CN101796824B - 固体摄像装置 - Google Patents

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Abstract

固体摄像装置(1)具备受光部(10)、信号读取部(20)、控制部(30)以及校正处理部(40)。受光部(10)中，以M行N列二维排列有M×N个像素部(P1，1～PM，N)，该像素部(P1，1～PM，N)分别包含产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管以及与该光电二极管连接的读取用开关。各像素部(Pm，n)中产生的电荷经由读取用配线(LO，n)而被输入至积分电路(Sn)，且与该电荷量相对应地从积分电路(Sn)输出的电压值，经由保持电路(Hn)而被输出至输出用配线(Lout)。校正处理部(40)中，对从信号读取部(20)反复输出的各帧数据进行校正处理，并输出该校正处理后的帧数据。

Description

固体摄像装置
技术领域
本发明涉及一种固体摄像装置。
背景技术
作为固体摄像装置，众所周知的有使用CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)技术的装置，其中尤以被动式像素传感器(PPS：Passive Pixel Sensor)方式最为人所知(参照专利文献1)。PPS方式的固体摄像装置是：包含有产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管的PPS型像素部二维排列成M行N列，且将各像素部中与光入射相对应而产生于光电二极管中的电荷，存储于积分电路中的电容元件中，并输出与该存储电荷量相应的电压值的装置。
一般来说，各列的M个像素部各自的输出端经由对应该列而设置的读取用配线，而与对应该列而设置的积分电路的输入端连接。然后，自第1行至第M行为止依次在每一行中，在像素部的光电二极管产生的电荷，经由对应的读取用配线而被输入至对应的积分电路，并从该积分电路输出与电荷量相应的电压值。
PPS方式的固体摄像装置可用于各种用途，例如与闪烁器面板组合而作为X射线平板而用于医疗用途以及工业用途等，更具体而言，用于X射线CT装置或微聚焦X射线检查装置等。用于上述用途的固体摄像装置，其二维排列有M×N个像素部的受光部面积较大，并在各边长度超过10cm大小的半导体基板上被集成化。因此，有时由1片半导体晶圆不能制造1个固体摄像装置。
专利文献1：日本特开2006-234557号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
如上所述的固体摄像装置中，当与任意列对应的读取用配线在制造过程中产生断线的情况下，该列的M个像素部中，位于相对于积分电路更靠近断线位置处的像素部通过读取用配线而与积分电路连接，但位于相对于积分电路更远离断线位置处的像素部则并未与积分电路连接。因此，位于相对于积分电路更远离断线位置处的像素部中，与光入射相对应而产生于光电二极管中的电荷不会被读取至积分电路，而被存储于该光电二极管的接合电容部中。
当光电二极管的接合电容部中所存储的电荷的量超过饱和电平时，超过饱和电平的部分的电荷会溢出至相邻的像素部。因此，若1条读取用配线产生断线，其影响不仅会涉及与该读取用配线连接的列的像素部，也会涉及相邻的两边的列的像素部，结果导致连续3列的像素部产生缺陷线。
若缺陷线不连续，1条缺陷线的相邻两边均为正常线，则也可使用该相邻两边的正常线的各像素数据来内推缺陷线的像素数据。然而，连续3列的像素部均产生有缺陷线时，则难以进行上述内推。尤其是如上所述，具有大面积受光部的固体摄像装置因读取用配线较长，因而产生断线的概率增大。
在专利文献1中，提出有一种试图解决上述问题的发明。在该发明中，求出位于缺陷线的相邻处的邻接线的总像素数据的平均值，并且也求出位于下一相邻处的正常的几条线的总像素数据的平均值，若该两个平均值的差为固定值以上，则判断邻接线也为缺陷，并对该邻接线的像素数据进行校正，进而基于该邻接线的像素数据的校正后的值，对缺陷线的像素数据进行校正。
专利文献1记载的发明中，在对被判断为缺陷的邻接线的像素数据进行校正时，求出对于该邻接线为两侧最接近的正常线上的两个像素数据的平均值，并将该平均值作为该邻接线的像素数据。另外，在对缺陷线的像素数据进行校正时，求出对于该缺陷线为两侧的邻接线上的两个像素数据的平均值，并将该平均值作为该缺陷线的像素数据。
然而，专利文献1记载的发明中，为了对缺陷线(以及被判断为位于缺陷线附近的缺陷的线)的像素数据进行校正，多次反复进行求出两个像素数据的平均值的处理，因而导致在校正后的图像中，在缺陷线附近分辨率降低。
本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种固体摄像装置，该固体摄像装置能够在任意的读取用配线产生断线时，对像素数据进行校正，从而得到高分辨率的图像。
[解决问题的方法]
本发明所涉及的固体摄像装置具备：(1)受光部，二维排列有M×N个像素部P1，1～PM，N，该像素部P1，1～PM，N被排列成M行N列，且该像素部P1，1～PM，N分别包含产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管以及与该光电二极管连接的读取用开关；(2)读取用配线LO，n，其与受光部中的第n列的M个像素部P1，n～PM，n各自所包含的读取用开关连接，且经由该像素部中所包含的读取用开关而读取M个像素部P1，n～PM，n中的任意的像素部中所包含的光电二极管中产生的电荷；(3)信号读取部，其分别与读取用配线LO，1～LO，N连接，保持与经由读取用配线LO，n而输入的电荷的量相应的电压值，并依次输出该保持的电压值；以及(4)控制部，其对受光部中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关的开闭动作进行控制，并且对信号读取部中的电压值的输出动作进行控制，使与受光部中的M×N个像素部P1，1～PM，N各自所包含的光电二极管中产生的电荷的量相应的电压值作为帧数据(frame data)而从信号读取部反复输出。其中，M、N为2以上的整数，m为1以上M以下的各整数，n为1以上N以下的各整数。
本发明所涉及的固体摄像装置除了上述的受光部、读取用配线LO，n、信号读取部以及控制部，还具备校正处理部，该校正处理部获取从信号读取部反复输出的各帧数据并进行校正处理。另外，本发明所涉及的帧数据校正方法是对从具备上述的受光部、读取用配线LO，n、信号读取部以及控制部的固体摄像装置输出的帧数据进行校正的方法。
本发明所涉及的固体摄像装置中所包含的校正处理部、或者是本发明所涉及的帧数据校正方法的特征在于：(a)在读取用配线LO，1～LO，N中的任意的第n1列的读取用配线LO，n1断线时，将第n1列的M个像素部P1，n1～PM，n1中因读取用配线LO，n1断线而未与信号读取部连接的像素部设为像素部Pm1，n1，并将位于第n1列的相邻的第n2列且与像素部Pm1，n1邻接的像素部设为像素部Pm1，n2，(b)对从信号读取部输出的帧数据中与像素部Pm1，n2对应的电压值，根据将该电压值作为输入变量的函数式进行转换并进行校正，并且(c)基于与像素部Pm1，n2对应的电压值的校正后的值，确定帧数据中与像素部Pm1，n1对应的电压值。其中，m1为1以上M以下的整数，n1、n2为1以上N以下的整数。
根据本发明，当读取用配线LO，1～LO，N中的任意的第n1列的读取用配线LO，n1断线时，将第n1列的M个像素部P1，n1～PM，n1中因读取用配线LO，n1断线而未与信号读取部连接的像素部设为像素部Pm1，n1，另外，将位于第n1列的相邻的第n2列且与像素部Pm1，n1邻接的像素部设为像素部Pm1，n2。然后，将从信号读取部输出的帧数据中与像素部Pm1，n2对应的电压值，根据将该电压值作为输入变量的函数式进行转换并进行校正。其后，基于与像素部Pm1，n2对应的电压值的校正后的值，确定帧数据中与像素部Pm1，n1对应的电压值。
如此，在对与断线的第n1列的读取用配线LO，n1邻接的第n2列的读取用配线LO，n2上的像素部Pm1，n2所对应的电压值Vk进行校正时，无需使用与正常线上的像素部对应的电压值。因此，与专利文献1中记载的发明相比，本发明中，在校正后的图像中，缺陷线附近的分辨率变高。
本发明所涉及的固体摄像装置中所包含的校正处理部、或者是本发明所涉及的帧数据校正方法，优选使用多项式作为函数式，并且优选使用下述值作为上述的多项式的系数，该值是基于与既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2对应的电压值的入射光强度依存性而被确定的值。
本发明所涉及的固体摄像装置中所包含的校正处理部、或者是本发明所涉及的帧数据校正方法，优选在读取用配线LO，1～LO，N中的任意多条读取用配线断线时，根据该断线的多条读取用配线而分别设定系数，来对帧数据中与像素部Pm1，n2对应的电压值进行校正。
固体摄像装置具备多组受光部以及信号读取部时，本发明所涉及的固体摄像装置中所包含的校正处理部、或者是本发明所涉及的帧数据校正方法，优选多个受光部中的任意的受光部所包含的任意列的读取用配线断线时，使用如下系数，该系数是基于与该受光部中所包含的既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2对应的电压值的入射光强度依存性而求出的系数。校正系数基于由制品使用前的检查所测量的“正常像素”以及“邻接像素”的电压输出的入射光强度依存性而被预先设定。
另外，本发明所涉及的X射线CT装置的特征在于，具备：(1)X射线输出部，其朝向被摄体输出X射线；(2)上述的本发明所涉及的固体摄像装置，其接收从X射线输出部输出并经由被摄体而到达的X射线，并进行摄像；(3)移动机构，其使X射线输出部以及固体摄像装置相对于被摄体相对移动；以及(4)图像解析部，其输入从固体摄像装置输出的校正处理后的帧数据，并基于该帧数据而生成被摄体的断层图像。
[发明的效果]
根据本发明，能够在任意的读取用配线断线时，对像素数据进行校正，从而获得高分辨率的图像。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的固体摄像装置1的大致构成图。
图2是本实施方式所涉及的固体摄像装置1中所包含的像素部Pm，n、积分电路Sn以及保持电路Hn各自的电路图。
图3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4是表示从信号读取部20输出的帧数据中与正常线以及邻接线各自的像素部对应的电压值的关系的图。
图5是其它的实施方式所涉及的固体摄像装置2的构成图。
图6是本实施方式所涉及的X射线CT装置100的构成图。
符号的说明
1、2 固体摄像装置
10、10A、10B 受光部
20、20A、20B 信号读取部
30   控制部
40  校正处理部
P1，1～PM，N 像素部
PD  光电二极管
SW1 读取用开关
S1～SN 积分电路
C2 积分用电容元件
SW2 放电用开关
A2 放大器
H1～HN 保持电路
C3 保持用电容元件
SW31 输入用开关
SW32 输出用开关
LV，m 第m行选择用配线
LH，n 第n列选择用配线
LO，n 第n列读取用配线
LR  放电用配线
LH  保持用配线
Lout  电压输出用配线
具体实施方式
以下，参照附图，对用以实施本发明的最佳方式进行详细说明。在此，在附图的说明中，对同一要素标注同一符号，并省略重复的说明。
图1是本实施方式所涉及的固体摄像装置1的大致构成图。本实施方式所涉及的固体摄像装置1具备受光部10、信号读取部20、控制部30以及校正处理部40。另外，作为X射线平板使用时，在固体摄像装置1的受光面10上层叠闪烁器面板。
受光部10二维排列有M×N个像素部P1，1～PM，N，该像素部P1，1～PM，N被排列成M行N列。像素部Pm，n位于第m行第n列。此处，M、N分别为2以上的整数，m为1以上M以下的各整数，n为1以上N以下的各整数。各像素部Pm，n是PPS方式的像素部，且具有共同的构成。
第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N分别通过第m行选择用配线LV，m而与控制部30连接。第n列的M个像素部P1，n～PM，n各自的输出端通过第n列读取用配线LO，n，而与信号读取部20所包含的积分电路Sn连接。
信号读取部20包括N个积分电路S1～SN以及N个保持电路H1～HN。各积分电路Sn具有共同的构成。另外，各保持电路Hn具有共同的构成。
各积分电路Sn具有与读取用配线LO，N连接的输入端，存储输入至该输入端的电荷，并将与该存储电荷量相应的电压值从输出端输出至保持电路Hn。N个积分电路S1～SN分别通过放电用配线LR而与控制部30连接。
各保持电路Hn具有与积分电路Sn的输出端连接的输入端，保持输入至该输入端的电压值，并将该保持的电压值从输出端输出至输出用配线Lout。N个保持电路H1～HN分别通过保持用配线LH而与控制部30连接。另外，各保持电路Hn通过第n列选择用配线LH，n而与控制部30连接。
控制部30将第m行选择控制信号Vsel(m)输出至第m行选择用配线LV，m，并将该第m行选择控制信号Vsel(m)分别供给至第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N。M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)依次为有效值。控制部30具备移位寄存器，使M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)依次作为有效值输出。
控制部30将第n列选择控制信号Hsel(n)输出至第n列选择用配线LH，n，并将该第n列选择控制信号Hsel(n)供给至保持电路Hn。N个列选择控制信号Hsel(1)～Hsel(N)也依次为有效值。控制部30具备移位寄存器，使N个列选择控制信号Hsel(1)～Hsel(N)依次作为有效值输出。
另外，控制部30将放电控制信号Reset输出至放电用配线LR，并将该放电控制信号Reset分别供给至N个积分电路S1～SN。控制部30将保持控制信号Hold输出至保持用配线LH，并将该保持控制信号Hold分别供给至N个保持电路H1～HN。
控制部30以如上方式，对受光部10中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关SW1的开闭动作进行控制，并且对信号读取部20中的电压值的保持动作以及输出动作进行控制。由此，控制部30使与受光部10中的M×N个像素部P1，1～PM，N各自所包含的光电二极管PD中所产生的电荷的量相应的电压值作为帧数据而从信号读取部20反复输出。
校正处理部40获取从信号读取部20反复输出的各帧数据并进行校正处理，并输出该校正处理后的帧数据。关于该校正处理部40中的校正处理内容，将在后面详细叙述。
图2是本实施方式所涉及的固体摄像装置1所包含的像素部Pm，n、积分电路Sn以及保持电路Hn各自的电路图。此处，表示像素部Pm，n的电路图来代表M×N个像素部P1，1～PM，N，表示积分电路Sn的电路图来代表N个积分电路S1～SN，另外，表示保持电路Hn的电路图来代表N个保持电路H1～HN，。即表示与第m行第n列的像素部Pm，n以及第n列读取用配线LO，n相关的电路部分。
像素部Pm，n包括光电二极管PD以及读取用开关SW1。光电二极管PD的阳极端子接地，光电二极管PD的阴极端子经由读取用开关SW1而与第n列读取用配线LO，n连接。光电二极管PD产生与入射光强度相应的量的电荷，并将该产生的电荷存储于接合电容部中。读取用开关SW1从控制部30被供给通过第m行选择用配线LV，m的第m行选择控制信号。第m行选择控制信号对受光部10中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关SW1的开闭动作进行指示。
在该像素部Pm，n中，在第m行选择控制信号Vsel(m)为低电平时，读取用开关SW1打开，而使产生于光电二极管PD中的电荷不输出至第n列读取用配线LO，n，而是存储于接合电容部中。另一方面，在第m行选择控制信号Vsel(m)为高电平时，读取用开关SW1闭合，而使至此为止产生于光电二极管PD中且存储于接合电容部中的电荷经由读取用开关SW1，而被输出至第n列读取用配线LO，n。
第n列读取用配线LO，n与受光部10中的第n列的M个像素部P1，n～PM，n各自所包含的读取用开关SW1连接。第n列读取用配线LO，n将M个像素部P1，n～PM，n中的任意的像素部所含的光电二极管PD中产生的电荷经由该像素部所含的读取用开关SW1而进行读取，并传送至积分电路Sn。
积分电路Sn包括放大器A2、积分用电容元件C2以及放电用开关SW2。积分用电容元件C2以及放电用开关SW2相互并联连接，且被设置于放大器A2的输入端子与输出端子之间。放大器A2的输入端子与第n列读取用配线LO，n连接。放电用开关SW2从控制部30被供给经由放电用配线LR的放电控制信号Reset。放电控制信号Reset对N个积分电路S1～SN各自所包含的放电用开关SW2的开闭动作进行指示。
在该积分电路Sn中，在放电控制信号Reset为高电平时，放电用开关SW2闭合，而使积分用电容元件C2进行放电，使得从积分电路Sn输出的电压值被初始化。在放电控制信号Reset为低电平时，放电用开关SW2打开，而使输入至输入端的电荷存储于积分用电容元件C2中，使得与该存储电荷量相应的电压值从积分电路Sn输出。
保持电路Hn包含输入用开关SW31、输出用开关SW32以及保持用电容元件C3。保持用电容元件C3的一端接地。保持用电容元件C3的另一端经由输入用开关SW31而与积分电路Sn的输出端连接，并经由输出用开关SW32而与电压输出用配线Lout连接。输入用开关SW31从控制部30被供给经由保持用配线LH的保持控制信号Hold。保持控制信号Hold对N个保持电路H1～HN各自所包含的输入用开关SW31的开闭动作进行指示。输出用开关SW32从控制部30被供给经由第n列选择用配线LH，n的第n列选择控制信号Hsel(n)。第n列选择控制信号Hsel(n)对保持电路Hn所包含的输出用开关SW32的开闭动作进行指示。
在该保持电路Hn中，在保持控制信号Hold由高电平转为低电平时，输入用开关SW31由闭合状态转为打开状态，此时被输入至输入端的电压值被保持于保持用电容元件C3中。另外，在第n列选择控制信号Hsel(n)为高电平时，输出用开关SW32闭合，而使保持于保持用电容元件C3中的电压值输出至电压输出用配线Lout。
控制部30在输出与受光部10中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自的受光强度相对应的电压值时，通过放电控制信号Reset进行指示，使N个积分电路S1～SN各自所包含的放电用开关SW2暂时闭合后再打开，其后，通过第m行选择控制信号Vsel(m)进行指示，使受光部10中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关SW1在整个规定期间内闭合。控制部30在该规定期间内，通过保持控制信号Hold进行指示，使N个保持电路H1～HN各自所包含的输入用开关SW31由闭合状态转为打开状态。继而，控制部30在该规定期间之后，通过列选择控制信号Hsel(1)～Hsel(N)进行指示，使N个保持电路H1～HN各自所包含的输出用开关SW32依次仅在一定期间内闭合。控制部30对各行依次进行如上所述的控制。
其次，对本实施方式所涉及的固体摄像装置1的动作进行说明。本实施方式所涉及的固体摄像装置1中，在控制部30的控制下，M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)、N个列选择控制信号Hsel(1)～Hsel(N)、放电控制信号Reset以及保持控制信号Hold分别按照规定的时序进行电平变化，从而能够对入射至受光面10的光的像进行摄像而获得帧数据，进而能够通过校正处理部40而对帧数据进行校正。
图3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，由上而下依次表示：(a)放电控制信号Reset，其对N个积分电路S1～SN各自所包含的放电用开关SW2的开闭动作进行指示；(b)第1行选择控制信号Vsel(1)，其对受光部10中的第1行的N个像素部P1，1～P1，N各自所包含的读取用开关SW1的开闭动作进行指示；(c)第2行选择控制信号Vsel(2)，其对受光部10中的第2行的N个像素部P2，1～P2，N各自所包含的读取用开关SW1的开闭动作进行指示；以及(d)保持控制信号Hold，其对N个保持电路H1～HN各自所包含的输入用开关SW31的开闭动作进行指示。
另外，在该图中，进而接着依次表示：(e)第1列选择控制信号Hsel(1)，其对保持电路H1所含的输出用开关SW32的开闭动作进行指示；(f)第2列选择控制信号Hsel(2)，其对保持电路H2所含的输出用开关SW32的开闭动作进行指示；(g)第3列选择控制信号Hsel(3)，其对保持电路H3所含的输出用开关SW32的开闭动作进行指示；(h)第n列选择控制信号Hsel(n)，其对保持电路Hn所含的输出用开关SW32的开闭动作进行指示；以及(i)第N列选择控制信号Hsel(N)，其对保持电路HN所含的输出用开关SW32的开闭动作进行指示。
对第1行的N个像素部P1，1～P1，N各自所包含的光电二极管PD中产生且存储于接合电容部中的电荷以下述方式进行读取。在时刻t10前，使M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)、N个列选择控制信号Hsel(1)～Hsel(N)、放电控制信号Reset以及保持控制信号Hold分别为低电平。
在时刻t10至时刻t11的期间，从控制部30输出至放电用配线LR的放电控制信号Reset成为高电平，由此，在N个积分电路S1～SN各自中，放电用开关SW2闭合，而使得积分用电容元件C2进行放电。另外，在时刻t11之后的时刻t12至时刻t15的期间，从控制部30输出至第1行选择用配线LV，1的第1行选择控制信号Vsel(1)成为高电平，由此，受光部10中的第1行的N个像素部P1，1～P1，N各自所包含的读取用开关SW1闭合。
在该期间(t12～t15)内，在从时刻t13至时刻t14的期间，从控制部30输出至保持用配线LH的保持控制信号Hold为高电平，由此，在N个保持电路H1～HN各自中，输入用开关SW31闭合。
在期间(t12～t15)内，由于第1行的各像素部P1，n所含的读取用开关SW1闭合，各积分电路Sn的放电用开关SW2打开，因而各像素部P1，n的光电二极管PD中产生且存储于接合电容部中的电荷，会经由该像素部P1，n的读取用开关SW1以及第n列读取用配线LO，n，而被传送并存储于积分电路Sn的积分用电容元件C2。继而，从积分电路Sn的输出端输出与各积分电路Sn的积分用电容元件C2中所存储的电荷的量相应的电压值。
在该期间(t12～t15)内的时刻t14，通过保持控制信号Hold由高电平转为低电平，从而使得在N个保持电路H1～HN各自中，输入用开关SW31由闭合状态转为打开状态，此时将从积分电路Sn的输出端输出并输入至保持电路Hn的输入端的电压值保持于保持用电容元件C3中。
继而，在期间(t12～t15)之后，从控制部30输出至列选择用配线LH，1～LH，N的列选择控制信号Hsel(1)～Hsel(N)依次仅在一定期间内为高电平，由此，N个保持电路H1～HN各自所包含的输出用开关SW32依次仅在一定期间内闭合，使得各保持电路Hn的保持用电容元件C3所保持的电压值经由输出用开关SW32而依次被输出至电压输出用配线Lout。输出至该电压输出用配线Lout的电压值Vout是表示第1行的N个像素部P1，1～P1，N各自所包含的光电二极管PD中的受光强度的值。将从N个保持电路H1～HN分别输出至电压输出用配线Lout的电压值Vout，经由电压输出用配线Lout而输入至校正处理部40。
接着，对第2行的N个像素部P2，1～P2，N各自所包含的光电二极管PD中产生且存储于接合电容部中的电荷以如下方式进行读取。
在时刻t20至时刻t21的期间，从控制部30输出至放电用配线LR的放电控制信号Reset为高电平，由此，在N个积分电路S1～SN各自中，放电用开关SW2闭合，而使得积分用电容元件C2进行放电。另外，在时刻t21之后的时刻t22至时刻t25的期间，从控制部30输出至第2行选择用配线LV，2的第2行选择控制信号Vsel(2)为高电平，由此，受光部10中的第2行的N个像素部P2，1～P2，N各自所包含的读取用开关SW1闭合。
在该期间(t22～t25)内，在时刻t23至时刻t24的期间，从控制部30输出至保持用配线LH的保持控制信号Hold为高电平，由此，在N个保持电路H1～HN各自中，输入用开关SW31闭合。
继而，在期间(t22～t25)之后，从控制部30输出至列选择用配线LH，1～LH，N的列选择控制信号Hsel(1)～Hsel(N)依次仅在一定期间内为高电平，由此，N个保持电路H1～HN各自所包含的输出用开关SW32依次仅在一定期间内闭合。
以如上方式，将表示第2行的N个像素部P2，1～P2，N各自所包含的光电二极管PD中的受光强度的电压值Vout输出至电压输出用配线Lout。将分别从N个保持电路H1～HN输出至电压输出用配线Lout的电压值Vout，经由电压输出用配线Lout而输入至校正处理部40。
接着以上针对第1行以及第2行的动作，之后，对第3行至第M行进行相同的动作，而获得表示1次的摄像所得到的图像的帧数据。另外，若针对第M行的动作结束，则再次从第1行开始进行相同的动作，获得表示下一个的图像的帧数据。如此，通过在一定周期内重复相同的动作，使表示受光部10所接收的光的像的二维强度分布的电压值Vout输出至电压输出用配线Lout，从而反复获得帧数据。将该帧数据输入至校正处理部40。
但是，在第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关SW1闭合的期间，将第m行的各像素部Pm，n的光电二极管PD中产生且存储于接合电容部的电荷，经由该像素部Pm，n的读取用开关SW1以及第n列读取用配线LO，n，而传送至积分电路Sn的积分用电容元件C2中。此时，第m行的各像素部Pm，n的光电二极管PD的接合电容部的存储电荷被初始化。
然而，当某第n列读取用配线LO，n在中途位置产生断线时，该第n列的M个像素部P1，n～PM，n中的位于相对于积分电路Sn更远离断线位置处的像素部未与积分电路Sn连接，因而无法将电荷传送至积分电路Sn，因此无法通过该电荷传送而使光电二极管PD的接合电容部的存储电荷初始化。在如此状态下，使在该像素部中与光入射相对应而产生于光电二极管中的电荷，存储于该光电二极管的接合电容部中，当超过饱和电平时，溢出至相邻两边的列的像素部，使得连续3列的像素部产生缺陷线。
因此，本实施方式所涉及的固体摄像装置1中，校正处理部40获取从信号读取部20反复输出的各帧数据，并对该帧数据进行以下的校正处理。
以下，使读取用配线LO，1～LO，N中的任意的第n1列读取用配线LO，n1为断线。继而，将第n1列的M个像素部P1，n1～PM，n1中的因读取用配线LO，n1的断线而未与信号读取部20连接的缺陷线上的像素部设为像素部Pm1，n1。另外，将位于第n1列的相邻的第n2列且与像素部Pm1，n1邻接的邻接线上的像素部设为像素部Pm1，n2。此处，m1为1以上M以下的整数，n1、n2为1以上N以下的整数，n1与n2的差为1。
校正处理部40将从信号读取部20输出的帧数据中与像素部Pm1，n2对应的电压值，依照以该电压值为输入变量的函数式进行转换并进行校正。此时，校正处理部40可使用任意的函数式作为上述的函数式，但较为简便的是使用多项式。另外，校正处理部40能够使用下述值作为上述多项式的系数，该值是基于与既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2对应的电压值的入射光强度依存性而确定的值。
另外，优选，校正处理部40在读取用配线LO，1～LO，N中的任意的多条读取用配线断线时，分别根据该断线了的多条读取用配线，设定上述系数，来对帧数据中与像素部Pm1，n2对应的电压值进行校正。
进而，校正处理部40基于与邻接线上的像素部Pm1，n2对应的电压值的校正后的值，来确定帧数据中与缺陷线上的像素部Pm1，n1对应的电压值。在进行该确定之时，优选基于与相邻两边的邻接线上的像素部Pm1，n2对应的电压值而进行内推计算，从而进行确定。例如，也能够求出与相邻两边的邻接线上的像素部Pm1，n2对应的电压值的平均值。
继而，校正处理部40输出帧数据，该帧数据是以上述方式对与邻接线上的像素部Pm1，n2以及缺陷线上的像素部Pm1，n1各自对应的电压值进行校正后的帧数据。
以下，对与邻接线上的像素部Pm1，n2对应的电压值的校正处理进行进一步详细的说明。
图4是表示从信号读取部20输出的帧数据中与正常线以及邻接线各自的像素部对应的电压值的关系的图。此处，向整个受光部10入射同样强度的光，使该入射光强度变化，求出与邻接线上的像素部对应的电压值V1以及与正常线上的像素部对应的电压值V2之间的关系，并在图中以实线表示。在图中，用虚线表示“V2＝V1”的线。在此，该电压值V1、V2是暗区(dark)校正后的值。所谓正常线，不是指读取用配线产生断线的缺陷线，也不是指从缺陷线上的像素部流入有电荷的邻接线。
如该图所示，与正常线上的像素部对应的电压值V2通常如下述(1)式所示，且用将与邻接线上的像素部对应的电压值V1作为输入变量的函数来表示。另外，简单的是如下述(2)式所示，与正常线上的像素部对应的电压值V2用将与邻接线上的像素部对应的电压值V1作为输入变量的例如四次多项式来表示。
图4中，由于使同样的强度的光入射至整个受光部10，因而与邻接线上的像素部对应的电压值V1若没有从缺陷线上的像素部流入电荷等，则应该等于与正常线上的像素部对应的电压值V2，然而，由于从缺陷线上的像素部流入电荷等，因而会成为不同的值。
在此，当入射相同的强度的光时，将(1)式定义为：使与邻接线上的像素部对应的电压值为V1，使与正常线上的像素部对应的电压值为V2，对V1和V2赋予关系的式子。更具体而言，作为多项式的(2)式，在检查制品时预先确定系数a～e。即在邻接线上的像素部中已获得电压值V1的情况下，将V1代入至(2)式中而求出V2。(1)式以及(2)式最终是表示照射同样的强度的光时的邻接线与正常线上的像素部所输出的电压值的关系的式子，因此将(3)式设为由邻接线上的像素部的电压值V1而求出校正值V1′的式子。
具体而言，如图4所示，当与邻接线上的像素部对应的电压值为V1时，通过(1)式(更具体而言，通过已确定系数的(2)式)而求出的值V2，由于在没有从缺陷线上的像素部流入电荷等的情况下，与邻接线上的像素部对应的电压值为V1的值，因而采用该电压值V2作为校正值(V1′)。
即将(1)式以及(2)式考虑为对邻接线的电压值与正常线的电压值赋予关系的式子，由邻接线的电压值来求出正常线的电压值，并将该正常线的电压值作为没有从缺陷线上的像素部流入电荷等的情况下的邻接线的电压值。
[数1]
V2＝f(V1) … (1)
[数2]
V2＝aV1 4+bV1 3+cV1 2+dV1+e  … (2)
如此，将从信号读取部20输出的帧数据中与邻接线上的像素部Pm1，n2对应的电压值V1，根据将该电压值作为输入变量的下述(3)式的多项式进行转换并进行校正。继而，校正处理部40基于该校正后的电压值V1′，来确定与缺陷线上的像素部Pm1，n1对应的电压值。
[数3]
V1′＝aV1 4+bV1 3+cV1 2+dV1+e  … (3)
校正处理部40在进行以上的处理之时，优选，预先对从信号读取部20输出的帧数据中的与各像素部对应的电压值进行暗区校正。另外，校正处理部40可以利用模拟处理来进行以上的处理，但优选将从信号读取部20输出的帧数据进行数字转换后进行数字处理，且优选具备将帧数据作为数字值存储的帧存储器。
校正处理部40为了进行以上的处理，优选具备存储部，该存储部预先存储读取用配线LO，1～LO，N中的断线了的读取用配线、以及该断线了的读取用配线的断线位置。进而优选，能够从外部将固体摄像装置1的制造过程中或者制造后的检查中所得到的断线信息存储于上述的存储部中。
另外，校正处理部40也可以与受光部10、信号读取部20以及控制部30一体地设置。在此情况下，优选，固体摄像装置1的整体在半导体基板上集成化。另外，相对于与受光部10、信号读取部20以及控制部30一体地设置，也可以与受光部10、信号读取部20以及控制部30分开而另外设置校正处理部40。在此情况下，校正处理部40可以通过例如计算机来实现。
如以上说明，本实施方式所涉及的固体摄像装置1、或者对从固体摄像装置1的信号读取部20输出的帧数据进行校正的方法中，对帧数据中与邻接线上的像素部Pm1，n2对应的电压值，基于函数式来进行校正。即对与邻接线上的像素部Pm1，n2对应的电压值进行校正时，无需使用与正常线上的像素部对应的电压值。因此，与专利文献1中记载的发明相比，在本实施方式中，在校正后的图像中，在缺陷线附近的分辨率变高。
在此，由信号读取部20进行的帧数据的输出动作与由校正处理部40进行的校正处理可以交替进行，也可以并列地进行。在前者的情况下，在由信号读取部20进行的帧数据Fk的输出动作之后，由校正处理部40进行帧数据Fk的校正处理，并在该校正处理结束之后，将下一个帧数据Fk+1从信号读取部20输出至校正处理部40。另一方面，在后者的情况下，在由信号读取部20进行的帧数据Fk的输出动作之后，由校正处理部40进行帧数据Fk的校正处理，并在与该校正处理的期间至少一部分重叠的期间内，将下一个帧数据Fk+1从信号读取部20输出至校正处理部40。
另外，电荷从缺陷线上的像素部漏出至邻接线上的像素部，是相对于缺陷线的两侧的邻接线上的像素部而产生的。因此，优选，利用之前的帧数据的电压值，来对缺陷线的两侧的邻接线上的像素部进行校正。其中，当对在一侧与缺陷线邻接的邻接线上的像素部的电压值、以及在相同侧进一步邻接的正常线上的像素部的电压值进行组合(相加)并进行读取时，仅对在另一侧与缺陷线邻接的邻接线上的像素部的电压值，利用之前的帧数据的电压值来进行校正。在此情况下，也可获得与专利文献1中记载的发明相比更高的分辨率。
其次，对本发明所涉及的固体摄像装置的其它的实施方式进行说明。图5是其它的实施方式所涉及的固体摄像装置2的构成图。该固体摄像装置2具备受光部10A、10B、信号读取部20A、20B、控制部30、校正处理部40以及缓冲部50A、50B。另外，在用作X射线平板的情况下，在固体摄像装置2的受光面10A、10B上层叠闪烁器面板。
固体摄像装置2所包含的受光部10A、10B分别与固体摄像装置1所包含的受光部10相同。另外，固体摄像装置2所包含的信号读取部20A、20B分别与固体摄像装置1所包含的信号读取部20相同。
固体摄像装置2所包含的控制部30为：将第m行选择控制信号Vsel(m)输出至第m行选择用配线LV，m，并将该第m行选择控制信号Vsel(m)供给至受光部10A、10B各自所包含的第m行像素部Pm，1～Pm，N。控制部30将应供给至信号读取部20A所包含的各保持电路Hn的第n列选择控制信号Hsel(n)输出至第n列选择用配线LHA，n，并且将应供给至信号读取部20B所包含的各保持电路Hn的第n列选择控制信号Hsel(n)输出至第n列选择用配线LHB，n。
另外，控制部30将应供给至信号读取部20A、20B各自所包含的各积分电路Sn的放电控制信号Reset输出至放电用配线LR。控制部30将应供给至信号读取部20A、20B各自所包含的各保持电路Hn的保持控制信号Hold输出至保持用配线LH。
控制部30以如上方式，对受光部10A、10B各自中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关SW1的开闭动作进行控制，并且对信号读取部20A、20B中的电压值的保持动作以及输出动作进行控制。由此，控制部30可使与受光部10A、10B各自中的M×N个像素部P1，1～PM，N各自所包含的光电二极管PD中产生的电荷的量相应的电压值，作为帧数据而从信号读取部20A、20B反复输出。
如此，固体摄像装置2通过具有多组受光部以及信号读取部，从而能够扩大受光区域，或者能够使像素数增加。另外，可以使多个信号读取部相互并列地进行动作，从而可以高速读取像素数据。
再者，缓冲部为用于从多组的受光部以及信号读取部的各组向校正处理部传送信号的信号输出部。受光部以及信号读取部的各组可以分别形成于不同的半导体基板上，在此情况下，校正处理部可以形成于形成有受光部以及信号读取部的任意的半导体基板上，或者进而可以形成于另外的半导体基板上。另外，缓冲部可以仅由缓冲放大器所构成。
校正处理部40输入从信号读取部20A所包含的各保持电路Hn依次输出至电压输出用配线Lout，A并经由缓冲部50A的电压值，并且输入从信号读取部20B所包含的各保持电路Hn依次输出至电压输出用配线Lout，B并经由缓冲部50B的电压值。继而，校正处理部40获取从信号读取部20A、20B反复输出的各帧数据并进行校正处理，并且输出该校正处理后的帧数据。
该校正处理部40中的处理内容与上述内容相同。其中，缓冲部50A与缓冲部50B的动作特性未必一致，有时即使输入电压值相同，输出电压值也不同。因此，校正处理部40在受光部20A所包含的任意列的读取用配线产生断线的情况下，优选使用系数a～e，该系数a～e是基于与该受光部20A所包含的既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部(正常线)对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2(邻接线)对应的电压值的入射光强度依存性而确定的值。
同样地，在校正处理部40中，在受光部20B所包含的任意列的读取用配线产生断线的情况下，优选使用系数a～e，该系数a～e是基于与该受光部20B所包含的既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部(正常线)对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2(邻接线)对应的电压值的入射光强度依存性而确定的值。
本实施方式所涉及的固体摄像装置1、或者对从固体摄像装置1的信号读取部20输出的帧数据进行校正的方法，可以适用于X射线CT装置中。因此，其次对具备本实施方式所涉及的固体摄像装置1的X射线CT装置的实施方式进行说明。
图6是本实施方式所涉及的X射线CT装置100的构成图。该图所示的X射线CT装置100中，X射线源(X射线输出部)106朝向被摄体产生X射线。从X射线源106产生的X射线的辐射场被1次狭缝板106b控制。X射线源106内置有X射线管，通过对该X射线管的管电压、管电流以及通电时间等的条件进行调整，来控制朝向被摄体的X射线照射量。X射线摄像器107内置有具备二维排列的多个像素部的CMOS固体摄像装置，对通过被摄体的X射线像进行检测。在X射线摄像器107的前方，设置有限制X射线入射区域的2次狭缝板107a。
旋转臂104以使X射线源106以及X射线摄像器107相对的方式而保持X射线源106以及X射线摄像器107，并使其在全景断层摄影时围绕被摄体的周围进行旋转。另外，设置有滑动机构113，该滑动机构113用于在线性断层摄影时，使X射线摄像器107相对于被摄体而直线移位。旋转臂104由构成旋转平台的臂马达110所驱动，其旋转角度由角度传感器112来检测。另外，臂马达110搭载于XY平台114的可动部上，可在水平面内任意调整旋转中心。臂马达110以及XY平台构成旋转驱动装置103。如此，使内置于X射线源106以及X射线摄像器107中的固体摄像装置1、2，通过各种移动机构104、110、114、113而相对于被摄体相对移动。
将从X射线摄像器107输出的图像信号通过AD转换器120而转换为例如10位(＝1024阶(level))的数字数据，并暂时被存入CPU(中央处理装置)121，之后，被储存于帧存储器122中。根据帧存储器122中所储存的图像数据，通过规定的运算处理而再生出沿着任意的断层面的断层图像。将再生的断层图像输出至视频存储器124中，并通过DA转换器125而被转换为模拟信号，之后，由CRT(阴极射线管)等的图像显示部126进行显示，以供各种诊断。
在CPU121上连接有信号处理所需的工作存储器123，进而连接有具备面板开关以及X射线照射开关等的操作面板119。另外，CPU121分别连接于对臂马达110进行驱动的马达驱动电路111、对1次狭缝板106b以及2次狭缝板107a的开口范围进行控制的狭缝控制电路115、116、以及对X射线源106进行控制的X射线控制电路118，进而输出用于对X射线摄像器107进行驱动的时钟信号。
X射线控制电路118可以基于被X射线摄像器107所摄像的信号，来反馈控制朝向被摄体的X射线照射量。
以如上方式而构成的X射线CT装置100中，X射线摄像器107相当于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的受光部10、信号读取部20以及控制部30，且在受光部10的前面设置有闪烁器面板。另外，CPU121以及工作存储器123相当于本实施方式所涉及的固体摄像装置1的校正处理部40。
X射线CT装置100具备本实施方式所涉及的固体摄像装置1，而且具备CPU121来作为基于从固体摄像装置输出的校正处理后的帧数据而生成被摄体的断层图像的图像解析部，因此，能够获得缺陷线附近的分辨率较高的断层图像。若在厚度方向上重叠该帧数据，则能够生成三维图像数据，但也可以根据帧数据中的亮度，将具有该亮度的规定的组织的颜色应用于具有该亮度的像素。尤其在X射线CT装置中，由于短期间内连续地获取大量(例如300条)的帧数据，并且固体摄像装置1对受光部10的入射光量会在每个帧上变动，因而从缺陷线上的像素部溢出至邻接线上的像素部的电荷的量会在每个帧上变动。在如此的X射线CT装置中，通过具备本实施方式所涉及的固体摄像装置1，从而能够对帧数据进行有效的校正。在此，X射线CT装置100也可以具备固体摄像装置2来代替固体摄像装置1。

Claims (9)

1.一种固体摄像装置，其特征在于，
将M、N设为2以上的整数，m设为1以上M以下的各整数，n设为1以上N以下的各整数，m1设为1以上M以下的整数，n1、n2设为1以上N以下的整数，
所述固体摄像装置具备：
受光部，二维排列有M×N个像素部P1，1～PM，N，该像素部P1，1～PM，N被排列成M行N列，且该像素部P1，1～PM，N分别包含有产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管以及与该光电二极管连接的读取用开关；
读取用配线LO，n，其与所述受光部中的第n列的M个像素部P1，n～PM，n各自所包含的读取用开关连接，且经由该像素部所包含的读取用开关而读取所述M个像素部P1，n～PM，n中的任意的像素部所包含的光电二极管中产生的电荷；
信号读取部，其分别与所述读取用配线LO，1～LO，N连接，保持与经由所述读取用配线LO，n输入的电荷的量相应的电压值，并依次输出该保持的电压值；
控制部，其对所述受光部中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关的开闭动作进行控制，并且对所述信号读取部中的电压值的输出动作进行控制，将与所述受光部中的M×N个像素部P1，1～PM，N各自所包含的光电二极管中产生的电荷的量相应的电压值作为帧数据，而从所述信号读取部反复输出；以及
校正处理部，其获取从所述信号读取部反复输出的各帧数据并进行校正处理，
所述校正处理部为：
在所述读取用配线LO，1～LO，N中的任意的第n1列读取用配线LO，n1断线时，将第n1列的M个像素部P1，n1～PM，n1中因所述读取用配线LO，n1的断线而未与所述信号读取部连接的像素部设为像素部Pm1，n1，并将位于第n1列的相邻的第n2列且与像素部Pm1，n1邻接的像素部设为像素部Pm1，n2，
对从所述信号读取部输出的帧数据中与像素部Pm1，n2中所包含的光电二极管中产生的电荷的量对应的电压值，根据将该电压值作为输入变量的函数式进行转换并进行校正，
并且基于与像素部Pm1，n2对应的电压值的校正后的值，确定所述帧数据中与像素部Pm1，n1对应的电压值。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述校正处理部使用多项式作为所述函数式，
使用下述值作为所述多项式的系数，该值是基于与既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2对应的电压值的入射光强度依存性而被确定的值。
3.如权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述校正处理部在所述读取用配线LO，1～LO，N中的任意的多条读取用配线断线时，根据该断线了的多条读取用配线而分别设定所述系数，来对帧数据中与像素部Pm1，n2对应的电压值进行校正。
4.如权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于，
具备多组所述受光部以及所述信号读取部，
所述校正处理部中使用的系数，在多个所述受光部中的任意的受光部所包含的任意列的读取用配线断线时，基于与该受光部所包含的既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2对应的电压值的入射光强度依存性而被确定。
5.一种X射线CT装置，其特征在于，具备：
X射线输出部，其朝向被摄体输出X射线；
如权利要求1所述的固体摄像装置，其接收从所述X射线输出部输出并经由所述被摄体而到达的X射线并进行摄像；
移动机构，其使所述X射线输出部以及所述固体摄像装置相对于所述被摄体相对移动；以及
图像解析部，其输入从所述固体摄像装置输出的校正处理后的帧数据，并基于该帧数据而生成所述被摄体的断层图像。
6.一种帧数据校正方法，其特征在于，
是对从固体摄像装置输出的帧数据进行校正的方法，
将M、N设为2以上的整数，m设为1以上M以下的各整数，n设为1以上N以下的各整数，m1设为1以上M以下的整数，n1、n2设为1以上N以下的整数，
所述固体摄像装置具备：
受光部，二维排列有M×N个像素部P1，1～PM，N，该像素部P1，1～PM，N被排列成M行N列，且该像素部P1，1～PM，N分别包含有产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管以及与该光电二极管连接的读取用开关；
读取用配线LO，n，其与所述受光部中的第n列的M个像素部P1，n～PM，n各自所包含的读取用开关连接，且经由该像素部所包含的读取用开关而读取所述M个像素部P1，n～PM，n中的任意的像素部所包含的光电二极管中产生的电荷；
信号读取部，其分别与所述读取用配线LO，1～LO，N连接，保持与经由所述读取用配线LO，n输入的电荷的量相应的电压值，并依次输出该保持的电压值；以及
控制部，其对所述受光部中的第m行的N个像素部Pm，1～Pm，N各自所包含的读取用开关的开闭动作进行控制，并且对所述信号读取部中的电压值的输出动作进行控制，将与所述受光部中的M×N个像素部P1，1～PM，N各自所包含的光电二极管中产生的电荷的量相应的电压值作为帧数据，而从所述信号读取部反复输出，
所述帧数据校正方法为：
在所述读取用配线LO，1～LO，N中的任意的第n1列读取用配线LO，n1断线时，将第n1列的M个像素部P1，n1～PM，n1中因所述读取用配线LO，n1的断线而未与所述信号读取部连接的像素部设为像素部Pm1，n1，并将位于第n1列的相邻的第n2列且与像素部Pm1，n1邻接的像素部设为像素部Pm1，n2，
对从所述信号读取部输出的帧数据中与像素部Pm1，n2中所包含的光电二极管中产生的电荷的量对应的电压值，根据将该电压值作为输入变量的函数式进行转换并进行校正，
并且基于与像素部Pm1，n2对应的电压值的校正后的值，来确定所述帧数据中与像素部Pm1，n1对应的电压值。
7.如权利要求6所述的帧数据校正方法，其特征在于，
使用多项式作为所述函数式，
使用下述值作为所述多项式的系数，该值是基于与既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2对应的电压值的入射光强度依存性而被确定的值。
8.如权利要求7所述的帧数据校正方法，其特征在于，
在所述读取用配线LO，1～LO，N中的任意的多条读取用配线断线时，根据该断线了的多条读取用配线而分别设定所述系数，来对帧数据中与像素部Pm1，n2对应的电压值进行校正。
9.如权利要求7所述的帧数据校正方法，其特征在于，
所述固体摄像装置具备多组所述受光部以及所述信号读取部，
在多个所述受光部中的任意的受光部中所包含的任意列的读取用配线断线时，基于与该受光部所包含的既非像素部Pm1，n1又非像素部Pm1，n2的像素部对应的电压值的入射光强度依存性、以及与像素部Pm1，n2对应的电压值的入射光强度依存性，而求出所述系数。
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