JP2005177113A - Image reading apparatus and x-ray photography apparatus - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、放射線を用いて被検体の撮像を行なう撮像装置の駆動制御に関する。 The present invention relates to drive control of an imaging apparatus that performs imaging of a subject using radiation.
X線のデジタル撮像装置として近年いわゆるフラットパネルセンサが台頭してきている。これらのセンサは従来のフィルムを使用した撮影システムに置き変わる可能性を秘めており、X画像を直接デジタル化したデータを出力することから今後の広範囲に渡る展開が期待されている。 In recent years, so-called flat panel sensors have emerged as X-ray digital imaging devices. These sensors have the potential to replace conventional imaging systems that use film, and are expected to expand over a wide range in the future because they directly output X-digitized data.
うしたフラットパネルセンサは主にアモルファス系シリコンを用いるものが多く撮影面積の大型化や高精細化が求められるのと同時に高感度化や高SNが求められている。 Many of such flat panel sensors mainly use amorphous silicon, and at the same time, a large photographing area and high definition are demanded, and at the same time, high sensitivity and high SN are demanded.
しかしながら、近年の医療機器、情報機器、携帯電話などは病院内でさまざまな外来性ノイズを発生し周囲に電磁界ノイズを漏洩しており、こうした機器からの影響を受ける問題が発生しつつある。 However, recent medical devices, information devices, mobile phones, and the like generate various exogenous noises in the hospital and leak electromagnetic field noise around them, and problems that are affected by such devices are occurring.
中でも、撮影室、あるいはその近傍に配置されているインバータ式X線発生装置からは、強力な高周波の漏洩磁界が漏洩しているものがある。撮影室の大きさまたレイアウトの制限などから、こうした装置に近接してフラットパネルセンサを配置しなくてはならない場合、外来性ノイズによりフラットパネルセンサがその影響を受け撮影した画像にノイズが重畳し、画質が劣化してしまう問題が発生している。 Among them, some of the inverter type X-ray generators arranged in the imaging room or in the vicinity thereof leak a strong high-frequency leakage magnetic field. When a flat panel sensor must be placed in close proximity to these devices due to the size of the shooting room or layout restrictions, the external noise affects the flat panel sensor and noise is superimposed on the captured image. There is a problem that the image quality deteriorates.
隣室のX線発生器とフラットパネルセンサが壁越しに設置された場合などでは、壁を突き抜けて漏洩してきてしまい画像へ深刻な影響を与えることがある。インバータ式X線発生装置は、X線爆射の際、数十KHz程度の周波数でインバータ回路を駆動しており、この際その周囲には交流磁界が発生し、外部への漏洩がある。このため壁越し配置で比較的距離が短い場合などでは、同発生装置からの漏洩磁界が撮影部センサに重畳し易くなり、画像上に強烈なライン状のノイズを発生する。 When the X-ray generator and the flat panel sensor in the adjacent room are installed over the wall, the image may leak through the wall and seriously affect the image. The inverter type X-ray generator drives an inverter circuit at a frequency of about several tens of KHz during X-ray explosion, and at this time, an alternating magnetic field is generated around the inverter circuit and leakage to the outside occurs. For this reason, when the distance is relatively short due to the arrangement over the wall, the leakage magnetic field from the generator is likely to be superimposed on the imaging unit sensor, and intense line noise is generated on the image.
フラットパネルセンサに対して影響を及ぼす、外来性ノイズとしては機器からの放射性ノイズ、伝導性ノイズが挙げられる。伝導性ノイズに関しては電源系のフィルタ強化等により比較的容易に対策することが可能であるが、放射性ノイズは空間に放射される電磁界ノイズでありフラットパネルにさまざまな角度から直接入射してくるためその対策は容易ではない。なかでも磁界ノイズからのシールド対策は一般的にも難しい。 Exogenous noise that affects the flat panel sensor includes radioactive noise from equipment and conductive noise. Although it is possible to take measures against conductive noise relatively easily by strengthening the filter of the power supply system, etc., radiated noise is electromagnetic noise radiated into the space and directly enters the flat panel from various angles. Therefore, the countermeasure is not easy. In particular, it is generally difficult to shield against magnetic field noise.
フラットパネル全体は金属製の筐体あるいはモールド筐体に電磁シールドを施したもので覆われており基本的に電磁シールドがなされた構造になっている。こうした構造から薄い金属箔でもシールド効果が得られる電界性のノイズに対しては充分な効果がありEMC試験をクリアするものとなっている。しかし、強力な交流磁界に対してのシールド効果は低い。これは、磁界シールドは基本的にフラットパネルセンサ及び周辺回路を、磁気シールド効果の高い筐体で密閉することで効果を高めることが可能となるが、X線入射面に外来性ノイズ防御用シールド材(X線が透過するアルミ等)などを配置することはX線透過率が低下して高感度化を妨げるので難しい。このため、X線入射面から入ってくるノイズを防ぐことには限界がある。 The entire flat panel is covered with a metal casing or a molded casing with an electromagnetic shield, and basically has a structure with an electromagnetic shield. With such a structure, even a thin metal foil has a sufficient effect on electric field noise that can provide a shielding effect, and clears the EMC test. However, the shielding effect against a strong alternating magnetic field is low. This is because the magnetic field shield can be effectively enhanced by sealing the flat panel sensor and the peripheral circuit with a casing having a high magnetic shielding effect, but the shield for extraneous noise protection on the X-ray incident surface. It is difficult to dispose a material (such as aluminum through which X-rays pass) because the X-ray transmittance is lowered and high sensitivity is prevented. For this reason, there is a limit in preventing noise entering from the X-ray incident surface.
交流磁界が漏洩している機器側の対策として、シールド材でできる限り覆うことがあるが、このような対策である程度は低減化できるものの、扱う信号レベルが大変に低い本発明のような装置の場合、低減化した漏洩磁界でも、センサパネル及びアンプICを含めた信号検出系回路に電磁誘導を引き起こして画像上のノイズとなって影響を及ぼすことになる。特に撮影部がノイズ発生源に近接してくると相互間の空間距離が短くなるため影響はますます増大することになる。 As a countermeasure on the device side where the AC magnetic field is leaking, it is possible to cover as much as possible with a shielding material, but although such a countermeasure can be reduced to some extent, the signal level to be handled is very low. In this case, even a reduced leakage magnetic field causes electromagnetic induction in the signal detection system circuit including the sensor panel and the amplifier IC, thereby affecting noise on the image. In particular, when the photographing unit comes close to the noise generation source, the influence is further increased because the spatial distance between them is shortened.
こうした交流磁界ノイズが重畳した場合、画像上には、ラインノイズが周期的に現れてくる。これは信号ラインをサンプルホールドする際に、外来の交流磁界による、誘導ノイズが信号上に重畳し、このノイズとの位相関係が、ラインごとで順次ずれて行くために所定の周波数のビートとして画像上のラインノイズとして出現してしまうためである。 When such AC magnetic field noise is superimposed, line noise appears periodically on the image. This is because when the signal line is sampled and held, the induced noise due to the external AC magnetic field is superimposed on the signal, and the phase relationship with this noise is shifted sequentially for each line, so that the image is a beat of a predetermined frequency. This is because it appears as the upper line noise.
ラインノイズは撮影画像上に重畳されるため、画像品質を著しく低下させてしまい、医療用画像の場合は特に誤診などを引き起こすことにもつながるため大きな問題となる。 Since line noise is superimposed on the photographed image, the image quality is remarkably deteriorated, and in the case of a medical image, it causes a misdiagnosis and the like, which is a serious problem.
このような問題を防ぐには、磁界シールドが上述したように実際上困難であることから、発生源との距離を離すことである。しかしながら、現実的な問題として複数の撮影室が隣り合わせにレイアウトされているところでは、隣室との壁を挟んでそうした機器と隣り合わせになることもあり、使い勝手や設置制約などからレイアウトの変更が出来ない場合がある。また、検診車など手狭でレイアウトに柔軟性がない場合も同様である。 In order to prevent such a problem, the magnetic field shield is practically difficult as described above, and therefore, the distance from the source is increased. However, as a practical matter, where multiple shooting rooms are laid out next to each other, it may be next to such equipment across the wall of the adjacent room, so the layout cannot be changed due to ease of use or installation restrictions. There is a case. The same applies when the layout is not so flexible, such as an examination car.
そこで、X線の一般撮影ではX線が短時間に爆射する際に発生する単発的ノイズに対してはこれらを検出してセンサからの読み出しタイミングをずらす方法が提案されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, in general X-ray imaging, there has been proposed a method of detecting the single noise generated when X-rays are bombarded in a short time and shifting the readout timing from the sensor (for example, patents). Reference 1).
即ち、センサ読み出す直前に外来性ノイズの有無を確認し、もしノイズがあった場合は読み出しを行わず、ノイズがなくなってから読み出す方法である。 That is, it is a method in which the presence or absence of external noise is confirmed immediately before reading out the sensor, and if there is noise, the reading is not performed and the reading is performed after the noise disappears.
なお、外来性ノイズが画質に影響を与えるのは、センサピクセルにチャージされた電荷がアンプに転送される画像を読み出すときのタイミングである。自室のX線発生器は、X線を発生する際に、数十KHzの交流磁界を爆射時間中(おおよその目安として0.3S)漏洩するが、読み出すタイミングにはすでに爆射は終わっているため問題は発生しない。外来性ノイズがセンサピクセルに蓄積される電荷に影響を与えることはなく、電荷がアンプに転送されるとき、隣室のX線発生装置がX線を発生していた場合、その転送経路に対して外来性ノイズが重畳することによる。 Note that the external noise affects the image quality at the time of reading an image in which the charge charged in the sensor pixel is transferred to the amplifier. The X-ray generator in the room leaks an AC magnetic field of several tens of KHz during the blasting time (approximately 0.3S as a rough guide) when generating X-rays, but the blasting is already over at the read timing. Because there is no problem. The extraneous noise does not affect the charge accumulated in the sensor pixel, and when the charge is transferred to the amplifier, if the X-ray generator in the adjacent room is generating X-rays, This is due to superimposition of extraneous noise.
しかし、上述の方法では単発的ノイズには対応できても、CTやマーゲンのX線インバータ、またCRT、USPなどからの強力な周期的磁界が、常時あるいは長時間に渡り漏洩するもの、即ち連続的なノイズに対しては有効ではなく問題となっていた。また、前述のパワー系機器だけでなく液晶ディスプレイなどでも、モバイル用途等で非常に近接して配置された場合でも同様の問題を発生する場合がある。
本発明は、上記の問題に鑑み、高感度化を妨げることなく連続的な外来性ノイズがあった場合においても安定した画像を提供することが可能なX線撮像装置を提供することを目的としたものである。 An object of the present invention is to provide an X-ray imaging apparatus capable of providing a stable image even when there is continuous exogenous noise without hindering high sensitivity in view of the above problems. It is a thing.
上記の目的を達成するための本発明による画像読出装置は以下の構成を備える。すなわち、2次元に検出器が配置された検出器アレーと、前記検出器アレーにおける行を単位として、前記検出器より信号を読み出し、保持部に保持する読出手段(62,901,92,100,108)と、外来性電磁界ノイズ検出手段と、前記検出ノイズの位相検出手段と、前記検出した位相より行を単位とした読み出しラインデータをサンプルホールドするタイミングを調整する制御手段とを備える。 In order to achieve the above object, an image reading apparatus according to the present invention comprises the following arrangement. That is, a detector array in which detectors are two-dimensionally arranged, a reading means (62,901,92,100,108) for reading a signal from the detector and holding it in a holding unit in units of rows in the detector array, and an external property Electromagnetic field noise detection means, phase detection means for the detection noise, and control means for adjusting the timing for sample-holding read line data in units of rows from the detected phase.
本発明によれば、X線発生装置と、上記画像読出装置とを備えたX線撮像装置が提供される。 According to the present invention, an X-ray imaging apparatus including an X-ray generation apparatus and the image reading apparatus is provided.
以上のような本発明によれば、X線CTやマーゲン等のインバータ式X線発生装置、更には検診車やモバイルなどではCRT、液晶ディスプレイ等、連続して外来性ノイズを漏洩する機器と近接して設置された場合においても、外来ノイズによる画像上への影響を低減しを安定した画像品質を提供することが可能となるため、設置環境に自由度ができるとともに、小型化が進むモバイル環境等にも対応できる。 According to the present invention as described above, an inverter type X-ray generator such as an X-ray CT or a margen, and a CRT, a liquid crystal display or the like that continuously leaks extraneous noise such as a medical examination vehicle or a mobile device are close to each other. Even when installed in a mobile environment, it is possible to reduce the influence of external noise on the image and provide a stable image quality. Etc.
更には、ノイズ源の発振が不安定な場合においても、同様の効果を得ることができる。 Furthermore, the same effect can be obtained even when the oscillation of the noise source is unstable.
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
X線撮像システムの構成
図1は、本実施形態によるX線撮像システムの構成を示すブロック図である。図1において、10はX線室、12はX線制御室、14は診断室である。
Configuration of X-ray Imaging System FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an X-ray imaging system according to the present embodiment. In FIG. 1, 10 is an X-ray room, 12 is an X-ray control room, and 14 is a diagnostic room.
X線室10には、X線を発生するX線発生器40と、撮影ユニットとしてのX線検出器52が置かれる。X線発生器40は、X線を発生するX線管球42、X線管球42を駆動する高圧電源44、X線管球42により発生されたX線ビームを所望の撮像領域に絞り込むX線絞り46を有する。
In the
X線検出器52は、X線発生器40より発生し、被検体50を透過したX線ビームを検出するものであり、グリッド54、シンチレータ56、光検出器アレー58、X線露光量モニタ60、駆動器62、DC/DC電源902を有する。グリッド54は、X線低吸収部材とX線高吸収部材とからなり(例えば、AlとPbのストライプ構造を有する)、被検体50を透過することによって生じる散乱X線の影響を低減する。なお、光検出器アレー58とグリッド54との格子比の関係によりモアレが生じないように、グリッド54を移動させながらX線照射を行なうように構成してもよい。
The
シンチレータ56は、エネルギーの高いX線によって蛍光体の母体物質が励起(吸収)され、その再結合エネルギーにより可視領域の蛍光を発生することにより、X線を可視光に変換する。シンチレータ56の蛍光としては、CaWo4やCdWo4などの母体自身によるものや、CsI:T1やZnS:Agなどの母体内に付加された発光中心物質によるものがある。光検出器アレー58は光検出器を2次元状に配置したものであり、シンチレータ56より出力される可視光を電気信号に変換する。シンチレータ56と光検出器アレー58により、所謂フラットパネルセンサが形成される。X線露光量モニタ60は、X線透過量を監視する目的で配置される。X線露光量モニタ60としては、結晶シリコンの受光素子などを用いて直接X線を検出しても良いし、シンチレータ56による蛍光を検出してもよい。この実施形態では、X線露光量モニタ60は、光検出器アレー58の基板裏面に成膜されたアモルファス・シリコン受光素子から構成される。
The
駆動器62は、撮像制御器24の制御下で光検出器アレー58を駆動し、各光検出器から信号を読み出す。なお、光検出器アレー58及び駆動器62の動作の詳細は後述する。DC/DC電源902は、AC/DC電源903からのDC電圧を1つ又は複数種の電圧に変換して、X線検出器52内の各回路に所定の電圧を供給する。AC/DC電源903は、商用AC電源ラインより、所定のDC電圧に変換する電源である。
The
X線制御室12には、システム制御器20が配置される。中央処理ユニット22は当該システムにおける各種制御を実行するものであり、例えばモニタ30の表示制御、操作パネル32を介した操作入力の解析、撮像制御器24、画像処理器26、外部記憶装置28を管理する。
A system controller 20 is disposed in the
撮像制御器24は、X線路光量モニタ60から情報に基づいて高圧電源44を制御したり、撮影部位に応じたX線ビームを形成するべくX線絞り16を制御したりするとともに、X線検出器52内の駆動器62に対して駆動指示を与える。また、画像処理器26は駆動器62より得られたX線画像データに対して、例えば、画像データの補正、空間フィルタリング、リカーシブ処理、階調処理、散乱線補正及びダイナミックレンジ(DR)圧縮処理などの画像処理を施す。
The
外部記憶装置28は、画像処理器26により処理された基本画像データを記憶する大容量高速の記憶装置である。外部記憶装置28には、所定の規格(例えば、Image Save & Carry(IS&C))を満たすように再構成された画像情報が保存される。また、中央処理ユニット22はLANにより外部装置、例えば診断室14内の端末70、イメージ・プリンタ74及びファイルサーバ76と接続され、所定のプロトコル(例えば、Digital Imaging and Communications in Medicine(DICOM))に従って画像データを伝送する。
The
端末70は、LANによって伝送される画像(動画像/静止画)に対して診断支援を目的とした画像処理等を施したり、ディスプレイに表示したりする。イメージ・プリンタ74はLANを介して伝送された画像(静止画)を例えばフィルム上にプリント出力する。ファイルサーバ76は、LANを介して伝送された画像(動画像/静止画)を格納し、X線撮像画像の検索機能を提供する。なお、WAN接続により病院間で撮影画像をやり取りするようにしてもよいことはいうまでもない。また、LANには、複数のX線撮像システムを接続できることは勿論である。
The terminal 70 performs image processing or the like for diagnosis support on an image (moving image / still image) transmitted through the LAN, or displays the image on a display. The
[2]光検出器アレー58の構成について
次に、光検出器アレー58の構成及び動作について詳細に説明する。図2は2次元配列の光電変換素子を具備する光検出器アレー58の等価回路を示す図である。
[2] Configuration of
1つの画素に対応して1つの光検出素子が設けられ、各光検出素子は光検出部(光電変換素子PD(m,n))と電荷の蓄積及び読み取りを制御するスイッチング用の薄膜トランジスタ(TFTスイッチSW(m,n))とからなる。これら光検出素子は一般にはアモルファス・シリコン(a−Si)によりガラス基板上に形成される。本実施形態(図2)では、光検出器アレー58は、光検出部を2次元的に4096×4096個配置して構成され、アレー面積は430mm×430mmとした。従って、1画素のサイズは約105μm×105μmである。
One photodetection element is provided corresponding to one pixel, and each photodetection element is a photodetection unit (photoelectric conversion element PD (m, n) ) and a switching thin film transistor (TFT) for controlling charge accumulation and reading. Switch SW (m, n) ). These photodetectors are generally formed on a glass substrate from amorphous silicon (a-Si). In the present embodiment (FIG. 2), the
光電変換素子PD(m,n)のゲート電極(G電極)は、TFTスイッチSW(m,n)を介してその列に共通の列信号線Lcnに接続される。例えば、第1列の光電変換素子PD(1,1)〜PD(4096,1)は、第1列の列信号線Lc1に接続される。また、各光電変換素子PD(m,n)のD電極はバイアス配線Lbを介してバイアス電源85に接続される。同一行のTFTスイッチSW(m,n)の制御端子は共通の行選択線Lrmに接続される。例えば、第1行のTFTスイッチSW(1,1)〜SW(1,4096)の制御端子は、第1行の行選択線Lr1に接続される。
The photoelectric conversion element PD (m, n) gate electrode (G electrode) of, TFT switches SW (m, n) are connected to a common column signal line Lc n to the column through a. For example, the photoelectric conversion elements PD (1,1) to PD (4096,1) in the first column are connected to the column signal line Lc 1 in the first column. In addition, the D electrode of each photoelectric conversion element PD (m, n) is connected to the
行選択線Lr1〜Lr4096はラインセレクタ92に接続される。ラインセレクタ92は、駆動器62からの制御信号に基づきどのラインの光電変換素子の信号電荷を読み出すべきかを決定するアドレスデコーダ94と、アドレスデコーダ94の出力に従って各TFTスイッチSWの制御端子への供給電圧(VglかVgh)を切り換える4096個のスイッチ素子(961〜964096)を具備する。なお、ラインセレクタ92は、最も簡単な構成としては、単に液晶ディスプレイなどに用いられているシフトレジスタによって構成してもよい。
Row selection lines Lr 1 to Lr 4096 are connected to
上記構成により、任意のx番目の行選択線Lrxに接続されたスイッチ素子96xのみVgh側に切り換えることにより、第x行のTFTスイッチSW(x,1)〜SW(x,4096)がON状態となり、当該行の光電変換素子PD(x,1)〜PD(x,4096)からの蓄積電荷信号が列信号線Lc1〜Lc4096上に取り出される。 With the above configuration, by switching only the switch element 96 x connected to an arbitrary x-th row selection line Lr x to the Vgh side, the TFT switches SW (x, 1) to SW (x, 4096) in the x-th row The ON state is established, and the accumulated charge signals from the photoelectric conversion elements PD (x, 1) to PD (x, 4096) in the row are extracted onto the column signal lines Lc 1 to Lc 4096 .
列信号線Lc1〜Lc4096は信号読出し回路100に接続される。信号読出し回路100において、1021〜1024096はリセット用スイッチであり、それぞれ列信号線Lc1〜Lc4096と、リセット基準電位(Vbt)を供給する電源101との接続のON/OFFを行なう。プリアンプ1061〜1064096は、それぞれ列信号線Lc1〜Lc4096からの信号電位を増幅する。サンプルホールド(S/H)回路1081〜1084096は、それぞれプリアンプ1061〜1064096の出力をサンプルホールドする。110はアナログマルチプレクサであり、S/H回路1081〜1084096の出力を時間軸上で多重化する。112はA/D変換器であり、マルチプレクサ110より順次供給されるアナログ出力をデジタル化する。A/D変換器112の出力は画像処理器26に供給される。
The column signal lines Lc 1 to Lc 4096 are connected to the
なお、信号電荷の蓄積時間とA/D変換時間とは密接な関係にある。高速にA/D変換を行なうとアナログ回路の帯域が広くなり所望のS/Nを達成することが難しくなる。従って、アナログ信号帯域とA/D変換レートを不必要に大きくすることなく、画像信号の読み取り時間を短くすることが要求される。これを実現するための一手法としては、図2に示す4096×4096画素からなる光検出器アレーを、例えば上下に2分割或いは左右上下に4分割し、各分割領域毎にマルチプレクサ110とA/D変換器112の組を設けてこれらを同時に駆動させることが挙げられる。但し、A/D変換器やマルチプレクサの数を増せば、それだけコストが高くなる。従って、やみくもに多くのA/D変換器を用いることはせず、コストとのバランスを考慮して適当な数のA/D変換器(分割数)を適用するのがよい。
The signal charge accumulation time and the A / D conversion time are closely related. When A / D conversion is performed at high speed, the band of the analog circuit becomes wide and it becomes difficult to achieve a desired S / N. Therefore, it is required to shorten the reading time of the image signal without unnecessarily increasing the analog signal band and the A / D conversion rate. One technique for realizing this is to divide the photodetector array of 4096 × 4096 pixels shown in FIG. 2 into, for example, two vertically or four horizontally, and the
図3に、図2に示した1つの光検出素子の等価回路の一例を示す。光検出部PDは、光ダイオード80aとコンデンサ80bの並列回路、及び、コンデンサ80bと直列に接続されたコンデンサ80cとからなる。光電効果による電荷を定電流源81として記述している。コンデンサ80bは光ダイオード80aの寄生容量でも、光ダイオード80aのダイナミックレンジを改善する追加的なコンデンサでもよい。光検出部PDの共通バイアス電極(以下、D電極)はバイアス配線Lbを介してバイアス電源85に接続する。光検出部PDのTFTスイッチSW側の電極(以下、G電極)は、TFTスイッチSWを介してコンデンサ86及び電荷読出し用プリアンプ106に接続する。プリアンプ106の入力はまた、リセット用スイッチ102及び信号線バイアス電源101を介してアースに接続される。
FIG. 3 shows an example of an equivalent circuit of one photodetecting element shown in FIG. The light detection unit PD includes a parallel circuit of a
[3]光検出器アレー58の動作
次に、光検出器アレー58を含む本実施形態のX線検出器52の動作について説明する。まず、本実施形態の光検出器アレー58の駆動形態について説明しておく。光検出器アレー58の駆動形態は、光電変換素子のD電極とG電極の電圧印加の仕方によって分類されるリフレッシュモード及び光電変換モードがあり、光電変換モードでは、空読み、本読み、補正読みが実行される。
[3] Operation of
<光電変換モード>
光電変換モードでは3種類の読み取り動作、空読み、本読み、補正読みが実行されるが、まず、これらの「読み」動作に先立って、駆動器62は、電源85の電圧をバイアス値Vs(>Vbt)に設定し、全スイッチ素子1021〜1024096をオフ(全ての列信号配線Lc1〜Lc4096を電源101から開放)し、全スイッチ素子961〜964096をVgl側(全てのTFTスイッチSW(1,1)〜SW(4096,4096)をオフ)にする。以下、この状態を光電変換モードの基本状態という。
<Photoelectric conversion mode>
In the photoelectric conversion mode, three types of reading operations, blank reading, main reading, and correction reading are performed. First, prior to these “reading” operations, the
[空読みについて]
空読みは、図3の光電変換素子PDのD電極にVsを、G電極にVbtを印加することにより、コンデンサ86、89に蓄積されたホール、延いてはコンデンサ80b、80c等に蓄積されたホールを放出させるための駆動である。
[About blank reading]
The idle reading was accumulated in the holes accumulated in the
本実施形態の空読みでは、光電変換モードの基本状態(この状態で全ての光電変換素子PDのD電極にはVsが印加されている)から、
(1)スイッチ素子1021〜1024096の全てをONして全ての列信号配線Lc1〜Lc4096にリセット基準電位Vbtを供給し、
(2)スイッチ素子96xのみをVgh側にして当該行に対応する光電変換素子PD(x,1)〜PD(x,4096)のG電極にVbtを印加し、
(3)上記(2)をx=1〜4096まで順次に実行する。
In the idle reading of the present embodiment, from the basic state of the photoelectric conversion mode (Vs is applied to the D electrodes of all the photoelectric conversion elements PD in this state),
(1) All the
(2) Applying Vbt to the G electrodes of the photoelectric conversion elements PD (x, 1) to PD (x, 4096) corresponding to the row with only the switch element 96 x on the Vgh side,
(3) The above (2) is sequentially executed from x = 1 to 4096.
なお、上記空読み動作で、行選択線Lrを全て同時にVghにすることも可能であるが、この場合では読み出し準備完了時に、信号配線電位がリセット電圧Vbtから大きくずれることなり、高S/Nの信号を得ることが難しい。また、上記手順では、行選択線Lrを1から4096ヘ順次選択してリセットしたが、撮像制御器24の設定に基づいた駆動器62の制御により任意の順番でリセットを行なうことも可能である。
It is possible to set all the row selection lines Lr to Vgh at the same time by the above-described idle reading operation. In this case, however, the signal wiring potential greatly deviates from the reset voltage Vbt when the read preparation is completed, resulting in high S / N. It is difficult to get a signal. In the above procedure, the row selection line Lr is sequentially selected from 1 to 4096 and reset. However, the reset can be performed in any order by the control of the
[本読み及び補正読みについて]
本読みはX線曝射後に光電変換素子PCの信号電荷を読み出すための駆動である。また、補正読みは本読みの後に補正用の暗画像を取得するための駆動である。本読み及び補正読みにおいて、光検出器アレー58における動作自体は同一である。すなわち、電極DにVsを印加し、スイッチ素子102をOFFにした状態でTFTスイッチSWをONにすることにより受光量に応じた電位が光電変換素子PDから列信号配線Lc上に供給される。
[About main reading and correction reading]
The main reading is a drive for reading the signal charge of the photoelectric conversion element PC after the X-ray exposure. The correction reading is a drive for acquiring a correction dark image after the main reading. In the main reading and the correction reading, the operation itself in the
本実施形態による本読み及び補正読みの概略の手順は、以下のとおりである。即ち、上記光電変換モードの基本状態から、
(1)スイッチ素子1021〜1024096のON・OFFによりコンデンサ86、89に蓄積された電荷を放出(アンプ入力部のリセット)し、
(2)スイッチ素子96xのみをVgh側にして行選択線Lrx上の光電変換素子PD(x,1)〜PD(x,4096)からの蓄積電荷信号を列信号線Lc1〜Lc4096上に取り出し、
(3)蓄積電荷信号をプリアンプ1061〜1064069によって増幅し、S/H回路1081〜1084096に保持し、
(4)S/H回路1081〜1084096によって保持された信号を、マルチプレクサ110によってシリーズ化し、A/D変換器112によってデジタルデータへ変換して出力し、
(5)上記動作をx=1〜4096まで順次繰り返し、全画素データを取得する。
なお、上記(4)の実行の間に、次の行選択線Lrx+1について(1)〜(2)を実行し、
(4)の完了後に当該選択行(x+1)について(3)を実行する。
A general procedure of the main reading and the correction reading according to the present embodiment is as follows. That is, from the basic state of the photoelectric conversion mode,
(1) The charge accumulated in the
(2) The photoelectric conversion element PD of only the to Vgh side switching element 96 x on the row select line Lr x (x, 1) ~PD column signal lines accumulated charge signals from (x, 4096) Lc 1 ~Lc 4096 Take it out and
(3) The accumulated charge signal is amplified by the
(4) The signals held by the S /
(5) The above operation is sequentially repeated from x = 1 to 4096 to acquire all pixel data.
During the execution of (4) above, (1) to (2) are executed for the next row selection line Lr x + 1 ,
After completion of (4), execute (3) for the selected row (x + 1).
<リフレッシュモード>
リフレッシュモードは、光電変換素子PD内に生じたホールの飽和状態を解消するためのものであり、特に上記空読みによって排除しきれないコンデンサ80b、80c等に蓄積されたホールを逃がすために行なわれる。リフレッシュモードでは、バイアス電源85をVrにし、スイッチ素子102及びTFTスイッチSWをON状態にしてD電極電位<G電極電位(Vr<Vbt)とすることによりコンデンサ80b、80c等に蓄積されたホールを逃がす。
<Refresh mode>
The refresh mode is for eliminating the saturation state of the holes generated in the photoelectric conversion element PD, and is performed especially for releasing holes accumulated in the
リフレッシュモードでは、駆動器62は図2の光検出器アレー58を以下の手順で動作させる。即ち
(1)電源85をバイアス電圧Vrにすることにより全ての光電変換素子PDのD電極にVrを印加し、
(2)スイッチ素子1021〜1024096をオンして全ての列信号配線Lc1〜Lc4096にリセット基準電位Vbtを印加し、
(3)全てのスイッチ素子961〜964096をVgh側に切り換えることにより全ての光電変換素子PDのG電極にリセット基準電位Vbtを印加する。
In the refresh mode, the
(1) Vr is applied to the D electrodes of all photoelectric conversion elements PD by setting the
(2) The
(3) The reset reference potential Vbt is applied to the G electrodes of all the photoelectric conversion elements PD by switching all the switch elements 96 1 to 96 4096 to the Vgh side.
<撮像システムにおける光検出器アレーの駆動制御>
次に、図4のタイミングチャートを参照して、上記各駆動形態の実行タイミングを詳細に説明する。図4において、400は操作パネル32に対するユーザ操作によって発生する撮像要求信号、401はX線発生器レディ信号、402は実際のX線曝射状態、403は操作者21の指示に基づいた撮像制御器24から駆動器62への撮影要求信号、404はX線検出器52の撮影レディ信号、405はX線検出器52の駆動状態(特に光検出器アレー58からの電荷読み出し動作)をそれぞれ示している。406は画像データの転送状態や、画像処理や表示の状態を概念的に表している。
<Drive control of photodetector array in imaging system>
Next, with reference to the timing chart of FIG. 4, the execution timing of each of the drive modes will be described in detail. In FIG. 4, 400 is an imaging request signal generated by a user operation on the
操作パネル32から撮影準備の要求を指示すると(400、1stSW)、撮像制御器24はX線発生器40とX線検出器52に対して撮影準備状態へ移行させる指示(撮影準備要求指示)を出す。撮影準備要求指示を受けた駆動器62は、1回のリフレッシュモード動作(R)とn回の空読み(F1〜Fn)を1セットとして繰り返すアイドリング駆動を開始する(405)。なお、リフレッシュモード動作が不要なセンサを用いた場合にはリフレッシュモード動作は不要である。また、撮影準備要求指示を受けたX線発生器40は、例えば、管球のロータアップなどを開始し、撮影準備が完了するとX線発生器レディ信号401を撮像制御器24に出力する。
When an imaging preparation request is instructed from the operation panel 32 (400, 1st SW), the
なお、上述の撮影準備要求指示は、操作者21が意識的に出さなくても良い。即ち、操作パネル32に対して、患者情報や撮影情報などが入力されたことをもって、撮像制御器24は検撮影準備の要求指示と解釈し、X線発生器40とX線検出器52を検出器準備状態へ移行させても良い。
Note that the above-described shooting preparation request instruction may not be intentionally issued by the
次に、操作パネル32の操作によって撮影要求指示(400:2ndSW)が入力されると、撮像制御器24はX線発生器40とX線検出器52との同期を取りながら撮影動作を制御する。まず、撮影要求指示(400:2ndSW)に従いX線撮像要求信号403をX線検出器52に対してアサートする。駆動器62はX線撮像要求信号に呼応して、直ちにアイドリング駆動から撮影駆動に動作を切り換える(405)。
Next, when an imaging request instruction (400: 2ndSW) is input by operating the
撮影駆動では、撮像装置駆動状態405に示されるように、X線画像取得駆動と補正用暗画像取得駆動が行われる。X線画像取得駆動は更に、検出準備駆動(T3)、曝射期間(T4)、本読み(Frx)を含む。検出準備駆動ではリフレッシュ動作(R)と空読み(Fp:図4ではFp1、Fp2、Fpf)が所定のシーケンスで実行される。これらの動作が終了すると、駆動器62は、X線検出器52の撮影準備が整ったとして、撮像制御器24に対してX線検出器レディ信号404を返す。撮像制御器24はX線検出器レディ信号404の遷移を検出して、X線発生要求信号402をX線発生器40にアサートする。
In the imaging driving, as shown in the imaging device driving state 405, X-ray image acquisition driving and correction dark image acquisition driving are performed. The X-ray image acquisition drive further includes a detection preparation drive (T3), an exposure period (T4), and a main reading (Frx). In the detection preparation drive, refresh operation (R) and idle reading (Fp: Fp1, Fp2, Fpf in FIG. 4) are executed in a predetermined sequence. When these operations are finished, the
X線発生器40は、X線発生要求信号402が与えられている間X線を発生する。所定X線量を発生したら(即ち、所定時間が経過したら)撮像制御器24はX線撮像要求信号403とX線発生要求信号402をネゲートしてX線曝射を終了する。X線撮像要求信号403のネゲートによりX線検出器52へ画像取得タイミングが通知される。このタイミングを元にして、信号読み出し回路100の安定のための所定ウェイト時間の後、駆動器62はX線検出器レディ信号404をネゲートするとともに、光検出器アレー58から画像データを読み出す(本読み(Frx))。読み出した画像データ(生画像)は画像処理器26に供給される。本処理が完了すると駆動器62は読み出し回路100を再び待機状態に遷移させる。なお、検出準備駆動の終了から画像データの読み出し開始までの期間をX線曝射期間(T4)とする。
The
以上のように本読みを終えるとX線画像取得駆動が終了する。上述した本読みにおいて、各センサの電荷蓄積時間はリセット動作が完了したときから、即ち本読みの直前の空読み(Fpf)においてTFTスイッチSWをオフしてから、本読みにおいてTFTがオンするまでの間となる。従って、各選択行毎に電荷蓄積時間及び時刻が異なる。そこで、補正読みを行なって得られた補正用暗画像を用いて、本読みで得られた画像を補正し上記条件の違い等を吸収する。 When the main reading is finished as described above, the X-ray image acquisition drive is finished. In the main reading described above, the charge accumulation time of each sensor is from when the reset operation is completed, that is, from when the TFT switch SW is turned off in the idle reading (Fpf) immediately before the main reading until the TFT is turned on in the main reading. Become. Therefore, the charge accumulation time and time differ for each selected row. Therefore, the correction dark image obtained by performing the correction reading is used to correct the image obtained by the main reading to absorb the difference in the above conditions.
このため、X線検出器52はX線画像取得駆動に引き続き補正用暗画像取得駆動を開始し、補正用暗画像を取得して画像処理器26に転送する。補正用暗画像取得駆動は、検出準備駆動(T3)、X線曝射の無いディレイ期間(T5)、補正読み(Frn)を含むが、X線検出器52自体の動作はX線画像取得駆動における検出準備駆動(T3)、X線曝射期間(T4)、本読み(Frx)と全く同じである。すなわち、X線曝射が実行されない点を除いてX線画像取得駆動のシーケンスと補正用暗画像取得駆動のシーケンスとは同一である。
For this reason, the
なお、X線画像取得駆動は撮影の度にX線曝射時間などが若干異なる可能性が有るが、補正用暗画像取得駆動ではそれも含めて全く同じシーケンスを再現して暗画像を取得する。こうして取得した暗画像を用いてX線画像を補正することにより、高画質なX線画像を得ることができる。但し、X線曝射期間中にグリッドを移動する構成の場合、暗画像取得時にはグリッドを移動しないようにしてもよい。 Note that the X-ray image acquisition drive may have slightly different X-ray exposure times each time an image is taken, but the correction dark image acquisition drive reproduces the same sequence including that and acquires a dark image. . By correcting the X-ray image using the dark image thus obtained, a high-quality X-ray image can be obtained. However, when the grid is moved during the X-ray exposure period, the grid may not be moved during dark image acquisition.
また、X線画像取得駆動における空読み(Fp)の回数や時間間隔T2は撮像制御器24からの撮像要求に先んじて予め設定される。但し、空読み(Fp)の回数及び時間間隔T2は操作者21の要求により操作性重視なのか画質重視なのか、または撮像部位等に基づいて自動的に最適な値が選択される。また、曝射要求から撮影準備完了までの期間(T3)は短いことが実使用上要求されるので、空読み(Fp)の時間間隔T2はなるべく短くすることが好ましい。更に、曝射要求が発生した時点で、アイドリング駆動のいかなる状態においても即座に上記の撮像シーケンス駆動に入るようにする。こうすることにより曝射要求から撮影準備完了までの期問(T3)を短くすることができ、操作性が向上する。
Further, the number of idle readings (Fp) and the time interval T2 in the X-ray image acquisition driving are set in advance prior to the imaging request from the
更に、本実施形態ではアイドリング駆動時の空読み(Fi)と、X線画像取得駆動中における検出準備駆動の空読み(Fp)で動作形態を変化させている。アイドリング駆動期間では光検出器アレー58(特にTFTスイッチSW)に負荷のかかる読み出し動作を極力少なくするために空読み(Fi)の実行間隔T1を検出準備駆動時のそれ(T2)よりも長く設定し、TFTスイッチSWのオン時間も本読み時のそれよりも短く設定する。また、本実施形態では、検出準備駆動においてもTFTのオン時間が短い空読みを所定回数実行し、本読み開始の直前において本読みと同じTFTのオン時間を有する空読み(Fpf)を実行する。 Furthermore, in this embodiment, the operation mode is changed between idle reading (Fi) during idling driving and idle reading (Fp) during detection preparation driving during X-ray image acquisition driving. In the idling driving period, the idle reading (Fi) execution interval T1 is set to be longer than that in the detection preparation driving (T2) in order to minimize the reading operation that puts a load on the photodetector array 58 (particularly the TFT switch SW). The on time of the TFT switch SW is also set shorter than that at the time of actual reading. Further, in this embodiment, even in the detection preparation drive, idle reading with a short TFT on-time is executed a predetermined number of times, and idle reading (Fpf) having the same TFT on-time as the actual reading is executed immediately before the actual reading is started.
[4]画像処理機26の動作
図5は画像処理器26の画像データの流れを示す図である。501はデータパスを選択するマルチプレクサ、502及び503はそれぞれX線画像用及び暗画像用フレームメモリ、504はオフセット補正回路、505はゲイン補正データ用フレームメモリ、506はゲイン補正用回路、507は欠陥補正回路をそれぞれ表す。また、508はその他の画像処理回路を代表し表している。
[4] Operation of
図4のX線画像取得駆動の本読み(Frx)で取得されたX線画像がマルチプレクサ501を経由してX線画像用フレームメモリ502に記憶される。続いて、暗画像取得駆動の補正読み(Frn)で取得された補正用暗画像がマルチプレクサ501を経由して暗画像用フレームメモリ503に記憶される。
The X-ray image acquired in the main reading (Frx) of the X-ray image acquisition drive in FIG. 4 is stored in the X-ray
オフセット補正回路504は、例えばフレームメモリ502の画像からフレームメモリ503の画像を差し引くことによりオフセット補正をする。ゲイン補正回路506は例えば予め取得されゲイン補正用フレームメモリに記憶してあるゲイン補正用データでもってオフセット補正された画像を割算することによりゲイン補正を行なう。ゲイン補正されたデータは引き続き欠陥補正回路507に転送され、不感画素部分や複数パネルで構成されたX線検出器52のつなぎ目部分などに違和感を生じないように画像を連続的に補間し、X線検出器52に由来するセンサ依存の補正処理を完了する。更に、その他の画像処理回路508にて、一般的な画像処理、例えば、階調処理、周波数処理、強調処理などの処理を施した後、外部記憶装置28に保存したり、モニタ30に撮影画像を表示したりする。
The offset
[5]外来性電磁界ノイズに起因する画像ノイズへの対策
以上、本実施形態のX線撮像システムの動作、特に光検出器アレー58からの画像の読み取り動作について説明した。
[5] Measures against image noise caused by extraneous electromagnetic field noise The operation of the X-ray imaging system of this embodiment, particularly the image reading operation from the
以上の説明は通常状態での動作について説明してきた。 The above description has described the operation in the normal state.
本実施形態では、外来ノイズが重畳した場合においても、更なる画質の向上を図るべく、上述した本読み及び補正読みにおける動作を当該X線検出器52が内蔵する外来性電磁界検出手段からの情報からセンサ読み出し走査周波数を制御することにより、ノイズの少ない画像を提供することができる。
In the present embodiment, even when extraneous noise is superimposed, in order to further improve the image quality, information from the external electromagnetic field detection means built in the
更には、外来ノイズに多少の周波数変動があった場合においても同効果を得ることができる。 Furthermore, the same effect can be obtained even when the external noise has some frequency fluctuation.
以下、この点について詳述する。 Hereinafter, this point will be described in detail.
図7は光検出器アレー58からの信号読み取りに関る詳細な構成を示すブロック図である。光検出器アレー58、駆動機62、ラインセレクタ92、マルチプレクサ110、A/D変換器112、DC/DC電源902は図1及び図2で説明したとおりである。また、スイッチ素子102、プリアンプ106、S/H回路108は、それぞれ図5のスイッチ素子1021〜1024096、プリアンプ1061〜1064096、S/H回路1081〜1084096をまとめて表している。
FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration relating to signal reading from the
902は、外来ノイズ検出器である。
外来ノイズ検出器としては、電界性と磁界性の検出器に分かれるが、前述したようにセンサに対して影響を与えやすいのは交流磁界ノイズであるため、交流磁界の検出器を用いる。 External noise detectors are classified into electric field and magnetic field detectors. However, as described above, AC magnetic field noise is used because it is AC magnetic field noise that easily affects the sensor.
交流磁界検出器として考えられるのが、ループコイル、ホール素子等であり、またパネル内の有効領域周辺に配置されるダミーセンサなども使用できる。ダミーセンサは、パネル信号出力のうち、光が入射されない水平、垂直画素領域として有効領域の周辺に配置されるセンサであり、主に信号の黒基準即ち、熱励起による暗電流や出力段アンプのノイズ等の成分の検出などに利用するものである。 As the AC magnetic field detector, a loop coil, a Hall element, and the like can be considered, and a dummy sensor arranged around the effective area in the panel can also be used. The dummy sensor is a sensor that is arranged around the effective area as the horizontal and vertical pixel areas where light is not incident among the panel signal outputs, and is mainly used for the black reference of the signal, that is, the dark current due to thermal excitation or the output stage amplifier. This is used for detecting components such as noise.
外来ノイズ検出器は、外来磁界ノイズの入射方向とセンサの信号ライン等との配置関係により、その外来ノイズからの影響度は変化するが、最も結合し易い方向配置により決定することが感度よく検出できるため好ましい。外来ノイズ検出器は撮影部内あるいはその周囲に近接して設けられる。 The external noise detector detects with high sensitivity that the influence from the external noise varies depending on the relationship between the incident direction of the external magnetic field noise and the signal line of the sensor, etc. This is preferable because it is possible. The external noise detector is provided in the vicinity of the photographing unit or its periphery.
外来ノイズ検出器からの交流出力はアンプした後、不要な高周波ノイズを低減するためLPFなどで所定周波数領域に制限した後出力される。 The AC output from the external noise detector is amplified and then output after being limited to a predetermined frequency region with an LPF or the like in order to reduce unnecessary high frequency noise.
903は、ノイズ位相測定器であり外来ノイズ検出器902からの交流出力を受け取り、後述のCPVとの位相を測定する。
具体的な一構成例と動作としては、ADCを内臓したMPU等によりノイズ検出を時分割確認する。即ち、MPUはADCで常にノイズをサンプリングし、サンプリングしたデータが画像に影響を与えることが分かっている予め定められた許容レベルを超えた場合、後述のCPVからそのポイントまでのタイミングとノイズの周期も合わせて測定する。これらの情報はラインSH(サンプルホールド以下SH)信号タイミング調整器904に送られる。
As a specific configuration example and operation, noise detection is confirmed in a time division manner by an MPU or the like incorporating an ADC. That is, the MPU always samples noise in the ADC, and if the sampled data exceeds a predetermined allowable level that is known to affect the image, the timing from the CPV to the point described later and the period of the noise Also measure. These pieces of information are sent to a line SH (hereinafter referred to as sample hold SH)
なお、ノイズ周期が補正の許容範囲を超える場合、補正不可のノイズであることを示す警告を発生し、駆動器62に伝達する。
If the noise period exceeds the allowable correction range, a warning indicating that the noise cannot be corrected is generated and transmitted to the
他の構成としては、外来検出器902に許容レベルと比較するコンパレータを加えデジタル化したデータを、ノイズ位相測定器903のMPUのポートに直接入力してもよい。
As another configuration, digitized data may be directly input to the MPU port of the noise
904は、ラインSH(サンプルホールド以下SH)信号タイミング調整器であり外来ノイズ周波数測定器903からのノイズ位相をもとに、外来ノイズからの影響を低減するラインSHタイミングを調整し、タイミング信号発生部901に出力する。
なお、これらの動作はMPU内で処理してもよいし、また処理専用の算出器をPLD等で構成し行なうこともできる。なお、SH可動範囲を超える場合は、補正不可のノイズであることを示す警告を発生し駆動器62に伝達する。
These operations may be processed in the MPU, or a calculator dedicated to the processing may be configured with a PLD or the like. If the SH movable range is exceeded, a warning indicating that the noise cannot be corrected is generated and transmitted to the
901はタイミング信号発生部であり、SH、RC、OE、CSの各信号を駆動器62の指示に基づいて出力する。SHについてはラインSH信号タイミング調整器904からの情報に基づいて設定されるが、デフォルトのSHタイミングとの切り替え、設定などは全て駆動器62からの指示に基づく。各信号の詳細説明は後述する。
A
なお、タイミング信号発生部901では、高周波数のマスタークロックを分周することにより上記の各種タイミング信号を発生する。
Note that the
ここで、外来ノイズが引き起こす画像上のノイズについて説明しておく。 Here, noise on an image caused by external noise will be described.
図9は、外来ノイズである交流磁界が光検出部に重畳し電磁誘導を引き起こした場合に発生する画像ノイズ、即ちゲートライン(行選択線Lr)ごとに発生するラインノイズのイメージ図である。水平方向にゲートラインが、垂直方向にシグナルライン(列信号線Lc)がレイアウトされており、一例として5ゲートライン毎に強いラインノイズが発生する場合を示している。このようにラインノイズは撮影画像上に重畳されるため、画像品質を著しく低下させてしまい、医療用画像の場合は特に誤診などを引き起こすことにもつながるため問題となる。 FIG. 9 is an image diagram of image noise generated when an alternating magnetic field, which is external noise, is superimposed on the light detection unit to cause electromagnetic induction, that is, line noise generated for each gate line (row selection line Lr). A gate line is laid out in the horizontal direction, and a signal line (column signal line Lc) is laid out in the vertical direction. As an example, a case where strong line noise is generated every five gate lines is shown. In this way, line noise is superimposed on the captured image, so that the image quality is remarkably deteriorated. In the case of a medical image, it causes a misdiagnosis in particular, which is a problem.
このラインノイズは、信号ライン上の信号をサンプルホールドする位置(タイミング)と、外来ノイズが信号に重畳する位相関係がラインごとで順次ずれるために、所定の周波数のビートとして画像上のラインノイズとして出現してしまうことにより発生する。 This line noise is a line noise on the image as a beat of a predetermined frequency because the position (timing) at which the signal on the signal line is sampled and held and the phase relationship in which the external noise is superimposed on the signal are sequentially shifted for each line. It occurs when it appears.
ここで、1ラインの走査周波数をFl(サンプリング周波数)、外来ノイズ周波数をFn、とすると画像のラインノイズ周波数Flnは、ノイズがサンプリング中に重畳することを前提とするとノイズとサンプリングのビートであるので下記のように示すことができる。 Here, assuming that the scanning frequency of one line is Fl (sampling frequency) and the external noise frequency is Fn, the line noise frequency Fln of the image is a beat of noise and sampling assuming that noise is superimposed during sampling. Therefore, it can be shown as follows.
Fln=ABS(Fn−i×Fl)≦Fl(ただしi:零以上の正の整数)
Fln/Fl=ABS(Fn/Fl−i)≦1
ここで、Fn/Fl=i+d(ただしd:小数部)とすると、これを上式に代入して、
Fln/Fl=d≦1となる。よってラインノイズ周波数Flnは、
Fln=d×Flのようになる。
Fln = ABS (Fn-i * Fl) ≤Fl (where i is a positive integer greater than or equal to zero)
Fln / Fl = ABS (Fn / Fl-i) ≦ 1
Here, assuming that Fn / Fl = i + d (where d is a decimal part), this is substituted into the above equation,
Fln / Fl = d ≦ 1. Therefore, the line noise frequency Fln is
Fln = d × Fl.
例えば、d=0.2の場合は、5ライン毎にラインノイズが発生することになる。従って、dを0にすること、すなわち、外来性ノイズの周波数Fnとサンプリング周波数Flを整数倍の関係とすれば、ラインノイズの影響を低減できることがわかる。しかし、ノイズ発信源の周波数が多少変動する場合などでは一様な低減化が困難になる。 For example, when d = 0.2, line noise occurs every 5 lines. Therefore, it can be understood that the influence of line noise can be reduced by setting d to 0, that is, if the relationship between the external noise frequency Fn and the sampling frequency Fl is an integer multiple. However, uniform reduction is difficult when the frequency of the noise source slightly varies.
そこで本件の場合、ノイズの位相を測定し、ノイズの所定位相となるポイントで、ラインSHをライン毎に調整するので、画像上のノイズ位相は全てのラインで一定の位相となり、画像上のノイズが低減化することができる。 Therefore, in this case, the noise phase is measured and the line SH is adjusted for each line at the point where the noise becomes a predetermined phase. Therefore, the noise phase on the image becomes a constant phase on all lines, and the noise on the image Can be reduced.
以下、上述の本読み(Frx)及び補正読み(Frn)時の動作の詳細について図6のブロック図と図8のタイミングチャートを用いて説明する。なお、外来ノイズが影響するのは、本読み、補正読み時のみであり、その他の空読み等では問題とはならない。 Hereinafter, details of the operation at the time of the main reading (Frx) and the correction reading (Frn) will be described with reference to the block diagram of FIG. 6 and the timing chart of FIG. Note that external noise affects only main reading and correction reading, and does not cause a problem in other empty readings.
光検出器アレー58より画像情報を読み出す際、タイミング信号発生部901は、ライン駆動信号CPVを発生する。サンプルホールド信号SHはライン駆動信号CPVに同期するので、ライン駆動信号CPVと同じ周波数を有する。
When the image information is read from the
本読み(Frx)及び補正読み(Frn)では、行単位での画素信号の読み込みが行なわれる。図8は第N行における読み込み動作を示している。タイミング信号発生部901はマスタークロック信号CLKに同期してまずリセット信号RCを発生する。リセット信号RCによりスイッチ素子102がオン、オフ動作をして列信号線Lcをリセットする。ライン駆動信号CPVによりラインセレクタ92は選択された行選択線のTFTスイッチSWをONすると共に、OE信号をONしてマルチプレクサ110の出力をイネーブルとする。選択された行選択線Lr上の各光電変換素子PD内に蓄積された電荷は列信号線Lcを介して読み出し回路100へ転送され、プリアンプ106で積分される。タイミング信号発生部901は、サンプルホールド信号SHを送出してプリアンプ106の出力電圧値をS/H回路108にホールドさせる。
In the main reading (Frx) and the correction reading (Frn), pixel signals are read in units of rows. FIG. 8 shows the reading operation in the Nth row. The
この後、タイミング信号発生部901は、同様にしてライン駆動信号を送出し次のラインの読み出しを行なうため信号ラインのリセット信号RCを送出する。前ラインでホールドされた電圧値は、更に次のサンプルホールド信号が送出されるまでの間にAD変換機112に送られてデジタル信号に変換される。
Thereafter, the
なお、実装上、スイッチ素子102、プリアンプ103及びサンプルホールド回路108は、1つの信号線に対応するスイッチ素子、プリアンプ、S/H回路を1系統として、たとえば256系統が一つにIC化されて実施される。本実施形態のように4096列を有する光検出器アレー58の場合は、16個のICが必要となる。このようにICは複数に及ぶため選択信号により順次一つずつ選択されていく。後述の図11では、5個のICがCS信号0〜4によって順次選択されていく様子を示した。選択されたICの出力は、マルチプレクサ110を介してAD変換機112に送られ、ICからの256系統の出力が順次AD変換機112によってデジタル信号に変換される。
In terms of mounting, the
上記のような動作を繰り返して全ラインの読み出しを行なう。 The above operation is repeated to read all lines.
タイミング信号発生部901より送出される各信号において、1ライン内でのタイミング(位相)は変化せず一定にする。例えばリセット信号RC及びライン駆動信号CPVはクロック信号CLKの整数倍の周期を有し、サンプルホールド信号SHはRC或いはCPVをONしてから所定時間の経過後にONする。ここで、サンプルホールド信号SHは、例えば、RC或いはCPVをONしてから所定数のマスタークロックをカウントしてONにすればよい。
In each signal transmitted from the
このためサンプルホールドするときのタイミングを、ノイズの位相に対して、ライン毎で常に所定の位相タイミングで、SHすれば全てのラインが同一のノイズ位相に保たれる。よって、仮にサンプルホールドしたタイミングが外来ノイズの大きいポイントであったとしても、全ラインが同一ポイントで読み出されるため、即ち同一位相のノイズが重畳するため、画像上でのライン上のノイズは見えにくくなる。 For this reason, if the timing of sample-holding is always performed at a predetermined phase timing for each line with respect to the noise phase, all lines are maintained at the same noise phase. Therefore, even if the sample-and-hold timing is a point where the external noise is large, all lines are read out at the same point, that is, because the noise of the same phase is superimposed, the noise on the line on the image is difficult to see. Become.
図9は、図8のタイミングチャートの一部を拡大した図である。図9を用いて上記説明を補足する。 FIG. 9 is an enlarged view of a part of the timing chart of FIG. The above description will be supplemented using FIG.
SH可動範囲は、TFTをONするOE信号がON⇒OFFになるポイントから次のラインのCPV信号が来るまでの範囲である。サンプルホールド信号SHは、ノイズ位相信号、図上では立下りから所定時間Ts後に、サンプルからホールドに切り換えている。このことにより、プリアンプ106から出力される信号SIGはいずれも1ラインの中で位相関係が固定される。
The SH movable range is a range from the point at which the OE signal for turning on the TFT turns from ON to OFF until the CPV signal of the next line comes. The sample hold signal SH is a noise phase signal, and is switched from sample to hold after a predetermined time Ts from the falling in the drawing. As a result, the phase relationship of all signals SIG output from the
プリアンプ106の出力信号SIGは、外来ノイズにより、信号検出系にそのノイズが電磁結合し、外来ノイズと同期したノイズ信号(簡易的に三角波とした)が重畳される。本実施形態によればS/H回路108によってサンプル状態からホールドされるSIGのポイントをAとすると、次のラインに関してもホールドされるポイントはAのままとなる。このようにSIG信号上にノイズが重畳していた場合であっても、同一位相で各ラインをサンプリングすることにより、画像化した場合のラインノイズは低減化できる。一方、通常の場合、各位相関係はライン毎で順次ずれていくため、ホールドされるポイントがA、B,Cと順次変化することとなり図9に示したようなラインノイズを発生することになる。
The output signal SIG of the
なお、当然のことながら、サンプルホールドポイントをノイズが少ないタイミングに合わせ込むことは更に有効である。 As a matter of course, it is more effective to adjust the sample hold point to a timing with less noise.
ここで、上述した撮影システムの駆動制御の中で、外来ノイズを低減するための一連の動作について説明する。 Here, a series of operations for reducing external noise in the drive control of the imaging system described above will be described.
図4のタイミングチャートにおいて、操作パネル32から撮影準備の要求を指示すると(400、1stSW)、撮像制御器24はX線検出器52に対して撮影準備状態へ移行させる指示(撮影準備要求指示)を出す。撮影準備要求指示を受けた駆動器62は、上述の動作とともに、外来ノイズ検出器902、ノイズ位相測定器903、ラインSH信号タイミング調整器904を動作させ、タイミング信号発生部901への設定の一連の動作を、本読み動作の直前まで繰り返して行なう。なお、補正読みの前に更にノイズ測定を行い更新してもよい。
In the timing chart of FIG. 4, when an imaging preparation request is instructed from the operation panel 32 (400, 1st SW), the
駆動器62は、外来ノイズが発生していない場合は、デフォルトのラインSHタイミングのまま通常とおりに読み出し動作の指示をタイミング発生部901に指示するが、発生している場合は、ラインSH信号タイミング調整器904により算出されたSHタイミングに切り換えるよう指示する。また、同器は補正できないノイズ、対応範囲を超えた周波数の場合は、補正できないことを、撮像制御器24に伝達し操作者へ警告する。あるいは、爆射の中止あるは設置環境の変更を指示してもよい。
When no external noise is generated, the
一連の動作が完了し、次の撮影に戻る際には、走査周期はデフォルトの値に戻し、次の撮影に備える。 When the series of operations is completed and the next shooting is resumed, the scanning cycle is returned to the default value to prepare for the next shooting.
以上説明したように本実施形態によれば、X線CTやマーゲン等のインバータ式X線発生装置、更には検診車やモバイルなどではCRT、液晶ディスプレイ等、連続して外来性ノイズを漏洩する機器と近接して設置された場合においても、外来ノイズによる画像上への影響を低減しを安定した画像品質を提供することが可能となるため、設置環境に自由度ができるとともに、小型化が進むモバイル環境等にも対応できる。 As described above, according to the present embodiment, an inverter type X-ray generator such as an X-ray CT or a margen, and a device that continuously leaks external noise such as a CRT or a liquid crystal display in an examination car or a mobile device. Even when installed in close proximity, it is possible to reduce the influence on the image due to external noise and provide a stable image quality, so that the installation environment is flexible and downsizing progresses. Compatible with mobile environments.
更には、ノイズ源の発振が不安定な場合においても、同様の効果を得ることができる。 Furthermore, the same effect can be obtained even when the oscillation of the noise source is unstable.
Claims (7)
前記検出器アレーにおける行を単位として、前記検出器アレーより信号を読み出し、読み出した信号を保持部に保持する読出工程と、前記外来性電磁界ノイズ検出工程と、前記検出ノイズの位相検出工程と、前記検出した位相より行を単位とした読み出しライン毎にサンプルホールドタイミングを調整する制御工程とを備えることを特徴とする画像読出方法。 An image reading method for reading an image signal from a detector array in which detectors are arranged in two dimensions,
Reading a signal from the detector array in units of rows in the detector array and holding the read signal in a holding unit; the external electromagnetic noise detection step; and the detection noise phase detection step; And a control step of adjusting sample hold timing for each readout line in units of rows from the detected phase.
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