固體攝像裝置、X射線攝像系統及固體攝像裝置驅動方法與流程

2023-06-28 12:30:36

本發明涉及固體攝像裝置、具備固體攝像裝置的X射線攝像系統、及驅動固體攝像裝置的方法。

背景技術：

作為固體攝像裝置，已知有使用CMOS技術的裝置，其中，已知有被動像素傳感器(PPS：Passive Pixel Sensor)方式的裝置。PPS方式的固體攝像裝置具備將包含產生與入射光強度相應的量的電荷的光電二極體的PPS型的像素二維排列成M行N列而成的受光部。該固體攝像裝置輸出與各像素中根據光入射而在光電二極體產生的電荷的量相應的電壓值。

一般而言，各列的M個像素各自的輸出端經由對應於該列而設置的讀出用配線而與對應於該列而設置的積分電路的輸入端連接。而且，自第1行至第M行為止依次按每行，像素的光電二極體所產生的電荷通過對應的讀出用配線而輸入至對應的積分電路，且自該積分電路輸出與電荷量相應的電壓值。另外，該電壓值被AD轉換而作為數字值。

PPS方式的固體攝像裝置可使用於各種用途，例如也可與閃爍器部組合而作為X射線平板使用於醫療用途或工業用途，更具體而言，也可使用於X射線CT裝置或微聚焦X射線檢查裝置等。專利文獻1所公開的X射線攝像系統可通過固體攝像裝置對自X射線產生裝置輸出且透過了攝像對象物的X射線進行攝像，從而對該攝像對象物進行攝像。該X射線攝像系統可通過固體攝像裝置以多種攝像模式對透過了攝像對象物的X射線進行攝像。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-314774號公報

技術實現要素：

發明所要解決的問題

在這樣的固體攝像裝置中，要求S/N比的提高及幀率的提高。根據用途或攝像模式，有時一邊使固體攝像裝置移動一邊進行攝像，使用於這樣的情況的固體攝像裝置通過將各像素的光電二極體作為在移動方向上長的形狀，從而期待可謀求S/N比的提高及幀率的提高。

在例如全景攝像模式或CT攝像模式等中，一邊使固體攝像裝置移動一邊進行攝像，且處理通過該攝像而獲得的信號，由此再構成攝像對象物的圖像。此時，有時1幀的攝像期間中的固體攝像裝置的移動距離成為數mm。自各像素輸出的電荷的量成為與遍及每1幀的移動距離的入射光量的累積值相應的量。

因此，即使將固體攝像裝置的各像素的光電二極體作為在移動方向上長的形狀，通過再構成處理而獲得的圖像的質量的下降也較小。不如通過增大各像素的光電二極體的面積而使入射至各像素的光的量增加，因而可期待S/N比提高，另外，像素數減少，因而可期待幀率提高。

然而，在使用固體攝像裝置的實際的系統中，固體攝像裝置的移動速度為多種，在每個系統設計固體攝像裝置的各像素的光電二極體的移動方向的長度並不現實。另外，根據攝像模式，有時不優選將固體攝像裝置的各像素的光電二極體作為在移動方向上長的形狀。

作為可獲得與將各像素的光電二極體作為在移動方向上長的形狀相同的效果的技術，有將來自某一區域所包含的多個像素的輸出值相加而得的值作為該區域的值的合併(binning)。在該技術中，能以像素單位靈活地設定合併區域的形狀或大小。

對具備MN個像素二維排列成M行N列而成的受光部的固體攝像裝置應用現有的合併，且假定例如分別由2行1列的像素構成的合併區域的情況下，自固體攝像裝置輸出每1幀(M/2)行N列量的數據數的信號。即，與不合併的情況相比，在進行合併的情況下，每1幀的輸出信號的數據數成為二分之一，可將幀率設為2倍。另外，S/N比也提高。

一直以來，通過合併使每1幀的輸出信號的數據數減少，另外，根據各合併區域所包含的像素的個數而使每1幀的輸出信號的數據數不同。當每1幀的輸出信號的數據數不同時，需要與此相應而變更圖像再構成處理的內容。這樣，在現有的合併中，輸出信號的處理不容易。

本發明是為了解決上述問題而完成的發明，其目的在於，提供一種可輸出即使在合併的情況下也容易處理的信號的固體攝像裝置、及具備這樣的固體攝像裝置的X射線攝像系統。另外，本發明的目的在於，提供一種以可輸出即使在合併的情況下也容易處理的信號的方式驅動固體攝像裝置的方法。

解決問題的技術手段

本發明的固體攝像裝置，包含：(1)受光部，MN個像素P1,1～PM,N二維排列成M行N列而成，該MN個像素P1,1～PM,N分別包含產生與入射光強度相應的量的電荷的光電二極體、及與該光電二極體連接的讀出用開關；(2)行選擇用配線LV,m，對受光部中的第m行的N個像素Pm,1～Pm,N各自的讀出用開關賦予指示開關動作的第m行選擇控制信號；(3)讀出用配線LO,n，與受光部中的第n列的M個像素P1,n～PM,n各自的讀出用開關連接，將M個像素P1,n～PM,n中的任意像素的光電二極體所產生的電荷經由該像素的讀出用開關而讀出；(4)輸出部，與讀出用配線LO,1～LO,N分別連接，輸出基於經讀出用配線LO,n輸入的電荷量而生成的數字值；及(5)控制部，經由行選擇用配線LV,1～LV,M而控制受光部中的MN個像素P1,1～PM,N各自的讀出用開關的開關動作，並且控制輸出部中的數字值輸出動作。

再者，固體攝像裝置，控制部將受光部中二維排列成M行N列的像素P1,1～PM,N區分成分別由Q行R列的像素構成的單位區域，將這些二維排列成(M/Q)行(N/R)列的單位區域區分成分別由K行1列的單位區域構成的合併區域，對於受光部中二維排列成(M/KQ)行(N/R)列的合併區域，依次按每行，使位於該行的合併區域所包含的像素的讀出用開關閉合，使這些像素的光電二極體所產生的電荷輸入至輸出部，且將與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而自輸出部輸出。其中，M、N為2以上的整數，m為1以上M以下的整數，n為1以上N以下的整數，Q、R為1以上的整數，K為2以上的整數。

本發明的X射線攝像系統包含上述構成的固體攝像裝置、及X射線產生裝置，通過固體攝像裝置對自X射線產生裝置輸出且透過了攝像對象物的X射線進行攝像。

本發明的固體攝像裝置驅動方法是驅動包含上述構成的受光部、行選擇用配線LV,m、讀出用配線LO,n及輸出部的固體攝像裝置的方法，將受光部中二維排列成M行N列的像素P1,1～PM,N區分成分別由Q行R列的像素構成的單位區域，將這些二維排列成(M/Q)行(N/R)列的單位區域區分成分別由K行1列的單位區域構成的合併區域，對於受光部中二維排列成(M/KQ)行(N/R)列的合併區域，依次按每行，使位於該行的合併區域所包含的像素的讀出用開關閉合，使這些像素的光電二極體所產生的電荷輸入至輸出部，將與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而自輸出部輸出。其中，M、N為2以上的整數，m為1以上M以下的整數，n為1以上N以下的整數，Q、R為1以上的整數，K為2以上的整數。

發明的效果

根據本發明，可在固體攝像裝置中輸出即使進行合併的情況下也容易處理的信號。

附圖說明

圖1是顯示第1實施方式的固體攝像裝置1的構成的圖。

圖2是固體攝像裝置1的像素Pm,n、積分電路21n及保持電路22n各自的電路圖。

圖3是說明固體攝像裝置1的受光部10中的單位區域及合併區域的圖。

圖4是顯示固體攝像裝置1的輸出部20的第1構成例的圖。

圖5是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第1構成例的情況下的動作例的流程圖。

圖6是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第1構成例的情況下的動作例的時序圖。

圖7是顯示固體攝像裝置1的輸出部20的第2構成例的圖。

圖8是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第2構成例的情況下的動作例的流程圖。

圖9是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第2構成例的情況下的動作例的時序圖。

圖10是顯示第2實施方式的固體攝像裝置2的構成的圖。

圖11是說明固體攝像裝置2的第1動作例的時序圖。

圖12是說明固體攝像裝置2的第2動作例的時序圖。

圖13是說明固體攝像裝置2的第3動作例的時序圖。

圖14是顯示本實施方式的X射線攝像是統100的構成的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，詳細地說明用以實施本發明的方式。還有，在附圖的說明中，對相同要素標註相同符號，省略重複的說明。

圖1是顯示第1實施方式的固體攝像裝置1的構成的圖。固體攝像裝置1具備受光部10、輸出部20及控制部30。固體攝像裝置1在使用於X射線攝像的情況下，優選具備覆蓋受光部10的閃爍器部。

受光部10是MN個像素P1,1～PM,N二維排列成M行N列而成的受光部。MN個像素P1,1～PM,N以一定間距排列於行方向及列方向的兩者。像素Pm,n位於第m行第n列。各像素Pm,n是PPS方式的像素，具有共同的構成。第m行的N個像素Pm,1～Pm,N分別通過第m行選擇用配線LV,m而與控制部30連接。第n列的M個像素P1,n～PM,n各自的輸出端通過第n列讀出用配線LO,n而與輸出部20連接。此處，M、N分別為2以上的整數，m為1以上M以下的各整數，n為1以上N以下的各整數。

輸出部20輸出基於經讀出用配線LO,n輸入的電荷的量而生成的數字值。輸出部20包含N個積分電路211～21N、N個保持電路221～22N、AD轉換部23及存儲部24。各積分電路21n具有共同的構成。另外，各保持電路22n具有共同的構成。

各積分電路21n存儲經任意列讀出用配線輸入至輸入端的電荷，且將與該存儲電荷量相應的電壓值自輸出端向保持電路22n輸出。另外，各積分電路21n在圖1中與第n列讀出用配線LO,n連接，但如後面所述有時通過開關而也連接於其他讀出用配線。N個積分電路211～21N分別通過重置用配線LR而與控制部30連接。

各保持電路22n具有與積分電路21n的輸出端連接的輸入端，且保持輸入至該輸入端的電壓值，並將其保持的電壓值自輸出端向AD轉換部23輸出。N個保持電路221～22N分別通過保持用配線LH而與控制部30連接。另外，各保持電路22n通過第n列選擇用配線LH,n而與控制部30連接。

AD轉換部23輸入自N個保持電路221～22N各個輸出的電壓值，對該輸入電壓值(模擬值)進行AD轉換處理，且將與該輸入電壓值相應的數字值向存儲部24輸出。存儲部24輸入自AD轉換部23輸出的數字值並存儲，且依次輸出其存儲的數字值。

控制部30將第m行選擇控制信號Vsel(m)向第m行選擇用配線LV,m輸出，將該第m行選擇控制信號Vsel(m)賦予至第m行的N個像素Pm,1～Pm,N各個。控制部30將重置控制信號Reset向重置用配線LR輸出，將該重置控制信號Reset賦予至N個積分電路211～21N各個。控制部30將保持控制信號Hold向保持用配線LH輸出，將該保持控制信號Hold賦予至N個保持電路221～22N各個。控制部30將第n列選擇控制信號Hsel(n)向第n列選擇用配線LH,n輸出，將該第n列選擇控制信號Hsel(n)賦予至保持電路22n。另外，控制部30控制AD轉換部23的AD轉換處理，也控制存儲部24的數字值的寫入及讀出。

圖2是固體攝像裝置1的像素Pm,n、積分電路21n及保持電路22n各自的電路圖。此處，代表MN個像素P1,1～PM,N顯示像素Pm,n的電路圖，代表N個積分電路211～21N顯示積分電路21n的電路圖，另外，代表N個保持電路221～22N顯示保持電路22n的電路圖。即，顯示與第m行第n列的像素Pm,n及第n列讀出用配線LO,n關聯的電路部分。

像素Pm,n包含光電二極體PD及讀出用開關SW1。光電二極體PD的陽極端子被接地，光電二極體PD的陰極端子經由讀出用開關SW1而與第n列讀出用配線LO,n連接。光電二極體PD產生與入射光強度相應量的電荷，且將其產生的電荷存儲於接合電容部。光電二極體PD的光感應區域的形狀優選為大致正方形。讀出用開關SW1被賦予自控制部30通過第m行選擇用配線LV,m的第m行選擇控制信號Vsel(m)。第m行選擇控制信號Vsel(m)指示受光部10的第m行的N個像素Pm,1～Pm,N各自的讀出用開關SW1的開關動作。

該像素Pm,n中，在第m行選擇控制信號Vsel(m)為低電平時，讀出用開關SW1斷開，光電二極體PD所產生的電荷不會向第n列讀出用配線LO,n輸出而存儲於接合電容部。另一方面，在第m行選擇控制信號Vsel(m)為高電平時，讀出用開關SW1閉合，至此在光電二極體PD產生且存儲於接合電容部的電荷經讀出用開關SW1而向第n列讀出用配線LO,n輸出。

第n列讀出用配線LO,n與受光部10的第n列的M個像素P1,n～PM,n各自的讀出用開關SW1連接。第n列讀出用配線LO,n將M個像素P1,n～PM,n中的任意像素的光電二極體PD所產生的電荷，經由該像素的讀出用開關SW1而讀出，並向積分電路21n傳送。

積分電路21n包含放大器A2、積分用電容元件C2及重置用開關SW2。積分用電容元件C2及重置用開關SW2相互並聯連接，設置於放大器A2的輸入端子與輸出端子之間。放大器A2的輸入端子與第n列讀出用配線LO,n連接。重置用開關SW2被賦予自控制部30經重置用配線LR的重置控制信號Reset。重置控制信號Reset指示N個積分電路211～21N各自的重置用開關SW2的開關動作。

該積分電路21n中，在重置控制信號Reset為高電平時，重置用開關SW2閉合，積分用電容元件C2放電，從而重置自積分電路21n輸出的電壓值。另一方面，在重置控制信號Reset為低電平時，重置用開關SW2斷開，將輸入至輸入端的電荷存儲於積分用電容元件C2，且將與該存儲電荷量相應的電壓值自積分電路21n輸出。

保持電路22n包含輸入用開關SW31、輸出用開關SW32及保持用電容元件C3。保持用電容元件C3的一端接地。保持用電容元件C3的另一端經由輸入用開關SW31與積分電路21n的輸出端連接，經由輸出用開關SW32與電壓輸出用配線Lout連接。輸入用開關SW31被賦予自控制部30通過保持用配線LH的保持控制信號Hold。保持控制信號Hold指示N個保持電路221～22N各自的輸入用開關SW31的開關動作。輸出用開關SW32被賦予自控制部30通過第n列選擇用配線LH,n的第n列選擇控制信號Hsel(n)。第n列選擇控制信號Hsel(n)指示保持電路22n的輸出用開關SW32的開關動作。

該保持電路22n中，當保持控制信號Hold自高電平轉為低電平時，輸入用開關SW31自閉狀態轉為開狀態，此時輸入至輸入端的電壓值被保持於保持用電容元件C3。另外，在第n列選擇控制信號Hsel(n)為高電平時，輸出用開關SW32閉合，將保持於保持用電容元件C3的電壓值向電壓輸出用配線Lout輸出。

控制部30在輸出與像素Pm,n的受光強度相應的電壓值時進行以下的控制。控制部30以通過重置控制信號Reset閉合積分電路21n的重置用開關SW2的方式進行指示，而使積分電路21n的積分用電容元件C2放電。控制部30在該放電後，以通過重置控制信號Reset斷開積分電路21n的重置用開關SW2的方式進行指示，而將積分電路21n的積分用電容元件C2設為可存儲電荷的狀態後，以通過第m行選擇控制信號Vsel(m)將像素Pm,n的讀出用開關SW1遍及規定期間閉合的方式進行指示，而使存儲於像素Pm,n的光電二極體PD的接合電容部的電荷輸入至積分電路21n。

控制部30在該規定期間以通過保持控制信號Hold將保持電路22n的輸入用開關SW31自閉狀態轉為開狀態的方式進行指示，而使自積分電路21n輸出的電壓值保持於保持電路22n的保持用電容元件C3。然後，控制部30在該規定期間後，以通過列選擇控制信號Hsel(n)將保持電路22n的輸出用開關SW32僅閉合一定期間的方式進行指示，而使保持於保持電路22n的保持用電容元件C3的電壓值向電壓輸出用配線Lout輸出。

再者，控制部30通過AD轉換部23使自保持電路22n向電壓輸出用配線Lout輸出的電壓值AD轉換，且通過存儲部24存儲自AD轉換部23輸出的數字值。然後，控制部30控制來自存儲部24的數字值輸出動作。

圖3是說明固體攝像裝置1的受光部10的單位區域及合併區域的圖。固體攝像裝置1除了可通過利用控制部30進行的控制，輸出與各個像素Pm,n的入射光強度相應的數字值以外，也可輸出與各單位區域所包含的像素的入射光強度的和相應的數字值，另外，可輸出與各合併區域所包含的像素的入射光強度的和相應的數字值。

單位區域將受光部10中二維排列成M行N列的MN個像素P1,1～PM,N區分成分別由Q行R列的像素構成的區域。各單位區域包含QR個像素。合併區域將這些二維排列成(M/Q)行(N/R)列的單位區域區分成分別由K行1列的單位區域構成的區域。各合併區域包含K個單位區域，包含KQR個像素。此處，Q、R、K為1以上的整數。圖3顯示Q＝R＝K＝2的情況。另外，本實施方式的固體攝像裝置在K為2以上的情況下具有特徵。

M優選為KQ的整數倍，N優選為R的整數倍。但是，即使M不為KQ的整數倍，或者，即使N不為R的整數倍，只要如上所述設定單位區域及合併區域即可，關於不包含於任意合併區域而殘留的像素，只要避免將該像素的輸出值使用於輸出部20的數字值輸出即可。

控制部30對受光部10中二維排列成(M/KQ)行(N/R)列的合併區域，依次按每行使位於該行的合併區域所包含的像素的讀出用開關SW1閉合，而使這些像素的光電二極體PD所產生的電荷輸入至輸出部20，且將與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值以列順序重複K次而自輸出部20輸出。另外，位於各行的合併區域所包含的像素的讀出用開關SW1閉合的期間可完全一致，也可僅一部分重疊，也可完全不重疊。

Q＝R＝K＝1的情況下，合併區域與單位區域相互一致，在各單位區域包含1個像素，輸出部20輸出與自各個像素Pm,n輸出的電荷的量相應的數字值。K＝1的情況下，合併區域與單位區域相互一致，輸出部20將與自各單位區域所包含的QR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值僅輸出1次。K≧2的情況下，在各合併區域包含K個單位區域，輸出部20將與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值重複K次而輸出。

輸出部20包含存儲部24，該存儲部24存儲與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值。另外，控制部30將存儲於該存儲部24的數字值以列順序重複K次而自存儲部讀出並輸出。可使用任意存儲器作為存儲部24。也可使用FIFO(First In First Out(先入先出))存儲器作為存儲部24。

接著，使用圖4～圖9，對固體攝像裝置1的輸出部20的構成例及動作例進行說明。此處，將圖1所示的受光部10及輸出部20作為1區塊，並列配置多個區塊1～B。將積分電路及保持電路一併作為信號讀出部，且使用FIFO存儲器作為存儲部。另外，設為Q＝R＝1。

圖4是顯示固體攝像裝置1的輸出部20的第1構成例的圖。圖5是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第1構成例的情況下的動作例的流程圖。圖6是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第1構成例的情況下的動作例的時序圖。

在圖4所示的第1構成例中，輸出部20包含將與自各合併區域所包含的K個像素輸出的電荷量的和相應的數字值以列順序存儲的K個FIFO存儲器來作為存儲部。K個FIFO存儲器並列設置，具有共同的輸入端及共同的輸出端。控制部30通過自這些K個FIFO存儲器依次輸出數字值，而將與自各合併區域所包含的K個像素輸出的電荷量的和相應的數字值以列順序重複K次而輸出。

如圖5所示的流程圖及圖6所示的時序圖所示，在重置控制信號Reset為低電平的期間中，K個第1行選擇控制信號Vsel(1)～第K行選擇控制信號Vsel(K)在同期間被設為高電平，接著將保持控制信號Hold自高電平轉為低電平，由此將與自各合併區域所包含的K個像素P1,n～PK,n分別輸出的電荷的量相應的電壓值自積分電路21n輸出且通過保持電路22n保持。通過保持電路221～22N保持的電壓值以列順序輸入至AD轉換部23而被AD轉換。自AD轉換部23以列順序輸出的數字值被同時寫入至K個FIFO存儲器。以上為止的動作在區塊1～B中並列進行。

然後，以區塊1～B的順序自第1FIFO存儲器以列順序讀出數字值。即，自區塊1的第1FIFO存儲器以列順序讀出數字值，接著自區塊2的第1FIFO存儲器以列順序讀出數字值，關於以後的區塊也同樣地讀出，最後自區塊B的第1FIFO存儲器以列順序讀出數字值。接著以區塊1～B的順序自第2FIFO存儲器以列順序讀出數字值。同樣地，最後以區塊1～B的順序自第K FIFO存儲器以列順序讀出數字值。

當這樣結束第1行的合併區域的讀出(第1行～第K行的像素的讀出)時，同樣地進行第2行的合併區域的讀出(第(K+1)行～第(2K)行的像素的讀出)，最後進行第(M/K)行的合併區域的讀出(第(M-K+1)行～第M行的像素的讀出)。通過這樣，可將與自各合併區域所包含的K個像素輸出的電荷量的和相應的數字值重複K次輸出，而可獲得1幀量的圖像數據。

圖7是顯示固體攝像裝置1的輸出部20的第2構成例的圖。圖8是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第2構成例的情況下的動作例的流程圖。圖9是說明固體攝像裝置1的輸出部20的第2構成例的情況下的動作例的時序圖。

在圖7所示的第2構成例中，輸出部20包含將與自各合併區域所包含的K個像素輸出的電荷量的和相應的數字值以列順序存儲的1個FIFO存儲器來作為存儲部。在該FIFO存儲器的輸入端與AD轉換部的輸出端之間設置有開關SWA，在該FIFO存儲器的輸入端與輸出端之間設置有開關SWB。控制部30通過自該FIFO存儲器輸出數字值且將該數字值存儲於FIFO存儲器，而將與自各合併區域所包含的K個像素輸出的電荷量的和相應的數字值以列順序重複K次而輸出。

如圖8所示的流程圖及圖9所示的時序圖所示，在重置控制信號Reset為低電平的期間中，K個第1行選擇控制信號Vsel(1)～第K行選擇控制信號Vsel(K)在同期間被設為高電平，接著將保持控制信號Hold自高電平轉為低電平，由此將與自各合併區域所包含的K個像素P1,n～PK,n分別輸出的電荷的量相應的電壓值自積分電路21n輸出且通過保持電路22n保持。通過保持電路221～22N保持的電壓值以列順序輸入至AD轉換部23而被AD轉換。自AD轉換部23以列順序輸出的數字值經開關SWA而寫入至FIFO存儲器。以上為止的動作在區塊1～B中並列進行。

然後，斷開開關SWA，閉合開關SWB，以區塊1～B的順序自FIFO存儲器以列順序僅讀出1次數字值，且將該數字值再次寫入至FIFO存儲器。將此重複K次。但是，第K次由於不需要將讀出的數字值再次寫入至FIFO存儲器，因而預先斷開開關SWB。

當這樣結束第1行的合併區域的讀出(第1行～第K行的像素的讀出)時，同樣地進行第2行的合併區域的讀出(第(K+1)行～第(2K)行的像素的讀出)，最後進行第(M/K)行的合併區域的讀出(第(M-K+1)行～第M行的像素的讀出)。通過這樣，可將與自各合併區域所包含的K個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值重複K次而輸出，可獲得1幀量的圖像數據。

接著，對第2實施方式進行說明。圖10是顯示第2實施方式的固體攝像裝置2的構成的圖。固體攝像裝置2具備受光部10、輸出部20A及控制部30。第2實施方式的受光部10具有與第1實施方式的受光部10相同的構成。第2實施方式的控制部30具有與第1實施方式的控制部30相同的構成。但是，在圖10中，顯示控制部30的具體構成。另外，在圖10中，對M行中的第1行～第4行予以顯示，對N列中的第1列～第4列予以顯示。關於其他行或其他列也相同。

若與第1實施方式的輸出部20的構成進行比較，則不同點在於，第2實施方式的輸出部20A還包含合併切換用開關SWO,1、SWO,3、…。合併切換用開關SWO,1在積分電路211及積分電路212的任一者的輸入端選擇性地連接第1列讀出用配線LO,1。在合併時，通過合併切換用開關SWO,1在積分電路212的輸入端連接第1列讀出用配線LO,1，自第1列讀出用配線LO,1及第2列讀出用配線LO,2的雙方將電荷輸入至積分電路212的輸入端。另外，在合併時，積分電路211及積分電路212中僅積分電路212動作，保持電路221及保持電路222中僅保持電路222動作。關於其他列，在第奇數列的第(n-1)列及第偶數列的第n列的組合中也相同。

控制部30包含緩衝電路311、312、313、314、…、NOR柵極電路321、322、323、324、…、及鎖存電路(latch circuit)331、333、…。鎖存電路331、333、…串聯連接而構成移位寄存器，與一定周期的clock(時鐘)信號的脈衝上升沿同步而將start(開始)信號的值依次移位至後段。鎖存電路331的輸出值輸入至後段的鎖存電路333及NOR柵極電路321、322各個。鎖存電路333的輸出值輸入至後段的鎖存電路335及NOR柵極電路323、324各個。

關於第奇數行的第(m-1)行，NOR柵極電路32m-1輸入鎖存電路33m-1的輸出值與φ1信號值，且輸出將這些2個輸入值的邏輯和反轉的信號值。關於第偶數行的第m行，NOR柵極電路32m輸入鎖存電路33m-1的輸出值與φ2信號值，且輸出將這些2個輸入值的邏輯和反轉的信號值。各緩衝電路31m將NOR柵極電路32m的輸出值作為第m行選擇控制信號Vsel(m)而向第m行選擇用配線LV,m輸出。

圖11是說明固體攝像裝置2的第1動作例的時序圖。第1動作例是Q＝R＝K＝1的情況。在第1動作例中，在輸出部20A中，通過合併切換用開關SWO,1、SWO,3、…，將第n列讀出用配線LO,n以1對1連接於積分電路21n的輸入端。

在第1動作例中，M個行選擇控制信號Vsel(1)～Vsel(M)依次1個1個地在一定期間被設為高電平。在start信號為低電平的期間，clock信號的脈衝上升沿僅存在1次。鎖存電路331、333、…與clock信號的脈衝上升沿同步而將Start信號的低電平移位至後段。鎖存電路331、333、…遍及自clock信號的上升沿至下一個上升沿的期間而保持各個輸出值。

在鎖存電路331的輸出為低電平的期間，當φ1信號遍及一定期間成為低電平時，NOR柵極電路321的輸出遍及一定期間成為高電平，第1行選擇控制信號Vsel(1)遍及一定期間成為高電平。接著，當φ2信號遍及一定期間成為低電平時，NOR柵極電路322的輸出遍及一定期間成為高電平，第2行選擇控制信號Vsel(2)遍及一定期間成為高電平。

其後，當clock信號的脈衝上升1次時，鎖存電路333的輸出成為低電平。在該期間，當φ1信號遍及一定期間成為低電平時，NOR柵極電路323的輸出遍及一定期間成為高電平，第3行選擇控制信號Vsel(3)遍及一定期間成為高電平。接著，當φ2信號遍及一定期間成為低電平時，NOR柵極電路324的輸出遍及一定期間成為高電平，第4行選擇控制信號Vsel(4)遍及一定期間成為高電平。關於以後的行也相同。

圖12是說明固體攝像裝置2的第2動作例的時序圖。第2動作例是Q＝R＝2、K＝1的情況。在第2動作例中，在輸出部20A中，通過合併切換用開關SWO,1、SWO,3、…，將第奇數列的第(n-1)列讀出用配線LO,n-1及第偶數列的第n列讀出用配線LO,n的雙方連接於第偶數列的積分電路21n的輸入端。

在第2動作例中，M個行選擇控制信號Vsel(1)～Vsel(M)依次2個2個地在一定期間被設為高電平。在start信號為低電平的期間，clock信號的脈衝上升沿僅存在1次。鎖存電路331、333、…與clock信號的脈衝上升沿同步而將Start信號的低電平移位至後段。鎖存電路331、333、…遍及自clock信號的上升沿至下一個上升沿的期間而保持各個輸出值。

在鎖存電路331的輸出為低電平的期間，φ1信號及φ2信號同時遍及一定期間成為低電平。由此，NOR柵極電路321、322的輸出同時遍及一定期間成為高電平，第1行選擇控制信號Vsel(1)及第2行選擇控制信號Vsel(2)同時遍及一定期間成為高電平。

其後，當clock信號的脈衝上升1次時，鎖存電路333的輸出成為低電平。在該期間，φ1信號及φ2信號同時遍及一定期間成為低電平。由此，NOR柵極電路323、324的輸出同時遍及一定期間成為高電平，第3行選擇控制信號Vsel(3)及第4行選擇控制信號Vsel(4)同時遍及一定期間成為高電平。關於以後的行也相同。

在2個行選擇控制信號Vsel(1)、Vsel(2)自高電平轉為低電平的時刻起，至2個行選擇控制信號Vsel(3)、Vsel(4)自低電平轉為高電平的時刻的期間，進行保持電路以後的處理。

在第2動作例中，輸出部20A將與自各合併區域所包含的KQR(＝4)個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值輸出K(＝1)次。

圖13是說明固體攝像裝置2的第3動作例的時序圖。第3動作例是Q＝R＝K＝2的情況。在第3動作例中，在輸出部20A中，通過合併切換用開關SWO,1、SWO,3、…，將第奇數列的第(n-1)列讀出用配線LO,n-1及第偶數列的第n列讀出用配線LO,n的雙方連接於第偶數列的積分電路21n的輸入端。

在第3動作例中，M個行選擇控制信號Vsel(1)～Vsel(M)依次每4個地在一定期間被設為高電平。在start信號為低電平的期間，clock信號的脈衝上升沿存在2次。鎖存電路331、333、…與clock信號的脈衝上升沿同步而將Start信號的低電平移位至後段。鎖存電路331、333、…遍及自clock信號的上升沿至下一個上升沿的期間而保持各個輸出值。

在鎖存電路331、333的輸出為低電平的期間，φ1信號及φ2信號同時遍及一定期間成為低電平。由此，NOR柵極電路321～324的輸出同時遍及一定期間成為高電平，4個行選擇控制信號Vsel(1)～Vsel(4)同時遍及一定期間成為高電平。

其後，當clock信號的脈衝上升2次時，鎖存電路335、337的輸出成為低電平。在該期間，φ1信號及φ2信號同時遍及一定期間成為低電平。由此，NOR柵極電路325～328的輸出同時遍及一定期間成為高電平，4個行選擇控制信號Vsel(5)～Vsel(8)同時遍及一定期間成為高電平。關於以後的行也相同。

在4個行選擇控制信號Vsel(1)～Vsel(4)自高電平轉為低電平的時刻起，至4個行選擇控制信號Vsel(5)～Vsel(8)自低電平轉為高電平的時刻的期間，進行保持電路以後的處理。

在第3動作例中，輸出部20A將與自各合併區域所包含的KQR(＝8)個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值重複輸出K(＝2)次。

接著，對具備上述實施方式的固體攝像裝置的X射線攝像系統的實施方式進行說明。圖14是顯示本實施方式的X射線攝像系統100的構成的圖。本實施方式的X射線攝像系統100具備固體攝像裝置與X射線產生裝置，且可通過固體攝像裝置對自X射線產生裝置輸出且透過了攝像對象物的X射線進行攝像，而使用於該攝像對象物的檢查。

在圖14所示的X射線攝像系統100中，X射線產生裝置106向被攝體(攝像對象物)產生X射線。自X射線產生裝置106產生的X射線的輻射場通過1次狹縫板106b控制。X射線產生裝置106內置X射線管，通過調整該X射線管的管電壓、管電流及通電時間等條件，而控制對被攝體的X射線照射量。X射線攝像器107內置具有二維排列的多個像素的CMOS的固體攝像裝置，對通過被攝體的X射線圖像進行攝像。在X射線攝像器107的前方，設置限制X射線入射區域的2次狹縫板107a。

旋轉臂104以使X射線產生裝置106及X射線攝像器107相對的方式保持，使其在全景斷層攝影時繞被攝體旋轉。另外，設置用以在線性斷層攝影時使X射線攝像器107相對於被攝體直線位移的滑動機構113。旋轉臂104通過構成旋轉平臺的臂電動機110驅動，其旋轉角度通過角度傳感器112檢測。另外，臂電動機110搭載於XY平臺114的可動部，旋轉中心在水平面內被任意調整。

自X射線攝像器107輸出的圖像信號在被暫時取入至CPU(中央處理裝置)121之後，被儲存於幀存儲器122。自儲存於幀存儲器122的圖像數據，通過規定的運算處理將沿著任意斷層面的斷層圖像再生。經再生的斷層圖像被輸出至視頻存儲器124，通過DA轉換器125轉換成模擬信號後，通過CRT(陰極射線管)等圖像顯示部126顯示，而供於各種診斷。

在CPU 121，連接有信號處理所必要的工作存儲器123，還連接有具備面板開關或X射線照射開關等的操作面板119。另外，CPU 121分別連接於驅動臂電動機110的電動機驅動電路111、控制1次狹縫板106b及2次狹縫板107a的開口範圍的狹縫控制電路115、116、控制X射線產生裝置106的X射線控制電路118，再者，輸出用以驅動X射線攝像器107的信號。

X射線控制電路118可基於通過X射線攝像器107攝像的信號，反饋控制對被攝體的X射線照射量。

在如以上所述構成的X射線攝像系統100中，使用本實施方式的固體攝像裝置1或2作為X射線攝像器107。另外，在該X射線攝像系統100中，本實施方式的固體攝像裝置在攝像期間中在受光部的列方向(圖1、圖3、圖4、圖7、圖10中縱向)、即K≧2的情況下在各合併區域中排列有K個單位區域的方向上移動。通過在移動方向上對單位區域進行合併處理，可減小通過再構成處理獲得的圖像的質量的下降。

通過這樣，在本實施方式中，可自固體攝像裝置獲得與移動方向(列方向)上長的各合併區域的入射光量相應的輸出值，可謀求S/N比的提高。另外，本實施方式中，能以像素的單位靈活地設定合併區域的形狀或大小。特別是可根據固體攝像裝置的移動速度，適當地設定合併區域的列方向的長度。

若固體攝像裝置的移動速度為v，幀率為f，則1幀攝像期間中的固體攝像裝置的移動距離成為v/f。另外，若像素間距為d，則各合併區域的列方向的長度成為KQd。若1幀攝像期間中的移動距離v/f較各合併區域的列方向的長度KQd長，即v/f>KQd，則通過再構成處理獲得的圖像的質量的下降較小。優選以滿足這樣的條件的方式設定K值及Q值。

本實施方式中，受光部的各合併區域包含K個單位區域的情況下，輸出部將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值以列順序重複K次而輸出。即，不限於K值，每1幀的輸出信號的數據數等於受光部的單位區域的個數(MN/QR)。因此，即使為作為K≧2進行合併的情況，也不需要根據K值變更輸出信號的處理，而容易進行輸出信號的處理。另外，本實施方式中，即使為作為K≧2進行合併的情況，也可不論K值而都將幀率設為一定。另外，與K＝1的情況相比，K≧2的情況下，也可加快幀率。

本實施方式的固體攝像裝置由於即使為作為K≧2進行合併的情況，也不需要根據K值變更輸出信號的處理，因而可容易地應用於現有的X射線攝像系統。將本實施方式的固體攝像裝置應用於現有的X射線攝像系統的情況下，不需要進行該系統的變更(或僅改良固體攝像裝置的周邊部分的一部分)，可不全部變更基於固體攝像裝置的輸出信號的再構成處理等，而提高S/N比。

本實施方式中，輸出部並非將模擬值而是將數字值重複K次而輸出。由此，可實現固體攝像裝置的低消耗電力化。

另外，本實施方式中，由於較AD轉換部23更後段的存儲部24將數字值重複K次而輸出，因而在較AD轉換部23更前段的各積分電路21n及各保持電路22n的處理產生時間餘裕。因此，可使將各保持電路22n的輸入用開關SW31設為開狀態的期間(即，保持控制信號Hold為高電平的期間)較通常長，另外，也可在積分電路21n的輸出端與保持電路22n的輸入端之間插入低通濾波器而降低噪聲。另外，當插入低通濾波器時，時間常數變大，對保持電路22n的傳送變遲，但由於有時間餘裕因而不存在問題。

再者，作為產生時間餘裕的方法，也可在進行自FIFO的讀出的期間進行較AD轉換部更前段的處理(自像素的讀出、各積分電路及各保持電路的處理)。該情況下，也可在自像素的讀出、各保持電路的取樣保持等確保充足的時間，且可加快幀率。

在上述實施方式中，使各像素的光電二極體的陽極端子接地，使光電二極體的陰極端子經由讀出用開關而與讀出用配線連接，但也可與此相反，使光電二極體的陰極端子接地，使光電二極體的陽極端子經由讀出用開關而與讀出用配線連接。上述實施方式中，在控制各開關的開關動作的控制信號為高電平時該開關閉合，但也可與此相反，在控制信號為低電平時開關閉合。

上述實施方式中，通過較積分電路設置於前段的合併切換用開關進行列方向的合併，但並非限於此。也可在AD轉換部的前段設置放大器，將多個保持電路的輸出用開關SW32同時設為閉狀態，而使通過這些多個保持電路保持的電壓值輸入至放大器，由此進行列方向的合併。另外，也可通過將自AD轉換部輸出的多列的數字值相加而進行列方向的合併。另外，與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值也可作為與該電荷量的和除以KQR所獲得的每1像素的平均電荷量相應的數字值。無論如何，該數字值成為與電荷量的和成比例的值。

上述實施方式中，在M不為KQ的整數倍的情況、或N不為R的整數倍的情況下，關於不包含於任意合併區域而殘留的像素，不將該像素的輸出值使用於輸出部20的數字值輸出，但並非限於此。關於不包含於由各個KQR個像素構成的任意合併區域而殘留的像素，也可在每Q行或每R列劃分而區分成由小於KQR的L個像素構成的合併區域(以下稱為「虛設合併區域」)。該情況下，只要使根據自各虛設合併區域所包含的L個像素輸出的電荷的量的和而將自AD轉換部輸出的數字值設為(KQR/L)倍後的數字值，重複K次而自輸出部20輸出即可。

上述實施方式中，自輸出部使數字值以列順序輸出，但並非限於此。只要自輸出部使數字值依次按每列輸出即可。例如，也可在自輸出部使第奇數列的數字值以列順序輸出後使第偶數列的數字值以列順序輸出。

本發明的固體攝像裝置、X射線攝像系統、及固體攝像裝置驅動方法並不限於上述的實施方式及構成例，可進行各種變形。

上述實施方式的固體攝像裝置中，作為包含以下構件的構成：(1)受光部，分別包含產生與入射光強度相應的量的電荷的光電二極體、及與該光電二極體連接的讀出用開關的MN個像素P1,1～PM,N二維排列成M行N列而成；(2)行選擇用配線LV,m，對受光部的第m行的N個像素Pm,1～Pm,N各自的讀出用開關賦予指示開關動作的第m行選擇控制信號；(3)讀出用配線LO,n，與受光部的第n列的M個像素P1,n～PM,n各自的讀出用開關連接，將M個像素P1,n～PM,n中的任意像素的光電二極體所產生的電荷經由該像素的讀出用開關而讀出；(4)輸出部，與讀出用配線LO,1～LO,N分別連接，輸出基於經讀出用配線LO,n輸入的電荷的量而生成的數字值；及(5)控制部，經由行選擇用配線LV,1～LV,M而控制受光部的MN個像素P1,1～PM,N各自的讀出用開關的開關動作，且控制輸出部的數字值輸出動作。

再者，上述的固體攝像裝置中，作為如下構成：控制部將受光部中二維排列成M行N列的像素P1,1～PM,N區分成分別由Q行R列的像素構成的單位區域，將這些二維排列成(M/Q)行(N/R)列的單位區域區分成分別由K行1列的單位區域構成的合併區域，對於受光部中二維排列成(M/KQ)行(N/R)列的合併區域，依次按每行，使位於該行的合併區域所包含的像素的讀出用開關閉合，而使這些像素的光電二極體所產生的電荷輸入至輸出部，且將與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而自輸出部輸出。其中，M、N為2以上的整數，m為1以上M以下的整數，n為1以上N以下的整數，Q、R為1以上的整數，K為2以上的整數。

上述構成的固體攝像裝置中，可作為如下構成：輸出部包含存儲部，該存儲部存儲與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值，且控制部將存儲於存儲部的數字值依次按每列重複K次而自存儲部讀出並輸出。

該情況下，也可作為如下構成：輸出部包含將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列存儲的K個FIFO存儲器來作為存儲部，且控制部通過自這些K個FIFO存儲器依次輸出數字值，而將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而輸出。

或者，也可作為如下構成：輸出部包含將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列存儲的FIFO存儲器來作為存儲部，且控制部通過自FIFO存儲器輸出數字值且使該數字值存儲於FIFO存儲器，而將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而輸出。

上述構成的固體攝像裝置可作為如下構成：具備分別包含通過讀出用配線LO,n相互連接的受光部及輸出部的多個區塊，且將各區塊的受光部在行方向上並列配置。

上述實施方式的X射線攝像系統中，可作為如下構成：包含上述構成的固體攝像裝置、及X射線產生裝置，且通過固體攝像裝置對自X射線產生裝置輸出且透過了攝像對象物的X射線進行攝像。另外，X射線攝像系統也可作為如下構成：固體攝像裝置在攝像期間中在受光部的列方向上移動。

上述實施方式的固體攝像裝置驅動方法中，作為如下構成：是驅動包含上述構成的受光部、行選擇用配線LV,m、讀出用配線LO,n及輸出部的固體攝像裝置的方法，將受光部中二維排列成M行N列的像素P1,1～PM,N區分成分別由Q行R列的像素構成的單位區域，將這些二維排列成(M/Q)行(N/R)列的單位區域區分成分別由K行1列的單位區域構成的合併區域，對於受光部中二維排列成(M/KQ)行(N/R)列的合併區域，依次按每行，使位於該行的合併區域所包含的像素的讀出用開關閉合，而使這些像素的光電二極體所產生的電荷輸入至輸出部，且將與自各合併區域所包含的KQR個像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而自輸出部輸出。其中，M、N為2以上的整數，m為1以上M以下的整數，n為1以上N以下的整數，Q、R為1以上的整數，K為2以上的整數。

上述構成的固體攝像裝置驅動方法中，可作為如下構成：輸出部中，使用存儲與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值的存儲部，且將存儲於存儲部的數字值依次按每列重複K次而自存儲部讀出並輸出。

該情況下，也可作為如下構成：輸出部中，使用將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列存儲的K個FIFO存儲器來作為存儲部，且通過自這些K個FIFO存儲器依次輸出數字值，而將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而輸出。

或者，也可作為如下構成：輸出部中，使用將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列存儲的FIFO存儲器來作為存儲部，且通過自FIFO存儲器輸出數字值且使該數字值存儲於FIFO存儲器，而將與自各合併區域所包含的像素輸出的電荷的量的和相應的數字值依次按每列重複K次而輸出。

產業上的可利用性

本發明可利用為可輸出即使在合併的情況下也容易處理的信號的固體攝像裝置、具備這樣的固體攝像裝置的X射線攝像系統、及以可輸出即使在合併的情況下也容易處理的信號的方式驅動固體攝像裝置的方法。

符號的說明

1、2…固體攝像裝置、10…受光部、20、20A…輸出部、211～21N…積分電路、221～22N…保持電路、23…AD轉換部、24…存儲部、30…控制部、311～31M…緩衝電路、321～32M…NOR柵極電路、331、333…鎖存電路。