医療用Ｘ線撮像システム
【課題】少なくとも二つの撮像モードを有する医療用のＸ線撮像システムにおいて、該二つの撮像モードを一つの固体撮像装置によって実現し、且つ固体撮像装置の受光面に要求される面積の増加を抑える。
【解決手段】固体撮像装置１Ａは、Ｍ×Ｎ個（Ｍ＜Ｎ、Ｍ及びＮは２以上の整数）の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列されて成り、行方向を長手方向とする長方形状の受光面を有する受光部１０Ａとを有する。この固体撮像装置１Ａは回転制御部によって回転可能に支持されており、回転制御部は、二つの撮像モードのうち一方の撮像モードの際には受光部１０Ａの長手方向が固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと平行になるように、また、二つの撮像モードのうち他方の撮像モードの際には受光部１０Ａの長手方向が固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと直交するように、固体撮像装置１Ａの回転角を制御する。
【解決手段】固体撮像装置１Ａは、Ｍ×Ｎ個（Ｍ＜Ｎ、Ｍ及びＮは２以上の整数）の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列されて成り、行方向を長手方向とする長方形状の受光面を有する受光部１０Ａとを有する。この固体撮像装置１Ａは回転制御部によって回転可能に支持されており、回転制御部は、二つの撮像モードのうち一方の撮像モードの際には受光部１０Ａの長手方向が固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと平行になるように、また、二つの撮像モードのうち他方の撮像モードの際には受光部１０Ａの長手方向が固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと直交するように、固体撮像装置１Ａの回転角を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用Ｘ線撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療用のＸ線撮影において、近年、Ｘ線感光フィルムに代えて、Ｘ線撮像装置を使用したＸ線イメージングシステムが広く用いられるようになってきた。こうしたＸ線イメージングシステムは、Ｘ線感光フィルムのように現像の必要がなく、リアルタイムにＸ線画像を確認することができるなど利便性が高く、データの保存性や取扱いの容易性の面でも優位な点を有する。歯科の診断におけるＸ線撮影においても、パノラマ、セファロ、ＣＴといった各種の撮像モードにおいてこのようなＸ線イメージングシステムが使用されつつある。
【０００３】
歯科用のＸ線撮像システムの場合、Ｘ線撮像装置に要求される撮像領域の形状が、上記した各種の撮像モードによって異なる場合がある。すなわち、パノラマ撮影やセファロ撮影に使用される撮像領域には上下方向に十分な幅が要求される。また、ＣＴ撮影に使用される撮像領域には横方向に十分な幅が要求され、上下方向にも或る程度の幅が要求される。しかし、これらの要求を満たす複数のＸ線撮像装置を用意すると、Ｘ線撮像システムが大型化したり、或いは撮像モードを変更する際にＸ線撮像装置の交換が必要となり手間がかかるといった問題が生じる。したがって、撮像領域に関するこれらの要求を一つのＸ線撮像装置により解決できることが好ましい。
【０００４】
例えば特許文献１には、Ｘ線発生部とＸ線検出部とを備えた歯科診断用のＸ線撮影装置が開示されている。このＸ線撮影装置では、Ｘ線細隙ビームとＸ線広域ビームとを選択的に切り替えて発生できるように、細溝状スリット又は矩形状スリットを介してＸ線が照射される。Ｘ線細隙ビームはパノラマ撮影やセファロ撮影等に使用され、Ｘ線広域ビームはＣＴ撮影等に使用される。そして、この特許文献１には、細溝状スリットを通過したＸ線細隙ビーム、及び矩形状スリットを通過したＸ線広域ビームの双方を一つの固体撮像素子によって撮影することが記載されている。
【０００５】
また、このような医療用のＸ線撮像システムに用いられる固体撮像装置としては、ＣＭＯＳ技術を用いたものが知られており、その中でもパッシブピクセルセンサ（ＰＰＳ：Passive PixelSensor）方式のものが知られている。ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードを含むＰＰＳ型の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部を備え、各画素において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷を積分回路において容量素子に蓄積し、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力するものである。
【０００６】
一般に、各列のＭ個の画素それぞれの出力端は、その列に対応して設けられている読出用配線を介して、その列に対応して設けられている積分回路の入力端と接続されている。そして、各画素のフォトダイオードで発生した電荷は、第１行から第Ｍ行まで順次に行毎に、当該列に対応する読出用配線を通って積分回路に入力され、その積分回路から電荷量に応じた電圧値が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／１０９８０８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、歯科用のＸ線撮像システムの場合、固体撮像装置に要求される撮像領域の形状がパノラマやＣＴといった各種の撮像モードによって異なる場合があり、これらの撮像モードを一つの固体撮像装置により実現できることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載された構成では、これらの撮像モードにおけるＸ線ビームを一つの固体撮像装置によって撮影するものの、上下方向に十分な幅を有するパノラマ用の撮像領域と、横方向に十分な幅を有するＣＴ用の撮像領域とを一つの受光面内に収める為には、上下方向および横方向の双方において十分な幅を有する広い受光面が必要となる。しかし、固体撮像装置の受光部の材料となる半導体ウェハの大きさ等の制約により、このような広い受光面を有する固体撮像装置を生産できない場合がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、少なくとも二つの撮像モードを有する医療用のＸ線撮像システムにおいて、該二つの撮像モードを一つの固体撮像装置によって実現し、且つ固体撮像装置の受光面に要求される面積の増加を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムは、固体撮像装置とＸ線発生装置とを備え、Ｘ線発生装置から出力されて被検者の顎部を透過したＸ線を固体撮像装置により撮像するための少なくとも二つの撮像モードを有する医療用Ｘ線撮像システムであって、固体撮像装置が、フォトダイオードを各々含むＭ×Ｎ個（Ｍ＜Ｎ、Ｍ及びＮは２以上の整数）の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列されて成り、行方向を長手方向とする長方形状の受光面を有する受光部と、各列毎に配設され、対応する列の画素に含まれるフォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたＮ本の読出用配線と、読出用配線を経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、各画素の読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、各画素のフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させる制御部と、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換し、該光像を受光部へ出力するシンチレータとを有し、固体撮像装置およびＸ線発生装置が対向した状態で被検者の顎部の周りに旋回が可能であり、または、固体撮像装置が被検者の顎部に対して直線変位が可能であり、固体撮像装置を受光面に垂直な軸線周りに回転可能に支持するとともに、二つの撮像モードのうち一方の撮像モードの際には受光部の長手方向が旋回または直線変位の際の固体撮像装置の移動方向と平行になるように、また、二つの撮像モードのうち他方の撮像モードの際には受光部の長手方向が旋回または直線変位の際の固体撮像装置の移動方向と直交するように、固体撮像装置の回転角を制御する回転制御部を更に備え、制御部が、他方の撮像モードの際に、受光部において連続するＭ１行（Ｍ１＜Ｍ）の特定範囲に含まれる各画素のフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させ、特定範囲の長手方向が旋回または直線変位の際の固体撮像装置の移動方向と直交することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムにおいては、固体撮像装置の受光部が長方形状の受光面を有している。また、この固体撮像装置は、回転制御部によって受光面に垂直な軸線周りに回転可能に支持されている。そして、二つの撮像モードのうち一方の撮像モード（例えばＣＴ撮像モード）の際には受光部の長手方向が固体撮像装置の移動方向と平行になるように、また、他方の撮像モード（例えばパノラマ撮像モード）の際には受光部の長手方向が固体撮像装置の移動方向と直交するように、固体撮像装置の回転角が制御される。このような構成によって、固体撮像装置の移動方向を長手方向とする撮像領域（例えばＣＴ用の撮像領域）を必要とする場合、及び固体撮像装置の移動方向と直交する方向を長手方向とする撮像領域（例えばパノラマ用の撮像領域）を必要とする場合のそれぞれにおいて、撮像領域の長手方向と受光部の長手方向とを互いに一致させることができる。したがって、上記した医療用Ｘ線撮像システムによれば、二つの撮像モードを一つの固体撮像装置によって実現するとともに、各撮像モードにおいて必要とされる異なる形状の撮像領域を一つの受光面内に収める為に必要な受光面の面積の増加を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムでは、複数の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列された固体撮像装置の受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、Ｍ＜Ｎ、すなわち画素の列数が行数より多くなっている。そして、前述したように、各撮像モードにおける撮像領域の長手方向と受光面の長手方向とが互いに一致する。また、この医療用Ｘ線撮像システムでは、このような構成に加え、読出用配線が各列毎に配設されているので、読出用配線の配設方向と撮像領域の短手方向とが各撮像モードにおいて常に一致することとなる。したがって、何れの撮像モードにおいても、各フレームにおいて読出用配線から電荷を読み出す対象となる画素（フォトダイオード）の数を少なくできるので、フレームレート（単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数）をより速くすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムでは、制御部が、他方の撮像モードの際に、受光部において連続するＭ１行の特定範囲に含まれる各画素のフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させる。これにより、例えばパノラマ撮像モードにおける上下方向を長手方向とする細長い形状の撮像領域を好適に実現できる。
【００１４】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、固体撮像装置の回転中心が、長方形状の受光部における四つの角部のうち一つの角部に位置しており、この一つの角部が二つの撮像モードの双方において被検者に対し下顎側に位置するように固体撮像装置が回転することを特徴としてもよい。固体撮像装置が被検者の顎部の周囲を移動しつつＸ線像を撮像する際、被検者の下顎部を支持台の上に載せることにより被検者の頭部の位置を固定することが多く、このような場合には被検者の顎部の高さ位置の基準は顎の下端となる。この医療用Ｘ線撮像システムによれば、二つの撮像モードにおける受光面の下端の高さを、回転中心となる角部の高さで互いに一致させることができる。したがって、二つの撮像モードにおける受光面の高さと被検者の顎部の高さとを精度良く合わせることができる。
【００１５】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、制御部が、一方の撮像モードの際に、受光部におけるＭ×Ｎ個の画素それぞれのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させることを特徴としてもよい。これにより、例えばＣＴ撮像モードにおける横方向にやや長い幅広の形状の撮像領域を好適に実現できる。
【００１６】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、上記特定範囲が、受光部において信号読出部寄りに位置することを特徴としてもよい。或いは、上記特定範囲が、受光部におけるＭ行のうち信号読出部に最も近い行から順に数えてＭ１行の範囲であることを特徴としてもよい。これらの何れかにより、読出用配線に断線等の故障が生じた場合に特定範囲（すなわち撮像領域）が読み出し不能となる確率を低減できる。
【００１７】
また、固体撮像装置は、受光部における特定範囲と、この特定範囲を除く他の範囲との間に、各読出用配線上に設けられた切離用スイッチを更に有し、制御部が、一方の撮像モードの際に切離用スイッチを閉じ、他方の撮像モードの際に切離用スイッチを開くことが好ましい。これにより、各撮像モードに応じた撮像領域の切り替えを好適に行うことができる。
【００１８】
また、制御部が、他方の撮像モードの際に上記特定範囲に含まれる各画素の電荷量に応じた電圧値を信号読出部から出力させる場合、固体撮像装置は、他方の撮像モードの際に受光部における特定範囲を除く他の範囲の各画素のフォトダイオードの接合容量部を放電する放電手段を更に有することが好ましい。これにより、他方の撮像モードの際に、特定範囲を除く他の範囲に含まれる各画素のフォトダイオードに蓄積した電荷を容易に排出できる。
【００１９】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、制御部が、他方の撮像モードの際に、一方の撮像モードと比べて、信号読出部から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、信号読出部における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくすることを特徴としてもよい。これにより、ＣＴやパノラマといった各撮像モードに適した動作を行うことができる。
【００２０】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、一方の撮像モードが歯科用Ｘ線撮影におけるＣＴ撮影を行う撮像モードであり、他方の撮像モードが歯科用Ｘ線撮影におけるパノラマ撮影を行う撮像モードであることが好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、少なくとも二つの撮像モードを有する医療用のＸ線撮像システムにおいて、該二つの撮像モードを一つの固体撮像装置によって実現し、且つ固体撮像装置の受光面に要求される面積の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るＸ線撮像システム１００の構成図である。
【図２】被写体Ａ（被検者の顎部）の上方から見て、固体撮像装置１Ａが被写体Ａの周囲を旋回移動する様子を示す図である。
【図３】固体撮像装置１Ａの一部を切り欠いて示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った固体撮像装置１Ａの側断面図である。
【図５】撮像モードに応じた固体撮像装置１Ａの角度位置、および受光部１０Ａにおける撮像領域を示す図である。（ａ）ＣＴ撮影といった撮像モード（第１撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ａとを示す図である。（ｂ）パノラマ撮影やセファロ撮影といった撮像モード（第２撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ｂとを示す図である。
【図６】（ａ）シリコンウェハＷにおいて受光部１０Ａの為に正方形の面付けを行った様子を示す図である。（ｂ）シリコンウェハＷにおいて受光部１０Ａの為に長方形の面付けを行った様子を示す図である。
【図７】受光部を回転させずに使用する従来の固体撮像装置における電荷読み出し方式を示す図である。（ａ）信号読出部１２０を撮像領域１１０ａの長手方向に沿って配置した場合を示している。（ｂ）信号読出部１２０を撮像領域１１０ｂの長手方向に沿って配置した場合を示している。
【図８】受光部１３０の短手方向に沿って信号読出部１４０を配置した場合における、（ａ）第１撮像モード及び（ｂ）第２撮像モードそれぞれの電荷読み出し方式を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの電荷読み出し方式を示す図である。
【図１０】固体撮像装置１Ａの回転中心（図１に示した軸線Ｃ）の位置に応じた、受光部１０Ａの回転の様子を示す図である。（ａ）受光部１０Ａの中心Ｅを固体撮像装置１Ａの回転中心とした場合を示している。（ｂ）長方形状の受光部１０Ａにおける四つの角部のうち一つの角部Ｆを固体撮像装置１Ａの回転中心とし、第１撮像モード及び第２撮像モードを通じて角部Ｆが他の角部に対して下方に位置するように固体撮像装置１Ａを回転させた場合を示している。
【図１１】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの内部構成を示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの画素Ｐｍ，ｎ，積分回路Ｓｎおよび保持回路Ｈｎそれぞれの回路図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）第２撮像モードにおける撮像領域１０ｂを信号読出部２０寄りに配置する利点を説明するための図である。
【図１４】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１５】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１６】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１７】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの構成の変形例を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態として、医療用Ｘ線撮像システム１００の構成を示す図である。本実施形態のＸ線撮像システム１００は、主に歯科医療におけるパノラマ撮影、セファロ撮影、ＣＴ撮影といった撮像モードを備えており、被検者の顎部のＸ線像を撮像する。Ｘ線撮像システム１００は、固体撮像装置とＸ線発生装置とを備えており、Ｘ線発生装置から出力されて被写体Ａ（すなわち被検者の顎部）を透過したＸ線を固体撮像装置により撮像する。
【００２５】
この図に示されるＸ線撮像システム１００は、固体撮像装置１Ａと、Ｘ線発生装置１０６と、固体撮像装置１Ａを回転可能に支持する回転制御部１０８とを備えている。
【００２６】
Ｘ線発生装置１０６は、被写体Ａに向けてＸ線を発生する。Ｘ線発生装置１０６から発生したＸ線の照射野は、一次スリット板１０６ｂによって制御される。Ｘ線発生装置１０６にはＸ線管が内蔵されており、そのＸ線管の管電圧、管電流および通電時間などの条件が調整されることによって、被写体ＡへのＸ線照射量が制御される。また、Ｘ線発生装置１０６は、一次スリット板１０６ｂの開口範囲が制御されることで、或る撮像モードのときに所定の拡がり角でＸ線を出力し、別の撮像モードではこの所定の拡がり角より狭い拡がり角でＸ線を出力することができる。
【００２７】
固体撮像装置１Ａは、２次元配列された複数の画素を有するＣＭＯＳ型の固体撮像装置であり、被写体Ａを通過したＸ線像を電気的な画像データＤに変換する。固体撮像装置１Ａの前方には、Ｘ線入射領域を制限する二次スリット板１０７が設けられる。回転制御部１０８は、固体撮像装置１Ａを、固体撮像装置１Ａの受光面１１に垂直な軸線Ｃ周りに回転可能に支持し、ＣＴ撮影やパノラマ撮影、セファロ撮影といった撮像モードに応じた所定の角度位置に固体撮像装置１Ａを回転させる。
【００２８】
Ｘ線撮像システム１００は、旋回アーム１０４を更に備えている。旋回アーム１０４は、Ｘ線発生装置１０６と固体撮像装置１Ａとを互いに対向させるように保持して、ＣＴ撮影やパノラマ撮影、或いはセファロ撮影の際にこれらを被写体Ａの周りに旋回させる。また、リニア断層撮影の際には、固体撮像装置１Ａを被写体Ａに対して直線変位させるためのスライド機構１１３が設けられる。旋回アーム１０４は、回転テーブルを構成するアームモータ１０９によって駆動され、その回転角度が角度センサ１１２によって検出される。また、アームモータ１０９は、ＸＹテーブル１１４の可動部に搭載され、回転中心が水平面内で任意に調整される。
【００２９】
固体撮像装置１Ａから出力される画像データＤは、ＣＰＵ（中央処理装置）１２１にいったん取り込まれた後、フレームメモリ１２２に格納される。フレームメモリ１２２に格納された画像データから、所定の演算処理によって任意の断層面に沿った断層画像やパノラマ画像が再生される。再生された断層画像やパノラマ画像は、ビデオメモリ１２４に出力され、ＤＡ変換器１２５によってアナログ信号に変換された後、ＣＲＴ（陰極線管）などの画像表示部１２６によって表示され、各種診断に供される。
【００３０】
ＣＰＵ１２１には、信号処理に必要なワークメモリ１２３が接続され、さらにパネルスイッチやＸ線照射スイッチ等を備えた操作パネル１１９が接続されている。また、ＣＰＵ１２１は、アームモータ１０９を駆動するモータ駆動回路１１１、一次スリット板１０６ｂ及び二次スリット板１０７の開口範囲を制御するスリット制御回路１１５及び１１６、並びにＸ線発生装置１０６を制御するＸ線制御回路１１８にそれぞれ接続され、さらに、固体撮像装置１Ａを駆動するためのクロック信号を出力する。Ｘ線制御回路１１８は、固体撮像装置１Ａ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。
【００３１】
図２は、被写体Ａ（被検者の顎部）の上方から見て、固体撮像装置１Ａが被写体Ａの周囲を旋回移動する様子を示す図である。なお、この図では、固体撮像装置１Ａの軌跡を一点鎖線で示している。固体撮像装置１Ａは、旋回アーム１０４によって、被写体Ａを中心とし水平面に沿った周方向（図中の矢印Ｂ）に移動しながら、被写体Ａを通過したＸ線像の撮像を行う。この際、固体撮像装置１Ａの受光面１１が常に被写体Ａと対向するように、固体撮像装置１Ａの向きが設定される。
【００３２】
図３及び図４は、本実施形態における固体撮像装置１Ａの構成を示す図である。図３は固体撮像装置１Ａの一部を切り欠いて示す平面図であり、図４は図３のIV−IV線に沿った固体撮像装置１Ａの側断面図である。なお、図３及び図４には、理解を容易にするためＸＹＺ直交座標系を併せて示している。
【００３３】
図３に示すように、固体撮像装置１Ａは、半導体基板３の主面に作り込まれた受光部１０Ａ、信号読出部２０、Ａ／Ｄ変換部３０および走査シフトレジスタ４０を備えている。なお、受光部１０Ａ、信号読出部２０、Ａ／Ｄ変換部３０および走査シフトレジスタ４０は、それぞれ別個の半導体基板上に形成されていても良い。また、図４に示すように、固体撮像装置１Ａは、半導体基板３の他、平板状の基材２、シンチレータ４およびＸ線遮蔽部５を備えている。半導体基板３は基材２に貼り付けられ、シンチレータ４は半導体基板３上に配置されている。シンチレータ４は、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換し、この光像を受光部１０Ａへ出力する。シンチレータ４は受光部１０Ａを覆うように設置されるか、或いは受光部１０Ａ上に蒸着により設けられる。Ｘ線遮蔽部５は、Ｘ線の透過率が極めて低い鉛等の材料からなる。Ｘ線遮蔽部５は半導体基板３の周縁部を覆っており、信号読出部２０等へのＸ線の入射を防止する。
【００３４】
受光部１０Ａは、Ｍ×Ｎ個の画素ＰがＭ行Ｎ列に２次元配列されることにより構成されている。なお、図３において、列方向はＸ軸方向と一致し、行方向はＹ軸方向と一致する。Ｍ，Ｎそれぞれは２以上であってＭ＜Ｎを満たす整数である。すなわち、受光部１０Ａにおける行方向の画素Ｐの数は、列方向の画素Ｐの数より多い。そして、受光部１０Ａの受光面は、行方向（Ｙ軸方向）を長手方向とし、列方向（Ｘ軸方向）を短手方向とする長方形状を呈している。各画素Ｐは、例えば１００μｍピッチで配列されており、ＰＰＳ方式のものであって共通の構成を有している。
【００３５】
なお、半導体基板３において、受光部１０Ａの周囲にも画素が形成されているが、このような画素はＸ線遮蔽部５によって覆われていて、光が入射せず電荷が発生しないので、撮像には寄与しない。本実施形態の受光部１０Ａは、撮像の為の有効な画素として、Ｍ行Ｎ列に２次元配列されたＭ×Ｎ個の画素Ｐを含むものである。換言すれば、本実施形態の半導体基板３において受光部１０Ａとなる領域は、Ｘ線遮蔽部５の開口５ａによって規定される。
【００３６】
信号読出部２０は、受光部１０Ａの各画素Ｐから出力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する。ＡＤ変換部３０は、信号読出部２０から出力された電圧値を入力し、その入力した電圧値（アナログ値）に対してＡ／Ｄ変換処理して、その入力電圧値に応じたデジタル値を出力する。走査シフトレジスタ４０は、各画素Ｐに蓄積された電荷が行毎に信号読出部２０へ順次出力されるように各画素Ｐを制御する。
【００３７】
このような固体撮像装置１Ａを備えるＸ線撮像システム１００は、前述したように、ＣＴ撮影、パノラマ撮影、及びセファロ撮影といった撮像モードを備えている。そして、固体撮像装置１Ａは、受光面に垂直な軸線周りに回転可能なように回転制御部１０８によって支持されており、撮像モードに応じた所定の角度位置に制御される。また、固体撮像装置１Ａは、受光部１０Ａにおける撮像領域（受光部１０Ａのうち撮像データに寄与する領域）を撮像モードに応じて変更する機能を有する。
【００３８】
ここで、図５は、撮像モードに応じた固体撮像装置１Ａの角度位置、および受光部１０Ａにおける撮像領域を示す図である。図５（ａ）は、ＣＴ撮影といった撮像モード（第１撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ａとを示す図である。また、図５（ｂ）は、パノラマ撮影やセファロ撮影といった撮像モード（第２撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ｂとを示す図である。なお、図５（ａ），（ｂ）において、矢印Ｂは旋回アーム１０４（図１参照）による固体撮像装置１Ａの移動方向を示している。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、ＣＴ撮影といった第１撮像モードの際には、受光部１０Ａの長手方向（行方向）が移動方向Ｂに沿うように、更に厳密には受光部１０Ａの行方向が移動方向Ｂと平行になるように固体撮像装置１Ａの回転角が制御される。また、このときの撮像領域１０ａは、受光部１０ＡにおけるＭ行Ｎ列の全ての画素Ｐによって構成される。すなわち、撮像領域１０ａの行方向の長さ及び列方向の幅は、それぞれ受光部１０Ａと同じである。
【００４０】
また、図５（ｂ）に示すように、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードの際には、受光部１０Ａの長手方向（行方向）が移動方向Ｂと直交するように、換言すれば、固体撮像装置１Ａの旋回平面に対して垂直となるように、固体撮像装置１Ａの回転角が制御される。したがって、例えばＣＴ撮像モードからパノラマ撮像モードに移行する際には、固体撮像装置１Ａは９０°回転することとなる。また、このときの撮像領域１０ｂは、Ｍ行に配列された画素Ｐのうち連続するＭ１行（但し、Ｍ１＜Ｍ）の画素Ｐによって構成される。すなわち、撮像領域１０ｂの行方向の長さは受光部１０Ａと同じであり、撮像領域１０ｂの列方向の幅は受光部１０Ａより短い。また、このような撮像領域１０ｂは、可能な限り信号読出部２０に近いことが好ましい。例えば、受光部１０ＡにおけるＭ行のうち、信号読出部２０に最も近い行から順に数えてＭ１行の範囲を撮像領域１０ｂとするとよい。なお、このような撮像領域１０ｂは、電荷を取り出す対象となる画素Ｐを、図３に示した走査シフトレジスタ４０において選択することにより実現される。
【００４１】
本実施形態に係るＸ線撮像システム１００においては、このように固体撮像装置１Ａの回転角が制御されることにより、以下の効果が得られる。上述したように、固体撮像装置１Ａの受光部１０Ａは長方形状の受光面を有している。そして、固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂを長手方向とする撮像領域１０ａを必要とする第１撮像モード、及び固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと直交する方向を長手方向とする撮像領域１０ｂを必要とする第２撮像モードのそれぞれにおいて、撮像領域１０ａ，１０ｂの長手方向と受光部１０Ａの長手方向とを互いに一致させることができる。したがって、本実施形態に係るＸ線撮像システム１００によれば、二つの撮像モードを一つの固体撮像装置１Ａによって実現するとともに、各撮像モードにおいて必要とされる異なる形状の撮像領域１０ａ，１０ｂを一つの受光部１０Ａに収める為に必要な受光部１０Ａの面積を小さくできる。
【００４２】
ここで、ＣＴ撮影を行う第１撮像モードでは、一回の撮影で歯列の幅全体を撮影する必要があるので、撮像領域１０ａの寸法として例えば高さ（すなわち移動方向Ｂと直交する方向の幅）８ｃｍ以上、横幅（移動方向Ｂと平行な方向の幅）１２ｃｍ以上が要求される。そこで、図６（ａ）に示すように、略円形のシリコンウェハＷにおいて受光部１０Ａの為に正方形の面付けを行うことにより、受光部１０Ａの寸法を例えば横幅１２ｃｍ、高さ１２ｃｍとすれば第１撮像モードの要求寸法を満足する。しかし、パノラマ撮影を行う第２撮像モードでは、一回の撮影で顎から上下歯列までを撮影する必要があるので、撮像領域１０ｂの寸法として例えば高さ１５ｃｍ以上が要求される（なお、横幅は７ｍｍ以上あればよい）。したがって、一つの固体撮像装置を用いて双方の撮像モードを実現しようとする場合、特許文献１に記載された構成のように固体撮像装置を回転させずにこれらの撮像領域を割り付けると、高さ１５ｃｍ以上、横幅１２ｃｍ以上の受光部が必要となり、より大きなシリコンウェハが必要となる。
【００４３】
これに対し、例えば図６（ｂ）に示すように、シリコンウェハＷにおける受光部１０Ａの寸法を１５ｃｍ×８ｃｍの長方形とすれば、第２撮像モードにおける撮像領域１０ｂの要求寸法を満足する受光部１０Ａを実現できる。そして、本実施形態の固体撮像装置１Ａのようにこの受光部１０Ａを９０°回転させることで、第１撮像モードにおける撮像領域１０ａの要求寸法をも満足することができる。このように、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａによれば、第１撮像モード及び第２撮像モードにおいて必要とされる異なる形状の撮像領域１０ａ，１０ｂを、シリコンウェハを大面積化することなく一つの受光部１０Ａに収めることができる。
【００４４】
また、例えば特許文献１に記載された構成のように固体撮像装置を回転させずに使用すると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、受光部１１０において第１撮像モードの撮像領域１１０ａの長手方向と第２撮像モードの撮像領域１１０ｂの長手方向とが互いに直交することとなる。このような構成では、例えば図７（ａ）に示すように信号読出部１２０を撮像領域１１０ａの長手方向に沿って配置すると、撮像領域１１０ａにおける一列あたりの画素数は少なくなるが（図７（ａ）の矢印Ｅ１）、撮像領域１１０ｂにおける一列あたりの画素数が多くなってしまい（図７（ａ）の矢印Ｅ２）、第２撮像モードにおける電荷の読み出しに時間が掛かる。逆に、例えば図７（ｂ）に示すように信号読出部１２０を撮像領域１１０ｂの長手方向に沿って配置すると、撮像領域１１０ｂにおける一列あたりの画素数は少なくなるが（図７（ｂ）の矢印Ｅ３）、撮像領域１１０ａにおける一列あたりの画素数が多くなってしまい（図７（ｂ）の矢印Ｅ４）、第１撮像モードにおける電荷の読み出しに時間が掛かる。このように、固体撮像装置を回転させずに各撮像領域を割り付けると、第１撮像モード及び第２撮像モードの何れかにおいて電荷の読み出しに時間が掛かり、フレームレート（単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数）が遅くなってしまう。
【００４５】
また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、受光部１３０の形状を長方形とし、固体撮像装置を回転して使用した場合であっても、列数Ｎが行数Ｍより少ない場合（換言すれば、受光部１３０の短手方向に沿って信号読出部１４０を配置した場合）、第１撮像モードの撮像領域１３０ａおよび第２撮像モードの撮像領域１３０ｂの両方において、一列あたりの画素数が多くなってしまう（図８（ａ）の矢印Ｅ５、図８（ｂ）の矢印Ｅ６）。この場合、第１撮像モードと第２撮像モードの両方において電荷の読み出しに時間が掛かり、フレームレートが遅くなってしまう。
【００４６】
これらに対し、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａにおいては、図９（ａ），（ｂ）に示すように受光部１０Ａの受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、Ｍ＜Ｎ、すなわち画素Ｐの列数Ｎが行数Ｍより多くなっている。そして、前述したように、各撮像モードにおける撮像領域１０ａ，１０ｂの長手方向と受光部１０Ａの長手方向とは、互いに一致する。固体撮像装置１Ａでは、各画素Ｐから電荷を読み出すためのＮ本の読出用配線（後述）が各列毎に配設されるが、これらの構成によって、読出用配線の配設方向と、撮像領域１０ａ，１０ｂの短手方向とが各撮像モードにおいて常に一致することとなる。したがって、何れの撮像モードにおいても、各フレームにおいて読出用配線から電荷を読み出す対象となる画素Ｐの数を少なくできるので（図９（ａ）の矢印Ｅ７、図９（ｂ）の矢印Ｅ８）、電荷の読み出し時間を短縮でき、フレームレートをより速くすることができる。
【００４７】
また、前述したように、固体撮像装置１Ａは回転制御部１０８によって支持されており、撮像モードに応じた角度位置に制御される。ここで、図１０は、固体撮像装置１Ａの回転中心（図１に示した軸線Ｃ）の位置に応じた、受光部１０Ａの回転の様子を示す図である。図１０（ａ）は、受光部１０Ａの中心Ｅを固体撮像装置１Ａの回転中心とした場合を示している。また、図１０（ｂ）は、長方形状の受光部１０Ａにおける四つの角部のうち一つの角部Ｆを固体撮像装置１Ａの回転中心とし、第１撮像モード及び第２撮像モードを通じて角部Ｆが他の角部に対して下方に位置するように（すなわち、被検者に対し角部Ｆが常に下顎側に位置するように）固体撮像装置１Ａを回転させた場合を示している。なお、図１０（ａ），（ｂ）において、実線で示した図はパノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードにおける受光部１０Ａの角度位置を示しており、破線で示した図はＣＴ撮影といった第１撮像モードにおける受光部１０Ａの角度位置を示している。
【００４８】
本実施形態の固体撮像装置１Ａの回転中心は、例えば図１０（ａ）の中心Ｅや図１０（ｂ）の角部Ｆなど様々な位置に設定可能であるが、図１０（ｂ）の角部Ｆに固体撮像装置１Ａの回転中心が設定されることが最も好ましい。固体撮像装置１Ａが被検者の顎部の周囲を移動しつつＸ線像を撮像する際、被検者の下顎部を支持台の上に載せることにより被検者の頭部の位置を固定することが多く、このような場合には被検者の顎部の高さ位置の基準は顎の下端となる。そこで、図１０（ｂ）の角部Ｆに固体撮像装置１Ａの回転中心を設定すれば、第１撮像モード及び第２撮像モードにおける受光部１０Ａの下端の高さを、角部Ｆの高さで互いに一致させることができる。したがって、第１撮像モード及び第２撮像モードの双方において、受光部１０Ａの高さと被検者の顎部の高さとを精度良く合わせることができる。
【００４９】
続いて、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａの詳細な構成について説明する。図１１は、固体撮像装置１Ａの内部構成を示す図である。受光部１０Ａは、Ｍ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列されて成る。画素Ｐｍ，ｎは第ｍ行第ｎ列に位置する。ここで、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれは、第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍにより走査シフトレジスタ４０と接続されている。なお、図１１において、走査シフトレジスタ４０は制御部６Ａに含まれている。第ｎ列のＭ個の画素Ｐ１，ｎ〜ＰＭ，ｎそれぞれの出力端は、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎにより、信号読出部２０の積分回路Ｓｎと接続されている。
【００５０】
信号読出部２０は、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮおよび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は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と接続された入力端を有し、この入力端に入力された電荷を蓄積して、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力端から保持回路Ｈｎへ出力する。Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれは、リセット用配線ＬＲにより制御部６Ａと接続され、また、ゲイン設定用配線ＬＧにより制御部６Ａと接続されている。各保持回路Ｈｎは、積分回路Ｓｎの出力端と接続された入力端を有し、この入力端に入力される電圧値を保持し、その保持した電圧値を出力端から電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力する。Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれは、保持用配線ＬＨにより制御部６Ａと接続されている。また、各保持回路Ｈｎは、第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎにより制御部６Ａの読出シフトレジスタ４１と接続されている。
【００５１】
Ａ／Ｄ変換部３０は、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれから電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値を入力し、その入力した電圧値（アナログ値）に対してＡ／Ｄ変換処理を行い、その入力電圧値に応じたデジタル値を画像データＤとして出力する。
【００５２】
制御部６Ａの走査シフトレジスタ４０は、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）を第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍへ出力して、この第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）を第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれに与える。Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）は順次に有意値とされる。また、制御部６Ａの読出シフトレジスタ４１は、第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）を第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎへ出力して、この第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）を保持回路Ｈｎに与える。Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）も順次に有意値とされる。
【００５３】
また、制御部６Ａは、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔをリセット用配線ＬＲへ出力して、このリセット制御信号ＲｅｓｅｔをＮ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれに与える。制御部６Ａは、ゲイン設定信号Ｇａｉｎをゲイン設定用配線ＬＧへ出力して、このゲイン設定信号ＧａｉｎをＮ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれに与える。制御部６Ａは、保持制御信号Ｈｏｌｄを保持用配線ＬＨへ出力して、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。さらに、制御部６Ａは、図示してはいないが、Ａ／Ｄ変換部３０におけるＡ／Ｄ変換処理をも制御する。
【００５４】
図１２は、固体撮像装置１Ａの画素Ｐｍ，ｎ、積分回路Ｓｎおよび保持回路Ｈｎそれぞれの回路図である。ここでは、Ｍ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，Ｎを代表して画素Ｐｍ，ｎの回路図を示し、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮを代表して積分回路Ｓｎの回路図を示し、また、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮを代表して保持回路Ｈｎの回路図を示す。すなわち、第ｍ行第ｎ列の画素Ｐｍ，ｎおよび第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎに関連する回路部分を示す。
【００５５】
画素Ｐｍ，ｎは、フォトダイオードＰＤおよび読出用スイッチ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と接続されている。フォトダイオードＰＤは、入射光強度に応じた量の電荷を発生し、その発生した電荷を接合容量部に蓄積する。読出用スイッチＳＷ１は、制御部６Ａから第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍを通った第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）が与えられる。第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）は、受光部１０Ａにおける第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示するものである。
【００５６】
この画素Ｐｍ，ｎでは、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）がローレベルであるときに、読出用スイッチＳＷ１が開いて、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎへ出力されることなく、接合容量部に蓄積される。一方、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）がハイレベルであるときに、読出用スイッチＳＷ１が閉じて、それまでフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、読出用スイッチＳＷ１を経て、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎへ出力される。
【００５７】
第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎは、受光部１０Ａにおける第ｎ列のＭ個の画素Ｐ１，ｎ〜ＰＭ，ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１と接続されている。第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎは、Ｍ個の画素Ｐ１，ｎ〜ＰＭ，ｎのうちの何れかの画素のフォトダイオードＰＤで発生した電荷を、該画素の読出用スイッチＳＷ１を介して読み出して、積分回路Ｓｎへ転送する。
【００５８】
積分回路Ｓｎは、アンプＡ２，積分用容量素子Ｃ２１，積分用容量素子Ｃ２２，放電用スイッチＳＷ２１およびゲイン設定用スイッチＳＷ２２を含む。積分用容量素子Ｃ２１および放電用スイッチＳＷ２１は、互いに並列的に接続されて、アンプＡ２の入力端子と出力端子との間に設けられている。また、積分用容量素子Ｃ２２およびゲイン設定用スイッチＳＷ２２は、互いに直列的に接続されて、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２がアンプＡ２の入力端子側に接続されるようにアンプ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と接続されている。
【００５９】
放電用スイッチＳＷ２１には、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲを経たリセット制御信号Ｒｅｓｅｔが与えられる。リセット制御信号Ｒｅｓｅｔは、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれの放電用スイッチＳＷ２１の開閉動作を指示するものである。ゲイン設定用スイッチＳＷ２２は、制御部６Ａからゲイン設定用配線ＬＧを経たゲイン設定信号Ｇａｉｎが与えられる。ゲイン設定信号Ｇａｉｎは、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれのゲイン設定用スイッチＳＷ２２の開閉動作を指示するものである。
【００６０】
この積分回路Ｓｎでは、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２およびゲイン設定用スイッチＳＷ２２は、容量値が可変である帰還容量部を構成している。すなわち、ゲイン設定信号Ｇａｉｎがローレベルであってゲイン設定用スイッチＳＷ２２が開いているときには、帰還容量部の容量値は積分用容量素子Ｃ２１の容量値と等しい。一方、ゲイン設定信号Ｇａｉｎがハイレベルであってゲイン設定用スイッチＳＷ２２が閉じているときには、帰還容量部の容量値は、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２それぞれの容量値の和と等しい。リセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルであるときに、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、帰還容量部が放電され、積分回路Ｓｎから出力される電圧値が初期化される。一方、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔがローレベルであるときに、放電用スイッチＳＷ２１が開いて、入力端に入力された電荷が帰還容量部に蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎから出力される。
【００６１】
保持回路Ｈｎは、入力用スイッチＳＷ３１，出力用スイッチＳＷ３２および保持用容量素子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と接続されている。入力用スイッチＳＷ３１には、制御部６Ａから保持用配線ＬＨを通った保持制御信号Ｈｏｌｄが与えられる。保持制御信号Ｈｏｌｄは、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの入力用スイッチＳＷ３１の開閉動作を指示するものである。出力用スイッチＳＷ３２には、制御部６Ａから第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎを通った第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）が与えられる。第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）は、保持回路Ｈｎの出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示するものである。
【００６２】
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て、そのときに入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子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に、出力用スイッチＳＷ３２が閉じて、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。
【００６３】
制御部６Ａは、受光部１０Ａにおける第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれの受光強度に応じた電圧値を出力するに際して、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれの放電用スイッチＳＷ２１を一旦閉じた後に開くよう指示した後、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）により、受光部１０Ａにおける第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１を所定期間に亘り閉じるよう指示する。制御部６Ａは、その所定期間に、保持制御信号Ｈｏｌｄにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの入力用スイッチＳＷ３１を閉状態から開状態に転じるよう指示する。そして、制御部６Ａは、その所定期間の後に、列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）により、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２を順次に一定期間だけ閉じるよう指示する。制御部６Ａは、以上のような制御を各行について順次に行う。
【００６４】
このように、制御部６Ａは、受光部１０ＡにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を制御するとともに、信号読出部２０における電圧値の保持動作および出力動作を制御する。これにより、制御部６Ａは、受光部１０ＡにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして信号読出部２０から繰り返し出力させる。
【００６５】
前述したように、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａは、ＣＴ撮影といった第１撮像モードと、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードとを有する。そして、図５に示したように、第１撮像モードと第２撮像モードでは、受光部１０Ａにおける撮像領域が互いに異なる（第１撮像モードでは図５（ａ）の領域１０ａ、第２撮像モードでは図５（ｂ）の領域１０ｂ）。そこで、制御部６Ａは、第１撮像モードの際には、受光部１０ＡにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。また、制御部６Ａは、第２撮像モードの際には、受光部１０Ａにおける連続するＭ１行（Ｍ１；Ｍ未満の整数）の特定範囲に含まれる各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。
【００６６】
この第２撮像モードの際、撮像領域１０ｂの配置は信号読出部２０に近いことが好ましい。したがって、制御部６Ａは、受光部１０ＡにおけるＭ行のうち信号読出部２０に最も近い行から順に数えてＭ１行の範囲を上記特定範囲とするとよい。すなわち、図９に示されるように受光部１０Ａにおいて信号読出部２０に最も近い行が第１行となっている場合に、制御部６Ａは、第２撮像モードの際に、受光部１０Ａにおける第１行から第Ｍ１行までの範囲を上記特定範囲として、この特定範囲（第１行〜第Ｍ１行）の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させるとよい。
【００６７】
ここで、図１３は、第２撮像モードにおける撮像領域１０ｂを信号読出部２０寄りに配置する利点を説明するための図である。いま、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎに断線等の故障が生じた場合を考える。例えば、図１３（ａ）に示すように撮像領域１０ｂを受光部１０Ａの中央付近に配置した場合、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎの断線ＤＬが信号読出部２０と撮像領域１０ｂとの間で発生すると、当該列に配置された画素のうち信号読出部２０から見て断線ＤＬより遠い画素からの電荷を信号読出部２０へ送ることができなくなり、画像の欠損（いわゆるディフェクト）が生じてしまう。そして、第２撮像モードにおいては固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと受光部１０Ａの列方向とが互いに平行となっているので、固体撮像装置１Ａを移動させながら連続して撮影することにより得られるパノラマ画像等においても、このような画像の欠損が残存することとなる。
【００６８】
これに対し、図１３（ｂ）に示すように撮像領域１０ｂを信号読出部２０寄りに配置した場合、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎの断線ＤＬが発生しても、その発生位置が信号読出部２０と撮像領域１０ｂとの間に存在する確率は低くなる。したがって、撮像領域１０ｂの当該列に配置された画素からの電荷が読み出し不能となる確率を低減できるので、ディフェクトの発生を抑えることができる。
【００６９】
また、制御部６Ａは、第２撮像モードの際に、信号読出部２０から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを第１撮像モードと比べて小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、信号読出部２０における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくする。例えば、ＣＴ撮影といった第１撮像モードのとき、画素ピッチは２００μｍであり、フレームレートは３０Ｆ／ｓである。また、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードのとき、画素ピッチは１００μｍであり、フレームレートは３００Ｆ／ｓである。
【００７０】
このように、第１撮像モードのときと比べて第２撮像モードのときには、画素ピッチが小さく、フレームレートが速い。したがって、第１撮像モードのときには、第２撮像モードのときより画素ピッチを大きくするために、ビニング読出しをする必要がある。また、第１撮像モードのときと比べて第２撮像モードのときには、フレームレートが速いので各フレームデータの各画素が受ける光の量は少ない。
【００７１】
そこで、制御部６Ａは、信号読出部２０における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを、第１撮像モードと第２撮像モードとで異ならせる。すなわち、図１２に示されるように各積分回路Ｓｎが構成される場合に、制御部６Ａは、ゲイン設定信号Ｇａｉｎによりゲイン設定用スイッチＳＷ２２を開閉制御することにより、各積分回路Ｓｎの帰還容量部の容量値を適宜設定して、第１撮像モードと第２撮像モードとでゲインを異ならせる。
【００７２】
より具体的には、第１撮像モードのときに、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２を閉じることにより、帰還容量部の容量値を積分用容量素子Ｃ２１および積分用容量素子Ｃ２２の各容量値の和に等しくする。その一方で、第２撮像モードのときに、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２を開くことにより、帰還容量部の容量値を積分用容量素子Ｃ２１の容量値に等しくする。このようにすることで、第１撮像モードのときと比べて第２撮像モードのときに、各積分回路Ｓｎの帰還容量部の容量値を小さくして、ゲインを大きくする。これにより、或る光量に対する画素データを第１撮像モードと第２撮像モードとで互いに近い値とすることができ、各撮像モードにおいて好適な動作をすることができる。
【００７３】
次に、第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作について詳細に説明する。本実施形態に係る固体撮像装置１Ａでは、制御部６Ａによる制御の下で、Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ），Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ），リセット制御信号Ｒｅｓｅｔおよび保持制御信号Ｈｏｌｄそれぞれが所定のタイミングでレベル変化することにより、受光部１０Ａ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。
【００７４】
第１撮像モードのときの固体撮像装置１Ａの動作は以下のとおりである。図１４は、第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。ここでは２行２列のビニング読出しをする第１撮像モードのときの動作について説明する。すなわち、フレームデータにおける読出し画素ピッチを画素のピッチの２倍とする。各積分回路Ｓｎにおいて、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２が閉じていて、帰還容量部の容量値が大きい値に設定され、ゲインが小さい値に設定される。
【００７５】
この図には、上から順に、（ａ）Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれの放電用スイッチＳＷ２１の開閉動作を指示するリセット制御信号Ｒｅｓｅｔ、（ｂ）受光部１０Ａにおける第１行および第２行の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎ，Ｐ２，１〜Ｐ２，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示する第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）および第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）、（ｃ）受光部１０Ａにおける第３行および第４行の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎ，Ｐ４，１〜Ｐ４，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示する第３行選択制御信号Ｖｓｅｌ（３）および第４行選択制御信号Ｖｓｅｌ（４）、ならびに、（ｄ）Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの入力用スイッチＳＷ３１の開閉動作を指示する保持制御信号Ｈｏｌｄが示されている。
【００７６】
また、この図には、更に続いて順に、（ｅ）保持回路Ｈ１の出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第１列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）、（ｆ）保持回路Ｈ２の出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第２列選択制御信号Ｈｓｅｌ（２）、（ｇ）保持回路Ｈ３の出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第３列選択制御信号Ｈｓｅｌ（３）、（ｈ）保持回路Ｈｎの出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）、および、（ｉ）保持回路ＨＮの出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第Ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が示されている。
【００７７】
第１行および第２行の２Ｎ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎ，Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しは、以下のようにして行われる。時刻ｔ１０前には、Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）、Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔおよび保持制御信号Ｈｏｌｄそれぞれは、ローレベルとされている。
【００７８】
時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２が放電される。また、時刻ｔ１１より後の時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの期間、制御部６Ａから第１行選択用配線ＬＶ，１に出力される第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。また、この同じ期間（ｔ１２〜ｔ１５）に、制御部６Ａから第２行選択用配線ＬＶ，２に出力される第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）がハイレベルとなって、これにより、受光部１０Ａにおける第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【００７９】
この期間（ｔ１２〜ｔ１５）内において、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【００８０】
期間（ｔ１２〜ｔ１５）内では、第１行および第２行の各画素Ｐ１，ｎ，Ｐ２，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じており、各積分回路Ｓｎの放電用スイッチＳＷ２１が開いている。したがって、それまでに画素Ｐ１，ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素Ｐ１，ｎの読出用スイッチＳＷ１および第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎを通って、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２に転送されて蓄積される。また、同時に、それまでに画素Ｐ２，ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷も、その画素Ｐ２，ｎの読出用スイッチＳＷ１および第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎを通って、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎの出力端から出力される。
【００８１】
その期間（ｔ１２〜ｔ１５）内の時刻ｔ１４に、保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルからローレベルに転じることにより、Ｎ個の保持回路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、そのときに積分回路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。
【００８２】
そして、期間（ｔ１２〜ｔ１５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じて、各保持回路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へ順次に出力される。この電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値Ｖｏｕｔは、第１行および第２行の２Ｎ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎ，Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を列方向に加算した値を表すものである。
【００８３】
Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれから順次に出力された電圧値はＡ／Ｄ変換部３０に入力されて、その入力電圧値に応じたデジタル値に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部３０から出力されたＮ個のデジタル値のうち、第１列および第２列それぞれに対応するデジタル値が加算され、第３列および第４列それぞれに対応するデジタル値が加算され、その後も２個ずつのデジタル値が加算されていく。
【００８４】
続いて、第３行および第４行の２Ｎ個の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎ，Ｐ４，１〜Ｐ４，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しが以下のようにして行われる。
【００８５】
前述した動作において列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）がハイレベルとなる時刻ｔ２０から、列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が一度ハイレベルとなってからローレベルとなる時刻より後の時刻ｔ２１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２が放電される。また、時刻ｔ２１より後の時刻ｔ２２から時刻ｔ２５までの期間、制御部６Ａから第３行選択用配線ＬＶ，３に出力される第３行選択制御信号Ｖｓｅｌ（３）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第３行のＮ個の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。また、この同じ期間（ｔ２２〜ｔ２５）に、制御部６Ａから第４行選択用配線ＬＶ，４に出力される第４行選択制御信号Ｖｓｅｌ（４）がハイレベルとなって、これにより、受光部１０Ａにおける第４行のＮ個の画素Ｐ４，１〜Ｐ４，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【００８６】
この期間（ｔ２２〜ｔ２５）内において、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【００８７】
そして、期間（ｔ２２〜ｔ２５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じる。以上のようにして、第３行および第４行の２Ｎ個の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎ，Ｐ４，１〜Ｐ４，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を列方向に加算した値を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される。
【００８８】
Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれから順次に出力された電圧値はＡ／Ｄ変換部３０に入力されて、その入力電圧値に応じたデジタル値に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部３０から出力されたＮ個のデジタル値のうち、第１列および第２列それぞれに対応するデジタル値が加算され、第３列および第４列それぞれに対応するデジタル値が加算され、その後も２個ずつのデジタル値が加算されていく。
【００８９】
第１撮像モードのときには、以上のような第１行および第２行についての動作、これに続く第３行および第４行についての動作に続いて、以降、第５行から第Ｍ行まで同様の動作が行われて、１回の撮像で得られる画像を表すフレームデータが得られる。また、第Ｍ行について動作が終了すると、再び第１行から第Ｍ行までの範囲で同様の動作が行われて、次の画像を表すフレームデータが得られる。このように、一定周期で同様の動作を繰り返すことで、受光部１０Ａが受光した光像の２次元強度分布を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力されて、繰り返してフレームデータが得られる。また、このとき得られるフレームデータにおける読出し画素ピッチは画素のピッチの２倍となっている。
【００９０】
一方、第２撮像モードのときの固体撮像装置１Ａの動作は以下のとおりである。図１５および図１６は、第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。この第２撮像モードではビニング読出しをしない。すなわち、フレームデータにおける読出し画素ピッチを画素のピッチと等しくする。各積分回路Ｓｎにおいて、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２が開いていて、帰還容量部の容量値が小さい値に設定され、ゲインが大きい値に設定される。
【００９１】
図１５は、受光部１０Ａにおける第１行および第２行それぞれについての動作を示す。この図には、上から順に、（ａ）リセット制御信号Ｒｅｓｅｔ、（ｂ）第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）、（ｃ）第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）、（ｄ）保持制御信号Ｈｏｌｄ、（ｅ）第１列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）、（ｆ）第２列選択制御信号Ｈｓｅｌ（２）、（ｇ）第３列選択制御信号Ｈｓｅｌ（３）、（ｈ）第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）、および、（ｉ）第Ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が示されている。
【００９２】
第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しは、以下のようにして行われる。時刻ｔ１０前には、Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）、Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔおよび保持制御信号Ｈｏｌｄそれぞれは、ローレベルとされている。
【００９３】
時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１が放電される。また、時刻ｔ１１より後の時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの期間、制御部６Ａから第１行選択用配線ＬＶ，１に出力される第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【００９４】
この期間（ｔ１２〜ｔ１５）内において、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【００９５】
期間（ｔ１２〜ｔ１５）内では、第１行の各画素Ｐ１，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じており、各積分回路Ｓｎの放電用スイッチＳＷ２１が開いているので、それまでに各画素Ｐ１，ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素Ｐ１，ｎの読出用スイッチＳＷ１および第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎを通って、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎの出力端から出力される。
【００９６】
その期間（ｔ１２〜ｔ１５）内の時刻ｔ１４に、保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルからローレベルに転じることにより、Ｎ個の保持回路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、そのときに積分回路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。
【００９７】
そして、期間（ｔ１２〜ｔ１５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じて、各保持回路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へ順次に出力される。この電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値Ｖｏｕｔは、第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表すものである。
【００９８】
続いて、第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しが以下のようにして行われる。
【００９９】
前述した動作において列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）がハイレベルとなる時刻ｔ２０から、列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が一度ハイレベルとなってからローレベルとなる時刻より後の時刻ｔ２１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１が放電される。また、時刻ｔ２１より後の時刻ｔ２２から時刻ｔ２５までの期間、制御部６Ａから第２行選択用配線ＬＶ，２に出力される第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【０１００】
この期間（ｔ２２〜ｔ２５）内において、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【０１０１】
そして、期間（ｔ２２〜ｔ２５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じる。以上のようにして、第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される。
【０１０２】
第２撮像モードのときには、以上のような第１行および第２行についての動作に続いて、以降、第３行から第Ｍ１行まで同様の動作が行われて、１回の撮像で得られる画像を表すフレームデータが得られる。また、第Ｍ１行について動作が終了すると、再び第１行から第Ｍ１行までの範囲で同様の動作が行われて、次の画像を表すフレームデータが得られる。このように、一定周期で同様の動作を繰り返すことで、受光部１０Ａが受光した光像の２次元強度分布を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力されて、繰り返してフレームデータが得られる。
【０１０３】
第２撮像モードのときには、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、信号読出部２０から電圧出力用配線Ｌｏｕｔへの電圧値の出力は行われない。しかし、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎにおいても、フォトダイオードＰＤへの光入射によって発生した電荷は、該フォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていき、やがて、接合容量部の飽和レベルを越える。フォトダイオードＰＤ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へ溢れ出す。隣の画素が第Ｍ１行に属するとすると、隣の画素について信号読出部２０から電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値は不正確なものとなってしまう。
【０１０４】
そこで、第２撮像モードのときに第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部を放電する放電手段が設けられるのが好適である。本実施形態に係る固体撮像装置１Ａは、このような放電手段として、第２撮像モードのときに図１６に示されるような動作を行って、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積された電荷を積分回路Ｓｎへ転送することで、該フォトダイオードＰＤの接合容量部を放電する。
【０１０５】
図１６は、受光部１０Ａにおける第Ｍ１行および第（Ｍ１＋１）行それぞれについての動作を示す。この図には、上から順に、（ａ）リセット制御信号Ｒｅｓｅｔ、（ｂ）第Ｍ１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１）、（ｃ）第（Ｍ１＋１）行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）、（ｄ）保持制御信号Ｈｏｌｄ、（ｅ）第１列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）、（ｆ）第２列選択制御信号Ｈｓｅｌ（２）、（ｇ）第３列選択制御信号Ｈｓｅｌ（３）、（ｈ）第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）、および、（ｉ）第Ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が示されている。
【０１０６】
この図１６に示される時刻ｔ４０から時刻ｔ５０までの期間における第Ｍ１行についての動作は、図１５に示された時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間における第１行についての動作と同様である。ただし、時刻ｔ４２から時刻ｔ４５までの期間、制御部６Ａから第Ｍ１行選択用配線ＬＶ，Ｍ１に出力される第Ｍ１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第Ｍ１行のＮ個の画素ＰＭ１，１〜ＰＭ１，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【０１０７】
第２撮像モードのとき、第Ｍ１行についての動作が終了すると、時刻ｔ５０以降、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲についての動作が行われる。すなわち、時刻ｔ５０以降、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じる。また、時刻ｔ５０以降の放電用スイッチＳＷ２１が閉じている期間に、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【０１０８】
このように、第２撮像モードのときに、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じることにより、当該画素のフォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていた電荷が積分回路Ｓｎへ転送され、また、各積分回路Ｓｎにおいて放電用スイッチＳＷ２１が閉じることにより、各積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１は常に放電された状態となる。このようにして、第２撮像モードのときに、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が放電され得る。
【０１０９】
このとき、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）が順次にハイレベルとなってもよいが、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）のうちの複数の行選択制御信号が同時にハイレベルとなってもよく、また、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）の全てが同時にハイレベルとなってもよい。このように、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、複数または全ての行選択制御信号が同時にハイレベルとなることにより、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が更に短時間に放電され得る。
【０１１０】
ところで、第１撮像モードと比べて少ない個数の画素のデータを信号読出部２０から出力させる他の撮像モードとして、受光部１０Ａにおける連続するＮ１列に含まれる各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させてもよい。ここで、Ｎ１はＮ未満の整数である。しかし、このようにＮ１列の各画素Ｐｍ，ｎのデータを信号読出部２０から出力させる撮像モードでは、１フレームデータを得るために、制御部６ＡからＭ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）を出力させる必要がある。これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａでは、Ｍ１行の各画素Ｐｍ，ｎのデータを信号読出部２０から出力させる第２撮像モードのときに、１フレームデータを得るために、制御部６ＡからＭ１個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ１）を出力させればよいので、高速動作をすることができる。
【０１１１】
また、画素データを更に高速に読み出す為に、上記実施形態における信号読出部２０およびＡ／Ｄ変換部３０を複数の組に分割し、それぞれの組から画素データを並行して出力させる構成としてもよい。
【０１１２】
例えば、図１７に示されるように、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮおよびＮ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮを４組に分けて、積分回路Ｓ１〜Ｓｉおよび保持回路Ｈ１〜Ｈｉからなる信号読出部２１を第１組とし、積分回路Ｓｉ＋１〜Ｓｊおよび保持回路Ｈｉ＋１〜Ｈｊからなる信号読出部２２を第２組とし、積分回路Ｓｊ＋１〜Ｓｋおよび保持回路Ｈｊ＋１〜Ｈｋからなる信号読出部２３を第３組とし、また、積分回路Ｓｋ＋１〜ＳＮおよび保持回路Ｈｋ＋１〜ＨＮからなる信号読出部２４を第４組とする。ここで、「１＜ｉ＜ｊ＜ｋ＜Ｎ」である。そして、信号読出部２１の保持回路Ｈ１〜Ｈｉそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３１によりデジタル値に変換し、信号読出部２２の保持回路Ｈｉ＋１〜Ｈｊそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３２によりデジタル値に変換し、信号読出部２３の保持回路Ｈｊ＋１〜Ｈｋそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３３によりデジタル値に変換し、また、信号読出部２４の保持回路Ｈｋ＋１〜ＨＮそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３４によりデジタル値に変換する。また、４つのＡ／Ｄ変換部３１〜３４それぞれにおけるＡ／Ｄ変換処理を並列的に行う。このようにすることで、画素データを更に高速に読み出すことができる。
【０１１３】
また、例えば、２行２列のビニング読出しをすることを考慮すると、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮのうち奇数列に対応する保持回路を第１組とし、偶数列に対応する保持回路を第２組として、これら第１組および第２組それぞれに対して個別にＡ／Ｄ変換部を設けて、これら２つのＡ／Ｄ変換部を並列動作させるのも好ましい。この場合、奇数列に対応する保持回路と、これの隣の偶数列に対応する保持回路とから、同時に電圧値が出力され、これら２つの電圧値が同時にＡ／Ｄ変換処理されてデジタル値とされる。そして、ビニング処理される際には、これら２つのデジタル値が加算される。このようにすることでも、画素データを高速に読み出すことができる。
【０１１４】
なお、走査シフトレジスタ４０による列方向の走査処理に関しては、上記のような分割はできない。列方向の走査処理では、最初の画素から最終の画素まで順次に走査する必要があるからである。本実施形態に係る固体撮像装置１Ａでは列数Ｎが行数Ｍより多いので、信号読出部を上述のように分割することによる読み出しの高速化といった効果をより顕著に得ることができる。
【０１１５】
次に、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂについて説明する。図１８は、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂの構成を示す図である。この図に示される固体撮像装置１Ｂは、受光部１０Ｂ、信号読出部２０、Ａ／Ｄ変換部３０および制御部６Ｂを備えている。また、固体撮像装置１Ｂの受光部１０Ｂを覆うように図示しないシンチレータが設けられている。
【０１１６】
図１１に示された第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの構成と比較すると、この図１８に示される第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂは、各第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎ上に切離用スイッチＳＷ１ｎおよび放電用スイッチＳＷ２ｎが設けられている点で相違し、また、制御部６Ａに替えて制御部６Ｂを備える点で相違する。
【０１１７】
各切離用スイッチＳＷ１ｎは、読出用配線ＬＯ，ｎ上であって、受光部１０Ｂにおける第Ｍ１行と第（Ｍ１＋１）行との間に設けられている。すなわち、切離用スイッチＳＷ１ｎが閉じているときには、第１行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されている。一方、切離用スイッチＳＷ１ｎが開いているときには、第１行から第Ｍ１行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されているが、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは信号読出部２０と切り離される。各切離用スイッチＳＷ１ｎは、切離用配線ＬＤ１を介して制御部６Ｂと接続されていて、制御部６Ｂから切離用配線ＬＤ１を通った切離制御信号Disconnectが与えられる。切離制御信号Disconnectは、各切離用スイッチＳＷ１ｎの開閉動作を指示するものである。
【０１１８】
各放電用スイッチＳＷ２ｎは、読出用配線ＬＯ，ｎ上であって、切離用スイッチＳＷ１ｎが設けられている位置に対して信号読出部２０より遠い側に設けられている。放電用スイッチＳＷ２ｎの一端は、読出用配線ＬＯ，ｎを介して、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎに接続されている。放電用スイッチＳＷ２ｎの他端は接地される。各放電用スイッチＳＷ２ｎは、放電用配線ＬＤ２を介して制御部６Ｂと接続されていて、制御部６Ｂから放電用配線ＬＤ２を通った放電制御信号Dischargeが与えられる。放電制御信号Dischargeは、各放電用スイッチＳＷ２ｎの開閉動作を指示するものである。
【０１１９】
制御部６Ｂは、第１実施形態における制御部６Ａと同様に、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔをリセット用配線ＬＲへ出力し、ゲイン設定信号Ｇａｉｎをゲイン設定用配線ＬＧへ出力し、また、保持制御信号Ｈｏｌｄを保持用配線ＬＨへ出力する。制御部６Ｂの走査シフトレジスタ４０は、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）を第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍへ出力する。制御部６Ｂの読出シフトレジスタ４１は、第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）を第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎへ出力する。
【０１２０】
加えて、制御部６Ｂは、切離制御信号Disconnectを切離用配線ＬＤ１へ出力して、この切離制御信号DisconnectをＮ個の切離用スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎそれぞれに与える。また、制御部６Ｂは、放電制御信号Dischargeを放電用配線ＬＤ２へ出力して、この放電制御信号DischargeをＮ個の放電用スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２Ｎそれぞれに与える。
【０１２１】
第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂも、第１撮像モードおよび第２撮像モードを有する。第１撮像モードと第２撮像モードとでは、受光部１０Ｂにおける撮像領域が互いに異なる。制御部６Ｂは、第１撮像モードのときに、受光部１０ＢにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。また、制御部６Ｂは、第２撮像モードのときに、受光部１０Ｂにおける第１行から第Ｍ１行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。
【０１２２】
また、第２撮像モードの際、制御部６Ｂは、第１撮像モードのときと比べて、信号読出部２０から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、信号読出部２０における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくする。
【０１２３】
第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂでは、第１撮像モードのときに、制御部６Ｂから切離用配線ＬＤ１を経て各切離用スイッチＳＷ１ｎに与えられる切離制御信号Disconnectはハイレベルとなって、各切離用スイッチＳＷ１ｎは閉じる。また、制御部６Ｂから放電用配線ＬＤ２を経て各放電用スイッチＳＷ２ｎに与えられる放電制御信号Dischargeはローレベルとなって、各放電用スイッチＳＷ２ｎは開く。この状態では、第１行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されている。そして、第１実施形態の場合と同様の動作が行われて、受光部１０ＢにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値が信号読出部２０から出力される。
【０１２４】
一方、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂでは、第２撮像モードのときに、制御部６Ｂから切離用配線ＬＤ１を経て各切離用スイッチＳＷ１ｎに与えられる切離制御信号Disconnectはローレベルとなって、各切離用スイッチＳＷ１ｎは開く。また、制御部６Ｂから放電用配線ＬＤ２を経て各放電用スイッチＳＷ２ｎに与えられる放電制御信号Dischargeはハイレベルとなって、各放電用スイッチＳＷ２ｎは閉じる。この状態では、第１行から第Ｍ１行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されているが、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは信号読出部２０と切り離されて接地されている。
【０１２５】
そして、第２撮像モードのときに、第１行から第Ｍ１行までの範囲については、第１実施形態の場合と同様の動作が行われて、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値が信号読出部２０から出力される。一方、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）がハイレベルとなり、これにより、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤのカソード端子は、読出用スイッチＳＷ１および放電用スイッチＳＷ２ｎを介して接地されるので、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部は放電される。すなわち、この場合、各放電用スイッチＳＷ２ｎは、第２撮像モードのときに第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部を放電する放電手段として作用する。
【０１２６】
第２撮像モードのときに、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）が順次にハイレベルとなってもよいが、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）のうちの複数の行選択制御信号が同時にハイレベルとなってもよく、また、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）の全てが同時にハイレベルとなってもよい。このように、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、複数または全ての行選択制御信号が同時にハイレベルとなることにより、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が更に短時間に放電され得る。
【０１２７】
また、第２撮像モードのときに、第１行から第Ｍ１行までの範囲について各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値が信号読出部２０から出力される期間と、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲について各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が放電される期間とは、互いに一部が重なっていてもよい。このような場合には、更に高速な動作が可能となる。
【０１２８】
また、第２撮像モードのときに、切離用配線ＬＤ１が開くことにより、信号読出部２０に接続される第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎが短くなるので、ノイズが低減され得る。
【０１２９】
本発明による医療用Ｘ線撮像システムは、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記第１実施形態では第２撮像モードにおける撮像領域として、Ｍ行に配列された画素のうち連続するＭ１行（Ｍ１＜Ｍ）の画素によって構成される撮像領域を例示したが、第２撮像モードにおける撮像領域はこれ以外の領域であってもよく、或いは受光部の全面を撮像領域として使用してもよい。また、第１撮像モードに関しても、上記実施形態のように受光部の全面を撮像領域とする形態に限られるものではなく、必要に応じて受光部における任意の領域を撮像領域としてもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１Ａ，１Ｂ…固体撮像装置、３…半導体基板、４…シンチレータ、５…Ｘ線遮蔽部、６Ａ，６Ｂ…制御部、１０Ａ，１０Ｂ，１１０，１３０…受光部、１０ａ，１０ｂ…撮像領域、１１…受光面、２０，１２０，１４０…信号読出部、３０，３１〜３４…Ａ／Ｄ変換部、４０…走査シフトレジスタ、４１…読出シフトレジスタ、１００…Ｘ線撮像システム、１０４…旋回アーム、１０６…Ｘ線発生装置、１０８…回転制御部、Ａ…被写体、Ａ２…アンプ、Ｃ２１，Ｃ２２…積分用容量素子、Ｃ３…保持用容量素子、Ｈ１〜ＨＮ…保持回路、ＬＧ…ゲイン設定用配線、ＬＨ…保持用配線、ＬＨ，ｎ…第ｎ列選択用配線、ＬＯ，ｎ…第ｎ列読出用配線、Ｌｏｕｔ…電圧出力用配線、ＬＲ…リセット用配線、ＬＶ，ｍ〜第ｍ行選択用配線、Ｐ，Ｐｍ，ｎ…画素、Ｒｅｓｅｔ…リセット制御信号、Ｓ１〜ＳＮ…積分回路、ＳＷ１…読出用スイッチ、ＳＷ２１…放電用スイッチ、ＳＷ２２…ゲイン設定用スイッチ、ＳＷ３１…入力用スイッチ、ＳＷ３２…出力用スイッチ、ＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎ…切離用スイッチ、ＳＷ２１〜ＳＷ２Ｎ…放電用スイッチ、Ｗ…シリコンウェハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用Ｘ線撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療用のＸ線撮影において、近年、Ｘ線感光フィルムに代えて、Ｘ線撮像装置を使用したＸ線イメージングシステムが広く用いられるようになってきた。こうしたＸ線イメージングシステムは、Ｘ線感光フィルムのように現像の必要がなく、リアルタイムにＸ線画像を確認することができるなど利便性が高く、データの保存性や取扱いの容易性の面でも優位な点を有する。歯科の診断におけるＸ線撮影においても、パノラマ、セファロ、ＣＴといった各種の撮像モードにおいてこのようなＸ線イメージングシステムが使用されつつある。
【０００３】
歯科用のＸ線撮像システムの場合、Ｘ線撮像装置に要求される撮像領域の形状が、上記した各種の撮像モードによって異なる場合がある。すなわち、パノラマ撮影やセファロ撮影に使用される撮像領域には上下方向に十分な幅が要求される。また、ＣＴ撮影に使用される撮像領域には横方向に十分な幅が要求され、上下方向にも或る程度の幅が要求される。しかし、これらの要求を満たす複数のＸ線撮像装置を用意すると、Ｘ線撮像システムが大型化したり、或いは撮像モードを変更する際にＸ線撮像装置の交換が必要となり手間がかかるといった問題が生じる。したがって、撮像領域に関するこれらの要求を一つのＸ線撮像装置により解決できることが好ましい。
【０００４】
例えば特許文献１には、Ｘ線発生部とＸ線検出部とを備えた歯科診断用のＸ線撮影装置が開示されている。このＸ線撮影装置では、Ｘ線細隙ビームとＸ線広域ビームとを選択的に切り替えて発生できるように、細溝状スリット又は矩形状スリットを介してＸ線が照射される。Ｘ線細隙ビームはパノラマ撮影やセファロ撮影等に使用され、Ｘ線広域ビームはＣＴ撮影等に使用される。そして、この特許文献１には、細溝状スリットを通過したＸ線細隙ビーム、及び矩形状スリットを通過したＸ線広域ビームの双方を一つの固体撮像素子によって撮影することが記載されている。
【０００５】
また、このような医療用のＸ線撮像システムに用いられる固体撮像装置としては、ＣＭＯＳ技術を用いたものが知られており、その中でもパッシブピクセルセンサ（ＰＰＳ：Passive PixelSensor）方式のものが知られている。ＰＰＳ方式の固体撮像装置は、入射光強度に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードを含むＰＰＳ型の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部を備え、各画素において光入射に応じてフォトダイオードで発生した電荷を積分回路において容量素子に蓄積し、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力するものである。
【０００６】
一般に、各列のＭ個の画素それぞれの出力端は、その列に対応して設けられている読出用配線を介して、その列に対応して設けられている積分回路の入力端と接続されている。そして、各画素のフォトダイオードで発生した電荷は、第１行から第Ｍ行まで順次に行毎に、当該列に対応する読出用配線を通って積分回路に入力され、その積分回路から電荷量に応じた電圧値が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／１０９８０８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、歯科用のＸ線撮像システムの場合、固体撮像装置に要求される撮像領域の形状がパノラマやＣＴといった各種の撮像モードによって異なる場合があり、これらの撮像モードを一つの固体撮像装置により実現できることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載された構成では、これらの撮像モードにおけるＸ線ビームを一つの固体撮像装置によって撮影するものの、上下方向に十分な幅を有するパノラマ用の撮像領域と、横方向に十分な幅を有するＣＴ用の撮像領域とを一つの受光面内に収める為には、上下方向および横方向の双方において十分な幅を有する広い受光面が必要となる。しかし、固体撮像装置の受光部の材料となる半導体ウェハの大きさ等の制約により、このような広い受光面を有する固体撮像装置を生産できない場合がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、少なくとも二つの撮像モードを有する医療用のＸ線撮像システムにおいて、該二つの撮像モードを一つの固体撮像装置によって実現し、且つ固体撮像装置の受光面に要求される面積の増加を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムは、固体撮像装置とＸ線発生装置とを備え、Ｘ線発生装置から出力されて被検者の顎部を透過したＸ線を固体撮像装置により撮像するための少なくとも二つの撮像モードを有する医療用Ｘ線撮像システムであって、固体撮像装置が、フォトダイオードを各々含むＭ×Ｎ個（Ｍ＜Ｎ、Ｍ及びＮは２以上の整数）の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列されて成り、行方向を長手方向とする長方形状の受光面を有する受光部と、各列毎に配設され、対応する列の画素に含まれるフォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたＮ本の読出用配線と、読出用配線を経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、各画素の読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、各画素のフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させる制御部と、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換し、該光像を受光部へ出力するシンチレータとを有し、固体撮像装置およびＸ線発生装置が対向した状態で被検者の顎部の周りに旋回が可能であり、または、固体撮像装置が被検者の顎部に対して直線変位が可能であり、固体撮像装置を受光面に垂直な軸線周りに回転可能に支持するとともに、二つの撮像モードのうち一方の撮像モードの際には受光部の長手方向が旋回または直線変位の際の固体撮像装置の移動方向と平行になるように、また、二つの撮像モードのうち他方の撮像モードの際には受光部の長手方向が旋回または直線変位の際の固体撮像装置の移動方向と直交するように、固体撮像装置の回転角を制御する回転制御部を更に備え、制御部が、他方の撮像モードの際に、受光部において連続するＭ１行（Ｍ１＜Ｍ）の特定範囲に含まれる各画素のフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させ、特定範囲の長手方向が旋回または直線変位の際の固体撮像装置の移動方向と直交することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムにおいては、固体撮像装置の受光部が長方形状の受光面を有している。また、この固体撮像装置は、回転制御部によって受光面に垂直な軸線周りに回転可能に支持されている。そして、二つの撮像モードのうち一方の撮像モード（例えばＣＴ撮像モード）の際には受光部の長手方向が固体撮像装置の移動方向と平行になるように、また、他方の撮像モード（例えばパノラマ撮像モード）の際には受光部の長手方向が固体撮像装置の移動方向と直交するように、固体撮像装置の回転角が制御される。このような構成によって、固体撮像装置の移動方向を長手方向とする撮像領域（例えばＣＴ用の撮像領域）を必要とする場合、及び固体撮像装置の移動方向と直交する方向を長手方向とする撮像領域（例えばパノラマ用の撮像領域）を必要とする場合のそれぞれにおいて、撮像領域の長手方向と受光部の長手方向とを互いに一致させることができる。したがって、上記した医療用Ｘ線撮像システムによれば、二つの撮像モードを一つの固体撮像装置によって実現するとともに、各撮像モードにおいて必要とされる異なる形状の撮像領域を一つの受光面内に収める為に必要な受光面の面積の増加を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムでは、複数の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列された固体撮像装置の受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、Ｍ＜Ｎ、すなわち画素の列数が行数より多くなっている。そして、前述したように、各撮像モードにおける撮像領域の長手方向と受光面の長手方向とが互いに一致する。また、この医療用Ｘ線撮像システムでは、このような構成に加え、読出用配線が各列毎に配設されているので、読出用配線の配設方向と撮像領域の短手方向とが各撮像モードにおいて常に一致することとなる。したがって、何れの撮像モードにおいても、各フレームにおいて読出用配線から電荷を読み出す対象となる画素（フォトダイオード）の数を少なくできるので、フレームレート（単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数）をより速くすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る医療用Ｘ線撮像システムでは、制御部が、他方の撮像モードの際に、受光部において連続するＭ１行の特定範囲に含まれる各画素のフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させる。これにより、例えばパノラマ撮像モードにおける上下方向を長手方向とする細長い形状の撮像領域を好適に実現できる。
【００１４】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、固体撮像装置の回転中心が、長方形状の受光部における四つの角部のうち一つの角部に位置しており、この一つの角部が二つの撮像モードの双方において被検者に対し下顎側に位置するように固体撮像装置が回転することを特徴としてもよい。固体撮像装置が被検者の顎部の周囲を移動しつつＸ線像を撮像する際、被検者の下顎部を支持台の上に載せることにより被検者の頭部の位置を固定することが多く、このような場合には被検者の顎部の高さ位置の基準は顎の下端となる。この医療用Ｘ線撮像システムによれば、二つの撮像モードにおける受光面の下端の高さを、回転中心となる角部の高さで互いに一致させることができる。したがって、二つの撮像モードにおける受光面の高さと被検者の顎部の高さとを精度良く合わせることができる。
【００１５】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、制御部が、一方の撮像モードの際に、受光部におけるＭ×Ｎ個の画素それぞれのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部から出力させることを特徴としてもよい。これにより、例えばＣＴ撮像モードにおける横方向にやや長い幅広の形状の撮像領域を好適に実現できる。
【００１６】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、上記特定範囲が、受光部において信号読出部寄りに位置することを特徴としてもよい。或いは、上記特定範囲が、受光部におけるＭ行のうち信号読出部に最も近い行から順に数えてＭ１行の範囲であることを特徴としてもよい。これらの何れかにより、読出用配線に断線等の故障が生じた場合に特定範囲（すなわち撮像領域）が読み出し不能となる確率を低減できる。
【００１７】
また、固体撮像装置は、受光部における特定範囲と、この特定範囲を除く他の範囲との間に、各読出用配線上に設けられた切離用スイッチを更に有し、制御部が、一方の撮像モードの際に切離用スイッチを閉じ、他方の撮像モードの際に切離用スイッチを開くことが好ましい。これにより、各撮像モードに応じた撮像領域の切り替えを好適に行うことができる。
【００１８】
また、制御部が、他方の撮像モードの際に上記特定範囲に含まれる各画素の電荷量に応じた電圧値を信号読出部から出力させる場合、固体撮像装置は、他方の撮像モードの際に受光部における特定範囲を除く他の範囲の各画素のフォトダイオードの接合容量部を放電する放電手段を更に有することが好ましい。これにより、他方の撮像モードの際に、特定範囲を除く他の範囲に含まれる各画素のフォトダイオードに蓄積した電荷を容易に排出できる。
【００１９】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、制御部が、他方の撮像モードの際に、一方の撮像モードと比べて、信号読出部から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、信号読出部における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくすることを特徴としてもよい。これにより、ＣＴやパノラマといった各撮像モードに適した動作を行うことができる。
【００２０】
また、医療用Ｘ線撮像システムは、一方の撮像モードが歯科用Ｘ線撮影におけるＣＴ撮影を行う撮像モードであり、他方の撮像モードが歯科用Ｘ線撮影におけるパノラマ撮影を行う撮像モードであることが好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、少なくとも二つの撮像モードを有する医療用のＸ線撮像システムにおいて、該二つの撮像モードを一つの固体撮像装置によって実現し、且つ固体撮像装置の受光面に要求される面積の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るＸ線撮像システム１００の構成図である。
【図２】被写体Ａ（被検者の顎部）の上方から見て、固体撮像装置１Ａが被写体Ａの周囲を旋回移動する様子を示す図である。
【図３】固体撮像装置１Ａの一部を切り欠いて示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った固体撮像装置１Ａの側断面図である。
【図５】撮像モードに応じた固体撮像装置１Ａの角度位置、および受光部１０Ａにおける撮像領域を示す図である。（ａ）ＣＴ撮影といった撮像モード（第１撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ａとを示す図である。（ｂ）パノラマ撮影やセファロ撮影といった撮像モード（第２撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ｂとを示す図である。
【図６】（ａ）シリコンウェハＷにおいて受光部１０Ａの為に正方形の面付けを行った様子を示す図である。（ｂ）シリコンウェハＷにおいて受光部１０Ａの為に長方形の面付けを行った様子を示す図である。
【図７】受光部を回転させずに使用する従来の固体撮像装置における電荷読み出し方式を示す図である。（ａ）信号読出部１２０を撮像領域１１０ａの長手方向に沿って配置した場合を示している。（ｂ）信号読出部１２０を撮像領域１１０ｂの長手方向に沿って配置した場合を示している。
【図８】受光部１３０の短手方向に沿って信号読出部１４０を配置した場合における、（ａ）第１撮像モード及び（ｂ）第２撮像モードそれぞれの電荷読み出し方式を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの電荷読み出し方式を示す図である。
【図１０】固体撮像装置１Ａの回転中心（図１に示した軸線Ｃ）の位置に応じた、受光部１０Ａの回転の様子を示す図である。（ａ）受光部１０Ａの中心Ｅを固体撮像装置１Ａの回転中心とした場合を示している。（ｂ）長方形状の受光部１０Ａにおける四つの角部のうち一つの角部Ｆを固体撮像装置１Ａの回転中心とし、第１撮像モード及び第２撮像モードを通じて角部Ｆが他の角部に対して下方に位置するように固体撮像装置１Ａを回転させた場合を示している。
【図１１】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの内部構成を示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの画素Ｐｍ，ｎ，積分回路Ｓｎおよび保持回路Ｈｎそれぞれの回路図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）第２撮像モードにおける撮像領域１０ｂを信号読出部２０寄りに配置する利点を説明するための図である。
【図１４】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１５】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１６】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１７】第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの構成の変形例を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態として、医療用Ｘ線撮像システム１００の構成を示す図である。本実施形態のＸ線撮像システム１００は、主に歯科医療におけるパノラマ撮影、セファロ撮影、ＣＴ撮影といった撮像モードを備えており、被検者の顎部のＸ線像を撮像する。Ｘ線撮像システム１００は、固体撮像装置とＸ線発生装置とを備えており、Ｘ線発生装置から出力されて被写体Ａ（すなわち被検者の顎部）を透過したＸ線を固体撮像装置により撮像する。
【００２５】
この図に示されるＸ線撮像システム１００は、固体撮像装置１Ａと、Ｘ線発生装置１０６と、固体撮像装置１Ａを回転可能に支持する回転制御部１０８とを備えている。
【００２６】
Ｘ線発生装置１０６は、被写体Ａに向けてＸ線を発生する。Ｘ線発生装置１０６から発生したＸ線の照射野は、一次スリット板１０６ｂによって制御される。Ｘ線発生装置１０６にはＸ線管が内蔵されており、そのＸ線管の管電圧、管電流および通電時間などの条件が調整されることによって、被写体ＡへのＸ線照射量が制御される。また、Ｘ線発生装置１０６は、一次スリット板１０６ｂの開口範囲が制御されることで、或る撮像モードのときに所定の拡がり角でＸ線を出力し、別の撮像モードではこの所定の拡がり角より狭い拡がり角でＸ線を出力することができる。
【００２７】
固体撮像装置１Ａは、２次元配列された複数の画素を有するＣＭＯＳ型の固体撮像装置であり、被写体Ａを通過したＸ線像を電気的な画像データＤに変換する。固体撮像装置１Ａの前方には、Ｘ線入射領域を制限する二次スリット板１０７が設けられる。回転制御部１０８は、固体撮像装置１Ａを、固体撮像装置１Ａの受光面１１に垂直な軸線Ｃ周りに回転可能に支持し、ＣＴ撮影やパノラマ撮影、セファロ撮影といった撮像モードに応じた所定の角度位置に固体撮像装置１Ａを回転させる。
【００２８】
Ｘ線撮像システム１００は、旋回アーム１０４を更に備えている。旋回アーム１０４は、Ｘ線発生装置１０６と固体撮像装置１Ａとを互いに対向させるように保持して、ＣＴ撮影やパノラマ撮影、或いはセファロ撮影の際にこれらを被写体Ａの周りに旋回させる。また、リニア断層撮影の際には、固体撮像装置１Ａを被写体Ａに対して直線変位させるためのスライド機構１１３が設けられる。旋回アーム１０４は、回転テーブルを構成するアームモータ１０９によって駆動され、その回転角度が角度センサ１１２によって検出される。また、アームモータ１０９は、ＸＹテーブル１１４の可動部に搭載され、回転中心が水平面内で任意に調整される。
【００２９】
固体撮像装置１Ａから出力される画像データＤは、ＣＰＵ（中央処理装置）１２１にいったん取り込まれた後、フレームメモリ１２２に格納される。フレームメモリ１２２に格納された画像データから、所定の演算処理によって任意の断層面に沿った断層画像やパノラマ画像が再生される。再生された断層画像やパノラマ画像は、ビデオメモリ１２４に出力され、ＤＡ変換器１２５によってアナログ信号に変換された後、ＣＲＴ（陰極線管）などの画像表示部１２６によって表示され、各種診断に供される。
【００３０】
ＣＰＵ１２１には、信号処理に必要なワークメモリ１２３が接続され、さらにパネルスイッチやＸ線照射スイッチ等を備えた操作パネル１１９が接続されている。また、ＣＰＵ１２１は、アームモータ１０９を駆動するモータ駆動回路１１１、一次スリット板１０６ｂ及び二次スリット板１０７の開口範囲を制御するスリット制御回路１１５及び１１６、並びにＸ線発生装置１０６を制御するＸ線制御回路１１８にそれぞれ接続され、さらに、固体撮像装置１Ａを駆動するためのクロック信号を出力する。Ｘ線制御回路１１８は、固体撮像装置１Ａ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。
【００３１】
図２は、被写体Ａ（被検者の顎部）の上方から見て、固体撮像装置１Ａが被写体Ａの周囲を旋回移動する様子を示す図である。なお、この図では、固体撮像装置１Ａの軌跡を一点鎖線で示している。固体撮像装置１Ａは、旋回アーム１０４によって、被写体Ａを中心とし水平面に沿った周方向（図中の矢印Ｂ）に移動しながら、被写体Ａを通過したＸ線像の撮像を行う。この際、固体撮像装置１Ａの受光面１１が常に被写体Ａと対向するように、固体撮像装置１Ａの向きが設定される。
【００３２】
図３及び図４は、本実施形態における固体撮像装置１Ａの構成を示す図である。図３は固体撮像装置１Ａの一部を切り欠いて示す平面図であり、図４は図３のIV−IV線に沿った固体撮像装置１Ａの側断面図である。なお、図３及び図４には、理解を容易にするためＸＹＺ直交座標系を併せて示している。
【００３３】
図３に示すように、固体撮像装置１Ａは、半導体基板３の主面に作り込まれた受光部１０Ａ、信号読出部２０、Ａ／Ｄ変換部３０および走査シフトレジスタ４０を備えている。なお、受光部１０Ａ、信号読出部２０、Ａ／Ｄ変換部３０および走査シフトレジスタ４０は、それぞれ別個の半導体基板上に形成されていても良い。また、図４に示すように、固体撮像装置１Ａは、半導体基板３の他、平板状の基材２、シンチレータ４およびＸ線遮蔽部５を備えている。半導体基板３は基材２に貼り付けられ、シンチレータ４は半導体基板３上に配置されている。シンチレータ４は、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換し、この光像を受光部１０Ａへ出力する。シンチレータ４は受光部１０Ａを覆うように設置されるか、或いは受光部１０Ａ上に蒸着により設けられる。Ｘ線遮蔽部５は、Ｘ線の透過率が極めて低い鉛等の材料からなる。Ｘ線遮蔽部５は半導体基板３の周縁部を覆っており、信号読出部２０等へのＸ線の入射を防止する。
【００３４】
受光部１０Ａは、Ｍ×Ｎ個の画素ＰがＭ行Ｎ列に２次元配列されることにより構成されている。なお、図３において、列方向はＸ軸方向と一致し、行方向はＹ軸方向と一致する。Ｍ，Ｎそれぞれは２以上であってＭ＜Ｎを満たす整数である。すなわち、受光部１０Ａにおける行方向の画素Ｐの数は、列方向の画素Ｐの数より多い。そして、受光部１０Ａの受光面は、行方向（Ｙ軸方向）を長手方向とし、列方向（Ｘ軸方向）を短手方向とする長方形状を呈している。各画素Ｐは、例えば１００μｍピッチで配列されており、ＰＰＳ方式のものであって共通の構成を有している。
【００３５】
なお、半導体基板３において、受光部１０Ａの周囲にも画素が形成されているが、このような画素はＸ線遮蔽部５によって覆われていて、光が入射せず電荷が発生しないので、撮像には寄与しない。本実施形態の受光部１０Ａは、撮像の為の有効な画素として、Ｍ行Ｎ列に２次元配列されたＭ×Ｎ個の画素Ｐを含むものである。換言すれば、本実施形態の半導体基板３において受光部１０Ａとなる領域は、Ｘ線遮蔽部５の開口５ａによって規定される。
【００３６】
信号読出部２０は、受光部１０Ａの各画素Ｐから出力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する。ＡＤ変換部３０は、信号読出部２０から出力された電圧値を入力し、その入力した電圧値（アナログ値）に対してＡ／Ｄ変換処理して、その入力電圧値に応じたデジタル値を出力する。走査シフトレジスタ４０は、各画素Ｐに蓄積された電荷が行毎に信号読出部２０へ順次出力されるように各画素Ｐを制御する。
【００３７】
このような固体撮像装置１Ａを備えるＸ線撮像システム１００は、前述したように、ＣＴ撮影、パノラマ撮影、及びセファロ撮影といった撮像モードを備えている。そして、固体撮像装置１Ａは、受光面に垂直な軸線周りに回転可能なように回転制御部１０８によって支持されており、撮像モードに応じた所定の角度位置に制御される。また、固体撮像装置１Ａは、受光部１０Ａにおける撮像領域（受光部１０Ａのうち撮像データに寄与する領域）を撮像モードに応じて変更する機能を有する。
【００３８】
ここで、図５は、撮像モードに応じた固体撮像装置１Ａの角度位置、および受光部１０Ａにおける撮像領域を示す図である。図５（ａ）は、ＣＴ撮影といった撮像モード（第１撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ａとを示す図である。また、図５（ｂ）は、パノラマ撮影やセファロ撮影といった撮像モード（第２撮像モード）における、固体撮像装置１Ａの角度位置と受光部１０Ａの撮像領域１０ｂとを示す図である。なお、図５（ａ），（ｂ）において、矢印Ｂは旋回アーム１０４（図１参照）による固体撮像装置１Ａの移動方向を示している。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、ＣＴ撮影といった第１撮像モードの際には、受光部１０Ａの長手方向（行方向）が移動方向Ｂに沿うように、更に厳密には受光部１０Ａの行方向が移動方向Ｂと平行になるように固体撮像装置１Ａの回転角が制御される。また、このときの撮像領域１０ａは、受光部１０ＡにおけるＭ行Ｎ列の全ての画素Ｐによって構成される。すなわち、撮像領域１０ａの行方向の長さ及び列方向の幅は、それぞれ受光部１０Ａと同じである。
【００４０】
また、図５（ｂ）に示すように、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードの際には、受光部１０Ａの長手方向（行方向）が移動方向Ｂと直交するように、換言すれば、固体撮像装置１Ａの旋回平面に対して垂直となるように、固体撮像装置１Ａの回転角が制御される。したがって、例えばＣＴ撮像モードからパノラマ撮像モードに移行する際には、固体撮像装置１Ａは９０°回転することとなる。また、このときの撮像領域１０ｂは、Ｍ行に配列された画素Ｐのうち連続するＭ１行（但し、Ｍ１＜Ｍ）の画素Ｐによって構成される。すなわち、撮像領域１０ｂの行方向の長さは受光部１０Ａと同じであり、撮像領域１０ｂの列方向の幅は受光部１０Ａより短い。また、このような撮像領域１０ｂは、可能な限り信号読出部２０に近いことが好ましい。例えば、受光部１０ＡにおけるＭ行のうち、信号読出部２０に最も近い行から順に数えてＭ１行の範囲を撮像領域１０ｂとするとよい。なお、このような撮像領域１０ｂは、電荷を取り出す対象となる画素Ｐを、図３に示した走査シフトレジスタ４０において選択することにより実現される。
【００４１】
本実施形態に係るＸ線撮像システム１００においては、このように固体撮像装置１Ａの回転角が制御されることにより、以下の効果が得られる。上述したように、固体撮像装置１Ａの受光部１０Ａは長方形状の受光面を有している。そして、固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂを長手方向とする撮像領域１０ａを必要とする第１撮像モード、及び固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと直交する方向を長手方向とする撮像領域１０ｂを必要とする第２撮像モードのそれぞれにおいて、撮像領域１０ａ，１０ｂの長手方向と受光部１０Ａの長手方向とを互いに一致させることができる。したがって、本実施形態に係るＸ線撮像システム１００によれば、二つの撮像モードを一つの固体撮像装置１Ａによって実現するとともに、各撮像モードにおいて必要とされる異なる形状の撮像領域１０ａ，１０ｂを一つの受光部１０Ａに収める為に必要な受光部１０Ａの面積を小さくできる。
【００４２】
ここで、ＣＴ撮影を行う第１撮像モードでは、一回の撮影で歯列の幅全体を撮影する必要があるので、撮像領域１０ａの寸法として例えば高さ（すなわち移動方向Ｂと直交する方向の幅）８ｃｍ以上、横幅（移動方向Ｂと平行な方向の幅）１２ｃｍ以上が要求される。そこで、図６（ａ）に示すように、略円形のシリコンウェハＷにおいて受光部１０Ａの為に正方形の面付けを行うことにより、受光部１０Ａの寸法を例えば横幅１２ｃｍ、高さ１２ｃｍとすれば第１撮像モードの要求寸法を満足する。しかし、パノラマ撮影を行う第２撮像モードでは、一回の撮影で顎から上下歯列までを撮影する必要があるので、撮像領域１０ｂの寸法として例えば高さ１５ｃｍ以上が要求される（なお、横幅は７ｍｍ以上あればよい）。したがって、一つの固体撮像装置を用いて双方の撮像モードを実現しようとする場合、特許文献１に記載された構成のように固体撮像装置を回転させずにこれらの撮像領域を割り付けると、高さ１５ｃｍ以上、横幅１２ｃｍ以上の受光部が必要となり、より大きなシリコンウェハが必要となる。
【００４３】
これに対し、例えば図６（ｂ）に示すように、シリコンウェハＷにおける受光部１０Ａの寸法を１５ｃｍ×８ｃｍの長方形とすれば、第２撮像モードにおける撮像領域１０ｂの要求寸法を満足する受光部１０Ａを実現できる。そして、本実施形態の固体撮像装置１Ａのようにこの受光部１０Ａを９０°回転させることで、第１撮像モードにおける撮像領域１０ａの要求寸法をも満足することができる。このように、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａによれば、第１撮像モード及び第２撮像モードにおいて必要とされる異なる形状の撮像領域１０ａ，１０ｂを、シリコンウェハを大面積化することなく一つの受光部１０Ａに収めることができる。
【００４４】
また、例えば特許文献１に記載された構成のように固体撮像装置を回転させずに使用すると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、受光部１１０において第１撮像モードの撮像領域１１０ａの長手方向と第２撮像モードの撮像領域１１０ｂの長手方向とが互いに直交することとなる。このような構成では、例えば図７（ａ）に示すように信号読出部１２０を撮像領域１１０ａの長手方向に沿って配置すると、撮像領域１１０ａにおける一列あたりの画素数は少なくなるが（図７（ａ）の矢印Ｅ１）、撮像領域１１０ｂにおける一列あたりの画素数が多くなってしまい（図７（ａ）の矢印Ｅ２）、第２撮像モードにおける電荷の読み出しに時間が掛かる。逆に、例えば図７（ｂ）に示すように信号読出部１２０を撮像領域１１０ｂの長手方向に沿って配置すると、撮像領域１１０ｂにおける一列あたりの画素数は少なくなるが（図７（ｂ）の矢印Ｅ３）、撮像領域１１０ａにおける一列あたりの画素数が多くなってしまい（図７（ｂ）の矢印Ｅ４）、第１撮像モードにおける電荷の読み出しに時間が掛かる。このように、固体撮像装置を回転させずに各撮像領域を割り付けると、第１撮像モード及び第２撮像モードの何れかにおいて電荷の読み出しに時間が掛かり、フレームレート（単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数）が遅くなってしまう。
【００４５】
また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、受光部１３０の形状を長方形とし、固体撮像装置を回転して使用した場合であっても、列数Ｎが行数Ｍより少ない場合（換言すれば、受光部１３０の短手方向に沿って信号読出部１４０を配置した場合）、第１撮像モードの撮像領域１３０ａおよび第２撮像モードの撮像領域１３０ｂの両方において、一列あたりの画素数が多くなってしまう（図８（ａ）の矢印Ｅ５、図８（ｂ）の矢印Ｅ６）。この場合、第１撮像モードと第２撮像モードの両方において電荷の読み出しに時間が掛かり、フレームレートが遅くなってしまう。
【００４６】
これらに対し、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａにおいては、図９（ａ），（ｂ）に示すように受光部１０Ａの受光面の形状が行方向を長手方向とする長方形状であり、Ｍ＜Ｎ、すなわち画素Ｐの列数Ｎが行数Ｍより多くなっている。そして、前述したように、各撮像モードにおける撮像領域１０ａ，１０ｂの長手方向と受光部１０Ａの長手方向とは、互いに一致する。固体撮像装置１Ａでは、各画素Ｐから電荷を読み出すためのＮ本の読出用配線（後述）が各列毎に配設されるが、これらの構成によって、読出用配線の配設方向と、撮像領域１０ａ，１０ｂの短手方向とが各撮像モードにおいて常に一致することとなる。したがって、何れの撮像モードにおいても、各フレームにおいて読出用配線から電荷を読み出す対象となる画素Ｐの数を少なくできるので（図９（ａ）の矢印Ｅ７、図９（ｂ）の矢印Ｅ８）、電荷の読み出し時間を短縮でき、フレームレートをより速くすることができる。
【００４７】
また、前述したように、固体撮像装置１Ａは回転制御部１０８によって支持されており、撮像モードに応じた角度位置に制御される。ここで、図１０は、固体撮像装置１Ａの回転中心（図１に示した軸線Ｃ）の位置に応じた、受光部１０Ａの回転の様子を示す図である。図１０（ａ）は、受光部１０Ａの中心Ｅを固体撮像装置１Ａの回転中心とした場合を示している。また、図１０（ｂ）は、長方形状の受光部１０Ａにおける四つの角部のうち一つの角部Ｆを固体撮像装置１Ａの回転中心とし、第１撮像モード及び第２撮像モードを通じて角部Ｆが他の角部に対して下方に位置するように（すなわち、被検者に対し角部Ｆが常に下顎側に位置するように）固体撮像装置１Ａを回転させた場合を示している。なお、図１０（ａ），（ｂ）において、実線で示した図はパノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードにおける受光部１０Ａの角度位置を示しており、破線で示した図はＣＴ撮影といった第１撮像モードにおける受光部１０Ａの角度位置を示している。
【００４８】
本実施形態の固体撮像装置１Ａの回転中心は、例えば図１０（ａ）の中心Ｅや図１０（ｂ）の角部Ｆなど様々な位置に設定可能であるが、図１０（ｂ）の角部Ｆに固体撮像装置１Ａの回転中心が設定されることが最も好ましい。固体撮像装置１Ａが被検者の顎部の周囲を移動しつつＸ線像を撮像する際、被検者の下顎部を支持台の上に載せることにより被検者の頭部の位置を固定することが多く、このような場合には被検者の顎部の高さ位置の基準は顎の下端となる。そこで、図１０（ｂ）の角部Ｆに固体撮像装置１Ａの回転中心を設定すれば、第１撮像モード及び第２撮像モードにおける受光部１０Ａの下端の高さを、角部Ｆの高さで互いに一致させることができる。したがって、第１撮像モード及び第２撮像モードの双方において、受光部１０Ａの高さと被検者の顎部の高さとを精度良く合わせることができる。
【００４９】
続いて、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａの詳細な構成について説明する。図１１は、固体撮像装置１Ａの内部構成を示す図である。受光部１０Ａは、Ｍ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列されて成る。画素Ｐｍ，ｎは第ｍ行第ｎ列に位置する。ここで、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれは、第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍにより走査シフトレジスタ４０と接続されている。なお、図１１において、走査シフトレジスタ４０は制御部６Ａに含まれている。第ｎ列のＭ個の画素Ｐ１，ｎ〜ＰＭ，ｎそれぞれの出力端は、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎにより、信号読出部２０の積分回路Ｓｎと接続されている。
【００５０】
信号読出部２０は、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮおよび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は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と接続された入力端を有し、この入力端に入力された電荷を蓄積して、その蓄積電荷量に応じた電圧値を出力端から保持回路Ｈｎへ出力する。Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれは、リセット用配線ＬＲにより制御部６Ａと接続され、また、ゲイン設定用配線ＬＧにより制御部６Ａと接続されている。各保持回路Ｈｎは、積分回路Ｓｎの出力端と接続された入力端を有し、この入力端に入力される電圧値を保持し、その保持した電圧値を出力端から電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力する。Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれは、保持用配線ＬＨにより制御部６Ａと接続されている。また、各保持回路Ｈｎは、第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎにより制御部６Ａの読出シフトレジスタ４１と接続されている。
【００５１】
Ａ／Ｄ変換部３０は、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれから電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値を入力し、その入力した電圧値（アナログ値）に対してＡ／Ｄ変換処理を行い、その入力電圧値に応じたデジタル値を画像データＤとして出力する。
【００５２】
制御部６Ａの走査シフトレジスタ４０は、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）を第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍへ出力して、この第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）を第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれに与える。Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）は順次に有意値とされる。また、制御部６Ａの読出シフトレジスタ４１は、第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）を第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎへ出力して、この第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）を保持回路Ｈｎに与える。Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）も順次に有意値とされる。
【００５３】
また、制御部６Ａは、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔをリセット用配線ＬＲへ出力して、このリセット制御信号ＲｅｓｅｔをＮ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれに与える。制御部６Ａは、ゲイン設定信号Ｇａｉｎをゲイン設定用配線ＬＧへ出力して、このゲイン設定信号ＧａｉｎをＮ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれに与える。制御部６Ａは、保持制御信号Ｈｏｌｄを保持用配線ＬＨへ出力して、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。さらに、制御部６Ａは、図示してはいないが、Ａ／Ｄ変換部３０におけるＡ／Ｄ変換処理をも制御する。
【００５４】
図１２は、固体撮像装置１Ａの画素Ｐｍ，ｎ、積分回路Ｓｎおよび保持回路Ｈｎそれぞれの回路図である。ここでは、Ｍ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，Ｎを代表して画素Ｐｍ，ｎの回路図を示し、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮを代表して積分回路Ｓｎの回路図を示し、また、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮを代表して保持回路Ｈｎの回路図を示す。すなわち、第ｍ行第ｎ列の画素Ｐｍ，ｎおよび第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎに関連する回路部分を示す。
【００５５】
画素Ｐｍ，ｎは、フォトダイオードＰＤおよび読出用スイッチ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と接続されている。フォトダイオードＰＤは、入射光強度に応じた量の電荷を発生し、その発生した電荷を接合容量部に蓄積する。読出用スイッチＳＷ１は、制御部６Ａから第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍを通った第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）が与えられる。第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）は、受光部１０Ａにおける第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示するものである。
【００５６】
この画素Ｐｍ，ｎでは、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）がローレベルであるときに、読出用スイッチＳＷ１が開いて、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎへ出力されることなく、接合容量部に蓄積される。一方、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）がハイレベルであるときに、読出用スイッチＳＷ１が閉じて、それまでフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、読出用スイッチＳＷ１を経て、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎへ出力される。
【００５７】
第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎは、受光部１０Ａにおける第ｎ列のＭ個の画素Ｐ１，ｎ〜ＰＭ，ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１と接続されている。第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎは、Ｍ個の画素Ｐ１，ｎ〜ＰＭ，ｎのうちの何れかの画素のフォトダイオードＰＤで発生した電荷を、該画素の読出用スイッチＳＷ１を介して読み出して、積分回路Ｓｎへ転送する。
【００５８】
積分回路Ｓｎは、アンプＡ２，積分用容量素子Ｃ２１，積分用容量素子Ｃ２２，放電用スイッチＳＷ２１およびゲイン設定用スイッチＳＷ２２を含む。積分用容量素子Ｃ２１および放電用スイッチＳＷ２１は、互いに並列的に接続されて、アンプＡ２の入力端子と出力端子との間に設けられている。また、積分用容量素子Ｃ２２およびゲイン設定用スイッチＳＷ２２は、互いに直列的に接続されて、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２がアンプＡ２の入力端子側に接続されるようにアンプ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と接続されている。
【００５９】
放電用スイッチＳＷ２１には、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲを経たリセット制御信号Ｒｅｓｅｔが与えられる。リセット制御信号Ｒｅｓｅｔは、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれの放電用スイッチＳＷ２１の開閉動作を指示するものである。ゲイン設定用スイッチＳＷ２２は、制御部６Ａからゲイン設定用配線ＬＧを経たゲイン設定信号Ｇａｉｎが与えられる。ゲイン設定信号Ｇａｉｎは、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれのゲイン設定用スイッチＳＷ２２の開閉動作を指示するものである。
【００６０】
この積分回路Ｓｎでは、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２およびゲイン設定用スイッチＳＷ２２は、容量値が可変である帰還容量部を構成している。すなわち、ゲイン設定信号Ｇａｉｎがローレベルであってゲイン設定用スイッチＳＷ２２が開いているときには、帰還容量部の容量値は積分用容量素子Ｃ２１の容量値と等しい。一方、ゲイン設定信号Ｇａｉｎがハイレベルであってゲイン設定用スイッチＳＷ２２が閉じているときには、帰還容量部の容量値は、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２それぞれの容量値の和と等しい。リセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルであるときに、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、帰還容量部が放電され、積分回路Ｓｎから出力される電圧値が初期化される。一方、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔがローレベルであるときに、放電用スイッチＳＷ２１が開いて、入力端に入力された電荷が帰還容量部に蓄積され、その蓄積電荷量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎから出力される。
【００６１】
保持回路Ｈｎは、入力用スイッチＳＷ３１，出力用スイッチＳＷ３２および保持用容量素子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と接続されている。入力用スイッチＳＷ３１には、制御部６Ａから保持用配線ＬＨを通った保持制御信号Ｈｏｌｄが与えられる。保持制御信号Ｈｏｌｄは、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの入力用スイッチＳＷ３１の開閉動作を指示するものである。出力用スイッチＳＷ３２には、制御部６Ａから第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎを通った第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）が与えられる。第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）は、保持回路Ｈｎの出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示するものである。
【００６２】
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て、そのときに入力端に入力されている電圧値が保持用容量素子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に、出力用スイッチＳＷ３２が閉じて、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。
【００６３】
制御部６Ａは、受光部１０Ａにおける第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれの受光強度に応じた電圧値を出力するに際して、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれの放電用スイッチＳＷ２１を一旦閉じた後に開くよう指示した後、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）により、受光部１０Ａにおける第ｍ行のＮ個の画素Ｐｍ，１〜Ｐｍ，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１を所定期間に亘り閉じるよう指示する。制御部６Ａは、その所定期間に、保持制御信号Ｈｏｌｄにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの入力用スイッチＳＷ３１を閉状態から開状態に転じるよう指示する。そして、制御部６Ａは、その所定期間の後に、列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）により、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２を順次に一定期間だけ閉じるよう指示する。制御部６Ａは、以上のような制御を各行について順次に行う。
【００６４】
このように、制御部６Ａは、受光部１０ＡにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を制御するとともに、信号読出部２０における電圧値の保持動作および出力動作を制御する。これにより、制御部６Ａは、受光部１０ＡにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値をフレームデータとして信号読出部２０から繰り返し出力させる。
【００６５】
前述したように、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａは、ＣＴ撮影といった第１撮像モードと、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードとを有する。そして、図５に示したように、第１撮像モードと第２撮像モードでは、受光部１０Ａにおける撮像領域が互いに異なる（第１撮像モードでは図５（ａ）の領域１０ａ、第２撮像モードでは図５（ｂ）の領域１０ｂ）。そこで、制御部６Ａは、第１撮像モードの際には、受光部１０ＡにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。また、制御部６Ａは、第２撮像モードの際には、受光部１０Ａにおける連続するＭ１行（Ｍ１；Ｍ未満の整数）の特定範囲に含まれる各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。
【００６６】
この第２撮像モードの際、撮像領域１０ｂの配置は信号読出部２０に近いことが好ましい。したがって、制御部６Ａは、受光部１０ＡにおけるＭ行のうち信号読出部２０に最も近い行から順に数えてＭ１行の範囲を上記特定範囲とするとよい。すなわち、図９に示されるように受光部１０Ａにおいて信号読出部２０に最も近い行が第１行となっている場合に、制御部６Ａは、第２撮像モードの際に、受光部１０Ａにおける第１行から第Ｍ１行までの範囲を上記特定範囲として、この特定範囲（第１行〜第Ｍ１行）の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させるとよい。
【００６７】
ここで、図１３は、第２撮像モードにおける撮像領域１０ｂを信号読出部２０寄りに配置する利点を説明するための図である。いま、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎに断線等の故障が生じた場合を考える。例えば、図１３（ａ）に示すように撮像領域１０ｂを受光部１０Ａの中央付近に配置した場合、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎの断線ＤＬが信号読出部２０と撮像領域１０ｂとの間で発生すると、当該列に配置された画素のうち信号読出部２０から見て断線ＤＬより遠い画素からの電荷を信号読出部２０へ送ることができなくなり、画像の欠損（いわゆるディフェクト）が生じてしまう。そして、第２撮像モードにおいては固体撮像装置１Ａの移動方向Ｂと受光部１０Ａの列方向とが互いに平行となっているので、固体撮像装置１Ａを移動させながら連続して撮影することにより得られるパノラマ画像等においても、このような画像の欠損が残存することとなる。
【００６８】
これに対し、図１３（ｂ）に示すように撮像領域１０ｂを信号読出部２０寄りに配置した場合、第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎの断線ＤＬが発生しても、その発生位置が信号読出部２０と撮像領域１０ｂとの間に存在する確率は低くなる。したがって、撮像領域１０ｂの当該列に配置された画素からの電荷が読み出し不能となる確率を低減できるので、ディフェクトの発生を抑えることができる。
【００６９】
また、制御部６Ａは、第２撮像モードの際に、信号読出部２０から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを第１撮像モードと比べて小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、信号読出部２０における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくする。例えば、ＣＴ撮影といった第１撮像モードのとき、画素ピッチは２００μｍであり、フレームレートは３０Ｆ／ｓである。また、パノラマ撮影やセファロ撮影といった第２撮像モードのとき、画素ピッチは１００μｍであり、フレームレートは３００Ｆ／ｓである。
【００７０】
このように、第１撮像モードのときと比べて第２撮像モードのときには、画素ピッチが小さく、フレームレートが速い。したがって、第１撮像モードのときには、第２撮像モードのときより画素ピッチを大きくするために、ビニング読出しをする必要がある。また、第１撮像モードのときと比べて第２撮像モードのときには、フレームレートが速いので各フレームデータの各画素が受ける光の量は少ない。
【００７１】
そこで、制御部６Ａは、信号読出部２０における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを、第１撮像モードと第２撮像モードとで異ならせる。すなわち、図１２に示されるように各積分回路Ｓｎが構成される場合に、制御部６Ａは、ゲイン設定信号Ｇａｉｎによりゲイン設定用スイッチＳＷ２２を開閉制御することにより、各積分回路Ｓｎの帰還容量部の容量値を適宜設定して、第１撮像モードと第２撮像モードとでゲインを異ならせる。
【００７２】
より具体的には、第１撮像モードのときに、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２を閉じることにより、帰還容量部の容量値を積分用容量素子Ｃ２１および積分用容量素子Ｃ２２の各容量値の和に等しくする。その一方で、第２撮像モードのときに、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２を開くことにより、帰還容量部の容量値を積分用容量素子Ｃ２１の容量値に等しくする。このようにすることで、第１撮像モードのときと比べて第２撮像モードのときに、各積分回路Ｓｎの帰還容量部の容量値を小さくして、ゲインを大きくする。これにより、或る光量に対する画素データを第１撮像モードと第２撮像モードとで互いに近い値とすることができ、各撮像モードにおいて好適な動作をすることができる。
【００７３】
次に、第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作について詳細に説明する。本実施形態に係る固体撮像装置１Ａでは、制御部６Ａによる制御の下で、Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ），Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ），リセット制御信号Ｒｅｓｅｔおよび保持制御信号Ｈｏｌｄそれぞれが所定のタイミングでレベル変化することにより、受光部１０Ａ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。
【００７４】
第１撮像モードのときの固体撮像装置１Ａの動作は以下のとおりである。図１４は、第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。ここでは２行２列のビニング読出しをする第１撮像モードのときの動作について説明する。すなわち、フレームデータにおける読出し画素ピッチを画素のピッチの２倍とする。各積分回路Ｓｎにおいて、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２が閉じていて、帰還容量部の容量値が大きい値に設定され、ゲインが小さい値に設定される。
【００７５】
この図には、上から順に、（ａ）Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれの放電用スイッチＳＷ２１の開閉動作を指示するリセット制御信号Ｒｅｓｅｔ、（ｂ）受光部１０Ａにおける第１行および第２行の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎ，Ｐ２，１〜Ｐ２，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示する第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）および第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）、（ｃ）受光部１０Ａにおける第３行および第４行の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎ，Ｐ４，１〜Ｐ４，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１の開閉動作を指示する第３行選択制御信号Ｖｓｅｌ（３）および第４行選択制御信号Ｖｓｅｌ（４）、ならびに、（ｄ）Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの入力用スイッチＳＷ３１の開閉動作を指示する保持制御信号Ｈｏｌｄが示されている。
【００７６】
また、この図には、更に続いて順に、（ｅ）保持回路Ｈ１の出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第１列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）、（ｆ）保持回路Ｈ２の出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第２列選択制御信号Ｈｓｅｌ（２）、（ｇ）保持回路Ｈ３の出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第３列選択制御信号Ｈｓｅｌ（３）、（ｈ）保持回路Ｈｎの出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）、および、（ｉ）保持回路ＨＮの出力用スイッチＳＷ３２の開閉動作を指示する第Ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が示されている。
【００７７】
第１行および第２行の２Ｎ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎ，Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しは、以下のようにして行われる。時刻ｔ１０前には、Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）、Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔおよび保持制御信号Ｈｏｌｄそれぞれは、ローレベルとされている。
【００７８】
時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２が放電される。また、時刻ｔ１１より後の時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの期間、制御部６Ａから第１行選択用配線ＬＶ，１に出力される第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。また、この同じ期間（ｔ１２〜ｔ１５）に、制御部６Ａから第２行選択用配線ＬＶ，２に出力される第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）がハイレベルとなって、これにより、受光部１０Ａにおける第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【００７９】
この期間（ｔ１２〜ｔ１５）内において、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【００８０】
期間（ｔ１２〜ｔ１５）内では、第１行および第２行の各画素Ｐ１，ｎ，Ｐ２，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じており、各積分回路Ｓｎの放電用スイッチＳＷ２１が開いている。したがって、それまでに画素Ｐ１，ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素Ｐ１，ｎの読出用スイッチＳＷ１および第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎを通って、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２に転送されて蓄積される。また、同時に、それまでに画素Ｐ２，ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷も、その画素Ｐ２，ｎの読出用スイッチＳＷ１および第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎを通って、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎの出力端から出力される。
【００８１】
その期間（ｔ１２〜ｔ１５）内の時刻ｔ１４に、保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルからローレベルに転じることにより、Ｎ個の保持回路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、そのときに積分回路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。
【００８２】
そして、期間（ｔ１２〜ｔ１５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じて、各保持回路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へ順次に出力される。この電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値Ｖｏｕｔは、第１行および第２行の２Ｎ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎ，Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を列方向に加算した値を表すものである。
【００８３】
Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれから順次に出力された電圧値はＡ／Ｄ変換部３０に入力されて、その入力電圧値に応じたデジタル値に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部３０から出力されたＮ個のデジタル値のうち、第１列および第２列それぞれに対応するデジタル値が加算され、第３列および第４列それぞれに対応するデジタル値が加算され、その後も２個ずつのデジタル値が加算されていく。
【００８４】
続いて、第３行および第４行の２Ｎ個の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎ，Ｐ４，１〜Ｐ４，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しが以下のようにして行われる。
【００８５】
前述した動作において列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）がハイレベルとなる時刻ｔ２０から、列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が一度ハイレベルとなってからローレベルとなる時刻より後の時刻ｔ２１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１，Ｃ２２が放電される。また、時刻ｔ２１より後の時刻ｔ２２から時刻ｔ２５までの期間、制御部６Ａから第３行選択用配線ＬＶ，３に出力される第３行選択制御信号Ｖｓｅｌ（３）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第３行のＮ個の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。また、この同じ期間（ｔ２２〜ｔ２５）に、制御部６Ａから第４行選択用配線ＬＶ，４に出力される第４行選択制御信号Ｖｓｅｌ（４）がハイレベルとなって、これにより、受光部１０Ａにおける第４行のＮ個の画素Ｐ４，１〜Ｐ４，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【００８６】
この期間（ｔ２２〜ｔ２５）内において、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【００８７】
そして、期間（ｔ２２〜ｔ２５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じる。以上のようにして、第３行および第４行の２Ｎ個の画素Ｐ３，１〜Ｐ３，Ｎ，Ｐ４，１〜Ｐ４，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を列方向に加算した値を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される。
【００８８】
Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれから順次に出力された電圧値はＡ／Ｄ変換部３０に入力されて、その入力電圧値に応じたデジタル値に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部３０から出力されたＮ個のデジタル値のうち、第１列および第２列それぞれに対応するデジタル値が加算され、第３列および第４列それぞれに対応するデジタル値が加算され、その後も２個ずつのデジタル値が加算されていく。
【００８９】
第１撮像モードのときには、以上のような第１行および第２行についての動作、これに続く第３行および第４行についての動作に続いて、以降、第５行から第Ｍ行まで同様の動作が行われて、１回の撮像で得られる画像を表すフレームデータが得られる。また、第Ｍ行について動作が終了すると、再び第１行から第Ｍ行までの範囲で同様の動作が行われて、次の画像を表すフレームデータが得られる。このように、一定周期で同様の動作を繰り返すことで、受光部１０Ａが受光した光像の２次元強度分布を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力されて、繰り返してフレームデータが得られる。また、このとき得られるフレームデータにおける読出し画素ピッチは画素のピッチの２倍となっている。
【００９０】
一方、第２撮像モードのときの固体撮像装置１Ａの動作は以下のとおりである。図１５および図１６は、第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの動作を説明するタイミングチャートである。この第２撮像モードではビニング読出しをしない。すなわち、フレームデータにおける読出し画素ピッチを画素のピッチと等しくする。各積分回路Ｓｎにおいて、ゲイン設定用スイッチＳＷ２２が開いていて、帰還容量部の容量値が小さい値に設定され、ゲインが大きい値に設定される。
【００９１】
図１５は、受光部１０Ａにおける第１行および第２行それぞれについての動作を示す。この図には、上から順に、（ａ）リセット制御信号Ｒｅｓｅｔ、（ｂ）第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）、（ｃ）第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）、（ｄ）保持制御信号Ｈｏｌｄ、（ｅ）第１列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）、（ｆ）第２列選択制御信号Ｈｓｅｌ（２）、（ｇ）第３列選択制御信号Ｈｓｅｌ（３）、（ｈ）第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）、および、（ｉ）第Ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が示されている。
【００９２】
第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しは、以下のようにして行われる。時刻ｔ１０前には、Ｍ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）、Ｎ個の列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔおよび保持制御信号Ｈｏｌｄそれぞれは、ローレベルとされている。
【００９３】
時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１が放電される。また、時刻ｔ１１より後の時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの期間、制御部６Ａから第１行選択用配線ＬＶ，１に出力される第１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【００９４】
この期間（ｔ１２〜ｔ１５）内において、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【００９５】
期間（ｔ１２〜ｔ１５）内では、第１行の各画素Ｐ１，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じており、各積分回路Ｓｎの放電用スイッチＳＷ２１が開いているので、それまでに各画素Ｐ１，ｎのフォトダイオードＰＤで発生して接合容量部に蓄積されていた電荷は、その画素Ｐ１，ｎの読出用スイッチＳＷ１および第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎを通って、積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１に転送されて蓄積される。そして、各積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値が積分回路Ｓｎの出力端から出力される。
【００９６】
その期間（ｔ１２〜ｔ１５）内の時刻ｔ１４に、保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルからローレベルに転じることにより、Ｎ個の保持回路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、そのときに積分回路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。
【００９７】
そして、期間（ｔ１２〜ｔ１５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じて、各保持回路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へ順次に出力される。この電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値Ｖｏｕｔは、第１行のＮ個の画素Ｐ１，１〜Ｐ１，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表すものである。
【００９８】
続いて、第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生し接合容量部に蓄積された電荷の読出しが以下のようにして行われる。
【００９９】
前述した動作において列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）がハイレベルとなる時刻ｔ２０から、列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が一度ハイレベルとなってからローレベルとなる時刻より後の時刻ｔ２１までの期間、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じて、積分用容量素子Ｃ２１が放電される。また、時刻ｔ２１より後の時刻ｔ２２から時刻ｔ２５までの期間、制御部６Ａから第２行選択用配線ＬＶ，２に出力される第２行選択制御信号Ｖｓｅｌ（２）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【０１００】
この期間（ｔ２２〜ｔ２５）内において、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間、制御部６Ａから保持用配線ＬＨへ出力される保持制御信号Ｈｏｌｄがハイレベルとなり、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が閉じる。
【０１０１】
そして、期間（ｔ２２〜ｔ２５）の後に、制御部６Ａから列選択用配線ＬＨ，１〜ＬＨ，Ｎに出力される列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）〜Ｈｓｅｌ（Ｎ）が順次に一定期間だけハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮそれぞれの出力用スイッチＳＷ３２が順次に一定期間だけ閉じる。以上のようにして、第２行のＮ個の画素Ｐ２，１〜Ｐ２，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤにおける受光強度を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される。
【０１０２】
第２撮像モードのときには、以上のような第１行および第２行についての動作に続いて、以降、第３行から第Ｍ１行まで同様の動作が行われて、１回の撮像で得られる画像を表すフレームデータが得られる。また、第Ｍ１行について動作が終了すると、再び第１行から第Ｍ１行までの範囲で同様の動作が行われて、次の画像を表すフレームデータが得られる。このように、一定周期で同様の動作を繰り返すことで、受光部１０Ａが受光した光像の２次元強度分布を表す電圧値Ｖｏｕｔが電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力されて、繰り返してフレームデータが得られる。
【０１０３】
第２撮像モードのときには、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、信号読出部２０から電圧出力用配線Ｌｏｕｔへの電圧値の出力は行われない。しかし、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎにおいても、フォトダイオードＰＤへの光入射によって発生した電荷は、該フォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていき、やがて、接合容量部の飽和レベルを越える。フォトダイオードＰＤ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へ溢れ出す。隣の画素が第Ｍ１行に属するとすると、隣の画素について信号読出部２０から電圧出力用配線Ｌｏｕｔへ出力される電圧値は不正確なものとなってしまう。
【０１０４】
そこで、第２撮像モードのときに第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部を放電する放電手段が設けられるのが好適である。本実施形態に係る固体撮像装置１Ａは、このような放電手段として、第２撮像モードのときに図１６に示されるような動作を行って、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積された電荷を積分回路Ｓｎへ転送することで、該フォトダイオードＰＤの接合容量部を放電する。
【０１０５】
図１６は、受光部１０Ａにおける第Ｍ１行および第（Ｍ１＋１）行それぞれについての動作を示す。この図には、上から順に、（ａ）リセット制御信号Ｒｅｓｅｔ、（ｂ）第Ｍ１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１）、（ｃ）第（Ｍ１＋１）行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）、（ｄ）保持制御信号Ｈｏｌｄ、（ｅ）第１列選択制御信号Ｈｓｅｌ（１）、（ｆ）第２列選択制御信号Ｈｓｅｌ（２）、（ｇ）第３列選択制御信号Ｈｓｅｌ（３）、（ｈ）第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）、および、（ｉ）第Ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（Ｎ）が示されている。
【０１０６】
この図１６に示される時刻ｔ４０から時刻ｔ５０までの期間における第Ｍ１行についての動作は、図１５に示された時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間における第１行についての動作と同様である。ただし、時刻ｔ４２から時刻ｔ４５までの期間、制御部６Ａから第Ｍ１行選択用配線ＬＶ，Ｍ１に出力される第Ｍ１行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第Ｍ１行のＮ個の画素ＰＭ１，１〜ＰＭ１，Ｎそれぞれの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【０１０７】
第２撮像モードのとき、第Ｍ１行についての動作が終了すると、時刻ｔ５０以降、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲についての動作が行われる。すなわち、時刻ｔ５０以降、制御部６Ａからリセット用配線ＬＲに出力されるリセット制御信号Ｒｅｓｅｔがハイレベルとなり、これにより、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮそれぞれにおいて、放電用スイッチＳＷ２１が閉じる。また、時刻ｔ５０以降の放電用スイッチＳＷ２１が閉じている期間に、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）がハイレベルとなり、これにより、受光部１０Ａにおける第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じる。
【０１０８】
このように、第２撮像モードのときに、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎの読出用スイッチＳＷ１が閉じることにより、当該画素のフォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていた電荷が積分回路Ｓｎへ転送され、また、各積分回路Ｓｎにおいて放電用スイッチＳＷ２１が閉じることにより、各積分回路Ｓｎの積分用容量素子Ｃ２１は常に放電された状態となる。このようにして、第２撮像モードのときに、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が放電され得る。
【０１０９】
このとき、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）が順次にハイレベルとなってもよいが、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）のうちの複数の行選択制御信号が同時にハイレベルとなってもよく、また、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）の全てが同時にハイレベルとなってもよい。このように、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、複数または全ての行選択制御信号が同時にハイレベルとなることにより、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が更に短時間に放電され得る。
【０１１０】
ところで、第１撮像モードと比べて少ない個数の画素のデータを信号読出部２０から出力させる他の撮像モードとして、受光部１０Ａにおける連続するＮ１列に含まれる各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させてもよい。ここで、Ｎ１はＮ未満の整数である。しかし、このようにＮ１列の各画素Ｐｍ，ｎのデータを信号読出部２０から出力させる撮像モードでは、１フレームデータを得るために、制御部６ＡからＭ個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）を出力させる必要がある。これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａでは、Ｍ１行の各画素Ｐｍ，ｎのデータを信号読出部２０から出力させる第２撮像モードのときに、１フレームデータを得るために、制御部６ＡからＭ１個の行選択制御信号Ｖｓｅｌ（１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ１）を出力させればよいので、高速動作をすることができる。
【０１１１】
また、画素データを更に高速に読み出す為に、上記実施形態における信号読出部２０およびＡ／Ｄ変換部３０を複数の組に分割し、それぞれの組から画素データを並行して出力させる構成としてもよい。
【０１１２】
例えば、図１７に示されるように、Ｎ個の積分回路Ｓ１〜ＳＮおよびＮ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮを４組に分けて、積分回路Ｓ１〜Ｓｉおよび保持回路Ｈ１〜Ｈｉからなる信号読出部２１を第１組とし、積分回路Ｓｉ＋１〜Ｓｊおよび保持回路Ｈｉ＋１〜Ｈｊからなる信号読出部２２を第２組とし、積分回路Ｓｊ＋１〜Ｓｋおよび保持回路Ｈｊ＋１〜Ｈｋからなる信号読出部２３を第３組とし、また、積分回路Ｓｋ＋１〜ＳＮおよび保持回路Ｈｋ＋１〜ＨＮからなる信号読出部２４を第４組とする。ここで、「１＜ｉ＜ｊ＜ｋ＜Ｎ」である。そして、信号読出部２１の保持回路Ｈ１〜Ｈｉそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３１によりデジタル値に変換し、信号読出部２２の保持回路Ｈｉ＋１〜Ｈｊそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３２によりデジタル値に変換し、信号読出部２３の保持回路Ｈｊ＋１〜Ｈｋそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３３によりデジタル値に変換し、また、信号読出部２４の保持回路Ｈｋ＋１〜ＨＮそれぞれから順次に出力される電圧値をＡ／Ｄ変換部３４によりデジタル値に変換する。また、４つのＡ／Ｄ変換部３１〜３４それぞれにおけるＡ／Ｄ変換処理を並列的に行う。このようにすることで、画素データを更に高速に読み出すことができる。
【０１１３】
また、例えば、２行２列のビニング読出しをすることを考慮すると、Ｎ個の保持回路Ｈ１〜ＨＮのうち奇数列に対応する保持回路を第１組とし、偶数列に対応する保持回路を第２組として、これら第１組および第２組それぞれに対して個別にＡ／Ｄ変換部を設けて、これら２つのＡ／Ｄ変換部を並列動作させるのも好ましい。この場合、奇数列に対応する保持回路と、これの隣の偶数列に対応する保持回路とから、同時に電圧値が出力され、これら２つの電圧値が同時にＡ／Ｄ変換処理されてデジタル値とされる。そして、ビニング処理される際には、これら２つのデジタル値が加算される。このようにすることでも、画素データを高速に読み出すことができる。
【０１１４】
なお、走査シフトレジスタ４０による列方向の走査処理に関しては、上記のような分割はできない。列方向の走査処理では、最初の画素から最終の画素まで順次に走査する必要があるからである。本実施形態に係る固体撮像装置１Ａでは列数Ｎが行数Ｍより多いので、信号読出部を上述のように分割することによる読み出しの高速化といった効果をより顕著に得ることができる。
【０１１５】
次に、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂについて説明する。図１８は、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂの構成を示す図である。この図に示される固体撮像装置１Ｂは、受光部１０Ｂ、信号読出部２０、Ａ／Ｄ変換部３０および制御部６Ｂを備えている。また、固体撮像装置１Ｂの受光部１０Ｂを覆うように図示しないシンチレータが設けられている。
【０１１６】
図１１に示された第１実施形態に係る固体撮像装置１Ａの構成と比較すると、この図１８に示される第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂは、各第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎ上に切離用スイッチＳＷ１ｎおよび放電用スイッチＳＷ２ｎが設けられている点で相違し、また、制御部６Ａに替えて制御部６Ｂを備える点で相違する。
【０１１７】
各切離用スイッチＳＷ１ｎは、読出用配線ＬＯ，ｎ上であって、受光部１０Ｂにおける第Ｍ１行と第（Ｍ１＋１）行との間に設けられている。すなわち、切離用スイッチＳＷ１ｎが閉じているときには、第１行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されている。一方、切離用スイッチＳＷ１ｎが開いているときには、第１行から第Ｍ１行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されているが、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは信号読出部２０と切り離される。各切離用スイッチＳＷ１ｎは、切離用配線ＬＤ１を介して制御部６Ｂと接続されていて、制御部６Ｂから切離用配線ＬＤ１を通った切離制御信号Disconnectが与えられる。切離制御信号Disconnectは、各切離用スイッチＳＷ１ｎの開閉動作を指示するものである。
【０１１８】
各放電用スイッチＳＷ２ｎは、読出用配線ＬＯ，ｎ上であって、切離用スイッチＳＷ１ｎが設けられている位置に対して信号読出部２０より遠い側に設けられている。放電用スイッチＳＷ２ｎの一端は、読出用配線ＬＯ，ｎを介して、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎに接続されている。放電用スイッチＳＷ２ｎの他端は接地される。各放電用スイッチＳＷ２ｎは、放電用配線ＬＤ２を介して制御部６Ｂと接続されていて、制御部６Ｂから放電用配線ＬＤ２を通った放電制御信号Dischargeが与えられる。放電制御信号Dischargeは、各放電用スイッチＳＷ２ｎの開閉動作を指示するものである。
【０１１９】
制御部６Ｂは、第１実施形態における制御部６Ａと同様に、リセット制御信号Ｒｅｓｅｔをリセット用配線ＬＲへ出力し、ゲイン設定信号Ｇａｉｎをゲイン設定用配線ＬＧへ出力し、また、保持制御信号Ｈｏｌｄを保持用配線ＬＨへ出力する。制御部６Ｂの走査シフトレジスタ４０は、第ｍ行選択制御信号Ｖｓｅｌ（ｍ）を第ｍ行選択用配線ＬＶ，ｍへ出力する。制御部６Ｂの読出シフトレジスタ４１は、第ｎ列選択制御信号Ｈｓｅｌ（ｎ）を第ｎ列選択用配線ＬＨ，ｎへ出力する。
【０１２０】
加えて、制御部６Ｂは、切離制御信号Disconnectを切離用配線ＬＤ１へ出力して、この切離制御信号DisconnectをＮ個の切離用スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎそれぞれに与える。また、制御部６Ｂは、放電制御信号Dischargeを放電用配線ＬＤ２へ出力して、この放電制御信号DischargeをＮ個の放電用スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２Ｎそれぞれに与える。
【０１２１】
第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂも、第１撮像モードおよび第２撮像モードを有する。第１撮像モードと第２撮像モードとでは、受光部１０Ｂにおける撮像領域が互いに異なる。制御部６Ｂは、第１撮像モードのときに、受光部１０ＢにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。また、制御部６Ｂは、第２撮像モードのときに、受光部１０Ｂにおける第１行から第Ｍ１行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を信号読出部２０から出力させる。
【０１２２】
また、第２撮像モードの際、制御部６Ｂは、第１撮像モードのときと比べて、信号読出部２０から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、信号読出部２０における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくする。
【０１２３】
第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂでは、第１撮像モードのときに、制御部６Ｂから切離用配線ＬＤ１を経て各切離用スイッチＳＷ１ｎに与えられる切離制御信号Disconnectはハイレベルとなって、各切離用スイッチＳＷ１ｎは閉じる。また、制御部６Ｂから放電用配線ＬＤ２を経て各放電用スイッチＳＷ２ｎに与えられる放電制御信号Dischargeはローレベルとなって、各放電用スイッチＳＷ２ｎは開く。この状態では、第１行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されている。そして、第１実施形態の場合と同様の動作が行われて、受光部１０ＢにおけるＭ×Ｎ個の画素Ｐ１，１〜ＰＭ，ＮそれぞれのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値が信号読出部２０から出力される。
【０１２４】
一方、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ｂでは、第２撮像モードのときに、制御部６Ｂから切離用配線ＬＤ１を経て各切離用スイッチＳＷ１ｎに与えられる切離制御信号Disconnectはローレベルとなって、各切離用スイッチＳＷ１ｎは開く。また、制御部６Ｂから放電用配線ＬＤ２を経て各放電用スイッチＳＷ２ｎに与えられる放電制御信号Dischargeはハイレベルとなって、各放電用スイッチＳＷ２ｎは閉じる。この状態では、第１行から第Ｍ１行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは読出用配線ＬＯ，ｎを介して信号読出部２０と接続されているが、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎは信号読出部２０と切り離されて接地されている。
【０１２５】
そして、第２撮像モードのときに、第１行から第Ｍ１行までの範囲については、第１実施形態の場合と同様の動作が行われて、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値が信号読出部２０から出力される。一方、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）がハイレベルとなり、これにより、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤのカソード端子は、読出用スイッチＳＷ１および放電用スイッチＳＷ２ｎを介して接地されるので、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部は放電される。すなわち、この場合、各放電用スイッチＳＷ２ｎは、第２撮像モードのときに第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲の各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部を放電する放電手段として作用する。
【０１２６】
第２撮像モードのときに、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）が順次にハイレベルとなってもよいが、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）のうちの複数の行選択制御信号が同時にハイレベルとなってもよく、また、行選択制御信号Ｖｓｅｌ（Ｍ１＋１）〜Ｖｓｅｌ（Ｍ）の全てが同時にハイレベルとなってもよい。このように、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲については、複数または全ての行選択制御信号が同時にハイレベルとなることにより、各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が更に短時間に放電され得る。
【０１２７】
また、第２撮像モードのときに、第１行から第Ｍ１行までの範囲について各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値が信号読出部２０から出力される期間と、第（Ｍ１＋１）行から第Ｍ行までの範囲について各画素Ｐｍ，ｎのフォトダイオードＰＤの接合容量部が放電される期間とは、互いに一部が重なっていてもよい。このような場合には、更に高速な動作が可能となる。
【０１２８】
また、第２撮像モードのときに、切離用配線ＬＤ１が開くことにより、信号読出部２０に接続される第ｎ列読出用配線ＬＯ，ｎが短くなるので、ノイズが低減され得る。
【０１２９】
本発明による医療用Ｘ線撮像システムは、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記第１実施形態では第２撮像モードにおける撮像領域として、Ｍ行に配列された画素のうち連続するＭ１行（Ｍ１＜Ｍ）の画素によって構成される撮像領域を例示したが、第２撮像モードにおける撮像領域はこれ以外の領域であってもよく、或いは受光部の全面を撮像領域として使用してもよい。また、第１撮像モードに関しても、上記実施形態のように受光部の全面を撮像領域とする形態に限られるものではなく、必要に応じて受光部における任意の領域を撮像領域としてもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１Ａ，１Ｂ…固体撮像装置、３…半導体基板、４…シンチレータ、５…Ｘ線遮蔽部、６Ａ，６Ｂ…制御部、１０Ａ，１０Ｂ，１１０，１３０…受光部、１０ａ，１０ｂ…撮像領域、１１…受光面、２０，１２０，１４０…信号読出部、３０，３１〜３４…Ａ／Ｄ変換部、４０…走査シフトレジスタ、４１…読出シフトレジスタ、１００…Ｘ線撮像システム、１０４…旋回アーム、１０６…Ｘ線発生装置、１０８…回転制御部、Ａ…被写体、Ａ２…アンプ、Ｃ２１，Ｃ２２…積分用容量素子、Ｃ３…保持用容量素子、Ｈ１〜ＨＮ…保持回路、ＬＧ…ゲイン設定用配線、ＬＨ…保持用配線、ＬＨ，ｎ…第ｎ列選択用配線、ＬＯ，ｎ…第ｎ列読出用配線、Ｌｏｕｔ…電圧出力用配線、ＬＲ…リセット用配線、ＬＶ，ｍ〜第ｍ行選択用配線、Ｐ，Ｐｍ，ｎ…画素、Ｒｅｓｅｔ…リセット制御信号、Ｓ１〜ＳＮ…積分回路、ＳＷ１…読出用スイッチ、ＳＷ２１…放電用スイッチ、ＳＷ２２…ゲイン設定用スイッチ、ＳＷ３１…入力用スイッチ、ＳＷ３２…出力用スイッチ、ＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎ…切離用スイッチ、ＳＷ２１〜ＳＷ２Ｎ…放電用スイッチ、Ｗ…シリコンウェハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置とＸ線発生装置とを備え、前記Ｘ線発生装置から出力されて被検者の顎部を透過したＸ線を前記固体撮像装置により撮像するための少なくとも二つの撮像モードを有する医療用Ｘ線撮像システムであって、
前記固体撮像装置が、
フォトダイオードを各々含むＭ×Ｎ個（Ｍ＜Ｎ、Ｍ及びＮは２以上の整数）の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列されて成り、行方向を長手方向とする長方形状の受光面を有する受光部と、
各列毎に配設され、対応する列の前記画素に含まれる前記フォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたＮ本の読出用配線と、
前記読出用配線を経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、
各画素の前記読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、前記信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、各画素の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させる制御部と、
入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生して前記Ｘ線像を光像へと変換し、該光像を前記受光部へ出力するシンチレータと
を有し、
前記固体撮像装置および前記Ｘ線発生装置が対向した状態で前記被検者の顎部の周りに旋回が可能であり、または、前記固体撮像装置が前記被検者の顎部に対して直線変位が可能であり、
前記固体撮像装置を前記受光面に垂直な軸線周りに回転可能に支持するとともに、前記二つの撮像モードのうち一方の撮像モードの際には前記受光部の長手方向が前記旋回または前記直線変位の際の前記固体撮像装置の移動方向と平行になるように、また、前記二つの撮像モードのうち他方の撮像モードの際には前記受光部の長手方向が前記旋回または前記直線変位の際の前記固体撮像装置の移動方向と直交するように、前記固体撮像装置の回転角を制御する回転制御部を更に備え、
前記制御部が、前記他方の撮像モードの際に、前記受光部において連続するＭ１行（Ｍ１＜Ｍ）の特定範囲に含まれる各画素の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させ、
前記特定範囲の長手方向が前記旋回または前記直線変位の際の前記固体撮像装置の移動方向と直交することを特徴とする、医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項２】
前記固体撮像装置の回転中心が、長方形状の前記受光部における四つの角部のうち一つの角部に位置しており、
前記一つの角部が前記二つの撮像モードの双方において前記被検者に対し下顎側に位置するように前記固体撮像装置が回転することを特徴とする、請求項１に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項３】
前記制御部が、前記一方の撮像モードの際に、前記受光部における前記Ｍ×Ｎ個の画素それぞれの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させることを特徴とする、請求項１または２に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項４】
前記固体撮像装置が、前記受光部における前記特定範囲と、この特定範囲を除く他の範囲との間に、各読出用配線上に設けられた切離用スイッチを更に有し、
前記制御部が、前記一方の撮像モードの際に前記切離用スイッチを閉じ、前記他方の撮像モードの際に前記切離用スイッチを開くことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項５】
前記固体撮像装置が、前記他方の撮像モードの際に前記受光部における前記特定範囲を除く他の範囲の各画素の前記フォトダイオードの接合容量部を放電する放電手段を更に有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項６】
前記制御部が、前記他方の撮像モードの際に、前記一方の撮像モードと比べて、前記信号読出部から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、前記信号読出部における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項７】
前記一方の撮像モードは歯科用Ｘ線撮影におけるＣＴ撮影を行う撮像モードであり、前記他方の撮像モードは歯科用Ｘ線撮影におけるパノラマ撮影を行う撮像モードである、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項１】
固体撮像装置とＸ線発生装置とを備え、前記Ｘ線発生装置から出力されて被検者の顎部を透過したＸ線を前記固体撮像装置により撮像するための少なくとも二つの撮像モードを有する医療用Ｘ線撮像システムであって、
前記固体撮像装置が、
フォトダイオードを各々含むＭ×Ｎ個（Ｍ＜Ｎ、Ｍ及びＮは２以上の整数）の画素がＭ行Ｎ列に２次元配列されて成り、行方向を長手方向とする長方形状の受光面を有する受光部と、
各列毎に配設され、対応する列の前記画素に含まれる前記フォトダイオードと読出用スイッチを介して接続されたＮ本の読出用配線と、
前記読出用配線を経て入力された電荷の量に応じた電圧値を保持し、その保持した電圧値を順次に出力する信号読出部と、
各画素の前記読出用スイッチの開閉動作を制御するとともに、前記信号読出部における電圧値の出力動作を制御して、各画素の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させる制御部と、
入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生して前記Ｘ線像を光像へと変換し、該光像を前記受光部へ出力するシンチレータと
を有し、
前記固体撮像装置および前記Ｘ線発生装置が対向した状態で前記被検者の顎部の周りに旋回が可能であり、または、前記固体撮像装置が前記被検者の顎部に対して直線変位が可能であり、
前記固体撮像装置を前記受光面に垂直な軸線周りに回転可能に支持するとともに、前記二つの撮像モードのうち一方の撮像モードの際には前記受光部の長手方向が前記旋回または前記直線変位の際の前記固体撮像装置の移動方向と平行になるように、また、前記二つの撮像モードのうち他方の撮像モードの際には前記受光部の長手方向が前記旋回または前記直線変位の際の前記固体撮像装置の移動方向と直交するように、前記固体撮像装置の回転角を制御する回転制御部を更に備え、
前記制御部が、前記他方の撮像モードの際に、前記受光部において連続するＭ１行（Ｍ１＜Ｍ）の特定範囲に含まれる各画素の前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させ、
前記特定範囲の長手方向が前記旋回または前記直線変位の際の前記固体撮像装置の移動方向と直交することを特徴とする、医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項２】
前記固体撮像装置の回転中心が、長方形状の前記受光部における四つの角部のうち一つの角部に位置しており、
前記一つの角部が前記二つの撮像モードの双方において前記被検者に対し下顎側に位置するように前記固体撮像装置が回転することを特徴とする、請求項１に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項３】
前記制御部が、前記一方の撮像モードの際に、前記受光部における前記Ｍ×Ｎ個の画素それぞれの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じた電圧値を前記信号読出部から出力させることを特徴とする、請求項１または２に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項４】
前記固体撮像装置が、前記受光部における前記特定範囲と、この特定範囲を除く他の範囲との間に、各読出用配線上に設けられた切離用スイッチを更に有し、
前記制御部が、前記一方の撮像モードの際に前記切離用スイッチを閉じ、前記他方の撮像モードの際に前記切離用スイッチを開くことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項５】
前記固体撮像装置が、前記他方の撮像モードの際に前記受光部における前記特定範囲を除く他の範囲の各画素の前記フォトダイオードの接合容量部を放電する放電手段を更に有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項６】
前記制御部が、前記他方の撮像モードの際に、前記一方の撮像モードと比べて、前記信号読出部から出力される電圧値に基づくフレームデータにおける読出し画素ピッチを小さくし、単位時間当たりに出力されるフレームデータの個数であるフレームレートを速くし、前記信号読出部における入力電荷量に対する出力電圧値の比であるゲインを大きくすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【請求項７】
前記一方の撮像モードは歯科用Ｘ線撮影におけるＣＴ撮影を行う撮像モードであり、前記他方の撮像モードは歯科用Ｘ線撮影におけるパノラマ撮影を行う撮像モードである、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の医療用Ｘ線撮像システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−６０３３（Ｐ２０１３−６０３３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６９８２８（Ｐ２０１２−１６９８２８）
【出願日】平成２４年７月３１日（２０１２．７．３１）
【分割の表示】特願２００８−１１４１４２（Ｐ２００８−１１４１４２）の分割
【原出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月３１日（２０１２．７．３１）
【分割の表示】特願２００８−１１４１４２（Ｐ２００８−１１４１４２）の分割
【原出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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