TWI475979B - Solid-state imaging device and X-ray inspection system - Google Patents

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TWI475979B
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Ryuji Kyushima
Kazuki Fujita
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

固體攝像裝置及X光檢查系統
本發明係與固體攝像裝置及X光檢查系統有關。
作為固體攝像裝置，使用CMOS技術者已為一般所知，在其中，被動像素感測器(PPS:Passive Pixel Sensor)方式者已為一般所知。PPS方式之固體攝像裝置係具備PPS型之像素部作2次元排列為M列N行的受光部，在各像素部中，係將對應於光射入而以光電二極體所產生之電荷在積分電路中儲存於電容器，並輸出對應於該儲存電荷量之電壓值，而PPS型之像素部係包含產生對應於射入光強度之量的電荷的光電二極體。
一般，各行之M個像素部之各個的輸出端係介以對應於其行而設之讀出用佈線，而與對應於其行而設之積分電路的輸入端連接。然後，從第1列至第M列依照順序按各列，以像素部之光電二極體所產生的電荷係通過對應之讀出用佈線而被輸入至對應的積分電路，並從該積分電路輸出對應於電荷量之電壓值。
PPS方式之固體攝像裝置係使用於各種用途，譬如，與閃爍器部組合，作為X光平面面板亦使用於醫療用途或工業用途。更具體而言，亦使用於X光CT裝置或微焦X光檢查裝置等。專利文獻1所揭示之X光檢查系統係設為，將從X光產生裝置所輸出並穿透檢查對象物之X光，藉由固體攝像裝置作攝像而檢查該檢查對象物之系統，其係將穿透檢查對象物之X光，藉由固體攝像裝置而可以複數種之攝像模式作攝像。在此等複數種之攝像模式之間，受光部中之攝像區域係彼此不同。
先行技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]國際公開第2006/109808號說明書
在專利文獻1中，雖記載著使固體攝像裝置的受光部中之攝像區域因攝像模式而不同的內容，但對於固體攝像裝置之構成及動作並未有任何揭示。然而，本發明者發現有如下待解決問題存在：依照固體攝像裝置之構成及動作而定，該固體攝像裝置有無法在複數種之攝像模式的任一種上作良好的動作的情形。
本發明係為了解決上述待解決問題而研發，目的在於提供一種在複數種之攝像模式的各個上可作良好的動作的固體攝像裝置及X光檢查系統。
與本發明有關之固體攝像裝置的特徵為，具備：(1)受光部，其係各別包含光電二極體與讀出用開關之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 作2次元排列為M列N行，而光電二極體係產生對應於射入光強度之量的電荷，而讀出用開關係與該光電二極體連接；(2)讀出用佈線LO,n ，其係與受光部中的第n行之M個像素部P1,n ~PM,n 之各個的讀出用開關連接，將以M個像素部P1,n ~PM,n 內之任一個像素部的光電二極體所產生的電荷，介以該像素部之讀出用開關予以讀出；(3)信號讀出部，其係與讀出用佈線LO,1 ~LO,N 分別連接，保持對應於電荷之量的電壓值，將該所保持之電壓值依照順序輸出，而該電荷之量係經由讀出用佈線LO,n 而被輸入；及(4)控制部，其係控制受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的讀出用開關的開閉動作，且控制信號讀出部中之電壓值的輸出動作，係從信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體所產生。進而，控制部之特徵係(a)在第1攝像模式時，係從信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體所產生；(b)在第2攝像模式時，係從信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以包含於受光部中呈連續之M1 列或N1 行之特定範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體所產生；(c)相較於在第1攝像模式時，在第2攝像模式時，係減小根據從信號讀出部所輸出之電壓值的圖框資料中之讀出像素間距，加快每單位時間所輸出之圖框資料的數目(圖框速率)，加大信號讀出部中之對輸入電荷量的輸出電壓值之比(增益)。其中，M、N為2以上之整數，M1 為未達M之整數，N1 為未達N之整數，m為1以上M以下之整數，n為1以上N以下之整數。
在與本發明有關之固體攝像裝置方面，在藉由控制部的控制之下，在各像素部Pm,n 中對應於往光電二極體之光射入而產生的電荷，係在該像素部之讀出用開關呈關閉時，通過該讀出用開關及讀出用佈線LO,n 而輸入至信號讀出部。在信號讀出部方面，係輸出對應於輸入電荷量之電壓值。此固體攝像裝置係具有第1攝像模式及第2攝像模式。在藉由控制部的控制之下，在第1攝像模式時，係從信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體所產生。另一方面，在第2攝像模式時，係從信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以包含於受光部中呈連續之M1 列或N1 行之特定範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體所產生。進而，相較於在第1攝像模式時，在第2攝像模式時，係減小讀出像素間距，加快圖框速率，加大信號讀出部中之對輸入電荷量的輸出電壓值之比(增益)。
在與本發明有關之固體攝像裝置方面，控制部係在第2攝像模式時，從受光部中之M列內最接近信號讀出部之列起依序計算，將M1 列之範圍作為上述特定範圍，使信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值為佳，而該電荷之量係以此特定範圍之各像素部Pm,n 的光電二極體所產生。
與本發明有關之固體攝像裝置係更具備切離用開關，其係在受光部中之上述特定範圍、與除此特定範圍以外的其他範圍之間，設於各讀出用佈線LO,n 上；控制部係以在第1攝像模式時關閉切離用開關，在第2攝像模式時打開切離用開關為佳。
與本發明有關之固體攝像裝置係以具備放電機構為佳，而其係在第2攝像模式時，將受光部中之除上述特定範圍以外的其他範圍之各像素部Pm,n 的光電二極體之接合電容部予以放電。
與本發明有關之固體攝像裝置係以更具備閃爍器部為佳，而其係以覆蓋受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之方式設置。
又，本發明有關之X光檢查系統之特徵為具備上述與本發明有關之固體攝像裝置與X光產生裝置，將從X光產生裝置所輸出而穿透檢查對象物之X光，藉由固體攝像裝置作攝像，而檢查該檢查對象物。又，以如下者為理想：X光產生裝置係在第1輸出模式時以特定之擴張角輸出X光，在第2輸出模式時以比前述特定之擴張角為窄的擴張角輸出X光，在X光產生裝置以第1輸出模式輸出X光時固體攝像裝置係以第1攝像模式動作，在X光產生裝置以第2輸出模式輸出X光時固體攝像裝置係以第2攝像模式動作。
 發明之效果
與本發明有關之固體攝像裝置係在複數種的攝像模式之各個上，可作良好的動作。
以下，參考圖式，針對用於實施本發明之最佳型態作詳細說明。再者，在圖式之說明中，係對同一要素賦予同一符號，但省略重複之說明。
首先，針對與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A作說明。圖1係顯示與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的構成之圖。此圖所示固體攝像裝置1A係具備受光部10A、信號讀出部20、A/D轉換部30及控制部40A。又，在作為X光檢測用而使用之情形時，係以覆蓋固體攝像裝置1A的受光部10A之方式而設有閃爍器部。
受光部10A係M×N個像素部P1,1 ~PM,N 作2次元排列為M列N行。像素部Pm,n 係位於第m列第n行。各像素部Pm,n 係譬如以100μm間距作排列。此處，M、N之各個為2以上之整數，m為1以上M以下之整數，n為1以上N以下之整數。各像素部Pm,n 係PPS方式者，具有共通之構成。
再者，在受光部10A方面，在作2次元排列為M列N行之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 的周圍，係有具有包含光電二極體之像素部的情形。然而，此等周圍之像素部係藉由防止往信號讀出部20等之X光之射入的遮蔽部所覆蓋，由於光並不射入，不產生電荷，因此在攝像上並不發生作用。在受光部10A方面，作為用於攝像之有效的像素部係至少包含作2次元排列為M列N行之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 。
第m列之N個像素部Pm,1 ~Pm,N 之各個係藉由第m列選擇用佈線LV,m 而與控制部40A連接。第n行之M個像素部P1,n ~PM,n 之各個的輸出端，係藉由第n行讀出用佈線L0,n 而與信號讀出部20之積分電路Sn 連接。
信號讀出部20係包含N個積分電路S1 ~SN 及N個保持電路H1 ~HN 。各積分電路Sn 係具有共通之構成。又，各保持電路Hn 係具有共通之構成。
各積分電路Sn 係具有與讀出用佈線LO,n 連接之輸入端，儲存已輸入至此輸入端的電荷，將對應於其儲存電荷量之電壓值從輸出端輸出至保持電路Hn 。N個積分電路S1 ~SN 之各個係藉由重設用佈線LR 而與控制部40A連接，又，藉由增益設定用佈線LG 而與控制部40A連接。
各保持電路Hn 係具有與積分電路Sn 之輸出端連接的輸入端，保持輸入至此輸入端的電壓值，將該所保持之電壓值從輸出端輸出至電壓輸出用佈線Lout 。N個保持電路H1 ~HN 之各個係藉由保持用佈線LH 而與控制部40A連接。又，各保持電路Hn 係藉由第n行選擇用佈線LH,n 而與控制部40A連接。
A/D轉換部30係輸入從N個保持電路H1 ~HN 之各個輸出至電壓輸出用佈線Lout 的電壓值，對該已輸入之電壓值(類比值)作A/D轉換處理，並輸出對應於該輸入電壓值的數位值。
控制部40A係將第m列選擇控制信號Vsel(m)輸出至第m列選擇用佈線LV,m ，將此第m列選擇控制信號Vsel(m)賦予至第m列之N個像素部Pm,1 ~Pm,N 之各個。M個之列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)係依照順序而被設為顯著值。控制部40A係為了將M個之列選擇控制信號Vsel(1)~Vse1(M)依照順序作為顯著值予以輸出而包含偏移暫存器。
控制部40A係將第n行選擇控制信號Hsel(n)輸出至第n行選擇用佈線LH,n ，將此第n行選擇控制信號Hsel(n)賦予至保持電路Hn 。N個之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)係依照順序而被設為顯著值。控制部40A係為了將N個之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)依照順序作為顯著值予以輸出而包含偏移暫存器。
又，控制部40A係將重設控制信號Reset輸出至重設用佈線LR ，將此重設控制信號Reset賦予N個積分電路S1 ~SN 之各個。控制部40A係將增益設定信號Gain輸出至增益設定用佈線LG ，將此增益設定信號Gain賦予N個積分電路S1 ~SN 之各個。控制部40A係將保持控制信號Hold輸出至保持用佈線LH ，將此保持控制信號Hold賦予N個保持電路H1 ~HN 之各個。進而，雖未圖示，但控制部40A亦控制A/D轉換部30中之A/D轉換處理。
如以上般，控制部40A係控制受光部10A中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的讀出用開關SW1 的開閉動作，且控制信號讀出部20中之電壓值的保持動作及輸出動作。藉由此方式，控制部40A係將對應於電荷之量的電壓值作為圖框資料，而使信號讀出部20反覆作輸出，而該電荷之量係以受光部10A中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體所產生。
圖2係顯示與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的剖面之圖。固體攝像裝置1A係在平板狀之基材2黏貼著半導體基板3，在半導體基板3上設有閃爍器部4。在半導體基板3之主面上，係形成有排列著像素部Pm,n 之受光部10A、信號讀出部20、A/D轉換部30(參考圖1)及控制部40A(參考圖1)而積體化，又，形成有用於信號輸出入及電力供應的焊接墊50。閃爍器部4係以覆蓋受光部10A中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之方式設置。閃爍器部4係如在半導體基板3上藉由蒸鍍而設置亦可。再者，如為如下構成亦可：信號讀出部20、A/D轉換部30及控制部40A之各個並不積體化於受光部10A呈積體化之半導體基板3，而積體化於與其不同的半導體基板。
圖3係與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的像素部Pm,n 、積分電路Sn 及保持電路Hn 之各個的電路圖。此處，係代表M×N個像素部P1,1 ~PM,N 而顯示像素部Pm,n 的電路圖，代表N個積分電路S1 ~SN 而顯示積分電路Sn 的電路圖，又，代表N個保持電路H1 ~HN 而顯示保持電路Hn 的電路圖。亦即，顯示關聯於第m列第n行之像素部Pm,n 及第n行讀出用佈線LO,n 的電路部分。
像素部Pm,n 係包含光電二極體PD及讀出用開關SW1 。光電二極體PD之陽極端子係作接地，光電二極體PD之陰極端子係介以讀出用開關SW1 而與第n行讀出用佈線LO,n 連接。光電二極體PD係產生對應於射入光強度之量的電荷，將其產生的電荷儲存於光電二極體本身之接合電容部。讀出用開關SW1 係從控制部40A被賦予通過第m列選擇用佈線LV,m 的第m列選擇控制信號Vsel(m)。第m列選擇控制信號Vsel(m)係指示受光部10A中之第m列之N個像素部Pm,1 ~Pm,N 之各個的讀出用開關SW1 之開閉動作。
在此像素部Pm,n 方面，當第m列選擇控制信號Vsel(m)為低位準時，則讀出用開關SW1 打開，以光電二極體PD所產生之電荷並不輸出至第n行讀出用佈線LO,n ，而儲存於光電二極體本身之接合電容部。另一方面，當第m列選擇控制信號Vsel(m)為高位準時，則讀出用開關SW1 關閉，至其為止以光電二極體PD所產生而儲存於接合電容部的電荷，係經由讀出用開關SW1 ，而輸出至第n行讀出用佈線LO,n 。
第n行讀出用佈線LO,n 係與受光部10A中之第n行之M個像素部P1,n ~PM,n 之各個的讀出用開關SW1 連接。第n行讀出用佈線LO,n 係將電荷介以該像素部之讀出用開關SW1 予以讀出，並傳送至積分電路Sn ，而該電荷係以M個像素部P1,n ~PM,n 內之任一個像素部的光電二極體PD所產生。
積分電路Sn 係包含放大器A2 、積分用電容器C21 、積分用電容器C22 、放電用開關SW21 及增益設定用開關SW22 。積分用電容器C21 及放電用開關SW21 係彼此作並聯式連接，而設於放大器A2 的輸入端子與輸出端子之間。又，積分用電容器C22 及增益設定用開關SW22 係彼此作串聯式連接，以增益設定用開關SW22 連接於放大器A2 的輸入端子側之方式，而設於放大器A2 的輸入端子與輸出端子之間。放大器A2 的輸入端子係與第n行讀出用佈線LO,n 連接。
放電用開關SW21 係從控制部40A(參考圖1)被賦予經由重設用佈線LR 之重設控制信號Reset。重設控制信號Reset係指示N個積分電路S1 ~SN 之各個的放電用開關SW21 之開閉動作。增益設定用開關SW22 係從控制部40A被賦予經由增益設定用佈線LG 之增益設定信號Gain。增益設定信號Gain係指示N個積分電路S1 ~SN 之各個的增益設定用開關SW22 之開閉動作。
在此積分電路Sn 方面，積分用電容器C21 、C22 及增益設定用開關SW22 係構成電容值為可變之回授電容部。亦即，在增益設定信號Gain為低位準且增益設定用開關SW22 為打開時，回授電容部之電容值係與積分用電容器C21 之電容值相等。另一方面，在增益設定信號Gain為高位準且增益設定用開關SW22 為關閉時，回授電容部之電容值係與積分用電容器C21 、C22 之各個的電容值之和相等。在重設控制信號Reset為高位準時，則放電用開關SW21 關閉，回授電容部呈放電，從積分電路Sn 所輸出之電壓值係被初期化。另一方面，在重設控制信號Reset為低位準時，則放電用開關SW21 打開，已輸入至輸入端之電荷係儲存於回授電容部，而從積分電路Sn 輸出對應於該儲存電荷量之電壓值。
保持電路Hn 係包含輸入用開關SW31 、輸出用開關SW32 及保持用電容器C3 。保持用電容器C3 之一端係作接地。保持用電容器C3 之另一端係介以輸入用開關SW31 而與積分電路Sn 之輸出端連接，介以輸出用開關SW32 而與電壓輸出用佈線Lout 連接。輸入用開關SW31 係從控制部40A被賦予通過保持用佈線LH 之保持控制信號Hold。保持控制信號Hold係指示N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸入用開關SW31 之開閉動作。輸出用開關SW32 係從控制部40A被賦予通過第n行選擇用佈線LH,n 之第n行選擇控制信號Hsel(n)。第n行選擇控制信號Hsel(n)係指示保持電路Hn 的輸出用開關SW32 之開閉動作。
在此保持電路Hn 方面，如保持控制信號Hold從高位準轉為低位準，則輸入用開關SW31 係從關閉狀態轉為打開狀態，在該時輸入至輸入端之電壓值係被保持於保持用電容器C3 。又，如第n行選擇控制信號Hsel(n)為高位準時，則輸出用開關SW32 關閉，保持於保持用電容器C3 之電壓值係被輸出至電壓輸出用佈線Lout 。
圖1所示控制部40A在輸出對應於受光部10A中之第m列之N個像素部Pm,1 ~Pm,N 之各個的受光強度之電壓值之際，係藉由重設控制信號Reset作指示，使N個積分電路S1 ~SN 之各個的放電用開關SW21 一度關閉後再打開，其後，藉由第m列選擇控制信號Vsel(m)作指示，使受光部10A中之第m列之N個像素部Pm,1 ~Pm,N 之各個的讀出用開關SW1 持續特定期間關閉。控制部40A在該特定期間，係藉由保持控制信號Hold作指示，使N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸入用開關SW31 從關閉狀態轉為打開狀態。然後，控制部40A在該特定期間後，係藉由行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)作指示，使N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸出用開關SW32 依照順序僅在一定期間關閉。控制部40A係將以上之控制針對各列依照順序進行。
尤其，與本實施型態有關之固體攝像裝置1A係具有第1攝像模式及第2攝像模式。在第1攝像模式與第2攝像模式之間，受光部10A中之攝像區域係彼此不同。控制部40A在第1攝像模式時，係使信號讀出部20輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以受光部10A中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體PD所產生。又，控制部40A在第2攝像模式時，係使信號讀出部20輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以包含於受光部10A中之呈連續之M1 列或N1 行之特定範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體PD所產生。再者，M1 為未達M之整數，N1 為未達N之整數。
控制部40A在第2攝像模式時，係以將受光部10A中之呈連續的M1 列之範圍作為上述特定範圍為理想。進而，係以從受光部10A中之M列內最接近信號讀出部20之列起依序計算，將M1 列之範圍作為上述特定範圍為理想。亦即，如圖1所示般，如在受光部10A中最接近信號讀出部20之列為第1列的情形，控制部40A在第2攝像模式時，係以將從受光部10A中之第1列至第M1 列為止的範圍作為上述特定範圍，使信號讀出部20輸出對應於電荷之量的電壓值為理想，而該電荷之量係以該特定範圍(第1列~第M1 列)的各像素部Pm,n 之光電二極體PD所產生。藉由採取此方式，即使為第n行讀出用佈線LO,n 斷線之情形，在第2攝像模式時，亦使信號讀出部20可正常輸出對應於電荷之量的電壓值之機率變高，而該電荷之量係以上述特定範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體PD所產生。
又，在控制部40A方面，相較於第1攝像模式時，在第2攝像模式時，係減小根據從信號讀出部20所輸出之電壓值的圖框資料中之讀出像素間距，加快每單位時間所輸出之圖框資料的數目(圖框速率)，加大信號讀出部20中之對輸入電荷量的輸出電壓值之比(增益)。
譬如，想定在專利文獻1所揭示之X光檢查系統中使用與本實施型態有關之固體攝像裝置1A，將此X光檢查系統使用於牙科的情形，則係如下所述。此時，第1攝像模式係相當於專利文獻1所記載之CT攝影模式，第2攝像模式係相當於專利文獻1所記載之全景模式或頭部模式。在第1攝像模式時，像素間距為200μm，圖框速率(每1秒(s)的圖框(F)之數)為30F/s。另一方面，在第2攝像模式時，像素間距為100μm，圖框速率為300F/s。
如此般，相較於第1攝像模式時，在第2攝像模式時係減小像素間距，加快圖框速率。因此，在第1攝像模式時，由於比第2攝像模式時加大像素間距，因此有必要作重合方格化(binning)讀出。又，相較於第1攝像模式時，在第2攝像模式時，各圖框資料之各像素所接受的光量係較少。
因而，控制部40A係使信號讀出部20中之對輸入電荷量的輸出電壓值之比(增益)在第1攝像模式與第2攝像模式為不同。亦即，在如圖3所示般構成各積分電路Sn 之情形時，控制部40A係藉由增益設定信號Gain將增益設定用開關SW22 作開閉控制，藉由此方式，而將各積分電路Sn 之回授電容部的電容值作適宜設定，而在第1攝像模式與第2攝像模式使增益為不同。
更具體而言，在第1攝像模式時，係藉由關閉增益設定用開關SW22 ，而使回授電容部的電容值相等於積分用電容器C21 與積分用電容器C22 的各電容值之和。在其另一方面，在第2攝像模式時，係藉由打開增益設定用開關SW22 ，而使回授電容部的電容值相等於積分用電容器C21 的電容值。藉由採取此方式，相較於第1攝像模式時，在第2攝像模式時，係減小各積分電路Sn 之回授電容部的電容值，而加大增益。藉由此方式，在第1攝像模式與第2攝像模式之間，可將各像素資料設為彼此接近之值，而在各攝像模式上作良好的動作。
接著，針對與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的動作作說明。在與本實施型態有關之固體攝像裝置1A方面，係在藉由控制部40A之控制下，藉由M個之列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)、N個之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)、重設控制信號Reset及保持控制信號Hold之各個，在特定之時序作位準變化，則可將射入至受光部10A之光的像作攝像而獲得圖框資料。
第1攝像模式時之固體攝像裝置1A的動作係如下所述。圖4係說明與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的動作之時序流程圖。此處，係針對作2列2行之重合方格化讀出的第1攝像模式時之動作作說明。亦即，將圖框資料中之讀出像素間距設為像素部之間距的2倍。在各積分電路Sn 中，增益設定用開關SW22 呈關閉，將回授電容部的電容值設定為大值，將增益設定為小值。
在此圖中，從上起係依序顯示：(a)指示N個積分電路S1 ~SN 之各個的放電用開關SW21 之開閉動作的重設控制信號Reset；(b)指示受光部10A中之第1列及第2列的像素部P1,1 ~P1,N 、P2,1 ~P1,N 之各個的讀出用開關SW1 之開閉動作的第1列選擇控制信號Vsel(1)及第2列選擇控制信號Vsel(2)；(c)指示受光部10A中之第3列及第4列的像素部P3,1 ~P3,N 、P4,1 ~P4,N 之各個的讀出用開關SW1 之開閉動作的第3列選擇控制信號Vsel(3)及第4列選擇控制信號Vsel(4)；以及，(d)指示N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸入用開關SW31 之開閉動作的保持控制信號Hold。
又，在此圖中，進一步接著依序顯示：(e)指示保持電路H1 之輸出用開關SW32 的開閉動作之第1行選擇控制信號Hsel(1)；(f)指示保持電路H2 之輸出用開關SW32 的開閉動作之第2行選擇控制信號Hsel(2)；(g)指示保持電路H3 之輸出用開關SW32 的開閉動作之第3行選擇控制信號Hsel(3)；(h)指示保持電路Hn 之輸出用開關SW32 的開閉動作之第n行選擇控制信號Hsel(n)；及(i)指示保持電路HN 之輸出用開關SW32 的開閉動作之第N行選擇控制信號Hsel(N)。
以第1列及第2列的2N個像素部P1,1 ~P1,N 、P2,1 ~P2,N 之各個的光電二極體PD所產生且儲存於接合電容部之電荷的讀出，係以如下方式進行。在時刻t10 以前，M個之列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)、N個之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)、重設控制信號Reset及保持控制信號Hold之各個係設為低位準。
從時刻t10 起至時刻t11 為止的期間，從控制部40A輸出至重設用佈線LR 之重設控制信號Reset係成為高位準，藉由此方式，在N個積分電路S1 ~SN 之各個中，放電用開關SW21 關閉，而積分用電容器C21 、C22 放電。又，從比時刻t11 為後之時刻t12 起至時刻t15 為止的期間，從控制部40A輸出至第1列選擇用佈線LV,1 的第1列選擇控制信號Vsel(1)係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之第1列的N個像素部P1,1 ~P1,N 之各個的讀出用開關SW1 係關閉。又，在此相同期間(t12 ~t15 )，從控制部40A輸出至第2列選擇用佈線LV,2 的第2列選擇控制信號Vsel(2)係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之第2列的N個像素部P2,1 ~P2,N 之各個的讀出用開關SW1 係關閉。
在此期間(t12 ~t15 )內，從時刻t13 起至時刻t14 為止的期間，從控制部40A輸出至保持用佈線LH 的保持控制信號Hold係成為高位準，藉由此方式，在N個保持電路H1 ~HN 之各個中，輸入用開關SW31 係關閉。
在期間(t12 ~t15 )內方面，第1列及第2列的各像素部P1,n 、P2,n 之讀出用開關SW1 關閉，而各積分電路Sn 之放電用開關SW21 打開。因此，至其為止以像素部P1,n 之光電二極體PD所產生且已儲存於接合電容部的電荷，係通過該像素部P1,n 之讀出用開關SW1 及第n行讀出用佈線LO,n ，傳送至積分電路Sn 之積分用電容器C21 、C22 予以儲存。又，同時，至其為止，以像素部P2,n 之光電二極體PD所產生且儲存於接合電容部之電荷，亦通過該像素部P2,n 之讀出用開關SW1 及第n行讀出用佈線LO,n ，傳送至積分電路Sn 之積分用電容器C21 、C22 予以儲存。然後，對應於儲存於各積分電路Sn 之積分用電容器C21 、C22 的電荷之量的電壓值，係從積分電路Sn 之輸出端被輸出。
在該期間(t12 ~t15 )內之時刻t14 ，藉由保持控制信號Hold從高位準轉為低位準，而在N個保持電路H1 ~HN 之各個中，輸入用開關SW31 從關閉狀態轉為打開狀態，在該時從積分電路Sn 之輸出端被輸出且輸入至保持電路Hn 之輸入端的電壓值，係被保持於保持用電容器C3 。
然後，在期間(t12 ~t15 )之後，從控制部40A輸出至行選擇用佈線LH,1 ~LH,N 之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)，係依照順序僅在一定期間成為高位準，藉由此方式，N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸出用開關SW32 係依照順序僅在一定期間關閉，被保持於各保持電路Hn 之保持用電容器C3 的電壓值，係經由輸出用開關SW32 而依照順序被輸出至電壓輸出用佈線Lout 。被輸出至此電壓輸出用佈線Lout 之電壓值Vout ，係表示將第1列及第2列的2N個像素部P1,1 ~P1,N 、P2,1 ~P2,N 之各個的光電二極體PD中之受光強度往行方向作加算後之值。
從N個保持電路H1 ~HN 之各個依照順序輸出的電壓值，係被輸入至A/D轉換部30，而轉換為對應於該輸入電壓值的數位值。然後，在從A/D轉換部30所輸出之N個數位值之內，將對應於第1行及第2行之各個的數位值作加算，將對應於第3行及第4行之各個的數位值作加算，其後亦將各2個數位值作加算下去。
接著，以第3列及第4列的2N個像素部P3,1 ~P3,N 、P4,1 ~P4,N 之各個的光電二極體PD所產生且儲存於接合電容部之電荷的讀出，係以如下方式進行。
從時刻t20 起至時刻t21 為止的期間，從控制部40A輸出至重設用佈線LR 之重設控制信號Reset係成為高位準，藉由此方式，在N個積分電路S1 ~SN 之各個中，放電用開關SW21 關閉，而積分用電容器C21 、C22 放電。又，從比時刻t21 為後之時刻t22 起至時刻t25 為止的期間，從控制部40A輸出至第3列選擇用佈線LV,3 的第3列選擇控制信號Vsel(3)係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之第3列的N個像素部P3,1 ~P3,N 之各個的讀出用開關SW1 係關閉。又，在此相同期間(t12 ~t15 )，從控制部40A輸出至第4列選擇用佈線LV,4 的第4列選擇控制信號Vsel(4)係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之第4列的N個像素部P4,1 ~P4,N 之各個的讀出用開關SW1 係關閉。
在此期間(t22 ~t25 )內，從時刻t23 起至時刻t24 為止的期間，從控制部40A輸出至保持用佈線LH 的保持控制信號Hold係成為高位準，藉由此方式，在N個保持電路H1 ~HN 之各個中，輸入用開關SW31 係關閉。
然後，在期間(t22 ~t25 )之後，從控制部40A輸出至行選擇用佈線LH,1 ~LH,N 之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)，係依照順序僅在一定期間成為高位準，藉由此方式，N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸出用開關SW32 依照順序僅在一定期間關閉。採取以上方式，而將電壓值Vout 輸出至電壓輸出用佈線Lout ，而該電壓值Vout 係表示將第3列及第4列的2N個像素部P3,1 ~P3,N 、P4,1 ~P4,N 之各個的光電二極體PD中之受光強度往行方向作加算後之值。
從N個保持電路H1 ~HN 之各個依照順序輸出的電壓值，係被輸入至A/D轉換部30，而轉換為對應於該輸入電壓值的數位值。然後，在從A/D轉換部30所輸出之N個數位值之內，將對應於第1行及第2行之各個的數位值作加算，將對應於第3行及第4行之各個的數位值作加算，其後亦將各2個數位值作加算下去。
在第1攝像模式時，跟隨著如以上之針對第1列及第2列的動作、及針對緊接其之第3列及第4列的動作，以後，從第5列至第M列為止係進行同樣的動作，而獲得表示以1次攝像所獲得之圖像的圖框資料。又，如針對第M列動作已結束，則再度在從第1列至第M列為止的範圍進行同樣的動作，而獲得表示其次之圖像的圖框資料。如此般，藉由以一定周期反覆同樣的動作，將電壓值Vout 輸出至電壓輸出用佈線Lout ，而反覆獲得圖框資料，而該電壓值Vout 係表示受光部10A所受光的光之像的2次元強度分佈。又，此時所獲得之圖框資料中的讀出像素間距係成為像素部之間距的2倍。
另一方面，第2攝像模式時之固體攝像裝置1A的動作係如下所述。圖5及圖6係說明與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的動作之時序流程圖。在此第2攝像模式方面並不作重合方格化讀出。亦即，將圖框資料中的讀出像素間距係設為與像素部之間距相等。在各積分電路Sn 中，增益設定用開關SW22 係打開，將回授電容部的電容值設定為小值，將增益設定為大值。
圖5係顯示針對受光部10A中之第1列及第2列之各個的動作。在此圖中，從上起係依序顯示：(a)重設控制信號Reset；(b)第1列選擇控制信號Vsel(1)；(c)第2列選擇控制信號Vsel(2)；(d)保持控制信號Hold；(e)第1行選擇控制信號Hsel(1)；(f)第2行選擇控制信號Hsel(2)；(g)第3行選擇控制信號Hsel(3)；(h)第n行選擇控制信號Hsel(n)；及(i)第N行選擇控制信號Hsel(N)。
以第1列的N個像素部P1,1 ~P1,N 之各個的光電二極體PD所產生且儲存於接合電容部之電荷的讀出，係以如下方式進行。在時刻t10 以前，M個之列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)、N個之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)、重設控制信號Reset及保持控制信號Hold之各個係設為低位準。
從時刻t10 起至時刻t11 為止的期間，從控制部40A輸出至重設用佈線LR 之重設控制信號Reset係成為高位準，藉由此方式，在N個積分電路S1 ~SN 之各個中，放電用開關SW21 關閉，而積分用電容器C21 放電。又，從比時刻t11 為後之時刻t12 起至時刻t15 為止的期間，從控制部40A輸出至第1列選擇用佈線LV,1 的第1列選擇控制信號Vsel(1)係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之第1列的N個像素部P1,1 ~P1,N 之各個的讀出用開關SW1 係關閉。
在此期間(t12 ~t15 )內，從時刻t13 起至時刻t14 為止的期間，從控制部40A輸出至保持用佈線LH 的保持控制信號Hold係成為高位準，藉由此方式，在N個保持電路H1 ~HN 之各個中，輸入用開關SW31 係關閉。
在期間(t12 ~t15 )內方面，由於第1列的各像素部P1,n 之讀出用開關SW1 關閉，而各積分電路Sn 之放電用開關SW21 打開，因此，至其為止以各像素部P1,n 之光電二極體PD所產生且已儲存於接合電容部的電荷，係通過該像素部P1,n 之讀出用開關SW1 及第n行讀出用佈線LO,n ，傳送至積分電路Sn 之積分用電容器C21 予以儲存。然後，對應於儲存於各積分電路Sn 之積分用電容器C21 的電荷之量的電壓值，係從積分電路Sn 之輸出端被輸出。
在該期間(t12 ~t15 )內之時刻t14 ，藉由保持控制信號Hold從高位準轉為低位準，而在N個保持電路H1 ~HN 之各個中，輸入用開關SW31 從關閉狀態轉為打開狀態，在該時從積分電路Sn 之輸出端被輸出且輸入至保持電路Hn 之輸入端的電壓值，係被保持於保持用電容器C3 。
然後，在期間(t12 ~t15 )之後，從控制部40A輸出至行選擇用佈線LH,1 ~LH,N 之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)，係依照順序僅在一定期間成為高位準，藉由此方式，N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸出用開關SW32 係依照順序僅在一定期間關閉，被保持於各保持電路Hn 之保持用電容器C3 的電壓值，係經由輸出用開關SW32 而依照順序被輸出至電壓輸出用佈線Lout 。被輸出至此電壓輸出用佈線Lout 之電壓值Vout ，係表示將第1列的N個像素部P1,1 ~P1,N 之各個的光電二極體PD中之受光強度。
接著，以第2列的N個像素部P2,1 ~P2,N 之各個的光電二極體PD所產生且儲存於接合電容部之電荷的讀出，係以如下方式進行。
從時刻t20 起至時刻t21 為止的期間，從控制部40A輸出至重設用佈線LR 之重設控制信號Reset係成為高位準，藉由此方式，在N個積分電路S1 ~SN 之各個中，放電用開關SW21 關閉，而積分用電容器C21 放電。又，從比時刻t21 為後之時刻t22 起至時刻t25 為止的期間，從控制部40A輸出至第2列選擇用佈線LV,2 的第2列選擇控制信號Vsel(2)係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之第2列的N個像素部P2,1 ~P2,N 之各個的讀出用開關SW1 係關閉。
在此期間(t22 ~t25 )內，從時刻t23 起至時刻t24 為止的期間，從控制部40A輸出至保持用佈線LH 的保持控制信號Hold係成為高位準，藉由此方式，在N個保持電路H1 ~HN 之各個中，輸入用開關SW31 係關閉。
然後，在期間(t22 ~t25 )之後，從控制部40A輸出至行選擇用佈線LH,1 ~LH,N 之行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(N)，係依照順序僅在一定期間成為高位準，藉由此方式，N個保持電路H1 ~HN 之各個的輸出用開關SW32 係依照順序僅在一定期間關閉。採取以上方式，而將電壓值Vout 輸出至電壓輸出用佈線Lout ，而該電壓值Vout 係表示第2列的N個像素部P2,1 ~P2,N 之各個的光電二極體PD中之受光強度。
在第2攝像模式時，跟隨著如以上之針對第1列及第2列的動作，以後，從第3列至第M1 列為止係進行同樣的動作，而獲得表示以1次攝像所獲得之圖像的圖框資料。又，如針對第M1 列動作已結束，則再度在從第1列至第M1 列為止的範圍進行同樣的動作，而獲得表示其次之圖像的圖框資料。如此般，藉由以一定周期反覆同樣的動作，將電壓值Vout 輸出至電壓輸出用佈線Lout ，而反覆獲得圖框資料，而該電壓值Vout 係表示受光部10A所受光的光之像的2次元強度分佈。
在第2攝像模式時，針對從第(M1 +1)列至第M列為止的範圍，並不進行從信號讀出部20往電壓輸出用佈線Lout 之電壓值的輸出。然而，在從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 中，藉由往光電二極體PD之光射入所產生的電荷，亦儲存至該光電二極體PD之接合電容部，不久，即超出接合電容部的飽和位準。如儲存於光電二極體PD之接合電容部的電荷之量超出飽和位準，則相當於超出飽和位準分之電荷係往隔鄰之像素部溢出。如隔鄰之像素部屬於第M1 列，則針對隔鄰之像素部從信號讀出部20往電壓輸出用佈線Lout 輸出之電壓值，係成為不正確之值。
因而，係以設有放電機構為佳，而其係在第2攝像模式時，將從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體PD的接合電容部作放電。在與本實施型態有關之固體攝像裝置1A方面，作為如此之放電機構，係在第2攝像模式時進行如圖6所示之動作，藉由將電荷傳送至積分電路Sn ，而使該光電二極體PD的接合電容部作放電，而該電荷係儲存於從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體PD的接合電容部。
圖6係顯示針對受光部10A中之第M1 列及第(M1 +1)列之各個的動作。在此圖中，從上起係依序顯示：(a)重設控制信號Reset；(b)第M1 列選擇控制信號Vsel(M1 )；(c)第(M1 +1)列選擇控制信號Vsel(M1 +1)；(d)保持控制信號Hold；(e)第1行選擇控制信號Hsel(1)；(f)第2行選擇控制信號Hsel(2)；(g)第3行選擇控制信號Hsel(3)；(h)第n行選擇控制信號Hsel(n)；及(i)第N行選擇控制信號Hsel(N)。
此圖6所示針對從時刻t40 起至時刻t50 為止的期間中之第M1 列的動作，係與圖5所示針對從時刻t10 起至時刻t20 為止的期間中之第1列的動作為同樣。然而，從時刻t42 起至時刻t45 為止的期間，從控制部40A輸出至第M1 列選擇用佈線LV,M1 的第M1 列選擇控制信號Vsel(M1 )係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之第M1 列的N個像素部PM1,1 ~PM1,N 之各個的讀出用開關SW1 係關閉。
第2攝像模式時，如針對第M1 列動作已結束，時刻t50 以後，則進行針對從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的動作。亦即，時刻t50 以後，從控制部40A輸出至重設用佈線LR 之重設控制信號Reset係成為高位準，藉由此方式，在N個積分電路S1 ~SN 之各個中，放電用開關SW21 係關閉。又，在時刻t50 以後之放電用開關SW21 關閉的期間，從第(M1 +1)列至第M列為止之列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)係成為高位準，藉由此方式，受光部10A中之從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 之讀出用開關SW1 係關閉。
如此般，在第2攝像模式時，藉由從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 之讀出用開關SW1 呈關閉，將儲存於該像素部之光電二極體PD的接合電容部的電荷傳送至積分電路Sn ；又，藉由在各積分電路Sn 中放電用開關SW21 呈關閉，而使各積分電路Sn 之積分用電容器C21 始終成為已放電狀態。採取此方式，在第2攝像模式時，則可使從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體PD的接合電容部放電。
此時，針對從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍，如列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)依照順序成為高位準亦可，但如列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)之內的複數個列選擇控制信號同時成為高位準亦可，又，如列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)之全部同時成為高位準亦可。如此般，針對從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍，藉由複數個或全部之列選擇控制信號同時成為高位準，則可使各像素部Pm,n 之光電二極體PD的接合電容部進一步在短時間放電。
再者，作為其他攝像模式，而使信號讀出部20輸出對應於電荷之量的電壓值亦可，而該其他攝像模式係使信號讀出部20輸出相較於第1攝像模式數目較少之像素部的資料，而該電荷之量係以包含於受光部10A中呈連續之N1 行的各像素部Pm,n 之光電二極體PD所產生。此處，N1 係未達N之整數。然而，在如此般使信號讀出部20輸出N1 行的各像素部Pm,n 之資料的攝像模式方面，為了獲得1圖框資料，則有必要使從控制部40A輸出M個之列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)。相對於此，在與本實施型態有關之固體攝像裝置1A方面，在使信號讀出部20輸出M1 列的各像素部Pm,n 之資料的第2攝像模式時，由於為了獲得1圖框資料，則使控制部40A輸出M1 個之列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M1 )即可，因此可作高速動作。
再者，在迄今為止所說明之圖4~圖6所示時序流程圖方面，在從各保持電路Hn 結束電壓值之讀出後，將各積分電路Sn 作初期化。然而，如為將各積分電路Sn 之輸出電壓值藉由保持電路Hn 予以保持後的話，則在從各保持電路Hn 讀出電壓值之期間，將重設控制信號Reset作為高位準而將各積分電路Sn 作初期化亦可。藉由此方式，可進一步作高速之動作。
接著，針對與第2實施型態有關之固體攝像裝置1B作說明。圖7係顯示與第2實施型態有關之固體攝像裝置1B的構成之圖。此圖所示固體攝像裝置1B係具備受光部10B、信號讀出部20、A/D轉換部30及控制部40B。又，在作為X光檢測用而使用之情形時，係以覆蓋固體攝像裝置1B的受光部10B之方式而設有閃爍器部。
圖1所示與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的構成作比較，此圖7所示與第2實施型態有關之固體攝像裝置1B係在如下之點為不同：在各第n行讀出用佈線LO,n 上設有切離用開關SW1n 及放電用開關SW2n ；又，在具備控制部40B以取代控制部40A之點有差別。
各切離用開關SW1n 係設於讀出用佈線LO,n 上、且受光部10B中之第M1 列與第(M1 +1)列之間。亦即，在切離用開關SW1n 關閉時，從第1列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 係介以讀出用佈線LO,n 而與信號讀出部20連接。另一方面，在切離用開關SW1n 打開時，從第1列至第M1 列為止之範圍的各像素部Pm,n 雖介以讀出用佈線LO,n 而與信號讀出部20連接，但從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 係與信號讀出部20切離。各切離用開關SW1n 係介以切離用佈線LD1 而與控制部40B連接，從控制部40B被賦予通過切離用佈線LD1 的切離控制信號Disconnect。切離控制信號Disconnect係指示各切離用開關SW1n 之開閉動作。
各放電用開關SW2n 係設於讀出用佈線LO,n 上、且對設有切離用開關SW1n 之位置離信號讀出部20更遠之側。放電用開關SW2n 之一端介以讀出用佈線LO,n ，而連接於第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 。放電用開關SW2n 之另一端係作接地。各放電用開關SW2n 係介以放電用佈線LD2 而與控制部40B連接，從控制部40B被賦予通過放電用佈線LD2 的放電控制信號Discharge。放電控制信號Discharge係指示各放電用開關SW2n 之開閉動作。
控制部40B係與第1實施型態中之控制部40A同樣，將第m列選擇控制信號Vsel(m)輸出至第m列選擇用佈線LV,m ，將第n行選擇控制信號Hsel(n)輸出至第n行選擇用佈線LH,n ，將重設控制信號Reset輸出至重設用佈線LR ，將增益設定信號Gain輸出至增益設定用佈線LG ，又，將保持控制信號Hold輸出至保持用佈線LH 。
除此之外，控制部40B亦將切離控制信號Disconnect輸出至切離用佈線LD1 ，將此切離控制信號Disconnect賦予至N個切離用開關SW11 ~SW1N 之各個。又，控制部40B係將放電控制信號Discharge輸出至放電用佈線LD2 ，將此放電控制信號Discharge賦予至N個放電用開關SW21 ~SW2N 之各個。
與第2實施型態有關之固體攝像裝置1B亦具有第1攝像模式與第2攝像模式。在第1攝像模式與第2攝像模式之間，受光部10B中之攝像區域係彼此不同。控制部40B在第1攝像模式時，係使信號讀出部20輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以受光部10B中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體PD所產生。又，控制部40B在第2攝像模式時，係使信號讀出部20輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係受光部10B中之從第1列至第M1 列為止之範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體PD所產生。
又，在控制部40B方面，相較於第1攝像模式時，在第2攝像模式時，係減小根據從信號讀出部20所輸出之電壓值的圖框資料中之讀出像素間距，加快每單位時間所輸出之圖框資料的數目(圖框速率)，加大信號讀出部20中之對輸入電荷量的輸出電壓值之比(增益)。
在與第2實施型態有關之固體攝像裝置1B方面，在第1攝像模式時，從控制部40B經由切離用佈線LD1 而被賦予至各切離用開關SW1n 之切離控制信號Disconnect，係成為高位準，而各切離用開關SW1n 關閉。又，從控制部40B經由放電用佈線LD2 而被賦予至各放電用開關SW2n 之放電控制信號Discharge，係成為低位準，而各放電用開關SW2n 係打開。在此狀態下，從第1列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 係介以讀出用佈線LO,n 而與信號讀出部20連接。然後，進行與第1實施型態之情形同樣的動作，使信號讀出部20輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以受光部10B中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體PD所產生。
另一方面，在與第2實施型態有關之固體攝像裝置1B方面，在第2攝像模式時，從控制部40B經由切離用佈線LD1 而被賦予至各切離用開關SW1n 之切離控制信號Disconnect，係成為低位準，而各切離用開關SW1n 打開。又，從控制部40B經由放電用佈線LD2 而被賦予至各放電用開關SW2n 之放電控制信號Discharge，係成為高位準，而各放電用開關SW2n 係關閉。在此狀態下，從第1列至第M1 列為止之範圍的各像素部Pm,n 雖介以讀出用佈線LO,n 而與信號讀出部20連接，但從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 卻與信號讀出部20切離而作接地。
然後，在第2攝像模式時，針對從第1列至第M1 列為止的範圍，係進行與第1實施型態之情形同樣的動作，使信號讀出部20輸出對應於以各像素部Pm,n 之光電二極體PD所產生的電荷之量的電壓值。另一方面，針對從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍，列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)係成為高位準，藉由此方式，各像素部Pm,n 之光電二極體PD的陰極端子由於介以讀出用開關SW1 與放電用開關SW2n 而接地，因此各像素部Pm,n 之光電二極體PD之接合電容部係作放電。亦即，此一情形，各放電用開關SW2n 係作為放電機構而發揮作用，而其係在第2攝像模式時，將從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體PD之接合電容部作放電。
在第2攝像模式時，針對從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍，如列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)依照順序成為高位準亦可，但如列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)之內的複數個列選擇控制信號同時成為高位準亦可，又，如列選擇控制信號Vsel(M1 +1)~Vsel(M)之全部同時成為高位準亦可。如此般，針對從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍，藉由複數個或全部之列選擇控制信號同時成為高位準，則可使各像素部Pm,n 之光電二極體PD的接合電容部進一步在短時間放電。
又，在第2攝像模式時，下列兩期間如彼此一部分呈重疊亦可：針對從第1列至第M1 列為止的範圍使信號讀出部20輸出對應於以各像素部Pm,n 之光電二極體PD所產生的電荷之量的電壓值；及針對從第(M1 +1)列至第M列為止之範圍各像素部Pm,n 之光電二極體PD的接合電容部作放電。在如此之情形時，則可進一步作高速之動作。
又，在第2攝像模式時，由於藉由打開切離用佈線LD1 而使連接於信號讀出部20之第n行讀出用佈線LO,n 變短，因此可減低噪音。
接著，針對包含與上述實施型態有關之固體攝像裝置的X光檢查系統之實施型態作說明。圖8係與本實施型態有關之X光檢查系統100的構成圖。與本實施型態有關之X光檢查系統100係具備固體攝像裝置與X光產生裝置。將X光產生裝置所輸出而穿透檢查對象物之X光，藉由固體攝像裝置作攝像，而檢查該檢查對象物。
在此圖所示X光檢查系統100方面，X光產生裝置106係朝被攝體(檢查對象物)產生X光。從X光產生裝置106所產生之X光的照射領域係藉由1次縫隙板106b所控制。X光產生裝置106係內建有X光管，藉由調整該X光管之管電壓、管電流及通電時間等條件，而控制往被攝體之X光照射量。X光攝像器107係內建具有呈2次元排列之複數個像素部的CMOS固體攝像裝置，檢測通過被攝體之X光像。在X光攝像器107之前方，係設有限制X光射入區域的2次縫隙板107a。
迴旋臂104係作保持使X光產生裝置106及X光攝像器107呈對向，在全景斷層攝影之際使此等繞被攝體作迴旋。又，設有滑動機構113，其係在線性斷層攝影之際用於使X光攝像器107對被攝體作直線變位。迴旋臂104係藉由構成旋轉台之臂馬達110所驅動，其旋轉角度係藉由角度感測器112所檢測。又，臂馬達110係搭載於XY台114之可動部，在水平面內可將旋轉中心作任意調整。
從X光攝像器107所輸出之圖像信號係藉由A/D轉換器120，譬如轉換為10位元(=1024位準)之數位資料，一度取入至CPU(中央處理裝置)121後，而儲備於圖框記憶體122。從儲備於圖框記憶體122之圖像資料，藉由特定之運算處理而再生沿著任意之斷層面的斷層圖像。再生後之斷層圖像係輸出至視訊記憶體124，藉由DA轉換器125而轉換為類比信號後，藉由CRT(陰極射線管)等圖像顯示部126作顯示，供各種診斷之用。
在CPU121，係連接著信號處理所需之工作記憶體123，進而連接著具備面板開關及X光照射開關等的操作面板119。又，CPU121係分別連接於驅動臂馬達110之馬達驅動電路111、控制1次縫隙板106b及2次縫隙板107a之開口範圍的縫隙控制電路115、116、及控制X光產生裝置106之X光控制電路118；進而，輸出用於驅動X光攝像器107之時脈信號。
X光控制電路118係根據藉由X光攝像器107所攝像之信號，而可將往被攝體之X光照射量作回授控制。
在如以上般構成之X光檢查系統100中，作為X光攝像器107，係使用與本實施型態有關之固體攝像裝置1A或1B。
X光產生裝置106係藉由控制縫隙板106b之開口範圍，而可在第1輸出模式時以特定之擴張角輸出X光、在第2輸出模式時以比前述特定之擴張角為窄的擴張角輸出X光。然後，當X光產生裝置106以第1輸出模式輸出X光時，固體攝像裝置(X光攝像器107)係以第1攝像模式動作。另一方面，當X光產生裝置106以第2輸出模式輸出X光時，固體攝像裝置(X光攝像器107)係以第2攝像模式動作。
此處，譬如，第1輸出模式及第1攝像模式係相當於專利文獻1所記載之CT攝影模式，第2輸出模式及第2攝像模式係相當於專利文獻1所記載之全景模式或頭部模式。固體攝像裝置1A、1B係配置為，第2攝像模式時之受光部10A、10B中之攝像區域(第1列~第M1 列)的長邊方向對迴旋平面成為垂直。
與本實施型態有關之X光檢查系統100由於具備與本實施型態有關之固體攝像裝置1A或1B，因此可在各攝像模式中作良好的動作。
再者，如想定將具備固體攝像裝置1A、1B之X光檢查系統100使用於牙科用的情形，則在固體攝像裝置1A、1B之受光部10A、10B中係以行數N大於列數M為理想。其係基於如下理由。亦即，在相當於CT攝影模式之第1攝像模式方面，作為在受光部10A、10B中使用於攝像之受光範圍的尺寸，係譬如要求8cm以上×12cm以上。又，在相當於全景模式之第2攝像模式方面，作為在受光部10A、10B中使用於攝像之特定範圍的尺寸，係譬如要求15cm以上×7mm以上。如考慮欲符合與上述尺寸有關的要求，且從圓形之矽晶圓以最佳效率製作呈1個積體化之固體攝像裝置1A、1B的話，則受光部10A、10B之形狀必須得往一方向成為較長之長方形，然後，以受光部10A、10B必須成為長方形為前提，而使行數N大於列數M，使從控制部40A、40B所輸出之選擇控制信號的數目M變少。又，係以將信號讀出部20中之N個保持電路H1 ~HN 分為複數組，對該各組個別設有A/D轉換部，使此等A/D轉換部作並聯動作為佳。藉由採取此方式，則可實現像素資料之高速讀出。
譬如，如圖9所示般，將N個積分電路S1 ~SN 及N個保持電路H1 ~HN 分為4組，將積分電路S1 ~Si 及保持電路H1 ~Hi 作為第1組，將積分電路Si+1 ~Sj 及保持電路Hi+1 ~Hj 作為第2組，將積分電路Si+1 ~Sk 及保持電路Hj+1 ~Hk 作為第3組，又，將積分電路Sk+1 ~SN 及保持電路Hk+1 ~HN 作為第4組。此處，「1<i<j<k<N」。然後，將從第1組之保持電路H1 ~Hi 之各個依照順序輸出的電壓值，藉由A/D轉換部31轉換為數位值，將從第2組之保持電路Hi+1 ~Hj 之各個依照順序輸出的電壓值，藉由A/D轉換部32轉換為數位值，將從第3組之保持電路Hj+1 ~Hk 之各個依照順序輸出的電壓值，藉由A/D轉換部33轉換為數位值，又，將從第4組之保持電路Hk+1 ~HN 之各個依照順序輸出的電壓值，藉由A/D轉換部34轉換為數位值。又，將4個A/D轉換部31~34之各個中的A/D轉換處理以並聯方式進行。藉由採取此方式，則可實現像素資料之高速讀出。
又，譬如，如考慮作2列2行之重合方格化讀出，係以如下者為理想：將N個保持電路H1 ~HN 之內對應於奇數行之保持電路作為第1組、對應於偶數行之保持電路作為第2組，對此等第1組及第2組之各個個別設有A/D轉換部，使此等2個A/D轉換部作並聯動作。此一情形，從對應於奇數行之保持電路、與對應於其之隔鄰的偶數行的保持電路同時輸出電壓值，將此等2個電壓值同時作A/D轉換處理而作為數位值。然後，在作重合方格化處理之際，將此等2個數位值作加算。藉由採取此方式，亦可實現像素資料之高速讀出。
 產業上之可利用性
本發明係可利用於固體攝像裝置及X光檢查系統。
1A、1B．．．固體攝像裝置
10A、10B．．．受光部
20．．．信號讀出部
30．．．A/D轉換部
40A、40B．．．控制部
A2 ．．．放大器
C21 、C22 ．．．積分用電容器
C3 ．．．保持用電容器
H1 ~HN ．．．保持電路
LG ．．．增益設定用佈線
LH ．．．保持用佈線
LH,n ．．．第n行選擇用佈線
LO,n ．．．第n行讀出用佈線
Lout ．．．電壓輸出用佈線
LR ．．．重設用佈線
LV,m ．．．第m列選擇用佈線
P1,1 ~PM,N ．．．像素部
PD．．．光電二極體
S1 ~SN ．．．積分電路
SW1 ．．．讀出用開關
SW11 ~SW1N ．．．切離用開關
SW21 ．．．放電用開關
SW21 ~SW2N ．．．放電用開關
SW31 ．．．輸入用開關
SW32 ．．．輸出用開關
圖1係顯示與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的構成之圖；
圖2係顯示與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的剖面之圖；
圖3係與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的像素部Pm,n 、積分電路Sn 及保持電路Hn 之各個的電路圖；
圖4係說明與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的動作之時序流程圖；
圖5係說明與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的動作之時序流程圖；
圖6係說明與第1實施型態有關之固體攝像裝置1A的動作之時序流程圖；
圖7係顯示與第2實施型態有關之固體攝像裝置1B的構成之圖；
圖8係與本實施型態有關之X光檢查系統100的構成圖；及
圖9係顯示與本實施型態有關之固體攝像裝置1A、1B的構成的變形例之圖。
1A．．．固體攝像裝置
10A．．．受光部
20．．．信號讀出部
30．．．A/D轉換部(ADC)
40A．．．控制部
Gain．．．增益設定信號
Hold．．．保持控制信號
Hsel(1)、Hsel(2)、Hsel(n)、Hsel(N)．．．行選擇控制信號
H1 ~HN ．．．保持電路
LG ．．．增益設定用佈線
LH ．．．保持用佈線
LH,1 、LH,2 、LH,n 、LH,N ．．．選擇用佈線
LO,1 、LO,2 、LO,n 、LO,N ．．．讀出用佈線
Lout ．．．電壓輸出用佈線
LR ．．．重設用佈線
LV,M 、LV,M1 、LV,M1+1 、LV,1 ．．．列選擇用佈線
PM,1 ~PM,N 、PM1+1,1 ~PM1+1,N 、PM1,1 ~PM1,N 、P1,1 ~P1,N ．．．像素部
Reset．．．重設控制信號
S1 ~SN ．．．積分電路
Vout ．．．輸出電壓輸出用佈線Lout 之電壓值
Vsel(M)、Vsel(M1 +1)、Vsel(M1 )、Vsel(1)．．．列選擇控制信號

Claims (9)

  1. 一種固體攝像裝置，其特徵為：設定M、N為2以上之整數，M1 為未達M之整數，N1 為未達N之整數，m為1以上M以下之整數，n為1以上N以下之整數，該裝置包含：受光部，其係各別包含光電二極體與讀出用開關之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 作2次元排列為M列N行者，而該光電二極體係產生對應於射入光強度之量的電荷，而該讀出用開關係與該光電二極體連接；讀出用佈線LO,n ，其係與前述受光部中的第n行之M個像素部P1,n ~PM,n 之各個的讀出用開關連接，將以前述M個像素部P1,n ~PM,n 內之任一個像素部的光電二極體所產生的電荷，介以該像素部之讀出用開關予以讀出；信號讀出部，其係與前述讀出用佈線LO,1 ~LO,N 之各個連接，保持與由前述光電二極體所產生的電荷之量對應的電壓值，將該所保持之電壓值依照順序輸出；控制部，其係控制前述受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的讀出用開關的開閉動作，且控制前述信號讀出部中之電壓值的輸出動作，使前述信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以前述受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體所產生；及閃爍器部，其係以覆蓋前述受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之方式設置；前述控制部係 在第1攝像模式時，使前述信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以前述受光部中之M×N個像素部P1,1 ~PM,N 之各個的光電二極體所產生；在第2攝像模式時，使前述信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以包含於前述受光部中呈連續之M1 列或N1 行之特定範圍的各像素部Pm,n 之光電二極體所產生；且相較於在前述第1攝像模式時，在前述第2攝像模式時，係減小根據從前述信號讀出部所輸出之電壓值的圖框資料中之讀出像素間距，加快每單位時間所輸出之圖框資料的數目(圖框速率)，加大前述信號讀出部中之對輸入電荷量的輸出電壓值之比(增益)。
  2. 如請求項1之固體攝像裝置，其中前述控制部係在前述第2攝像模式時，從前述受光部中之M列內最接近前述信號讀出部之列起依序計算，將M1 列之範圍作為前述特定範圍，使前述信號讀出部輸出對應於電荷之量的電壓值，而該電荷之量係以此特定範圍之各像素部Pm,n 的光電二極體所產生。
  3. 如請求項2之固體攝像裝置，其進一步包含切離用開關，其係在前述受光部中之前述特定範圍、與除此特定範圍以外的其他範圍之間，設於各讀出用佈線LO,n 上；前述控制部係在前述第1攝像模式時關閉前述切離用開關，在前述第2攝像模式時打開前述切離用開關。
  4. 如請求項1之固體攝像裝置，其包含放電機構，其係在前述第2攝像模式時，將前述受光部中之除前述特定範圍以外的其他範圍之各像素部Pm,n 的光電二極體之接合電容部予以放電。
  5. 如請求項1之固體攝像裝置，其特徵在於：於前述特定範圍之一方之側，前述信號讀出部係連接於前述讀出用佈線LO,1 ~LO,N 之各者；於前述特定範圍之另一方之側，於前述讀出用佈線LO,1 ~LO,N 之各者設置有為了將各像素部之光電二極體之接合電容部予以放電之放電用開關。
  6. 如請求項4之固體攝像裝置，其特徵在於：於前述特定範圍之一方之側，前述信號讀出部係連接於前述讀出用佈線LO,1 ~LO,N 之各者；於前述特定範圍之另一方之側，於前述讀出用佈線LO,1 ~LO,N 之各者設置有為了將各像素部之光電二極體之接合電容部予以放電之放電用開關而作為前述放電機構。
  7. 如請求項4之固體攝像裝置，其特徵在於：前述信號讀出部包含：連接於前述讀出用佈線LO,n 之積分電路；及輸入自前述積分電路輸出之電壓值的保持電路；且前述放電機構係藉由將在前述第2攝像模式時於前述受光部中之除前述特定範圍外之其他範圍之各像素部Pm,n 之光電二極體之接合電容部所儲存之電荷傳送至前 述信號讀出部之前述積分電路來進行放電。
  8. 一種X光檢查系統，其特徵為包含：如請求項1之固體攝像裝置、及X光產生裝置，且將從前述X光產生裝置所輸出而穿透檢查對象物之X光藉由前述固體攝像裝置進行攝像，而檢查該檢查對象物。
  9. 如請求項8之X光檢查系統，其特徵在於：前述固體攝像裝置及前述X光產生裝置為對向之狀態下可於前述檢查對象物之周圍旋轉、或者前述固體攝像裝置可相對於前述檢查對象物進行直線變位，且以前述第2攝像模式時之前述受光部中之前述特定範圍之長度方向成為與上述旋轉或直線變位時之前述固體攝像裝置之移動方向垂直之方式而設置。
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