ES3073091T3

ES3073091T3 - X-ray image acquisition device and x-ray image acquisition system

Info

Publication number: ES3073091T3
Application number: ES22841749T
Authority: ES
Inventors: Haruki Suzuki; Masahiro Kamiya; Yukinobu Sugiyama; Naonori HOSOYA; Hidetoshi Yoshimura
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2021-07-13
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2026-07-08
Anticipated expiration: 2042-03-31
Also published as: FI4358505T3; EP4358505A4; US12584867B2; JPWO2023286401A1; KR20240032111A; US20240319116A1; JP2023118936A; US20260153452A1; EP4358505A1; CN117716695A; WO2023286401A1; JP7311731B2; EP4358505B1

Abstract

Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X que comprende: una unidad de píxeles compuesta por M matrices de píxeles, cada una con N segmentos de píxeles (donde N y M son números enteros de dos o más); M unidades de circuito; y una unidad de control. Cada unidad de circuito comprende: T (donde T es un número entero de N o más) sumadores para sumar secuencialmente señales eléctricas correspondientes a las señales de salida de los N segmentos de píxeles; y un conmutador para cambiar el estado de conexión entre los N segmentos de píxeles y los T sumadores. La unidad de control cambia el estado de conexión en sincronismo con el desplazamiento de un objeto en una primera dirección, de modo que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida de los segmentos de píxeles, generadas por la detección de un rayo X que ha atravesado la misma región del objeto, se suman en el mismo sumador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X y sistema de adquisición de imágenes de rayos XCampo técnico

[0003] Un aspecto de la presente divulgación se refiere a un dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X y a un sistema de adquisición de imágenes de rayos X.

[0004] Antecedentes de la técnica

[0005] Se conoce un dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X que adquiere una imagen de rayos X de un objeto que se transporta (véase el documento de patente 1, por ejemplo). Por ejemplo, en el dispositivo de inspección descrito en el documento de patente 1, una operación TDI (integración de retardo de tiempo), que se realizó convencionalmente usando un sensor CCD (dispositivo de carga acoplada), se realiza usando un sensor CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario). Este dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X incluye un medio de detección formado disponiendo una pluralidad de sensores de línea, incluyendo cada uno una pluralidad de elementos de detección y un medio de almacenamiento para almacenar una señal digital emitida desde cada elemento de detección, y la operación TDI se realiza realizando una operación de suma en el medio de almacenamiento.

[0006] El documento JPH1188784A se refiere a un circuito TDI para el retardo temporal y la integración de señales de píxeles.

[0007] El documento US2017115406A1 se refiere a un detector de rayos X de múltiples energías. El documento US2009190021A1 se refiere a un dispositivo de captación de imágenes de estado sólido. El documento US2013334399A1 se refiere a un circuito CMOS para un sensor.

[0008] El documento US2020241150A1 se refiere a un módulo de detección de ondas electromagnéticas. El documento US2011095926A1 se refiere a un convertidor analógico-digital.

[0009] Lista de documentos citados

[0010] Documento de patentes

[0011] Documento de patente 1: publicación de patente japonesa sin examinar n.º 2019-158663

[0012] Sumario de la invención

[0013] Problema técnico

[0014] En el dispositivo de inspección descrito en el documento de patente 1, en función del número de elementos de detección, la velocidad de la operación de suma en los medios de almacenamiento puede no cumplir con los requisitos. Por esta razón, existe la posibilidad de que no pueda realizarse la operación TDI. Además, se requiere que el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X descrito anteriormente tenga una configuración simplificada o un tamaño del circuito reducido.

[0015] Por tanto, un objetivo de un aspecto de la presente divulgación es proporcionar un dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X y un sistema de adquisición de imágenes de rayos X que pueda realizar una operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles y pueda tener una configuración simplificada y un tamaño del circuito reducido.

[0016] Solución al problema

[0017] En las reivindicaciones independientes se define un dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según la presente invención.

[0018] En este dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X, cada una de las M unidades de circuito incluye T secciones de suma y una sección de conmutación. Luego, en cada una de las M unidades de circuito, los estados de conexión entre las N porciones de píxeles y las T secciones de suma se conmutan en sincronización con el transporte del objeto a lo largo de la primera dirección de modo que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida emitidas desde las porciones de píxeles mediante la detección rayos X transmitidos a través de la misma región del objeto se suman mediante las mismas secciones de suma, realizando así la operación TDI. Al realizar la operación TDI mediante el procesamiento de suma en la unidad de circuito tal como se describió anteriormente, es posible evitar el problema de la velocidad de la operación de suma en los medios de almacenamiento descritos anteriormente. Por tanto, es posible realizar la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles. Además, dado que puede omitirse una memoria tal como los medios de almacenamiento descritos anteriormente, puede simplificarse la configuración. Además, en este dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X, la operación TDI se realiza conmutando el estado de conexión entre la sección de píxeles y la sección de suma usando la sección de conmutación. Por tanto, el tamaño del circuito puede reducirse en comparación con un caso en el que se proporciona una memoria para la suma de señales simplemente en la unidad de circuito, por ejemplo. Como resultado, según este dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito.

[0019] El dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según un aspecto de la presente divulgación puede incluir además al menos un centelleador para convertir los rayos X transmitidos a través del objeto en luz de centelleo, y las N porciones de píxeles pueden recibir la luz de centelleo convertida por el al menos un centelleador. En este caso, los rayos X pueden detectarse después de convertirse en luz de centelleo.

[0020] Cada una de las T secciones de suma puede ser un convertidor A/D (convertidor analógico a digital). En este caso, puede realizarse la operación TDI usando un convertidor A/D.

[0021] Cada una de las T secciones de suma puede ser un amplificador de carga. En este caso, puede realizarse la operación TDI usando un amplificador de carga.

[0022] Entre la unidad de píxeles y las M unidades de circuito, puede haber un hueco de dos o más veces la anchura de la porción de píxeles. En este caso, es posible suprimir la incidencia de rayos X en la unidad de circuito que tiene menor durabilidad contra los rayos X que la unidad de píxeles.

[0023] El dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según un aspecto de la presente divulgación puede incluir además un elemento de protección que tiene una impermeabilidad con respecto a los rayos X. Puede formarse una abertura en el elemento de protección. La unidad de píxeles puede estar orientada hacia la abertura, y las M unidades de circuito pueden estar orientadas hacia una parte del elemento de protección que no sea la abertura. En este caso, es posible suprimir la incidencia de rayos X en la unidad de circuito mientras se permite la incidencia de rayos X en la unidad de píxeles.

[0024] El dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X de la presente invención puede incluir además N × M cableados conectados eléctricamente a las N porciones de píxeles de cada una de las M matrices de píxeles y las M unidades de circuito. Cada uno de los N × M cableados puede extenderse para pasar sobre las N porciones de píxeles. En este caso, dado que los N cableados no están concentrados entre las M matrices de píxeles alineadas en la segunda dirección, es posible evitar la generación localizada de una porción muerta.

[0025] Cada uno de los N × M cableados puede incluir una porción de cuerpo principal que se extiende desde la unidad de circuito hasta la porción de píxeles y una porción de extensión que se extiende desde un punto de conexión entre la porción de cuerpo principal y la porción de píxeles hasta un lado opuesto a la unidad de circuito. La porción de extensión puede aislarse eléctricamente de la porción de cuerpo principal. En este caso, la razón de apertura de las N porciones de píxeles puede hacerse uniforme, y puede suprimirse la aparición de capacitancia parásita debido a la parte de extensión.

[0026] La unidad de control controla las M unidades de circuito de modo que se lean las señales eléctricas desde las secciones de suma después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las L porciones de píxeles alineadas en la primera dirección se sumen mediante las secciones de suma, y un valor de L puede seleccionarse de números enteros de 1 a N. En este caso, puede seleccionarse el número de porciones de píxeles para el procesamiento de suma según la cantidad de fuga de rayos X o el grosor del objeto, por ejemplo. La unidad de control controla las M unidades de circuito de modo que se lean las señales eléctricas desde las secciones de suma después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles de P-ésima a Q-ésima (P < Q) en la primera dirección se suman mediante las secciones de suma, y los valores de P y Q pueden seleccionarse de números enteros de 1 a N. En este caso, por ejemplo, es posible hacer frente a variaciones en la relación posicional entre la fuente de rayos X y la unidad de píxeles. Las secciones de suma incluyen las primeras secciones de suma y las segundas secciones de suma. La unidad de control controla las M unidades de circuito de modo que se lean las señales eléctricas de las primeras secciones de suma después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles ubicadas en una primera región en la primera dirección se suman mediante las secciones de suma y las señales eléctricas se leen desde las secciones de suma después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles ubicadas en una segunda región alineadas con la primera región en la primera dirección se suman mediante las segundas secciones de suma. En este caso, por ejemplo, puede realizarse un modo dual. Por tanto, es posible adquirir una pluralidad de imágenes de rayos X en un único proceso.

[0027] Suponiendo que, en la primera dirección, un lado en el que están ubicadas las primeras secciones de suma con respecto a las segundas secciones de suma es un primer lado y un lado en el que están ubicadas las segundas secciones de suma con respecto a las primeras secciones de suma es un segundo lado, pueden disponerse las primeras secciones de suma en el primer lado con respecto a la primera región, y pueden disponerse las segundas secciones de suma en el segundo lado con respecto a la segunda región. En este caso, es posible reducir las longitudes de los cableados para conectar las porciones de píxeles ubicadas en la primera región a las primeras secciones de suma y las longitudes de los cableados para conectar las porciones de píxeles ubicadas en la segunda región a las segundas secciones de suma.

[0028] Un tiempo de exposición de cada una de las N porciones de píxeles puede controlarse independientemente del transporte del objeto. Una señal externa usada para la sincronización con el transporte del objeto puede incluir inestabilidad (fluctuaciones). Si dicha señal externa está asociada con el tiempo de exposición de la porción de píxeles, puede variar el tiempo de exposición. Por el contrario, al controlar el tiempo de exposición de cada una de las N porciones de píxeles independientemente del transporte del objeto, pueden hacerse uniformes los tiempos de exposición de las N porciones de píxeles.

[0029] La activación/desactivación de una función de retardo de línea puede ser cambiable. Cuando la función de retardo de línea está activada, los tiempos de inicio de exposición de las N porciones de píxeles pueden desplazarse un tiempo predeterminado según un orden de disposición de las N porciones de píxeles en la primera dirección. En este caso, dado que puede realizarse la función de retardo de línea, es posible cambiar la posición de sincronización en la dirección de la altura.

[0030] N puede ser un número entero de 8 o más. Según este dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X, incluso cuando el número de porciones de píxeles es grande como en este caso, puede realizarse la operación TDI, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito.

[0031] Un sistema de adquisición de imágenes de rayos X según un aspecto de la presente divulgación incluye el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X descrito anteriormente; una fuente de rayos X que emite rayos X; y una unidad de transporte que transporta el objeto a lo largo de la primera dirección. Según este sistema de adquisición de imágenes de rayos X, por las razones descritas anteriormente, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito.

[0032] Efectos ventajosos de la invención

[0033] Según un aspecto de la presente divulgación, es posible proporcionar un dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X y un sistema de adquisición de imágenes de rayos X que pueda realizar una operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles y puede tener una configuración simplificada y un tamaño del circuito reducido. A menos que se indique explícitamente como "realización(es) de la invención", cualquier realización, ejemplo, aspecto o implementación en la descripción puede incluir algunas pero no todas las características tal como se definen literalmente en las reivindicaciones y se presentan únicamente con fines de ilustración.

[0034] Breve descripción de los dibujos

[0035] La figura 1 es una vista en planta de un dispositivo de formación de imágenes según una realización.

[0036] La figura 2 es un diagrama que muestra las configuraciones de circuito de una matriz de píxeles y una unidad de circuito.

[0037] La figura 3 es un diagrama que muestra la configuración de circuito de una matriz de amplificadores.

[0038] La figura 4 es un diagrama que muestra la configuración del circuito de una matriz de conmutadores.

[0039] La figura 5 es un diagrama que muestra la configuración de circuito de una matriz de memoria.

[0040] La figura 6 es un diagrama que muestra la configuración de circuito de una matriz de ADC.

[0041] La figura 7 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes según la realización.

[0042] La figura 8 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes según la realización.

[0043] La figura 9 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes según la realización.

[0044] La figura 10 es un diagrama para explicar una operación TDI.

[0045] La figura 11 es un diagrama para explicar una operación TDI.

[0046] La figura 12 es un diagrama de circuito para explicar la transferencia de carga en un ejemplo comparativo.

[0047] La figura 13 es un diagrama de circuito para explicar la transferencia de carga en la realización.

[0048] La figura 14 es un diagrama que muestra las configuraciones de circuito de una matriz de píxeles y una unidad de circuito en un primer ejemplo de modificación.

[0049] La figura 15 es un diagrama que muestra las configuraciones de circuito de una matriz de píxeles y una matriz de amplificadores en un segundo ejemplo de modificación.

[0050] La figura 16 es un diagrama que muestra la configuración de circuito de una matriz de conmutadores en el segundo ejemplo de modificación.

[0051] La figura 17 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento de un dispositivo de formación de imágenes según el segundo ejemplo de modificación.

[0052] La figura 18 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes según el segundo ejemplo de modificación.

[0053] La figura 19 es un diagrama que muestra las configuraciones de circuito de una matriz de píxeles y una unidad de circuito en un tercer ejemplo de modificación.

[0054] La figura 20 es un diagrama que muestra la configuración de circuito de una matriz de conmutadores en el tercer ejemplo de modificación.

[0055] La figura 21 es un diagrama que muestra la configuración de circuito de una matriz de amplificadores en el tercer ejemplo de modificación.

[0056] La figura 22 es un diagrama que muestra la configuración de circuito de una matriz de conmutadores en el tercer ejemplo de modificación.

[0057] La figura 23 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento de un dispositivo de formación de imágenes según el tercer ejemplo de modificación.

[0058] La figura 24 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes según el tercer ejemplo de modificación.

[0059] La figura 25 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes según el tercer ejemplo de modificación.

[0060] La figura 26 es un diagrama para explicar una operación TDI en el tercer ejemplo de modificación.

[0061] La figura 27 es un diagrama para explicar una operación TDI en el tercer ejemplo de modificación.

[0062] La figura 28 es un diagrama que muestra las configuraciones de circuito de una matriz de píxeles y una unidad de circuito en un cuarto ejemplo de modificación.

[0063] La figura 29 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento de un dispositivo de formación de imágenes según el cuarto ejemplo de modificación.

[0064] La figura 30 es un diagrama de tiempos que muestra el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes según el cuarto ejemplo de modificación.

[0065] La figura 31 es un diagrama de configuración de un dispositivo de formación de imágenes según una segunda realización.

[0066] La figura 32 es una vista en planta de un dispositivo de formación de imágenes según la segunda realización. La figura 33 es un diagrama para explicar una operación TDI en la segunda realización.

[0067] La figura 34 es un diagrama para explicar una operación TDI en la segunda realización.

[0068] La figura 35 es un diagrama para explicar una operación TDI cuando se conmuta el número de tramas que van a sumarse.

[0069] Las figuras 36(a) y 36(b) son diagramas para explicar una función de conmutación del número de tramas que van a sumarse.

[0070] Las figuras 37(a) y 37(b) son diagramas para explicar una función de conmutación del número de tramas que van a sumarse.

[0071] La figura 38 es un diagrama para explicar una operación TDI cuando se conmuta el intervalo de suma.

[0072] La figura 39 es un diagrama para explicar una operación TDI cuando se conmuta el intervalo de suma.

[0073] Las figuras 40(a) y 40(b) son diagramas para explicar una función de conmutación de intervalo de suma.

[0074] La figura 41 es un diagrama para explicar un modo dual.

[0075] La figura 42 es un diagrama para explicar una operación TDI en el modo dual.

[0076] La figura 43 es un diagrama para explicar una operación TDI en el modo dual.

[0077] La figura 44 es un diagrama para explicar otro ejemplo de disposición para el modo dual.

[0078] La figura 45 es un diagrama para explicar una operación TDI cuando se invierte una dirección de suma.

[0079] La figura 46 es un diagrama para explicar una operación TDI cuando se invierte la dirección de suma.

[0080] La figura 47 es un diagrama para explicar otro ejemplo de la operación TDI cuando se invierte la dirección de suma. La figura 48 es un diagrama para explicar el control independiente del tiempo de exposición.

[0081] La figura 49 es un diagrama para explicar una función de retardo de línea.

[0082] La figura 50 es un diagrama para explicar una función de retardo de línea.

[0083] Descripción de las realizaciones

[0084] A continuación en el presente documento, se describirán en detalle realizaciones de la presente divulgación con referencia a los diagramas. En la siguiente descripción, se indican elementos iguales o equivalentes con los mismos números de referencia y se omitirá una descripción repetida de los mismos.

[0085] Primera realización

[0086] Configuración de dispositivo de formación de imágenes

[0087] Las figuras 1 a 13 muestran un dispositivo de formación de imágenes de estado sólido según un ejemplo básico útil para entender la disposición de la presente invención. Un dispositivo de formación de imágenes 1 mostrado en la figura 1 es, por ejemplo, un dispositivo de formación de imágenes de estado sólido usado en un aparato de adquisición de imágenes de rayos X para adquirir una imagen de rayos X de un objeto transportado a lo largo de la dirección de transporte. En el aparato de adquisición de imágenes de rayos X, por ejemplo, los rayos X transmitidos a través del objeto se convierten en luz de centelleo por un centelleador y la luz de centelleo se detecta mediante el dispositivo de formación de imágenes 1, adquiriendo así una imagen de rayos X del objeto. En este momento, con el fin de mejorar la relación señal-ruido en la imagen adquirida, se realiza una operación TDI (integración de retardo de tiempo) usando el dispositivo de formación de imágenes 1. La operación TDI se describirá más adelante.

[0088] Tal como se muestra en la figura 1, el dispositivo de formación de imágenes 1 incluye una unidad de píxeles 2, una sección de circuito 3 y un decodificador 4. La unidad de píxeles 2, la sección de circuito 3 y el decodificador 4 están formados integralmente en un chip. La unidad de píxeles 2 tiene M (M es un número entero de 2 o más) matrices de píxeles 12, incluyendo cada una N (N es un número entero de 2 o más) porciones de píxeles 11 que realizan una conversión fotoeléctrica. Cada porción de píxeles 11 está formada, por ejemplo, en una forma rectangular en vista en planta. Las N porciones de píxeles 11 están dispuestas en una fila a lo largo de una primera dirección X1 para ser adyacentes entre sí. Las M matrices de píxeles 12 están dispuestas para ser adyacentes entre sí a lo largo de una segunda dirección X2 perpendicular a la primera dirección X1. Las A-ésimas (A es cualquier número entero de 1 a N) porciones de píxeles 11 en las M matrices de píxeles 12 están dispuestas a lo largo de la segunda dirección X2. Es decir, en la unidad de píxeles 2, N × M porciones de píxeles 11 están dispuestas en una matriz.

[0089] Cuando se usa en el aparato de adquisición de imágenes de rayos X tal como se describió anteriormente, el dispositivo de formación de imágenes 1 está dispuesto de modo que la primera dirección X1 coincide con la dirección de transporte del objeto. N puede ser un número entero de 8 o más, o puede ser un número entero de 16 o más. Cuanto mayor es N, más puede mejorarse la relación señal-ruido mediante la operación TDI. De aquí en adelante en el presente documento, se describirá como un ejemplo un caso en el que N es 4. Sin embargo, lo mismo se aplica cuando N toma otros valores.

[0090] Cada porción de píxeles 11 es, por ejemplo, un elemento receptor de luz capaz de detectar luz de centelleo. En este ejemplo, el elemento receptor de luz es un fotodiodo formado de silicio. Sin embargo, el elemento receptor de luz puede ser un fotodiodo formado por un semiconductor compuesto tal como InGaAs o CdTe. En este ejemplo, el elemento receptor de luz es un fotodiodo de tipo superficie con una unión PN expuesta en la superficie. Sin embargo, el elemento receptor de luz puede ser un fotodiodo incrustado con una unión PN incrustada en su interior. La sección de circuito 3 incluye M unidades de circuito 5 proporcionadas en correspondencia con las M matrices de píxeles 12. En este ejemplo, las M unidades de circuito 5 están conectadas eléctricamente a las M matrices de píxeles 12, respectivamente. Específicamente, las N porciones de píxeles 11 de cada una de las M matrices de píxeles 12 y las M unidades de circuito 5 están conectadas eléctricamente entre sí mediante N × M cableados 6. Es decir, las N porciones de píxeles 11 de una matriz de píxeles 12 están conectadas eléctricamente a las unidades de circuito 5 correspondientes mediante los N cables 6. Cada cableado 6 se extiende linealmente a lo largo de la primera dirección X1 para pasar sobre la porción de píxeles 11, por ejemplo.

[0091] Tal como se muestra en la figura 2, cada unidad de circuito 5 incluye una matriz de amplificadores 30, una matriz de conmutadores (circuito de conmutación, sección de conmutación) 40, una matriz de memoria 50 y una matriz de ADC (convertidor analógico a digital) 60. A continuación en el presente documento, se describirán las configuraciones y operaciones de una unidad de circuito 5 y la matriz de píxeles 12 correspondiente a la unidad de circuito 5. Sin embargo, las configuraciones y operaciones de otras unidades de circuito 5 y matrices de píxeles 12 son las mismas. Además, las cuatro porciones de píxeles 11 incluidas en la matriz de píxeles 12 también se denominan porciones de píxeles PD1, PD2, PD3 y PD4 en orden lejos de la unidad de circuito 5.

[0092] Tal como se muestra en la figura 3, la matriz de amplificadores 30 incluye N (cuatro en este ejemplo) amplificadores de carga 31. Cada amplificador de carga 31 incluye un amplificador operacional 32, una porción capacitiva 33 y un conmutador de reinicio 34. La porción capacitiva 33 es un condensador de realimentación y está conectada entre un terminal de entrada de inversión 32a y un terminal de salida 32c del amplificador operacional 32. Una señal de carga emitida desde la porción de píxeles 11 se acumula en la porción capacitiva 33. Un terminal de entrada de no inversión 32b del amplificador operacional 32 está conectado a una tensión de referencia Vref. El conmutador de reinicio 34 está conectado en paralelo con la porción capacitiva 33 entre el terminal de entrada de inversión 32a y el terminal de salida 32c. El conmutador de reinicio 34 se activa y desactiva según una señal de reinicio RS_A para reiniciar la carga acumulada en la porción capacitiva 33.

[0093] Las cuatro porciones de píxeles 11 de la matriz de píxeles 12 correspondiente están conectadas a los cuatro amplificadores de carga 31, respectivamente. Más específicamente, la señal de carga desde la porción de píxeles 11 se introduce en el terminal de entrada de inversión 32a del amplificador operacional 32. El amplificador de carga 31 convierte la señal de carga emitida desde la porción de píxeles 11 de la matriz de píxeles 12 correspondiente en una señal de tensión. De aquí en adelante en el presente documento, los amplificadores de carga 31 que reciben señales de las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3 y PD4 también se denominan amplificadores de carga CA1, CA2, CA3 y CA4, respectivamente. Se emite la señal de tensión del amplificador de carga 31 a las unidades de conmutación SU1 a SU4, que se describirán más adelante, a través del terminal de salida 32c.

[0094] Tal como se muestra en la figura 4, la matriz de conmutadores 40 incluye N (cuatro en este ejemplo) unidades de conmutación 41. Cada unidad de conmutación 41 incluye cuatro conmutadores 42a, 42b, 42c y 42d conectados a los cuatro amplificadores de carga 31, respectivamente. Se emiten las señales de salida desde la unidad de conmutación 41 a las unidades de memoria MR1 a MR4, que se describirán más adelante. La matriz de conmutadores 40 está configurada de modo que se conmuta el estado de conexión entre los amplificadores de carga CA1 a CA4 y las unidades de memoria MR1 a MR4 según el estado de activado/desactivado de los conmutadores 42a a 42d.

[0095] Más específicamente, en cada unidad de conmutación 41, el conmutador 42a se activa y desactiva según una señal de conmutación SW1, el conmutador 42b se activa y desactiva según una señal de conmutación SW2, el conmutador 42c se activa y desactiva según una señal de conmutación SW3, y el conmutador 42d se activa y desactiva según una señal de conmutación SW4. Las unidades de conmutación 41 conectadas a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4 se denominan unidades de conmutación SU1, SU2, SU3 y SU4, respectivamente. La figura 4 muestra los nodos de salida SU1_OUT, SU2_OUT, SU3_OUT y SU4_OUT de las unidades de conmutación SU1, SU2, SU3 y SU4.

[0096] Cuando la señal de conmutación SW1 está activada y las señales de conmutación SW2 a SW4 están desactivadas, los amplificadores de carga CA1, CA4, CA3 y CA2 están conectados a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. Cuando la señal de conmutación SW2 está activada y las señales de conmutación SW1, SW3 y SW4 están desactivadas, los amplificadores de carga CA2, CA1, CA4 y CA3 están conectados a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. Cuando la señal de conmutación SW3 está activada y las señales de conmutación SW1, SW2 y SW4 están desactivadas, los amplificadores de carga CA3, CA2, CA1 y CA4 están conectados a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. Cuando la señal de conmutación SW4 está activada y las señales de conmutación SW1 a SW3 están desactivadas, los amplificadores de carga CA4, CA3, CA2 y CA1 están conectados a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente.

[0097] Tal como se muestra en la figura 5, la matriz de memoria 50 incluye N (cuatro en este ejemplo) unidades de memoria 51. Además, la matriz de memoria 50 puede incluir T (T es un número entero de N o más) unidades de memoria 51. Cada unidad de memoria 51 incluye condensadores 52N y 52S, conmutadores 53N, 53S, 54N y 54S, y un conmutador de reinicio 55. El condensador 52N mantiene una tensión de referencia (nivel N) en la señal de tensión del amplificador de carga 31, y el condensador 52S mantiene una tensión de señal (nivel S) en la señal de tensión del amplificador de carga 31. La diferencia entre la tensión de señal y la tensión de referencia es una señal efectiva.

[0098] Los conmutadores 53N y 53S se usan para conmutar los estados de conexión entre los condensadores 52N y 52S y las unidades de conmutación SU1 a SU4, y los conmutadores 54N y 54S se usan para conmutar los estados de conexión entre los condensadores 52N y 52S y los convertidores A/D AD1 a AD4, que se describirán más adelante. Los conmutadores 53N y 53S se activan y desactivan según las señales de conmutación SETN1 y SETS1, y los conmutadores 54N y 54S se activan y desactivan según las señales de conmutación SETN2 y SETS2.

[0099] El conmutador de reinicio 55 se activa y desactiva según una señal de reinicio RS_M. Cuando se activa el conmutador de reinicio 55, se suministra una tensión de reinicio VRS para reiniciar las tensiones de los terminales de entrada de los convertidores A/D AD1 a AD4. Se proporciona la matriz de memoria 50 para cambiar el orden de transferencia de señales porque el orden en el que la señal de tensión desde el amplificador de carga 31 se mantiene en los condensadores 52N y 52S es el orden del nivel S y el nivel N y el orden de conversión AD mediante una matriz de ADC 60 es el orden del nivel N y el nivel S. En lo sucesivo, las unidades de memoria 51 conectadas a las unidades de conmutación SU1, SU2, SU3 y SU4 (convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4) también se denominan unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. La figura 5 muestra los nodos de salida MR1_OUT, MR2_OUT, MR3_OUT y MR4_OUT de las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4. Tal como se muestra en la figura 6, la matriz de ADC 60 incluye N (cuatro en este ejemplo) convertidores A/D (porción de suma) 61. Además, la matriz de ADC 60 puede incluir T (T es un número entero de N o más) convertidores A/D 61. En este ejemplo, cada convertidor A/D 61 es de un tipo de pendiente única, e incluye un comparador 62, un contador 63 que tiene B (B es un número entero de 1 o más) bits, B conmutadores de retención 64 y B condensadores 65. El comparador 62 compara una señal de salida desde la unidad de memoria 51 con una onda de rampa VRAMPA. El contador 63 emite un valor de recuento de B bits correspondiente a la señal de salida del comparador 62. El conmutador de retención 64 retiene el valor de contador emitido desde el contador 63. El condensador 65 mantiene el valor de recuento emitido desde el contador 63 según la activación/desactivación del conmutador de retención 64. El contador 63 funciona basándose en un pulso de reloj CLK. El conmutador de retención 64 funciona según una señal de retención LS.

[0100] En el convertidor A/D 61, la salida del comparador 62 cambia según las señales de salida desde las unidades de memoria MR1 a MR4 (las señales de carga desde las porciones de píxeles PD1 a PD4 y las señales de tensión desde los amplificadores de carga CA1 a CA4), y el contador 63 realiza el recuento según el cambio. De esta manera, se realiza la conversión A/D para convertir la señal de tensión en un valor digital.

[0101] Suponiendo que los convertidores A/D 61 conectados a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4 son convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4, respectivamente, las señales de reinicio individuales RS_C1, RS_C2, RS_C3 y RS_C4 se introducen en los contadores 63 de los convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4. Por tanto, es posible reiniciar de forma independiente los contadores 63 de los convertidores A/D AD1 a AD4.

[0102] En cada convertidor A/D 61, el contador 63 realiza el recuento según la señal de tensión recibida y mantiene el valor de recuento. El conteo realizado por el contador 63 puede ser o bien un conteo hacia arriba o bien un conteo hacia abajo. Además, el contador 63 realiza el recuento según la siguiente señal de tensión de entrada basándose en el valor de recuento mantenido previamente en el contador 63, y mantiene el valor de recuento. Es decir, cada contador 63 realiza secuencialmente el recuento cada vez que se introduce una señal de tensión y mantiene valores de recuento correspondientes a todas las señales de tensión de entrada (procesamiento de suma). Los condensadores B 65 mantienen una señal de tensión (señal de suma) correspondiente al estado de mantenimiento (estado de suma) del valor de recuento en el contador 63 correspondiente. Es decir, si se mantiene o no la señal de tensión en cada condensador 65 se determina según el valor de recuento mantenido en el contador 63 correspondiente. Por tanto, al leer el estado de mantenimiento de la señal de tensión en los condensadores B 65, puede obtenerse una señal digital correspondiente al valor de recuento mantenido en el contador 63. Tal como se describió anteriormente, en el convertidor A/D 61, el comparador 62 y el contador 63 funcionan como una porción de procesamiento de suma que realiza el procesamiento de suma en las señales de tensión emitidas desde cualquiera de los amplificadores de carga CA1 a CA4, y el condensador B 65 funciona como una porción de mantenimiento que mantiene una señal de suma correspondiente al estado de suma de la porción de procesamiento de suma. El valor de recuento mantenido en el contador 63 se reinicia mediante la entrada de las señales de reinicio RS_C1 a RS_C4. Se controlan los tiempo de lectura del estado de retención de la señal de tensión en el condensador 65 mediante el decodificador 4.

[0104] Refiriéndose de nuevo a la figura 1, las M unidades de circuito 5 están dispuestas para ser adyacentes a (orientarse hacia) la matriz de píxeles 12 correspondiente en la primera dirección X1. Cada unidad de circuito 5 tiene N regiones de disposición R alineadas en la segunda dirección X2. En cada región de disposición R, están dispuestos un amplificador de carga 31, una unidad de memoria 51 y un convertidor A/D 61. La anchura de cada región de disposición R en la segunda dirección X2 es igual a o menor que 1/N de la anchura de la porción de píxeles 11 en la segunda dirección X2. Es decir, en la segunda dirección X2, la anchura de un área que incluye las N regiones de disposición R es igual a o menor que la anchura de la porción de píxeles 11.

[0106] Operación TDI

[0108] Se describirá una operación TDI usando el dispositivo de formación de imágenes 1 con referencia a las figuras 7 a 9. En el diagrama de tiempos de la figura 7, en orden desde la parte superior, se muestran los cambios temporales de la señal de reinicio RS _A, las señales de tensión desde los amplificadores de carga CA1 a CA4, las señales de conmutación SW1 a SW4, las señales de conmutación SETN1, SETS1, SETN2 y SETS2, y la señal de reinicio RS_M y los estados de funcionamiento de los convertidores A/D AD1 a AD4. En los estados de funcionamiento de los convertidores A/D AD1 a AD4, "Convers. A/D: CA1" significa que se está realizando la conversión A/D de la señal de tensión desde el amplificador de carga CA1 y, de manera similar, "Convers. A/D: CA2 a CA4" significa que se está realizando la conversión A/D de las señales de tensión desde los amplificadores de carga CA2 a CA4. "H" significa que se mantiene la señal, y "0" significa que se reinicia la señal. Las formas de onda de las señales de tensión desde los amplificadores de carga CA1 a CA4 son ejemplos. Esto mismo se aplica a las figuras 17, 18, 23, 24, 29 y 30, que se describirán más adelante. En el diagrama de tiempos de la figura 8, en orden desde la parte superior, se muestran los estados de funcionamiento de los convertidores A/D AD1 a AD4 y los cambios temporales de la señal de retención LS, las señales de reinicio RS_C1 a RS_C4 y las señales de lectura D1 a D4. Las señales de lectura D1 a D4 son señales emitidas desde el decodificador 4 con el fin de controlar los tiempos de lectura del estado de mantenimiento de tensión en el condensador 65. Cuando se activan las señales de lectura D1, D2, D3 y D4, los estados de mantenimiento de tensión en los condensadores 65 de los convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4 se leen y convierten en valores digitales (señales digitales) (figura 2).

[0110] Tal como se muestra en las figuras 7 a 9, en un periodo entre los tiempos T1 y T2, se activa la señal de conmutación SW1 y se desactivan las señales de conmutación SW2 a SW4, de modo que los amplificadores de carga CA1, CA4, CA3 y CA2 se conectan a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. Luego, cuando las señales de tensión (señales de tensión correspondientes a las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD4, PD3, PD2 y PD1) se introducen desde los amplificadores de carga CA4, CA3, CA2 y CA1, cada uno de los convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4 realiza el recuento y mantiene el valor de recuento. En el tiempo T2, se activa la señal de lectura D1, y el estado de tensión mantenido en el condensador 65 del convertidor A/D AD1 se lee y se convierte en un valor digital. Antes de esta lectura, se introduce la señal de reinicio RS_C1 para reiniciar el contador 63 del convertidor A/D AD1.

[0112] En un período entre los tiempos T2 y T3, se activa la señal de conmutación SW2 y se desactivan las señales de conmutación SW1, SW3 y SW4, de modo que los amplificadores de carga CA2, CA1, CA4 y CA3 se conectan a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. Luego, las señales de tensión (señales de tensión correspondientes a las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD1, PD4, PD3 y PD2) se introducen desde los amplificadores de carga CA1, CA4, CA3 y CA2, y cada uno de los convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4 realiza el recuento y mantiene el valor de recuento. En el tiempo T3, se activa la señal de lectura D2, y el estado de tensión mantenido en el condensador 65 del convertidor A/D AD2 se lee y se convierte en un valor digital. Antes de esta lectura, se introduce la señal de reinicio RS_C2 para reiniciar el contador 63 del convertidor A/D AD2.

[0114] En el periodo entre los tiempos T2 y T3, las señales de tensión desde el amplificador de carga 31 mantenidas en los condensadores 52N y 52S de la unidad de memoria 51 en el periodo entre los tiempos T1 y T2, que es un periodo anterior, se transfieren a los convertidores A/D AD1 a AD4 activando/desactivando las señales de conmutación SETN1, SETS1, SETN2 y SETS2. Por tanto, en el período entre los tiempos T2 y T3, los convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4 realizan la conversión A/D realizando el recuento según las señales de tensión de los amplificadores de carga CA1, CA4, CA3 y CA2 conectados a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4 en el período entre los tiempos T1 y T2, que es un período anterior. Esto mismo se aplica a otros períodos.

[0115] En un período entre los tiempos T3 y T4, se activa la señal de conmutación SW3 y se desactivan las señales de conmutación SW1, SW2 y SW4, de modo que los amplificadores de carga CA3, CA2, CA1 y CA4 se conectan a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. Luego, las señales de tensión (señales de tensión correspondientes a las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD2, PD1, PD4 y PD3) se introducen desde los amplificadores de carga CA2, CA1, CA4 y CA3, y cada uno de los convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4 realiza el recuento. En el tiempo T4, se activa la señal de lectura D3, y el estado de tensión mantenido en el condensador 65 del convertidor A/D AD3 se lee y se convierte en un valor digital. Antes de esta lectura, se introduce la señal de reinicio RS_C3 para reiniciar el contador 63 del convertidor A/D AD3.

[0117] En un período entre los tiempos T4 y T5, se activa la señal de conmutación SW4 y se desactivan las señales de conmutación SW1 a SW3, de modo que los amplificadores de carga CA4, CA3, CA2 y CA1 se conectan a las unidades de memoria MR1, MR2, MR3 y MR4, respectivamente. Luego, las señales de tensión (señales de tensión correspondientes a las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD3, PD2, PD1 y PD4) se introducen desde los amplificadores de carga CA3, CA2, CA1 y CA4, y cada uno de los convertidores A/D AD1, AD2, AD3 y AD4 realiza el recuento. En el tiempo T5, se activa la señal de lectura D4, y el estado de tensión mantenido en el condensador 65 del convertidor A/D AD4 se lee y se convierte en un valor digital. Antes de esta lectura, se introduce la señal de reinicio RS_C4 para reiniciar el contador 63 del convertidor A/D AD4. Una operación en un periodo entre los tiempos T5 y T6, una operación en un periodo entre los tiempos T6 y T7, una operación en un periodo entre los tiempos T7 y T8, y una operación en un periodo entre los tiempos T8 y T9 son similares a la operación en el periodo entre los tiempos T1 y T2, la operación en el periodo entre los tiempos T2 y T3, la operación en el periodo entre T3 y T4, y la operación en el periodo T4 y T5, respectivamente.

[0119] Mediante la operación descrita anteriormente, las señales de salida desde las N porciones de píxeles 11 se suman de una manera TDI. En el ejemplo anterior, el procesamiento de suma de tipo TDI continuo se realiza desplazando los tiempos de reinicio del contador 63 en los convertidores A/D AD1 a AD4 en una trama. Una trama corresponde a la longitud del periodo entre los tiempos T1 y T2. En este procesamiento adicional, los condensadores 65 (porciones de mantenimiento) de los convertidores A/D AD1 a AD4, que mantienen señales de tensión correspondientes a las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD4, se conmutan según el orden de disposición de las porciones de píxeles PD1 a PD4 a lo largo de la primera dirección X1. Dicho de otro modo, la matriz de conmutadores 40 conmuta los estados de conexión entre los amplificadores de carga CA1 a CA4 y los condensadores 65 de los convertidores A/D AD1 a AD4 de modo que se produce la conmutación anterior.

[0120] Las figuras 10 y 11 son diagramas para explicar el procesamiento de suma mediante la operación TDI. Las figuras 10 y 11 muestran un ejemplo en el que el dispositivo de formación de imágenes 1 detecta la luz (ondas electromagnéticas) de un objeto OJ transportado a lo largo de la dirección de transporte (primera dirección X1). Si se divide el objeto OJ en regiones a a j según la posición a lo largo de la dirección de transporte, como se muestra en las figuras 10 y 11, las señales correspondientes a las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD4 cuando se detecta luz transmitida a través de la misma región en el objeto OJ se introducen en los mismos convertidores A/D AD1 a AD4 mediante la operación TDI. Por ejemplo, una señal basada en la detección de luz desde la región a se introduce en el convertidor A/D AD1. Luego, una señal de tensión (4a) correspondiente al valor de recuento correspondiente a las señales para cuatro tramas se mantiene en el condensador 65, y la señal de tensión (4a) se lee como un valor digital desde el convertidor A/D AD1 en el tiempo T6. Al adquirir el valor de recuento correspondiente a la señal para N tramas de esta manera, puede mejorarse la relación señal-ruido en la imagen adquirida. En la operación TDI, los tiempos en los que la matriz de conmutadores 40 conmuta los estados de conexión entre los amplificadores de carga CA1 a CA4 y los convertidores A/D AD1 a AD4 se sincroniza con el transporte (por ejemplo, la velocidad de transporte) del objeto OJ a lo largo de la primera dirección X1.

[0122] Función y efecto

[0124] En el dispositivo de formación de imágenes 1, cada una de las M unidades de circuito 5 incluye N amplificadores de carga 31, convertidores N A/D 61 y la matriz de conmutadores 40 (circuito de conmutación). Luego, en cada unidad de circuito 5, se conmuta el estado de conexión entre el amplificador de carga 31 y el condensador 65 del convertidor A/D 61 de modo que se conmuta el condensador 65 (porción de mantenimiento) del convertidor A/D 61 que mantiene una señal de tensión (señal de suma) correspondiente a la señal de carga emitida desde la porción de píxeles 11 según el orden de disposición de N porciones de píxeles 11 a lo largo de la primera dirección X1. De esta manera, se realiza la operación TDI. Al realizar la operación TDI mediante tal procesamiento de suma usando el convertidor A/D 61, puede suprimirse un aumento del tamaño del circuito en comparación con un caso en el que se proporciona una memoria para la suma de señales simplemente de forma digital en la unidad de circuito 5, por ejemplo. Además, puede reducirse la cantidad de señal de salida en comparación con un caso en el que las señales se emiten al exterior del dispositivo de formación de imágenes 1 y se realiza el procesamiento de suma digital en el exterior, por ejemplo. Además, en el dispositivo de formación de imágenes 1, la señal de carga emitida desde la porción de píxeles 11 se convierte en una señal de tensión mediante el amplificador de carga 31, y se suma la señal de tensión mediante el convertidor A/D 61. Por tanto, dado que puede reducirse la pérdida en la transferencia de la señal de carga desde la porción de píxeles 11, puede realizarse una operación TDI eficiente. Como resultado, según el dispositivo de formación de imágenes 1, puede realizarse una operación TDI eficiente mientras se suprime un aumento del tamaño del circuito y se reduce la cantidad de señal de salida.

[0125] Se describirá la reducción de la pérdida en la transferencia de la señal de carga desde la porción de píxeles 11 con referencia a las figuras 12 y 13. La figura 12 es un diagrama de circuito para explicar la transferencia de carga en un ejemplo comparativo, y la figura 13 es un diagrama de circuito para explicar la transferencia de carga en la realización. En el ejemplo comparativo mostrado en la figura 12, una carga de señal Q1 desde una porción de píxeles se transfiere a un condensador de integración C2 activando un conmutador SW. En este caso, suponiendo que la capacitancia en el lado de la porción de píxeles (por ejemplo, la capacitancia de un fotodiodo) es C1, una tensión V2 en el nodo 2 es Q1/C2 si se transfiere completamente la carga de señal Q1. En la práctica, sin embargo, la tensión V2 en el nodo 2 es Q1/(C1 C2). A partir de entonces, aunque el conmutador SW esté desactivado, la carga transferida al condensador de integración C2 es Q1 × C2/(C1 C2), dando como resultado una transferencia de carga insuficiente (división de capacitancia).

[0126] Por otro lado, tal como se muestra en la figura 13, cuando el amplificador 31 de carga está conectado a la porción de píxeles 11, el potencial eléctrico en el nodo A no cambia en función de la carga Q de señal desde la porción de píxeles 11. Debido al efecto de la conexión a tierra virtual del amplificador operacional 32, el potencial eléctrico en el nodo A continúa siendo el mismo potencial que la tensión de referencia Vref. Dado que no cambia el potencial eléctrico en el nodo A, toda la carga de señal Q se acumula en la porción capacitiva 33 y la tensión de salida desde el amplificador de carga 31 se convierte en Q/Cf. Por tanto, puede reducirse la pérdida en la transferencia de la señal de carga. Cf es la capacitancia de la porción capacitiva 33.

[0127] Cada convertidor A/D 61 es de un tipo de pendiente única. Por tanto, es posible realizar una operación TDI eficiente con una configuración simple.

[0128] La matriz de conmutadores 40 está conectada entre el amplificador de carga 31 y el comparador 62 (porción de procesamiento de suma) del convertidor A/D 61. Por tanto, es posible realizar una operación TDI eficiente con una configuración simple.

[0129] La anchura de cada región de disposición R en la segunda dirección X2 es igual a o menor que 1/N de la anchura de la porción de píxeles 11 en la segunda dirección X2. Por tanto, dado que las unidades de circuito 5 pueden disponerse de manera eficiente, puede suprimirse adicionalmente un aumento del tamaño del circuito.

[0130] Cada porción de píxeles 11 incluye un fotodiodo de tipo superficie. Por tanto, puede aumentarse el área de la porción de píxeles 11.

[0131] N es un número entero de 8 o más. Cuando el número de píxeles es grande como en este caso, es probable que un aumento del tamaño del circuito o un aumento de la cantidad de señal de salida se convierta en un problema. Sin embargo, incluso en tal caso, el dispositivo de formación de imágenes 1 puede realizar una operación TDI eficiente mientras se suprime un aumento del tamaño del circuito y se reduce la cantidad de señal de salida.Ejemplos de modificación

[0132] El dispositivo de formación de imágenes 1 puede configurarse como en un primer ejemplo de modificación mostrado en la figura 14. En la realización descrita anteriormente, todo el dispositivo de formación de imágenes 1 está formado en un chip. Sin embargo, en el primer ejemplo de modificación, la unidad de píxeles 2, la sección de circuito 3 y el decodificador 4 están formados en chips separados para separarse entre sí. Durante el uso, la unidad de píxeles 2 se conecta eléctricamente a la sección de circuito 3 (matriz de amplificadores 30). Según el primer ejemplo de modificación también, al igual que en la realización anteriormente descrita, es posible realizar una operación TDI eficiente mientras se suprime un aumento del tamaño del circuito y se reduce la cantidad de señal de salida.

[0133] El dispositivo de formación de imágenes 1 puede estar configurado como en un segundo ejemplo de modificación mostrado en las figuras 15 a 18. En el segundo ejemplo de modificación, el elemento receptor de luz de cada porción de píxeles 11 es un fotodiodo incrustado. Cada porción de píxeles 11 tiene un amplificador de píxeles 13 además del elemento receptor de luz. El amplificador de píxeles 13 incluye un condensador 14, transistores 15 y 16 y un amplificador seguidor de fuente 17. El condensador 14 es, por ejemplo, una difusión flotante, y es una región de acumulación formada en un sustrato semiconductor. Todas las cargas de señal del elemento receptor de luz se transfieren al condensador 14 y se convierten en una tensión. El transistor 15 es, por ejemplo, un transistor MOS, y controla la transferencia de la señal desde el elemento receptor de luz al condensador 14. El transistor 16 es, por ejemplo, un transistor MOS y controla el reinicio del condensador 14. El amplificador seguidor de fuente 17 amplifica una señal de tensión desde el condensador 14 y emite la señal de tensión amplificada. El amplificador seguidor de fuente 17 está conectado al amplificador de carga 31 a través de un condensador de acoplamiento 18. La señal de salida desde el amplificador seguidor de fuente 17 se convierte en carga mediante el condensador de acoplamiento 18 y luego se convierte de carga a tensión nuevamente mediante el amplificador de carga 31. En la figura 15, Vr es la tensión de reinicio del condensador 14, Vb1 es una tensión de polarización, Vb2 es una tensión de referencia, TRAN es una señal de transferencia y RS_P es la señal de reinicio del condensador 14.

[0134] En el segundo ejemplo de modificación, tal como se muestra en la figura 16, la unidad de memoria 51 incluye un condensador 52 y un conmutador 53. En el segundo ejemplo de modificación, el orden en el que la señal de tensión del amplificador de carga 31 se mantiene en el condensador 52 es el orden del nivel N y el nivel S, que es el mismo que el orden de conversión de AD mediante la matriz de ADC 60. Por tanto, solo se proporciona un par de condensador 52 e conmutador 53. Se activa y desactiva el conmutador 53 según una señal de conmutación SET. Las figuras 17 y 18 son diagramas de tiempos que muestran el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes 1 según el segundo ejemplo de modificación. En el segundo ejemplo de modificación también, la matriz de conmutadores 40 conmuta los estados de conexión entre los amplificadores de carga CA1 a CA4 y los condensadores 65 de los convertidores A/D AD1 a AD4 de modo que los condensadores 65 (porciones de mantenimiento) de los convertidores A/D AD1 a AD4 que mantienen señales de tensión correspondientes a las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD4 se conmutan según el orden de disposición de las porciones de píxeles PD1 a PD4 a lo largo de la primera dirección X1.

[0135] Según el segundo ejemplo de modificación también, al igual que en la primera realización anteriormente descrita, es posible realizar una operación TDI eficiente mientras se suprime un aumento del tamaño del circuito y se reduce la cantidad de señal de salida. Además, dado que cada porción de píxeles 11 incluye un fotodiodo incrustado, es posible lograr una alta sensibilidad y bajo ruido.

[0136] El dispositivo de formación de imágenes 1 puede estar configurado como en un tercer ejemplo de modificación mostrado en las figuras 19 a 27. En el tercer ejemplo de modificación, el elemento receptor de luz de cada porción de píxeles 11 es un fotodiodo de tipo superficie. Tal como se muestra en la figura 19, cada unidad de circuito 5 incluye una matriz de conmutadores (circuito de conmutación) 40A, una matriz de amplificadores 30A y una matriz de memoria 50A.

[0137] Tal como se muestra en la figura 20, la matriz de conmutadores 40A está configurada de manera similar a la matriz de conmutadores 40 en la primera realización descrita anteriormente, excepto que la matriz de conmutadores 40A está conectada entre la porción de píxeles 11 y la matriz de amplificadores 30A. La matriz de conmutadores 40A está configurada de modo que los estados de conexión entre las porciones de píxeles PD1 a PD4 y las porciones capacitivas 33 de los amplificadores de carga CA1 a CA4 (secciones de suma) se conmutan según la activación/desactivación de los conmutadores 42a a 42d.

[0138] Tal como se muestra en la figura 21, la matriz de amplificadores 30A está conectada entre las unidades de conmutación SU1 a SU4 y las unidades de memoria MR1 a MR4. Las señales de reinicio RS_A1, RS_AC2, RS_A3 y RS_A4 separadas se introducen en los conmutadores de reinicio 34 of los amplificadores de carga CA1, CA2, CA3 y CA4, respectivamente. Por tanto, es posible reiniciar de forma independiente las porciones capacitivas 33 de los amplificadores de carga CA1 a CA. La matriz de amplificadores 30A está configurada de manera similar a la matriz de amplificadores 30 en la primera realización anteriormente descrita, excepto por estos puntos.

[0139] Tal como se muestra en la figura 22, las señales de tensión desde los amplificadores de carga CA1 a CA4 se introducen en la matriz de memoria 50A. Se leen las señales de salida desde las unidades de memoria MR1 a MR4 usando, por ejemplo, un amplificador diferencial. En la unidad de memoria MR1, los conmutadores 53N y 53S se activan y desactivan según las señales de conmutación SETN1 y SETS1, y los conmutadores 54N y 54S se activan y desactivan según la señal de lectura D1. En la unidad de memoria MR2, los conmutadores 53N y 53S se activan y desactivan según las señales de conmutación SETN2 y SETS2, y los conmutadores 54N y 54S se activan y desactivan según la señal de lectura D2. En la unidad de memoria MR3, los conmutadores 53N y 53S se activan y desactivan según las señales de conmutación SETN3 y SETS3, y los conmutadores 54N y 54S se activan y desactivan según la señal de lectura D3. En la unidad de memoria MR4, los conmutadores 53N y 53S se activan y desactivan según las señales de conmutación SETN4 y SETS4, y los conmutadores 54N y 54S se activan y desactivan según la señal de lectura D4. La matriz de memoria 50A no tiene el conmutador de reinicio 55 y se reinicia cuando se reinicia el amplificador diferencial descrito anteriormente. La matriz de memoria 50A está configurada de manera similar a la matriz de memoria 50 en la primera realización anteriormente descrita, excepto por estos puntos.

[0140] En el tercer ejemplo de modificación también, las M unidades de circuito 5 están dispuestas para ser adyacentes a la matriz de píxeles 12 correspondiente en la primera dirección X1, y cada unidad de circuito 5 tiene N regiones de disposición R alineadas en la segunda dirección X2. Además, cada unidad de circuito 5 puede tener T (T es un número entero de N o más) regiones de disposición R. En el tercer ejemplo de modificación, un amplificador de carga 31 y una unidad de memoria 51 están dispuestos en cada región de disposición R. La anchura de cada región de disposición R en la segunda dirección X2 es igual a o menor que 1/N de la anchura de la porción de píxeles 11 en la segunda dirección X2.

[0141] Las figuras 23 a 25 son diagramas de tiempos que muestran el funcionamiento del dispositivo de formación de imágenes 1 según el tercer ejemplo de modificación, y las figuras 26 y 27 son diagramas para explicar el procesamiento de suma mediante la operación TDI en el tercer ejemplo de modificación. En el tercer ejemplo de modificación, las porciones capacitivas 33 de los amplificadores de carga CA1 a CA4 en las que se acumulan las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD4 se conmutan según el orden de disposición de las porciones de píxeles PD1 a PD4 a lo largo de la primera dirección X1.

[0143] Es decir, al funcionar cada porción tal como se muestra en las figuras 23 y 24, tal como se muestra en la figura 25, las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD1, PD4, PD3 y PD2 se acumulan en las porciones capacitivas 33 de los amplificadores de carga CA1, CA2, CA3 y CA4, respectivamente, en el periodo entre los tiempos T1 y T2. En el tiempo T2, se lee la señal de carga acumulada en la porción capacitiva 33 del amplificador de carga CA2. En el período entre los tiempos T2 y T3, las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD2, PD1, PD4 y PD3 se acumulan en las porciones capacitivas 33 de los amplificadores de carga CA1, CA2, CA3 y CA4, respectivamente. En el tiempo T3, se lee la señal de carga acumulada en la porción capacitiva 33 del amplificador de carga CA3. En el período entre los tiempos T3 y T4, las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD3, PD2, PD1 y PD4 se acumulan en las porciones capacitivas 33 de los amplificadores de carga CA1, CA2, CA3 y CA4, respectivamente. En el tiempo T4, se lee la señal de carga acumulada en la porción capacitiva 33 del amplificador de carga CA4. En el período entre los tiempos T4 y T5, las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD4, PD3, PD2 y PD1 se acumulan en las porciones capacitivas 33 de los amplificadores de carga CA1, CA2, CA3 y CA4, respectivamente. En el tiempo T5, se lee la señal de carga acumulada en la porción capacitiva 33 del amplificador de carga CA1.

[0145] Tal como se muestra en las figuras 26 y 27, en la operación TDI en el tercer ejemplo de modificación, las señales de carga emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD4 cuando se detecta luz transmitida a través de la misma región en el objeto OJ se suman (acumulan) como valores analógicos en los mismos amplificadores de carga CA1 a CA4. Por ejemplo, se suma una señal basada en la detección de luz de la región a mediante el amplificador de carga CA1. Luego, se lee desde el amplificador de carga CA1 en el tiempo T5 una señal de carga (4a) obtenida sumando las señales para cuatro tramas.

[0147] Según el tercer ejemplo de modificación también, al igual que en la realización anteriormente descrita, es posible realizar una operación TDI eficiente mientras se suprime un aumento del tamaño del circuito y se reduce la cantidad de señal de salida. Es decir, en el dispositivo de formación de imágenes 1 según el tercer ejemplo de modificación, cada una de las M unidades de circuito 5 incluye los N amplificadores de carga 31 y la matriz de conmutadores 40A (circuito de conmutación). Luego, en cada unidad de circuito 5, se conmuta el estado de conexión entre la porción de píxeles 11 y el amplificador de carga 31 de modo que se conmuta la porción capacitiva 33 del amplificador de carga 31 en la que la señal de carga emitida desde la porción de píxeles 11 se acumula (suma como carga (valor analógico)) según el orden de disposición de N porciones de píxeles 11 a lo largo de la primera dirección X1. De esta manera, se realiza la operación TDI. Al realizar la operación TDI mediante tal procesamiento de suma analógica usando el amplificador de carga 31, puede suprimirse un aumento del tamaño del circuito en comparación con un caso en el que se proporciona una memoria para la suma de señales simplemente de forma digital en la unidad de circuito 5, por ejemplo. Además, puede reducirse la cantidad de señal de salida en comparación con un caso en el que las señales se emiten al exterior del dispositivo de formación de imágenes 1 y se realiza el procesamiento de suma digital en el exterior, por ejemplo. Además, en el dispositivo de formación de imágenes 1, la señal de carga emitida desde la porción de píxeles 11 se acumula en la porción capacitiva 33 del amplificador de carga 31, se suma de forma analógica y se convierte en una señal de tensión mediante el amplificador de carga 31. Por tanto, dado que puede reducirse la pérdida en la transferencia de la señal de carga desde la porción de píxeles 11, puede realizarse una operación TDI eficiente. Como resultado, incluso con el dispositivo de formación de imágenes 1 según el tercer ejemplo de modificación, es posible realizar una operación TDI eficiente mientras se suprime un aumento del tamaño del circuito y se reduce la cantidad de señal de salida.

[0148] Además, dado que la anchura de cada región de disposición R en la segunda dirección X2 es igual a o menor que 1/N de la anchura de la porción de píxeles 11 en la segunda dirección X2, pueden disponerse las unidades de circuito 5 de manera eficiente. Como resultado, puede suprimirse adicionalmente un aumento del tamaño del circuito. Además, en el tercer ejemplo de modificación, puede proporcionarse una sección de memoria que tiene solo una unidad de memoria 51 en lugar de la matriz de memoria 50, y puede proporcionarse un registro de desplazamiento en lugar del decodificador 4. Incluso en este caso, puede realizarse la operación TDI. Sin embargo, al realizar la lectura con el decodificador 4 usando la matriz de memoria 50 que tiene N unidades de memoria 51 como en el tercer ejemplo de modificación, es posible cambiar el número de tramas que van a sumarse.

[0150] Como cuarto ejemplo de modificación, el elemento receptor de luz de cada porción de píxeles 11 puede ser un fotodiodo incrustado en el tercer ejemplo de modificación. En el cuarto ejemplo de modificación, tal como se muestra en la figura 28, cada porción de píxeles 11 tiene un amplificador de píxel 13 además del elemento receptor de luz, de manera similar al segundo ejemplo de modificación. Cada porción de píxeles 11 está conectada a la unidad de conmutación 41 a través del condensador de acoplamiento 18. Entre el condensador de acoplamiento 18 y la unidad de conmutación 41 se proporciona un conmutador 19 que se activa y desactiva según una señal de reinicio RS_S. Una señal de carga generada por el elemento receptor de luz se convierte en una señal de tensión mediante el amplificador seguidor de fuente 17. La señal de tensión se convierte en una señal de carga a través del condensador de acoplamiento 18. En la figura 28, PD1, PD2, PD3 y PD4 se muestran como salidas desde las porciones de píxeles 11. El dispositivo de formación de imágenes 1 según el cuarto ejemplo de modificación funciona según los diagramas de tiempos mostrados en las figuras 29 y 30. Según el cuarto ejemplo de modificación también, al igual que en el tercer ejemplo de modificación descrito anteriormente, es posible realizar una operación TDI eficiente mientras se suprime un aumento del tamaño del circuito y se reduce la cantidad de señal de salida.

[0151] La presente divulgación no se limita a la realización y sus ejemplos de modificación descritos anteriormente. Por ejemplo, la porción de píxeles 11 puede realizar conversión fotoeléctrica, y puede detectar no solo luz visible sino también rayos infrarrojos o rayos X. En la primera realización descrita anteriormente, el convertidor A/D 61 no se limita al tipo de pendiente única. El convertidor A/D 61 puede convertir la señal de tensión de entrada en un valor digital y sumar secuencialmente el valor digital. En la primera realización descrita anteriormente, la matriz de conmutadores 40 puede estar conectada entre el comparador 62 y el contador 63 del convertidor A/D 61. Incluso en este caso, los estados de conexión entre los amplificadores de carga CA1 a CA4 y los condensadores 65 de los convertidores A/D AD1 a AD4 pueden conmutarse mediante la matriz de conmutadores 40.

[0152] En la primera realización descrita anteriormente, el valor de recuento obtenido mediante recuento según las señales para cuatro tramas se lee como un valor digital. Sin embargo, al cambiar los tiempos de las señales de reinicio RS_C1 a RS_C4 introducidas en los contadores 63 de los convertidores A/D AD1 a AD4 y las señales de lectura D1 a D4 desde el decodificador 4, puede cambiarse el número de tramas que van a sumarse. En los ejemplos de modificación tercero y cuarto también, la unidad de píxeles 2, la sección de circuito 3 y el decodificador 4 pueden formarse en chips separados como en el primer ejemplo de modificación.

[0153] Segunda realización

[0154] Un sistema de adquisición de imágenes de rayos X 100 mostrado en la figura 31 es un sistema que adquiere una imagen de rayos X de un objeto OJ transportado a lo largo de la primera dirección X1. El sistema de adquisición de imágenes de rayos X 100 incluye una fuente de rayos X 101, una unidad de transporte 102 y un dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110. El dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 incluye un dispositivo de formación de imágenes 120 y una unidad de control 130.

[0155] La fuente de rayos X 101 emite rayos X. Un elemento de ranura 103 para definir el alcance de emisión de rayos X desde la fuente de rayos X 101 está dispuesto delante de la fuente de rayos X 101. La unidad de transporte 102 es, por ejemplo, una cinta transportadora, y transporta el objeto OJ colocado en la cinta a lo largo de la primera dirección X1 girando la cinta. Se establece una trayectoria de transporte mediante la unidad de transporte 102 para pasar a través del alcance de emisión de rayos X desde la fuente de rayos X 101. Como ejemplo, el objeto OJ es alimento, y se usa el sistema de adquisición de imágenes de rayos X 100 para inspeccionar si se mezclan o no materia extraña en el objeto OJ.

[0156] Tal como se muestra en las figuras 1 y 2, el dispositivo de formación de imágenes 120 incluye la unidad de píxeles 2 y la sección de circuito 3. Además, aunque no se muestra, el dispositivo de formación de imágenes 120 incluye además el decodificador 4 descrito anteriormente. La sección de circuito 3 incluye M unidades de circuito 5 proporcionadas en correspondencia con las M matrices de píxeles 12. Cada unidad de circuito 5 incluye una matriz de amplificadores 30, una matriz de conmutadores (sección de conmutación) 40, una matriz de memoria 50 y una matriz de ADC 60. El dispositivo de formación de imágenes 120 está configurado de la misma manera que el dispositivo de formación de imágenes 1 según la primera realización, excepto por los puntos descritos a continuación.

[0157] En el dispositivo de formación de imágenes 120, la anchura DS de una porción de hueco 105, que es una porción entre la unidad de píxeles 2 y la sección de circuito 3 en la primera dirección X1, es dos o más veces la anchura de la porción de píxeles 11 en la primera dirección X1. Dicho de otro modo, entre la unidad de píxeles 2 y las M unidades de circuito 5, hay un hueco dos o más veces la anchura de la porción de píxeles 11. El hueco DS puede ser cinco veces o más la anchura de la porción de píxeles 11. El hueco DS es, por ejemplo, de aproximadamente 2 mm.

[0158] El dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 incluye, además, un centelleador 104 dispuesto por encima de la unidad de píxeles 2 (entre la unidad de píxeles 2 y la unidad de transporte 102). El centelleador 104 convierte los rayos X transmitidos a través del objeto OJ en luz de centelleo. Cada porción de píxeles 11 del dispositivo de formación de imágenes 120 recibe y detecta la luz de centelleo convertida por el centelleador 104. El dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 incluye además un elemento de protección 106 dispuesto entre el dispositivo de formación de imágenes 120 y la unidad de transporte 102. El elemento de protección 106 tiene una porción de cuerpo principal 106a que está formada de, por ejemplo, plomo y tiene una impermeabilidad (propiedad de protección) con respecto a los rayos X. Una ranura (abertura) 106b está formada en la porción de cuerpo principal 106a. El elemento de protección 106 está dispuesto de modo que la unidad de píxeles 2 está orientada hacia la ranura 106b y las M unidades de circuito 5 están orientadas hacia la porción de cuerpo principal 106a (una porción del elemento de protección 106 que no sea la ranura 106b). Como resultado, los rayos X emitidos desde la fuente de rayos X 101 y dirigidos a la unidad de píxeles 2 pasan a través de la ranura 106b, y los rayos X emitidos desde la fuente de rayos X 101 y dirigidos a la unidad de circuito 5 están protegidos por el elemento de protección 106. El elemento de protección 106 puede cubrir la porción de hueco 105 en el dispositivo de formación de imágenes 120. Es decir, la porción de hueco 105 puede estar orientada hacia la porción de cuerpo principal 106a del elemento de protección 106.

[0160] En el dispositivo de formación de imágenes 120, las N porciones de píxeles 11 de cada una de las M matrices de píxeles 12 y las M unidades de circuito 5 están conectadas eléctricamente entre sí mediante N × M cableados 6. Cada cableado 6 se extiende linealmente a lo largo de la primera dirección X1 para pasar sobre la porción de píxeles 11. Cada cableado 6 incluye una porción de cuerpo principal 6a que se extiende linealmente desde la unidad de circuito 5 hasta la porción de píxeles 11 y una porción de extensión 6b que se extiende linealmente desde un punto de conexión CP entre la porción de cuerpo principal 6a y la porción de píxeles 11 hasta un lado opuesto a la unidad de circuito 5 (lado izquierdo en la figura 32). En este ejemplo, la porción de extensión 6b está aislada eléctricamente de la porción de cuerpo principal 6a. Es decir, la porción de píxeles 11 y la unidad de circuito 5 están conectadas eléctricamente entre sí mediante la porción de cuerpo principal 6a.

[0162] La unidad de control 130 está formada, por ejemplo, por un ordenador que incluye un procesador (CPU) y una RAM y una ROM que son medios de grabación. La unidad de control 130 está conectada eléctricamente a la fuente de rayos X 101, la unidad de transporte 102 y el dispositivo de formación de imágenes 120, y controla las operaciones de la fuente de rayos X 101, la unidad de transporte 102 y el dispositivo de formación de imágenes 120. Además, pueden proporcionarse una unidad de control para controlar la fuente de rayos X 101, la unidad de transporte 102 y el dispositivo de formación de imágenes 120 por separado.

[0164] Operación TDI

[0166] Se describirá una operación TDI en el sistema de formación de imágenes 100 con referencia a las figuras 33 y 34. Se realiza la operación TDI controlando cada unidad mediante la unidad de control 130. De aquí en adelante en el presente documento, se describirá como un ejemplo un caso en el que N es 8. Sin embargo, lo mismo se aplica cuando N toma otros valores. Se supone que las ocho porciones de píxeles 11 proporcionadas en una matriz de píxeles 12 son porciones de píxeles PD1 a PD8 según el orden de disposición en la primera dirección X1, respectivamente, y se supone que los convertidores A/D 61 que convierten señales de tensión correspondientes a señales de carga desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, PD7 y PD8 en valores digitales son secciones de suma AN1, AN2, AN3, AN4, AN5, AN6, AN7 y AN8, respectivamente.

[0168] En esta operación TDI también, al igual que en la primera realización descrita anteriormente, la matriz de conmutadores 40 conmuta el estado de conexión entre el amplificador de carga 31 y el convertidor A/D 61 (entre las porciones de píxeles PD1 a PD8 y las secciones de suma AN1 a AN8) de modo que las secciones de suma AN1 a AN8 que realizan el recuento según señales eléctricas (señales de tensión) correspondientes a las señales de salida (señales de carga) emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD8 se conmutan según el orden de disposición de las porciones de píxeles PD1 a PD8 a lo largo de la primera dirección X1. Como resultado, las señales eléctricas (señales de tensión) correspondientes a las señales de salida (señales de carga) emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD8 mediante la detección de luz transmitida a través de la misma región del objeto OJ se suman mediante las mismas secciones de suma AN1 a AN8.

[0170] Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 34, en un periodo entre los tiempos T2 y T3, la señal eléctrica correspondiente a la señal de salida desde la porción de píxeles PD1 se suma mediante la sección de suma AN1. En un período entre los tiempos T3 y T4, las señales eléctricas que corresponden a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1 y PD2 se suman mediante las secciones de suma AN2 y AN1, respectivamente. En un período entre los tiempos T4 y T5, las señales eléctricas que corresponden a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2 y PD3 se suman mediante las secciones de suma AN3, AN2 y AN1, respectivamente. En un período entre los tiempos T5 y T6, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3 y PD4 se suman mediante las secciones de suma AN4, AN3, AN2 y AN1, respectivamente. El procesamiento de suma se realiza secuencialmente en momentos posteriores. En el tiempo T10, una señal de tensión (8a) obtenida sumando las señales para ocho tramas se lee desde la sección de suma AN1 y se convierte en un valor digital. Por tanto, en este ejemplo, se suman y adquieren señales para ocho tramas. Los datos emitidos desde el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 puede ser la propia señal digital convertida en un valor digital (operación de suma) o puede ser un valor promedio obtenido al dividir el valor digital entre el número de tramas sumadas (cálculo promedio). El método de cálculo puede seleccionarse de entre la operación de suma y el cálculo promedio.

[0172] En esta operación TDI, los tiempos en los que la matriz de conmutadores 40 conmuta los estados de conexión entre las porciones de píxeles PD1 a PD8 y las secciones de suma AN1 a AN8 se sincronizan con el transporte (por ejemplo, la velocidad de transporte) del objeto OJ a lo largo de la primera dirección X1. Por ejemplo, la unidad de control 130 puede generar una señal de línea periódica sincronizada con el transporte del objeto OJ. En este caso, la unidad de control 130 controla los tiempos de conmutación de la matriz de conmutadores 40 basándose en la señal de línea, y hace que el dispositivo de formación de imágenes 120 realice una operación TDI. Alternativamente, la unidad de control 130 puede recibir una señal de sincronización externa generada por un elemento que no sea la unidad de control 130. En este caso, la unidad de control 130 controla los tiempos de conmutación de la matriz de conmutadores 40 basándose en la señal de sincronización, y hace que el dispositivo de formación de imágenes 120 realice una operación TDI. Puede generarse tal señal de sincronización mediante un codificador proporcionado en la unidad de transporte 102, por ejemplo. La velocidad de transporte es, por ejemplo, de aproximadamente 10 m/min a 60 m/min.

[0173] Función y efecto

[0174] En el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110, cada una de las M unidades de circuito 5 incluye N convertidores A/D 61 (secciones de suma) y la matriz de conmutadores 40 (sección de conmutación). Luego, en cada unidad de circuito 5, los estados de conexión entre las N porciones de píxeles 11 y los N convertidores A/D 61 se conmutan en sincronización con el transporte del objeto OJ a lo largo de la primera dirección X1 de modo que las señales eléctricas (señales de tensión) correspondientes a las señales de salida (señales de carga) emitidas desde las porciones de píxeles 11 mediante la detección de rayos X transmitidos a través de la misma región del objeto OJ se suman mediante el mismo convertidor A/D 61, realizando así la operación TDI. Al realizar la operación TDI mediante el procesamiento de suma en la unidad de circuito 5 tal como se describió anteriormente, es posible evitar el problema de la velocidad de la operación de suma en los medios de almacenamiento descritos anteriormente. Por tanto, es posible realizar la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles 11. Además, dado que puede omitirse una memoria tal como los medios de almacenamiento descritos anteriormente, puede simplificarse la configuración. Además, en el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110, la operación TDI se realiza conmutando el estado de conexión entre la porción de píxeles 11 y el convertidor A/D 61 usando la matriz de conmutadores 40. Por tanto, el tamaño del circuito puede reducirse en comparación con un caso en el que se proporciona una memoria para la suma de señales simplemente de forma digital en la unidad de circuito 5, por ejemplo. Como resultado, según el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles 11 y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito. Además, la relación señal-ruido en la imagen adquirida puede mejorarse adquiriendo las señales sumadas por la operación TDI. Tal operación TDI es particularmente eficaz cuando la potencia de salida de la fuente de rayos X 101 se reduce con el fin de reducir la cantidad de fuga de rayos X o extender la vida útil de la fuente de rayos X 101. Esto se debe a que cuando se reduce la potencia de salida de la fuente de rayos X 101, disminuye la cantidad de señal para reducir la relación señal-ruido. Además, dado que el procesamiento de suma se realiza dentro del dispositivo de formación de imágenes 120, puede reducirse el número de cableados para la conexión al exterior. Como resultado, es posible realizar múltiples filas de píxeles pequeños. Además, en el caso de la operación de suma digital en los medios de almacenamiento descritos anteriormente, el registro, el cálculo y el borrado de datos deben realizarse repetidamente, lo que impone una carga pesada en el ordenador. Sin embargo, en el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110, dado que la acumulación de datos se realiza en la sección de suma mediante la conmutación de la matriz de conmutadores 40, puede reducirse la carga en el ordenador (unidad de control 130). Además, tal como se describió anteriormente, la matriz de ADC 60 puede incluir T (T es un número entero de N o más) convertidores A/D 61. Es decir, cada unidad de circuito 5 puede tener T convertidores A/D 61 (secciones de suma). Incluso en este caso, puede realizarse la operación TDI de la misma manera que en la realización descrita anteriormente.

[0175] Las N porciones de píxeles 11 reciben luz de centelleo convertida mediante el centelleador 104. Por tanto, los rayos X pueden convertirse en luz de centelleo que va a detectarse.

[0176] La sección de suma está formada por el convertidor A/D 61. Por tanto, puede realizarse la operación TDI usando el convertidor A/D 61.

[0177] Entre la unidad de píxeles 2 y las M unidades de circuito 5, existe el hueco DS que es dos o más veces la anchura de la porción de píxeles 11. Como resultado, es posible suprimir la incidencia de rayos X en la unidad de circuito 5 que tiene menor durabilidad contra rayos X que la unidad de píxeles 2.

[0178] La unidad de píxeles 2 está orientada hacia la ranura 106b del elemento de protección 106, y las M unidades de circuito 5 están orientadas hacia la porción de cuerpo principal 106a del elemento de protección 106 (una porción del elemento de protección 106 que no sea la ranura 106b). Por tanto, es posible suprimir la incidencia de rayos X en la unidad de circuito 5 mientras se permite la incidencia de rayos X en la unidad de píxeles 2.

[0179] Cada uno de los N × M cableados 6 se extiende para pasar sobre las N porciones de píxeles 11. Por tanto, dado que los N cableados 6 no están concentrados entre las M matrices de píxeles 12 alineadas en la segunda dirección X2, es posible evitar la generación localizada de una porción muerta.

[0180] Cada uno de los N × M cableados 6 incluye la porción de cuerpo principal 6a que se extiende desde la unidad de circuito 5 hasta la porción de píxeles 11 y la porción de extensión 6b que se extiende desde el punto de conexión CP entre la porción de cuerpo principal 6a y la porción de píxeles 11 hasta el lado opuesto a la unidad de circuito 5, y la porción de extensión 6b está aislada eléctricamente de la porción de cuerpo principal 6a. Por tanto, la razón de apertura de las N porciones de píxeles 11 puede hacerse uniforme, y puede suprimirse la aparición de capacitancia parásita debido a la parte de extensión.

[0181] N es un número entero de 8 o más. Según el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110, incluso cuando el número de porciones de píxeles 11 es grande como en este caso, puede realizarse la operación TDI, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito.

[0182] Ejemplos de modificación

[0183] Como quinto ejemplo de modificación, según una primera realización de la invención (correspondiente a la reivindicación 1), el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 puede tener una función de conmutación del número de tramas que van a sumarse (el número de porciones de píxeles 11 que realizan el procesamiento de suma). En el ejemplo mostrado en las figuras 33 y 34, se suman y adquieren señales para ocho tramas (todas las tramas), es decir, el número de tramas que van a sumarse es 8. Sin embargo, el número de tramas que van a sumarse puede seleccionarse de 1 a N. Según la primera realización de la invención (correspondiente a la reivindicación 1), la unidad de control 130 controla cada unidad de circuito 5 de modo que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las L porciones de píxeles 11 alineadas en la primera dirección X1 se suman mediante el convertidor A/D 61 y luego se leen después de convertirse en una señal digital mediante el convertidor A/D 61. El valor de L se selecciona de números enteros de 1 a N. Puede establecerse 0 como el valor de L. Es decir, el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 puede tener un modo en el que no se realiza el procesamiento de suma.

[0184] La figura 35 es un diagrama para explicar una operación TDI cuando se conmuta el número de tramas que van a sumarse. La figura 35 muestra un ejemplo cuando L es 4. "*" en la figura 35 indica que el estado puede ser arbitrario. Es decir, en el caso de "*", puede aplicarse un estado de reinicio, o puede no haber conexiones a las secciones de suma AN1 a AN8. Alternativamente, puede haber conexiones a las secciones de suma AN1 a AN8. Por ejemplo, si ya se ha leído la señal, puede aplicarse cualquier estado a partir de entonces. Esto mismo se aplica a las figuras 38, 39 y 46, que se describirán más adelante.

[0185] Tal como se muestra en la figura 35, en un período entre los tiempos T5 y T6, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3 y PD4 se suman mediante las secciones de suma AN4, AN3, AN2 y AN1, respectivamente. En un período entre los tiempos T6 y T7, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3 y PD4 se suman mediante las secciones de suma AN5, AN4, AN3 y AN2, respectivamente, y la porción de píxeles PD5 está en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T7 y T8, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3 y PD4 se suman mediante las secciones de suma AN6, AN5, AN4 y AN3, respectivamente, y las porciones de píxeles PD5 y PD6 están en un estado de reinicio. En el tiempo T6, una señal de tensión (4a) obtenida sumando las señales para cuatro tramas se lee desde la sección de suma AN1 y se convierte en un valor digital. Por tanto, en este ejemplo, se suman y adquieren las señales para cuatro tramas como un valor digital.

[0186] Según el quinto ejemplo de modificación también, al igual que en la segunda realización descrita anteriormente, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles 11, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito. Además, el número de porciones de píxeles 11 para el procesamiento de suma puede seleccionarse según la cantidad de fuga de rayos X o el grosor del objeto, por ejemplo.

[0187] Se describirá este punto con referencia a las figuras 36 y 37. Tal como se muestra en las figuras 36(a) y 36(b), la emisión de rayos X al objeto OJ puede realizarse dentro de una caja de protección 140 con el fin de suprimir la fuga de rayos X. A medida que el alcance de emisión de rayos X se hace más amplio, es más probable que los rayos X se fuguen desde la caja de protección 140. Por tanto, es necesario mejorar el rendimiento de protección de la caja de protección 140. En la figura 36(b), el alcance de emisión de rayos X es más amplio que en la figura 36(a), y la cantidad de fuga de rayos X es grande. En este caso, si se aumenta el número de tramas que van a sumarse, puede mejorarse la relación señal-ruido. Por otro lado, dado que es necesario ampliar el alcance de emisión de rayos X, aumenta la cantidad de fugas de rayos X. En este sentido, según el quinto ejemplo de modificación, dado que hay una función de conmutación del número de tramas que van a sumarse, el número de tramas que van a sumarse puede seleccionarse teniendo en cuenta el equilibrio entre la mejora de la relación señal-ruido y la cantidad de fuga de rayos X.

[0188] Tal como se muestra en las figuras 37(a) y 37(b), cuando la fuente de rayos X 101 es una fuente de luz puntual, los rayos X se propagan en la dirección de transporte (primera dirección X1) para emitirse al objeto OJ. En la figura 37(b), el alcance de propagación de los rayos X es más amplio que en la figura 37(a). Dado que el objeto OJ tiene un grosor, se produce estrabismo debido a la diferencia en el ángulo de incidencia de los rayos X. Por ejemplo, las posiciones en las que los rayos X pasan a través del objeto OJ son diferentes entre la porción de píxeles 11 central y la porción de píxeles 11 de borde. Cuando se produce un estrabismo, puede producirse un desenfoque en la imagen. Si es necesario suprimir dicho desenfoque, es eficaz estrechar el alcance de emisión de rayos X reduciendo el número de tramas que van a sumarse. Por tanto, según el quinto ejemplo de modificación, es posible seleccionar el número de tramas que van a sumarse según el grosor del objeto OJ.

[0189] Como sexto ejemplo de modificación, según una segunda realización de la invención (correspondiente a la reivindicación 2), el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 tiene una función de conmutación del intervalo de suma (el intervalo de la porción de píxeles 11 que realiza el procesamiento de suma). Más específicamente, la unidad de control 130 controla cada unidad de circuito 5 de modo que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles de P-ésima a Q-ésima (P < Q) 11 en la primera dirección X1 se suman mediante el convertidor A/D 61 y luego se leen desde el convertidor A/D 61 como un valor digital. Los valores de P y Q se seleccionan de números enteros de 1 a N.

[0190] Las figuras 38 y 39 son diagramas para explicar la operación TDI cuando se conmuta el intervalo de suma. La figura 38 muestra un ejemplo cuando P es 3 y Q es 6. En la figura 38, "-" indica un estado claro. Esto mismo se aplica a las figuras 39 y 44, que se describirán más adelante.

[0191] Tal como se muestra en la figura 38, en un periodo entre los tiempos T4 y T5, la señal eléctrica correspondiente a la señal de salida desde la porción de píxeles PD3 se suma mediante la sección de suma AN1, y las porciones de píxeles PD1 y PD2 están en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T5 y T6, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD3 y PD4 se suman mediante las secciones de suma AN2 y AN1, respectivamente, y las porciones de píxeles PD1 y PD2 están en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T6 y T7, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD3, PD4 y PD5 se suman mediante las secciones de suma AN3, AN2 y AN1, respectivamente, y las porciones de píxeles PD1 y PD2 están en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T7 y T8, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD3, PD4, PD5 y PD6 se suman mediante las secciones de suma AN4, AN3, AN2 y AN1, respectivamente, y las porciones de píxeles PD1 y PD2 están en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T8 y T9, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD3, PD4, PD5 y PD6 se suman mediante las secciones de suma AN5, AN4, AN3 y AN2, respectivamente, y las porciones de píxeles PD1, PD2 y PD7 están en un estado de reinicio. En el tiempo T8, una señal de tensión (4a) obtenida sumando las señales para cuatro tramas se lee desde la sección de suma AN1 como un valor digital.

[0192] La figura 39 muestra un ejemplo cuando P es 5 y Q es 8. Tal como se muestra en la figura 38, en un periodo entre los tiempos T6 y T7, la señal eléctrica correspondiente a la señal de salida desde la porción de píxeles PD5 se suma mediante la sección de suma AN1, y las porciones de píxeles PD1 a PD4 están en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T7 y T8, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD5 y PD6 se suman mediante las secciones de suma AN2 y AN1, respectivamente, y las porciones de píxeles PD1 a PD4 están en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T8 y T9, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD5, PD6 y PD7 se suman mediante las secciones de suma AN3, AN2 y AN1, respectivamente, y las porciones de píxeles PD1 a PD4 están en un estado de reinicio. En el tiempo T10, una señal de tensión (4a) obtenida sumando las señales para cuatro tramas se lee desde la sección de suma AN1 como un valor digital.

[0193] Según el sexto ejemplo de modificación también, al igual que en la segunda realización descrita anteriormente, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles 11, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito. Además, por ejemplo, es posible hacer frente a variaciones en la relación posicional entre la fuente de rayos X 101 y la unidad de píxeles 2.

[0194] Se describirá este punto con referencia a la figura 40. Cuando se ensambla el dispositivo de formación de imágenes 120 en el sistema de adquisición de imágenes de rayos X 100, la relación posicional entre la fuente de rayos X 101 y puede variar el dispositivo de formación de imágenes 120 (unidad de píxeles 2). Las figuras 40(a) y 40(b) muestran diferentes relaciones posicionales. Si la relación posicional es diferente, el alcance de emisión de rayos X es diferente. Por el contrario, según el sexto ejemplo de modificación, es posible hacer frente a variaciones en la relación posicional entre la fuente de rayos X 101 y la unidad de píxeles 2 conmutando el intervalo de suma. Si también se suman las señales de las porciones de píxeles 11 a las que no se emiten rayos X, aumenta el ruido. Sin embargo, según el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 del sexto ejemplo de modificación, puede realizarse un ajuste de modo que las señales desde solo las porciones de píxeles 11 que reciben rayos X se sumen conmutando el intervalo de suma. Como resultado, puede suprimirse un aumento de ruido.

[0195] Como séptimo ejemplo de modificación, según una tercera realización de la invención (correspondiente a la reivindicación 3), el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 tiene no solo el modo normal sino también un modo dual como modos de funcionamiento. En este caso, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 41, el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 puede incluir, como centelleadores 104, un centelleador 104A dispuesto por encima de las porciones de píxeles PD1 a PD4 y un centelleador 104B dispuesto por encima de las porciones de píxeles PD5 a PD8.

[0196] El centelleador 104A convierte los rayos X de alta energía (primera energía) en luz de centelleo, y el centelleador 104B convierte los rayos X de baja energía (segunda energía inferior a la primera energía) en luz de centelleo. Los centelleadores 104A y 104B pueden tener diferentes grosores o pueden estar formados de diferentes materiales, por ejemplo. Las porciones de píxeles PD1 a PD4 son las porciones de píxeles 11 ubicadas en una primera región RG1 en la primera dirección X1, y detectan la luz de centelleo desde el centelleador 104A. Las porciones de píxeles PD5 a PD8 son porciones de píxeles 11 ubicadas en una segunda región RG2 que es continua con la primera región RG1 en la primera dirección X1, y detectan la luz de centelleo desde el centelleador 104B. Las señales eléctricas que corresponden a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1 a PD4 se suman mediante las secciones de suma AN1 a AN4 (primeras secciones de suma), y las señales eléctricas que corresponden a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD5 a PD8 se suman mediante las secciones de suma AN5 a AN8 (segundas secciones de suma). En este caso, la imagen emitida desde el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 se separa, por ejemplo, en dos regiones correspondientes a la primera región RG1 y la segunda región RG2.

[0198] En el modo dual, la unidad de control 130 controla M unidades de circuito de modo que se lean las señales eléctricas desde las secciones de suma AN1 a AN4 después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1 a PD4 ubicadas en la primera región RG1 se suman mediante las secciones de suma AN1 a AN4 y se lean las señales eléctricas desde las secciones de suma AN5 a AN8 después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD5 a PD8 ubicadas en la segunda región RG2 se suman mediante las secciones de suma AN5 a AN8. Como resultado, puede realizarse la operación TDI en cada una de la primera región RG1 y la segunda región RG2.

[0199] Las figuras 42 y 43 son diagramas para explicar la operación TDI en el modo dual. Tal como se muestra en la figura 43, en un período entre los tiempos T6 y T7, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3, PD4 y PD5 se suman mediante las secciones de suma AN1, AN4, AN3, AN2 y AN5, respectivamente. En un período entre los tiempos T7 y T8, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3, PD4, PD5 y PD6 se suman mediante las secciones de suma AN2, AN1, AN4, AN3, AN6 y AN5, respectivamente. En un período entre los tiempos T8 y T9, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, PD6 y PD7 se suman mediante las secciones de suma AN3, AN2, AN1, AN4, AN7, AN6 y AN5, respectivamente. En el tiempo T10, las señales de tensión (4e, 4a) obtenidas sumando las señales para cuatro tramas se leen después de convertirse en valores digitales mediante las secciones de suma AN1 y AN5. Por tanto, en este ejemplo, las señales para cuatro tramas se suman y adquieren para cada una de la primera región RG1 y la segunda región RG2.

[0201] Según el séptimo ejemplo de modificación también, al igual que en la segunda realización descrita anteriormente, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles 11, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito. Además, dado que puede realizarse un modo dual, es posible adquirir una pluralidad de imágenes de rayos X en un único proceso. El modo dual (energía dual) también tiene las siguientes ventajas. En la inspección no destructiva usando rayos X normales, se detectan materiales y materia extraña basándose en las diferencias de densidad en las imágenes de transmisión de rayos X. Sin embargo, el objeto real tiene una forma compleja con irregularidades en su superficie, o varias sustancias están ubicadas de manera densa en su interior. Por tanto, dado que la transmitancia de rayos X no es uniforme, puede ser difícil discriminar la materia extraña solo con las diferencias de densidad. Por el contrario, en el modo dual, pueden adquirirse simultáneamente dos imágenes con alta y baja energía usando una fuente de rayos X 101. Dado que el grado de absorción según la intensidad de energía difiere en función de la sustancia, es posible discriminar la sustancia procesando aritméticamente estas dos imágenes. Además, puede adoptarse una disposición vertical en la que las unidades de píxeles 2 (porciones de píxeles 11) están dispuestas verticalmente en lugar de la disposición horizontal en el ejemplo descrito anteriormente. En este caso, por ejemplo, la unidad de píxeles 2 superior detecta la luz de centelleo basándose en los rayos X de alta energía, y la unidad de píxeles 2 inferior detecta la luz de centelleo basándose en los rayos X de baja energía. El modo dual también puede realizarse con una configuración de este tipo.

[0203] En el ejemplo de la figura 41, la primera región RG1 y la segunda región RG2 son continuas. Sin embargo, la primera región RG1 y la segunda región RG2 pueden estar alineadas en la primera dirección X1, y puede haber un hueco entre la primera región RG1 y la segunda región RG2. En este caso, puede formarse un hueco o puede disponerse un elemento de protección entre la primera región RG1 y la segunda región RG2. Alternativamente, puede disponerse el centelleador 104A por encima de las porciones de píxeles PD1 a PD3 (porciones de píxeles 11 ubicadas en la primera región) y puede disponerse el centelleador 104B por encima de las porciones de píxeles PD6 a PD8 (porciones de píxeles 11 ubicadas en la segunda región), y puede disponerse un elemento de protección o puede formarse un hueco por encima de las porciones de píxeles PD4 y PD5 (porciones de píxeles 11 ubicadas en una región entre la primera región y la segunda región). Puede proporcionarse una zona muerta más ancha que la anchura de la porción de píxeles 11 entre las porciones de píxeles PD4 y PD5. En este caso, puede suprimirse la interferencia de la señal.

[0205] En el séptimo ejemplo de modificación, pueden disponerse las secciones de suma AN1 a AN4 (primeras secciones de suma) y las secciones de suma AN5 a AN8 (segundas secciones de suma) tal como se muestra en la figura 44. En este ejemplo, suponiendo que, en la primera dirección X1, un lado (lado izquierdo en la figura 44) en el que están ubicadas las secciones de suma AN1 a AN4 con respecto a las secciones de suma AN5 a AN8 es un primer lado y un lado (lado derecho en la figura 44) en el que están ubicadas las secciones de suma AN5 a AN8 con respecto a las secciones de suma AN1 a AN4 es un segundo lado, están dispuestas las secciones de suma AN1 a AN4 en el primer lado con respecto a la primera región RG1, y están dispuestas las secciones de suma AN5 a AN8 en el segundo lado con respecto a la segunda región RG2. En este caso, es posible reducir las longitudes de los cableados para conectar las porciones de píxeles PD1 a PD4 ubicadas en la primera región RG1 a las secciones de suma AN1 a AN4 y las longitudes de los cableados para conectar las porciones de píxeles PD5 a PD8 ubicadas en la segunda región RG2 a las secciones de suma AN4 a AN8.

[0207] Como octavo ejemplo de modificación, el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 puede tener la función de inversión de la dirección de suma. Dado que existe una función de inversión de la dirección de suma, es posible hacer frente, por ejemplo, a un caso en el que el objeto OJ se transporta en una dirección opuesta a la dirección de transporte en la segunda realización descrita anteriormente. Incluso cuando se invierte la dirección de suma, los estados de conexión entre las porciones de píxeles PD1 a PD8 y las secciones de suma AN1 a AN8 se conmutan en sincronización con el transporte del objeto OJ a lo largo de la primera dirección X1 de modo que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD8 mediante la detección de rayos X transmitidos a través de la misma región del objeto OJ se suman mediante las mismas secciones de suma AN1 a AN8.

[0209] Las figuras 45 y 46 son diagramas para explicar la operación TDI cuando se invierte la dirección de suma. En el ejemplo de las figuras 45 y 46, se suman y adquieren señales para ocho tramas (todas las tramas). En un periodo entre los tiempos T2 y T3, la señal eléctrica correspondiente a la señal de salida desde la porción de píxeles PD8 se suma mediante la sección de suma AN1. En un período entre los tiempos T3 y T4, las señales eléctricas que corresponden a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD8 y PD7 se suman mediante las secciones de suma AN2 y AN1, respectivamente. En un período entre los tiempos T4 y T5, las señales eléctricas que corresponden a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD8, PD7 y PD6 se suman mediante las secciones de suma AN3, AN2 y AN1, respectivamente. En un período entre los tiempos T5 y T6, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD8, PD7, PD6 y PD5 se suman mediante las secciones de suma AN4, AN3, AN2 y AN1, respectivamente. El procesamiento de suma se realiza secuencialmente en momentos posteriores. En el tiempo T10, una señal de tensión (8j) obtenida sumando las señales para ocho tramas se lee después de convertirse en un valor digital mediante la sección de suma AN1.

[0210] La figura 47 es un diagrama para explicar otro ejemplo de la operación TDI cuando se invierte la dirección de suma. En el ejemplo de la figura 47, se suman y adquieren señales para cuatro tramas. En un período entre los tiempos T5 y T6, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD8, PD7, PD6 y PD5 se suman mediante las secciones de suma AN4, AN3, AN2 y AN1, respectivamente. En un período entre los tiempos T6 y T7, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD8, PD7, PD6 y PD5 se suman mediante las secciones de suma AN5, AN4, AN3 y AN2, respectivamente, y la porción de píxeles PD4 está en un estado de reinicio. En un período entre los tiempos T7 y T8, las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles PD8, PD7, PD6 y PD5 se suman mediante las secciones de suma AN6, AN5, AN4 y AN3, respectivamente, y las porciones de píxeles PD3 y PD4 están en un estado de reinicio. En el tiempo T6, una señal de tensión (4j) obtenida sumando las señales para cuatro tramas se lee después de convertirse en un valor digital mediante la sección de suma AN1. Por tanto, en este ejemplo, se suman y adquieren señales para cuatro tramas.

[0212] Como noveno ejemplo de modificación, la unidad de control 130 puede controlar el tiempo de exposición de cada porción de píxeles 11 independientemente del transporte del objeto OJ. La figura 48 es un diagrama para explicar el control independiente del tiempo de exposición. Tal como se muestra en la figura 48, una señal de sincronización desde el exterior que se usa para la sincronización con el transporte del objeto OJ puede incluir inestabilidad (fluctuaciones). Si dicha señal de sincronización está asociada con el tiempo de exposición de la porción de píxeles 11, puede variar el tiempo de exposición, lo que es un riesgo. Por el contrario, al controlar el tiempo de exposición de cada porción de píxeles 11 (cada trama) independientemente del transporte del objeto OJ, pueden hacerse uniformes los tiempos de exposición de las N porciones de píxeles 11. Según el noveno ejemplo de modificación también, al igual que en la segunda realización descrita anteriormente, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles 11, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito. Puede controlarse el tiempo de exposición usando una señal de control dedicada o una configuración en un dispositivo de almacenamiento de configuración de sensor.

[0214] Como décimo ejemplo de modificación, el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 puede tener una función de retardo de línea. La figura 49 es un diagrama para explicar la función de retardo de línea. Cuando la función de retardo de línea está activada, los tiempos de inicio de exposición de las N porciones de píxeles 11 se desplazan un tiempo predeterminado TS × U (U es un número entero de 1 o más) según el orden de disposición de las N porciones de píxeles 11 en la primera dirección X1. La figura 49 muestra un caso en el que U es 1. El tiempo predeterminado TS se establece en un tiempo suficientemente más corto que el tiempo de exposición de la porción de píxeles 11 (por ejemplo, 100 ms). Según el décimo ejemplo de modificación también, al igual que en la segunda realización descrita anteriormente, puede realizarse la operación TDI incluso cuando aumenta el número de porciones de píxeles 11, y puede simplificarse la configuración y puede reducirse el tamaño del circuito. Además, dado que hay una función de retardo de línea, es posible cambiar la posición de sincronización en la dirección de altura.

[0216] Se describirá este punto con referencia a la figura 50. Cuando la fuente de rayos X 101 es una fuente de luz puntual, la imagen del objeto OJ se amplía y se proyecta según la razón de aumento L2/L1 = C2/C1. C1 es una distancia (FOD) entre la fuente de rayos X 101 y el objeto OJ, y C2 es una distancia (FDD) entre la fuente de rayos X 101 y el dispositivo de formación de imágenes 120. L1 es una longitud a lo largo de la dirección de transporte (primera dirección X1) correspondiente a la distancia C1, y L2 es una longitud a lo largo de la dirección de transporte correspondiente a la distancia C2. La velocidad de adquisición de imágenes que va a establecerse en el dispositivo de formación de imágenes 120 se determina mediante el producto de la velocidad de transporte y la razón de aumento. Es decir, estrictamente hablando, el dispositivo de formación de imágenes 120 está completamente en sincronización de velocidad y sincronización de suma en solo una posición de altura. Estrictamente hablando, la velocidad de adquisición de imágenes que va a establecerse en el dispositivo de formación de imágenes 120 difiere en función de la posición de altura (razón de aumento) para la sincronización, así como de la velocidad de transporte. Puede ajustarse esta diferencia usando la función de retardo de línea. Por ejemplo, cuando se realiza el control basándose en una señal de sincronización desde el exterior, no puede cambiarse la velocidad de línea. Sin embargo, puede cambiarse la posición de sincronización cambiando el tiempo predeterminado TS. Además, cuando la función de retardo de línea está activada, los tiempos de inicio de exposición se retrasa en los últimos tramas, y los tiempos de adquisición de imágenes es más tardía de lo habitual. Por tanto, puede decirse que esto está sincronizado con un estado en el que el objeto OJ se mueve más rápido (la distancia de movimiento es más larga). El estado de alta velocidad significa un estado de alta razón de aumento. Es decir, cuanto mayor sea la cantidad de retardo de línea (tiempo predeterminado TS × U), mayor será el plano de altura de sincronización.

[0217] Las características de los ejemplos de modificación octavo a décimo pueden combinarse con cualquiera de las realizaciones de la invención descritas en los ejemplos de modificación quinto a séptimo (reivindicaciones 1 a 3). La presente divulgación no se limita a las realizaciones y sus ejemplos de modificación descritos anteriormente. Por ejemplo, en la segunda realización o sus ejemplos de modificación quinto a décimo descritos anteriormente, el dispositivo de formación de imágenes 120 puede configurarse de la misma manera que en el tercer ejemplo de modificación descrito anteriormente. En este caso, las secciones de suma AN1 a AN8 están formadas por el amplificador de carga 31. Es decir, en la segunda realización descrita anteriormente, las secciones de suma AN1 a AN8, que suman las señales eléctricas (señales de tensión) correspondientes a las señales de salida (señales de carga) emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD8, son los convertidores A/D 61. Sin embargo, las secciones de suma AN1 a AN8 pueden ser los amplificadores de carga 31. En este caso, los amplificadores de carga 31 acumulan (suman) las propias señales de salida (señales de carga) emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD8 en las porciones capacitivas 33. Por tanto, la "señal eléctrica correspondiente a la señal de salida emitida desde la porción de píxeles" que va a sumarse mediante la sección de suma puede ser la propia señal de salida. Cuando la sección de suma es el amplificador de carga 31, las señales se suman en un estado de carga. Por tanto, dado que el ruido de lectura generado cuando se generan las cargas de lectura solo una vez, puede reducirse el ruido de lectura. Además, puede reducirse el consumo de energía porque puede realizarse la configuración mediante la conmutación de la conexión al condensador de integración y el número mínimo de convertidores A/D. Además, algunos centelleadores 104 son vulnerables a entornos de alta temperatura debido a restricciones en el punto de transición vítrea. Por esta razón, un aumento de la cantidad de calor generado cuando hay varias filas puede ser un problema. Sin embargo, puede reducirse la cantidad de calor generado mediante la formación de la sección de suma con el amplificador de carga 31. Por tanto, es posible hacer frente a un problema de este tipo. Las secciones de suma AN1 a AN8 pueden ser condensadores de integración proporcionados en la unidad de circuito 5. En este caso, el amplificador de carga 31 y el convertidor A/D 61 pueden no proporcionarse en la unidad de circuito 5.

[0219] En la segunda realización descrita anteriormente, la porción de extensión 6b de cada cableado 6 está aislada eléctricamente de la porción de cuerpo principal 6a. Sin embargo, la porción de extensión 6b de cada cableado 6 puede conectarse eléctricamente a la porción de cuerpo principal 6a en el punto de conexión CP, por ejemplo. En este caso, pueden hacerse uniformes las capacidades de cableado de los N cableados 6 conectados a una unidad de circuito 5. Puede omitirse el centelleador 104. En este caso, por ejemplo, la porción de píxeles 11 está configurada como un detector de tipo de conversión directa que convierte directamente los rayos X incidentes en señales eléctricas sin convertir los rayos X en luz.

[0221] El dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 puede tener un modo de no suma en el que se emiten las señales obtenidas al convertir las señales eléctricas emitidas desde las porciones de píxeles PD1 a PD8 en valores digitales, sin realizar la operación de suma o el cálculo promedio. En este caso, los datos emitidos desde el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 es una imagen bidimensional de N × M píxeles. Puede usarse dicho dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X 110 para alinear el eje con la fuente de luz, verificar el retardo de la función de retardo de línea y similares.

[0223] Lista de signos de referencia

[0224] 1, 120: dispositivo de formación de imágenes, 2: unidad de píxeles, 5: unidad de circuito, 6: cableado, 6a: porción de cuerpo principal, 6b: porción de extensión, 11, PD1 a PD8: porción de píxeles, 12: matriz de píxeles, 31, CA1 a CA4: amplificador de carga (sección de suma), 40, 40A: matriz de conmutadores (sección de conmutación), 61, AD1 a AD4: convertidor A/D (sección de suma), 100: sistema de adquisición de imágenes de rayos X, 101: fuente de rayos X, 102: unidad de transporte, 104, 104A, 104B: centelleador, 106: elemento de protección, 106a: porción de cuerpo principal (porción que no sea ranura), 106b: ranura (abertura), 110: dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X, 120: dispositivo de formación de imágenes, 130: unidad de control, AN1 a AN8: sección de suma (primera sección de suma, segunda sección de suma), CP: punto de conexión, DS: hueco, OJ: objeto, RG1: primera región, RG2: segunda región, X1: primera dirección, X2: segunda dirección.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X para adquirir una imagen de rayos X de un objeto transportado a lo largo de una primera dirección (X1), que comprende:

una unidad de píxeles (2) que tiene M matrices de píxeles (12) que incluyen cada una N porciones de píxeles (PD1 a PD8) para detectar rayos X, estando dispuestas las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) a lo largo de la primera dirección (X1) y estando dispuestas las M matrices de píxeles (12) a lo largo de una segunda dirección (X2) perpendicular a la primera dirección (X1), por lo que M es un número entero de 2 o más, y N es un número entero de 2 o más;

M unidades de circuito (5) proporcionadas en correspondencia con las M matrices de píxeles (12); y una unidad de control (130) para controlar las M unidades de circuito (5),

en el que cada una de las M unidades de circuito (5) incluye:

T secciones de suma (AD1 a AD4, AN1 a AN8, CA1 a CA4) para sumar secuencialmente señales eléctricas correspondientes a señales de salida desde las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) de la matriz de píxeles correspondiente, por lo que T es un número entero de N o más; y

una sección de conmutación (40) para conmutar los estados de conexión entre las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) y las T secciones de suma (AD1 a AD4, AN1 a AN8, CA1 a CA4), y

para cada una de las M unidades de circuito (5), la unidad de control (130) conmuta los estados de conexión entre las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) y las T secciones de suma (AD1 a AD4, AN1 a AN8, CA1 a CA4) en sincronización con el transporte del objeto (OJ) a lo largo de la primera dirección (X1) de modo que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida emitidas desde las porciones de píxeles (PD1 a PD8) mediante la detección de rayos X transmitidos a través de la misma región del objeto (OJ) se suman mediante las mismas secciones de suma,

caracterizado porque la unidad de control (130) controla las M unidades de circuito (5) de modo que las señales eléctricas se lean desde las secciones de suma (AD1 a AD4, AN1 a AN8, CA1 a CA4) después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las L porciones de píxeles alineadas en la primera dirección (X1) se suman mediante las secciones de suma, y

la unidad de control está configurada para seleccionar un valor de L de números enteros de 1 a N.

2. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X para adquirir una imagen de rayos X de un objeto transportado a lo largo de una primera dirección (X1), que comprende:

en el que cada una de las M unidades de circuito (5) incluye:

caracterizado porque la unidad de control (130) controla las M unidades de circuito (5) de modo que las señales eléctricas se lean desde las secciones de suma (AD1 a AD4, AN1 a AN8, CA1 a CA4) después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles de P-ésima a Q-ésima en la primera dirección (X1) se suman mediante las secciones de suma, por lo que P < Q, y

la unidad de control está configurada para seleccionar valores de P y Q de números enteros de 1 a N.

3. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X para adquirir una imagen de rayos X de un objeto transportado a lo largo de una primera dirección (X1), que comprende:

en el que cada una de las M unidades de circuito (5) incluye:

caracterizado porque las secciones de suma incluyen primeras secciones de suma (AN1 a AN8) y segundas secciones de suma (AN1 a AN8), y

la unidad de control (130) controla las M unidades de circuito (5) de modo que se lean las señales eléctricas de las primeras secciones de suma (AN1 a AN8) después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles ubicadas en una primera región (RG1) en la primera dirección (X1) se suman mediante las primeras secciones de suma (AN1 a AN8) y las señales eléctricas se leen desde las secciones de suma después de que las señales eléctricas correspondientes a las señales de salida desde las porciones de píxeles ubicadas en una segunda región (RG2) alineadas con la primera región (RG1) en la primera dirección (X1) se suman mediante las segundas secciones de suma (AN1 a AN8).

4. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además:

al menos un centelleador (104, 104A, 104B) para convertir los rayos X transmitidos a través del objeto (OJ) en luz de centelleo,

en el que las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) reciben la luz de centelleo convertida por el al menos un centelleador (104, 104A, 104B).

5. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada una de las T secciones de suma es un convertidor A/D (AD1 a AD4).

6. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada una de las T secciones de suma es un amplificador de carga (CA1 a CA4).

7. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que, entre la unidad de píxeles (2) y las M unidades de circuito (5), hay un hueco (DS) de dos o más veces la anchura de la porción de píxeles.

8. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además:

un elemento de protección (106) que tiene una impermeabilidad con respecto a los rayos X, en el que está formada una abertura (106b) en el elemento de protección (106), y

la unidad de píxeles (2) está orientada hacia la abertura (106b), y las M unidades de circuito (5) están orientadas hacia una parte del elemento de protección (106) que no sea la abertura (106b).

9. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además:

N × M cableados (6) conectados eléctricamente a las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) de cada una de las M matrices de píxeles (12) y las M unidades de circuito (5),

en el que cada uno de los N × M cableados (6) se extiende para pasar sobre las N porciones de píxeles (PD1 a PD8).

10. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según la reivindicación 9,

en el que cada uno de los N × M cableados (6) incluye una porción de cuerpo principal (6a) que se extiende desde la unidad de circuito (5) hasta la porción de píxeles y una porción de extensión (6b) que se extiende desde un punto de conexión (CP) entre la porción de cuerpo principal (6a) y la porción de píxeles hasta un lado opuesto a la unidad de circuito (5), y

la porción de extensión (6b) está aislada eléctricamente de la porción de cuerpo principal (6a).

11. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según la reivindicación 3,

en el que suponiendo que, en la primera dirección (X1), un lado en el que están ubicadas las primeras secciones de suma (AN1 a AN8) con respecto a las segundas secciones de suma (AN1 a AN8) es un primer lado y un lado en el que están ubicadas las segundas secciones de suma (AN1 a AN8) con respecto a las primeras secciones de suma (AN1 a AN8) es un segundo lado, están dispuestas las primeras secciones de suma (AN1 a AN8) en el primer lado con respecto a la primera región (RG1), y están dispuestas las segundas secciones de suma (AN1 a AN8) en el segundo lado con respecto a la segunda región (RG2).

12. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que un tiempo de exposición de cada una de las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) se controla independientemente del transporte del objeto (OJ).

13. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la activación/desactivación de una función de retardo de línea es cambiable, y

cuando la función de retardo de línea está activada, los tiempos de inicio de exposición de las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) se desplazan un tiempo predeterminado según un orden de disposición de las N porciones de píxeles (PD1 a PD8) en la primera dirección (X1).

14. Dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que N es un número entero de 8 o más.

15. Sistema de adquisición de imágenes de rayos X, que comprende:

el dispositivo de adquisición de imágenes de rayos X (110) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14;

una fuente de rayos X (101) para emitir rayos X; y

una unidad de transporte (102) para transportar el objeto a lo largo de la primera dirección (X1).