DE102017108764B4

DE102017108764B4 - Bildgebungsvorrichtung und radiographisches bildgebungssystem

Info

Publication number: DE102017108764B4
Application number: DE102017108764.8A
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamazaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: KR102167915B1; GB2551027A; US20170315245A1; GB201706618D0; CN107343159B; JP2017200135A; JP6708474B2; DE102017108764A1; US9897709B2; CN107343159A; KR20170123266A; GB2551027B

Abstract

Bildgebungsvorrichtung mit:einer Vielzahl von Pixel, die in einer Matrixform angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Pixel jeweils konfiguriert sind zum Erzeugen eines elektrischen Signals abhängig von Strahlung oder Licht, und jeweils so konfiguriert sind, dass das elektrische Signal zerstörungsfrei ausgelesen werden kann;einem Ausgangsverstärker, der konfiguriert ist zum sequenziellen Ausgeben von elektrischen Signalen, die von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden; undeiner Steuereinheit, die konfiguriert ist zum mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel in einer ersten Zeile, die in der Vielzahl von Pixel umfasst ist, und mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel in einer zweiten Zeile, die benachbart zu der ersten Zeile ist, in einer Periode, wenn elektrische Signale für einen Rahmen von Bilddaten von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden,wobei die Steuereinheit den Ausgangsverstärker in einer Periode zurücksetzt, wenn die zerstörungsfreie Ausleseverarbeitung auf den Pixel von der ersten Zeile mehrmals durchgeführt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung und ein radiographisches Bildgebungssystem.
Beschreibung der verwandten Technik
Eine Bildgebungsvorrichtung, die in einem radiographischen Bildgebungssystem angewandt wird, hat eine Vielzahl von Pixel, die in einer Matrixform angeordnet sind und jeweils konfiguriert sind zum Ausgeben eines elektrischen Signals abhängig von Strahlung oder Licht. Eine derartige Bildgebungsvorrichtung hat ferner eine Vielzahl von Zeilenauswahlleitungen, die in einer Spaltenrichtung eingerichtet sind und mit einer Vielzahl von Pixel in einer Zeilenrichtung elektrisch verbunden sind, und eine Vielzahl von Spaltensignalleitungen, die in der Zeilenrichtung eingerichtet sind und mit einer Vielzahl von Pixel in der Spaltenrichtung elektrisch verbunden sind. Die Vielzahl von Spaltensignalleitungen sind über einen Spaltenauswahlschalter mit einer Ausgangssignalleitung elektrisch verbunden, und ein Ausgangsverstärker ist mit der Ausgangssignalleitung elektrisch verbunden und konfiguriert zum Durchführen einer Impedanzwandlung auf einem an die Ausgangssignalleitung übertragenen Signal. Eine Zeilenauswahlschaltung, die mit einer Vielzahl von Zeilenauswahlleitungen elektrisch verbunden ist, wählt eine Vielzahl von Pixel zeilenweise aus. Während einer Periode, in der eine Vielzahl von Pixel in einer Zeile ausgewählt werden/Sind, gibt eine Spaltenauswahlschaltung, die mit einer Vielzahl von Spaltenauswahlschaltern elektrisch verbunden ist, elektrische Signale von den Pixel in der Zeile über die Ausgangssignalleitung und den Ausgangsverstärker sequenziell aus.
Mit Bezug auf eine derartige Bildgebungsvorrichtung offenbart die JP H11- 69 231 A dass während einer Periode von einer Ausgabe eines elektrischen Signals von einem Pixel in einer zuletzt ausgewählten Spalte von einer Zeile bis zu einer Ausgabe eines elektrischen Signals von einem Pixel in einer zuerst ausgewählten Spalte von der nächsten Zeile eine geforderte Referenzspannung an einen Eingang des Ausgangsverstärkers zugeführt wird. Da das Pixel in der zuletzt ausgewählten Spalte und das Pixel in der zuerst ausgewählten Spalte weit voneinander entfernt positioniert sind, können elektrische Signale, die von diesen Pixel ausgegeben werden, stark differieren. In einem solchen Fall kann das elektrische Signal von dem Pixel in der zuletzt ausgewählten Spalte einen Einfluss auf das elektrische Signal von dem Pixel in der zuerst ausgewählten Spalte haben. Insbesondere in einem Fall, in dem die Bildgebungsvorrichtung eine Abtastung mit einer hohen Abtastgeschwindigkeit durchführt und der Ausgangsverstärker keine ausreichende Einschwingzeit hat, kann der Einfluss möglicherweise als Bildartefakt erscheinen. In diesem Fall kann insbesondere ein Zuführen einer geforderten Referenzspannung jedes Mal dann, wenn ein elektrisches Signal von dem Pixel ausgegeben wird, die Einschwingzeit des Ausgangsverstärkers signifikant unzureichend machen. Dementsprechend kann, um den Einfluss zu verringern, eine geforderte Referenzspannung an den Eingang des Ausgangsverstärkers während der Periode zum Zurücksetzen des Ausgangsverstärkers zugeführt werden.
Andererseits war eine Bildgebungsvorrichtung bekannt, die Pixel aufweist, von denen elektrische Signale abhängig von Strahlung oder Licht zerstörungsfrei ausgelesen (oder ausgegeben) werden können. Die JP 2013-162164 A offenbart eine Bildgebungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Pixel, die in einer Matrix angeordnet sind, und auf denen ein zerstörungsfreies Auslesen durchgeführt werden kann, bei dem während einer Periode, in der die Pixel in einer Zeile ausgewählt werden/sind, elektrische Signale von Pixel von der Zeile mehrmals zerstörungsfrei ausgelesen werden. Diese Verarbeitung wird als mehrfache zerstörungsfreie Ausleseverarbeitung bezeichnet. Die JP 2013-162164 A offenbart, dass elektrische Signale, die mehrmals zerstörungsfrei ausgelesen werden/sind, gemittelt werden, um Rauschen zu reduzieren. Die JP 2015-012546 A offenbart eine Bildgebungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Pixel, die in einer Matrixform angeordnet sind, und auf denen ein mehrfaches zerstörungsfreies Auslesen mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten durchgeführt werden kann. Die JP 2015 - 012546 A offenbart, dass ein Bild, das einen vergrößerten Dynamikbereich aufweist, auf Grundlage von elektrischen Signalen erlangt werden kann, die durch ein mehrfaches zerstörungsfreies Auslesen erlangt werden, das während einer Periode durchgeführt wird, wenn Pixel in einer Zeile ausgewählt werden/sind.
Bildgebungsvorrichtungen, bei denen elektrische Signale von Pixel in einer Zeile während einer Periode, in der die Pixel in der Zeile ausgewählt werden/sind, mehrmals zerstörungsfrei ausgelesen werden, wie in der JP 2013-162164 A und der JP 2015-012546 A , können jedoch Überlegungen bzw. Betrachtungen im Hinblick darauf erfordern, wie ein Ausgangsverstärker darin zurückzusetzen ist.
DE 10 2012 224 258 A1 offenbart ein Röntgenaufnahmesystem zur differentiellen Phasenkontrast-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts mit zumindest einem Röntgenstrahler zur Erzeugung von quasi-kohärenter Röntgenstrahlung, einem Röntgenbilddetektor mit in einer Matrix angeordneten Pixeln, einem Beugungs- oder Phasengitter, welches zwischen dem Untersuchungsobjekt und dem Röntgenbilddetektor angeordnet ist. Der Röntgenbilddetektor weist eine Detektorschicht mit einer Matrix aus x Gesamtpixeln auf, die derart strukturiert ist, dass die Gesamtpixel in einer Analyserichtung, die senkrecht auf den Gitterlinien des Beugungs- oder Phasengitters steht, in y Subpixel unterteilt sind, die in einem Auslesevorgang derart gruppenweise ansteuer- und/oder auslesbar sind, - dass in einem ersten Phasenschritt n Subpixel zu Gruppen wirkungsmäßig zusammengefasst werden, wobei zwischen den Gruppen m Subpixel eines Gesamtpixels nicht erfasst werden, - dass in folgenden K-1 Phasenschritten jeweils wieder n Subpixel zu Gruppen zusammengefasst werden, bis alle erforderlichen Kombinationen von Subpixel erfasst worden sind, wobei die zusammengefassten Subpixel um eine Schrittweite von jeweils p Subpixel in Analyserichtung verschoben sind.
US 2004 / 0 234 032 A1 offenbart eine Radiographievorrichtung, die eine Röntgenbestrahlungseinheit zur Bestrahlung eines Objekts mit Strahlung, einen Röntgendetektor, der Strahlungsprojektionsbilder, die durch Übertragung durch ein Objekt erhalten werden, in Signale umwandelt und in der Lage ist, die Signale zerstörungsfrei auszulesen, und eine Bildanalyseeinheit zur Analyse der Signale, die durch zerstörungsfreies Auslesen aus dem Röntgendetektor ausgelesen werden, umfasst. Auf diese Weise können Informationen über die Strahlung, die durch ein Objekt übertragen wurde, schnell erfasst werden.
US 2005 / 0 259 170 A1 offenbart eine Bilderfassungsvorrichtung mit einer Röntgenbilderfassungseinheit mit einer zerstörungsfreien Lesefunktion, die zum Erfassen eines Objektbildes ausgebildet ist, und einem Subtrahierer, der dazu geeignet ist, sequenziell als korrigierten Wert eine Differenz zwischen einer Vielzahl von Bildern, die sequentiell zerstörungsfrei von der Röntgenbilderfassungseinheit ausgelesen werden, und einem Bild, das vor der Vielzahl von Bildern ausgelesen wird, auszugeben.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung eine Bildgebungsvorrichtung bereit, bei der elektrische Signale von Pixel in einer Zeile während einer Periode, in der die Pixel in der Zeile ausgewählt werden/sind, mehrmals zerstörungsfrei ausgelesen werden können, und die eine ausreichende Einschwingzeit aufweist, um ein Bildartefakt aufgrund des Einflusses zu unterbinden. Eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Vielzahl von Pixel, die in einer Matrixform angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Pixel jeweils konfiguriert sind zum Erzeugen eines elektrischen Signals abhängig von Strahlung oder Licht, und jeweils derart konfiguriert sind, dass das elektrische Signal zerstörungsfrei ausgelesen werden kann, einen Ausgangsverstärker, der konfiguriert ist zum sequenziellen Ausgeben von elektrischen Signalen, die von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden, und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist zum mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel von einer ersten Zeile von der Vielzahl von Pixel und mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel von einer zweiten Zeile, die benachbart zu der ersten Zeile ist, in einer Periode, wenn elektrische Signale von einem Rahmen von Bilddaten von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden. In diesem Fall setzt die Steuereinheit den Ausgangsverstärker in einer Periode zurück, wenn die zerstörungsfreie Ausleseverarbeitung auf den Pixel von der ersten Zeile mehrmals durchgeführt wird.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. Jedes der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die nachstehend beschrieben sind, kann einzeln oder als Kombination von einer Vielzahl von den Ausführungsbeispielen oder Merkmalen von diesen implementiert werden, wenn dies erforderlich ist, oder wenn die Kombination von Elementen oder Merkmalen von individuellen Ausführungsbeispielen in einem einzelnen Ausführungsbeispiel vorteilhaft ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein radiographisches Bildgebungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
2 ist ein schematisches Schaltbild, das ein Beispiel einer Konfiguration von einem Pixel veranschaulicht.
3 ist ein Zeitdiagramm, das beispielhafte Betriebsvorgänge von einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.
4 ist ein schematisches Schaltbild, das eine beispielhaft innere Struktur eines Halbleitersubstrats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
5 ist ein schematisches Schaltbild, das ein beispielhaftes Schaltungssubstrat gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
6 ist ein Zeitdiagramm, das eine Steuerung in einer Bildgebungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
7 ist eine Kennlinie, die Spannungsänderungen eines invertierenden Eingangsanschlusses eines Differenzverstärkers veranschaulicht.
8 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein radiographisches Bildgebungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
9 ist ein schematisches Schaltbild, das ein beispielhaftes Schaltungssubstrat gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
10 ist ein schematisches Schaltbild, das eine beispielhafte innere Struktur eines Halbleitersubstrats gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
11 ist ein schematisches Schaltbild, das eine Spannungsversorgungseinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
13 ist ein Zeitdiagramm, das eine Steuerung in einer Bildgebungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
14 ist ein schematisches Schaltbild, das eine beispielhafte innere Struktur eines Halbleitersubstrats gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
15 ist ein schematisches Schaltbild, das ein beispielhaftes Schaltungssubstrat gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
16 ist ein Zeitdiagramm, das eine Steuerung in einer Bildgebungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden Ausführungsformen zur Verwirklichung bzw. Verkörperung der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass Strahlung typischerweise ein Röntgenstrahl sein kann, aber auch ein α-Strahl, ein β-Strahl oder ein γ-Strahl sein kann.
Erstes Ausführungsbeispiel
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 ein radiographisches Bildgebungssystem bzw. Durchstrahlungsbildgebungssystem beschrieben, das eine Bildgebungsvorrichtung umfasst. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild des radiographischen Bildgebungssystems bzw. Durchstrahlungsbildgebungssystems.
1 veranschaulicht eine Bildgebungsvorrichtung 100, eine Bildverarbeitungsvorrichtung 101, eine Bildanzeigevorrichtung 102, einen Röntgenstrahlengenerator (Strahlungsgenerator) 103 und eine Röntgenröhre 104. Beim fotographischen Aufnehmen führt eine (nicht gezeigt) Steuervorrichtung eine Steuerung derart durch, dass die Bildgebungsvorrichtung 100 und der Röntgenstrahlengenerator 103 synchron zueinander arbeiten können. Ein Röntgenstrahl, der durch ein Objekt übertragen wurde, wird durch einen Szintillator, der nicht veranschaulicht ist, in sichtbares Licht gewandelt, wird auf Grundlage einer Lichtmenge fotoelektrisch gewandelt, und wird dann A/D-gewandelt. Danach werden die Rahmen- bzw. Einzelbildbilddaten, die der Röntgenstrahleneinstrahlung entsprechen, von der Bildgebungsvorrichtung 100 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 101 übermittelt. Nachdem die übermittelten Rahmen- bzw. Einzelbildbilddaten einer Bildverarbeitung unterzogen wurden, wird das resultierende radiographische Bild bzw. Durchstrahlungsbild auf der Bildanzeigevorrichtung 102 in Echtzeit angezeigt.
Die Bildgebungsvorrichtung 100 enthält im Inneren einen Flachfeld- bzw. Flachschirmsensor 105. Der Flachfeld- bzw. Flachschirmsensor 105 weist (z.B. in 4 gezeigte) rechteckige Halbleitersubstrate 120 auf, die in einer Matrix von sieben Spalten × zwei Zeilen auf einem Träger, der nicht veranschaulicht ist, gekachelt sind. Jedes der Halbleitersubstrate 120 ist ein Bildgebungssubstrat mit einem Einkristallhalbleiter wie etwa einem Siliziumhalbleiterwafer und umfasst eine Vielzahl von Pixel, die in einer Matrixform angeordnet sind. Die Halbleitersubstrate 120, die als Gemeinschafts- bzw. Stoßbereichssensoren fungieren, haben Pixel zweidimensional in gleichen Abständen darauf angeordnet. Die Pixel sind über Grenzen zwischen den Halbleitersubstraten 120 hinweg in gleichen Abständen gekachelt. Externe Schaltungssubstrate sind über externe Anschlüsse (Elektrodenpads), die in einer Matrixform angeordnet sind, mit einer oberen Kante und einer unteren Kante des Flachfeld- bzw. Flachschirmsensors 105 verbunden. Hier umfasst die Bildgebungsvorrichtung 100 ferner eine Spannungsversorgungseinheit 121, die konfiguriert ist zum Zuführen bzw. Liefern einer Referenzspannung. Die Spannungsversorgungseinheit 121 wird nachstehend ausführliche beschrieben.
Eine Steuereinheit 109 ist konfiguriert zum Kommunizieren eines Steuerbefehls und eines Synchronisationssignals mit der Bildverarbeitungsvorrichtung 101 und zum Übertragen von Bilddaten an die Bildverarbeitungsvorrichtung 101. Die Bildgebungssteuereinheit 109 kann auch eine Steuerfunktion für den Flachfeld- bzw. Flachschirmsensor aufweisen und ist konfiguriert zum Steuern einer Ansteuerung des Flachfeld- bzw. Flachschirmsensors und Steuern von Aufnahmemodi. Die Bildgebungssteuereinheit 109 ist konfiguriert zum Synthetisieren von A/D-gewandelten digitalen Bilddaten von einer Vielzahl von A/D-Wandlern 108 in der Bildgebungsvorrichtung 100 in Rahmen- bzw. Einzelbilddaten, sowie zum Übermitteln der resultierenden Daten an die Bildverarbeitungsvorrichtung 101. Die Bildgebungssteuereinheit 109 entspricht einer Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Eine Befehlssteuerschnittstelle ist nutzbar zum Kommunizieren von Aufnahmemoduseinstellungen, Parametereinstellungen, einer Aufnahmestarteinstellung und einer Aufnahmeabschlusseinstellung von der Bildverarbeitungsvorrichtung 101 an die Bildgebungssteuereinheit 109, sowie zum Beispiel zum Kommunizieren eines Zustands der Bildgebungsvorrichtung von der Bildgebungssteuereinheit 109 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 101. Eine Bilddatenschnittstelle 111 ist nutzbar zum Übertragen von erfassten Bilddaten von der Bildgebungssteuereinheit 109 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 101. Ein READY-Signal 112 ist ein Signal, das bezeichnet, dass ein Zustand erfasst wurde, dass die Bildgebungsvorrichtung 100 für eine Aufnahme bereit ist, was von der Bildgebungssteuereinheit 109 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 101 gemeldet wird. Ein externes Synchronisationssignal 113 ist ein Signal, das einen Zeitpunkt für eine Röntgenstrahlenbelichtung an die Bildgebungssteuereinheit 109 meldet, wenn die Bildverarbeitungsvorrichtung 101 das READY-Signal 112 von der Bildgebungssteuereinheit 109 empfängt. Während ein Belichtungserlaubnissignal 114 aktiviert ist, wird ein Belichtungssignal von der Bildverarbeitungsvorrichtung 101 an den Röntgenstrahlengenerator 103 übertragen.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein Beispiel einer Konfiguration von einem Pixel in der Bildgebungsvorrichtung beschrieben. Ein Pixel P kann eine Wandlungseinheit CP, eine Verstärkungseinheit AP, eine Rücksetzeinheit RP, eine erste Halteeinheit SH1, eine zweite Halteeinheit SH2, eine dritte Halteeinheit SH3, eine erste Ausgabeeinheit OP1, eine zweite Ausgabeeinheit OP2 und eine dritte Ausgabeeinheit OP3 umfassen.
Die Wandlungseinheit CP kann eine Fotodiode PD, einen Transistor M1, einen Floating-Diffusion-Kondensator C_FD (der hierin nachstehend als FD-Kondensator C_FD bezeichnet wird) und einen Empfindlichkeitsumschaltung-Zusatzkondensator C_FD' aufweisen. Die Fotodiode PD ist ein fotoelektrisches Wandlungselement und konfiguriert zum Wandeln von Licht, das abhängig von eingestrahlter Strahlung in einem Szintillator, der ein Wellenlängenwandlungselement darstellt, erzeugt wird, in ein elektrisches Signal. Mit anderen Worten kann die Wandlungseinheit Wandlungselemente aufweisen, umfassend ein Wellenlängenwandlungselement, das konfiguriert ist zum Wandeln von Strahlung in Licht, und ein fotoelektrisches Wandlungselement, das konfiguriert ist zum Wandeln von Licht in elektrische Ladungen. Stattdessen kann jedoch ein Wandlungselement bereitgestellt sein, das konfiguriert ist, Strahlung direkt in elektrische Ladungen zu wandeln. Im Speziellen werden Ladungen einer Menge, die abhängig von dem Licht ist, in der Fotodiode PD erzeugt, und wird eine Spannung in dem FD-Kondensator C_FD abhängig von der Menge von erzeugten elektrischen Ladungen an die Verstärkungseinheit AP ausgegeben. Der Empfindlichkeitsumschaltkondensator C_FD' wird zum Umschalten der Empfindlichkeit für/auf Strahlung an dem Pixel P verwendet und ist über den Transistor M1 (Schaltelement) mit der Fotodiode PD verbunden. Eine Aktivierung eines WIDE-Signals bringt den Transistor M1 in einen leitenden Zustand, und eine Spannung einer synthetisierten Kapazität des FD-Kondensators C_FD und des Kondensators C_FD' wird an die Verstärkungseinheit AP ausgegeben. Mit anderen Worten kann der leitende Zustand des Transistors M1 so gesteuert werden, dass ein erstes Signal, das eine Spannung abhängig von den Ladungen darstellt, die durch die Wandlungseinheit CP mit einer ersten Empfindlichkeit gewandelt werden, und ein zweites Signal, das eine Spannung abhängig von Ladungen darstellt, die durch eine Wandlungseinheit mit einer zweiten Empfindlichkeit gewandelt werden, die von der ersten Empfindlichkeit verschieden ist, an die Verstärkungseinheit AP ausgegeben werden können.
Die Verstärkungseinheit AP hat einen ersten Steuertransistor M3, einen ersten Verstärkungstransistor M4, einen ersten Klemmkondensator C_CL, einen zweiten Steuertransistor M6, einen zweiten Verstärkungstransistor M7 und Konstantstromquellen. Der erste Steuertransistor M3, der erste Verstärkungstransistor M4 und die Konstantstromquellen (wie etwa ein Transistor mit einer Stromspiegelkonfiguration) sind in Reihe geschaltet, sodass sie einen Strompfad bilden. Eine Aktivierung eines Freigabesignals EN, das an ein Gate des ersten Steuertransistors M3 einzugeben ist, ändert den Betriebszustand des ersten Verstärkungstransistors M4, der eine Spannung von der Wandlungseinheit CP empfängt. Somit wird eine Sourcefolgerschaltung gebildet, sodass eine Spannung, die durch Verstärkung einer Spannung von der Wandlungseinheit CP erlangt wird, von dem ersten Verstärkungstransistor M4 ausgegeben werden kann. Die von dem ersten Verstärkungstransistor M4 ausgegebene Spannung wird über den Klemmkondensator C_CL an den zweiten Verstärkungstransistor M7 eingegeben/-gespeist. Der zweite Steuertransistor M6, der zweite Verstärkungstransistor M7 und die Konstantstromquellen sind in Reihe geschaltet, sodass sie einen Strompfad bilden. Eine Aktivierung eines Freigabesignals EN, das an ein Gate des zweiten Steuertransistors M6 einzugeben ist, ändert den Betriebszustand des ersten Verstärkungstransistor M4, der eine Spannung von dem ersten Verstärkungstransistor M4 empfängt. Somit wird eine Sourcefolgerschaltung gebildet, sodass eine Spannung, die durch Verstärkung einer Spannung von dem ersten Verstärkungstransistor M4 erlangt wird, von dem zweiten Verstärkungstransistor M7 ausgegeben werden kann. Der Klemmkondensator C_CL ist zwischen dem ersten Verstärkungstransistor M4 und dem zweiten Verstärkungstransistor M7 in Reihe geschaltet. Ein durch den Klemmkondensator C_CL durchzuführender Klemmvorgang wird einhergehend mit einer Beschreibung einer Rücksetzeinheit RP beschrieben, die nachstehend beschrieben wird.
Die Rücksetzeinheit RP umfasst einen ersten Rücksetztransistor M2 und einen zweiten Rücksetztransistor M5. In Erwiderung auf eine Aktivierung eines PRES-Signals liefert der erste Rücksetztransistor M2 ein vorbestimmtes Potential an die Fotodiode PD, initialisiert er Ladungen in der Fotodiode PD, und setzt er eine an die Verstärkungseinheit AP auszugebende Spannung zurück. Der zweite Rücksetztransistor M5 liefert ein vorbestimmtes Potential an einen Verbindungsknoten zwischen dem Klemmkondensator C_CL und einem zweiten Verstärkungstransistor M7, sodass eine von dem zweiten Verstärkungstransistor M7 auszugebende Spannung zurückgesetzt werden kann. Die Spannung, die abhängig von der Spannung von der Wandlungseinheit CP ist, wird auf eine durch den ersten Rücksetztransistor M2 bewirkte Rücksetzung hin an einen Anschluss n1 des Klemmkondensators C_CL eingegeben/-gespeist. Eine Aktivierung eines Klemmsignals PCL bringt den zweiten Rücksetztransistor M5 in einen leitenden Zustand, und eine Klemmspannung VCL, die ein vorbestimmtes Potential darstellt, wird an einen Anschluss n2 des Klemmkondensators C_CL eingegeben/-gespeist. Dies bewirkt ein Klemmen mit einer Rauschkomponente, die eine Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen n1 und n2 des Klemmkondensators C_CL darstellt, und ein Betrag einer Spannungsänderung, die durch anschließendes Auftreten und Ansammeln von Ladungen in der Fotodiode PD bewirkt wird, wird als Signalkomponente ausgegeben. Dies entspricht einem Klemmvorgang unter Verwendung des Klemmkondensators C_CL, und der Klemmvorgang kann unterbinden, dass eine Rauschkomponente wie etwa kTC-Rauschen in der Wandlungseinheit CP und ein Offset bzw. Versatz in dem ersten Verstärkungstransistor M4 auftritt.
Die erste Halteeinheit SH1 ist eine Abtast-Halte-Schaltung, die konfiguriert ist zum Halten eines ersten Signals, das erlangt wird, indem Ladungen, die durch die Wandlungseinheit CP mit einer ersten Empfindlichkeit gewandelt werden, durch die Verstärkungseinheit AP verstärkt werden, und umfasst einen ersten Transfertransistor M8 und einen ersten Haltekondensator CS1. Im Speziellen wird der Zustand (leitender Zustand oder nichtleitender Zustand) des ersten Transfertransistors M8 durch Verwendung eines Steuersignals TS1 umgeschaltet, sodass eine Abtastung durchgeführt werden kann, bei der ein erstes Signal, das erlangt wird, indem Ladungen, die durch die Wandlungseinheit CP mit der ersten Empfindlichkeit gewandelt werden, durch die Verstärkungseinheit AP verstärkt werden, an den Kondensator CS1 transferiert und in diesem gehalten werden. Die erste Ausgabeeinheit OP1 umfasst einen ersten Signalverstärkungstransistor M10 und einen ersten Ausgangsschalter SW9. Der erste Signalverstärkungstransistor M10 ist ein Transistor, der konfiguriert ist zum Ausgeben eines Signals, das durch Verstärkung einer in dem ersten Haltekondensator CS1 gehaltenen Spannung erlangt wird. Der erste Ausgangsschalter SW9 ist ein Schalter, der konfiguriert ist zum Transferieren eines Signals, das von dem ersten Signalverstärkungstransistor M10 ausgegeben wird. Im Speziellen bringt ein Steuersignal VSR, das an den ersten Ausgangsschalter SW9 eingegeben wird, den ersten Ausgangsschalter SW9 in einen leitenden Zustand, sodass eine (nicht veranschaulichte) Konstantstromquelle und der erste Signalverstärkungstransistor M10 in der Folgestufe eine Sourcefolgerschaltung bilden können. Somit kann das Pixel P, über die erste Ausgabeeinheit OP1, ein erstes Ausgangssignal S1 basierend auf dem ersten Signal oder einer in dem ersten Haltekondensator CS1 gehaltenen Spannung ausgeben.
Die zweite Halteeinheit SH2 ist eine Abtast-Halte-Schaltung, die konfiguriert ist zum Halten eines zweiten Signals, das erlangt wird, indem Ladungen, die durch eine Wandlungseinheit CP mit einer zweiten Empfindlichkeit gewandelt werden, die von der ersten Empfindlichkeit verschieden ist, durch die Verstärkungseinheit AP verstärkt werden, und umfasst einen zweiten Transfertransistor M11 und einen zweiten Haltekondensator CS2. Im Speziellen wird der Zustand (leitender Zustand oder nichtleitender Zustand) des zweiten Transfertransistors M11 durch Verwendung eines Steuersignals TS2 umgeschaltet, sodass eine Abtastung durchgeführt werden kann, bei der ein zweites Signal, das erlangt wird, indem Ladungen, die durch die Wandlungseinheit CP mit der zweiten Empfindlichkeit gewandelt werden, durch die Verstärkungseinheit AP verstärkt werden, an den Kondensator CS2 transferiert und in diesem gehalten wird. Die zweite Ausgabeeinheit OP2 umfasst einen zweiten Signalverstärkungstransistor M13 und einen zweiten Ausgangsschalter SW12. Der zweite Signalverstärkungstransistor M13 ist ein Transistor, der konfiguriert ist zum Ausgeben eines Signals, das durch Verstärkung einer in dem zweiten Haltekondensator CS2 gehaltenen Spannung erlangt wird. Der zweite Ausgangsschalter SW12 ist ein Schalter, der konfiguriert ist zum Transferieren eines Signals, das von dem zweiten Signalverstärkungstransistor M13 ausgegeben wird. Im Speziellen bringt ein Steuersignal VSR, das an den zweiten Ausgangsschalter SW12 eingegeben wird, den zweiten Ausgangsschalter SW12 in einen leitenden Zustand, sodass eine (nicht veranschaulichte) Konstantstromquelle und der zweite Signalverstärkungstransistor M13 in der Folgestufe eine Sourcefolgerschaltung bilden können. Somit kann das Pixel P, über die zweite Ausgabeeinheit OP2, ein zweites Ausgangssignal S2 basierend auf dem zweiten Signal oder einer in dem zweiten Haltekondensator CS2 gehaltenen Spannung ausgeben.
Die dritte Halteeinheit SH3 ist eine Abtast-Halte-Schaltung, die konfiguriert ist zum Halten eines Offset-Signals der Verstärkungseinheit AP, und umfasst einen dritten Transfertransistor M14 und einen dritten Haltekondensator CN. Im Speziellen wird der Zustand (leitender Zustand oder nichtleitender Zustand) des dritten Transfertransistors M14 durch Verwendung eines Steuersignals TS3 umgeschaltet, sodass eine Abtastung durchgeführt werden kann, bei der ein Offset-Signal der Verstärkungseinheit AP an den Kondensator CN transferiert und in diesem gehalten wird. Die dritte Ausgabeeinheit OP3 umfasst einen dritten Signalverstärkungstransistor M16 und einen dritten Ausgangsschalter SW15. Der dritte Signalverstärkungstransistor M16 ist ein Transistor, der konfiguriert ist zum Ausgeben eines Signals, das durch Verstärkung einer in dem dritten Haltekondensator CN gehaltenen Spannung erlangt wird. Der dritte Ausgangsschalter SW15 ist ein Schalter, der konfiguriert ist zum Transferieren eines Signals, das von dem dritten Signalverstärkungstransistor M16 ausgegeben wird. Im Speziellen bringt ein Steuersignal VSR, das an den dritten Ausgangsschalter SW15 eingegeben wird, den dritten Ausgangsschalter SW15 in einen leitenden Zustand, sodass eine (nicht veranschaulichte) Konstantstromquelle und der dritte Signalverstärkungstransistor M16 in der Folgestufe eine Sourcefolgerschaltung bilden können. Somit kann das Pixel P, über die dritte Ausgabeeinheit OP3, ein drittes Ausgangssignal N basierend auf dem Offset-Signal ausgeben.
Über die erste bis dritte Ausgabeeinheit OP1 bis OP3 können das erste bis dritte Signal von dem Pixel P mehrmals zerstörungsfrei ausgelesen werden. In dem Flachfeld- bzw. Flachschirmsensor 105 sind eine Vielzahl von Pixel P, wie sie vorstehend beschrieben sind, in einer Matrix angeordnet.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 3 beispielhafte Betriebsvorgänge der Vielzahl von Pixel in der Bildgebungsvorrichtung beschrieben. Hier werden Signale EN, TS1, TS2, PRES, PCL, TN und WIDE kollektiv von der Bildgebungssteuereinheit 109 an die Vielzahl von Pixel P geliefert bzw. zugeführt. Daher werden eine Rücksetzansteuerung RD und eine Abtastansteuerung SD, die nachstehend beschrieben werden, kollektiv auf der Vielzahl von Pixel P durchgeführt.
Eine Starteinstellung wird zu einer Zeit t1 definiert, und eine Ansteuerung wird ausgehend von einer Zeit t2 gestartet. Nachstehend wird eine Rücksetzansteuerung RD beschrieben, die ausgehend von der Zeit t2 startet. Die Rücksetzansteuerung RD ist eine Ansteuerung zum Durchführen eines Rücksetzvorgangs und eines Klemmvorgangs. Zunächst wird zu der Zeit t2 das Signal EN gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, sodass der erste Verstärkungstransistor M4 und der zweite Verstärkungstransistor M7 aktiviert werden. Als Nächstes werden zu einer Zeit t3 das Signal WIDE und das Signal PRES gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen, sodass der Transistor M1 eingeschaltet werden kann und die Fotodiode PD damit elektrisch mit einer Referenzspannung VRES verbunden wird. Als Nächstes wird zu einer Zeit t4 das Signal PCL gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, sodass der Transistor M5 eingeschaltet wird, und wird damit eine Referenzspannung VCL mit der Seite des zweiten Verstärkungstransistors M7 von dem Klemmkondensator Ccl verbunden. Die Signale TS1, TS2 und TN werden gleichzeitig gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen, sodass der erste Transfertransistor M8, der zweite Transfertransistor M11 und der dritte Transfertransistor M14 eingeschaltet werden. Zu einer Zeit t5 werden das Signal PRES und das Signal WIDE gewechselt, dass sie einen niedrigen Pegel aufweisen, sodass die Rücksetzung abgeschlossen wird, und wird eine Rücksetzspannung auf der Seite des ersten Verstärkungstransistors M4 von dem Klemmkondensator Ccl eingestellt. Aufgrund des EIN-Zustands des Transistors M1 hat auch der Zusatzkondensator C_FD' die Seite des Transistors M1 auf der Rücksetzspannung gehalten, was ein Auftreten einer unbestimmten Spannung verhindert. Zu einer Zeit t6 wird der Transistor M5 ausgeschaltet, und werden Ladungen abhängig von einer Differenzspannung zwischen der Referenzspannung VCL und der Referenzspannung VRES in dem Klemmkondensator Ccl angesammelt, und der Klemmvorgang endet. Der erste Transfertransistor M8, der zweite Transfertransistor M11 und der dritte Transfertransistor M14 werden ausgeschaltet, und ein Referenzspannungssignal zu einer Zeit, zu der die Referenzspannung VCL in dem ersten Haltekondensator CS1, dem zweiten Haltekondensator CS2 und dem dritten Haltekondensator CN eingestellt ist, wird abtastgehalten. Dies kann einen Nachbildeffekt reduzieren. Die Rücksetzansteuerung RD endet, und eine Ansammlung der fotoelektrischen Wandlungseinheit mit der Fotodiode PD und dem FD-Kondensator C_FD wird ausgehend von der Zeit t6 gestartet. Aufgrund des Ansammlungszustands ermöglicht bzw. aktiviert die Bildsteuereinheit 109, dass das Belichtungserlaubnissignal 111 an die Bildverarbeitungsvorrichtung übertragen wird, und fordert sie an, dass ein Röntgenstrahl ausgestrahlt wird. Zu einer Zeit t7 wird das Signal EN gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und werden der erste Verstärkungstransistor M4 und der zweite Verstärkungstransistor M7 deaktiviert. Die Rücksetzansteuerung RD wird kollektiv auf allen von der Vielzahl von Pixel durchgeführt. Die Rücksetzansteuerung, die nachfolgend durchzuführen ist, wird auch kollektiv bezüglich allen von der Vielzahl von Pixel gesteuert. Auf den gekachelten Halbleitersubstraten wird eine Rücksetzansteuerung kollektiv auf allen Pixel von gekachelten Bildgebungselementen zu einem identischen Zeitpunkt und in einer identischen Periode durchgeführt, um eine Bildabweichung bzw. -schwankung zu verhindern, die durch eine Zeitabweichung bzw. -schwankung einer Umschaltung zwischen Bildgebungselementen und Abtastleitungen während eines Filmaufnahmebetriebs verursacht wird. Danach wird eine kollektive Belichtung durchgeführt, um Ladungen anzusammeln, und werden Fotoladungen, die in den Fotodioden PD in den Pixelschaltungen erzeugt werden, in den FD-Kondensatoren C_FD angesammelt.
Als Nächstes wird eine Abtastansteuerung SD beschrieben, die ausgehend von einer Zeit t11 startet. Zu der Zeit t11 wird das Signal EN gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, sodass in dem FD-Kondensator C_FD angesammelte Ladungen als eine Spannung von dem ersten Verstärkungstransistor M4, der als Sourcefolger arbeitet, über den Klemmkondensator Ccl an den zweiten Verstärkungstransistor M7 ausgegeben werden. Als Nächstes wird zu einer Zeit t12 ein Signal TS1 gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird der erste Transfertransistor M8 eingeschaltet. Somit wird ein optisches Signal abhängig von den in dem FD-Kondensator C_FD angesammelten Ladungen kollektiv über den zweiten Verstärkungstransistor M7 an den ersten Haltekondensator CS1 transferiert. Das optische Signal zu dieser Zeit ist ein Signal, das in einem Hochempfindlichkeitsmodus erfasst wird, da es das Signal WIDE auf einen niedrigen Pegel wechselt. Da der Abtast-Halte-Vorgang gestartet ist, deaktiviert die Bildgebungssteuereinheit 109 zu einer Zeit t13 das Belichtungserlaubnissignal 111 an die Bildverarbeitungsvorrichtung, was eine Röntgenstrahlenbelichtung unterbindet. Zu einer Zeit t14 wird das Signal TS1 gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und wird der erste Transfertransistor M8 ausgeschaltet. Somit wird ein Fotoladungssignal in dem Hochempfindlichkeitsmodus in dem ersten Haltekondensator CS1 abtastgehalten. Als Nächstes wird zu einer Zeit t15 das Signal WIDE gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird der Transistor M1 eingeschaltet. Da der Transistor M1 eingeschaltet wird/ist, kann der Floating-Diffusion-Teil eine erhöhte Kapazität aufweisen, sodass sich die Empfindlichkeit des Pixels von dem Hochempfindlichkeitsmodus auf einen Niederempfindlichkeitsmodus ändert. Da sich die Kapazität des Floating-Diffusion-Teils um einen Betrag erhöht, der äquivalent zu dem Zusatzkondensator C_FD' ist, können somit auch in dem PD verbleibende Ladungsinformationen ausgelesen werden. Als Nächstes wird zu einer Zeit t16 ein Signal TS2 gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird der zweite Transfertransistor M11 eingeschaltet. Somit wird ein optisches Signal in dem Niederempfindlichkeitsmodus kollektiv über den zweiten Verstärkungstransistor M7 an den zweiten Haltekondensator CS2 transferiert. Zu einer Zeit t17 wird das Signal TS2 gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und wird der zweite Transfertransistor M11 ausgeschaltet. Somit wird ein Fotoladungssignal in dem Niederempfindlichkeitsmodus in dem zweiten Haltekondensator CS2 abtastgehalten. Als Nächstes wird zu einer Zeit t18 das Signal PRES gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird der erste Rücksetztransistor M2 eingeschaltet. Dann werden der FD-Kondensator C_FD und der Zusatzkondensator C_FD' auf die Referenzspannung VRES zurückgesetzt. Als Nächstes wird zu einer Zeit t19 das Signal PCL gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist. In dem Klemmkondensator Ccl werden Ladungen angesammelt, die ein Rücksetzrauschen auf einer Differenzspannung zwischen einer Spannung VCL und einer Spannung VRES überlagert haben. Zu einer Zeit t20 wird das Signal PRES gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und der Rücksetzvorgang endet. Das Signal WIDE wird auch gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und der Zusatzkondensator C_FD' hat ein festes Potential. Zu einer Zeit t21 wird ein Signal TN gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird der dritte Transfertransistor M14 eingeschaltet. Somit wird ein Offset-Signal zu der Zeit, zu der die Referenzspannung VCL eingestellt ist, an den dritten Haltekondensator CN transferiert. Als Nächstes wird zu einer Zeit t22 das Signal TN gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und wird der dritte Transfertransistor M14 ausgeschaltet. Somit wird das Offset-Signal in dem dritten Haltekondensator CN abtastgehalten. Zu einer Zeit t23 wird das Signal PCL gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist. Zu einer Zeit t24 wird das Signal EN gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist. Somit endet die Abtastansteuerung SD. Die Abtastansteuerung SD wird auf allen von der Vielzahl von Pixel kollektiv durchgeführt. Die nachfolgende Abtastansteuerung wird ebenfalls zu diesem Zeitpunkt gesteuert. Nach der Abtastansteuerung SD wird erneut die Rücksetzansteuerung RD zu einer Zeit t31 durchgeführt, und wird dann die Ansammlung in der Fotodiode PD in dem nächsten Rahmen bzw. Einzelbild gestartet.
Es sollte beachtet werden, dass die Ansammlung in der Fotodiode PD in dem Pixel gemäß 2 zu den Zeiten t6 und t23, die in 3 veranschaulicht sind, gestartet wird. Die Ansammlung endet zu der Zeit t14. Signale können von den Sensoren in einer Periode von der Zeit t17 bis zu der Zeit t31 ausgelesen werden. Nachdem die Abtastansteuerung SD endet, wird eine Ausleseverarbeitung RO auf den Pixel durchgeführt. Die Ausleseverarbeitung kann unverzüglich nach dem Abtast-Halte-Vorgang durchgeführt werden, sodass eine Verzögerung bis zu der Bildanzeige so kurz wie möglich sein kann.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 ein Beispiel einer inneren Struktur von jedem der Halbleitersubstrate 120 beschrieben. Das Halbleitersubstrat 120 umfasst eine Vielzahl von Pixel P, eine Vertikalabtastschaltung 403, die konfiguriert ist zum Ansteuern der Pixel P, und eine Horizontalabtastschaltung 404, die konfiguriert ist zum Lesen von Signalen von den Pixel P. Die Vertikalabtastschaltung 403 und die Horizontabtastschaltung 404 können zum Beispiel Schieberegister umfassen und auf Grundlage eines Steuersignals von der Steuereinheit 109 arbeiten. Die Vertikalabtastschaltung 403 ist konfiguriert zum Eingeben eines Steuersignals VSR an die Pixel P über eine Steuerleitung 405, und sie steuert die Pixel P auf Grundlage des Steuersignals VSR zeilenweise an. Mit anderen Worten fungiert die Vertikalabtastschaltung 403 als Reihenauswahlschaltung, und wählt sie die Pixel P zeilenweise aus, um Signale von diesen zu lesen. Die Horizontalabtastschaltung 404 fungiert als Spaltenauswahlschaltung, und sie wählt Pixel P auf Grundlage eines Steuersignals HSR spaltenweise aus und bewirkt, dass die Pixel P Signale sequenziell ausgeben (Horizontaltransfer). Das Halbleitersubstrat 120 hat ferner einen Anschluss E_S1, der konfiguriert ist zum Auslesen eines ersten Signals, das in dem Kondensator CS1 in jedem der Pixel P gehalten wird, einen Anschluss E_S2, der konfiguriert ist zum Auslesen eines zweiten Signals, das in dem Kondensator CS2 gehalten wird, und einen Anschluss E_N, der konfiguriert ist zum Auslesen einer Spannung, die in dem Kondensator CN gehalten wird. Jedes der Halbleitersubstrate 120 hat ferner einen Auswahlanschluss E_CS. In Erwiderung auf ein aktiviertes Signal, das durch den Anschluss E_CS empfangen wird, können Signale von den Pixel P in dem Halbleitersubstrat 120 über die Anschlüsse E_S1, E_S2 und E_N gelesen werden.
Im Speziellen hat jedes der Pixel P Anschlüsse S1, S2 und N, die mit Spaltensignalleitungen 406 bis 408 entsprechend den Anschlüssen verbunden sind. Die Spaltensignalleitungen 406 bis 408 sind über Schalter SWH, die in Erwiderung auf ein Steuersignal von der Horizontalabtastschaltung 404 in einen leitenden Zustand gebracht werden, mit Analogausgangsleitungen 409 bis 411 verbunden. Die Signale in den Analogausgangsleitungen 409 bis 411 werden über Schalter SWCS, die in Erwiderung auf ein durch den Anschluss E_CS empfangene Signal in einen leitenden Zustand gebracht werden, von den Anschlüssen E_S1, E_S2 und E_N ausgegeben.
Jedes der Halbleitersubstrate 120 hat ferner Anschlüsse HST, CLKH, VST und CLKV, die konfiguriert sind zum Empfangen von Steuersignalen zum Steuern der Vertikalabtastschaltung 403 und der Horizontalabtastschaltung 404. Der Anschluss HST ist konfiguriert zum Empfangen eines Startpulses, der an die Horizontalabtastschaltung 404 eingegeben wird. Der Anschluss CLKH ist konfiguriert zum Empfangen eines Taktsignals, das an die Horizontalabtastschaltung 404 eingegeben wird. Der Anschluss VST ist konfiguriert zum Empfangen eines Startpulses, der an die Vertikalabtastschaltung 403 eingegeben wird. Der Anschluss CLKV ist konfiguriert zum Empfangen eines Taktsignals, das an die Vertikalabtastschaltung 403 eingegeben wird. Diese Steuersignale werden von der Steuereinheit 109 eingegeben, was nachstehend beschrieben wird. Die Horizontalabtastschaltung 404 ist konfiguriert zum Erzeugen und Ausgeben eines Steuersignals HSR auf Grundlage eines Startpulses und eines Taktsignals, die an diese eingegeben werden. Die Vertikalabtastschaltung 403 ist konfiguriert zum Erzeugen und Ausgeben eines Steuersignals VSR auf Grundlage eines Startpulses und eines Taktsignals, die an diese eingegeben werden. Somit werden das erste Signal oder das erste Ausgangssignal, das zweite Ausgangssignal und das dritte Ausgangssignal gemäß einem X-Y-Adressverfahren sequenziell von den Pixel gelesen. Mit anderen Worten werden in dem Halbleitersubstrat 120 die Pixel P zeilenweise gesteuert, und werden in den Halteeinheiten gehaltene Signale zur Signallesung spaltenweise ausgegeben (oder horizontal transferiert). Hier entspricht der Startpuls, der an die Horizontalabtastschaltung 404 eingegeben wird, einem Spaltenauswahlstartsignal, und entspricht der Startpuls, der an die Vertikalabtastschaltung 403 eingegeben wird, einem Zeilenauswahlstartsignal. Die Steuereinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst die Bildgebungssteuereinheit 109, die Vertikalabtastschaltung 403, die eine Zeilenauswahlschaltung darstellt, und die Horizontalabtastschaltung 404, die eine Spaltenauswahlschaltung darstellt, in dieser Konfiguration.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 ein Beispiel des Schaltungssubstrats beschrieben, das einen Ausgangsverstärker umfasst. Das Schaltungssubstrat umfasst einen Differenzverstärker 107, der einen Ausgangsverstärker darstellt, und einen A/D-Wandler 108. Ein erster Schalter M50 ist zwischen einem Anschluss S1, der mit dem Anschluss E_S1 des Halbleitersubstrats 120 elektrisch verbunden ist, und einem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingerichtet. Ein zweiter Schalter M51 ist zwischen einem Anschluss S2, der mit dem Anschluss E_S2 des Halbleitersubstrats 120 elektrisch verbunden ist, und dem invertierenden Eingangsanschluss des Referenzverstärkers 107 eingerichtet. Ein dritter Schalter M52 ist zwischen einem Anschluss Vcex, der mit der Spannungsversorgungseinheit 121 elektrisch verbunden ist, und dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingerichtet. Andererseits ist ein vierter Schalter M53 zwischen einem Anschluss N, der mit dem Anschluss E_N des Halbleitersubstrats 120 elektrisch verbunden ist, und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingerichtet. Ein fünfter Schalter M54 ist zwischen dem Anschluss Vcex, der mit der Spannungsversorgungseinheit 121 elektrisch verbunden ist, und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingerichtet. Der A/D-Wandler 108 ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 107 elektrisch verbunden und konfiguriert zum Wandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal in Erwiderung auf ein Steuersignal ADCLK. Die Leitung/Nichtleitung des ersten bis fünften Schalters M50 bis M54 wird gemäß Steuersignalen φSW1 bis φSW5 von der Bildgebungssteuereinheit 109 gesteuert.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 eine unterscheidende bzw. besondere Steuerung der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Steuersignale φVST bis φADCLK, die nachstehend beschrieben werden, werden von der Bildgebungssteuereinheit 109 geliefert bzw. zugeführt. Während eine Ausleseverarbeitung durchgeführt wird, hat hier ein Chipauswahlanschluss CS jederzeit einen hohen Pegel. Zunächst wird zu einer Zeit t100 das Signal φVST gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Vertikalabtastschaltung 403 gesetzt bzw. eingestellt, um ausgehend von der Zeilenauswahlleitung V1 zu starten. Das Signal φVST entspricht einem Zeilenauswahlstartsignal. Zu einer Zeit t110 wird das Signal φCLKV gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Zeilenauswahlleitung V1 ausgewählt. Als Nächstes wird zu einer Zeit t111 das Signal φHST gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Horizontalabtastschaltung 404 gesetzt bzw. eingestellt, um ausgehend von einer Spaltenauswahlleitung H1 zu starten. Das Signal φHST entspricht einem Spaltenauswahlstartsignal. Zu der gleichen Zeit werden die Signale φSW3 und φSW5 gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen, und wird eine Referenzspannung von der Spannungsversorgungseinheit 121 an den invertierenden Eingang und den nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 107 über den Anschluss Vcex eingegeben/-gespeist. Da der Anschluss Vcex eine hinlänglich niedrigere Impedanz als diejenige der Analogausgangsleitungen 409 bis 411 aufweist, sind der invertierende Eingangsanschluss und der nichtinvertierende Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 mit der Referenzspannung stabil. Dies setzt den Differenzverstärker 107 zurück, der einen Ausgangsverstärker darstellt. Als Nächstes werden zu einer Zeit t112 die Signale φHST, φSW3 und φSW5 gewechselt, dass sie einen niedrigen Pegel aufweisen, und werden die Signale φSW2 und φSW4 gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen. Dies verbindet den Anschluss S2, nämlich die Ausgabe in einem Niederempfindlichkeitsmodus, mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107, und verbindet den Anschluss N zum Empfangen eines Offset-Signals elektrisch mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107. Zu der gleichen Zeit wird das Signal φCLKH gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Spaltenauswahlleitung H1 ausgewählt. Somit werden das zweite Ausgangssignal S2 und das Offset-Signal N, die von dem Pixel (1,1) ausgegeben werden, an den Differenzverstärker 107 eingegeben. Als Nächstes wird zu einer Zeit t113 das Signal φADCLK gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird eine A/D-Wandlung in dem A/D-Wandler durchgeführt. Somit werden die A/D-gewandelten Digitalbilddaten ADOUT in einem Hochempfindlichkeitsmodus in dem Pixel (1,1) an die Bildgebungssteuereinheit 109 übertragen. Als Nächstes wird zu einer Zeit t114 das Signal φCLKH gewechselt, dass es erneut einen hohen Pegel aufweist, und wird eine Spaltenauswahlleitung H2 ausgewählt. Somit werden Digitalbilddaten ADOUT in dem Hochempfindlichkeitsmodus von einem Pixel (2,1) an die Bildgebungssteuereinheit 109 übertragen. Diese Verarbeitung wird auf n Spalten wiederholt, sodass Signale von Pixel von einer Zeile in dem Niederempfindlichkeitsmodus ausgelesen werden. Als Nächstes werden zu einer Zeit t116 die Signale φSW2 und φSW4 gewechselt, dass sie einen niedrigen Pegel aufweisen. Zu der gleichen Zeit werden die Signale φSW3 und φSW5 gewechselt, dass sie erneut einen hohen Pegel aufweisen, wird eine Referenzspannung von der Spannungsversorgungseinheit 121 an den invertierenden Eingangsanschluss und den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 über den Anschluss Vcex eingegeben/-gespeist. Somit wird der Differenzverstärker 107, der einen Ausgangsverstärker darstellt, zurückgesetzt. Zu der gleichen Zeit wird das Signal φHST gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Horizontalabtastschaltung 404 gesetzt bzw. eingestellt, um erneut ausgehend von der Spaltenauswahlleitung H1 zu starten. Dann wird die Auswahl von Hn freigegeben bzw. gelöst. Mit anderen Worten wird in einer Periode von einer Zeit t110 bis zu einer Zeit t121, in der eine Vielzahl von Pixel von einer Zeile ausgewählt werden, der Differenzverstärker 107 gemäß dem Signal φHST zurückgesetzt, das eine Anweisung zum Starten der zweiten und nachfolgenden zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung von einer mehrfachen zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung ist, die auf den Pixel der Zeile durchzuführen ist. Mit anderen Worten wird, während eine zerstörungsfreie Ausleseverarbeitung auf Pixel von einer Zeile durchgeführt wird, der Differenzverstärker 107 in Erwiderung auf das Signal φHST zurückgesetzt. Als Nächstes werden zu einer Zeit t117 die Signale φHST, φSW3 und φSW5 gewechselt, dass sie einen niedrigen Pegel aufweisen, und werden die Signale φSW1 und φSW4 gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen. Die Ausgabe in dem Hochempfindlichkeitsmodus wird mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 verbunden, und das Offset-Signal N wird mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 verbunden. Zu der gleichen Zeit wird das Signal φCLKH gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Spaltenauswahlleitung H1 ausgewählt. Das erste Ausgangssignal S1 und das Offset-Signal N, die von dem Pixel (1,1) ausgegeben werden, werden an den Differenzverstärker 107 eingegeben. Als Nächstes wird zu einer Zeit t119 das Signal φADCLK gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird eine A/D-Wandlung in dem A/D-Wandler 108 durchgeführt. Die A/D-gewandelten Digitalbilddaten ADOUT in dem Niederempfindlichkeitsmodus in dem Pixel (1,1) werden an die Bildgebungssteuereinheit 109 übertragen. Als Nächstes wird zu einer Zeit t120 das Signal φCLKH gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Spaltenauswahlleitung H2 ausgewählt. Digitalbilddaten ADOUT in dem Hochempfindlichkeitsmodus in dem Pixel (2,1) werden in der gleichen Art und Weise wie der Verarbeitung, die auf dem Pixel (1,1) durchgeführt wird, an die Bildgebungssteuereinheit 109 übertragen. Zu einer Zeit t121, nachdem die Verarbeitung auf einer Zeile n Mal durchgeführt ist, wie diejenigen in dem Niederempfindlichkeitsmodus, wird das Signal φCLKV gewechselt, dass es erneut einen hohen Pegel aufweist, und wird die Zeilenauswahlleitung V2 ausgewählt. Die Zeilenauswahlleitung V2 wird auf die gleiche Art und Weise wie die Ansteuerung der Zeilenauswahlleitung V1 angesteuert, und die Verarbeitung wird m Mal wiederholt. Bis zu einer Zeit t130 werden Digitalbilddaten in dem Niederempfindlichkeitsmodus und dem Hochempfindlichkeitsmodus in allen von den Pixel an die Bildgebungssteuereinheit 109 übertragen. Die Pixeldaten in dem Niederempfindlichkeitsmodus und dem Hochempfindlichkeitsmodus, die an die Bildgebungssteuereinheit 109 übertragen werden/sind, werden über die Bilddatenschnittstelle 111 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 101 übertragen, und eine Bildverarbeitung zur Dynamikbereichserweiterung wird durchgeführt.
Die vorliegende Offenbarung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzverstärker 107, der einen Ausgangsverstärker darstellt, in Erwiderung auf eine Anweisung zum Starten der zweiten und nachfolgenden zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung von einer mehrfachen zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung, die auf den Pixel von der Zeile durchzuführen ist, zurückgesetzt wird. Im Speziellen, wie es in 6 veranschaulicht ist, führen die Bildgebungssteuereinheit 109, die Vertikalabtastschaltung 403 und die Horizontalabtastschaltung 404, die Steuereinheiten darstellen, eine Steuerung, wie sie nachstehend beschrieben wird, in einer Periode durch, in der die Vertikalabtastschaltung 403, die die Zeilenauswahlschaltung darstellt, eine Vielzahl von Pixel von einer Zeile auswählt. Es wird hier angenommen, dass a eine natürliche Zahl gleich oder größer eins ist. Der Differenzverstärker 107 wird während einer Periode von einer Zeit, zu der die Horizontalabtastschaltung 404, die die Spaltenauswahlschaltung darstellt, eine ate Auswahl des Pixels (n, 1) in der letzten Spalte durchführt, bis zu einer Zeit, zu der die Horizontalabtastschaltung 404 die (a + 1)-te Auswahl des Pixels (1,1) in der ersten Spalte durchführt, zurückgesetzt. Mit anderen Worten wird der Differenzverstärker 107 während einer Periode von dann, wenn das letzte Pixel in einer Zeile (das Pixel in der letzten oder der ganz rechten Spalte) zum a-ten Mal (z.B. zum 2., 3., ..., a. Mal) ausgewählt wird, bis dann, wenn das erste Pixel in der gleichen Zeile (das Pixel in der ersten oder der ganz linken Spalte) zum (a+1)-ten Mal (z.B. 3., 4., ..., (a+1). Mal) ausgewählt wird, zurückgesetzt. In diesem Fall kann der Differenzverstärker 107 in Erwiderung auf das (a + 1)-te Spaltenauswahlstartsignal φHST zu der Zeit t116 in Erwiderung auf das Zeilenauswahlstartsignal φVST zurückgesetzt werden. Unter dieser Steuerung kann ein Bildartefakt aufgrund einer unzureichenden Einschwingzeit des Ausgangsverstärkers unterbunden werden, selbst nachdem eine zerstörungsfreie Ausleseverarbeitung auf Pixel von einer Zeile mehrmals durchgeführt wird/ist. Zum Beispiel, wenn die H1-Seite des Halbleitersubstrats 120 stillgelegt bzw. außer Betrieb ist und die Hn-Seite überhaupt nicht abgeschirmt ist, kann ein Artefakt in einem resultierenden Bild auftreten. Wenn Pixeldaten mit geringer Lichtintensität bzw. -stärke ausgelesen werden, nachdem Pixeldaten mit hoher Lichtintensität bzw. -stärke ausgelesen werden/sind, gibt der invertierende Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eine Spannung abhängig von eingestrahlter Strahlung zu dem Zeitpunkt t116 von 6 aus, wie es in 7 veranschaulicht ist. Jedoch wird eine an den Anschluss Vcex zu liefernde Referenzspannung von der Spannungsversorgungseinheit 121 an den invertierenden Eingangsanschluss und den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 geliefert. Die Referenzspannung kann im Wesentlichen gleich dem Pegel ohne Einstrahlung von Strahlung sein und kann auf dem Pegel stabilisiert werden/sein, um ein Auftreten einer schnellen Änderung in der Ausgabe des Differenzverstärkers 107 zu der Zeit t118 zu verhindern. Somit kann eine Bildausgabe mit einem reduzierten Bildartefakt selbst dann erfasst werden, wenn eine Strahlung nicht auf den Pixel auf der H1-Seite einstrahlt.
Wenn die Referenzspannung nicht gleich dem Pegel ohne Einstrahlung von Strahlung ist, kann die Zeitdauer, in der die Spaltenauswahlleitung H1 ausgewählt wird, länger sein als eine Zeitdauer, in der eine andere Spaltenauswahlleitung ausgewählt wird. Mit andern Worten kann die Zeitdauer nach den Zeiten t111 und t117, wenn die Spaltenauswahlleitung H1 ausgewählt wird/ist, bis zu den Zeiten t113 und t118, wenn das Signal φADCLK auf einen hohen Pegel gewechselt wird, unter Berücksichtigung der Einschwingzeit des Differenzverstärkers 107 definiert werden. Das Signal φCLKH kann nach der Zeit t114 und nach der Zeit t119 verzögert werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein Signal in dem Niederempfindlichkeitsmodus zuerst von einem Pixel ausgegeben werden, sodass die Zeitdauer von der Zeit t116 bis zu der Zeit t117 kürzer sein kann als die Zeitdauer in einem Fall, in dem ein Signal in dem Hochempfindlichkeitsmodus zuerst von dem Pixel ausgegeben wird. Mehr Pixeldaten in dem Hochempfindlichkeitsmodus können einen Sättigungspegel des Differenzverstärkers 107 erreichen als die Pixeldaten in dem Niederempfindlichkeitsmodus. Somit können Pixeldaten in dem Niederempfindlichkeitsmodus zuerst gelesen werden, um die Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen des Differenzverstärkers 107 zu der Zeit t116 zu reduzieren. Dies kann die Ansteuer- bzw. Betriebszeit reduzieren.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat der Anschluss Vcex eine hinlänglich niedrigere Impedanz als diejenige der Analogausgangsleitungen 409 bis 411. Der Anschluss Vcex ist auch anwendbar, selbst wenn er keine hinlänglich niedrige Impedanz aufweist. In diesem Fall können, wenn das Signal φHST zu den Zeiten t111 und t117 gewechselt wird, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, die Signale φSW2, φSW3, φSW4 und φSW5 zu der gleichen Zeit gesteuert werden. Anstelle der Steuerung zu der gleichen Zeit kann die Steuerung über die Signale φSW2, φSW3, φSW4 und φSW5 gemäß der Zeitdauer gestartet werden, die der Anschluss Vcex die Analogausgangsleitungen 409 bis 411 ansteuern kann. Das Signal φCLKH kann gleichzeitig mit der Steuerung über die Signale φSW2, φSW3, φSW4 und φSW5 gestartet werden.
Nach Beschreibung des Verfahrens zum Auslesen von Pixeldaten in einem Niederempfindlichkeitsmodus und einem Hochempfindlichkeitsmodus gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Offenbarung anwendbar auf eine Ansteuerung zum mehrmaligen zerstörungsfreien Auslesen von Signalen von einer Zeile, ohne die Empfindlichkeit zu ändern. Dies kann zum Beispiel einfach durch Wechseln des Signals φSW2 anstelle des Signals φSW1 auf einen hohen Pegel zu der Zeit t118 von 6 implementiert werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 bis 13 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Teile bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, und jegliche sich wiederholende Detailbeschreibung unterbleibt. Nachstehend werden hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie es in 8 veranschaulicht ist, umfasst die Bildgebungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist zum Zuführen einer Korrekturspannung an einen Eingang des Differenzverstärkers 107. Die Korrekturspannung ist nutzbar zum Korrigieren von Offset-Komponenten in dem Differenzverstärker 107 und dem A/D-Wandler 108 basierend auf einem Digitalsignal von dem A/D-Wandler 108. Im Speziellen umfasst die Korrektureinheit einen D/A-Wandler 131 und einen Verstärker 132, der konfiguriert ist zum Zuführen einer Korrekturspannung basierend auf einem Korrektursignal DAIN an einen Eingang des Differenzverstärkers 107. Wie es in 9 veranschaulicht ist, geben der D/A-Wandler 131 und der Verstärker 132 die Korrekturspannung an einen invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 ein.
Wie es in 10 veranschaulicht ist, umfasst die Bildgebungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Referenzspannungserzeugungsschaltung 430 in jedem der Halbleitersubstrate 120, und sind analoge Ausgangsleitungen 409 bis 411 und die Referenzspannungserzeugungsschaltung 430 über einen Anschluss SEL gemäß einem Signal φSEL von der Bildgebungssteuereinheit 109 elektrisch verbunden. 11 veranschaulicht ein Beispiel der Referenzspannungserzeugungsschaltung 430. Eine Klemmspannung VCL wird als Referenzspannung Vref, die äquivalent zu der Referenzspannung gemäß 2 ist, über den Transistor M7, der äquivalent zu dem zweiten Verstärkungstransistor M7 ist, von dem Pixel ausgegeben. Somit ist die Referenzspannung Vref ein Signal, das dem Offset-Signal N entspricht. Somit können aus der Referenzspannung Vref Signale erlangt werden, die einer Änderung des Offset-Signals N entsprechen, die durch eine Änderung in einer Betriebsumgebung des Halbleitersubstrats 120, wie etwa der Temperatur und der Betriebsspannung des Halbleitersubstrats 120 oder ein externes Rauschen, verursacht wird.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 12 eine Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Nachdem ein Aufnahmemodus eingestellt ist (S1), wird zunächst ein Referenzwert an den D/A-Wandler 131 ausgegeben (S2), um einen Soll- bzw. Zielwert (eine Korrekturspannung) für eine Offset-Korrektur zu erzeugen. Als Nächstes wechselt die Bildgebungssteuereinheit 109 das Signal φSEL auf einen hohen Pegel, um eine derartige Steuerung durchzuführen, dass das Halbleitersubstrat 120 die Referenzspannung Vref ausgeben kann (S3). Nachdem das Halbleitersubstrat 120 ein Ausgeben der Referenzspannung Vref startet, tastet die Bildgebungssteuereinheit 109 eine vorbestimmte Anzahl N von Abtastwerten bzw. Proben von Daten ab, die von dem A/D-Wandler 108 ausgegeben werden, und berechnet sie eine Summe ΣDAn der N Sollwertdaten DAn (S4) zur Vorbereitung. Da in S2 der Referenzwert für den D/A-Wandler eingestellt wird, kann ein Offset bzw. Versatz aufgrund von 1/f-Rauschen durch Korrektur eines Schwankungswerts von DAn näher an 0 gebracht werden. Da der Zustand zum Erfassen von DAn als ±0 definiert ist, kann der Dynamikbereich des D/A-Wandlers effektiv genutzt werden.
Als Nächstes wird ein Vorgang zum Erfassen von Daten für eine 1/f-Rauschen-Korrektur beschrieben, der durchzuführen ist, nachdem ein Synchronisationssignal detektiert ist (S5) und Pixelrücksetzung und -ansammlung (S6) sowie Abtastung (S7) abgeschlossen sind.
Die Bildgebungssteuereinheit 109 wechselt das Signal φSEL auf einen hohen Pegel, um zu bewirken, dass das Halbleitersubstrat 120 die Referenzspannung Vref ausgibt (S8). Nachdem die Referenzspannung Vref ausgegeben wird/ist, wird die vorbestimmte Anzahl N von Ausgabedaten DBn von dem A/D-Wandler 108 abgetastet, und wird eine Summe ΣDBn erfasst (S9). Die Referenzspannung Vref wird ausgegeben, sodass ein 1/f-Rauschen, das in dem Halbleitersubstrat 120, dem Differenzverstärker 107 und dem A/D-Wandler 108 auftritt, als ein Schwankungswert von einem Sollwert gemessen werden kann.
Hier berechnet die Bildgebungssteuereinheit 109 DCn = (ΣDAn - ΣDBn)/N als Korrekturdaten, und gibt sie ein Ergebnis hiervon an den D/A-Wandler 131 aus (S10). Der erfasste Korrekturwert DCn stellt eine Änderung gegenüber dem Sollwert dar. Der Ausgabekorrekturwert, der digitale Daten darstellt, wird durch einen entsprechenden D/A-Wandler 131 in ein analoges Signal gewandelt und einem vorbestimmten Analogsignalprozess durch den Verstärker 132 unterzogen. Das resultierende Signal wird zu einem Ausgangssignal von dem Halbleitersubstrat 120 durch eine Additionsschaltung addiert, und der Offset bzw. Versatz wird korrigiert. Zum Beispiel steigt ein Messwert ΣDBn mit Bezug auf einen Sollwert ΣDAn an, wenn 1/f-Rauschen auftritt und ein erhöhter Offset bzw. Versatz erzeugt wird. Daher wird ein negativer DCn angewandt, um den Offset bzw. Versatz zu reduzieren, der schließlich auf einem Ausgangssignal von dem rechteckigen Halbleitersubstrat 120 überlagert wird.
Auf diese Art und Weise kann das 1/f-Rauschen, das in dem Halbleitersubstrat 120, dem Differenzverstärker 107 und dem A/D-Wandler 108 auftritt, korrigiert werden.
Als Nächstes tasten, in der Pixelausleseverarbeitung in (S11), die Vertikalabtastschaltung 403 und die Horizontalabtastschaltung 404 eine Vielzahl von Pixel ab, sodass die Korrektur durchgeführt werden kann, während Spannungen, die in den Pixel abtastgehalten werden, sequenziell nach außen ausgegeben werden. Der Vorgang in (S11) wird nachstehend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Verarbeitung wird wiederholt, um Signale von Pixel in dem Halbleitersubstrat 120 auszulesen. In (S12) beurteilt die Bildgebungssteuereinheit 109, ob die Bildgebung abgeschlossen ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, endet der Bildgebungsvorgang. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Verarbeitung zu (S5), und wird der nächste Bildgebungsvorgang fortlaufend bzw. ohne Unterbrechung durchgeführt.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 13 Unterschiede gegenüber der Ausgangsverstärkerrücksetzung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Zunächst wird zu einer Zeit t200 das Signal φVST gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, sodass die Vertikalabtastschaltung 403 gesetzt bzw. eingestellt wird, um ausgehend von der Zeilenauswahlleitung V1 zu starten. Zu einer Zeit t210 wird das Signal φCLKV gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist, und wird die Zeilenauswahlleitung V1 ausgewählt. Zu der gleichen Zeit werden die Signale φSW1, φSW4 und φSEL gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen, wird eine Spannung, die durch Addition eines Korrekturwerts für eine 1/f-Rauschen-Korrektur zu einer Referenzspannung Vref erlangt wird, an den invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingegeben/ -gespeist, während die Spannung Vref an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingegeben/-gespeist wird. In einem Zustand, dass die Referenzspannung Vref ausgegeben wird, wird eine vorbestimmte Anzahl N' von Ausgabedaten DPn in dem A/D-Wandler 108 abgetastet, um eine Summe ΣDPn' zu erfassen. Hier kann, wenn die Abtastanzahl N von Daten, die zum Erzeugen von Daten eines Sollwerts vor dem Vorgang zu erfassen sind, gleich der Abtastanzahl N' von Daten ist, die für die Offset-Korrektur in einem Auslesevorgang zu erfassen sind, kann DRn = (ΣDAn - ΣDPn')/N als die Korrekturdaten erfasst werden. Die Anzahl von Daten, die in (S4), (S9) und hier abzutasten sind, kann nicht gleich sein. Zum Beispiel, wenn für die Abtastanzahl N = M × N' gilt, DRn = (ΣDAn - ΣDPn' × M)/N erfasst werden. Zu einer Zeit t211 werden die Signale φSW1, φSW4 und φSEL gewechselt, dass sie einen niedrigen Pegel aufweisen, und wird das Signal φHST gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist. Somit wird die Horizontalabtastschaltung 404 gesetzt bzw. eingestellt, um ausgehend von H1 zu starten. Zu der gleichen Zeit werden die Signale φSW3 und φSW5 gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen. Somit wird eine Spannung, die durch Addition eines Korrekturwerts für eine 1/f-Rauschen-Korrektur zu einer an den Anschluss Vcex gelieferten Referenzspannung erlangt wird, an den invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingegeben/-gespeist, und wird die Referenzspannung an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingegeben/-gespeist. Hier wird der berechnete Korrekturwert DRn an den D/A-Wandler 131 ausgegeben. Somit kann der Einfluss von stochastischem bzw. weißem Rauschen mit einer geringeren Anzahl von abgetasteten Daten unterdrückt werden, und kann 1/f-Rauschen, das sich während eines Auslesevorgangs ändert, in Echtzeit korrigiert werden. Nach dieser Verarbeitung werden Signale in Pixel von einer Zeile in einem Niederempfindlichkeitsmodus in der gleichen Art und Weise wie gemäß 6 ausgelesen. Als Nächstes werden, in der gleichen Art und Weise wie gemäß 6, während einer Periode von einer Zeit t212 bis zu einer Zeit t213 die Signale φSW3 und φSW5 gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen. Somit wird eine Spannung, die durch Addition eines Korrekturwerts für eine 1/f-Rauschen-Korrektur zu einer an den Anschluss Vcex gelieferten Referenzspannung erlangt wird, an den invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingegeben/-gespeist, und wird die Referenzspannung, die an den Anschluss Vcex geliefert wird, an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss eingegeben/-gespeist. Danach werden, in der gleichen Art und Weise wie gemäß 6, Signale in den Pixel von einer Zeile in einem Hochempfindlichkeitsmodus bis zu einer Zeit t214 ausgelesen. Das Signal φCLKV wird gewechselt, um erneut einen hohen Pegel aufzuweisen, und die Zeilenauswahlleitung V2 wird ausgewählt. Zu der gleichen Zeit wird das Signal φSEL gewechselt, dass es einen hohen Pegel aufweist. In diesem Fall weisen die Signale φSW1 und φSW4 weiterhin einen hohen Pegel auf. Somit wird die addierte Spannung an den invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 107 eingegeben/-gespeist, und wird die Spannung Vref an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss eingegeben/ -gespeist. Danach wird die gleiche Ansteuerung wie bezüglich der Zeilenauswahlleitung V1 bis zu einer Zeit t215 durchgeführt und bis zu der Zeilenauswahlleitung Vm wiederholt. Daher werden bis zu einer Zeit t230 Digitalbilddaten in dem Niederempfindlichkeitsmodus und dem Hochempfindlichkeitsmodus an die Bildgebungssteuereinheit 109 übertragen, indem 1/f-Rauschen in allen Pixel in Echtzeit korrigiert wird.
Bei der in 13 veranschaulichten Ansteuerung wird selbst in einer Schaltung mit einer Referenzspannung Vref zum Erfassen bzw. Erlangen von Korrekturdaten für 1/f-Rauschen die an den Anschluss Vcex zu liefernde Referenzspannung einmal an den Differenzialverstärker 107 eingegeben/-gespeist, bevor Daten von einer Zeile ausgelesen werden. In einem Fall, in dem die Referenzspannung Vref für das Signal φSEL verwendet wird, ist es erforderlich, dass die Kapazität in den Analogausgangsleitungen 409 bis 411 und dem Eingangsanschluss des Differenzialverstärkers 107 durch die Referenzspannungserzeugungsschaltung 430 an/gesteuert wird. Aufgrund einer unzulänglich niedrigen Impedanz der Referenzspannungserzeugungsschaltung 430 braucht die An-/Steuerung der Kapazität generell jedoch Zeit. Dementsprechend kann selbst in einem solchen Fall die externe Spannungsversorgungseinheit 121 verwendet werden, um beide Eingänge des Differenzialverstärkers 107 in einer kurzen Zeitdauer auf eine Spannung zurückzusetzen, die äquivalent zu dem Offset-Signal N ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zu der Zeit t211 das Signal φSEL gewechselt, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und werden die Signale φSW3 und φSW4 gewechselt, dass sie einen hohen Pegel aufweisen. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Stattdessen kann eine Steuerung derart durchgeführt werden, dass das Signal φSEL zu der Zeit t220 gewechselt wird, dass es einen niedrigen Pegel aufweist, und die Signale cpSW1 oder φSW2 und φSW4 zu der Zeit t211 gewechselt werden, dass sie einen hohen Pegel aufweisen, ohne die Signale φSW3 und φSW5 auf einen hohen Pegel zu wechseln. Aus der Ausgabe der ersten Zeile, die mit dem Signal φCLKV ausgewählt wird, werden Korrekturdaten für 1/f-Rauschen erlangt, und ein zu dem Offset-Signal N äquivalentes Signal wird an den Differenzverstärker 107 eingegeben. Daher kann die an den Anschluss Vcex gelieferte Referenzspannung nicht verwendet werden müssen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 14 bis 16 ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Teile bei dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel, und jegliche sich wiederholende Detailbeschreibung unterbleibt. Nachstehend werden hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie es in 14 veranschaulicht ist, unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel von dem in 10 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass aktive Multiplexer 450 bis 452, Analogausgangsleitungen 440 bis 442 für ungeradzahlige Spalten und Analogausgangsleitungen 443 bis 445 für geradzahlige Spalten zusätzlich bereitgestellt sind. Jede der Analogausgangsleitungen für ungeradzahlige Spalten und geradzahlige Spalten, die in der Vorstufe der Analogausgangsleitungen 409 bis 411 bereitgestellt sind, kann eine reduzierte Kapazitätskomponente aufweisen. Eine Referenzspannung Vref und die Analogausgangsleitungen (409, 410, 411, 440, 441, 442, 443, 444, 445) können zum Beispiel über eine Impedanzwandlung in einem Sourcefolger verbunden sein. Somit können die Analogausgangsleitungen die interne Referenzspannung Vref in einer kurzen Zeitdauer einstellen. Ausgaben der Multiplexer 450, 451 und 452 werden so gesteuert, dass sie in Erwiderung auf einen niedrigen Pegel des SEL-Signals aktiviert werden und in Erwiderung auf einen hohen Pegel des SEL-Signals deaktiviert werden.
Wie es in 15 veranschaulicht ist, unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel von dem in 9 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass der Anschluss Vcex, der dritte Schalter M52, der vierte Schalter M53 und der fünfte Schalter M54 nicht bereitgestellt sind.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 16 Unterschiede gegenüber dem in 13 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei der in 16 veranschaulichten Ansteuerung wird eine Referenzspannung, die äquivalent zu einem Offset-Signal N ist, zum Erfassen bzw. Erlangen von Korrekturdaten für 1/f-Rauschen an den Differenzverstärker 107 eingegeben/-gespeist, bevor Signale von den Pixel von einer Zeile ausgelesen werden. Mit anderen Worten fungiert die Referenzspannungserzeugungsschaltung 430 nur als Spannungsversorgungseinheit. Somit kann die Spannungsversorgungseinheit 121 nicht außerhalb des Halbleitersubstrats 120 bereitgestellt sein, und ist kein Schalter zum Auswählen einer Leistungsversorgung und einer Analogsignalausgabe notwendig, was die Schaltung vereinfachen kann.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können Analogausgangsleitungen in zwei von denjenigen für eine ungeradzahlige Spalte und denjenigen für eine geradzahlige Spalte unterteilt werden. Die Anzahl von Unterteilungen kann erhöht werden, sodass die parasitären Kapazitäten der Analogausgangsleitungen reduziert werden können und Spannungen darin in einer kurzen Zeitdauer stabilisiert werden können.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Referenzspannung Vref einer Impedanzwandlung in einem Sourcefolger unterzogen, sodass die Ansteuerfähigkeit für Analogsignalausgangsleitungen realisiert werden kann. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann, mit Ausnahme der Zeitdauer zum Erfassen bzw. Erlangen von Korrekturdaten für 1/f-Rauschen, eine Strom- bzw. Versorgungsleitung in dem Halbleitersubstrat 120 verwendet werden, um zu bewirken, dass die Analogausgangsleitungen eine Spannung aufweisen, die äquivalent zu dem Offset-Signal N ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Signal φSEL angewandt, um die Ausgangsreferenzspannung Vref zu steuern. Es kann jedoch ein Signal innerhalb der Vertikalabtastschaltung 403 oder der Horizontalabtastschaltung 404 in dem Halbleitersubstrat 120 angewandt werden, um eine Zeitsteuerung auszuführen, die äquivalent zu derjenigen des Signals φSEL ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Signale cpSW1 und φSW2 gesteuert, wie es in 16 veranschaulicht ist. Wenn das Signal φSEL einen hohen Pegel aufweist, kann jedoch eines von den Signalen φSW1 und φSW2 auf einen hohen Pegel gewechselt werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der fünfte Schalter M54 gemäß 15 nicht bereitgestellt, aber kann er bereitgestellt sein, wenn er so gesteuert werden kann, dass er zu allen Zeiten einen EIN-Zustand beibehält. In diesem Fall kann, wenn der fünfte Schalter M54 einen EIN-Widerstand aufweist, der äquivalent zu denjenigen des ersten Schalters M50 und des zweiten Schalters M51 ist, das Substrat in Anbetracht eines Offset-Stroms in dem Differenzverstärker 107 ausgelegt bzw. entworfen werden.
Weitere Ausführungsbeispiele
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können auch verwirklicht werden durch einen Computer eines Systems oder einer Vorrichtung, der computerausführbare Anweisungen (z.B. ein oder mehr Programme), die auf einem Speichermedium (das vollständiger auch als ein „nichtvorübergehendes computerlesbares Speichermedium“ bezeichnet werden kann) aufgezeichnet sind, ausliest und ausführt, um die Funktionen von ein oder mehr der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele durchzuführen, und/oder ein oder mehr Schaltungen (z.B. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC)) zur Durchführung der Funktionen von ein oder mehr der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst, sowie durch ein Verfahren, das durch den Computer des Systems oder der Vorrichtung durchgeführt wird, indem dieser zum Beispiel die computerausführbaren Anweisungen von dem Speichermedium ausliest und ausführt, um die Funktionen von ein oder mehr der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele durchzuführen, und/oder die ein oder mehr Schaltungen steuert, um die Funktionen von ein oder mehr der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele durchzuführen. Der Computer kann ein oder mehr Prozessoren (z.B. Zentralverarbeitungseinheit (CPU), Mikroverarbeitungseinheit (MPU)) aufweisen und kann ein Netzwerk separater Computer oder separater Prozessoren umfassen, um die computerausführbaren Anweisungen auszulesen und auszuführen. Die computerausführbaren Anweisungen können an den Computer zum Beispiel von einem Netzwerk oder dem Speichermedium bereitgestellt werden. Das Speichermedium kann zum Beispiel ein oder mehr von einer Festplatte, einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Festwertspeicher (ROM), einem Speicher verteilter Rechensysteme, einer optischen Platte (wie etwa einer Compact Disc (CD), einer Digital Versatile Disc (DVD) oder einer Blu-ray Disc (BD)^TM), einer Flashspeichervorrichtung, einer Speicherkarte und dergleichen umfassen.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dem Umfang der folgenden Patentansprüche ist die breiteste Auslegung zuzugestehen, so dass alle derartigen Modifikationen und äquivalente Strukturen und Funktionen umfasst sind.
Eine Bildgebungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Pixel (P), die in einer Matrixform angeordnet sind, wobei jedes Pixel konfiguriert ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, und wobei jedes Pixel derart konfiguriert ist, dass das elektrische Signal zerstörungsfrei ausgelesen werden kann, einen Ausgangsverstärker (AP), der konfiguriert ist zum sequenziellen Ausgeben von elektrischen Signalen, die von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden, und eine Steuereinheit (109), die konfiguriert ist zum mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel in einer ersten Zeile und mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel in einer zweiten Zeile, die benachbart zu der ersten Zeile ist, in einer Periode, wenn elektrische Signale für einen Rahmen von Bilddaten von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden. In diesem Fall setzt die Steuereinheit (109) den Ausgangsverstärker (AP) in einer Periode zurück, wenn die zerstörungsfreie Ausleseverarbeitung auf den Pixel von der ersten Zeile mehrmals durchgeführt wird.

Claims

Bildgebungsvorrichtung mit: einer Vielzahl von Pixel, die in einer Matrixform angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Pixel jeweils konfiguriert sind zum Erzeugen eines elektrischen Signals abhängig von Strahlung oder Licht, und jeweils so konfiguriert sind, dass das elektrische Signal zerstörungsfrei ausgelesen werden kann; einem Ausgangsverstärker, der konfiguriert ist zum sequenziellen Ausgeben von elektrischen Signalen, die von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden; und einer Steuereinheit, die konfiguriert ist zum mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel in einer ersten Zeile, die in der Vielzahl von Pixel umfasst ist, und mehrmaligen Ausführen einer zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung zum zerstörungsfreien Auslesen von elektrischen Signalen von Pixel in einer zweiten Zeile, die benachbart zu der ersten Zeile ist, in einer Periode, wenn elektrische Signale für einen Rahmen von Bilddaten von der Vielzahl von Pixel zerstörungsfrei ausgelesen werden, wobei die Steuereinheit den Ausgangsverstärker in einer Periode zurücksetzt, wenn die zerstörungsfreie Ausleseverarbeitung auf den Pixel von der ersten Zeile mehrmals durchgeführt wird.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit den Ausgangsverstärker in Erwiderung auf eine Anweisung zum Starten einer zweiten und nachfolgenden zerstörungsfreien Ausleseverarbeitung von der Vielzahl von zerstörungsfreien Ausleseverarbeitungen auf den Pixel der ersten Zeile zurücksetzt.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine Zeilenauswahlschaltung, die konfiguriert ist zum zeilenweisen Auswählen der Vielzahl von Pixel, eine Spaltenauswahlschaltung, die konfiguriert ist zum spaltenweisen Auswählen der Vielzahl von Pixel, und eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist zum Steuern der Zeilenauswahlschaltung, der Spaltenauswahlschaltung und des Ausgangsverstärkers, aufweist; und wobei in einer Periode, wenn die Zeilenauswahlschaltung Pixel der einen Zeile auswählt, die Steuerschaltung den Ausgangsverstärker während einer Periode zurücksetzt von einer Zeit, zu der die Spaltenauswahlschaltung eine a-te Auswahl auf einem Pixel der letzten Spalte zum letztmaligen Durchführen der a-ten Auswahl auf dem Pixel der einen Zeile durchführt, bis zu einer Zeit, zu der die Spaltenauswahlschaltung eine (a + 1)-te Auswahl auf einem Pixel einer ersten Spalte zum erstmaligen Durchführen der (a + 1)-ten Auswahl auf dem Pixel der einen Zeile durchführt, wobei a eine natürliche Zahl gleich oder größer 1 ist.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist zum Ausgeben eines Zeilenauswahlstartsignals zum Bewirken, dass die Zeilenauswahlschaltung eine Auswahl von Pixel der einen Zeile startet, und eines Spaltenauswahlstartsignals zum Bewirken, dass die Spaltenauswahlschaltung einer spaltenweise Auswahl der Vielzahl von Pixel startet; die Spaltenauswahlschaltung eine erste Auswahl auf einer Vielzahl von Pixel der einen Zeile in Erwiderung auf das erste Spaltenauswahlstartsignal in Erwiderung auf das Zeilenauswahlstartsignal startet, und die (a + 1)-te Auswahl in Erwiderung auf das (a + 1)-te Spaltenauswahlstartsignal in Erwiderung auf das Zeilenauswahlstartsignal startet; und die Steuerschaltung den Ausgangsverstärker in Erwiderung auf das (a + 1)-te Spaltenauswahlstartsignal zurücksetzt.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Ausgangsverstärker zurückgesetzt wird, indem eine Referenzspannung an einen Eingang des Ausgangsverstärkers zugeführt wird, um eine Ausgabe des Ausgangsverstärkers zu fixieren.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Referenzspannung im Wesentlichen gleich elektrischen Signalen ist, die von der Vielzahl von Pixel ausgelesen werden, wenn die Strahlung oder das Licht auf die Vielzahl von Pixel einstrahlt.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, zusätzlich mit einer Spannungsversorgungseinheit, die konfiguriert ist zum Zuführen der Referenzspannung.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Pixel auf einem Bildgebungssubstrat mit einem Einkristallhalbleiter bereitgestellt sind, und der Ausgangsverstärker auf einem Schaltungssubstrat bereitgestellt ist, das von dem Bildgebungssubstrat verschieden ist.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Spannungsversorgungseinheit zwischen dem Bildgebungssubstrat und dem Schaltungssubstrat elektrisch verbunden ist.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Spannungsversorgungseinheit auf dem Bildgebungssubstrat bereitgestellt ist und zwischen der Vielzahl von Pixel und dem Ausgangsverstärker elektrisch verbunden ist.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Pixel jeweils eine Wandlungseinheit, die konfiguriert ist zum Wandeln von Strahlung oder Licht in Ladungen, eine Verstärkungseinheit, die konfiguriert ist zum Verstärken der Ladungen, und eine Halteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten eines Signals, das durch Verstärkung der durch die Wandlungseinheit gewandelten Ladungen durch die Verstärkungseinheit erlangt wird, aufweist.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Halteeinheit eine erste Halteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten eines ersten Signals, das durch Verstärkung von Ladungen durch die Verstärkungseinheit erlangt wird, die durch die Wandlungseinheit mit einer ersten Empfindlichkeit gewandelt werden, eine zweite Halteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten eines zweiten Signals, das durch Verstärkung von Ladungen durch die Verstärkungseinheit erlangt wird, die durch die Wandlungseinheit mit einer zweiten Empfindlichkeit gewandelt werden, die von der ersten Empfindlichkeit verschieden ist, und eine dritte Halteeinheit, die konfiguriert ist zum Halten eines Offset-Signals der Verstärkungseinheit, aufweist.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Ausgangsverstärker ein Differenzverstärker ist, die Bildgebungsvorrichtung zusätzlich aufweist: einen ersten Schalter, der konfiguriert ist zum Eingeben des ersten Signals an einen invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers, wenn der erste Schalter in einen leitenden Zustand gebracht wird; einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist zum Eingeben des zweiten Signals an den invertierenden Eingangsanschluss, wenn der zweite Schalter in einen leitenden Zustand gebracht wird; einen dritten Schalter, der konfiguriert ist zum Eingeben der Referenzspannung an den invertierenden Eingangsanschluss, wenn der dritte Schalter in einen leitenden Zustand gebracht wird; einen vierten Schalter, der konfiguriert ist zum Eingeben des Offset-Signals an einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers, wenn der vierte Schalter in einen leitenden Zustand gebracht wird; und einen fünften Schalter, der konfiguriert ist zum Eingeben der Referenzspannung an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss, wenn der fünfte Schalter in einen leitenden Zustand gebracht wird.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Schaltungssubstrat einen A/D-Wandler, der konfiguriert ist zum Wandeln des elektrischen Signals, das ein von dem Ausgangsverstärker ausgegebenes analoges Signal ist, in ein digitales Signal, und eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist zum Zuführen einer Korrekturspannung zum Korrigieren einer Offset-Komponente des Ausgangsverstärkers und des A/D-Wandlers basierend auf dem digitalen Signal von dem A/D-Wandler an einen Eingang des Ausgangsverstärkers, umfasst; und wobei die Steuerschaltung eine Steuerung durchführt, um zu unterbinden, dass die Spannungsversorgungseinheit die Referenzspannung in einem Fall zuführt, in dem die Korrektureinheit die Korrekturspannung ausgibt.
Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Wandlungselement ein Wellenlängenwandlungselement, das konfiguriert ist zum Wandeln der Strahlung in Licht, und ein fotoelektrisches Wandlungselement, das konfiguriert ist zum Wandeln des Lichts in die Ladungen, umfasst.
Radiographisches Bildgebungssystem mit: der Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1; einer Verarbeitungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Verarbeiten eines Signals von der Bildgebungsvorrichtung; und einem Strahlungsgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen von Strahlung auf die Bildgebungsvorrichtung.