JP4972569B2

JP4972569B2 - 固体撮像装置

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Publication number: JP4972569B2
Application number: JP2008014017A
Authority: JP
Inventors: 竜次久嶋; 治通森; 純一澤田; 一樹藤田; 真彦本田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-01-24
Also published as: WO2009093658A1; EP2315434A1; TW200948055A; US20100295976A1; CN101926163A; EP2315434A4; TWI458344B; US8294793B2; JP2009177493A; KR20100103787A; EP2315434B1; KR101546109B1; CN101926163B

Description

本発明は、固体撮像装置に関するものである。

固体撮像装置として、ＣＭＯＳ技術を用いたものが知られており、その中でもパッシブピクセルセンサ（ＰＰＳ: Passive Pixel Sensor）方式のものが知られている（特許文献１を参照）。ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードを含むＰＰＳ型の画素部がＭ行Ｎ列に２次元配列されていて、各画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷を、積分回路において容量素子に蓄積し、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力するものである。

一般に、各列のＭ個の画素部それぞれの出力端は、その列に対応して設けられている読出用配線を介して、その列に対応して設けられている積分回路の入力端と接続されている。そして、第１行から第Ｍ行まで順次に行毎に、画素部のフォトダイオードで発生した電荷は、対応する読出用配線を通って、対応する積分回路に入力されて、その積分回路から電荷量に応じた電圧値が出力される。

また、各行のＮ個の画素部それぞれは、その行に対応して設けられている行選択用配線を介して制御部と接続されていて、この制御部から行選択用配線により伝えられる行選択制御信号に従って、フォトダイオードで発生した電荷を読出用配線へ出力する。

ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、様々な用途で用いられ、例えば、シンチレータパネルと組み合わされてＸ線フラットパネルとして医療用途や工業用途でも用いられ、更に具体的にはＸ線ＣＴ装置やマイクロフォーカスＸ線検査装置等においても用いられる。このような用途で用いられる固体撮像装置は、Ｍ×Ｎ個の画素部が２次元配列される受光部が大面積であり、各辺の長さが１０ｃｍを超える大きさの半導体基板に集積化される場合がある。したがって、１枚の半導体ウェハから１個の固体撮像装置しか製造され得ない場合がある。
特開２００６−２３４５５７号公報

上記のような固体撮像装置において、何れかの行に対応する行選択用配線が製造途中で断線した場合、その行のＮ個の画素部のうち、制御部に対し断線位置より近いところにある画素部は行選択用配線により制御部と接続されているが、制御部に対し断線位置より遠いところにある画素部は制御部と接続されていない。したがって、制御部に対し断線位置より遠いところにある画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、積分回路へ読み出されることがなく、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。

フォトダイオードの接合容量部に蓄積される電荷の量が飽和レベルを越えると、飽和レベルを越えた分の電荷が隣の画素部へ溢れ出す。したがって、１本の行選択用配線が断線すると、その影響は、その行選択用配線と接続された行の画素部に及ぶだけでなく、両隣の行の画素部にも及び、結局、連続した３行の画素部について欠陥ラインが生じることになる。

欠陥ラインが連続しておらず、１本の欠陥ラインの両隣が正常ラインであれば、これら両隣の正常ラインの各画素データを用いて欠陥ラインの画素データを補間することも可能である。しかし、連続した３行の画素部について欠陥ラインが生じた場合には、上記のような補間をすることが困難である。特に、上述したように大面積の受光部を有する固体撮像装置は、行選択用配線が長いことから断線が生じる確率が高くなる。

特許文献１には、このような問題点を解消することを意図した発明が提案されている。この発明では、欠陥ラインの隣にある隣接ラインの全画素データの平均値を求めるとともに、更に隣にある正常な数ライン分の全画素データの平均値をも求め、これら２つの平均値の差が一定値以上であれば隣接ラインも欠陥であると判定して、該隣接ラインの画素データを補正し、さらに、該隣接ラインの画素データの補正後の値に基づいて欠陥ラインの画素データを補正する。

特許文献１に記載された発明では、欠陥であると判定された隣接ラインの画素データの補正の際には、該隣接ラインに対して両側の直近の正常ライン上の２つの画素データの平均値を求め、その平均値を該隣接ラインの画素データとする。また、欠陥ラインの画素データの補正の際には、該欠陥ラインに対して両側の隣接ライン上の２つの画素データの平均値を求め、その平均値を該欠陥ラインの画素データとする。

しかし、特許文献１に記載された発明では、欠陥ライン（および、欠陥ラインの近傍にある欠陥と判定されたライン）の画素データを補正するために、２つの画素データの平均を求めるという処理を複数回繰り返すことになるので、補正後の画像において欠陥ライン近傍では解像度が低くなる。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、何れかの行選択用配線が断線している場合に画素データを補正して解像度が高い画像を得ることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る固体撮像装置は、(1) 入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、このフォトダイオードと接続された読出用スイッチと、を各々含むＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、(2) 受光部における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続され、Ｍ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷を、該画素部に含まれる読出用スイッチを介して読み出す読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと、(3) 読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎそれぞれと接続され、読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎを経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、(4) 受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、受光部におけるＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして信号読出部から繰り返し出力させる制御部と、(5) 受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続され、これら読出用スイッチの開閉動作を制御する信号を制御部からこれら読出用スイッチへ伝える行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍと、を備える。ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。

本発明に係る固体撮像装置は、上記の受光部，読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ，信号読出部，制御部および行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍに加えて、信号読出部から繰り返し出力される各フレームデータを取得して補正処理を行う補正処理部を更に備える。また、本発明に係るフレームデータ補正方法は、上記の受光部，読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ，信号読出部，制御部および行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍを備える固体撮像装置から出力されるフレームデータを補正する方法である。

本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、(a) 行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1が断線しているときに、第ｍ1行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ1,１〜Ｐ_ｍ1,Ｎのうち第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1の断線に因り制御部に接続されない画素部を画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1とし、第ｍ1行の隣の第ｍ2行にあって画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に隣接する画素部を画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1として、(b) 信号読出部から第ｋ番目に出力されるフレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の少なくとも２つのフレームデータＦ_ｋ-1，Ｆ_ｋ-2それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2に基づいて補正するとともに、(c) フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に対応する電圧値を、画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値の補正後の値に基づいて決定する、ことを特徴とする。ただし、ｍ1，ｍ2は１以上Ｍ以下の整数であり、ｎ1は１以上Ｎ以下の整数であり、ｋは整数である。

本発明によれば、行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1が断線しているときに、第ｍ1行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ1,１〜Ｐ_ｍ1,Ｎのうち第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1の断線に因り制御部に接続されない画素部が画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1とされ、また、第ｍ1行の隣の第ｍ2行にあって画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に隣接する画素部が画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1とされる。そして、信号読出部から第ｋ番目に出力されるフレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋは、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の少なくとも２つのフレームデータＦ_ｋ-1，Ｆ_ｋ-2それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2に基づいて補正される。その後、フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に対応する電圧値は、画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値の補正後の値に基づいて決定される。

このように、断線している第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1に隣接する第ｍ2行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ2上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する際に、正常ライン上の画素部に対応する電圧値を用いる必要がない。したがって、特許文献１に記載された発明と比較して、本発明では、補正後の画像において欠陥ライン近傍における解像度が高くなる。

本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する際の処理として、電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2それぞれに係数を乗じて得られる値を電圧値Ｖ_ｋから差し引く処理を行うのが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの複数の行選択用配線が断線しているときに、その断線している複数の行選択用配線それぞれに応じて係数を設定して、フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正するのが好ましい。

固体撮像装置が複数組の受光部および信号読出部を備える場合に、本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、複数の受光部のうちの何れかの受光部に含まれる何れかの行の行選択用配線が断線しているときに、その受光部に対応するフレームデータの電圧値に基づいて係数を求めるのが好ましい。

また、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、(1) 被写体に向けてＸ線を出力するＸ線出力部と、(2) Ｘ線出力部から出力されて被写体を経て到達したＸ線を受光し撮像する上記の本発明に係る固体撮像装置と、(3) Ｘ線出力部および固体撮像装置を被写体に対して相対移動させる移動手段と、(4) 固体撮像装置から出力される補正処理後のフレームデータを入力し、そのフレームデータに基づいて被写体の断層画像を生成する画像解析部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、何れかの行選択用配線が断線している場合に画素データを補正して解像度が高い画像を得ることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成図である。本実施形態に係る固体撮像装置１は、受光部１０、信号読出部２０、制御部３０および補正処理部４０を備える。また、Ｘ線フラットパネルとして用いられる場合、固体撮像装置１の受光面１０の上にシンチレータパネルが重ねられる。

受光部１０は、Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列されたものである。画素部Ｐ_ｍ,ｎは第ｍ行第ｎ列に位置する。ここで、Ｍ，Ｎそれぞれは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。各画素部Ｐ_ｍ,ｎは、ＰＰＳ方式のものであって、共通の構成を有している。

第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれは、第ｍ行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍにより制御部３０と接続されている。第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎそれぞれの出力端は、第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎにより、信号読出部２０に含まれる積分回路Ｓ_ｎと接続されている。

信号読出部２０は、Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_ＮおよびＮ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎを含む。各積分回路Ｓ_ｎは共通の構成を有している。また、各保持回路Ｈ_ｎは共通の構成を有している。

各積分回路Ｓ_ｎは、読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと接続された入力端を有し、この入力端に入力された電荷を蓄積して、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力端から保持回路Ｈ_ｎへ出力する。Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれは、放電用配線Ｌ_Ｒにより制御部３０と接続されている。

各保持回路Ｈ_ｎは、積分回路Ｓ_ｎの出力端と接続された入力端を有し、この入力端に入力される電圧値を保持し、その保持した電圧値を出力端から出力用配線Ｌ_outへ出力する。Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれは、保持用配線Ｌ_Ｈにより制御部３０と接続されている。また、各保持回路Ｈ_ｎは、第ｎ列選択用配線Ｌ_Ｈ,ｎにより制御部３０と接続されている。

制御部３０は、第ｍ行選択制御信号Vsel(m)を第ｍ行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍへ出力して、この第ｍ行選択制御信号Vsel(m)を第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに与える。Ｍ個の行選択制御信号Vsel(1)〜Vsel(M)は順次に有意値とされる。制御部３０は、Ｍ個の行選択制御信号Vsel(1)〜Vsel(M)を順次に有意値として出力するためにシフトレジスタを含む。

制御部３０は、第ｎ列選択制御信号Hsel(n)を第ｎ列選択用配線Ｌ_Ｈ,ｎへ出力して、この第ｎ列選択制御信号Hsel(n)を保持回路Ｈ_ｎに与える。Ｎ個の列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)も順次に有意値とされる。制御部３０は、Ｎ個の列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)を順次に有意値として出力するためにシフトレジスタを含む。

また、制御部３０は、放電制御信号Resetを放電用配線Ｌ_Ｒへ出力して、この放電制御信号ResetをＮ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれに与える。制御部３０は、保持制御信号Holdを保持用配線Ｌ_Ｈへ出力して、この保持制御信号HoldをＮ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれに与える。

制御部３０は、以上のように、受光部１０における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１の開閉動作を制御するとともに、信号読出部２０における電圧値の保持動作および出力動作を制御する。これにより、制御部３０は、受光部１０におけるＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして信号読出部２０から繰り返し出力させる。

補正処理部４０は、信号読出部２０から繰り返し出力される各フレームデータを取得して補正処理を行い、その補正処理後のフレームデータを出力する。この補正処理部４０における補正処理内容については後に詳述する。

図２は、本実施形態に係る固体撮像装置１に含まれる画素部Ｐ_ｍ,ｎ，積分回路Ｓ_ｎおよび保持回路Ｈ_ｎそれぞれの回路図である。ここでは、Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎを代表して画素部Ｐ_ｍ,ｎの回路図を示し、Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを代表して積分回路Ｓ_ｎの回路図を示し、また、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎを代表して保持回路Ｈ_ｎの回路図を示す。すなわち、第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐ_ｍ,ｎおよび第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎに関連する回路部分を示す。

画素部Ｐ_ｍ,ｎは、フォトダイオードＰＤおよび読出用スイッチＳＷ_１を含む。フォトダイオードＰＤのアノード端子は接地され、フォトダイオードＰＤのカソード端子は読出用スイッチＳＷ_１を介して第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと接続されている。フォトダイオードＰＤは、入射光強度に応じた量の電荷を発生し、その発生した電荷を接合容量部に蓄積する。読出用スイッチＳＷ_１は、制御部３０から第ｍ行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍを通った第ｍ行選択制御信号が与えられる。第ｍ行選択制御信号は、受光部１０における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１の開閉動作を指示するものである。

この画素部Ｐ_ｍ,ｎでは、第ｍ行選択制御信号Vsel(m)がローレベルであるときに、読出用スイッチＳＷ_１が開いて、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は、第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎへ出力されることなく、接合容量部に蓄積される。一方、第ｍ行選択制御信号Vsel(m)がハイレベルであるときに、読出用スイッチＳＷ_１が閉じて、それまでフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、読出用スイッチＳＷ_１を経て、第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎへ出力される。

第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎは、受光部１０における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１と接続されている。第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎは、Ｍ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードＰＤで発生した電荷を、該画素部に含まれる読出用スイッチＳＷ_１を介して読み出して、積分回路Ｓ_ｎへ転送する。

積分回路Ｓ_ｎは、アンプＡ_２，積分用容量素子Ｃ_２および放電用スイッチＳＷ_２を含む。積分用容量素子Ｃ_２および放電用スイッチＳＷ_２は、互いに並列的に接続されて、アンプＡ_２の入力端子と出力端子との間に設けられている。アンプＡ_２の入力端子は、第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと接続されている。放電用スイッチＳＷ_２は、制御部３０から放電用配線Ｌ_Ｒを経た放電制御信号Resetが与えられる。放電制御信号Resetは、Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれに含まれる放電用スイッチＳＷ_２の開閉動作を指示するものである。

この積分回路Ｓ_ｎでは、放電制御信号Resetがハイレベルであるときに、放電用スイッチＳＷ_２が閉じて、積分用容量素子Ｃ_２が放電され、積分回路Ｓ_ｎから出力される電圧値が初期化される。放電制御信号Resetがローレベルであるときに、放電用スイッチＳＷ_２が開いて、入力端に入力された電荷が積分用容量素子Ｃ_２に蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が積分回路Ｓ_ｎから出力される。

保持回路Ｈ_ｎは、入力用スイッチＳＷ_３１，出力用スイッチＳＷ_３２および保持用容量素子Ｃ_３を含む。保持用容量素子Ｃ_３の一端は接地されている。保持用容量素子Ｃ_３の他端は、入力用スイッチＳＷ_３１を介して積分回路Ｓ_ｎの出力端と接続され、出力用スイッチＳＷ_３２を介して電圧出力用配線Ｌ_outと接続されている。入力用スイッチＳＷ_３１は、制御部３０から保持用配線Ｌ_Ｈを通った保持制御信号Holdが与えられる。保持制御信号Holdは、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれに含まれる入力用スイッチＳＷ_３１の開閉動作を指示するものである。出力用スイッチＳＷ_３２は、制御部３０から第ｎ列選択用配線Ｌ_Ｈ,ｎを通った第ｎ列選択制御信号Hsel(n)が与えられる。第ｎ列選択制御信号Hsel(n)は、保持回路Ｈ_ｎに含まれる出力用スイッチＳＷ_３２の開閉動作を指示するものである。

この保持回路Ｈ_ｎでは、保持制御信号Holdがハイレベルからローレベルに転じると、入力用スイッチＳＷ_３１が閉状態から開状態に転じて、そのときに入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Ｃ_３に保持される。また、第ｎ列選択制御信号Hsel(n)がハイレベルであるときに、出力用スイッチＳＷ_３２が閉じて、保持用容量素子Ｃ_３に保持されている電圧値が電圧出力用配線Ｌ_outへ出力される。

制御部３０は、受光部１０における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれの受光強度に応じた電圧値を出力するに際して、放電制御信号Resetにより、Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれに含まれる放電用スイッチＳＷ_２を一旦閉じた後に開くよう指示した後、第ｍ行選択制御信号Vsel(m)により、受光部１０における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１を所定期間に亘り閉じるよう指示する。制御部３０は、その所定期間に、保持制御信号Holdにより、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれに含まれる入力用スイッチＳＷ_３１を閉状態から開状態に転じるよう指示する。そして、制御部３０は、その所定期間の後に、列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)により、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれに含まれる出力用スイッチＳＷ_３２を順次に一定期間だけ閉じるよう指示する。制御部３０は、以上のような制御を各行について順次に行う。

次に、本実施形態に係る固体撮像装置１の動作について説明する。本実施形態に係る固体撮像装置１では、制御部３０による制御の下で、Ｍ個の行選択制御信号Vsel(1)〜Vsel(M)，Ｎ個の列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)，放電制御信号Resetおよび保持制御信号Holdそれぞれが所定のタイミングでレベル変化することにより、受光面１０に入射された光の像を撮像してフレームデータを得ることができ、さらに、補正処理部４０によりフレームデータを補正することができる。

図３は、本実施形態に係る固体撮像装置１の動作を説明するタイミングチャートである。この図には、上から順に、(a) Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれに含まれる放電用スイッチＳＷ_２の開閉動作を指示する放電制御信号Reset、(b) 受光部１０における第１行のＮ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_１,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１の開閉動作を指示する第１行選択制御信号Vsel(1)、(c) 受光部１０における第２行のＮ個の画素部Ｐ_２,１〜Ｐ_２,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１の開閉動作を指示する第２行選択制御信号Vsel(2)、および、(d) Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれに含まれる入力用スイッチＳＷ_３１の開閉動作を指示する保持制御信号Hold が示されている。

また、この図には、更に続いて順に、(e) 保持回路Ｈ_１に含まれる出力用スイッチＳＷ_３２の開閉動作を指示する第１列選択制御信号Hsel(1)、(f) 保持回路Ｈ_２に含まれる出力用スイッチＳＷ_３２の開閉動作を指示する第２列選択制御信号Hsel(2)、(g) 保持回路Ｈ_３に含まれる出力用スイッチＳＷ_３２の開閉動作を指示する第３列選択制御信号Hsel(3)、(h) 保持回路Ｈ_ｎに含まれる出力用スイッチＳＷ_３２の開閉動作を指示する第ｎ列選択制御信号Hsel(n)、および、(i) 保持回路Ｈ_Ｎに含まれる出力用スイッチＳＷ_３２の開閉動作を指示する第Ｎ列選択制御信号Hsel(N) が示されている。

第１行のＮ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_１,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しは、以下のようにして行われる。時刻ｔ_１０前には、Ｍ個の行選択制御信号Vsel(1)〜Vsel(M)，Ｎ個の列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)，放電制御信号Resetおよび保持制御信号Holdそれぞれは、ローレベルとされている。

時刻ｔ_１０から時刻ｔ_１１までの期間、制御部３０から放電用配線Ｌ_Ｒに出力される放電制御信号Resetがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ_２が閉じて、積分用容量素子Ｃ_２が放電される。また、時刻ｔ_１１より後の時刻ｔ_１２から時刻ｔ_１５までの期間、制御部３０から第１行選択用配線Ｌ_Ｖ,１に出力される第１行選択制御信号Vsel(1)がハイレベルとなり、これにより、受光部１０における第１行のＮ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_１,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１が閉じる。

この期間（ｔ_１２〜ｔ_１５）内において、時刻ｔ_１３から時刻ｔ_１４までの期間、制御部３０から保持用配線Ｌ_Ｈへ出力される保持制御信号Holdがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれにおいて入力用スイッチＳＷ_３１が閉じる。

期間（ｔ_１２〜ｔ_１５）内では、第１行の各画素部Ｐ_１,ｎに含まれる読出用スイッチＳＷ_１が閉じており、各積分回路Ｓ_ｎの放電用スイッチＳＷ_２が開いているので、それまでに各画素部Ｐ_１,ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素部Ｐ_１,ｎの読出用スイッチＳＷ_１および第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎを通って、積分回路Ｓ_ｎの積分用容量素子Ｃ_２に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Ｓ_ｎの積分用容量素子Ｃ_２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値が積分回路Ｓ_ｎの出力端から出力される。

その期間（ｔ_１２〜ｔ_１５）内の時刻ｔ_１４に、保持制御信号Holdがハイレベルからローレベルに転じることにより、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれにおいて、入力用スイッチＳＷ_３１が閉状態から開状態に転じ、そのときに積分回路Ｓ_ｎの出力端から出力されて保持回路Ｈ_ｎの入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Ｃ_３に保持される。

そして、期間（ｔ_１２〜ｔ_１５）の後に、制御部３０から列選択用配線Ｌ_Ｈ,１〜Ｌ_Ｈ,Ｎに出力される列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれに含まれる出力用スイッチＳＷ_３２が順次に一定期間だけ閉じて、各保持回路Ｈ_ｎの保持用容量素子Ｃ_３に保持されている電圧値は出力用スイッチＳＷ_３２を経て電圧出力用配線Ｌ_outへ順次に出力される。この電圧出力用配線Ｌ_outへ出力される電圧値Ｖ_outは、第１行のＮ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_１,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表すものである。Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれから電圧出力用配線Ｌ_outへ出力される電圧値Ｖ_outは、電圧出力用配線Ｌ_outを通って補正処理部４０に入力される。

続いて、第２行のＮ個の画素部Ｐ_２,１〜Ｐ_２,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しが以下のようにして行われる。

時刻ｔ_２０から時刻ｔ_２１までの期間、制御部３０から放電用配線Ｌ_Ｒに出力される放電制御信号Resetがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ_２が閉じて、積分用容量素子Ｃ_２が放電される。また、時刻ｔ_２１より後の時刻ｔ_２２から時刻ｔ_２５までの期間、制御部３０から第２行選択用配線Ｌ_Ｖ,２に出力される第２行選択制御信号Vsel(2)がハイレベルとなり、これにより、受光部１０における第２行のＮ個の画素部Ｐ_２,１〜Ｐ_２,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１が閉じる。

この期間（ｔ_２２〜ｔ_２５）内において、時刻ｔ_２３から時刻ｔ_２４までの期間、制御部３０から保持用配線Ｌ_Ｈへ出力される保持制御信号Holdがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれにおいて入力用スイッチＳＷ_３１が閉じる。

そして、期間（ｔ_２２〜ｔ_２５）の後に、制御部３０から列選択用配線Ｌ_Ｈ,１〜Ｌ_Ｈ,Ｎに出力される列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれに含まれる出力用スイッチＳＷ_３２が順次に一定期間だけ閉じる。

以上のようにして、第２行のＮ個の画素部Ｐ_２,１〜Ｐ_２,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表す電圧値Ｖ_outが電圧出力用配線Ｌ_outへ出力される。Ｎ個の保持回路Ｈ_１〜Ｈ_Ｎそれぞれから電圧出力用配線Ｌ_outへ出力される電圧値Ｖ_outは、電圧出力用配線Ｌ_outを通って補正処理部４０に入力される。

以上のような第１行および第２行についての動作に続いて、以降、第３行から第Ｍ行まで同様の動作が行われて、１回の撮像に得られる画像を表すフレームデータが得られる。また、第Ｍ行について動作が終了すると、再び第１行から同様の動作が行われて、次の画像を表すフレームデータが得られる。このように、一定周期で同様の動作を繰り返すことで、受光部１０が受光した光の像の２次元強度分布を表す電圧値Ｖ_outが電圧出力用配線Ｌ_outへ出力されて、繰り返してフレームデータが得られる。これらのフレームデータは補正処理部４０に入力される。

ところで、第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１が閉じている期間において、第ｍ行の各画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素部Ｐ_ｍ,ｎの読出用スイッチＳＷ_１および第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎを経て、積分回路Ｓ_ｎの積分用容量素子Ｃ_２に転送される。この際に、第ｍ行の各画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部の蓄積電荷が初期化される。

しかし、或る第ｍ行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍが途中の位置で断線している場合には、その第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎのうち制御部３０に対し断線位置より遠いところにある画素部は、制御部３０から第ｍ行選択制御信号Vsel(m)が伝えられず、読出用スイッチＳＷ_１が開いたままであり、積分回路Ｓ_ｎへ電荷を転送することができないので、この電荷転送に因るフォトダイオードＰＤの接合容量部の蓄積電荷の初期化をすることができない。このままでは、これらの画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方であり、飽和レベルを越えると両隣の行の画素部へ溢れ出して、連続した３行の画素部について欠陥ラインを生じさせることになる。

そこで、本実施形態に係る固体撮像装置１では、補正処理部４０は、信号読出部２０から繰り返し出力される各フレームデータを取得して、そのフレームデータに対して以下のような補正処理を行う。

以下では、行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1が断線しているとする。そして、第ｍ1行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ1,１〜Ｐ_ｍ1,Ｎのうち第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1の断線に因り制御部３０に接続されない欠陥ライン上の画素部を画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1とする。また、第ｍ1行の隣の第ｍ2行にあって画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に隣接する隣接ライン上の画素部を画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1とする。ここで、ｍ1，ｍ2は１以上Ｍ以下の整数であり、ｎ1は１以上Ｎ以下の整数であり、ｍ1とｍ2との差は１である。

また、信号読出部２０から第ｋ番目に出力されるフレームデータをＦ_ｋと表す。すなわち、信号読出部２０から出力されて補正処理部４０に入力されるフレームデータは、順に、…，Ｆ_ｋ-2，Ｆ_ｋ-1，Ｆ_ｋ，Ｆ_ｋ+1，Ｆ_ｋ+2，… となる。ここで、ｋは整数である。

補正処理部４０は、フレームデータＦ_ｋのうち隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の少なくとも２つのフレームデータＦ_ｋ-1，Ｆ_ｋ-2それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2に基づいて補正する。

このとき、補正処理部４０は、フレームデータＦ_ｋのうち隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する際の処理として、電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2それぞれを変数とする多項式等の関数を用いてもよいが、電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2それぞれに係数を乗じて得られる値を電圧値Ｖ_ｋから差し引く処理を行うのが好ましい。

また、補正処理部４０は、行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの複数の行選択用配線が断線しているときに、その断線している複数の行選択用配線それぞれに応じて上記の係数を設定して、フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正するのも好ましい。

さらに、補正処理部４０は、フレームデータＦ_ｋのうち欠陥ライン上の画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に対応する電圧値を、隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値の補正後の値に基づいて決定する。この決定に際しては、両隣の隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値に基づいて補間計算をして決定するのが好ましい。

そして、補正処理部４０は、隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1および欠陥ライン上の画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1それぞれに対応する電圧値を上記のようにして補正した後のフレームデータを出力する。

隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋの補正処理について更に詳細に説明すると以下のとおりである。

図４は、信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち正常ラインおよび隣接ラインそれぞれの画素部に対応する電圧値の時間的変化を模式的に示す図である。ここでは、時刻ｔ_０前では、受光部１０の全体に一様な強度の光が入射しているものとする。また、時刻ｔ_０以降は、受光部１０の全体に光が入射していないものとする。なお、正常ラインとは、行選択用配線が断線している欠陥ラインでもなく、欠陥ライン上の画素部から電荷が流入してくる隣接ラインでもない。

この図に示されるように、受光部１０の全体に一様な強度の光が入射している時刻ｔ_０前では、信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち、隣接ライン上の画素部に対応する電圧値は、正常ライン上の画素部に対応する電圧値Ｗより大きい。その理由は、欠陥ライン上の画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、信号読出部２０へ読み出されることがなく、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方であり、その蓄積電荷量が飽和レベルを越えると、飽和レベルを越えた分の電荷が隣接ライン上の画素部へ溢れ出すからである。

受光部１０の全体に光が入射していない時刻ｔ_０以降では、信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち正常ラインおよび隣接ラインそれぞれの画素部に対応する電圧値は、何れも、減少していき、やがて初期値（光が入射していないことを示す値）に収束する。しかし、正常ライン上の画素部に対応する電圧値の変化と対比して、隣接ライン上の画素部に対応する電圧値の変化は、時間遅れがあるだけでなく、減少速度が遅い。その理由は、欠陥ライン上の画素部から隣接ライン上の画素部への電荷の漏れ出しに時間を要するからであると考えられる。

補正処理部４０は、以上に説明したような現象についての本発明者の知見に基づいて、信号読出部２０から出力されるフレームデータＦ_ｋのうち隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の少なくとも２つのフレームデータＦ_ｋ-1，Ｆ_ｋ-2それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2に基づいて補正するものである。

図４に示されるように、信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち隣接ライン上の画素部に対応する電圧値は、時刻ｔ_０後の時刻ｔ_Ａから時刻ｔ_Ｂまでの期間の変化量がＢであり、時刻ｔ_Ｂから時刻ｔ_Ｃまでの期間の変化量がＣであり、時刻ｔ_Ｃから時刻ｔ_Ｄまでの期間の変化量がＤであり、時刻ｔ_Ｄから時刻ｔ_Ｅまでの期間の変化量がＥであるとする。

そして、下記（１）式に示されるように、これら変化量Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを、受光部１０の全体に一様な強度の光が入射している時刻ｔ_０前に信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち正常ライン上の画素部に対応する電圧値Ｗで除して、係数ｂ，ｃ，ｄ，ｅを得る。

図５は、信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち隣接ライン上の画素部に対応する電圧値の変化量と時刻との関係を示す図である。この図に示されるように、係数ｂ，ｃ，ｄ，ｅそれぞれの対数値と、対応する時刻ｔ_Ｂ，ｔ_Ｃ，ｔ_Ｄ，ｔ_Ｅとの関係は、略直線関係にある。このことを利用して、時刻ｔ_Ａにおける係数ａを外挿により求める。

さらに、下記（２）式に示される関係式に従って係数ａ〜ｅを係数ａ_１〜ｅ_１へ変換する。すなわち、係数ａ_１〜ｅ_１は、係数ａ〜ｅに対して一定係数を乗じたものであって、総和が値１である。

また、時刻ｔ_０，ｔ_Ａ〜ｔ_Ｅの間隔が、信号読出部２０からフレームデータが出力されるときの周期に等しいとする。このとき係数ａ_１〜ｅ_１の各値を求めると、これらの値の一例は下記（３）式に示されるとおりである。

また、下記（４）式に示される関係式に従って係数ａ_１〜ｅ_１を係数ａ_２〜ｅ_２へ変換する。（4f）式中のＶ_ave1は、受光部１０の全体に一様な強度の光が入射している時刻ｔ_０前に信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち隣接ライン上の画素部に対応する電圧値の平均値である。Ｖ_ave2は、そのフレームデータのうち正常ライン上の画素部に対応する電圧値の平均値である。すなわち、（4f）式のパラメータｚは、正常ライン上の画素部に対応する電圧値の平均値Ｖ_ave2に対する、隣接ライン上の画素部に対応する電圧値の平均値Ｖ_ave1の増加割合を示す。

そして、下記（５）式に示される関係式に従って、フレームデータＦ_ｋのうち隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の４つのフレームデータＦ_ｋ-1〜Ｆ_ｋ-4それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ〜Ｖ_ｋ-4に基づいて補正する。すなわち、電圧値Ｖ_ｋ〜Ｖ_ｋ-4それぞれに係数ａ_２〜ｅ_２を乗じて得られる値を電圧値Ｖ_ｋから差し引く。このようにして、電圧値Ｖ_ｋを補正した後の電圧値Ｖ_ｋｃを求める。

補正処理部４０は、信号読出部２０から出力されるフレームデータＦ_ｋのうち、隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋの補正後の電圧値Ｖ_ｋｃを以上のようにして求めた後、この補正後の電圧値Ｖ_ｋｃに基づいて、欠陥ライン上の画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に対応する電圧値を決定する。

補正処理部４０は、以上のような処理をするに際して、信号読出部２０から出力されるフレームデータＦ_ｋの各画素部に対応する電圧値に対してダーク補正を予め行っておくのが好ましい。また、補正処理部４０は、以上のような処理をアナログ処理で行ってもよいが、信号読出部２０から出力されるフレームデータＦ_ｋをデジタル変換した後にデジタル処理を行うのが好ましく、数フレーム分のフレームデータをデジタル値として記憶するフレームメモリを備えるのが好ましい。

補正処理部４０は、以上のような処理をするために、行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうちの断線している行選択用配線、および、その断線している行選択用配線における断線位置を、予め記憶する記憶部を備えるのが好ましい。さらに、固体撮像装置１の製造途中または製造後の検査において得られた断線情報を外部から上記の記憶部に記憶させることができるのが好ましい。

また、補正処理部４０は、受光部１０，信号読出部２０および制御部３０とともに一体に設けられていてもよい。この場合、固体撮像装置１の全体が半導体基板上に集積化されているのが好ましい。また、受光部１０，信号読出部２０および制御部３０が一体とされているのに対して、これらとは別に補正処理部４０が設けられていてもよい。この場合、補正処理部４０は例えばコンピュータにより実現され得る。

以上に説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置１、または、固体撮像装置１の信号読出部２０から出力されるフレームデータＦ_ｋを補正する方法では、フレームデータＦ_ｋのうち隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の４つのフレームデータＦ_ｋ-1〜Ｆ_ｋ-4それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ〜Ｖ_ｋ-4に基づいて補正する。すなわち、隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する際に、正常ライン上の画素部に対応する電圧値を用いる必要がない。したがって、特許文献１に記載された発明と比較して、本実施形態では、補正後の画像において欠陥ライン近傍における解像度が高くなる。

なお、上記実施形態では、フレームデータＦ_ｋのうち隣接ライン上の画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する際に、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の４つのフレームデータＦ_ｋ-1〜Ｆ_ｋ-4それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ〜Ｖ_ｋ-4を用いた。しかし、上記の（３）式および（４）式から解るように、係数ａ_２，ｂ_２，ｃ_２，ｄ_２，ｅ_２の順に値が略半減していく。したがって、特許文献１に記載された発明と対比して高い解像度を得るには、本実施形態において、補正対象のフレームデータＦ_ｋおよび直前の少なくとも２つのフレームデータＦ_ｋ-1，Ｆ_ｋ-2それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2に基づいて補正すればよい。

また、信号読出部２０によるフレームデータの出力動作と、補正処理部４０による補正処理とは、交互に行われてもよいし、また、並列的に行われてもよい。前者の場合、信号読出部２０によるフレームデータＦ_ｋの出力動作の後、補正処理部４０によるフレームデータＦ_ｋの補正処理が行われ、その補正処理が終了した後、信号読出部２０から次のフレームデータＦ_ｋ+1が補正処理部４０へ出力される。一方、後者の場合、信号読出部２０によるフレームデータＦ_ｋの出力動作の後、補正処理部４０によるフレームデータＦ_ｋの補正処理が行われ、その補正処理の期間と少なくとも一部が重なる期間において、信号読出部２０から次のフレームデータＦ_ｋ+1が補正処理部４０へ出力される。

また、欠陥ライン上の画素部から隣接ライン上の画素部への電荷の漏れ出しは、欠陥ラインの両側の隣接ライン上の画素部に対して生じる。したがって、欠陥ラインの両側の隣接ライン上の画素部に対して、以前のフレームデータの電圧値を利用した補正を行なうことが好ましい。ただし、欠陥ラインに対して一方の側に隣接する隣接ライン上の画素部の電圧値と、同じ側で更に隣接する正常ライン上の画素部の電圧値とを、ビニング（加算）して読み出す場合には、欠陥ラインに対して他方の側に隣接する隣接ライン上の画素部の電圧値に対してのみ、以前のフレームデータの電圧値を利用した補正を行う。この場合にも、特許文献１に記載された発明と比較して、高い解像度が得られる。

次に、本発明に係る固体撮像装置の他の実施形態について説明する。図６は、他の実施形態に係る固体撮像装置２の構成図である。この固体撮像装置２は、受光部１０Ａ，１０Ｂ、信号読出部２０Ａ，２０Ｂ、制御部３０、補正処理部４０、および、バッファ部５０Ａ，５０Ｂを備える。また、Ｘ線フラットパネルとして用いられる場合、固体撮像装置２の受光面１０Ａ，１０Ｂの上にシンチレータパネルが重ねられる。

固体撮像装置２に含まれる受光部１０Ａ，１０Ｂそれぞれは、固体撮像装置１に含まれる受光部１０と同様のものである。また、固体撮像装置２に含まれる信号読出部２０Ａ，２０Ｂそれぞれは、固体撮像装置１に含まれる信号読出部２０と同様のものである。

固体撮像装置２に含まれる制御部３０は、第ｍ行選択制御信号Vsel(m)を第ｍ行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍへ出力して、この第ｍ行選択制御信号Vsel(m)を、受光部１０Ａ，１０Ｂそれぞれに含まれる第ｍ行の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎに与える。制御部３０は、信号読出部２０Ａに含まれる各保持回路Ｈ_ｎに与えるべき第ｎ列選択制御信号Hsel(n)を第ｎ列選択用配線Ｌ_ＨＡ,ｎへ出力するとともに、信号読出部２０Ｂに含まれる各保持回路Ｈ_ｎに与えるべき第ｎ列選択制御信号Hsel(n)を第ｎ列選択用配線Ｌ_ＨＢ,ｎへ出力する。

また、制御部３０は、信号読出部２０Ａ，２０Ｂそれぞれに含まれる各積分回路Ｓ_ｎに与えるべき放電制御信号Resetを放電用配線Ｌ_Ｒへ出力する。制御部３０は、信号読出部２０Ａ，２０Ｂそれぞれに含まれる各保持回路Ｈ_ｎに与えるべき保持制御信号Holdを保持用配線Ｌ_Ｈへ出力する。

制御部３０は、以上のように、受光部１０Ａ，１０Ｂそれぞれにおける第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ_１の開閉動作を制御するとともに、信号読出部２０Ａ，２０Ｂにおける電圧値の保持動作および出力動作を制御する。これにより、制御部３０は、受光部１０Ａ，１０ＢそれぞれにおけるＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして信号読出部２０Ａ，２０Ｂから繰り返し出力させる。

このように、固体撮像装置２は、複数組の受光部および信号読出部を備えることにより、受光領域を拡大することができ、或いは、画素数を増加させることができる。また、複数の信号読出部を互いに並列的に動作させることが可能であり、画素データの高速読出しが可能である。

補正処理部４０は、信号読出部２０Ａに含まれる各保持回路Ｈ_ｎから順次に電圧出力用配線Ｌ_{out_A}に出力されてバッファ部５０Ａを経た電圧値を入力するとともに、信号読出部２０Ｂに含まれる各保持回路Ｈ_ｎから順次に電圧出力用配線Ｌ_{out_B}に出力されてバッファ部５０Ｂを経た電圧値を入力する。そして、補正処理部４０は、信号読出部２０Ａ，２０Ｂから繰り返し出力される各フレームデータを取得して補正処理を行い、その補正処理後のフレームデータを出力する。

この補正処理部４０における処理内容は前述したとおりである。ただし、バッファ部５０Ａとバッファ部５０Ｂとは動作特性が必ずしも一致しておらず、入力電圧値が同一であっても出力電圧値が異なる場合がある。そこで、補正処理部４０は、受光部２０Ａに含まれる何れかの行の行選択用配線が断線している場合には、その受光部２０Ａに対応するフレームデータにおける隣接ラインおよび正常ラインの電圧値に基づいて係数ａ_２〜ｅ_２を求めるのが好ましい。同様に、補正処理部４０は、受光部２０Ｂに含まれる何れかの行の行選択用配線が断線している場合には、その受光部２０Ｂに対応するフレームデータにおける隣接ラインおよび正常ラインの電圧値に基づいて係数ａ_２〜ｅ_２を求めるのが好ましい。

本実施形態に係る固体撮像装置１、または、固体撮像装置１の信号読出部２０から出力されるフレームデータを補正する方法は、Ｘ線ＣＴ装置において好適に用いられ得る。そこで、本実施形態に係る固体撮像装置１を備えるＸ線ＣＴ装置の実施形態について次に説明する。

図７は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の構成図である。この図に示されるＸ線ＣＴ装置１００では、Ｘ線源１０６は被写体に向けてＸ線を発生する。Ｘ線源１０６から発生したＸ線の照射野は、１次スリット板１０６ｂによって制御される。Ｘ線源１０６は、Ｘ線管が内蔵され、そのＸ線管の管電圧、管電流および通電時間などの条件が調整されることによって、被写体へのＸ線照射量が制御される。Ｘ線撮像器１０７は、２次元配列された複数の画素部を有するＣＭＯＳの固体撮像装置を内蔵し、被写体を通過したＸ線像を検出する。Ｘ線撮像器１０７の前方には、Ｘ線入射領域を制限する２次スリット板１０７ａが設けられる。

旋回アーム１０４は、Ｘ線源１０６およびＸ線撮像器１０７を対向させるように保持して、これらをパノラマ断層撮影の際に被写体の周りに旋回させる。また、リニア断層撮影の際にはＸ線撮像器１０７を被写体に対して直線変位させるためのスライド機構１１３が設けられる。旋回アーム１０４は、回転テーブルを構成するアームモータ１１０によって駆動され、その回転角度が角度センサ１１２によって検出される。また、アームモータ１１０は、ＸＹテーブル１１４の可動部に搭載され、回転中心が水平面内で任意に調整される。

Ｘ線撮像器１０７から出力される画像信号は、ＡＤ変換器１２０によって例えば１０ビット（＝１０２４レベル）のデジタルデータに変換され、ＣＰＵ（中央処理装置）１２１にいったん取り込まれた後、フレームメモリ１２２に格納される。フレームメモリ１２２に格納された画像データから、所定の演算処理によって任意の断層面に沿った断層画像が再生される。再生された断層画像は、ビデオメモリ１２４に出力され、ＤＡ変換器１２５によってアナログ信号に変換された後、ＣＲＴ（陰極線管）などの画像表示部１２６によって表示され、各種診断に供される。

ＣＰＵ１２１には、信号処理に必要なワークメモリ１２３が接続され、さらにパネルスイッチやＸ線照射スイッチ等を備えた操作パネル１１９が接続されている。また、ＣＰＵ１２１は、アームモータ１１０を駆動するモータ駆動回路１１１、１次スリット板１０６ｂおよび２次スリット板１０７ａの開口範囲を制御するスリット制御回路１１５，１１６、Ｘ線源１０６を制御するＸ線制御回路１１８にそれぞれ接続され、さらに、Ｘ線撮像器１０７を駆動するためのクロック信号を出力する。

Ｘ線制御回路１１８は、Ｘ線撮像器１０７により撮像された信号に基づいて、被写体へのＸ線照射量を帰還制御することが可能である。

以上のように構成されるＸ線ＣＴ装置１００において、Ｘ線撮像器１０７は、本実施形態に係る固体撮像装置１の受光部１０，信号読出部２０および制御部３０に相当し、受光部１０の前面にシンチレータパネルが設けられている。また、ＣＰＵ１２１およびワークメモリ１２３は、本実施形態に係る固体撮像装置１の補正処理部４０に相当する。

Ｘ線ＣＴ装置１００は、本実施形態に係る固体撮像装置１を備えるとともに、固体撮像装置から出力される補正処理後に基づいて被写体の断層画像を生成する画像解析部としてＣＰＵ１２１を備えていることにより、欠陥ライン近傍における解像度が高い断層画像を得ることができる。特に、Ｘ線ＣＴ装置では、短期間に多数（例えば３００）のフレームデータを連続的に取得するとともに、固体撮像装置１の受光部１０への入射光量がフレーム毎に変動するので、欠陥ライン上の画素部から隣接ライン上の画素部へ溢れ出す電荷の量はフレーム毎に変動する。このようなＸ線ＣＴ装置において、本実施形態に係る固体撮像装置１を備えることにより、フレームデータに対して有効な補正をすることができる。なお、Ｘ線ＣＴ装置１００は、固体撮像装置１に替えて固体撮像装置２を備えていてもよい。

本実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成図である。本実施形態に係る固体撮像装置１に含まれる画素部Ｐ_ｍ,ｎ，積分回路Ｓ_ｎおよび保持回路Ｈ_ｎそれぞれの回路図である。本実施形態に係る固体撮像装置１の動作を説明するタイミングチャートである。信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち正常ラインおよび隣接ラインそれぞれの画素部に対応する電圧値の時間的変化を模式的に示す図である。信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち隣接ライン上の画素部に対応する電圧値の変化量と時刻との関係を示す図である。他の実施形態に係る固体撮像装置２の構成図である。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の構成図である。

符号の説明

１，２…固体撮像装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…受光部、２０，２０Ａ，２０Ｂ…信号読出部、３０…制御部、４０…補正処理部、Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎ…画素部、ＰＤ…フォトダイオード、ＳＷ_１…読出用スイッチ、Ｓ_１〜Ｓ_Ｎ…積分回路、Ｃ_２…積分用容量素子、ＳＷ_２…放電用スイッチ、Ａ_２…アンプ、Ｈ_１〜Ｈ_Ｎ…保持回路、Ｃ_３…保持用容量素子、ＳＷ_３１…入力用スイッチ、ＳＷ_３２…出力用スイッチ、Ｌ_Ｖ,ｍ…第ｍ行選択用配線、Ｌ_Ｈ,ｎ…第ｎ列選択用配線、Ｌ_Ｏ,ｎ…第ｎ列読出用配線、Ｌ_Ｒ…放電用配線、Ｌ_Ｈ…保持用配線、Ｌ_out…電圧出力用配線。

Claims

入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、このフォトダイオードと接続された読出用スイッチと、を各々含むＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
前記受光部における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続され、前記Ｍ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷を、該画素部に含まれる読出用スイッチを介して読み出す読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと、
前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎそれぞれと接続され、前記読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎを経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、
前記受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、前記信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、前記受光部におけるＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして前記信号読出部から繰り返し出力させる制御部と、
前記受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続され、これら読出用スイッチの開閉動作を制御する信号を前記制御部からこれら読出用スイッチへ伝える行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍと、
前記信号読出部から繰り返し出力される各フレームデータを取得して補正処理を行う補正処理部と、
を備え、
前記補正処理部が、
前記行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1が断線しているときに、第ｍ1行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ1,１〜Ｐ_ｍ1,Ｎのうち前記第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1の断線に因り前記制御部に接続されない画素部を画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1とし、第ｍ1行の隣の第ｍ2行にあって画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に隣接する画素部を画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1として、
前記信号読出部から第ｋ番目に出力されるフレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の少なくとも２つのフレームデータＦ_ｋ-1，Ｆ_ｋ-2それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2に基づいて補正するとともに、
フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に対応する電圧値を、画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値の補正後の値に基づいて決定する、
ことを特徴とする固体撮像装置（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の各整数、ｎは１以上Ｎ以下の各整数、ｍ1，ｍ2は１以上Ｍ以下の整数、ｎ1は１以上Ｎ以下の整数、ｋは整数）。
前記補正処理部が、フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する際の処理として、前記電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2それぞれに係数を乗じて得られる値を前記電圧値Ｖ_ｋから差し引く処理を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
前記補正処理部が、前記行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの複数の行選択用配線が断線しているときに、その断線している複数の行選択用配線それぞれに応じて前記係数を設定して、フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する、
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
複数組の前記受光部および前記信号読出部を備え、
前記補正処理部が、複数の前記受光部のうちの何れかの受光部に含まれる何れかの行の行選択用配線が断線しているときに、その受光部に対応するフレームデータの電圧値に基づいて前記係数を求める、
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
被写体に向けてＸ線を出力するＸ線出力部と、
前記Ｘ線出力部から出力されて前記被写体を経て到達したＸ線を受光し撮像する請求項１〜４の何れか１項に記載の固体撮像装置と、
前記Ｘ線出力部および前記固体撮像装置を前記被写体に対して相対移動させる移動手段と、
前記固体撮像装置から出力される補正処理後のフレームデータを入力し、そのフレームデータに基づいて前記被写体の断層画像を生成する画像解析部と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、このフォトダイオードと接続された読出用スイッチと、を各々含むＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
前記受光部における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続され、前記Ｍ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷を、該画素部に含まれる読出用スイッチを介して読み出す読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと、
前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎそれぞれと接続され、前記読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎを経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、
前記受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、前記信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、前記受光部におけるＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして前記信号読出部から繰り返し出力させる制御部と、
前記受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続され、これら読出用スイッチの開閉動作を制御する信号を前記制御部からこれら読出用スイッチへ伝える行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍと、
を備える固体撮像装置から出力されるフレームデータを補正する方法であって、
前記行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1が断線しているときに、第ｍ1行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ1,１〜Ｐ_ｍ1,Ｎのうち前記第ｍ1行選択用配線Ｌ_Ｖ,ｍ1の断線に因り前記制御部に接続されない画素部を画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1とし、第ｍ1行の隣の第ｍ2行にあって画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に隣接する画素部を画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1として、
前記信号読出部から第ｋ番目に出力されるフレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを、該フレームデータＦ_ｋおよび直前の少なくとも２つのフレームデータＦ_ｋ-1，Ｆ_ｋ-2それぞれのうちの同一画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2に基づいて補正するとともに、
フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ1,ｎ1に対応する電圧値を、画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値の補正後の値に基づいて決定する、
ことを特徴とするフレームデータ補正方法（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の各整数、ｎは１以上Ｎ以下の各整数、ｍ1，ｍ2は１以上Ｍ以下の整数、ｎ1は１以上Ｎ以下の整数、ｋは整数）。
フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する際の処理として、前記電圧値Ｖ_ｋ，Ｖ_ｋ-1，Ｖ_ｋ-2それぞれに係数を乗じて得られる値を前記電圧値Ｖ_ｋから差し引く処理を行う、
ことを特徴とする請求項６記載のフレームデータ補正方法。
前記行選択用配線Ｌ_Ｖ,１〜Ｌ_Ｖ,Ｍのうち何れかの複数の行選択用配線が断線しているときに、その断線している複数の行選択用配線それぞれに応じて前記係数を設定して、フレームデータＦ_ｋのうち画素部Ｐ_ｍ2,ｎ1に対応する電圧値Ｖ_ｋを補正する、
ことを特徴とする請求項７記載のフレームデータ補正方法。
前記固体撮像装置が複数組の前記受光部および前記信号読出部を備え、
複数の前記受光部のうちの何れかの受光部に含まれる何れかの行の行選択用配線が断線しているときに、その受光部に対応するフレームデータの電圧値に基づいて前記係数を求める、
ことを特徴とする請求項７記載のフレームデータ補正方法。