固体摄像装置、X射线摄像系统及固体摄像装置驱动方法与流程

本发明涉及固体摄像装置、具备固体摄像装置的X射线摄像系统、及驱动固体摄像装置的方法。

背景技术：

作为固体摄像装置，已知有使用CMOS技术的装置，其中，已知有被动像素传感器(PPS：Passive Pixel Sensor)方式的装置。PPS方式的固体摄像装置具备将包含产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管的PPS型的像素二维排列成M行N列而成的受光部。该固体摄像装置输出与各像素中根据光入射而在光电二极管产生的电荷的量相应的电压值。

一般而言，各列的M个像素各自的输出端经由对应于该列而设置的读出用配线而与对应于该列而设置的积分电路的输入端连接。而且，自第1行至第M行为止依次按每行，像素的光电二极管所产生的电荷通过对应的读出用配线而输入至对应的积分电路，且自该积分电路输出与电荷量相应的电压值。另外，该电压值被AD转换而作为数字值。

PPS方式的固体摄像装置可使用于各种用途，例如也可与闪烁器部组合而作为X射线平板使用于医疗用途或工业用途，更具体而言，也可使用于X射线CT装置或微聚焦X射线检查装置等。专利文献1所公开的X射线摄像系统可通过固体摄像装置对自X射线产生装置输出且透过了摄像对象物的X射线进行摄像，从而对该摄像对象物进行摄像。该X射线摄像系统可通过固体摄像装置以多种摄像模式对透过了摄像对象物的X射线进行摄像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-314774号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

在这样的固体摄像装置中，要求S/N比的提高及帧率的提高。根据用途或摄像模式，有时一边使固体摄像装置移动一边进行摄像，使用于这样的情况的固体摄像装置通过将各像素的光电二极管作为在移动方向上长的形状，从而期待可谋求S/N比的提高及帧率的提高。

在例如全景摄像模式或CT摄像模式等中，一边使固体摄像装置移动一边进行摄像，且处理通过该摄像而获得的信号，由此再构成摄像对象物的图像。此时，有时1帧的摄像期间中的固体摄像装置的移动距离成为数mm。自各像素输出的电荷的量成为与遍及每1帧的移动距离的入射光量的累积值相应的量。

因此，即使将固体摄像装置的各像素的光电二极管作为在移动方向上长的形状，通过再构成处理而获得的图像的质量的下降也较小。不如通过增大各像素的光电二极管的面积而使入射至各像素的光的量增加，因而可期待S/N比提高，另外，像素数减少，因而可期待帧率提高。

然而，在使用固体摄像装置的实际的系统中，固体摄像装置的移动速度为多种，在每个系统设计固体摄像装置的各像素的光电二极管的移动方向的长度并不现实。另外，根据摄像模式，有时不优选将固体摄像装置的各像素的光电二极管作为在移动方向上长的形状。

作为可获得与将各像素的光电二极管作为在移动方向上长的形状相同的效果的技术，有将来自某一区域所包含的多个像素的输出值相加而得的值作为该区域的值的合并(binning)。在该技术中，能以像素单位灵活地设定合并区域的形状或大小。

对具备MN个像素二维排列成M行N列而成的受光部的固体摄像装置应用现有的合并，且假定例如分别由2行1列的像素构成的合并区域的情况下，自固体摄像装置输出每1帧(M/2)行N列量的数据数的信号。即，与不合并的情况相比，在进行合并的情况下，每1帧的输出信号的数据数成为二分之一，可将帧率设为2倍。另外，S/N比也提高。

一直以来，通过合并使每1帧的输出信号的数据数减少，另外，根据各合并区域所包含的像素的个数而使每1帧的输出信号的数据数不同。当每1帧的输出信号的数据数不同时，需要与此相应而变更图像再构成处理的内容。这样，在现有的合并中，输出信号的处理不容易。

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于，提供一种可输出即使在合并的情况下也容易处理的信号的固体摄像装置、及具备这样的固体摄像装置的X射线摄像系统。另外，本发明的目的在于，提供一种以可输出即使在合并的情况下也容易处理的信号的方式驱动固体摄像装置的方法。

解决问题的技术手段

本发明的固体摄像装置，包含：(1)受光部，MN个像素P_1,1～P_M,N二维排列成M行N列而成，该MN个像素P_1,1～P_M,N分别包含产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管、及与该光电二极管连接的读出用开关；(2)行选择用配线L_V,m，对受光部中的第m行的N个像素P_m,1～P_m,N各自的读出用开关赋予指示开关动作的第m行选择控制信号；(3)读出用配线L_O,n，与受光部中的第n列的M个像素P_1,n～P_M,n各自的读出用开关连接，将M个像素P_1,n～P_M,n中的任意像素的光电二极管所产生的电荷经由该像素的读出用开关而读出；(4)输出部，与读出用配线L_O,1～L_O,N分别连接，输出基于经读出用配线L_O,n输入的电荷量而生成的数字值；及(5)控制部，经由行选择用配线L_V,1～L_V,M而控制受光部中的MN个像素P_1,1～P_M,N各自的读出用开关的开关动作，并且控制输出部中的数字值输出动作。

再者，固体摄像装置，控制部将受光部中二维排列成M行N列的像素P_1,1～P_M,N区分成分别由Q行R列的像素构成的单位区域，将这些二维排列成(M/Q)行(N/R)列的单位区域区分成分别由K行1列的单位区域构成的合并区域，对于受光部中二维排列成(M/KQ)行(N/R)列的合并区域，依次按每行，使位于该行的合并区域所包含的像素的读出用开关闭合，使这些像素的光电二极管所产生的电荷输入至输出部，且将与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而自输出部输出。其中，M、N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数，Q、R为1以上的整数，K为2以上的整数。

本发明的X射线摄像系统包含上述构成的固体摄像装置、及X射线产生装置，通过固体摄像装置对自X射线产生装置输出且透过了摄像对象物的X射线进行摄像。

本发明的固体摄像装置驱动方法是驱动包含上述构成的受光部、行选择用配线L_V,m、读出用配线L_O,n及输出部的固体摄像装置的方法，将受光部中二维排列成M行N列的像素P_1,1～P_M,N区分成分别由Q行R列的像素构成的单位区域，将这些二维排列成(M/Q)行(N/R)列的单位区域区分成分别由K行1列的单位区域构成的合并区域，对于受光部中二维排列成(M/KQ)行(N/R)列的合并区域，依次按每行，使位于该行的合并区域所包含的像素的读出用开关闭合，使这些像素的光电二极管所产生的电荷输入至输出部，将与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而自输出部输出。其中，M、N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数，Q、R为1以上的整数，K为2以上的整数。

发明的效果

根据本发明，可在固体摄像装置中输出即使进行合并的情况下也容易处理的信号。

附图说明

图1是显示第1实施方式的固体摄像装置1的构成的图。

图2是固体摄像装置1的像素P_m,n、积分电路21_n及保持电路22_n各自的电路图。

图3是说明固体摄像装置1的受光部10中的单位区域及合并区域的图。

图4是显示固体摄像装置1的输出部20的第1构成例的图。

图5是说明固体摄像装置1的输出部20的第1构成例的情况下的动作例的流程图。

图6是说明固体摄像装置1的输出部20的第1构成例的情况下的动作例的时序图。

图7是显示固体摄像装置1的输出部20的第2构成例的图。

图8是说明固体摄像装置1的输出部20的第2构成例的情况下的动作例的流程图。

图9是说明固体摄像装置1的输出部20的第2构成例的情况下的动作例的时序图。

图10是显示第2实施方式的固体摄像装置2的构成的图。

图11是说明固体摄像装置2的第1动作例的时序图。

图12是说明固体摄像装置2的第2动作例的时序图。

图13是说明固体摄像装置2的第3动作例的时序图。

图14是显示本实施方式的X射线摄像是统100的构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明用以实施本发明的方式。还有，在附图的说明中，对相同要素标注相同符号，省略重复的说明。

图1是显示第1实施方式的固体摄像装置1的构成的图。固体摄像装置1具备受光部10、输出部20及控制部30。固体摄像装置1在使用于X射线摄像的情况下，优选具备覆盖受光部10的闪烁器部。

受光部10是MN个像素P_1,1～P_M,N二维排列成M行N列而成的受光部。MN个像素P_1,1～P_M,N以一定间距排列于行方向及列方向的两者。像素P_m,n位于第m行第n列。各像素P_m,n是PPS方式的像素，具有共同的构成。第m行的N个像素P_m,1～P_m,N分别通过第m行选择用配线L_V,m而与控制部30连接。第n列的M个像素P_1,n～P_M,n各自的输出端通过第n列读出用配线L_O,n而与输出部20连接。此处，M、N分别为2以上的整数，m为1以上M以下的各整数，n为1以上N以下的各整数。

输出部20输出基于经读出用配线L_O,n输入的电荷的量而生成的数字值。输出部20包含N个积分电路21₁～21_N、N个保持电路22₁～22_N、AD转换部23及存储部24。各积分电路21_n具有共同的构成。另外，各保持电路22_n具有共同的构成。

各积分电路21_n存储经任意列读出用配线输入至输入端的电荷，且将与该存储电荷量相应的电压值自输出端向保持电路22_n输出。另外，各积分电路21_n在图1中与第n列读出用配线L_O,n连接，但如后面所述有时通过开关而也连接于其他读出用配线。N个积分电路21₁～21_N分别通过重置用配线L_R而与控制部30连接。

各保持电路22_n具有与积分电路21_n的输出端连接的输入端，且保持输入至该输入端的电压值，并将其保持的电压值自输出端向AD转换部23输出。N个保持电路22₁～22_N分别通过保持用配线L_H而与控制部30连接。另外，各保持电路22_n通过第n列选择用配线L_H,n而与控制部30连接。

AD转换部23输入自N个保持电路22₁～22_N各个输出的电压值，对该输入电压值(模拟值)进行AD转换处理，且将与该输入电压值相应的数字值向存储部24输出。存储部24输入自AD转换部23输出的数字值并存储，且依次输出其存储的数字值。

控制部30将第m行选择控制信号Vsel(m)向第m行选择用配线L_V,m输出，将该第m行选择控制信号Vsel(m)赋予至第m行的N个像素P_m,1～P_m,N各个。控制部30将重置控制信号Reset向重置用配线L_R输出，将该重置控制信号Reset赋予至N个积分电路21₁～21_N各个。控制部30将保持控制信号Hold向保持用配线L_H输出，将该保持控制信号Hold赋予至N个保持电路22₁～22_N各个。控制部30将第n列选择控制信号Hsel(n)向第n列选择用配线L_H,n输出，将该第n列选择控制信号Hsel(n)赋予至保持电路22_n。另外，控制部30控制AD转换部23的AD转换处理，也控制存储部24的数字值的写入及读出。

图2是固体摄像装置1的像素P_m,n、积分电路21_n及保持电路22_n各自的电路图。此处，代表MN个像素P_1,1～P_M,N显示像素P_m,n的电路图，代表N个积分电路21₁～21_N显示积分电路21_n的电路图，另外，代表N个保持电路22₁～22_N显示保持电路22_n的电路图。即，显示与第m行第n列的像素P_m,n及第n列读出用配线L_O,n关联的电路部分。

像素P_m,n包含光电二极管PD及读出用开关SW₁。光电二极管PD的阳极端子被接地，光电二极管PD的阴极端子经由读出用开关SW₁而与第n列读出用配线L_O,n连接。光电二极管PD产生与入射光强度相应量的电荷，且将其产生的电荷存储于接合电容部。光电二极管PD的光感应区域的形状优选为大致正方形。读出用开关SW₁被赋予自控制部30通过第m行选择用配线L_V,m的第m行选择控制信号Vsel(m)。第m行选择控制信号Vsel(m)指示受光部10的第m行的N个像素P_m,1～P_m,N各自的读出用开关SW₁的开关动作。

该像素P_m,n中，在第m行选择控制信号Vsel(m)为低电平时，读出用开关SW₁断开，光电二极管PD所产生的电荷不会向第n列读出用配线L_O,n输出而存储于接合电容部。另一方面，在第m行选择控制信号Vsel(m)为高电平时，读出用开关SW₁闭合，至此在光电二极管PD产生且存储于接合电容部的电荷经读出用开关SW₁而向第n列读出用配线L_O,n输出。

第n列读出用配线L_O,n与受光部10的第n列的M个像素P_1,n～P_M,n各自的读出用开关SW₁连接。第n列读出用配线L_O,n将M个像素P_1,n～P_M,n中的任意像素的光电二极管PD所产生的电荷，经由该像素的读出用开关SW₁而读出，并向积分电路21_n传送。

积分电路21_n包含放大器A₂、积分用电容元件C₂及重置用开关SW₂。积分用电容元件C₂及重置用开关SW₂相互并联连接，设置于放大器A₂的输入端子与输出端子之间。放大器A₂的输入端子与第n列读出用配线L_O,n连接。重置用开关SW₂被赋予自控制部30经重置用配线L_R的重置控制信号Reset。重置控制信号Reset指示N个积分电路21₁～21_N各自的重置用开关SW₂的开关动作。

该积分电路21_n中，在重置控制信号Reset为高电平时，重置用开关SW₂闭合，积分用电容元件C₂放电，从而重置自积分电路21_n输出的电压值。另一方面，在重置控制信号Reset为低电平时，重置用开关SW₂断开，将输入至输入端的电荷存储于积分用电容元件C₂，且将与该存储电荷量相应的电压值自积分电路21_n输出。

保持电路22_n包含输入用开关SW₃₁、输出用开关SW₃₂及保持用电容元件C₃。保持用电容元件C₃的一端接地。保持用电容元件C₃的另一端经由输入用开关SW₃₁与积分电路21_n的输出端连接，经由输出用开关SW₃₂与电压输出用配线L_out连接。输入用开关SW₃₁被赋予自控制部30通过保持用配线L_H的保持控制信号Hold。保持控制信号Hold指示N个保持电路22₁～22_N各自的输入用开关SW₃₁的开关动作。输出用开关SW₃₂被赋予自控制部30通过第n列选择用配线L_H,n的第n列选择控制信号Hsel(n)。第n列选择控制信号Hsel(n)指示保持电路22_n的输出用开关SW₃₂的开关动作。

该保持电路22_n中，当保持控制信号Hold自高电平转为低电平时，输入用开关SW₃₁自闭状态转为开状态，此时输入至输入端的电压值被保持于保持用电容元件C₃。另外，在第n列选择控制信号Hsel(n)为高电平时，输出用开关SW₃₂闭合，将保持于保持用电容元件C₃的电压值向电压输出用配线L_out输出。

控制部30在输出与像素P_m,n的受光强度相应的电压值时进行以下的控制。控制部30以通过重置控制信号Reset闭合积分电路21_n的重置用开关SW₂的方式进行指示，而使积分电路21_n的积分用电容元件C₂放电。控制部30在该放电后，以通过重置控制信号Reset断开积分电路21_n的重置用开关SW₂的方式进行指示，而将积分电路21_n的积分用电容元件C₂设为可存储电荷的状态后，以通过第m行选择控制信号Vsel(m)将像素P_m,n的读出用开关SW₁遍及规定期间闭合的方式进行指示，而使存储于像素P_m,n的光电二极管PD的接合电容部的电荷输入至积分电路21_n。

控制部30在该规定期间以通过保持控制信号Hold将保持电路22_n的输入用开关SW₃₁自闭状态转为开状态的方式进行指示，而使自积分电路21_n输出的电压值保持于保持电路22_n的保持用电容元件C₃。然后，控制部30在该规定期间后，以通过列选择控制信号Hsel(n)将保持电路22_n的输出用开关SW₃₂仅闭合一定期间的方式进行指示，而使保持于保持电路22_n的保持用电容元件C₃的电压值向电压输出用配线L_out输出。

再者，控制部30通过AD转换部23使自保持电路22_n向电压输出用配线L_out输出的电压值AD转换，且通过存储部24存储自AD转换部23输出的数字值。然后，控制部30控制来自存储部24的数字值输出动作。

图3是说明固体摄像装置1的受光部10的单位区域及合并区域的图。固体摄像装置1除了可通过利用控制部30进行的控制，输出与各个像素P_m,n的入射光强度相应的数字值以外，也可输出与各单位区域所包含的像素的入射光强度的和相应的数字值，另外，可输出与各合并区域所包含的像素的入射光强度的和相应的数字值。

单位区域将受光部10中二维排列成M行N列的MN个像素P_1,1～P_M,N区分成分别由Q行R列的像素构成的区域。各单位区域包含QR个像素。合并区域将这些二维排列成(M/Q)行(N/R)列的单位区域区分成分别由K行1列的单位区域构成的区域。各合并区域包含K个单位区域，包含KQR个像素。此处，Q、R、K为1以上的整数。图3显示Q＝R＝K＝2的情况。另外，本实施方式的固体摄像装置在K为2以上的情况下具有特征。

M优选为KQ的整数倍，N优选为R的整数倍。但是，即使M不为KQ的整数倍，或者，即使N不为R的整数倍，只要如上所述设定单位区域及合并区域即可，关于不包含于任意合并区域而残留的像素，只要避免将该像素的输出值使用于输出部20的数字值输出即可。

控制部30对受光部10中二维排列成(M/KQ)行(N/R)列的合并区域，依次按每行使位于该行的合并区域所包含的像素的读出用开关SW₁闭合，而使这些像素的光电二极管PD所产生的电荷输入至输出部20，且将与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值以列顺序重复K次而自输出部20输出。另外，位于各行的合并区域所包含的像素的读出用开关SW₁闭合的期间可完全一致，也可仅一部分重叠，也可完全不重叠。

Q＝R＝K＝1的情况下，合并区域与单位区域相互一致，在各单位区域包含1个像素，输出部20输出与自各个像素P_m,n输出的电荷的量相应的数字值。K＝1的情况下，合并区域与单位区域相互一致，输出部20将与自各单位区域所包含的QR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值仅输出1次。K≧2的情况下，在各合并区域包含K个单位区域，输出部20将与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值重复K次而输出。

输出部20包含存储部24，该存储部24存储与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值。另外，控制部30将存储于该存储部24的数字值以列顺序重复K次而自存储部读出并输出。可使用任意存储器作为存储部24。也可使用FIFO(First In First Out(先入先出))存储器作为存储部24。

接着，使用图4～图9，对固体摄像装置1的输出部20的构成例及动作例进行说明。此处，将图1所示的受光部10及输出部20作为1区块，并列配置多个区块1～B。将积分电路及保持电路一并作为信号读出部，且使用FIFO存储器作为存储部。另外，设为Q＝R＝1。

图4是显示固体摄像装置1的输出部20的第1构成例的图。图5是说明固体摄像装置1的输出部20的第1构成例的情况下的动作例的流程图。图6是说明固体摄像装置1的输出部20的第1构成例的情况下的动作例的时序图。

在图4所示的第1构成例中，输出部20包含将与自各合并区域所包含的K个像素输出的电荷量的和相应的数字值以列顺序存储的K个FIFO存储器来作为存储部。K个FIFO存储器并列设置，具有共同的输入端及共同的输出端。控制部30通过自这些K个FIFO存储器依次输出数字值，而将与自各合并区域所包含的K个像素输出的电荷量的和相应的数字值以列顺序重复K次而输出。

如图5所示的流程图及图6所示的时序图所示，在重置控制信号Reset为低电平的期间中，K个第1行选择控制信号Vsel(1)～第K行选择控制信号Vsel(K)在同期间被设为高电平，接着将保持控制信号Hold自高电平转为低电平，由此将与自各合并区域所包含的K个像素P_1,n～P_K,n分别输出的电荷的量相应的电压值自积分电路21_n输出且通过保持电路22_n保持。通过保持电路22₁～22_N保持的电压值以列顺序输入至AD转换部23而被AD转换。自AD转换部23以列顺序输出的数字值被同时写入至K个FIFO存储器。以上为止的动作在区块1～B中并列进行。

然后，以区块1～B的顺序自第1FIFO存储器以列顺序读出数字值。即，自区块1的第1FIFO存储器以列顺序读出数字值，接着自区块2的第1FIFO存储器以列顺序读出数字值，关于以后的区块也同样地读出，最后自区块B的第1FIFO存储器以列顺序读出数字值。接着以区块1～B的顺序自第2FIFO存储器以列顺序读出数字值。同样地，最后以区块1～B的顺序自第K FIFO存储器以列顺序读出数字值。

当这样结束第1行的合并区域的读出(第1行～第K行的像素的读出)时，同样地进行第2行的合并区域的读出(第(K+1)行～第(2K)行的像素的读出)，最后进行第(M/K)行的合并区域的读出(第(M-K+1)行～第M行的像素的读出)。通过这样，可将与自各合并区域所包含的K个像素输出的电荷量的和相应的数字值重复K次输出，而可获得1帧量的图像数据。

图7是显示固体摄像装置1的输出部20的第2构成例的图。图8是说明固体摄像装置1的输出部20的第2构成例的情况下的动作例的流程图。图9是说明固体摄像装置1的输出部20的第2构成例的情况下的动作例的时序图。

在图7所示的第2构成例中，输出部20包含将与自各合并区域所包含的K个像素输出的电荷量的和相应的数字值以列顺序存储的1个FIFO存储器来作为存储部。在该FIFO存储器的输入端与AD转换部的输出端之间设置有开关SW_A，在该FIFO存储器的输入端与输出端之间设置有开关SW_B。控制部30通过自该FIFO存储器输出数字值且将该数字值存储于FIFO存储器，而将与自各合并区域所包含的K个像素输出的电荷量的和相应的数字值以列顺序重复K次而输出。

如图8所示的流程图及图9所示的时序图所示，在重置控制信号Reset为低电平的期间中，K个第1行选择控制信号Vsel(1)～第K行选择控制信号Vsel(K)在同期间被设为高电平，接着将保持控制信号Hold自高电平转为低电平，由此将与自各合并区域所包含的K个像素P_1,n～P_K,n分别输出的电荷的量相应的电压值自积分电路21_n输出且通过保持电路22_n保持。通过保持电路22₁～22_N保持的电压值以列顺序输入至AD转换部23而被AD转换。自AD转换部23以列顺序输出的数字值经开关SW_A而写入至FIFO存储器。以上为止的动作在区块1～B中并列进行。

然后，断开开关SW_A，闭合开关SW_B，以区块1～B的顺序自FIFO存储器以列顺序仅读出1次数字值，且将该数字值再次写入至FIFO存储器。将此重复K次。但是，第K次由于不需要将读出的数字值再次写入至FIFO存储器，因而预先断开开关SW_B。

当这样结束第1行的合并区域的读出(第1行～第K行的像素的读出)时，同样地进行第2行的合并区域的读出(第(K+1)行～第(2K)行的像素的读出)，最后进行第(M/K)行的合并区域的读出(第(M-K+1)行～第M行的像素的读出)。通过这样，可将与自各合并区域所包含的K个像素输出的电荷的量的和相应的数字值重复K次而输出，可获得1帧量的图像数据。

接着，对第2实施方式进行说明。图10是显示第2实施方式的固体摄像装置2的构成的图。固体摄像装置2具备受光部10、输出部20A及控制部30。第2实施方式的受光部10具有与第1实施方式的受光部10相同的构成。第2实施方式的控制部30具有与第1实施方式的控制部30相同的构成。但是，在图10中，显示控制部30的具体构成。另外，在图10中，对M行中的第1行～第4行予以显示，对N列中的第1列～第4列予以显示。关于其他行或其他列也相同。

若与第1实施方式的输出部20的构成进行比较，则不同点在于，第2实施方式的输出部20A还包含合并切换用开关SW_O,1、SW_O,3、…。合并切换用开关SW_O,1在积分电路21₁及积分电路21₂的任一者的输入端选择性地连接第1列读出用配线L_O,1。在合并时，通过合并切换用开关SW_O,1在积分电路21₂的输入端连接第1列读出用配线L_O,1，自第1列读出用配线L_O,1及第2列读出用配线L_O,2的双方将电荷输入至积分电路21₂的输入端。另外，在合并时，积分电路21₁及积分电路21₂中仅积分电路21₂动作，保持电路22₁及保持电路22₂中仅保持电路22₂动作。关于其他列，在第奇数列的第(n-1)列及第偶数列的第n列的组合中也相同。

控制部30包含缓冲电路31₁、31₂、31₃、31₄、…、NOR栅极电路32₁、32₂、32₃、32₄、…、及锁存电路(latch circuit)33₁、33₃、…。锁存电路33₁、33₃、…串联连接而构成移位寄存器，与一定周期的clock(时钟)信号的脉冲上升沿同步而将start(开始)信号的值依次移位至后段。锁存电路33₁的输出值输入至后段的锁存电路33₃及NOR栅极电路32₁、32₂各个。锁存电路33₃的输出值输入至后段的锁存电路33₅及NOR栅极电路32₃、32₄各个。

关于第奇数行的第(m-1)行，NOR栅极电路32_m-1输入锁存电路33_m-1的输出值与φ1信号值，且输出将这些2个输入值的逻辑和反转的信号值。关于第偶数行的第m行，NOR栅极电路32_m输入锁存电路33_m-1的输出值与φ2信号值，且输出将这些2个输入值的逻辑和反转的信号值。各缓冲电路31_m将NOR栅极电路32_m的输出值作为第m行选择控制信号Vsel(m)而向第m行选择用配线L_V,m输出。

图11是说明固体摄像装置2的第1动作例的时序图。第1动作例是Q＝R＝K＝1的情况。在第1动作例中，在输出部20A中，通过合并切换用开关SW_O,1、SW_O,3、…，将第n列读出用配线L_O,n以1对1连接于积分电路21_n的输入端。

在第1动作例中，M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)依次1个1个地在一定期间被设为高电平。在start信号为低电平的期间，clock信号的脉冲上升沿仅存在1次。锁存电路33₁、33₃、…与clock信号的脉冲上升沿同步而将Start信号的低电平移位至后段。锁存电路33₁、33₃、…遍及自clock信号的上升沿至下一个上升沿的期间而保持各个输出值。

在锁存电路33₁的输出为低电平的期间，当φ1信号遍及一定期间成为低电平时，NOR栅极电路32₁的输出遍及一定期间成为高电平，第1行选择控制信号Vsel(1)遍及一定期间成为高电平。接着，当φ2信号遍及一定期间成为低电平时，NOR栅极电路32₂的输出遍及一定期间成为高电平，第2行选择控制信号Vsel(2)遍及一定期间成为高电平。

其后，当clock信号的脉冲上升1次时，锁存电路33₃的输出成为低电平。在该期间，当φ1信号遍及一定期间成为低电平时，NOR栅极电路32₃的输出遍及一定期间成为高电平，第3行选择控制信号Vsel(3)遍及一定期间成为高电平。接着，当φ2信号遍及一定期间成为低电平时，NOR栅极电路32₄的输出遍及一定期间成为高电平，第4行选择控制信号Vsel(4)遍及一定期间成为高电平。关于以后的行也相同。

图12是说明固体摄像装置2的第2动作例的时序图。第2动作例是Q＝R＝2、K＝1的情况。在第2动作例中，在输出部20A中，通过合并切换用开关SW_O,1、SW_O,3、…，将第奇数列的第(n-1)列读出用配线L_O,n-1及第偶数列的第n列读出用配线L_O,n的双方连接于第偶数列的积分电路21_n的输入端。

在第2动作例中，M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)依次2个2个地在一定期间被设为高电平。在start信号为低电平的期间，clock信号的脉冲上升沿仅存在1次。锁存电路33₁、33₃、…与clock信号的脉冲上升沿同步而将Start信号的低电平移位至后段。锁存电路33₁、33₃、…遍及自clock信号的上升沿至下一个上升沿的期间而保持各个输出值。

在锁存电路33₁的输出为低电平的期间，φ1信号及φ2信号同时遍及一定期间成为低电平。由此，NOR栅极电路32₁、32₂的输出同时遍及一定期间成为高电平，第1行选择控制信号Vsel(1)及第2行选择控制信号Vsel(2)同时遍及一定期间成为高电平。

其后，当clock信号的脉冲上升1次时，锁存电路33₃的输出成为低电平。在该期间，φ1信号及φ2信号同时遍及一定期间成为低电平。由此，NOR栅极电路32₃、32₄的输出同时遍及一定期间成为高电平，第3行选择控制信号Vsel(3)及第4行选择控制信号Vsel(4)同时遍及一定期间成为高电平。关于以后的行也相同。

在2个行选择控制信号Vsel(1)、Vsel(2)自高电平转为低电平的时刻起，至2个行选择控制信号Vsel(3)、Vsel(4)自低电平转为高电平的时刻的期间，进行保持电路以后的处理。

在第2动作例中，输出部20A将与自各合并区域所包含的KQR(＝4)个像素输出的电荷的量的和相应的数字值输出K(＝1)次。

图13是说明固体摄像装置2的第3动作例的时序图。第3动作例是Q＝R＝K＝2的情况。在第3动作例中，在输出部20A中，通过合并切换用开关SW_O,1、SW_O,3、…，将第奇数列的第(n-1)列读出用配线L_O,n-1及第偶数列的第n列读出用配线L_O,n的双方连接于第偶数列的积分电路21_n的输入端。

在第3动作例中，M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)依次每4个地在一定期间被设为高电平。在start信号为低电平的期间，clock信号的脉冲上升沿存在2次。锁存电路33₁、33₃、…与clock信号的脉冲上升沿同步而将Start信号的低电平移位至后段。锁存电路33₁、33₃、…遍及自clock信号的上升沿至下一个上升沿的期间而保持各个输出值。

在锁存电路33₁、33₃的输出为低电平的期间，φ1信号及φ2信号同时遍及一定期间成为低电平。由此，NOR栅极电路32₁～32₄的输出同时遍及一定期间成为高电平，4个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(4)同时遍及一定期间成为高电平。

其后，当clock信号的脉冲上升2次时，锁存电路33₅、33₇的输出成为低电平。在该期间，φ1信号及φ2信号同时遍及一定期间成为低电平。由此，NOR栅极电路32₅～32₈的输出同时遍及一定期间成为高电平，4个行选择控制信号Vsel(5)～Vsel(8)同时遍及一定期间成为高电平。关于以后的行也相同。

在4个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(4)自高电平转为低电平的时刻起，至4个行选择控制信号Vsel(5)～Vsel(8)自低电平转为高电平的时刻的期间，进行保持电路以后的处理。

在第3动作例中，输出部20A将与自各合并区域所包含的KQR(＝8)个像素输出的电荷的量的和相应的数字值重复输出K(＝2)次。

接着，对具备上述实施方式的固体摄像装置的X射线摄像系统的实施方式进行说明。图14是显示本实施方式的X射线摄像系统100的构成的图。本实施方式的X射线摄像系统100具备固体摄像装置与X射线产生装置，且可通过固体摄像装置对自X射线产生装置输出且透过了摄像对象物的X射线进行摄像，而使用于该摄像对象物的检查。

在图14所示的X射线摄像系统100中，X射线产生装置106向被摄体(摄像对象物)产生X射线。自X射线产生装置106产生的X射线的辐射场通过1次狭缝板106b控制。X射线产生装置106内置X射线管，通过调整该X射线管的管电压、管电流及通电时间等条件，而控制对被摄体的X射线照射量。X射线摄像器107内置具有二维排列的多个像素的CMOS的固体摄像装置，对通过被摄体的X射线图像进行摄像。在X射线摄像器107的前方，设置限制X射线入射区域的2次狭缝板107a。

旋转臂104以使X射线产生装置106及X射线摄像器107相对的方式保持，使其在全景断层摄影时绕被摄体旋转。另外，设置用以在线性断层摄影时使X射线摄像器107相对于被摄体直线位移的滑动机构113。旋转臂104通过构成旋转平台的臂电动机110驱动，其旋转角度通过角度传感器112检测。另外，臂电动机110搭载于XY平台114的可动部，旋转中心在水平面内被任意调整。

自X射线摄像器107输出的图像信号在被暂时取入至CPU(中央处理装置)121之后，被储存于帧存储器122。自储存于帧存储器122的图像数据，通过规定的运算处理将沿着任意断层面的断层图像再生。经再生的断层图像被输出至视频存储器124，通过DA转换器125转换成模拟信号后，通过CRT(阴极射线管)等图像显示部126显示，而供于各种诊断。

在CPU 121，连接有信号处理所必要的工作存储器123，还连接有具备面板开关或X射线照射开关等的操作面板119。另外，CPU 121分别连接于驱动臂电动机110的电动机驱动电路111、控制1次狭缝板106b及2次狭缝板107a的开口范围的狭缝控制电路115、116、控制X射线产生装置106的X射线控制电路118，再者，输出用以驱动X射线摄像器107的信号。

X射线控制电路118可基于通过X射线摄像器107摄像的信号，反馈控制对被摄体的X射线照射量。

在如以上所述构成的X射线摄像系统100中，使用本实施方式的固体摄像装置1或2作为X射线摄像器107。另外，在该X射线摄像系统100中，本实施方式的固体摄像装置在摄像期间中在受光部的列方向(图1、图3、图4、图7、图10中纵向)、即K≧2的情况下在各合并区域中排列有K个单位区域的方向上移动。通过在移动方向上对单位区域进行合并处理，可减小通过再构成处理获得的图像的质量的下降。

通过这样，在本实施方式中，可自固体摄像装置获得与移动方向(列方向)上长的各合并区域的入射光量相应的输出值，可谋求S/N比的提高。另外，本实施方式中，能以像素的单位灵活地设定合并区域的形状或大小。特别是可根据固体摄像装置的移动速度，适当地设定合并区域的列方向的长度。

若固体摄像装置的移动速度为v，帧率为f，则1帧摄像期间中的固体摄像装置的移动距离成为v/f。另外，若像素间距为d，则各合并区域的列方向的长度成为KQd。若1帧摄像期间中的移动距离v/f较各合并区域的列方向的长度KQd长，即v/f>KQd，则通过再构成处理获得的图像的质量的下降较小。优选以满足这样的条件的方式设定K值及Q值。

本实施方式中，受光部的各合并区域包含K个单位区域的情况下，输出部将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值以列顺序重复K次而输出。即，不限于K值，每1帧的输出信号的数据数等于受光部的单位区域的个数(MN/QR)。因此，即使为作为K≧2进行合并的情况，也不需要根据K值变更输出信号的处理，而容易进行输出信号的处理。另外，本实施方式中，即使为作为K≧2进行合并的情况，也可不论K值而都将帧率设为一定。另外，与K＝1的情况相比，K≧2的情况下，也可加快帧率。

本实施方式的固体摄像装置由于即使为作为K≧2进行合并的情况，也不需要根据K值变更输出信号的处理，因而可容易地应用于现有的X射线摄像系统。将本实施方式的固体摄像装置应用于现有的X射线摄像系统的情况下，不需要进行该系统的变更(或仅改良固体摄像装置的周边部分的一部分)，可不全部变更基于固体摄像装置的输出信号的再构成处理等，而提高S/N比。

本实施方式中，输出部并非将模拟值而是将数字值重复K次而输出。由此，可实现固体摄像装置的低消耗电力化。

另外，本实施方式中，由于较AD转换部23更后段的存储部24将数字值重复K次而输出，因而在较AD转换部23更前段的各积分电路21_n及各保持电路22_n的处理产生时间余裕。因此，可使将各保持电路22_n的输入用开关SW₃₁设为开状态的期间(即，保持控制信号Hold为高电平的期间)较通常长，另外，也可在积分电路21_n的输出端与保持电路22_n的输入端之间插入低通滤波器而降低噪声。另外，当插入低通滤波器时，时间常数变大，对保持电路22_n的传送变迟，但由于有时间余裕因而不存在问题。

再者，作为产生时间余裕的方法，也可在进行自FIFO的读出的期间进行较AD转换部更前段的处理(自像素的读出、各积分电路及各保持电路的处理)。该情况下，也可在自像素的读出、各保持电路的取样保持等确保充足的时间，且可加快帧率。

在上述实施方式中，使各像素的光电二极管的阳极端子接地，使光电二极管的阴极端子经由读出用开关而与读出用配线连接，但也可与此相反，使光电二极管的阴极端子接地，使光电二极管的阳极端子经由读出用开关而与读出用配线连接。上述实施方式中，在控制各开关的开关动作的控制信号为高电平时该开关闭合，但也可与此相反，在控制信号为低电平时开关闭合。

上述实施方式中，通过较积分电路设置于前段的合并切换用开关进行列方向的合并，但并非限于此。也可在AD转换部的前段设置放大器，将多个保持电路的输出用开关SW₃₂同时设为闭状态，而使通过这些多个保持电路保持的电压值输入至放大器，由此进行列方向的合并。另外，也可通过将自AD转换部输出的多列的数字值相加而进行列方向的合并。另外，与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值也可作为与该电荷量的和除以KQR所获得的每1像素的平均电荷量相应的数字值。无论如何，该数字值成为与电荷量的和成比例的值。

上述实施方式中，在M不为KQ的整数倍的情况、或N不为R的整数倍的情况下，关于不包含于任意合并区域而残留的像素，不将该像素的输出值使用于输出部20的数字值输出，但并非限于此。关于不包含于由各个KQR个像素构成的任意合并区域而残留的像素，也可在每Q行或每R列划分而区分成由小于KQR的L个像素构成的合并区域(以下称为“虚设合并区域”)。该情况下，只要使根据自各虚设合并区域所包含的L个像素输出的电荷的量的和而将自AD转换部输出的数字值设为(KQR/L)倍后的数字值，重复K次而自输出部20输出即可。

上述实施方式中，自输出部使数字值以列顺序输出，但并非限于此。只要自输出部使数字值依次按每列输出即可。例如，也可在自输出部使第奇数列的数字值以列顺序输出后使第偶数列的数字值以列顺序输出。

本发明的固体摄像装置、X射线摄像系统、及固体摄像装置驱动方法并不限于上述的实施方式及构成例，可进行各种变形。

上述实施方式的固体摄像装置中，作为包含以下构件的构成：(1)受光部，分别包含产生与入射光强度相应的量的电荷的光电二极管、及与该光电二极管连接的读出用开关的MN个像素P_1,1～P_M,N二维排列成M行N列而成；(2)行选择用配线L_V,m，对受光部的第m行的N个像素P_m,1～P_m,N各自的读出用开关赋予指示开关动作的第m行选择控制信号；(3)读出用配线L_O,n，与受光部的第n列的M个像素P_1,n～P_M,n各自的读出用开关连接，将M个像素P_1,n～P_M,n中的任意像素的光电二极管所产生的电荷经由该像素的读出用开关而读出；(4)输出部，与读出用配线L_O,1～L_O,N分别连接，输出基于经读出用配线L_O,n输入的电荷的量而生成的数字值；及(5)控制部，经由行选择用配线L_V,1～L_V,M而控制受光部的MN个像素P_1,1～P_M,N各自的读出用开关的开关动作，且控制输出部的数字值输出动作。

再者，上述的固体摄像装置中，作为如下构成：控制部将受光部中二维排列成M行N列的像素P_1,1～P_M,N区分成分别由Q行R列的像素构成的单位区域，将这些二维排列成(M/Q)行(N/R)列的单位区域区分成分别由K行1列的单位区域构成的合并区域，对于受光部中二维排列成(M/KQ)行(N/R)列的合并区域，依次按每行，使位于该行的合并区域所包含的像素的读出用开关闭合，而使这些像素的光电二极管所产生的电荷输入至输出部，且将与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而自输出部输出。其中，M、N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数，Q、R为1以上的整数，K为2以上的整数。

上述构成的固体摄像装置中，可作为如下构成：输出部包含存储部，该存储部存储与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值，且控制部将存储于存储部的数字值依次按每列重复K次而自存储部读出并输出。

该情况下，也可作为如下构成：输出部包含将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列存储的K个FIFO存储器来作为存储部，且控制部通过自这些K个FIFO存储器依次输出数字值，而将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而输出。

或者，也可作为如下构成：输出部包含将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列存储的FIFO存储器来作为存储部，且控制部通过自FIFO存储器输出数字值且使该数字值存储于FIFO存储器，而将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而输出。

上述构成的固体摄像装置可作为如下构成：具备分别包含通过读出用配线L_O,n相互连接的受光部及输出部的多个区块，且将各区块的受光部在行方向上并列配置。

上述实施方式的X射线摄像系统中，可作为如下构成：包含上述构成的固体摄像装置、及X射线产生装置，且通过固体摄像装置对自X射线产生装置输出且透过了摄像对象物的X射线进行摄像。另外，X射线摄像系统也可作为如下构成：固体摄像装置在摄像期间中在受光部的列方向上移动。

上述实施方式的固体摄像装置驱动方法中，作为如下构成：是驱动包含上述构成的受光部、行选择用配线L_V,m、读出用配线L_O,n及输出部的固体摄像装置的方法，将受光部中二维排列成M行N列的像素P_1,1～P_M,N区分成分别由Q行R列的像素构成的单位区域，将这些二维排列成(M/Q)行(N/R)列的单位区域区分成分别由K行1列的单位区域构成的合并区域，对于受光部中二维排列成(M/KQ)行(N/R)列的合并区域，依次按每行，使位于该行的合并区域所包含的像素的读出用开关闭合，而使这些像素的光电二极管所产生的电荷输入至输出部，且将与自各合并区域所包含的KQR个像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而自输出部输出。其中，M、N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，n为1以上N以下的整数，Q、R为1以上的整数，K为2以上的整数。

上述构成的固体摄像装置驱动方法中，可作为如下构成：输出部中，使用存储与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值的存储部，且将存储于存储部的数字值依次按每列重复K次而自存储部读出并输出。

该情况下，也可作为如下构成：输出部中，使用将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列存储的K个FIFO存储器来作为存储部，且通过自这些K个FIFO存储器依次输出数字值，而将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而输出。

或者，也可作为如下构成：输出部中，使用将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列存储的FIFO存储器来作为存储部，且通过自FIFO存储器输出数字值且使该数字值存储于FIFO存储器，而将与自各合并区域所包含的像素输出的电荷的量的和相应的数字值依次按每列重复K次而输出。

产业上的可利用性

本发明可利用为可输出即使在合并的情况下也容易处理的信号的固体摄像装置、具备这样的固体摄像装置的X射线摄像系统、及以可输出即使在合并的情况下也容易处理的信号的方式驱动固体摄像装置的方法。

符号的说明

1、2…固体摄像装置、10…受光部、20、20A…输出部、21₁～21_N…积分电路、22₁～22_N…保持电路、23…AD转换部、24…存储部、30…控制部、31₁～31_M…缓冲电路、32₁～32_M…NOR栅极电路、33₁、33₃…锁存电路。