JP2002055170A - 撮像装置、放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない線量で高速に線量検出が可能とする。 【解決手段】 複数の画素がそれぞれ配された複数の撮
像素子１ａ〜１ｉと、撮像素子の一又は二以上の任意の
画素を露光読み出しする露光読み出し手段と、前記任意
の画素から読み出された信号に前記複数の撮像素子間の
誤差補正を行う補正手段３と、誤差補正を行った信号に
基づいて前記複数の撮像素子の露光量を検出する検出手
段４と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置、放射線撮
像装置および放射線撮像システムに係り、特に複数の画
素がそれぞれ配された複数の撮像素子を有する撮像装
置、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、広画角を得ようとする撮像装置
は、レンズやミラーによる縮小光学系と小型の撮像素子
を組み合わせて構成されることが多かった。

【０００３】また、単体の撮像素子より多画素を必要と
する、縮小光学系の歪みがあること等を避けるために、
複数の撮像素子を繋いで構成される撮像装置もある。

【０００４】さらに、これらの撮像装置とシンチレータ
と組み合わせることにより、放射線を可視光に変換し撮
像を行う装置においては、大版の撮像を光学縮小系の歪
みなしに行うことが望ましい。このために、上述のよう
に複数の撮像素子を繋いで大版の撮像装置として用いて
いる。

【０００５】また放射線量の検出では、先読みにより得
られた画像信号のヒストグラムを求め読み取り条件等を
求めるシステム等が知られている。また複数の２次元光
検出器を用いて放射線照射量を得ようとする放射線検出
器が知られている（特開平７−７２２５９号公報）。こ
の光検出器は短時間で複数回の検出を行い、毎回の加算
と定数比較によって所定時間の放射線照射量を得ようと
するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の素子数の少ない
光検出素子では、露光量、放射線量を検出するための全
素子からの信号を読み出して処理する時間は比較的短く
て済んだ。

【０００７】しかし、上記の複数の撮像素子を繋いだ大
版の撮像装置の露光量、放射線量を検出する画素ピッチ
の細かい撮像装置では、図６のように撮像素子１の全デ
ータの読み出しとその処理に長い時間がかかってしま
う。一方、放射線量検出時間短縮のために放射線量を多
くすることは生体の被曝量を増やすことになり、好まし
くない。

【０００８】また、従来の放射線検出器は複数の光検出
素子が同一のプロセスで作られており、各素子間の信号
誤差は少ない。

【０００９】しかし、上記の複数の撮像素子を繋いだ大
版の撮像装置によって、露光量、放射線量の検出を行う
場合は各素子間の信号誤差が無視できず、図７に示すよ
うに撮像素子１ａ〜１ｉの各画素Ｐ１〜Ｐ９からのデー
タをそのまま相対露光量、放射線量として用いることは
困難である。また、特定の部分を重点検出する場合も、
複数の撮像素子間を跨いでそのままのデータを用いるこ
とは困難である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、複
数の画素がそれぞれ配された複数の撮像素子と、該複数
の撮像素子のうちの二以上の撮像素子の一又は二以上の
任意の画素を読み出しする読み出し手段と、前記任意の
画素から読み出された信号に前記複数の撮像素子間の誤
差補正を行う補正手段と、誤差補正を行った信号に基づ
いて前記複数の撮像素子の露光量又は放射線量を検出す
る検出手段と、を有するものである。

【００１１】また本発明の撮像装置は、複数の画素がそ
れぞれ配された複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子
に含まれる全画素数よりも少ない所定数の画素を選択的
に読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段によって
読み出された信号に基づいて、前記複数の撮像素子の露
光量又は放射線量を検出する検出手段と、を有すること
を特徴とする。

【００１２】また本発明の撮像装置は、複数の画素がそ
れぞれ配された複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子
からの信号を加算して読み出す読み出し手段と、前記読
み出し手段によって読み出された加算信号に基づいて、
前記複数の撮像素子の露光量又は放射線量を検出する検
出手段と、を有することを特徴とする。

【００１３】また本発明の放射線撮像装置および放射線
撮像システムは、上記本発明の撮像装置を用いたもので
ある。

【００１４】なお、放射線とはＸ線やα，β，γ線等を
いい、シンチレータは放射線を撮像素子により検出可能
な波長領域の光、例えば可視光や赤外光に変えるもので
ある。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。なお、以下の説明ではＸ線等の放射線
を検出する放射線撮像装置を取りあげて説明するが、可
視光等を検知する通常の撮像装置にも本発明を適用でき
ることは勿論である。

【００１６】図１は本発明による放射線撮像装置の構成
を示すブロック図である。図２は線量検出部の構成を示
すブロック図である。図３はＡ／Ｄ変換部の構成を示す
ブロック図である。図４は誤差補正処理部の構成を示す
ブロック図である。

【００１７】図１に示すように、撮像面１は複数の撮像
素子１ａ〜１ｉよりなる。Ａ／Ｄ変換部２は、撮像素子
１ａ〜１ｉからの撮像データをタイミングジェネレータ
５からの読み出しタイミングで撮像素子１ａ〜１ｉの蓄
積電荷を順次Ａ／Ｄ変換する。誤差補正処理部３は各補
正部３ａ〜３ｉによって各撮像素子からのデータの暗時
オフセットや検出感度の補正を行う。

【００１８】線量検出部４では、図２に示すように、撮
像素子１ａ〜１ｉからの撮像データのピーク値とボトム
値を値判定部４０で判定し、上限比較部４１、下限比較
部４２で比較し、上限を超えていれば、不図示の線量減
少処理手段へ、下限を下回っていれば不図示の線量増加
処理手段へ信号を送る。

【００１９】Ａ／Ｄ変換部２は図３に示すように、タイ
ミングジェネレータ５からの各撮像素子１ａ〜１ｉの読
み出し信号切り換え部６の端子６ａ〜６ｉの切り換えタ
イミングに同期して入出力が端子５１ａ〜５１ｉ、端子
５２ａ〜５２ｉにそれぞれ切り換えられる。

【００２０】また誤差補正処理部３では図４に示される
ように、撮像素子１ａ〜１ｉの個数分の暗時オフセット
補正部３ａａ〜３ａｉ、検出感度補正部３ｂａ〜３ｂｉ
が用意されている。この暗時オフセット補正部３ａａ〜
３ａｉには、図１７におけるＸ線チューブ６０５０より
Ｘ線６０６０が曝射されていない時の撮像データがイメ
ージセンサ６０４０を構成する撮像素子１ａ〜１ｉより
読み出され記憶される。また、検出感度補正部３ｂａ〜
３ｂｉには、イメージセンサ６０４０の前に患者６０６
１他被写体を置かず、図１７におけるＸ線チューブ６０
５０よりＸ線６０６０が曝射されている時の撮像データ
がイメージセンサ６０４０を構成する撮像素子１ａ〜１
ｉより読み出され、（３ｂａ−３ａａ）を１とし（３ｂ
ｂ−３ａｂ）〜（３ｂｉ−３ａｉ）を正規化し記憶され
る。

【００２１】そして、露光量検出においては、イメージ
センサ６０４０の前に患者６０６１がいる状態でＸ線６
０６０を曝射して、その時の撮像データをイメージセン
サ６０４０を構成する撮像素子１ａ〜１ｉより読み出
す。これらの読み出された撮像データは、誤差補正処理
部３のオフセット補正部３ａａの値を引かれた後、検出
感度補正部３ｂａの値で割り算され、同様に撮像素素子
１ｂ〜１ｉの読み出し撮像データもオフセット補正部３
ａｂ〜３ａｉの値を引かれた後、検出感度補正部３ｂｂ
〜３ｂｉの値で割り算され補正がかけられた後、線量検
出部４へ供給される。

【００２２】この誤差補正処理により複数の撮像素子間
の撮像データの補正がなされ、比較検出を可能としてい
る。

【００２３】そして、線量検出部４では上記の処理によ
り、各撮像素子１ａ〜１ｉの暗時及び飽和時に適した線
量選択を行っている。

【００２４】本実施例では、図６に示すように、複数の
撮像素子よりなる撮像面１の全画素を読み出すのではな
く、図７に示すように、撮像面１を構成する撮像素子１
ａ〜１ｉから選択した画素、例えば画素Ｐ１〜Ｐ９を読
み出すことで高速で線量の少ない検出を行うものであ
る。撮像素子１ａ〜１ｉはランダムアクセス可能な素子
を用いる。画素Ｐ１〜Ｐ９はそれぞれ読み出す撮像素子
が異なるため、撮像素子分の誤差補正処理部３ａ〜３ｉ
により補正を行った後に線量検出部４で線量を求める。

【００２５】なお、被写体の注目点に応じて読み出し画
素（ここでは画素Ｐ１〜Ｐ９）を適宜選択可能とし、選
択画素数も増減することでより目的に近い検出を行って
いる。さらに、図５に示すように、例えば４画素を加算
して画素領域Ｂ１〜Ｂ５のように、読み出し、線量検出
を行い、加算画素数の増減により重点部を変えた線量検
出も可能である。

【００２６】図１６は本発明による放射線撮像装置の構
成を示す断面図である。図１６に示すように、ベース基
体６０上には複数の撮像素子６１が配置され、入射した
Ｘ線等の放射線は蛍光体６３等のシンチレータで撮像素
子６１で検出可能な波長領域の光、例えば可視光や赤外
光に変換され、入射した放射線に対応する光がファイバ
ープレート６２を介して撮像素子６１で検出される。

【００２７】次に、本発明による放射線撮像装置を用い
たＸ線検出システムについて説明する。図１７は本発明
による放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を
示したものである。

【００２８】Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０
６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透
過し、シンチレーターを上部に実装した撮像装置６０４
０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体
内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシン
チレーターは発光し、これを光電変換して、電気的情報
を得る。この情報はディジタルに変換されイメージプロ
セッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレ
イ６０８０で観察できる。

【００２９】また、この情報は電話回線６０９０等の伝
送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタール
ームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディス
ク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が
診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６
１００によりフィルム６１１０等の記録手段に記録する
こともできる。

【００３０】以下、詳細に本発明の撮像素子について述
べる。

【００３１】図９にＣＭＯＳ型撮像素子１a〜１iの各画
素を構成する画素部の構成図を示す。４０１は光電変換
をするフォトダイオード（光電変換部）、４０２は電荷
を蓄積するフローティングディフュージョン、４０３は
フォトダイオード４０１が生成した電荷をフローティン
グディフュージョン４０２に転送する転送ＭＯＳトラン
ジスタ（転送スイッチ）、４０４はフローティングディ
フュージョンに蓄積された電荷を放電するためのリセッ
トＭＯＳトランジスタ（リセットスイッチ）、４０５は
行選択をするための行選択ＭＯＳトランジスタ（行選択
スイッチ）、４０６はソースフォロワーとして機能する
増幅ＭＯＳトランジスタ（画素アンプ）である。

【００３２】図８に３×３画素での全体回路の概略図を
示す。

【００３３】転送スイッチ４０３のゲートは垂直走査回
路の一種である垂直デコーダ回路５０１からの転送パル
ス５１９に接続され、リセットスイッチ４０４のゲート
は垂直走査回路５０１からのリセットパルス５１６に接
続され、行選択スイッチ４０５のゲートは垂直走査回路
５０１からの行選択パルス５１３に接続されている。

【００３４】光電変換はフォトダイオード４０１でおこ
なわれ、光量電荷の蓄積期間中は、転送スイッチ４０３
はオフ状態であり、画素アンプを構成するソースフォロ
ア４０６のゲートにはこのフォトダイオードで光電変換
された電荷は転送されない。該画素アンプを構成するソ
ースフォロア４０６のゲートは、蓄積開始前にリセット
スイッチ４０４がオンし、適当な電圧に初期化されてい
る。これがノイズ成分を含んだ基準信号となる。このノ
イズ信号は、行選択スイッチ４０５がオンにされると負
荷電流源と画素アンプ４０６で構成されるソースフォロ
ワー回路が動作状態になり、さらに転送スイッチ４０３
をオンさせることでリセット時の電荷が該画素アンプを
構成するソースフォロア４０６のゲートに転送され、読
み出し可能となる。そして、行選択スイッチ４０５によ
り選択された行のノイズ信号出力が垂直出力線（信号出
力線）５０５上に発生し、図示されない記憶素子に蓄積
される。次にリセットスイッチ４０４をオフし、行選択
スイッチ４０５がオンにされると、負荷電流源と画素ア
ンプ４０６で構成されるソースフォロワー回路が動作状
態になり、ここで転送スイッチ４０３をオンさせること
で該フォトダイオードに蓄積されていた電荷は、該画素
アンプを構成するソースフォロア４０６のゲートに転送
される。ここで、選択スイッチ４０５により選択された
行のフォトダイオード蓄積信号出力が垂直出力線（信号
出力線）５０５上に発生する。

【００３５】このフォトダイオードの蓄積信号にはノイ
ズ信号が混在しており、前記、ノイズ信号と図示されな
い撮像素子内の引き算回路で引き算されて、撮像信号が
得られる。

【００３６】この出力は列選択スイッチ（マルチプレク
サ）５０６を水平走査回路の一種である水平デコーダ回
路５０７によって駆動することにより水平出力線を介し
て順次出力部アンプ５０８へ読み出される。

【００３７】図１０は垂直デコーダ回路５０１の構成図
である。ここでデコーダを構成するAND回路５２４乃至
５２６は行選択信号５２０,５２１の入力をデコード
し、選択行に５１１乃至５１９の読み出し信号を送出す
る。これらの信号群の行選択パルス５１１乃至５１３、
リセットパルス５１４乃至５１６、および、転送パルス
５１７乃至５１９は、各々、行選択パルス５０４、リセ
ットパルス５０３、および、転送パルス５０２により供
給される。

【００３８】つぎに、図１１は水平デコーダ回路５０７
の構成図である。ここでデコーダを構成するAND回路５
３４乃至５３６は列選択信号５３０,５３１の入力をデ
コードし、選択列に５４０乃至５４２の読み出し信号を
送出する。これらの信号は列選択スイッチ（マルチプレ
クサ）５０６へ供給され信号出力列を選択する。

【００３９】垂直、水平選択回路の構成と駆動タイミン
グについて、３行３列目（左下を（１，１）として）の
画素を選択、他の画素を間引き撮像データを読み出す場
合を図１０〜１２を用いて説明する。

【００４０】図１０の５２０と５２１がハイ・レベルに
成ることで、３行目のパルス群５１３，５１６，５１９
が選択される。先ず、行選択パルスの５１３がハイ・レ
ベル（５０４がハイ・レベル）転送に成り、フローティ
ングディフュージョン４０２のリセットパルスもハイ・
レベル（５０３がハイ・レベル）に成る。続いて、転送
パルス５１９）がハイ・レベル（５０２がハイ・レベ
ル）になることでフォトダイオード４０１からフローテ
ィングディフュージョン４０２へ光蓄積電荷は転送され
る。これにより、フォトダイオード４０１の光電荷は空
の状態になる。次に、Ｘ線が曝射され、これが蛍光体６
３により可視光線に変換されるとフォトダイオード４０
１は、光電荷を蓄積する。この光電荷を読み出すため
に、再び、行選択パルス５１３がハイ・レベル（５０４
がハイ・レベル）転送に成り、フローティングディフュ
ージョン４０２のリセットパルスがハイ・レベル（５０
３がハイ・レベル）に成る。ここでは図示していない
が、この時のノイズ信号を読み出すことにより信号から
ノイズ成分を引く信号として用いることができる。続い
て、転送パルス５１９がハイ・レベル（５０２がハイ・
レベル）になることでフォトダイオード４０１からフロ
ーティングディフュージョン４０２へ光蓄積電荷は転送
される。そして、図１１の水平デコーダ回路５０７の列
選択信号５３０，５３１がハイ・レベル に成ることで
３列目の読み出し信号５４２が３列目の列選択スイッチ
５０６をオンにする。

【００４１】これら１連の動作で、３行３列目の画素の
撮像データが選択読み出しされる。以上述べたように、
露光及び任意の画素からの読み出しが可能である。画素
を間引く手段は、上記の例で述べた通りである。次に、
画素を加算する手段を説明する。

【００４２】図１３に、４画素で発生した電圧を加算す
る場合の回路構成例を示す。各々、４画素のソースフォ
ロワから読み出された光信号を反転加算アンプで電圧加
算した後、反転アンプで正転の撮像信号を得ている。

【００４３】また、図１４に示すように、隣り合う垂直
読み出し線５０５から水平画素２列分の信号を垂直方向
に２行分読み出して、夫々の記憶素子に選択分配し４画
素分加算しても良い。

【００４４】さらに、図１５に示すように、各画素で発
生した電圧をアンプ５０８から読み出した後に、４画素
の電圧を加算しても良い。この場合は、1画素を現在の
記憶しない値として用いて３画素分のラッチと加算器を
設けるのみで４画素加算ができる。

【００４５】なお、アンプ５０８の出力をＡ／Ｄ変換し
て、所定の書込アドレスに従ってメモリに書き込んだ後
で、所定の順序の読出アドレスに従って読み出してから
デジタル加算するようにしても良い。その際、Ａ／Ｄ変
換以降は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置
で行うことも可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の撮像素子の任意の部位に重点をおき、少ない線量
で高速に線量検出が可能となる。特に、放射線による動
画撮像装置では放射線が生体に与える影響が少なくて済
む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線撮像装置の構成を示すブロック
図である。

【図２】線量検出部の構成を示すブロック図である。

【図３】Ａ／Ｄ変換部の構成を示すブロック図である。

【図４】誤差補正処理部の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】本発明による信号読み出し動作を説明するため
の図である。

【図６】従来の全面読み出しを行う線量検出動作を説明
するための平面図である。

【図７】本発明による信号読み出し動作を説明するため
の図である。

【図８】３×３の画素構成を示す図である。

【図９】撮像素子１ａ〜１ｉの画素構成を示す図であ
る。

【図１０】垂直デコーダ回路を説明するための図であ
る。

【図１１】水平デコーダ回路を説明するための図であ
る。

【図１２】３行３列目の画素を選択読み出しするときの
タイミングを説明するための図である。

【図１３】４画素電圧加算の構成を説明するための図で
ある。

【図１４】２列で４画素加算を行う構成を説明するため
の図である。

【図１５】出力アンプの後段で４画素加算を行う構成を
説明するための図である。

【図１６】本発明による放射線撮像装置の構成を示す断
面図である。

【図１７】本発明による放射線撮像装置のＸ線診断シス
テムへの応用例を示したものである。

【符号の説明】

１ 撮像面 １ａ〜１ｉ 撮像素子 ２ Ａ／Ｄ変換部 ３ 誤差補正処理部 ４ 線量検出部 ５ タイミングジェネレータ ６ 読み出し信号切り換え部 ３ａａ〜３ａｉ 暗時オフセット補正部 ３ｂａ〜３ｂｉ 検出感度補正部 ４０ ピーク・ボトム値判定部 ４１ 上限比較部 ４２ 下限比較部 ５０ Ａ／Ｄ変換器 ５１ 入力切り換え器 ５２ 出力切り換え器 ６ａ〜６ｉ 撮像素子読み出し信号入力端子 ５１ａ〜５１ｉ Ａ／Ｄ変換器入力端子 ５２ａ〜５２ｉ Ａ／Ｄ変換器出力端子 Ｐ１〜Ｐ９ 検出用読み出し画素 Ｂ１〜Ｂ５ 画素加算による検出用読み出しブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/00 ４６０ Ｇ０６Ｔ 1/00 ４６０Ｅ ５Ｃ０２４ 3/40 3/40 Ａ ５Ｃ０５４ Ｈ０１Ｌ 27/146 Ｈ０４Ｎ 1/387 １０１ ５Ｃ０７６ 31/09 5/32 ５Ｆ０８８ Ｈ０４Ｎ 1/387 １０１ 5/335 Ｐ 5/32 7/18 Ｌ 5/335 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ａ 7/18 31/00 Ａ (72)発明者 浜本 修 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 海部 紀之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 田代 和昭 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2G088 FF02 GG15 GG19 GG20 JJ05 KK06 KK07 KK24 KK32 LL11 LL12 LL15 4C093 AA01 CA12 CA34 EB12 EB17 FC18 FC19 4M118 AA10 AB01 BA14 CA03 FA06 5B047 AA17 AB02 BB03 CB30 DA06 5B057 AA08 BA03 BA13 CC01 CD05 CD07 CH18 DC01 5C024 AX12 AX16 CX27 GY31 HX23 HX28 HX55 HX60 5C054 CA02 CD03 EA01 EA03 EA07 EB05 GA03 GA05 HA12 5C076 AA22 BA01 BA06 BB06 BB07 5F088 AA01 BA01 BA02 BB03 EA04 EA07 EA08 JA17 KA02 KA03 KA08 LA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素がそれぞれ配された複数の撮
   像素子と、該複数の撮像素子のうちの二以上の撮像素子
   の一又は二以上の任意の画素を読み出しする読み出し手
   段と、前記任意の画素から読み出された信号に前記複数
   の撮像素子間の誤差補正を行う補正手段と、誤差補正を
   行った信号に基づいて前記複数の撮像素子の露光量又は
   放射線量を検出する検出手段と、を有する撮像装置。
2. 【請求項２】 前記読み出し手段は、被写体に応じて各
   撮像素子の読み出し画素数を変更することを特徴とする
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記読み出し手段は、画素を間引き又は
   加算して読み出しすることを特徴とする請求項１に記載
   の撮像装置。
4. 【請求項４】 複数の画素がそれぞれ配された複数の撮
   像素子と、 前記複数の撮像素子に含まれる全画素数よりも少ない所
   定数の画素を選択的に読み出す読み出し手段と、 前記読み出し手段によって読み出された信号に基づい
   て、前記複数の撮像素子の露光量又は放射線量を検出す
   る検出手段と、 を有することを特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】 複数の画素がそれぞれ配された複数の撮
   像素子と、 前記複数の撮像素子からの信号を加算して読み出す読み
   出し手段と、 前記読み出し手段によって読み出された加算信号に基づ
   いて、前記複数の撮像素子の露光量又は放射線量を検出
   する検出手段と、 を有することを特徴とする撮像装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５のいずれかの撮像装
   置と、入射する放射線を該撮像装置により検知可能な波
   長領域の光に変換するシンチレータとを備えた放射線撮
   像装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の放射線撮像装置と、 前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段
   と、 前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段
   と、 前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段
   と、 前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理
   手段と、 前記放射線を発生させるための放射線源とを具備するこ
   とを特徴とする放射線撮像システム。