CN108370424A - 成像元件、驱动方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及能够以低电压和低功耗进行稳定的驱动并且还能够确保检测期间的足够的时间分辨率的成像元件、驱动方法和电子设备。光检测器设有像素阵列部，所述像素阵列部包括多个第一像素和第二像素。各个所述第一像素包括：光电转换部，其对入射光进行光电转换；浮动扩散部，其生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压；和传输部，其将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部。从各个所述第一像素间歇地读出信号。此外，连续监测来自所述第二像素的输出，以检测光的入射。本技术适用于辐射计数器。

Description

成像元件、驱动方法和电子设备
技术领域
本技术涉及成像元件、驱动方法和电子设备，尤其涉及能够以低电压和低功耗进行稳定的驱动并且还能够确保检测的时间分辨率的成像元件、驱动方法和电子设备。
背景技术
当前，对入射到检测器上的辐射剂量进行计数同时以入射光子为单位进行单独的能量分离的辐射计数(光子计数)被应用于诸如测量仪、正电子发射断层扫描(positronemission tomography:PET)和伽马相机等各种领域。
通常，使用闪烁体和光电倍增管作为检测器，并对入射到检测器上的辐射载流子(radiation carriers)的能量和数量进行计数。
如果一个或多个辐射光子入射到闪烁体上，则闪烁体发光，并且释放与辐射能量成比例的光量的可见光的脉冲(在下文中，有时称为发光脉冲)。
每当辐射光子入射到闪烁体时就会发出这种发光脉冲，并由光电倍增管感测。
这里，闪烁体被分隔壁覆盖，其中只有面向光电倍增管的表面被设置为开口状态。分隔壁阻挡来自外部的可见光的进入，并且优选地反射从内部产生的光，并使全部光入射到光电倍增管上。
在包括闪烁体和光电倍增管的辐射计数器中，光电倍增管将发光脉冲转换成电子，并对该电子进行放大以产生模拟电脉冲。
模拟电脉冲的脉冲高度与闪烁体的光发射量(即，辐射的能量)成比例。然后，每当一个辐射光子入射时，就输出独立的脉冲；因此，辐射计数器可以通过对脉冲数进行计数来求出入射的辐射光子的数量。
在上述辐射计数器中，检测电路对脉冲进行放大和整形以将该脉冲改变为具有适度延迟的模拟波，并且利用模数(A/D)转换器将该模拟波转换成数字值。由此，辐射计数器可以将各入射的辐射光子的能量导出为数字值。
辐射计数器内的数字处理电路对在预定时间段内获得的检测电路的输出结果进行累积，并且导出辐射光子的能谱。这示出了辐射计数器捕获的每个能量的辐射光子的存在比率。由此，辐射计数器可以识别辐射源，并且可以对直接从已知辐射源入射的辐射和在途中散射且已失去一些能量的辐射进行分离。
另外，作为辐射计数器，还提出了其中组合有闪烁体和成像元件的辐射计数器(例如，参见专利文献1)。在该辐射计数器中，成像元件用作辐射的检测器，并且对辐射载流子的能量和数量进行计数。
[引用文献列表]
[专利文献]
专利文献1：JP 2015-76773A
发明内容
[技术问题]
另一方面，对于像上述那些辐射计数器，使用闪烁体和光电倍增管的辐射计数器是主流。然而，光电倍增管价格昂贵，而且不适合小型轻量化，并且具有易受磁场影响的性质。
因此，还提出了代替光电倍增管，使用雪崩光电二极管(avalanche photodiode:APD)或硅光电倍增管(silicon photomultiplier:SiPM)的阵列或上述成像元件的辐射计数器。
然而，在使用APD的辐射计数器中，输出信号非常微弱，并且还存在由于温度而导致的显著的输出变化；因此，这种辐射计数器很可能受到外部环境的影响。此外，在使用SiPM的辐射计数器中，需要高电场，因此暗电流很大，并且由于后脉冲、串扰等而使得本底噪声很大。
此外，在APD和SiPM中都使用高电压，因此需要附加的电源电路，并且输出是模拟信号。因此，需要在外部附加地安装放大器、积分电路和A/D转换电路，并且在信号传输的过程中计数器很可能受到外部噪声的影响。
此外，在使用成像元件的辐射计数器中，难以确保用于检测由入射辐射产生的发光脉冲的足够的时间分辨率。
鉴于这种情况而完成了本技术，其能够以低电压和低功耗进行稳定的驱动，并且还能够确保检测的时间分辨率。
[解决问题的技术方案]
根据本技术的第一方面，一种成像元件包括：像素阵列部，所述像素阵列部包括多个第一像素和第二像素。各个所述第一像素包括：第一光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换；浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压；和传输部，其构造成将所述电荷从所述第一光电转换部传输到所述浮动扩散部。所述第二像素构造成检测光的入射。从所述多个第一像素中的每一个间歇地进行与所述电压相对应的信号的读出，以及连续监测所述第二像素的输出。
所述成像元件还可以包括事件检测部，其构造成基于所述第二像素的输出来输出与所述第二像素上的光的入射同步的信号。
所述成像元件还可以包括驱动部，其构造成根据来自所述事件检测部的信号的输出来控制来自所述第一像素的信号的读出。
所述驱动部可以根据来自所述事件检测部的信号的输出来控制所述传输部，以使通过所述光电转换获得的所述电荷传输到所述浮动扩散部，并且可以控制来自所述第一像素的信号的读出。
所述成像元件还可以包括检测部，其构造成基于从所述第一像素读出的信号来生成表示入射到所述第一像素上的光的光量的数字信号。
所述成像元件还可以包括输出部，其构造成基于针对所述多个第一像素中的每一个获得的所述数字信号来计算入射到所述像素阵列部上的光的光量。
所述第一像素还可以包括第一放大部，其构造成输出与通过所述浮动扩散部生成的电压相对应的信号，和选择部，其构造成根据控制而进入导通状态或非导通状态，并且在进入所述导通状态时将从所述第一放大部输出的信号输出到所述检测部。
所述第二像素可以包括第二光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，和第二放大部，其构造成输出与通过所述第二光电转换部的所述光电转换获得的电荷相对应的信号。
所述第一像素可以是非倍增型像素，并且所述第二像素可以是倍增型像素。
所述第二像素的受光面可以大于所述第一像素的受光面。
根据本技术的第一方面，提供了一种用于驱动成像元件的驱动方法，所述成像元件包括像素阵列部，所述像素阵列部包括多个第一像素和第二像素。各个所述第一像素包括：光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换；浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和；传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部。所述第二像素构造成检测光的入射。所述驱动方法包括：连续监测所述第二像素的输出并基于所述第二像素的所述输出来检测所述第二像素上的光的入射的步骤；和周期性地使所述第一像素复位，并根据所述第二像素上的光的入射的检测来控制与来自所述第一像素的电压相对应的信号的读出的步骤。
根据本技术的第一方面，在包括像素阵列部的成像元件中，所述像素阵列部包括：多个第一像素和第二像素。各个所述第一像素包括：光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换；浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部。所述第二像素构造成检测光的入射；连续监测所述第二像素的输出并且基于所述第二像素的输出来检测所述第二像素上的光的入射；并且周期性地使所述第一像素复位，并根据所述第二像素上的光的入射的检测来控制与来自所述第一像素的电压相对应的信号的读出。
根据本技术的第二方面，一种电子设备包括：像素阵列部，所述像素阵列部包括多个第一像素和第二像素。各个所述第一像素包括：光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换；浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压；和传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部。所述第二像素构造成检测光的入射。从所述多个第一像素中的每一个间歇地进行与所述电压相对应的信号的读出，以及连续监测所述第二像素的输出。
根据本技术的第二方面，电子设备设有：像素阵列部，所述像素阵列部包括多个第一像素和第二像素。各个所述第一像素包括：光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换；浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压；和传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部。所述第二像素构造成检测光的入射。从所述多个第一像素中的每一个间歇地进行与所述电压相对应的信号的读出，以及连续监测所述第二像素的输出。
[发明的有益效果]
根据本技术的第一方面和第二方面，可以以低电压和低功耗进行稳定的驱动，并且还可以确保检测的时间分辨率。
附图说明
图1是示出了辐射计数装置的构成例的图。
图2是示出了辐射计数装置的构成例的图。
图3是说明像素输出的图。
图4是说明辐射计数装置的操作的例子的图。
图5是示出了用于测量光量的像素的构成例的图。
图6是示出了在辐射计数期间像素的驱动例的图。
图7是示出了在辐射计数期间像素的驱动例的图。
图8是示出了在辐射计数期间像素的驱动例的图。
图9是示出了设计为专用于发光事件检测的像素的构成例的图。
图10是示出了比较器的构成例的图。
图11是示出了像素的布局例的图。
图12是示出了在辐射计数期间像素和比较器的驱动例的图。
图13是示出了设计为专用于发光事件检测的像素的另一个构成例的图。
图14是示出了设计为专用于发光事件检测的像素的另一个构成例的图。
图15是示出了光检测器的构成例的图。
图16是示出了辐射计数装置的另一个构成例的图。
图17是示出了光检测器的另一个构成例的图。
图18是说明将本技术应用于流式细胞仪的例子的图。
图19是说明事件检测、曝光和读出的图。
图20是示出了光检测器的构成例的图。
具体实施方式
在下文中，参照附图对本技术适用的实施方案进行说明。
<第一实施方案>
<辐射计数装置的构成例>
本技术使得能够高精度地检测辐射计数等的微弱脉冲光的光量和入射时机。特别地，根据本技术，当检测微弱脉冲光的光量和入射时机时，可以以低电压和低功耗进行稳定的驱动，并且还可以确保足够的时间分辨率。
例如，本技术可以适用于诸如辐射计数器和流式细胞仪、PET等的核医学诊断装置等各种电子设备。在下文中，首先，使用本技术适用于辐射计数器的情况作为例子进行说明。
本技术适用的辐射计数器可以准确地进行辐射计数、尺寸小且重量轻、能够抵抗环境变化并且可以以低电压和低功耗进行稳定的驱动。此外，辐射计数器还可以充分确保检测的时间分辨率，并且还可以用于诸如PET等核医学诊断装置的一致计数。
图1和图2是示出了作为本技术适用的辐射计数器的辐射计数装置的实施方案的构成例的图。需要指出的是，图1示出了辐射计数装置11的断面图，图2示出了辐射计数装置11的立体图。此外，在图1和图2之间对应的部分用相同的附图标记表示。
辐射计数装置11包括受光部21和数据处理部22。
受光部21包括闪烁体31、分隔壁32和光检测器33。需要指出的是，在图2中省略了分隔壁32的图示。
如果辐射入射，则闪烁体31产生光子。例如，闪烁体31含有Lu2SiO5:Ce(LSO)，并且加工成2毫米(mm)见方的柱状。
分隔壁32覆盖闪烁体31并遮挡可见光。然而，在分隔壁32中，只有面向光检测器33的表面被开口。此外，例如，分隔壁32优选含有诸如铝等反射光的反射性物质。由此，可以使在闪烁体31中产生的大部分光子入射到光检测器33中。
例如，光检测器33包括诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等固态成像元件，并且检测从闪烁体31入射的光并生成数字信号。
光检测器33具有面向闪烁体31的受光面，并且在受光面上多个(例如，100×100)像素电路41设置成二维格子状。此外，在光检测器33的受光面上，在阵列中插入一行具有至少与像素电路41的用途不同的用途的像素电路42。例如，像素电路41和像素电路42被设计为非倍增型像素。
在图2所示的例子中，水平方向和垂直方向分别取为图2中的x方向和y方向，并且多个像素电路设置为沿x方向和y方向排列在受光面上。需要指出的是，这里，多个像素电路中的仅一些像素电路标记有附图标记；在由受光面上的四边形所示的像素电路中，用斜线标记的像素电路示出为像素电路42，未用斜线标记的像素电路示出为像素电路41。
因此，在该例子中，可以看出，在像素电路的阵列内插入有包括沿x方向排列的像素电路42的一个像素行。需要指出的是，在下文中，像素电路41可以简称为像素41，像素电路42可以简称为像素42。
光检测器33经由信号线43将由像素41或像素42接收从闪烁体31入射的光并对其进行光电转换而获得的数字信号供给到数据处理部22。
数据处理部22对从光检测器33供给的数字信号进行处理，以进行辐射计数。此外，数据处理部22记录入射到闪烁体31的辐射的时间戳(time stamp)、研究与辐射入射到闪烁体31相对应产生的发光脉冲的光量，并且评估辐射的能量。
这里，时间戳表示辐射入射到闪烁体31的时刻，并且基于来自像素42的输出而生成。此外，基于来自像素41的输出进行发光脉冲的光量的导出。
需要指出的是，在光检测器33的受光面上插入像素42的方法(即，像素42的排列)可以是任意类型的；例如，可以插入多行像素42。然而，为了使用于测量光量的像素41可以接收大量的光，在光检测器33的整个受光面中像素42的占据面积可以被设置为小于或等于受光面的一半，优选小于或等于受光面的1/4。
此外，优选通过具有适当折射率的光学粘合剂使闪烁体31和光检测器33粘合在一起。此外，也可以在闪烁体31与光检测器33之间插入使用玻璃纤维等的导光体。
此外，通过在图2中的x方向和y方向上平铺(排列)闪烁体31和光检测器33的组，可以产生PET、伽马相机等具有空间分辨率的辐射计数器。
另一方面，在辐射计数中，如图1所示，例如，测量含有例如由被光电吸收在闪烁体31中的一个辐射载流子L11产生的数千个光子L12的微弱发光脉冲。在光检测器33中，以这种方式产生的发光脉冲的光子L12由包括多个像素41和多个像素42的像素阵列接收，并且各像素根据受光条件进行独立输出。
例如，像素41将由设置在其中的光电转换元件生成的电荷累积在该像素41中。像素41可以累积与多个光子的入射相对应的多个电荷。也就是说，像素41的输出与入射在该像素41上的光子的数量相对应地变化。
作为像素41的输出并且与像素41的累积电荷相对应的信号根据需要在期望的时机被读出，并且被A/D转换器转换成具有大于1位的灰度的数字值。此外，像素41具有将内部复位为没有光子入射的黑暗状态的功能。
另一方面，像素42根据由设置在其中的光电转换元件生成的电荷输出与接收到的发光脉冲同步的信号。在发光脉冲的检测时间段中连续监测各像素42的输出，并且该输出被感测为发光脉冲的发光事件。
这里，在图3中示出了一组像素41的输出的例子。
在图3中，各四边形表示一个像素41，并且这些四边形中的每一个中的数值表示像素41的输出信号的值(数字值)。
在该例子中，如果将1最低有效位(LSB)作为最小单位，则在当像素41接收到一个光子时输出信号的值对应于10LSB。各输出信号包括与接收到的光子相对应的信号和读出噪声，并且存在输出信号的值是负值的情况，这取决于读出噪声的大小。
需要指出的是，虽然这里将输出信号的值照原样写为负值，但是也可以通过偏移对所有像素41的输出信号进行处理，或者可以对具有负值的输出信号进行将该值四舍五入为零的处理。
因此，光检测器33为各自是具有灰度输出的高灵敏度光检测单元的像素41的集合体。
像素41是不像APD或SiPM那样利用强电场进行电子倍增的非倍增型像素，其输出信号很小。因此，在像素41的输出信号中包含显著的读出噪声，因此各个像素41中的入射光子的数量是不明确的。然而，通过对像素41的输出信号进行合成，可以高精度地求出与一个辐射载流子相对应的发光脉冲的光量。
例如，光电倍增管或普通APD用单个检测器检测发光脉冲，并产生与光量相对应的模拟脉冲。另一方面，SiPM通过像素阵列接收发光脉冲，但是只有经受了光子入射的像素以二进制方式输出一定的电荷脉冲。然后，最终的输出强度由脉冲触发像素(pulse-firedpixel)的数量确定。
也就是说，所有这些像素都不同于光检测器33的形式。此外，包括光电倍增管、APD或SiPM的这些光检测器中的每一个都具有与像素42的响应接近的响应，原因是这些光检测器中的每一个与光子的入射同步地输出信号作为发光脉冲，并且明显不同于像素41。需要指出的是，稍后说明像素41和像素42的详细构成例。
<关于辐射计数装置的操作>
接着，对辐射计数装置11的操作的例子进行说明。
例如，如图4所示，假设从光检测器33的一部分和数据处理部22的一部分获得控制电路71，并且在辐射计数期间光检测器33的操作由控制电路71控制。需要指出的是，在图4中，与图1的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。此外，在图4中，水平方向表示时间。
各像素41接收从控制电路71导出的复位信号，并且周期性地使像素41复位，优选一次使所有像素复位。
在图4中，连接控制电路71和像素41的虚线箭头表示复位信号，并且将由复位信号确定的像素41的一轮复位和下一轮复位之间的时间段取为单位检测时间段。各像素41在各单位检测时间段内累积通过对从闪烁体31入射的光子进行光电转换而获得的电荷，并且根据复位信号排出所累积的电荷以使该像素41复位。
此外，如果辐射入射到闪烁体31以产生发光脉冲并且光检测器33的像素42接收到发光脉冲(即，发光脉冲的光子)，则光检测器33与从像素42导出的输出信号相对应地来输出事件信号。
当像素42接收到发光脉冲时，输出事件信号，并且该信号是表示一个辐射载流子已经入射到闪烁体31的信号。
特别地，在光检测器33中，持续监测像素42的输出，即，连续检测像素42上的发光脉冲的入射；如果检测到像素42上的发光脉冲的入射，则立即输出指示该事实的事件信号。换句话说，事件信号可以被认为是与发光脉冲的产生基本同时输出的信号，即，与像素42上的发光脉冲的入射同步的信号。在下文中，由事件信号表示的发光脉冲的产生可以被称为发光事件。
供给有从光检测器33导出的事件信号的控制电路71生成数据对象DB11，将发光事件的时间戳记录在数据对象DB11上，并且使得来自像素41的输出信号的读出开始。
在该例子中，从箭头A11所示的时机起，开始来自像素41的输出信号的读出，并且顺次地从排列在受光面上的多个像素41读出输出信号。
然后，例如，控制电路71在数据对象DB11上将从像素41读出的输出信号的值的总和(相加值)记录为表示发光脉冲的光量的值。在下文中，所有像素41的输出信号的值的总和可以被称为输出综合值(output synthetic value)。
因此，虽然连续监测像素42的输出，但是仅当检测到发光事件时才进行来自像素41的信号的读出。也就是说，间歇地进行来自像素41的信号的读出。
如果完成了来自所有像素41的输出信号的读出，则使像素41在规定的时机再次复位，并且开始下一个单位检测时间段。其中以这种方式设定时间戳和像素41的输出综合值的数据对象DB11保存在外部存储器或控制电路71内的存储器中。
需要指出的是，控制电路71的全部或一部分功能可以包含在光检测器33中，也可以包含在数据处理部22中。
此外，例如，在辐射源已知的情况下，控制电路71可以进一步评估输出综合值是否处于适当的能量范围内，并且可以丢弃被评估为不在适当的能量范围内(即，被认为是错误)的输出综合值的数据对象。此外，在评估输出综合值是否处于适当的能量范围内之后，控制电路71可以仅保存时间戳和一些标记。相反，在不需要时间戳的情况下，控制电路71可以仅保存与输出综合值有关的数据。
通过像上述那样的操作来检测发光脉冲使得能够大大减少数据处理量和功耗，原因是仅对显著的发光信号(即，通过接收发光脉冲获得的输出信号)进行读出并进行后续的处理和记录。
因此，光检测器33可以用于所有类型的脉冲光检测，而且在脉冲光的产生时机未知的情况下特别有效。例如，诸如测量仪、PET和单光子发射计算机断层扫描(singlephoton emission computed tomography:SPECT)等辐射计数、流式细胞仪中的荧光和侧方散射光检测等属于这种情况。
此外，本技术在脉冲检测需要纳秒级时间分辨率(特别地诸如PET中的伽马射线的一致计数等)的领域中是有效的。
作为电荷累积型并且其输出不与发光脉冲同步的像素41对于小型化、电压降低、环境耐受性和稳定操作是有利的，但是本身难以获得纳秒级时间分辨率。这是因为像素41本身无法知晓发光事件在什么时间点发生，并且不能获得超过如下帧频的时间分辨率，该帧频是当由像素41组成的一行的输出信号的读出时间或来自所有像素41的信号的一轮读出被取为一帧时获得的帧频。
因此，通过在光检测器33中附加设置设计为专用于发光事件检测的像素42，辐射计数装置11使得能够生成正确的时间戳，并且实现高时间分辨率的确保和以小型化、低电压、低功耗进行稳定的驱动。
<用于测量光量的像素的构成例>
接着，对用于测量发光脉冲的光量的像素41的更详细的构成进行说明。
例如，用于测量发光脉冲的光量的像素41具有图5所示的构成。
也就是说，像素41包括光电二极管101、累积节点102、传输晶体管103、检测节点104、复位晶体管105、放大晶体管106和选择晶体管107。
例如，使用n型金属氧化物半导体(MOS)晶体管作为传输晶体管103、复位晶体管105、放大晶体管106和选择晶体管107。此外，光电二极管101被设计为非倍增型光电二极管。
光电二极管101经由累积节点102与传输晶体管103连接，并接收从闪烁体31入射的发光脉冲的光子并对其进行光电转换。也就是说，光电二极管101通过光电转换从入射到像素41的硅基板上的光子产生电子和空穴对，并将这些对中的电子(电荷)累积在累积节点102中。光电二极管101优选为埋入型，其在通过复位进行电荷排出期间完全耗尽。
传输晶体管103根据行驱动电路111的控制将电荷从累积节点102传输到检测节点104。例如，检测节点104包括浮动扩散层；其累积从传输晶体管103传输的电荷，并且生成与所累积的电荷的量相对应的模拟电压。该电压被施加到放大晶体管106的栅极。
复位晶体管105将累积在累积节点102和检测节点104中的电荷提取到电源112，即，使所累积的电荷排出，并进行初始化。复位晶体管105的栅极与行驱动电路111连接，漏极与电源112连接，并且源极与检测节点104连接。
例如，行驱动电路111将复位晶体管105和传输晶体管103同时控制为接通状态；从而使累积在累积节点102中的电子(电荷)排出到电源112，并且将像素41初始化为在电荷累积之前的黑暗状态，即，光尚未入射到光电二极管101的状态。换句话说，光电二极管101被复位。此外，行驱动电路111仅将复位晶体管105控制为接通状态；由此使累积在检测节点104中的电荷排出到电源112，并对电荷的量进行初始化。
放大晶体管106放大其栅极的电压。放大晶体管106的栅极与检测节点104连接，漏极与电源112连接，并且源极与选择晶体管107连接。放大晶体管106和恒流电路113形成源极跟随器，并且通过放大晶体管106将检测节点104的电压以恰好低于1的增益输出到垂直信号线114。
从放大晶体管106经由选择晶体管107输出到垂直信号线114的电压的电信号是表示入射到像素41上的光子的光量的信号，并且由包括未示出的A/D转换电路的检测电路115获取。
选择晶体管107根据行驱动电路111的控制进入导通状态或非导通状态，并且在导通状态期间，输出从放大晶体管106输出并且与检测节点104的电压相对应的电信号。选择晶体管107的栅极与行驱动电路111连接，漏极与放大晶体管106连接，并且源极与垂直信号线114连接。
在从当光电二极管101被复位时到当进行与入射光子的光量相对应的信号的读出时的时间段中，像素41在其内部累积通过光电转换获得的电荷；并且在读出期间，像素41输出与所累积的电荷相对应的信号。在像素41中，在单位时间段内重复进行电荷的这种累积和读出；如果在电荷累积期间发光脉冲的光子入射到像素41上，则可以在读出时获得结果。
另一方面，埋入型的这种光电二极管101的特征在于，在读出期间检测节点104和光电二极管101的累积节点102没有电容性地耦合。结果，随着检测节点104的寄生电容减小，所累积的电荷转换成电压信号的效率得到改善，并且可以提高对一个光子入射的灵敏度。
此外，由于检测节点104和累积节点102在读出期间没有电容性地耦合，所以即使光电二极管101扩大到更大尺寸，即，即使光电二极管101的受光面的面积增大，转换效率也不会恶化。
因此，随着光电二极管101扩大到更大尺寸，可以接收更大量的光子，从而相对于相同的光通量密度，每个像素41的灵敏度得到改善。需要指出的是，在MOS型光电转换元件中也观察到类似的性质。
此外，这样的像素41通常不涉及像APD、SiPM或光电倍增管那样的电子倍增。因此，这样的像素41的输出受到从放大晶体管106或后级A/D转换电路导出的读出噪声的影响；然而，通过利用上述性质来使像素灵敏度最大化，以使影响相对地最小化。
也就是说，使检测节点104的寄生电容尽可能小，并且将光电二极管101的尺寸在可以进行一个电子传输的范围内扩大到尽可能大；由此，使像素41的输出的信噪比(S/N比)最大化。由此，获得在辐射计数装置11中使用的作为高灵敏度检测器的像素41。
<用于测量光量的像素的驱动例1>
接着，对在辐射计数期间像素41的驱动(即，像素41的操作)进行说明。图6是示出了在辐射计数期间像素41的驱动例的时序图。
需要指出的是，在图6中，水平方向表示时间。此外，在图6中，折线DP11到折线DP13分别表示传输晶体管103、复位晶体管105和选择晶体管107的接通或截止状态。
也就是说，折线DP11到折线DP13中的每一个向上凸的部分表示各晶体管处于接通状态(即，导通状态)的部分；折线DP11到折线DP13中的每一个向下凸的部分表示各晶体管处于截止状态(即，非导通状态)的部分。
首先，在紧接在曝光时间段之前的时机T1，行驱动电路111将传输晶体管103和复位晶体管105控制为接通状态。也就是说，行驱动电路111将要供给到这些晶体管的栅极的驱动信号设定为高电平(H电平)，从而使传输晶体管103和复位晶体管105接通。
通过该控制，累积在光电二极管101和传输晶体管103之间的累积节点102中的全部电荷被排出到电源112，并且使光电二极管101复位。在下文中，这种控制可以被称为光电二极管(PD)复位。
在PD复位之后，行驱动电路111将传输晶体管103控制为截止状态。通过该控制，累积节点102进入浮动状态，并开始新一轮的电荷累积。也就是说，解除PD复位，并开始像素41的曝光时间段。
在曝光时间段中，光电二极管101接收从闪烁体31入射的光(光子)并对其进行光电转换。然后，由光电二极管101通过光电转换获得的电荷(电子)连续地累积在累积节点102中。
此外，在PD复位之后，更具体地，在曝光时间段开始之后，行驱动电路111将复位晶体管105控制为截止状态。需要指出的是，在电荷累积期间，复位晶体管105可以保持在接通状态。
另一方面，将选择晶体管107控制为截止状态，以允许对连接到垂直信号线114的另一个像素41的访问，即，读出来自另一个像素41的信号。
接着，对累积信号的读出操作进行说明。在读出操作中，首先进行复位信号的采样作为预处理，接着，结束曝光时间段并且进行累积信号的采样。也就是说，读出操作通过两步采样来进行。
这里，时机T2是检测到发光事件的时机，即，例如，由图4的箭头A11指示的时机。需要指出的是，在针对每行像素41进行信号读出的情况下，在由箭头A11所示的时机之后将该行指定为读出行的时机为时机T2。
然后，在曝光时间段结束之前的时机T2，行驱动电路111将复位晶体管105和选择晶体管107控制为接通状态。
通过将选择晶体管107设定为接通状态的控制，像素41进入选择状态，并且像素41与垂直信号线114电连接。也就是说，来自放大晶体管106的输出变得可以经由选择晶体管107和垂直信号线114由检测电路115来读取。
此外，通过将复位晶体管105设定为接通状态的控制，使作为放大晶体管106的输入的检测节点104和电源112短路。由此，在被选择的像素41中生成参考电位。也就是说，检测节点104的电位被复位为电源112的电位。
如果从时机T2起经过了脉冲时间段，即，与一个脉冲相当的时间段，则行驱动电路111将复位晶体管105控制为截止状态。通过该控制，检测节点104的电位经历与复位晶体管105的栅极的耦合并且从参考电位下降一定程度，并进入浮动状态。
此外，此时，在检测节点104中产生显著的kT/C噪声。通常，使用浮动扩散层作为检测节点104。因此，在下文中，在时机T2处将复位晶体管105设定为接通状态并且然后将复位晶体管105设定为截止状态以使检测节点104复位的控制可以被称为FD复位。
如果进行FD复位，则在直到曝光时间段结束的时间段中检测电路115进行一次或多次(例如，四次)采样。
具体地，检测电路115将垂直信号线114的电位的信号A/D转换成像素41的复位信号，并获得数字信号Ds1。检测电路115进行多次这种采样。
通过这种采样，与检测节点104的电压相对应的信号经由放大晶体管106、选择晶体管107和垂直信号线114被读出到检测电路115，并且读出信号被A/D转换成数字信号Ds1。
检测电路115对复位信号进行的采样被视为相关双采样中的第一轮读出。
此外，在曝光时间段结束之前的时机T3，行驱动电路111将传输晶体管103控制为接通状态。
通过该控制，累积在累积节点102中的电荷通过传输晶体管103传输到检测节点104。此时，如果检测节点104的电位十分深，则累积在累积节点102中的全部电子(电荷)都被传输到检测节点104，并且累积节点102进入完全耗尽状态。
如果从时机T3起经过了脉冲时间段，则行驱动电路111将传输晶体管103控制为截止状态。
通过该控制，与传输晶体管103的驱动之前相比，检测节点104的电位下降了与所累积的电荷的量相当的量。也就是说，检测节点104的电位变得更浅。与该电位下降相当的电压由放大晶体管106放大，并经由选择晶体管107输出到垂直信号线114。
换句话说，与检测节点104的电压相对应的信号经由放大晶体管106、选择晶体管107和垂直信号线114供给到检测电路115。
如果以这种方式将传输晶体管103设定为截止状态，则曝光时间段结束。
如果曝光时间段结束，则在直到时机T4的时间段中检测电路115进行一次或多次(例如，四次)采样。
具体地，检测电路115将垂直信号线114的电位的信号A/D转换成像素41的累积信号，并获得数字信号Ds2。检测电路115进行多次这种采样。
通过这种采样，与检测节点104的电压相对应的信号经由放大晶体管106、选择晶体管107和垂直信号线114被读出到检测电路115，并且读出信号被A/D转换成数字信号Ds2。
检测电路115对累积信号进行的采样被视为相关双采样中的第二轮读出。
检测电路115将采样的累积信号(即，数字信号Ds2)与复位信号(即，数字信号Ds1)进行比较，并且基于比较结果来评估入射到像素41上的光子的量。
例如，检测电路115将通过采样获得的全部的多个数字信号Ds1相加，并将相加结果取为表示像素41的复位电平的信号。
类似地，检测电路115将通过采样获得的全部的多个数字信号Ds2相加，并将相加结果取为表示像素41的信号电平的信号。
然后，检测电路115计算数字信号Ds1的相加结果(相加值)与数字信号Ds2的相加结果(相加值)之间的差作为净累积信号，即，表示入射到像素41上的光子的光量的最终数字输出信号，并将结果输出到后级。
需要指出的是，尽管这里说明了其中求出数字信号Ds1和数字信号Ds2各自的相加值的例子，但是也可以计算数字信号Ds1和数字信号Ds2各自的平均值，并将平均值之间的差取为像素41的最终输出信号。
此外，在时机T4，行驱动电路111将选择晶体管107控制为截止状态，并且结束像素41的一个单位检测时间段中的输出信号的读出。
在像上述那样的像素41的驱动中，通过将数字信号Ds1和数字信号Ds2之间的差取为净累积信号来使在FD复位期间生成的kT/C噪声偏移，并且最终可以获得具有很少噪声的输出信号。此外，由于通过进行数字信号Ds1和数字信号Ds2的多次采样来平均信号，所以可以获得具有很少噪声的输出信号。
如上所述，各像素41的曝光时间段是PD复位操作和累积信号的读出操作之间的时间段。更具体地，从当紧接在时机T1之后传输晶体管103变为截止时到当紧接在时机T3之后传输晶体管103变为截止时的时间段被取为曝光时间段。
如果在曝光时间段中光子入射到光电二极管101上并产生电荷，则它们是复位信号与累积信号之间的差，并且根据上述过程，通过检测电路115将差值导出为输出信号的值。
需要指出的是，在图4所示的操作(序列)的例子中，如果没有检测到发光事件，则不进行与所累积的电荷相对应的累积信号的读出。也就是说，间歇地进行来自像素41的累积信号的读出。因此，在未检测到发光事件的情况下，在一轮PD复位和下一轮PD复位之间的时间段为曝光时间段。在黑暗状态下的这种周期性PD复位的主要目的是排出由于暗电流等而累积的噪声电荷。
<用于测量光量的像素的驱动例2>
参照图6说明的像素41的驱动序列是累积型像素的驱动序列的典型例子；但是根据用途可以进行不同类型的驱动。也就是说，例如，可以以图7所示的方式驱动像素41。
需要指出的是，在图7中，水平方向表示时间。此外，在图7中，折线DP21到折线DP23分别表示传输晶体管103、复位晶体管105和选择晶体管107的接通或截止状态。特别地，折线DP21到折线DP23中的每一个向上凸的状态表示接通状态，折线DP21到折线DP23中的每一个向下凸的状态表示截止状态。
在图7所示的例子中，传输晶体管103的驱动与图6所示的例子是相同的驱动。此外，在图7所示的例子中，时机T11的驱动也与图6所示的时机T1的驱动相同，并且在时机T11处进行PD复位。
如果在时机T11进行PD复位并且使传输晶体管103截止以开始曝光，则将复位晶体管105控制为截止状态，然后在时机T12处行驱动电路111将选择晶体管107控制为接通状态。然后，在直到曝光时间段结束的时间段中，检测电路115进行一次或多次复位信号的采样。
在图6所示的例子中，作为读出操作的预处理，紧接在曝光时间段结束之前并且进行FD复位之后进行复位信号的采样；另一方面，在图7所示的例子中，仅在紧接在曝光时间段开始之后预先进行复位信号的采样。此外，此时，FD复位已经与PD复位相关联地进行。
在时机T11之后进行的复位信号的采样结果(即，在每轮采样中获得的数字信号Ds1)由检测电路115暂时保持。
如果复位信号的采样结束，则行驱动电路111将选择晶体管107控制为截止状态。
此外，如果通过像素42接收到发光脉冲而检测到发光事件，则在时机T13，行驱动电路111将传输晶体管103控制为接通状态，以使得开始从累积节点102到检测节点104的电荷的传输。
于是，之后，行驱动电路111将传输晶体管103控制为截止状态，以使得结束电荷的传输；由此，曝光时间段结束。
在时机T14，行驱动电路111将选择晶体管107控制为接通状态。由此，与检测节点104的电压相对应的信号经由放大晶体管106、选择晶体管107和垂直信号线114供给到检测电路115；因此，检测电路115进行一次或多次累积信号的采样。结果，获得数字信号Ds2。
如果进行了累积信号的采样，则行驱动电路111将选择晶体管107控制为截止状态，并且结束像素41的一个单位检测时间段的输出信号的读出。
上述方式中的图7所示的驱动的优点在于，曝光的时机T11和时机T13以及信号采样的时机T12和时机T14是独立的，使得灵活的时机设定成为可能。
例如，在多个像素41与一个检测电路115连接的情况下，能够导入所谓的全局快门，其中在所有像素41中同时一起进行曝光开始和结束并且以像素41为单位顺次地进行信号的读出。
此外，在参照图6说明的驱动中，如果在时机T1处的PD复位被省略并且在读出时的时机T3伴随电荷传输的来自光电二极管101的电荷排出也被用作PD复位，则从紧接在这个电荷排出之后开始下一个曝光时间段。
<用于测量光量的像素的驱动例3>
此外，在参照图7说明的驱动中，可以省略在时机T11处对传输晶体管103的脉冲施加，即，传输晶体管103的接通/截止控制，并且可以仅使检测节点104复位。由此，未感测到入射到像素41上的光子的不灵敏时间段(dead period)几乎为零。
在这种情况下，像素41的驱动如图8所示。需要指出的是，在图8中，与图7的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。此外，在图8中，折线DP31表示传输晶体管103的接通或截止状态。
在图8所示的例子中，在时机T11，传输晶体管103未被驱动而是保持在截止状态，并且仅将复位晶体管105设定为接通状态，然后设定为截止状态；因此，进行FD复位。由此，累积在光电二极管101和累积节点102中的电荷照原样保持，并且仅使检测节点104复位。
然后，在时机T12，将选择晶体管107控制为接通状态，然后，进行复位信号的采样，之后，将选择晶体管107控制为截止状态。
此外，在时机T13，将传输晶体管103控制为接通状态，并且开始从光电二极管101和累积节点102到检测节点104的电荷的传输。于是，之后，如果将传输晶体管103控制为截止状态，则曝光时间段结束。
此时，从光电二极管101和累积节点102到检测节点104的电荷的传输同时充当PD复位，并且开始光电二极管101中的下一轮的电荷累积。也就是说，在当传输晶体管103被设定为截止状态并且曝光时间段结束时的同时，开始下一个曝光时间段。
因此，在图8所示的驱动中，像素41检测发光脉冲的光量的不灵敏时间段为零。此外，光电二极管101中的电荷的累积时间(曝光时间段)等于一个单位检测时间段的时间，即，与一帧相当的时间。
此外，在时机T14及之后的后续驱动是与图7所示的例子类似的驱动。
<设计为专用于发光事件检测的像素的构成例>
接着，对用于检测发光脉冲的发光的像素42的更详细的构成进行说明。
例如，检测发光脉冲的产生(即，发光事件)的设计为专用于发光事件检测的像素42具有图9所示的构成。
也就是说，像素42包括光电二极管141、累积节点142、传输晶体管143、检测节点144、复位晶体管145、放大晶体管146和复位晶体管147。
在该例子中，为了尽可能地抑制制造工序的数量的增加，采用与像素41类似的结构作为像素42的结构。
也就是说，设置在像素42中的传输晶体管143、检测节点144、放大晶体管146和复位晶体管145分别具有与像素41的传输晶体管103、检测节点104、放大晶体管106和复位晶体管105相同的尺寸和相同的结构。此外，光电二极管141被设计为非倍增型光电二极管。
光电二极管141接收从闪烁体31入射的发光脉冲的光子并对其进行光电转换，并且将所得到的电荷(电子)累积在累积节点142中。
在像素42中，传输晶体管143和复位晶体管147经由累积节点142与光电二极管141连接，并且累积在累积节点142中的电荷通过传输晶体管143传输到检测节点144。
例如，检测节点144包括浮动扩散层；累积从传输晶体管143传输的电荷，并且生成与所累积的电荷的量相对应的模拟电压。
复位晶体管145的漏极与电源151连接，并且源极与检测节点144连接。此外，复位晶体管147的漏极与电源151连接，并且源极与累积节点142连接。例如，复位晶体管145和复位晶体管147由行驱动电路111驱动。
此外，放大晶体管146的栅极与检测节点144连接，漏极与电源151连接，并且源极与垂直信号线153连接。在像素42中，放大晶体管146与恒流电路152一起充当源极跟随器；并且检测节点144的电荷(电压)由放大晶体管146放大，并且作为电压信号输出到垂直信号线153。
然而，像素42设计为专用于发光事件检测；因此，在辐射计数装置11中，必须连续监测像素42的输出(即，垂直信号线153)。
因此，传输晶体管143连续保持在接通状态；通过光电二极管141中的光电转换获得的电荷立即传输到检测节点144，并且反映在像素42的输出中。
此外，在辐射计数装置11中，使多个像素42的垂直信号线153短路，从而使得从放大晶体管146导出的1/f噪声和热噪声被平均和减少。
此外，在发光事件的检测时间段中，垂直信号线153始终与比较器154电连接。然后，通过比较器154将从像素42输出到垂直信号线153的信号与比较电位CV进行比较，并将比较结果经由输出放大器155输出为事件信号。
此外，例如，比较器154具有图10所示的构成。
图10所示的比较器154是通用比较器的电路；输入端子181的电位被设定为比较电位CV，并且垂直信号线153与输入端子182连接。此外，输出端子183与输出放大器155连接。
在这种比较器154中，通过接通与驱动信号线184连接的PMOS的栅极来进行自动调零；如果进行自动调零，则比较器154的输出变为利用其进行比较评估的上下基准值之间的中间电位。
<受光面中的像素的布局例>
此外，例如，设置在像素42中的光电二极管141被扩大成设置在像素41中的光电二极管101的尺寸的两倍。因此，例如，像素42的尺寸也是像素41的尺寸的两倍，并且像素42在行方向上的间距设置成像素41的间距的两倍。
这是为了提高相对于单轮脉冲发光的每个像素的平均信号量，即，像素42的输出信号的值。
在发光事件检测中，通过比较器154将各像素42的输出信号的平均值与比较电位CV进行比较，并且基于比较结果检测是否发生了发光事件，即，辐射的入射。因此，像素42的受光部的面积，即，光电二极管141的受光面被设定为大于像素41的光电二极管101的受光面，使得在发生了发光事件的情况下，各输出信号的值尽可能大。
在这种情况下，可能会产生不能从累积节点142传输到检测节点144的电荷，但是在像素42中附加地设有复位晶体管147，使得这些电荷通过复位而被完全排出。
这里，光检测器33的受光面上的像素41和像素42的布局例如图11所示。需要指出的是，在图11中，与图5或图9的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。此外，在图11中，水平方向表示行方向，即，图2中的x方向，垂直方向表示列方向，即，图2中的y方向。
在图11的例子中，像素42在行方向上的间距设置成像素41的间距的两倍，并且像素42的光电二极管141的尺寸略大于像素41的光电二极管101的尺寸的两倍。
因此，在像素42中，除了与像素41的复位晶体管类似的复位晶体管145之外，第二复位晶体管147也与光电二极管141连接。由此，在复位期间，整个光电二极管141的电荷可靠地排出。
<设计为专用于发光事件检测的像素的驱动例>
接着，对在辐射计数期间像素42和比较器154的驱动(即，像素42和比较器154的操作)进行说明。图12是示出了在辐射计数期间像素42和比较器154的驱动例的时序图。
需要指出的是，在图12中，水平方向表示时间。此外，在图12中，折线DP41表示复位晶体管145和复位晶体管147的接通或截止状态。对于折线DP41，向上凸的状态表示处于接通状态，向下凸的状态表示处于截止状态。
此外，曲线DP42表示垂直信号线153的电位，并且折线DP43表示驱动信号线184的电位，即，由驱动信号线184供给到比较器154的驱动信号的电压电平。此外，折线DP44表示比较电位CV，曲线DP45表示指示从比较器154输出的比较结果的信号的电位(电平)。
在图12的例子中，像素42与像素41一起周期性地复位，并且在这些轮的复位之间所累积的暗电流被排出。也就是说，像素42和比较器154的操作过程包括复位操作(复位序列)和在接收发光脉冲时的事件信号的输出。
在复位操作中，在时机T21，行驱动电路111将设置在像素42中的复位晶体管145和复位晶体管147控制为接通状态。由此，光电二极管141的全部的电荷被排出，并且检测节点144的电位被复位为电源151的电压。也就是说，进行光电二极管141和检测节点144的复位。这里，例如，复位的时机T21被设定为与图6所示的像素41的复位的时机T1相同的时刻。
此外，在时机T21之后，行驱动电路111将复位晶体管145和复位晶体管147控制为截止状态，并且解除光电二极管141和检测节点144的复位。
如果使复位晶体管145截止，则检测节点144经历与复位晶体管145的栅极的耦合并且稳定在从电源151供给的电压稍微降低的电平，并且该电平几乎线性地反映在垂直信号线153中。
另一方面，在比较器154中，在时机T21，待经由驱动信号线184供给到PMOS的栅极的驱动信号被设定为低电平(L电平)，从而使得PMOS的栅极变为接通并进行自动调零操作。
通过该自动调零操作，使比较器154的输入端子181和输入端子182短路，使得垂直信号线153的电位和比较电位CV进入平衡状态。
因此，从比较器154的输出端子183输出到输出放大器155并且表示比较器154中的比较结果的信号具有利用其进行比较评估的上下基准值之间的中间电位。之后，经由驱动信号线184将待供给到PMOS的栅极的驱动信号设定为H电平，并且完成自动调零操作。
此外，在完成自动调零操作之后，在时机T22，将规定的负偏移添加到比较电位CV，并且完成像素42和比较器154的复位。
此时，如果在时机T22将负偏移添加到比较电位CV，则比较器154的输出(即，表示比较结果的信号)稳定在H电平。
需要指出的是，这里的偏移量用作评估是否存在光入射的基准，并且需要适宜地设定为这样的水平：由于比较器和设计为专用于发光事件检测的像素42的特性和噪声的变化而导致的错误检测不会频繁发生并且还获得高灵敏度。为此，可以安装消除特性变化的校准电路或针对各芯片对电平进行编程的机构。
之后，例如，在时机T23，如果发光脉冲的光子从闪烁体31入射到像素42上，则在像素42的光电二极管141中对从闪烁体31入射的光子进行光电转换。通过光电二极管141中的光电转换获得的电荷经由累积节点142和传输晶体管143立即传输到检测节点144。
因此，检测节点144的电位下降了与传输到检测节点144的电荷相当的量，并且与该下降相当的电压由放大晶体管146放大，并且被输出到垂直信号线153；因此，垂直信号线153的电平降低。
然后，如果通过垂直信号线153从短路的多个像素42输出的信号的平均值变得小于比较电位CV，即，超过添加到比较电位CV的偏移，则将作为比较器154的输出且表示比较结果的信号从H电平反转为L电平。
比较结果由输出放大器155放大，并作为事件信号输出。也就是说，与闪烁体31中的发光脉冲的产生同步，从输出放大器155输出表示发光脉冲的产生的事件信号。因此，在该例子中，当比较结果是L电平信号时，从输出放大器155输出的事件信号作为表示检测到发光事件的事件信号。
<设计为专用于发光事件检测的像素的另一个构成例1>
需要指出的是，在上面说明了其中采用与用于测量光量的像素41类似的结构作为设计为专用于发光事件检测的像素42的结构，以便抑制光检测器33的制造工序的数量增加的例子。然而，优选的是，像素42与脉冲光同步发出明确的输出，并且确保针对由像素电路和周边电路发出的随机噪声的高S/N比。
对此的有效方法是基于光电二极管内部的高电场的电子倍增，以及使用诸如APD等倍增型光电二极管。也就是说，像素42被设计为倍增型像素。此外，此时，如果倍增因数足够高，则其中像素42内未设置放大晶体管的构成也是可以的。在下文中，在这种情况下的像素42的构成例如图13和图14所示。需要指出的是，在图13和图14中，与图9的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。
在图13所示的例子中，像素42包括光电二极管141和复位晶体管147，并且光电二极管141被设计为诸如APD等倍增型光电二极管。
在该例子中，接通复位晶体管147然后使其截止，并且像素42被复位为黑暗状态。也就是说，光电二极管141的电荷经由复位晶体管147被排出到电源151。此时，垂直信号线153连接到电源151，并且在复位之后保持在浮动状态。
此外，通过利用光电二极管141的杂质分布和电源151的设定，高电场被施加到光电二极管141。如果发光脉冲的光子入射到光电二极管141上并且倍增电流流过光电二极管141，则垂直信号线153的电平(电位)降低。
在像素42的垂直信号线153短路的情况下，在垂直信号线153中生成的信号是像素42的输出，即，与通过像素42的光电二极管141获得的电荷相对应的信号的总和。如果通过比较器154将由垂直信号线153以这种方式获得的信号与适宜设定的阈值(比较电位CV)进行比较，则可以获得与发光脉冲的入射同步的发光事件输出，即，事件信号。
需要指出的是，在其中像以盖革模式(Geiger mode)操作的APD中那样光电二极管的倍增因数特别高的情况下，复位晶体管147可以用高电阻元件代替。在这种情况下，利用发光脉冲触发的像素42在经过一定时间段之后自主地复位到黑暗状态。
<设计为专用于发光事件检测的像素的另一个构成例2>
此外，在图14所示的像素42的构成例中，像素42包括光电二极管141、复位晶体管147和电容元件211，并且光电二极管141被设计为诸如APD等倍增型光电二极管。
在该例子中，电容元件211添加到存在于光电二极管141和复位晶体管147之间的节点212上，并且垂直信号线153与光电二极管141的阳极侧连接。
在像素42中，接通复位晶体管147然后使其截止，并且将像素42复位为黑暗状态；由此，电容元件211被充电到电源151的电平。也就是说，电荷累积在电容元件211中。此时，例如，垂直信号线153的电位已被设定为在接地电平附近，并且高电场被施加到光电二极管141以将光电二极管141设定为盖革模式下的倍增操作。
如果发光脉冲的光子入射到光电二极管141上并且光电二极管141导通，则充入电容元件211的电荷流入垂直信号线153中，并且针对各像素42输出固定信号，而不论入射到光电二极管141上的光(光子)的量如何。也就是说，根据各光电二极管141上是否有光子入射，将表示有或无的1或0的二进制信号从各像素42输出到垂直信号线153。
在像素42的垂直信号线153短路的情况下，在垂直信号线153中生成的信号与通过光入射触发的像素42的总数成比例。如果通过比较器154将由垂直信号线153以这种方式获得的信号与适宜设定的阈值(比较电位CV)进行比较，则可以获得与发光脉冲的入射同步的发光事件输出，即，事件信号。
需要指出的是，在图14所示的像素42中，复位晶体管147也可以用高电阻元件代替。在这种情况下，利用发光脉冲触发的像素42在经过一定时间段之后自主地复位到黑暗状态。
由于像上述那样的倍增型像素42使用高电场，所以占据了大面积用于各元件的电隔离，因而像素42难以确保高开口率。然而，另一方面，即使通过小的光子入射，也可以获得强信号作为像素42的输出。
通常，像素的开口率直接导致光量测量的精度；然而，像上述像素42一样，设计为专用于发光事件检测的任何像素42都没有特别的不便。这是因为通过具有高开口率的非放大型像素41，可以高精度地分开获得发光脉冲的光量。
<光检测器的构成例>
接着，参照图15对上述光检测器33的更具体的构成例进行说明。例如，光检测器33具有图15所示的构成。需要指出的是，在图15中，与图5或图9的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。
需要指出的是，在该例子中，多个像素41和多个像素42的仅一部分用附图标记表示，并且在图15中，水平方向表示行方向，垂直方向表示列方向。也就是说，与行方向正交的方向是列方向。
图15所示的光检测器33包括像素阵列部241、检测电路115、检测电路242、开关243、开关244、参考电压生成电路245、行驱动电路111、时序控制电路246、输出电路247、事件检测电路248和输出放大器155，并且这些电路设置在一个芯片上。
在像素阵列部241中，多个像素41以二维格子状设置。在下文中，排列在行方向上的像素可以被称为像素行，并且排列在列方向上的像素可以被称为像素列。
在该例子中，检测电路115、检测电路242、开关243和开关244针对各像素列设置，并且仅一部分的检测电路和开关标记有附图标记，以更容易地观看附图。
在像素阵列部241中，包含在一个像素列中的多个像素41与一个检测电路115连接，类似地，包含在一个像素列中的多个像素41与一个检测电路242连接。
此外，在图15中，为了识别各像素行，表示这些像素行的数值“0”至“3”写在图中的像素行的左侧；在下文中，适当地使用这些数值写出各像素行，例如，写为第0行。
例如，第0行的像素41经由垂直信号线114与检测电路115连接，第1行的像素41经由与垂直信号线114相对应的垂直信号线251与检测电路242连接。
此外，像素41中的每一个经由控制线252与行驱动电路111连接。更具体地，控制线252包括多条控制线，并且这些控制线分别与图5所示的像素41的传输晶体管103的栅极、复位晶体管105的栅极和选择晶体管107的栅极连接。
此外，在像素阵列部241中，多个像素42被设置为在行方向上排列。各像素42经由垂直信号线153与包括图9所示的比较器154的事件检测电路248连接。
事件检测电路248的输出由输出放大器155减小阻抗，并作为事件信号输出。此外，像素42中的每一个经由控制线253与行驱动电路111连接。例如，在像素42具有图9所示的构成的情况下，控制线253与图9所示的复位晶体管145的栅极和复位晶体管147的栅极连接。
行驱动电路111根据时序控制电路246的控制来控制像素41中的每一个。行驱动电路111将所有像素41一起PD复位，并且使得开始新一轮的曝光和累积。例如，该控制与参照图6说明的时机T1的控制相对应。
此外，在读出期间，行驱动电路111同时选择列方向上的两行，并且使得从包含在这些行中的每个像素41输出模拟电信号。该电信号由检测电路115和检测电路242读出并转换成数字信号，并且生成各像素41的输出信号。
例如，在这种情况下所选择的两个像素行是在列方向上相邻并且包括具有与检测电路115连接的像素41的像素行和具有与检测电路242连接的像素41的像素行的像素行。例如，该控制与参照图6说明的从时机T2到时机T4的控制相对应。
如果所选择的两行的读出完成，则行驱动电路111选择下两行，并且进行类似的控制。以这种方式以两行为单位顺次地进行读出的原因在于，各检测电路115和各检测电路242在排列于列方向上的多个像素41之间共享。
此外，行驱动电路111根据时序控制电路246的控制进行像素42的复位。
如果对于包括像素41的所有像素行的读出完成，则输出与一帧(即，一个单位的脉冲检测(一个单位检测时间段))相当的图像数据。
例如，在像素阵列部241中设有100行×100列的像素41并且每次两行的处理花费16微秒(μs)的情况下，一帧的读出输出需要50次的处理并且总体上需要大约0.8毫秒(ms)。
在这种情况下，例如，检测电路115根据时序控制电路246的控制将从第0行的像素41导出的电信号转换成数字信号，并将所得到的数字信号经由开关243供给到输出电路247。
另一方面，检测电路242根据时序控制电路246的控制将从第一行的像素41导出的电信号转换成数字信号，并将所得到的数字信号经由开关244供给到输出电路247。
更具体地，例如，如参照图6所述的，检测电路115和检测电路242中的每一个从像素41读出电信号并对该信号进行A/D转换，从所得到的数字信号生成输出信号，并将该输出信号经由开关243或开关244供给到输出电路247。
开关243接通和断开相应的检测电路115和输出电路247之间的路径。针对像素列设置的开关243根据顺次地选择像素列的列驱动电路(未示出)的控制，顺次地接通和断开，并且将从检测电路115供给的输出信号供给到输出电路247。
开关244接通和断开相应的检测电路242和输出电路247之间的路径。类似于开关243，针对像素列设置的开关244也根据列驱动电路的控制顺次地接通和断开，并且将从检测电路242供给的输出信号供给到输出电路247。
输出电路247将数字信号输出到图像处理装置等。例如，输出电路247根据从开关244供给的像素41的输出信号和从开关243供给的像素41的输出信号，计算在一帧时间段(单位检测时间段)内所有像素41的输出信号的值的总和作为表示发光脉冲的光量的输出综合值，并且将所得到的值经由信号线43供给到数据处理部22。该输出综合值是表示从闪烁体31入射到像素阵列部241上的发光脉冲的光量的值。
时序控制电路246控制行驱动电路111、参考电压生成电路245、检测电路115、检测电路242和事件检测电路248的操作时机。
例如，时序控制电路246生成指示像素行的扫描时机的时机控制信号，并且将该时机控制信号供给到行驱动电路111。此外，时序控制电路246生成数字-模拟(DAC)控制信号，其控制参考电压的供给操作，并且将DAC控制信号供给到参考电压生成电路245。
此外，时序控制电路246将控制检测电路115和检测电路242的操作的检测控制信号供给到检测电路115和检测电路242。另外，时序控制电路246以规定的程序进行事件检测电路248的复位。
参考电压生成电路245根据DAC控制信号生成要用于A/D转换的参考电压Vref，并将参考电压Vref供给到检测电路115和检测电路242中的每一个。此外，参考电压生成电路245根据第二DAC控制信号将比较电位CV供给到事件检测电路248。
例如，在图15所示的例子中，在各单位检测时间段中，进行PD复位，然后开始像素41的曝光。此外，通过事件检测电路248连续监测像素42的输出，并将根据像素42的输出从垂直信号线153输入到事件检测电路248内的比较器154的信号与比较电位CV进行比较。
然后，从比较器154导出的比较结果被输出放大器155放大成事件信号，并且经由信号线43将该事件信号供给到数据处理部22。
数据处理部22基于从输出放大器155导出的事件信号来检测发光事件，并且如果检测到发光事件，则生成并保持数据对象。
也就是说，如果检测到发光事件，则数据处理部22生成表示发光事件的发生时刻的时间戳并且将时间戳存储在数据对象中，并且指示光检测器33(更具体地，光检测器33的时序控制电路246等)读出信号。
因此，光检测器33的各部分进行读出操作。在这种情况下，输出电路247根据从开关244供给的输出信号和从开关243供给的输出信号计算一个单位检测时间段内的输出综合值，并将该输出综合值供给到数据处理部22。数据处理部22将以这种方式从输出电路247供给的输出综合值存储在数据对象中。
需要指出的是，虽然这里说明了输出电路247根据像素41的输出信号计算输出综合值，但是输出综合值可以由数据处理部22计算。在这种情况下，输出电路247将像素41的输出信号供给到数据处理部22。
此外，在图15所示的光检测器33的构成例中，多个像素41与检测电路115或检测电路242连接，并且这些检测电路中的每一个在多个像素41之间共享。然而，在像素41的尺寸增大并且光检测器33具有像后述那样的层叠构成的情况下，检测电路中的每一个可以设置在一个像素41的正下方，并且像素41和检测电路可以以一对一的方式关联。在这种情况下，例如，一帧被设定为16微秒，并且所有像素41被一起读出。
如上所述，通过本技术适用的辐射计数装置11，可以获得可以准确地进行辐射计数、尺寸小且重量轻、能够抵抗环境变化并且可以以低电压和低功耗进行稳定的驱动的辐射计数装置。此外，在辐射计数装置11中，在光检测器33中与用于测量光量的像素41分开地设有设计为专用于发光事件检测的像素42；因此，在辐射检测期间也可以确保足够的时间分辨率。因此，例如，辐射计数装置11也可以用于进行一致计数的诸如PET等核医学诊断装置。
<第二实施方案>
<辐射计数装置的构成例>
此外，在第一实施方案中，一个闪烁体31与光检测器33相关联，并且闪烁光在光检测器33的开口部的整个表面上扩散。另一方面，通过将闪烁体阵列与类似的光检测器相关联，也可以确保在检测面(受光面)上的空间分辨率。
在这种情况下，例如，辐射计数装置具有图16所示的构成。需要指出的是，在图16中，与图1的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。
图16所示的辐射计数装置281包括受光部291和数据处理部22。此外，受光部291包括光检测器301和闪烁体阵列302。
闪烁体阵列302包括通过未示出的分隔壁在光学上彼此分离的四个闪烁体部311-1至311-4，并且各闪烁体部与图1所示的闪烁体31相对应。需要指出的是，在下文中，在不需要特别区分闪烁体部311-1至闪烁体部311-4的情况下，它们可以被简称为闪烁体部311。
光检测器301与图1的光检测器33相对应，并且光检测器301的开口部(即，受光面)被分成四个区域C11-1至C11-4，以与分割的闪烁体部311相对应。需要指出的是，在下文中，在不需要特别区分区域C11-1至区域C11-4的情况下，它们可以被简称为区域C11。
在各区域C11中设有像素41和像素42，并且通过使用与闪烁体部311相对应的区域C11内的像素41来测量在各闪烁体部311中产生的发光脉冲的光量。也就是说，在该例子中，针对各区域C11进行光量的测量。
此外，在各区域C11中设有像素42，并且还对各区域C11进行发光脉冲的产生时机的检测，即，发光事件的检测。
如果在区域C11-1至区域C11-4中的任何一个中发生发光事件，则对作为已经发生发光事件的区域的区域C11内的像素41选择性地进行读出操作，并且计算表示发光脉冲的光量的输出综合值。然后，记录包括输出综合值和时间戳的数据对象。
需要指出的是，在该例子中，可以在所有区域C11的像素41和像素42中一起进行像素41和像素42的复位。
此外，在光检测器301中，设置在受光面上的区域C11-1至区域C11-4被遮光部312分离，由此防止了来自非对应的闪烁体部311的光的泄漏。
通过采用这种构成，例如，由入射到闪烁体部311-1上的伽马射线产生的发光脉冲的光子仅到达对应区域C11-1内的像素阵列部。由此，可以提供具有空间分辨率的一个光检测器301；此外，通过平铺光检测器301和闪烁体阵列302，可以获得具有改善的空间分辨率的伽马相机或PET。
需要指出的是，虽然这里说明了其中通过遮光部312将光检测器301的受光面分割成区域C11的例子，但是不是必须设置遮光部312。
<第三实施方案>
<光检测器的构成例>
此外，图1所示的光检测器33和图16所示的光检测器301可以具有层叠构成。例如，在光检测器33具有层叠构成的情况下，光检测器33具有图17所示的构成。需要指出的是，在图17中，与图15的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。
图17所示的光检测器33包括通过使上侧基板341和下侧基板342层叠而获得的一个芯片。
在上侧基板341中设有像素阵列部241，并且如参照图15所述的像素41和像素42设置成排列在像素阵列部241中。
此外，在下侧基板342中设有检测电路115、检测电路242、事件检测电路248、行驱动电路111、参考电压生成电路245、时序控制电路246、输出电路247等。需要指出的是，虽然这里仅一些的检测电路115和检测电路242标记有附图标记，但是在下侧基板342中设有多个检测电路115和多个检测电路242。
例如，上侧基板341和下侧基板342通过诸如硅晶片的接合等硅层叠技术来层叠。
在该例子中，闪烁体31相对于像素阵列部241的像素41和像素42位于图中上侧，发光脉冲的光子从图中上侧入射到像素41和像素42上。因此，设有各电路的下侧基板342层叠在像素阵列部241的光入射侧的相对侧；由此，可以改善受光面，即，像素阵列部241的各像素的开口率。
结果，即使为了增加辐射灵敏度而将大尺寸的闪烁体31连接到光检测器33，也可以接收在闪烁体31中产生的大部分发光脉冲。
特别地，在以图16所示的例子的方式进行平铺的情况下，即，在将受光面分割成多个区域并在各区域中独立地进行辐射计数的情况下，可以改善发光脉冲的产率。此外，在图17所示的使用例中，使包括像素41和像素42的开口部以外的边缘部最小化，能够在使与图16的遮光部312相对应的遮光部的宽度变窄的同时实现在均匀开口中的平铺。
这种大尺寸半导体像素的量子效率接近100％，因此在许多应用中能量分辨率与光电倍增管相当。此外，半导体光检测器可以在与市场上的CMOS图像传感器相同的生产线中通过与此类似的制造工艺批量生产。
包括这样制造的光检测器33的辐射计数装置11尺寸小、重量轻、能够抵抗环境变化、具有稳定的特性并且易于维护。此外，光检测器33的输出是数字信号；因此，后级所需的电路可以只是处理数字信号的电路，不仅输出不易受到来自周围噪声的影响，而且可以容易地处理从大量受光部输出的数据。
通过将像素41和像素42以及诸如检测电路115和检测电路242等电路设置在不同的基板中并且以上述方式层叠基板，可以增大光检测器33的受光面中的像素阵列部241的面积比(开口率)，并且可以改善能量分辨率。
<第四实施方案>
<关于流式细胞仪的应用例>
另一方面，本技术适用的光检测器33也可以用于辐射计数以外的其他领域。例如，给出流式细胞仪作为在辐射计数以外的其他领域中由光检测器33获取微弱的荧光脉冲等的例子。
在下文中，参照图18对本技术适用于流式细胞仪的例子进行说明。需要指出的是，在图18中，与图1的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。
在图18所示的例子中，从样品管371通过的诸如细胞等试样372在样品流373中排成一行，并且该位置用从光源374发射的激光照射。如果试样372穿过激光的照射点375，则产生散射光和从荧光标记等激发的荧光。
然后，光电二极管376接收具有较大光量的前方散射光，并检测试样372的大小。
另一方面，侧方散射光或由附着于试样372的荧光标记发出的荧光变成微弱的脉冲光，并且由用作脉冲光检测器的光检测器33感测。通过荧光和侧方散射光获取关于试样372的类型和内部结构的信息。
这里，在图19中示出了微弱脉冲检测的方式。需要指出的是，在图19中，水平方向表示时间方向。此外，箭头W11所示的曲线表示各时刻从试样372入射到光检测器33的光(即，侧方散射光或荧光)的强度。此外，箭头W12所示的曲线表示各时刻从试样372入射到光检测器33的一个像素42上的光(即，侧方散射光或荧光)的强度。
伴随着试样372通过激光的照射点375，侧方散射光或荧光的强度具有像箭头W11所示的曲线的由箭头W13所示的部分那样的脉冲形状。箭头W11所示的曲线的各脉冲部分与一个试样372通过照射点375相对应。
包含在光检测器33中的设计为专用于发光事件检测的像素42在时机T31几乎与试样372的通过时机同步地从入射到像素42上并且包含在箭头W13所示部分的侧方散射光或荧光中的脉冲光W14的积分信号输出事件信号EV11。
这里，与同试样372通过照射点375相关联的事件信号同步地进行光检测器33中的用于测量光量的像素41的曝光完成以及输出的读出。
具体地，光检测器33进行参照图8所述的驱动，即，全局快门驱动，其中实际上不存在侧方散射光或荧光的不灵敏时间段。
在这种情况下，像素41内的电荷传输与试样通过的事件信号EV11同步地进行，并且结束曝光时间段并开始读出。此外，在所有像素41中一起开始下一个曝光时间段。
也就是说，在获取了事件信号EV11之后经过了考虑到试样372的流速和大小的一定延迟的时机T32，光检测器33结束用于测量光量的各像素41的曝光(累积)，并开始来自像素41的累积信号的读出。
这里，时机T32与图8中的时机T13相对应。在从当获取到事件信号EV11时起(即，从当检测到发光事件时起)的一定时间之后，使曝光时间段结束，由此能够由像素41接收从试样372发出的光，即，箭头W13所示的部分的全部光。
此外，在开始累积信号的读出时，光检测器33开始像素41的下一轮曝光(累积)。需要指出的是，可以在从当前一次的累积信号的读出结束时起到在曝光时间段结束之前的时间段中进行复位信号的读出(采样)。
作为各读出序列中的像素41的输出的总值(即，像素41的输出信号的总和)的输出综合值与针对作为侧方散射光或荧光的每个脉冲光的由光检测器33接收的光子总量相对应。由此，针对各试样372导出侧方散射光或荧光的强度。
需要指出的是，在像流式细胞分析仪中那样，试样几乎连续地流动，并且以小于或等于100微秒的间隔(尽管有波动)连续产生光脉冲的情况下，几乎不发生图4所示的周期性复位。因此，可以从检测序列中省略像素的周期性复位。
此外，在以上述方式将本技术用于流式细胞仪等中的荧光检测的情况下，可以使装置小型化，并且还可以实现能够抵抗环境变化的稳定操作。此外，可以确保用于发光事件检测的足够的时间分辨率。
<第五实施方案>
<光检测器的构成例>
另一方面，用于发光事件检测的像素的配置方法具有各种变化；例如，诸如像素42等用于发光事件检测的像素可以与包括诸如上述像素41等用于测量光量的像素的像素阵列分开并在该像素阵列周围独立地设置。
此外，可以通过切换机构将通常用于测量光量的像素切换成用于事件检测的像素。在这种情况下，例如，光检测器33具有图20所示的构成。需要指出的是，在图20中，与图15的情况下的那些部分相对应的部分用相同的附图标记表示，并且适宜地省略其说明。
在图20所示的光检测器33中，多个像素41在像素阵列部241中在行方向和列方向上排列成阵列，并且在列方向上排列的多个像素41与一条垂直信号线114连接。需要指出的是，例如，这些像素41中的每一个具有图5所示的电路构成。
开关401的输入端子与垂直信号线114连接，并且开关401根据需要将其输出目的地切换到检测电路115和事件检测电路248中的任一个。也就是说，开关401的输入端子与垂直信号线114连接，检测电路115与开关401的一个输出端子连接，并且事件检测电路248与开关401的另一个输出端子连接。
例如，在不需要监测发光事件的情况下，即，在不需要进行发光事件的检测的情况下，开关401被固定为保持与检测电路115侧的输出端子连接，并且像素41的输出经由垂直信号线114和开关401供给到检测电路115。然后，检测电路115以像素行为单位周期性地进行来自像素41的累积电荷的读出。
另一方面，在意图在检测到光入射之后进行读出的情况下，即，在进行发光事件的监测的情况下，进行如下的开关401的切换操作。
在这种情况下，例如，通过包括像素41的一个像素行402来检测发光事件。也就是说，包含在像素行402中的像素41用作用于发光事件检测的像素。
首先，使像素41的光电二极管101一次全部复位；在监测有无发光脉冲的入射同时，选择包含在特定像素行402中的所有像素41作为始终用于发光事件检测的像素。也就是说，行驱动电路111将像素行402的各像素41的传输晶体管103和选择晶体管107控制为接通状态。
此外，与此同时，开关401与事件检测电路248侧的输出端子连接，并且像素行402的各像素41的输出经由垂直信号线114和开关401供给到用于事件监测的比较器，即，事件检测电路248。然后，通过事件检测电路248连续监测这些像素41的输出。
如果事件检测电路248检测到发光事件，则光检测器33控制开关401，使得开关401连接到检测电路115侧的输出端子，并且各像素41的输出经由垂直信号线114和开关401供给到检测电路115。
然后，行驱动电路111顺次地选择被用于发光事件检测的像素行402以外的所有其他像素行，并且使得设定成选择状态的这些像素行的像素41的输出被供给到检测电路115。
检测电路115对从各像素41读出的信号进行A/D转换，并将所得到的表示入射到像素41上的光子的光量的数字输出信号供给到未示出的输出电路247。此外，输出电路247基于从检测电路115供给的各像素41的输出信号计算表示发光脉冲的光量的输出综合值。
图20所示的这种光检测器33的构成的优点在于，同一芯片根据用途可以用于正常成像和发光事件检测。
此外，还具有以下优点：通过选择开关401和行驱动电路111，可以将期望位置的像素41用作用于发光事件检测的像素。由此，还可以进行发光事件的检测，同时避免具有非常大的暗电流的缺陷像素；因此，还具有可以减少由于缺陷像素而导致的发光事件的错误检测的优点。
需要指出的是，本技术的实施方案不限于上述实施方案，并且在不脱离本技术的精神的情况下可以进行各种改变。
另外，本技术也可以如下构成。
(1)一种成像元件，包括：
像素阵列部，所述像素阵列部包括：
多个第一像素，各个所述第一像素包括
第一光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，
浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和
传输部，其构造成将所述电荷从所述第一光电转换部传输到所述浮动扩散部，和
第二像素，其构造成检测光的入射，
其中从所述多个第一像素中的每一个间歇地进行与所述电压相对应的信号的读出，以及
连续监测所述第二像素的输出。
(2)根据(1)所述的成像元件，还包括：
事件检测部，其构造成基于所述第二像素的输出来输出与所述第二像素上的光的入射同步的信号。
(3)根据(2)所述的成像元件，还包括：
驱动部，其构造成根据来自所述事件检测部的信号的输出来控制来自所述第一像素的信号的读出。
(4)根据(3)所述的成像元件，
其中所述驱动部根据来自所述事件检测部的信号的输出来控制所述传输部，以使通过所述光电转换获得的所述电荷传输到所述浮动扩散部，并且控制来自所述第一像素的信号的读出。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的成像元件，还包括：
检测部，其构造成基于从所述第一像素读出的信号来生成表示入射到所述第一像素上的光的光量的数字信号。
(6)根据(5)所述的成像元件，还包括：
输出部，其构造成基于针对所述多个第一像素中的每一个获得的所述数字信号来计算入射到所述像素阵列部上的光的光量。
(7)根据(5)或(6)所述的成像元件，
其中所述第一像素还包括
第一放大部，其构造成输出与通过所述浮动扩散部生成的电压相对应的信号，和
选择部，其构造成根据控制而进入导通状态或非导通状态，并且在进入所述导通状态时将从所述第一放大部输出的信号输出到所述检测部。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的成像元件，
其中所述第二像素包括
第二光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，和
第二放大部，其构造成输出与通过所述第二光电转换部的所述光电转换获得的电荷相对应的信号。
(9)根据(1)～(7)中任一项所述的成像元件，
其中所述第一像素是非倍增型像素，并且所述第二像素是倍增型像素。
10.根据(1)～(9)中任一项所述的成像元件，
其中所述第二像素的受光面大于所述第一像素的受光面。
(11)一种用于驱动成像元件的驱动方法，
所述成像元件包括
像素阵列部，所述像素阵列部包括：
多个第一像素，各个所述第一像素包括
光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，
浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和
传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部；和
第二像素，其构造成检测光的入射，
所述驱动方法包括：
连续监测所述第二像素的输出并基于所述第二像素的所述输出来检测所述第二像素上的光的入射的步骤；和
周期性地使所述第一像素复位，并根据所述第二像素上的光的入射的检测来控制与来自所述第一像素的电压相对应的信号的读出的步骤。
(12)一种电子设备，包括：
像素阵列部，所述像素阵列部包括：
多个第一像素，各个所述第一像素包括
光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，
浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和
传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部；和
第二像素，其构造成检测光的入射，
其中从所述多个第一像素中的每一个间歇地进行与所述电压相对应的信号的读出，以及
连续监测所述第二像素的输出。
附图标记列表
11 辐射计数装置
21 受光部
22 数据处理部
31 闪烁体
33 光检测器
41 像素
42 像素
101 光电二极管
103 传输晶体管
104 检测节点
106 放大晶体管
111 行驱动电路
115 检测电路
141 光电二极管
146 放大晶体管
154 比较器

Claims (12)

1.一种成像元件，包括：
像素阵列部，所述像素阵列部包括：
多个第一像素，各个所述第一像素包括
第一光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，
浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和
传输部，其构造成将所述电荷从所述第一光电转换部传输到所述浮动扩散部，和
第二像素，其构造成检测光的入射，
其中从所述多个第一像素中的每一个间歇地进行与所述电压相对应的信号的读出，以及
连续监测所述第二像素的输出。
2.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：
事件检测部，其构造成基于所述第二像素的输出来输出与所述第二像素上的光的入射同步的信号。
3.根据权利要求2所述的成像元件，还包括：
驱动部，其构造成根据来自所述事件检测部的信号的输出来控制来自所述第一像素的信号的读出。
4.根据权利要求3所述的成像元件，
其中所述驱动部根据来自所述事件检测部的信号的输出来控制所述传输部，以使通过所述光电转换获得的所述电荷传输到所述浮动扩散部，并且控制来自所述第一像素的信号的读出。
5.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：
检测部，其构造成基于从所述第一像素读出的信号来生成表示入射到所述第一像素上的光的光量的数字信号。
6.根据权利要求5所述的成像元件，还包括：
输出部，其构造成基于针对所述多个第一像素中的每一个获得的所述数字信号来计算入射到所述像素阵列部上的光的光量。
7.根据权利要求5所述的成像元件，
其中所述第一像素还包括
第一放大部，其构造成输出与通过所述浮动扩散部生成的电压相对应的信号，和
选择部，其构造成根据控制而进入导通状态或非导通状态，并且在进入所述导通状态时将从所述第一放大部输出的信号输出到所述检测部。
8.根据权利要求1所述的成像元件，
其中所述第二像素包括
第二光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，和
第二放大部，其构造成输出与通过所述第二光电转换部的所述光电转换获得的电荷相对应的信号。
9.根据权利要求1所述的成像元件，
其中所述第一像素是非倍增型像素，并且所述第二像素是倍增型像素。
10.根据权利要求1所述的成像元件，
其中所述第二像素的受光面大于所述第一像素的受光面。
11.一种用于驱动成像元件的驱动方法，
所述成像元件包括
像素阵列部，所述像素阵列部包括：
多个第一像素，各个所述第一像素包括
光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，
浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和
传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部；和
第二像素，其构造成检测光的入射，
所述驱动方法包括：
连续监测所述第二像素的输出并基于所述第二像素的所述输出来检测所述第二像素上的光的入射的步骤；和
周期性地使所述第一像素复位，并根据所述第二像素上的光的入射的检测来控制与来自所述第一像素的电压相对应的信号的读出的步骤。
12.一种电子设备，包括：
像素阵列部，所述像素阵列部包括：
多个第一像素，各个所述第一像素包括
光电转换部，其构造成对入射光进行光电转换，
浮动扩散部，其构造成生成与通过所述光电转换获得的电荷的量相对应的电压，和
传输部，其构造成将所述电荷从所述光电转换部传输到所述浮动扩散部；和
第二像素，其构造成检测光的入射，
其中从所述多个第一像素中的每一个间歇地进行与所述电压相对应的信号的读出，以及
连续监测所述第二像素的输出。
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