WO2009096313A1 - 固体撮像装置及びそれを含むｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

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WO2009096313A1
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wiring
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row
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PCT/JP2009/050984
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Kazuki Fujita
Harumichi Mori
Ryuji Kyushima
Masahiko Honda
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Hamamatsu Photonics K.K.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/247—Detector read-out circuitry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14654—Blooming suppression
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    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/68—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to defects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32—Transforming X-rays
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Definitions

  • the present invention relates to a solid-state imaging device including a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally, and an X-ray CT apparatus including the same.
  • PPS Passive Pixel Sensor
  • the PPS solid-state imaging device has a structure in which PPS pixel portions including photodiodes that generate an amount of electric charge corresponding to incident light intensity are two-dimensionally arranged in M rows and N columns. In each pixel portion, the charge generated by the photodiode in response to light incidence is stored in the capacitor element of the integration circuit, and a voltage value corresponding to the amount of stored charge is output.
  • the output ends of each of the M pixel units belonging to 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. It is connected. Then, in order from the first row to the M-th row, the charges generated in the photodiodes of the pixel portion are input to the corresponding integration circuit via the corresponding readout wiring, and the voltage value corresponding to the charge amount from the integration circuit. Is output.
  • each of the N pixel units belonging to each row is connected to the control unit via a row selection wiring provided corresponding to the row.
  • each pixel unit outputs charges generated in the photodiode to the readout wiring.
  • a PPS solid-state imaging device is used in various applications.
  • a PPS solid-state imaging device is used in medical applications and industrial applications as an X-ray flat panel in combination with a scintillator panel.
  • the PPS solid-state imaging device is specifically used in an X-ray CT apparatus, a microfocus X-ray inspection apparatus, and the like.
  • a solid-state imaging device used for such an application includes a large-area light-receiving unit in which M ⁇ N pixel units are two-dimensionally arranged, and the light-receiving unit has a side length exceeding 10 cm. In some cases, it is integrated on a semiconductor substrate. Therefore, only one solid-state imaging device may be manufactured from one semiconductor wafer. JP 2006-234557 A
  • the inventors have found the following problems. That is, in the conventional solid-state imaging device, when the row selection wiring corresponding to any one of the rows is disconnected in the middle of manufacture, among the N pixel portions of the row, the location closer to the row selection portion than the disconnection position. The pixel portion located is connected to the row selection portion by a row selection wiring, but the pixel portion located farther from the disconnection position than the row selection portion is not connected to the row selection portion.
  • the charge generated in the photodiode in response to the light incidence in the pixel unit located far from the disconnection position with respect to the row selection unit is not read out to the integration circuit. However, it is being accumulated in the junction capacitance part. When the amount of charge accumulated in the junction capacitance portion of the photodiode exceeds the saturation level, the charge exceeding the saturation level overflows to the adjacent pixel portion.
  • Patent Document 1 proposes a technique intended to solve such problems. That is, in the technique proposed in Patent Document 1, an average value of all pixel data of adjacent lines adjacent to the defective line and an average value of all pixel data of several normal lines adjacent to the defective line are obtained. If the difference between these two average values is a certain value or more, it is determined that the adjacent line is also defective, the pixel data of the adjacent line is corrected, and further, based on the corrected value of the pixel data of the adjacent line. Thus, the pixel data of the defective line is corrected.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is a solid having a structure for obtaining a high-resolution image even when any of the row selection wirings is disconnected.
  • An object is to provide an imaging apparatus and an X-ray CT apparatus including the imaging apparatus.
  • M ⁇ N pixel units P 1,1 to P M that are two-dimensionally arranged to form a matrix of M (integer greater than or equal to 2) rows N (integer greater than or equal to 2) columns.
  • N and readout connected to readout switches included in each of the M pixel portions P 1, n to P M, n belonging to the n th (integer from 1 to N) column in the light receiving portion Wiring L O, n , signal readout sections connected to the readout wirings L O, 1 to L O, N, and N pixel sections P m, 1 to P m belonging to the m-th row in the light receiving section , N connected to a read switch included in each row, a row selection line LV , m connected to one end of each of the row selection lines LV , 1 to LV , M, and a row selection An overflow preventing portion connected to the other end of each of the wirings L V, 1 to L V, M is provided.
  • Each of the pixel portions P 1,1 to P M, N constituting the light receiving portion includes a photodiode that generates an amount of charge corresponding to the incident light intensity, and a readout switch connected to the photodiode.
  • the readout wiring L O, n reads out the charge generated in the photodiode included in any one of the pixel portions P 1, n to P M, n through the corresponding readout switch.
  • the signal reading unit temporarily holds a voltage value corresponding to the amount of charge input via the read wiring L O, n and then sequentially outputs the held voltage value.
  • Row selection wiring LV , m transmits a signal for controlling the opening / closing operation of these read switches to these read switches.
  • the row selection unit sequentially outputs a row selection control signal for controlling the opening / closing operation of the readout switch included in each pixel unit Pm, n in the light receiving unit to the row selection wiring LV , m for each row.
  • the overflow prevention unit outputs an overflow prevention signal for controlling the opening / closing operation of the readout switch included in each pixel unit P m, n in the light receiving unit to one of the row selection wirings LV , m .
  • each of the row selection wirings L V, 1 to L V, M is connected to a row selection unit, and a row selection control signal is input from this row selection unit.
  • the other ends of the row selection wirings L V, 1 to L V, M are connected to an overflow prevention unit, and an overflow prevention signal is input from this overflow prevention unit.
  • Both the row selection control signal and the overflow prevention signal are signals for controlling the opening / closing operation of the readout switch included in each pixel unit in the light receiving unit.
  • the row selection control signal output from the row selection unit is a signal for reading out charges from each pixel unit in the light receiving unit.
  • the overflow prevention signal output from the overflow prevention unit is used to select a disconnected row when one of the row selection wirings is disconnected in the light receiving unit.
  • the readout switch in the pixel portion far from the disconnection position with respect to the row selection portion of the pixel portion connected to the wiring the charge generated in the photodiode included in the pixel portion is removed from the pixel portion. This is a signal for preventing overflow.
  • the overflow preventing unit when the row selection wiring is disconnected from any one of the row selection wirings L V, 1 to L V, M , the overflow preventing unit is disconnected. It is preferable to output an overflow prevention signal selectively to the selection wiring.
  • the overflow preventing unit when the row selection wiring is disconnected from any one of the row selection wirings L V, 1 to L V, M , the overflow preventing unit is disconnected. It is preferable to output an overflow prevention signal to each of the selection wiring and the row selection wiring adjacent thereto.
  • the overflow prevention unit outputs an overflow prevention signal to any one of the row selection wirings L V, 1 to L V, M. It is preferable to output an overflow prevention signal at the same timing as the output of the row selection control signal from the row selection section to the row selection wiring.
  • the X-ray CT apparatus includes an X-ray output unit, a solid-state imaging device having the above-described structure (solid-state imaging device according to the present invention), moving means, and an image analysis unit.
  • the X-ray output unit outputs X-rays toward the subject.
  • the solid-state imaging device receives and captures X-rays that are output from the X-ray output unit and arrive through the subject.
  • the moving means moves the X-ray output unit and the solid-state imaging device relative to the subject.
  • the image analysis unit receives frame data output from the solid-state imaging device, and generates a tomographic image of the subject based on the frame data.
  • a high-resolution image can be obtained even when any row selection wiring is disconnected.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of each of a pixel unit P m, n , an integration circuit S n and a holding circuit H n in the solid-state imaging device shown in FIG. 1. These are timing charts explaining the operation of the solid-state imaging device shown in FIG. These are figures which show the 1st structural example of the row selection part and the overflow prevention part in the solid-state imaging device shown by FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a shift register included in the row selection unit shown in FIG. 4. These are figures which show the 2nd structural example of the row selection part and the overflow prevention part in the solid-state imaging device shown by FIG. These are figures which show the structure of one Example of the X-ray CT apparatus based on this invention.
  • SYMBOLS 1 Solid-state imaging device, 10 ... Light-receiving part, 20 ... Signal reading part, 30 ... Row selection part, 40 ... Column selection part, 50 ... Overflow prevention part, 60 ... Control part, P1,1 -PM , N ... Pixel part, PD ... Photodiode, SW 1 ... Reading switch, S 1 to S N ... Integration circuit, C 2 ... Integration capacitor element, SW 2 ... Discharge switch, A 2 ... Amplifier, H 1 to H N ... holding circuit, C 3 ... holding capacitor, SW 31 ... input switch, SW 32 ... output switch, L V, m ... m-th row selection wiring, L H, n ... n-th column selection wiring, L O, n ... n-th column readout wiring, L R ... discharge control wiring, L H ... holding control wiring, L out ... voltage output wiring.
  • Embodiments of the solid-state imaging device and the X-ray CT apparatus including the solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
  • the same portions and the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
  • the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 includes a light receiving unit 10, a signal reading unit 20, a row selection unit 30, a column selection unit 40, an overflow prevention unit 50, and a control unit 60.
  • a scintillator panel is overlaid on the light receiving surface 10 of the solid-state imaging device 1.
  • the light receiving unit 10 includes M ⁇ N pixel units P 1,1 to P M, N two-dimensionally arranged in a matrix of M rows and N columns.
  • the pixel part P m, n is located in the m-th row and the n-th column.
  • M and N are each an integer of 2 or more
  • m is an integer of 1 to M
  • n is an integer of 1 to N.
  • Each pixel unit P m, n is a PPS pixel unit and has a common configuration.
  • Each of the N pixel portions P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row is connected to the row selection unit 30 and the overflow prevention unit 50 via the m-th row selection wiring LV , m . .
  • the output ends of the M pixel units P 1, n to P M, n belonging to the n-th column are connected to the integration circuit S n included in the signal readout unit 20 via the n-th column readout wiring L O, n. It is connected to the.
  • 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. Also, the holding circuits H n have a common configuration.
  • Each integrating circuit Sn has an input terminal connected to the readout wiring L O, n .
  • Each integrating circuit S n accumulates the charge input to this input terminal, and outputs a voltage value corresponding to the accumulated charge amount from the output terminal to the holding circuit H n .
  • the N integrating circuits S 1 ⁇ S N respectively, are connected to the control unit 60 by a discharge controlling wiring L R.
  • Each holding circuit H n has an input terminal connected to the output terminal of the integrating circuit S n. Each holding circuit H n holds the voltage value input to the input terminal, and outputs the held voltage value from the output terminal to the output wiring L out .
  • Each of the N holding circuits H 1 to H N is connected to the control unit 60 via a holding control wiring L H. Moreover, each holding circuit H n is connected to the control unit 60 first n column selecting wiring L H, through n.
  • the row selection unit 30 is connected to one end of each of the row selection wirings L V, 1 to L V, M.
  • the row selection unit 30 is provided on the left side of the light receiving unit 10.
  • the M row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) are sequentially significant values.
  • the row selection unit 30 includes a shift register to sequentially output M row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) as significant values.
  • Column selecting section 40 the n-th column selecting control signal Hsel (n) and outputs the n-th column selecting wiring L H, the n, giving the n-th column selecting control signal Hsel (n) to the holding circuit H n.
  • N column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) also sequentially become significant values.
  • the column selection unit 40 includes a shift register for sequentially outputting N column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) as significant values.
  • the overflow prevention unit 50 is connected to the other ends of the row selection wirings L V, 1 to L V, M.
  • the overflow prevention unit 50 is provided on the right side of the light receiving unit 10.
  • the overflow prevention unit 50 outputs an overflow prevention signal for controlling the opening / closing operation of the readout switch included in each pixel unit P m, n in the light receiving unit 10 to any row selection wiring LV , m .
  • the readout switch in the pixel portion connected via the row selection wiring LV , m is closed, so that the charge generated in the photodiode included in the pixel portion is moved out of the pixel portion. It is prevented from overflowing.
  • the control unit 60 controls the overall operation of the solid-state imaging device 1.
  • the control unit 60 gives control signals for controlling these operations to the row selection unit 30, the column selection unit 40, and the overflow prevention unit 50, respectively.
  • Control unit 60 outputs a discharging control signal Reset to the discharge controlling wiring L R, provide the discharge control signal Reset to the N integrating circuits S 1 ⁇ S N, respectively.
  • the control unit 60 outputs a holding control signal Hold to the hold controlling wiring L H, it gives the holding control signal Hold to the N holding circuits H 1 ⁇ H N, respectively.
  • control unit 60 is included in each of the N pixel units P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10 via the row selection unit 30 or the overflow prevention unit 50.
  • the voltage value holding operation and the output operation in the signal reading unit 20 are controlled via the column selection unit 40 or directly.
  • the control unit 60 uses the voltage value corresponding to the amount of charge generated in the photodiode PD included in each of the M ⁇ N pixel units P 1,1 to P M, N in the light receiving unit 10 as frame data.
  • the signal reading unit 20 repeatedly outputs the signal.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of each of the pixel unit P m, n , the integration circuit Sn and the holding circuit H n included in the solid-state imaging device 1 shown in FIG.
  • M ⁇ N pixel units P 1,1 to P M, N are represented by a circuit diagram of the pixel unit P m, n
  • N integration circuits S 1 to S N are represented.
  • a circuit diagram of the integrating circuit S n and a circuit diagram of the holding circuit H n on behalf of the N holding circuits H 1 to H N are shown. That is, FIG. 2 shows circuit portions related to the pixel portion P m, n of the m- th row and the n-th column and the n-th column readout wiring L O, n .
  • Pixel unit P m, n includes a photodiode PD and the readout switch SW 1.
  • 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, to n.
  • the photodiode PD generates an amount of charge corresponding to the incident light intensity, and accumulates the generated charge in the junction capacitor.
  • the read switch SW 1 is supplied with the m-th row selection control signal from the row selection unit 30 via the m-th row selection wiring LV , m .
  • the m-th row selection control signal is an electric signal for instructing the opening / closing operation of the read switch SW 1 included in each of the N pixel portions P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10. .
  • the pixel portion P m, the n when the m-th row selecting control signal Vsel (m) is at low level, opens readout switch SW 1. As a result, the charge generated in the photodiode PD is accumulated in the junction capacitance section without being output to the n-th column readout wiring L O, n .
  • the readout switch SW 1 when the m-th row selecting control signal Vsel (m) is at high level, the readout switch SW 1 in close. In this case, charges accumulated in the junction capacitance portion is generated in the photodiode PD until it passes through the readout switch SW 1, and output the n-th column readout wiring L O, to n.
  • the n-th column readout wiring L O, n is connected to a readout switch SW 1 included in each of the M pixel units P 1, n to P M, n belonging to the n-th column in the light receiving unit 10.
  • the n-th column readout wiring L O, n receives charges generated in the photodiode PD included in any one of the M pixel portions P 1, n to P M, n in the pixel portion. read out via the readout switch SW 1 included, it is transferred to the integrating circuit S n.
  • the integrating circuit Sn includes an amplifier A 2 , an integrating capacitive element C 2, and a discharging switch SW 2 . Integrating capacitive element C 2 and the discharge switch SW 2 are in a state of being connected in parallel to each other, provided between the input terminal of the amplifier A 2 and the output terminal.
  • the input terminal of the amplifier A 2 is connected to the n-th column readout wiring L O, to n.
  • Discharge switch SW 2 are discharging control signal Reset is supplied from the control unit 60 via the discharge control wiring L R.
  • the discharge control signal Reset is an electric signal instructing the opening / closing operation of the discharge switch SW 2 included in each of the N integration circuits S 1 to S N.
  • 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.
  • Input switch SW 31 is supplied with a holding control signal Hold through the hold controlling wiring L H from the controlling section 60.
  • the holding control signal Hold is an electric signal that instructs the opening / closing operation of the input switch SW 31 included in 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 column selection unit 40 via the n-th column selection wiring L H, n .
  • N-th column selecting control signal Hsel (n) is an electrical signal for instructing opening and closing operations of the output switch SW 32 included in the holding circuit H n.
  • the control unit 60 outputs a discharge control signal Reset when outputting voltage values corresponding to the light reception intensities of the N pixel units P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10.
  • the discharge switch SW 2 included in each of the N integration circuits S 1 to S N is instructed to be closed and then opened. Thereafter, the control unit 60 outputs the m-th row selection control output from the row selection unit 30.
  • the signal Vsel (m) is output to instruct to close the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10 for a predetermined period. To do.
  • the control unit 60 outputs a holding control signal Hold during the predetermined period, and instructs the input switch SW 31 included in each of the N holding circuits H 1 to H N to change from the closed state to the open state. Then, after the predetermined period, the control unit 60 outputs column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the column selection unit 40, and each of the N holding circuits H 1 to H N. Are instructed to sequentially close the output switches SW 32 included in the output for a predetermined period. The control unit 60 sequentially performs the above control for each row.
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device 1 according to the present invention.
  • FIG. 3 shows (a) a discharge control signal Reset instructing the opening / closing operation of the discharge switch SW 2 included in each of the N integration circuits S 1 to S N , and (b) the first row in the light receiving unit 10.
  • N pixel portions P 1, 1 ⁇ P 1 the first row selection control signal Vsel for instructing opening and closing operations of the readout switches SW 1 included in each N (1), 2 a in (c) light receiving unit 10 belonging the second row selecting control signal Vsel for instructing opening and closing operations of the readout switches SW 1 included in the N pixel portions P 2,1 ⁇ P 2, N respectively belonging to the row (2), and, (d) the N The holding control signal Hold that instructs the opening / closing operation of the input switch SW 31 included in each of the holding circuits H 1 to H N is shown.
  • Reading of charges generated in the photodiode PD included in each of the N pixel portions P 1,1 to P 1, N belonging to the first row and accumulated in the junction capacitance portion is performed as follows.
  • the first row selecting control signal Vsel outputted from the row selecting section 30 to the first row selecting wiring L V, 1 (1) is high Become a level.
  • the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P 1,1 to P 1, N belonging to the first row in the light receiving unit 10 is closed.
  • the holding control signal Hold that is output from the control unit 60 to the holding control wiring L H is at a high level during the period from time t 13 to time t 14 .
  • the input switch SW 31 is closed in each of the N holding circuits H 1 to H N.
  • the readout switch SW 1 included in each pixel unit P 1, n in the first row is closed.
  • the discharge switch SW 2 of each integrating circuit S n is open, charges accumulated in the junction capacitance portion is generated in the photodiode PD of each pixel portion P 1, n up to that point, the pixel unit P 1, for n readout switch SW 1 in and the n-th column readout wiring L O, through n, is stored after being transferred to the integrating capacitive element C 2 of the integrating circuit S n.
  • a voltage value corresponding to the amount of charges accumulated in the integrating capacitive element C 2 of each integrating circuit S n is output from the output terminal of the integrating circuit S n.
  • the holding control signal Hold changes from the high level to the low level.
  • the input switch SW 31 is changed from the closed state to the 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 is held in the holding capacitive element C 3.
  • the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the column selection unit 40 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N are sequentially supplied. It becomes high level for a certain period.
  • the output switches SW 32 included in each of the N holding circuits H 1 to H N are sequentially closed for a certain period.
  • the voltage value held in the holding capacitive element C 3 of each holding circuit H n is sequentially output to the voltage output wiring L out via the output switch SW 32 .
  • the voltage value V out output to the voltage output wiring L out is a voltage value representing the light reception intensity in the photodiode PD included in each of the N pixel portions P 1,1 to P 1, N belonging to the first row. It is.
  • the discharge control signal Reset is at the high level output from the control unit 60 to the discharge controlling wiring L R.
  • the discharge switch SW 2 is closed, and the integration capacitive element C 2 is discharged.
  • the second row selection control signal Vsel (2) is a high output from the row selecting section 30 to the second row selecting wiring L V, 2 Become a level.
  • the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P 2,1 to P 2, N belonging to the second row in the light receiving unit 10 is closed.
  • the holding control signal Hold output from the control unit 60 to the holding control wiring L H becomes high level during the period from time t 23 to time t 24 .
  • the input switch SW 31 is closed in each of the N holding circuits H 1 to H N.
  • the column selection control signals Hsel (1) to Hsel (N) output from the column selection unit 40 to the column selection wirings L H, 1 to L H, N are sequentially supplied. It becomes high level for a certain period.
  • the output switches SW 32 included in each of the N holding circuits H 1 to H N are sequentially closed for a certain period.
  • the voltage value V out indicating the light reception intensity in the photodiode PD included in each of the N pixel portions P 2,1 to P 2, N belonging to the second row is output to the voltage output wiring L out .
  • the same operation is performed from the third row to the M-th row, so that frame data representing an image obtained for one imaging is obtained. can get.
  • the same operation is performed again from the first row, and frame data representing the next image is obtained.
  • the voltage value V out representing the two-dimensional intensity distribution of the light image received by the light receiving unit 10 is output to the voltage output wiring L out (repeated frame data). Is obtained).
  • the solid-state imaging device 1 includes an overflow prevention unit 50 to cope with such a problem.
  • the row selection unit 30 is connected to one end of each of the row selection wirings L V, 1 to L V, M , whereas the overflow prevention unit 50 is connected to the row selection wirings L V, 1 to L V, M. It is connected to each other end.
  • the m-th row selection wiring LV , m extends between the row selection unit 30 and the overflow prevention unit 50.
  • the m-th row selection wiring L V, m is connected to the readout switch SW 1 included in each of the N pixel portions P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row in the light receiving unit 10.
  • a signal for controlling the opening and closing operation of the readout switch SW 1 is given as a row selection control signal Vsel (m) from the row selection unit 30 and given as an overflow prevention signal from the overflow prevention unit 50.
  • the overflow prevention signal output from the overflow prevention unit 50 is output to the m-th row selection wiring LV , m , the opening / closing operation of the readout switch SW 1 of the pixel portion P m, n is controlled.
  • the row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) output from the row selection unit 30 are the same.
  • the row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) output from the row selection unit 30 are electric signals for reading out charges from the pixel units Pm, n in the light receiving unit 10.
  • the overflow prevention signal output from the overflow prevention unit 50 is that one of the row selection wirings L V, 1 to L V, M is disconnected in the light receiving unit 10. when, by closing the reading switch SW 1 in the pixel portion located with respect to the row selecting section 30 of the pixel portion to be connected to the row selecting wiring that tomographic line farther from the disconnected position, the pixel portion This is an electric signal for preventing the charge generated in the included photodiode PD from overflowing out of the pixel portion.
  • the row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) output from the row selection unit 30 are sequentially output at a constant cycle for each row.
  • the overflow prevention signal output from the overflow prevention unit 50 is selectively output to the disconnected row selection wiring, or the disconnected row selection wiring and the line selection wiring. It is output to each adjacent row selection wiring.
  • the overflow prevention signal output from the overflow prevention unit 50 does not necessarily need to be output to a row selection wiring that is not disconnected.
  • the overflow prevention signal output from the overflow prevention unit 50 may be output at a timing different from the output of the row selection control signal from the row selection unit 30 to the row selection wiring. For example, after the row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) are output from the row selection unit 30 and the voltage value Vout for one frame is output from the signal reading unit 20, It is preferable that the voltage value V out for one frame is before being output from the signal reading unit 20. In this case, when a plurality of row selection wirings are disconnected, it is preferable that an overflow prevention signal is simultaneously output from the overflow prevention unit 50 to the plurality of row selection wirings.
  • the overflow prevention signal output from the overflow prevention unit 50 may be output at the same timing as the output of the row selection control signal from the row selection unit 30 to the row selection wiring. That is, the m-th row selecting wiring L V which is disconnected with respect to m, at the same timing as the row selecting section 30 from the row selecting control signal Vsel (m) is output, overflow from preventing section 50 overflow An output prevention signal is output.
  • the N pixel portions P m, 1 to P m, N connected to the m-th row selection wiring LV , m that is disconnected a location closer to the row selection portion 30 than the disconnection position.
  • the row selection control signal Vsel (m) is given from the row selection unit 30 to the pixel portion located at.
  • an overflow prevention signal is given from the overflow prevention unit 50 to the pixel portion located far from the disconnection position with respect to the row selection unit 30.
  • the readout switch SW 1 is closed at the same timing in all the N pixel portions P m, 1 to P m, N connected to the disconnected m-th row selection wiring L V, m .
  • the charges generated so far in the photodiode PD of each pixel part P m, n and accumulated in the junction capacitor part are used for the readout switch SW 1 and the n-th column readout for the pixel part P m, n .
  • the data is transferred to the signal reading unit 20 via the wiring L O, n .
  • the voltage value V out indicating the received light intensity in the photodiode PD included in each of the N pixel units P m, 1 to P m, N belonging to the m-th row is supplied from the signal reading unit 20 to the voltage output wiring L out. Is output.
  • the solid-state imaging device 1 even if any of the row selection wirings is disconnected, the solid-state imaging device 1 is provided on the opposite side of the row selection unit 30 with respect to the disconnected row selection wiring.
  • An overflow prevention signal is supplied from the overflow prevention unit 50 to the pixel portion that is not connected to the row selection unit 30 due to disconnection.
  • the readout switch SW 1 is closed by the overflow prevention signal given from the overflow prevention unit 50 even in the pixel portion that is not connected to the row selection unit 30 due to the disconnection.
  • the electric charge generated in the photodiode in response to the light incidence and accumulated in the junction capacitance portion is discharged before reaching the saturation level and does not overflow to the adjacent pixel portion. Therefore, in the solid-state imaging device 1, it is not necessary to perform correction processing unlike the conventional solid-state imaging device, and a high-resolution image can be obtained.
  • the overflow prevention signal when an overflow prevention signal is output from the overflow prevention unit 50 to the row selection wiring at the same timing as that at which the row selection control signal is output from the row selection unit 30 to the row selection wiring, the overflow occurs. Charges can also be read from the pixel portion where the prevention signal reaches. If there is only one disconnection in the row selection wiring, the voltage value Vout representing the two-dimensional intensity distribution of the light image received by the light receiving unit 10 is supplied from the signal reading unit 20 as in the case where there is no disconnection. It is output to the output wiring Lout .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a first configuration example of the row selection unit 30 and the overflow prevention unit 50.
  • the row selecting section 30A serving as the row selecting section 30 in FIG. 1 includes P shift registers 31 1 ⁇ 31 P.
  • preventing section 50A overflow as preventing section 50 overflow in Figure 1 includes P shift registers 51 1 ⁇ 51 P.
  • Each shift register 31 p and each shift register 51 p have a common configuration, and are Q-bit shift registers as shown in FIG.
  • P and Q are integers of 2 or more
  • p is an integer of 1 to P
  • q appearing below is an integer of 1 to Q.
  • the product of P and Q is equal to the number of rows M.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the shift register 31p .
  • the shift register 31 p has Q flip-flops 32 1 to 32 Q connected in series.
  • the output terminal of the flip-flop 32 q included in the shift register 31 p is connected to the m-th row selection wiring LV , (p ⁇ 1) Q + q .
  • the start signal Start (p) is input from the control unit 60 to the input terminal of the first stage flip-flop 32 1 included in the shift register 31 p .
  • From the flip-flop 32 Q output terminal of the last stage included in the shift register 31 p outputs end signal End a (p) to the control unit 60.
  • the shift register 31p when the pulse of the start signal Start (p) is input from the control unit 60 to the input terminal of the first flip-flop 321, the clocks input to the Q flip-flops 32 1 to 32Q, respectively. In synchronization with the signal, pulses are sequentially output from the output terminals of the Q flip-flops 32 1 to 32 Q as row selection control signals. The pulse output from the output terminal of the flip-flop 32 Q in the final stage is also output to the control section 60 as the end signal End (p).
  • the pulses of the start signal Start (p) are sequentially input to the P shift registers 31 1 to 31 P , and the row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) are sequentially input at a constant cycle. Output to row selection wiring.
  • a pulse of the start signal Start (p) is sequentially input to the P shift registers 51 1 to 51 P , and an overflow prevention signal may be output to each row selection wiring. .
  • the pulse of the start signal Start (p) may be input only to the shift register 51 p connected to the disconnected row selection wiring among the P shift registers 51 1 to 51 P.
  • the former case is preferable because power consumption is small.
  • the influence of the inrush current on the row selection unit 30A or the overflow prevention unit 50A that occurs when the input timings of the row selection control signal and the overflow prevention signal from both ends of the row selection wiring are shifted. Since it is small, this point is also suitable.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a second configuration example of the row selection unit 30 and the overflow prevention unit 50.
  • a row selection unit 30B as the row selection unit 30 in FIG. 1 includes an M-bit shift register 33 and M digital buffers 34 1 to 34 M.
  • the overflow prevention unit 50B as the overflow prevention unit 50 in FIG. 1 includes an M-bit shift register 53 and M three-state buffers 54 1 to 54 M.
  • the row selection control signals Vsel (1) to Vsel (M) are sequentially output in a constant cycle in synchronization with the clock signal.
  • the row selection control signal Vsel (m) is output to the mth row selection wiring LV , m via the digital buffer 34 m .
  • the overflow prevention signal when a pulse of the start signal is input from the control unit 60, the overflow prevention signal is sequentially output at a constant cycle for each row in synchronization with the clock signal.
  • the overflow prevention signal output corresponding to the m-th row selection wiring LV , m is input to the 3-state buffer 54 m , and if the enable signal Enable given from the control unit 60 is high level, the 3-state buffer The data is output from 54 m to the m-th row selection wiring LV , m .
  • the enable signal Enable If a low level, third output terminal of the state buffer 54 m is made into a high impedance state.
  • the overflow prevention unit 50B can selectively output an overflow prevention signal to the disconnected row selection wiring. Further, by setting the output terminal of the 3-state buffer 54 m corresponding to the row selection wiring that is not disconnected to a high impedance state, the influence of the inrush current to the row selection unit 30B or the overflow prevention unit 50B is small.
  • the solid-state imaging device 1 (FIG. 1) according to the present invention can be suitably used in an X-ray CT apparatus.
  • An embodiment of the X-ray CT apparatus provided with the solid-state imaging device 1 according to the present invention will be described below.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the X-ray CT apparatus according to the present invention.
  • the X-ray source 106 generates X-rays toward the subject.
  • the irradiation field of X-rays generated from the X-ray source 106 is controlled by the primary slit plate 106b.
  • the X-ray source 106 incorporates an X-ray tube, and the amount of X-ray irradiation to the subject is controlled by adjusting conditions such as the tube voltage, tube current, and energization time of the X-ray tube.
  • the X-ray imager 107 incorporates a CMOS solid-state image pickup device having a plurality of two-dimensionally arranged pixel units, and detects an X-ray image that has passed through the subject.
  • a secondary slit plate 107a for limiting the X-ray incident area is provided.
  • the swivel arm 104 turns the X-ray source 106 and the X-ray imager 107 around the subject during panoramic tomography while holding the X-ray source 106 and the X-ray imager 107 facing each other.
  • a slide mechanism 113 for linearly displacing the X-ray imager 107 with respect to the subject is provided during linear tomography.
  • the turning arm 104 is driven by an arm motor 110 constituting a rotary table, and the rotation angle is detected by an angle sensor 112.
  • the arm motor 110 is mounted on a movable part of the XY table 114, and the center of rotation is arbitrarily adjusted within a horizontal plane.
  • the digital data is once captured by a CPU (Central Processing Unit) 121 and then stored in the frame memory 122.
  • a tomographic image along an arbitrary tomographic plane is reproduced by a predetermined calculation process.
  • the reproduced tomographic image is output to the video memory 124 and converted to an analog signal by the DA converter 125. Thereafter, the tomographic image converted into an analog signal is displayed by an image display unit 126 such as a CRT (cathode ray tube) and used for various diagnoses.
  • an image display unit 126 such as a CRT (cathode ray tube) and used for various diagnoses.
  • 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 includes a motor drive circuit 111 that drives the arm motor 110, slit control circuits 115 and 116 that control the opening ranges of the primary slit plate 106b and the secondary slit plate 107a, and an X-ray control circuit that controls the X-ray source 106. 118, and a clock signal for driving the X-ray imager 107 is output.
  • the X-ray control circuit 118 can feedback-control the X-ray irradiation amount to the subject based on the signal imaged by the X-ray imager 107.
  • the X-ray imager 107 includes the light receiving unit 10 of the solid-state image pickup apparatus 1 (one embodiment of the solid-state image pickup apparatus according to the present invention) having the above-described structure, It corresponds to the signal reading unit 20, the row selection unit 30, the column selection unit 40, the overflow prevention unit 50, and the control unit 60, and a scintillator panel is provided on the front surface of the light receiving unit 10.
  • the X-ray CT apparatus 100 includes the solid-state imaging device 1 having the structure shown in FIG. 1, it is possible to obtain a tomographic image with high resolution even near the defect line.
  • a large number (for example, 300) of frame data is continuously acquired in a short time, and the amount of light incident on the light receiving unit 10 of the solid-state imaging device 1 varies from frame to frame. Therefore, the amount of charge that overflows from the pixel portion on the defective line to the pixel portion on the adjacent line varies from frame to frame.
  • a high-resolution image can be obtained even when any of the row selection wirings is disconnected.

Abstract

　この発明は、何れかの行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得るための構造を備えた固体撮像装置等に関する。当該固体撮像装置(1)は、受光部(10)、信号読出部(20)、行選択部(30)、列選択部(40)、溢れ出し防止部(50)及び制御部(60)を備える。受光部(10)は、Ｍ行Ｎ列のマトリックス状に二次元配列されたＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎを有し、画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎそれぞれは、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と、このフォトダイオードと接続された読出用スイッチを含む。第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれは、第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍにより行選択部(30)及び溢れ出し防止部(50)と接続されている。

Description

固体撮像装置及びそれを含むＸ線ＣＴ装置
　この発明は、二次元的に配置された複数の受光部を備えた固体撮像装置、及び、それを含むＸ線ＣＴ装置に関するものである。
　固体撮像装置として、ＣＭＯＳ技術を用いた固体撮像装置が知られており、その中でもパッシブピクセルセンサ（ＰＰＳ: Passive Pixel Sensor）方式の固体撮像装置が知られている（特許文献１を参照）。ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードを含むＰＰＳ型の画素部がＭ行Ｎ列に二次元配列された構造を有する。各画素部では、光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷が積分回路の容量素子に蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が出力される。
　一般に、各列に属するＭ個の画素部それぞれの出力端は、その列に対応して設けられている読出用配線を介して、その列に対応して設けられている積分回路の入力端と接続されている。そして、第１行から第Ｍ行まで順に、画素部のフォトダイオードで発生した電荷は、対応する読出用配線を経て対応する積分回路に入力されて、その積分回路から電荷量に応じた電圧値が出力される。
　また、各行に属するＮ個の画素部それぞれは、その行に対応して設けられている行選択用配線を介して制御部と接続されている。この制御部から行選択用配線を介して伝えられる行選択制御信号に従って、各画素部は、フォトダイオードで発生した電荷を読出用配線へ出力する。
　ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、様々な用途で用いられる。例えば、ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、シンチレータパネルと組み合わされてＸ線フラットパネルとして医療用途や工業用途でも用いられる。更に、ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、具体的にはＸ線ＣＴ装置やマイクロフォーカスＸ線検査装置等においても用いられる。このような用途で用いられる固体撮像装置は、Ｍ×Ｎ個の画素部が二次元配列された大面積の受光部を備え、該受光部は、各辺の長さが１０ｃｍを超える大きさの半導体基板に集積化される場合がある。したがって、１枚の半導体ウェハから１個の固体撮像装置しか製造され得ない場合がある。
特開２００６－２３４５５７号公報
　発明者らは、従来の固体撮像装置について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の固体撮像装置において、何れかの行に対応する行選択用配線が製造途中で断線した場合、その行のＮ個の画素部のうち、行選択部に対し断線位置より近いところに位置する画素部は行選択用配線により行選択部と接続されているが、行選択部に対し断線位置より遠いところに位置する画素部は行選択部と接続されていない。
　すなわち、従来の固体撮像装置では、行選択部に対し断線位置より遠いところに位置する画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、積分回路へ読み出されることがなく、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。フォトダイオードの接合容量部に蓄積される電荷の量が飽和レベルを越えると、飽和レベルを越えた分の電荷が隣の画素部へ溢れ出す。
　したがって、従来の固体撮像装置では、１本の行選択用配線が断線すると、その影響は、その行選択用配線と接続された行の画素部に及ぶだけでなく、両隣の行の画素部にも及び、結局、連続した３行の画素部について欠陥ラインが生じることになる。
　一方、欠陥ラインが連続しておらず、１本の欠陥ラインの両隣が正常ラインであれば、これら両隣の正常ラインの各画素データを用いて欠陥ラインの画素データを補間することも可能である。しかしながら、連続した３行の画素部について欠陥ラインが生じた場合には、上記のような補間をすることが困難である。特に、上述したように大面積の受光部を有する固体撮像装置は、行選択用配線が長いことから断線が生じる確率が高くなる。
　上記特許文献１には、このような問題点を解消することを意図した技術が提案されている。すなわち、上記特許文献１で提案された技術では、欠陥ラインの隣にある隣接ラインの全画素データの平均値と、更に隣にある正常な数ライン分の全画素データの平均値が求められる。これら２つの平均値の差が一定値以上であれば隣接ラインも欠陥であると判定して、該隣接ラインの画素データが補正され、さらに、該隣接ラインの画素データの補正後の値に基づいて欠陥ラインの画素データが補正される。
　上記特許文献１で提案された技術では、欠陥であると判定された隣接ラインの画素データの補正の際に、該隣接ラインに対して両側の直近の正常ライン上の２つの画素データの平均値が求められ、その平均値を該隣接ラインの画素データとする。また、欠陥ラインの画素データの補正の際には、該欠陥ラインに対して両側の隣接ライン上の２つの画素データの平均値が求められ、その平均値を該欠陥ラインの画素データとする。
　しかしながら、上記特許文献１で提案された技術では、欠陥ライン（及び、欠陥ラインの近傍にある欠陥と判定されたライン）の画素データを補正するために、２つの画素データの平均を求める処理が複数回繰り返されることになるので、補正後の画像において欠陥ライン近傍では解像度が低くなる。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、何れかの行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得るための構造を備えた固体撮像装置、及びそれを含むＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。
　この発明に係る固体撮像装置は、Ｍ（２以上の整数）行Ｎ（２以上の整数）列のマトリックスを構成するよう二次元配列されたＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎを有する受光部と、受光部における第ｎ（１以上Ｎ以下の整数）列に属するＭ個の画素部Ｐ１,ｎ～ＰＭ,ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続された読出用配線ＬＯ,ｎと、読出用配線ＬＯ,１～ＬＯ,Ｎそれぞれに接続された信号読出部と、受光部における第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続された行選択用配線ＬＶ,ｍと、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの一端と接続された行選択部と、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの他端と接続された溢れ出し防止部を備える。
　受光部を構成する画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎそれぞれは、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と、該フォトダイオードと接続された読出用スイッチを含んでいる。読出用配線ＬＯ,ｎは、画素部Ｐ１,ｎ～ＰＭ,ｎのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷を、対応する読出用スイッチを介して読み出す。信号読出部は、読出用配線ＬＯ,ｎを経て入力された電荷の量に応じた電圧値を一旦保持した後、その保持した電圧値を順次出力する。行選択用配線ＬＶ,ｍは、これら読出用スイッチの開閉動作を制御する信号をこれら読出用スイッチへ伝える。行選択部は、受光部における各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御する行選択制御信号を行毎に順次行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力し、その行選択用配線により接続された該各画素部Ｐｍ,ｎにおいて読出用スイッチを閉じることにより、該各画素部Ｐｍ,ｎに含まれるフォトダイオードで発生した電荷を読出用配線ＬＯ,ｎへ出力させる。溢れ出し防止部は、受光部における各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御する溢れ出し防止信号を何れかの行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力し、その行選択用配線により接続された該各画素部Ｐｍ,ｎにおいて読出用スイッチを閉じることにより、該各画素部Ｐｍ,ｎに含まれるフォトダイオードで発生した電荷が該画素部の外へ溢れ出すことを防止する。
　この発明に係る固体撮像装置において、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの一端は、行選択部に接続されており、この行選択部から行選択制御信号が入力される。また、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの他端は、溢れ出し防止部に接続されており、この溢れ出し防止部から溢れ出し防止信号が入力される。行選択制御信号及び溢れ出し防止信号の何れも、受光部における各画素部に含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御する信号である。ただし、行選択部から出力される行選択制御信号は、受光部における各画素部から電荷を読み出すための信号である。これに対して、溢れ出し防止部から出力される溢れ出し防止信号は、受光部において行選択用配線のうち何れかの行選択用配線が断線しているとき、該断線している行選択用配線に接続される画素部のうち行選択部に対し断線位置より遠いところにある画素部において読出用スイッチを閉じることにより、該画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷が該画素部の外へ溢れ出すことを防止するための信号である。
　この発明に係る固体撮像装置において、溢れ出し防止部は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍのうち何れかの行選択用配線が断線しているとき、該断線している行選択用配線へ選択的に溢れ出し防止信号を出力するのが好ましい。
　この発明に係る固体撮像装置において、溢れ出し防止部は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍのうち何れかの行選択用配線が断線しているとき、該断線している行選択用配線及びこれに隣接する行選択用配線それぞれへ溢れ出し防止信号を出力するのが好ましい。
　さらに、この発明に係る固体撮像装置において、溢れ出し防止部は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍのうち何れかの行選択用配線へ溢れ出し防止信号を出力する際に、行選択部から該行選択用配線への行選択制御信号の出力と同一タイミングで溢れ出し防止信号を出力するのが好ましい。
　また、この発明に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線出力部と、上述のような構造を有する固体撮像装置（この発明に係る固体撮像装置）と、移動手段と、画像解析部を備える。Ｘ線出力部は、被写体に向けてＸ線を出力する。固体撮像装置は、Ｘ線出力部から出力されて被写体を経て到達したＸ線を受光し撮像する。移動手段は、Ｘ線出力部及び固体撮像装置を被写体に対して相対移動させる。画像解析部は、固体撮像装置から出力されるフレームデータを入力し、そのフレームデータに基づいて被写体の断層画像を生成する。
　なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。
　また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の範囲における様々な変形及び改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。
　この発明に係る固体撮像装置等によれば、何れかの行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像が得られる。
は、この発明に係る固体撮像装置の一実施例の構成を示す図である。 は、図１に示された固体撮像装置における画素部Ｐｍ,ｎ，積分回路Ｓｎ及び保持回路Ｈｎそれぞれの回路図である。 は、図１に示された固体撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。 は、図１に示された固体撮像装置における行選択部及び溢れ出し防止部の第１構成例を示す図である。 は、図４に示された行選択部に含まれるシフトレジスタの構成を示す図である。 は、図１に示された固体撮像装置における行選択部及び溢れ出し防止部の第２構成例を示す図である。 は、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の一実施例の構成を示す図である。
符号の説明
　１…固体撮像装置、１０…受光部、２０…信号読出部、３０…行選択部、４０…列選択部、５０…溢れ出し防止部、６０…制御部、Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎ…画素部、ＰＤ…フォトダイオード、ＳＷ１…読出用スイッチ、Ｓ１～ＳＮ…積分回路、Ｃ２…積分用容量素子、ＳＷ２…放電用スイッチ、Ａ２…アンプ、Ｈ１～ＨＮ…保持回路、Ｃ３…保持用容量素子、ＳＷ３１…入力用スイッチ、ＳＷ３２…出力用スイッチ、ＬＶ,ｍ…第ｍ行選択用配線、ＬＨ,ｎ…第ｎ列選択用配線、ＬＯ,ｎ…第ｎ列読出用配線、ＬＲ…放電制御用配線、ＬＨ…保持制御用配線、Ｌout…電圧出力用配線。
　以下、この発明に係る固体撮像装置及びそれを含むＸ線ＣＴ装置の各実施例を、図１～７を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一部位、同一要素には、同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図１は、この発明に係る固体撮像装置の一実施例の構成を示す図である。この図１に示された固体撮像装置１は、受光部１０、信号読出部２０、行選択部３０、列選択部４０、溢れ出し防止部５０及び制御部６０を備える。また、Ｘ線フラットパネルとして用いられる場合、固体撮像装置１の受光面１０の上にはシンチレータパネルが重ねられる。
　受光部１０は、Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１～ＰＭ,ＮがＭ行Ｎ列のマトリックス状に二次元配列されたものである。画素部Ｐｍ,ｎは第ｍ行第ｎ列に位置する。ここで、Ｍ，Ｎそれぞれは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。各画素部Ｐｍ,ｎは、ＰＰＳ方式の画素部であって、共通の構成を有している。
　第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれは、第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍを介して行選択部３０及び溢れ出し防止部５０に接続されている。第ｎ列に属するＭ個の画素部Ｐ１,ｎ～ＰＭ,ｎそれぞれの出力端は、第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎを介して、信号読出部２０に含まれる積分回路Ｓｎに接続されている。
　信号読出部２０は、Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮ及びＮ個の保持回路Ｈ１～ＨＮを含む。各積分回路Ｓｎは共通の構成を有している。また、各保持回路Ｈｎも共通の構成を有している。
　各積分回路Ｓｎは、読出用配線ＬＯ,ｎに接続された入力端を有する。また、各積分回路Ｓｎは、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Ｈｎへ出力する。Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮそれぞれは、放電制御用配線ＬＲにより制御部６０に接続されている。
　各保持回路Ｈｎは、積分回路Ｓｎの出力端に接続された入力端を有する。また、各保持回路Ｈｎは、この入力端に入力される電圧値を保持し、その保持した電圧値を出力端から出力用配線Ｌoutへ出力する。Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれは、保持制御用配線ＬＨを介して制御部６０に接続されている。また、各保持回路Ｈｎは、第ｎ列選択用配線ＬＨ,ｎを介して制御部６０に接続されている。
　行選択部３０は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの一端に接続されている。図１において、行選択部３０は、受光部１０の左方に設けられている。行選択部３０は、受光部１０における各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御する行選択制御信号Vsel(m)を行毎に順次行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力する。この出力を受け、行選択用配線ＬＶ,ｍを介して接続された画素部における読出用スイッチが閉じられることにより、該画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷が読出用配線ＬＯ,ｎへ出力される。Ｍ個の行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)は順次有意値となる。行選択部３０は、Ｍ個の行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)を順次有意値として出力するためにシフトレジスタを含む。
　列選択部４０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、この第ｎ列選択制御信号Hsel(n)を保持回路Ｈｎに与える。Ｎ個の列選択制御信号Hsel(1)～Hsel(N)も順次有意値となる。列選択部４０は、Ｎ個の列選択制御信号Hsel(1)～Hsel(N)を順次有意値として出力するためにシフトレジスタを含む。
　溢れ出し防止部５０は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの他端に接続されている。図１において、溢れ出し防止部５０は、受光部１０の右方に設けられている。溢れ出し防止部５０は、受光部１０における各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御する溢れ出し防止信号を何れかの行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力する。この出力を受け、行選択用配線ＬＶ,ｍを介して接続された画素部における読出用スイッチが閉じられることにより、該画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷が該画素部の外へ溢れ出すことが防止される。
　制御部６０は、固体撮像装置１全体の動作を制御する。制御部６０は、行選択部３０、列選択部４０及び溢れ出し防止部５０それぞれに対し、これらの動作を制御する制御信号を与える。制御部６０は、放電制御信号Resetを放電制御用配線ＬＲへ出力し、この放電制御信号ResetをＮ個の積分回路Ｓ１～ＳＮそれぞれに与える。また、制御部６０は、保持制御信号Holdを保持制御用配線ＬＨへ出力し、この保持制御信号HoldをＮ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれに与える。
　制御部６０は、以上のように、行選択部３０又は溢れ出し防止部５０を介して受光部１０における第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を制御するとともに、列選択部４０を介して又は直接に信号読出部２０における電圧値の保持動作及び出力動作を制御する。これにより、制御部６０は、受光部１０におけるＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして信号読出部２０から繰り返し出力させる。
　図２は、図１に示された固体撮像装置１に含まれる画素部Ｐｍ,ｎ，積分回路Ｓｎ及び保持回路Ｈｎそれぞれの回路図である。なお、図２では、Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎを代表して画素部Ｐｍ,ｎの回路図、Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮを代表して積分回路Ｓｎの回路図、また、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮを代表して保持回路Ｈｎの回路図のそれぞれが示されている。すなわち、図２には、第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐｍ,ｎ及び第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎに関連する回路部分が示されている。
　画素部Ｐｍ,ｎは、フォトダイオードＰＤ及び読出用スイッチＳＷ１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ＳＷ１を介して第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎに接続されている。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ＳＷ１は、行選択部３０から第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍを介して第ｍ行選択制御信号が与えられる。第ｍ行選択制御信号は、受光部１０における第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示する電気信号である。
　この画素部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、読出用スイッチＳＷ１が開く。これにより、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、読出用スイッチＳＷ１が閉じる。この場合、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ＳＷ１を経て、第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎへ出力される。
　第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎは、受光部１０における第ｎ列に属するＭ個の画素部Ｐ１,ｎ～ＰＭ,ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１に接続されている。第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎは、Ｍ個の画素部Ｐ１,ｎ～ＰＭ,ｎのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードＰＤで発生した電荷を、該画素部に含まれる読出用スイッチＳＷ１を介して読み出し、積分回路Ｓｎへ転送する。
　積分回路Ｓｎは、アンプＡ２、積分用容量素子Ｃ２及び放電用スイッチＳＷ２を含む。積分用容量素子Ｃ２及び放電用スイッチＳＷ２は、互いに並列的に接続された状態で、アンプＡ２の入力端子と出力端子との間に設けられている。アンプＡ２の入力端子は、第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎに接続されている。放電用スイッチＳＷ２は、制御部６０から放電制御用配線ＬＲを介して放電制御信号Resetが与えられる。放電制御信号Resetは、Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮそれぞれに含まれる放電用スイッチＳＷ２の開閉動作を指示する電気信号である。
　この積分回路Ｓｎでは、放電制御信号Resetがハイレベルであるとき、放電用スイッチＳＷ２が閉じる。これにより、積分用容量素子Ｃ２が放電され、積分回路Ｓｎから出力される電圧値が初期化される。一方、放電制御信号Resetがローレベルであるとき、放電用スイッチＳＷ２が開く。この場合、入力端に入力された電荷が積分用容量素子Ｃ２に蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎから出力される。
　保持回路Ｈｎは、入力用スイッチＳＷ３１、出力用スイッチＳＷ３２及び保持用容量素子Ｃ３を含む。保持用容量素子Ｃ３の一端は接地されている。保持用容量素子Ｃ３の他端は、入力用スイッチＳＷ３１を介して積分回路Ｓｎ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に接続されている。入力用スイッチＳＷ３１は、制御部６０から保持制御用配線ＬＨを介して保持制御信号Holdが与えられる。保持制御信号Holdは、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれに含まれる入力用スイッチＳＷ３１の開閉動作を指示する電気信号である。出力用スイッチＳＷ３２は、列選択部４０から第ｎ列選択用配線ＬＨ,ｎを介して第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Ｈｎに含まれる出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する電気信号である。
　この保持回路Ｈｎ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る。そのとき、入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Ｃ３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、出力用スイッチＳＷ３２が閉じる。この場合、保持用容量素子Ｃ３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。
　制御部６０は、受光部１０における第ｍ行に属するＮ個の画素部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、放電制御信号Resetを出力して、Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮそれぞれに含まれる放電用スイッチＳＷ２を一旦閉じた後に開くよう指示する、その後、制御部６０は、行選択部３０から出力される第ｍ行選択制御信号Vsel(m)を出力して、受光部１０における第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１を所定期間に亘り閉じるよう指示する。制御部６０は、その所定期間に、保持制御信号Holdを出力して、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれに含まれる入力用スイッチ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６０は、その所定期間の後に、列選択部４０から出力される列選択制御信号Hsel(1)～Hsel(N)を出力して、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれに含まれる出力用スイッチＳＷ３２を順次一定期間だけ閉じるよう指示する。制御部６０は、以上のような制御を各行について順次行う。
　次に、この発明に係る固体撮像装置１の動作について説明する。当該固体撮像装置１では、制御部６０による制御の下、Ｍ個の行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)、Ｎ個の列選択制御信号Hsel(1)～Hsel(N)、放電制御信号Reset及び保持制御信号Holdそれぞれが所定のタイミングでレベル変化することにより、受光面１０に入射された光の像を撮像してフレームデータを得ることができる。
　図３は、この発明に係る固体撮像装置１の動作を説明するタイミングチャートである。この図３には、(a)Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮそれぞれに含まれる放電用スイッチＳＷ２の開閉動作を指示する放電制御信号Reset、(b)受光部１０における第１行に属するＮ個の画素部Ｐ１,１～Ｐ１,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示する第１行選択制御信号Vsel(1)、(c)受光部１０における第２行に属するＮ個の画素部Ｐ２,１～Ｐ２,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示する第２行選択制御信号Vsel(2)、及び、(d)Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれに含まれる入力用スイッチ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。
　また、この図３には、更に続いて、(e)保持回路Ｈ１に含まれる出力用スイッチ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Ｈ２に含まれる出力用スイッチ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Ｈ３に含まれる出力用スイッチ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Ｈｎに含まれる出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第ｎ列選択制御信号Hsel(n)、及び、(i)保持回路ＨＮに含まれる出力用スイッチ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。
　第１行に属するＮ個の画素部Ｐ１,１～Ｐ１,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しは、以下のように行われる。
　すなわち、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)、放電制御信号Reset及び保持制御信号Holdそれぞれは、ローレベルとされている。時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間、制御部６０から放電制御用配線ＬＲに出力される放電制御信号Resetがハイレベルとなる。これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２が閉じる（積分用容量素子Ｃ２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、行選択部３０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)がハイレベルとなる。これにより、受光部１０における第１行に属するＮ個の画素部Ｐ１,１～Ｐ１,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
　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６０から保持制御用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Holdがハイレベルとなる。この場合、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれにおいて入力用スイッチＳＷ３１が閉じる。
　期間（ｔ１２～ｔ１５）内では、第１行の各画素部Ｐ１,ｎに含まれる読出用スイッチＳＷ１が閉じている。各積分回路Ｓｎの放電用スイッチＳＷ２が開いているので、それまでに各画素部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、その画素部Ｐ１,ｎの読出用スイッチＳＷ１及び第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎを経て、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎの出力端から出力される。
　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。これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮ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る。そのとき、積分回路Ｓｎの出力端から出力されて保持回路Ｈｎの入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子Ｃ３に保持される。
　そして、期間（ｔ１２～ｔ１５）の後に、列選択部４０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)が順次一定期間だけハイレベルとなる。このとき、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮそれぞれに含まれる出力用スイッチＳＷ３２が順次一定期間だけ閉じる。出力用スイッチＳＷ３２が閉じると、各保持回路Ｈｎの保持用容量素子Ｃ３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行に属するＮ個の画素部Ｐ１,１～Ｐ１,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表す電圧値である。
　続いて、第２行に属するＮ個の画素部Ｐ２,１～Ｐ２,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しが以下のように行われる。
　すなわち、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間、制御部６０から放電制御用配線ＬＲに出力される放電制御信号Resetがハイレベルとなる。これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１～ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２が閉じ、積分用容量素子Ｃ２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、行選択部３０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)がハイレベルとなる。これにより、受光部１０における第２行に属するＮ個の画素部Ｐ２,１～Ｐ２,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
　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６０から保持制御用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Holdがハイレベルとなる。この場合、Ｎ個の保持回路Ｈ１～ＨＮ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）の後に、列選択部４０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Ｈ１～ＨＮそれぞれに含まれる出力用スイッチＳＷ３２が順次一定期間だけ閉じる。
　以上のように、第２行に属するＮ個の画素部Ｐ２,１～Ｐ２,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表す電圧値Ｖoutが電圧出力用配線Ｌoutへ出力される。
　以上のような第１行及び第２行についての動作に続いて、以降、第３行から第Ｍ行まで同様の動作が行われることで、１回の撮像に得られる画像を表すフレームデータが得られる。また、第Ｍ行について動作が終了すると、再び第１行から同様の動作が行われ、次の画像を表すフレームデータが得られる。このように、一定周期で同様の動作を繰り返すことで、受光部１０が受光した光の像の二次元強度分布を表す電圧値Ｖoutが電圧出力用配線Ｌoutへ出力される（繰り返しフレームデータが得られる）。
　ところで、第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１が閉じている期間において、第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素部Ｐｍ,ｎの読出用スイッチＳＷ１及び第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎを経て、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２に転送される。この際に、第ｍ行に属する各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部の蓄積電荷が初期化される。
　しかしながら、或る第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍが途中の位置で断線している場合、その第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎのうち行選択部３０に対し断線位置より遠いところに位置する画素部は、行選択部３０から第ｍ行選択制御信号Vsel(m)が伝えられず、読出用スイッチＳＷ１が開いたままとなる。そのため、積分回路Ｓｎへ電荷を転送することができないので、この電荷転送によるフォトダイオードＰＤの接合容量部の蓄積電荷の初期化をすることができない。このままでは、これらの画素部において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷は、該フォトダイオードの接合容量部に蓄積されていく一方である。この場合、飽和レベルを越えると両隣の行の画素部へ溢れ出して、連続した３行の画素部について欠陥ラインを生じさせることになる。
　当該固体撮像装置１は、このような問題に対処すべく溢れ出し防止部５０を備えている。行選択部３０は行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの一端に接続されているのに対して、溢れ出し防止部５０は行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの他端に接続されている。すなわち、第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍは、行選択部３０と溢れ出し防止部５０との間に延在していている。また、第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍは、受光部１０における第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチＳＷ１に接続されており、これら読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を制御する信号をこれら読出用スイッチＳＷ１へ伝える。読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を制御する信号は、行選択部３０からは行選択制御信号Vsel(m)として与えられ、溢れ出し防止部５０からは溢れ出し防止信号として与えられる。
　溢れ出し防止部５０から出力される溢れ出し防止信号は、第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力されるので、画素部Ｐｍ,ｎの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を制御する点で、行選択部３０から出力される行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)と同じである。
　しかしながら、行選択部３０から出力される行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)は、受光部１０における各画素部Ｐｍ,ｎから電荷を読み出すための電気信号である。これに対し、溢れ出し防止部５０から出力される溢れ出し防止信号は、受光部１０において行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍのうち何れかの行選択用配線が断線しているとき、該断線している行選択用配線に接続される画素部のうち行選択部３０に対し断線位置より遠いところに位置する画素部において読出用スイッチＳＷ１を閉じることにより、該画素部に含まれるフォトダイオードＰＤで発生した電荷が該画素部の外へ溢れ出すことを防止するための電気信号である。
　したがって、行選択部３０から出力される行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)は、行毎に順次一定周期で出力される。これに対して、溢れ出し防止部５０から出力される溢れ出し防止信号は、その断線している行選択用配線へ選択的に出力され、或いは、その断線している行選択用配線及びこれに隣接する行選択用配線それぞれへ出力される。溢れ出し防止部５０から出力される溢れ出し防止信号は、断線していない行選択用配線へは必ずしも出力される必要はない。
　溢れ出し防止部５０から出力される溢れ出し防止信号は、行選択部３０から行選択用配線への行選択制御信号の出力と異なるタイミングで出力されてもよい。例えば、行選択部３０から行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)が一通り出力されて１フレーム分の電圧値Ｖoutが信号読出部２０から出力された後であって、次の１フレーム分の電圧値Ｖoutが信号読出部２０から出力される前であるのが好ましい。この場合、複数本の行選択用配線が断線している場合には、これら複数本の行選択用配線に対して同時に溢れ出し防止部５０から溢れ出し防止信号が出力されるのが好ましい。
　また、溢れ出し防止部５０から出力される溢れ出し防止信号は、行選択部３０から行選択用配線への行選択制御信号の出力と同一タイミングで出力されてもよい。すなわち、断線している第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍに対して、行選択部３０から行選択制御信号Vsel(m)が出力されるタイミングと同じタイミングで、溢れ出し防止部５０から溢れ出し防止信号が出力される。この場合、断線している第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍに接続されているＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎのうち、行選択部３０に対し断線位置より近いところに位置する画素部に対しては行選択部３０から行選択制御信号Vsel(m)が与えられる。また、これと同一タイミングで、行選択部３０に対し断線位置より遠いところに位置する画素部に対しては溢れ出し防止部５０から溢れ出し防止信号が与えられる。
　したがって、断線している第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍに接続されているＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎの全てにおいて同一タイミングで読出用スイッチＳＷ１が閉じる。そのため、それまでに各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素部Ｐｍ,ｎの読出用スイッチＳＷ１及び第ｎ列読出用配線ＬＯ,ｎを介して、信号読出部２０へ転送される。そして、第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表す電圧値Ｖoutが、信号読出部２０から電圧出力用配線Ｌoutへ出力される。
　このように、当該固体撮像装置１では、何れかの行選択用配線が断線している場合であっても、その断線している行選択用配線に対して行選択部３０と反対側に設けられている溢れ出し防止部５０から、断線に起因して行選択部３０と接続されていない画素部に対して溢れ出し防止信号が与えられる。これにより、断線に因り行選択部３０と接続されていない画素部においても、溢れ出し防止部５０から与えられる溢れ出し防止信号により読出用スイッチＳＷ１が閉じる。その結果、光入射に応じてフォトダイオードで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、飽和レベルに達する前に放電されて、隣の画素部へ溢れ出すことがない。したがって、当該固体撮像装置１では、従来の固体撮像装置のような補正処理を行う必要がなく、高い解像度の画像が得られる。
　特に、行選択部３０から行選択用配線へ行選択制御信号を出力するタイミングと同一のタイミングで溢れ出し防止部５０から該行選択用配線へ溢れ出し防止信号が出力される場合、その溢れ出し防止信号が到達する画素部からも電荷を読み出すことができる。その行選択用配線における断線が１箇所のみであれば、断線が無い場合と同様に、受光部１０が受光した光の像の二次元強度分布を表す電圧値Ｖoutが信号読出部２０から電圧出力用配線Ｌoutへ出力される。
　次に、この発明に係る固体撮像装置１に含まれる行選択部３０及び溢れ出し防止部５０それぞれの構成例について説明する。
　図４は、行選択部３０及び溢れ出し防止部５０の第１構成例を示す図である。この図４に示される第１構成例では、図１における行選択部３０としての行選択部３０Ａは、Ｐ個のシフトレジスタ３１１～３１Ｐを含む。また、図１における溢れ出し防止部５０としての溢れ出し防止部５０Ａは、Ｐ個のシフトレジスタ５１１～５１Ｐを含む。各シフトレジスタ３１ｐ及び各シフトレジスタ５１ｐは、共通の構成を有しており、図５に示されたように、Ｑビットのシフトレジスタである。ここで、Ｐ、Ｑは２以上の整数、ｐは１以上Ｐ以下の整数、また、以下に登場するｑは１以上Ｑ以下の整数である。ＰとＱとの積は行数Ｍに等しい。
　図５は、シフトレジスタ３１ｐの構成を示す図である。シフトレジスタ３１ｐは、Ｑ個のフリップフロップ３２１～３２Ｑが直列的に接続されている。シフトレジスタ３１ｐに含まれるフリップフロップ３２ｑの出力端子は、第ｍ行選択用配線ＬＶ,(p-1)Q+qに接続されている。シフトレジスタ３１ｐに含まれる初段のフリップフロップ３２１の入力端子には、制御部６０からスタート信号Start(p)が入力される。シフトレジスタ３１ｐに含まれる最終段のフリップフロップ３２Ｑの出力端子からは、エンド信号End(p)を制御部６０へ出力する。
　シフトレジスタ３１ｐにおいて、制御部６０からスタート信号Start(p)のパルスが初段のフリップフロップ３２１の入力端子に入力されると、Ｑ個のフリップフロップ３２１～３２Ｑそれぞれに入力されるクロック信号に同期して、Ｑ個のフリップフロップ３２１～３２Ｑそれぞれの出力端子から順次パルスが、行選択制御信号として出力される。そして、最終段のフリップフロップ３２Ｑの出力端子から出力されるパルスは、エンド信号End(p)として制御部６０へも出力される。
　行選択部３０Ａでは、Ｐ個のシフトレジスタ３１１～３１Ｐに対して順次スタート信号Start(p)のパルスが入力され、行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)が順次一定周期で行選択用配線へ出力される。
　溢れ出し防止部５０Ａでは、Ｐ個のシフトレジスタ５１１～５１Ｐに対して順次スタート信号Start(p)のパルスが入力され、各々の行選択用配線へ溢れ出し防止信号が出力されてもよい。また、Ｐ個のシフトレジスタ５１１～５１Ｐのうち断線している行選択用配線に接続されているシフトレジスタ５１ｐに対してのみスタート信号Start(p)のパルスが入力されてもよい。前者の場合、消費電力が小さいので好適である。また、後者の場合、行選択用配線の両端からの行選択制御信号及び溢れ出し防止信号それぞれの入力タイミングがずれた場合に生じる行選択部３０Ａ又は溢れ出し防止部５０Ａへの突入電流の影響が小さいので、この点でも好適である。
　図６は、行選択部３０及び溢れ出し防止部５０の第２構成例を示す図である。図６の第２構成例では、図１における行選択部３０としての行選択部３０Ｂは、Ｍビットのシフトレジスタ３３及びＭ個のデジタルバッファ３４１～３４Ｍを含む。また、図１における溢れ出し防止部５０としての溢れ出し防止部５０Ｂは、Ｍビットのシフトレジスタ５３及びＭ個の３ステートバッファ５４１～５４Ｍを含む。
　行選択部３０Ｂでは、制御部６０からスタート信号のパルスが入力されると、クロック信号に同期して、行選択制御信号Vsel(1)～Vsel(M)が順次一定周期で出力される。行選択制御信号Vsel(m)は、デジタルバッファ３４ｍを経て第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力される。
　溢れ出し防止部５０Ｂでは、制御部６０からスタート信号のパルスが入力されると、クロック信号に同期して、溢れ出し防止信号が行毎に順次一定周期で出力される。第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍに対応して出力された溢れ出し防止信号は、３ステートバッファ５４ｍに入力され、制御部６０から与えられるイネーブル信号Enableがハイレベルであれば３ステートバッファ５４ｍから第ｍ行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力される。しかしながら、イネーブル信号Enableがローレベルであれば、３ステートバッファ５４ｍの出力端子はハイインピーダンス状態とされる。
　したがって、この溢れ出し防止部５０Ｂでは、断線している行選択用配線へ溢れ出し防止信号が選択的に出力可能である。また、断線していない行選択用配線に対応する３ステートバッファ５４ｍの出力端子をハイインピーダンス状態にすることにより、行選択部３０Ｂ又は溢れ出し防止部５０Ｂへの突入電流の影響が小さい。
　この発明に係る固体撮像装置１（図１）はＸ線ＣＴ装置において好適に用いられ得る。そこで、この発明に係る固体撮像装置１を備えたＸ線ＣＴ装置の一実施例について以下説明する。
　図７は、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の一実施例の構成を示す図である。この図７に示されたＸ線ＣＴ装置１００において、Ｘ線源１０６は被写体に向けてＸ線を発生する。Ｘ線源１０６から発生したＸ線の照射野は、一次スリット板１０６ｂによって制御される。Ｘ線源１０６は、Ｘ線管を内蔵しており、そのＸ線管の管電圧、管電流及び通電時間などの条件が調整されることによって、被写体へのＸ線照射量が制御される。Ｘ線撮像器１０７は、二次元配列された複数の画素部を有するＣＭＯＳの固体撮像装置を内蔵し、被写体を通過したＸ線像を検出する。Ｘ線撮像器１０７の前方には、Ｘ線入射領域を制限する二次スリット板１０７ａが設けられる。
　旋回アーム１０４は、Ｘ線源１０６及びＸ線撮像器１０７を対向させるように保持した状態で、これらをパノラマ断層撮影の際に被写体の周りに旋回させる。また、リニア断層撮影の際にはＸ線撮像器１０７を被写体に対して直線変位させるためのスライド機構１１３が設けられる。旋回アーム１０４は、回転テーブルを構成するアームモータ１１０によって駆動され、その回転角度が角度センサ１１２によって検出される。また、アームモータ１１０は、ＸＹテーブル１１４の可動部に搭載され、回転中心が水平面内で任意に調整される。
　Ｘ線撮像器１０７から出力される画像信号は、ＡＤ変換器１２０によって例えば１０ビット（＝１０２４レベル）のデジタルデータに変換される。そして、このデジタルデータは、ＣＰＵ（中央処理装置）１２１に一旦取り込まれた後、フレームメモリ１２２に格納される。フレームメモリ１２２に格納された画像データから、所定の演算処理によって任意の断層面に沿った断層画像が再生される。再生された断層画像は、ビデオメモリ１２４に出力され、ＤＡ変換器１２５によってアナログ信号に変換される。その後、アナログ信号に変換された断層画像は、ＣＲＴ（陰極線管）などの画像表示部１２６によって表示され、各種診断に供される。
　ＣＰＵ１２１には、信号処理に必要なワークメモリ１２３が接続され、さらにパネルスイッチやＸ線照射スイッチ等を備えた操作パネル１１９が接続されている。また、ＣＰＵ１２１は、アームモータ１１０を駆動するモータ駆動回路１１１、一次スリット板１０６ｂ及び二次スリット板１０７ａの開口範囲を制御するスリット制御回路１１５、１１６、Ｘ線源１０６を制御するＸ線制御回路１１８にそれぞれ接続され、さらに、Ｘ線撮像器１０７を駆動するためのクロック信号を出力する。
　Ｘ線制御回路１１８は、Ｘ線撮像器１０７により撮像された信号に基づいて、被写体へのＸ線照射量を帰還制御することが可能である。
　以上のように構成されるＸ線ＣＴ装置１００において、Ｘ線撮像器１０７は、上述のような構造を有する固体撮像装置１（この発明に係る固体撮像装置の一実施例）の受光部１０、信号読出部２０、行選択部３０、列選択部４０、溢れ出し防止部５０及び制御部６０に相当し、受光部１０の前面にはシンチレータパネルが設けられている。
　Ｘ線ＣＴ装置１００は、図１に示された構造を有する固体撮像装置１を備えていることにより、欠陥ライン近傍においても解像度が高い断層画像を得ることができる。特に、Ｘ線ＣＴ装置では、短期間に多数（例えば３００）のフレームデータを連続的に取得するとともに、固体撮像装置１の受光部１０への入射光量がフレーム毎に変動する。そのため、欠陥ライン上の画素部から隣接ライン上の画素部へ溢れ出す電荷の量はフレーム毎に変動する。このようなＸ線ＣＴ装置において、当該固体撮像装置１を備えることにより、何れかの行選択用配線が断線している場合であっても高い解像度の画像を得ることができる。
　以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想及び範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

Claims (5)

  1. Ｍ（２以上の整数）行Ｎ（２以上の整数）列のマトリックスを構成するよう二次元配列されたＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎを有する受光部であって、前記画素部Ｐ１,１～ＰＭ,Ｎのそれぞれが入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードと接続された読出用スイッチを含んでいる受光部と、
    　前記受光部における第ｎ（１以上Ｎ以下の整数）列に属するＭ個の画素部Ｐ１,ｎ～ＰＭ,ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続された読出用配線ＬＯ,ｎであって、前記画素部Ｐ１,ｎ～ＰＭ,ｎのうちの何れかの画素部に含まれるフォトダイオードで発生した電荷を、対応する読出用スイッチを介して読み出す読出用配線ＬＯ,ｎと、
    　前記読出用配線ＬＯ,１～ＬＯ,Ｎそれぞれに接続された信号読出部であって、前記読出用配線ＬＯ,ｎを経て入力された電荷の量に応じた電圧値を一旦保持した後、その保持した電圧値を順次出力する信号読出部と、
    　前記受光部における第ｍ行に属するＮ個の画素部Ｐｍ,１～Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれる読出用スイッチと接続された行選択用配線ＬＶ,ｍであって、これら読出用スイッチの開閉動作を制御する信号をこれら読出用スイッチへ伝える行選択用配線ＬＶ,ｍと、
    　前記行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの一端と接続された行選択部であって、前記受光部における各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御する行選択制御信号を行毎に順次行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力し、その行選択用配線により接続された該各画素部Ｐｍ,ｎにおいて読出用スイッチを閉じることにより、該各画素部Ｐｍ,ｎに含まれるフォトダイオードで発生した電荷を読出用配線ＬＯ,ｎへ出力させる行選択部と、
    　前記行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍそれぞれの他端と接続された溢れ出し防止部であって、前記受光部における各画素部Ｐｍ,ｎに含まれる読出用スイッチの開閉動作を制御する溢れ出し防止信号を何れかの行選択用配線ＬＶ,ｍへ出力し、その行選択用配線により接続された該各画素部Ｐｍ,ｎにおいて読出用スイッチを閉じることにより、該各画素部Ｐｍ,ｎに含まれるフォトダイオードで発生した電荷が該画素部の外へ溢れ出すことを防止する溢れ出し防止部と、を備えた固体撮像装置。
  2. 請求項１記載の固体撮像装置において、
    　前記溢れ出し防止部は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍのうち何れかの行選択用配線が断線しているとき、該断線している行選択用配線へ選択的に前記溢れ出し防止信号を出力する。
  3. 請求項１記載の固体撮像装置において、
    　前記溢れ出し防止部は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍのうち何れかの行選択用配線が断線しているとき、該断線している行選択用配線及びこれに隣接する行選択用配線それぞれへ前記溢れ出し防止信号を出力する。
  4. 請求項１記載の固体撮像装置において、
    　前記溢れ出し防止部は、行選択用配線ＬＶ,１～ＬＶ,Ｍのうち何れかの行選択用配線へ前記溢れ出し防止信号を出力する際に、前記行選択部から該行選択用配線への行選択制御信号の出力と同一タイミングで前記溢れ出し防止信号を出力する。
  5. 被写体に向けてＸ線を出力するＸ線出力部と、
    　前記Ｘ線出力部から出力されて前記被写体を経て到達したＸ線を受光し撮像する請求項１～４の何れか一項記載の固体撮像装置と、
    　前記Ｘ線出力部及び前記固体撮像装置を前記被写体に対して相対移動させる移動手段と、
    　前記固体撮像装置から出力されるフレームデータを入力し、そのフレームデータに基づいて前記被写体の断層画像を生成する画像解析部と、を備えたＸ線ＣＴ装置。
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