０より小さくなっていることにより、同じ面積であれば、遮光画素の数を増やすことができるので、その分、ノイズを低減する効果が向上することになる。また、遮光画素の数が同じで十分な場合は、ＨＯＢ領域およびＶＯＢ領域の面積を削減できるので、製造コストの削減になる。

ここで、図１７、図１８、図２１にあるようなＨＯＢ領域とＶＯＢ領域の共通部分については、遮光画素９１２、９３２あるいは９３４を配列させればよい。さらに、ＨＯＢ領域が遮光画素９１１、ＶＯＢ領域が遮光画素９１２の時は、共通部分に遮光画素９１３を配列させる。ＨＯＢ領域が遮光画素９３１、ＶＯＢ領域が遮光画素９１２の時は、共通部分に遮光画素９３３を配列させる。ＶＯＢ領域が遮光画素９３２の時は、共通部分に遮光画素９３３を配列させる。そして、ＶＯＢ領域が遮光画素９３４の時は、共通部分に遮光画素９３５を配列させる。このようにすれば、各ＯＢ領域間の画素の構造上のつながりをよくすることができるので、有効画素領域６０の感光画素１１０に対して特性上の影響を与えることなく、ノイズ除去が実現できる。

次に、上記考え方に基づいて、遮光画素９１１、９１２、９１３、９３１、９３２、９３３、９３４および９３５を、図１８の画素配列に応用した場合について説明する。

（第１の配列例）
ＯＢ領域６３０には、第１のＨＯＢ領域として遮光画素９１１を配列させる。ＯＢ領域６４０には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９１１を配列させる。ＯＢ領域６５０には、第１のＶＯＢ領域として遮光画素９１２を配列させる。ＯＢ領域６５１には、第１のＶＯＢ領域として遮光画素９１３を配列させる。ＯＢ領域６５２には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９１３を配列させる。ＯＢ領域６６０には、第２のＶＯＢ領域として遮光画素９１２を配列させる。ＯＢ領域６６１および６６２には、第２のＶＯＢ領域として遮光画素９１３を配列させる。

この時は、第１のＨＯＢ領域および第２のＨＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を、
第２のＨＯＢ領域のＷ＞第１のＨＯＢ領域のＷ＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第２のＨＯＢ領域のＬ＞第１のＨＯＢ領域のＬ＞有効画素領域のＬ１
とすることで、第２のＨＯＢの駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができる。そのため、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。

また、第１のＶＯＢ領域および第２のＶＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を、
第１のＶＯＢ領域のＷ＞第２のＶＯＢ領域のＷ＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第１のＶＯＢ領域のＬ＞第２のＶＯＢ領域のＬ＞有効画素領域のＬ１
とすることで、第１のＶＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができる。そのため、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

（第２の配列例）
ＯＢ領域６３０には、第１のＨＯＢ領域として遮光画素９１１を配列させる。ＯＢ領域６４０には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９３１を配列させる。ＯＢ領域６５０には、第１のＶＯＢ領域として遮光画素９１２を配列させる。ＯＢ領域６５１には、第１のＶＯＢ領域として遮光画素９１３を配列させる。ＯＢ領域６５２には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。ＯＢ領域６６０には、第２のＶＯＢ領域として遮光画素９３２を配列させる。ＯＢ領域６６１には、第２のＶＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。ＯＢ領域６６２には、第２のＶＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。

この時も、第１のＨＯＢ領域および第２のＨＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を第１の配列例と同じにすることで、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。また、第１のＶＯＢ領域および第２のＶＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を第１の配列例と同じにすることで、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

さらに、第２のＨＯＢ領域および第２のＶＯＢ領域には、光電変換素子Ｄ１を備えていない遮光画素を配列しているので、光電変換素子Ｄ１において発生する暗電流の影響がない。そのため、第１のＨＯＢ領域の遮光画素および第１のＶＯＢ領域の遮光画素に比べて、読み出される黒基準信号のノイズが、格段に少なくて済むという効果もある。

（第３の配列例）
ＯＢ領域６３０には、第１のＨＯＢ領域として遮光画素９１１を配列させる。ＯＢ領域６４０には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９３１を配列させる。ＯＢ領域６５０には、第１のＶＯＢ領域として遮光画素９３２を配列させる。ＯＢ領域６５１には、第１のＶＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。ＯＢ領域６５２には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。ＯＢ領域６６０には、第２のＶＯＢ領域として、遮光画素９３４を配列させる。ＯＢ領域６６１には、第２のＶＯＢ領域として遮光画素９３５を配列させる。ＯＢ領域６６２には、第２のＶＯＢ領域として遮光画素９３５を配列させる。

さらに、第２のＨＯＢ領域、第１のＶＯＢ領域および第２のＶＯＢ領域には、光電変換素子Ｄ１を備えていない遮光画素を配列しているので、光電変換素子Ｄ１において発生する暗電流の影響がない。そのため、第１のＨＯＢ領域の遮光画素に比べて、読み出される黒基準信号のノイズが、格段に少なくて済むという効果もある。

また、第２のＶＯＢ領域の遮光画素９３４および９３５は、垂直方向の画素の大きさが、第１のＶＯＢ領域の遮光画素９３２および９３３より小さくなっている。そのため、同じ面積であれば、遮光画素の数を増やすことができるので、その分、ノイズを低減する効果がさらに向上することになる。あるいは、遮光画素の数が同じで十分な場合は、ＨＯＢ領域の面積を削減できるので、製造コストの削減になる。

同様に、遮光画素９１１、９１２、９１３、９３１、９３２、９３３、９３４および９３５を、図２１の画素配列に応用した場合について説明する。

（第４の配列例）
ＯＢ領域６３０には、第１のＨＯＢ領域として遮光画素９１１を配列させる。ＯＢ領域６４０には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９１１を配列させる。ＯＢ領域６９０には、第４のＶＯＢ領域として遮光画素９１２を配列させる。ＯＢ領域６９１には、第４のＶＯＢ領域として遮光画素９１３を配列させる。ＯＢ領域６９２には、第４のＶＯＢ領域として遮光画素９１３を配列させる。ＯＢ領域７００には、第５のＶＯＢ領域として遮光画素９３２を配列させる。ＯＢ領域７０１および７０２には、第５のＶＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。

この時も、第１のＨＯＢ領域および第２のＨＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を第１の配列例と同じにすることで、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。また、第４のＶＯＢ領域および第５のＶＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を、
第５のＶＯＢ領域のＷ＞第４のＶＯＢ領域のＷ＞有効画素領域のＷ１、かつ、
第５のＶＯＢ領域のＬ＞第４のＶＯＢ領域のＬ＞有効画素領域のＬ１
とすることで、第５のＶＯＢ領域の駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズの方をより低減することができる。そのため、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

さらに、第５のＶＯＢ領域には、光電変換素子Ｄ１を備えていない遮光画素を配列しているので、光電変換素子Ｄ１において発生する暗電流の影響がない。そのため、第４のＶＯＢ領域の遮光画素に比べて、読み出される黒基準信号のノイズが、格段に少なくて済むという効果もある。

（第５の配列例）
ＯＢ領域６３０には、第１のＨＯＢ領域として遮光画素９１１を配列させる。ＯＢ領域６４０には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９３１を配列させる。ＯＢ領域６９０には、第４のＶＯＢ領域として遮光画素９３２を配列させる。ＯＢ領域６９１には、第４のＶＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。ＯＢ領域６９２には、第４のＶＯＢ領域として遮光画素９３３を配列させる。ＯＢ領域７００には、第５のＶＯＢ領域として遮光画素９３４を配列させる。ＯＢ領域７０１には、第５のＶＯＢ領域として遮光画素９３５を配列させる。ＯＢ領域７０２には、第２のＨＯＢ領域として遮光画素９３５を配列させる。

この時も、第１のＨＯＢ領域および第２のＨＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を第１の配列例と同じにすることで、ノイズに敏感なＨＯＢクランプの誤補正をさらに防止することができる。

また、第４のＶＯＢ領域および第５のＶＯＢ領域のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌの条件を第４の配列例と同じにすることで、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

さらに、第２のＨＯＢ領域、第４のＶＯＢ領域および第５のＶＯＢ領域には、光電変換素子Ｄ１を備えていない遮光画素を配列しているので、光電変換素子Ｄ１において発生する暗電流の影響がない。そのため、第１のＨＯＢ領域の遮光画素に比べて、読み出される黒基準信号のノイズが、格段に少なくて済むという効果もある。

また、第５のＶＯＢ領域の遮光画素９３４および９３５は、垂直方向の画素の大きさが、第４のＶＯＢ領域の遮光画素９３２および９３３より小さくなっている。そのため、同じ面積であれば、遮光画素の数を増やすことができるので、ノイズに敏感な縦スジノイズの誤補正をさらに防止することができる。

以上より、第１から第６の実施形態において、本発明の実施形態の遮光画素が、感光画素と比べて、駆動トランジスタＴｄ１が発生するノイズを低減する効果があることは、明らかである。

ここで、第４、第５および第６の実施形態において、ＨＯＢ領域の数を１あるいは２として説明している。しかし、３以上の数のＨＯＢ領域において、遮光画素の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌ、あるいは、遮光画素の水平方向の大きさをＨＯＢ領域それぞれで変更しても良い。

また、第４、第５および第６の実施形態において、ＶＯＢ領域の数を１あるいは２として説明している。しかし、３以上の数のＶＯＢ領域において、遮光画素の駆動トランジスタＴｄ１のゲート幅（チャネル幅）Ｗおよびゲート長（チャネル長）Ｌ、あるいは、遮光画素の垂直方向の大きさをＶＯＢ領域それぞれで変更しても良い。

Claims

光信号を電荷に変換する光電変換部と、前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、該電荷電圧変換部の電圧を増幅する画素内アンプとを有する有効画素と、
光電変換部と、電荷電圧変換部と、画素内アンプとを有する第１の黒基準画素と、
光電変換部を持たず、電荷電圧変換部と、画素内アンプとを有する第２の黒基準画素とを備え、
前記有効画素の画素内アンプ、前記第１の黒基準画素の画素内アンプ、及び前記第２の黒基準画素の画素内アンプは、各々の電荷電圧変換部に接続されてソースフォロア回路を構成する少なくともひとつのトランジスタを有し、前記有効画素と前記第２の黒基準画素とで前記画素内アンプのトランジスタのゲート幅およびゲート長のうちの少なくともひとつが異なり、前記第１の黒基準画素と前記第２の黒基準画素とで前記画素内アンプのトランジスタのゲート幅及びゲート長のうちの少なくともひとつが異なることを特徴とする撮像素子。
前記第２の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート幅が、前記有効画素の画素内アンプのトランジスタのゲート幅より広い、または、前記第２の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート長が、前記有効画素の画素内アンプのトランジスタのゲート長より長いことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
前記第２の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート幅が、前記第１の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート幅より広い、または、前記第２の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート長が、前記第１の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート長より長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
前記第１の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート幅が、前記有効画素の画素内アンプのトランジスタのゲート幅より広い、または、前記第１の黒基準画素の画素内アンプのトランジスタのゲート長が、前記有効画素の画素内アンプのトランジスタのゲート長より長いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
前記第１の黒基準画素及び前記第２の黒基準画素が、前記電荷電圧変換部をリセットするリセットトランジスタを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像素子。
前記第２の黒基準画素が、光電変換部から電荷電圧変換部への電荷の転送を制御する転送トランジスタを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像素子。
前記有効画素及び前記第１の黒基準画素が、前記光電変換部から前記電荷電圧変換部への電荷の転送を制御する転送トランジスタを有し、前記第２の黒基準画素が、前記転送トランジスタを有することを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。
前記黒基準画素から出力される黒基準信号を用いて、前記有効画素から出力される画像信号を補正する補正回路をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
前記黒基準画素から出力される黒基準信号をクランプするクランプ回路をさらに備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。