JP5996067B2 - IMAGING DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND IMAGING SYSTEM - Google Patents
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Description
本発明は、医療用の診断や工業用の非破壊検査に用いて好適な撮像装置及びその制御方法、並びに、当該撮像装置を含む撮像システムに関する。特に、各々が変換素子とスイッチ素子とを含む複数の画素を行列状に備え、放射線又は光を電気信号に変換する検出部を有する撮像装置及びその制御方法、並びに、撮像システムに関する。 The present invention relates to an imaging apparatus suitable for medical diagnosis and industrial nondestructive inspection, a control method thereof, and an imaging system including the imaging apparatus . In particular, each comprises a plurality of pixels including conversion elements and switch elements in a matrix, the imaging apparatus and a control method thereof detector for converting a radiation or light into an electric signal, and relates to an imaging system.
近年、X線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面型の検出器(Flat Panel Detector、以下、「FPD」と略す)を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このFPDを用いた放射線撮像装置は、患者などの被検体を透過したX線等の放射線をFPDでアナログ電気信号に変換し、そのアナログ電気信号をアナログ/デジタル変換してデジタル画像信号を取得するデジタル撮影が可能な装置である。このようなFPDを有する放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。 2. Description of the Related Art In recent years, a radiation imaging apparatus using a flat panel detector (hereinafter referred to as “FPD”) formed of a semiconductor material is practically used as an imaging apparatus used for medical image diagnosis and nondestructive inspection using X-rays. It is beginning to become. In this radiation imaging apparatus using FPD, radiation such as X-rays transmitted through a subject such as a patient is converted into an analog electrical signal by FPD, and the analog electrical signal is converted from analog to digital to obtain a digital image signal. It is a device capable of digital photography. For example, in medical image diagnosis, a radiation imaging apparatus having such an FPD is used as a digital imaging apparatus for still image shooting such as general shooting or moving image shooting such as fluoroscopic shooting.
このような撮像装置において、X線の撮影を行う場合、X線発生装置によるX線の照射と撮像装置の動作とを同期させる必要がある。具体的に、撮像装置は、X線照射の開始に合わせて、被写体を透過したX線に基づく電気信号を蓄積する蓄積動作に入り、X線照射の終了後に、蓄積した電気信号の読み出しを行う読出動作を開始する必要がある。 In such an imaging apparatus, when X-ray imaging is performed, it is necessary to synchronize the X-ray irradiation by the X-ray generator and the operation of the imaging apparatus. Specifically, the imaging apparatus enters an accumulation operation for accumulating electric signals based on X-rays transmitted through the subject at the start of X-ray irradiation, and reads the accumulated electric signals after the X-ray irradiation ends. It is necessary to start the read operation.
X線発生装置によるX線照射と撮像装置の動作とを同期させる方法として、ケーブルを用いてX線発生装置と撮像装置を接続する方法と、ケーブルを用いた接続はせずにX線の照射を撮像装置が検知し、当該検知されたX線の照射に合わせて撮像装置を動作させる方法とがある。 As a method of synchronizing the X-ray irradiation by the X-ray generator and the operation of the imaging device, a method of connecting the X-ray generator and the imaging device using a cable, and an X-ray irradiation without connecting using a cable Is detected by the imaging apparatus, and the imaging apparatus is operated in accordance with the detected X-ray irradiation.
また、撮像装置がX線の照射を検知する方法としては、例えば、下記の特許文献1や特許文献2に開示されている技術が知られている。特許文献1には、X線の照射を検知する際に、隣接した画素の信号を加算し、加算した信号を順次読み出す技術が記載されている。また、特許文献2には、任意に選択された判定画素の信号を順次読み出してX線照射を検知する技術が記載されている。
In addition, as a method for detecting the X-ray irradiation by the imaging apparatus, for example, techniques disclosed in
上述したX線の照射の検知には、被写体が無い状態もしくは被写体からのX線透過量が多い領域でX線の照射の検知をする必要がある。しかしながら、被写体がどのように配置されているかは撮影前には分からないため、検出部の広い領域でX線を検知する必要がある。また、撮像装置は半導体材料によって形成された平面型の検出器を使用するため、蓄積時間が長いと暗電流が増加して画質が劣化する。そのため、X線のパルス幅(照射開始から照射終了までの幅)を正確に検知して最小限の蓄積時間で撮影を行う必要がある。そのため、X線の照射の検知には、検出部の広い領域の信号を高速に読み出す必要がある。 In the above-described detection of X-ray irradiation, it is necessary to detect X-ray irradiation in a state where there is no subject or in a region where the amount of X-ray transmission from the subject is large. However, since it is not known how the subject is arranged before imaging, it is necessary to detect X-rays in a wide area of the detection unit. In addition, since the imaging device uses a planar detector formed of a semiconductor material, if the accumulation time is long, dark current increases and image quality deteriorates. For this reason, it is necessary to accurately detect the X-ray pulse width (width from the start of irradiation to the end of irradiation) and perform imaging with a minimum accumulation time. For this reason, it is necessary to read out signals in a wide area of the detection unit at high speed in detecting X-ray irradiation.
特許文献1では、隣接画素で加算した信号を順次読み出すため、検出部の広い領域の信号を読み出すことはできるが、信号の読み出しに時間が掛かり、X線のパルス幅を正確に検知できない。また、特許文献2では、任意に選択された画素の信号を順次読み出すため、選択画素が少ないと、選択画素に対するX線の照射量が少なく、信号を検出し難い場合がある。また、選択画素を多くすると、信号の読み出しに時間が掛かり、X線パルス幅を正確にモニタできない。
In
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、X線(放射線)の照射をより正確に検知し、X線の照射と撮像装置の動作とをより正確に同期させることが可能な撮像装置及びその制御方法、並びに、撮像システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and can detect X-ray (radiation) irradiation more accurately and synchronize X-ray irradiation and the operation of the imaging apparatus more accurately. An object of the present invention is to provide a possible imaging apparatus, a control method thereof, and an imaging system.
本発明の撮像装置は、各々が変換素子とスイッチ素子とを含む複数の画素を行列状に備え、放射線又は光を電気信号に変換する検出部と、前記スイッチ素子の導通状態を制御する駆動回路部と、前記検出部から得られた信号に応じて前記駆動回路部を制御する制御部と、を含む撮像装置であって、前記制御部は、前記駆動回路部によって不連続な複数の行の前記スイッチ素子を同時に導通状態にさせる第1の動作と、前記第1の動作によって前記検出部から得られた信号を閾値と比較することで行われる、放射線又は光の照射の開始又は終了の判定に基づき、前記駆動回路部によって前記スイッチ素子を非導通状態とさせる第2の動作と、前記第2の動作で前記複数の画素に蓄積された信号に基づく画像が取得されるように前記駆動回路部に前記スイッチ素子を行単位で導通状態とさせる第3の動作と、前記第3の動作がなされた前記検出部に対して前記駆動回路部によって前記不連続な複数の行の前記スイッチ素子を同時に導通状態にさせる第4の動作と、前記第4の動作がなされた前記検出部に対して前記駆動回路部によって放射線又は光の照射が無い状態で前記スイッチ素子を非導通状態とさせる第5の動作と、前記第5の動作で前記複数の画素に蓄積された信号に基づいて前記画像と減算処理を行うためのオフセット画像が取得されるように前記駆動回路部に前記スイッチ素子を行単位で導通状態とさせる第6の動作と、を行うように、前記駆動回路部を制御する。
また、本発明は、上述した撮像装置の制御方法、並びに、上述した撮像装置を含む撮像システムを含む。
Imaging apparatus of the present invention, to control and detection units each for converting a plurality of pixels including conversion elements and switch elements provided in a matrix, the radiation or light into an electric signal, the conduction state before Symbol switching element a drive moving circuit part that, an imaging apparatus and a control unit for controlling the drive circuit section in accordance with a signal obtained from the detection unit, the control unit is discontinuous by the driving circuit unit Start of radiation or light irradiation, which is performed by comparing a signal obtained from the detection unit by a first operation for simultaneously turning on the switch elements of a plurality of rows with a threshold value. Alternatively, based on the determination of termination, the driving circuit unit obtains an image based on a second operation for causing the switch element to be in a non-conductive state and a signal accumulated in the plurality of pixels in the second operation. In the drive circuit section A third operation for bringing the switch elements into a conductive state in units of rows, and the drive circuit unit simultaneously conducting the switch elements in the plurality of discontinuous rows with respect to the detection unit that has performed the third operation. A fourth operation for bringing the switch element into a state, and a fifth operation for bringing the switch element into a non-conductive state in a state in which no radiation or light is irradiated by the drive circuit unit with respect to the detection unit in which the fourth operation has been performed. And the switch elements are connected to the drive circuit unit in units of rows so that an offset image for performing the subtraction process with the image is acquired based on the signals accumulated in the plurality of pixels in the fifth operation. The drive circuit unit is controlled so as to perform the sixth operation for setting the state.
The present invention also includes a method for controlling the imaging device described above and an imaging system including the imaging device described above.
本発明によれば、X線(放射線)の照射をより正確に検知し、X線の照射と撮像装置の動作とをより正確に同期させることが可能な撮像装置及びその制御方法、並びに、撮像システムを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can detect irradiation of X-ray (radiation) more correctly, and can synchronize X-ray irradiation and operation | movement of an imaging device more correctly, its control method, and imaging A system can be provided.
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。なお、本明細書では、放射線としてX線を例に挙げて説明を行うが、本発明においては、X線に限らず、γ線などの電磁波やα線、β線も放射線に含まれるものとする。 Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, X-rays will be described as an example of radiation. However, in the present invention, not only X-rays but also electromagnetic waves such as γ-rays, α-rays, and β-rays are included in the radiation. To do.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の一例を示すブロック図である。図1の撮像装置100は、検出部101と、駆動回路部102と、読み出し回路部103、A/D変換部104及びデジタルデータ処理部105を含む信号処理部106と、電源部107と、制御回路部108と、を含む。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. 1 includes a
検出部101は、放射線又は光をアナログ電気信号に変換するための画素を行列状に複数備える。駆動回路部102は、検出部101の複数の画素から行単位でアナログ電気信号を並列に出力するために、検出部101の複数の画素を行単位で駆動する。
The
本実施形態では、説明の簡便化のために、検出部101は、8行8列の画素を有する形態とし、4画素列分を一組とする第1の画素群101a、第2の画素群101bに分割されている。第1の画素群101aの画素から出力されたアナログ電気信号である画素信号は、対応する第1の読み出し回路部103aによって読み出される。第1の読み出し回路部103aで複数の画素から並列に読み出し並列直列変換された画素信号113は、対応する第1のA/D変換部104aによってデジタルデータ114に変換される。同様に、第2の画素群101bからのアナログ電気信号である画素信号は、対応する第2の読み出し回路部103b及び第2のA/D変換部104bによって読み出されてデジタルデータに変換される。
In the present embodiment, for simplification of description, the
第1のA/D変換部104a及び第2のA/D変換部104bからのデジタルデータは、デジタルデータ処理部105によって、信号処理やデジタルマルチプレックス処理、オフセット補正等が行われ、デジタル画像信号(115)として出力される。
The digital data from the first A /
信号処理部106は、第1の読み出し回路部103a及び第2の読み出し回路部103bからなる読み出し回路部103と、第1のA/D変換部104a及び第2のA/D変換部104bからなるA/D変換部104と、デジタルデータ処理部105とを有する。
The
そして、撮像装置100は、信号処理部106に対して夫々の構成部に対応するバイアスを与える電源部107を有する。電源部107は、読み出し回路部103に対して基準電圧Vref1及びVref2を与え、A/D変換部104に対して基準電圧Vref3を与える。撮像装置100は、更に、駆動回路部102、信号処理部106及び電源部107の少なくともいずれかを制御するための制御回路部108を有する。この制御回路部108は、電源部107に対して制御信号118を供給している。また、制御回路部108は、読み出し回路部103に対して制御信号116,117及び120を供給している。また、制御回路部108は、A/D変換部104に対して制御信号129を供給し、デジタルデータ処理部105に対して制御信号130を供給している。そして、制御回路部108は、駆動回路部102に制御信号119を供給し、駆動回路部102は、この制御信号119に基づいて検出部101に駆動信号111を供給している。
The
図2は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の一例を示す概略的等価回路図である。なお、図1を用いて説明した構成と同じ構成のものは同じ符号を付与しており、その詳細な説明は割愛する。 FIG. 2 is a schematic equivalent circuit diagram showing an example of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same structure as the structure demonstrated using FIG. 1 is provided with the same code | symbol, and the detailed description is omitted.
検出部101は、行列状に複数配置された画素201を有する。図2には、8行8列にわたって8×8個の画素201が配置されている。画素201は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子S(S11〜S88)と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子T(T11〜T88)とを含む。
The
駆動回路部102は、スイッチ素子(T11〜T88)を行単位で導通状態とし、かつ、不連続な複数の行のスイッチ素子が少なくとも一時的に導通状態にあるように、スイッチ素子の導通状態を制御することが可能なものである。スイッチ素子が導通状態であると、スイッチ素子は変換素子で変換された電荷に応じた電気信号を出力する。このスイッチ素子の動作を出力動作と称する。一方、スイッチ素子が非導通状態であると、スイッチ素子は変換素子に電荷を蓄積させる。このスイッチ素子の動作を蓄積動作と称する。
The
光を電荷に変換する変換素子Sとしては、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置され、アモルファスシリコンを主材料とするPIN型フォトダイオードなどの、光電変換素子が好適に用いられる。また、放射線を電荷に変換する変換素子Sとしては、上述の光電変換素子の放射線入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が好適に用いられる。 As the conversion element S that converts light into electric charge, a photoelectric conversion element such as a PIN photodiode that is disposed on an insulating substrate such as a glass substrate and uses amorphous silicon as a main material is preferably used. Further, as the conversion element S that converts radiation into electric charge, an indirect type conversion including a wavelength conversion body that converts radiation into light in a wavelength band that can be detected by the photoelectric conversion element on the radiation incident side of the photoelectric conversion element described above. An element or a direct conversion element that directly converts radiation into electric charge is preferably used.
スイッチ素子Tとしては、制御端子と2つの主端子を有するトランジスタで形成されており、光電変換素子が絶縁性基板上の備えられる画素の場合には、薄膜トランジスタ(TFT)が好適に用いられる。 The switch element T is formed of a transistor having a control terminal and two main terminals. In the case of a pixel in which the photoelectric conversion element is provided on an insulating substrate, a thin film transistor (TFT) is preferably used.
変換素子Sの一方の電極は、スイッチ素子Tの2つの主端子(ソース電極及びドレイン電極)の一方に電気的に接続され、他方の電極は、共通の配線を介してバイアス電源Vsと電気的に接続される。 One electrode of the conversion element S is electrically connected to one of the two main terminals (source electrode and drain electrode) of the switch element T, and the other electrode is electrically connected to the bias power source Vs via a common wiring. Connected to.
行方向の複数の画素のスイッチ素子T、例えば1行目の複数のスイッチ素子T11〜T18は、それらの制御端子が1行目の駆動配線G1に共通に電気的に接続されている。そして、駆動回路部102からスイッチ素子Tの導通状態と非導通状態とを制御する駆動信号が、駆動配線(G1等)を介して行単位で与えられる。駆動信号には、スイッチ素子Tを導通状態とするための導通電圧と、スイッチ素子Tを非導通状態とするための非導通電圧と、が含まれる。
The switch elements T of a plurality of pixels in the row direction, for example, the plurality of switch elements T 11 to T 18 in the first row, have their control terminals electrically connected in common to the drive wiring G 1 in the first row. . Then, a drive signal for controlling the conduction state and the non-conduction state of the switch element T is given from the
列方向の複数の画素のスイッチ素子T、例えば1列目の複数のスイッチ素子T11〜T81は、それらの他方の主端子が1列目の信号配線Sig1に電気的に接続されている。そして、スイッチ素子Tが導通状態になっている間に、スイッチ素子Tは、変換素子の電荷に応じた電気信号を、当該信号配線Sig1を介して読み出し回路部103に出力する。
The switch elements T of the plurality of pixels in the column direction, for example, the plurality of switch elements T 11 to T 81 in the first column, have their other main terminals electrically connected to the signal wiring Sig 1 in the first column. . While the switch element T is in a conductive state, the switch element T outputs an electrical signal corresponding to the charge of the conversion element to the
列方向に複数配列された信号配線Sig1〜Sig8は、検出部101の複数の画素から出力された電気信号を並列に読み出し回路部103に伝送する。本実施形態では、図1に示すように、検出部101は、4画素列分を一組とする第1の画素群101a、第2の画素群101bに分割されている。第1の画素群101aから出力されたアナログ電気信号は、読み出し回路部103内の対応する第1の読み出し回路部103aによって並列に読み出される。また、第2の画素群101bから出力されたアナログ電気信号は、第2の読み出し回路部103bによって並列に読み出される。この際、読み出し回路部103は、列方向の画素201に含まれるスイッチ素子が出力する電気信号の加算もしくは平均を行うことが可能な構成となっている。つまり、信号処理部106は、放射線の照射の開始又は終了を検知する際に、列方向の画素201に含まれるスイッチ素子が出力する電気信号を加算又は平均して、検知用信号を生成することが可能な構成となっている。
A plurality of signal lines Sig 1 to Sig 8 arranged in the column direction transmit electric signals output from a plurality of pixels of the
第1の読み出し回路部103aは、第1の画素群101aから並列に出力された電気信号を増幅する第1の増幅回路部202aと、第1の増幅回路部202aからの電気信号をサンプルホールドするための第1のサンプルホールド回路部203aとを有する。また、第1の読み出し回路部103aは、第1のサンプルホールド回路部203aから並列に読み出された電気信号を、順次出力して直列信号の画像信号として出力する第1のマルチプレクサ204aを有する。更に、第1の読み出し回路部103aは、画像信号をインピーダンス変換して出力する出力バッファである第1の可変増幅部205aを有する。
The first
第2の読み出し回路部103bも同様に、第2の増幅回路部202bと第2のサンプルホールド回路部203bと第2のマルチプレクサ204bと第2の可変増幅部205bとを有する。
Similarly, the second
画素からの電気信号は、信号用バッファSFSを介して第1の可変増幅部205a又は第2の可変増幅部205bに入力される。また、ノイズ成分は、ノイズ用バッファSFNを介して第1の可変増幅部205a又は第2の可変増幅部205bに入力される。
The electric signal from the pixel is input to the first
第1の可変増幅部205aに入力された画素からの電気信号とノイズ成分は減算されて出力され、第1のA/D変換部104aに入力される。同様に、第2の可変増幅部205bに入力された画素からの電気信号とノイズ成分は減算されて出力され、第2のA/D変換部104bに入力される。
The electric signal and noise component from the pixel input to the first
第1のA/D変換部104a及び第2のA/D変換部104bには、電源部107から基準電圧Vref3が入力される。ここで、第1の読み出し回路部103a及び第2の読み出し回路部103bの信号用バッファSFSのゲートには、リセットスイッチSRSを介して電源部107から所定のタイミングで基準電圧Vref2が入力される。
The reference voltage Vref3 is input from the
また、第1の読み出し回路部103a及び第2の読み出し回路部103bのノイズ用バッファSFNのゲートには、リセットスイッチSRNを介して電源部107から所定のタイミングで基準電圧Vref2が入力される。つまり、リセットスイッチSRは、所定のタイミングでバッファSFのゲートに基準電圧Vref2を与えることにより、所定のタイミングで可変増幅部205a及び205bの入力をリセットするものである。
Further, the reference voltage Vref2 is input to the gates of the noise buffer SFN of the first
制御回路部108は、撮像装置100を制御する。制御回路部108内には、信号処理部106から出力された検知用信号115と閾値とを比較し、X線(放射線)又は光の照射の有無を判定する比較部501が備えられている。また、制御回路部108内には、比較部501の結果をもとに撮像装置100(駆動回路部102、信号処理部106等)を制御するタイミング発生部502も備えられている。また、制御回路部108(タイミング発生部502)は、第1の増幅回路部202a及び第2の増幅回路部202bに対して制御信号116を与えている。また、制御回路部108(タイミング発生部502)は、それぞれ、リセットスイッチSRS,SRNに対して制御信号117aを与え、第1のマルチプレクサ204a及び第2のマルチプレクサ204bに対して制御信号117bを与えている。そして、制御回路部108(タイミング発生部502)は、第1のサンプルホールド回路部203a及び第2のサンプルホールド回路部203bに対して、制御信号120s、120n及び120oeを与えている。更に、制御回路部108(タイミング発生部502)は、それぞれ、第1のA/D変換部104a及び第2のA/D変換部104bに対して制御信号129を与えて制御し、デジタルデータ処理部105に対して制御信号130を与えて制御する。
The
図3は、図1及び図2に示す読み出し回路部103(第1の読み出し回路部103a)の詳細の一例を示す等価回路図である。第1の増幅回路部202aは、各信号配線に対応して、それぞれ、画素から読み出された電気信号(画素信号)を増幅して出力する演算増幅器Aと、積分容量Cfと、積分容量CfをリセットするリセットスイッチRCとを有する増幅回路を備える。演算増幅器Aの反転入力端子には、出力された電気信号が入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。演算増幅器Aの正転入力端子には、電源部107から基準電圧Vref1が入力される。また、積分容量Cfが演算増幅器Aの反転入力端子と出力端子の間に配置され、積分容量Cfと並列にリセットスイッチRCが接続される。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram illustrating an example of the details of the read circuit unit 103 (first
第1のサンプルホールド回路部203aは、各増幅回路に対応して奇数行信号用サンプルホールド回路、偶数行信号用サンプルホールド回路、奇数行ノイズ用サンプルホールド回路、偶数行ノイズ用サンプルホールド回路を備えている。
The first sample
奇数行信号用サンプルホールド回路は、奇数行の画素からの電気信号をサンプリングするサンプリングスイッチSHOSと、奇数行の画素信号を保持するサンプリング容量Chosとを有している。偶数行信号用サンプルホールド回路は、偶数行の画素信号をサンプリングするサンプリングスイッチSHESと、偶数行の画素信号を保持するサンプリング容量Chesとを有している。奇数行ノイズ用サンプルホールド回路は、奇数行の画素信号をサンプリングする前に演算増幅器Aのノイズ成分をサンプリングするサンプリングスイッチSHONと、当該ノイズ信号を保持するサンプリング容量Chonとを有している。偶数行ノイズ用サンプルホールド回路は、偶数行の画素信号をサンプリングする前に演算増幅器AのノイズをサンプリングするサンプリングスイッチSHENと、当該ノイズ信号を保持するサンプリング容量Chenとを有している。 The odd-row signal sample-hold circuit includes a sampling switch SHOS that samples an electrical signal from an odd-row pixel and a sampling capacitor Chos that holds an odd-row pixel signal. The even-row signal sample-hold circuit has a sampling switch SHES that samples even-row pixel signals and a sampling capacitor Ches that holds even-row pixel signals. The odd-numbered noise sample-and-hold circuit has a sampling switch SHON that samples the noise component of the operational amplifier A before sampling the odd-numbered pixel signals, and a sampling capacitor Chon that holds the noise signal. The even-row noise sample-hold circuit has a sampling switch SHEN that samples the noise of the operational amplifier A before sampling the even-row pixel signals, and a sampling capacitor Chen that holds the noise signal.
第1のマルチプレクサ204aは、それぞれ、奇数行信号用サンプルホールド回路に対応してスイッチMSOSを、偶数行信号用サンプルホールド回路に対応してスイッチMSESを、各増幅回路に対応してそれぞれ備えている。また、奇数行ノイズ用サンプルホールド回路に対応してスイッチMSONを、偶数行ノイズ用サンプルホールド回路に対応してスイッチMSENを、各増幅回路に対応してそれぞれ備えている。そして、各スイッチを順次選択することにより、画素信号又はノイズ成分の並列信号を直列信号に変換する動作が行われる。
Each of the
次に、図4、図5及び図6を参照して、本発明の撮像装置の動作を説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の制御方法による処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図4に示すフローチャートの各ステップの処理は、例えば、制御回路部108による制御に基づき行われる。図5及び図6は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の撮像動作の一例を示すタイミングチャートである。
Next, the operation of the imaging apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 4, FIG. 5, and FIG. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure according to the control method of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. 4 is performed based on control by the
ここでは、まず、パルス状に照射されるX線の照射の開始を検知する動作(以下、X線照射開始検知動作と称する)から説明する。本例では、X線の照射の開始を検知する動作について説明するが、これは一例であって、例えば、光の照射の開始を検知する動作について適用することも可能である。 Here, first, an operation for detecting the start of X-ray irradiation irradiated in a pulsed manner (hereinafter referred to as an X-ray irradiation start detection operation) will be described. In this example, the operation for detecting the start of X-ray irradiation will be described. However, this is an example, and for example, the operation for detecting the start of light irradiation can also be applied.
まず、X線の照射の開始を検知するため、駆動回路部102は、制御回路部108の制御に基づいて、少なくとも、不連続な複数の行、ここでは1行目と8行目の2行、のスイッチ素子T11〜T18及びT81〜T88が同時に導通状態となるようにする。これは、図4のステップS201の「検知用駆動配線ON」に相当する。それにより、撮像装置は、変換素子S11〜S18及びS81〜S88に照射されたX線を検知する。ここでは、不連続な複数の行の画素に含まれるスイッチ素子を導通状態とし、この不連続な複数の行の画素が検出部101の最も外側の行に配置されている。但し、駆動回路部102は、制御回路部108の制御に基づいて、この検知用出力動作において導通状態とされるスイッチ素子を含む画素の行を変更可能である。例えば、駆動回路部102は、制御回路部108の制御に基づいて、ユーザーの入力に応じて、検知用出力動作において導通状態とされるスイッチ素子を含む画素の行を変更可能である。また、例えば、駆動回路部102は、制御回路部108の制御に基づいて、撮影する被写体の部位に応じて、検知用出力動作において導通状態とされるスイッチ素子を含む画素の行を変更可能である。
First, in order to detect the start of X-ray irradiation, the
スイッチ素子T11〜T18及びT81〜T88を導通状態とした状態で、制御回路部108から制御信号116が与えられ、リセットスイッチRCによって積分容量Cfがリセットされ増幅回路がリセットされる。
With the switch elements T 11 to T 18 and T 81 to T 88 in a conductive state, a
次に、制御回路部108からサンプルホールド回路部203a,203bに制御信号120n,120oeが与えられる。それにより、奇数行ノイズ用サンプルホールド回路のサンプリングスイッチSHONが導通され、リセットされた増幅回路から増幅回路のノイズ成分がサンプリング容量Chonに転送される。そして、サンプリングスイッチSHONが非導通にされてノイズ成分がサンプリング容量Chonに保持される。
Next, control signals 120n and 120oe are supplied from the
次に、X線をモニタしない変換素子も暗電流をリセットするため、スイッチ素子T11〜T18及びT81〜T88の2行以外も、図4のステップS202及びS203で、スイッチ素子を導通状態として、変換素子をリセットする。この間、スイッチ素子T11〜T18及びT81〜T88は、導通状態を維持し続け、X線の照射の開始の検知を行う。ここで、暗電流のリセット動作は、図6のタイミングチャートのように、複数本もしくは、全ラインをオンし続け、X線の照射の開始が確認されてからオフしてもよいし、図5のタイミングチャートのように、G2〜G7を順次オン/オフしてリセットしてもよい。 Then, for resetting the conversion element is also a dark current without monitoring the X-ray, also other two rows of the switching elements T 11 through T 18 and T 81 through T 88, at steps S202 and S203 in FIG. 4, conduct switching element As a state, the conversion element is reset. During this time, the switch elements T 11 to T 18 and T 81 to T 88 continue to maintain the conduction state and detect the start of X-ray irradiation. Here, as shown in the timing chart of FIG. 6, the dark current resetting operation may be turned off after a plurality of lines or all the lines are continuously turned on and the start of X-ray irradiation is confirmed. As in the timing chart, G2 to G7 may be sequentially turned on / off to be reset.
次に、サンプリングスイッチSHONが非導通になってから時間を空けて、制御回路部108からサンプルホールド回路部203a,203bに制御信号120s,120oeが与えられる。それにより、奇数行信号用サンプルホールド回路のサンプリングスイッチSHOSが導通され、信号がサンプリング容量Chosに転送され、その後、サンプリングスイッチSHOSが非導通にされる。
Next, after the sampling switch SHON is turned off, the
X線発生装置(放射線発生装置)から検出部101の変換素子S11〜S18及びS81〜S88にX線が照射されていた場合、各変換素子Sには、照射されたX線に応じた電荷が生成される。ここで、生成された電荷は、増幅回路の積分容量Cfに転送され、サンプリングスイッチSHONが非導通になってから、サンプリングスイッチSHOSが非導通とされるまでの差分が電気信号である画素信号として現れる。
When X-rays are irradiated from the X-ray generator (radiation generator) to the conversion elements S 11 to S 18 and S 81 to S 88 of the
続いて、撮像装置100は、以下に示す信号処理を行う。制御回路部108から、各リセットスイッチSRS,SRNに制御信号117aが与えられる。それにより、各リセットスイッチSRS,SRNが導通されて、各バッファSFS,SFNのゲートに基準電圧Vref2が与えられ、各可変増幅部205a,205bの入力がリセットされる。
Subsequently, the
次に、各リセットスイッチSRS,SRNが非導通にされ、制御回路部108から各マルチプレクサ204a,204bに制御信号117bが与えられる。それに応じて、第1のマルチプレクサ204aのスイッチMSOS1及びスイッチMSON1が導通される。それにより、1列目の画素の画素信号がバッファSFSを介して、ノイズ成分がバッファSFNを介して、それぞれ第1の可変増幅部205aに入力される。また、第2のマルチプレクサ204bのスイッチMSOS5及びスイッチMSON5が同時に導通される。それにより、ノイズ成分が付加された5列目の画素の画素信号がバッファSFSを介して、ノイズ成分がバッファSFNを介して、それぞれ第2の可変増幅部205bに入力される。
Next, the reset switches SRS and SRN are turned off, and the
ノイズ成分が付加された画素信号とノイズ成分は、各可変増幅部205a,205bにおいて差分処理される。そして、差分処理された画素信号が増幅されて各可変増幅部205a,205bから出力される。これにより、増幅回路からの出力から各増幅回路のノイズ成分が除去される。各A/D変換部104a,104bは、出力された各画素信号をそれぞれデジタルデータAD_DATA_a,AD_DATA_bに変換して、デジタルデータ処理部105に出力する。
The pixel signal to which the noise component is added and the noise component are subjected to differential processing in the
次に、2列目及び6列目に対して画素データ出力動作が行われ、各A/D変換部104a,104bから、それぞれ、デジタルデータAD_DATA_a,AD_DATA_bがデジタルデータ処理部105に出力される。同様に、3〜4列目及び7〜8列目に対する画素データ出力動作が順次行われる。
Next, pixel data output operation is performed for the second and sixth columns, and the digital data AD_DATA_a and AD_DATA_b are output from the A /
上述した実施例では、スイッチMSOS1〜4及びスイッチMSON1〜4を順次切り替えて、デジタルデータにそれぞれ変換した。しかしながら、同時に4つのスイッチをオンして、加算し平均化した信号をまとめて1回でデジタルデータに変換することで、X線(放射線)又は光の照射の開始を検知する速度を上げることもできる。また、上述した実施例では、読み出し回路部103a及び103bの2つの読み出し回路部103を動作させているが、片方だけ動作させ、消費電力を抑えながら検知してもよい。また、検知時には、後述する被写体画像を読み出す時に比べて、読み出し回路部103のCf容量を大きくし、検知のための信号を大きくして読めるようにしておいても良い。また、読み出し速度を上げるため、読み出し回路部103内のフィルタの時定数を小さくすることもできる。
In the above-described embodiment, the switches MMOS1 to MOS4 and the switches MSON1 to MSON1 are sequentially switched and converted into digital data, respectively. However, it is also possible to increase the speed of detecting the start of X-ray (radiation) or light irradiation by simultaneously turning on four switches and converting the summed and averaged signals into digital data at once. it can. In the above-described embodiment, the two
デジタルデータに変換された信号は、デジタルデータ処理部105に入力され、AD_DATA_a及びAD_DATA_bの加算値、もしくは平均化した平均値、もしくは最大値、もしくは最小値が、検知用信号115として算出(生成)される。そして、制御回路部108は、検知用信号115を比較部501に入力して、比較部501で検知用信号115と閾値とを比較し、X線の照射の有無を判定する。これは、図4のステップS204に相当する。ここでは、X線の開始パルスの検出時は、予め設定した閾値よりも大きい検知用信号115が比較部501に入力された場合にX線の照射が開始されたと判定する。
The signal converted into digital data is input to the digital
閾値の設定は、予めノイズレベルを測定し、ノイズレベルに対して、十分余裕のある値に設定する。もしくは1つ前のモニタ結果からの微分値を計算し、増加量で評価してもよい。 The threshold is set by measuring the noise level in advance and setting it to a value with a sufficient margin with respect to the noise level. Alternatively, a differential value from the previous monitor result may be calculated and evaluated by an increase amount.
本実施形態では、比較部501を制御回路部108内に構成しているが、例えば、比較部501をデジタルデータ処理部105内に構成して比較判定を行ってもよい。比較判定の結果、X線の照射が開始されていない場合には(図4のステップS204/NO)、図4のステップS202に戻り、「検知用駆動配線ON」を引き続き継続して行う。一方、比較判定の結果、X線の照射が開始された場合には(図4のステップS204/YES)、蓄積動作に移行する。
In this embodiment, the
蓄積動作では、図4のステップS205の「検知用駆動配線以外の駆動配線OFF」で、スイッチ素子T11〜T18及びT81〜T88の2行以外のスイッチ素子を非導通状態とする。そして、X線照射開始検知動作と同じように、図4のステップS206の「信号読み出し」で、読み出し回路部103a,103bを動作させる。
In the accumulation operation, the switch elements other than the two rows of the switch elements T 11 to T 18 and T 81 to T 88 are brought into a non-conducting state at “drive lines other than the detection drive lines OFF” in step S205 of FIG. Then, in the same manner as the X-ray irradiation start detection operation, the
デジタルデータ処理部105では、入力されたAD_DATA_a、AD_DATA_bの加算値もしくは平均化した平均値もしくは最大値もしくは最小値が、検知用信号115として算出(生成)される。そして、制御回路部108は、検知用信号115を比較部501に入力して閾値と比較し(図4のステップS207の「閾値>検知用信号?」)、X線の照射の有無を判定する。X線の照射の終了の検知では、検知用信号115が予め設定した閾値よりも小さくなったとき、X線の照射が終了したと判定される。また、この際の閾値は、X線照射開始検知動作時の閾値と変えてもよい。また、スイッチ素子T11〜T18及びT81〜T88の2行以外では、スイッチ素子がオフされているので、照射されたX線に応じて、各変換素子で電荷が発生し、各変換素子で電荷が蓄積される。
The digital
X線の照射の終了が確認された場合(図4のステップS207/YES)、読み出し動作に移行する。一方、X線の照射の終了が確認されなかった場合(図4のステップS207/NO)、図4のステップS206に戻る。 When the end of X-ray irradiation is confirmed (step S207 / YES in FIG. 4), the process proceeds to a reading operation. On the other hand, when the end of X-ray irradiation is not confirmed (step S207 / NO in FIG. 4), the process returns to step S206 in FIG.
図4のステップS208の「被写体画像読み出し」としての読み出し動作は、制御回路部108から、読み出し回路部103a,103b及び駆動回路部102に制御信号を伝達する。それにより、駆動回路部102が、不連続な複数の行のスイッチ素子を非導通状態とする。また、駆動回路部102が1行目の駆動配線G1から駆動配線G8まで順次、導通電圧を供給していき、変換素子に蓄積された電荷が読み出される。
In the readout operation as “subject image readout” in step S208 in FIG. 4, a control signal is transmitted from the
まず、制御回路部108から増幅回路部202に制御信号116が与えられ、リセットスイッチRCによって積分容量Cfがリセットされて増幅回路がリセットされる。次に、制御回路部108からサンプルホールド回路部203に制御信号120n,120oeが与えられる。それにより、奇数行ノイズ用サンプルホールド回路のサンプリングスイッチSHONが導通され、リセットされた増幅回路から増幅回路のノイズ成分がサンプリング容量Chonに転送される。その後。サンプリングスイッチSHONが非導通にされてノイズ成分がサンプリング容量Chonに保持される。
First, the
次に、制御回路部108から駆動回路部102に制御信号119が供給され、駆動回路部102は、それに基づいて1行目の駆動配線G1に導通電圧を出力しスイッチ素子T11〜T18を導通状態にする。そして、スイッチ素子T11〜T18が導通状態であると、変換素子S11〜S18に蓄積された電荷に応じた電気信号が積分容量Cfに出力されて増幅回路から出力された電気信号に比例する出力が現れる。そして、十分に電気信号が出力されてからスイッチ素子T11〜T18を非導通状態にする。
Next, the control circuit
次に、制御回路部108からサンプルホールド回路部203に制御信号120s,120oeが与えられる。それにより、奇数行信号用サンプルホールド回路のサンプリングスイッチSHOSが導通され、信号がサンプリング容量Chosに転送される。その後、サンプリングスイッチSHOSが非導通にされ、サンプリング容量Chosに照射されたX線に応じた画素信号が保存される。
Next, control signals 120 s and 120 oe are supplied from the
次に、制御回路部108から各リセットスイッチSRS,SRNに制御信号117aが与えられる。それにより、各リセットスイッチSRS,SRNが導通されて、各バッファSFS,SFNのゲートに基準電圧Vref2が与えられ、各可変増幅部205a,205bの入力がリセットされる。
Next, a
次に、各リセットスイッチSRS,SRNが非導通にされ、制御回路部108から各マルチプレクサに制御信号117bが与えられる。それに応じて、第1のマルチプレクサ204aのスイッチMSOS1及びスイッチMSON1が導通される。それにより、1列目の画素の画素信号がバッファSFSを介して、また、ノイズ成分がバッファSFNを介して、それぞれ第1の可変増幅部205aに入力される。また、第2のマルチプレクサ204bのスイッチMSOS5及びスイッチMSON5が同時に導通される。それにより、ノイズ成分が付加された5列目の画素の画素信号がバッファSFSを介して、また、ノイズ成分がバッファSFNを介して、それぞれ第2の可変増幅部205bに入力される。
Next, the reset switches SRS and SRN are made non-conductive, and a
ノイズ成分が付加された画素信号とノイズ成分は、各可変増幅器において差分処理される。そして、差分処理された画素信号が増幅されて可変増幅器から出力される。これにより、増幅回路からの出力から各増幅回路のノイズ成分が除去される。各A/D変換部104a,104bは、出力された各画素信号をデジタルデータS(1、1)、S(1、5)に変換してデジタルデータ処理部105に出力する。
The pixel signal to which the noise component is added and the noise component are subjected to differential processing in each variable amplifier. Then, the difference-processed pixel signal is amplified and output from the variable amplifier. Thereby, the noise component of each amplifier circuit is removed from the output from the amplifier circuit. Each A /
次に、2列目及び6列目に対して画素データ出力動作が行われ、各A/D変換部104a,104bからデジタルデータS(1、2)、S(1、6)がデジタルデータ処理部105に出力される。同様に、3〜4列目及び7〜8列目に対する画素データ出力動作が順次行われる。同様に2〜8行目を同じように動作させることにより、X線を照射した被写体画像を取得することができる。
Next, pixel data output operation is performed for the second and sixth columns, and the digital data S (1,2) and S (1,6) are processed by the digital data from the A /
また、図5のタイミングチャート、及び、図4のステップS209の「オフセット補正用画像読み出し」では、X線を照射しないオフセット画像を取得する。このため、X線照射後の読み出し動作後、X線照射開始検知動作、蓄積動作、読み出し動作をX線の照射が無い状態で、もう一度同じ時間で繰り返してオフセット画像を取得する。そして、デジタルデータ処理部105では、被写体画像とオフセット画像を減算処理し、オフセット補正を行う。
Further, in the timing chart of FIG. 5 and the “offset correction image reading” in step S209 of FIG. 4, an offset image that is not irradiated with X-rays is acquired. For this reason, after the readout operation after X-ray irradiation, the X-ray irradiation start detection operation, the accumulation operation, and the readout operation are repeated once again at the same time in the absence of X-ray irradiation, and an offset image is acquired. Then, the digital
本実施形態では、X線の照射の開始や終了を検知するため、不連続な複数の行のスイッチ素子として1行目のスイッチ素子T11〜T18及び8行目のスイッチ素子T81〜T88を使用しているが、同じ行をモニタのために使用し続けると、変換素子Sやスイッチ素子Tが劣化することがある。そのため、1行目のスイッチ素子T11〜T18と2行目のスイッチ素子T21〜T28とを、及び、8行目のスイッチ素子T81〜T88と7行目のスイッチ素子T71〜T78とを、それぞれ交互に使用し、劣化を抑制することもできる。 In the present embodiment, in order to detect the start and end of X-ray irradiation, the switch elements T 11 to T 18 in the first row and the switch elements T 81 to T in the eighth row as the switch elements in a plurality of discontinuous rows. Although 88 is used, if the same row is continuously used for monitoring, the conversion element S and the switch element T may be deteriorated. Therefore, the switch elements T 11 to T 18 in the first row and the switch elements T 21 to T 28 in the second row, and the switch elements T 81 to T 88 in the eighth row and the switch element T 71 in the seventh row are used. and through T 78, respectively used alternately, it is possible to suppress the deterioration.
また、本実施形態では、スイッチ素子T11〜T18及びT81〜T88を含む2行のX線を検知している画素は、蓄積動作をしていないため、読み出し動作時にX線情報が無く無信号の行となってしまう。そのため、ユーザーが使用しない外周部のダミー行とするか、欠陥行の画素として隣接の行の画素で欠陥補正して補間することができる。ここで、欠陥補正は、例えば、デジタルデータ処理部105で行われ、この欠陥補正を行うデジタルデータ処理部105は、「補正部」を構成する。また、欠陥行として使用する場合には、当該行の両側(上下)で隣接する行が蓄積動作を行っていると、上下の行の画素の画素信号(電気信号)を使用して補正できるため、補正精度を高くすることができる。そのため、X線を検知する際、隣接しない不連続な行で検知することにより、広範囲のX線を高速に検知することが可能となり、X線の照射の開始又は終了を精度よく検出でき、また精度の高い欠陥補正を行うことができる。
Further, in the present embodiment, the pixels that detects the second line of the X-ray including a switch element T 11 through T 18 and T 81 through T 88, because that is not the accumulation operation, the X-ray information in the read operation is There will be no signal line. Therefore, it is possible to interpolate by correcting the defect with the pixel in the adjacent row as the pixel in the outer peripheral portion which is not used by the user or as the pixel in the defective row. Here, the defect correction is performed by, for example, the digital
また、X線撮影では、撮影を行う技師が撮影前に部位を選択し、部位によってX線発生装置の条件を決める。そのため、X線を検知する行も撮影する部位と連動し、X線の透過量が多い領域に検知する行を配置し、検出部101の検出精度を上げることができる。例えば、胸部の撮影を行う際は、被写体の脇の下や首の横など、X線が被写体を透過せずに直接、撮像装置100に入力する領域がX線の照射の開始又は終了を検知しやすい。また、部位を選択せずに撮影を行う場合、技師が任意に検知に使用する行を選択し、例えば、当該選択を制御回路部108が検知して駆動回路部102を制御して、X線の照射の開始又は終了を検知することも可能である。
Further, in X-ray imaging, a technician who performs imaging selects a site before imaging, and determines the conditions of the X-ray generator according to the site. Therefore, the detection line of the
(第2の実施形態)
次に、図7及び図8を用いて本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態と撮像装置の構成が異なっている。なお、第1の実施形態と同様の装置構成及び動作については、詳細な説明は割愛する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the imaging device. Note that a detailed description of the same apparatus configuration and operation as in the first embodiment will be omitted.
図7は、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置の一例を示す等価回路図である。また、図8は、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置の撮像動作の一例を示すタイミングチャートである。 FIG. 7 is an equivalent circuit diagram illustrating an example of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a timing chart showing an example of the imaging operation of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
第1の実施形態では、駆動配線G1〜G8が行方向で全て共通になっていたが、第2の実施形態では、検出部101の中央で分かれている。即ち、検出部101の行の複数の画素が複数の群(図7の例では2つ)に分割されている。駆動配線GR1〜GR8は、駆動回路部102aから駆動信号が供給され、駆動配線GL1〜GL8は、駆動回路部102bから駆動信号が供給される構成となっている。
In the first embodiment, the drive wirings G 1 to G 8 are all common in the row direction, but in the second embodiment, they are separated at the center of the
そのため、X線照射開始検知動作及び蓄積動作では、駆動配線GR1を制御してスイッチ素子T11〜T14をオンし、駆動配線GR8を制御してスイッチ素子T81〜T84をオンする。また、駆動配線GL3を制御してスイッチ素子T35〜T38をオンし、駆動配線GL5を制御してスイッチ素子T55〜T58をオンする。それにより、X線パルスの開始、終了を検知している。そのため、第1の実施形態に比べて、X線の照射を検知する画素の位置を分散させて配置でき、X線照射の開始又は終了の検出率を上げることができる。 Therefore, in the X-ray irradiation start detection operation and the accumulation operation, the drive wiring GR 1 is controlled to turn on the switch elements T 11 to T 14 , and the drive wiring GR 8 is controlled to turn on the switch elements T 81 to T 84 . . Further, the drive wiring GL 3 is controlled to turn on the switch elements T 35 to T 38 , and the drive wiring GL 5 is controlled to turn on the switch elements T 55 to T 58 . Thereby, the start and end of the X-ray pulse are detected. Therefore, as compared with the first embodiment, the positions of pixels that detect X-ray irradiation can be distributed and the detection rate of the start or end of X-ray irradiation can be increased.
(第3の実施形態)
次に、図9及び図10を用いて本発明の第3の実施形態を説明する。第3の実施形態は、第1及び第2の実施形態と撮像装置の構成が異なっている。なお、第1及び第2の実施形態と同様の装置構成及び動作については、詳細な説明は割愛する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment is different from the first and second embodiments in the configuration of the imaging device. Detailed description of the apparatus configuration and operation similar to those of the first and second embodiments is omitted.
図9は、本発明の第3の実施形態に係る撮像装置の一例を示す等価回路図である。また、図10は、本発明の第3の実施形態に係る撮像装置の撮像動作の一例を示すタイミングチャートである。 FIG. 9 is an equivalent circuit diagram illustrating an example of an imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a timing chart showing an example of the imaging operation of the imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
第1及び第2の実施形態では、信号配線Sig1〜Sig8が列方向で全て共通になっていたが、第3の実施形態では、検出部101の中央で分かれている。信号配線SigU1〜SigU4は読み出し回路部103aへ接続され、信号配線SigU5〜SigU8は読み出し回路部103bへ接続されている。また、信号配線SigD1〜SigD4は読み出し回路部103cへ接続され、信号配線SigD5〜SigD8は読み出し回路部103dへ接続されている。
In the first and second embodiments, the signal wirings Sig 1 to Sig 8 are all common in the column direction, but in the third embodiment, they are separated at the center of the
そのため、X線照射開始検知動作及び蓄積動作では、駆動配線GR1を制御してスイッチ素子T11〜T14をオンし、駆動配線GR8を制御してスイッチ素子T81〜T84をオンする。また、駆動配線GL3を制御してスイッチ素子T35〜T38をオンし、駆動配線GL5を制御してスイッチ素子T55〜T58をオンする。それにより、X線の照射の開始又は終了を検知する。 Therefore, in the X-ray irradiation start detection operation and the accumulation operation, the drive wiring GR 1 is controlled to turn on the switch elements T 11 to T 14 , and the drive wiring GR 8 is controlled to turn on the switch elements T 81 to T 84 . . Further, the drive wiring GL 3 is controlled to turn on the switch elements T 35 to T 38 , and the drive wiring GL 5 is controlled to turn on the switch elements T 55 to T 58 . Thereby, the start or end of X-ray irradiation is detected.
第1及び第2の実施形態では、読み出し回路部103の積分容量Cfに2行分のX線モニタ時の信号電荷を加算していた。しかしながら、本実施形態では、制御回路部108内の加算器503で2行分の信号電荷を加算し、その後、比較部501でX線の照射の開始又は終了の有無を判定している。
In the first and second embodiments, the signal charges at the time of X-ray monitoring for two rows are added to the integration capacitor Cf of the
動画撮影の場合、信号配線Sigを中央で分割することで読み出し動作を高速にし、フレームレートを速くすることができる。そのため、X線照射開始検知動作及び蓄積動作でのX線の照射の検知は、読み出し回路部103a〜103dで読み出した後の信号をA/D変換部104a〜104dでデジタルデータに変換し、加算器503で加算することによりX線パルスをモニタできる。
In the case of moving image shooting, by dividing the signal wiring Sig at the center, the reading operation can be performed at a high speed and the frame rate can be increased. Therefore, the detection of X-ray irradiation in the X-ray irradiation start detection operation and the accumulation operation is performed by converting the signals after being read by the
(応用例)
次に、図11(a)及び図11(b)に、本発明を用いた移動可能な放射線撮像システムへの応用例を示す。図11(a)は、本発明の応用例を示し、透視撮影と静止画撮影が可能な可搬型の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの概略構成図である。図11(a)において、撮像装置100をC型アーム601から取り外し、C型アーム601に備えられた放射線発生装置206を用いて撮影を行う例を示している。ここで、C型アーム601は、放射線発生装置206及び撮像装置100を保持するものである。
(Application examples)
Next, FIGS. 11A and 11B show an application example to a movable radiation imaging system using the present invention. FIG. 11A shows an application example of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a radiation imaging system using a portable radiation imaging apparatus capable of fluoroscopic imaging and still image imaging. FIG. 11A shows an example in which the
表示部602は、撮像装置100で得られた画像データに基づく画像の表示が可能な表示媒体であり、寝台603は、被検体604を載せるための台である。また、台車605は、放射線発生装置206、撮像装置100及びC型アーム601を移動可能にするもの、移動型の制御装置(制御コンピュータ)606は、それらを制御可能な構成を有するものである。
The
制御装置606は、撮像装置100で得られた画像信号を画像処理して表示部602等に伝送することも可能である。また、制御装置606による画像処理により生成された画像データは、電話回線等の伝送手段により遠隔地へ転送することができる。それにより、ドクタールームなどの別の場所でディスプレイに表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、伝送された画像データをフィルムプロセッサによりフィルムとして記録することもできる。なお、上述した本発明の実施形態における制御回路部108は、その構成の一部又は全部が撮像装置100内に備えられていてもよく、また、制御装置606内に備えられていてもよい。また、例えば、制御回路部108が撮像装置100内に備えられている場合に、制御装置606は、制御回路部108に制御信号を送信する形態であってもよい。
The
図11(b)は、本発明の応用例を示し、透視撮影と静止画撮影が可能な可搬型の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの概略構成図である。図11(b)において、図11(a)と同様の装置構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明は割愛する。 FIG. 11B is a schematic configuration diagram of a radiation imaging system using a portable radiation imaging apparatus capable of fluoroscopic imaging and still image imaging, showing an application example of the present invention. In FIG. 11B, the same components as those in FIG. 11A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図11(b)では、撮像装置100をC型アーム601から取り外し、C型アーム601に備えられた放射線発生装置206とは別の放射線発生装置607を用いて撮影を行う例を示している。このように、別の放射線発生装置607を用いて撮影を行う際、ケーブルや無線で放射線発生装置607と撮像装置100を通信することなく、X線の照射の開始や終了を検知することにより同期を取り撮影することができる。
FIG. 11B illustrates an example in which the
なお、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記憶媒体、伝送媒体及びプログラムは、本発明の範疇に含まれる。また、本発明の各実施形態では、撮像装置100のデジタルデータ処理部105が補正処理を行ったが、本発明はそれに限定されるものではない。制御装置606等の撮像装置100の外部の画像処理装置で行ってもよい。また、本発明の各実施形態から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。
The embodiment of the present invention can be realized by, for example, a computer executing a program. Also, means for supplying a program to a computer, for example, a computer-readable storage medium such as a CD-ROM recording such a program, or a transmission medium such as the Internet for transmitting such a program is also applied as an embodiment of the present invention. Can do. The above program can also be applied as an embodiment of the present invention. The above program, storage medium, transmission medium, and program are included in the scope of the present invention. In each embodiment of the present invention, the digital
101 検出部、102 駆動回路部、103a,103b 読み出し回路部、104a,104b A/D変換部、105 デジタルデータ処理部、106 信号処理部、107 電源部、108 制御回路部、201 画素、202a,202b 増幅回路部、203a,203b サンプルホールド回路部、204a,204b マルチプレクサ、205a,205b 可変増幅部、501 比較部、502 タイミング発生部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記スイッチ素子の導通状態を制御する駆動回路部と、
前記検出部から得られた信号に応じて前記駆動回路部を制御する制御部と、
を含む撮像装置であって、
前記制御部は、前記駆動回路部によって不連続な複数の行の前記スイッチ素子を同時に導通状態にさせる第1の動作と、前記第1の動作によって前記検出部から得られた信号を閾値と比較することで行われる、放射線又は光の照射の開始又は終了の判定に基づき、前記駆動回路部によって前記スイッチ素子を非導通状態とさせる第2の動作と、前記第2の動作で前記複数の画素に蓄積された信号に基づく画像が取得されるように前記駆動回路部に前記スイッチ素子を行単位で導通状態とさせる第3の動作と、前記第3の動作がなされた前記検出部に対して前記駆動回路部によって前記不連続な複数の行の前記スイッチ素子を同時に導通状態にさせる第4の動作と、前記第4の動作がなされた前記検出部に対して前記駆動回路部によって放射線又は光の照射が無い状態で前記スイッチ素子を非導通状態とさせる第5の動作と、前記第5の動作で前記複数の画素に蓄積された信号に基づいて前記画像と減算処理を行うためのオフセット画像が取得されるように前記駆動回路部に前記スイッチ素子を行単位で導通状態とさせる第6の動作と、を行うように、前記駆動回路部を制御する、ことを特徴とする撮像装置。 A detecting unit, each of which converts a plurality of pixels including conversion elements and switch elements provided in a matrix, the radiation or light into an electric signal,
A drive moving the circuit part that controls the conduction state of the prior SL switching element,
A control unit that controls the drive circuit unit according to a signal obtained from the detection unit;
An imaging device comprising:
The control unit compares a signal obtained from the detection unit by the first operation with a threshold value by a first operation that causes the switch elements in a plurality of discontinuous rows to be in a conductive state simultaneously by the drive circuit unit. Based on the determination of the start or end of radiation or light irradiation, the driving circuit unit causes the switch element to be in a non-conductive state, and the plurality of pixels in the second operation. A third operation for causing the drive circuit unit to turn on the switch elements in a row unit so that an image based on the signal accumulated in the signal is acquired; and the detection unit that has performed the third operation A fourth operation for simultaneously bringing the switch elements of the plurality of discontinuous rows into a conductive state by the drive circuit unit, and radiation by the drive circuit unit with respect to the detection unit on which the fourth operation has been performed. Is for performing a subtraction process on the image based on a fifth operation that causes the switch element to be in a non-conducting state in the absence of light irradiation, and a signal accumulated in the plurality of pixels in the fifth operation. An image pickup apparatus that controls the drive circuit unit to perform a sixth operation of causing the drive circuit unit to conduct the switch element in a row unit so that an offset image is acquired. .
前記比較部が放射線又は光の照射が開始されたと判定した場合、前記制御回路部は、前記不連続な複数の行の前記スイッチ素子の導通状態を維持し且つ前記不連続な複数の行以外の行の前記スイッチ素子を非導通状態とするように、前記駆動回路部を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The control unit includes a comparison unit that performs the determination, and a control circuit unit that controls the drive circuit unit based on the determination,
When the comparison unit determines that radiation or light irradiation has started, the control circuit unit maintains the conduction state of the switch elements in the discontinuous rows and other than the discontinuous rows. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the drive circuit unit is controlled so that the switch elements in a row are turned off.
前記変換素子の一方の電極と前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。 The switch element is formed of a transistor,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein one electrode of the conversion element and a source electrode or a drain electrode of the transistor are electrically connected.
前記信号処理部に含まれる読み出し回路部は、列方向の前記スイッチ素子が出力する前記電気信号の加算もしくは平均を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。 A signal processing unit for generating a detection signal by adding or averaging signals output from the switching elements of the discontinuous rows;
5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a readout circuit unit included in the signal processing unit performs addition or averaging of the electrical signals output from the switch elements in a column direction. .
前記制御部に制御信号を送信する制御コンピュータと、
を含むことを特徴とする撮像システム。 The imaging device according to any one of claims 1 to 11,
A control computer for transmitting a control signal to the control unit ;
An imaging system comprising:
前記駆動回路部によって不連続な複数の行の前記スイッチ素子を同時に導通状態にさせる第1の動作と、
前記第1の動作によって前記検出部から得られた信号を閾値と比較することで行われる、放射線又は光の照射の開始又は終了の判定に基づき、前記駆動回路部によって前記スイッチ素子を非導通状態とさせる第2の動作と、
前記第2の動作で前記複数の画素に蓄積された信号に基づく画像が取得されるように前記駆動回路部に前記スイッチ素子を行単位で導通状態とさせる第3の動作と、
前記第3の動作の後に前記駆動回路部によって前記不連続な複数の行の前記スイッチ素子を同時に導通状態にさせる第4の動作と、
前記第4の動作の後に前記駆動回路部によって放射線又は光の照射が無い状態で前記スイッチ素子を非導通状態とさせる第5の動作と、
前記第5の動作で前記複数の画素に蓄積された信号に基づいて前記画像と減算処理を行うためのオフセット画像が取得されるように前記駆動回路部に前記スイッチ素子を行単位で導通状態とさせる第6の動作と、
を含むことを特徴とする撮像装置の制御方法。 Each comprising a plurality of pixels in a matrix comprising a conversion element and a switch element, a detector for converting radiation or light into an electric signal, and drive the dynamic circuit unit that controls the conduction state of the prior SL switching element, A method for controlling an imaging apparatus having:
A first operation for simultaneously bringing the switch elements of a plurality of discontinuous rows into a conductive state by the drive circuit unit;
Based on the determination of the start or end of irradiation of radiation or light, which is performed by comparing the signal obtained from the detection unit by the first operation with a threshold value, the switch element is made non-conductive by the drive circuit unit A second operation to be
A third operation for causing the drive circuit unit to turn on the switch elements in a row unit so that an image based on signals accumulated in the plurality of pixels in the second operation is acquired;
A fourth operation for bringing the switch elements in the plurality of discontinuous rows into a conductive state simultaneously by the drive circuit unit after the third operation;
A fifth operation for causing the switch element to be in a non-conducting state without radiation or light irradiation by the drive circuit unit after the fourth operation;
The switch elements are placed in a conductive state in units of rows in the drive circuit unit so that an offset image for performing the subtraction process with the image is acquired based on signals accumulated in the plurality of pixels in the fifth operation. And a sixth operation that
A method for controlling an imaging apparatus, comprising:
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