JP2005210396A - A/d conversion circuit and output correcting method thereof, imaging apparatus using the same, apparatus and system for radiographic imaging - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、A/D変換回路及びその出力補正方法、それを用いた撮像装置、放射線撮像装置、放射線撮像システムに関し、特に、A/D変換回路の出力特性の補正技術に関するものである。 The present invention relates to an A / D conversion circuit and an output correction method thereof, an imaging apparatus using the same, a radiation imaging apparatus, and a radiation imaging system, and more particularly to a technique for correcting output characteristics of an A / D conversion circuit.
近年、半導体技術の進歩によりフラットパネルディテクター(FPD)と呼ばれる光を電気信号へ変換する光電変換装置を用いたデジタルX線撮像装置が実用化されている。デジタルX線撮像装置は、フィルム式より優れた感度や画質を有し、更に、撮影後に各種の画像処理が容易に行えるため診断医の必要な画像が容易に得られる、短時間に画像が得られる、画像のデジタル化による画像管理が容易である、ネットワークを利用した遠隔診断等の新たな医療サービスが可能となる等、診断精度の向上や効率化等新たな医療サービスへの展開等、従来のX線撮像装置に比べて多くの利点を持っている。 In recent years, a digital X-ray imaging apparatus using a photoelectric conversion apparatus that converts light into an electric signal, called a flat panel detector (FPD), has been put into practical use due to progress in semiconductor technology. Digital X-ray imaging devices have better sensitivity and image quality than film-type cameras. Furthermore, various image processing can be easily performed after shooting, so images necessary for the diagnostician can be easily obtained. Conventionally, such as the development of new medical services such as improved diagnostic accuracy and efficiency, such as the ability to manage images by digitizing images, the possibility of new medical services such as remote diagnosis using a network, etc. It has many advantages over the X-ray imaging apparatus.
図11はこのようなFPDの一例を示す回路図である。まず、1画素は光電変換素子とその信号を転送するTFT(薄膜トランジスタ)から構成され、この画素を2次元に配列することで2次元センサが構成されている。なお、光電変換素子としては、MIS型光電変換素子を用いているが、PIN型光電変換素子を用いても良い。 FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of such an FPD. First, one pixel is composed of a photoelectric conversion element and a TFT (thin film transistor) that transfers the signal, and a two-dimensional sensor is configured by arranging the pixels in two dimensions. As the photoelectric conversion element, an MIS type photoelectric conversion element is used, but a PIN type photoelectric conversion element may be used.
また、105は2次元センサのTFTのゲート電圧を制御する主にシフトレジスタによって構成された垂直駆動回路、104はTFTから信号線を介して転送される電荷を増幅する信号増幅回路である。605−1、605−2は信号増幅器回路104からの信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータである。
信号増幅回路104は信号増幅器601、増幅器601の出力を一定時間保持するサンプルホールド回路602、サンプルホールド回路602に保持されている信号をシリアル転送するマルチプレキサ回路603から構成されている。また、A/Dコンバータを複数個用いているので、個々のA/Dコンバータから出力される信号を一つのシリアルデータに変換するマルチプレキサ回路604が設けられている。606は2次元センサのセンサバイアス線にバイアス電圧を印加するリフレッシュ電源である。リフレッシュ電源606は蓄積動作時とリフレッシュ動作時とでバイアス電圧を切り換える。 The signal amplifier circuit 104 includes a signal amplifier 601, a sample hold circuit 602 that holds the output of the amplifier 601 for a predetermined time, and a multiplexer circuit 603 that serially transfers a signal held in the sample hold circuit 602. Since a plurality of A / D converters are used, a multiplexer circuit 604 is provided for converting signals output from the individual A / D converters into one serial data. A refresh power source 606 applies a bias voltage to the sensor bias line of the two-dimensional sensor. The refresh power supply 606 switches the bias voltage between the accumulation operation and the refresh operation.
FPDの画像信号を読み出す場合には、垂直駆動回路105によりゲート線の電圧を操作してTFTをオンし、光電変換素子に蓄積された電荷を信号増幅器601に転送する。この時、図11に示すように横1ラインのTFTは同じゲート線を共有しているため、横1ライン同時に信号増幅器601に信号が転送される。信号増幅器601で増幅された信号はサンプルホールド回路602へ転送され、サンプルホールド回路602によって後段のマルチプレキサ回路603によってA/Dコンバータ605へ転送されるまで保持される。最後に、マルチプレキサ回路603によって信号は時系列的にA/Dコンバータ605−1、605−2へ転送され、デジタル化される。デジタル化された画像信号は図示しない画像処理装置に送られ、オフセットやゲイン補正等の画像処理を行うことで診断画像として保存・表示される。
When reading the image signal of the FPD, the
このようにFPDは光電変換素子に蓄積された電荷からデジタル画像として読み出すことができるが、サンプルホールド回路602に保持された信号を時系列的にA/Dコンバータ605へ転送するため、1ラインの画素数が多いと画像を読み出すまでの時間が長くなってしまう。特に、X線撮像装置では人体の胸部を撮影することが求められるので、2次元センサの大きさは40cm四方以上であることが望まれ、一方、小さな病巣の発見や体組織の観察を行う上で画素のピッチは小さいほど良いとされている。そのため、X線撮像装置では一般の撮像装置よりもセンサの画素数が多くなり、読み出し時間が長くなってしまう傾向にある。 As described above, the FPD can read out a digital image from the electric charge accumulated in the photoelectric conversion element. However, since the signal held in the sample hold circuit 602 is transferred to the A / D converter 605 in time series, one line If the number of pixels is large, it takes a long time to read an image. In particular, since an X-ray imaging apparatus is required to image the chest of a human body, the size of a two-dimensional sensor is desired to be 40 cm square or more. On the other hand, for detecting small lesions and observing body tissues. Therefore, the smaller the pixel pitch, the better. Therefore, the number of pixels of the sensor is larger in the X-ray imaging apparatus than in a general imaging apparatus, and the readout time tends to be longer.
例えば、横1ライン2500画素、縦2500ラインのFPDの全画素を転送する時間を計算すると、1画素の転送に200nsec(5MHz駆動)の場合には、横1ラインの転送にかかる時間は500μsecであり、全画素読み出すには1.25secかかる計算となる。 For example, when calculating the transfer time of all pixels of a horizontal line of 2500 pixels and a vertical 2500 line of FPD, if the transfer of one pixel is 200 nsec (5 MHz drive), the transfer time of the horizontal line is 500 μsec. Yes, it takes 1.25 seconds to read out all pixels.
読み出しに時間がかかると、読み出しの最初と後で暗電流が蓄積する時間が異なるため、画像のシェーディングが発生するという画質の問題、動画等のフレームレートが高いアプリケーションに対応できないという問題、或いは撮影から画像を表示するまでに時間がかかるといった使い勝手の問題があった。 If reading takes a long time, the dark current accumulation time will be different from the beginning and after the reading, so image shading will occur, image quality problems such as video and other high frame rate applications, or shooting There is a problem that it takes a long time to display an image from the beginning.
そこで、このような問題点を解決するため、例えば、特開平4−212456号公報(特許文献1)或いは特開平11−150255号公報(特許文献2)に記載されているように複数のA/D変換器を用いて並列的に処理する方法が提案されている。 In order to solve such a problem, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-212456 (Patent Document 1) or Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-150255 (Patent Document 2), a plurality of A / A method of processing in parallel using a D converter has been proposed.
具体的には、特許文献1のものは、2次元センサの各読み出しライン(信号配線)毎に増幅器が設けられ、1ラインの増幅器は所定数の増幅器群に分けられ、それぞれの増幅器群毎に増幅器出力の並列信号を直列信号に変換するマルチプレキサが設けられている。そして、各マルチプレキサの出力毎にA/D変換器が設けられ、各々のマルチプレキサにおいてA/D変換処理を並列処理するように構成されている。
Specifically, in
図11のA/Dコンバータはこれに該当し、マルチプレキサ回路603により2次元センサの信号線の偶数ラインの信号がA/Dコンバータ605−1に出力され、奇数ラインの信号がA/Dコンバータ605−2に出力され、2つのA/Dコンバータ605−1、605−2でA/D変換処理を並列処理する。2つのA/Dコンバータ605−1、605−2の偶数ラインと奇数ラインからのデジタル信号はマルチプレキサ回路604により交互に出力され、図示しない画像処理装置に供給される。 The A / D converter of FIG. 11 corresponds to this, and the multiplexer circuit 603 outputs the signal of the even line of the signal line of the two-dimensional sensor to the A / D converter 605-1, and the signal of the odd line is the A / D converter. The A / D conversion processing is performed in parallel by the two A / D converters 605-1 and 605-2. Digital signals from the even and odd lines of the two A / D converters 605-1 and 605-2 are alternately output by the multiplexer circuit 604 and supplied to an image processing apparatus (not shown).
また、特許文献2のものは、2次元センサの複数の信号配線が複数の配線群に分けられ、各信号配線群毎に増幅器群、アナログ記憶回路であるS/H回路群、S/H回路群の出力信号をデジタル化するA/D変換器群が設けられている。特許文献2のものでは、S/H回路群毎にA/D変換器群で並列処理するものである。
特許文献1、2に記載されているように複数のA/D変換器を用いて画像信号をデジタル化すると、それぞれのA/D変換器の特性の違いが画像に現れる問題が発生する。一般的に、A/D変換器はアナログの入力に対しリニアにデジタルデータを出力できず、図12(a)に示すような積分非直線性誤差、或いは図12(b)に示すような微分非直線性誤差と呼ばれる非直線性の誤差を持っている。
When an image signal is digitized using a plurality of A / D converters as described in
このような誤差特性は、同型のA/D変換器であっても個体差があるため、複数のA/D変換器を用いたFPDの場合には、複数のA/D変換器の積分非直線性誤差や微分非直線性誤差の差から縦すじ状の画像違和感が発生する。また、一つの画像の上下又は左右を別々のA/D変換器でデジタル化した場合には、その境界線が見える画像違和感が発生する。 Since such error characteristics have individual differences even in the same type of A / D converter, in the case of an FPD using a plurality of A / D converters, the integral non-integration of the plurality of A / D converters is not possible. Vertical streak-like image discomfort occurs due to the difference between the linearity error and the differential nonlinearity error. Further, when the upper and lower sides or the left and right sides of one image are digitized by separate A / D converters, an uncomfortable image in which the boundary line can be seen occurs.
このような複数のA/D変換器を用いた場合の非直線性誤差特性の違いによる画像違和感は数LSB程度であるが、医療画像診断のような微妙な陰影を読み取るアプリケーションにおいては大きな問題となる。また、医療画像診断に用いられる放射線検出装置では、撮像装置より高い解像度が要求され、そのため用いられるA/D変換器に対しても高い解像度が要求される。高い解像度のA/D変換器では、1つの半導体チップに複数のA/D変換器を有することは製造上困難であり、現状の放射線検出装置においては、1つのA/D変換器を有する半導体チップを複数設けて構成されている。しかしながら、上記のように複数のA/D変換器が異なる半導体チップに形成されていると、A/D変換器の非直線性誤差特性の差は非常に顕著となる。このように複数のA/D変換器を用いた場合には、その非直線性の特性であるがゆえに効果的な補正方法がないのが現状であった。 When such a plurality of A / D converters are used, the image discomfort due to the difference in non-linearity error characteristics is about several LSBs, but it is a big problem in applications that read subtle shadows such as medical image diagnosis. Become. In addition, a radiation detection apparatus used for medical image diagnosis requires higher resolution than an imaging apparatus, and therefore, a higher resolution is also required for the A / D converter used. In a high-resolution A / D converter, it is difficult to manufacture a plurality of A / D converters in one semiconductor chip. In the current radiation detection apparatus, a semiconductor having one A / D converter is used. A plurality of chips are provided. However, when a plurality of A / D converters are formed on different semiconductor chips as described above, the difference in non-linearity error characteristics of the A / D converters becomes very significant. When a plurality of A / D converters are used in this way, there is no effective correction method due to the non-linear characteristics.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的は、非直線性誤差を簡便に補正することが可能なA/D変換回路及びその出力補正方法、並びにそれを用いることによって画像の質を著しく向上させることが可能な撮像装置、放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an A / D conversion circuit capable of easily correcting a non-linearity error, an output correction method thereof, and an image using the same. It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus, a radiation imaging apparatus, and a radiation imaging system that can significantly improve the quality of the apparatus.
本発明は、上記目的を達成するため、複数のA/D変換手段を有するA/D変換回路において、前記複数のA/D変換手段の出力信号を、前記複数のA/D変換手段のうちいずれか1つのA/D変換手段の出力信号に合わせて補正する補正手段を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an A / D conversion circuit having a plurality of A / D conversion means, wherein an output signal of the plurality of A / D conversion means is output from the plurality of A / D conversion means. It has a correction means which corrects according to the output signal of any one A / D conversion means.
また、本発明は、複数のA/D変換手段を有するA/D変換回路の出力特性を補正する出力補正方法であって、前記複数のA/D変換手段の出力信号を前記複数のA/D変換手段のうちいずれか1つのA/D変換手段の出力信号に合わせて補正することを特徴とする。 The present invention is also an output correction method for correcting output characteristics of an A / D conversion circuit having a plurality of A / D conversion means, wherein the output signals of the plurality of A / D conversion means are converted to the plurality of A / D conversion means. The correction is performed in accordance with the output signal of any one of the D conversion means.
また、本発明は、入射した光を電気信号に変換する光電変換素子と前記電気信号を転送するスイッチ素子とを含む画素が2次元に配列された画素部と、複数の前記画素を行方向に接続する複数の制御配線と、複数の前記画素の前記スイッチ素子を介して前記光電変換素子からの電気信号を読み出す複数の信号配線と、を備えた変換回路部と、前記複数の制御配線を順次駆動する駆動回路部と、前記複数の信号配線と接続され、前記光電変換素子からの電気信号を行毎に読み出す読み出し用回路部と、を有する撮像装置において、前記読み出し用回路部は、前記複数の信号配線からの信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換手段の出力信号を、当該複数のA/D変換手段のうちいずれか1つのA/D変換手段の出力信号に合わせて補正する補正手段を有することを特徴とする。 In addition, the present invention provides a pixel portion in which pixels including a photoelectric conversion element that converts incident light into an electric signal and a switch element that transfers the electric signal are two-dimensionally arranged, and a plurality of the pixels in a row direction. A conversion circuit unit including a plurality of control wirings to be connected, a plurality of signal wirings for reading out electrical signals from the photoelectric conversion elements via the switch elements of the plurality of pixels, and the plurality of control wirings in order In the imaging apparatus including a driving circuit unit to be driven and a readout circuit unit that is connected to the plurality of signal wirings and reads out an electric signal from the photoelectric conversion element for each row, the readout circuit unit includes the plurality of readout circuit units. The output signals of a plurality of A / D conversion means for converting a signal from the signal wiring into a digital signal are corrected in accordance with the output signal of any one of the plurality of A / D conversion means. It characterized by having a that correction means.
また、本発明は、入射した放射線を電気信号に変換する変換手段と前記電気信号を転送するスイッチ素子とを含む画素が2次元に配列された画素部と、複数の前記画素を行方向に接続する複数の制御配線と、複数の前記画素の前記スイッチ素子を介して前記変換手段からの電気信号を読み出す複数の信号配線と、を備えた変換回路部と、前記複数の制御配線を順次駆動する駆動回路部と、前記複数の信号配線と接続され、前記変換手段からの電気信号を行毎に読み出す読み出し用回路部と、を有する放射線撮像装置において、前記読み出し用回路部は、前記複数の信号配線からの信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換手段の出力信号を、当該複数のA/D変換手段のうちいずれか1つのA/D変換手段の出力信号に合わせて補正する補正手段を有することを特徴とする。 The present invention also provides a pixel unit in which pixels including a conversion unit that converts incident radiation into an electric signal and a switch element that transfers the electric signal are two-dimensionally arranged, and a plurality of the pixels are connected in a row direction. A plurality of control wirings, a plurality of signal wirings that read electrical signals from the conversion means via the switch elements of the plurality of pixels, and a plurality of control wirings that are sequentially driven. In the radiation imaging apparatus, comprising: a driving circuit unit; and a readout circuit unit that is connected to the plurality of signal wirings and reads out an electrical signal from the conversion unit for each row, the readout circuit unit includes the plurality of signals. The output signal of the plurality of A / D conversion means for converting the signal from the wiring into a digital signal is corrected in accordance with the output signal of any one of the plurality of A / D conversion means. Characterized in that it has a correction means.
また、本発明は、上記放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置からの信号を画像として処理する処理手段と、前記処理手段からの信号を記録する記録手段と、前記処理手段からの信号を表示する表示手段と、前記処理手段からの信号を伝送する伝送手段と、前記放射線を発生する放射線源とを備えたことを特徴とする。 The present invention also displays the radiation imaging apparatus, processing means for processing a signal from the radiation imaging apparatus as an image, recording means for recording a signal from the processing means, and a signal from the processing means. It is characterized by comprising display means, transmission means for transmitting signals from the processing means, and a radiation source for generating the radiation.
本発明によれば、複数のA/Dコンバータを用いた場合のA/Dコンバータの積分非直線性誤差或いは微分非直線性誤差を簡便に補正することができる。従って、このA/Dコンバータの非直線性補正技術を撮像装置等に用いることにより、縦すじ状の画像違和感或いは1つの画像の上下又は左右を別々のA/Dコンバータでデジタル化した場合の、その境界が見えるような画像違和感の発生を無くすことができ、画像の質を著しく向上することができる。よって、高画質を要求される医療画像診断分野において微妙な陰影を読み取るアプリケーションに好適に使用でき、診断能力の向上に寄与することができる。 According to the present invention, an integral nonlinearity error or a differential nonlinearity error of an A / D converter when a plurality of A / D converters are used can be easily corrected. Therefore, by using this A / D converter non-linearity correction technology in an imaging device or the like, vertical streak-like image discomfort or when one image is digitized by separate A / D converters. Occurrence of image discomfort that allows the boundary to be seen can be eliminated, and the quality of the image can be significantly improved. Therefore, it can be suitably used for applications that read subtle shadows in the field of medical image diagnosis that requires high image quality, and can contribute to improvement of diagnostic ability.
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, the best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態を示す回路図である。まず、本実施形態では、図11に示すFPDと基本構成は同じであるが、一つのA/Dコンバータの出力特性に他のA/Dコンバータの出力特性を合わせて複数のA/Dコンバータの非直線性誤差の差異による画像違和感を抑えることを特徴とする。例えば、図11のA/Dコンバータ605−1、605−2がそれぞれ図1のA/Dコンバータ801、802に対応するものとして説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. First, in this embodiment, the basic configuration is the same as that of the FPD shown in FIG. 11, but the output characteristics of one A / D converter are combined with the output characteristics of the other A / D converters, so It is characterized by suppressing an uncomfortable image due to a difference in non-linearity error. For example, the A / D converters 605-1 and 605-2 in FIG. 11 will be described as corresponding to the A /
図11のFPDの構成については詳しい説明は省略するが、上述のように光電変換素子とTFTから成る画素を2次元に配列した2次元センサ、2次元センサを駆動する垂直駆動回路105、信号増幅器601とサンプルホールド回路602とマルチプレクサ回路603とを有する信号増幅回路104、リフレッシュ電源606、A/Dコンバータ605−1、605−2、マルトプレキサ回路604等から構成されている。図11におけるFPDの画像信号の読み出し動作等に関しては詳しい説明を省略する。
Although detailed description of the configuration of the FPD in FIG. 11 is omitted, as described above, a two-dimensional sensor in which pixels composed of photoelectric conversion elements and TFTs are two-dimensionally arranged, a
まず、805は二つのA/Dコンバータ801と802の出力の差分を行う差分器、807は差分器805で差分されたデータを保存するメモリである。図1では、例えば、A/Dコンバータ802を基準側A/Dコンバータ、A/Dコンバータ801を基準側A/Dコンバータ802に特性を揃える側のA/Dコンバータとする。また、例えば、図11の2次元センサからの信号線の偶数ラインをA/Dコンバータ801が受け持ち、奇数ラインをA/Dコンバータ802が受け持ち、並列にA/D変換処理を行う。マルチプレキサ回路808は図11のマルチプレキサ回路604に対応するもので、A/Dコンバータ801、802からの2次元センサの信号線の偶数ラインと奇数ラインの信号を交互に出力する。
First, a
806はメモリ807から出力される補正値と特性を揃える側のA/Dコンバータ801の出力とを差分する差分器、803はA/Dコンバータ801、802にアナログ基準信号を出力するD/Aコンバータ、804はカウンタである。これらのD/Aコンバータ803、カウンタ804によって基準信号発生器が構成されている。基準信号発生器は後述するようにキャリブレーションモード時に2つA/Dコンバータ801、802にアナログ基準信号であるステップ状の信号を供給する。
SW1、SW3は後述するようにキャリブレーションモード時とA/D変換モード時とで切り換えられるスイッチ、SW2はメモリ807のデータ線とGND間の接続をオン/オフするスイッチである。809はメモリ807とA/Dコンバータ801又はカウンタ804の接続を切り換えるマルチプレキサ回路である。図1における太線はバスを示す。
SW1 and SW3 are switches that are switched between the calibration mode and the A / D conversion mode, as will be described later, and SW2 is a switch that turns on / off the connection between the data line of the
ここで、図1ではA/Dコンバータを2個用いた場合の例を示しているが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、後述するように3個のA/Dコンバータを用いても良いし、それ以上のA/Dコンバータを用いても良い。 Here, FIG. 1 shows an example in which two A / D converters are used, but the present invention is not limited to this. For example, as will be described later, three A / D converters are used. Alternatively, more A / D converters may be used.
本発明では、複数のA/Dコンバータの特性を調べ、複数のA/Dコンバータの特性を一致させるのに必要な準備を行うキャリブレーションモード(出力特性差分取得動作)と、2次元センサーからのアナログ信号をデジタル化するA/D変換モード(実駆動動作)の二つの動作モードを有し、上記2つの動作モードを用いて複数のA/Dコンバータの出力特性の補正を実現する。ここで、図2を用いて本発明のA/Dコンバータの非直線性誤差の補正原理を説明する。図2に示す回路は図1の電気回路を簡略化して示す。図2(a)は、キャリブレーションモードを説明する図、図2(b)は、A/D変換モードを説明する図である。 In the present invention, a calibration mode (output characteristic difference acquisition operation) for examining characteristics of a plurality of A / D converters and making preparations necessary to match the characteristics of the plurality of A / D converters, and a two-dimensional sensor It has two operation modes of A / D conversion mode (actual drive operation) for digitizing analog signals, and correction of output characteristics of a plurality of A / D converters is realized using the two operation modes. Here, the correction principle of the non-linearity error of the A / D converter of the present invention will be described with reference to FIG. The circuit shown in FIG. 2 is a simplified representation of the electrical circuit of FIG. FIG. 2A illustrates the calibration mode, and FIG. 2B illustrates the A / D conversion mode.
まず、キャリブレーションモードの場合には、スイッチSW1をオン、スイッチSW3をオフにして、図1の基準信号発生器から各A/Dコンバータ801、802へステップ状の信号が送られる。図3はこの基準信号発生器の各部の信号を示す。図3(a)はカウンタ804に供給されるクロックCLK_cunt1、図3(b)はカウンタ804のNビットの出力、図3(c)はカウンタ804に供給されるクロックCLK_DA、図3(d)はD/Aコンバータ803から2つのA/Dコンバータ801、802に出力されるステップ状のアナログ基準信号を示す。
First, in the calibration mode, the switch SW1 is turned on and the switch SW3 is turned off, and step-like signals are sent from the reference signal generator of FIG. 1 to the A /
ここで、D/Aコンバータ803の出力は、1ステップがA/Dコンバータの1LSB相当であり、最小値と最大値がA/Dコンバータの入力レンジとなっている。基準信号発生器はD/Aコンバータ803と二つのA/Dコンバータ801、802を同一クロック(図1のCLK_DA、CLK_AD1、CLK_AD2)を用いて同期して動作させるようになっており、2つのA/Dコンバータは同時に同じレベルのアナログ信号をA/D変換する。この場合、基準信号発生器から出力される信号電圧の最小値と最大値はA/Dコンバータの入力レンジの最小値と最大値であるから、A/Dコンバータ801とA/Dコンバータ802は00…000〜11…111の範囲のコードを出力する。
Here, the output of the D /
各A/Dコンバータ801、802への入力をx 、A/Dコンバータ801の出力特性をf(x)、A/Dコンバータ802の出力特性をg(x)として説明する。2つのA/Dコンバータ801、802の出力は差分器805によって引き算され、その時のA/Dコンバータ801の出力をアドレス情報として、メモリ807に差分器805の出力f(x)−g(x)の値を記録する。このようにして図3(d)に示すようにステップ状の信号xをx0、x1、x2、…、xnと変化させて、その時の差分器805の出力をf(x0)−g(x0)、f(x1)−g(x1)f(x2)−g(x2)、…、f(xn)−g(xn)というようにメモリ807に記録していく。この結果、図2(a)に示すようにメモリ807にはA/Dコンバータ801の出力をアドレスとして差分器805の出力データが書き込まれ、A/Dコンバータ801の出力と差分器805の出力とのテーブルが作成される。
Description will be made assuming that the input to each of the A /
次に、A/D変換モードにおける2つのA/Dコンバータの誤差補正動作について説明する。図2(b)は2次元センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換モード時の動作を説明する図である。A/D変換モードでは、スイッチSW1をオフ、スイッチSW3をオンしておく。A/D変換モードにおいて、メモリ807はアウトプットモードとなっており、入力されたアドレス値に記録されているデータを出力する。
Next, error correction operations of the two A / D converters in the A / D conversion mode will be described. FIG. 2B is a diagram for explaining the operation in the A / D conversion mode in which an analog signal from the two-dimensional sensor is converted into a digital signal. In the A / D conversion mode, the switch SW1 is turned off and the switch SW3 is turned on. In the A / D conversion mode, the
ここで、例えば、A/Dコンバータ801に信号x1が入力されたとする。この時には、A/Dコンバータ801から出力されるf(x1)が差分器806に入力されると同時にメモリ807にf(x1)のアドレスの情報の読み出し指示がなされ、上述のように差分器805から得られて保持されているf(x1)に対応するデータf(x1)−g(x1)がメモリ807から読み出され、差分器806に入力される。
Here, for example, it is assumed that the signal x1 is input to the A /
差分器806においては、A/Dコンバータ801の出力f(x1)と、メモリ807からの出力f(x1)−g(x1)とが引き算され、引き算された結果は、f(x1)−[f(x1)−g(x1)]=g(x1)となり、このg(x1)が差分器806から出力される。即ち、A/Dコンバータ801の出力がg(x1)と補正され、他方のA/Dコンバータ802の出力g(x1)と合わせたことになる。そして、このことは、A/Dコンバータ801のA/Dコンバータ802に対する特性差を補正し、A/Dコンバータ801の出力特性をA/Dコンバータ802の出力特性に合わせたことに他ならない。このようにして複数のA/Dコンバータの出力特性を揃えることができる。
The
次に、図1の装置における各動作を説明する。キャリブレーションモードでは、まずメモリ807の初期化動作を行う。初期化動作は制御信号initをローレベルにし、マルチプレキサ回路809によりカウンタ804を選択することで、メモリ807のアドレス線とカウンタ804を接続する。この時、スイッチSW2によってメモリ807のデータ線をローレベル(GND)に接続する。この状態で、カウンタ804を0から最大値までカウントアップし、メモリ807の全アドレスの全データに“0”を入力する。
Next, each operation in the apparatus of FIG. 1 will be described. In the calibration mode, first, the
次に、制御信号initをハイレベルとし、スイッチSW2をオフしてメモリ807のデータ線とGNDを切り離し、また、メモリ807のアドレス線とA/Dコンバータ801とを接続する。更に、制御信号Cal/Readをローレベルとし、D/Aコンバータ803と各A/Dコンバータ801、802とを接続すると共に、スイッチSW1をオン、スイッチSW3をオフする。この状態で、各A/Dコンバータ801、802とD/Aコンバータ803、カウンタ804に同じ周波数のクロック信号を入力し、それぞれを同期して動作させる。
Next, the control signal init is set to the high level, the switch SW2 is turned off, the data line of the
D/Aコンバータ803からは図3(d)に示すステップ状の信号が出力され、各A/Dコンバータ801、802はD/Aコンバータ803の信号をA/D変換する。ここで、D/Aコンバータ803から出力されるステップ状の1ステップは使用されているA/Dコンバータの1LSBに相当する電圧と同じである。また、カウンタ804の出力が全て“0”の時A/Dコンバータの出力の下限であり、カウンタ804の出力が全て“1”の時A/Dコンバータの出力の上限となるように設定されている。
A step-like signal shown in FIG. 3D is output from the D /
各A/Dコンバータ801、802でA/D変換された信号は、上述のように差分器805で引き算され、A/Dコンバータ801の出力をアドレスとして差分器805の出力データが書き込まれ、A/Dコンバータ801の出力と差分器805の出力とのテーブルが作成される。以上でキャリブレーションモードを終了する。
The signals A / D converted by the A /
なお、一般にA/Dコンバータに比べてD/Aコンバータは精度が高いため、使用しているA/Dコンバータと同じビット数のD/Aコンバータを用いてもよい。また、A/Dコンバータに入力する基準信号は上記条件が満たされれば良く、A/Dコンバータより高いビット数のD/Aコンバータを用いて、その出力段にアッテネータを取り付けることで実現しても良い。 Since the D / A converter generally has higher accuracy than the A / D converter, a D / A converter having the same number of bits as the A / D converter used may be used. The reference signal input to the A / D converter only needs to satisfy the above condition, and can be realized by using a D / A converter having a higher bit number than the A / D converter and attaching an attenuator to the output stage. good.
次に、A/D変換モードの場合には、制御信号Cal/Readをハイレベルとし、図11に示す2次元センサからの出力と各A/Dコンバータ801、802とを接続する。また、スイッチSW1をオフして差分器805とメモリ807のデータ線を切断し、スイッチSW3をオンしてメモリ807のデータ線と差分器806を接続する。
Next, in the case of the A / D conversion mode, the control signal Cal / Read is set to the high level, and the output from the two-dimensional sensor shown in FIG. 11 and the A /
この状態で、2次元センサに接続されている垂直駆動回路105や信号増幅回路104と各A/Dコンバータ801、802を同期して動作させ、画素からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。即ち、A/Dコンバータ801と802が並列A/D変換処理を行い、各々のA/D変換信号をマルチプレキサ回路808に出力する。
In this state, the
この時のA/Dコンバータの出力補正動作は、上述のキャリブレーションモード及びA/D変換モードにより行われ、その結果、A/Dコンバータ801の出力特性をA/Dコンバータ802の出力特性に揃えることができる。
The output correction operation of the A / D converter at this time is performed in the above-described calibration mode and A / D conversion mode, and as a result, the output characteristics of the A /
なお、1度キャリブレーションを行えば撮影毎にキャリブレーションを行う必要は無い。但し、A/Dコンバータの特性は温度によって変化する為、定期的にキャリブレーション動作を行うのが望ましい。また、本実施形態で使用しているメモリ807は、DRAMのような揮発性のメモリでもSRAMのような不揮発性のメモリであっても構わない。更に、フラッシュメモリのような記録したデータの保持に電源を必要としないメモリを用いることで、装置の電源投入時にキャリブレーションモードを行う手間を省くことができる。
If calibration is performed once, it is not necessary to perform calibration every time shooting is performed. However, since the characteristics of the A / D converter change with temperature, it is desirable to perform a calibration operation periodically. The
このように本実施形態では、複数のA/Dコンバータの出力特性を簡便に補正でき、この補正技術を撮像装置や放射線撮像装置に用いることによって画像の質を著しく向上することが可能である。特に、微妙な陰影を読み取る医療画像診断に用いられる放射線検出装置においては、著しい画質の向上が得られ、診断精度の向上に貢献することが可能となる。さらに、異なる半導体チップに形成された複数のA/Dコンバータを使用した、高性能のA/Dコンバータが必要とされる放射線検出装置においては、異なる半導体チップに形成されたことに起因する非直線性誤差特性の差による画像の質を著しく向上することが可能となる。また、複数のA/Dコンバータの特性をリアルタイムに補正するため、動画のようなリアルタイム性が要求されるアプリケーションにも対応可能である。 As described above, in this embodiment, the output characteristics of a plurality of A / D converters can be easily corrected, and the image quality can be remarkably improved by using this correction technique for an imaging apparatus or a radiation imaging apparatus. In particular, in a radiation detection apparatus used for medical image diagnosis that reads a delicate shadow, a marked improvement in image quality can be obtained, which can contribute to an improvement in diagnostic accuracy. Further, in a radiation detection apparatus using a plurality of A / D converters formed on different semiconductor chips and requiring a high-performance A / D converter, non-linearity caused by being formed on different semiconductor chips. Therefore, it is possible to remarkably improve the image quality due to the difference in the characteristic error characteristics. In addition, since the characteristics of a plurality of A / D converters are corrected in real time, it is possible to deal with applications such as moving images that require real-time characteristics.
(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態を示す回路図である。なお、図4では図1と同一部分は同一符号を付している。本実施形態では、A/Dコンバータ801、802に加えてA/Dコンバータ810を設けて3個のA/Dコンバータを用いた場合の形態を示す。図1の実施形態では、A/Dコンバータ802を基準側、A/Dコンバータ801を特性を合わせる側としたが、本実施形態では同様にA/Dコンバータ802を基準側とし、A/Dコンバータ801と810を特性を合わせる側とする。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. In this embodiment, an A /
差分器811はA/Dコンバータ802と810の出力を差分する差分器、812はA/Dコンバータ810の出力をアドレスとして差分器811の出力を記憶するメモリ、813はA/Dコンバータ810の出力とメモリ812との出力を差分する差分器である。
A
A/Dコンバータ801と802とのキャリブレーションモード、及びA/D変換モードの動作は、第1の実施形態と同様である。また、A/Dコンバータ802と810とのキャリブレーションモード、A/D変換モードの動作は、A/Dコンバータ810をA/Dコンバータ801に置き換えた場合と全く同様である。
The calibration mode and A / D conversion mode operations of the A /
本実施形態では、2次元センサからの信号線の信号はA/Dコンバータ801、802、810の順に振り分けられ、A/Dコンバータ801、802、810はこれらの信号の並列処理を行う。マルチプレキサ回路808は3つのA/Dコンバータからのデジタル信号を元の順のシリアル信号として出力する。本実施形態では、A/Dコンバータ801、810の出力特性をA/Dコンバータ802の出力特性に補正することができる。
In the present embodiment, the signal line signals from the two-dimensional sensor are distributed in the order of A /
このように本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、複数のA/Dコンバータの出力特性を簡便に補正でき、この補正技術を撮像装置や放射線撮像装置に用いることによって画像の質を著しく向上することが可能である。特に、微妙な陰影を読み取る医療画像診断に用いられる放射線検出装置においては、著しい画質の向上が得られ、診断精度の向上に貢献することが可能となる。さらに、異なる半導体チップに形成された複数のA/Dコンバータを使用した、高性能のA/Dコンバータが必要とされる放射線検出装置においては、異なる半導体チップに形成されたことに起因する非直線性誤差特性の差による画像の質を著しく向上することが可能となる。また、複数のA/Dコンバータの特性をリアルタイムに補正するため、動画のようなリアルタイム性が要求されるアプリケーションにも対応可能である。 As described above, in this embodiment, similarly to the first embodiment, output characteristics of a plurality of A / D converters can be easily corrected, and image quality can be improved by using this correction technique for an imaging apparatus or a radiation imaging apparatus. It can be significantly improved. In particular, in a radiation detection apparatus used for medical image diagnosis that reads a delicate shadow, a marked improvement in image quality can be obtained, which can contribute to an improvement in diagnostic accuracy. Further, in a radiation detection apparatus using a plurality of A / D converters formed on different semiconductor chips and requiring a high-performance A / D converter, non-linearity caused by being formed on different semiconductor chips. Therefore, it is possible to remarkably improve the image quality due to the difference in the characteristic error characteristics. In addition, since the characteristics of a plurality of A / D converters are corrected in real time, it is possible to deal with applications such as moving images that require real-time characteristics.
(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態を示す回路図である。なお、図5では図1と同一部分は同一符号を付している。本実施形態では、複数のA/Dコンバータの特性を一つのA/Dコンバータの特性に揃える手段として、ソフトウェアと処理装置を用いたものである。本実施形態では、例えば、図8に示すコントロールPC111に格納されているソフトウェアと処理装置を用いるものとして説明する。図8は本発明による撮像装置を用いた放射線撮像システムの一実施形態を示すものであるが、これについては後述する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. In the present embodiment, software and a processing device are used as means for aligning the characteristics of a plurality of A / D converters with the characteristics of one A / D converter. In the present embodiment, for example, software and a processing device stored in the
また、図5では2個のA/Dコンバータ801、802を示しており、図11の2次元センサの信号線から送られてくる信号のうち偶数ラインをA/Dコンバータ801が、奇数ラインをA/Dコンバータ802が受け持ち、並列にA/D変換を行う。A/Dコンバータ801、802によってデジタル化された2次元センサの信号はデジタルマルチプレキサ回路815により偶数ラインと奇数ラインが交互に出力され、コントロールPC111の画像処理装置109に記録される。D/Aコンバータ803とカウンタ804からなる基準信号発生器はA/Dコンバータを補正するためのデータを得るのに用いられる。
Further, FIG. 5 shows two A /
次に、本実施形態における補正方法を説明する。まず、第1の実施形態と同様にキャリブレーションモードによってA/Dコンバータの特性を揃えるために必要な情報が得られる。これは、制御信号Cal/Read信号をローレベルとし、D/Aコンバータ803と各A/Dコンバータ801、802を接続する。次に、各A/Dコンバータ801、802とD/Aコンバータ803に同じクロック信号を入力してそれぞれを同期して動作させる。D/Aコンバータ803からは図3(d)に示すようにステップの信号が出力され、各A/Dコンバータ801、802はこのステップ状信号をA/D変換する。
Next, the correction method in this embodiment will be described. First, as in the first embodiment, information necessary for aligning the characteristics of the A / D converter is obtained in the calibration mode. In this case, the control signal Cal / Read signal is set to a low level, and the D /
この時、デジタルマルチプレキサ回路815は画像を得るのと同様にA/Dコンバータ801、802の出力を交互に画像処理装置109に出力する。画像処理装置109は送られてきたデジタルデータを順次メモリに記録する。カウンタ804が全て1を出力した段階で画像処理装置のデータ取り込みを終了し、D/Aコンバータ803、カウンタ804、A/Dコンバータ801、802の動作を停止する。
At this time, the
図6(a)はこの時に得られたデータの例を示すグラフである。横軸は信号が取り込まれる順で、縦軸はA/Dコンバータの出力を示す。図6(a)のグラフでは横軸の0と偶数番はA/Dコンバータ801の出力、奇数番目はA/Dコンバータ802の出力である。よって、横軸の偶数番と奇数番を分けると、A/Dコンバータ801の出力は図6(b)、A/Dコンバータ802の出力は図6(c)に示す通りとなる。
FIG. 6A is a graph showing an example of data obtained at this time. The horizontal axis represents the order in which signals are taken, and the vertical axis represents the output of the A / D converter. In the graph of FIG. 6A, 0 and even numbers on the horizontal axis are outputs of the A /
ここで、図6(a)の横軸の0番目と1番目、2番目と3番目、…、2n番目と2n+1番目というように引き算し、これら引き算のデータとA/Dコンバータ801のデータを関連付ける。即ち、横軸の0番目と1番目の引き算した値と0番目の値、…、2n番目と2n+1番目の引き算の値と2n番目の値を関連付けて記憶させることで、第1の実施形態のメモリ807に記録するのと同じデータが得られる。なお、図3(a)〜図3(c)の破線は誤差が無い場合の理想的なA/D出力を示す。
以上のデータで形成された補正表を配列Lut(a,b)(a=2n:nはFPDに実装されているA/Dコンバータのビット数,b=2)と定義する。この補正表の例を図6(d)に示す。配列Lut(a,1)の列には図6(a)のグラフの2n番目の値(A/Dコンバータ801の値)、Lut(a,2)の列には“2n−2n+1”(A/Dコンバータ801−A/Dコンバータ802の値)が格納される。
Here, the 0th and 1st, 2nd and 3rd,... 2n and 2n + 1 on the horizontal axis of FIG. 6A are subtracted, and the data of these subtractions and the data of the A /
The correction table formed with the above data is defined as an array Lut (a, b) (a = 2 n : n is the number of bits of the A / D converter mounted on the FPD, b = 2). An example of this correction table is shown in FIG. The column of the array Lut (a, 1) has a 2nth value (value of the A / D converter 801) in the graph of FIG. 6A, and the column of Lut (a, 2) has “2n-
二つのA/Dコンバータ801、802の特性をいずれか一方の特性に揃える補正処理はソフトウェアによって図7(a)のフローチャートのように行う。図7では図5の回路によって一つの画像をデジタル化する場合を想定しており、A/Dコンバータ801は偶数側ライン、A/Dコンバータ802は奇数側ラインを担当する。また、デジタル化された2次元センサの画像は図7(b)に示すImage(X,Y)という配列に格納されている。
Correction processing for aligning the characteristics of the two A /
図7(a)において、まず、a=0、X=0、Y=0とする(S101)。次いで、Image(X,Y)に格納されているデジタル化された画像データの偶数列の画素値(Image(2X,Y)と補正表Lut(a,1)のa列の値とを照合する(S102)。この時、合致するものがあれば補正値とLut(a,2)とImage(2X,Y)を引き算し、Image(2X,Y)に代入する(S103)。 In FIG. 7A, first, a = 0, X = 0, and Y = 0 are set (S101). Next, the pixel values (Image (2X, Y) of the even-numbered columns of the digitized image data stored in Image (X, Y) are collated with the values of the a column of the correction table Lut (a, 1). (S102) At this time, if there is a match, the correction value, Lut (a, 2) and Image (2X, Y) are subtracted and substituted into Image (2X, Y) (S103).
次いで、“a=0”とし、2X+1=XMAX、又は2X=XMAXかを判断し(S104)、2X+1=XMAX、又は2X=XMAXとなるまでS102〜S104の処理を行う。S104がYESになると、“X=0”とし、Y=YMAXかを判断し(S105)、Y=YMAXとなるまでS102〜S105の処理を行う。このようにS102〜S105の処理を繰り返し行うことで偶数列のデジタル値、即ち、A/Dコンバータ801の出力を補正していく。
Next, “a = 0” is set, and 2X + 1 = X MAX or 2X = X MAX is determined (S104), and the processes of S102 to S104 are performed until 2X + 1 = X MAX or 2X = X MAX . When S104 becomes YES, “X = 0” is set, it is determined whether Y = Y MAX (S105), and the processes of S102 to S105 are performed until Y = Y MAX . In this way, the digital values of the even columns, that is, the output of the A /
この処理によって、第1の実施形態と全く同様に画像の偶数列のデジタル化を担当するA/Dコンバータ801の特性がA/Dコンバータ802の特性と同じになるように補正でき、画像の質を向上することができる。また、以上の処理はコントロールPC内に記録されているソフトウェアによって行い、画像データや補正表のデータは図示しない画像処理装置109のメモリ内に記憶されている。
By this process, the characteristics of the A /
本実施形態は、既存のFPDの制御基板にD/Aコンバータとカウンタを追加し、ソフトウェアを変更するだけの小さな変更で、複数のA/Dコンバータの非直線性誤差を補正することが可能となるのが特徴である。 In the present embodiment, a D / A converter and a counter are added to the control board of an existing FPD, and it is possible to correct non-linearity errors of a plurality of A / D converters with a small change by simply changing software. It is a feature.
このように本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、複数のA/Dコンバータの出力特性を簡便に補正でき、この補正技術を撮像装置や放射線撮像装置に用いることによって画像の質を著しく向上することが可能である。特に、微妙な陰影を読み取る医療画像診断に用いられる放射線検出装置においては、著しい画質の向上が得られ、診断精度の向上に貢献することが可能となる。また、複数のA/Dコンバータの特性をリアルタイムに補正するため、動画のようなリアルタイム性が要求されるアプリケーションにも対応可能である。 As described above, in this embodiment, similarly to the first embodiment, output characteristics of a plurality of A / D converters can be easily corrected, and image quality can be improved by using this correction technique for an imaging apparatus or a radiation imaging apparatus. It can be significantly improved. In particular, in a radiation detection apparatus used for medical image diagnosis that reads a delicate shadow, a marked improvement in image quality can be obtained, which can contribute to an improvement in diagnostic accuracy. In addition, since the characteristics of a plurality of A / D converters are corrected in real time, it is possible to deal with applications such as moving images that require real-time characteristics.
(第4の実施形態)
図8は上述のような複数のA/Dコンバータの出力特性の補正機能を有する撮像装置を用いた放射線撮像システムの一実施形態を示すブロック図である。なお、図8では図11のFPDと同一部分は同一符号を付している。図中101は人体を透過した放射線を可視光102に変換する蛍光体である。放射線としてはX線を用いているが、α線、β線、γ等を用いることも可能である。119はX線120を放射するX線源である。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of a radiation imaging system using an imaging apparatus having a function of correcting output characteristics of a plurality of A / D converters as described above. In FIG. 8, the same parts as those in the FPD of FIG. In the figure,
また、103は図示しないガラス基板上にアモルファスシリコンプロセスを用いて作製した2次元センサであり、蛍光体101からの可視光を等倍で読み取る。2次元センサ103は図11の2次元センサと同じであり、蛍光体101から発した人体の情報を担った光を電気信号へと変換し、蓄積する光電変換素子と、光電変換素子の信号を転送するTFTとを有する画素を2次元に配列したものである。2次元センサには、ゲート線、信号線、センサバイアス線が設けられている。
垂直駆動回路105は2次元センサ103のゲート線から駆動信号を供給することでTFTを駆動し、TFTから読み出された電気信号は信号増幅回路104で増幅された後、中継基板123を介して制御基板124へ送られ、A/Dコンバータ106でデジタル信号へ変換される。A/Dコンバータ106は上述のように複数のA/Dコンバータを用いて並列処理を行い、且つ、いずれか1つのA/Dコンバータに他のA/Dコンバータの出力特性を合わせるという複数のA/Dコンバータの出力特性の補正機能を有するものである。
The
制御基板124は信号増幅回路104や垂直駆動回路105へ2次元センサ103を駆動するための制御信号を送る制御用コンピュータ108のほか、2次元センサ103、垂直駆動回路105、信号増幅回路104で必要な電源を作るレギュレータ107を内包している。ここで、FPD112は蛍光体101、2次元センサ103、信号増幅回路104、垂直駆動回路105、中継基板123、制御基板124で構成されている。
The control board 124 is necessary for the
A/Dコンバータ106でデジタル信号へ変換された画像データはコントロールPC111内の画像処理装置109に送られ、診断に適した画像に処理され、モニター118上に表示される。表示された画像はオペレータの操作によってプリンタ116に出力することもできる。更に、画像データはコントロールPC111内の記録装置122や外部記録装置117や病院のネットワーク上にある記録装置に適宜保存される。コントロールPC111は画像処理装置109、記録装置122のほか、システム全体を制御するプログラム/制御ボード110を含んでいる。
The image data converted into a digital signal by the A /
これら放射線撮像システムの制御はコントロールPC111によってすべて行い、X線源119との同期や画像の保存、画像の印刷、病院内ネットワーク126との接続等もこのコントロールPC111で行うことができる。制御卓113は患者IDの登録、撮影部位の情報入力や、並びに撮影した画像の画像処理の方法等を入力するものであり、これらの入力情報はコントロールPC111に送られる。また、FPDの動作状態は動作表示灯125やモニター118によって表示される。なお、X線源制御卓115はX線源119の設定を行い、電源114はレギュレータ107に電源を供給する。
Control of these radiation imaging systems is all performed by the
2次元センサ103に用いる光電変換素子には、MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型光電変換素子またはPIN型光電変換素子が用いられ、これら光電変換素子やTFTは大面積を均一に成膜できるアモルファスシリコンプロセスによって作製される。また、CCDやCMOSセンサなど他の光電変換素子を用いても構わない。なお、光電変換素子ではなく、放射線を直接電気信号に変換する、アモルファスセレン(a−Se)や多結晶CdSなどからなる変換素子を用いることも可能である。その場合には、蛍光体101は不要である。
As the photoelectric conversion element used for the two-
図9はTFTとMIS型光電変換素子を用いた画素を示す断面図である。図9において、TFT219はガラス基板201上に形成され、クロム、アルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるゲート電極202、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜203、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)によって形成されるチャネル層204、チャネル層204と金属電極とをオーミックコンタクトをとるためのN+アモルファスシリコン層205、アルミニウムまたはアルミニウムの合金等の金属によって形成されるソース電極206、ドレイン電極207から構成されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a pixel using a TFT and a MIS photoelectric conversion element. In FIG. 9, a
MIS型光電変換素子220はTFT219と同じくガラス基板201上にクロム、アルミニウムまたはアルミニウムの合金等の金属によって形成されるセンサ下部電極209、MIS型フォトセンサの絶縁層となる窒化シリコン薄膜からなる絶縁層210、水素化アモルファスシリコンによって形成される可視光を電気信号へ変換する光電変換層211、光電変換層211と電極とのオーミックコンタクトを取り、且つ、センサバイアス線からの正孔の注入をブロックするN+型アモルファスシリコン層212、MIS型フォトセンサに電圧を供給するITOからなる透明電極213及びアルミニウムやクロムで形成されるセンサバイアス線214から構成されている。
The MIS type photoelectric conversion element 220 has a sensor lower electrode 209 formed of a metal such as chromium, aluminum or an aluminum alloy on the glass substrate 201 as in the
更に、光電変換素子220とTFT219を湿度や異物から保護するための保護層215、放射線を可視光に変換する蛍光体217、蛍光体を接着するための接着層216、蛍光体を湿度から保護するための蛍光体保護層218からなっている。図9では図8の蛍光体101を蛍光体217として素子内部に組み込んでいる。
Further, a protective layer 215 for protecting the photoelectric conversion element 220 and the
図10はTFTとPIN型光電変換素子を用いた画素の断面図を示す。図10において、TFT419はガラス基板401上にクロム、アルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるゲート電極402、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜403、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)によって形成されるチャネル層404、チャネル層404と金属電極とをオーミックコンタクトをとるための負の導電性を持つN+アモルファスシリコン層405、アルミニウムまたはアルミニウムの合金等の金属によって形成されるソース電極406、ドレイン電極407、信号線408から構成されている。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a pixel using a TFT and a PIN photoelectric conversion element. In FIG. 10, a
PIN型光電変換素子420はアルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるセンサ下部電極層409、センサ下部電極層409から光電変換層411へ正孔の注入を阻止するため負の導電性を持つN+アモルファスシリコン層410、水素化アモルファスシリコンによって形成される可視光を電気信号に変換する光電変換層411、センサバイアス線414並びに透明電極413から光電変換層411への電子の注入を阻止する正の導電性を持つP+型アモルファスシリコン層412から構成されている。 The PIN type photoelectric conversion element 420 includes a sensor lower electrode layer 409 made of aluminum or an alloy of aluminum, and an N + amorphous silicon layer having negative conductivity to prevent injection of holes from the sensor lower electrode layer 409 to the photoelectric conversion layer 411. 410, a photoelectric conversion layer 411 that converts visible light formed by hydrogenated amorphous silicon into an electrical signal, a positive conductivity that prevents injection of electrons from the sensor bias line 414 and the transparent electrode 413 to the photoelectric conversion layer 411. It is composed of a P + type amorphous silicon layer 412.
センサバイアス線414はPIN型光電変換部に電圧を供給するものでアルミニウムやアルミニウム合金からなり、透明電極413はITO等の透明電極材料で形成されている。また、光電変換素子420とTFT419を湿度や異物から保護するための保護層415、放射線を可視光に変換する蛍光体417、蛍光体を接着するための接着層416、蛍光体を湿度から保護するための蛍光体保護層418からなっている。図10では図8の蛍光体101を蛍光体417として素子内部に組み込んでいる。
The sensor bias line 414 supplies a voltage to the PIN photoelectric conversion unit and is made of aluminum or an aluminum alloy, and the transparent electrode 413 is formed of a transparent electrode material such as ITO. Further, a protective layer 415 for protecting the photoelectric conversion element 420 and the
101 蛍光体
102 可視光
103 2次元センサ
104 信号増幅回路
105 垂直駆動回路
106 A/Dコンバータ
107 レギュレータ
108 制御用コンピュータ
109 画像処理装置
110 プログラム/制御ボード
111 コントロールPC
112 FPD
113 制御卓
115 X線制御卓
117 外部記録装置
118 モニター
119 X線源
123 中継基板
124 制御基板
801、802、810 A/Dコンバータ
803 D/Aコンバータ
804 カウンタ
805、806 差分器
807 メモリ
808、809、815 マルチプレキサ回路
811、813 差分器
812 メモリ
814 マルチプレキサ回路
SW1〜SW4 スイッチ
DESCRIPTION OF
112 FPD
113
Claims (15)
前記複数の制御配線を順次駆動する駆動回路部と、
前記複数の信号配線と接続され、前記光電変換素子からの電気信号を行毎に読み出す読み出し用回路部と、を有する撮像装置において、
前記読み出し用回路部は、前記複数の信号配線からの信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換手段の出力信号を、当該複数のA/D変換手段のうちいずれか1つのA/D変換手段の出力信号に合わせて補正する補正手段を有することを特徴とする撮像装置。 A pixel portion in which pixels including a photoelectric conversion element that converts incident light into an electric signal and a switch element that transfers the electric signal are two-dimensionally arranged, and a plurality of control wirings that connect the plurality of pixels in a row direction And a plurality of signal wirings that read electrical signals from the photoelectric conversion elements through the switch elements of the plurality of pixels, and a conversion circuit unit comprising:
A drive circuit section for sequentially driving the plurality of control wirings;
In the imaging device having a readout circuit unit connected to the plurality of signal wirings and reading out an electrical signal from the photoelectric conversion element for each row,
The read circuit unit outputs an output signal of a plurality of A / D conversion units that convert signals from the plurality of signal wirings into digital signals, and outputs one of the A / D conversion units. An imaging apparatus comprising correction means for correcting in accordance with an output signal of the conversion means.
前記複数の制御配線を順次駆動する駆動回路部と、
前記複数の信号配線と接続され、光電変換手段からの電気信号を行毎に読み出す読み出し用回路部と、を有する放射線撮像装置において、
前記読み出し用回路部は、前記複数の信号配線からの信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換手段の出力信号を、当該複数のA/D変換手段のうちいずれか1つのA/D変換手段の出力信号に合わせて補正する補正手段を有することを特徴とする放射線撮像装置。 A pixel unit in which pixels including a conversion unit that converts incident radiation into an electrical signal and a switch element that transfers the electrical signal are two-dimensionally arranged; a plurality of control wirings that connect the plurality of pixels in a row direction; A plurality of signal wirings for reading out electrical signals from the conversion means via the switch elements of the plurality of pixels, and a conversion circuit unit comprising:
A drive circuit section for sequentially driving the plurality of control wirings;
In a radiation imaging apparatus having a readout circuit unit connected to the plurality of signal wirings and reading out an electrical signal from the photoelectric conversion means for each row,
The reading circuit unit outputs an output signal of a plurality of A / D conversion units that convert signals from the plurality of signal wirings into digital signals, and outputs one of the A / D conversion units. A radiation imaging apparatus comprising correction means for correcting in accordance with an output signal of the conversion means.
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