JP2024056345A - 固体撮像装置、及び、信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化を図ることが可能な固体撮像装置、及び、信号処理方法を提供する。【解決手段】固体撮像装置１は信号処理部９０を備える。信号処理部９０の信号処理は、第１受光部５からの電荷に応じた第１信号Ｓ１と第２受光部６からの電荷に応じた第２信号Ｓ２とを加算して加算信号Ｓ３を生成する処理と、第１信号Ｓ１から第２信号Ｓ２を減算して減算信号Ｓ４を生成する処理と、減算信号Ｓ４に基づいて加算信号Ｓ３を補正して出力する処理と、を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、固体撮像装置、及び、信号処理方法に関する。

特許文献１には、撮像装置が記載されている。この撮像装置は、二次元配置された光電変換素子で生成される電荷を、ライン毎に水平方向に転送して撮像信号に変換する水平転送部と、水平転送部に対して、電荷の供給を制御する転送制御ゲート部と、水平転送部と転送制御ゲート部を駆動する駆動部と、水平転送部から出力される撮像信号を用いて補正信号の生成を行い、該補正信号によって、その後に水平転送部から出力される撮像信号の補正を行う信号補正部を有する。また、駆動部は、転送制御ゲート部によって水平転送部への電荷の供給を停止する処理を行い、信号補正部は、水平転送部への電荷の供給が停止されているときに水平転送部から出力される撮像信号を用いて補正信号を生成する。

特開２００８－００５３２８号公報

ところで、上記のような撮像装置では、出荷後に、光入射がない状態でも信号量の多い白点（Ｗｈｉｔｅ Ｓｐｏｔ、以下「ＷＳ」）が発生することがある。ＷＳの発生は、パッケージ等の撮像装置の材料由来のアルファ線や宇宙線起因の中性子線が、撮像装置の受光部の半導体（例えばシリコン）の結晶構造に欠陥を形成したりダメージを及ぼしたりすることが一因と考えられる。アルファ線は、受光部に近接した材料から放射されるため、受光部に対して遮蔽物を設けることが難しく、したがって遮蔽が困難である。また、外界から飛来する中性子線は、中性子が荷電粒子でないことから、同様に遮蔽が困難である。したがって、ＷＳの発生自体を避けることは難しい。

したがって、出荷後にＷＳが発生した場合には、出力信号においてＷＳに起因するノイズを除去するように補正しながら撮像装置を継続して使用することが考えられる。しかし、ＷＳが経時的に増加するおそれがあること、及び出力信号がＲＴＳ（Ｒａｎｄｏｍ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ Ｓｉｇｎａｌ）様の変化する場合があること等の理由により、従来の撮像装置では当該補正が困難であった。したがって、出力信号の補正を可能とし、撮像装置の長寿命化を図ることが望ましい。

本開示は、長寿命化を図ることが可能な固体撮像装置、及び、信号処理方法を提供することを目的とする。

本開示に係る固体撮像装置は、［１］「光の入射に応じて電荷を発生する第１受光部及び第２受光部と、前記第１受光部で発生した電荷に応じた第１信号を出力すると共に、前記第２受光部で発生した電荷に応じた第２信号を出力するための出力部と、前記出力部から出力された信号の処理するための信号処理部と、を備え、前記第１受光部は、第１方向に沿って配列された複数の第１画素、又は１つの第１画素を含む画素エリアである複数の第１画素エリアが前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列されて構成される第１画素領域を有し、前記第２受光部は、前記第１方向に沿って配列された複数の第２画素、又は１つの第２画素を含む画素エリアである複数の第２画素エリアが前記第２方向に沿って配列されて構成される第２画素領域を有し、前記第１画素エリアと前記第２画素エリアとは、前記第１画素領域と前記第２画素領域との前記第２方向の端部が一致するように前記第１画素領域及び前記第２画素領域を前記第１方向に沿って配置したとき、前記複数の第１画素エリアのそれぞれと、前記複数の第２画素エリアのそれぞれとが前記第１方向に沿って並ぶように対応付けられており、前記信号処理部の信号処理は、前記第１信号と前記第２信号とを加算して加算信号を生成する加算信号生成処理と、前記第１信号から前記第２信号を減算して減算信号を生成する減算信号生成処理と、前記減算信号に基づいて、前記加算信号を補正して出力する補正処理と、を含む、固体撮像装置」である。

この固体撮像装置では、光の入射に応じて電荷を発生する第１受光部及び第２受光部が備えられている。第１受光部は、１又は複数の第１画素を含む第１画素エリアが第２方向に沿って配列されて構成された第１画素領域を有し、第２受光部も同様に、１又は複数の第２画素を含む第２画素エリアが第２方向に沿って配列されて構成された第２画素領域を有する。第１受光部及び第２受光部では、第１画素及び第２画素のそれぞれにおいて、入射光に応じた電荷が発生させられる。

そして、第１画素エリアと第２画素エリアとが、第１画素領域と第２画素領域との第２方向の端部が一致するように第１画素領域及び第２画素領域を第１方向に沿って配置したとき（実際にそのように配置されているかは問われない）、複数の第１画素エリアのそれぞれと、複数の第２画素エリアのそれぞれとが第１方向に沿って並ぶように対応付けられている。したがって、この固体撮像装置では、第１受光部（第１画素領域）と第２受光部（第２画素領域）とに同一又は対応する光を入射させることにより、第１受光部からの電荷に応じた第１信号と、第２受光部からの電荷に応じた第２信号との間に対応関係が生じる。

このため、信号処理部が第１信号と第２信号との減算信号を生成することにより、第１信号と第２信号との間に対応関係なく生じ得るＷＳに起因した出力値に関する情報（例えばＷＳに起因した出力値を生じさせる画素エリアの位置や、当該出力値を含む信号自体）が得られる。したがって、信号処理部によって生成された第１信号と第２信号との加算信号（補正前の出力信号）を、この減算信号に基づいて補正することで、ＷＳに起因した出力値を除去することが可能となる。よって、経時的にＷＳが発生した場合であっても、その影響を抑制しつつ継続した使用が可能となる。すなわち、固体撮像装置の長寿命化が図られる。

本開示に係る固体撮像装置は、［２］「前記信号処理部は、前記補正処理では、前記減算信号に基づいて補正信号を生成すると共に、前記加算信号から当該補正信号を減算することにより前記加算信号を補正し、前記補正信号では、負の閾値を下回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが認められる場合に、当該白点エリアの前記出力値の符号が正に変更される、上記［１］に記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、加算信号から補正信号を減算することにより、加算信号からＷＳに起因した出力値（白点エリアの出力値）を除去することが可能となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［３］「前記信号処理部は、前記補正処理では、全ての前記第１画素エリア及び全ての前記第２画素エリアにおいて前記補正信号を生成し、前記加算信号から当該補正信号を減算することにより前記加算信号を補正する、上記［２］に記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、白点エリアの位置を特定することなく、加算信号からＷＳに起因した出力値を除去することが可能となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［４］「前記信号処理部は、前記補正処理では、前記減算信号に基づいて補正信号を生成すると共に、前記加算信号に当該補正信号を加算することにより前記加算信号を補正し、前記補正信号では、正の閾値を上回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが認められる場合に、当該白点エリアの前記出力値の符号が負に変更される、上記［１］に記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、加算信号に補正信号を加算することにより、加算信号からＷＳに起因した出力値（白点エリアの出力値）を除去することが可能となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［５］「前記信号処理部は、前記補正処理では、全ての前記第１画素エリア及び全ての前記第２画素エリアにおいて前記補正信号を生成し、前記加算信号に当該補正信号を加算することにより前記加算信号を補正する、上記［４］に記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、白点エリアの位置を特定することなく、加算信号からＷＳに起因した出力値を除去することが可能となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［６］「前記信号処理部は、前記補正処理では、前記補正信号における正の閾値と負の閾値との間の出力値を示す前記画素エリアの当該出力値を０とする、上記［２］～［５］のいずれかに記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、補正信号の減算又は加算によるノイズの重畳が抑制される。

本開示に係る固体撮像装置は、［７］「前記信号処理部は、前記補正処理では、前記減算信号において、正の閾値を上回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが検出された場合、前記加算信号における当該白点エリアの出力値を、前記第２信号の当該白点エリアの位置の前記第２画素エリアの出力値を２倍した出力値に置き換えると共に、前記減算信号において、負の閾値を下回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが検出された場合、前記加算信号における当該白点エリアの出力値を、前記第１信号の当該白点エリアの位置の前記第１画素エリアの出力値を２倍した出力値に置き換える、上記［１］に記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、加算信号からＷＳに起因した出力値を除去するに際して、補正信号の減算及び加算が不要となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［８］「前記信号処理部は、前記減算信号において、正の閾値を上回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリア、及び、負の閾値を下回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアの少なくとも一方が検出された場合に、前記補正処理を実行する、上記［１］～［７］のいずれかに記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、白点エリアが検出されない場合に、補正処理の実行を省略することができる。

本開示に係る固体撮像装置は、［９］「前記第１画素エリアのそれぞれからの電荷を転送するための第１転送ゲート部と、前記第２画素エリアのそれぞれからの電荷を転送するための第２転送ゲート部と、前記第１転送ゲート部により転送された電荷を前記出力部に転送するための第１水平転送ＣＣＤ部と、前記第２転送ゲート部により転送された電荷を前記出力部に転送するための第２水平転送ＣＣＤ部と、を備える上記［１］～［８］のいずれかに記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を含んで構成される固体撮像装置の長寿命化を図ることが可能となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［１０］「前記第１画素領域及び前記第２画素領域は、前記第１画素エリアのそれぞれと前記第２画素エリアのそれぞれとが前記第１方向に沿って並ぶように、前記第１方向に配列されている、上記［９］に記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、第１画素領域と第２画素領域とに同一又は対応する光を入射させることが容易となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［１１］「前記第１画素領域、前記第１転送ゲート部、及び前記第１水平転送ＣＣＤ部は、前記第１方向の一方側に向かって順に配列されており、前記第２画素領域、前記第２転送ゲート部、及び前記第２水平転送ＣＣＤ部は、前記第１方向の反対側に向かって順に配列されている、上記［１０］に記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、同一又は対応する光を入射させることを容易化した配置の第１画素領域及び第２画素領域に対して、第１水平転送ＣＣＤ部、第２水平転送ＣＣＤ部、第１転送ゲート部、及び第２転送ゲート部を適切に配置することが可能となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［１２］「前記出力部は、前記第１受光部で発生した電荷を受けて前記第１信号を出力するための第１出力部と、前記第２受光部で発生した電荷を受けて前記第２信号を出力するための第２出力部と、を含む上記［１］～［１１］のいずれかに記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、第１受光部及び第２受光部のそれぞれに対応した出力部が設けられることにより、処理速度を向上させることができる。

本開示に係る固体撮像装置は、［１３］「前記第１画素エリアは、前記第１方向に沿って配列された複数の第１画素を含み、前記第２画素エリアは、前記第１方向に沿って配列された複数の第２画素を含む、上記［１］～［１２］のいずれかに記載の固体撮像装置。
」であってもよい。この場合、ビニングが可能となり、出力信号のＳＮ比が良好となる。

本開示に係る固体撮像装置は、［１４］「前記第１画素領域と前記第２画素領域とは、互いに隣接して配置されている、上記［１］～［１３］のいずれかに記載の固体撮像装置」であってもよい。この場合、第１画素領域と第２画素領域とが近接して配置されることにより、領域間の特性が近くなるため、より適切な補正を行うことが可能となる。

本開示に係る信号処理方法は、［１５］「光の入射に応じて電荷を発生するための第１受光部及び第２受光部と、前記第１受光部で発生した電荷に応じた第１信号を出力すると共に、前記第２受光部で発生した電荷に応じた第２信号を出力するための出力部とを備える固体撮像装置の信号処理方法であって、前記第１信号と前記第２信号とを加算して加算信号を生成する加算信号生成工程と、前記第１信号から前記第２信号を減算して減算信号を生成する減算信号生成工程と、前記減算信号に基づいて前記加算信号を補正して出力する補正工程と、を備え、前記第１受光部は、第１方向に沿って配列された複数の第１画素、又は１つの第１画素を含む画素エリアである複数の第１画素エリアが前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列されて構成される第１画素領域を有し、前記第２受光部は、前記第１方向に沿って配列された複数の第２画素、又は１つの第２画素を含む画素エリアである複数の第２画素エリアが前記第２方向に沿って配列されて構成される第２画素領域を有し、前記第１画素エリアと前記第２画素エリアとは、前記第１画素領域と前記第２画素領域との前記第２方向の端部が一致するように前記第１画素領域及び前記第２画素領域を前記第１方向に沿って配置したとき、前記複数の第１画素エリアのそれぞれと、前記複数の第２画素エリアのそれぞれとが前記第１方向に沿って並ぶように対応付けられている、信号処理方法」である。

この信号処理方法によれば、上記と同様の理由により固体撮像装置の長寿命化が図られる。

本開示によれば、長寿命化を図ることが可能な固体撮像装置、及び、信号処理方法を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の一例を示す模式的な平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る固体撮像装置の別の一例を示す模式的な平面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。 図５は、各種信号を示すグラフである。 図６は、各種信号を示すグラフである。 図７は、本実施形態に係る信号処理方法の一例を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態に係る信号処理方法の別の一例を示すフローチャートである。 図９は、本実施形態に係る信号処理方法のさらに別の一例を示すフローチャートである。 図１０は、固体撮像装置の第１変形例を示す模式的な平面図である。 図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。 図１２は、第１変形例の固体撮像装置の別の態様を示す模式的な平面図である。 図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。 図１４は、固体撮像装置の第２変形例を示す模式的な平面図である。 図１５は、図１４の一部を拡大して示す模試的な平面図である。 図１６は、図１４，１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。

以下、一実施形態について、図面を参照して説明を行う。なお、各図の説明において、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、第１方向Ｄ１を規定する第１軸、第１方向Ｄ１に交差（直交）する第２方向Ｄ２を規定する第２軸、及び、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に交差（直交）する第３方向Ｄ３を規定する第３軸からなる直交座標系を示す場合がある。
［固体撮像装置の構成］

図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の一例を示す模式的な平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。図２の上部にＩＩ－ＩＩ線に沿っての断面図（ハッチング省略）が示され、図２の下部に当該断面におけるポテンシャルＶが示されている。図１，２に示される固体撮像装置１は、例えばＣＣＤイメージセンサである。固体撮像装置１は、第１画素領域１０及び第２画素領域２０を備えている。

第１画素領域１０は、第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の第１画素エリア１１を有する。第１画素エリア１１は、それぞれ、第１方向Ｄ１に沿って配列された複数の第１画素１２を含む。第１画素１２は、光の入射に応じて電荷を発生する。したがって、第１画素領域１０は、光の入射に応じて電荷を発生する第１受光部５を構成している。ここでは、第１受光部５は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のそれぞれにおける第１画素１２の配列数に応じて、第１方向Ｄ１と比較して第２方向Ｄ２に長尺な形状に形成されている。すなわち、ここでは、第１方向Ｄ１における第１画素１２の配列数に比べて第２方向Ｄ２にける第１画素１２の配列数が大きくされている。

第２画素領域２０は、第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の第２画素エリア２１を有する。第２画素エリア２１は、それぞれ、第１方向Ｄ１に沿って配列された複数の第２画素２２を含む。第２画素２２は、光の入射に応じて電荷を発生する。したがって、第２画素領域２０は、光の入射に応じて電荷を発生する第２受光部６を構成している。ここでは、第２受光部６は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のそれぞれにおける第２画素２２の配列数に応じて、第１方向Ｄ１と比較して第２方向Ｄ２に長尺な形状に形成されている。すなわち、ここでは、第１方向Ｄ１における第２画素２２の配列数に比べて第２方向Ｄ２にける第２画素２２の配列数が大きくされている。

本実施形態では、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のそれぞれについて、第１画素領域１０の第１画素１２の配列数と、第２画素領域２０の第２画素２２の配列数とが同一である。すなわち、第１画素領域１０と第２画素領域２０とが同一の面積を有する。したがって、ここでは、第１画素エリア１１に含まれる第１画素１２の数と、第２画素エリア２１に含まれる第２画素２２の数も同一であり、第１画素エリア１１の数と第２画素エリア２１の数も同一である。すなわち、本実施形態では、第１画素領域１０と第２画素領域２０とは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む面内において、互いに同一の形状を有する。

第１画素エリア１１と第２画素エリア２１とは、第１画素領域１０と第２画素領域２０との第２方向Ｄ２の端部が一致するように第１画素領域１０及び第２画素領域２０を第１方向Ｄ１に沿って配置したとき、複数の第１画素エリア１１のそれぞれと、複数の第２画素エリア２１のそれぞれとが第１方向Ｄ１に沿って並ぶように対応付けられている。本実施形態では、実際に、第１画素領域１０と第２画素領域２０とがその第２方向Ｄ２の端部が一致するように配置されることにより、複数の第１画素エリア１１のそれぞれと、複数（第１画素エリア１１と同数）の第２画素エリア２１のそれぞれとが第１方向Ｄ１に配列されている。

以上の第１受光部５（第１画素領域１０）及び第２受光部６（第２画素領域２０）は、半導体基板２上において構成されている。すなわち、固体撮像装置１は、半導体基板２と、半導体基板２上に積層された半導体層３と、半導体層３の半導体基板２と反対側の表面上に形成された絶縁膜Ｆ１と、絶縁膜Ｆ１上に形成された複数の転送電極Ｆ２と、を含む。半導体基板２及び半導体層３は、例えばシリコンを含む。半導体基板２は、第１導電型（ここではＰ型）を有する。

半導体層３は、第１方向Ｄ１に沿って半導体基板２上に配列された一対の第１領域３Ａ及び第２領域３Ｂを含む。第１領域３Ａは、それぞれ、第１導電型と異なる第２導電型（ここではＮ型）を有する。第２領域３Ｂは、一対の第１領域３Ａの間に形成されており、第１導電型（ここではＰ⁺型）を有する。一対の第１領域３Ａのうちの一方の第１領域３Ａと半導体基板２の当該第１領域３Ａの直下の領域とによって第１受光部５が構成されており、他方の第１領域３Ａと半導体基板２の当該第１領域３Ａの直下の領域とによって第２受光部６が構成されている。また、転送電極Ｆ２の配置に応じて個別の第１画素１２及び第２画素２２が規定されている。

第２領域３Ｂは、第１受光部５及び第２受光部６のそれぞれで発生した電荷ｅに対するポテンシャル障壁を提供する。これにより、第１受光部５と第２受光部６との間に素子分離部が形成される。この結果、第１受光部５（第１画素領域１０）と第２受光部６（第２画素領域２０）とは、素子分離部を介して第１方向Ｄ１に互いに隣接して配置されることとなる。一方、図３，４に示されるように、半導体層３に第１導電型の第２領域３Ｂを設けないことにより、第１受光部５（第１画素領域１０）と第２受光部６（第２画素領域２０）とが、素子分離部を介さずに第１方向Ｄ１に隣接して配置されていてもよい。

第１画素領域１０と第２画素領域２０との間に素子分離部を設けた場合（図１，２の場合）、ブルーミングの発生が抑制される。一方、第１画素領域１０と第２画素領域２０との間に素子分離部を設けず、第１画素領域１０と第２画素領域２０とがより近接して配置された場合（図３，４の場合）、不感領域が低減される。なお、図３は、本実施形態に係る固体撮像装置の別の一例を示す模式的な平面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。図４の上部にＩＶ－ＩＶ線に沿っての断面図（ハッチング省略）が示され、図４の下部に当該断面におけるポテンシャルＶが示されている。

図１，３に示されるように、固体撮像装置１は、第１転送ゲート部３０、第２転送ゲート部４０、第１水平転送ＣＣＤ部５０、第２水平転送ＣＣＤ部６０、第１出力部（出力部）７０、第２出力部（出力部）８０、及び、信号処理部９０をさらに備えている。

第１転送ゲート部３０は、第１方向Ｄ１における第１画素領域１０の第２画素領域２０と反対側に配置されており、第１画素エリア１１のそれぞれからの電荷を第１方向Ｄ１に沿って転送するためのものである。第２転送ゲート部４０は、第１方向Ｄ１における第２画素領域２０の第１画素領域１０と反対側に配置されており、第２画素エリア２１のそれぞれからの電荷を第１方向Ｄ１に沿って転送するためのものである。

第１水平転送ＣＣＤ部５０は、第１転送ゲート部３０を挟んで第１画素領域１０の第１方向Ｄ１の反対側に配置されている。すなわち、第１画素領域１０、第１転送ゲート部３０、及び第１水平転送ＣＣＤ部５０は、第１方向Ｄ１の一方側（ここでは正側）に順に配列されている。第１水平転送ＣＣＤ部５０は、第１転送ゲート部３０により転送された電荷を受け、当該電荷を第２方向Ｄ２に沿って第１出力部７０に転送するためのものである。第２水平転送ＣＣＤ部６０は、第２転送ゲート部４０を挟んで第２画素領域２０の第１方向Ｄ１の反対側に配置されている。すなわち、第２画素領域２０、第２転送ゲート部４０、及び第２水平転送ＣＣＤ部６０は、第１方向Ｄ１の他方側（ここでは負側）に順に配列されている。第２水平転送ＣＣＤ部６０は、第２転送ゲート部４０により転送された電荷を受け、当該電荷を第２方向Ｄ２に沿って第２出力部８０に転送するためのものである。

第１出力部７０は、第１水平転送ＣＣＤ部５０の第２方向Ｄ２の一端側に配置されている。第１出力部７０は、第１受光部（第１画素領域１０）で発生し、第１転送ゲート部３０及び第１水平転送ＣＣＤ部５０により転送された電荷を受け、当該電荷を電圧に変換して第１信号Ｓ１を生成・出力するための第１アンプ部である。第２出力部８０は、第２水平転送ＣＣＤ部６０の第２方向Ｄ２の一端側（第１出力部７０と同一側）に配置されている。第２出力部８０は、第２受光部（第２画素領域２０）で発生し、第２転送ゲート部４０及び第２水平転送ＣＣＤ部６０により転送された電荷を受け、当該電荷を電圧に変換して第２信号Ｓ２を生成・出力するための第２アンプ部である。

信号処理部９０は、第１出力部７０から第１信号Ｓ１の入力を受けると共に、第２出力部８０から第２信号Ｓ２の入力を受ける。信号処理部９０は、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２に対して適宜処理を施し、出力信号Ｓｏを生成・出力する。固体撮像装置１では、以上の第１転送ゲート部３０、第２転送ゲート部４０、第１水平転送ＣＣＤ部５０、第２水平転送ＣＣＤ部６０、第１出力部７０、第２出力部８０、及び、信号処理部９０の各部が、半導体基板２において構成されていてもよいし、それらのうちの一部が半導体基板２の外部に構成されていてもよい。また、固体撮像装置１では、第１受光部５と第２受光部６とが互いに異なる半導体基板上に形成されて上記のように並べられていてもよい。
［信号処理の具体例］

引き続いて、信号処理部９０が実施し得る具体的な信号処理について説明する。図５及び図６は、各種信号を示すグラフである。各グラフの横軸は、第１画素エリア１１又は第２画素エリア２１の第２方向Ｄ２における位置を示し、各グラフの縦軸は出力値（電圧値）を示している。

なお、以下では、第１画素領域１０及び第２画素領域２０に対して、等しく光が入射したものとする。第１画素領域１０と第２画素領域２０とに対して等しく光を入射させることは、例えば、第１画素領域１０と第２画素領域２０との境界に、入射光の広がりの中心を位置させることで実現され得る。第１画素領域１０と第２画素領域２０との境界とは、例えば、図１，２のように第１画素領域１０と第２画素領域２０との間に素子分離部（第２領域３Ｂ）が介在する場合、第１方向Ｄ１における素子分離部の中心である。また、図３，４のように、第１画素領域１０と第２画素領域２０との直接的に接する場合には、第１画素領域１０と第２画素領域２０との実際の境界である。

図５の（ａ）は、信号処理部９０に入力された第１信号Ｓ１を示し、図５の（ｂ）は、信号処理部９０に入力された第２信号Ｓ２を示している。ここでは、第１信号Ｓ１において、複数の第１画素エリア１１のうちの１つにＷＳが発生し、相対的に高い出力値Ｖ１が生じている。この出力値Ｖ１を示す第１画素エリア１１をＷＳエリア（白点エリア）１１ａとする。また、第２信号Ｓ２においては、複数の第２画素エリア２１のうちの１つにＷＳが発生し、相対的に高い出力値Ｖ２が生じている。この出力値Ｖ２を示す第２画素エリア２１をＷＳエリア２１ａとする。第２方向Ｄ２におけるＷＳエリア１１ａの位置と、第２方向Ｄ２におけるＷＳエリア２１ａの位置とは、互いに異なっている。

図５の（ｃ）に示されるように、信号処理部９０の信号処理は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを加算して加算信号Ｓ３を生成する加算信号生成処理を含む。加算信号Ｓ３では、第１画素領域１０及び第２画素領域２０への入射光像に対応する第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の出力値の各ピークが互いに加算されて（例えば２倍に）増大されていると共に、第１信号Ｓ１のＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１に対応する出力値Ｖ１ａ及び第２信号Ｓ２のＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２に対応する出力値Ｖ２ａの両方が含まれる。出力値Ｖ１に対応する出力値Ｖ１ａとは、出力値Ｖ１に対して、第１信号Ｓ１のＷＳエリア１１ａに相当する第２信号Ｓ２の第２画素エリア２１の出力値を加算した値である。また、出力値Ｖ２に対応する出力値Ｖ２ａとは、出力値Ｖ２に対して、第２信号Ｓ２のＷＳエリア２１ａに相当する第１信号Ｓ１の第１画素エリア１１の出力値を加算した値である。

図６の（ａ）に示されるように、信号処理部９０の信号処理は、第１信号Ｓ１から第２信号Ｓ２を減算して減算信号Ｓ４を生成する減算信号生成処理を含む。減算信号Ｓ４では、第１画素領域１０及び第２画素領域２０への入射光像に対応する第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の出力値の各ピークが互いに減算されて除去されている一方で、第１信号Ｓ１のＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１に対応する出力値Ｖ１ｂ及び第２信号Ｓ２のＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２に対応する出力値Ｖ２ｂは、互いに対応関係の無い位置で生じていることから除去されず、残存している。出力値Ｖ１に対応する出力値Ｖ１ｂとは、出力値Ｖ１から、第１信号Ｓ１のＷＳエリア１１ａに相当する第２信号Ｓ２の第２画素エリア２１の出力値を減算した値である。また、出力値Ｖ２に対応する出力値Ｖ２ｂとは、第２信号Ｓ２のＷＳエリア２１ａに相当する第１信号Ｓ１の第１画素エリア１１の出力値から出力値Ｖ２を減算した値であり、負の値となる。

図６の（ｂ）に示されるように、信号処理部９０の信号処理は、減算信号Ｓ４におけるＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２ｂの符号を正に変換して出力値Ｖ２ｃとし、補正信号Ｓ５を生成する補正信号生成処理を含む。なお、信号処理部９０の信号処理では、減算信号Ｓ４におけるＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１ｂの符号を負に変換して補正信号Ｓ５を生成してもよい。信号処理部９０は、さらに、補正信号Ｓ５における正の閾値Ｔｐと負の閾値Ｔｎとの間の出力値を示す画素エリア（第１画素エリア１１及び第２画素エリア２１）の出力値を０とするノイズ除去処理を行うことができる。ノイズ除去処理のタイミングは任意であり、当該ノイズ除去処理を、出力値Ｖ２ｂ（又は出力値Ｖ１ｂ）の符号を反転させる処理の前に行ってもよいし、出力値Ｖ２ｂ（又は出力値Ｖ１ｂ）の符号を反転させる処理の後や同時に行ってもよい。

これにより、補正信号Ｓ５において、ＷＳに起因したノイズ以外のノイズが除去され、ＷＳに起因した出力値Ｖ１ｂ，Ｖ２ｃ（又は出力値Ｖ１ｂの符号を負とした値と出力値Ｖ２ｂ）のみが残存させられる。閾値Ｔｐと閾値Ｔｎとは、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、ノイズを除去可能な任意の値に設定され得る。

図６の（ｃ）に示されるように、信号処理部９０の信号処理は、減算信号Ｓ４から生成された補正信号Ｓ５を加算信号Ｓ３から減算することにより、加算信号Ｓ３を補正して出力信号Ｓｏを生成する補正処理を含む。これにより、出力信号Ｓｏでは、加算信号Ｓ３から出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａのみが除去される。このように、信号処理部９０の補正処理では、減算信号Ｓ４に基づいて加算信号Ｓ３を補正して出力することとなる。なお、信号処理部９０が、減算信号Ｓ４におけるＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１ｂの符号を負に変換して補正信号Ｓ５を生成した場合には、信号処理部９０は、加算信号Ｓ３に当該補正信号Ｓ５を加算することにより、加算信号Ｓ３を補正して出力信号Ｓｏを生成してもよい。これによっても、加算信号Ｓ３から出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａのみが除去される。
［信号処理方法の一例］

引き続いて、信号処理部９０による固体撮像装置１の信号処理方法の一例について説明する。図７は、本実施形態に係る信号処理方法の一例を示すフローチャートである。図７に示されるように、本実施形態に係る信号処理方法では、まず、撮像が行われる（工程Ｓ１０１）。工程Ｓ１０１では、第１画素領域１０及び第２画素領域２０に等しく光を入射させる（同様の光を入射させる）ことにより撮像が行われる。工程Ｓ１０１では、第１画素領域１０及び第２画素領域２０において発生した電荷に応じた第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２が生成され、信号処理部９０に入力される。

続いて、信号処理部９０が、画像の加算を行う（工程Ｓ１０２：加算信号生成処理、加算信号生成工程）。より具体的には、工程Ｓ１０２では、信号処理部９０が、第１信号Ｓ１（第１画素領域１０で撮像された画像）と第２信号Ｓ２（第２画素領域２０で撮像された画像）とを加算して加算信号Ｓ３を生成する。

これと共に、続く工程Ｓ１０３では、信号処理部９０が、画像の減算を行う（工程Ｓ１０３：減算信号生成処理、減算信号生成工程）。より具体的には、工程Ｓ１０３では、信号処理部９０が、第１信号Ｓ１から第２信号Ｓ２を減算して減算信号Ｓ４を生成する。なお、工程Ｓ１０２と工程Ｓ１０３の順序は問われない。

続いて、信号処理部９０が、減算信号Ｓ４に基づいてＷＳの有無を判定する（工程Ｓ１０４）。より具体的には、工程Ｓ１０４では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４に対して正の閾値Ｔｐ及び負の閾値Ｔｎを設定する共に、減算信号Ｓ４において、正の閾値Ｔｐを上回る出力値の画素エリア（第１画素エリア１１）の有無、及び、負の閾値Ｔｎを下回る出力値の画素エリア（第２画素エリア２１）の有無を判定する。

工程Ｓ１０４の判定の結果、減算信号Ｓ４においてＷＳが検出されなかった場合（工程Ｓ１０４：Ｎｏ）、信号処理部９０は、加算信号Ｓ３（画像）を出力信号Ｓｏとして出力し（工程Ｓ１０８）、処理を終了する。すなわち、減算信号Ｓ４にＷＳがなかった場合には、信号処理部９０は補正処理を行わない。

一方、工程Ｓ１０４の判定の結果、減算信号Ｓ４においてＷＳが検出された場合（工程Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、すなわち、減算信号Ｓ４において、正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１を示す画素エリアであるＷＳエリア１１ａ、及び、負の閾値Ｔｎを下回る出力値Ｖ２を示す画素エリアであるＷＳエリア２１ａの少なくとも一方が検出された場合に、信号処理部９０が画像処理を行う（工程Ｓ１０５：補正処理、補正工程）。

より具体的には、工程Ｓ１０５では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４において負の閾値Ｔｎを下回る出力値Ｖ２ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア２１ａが認められる場合に、減算信号Ｓ４における当該ＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２ｂの符号を正に変更して補正信号Ｓ５を生成する。このとき、信号処理部９０は、補正信号Ｓ５における正の閾値Ｔｐと負の閾値Ｔｎとの間の出力値を示す画素エリアの当該出力値を０とすることができる。

続いて、信号処理部９０が、加算信号Ｓ３から補正信号Ｓ５を減算することにより加算信号Ｓ３を補正して出力信号Ｓ０を生成する（工程Ｓ１０６：補正処理、補正工程）。これにより、加算信号Ｓ３からＷＳに起因する出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａが除去される。このように、工程Ｓ１０５，Ｓ１０６では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４に基づいて加算信号Ｓ３を補正する。なお、工程Ｓ１０６では、信号処理部９０は、全ての第１画素エリア１１及び全ての第２画素エリア２１において補正信号Ｓ５を生成して加算信号Ｓ３から減算することにより、加算信号Ｓ３を補正することができる。

以上の後、信号処理部９０は、補正信号Ｓ５を出力信号Ｓｏ（画像）として出力し（工程Ｓ１０７）、処理を終了する。

なお、工程Ｓ１０５では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４において正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア１１ａが認められる場合に、減算信号Ｓ４における当該ＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１ｂの符号を負に変更して補正信号Ｓ５を生成してもよい。この場合にも、信号処理部９０は、補正信号Ｓ５における正の閾値Ｔｐと負の閾値Ｔｎとの間の出力値を示す画素エリアの当該出力値を０とすることができる。

そして、この場合には、工程Ｓ１０６では、信号処理部９０が、加算信号Ｓ３に補正信号Ｓ５を加算することにより加算信号Ｓ３を補正して出力信号Ｓ０を生成することができる。これにより、加算信号Ｓ３からＷＳに起因する出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａが除去される。なお、この場合にも、工程Ｓ１０６では、信号処理部９０が、全ての第１画素エリア１１及び全ての第２画素エリア２１において補正信号Ｓ５を生成して加算信号Ｓ３に加算することにより、加算信号Ｓ３を補正してもよい。
［信号処理方法の別の一例］

引き続いて、信号処理部９０による固体撮像装置１の信号処理方法の別の一例について説明する。図８は、本実施形態に係る信号処理方法の別の一例を示すフローチャートである。図８に示されるように、この例に係る信号処理方法は、図７の例の信号処理方法と比較して、ＷＳの有無を判定する工程Ｓ１０６を行わない点のみで相違している。

すなわち、ここでは、信号処理部９０は、工程Ｓ１０２，Ｓ１０３において加算信号Ｓ３及び減算信号Ｓ４を生成した後に、減算信号Ｓ４におけるＷＳの有無に関わらず、工程Ｓ１０５の画像処理及び工程Ｓ１０６の画像の減算（又は加算）を行う。これにより、ＷＳの有無の判定のための処理が不要となる。
［信号処理方法のさらに別の一例］

引き続いて、信号処理部９０による固体撮像装置１の信号処理方法のさらに別の一例について説明する。図９は、本実施形態に係る信号処理方法のさらに別の一例を示すフローチャートである。図９に示されるように、この例に係る信号処理方法では、図７の例の信号処理方法と同様に、工程Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３が実施され、加算信号Ｓ３及び減算信号Ｓ４が生成されると共に、工程Ｓ１０４が実施され、減算信号Ｓ４におけるＷＳの有無が判定される。なお、減算信号Ｓ４は、第１信号Ｓ１から第２信号Ｓ２を減算することにより生成されたものであるから、減算信号Ｓ４において正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア１１ａが検出された場合には、第１信号Ｓ１にＷＳに応じた出力値Ｖ１が含まれている状態であり、減算信号Ｓ４において負の閾値Ｔｎを下回る出力値Ｖ２ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア２１ａが検出された場合には、第２信号Ｓ２にＷＳに応じた出力値Ｖ２が含まれている状態である。

その後、工程Ｓ１０４の判定の結果、減算信号Ｓ４においてＷＳが検出された場合（工程Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、すなわち、減算信号Ｓ４において、正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア１１ａ、及び、負の閾値Ｔｎを下回る出力値Ｖ２ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア２１ａの少なくとも一方が検出された場合、信号処理部９０は、当該検出されたＷＳエリア１１ａ及び／又はＷＳエリア２１ａの第２方向Ｄ２の位置を抽出する（工程Ｓ２０５）。

続いて、信号処理部９０が、工程Ｓ２０５で抽出されたＷＳの位置に関する情報に基づいて、加算信号Ｓ３の画像処理を行う（工程Ｓ２０６：補正処理、補正工程）。より具体的には、工程Ｓ２０６では、信号処理部９０は、ＷＳエリア１１ａが検出されている場合、加算信号Ｓ３におけるＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１ａを、第２信号Ｓ２の当該ＷＳエリア１１ａの位置の第２画素エリア２１の出力値を２倍した出力値に置き換える。

或いは、工程Ｓ２０６では、信号処理部９０は、ＷＳエリア２１ａが検出されている場合、加算信号Ｓ３におけるＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２ａを、第１信号Ｓ１の当該ＷＳエリア２１ａの位置の第１画素エリア１１の出力値を２倍した出力値に置き換える。これにより、加算信号Ｓ３に含まれるＷＳに起因した出力値Ｖ１ａが第２信号Ｓ２の出力値に応じた正常値に補正され、加算信号Ｓ３に含まれるＷＳに起因した出力値Ｖ２ａが第１信号Ｓ１の出力値に応じた正常値に補正され得る。

このように、工程Ｓ２０６では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４において、正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア１１ａが検出された場合、加算信号Ｓ３における当該ＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１ａを、第２信号Ｓ２の当該ＷＳエリア１１ａの位置の第２画素エリア２１の出力値を２倍した出力値に置き換えると共に、減算信号Ｓ４において、負の閾値Ｔｎを下回る出力値を示す画素エリアであるＷＳエリア２１ａが検出された場合、加算信号Ｓ３における当該ＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２ａを、第１信号Ｓ１の当該ＷＳエリア２１ａの位置の第１画素エリア１１の出力値を２倍した出力値に置き換える。これにより、加算信号Ｓ３からＷＳに起因する出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａが除去される。その後の処理については、図７の例と同様である。

なお、工程Ｓ２０６では、加算信号Ｓ３の出力値Ｖ１ａ及び出力値Ｖ２ａを第１信号Ｓ１の出力値や第２信号Ｓ２の出力値に置き換えるに際して、置き換えに用いられる出力値が適当であるか否かの判定を行ってもよい。この場合の一例として、信号処理部９０は、ＷＳが生じていない画素エリアの出力値の最大値以上であり、且つ、光入射のない場合の出力値（ノイズ）に対してＷＳを重畳した出力値以下で設定される所定の正の閾値Ｔｐａを用いて、当該置き換えに用いられる出力値が０と閾値Ｔｐａとの間の値であるか否かを判定してもよい。そして、この判定の結果、当該置き換えに用いられる出力値が０と閾値Ｔｐａｔの間の値である場合に、置き換えを実行することができる。

すなわち、工程Ｓ２０６では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４において、正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア１１ａが検出された場合であって、第２信号Ｓ２の当該ＷＳエリア１１ａの位置の第２画素エリア２１の出力値が０と閾値Ｔｐａとの間の値である場合に、加算信号Ｓ３における当該ＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１ａを、第２信号Ｓ２の当該ＷＳエリア１１ａの位置の第２画素エリア２１の出力値を２倍した出力値に置き換えることができる。

また、工程Ｓ２０６では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４において、負の閾値Ｔｎを下回る出力値を示す画素エリアであるＷＳエリア２１ａが検出された場合であって、第１信号Ｓ１の当該ＷＳエリア２１ａの位置の第１画素エリア１１の出力値が０と閾値Ｔｐａとの間の値である場合に、加算信号Ｓ３における当該ＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２ａを、第１信号Ｓ１の当該ＷＳエリア２１ａの位置の第１画素エリア１１の出力値を２倍した出力値に置き換えることができる。なお、ここで使用される正の閾値Ｔｐａは、工程Ｓ１０４で減算信号Ｓ４のＷＳの有無の判定に用いた正の閾値Ｔｐとは異なる値であり得る。
［作用・効果］

以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置１では、光の入射に応じて電荷を発生する第１受光部５及び第２受光部６が備えられている。第１受光部５は、複数の第１画素１２を含む第１画素エリア１１が第２方向Ｄ２に沿って配列されて構成された第１画素領域１０を有し、第２受光部６も同様に、複数の第２画素２２を含む第２画素エリア２１が第２方向Ｄ２に沿って配列されて構成された第２画素領域２０を有する。第１受光部５及び第２受光部６では、第１画素１２及び第２画素２２のそれぞれにおいて、入射光に応じた電荷が発生させられる。

そして、第１画素エリア１１と第２画素エリア２１とが、第１画素領域１０と第２画素領域２０との第２方向Ｄ２の端部が一致するように第１画素領域１０及び第２画素領域２０を第１方向Ｄ１に沿って配置したとき（本実施形態では実際にそのように配置されている）、複数の第１画素エリア１１のそれぞれと、複数の第２画素エリア２１のそれぞれとが第１方向Ｄ１に沿って並ぶように対応付けられている。したがって、固体撮像装置１では、第１受光部５（第１画素領域１０）と第２受光部６（第２画素領域２０）とに同一又は対応する光を入射させることにより、第１受光部５からの電荷に応じた第１信号Ｓ１と、第２受光部６からの電荷に応じた第２信号Ｓ２との間に対応関係が生じる。

このため、信号処理部９０が第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との減算信号Ｓ４を生成することにより、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との間に対応関係なく生じ得るＷＳに起因した出力値Ｖ１，Ｖ２に関する情報（例えばＷＳに起因した出力値Ｖ１，Ｖ２を生じさせる画素エリアの位置に関する情報や、出力値Ｖ１，Ｖ２を含む信号自体）が得られる。したがって、信号処理部９０によって生成された第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との加算信号Ｓ３（補正前の出力信号Ｓｏ）を、この減算信号Ｓ４に基づいて補正することで、ＷＳに起因した出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａを除去することが可能となる。よって、経時的にＷＳが発生した場合であっても、その影響を抑制しつつ継続した使用が可能となる。すなわち、固体撮像装置１の長寿命化が図られる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、補正処理において、信号処理部９０が、減算信号Ｓ４に基づいて補正信号Ｓ５を生成すると共に、加算信号Ｓ３から当該補正信号Ｓ５を減算することにより加算信号Ｓ３を補正することができる。このとき、補正信号Ｓ５では、負の閾値Ｔｎを下回る出力値Ｖ２ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア２１ａが認められる場合に、当該ＷＳエリア２１ａの出力値Ｖ２ｂの符号が正に変更される。このため、加算信号Ｓ３から補正信号Ｓ５を減算することにより、加算信号Ｓ３からＷＳに起因した出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａを除去して出力信号Ｓｏを生成することができる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、補正処理において、信号処理部９０が、補正信号Ｓ５における正の閾値Ｔｐと負の閾値Ｔｎとの間の出力値を示す画素エリアの当該出力値を０とすることができる。このため、補正信号Ｓ５の減算によるノイズの重畳が抑制される。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、補正処理において、信号処理部９０が、全ての第１画素エリア１１及び全ての第２画素エリア２１において補正信号Ｓ５を生成し、当該補正信号Ｓ５を加算信号Ｓ３から減算することにより加算信号Ｓ３を補正することができる。このため、ＷＳエリアの位置を特定することなく、加算信号Ｓ３からＷＳに起因した出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａを除去することが可能となる。

なお、本実施形態に係る固体撮像装置１では、信号処理部９０が、補正処理において、減算信号Ｓ４に基づいて補正信号Ｓ５を生成すると共に、加算信号Ｓ３に当該補正信号Ｓ５を加算することにより加算信号Ｓ３を補正してもよい。このとき、補正信号Ｓ５では、正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示す画素エリアであるＷＳエリア１１ａが認められる場合に、当該ＷＳエリア１１ａの出力値Ｖ１ｂの符号が負に変更されてもよい。この場合、加算信号Ｓ３に補正信号Ｓ５を加算することにより、加算信号Ｓ３からＷＳに起因した出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａを除去することが可能となる。

また、この場合には、信号処理部９０が、補正処理では、全ての第１画素エリア１１及び全ての第２画素エリア２１において補正信号Ｓ５を生成し、加算信号Ｓ３に当該補正信号Ｓ５を加算することにより加算信号Ｓ３を補正してもよい。この場合、ＷＳエリアの位置を特定することなく、加算信号Ｓ３からＷＳに起因した出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａを除去することが可能となる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、補正処理において、信号処理部９０が、減算信号Ｓ４において、正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示すＷＳエリア１１ａ、及び、負の閾値Ｔｎを下回る出力値Ｖ２ｂを示すＷＳエリア２１ａの少なくとも一方が検出された場合に、加算信号Ｓ３における当該ＷＳエリア１１ａ，２１ａの出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａを、第１信号Ｓ１の当該ＷＳエリア１１ａ，２１ａの位置の第１画素エリア１１及び第２信号Ｓ２の当該ＷＳエリア１１ａ，２１ａの位置の第２画素エリア２１のうちの出力値が正の閾値Ｔｐａと０との間にある画素エリアの出力値を２倍した出力値に置き換えることができる。このため、加算信号Ｓ３からＷＳに起因した出力値Ｖ１ａ，Ｖ２ａを除去するに際して、補正信号Ｓ５の減算及び加算が不要となる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、信号処理部９０は、減算信号Ｓ４において、正の閾値Ｔｐを上回る出力値Ｖ１ｂを示すＷＳエリア１１ａ、及び、負の閾値Ｔｎを下回る出力値Ｖ２ｂを示すＷＳエリア２１ａの少なくとも一方が検出された場合に、補正処理を実行することができる。このため、ＷＳエリアが検出されない場合に、補正処理の実行を省略することができる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１は、第１画素エリア１１のそれぞれからの電荷を転送するための第１転送ゲート部３０と、第２画素エリア２１のそれぞれからの電荷を転送するための第２転送ゲート部４０と、第１転送ゲート部３０により転送された電荷を第１出力部７０に転送するための第１水平転送ＣＣＤ部５０と、第２転送ゲート部４０により転送された電荷を第２出力部８０に転送するための第２水平転送ＣＣＤ部６０と、を備える。このため、ＣＣＤを含んで構成される固体撮像装置１の長寿命化を図ることが可能となる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、第１画素領域１０及び第２画素領域２０が、第１画素エリア１１のそれぞれと第２画素エリア２１のそれぞれとが第１方向Ｄ１に沿って並ぶように、第１方向Ｄ１に配列されている。このため、第１画素領域１０と第２画素領域２０とに同一又は対応する光を入射させることが容易となる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、第１画素領域１０、第１転送ゲート部３０、及び第１水平転送ＣＣＤ部５０は、第１方向Ｄ１の一方側に向かって順に配列されており、第２画素領域２０、第２転送ゲート部４０、及び第２水平転送ＣＣＤ部６０は、第１方向Ｄ１の反対側に向かって順に配列されている。このため、同一又は対応する光を入射させることを容易化した配置の第１画素領域１０及び第２画素領域２０に対して、第１水平転送ＣＣＤ部５０、第２水平転送ＣＣＤ部６０、第１転送ゲート部３０、及び第２転送ゲート部４０を適切に配置することが可能となる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１は、第１受光部５で発生した電荷を受けて第１信号Ｓ１を出力するための第１出力部７０と、第２受光部６で発生した電荷を受けて第２信号Ｓ２を出力するための第２出力部８０とを備える。このように、第１受光部５及び第２受光部６のそれぞれに対応した出力部が設けられることにより、処理速度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、第１画素エリア１１は、第１方向Ｄ１に沿って配列された複数の第１画素１２を含み、第２画素エリア２１は、第１方向Ｄ１に沿って配列された複数の第２画素２２を含む。このため、ビニングが可能となり、出力信号ＳｏのＳＮ比が良好となる。

また、本実施形態に係る固体撮像装置１では、第１画素領域１０と第２画素領域２０とは、互いに隣接して配置されている（素子分離部が介在される場合もある）。このため、第１画素領域１０と第２画素領域２０とが近接して配置されることにより、領域間の特性が近くなるため、より適切な補正を行うことが可能となる。

さらに、本実施形態に係る信号処理方法によっても、上記と同様の理由により固体撮像装置１の長寿命化が図られる。

以上の実施形態は、本発明の一側面を説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、上記実施形態に示された態様を任意に変形したものとされ得る。引き続いて、変形例について説明する。
［第１変形例］

図１０は、固体撮像装置の第１変形例を示す模式的な平面図である。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。図１１の上部にＸＩ－ＸＩ線に沿っての断面図（ハッチング省略）が示され、図１１の下部に当該断面におけるポテンシャルＶが示されている。

図１０，１１に示される固体撮像装置１Ａは、実施形態に係る固体撮像装置１がビニングＣＣＤであったのに対して、レジスティブゲートＣＣＤである点で相違している。具体的には、固体撮像装置１Ａは、固体撮像装置１と比較して、第１画素領域１０に代えて第１画素領域１０Ａを備える点、及び、第２画素領域２０に代えて第２画素領域２０Ａを備える点で相違している。

第１画素領域１０Ａは、第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の第１画素エリア１１Ａを有する。第１画素エリア１１Ａは、それぞれ、第１方向Ｄ１に沿って延在する１つの第１画素１２Ａを含む。第１画素１２Ａは、光の入射に応じて電荷を発生する。したがって、第１画素領域１０Ａは、光の入射に応じて電荷を発生する第１受光部５を構成している。

第２画素領域２０Ａは、第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の第２画素エリア２１Ａを有する。第２画素エリア２１Ａは、それぞれ、第１方向Ｄ１に沿って延在する１つの第２画素２２Ａを含む。第２画素２２Ａは、光の入射に応じて電荷を発生する。したがって、第２画素領域２０Ａは、光の入射に応じて電荷を発生する第２受光部６を構成している。

ここでも、第１画素領域１０Ａと第２画素領域２０Ａとが、その第２方向Ｄ２の端部が一致するように配置されることにより、複数の第１画素エリア１１Ａのそれぞれと、複数（第１画素エリア１１Ａと同数）の第２画素エリア２１Ａのそれぞれとが第１方向Ｄ１に配列されている。

固体撮像装置１Ａの断面構造としては、固体撮像装置１と同様に半導体基板２及び半導体層３を有する一方で、絶縁膜Ｆ１上にレジスティブゲート構造を構成する高抵抗電極Ｆ２Ａが設けられている。高抵抗電極Ｆ２Ａは、半導体層３の一対の第１領域３Ａ上にそれぞれ設けられ、個別の第１画素１２Ａ（第１画素エリア１１Ａ）及び第２画素２２Ａ（第２画素エリア２１Ａ）を規定している。固体撮像装置１Ａでは、高抵抗電極Ｆ２Ａの両端に異なる電圧を印加することにより、ポテンシャルスロープを形成し、電荷ｅを転送する。これにより、高速転送が可能となり、画素高さが大きい場合でも読み残しの少ない読み出しを行うことが可能となる。

なお、図１０，１１の例では、第１受光部５（第１画素領域１０Ａ）と第２受光部６（第２画素領域２０Ａ）との間に第２領域３Ｂによる素子分離部が介在されているが、図１２，１３に示されるように、半導体層３に第１導電型の第２領域３Ｂを設けないことにより、第１受光部５（第１画素領域１０Ａ）と第２受光部６（第２画素領域２０Ａ）とが、素子分離部を介さずに第１方向Ｄ１に隣接して配置されていてもよい。

なお、図１２は、変形例に係る固体撮像装置の別の一例を示す模式的な平面図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。図１３の上部にＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿っての断面図（ハッチング省略）が示され、図１３の下部に当該断面におけるポテンシャルＶが示されている。
［第２変形例］

図１４は、固体撮像装置の第２変形例を示す模式的な平面図である。図１５は、図１４の一部を拡大して示す模試的な平面図である。図１６は、図１４，１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿っての部分的な概略断面図、及び当該断面におけるポテンシャルを示す模式図である。図１６の上部にＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿っての断面図（ハッチング省略）が示され、図１６の下部に当該断面におけるポテンシャルＶが示されている。

図１４～１６に示される固体撮像装置１Ｂは、実施形態に係る固体撮像装置１がビニングＣＣＤであったのに対して、埋め込みＰＤ（Photodiode）型ＣＣＤである点で相違している。具体的には、固体撮像装置１Ｂは、固体撮像装置１と比較して、第１画素領域１０に代えて第１画素領域１０Ｂを備える点、及び、第２画素領域２０に代えて第２画素領域２０Ｂを備える点で相違している。

第１画素領域１０Ｂは、第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の第１画素エリア１１Ｂを有する。第１画素エリア１１Ｂは、それぞれ、第１方向Ｄ１に沿って延在する１つの第１画素１２Ｂを含む。第１画素１２Ｂは、光の入射に応じて電荷を発生する。したがって、第１画素領域１０Ｂは、光の入射に応じて電荷を発生する第１受光部５を構成している。

第２画素領域２０Ｂは、第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の第２画素エリア２１Ｂを有する。第２画素エリア２１Ｂは、それぞれ、第１方向Ｄ１に沿って延在する１つの第２画素２２Ｂを含む。第２画素２２Ｂは、光の入射に応じて電荷を発生する。したがって、第２画素領域２０Ｂは、光の入射に応じて電荷を発生する第２受光部６を構成している。

ここでも、第１画素領域１０Ｂと第２画素領域２０Ｂとが、その第２方向Ｄ２の端部が一致するように配置されることにより、複数の第１画素エリア１１Ｂのそれぞれと、複数（第１画素エリア１１Ｂと同数）の第２画素エリア２１Ｂのそれぞれとが第１方向Ｄ１に配列されている。

固体撮像装置１Ｂの断面構造としては、固体撮像装置１と同様に半導体基板２及び半導体層３を有する一方で、半導体層３と絶縁膜Ｆ１との間に第１導電型（ここではＰ^＋型）の半導体層４が設けられている。これにより、第１受光部５及び第２受光部６の表面側にＰ^＋拡散層（半導体層４）を設けたＰ^＋Ｎ^＋Ｐ構造が形成される。

また、半導体層３は、固体撮像装置１の半導体層３の第１領域３Ａに相当する領域において、第２導電型（ここではＮ型）のチャネル部３Ａｂと、チャネル部３Ａｂよりも不純物濃度の高い第２導電型（ここではＮ^＋型）のチャネル追加注入部３Ａａとを含む。チャネル追加注入部３Ａａは、第１転送ゲート部３０及び第２転送ゲート部４０のそれぞれに向かうにつれて拡幅するように形成されている。これにより、ポテンシャルスロープを形成して電荷ｅを転送する。このような構造によれば、転送電極が形成されておらず、表面入射型においても高い量子効率が実現される。
［その他の変形例］

以上の固体撮像装置１（及び固体撮像装置１Ａ，１Ｂ（以下同様））は、転送ゲートと水平転送ゲートＣＣＤ部とを備えるＣＣＤイメージセンサとして構成されていたが、ＣＣＤイメージセンサではなくＣＭＯＳイメージセンサとして構成されてもよい。

また、固体撮像装置１では、第１画素領域１０と第２画素領域２０とが、その第２方向Ｄ２の端部が一致するように配置されることにより、複数の第１画素エリア１１のそれぞれと、複数（第１画素エリア１１と同数）の第２画素エリア２１のそれぞれとが第１方向Ｄ１に配列されている形態を有していた。しかし、第１画素エリア１１と第２画素エリア２１とは、第１画素領域１０と第２画素領域２０との第２方向Ｄ２の端部が一致するように第１画素領域１０及び第２画素領域２０を第１方向Ｄ１に沿って配置したとき、複数の第１画素エリア１１のそれぞれと、複数の第２画素エリア２１のそれぞれとが第１方向Ｄ１に沿って並ぶように対応付けられていればよい。

すなわち、第１画素領域１０と第２画素領域２０とは、その第２方向Ｄ２の端部が互いにずらされつつ（第２方向Ｄ２にシフトされつつ）第１方向Ｄ１に沿って配列されていてもよい。この場合、第１画素領域１０の一部の第１画素エリア１１と、第２画素領域２０の一部の第２画素エリア２１とが、第１方向に重複するように並ぶこととなる。或いは、第１画素領域１０と第２画素領域２０とは、第１方向Ｄ１に重複する部分を有さず、第２方向Ｄ２に沿って配列されていてもよい。

また、第１画素領域１０及び第２画素領域２０と、第１転送ゲート部３０及び第２転送ゲート部４０と、第１水平転送ＣＣＤ部５０及び第２水平転送ＣＣＤ部６０と、の位置関係についても、上記形態に限定されず、任意に変形され得る。例えば、各部は、第１方向Ｄ１の一方から他方に向かい、第２画素領域２０、第２転送ゲート部４０、第２水平転送ＣＣＤ部６０、第１画素領域１０、第１転送ゲート部３０、第１水平転送ＣＣＤ部５０といった順で配列されていてもよい。

また、固体撮像装置１では、出力部として、第１出力部７０と第２出力部８０とを備えていたが、１つの出力部のみを備えていてもよい。さらに、第１画素領域１０と第２画素領域２０との間に、素子分離部以外の間隙が形成され、第１画素領域１０と第２画素領域２０とが互いに離間していてもよい。

また、固体撮像装置１では、画素領域が第１画素領域１０と第２画素領域２０との２つであったが、画素領域の数は２つに限らず任意のｎ個であってもよい。画素領域が３つ以上である場合、画素領域が２つの場合と比較して、より確実にＷＳに起因した出力値を除去するための補正を行うことができる。すなわち、画素領域が３つ以上である場合には、そのうちの２つの画素領域において、互いに対応する同位置の画素エリアでＷＳが生じていても、残りの画素領域からの信号を使用して、上記と同様の補正が可能である。

画素領域が２以上のｎ個である場合には、まず、ｎ個の画素領域から２つの画素領域を選択し、上記と同様に補正信号Ｓ５の生成、又は、ＷＳエリアの位置の抽出を行う。そして、これらを全ての画素領域の組み合わせについて行う。続いて、全ての組み合わせから得られた補正信号Ｓ５、又はＷＳエリアの位置情報を結合し、補正信号Ｓ５又は位置情報を完成させる。そして、全ての画素領域からの信号の加算信号Ｓ３に対して、得られた補正信号Ｓ５の減算又は位置情報に応じた出力値の置き換えを行い、出力信号Ｓｏを生成する。

さらに、第１画素領域１０と第２画素領域２０に対しては、等しく光を入射させる場合に限定されず、対応関係が既知の光をそれぞれ入射させてもよい。対応関係が既知の光とは、一例として、１つの光を分岐して第１画素領域１０と第２画素領域２０とに入射させる際に、第１画素領域１０と第２画素領域２０とで光強度が既知の比率となっている状態である。

１，１Ａ，１Ｂ…固体撮像装置、５…第１受光部、６…第２受光部、１０，１０Ａ，１０Ｂ…第１画素領域、１１，１１Ａ，１１Ｂ…第１画素エリア、１２，１２Ａ，１２Ｂ…第１画素、２０，２０Ａ，２０Ｂ…第２画素領域、２１，２１Ａ，２１Ｂ…第２画素エリア、２２，２２Ａ，２２Ｂ…第２画素、３０…第１転送ゲート部、４０…第２転送ゲート部、５０…第１水平転送ＣＣＤ部、６０…第２水平転送ＣＣＤ部、７０…第１出力部（出力部）、８０…第２出力部、９０…信号処理部、Ｓ１…第１信号、Ｓ２…第２信号、Ｓ３…加算信号、Ｓ４…減算信号、Ｓ５…補正信号、Ｓｏ…出力信号。

Claims (15)

1. 光の入射に応じて電荷を発生する第１受光部及び第２受光部と、
   前記第１受光部で発生した電荷に応じた第１信号を出力すると共に、前記第２受光部で発生した電荷に応じた第２信号を出力するための出力部と、
   前記出力部から出力された信号の処理するための信号処理部と、
   を備え、
   前記第１受光部は、第１方向に沿って配列された複数の第１画素、又は１つの第１画素を含む画素エリアである複数の第１画素エリアが前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列されて構成される第１画素領域を有し、
   前記第２受光部は、前記第１方向に沿って配列された複数の第２画素、又は１つの第２画素を含む画素エリアである複数の第２画素エリアが前記第２方向に沿って配列されて構成される第２画素領域を有し、
   前記第１画素エリアと前記第２画素エリアとは、前記第１画素領域と前記第２画素領域との前記第２方向の端部が一致するように前記第１画素領域及び前記第２画素領域を前記第１方向に沿って配置したとき、前記複数の第１画素エリアのそれぞれと、前記複数の第２画素エリアのそれぞれとが前記第１方向に沿って並ぶように対応付けられており、
   前記信号処理部の信号処理は、
   前記第１信号と前記第２信号とを加算して加算信号を生成する加算信号生成処理と、
   前記第１信号から前記第２信号を減算して減算信号を生成する減算信号生成処理と、
   前記減算信号に基づいて、前記加算信号を補正して出力する補正処理と、
   を含む、
   固体撮像装置。
2. 前記信号処理部は、前記補正処理では、前記減算信号に基づいて補正信号を生成すると共に、前記加算信号から当該補正信号を減算することにより前記加算信号を補正し、
   前記補正信号では、負の閾値を下回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが認められる場合に、当該白点エリアの前記出力値の符号が正に変更される、
   請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記信号処理部は、前記補正処理では、全ての前記第１画素エリア及び全ての前記第２画素エリアにおいて前記補正信号を生成し、前記加算信号から当該補正信号を減算することにより前記加算信号を補正する、
   請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記信号処理部は、前記補正処理では、前記減算信号に基づいて補正信号を生成すると共に、前記加算信号に当該補正信号を加算することにより前記加算信号を補正し、
   前記補正信号では、正の閾値を上回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが認められる場合に、当該白点エリアの前記出力値の符号が負に変更される、
   請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記信号処理部は、前記補正処理では、全ての前記第１画素エリア及び全ての前記第２画素エリアにおいて前記補正信号を生成し、前記加算信号に当該補正信号を加算することにより前記加算信号を補正する、
   請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記信号処理部は、前記補正処理では、前記補正信号における正の閾値と負の閾値との間の出力値を示す前記画素エリアの当該出力値を０とする、
   請求項２～５のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
7. 前記信号処理部は、前記補正処理では、前記減算信号において、正の閾値を上回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが検出された場合、前記加算信号における当該白点エリアの出力値を、前記第２信号の当該白点エリアの位置の前記第２画素エリアの出力値を２倍した出力値に置き換えると共に、前記減算信号において、負の閾値を下回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアが検出された場合、前記加算信号における当該白点エリアの出力値を、前記第１信号の当該白点エリアの位置の前記第１画素エリアの出力値を２倍した出力値に置き換える、
   請求項１に記載の固体撮像装置。
8. 前記信号処理部は、前記減算信号において、正の閾値を上回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリア、及び、負の閾値を下回る出力値を示す前記画素エリアである白点エリアの少なくとも一方が検出された場合に、前記補正処理を実行する、
   請求項１に記載の固体撮像装置。
9. 前記第１画素エリアのそれぞれからの電荷を転送するための第１転送ゲート部と、
   前記第２画素エリアのそれぞれからの電荷を転送するための第２転送ゲート部と、
   前記第１転送ゲート部により転送された電荷を前記出力部に転送するための第１水平転送ＣＣＤ部と、
   前記第２転送ゲート部により転送された電荷を前記出力部に転送するための第２水平転送ＣＣＤ部と、
   を備える請求項１に記載の固体撮像装置。
10. 前記第１画素領域及び前記第２画素領域は、前記第１画素エリアのそれぞれと前記第２画素エリアのそれぞれとが前記第１方向に沿って並ぶように、前記第１方向に配列されている、
    請求項９に記載の固体撮像装置。
11. 前記第１画素領域、前記第１転送ゲート部、及び前記第１水平転送ＣＣＤ部は、前記第１方向の一方側に向かって順に配列されており、
    前記第２画素領域、前記第２転送ゲート部、及び前記第２水平転送ＣＣＤ部は、前記第１方向の反対側に向かって順に配列されている、
    請求項１０に記載の固体撮像装置。
12. 前記出力部は、
    前記第１受光部で発生した電荷を受けて前記第１信号を出力するための第１出力部と、
    前記第２受光部で発生した電荷を受けて前記第２信号を出力するための第２出力部と、
    を含む請求項１に記載の固体撮像装置。
13. 前記第１画素エリアは、前記第１方向に沿って配列された複数の第１画素を含み、
    前記第２画素エリアは、前記第１方向に沿って配列された複数の第２画素を含む、
    請求項１に記載の固体撮像装置。
14. 前記第１画素領域と前記第２画素領域とは、互いに隣接して配置されている、
    請求項１に記載の固体撮像装置。
15. 光の入射に応じて電荷を発生するための第１受光部及び第２受光部と、前記第１受光部で発生した電荷に応じた第１信号を出力すると共に、前記第２受光部で発生した電荷に応じた第２信号を出力するための出力部とを備える固体撮像装置の信号処理方法であって、
    前記第１信号と前記第２信号とを加算して加算信号を生成する加算信号生成工程と、
    前記第１信号から前記第２信号を減算して減算信号を生成する減算信号生成工程と、
    前記減算信号に基づいて、前記加算信号を補正して出力する補正工程と、
    を備え、
    前記第１受光部は、第１方向に沿って配列された複数の第１画素、又は１つの第１画素を含む画素エリアである複数の第１画素エリアが前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列されて構成される第１画素領域を有し、
    前記第２受光部は、前記第１方向に沿って配列された複数の第２画素、又は１つの第２画素を含む画素エリアである複数の第２画素エリアが前記第２方向に沿って配列されて構成される第２画素領域を有し、
    前記第１画素エリアと前記第２画素エリアとは、前記第１画素領域と前記第２画素領域との前記第２方向の端部が一致するように前記第１画素領域及び前記第２画素領域を前記第１方向に沿って配置したとき、前記複数の第１画素エリアのそれぞれと、前記複数の第２画素エリアのそれぞれとが前記第１方向に沿って並ぶように対応付けられている、
    信号処理方法。

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