TWI442906B - Solid state camera device - Google Patents

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Description

固態攝像裝置
本發明係關於產生與射入之X光像相應之圖像資料之固態攝像裝置。
於X光攝影技術中，近年來廣泛利用使用固態攝像元件之X光攝像系統來取代X光感光底片。該類X光攝像系統未若X光感光底片需要顯影，可即時地確認X光圖像等，便利性高，於資料保存性或處理容易性方面亦具有優勢點。例如於牙科診斷之X光攝影，在所謂全口、顱、CT之各種攝像模式中，此類X光攝像系統日益普及。作為一例，於專利文獻1所揭示之牙科用X光攝像裝置係藉由包含CCD方式之X光檢測元件，拍攝從X光源輸出並穿透被照體之X光。
而且，作為用於此類X光攝像系統之固態攝像裝置，利用CMOS技術之裝置係為人所知，其中，被動畫素感測器(PPS：Passive Pixel Sensor)方式尤其為人所知。PPS方式之固態攝像裝置包含像素陣列，其係包含發生與射入光強度相應的量之電荷的光二極體之PPS型像素，進行二維排列成M列N行；將在各像素與光射入相應而於光二極體發生的電荷，於積分電路轉換為電壓值，並進一步將該電壓值轉換為數位值而輸出。
一般而言，各行之M個像素各自之輸出端係經由對應於該行而設置之讀出用布線，與對應於該行而設置之積分電路之輸入端連接。然後，於各像素之光二極體發生的電荷係從第1列至第M列，依次於每列通過對應於該行之讀出用布線而輸入於積分電路，從該積分電路，與電荷量相應的電壓值從第1行至第N行依次輸入於類比/數位轉換器。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2004-208754號公報
於上述X光攝像系統，其中對固態攝像裝置之像素陣列所要求的大小係依其攝像用途而為各式各樣，例如牙科診斷之X光攝影係於顱攝影中，要求像素陣列之長度方向的寬度為22cm以上之長條形固態攝像裝置。若要求此類長條形固態攝像裝置，依用於該固態攝像裝置之生產的半導體晶圓之直徑，會有難以於單一基板上製作該固態攝像裝置之情況。此類情況下，於長條方向排列短於對固態攝像裝置所要求的尺寸之2片基板，配合各自之像素陣列而作為1個固態攝像裝置使用(所謂拼接)，藉此可符合要求尺寸。
然而，由於在製造上難以消除基板之端部、與在該基板上所製作的像素陣列之端部之間之隙縫，因此排列2片基板而使用之情況下，於該等像素陣列彼此之交界部分(接縫)，產生未拍攝X光像之區域(死區)。依攝像用途，會有對此類死區之位置有限制的情況。例如於牙科之顱攝影中，在令固態攝像裝置之長條方向與上下方向(鉛直方向)一致之狀態下，一面使得固態攝像裝置移動於橫方向(水平方向)一面進行攝像，但由於在X光像之中心附近存在顎關節，因此若於被拼接之像素陣列全體的中心附近存在死區，則唯恐欠缺診斷上重要部分之圖像資料。因此，於此類情況下，必須藉由令2片基板之像素陣列各自的長條方向之寬度互異，使得死區之位置從中心附近偏離。
於此，將構成上述PPS方式之固態攝像裝置之2片基板並排配置於各自之像素陣列之列方向的情況下，若各基板之像素陣列之長條方向之寬度互異，各基板之像素陣列之行數會互異而產生以下問題。亦即，於PPS方式之固態攝像裝置，於各像素之光二極體所發生的電荷係於各行逐一轉換為電壓值，並進一步轉換為數位值，但若從2片基板並進地輸出該數位值，到輸出所有行之數位值所需要的時間係於各基板不同，從行數多之基板將數位值輸出結束為止之期間，行數少之基板不得不為等待狀態，一訊框之攝像所需要的時間變長。
本發明係為了解決上述問題點而完成，其目的係於包含使形成於2片基板上之各像素陣列拼接(tiling)於列方向之構成之固態攝像裝置，縮短一訊框之攝像所需要的時間。
關於本發明之固態攝像裝置之特徵為：其係產生與射入之X光像相應之圖像資料者，且包含：第1基板，其包含有第1像素陣列，該第1像素陣列係將分別包含光二極體之M×NA個(M及NA為2以上之整數)像素進行二維排列成M列NA行而成；第2基板，其包含有第2像素陣列，該第2像素陣列係將分別包含光二極體之M×NB個(NB為小於NA之2以上之整數)像素進行二維排列成M列NB行而成且其第1行沿著第1像素陣列之第NA行配置；(NA+NB)條讀出用布線，其係於第1及第2像素陣列之各行逐一配設，經由讀出用開關而與對應行之像素所含之光二極體連接；信號輸出部，其係保持與經讀出用布線而輸入之電荷的量相應之電壓值，藉由一或複數個類比/數位轉換器將該保持之電壓值轉換為數位值而輸出；及閃爍器，其係與射入之X光相應而發生閃爍光，而將X光像轉換為光像，將該光像輸出至第1及第2像素陣列；包含第1像素陣列之第1行之一或複數連續行及包含第2像素陣列之第NB行之一或複數連續行係成為從射入X光受到遮蔽之無感區域；信號輸出部係將與從第1像素陣列之第1行至第n行(2≦n<NA)之各行對應之數位值，從第1行開始至第n行為止或者從第n行開始至第1行為止依次輸出，並且與該輸出並行，將與從第1像素陣列之第(n+1)行經第NA行及第2像素陣列之第1行而至第NB行之各行對應之數位值，以與第1像素陣列之第1行至第n行相反之順序依次輸出。
於關於本發明之固態攝像裝置，其中包含有第1像素陣列之第1基板、與包含有行數少於第1像素陣列之第2像素陣列之第2基板，係拼接成第1像素陣列之第NA行與第2像素陣列之第1行互相順沿。亦即，該固態攝像裝置包含有從第1像素陣列之第1行加上第NA行，從第2像素陣列之第1行加上第NB(<NA)行之(NA+NB)行之像素陣列。
然後，信號輸出部係於將數位值輸出至資料匯流排等時，並進地輸出以下數位值，即對應於第1像素陣列之第n行以前之各行(亦即從第1行至第n行)之數位值，與對應於第(n+1)行以後之各行及第2像素陣列之第1行至第NB行(亦即從第1像素陣列之第(n+1)行，經第NA行及第2像素陣列之第1行而至第NB行)之數位值。如此，藉由以行數多之第1像素陣列之第1行與第NA行之間之行(第n行)作為界線分割輸出動作，並進地令數位值輸出，可使得被分割之一方區域之行數與另一方區域之行數互為相同或接近之行數。因此，若依據關於本發明之固態攝像裝置，與例如從第1像素陣列之第1行至第NA行令數位值輸出，與此並進地從第2像素陣列之第1行至第NB行令數位值輸出之方式相比較，可使得輸出動作之等待時間接近零，可有效地縮短一訊框之攝像所需要的時間。
而且，於關於本發明之固態攝像裝置，包含第1像素陣列之第1行之一或複數連續行、及包含第2像素陣列之第NB行之一或複數連續行，係成為從射入X光受到遮蔽之無感區域。於產生與射入之X光像相應之圖像資料之固態攝像裝置，為了從X光保護配置於像素陣列旁之移位暫存器等之電路部分，大多藉由X光遮蔽構件覆蓋像素陣列周圍。然後，若X光遮蔽部分蓋到像素陣列之一部分，於像素陣列會產生上述無感區域。從信號輸出部所輸出之數位值中，與該無感區域所含之像素對應之數位值係成為與X光像無關之無效資料。
此類情況下，若將以第n行作為界線分割之一方區域之數位值之輸出次序、與另一方區域之數位值之輸出次序設為相同順序，則產生如下不便。亦即，從信號輸出部所輸出之數位值係經由資料匯流排等而送往其他電子電路(CPU等)，此時，於一方區域，最初輸出相當於無感區域之數位值(無效資料)，於另一方區域，最後輸出無效資料。如此，若數位值之輸出順序之無效資料之位置在各區域不同，則成為以其他電子電路進行即時處理時之障礙。
為了一併解決此類問題，在關於本發明之固態攝像裝置，以第n行作為界線分割之一方區域之數位值之輸出次序與另一方區域之數位值之輸出次序，係互為逆向次序。亦即，信號輸出部係將對應於從第1像素陣列之第1行至第n行之各行之數位值，從第1行開始至第n行為止，或者從第n行開始至第1行為止依次輸出，並且將對應於從第1像素陣列之第(n+1)行，經第NA行及第2像素陣列之第1行而至第NB行之各行之數位值，以與第1像素陣列之第1行至第n行相反的順序依次輸出。藉由信號輸出部以此類順序將數位值輸出至資料匯流排等，可令數位值之輸出順序之無效資料之位置在各區域互相一致，能以其他電子電路容易地進行即時處理。
 發明之效果
若依據本發明，可於包含形成於2片基板上之各像素陣列被拼接於列方向之構成之固態攝像裝置，縮短一訊框之攝像所需要的時間。
以下，參考附圖而詳細說明用以實施本發明之型態。再者，於圖式之說明中，於同一要素附上同一符號，並省略重複說明。
圖1係表示包含關於本發明之一實施型態之固態攝像裝置1之醫療用X光攝像系統100之構成之圖。本實施型態之X光攝像系統100主要包含牙科醫療中之所謂全口攝影、顱攝影、CT攝影之攝像模式，其拍攝被檢者之顎部的X光像。X光攝像系統100包含固體攝像裝置1及X光發生裝置106，藉由固體攝像裝置1，拍攝從X光發生裝置106輸出並穿透被照體A(亦即被檢者之顎部)之X光。
X光發生裝置106係朝向被照體A發生X光。從X光發生裝置106發生的X光之照野係藉由一次狹縫板106b控制。於X光發生裝置106內建有X光管，藉由調整該X光管之管電壓、管電流及通電時間等條件，來控制對被照體A之X光照射量。而且，X光發生裝置106係藉由一次狹縫板106b之開口範圍受到控制，可於某攝像模式時，以特定擴開角輸出X光，於別的攝像模式，以窄於該特定擴開角之擴開角輸出X光。
固體攝像裝置1係包含有二維排列之複數個像素之CMOS型固體攝像裝置，將通過被照體A之X光像轉換為電性之圖像資料D。於固體攝像裝置1前方，設置有限制X光射入區域之二次狹縫板107。
X光攝像系統100進一步包含迴旋臂104。迴旋臂104係使X光發生裝置106與固體攝像裝置1互為相對向而保持，於CT攝影或全口攝影時，使該等迴旋於被照體A之四周。而且，設置有滑動機構113，其係於顱攝影或線性斷層攝影時，用以令固體攝像裝置1及X光發生裝置106對於被照體A進行直線變位。迴旋臂104係藉由構成旋轉台之臂馬達109驅動，其旋轉角度係藉由角度感測器112檢測。而且，臂馬達109係搭載於XY台114之可動部，於水平面內任意調整旋轉中心。
從固體攝像裝置1輸出之圖像資料D係一旦從CPU(中央處理裝置)121取入後，儲存於訊框記憶體122。從儲存於訊框記憶體122之圖像資料，藉由特定運算處理再生沿著任意斷層面之斷層圖像或全口圖像、顱圖像等。再生之該等圖像輸出至視訊記憶體124，藉由DA轉換器125轉換為類比信號後，藉由CRT(陰極射線管)等圖像顯示部126顯示，以供做各種診斷。
於CPU 121連接有信號處理所必要之工作記憶體123，進一步連接有包含面板開關或X光照射開關等之操作面板119。而且，CPU 121分別連接於驅動臂馬達109之馬達驅動電路111、控制一次狹縫板106b及二次狹縫板107之開口範圍之狹縫控制電路115及116、以及控制X光發生裝置106之X光控制電路118，進一步輸出用以驅動固體攝像裝置1之時鐘信號。X光控制電路118係根據藉由固體攝像裝置1所拍攝到之信號，回授控制對被照體之X光照射量。
圖2係表示從被照體A(被檢者之頭部)上方觀看之固態攝像裝置1及X光發生裝置106對於被照體A進行直線變位之狀況之圖。顱攝影時，固態攝像裝置1及X光發生裝置106係一面藉由滑動機構113，維持於夾著被照體A之兩側互為相對向之狀態，同時於同一方向(圖中之箭頭B)進行直線移動，同時於被照體A照射X光，連續進行通過被照體A之X光像之攝像。
圖3及圖4係表示本實施型態之固體攝像裝置1之構成之圖。圖3係固體攝像裝置1之俯視圖。圖4(a)係沿著圖3之IVa-IVa線之固體攝像裝置1之側剖面圖，圖4(b)係沿著圖3之IVb-IVb線之固體攝像裝置1之側剖面圖。再者，於圖3及圖4，為了容易理解而一併表示有XYZ正交座標系統。
如圖3及圖4(a)所示，固態攝像裝置1包含半導體基板3A(第1基板)及半導體基板3B(第2基板)，藉由該2片半導體基板3A、3B構成1個攝像區域。對固態攝像裝置1之像素區域所要求的大小係依其攝像用途而為各式各樣，牙科診斷之X光攝影係於顱攝影中，要求像素區域之長度方向的寬度為22cm以上之長條形裝置。因此，如本實施型態，於長條方向排列短於對固態攝像裝置1所要求的尺寸之2片半導體基板3A、3B，配合各自之像素陣列10A、10B而作為1個攝像區域使用(所謂拼接)，藉此可符合要求尺寸。再者，如此排列2片半導體基板3A、3B而使用之情況下，於該等像素陣列之交界部分(接縫)，產生未拍攝X光像之區域(死區C)。此係因為在製造上，難以消除半導體基板3A及3B各自之端部、與在該等半導體基板3A、3B上所製作的像素陣列10A、10B各自之端部之隙縫。
固態攝像裝置1包含：分別於半導體基板3A之主面製入之像素陣列10A(第1像素陣列)及掃描移位暫存器30A；及分別於半導體基板3B之主面製入之像素陣列10B(第2像素陣列)及掃描移位暫存器30B。而且，固態攝像裝置1進一步包含信號輸出部20，該信號輸出部20包含：複數個信號讀出部21A~21H，其係於半導體基板3A之主面製入；複數個信號讀出部21I~21L，其係於半導體基板3B之主面製入；複數個類比/數位(A/D)轉換器22A~22L，其係對應於各信號讀出部21A~21L；及複數個FIFO(First-In-First-Out：先進先出)資料緩衝器23A~23L，其係對應於各A/D轉換器22A~22L。
而且，固體攝像裝置1包含：平板狀之基材2、閃爍器4A、4B及X光遮蔽構件5。上述半導體基板3A、3B黏貼於基材2，閃爍器4A及4B係各自配置於半導體基板3A及半導體基板3B上。閃爍器4A及4B係與射入之X光相應而發生閃爍光，將X光像轉換為光像，並將該光像輸出至像素陣列10A及10B。閃爍器4A、4B係各自設置為覆蓋像素陣列10A、10B，或者藉由蒸鍍而各自設置於像素陣列10A、10B上。X光遮蔽構件5係由X光之穿透率極低的鉛等材料所組成。X光遮蔽構件5係覆蓋半導體基板3A、3B之周緣部，特別是配置有掃描移位暫存器30A、30B及信號讀出部21A~21L之區域，防止X光對掃描移位暫存器30A、30B以及信號讀出部21A~21L射入。
像素陣列10A係藉由M×NA個像素P(參考圖4(a)、(b))進行二維排列成M列NA行而構成。而且，像素陣列10B係藉由M×NB個像素P進行二維排列成M列NB行而構成。再者，於圖3，行方向係與X軸方向一致，列方向係與Y軸方向一致。M、NA、NB各自為2以上之整數，符合NA>NB。而且，像素陣列10A、10B之列方向的像素P之數目(NA+NB)宜多於行方向的像素P之數目M。該情況下，由像素陣列10A及10B所組成之攝像區域係呈現以列方向(Y軸方向)作為長邊方向，以行方向(X軸方向)作為短邊方向之長方形狀。各像素P係以例如100μm之間距排列，且為PPS方式而包含有共通的構成。
於此，於圖3中，像素陣列10A所含之NA行中，位於最左端的行(亦即Y座標最小的行)設為第1行，位於相反側之右端的行設為第NA行。而且，於同圖中，像素陣列10B所含之NB行中，位於最左端的行(亦即Y座標最小的行)設為第1行，位於相反側之右端的行設為第NA行。此情況下，於本實施型態，以像素陣列10B之第1行與像素陣列10A之第NA行互相順沿之方式，配置像素陣列10A及10B。
而且，包含像素陣列10A之第1行之一或複數連續行係由X光遮蔽構件5所覆蓋，成為從射入X光受到遮蔽之無感區域。亦即，由於光未射入於該等行，不發生電荷，因此無助於攝像。同樣地，包含像素陣列10B之第NB行之一或複數連續行亦由X光遮蔽構件5所覆蓋，成為無感區域。因此，於像素陣列10A、10B，藉由X光遮蔽構件5所覆蓋之該等像素行除外之其他像素行，構成攝像用之有效區域。換言之，固態攝像裝置1之有效攝像區域係由X光遮蔽構件5之開口5a所規定。
信號輸出部20係保持與從各像素P輸出之電荷的量相應之電壓值，將該保持之電壓值轉換為數位值而輸出至資料匯流排DB。複數個信號讀出部21A~21H係就1個信號讀出部，對應於像素陣列10A之二以上之像素行而設置，保持與從對應像素行之各像素P輸出之電荷的量相應之電壓值，將該電壓值分別輸出至對應之A/D轉換器22A~22H。同樣地，複數個信號讀出部21I~21L係就1個信號讀出部，對應於像素陣列10B之二以上之像素行而設置，保持與從對應像素行之各像素P輸出之電荷的量相應之電壓值，將該電壓值分別輸出至對應之A/D轉換器22I~22L。此時，掃描移位暫存器30A及30B係控制各像素P，使得積存於各像素P之電荷於每列依次輸出至信號讀出部21A~21L。
複數個A/D轉換器22A~22L係輸入從對應之信號讀出部21A~21L所輸出之電壓值，對於該輸入之電壓值(類比值)施行A/D轉換處理，產生與該輸入電壓值相應之數位值。複數個A/D轉換器22A~22L係將產生之數位值，輸出至對應於該A/D轉換器22A~22L之FIFO資料緩衝器23A~23L。
複數個FIFO資料緩衝器23A~23L係在分別對應於像素陣列10A所含之NA行、及像素陣列10B所含之NB行之所有數位值湊齊後，將該數位值輸出至資料匯流排DB。此時，FIFO資料緩衝器23A~23L係將對應於從像素陣列10A之第1行至第n行(2≦n<NA)之各行之數位值(儲存於較圖3之交界線E配置於更左側之6個FIFO資料緩衝器23A~23F之數位值)，依次輸出至資料匯流排DB。然後，於該輸出動作並進，FIFO資料緩衝器23G~23L係將對應於從像素陣列10A之第(n+1)行，經第NA行及像素陣列10B之第1行而至第NB行之各行之數位值(儲存於較圖3之交界線E配置於更右側之6個FIFO資料緩衝器23G~23L之數位值)，依次輸出至資料匯流排DB。亦即，從控制資料匯流排DB之CPU等處理裝置觀看之情況下，較交界線E配置於更左側之6個FIFO資料緩衝器23A~23F作為1個輸出埠而構成，較交界線E配置於更右側之6個FIFO資料緩衝器23G~23L作為別的輸出埠而構成。
接下來，針對關於本實施型態之固態攝像裝置1之詳細構成來說明。圖5係表示固態攝像裝置1之內部構成之圖，其代表表示對應於複數個信號讀出部21A~21L中之1個信號讀出部之像素陣列10A(10B)之部分(像素區塊)。像素陣列10A(10B)之該像素區塊係像素P1,i ~PM,k 進行二維排列成M列(k-i+1)行而成。像素Pm,j 位於第m列第j行。於此，i、k為1以上之整數，符合1≦i<k≦NA(或NB)。而且，m為1以上、M以下之各整數，j為i以上、k以下之各整數。第m列之第(k-i+1)個像素Pm,i ~Pm,k 分別係藉由第m列選擇用布線LV,m 而與掃描移位暫存器30A(或30B)連接。再者，於圖5，掃描移位暫存器30A及30B包含於控制部6。第j行之M個像素P1,j ~PM,j 各自之輸出端係藉由第j行讀出用布線LO,j 而與信號讀出部21A~21L之積分電路Sj 連接。
信號讀出部21A~21L之各個包含(k-i+1)個積分電路Si ~Sk 及(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 。各積分電路Sj 包含有共通的構成。而且，各保持電路Hj 包含有共通的構成。各積分電路Sj 包含有與讀出用布線LO,j 連接之輸入端，積存輸入於該輸入端之電荷，從輸出端，將與其積存電荷量相應之電壓值輸出至保持電路Hj 。(k-i+1)個積分電路Si ~Sk 分別係藉由重設用布線LR 而與控制部6連接，而且藉由增益設定用布線LG 而與控制部6連接。各保持電路Hj 包含有與積分電路Sj 之輸出端連接之輸入端，保持輸入於該輸入端之電壓值，從輸出端，將其保持之電壓值輸出至電壓輸出用布線Lout 。(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 分別係藉由保持用布線LH 而與控制部6連接。而且，各保持電路Hj 係藉由第j行選擇用布線LH,j 而與控制部6之讀出移位暫存器31A(或31B)連接。
A/D轉換器22A~22L係輸入分別從(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 輸出至電壓輸出用布線Lout 之電壓值，對於該輸入之電壓值(類比值)進行A/D轉換處理，將與該輸入電壓值相應之數位值分別輸出至FIFO資料緩衝器23A~23L。
控制部6之掃描移位暫存器30A(30B)係將第m列選擇控制信號Vsel(m)，輸出至第m列選擇用布線LV,m ，並將該第m列選擇控制信號Vsel(m)分別給予第m列之(k-i+1)個像素Pm,i ~Pm,k 。M個列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)依次成為顯著值。而且，控制部6之讀出移位暫存器31A(31B)係將第j行選擇控制信號Hsel(j)輸出至第j行選擇用布線LH,j ，並將該第j行選擇控制信號Hsel(j)給予保持電路Hj 。(k-i+1)個行選擇控制信號Hsel(i)~Hsel(k)亦依次成為顯著值。
而且，控制部6係將重設控制信號Reset輸出至重設用布線LR ，將該重設控制信號Reset分別給予(k-i+1)個積分電路Si ~Sk 。控制部6係將增益設定信號Gain輸出至增益設定用布線LG ，分別將該增益設定信號Gain給予(k-i+1)個積分電路Si ~Sk 。控制部6係將保持控制信號Hold輸出至保持用布線LH ，將該保持控制信號Hold分別給予(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 。進一步而言，雖未圖示，但控制部6亦控制A/D轉換器22A~22L之A/D轉換處理。
圖6係固體攝像裝置1之上述像素區塊所含之像素Pm,j 、積分電路Sj 及保持電路Hj 各自之電路圖。於此，代表像素P1,i ~PM,k 而表示像素Pm,j 之電路圖，代表(k-i+1)個積分電路Si ~Sk 而表示積分電路Sj 之電路圖，而且代表(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 而表示保持電路Hj 之電路圖。亦即，表示與第m列第j行之像素Pm,j 及第j行讀出用布線LO,j 相關連之電路部分。
像素Pm,j 包含光二極體PD及讀出用開關SW1 。光二極體PD之陽極端子接地，光二極體PD之陰極端子係經由讀出用開關SW1 而與第j行讀出用布線LO,j 連接。光二極體PD係發生與射入光強度相應的量之電荷，將該發生之電荷積存於接合電容部。讀出用開關SW1 係從控制部6，被給予通過第m列選擇用布線LV,m 之第m列選擇控制信號Vsel(m)。第m列選擇控制信號Vsel(m)係指示像素陣列10A之第m列之NA個像素Pm,1 ~Pm,NA 及像素陣列10B之第m列之NB個像素Pm,1 ~Pm,NB 各自之讀出用開關SW1 之開閉動作。
於該像素Pm,j ，第m列選擇控制信號Vsel(m)為低位準時，讀出用開關SW1 打開，於光二極體PD發生之電荷係未輸出至第j行讀出用布線LO,j 而積存於接合電容部。另一方面，於第m列選擇控制信號Vsel(m)為高位準時，讀出用開關SW1 關閉，迄今於光二極體PD發生並積存於接合電容部之電荷，係經讀出用開關SW1 而輸出至第j行讀出用布線LO,j 。
第j行讀出用布線LO,j 係與像素陣列10A(或10B)之第j行之M個像素P1,j ~PM,j 各自之讀出用開關SW1 連接。第j行讀出用布線LO,j 係將M個像素P1,j ~PM,j 中之任一像素之光二極體PD所發生之電荷，經由該像素之讀出用開關SW1 讀出並傳輸至積分電路Sj 。
積分電路Sj 包含放大器A2 、積分用電容元件C21 、積分用電容元件C22 、放電用開關SW21 及增益設定用開關SW22 。積分用電容元件C21 及放電用開關SW21 係相互並聯地連接，並設置於放大器A2 之輸入端子與輸出端子之間。而且，積分用電容元件C22 及增益設定用開關SW22 係相互串聯地連接，並以增益設定用開關SW22 連接於放大器A2 之輸入端子側之方式，設置於放大器A2 之輸入端子與輸出端子之間。放大器A2 之輸入端子係與第j行讀出用布線LO,j 連接。
於放電用開關SW21 ，從控制部6給予經重設用布線LR 之重設控制信號Reset。重設控制信號Reset係指示對應於像素陣列10A之NA個積分電路S1 ~SNA 及對應於像素陣列10B之NB個積分電路S1 ~SNB 各自之放電用開關SW21 之開閉動作。增益設定用開關SW22 係從控制部6，被給予經過增益設定用布線LG 之增益設定信號Gain。增益設定信號Gain係指示對應於像素陣列10A之NA個積分電路S1 ~SNA 及對應於像素陣列10B之NB個積分電路S1 ~SNB 各自之增益設定用開關SW22 之開閉動作。
於此積分電路Sj ，積分用電容元件C21 、C22 及增益設定用開關SW22 係構成電容值可變之回授電容部。亦即，於增益設定信號Gain為低位準、增益設定用開關SW22 開啟時，回授電容部之電容值與積分用電容元件C21 之電容值相等。另一方面，於增益設定信號Gain為高位準、增益設定用開關SW22 關閉時，回授電容部之電容值與積分用電容元件C21 、C22 各自之電容值的和相等。於重設控制信號Reset為高位準時，放電用開關SW21 關閉，回授電容部放電，從積分電路Sj 輸出之電壓值被初始化。另一方面，於重設控制信號Reset為低位準時，放電用開關SW21 開啟，輸入於輸入端之電荷積存於回授電容部，從積分電路Sj 輸出與其積存電荷量相應之電壓值。
保持電路Hj 包含輸入用開關SW31 、輸出用開關SW32 及保持用電容元件C3 。保持用電容元件C3 之一端接地。保持用電容元件C3 之另一端係經由輸入用開關SW31 而與積分電路Sj 之輸出端連接，並經由輸出用開關SW32 而與電壓輸出用布線Lout 連接。於輸入用開關SW31 ，從控制部6給予通過保持用布線LH 之保持控制信號Hold。保持控制信號Hold係指示對應於像素陣列10A之NA個保持電路H1 ~HNA 及對應於像素陣列10B之NB個保持電路H1 ~HNB 各自之輸入用開關SW31 之開閉動作之信號。於輸出用開關SW32 ，從控制部6給予通過第j行選擇用布線LH,j 之第j行選擇控制信號Hsel(j)。第j行選擇控制信號Hsel(j)係指示保持電路Hj 之輸出用開關SW32 之開閉動作之信號。
於該保持電路Hj ，若保持控制信號Hold從高位準轉為低位準，輸入用開關SW31 從閉狀態轉為開狀態，當時輸入於輸入端之電壓值保持於保持用電容元件C3 。而且，於第j行選擇控制信號Hsel(j)為高位準時，輸出用開關SW32 關閉，保持於保持用電容元件C3 之電壓值輸出至電壓輸出用布線Lout 。
控制部6係於輸出與像素陣列10A(或10B)之第m列之(k-i+1)個像素Pm,i ~Pm,k 分別之受光強度相應之電壓值時，藉由重設控制信號Reset，指示一旦關閉(k-i+1)個積分電路Si ~Sk 各自之放電用開關SW21 後再打開之後，藉由第m列選擇控制信號Vsel(m)，指示歷經特定期間關閉像素陣列10A(或10B)之第m列之(k-i+1)個像素Pm,i ~Pm,k 各自之讀出用開關SW1 。控制部6係於該特定期間，藉由保持控制信號Hold，指示將(k-i+1)個保持電路H1 ~HN 各自之輸入用開關SW31 從閉狀態轉為開狀態。然後，控制部6係於該特定期間後，藉由行選擇控制信號Hsel(i)~Hsel(k)，指示依次將(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 各自之輸出用開關SW32 僅關閉一定期間。控制部6係針對各列依次進行如以上的控制。
如此，控制部6係控制像素陣列10A(或10B)之各像素區塊所含之像素P1,i ~PM,k 各自之讀出用開關SW1 的開閉動作，並且控制信號讀出部21A~21L之電壓值之保持動作及輸出動作。藉此，控制部6係令與M×(k-i+1)個像素P1,i ~PM,k 各自之光二極體PD所發生之電荷的量相應之電壓值，於各訊框逐一從信號讀出部21A~21L重複輸出。
接著，詳細說明關於固態攝像裝置1之動作。於固態攝像裝置1，於藉由控制部6所進行之控制下，M個列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)、(NA+NB)個行選擇控制信號Hsel(1)~Hsel(NA)及Hsel(1)~Hsel(NB)、重設控制信號Reset以及保持控制信號Hold分別於特定時序進行位準變化，藉此可拍攝射入於像素陣列10A及10B的光之像，獲得訊框資料。再者，於以下說明中，增益設定用開關SW22 關閉。
圖7係說明像素陣列10A之第1行~第n行(較圖3所示之交界線E更左側之像素陣列)所含之像素區塊之動作，及對應於該像素區塊之信號輸出部20之動作之時序圖。於此圖中，從上依序表示有：(a)指示積分電路Si ~Sk 各自之放電用開關SW21 之開閉動作之重設控制信號Reset；(b)指示該像素區塊之第1列之像素P1,i ~P1,k 各自之讀出用開關SW1 之開閉動作之第1列選擇控制信號Vsel(1)；(c)指示該像素區塊之第2列之像素P2,i ~P2,k 各自之讀出用開關SW1 之開閉動作之第2列選擇控制信號Vsel(2)；以及(d)指示保持電路Hi ~Hk 各自之輸入用開關SW31 之開閉動作之保持控制信號Hold。
而且，於此圖中進一步接下來依序表示有：(e)指示保持電路Hi 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第i行選擇控制信號Hsel(i)；(f)指示保持電路Hj 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第j行選擇控制信號Hsel(j)；(g)指示保持電路Hk-2 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第(k-2)行選擇控制信號Hsel(k-2)；(h)指示保持電路Hk-1 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第(k-1)行選擇控制信號Hsel(k-1)；及(i)指示保持電路Hk 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第k行選擇控制信號Hsel(k)。
於第1列之(k-i+1)個像素P1,1 ~P1,k 各自之光二極體PD發生並積存於接合電容部之電荷的讀出係如以下進行。於時刻t10 前，M個列選擇控制信號Vsel(1)~Vsel(M)、(k-i+1)個行選擇控制信號Hsel(i)~Hsel(k)、重設控制信號Reset及保持控制信號Hold分別設為低位準。
從時刻t10 至時刻t11 之期間，從控制部6輸出至重設用布線LR 之重設控制信號Reset成為高位準，藉此，分別於(k-i+1)個積分電路Si ~Sk ，放電用開關SW21 關閉，積分用電容元件C21 、C22 放電。而且，較時刻t11 更晚的時刻t12 至時刻t15 之期間，從控制部6輸出至第1列選擇用布線LV,1 之第1列選擇控制信號Vsel(1)成為高位準，藉此，該像素區塊之第1列之(k-i+1)個像素P1,i ~P1,k 各自之讀出用開關SW1 關閉。
於該期間(t12 ~t15 )內，從時刻t13 至時刻t14 之期間，從控制部6輸出至保持用布線LH 之保持控制信號Hold成為高位準，藉此，分別於(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk ，輸入用開關SW31 關閉。
於期間(t12 ~t15 )內，第1列之各像素P1,j 之讀出用開關SW1 關閉，各積分電路Sj 之放電用開關SW21 開啟。因此，之前於像素P1,j 之光二極體PD發生並積存於接合電容部之電荷，係通過該像素P1,j 之讀出用開關SW1 及第j行讀出用布線LO ,j 而傳輸至積分電路Sj 之積分用電容元件C21 、C22 並積存。然後，與積存於各積分電路Sj 之積分用電容元件C21 、C22 之電荷的量相應之電壓值，係從積分電路Sj 之輸出端輸出。
於該期間(t12 ~t15 )內之時刻t14 ，藉由保持控制信號Hold從高位準轉為低位準，分別於(k-i+1)個保持電路Hi ~Hj ，輸入用開關SW31 從閉狀態轉為開狀態，此時從積分電路Sj 之輸出端輸出並輸入於保持電路Hj 之輸入端之電壓值，係保持於保持用電容元件C3 。
然後，於期間(t12 ~t15 )後，從控制部6輸出至行選擇用布線LH,i ~LH,k 之行選擇控制信號HSel(i)~Hsel(k)係從Hsel(k)開始以逆向次序(亦即行號成為降序之順序)，僅於一定時間成為高位準，藉此，(k-i+1)個保持電路Hi ~Hj 各自之輸出用開關SW32 係以逆向次序僅關閉一定期間，保持於各保持電路Hj 之保持用電容元件C3 之電壓值係經輸出用開關SW32 ，以逆向次序輸出至電壓輸出用布線Lout 。輸出至該電壓輸出用布線Lout 之電壓值Vout 係表示第1列之(k-i+1)個像素P1,i ~P1,k 各自之光二極體PD之受光強度。分別從(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 以逆向次序輸出之電壓值係輸入於A/D轉換器22A~22L之任一者，並轉換為與該輸入電壓值相應之數位值。
接下來，於第2列之(k-i+1)個像素P2,i ~P2,k 各自之光二極體PD發生並積存於接合電容部之電荷的讀出係如以下進行。
從前述動作中行選擇控制信號Hsel(k)成為高位準之時刻t20 ，到較行選擇控制信號Hsel(i)曾經成為高位準後再成為低位準的時刻更晚之時刻t21 之期間，從控制部6輸出至重設用布線LR 之重設控制信號Reset成為高位準，藉此，分別於(k-i+1)個積分電路Si ~Sk ，放電用開關SW21 關閉，積分用電容元件C21 、C22 放電。而且，較時刻t21 更晚的時刻t22 至時刻t25 之期間，從控制部6輸出至第2列選擇用布線LV,2 之第2列選擇控制信號Vsel(2)成為高位準，藉此，該像素區塊之第2列之(k-i+1)個像素P2,i ~P2,k 各自之讀出用開關SW1 關閉。
於此期間(t22 ~t25 )內，從時刻t23 至時刻t24 之期間，從控制部6輸出至保持用布線LH 之保持控制信號Hold成為高位準，藉此，分別於(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk ，輸入用開關SW31 關閉。
然後，於期間(t22 ~t25 )後，從控制部6輸出至行選擇用布線LH,i ~LH,k 之行選擇控制信號Hsel(i)~Hsel(k)係以逆向次序，僅於一定時間成為高位準，藉此，(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 各自之輸出用開關SW32 係以逆向次序，僅關閉一定期間。如以上，表示第2列之(k-i+1)個像素P2,i ~P2,k 各自之光二極體PD之受光強度之電壓值Vout ，係輸出至電壓輸出用布線Lout 。分別從(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk ，以逆向次序輸出之電壓值係輸入於A/D轉換器22A~22L之任一者，並轉換為與該輸入電壓值相應之數位值。
圖8係說明像素陣列10A之第(n+1)行~第NA行及像素陣列10B之第1行~第NB行(較圖3所示之交界線E更右側之像素陣列)所含之像素區塊之動作，及對應於該像素區塊之信號輸出部20之動作之時序圖。於此圖中，從上依序表示有：(a)重設控制信號Reset；(b)第1列選擇控制信號Vsel(1)；(c)第2列選擇控制信號Vsel(2)；及(d)保持控制信號Hold。再者，該等信號之動作係與圖7(a)~(d)所示者為同一，像素P1,i ~PM,k 、積分電路Si ~Sk 及保持電路Hi ~Hk 之動作亦除保持電路Hi ~Hk 之輸出次序以外，均與上述動作相同，因此省略關於該等之詳細說明。
而且，於此圖中進一步接下來依序表示有：(e)指示保持電路Hi 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第i行選擇控制信號Hsel(i)；(f)指示保持電路Hi+1 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第(i+1)行選擇控制信號Hsel(i+1)；(g)指示保持電路Hi+2 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第(i+2)行選擇控制信號Hsel(i+2)；(h)指示保持電路Hj 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第j行選擇控制信號Hsel(j)；及(i)指示保持電路Hk 之輸出用開關SW32 之開閉動作之第k行選擇控制信號Hsel(k)。
進行於第1列之(k-i+1)個像素P1,i ~P1,k 各自之光二極體PD發生並積存於接合電容部之電荷的讀出，保持於各保持電路Hj 之保持用電容元件C3 之期間(t10 ~t15 )後，從控制部6輸出至行選擇用布線LH,i ~LH,k 之行選擇控制信號Hsel(i)~Hsel(k)係從Hsel(i)開始以正向次序(亦即行號成為升序之順序)，僅於一定時間成為高位準，藉此，(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 各自之輸出用開關SW32 係以正向次序僅關閉一定期間，保持於各保持電路Hj 之保持用電容元件C3 之電壓值係經輸出用開關SW32 ，以正向次序輸出至電壓輸出用布線Lout 。分別從(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 以正向次序輸出之電壓值係輸入於A/D轉換器22A~22L之任一者，並轉換為與該輸入電壓值相應之數位值。
接下來，進行於第2列之(k-i+1)個像素P2,i ~P2,k 各自之光二極體PD發生並積存於接合電容部之電荷的讀出，保持於各保持電路Hj 之保持用電容元件C3 之期間(t21 ~t25 )後，從控制部6輸出至行選擇用布線LH,i ~LH,k 之行選擇控制信號Hsel(i)~Hsel(k)係從Hsel(i)開始，以正向次序僅於一定時間成為高位準，藉此，(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk 各自之輸出用開關SW32 係以正向次序，僅關閉一定期間。如以上，表示第2列之(k-i+1)個像素P2,j ~P2,k 各自之光二極體PD之受光強度之電壓值Vout ，係輸出至電壓輸出用布線Lout 。分別從(k-i+1)個保持電路Hi ~Hk ，以正向次序輸出之電壓值係輸入於A/D轉換器22A~22L之任一者，並轉換為與該輸入電壓值相應之數位值。
接續於圖7及圖8所示之第1列及第2列之動作，以後從第3列至第M列進行同樣動作，獲得表示以1次攝像所獲得之圖像之訊框資料。而且，關於第M列，當動作結束時，再度於第1列至第M列之範圍內進行同樣動作，獲得表示下一圖像之訊框資料。如此，藉由以一定週期重複同樣動作，表示該像素區塊所受光的光像之二維強度分布之電壓值Vout 輸出至電壓輸出用布線Lout ，重複獲得訊框資料。
接下來，說明關於FIFO資料緩衝器23A~23L之動作。圖9係說明對應於像素陣列10A之第1行~第n行(較圖3所示之交界線E更左側之像素陣列)所含之像素區塊而設置之FIFO資料緩衝器23A~23F之輸出入動作之時序圖。於此圖中，從上依序表示有：(a)從A/D轉換器22A~22F對FIFO資料緩衝器23A~23L寫入數位值之時序；(b)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23A之數位值之時序；(c)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23B之數位值之時序；(d)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23C之數位值之時序；(e)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23D之數位值之時序；(f)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23E之數位值之時序；及(g)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23F之數位值之時序。
如圖9(a)所示，從A/D轉換器22A~22F對FIFO資料緩衝器23A~23F之數位值之寫入動作，係分別於FIFO資料緩衝器23A~23F同時並進地進行。然後，以與對FIFO資料緩衝器23A~23F，寫入對應於構成像素陣列10A、10B之第1列~第M列中之第m列之數位值的動作開始之時序(圖中之時刻t30 )大致相同時序，對應於其前之第(m-1)列之數位值係從FIFO資料緩衝器23A~23F，經由資料匯流排DB(參考圖3)而開始讀出。
此時，記憶於FIFO資料緩衝器23A~23F之數位值係從FIFO資料緩衝器23F開始至FIFO資料緩衝器23A，以與像素陣列10A、10B之行號碼逆向次序讀出。具體而言，在從FIFO資料緩衝器23F之讀出動作(圖9(g))結束後，開始從FIFO資料緩衝器23E之讀出動作(圖9(f))，在從FIFO資料緩衝器23E之讀出動作結束後，開始從FIFO資料緩衝器23D之讀出動作(圖9(e))，以後，至FIFO資料緩衝器23A之讀出結束為止(圖9(b))，以該次序從各FIFO資料緩衝器讀出數位值。
如前述，於信號讀出部21A~21F之各個所保持之各行逐一之電壓值，係對所對應之A/D轉換器22A~22F，以與行號碼相反之順序輸出。然後，從A/D轉換器22A~22F輸出之數位值係同時並進地對FIFO資料緩衝器23A~23F寫入，於經由資料匯流排DB讀出數位值時，亦以該順序(亦即與行號碼逆向次序)讀出。因此，藉由如上述從FIFO資料緩衝器23F開始讀出，信號輸出部20係將對應於從像素陣列10A之第1行至第n行之各行之數位值，從第n行開始至第1行為止，依次以與行號碼逆向次序輸出。
FIFO資料緩衝器23A~23F係如此將對應於第(m-1)列之數位值，輸出至資料匯流排DB後，將與該數位值之輸出動作並進而輸入之對應於第m列之數位值，以與圖中之時刻t31 (將對應於第m+1列之數位值對FIFO資料緩衝器23A~23F寫入之動作開始之時序)大致相同時序，且以與輸出對應於第(m-1)列之數位值時相同之順序，輸出至資料匯流排DB。藉由此類動作從第1列進行至第M列，訊框資料輸出至資料匯流排DB。而且，關於第M列，當動作結束時，再度於第1列至第M列之範圍內進行同樣動作，獲得表示下一圖像之訊框資料。
圖10係說明對應於像素陣列10A之第(n+1)行~第NA行及像素陣列10B之第1行~第NB行(較圖3所示之交界線E更右側之像素陣列)所含之像素區塊而設置之FIFO資料緩衝器23G~23L之輸出入動作之時序圖。於此圖中，從上依序表示有：(a)從A/D轉換器22G~22L對FIFO資料緩衝器23G~23L寫入數位值之時序；(b)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23G之數位值之時序；(c)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23H之數位值之時序；(d)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23I之數位值之時序；(e)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23J之數位值之時序；(f)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23K之數位值之時序；及(g)讀出記憶於FIFO資料緩衝器23L之數位值之時序。
如圖10(a)所示，從A/D轉換器22G~22L對FIFO資料緩衝器23G~23L之數位值之寫入動作，係分別於FIFO資料緩衝器23G~23L同時並進地進行。然後，以與對FIFO資料緩衝器23G~23L，寫入對應於構成像素陣列10A、10B之第1列~第M列中之第m列之數位值的動作開始之時序(圖中之時刻t30 )大致相同時序，對應於其前之第(m-1)列之數位值係從FIFO資料緩衝器23G~23L，經由資料匯流排DB(參考圖3)而開始讀出。
此時，記憶於FIFO資料緩衝器23G~23L之數位值係從FIFO資料緩衝器23G開始至FIFO資料緩衝器23L，對於像素陣列10A、10B之行號碼以正向次序讀出。具體而言，在從FIFO資料緩衝器23G之讀出動作(圖10(b))結束後，開始從FIFO資料緩衝器23H之讀出動作(圖10(c))，在從FIFO資料緩衝器23H之讀出動作結束後，開始從FIFO資料緩衝器23I之讀出動作(圖10(d))，以後，至FIFO資料緩衝器23L之讀出結束為止(圖10(g))，以該次序從各FIFO資料緩衝器讀出數位值。
如前述，於信號讀出部21G~21L之各個所保持之各行逐一之電壓值，係對所對應之A/D轉換器22G~22L，對於行號碼以正向次序輸出。然後，從A/D轉換器22G~22L輸出之數位值係同時並進地對FIFO資料緩衝器23G~23L寫入，於經由資料匯流排DB讀出數位值時，亦以該順序(亦即對於行號碼以正向次序)讀出。因此，藉由如上述從FIFO資料緩衝器23G開始讀出，信號輸出部20係將對應於從像素陣列10A之第(n+1)行，經第NA行及像素陣列10B之第1行而至第NB行之各行之數位值，以正向次序，亦即以與對應於像素陣列10A之第1行至第n行之各行之數位值之輸出順序相反的順序依次輸出。
FIFO資料緩衝器23G~23L係如此將對應於第(m-1)列之數位值，輸出至資料匯流排DB後，將與該數位值之輸出動作並進而輸入之對應於第m列之數位值，以與圖中之時刻t31 (將對應於第m+1列之數位值對FIFO資料緩衝器23G~23L寫入之動作開始之時序)大致相同時序，且以與輸出對應於第(m-1)列之數位值時相同之順序，輸出至資料匯流排DB。藉由此類動作從第1列進行至第M列，訊框資料輸出至資料匯流排DB。而且，關於第M列，當動作結束時，再度於第1列至第M列之範圍內進行同樣動作，獲得表示下一圖像之訊框資料。
關於藉由以上所說明之本實施型態之固態攝像裝置1所獲得之效果，與以往之固態攝像裝置之問題一同說明。一般而言，對固態攝像裝置之像素陣列所要求的大小係依其攝像用途而為各式各樣，例如牙科診斷之顱攝影中，固態攝像裝置之像素陣列要求22cm以上之長條形。此係由於在顱攝影中，掌握患者之頭蓋骨及上下顎骨之位置關係，獲得將何部位拔牙，或者患者的矯正治療簡單或困難等資訊，為了獲得該類資訊，像素陣列之上下方向寬度必須涵蓋成人頭部的大致全體。
然而，若要求此類長條之像素陣列，依用於固態攝像裝置之生產的半導體晶圓之直徑，會有難以於單一基板上製作該像素陣列之情況。此類情況下，於長條方向排列短於對像素陣列所要求的尺寸之2片基板，配合各自之像素陣列而作為1個固態攝像裝置使用(所謂拼接)，藉此可符合要求尺寸。
然而，排列2片基板而使用之情況下，如圖3所示，於像素陣列彼此之交界部分(接縫)產生死區C。然後，依攝像用途，會有對此類死區C之位置有限制的情況。牙科診斷之X光攝影之情況下，如圖11(a)所示，2個像素陣列110A、110B拼接於上下方向，一面平行移動於水平方向一面進行攝像，像素陣列110A、110B之上下方向之寬度相等的情況下，如同圖所示，像素陣列110A與像素陣列110B之交界部分通過被照體A之耳部附近。再者，圖中所示之區域FA及FB係分別表示藉由像素陣列110A及110B之攝像範圍。於顱攝影中，如圖11(a)所示之關於從被照體A的顎到包含耳部附近之區域G之資訊甚為重要，但像素陣列110A與像素陣列110B之交界部分通過區域G之內部，會導致缺乏關於該區域G之資訊，故不宜。因此，於此類情況下，如圖11(b)所示，藉由令2個像素陣列120A、120B各自之長條方向之寬度互異，可從區域G排除像素陣列彼此之交界部分，亦即排除死區之移動路徑。
而且，令拼接之2個像素陣列之長條方向之寬度互異，亦具有如下優點。圖12(a)係表示於矽晶圓W，進行長條方向之寬度寬之複數個像素陣列120A及長條方向之寬度窄之複數個像素陣列120B之拼版之狀況之圖。而且，圖12(b)係表示於矽晶圓W，進行長條方向之寬度相等之複數個像素陣列110之拼版之狀況之圖。從該等圖可闡明，與其將長條方向之寬度相等之複數個像素陣列110拼版，組合長條方向之寬度寬之複數個像素陣列120A與長條方向之寬度窄之複數個像素陣列120B而拼版，可更減少矽晶圓W之浪費部分，更有效率地取出像素陣列。
於此，為了實現上述拼接方式，將構成PPS方式之固態攝像裝置之2片基板並排配置於各像素陣列之列方向之情況下，若各基板之像素陣列之長條方向之寬度互異，則各基板之像素陣列之行數不同，產生以下所說明的問題。
現在，長條方向之寬度寬之一方像素陣列包含有行數互為相等之8個像素區塊，長條方向之寬度窄之另一方像素陣列包含有行數互為相等之4個像素區塊。圖13(a)~(h)係表示從各自對應於一方像素陣列之8個像素區塊之8個FIFO資料緩衝器(1)~(8)，輸出數位值之時序之一例之時序圖，圖13(i)~(l)係表示從各自對應於另一方像素陣列之4個像素區塊之4個FIFO資料緩衝器(9)~(12)，輸出數位值之時序之一例之時序圖。通常，一般藉由對應於形成在一方基板上之像素陣列之FIFO資料緩衝器(1)~(8)構成1個輸出埠Pa1，藉由對應於形成在另一方基板上之像素陣列之FIFO資料緩衝器(9)~(12)構成另1個輸出埠Pa2，但製成該類構成之情況下，於從各輸出埠Pa1、Pa2並進地輸出數位值時，到將所有數位值輸出結束為止所需要的時間係於各輸出埠Pa1、Pa2不同。於圖13所示之例中，於時刻t40 ，輸出埠Pa1之FIFO資料緩衝器(1)及輸出埠Pa2之FIFO資料緩衝器(9)開始輸出動作，但由於輸出埠Pa1較輸出埠Pa2之FIFO資料緩衝器之數目更多，因此輸出埠Pa1之輸出動作結束之時刻t42 係較輸出埠Pa2之輸出動作結束之時刻t41 更晚。因此，時刻t41 ~t42 之間，輸出埠Pa2不得不成為等待狀態，一訊框之攝像所需要的時間變長。
此類問題點係藉由使得一方輸出埠所含之像素陣列之行數(FIFO資料緩衝器之數目)與另一方輸出埠所含之像素陣列之行數(FIFO資料緩衝器之數目)接近(宜相等)而解決。例如圖14所示，於一方輸出埠Pb1分配6個FIFO資料緩衝器(1)~(6)，於另一方輸出埠Pb2分配與此同數之FIFO資料緩衝器(7)~(12)，藉此可使得到將所有數位值輸出結束為止所需要的時間，在各輸出埠Pb1、Pb2相等。於圖14所示之例中，於時刻t50 ，輸出埠Pb1之FIFO資料緩衝器(1)及輸出埠Pb2之FIFO資料緩衝器(7)開始輸出動作，輸出埠Pb1之輸出動作結束之時刻t51 係與輸出埠Pb2之輸出動作結束之時刻相同。
有鑑於此點，於本實施型態之固態攝像裝置1，信號輸出部20之FIFO資料緩衝器23A~23L將與各像素P所發生之電荷的量相應之數位值，輸出至資料匯流排DB時，分別並進地從FIFO資料緩衝器23A~23F，輸出對應於像素陣列10A之第n行以前之各行(亦即從第1行至第n行)之數位值，從FIFO資料緩衝器23G~23L，輸出對應於第(n+1)行以後之各行及像素陣列10B之第1行至第NB行(亦即從像素陣列10A之第(n+1)行，經第NA行及像素陣列10B之第1行而至第NB行)之數位值。如此，以行數多之像素陣列10A之第1行與第NA行之間之行(第n行)作為界線分割輸出動作，並進地令數位值輸出，藉此可使得分割之一方區域(較圖3之交界線E更左側之區域)之行數與分割之另一方區域(較圖3之交界線E更右側之區域)之行數互為相同或接近之行數。
因此，若依據關於本實施型態之固態攝像裝置1，與例如從像素陣列10A之第1行至第NA行令數位值輸出，與此並進地從像素陣列10B之第1行至第NB行令數位值輸出之方式相比較，可使得輸出動作之等待時間接近零，可有效地縮短一訊框之攝像所需要的時間。
此類效果係於像素陣列10A之第1行至第n行之行數，等於像素陣列10A之第(n+1)行至第NA行之行數與像素陣列10B之第1行至第NB行之行數之和相等之情況下特別顯著。亦即，藉由使得以第n行為界線分割之一方區域(較圖3之交界線E更左側之區域)之行數與另一方區域(較圖3之交界線E更右側之區域)之行數相等，數位值之輸出動作之等待時間大致為零，可有效地縮短一訊框之攝像所需要的時間。
而且，於關於本實施型態之固態攝像裝置1，包含像素陣列10A之第1行之一或複數連續行、及包含像素陣列10B之第NB行之一或複數連續行，係成為藉由X光遮蔽構件5從射入X光受到遮蔽之無感區域(參考例如圖4(b))。從信號輸出部20所輸出之數位值中，與該無感區域所含之像素對應之數位值係成為與X光像無關之無效資料。
此類情況下，若將以第n行作為界線而分割之一方區域之數位值之輸出次序、與另一方區域之數位值之輸出次序設為相同順序，則產生如下不便。亦即，於圖14，起因於X光遮蔽構件5之無效資料係存在於以符號Q1、Q2所示之處，若如同圖，將各行之數位值之輸出次序雙方均設為正向次序(升序)，則從一方埠Pb1最初輸出無效資料Q1，從另一方埠Pb2最後輸出無效資料Q2。如此，數位值之輸出順序中之無效資料Q1、Q2之位置若於各輸出埠Pb1、Pb2互異，則成為以其他電子電路進行即時處理時之障礙。
對於此類問題點，在關於本實施型態之固態攝像裝置1，以第n行作為界線而分割之一方區域(較圖3之交界線E更左側之區域)之數位值之輸出次序與另一方區域(較圖3之交界線E更右側之區域)之數位值之輸出次序，係互為逆向次序(參考圖7(e)~(i)、圖8(e)~(i)、圖9(b)~(g)及圖10(b)~(g))。亦即，信號輸出部20係令對應於從像素陣列10A之第1行至第n行之各行之數位值，從第n行開始至第1行為止依次輸出，並且令對應於從像素陣列10A之第(n+1)行，經第NA行及像素陣列10B之第1行而至第NB行之各行之數位值，以與像素陣列10A之第1行至第n行相反的順序依次輸出。
圖15係表示來自各FIFO資料緩衝器23A~23L之此類數位值之輸出次序之時序圖。圖15(a)~(f)係表示FIFO資料緩衝器23A~23F之輸出時序，與圖9(b)~(g)對應。而且，圖15(g)~(l)係表示FIFO資料緩衝器23G~23L之輸出時序，與圖10(b)~(g)對應。若參考同圖，於時刻t60 ，輸出埠Pc1之FIFO資料緩衝器23F及輸出埠Pc2之FIFO資料緩衝器23G開始輸出動作，於時刻t61 ，FIFO資料緩衝器23A及23L之讀出完成，藉此輸出埠Pc1、Pc2之輸出動作結束。藉由以此順序，信號輸出部20輸出數位值，可令來自各輸出埠Pc1、Pc2之無效資料Q1、Q2之輸出時序互相一致，因此能以其他電子電路容易地進行即時處理。
再者，於關於本實施型態之固態攝像裝置1，藉由並排配置半導體基板3A及3B，以進行像素陣列10A、10B之拼接，作為拼接方式例如其次。例如圖16(a)所示，於同一平面上，令表面各自蒸鍍有膜狀之閃爍器4A、4B之半導體基板3A、3B鄰接而排列。於此方式，閃爍器4A、4B稍微繞入半導體基板3A、3B之側面(邊緣)，因此死區C之寬度係藉由從像素陣列10A、10B各自位於最邊端之像素P至半導體基板3A、3B各自之邊緣之距離、各自繞入於半導體基板3A、3B之邊緣之閃爍器4A、4B的該當部分厚度、及於半導體基板3A、3B之間確保之隙縫(餘隙)而決定。
而且，圖16(b)係表示與圖16(a)同樣於同一平面上，令半導體基板3A、3B鄰接而排列之方式，但於並排配置半導體基板3A、3B後，統一蒸鍍閃爍器4A、4B之點，係與圖16(a)所示之方式不同。於圖16(b)所示之方式，由於在排列半導體基板3A、3B後蒸鍍閃爍器4A、4B，因此與圖16(a)所示之方式相比較，僅因未有對半導體基板3A、3B之邊緣之閃爍器4A、4B之繞入部分，可更縮窄死區C之寬度。
而且，圖16(c)係表示以在半導體基板3A之端部重疊半導體基板3B之端部之方式排列半導體基板3A、3B之方式。於此方式，使得半導體基板3A、3B之像素陣列10A、10B之一端之水平方向位置互相一致而配置半導體基板3A、3B即可。藉此，可極為縮窄死區C。
依據本發明之固態攝像裝置不限於上述實施型態，其他亦可予以各種變形。例如於上述實施型態，信號輸出部20以逆向次序，依次令對應於從像素陣列10A之第1行至第n行之各行之數位值輸出，以正向次序，依次令對應於從像素陣列10A之第(n+1)行至像素陣列10B之第NB行之各行之數位值輸出。對應於像素陣列10A、10B之各行之數位值之輸出次序不限於此，以正向次序，依次令對應於從像素陣列10A之第1行至第n行之各行之數位值輸出，以逆向次序，依次令對應於從像素陣列10A之第(n+1)行至像素陣列10B之第NB行之各行之數位值輸出亦可。此情況下，圖15所示之無效資料Q1、Q2之輸出時序均成為各行個別之資料的開頭(緊接於時刻t60 之後)，由於來自各輸出埠Pc1、Pc2之無效資料Q1、Q2之輸出時序互相一致，因此可適宜地獲得本發明之固態攝像裝置所造成的效果。而且，雖描述於一資料匯流排同時流入來自各輸出埠之資料，但於各輸出埠逐一設置分離之資料匯流排，或並聯設置各個連接於各輸出埠之2條資料匯流排均可。
於此，依據上述實施型態之固態攝像裝置係產生與射入之X光像相應之圖像資料者，且包含：第1基板，其包含有第1像素陣列，其係各個包含光二極體之M×NA個(M及NA為2以上之整數)像素進行二維排列成M列NA行而成；第2基板，其包含有第2像素陣列，其係各個包含光二極體之M×NB個(NB為小於NA之2以上之整數)像素進行二維排列成M列NB行而成，其第1行沿著第1像素陣列之第NA行配置；(NA+NB)條讀出用布線，其係於第1及第2像素陣列之各行逐一配設，經由讀出用開關而與對應行之像素所含之光二極體連接；信號輸出部，其係保持與經讀出用布線而輸入之電荷的量相應之電壓值，藉由一或複數個類比/數位轉換器，將該保持之電壓值轉換為數位值而輸出；及閃爍器，其係與射入之X光相應而發生閃爍光，將X光像轉換為光像，將該光像輸出至第1及第2像素陣列；包含第1像素陣列之第1行之一或複數連續行、及包含第2像素陣列之第NB行之一或複數連續行，係成為從射入X光受到遮蔽之無感區域；信號輸出部係採用如下構成：將對應於從第1像素陣列之第1行至第n行(2≦n<NA)之各行之數位值，從第1行開始至第n行為止，或者從第n行開始至第1行為止依次輸出，並且與該輸出並進，將對應於從第1像素陣列之第(n+1)行，經第NA行及第2像素陣列之第1行而至第NB行之各行之數位值，以與第1像素陣列之第1行至第n行相反的順序依次輸出。
而且，上述固態攝像裝置亦可作為下述構成：第1像素陣列之第1行至第n行之行數，係等於第1像素陣列之第(n+1)行至第NA行之行數與第2像素陣列之第1行至第NB行之行數之和。亦即，藉由使得以第n行作為界線而分割之一方區域之行數與另一方區域之行數相等，數位值之輸出動作之等待時間大致為零，可更有效地縮短一訊框之攝像所需要的時間。
產業上之可利用性
本發明可作為一種於包含形成於2片基板上之各像素陣列被拼接於列方向之構成之固態攝像裝置，縮短一訊框之攝像所需要的時間之固態攝像裝置來利用。
1．．．固態攝像裝置
2．．．基材
3A、3B．．．半導體基板
4A、4B．．．閃爍器
5．．．X光遮蔽構件
6．．．控制部
10A、10B．．．像素陣列
20．．．信號輸出部
21A~21L．．．信號讀出部
22A~22L．．．A/D轉換器
23A~23L．．．FIFO資料緩衝器
30A、30B．．．掃描移位暫存器
31A、31B．．．讀出移位暫存器
100．．．X光攝像系統
104．．．迴旋臂
106．．．X光發生裝置
113．．．滑動機構
A．．．被照體
A2 ．．．放大器
B．．．移動方向
C．．．死區
C21 、C22 ．．．積分用電容元件
C3 ．．．保持用電容元件
DB．．．資料匯流排
H1 ~HNA 、H1 ~HNB ．．．保持電路
LG ．．．增益設定用布線
LH ．．．保持用布線
LH,j ．．．第j行選擇用布線
LO,j ．．．第j行讀出用布線
Lout ．．．電壓輸出用布線
LR ．．．重設用布線
LV,m ．．．第m列選擇用布線
P、Pm,j ．．．像素
Pa1、Pa2、Pb1、Pb2、Pc1、Pc2．．．輸出埠
PD．．．光二極體
Q1、Q2．．．無效資料
Reset．．．重設控制信號
S1 ~SNA 、S1 ~SNB ．．．積分電路
SW1 ．．．讀出用開關
SW21 ．．．放電用開關
SW22 ．．．增益設定用開關
SW31 ．．．輸入用開關
SW32 ．．．輸出用開關
W．．．矽晶圓
圖1係X光攝像系統100之構成圖。
圖2係表示從被照體A(被檢者之頭部)上方觀看之固態攝像裝置1及X光發生裝置106對於被照體A進行直線變位之狀況之圖。
圖3係固態攝像裝置1之俯視圖。
圖4(a)係沿著圖3之IVa-IVa線之固態攝像裝置1之側剖面圖，及(b)係沿著圖3之IVb-IVb線之固態攝像裝置1之側剖面圖。
圖5係表示固態攝像裝置1之內部構成之圖，其代表表示對應於複數個信號讀出部21A~21L中之1個信號讀出部之像素陣列10A(10B)之部分(像素區塊)。
圖6係固態攝像裝置1之上述像素區塊所含之像素Pm,j 、積分電路Sj 及保持電路Hj 各自之電路圖。
圖7(a)~(i)係說明像素陣列10A之第1行~第n行所含之像素區塊之動作，及對應於該像素區塊之信號輸出部20之動作之時序圖。
圖8(a)~(i)係說明像素陣列10A之第(n+1)行~第NA行、及像素陣列10B之第1行~第NB行所含之像素區塊之動作，及對應於該像素區塊之信號輸出部20之動作之時序圖。
圖9(a)~(g)係說明對應於像素陣列10A之第1行~第n行所含之像素區塊而設置之FIFO資料緩衝器23A~23F之輸出入動作之時序圖。
圖10(a)~(g)係說明對應於像素陣列10A之第(n+1)行~第NA行及像素陣列10B之第1行~第NB行所含之像素區塊而設置之FIFO資料緩衝器23G~23L之輸出入動作之時序圖。
圖11(a)係表示2個像素陣列110A、110B被拼接於上下方向，一面平行移動於水平方向一面進行攝像之狀況之圖，及(b)係表示2個像素陣列120A、120B被拼接於上下方向，一面平行移動於水平方向一面進行攝像之狀況之圖。
圖12(a)係表示於矽晶圓W，進行長條方向之寬度寬之複數個像素陣列120A及長條方向之寬度窄之複數個像素陣列120B之拼版之狀況之圖，及(b)係表示於矽晶圓W，進行長條方向之寬度相等之複數個像素陣列110之拼版之狀況之圖。
圖13(a)~(h)係表示從各自對應於一方像素陣列之8個像素區塊之8個FIFO資料緩衝器(1)~(8)，輸出數位值之時序之一例之時序圖，及(i)~(l)係表示從各自對應於另一方像素陣列之4個像素區塊之4個FIFO資料緩衝器(9)~(12)，輸出數位值之時序之一例之時序圖。
圖14(a)~(h)係表示從各自對應於一方像素陣列之8個像素區塊之8個FIFO資料緩衝器(1)~(8)，輸出數位值之時序之一例之時序圖，及(i)~(l)係表示從各自對應於另一方像素陣列之4個像素區塊之4個FIFO資料緩衝器(9)~(12)，輸出數位值之時序之一例之時序圖。
圖15(a)~(1)係表示來自各FIFO資料緩衝器23A~23L之數位值之輸出次序之時序圖。
圖16(a)係表示於同一平面上，令表面各自蒸鍍有膜狀之閃爍器4A、4B之半導體基板3A、3B鄰接而排列之方式之圖，(b)係表示於同一平面上，令半導體基板3A、3B鄰接而排列，於並排配置半導體基板3A、3B後，統一蒸鍍閃爍器4A、4B之方式之圖，及(c)係表示以在半導體基板3A之端部重疊半導體基板3B之端部之方式排列半導體基板3A、3B之方式之圖。
3A、3B．．．半導體基板
5．．．X光遮蔽構件
10A、10B．．．像素陣列
20．．．信號輸出部
21A~21L．．．信號讀出部
22A~22L．．．A/D轉換器
23A~23L．．．FIFO資料緩衝器
30A、30B．．．掃描移位暫存器
C．．．死區
DB．．．資料匯流排
E．．．交界線

Claims (3)

  1. 一種固態攝像裝置，其特徵為：其係產生與射入之X光像相應之圖像資料者，且包含：第1基板，其包含有第1像素陣列，該第1像素陣列係將分別包含光二極體之M×NA個(M及NA為2以上之整數)像素進行二維排列成M列NA行而成；第2基板，其包含有第2像素陣列，該第2像素陣列係將分別包含光二極體之M×NB個(NB為小於NA之2以上之整數)像素進行二維排列成M列NB行而成且其第1行沿著前述第1像素陣列之第NA行配置；(NA+NB)條讀出用布線，其係配設於前述第1及第2像素陣列之各個行，經由讀出用開關而與對應行之前述像素所含之前述光二極體連接；信號輸出部，其係保持與經前述讀出用布線而輸入之電荷的量相應之電壓值，藉由一或複數個類比/數位轉換器，將該保持之電壓值轉換為數位值而輸出；及閃爍器，其係與射入之X光相應而發生閃爍光，而將前述X光像轉換為光像，將該光像輸出至前述第1及第2像素陣列；包含前述第1像素陣到之第1行之一或複數連續行及包含前述第2像素陣列之第NB行之一或複數連續行係成為從射入X光受到遮蔽之無感區域；前述信號輸出部係將與從前述第1像素陣列之第1行至第n行(2≦n<NA)之各行對應之前述數位值，從第1行開 始至第n行為止或者從第n行開始至第1行為止依次輸出，並且與該輸出並行而將與從前述第1像素陣列之第(n+1)行經第NA行及前述第2像素陣列之第1行而至第NB行之各行對應之前述數位值，以與前述第1像素陣列之第1行至第n行相反之順序依次輸出。
  2. 如請求項1之固態攝像裝置，其中前述第1像素陣列之第1行至第n行之行數係等於前述第1像素陣列之第(n+1)行至第NA行之行數與前述第2像素陣列之第1行至第NB行之行數之和。
  3. 一種固態攝像裝置，其特徵為：其係產生與射入之光相應之圖像資料者，且包含：第1基板，其包含有第1像素陣列，該第1像素陣列係將分別包含光二極體之M×NA個(M及NA為2以上之整數)像素進行二維排列成M列NA行而成；第2基板，其包含有第2像素陣列，該第2像素陣列係將分別包含光二極體之M×NB個(NB為小於NA之2以上之整數)像素進行二維排列成M列NB行而成且其第1行沿著前述第1像素陣列之第NA行配置；(NA+NB)條讀出用布線，其係配設於前述第1及第2像素陣列之各個行，經由讀出用開關而與對應行之前述像素所含之前述光二極體連接；及信號輸出部，其係保持與經前述讀出用布線而輸入之電荷的量相應之信號，將該保持之信號加以輸出；前述信號輸出部係將與從前述第1像素陣列之第1行至 第n行(2≦n<NA)之各行對應之前述信號依次輸出，並且與該輸出並行而將與從前述第1像素陣列之第(n+1)行經第NA行及前述第2像素陣列之第1行而至第NB行之各行對應之前述信號依次輸出。
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