JP2003198956A

JP2003198956A - 撮像装置及びその制御方法

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Publication number: JP2003198956A
Application number: JP2001390536A
Authority: JP
Inventors: Edward Cort Lawrence; エドワードコートローレンス
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高解像度及び高速読み出しが不要な領域の解
像度及び読み出しレートを低くしつつ、所定領域におい
て高速且つ高解像度の画像を得ること。【解決手段】撮像装置は、複数の領域（１ａ〜１ｄ）
に分割された２次元センサ（１）と、前記複数の領域
を、各領域毎に独立して読み出し制御するゲート駆動部
（１１）と、複数の増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット（１６ａ
〜１６ｄ）と、前記複数の領域からの出力と、前記複数
の増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットとを任意の組み合わせで接
続可能なルート制御ユニット（８ａ〜８ｄ，２１〜２
８）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】本発明は動的画像（動画）を
提供することの可能な装置及びその制御方法に関し、特
に透視画像を提供可能な医療用診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、透視撮影に用いられている医療シ
ステムは、受診者を支える可動テーブルトップと、透視
画像撮影デバイスとから成っている。Ｘ線源はテーブル
の上方に設置され、透視撮影を行う場合にＸ線管がＸ線
を発生し、受診者を照射する。そして、受診者及びテー
ブルトップを通り抜けたＸ線は、通常、画像増倍管（イ
メージインテンシファイア）又はフラットパネルセンサ
ーである透視画像撮像デバイスにより検知される。

【０００３】デジタルＸ線（ＤＲ）フラットパネルセン
サーには様々な技術を用いたものがあるが、広域の画素
化された構成を有し、直接のものと、間接のものとに分
類される。典型的な間接ＤＲセンサーは、フィルムスク
リーンの組み合わせで用いられるスクリーンに似た蛍光
素材により覆われた、アモルファスシリコン画素構成を
有する。スクリーンに入射したＸ線から吸収されたエネ
ルギーは光に変換され、フラットパネルセンサーにより
検知されて、空間的にデジタル化された画像が得られ
る。そして、この画像は電気的に読み出され、デジタル
化されて、完全なデジタル画像が得られる。

【０００４】直接ＤＲセンサーでは、Ｘ線はセレンなど
の素材でできた平面層で吸収される。吸収されたエネル
ギーは電荷を作り出し、この電荷は画素構造で蓄積さ
れ、以下のようにして読み出される。

【０００５】ここで、一般的なフラットパネルセンサー
システムの概要を図７に示す。

【０００６】照射が行われると、パネル素子１０１によ
り電気信号が収集される。信号読み出しは、ゲートドラ
イバ１０３によりゲート線１０２ａ，１０２ｂ，１０２
ｃを順番にＯＮすることで行われる。あるゲート線がＯ
Ｎされると、そのゲート線に接続されたスイッチ１０４
が閉じ、各パネル素子１０１からの信号は信号線１０５
ａ，１０５ｂ，１０５ｃを介して読み出しデバイス１０
６に送られる。読み出しデバイス１０６は各パネル素子
１０１からの画素データを１つずつ順番に信号アンプ
（不図示）及びアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１
０７へ送り、これによりデジタル出力が得られる。こう
して得られたデジタルデータは、不図示のメモリに書き
込まれる。なお、厳密な読み出し手順は、センサーの構
成により変わる。

【０００７】信号は１行ずつ読み出しデバイス１０６へ
読み出され、順に増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１０７に渡
されるため、センサーシステムの最大読み出し速度を制
限するのは、この増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１０７の速
度であることが多い。図７は、１つの読み出しデバイス
とＡ／Ｄ変換器とを用いて全ての画素の読み出しを行う
場合を示したものである。

【０００８】また、センサーを複数の領域に分割し、各
領域のゲート線を接続したものや、各領域毎に設けられ
たゲート線を同時に活性化するものがあり、各領域毎に
異なる出力デバイス及びＡ／Ｄ変換器に出力される。従
って、最大読み出しレートを向上させる１つの方法は、
画素グループのサイズを小さくし、増幅器とＡ／Ｄ変換
器の組数を増やすことである。しかし、このことにより
コストや消費エネルギーの増大、また、その他様々な問
題が起きてしまう。

【０００９】他の方法として、いくつかの画素からの信
号を、増幅器とＡ／Ｄ変換器を通る間にまとめるように
しても良い。このようにすることで、１フレーム内で増
幅器とＡ／Ｄ変換器を通るデータ量を減らすことができ
るためフレームレートを早くすることができるが、有効
画素ピッチが粗くなることになる。また、他の方法とし
て、全体の撮像領域を減らすこともできる。増幅・Ａ／
Ｄ変換ユニット間に残るデータを分割することにより、
フレームレートを上げることができる。すなわち、撮像
領域を狭くするか、画素ピッチを大きくするかによって
のみ、フレームレートを高くすることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】透視撮影への応用は、
２（例えば、angiography）〜９０（例えばcardiograph
y）フレーム／秒のフレーム速度でなければならない。
必要な画像解像度は、粗い画像（例えば、１mm画素ピッ
チ）からかなり細かい画像（例えば、０．１６ｍｍ画素
ピッチ）の間で変化する。撮像センサーのフレーム速度
は、通常、読み出す画素数によって制限を受ける。すな
わち、高解像度且つ高速度の透視画像撮影は、小さい撮
像領域の場合に実施することができる。大きな領域（つ
まり、画素が多い）からの読み出しは、画像解像度は低
下するが読み出す画素数を減らす（４画素をまとめて１
画素として読み出す等）か、又はフレーム速度を遅くす
ることによってのみ実現できる。

【００１１】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、異なる画素ピッチ及び異なる有効撮像蓄積時間
を用いて、画像の異なる部分を読み出すことができる撮
像装置及びその制御方法を提供し、高解像度及び高速読
み出しが不要な領域の解像度及び読み出しレートを低く
しつつ、所定領域において高速且つ高解像度の画像を得
ることができ、広域の撮影を行おうとするユーザーが、
画像の全領域において低解像度及び低フレームレートに
制限されるという問題を解決することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の撮像装置は、複数の領域に分割された撮像
手段と、前記複数の領域を、各領域毎に独立して読み出
し制御する読み出し制御手段と、複数の画像信号処理手
段と、前記複数の領域からの出力と、前記複数の画像信
号処理手段とを任意の組み合わせで接続可能なルート制
御手段とを有する。

【００１３】また、複数の領域に分割された撮像手段
と、前記複数の領域を、各領域毎に独立して読み出し制
御する読み出し制御手段と、複数の画像信号処理手段と
を有する撮像装置の本発明の制御方法は、前記複数の領
域からの出力を前記複数の画像信号処理手段に接続する
組み合わせを設定する設定工程と、前記設定工程で設定
された組み合わせに基づいて、前記複数の領域からの出
力を前記複数の画像信号処理手段に接続する接続工程と
を有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１５】（第１の実施形態）本発明の実施の形態に
おける撮像デバイスの構成を図１に示す。図１におい
て、１は複数の光電変換素子などからなる２次元センサ
ーである。本実施の形態では、２次元センサー１の読み
出し領域を４つの領域１ａ〜１ｄに分割し、２次元セン
サー１から電荷を読み出すためのゲート線を各領域毎に
別々に制御することができる。また、８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄはアナログマルチプレクサー、２１〜２８はス
イッチであり、各領域１ａ〜１ｄからゲート線を介して
読み出される電気信号を、後述する有効画素素子サイズ
（解像度）と有効画素素子の撮像蓄積時間との組み合わ
せに適した信号処理回路に転送するようにルートを変更
するルート制御ユニットを構成する。これにより、領域
１ａ〜１ｄの内、任意の領域の信号を、増幅・Ａ／Ｄ変
換ユニット１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの内の任意
の増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットに選択的に転送することが
できる。

【００１６】本実施の形態では、各領域１ａ〜１ｄは１
０画素幅とし、１０本のゲート線を有するものとする。
従って、図１に示す構成の場合、４０本のゲート線Ｍｍ
（ｍ＝０〜３９）が用いられる。マルチプレクサー８ａ
〜８ｄは、ゲート線Ｍｍからの信号がマルチプレクサー
８ａ〜８ｄの出力へそれぞれ送られるように制御され
る。

【００１７】増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａ〜１６ｄ
から出力されるデジタルデータは、デジタルマルチプレ
クサー１２に送られ、更に乗算器１３を介してメモリ１
４に送られる。乗算器１３の役割は、２次元センサー１
全域に亘る画素値の画素レスポンスのばらつき及び、各
画素について蓄積時間のばらつきを補償することであ
る。画素レスポンスのばらつきはルックアップテーブル
として記憶する。後述するように複数の画素がまとめら
れてより大きな有効画素ピッチになった場合は、まとめ
た複数画素のレスポンスの平均を用いる。積分時間のば
らつきはＣＰＵ１０から供給され、撮像プログラムに応
じて変化する。

【００１８】１０は、撮像デバイスの各構成を制御する
ＣＰＵであり、適切なデータが適切なレスポンス及び蓄
積時間補正によって補償され、メモリ１４内の適切なア
ドレスに格納されるように、メモリアドレス情報をマル
チプレクサー１２、乗算器１３、及びメモリ１４に渡
す。この制御は、領域１ａ〜１ｄのそれぞれが異なる有
効蓄積時間及び有効撮像領域（画素毎の領域）を有する
ために必要である。この補正を行わないと、読み出しレ
ートが速い（つまり、撮像蓄積時間が短い）領域では、
読み出しレートが遅い（つまり、撮像蓄積時間が長い）
領域よりもデジタル信号値の平均値が低くなる。なお、
各領域毎に読み出しレートを変える方法については、後
述する。

【００１９】また、１１はＣＰＵ１０の制御に基づいて
ゲート線Ｍ０〜Ｍ３９のＯＮ／ＯＦＦを制御するゲート
駆動部、１５はスイッチ制御部であり、ＣＰＵ１０の制
御に基づいてスイッチ２１〜２８の開閉を行う。

【００２０】次に、上記構成を有する撮像デバイスの駆
動制御について説明する。本実施の形態では、４種類の
異なる読み出し制御を行う場合について、図２乃至図５
に示すタイミングチャートを参照してそれぞれ説明す
る。

【００２１】＜１．標準処理モード＞標準処理モードの
タイミングチャートを図２に示す。この標準処理モード
では、画素レートは全画像について一定であり、増幅・
Ａ／Ｄ変換ユニットの最大駆動レートと同じである。ま
た、有効画素ピッチは撮像デバイスの画素ピッチと同じ
である。ここでの説明は画像の１ライン分に関するもの
で、処理対象ラインをラインｎとする。画像中の全ての
ラインについて、同じ処理が繰り返される。また、図２
のタイミングチャートは、領域１ａに対するマルチプレ
クサー及びスイッチの動作を示しているが、他の領域１
ｂ〜１ｄについても同じタイミングで同様なスイッチ制
御が行われる。なお、図２のタイミングチャートには示
されていないが、電荷蓄積開始直前に、各領域１ａ〜１
ｄのリセットをするスイッチ制御が行われる。

【００２２】まず、４領域１ａ〜１ｄ全てにおける第ｎ
ラインのゲート線がＯＮされ、各領域の信号が対応する
アナログマルチプレクサー８ａ〜８ｄへ転送される。そ
して、マルチプレクサー８ａ〜８ｄからの信号は増幅・
Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａ〜１６ｄのいずれかに１画素
ずつ転送される。どのマルチプレクサーがどの増幅・Ａ
／Ｄ変換ユニットに接続するかは、スイッチ列２１〜２
７を用いて制御される。標準処理モードにおいては、ア
ナログマルチプレクサー８ａ〜８ｄがそれぞれ１つの増
幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａ〜１６ｄに繋がるよう
に、スイッチ２１，２２，２３，２４が閉じられ、スイ
ッチ２５，２６，２７，２８は開いた状態となる。領域
１ａの場合、図２に示すように、ゲート線Ｍ０〜Ｍ９を
介してマルチプレクサー８ａへ入力した信号が、増幅・
Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａに順に転送される間、スイッ
チ２１が閉じられることになる。

【００２３】４組の増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａ〜
１６ｄにより増幅され、アナログ−デジタル変換された
デジタルデータはデジタルマルチプレクサー１２に送ら
れ、乗算器１３を介してメモリ１４に渡される。このデ
ータの格納先であるメモリ１４のアドレスは、ＣＰＵ１
０により制御される。また、画素レスポンスのばらつき
を補正するために、乗算器１３により画素レスポンス及
び蓄積時間のばらつきを補正するためのフラットフィー
ルディングを行っても良い。フラットフィールディング
については詳細に後述する。

【００２４】＜２．倍速・標準解像度処理モード＞倍速
・標準解像度処理モードのタイミングチャートを図３に
示す。この倍速・標準解像度処理モードでは、予め選択
された領域の読み出しレートは増幅・Ａ／Ｄ変換ユニッ
トの最大駆動レートの２倍であり、また、その選択され
た領域での有効画素ピッチは撮像デバイスの画素ピッチ
と同じである。例えば、領域１ａが選択されている場
合、領域１ｂ〜１ｄは、後述するように領域１ａとは異
なる有効画素ピッチ及び／又は読み出しレートを用いて
読み出される。

【００２５】まず、領域１ａの第ｎラインのゲート線が
ＯＮされると、第ｎラインからのデータがアナログマル
チプレクサー８ａへ渡される。そして、スイッチ２１が
閉じられ、マルチプレクサー８ａの信号線Ｍ０からのデ
ータは、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａへ送られる。
その直後、スイッチ２１を開き、スイッチ２８を閉じる
ことにより、信号線Ｍ１からの信号が増幅・Ａ／Ｄ変換
ユニット１６ｂへ送られる。このように、スイッチ２１
及び２８を交互に閉じることにより、２つの増幅・Ａ／
Ｄ変換ユニット１６ａ及び１６ｂを用いて標準処理モー
ド時の２倍のレートで処理を行うことが可能となる。デ
ジタル化されたデータは、標準処理モードと同様にデジ
タルマルチプレクサー１２へ渡され、乗算器１３を介し
てメモリ１４へ送られる。乗算器１３の役割は後述す
る。

【００２６】このように、倍速・標準解像度処理モード
では、領域１ａからの信号は２つの増幅・Ａ／Ｄ変換ユ
ニット１６ａ、１６ｂを使って処理される。なお、増幅
・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａ、１６ｂ及びデジタルマル
チプレクサー１２の駆動速度は標準処理モード時と同じ
である。このように倍速・標準解像度処理モードでは、
ある領域の画素信号を２つの増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット
を用いて処理することにより、各増幅・Ａ／Ｄ変換ユニ
ットが処理可能な最大速度の２倍の速度で読み出すこと
ができる。

【００２７】なお、ここでは倍速で読み出す場合につい
て説明したが、３組の増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットを利用
することにより３倍速、また４組の増幅・Ａ／Ｄ変換ユ
ニットを利用することにより４倍速での読み出しを行う
ことも可能である。また、撮像デバイスの構成によって
は、これ以上の速度で読み出し制御することも可能であ
る。

【００２８】しかしながら、この画像におけるその他の
領域の信号は、領域数よりも少ない数の増幅・Ａ／Ｄ変
換ユニットを用いて処理しなければならない。その一例
として、１／４倍速・標準解像度モードについて以下に
説明する。

【００２９】＜３．１／４倍速・標準解像度処理モード
＞１／４倍速・標準解像度処理モードのタイミングチャ
ートを図４に示す。この１／４倍速・標準解像度処理モ
ードでは、任意に選択された領域における画素信号の読
み出しレートは、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットの最大駆動
レートの１／４の速さである。また、有効画素ピッチは
撮像デバイスの画素ピッチと同じである。４領域から出
力されるデータは１つの増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット（例
えば、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａ）を用いてデジ
タル化される。従って、他の増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット
（例えば、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ｂ〜１６ｄ）
は、例えば上述の２倍速・標準解像度処理モードで読み
出しを行う他の不図示の領域から得られる信号をデジタ
ル化するために用いることができる。この１／４倍速・
標準解像度処理モードではスイッチ２１、２５、２６、
２７が閉じられ、これにより４つのマルチプレクサー８
ａ〜８ｄの出力が、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａの
入力にまとめて繋がれる。

【００３０】まず、領域１ａ〜１ｄの第ｎラインのゲー
ト線Ｍ０〜Ｍ３９がＯＮされると、第ｎラインからのデ
ータが対応するマルチプレクサー８ａ〜８ｄに転送され
る。このデータはマルチプレクサー８ａ〜８ｄから画素
順に順次出力されて増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａに
送られ、更に、上述したように、デジタルマルチプレク
サー１２、乗算器１３、メモリ１４へと送られる。従っ
て、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａで行われる画像処
理速度が標準処理モード時のものと同じであれば、この
第ｎラインの処理を終えるまでに、標準処理モード時の
４倍の時間がかかることになる。従って、１／４倍速・
標準解像度処理モードで読み出しを行う領域における各
画素の蓄積時間は、標準処理モード時と比べて４倍に長
くなる。

【００３１】撮像デバイスの一部が倍速・標準解像度処
理モードで駆動されている場合、このデバイスの異なる
部分の処理をこの１／４倍速・標準解像度モードで行う
ことにより、必要な増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットの全体数
を減らすことができる。また、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニッ
トの数が限られているデバイスにとって、ある領域に対
してこの１／４倍速・標準解像度処理モードを用い、別
の領域に対して倍速・標準解像度処理モードを用いるこ
とで、広い撮像領域を確保し、且つ、選択された領域
を、従来可能であった撮影レートよりも速いレートで撮
影することができる。

【００３２】この１／４倍速・標準解像度処理モードの
更なる利点は、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットの数を減らし
つつ、動画の撮像が可能なことであり、これにより撮像
デバイスのエネルギー消費量を抑えることができ、デバ
イス内で発生する熱を削減することができる。これは、
熱削減技術の必要性を下げることになる。例えば、静物
や動きの少ない対象物を撮影する時などの画像全体の撮
像レートが低くても構わない場合、この１／４倍速・標
準解像度処理モードを画像全体に用いることで使用する
増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットの数を減らすことができ、上
述の効果を上げることができる。

【００３３】なお、上記例では、４つの領域を１つの増
幅・Ａ／Ｄ変換ユニットにより処理する場合について説
明したが、本発明はこれに限るものではなく、２つの領
域ずつ１つの増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットを用いて処理し
たり（１／２倍速）、３つの領域や、撮像デバイスの構
成によっては５つ以上の領域毎に１つの増幅・Ａ／Ｄ変
換ユニットを用いて処理することも可能であることは言
うまでもない。

【００３４】＜標準速・１／２解像度処理モード＞標準
速・１／２解像度処理モードのタイミングチャートを図
５に示す。ここでは、領域１ａ及び１ｂの信号を読み出
す場合について説明する。この標準速・１／２解像度処
理モードでは、２ライン分のゲート線Ｍ０〜Ｍ３９（こ
の場合は第ｎラインと第ｎ＋１ライン）を同時にＯＮす
ることにより、撮像デバイスの各領域１ａ、１ｂから２
ライン分のデータが加算されて、アナログマルチプレク
サー８ａ、８ｂに送られる。

【００３５】その後、スイッチ２１、２５を閉じる。ま
ず、領域１ａのデータを順に増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット
１６ａへ読み出してデジタル化する。その後、領域１ｂ
のデータを順に読み出して、マルチプレクサー８ｂから
の信号をデジタル化する。このように、２つの領域１
ａ、１ｂのデータは、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット１６ａ
を用いてデジタル化されることになる。しかし、２行分
の信号が加算されたため、１つの増幅・Ａ／Ｄ変換ユニ
ットのみを用いて、読み出しレートを標準モードの場合
と同じにすることができる。この場合、ある信号をデジ
タル化して得たデータは、ＣＰＵ１０の制御によりメモ
リ１４内の２つのアドレス位置に格納される。なお、増
幅・Ａ／Ｄ変換ユニットのクロック速度は、上述の標準
処理モードと同じである。２つの領域を１つの増幅・Ａ
／Ｄ変換ユニットを使ってデジタル化するため、この標
準速・１／２解像度処理モードは、上述の１／４倍速標
準解像度モードと同じ省エネルギー効果を有する。

【００３６】なお、上記例では２ラインを１度に読み出
して２画素分の信号を加算し、１／２の解像度となる場
合について説明したが、本発明はこれに限るものではな
く、３画素分以上の信号を加算するように制御すること
も可能である。

【００３７】上記４つの処理モードでは、読み出し方法
に関係無く、全ての増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットを一定ク
ロックレートで駆動することができる。これにより、増
幅・Ａ／Ｄ変換ユニット毎にクロックレートを変える必
要が無く、増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットを独立に制御する
必要がないため、クロック信号生成に必要な回路を単純
化することができる。しかし、本発明はこれに限るもの
ではなく、クロックレートを変更するように構成しても
良い。

【００３８】次に、画素のレスポンス及び蓄積時間のば
らつきを補正するためのフラットフィールディングにつ
いて説明する。本実施の形態では、フラットフィールデ
ィングはソフトウエア処理として行われるが、ＣＰＵ１
０により制御されるハードウエア処理として行うことも
できる。いずれの場合でも、乗算器１３によりレスポン
スのばらつきを補正するためにルックアップテーブルか
ら得られる値を用いて画素値を乗し、また、相対蓄積期
間に反比例する値で乗する。

【００３９】本実施の形態における上記４つの処理モー
ドの場合、この補正値は標準処理モードでは１、倍速・
標準解像度処理モードでは２、１／４倍速・標準解像度
処理モードでは０．２５、標準速度・１／２解像度処理
モードでは１である。また、画素値は、それぞれのモー
ドで使用される有効画素ピッチを示す値で乗される。標
準解像度処理モードではこの値は１、上述の１／２解像
度処理モード（２×１結合）では０．５である。また、
ここでは説明を行わないが、２×２画素（４画素）結合
モードなどの１／４解像度処理モードでは、この値は
０．２５となる。

【００４０】なお、本発明の実施の形態では、所定有効
画素撮像蓄積時間（読み出しレート）と有効画素ピッチ
（解像度）とを上述したように予め組み合わせて設定し
ておき、設定された複数のオプションから、画像の異な
る領域毎にユーザーが組み合わせを選択することができ
る。

【００４１】また、所定有効画素撮像蓄積時間と有効画
素ピッチの組み合わせオプションの中から自動的に選択
し、撮像中に自動的に変更するようにしても良い。この
ような自動選択方法の一例を以下に示す。なお、自動的
に選択された組み合わせは、他のオプションを優先する
ように、いつでもユーザーがキャンセルすることができ
る。

【００４２】上記の通り本第１の実施形態によれば、高
解像度及び／または高速読み出しが不要な領域の解像度
及び／または読み出しレートを低くしつつ、必要な領域
において高速且つ高解像度の画像を得ることができる。
これにより、広域の撮影を行おうとする場合に、画像の
全領域において低解像度及び／または低フレームレート
に制限されるという問題を解決することができる。

【００４３】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。本第２の実施形態では、有
効画素撮像蓄積時間と有効画素ピッチの組み合わせ自体
を自動的に選択する。この動作の一例を図６のフローチ
ャートを参照して説明する。

【００４４】まず、撮像デバイスの各領域１ａ〜１ｄに
対して、実際に用いられている読み出しレート及び画素
ピッチの組み合わせと、リクエストされた読み出しレー
ト及び画素ピッチの組み合わせとを割り当てる。なお、
実際に用いられている組み合わせとは、後述する規則に
よって決定された有効画素撮像蓄積時間と有効画素ピッ
チの組み合わせであって、現在使用されているものであ
る。また、リクエストされた組み合わせとは後述する予
め決められた規則に基づいて、撮影中の画像の撮影に適
していると判断された有効画素撮像蓄積時間と有効画素
ピッチの組み合わせである。撮像デバイスの各領域に対
してリクエストされた組み合わせの全リストを「リクエ
ストの組み合わせセット」と呼び、撮像デバイスの各領
域に対する現在の組み合わせを「現在の組み合わせセッ
ト」と呼ぶ。

【００４５】撮像デバイスは、上記第１の実施形態で説
明した標準処理モードと同様の所定有効画素撮像蓄積時
間と有効画素ピッチの組み合わせを用いて動作を開始
し、２つの画像を取得した後、図６に示す処理を開始す
る。

【００４６】ステップＳ１１において、最新画像とその
１フレーム前の画像間の各領域を比較することにより、
撮像デバイスの各領域毎に読み出しレート（有効画素撮
像蓄積時間）が適切であるかどうかを自動的に判断す
る。各領域の画像間の差が予め決められたレベルよりも
小さい場合は被写体の動きが少ないので、低読み出しレ
ートが適切である可能性が高い（または、高レートが必
要ではない）。従ってこの場合、ステップＳ１３に進ん
で該当する領域を低読み出しレートに設定する。一方、
各領域の画像間の差が予め決められたレベルよりも大き
い場合は被写体の動きが大きいので、動き情報が欠損す
る可能性がある。従って、高読み出しレートが適してい
るため、ステップＳ１２に進んで高読み出しレートに設
定する。なお、上記ステップＳ１１で比較に用いるレベ
ル及び高・低読み出しレートは任意に設定することがで
き、これらを変更することにより、得られる画像の画質
を調整することが可能である。

【００４７】次にステップＳ１４において、各領域毎に
最新画像の画素値のばらつきを調べる。このばらつきが
所定値よりも大きい場合、画素サイズを大きくすること
により情報が欠損する可能性があるため、ステップＳ１
５で有効画素ピッチを小さくする（解像度を上げる）。
一方、ばらつきが所定値よりも小さい場合、大きい画素
を用いて画像を取得しても構わない可能性があるので、
ステップＳ１６で有効画素ピッチを大きくする（解像度
を下げる）。なお、上記所定値及び有効画素ピッチの大
きさは任意に設定することができ、これらを変更するこ
とにより、得られる画像の画質を調整することが可能で
ある。

【００４８】また、上記規則は一例を示すものであり、
読み出しレート及び／または有効画素ピッチに対して必
要な増大及び減少を判断するために、他の規則を用いる
ことも可能である。

【００４９】上記読み出しレート及び有効画素ピッチの
決定は画像の全ての領域に対して繰り返し行われる（ス
テップＳ１７）。このように、撮像デバイスの全ての領
域についてリクエストの組み合わせを求め、可能な組み
合わせセットを示すＬＵＴと比較する（ステップＳ１
８）。

【００５０】これは増幅・Ａ／Ｄ変換ユニットの数は限
られており、例えば、全ての領域を倍速で駆動すると増
幅・Ａ／Ｄ変換ユニットの数が２倍必要となるといった
ことが起こるために、そういった組み合わせで駆動する
ことは不可能であるというようなハードウエアの制限が
あるからである。従って、所定有効画素撮像蓄積時間と
有効画素ピッチの全ての組み合わせが実施可能なわけで
はなく、撮像デバイスはリクエストの組み合わせが実施
可能であるかどうかを自動的に判断しなければならな
い。

【００５１】リクエストの組み合わせセットが実施可能
な組み合わせである場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、
ステップＳ２０に進み、このリクエストの組み合わせセ
ットに基づく読み出し制御がなされるように、全ての領
域のクロックを変更する。リクエストの組み合わせセッ
トが実施不可能であれば（ステップＳ１８でＮＯ）、ス
テップＳ１９に進み、予め決められた規則を用いて、そ
のリクエストの組み合わせセットに最も近い実施可能な
組み合わせセットを選択する。例えば、領域が撮像デバ
イスの撮像領域中心に近いほど優先し、外側の領域のク
ロックサイクルを、中心領域のために選択された組み合
わせに適するように調整する。なお、本発明は、この例
に限るものではないことは言うまでもない。

【００５２】このように、領域毎に読み出しレートと有
効画素ピッチを制御することにより、画像全体の読み出
しレートは、増幅器・Ａ／Ｄユニットの最大クロックレ
ートと増幅器・Ａ／Ｄユニット数の積に制限されるもの
の、１つの画像内で、高読み取りレート（有効撮像蓄積
時間が短い）且つ低画素ピッチの領域と、高読み取りレ
ート且つ有効画素ピッチが大きい（つまり、画素をまと
めた）領域と、低読み取りレート且つ低画素ピッチの領
域と、低読み取りレート且つ有効画素ピッチが大きい領
域とを混合することができる。なお、画素値は、異なる
露光時間及び／又は有効画素ピッチに応じて訂正する必
要がある。

【００５３】上記の通り本実施の形態によれば、高解像
度及び／または高速読み出しが不要な領域の解像度及び
／または読み出しレートを低くしつつ、必要な領域にお
いて高速且つ高解像度の画像を得ることができる。これ
により、広域の撮影を行おうとする場合に、画像の全領
域において低解像度及び／または低フレームレートに制
限されるという問題を解決することができる。

【００５４】なお、上記実施の形態では、２次元センサ
ー１を１次元に４つの領域分割する場合について説明し
たが、本発明はこれに限るものではなく、２次元や、よ
り多くの領域に分割することも可能である。例えば、２
×２領域や、４×４領域というように分割しても良く、
これ以外にもさまざまに分割可能であるのは言うまでも
ない。

【００５５】また、上記実施の形態では、メモリへの入
力を１つと、１つのマルチプレクサーユニットを示した
が、複数のユニットを平行につなげて用いても良い。同
様に、メモリへの入力を、複数且つ並行にしても良い。
また、撮像デバイスの独立撮像領域数を増やすことによ
り、有効画素撮像蓄積時間と有効画素サイズの可能な組
み合わせの数を増やすことができる。

【００５６】また、上記実施の形態では、１つのセンサ
を複数に分割する場合について説明したが、複数のセン
サをつなげて１つの広い撮像領域を有するセンサを形成
することも可能である。この場合も、複数の各センサを
互いに独立して制御するようにすればよい。

【００５７】また、本発明は、全ての動画撮影に応用す
ることができ、Ｘ線透視撮影に限るものではないが、以
下の理由によりＸ線透視撮影に最も適するものである。

【００５８】（１）透視撮影は、非常に小さいＸ線束を
用いるため、画像は非常にノイズが多い。そのため、フ
レームレートを早くする必要がなければ、有効撮影蓄積
時間を長くした方が有利であり、これにより画像中の量
子ノイズ（quantum noise）を減らすことができる。

【００５９】（２）透視撮影に用いられる撮像デバイス
の活性撮像領域は、従来の（光学的）画像等の他の多く
の応用と比べて非常に広い。従って、広域、高解像度、
高フレームレートで画像生成することは、非常に難し
い。

【００６０】（３）透視撮影においては、比較的広域の
撮影を行うためには便利であるが、ユーザーは通常、画
像の一部に意識を集めるものである。すなわち、透視撮
影は、フレームレート又は解像度、又はその両方を下げ
ていくつかの領域を撮影する場合に許容できる。

【００６１】

【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器（例えば
ホストコンピュータ、インターフェイス機器、デジタル
Ｘ線フラットパネルセンサー、スキャナ、ビデオカメラ
など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機
器からなる装置（例えば、Ｘ線撮影装置、複写機、ファ
クシミリ装置など）に適用してもよい。

【００６２】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納された
プログラムコードを読み出し実行することによっても、
達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体
から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施
形態の機能を実現することになり、そのプログラムコー
ドを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実
行することにより、前述した実施形態の機能が実現され
るだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、
コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステ
ム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、
その処理によって前述した実施形態の機能が実現される
場合も含まれることは言うまでもない。ここでプログラ
ムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フロッ
ピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、
ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＣＤ−
ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、光ディスク、光磁気ディス
ク、ＭＯなどが考えられる。

【００６３】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、
その処理によって前述した実施形態の機能が実現される
場合も含まれることは言うまでもない。

【００６４】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明した図６に示すフローチャー
トに対応するプログラムコードが格納されることにな
る。

【００６５】

【発明の効果】上記の通り本発明によれば、異なる画素
ピッチ及び異なる有効撮像蓄積時間を用いて、画像の異
なる部分を読み出すことができる。これにより、高解像
度及び高速読み出しが不要な領域の解像度及び読み出し
レートを低くしつつ、所定領域において高速且つ高解像
度の画像を得ることができ、広域の撮影を行おうとする
ユーザーが、画像の全領域において低解像度及び低フレ
ームレートに制限されるという問題を解決することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における撮像デバイスの構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における撮像デバイス
の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の第１の実施形態における撮像デバイス
の駆動方法の別の一例を示すタイミングチャートであ
る。

【図４】本発明の第１の実施形態における撮像デバイス
の駆動方法の別の一例を示すタイミングチャートであ
る。

【図５】本発明の第１の実施形態における撮像デバイス
の駆動方法の別の一例を示すタイミングチャートであ
る。

【図６】本発明の第２の実施形態における画素ピッチ及
び読み出しレートの組み合わせを設定する処理を示すフ
ローチャートである。

【図７】従来のフラットパネルセンサーシステムの概要
を示す図である。

【符号の説明】

１２次元センサー１ａ〜１ｄ領域８ａ〜８ｄアナログマルチプレクサー１０ＣＰＵ１１ゲート駆動部１２デジタルマルチプレクサー１３乗算器１４メモリ１５スイッチ制御部１６ａ〜１６ｄ増幅・Ａ／Ｄ変換ユニット２１〜２８スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０４Ｎ 5/32 Ｈ０４Ｎ 5/32 7/18 7/18 ＬＦターム(参考） 4C093 AA16 CA02 CA03 EB12 EB13 EB17 FA13 FA32 FA34 FA45 FF33 5B047 AA17 AB02 BB04 BC14 CA04 CB22 DC09 5C024 AX12 CX39 DX04 GX02 GZ19 GZ29 HX29 HX30 HX55 5C054 AA01 AA06 CA02 GA00 HA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の領域に分割された撮像手段と、前記複数の領域を、各領域毎に独立して読み出し制御す
る読み出し制御手段と、複数の画像信号処理手段と、前記複数の領域からの出力と、前記複数の画像信号処理
手段とを任意の組み合わせで接続可能なルート制御手段
とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記任意の組み合わせは、前記複数の領
域の内、任意の１つの領域からの出力を、前記複数の画
像信号処理手段の内の２つ以上の画像信号処理手段に接
続する組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記
載の撮像装置。
【請求項３】前記任意の組み合わせは、前記複数の領
域の内、２つ以上の領域からの出力を、前記複数の画像
信号処理手段の内の１つに接続する組み合わせを含むこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】前記任意の組み合わせは、前記複数の領
域からの出力を、前記複数の画像信号処理手段にそれぞ
れ接続する組み合わせを含むことを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】前記読み出し制御手段は、前記撮像手段
の複数画素毎に加算して読み出すように制御可能である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮
像装置。
【請求項６】前記撮像手段により得られた連続する２
フレーム分の画像の差を各領域毎に求め、所定値と比較
する比較手段と、前記差が前記所定値よりも大きい場合に、該当する領域
からの出力が少なくとも１つ以上の画像信号処理手段に
接続される組み合わせを設定し、前記差が前記所定値よ
りも小さい場合に、該当する領域の任意の複数領域毎の
出力が１つの画像信号処理手段に接続される組み合わせ
を設定する組み合わせ設定手段と、前記任意の組み合わせが実行可能か否かを判断し、実行
不可能である場合に実行可能な組み合わせに変更する変
更手段とを更に有することを特徴とする請求項１乃至５
のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】前記撮像手段により得られた画像内の画
素値のばらつきを各領域毎に求め、所定値と比較する比
較手段を更に有し、前記読み出し制御手段は、前記ばらつきが前記所定値よ
りも大きい場合に、該当する領域を各画素毎に読み出
し、前記ばらつきが前記所定値よりも小さい場合に、該
当する領域を複数画素毎に加算して読み出すように制御
することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】前記加算に起因する各領域間の撮像条件
の差を補償するように画素値を補正する補正手段を更に
有することを特徴とする請求項５又は７に記載の撮像装
置。
【請求項９】前記補正手段は、画素値を前記加算した
画素数の逆数で乗することにより、画素値を補正するこ
とを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】前記任意の組み合わせに起因する各領
域間の撮像条件の差を補償するように画素値を補正する
補正手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至９
のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】前記補正手段は、画素値を撮像蓄積時
間に反比例する値で乗することにより、画素値を補正す
ることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】前記撮像手段の各画素のレスポンスを
示す値で画素値を乗して、画素値を補正する補正手段を
更に有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれ
かに記載の撮像装置。
【請求項１３】前記画像信号処理手段により処理され
たデータを格納するメモリを更に有することを特徴とす
る請求項１乃至１２のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１４】前記撮像装置は、Ｘ線撮影装置である
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の
撮像装置。
【請求項１５】複数の領域に分割された撮像手段と、
前記複数の領域を、各領域毎に独立して読み出し制御す
る読み出し制御手段と、複数の画像信号処理手段とを有
する撮像装置の制御方法であって、前記複数の領域からの出力を前記複数の画像信号処理手
段に接続する組み合わせを設定する設定工程と、前記設定工程で設定された組み合わせに基づいて、前記
複数の領域からの出力を前記複数の画像信号処理手段に
接続する接続工程とを有することを特徴とする制御方
法。
【請求項１６】前記設定工程により設定される組み合
わせは、前記複数の領域の内、任意の１つの領域からの
出力を、前記複数の画像信号処理手段の内の２つ以上の
画像信号処理手段に接続する組み合わせを含むことを特
徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項１７】前記設定工程により設定される組み合
わせは、前記複数の領域の内、２つ以上の領域からの出
力を、前記複数の画像信号処理手段の内の１つに接続す
る組み合わせを含むことを特徴とする請求項１５又は１
６に記載の制御方法。
【請求項１８】前記設定構成により設定される組み合
わせは、前記複数の領域からの出力を、前記複数の画像
信号処理手段にそれぞれ接続する組み合わせを含むこと
を特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の制
御方法。
【請求項１９】前記撮像手段により得られた連続する
２フレーム分の画像の差を各領域毎に求め、所定値と比
較する比較工程と、前記設定工程により設定された組み合わせが実行可能か
否かを判断し、実行不可能である場合に実行可能な組み
合わせに変更する変更工程とを更に有し、前記設定工程では、前記差が前記所定値よりも大きい場
合に、該当する領域からの出力が少なくとも１つ以上の
画像信号処理手段に接続される組み合わせを設定し、前
記差が前記所定値よりも小さい場合に、該当する領域の
任意の複数領域毎の出力が１つの画像信号処理手段に接
続される組み合わせを設定することを特徴とする請求項
１５乃至１８のいずれかに記載の制御方法。
【請求項２０】前記読み出し制御手段は、前記撮像手
段の複数画素毎に加算して読み出すように制御可能であ
って、前記撮像手段により得られた画像内の画素値のばらつき
を各領域毎に求め、所定値と比較する比較工程と、前記ばらつきが前記所定値よりも大きい場合に、該当す
る領域を各画素毎に読み出し、前記ばらつきが前記所定
値よりも小さい場合に、該当する領域を複数画素毎に加
算して読み出すように設定し、前記読み出し制御手段を
制御する工程とを更に有することを特徴とする請求項１
５乃至１９に記載の制御方法。
【請求項２１】前記加算に起因する各領域間の撮像条
件の差を補償するように画素値を補正する補正工程を更
に有することを特徴とする請求項２０に記載の制御方
法。
【請求項２２】前記補正工程では、画素値を前記加算
した画素数の逆数で乗することにより、画素値を補正す
ることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】前記設定工程により設定された組み合
わせに起因する各領域間の撮像条件の差を補償するよう
に画素値を補正する補正工程を更に有することを特徴と
する請求項１５乃至２２のいずれかに記載の制御方法。
【請求項２４】前記補正工程では、画素値を撮像蓄積
時間に反比例する値で乗することにより、画素値を補正
することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】前記撮像手段の各画素のレスポンスを
示す値で画素値を乗して、画素値を補正する補正工程を
更に有することを特徴とする請求項１５乃至２４のいず
れかに記載の制御方法。
【請求項２６】前記画像信号処理手段により処理され
たデータを格納する格納工程を更に有することを特徴と
する請求項１５乃至２５のいずれかに記載の制御方法。
【請求項２７】前記撮像装置は、Ｘ線撮影装置である
ことを特徴とする請求項１５乃至２６のいずれかに記載
の制御方法。
【請求項２８】請求項１５乃至２７のいずれかに記載
の制御方法を実現するためのプログラムコードを有する
情報処理装置が実行可能なプログラム。
【請求項２９】請求項２８に記載のプログラムを記憶
した記憶媒体。