CN102845054B - 固体摄像装置 - Google Patents

Abstract

固体摄像装置（1）具备摄像用受光部（10）、触发用受光部（20）、行选择部（30）、列选择部（40）、保持部（50）、像素数据输出部（60）、触发用数据输出部（70）以及控制部（80）。在固体摄像装置（1）的快门方式中，电荷存储期间的开始在摄像用受光部（10）的全部行中是共同的，但是电荷存储期间的结束在摄像用受光部（10）的每行中是不同的，在摄像用受光部（10）的各行中接着电荷存储期间而有信号读出期间。由此，实现了即使在应该进行摄像的光的入射期间极其短暂的情况下也能够进行高精度的摄像的固体摄像装置。

Description

固体摄像装置

技术领域

本发明涉及具有二维排列有产生对应于各个入射光量的量的电荷的多个光电二极管的受光部的固体摄像装置，特别是涉及能够适宜用于口腔内的X射线摄像的固体摄像装置。

背景技术

在专利文献1中公开了谋求用于口腔内的X射线摄像的固体摄像装置。在这样的用途中，应该进行摄像的X射线的入射期间极为短暂，因而固体摄像装置不得不捕捉X射线入射时机来对该X射线进行摄像。因此，为了对X射线图像进行摄像，专利文献1所公开的固体摄像装置除了二维排列有包括光电二极管的像素部的摄像用受光部之外还具备用于检测X射线入射的触发（trigger）用光电二极管。而且，该固体摄像装置通过监视从触发用光电二极管输出的电信号来检测X射线入射，之后，根据从摄像用受光部输出的电信号取得X射线图像。

另外，作为固体摄像装置的构成具有APS（主动式像素传感器，Active Pixel Sensor）方式和PPS（被动式像素传感器，Passive PixelSensor）方式。专利文献1所公开的固体摄像装置为APS方式。APS方式的情况下的像素部包含产生对应于入射光量的量的电荷的光电二极管、作为存储该电荷的电荷存储部的浮动·扩散（Floating·Diffusion）区域、具有与浮动·扩散区域相电连接的栅极电极的放大用晶体三极管而构成。

APS方式的固体摄像装置在受光部的多个像素部中以相同时机使光电二极管的接合容量部以及浮动·扩散区域放电，由光电二极管产生电荷，向浮动·扩散区域转送该产生的电荷，从而能够将该转送了的电荷存储于浮动·扩散区域。而且，该固体摄像装置能够在受光部的每行依次地从放大用晶体三极管将对应于存储于各个像素部的浮动·扩散区域的电荷的量的数据输出。这样的摄像动作称为全域快门（globalshutter）方式。

相对于此，在卷帘快门（rolling shutter）方式的摄像动作中，光电二极管中的电荷产生、电荷存储以及数据输出在受光部的每行错开期间地依次进行。在卷帘快门方式的摄像动作中，由摄像获得的各帧的图像数据根据行而在不同的时刻获得。

在全域快门方式的摄像动作中，由摄像获得的各帧的图像数据不管行如何均在相同的时刻获得。因此，在如口腔内的X射线摄像那样应该进行摄像的光的入射期间极其短暂的情况下，优选全域快门方式的摄像动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2002-505002号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，与卷帘快门方式的摄像动作相比较，全域快门方式的摄像动作有以下所述问题，即，因为不能够进行完全的相关双采样（correlateddouble sampling，CDS），所以在输出信号中包含很多噪音，另外，会受到在将电荷存储于像素部内的浮动·扩散区域的期间中的电荷的泄漏的影响。

本发明是为了消除以上所述问题而完成的发明，其目的在于提供一种即使在应该进行摄像的光的入射期间极其短暂的情况下也能够进行高精度的摄像的固体摄像装置。

解决课题的技术手段

本发明所涉及的固体摄像装置，其特征在于，具备：摄像用受光部，M×N个像素部P_1,1~P_M,N被二维排列成M行N列；控制部，控制摄像用受光部的各个像素部P_m,n的动作。其中，M,N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数。

另外，各个像素部P_m，n，其特征在于，包含：光电二极管，产生对应于入射光量的量的电荷；第1电荷存储部，存储由光电二极管所产生的电荷；第2电荷存储部，被转送有存储于第1电荷存储部的电荷；第1初始化部，对第1电荷存储部的电荷存储实施初始化；第2初始化部，对第2电荷存储部的电荷存储实施初始化；转送部，将存储于第1电荷存储部的电荷转送到第2电荷存储部；输出部，将对应于存储于第2电荷存储部的电荷的量的像素数据输出到配线L_n。

再有，控制部，其特征在于，（a）对于摄像用受光部的M×N个像素部P_1，1~P_M,N同时地，使由第1初始化部进行的初始化动作结束并使由第1电荷存储部进行的电荷存储动作开始；（b）之后，对于摄像用受光部的各行依次地，对于各个像素部P_m，n，使由第2初始化部进行的初始化动作结束，进行由转送部进行的电荷转送动作以及由输出部进行的数据输出动作。

发明的效果

本发明所涉及的固体摄像装置，在应该进行摄像的光的入射期间极其短暂的情况下也能够进行高精度的摄像。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的固体摄像装置1的构成的示意图。

图2是表示包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的像素部P_m，n以及保持电路H_n各自的电路构成的示意图。

图3是表示包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的行选择部30的电路构成的示意图。

图4是说明全域快门方式的示意图。

图5是说明卷帘快门方式的示意图。

图6是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的快门方式的示意图。

图7是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1的动作的时序图。

图8是表示光入射模式的例子的示意图。

图9是对由包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的控制部80进行的光入射开始的判断进行说明的示意图。

图10是表示本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的光入射开始的判断与电荷存储动作开始的关系的示意图。

图11是对由包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的控制部80进行的光入射结束的判断进行说明的示意图。

图12是对由包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的控制部80进行的光入射结束的判断进行说明的示意图。

图13是表示本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的光入射结束的判断与电荷存储动作结束及信号读出的关系的示意图。

图14是表示光入射模式的例子的示意图。

图15是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1的动作的时序图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明用于实施本发明的方式。还有，在附图的说明中，将相同的符号标注于相同的要素上，省略重复的说明。

图1是表示本实施方式所涉及的固体摄像装置1的构成的示意图。该图所表示的固体摄像装置1具备摄像用受光部10、触发（trigger）用受光部20、行选择部30、列选择部40、保持部50、像素数据输出部60、触发用数据输出部70以及控制部80。还有，在该图中，省略或者简化了要素之间的配线。

在这些要素当中，至少摄像用受光部10以及触发用受光部20被形成于共同的基板上。另外，在该基板上优选还形成有行选择部30、列选择部40、保持部50、像素数据输出部60以及触发用数据输出部70。控制部80优选被形成于该基板上，但是也可以与该基板分开设置。

摄像用受光部10是用于对入射的光的图像进行摄像的构件，包含被二维排列成M行N列的像素部P_1,1~P_M，N。像素部P_m，n位于第m行第n列。M×N个像素部P_1，1~P_M，N具有共同的构成，并包含产生对应于入射光量的量的电荷的光电二极管。还有，M,N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数。

触发用受光部20是用于检测光的入射的构件，并包含产生对应于入射光量的量的电荷的触发用光电二极管。关于包含于触发用受光部20的触发用光电二极管的个数或者配置，可以是各种各样的方式，但是为了高灵敏度地检测光的入射而优选以围绕摄像用受光部10的形式设置触发用光电二极管，另外，优选受光面积大。触发用受光部20如图所示优选包含围绕摄像用受光部10设置的1个触发用光电二极管，或者优选包含设置于摄像用受光部10的周围且互相并联连接的多个触发用光电二极管。

还有，摄像用受光部10以及触发用受光部20也可以被闪烁器覆盖。在此情况下，固体摄像装置1也能够对X射线图像进行摄像。

行选择部30对于各个像素部P_m,n指示由光电二极管所产生的电荷的存储，另外，指示对应于该电荷的量的像素数据的输出。行选择部30包含M级移位寄存器（shift register）电路，由该移位寄存器电路的各级的输出比特（output bit），能够指定摄像用受光部10中的各行。

保持部50包含具有共同的构成的N个保持电路H₁~H_N。保持电路H_n由配线L_n而与摄像用受光部10中的第n列的M个像素部P_1,n~P_M,n相连接，从而输入从其中的任意一个像素部P_m,n输出的像素数据，保持该输入的像素数据并输出。保持电路H_n保持表示重叠有杂音成分的信号成分的像素数据并且还能够保持表示杂音成分的像素数据。

列选择部40依次指定包含于保持部50的N个保持电路H₁~H_N，将由该指定的第n保持电路H_n保持的像素数据输出到像素数据输出部60。列选择部40包含N级移位寄存器电路，由该移位寄存器电路的各级的输出比特，能够依次指定N个保持电路H₁~H_N。

像素数据输出部60包含差运算电路61以及AD转换电路62。差运算电路61输入从包含于保持部50的N个保持电路H₁~H_N依次输出的像素数据（表示重叠有杂音成分的信号成分的像素数据、表示杂音成分的像素数据），并输出对应于它们的差的像素数据（表示除去了杂音成分的信号成分的像素数据）。AD转换电路62输入从差运算电路61输出的像素数据（模拟值）并进行AD转换，将像素数据作为数字值Dout进行输出。

触发用数据输出部70包含IV转换电路71以及AD转换电路72。IV转换电路71输入从触发用受光部20输出的电流信号，并输出对应于该电流值的电压值。AD转换电路72输入从IV转换电路71输出的电压值（模拟值）并进行AD转换，将触发用数据作为数字值进行输出。

控制部80通过行选择部30控制摄像用受光部10的各个像素部P_m,n的动作。另外，控制部80还控制列选择部40以及像素数据输出部60各自的动作。控制部80根据从触发用数据输出部70输出的触发用数据判断光入射的开始以及结束，并根据该判断结果进行控制。

图2是表示包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的像素部P_m，n以及保持电路H_n各自的电路构成的示意图。还有，在该图中，在M×N个像素部P_1,1~P_M,N当中以像素部P_m,n为代表进行表示，在N个保持电路H₁~H_N当中以保持电路H_n为代表进行表示。

像素部P_m，n是一种APS（Active Pixel Sensor）方式的像素部，包含光电二极管PD以及4个晶体三极管T1~T4。如该图所示，晶体三极管T1、晶体三极管T2以及光电二极管PD依次串联连接，基准电压Vb1被输入到晶体三极管T1的漏极（drain）端子，光电二极管PD的正极端子接地。晶体三极管T3以及晶体三极管T4被串联连接，基准电压Vb2被输入到晶体三极管T3的漏极端子，晶体三极管T4的源极（source）端子被连接于配线L_n。晶体三极管T1与晶体三极管T2的连接点被连接于晶体三极管T3的栅极（gate）端子。另外，在配线L_n上连接有恒定电流源。

从行选择部30提供的reset（m）信号被输入到晶体三极管T1的栅极端子，从行选择部30提供的trans（m）信号被输入到晶体三极管T2的栅极端子，从行选择部30提供的address（m）信号被输入到晶体三极管T4的栅极端子。这些reset（m）信号、trans（m）信号以及address（m）信号对于第m行的N个像素部P_m,1~P_m,N被共同地输入。

在reset（m）信号以及trans（m）信号为高电平的时候，光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）放电，另外，电连接于晶体三极管T3的栅极端子的浮动·扩散（Floating·Diffusion）区域（第2电荷存储部）放电。在放电后，reset（m）信号以及trans（m）信号变成低电平，进而如果address（m）信号成为高电平的话，则从像素部P_m，n向配线L_n输出噪音成分。如果reset（m）信号成为低电平，trans（m）信号成为高电平的话，则存储于光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷被转送到电连接于晶体三极管T3的栅极端子的浮动·扩散区域（第2电荷存储部），如果address（m）信号成为高电平的话，则对应于存储于浮动·扩散区域的电荷的量的电压值作为信号成分被输出至配线L_n。

即，晶体三极管T1,T2作为通过成为开启（ON）状态从而对光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷存储进行初始化的第1初始化部而起作用。晶体三极管T1作为通过成为开启（ON）状态从而对浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的电荷存储进行初始化的第2初始化部而起作用。通过晶体三极管T1成为关闭（OFF）状态而晶体三极管T2成为开启状态，从而这些晶体三极管T1,T2作为将存储于光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷转送到浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的转送部而起作用。晶体三极管T4作为通过成为开启状态从而输出对应于存储于浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的电荷的量的像素数据的输出部而起作用。

保持电路H_n包含2个容量元件C₁,C₂以及4个开关SW₁₁、SW₁₂、SW₂₁、SW₂₂。在该保持电路H_n中，开关SW₁₁以及SW₁₂被串联连接并被设置于配线L_n与配线Hline_s之间，容量元件C₁的一端被连接于开关SW₁₁与开关SW₁₂之间的连接点，容量元件C₁的另一端接地。另外，开关SW₂₁以及SW₂₂被串联连接并被设置于配线L_n与配线Hline_n之间，容量元件C₂的一端被连接于开关SW₂₁与开关SW₂₂之间的连接点，容量元件C₂的另一端接地。

在该保持电路H_n中，开关SW₁₁对应于从列选择部40提供的set_s信号的电平进行开闭。开关SW₂₁对应于从列选择部40提供的set_n信号的电平进行开闭。set_s信号以及set_n信号对于N个保持电路H₁~H_N被共同地输入。开关SW₁₂,SW₂₂对应于从列选择部40提供的hshift（n）信号的电平进行开闭。

在该保持电路H_n中，在set_n信号从高电平转变为低电平且开关SW₂₁打开的时候，从像素部P_m,n输出至配线L_n的噪音成分从此之后作为电压值out_n（n）被容量元件C₂保持。在set_s信号从高电平转变为低电平且开关SW₁₁打开的时候，从像素部P_m,n输出至配线L_n的信号成分从此之后作为电压值out_s（n）被容量元件C₁保持。然后，如果hshift（n）信号成为高电平的话，则开关SW₁₂关闭，被容量元件C₁保持的电压值out_s（n）被输出至配线Hline_s，另外，开关SW₂₂关闭，被容量元件C₂保持的电压值out_n（n）被输出至配线Hline_n。这些电压值out_s（n）与电压值out_n（n）之差表示对应于由像素部P_m，n的光电二极管PD所产生的电荷的量的像素数据。

图3是表示包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的行选择部30的电路构成的示意图。行选择部30包含具有共同的构成的M个部分电路31₁~31_M。各部分电路31_m包含锁存电路（latch circuit）32、NOR电路33、INV电路34、NAND电路35_t、NAND电路35_r、NAND电路35_a、INV电路36_t、INV电路36_r以及INV电路36_a。

M个部分电路31₁~31_M各自的锁存电路32构成级联连接的M级移位寄存器。如果将仅一定期间成为高电平的D信号输入到初级的部分电路311的锁存电路32的话，则从此之后从各部分电路31_m的锁存电路32输出的shift（m）信号依次仅一定期间成为高电平。

各部分电路31_m的NOR电路33输入从锁存电路32输出的shift（m）信号并且还输入gs_mode信号。INV电路34逻辑翻转从NOR电路33输出的信号并将该逻辑翻转信号作为enable（m）信号进行输出。即，各部分电路31_m的NOR电路33以及INV电路34输出表示shift（m）信号与gs_mode信号的逻辑和的enable（m）信号。

各部分电路31_m的NAND电路35_t输入从INV电路34输出的enable（m）信号并且还输入Vtrans信号。INV电路36_t逻辑翻转从NAND电路35_t输出的信号并将该逻辑翻转信号作为trans（m）信号进行输出。即，各部分电路31_m的NAND电路35_t以及INV电路36_t输出表示enable（m）信号与Vtrans信号的逻辑积的trans（m）信号。

各部分电路31_m的NAND电路35_r输入从INV电路34输出的enable（m）信号并且还输入Vreset信号。INV电路36_r逻辑翻转从NAND电路35_r输出的信号并将该逻辑翻转信号作为reset（m）信号进行输出。即，各部分电路31_m的NAND电路35_r以及INV电路36_r输出表示enable（m）信号与Vreset信号的逻辑积的reset（m）信号。

各部分电路31_m的NAND电路35_a输入从锁存电路32输出的shift（m）信号并且还输入Vaddress信号。INV电路36_a逻辑翻转从NAND电路35_a输出的信号并将该逻辑翻转信号作为address（m）信号进行输出。即，各部分电路31_m的NAND电路35_a以及INV电路36_a输出表示shift（m）信号与Vaddress信号的逻辑积的address（m）信号。

gs_mode信号、Vtrans信号、Vreset信号以及Vaddress信号分别被共同地输入到M个部分电路31₁~31_M。另外，这些信号以及D信号从控制部80被提供给行选择部30。在gs_mode信号为高电平的时候，从各部分电路31_m输出的trans（m）信号一直成为与Vtrans信号相同的电平，从各部分电路31_m输出的reset（m）信号也一直成为与Vreset信号相同的电平。

相对于此，在gs_mode信号为低电平的时候，对应于从各部分电路31_m的锁存电路32输出的shift（m）信号依次仅一定期间成为高电平，从各部分电路31_m输出的trans（m）信号依次仅一定期间成为与Vtrans信号相同的电平，从各部分电路31_m输出的reset（m）信号也依次仅一定期间成为与Vreset信号相同的电平。

另外，不管gs_mode信号的电平，对应于从各部分电路31_m的锁存电路32输出的shift（m）信号依次仅一定期间成为高电平，从各部分电路31_m输出的address（m）信号依次仅一定期间成为与Vaddress信号相同的电平。

因此，在gs_mode信号为高电平的时候，固体摄像装置1关于提供给各行的trans（m）信号和reset（m）信号可以进行与全域快门方式的摄像动作相同的全像素同时的动作。相对于此，在gs_mode信号为低电平的时候，固体摄像装置1关于提供给各行的trans（m）信号和reset（m）信号可以进行与卷帘快门方式的摄像动作相同的每行的动作。另外，关于address（m）信号，没有区别。

图4是说明全域快门方式的示意图。图5是说明卷帘快门方式的示意图。另外，图6是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的快门方式的示意图。在这些图中，表示向触发用受光部20入射的光的强度，另外，表示根据从触发用数据输出部70输出的触发用数据进行检测的光入射的开始的时机。另外，在这些图中，关于摄像用受光部10中的各行，表示将电荷存储于光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷存储期间、从晶体三极管T4输出对应于存储于浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的电荷的量的像素数据的信号读出期间。

如图4所示，在全域快门方式中，电荷存储期间在摄像用受光部10的全部行中是共同的，信号读出期间在摄像用受光部10的每行是不同的。相对于此，如图5所示，在卷帘快门方式中，在摄像用受光部10的各行中接着电荷存储期间而有信号读出期间，这些期间在摄像用受光部10的每行是不同的。

另一方面，如图6所示，在本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的快门方式中，电荷存储期间的开始在摄像用受光部10的全部行中是共同的，但是电荷存储期间的结束在摄像用受光部10的每行中是不同的，在摄像用受光部10的各行中接着电荷存储期间而有信号读出期间。本实施方式所涉及的固体摄像装置1通过将gs_mode信号调整到高电平从而能够在摄像用受光部10的全部行中使电荷存储期间的开始共同，另外，通过将gs_mode信号调整到低电平从而能够在每行依次进行电荷存储期间的结束以及信号读出。

还有，在任意的快门方式中，摄像用受光部10的各行的信号读出期间不互相重叠。另外，在任意的快门方式中，根据从触发用数据输出部70输出的触发用数据检测出光入射的开始的时机（图中的箭头）之后，开始摄像用受光部10的各行的电荷存储期间。

图7是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1的动作的时序图。在该图中，从上开始依次表示向触发用受光部20的光入射强度、来自触发用受光部20的输出电流、由控制部80进行的控制（待机、电荷存储、信号读出）、从控制部80提供给行选择部30的电荷存储期间信号、提供给第1行的各个像素部的reset（1）信号、trans（1）信号及address（1）信号、提供给第m行的各个像素部的reset（m）信号、trans（m）信号及address（m）信号、提供给第M行的各个像素部的reset（M）信号、trans（M）信号及address（M）信号、提供给行选择部30的gs_mode信号、以及、从AD转换电路62输出的数字值Dout。

控制部80在向触发用受光部20的光入射开始之前，使摄像用受光部10为待机状态。即，控制部80将gs_mode信号作为高电平，并分别将从行选择部30提供给所有的像素部P_m，n的reset（m）信号以及trans（m）信号作为与Vreset、Vtrans相等的高电平，并将address（m）信号作为低电平。由此，在所有的像素部P_m,n中，晶体三极管T1,T2均成为开启状态，光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷存储被持续初始化，另外，连接于晶体三极管T3的栅极端子的浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的电荷存储也被持续初始化。

控制部80如果判断为向触发用受光部20的光入射开始的话，则将摄像用受光部10作为电荷存储期间。即，控制部将gs_mode信号依旧作为高电平，并将从行选择部30提供给所有的像素部P_m,n的reset（m）信号依旧作为与Vreset相等的高电平，使trans（m）信号变化成与Vtrans相等的低电平，并将address（m）信号依旧作为低电平。由此，在所有的像素部P_m,n中同时地，晶体三极管T2成为关闭状态，光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷存储的初始化动作结束，由该接合容量部（第1电荷存储部）进行的电荷存储动作开始。此时，连接于晶体三极管T3的栅极端子的浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的电荷存储被持续初始化。

之后，控制部80如果判断为向触发用受光部20的光入射结束的话，则将摄像用受光部10作为信号读出期间。即，控制部80在使gs_mode信号变化成低电平之后，对于摄像用受光部10的各行依次地进行信号读出。在来自第m行的像素部P_m,n的信号读出中，使从行选择部30提供给像素部P_m,n的reset（m）信号变化成低电平并且使address（m）信号变化成高电平，之后，将trans（m）信号仅一定期间作为高电平，再之后，使address（m）信号返回到低电平。由此，在第m行的像素部P_m,n中，晶体三极管T1成为关闭状态并且晶体三极管T4成为开启状态，之后，晶体三极管T2仅一定期间成为开启状态，再之后，晶体三极管T4返回到关闭状态。

在第m行的像素部P_m,n中，如果晶体三极管T1,T2为关闭状态而晶体三极管T4成为开启状态的话，则连接于晶体三极管T3的栅极端子的浮动·扩散域（第2电荷存储部）的电荷存储的初始化动作结束，从该像素部P_m,n向配线L_n输出的数据（杂音成分）由保持电路H_n的容量元件C₂作为电压值out_n（n）被保持。

之后，在第m行的像素部P_m,n中，如果晶体三极管T1为关闭状态而晶体三极管T2,T4成为开启状态的话，则存储于光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷被转送到浮动·扩散区域（第2电荷存储部），对应于存储于浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的电荷的量的像素数据被输出至配线L_n。此时，从该像素部P_m,n输出至配线L_n的数据（重叠有杂音成分的信号成分）由保持电路H_n的容量元件C₁作为电压值out_s（n）被保持。

而且，之后，对于各个保持电路H_n依次地，由容量元件C₁保持的电压值out_s（n）被输出至配线Hline_s，由容量元件C₂保持的电压值out_n（n）被输出至配线Hline_n，对应于这些电压值out_s（n）与电压值out_n（n）之差的数据（表示除去了杂音成分的信号成分的像素数据）被差运算电路61求得。再有，从该差运算电路61输出的像素数据（模拟值）由AD转换电路62进行AD转换，从而输出对应于该像素数据的数字值D_n。该数字值D_n表示由像素部P_m,n的光电二极管PD所产生的电荷的量。

控制部80在直至最终行完成了读出之后，将摄像用受光部10作为待机状态。即，控制部80将gs_mode信号作为高电平，并将从行选择部30提供给所有的像素部P_m，n的reset（m）信号以及trans（m）信号作为高电平，将address（m）信号作为低电平。由此，在所有的像素部P_m,n中，晶体三极管T1,T2均成为开启状态，光电二极管PD的接合容量部（第1电荷存储部）的电荷存储被持续初始化，连接于晶体三极管T3的栅极端子的浮动·扩散区域（第2电荷存储部）的电荷存储也被持续初始化。之后，重复上述动作。

如以上所述，本实施方式所涉及的固体摄像装置1因为在光入射的开始的时候在所有的像素部P_m,n中同时地开始电荷存储动作，并在光入射的结束之后对于各行依次地结束电荷存储动作并进行信号读出，所以能够进行相关双采样。另外，该固体摄像装置1因为能够在结束电荷存储动作之后立即进行信号输出，所以能够缩短从将电荷转送至浮动·扩散区域（第2电荷存储部）到进行信号读出为止的时间。因此，固体摄像装置1即使在应该进行摄像的光的入射期间极其短的情况下也能够进行高精度的摄像。

接着，对由控制部80进行的光入射的开始以及结束的判断进行说明。作为最简单的方法，控制部80将从触发用数据输出部70输出的触发用数据的绝对值从小于阈值的状态转变成超过阈值的状态的时刻判断为光入射开始时刻，另外，能够将触发用数据的绝对值从超过阈值的状态转变成小于阈值的状态的时刻判断为光入射结束时刻。

但是，在该简单的判断方法中，在将噪音施加于从触发用数据输出部70输出的触发用数据的情况下或者在遍及一定期间脉冲性地反复进行光入射的情况下，会有被误判断的情况。特别是在固体摄像装置1用于口腔内的X射线摄像的情况下，这样的被误判断的可能性较大。

例如，用于口腔内的X射线摄像的固体摄像装置因为是便携式器械，所以会有施加掉落等的冲击的情况，另外，还会有患者咬到装置主体或者电缆线的情况，从而会有由于这些主要原因而在触发用数据瞬间性地参入噪音的情况。

另外，用于口腔内的X射线摄像的固体摄像装置还会有单发的X射线脉冲被入射的情况，另外，还会有遍及一定期间重复入射多个X射线脉冲的情况。图8是表示光入射模式的例子的示意图。相对于图8（a）、（b）所表示的光入射模式中仅1个脉冲的入射，图8（c）、（d）所表示的光入射模式中遍及一定期间重复入射多个光脉冲。在图8（c）中，入射休止期间存在于某个光脉冲与下一个光脉冲之间。在图8（d）中，接着某个光脉冲而立即入射下一个光脉冲。

在图8（c）、（d）所表示的光入射模式的情况下，如果将触发用数据的绝对值从超过阈值的状态转变成小于阈值的状态的时刻判断为光入射结束时刻并在各个像素部P_m,n中结束电荷存储的话，则对于多个光脉冲中的第2光脉冲之后不能够进行摄像。

以下进行说明的由控制部80进行的判断方法是即使在噪音施加于从触发用数据输出部70输出的触发用数据的情况下或者在遍及一定期间脉冲性地重复光入射的情况下，也能够正确地判断光入射的开始以及结束的判断方法。

图9是对由包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的控制部80进行的光入射开始的判断进行说明的示意图。如图9所示，控制部80在从触发用数据输出部70输出的触发用数据的绝对值从小于阈值的状态转变成超过第1阈值的状态之后，在触发用数据的绝对值超过第1阈值的状态持续一定时间τ₁以上的时候，判断为光入射开始。而且，如图10所示，控制部80如果判断为光入射开始的话，则对于摄像用受光部10的各个像素部P_m，n同时地使其从待机状态向电荷存储动作变化。

另一方面，控制部80即使在触发用数据的绝对值从小于第1阈值的状态转变成超过第1阈值的状态的情况下，如果之后触发用数据的绝对值超过第1阈值的状态所持续的时间小于一定时间τ₁的话，则也判断为噪音被重叠于触发用数据，不判断为光入射开始。此时，控制部80对于摄像用受光部10的各个像素部P_m，n依旧设为待机状态，持续对各个像素部P_m，n的光电二极管PD的接合容量部实施初始化。

在此，时间τ₁被设定为大于重叠于从触发用数据输出部70输出的触发用数据的噪音的脉冲宽度的值，例如被设定为100μs以上。

图11以及图12是对由包含于本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的控制部80进行的光入射结束的判断进行说明的示意图。如这些图所示，控制部80在从触发用数据输出部70输出的触发用数据的绝对值从超过第2阈值的状态转变成小于第2阈值的状态之后，在触发用数据的绝对值没有超过第2阈值的状态持续时间τ₂以上的时候，判断为光入射结束。而且，如图13所示，控制部80如果判断为光入射结束的话，则对于摄像用受光部10的各行依次地结束电荷存储动作并进行信号读出动作。

另一方面，控制部80即使是在触发用数据的绝对值从超过第2阈值的状态转变成小于第2阈值的状态的情况下，也在之后的时间τ₂的期间，在触发用数据的绝对值超过第2阈值的时候，判断为光入射还没有结束。此时，控制部80对于摄像用受光部10的各个像素部P_m,n使电荷存储动作继续。

另外，时间τ₂对应于光入射脉冲的重复周期而被适当设定。例如，在光源（X射线源）被频率50Hz或者60Hz的商用电源驱动的情况下，从该光源射出并入射到固体摄像元件1的光脉冲的模式如图14所示。光脉冲的重复频率如图14（a）所示是50Hz或者60Hz，另外，如图14（b）所示成为加倍的频率。如图14（a）所示，因为从光的非入射到入射的时间间隔最大为10ms，所以时间τ₂优选被设定为12.5ms以上。

图15是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1的动作的时序图。图15是图8（c）、（d）（图14（a）、（b））所表示的光入射模式的情况下的时序图。在此情况下，控制部80在多个光脉冲中的最后的光脉冲的入射的结束之后，判断为光入射结束，并将摄像用受光部10作为信号读出期间。关于其它的动作，与在图7中进行说明的内容相同。

由本发明得到的固体摄像装置并不限定于上述实施方式以及构成例，可以进行各种各样的变形。

在由上述实施方式得到的固体摄像装置中，使用具备M×N个像素部P_1,1~P_M,N被二维排列成M行N列的摄像用受光部、以及控制摄像用受光部的各个像素部P_m,n的动作的控制部的构成。其中，M,N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数。

另外，各个像素部P_m,n包含产生对应于入射光量的量的电荷的光电二极管、存储由光电二极管所产生的电荷的第1电荷存储部、被转送有存储于第1电荷存储部的电荷的第2电荷存储部、对第1电荷存储部的电荷存储进行初始化的第1初始化部、对第2电荷存储部的电荷存储进行初始化的第2初始化部、将存储于第1电荷存储部的电荷转送到第2电荷存储部的转送部、将对应于存储于第2电荷存储部的电荷的量的像素数据输出到配线L_n的输出部。

再有，控制部被构成为，（a）对于摄像用受光部的M×N个像素部P_1，1~P_M，N同时地，结束由第1初始化部进行的初始化动作，并开始由第1电荷存储部进行的电荷存储动作；（b）之后，对于摄像用受光部的各行依次地，对于各个像素部P_m，n，结束由第2初始化部进行的初始化动作，并进行由转送部进行的电荷转送动作以及由输出部进行的数据输出动作。

上述构成的固体摄像装置优选进一步具备：保持部，包含输入从摄像用受光部的像素部P_m,n输出的像素数据并进行保持的N个保持电路H₁~H_N；像素数据输出部，输入被各个保持电路H_n保持并输出的像素数据并进行运算而输出。在此情况下，各个保持电路H_n由配线L_n而与摄像用受光部中的第n列的M个像素部P_1，n~P_M，n相连接，输入表示从像素部P_m，n输出到配线L_n的杂音成分的像素数据并进行保持，并且输入表示重叠有从像素部P_m，n输出到配线L_n的杂音成分的信号成分的像素数据并进行保持，输出这些保持的2个像素数据。另外，像素数据输出部输入由各个保持电路H_n保持并输出的2个像素数据，并输出对应于这2个像素数据的差的像素数据。

上述构成的固体摄像装置优选进一步具备：触发用受光部，包含产生对应于入射光量的量的电荷的触发用光电二极管；触发用数据输出部，输出对应于由触发用受光部所产生的电荷的量的触发用数据。在此情况下，控制部，（a）根据从触发用数据输出部输出的触发用数据判断光入射的开始以及结束；（b）如果判断为光入射的开始的话，则对于摄像用受光部的M×N个像素部P_1，1~P_M,N同时地，结束由第1初始化部进行的初始化动作，并开始由第1电荷存储部进行的电荷存储动作；（c）如果判断为光入射的结束的话，则对于摄像用受光部的各行依次地，对于各个像素部P_m，n，结束由第2初始化部进行的初始化动作，并进行由转送部进行的电荷转送动作以及由输出部进行的数据输出动作。

此时，控制部优选在从触发用数据输出部输出的触发用数据的绝对值从小于第1阈值的状态转变成超过第1阈值的状态之后，在触发用数据的绝对值超过第1阈值的状态持续一定时间τ₁以上的时候，判断为光入射的开始。另外，控制部优选在从触发用数据输出部输出的触发用数据的绝对值从超过第2阈值的状态转变成小于第2阈值的状态之后，在触发用数据的绝对值不超过第2阈值的状态持续时间τ₂以上的时候，判断为光入射的结束。另外，优选τ₂＞τ₁。

另外，控制部在从触发用数据输出部输出的触发用数据的绝对值从小于第1阈值的状态转变成超过第1阈值的状态之后，在触发用数据的绝对值超过第1阈值的状态持续一定时间τ₁以上的时候，判断为光入射的开始；控制部在从触发用数据输出部输出的触发用数据的绝对值从超过第2阈值的状态转变成小于第2阈值的状态之后，在触发用数据的绝对值不超过第2阈值的状态持续一定时间τ₂以上的时候，判断为光入射的结束，优选τ₂比τ₁大10倍以上。

产业上的利用可能性

本发明能够作为即使是在应该进行摄像的光的入射期间极其短暂的情况下也能够进行高精度的摄像的固体摄像装置进行使用。

符号的说明

1…固体摄像装置、10…摄像用受光部、20…触发用受光部、30…行选择部、40…列选择部、50…保持部、60…像素数据输出部、61…差运算电路、62…AD转换电路、70…触发用数据输出部、71…IV转换电路、72…AD转换电路、80…控制部、P_1,1~P_M,N…像素部。

Claims (2)

1.一种固体摄像装置，其特征在于：

具备：摄像用受光部，M×N个像素部P_1,1～P_M,N被二维排列成M行N列；触发用受光部，包含产生对应于入射光量的量的电荷的触发用光电二极管；触发用数据输出部，输出对应于由所述触发用受光部所产生的电荷的量的触发用数据；控制部，控制所述摄像用受光部的各个像素部P_m,n的动作，

各个像素部P_m,n包含：光电二极管，产生对应于入射光量的量的电荷；第1电荷存储部，存储由所述光电二极管所产生的电荷；第2电荷存储部，被转送有存储于所述第1电荷存储部的电荷；第1初始化部，对所述第1电荷存储部的电荷存储实施初始化；第2初始化部，对所述第2电荷存储部的电荷存储实施初始化；转送部，将存储于所述第1电荷存储部的电荷转送到所述第2电荷存储部；输出部，将对应于存储于所述第2电荷存储部的电荷的量的像素数据输出到配线Ln，

所述控制部根据从所述触发用数据输出部输出的触发用数据判断光入射的开始以及结束，在判断为光入射的开始时，对于所述摄像用受光部的所述M×N个像素部P_1,1～P_M,N同时地，使由所述第1初始化部进行的初始化动作结束并使由所述第1电荷存储部进行的电荷存储动作开始，之后，在判断为光入射的结束时，对于所述摄像用受光部的各行依次地，对于各个像素部P_m,n，结束由所述第2初始化部进行的初始化动作，进行由所述转送部进行的电荷转送动作以及由所述输出部进行的数据输出动作，并且所述控制部在从所述触发用数据输出部输出的触发用数据的绝对值从小于第1阈值的状态转变为超过所述第1阈值的状态之后，在所述触发用数据的绝对值超过所述第1阈值的状态持续一定时间τ₁以上的时候，判断为光入射的开始，所述控制部在从所述触发用数据输出部输出的触发用数据的绝对值从超过第2阈值的状态转变为小于所述第2阈值的状态之后，在所述触发用数据的绝对值不超过所述第2阈值的状态持续一定时间τ₂以上的时候，判断为光入射的结束，

τ₂比τ₁大10倍以上，

其中，M,N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数。

2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：

进一步具备：保持部，包含输入从所述摄像用受光部的像素部P_m,n输出的像素数据并进行保持的N个保持电路H₁～H_N；像素数据输出部，输入被各个保持电路H_n保持并输出的像素数据并进行运算而输出，

各个保持电路H_n由配线L_n而与所述摄像用受光部中的第n列的M个像素部P_1,n～P_M,n相连接，输入表示从像素部P_m,n输出到配线L_n的杂音成分的像素数据并进行保持，并且输入表示重叠有从像素部P_m,n输出到配线L_n的杂音成分的信号成分的像素数据并进行保持，输出这些保持的2个像素数据，

所述像素数据输出部输入由各个保持电路H_n保持并输出的2个像素数据，并输出对应于这2个像素数据的差的像素数据。