【手続補正書】
【提出日】平成26年9月16日(2014.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る撮像装置の全体構成例を表すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像部の概略構成例を表す模式図である。
【図３】図１に示した画素回路およびチャージアンプ回路の詳細構成例を表す回路図である。
【図４】図１に示した行走査部の詳細構成例を表すブロック図である。
【図５】図４に示したバッファ回路の構成例を表す回路図である。
【図６】図１に示した列選択部の詳細構成例を表すブロック図である。
【図７】（Ａ）は露光期間の動作状態の一例を表す回路図、（Ｂ）は読み出し／第１リセット期間における動作状態の一例を表す回路図である。
【図８】ラテラル型構造のＰＩＮ型のフォトダイオードにおいて、（Ａ）は蓄積状態を、（Ｂ）は空乏状態をそれぞれ説明するための模式図である。
【図９】バーティカル型構造のＰＩＮ型のフォトダイオードの一例を表す断面模式図である。
【図１０】信号電荷残留のメカニズムを説明するための特性図である。
【図１１】読み出し／第１リセット期間後の経過時間とDecay電流との関係の一例を表す特性図である。
【図１２】残留電荷量とDecay電流との関係について説明するための特性図である。
【図１３】電荷分配現象（チャージインジェクション）について説明するための回路図である。
【図１４】実施の形態に係る線順次撮像動作の概要を説明するためのタイミング図である。
【図１５】線順次撮像動作の詳細を説明するためのタイミング波形図である。
【図１６】図１５に示したタイミング波形の一部を拡大した図である。
【図１７】実施の形態に係る他の線順次撮像動作例を表すタイミング波形図である。
【図１８】実施の形態に係る他の線順次撮像動作例を表すタイミング波形図である。
【図１９】１ライン分の撮像動作を説明するためのタイミング波形図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）は、第２リセット期間における動作状態の一例を表す回路図である。
【図２１】２回目のリセット動作により低減される残留電荷量について説明するための特性図である。
【図２２】本開示の第２の実施の形態に係る画素回路およびチャージアンプ回路の構成を表す回路図である。
【図２３】第２の実施の形態の露光期間における動作状態の一例を表す回路図である。
【図２４】第２の実施の形態の読み出し／第１リセット期間における動作状態の一例を表す回路図である。
【図２５】第２の実施の形態の第２リセット期間における動作状態の一例（帰還）を表す回路図である。
【図２６】第２の実施の形態の第２リセット期間における動作状態の一例（仮想短絡現象）を表す回路図である。
【図２７】変形例１に係る画素回路およびチャージアンプ回路の構成を表す回路図である。
【図２８】変形例１の露光期間における動作状態の一例を表す回路図である。
【図２９】変形例１の読み出し／第１リセット期間における動作状態の一例を表す回路図である。
【図３０】変形例１の第２リセット期間における動作状態の一例を表す回路図である。
【図３１】変形例２に係る画素回路およびチャージアンプ回路の構成を表す回路図である。
【図３２】変形例３に係る画素回路およびチャージアンプ回路の構成を表す回路図である。
【図３３】（Ａ）は変形例４に係る撮像部の概略構成、（Ｂ）は変形例５に係る撮像部の概略構成をそれぞれ表す模式図である。
【図３４】適用例に係る撮像表示システムの概略構成を表す模式図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
＜実施の形態＞
［撮像装置１の全体構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の全体のブロック構成を表すものである。撮像装置１は、入射光（撮像光）に基づいて被写体の情報を読み取る（被写体を撮像する）ものである。この撮像装置１は、撮像部１１、行走査部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、列走査部１５およびシステム制御部１６を備えている。これらのうち、行走査部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、列走査部１５およびシステム制御部１６が、本開示における「駆動部」の一具体例に対応する。また、本実施の形態では、これらの「駆動部」のうち、Ａ／Ｄ変換部１４（詳細には、後述する列選択部１７）が本開示の「チャージアンプ回路」（後述のチャージアンプ回路１７Ａ）を有している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
シフトレジスタ回路１３１は、システム制御部１６から供給されるスタートパルスＶＳＴ１およびクロック信号ＣＬＫ１に基づいて、複数の単位回路１３０全体として、Ｖ方向に順次シフトするパルス信号を生成する回路である。同様に、シフトレジスタ回路１３２は、システム制御部１６から供給されるスタートパルスＶＳＴ２およびクロック信号ＣＬＫ２に基づいて、複数の単位回路１３０全体として、Ｖ方向に順次シフトするパルス信号を生成する回路である。これらのシフトレジスタ回路１３１，１３２は、後述するリセット駆動の実行回数（例えば２回）に対応して設けられたものである（実行回数に対応して２列設けられている）。即ち、例えば、シフトレジスタ回路１３１は、１回目のリセット駆動用のパルス信号を生成する役割を担う一方、シフトレジスタ回路１３２は、２回目のリセット駆動用のパルス信号を生成する役割を担っている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
［撮像装置１の作用・効果］
本実施の形態の撮像装置１では、撮像光Ｌinが撮像部１１へ入射すると、各画素２０内の光電変換素子２１では、この撮像光Ｌinが信号電荷に変換（光電変換）される。このとき、蓄積ノードＮでは、光電変換により発生した信号電荷の蓄積によって、ノード容量に応じた電圧変化が生じる。具体的には、蓄積ノード容量をＣｓ、発生した信号電荷をｑとすると、蓄積ノードＮでは（ｑ／Ｃｓ）の分だけ電圧が変化（ここでは低下）する。このような電圧変化に応じて、トランジスタ２２のドレインには入力電圧Ｖin（信号電荷に対応した電圧）が印加される。このトランジスタ２２へ供給される入力電圧Ｖin（蓄積ノードＮに蓄積された信号電荷）は、読み出し制御線Ｌreadから供給される行走査信号に応じてトランジスタ２２がオン状態になると、画素２０から信号線Ｌsigへ読み出される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
以上のような理由（強外光照射による画素飽和，Decay電流の発生）により、リセット動作を伴う読み出し／第１リセット期間Ｔｒ１後においても、画素２０内に残留電荷ｑ１が発生してしまうのである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
尚、いわゆるチャージインジェクションの発生に起因して残像が生じることもある。即ち、画素２０内の蓄積ノードＮでは、上述のように読み出し／第１リセット期間Ｔｒ１後に所定のリセット電圧Ｖrstとなるが、この後、トランジスタ２２がオン状態からオフ状態に遷移する。この際、例えば図１３に示したように、画素２０内の寄生容量（トランジスタ２２のゲート・ドレイン間に形成された寄生容量Ｃｇｄ等）に蓄積された電荷に起因して、蓄積ノードＮの電位がリセット電圧Ｖrstから微小に変動する（図中のＰ２参照）。ここでは、蓄積ノードＮが光電変換素子２１のカソード側に接続されていることから、電位Ｖｎがリセット電圧Ｖrstから所定の電位分、降下してしまう（後述の図１９（Ｄ）中の矢印Ｐ３３）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
このような線順次撮像駆動の際の各動作のタイミング等は、例えば図４に示した単位回路１３０を有する行走査部１３によって実現される。具体的には、線順次リセット駆動の実行回数に対応して設けられた複数列のシフトレジスタ回路１３１，１３２と、各列のシフトレジスタ回路１３１，１３２からの出力信号同士の論理和信号を、各出力信号の有効期間を制御しつつ生成する論理回路（ＡＮＤ回路１３３Ａ〜１３３ＤおよびＯＲ回路１３４Ａ，１３４Ｂ）と、によって実現される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
尚、このような動作タイミング等を実現している本実施の形態の行走査部１３に対して、従来の標準的な行走査回路（ゲートドライバ回路）では、異なる走査線に接続される画素における動作同士を、少なくとも一部がオーバーラップしないタイミング等で行うことはできない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
［構成］
本実施の形態のチャージアンプ回路１７Ｂは、例えば上記第１の実施の形態のチャージアンプ回路１７Ａと同様、Ａ／Ｄ変換部１４（列選択部１７）内に、Ｓ／Ｈ回路１７３およびマルチプレクサ回路１７４等と共に設けられるものである。また、撮像部１１の各画素２０の読み出し動作時には上述のようなＱ−Ｖ変換を行うと共に、リセット動作において蓄積ノードＮにリセット電圧Ｖrstを与えるものである。詳細は後述するが、本実施の形態においても、このようなチャージアンプ回路１７Ｂを用いて、パッシブ型の画素２０に対して、読み出し動作と共にリセット動作（１回目のリセット動作）がなされると共に、１フレーム期間内において複数回のリセット動作が行われる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
但し、本実施の形態では、更に別の容量素子Ｃ２（コンデンサ，フィードバック容量素子）が、チャージアンプ１７２の出力端子と負側の入力端子との間に並列接続されている。また、この容量素子Ｃ２には、スイッチＳＷ４が直列接続されている。即ち、例えば、容量素子Ｃ２の一方の端子が、チャージアンプ１７２の出力端子に接続され、他方の端子がスイッチＳＷ４に接続されている。スイッチＳＷ４の一方の端子は、容量素子Ｃ２に接続され、他方の端子はチャージアンプ１７２の負側の入力端子に接続されている。尚、スイッチＳＷ１のオン・オフ状態は、システム制御部１６からアンプリセット制御線Ｌcarstを介して供給される制御信号によって制御される。また、スイッチＳＷ４のオン・オフ状態についても同様で、システム制御部１６から、アンプリセット制御線Ｌcarst２を介して供給される制御信号によって制御されるようになっている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
但し、本実施の形態においても、１回目のリセット動作がなされた後の残留電荷を排出するため、複数回（ここでは、読み出し／第１リセット期間Ｔｒ１におけるリセット動作を含む計２回）のリセット動作が行われる。また、これらの読み出し駆動およびリセット駆動は線順次でなされる。以下、本実施の形態における２回目のリセット動作について説明する。図２５および図２６に、第２リセット期間Ｔｒ２における画素２０およびチャージアンプ回路１７Ｂの動作例を示す。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
即ち、本実施の形態のチャージアンプ回路１７Ｂでは、上記のような回路構成により、容量を切り替えることができる。ここでは、容量素子Ｃ１のもつ容量ｃｆ１と、容量ｃｆ１および容量素子Ｃ２の容量ｃｆ２の合成容量との２値を切り替えることができる。これにより、読み出し／第１リセット期間Ｔｒ１で使用する容量と、第２リセット期間Ｔｒ２で使用する容量とを使い分けることができる。上述のように、１回目のリセット動作時（読み出し動作時）においては、撮像光Ｌinに基づく信号電荷を容量素子Ｃ１（容量ｃｆ１）のみを使用して読み出す一方で、２回目のリセット動作時には、より大きな容量（容量ｃｆ２）を使用することができる。これにより、２回目のリセット時におけるチャージアンプ１７２のゲインを下げることができ、この結果、出力信号におけるノイズを低減することが可能となる。また、本実施の形態においても、仮想短絡現象を利用した場合には、チャージアンプ回路１７Ｂが読み出し動作状態にあるため、２回目のリセット動作時に蓄積ノードＮに溜まっている電荷を読み出すことが可能である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
但し、本変形例のチャージアンプ回路１７Ｃでは、チャージアンプ１７２の正側の入力端子と信号線Ｌsigの一端との間にスイッチＳＷ５が設けられており、信号線Ｌsigの一端に、スイッチＳＷ５を介してリセット電圧Ｖrstを入力可能となっている。尚、スイッチＳＷ１のオン・オフ状態は、システム制御部１６からアンプリセット制御線Ｌcarstを介して供給される制御信号によって制御される。また、スイッチＳＷ５のオン・オフ状態についても同様で、システム制御部１６から、アンプリセット制御線Ｌcarst３を介して供給される制御信号によって制御されるようになっている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
また、図３０に示したように、第２リセット期間Ｔｒ２では、画素２０内のトランジスタ２２がオン状態になる一方、チャージアンプ回路１７Ｃ内のスイッチＳＷ１がオフ状態とされ、かつスイッチＳＷ５がオン状態とされることにより、蓄積ノードＮの電位Ｖｎがリセット電圧Ｖrstに変位する（２回目のリセット動作がなされる）。このように、複数回のリセット駆動が、スイッチＳＷ５を有するチャージアンプ回路１７Ｃを用いて行われるようにしてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
図３３（Ａ）に示した変形例４に係る撮像部１１Ａは、上記実施の形態で説明した光電変換層１１１上（受光面側）に、更に波長変換層１１２を有している。波長変換層１１２は、放射線Ｒrad（α線，β線，γ線，Ｘ線等）を、光電変換層１１１の感度域に波長変換するものであり、これにより光電変換層１１１では、この放射線Ｒradに基づく情報を読み取ることが可能となっている。この波長変換層１１２は、例えばＸ線などの放射線を可視光に変換する蛍光体（例えば、シンチレータ）からなる。このような波長変換層１１２は、例えば光電変換層１１１３の上部に、有機材料、スピンオングラス材料等からなる平坦化膜を形成し、その上部に蛍光体膜をＣｓＩ、ＮａＩ、ＣａＦ2等によって形成することにより得られる。この撮像部１１Ａは、例えばいわゆる間接型の放射線撮像装置に適用されるものである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げたが、本開示内容はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、撮像部における画素の回路構成は、上記実施の形態等で説明したもの（画素２０，２０Ａ，２０Ｄの回路構成）には限られず、他の回路構成であってもよい。同様に、行走査部や列選択部等の回路構成についても、上記実施の形態等で説明したものには限られず、他の回路構成であってもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が光電変換素子を含む複数の画素を有する撮像部と、
前記画素内に蓄積された信号電荷の読み出し駆動およびリセット駆動を行う駆動部とを備え、
前記駆動部は、
読み出された信号電荷を電圧に変換するチャージアンプ回路を有し、
前記リセット駆動を１フレーム期間内で間欠的に複数回行い、かつ
前記１フレーム期間内の各リセット駆動を、前記チャージアンプ回路におけるチャージアンプの帰還または仮想短絡現象を利用して行う
撮像装置。
【請求項２】
前記チャージアンプ回路は、
入力側の一方の端子が画素の信号線に接続され、他方の端子がリセット電位に保持されたチャージアンプと、
前記チャージアンプの入力側の一方の端子と出力側の端子との間に並列接続された第１の容量素子と、
前記チャージアンプおよび前記第１の容量素子に並列接続された第１のスイッチとを有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記第１のスイッチをオン状態に保持し、前記帰還を利用したリセット駆動を行う
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記第１のスイッチをオフ状態に保持し、前記仮想短絡現象を利用したリセット駆動を行う
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記チャージアンプ回路は、
前記チャージアンプの入力側の一方の端子と出力側の端子との間に並列接続された第２の容量素子と、
前記第２の容量素子に直列接続された第２のスイッチとを更に有する
請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記第１のスイッチをオン状態、前記第２のスイッチをオフ状態にそれぞれ保持して、前記帰還を利用したリセット駆動を行う
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記第１のスイッチをオフ状態、前記第２のスイッチをオン状態にそれぞれ保持して、前記仮想短絡現象を利用したリセット駆動を行う
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記駆動部は、
前記画素の露光動作の際には、前記第１のスイッチをオン状態、前記第２のスイッチをオフ状態にそれぞれ保持し、
前記読み出し駆動の際には、前記第１および第２のスイッチの両方をオフ状態に保持する
請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項９】
前記駆動部は、１回目のリセット駆動を、前記読み出し駆動に伴って、前記第１および第２のスイッチの両方をオフ状態に保持して行う
請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２の容量素子の容量は前記第１の容量素子よりも大きい
請求項５ないし請求項９のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記仮想短絡現象を利用したリセット駆動は、前記チャージアンプ回路が信号電荷を読み出し可能な状態において行う
請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記光電変換素子が、ＰＩＮ型のフォトダイオードまたはＭＩＳ型センサからなる
請求項１ないし請求項１１のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像部が、入射した放射線に基づいて電気信号を発生させるものである
請求項１ないし請求項１１のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像部は、前記光電変換素子上に、放射線を前記光電変換素子の感度域に変換する波長変換層を有する
請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記放射線がＸ線である
請求項１３または請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記画素は、トランジスタを更に含み、
前記トランジスタの半導体層は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコンまたは酸化物半導体よりなる
請求項１ないし請求項１５のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１７】
撮像装置と、この撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備え、
前記撮像装置は、
各々が光電変換素子を含む複数の画素を有する撮像部と、
前記画素内に蓄積された信号電荷の読み出し駆動およびリセット駆動を行う駆動部とを備え、
前記駆動部は、
読み出された信号電荷を電圧に変換するチャージアンプ回路を有し、
前記リセット駆動を１フレーム期間内で間欠的に複数回行い、かつ
前記１フレーム期間内の各リセット駆動を、前記チャージアンプ回路におけるチャージアンプの帰還または仮想短絡現象を利用して行う
撮像表示システム。