JP5155759B2

JP5155759B2 - 固体撮像装置

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Publication number: JP5155759B2
Application number: JP2008186350A
Authority: JP
Inventors: 竜次久嶋; 一樹藤田; 純一澤田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-07-17
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Description

本発明は、固体撮像装置に関するものである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうちの何れかの第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の断線に因り第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0が信号読出部に接続されないときに、第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が第ｎ0列の隣の第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1へ与える影響の程度を表す係数Ｋを用いて、信号読出部から出力される各フレームデータのうち、第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)を下記（１）式に従って補正する補正処理をして、これらの補正後の電圧値Ｖ_c(１,ｎ1)〜Ｖ_c(ｍ0,ｎ1)に基づいて第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ0)〜Ｖ(ｍ0,ｎ0)を決定する決定処理をすることを特徴とする。ただし、ｍ0は１以上Ｍ以下の整数であり、ｎ0，ｎ1は１以上Ｎ以下の整数である。

本発明では、読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうちの何れかの第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0が断線していて、この断線に因り第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0が信号読出部に接続されないとする。このとき、信号読出部から出力される各フレームデータのうち、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)については、上記（１）式に従って補正処理が行われる。また、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ0)〜Ｖ(ｍ0,ｎ0)については、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する補正後の電圧値Ｖ_c(１,ｎ1)〜Ｖ_c(ｍ0,ｎ1)に基づいて決定処理が行われる。上記の補正処理で用いられる係数Ｋは、第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が第ｎ0列の隣の第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1へ与える影響の程度を表す。

本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、第ｎ0列および第ｎ1列の何れでもない列を第ｎ2列として、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2)、ならびに、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの他の一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2) に基づいて決定される値を、係数Ｋとして用いるのが好ましい。ただし、ｎ2は１以上Ｎ以下の整数である。

本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、断線している第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の両隣の列について補正処理をするのが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置に含まれる補正処理部、または、本発明に係るフレームデータ補正方法は、読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうち何れかの複数の読出用配線が断線しているときに、その断線している複数の読出用配線それぞれに応じた係数Ｋを用いて、断線している複数の読出用配線それぞれについて補正処理および決定処理をするのが好ましい。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

しかし、或る第ｎ列読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎが途中の位置で断線している場合には、その第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎのうち、積分回路Ｓ_ｎに対し断線位置より遠いところにある画素部は、積分回路Ｓ_ｎと接続されておらず、積分回路Ｓ_ｎへ電荷を転送することができないので、この電荷転送に因るフォトダイオードＰＤの接合容量部の蓄積電荷の初期化をすることができない。このままでは、これらの画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方であり、飽和レベルを越えると両隣の列の画素部へ溢れ出して、連続した３列の画素部について欠陥ラインを生じさせることになる。

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

以下では、読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうちの何れかの第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0が断線しているとし、この第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0に因り第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0が信号読出部２０の積分回路Ｓ_ｎ0に接続されないとする。この第ｎ0列（欠陥ライン）の隣の列を第ｎ1列（隣接ライン）とし、第ｎ0列（欠陥ライン）および第ｎ1列（隣接ライン）の何れでもない列を第ｎ2列（正常ライン）とする。ここでは、第ｎ1列（隣接ライン）の隣の列を第ｎ2列（正常ライン）とする。ここで、ｍ0は１以上Ｍ以下の整数であり、ｎ0，ｎ1，ｎ2は１以上Ｎ以下の整数である。

図４は、本実施形態に係る固体撮像装置１の受光部１０における各画素部Ｐｍ,ｎの配置を示す図である。この図では、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0がハッチングで示されている。

また、信号読出部２０から出力されるフレームデータのうち画素部Ｐ_ｍ,ｎに対応する電圧値をＶ(ｍ,ｎ)と表す。ここで、各電圧値Ｖ(ｍ,ｎ)は、画素部Ｐ_ｍ,ｎに光入射がないときに信号読出部２０から出力される電圧値（暗電流成分）を差し引いた値（すなわち、ダーク補正後の値）であるのが好ましい。このように暗電流成分を差し引くには、列毎に１対の保持回路Ｈ_ｎを設けて、一方の保持回路により暗電流成分が重畳された信号電圧値を保持し、他方の保持回路により暗電流成分のみを保持して、これら２つの保持回路により保持された２つの電圧値の差を演算すればよい。

補正処理部４０は、信号読出部２０から出力される各フレームデータのうち、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)を下記（２）式に従って補正する補正処理をして、これらの補正後の電圧値Ｖ_c(１,ｎ1)〜Ｖ_c(ｍ0,ｎ1)を求める。

この補正処理で用いられる係数Ｋは、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1へ与える影響の程度を表す。好適には、係数Ｋは、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2)、ならびに、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの他の一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2) に基づいて決定される。係数Ｋの求め方については後に詳述する。

補正処理部４０は、欠陥ラインの第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の両隣の列について補正処理をするのが好ましい。また、補正処理部４０は、読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうち何れかの複数の読出用配線が断線しているときに、その断線している複数の読出用配線それぞれに応じた係数Ｋを用いて、欠陥ラインの複数の読出用配線それぞれについて補正処理および決定処理をするのが好ましい。

さらに、補正処理部４０は、上記の補正処理で求めた隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する補正後の電圧値Ｖ_c(１,ｎ1)〜Ｖ_c(ｍ0,ｎ1)に基づいて、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ0)〜Ｖ(ｍ0,ｎ0)を決定する決定処理をする。この決定処理に際しては、両隣の隣接ライン上の画素部に対応する補正後の電圧値に基づいて補間計算をして決定するのが好ましい。

そして、補正処理部４０は、隣接ラインの第ｎ1列の画素部Ｐ_ｍ,ｎ1および欠陥ラインの第ｎ0列の画素部Ｐ_ｍ,ｎ0それぞれに対応する電圧値を上記のようにして補正・決定した後のフレームデータを出力する。

次に、図５〜図７を用いて、補正処理部４０で用いられる係数Ｋの求め方の一例について説明する。図５および図６それぞれは、本実施形態に係る固体撮像装置１の受光部１０における各画素部Ｐ_ｍ,ｎの配置を示すとともに、選択的に光を入射させる行範囲を示す図である。図５では、受光部１０の第１行から第ｍ1行までの行範囲（ハッチング領域）については遮光されて光が入射されず、第(ｍ1＋１)行から第Ｍ行までの行範囲には一様な強度の光が入射される様子が示されている。図６では、受光部１０の第１行から第ｍ2行までの行範囲（ハッチング領域）については遮光されて光が入射されず、第(ｍ2＋１)行から第Ｍ行までの行範囲には一様な強度の光が入射される様子が示されている。ここで、ｍ1，ｍ2は、ｍ0未満であり、互いに異なる値である。

図５の場合に画素部Ｐ_ｍ,ｎに対応する電圧値をＶ_１(ｍ,ｎ)と表し、下記（３）式の演算を行って、Ｘ_１，Ｙ_１Ａ，Ｙ_１Ｂを求める。この式の右辺にある「Ｖ_１(ｍ,ｎ1)−Ｖ_１(ｍ,ｎ2)」は、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0（実際には光入射行範囲にある(ｍ0−ｍ1)個の画素部Ｐ_{ｍ1＋１,ｎ0}〜Ｐ_ｍ0,ｎ0）それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が隣接ラインの第ｎ1列の画素部Ｐ_ｍ,ｎ1へ与える影響に因る増分ΔＶ_１(ｍ,ｎ1)を表している。Ｘ_１は、第１行から第ｍ0行までの範囲で増分ΔＶ_１(ｍ,ｎ1)を平均した値である。Ｙ_１Ａは、第１行から第ｍ1行までの光非入射行範囲で増分ΔＶ_１(ｍ,ｎ1)を平均した値である。また、Ｙ_１Ｂは、第(ｍ1＋１)行から第ｍ0行までの光入射行範囲で増分ΔＶ_１(ｍ,ｎ1)を平均した値である。

図６の場合に画素部Ｐ_ｍ,ｎに対応する電圧値をＶ_２(ｍ,ｎ)と表し、下記（４）式の演算を行って、Ｘ_２，Ｙ_２Ａ，Ｙ_２Ｂを求める。この式の右辺にある「Ｖ_２(ｍ,ｎ1)−Ｖ_２(ｍ,ｎ2)」は、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0（実際には光入射行範囲にある(ｍ0−ｍ2)個の画素部Ｐ_{ｍ2＋１,ｎ0}〜Ｐ_ｍ0,ｎ0）それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が隣接ラインの第ｎ1列の画素部Ｐ_ｍ,ｎ1へ与える影響に因る増分ΔＶ_２(ｍ,ｎ1)を表している。Ｘ_２は、第１行から第ｍ0行までの範囲で増分ΔＶ_２(ｍ,ｎ1)を平均した値である。Ｙ_２Ａは、第１行から第ｍ2行までの光非入射行範囲で増分ΔＶ_２(ｍ,ｎ1)を平均した値である。また、Ｙ_２Ｂは、第(ｍ2＋１)行から第ｍ0行までの光入射行範囲で増分ΔＶ_２(ｍ,ｎ1)を平均した値である。

図７は、本実施形態に係る固体撮像装置１の補正処理部４０で用いられる係数Ｋの求め方を説明する図である。この図に示されるように、ＸＹ平面上に、図５の場合に得られたＸ_１，Ｙ_１Ａ，Ｙ_１Ｂを用いて点Ｑ_１Ａ（Ｘ_１，Ｙ_１Ａ）および点Ｑ_１Ｂ（Ｘ_１，Ｙ_１Ｂ）をプロットし、また、図６の場合に得られたＸ_２，Ｙ_２Ａ，Ｙ_２Ｂを用いて点Ｑ_２Ａ（Ｘ_２，Ｙ_２Ａ）および点Ｑ_２Ｂ（Ｘ_２，Ｙ_２Ｂ）をプロットする。点Ｑ_１Ａ（Ｘ_１，Ｙ_１Ａ）と点Ｑ_２Ａ（Ｘ_２，Ｙ_２Ａ）とを結ぶ直線を表す式（下記（５）式）を求めるとともに、点Ｑ_１Ｂ（Ｘ_１，Ｙ_１Ｂ）と点Ｑ_２Ｂ（Ｘ_２，Ｙ_２Ｂ）とを結ぶ直線を表す式（下記（６）式）を求める。そして、（５）式中の係数Ｋ_Ａと（６）式中の係数Ｋ_Ｂとの平均値として、下記（７）式により、補正処理部４０で用いられる係数Ｋを求める。

このようにして求められる係数Ｋ（または、Ｋ_Ａ，Ｋ_Ｂ）は、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードにおいて発生した電荷の量の増分（Ｘ_２−Ｘ_１）に対する、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)の増分（Ｙ_２Ａ−Ｙ_１Ａ、又は、Ｙ_２Ｂ−Ｙ_１Ｂ）の比の平均値を表す。すなわち、係数Ｋ（または、Ｋ_Ａ，Ｋ_Ｂ）は、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1へ与える影響の程度を表している。

なお、上記のような平均値を反映したものである係数Ｋを用いて補正処理を行うことの妥当性は以下のとおりである。すなわち、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0は、第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の断線に因り信号読出部２０と接続されないが、第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0により相互に接続されている。したがって、欠陥ラインの第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードで発生した電荷は、これらの間で共有化されたようになって、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1それぞれに対して同程度の影響を与える。このようなことから、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)に対する補正処理を、上記のような係数Ｋを用いて上記（２）式により行うことができる。

以上のように、受光部１０における第１行から第ｍ0行までの範囲のうちで光非照射行範囲および光入射行範囲を２通り設定し（図５，図６）、その２通りの場合それぞれで、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)を求めるとともに、正常ラインの第ｎ2列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ2〜Ｐ_ｍ0,ｎ2に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2)を求める。次に、上記（３）式によりＸ_１，Ｙ_１Ａ，Ｙ_１Ｂを求めるとともに、上記（４）式によりＸ_２，Ｙ_２Ａ，Ｙ_２Ｂを求め、ＸＹ平面上に点Ｑ_１Ａ（Ｘ_１，Ｙ_１Ａ），点Ｑ_１Ｂ（Ｘ_１，Ｙ_１Ｂ），点Ｑ_２Ａ（Ｘ_２，Ｙ_２Ａ）および点Ｑ_２Ｂ（Ｘ_２，Ｙ_２Ｂ）をプロットする（図７）。そして、点Ｑ_１Ａ（Ｘ_１，Ｙ_１Ａ）と点Ｑ_２Ａ（Ｘ_２，Ｙ_２Ａ）とを結ぶ直線（上記（５）式）の係数Ｋ_Ａを求めるとともに、点Ｑ_１Ｂ（Ｘ_１，Ｙ_１Ｂ）と点Ｑ_２Ｂ（Ｘ_２，Ｙ_２Ｂ）とを結ぶ直線（上記（６）式）の係数Ｋ_Ｂを求めて、係数Ｋ_Ａと係数Ｋ_Ｂとの平均値として係数Ｋ（上記（７）式）を求める。

以上の図５〜図７を用いた説明では、受光部１０における第１行から第ｍ0行までの範囲のうちで光非照射行範囲および光入射行範囲を２通り設定したが、３通り以上の光非照射行範囲および光入射行範囲を設定してもよい。後者の場合、上記（５）式，（６）式は、ＸＹ平面上の３以上の点に基づいて最小二乗法により得られる直線の式として得ることができる。そして、より正確な値の係数Ｋを得ることができる。

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

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

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

以上に説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置１、または、固体撮像装置１の信号読出部２０から出力されるフレームデータを補正する方法では、隣接ラインの第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)を補正する際に、正常ラインの第ｎ2列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ2〜Ｐ_ｍ0,ｎ2に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2)および係数Ｋを用いて、簡易な演算式（上記（２）式）により補正をすることができる。

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

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

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

図８は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の構成図である。この図に示されるＸ線ＣＴ装置１００では、Ｘ線源１０６は被写体に向けてＸ線を発生する。Ｘ線源１０６から発生したＸ線の照射野は、１次スリット板１０６ｂによって制御される。Ｘ線源１０６は、Ｘ線管が内蔵され、そのＸ線管の管電圧、管電流および通電時間などの条件が調整されることによって、被写体へのＸ線照射量が制御される。Ｘ線撮像器１０７は、２次元配列された複数の画素部を有するＣＭＯＳの固体撮像装置を内蔵し、被写体を通過したＸ線像を検出する。Ｘ線撮像器１０７の前方には、Ｘ線入射領域を制限する２次スリット板１０７ａが設けられる。

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

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

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

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

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

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

本実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成図である。本実施形態に係る固体撮像装置１に含まれる画素部Ｐ_ｍ,ｎ，積分回路Ｓ_ｎおよび保持回路Ｈ_ｎそれぞれの回路図である。本実施形態に係る固体撮像装置１の動作を説明するタイミングチャートである。本実施形態に係る固体撮像装置１の受光部１０における各画素部Ｐ_ｍ,ｎの配置を示す図である。本実施形態に係る固体撮像装置１の受光部１０における各画素部Ｐ_ｍ,ｎの配置を示すとともに、選択的に光を入射させる行範囲を示す図である。本実施形態に係る固体撮像装置１の受光部１０における各画素部Ｐ_ｍ,ｎの配置を示すとともに、選択的に光を入射させる行範囲を示す図である。本実施形態に係る固体撮像装置１の補正処理部４０で用いられる係数Ｋの求め方を説明する図である。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の構成図である。

符号の説明

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

Claims

入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、このフォトダイオードと接続された読出用スイッチと、を各々含むＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
前記受光部における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎそれぞれの読出用スイッチと接続され、前記Ｍ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎのうちの何れかの画素部のフォトダイオードで発生した電荷を、該画素部の読出用スイッチを介して読み出す読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと、
前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎそれぞれと接続され、前記読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎを経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、
前記受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれの読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、前記信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、前記受光部における各画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値Ｖ(ｍ,ｎ)をフレームデータとして前記信号読出部から出力させる制御部と、
前記信号読出部から出力される各フレームデータを取得して補正処理を行う補正処理部と、
を備え、
前記補正処理部が、前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうちの何れかの第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の断線に因り第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0が前記信号読出部に接続されないときに、第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が第ｎ0列の隣の第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1へ与える影響の程度を表す係数Ｋを用いて、前記信号読出部から出力される各フレームデータのうち、第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)を下記（１）式に従って補正する補正処理をして、これらの補正後の電圧値Ｖ_c(１,ｎ1)〜Ｖ_c(ｍ0,ｎ1)に基づいて第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ0)〜Ｖ(ｍ0,ｎ0)を決定する決定処理をする、
ことを特徴とする固体撮像装置（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の各整数、ｎは１以上Ｎ以下の各整数、ｍ0は１以上Ｍ以下の整数、ｎ0，ｎ1は１以上Ｎ以下の整数）。
前記補正処理部が、第ｎ0列および第ｎ1列の何れでもない列を第ｎ2列として、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2)、ならびに、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの他の一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2) に基づいて決定される値を、前記係数Ｋとして用いる、ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置（ただし、ｎ2は１以上Ｎ以下の整数）。
前記補正処理部が、断線している第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の両隣の列について前記補正処理をする、ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
前記補正処理部が、前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうち何れかの複数の読出用配線が断線しているときに、その断線している複数の読出用配線それぞれに応じた前記係数Ｋを用いて、断線している複数の読出用配線それぞれについて前記補正処理および前記決定処理をする、ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
被写体に向けてＸ線を出力するＸ線出力部と、
前記Ｘ線出力部から出力されて前記被写体を経て到達したＸ線を受光し撮像する請求項１〜４の何れか１項に記載の固体撮像装置と、
前記Ｘ線出力部および前記固体撮像装置を前記被写体に対して相対移動させる移動手段と、
前記固体撮像装置から出力される補正処理後のフレームデータを入力し、そのフレームデータに基づいて前記被写体の断層画像を生成する画像解析部と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、このフォトダイオードと接続された読出用スイッチと、を各々含むＭ×Ｎ個の画素部Ｐ_１,１〜Ｐ_Ｍ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
前記受光部における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎそれぞれの読出用スイッチと接続され、前記Ｍ個の画素部Ｐ_１,ｎ〜Ｐ_Ｍ,ｎのうちの何れかの画素部のフォトダイオードで発生した電荷を、該画素部の読出用スイッチを介して読み出す読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎと、
前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎそれぞれと接続され、前記読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎを経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、
前記受光部における第ｍ行のＮ個の画素部Ｐ_ｍ,１〜Ｐ_ｍ,Ｎそれぞれの読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、前記信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、前記受光部における各画素部Ｐ_ｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値Ｖ(ｍ,ｎ)をフレームデータとして前記信号読出部から出力させる制御部と、
を備える固体撮像装置から出力されるフレームデータを補正する方法であって、
前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうちの何れかの第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の断線に因り第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0が前記信号読出部に接続されないときに、第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0それぞれのフォトダイオードにおける電荷の発生が第ｎ0列の隣の第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1へ与える影響の程度を表す係数Ｋを用いて、前記信号読出部から出力される各フレームデータのうち、第ｎ1列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ1〜Ｐ_ｍ0,ｎ1に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)を下記（２）式に従って補正する補正処理をして、これらの補正後の電圧値Ｖ_c(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)に基づいて第ｎ0列のｍ0個の画素部Ｐ_１,ｎ0〜Ｐ_ｍ0,ｎ0に対応する電圧値Ｖ(１,ｎ0)〜Ｖ(ｍ0,ｎ0)を決定する決定処理をする、
ことを特徴とするフレームデータ補正方法（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の各整数、ｎは１以上Ｎ以下の各整数、ｍ0は１以上Ｍ以下の整数、ｎ0，ｎ1は１以上Ｎ以下の整数）。
第ｎ0列および第ｎ1列の何れでもない列を第ｎ2列として、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2)、ならびに、第ｎ0列，第ｎ1列および第ｎ2列のうち第１行から第ｍ0行までの他の一部の行範囲に選択的に光を入射させたときに得られる電圧値Ｖ(１,ｎ1)〜Ｖ(ｍ0,ｎ1)およびＶ(１,ｎ2)〜Ｖ(ｍ0,ｎ2) に基づいて決定される値を、前記係数Ｋとして用いる、ことを特徴とする請求項６に記載のフレームデータ補正方法（ただし、ｎ2は１以上Ｎ以下の整数）。
断線している第ｎ0列の読出用配線Ｌ_Ｏ,ｎ0の両隣の列について前記補正処理をする、ことを特徴とする請求項６に記載のフレームデータ補正方法。
前記読出用配線Ｌ_Ｏ,１〜Ｌ_Ｏ,Ｎのうち何れかの複数の読出用配線が断線しているときに、その断線している複数の読出用配線それぞれに応じた前記係数Ｋを用いて、断線している複数の読出用配線それぞれについて前記補正処理および前記決定処理をする、ことを特徴とする請求項６に記載のフレームデータ補正方法。