JP5584250B2 - Medical X-ray imaging system - Google Patents

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Description

本発明は、医療用X線撮像システムに関するものである。   The present invention relates to a medical X-ray imaging system.

医療用のX線撮影において、近年、X線感光フィルムに代えて、X線撮像装置を使用したX線イメージングシステムが広く用いられるようになってきた。こうしたX線イメージングシステムは、X線感光フィルムのように現像の必要がなく、リアルタイムにX線画像を確認することができるなど利便性が高く、データの保存性や取扱いの容易性の面でも優位な点を有する。歯科の診断におけるX線撮影においても、パノラマ、セファロ、CTといった各種の撮像モードにおいてこのようなX線イメージングシステムが使用されつつある。   In X-ray imaging for medical use, in recent years, an X-ray imaging system using an X-ray imaging apparatus has been widely used instead of an X-ray photosensitive film. Such an X-ray imaging system does not require development like an X-ray photosensitive film, can be confirmed in real time and can be confirmed in real time, and is superior in terms of data storage and ease of handling. It has a point. In X-ray imaging for dental diagnosis, such an X-ray imaging system is being used in various imaging modes such as panorama, cephalo, and CT.

例えば特許文献1には、X線発生部とX線検出部とを備えた歯科診断用のX線撮影装置が開示されている。このX線撮影装置では、X線細隙ビームとX線広域ビームとを選択的に切り替えて発生できるように、細溝状スリット又は矩形状スリットを介してX線が照射される。X線細隙ビームはパノラマ撮影やセファロ撮影等に使用され、X線広域ビームはCT撮影等に使用される。そして、この特許文献1には、細溝状スリットを通過したX線細隙ビーム、及び矩形状スリットを通過したX線広域ビームの双方を一つの固体撮像素子によって撮影することが記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses an X-ray imaging apparatus for dental diagnosis that includes an X-ray generation unit and an X-ray detection unit. In this X-ray imaging apparatus, X-rays are irradiated through a narrow slit or a rectangular slit so that an X-ray slit beam and an X-ray wide-area beam can be selectively switched and generated. The X-ray slit beam is used for panoramic imaging, cephalometric imaging, and the like, and the X-ray wide-area beam is used for CT imaging and the like. And this patent document 1 describes image | photographing both the X-ray slit beam which passed the narrow groove-shaped slit, and the X-ray wide range beam which passed the rectangular slit with one solid-state image sensor. .

また、このような医療用のX線撮像システムに用いられる固体撮像装置としては、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。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型の画素がM行N列に2次元配列された受光部を備え、各画素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。   As a solid-state imaging device used in such a medical X-ray imaging system, a device using CMOS technology is known, and among them, a passive pixel sensor (PPS) type is known. It has been. The PPS type solid-state imaging device includes a light receiving unit in which PPS pixels including photodiodes that generate an amount of electric charge corresponding to incident light intensity are two-dimensionally arranged in M rows and N columns, and light incident on each pixel. Accordingly, the charge generated in the photodiode is accumulated in the capacitive element in the integrating circuit, and a voltage value corresponding to the amount of accumulated charge is output.

一般に、各列のM個の画素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、各画素のフォトダイオードで発生した電荷は、第1行から第M行まで順次に行毎に、当該列に対応する読出用配線を通って積分回路に入力され、その積分回路から電荷量に応じた電圧値が出力される。   In general, the output ends of each of the M pixels in each column are connected to the input ends of the integration circuits provided corresponding to the columns via readout wirings provided corresponding to the columns. ing. Then, the charges generated in the photodiodes of each pixel are sequentially input from the first row to the M-th row for each row through the readout wiring corresponding to the corresponding column to the integration circuit. A voltage value corresponding to is output.

国際公開第2006/109808号パンフレットInternational Publication No. 2006/109808 Pamphlet

医療用のX線撮影に用いられる固体撮像装置において、例えば、走査シフトレジスタから受光部の各行毎に配設された行選択用配線や、電荷を各列毎に読み出すための読出用配線に断線が発生するなどして、正常ではない画素が受光部に生じることがある。このような画素が行または列において連続して発生すると、次のような不都合が生じる。すなわち、受光部の列方向または行方向と固体撮像装置の移動方向とが直交する場合には、正常ではない画素の連続方向と、固体撮像装置の移動方向とが互いに平行となる。したがって、固体撮像装置が被検者の周囲を旋回しながら撮影した後に得られる再構成画像において、正常ではない画素に相当する部分がいわゆるアーティファクトとして現れることとなる。   In a solid-state imaging device used for medical X-ray imaging, for example, a row selection wiring arranged for each row of a light receiving unit from a scanning shift register or a readout wiring for reading out charges for each column is disconnected. Occasionally, an abnormal pixel may occur in the light receiving unit. When such pixels occur continuously in a row or column, the following inconvenience occurs. That is, when the column direction or the row direction of the light receiving unit and the moving direction of the solid-state imaging device are orthogonal, the continuous direction of abnormal pixels and the moving direction of the solid-state imaging device are parallel to each other. Therefore, in the reconstructed image obtained after the solid-state imaging device is photographed while turning around the subject, a portion corresponding to an abnormal pixel appears as a so-called artifact.

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、再構成画像におけるアーティファクトを低減することができるX線撮像システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an X-ray imaging system capable of reducing artifacts in a reconstructed image.

本発明に係る医療用X線撮像システムは、被検者の周囲を移動しつつX線像を撮像する固体撮像装置を備える医療用X線撮像システムであって、固体撮像装置が、フォトダイオードを各々含むM×N個(M及びNは2以上の整数)の画素がM行N列に2次元配列されて成る矩形状の受光面を有する受光部と、各列毎に配設され、対応する列の画素に含まれるフォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたN本の読出用配線と、読出用配線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、各画素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、各画素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を信号読出部から出力させる制御部と、入射したX線に応じてシンチレーション光を発生してX線像を光像へと変換し、該光像を受光部へ出力するシンチレータとを有し、固体撮像装置の移動方向に対し受光部の行方向および列方向の双方が傾斜しており、受光部における行数Mが列数Nより小さく、受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、該長方形の対角線に沿った方向が固体撮像装置の移動方向と交差し、制御部が、M×N個の画素のうち所定の方向を長手方向とする撮像領域を構成する画素から選択的に電圧値が読み出されるように信号読出部の出力動作を制御し、所定の方向が、受光部の行方向および列方向の双方に対して傾斜し、且つ固体撮像装置の移動方向と交差することを特徴とする。 A medical X-ray imaging system according to the present invention is a medical X-ray imaging system including a solid-state imaging device that captures an X-ray image while moving around a subject. The solid-state imaging device includes a photodiode. A light-receiving unit having a rectangular light-receiving surface in which M × N pixels (M and N are integers of 2 or more) each included are two-dimensionally arranged in M rows and N columns, and each column is arranged to correspond. The N readout wirings connected to the photodiodes included in the pixels of the column to be connected via the readout switch, and the voltage value corresponding to the amount of charge input through the readout wiring are held and held. The signal readout unit that sequentially outputs the voltage value and the opening / closing operation of the readout switch of each pixel are controlled, and the output operation of the voltage value in the signal readout unit is controlled to control the charge generated in the photodiode of each pixel. A voltage value according to the amount from the signal readout unit And a scintillator that generates scintillation light according to incident X-rays, converts the X-ray image into an optical image, and outputs the optical image to the light receiving unit. Both the row direction and the column direction of the light receiving unit are inclined with respect to the direction, the number of rows M in the light receiving unit is smaller than the number of columns N, and the shape of the light receiving surface is a rectangular shape whose longitudinal direction is the row direction, The direction along the diagonal line of the rectangle intersects with the moving direction of the solid-state imaging device, and the control unit selectively selects a voltage value from pixels constituting an imaging region having a predetermined direction as a longitudinal direction among the M × N pixels. The output operation of the signal reading unit is controlled such that the predetermined direction is inclined with respect to both the row direction and the column direction of the light receiving unit and intersects the moving direction of the solid-state imaging device. To do.

本発明に係る医療用X線撮像システムにおいては、受光部の行方向および列方向の双方が固体撮像装置の移動方向に対して傾斜している。この場合、行または列において連続して発生した正常ではない画素の連続方向と、固体撮像装置の移動方向とが互いに傾斜することとなり、平行にはならない。したがって、固体撮像装置が被検者の周囲を旋回しながら撮影することで、正常ではない画素に相当する画像部分を次以降のフレームデータにより補うことができ、再構成画像におけるアーティファクトを低減することが可能となる。   In the medical X-ray imaging system according to the present invention, both the row direction and the column direction of the light receiving unit are inclined with respect to the moving direction of the solid-state imaging device. In this case, the continuous direction of abnormal pixels continuously generated in a row or column and the moving direction of the solid-state imaging device are inclined with respect to each other and are not parallel to each other. Therefore, when the solid-state imaging device is rotated and photographed around the subject, an image portion corresponding to a pixel that is not normal can be supplemented by subsequent frame data, and artifacts in the reconstructed image can be reduced. Is possible.

また、この医療用X線撮像システムは、受光部における行数Mが列数Nより小さく、受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であることを特徴とする。この医療用X線撮像システムでは読出用配線が各列毎に配設されているので、受光部をこのように構成することにより、読出用配線の配設方向と受光面の短手方向とが一致することとなる。したがって、各フレームにおいて読出用配線から電荷を読み出す対象となる画素(フォトダイオード)の数を少なくできるので、フレームレートをより速くすることができる。   In addition, this medical X-ray imaging system is characterized in that the number M of rows in the light receiving portion is smaller than the number N of columns, and the shape of the light receiving surface is a rectangular shape whose longitudinal direction is the row direction. In this medical X-ray imaging system, since the readout wiring is arranged for each column, the arrangement of the readout wiring and the short direction of the light receiving surface can be achieved by configuring the light receiving portion in this way. Will match. Accordingly, since the number of pixels (photodiodes) that are targets for reading out charges from the readout wiring in each frame can be reduced, the frame rate can be further increased.

また、医療用X線撮像システムは、被検者の周囲を移動しつつX線像を撮像する固体撮像装置を備える医療用X線撮像システムであって、固体撮像装置が、フォトダイオードを各々含むM×N個(M及びNは2以上の整数)の画素がM行N列に2次元配列されて成る矩形状の受光面を有する受光部と、各列毎に配設され、対応する列の画素に含まれるフォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたN本の読出用配線と、読出用配線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、各画素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、各画素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を信号読出部から出力させる制御部と、入射したX線に応じてシンチレーション光を発生してX線像を光像へと変換し、該光像を受光部へ出力するシンチレータとを有し、固体撮像装置の移動方向に対し受光部の行方向および列方向の双方が傾斜しており、受光部における行数Mが列数Nより小さく、受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、該長方形の対角線に沿った方向が固体撮像装置の移動方向と交差し、画素の電圧値が信号読出部から読み出され、データとして格納された後、所定の方向を長手方向とする撮像領域を構成する画素に対応するデータが選択的に用いられて画像が構成され、所定の方向が、受光部の行方向および列方向の双方に対して傾斜し、且つ固体撮像装置の移動方向と交差することを特徴とする。 The medical X-ray imaging system is a medical X-ray imaging system including a solid-state imaging device that captures an X-ray image while moving around a subject, and the solid-state imaging device includes a photodiode. A light receiving unit having a rectangular light receiving surface in which M × N pixels (M and N are integers of 2 or more) are two-dimensionally arranged in M rows and N columns, and corresponding columns are arranged. N readout wirings connected to the photodiodes included in the pixel via the readout switch, and a voltage value corresponding to the amount of charge input through the readout wiring is held, and the held voltage value Are controlled in order to control the output operation of the voltage value in the signal reading unit and the amount of charge generated in the photodiode of each pixel. The corresponding voltage value is output from the signal readout unit. And a scintillator that generates scintillation light in accordance with incident X-rays, converts the X-ray image into an optical image, and outputs the optical image to the light receiving unit, and the moving direction of the solid-state imaging device In contrast, both the row direction and the column direction of the light receiving portion are inclined, the number M of rows in the light receiving portion is smaller than the number N of columns, and the shape of the light receiving surface is a rectangular shape whose longitudinal direction is the row direction. The direction along the diagonal line intersects the moving direction of the solid-state imaging device, and after the voltage value of the pixel is read from the signal reading unit and stored as data, an imaging region having a predetermined direction as a longitudinal direction is formed. The image corresponding to the pixels is selectively used to form an image, and the predetermined direction is inclined with respect to both the row direction and the column direction of the light receiving unit and intersects with the moving direction of the solid-state imaging device. Features.

また、医療用X線撮像システムでは、信号読出部の出力動作がこのように制御される場合、所定の方向が固体撮像装置の移動方向に対して直交することが好ましく、撮像領域が受光部の対角線上の領域であることが好ましい。
In the medical X-ray imaging system, when the output operation of the signal reading unit is controlled in this way, it is preferable that the predetermined direction is orthogonal to the moving direction of the solid-state imaging device, and the imaging region is the light receiving unit. A region on a diagonal line is preferable.

また、医療用X線撮像システムは、制御部が、信号読出部の出力動作を制御する際に、受光部のN列それぞれに対応して保持された電圧値のうち、連続するN列(N<N)に対応して保持された電圧値を信号読出部から出力させ、且つ、受光部における該N列の位置を、一又は複数の行に対応する電圧値を読み出す度に一定列数ずつシフトさせることを特徴としてもよい。制御部が、信号読出部の出力動作を例えばこのように制御することにより、上記した所定の方向を長手方向とする撮像領域を構成する画素から電圧値を選択的に読み出すことができる。 In addition, in the medical X-ray imaging system, when the control unit controls the output operation of the signal reading unit, among the voltage values held corresponding to the N columns of the light receiving unit, N 1 columns ( The voltage value held corresponding to N 1 <N) is output from the signal reading unit, and the position of the N 1 column in the light receiving unit is constant every time the voltage value corresponding to one or a plurality of rows is read. A feature may be that each column is shifted. By controlling the output operation of the signal reading unit in this way, for example, the control unit can selectively read out the voltage value from the pixels constituting the imaging region having the predetermined direction as the longitudinal direction.

また、医療用X線撮像システムは、所定の方向における撮像領域の長さが15cm以上であることを特徴としてもよい。これにより、一回の撮影で顎から上下歯列までを撮影することができる。   The medical X-ray imaging system may be characterized in that the length of the imaging region in a predetermined direction is 15 cm or more. Thereby, it is possible to photograph from the jaw to the upper and lower dentition by one photographing.

また、医療用X線撮像システムは、固体撮像装置が、受光部の周囲に形成された画素と、該画素を覆うX線遮蔽部とを更に有し、受光部となる領域がX線遮蔽部の矩形状の開口によって規定されており、開口の各辺が移動方向に対して傾斜していることを特徴としてもよい。   Further, in the medical X-ray imaging system, the solid-state imaging device further includes a pixel formed around the light receiving unit and an X-ray shielding unit that covers the pixel, and the region serving as the light receiving unit is an X-ray shielding unit. The rectangular opening may be defined, and each side of the opening may be inclined with respect to the moving direction.

また、医療用X線撮像システムは、信号読出部が、N本の読出用配線を経て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するN個の積分回路を有しており、各読出用配線を経て入力される電荷の量に応じて各積分回路のゲインを変更可能であることを特徴としてもよい。これにより、電荷量に応じた好適なゲインの選択が可能となり、フレームレート(単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数)を速くすることができる。   Further, in the medical X-ray imaging system, the signal readout unit accumulates the charges input through the N number of readout wirings, and outputs N integration circuits that output voltage values corresponding to the amount of accumulated charges. And the gain of each integrating circuit can be changed in accordance with the amount of charge input through each readout wiring. This makes it possible to select a suitable gain according to the amount of charge, and to increase the frame rate (the number of frame data output per unit time).

本発明に係るX線撮像システムによれば、再構成画像におけるアーティファクトを低減することができる。   The X-ray imaging system according to the present invention can reduce artifacts in a reconstructed image.

第1実施形態に係るX線撮像システム100の構成図である。1 is a configuration diagram of an X-ray imaging system 100 according to a first embodiment. 被写体A(被検者の顎部)の上方から見て、固体撮像装置1が被写体Aの周囲を旋回移動する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the solid-state imaging device 1 turns around the to-be-photographed object A seeing from the upper direction of the to-be-photographed object A (examinee's jaw). 固体撮像装置1の一部を切り欠いて示す平面図である。2 is a plan view showing a part of the solid-state imaging device 1 cut away. FIG. 図3のIV−IV線に沿った固体撮像装置1の側断面図である。It is a sectional side view of the solid-state imaging device 1 along the IV-IV line of FIG. 撮像モードに応じた固体撮像装置1の角度位置、および受光部10における撮像領域を示す図である。(a)CT撮影といった撮像モード(第1撮像モード)における、固体撮像装置1の角度位置と受光部10の撮像領域10aとを示す図である。(b)パノラマ撮影やセファロ撮影といった撮像モード(第2撮像モード)における、固体撮像装置1の角度位置と受光部10の撮像領域10bとを示す図である。2 is a diagram illustrating an angular position of the solid-state imaging device 1 according to an imaging mode and an imaging region in the light receiving unit 10. FIG. (A) It is a figure which shows the angle position of the solid-state imaging device 1, and the imaging area 10a of the light-receiving part 10 in imaging modes (1st imaging mode), such as CT imaging. (B) It is a figure which shows the angle position of the solid-state imaging device 1, and the imaging area 10b of the light-receiving part 10 in imaging modes (2nd imaging mode), such as panoramic imaging and cephalometric imaging. 図5(b)に示した撮像領域10bを更に詳しく示す図である。It is a figure which shows the imaging area 10b shown in FIG.5 (b) in more detail. (a)シリコンウェハWにおいて受光部10の為に正方形の面付けを行った様子を示す図である。(b)シリコンウェハWにおいて受光部10の為に長方形の面付けを行った様子を示す図である。(A) It is a figure which shows a mode that square imposition was performed for the light-receiving part 10 in the silicon wafer W. FIG. (B) It is a figure which shows a mode that the rectangular imposition was performed for the light-receiving part 10 in the silicon wafer W. FIG. 走査シフトレジスタ40から受光部10の各行毎に配設された行選択用配線に断線Qが発生し、信号読出部20から各列毎に配設された読出用配線に断線Qが発生した様子を示す図である。Disconnection Q 1 to the row selecting wiring arranged for each row of the light receiving unit 10 is generated from the scanning shift register 40, a disconnection Q 2 is generated from the signal readout section 20 to the readout wiring disposed in each column FIG. (a)受光部10の行方向と固体撮像装置1の移動方向Bとが直交するように固体撮像装置1の回転角を制御した場合に、受光部10の或る行において欠陥画素Pdが発生し、或る列において欠陥画素Pdが発生した状態を示す図である。(b)受光部10の行方向および列方向の双方が固体撮像装置1の移動方向Bに対して傾斜するように固体撮像装置1の回転角を制御した場合に、図9(a)と同様の欠陥画素Pd,Pdが発生した状態を示す図である。(A) When the rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled so that the row direction of the light-receiving unit 10 and the moving direction B of the solid-state imaging device 1 are orthogonal, the defective pixel Pd 1 in a certain row of the light-receiving unit 10 occurs, is a diagram showing a state in which defective pixels Pd 2 occurs in a certain sequence. (B) When the rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled so that both the row direction and the column direction of the light receiving unit 10 are inclined with respect to the moving direction B of the solid-state imaging device 1, the same as in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a state in which defective pixels Pd 1 and Pd 2 are generated. 受光部を回転させずに使用する従来の固体撮像装置における電荷読み出し方式を示す図である。(a)信号読出部120を撮像領域110aの長手方向に沿って配置した場合を示している。(b)信号読出部120を撮像領域110bの長手方向に沿って配置した場合を示している。It is a figure which shows the electric charge read-out system in the conventional solid-state imaging device used without rotating a light-receiving part. (A) The case where the signal reading part 120 is arrange | positioned along the longitudinal direction of the imaging region 110a is shown. (B) The case where the signal reading part 120 is arrange | positioned along the longitudinal direction of the imaging area 110b is shown. (a)受光部130の短手方向に沿って信号読出部140を配置した場合における電荷読み出し方式を示す図である。(b)第1実施形態に係る固体撮像装置1の電荷読み出し方式を示す図である。(A) It is a figure which shows the electric charge reading system at the time of arrange | positioning the signal reading part 140 along the transversal direction of the light-receiving part 130. FIG. (B) It is a figure which shows the electric charge read-out system of the solid-state imaging device 1 which concerns on 1st Embodiment. 固体撮像装置1の回転中心(図1に示した軸線C)の位置に応じた、受光部10の回転の様子を示す図である。(a)受光部10の中心Eを固体撮像装置1の回転中心とした場合を示している。(b)矩形状の受光部10における四つの角部のうち一つの角部Fを固体撮像装置1の回転中心とし、第1撮像モード及び第2撮像モードを通じて角部Fが他の角部に対して下方に位置するように固体撮像装置1を回転させた場合を示している。It is a figure which shows the mode of rotation of the light-receiving part 10 according to the position of the rotation center (axis C shown in FIG. 1) of the solid-state imaging device. (A) The case where the center E of the light receiving unit 10 is the rotation center of the solid-state imaging device 1 is shown. (B) One corner F of the four corners of the rectangular light receiving unit 10 is set as the rotation center of the solid-state imaging device 1, and the corner F is set to the other corner through the first imaging mode and the second imaging mode. On the other hand, the case where the solid-state imaging device 1 is rotated so as to be positioned below is shown. 正方形状の受光部10と、線状の撮像領域10bとを示す平面図である。It is a top view which shows the square-shaped light-receiving part 10 and the linear imaging area 10b. 正方形状の受光部10と、面状の撮像領域10bとを示す平面図である。It is a top view which shows the square-shaped light-receiving part 10 and the planar imaging area 10b. 図14に示した受光部10による撮像の様子を被写体Aの上方から見た図である。It is the figure which looked at the mode of the imaging by the light-receiving part 10 shown in FIG. 第1実施形態に係る固体撮像装置1の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the solid-state imaging device 1 which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る固体撮像装置1の画素Pm,n,積分回路Sおよび保持回路Hそれぞれの回路図である。3 is a circuit diagram of each of a pixel P m, n , an integration circuit Sn and a holding circuit H n of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment. FIG. 第1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。3 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment. 第1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。3 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment. 第1実施形態に係る固体撮像装置1の構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a structure of the solid-state imaging device 1 which concerns on 1st Embodiment.

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。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本発明の一実施形態として、医療用X線撮像システム100の構成を示す図である。本実施形態のX線撮像システム100は、主に歯科医療におけるパノラマ撮影、セファロ撮影、CT撮影といった撮像モードを備えており、被検者の顎部のX線像を撮像する。X線撮像システム100は、固体撮像装置とX線発生装置とを備えており、X線発生装置から出力されて被写体A(すなわち被検者の顎部)を透過したX線を固体撮像装置により撮像する。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a medical X-ray imaging system 100 as an embodiment of the present invention. The X-ray imaging system 100 of this embodiment mainly includes imaging modes such as panoramic imaging, cephalometric imaging, and CT imaging in dental care, and images an X-ray image of a subject's jaw. The X-ray imaging system 100 includes a solid-state imaging device and an X-ray generation device, and X-rays output from the X-ray generation device and transmitted through the subject A (that is, the subject's jaw) are transmitted by the solid-state imaging device. Take an image.

この図に示されるX線撮像システム100は、固体撮像装置1と、X線発生装置106と、固体撮像装置1を回転可能に支持する回転制御部108とを備えている。   The X-ray imaging system 100 shown in this figure includes a solid-state imaging device 1, an X-ray generation device 106, and a rotation control unit 108 that rotatably supports the solid-state imaging device 1.

X線発生装置106は、被写体Aに向けてX線を発生する。X線発生装置106から発生したX線の照射野は、一次スリット板106bによって制御される。X線発生装置106にはX線管が内蔵されており、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AへのX線照射量が制御される。また、X線発生装置106は、一次スリット板106bの開口範囲が制御されることで、或る撮像モードのときに所定の拡がり角でX線を出力し、別の撮像モードではこの所定の拡がり角より狭い拡がり角でX線を出力することができる。   The X-ray generator 106 generates X-rays toward the subject A. The irradiation field of X-rays generated from the X-ray generator 106 is controlled by the primary slit plate 106b. The X-ray generator 106 incorporates an X-ray tube, and the amount of X-ray irradiation to the subject A is controlled by adjusting conditions such as tube voltage, tube current, and energization time of the X-ray tube. The The X-ray generator 106 outputs an X-ray at a predetermined divergence angle in a certain imaging mode by controlling the opening range of the primary slit plate 106b, and this predetermined divergence in another imaging mode. X-rays can be output with a divergence angle narrower than the angle.

固体撮像装置1は、2次元配列された複数の画素を有するCMOS型の固体撮像装置であり、被写体Aを通過したX線像を電気的な画像データDに変換する。固体撮像装置1の前方には、X線入射領域を制限する二次スリット板107が設けられる。回転制御部108は、固体撮像装置1を、固体撮像装置1の受光面11に垂直な軸線C周りに回転可能に支持し、CT撮影やパノラマ撮影、セファロ撮影といった撮像モードに応じた所定の角度位置に固体撮像装置1を回転させる。   The solid-state imaging device 1 is a CMOS solid-state imaging device having a plurality of pixels arranged two-dimensionally, and converts an X-ray image that has passed through the subject A into electrical image data D. A secondary slit plate 107 that restricts the X-ray incident area is provided in front of the solid-state imaging device 1. The rotation control unit 108 supports the solid-state imaging device 1 so as to be rotatable around an axis C perpendicular to the light receiving surface 11 of the solid-state imaging device 1, and has a predetermined angle corresponding to an imaging mode such as CT imaging, panoramic imaging, or cephalometric imaging. The solid-state imaging device 1 is rotated to a position.

X線撮像システム100は、旋回アーム104を更に備えている。旋回アーム104は、X線発生装置106と固体撮像装置1とを互いに対向させるように保持して、CT撮影やパノラマ撮影、或いはセファロ撮影の際にこれらを被写体Aの周りに旋回させる。また、リニア断層撮影の際には、固体撮像装置1を被写体A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109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109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。   The X-ray imaging system 100 further includes a turning arm 104. The turning arm 104 holds the X-ray generator 106 and the solid-state imaging device 1 so as to face each other, and turns them around the subject A during CT imaging, panoramic imaging, or cephalometric imaging. Further, a slide mechanism 113 for linearly displacing the solid-state imaging device 1 with respect to the subject A is provided at the time of linear tomography. The turning arm 104 is driven by an arm motor 109 constituting a rotary table, and the rotation angle is detected by an angle sensor 112. The arm motor 109 is mounted on the movable part of the XY table 114, and the center of rotation is arbitrarily adjusted in the horizontal plane.

固体撮像装置1から出力される画像データDは、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やパノラマ画像が再生される。再生された断層画像やパノラマ画像は、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。   Image data D output from the solid-state imaging device 1 is once captured by a CPU (central processing unit) 121 and then stored in the frame memory 122. From the image data stored in the frame memory 122, a tomographic image or a panoramic image along an arbitrary tomographic plane is reproduced by a predetermined calculation process. The reproduced tomographic image and panoramic image are output to the video memory 124, converted into an analog signal by the DA converter 125, and then displayed on the image display unit 126 such as a CRT (cathode ray tube), and used for various diagnoses. The

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109を駆動するモータ駆動回路111、一次スリット板106b及び二次スリット板107の開口範囲を制御するスリット制御回路115及び116、並びにX線発生装置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、固体撮像装置1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、固体撮像装置1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。   A work memory 123 necessary for signal processing is connected to the CPU 121, and an operation panel 119 provided with a panel switch, an X-ray irradiation switch, and the like is further connected. The CPU 121 also controls the motor drive circuit 111 that drives the arm motor 109, slit control circuits 115 and 116 that control the opening ranges of the primary slit plate 106 b and the secondary slit plate 107, and the X-ray generator 106. Each is connected to the control circuit 118 and further outputs a clock signal for driving the solid-state imaging device 1. The X-ray control circuit 118 feedback-controls the amount of X-ray irradiation to the subject based on the signal imaged by the solid-state imaging device 1.

図2は、被写体A(被検者の顎部)の上方から見て、固体撮像装置1が被写体Aの周囲を旋回移動する様子を示す図である。なお、この図では、固体撮像装置1の軌跡を一点鎖線で示している。固体撮像装置1は、旋回アーム104によって、被写体Aを中心とし水平面に沿った周方向(図中の矢印B)に移動しながら、被写体Aを通過したX線像の撮像を行う。この際、固体撮像装置1の受光面11が常に被写体Aと対向するように、固体撮像装置1の向きが設定される。   FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the solid-state imaging device 1 pivots around the subject A when viewed from above the subject A (the subject's jaw). In this figure, the locus of the solid-state imaging device 1 is indicated by a one-dot chain line. The solid-state imaging device 1 captures an X-ray image that has passed through the subject A while moving in the circumferential direction (arrow B in the drawing) along the horizontal plane with the subject A as a center by the swivel arm 104. At this time, the orientation of the solid-state imaging device 1 is set so that the light receiving surface 11 of the solid-state imaging device 1 always faces the subject A.

図3及び図4は、本実施形態における固体撮像装置1の構成を示す図である。図3は固体撮像装置1の一部を切り欠いて示す平面図であり、図4は図3のIV−IV線に沿った固体撮像装置1の側断面図である。なお、図3及び図4には、理解を容易にするためXYZ直交座標系を併せて示している。   3 and 4 are diagrams illustrating the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a plan view showing a part of the solid-state imaging device 1 by cutting away, and FIG. 4 is a side sectional view of the solid-state imaging device 1 taken along line IV-IV in FIG. 3 and 4 also show an XYZ orthogonal coordinate system for easy understanding.

図3に示すように、固体撮像装置1は、半導体基板3の主面に作り込まれた受光部10、信号読出部20、A/D変換部30および走査シフトレジスタ40を備えている。なお、受光部10、信号読出部20、A/D変換部30および走査シフトレジスタ40は、それぞれ別個の半導体基板上に形成されていても良い。また、図4に示すように、固体撮像装置1は、半導体基板3の他、平板状の基材2、シンチレータ4およびX線遮蔽部5を備えている。半導体基板3は基材2に貼り付けられ、シンチレータ4は半導体基板3上に配置されている。シンチレータ4は、入射したX線に応じてシンチレーション光を発生してX線像を光像へと変換し、この光像を受光部10へ出力する。シンチレータ4は受光部10を覆うように設置されるか、或いは受光部10上に蒸着により設けられる。X線遮蔽部5は、X線の透過率が極めて低い鉛等の材料からなる。X線遮蔽部5は半導体基板3の周縁部を覆っており、信号読出部20等へのX線の入射を防止する。   As shown in FIG. 3, the solid-state imaging device 1 includes a light receiving unit 10, a signal reading unit 20, an A / D conversion unit 30, and a scanning shift register 40 that are built in the main surface of the semiconductor substrate 3. The light receiving unit 10, the signal reading unit 20, the A / D conversion unit 30, and the scan shift register 40 may be formed on separate semiconductor substrates. As shown in FIG. 4, the solid-state imaging device 1 includes a flat substrate 2, a scintillator 4, and an X-ray shield 5 in addition to the semiconductor substrate 3. The semiconductor substrate 3 is attached to the base material 2, and the scintillator 4 is disposed on the semiconductor substrate 3. The scintillator 4 generates scintillation light according to the incident X-ray, converts the X-ray image into an optical image, and outputs this optical image to the light receiving unit 10. The scintillator 4 is installed so as to cover the light receiving unit 10 or is provided on the light receiving unit 10 by vapor deposition. The X-ray shielding part 5 is made of a material such as lead having a very low X-ray transmittance. The X-ray shield 5 covers the peripheral edge of the semiconductor substrate 3 and prevents X-rays from entering the signal readout unit 20 and the like.

受光部10は、M×N個の画素PがM行N列に2次元配列されることにより構成されている。なお、図3において、列方向はX軸方向と一致し、行方向はY軸方向と一致する。M,Nそれぞれは2以上の整数であり、M<Nを満たすことが好ましい。すなわち、受光部10における行方向の画素Pの数は、列方向の画素Pの数より多いことが好ましい。その場合、受光部10の受光面は、行方向(Y軸方向)を長手方向とし、列方向(X軸方向)を短手方向とする長方形状を呈する。各画素Pは、例えば100μmピッチで配列されており、PPS方式のものであって共通の構成を有している。   The light receiving unit 10 is configured by two-dimensionally arranging M × N pixels P in M rows and N columns. In FIG. 3, the column direction coincides with the X-axis direction, and the row direction coincides with the Y-axis direction. Each of M and N is an integer of 2 or more, and preferably satisfies M <N. In other words, the number of pixels P in the row direction in the light receiving unit 10 is preferably larger than the number of pixels P in the column direction. In this case, the light receiving surface of the light receiving unit 10 has a rectangular shape in which the row direction (Y-axis direction) is the longitudinal direction and the column direction (X-axis direction) is the short direction. The pixels P are arranged at a pitch of 100 μm, for example, and are of the PPS system and have a common configuration.

なお、半導体基板3において、受光部10の周囲にも画素が形成されているが、このような画素はX線遮蔽部5によって覆われていて、光が入射せず電荷が発生しないので、撮像には寄与しない。本実施形態の受光部10は、撮像の為の有効な画素として、M行N列に2次元配列されたM×N個の画素Pを含むものである。換言すれば、本実施形態の半導体基板3において受光部10となる領域は、X線遮蔽部5の開口5aによって規定される。   In the semiconductor substrate 3, pixels are also formed around the light receiving unit 10, but such pixels are covered with the X-ray shielding unit 5, and light is not incident and no charge is generated. Does not contribute. The light receiving unit 10 of the present embodiment includes M × N pixels P that are two-dimensionally arranged in M rows and N columns as effective pixels for imaging. In other words, the region that becomes the light receiving portion 10 in the semiconductor substrate 3 of the present embodiment is defined by the opening 5 a of the X-ray shielding portion 5.

信号読出部20は、受光部10の各画素Pから出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。AD変換部30は、信号読出部20から出力された電圧値を入力し、その入力した電圧値(アナログ値)に対してA/D変換処理して、その入力電圧値に応じたデジタル値を出力する。走査シフトレジスタ40は、各画素Pに蓄積された電荷が行毎に信号読出部20へ順次出力されるように各画素Pを制御する。   The signal reading unit 20 holds a voltage value corresponding to the amount of charge output from each pixel P of the light receiving unit 10 and sequentially outputs the held voltage value. The AD conversion unit 30 receives the voltage value output from the signal reading unit 20, performs A / D conversion processing on the input voltage value (analog value), and outputs a digital value corresponding to the input voltage value. Output. The scan shift register 40 controls each pixel P so that the electric charge accumulated in each pixel P is sequentially output to the signal reading unit 20 for each row.

このような固体撮像装置1を備えるX線撮像システム100は、前述したように、CT撮影、パノラマ撮影、及びセファロ撮影といった撮像モードを備えている。そして、固体撮像装置1は、受光面に垂直な軸線周りに回転可能なように回転制御部108によって支持されており、撮像モードに応じた所定の角度位置に制御される。また、固体撮像装置1は、受光部10における撮像領域(受光部10のうち撮像データに寄与する領域)を撮像モードに応じて変更する機能を有する。   As described above, the X-ray imaging system 100 including such a solid-state imaging device 1 includes imaging modes such as CT imaging, panoramic imaging, and cephalometric imaging. The solid-state imaging device 1 is supported by the rotation control unit 108 so as to be rotatable about an axis perpendicular to the light receiving surface, and is controlled to a predetermined angular position corresponding to the imaging mode. Further, the solid-state imaging device 1 has a function of changing an imaging region in the light receiving unit 10 (a region contributing to imaging data in the light receiving unit 10) according to the imaging mode.

ここで、図5は、撮像モードに応じた固体撮像装置1の角度位置、および受光部10における撮像領域を示す図である。図5(a)は、CT撮影といった撮像モード(第1撮像モード)における、固体撮像装置1の角度位置と受光部10の撮像領域10aとを示す図である。また、図5(b)は、パノラマ撮影やセファロ撮影といった撮像モード(第2撮像モード)における、固体撮像装置1の角度位置と受光部10の撮像領域10bとを示す図である。なお、図5(a),(b)において、矢印Bは旋回アーム104(図1参照)による固体撮像装置1の移動方向を示している。   Here, FIG. 5 is a diagram illustrating an angular position of the solid-state imaging device 1 according to the imaging mode and an imaging region in the light receiving unit 10. FIG. 5A is a diagram illustrating the angular position of the solid-state imaging device 1 and the imaging region 10a of the light receiving unit 10 in an imaging mode (first imaging mode) such as CT imaging. FIG. 5B is a diagram illustrating the angular position of the solid-state imaging device 1 and the imaging region 10b of the light receiving unit 10 in an imaging mode (second imaging mode) such as panoramic photography or cephalometric photography. In FIGS. 5A and 5B, an arrow B indicates the moving direction of the solid-state imaging device 1 by the swing arm 104 (see FIG. 1).

図5(a)に示すように、CT撮影といった第1撮像モードの際には、受光部10の行方向(図中の矢印G1)および列方向(図中の矢印G2)のうち一方が移動方向Bに沿うように、更に好ましくは受光部10の長手方向(本実施形態では行方向G1)が移動方向Bと平行になるように、固体撮像装置1の回転角が制御される。また、このときの撮像領域10aは、受光部10におけるM行N列の全ての画素Pによって構成される。すなわち、撮像領域10aの行方向及び列方向の幅は、それぞれ受光部10と同じである。   As shown in FIG. 5A, in the first imaging mode such as CT imaging, one of the row direction (arrow G1 in the figure) and the column direction (arrow G2 in the figure) of the light receiving unit 10 moves. More preferably, the rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled so that the longitudinal direction of the light receiving unit 10 (the row direction G1 in the present embodiment) is parallel to the movement direction B along the direction B. In addition, the imaging region 10 a at this time is configured by all the pixels P in M rows and N columns in the light receiving unit 10. That is, the width in the row direction and the column direction of the imaging region 10a is the same as that of the light receiving unit 10, respectively.

また、図5(b)に示すように、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第2撮像モードの際には、固体撮像装置1の移動方向Bに対して受光部10の行方向G1および列方向G2の双方が傾斜するように固体撮像装置1の回転角が制御される。すなわち、この第2撮像モードにおいては、受光部10の行方向G1または列方向G2と、固体撮像装置1の旋回平面Hとの成す角θが0°<θ<90°を満たす値となる。したがって、例えばCT撮像モードからパノラマ撮像モードに移行する際には、固体撮像装置1は角度θだけ回転することとなる。   Further, as shown in FIG. 5B, in the second imaging mode such as panoramic imaging or cephalometric imaging, the row direction G1 and the column direction G2 of the light receiving unit 10 with respect to the moving direction B of the solid-state imaging device 1 are used. The rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled so that both are inclined. That is, in the second imaging mode, the angle θ formed by the row direction G1 or the column direction G2 of the light receiving unit 10 and the turning plane H of the solid-state imaging device 1 is a value that satisfies 0 ° <θ <90 °. Therefore, for example, when shifting from the CT imaging mode to the panoramic imaging mode, the solid-state imaging device 1 rotates by an angle θ.

より好ましくは、受光部10における一つの対角線が旋回平面Hに対して垂直となるように、固体撮像装置1の回転角が制御されるとよい。この場合の固体撮像装置1の角度位置は、受光部10の行方向G1の幅と、列方向G2の幅との比によって決定される。例えば、行方向G1の幅と列方向G2の幅とが互いに等しい場合には、固体撮像装置1の旋回平面Hとの成す角θは45°であることが好ましい。また、行方向G1の幅と列方向G2の幅との比が2:1である場合には、固体撮像装置1の旋回平面Hとの成す角θは60°であることが好ましい。   More preferably, the rotation angle of the solid-state imaging device 1 may be controlled so that one diagonal line in the light receiving unit 10 is perpendicular to the turning plane H. The angular position of the solid-state imaging device 1 in this case is determined by the ratio between the width of the light receiving unit 10 in the row direction G1 and the width in the column direction G2. For example, when the width in the row direction G1 and the width in the column direction G2 are equal to each other, the angle θ formed with the turning plane H of the solid-state imaging device 1 is preferably 45 °. When the ratio of the width in the row direction G1 to the width in the column direction G2 is 2: 1, the angle θ formed with the turning plane H of the solid-state imaging device 1 is preferably 60 °.

また、このときの撮像領域10bは、受光部10において所定の方向を長手方向とする細長い領域として設定されている。この所定の方向とは、受光部10の行方向G1および列方向G2の双方に対して傾斜しており、且つ固体撮像装置1の移動方向Bと交差する方向である。本実施形態では、撮像領域10bの上記所定の方向(長手方向)は固体撮像装置1の移動方向Bと直交しており、且つ受光部10の対角線に沿っている。そして、撮像領域10bは受光部10の対角線上に設定されている。これにより、X線撮像システム100の上下方向、すなわち旋回平面Hと垂直な方向における撮像領域10bの一端は受光部10における最上部(図5(b)に示す頂部J1)と一致し、同方向における撮像領域10bの他端は受光部10における最下部(図5(b)に示す頂部J2)と一致することとなる。第2撮像モードの際には、受光部10が有するM×N個の画素のうち、このような撮像領域10bを構成する画素から選択的に電圧値が読み出されるように、信号読出部20の出力動作が制御される。   Further, the imaging region 10b at this time is set as an elongated region having a predetermined direction as a longitudinal direction in the light receiving unit 10. The predetermined direction is a direction that is inclined with respect to both the row direction G1 and the column direction G2 of the light receiving unit 10 and intersects the moving direction B of the solid-state imaging device 1. In the present embodiment, the predetermined direction (longitudinal direction) of the imaging region 10 b is orthogonal to the moving direction B of the solid-state imaging device 1 and is along the diagonal line of the light receiving unit 10. The imaging region 10 b is set on the diagonal line of the light receiving unit 10. Thereby, one end of the imaging region 10b in the vertical direction of the X-ray imaging system 100, that is, the direction perpendicular to the turning plane H coincides with the uppermost portion (the top portion J1 shown in FIG. 5B), and in the same direction. The other end of the imaging region 10b in FIG. 5 coincides with the lowermost portion (the top portion J2 shown in FIG. 5B) of the light receiving unit 10. In the second imaging mode, the signal reading unit 20 is configured so that the voltage value is selectively read from the pixels constituting the imaging region 10b among the M × N pixels of the light receiving unit 10. The output operation is controlled.

ここで、図6は、図5(b)に示した撮像領域10bを更に詳しく示す図である。図6に示すように、撮像領域10bは、受光部10の各行において、N列の画素Pのうち連続するN列(2≦N<N、図6ではN=4として図示)の画素Pからなり、且つ、その連続するN列の位置(例えば先頭列番号)が、各行毎に一定列数ずつ(図6では2列ずつ)シフトしている。固体撮像装置1においては、このような撮像領域10bに含まれる画素Pから出力される電荷に応じた電圧値を、信号読出部20が選択的に出力する。 Here, FIG. 6 is a diagram showing the imaging region 10b shown in FIG. 5B in more detail. As illustrated in FIG. 6, the imaging region 10 b includes N 1 columns (2 ≦ N 1 <N, illustrated as N 1 = 4 in FIG. 6) among N columns of pixels P in each row of the light receiving unit 10. The position of the consecutive N 1 columns (for example, the top column number) that is composed of the pixels P is shifted by a fixed number of columns (two columns in FIG. 6) for each row. In the solid-state imaging device 1, the signal reading unit 20 selectively outputs a voltage value corresponding to the charge output from the pixel P included in the imaging region 10b.

なお、撮像領域10bは図6に示された形態に限られるものではなく、例えば連続するN列の位置(先頭列番号)が複数行毎に一定列数ずつシフトしていてもよい。また、図6に示した形態では、列方向の両端に位置する行(第1行および第M行)においても、連続するN列によって撮像領域10bが構成されている。例えば、列方向の両端に位置する行においては撮像領域10bを構成する列数がNより少ない等、撮像領域10bの両端の形状が多少変更されていてもよい。 The imaging region 10b is not limited to the form shown in FIG. 6. For example, the position of the consecutive N1 columns ( first column number) may be shifted by a fixed number of columns for each of a plurality of rows. In the form shown in FIG. 6, the imaging region 10 b is configured by N 1 consecutive columns in rows (first row and M-th row) located at both ends in the column direction. For example, fewer than the number of columns N 1 constituting the imaging area 10b in the row is located in a column direction at both ends like the shape of both ends of the imaging region 10b may be slightly changed.

本実施形態に係るX線撮像システム100によって得られる効果について、以下に説明する。歯科用のX線撮像システムの場合、X線撮像装置に要求される撮像領域の形状が、上述した各種の撮像モードによって異なる場合がある。すなわち、CT撮影に使用される撮像領域(以下、第1の撮像領域)には横方向に十分な幅が要求され、上下方向にも或る程度の幅が要求される。また、パノラマ撮影やセファロ撮影に使用される撮像領域(以下、第2の撮像領域)には上下方向に十分な幅が要求される。しかし、これらの要求を満たす複数のX線撮像装置を用意すると、X線撮像システムが大型化したり、或いは撮像モードを変更する際にX線撮像装置の交換が必要となり手間がかかるといった問題が生じる。したがって、第1及び第2の撮像領域に関するこれらの要求を一つのX線撮像装置により解決できることが好ましい。   The effects obtained by the X-ray imaging system 100 according to the present embodiment will be described below. In the case of a dental X-ray imaging system, the shape of the imaging region required for the X-ray imaging apparatus may differ depending on the various imaging modes described above. That is, an imaging region (hereinafter referred to as a first imaging region) used for CT imaging is required to have a sufficient width in the horizontal direction and a certain width in the vertical direction. In addition, an imaging region (hereinafter referred to as a second imaging region) used for panoramic photography or cephalometric photography is required to have a sufficient width in the vertical direction. However, when a plurality of X-ray imaging devices that satisfy these requirements are prepared, there is a problem that the X-ray imaging system becomes large or the X-ray imaging device needs to be replaced when changing the imaging mode. . Therefore, it is preferable that these requirements regarding the first and second imaging regions can be solved by one X-ray imaging apparatus.

本実施形態に係るX線撮像システム100においては、上記のように固体撮像装置1の回転角が制御されることにより、以下の効果が得られる。上述したように、X線撮像システム100においては、固体撮像装置1の受光部10が矩形状の受光面を有している。そして、第1撮像モードの際には、固体撮像装置1の移動方向Bに受光部10の行方向または列方向が沿うように固体撮像装置1の回転角が制御される。この第1撮像モードを例えばCT撮影モードとした場合、行方向および列方向のうち一方(本実施形態では行方向)に十分な幅を有し、且つ他方(本実施形態では列方向)にも或る程度の幅を有する受光面を備える固体撮像装置1を使用し、行方向および列方向のうち十分な幅を有する方向が固体撮像装置1の移動方向Bに沿うように固体撮像装置1の回転角を制御することで、第1撮像モードにおける撮像領域10aを好適に実現できる。   In the X-ray imaging system 100 according to the present embodiment, the following effects are obtained by controlling the rotation angle of the solid-state imaging device 1 as described above. As described above, in the X-ray imaging system 100, the light receiving unit 10 of the solid-state imaging device 1 has a rectangular light receiving surface. In the first imaging mode, the rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled such that the row direction or the column direction of the light receiving unit 10 is aligned with the moving direction B of the solid-state imaging device 1. For example, when the first imaging mode is set to the CT imaging mode, the first imaging mode has a sufficient width in one of the row direction and the column direction (in the present embodiment, the row direction) and also in the other (in the present embodiment, the column direction). The solid-state imaging device 1 having a light-receiving surface having a certain width is used, and the solid-state imaging device 1 has a sufficient width of the row direction and the column direction along the moving direction B of the solid-state imaging device 1. By controlling the rotation angle, the imaging region 10a in the first imaging mode can be suitably realized.

また、第2撮像モードを例えばパノラマ撮影モードやセファロ撮影モードとした場合、上下方向に十分な幅を有する撮像領域が要求される。受光部10の面積を拡げることなくこのような要求を満足するためには、例えば、上述した固体撮像装置1を90°回転させて、受光部10の長手方向(本実施形態では行方向)を上下方向と一致させることも考えられる。しかしながら、当該撮像領域に要求される上下方向の幅が、第1撮像領域10aの要求を満足する受光部10の長手方向の幅をもってしても足りない場合がある。   Further, when the second imaging mode is, for example, a panoramic shooting mode or a cephalometric shooting mode, an imaging region having a sufficient width in the vertical direction is required. In order to satisfy such a requirement without increasing the area of the light receiving unit 10, for example, the above-described solid-state imaging device 1 is rotated by 90 ° so that the longitudinal direction of the light receiving unit 10 (row direction in the present embodiment) is set. It is also conceivable to match the vertical direction. However, the width in the vertical direction required for the imaging region may not be sufficient even if the width in the longitudinal direction of the light receiving unit 10 satisfies the requirement for the first imaging region 10a.

CT撮影を行う第1撮像モードでは、一回の撮影で歯列の幅全体を撮影する必要があるので、撮像領域の寸法として例えば高さ(すなわち移動方向Bと直交する方向の幅)8cm以上、横幅(移動方向Bと平行な方向の幅)12cm以上が要求される。そこで、図7(a)に示すように、略円形のシリコンウェハWにおいて受光部10の為に正方形の面付けを行うことにより、受光部10の寸法を例えば横幅12cm、高さ12cmとすれば第1撮像モードの要求寸法を満足する。しかし、パノラマ撮影を行う第2撮像モードでは、一回の撮影で顎から上下歯列までを撮影する必要があるので、撮像領域の寸法として例えば高さ15cm以上が要求される(なお、横幅は7mm以上あればよい)。したがって、一つの固体撮像装置を用いて双方の撮像モードを実現しようとする場合、特許文献1に記載された構成のように固体撮像装置を回転させずにこれらの撮像領域を割り付けると、高さ15cm以上、横幅12cm以上の受光部が必要となり、より大きなシリコンウェハが必要となる。   In the first imaging mode in which CT imaging is performed, since it is necessary to capture the entire width of the dentition in one imaging, for example, the height (that is, the width in the direction orthogonal to the moving direction B) is 8 cm or more as the dimension of the imaging region. The lateral width (width in the direction parallel to the moving direction B) of 12 cm or more is required. Therefore, as shown in FIG. 7A, if the surface of the light receiving portion 10 is made to have a width of 12 cm and a height of 12 cm, for example, by imposing a square surface for the light receiving portion 10 in the substantially circular silicon wafer W. The required dimensions of the first imaging mode are satisfied. However, in the second imaging mode in which panoramic imaging is performed, since it is necessary to photograph from the jaw to the upper and lower dentition in one imaging, for example, a height of 15 cm or more is required as the dimension of the imaging region (note that the lateral width is 7 mm or more is sufficient). Therefore, when both imaging modes are to be realized using one solid-state imaging device, if these imaging areas are allocated without rotating the solid-state imaging device as in the configuration described in Patent Document 1, the height is A light receiving portion having a width of 15 cm or more and a width of 12 cm or more is required, and a larger silicon wafer is required.

そこで、X線撮像システム100においては、第2撮像モードの際、固体撮像装置1の移動方向Bに対し受光部10の行方向および列方向の双方が傾斜するように固体撮像装置1の回転角を制御する。受光部10の形状が矩形状なので、このように固体撮像装置1の移動方向Bに対して受光部10を斜めにすることによって、受光部10の上下方向の幅を広く(例えば対角線の長さに)することができる。例えば、受光部10の寸法が12cm×12cmである場合、撮像領域10bの上下方向の幅を最大で17cm(すなわち受光部10の対角線の長さ)まで拡大することができる。このように、撮像領域10bに要求される上下方向の幅と比べて受光部10の長手方向の幅が短くても、撮像領域10bの上下方向の要求幅を満足することが可能となる。したがって、本実施形態のX線撮像システム100によれば、第1撮像モード及び第2撮像モードを一つの固体撮像装置1によって実現できるとともに、固体撮像装置1の受光部10の受光面に要求される面積の増加を抑えることができる。   Therefore, in the X-ray imaging system 100, in the second imaging mode, the rotation angle of the solid-state imaging device 1 so that both the row direction and the column direction of the light receiving unit 10 are inclined with respect to the moving direction B of the solid-state imaging device 1. To control. Since the shape of the light receiving unit 10 is rectangular, the light receiving unit 10 is inclined with respect to the moving direction B of the solid-state imaging device 1 in this manner, thereby widening the vertical direction of the light receiving unit 10 (for example, the length of the diagonal line). To). For example, when the size of the light receiving unit 10 is 12 cm × 12 cm, the vertical width of the imaging region 10b can be increased up to 17 cm (that is, the length of the diagonal line of the light receiving unit 10). Thus, even if the longitudinal width of the light receiving unit 10 is shorter than the vertical width required for the imaging region 10b, it is possible to satisfy the required vertical width of the imaging region 10b. Therefore, according to the X-ray imaging system 100 of the present embodiment, the first imaging mode and the second imaging mode can be realized by one solid-state imaging device 1, and are required for the light-receiving surface of the light-receiving unit 10 of the solid-state imaging device 1. Increase in the area of the image can be suppressed.

なお、図7(b)に示すように、例えばシリコンウェハWにおける受光部10の寸法を15cm×8cmの長方形とすれば、固体撮像装置1の移動方向Bに対し受光部10の長手方向が直交するように(すなわち、受光部10を傾斜させずに)固体撮像装置1の回転角を制御することで、第2撮像モードにおける撮像領域の要求寸法を満足することができる。しかしながら、このように受光部10の長手方向の寸法が第2撮像モードにおける撮像領域の上下寸法を満足する場合であっても、本実施形態のように受光部10を移動方向Bに対して傾斜させることによって、撮像領域10bの上下方向の幅をより長くすることができる。例えば、受光部10の寸法が15cm×8cmである場合、撮像領域10bの上下方向の幅を最大で17cm(すなわち受光部10の対角線の長さ)まで拡大することができる。   As shown in FIG. 7B, for example, if the size of the light receiving unit 10 in the silicon wafer W is a rectangle of 15 cm × 8 cm, the longitudinal direction of the light receiving unit 10 is orthogonal to the moving direction B of the solid-state imaging device 1. By controlling the rotation angle of the solid-state imaging device 1 as described above (that is, without tilting the light receiving unit 10), the required size of the imaging region in the second imaging mode can be satisfied. However, even if the longitudinal dimension of the light receiving unit 10 satisfies the vertical dimension of the imaging region in the second imaging mode, the light receiving unit 10 is inclined with respect to the moving direction B as in the present embodiment. By doing so, the vertical width of the imaging region 10b can be made longer. For example, when the size of the light receiving unit 10 is 15 cm × 8 cm, the vertical width of the imaging region 10b can be increased up to 17 cm (that is, the length of the diagonal line of the light receiving unit 10).

また、受光部10の行方向および列方向を移動方向Bに対して傾斜させることにより、以下に述べる効果を更に得ることができる。図8は、走査シフトレジスタ40から受光部10の各行毎に配設された行選択用配線(各画素Pのフォトダイオードで発生した電荷の読み出しを行毎に制御する配線)に断線Qが発生し、信号読出部20から各列毎に配設された読出用配線(各画素Pのフォトダイオードで発生した電荷を信号読出部20へ伝送する配線)に断線Qが発生した様子を示す図である。これらの断線Q,Qが発生した場合、当該列または当該行において信号読出部20または走査シフトレジスタ40から見て断線箇所より遠い画素P(図8において、斜線のハッチングを施された画素)は、電荷の読み出しができない欠陥画素(いわゆるディフェクト)となる。これらの欠陥画素は、断線Q,Qの発生箇所を起点とし、受光部10の当該行または当該列において連続して発生する。 In addition, by inclining the row direction and the column direction of the light receiving unit 10 with respect to the movement direction B, the following effects can be further obtained. In FIG. 8, the disconnection Q 1 is connected to the row selection wiring (wiring for controlling the reading of the charge generated by the photodiode of each pixel P) for each row from the scanning shift register 40 for each row of the light receiving unit 10. It generates, showing how the disconnection Q 2 is generated from the signal readout section 20 to the wiring read disposed in each column (wiring for transmitting a charge generated in the photodiode of each pixel P to the signal reading section 20) FIG. When these disconnections Q 1 and Q 2 occur, a pixel P farther than the disconnection position when viewed from the signal reading unit 20 or the scan shift register 40 in the column or row (pixels hatched with diagonal lines in FIG. 8). ) Is a defective pixel (so-called defect) where charge cannot be read out. These defective pixels are continuously generated in the row or the column of the light receiving unit 10 with the occurrence point of the disconnection Q 1 , Q 2 as the starting point.

図9(a)は、受光部10の行方向と固体撮像装置1の移動方向Bとが直交するように固体撮像装置1の回転角を制御した場合に、受光部10の或る行において欠陥画素Pdが発生し、或る列において欠陥画素Pdが発生した状態を示す図である。また、図9(b)は、受光部10の行方向および列方向の双方が固体撮像装置1の移動方向Bに対して傾斜するように固体撮像装置1の回転角を制御した場合に、図9(a)と同様の欠陥画素Pd,Pdが発生した状態を示す図である。なお、図9(a)に示す受光部10における領域10cは、第2撮像モードにおいて受光部10の行方向と移動方向Bとを直交させた場合の好適な撮像領域である。 FIG. 9A shows a defect in a certain row of the light receiving unit 10 when the rotation angle of the solid state imaging device 1 is controlled so that the row direction of the light receiving unit 10 and the moving direction B of the solid state imaging device 1 are orthogonal to each other. pixels Pd 1 occurs, it is a diagram showing a state in which defective pixels Pd 2 occurs in a certain sequence. FIG. 9B is a diagram when the rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled so that both the row direction and the column direction of the light receiving unit 10 are inclined with respect to the moving direction B of the solid-state imaging device 1. 9 (a) similar to the defective pixel Pd 1, Pd 2 is a diagram showing a state that occurred. Note that a region 10c in the light receiving unit 10 illustrated in FIG. 9A is a preferable imaging region when the row direction and the moving direction B of the light receiving unit 10 are orthogonal to each other in the second imaging mode.

図9(a)に示すように、受光部10の行方向が移動方向Bと直交するように固体撮像装置1の回転角を制御した場合、欠陥画素Pdの連続方向と固体撮像装置1の移動方向Bとが互いに平行となる。したがって、この欠陥画素Pdが撮像領域10c内にも存在する場合には、固体撮像装置1が被検者の周囲を旋回しながら撮影した後に得られる再構成画像において、この欠陥画素Pdに相当する部分がいわゆるアーティファクトとして現れることとなる。 As shown in FIG. 9A, when the rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled so that the row direction of the light receiving unit 10 is orthogonal to the moving direction B, the continuous direction of the defective pixel Pd 2 and the solid-state imaging device 1 The moving direction B is parallel to each other. Therefore, when the defective pixels Pd 2 are also present in the imaging region 10c, in the reconstructed image which the solid-state imaging device 1 is obtained after taking while rotating around the subject to the defective pixel Pd 2 The corresponding part appears as a so-called artifact.

これに対し、図9(b)に示すように、受光部10の行方向および列方向の双方が固体撮像装置1の移動方向Bに対して傾斜するように固体撮像装置1の回転角を制御した場合、欠陥画素Pd,Pdの連続方向と固体撮像装置1の移動方向Bとは互いに傾斜することとなり、決して平行にはならない。したがって、固体撮像装置1が被検者の周囲を旋回しながら撮影することで、欠陥画素Pd,Pdに相当する画像部分を次以降のフレームデータにより補うことができ、再構成画像におけるアーティファクトを避けることが可能となる。 In contrast, as shown in FIG. 9B, the rotation angle of the solid-state imaging device 1 is controlled so that both the row direction and the column direction of the light receiving unit 10 are inclined with respect to the moving direction B of the solid-state imaging device 1. In this case, the continuous direction of the defective pixels Pd 1 and Pd 2 and the moving direction B of the solid-state imaging device 1 are inclined with respect to each other and never parallel. Therefore, when the solid-state imaging device 1 takes an image while turning around the subject, the image portion corresponding to the defective pixels Pd 1 and Pd 2 can be supplemented by the subsequent frame data, and artifacts in the reconstructed image are obtained. Can be avoided.

また、例えば特許文献1に記載された構成のように固体撮像装置を回転させずに使用すると、図10(a),(b)に示すように、受光部110において第1撮像モードの撮像領域110aの長手方向と第2撮像モードの撮像領域110bの長手方向とが互いに直交することとなる。このような構成では、例えば図10(a)に示すように信号読出部120を撮像領域110aの長手方向に沿って配置すると、撮像領域110aにおける一列あたりの画素数は少なくなるが(図10(a)の矢印E)、撮像領域110bにおける一列あたりの画素数が多くなってしまい(図10(a)の矢印E)、第2撮像モードにおける電荷の読み出しに時間が掛かる。逆に、例えば図10(b)に示すように信号読出部120を撮像領域110bの長手方向に沿って配置すると、撮像領域110bにおける一列あたりの画素数は少なくなるが(図10(b)の矢印E)、撮像領域110aにおける一列あたりの画素数が多くなってしまい(図10(b)の矢印E)、第1撮像モードにおける電荷の読み出しに時間が掛かる。このように、固体撮像装置を回転させずに各撮像領域を割り付けると、第1撮像モード及び第2撮像モードの何れかにおいて電荷の読み出しに時間が掛かり、フレームレート(単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数)が遅くなってしまう。 Further, for example, when the solid-state imaging device is used without being rotated as in the configuration described in Patent Document 1, as illustrated in FIGS. 10A and 10B, the imaging region in the first imaging mode in the light receiving unit 110. The longitudinal direction of 110a and the longitudinal direction of the imaging region 110b in the second imaging mode are orthogonal to each other. In such a configuration, for example, as shown in FIG. 10A, when the signal reading unit 120 is arranged along the longitudinal direction of the imaging region 110a, the number of pixels per row in the imaging region 110a is reduced (FIG. 10 ( The arrow E 1 ) in a) increases the number of pixels per column in the imaging region 110b (arrow E 2 in FIG. 10A), and it takes time to read out charges in the second imaging mode. Conversely, for example, as shown in FIG. 10B, when the signal reading unit 120 is arranged along the longitudinal direction of the imaging region 110b, the number of pixels per line in the imaging region 110b decreases (as shown in FIG. 10B). The arrow E 3 ) increases the number of pixels per column in the imaging region 110a (arrow E 4 in FIG. 10B), and it takes time to read out charges in the first imaging mode. As described above, if each imaging region is assigned without rotating the solid-state imaging device, it takes time to read out charges in either the first imaging mode or the second imaging mode, and the frame rate (output per unit time) is taken. The number of frame data) becomes slow.

また、図11(a)に示すように、受光部130の形状を長方形とし、固体撮像装置を回転して使用した場合であっても、列数Nが行数Mより少ない場合(換言すれば、受光部130の短手方向に沿って信号読出部140を配置した場合)、第1撮像モード及び第2撮像モードの撮像領域において、一列あたりの画素数が多くなってしまう(図11(a)の矢印E)。この場合、第1撮像モードと第2撮像モードの両方において電荷の読み出しに時間が掛かり、フレームレートが遅くなってしまう。 Further, as shown in FIG. 11A, even when the shape of the light receiving unit 130 is rectangular and the solid-state imaging device is rotated and used, the number of columns N is smaller than the number of rows M (in other words, When the signal reading unit 140 is disposed along the short direction of the light receiving unit 130), the number of pixels per column increases in the imaging regions of the first imaging mode and the second imaging mode (FIG. 11A ) arrow E 5 of). In this case, it takes time to read out charges in both the first imaging mode and the second imaging mode, resulting in a slow frame rate.

したがって、本実施形態に係る固体撮像装置1において、図11(b)に示すように受光部10の受光面の形状が長方形である場合には、この受光部10は行方向を長手方向とし、M<N、すなわち画素Pの列数Nが行数Mより多くなっていることが好ましい。固体撮像装置1では、各画素Pから電荷を読み出すためのN本の読出用配線(後述)が各列毎に配設されるが、このような構成により、第1撮像モード及び第2撮像モードの双方において、読出用配線から電荷を読み出す対象となる画素Pの数を少なくできるので(図11(b)の矢印E)、電荷の読み出し時間を短縮でき、フレームレートをより速くすることができる。 Therefore, in the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment, when the shape of the light receiving surface of the light receiving unit 10 is rectangular as shown in FIG. 11B, the light receiving unit 10 has the row direction as the longitudinal direction, It is preferable that M <N, that is, the number N of columns of the pixels P is larger than the number M of rows. In the solid-state imaging device 1, N readout wirings (described later) for reading out charges from each pixel P are provided for each column. With such a configuration, the first imaging mode and the second imaging mode are arranged. In both cases, since the number of pixels P to be read from the readout wiring can be reduced (arrow E 6 in FIG. 11B), the charge readout time can be shortened and the frame rate can be further increased. it can.

また、前述したように、固体撮像装置1は回転制御部108によって支持されており、撮像モードに応じた角度位置に制御される。ここで、図12は、固体撮像装置1の回転中心(図1に示した軸線C)の位置に応じた、受光部10の回転の様子を示す図である。図12(a)は、受光部10の中心Eを固体撮像装置1の回転中心とした場合を示している。また、図12(b)は、矩形状の受光部10における四つの角部のうち一つの角部Fを固体撮像装置1の回転中心とし、第1撮像モード及び第2撮像モードを通じて角部Fが他の角部に対して下方に位置するように(すなわち、被検者に対し角部Fが常に下顎側に位置するように)固体撮像装置1を回転させた場合を示している。なお、図12(a),(b)において、実線で示した図はCT撮影といった第1撮像モードにおける受光部10の角度位置を示しており、破線で示した図はパノラマ撮影やセファロ撮影といった第2撮像モードにおける受光部10の角度位置を示している。   Further, as described above, the solid-state imaging device 1 is supported by the rotation control unit 108 and controlled to an angular position corresponding to the imaging mode. Here, FIG. 12 is a diagram illustrating a state of rotation of the light receiving unit 10 in accordance with the position of the rotation center (the axis C illustrated in FIG. 1) of the solid-state imaging device 1. FIG. 12A shows a case where the center E of the light receiving unit 10 is the rotation center of the solid-state imaging device 1. FIG. 12B shows the corner F as a center of rotation of the solid-state imaging device 1 out of the four corners of the rectangular light receiving unit 10 through the first imaging mode and the second imaging mode. Shows a case in which the solid-state imaging device 1 is rotated so that is positioned below the other corners (that is, the corner F is always located on the lower jaw side with respect to the subject). In FIGS. 12A and 12B, the solid line shows the angular position of the light receiving unit 10 in the first imaging mode such as CT imaging, and the broken line shows panoramic photography or cephalometric photography. The angular position of the light receiving unit 10 in the second imaging mode is shown.

本実施形態の固体撮像装置1の回転中心は、例えば図12(a)の中心Eや図12(b)の角部Fなど様々な位置に設定可能であるが、図12(b)の角部Fに固体撮像装置1の回転中心が設定されることが最も好ましい。固体撮像装置1が被検者の顎部の周囲を移動しつつX線像を撮像する際、被検者の下顎部を支持台の上に載せることにより被検者の頭部の位置を固定することが多く、このような場合には被検者の顎部の高さ位置の基準は顎の下端となる。そこで、図12(b)の角部Fに固体撮像装置1の回転中心を設定すれば、第1撮像モード及び第2撮像モードにおける受光部10の下端の高さを、角部Fの高さで互いに一致させることができる。したがって、第1撮像モード及び第2撮像モードの双方において、受光部10の高さと被検者の顎部の高さとを精度良く合わせることができる。   The rotation center of the solid-state imaging device 1 of the present embodiment can be set at various positions such as the center E of FIG. 12A and the corner F of FIG. 12B, but the corner of FIG. Most preferably, the center of rotation of the solid-state imaging device 1 is set in the part F. When the solid-state imaging device 1 captures an X-ray image while moving around the subject's jaw, the subject's head position is fixed by placing the subject's lower jaw on a support base. In such a case, the reference of the height position of the subject's jaw is the lower end of the jaw. Therefore, if the rotation center of the solid-state imaging device 1 is set at the corner F in FIG. 12B, the height of the lower end of the light receiving unit 10 in the first imaging mode and the second imaging mode is set to the height of the corner F. Can be matched with each other. Therefore, in both the first imaging mode and the second imaging mode, the height of the light receiving unit 10 and the height of the subject's jaw can be accurately matched.

また、前述したように、本実施形態の固体撮像装置1によれば、受光部10の寸法が12cm×12cmである場合、固体撮像装置1の旋回平面Hとの成す角θを45°とすることにより、撮像領域10bの上下方向の幅を最大で17cm(すなわち受光部10の対角線の長さ)まで拡大することができる。ここで、図13は、このような寸法を有する受光部10を示す平面図であり、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第2撮像モードにおける受光部10の状態と、撮像領域10bとを示している。この第2撮像モードでは、受光部10の対角線上に撮像領域10bを設定することにより、上下方向の幅を17cmとすることができる。また、この場合、撮像領域10bの横幅は7mm程度あればよい。   Further, as described above, according to the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, when the size of the light receiving unit 10 is 12 cm × 12 cm, the angle θ formed with the turning plane H of the solid-state imaging device 1 is 45 °. Thus, the vertical width of the imaging region 10b can be increased up to 17 cm (that is, the length of the diagonal line of the light receiving unit 10). Here, FIG. 13 is a plan view showing the light receiving unit 10 having such dimensions, and shows the state of the light receiving unit 10 in the second imaging mode such as panoramic photography and cephalometric photography, and the imaging region 10b. In the second imaging mode, by setting the imaging region 10b on the diagonal line of the light receiving unit 10, the vertical width can be set to 17 cm. In this case, the imaging region 10b may have a width of about 7 mm.

しかし、例えばパノラマ撮影において、撮像領域の上下方向の幅は15cm程度でよい場合がある。また、X線撮像システムの構成次第では14cm程度でも良い場合もある。これらの場合には、図14に示すように、撮像領域10bの上下方向の幅が15cm(または14cm)以上となる範囲で、撮像領域10bの横幅WTを可能な限り広く設定することが好ましい。   However, for example, in panoramic photography, the vertical width of the imaging region may be about 15 cm. Further, depending on the configuration of the X-ray imaging system, it may be about 14 cm. In these cases, as shown in FIG. 14, it is preferable to set the horizontal width WT of the imaging region 10b as wide as possible within a range in which the vertical width of the imaging region 10b is 15 cm (or 14 cm) or more.

図14は、このように撮像領域10bの横幅WTをより広く設定した場合の受光部10を示す平面図である。図14に示される撮像領域10bは、以下に説明する複数の画素Pによって構成される。まず、受光部10の第1行〜第M行のうち、第1行を含む一方の端部の数行においては、第1列から数列離れた或る列を中心として、行番が増すほど列数が次第に増加するように撮像領域10bの画素Pが設定される。また、第M行を含む他方の端部の数行においては、第N列(但し、この例ではN=M)から数列離れた或る列を中心として、行番が減るほど列数が次第に増加するように撮像領域10bの画素Pが設定される。そして、受光部10の第1行〜第M行のうち残りの各行において、撮像領域10bは、上述した端部の各行にて撮像領域10bを構成する列数のうち最大の列数Nと同数のN列の画素Pから成り、且つ、そのN列の位置(例えば先頭列番号)が、各行毎に1列ずつシフトしている。 FIG. 14 is a plan view showing the light receiving unit 10 when the lateral width WT of the imaging region 10b is set wider as described above. The imaging region 10b shown in FIG. 14 is composed of a plurality of pixels P described below. First, among the first row to the Mth row of the light receiving unit 10, in several rows at one end including the first row, the row number increases with a certain column several columns away from the first column. The pixels P in the imaging region 10b are set so that the number of columns gradually increases. Further, in several rows at the other end including the Mth row, the number of columns gradually increases as the row number decreases, centering on a certain column several columns away from the Nth column (in this example, N = M). Pixels P in the imaging region 10b are set so as to increase. And in each remaining row of the first row to the M-th row of the light receiving unit 10, the imaging region 10 b is the maximum column number N 2 among the number of columns constituting the imaging region 10 b in each row at the end portion described above. It consists pixel P of the same number of N 2 columns, and the position of the N 2 columns (e.g. leading column number) shifts by one column for each row.

固体撮像装置1においては、このような撮像領域10bに含まれる画素Pから出力される電荷に応じた電圧値を、信号読出部20が選択的に出力する。又は、全ての画素Pを含む画像データを固体撮像装置1が出力したのち、図1に示したCPU121において、上記撮像領域10bに含まれる画素Pに対応するデータを抽出してもよい。或いは、全ての画素Pを含む画像データをCPU121がフレームメモリ122に格納したのち、パノラマ画像を構成する際に、上記撮像領域10bに含まれる画素Pに対応するデータを選択的に用いて画像を構成してもよい。   In the solid-state imaging device 1, the signal reading unit 20 selectively outputs a voltage value corresponding to the charge output from the pixel P included in the imaging region 10b. Alternatively, after the solid-state imaging device 1 outputs image data including all the pixels P, the CPU 121 illustrated in FIG. 1 may extract data corresponding to the pixels P included in the imaging region 10b. Alternatively, after the image data including all the pixels P is stored in the frame memory 122 by the CPU 121, when a panoramic image is formed, data corresponding to the pixels P included in the imaging region 10b is selectively used to generate an image. It may be configured.

図14に示したように、第2撮像モードにおいて必要な撮像領域10bの上下方向の幅を確保しつつ、撮像領域10bの横幅WTを可能な限り広く設定することで、次の利点が得られる。すなわち、第2撮像モードの際には、縦長の撮像領域10bに被写体Aの周りを回転させて撮像を行う。図13に示した線状(一次元状)の撮像領域10bの場合、固体撮像装置1は被写体Aの周りを回転しながら連続的に撮像動作を行う必要がある。そして、この場合には被写体Aに対してX線を連続的に照射することとなる。これに対し、図14に示したように、撮像領域10bの横幅を可能な限り広く設定して撮像領域10bを面状(二次元状)とすることにより、撮像領域10bの横幅WTに対応するステップ毎に固体撮像装置1を停止させ、その間だけX線をごく短い時間(パルス状に)照射して撮像することが可能となる。   As shown in FIG. 14, the following advantages can be obtained by setting the horizontal width WT of the imaging region 10b as wide as possible while securing the vertical width of the imaging region 10b necessary in the second imaging mode. . That is, in the second imaging mode, imaging is performed by rotating around the subject A in the vertically long imaging area 10b. In the case of the linear (one-dimensional) imaging region 10b illustrated in FIG. 13, the solid-state imaging device 1 needs to continuously perform imaging operations while rotating around the subject A. In this case, the subject A is continuously irradiated with X-rays. On the other hand, as shown in FIG. 14, by setting the horizontal width of the imaging region 10b as wide as possible and making the imaging region 10b planar (two-dimensional), it corresponds to the horizontal width WT of the imaging region 10b. The solid-state imaging device 1 is stopped for each step, and X-rays can be irradiated for a very short time (in the form of pulses) only during that time.

図15は、このような撮像の様子を被写体Aの上方から見た図である。図15に示すように、被写体Aを撮像する際には、被写体Aを挟むようにX線源150及び固体撮像装置1を配置する。X線源150は、僅かな時間のパルス状X線を放射するパルス波X線源である。そして、撮像領域10bの横幅WTに対応する回転角α毎に固体撮像装置1を停止させ、その間だけX線パルスをX線源150から照射し、固体撮像装置1において撮像する。この動作を繰り返すことによって、パノラマ画像やセファロ画像を取得できる。このような撮像方式によれば、固体撮像装置1が移動する間は被写体Aを撮像しないので高速で移動させることが可能となり、1枚のパノラマ画像(またはセファロ画像)の取得に要する時間を短縮することができる。したがって、被写体Aである被検者が静止していなければならない時間が短縮され、被検者の負担を軽減できる。また、撮像毎に固体撮像装置1を停止させるので、被写体Aの動きに起因する画像のぼけを抑え、より明瞭な画像を取得できる。更に、固体撮像装置1が停止して撮像する僅かな時間だけX線を照射するので、被検者の被曝量をより低減することができる。   FIG. 15 is a diagram of such an imaging state viewed from above the subject A. As shown in FIG. 15, when the subject A is imaged, the X-ray source 150 and the solid-state imaging device 1 are arranged so as to sandwich the subject A. The X-ray source 150 is a pulse wave X-ray source that emits pulsed X-rays for a short time. Then, the solid-state imaging device 1 is stopped for each rotation angle α corresponding to the lateral width WT of the imaging region 10b, and the X-ray pulse is irradiated from the X-ray source 150 only during that time, and the solid-state imaging device 1 performs imaging. By repeating this operation, a panoramic image or a cephalo image can be acquired. According to such an imaging method, the subject A is not imaged while the solid-state imaging device 1 moves, so that the subject A can be moved at a high speed, and the time required to acquire one panoramic image (or cephalo image) is reduced. can do. Therefore, the time during which the subject who is the subject A must be stationary is shortened, and the burden on the subject can be reduced. Moreover, since the solid-state imaging device 1 is stopped for every imaging, the blur of the image resulting from the motion of the subject A can be suppressed, and a clearer image can be acquired. Furthermore, since the solid-state imaging device 1 stops and irradiates X-rays for only a short time for imaging, the exposure dose of the subject can be further reduced.

なお、図15に示した撮像方式において、パルス波X線源であるX線源150に代えて、連続波X線源と、この連続波X線源から出射されるX線を僅かな時間だけ通過させるシャッタとを設けてもよい。このような構成であっても、上述した効果を効果的に得ることができる。   In the imaging method shown in FIG. 15, instead of the X-ray source 150 which is a pulse wave X-ray source, a continuous wave X-ray source and X-rays emitted from the continuous wave X-ray source are used for a short time. You may provide the shutter to let it pass. Even if it is such a structure, the effect mentioned above can be acquired effectively.

続いて、本実施形態に係る固体撮像装置1の詳細な構成について説明する。図16は、固体撮像装置1の内部構成を示す図である。受光部10は、M×N個の画素P1,1〜PM,NがM行N列に2次元配列されて成る。画素Pm,nは第m行第n列に位置する。ここで、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。第m行のN個の画素Pm,1〜Pm,Nそれぞれは、第m行選択用配線LV,mにより走査シフトレジスタ40と接続されている。なお、図16において、走査シフトレジスタ40は制御部6に含まれている。第n列のM個の画素P1,n〜PM,nそれぞれの出力端は、第n列読出用配線LO,nにより、信号読出部20の積分回路Sと接続されている。 Subsequently, a detailed configuration of the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 16 is a diagram illustrating an internal configuration of the solid-state imaging device 1. The light receiving unit 10 includes M × N pixels P 1,1 to P M, N two-dimensionally arranged in M rows and N columns. The pixel P m, n is located in the m-th row and the n-th column. Here, m is an integer from 1 to M, and n is an integer from 1 to N. Each of the N pixels P m, 1 to P m, N in the m-th row is connected to the scan shift register 40 by the m-th row selection wiring LV , m . In FIG. 16, the scan shift register 40 is included in the control unit 6. M pixels P 1, n to P M, n respective output terminals of the n-th column is for the n-th column readout wiring L O, by n, and is connected to the integrating circuit S n of the signal readout section 20.

信号読出部20は、N個の積分回路S〜SおよびN個の保持回路H〜Hを含む。各積分回路Sは共通の構成を有している。また、各保持回路Hは共通の構成を有している。各積分回路Sは、読出用配線LO,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へ出力する。N個の積分回路S〜Sそれぞれは、リセット用配線Lにより制御部6と接続され、また、ゲイン設定用配線Lにより制御部6と接続されている。各保持回路Hは、積分回路S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電圧出力用配線Loutへ出力する。N個の保持回路H〜Hそれぞれは、保持用配線Lにより制御部6と接続されている。また、各保持回路Hは、第n列選択用配線LH,nにより制御部6の読出シフトレジスタ41と接続されている。 The signal reading unit 20 includes N integration circuits S 1 to S N and N holding circuits H 1 to H N. Each integrating circuit Sn has a common configuration. Moreover, the holding circuits H n have a common configuration. Each integrating circuit S n readout wiring L O, n and has an input terminal connected to, and accumulates charges input to this input terminal, the output terminal a voltage value corresponding to the accumulated charge amount output to the holding circuit H n. N integrating circuits S 1 to S N, respectively, connected to the control unit 6 by a reset wiring L R, and also connected to the control unit 6 by a gain setting wiring L G. Each holding circuit H n has an input terminal connected to the output terminal of the integrating circuit S n , holds a voltage value input to the input terminal, and the held voltage value is connected to the voltage output wiring from the output terminal Output to L out . The N holding circuits H 1 to H N, respectively, are connected to the controlling section 6 by a holding wiring L H. Moreover, each holding circuit H n is the n column selecting wiring L H, are connected to the read shift register 41 of the control unit 6 by n.

A/D変換部30は、N個の保持回路H〜Hそれぞれから電圧出力用配線Loutへ出力される電圧値を入力し、その入力した電圧値(アナログ値)に対してA/D変換処理を行い、その入力電圧値に応じたデジタル値を画像データDとして出力する。 The A / D conversion unit 30 inputs a voltage value output from each of the N holding circuits H 1 to H N to the voltage output wiring L out, and outputs A / D to the input voltage value (analog value). D conversion processing is performed, and a digital value corresponding to the input voltage value is output as image data D.

制御部6の走査シフトレジスタ40は、第m行選択制御信号Vsel(m)を第m行選択用配線LV,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Pm,1〜Pm,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。また、制御部6の読出シフトレジスタ41は、第n列選択制御信号Hsel(n)を第n列選択用配線LH,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。 Scanning shift register 40 of the control unit 6, the m-th row selecting control signal Vsel (m) the m-th row selecting wiring L V, and outputs the m, the m-th row selecting control signal Vsel (m) the m Each of the N pixels Pm , 1 to Pm , N in the row is given. The M row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) are sequentially set to significant values. Further, the read shift register 41 of the control unit 6 outputs the nth column selection control signal Hsel (n) to the nth column selection wiring LH , n , and this nth column selection control signal Hsel (n). give the holding circuit H n. N column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) are also sequentially set to significant values.

また、制御部6は、リセット制御信号Resetをリセット用配線Lへ出力して、このリセット制御信号ResetをN個の積分回路S〜Sそれぞれに与える。制御部6は、ゲイン設定信号Gainをゲイン設定用配線Lへ出力して、このゲイン設定信号GainをN個の積分回路S〜Sそれぞれに与える。制御部6は、保持制御信号Holdを保持用配線Lへ出力して、この保持制御信号HoldをN個の保持回路H〜Hそれぞれに与える。さらに、制御部6は、図示してはいないが、A/D変換部30におけるA/D変換処理をも制御する。 The control unit 6 outputs a reset control signal Reset to the reset wiring L R, giving the reset control signal Reset to each of the N integrating circuits S 1 to S N. Control unit 6 outputs a gain setting signal Gain to the gain setting wiring L G, giving the gain setting signal Gain to each of the N integrating circuits S 1 to S N. Control unit 6 outputs a holding control signal Hold to the holding wiring L H, gives the holding control signal Hold to the N holding circuits H 1 to H N, respectively. Further, although not shown, the control unit 6 also controls the A / D conversion process in the A / D conversion unit 30.

図17は、固体撮像装置1の画素Pm,n、積分回路Sおよび保持回路Hそれぞれの回路図である。ここでは、M×N個の画素P1,1〜PM,Nを代表して画素Pm,nの回路図を示し、N個の積分回路S〜Sを代表して積分回路Sの回路図を示し、また、N個の保持回路H〜Hを代表して保持回路Hの回路図を示す。すなわち、第m行第n列の画素Pm,nおよび第n列読出用配線LO,nに関連する回路部分を示す。 FIG. 17 is a circuit diagram of each of the pixel P m, n , the integration circuit S n, and the holding circuit H n of the solid-state imaging device 1. Here, a circuit diagram of the pixel P m, n is shown on behalf of the M × N pixels P 1,1 to PM , N, and the integration circuit S on behalf of the N integration circuits S 1 to SN. It shows a circuit diagram of the n, also shows a circuit diagram of the holding circuit H n as a representative of the n holding circuits H 1 to H n. That is, a circuit portion related to the pixel P m, n in the m- th row and the n-th column and the n-th column readout wiring L O, n is shown.

画素Pm,nは、フォトダイオードPDおよび読出用スイッチSW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を介して第n列読出用配線LO,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は、制御部6から第m行選択用配線LV,mを通った第m行選択制御信号Vsel(m)が与えられる。第m行選択制御信号Vsel(m)は、受光部10における第m行のN個の画素Pm,1〜Pm,Nそれぞれの読出用スイッチSWの開閉動作を指示するものである。 Pixel P m, n includes a switch SW 1 for the photodiode PD and a readout. The anode terminal of the photodiode PD is grounded, the cathode terminal of the photodiode PD is connected to the n-th column readout wiring L O via the readout switch SW 1, and n. The photodiode PD generates an amount of charge corresponding to the incident light intensity, and accumulates the generated charge in the junction capacitor. Readout switch SW 1 is the m row selecting wiring L V, m-th row selection control signal Vsel passed through the m (m) is given from the control unit 6. The m-th row selection control signal Vsel (m) instructs the opening / closing operation of the read switch SW 1 of each of the N pixels P m, 1 to P m, N in the m-th row in the light receiving unit 10.

この画素Pm,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LO,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を経て、第n列読出用配線LO,nへ出力される。 In this pixel P m, n , when the m-th row selection control signal Vsel (m) is at a low level, the readout switch SW 1 is opened, and the charge generated in the photodiode PD is the n-th column readout wiring. Without being output to L O, n , it is accumulated in the junction capacitor. On the other hand, when the m-th row selecting control signal Vsel (m) is at high level, closes the readout switch SW 1, the charges accumulated in the junction capacitance portion is generated in the photodiode PD until it is read The signal is output to the nth column readout wiring L O, n via the switch SW 1 .

第n列読出用配線LO,nは、受光部10における第n列のM個の画素P1,n〜PM,nそれぞれの読出用スイッチSWと接続されている。第n列読出用配線LO,nは、M個の画素P1,n〜PM,nのうちの何れかの画素のフォトダイオードPDで発生した電荷を、該画素の読出用スイッチSWを介して読み出して、積分回路Sへ転送する。 The n-th column readout wiring L O, n is connected to the readout switch SW 1 of each of the M pixels P 1, n to P M, n in the n-th column in the light receiving unit 10. The n-th column readout wiring L O, n uses the charge generated in the photodiode PD of any one of the M pixels P 1, n to P M, n to be read by the readout switch SW 1 of the pixel. read through by and transferred to the integrating circuit S n.

積分回路Sは、アンプA,積分用容量素子C21,積分用容量素子C22,放電用スイッチSW21およびゲイン設定用スイッチSW22を含む。積分用容量素子C21および放電用スイッチSW21は、互いに並列的に接続されて、アンプAの入力端子と出力端子との間に設けられている。また、積分用容量素子C22およびゲイン設定用スイッチSW22は、互いに直列的に接続されて、ゲイン設定用スイッチSW22がアンプAの入力端子側に接続されるようにアンプA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の入力端子は、第n列読出用配線LO,nと接続されている。 The integrating circuit Sn includes an amplifier A 2 , an integrating capacitive element C 21 , an integrating capacitive element C 22 , a discharging switch SW 21 and a gain setting switch SW 22 . Integrating capacitive element C 21 and the discharge switch SW 21 is connected in parallel to each other, and provided between an input terminal of the amplifier A 2 and the output terminal. Moreover, the integrating capacitive element C 22 and the gain setting switch SW 22 is connected in series to each other, the input of the amplifier A 2 so that the gain setting switch SW 22 is connected to the input terminal side of the amplifier A 2 It is provided between the terminal and the output terminal. The input terminal of the amplifier A 2 is connected to the n-th column readout wiring L O, n.

放電用スイッチSW21には、制御部6からリセット用配線Lを経たリセット制御信号Resetが与えられる。リセット制御信号Resetは、N個の積分回路S〜Sそれぞれの放電用スイッチSW21の開閉動作を指示するものである。ゲイン設定用スイッチSW22は、制御部6からゲイン設定用配線Lを経たゲイン設定信号Gainが与えられる。ゲイン設定信号Gainは、N個の積分回路S〜Sそれぞれのゲイン設定用スイッチSW22の開閉動作を指示するものである。 The discharge switch SW 21, the reset control signal Reset passing through the resetting wiring L R given from the control unit 6. The reset control signal Reset instructs the opening / closing operation of the discharge switch SW 21 of each of the N integration circuits S 1 to S N. Gain setting switch SW 22, the gain setting signal Gain is provided passing through the gain setting wiring L G from the controlling section 6. The gain setting signal Gain instructs the opening / closing operation of the gain setting switch SW 22 of each of the N integrating circuits S 1 to S N.

この積分回路Sでは、積分用容量素子C21,C22およびゲイン設定用スイッチSW22は、容量値が可変である帰還容量部を構成している。すなわち、ゲイン設定信号Gainがローレベルであってゲイン設定用スイッチSW22が開いているときには、帰還容量部の容量値は積分用容量素子C21の容量値と等しい。一方、ゲイン設定信号Gainがハイレベルであってゲイン設定用スイッチSW22が閉じているときには、帰還容量部の容量値は、積分用容量素子C21,C22それぞれの容量値の和と等しい。リセット制御信号Resetがハイレベルであるときに、放電用スイッチSW21が閉じて、帰還容量部が放電され、積分回路Sから出力される電圧値が初期化される。一方、リセット制御信号Resetがローレベルであるときに、放電用スイッチSW21が開いて、入力端に入力された電荷が帰還容量部に蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が積分回路Sから出力される。 In the integrating circuit Sn , the integrating capacitive elements C 21 and C 22 and the gain setting switch SW 22 form a feedback capacitive unit having a variable capacitance value. That is, when the gain setting signal Gain is at low level the gain setting switch SW 22 is open, the capacitance value of the feedback capacitance section is equal to the capacitance value of the integrating capacitive element C 21. On the other hand, when the gain setting signal Gain is at a high level and the gain setting switch SW 22 is closed, the capacitance value of the feedback capacitance section is equal to the sum of the capacitance values of the integrating capacitive elements C 21 and C 22 . When the reset control signal Reset is at high level, closes the discharge switch SW 21, the feedback capacitance section is discharged, the voltage output from the integrating circuit S n is initialized. On the other hand, when the reset control signal Reset is at a low level, the discharge switch SW 21 is opened, the charge input to the input terminal is accumulated in the feedback capacitor unit, and the voltage value corresponding to the accumulated charge amount is an integration circuit. is output from the S n.

保持回路Hは、入力用スイッチSW31,出力用スイッチSW32および保持用容量素子Cを含む。保持用容量素子Cの一端は接地されている。保持用容量素子Cの他端は、入力用スイッチSW31を介して積分回路Sの出力端と接続され、出力用スイッチSW32を介して電圧出力用配線Loutと接続されている。入力用スイッチSW31には、制御部6から保持用配線Lを通った保持制御信号Holdが与えられる。保持制御信号Holdは、N個の保持回路H〜Hそれぞれの入力用スイッチSW31の開閉動作を指示するものである。出力用スイッチSW32には、制御部6から第n列選択用配線LH,nを通った第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の出力用スイッチSW32の開閉動作を指示するものである。 The holding circuit H n includes an input switch SW 31 , an output switch SW 32, and a holding capacitive element C 3 . One end of the holding capacitive element C 3 is grounded. The other end of the holding capacitive element C 3 is connected via an input switch SW 31 is connected to the output terminal of the integrating circuit S n, and is connected to the voltage output wiring L out via the output switch SW 32. The input switch SW 31, is given holding control signal Hold passed through the holding wiring L H from the controlling section 6. The holding control signal Hold instructs the opening / closing operation of the input switch SW 31 of each of the N holding circuits H 1 to H N. The output switch SW 32 is supplied with the n-th column selection control signal Hsel (n) from the control unit 6 through the n-th column selection wiring LH , n . N-th column selecting control signal Hsel (n) is for instructing opening and closing operations of the output switch SW 32 of the holding circuit H n.

この保持回路H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SW31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SW32が閉じて、保持用容量素子Cに保持されている電圧値が電圧出力用配線Loutへ出力される。 In the holding circuit H n , when the holding control signal Hold changes from the high level to the low level, the input switch SW 31 changes from the closed state to the opened state, and the voltage value input to the input terminal at that time is held. It is held in the use capacitive element C 3. Further, when the n-th column selection control signal Hsel (n) is at a high level, the output switch SW 32 is closed, and the voltage value held in the holding capacitive element C 3 is supplied to the voltage output wiring L out . Is output.

制御部6は、受光部10における第m行のN個の画素Pm,1〜Pm,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、リセット制御信号Resetにより、N個の積分回路S〜Sそれぞれの放電用スイッチSW21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Pm,1〜Pm,Nそれぞれの読出用スイッチSWを所定期間に亘り閉じるよう指示する。制御部6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〜Hそれぞれの入力用スイッチSW31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6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〜Hそれぞれの出力用スイッチSW32を順次に一定期間だけ閉じるよう指示する。制御部6は、以上のような制御を各行について順次に行う。 When the control unit 6 outputs a voltage value corresponding to the light reception intensity of each of the N pixels P m, 1 to P m, N in the m-th row in the light receiving unit 10, the N integration is performed by the reset control signal Reset. After instructing the discharge switches SW 21 of the circuits S 1 to S N to be closed and then opened, N pixels P m in the m-th row in the light receiving unit 10 are received by the m-th row selection control signal Vsel (m). instructs 1 to P m, the readout switch SW 1 in the N respectively for a predetermined period close as. During the predetermined period, the control unit 6 instructs the input switch SW 31 of each of the N holding circuits H 1 to H N to change from the closed state to the open state by the holding control signal Hold. Then, after the predetermined period, the control unit 6 sequentially sets the output switches SW 32 of each of the N holding circuits H 1 to H N for a certain period in response to the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N). Instruct to close only. The control unit 6 sequentially performs the above control for each row.

このように、制御部6は、受光部10におけるM×N個の画素P1,1〜PM,Nそれぞれの読出用スイッチSW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6は、受光部10におけるM×N個の画素P1,1〜PM,Nそれぞれのフォトダイオード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。 As described above, the control unit 6 controls the opening / closing operation of the readout switch SW 1 of each of the M × N pixels P 1,1 to P M, N in the light receiving unit 10 and the voltage value in the signal readout unit 20. The holding operation and output operation are controlled. As a result, the control unit 6 uses the voltage value corresponding to the amount of charge generated in each of the photodiodes PD of the M × N pixels P 1,1 to P M, N in the light receiving unit 10 as frame data as a signal reading unit. 20 to repeatedly output.

前述したように、本実施形態に係る固体撮像装置1は、CT撮影といった第1撮像モードと、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第2撮像モードとを有する。そして、図5に示したように、第1撮像モードと第2撮像モードでは、受光部10における撮像領域が互いに異なる(第1撮像モードでは図5(a)の領域10a、第2撮像モードでは図5(b)の領域10b)。そこで、制御部6は、第1撮像モードの際には、受光部10におけるM×N個の画素P1,1〜PM,NそれぞれのフォトダイオードPDで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部20から出力させる。また、制御部6は、第2撮像モードの際には、受光部10におけるM×N個の画素P1,1〜PM,Nのうち、撮像領域10bを構成する特定範囲の画素Pm,nそれぞれのフォトダイオードPDで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部20から選択的に出力させる。 As described above, the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment has the first imaging mode such as CT imaging and the second imaging mode such as panoramic imaging and cephalometric imaging. As shown in FIG. 5, in the first imaging mode and the second imaging mode, the imaging areas in the light receiving unit 10 are different from each other (in the first imaging mode, the area 10a in FIG. 5A and in the second imaging mode). FIG. 5B shows a region 10b). Therefore, in the first imaging mode, the control unit 6 determines a voltage corresponding to the amount of charge generated in each of the photodiodes PD of the M × N pixels P 1,1 to P M, N in the light receiving unit 10. The value is output from the signal reading unit 20. In addition, in the second imaging mode, the control unit 6 out of M × N pixels P 1,1 to P M, N in the light receiving unit 10 has a specific range of pixels P m constituting the imaging region 10b. , N selectively output a voltage value corresponding to the amount of charge generated in each photodiode PD from the signal reading unit 20.

また、制御部6は、第2撮像モードの際に、信号読出部20から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを第1撮像モードと比べて小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、信号読出部20における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくする。例えば、CT撮影といった第1撮像モードのとき、画素ピッチは200μmであり、フレームレートは30F/sである。また、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第2撮像モードのとき、画素ピッチは100μmであり、フレームレートは300F/sである。   Further, in the second imaging mode, the control unit 6 makes the readout pixel pitch in the frame data based on the voltage value output from the signal readout unit 20 smaller than that in the first imaging mode, and is output per unit time. The frame rate, which is the number of frame data, is increased, and the gain, which is the ratio of the output voltage value to the input charge amount in the signal reading unit 20, is increased. For example, in the first imaging mode such as CT imaging, the pixel pitch is 200 μm and the frame rate is 30 F / s. In the second imaging mode such as panoramic photography or cephalometric photography, the pixel pitch is 100 μm and the frame rate is 300 F / s.

このように、第1撮像モードのときと比べて第2撮像モードのときには、画素ピッチが小さく、フレームレートが速い。したがって、第1撮像モードのときには、第2撮像モードのときより画素ピッチを大きくするために、ビニング読出しをする必要がある。また、第1撮像モードのときと比べて第2撮像モードのときには、フレームレートが速いので各フレームデータの各画素が受ける光の量は少ない。   Thus, in the second imaging mode, the pixel pitch is small and the frame rate is faster than in the first imaging mode. Therefore, in the first imaging mode, it is necessary to perform binning reading in order to increase the pixel pitch compared to that in the second imaging mode. In addition, since the frame rate is faster in the second imaging mode than in the first imaging mode, the amount of light received by each pixel of each frame data is small.

そこで、制御部6は、信号読出部20における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを、第1撮像モードと第2撮像モードとで異ならせる。すなわち、図17に示されるように各積分回路Sが構成される場合に、制御部6は、ゲイン設定信号Gainによりゲイン設定用スイッチSW22を開閉制御することにより、各積分回路Sの帰還容量部の容量値を適宜設定して、第1撮像モードと第2撮像モードとでゲインを異ならせる。 Therefore, the control unit 6 varies the gain, which is the ratio of the output voltage value to the input charge amount in the signal reading unit 20, between the first imaging mode and the second imaging mode. That is, when each integrating circuit Sn is configured as shown in FIG. 17, the control unit 6 controls the opening and closing of the gain setting switch SW 22 by the gain setting signal Gain, thereby controlling each integrating circuit Sn . The capacitance value of the feedback capacitor unit is set as appropriate, and the gain is made different between the first imaging mode and the second imaging mode.

より具体的には、第1撮像モードのときに、ゲイン設定用スイッチSW22を閉じることにより、帰還容量部の容量値を積分用容量素子C21および積分用容量素子C22の各容量値の和に等しくする。その一方で、第2撮像モードのときに、ゲイン設定用スイッチSW22を開くことにより、帰還容量部の容量値を積分用容量素子C21の容量値に等しくする。このようにすることで、第1撮像モードのときと比べて第2撮像モードのときに、各積分回路Sの帰還容量部の容量値を小さくして、ゲインを大きくする。これにより、或る光量に対する画素データを第1撮像モードと第2撮像モードとで互いに近い値とすることができ、各撮像モードにおいて好適な動作をすることができる。 More specifically, by closing the gain setting switch SW 22 in the first imaging mode, the capacitance value of the feedback capacitance unit is set to the capacitance value of each of the integration capacitance element C 21 and the integration capacitance element C 22. Equal to the sum. On the other hand, by opening the gain setting switch SW 22 in the second imaging mode, the capacitance value of the feedback capacitor unit is made equal to the capacitance value of the integrating capacitive element C 21 . In this way, when in the second imaging mode than when in the first imaging mode, by decreasing the capacitance value of the feedback capacitance section of each integrating circuit S n, to increase the gain. Thereby, pixel data for a certain amount of light can be set to values close to each other in the first imaging mode and the second imaging mode, and a suitable operation can be performed in each imaging mode.

次に、第1実施形態に係る固体撮像装置1の動作について詳細に説明する。本実施形態に係る固体撮像装置1では、制御部6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)、リセット制御信号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、受光部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る。   Next, the operation of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment will be described in detail. In the solid-state imaging device 1 according to the present embodiment, M row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) and N column selection control signals Hsel (1) to Hsel under the control of the control unit 6. (N) Since the reset control signal Reset and the hold control signal Hold each change in level at a predetermined timing, it is possible to capture the image of the light incident on the light receiving unit 10 and obtain frame data.

第1撮像モードのときの固体撮像装置1の動作は以下のとおりである。図18は、第1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。ここでは2行2列のビニング読出しをする第1撮像モードのときの動作について説明する。すなわち、フレームデータにおける読出し画素ピッチを画素のピッチの2倍とする。各積分回路Sにおいて、ゲイン設定用スイッチSW22が閉じていて、帰還容量部の容量値が大きい値に設定され、ゲインが小さい値に設定される。 The operation of the solid-state imaging device 1 in the first imaging mode is as follows. FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment. Here, the operation in the first imaging mode in which binning readout of 2 rows and 2 columns is performed will be described. That is, the readout pixel pitch in the frame data is set to twice the pixel pitch. In each integrating circuit Sn , the gain setting switch SW 22 is closed, the capacitance value of the feedback capacitance unit is set to a large value, and the gain is set to a small value.

この図には、上から順に、(a)N個の積分回路S〜Sそれぞれの放電用スイッチSW21の開閉動作を指示するリセット制御信号Reset、(b)受光部10における第1行および第2行の画素P1,1〜P1,N,P2,1〜P2,Nそれぞれの読出用スイッチSWの開閉動作を指示する第1行選択制御信号Vsel(1)および第2行選択制御信号Vsel(2)、(c)受光部10における第3行および第4行の画素P3,1〜P3,N,P4,1〜P4,Nそれぞれの読出用スイッチSWの開閉動作を指示する第3行選択制御信号Vsel(3)および第4行選択制御信号Vsel(4)、ならびに、(d)N個の保持回路H〜Hそれぞれの入力用スイッチSW31の開閉動作を指示する保持制御信号Holdが示されている。 This figure shows, in order from the top, (a) N-number of the integrating circuit S 1 to S N reset control signal for instructing opening and closing operations of the respective discharging switches SW 21 Reset, (b) the first row in the photodetecting section 10 and the second row of the pixel P 1,1 ~P 1, N, P 2,1 ~P 2, the first row selection control signal Vsel instructing N each opening and closing operation of the readout switch SW 1 (1) and the 2-row selection control signals Vsel (2), (c) Read-out switches for the pixels P 3,1 to P 3, N , P 4,1 to P 4, N in the third and fourth rows in the light receiving unit 10 The third row selection control signal Vsel (3) and the fourth row selection control signal Vsel (4) for instructing the opening / closing operation of the SW 1 , and (d) an input switch for each of the N holding circuits H 1 to H N holding control for instructing opening and closing operations of the SW 31 No. Hold is shown.

また、この図には、更に続いて順に、(e)保持回路Hの出力用スイッチSW32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の出力用スイッチSW32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の出力用スイッチSW32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の出力用スイッチSW32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の出力用スイッチSW32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。 Further, in this figure, (e) the first column selection control signal Hsel (1) instructing the opening / closing operation of the output switch SW 32 of the holding circuit H 1 and (f) the holding circuit H 2 in order. second column selection control signal Hsel for instructing opening and closing operations of the output switch SW 32 (2), (g ) the third column selection control signal Hsel for instructing opening and closing operations of the output switch SW 32 of the holding circuit H 3 (3 ), (h) the n-th column selection control signal Hsel for instructing opening and closing operations of the output switch SW 32 of the holding circuit H n (n), and, (i) opening and closing operation of the output switch SW 32 of the holding circuit H n An Nth column selection control signal Hsel (N) is indicated.

第1行および第2行の2N個の画素P1,1〜P1,N,P2,1〜P2,Nそれぞれのフォトダイオード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t10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)、リセット制御信号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。 The readout of the charges generated in the photodiode PD of each of the 2N pixels P 1,1 to P 1, N , P 2,1 to P 2, N in the first row and the second row and accumulated in the junction capacitance portion is as follows: This is done as follows. Before the time t 10, M row selecting control signals Vsel (1) ~Vsel (M) , N pieces of column selection control signal Hsel (1) ~Hsel (N) , the reset control signal Reset, and the holding control signal Hold Each is at a low level.

時刻t10から時刻t11までの期間、制御部6からリセット用配線Lに出力されるリセット制御信号Resetがハイレベルとなり、これにより、N個の積分回路S〜Sそれぞれにおいて、放電用スイッチSW21が閉じて、積分用容量素子C21,C22が放電される。また、時刻t11より後の時刻t12から時刻t15までの期間、制御部6から第1行選択用配線LV,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P1,1〜P1,Nそれぞれの読出用スイッチSWが閉じる。また、この同じ期間(t12〜t15)に、制御部6から第2行選択用配線LV,2に出力される第2行選択制御信号Vsel(2)がハイレベルとなって、これにより、受光部10における第2行のN個の画素P2,1〜P2,Nそれぞれの読出用スイッチSWが閉じる。 Period from the time t 10 to the time t 11, the reset control signal Reset to be output to the reset wiring L R from the controlling section 6 becomes the high level, thereby, in the N integrating circuits S 1 to S N, respectively, the discharge The switch SW 21 is closed, and the integrating capacitive elements C 21 and C 22 are discharged. Further, during a period from the time t 12 after the time t 11 to time t 15, the first row selecting control output from the control unit 6 to the first row selecting wiring L V, 1 signal Vsel (1) a high level Accordingly, the readout switch SW 1 of each of the N pixels P 1,1 to P 1, N in the first row in the light receiving unit 10 is closed. Further, in the same period (t 12 ~t 15), the second row selection control signal Vsel (2) becomes the high level output from the control section 6 to the second row selecting wiring L V, 2, which , the second row of N pixels P 2,1 to P in the photodetecting section 10 2, N the readout switch SW 1 in each of closed.

この期間(t12〜t15)内において、時刻t13から時刻t14までの期間、制御部6から保持用配線L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〜Hそれぞれにおいて入力用スイッチSW31が閉じる。 Within this period (t 12 to t 15 ), during the period from time t 13 to time t 14 , the holding control signal Hold that is output from the control unit 6 to the holding wiring L H becomes high level. In each of the holding circuits H 1 to H N , the input switch SW 31 is closed.

期間(t12〜t15)内では、第1行および第2行の各画素P1,n,P2,nの読出用スイッチSWが閉じており、各積分回路Sの放電用スイッチSW21が開いている。したがって、それまでに画素P1,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P1,nの読出用スイッチSWおよび第n列読出用配線LO,nを通って、積分回路Sの積分用容量素子C21,C22に転送されて蓄積される。また、同時に、それまでに画素P2,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も、その画素P2,nの読出用スイッチSWおよび第n列読出用配線LO,nを通って、積分回路Sの積分用容量素子C21,C22に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Sの積分用容量素子C21,C22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の出力端から出力される。 Period in (t 12 ~t 15) in the first row and the pixels P 1, n of the second row, P 2, n the readout switch SW 1 is closed, the switch discharge of each integrating circuit S n SW 21 is open. Therefore, the charges generated up to now in the photodiode PD of the pixel P 1, n and accumulated in the junction capacitance portion are the readout switch SW 1 and the n-th column readout wiring L O of the pixel P 1, n. , through n, it is stored after being transferred to the integrating capacitive element C 21, C 22 of the integrating circuit S n. At the same time, the charge is also the pixel P 2, n readout switch SW 1 in and the n-th column readout wiring of which was generated in the photodiode PD of the pixel P 2, n and accumulated in the junction capacitance portion until then L O, through n, is stored after being transferred to the integrating capacitive element C 21, C 22 of the integrating circuit S n. Then, a voltage value corresponding to the amount of charges accumulated in the integrating capacitive element C 21, C 22 of each integrating circuit S n is output from the output terminal of the integrating circuit S n.

その期間(t12〜t15)内の時刻t14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〜Hそれぞれにおいて、入力用スイッチSW31が閉状態から開状態に転じ、そのときに積分回路Sの出力端から出力されて保持回路Hの入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Cに保持される。 At time t 14 in the period (t 12 ~t 15) inside, by holding control signal Hold switches from high level to low level, in the N holding circuits H 1 to H N, the input switch SW 31 switches from a closed state to an open state, a voltage value being input to the input terminal of the holding circuit H n are output from the output terminal of the integrating circuit S n at that time is held in the holding capacitive element C 3.

そして、期間(t12〜t15)の後に、制御部6から列選択用配線LH,1〜LH,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〜Hそれぞれの出力用スイッチSW32が順次に一定期間だけ閉じて、各保持回路Hの保持用容量素子Cに保持されている電圧値は出力用スイッチSW32を経て電圧出力用配線Loutへ順次に出力される。この電圧出力用配線Loutへ出力される電圧値Voutは、第1行および第2行の2N個の画素P1,1〜P1,N,P2,1〜P2,NそれぞれのフォトダイオードPDにおける受光強度を列方向に加算した値を表すものである。 After the period (t 12 to t 15 ), the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the control unit 6 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N are sequentially supplied. The output switch SW 32 of each of the N holding circuits H 1 to H N is sequentially closed for a fixed period and held in the holding capacitor element C 3 of each holding circuit H n. The voltage values thus output are sequentially output to the voltage output wiring L out through the output switch SW 32 . Voltage value V out to be output to the voltage output wiring L out, the pixel P 1, 1 to P 1 of the 2N first and second rows, N, P 2,1 to P 2, N of each It represents a value obtained by adding the received light intensity in the photodiode PD in the column direction.

N個の保持回路H〜Hそれぞれから順次に出力された電圧値はA/D変換部30に入力されて、その入力電圧値に応じたデジタル値に変換される。そして、A/D変換部30から出力されたN個のデジタル値のうち、第1列および第2列それぞれに対応するデジタル値が加算され、第3列および第4列それぞれに対応するデジタル値が加算され、その後も2個ずつのデジタル値が加算されていく。 The voltage value sequentially output from each of the N holding circuits H 1 to H N is input to the A / D conversion unit 30 and converted into a digital value corresponding to the input voltage value. Then, among the N digital values output from the A / D converter 30, the digital values corresponding to the first column and the second column are added, and the digital values corresponding to the third column and the fourth column, respectively. Are added, and then two digital values are added.

続いて、第3行および第4行の2N個の画素P3,1〜P3,N,P4,1〜P4,Nそれぞれのフォトダイオード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。 Subsequently, the charges generated in the photodiode PD of each of the 2N pixels P 3,1 to P 3, N , P 4,1 to P 4, N in the third row and the fourth row and accumulated in the junction capacitance portion Is read as follows.

前述した動作において列選択制御信号Hsel(1)がハイレベルとなる時刻t20から、列選択制御信号Hsel(N)が一度ハイレベルになってからローレベルとなる時刻より後の時刻t21までの期間、制御部6からリセット用配線Lに出力されるリセット制御信号Resetがハイレベルとなり、これにより、N個の積分回路S〜Sそれぞれにおいて、放電用スイッチSW21が閉じて、積分用容量素子C21,C22が放電される。また、時刻t21より後の時刻t22から時刻t25までの期間、制御部6から第3行選択用配線LV,3に出力される第3行選択制御信号Vsel(3)がハイレベルとなり、これにより、受光部10における第3行のN個の画素P3,1〜P3,Nそれぞれの読出用スイッチSWが閉じる。また、この同じ期間(t22〜t25)に、制御部6から第4行選択用配線LV,4に出力される第4行選択制御信号Vsel(4)がハイレベルとなって、これにより、受光部10における第4行のN個の画素P4,1〜P4,Nそれぞれの読出用スイッチSWが閉じる。 From time t 20 when the column selection control signal Hsel (1) becomes high level in the above-described operation, to time t 21 after the time when the column selection control signal Hsel (N) once becomes high level and then becomes low level. period, the reset control signal reset to be output to the reset wiring L R from the controlling section 6 becomes the high level, thereby, in the N integrating circuits S 1 to S N, respectively, closes the discharge switch SW 21, The integrating capacitive elements C 21 and C 22 are discharged. Further, the period from the time t 22 after the time t 21 to time t 25, the third row selection control signal Vsel (3) a high level output from the control section 6 to the third row selecting wiring L V, 3 As a result, the readout switch SW 1 of each of the N pixels P 3,1 to P 3, N in the third row in the light receiving unit 10 is closed. Further, in the same period (t 22 ~t 25), the fourth row selection control signal Vsel (4) becomes the high level output from the control section 6 to the fourth row selecting wiring L V, 4, which As a result, the readout switch SW 1 of each of the N pixels P 4,1 to P 4, N in the fourth row in the light receiving unit 10 is closed.

この期間(t22〜t25)内において、時刻t23から時刻t24までの期間、制御部6から保持用配線L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〜Hそれぞれにおいて入力用スイッチSW31が閉じる。 Within this period (t 22 to t 25 ), during the period from time t 23 to time t 24 , the holding control signal Hold that is output from the control unit 6 to the holding wiring L H becomes high level. In each of the holding circuits H 1 to H N , the input switch SW 31 is closed.

そして、期間(t22〜t25)の後に、制御部6から列選択用配線LH,1〜LH,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〜Hそれぞれの出力用スイッチSW32が順次に一定期間だけ閉じる。以上のようにして、第3行および第4行の2N個の画素P3,1〜P3,N,P4,1〜P4,NそれぞれのフォトダイオードPDにおける受光強度を列方向に加算した値を表す電圧値Voutが電圧出力用配線Loutへ出力される。 After the period (t 22 to t 25 ), the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the control unit 6 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N are sequentially supplied. The output switch SW 32 of each of the N holding circuits H 1 to H N is sequentially closed for a certain period. As described above, the received light intensity in the photodiode PD of each of the 2N pixels P 3,1 to P 3, N , P 4,1 to P 4, N in the third row and the fourth row is added in the column direction. A voltage value Vout representing the measured value is output to the voltage output wiring Lout .

N個の保持回路H〜Hそれぞれから順次に出力された電圧値はA/D変換部30に入力されて、その入力電圧値に応じたデジタル値に変換される。そして、A/D変換部30から出力されたN個のデジタル値のうち、第1列および第2列それぞれに対応するデジタル値が加算され、第3列および第4列それぞれに対応するデジタル値が加算され、その後も2個ずつのデジタル値が加算されていく。 The voltage value sequentially output from each of the N holding circuits H 1 to H N is input to the A / D conversion unit 30 and converted into a digital value corresponding to the input voltage value. Then, among the N digital values output from the A / D converter 30, the digital values corresponding to the first column and the second column are added, and the digital values corresponding to the third column and the fourth column, respectively. Are added, and then two digital values are added.

第1撮像モードのときには、以上のような第1行および第2行についての動作、これに続く第3行および第4行についての動作に続いて、以降、第5行から第M行まで同様の動作が行われて、1回の撮像で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行から第M行までの範囲で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が受光した光像の2次元強度分布を表す電圧値Voutが電圧出力用配線Loutへ出力されて、繰り返してフレームデータが得られる。また、このとき得られるフレームデータにおける読出し画素ピッチは画素のピッチの2倍となっている。 In the first imaging mode, following the operations for the first row and the second row as described above, the operations for the third row and the fourth row, and the subsequent operations from the fifth row to the Mth row. Thus, frame data representing an image obtained by one imaging is obtained. When the operation for the Mth row is completed, the same operation is performed again in the range from the first row to the Mth row, and frame data representing the next image is obtained. As described above, by repeating the same operation at a constant period, the voltage value Vout representing the two-dimensional intensity distribution of the light image received by the light receiving unit 10 is output to the voltage output wiring Lout , and the frame data is repeatedly generated. Is obtained. The readout pixel pitch in the frame data obtained at this time is twice the pixel pitch.

一方、第2撮像モードのときの固体撮像装置1の動作は以下のとおりである。図19は、第1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。この第2撮像モードではビニング読出しをしない。すなわち、フレームデータにおける読出し画素ピッチを画素のピッチと等しくする。各積分回路Sにおいて、ゲイン設定用スイッチSW22が開いていて、帰還容量部の容量値が小さい値に設定され、ゲインが大きい値に設定される。 On the other hand, the operation of the solid-state imaging device 1 in the second imaging mode is as follows. FIG. 19 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment. In this second imaging mode, binning readout is not performed. That is, the readout pixel pitch in the frame data is made equal to the pixel pitch. In each integrating circuit Sn , the gain setting switch SW 22 is open, the capacitance value of the feedback capacitance unit is set to a small value, and the gain is set to a large value.

図19は、受光部10における第1行および第2行それぞれについての動作を示す。この図には、上から順に、(a)リセット制御信号Reset、(b)第1行選択制御信号Vsel(1)、(c)第2行選択制御信号Vsel(2)、(d)保持制御信号Hold、(e)第1列選択制御信号Hsel(1)、(f)第2列選択制御信号Hsel(2)、(g)第3列選択制御信号Hsel(3)、(h)第4列選択制御信号Hsel(4)、(i)第5列選択制御信号Hsel(5)、および(j)第6列選択制御信号Hsel(6)が示されている。   FIG. 19 shows operations for the first row and the second row in the light receiving unit 10. In this figure, in order from the top, (a) reset control signal Reset, (b) first row selection control signal Vsel (1), (c) second row selection control signal Vsel (2), (d) holding control. Signal Hold, (e) first column selection control signal Hsel (1), (f) second column selection control signal Hsel (2), (g) third column selection control signal Hsel (3), (h) fourth Column selection control signal Hsel (4), (i) fifth column selection control signal Hsel (5), and (j) sixth column selection control signal Hsel (6) are shown.

第1行のN個の画素P1,1〜P1,Nそれぞれのフォトダイオード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t10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)、リセット制御信号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。 Reading of charges generated in the photodiode PD of each of the N pixels P 1,1 to P 1, N in the first row and accumulated in the junction capacitance portion is performed as follows. Before the time t 10, M row selecting control signals Vsel (1) ~Vsel (M) , N pieces of column selection control signal Hsel (1) ~Hsel (N) , the reset control signal Reset, and the holding control signal Hold Each is at a low level.

時刻t10から時刻t11までの期間、制御部6からリセット用配線Lに出力されるリセット制御信号Resetがハイレベルとなり、これにより、N個の積分回路S〜Sそれぞれにおいて、放電用スイッチSW21が閉じて、積分用容量素子C21が放電される。また、時刻t11より後の時刻t12から時刻t15までの期間、制御部6から第1行選択用配線LV,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P1,1〜P1,Nそれぞれの読出用スイッチSWが閉じる。 Period from the time t 10 to the time t 11, the reset control signal Reset to be output to the reset wiring L R from the controlling section 6 becomes the high level, thereby, in the N integrating circuits S 1 to S N, respectively, the discharge use the switch SW 21 closes, the integrating capacitive element C 21 is discharged. Further, during a period from the time t 12 after the time t 11 to time t 15, the first row selecting control output from the control unit 6 to the first row selecting wiring L V, 1 signal Vsel (1) a high level Accordingly, the readout switch SW 1 of each of the N pixels P 1,1 to P 1, N in the first row in the light receiving unit 10 is closed.

この期間(t12〜t15)内において、時刻t13から時刻t14までの期間、制御部6から保持用配線L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〜Hそれぞれにおいて入力用スイッチSW31が閉じる。 Within this period (t 12 to t 15 ), during the period from time t 13 to time t 14 , the holding control signal Hold that is output from the control unit 6 to the holding wiring L H becomes high level. In each of the holding circuits H 1 to H N , the input switch SW 31 is closed.

期間(t12〜t15)内では、第1行の各画素P1,nの読出用スイッチSWが閉じており、各積分回路Sの放電用スイッチSW21が開いているので、それまでに各画素P1,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P1,nの読出用スイッチSWおよび第n列読出用配線LO,nを通って、積分回路Sの積分用容量素子C21に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Sの積分用容量素子C21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の出力端から出力される。 In the period (t 12 ~t 15), the readout switch SW 1 in each pixel P 1, n of the first row is closed, the discharge switch SW 21 of each integrating circuit S n is open, it The charges generated in the photodiode PD of each pixel P 1, n and accumulated in the junction capacitor until then are read switch SW 1 and n-th column readout wiring L O, n of the pixel P 1 , n. through and accumulated are transferred to the integrating capacitive element C 21 of the integrating circuit S n. Then, a voltage value corresponding to the amount of charges accumulated in the integrating capacitive element C 21 of each integrating circuit S n is output from the output terminal of the integrating circuit S n.

その期間(t12〜t15)内の時刻t14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〜Hそれぞれにおいて、入力用スイッチSW31が閉状態から開状態に転じ、そのときに積分回路Sの出力端から出力されて保持回路Hの入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Cに保持される。 At time t 14 in the period (t 12 ~t 15) inside, by holding control signal Hold switches from high level to low level, in the N holding circuits H 1 to H N, the input switch SW 31 switches from a closed state to an open state, a voltage value being input to the input terminal of the holding circuit H n are output from the output terminal of the integrating circuit S n at that time is held in the holding capacitive element C 3.

そして、期間(t12〜t15)の後、制御部6から列選択用配線LH,1〜LH,Nに出力される列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)のうち、最初の連続するN列(本実施形態ではN=4)に相当する列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)が順次に一定期間だけハイレベルとなる。これにより、最初の連続するN列の保持回路H〜HN1それぞれの出力用スイッチSW32が順次に一定期間だけ閉じて、各保持回路Hの保持用容量素子Cに保持されている電圧値は出力用スイッチSW32を経て電圧出力用配線Loutへ順次に出力される。この電圧出力用配線Loutへ出力される電圧値Voutは、第1行のN個の画素P1,1〜P1,N1それぞれのフォトダイオードPDにおける受光強度を表すものである。 Of the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the control unit 6 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N after the period (t 12 to t 15 ), Column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N 1 ) corresponding to the first consecutive N 1 columns (N 1 = 4 in this embodiment) are sequentially set to a high level for a certain period. As a result, the output switches SW 32 of the first successive N 1 columns of the holding circuits H 1 to H N1 are sequentially closed for a certain period and held in the holding capacitive element C 3 of each holding circuit H n. The output voltage value is sequentially output to the voltage output wiring L out through the output switch SW 32 . Voltage value V out to be output to the voltage output wiring L out is representative of the received light intensity in the first row of the N 1 pixels P 1, 1 to P 1, N1 respective photodiodes PD.

続いて、第2行のN個の画素P2,1〜P2,Nそれぞれのフォトダイオード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。 Subsequently, reading of the second row of N pixels P 2,1 to P 2, N charges generated in the photodiodes PD accumulated in the junction capacitance portion is performed as follows.

前述した動作において列選択制御信号Hsel(1)がハイレベルとなる時刻t20から、列選択制御信号Hsel(N)が一度ハイレベルになってからローレベルとなる時刻より後の時刻t21までの期間、制御部6からリセット用配線Lに出力されるリセット制御信号Resetがハイレベルとなり、これにより、N個の積分回路S〜Sそれぞれにおいて、放電用スイッチSW21が閉じて、積分用容量素子C21が放電される。また、時刻t21より後の時刻t22から時刻t25までの期間、制御部6から第2行選択用配線LV,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P2,1〜P2,Nそれぞれの読出用スイッチSWが閉じる。 In time t 21 after the time when the column selection control signal Hsel (N 1 ) once becomes high level after the time t 20 when the column selection control signal Hsel (1) becomes high level in the above-described operation. period up, reset control signal reset to be output to the reset wiring L R from the controlling section 6 becomes the high level, thereby, in the N integrating circuits S 1 to S N, respectively, the discharge switch SW 21 closes integrating capacitive element C 21 is discharged. Further, the period from the time t 22 after the time t 21 to time t 25, the second row selection control signal Vsel (2) a high level output from the control section 6 to the second row selecting wiring L V, 2 next, thereby, the second row of N pixels P 2,1 to P in the photodetecting section 10 2, N the readout switch SW 1 in each of closed.

この期間(t22〜t25)内において、時刻t23から時刻t24までの期間、制御部6から保持用配線L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〜Hそれぞれにおいて入力用スイッチSW31が閉じる。
そして、期間(t22〜t25)の後、制御部6から列選択用配線LH,1〜LH,Nに出力される列選択制御信号Hsel(1)〜Hsel(N)のうち、連続するN列であってその位置が第1行の当該N列から一定列数(本実施形態では2列)分だけシフトされた列に相当する列選択制御信号Hsel(3)〜Hsel(N+2)が、順次に一定期間だけハイレベルとなる。これにより、N個の保持回路H〜HN1+2それぞれの出力用スイッチSW32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P2,3〜P2,N1+2それぞれのフォトダイオードPDにおける受光強度を表す電圧値Voutが電圧出力用配線Loutへ出力される。
Within this period (t 22 to t 25 ), during the period from time t 23 to time t 24 , the holding control signal Hold that is output from the control unit 6 to the holding wiring L H becomes high level. In each of the holding circuits H 1 to H N , the input switch SW 31 is closed.
Of the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the control unit 6 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N after the period (t 22 to t 25 ), Column selection control signals Hsel (3) to Hsel corresponding to the consecutive N 1 columns whose positions are shifted from the N 1 column of the first row by a fixed number of columns (2 columns in this embodiment). (N 1 +2) sequentially becomes a high level only for a certain period. Thus, N 1 pieces of holding circuit H 3 ~H N1 + 2 respective output switch SW 32 is sequentially for a predetermined period close. As described above, the voltage value V out indicating the received light intensity in the second row of the N 1 pixels P 2,3 to P 2, N1 + 2 each photodiode PD is output to the voltage output wiring L out.

第2撮像モードのときには、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、電圧値出力対象である連続するN列の位置が各行毎に一定列数ずつシフトしながら同様の動作が行われて、1回の撮像で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行から第M行までの範囲で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が受光した光像の2次元強度分布を表す電圧値Voutが電圧出力用配線Loutへ出力されて、繰り返してフレームデータが得られる。 In the second imaging mode, following the operations for the first row and the second row as described above, the positions of consecutive N 1 columns that are voltage value output targets from the third row to the M-th row thereafter. The same operation is performed while shifting a certain number of columns for each row, and frame data representing an image obtained by one imaging is obtained. When the operation for the Mth row is completed, the same operation is performed again in the range from the first row to the Mth row, and frame data representing the next image is obtained. As described above, by repeating the same operation at a constant period, the voltage value Vout representing the two-dimensional intensity distribution of the light image received by the light receiving unit 10 is output to the voltage output wiring Lout , and the frame data is repeatedly generated. Is obtained.

ところで、本実施形態においては、画素データを高速に読み出す為に、信号読出部20およびA/D変換部30を複数の組に分割し、それぞれの組から画素データを並行して出力させる構成としてもよい。   By the way, in this embodiment, in order to read out pixel data at high speed, the signal reading unit 20 and the A / D conversion unit 30 are divided into a plurality of sets, and pixel data is output from each set in parallel. Also good.

例えば、図20に示されるように、N個の積分回路S〜SおよびN個の保持回路H〜Hを4組に分けて、積分回路S〜Sおよび保持回路H〜Hからなる信号読出部21を第1組とし、積分回路Si+1〜Sおよび保持回路Hi+1〜Hからなる信号読出部22を第2組とし、積分回路Sj+1〜Sおよび保持回路Hj+1〜Hからなる信号読出部23を第3組とし、また、積分回路Sk+1〜Sおよび保持回路Hk+1〜Hからなる信号読出部24を第4組とする。ここで、「1<i<j<k<N」である。そして、信号読出部21の保持回路H〜Hそれぞれから順次に出力される電圧値をA/D変換部31によりデジタル値に変換し、信号読出部22の保持回路Hi+1〜Hそれぞれから順次に出力される電圧値をA/D変換部32によりデジタル値に変換し、信号読出部23の保持回路Hj+1〜Hそれぞれから順次に出力される電圧値をA/D変換部33によりデジタル値に変換し、また、信号読出部24の保持回路Hk+1〜Hそれぞれから順次に出力される電圧値をA/D変換部34によりデジタル値に変換する。また、4つのA/D変換部31〜34それぞれにおけるA/D変換処理を並列的に行う。このようにすることで、画素データを更に高速に読み出すことができる。 For example, as shown in FIG. 20, N integrating circuits S 1 to S N and N holding circuits H 1 to H N are divided into four sets, and integrating circuits S 1 to S i and holding circuit H 1 are divided. ˜H i is a first set, the signal reading unit 22 consisting of integrating circuits S i + 1 to S j and holding circuits H i + 1 to H j is a second set, and integrating circuits S j + 1 to S k and The signal reading unit 23 including the holding circuits H j + 1 to H k is a third group, and the signal reading unit 24 including the integrating circuits S k + 1 to SN and the holding circuits H k + 1 to H N is a fourth group. Here, “1 <i <j <k <N”. The voltage values sequentially output from the holding circuits H 1 to H i of the signal reading unit 21 are converted into digital values by the A / D conversion unit 31, and the holding circuits H i + 1 to H j of the signal reading unit 22 are respectively converted. Are sequentially converted into digital values by the A / D converter 32, and voltage values sequentially output from the holding circuits H j + 1 to H k of the signal reading unit 23 are converted into A / D converters 33. Are converted into digital values, and voltage values sequentially output from the holding circuits H k + 1 to H N of the signal reading unit 24 are converted into digital values by the A / D conversion unit 34. In addition, A / D conversion processing in each of the four A / D conversion units 31 to 34 is performed in parallel. In this way, pixel data can be read out at a higher speed.

また、例えば、2行2列のビニング読出しをすることを考慮すると、N個の保持回路H〜Hのうち奇数列に対応する保持回路を第1組とし、偶数列に対応する保持回路を第2組として、これら第1組および第2組それぞれに対して個別にA/D変換部を設けて、これら2つのA/D変換部を並列動作させるのも好ましい。この場合、奇数列に対応する保持回路と、これの隣の偶数列に対応する保持回路とから、同時に電圧値が出力され、これら2つの電圧値が同時にA/D変換処理されてデジタル値とされる。そして、ビニング処理される際には、これら2つのデジタル値が加算される。このようにすることでも、画素データを高速に読み出すことができる。 For example, in consideration of binning reading of 2 rows and 2 columns, a holding circuit corresponding to an odd number column among N holding circuits H 1 to H N is set as a first set, and a holding circuit corresponding to an even number column It is also preferable that an A / D converter is provided for each of the first and second sets, and the two A / D converters are operated in parallel. In this case, a voltage value is simultaneously output from the holding circuit corresponding to the odd-numbered column and the holding circuit corresponding to the adjacent even-numbered column, and these two voltage values are simultaneously subjected to A / D conversion processing to obtain a digital value. Is done. When the binning process is performed, these two digital values are added. In this way, pixel data can be read out at high speed.

なお、走査シフトレジスタ40による列方向の走査処理に関しては、上記のような分割はできない。列方向の走査処理では、最初の画素から最終の画素まで順次に走査する必要があるからである。したがって、固体撮像装置1において列数Nを行数Mより多くすることにより、信号読出部を上述のように分割することによる読み出しの高速化といった効果をより顕著に得ることができる。   Note that the above-described division cannot be performed for the scanning process in the column direction by the scanning shift register 40. This is because in the scanning process in the column direction, it is necessary to sequentially scan from the first pixel to the last pixel. Therefore, by increasing the number of columns N to the number of rows M in the solid-state imaging device 1, the effect of speeding up the reading by dividing the signal reading unit as described above can be obtained more remarkably.

本発明による医療用X線撮像システムは、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では第2撮像モードにおける撮像領域として、受光部の行方向および列方向の双方に対して傾斜し、且つ固体撮像装置の移動方向と交差する方向を長手方向とする撮像領域を例示したが、第2撮像モードにおける撮像領域はこれ以外の領域であってもよく、或いは受光部の全面を撮像領域として使用してもよい。また、第1撮像モードに関しても、上記実施形態のように受光部の全面を撮像領域とする形態に限られるものではなく、必要に応じて受光部における任意の領域を撮像領域としてもよい。   The medical X-ray imaging system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, in the above embodiment, the imaging region in the second imaging mode is an imaging region that is inclined with respect to both the row direction and the column direction of the light receiving unit and has a direction that intersects the moving direction of the solid-state imaging device as the longitudinal direction. Although illustrated, the imaging area in the second imaging mode may be an area other than this, or the entire surface of the light receiving unit may be used as the imaging area. Further, the first imaging mode is not limited to the mode in which the entire surface of the light receiving unit is used as the imaging region as in the above embodiment, and an arbitrary region in the light receiving unit may be used as the imaging region as necessary.

1…固体撮像装置、3…半導体基板、4…シンチレータ、5…X線遮蔽部、6…制御部、10,110,130…受光部、10a,10b…撮像領域、11…受光面、20,120,140…信号読出部、30,31〜34…A/D変換部、40…走査シフトレジスタ、41…読出シフトレジスタ、100…X線撮像システム、104…旋回アーム、106…X線発生装置、108…回転制御部、A…被写体、A…アンプ、C21,C22…積分用容量素子、C…保持用容量素子、H〜H…保持回路、L…ゲイン設定用配線、L…保持用配線、LH,n…第n列選択用配線、LO,n…第n列読出用配線、Lout…電圧出力用配線、L…リセット用配線、LV,m〜第m行選択用配線、P,Pm,n…画素、Reset…リセット制御信号、S〜S…積分回路、SW…読出用スイッチ、SW21…放電用スイッチ、SW22…ゲイン設定用スイッチ、SW31…入力用スイッチ、SW32…出力用スイッチ、W…シリコンウェハ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid-state imaging device, 3 ... Semiconductor substrate, 4 ... Scintillator, 5 ... X-ray shielding part, 6 ... Control part 10, 110, 130 ... Light receiving part, 10a, 10b ... Imaging area, 11 ... Light receiving surface, 20, DESCRIPTION OF SYMBOLS 120,140 ... Signal reading part, 30,31-34 ... A / D conversion part, 40 ... Scanning shift register, 41 ... Reading shift register, 100 ... X-ray imaging system, 104 ... Swivel arm, 106 ... X-ray generator , 108 ... rotation controller, A ... subject, A 2 ... amplifier, C 21, C 22 ... integrating capacitive element, C 3 ... holding capacitive element, H 1 to H N ... holding circuit, for L G ... gain setting Wiring, L H ... holding wiring, L H, n ... n-th column selection wiring, L O, n ... n-th column reading wiring, L out ... voltage output wiring, L R ... reset wiring, L V , M to m-th row selection wiring, P, P m, n ... Reset, reset control signal, S 1 to S N ... integration circuit, SW 1 ... read switch, SW 21 ... discharge switch, SW 22 ... gain setting switch, SW 31 ... input switch, SW 32 ... output Switch, W ... silicon wafer.

Claims (8)

被検者の周囲を移動しつつX線像を撮像する固体撮像装置を備える医療用X線撮像システムであって、
前記固体撮像装置が、
フォトダイオードを各々含むM×N個(M及びNは2以上の整数)の画素がM行N列に2次元配列されて成る矩形状の受光面を有する受光部と、
各列毎に配設され、対応する列の前記画素に含まれる前記フォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたN本の読出用配線と、
前記読出用配線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、
各画素の前記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、各画素の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させる制御部と、
入射したX線に応じてシンチレーション光を発生して前記X線像を光像へと変換し、該光像を前記受光部へ出力するシンチレータと
を有し、
前記固体撮像装置の移動方向に対し前記受光部の行方向および列方向の双方が傾斜しており、
前記受光部における行数Mが列数Nより小さく、前記受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、該長方形の対角線に沿った方向が前記固体撮像装置の移動方向と交差し、
前記制御部が、前記M×N個の画素のうち所定の方向を長手方向とする撮像領域を構成する前記画素から選択的に電圧値が読み出されるように前記信号読出部の出力動作を制御し、
前記所定の方向が、前記受光部の行方向および列方向の双方に対して傾斜し、且つ前記固体撮像装置の移動方向と交差する、ことを特徴とする医療用X線撮像システム。
A medical X-ray imaging system including a solid-state imaging device that captures an X-ray image while moving around a subject,
The solid-state imaging device is
A light receiving unit having a rectangular light receiving surface in which M × N pixels (M and N are integers of 2 or more) each including a photodiode are two-dimensionally arranged in M rows and N columns;
N readout wirings arranged for each column and connected via the readout switch to the photodiodes included in the pixels of the corresponding column;
A signal reading unit that holds a voltage value corresponding to the amount of charge input through the read wiring and sequentially outputs the held voltage value;
In addition to controlling the opening / closing operation of the readout switch of each pixel, the output operation of the voltage value in the signal readout unit is controlled, and the voltage value corresponding to the amount of charge generated in the photodiode of each pixel is set to the signal. A control unit for outputting from the reading unit;
A scintillator that generates scintillation light according to incident X-rays, converts the X-ray image into an optical image, and outputs the optical image to the light receiving unit;
Both the row direction and the column direction of the light receiving unit are inclined with respect to the moving direction of the solid-state imaging device,
The number M of rows in the light receiving section is smaller than the number N of columns, the shape of the light receiving surface is a rectangular shape whose longitudinal direction is the row direction, and the direction along the diagonal of the rectangle intersects the moving direction of the solid-state imaging device. And
The control unit controls an output operation of the signal reading unit so that a voltage value is selectively read from the pixels constituting an imaging region having a predetermined direction as a longitudinal direction among the M × N pixels. ,
The medical X-ray imaging system , wherein the predetermined direction is inclined with respect to both a row direction and a column direction of the light receiving unit and intersects a moving direction of the solid-state imaging device .
被検者の周囲を移動しつつX線像を撮像する固体撮像装置を備える医療用X線撮像システムであって、
前記固体撮像装置が、
フォトダイオードを各々含むM×N個(M及びNは2以上の整数)の画素がM行N列に2次元配列されて成る矩形状の受光面を有する受光部と、
各列毎に配設され、対応する列の前記画素に含まれる前記フォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたN本の読出用配線と、
前記読出用配線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、
各画素の前記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、各画素の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させる制御部と、
入射したX線に応じてシンチレーション光を発生して前記X線像を光像へと変換し、該光像を前記受光部へ出力するシンチレータと
を有し、
前記固体撮像装置の移動方向に対し前記受光部の行方向および列方向の双方が傾斜しており、
前記受光部における行数Mが列数Nより小さく、前記受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、該長方形の対角線に沿った方向が前記固体撮像装置の移動方向と交差し、
前記画素の電圧値が前記信号読出部から読み出され、データとして格納された後、
所定の方向を長手方向とする撮像領域を構成する前記画素に対応する前記データが選択的に用いられて画像が構成され、
前記所定の方向が、前記受光部の行方向および列方向の双方に対して傾斜し、且つ前記固体撮像装置の移動方向と交差する、ことを特徴とする医療用X線撮像システム。
A medical X-ray imaging system including a solid-state imaging device that captures an X-ray image while moving around a subject,
The solid-state imaging device is
A light receiving unit having a rectangular light receiving surface in which M × N pixels (M and N are integers of 2 or more) each including a photodiode are two-dimensionally arranged in M rows and N columns;
N readout wirings arranged for each column and connected via the readout switch to the photodiodes included in the pixels of the corresponding column;
A signal reading unit that holds a voltage value corresponding to the amount of charge input through the read wiring and sequentially outputs the held voltage value;
In addition to controlling the opening / closing operation of the readout switch of each pixel, the output operation of the voltage value in the signal readout unit is controlled, and the voltage value corresponding to the amount of charge generated in the photodiode of each pixel is set to the signal. A control unit for outputting from the reading unit;
A scintillator that generates scintillation light in accordance with incident X-rays, converts the X-ray image into an optical image, and outputs the optical image to the light receiving unit;
Have
Both the row direction and the column direction of the light receiving unit are inclined with respect to the moving direction of the solid-state imaging device,
The number M of rows in the light receiving unit is smaller than the number N of columns, and the shape of the light receiving surface is a rectangular shape whose longitudinal direction is the row direction. And
After the voltage value of the pixel is read from the signal reading unit and stored as data,
An image is constructed by selectively using the data corresponding to the pixels constituting the imaging region having a predetermined direction as a longitudinal direction,
The medical X-ray imaging system , wherein the predetermined direction is inclined with respect to both a row direction and a column direction of the light receiving unit and intersects a moving direction of the solid-state imaging device .
前記所定の方向が前記固体撮像装置の移動方向に対して直交する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の医療用X線撮像システム。 Medical X-ray imaging system according to claim 1 or 2, wherein the predetermined direction is perpendicular to the moving direction of the solid-state imaging device, it is characterized. 前記撮像領域が前記受光部の前記対角線上の領域である、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の医療用X線撮像システム。 The medical X-ray imaging system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the imaging region is a region on the diagonal line of the light receiving unit. 前記制御部が、前記信号読出部の出力動作を制御する際に、前記受光部のN列それぞれに対応して保持された電圧値のうち、連続するN列(N<N)に対応して保持された電圧値を前記信号読出部から出力させ、且つ、前記受光部における該N列の位置を、一又は複数の行に対応する電圧値を読み出す度に一定列数ずつシフトさせる、ことを特徴とする請求項に記載の医療用X線撮像システム。 When the control unit controls the output operation of the signal reading unit, among the voltage values held corresponding to the N columns of the light receiving unit, it corresponds to consecutive N 1 columns (N 1 <N). the voltage value held by the output from the signal readout section, and the position of the N 1 columns in the light receiving portion, is shifted by a predetermined number of columns each time of reading a voltage value corresponding to one or more rows The medical X-ray imaging system according to claim 1 . 前記所定の方向における前記撮像領域の長さが15cm以上である、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の医療用X線撮像システム。 The medical X-ray imaging system according to any one of claims 1 to 5 , wherein a length of the imaging region in the predetermined direction is 15 cm or more. 前記固体撮像装置が、前記受光部の周囲に形成された画素と、該画素を覆うX線遮蔽部とを更に有し、前記受光部となる領域が前記X線遮蔽部の矩形状の開口によって規定されており、
前記開口の各辺が前記移動方向に対して傾斜している、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の医療用X線撮像システム。
The solid-state imaging device further includes a pixel formed around the light receiving unit and an X-ray shielding unit that covers the pixel, and a region serving as the light receiving unit is formed by a rectangular opening of the X-ray shielding unit. Is defined,
The medical X-ray imaging system according to any one of claims 1 to 6 , wherein each side of the opening is inclined with respect to the moving direction.
前記信号読出部が、前記N本の読出用配線を経て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するN個の積分回路を有しており、
各読出用配線を経て入力される前記電荷の量に応じて各積分回路のゲインを変更可能である、ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の医療用X線撮像システム。
The signal readout unit has N integration circuits for accumulating charges inputted through the N readout wirings and outputting a voltage value corresponding to the amount of the accumulated charges;
The medical X-ray imaging according to any one of claims 1 to 7 , wherein a gain of each integration circuit can be changed in accordance with the amount of the electric charge input through each readout wiring. system.
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