圖像拾取單元以及圖像拾取和顯示系統的製作方法

2023-04-22 20:43:51

專利名稱：圖像拾取單元以及圖像拾取和顯示系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種包括光電轉換器件的圖像拾取単元以及設置有這種圖像拾取單元的圖像拾取和顯示系統。
背景技術：
先前，已經提供了各種在每個像素(圖像-拾取像素)中包含光電轉換器件的圖像拾取單元。例如，在日本待審專利申請公開號JP2011-135561中，作為具有這種光電轉換器件的圖像拾取単元的例子，描述了所謂的光觸摸面板、照射圖像拾取単元等等。

發明內容
通常，在上述圖像拾取単元中，通過驅動多個像素(執行圖像-拾取驅動)來獲得所捕獲的圖像。現在已經提出了各種用於這種圖像-拾取驅動的技木。不過，需要ー種能 夠改善在圖像-拾取驅動時的操作(例如，定時)的自由度的圖像拾取單元。期望提供一種能夠改善在圖像-拾取驅動時的操作的自由度的圖像拾取單元以及一種設置有這種圖像拾取単元的圖像-拾取和顯示系統。根據本發明的實施例，提供了一種圖像拾取単元，包括圖像拾取部分，包括多個像素，每個像素包括光電轉換器件；以及驅動部分，執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動，所述行順序讀出驅動用於按行順序執行讀出操作，所述行順序重置驅動用於按行執行重置操作，所述讀出操作使得通過光電轉換器件獲得的信號電荷從每個像素被讀出，所述重置操作使得像素中的信號電荷被重置。所述驅動部分在一個幀時段器件多次間歇地執行行順序重置驅動，以便容許至少在重疊時段中的部分重疊操作時段中提供非重疊時段。所述重疊時段是在其間多個行順序重置驅動之一的驅動時段和剰餘多個行順序重置驅動之一的驅動時間被重疊的時段。所述非重疊時段是其間所述多個行順序驅動之一所進行的所述重置操作的每ー個不被所述剩餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何重置所重疊時段。根據本發明的實施例，提供了ー種圖像-拾取和顯示系統，其其包括圖像拾取單元和基於從圖像拾取單元獲得的圖像顯示圖像的顯示器。所述圖像拾取単元包括圖像拾取部分，包括多個像素，每個像素包括光電轉換器件；以及驅動部分，執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動，所述行順序讀出驅動用於按行順序執行讀出操作，所述行順序重置驅動用於按行執行重置操作，所述讀出操作使得通過光電轉換器件獲得的信號電荷從每個像素被讀出，重置操作使得像素中的信號電荷被重置。所述驅動部分在一個幀時段器件多次間歇地執行行順序重置驅動，以便容許至少在重疊時段中的部分重疊操作時段中提供非重疊時段。所述重疊時段是在其間多個行順序重置驅動之一的驅動時段和剰餘多個行順序重置驅動之一的驅動時間被重疊的時段。所述非重疊時段是其間所述多個行順序驅動之一所進行的所述重置操作的每ー個不被所述剩餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何重置所重疊時段。
在根據本發明實施例的圖像拾取單元和圖像-拾取和顯示系統中，執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動，所述行順序讀出驅動用於按行執行上述讀出操作，並且所述行順序重置驅動用於按行執行上述重置操作。此時，所述行順序重置驅動在一個幀時段期間被間歇地執行多次，使得在所述重置操作之後在該像素中的剩餘電荷(信號電荷的剩餘電荷)被降低。在這種情況下，在多次的行順序重置驅動中，其間由多個行順序重置驅動之一所進行的所述重置操作的每一個不被所述剩餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何所述重置操作所重疊的非重疊時段至少提供在所述重疊時段中的所述重置操作時段一部分中，在所述重疊時段期間，所述多個行順序重置驅動之一的驅動時段被所述剩餘多個行順序重置驅動之一的驅動時段重疊。因此，與在所述重疊時段中所述重置操作時段中根本不提供所述非重疊時段的情況不同(在重疊時段中所述多個行順序重置驅動之一的所有所述重置操作時段都被所述剩餘多個行順序重置驅動之一的所述重置操作時段所重疊)，在多次行順序重置驅動中的各個重置操作的定時等都容許被任意地(arbitrarily)設置。
根據本發明實施例的圖像拾取單元和圖像-拾取和顯示系統，在多次的行順序重置驅動時，至少在重疊時段中的所述重置操作時段的一部分中提供所述非重疊時段，因此，容許任意地設置在所述多次行順序重置驅動中時的各個重置操作的定時等。因此，使得th在圖像-拾取驅動時的操作的自由度得到改善。將理解到，前述總的描述以及隨後的詳細描述都是示例性的，都是為了提供所要求保護的技術的更進一步的解釋。


所包含的附圖提供了對本發明的理解，並且附圖被包含在本說明中並構成本說明書的一部分。這些附釋了一些實施例並與本說明書一起用於解釋本發明的原理。圖I是根據本發明實施例的圖像拾取單元的通用配置實例的方塊圖。圖2是圖I中所示的圖像拾取部分的示意性配置實例的示意圖。圖3是圖釋圖I中所示的像素等的詳細配置實例的詳細配置實例的電路圖。圖4是圖釋圖I中所示的行掃描部分的詳細配置實例的方塊圖。圖5是圖釋圖I中所示的列選擇部分的詳細配置實例的方塊6A和6B分別是圖釋在曝光時段和讀出/第一重置時段中的操作狀態的實例的電路圖。圖7A和7B是用於解釋在所述光電轉換器件為橫向(Iateral)PIN光電二極體的情況下光電轉換器件的存儲狀態和耗盡(cbpletion)狀態的示意圖。圖8是用於圖釋由垂直PIN光電二極體構成的光電轉換器件的配置實例的示意性首1J視圖。圖9是用於解釋由像素中的寄生電容導致的電荷公用現象的電路示意圖。圖IOA和IOB是用於解釋剩餘電荷的生成機制的特徵示意圖。圖IlA和IlB是用於圖釋在讀出/第一重置時段之後流逝的時間和衰減(Decay)電流之間的關係的實例的特徵示意圖。圖12是用於解釋在剩餘電荷量和衰減電流之間的關係的特徵示意圖。圖13是用於解釋根據本實施例的圖像拾取操作的概略的定時波形圖。
圖14A和14B是每個用於圖釋在第二重置時段中的操作狀態的實例的電路示意圖。圖15是用於解釋通過第二次重置操作而減少的剩餘電荷量的特徵示意圖。圖16是圖釋根據本實施例的行順序圖像-拾取驅動的實例的定時波形圖。圖17是以放大方式圖釋圖16中所示的行順序圖像-拾取驅動的一部分的定時波形圖。圖18是圖釋根據本實施例的行順序圖像-拾取驅動的另一個實例的定時波形圖。圖19是圖釋根據本實施例的行順序圖像-拾取驅動的另一個實例的定時波形圖。
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圖20是圖釋根據比較實例的行順序圖像-拾取驅動的定時波形圖。圖21是圖釋根據修改例I的像素等的配置的電路示意圖。圖22是圖釋根據修改例2的像素等的配置的電路示意圖。圖23是圖釋根據修改例3的像素等的配置的電路示意圖。圖24A和24B是圖釋分別在無源像素電路和有源像素電路中的行順序圖像-拾取驅動的實例的定時波形圖。圖25A和25B分別是根據修改例4和5的圖像拾取部分的示意性配置的示意圖。圖26是用於圖釋根據應用實例的圖像-拾取和顯示系統的示意性配置的示意圖。
具體實施例方式下面，將參照附圖描述本發明的優選實施例。注意，該描述按照下面的順序進行I.實施例(無源像素電路的實例I)2.修改例修改例I (無源像素電路的實例2) 修改例2和3 (有源像素電路的實例)修改例4和5 (基於照射獲取圖像的圖像拾取部分的實例)3.應用實例(圖像-拾取和顯示系統的應用實例)4.其它修改例[實施例][圖像拾取單元I的總體配置]圖I是根據本發明實施例的整個圖像拾取單元(圖像拾取單元I)的方塊配置圖。圖像拾取單元I基於圖像-拾取光讀取對象的信息(獲取對象的圖像)。圖像拾取單元I包括圖像拾取部分11、行掃描部分13、A/D conversion sectionl4、列掃描部分15、以及系統控制部分16。在這些部分中，行掃描部分13、A/D轉換部分14、列掃描部分15、以及系統控制部分16對應於本發明的「驅動部分」的具體實例，而行掃描部分13對應於本發明的「掃描部分」的具體實例。(圖像拾取部分11)所述圖像拾取部分11基於入射圖像-拾取光(為圖像拾取區域)生成電信號。在所述圖像拾取部分11中，像素(圖像-拾取像素、單位像素)20 二維地排列成矩陣，像素20中的每一個具有光電轉換部分(後面將描述的光電轉換器件21)，其通過根據入射圖像-拾取光的電荷量光通量生成光電荷並將該光電和存儲在其中。注意，本發明基於這種假設進行，即假設所述圖像拾取部分11中的水平方向(行方向)為「H」方向，而垂直方向(列方向)為「V」方向，如圖I所示。圖2圖釋了所述圖像拾取部分11的示意性配置實例。所述圖像拾取部分11上設置有光電轉換層111，在該光電轉換層中，排列了上述多個像素20。所述光電轉換層111基於如圖中所示的入射圖像-拾取光Lin執行光電轉換(將圖像-拾取光Lin轉換為信號電荷)。圖3圖釋了像素20的電路配置實例(所謂的無源型的電路配置實例)以及A/D轉換部分14中的列選擇部分17 (後面描述)的電路配置實例。無源像素20包括一個光電轉換器件21和一個電晶體22。像素20連接到沿著H方向眼神的讀出控制線Lread和沿著V方向延伸的信號線Lsig.所述光電轉換器件21例如由PIN (正-本徵-負)光電ニ極管構成並依據對應於上述入射光(圖像-拾取光Lin)的光通量的電荷量生成信號電荷。注意，所述光電轉換器 件21的陰極(cathode)連接到存儲節點N。電晶體22是響應於通過讀出控制線Lread供應的行掃描信號被接通的電晶體(讀出電晶體)，並因此將從所述光電轉換器件21獲得的信號電荷(輸入電壓Vin)輸出到信號線Lsig。電晶體22配置為N-溝道(N-型)場效應電晶體(FET)。不過，電晶體22可以配置為P-溝道(P-型)FET等。電晶體22也可以通過使用諸如微晶矽(Si)以及多晶矽(多晶矽)的矽基半導體構成。或者，電晶體22可以通過使用諸如銦鎵鋅氧化物(InGaZnO)和氧化鋅(ZnO)的氧化物半導體構成。微晶矽、多晶矽以及半導體氧化物的遷移率U高於非晶矽的遷移率。例如，這使得電晶體22能夠高速讀出信號電荷。在像素20中，電晶體22的柵極連接到讀出控制線Lread，其源極連接到信號線Lsig,以及其漏極連接到所述光電轉換器件21的陰極(存儲節點N)。此外，所述光電轉換器件21的陽極(anode)接地。(行掃描部分13)圖I中所示的行掃描部分13為像素驅動部分(行掃描電路)，其包括下面將描述的移位電阻器電路、預定邏輯電路等，並且對所述圖像拾取部分11中的多個像素20以行為基礎(以水平行基礎)進行驅動。具體而言，行掃描部分13在諸如後面將描述的行順序讀出驅動和行順序重置驅動的行順序圖像-拾取驅動時執行這樣的行順序掃描。順帶提及，通過經由讀出控制線Lread將行掃描信號供應到每個像素20來執行行順序掃描。圖4圖釋了行掃描部分13的方塊配置實例。行掃描部分13具有沿著V方向排列的多個單元電路130。在此需要注意的是，從圖的頂部按照Lread(I)到Lread(S)的順序示出了連接到四個單元電路130的八個讀出控制線Lread。每個單元電路130包括多列(在此為兩列)移位電阻器電路131和132 (為方便起見，描述為圖的方塊中的「 S/R」，下同)、四個AND電路(邏輯乘積(product)電路)133A到133D、兩個OR電路(邏輯求和電路)134A和134B、以及兩個緩衝器電路135A和135B。在這些電路中，AND電路133A到133D和OR電路134A和134B對應於本發明的「邏輯電路」的具體實例。移位電阻器電路131是基於從系統控制部分16供應來的起始脈衝VSTl以及時鐘信號CLKl作為多個単元電路130的整體生成沿著V方向順序移位的脈衝信號的電路。同樣，移位電阻器電路132是基於從系統控制部分16供應來的起始脈衝VST2以及時鐘信號CLK2作為多個單元電路130的整體生成沿著V方向順序移位的脈衝信號的電路。移位電阻器電路131和132對應於進行多次的行順序重置驅動的執行的數量(在此為兩次)來進行設置，這將在後面描述(對應於行順序重置驅動的執行的數量設置兩個移位電阻器電路)。具體而言，例如，移位電阻器電路131的作用在於為第一次行順序重置驅動生成脈衝信號，而移位電阻器電路132的作用在於為第二次行順序重置驅動生成脈衝信號。AND電路133A到133D分別接收四種啟用(enable)信號ENl到EN4。啟用信號ENl至IJEN4用於控制(限定)從移位電阻器電路131和132輸出的各個脈衝信號(各個輸出信號)的有效時段。具體而言，來自移位電阻器電路132的脈衝信號被輸入到AND電路133A的第一輸入端子，而啟用信號ENl被輸入其第二輸入端子。來自移位電阻器電路131的脈衝信號被輸入AND電路133B的第一輸入端子,而啟用信號EN2被輸入其第二輸入端子。來自 移位電阻器電路132的脈衝信號被輸入到AND電路133C的第一輸入端子,而啟用信號EN3被輸入其第二輸入端子。來自移位電阻器電路131的脈衝信號被輸入AND電路133D的第一輸入端子，而啟用信號EN4被輸入其第二輸入端子。電路134A是生成來自AND電路133A的輸出信號和來自AND電路133B的輸出信號的邏輯和信號(0R信號)的電路。同樣，電路134B成來自AND電路133C的輸出信號和來自AND電路133D的輸出信號的邏輯和信號(0R信號)的電路。以這種方式，生成來自移位電阻器電路131和132的輸出信號(脈衝信號)的邏輯和信號，同時通過AND電路133A到133D和OR電路134A和134B控制輸出信號的有效時段。因此，限定在多次行順序重置驅動(後面描述)時的驅動定時等。緩衝器電路135A是起到針對來自電路134A的輸出信號(脈衝信號)的緩衝器作用的電路，而緩衝器電路135B起到針對來自電路134B的輸出信號(脈衝信號)的緩衝器作用的電路。由緩衝器電路135A和135B所緩存的脈衝信號(行掃描信號)通過讀出控制線Lread被輸出到所述圖像拾取部分11中的各個像素20。(A/D 轉換部分 14)如圖I所示，A/D轉換部分14具有多列選擇部分17，每列為多條(在此為四條)信號線Lsig設置。A/D轉換部分14基於通過信號線Lsig輸入的信號電壓(信號電荷)執行A/D轉換(模擬/數字轉換)。因此生成由數位訊號構成的輸出數據Dout (圖像拾取信號)，並肩該數據輸出到外部。如圖3和圖5所不,例如，each of每個列選擇部分17具有電荷放大器172、電容器(反饋電容器)C1、開關SW1、採樣和保存(S/Η)電路173、包含四個開關SW2的多路復用器電路(選擇電路)174、以及A/D轉換器175。在這些組件中，所述電荷放大器172、電容器Cl、開關SW1、S/H電路173、以及開關SW2針對每個信號線Lsig —一設置，如圖5所示。另一方面，多路復用器電路174和A/D轉換器175為整個列選擇部分17設置一個。所述電荷放大器172是用於將從信號線Lsig讀出的信號電荷轉換成電壓(執行Q-V轉換)的電路。信號線Lsig的一端連接到所述電荷放大器172的負側號側)上的輸入端子，而預定重置電壓Vrst被輸入其正側(「 + 」號側)上的輸入端子。此外，在所述電荷放大器172的輸出端子和負側上的輸入端子之間通過包含電容Cl和開關SWl的並聯電路建立反饋連接。換句話所，電容Cl的第一端子連接到所述電荷放大器172的負側上的輸入端子，而其第二端子連接到所述電荷放大器172輸出端子。同樣，開關SWl的第一端子連接到所述電荷放大器172的負側上的輸入端子，而其第二端子連接到所述電荷放大器172輸出端子。注意，開關SWl的開/關狀態受到從系統控制部分16通過放大器重置控制線Lcarst供應來的控制信號的控制。採用這種方式，執行上述Q-V轉換的電荷放大器電路由所述電荷放大器172、電容Cl、以及開關SWl形成。S/H電路173布置在在所述電荷放大器172和多路復用器電路174 (開關SW2)之間，並且是用於臨時保存來自所述電荷放大器172的輸出電壓Vca的電路。多路復用器電路174是通過使得四個開關SW2之一響應於列掃描部分15所進行的掃描驅動而順序處於開啟狀態而在S/H電路173和A/D轉換器175之間選擇性地進行連接和斷開的電路。A/D轉換器175是通過對來自S/H電路173的、通過開關SW 2輸入的輸出電壓執行A/D轉換而生成和輸出上述輸出數據Dout的電路。 (列掃描部分15和系統控制部分16)列掃描部分15包括移位電阻器、地址解碼器等(未示出)，並且順序驅動列選擇部分17中的開關SW2，同時執行掃描。通過列掃描部分15進行的選擇性掃描，通過信號線Lsig讀出的各個像素20的信號(上述輸出數據Dout)被順序地輸出到外部。系統控制部分16控制行掃描部分13、A/D轉換部分14、以及列掃描部分15每個的操作。具體而言，系統控制部分16具有定時生成器，其生成上述的各種定時信號(控制信號)，並基於由該定時生成器所生成的各種定時信號，執行行掃描部分13、A/D轉換部分14、和列掃描部分15的驅動控制。採用這種方式，行掃描部分13、A/D轉換部分14、以及列掃描部分15每個針對所述圖像拾取部分11中的多個像素20，基於系統控制部分16的控制，執行圖像-拾取驅動(行順序圖像-拾取驅動)，使得從所述圖像拾取部分11提供輸出數據 Dout。[圖像拾取單元I的功能和效果](I.基本操作)如圖2所示，在圖像拾取單元I中，當圖像-拾取光Lin在後面描述的曝光時段Tex進入所述圖像拾取部分11吋，圖像-拾取光Lin在所述光電轉換層111 (圖3所示的每個像素20中的光電轉換器件21)中被轉換成信號電荷(光電轉換)。在存儲節點N中，由於所述光電轉換生成的信號電荷而出現對應於所述存儲節點的電容量的電壓變化。具體而言，假設存儲節點的電容量為Cs並且所生成的信號電荷為q，該電壓在存儲節點N會降低(q/Cs)的量。根據這種電壓變化量，輸入電壓Vin(對應於信號電荷的電壓)被施加到電晶體22的漏扱。在電晶體22響應於通過讀出控制線Lread供應的行掃描信號而被接通時(讀出時段)，供應到電晶體22的輸入電壓Vin的電荷從像素20被讀出到信號線Lsig。對於多個像素行(在此為四)中的每一行，通過信號線Lsig將這樣讀出的信號電荷輸入到A/D轉換部分14中的列選擇部分17中。在列選擇部分17中，首先，由所述電荷放大器172等配置成的所述電荷放大器電路對從每條信號線Lsig輸入的每個信號電荷執行Q-V轉換(將信號電荷轉換成信號電壓)。隨後，A/D轉換器17對通過S/H電路173和多路復用器電路174的每個被轉換的信號電壓(來自所述電荷放大器電路172輸出電壓Vca的)執行A/D轉換，以便生成由數位訊號形成的輸出數據Dout (圖像拾取信號)。採用這種方式，溲疏輸出數據Dout被順序地從每個列選擇部分17輸出並發送到外部。(2.在曝光時段Tex和讀出時段中的操作)參見圖6A和6B，詳細描述在上述曝光時段Tex上述讀出時段中像素20的操作和列選擇部分17中所述 電荷放大器電路的操作。注意，為方便描述，利用一個開關來圖釋電晶體22的開/關狀態。首先，如圖6A所示，在其中圖像-拾取光Lin進入像素20的所述光電轉換器件21中的曝光時段Tex，電晶體22處於關的狀態，使得存儲在存儲節點N的信號電荷在曝光時段Tex期間不會被輸出到信號線Lsig。注意，由於此時所述電荷放大器電路處於其中已經執行了放大器重置操作(所述電荷放大器電路的重置操作)的狀態，因此開關SWl處於開啟狀態，並因此形成電壓輸出電路(voltage follower circuit)。另一方面，上述讀出時段對應於用於重置像素20中存儲的信號電荷的重置操作(像素重置操作)時段。具體而言，caused by the fact that由本實施例的像素20為無源像素電路這一事實所導致的，用於讀出由所述光電轉換器件21從像素20獲得的信號電荷的「讀出操作」以及上述「重置操作」基本上在相同的時間(同時)執行。換句話說，儘管下面將描述細節，但是用於按行順序執行所述讀出操作的行順序讀出驅動和用於按行順序執行所述重置操作的行順序重置驅動由單一行順序驅動(基本上)在同樣的時間被執行。順帶而言，在此時的所述重置操作對應於多次(在此為兩次)重置操作的第一次(first-time)重置操作。因此，在下面的描述中，其間基本上在相同時間執行的所述讀出操作和第一次重置操作的時段被稱之為「讀出/第一重置時段Trl」。在讀出/第一重置時段Trl中，如圖6B所示，當電晶體22導通時，信號電荷從像素20中的存儲節點N被讀出到信號線Lsig(參見附圖中的箭頭Pll)。這樣讀出的信號電荷被輸入到所述電荷放大器電路。在這種情形中，在讀出/第一重置時段Trl，所述電荷放大器電路中的開關SWl處於關閉(off)狀態。換句話說，所述電荷放大器電路處於所述讀出操作狀態。因此，輸入到所述電荷放大器電路的信號電荷被存儲在電容Cl中，並且對應於所存儲的電荷的信號電壓(輸出電Vca)從所述電荷放大器172被輸出。米用這種方式,在所述電荷放大器電路中信號電荷被轉換成信號電壓(執行Q-V轉換)。順帶而言，電容Cl中所存儲的電荷以這種方式通過在後面描述的放大器重置操作時導通(turn on)開關SWl被重置。而且，與上述讀出操作一起，在讀出/第一重置時段Trl內以下述方式執行第一次重置操作(第一重置操作)。如附圖中的箭頭P12所示，採用所述電荷放大器電路(所述電荷放大器172)中的虛短路現象，執行第一次重置操作。具體而言，虛短路現象使得在所述電荷放大器172的負側(信號線Lsig側)上的輸入端子的電壓基本上等於重置電壓Vrst，該重置電壓將被施加到正側上的輸入端子上。因此，像素2中的存儲節點N通過電晶體22也具有重置電壓Vrst。採用這種方式，結合上述讀出操作，存儲節點N的所存儲的電荷被重置為預定重置電壓Vrst。(3.在第一次重置操作後像素20中的信號電荷的剩餘)在某些情形中，即使在執行上述第一次重置操作(第一重置操作)時，在第一次重置操作之前存儲的一部分信號電荷保留在像素20中。如果一部分信號電荷保留在像素20中，在隨後的讀出操作時(在隨後的幀時段中的圖像拾取時)就會生成所述殘留電荷所導致的餘像(after image)，並因此使得圖像質量變差。在第一次重置操作之後像素20中的信號電荷的殘留(所存儲電荷的殘留)將會在下面參照附圖7至12進行詳細描述。在所述光電轉換器件21是PIN光電ニ極管(薄膜光電ニ極管)的情況下，其結構大致被分為兩種類型。具體而言，有圖7中的(A)和(B)中所示的所謂的橫向結構和圖8所示的所謂的縱向結構。在圖7中的(A)和⑶的橫向結構的情況下，所述光電轉換器件21具有沿著橫向方向的的如下順序的P-型半導體層21P、本徵半導體層(i-層)211、以及n-型半導體層21N(在平面方向層疊)。此外，所述光電轉換器件21具有柵電極21G，該柵電極與本徵半導體層211的附近的在兩者之間的柵極絕緣薄膜(未示出)相對地布置。另ー方面，在圖8所示的縱向結構的情形中，例如，所述光電轉換器件21具有沿著縱向的如下順序的下部(lower)電極211a、n_型半導體層21N，、本徵半導體層211、p-型半導體層21P、以及上部電極211b.
(3-1.在像素20中的電荷由於強烈的外部光線的照射而飽和的情況中的生成機制)作為上述信號電荷的殘留的生成機制的實例，將以由橫向PIN光電ニ極管構成的所述光電轉換器件21作為實例描述像素20中的電荷由於強烈的外部光線的照射而導致飽和的情況。在具有這種橫向結構的所述光電轉換器件21中，本徵半導體層211由於施加到柵電極21G上的柵極電壓而處於存儲狀態(飽和狀態)、損耗狀態、以及反相狀態中的ー種狀態。在此，在薄膜光電ニ極管的情形下，需要幾百us量級(order)的時間用於從處於在存儲或反相狀態中的所述光電轉換器件21的柵電極21G側上的界面上感應電荷的狀態(圖7的(A))過渡到損耗狀態(圖7的(B))。通常，PIN光電ニ極管被用於損耗狀態，因為其光敏度在損耗狀態最高。不過，當強烈的外部光線照射並且Vnp 0的狀態,該狀態也不會在幾百U s內從存儲狀態改變到損耗狀態。PIN光電ニ極管的電容特徵由於在上述在柵電極21G側上的界面上感應生成電荷的影響而損耗狀態和在存儲或反相狀態之間是不同的。具體而言，如圖7的(A)和⑶所示，在柵電極21G和P-型半導體層21P之間形成的寄生電容Cgp在存儲狀態較大而在損耗狀態較小。另ー方面，像素20中的存儲節點N(存儲電容)為上述第一次重置操作的預定重置電壓Vrst。在第一次重置操作之後電晶體22從開啟(on)狀態到關閉(off)狀態過渡的時候，出現下述現象。例如，如圖9所示，由於在像素20中的寄生電容(在電晶體22的柵極和漏極之間形成的寄生電容Cgd)中存儲電荷，存儲節點N的電勢與重置電壓Vrst (參見附圖中的箭頭P2)略微不同。這種現象被稱之為電荷共用現象(電荷注入現象)。如上所述，當連接到存儲節點N的PIN光電ニ極管(所述光電轉換器件21)中的寄生電容Cgp在損耗狀態和存儲或反相狀態之間存在不同時，像素20中的整個耦合量(寄生電容的大小)會隨著所述光電轉換器件21的狀態而變化。這影響使得即使在第一次重置操作之後緊接著之前入射的光(圖像-拾取光Lin)的信息(電荷)殘留在存儲節點N中，根據這種機制，在像素20中的電荷由於強烈外部光線的照射而飽和的情況下，即使在執行第一次重置操作時，在第一次重置操作之前存儲的信號電荷的一部分也殘留在i像素20中。在此，作為實例描述了圖7的(A)和(B)所示的橫向結構的情形。不過，例如，同樣在圖8所示的縱向結構的情形中，當像素20中的電荷由於強烈的外部光線的照射而飽和時，由於相似的機制也會出現信號電荷的剩餘。(3-2.典型生成機制)隨後，將描述並不限於上述情形(像素20中的電荷由於強烈的外部光線的照射而飽和的情形)的信號電荷的剩餘(殘留電荷)的典型生成機制。換句話說，將對這種情況給出說明，在這種情況中，即使沒有照射強烈的外部光線，由於所述光電轉換器件21 (PIN光電二極體)生成的衰減電流也會生成殘留電荷，這將在描述描述。圖10的㈧和⑶每個圖釋了上述PIN光電二極體中的能帶結構(每層的位置和能級之間的關係)。附圖中清楚顯示，在本徵半導體層211中呈現不同的缺陷程度(defectlevel)。如圖10(A)所示，在緊接著讀出/第一重置時段Trl (第一次重置操作)結束之後，·電荷e就被困於每個缺陷程度Ed中。不過，例如，如圖10 (B)所示，從讀出/第一重置時段Trl經過一定時間之後，困於缺陷程度Ed中的電荷e從本徵半導體層211被釋放到光電二極體(光電轉換器件21)的外部(從那件附圖中虛線所指示的箭頭)。因此上述衰減電流Idecay生成於所述光電轉換器件21。在這種情形下，圖IlA和IlB每個圖釋了衰減電流Idecay和讀出/第一重置時段Trl之後流逝時間t之間的關係的實例。在圖IlA中，縱向軸線和橫向軸線連著都採用對數標尺(log scale)來表示，而在圖IlB中，縱向軸線採用對數標尺來表示，而橫向軸線採用線性標尺(linear scale)來表示。注意,在圖IIA和IlB中,特徵線的一部分公共區域由標記Gl來表示。根據附圖很清楚的是，衰減電流Idecay趨向於從讀出/第一重置時段Trl(t=O)的末端開始隨著時間流逝而協同地降低(Idecay= (ΙΟ/t),其中IO為常數值)。此夕卜，例如，如圖12所示,可以發現,此時生成的殘留電荷q I通過將衰減電流Idecay = (10/t)在流逝時間t進行積分來確定。採用上述典型的生成機制，即使在執行第一次重置操作時在第一次重置操作之前存儲的一部分信號電荷也被殘留在像素20中(生成上述殘留電荷ql)。(4.使用執行多次的重置操作降低殘留電荷的功能)例如，在該實施例中，如圖13所示，對所述重置操作執行多次(在此為兩次)以便降低殘留電荷，並且因此減少該殘留電荷導致的餘像。下面將詳細描述使用被執行多次的所述重置操作來減少參與電荷的功能。在圖13中，⑷圖釋了讀出控制線Lread的電勢Vread的定時波形，⑶圖釋了來自所述電荷放大器172的輸出電壓Vca的定時波形，(C)圖釋了信號線Lsig的電勢Vsig的定時波形，以及(D)圖釋了存儲節點N的電勢Vn的定時波形。這些的定時波形處於包含縱向時段(一個巾貞時段)Δ Tv的時段內。在幀時段ATv中，在定時til到tl2的曝光時段Tex中執行曝光操作，如參見圖6A等所述。具體而言，當圖像-拾取光Lin進入所述圖像拾取部分11，在像素20的所述光電轉換器件21中，圖像-拾取光Lin被轉換(光電轉換)為信號電荷。接著，信號電荷存儲在像素2中的存儲節點N，並且信號電荷的電勢Vn逐漸改變(參見圖13中的箭頭P31)。順帶而言，與曝光操作相關聯，電勢Vn逐漸從重置電壓Vrst降低到0V。這是因為在這種情況下所述光電轉換器件21的陰極是存儲節點N。隨後，在定時tl3到tl4的讀出/第一重置時段Trl中，如參照圖6B所示的所述讀出操作和第一次重置操作(像素重置操作)。具體而言，用於從像素20中讀出信號電荷的所述讀出操作和用於重置像素20中信號電荷的第一次重置操作基本上在相同的時間執行。不過，如圖13中的箭頭P32所示，存儲節點N的電勢Vn在第一次重置操作之後逐漸降低，並且生成上述殘留電荷q。注意，在隨後的定時tl5，在所述電荷放大器電路中的開關SWl被接通。結果，所述電荷放大器電路中的電容Cl中存儲的電荷被重置。換句話說，所述電荷放大器電路的所述重置操作(放大器重置操作)被執行。之後，在隨後的定時tl6到tl7，執行下面描述的第二次重置操作(第二重置操·作)(第二重置時段Tr2).在第二重置時段Tr2，具體而言與圖14A中所示的第一操作實例ー樣執行第二次重置操作。具體而言，在第一操作實例中，像素20中的電晶體22被接通,並且所述電荷放大器電路中的開關SWl也被接通。因此，形成使用所述電荷放大器172的電壓輸出電路(voltage follower circuit)。因此,所述電荷放大器172的負側(信號線Lsig側)上的輸入端子的電壓基本上等於通過所述電荷放大器172的反饋特徵施加到正側上的輸入端子上的重置電壓Vrst。採用這種方式，在第一操作實例中，利用所述電荷放大器172的反饋特徵，像素2中的存儲節點N的電勢Vn被設置為重置電壓Vrst (執行第二次重置操作)。另ー方面，在與上述第一次重置操作類似的圖14B所示的第二操作實例中，利用所述電荷放大器電路(電荷放大器172)中的虛短路現象執行第二次重置操作(參見附圖中的箭頭P42)。具體而言，像素2中的存儲節點N的電勢Vn通過虛短路現象被設置為重置電壓Vrst。注意，在此時，由於像素20中的電晶體22處於開啟(on)狀態並且所述電荷放大器電路中的開關SWl與讀出/第一重置時段Trl中類似處於關閉(off)狀態，所述電荷放大器電路處所述讀出操作狀態。換句話說，如附圖中的箭頭P41所示，在第二操作實例中，能夠通過所述電荷放大器電路讀出存儲節點N中的電荷剩餘。採用這種方式，在該實施例中，像素20中的存儲電荷的所述重置操作(後面描述的行順序重置驅動)在一個幀時段內被間歇地(獨立地)執行多次。具體而言，在該實施例中，第一次重置操作(讀出/第一重置時段Trl)和第二次重置操作(第二重置時段Tr2)被設置成間歇地執行。因此第一次重置操作之後像素20中的殘留電荷q 1(信號電荷的剩餘量)確實被重置，並降低了這種殘留電荷(參見圖13中的箭頭P33)。具體而言，假設從第一次重置操作的末端(Trl的末端)到第二次重置操作的末端(Tr2的末端)的時間段為Atl2(參見圖13)，例如，所生成的殘留電荷q I的電荷的降低量如圖15所示。在圖12所描述的殘留電荷q I中，例如,對應於從時間Atl2的開始tl到其末端t2的時間的整數值的電荷q 12對應於第二次重置操作所放出(減少)的電荷的量。而且，通過表達式(ql_ql2) =q23計算的電荷q23對應於第二次重置操作後剰餘的電荷的量。因此.理想地執行了所述設置使得上述時間Atl2儘可能長。採用這種方式，第一次重置操作之後像素20中的殘留電荷q I被降低，因此，減少了在隨後的讀出操作中(在隨後的幀時段中的圖像拾取吋)殘留電荷所導致的餘像的出現，由此改善了圖像質量。
由於下述原因，在超過一個水平時段(一個水平掃描時段，作為實例，大約為32 μ s)的時段上，理想地間歇執行多次重置操作。如上所述，PIN光電二極體中的狀態過渡花費大約幾百μ s的時間。因此，在例如大約100 μ s連續或間歇地將重置電壓Vrst施加到存儲節點N，從而降低殘留電荷的生成。不過，實際上，根據實驗等可確認，在施加重置電壓Vrst的時段超過一個水平時段(例如，大約32 μ s)時殘留電荷被大量地減少(5.行順序重置驅動等中的每個重置操作的定時)例如，在如圖16-19所示的實施例中，設置行順序圖像-拾取驅動(行順序讀出驅動和行順序重置驅動)中各個操作的定時。圖16是根據本實施例的行順序圖像-拾取驅動的實例的定時波形圖。其中，(A)-(F)分別圖釋了讀出控制線 Lread(I)-Lread(3)以及 Lread(n_2)-Lread(η)的電勢Vread (I)-Vread (3)和Vread (n_2)-Vread (η)的定時波形圖。此外，圖中所不的Δ Th表不一個水平時段(一個水平掃描時段)。注意，在後面描述的圖17-19中，圖釋了放大器重置 控制線Lcarst的電勢Vcarst的第一操作實例(D)的情形以及其第二操作實例(每個圖的(E))的情形。根據圖16的(A)-(F)可以清楚，在其中第一次重置操作等(讀出/第一重置時段Trl中的操作)被按行執行的驅動時段中和在其中第二次重置操作按行執行的驅動時段(行順序驅動時段ATr2)中部分呈現了重疊時段(驅動重疊時段Λ Toll)。在該實施例中，驅動重疊時段AToll中每個所述重置操作時段(讀出/第一重置時段Trl和第二重置時段Tr2)設置如下。具體而言，在第一次行順序重置驅動時的每個所述重置操作(行順序驅動時段ATrl中的每個讀出/第一重置時段Trl)和在第二次行順序重置驅動時的每個所述重置操作(行順序驅動時段ATrf中的每個第二重置時段Tr2)設置如下。其間在行順序驅動時段ATrl中的每個讀出/第一重置時段Trl不與行順序驅動時段ATrf中的任何第二重置時段Tr2重疊的非重疊時段被設置為至少部分被呈現(例如,參見圖16中的標記P5所示的時段)。更具體而言，在圖17的㈧到(E)以放大方式所示的定時波形能夠圖的實例(有標記P5所表示的時段附近的放大的波形圖)中，每個所述重置操作時段設置如下。在該實例中，驅動重疊時段AToll中的所有讀出/第一重置時段Trl和第二重置時段Tr2對應於上述非重疊時段。換句話說，每個讀出/第一重置時段Trl和每個第二重置時段Tr2根本不會彼此重疊。順帶而言，在該實例中，在標記P5所指示的時段其間，對應於行掃描信號的電勢Vread按照如下順序被施加到Vread (2)(第二重置時段Tr2)、Vread (n_2)(讀出/第一重置時段Trl)、以及Vread (3)(第二重置時段Tr2)。另一方面，在圖18的(A)-(E)中的標記P5a所示的時段期間，與圖16和17中的標記P5所指示的時段不同，對應於行掃描信號的電勢Vread按照如下順序被施加到Vread (n_2)(讀出/第一重置時段Trl) ,Vread (2)(第二重置時段Tr2)、以及Vread (3)(第二重置時段Tr2)。不過，同樣在這種情況下，與標記P5的時段類似，在驅動重疊時段Λ Tol I中的所有讀出/第一重置時段Trl和第二重置時段Tr2對應於上述非重疊時段。而且，在圖19的(A)-(E)中的標記P5b所示的時段期間，例如，與圖16和18中的標記P5和P5a所指示的時段不同，每個所述重置操作時段被設置如下。上述非重疊時段提供在讀出/第一重置時段Trl的一部分和驅動重疊時段AToll中的第二重置時段Tr2中。換句話說，如圖所示，重疊時段(操作重疊時段ATol2)呈現在一部分讀出/第一重置時段Trl和第二重置時段Tr2中。不過，同樣在該情形中，由於這種操作重疊時段ATol2部分地被提供，因此上述非重疊時段部分地呈現。在此，在這種行順序圖像-拾取驅動(行順序讀出驅動和行順序重置驅動)中的各個操作的定時等通過具有例如圖4中所示的単元電路130行掃描部分13而得以實現。具體而言，在這種行順序圖像-拾取驅動的各個操作等的定時通過對應於行順序重置驅動的執行的數量所提供的多個移位電阻器電路131和132和生成來自移位電阻器電路131和132的輸出信號之間的邏輯和信號同時控制每個輸出信號的有效時段的邏輯電路(AND電路133A到133D以及OR電路134A和134B)而得以實現。
如上所述，在該實施例中，上述非重疊時段被設置為至少呈現在驅動重疊時段A Tol I中的部分所述重置操作時段(讀出/第一重置時段Trl和第二重置時段Tr2)中，在驅動重疊時段AToll期間，行順序驅動時段ATrl和行順序驅動時段ATr2被重疊。因此，與圖20的(A)-(F)中所示的對比實例不同(驅動重疊時段AToll中的所述重置操作時段中根本不提供非重疊時段，或者所有讀出/第一重置時段Trl都與驅動重疊時段AToll中的第二重置時段Tr2重疊)，在多次行順序重置驅動中的所述重置操作的時段、定時等都可以被任意設置。注意，與實現了這種操作定時等的實施例的行掃描部分13對比，在現有技術的標準行掃描電路(柵極驅動器電路)中，在定時不部分重疊等時，很難執行在其連接到不同掃描線的像素中執行的操作。此外，具體而言，作為圖19中的實例，在非重疊時段被提供在驅動重疊時段AToll中的一部分讀出/第一重置時段Trl和第二重置時段Tr2中的情況下，下面也是確定的。具體而言，例如，如圖16-18所示，在這種情況下，與驅動重疊時段AToll中的所有讀出/第一重置時段Trl和第二重置時段Tr2對應於非重疊時段的情況相比，實現了行順序圖像-拾取驅動的加速(幀速率得到増加)。如上所述，在該實施例中，在多次行順序重置驅動時，上述非重疊時段至少提供在驅動重疊時段AToll的一部分所述重置操作時段中。因此，在多次行順序重置驅動時所述重置操作的時段、定時等容許任意設置。因此，在圖像-拾取驅動(行順序圖像-拾取驅動)時操作的自由度可以得到改善，並且因此使得圖像-拾取驅動得以以最佳定時被執行。此外，在非重疊時段僅僅一部分被提供在驅動重疊時段AToll中的所述重置操作時段中吋，能夠實現按行順序圖像-拾取驅動的加速(以增加幀速率)。[修改例]隨後，將描述上述實施例的修改例(修改例1-5)。注意，相同的標號用來指代該實施例中基本上相同的元件，並且適當刪除其描述。[修改例I]圖21圖釋了根據修改例I的像素(像素20A)的電路配置，以及上述實施例中描述的列選擇部分17的電路配置實例。修改例I的像素20A具有無源電路結構，類似於本實施例的像素20o,並具有一個光電轉換器件21電晶體22。此外，與像素20類似,像素20A連接到沿著H方向延伸的讀出控制線Lread和沿著V方向延伸的信號線Lsig。不過，在像素20A中，所述光電轉換器件21沿著與像素20中的所述光電轉換器件21方向相反的方向布置。換句話說，在像素20A，所述光電轉換器件21的陽極連接到存儲節點N，而其陰極接地。同樣，在具有這種結構的像素20A的圖像拾取單元中，與本實施例的similareffects to圖像拾取單元I類似效果通過圖像拾取單元I的類似功能來提供。[修改例2and3](電路配置)圖22圖釋了根據修改例2的像素(像素20B)的電路配置以及下述列選擇部分17B的電路配置實例。此外，圖23圖釋了根據修改例3的像素(像素20C)的電路配置以及 下述列選擇部分17B的電路配置實例。修改例2和3的像素20B和20C的每個都具有所謂的有源電路結構，與之前描述的像素20and 20A不同。具體而言，在每個有源像素20B中20C，提供了一個光電轉換器件21和三個電晶體22、23、以及24。沿著H方向延伸的讀出控制線Lread和重置控制線Lrst以及沿著V方向延伸的信號線Lsig連接到每個像素20B and 20C。在每個像素20B and 20C中，電晶體22的柵極連接到讀出控制線Lread，而其源極連接到信號線Lsig,並且其漏極連接到配置源輸出電路(source follower circuit)的電晶體23的漏極。電晶體23的源極連接到電源VDD，而其柵極連接到所述光電轉換器件21的陰極(圖22所示的像素20B)或陽極(圖23所示的像素20C)(存儲節點N)，以及起到重置電晶體功能的電晶體24的漏極。電晶體24的柵極連接到重置控制線Lrst，而其源極供應有重置電壓Vrst.所述光電轉換器件21的陽極(像素20B)或陰極(像素20C)接地。而且，根據圖22和圖23所示的修改例2和3的列選擇部分17B通過為上述列選擇部分17，提供恆流源171放大器176而不是所述電荷放大器172、電容Cl、以及開關SWl而配置。在放大器176中，在正側上的輸入端子連接到信號線Lsig，而在負側上的輸入端子和輸出端子彼此連接，由此慈寧宮成電壓輸出電路。注意，恆流源171的第一端子連接到信號線Lsig的一段，而其第二端子連接到電源VSS。(功能和效果)在具有其像素20B或20C的修改例2和3的圖像拾取設備中，像素20B或20C具有有源電路配置，像素拾取操作以(行順序圖像-拾取驅動)以下述方式執行。首先，在具有像素20或20A的圖像拾取設備中，像素20或20A具有之前描述的無源電路配置，所述行順序圖像-拾取驅動例如如圖24A所示的方式執行。具體而言，所述行順序讀出驅動和所述行順序重置驅動有單一行順序驅動(用於在讀出/第一重置時段Trl執行行順序操作的驅動)基本上同時被執行。另一方面，在具有的像素20B或20C的圖像拾取單元，像素20B或20C具有如修改例2和3的有源電路配置，所述行順序圖像-拾取驅動例如以圖24B中所示的方式被執行。具體而言，所述行順序讀出驅動以及每次的行順序重置驅動(在此為第一次和第二次)都獨立和分開地執行。換句話說，在讀出時段Trl中用於執行行順序操作的所述行順序讀出驅動、在第一次重置時段(第一重置時段Trlb)中用於執行行順序操作的第一次行順序重置驅動、以及在第二次重置時段(第二重置時段Tr2)中用於執行行順序操作的第二次行順序重置驅動都獨立和分開地直至。順帶而言，在有源電路結構的情況下，在每次行順序驅動中的所述重置操作通過接通電晶體24而被執行，該電晶體24起到重置電晶體的作用。
如上所述，與之前描述的無源電路結構的情形與像素20B或20C的圖像拾取單元相同，像素20B或20C具有有源電路結構。具體而言，當上述非重疊時段至少提供在驅動重疊時段AToll中的一部分所述重置操作時段時，在行順序重置驅動是的所述重置操作的時段、定時等容許任意設置。因此，同樣在這種情形中，使得在圖像-拾取驅動(行順序圖像-拾取驅動)是的操作的自由度得以改善，並因此使得圖像-拾取驅動在最佳定時等下被執行。[修改例4和5]圖25A和25B分別示意性圖釋了根據修改例4和5的圖像拾取部分(圖像拾取部分IIA和11B)大致配置。根據圖25SA所示的修改例4的所述圖像拾取部分IlA具有波長轉換層112 ，還具有在本實施例中描述的所述光電轉換層111。具體而言，波長轉換層112設置在所述光電轉換層111上(在靠近所述圖像拾取部分IlA的光接收表面(圖像拾取表面)的ー側)。波長轉換層112將福射光Rrad( a -ray、& -ray、y -ray>X-ray等)的波長轉換為所述光電轉換層111的敏感範圍內的波長。因此，在所述光電轉換層111中，使得基於輻射光Rrad的信息被讀取。所述波長轉換層112由例如能夠將諸如X光的輻射光轉換成可見光的螢光體(例如閃爍體)構成。這種波長轉換層112通過在所述光電轉換層111的頂部上的玻璃等上形成由自旋形成的有機平面薄膜或平面薄膜並在該平面薄膜上形成由Csl、Nal、CaF2等構成的螢光薄膜而獲得。另ー方面，根據圖25B所示的修改例5的所述圖像拾取部分IlB具有光電轉換層111B,而不是在本實施例中所描述的所述光電轉換層111。所述光電轉換層IllB基於入射的輻射光Rrad直接生成電信號。具體而言，圖25所示的修改例4的所述圖像拾取部分IlA被施加所謂的間接型輻射圖像拾取単元，而修改例5的所述圖像拾取部分IlB被施加所謂的直接型輻射圖像拾取単元。注意，施加到直接型輻射圖像拾取単元的所述光電轉換層IllB配置有無定形硒((a-Se)半導體、鎘締(CdTe)半導體等。在根據修改例4和5的具有這種結構的所述圖像拾取部分IlA或IlB的圖像拾取単元，所述圖像拾取部分IlA和IlB基於入射輻射光Rrad生成電信號，由此配置輻射圖像拾取単元。這樣的輻射圖像拾取単元被用於醫學儀器(X-光圖像拾取単元，諸如數字X光線照相術)、用於在機場等處的私人物品的X-光探測裝置、エ業X-光圖像拾取単元(用於檢查容器中的危險品、檢查包中的內容的等的裝置)等[應用實例]現在將描述將根據上述實施例或上述修改例(修改例1-5)的任何圖像拾取單元應用到圖像-拾取和顯示系統的應用實例。圖26示意性圖釋了根據該應用實例的圖像-拾取和顯示系統(圖像-拾取和顯示系統5)的改制配置實例。圖像-拾取和顯示系統5包括圖像拾取単元1，其具有根據上述實施例等的所述圖像拾取部分11 (或IlA或11B)、圖像處理部分52、以及顯示器4，並且在該實例中，被配置為使用輻射的圖像-拾取和顯示系統(輻射圖像-拾取和顯示系統)。圖像處理部分52對從圖像拾取單元I輸出的輸出數據Dout (圖像拾取信號)執行預定的圖像處理以便生成圖像數據D1。顯示器4基於由圖像處理部分52生成的圖像數據Dl在預定監視器屏幕40上顯示圖像。
在具有這種結構的圖像-拾取和顯示系統5中，圖像拾取單元1(在此為輻射圖像拾取單元)基於從光源51 (在此為諸如X-光源的輻射源)輻射到對象50的輻射光(在此為輻射)獲取對象50的圖像數據Dout，然後輸出該圖像數據Dout到圖像處理部分52。所述圖像處理部分52對輸入的圖像數據Dout執行上述預定圖像處理，並隨後將處理過的圖像數據(顯示數據)Dl輸出到顯示其4。所述顯示器4基於輸入的圖像數據Dl在監視器屏幕40上顯示圖像信息(捕獲的圖像)。採用這種方式，在應用實例的圖像-拾取和顯示系統5中，由於圖像拾取單元I榮譽獲取對象50的圖像作為電信號，容許圖像顯示通過將所獲得電信號發送到顯示器4而被執行。換句話說，對象50的圖像容許不使用現有的輻射光膠片而得到觀看，並能夠獲取和顯示圖片。順帶而言，在應用實例中，被配置為輻射圖像拾取單元和圖像-拾取和顯示系統的圖像拾取單元I使用輻射的情況已經作為實例進行了描述。不過，本發明的圖像-拾取和顯示系統可用於使用具有其他方法的圖像拾取單元的圖像-拾取和顯示系統 [其他修改例]之前，儘管已經參照實施例描述了本發明的技術，但是可以做出任何應用實例，技術不限於本實施例等以及各種修改例。例如，在所述圖像拾取部分中的像素的電路結構並不限於上述實施例等中所描述的電路結構(像素20和20A-20C的電路結構)，並且可以使用其他電路結構。類似地，行掃描部分、列選擇部分等中的每一個的電路結構不限於在上述實施例等中描述的電路結構，而是可以使用其他電路結構。而且，在上述實施例等中，儘管作為實例描述了在一個幀時段期間執行行順序重置驅動兩次的情形，但是這不是限制性的，在一個幀時段期間行順序重置驅動可被執行三次或更多。而且，例如在上述實施例等中描述的所述圖像拾取部分、行掃描部分、A/D轉換部分(列選擇部分)、列掃描部分等可以形成在同一基板上。具體而言，例如，採用諸如低溫多晶矽的多晶矽半導體，在電路中的開關等可以形成在同一基板上。因此能夠基於來自外部系統控制部分的控制信號執行在同一基板上的驅動操作，由此實現在降低幀大小或有線連接時實現可靠性的改善。注意，本發明的技術構成如下(I) 一種圖像拾取單元，包括圖像拾取部分，包括多個像素，每個像素包括光電轉換器件；以及驅動部分，執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動，所述行順序讀出驅動用於按行順序執行讀出操作，所述行順序重置驅動用於按行執行重置操作，所述讀出操作使得通過光電轉換器件獲得的信號電荷從每個像素被讀出，重置操作使得像素中的信號電荷被重置，其中所述驅動部分在一個幀時段器件多次間歇地執行行順序重置驅動，以便容許至少在重疊時段中的部分重疊操作時段中提供非重疊時段，該所述重疊時段是在其間多個行順序重置驅動之一的驅動時段和剩餘多個行順序重置驅動之一的驅動時間被重疊的時段，並且非重疊時段是其間所述多個行順序驅動之一所進行的所述重置操作的每一個不被所述剰餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何重置所重疊時段。(2)根據⑴所述的圖像拾取単元，其中所述非重疊時段只在所述重疊時段中的所述重置操作的一些時段的一部分中提供。(3)根據(I)所述的圖像拾取単元，其中所述重疊時段中的所述重置操作的所有時段對應於所述非重疊時段.(4)根據(1)-(3)所述的圖像拾取単元，其中所述驅動部分包括掃描部分，其針對多個像素在行順序讀出驅動和行順序重置驅動的時候執行行順序掃描。(5)根據權利要求(4)所述的圖像拾取単元，其中所述掃描部分包括對應於所述行順序重置驅動的執行的數量提供的多列移位電阻器電路部分，以及生成來自移位電阻器電路部分的每列的輸出信號的邏輯和信號同時控制每個輸出信號的有效時段。(6)根據權利要求(1)-(5)所述的圖像拾取単元，其中所述行順序讀出驅動和第·一次行順序重置驅動由單一行順序驅動一次執行。(7)根據權利要求(6)所述的圖像拾取単元，其中所述驅動部分包括電荷放大器，所述電荷放大器的第一輸入端子連接到在所述讀出操作時所使用的信號線、所述電荷放大器的第二輸入端子上供應有預定重置電壓，以及在第一次行順序重置驅動時的重置操作利用在所述電荷放大器中的虛短路現象來執行。(8)根據權利要求(7)所述的圖像拾取単元，其中在第二次和隨後的行順序重置驅動時的所述重置操作利用所述電荷放大器的虛短路現象的反饋特性來執行。(9)根據權利要求(1)-(5)所述的圖像拾取単元，其中所述行順序讀出驅動和每次的行順序重置驅動都獨立和分開地來執行。(10)根據權利要求(9)所述的圖像拾取単元，其中，每個像素包括重置電阻器，以及在毎次行順序重置驅動時的所述重置操作通過接通所述重置電阻而被執行。(11)根據權利要求(I)-(IO)所述的圖像拾取単元，其中所述行順序重置驅動在超過ー個水平時段的時段上被間歇地執行多次。(12)根據權利要求(I)-(Il)所述的圖像拾取単元，其中所述光電轉換器件由PIN光電ニ極管形成。(13)根據權利要求(1)-(12)所述的圖像拾取単元，其中所述圖像拾取部分基於入射照射生成電信號；以及圖像拾取單元被配置為照射圖像拾取單元。(14)根據權利要求(13)所述的圖像拾取単元，其中所述圖像拾取部分包括配置所述光電轉換器件的光電轉換層以及將所述照射的波長轉換成在所述光電轉換層的敏感範圍內的波長的波長轉換層。(15)根據權利要求(13)所述的圖像拾取単元，其中所述圖像拾取部分包括光電轉換層，所述光電轉換層配置所述光電轉換器件並基於所述照射直接生成電信號。(16)根據權利要求(13)-(15)所述的圖像拾取単元，其中所述照射為X射線。(17) 一種圖像拾取和顯示系統，包括圖像拾取単元和基於從圖像拾取單元獲得的圖像顯示圖像的顯示器，所述圖像拾取単元包括
圖像拾取部分，包括多個像素，每個像素包括光電轉換器件；以及驅動部分，執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動，所述行順序讀出驅動用於按行順序執行讀出操作，所述行順序重置驅動用於按行執行重置操作，所述讀出操作使得通過光電轉換器件獲得的信號電荷從每個像素被讀出，重置操作使得像素中的信號電荷被重置，其中所述驅動部分在一個幀時段器件多次間歇地執行行順序重置驅動，以便容許至少在重疊時段中的部分重疊操作時段中提供非重疊時段，該所述重疊時段是在其間多個行順序重置驅動之一的驅動時段和剩餘多個行順序重置驅動之一的驅動時間被重疊的時段，並且非重疊時段是其間所述多個行順序驅動之一所進行的所述重置操作的每一個不被所述剩餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何重置所重疊時段。本發明包含涉及在2011年8月18日在日本專利局提交的日本在先專利申請JP2011-178682，其整個內容以引用方式包含在此。 本領域普通技術人員應理解到，根據設計需要或其他因素可以進行各種修改、組合、子組合以及替代，只要他們在本發明的附後的權利要求書或等同物的範圍之內。
權利要求
1.一種圖像拾取單元，包括 圖像拾取部分，包括多個像素，每個像素包括光電轉換器件；以及驅動部分，執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動，所述行順序讀出驅動用於按行順序執行讀出操作，所述行順序重置驅動用於按行執行重置操作，所述讀出操作使得通過光電轉換器件獲得的信號電荷從每個像素被讀出，重置操作使得像素中的信號電荷被重置，其中 所述驅動部分在一個幀時段器件多次間歇地執行行順序重置驅動，以便容許至少在重疊時段中的部分重疊操作時段中提供非重疊時段，該所述重疊時段是在其間多個行順序重置驅動之一的驅動時段和剩餘多個行順序重置驅動之一的驅動時間被重疊的時段，並且非重疊時段是其間所述多個行順序驅動之一所進行的所述重置操作的每一個不被所述剩餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何重置所重疊時段。
2.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述非重疊時段只在所述重疊時段中的 所述重置操作的一些時段的一部分中提供。
3.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述重疊時段中的所述重置操作的所有時段對應於所述非重疊時段.
4.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述驅動部分包括掃描部分，其針對多個像素在行順序讀出驅動和行順序重置驅動的時候執行行順序掃描。
5.根據權利要求4所述的圖像拾取單元，其中所述掃描部分包括對應於所述行順序重置驅動的執行的數量提供的多列移位電阻器電路部分，以及生成來自移位電阻器電路部分的每列的輸出信號的邏輯和信號同時控制每個輸出信號的有效時段。
6.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述行順序讀出驅動和第一次行順序重置驅動由單一行順序驅動一次執行。
7.根據權利要求6所述的圖像拾取單元，其中所述驅動部分包括電荷放大器，所述電荷放大器的第一輸入端子連接到在所述讀出操作時所使用的信號線、所述電荷放大器的第二輸入端子上供應有預定重置電壓，以及 在第一次行順序重置驅動時的重置操作利用在所述電荷放大器中的虛短路現象來執行。
8.根據權利要求7所述的圖像拾取單元，其中在第二次和隨後的行順序重置驅動時的所述重置操作利用所述電荷放大器的虛短路現象的反饋特性來執行。
9.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述行順序讀出驅動和每次的行順序重置驅動都獨立和分開地來執行。
10.根據權利要求7所述的圖像拾取單元，其中， 每個像素包括重置電阻器，以及 在每次行順序重置驅動時的所述重置操作通過接通所述重置電阻而被執行。
11.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述行順序重置驅動在超過一個水平時段的時段上被間歇地執行多次。
12.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述光電轉換器件由PIN光電二極體形成。
13.根據權利要求I所述的圖像拾取單元，其中所述圖像拾取部分基於入射照射生成電信號；以及 圖像拾取單元被配置為照射圖像拾取單元。
14.根據權利要求13所述的圖像拾取單元，其中所述圖像拾取部分包括配置所述光電轉換器件的光電轉換層以及將所述照射的波長轉換成在所述光電轉換層的敏感範圍內的波長的波長轉換層。
15.根據權利要求13所述的圖像拾取單元，其中所述圖像拾取部分包括光電轉換層，所述光電轉換層配置所述光電轉換器件並基於所述照射直接生成電信號。
16.根據權利要求13所述的圖像拾取單元，其中所述照射為X射線。
17.一種圖像拾取和顯示系統，包括圖像拾取單元和基於從圖像拾取單元獲得的圖像顯示圖像的顯示器，所述圖像拾取單元包括 圖像拾取部分，包括多個像素，每個像素包括光電轉換器件；以及 驅動部分，執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動，所述行順序讀出驅動用於按行順序執行讀出操作，所述行順序重置驅動用於按行執行重置操作，所述讀出操作使得通過光電轉換器件獲得的信號電荷從每個像素被讀出，重置操作使得像素中的信號電荷被重置，其中 所述驅動部分在一個幀時段器件多次間歇地執行行順序重置驅動，以便容許至少在重疊時段中的部分重疊操作時段中提供非重疊時段，該所述重疊時段是在其間多個行順序重置驅動之一的驅動時段和剩餘多個行順序重置驅動之一的驅動時間被重疊的時段，並且非重疊時段是其間所述多個行順序驅動之一所進行的所述重置操作的每一個不被所述剩餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何重置所重疊時段。
全文摘要
本發明提供了一種圖像拾取單元，包括圖像拾取部分，包括多個像素，每個像素包括光電轉換器件；以及驅動部分，間歇地執行行順序讀出驅動和行順序重置驅動。所述驅動部分在一個幀時段器件多次間歇地執行行順序重置驅動，以便容許至少在重疊時段中的部分重疊操作時段中提供非重疊時段，該所述重疊時段是在其間多個行順序重置驅動之一的驅動時段和剩餘多個行順序重置驅動之一的驅動時間被重疊的時段。非重疊時段是其間所述多個行順序驅動之一所進行的所述重置操作的每一個不被所述剩餘多個行順序重置驅動之一所進行的任何重置所重疊時段。
文檔編號H04N5/369GK102957881SQ20121028527
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月10日 優先權日2011年8月18日
發明者千田滿, 藤本信二 申請人:索尼公司