JP6399788B2 - 放射線撮像装置、その駆動方法および放射線検査装置 - Google Patents
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Description
図1は、放射線撮像システムに代表される放射線検査装置IA(以下、「検査装置IA」という)の全体構成例を示すシステムブロック図である。検査装置IAは、放射線撮像装置100(以下、「撮像装置100」という)と、処理部101と、表示部102と、放射線源制御部103と、放射線源104とを具備する。
図3は、1つのセンサチップであるセンサユニット106の構成例を示している。各センサユニット106は、複数のセンサsと、複数のセンサsを駆動するための垂直走査回路303と、複数のセンサsから信号読出を行うための水平走査回路304と、を備える。
図4は、読出部20の回路構成の一部を示している。端子ESからの信号は、信号増幅部141の反転入力端子(図中で「−」と示す)に入力され、端子ENからの信号は、信号増幅部141の非反転入力端子(図中で「+」と示す)に入力される。信号増幅部141では、端子ESからの信号と端子ENからの信号との差分(信号値の差分)が増幅され、該差分に応じた信号がAD変換部151に出力される。AD変換部151は、CLKAD端子でクロック信号を受けており、該クロック信号に基づいて、信号増幅部141からの信号をAD変換(アナログデジタル変換)する。該AD変換された信号は、ADOUT端子を介して制御部109に出力される。
図5は、撮像装置100から信号読出を行うための読出動作ROのタイミングチャートを例示している。横軸を時間軸とし、縦軸には各制御信号を示す。ここでは説明を容易にするため、4つのセンサユニット106(1060〜1063)から信号読出を行う場合について述べる。
図6は、センサユニット106に配列された単位センサsの回路構成を例示している。センサsは、例えば、第1部分ps1と第2部分ps2と第3部分ps3とを含む。
(6.1. 単位センサの駆動方法の例)
図7は、本実施形態に係るセンサsの駆動タイミングチャートを示している。ここでは説明を容易にするため、高感度モード(即ち、制御信号WIDEがL)の場合について述べる。
図8は、動画撮影時にフレームレートを変更する場合の駆動タイミングチャートを示している。動画撮影を行う場合には、前述のリセット駆動RD、サンプリング駆動SDおよび読出動作ROを繰り返し行う。これらの一連の動作で読み出される1つの画像データは「フレーム」とも称され、あるフレームの信号読出が完了した後は、次のフレームの信号読出が開始される。
図10の(A)〜(D)は、動画撮影時にフレームレートを変更する場合の駆動タイミングチャートの比較例を、図8の(A)〜(D)と同様に示している。
図11は、第1の変形例として、動画撮影において、ある1つの画像データを取得している間に、同期信号SYNCを受けた場合の駆動タイミングチャートを示している。例えば、時刻t231で、同期信号SYNCを受けているが、この時点では、該画像データを取得するためのサンプリング駆動SDが完了していないため、リセット駆動RDは開始されない。その後、サンプリング駆動SDが完了し、その時刻を時刻t232とする。さらにその後の時刻t233で、同期信号SYNCを受けており、この時点では上記サンプリング駆動SDが完了しているので、該同期信号SYNCに応答してリセット駆動RDが開始される。
前述のリセット駆動RD(図7参照)によるとフォトダイオードPDおよびクランプ容量CCLがリセットされる。しかしながら、放射線撮影の開始直後では、センサsの第3部分ps3の各部分の電位が不定になっている虞、例えば、サンプリング用の容量CS及びCNに残留電荷が存在する等の虞がある。この状態で、上記リセット駆動RDを行ってサンプリング駆動SDおよび読出動作ROを行うと、放射線画像に残像や斑等が生じる虞がある。そのため、放射線撮影の開始後の最初のフレームの信号読出を行う場合には、該第3部分ps3についても適切にリセットするとよい。
撮影中にフレームレートを変更(大きく、又は、小さく)する場合、サンプリング駆動SD後のリセット駆動RDのタイミングが変わるため、容量CS及びCNでの電荷のリーク量が異なる。具体的には、フレームレートが小さい場合には、フレームレートが大きい場合に対して、サンプリング駆動SDが終了してからリセット駆動RDが開始されるまでの時間が大きいため、容量CS及びCNの電荷のリーク量が大きい。このことは、放射線画像の品質の低下をもたらしうる。そのため、フレームレートが小さい場合には、前述のリセット駆動RD2を行うとよい。
以上、いくつかの好適な実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的等に応じて、その一部を変更してもよいし、各実施形態を組み合わせてもよい。また、本発明は、フォトダイオードPD等の検知素子と、クランプ容量CCL等の保持部と、これらを個別にリセットするリセット部と、S信号およびN信号を個別にサンプリングするサンプリング部とを含むセンサであれば、適用することが可能である。よって、センサsの構成例やセンサsの駆動方法の例は、各実施形態で例示された態様に限られるものではない。
Claims (11)
- センサと、前記センサを駆動する駆動部とを備える放射線撮像装置であって、
前記センサは、
放射線を検知するための検知素子と、
前記検知素子をリセットする第1リセット部と、
前記検知素子からの信号に応じた電圧を保持する保持部と、
前記保持部をリセットする第2リセット部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第1サンプリング部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第2サンプリング部と、
を有しており、
前記駆動部は、
前記第1リセット部により前記検知素子をリセットした時の前記検知素子からの信号に応じた電圧を前記保持部が保持した後、前記検知素子が検知した放射線量に応じて変化した前記保持部の電圧に応じた第1信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングする第1動作と、
前記第1動作の後に前記第2リセット部により前記保持部をリセットしながら、該リセットされた前記保持部の電圧に応じた第2信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングした後に前記第1リセット部により前記検知素子をリセットする第2動作と、
を繰り返し行うように前記センサを駆動し、
前記駆動部は、更に、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が第1期間である第1モードでは、その期間に、前記第1リセット部により前記検知素子をリセットして前記第2リセット部により前記保持部をリセットする第3動作を実行し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が、前記第1期間よりも小さい第2期間である第2モードでは、前記第2動作が前記第3動作を兼ねる
ように前記センサを駆動し、
外部から同期信号を受けており、
前記第1モードでは、ある前記第2動作を行った後に最初に受けた前記同期信号に応答して前記第3動作を行い、その後、次の前記第1動作から前記第2動作までの一連の動作が完了するまでの間に前記同期信号を受けた場合には、前記第3動作を行わない
ことを特徴とする放射線撮像装置。 - センサと、前記センサを駆動する駆動部とを備える放射線撮像装置であって、
前記センサは、
放射線を検知するための検知素子と、
前記検知素子をリセットする第1リセット部と、
前記検知素子からの信号に応じた電圧を保持する保持部と、
前記保持部をリセットする第2リセット部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第1サンプリング部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第2サンプリング部と、
を有しており、
前記駆動部は、
前記第1リセット部により前記検知素子をリセットした時の前記検知素子からの信号に応じた電圧を前記保持部が保持した後、前記検知素子が検知した放射線量に応じて変化した前記保持部の電圧に応じた第1信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングする第1動作と、
前記第1動作の後に、前記第2リセット部により前記保持部をリセットしながら、該リセットされた前記保持部の電圧に応じた第2信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングした後に前記第1リセット部により前記検知素子をリセットする第2動作と、
を繰り返し行うように前記センサを駆動し、
前記駆動部は、更に、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が第1期間である第1モードでは、その期間に、前記第1リセット部により前記検知素子をリセットして前記第2リセット部により前記保持部をリセットする第3動作を実行し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が、前記第1期間よりも小さい第2期間である第2モードでは、前記第3動作を行わない
ように前記センサを駆動し、
外部から同期信号を受けており、
前記第1モードでは、ある前記第2動作を行った後に最初に受けた前記同期信号に応答して前記第3動作を行い、その後、次の前記第1動作から前記第2動作までの一連の動作が完了するまでの間に前記同期信号を受けた場合には、前記第3動作を行わない
ことを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記センサからの信号を出力するための出力部をさらに備え、
前記出力部は、前記第1サンプリング部によりサンプリングされた前記第1信号と、前記第2サンプリング部によりサンプリングされた前記第2信号との信号値の差に応じた信号を出力する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線撮像装置。 - センサと、前記センサを駆動する駆動部とを備える放射線撮像装置であって、
前記センサは、
放射線を検知するための検知素子と、
前記検知素子をリセットする第1リセット部と、
前記検知素子からの信号に応じた電圧を保持する保持部と、
前記保持部をリセットする第2リセット部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第1サンプリング部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第2サンプリング部と、
を有しており、
前記駆動部は、
前記第1リセット部により前記検知素子をリセットした時の前記検知素子からの信号に応じた電圧を前記保持部が保持した後、前記検知素子が検知した放射線量に応じて変化した前記保持部の電圧に応じた第1信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングする第1動作と、
前記第1動作の後に前記第2リセット部により前記保持部をリセットしながら、該リセットされた前記保持部の電圧に応じた第2信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングした後に前記第1リセット部により前記検知素子をリセットする第2動作と、
を繰り返し行うように前記センサを駆動し、
前記駆動部は、更に、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が第1期間である第1モードでは、その期間に、前記第1リセット部により前記検知素子をリセットして前記第2リセット部により前記保持部をリセットする第3動作を実行し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が、前記第1期間よりも小さい第2期間である第2モードでは、前記第2動作が前記第3動作を兼ねる
ように前記センサを駆動し、
前記センサからの信号を出力するための出力部をさらに備え、
前記出力部は、前記第1サンプリング部によりサンプリングされた前記第1信号と、前記第2サンプリング部によりサンプリングされた前記第2信号との信号値の差に応じた信号を出力し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が前記第1期間よりも小さく且つ前記第2期間よりも大きい第3期間である第3モードをさらに含み、
前記駆動部は、
前記第1モードでは、前記出力部が前記信号値の差に応じた信号を出力した後に、前記第3動作を行うと共に、前記第3動作でリセットされた前記保持部の電圧に応じた信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングして、該信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングする第4動作を実行し、
前記第3モードでは、前記出力部が前記信号値の差に応じた信号を出力している間に、前記第3動作及び前記第4動作のうちの前記第3動作を実行する
ように前記センサを駆動する
ことを特徴とする放射線撮像装置。 - センサと、前記センサを駆動する駆動部とを備える放射線撮像装置であって、
前記センサは、
放射線を検知するための検知素子と、
前記検知素子をリセットする第1リセット部と、
前記検知素子からの信号に応じた電圧を保持する保持部と、
前記保持部をリセットする第2リセット部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第1サンプリング部と、
前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第2サンプリング部と、
を有しており、
前記駆動部は、
前記第1リセット部により前記検知素子をリセットした時の前記検知素子からの信号に応じた電圧を前記保持部が保持した後、前記検知素子が検知した放射線量に応じて変化した前記保持部の電圧に応じた第1信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングする第1動作と、
前記第1動作の後に、前記第2リセット部により前記保持部をリセットしながら、該リセットされた前記保持部の電圧に応じた第2信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングした後に前記第1リセット部により前記検知素子をリセットする第2動作と、
を繰り返し行うように前記センサを駆動し、
前記駆動部は、更に、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が第1期間である第1モードでは、その期間に、前記第1リセット部により前記検知素子をリセットして前記第2リセット部により前記保持部をリセットする第3動作を実行し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が、前記第1期間よりも小さい第2期間である第2モードでは、前記第3動作を行わない
ように前記センサを駆動し、
前記センサからの信号を出力するための出力部をさらに備え、
前記出力部は、前記第1サンプリング部によりサンプリングされた前記第1信号と、前記第2サンプリング部によりサンプリングされた前記第2信号との信号値の差に応じた信号を出力し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が前記第1期間よりも小さく且つ前記第2期間よりも大きい第3期間である第3モードをさらに含み、
前記駆動部は、
前記第1モードでは、前記出力部が前記信号値の差に応じた信号を出力した後に、前記第3動作を行うと共に、前記第3動作でリセットされた前記保持部の電圧に応じた信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングして、該信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングする第4動作を実行し、
前記第3モードでは、前記出力部が前記信号値の差に応じた信号を出力している間に、前記第3動作及び前記第4動作のうちの前記第3動作を実行する
ように前記センサを駆動する
ことを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記出力部は、前記信号値の差をアナログデジタル変換する変換部を有する
ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記駆動部は、
外部から同期信号を受けており、
前記第1モードでは、ある前記第2動作を行った後に最初に受けた前記同期信号に応答して前記第3動作及び前記第4動作を行い、その後、次の前記第1動作から前記第2動作までの一連の動作が完了するまでの間に前記同期信号を受けた場合には、前記第3動作及び前記第4動作を行わず、
前記第3モードでは、ある前記第2動作を行った後に最初に受けた前記同期信号に応答して前記第3動作を行い、その後、次の前記第1動作から前記第3動作までの一連の動作が完了するまでの間に前記同期信号を受けた場合には、前記第3動作を行わない
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の放射線撮像装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と、
放射線を発生する放射線源と、を具備する
ことを特徴とする放射線検査装置。 - 前記放射線検査装置は、Cアーム型放射線透視診断装置を含む
ことを特徴とする請求項8に記載の放射線検査装置。 - センサと、前記センサを駆動する駆動部とを備える放射線撮像装置の駆動方法であって、
前記センサは、放射線を検知するための検知素子と、前記検知素子をリセットする第1リセット部と、前記検知素子からの信号に応じた電圧を保持する保持部と、前記保持部をリセットする第2リセット部と、前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第1サンプリング部と、前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第2サンプリング部と、を有しており、
前記駆動部による前記放射線撮像装置の駆動方法は、
前記第1リセット部により前記検知素子をリセットした時の前記検知素子からの信号に応じた電圧を前記保持部が保持した後、前記検知素子が検知した放射線量に応じて変化した前記保持部の電圧に応じた第1信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングする第1動作と、前記第1動作の後に、前記第2リセット部により前記保持部をリセットしながら、該リセットされた前記保持部の電圧に応じた第2信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングした後に前記第1リセット部により前記検知素子をリセットする第2動作と、を繰り返し行う工程を有しており、
前記工程では、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が第1期間である第1モードでは、その期間に、前記第1リセット部により前記検知素子をリセットして前記第2リセット部により前記保持部をリセットする第3動作をさらに実行し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が、前記第1期間よりも小さい第2期間である第2モードでは、前記第3動作の実行を抑制し、
前記第1モードでは、ある前記第2動作を行った後に最初に前記駆動部が受けた同期信号に応答して前記第3動作を行い、その後、次の前記第1動作から前記第2動作までの一連の動作が完了するまでの間に前記駆動部が同期信号を受けた場合には、前記第3動作を行わない
ことを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。 - センサと、前記センサを駆動する駆動部と、前記センサからの信号を出力するための出力部と、を備える放射線撮像装置の駆動方法であって、
前記センサは、放射線を検知するための検知素子と、前記検知素子をリセットする第1リセット部と、前記検知素子からの信号に応じた電圧を保持する保持部と、前記保持部をリセットする第2リセット部と、前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第1サンプリング部と、前記保持部の電圧に応じた信号をサンプリングする第2サンプリング部と、を有しており、
前記出力部は、前記第1サンプリング部によりサンプリングされた第1信号と、前記第2サンプリング部によりサンプリングされた第2信号との信号値の差に応じた信号を出力し、
前記駆動部による前記放射線撮像装置の駆動方法は、
前記第1リセット部により前記検知素子をリセットした時の前記検知素子からの信号に応じた電圧を前記保持部が保持した後、前記検知素子が検知した放射線量に応じて変化した前記保持部の電圧に応じた前記第1信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングする第1動作と、前記第1動作の後に、前記第2リセット部により前記保持部をリセットしながら、該リセットされた前記保持部の電圧に応じた前記第2信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングした後に前記第1リセット部により前記検知素子をリセットする第2動作と、を繰り返し行う工程を有しており、
前記工程では、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が第1期間である第1モードでは、その期間に、前記第1リセット部により前記検知素子をリセットして前記第2リセット部により前記保持部をリセットする第3動作をさらに実行し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が、前記第1期間よりも小さい第2期間である第2モードでは、前記第3動作の実行を抑制し、
ある前記第2動作を行ってから次の前記第1動作を開始するまでの期間が前記第1期間よりも小さく且つ前記第2期間よりも大きい第3期間である第3モードをさらに含み、
前記第1モードでは、前記出力部が前記信号値の差に応じた信号を出力した後に、前記第3動作を行うと共に、前記第3動作でリセットされた前記保持部の電圧に応じた信号を前記第1サンプリング部によりサンプリングして、該信号を前記第2サンプリング部によりサンプリングする第4動作を実行し、
前記第3モードでは、前記出力部が前記信号値の差に応じた信号を出力している間に、前記第3動作及び前記第4動作のうちの前記第3動作を実行する
ことを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
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