專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及產生對應于入射的X射線像的圖像數(shù)據(jù)的固體攝像裝置。
背景技術：
在X射線攝影技術中，近年來廣泛利用取代X射線感光底片而使用固體攝像元件的X射線攝像系統(tǒng)。這樣的X射線攝像系統(tǒng)不需要X射線感光底片那樣的顯影，可實時地確認X射線圖像等，便利性高，在數(shù)據(jù)保存性或處理容易性方面也具有優(yōu)勢。例如在牙科診斷的X射線攝影中，在全口、顱、CT等的各種攝像模式中，此類X射線攝像系統(tǒng)日益普及。作為一例，在專利文獻I所公開的牙科用X射線攝像裝置由包含CXD方式的X射線檢測元件，拍攝從X射線源輸出并穿透被照體的X射線。而且，作為用于此類X射線攝像系統(tǒng)的固體攝像裝置，利用CMOS技術的裝置已為人所知，其中，被動像素傳感器(PPS:Passive PixelSensor)方式尤其為人所知。PPS方式的固體攝像裝置具備PPS型像素二 維排列成M行N列的像素排列，所述PPS型像素包含產生與入射光強度對應的量的電荷的光電二極管，將在各像素中對應于光入射而在光電二極管中產生的電荷，在積分電路中轉換為電壓值，并進一步將該電壓值轉換為數(shù)字值而輸出。一般而言，各列的M個像素各自的輸出端經由對應于該列而設置的讀出用配線，與對應于該列而設置的積分電路的輸入端連接。然后，在各像素的光電二極管中產生的電荷從第I行至第M行，依次在每行通過對應于該列的讀出用配線而輸入至積分電路，從該積分電路，對應于電荷量的電壓值從第I列至第N列依次輸入至模擬/數(shù)字轉換器。專利文獻專利文獻1:日本特開2004-208754號公報

發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的問題在上述X射線攝像系統(tǒng)中，固體攝像裝置的像素排列所要求的大小依其攝像用途而為各式各樣，例如牙科診斷的X射線攝影中，在顱攝影中，要求像素排列的長邊方向的寬度為22cm以上的長條形固體攝像裝置。若要求此類長條形固體攝像裝置，根據(jù)用于該固體攝像裝置的生產的半導體晶圓的直徑，存在難以在單一基板上制作該固體攝像裝置的情況。此類情況下，在長條方向排列短于對固體攝像裝置所要求的尺寸的2片基板，配合各自的像素排列而作為I個固體攝像裝置使用(所謂拼接)，由此可符合要求尺寸。然而，由于在制造上難以消除基板的端部與在該基板上所制作的像素排列的端部之間的隙縫，因此排列2片基板而使用的情況下，在這些像素排列彼此的交界部分(接縫)，產生未拍攝X射線像的區(qū)域(死區(qū))。根據(jù)攝像用途，存在對此類死區(qū)的位置有限制的情況。例如在牙科的顱攝影中，在使固體攝像裝置的長條方向與上下方向(鉛直方向)一致的狀態(tài)下，一邊使得固體攝像裝置在橫方向(水平方向)移動一邊進行攝像，但由于在X射線像的中心附近存在顎關節(jié)，因此若在被拼接的像素排列全體的中心附近存在死區(qū)，則恐怕會欠缺診斷上重要部分的圖像數(shù)據(jù)。因此，在此類情況下，必須通過使2片基板的像素排列各自的長條方向的寬度互不相同，使得死區(qū)的位置從中心附近偏離。此處，將構成上述PPS方式的固體攝像裝置的2片基板在各自的像素排列的行方向上并排配置的情況下，若各基板的像素排列的長條方向的寬度互不相同，則各基板的像素排列的列數(shù)會互不相同而產生以下問題。即，在PPS方式的固體攝像裝置中，在各像素的光電二極管中產生的電荷在各列逐一轉換為電壓值，并進一步轉換為數(shù)字值，但若從2片基板并行輸出該數(shù)字值，到輸出所有列的數(shù)字值所需要的時間在各基板不同，從列數(shù)多的基板將數(shù)字值輸出結束為止的期間，列數(shù)少的基板不得不為等待狀態(tài)，一幀的攝像所需要的時間變長。本發(fā)明是為了解決上述問題點而完成，其目的在于，具備在2片基板上形成的各像素排列在行方向上拼接(tiling)的結構的固體攝像裝置中，縮短一幀的攝像所需要的時間。解決問題的技術手段本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置的特征在于，其為生成對應于入射的X射線像的圖像數(shù)據(jù)的固體攝像裝置，具備:第I基板，其具有第I像素排列，該第I像素排列為將分別包含光電二極管的MXNA個(M及NA為2以上的整數(shù))像素二維排列成M行NA列而成的像素排列；第2基板，其具有第2像素排列，該第2像素排列是將分別包含光電二極管的MXNB個(NB為小于NA的2以上的整數(shù))像素二維排列成M行NB列而成且其第I列沿著第I像素排列的第NA列配置的像素排列；(NA+NB)條讀出用配線，在第I及第2像素排列的各列逐一配設，經由讀出用開關而與對應列的像素所包含的光電二極管連接；信號輸出部，其保持與經過讀出用配線而輸入的電荷對應的量的電壓值，通過一個或多個模擬/數(shù)字轉換器將該保持的電壓值轉換為數(shù)字值而輸出；以及閃爍器，其對應于入射的X射線而產生閃爍光，并將X射線像轉換為光像， 將該光像輸出至第I及第2像素排列；包含第I像素排列的第I列的一個或多個連續(xù)列及包含第2像素排列的第NB列的一個或多個連續(xù)列成為入射X射線受到遮蔽的無感區(qū)域，信號輸出部將對應于從第I像素排列的第I列至第η列(2含η<ΝΑ)的各列的數(shù)字值，從第I列開始至第η列為止或者從第η列開始至第I列為止依次輸出，并且與該輸出并行地，將對應于從第I像素排列的第(η+1)列經第NA列及第2像素排列的第I列而至第NB列的各列對應的數(shù)字值，以與第I像素排列的第I列至第η列相反的順序依次輸出。本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置中，具有第I像素排列的第I基板與具有列數(shù)少于第I像素排列的第2像素排列的第2基板，以第I像素排列的第NA列與第2像素排列的第I列互相順沿的方式拼接。即，該固體攝像裝置具有從第I像素排列的第I列至第NA列加上從第2像素排列的第I列至第NB (〈NA)列的(ΝΑ+ΝΒ)列的像素排列。然后，信號輸出部將數(shù)字值輸出至數(shù)據(jù)總線等時，并行地輸出以下數(shù)字值，即對應于第I像素排列的第η列以前的各列(即從第I列至第η列)的數(shù)字值,與對應于第(η+1)列以后的各列及第2像素排列的第I列至第NB列(即從第I像素排列的第(η+1)列，經第NA列及第2像素排列的第I列而至第NB列)的數(shù)字值。如此，通過以列數(shù)多的第I像素排列的第I列與第NA列之間的列(第η列)作為界線分割輸出動作,而并行地使數(shù)字值輸出，可使被分割的一個區(qū)域的列數(shù)與另一個區(qū)域的列數(shù)互為相同或接近的列數(shù)。因此，根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置，與例如從第I像素排列的第I列至第NA列使數(shù)字值輸出，與此并行地從第2像素排列的第I列至第NB列使數(shù)字值輸出的方式相比較，可使得輸出動作的等待時間接近零，可有效地縮短一幀的攝像所需要的時間。另外，本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置中，包含第I像素排列的第I列的一個或多個連續(xù)列、及包含第2像素排列的第NB列的一個或多個連續(xù)列，成為入射X射線受到遮蔽的無感區(qū)域。產生對應于入射的X射線像的圖像數(shù)據(jù)的固體攝像裝置中，為了從X射線保護配置于像素排列旁的移位寄存器等的電路部分，大多由X射線遮蔽部件覆蓋像素排列的周圍。然后，若X射線遮蔽部 分蓋到像素排列的一部分，則在像素排列中會產生上述無感區(qū)域。從信號輸出部所輸出的數(shù)字值中，對應于該無感區(qū)域所包含的像素的數(shù)字值成為與X射線像無關的無效數(shù)據(jù)。此類情況下，若將以第η列作為界線分割的一個區(qū)域的數(shù)字值的輸出順序、與另一個區(qū)域的數(shù)字值的輸出順序設為相同順序，則產生如下不便。即，從信號輸出部所輸出的數(shù)字值經由數(shù)據(jù)總線等而送往其它電子電路(CPU等)，此時，在一個區(qū)域，最初輸出相當于無感區(qū)域的數(shù)字值(無效數(shù)據(jù))，在另一個區(qū)域，最后輸出無效數(shù)據(jù)。如此，若數(shù)字值的輸出順序中無效數(shù)據(jù)的位置在各區(qū)域不同，則成為以其它電子電路進行實時處理時的障礙。為了一并解決此類問題，本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置，以第η列作為界線分割的一個區(qū)域的數(shù)字值的輸出順序與另一個區(qū)域的數(shù)字值的輸出順序，互為逆向順序。即，信號輸出部將對應于從第I像素排列的第I列至第η列的各列的數(shù)字值，從第I列開始至第η列為止,或者從第η列開始至第I列為止依次輸出，并且將對應于從第I像素排列的第(n+1)列，經第NA列及第2像素排列的第I列而至第NB列的各列的數(shù)字值，以與第I像素排列的第I列至第η列相反的順序依次輸出。通過信號輸出部以這樣的順序將數(shù)字值輸出至數(shù)據(jù)總線等，可使數(shù)字值的輸出順序中的無效數(shù)據(jù)的位置在各區(qū)域互相一致，能夠由其它電子電路容易地進行實時處理。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，具備形成于2片基板上的各像素排列在行方向上拼接的結構的固體攝像裝置，能夠縮短一幀的攝像所需要的時間。


圖1為X射線攝像系統(tǒng)100的構成圖。圖2為表示從被照體Α(被檢者的頭部)上方看到的固體攝像裝置I及X射線發(fā)生裝置106對于被照體A進行直線位移的情況的圖。圖3為固體攝像裝置I的平面圖。圖4(a)為沿著圖3的IVa-1Va線的固體攝像裝置I的側剖面圖，及(b)為沿著圖3的IVb-1Vb線的固體攝像裝置I的側剖面圖。圖5為表示固體攝像裝置I的內部結構的圖，其代表表示對應于多個信號讀出部21A 21L中的I個信號讀出部的像素排列IOA(IOB)的部分(像素塊)。
圖6為固體攝像裝置I的上述像素塊所包含的像素Pnu、積分電路Sj及保持電路Hj各自的電路圖。圖7為說明像素排列IOA的第I列 第η列所包含的像素塊的動作，及對應于該像素塊的信號輸出部20的動作的時序圖。圖8為說明像素排列IOA的第(n+1)列 第NA列、及像素排列IOB的第I列 第NB列所包含的像素塊的動作，及對應于該像素塊的信號輸出部20的動作的時序圖。圖9為說明對應于像素排列IOA的第I列 第η列所包含的像素塊而設置的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F的輸入和輸出動作的時序圖。圖10為說明對應于像素排列IOA的第(n+1)列 第NA列及像素排列IOB的第I列 第NB列所包含的像素塊而設置的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L的輸入和輸出動作的時序圖。圖11(a)為表示2個像素排列110A、IlOB在上下方向拼接，一面在水平方向上平行移動一面進行攝像的情況的圖，及(b)為表示2個像素排列120A、120B在上下方向上拼接，一面在水平方向上平行移動一面進行攝像的情況的圖。圖12(a)為表示硅晶圓W中，進行長條方向的寬度寬的多個像素排列120A及長條方向的寬度窄的多個像素排列120B的拼版的狀況的圖，及(b)表示硅晶圓W中，進行長條方向的寬度相等的多個像素排列110的拼版的情況的圖。圖13(ar(h)為表示從各自對應于一方的像素排列的8個像素塊的8個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器a廣(8)，輸出數(shù)字值的時序的一例的時序圖，及ara)表示從各自對應于另一方的像素排列的4個像素塊的4個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(9廣(12)，輸出數(shù)字值的時序的一例的時序圖。圖14(a) (h)表示從各自對應于一方的像素排列的8個像素塊的8個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器a廣(8)，輸出數(shù)字值的時序的一例的時序圖，及ara)表示從各自對應于另一方的像素排列的4個像素塊的4個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(9Γ (12)，輸出數(shù)字值的時序的一例的時序圖。圖15 (ar(l)表示來自各FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23L的數(shù)字值的輸出順序的時序圖。圖16(a)表示在同一平面上，使表面各自蒸鍍有膜狀的閃爍器4A、4B的半導體基板3A、3B鄰接而排列的方式的圖，(b)表示在同一平面上，使半導體基板3A、3B鄰接而排列，并排配置半導體基板3A、3B后，統(tǒng)一蒸鍍閃爍器4A、4B的方式的圖，及(c)表示以在半導體基板3A的端部重疊半導體基板3B的端部的方式排列半導體基板3A、3B的方式的圖。
具體實施例方式以下，參考附圖而詳細說明用以實施本發(fā)明的方式。再者，在附圖的說明中，同一要素附上同一符號，并省略重復說明。

圖1表示具備本發(fā)明所涉及的一個實施方式的固體攝像裝置I的醫(yī)療用X射線攝像系統(tǒng)100的結構的圖。本實施方式的X射線攝像系統(tǒng)100主要具備牙科醫(yī)療中的全口攝影、顱攝影、CT攝影等的攝像模式，其拍攝被檢者的顎部的X射線像。X射線攝像系統(tǒng)100具備固體攝像裝置I及X射線發(fā)生裝置106，由固體攝像裝置1，對從X射線發(fā)生裝置106輸出并穿透被照體A (亦即被檢者的顎部)的X射線進行攝像。X射線發(fā)生裝置106朝向被照體A產生X射線。從X射線發(fā)生裝置106產生的X射線的照射區(qū)域由一次狹縫板106b控制。在X射線發(fā)生裝置106中內建有X射線管，通過調整該X射線管的管電壓、管電流及通電時間等條件，來控制對被照體A的X射線照射量。而且，X射線發(fā)生裝置106由于一次狹縫板106b的開口范圍受到控制，可在某攝像模式時，以規(guī)定的擴開角輸出X射線，在別的攝像模式，以窄于該規(guī)定的擴開角的擴開角輸出X射線。固體攝像裝置I為包含有二維排列的多個像素的CMOS型固體攝像裝置，將通過被照體A的X射線像轉換為電氣圖像數(shù)據(jù)D。在固體攝像裝置I的前方，設置有限制X射線入射區(qū)域的二次狹縫板107。X射線攝像系統(tǒng)100還具備回旋臂104?；匦?04使X射線發(fā)生裝置106與固體攝像裝置I互相相對而保持，在CT攝影或全口攝影時，使它們在被照體A的四周回旋。另夕卜，設置有滑動機構113，其為在顱攝影或線性斷層攝影時，用以使固體攝像裝置I及X射線發(fā)生裝置106對于被照體A進行直線位移?；匦?04由構成旋轉臺的臂馬達109驅動，其旋轉角度由角度傳感器112檢測。而且，臂馬達109搭載于XY臺114的可動部，在水平面內任意調整旋轉中心。從固體攝像裝置I輸出的圖像數(shù)據(jù)D —旦從CPU(中央處理裝置)121取入后，儲存于幀內存122中。從儲存于幀內存122的圖像數(shù)據(jù)，通過規(guī)定的運算處理再生沿著任意斷層面的斷層圖像或全口圖像、顱圖像等。再生的這些圖像輸出至視頻內存124，由DA轉換器125轉換為模擬信號后，由CRT (陰極射線管)等圖像顯示部126顯示，以供給各種診斷。CPU 121上連接有信號處理所必要的工作內存123，進一步連接有包含面板開關或X射線照射開關等的 操作面板119。另外，CPU 121分別連接于驅動臂馬達109的馬達驅動電路111、控制一次狹縫板106b及二次狹縫板107的開口范圍的狹縫控制電路115及116、以及控制X射線發(fā)生裝置106的X射線的控制電路118，而且輸出用于驅動固體攝像裝置I的時鐘信號。X射線控制電路118根據(jù)由固體攝像裝置I所拍攝到的信號，反饋控制對被照體的X射線照射量。圖2為表示從被照體A(被檢者的頭部)上方看到的固體攝像裝置I及X射線發(fā)生裝置106對于被照體A進行直線位移的情況的圖。顱攝影時，固體攝像裝置I及X射線發(fā)生裝置106 —邊由滑動機構113，維持在夾著被照體A的兩側互向相對的狀態(tài)，并在同一方向(圖中的箭頭B)進行直線移動，一邊將X射線照射至被照體A，連續(xù)進行通過被照體A的X射線像的攝像。圖3及圖4為表示本實施方式的固體攝像裝置I的結構的圖。圖3為固體攝像裝置I的平面圖。圖4(a)為沿著圖3的IVa-1Va線的固體攝像裝置I的側剖面圖，圖4(b)為沿著圖3的IVb-1Vb線的固體攝像裝置I的側剖面圖。再者，圖3及圖4中，為了容易理解而一并表示有XYZ正交坐標系統(tǒng)。如圖3及圖4(a)所示，固體攝像裝置I具備半導體基板3A(第I基板)及半導體基板3B (第2基板)，由該2片半導體基板3A、3B構成I個攝像區(qū)域。對固體攝像裝置I的攝像區(qū)域所要求的大小根據(jù)其攝像用途而為各式各樣，牙科診斷的X射線攝影中，在顱攝影中，要求攝像區(qū)域的長邊方向的寬度為22cm以上的長條形裝置。因此，如本實施方式那樣，在長條方向排列短于固體攝像裝置I所要求的尺寸的2片半導體基板3A、3B，配合各自的像素排列IOAUOB而作為I個攝像區(qū)域使用(所謂拼接)，由此可符合要求尺寸。再者，如此排列2片半導體基板3A、3B而使用的情況下，在這些像素排列的交界部分(接縫)，產生未拍攝X射線像的區(qū)域(死區(qū)C)。這是因為在制造上，難以消除半導體基板3A及3B各自的端部，與在這些半導體基板3A、3B上所制作的像素排列10A、IOB各自的端部的隙縫。固體攝像裝置I具備:分別在半導體基板3A的主面上制入的像素排列IOA (第I像素排列)及掃描移位寄存器30A ;及分別在半導體基板3B的主面上制入的像素排列IOB (第2像素排列)及掃描移位寄存器30B。另外，固體攝像裝置I還具備信號輸出部20，該信號輸出部20具有:多個信號讀出部21A 21H，其在半導體基板3A的主面上制入；多個信號讀出部21廣21L，其在半導體基板3B的主面上制入；多個模擬/數(shù)字(A/D)轉換器22A 22L，其對應于各信號讀出部21A 21L ;及多個FIFO(First-1n-First-C)Ut:先進先出)數(shù)據(jù)緩沖器23A 23L，其對應于各A/D轉換器22A 22L。而且，固體攝像裝置I具備:平板狀的基材2、閃爍器4A、4B及X射線遮蔽部件5。上述半導體基板3A、3B粘貼于基材2，閃爍器4A及4B各自配置于半導體基板3A上及半導體基板3B上。閃爍器4A及4B對應于入射的X射線而產生閃爍光，而將X射線像轉換為光像，并將該光像輸出至像素排列IOA及10B。閃爍器4A、4B以覆蓋像素排列10A、10B的方式分別設置，或者通過蒸鍍而各自設置于像素排列10AU0B上。X射線遮蔽部件5由X射線的穿透率極低的鉛等材料構成。X射線遮蔽部件5覆蓋半導體基板3A、3B的周緣部，特別是配置有掃描移位寄存器30A、30B及信號讀出部21A 21L的區(qū)域，防止向掃描移位寄存器30A、30B以及信號讀出部2IA 2IL的X射線的入射。像素排列IOA通過MXNA個像素P (參考圖4 (a)、(b))進行二維排列成M行NA列而構成。而且，像素排列IOB通過MXNB個像素P進行二維排列成M行NB列而構成。再者，圖3中，列方向與X軸方向一致，行方向與Y軸方向一致。M、NA、NB各自為2以上的整數(shù)，符合NA>NB。而且，像素排列10A、10B中的行方向的像素P的數(shù)目(NA+NB)優(yōu)選為多于列方向的像素P的數(shù)目M。該情況下，由像素排列IOA及IOB所組成的攝像區(qū)域呈現(xiàn)以行方向(Y軸方向)作為長邊方向，以列方向(X軸方向)作為短邊方向的長方形形狀。各像素P以例如100 μ m的間距排列，具有為PPS方式的共通的結構。此處，圖3中，像素排列IOA所包含的NA列中，位于最左端的列(即Y坐標最小的列)設為第I列，位于相反側的右端的列設為第NA列。另外，同圖中，像素排列IOB所包含的NB列中，位于最左端的列(即Y坐標最小的列)設為第I列，位于相反側的右端的列設為第NB列。此情況下，本實施方式中，以像素排列IOB的第I列與像素排列IOA的第NA列互相順沿的方式，配置像素排列IOA及10B。另外，包含像素排列IOA的第I列的一個或多個連續(xù)列由X射線遮蔽部件5所覆蓋，成為入射X射線受到遮蔽的無感區(qū)域。即，由于光未入射至這些列而不產生電荷，因此無助于攝像。同樣地，包含像素排列IOB的第NB列的一個或多個連續(xù)列也由X射線遮蔽部件5所覆蓋，成為無感區(qū)域。因此，像素排列10A、IOB中，由X射線遮蔽部件5所覆蓋的這些像素列除外的其它像素列，構成攝像用的有效區(qū)域。換言之，固體攝像裝置I中的有效攝像區(qū)域由X射線遮蔽部件5的開 口 5a所規(guī)定。信號輸出部20保持對應于從各像素P輸出的電荷的量的電壓值，將該保持的電壓值轉換為數(shù)字值而輸出至數(shù)據(jù)總線DB。多個信號讀出部21A 21H就1個信號讀出部，對應于像素排列1OA中的二以上的像素列而設置，保持對應于從對應像素列的各像素P輸出的電荷的量的電壓值，將該電壓值分別輸出至對應的A/D轉換器22A 22H。同樣地，多個信號讀出部21I11L就I個信號讀出部，對應于像素排列IOB中的二以上的像素列而設置，保持對應于從對應像素列的各像素P輸出的電荷的量的電壓值，將該電壓值分別輸出至對應的A/D轉換器22廣22匕此時，掃描移位寄存器30A及30B控制各像素P，使得存儲于各像素P的電荷在每行依次輸出至信號讀出部21A 21L。多個A/D轉換器22A 22L輸入從對應的信號讀出部21A 21L所輸出的電壓值，對于該輸入的電壓值(模擬值)施行A/D轉換處理,產生與該輸入電壓值相應的數(shù)字值。多個A/D轉換器22A 22L將產生的數(shù)字值，輸出至對應于該A/D轉換器22A 22L的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23L。多個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23L，在分別將對應于像素排列1OA所包含的NA列、及像素排列IOB所包含的NB列的所有數(shù)字值湊齊后，將該數(shù)字值輸出至數(shù)據(jù)總線DB。此時，F(xiàn)IFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F將對應于從像素排列IOA的第I列至第η列(2含η<ΝΑ)的各列的數(shù)字值(儲存于較圖3的交界線E配置于更左側的6個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A13F的數(shù)字值)，依次輸出至數(shù)據(jù)總線DB。然后，與該輸出動作并行地，F(xiàn)IFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L將對應于從像素排列10A的第(n+1)列，經第NA列及像素排列10B的第I列而至第NB列的各列的數(shù)字值(儲存于較圖3的交界線E配置于更右側的6個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L的數(shù)字值)，依次輸出至數(shù)據(jù)總線DB。S卩，從控制數(shù)據(jù)總線DB的CPU等處理裝置看到的情況下，較交界線E配置于更左側的6個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F作為I個輸出端口而構成，較交界線E配置于更右側的6個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L作為另外的輸出端口而構成。其次，針對本實施方式所涉及的固體攝像裝置I的詳細結構來說明。圖5為表示固體攝像裝置I的內部結構的圖，其代表表示對應于多個信號讀出部21A11L中的1個信號讀出部的像素排列1OA(1OB)種的部分(像素塊)。像素排列1OA(1OB)中的該像素塊由像素P1，~PM，k進行二維排列成M行(k-i+1)列而成。像素Pm,」位于第m行第j列。在此，
1、k為1以上的整數(shù),滿足1≤i〈k≤NA(或NB)。另夕卜，m為1以上M以下的各整數(shù)，j為i以上k以下的各整數(shù)。第m行的第(k-i+1)個像素Pm,rPm,k分別通過第m行選擇用配線Lv,m而與掃描移位寄存器30A(或30B)連接。再者，圖5中，掃描移位寄存器30A及30B包含于控制部6。第j列的M個像素Pij~Pmj各自的輸出端通過第j列讀出用配線Laj而與信號讀出部2IAllL的積分電路Sj連接。信號讀出部21A 21L的各個包含(k_i+l)個積分電路S廠Sk及(k_i+l)個保持電路H^Hk。各積分電路I具有共通的結構。而且，各保持電路％具有共通的結構。各積分電路I具有與讀出用配線Ly連接的輸入端，存儲輸入至該輸入端的電荷，并從輸出端將對應于該存儲電荷量的電壓值輸出至保持電路H」。(k-1+1)個積分電路S廠Sk分別通過復位用配線Lk而與控制部6連接，另外通過增益設定用配線Le而與控制部6連接。各保持電路Hj具有與積分電路I的輸出端連接的輸入端，保持輸入至該輸入端的電壓值，并從輸出端將該保持的電壓值輸出至電壓輸出用配線Lcom。(k-i+1)個保持電路H廠Hk分別通過保持用配線Lh而與控制部6連接。另外，各保持電路&通過第j列選擇用配線Liu而與控制部6的讀出移位寄存器31A(或31B)連接。
A/D轉換器22A 22L輸入分別從(k_i+l)個保持電路H廠Hk輸出至電壓輸出用配線Lrat的電壓值，對于該輸入的電壓值(模擬值)進行A/D轉換處理，將對應于該輸入電壓值的數(shù)字值分別輸出至FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23L。控制部6的掃描移位寄存器30A(30B)將第m行選擇控制信號Vsel (m),輸出至第m行選擇用配線Lv,m，并將該第m行選擇控制信號Vsel (m)分別給予第m行的(k_i+l)個像素Pm，廠Pm，k。M個行選擇控制信號VSel(irVSel(M)依次成為有效值。另外，控制部6的讀出移位寄存器31A(31B)將第j列選擇控制信號Hsel (j)輸出至第j列選擇用配線Liu,并將該第j列選擇控制信號Hsel (j)給予保持電路H」。(k-1+Ι)個列選擇控制信號Hsel (i) ^Hsel (k)也依次成為有效值。另外，控制部6將復位控制信號Reset輸出至復位用配線Lk，將該復位控制信號Reset分別給予(k-1+Ι)個積分電路S^Skt5控制部6將增益設定信號Gain輸出至增益設定用配線Le，分別將該增益設定信號Gain給予(k_i+l)個積分電路S廠Sk?？刂撇?將保持控制信號Hold輸出至保持用配線Lh，將該保持控制信號Hold分別給予(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk。進一步而言，雖未圖示，但控制部6也控制A/D轉換器22A 22L中的A/D轉換處理。圖6為固體攝像裝置I的上述像素塊所包含的像素Pnu、積分電路Sj及保持電路Hj各自的電路圖。在此，代表像素P1，廠PM，k而表示像素Pnu的電路圖，代表(k-1+Ι)個積分電路S廠Sk而表示積分電路Sj的電路圖，而且代表(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk而表示保持電路民的電路圖。即，表示與第m行第j列的像素Pnu及第j列讀出用配線Laj相關連的電路部分。像素Pnbj包含光電二極管ro及讀出用開關SW115光電二極管ro的陽極端子接地，光電二極管ro的陰極端子經由讀出用開關Sw1而與第j列讀出用配線Laj連接。光電二極管F1D產生與入射光強度對應的量 的電荷,將該產生的電荷存儲于接合電容部。讀出用開關Sff1從控制部6,被給予通過第m行選擇用配線Lv, m的第m行選擇控制信號Vsel (m)。第m行選擇控制信號Vsel(m)指示像素排列IOA中的第m行的NA個像素Pm，廣Pm，NA及像素排列IOB中的第m行的NB個像素Pm，廣Pii^nb各自的讀出用開關SW1的開閉動作。該像素Pm，」中，第m行選擇控制信號Vsel (m)為低電平時，讀出用開關SW1打開，在光電二極管ro產生的電荷未輸出至第j列讀出用配線Laj而存儲于接合電容部。另一方面，當?shù)趍行選擇控制信號Vsel (m)為高電平時，讀出用開關SW1關閉，到此為止在光電二極管H)產生生并存儲于接合電容部的電荷，經讀出用開關SW1而輸出至第j列讀出用配線Lo, j。第j列讀出用配線Lq, j與像素排列IOA(或10B)的第j列的M個像素P1，廠Psu各自的讀出用開關SW1連接。第j列讀出用配線Laj將M個像素P1，廠Psu中的任一像素的光電二極管ro中所產生的電荷，經由該像素的讀出用開關SWia出并傳輸至積分電路S」。積分電路S」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Sff21及增益設定用開關sw22。積分用電容元件C21及放電用開關SW21相互并聯(lián)地連接，并設置于放大器A2的輸入端子與輸出端子之間。另外，積分用電容元件C22及增益設定用開關Sff22相互串聯(lián)地連接，并以增益設定用開關SW22連接于放大器A2的輸入端子側的方式，設置于放大器A2的輸入端子與輸出端子之間。放大器A2的輸入端子與第j列讀出用配線Laj連接。放電用開關SW21從控制部6被給予經過復位用配線Lk的復位控制信號Reset。復位控制信號Reset指示對應于像素排列IOA的NA個積分電路S廣Sna及對應于像素排列IOB的NB個積分電路S廣Snb各自的放電用開關SW21的開閉動作。增益設定用開關SW22從控制部6，被給予經過增益設定用配線Le的增益設定信號Gain。增益設定信號Gain指示對應于像素排列IOA的NA個積分電路S1Xna及對應于像素排列IOB的NB個積分電路S1Xnb各自的增益設定用開關SW22的開閉動作。該積分電路S」中，積分用電容元件C21、C22及增益設定用開關SW22構成電容值可變的反饋電容部。即，當增益設定信號Gain為低電平、增益設定用開關SW22開啟時，反饋電容部的電容值與積分用電容元件C21的電容值相等。另一方面，當增益設定信號Gain為高電平、增益設定用開關SW22關閉時，反饋電容部的電容值與積分用電容元件C21、C22各自的電容值的和相等。當復位控制信號Reset為高電平時，放電用開關SW21關閉，反饋電容部放電，從積分電路S」輸出的電壓值被初始化。另一方面，當復位控制信號Reset為低電平時，放電用開關SW21開啟，輸入至輸入端的電荷存儲于反饋電容部，從積分電路Sj輸出與該存儲電荷量對應的電壓值。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的一端接地。保持用電容元件C3的另一端經由輸入用開關SW31而與積分電路Sj的輸出端連接，并經由輸出用開關SW32而與電壓輸出用配線Lwt連接。輸入用開關SW3I從控制部6被給予通過保持用配線Lh的保持控制信號Hold。保持控制信號Hold為指示對應于像素排列IOA的NA個保持電路H廣Hna及對應于像素排列IOB的NB個保持電路H廣Hnb各自的輸入用開關SW31的開閉動作的信號。輸出用開關SW32從控制部6被給予通過第j列選擇用配線Liu的第j列選擇控制信號Hsel (j)。第j列選擇控制信號Hsel (j)為指示保持電路Hj的輸出用開關SW32的開閉動作的信號。該保持電路Hj中，若保持控制信號Hold從高電平轉為低電平，輸入用開關SW31從閉狀態(tài)轉為開狀態(tài)，此時輸入至輸入端的電壓值在保持用電容元件C3中保持。另外，當?shù)趈列選擇控制信號Hsel (j)為高電平時，輸出用開關SW32關閉，在保持用電容元件C3保持的電壓值輸出至電壓輸出用配線Uut?？刂撇?在輸出與像素排列IOA (或10B)中的第m行的(k_i+l)個像素Pni，廠P1^k的各個的受光強度對應的電壓值時，通過復位控制信號Reset，指示一旦關閉(k-1+Ι)個積分電路S廠Sk各自的放電用開關SW21后再打開之后，通過第m行選擇控制信號Vsel (m)，指示在規(guī)定期間內關閉像素排列IOA(或10B)的第m行的(k-1+Ι)個像素Pm，廠Pm，k各自的讀出用開關SW115控制部6在該規(guī)定期間內，通過保持控制信號Hold，指示將(k-1+Ι)個保持電路H^Hn各自的輸入用開關SW31從閉狀態(tài)轉為開狀態(tài)。然后，控制部6在該規(guī)定期間之后，通過列選擇控制信號HseiarHsel (k)，指示將(k_i+l)個保持電路H廠Hk各自的輸出用開關SW32依次僅在一定期間內關閉?？刂撇?針對各行依次進行如以上的控制。如此，控制部6控制像素排列IOA (或10B)的各像素塊所包含的像素P1，廠PM，k各自的讀出用開關SW1的開閉動作，并且控制信號讀出部21A11L中的電壓值的保持動作及輸出動作。由此，控制部6使與MX (k-1+Ι)個像素P1，廠PM，k各自的光電二極管H)中所產生的電荷的量對應的電壓值，在 各巾貞逐一從信號讀出部21A 21L重復輸出。
其次，詳細說明關于固體攝像裝置I的動作。固體攝像裝置I中，在由控制部6所進行的控制下，M個行選擇控制信號VseiarVseUM)、(NA+NB)個列選擇控制信號Hsel (irHsel (NA)及Hsel (I)Isel (NB)、復位控制信號Reset以及保持控制信號Hold分別在規(guī)定時序進行電平變化，由此可拍攝入射至像素排列IOA及IOB的光的像而獲得幀數(shù)據(jù)。再者，以下說明中，增益設定用開關SW22關閉。圖7為說明像素排列IOA的第I列 第η列(較圖3所示的交界線E更左側的像素排列)所包含的像素塊的動作，及對應于該像素塊的信號輸出部20的動作的時序圖。該圖中，從上依序表示有:(a)指示積分電路S^Sk各自的放電用開關SW21的開閉動作的復位控制信號Reset ； (b)指示該像素塊中的第I行的像素P1，廠Pu各自的讀出用開關SW1的開閉動作的第I行選擇控制信號Vsel (I) ；(c)指示該像素塊中的第2行的像素P2，廠P2，k各自的讀出用開關開閉動作的第2行選擇控制信號Vsel (2);以及(d)指示保持電路H廠Hk各自的輸入用開關SW31的開閉動作的保持控制信號Hold。另外，在此圖中進一步接下來依序表示有:(e)指示保持電路Hi的輸出用開關SW32的開閉動作的第i列選擇控制信號Hsel (i)；(指示保持電路Hj的輸出用開關SW32的開閉動作的第j列選擇控制信號Hsel (j) ；(g)指示保持電路Hk_2的輸出用開關SW32的開閉動作的第(k-2)列選擇控制信號Hsel (k-2) ；(h)指示保持電路Hlri的輸出用開關SW32的開閉動作的第(k-Ι)列選擇控制信號Hsel (k-1);及(i)指示保持電路Hk的輸出用開關SW32的開閉動作的第k列選擇控制信號Hsel (k)。第I行的(k-1+1)個像素P1，廠P1J各自的光電二極管ro中產生并存儲于接合電容部的電荷的讀出如以下進行。在時刻t1(l前，M個行選擇控制信號Vsel(irVsel(M)、(k-1+l)個列選擇控制信號Hsel (i) ^Hsel (k)、復位控制信號Reset及保持控制信號Hold分別設為低電平。從時刻t1(l至時刻tn的期間，從控制部6輸出至復位用配線Lk的復位控制信號Reset成為高電平，由此，(k-1+Ι)個積分電路S^Sk的各個中，放電用開關SW21關閉，積分用電容元件C21X22放電。另外， 比時刻tn更晚的時刻t12至時刻t15的期間，從控制部6輸出至第I行選擇用配線Lu的第I行選擇控制信號Vsel (I)成為高電平，由此，該像素塊中的第I行的(k-1+Ι)個像素P1, TP1,,各自的讀出用開關SW1關閉。在該期間(t12、15)內，從時刻t13至時刻t14的期間，從控制部6輸出至保持用配線Lh的保持控制信號Hold成為高電平，由此，(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk的各個中輸入用開關SW31關閉。在期間(t12、15)內，第I行的各像素P1;j的讀出用開關SW1關閉，各積分電路5」的放電用開關SW21開啟。因此，至此在像素Pm的光電二極管ro中產生并存儲于接合電容部的電荷，通過該像素P1, j的讀出用開關SW1及第j列讀出用配線Laj而傳輸至積分電路Sj的積分用電容元件C21X22并存儲。然后，與存儲于各積分電路S」的積分用電容元件C21X22的電荷的量對應的電壓值，從積分電路Sj的輸出端輸出。在該期間(t12、15)內的時刻t14，通過保持控制信號Hold從高電平轉為低電平，(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk的各個中，輸入用開關SW31從閉狀態(tài)轉為開狀態(tài)，此時從積分電路1的輸出端輸出并輸入至保持電路&的輸入端的電壓值，在保持用電容元件C3中保持。然后，在期間(t12、15)之后，從控制部6輸出至列選擇用配線LiuIllk的列選擇控制信號HseiarHsel (k)，從Hsel (k)開始以逆向順序(即列號成為降序的順序)，僅在一定期間內成為高電平，由此，(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk各自的輸出用開關SW32以逆向順序僅在一定期間內關閉，在各保持電路&的保持用電容元件C3中保持的電壓值經過輸出用開關SW32，以逆向順序輸出至電壓輸出用配線Lrat。輸出至該電壓輸出用配線Lwt的電壓值Vwt表示第I行的(k-1+Ι)個像素P1，廠Pu各自的光電二極管H)中的受光強度。從(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk的各個以逆向順序輸出的電壓值輸入至A/D轉換器22A 22L的任一者，并轉換為與該輸入電壓值對應的數(shù)字值。其次，第2行的(k-1+Ι)個像素P2，廠P2，k各自的光電二極管ro中產生并存儲于接合電容部的電荷的讀出如以下進行。從前述動作中列選擇控制信號Hsel (k)成為高電平的時刻t2(l開始，到比列選擇控制信號Hsel (i) —度成為高電平后再成為低電平的時刻更晚的時刻t21的期間，從控制部6輸出至復位用配線Lk的復位控制信號Reset成為高電平，由此，(k_i+l)個積分電路S廠Sk的各個中，放電用開關SW2I關閉，積分用電容元件C21、C22放電。另外，比時刻t21更晚的時刻t22至時刻t25的期間，從控制部6輸出至第2行選擇用配線Lv,2的第2行選擇控制信號Vsel (2)成為高電平，由此，該像素塊中的第2行的(k-1+Ι)個像素P2，廠P2，k各自的讀出用開關SW1關閉。在此期間(t22 t25)內，從時刻t23至時刻t24的期間，從控制部6輸出至保持用配線Lh的保持控制信號Hold成為高電平，由此，(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk的各個中，輸入用開關SW31關閉。然后，在期間(t22、25)之后，從控制部6輸出`至列選擇用配線LiuIh,,的列選擇控制信號Hsel (i廣Hsel (k),從Hsel (k)開始以逆向順序,僅在一定期間內成為高電平，由此，(k-1+Ι)個保持電路HiIk各自的輸出用開關SW32以逆向順序，僅在一定期間內關閉。如以上方式，表示第2行的(k-1+Ι)個像素P2，廠P2，k各自的光電二極管H)中的受光強度的電壓值Vrat，被輸出至電壓輸出用配線Lwt。從(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk的各個以逆向順序輸出的電壓值輸入至A/D轉換器22A 22L的任一者，并轉換為與該輸入電壓值對應的數(shù)字值。圖8為說明像素排列IOA的第(η+1)列 第NA列及像素排列IOB的第I列 第NB列(較圖3所示的交界線E更右側的像素排列)所包含的像素塊的動作，及對應于該像素塊的信號輸出部20的動作的時序圖。在此圖中，從上依序表示有:(a)復位控制信號Reset;(b)第I行選擇控制信號Vsel⑴；(c)第2行選擇控制信號Vsel (2) '及(d)保持控制信號Hold。再者，這些信號的動作與圖7(ar(d)所示相同，像素P1，廠PM，k、積分電路S^Sk及保持電路HiIk的動作也除保持電路HiIk的輸出順序以外，均與上述動作相同，因此省略關于這些的詳細說明。另外，在此圖中進一步接下來依序表不有:(e)指不保持電路Hi的輸出用開關SW32的開閉動作的第i列選擇控制信號Hsel (i) ；(f)指示保持電路Hi+1的輸出用開關SW32的開閉動作的第(i+1)列選擇控制信號Hsel (i+1) ；(g)指示保持電路Hi+2的輸出用開關SW32的開閉動作的第(i+2)列選擇控制信號Hsel (i+2) ； (h)指示保持電路&的輸出用開關SW32的開閉動作的第j列選擇控制信號Hsel (j);及(i)指示保持電路Hk的輸出用開關SW32的開閉動作的第k列選擇控制信號Hsel (k)。第I行的(k-1+Ι)個像素P1，廠P1J各自的光電二極管ro發(fā)生并存儲于接合電容部的電荷的讀出被進行、在各保持電路民的保持用電容元件C3中保持的期間(tlcTt15)之后，從控制部6輸出至列選擇用配線Lh,廠LH，k的列選擇控制信號Hsel (i廣Hsel (k),從Hsel (i)開始以正向順序(即列號成為升序的順序)，僅在一定期間內成為高電平，由此，(k-1+Ι)個保持電路HiIk各自的輸出用開關SW32以正向順序僅在一定期間內關閉，在各保持電路Hj的保持用電容元件C3中保持的電壓值經過輸出用開關SW32，以正向順序輸出至電壓輸出用配線L。#從(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk的各個以正向順序輸出的電壓值輸入至A/D轉換器22PT22L的任一者，并轉換為與該輸入電壓值對應的數(shù)字值。其次，第2行的(k-1+Ι)個像素P2，廠P2，k各自的光電二極管ro發(fā)生并存儲于接合電容部的電荷的讀出被進行、在各保持電路&的保持用電容元件C3中保持的期間(t21 t25)之后，從控制部6輸出至列選擇用配線LiuIitk的列選擇控制信號Hsel (i廣Hsel (k),從Hsel(i)開始以正向順序僅在一定期間內成為高電平，由此，(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk各自的輸出用開關SW32以正向順序，僅在一定期間內關閉。如以上方式，表示第2行的(k-1+1)個像素P2，廠P2，k各自的光電二極管H)中的受光強度的電壓值Vrat，被輸出至電壓輸出用配線Lwt。從(k-1+Ι)個保持電路H廠Hk的各個以正向順序輸出的電壓值輸入至A/D轉換器22PT22L的任一者，并轉換為與該輸入電壓值對應的數(shù)字值。接著圖7及圖8所示的第I行及第2行的動作，以后從第3行至第M行進行同樣動作，獲得表示以I次攝像所獲得的圖像的幀數(shù)據(jù)。而且，關于第M行的動作結束時，再度從第I行至第M行的范圍內進行同樣的動作，獲得表示下一圖像的幀數(shù)據(jù)。如此，通過以一定周期重復同樣的動作，表示該像素塊所受光的光像的二維強度分布的電壓值Vwt被輸出至電壓輸出用配線Lrat，重復獲得幀數(shù)據(jù)。其次，說明 關于FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23L的動作。圖9為說明對應于像素排列IOA的第I列 第η列(較圖3所示的交界線E更左側的像素排列)所包含的像素塊而設置的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A13F的輸入和輸出動作的時序圖。在此圖中，從上依序表示有:(a)從A/D轉換器22A 22F向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23L寫入數(shù)字值的時序；(b)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A中的數(shù)字值的時序；(c)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23B中的數(shù)字值的時序；(d)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23C中的數(shù)字值的時序；(e)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23D中的數(shù)字值的時序；(f)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23E中的數(shù)字值的時序；及(g)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23F中的數(shù)字值的時序。如圖9 (a)所示，從A/D轉換器22A 22F向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F的數(shù)字值的寫入動作，分別在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A13F中同時并行地進行。然后，以與向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F寫入與構成像素排列10AU0B的第I行 第M行中的第m行對應的數(shù)字值的動作開始的時序(圖中的時刻t3(l)大致相同時序，對應于其前的第(m-Ι)行的數(shù)字值從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F，經由數(shù)據(jù)總線DB (參考圖3)而開始讀出。此時，記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F中的數(shù)字值從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23F開始至FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A，以與像素排列10AU0B的列號碼逆向順序讀出。具體而言，在從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23F的讀出動作(圖9 (g))結束后，開始從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23E的讀出動作(圖9(f))，在從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23E的讀出動作結束后，開始從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23D的讀出動作(圖9 (e))，以后，至FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A的讀出結束為止(圖9 (b))，以該順序從各FIFO數(shù)據(jù)緩沖器讀出數(shù)字值。
如前述，在信號讀出部21A11F的各個所保持的各列逐一的電壓值，向所對應的A/D轉換器22A 22F，以與列號碼相反的順序輸出。然后，從A/D轉換器22A 22F輸出的數(shù)字值同時并行地向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F寫入，經由數(shù)據(jù)總線DB讀出數(shù)字值時，也以該順序(即與列號碼逆向順序)讀出。因此，通過如上述從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23F開始讀出，信號輸出部20將對應于從像素排列IOA的第I列至第η列的各列的數(shù)字值，從第η列開始至第I列為止，依次以與列號碼逆向順序輸出。FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23Α 23F如此將對應于第(m_l)行的數(shù)字值，輸出至數(shù)據(jù)總線DB后，將與該數(shù)字值的輸出動作并行而輸入的對應于第m行的數(shù)字值，以與圖中的時刻t31 (將對應于第m+1行的數(shù)字值對FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F寫入的動作開始的時序)大致相同時序，且以與輸出對應于第(m-Ι)行的數(shù)字值時相同的順序，輸出至數(shù)據(jù)總線DB。通過此類動作從第I行進行至第M行，幀數(shù)據(jù)輸出至數(shù)據(jù)總線DB。而且，關于第M行的動作結束時，再度在第I行至第M行的范圍內進行同樣動作，輸出表示下一圖像的幀數(shù)據(jù)。圖10為說明對應于像素排列IOA的第(n+1)列 第NA列及像素排列IOB的第I列 第NB列(較圖3所示的交界線E更右側的像素排列)所包含的像素塊而設置的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L的輸入和輸出動作的時序圖。在此圖中，從上依序表示有:(a)從A/D轉換器22G 22L向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L寫入數(shù)字值的時序；(b)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G的數(shù)字值的時序；(c)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23H的數(shù)字值的時序；(d)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器231的數(shù)字值的時序；(e)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23J的數(shù)字值的時序；(f)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23K的數(shù)字值的時序；及(g)讀出記憶在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23L的數(shù)字值的時序。如圖10 (a)所示，從A/D轉換器22G 22L向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L的數(shù)字值的寫入動作，在FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L的各個中同時并行地進行。然后，以與向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L寫入與構成像素排列10AU0B的第I行 第M行中的第m行對應的數(shù)字值的動作開始的時序(圖中的時刻t3(l)大致相同時序，對應于其前的第(m-Ι)行的數(shù)字值從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L經由數(shù)據(jù)總線DB (參考圖3)而開始讀出。此時，記憶在FI FO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L的數(shù)字值，從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G開始至FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23L，對于像素排列10AU0B的列號碼以正向順序讀出。具體而言，在從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G的讀出動作(圖10 (b))結束后，開始從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23H的讀出動作(圖10(c))，在從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23H的讀出動作結束后，開始從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器231的讀出動作(圖10(d))，以后，至FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23L的讀出結束為止(圖10(g))，以該次序從各FIFO數(shù)據(jù)緩沖器讀出數(shù)字值。如前述，在信號讀出部2KT21L的各個中所保持的各列逐一的電壓值，向所對應的A/D轉換器22G 22L，對于列號碼以正向順序輸出。然后，從A/D轉換器22G 22L輸出的數(shù)字值同時并行地向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L寫入，當經由數(shù)據(jù)總線DB讀出數(shù)字值時，也以該順序(即對于列號碼以正向順序)讀出。因此，通過如上述從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G開始讀出，信號輸出部20將對應于從像素排列10A的第(n+1)列，經第NA列及像素排列10B的第I列而至第NB列的各列的數(shù)字值，以正向順序，即以與對應于像素排列10A的第I列至第η列的各列的數(shù)字值的輸出順序相反的順序依次輸出。FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L以如上方式將對應于第(m_l)行的數(shù)字值輸出至數(shù)據(jù)總線DB后，將與該數(shù)字值的輸出動作并行而輸入的對應于第m行的數(shù)字值，以與圖中的時刻t31 (將對應于第m+1行的數(shù)字值向FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L寫入的動作開始的時序)大致相同時序，且以與輸出對應于第(m-Ι)行的數(shù)字值時相同的順序，輸出至數(shù)據(jù)總線DB。通過此類動作從第I行進行至第M行，幀數(shù)據(jù)被輸出至數(shù)據(jù)總線DB。另外，關于第M行的動作結束時，再度在第I行至第M行的范圍內進行同樣動作，輸出表示下一圖像的幀數(shù)據(jù)。
關于由以上所說明的本實施方式的固體攝像裝置I所獲得的效果，與以往的固體攝像裝置的問題一同說明。一般而言，對固體攝像裝置的像素排列所要求的大小根據(jù)攝像用途而為各式各樣，例如牙科診斷的顱攝影中，固體攝像裝置的像素排列要求22cm以上的長條形。這是由于在顱攝影中，掌握患者的頭蓋骨及上下顎骨的位置關系，獲得在何部位拔牙，或者患者的矯正治療簡單或困難等信息，為了獲得該類信息，像素排列的上下方向寬度必須涵蓋成人頭部的大致全體。然而，若要求此類長條的像素排列，根據(jù)用于固體攝像裝置的生產的半導體晶圓的直徑，會有難以在單一基板上制作該像素排列的情況。此類情況下，在長條方向排列短于對像素排列所要求的尺寸的2片基板，配合各自的像素排列而作為I個固體攝像裝置使用(所謂拼接)，由此可符合要求尺寸。然而，排列2片基板而使用的情況下，如圖3所示，在像素排列彼此的交界部分(接縫)產生死區(qū)C。而且，根據(jù)攝像用途，存在對此類死區(qū)C的位置有限制的情況。牙科診斷中的X射線攝影的情況下，如圖11(a)所示，2個像素排列110AU10B拼接于上下方向，一面在水平方向平行移動一面進行攝像，像素排列110A、110B的上下方向的寬度相等的情況下，如同圖所示，像素排列IlOA與像素排列IlOB的交界部分通過被照體A的耳部附近。再者，圖中所示的區(qū)域FA及FB分別表示像素排列IlOA及IlOB的攝像范圍。在顱攝影中，如圖11(a)所示的關于從被照體A的顎到包含耳部附近的區(qū)域G的信息甚為重要，但像素排列IlOA與像素排列IlOB的交界部分通過區(qū)域G的內部，會導致關于該區(qū)域G的信息欠缺，故不為優(yōu)選。因此，在此類情況下，如圖11(b)所示，通過使2個像素排列120AU20B各自的長條方向的寬度互相不同，可從區(qū)域G排除像素排列彼此的交界部分，即排除死區(qū)的移動路徑。另外，使拼接的2個像素排列的長條方向的寬度互相不同，也具有如下優(yōu)點。圖12(a)表示在硅晶圓W中，進行長條方向的寬度寬的多個像素排列120A及長條方向的寬度窄的多個像素排列120B的拼版的情況的圖。而且，圖12(b)表示在硅晶圓W中，進行長條方向的寬度相等的多個像素排列110的拼版的情況的圖。從這些圖可明確，與將長條方向的寬度相等的多個像素排列110拼版相比，將長條方向的寬度寬的多個像素排列120A與長條方向的寬度窄的多個像素排列120B組合而拼版，可更減少硅晶圓W的無用的部分，能更有效率地取出像素排列。在此，為了實現(xiàn)上述拼接方式，將構成PPS方式的固體攝像裝置的2片基板并排配置于各個像素排列的行方向的情況下，若各基板的像素排列的長條方向的寬度互不相同，則各基板的像素排列的列數(shù)不同，產生以下所說明的問題。現(xiàn)在，長條方向的寬度寬的一方的像素排列包含有列數(shù)互為相等的8個像素塊，長條方向的寬度窄的另一方的像素排列包含有列數(shù)互為相等的4個像素塊。圖13(a廣(h)為表示從各自對應于一方的像素排列的8個像素塊的8個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(I廣(8)，輸出數(shù)字值的時序的一例的時序圖，圖13(i廣(I)為表示從各自對應于另一方的像素排列的4個像素塊的4個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(9Γ(12)，輸出數(shù)字值的時序的一例的時序圖。通常，一般由對應于形成在一方的基板上的像素排列的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(1Γ(8)構成I個輸出端口 Pal，由對應于形成在另一方基板上的像素排列的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(9廣(12)構成另I個輸出端口 Pa2，但制成這樣結構的情況下，在從各輸出端口 Pal、Pa2并行地輸出數(shù)字值時，到將所有數(shù)字值輸出結束為止所需要的時間在各輸出端口 Pal、Pa2不同。在圖13所示的例中，在時刻t4(l，輸出端口 Pal的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(I)及輸出端口 Pa2的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器
(9)開始輸出動作，但由于輸出端口 Pal比輸出端口 Pa2的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)目更多，因此輸出端口 Pal的輸出動作結束的時刻t42比輸出端口 Pa2的輸出動作結束的時刻t41更晚。因此，時刻t41、42之間，輸出端口 Pa2不得不成為等待狀態(tài)，一幀的攝像所需要的時間變長。這樣的問題點由使得一個輸出端口所包含的像素排列的列數(shù)(FIFO數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)目)與另一個輸出端口所包含的像素排列的列數(shù)(FIFO數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)目)接近(優(yōu)選為相等)而解決。例如圖14所示，在一個輸出端口 Pbl分配6個FIFO數(shù)據(jù)緩沖器
(I) (6)，在另一個輸出端口 Pb2分配與此相同數(shù)目的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(7Γ (12)，由此可使得到將所有數(shù)字值輸出結束為止所需 要的時間，在各輸出端口 Pbl、Pb2相等。在圖14所示的例子中，在時刻t5(l，輸出端口 Pbl的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器(I)及輸出端口 Pb2的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器⑵開始輸出動作，輸出端Pbl的輸出動作結束的時刻t51與輸出端Pb2的輸出動作結束的時刻相同。有鑒于此點，本實施方式的固體攝像裝置I中，信號輸出部20的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A13L將與各像素P所發(fā)生的電荷的量對應的數(shù)字值輸出至數(shù)據(jù)總線DB時，分別并行地從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F，輸出對應于像素排列10A的第η列以前的各列(即從第I列至第η列)的數(shù)字值；從FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L，輸出對應于第(η+1)列以后的各列及像素排列10Β的第I列至第NB列(即從像素排列10Α的第(η+1)列，經第NA列及像素排列10Β的第I列而至第NB列)的數(shù)字值。如此，以列數(shù)多的像素排列10Α的第I列與第NA列之間的列(第η列)作為界線分割輸出動作，并行地使數(shù)字值輸出，由此可使得分割的一個區(qū)域(較圖3的交界線E更左側的區(qū)域)的列數(shù)與分割的另一個區(qū)域(較圖3的交界線E更右側的區(qū)域)的列數(shù)互為相同或接近的列數(shù)。因此，根據(jù)本實施方式所涉及的固體攝像裝置1，與例如從像素排列10Α的第I列至第NA列使數(shù)字值輸出、且與此并行地從像素排列10Β的第I列至第NB列使數(shù)字值輸出的方式相比較，可使得輸出動作的等待時間接近零，可有效地縮短一幀的攝像所需要的時間。這樣的效果在像素排列10Α的第I列至第η列的列數(shù)，等于像素排列10Α的第(η+1)列至第NA列的列數(shù)與像素排列10Β的第I列至第NB列的列數(shù)的和相等的情況下特別顯著。即，通過使得以第η列為界線分割的一個區(qū)域(較圖3的交界線E更左側的區(qū)域)的列數(shù)與另一個區(qū)域(較圖3的交界線E更右側的區(qū)域)的列數(shù)相等，數(shù)字值的輸出動作中的等待時間大致為零，可有效地縮短一幀的攝像所需要的時間。另外，本實施方式所涉及的固體攝像裝置I中，包含像素排列10Α的第I列的一個或多個連續(xù)列、及包含像素排列10Β的第NB列的一個或多個連續(xù)列，成為由X射線遮蔽部件5使入射X射線受到遮蔽的無感區(qū)域(參考例如圖4(b))。從信號輸出部20所輸出的數(shù)字值中，與該無感區(qū)域所包含的像素對應的數(shù)字值成為與X射線像無關的無效數(shù)據(jù)。這種情況下，若將以第η列作為界線而分割的一個區(qū)域中的數(shù)字值的輸出順序、與另一個區(qū)域的數(shù)字值的輸出順序設為相同順序，則產生如下不便。即，圖14中，由X射線遮蔽部件5產生的無效數(shù)據(jù)存在于以符號Q1、Q2所示之處，若如同圖，將各列的數(shù)字值的輸出次序雙方均設為正向順序(升序)，則從一個端口 Pbl最初輸出無效數(shù)據(jù)Q1，從另一個端口 Pb2最后輸出無效數(shù)據(jù)Q2。如此，數(shù)字值的輸出順序中的無效數(shù)據(jù)Q1、Q2的位置若在各輸出端口 Pbl、Pb2中互不相同，則成為以其它電子電路進行實時處理時的障礙。對于這樣的問題點，本實施方式所涉及的固體攝像裝置1，以第η列作為界線而分割的一個區(qū)域(較圖3的交界線E更左側的區(qū)域)的數(shù)字值的輸出順序與另一個區(qū)域(較圖3的交界線E更右側的區(qū)域)的數(shù)字值的輸出順序，互為逆向順序(參考圖7 (e廣⑴、圖8 (e) ⑴、圖9 (b) (g)及圖10 (b) (g))。即，信號輸出部20使對應于從像素排列IOA的第I列至第η列的各列的數(shù)字值，從第η列開始至第I列為止依次輸出，并且使對應于從像素排列IOA的第(n+1)列，經第NA列及像素排列IOB的第I列而至第NB列的各列的數(shù)字值，以與像素排列IOA的第I列至第η列相反的順序依次輸出。圖15為表示來自各FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23Α 23L的這樣的數(shù)字值的輸出順序的時序圖。圖15(ar(f)表示FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23A 23F中的輸出時序，與圖9(br(g)對應。另夕卜，圖15(g)^(I)表示FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G 23L的輸出時序，與圖10(b) (g)對應。若參考同圖，在時刻t6(l，輸出端口 Pcl的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23F及輸出端口 Pc2的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器23G開始輸出動作，在時刻t61，F(xiàn)IFO數(shù)據(jù)緩沖器23A及23L的讀出完成，由此輸出端口 Pel、Pc2的輸出動作結束。通過以此順序，信號輸出部20輸出數(shù)字值，可使來自各輸出端Pcl、Pc2的無效數(shù)據(jù)Q1、Q2的輸出時序互相一致，因此能以其它電子電路容易地進行實時處理。
再者，本實施方式所涉及的固體攝像裝置I中，通過并排配置半導體基板3A及3B，以進行像素排列10A、10B的拼接，作為拼接方式例如如下所述。例如圖16(a)所示，在同一平面上，使表面各自蒸鍍有膜狀的閃爍器4A、4B的半導體基板3A、3B鄰接而排列。在此方式中，閃爍器4A、4B稍微繞入半導體基板3A、3B的側面(邊緣)，因此死區(qū)C的寬度由從像素排列10A、10B各自位于最邊端的像素P至半導體基板3A、3B各自的邊緣的距離、各自繞入至半導體基板3A、3B的邊緣的閃爍器4A、4B的該部分厚度、及在半導體基板3A、3B之間確保的隙縫(余隙)而決定。另外，圖16(b)表不與圖16(a)同樣于同一平面上,使半導體基板3A、3B鄰接而排列的方式，但在并排配置半導體基板3A、3B后，統(tǒng)一蒸鍍閃爍器4A、4B的點上，與圖16(a)所示的方式不同。在圖16(b)所示的方式中，由于在排列半導體基板3A、3B后蒸鍍閃爍器4八、48，因此與圖16(幻所示的方式相比較，因沒有向半導體基板3A、3B的邊緣的閃爍器4A、4B的繞入部分，可更縮窄死區(qū)C的寬度。另外，圖16(c)表示以在半導體基板3A的端部上重疊半導體基板3B的端部的方式排列半導體基板3A、3B的方式。在此方式中，使得半導體基板3A、3B的像素排列10AU0B的一端的水平方向位置互相一致而配置半導體基板3A、3B即可。由此，可極為縮窄死區(qū)C。依據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置不限于上述實施方式，也可為其它各種變形。例如上述實施方式中，信號輸出部20以逆向順序，依次使對應于從像素排列10A的第I列至第η列的各列的數(shù)字值輸出，以正向順序依次使對應于從像素排列IOA的第(n+1)列至像素排列IOB的第NB列的各列的數(shù)字值輸出。對應于像素排列10A、10B的各列的數(shù)字值的輸出順序不限于此，也可為:以正向順序依次使對應于從像素排列IOA的第I列至第η列的各列的數(shù)字值輸出，并且以逆向順序依次使對應于從像素排列IOA的第(n+1)列至像素排列IOB的第NB列的各列的數(shù)字值輸出。此情況下，圖15所示的無效數(shù)據(jù)Ql、Q2的輸出時序均成為各行的數(shù)據(jù)的開頭(緊接于時刻t6Q之后)，由于來自各輸出端口 Pel、Pc2的無效數(shù)據(jù)Q1、Q2的輸出時序互相一致，因此可適宜地獲得本發(fā)明的固體攝像裝置所造成的效果。另外，雖描述在一條數(shù)據(jù)總線同時流入來自各輸出端口的數(shù)據(jù)，但也可在各輸出端口逐一設置分離的數(shù)據(jù)總線，或并聯(lián)設置分別連接于各輸出端口的2條數(shù)據(jù)總線。在此，依據(jù)上述實施方式的固體攝像裝置為生成與入射的X射線像對應的圖像數(shù)據(jù)的固體攝像裝置，且具備:第I基板，其具有第I像素排列，該第I像素排列為將分別包含光電二極管的MXNA個(M及NA為2以上的整數(shù))像素二維排列成M行NA列而成的像素排列;第2基板，其具有第2像素排列，該第2像素排列是將分別包含光電二極管的MXNB個(NB為小于NA的2以上的整數(shù))像素二維排列成M行NB列而成且其第I列沿著第I像素排列的第NA列配置的像素排列；(NA+NB)條讀出用配線，在第I及第2像素排列的各列逐一配設，經由讀出用開關而與對應列的像素所包含的光電二極管連接；信號輸出部，其保持對應于經讀出用配線而輸入的電荷的量的電壓值，通過一個或多個模擬/數(shù)字轉換器將該保持的電壓值轉換為數(shù)字值而輸出；以及閃爍器，其對應于入射的X射線而產生閃爍光，而將X射線像轉換為光像，將該光像輸出至第I及第2像素排列；包含第I像素排列的第I列的一個或多個連續(xù)列及包含第2像素排列的第NB列的一個或多個連續(xù)列成為入射X射線受到遮蔽的無感區(qū)域，信號輸出部將對應于從第I像素排列的第I列至第η列(2含η<ΝΑ)的各列的數(shù)字值，從第I列開始至第η列為止或者從第η列開始至第I列為止依次輸出，并且與該輸出并行，將對應于從第I像素排列的第(n+1)列經第NA列及第2像素排列的第I列而至第NB列的各列對應的數(shù)字值，以與第I像素排列的第I列至第η列相反的順序依次輸出。另外，上述固體攝像裝置也可作為下述結構 第I像素排列的第I列至第η列的列數(shù)，等于第I像素排列的第(n+1)列至第NA列的列數(shù)與第2像素排列的第I列至第NB列的列數(shù)之和。即，通過使得以第η列作為界線而分割的一個區(qū)域的列數(shù)與另一個區(qū)域的列數(shù)相等，數(shù)字值的輸出動作的等待時間大致為零，可更有效地縮短一幀的攝像所需要的時間。產業(yè)上的可利用性本發(fā)明，在具備形成于2片基板上的各像素排列在行方向上被拼接的結構的固體攝像裝置中，可作為縮短一幀的攝像所需要的時間的固體攝像裝置來利用。符號說明I固體攝像裝置2基材3Α、3Β 半導體基板4Α、4Β 閃爍器5Χ射線遮蔽部件6控制部
10AU0B像素排列20信號輸出部21A^21L信號讀出部22A 22LA/D 轉換器23A 23LFIFO數(shù)據(jù)緩沖器30A、30B掃描移位寄存器31A、31B讀出移位寄存器100X射線攝像系統(tǒng)104回旋臂106X射線發(fā)生裝置113滑動機構A被照體A2放大器B移動方向 C死區(qū)C21、C22積分用電容元件C3保持用電容元件DB數(shù)據(jù)總線ΗΓΗνα> ΗΓΗνβ 保持電路Lg增益設定用配線Lh保持用配線Liu第j列選擇用配線Laj第j列讀出用配線Lout電壓輸出用配線Le復位用配線Lv, m第m行選擇用配線P, Pm； j像素Pal、Pa2、Pbl、Pb2、Pcl、Pc2 輸出端口PD光電二極管Q1、Q2無效數(shù)據(jù)Reset復位控制信號S1^Sna> S1^Snb 積分電路Sff1讀出用開關Sff21放電用開關Sff22增益設定用開關Sff31輸入用開關Sff32輸出用開關W硅晶圓
權利要求
1.一種固體攝像裝置，其特征在于， 其為產生與入射的光對應的圖像數(shù)據(jù)的固體攝像裝置， 具備: 第I基板，具有第I像素排列，該第I像素排列為將分別包含光電二極管的MXNA個像素二維排列成M行NA列而成的像素排列，其中，M及NA為2以上的整數(shù)； 第2基板，具有第2像素排列，該第2像素排列為將分別包含光電二極管的MXNB個像素二維排列成M行NB列而成且其第I列沿著所述第I像素排列的第NA列配置的像素排列，其中，NB為小于NA的2以上的整數(shù)； NA+NB條讀出用配線，在所述第I及第2像素排列的各列中逐一配設，經由讀出用開關而與對應列的所述像素中所包含的所述光電二極管連接；以及 信號輸出部，具有保持與經過所述讀出用配線而輸入的電荷的量對應的電壓值并輸出該電壓值的一個或多個信號讀出部、以及輸入從所對應的信號讀出部輸出的電壓值并將該電壓值轉換成數(shù)字值而輸出的一個或多個模擬/數(shù)字轉換器； 所述信號輸出部 將對應于從所述第I像素排列的第I列至第η列的各列的所述數(shù)字值依次輸出，并且與該輸出并行地，將對應于從所述第I像素排列的第n+1列經第NA列及所述第2像素排列的第I列而至第NB列的各列的所述數(shù)字值依次輸出，其中，2 ^ n〈NA，相對于所述第I及第2基板，設置有覆蓋所述一個或多個信號讀出部所配置的區(qū)域的遮蔽部件。
全文摘要
本發(fā)明的固體攝像裝置(1)包含半導體基板(3A)，其具有像素排列成M行NA列的像素排列(10A)；半導體基板(3B)，其具有像素排列成M行NB列且其第1列沿著像素排列(10A)的第NA列配置的像素排列(10B)；及信號輸出部(20)。信號輸出部(20)將與像素排列(10A)的第1列開始到第n列(2≦n<NA)的各列對應的數(shù)字值，從第n列至第1列依次輸出，并且與該輸出并行地，將與像素排列(10A)的第(n+1)列開始至像素排列(10B)的第NB列的各列對應的數(shù)字值，以與像素排列(10A)的第1列至第n列相反的順序依次輸出。由此，在具備在2片基板上形成的各像素排列在行方向上拼接(tiling)的結構的固體攝像裝置中，縮短一幀的攝像所需要的時間。
文檔編號H04N5/32GK103142241SQ20121057223
公開日2013年6月12日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權日2008年6月18日
發(fā)明者森治通, 久嶋龍次, 藤田一樹 申請人:浜松光子學株式會社