JP3595811B2 - 撮像装置、放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents
撮像装置、放射線撮像装置および放射線撮像システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に関し、詳しくは水平走査回路と垂直走査回路が受光領域間に備えられている撮像装置に関する。本発明は、特に、放射線撮像装置、放射線撮像システムに関する。更に、特には、Ｘ線やガンマ線等の高エネルギー放射線を使って画像を読み取る大面積放射線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像装置には大きく分けてフォトダイオードなどで光を検知する受光領域と、走査回路等の周辺回路で占められる非受光領域の二つの領域がある。
【０００３】
実際の撮像装置においては、複数の受光領域等で構成される有効画素領域の周りにある非受光領域を用いて周辺回路を配置することが多い。
【０００４】
従って、例えば１チップで形成された有効画素領域の周辺に周辺回路を配置すると、撮像装置の小型化に限界があるため、さらなる小型化を望む場合は有効画素領域内の各受光領域間に周辺回路を配置しなければならない。
【０００５】
さらには、２つ以上のチップを用いて１つの撮像装置を作製する場合、チップとチップのつなぎ目の解像度を高めるために境界近くまで有効画素領域を設ける必要があった。そのため、有効画素領域の周りに非受光領域はなくなり、周辺回路は敷き詰められた有効画素領域内の各受光領域間に配置させなければならない。
【０００６】
このような、敷き詰められた有効画素領域内の各受光領域間に周辺回路を配置する撮像装置において、水平走査回路と垂直走査回路を配置しようとすると、水平走査回路と垂直走査回路が交差する個所が存在する。
【０００７】
図１４は、従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの一例を示す図である。
【０００８】
図１５は、従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの他の例を示す図である。図１４、図１５で同じ番号を付してあるものは同一部材である。
【０００９】
図１４及び図１５において、７０１は受光領域（フォトダイオード）、７０２は受光領域間、７０３−１〜７０３−４は垂直走査回路の単位回路、７０４−１〜７０４−４は水平走査回路の単位回路、７０５は規則性が失われている領域、７０６は垂直走査回路と水平走査回路との交差点を示している。
【００１０】
図１４に示す従来例では、垂直走査回路の単位回路７０３−１〜７０３−４は一定間隔で配置され、その規則性は保たれているが、垂直走査回路の単位回路７０３−１〜７０３−４の規則性を保つために、各走査回路の交差部分で、水平走査回路の単位回路７０４−１〜７０４−４の規則性を保つために置かれるべき位置に水平走査回路の単位回路を配置できず、ここでは水平走査回路の単位回路７０４−２は水平走査回路の単位回路７０４−１と隣接して配置している。
【００１１】
一方、図１５に示す従来例では、水平走査回路の単位回路７０４−１〜７０４−４は一定間隔で配置され、その規則性は保たれているが、水平走査回路の単位回路７０４−１〜７０４−４の規則性を保つために、各走査回路の交差部分で、垂直走査回路の単位回路７０３−１〜７０３−４の規則性を保つために置かれるべき位置に垂直走査回路の単位回路を配置できず、ここでは垂直走査回路の単位回路７０３−３は垂直走査回路の単位回路７０３−２と隣接して配置している。
【００１２】
上記構成に係わる技術を開示する公報としては、本願の優先権の基礎となる先の出願後に公開された特許文献であるが、特許文献１、特許文献２がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−０４４５２２
【特許文献２】
特開２００２−０５１２６２
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、少なくとも複数の受光領域が敷き詰められている撮像装置において、その受光領域間に周辺回路を配置しようとすると、垂直走査回路と水平走査回路が交わる領域が存在し、その交差を回避するために図１４、図１５に示したように水平走査回路、垂直走査回路のいずれかに各単位回路を配置する周期に不規則性が生じていた。
【００１５】
このため、配線長の違いから応答性能が損われることになり、また、各走査回路の単位回路の配置が不規則になることから画素の連続性が失われ画質に悪影響をもたらすこととなる。
【００１６】
そこで本発明の目的は、受光領域間に水平走査回路及び垂直走査回路が配置されている撮像装置において、水平走査回路及び垂直走査回路が周期性を損なわないような構成の撮像装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、
前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の前記受光領域間を２つの領域に分割し、一方の領域に前記水平走査回路の単位回路を少なくとも１つ配置し、もう一方の領域に前記垂直走査回路の単位回路を少なくとも１つ配置したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の別の撮像装置は、２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、前記垂直走査回路又は前記水平走査回路の何れか一方の前記単位回路を２段以上配置した受光領域間と、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路の前記単位回路が存在しない空き受光領域間と、を有し、さらに前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の受光領域間には、前記空き受光領域間を配置したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の別の撮像装置は、２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、前記垂直走査回路の前記単位回路を２段以上配置した受光領域間と、前記水平走査回路の前記単位回路を２段以上配置した受光領域と、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路の前記単位回路が存在しない空き受光領域間と、を有し、さらに前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の受光領域間には、前記空き受光領域間を配置したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の別の撮像装置は２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、各前記水平走査回路の単位回路及び各前記垂直走査回路の単位回路は等間隔で配置されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の別の撮像装置は２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、前記垂直走査回路及び／又は前記水平走査回路の単位回路は２段で単位回路群を構成し、該単位回路群は等間隔で配置されていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
（実施形態１）
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態に係る概念を示した図である。図１は撮像装置として、一つの固体撮像素子チップ内に２つの受光領域１０１とその間の受光領域間（非受光領域）１０２を示し、受光領域１０１にはさまれている受光領域間１０２を２つに分割し、領域Ａ１０３と領域Ｂ１０４に分ける。ここでは、領域Ａを垂直走査回路を配置する領域、領域Ｂを水平走査回路を配置する領域とする。配線に関しては、垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれ同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００２４】
図２は撮像装置のレイアウトを示した図である。ここでは、簡易化のために４×４の受光領域を有する撮像装置を示しているが、一つの固体撮像素子チップ内に配される受光領域の数は、２×２、４×８、８×８、・・・等必要に応じて設定される。
【００２５】
尚、本実施形態は１つの固体撮像素子チップで構成された撮像装置を用いているが、図２に示す固体撮像素子チップが複数設けられて構成される撮像装置であっても良い。
【００２６】
図２において、２０１は受光領域、２０２は受光領域間、２０３−１〜２０３−４は垂直走査回路の単位回路、２０４は垂直走査回路の配線、２０５−１〜２０５−４は水平走査回路の単位回路、２０６は水平走査回路の配線、２０７は走査回路との交差部分である。交差部分２０７の受光領域間は２分割されて、垂直走査回路２０３−３と水平走査回路２０５−２とが接して配されている。このように受光領域を配列した結果、水平走査回路の単位回路、垂直走査回路の単位回路ともに連続性が保たれ、等間隔で配置することが可能となり、かつ交差部分でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、各単位回路間において配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００２７】
また、本実施形態においては垂直走査回路及び水平走査回路を４×４配置された受光領域の中心の受光領域間に配置しているが、配置場所は本実施形態に限定されない。すなわち、各垂直総回路の単位回路及び書く水平走査回路の単位回路が等間隔で配置できればどこでも良い。例えば、本実施形態の垂直走査回路を横に１列ずらしても問題ない。
【００２８】
（実施形態２）
図３は本発明の第２の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００２９】
本実施形態では、垂直走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置し、水平走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置する。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００３０】
ここでは、簡易化のために４×４の受光領域を有する撮像装置を示しているが、一つの固体撮像素子チップ内に配される受光領域の数は、２×２、４×８、８×８、・・・等必要に応じて設定される。
【００３１】
尚、以下の実施形態においても同様に、受光領域の数は適宜決まるものである。
また、本実施形態は１つの固体撮像素子チップで構成された撮像装置を用いているが、図３に示す固体撮像素子チップが複数設けられて構成される撮像装置であっても良い。
【００３２】
同様に以下の実施形態においても、１つの固体撮像素子チップで構成された撮像装置を用いて説明しているが、該固体撮像素子チップが複数設けられて構成される撮像装置であっても良い。
【００３３】
本実施形態では、垂直走査回路と水平走査回路との交差部分には水平走査回路が配されない点が図２と異なる。
【００３４】
図３において、３０１は受光領域、３０２は受光領域間、３０３−１〜３０３−４は垂直走査回路の単位回路、３０４は垂直走査回路の配線、３０５−１〜３０５−４は水平走査回路の単位回路、３０６は水平走査回路の配線、３０７は走査回路の交差部分である。交差部分３０７の受光領域間３０２には垂直走査回路の単位回路３０３−３のみが配され、この交差部分の受光領域間を飛ばして、図中左右両隣りの受光領域間に、それぞれ水平走査回路の単位回路３０５−１と水平走査回路の単位回路３０５−２、水平走査回路の単位回路３０５−３と水平走査回路の単位回路３０５−４が配される。
【００３５】
その結果、垂直走査回路は各単位回路が等間隔で配置され、一方水平走査回路は、水平走査回路の単位回路２段で構成された水平走査回路の各単位回路群が等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分３０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００３６】
なお、ここでいう単位回路群とは、単位回路３０５−１と３０５−２から構成される単位回路群、単位回路３０５−３と３０５−４から構成される単位回路群を示している。
【００３７】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１４の領域７０５）、本発明の様に予め２種類（単位回路３０５−１と３０５−２間、３０５−２と３０５−３間）の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００３８】
また、本実施形態においては垂直走査回路及び水平走査回路を４×４配置された受光領域の中心の受光領域間に配置しているが、配置場所は本実施形態に限定されない。すなわち、各垂直総回路の単位回路及び書く水平走査回路の単位回路が等間隔で配置できればどこでも良い。例えば、本実施形態の垂直走査回路を横に１列ずらしても問題ない。
【００３９】
同様に、以下の実施形態においても、垂直走査回路及び水平走査回路を４×４配置された受光領域の中心の受光領域間に配置しているが、配置場所はそれに限定されない。
【００４０】
（実施形態３）
図４は本発明の第３の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００４１】
本実施形態では、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、さらに、水平走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置する。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００４２】
本実施形態は、垂直走査回路と水平走査回路との交差部分には垂直走査回路が配されない点が図２と異なる。
【００４３】
図４において、４０１は受光領域、４０２は受光領域間、４０３−１〜４０３−４は垂直走査回路の単位回路、４０４は垂直走査回路の配線、４０５−１〜４０５−４は水平走査回路の単位回路、４０６は水平走査回路の配線、４０７は走査回路の交差部分である。交差部分４０７の受光領域間４０２には水平走査回路の単位回路４０５−２のみが配され、この交差部分の受光領域間を飛ばして、図中上下方向の受光領域間に、それぞれ垂直走査回路の単位回路４０３−１と垂直走査回路の単位回路４０３−２、垂直走査回路の単位回路４０３−３と垂直走査回路の単位回路４０３−４が配される。
【００４４】
その結果、水平走査回路は各単位回路が等間隔で配置され、一方垂直走査回路は、垂直走査回路の単位回路２段で構成された垂直走査回路の各単位回路群が等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分４０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００４５】
なお、ここでいう単位回路群とは、単位回路４０３−１と４０３−２から構成される単位回路群、単位回路４０３−３と４０４−４から構成される単位回路群を示している。
【００４６】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１０の７０５）、本発明の様に予め２種類（単位回路４０３−１と４０３−２間、４０３−２と４０３−３間）の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００４７】
（実施形態４）
図５は本発明の第４の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００４８】
本実施形態では、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、水平走査回路の単位回路２段を受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置するようにする。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００４９】
本実施形態は、垂直走査回路と水平走査回路の交差部分には水平走査回路、垂直走査回路ともに置かれていない空き受光領域間が配される点で図２と異なる。
【００５０】
図５において、５０１は受光領域、５０２は受光領域間、５０３−１〜５０３−４は垂直走査回路の単位回路、５０４は垂直走査回路の配線、５０５−１〜５０５−４は水平走査回路の単位回路、５０６は水平走査回路の配線、５０７は走査回路の交差部分である。交差部分５０７の受光領域間５０２には垂直走査回路、水平走査回路のいずれも配されず、この交差部分の受光領域間を飛ばして、図中左右方向にそれぞれ水平走査回路の単位回路５０５−１と水平走査回路の単位回路５０５−２、水平走査回路の単位回路５０５−３と水平走査回路の単位回路５０５−４が配され、また、図中上下方向にそれぞれ垂直走査回路の単位回路５０３−１と垂直走査回路の単位回路５０３−２、垂直走査回路の単位回路５０３−３と垂直走査回路の単位回路５０３−４が配される。
【００５１】
その結果、垂直走査回路の単位回路群及び水平走査回路の単位回路群は等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分５０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００５２】
なお、ここでいう単位回路群とは、水平走査回路の単位回路５０５−１と５０５−２から構成される単位回路群、単位回路５０５−３と５０５−４から構成される単位回路群と、垂直走査回路の単位回路５０３−１と５０３−２から構成される単位回路群、単位回路５０３−３と５０３−４から構成される単位回路群とを示している。ここで、単位回路群が等間隔で配置されているということは、各単位回路群に着目すると各単位回路群を構成する同配列順の一方の単位回路（例えば、垂直走査回路の単位回路５０３−１と５０３−３、又は５０３−２と５０３−４）は等間隔に配置されている。また、見方を変えると、単位回路群内で隣接する単位回路どうしの間隔（例えば単位回路５０３−１と単位回路５０３−２との間隔）Ｓ１と、空き受光領域を介して隣接する単位回路群間で隣接する単位回路どうしの間隔（例えば単位回路５０３−２と単位回路５０３−３との間隔）Ｓ２とが、周期的に交互に（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１，Ｓ２，・・・）配置されているとも言える。
【００５３】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１０の７０５）、本発明の様に予め各走査回路において２種類の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００５４】
（実施形態５）
図６は本発明の第５の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００５５】
本実施形態では、水平走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、垂直走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置する。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００５６】
なお、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、水平走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置してもよい。また、水平走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置するとともに、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置してもよい。
【００５７】
本実施形態では、受光領域からの光信号を駆動する周辺回路を避けて水平及び垂直走査回路を配置するために、垂直走査回路及び水平走査回路の交差領域には垂直走査回路の単位回路が存在する受光領域間がくるように配置する。従って、交差領域を水平走査回路の単位回路２段と垂直走査回路の単位回路１段が占めるようになる。このとき、受光領域間を２つに分割し、ひとつを水平走査回路の単位回路２段を配置する領域、もうひとつを垂直走査回路の単位回路１段を配置する領域とする。
【００５８】
図６において、６０１は受光領域、６０２は非受光領域間、６０３−１〜６０３−４は垂直走査回路の単位回路、６０４は垂直走査回路の配線、６０５−１〜６０５−６は水平走査回路の単位回路、６０６は水平走査回路の配線、６０７は走査回路の交差部分、６０８は画素を動かすための画素周辺回路である。垂直走査回路６０３の出力は周辺回路のスイッチを動かすのに用いられる。
【００５９】
その結果、垂直走査回路は各単位回路が等間隔で配置され、一方水平走査回路は、水平走査回路の単位回路２段で構成された水平走査回路の各単位回路群が等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分６０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００６０】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１０の７０５）、本発明の様に予め水平走査回路において２種類の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００６１】
なお、以上説明した各実施形態においては、撮像装置の例として、一つの固体撮像素子チップの受光領域と受光領域間に配される水平走査回路、垂直走査回路のレイアウトを示した。このような撮像装置は、チップの端まで複数の受光領域で構成される有効画素領域を配置することができ、同じチップサイズであればより画素数を増やすことができる。
【００６２】
また、本発明は、上記固体撮像素子チップを一方向又は行列方向につなげて撮像装置を構成することもでき、この場合にも各実施形態において説明した効果および上記の効果を得ることができる。
【００６３】
ここで、図７及び図８を用いて本実施形態の撮像装置の駆動方法について詳しく説明する。
【００６４】
図７は、図６の撮像装置を駆動する上で必要な構成の一例を示したレイアウト図である。図８は、図７の撮像装置の駆動方法を説明する為のタイミングチャートである。
【００６５】
図７において、ＶＳＲ１〜ＶＳＲ３は垂直走査回路の単位回路６０３−１〜６０３−３のそれぞれの出力線、６０９は画素からの出力を増幅するアンプ回路、１００は画素からの出力がアンプ回路６０９で増幅された後のセンサ出力を出力する端子である。図８において、６５０は画素からの出力を蓄えるコンデンサ、６６０は出力線ＶＳＲ１〜ＶＳＲ３の出力信号によって動作されるスイッチとしてのＭＯＳトランジスタ、６７０は水平走査回路の配線６０６からの信号によって動作されるスイッチとしてのＭＯＳトランジスタである。
【００６６】
次に、本実施形態の撮像装置の駆動方法を説明するに、まずフォトダイオードにおいて光信号が電荷に変換される。変換された電荷は各画素に設けてある増幅部で増幅されコンデンサａに蓄えられる。ＶＳＲ出力１を受けて第一行目のスイッチｂがＯＮし一行目が選択される。ＨＳＲの出力信号を受けてスイッチｃが右方向へ順次ＯＮし一行分の信号が増幅アンプ６０９に送られる。その後ＶＳＲ出力２を受けて第２行目が選択され同じ動作で増幅アンプに送られる。第３行目以降についても同様である。
【００６７】
尚、本実施形態においては垂直シフトレジスタは６０３−１から６０３−４へ順次駆動させたが、駆動させる順番は適宜決まるものであって本実施形態に限定されない。又、水平シフトレジスタに関しても本実施形態においては６０５−１から６０５−６へ順次駆動させたが、駆動させる順番は適宜決まるものであって本実施形態に限定されない。図９は本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるダイナミック型シフトレジスタの構成を示す回路図、図１０は本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるスタティック型シフトレジスタの構成を示す回路図である。
【００６８】
図１１は、本発明の撮像装置と、放射線を可視光に変換するシンチレータ板と、光透過性基板と、等倍型正転レンズアレイとを積層することで形成された放射線撮像装置の一例を示した模式的斜視図である。
【００６９】
本発明の撮像装置が搭載された放射線撮像装置は、保持基板９００上に、Ｘ線の入射方向から順に光反射膜９０１、波長変換体としての蛍光体（シンチレータ）９０２、光透過性部材９０３、屈折率分散型光導材を集積した短焦点で正立像を結像することができる等倍型正転レンズアレイ９０４、光透過性基板９０５、本発明の撮像装置である光センサチップ９０６が設けられて構成されている。
【００７０】
図１２は本発明の撮像装置と、放射線を可視光に変換するシンチレータ板と、ファイバーオプティックスプレートを積層することで、画質が向上した放射線撮像装置の一例を示した模式的断面図である。
【００７１】
図１２に示す放射線撮像装置においては、等倍型正転レンズアレイ９０４は用いずに、シンチレータ９０２と光センサチップ９０６の間はファイバーオプティクスプレイト（ＦＯＰ）９１０で構成されていても良い。尚、９１１はＦＯＰ９１０と光センサチップ９０６を貼り合わせる際に必要に応じて適宜設けられる接着材である。
【００７２】
また、図１３は本発明による放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。
【００７３】
Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線を光に変えるシンチレータ、光を撮像素子に導くＦＯＰ（ファイバーオプティックプレート）、撮像素子、外部処理基板を備える放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを撮像素子が光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。
【００７４】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水平走査回路と垂直走査回路との配置の規則性を保つことができ、このため応答性能の低下や画質に対する悪影響を防止された撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る概念を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図７】本発明の第５実施形態の撮像装置を駆動する上で必要な構成の一例を示したレイアウト図である。
【図８】本発明の第５実施形態の撮像装置の駆動方法を説明する為のタイミングチャートである。
【図９】本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるダイナミック型シフトレジスタの構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるスタティック型シフトレジスタの構成例を示す回路図である。
【図１１】本発明の撮像装置を用いた放射線撮像装置の模式的斜視図である。
【図１２】本発明の撮像装置を用いた放射線撮像装置の模式的断面図である。
【図１３】本発明の放射線撮像装置による放射線撮影システムの構成を示す概念図である。
【図１４】従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの一例を示す図である。
【図１５】従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 受光領域
１０２ 受光領域間
１０３ 領域Ａ
１０４ 領域Ｂ
２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 受光領域
２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ 受光領域間
２０３−１〜２０３−４，３０３−１〜３０３−４，４０３−１〜４０３−４，５０３−１〜５０３−４，６０３−１〜６０３−４ 垂直走査回路
２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 垂直走査回路の配線
２０５−１〜２０５−４，３０５−１〜３０５−４，４０５−１〜４０５−４，５０５−１〜５０５−４，６０５−１〜６０５−６ 水平走査回路
２０６，３０６，４０６，５０６，６０６ 水平走査回路の配線
２０７，３０７，４０７，５０７，６０７ 走査回路の交差部分
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に関し、詳しくは水平走査回路と垂直走査回路が受光領域間に備えられている撮像装置に関する。本発明は、特に、放射線撮像装置、放射線撮像システムに関する。更に、特には、Ｘ線やガンマ線等の高エネルギー放射線を使って画像を読み取る大面積放射線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像装置には大きく分けてフォトダイオードなどで光を検知する受光領域と、走査回路等の周辺回路で占められる非受光領域の二つの領域がある。
【０００３】
実際の撮像装置においては、複数の受光領域等で構成される有効画素領域の周りにある非受光領域を用いて周辺回路を配置することが多い。
【０００４】
従って、例えば１チップで形成された有効画素領域の周辺に周辺回路を配置すると、撮像装置の小型化に限界があるため、さらなる小型化を望む場合は有効画素領域内の各受光領域間に周辺回路を配置しなければならない。
【０００５】
さらには、２つ以上のチップを用いて１つの撮像装置を作製する場合、チップとチップのつなぎ目の解像度を高めるために境界近くまで有効画素領域を設ける必要があった。そのため、有効画素領域の周りに非受光領域はなくなり、周辺回路は敷き詰められた有効画素領域内の各受光領域間に配置させなければならない。
【０００６】
このような、敷き詰められた有効画素領域内の各受光領域間に周辺回路を配置する撮像装置において、水平走査回路と垂直走査回路を配置しようとすると、水平走査回路と垂直走査回路が交差する個所が存在する。
【０００７】
図１４は、従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの一例を示す図である。
【０００８】
図１５は、従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの他の例を示す図である。図１４、図１５で同じ番号を付してあるものは同一部材である。
【０００９】
図１４及び図１５において、７０１は受光領域（フォトダイオード）、７０２は受光領域間、７０３−１〜７０３−４は垂直走査回路の単位回路、７０４−１〜７０４−４は水平走査回路の単位回路、７０５は規則性が失われている領域、７０６は垂直走査回路と水平走査回路との交差点を示している。
【００１０】
図１４に示す従来例では、垂直走査回路の単位回路７０３−１〜７０３−４は一定間隔で配置され、その規則性は保たれているが、垂直走査回路の単位回路７０３−１〜７０３−４の規則性を保つために、各走査回路の交差部分で、水平走査回路の単位回路７０４−１〜７０４−４の規則性を保つために置かれるべき位置に水平走査回路の単位回路を配置できず、ここでは水平走査回路の単位回路７０４−２は水平走査回路の単位回路７０４−１と隣接して配置している。
【００１１】
一方、図１５に示す従来例では、水平走査回路の単位回路７０４−１〜７０４−４は一定間隔で配置され、その規則性は保たれているが、水平走査回路の単位回路７０４−１〜７０４−４の規則性を保つために、各走査回路の交差部分で、垂直走査回路の単位回路７０３−１〜７０３−４の規則性を保つために置かれるべき位置に垂直走査回路の単位回路を配置できず、ここでは垂直走査回路の単位回路７０３−３は垂直走査回路の単位回路７０３−２と隣接して配置している。
【００１２】
上記構成に係わる技術を開示する公報としては、本願の優先権の基礎となる先の出願後に公開された特許文献であるが、特許文献１、特許文献２がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−０４４５２２
【特許文献２】
特開２００２−０５１２６２
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、少なくとも複数の受光領域が敷き詰められている撮像装置において、その受光領域間に周辺回路を配置しようとすると、垂直走査回路と水平走査回路が交わる領域が存在し、その交差を回避するために図１４、図１５に示したように水平走査回路、垂直走査回路のいずれかに各単位回路を配置する周期に不規則性が生じていた。
【００１５】
このため、配線長の違いから応答性能が損われることになり、また、各走査回路の単位回路の配置が不規則になることから画素の連続性が失われ画質に悪影響をもたらすこととなる。
【００１６】
そこで本発明の目的は、受光領域間に水平走査回路及び垂直走査回路が配置されている撮像装置において、水平走査回路及び垂直走査回路が周期性を損なわないような構成の撮像装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、
前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の前記受光領域間を２つの領域に分割し、一方の領域に前記水平走査回路の単位回路を少なくとも１つ配置し、もう一方の領域に前記垂直走査回路の単位回路を少なくとも１つ配置したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の別の撮像装置は、２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、前記垂直走査回路又は前記水平走査回路の何れか一方の前記単位回路を２段以上配置した受光領域間と、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路の前記単位回路が存在しない空き受光領域間と、を有し、さらに前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の受光領域間には、前記空き受光領域間を配置したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の別の撮像装置は、２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、前記垂直走査回路の前記単位回路を２段以上配置した受光領域間と、前記水平走査回路の前記単位回路を２段以上配置した受光領域と、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路の前記単位回路が存在しない空き受光領域間と、を有し、さらに前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の受光領域間には、前記空き受光領域間を配置したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の別の撮像装置は２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、各前記水平走査回路の単位回路及び各前記垂直走査回路の単位回路は等間隔で配置されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の別の撮像装置は２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、前記垂直走査回路及び／又は前記水平走査回路の単位回路は２段で単位回路群を構成し、該単位回路群は等間隔で配置されていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
（実施形態１）
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態に係る概念を示した図である。図１は撮像装置として、一つの固体撮像素子チップ内に２つの受光領域１０１とその間の受光領域間（非受光領域）１０２を示し、受光領域１０１にはさまれている受光領域間１０２を２つに分割し、領域Ａ１０３と領域Ｂ１０４に分ける。ここでは、領域Ａを垂直走査回路を配置する領域、領域Ｂを水平走査回路を配置する領域とする。配線に関しては、垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれ同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００２４】
図２は撮像装置のレイアウトを示した図である。ここでは、簡易化のために４×４の受光領域を有する撮像装置を示しているが、一つの固体撮像素子チップ内に配される受光領域の数は、２×２、４×８、８×８、・・・等必要に応じて設定される。
【００２５】
尚、本実施形態は１つの固体撮像素子チップで構成された撮像装置を用いているが、図２に示す固体撮像素子チップが複数設けられて構成される撮像装置であっても良い。
【００２６】
図２において、２０１は受光領域、２０２は受光領域間、２０３−１〜２０３−４は垂直走査回路の単位回路、２０４は垂直走査回路の配線、２０５−１〜２０５−４は水平走査回路の単位回路、２０６は水平走査回路の配線、２０７は走査回路との交差部分である。交差部分２０７の受光領域間は２分割されて、垂直走査回路２０３−３と水平走査回路２０５−２とが接して配されている。このように受光領域を配列した結果、水平走査回路の単位回路、垂直走査回路の単位回路ともに連続性が保たれ、等間隔で配置することが可能となり、かつ交差部分でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、各単位回路間において配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００２７】
また、本実施形態においては垂直走査回路及び水平走査回路を４×４配置された受光領域の中心の受光領域間に配置しているが、配置場所は本実施形態に限定されない。すなわち、各垂直総回路の単位回路及び書く水平走査回路の単位回路が等間隔で配置できればどこでも良い。例えば、本実施形態の垂直走査回路を横に１列ずらしても問題ない。
【００２８】
（実施形態２）
図３は本発明の第２の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００２９】
本実施形態では、垂直走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置し、水平走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置する。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００３０】
ここでは、簡易化のために４×４の受光領域を有する撮像装置を示しているが、一つの固体撮像素子チップ内に配される受光領域の数は、２×２、４×８、８×８、・・・等必要に応じて設定される。
【００３１】
尚、以下の実施形態においても同様に、受光領域の数は適宜決まるものである。
また、本実施形態は１つの固体撮像素子チップで構成された撮像装置を用いているが、図３に示す固体撮像素子チップが複数設けられて構成される撮像装置であっても良い。
【００３２】
同様に以下の実施形態においても、１つの固体撮像素子チップで構成された撮像装置を用いて説明しているが、該固体撮像素子チップが複数設けられて構成される撮像装置であっても良い。
【００３３】
本実施形態では、垂直走査回路と水平走査回路との交差部分には水平走査回路が配されない点が図２と異なる。
【００３４】
図３において、３０１は受光領域、３０２は受光領域間、３０３−１〜３０３−４は垂直走査回路の単位回路、３０４は垂直走査回路の配線、３０５−１〜３０５−４は水平走査回路の単位回路、３０６は水平走査回路の配線、３０７は走査回路の交差部分である。交差部分３０７の受光領域間３０２には垂直走査回路の単位回路３０３−３のみが配され、この交差部分の受光領域間を飛ばして、図中左右両隣りの受光領域間に、それぞれ水平走査回路の単位回路３０５−１と水平走査回路の単位回路３０５−２、水平走査回路の単位回路３０５−３と水平走査回路の単位回路３０５−４が配される。
【００３５】
その結果、垂直走査回路は各単位回路が等間隔で配置され、一方水平走査回路は、水平走査回路の単位回路２段で構成された水平走査回路の各単位回路群が等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分３０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００３６】
なお、ここでいう単位回路群とは、単位回路３０５−１と３０５−２から構成される単位回路群、単位回路３０５−３と３０５−４から構成される単位回路群を示している。
【００３７】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１４の領域７０５）、本発明の様に予め２種類（単位回路３０５−１と３０５−２間、３０５−２と３０５−３間）の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００３８】
また、本実施形態においては垂直走査回路及び水平走査回路を４×４配置された受光領域の中心の受光領域間に配置しているが、配置場所は本実施形態に限定されない。すなわち、各垂直総回路の単位回路及び書く水平走査回路の単位回路が等間隔で配置できればどこでも良い。例えば、本実施形態の垂直走査回路を横に１列ずらしても問題ない。
【００３９】
同様に、以下の実施形態においても、垂直走査回路及び水平走査回路を４×４配置された受光領域の中心の受光領域間に配置しているが、配置場所はそれに限定されない。
【００４０】
（実施形態３）
図４は本発明の第３の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００４１】
本実施形態では、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、さらに、水平走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置する。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００４２】
本実施形態は、垂直走査回路と水平走査回路との交差部分には垂直走査回路が配されない点が図２と異なる。
【００４３】
図４において、４０１は受光領域、４０２は受光領域間、４０３−１〜４０３−４は垂直走査回路の単位回路、４０４は垂直走査回路の配線、４０５−１〜４０５−４は水平走査回路の単位回路、４０６は水平走査回路の配線、４０７は走査回路の交差部分である。交差部分４０７の受光領域間４０２には水平走査回路の単位回路４０５−２のみが配され、この交差部分の受光領域間を飛ばして、図中上下方向の受光領域間に、それぞれ垂直走査回路の単位回路４０３−１と垂直走査回路の単位回路４０３−２、垂直走査回路の単位回路４０３−３と垂直走査回路の単位回路４０３−４が配される。
【００４４】
その結果、水平走査回路は各単位回路が等間隔で配置され、一方垂直走査回路は、垂直走査回路の単位回路２段で構成された垂直走査回路の各単位回路群が等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分４０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００４５】
なお、ここでいう単位回路群とは、単位回路４０３−１と４０３−２から構成される単位回路群、単位回路４０３−３と４０４−４から構成される単位回路群を示している。
【００４６】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１０の７０５）、本発明の様に予め２種類（単位回路４０３−１と４０３−２間、４０３−２と４０３−３間）の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００４７】
（実施形態４）
図５は本発明の第４の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００４８】
本実施形態では、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、水平走査回路の単位回路２段を受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置するようにする。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００４９】
本実施形態は、垂直走査回路と水平走査回路の交差部分には水平走査回路、垂直走査回路ともに置かれていない空き受光領域間が配される点で図２と異なる。
【００５０】
図５において、５０１は受光領域、５０２は受光領域間、５０３−１〜５０３−４は垂直走査回路の単位回路、５０４は垂直走査回路の配線、５０５−１〜５０５−４は水平走査回路の単位回路、５０６は水平走査回路の配線、５０７は走査回路の交差部分である。交差部分５０７の受光領域間５０２には垂直走査回路、水平走査回路のいずれも配されず、この交差部分の受光領域間を飛ばして、図中左右方向にそれぞれ水平走査回路の単位回路５０５−１と水平走査回路の単位回路５０５−２、水平走査回路の単位回路５０５−３と水平走査回路の単位回路５０５−４が配され、また、図中上下方向にそれぞれ垂直走査回路の単位回路５０３−１と垂直走査回路の単位回路５０３−２、垂直走査回路の単位回路５０３−３と垂直走査回路の単位回路５０３−４が配される。
【００５１】
その結果、垂直走査回路の単位回路群及び水平走査回路の単位回路群は等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分５０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００５２】
なお、ここでいう単位回路群とは、水平走査回路の単位回路５０５−１と５０５−２から構成される単位回路群、単位回路５０５−３と５０５−４から構成される単位回路群と、垂直走査回路の単位回路５０３−１と５０３−２から構成される単位回路群、単位回路５０３−３と５０３−４から構成される単位回路群とを示している。ここで、単位回路群が等間隔で配置されているということは、各単位回路群に着目すると各単位回路群を構成する同配列順の一方の単位回路（例えば、垂直走査回路の単位回路５０３−１と５０３−３、又は５０３−２と５０３−４）は等間隔に配置されている。また、見方を変えると、単位回路群内で隣接する単位回路どうしの間隔（例えば単位回路５０３−１と単位回路５０３−２との間隔）Ｓ１と、空き受光領域を介して隣接する単位回路群間で隣接する単位回路どうしの間隔（例えば単位回路５０３−２と単位回路５０３−３との間隔）Ｓ２とが、周期的に交互に（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１，Ｓ２，・・・）配置されているとも言える。
【００５３】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１０の７０５）、本発明の様に予め各走査回路において２種類の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００５４】
（実施形態５）
図６は本発明の第５の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【００５５】
本実施形態では、水平走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、垂直走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置する。また、配線に関して垂直走査回路を配線するのは第１層のメタル層、水平走査回路を配線するのは第２層のメタル層で行う。このとき、各走査回路の配線は複数本存在してもかまわないが、それぞれの配線は同一のメタル層で作製することが望ましい。
【００５６】
なお、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置し、水平走査回路の単位回路１段を１受光領域間毎に配置してもよい。また、水平走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、水平走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置するとともに、垂直走査回路の単位回路２段を１受光領域間に、かつ、垂直走査回路の単位回路が配置されていない空き受光領域間と交互に配置してもよい。
【００５７】
本実施形態では、受光領域からの光信号を駆動する周辺回路を避けて水平及び垂直走査回路を配置するために、垂直走査回路及び水平走査回路の交差領域には垂直走査回路の単位回路が存在する受光領域間がくるように配置する。従って、交差領域を水平走査回路の単位回路２段と垂直走査回路の単位回路１段が占めるようになる。このとき、受光領域間を２つに分割し、ひとつを水平走査回路の単位回路２段を配置する領域、もうひとつを垂直走査回路の単位回路１段を配置する領域とする。
【００５８】
図６において、６０１は受光領域、６０２は非受光領域間、６０３−１〜６０３−４は垂直走査回路の単位回路、６０４は垂直走査回路の配線、６０５−１〜６０５−６は水平走査回路の単位回路、６０６は水平走査回路の配線、６０７は走査回路の交差部分、６０８は画素を動かすための画素周辺回路である。垂直走査回路６０３の出力は周辺回路のスイッチを動かすのに用いられる。
【００５９】
その結果、垂直走査回路は各単位回路が等間隔で配置され、一方水平走査回路は、水平走査回路の単位回路２段で構成された水平走査回路の各単位回路群が等間隔で配置されているので、結果連続性が保たれ、かつ走査回路の交差部分６０７でも乱れることなく配線することが可能になった。そのため、配線長に違いが生じないことから応答性能が損われることもなくなり、また、各走査回路の連続性が保たれることから、画質への影響も少なくなった。
【００６０】
なお、本実施形態でいう配線長の長さに違いが生じないとは、従来だと不規則に配線長が変化したため該当する箇所で画質が悪化したが（例えば、図１０の７０５）、本発明の様に予め水平走査回路において２種類の配線長に統一しておけば、予期せぬ配線長の違いが生じないため画質への影響が少ないということである。
【００６１】
なお、以上説明した各実施形態においては、撮像装置の例として、一つの固体撮像素子チップの受光領域と受光領域間に配される水平走査回路、垂直走査回路のレイアウトを示した。このような撮像装置は、チップの端まで複数の受光領域で構成される有効画素領域を配置することができ、同じチップサイズであればより画素数を増やすことができる。
【００６２】
また、本発明は、上記固体撮像素子チップを一方向又は行列方向につなげて撮像装置を構成することもでき、この場合にも各実施形態において説明した効果および上記の効果を得ることができる。
【００６３】
ここで、図７及び図８を用いて本実施形態の撮像装置の駆動方法について詳しく説明する。
【００６４】
図７は、図６の撮像装置を駆動する上で必要な構成の一例を示したレイアウト図である。図８は、図７の撮像装置の駆動方法を説明する為のタイミングチャートである。
【００６５】
図７において、ＶＳＲ１〜ＶＳＲ３は垂直走査回路の単位回路６０３−１〜６０３−３のそれぞれの出力線、６０９は画素からの出力を増幅するアンプ回路、１００は画素からの出力がアンプ回路６０９で増幅された後のセンサ出力を出力する端子である。図８において、６５０は画素からの出力を蓄えるコンデンサ、６６０は出力線ＶＳＲ１〜ＶＳＲ３の出力信号によって動作されるスイッチとしてのＭＯＳトランジスタ、６７０は水平走査回路の配線６０６からの信号によって動作されるスイッチとしてのＭＯＳトランジスタである。
【００６６】
次に、本実施形態の撮像装置の駆動方法を説明するに、まずフォトダイオードにおいて光信号が電荷に変換される。変換された電荷は各画素に設けてある増幅部で増幅されコンデンサａに蓄えられる。ＶＳＲ出力１を受けて第一行目のスイッチｂがＯＮし一行目が選択される。ＨＳＲの出力信号を受けてスイッチｃが右方向へ順次ＯＮし一行分の信号が増幅アンプ６０９に送られる。その後ＶＳＲ出力２を受けて第２行目が選択され同じ動作で増幅アンプに送られる。第３行目以降についても同様である。
【００６７】
尚、本実施形態においては垂直シフトレジスタは６０３−１から６０３−４へ順次駆動させたが、駆動させる順番は適宜決まるものであって本実施形態に限定されない。又、水平シフトレジスタに関しても本実施形態においては６０５−１から６０５−６へ順次駆動させたが、駆動させる順番は適宜決まるものであって本実施形態に限定されない。図９は本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるダイナミック型シフトレジスタの構成を示す回路図、図１０は本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるスタティック型シフトレジスタの構成を示す回路図である。
【００６８】
図１１は、本発明の撮像装置と、放射線を可視光に変換するシンチレータ板と、光透過性基板と、等倍型正転レンズアレイとを積層することで形成された放射線撮像装置の一例を示した模式的斜視図である。
【００６９】
本発明の撮像装置が搭載された放射線撮像装置は、保持基板９００上に、Ｘ線の入射方向から順に光反射膜９０１、波長変換体としての蛍光体（シンチレータ）９０２、光透過性部材９０３、屈折率分散型光導材を集積した短焦点で正立像を結像することができる等倍型正転レンズアレイ９０４、光透過性基板９０５、本発明の撮像装置である光センサチップ９０６が設けられて構成されている。
【００７０】
図１２は本発明の撮像装置と、放射線を可視光に変換するシンチレータ板と、ファイバーオプティックスプレートを積層することで、画質が向上した放射線撮像装置の一例を示した模式的断面図である。
【００７１】
図１２に示す放射線撮像装置においては、等倍型正転レンズアレイ９０４は用いずに、シンチレータ９０２と光センサチップ９０６の間はファイバーオプティクスプレイト（ＦＯＰ）９１０で構成されていても良い。尚、９１１はＦＯＰ９１０と光センサチップ９０６を貼り合わせる際に必要に応じて適宜設けられる接着材である。
【００７２】
また、図１３は本発明による放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。
【００７３】
Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線を光に変えるシンチレータ、光を撮像素子に導くＦＯＰ（ファイバーオプティックプレート）、撮像素子、外部処理基板を備える放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを撮像素子が光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。
【００７４】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水平走査回路と垂直走査回路との配置の規則性を保つことができ、このため応答性能の低下や画質に対する悪影響を防止された撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る概念を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る撮像装置のレイアウトを示した図である。
【図７】本発明の第５実施形態の撮像装置を駆動する上で必要な構成の一例を示したレイアウト図である。
【図８】本発明の第５実施形態の撮像装置の駆動方法を説明する為のタイミングチャートである。
【図９】本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるダイナミック型シフトレジスタの構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明の垂直走査回路及び垂直走査回路に用いることができるスタティック型シフトレジスタの構成例を示す回路図である。
【図１１】本発明の撮像装置を用いた放射線撮像装置の模式的斜視図である。
【図１２】本発明の撮像装置を用いた放射線撮像装置の模式的断面図である。
【図１３】本発明の放射線撮像装置による放射線撮影システムの構成を示す概念図である。
【図１４】従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの一例を示す図である。
【図１５】従来の撮像装置の水平走査回路と垂直走査回路とのレイアウトの他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 受光領域
１０２ 受光領域間
１０３ 領域Ａ
１０４ 領域Ｂ
２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 受光領域
２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ 受光領域間
２０３−１〜２０３−４，３０３−１〜３０３−４，４０３−１〜４０３−４，５０３−１〜５０３−４，６０３−１〜６０３−４ 垂直走査回路
２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 垂直走査回路の配線
２０５−１〜２０５−４，３０５−１〜３０５−４，４０５−１〜４０５−４，５０５−１〜５０５−４，６０５−１〜６０５−６ 水平走査回路
２０６，３０６，４０６，５０６，６０６ 水平走査回路の配線
２０７，３０７，４０７，５０７，６０７ 走査回路の交差部分
Claims (13)
- ２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、
前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の前記受光領域間を２つの領域に分割し、一方の領域に前記水平走査回路の単位回路を少なくとも１つ配置し、もう一方の領域に前記垂直走査回路の単位回路を少なくとも１つ配置したことを特徴とする撮像装置。 - 前記水平走査回路が配置された前記一方の領域に前記水平走査回路の単位回路を２段配置し、及び／又は前記垂直走査回路が配置された前記もう一方の領域に前記垂直走査回路の単位回路を２段配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 垂直方向に配された前記複数段の単位回路を接続する配線層と水平方向に配された前記複数段の単位回路を接続する配線層とが異なり、前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域においてもそれぞれの配線層の配線長が変わらないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 請求項１に記載の撮像装置と、シンチレータ板と、ファイバーオプティックスプレートを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項４に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線撮像システム。 - ２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、
前記垂直走査回路又は前記水平走査回路の何れか一方の前記単位回路を２段以上配置した受光領域間と、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路の前記単位回路が存在しない空き受光領域間と、を有し、さらに前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の受光領域間には、前記空き受光領域間を配置したことを特徴とする撮像装置。 - 請求項６に記載の撮像装置と、シンチレータ板と、ファイバーオプティックスプレートを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- ２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、
前記垂直走査回路の前記単位回路を２段以上配置した受光領域間と、前記水平走査回路の前記単位回路を２段以上配置した受光領域と、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路の前記単位回路が存在しない空き受光領域間と、を有し、さらに前記垂直走査回路と前記水平走査回路とが交差する領域の受光領域間には、前記空き受光領域間を配置したことを特徴とする撮像装置。 - 請求項８に記載の撮像装置と、シンチレータ板と、ファイバーオプティックスプレートを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- ２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、
各前記水平走査回路の単位回路及び各前記垂直走査回路の単位回路は等間隔で配置されていることを特徴とする撮像装置。 - ２次元状に配設された複数の受光領域と、前記複数の受光領域を選択して順次読み出すための、垂直方向に配された複数段の単位回路から構成される垂直走査回路と、水平方向に配された複数段の単位回路から構成される水平走査回路と、を備え、前記垂直走査回路及び前記水平走査回路が前記受光領域間に配置された撮像装置において、
前記垂直走査回路及び／又は前記水平走査回路の単位回路は２段で単位回路群を構成し、該単位回路群は等間隔で配置されていることを特徴とする撮像装置。 - 請求項１０又は１１に記載の撮像装置と、シンチレータ板と、ファイバーオプティックスプレートを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項１２に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線撮像システム。
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