JP2005303586A - 光電変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】FPDを用いたX線撮像装置を救急医療への発展が可能となり、医療現場の更なる効率化を図ることができる光電変換装置を提供すること。
【解決手段】波長変換体を有し、波長変換体から放出される光を電気信号へ変換する光電変換手段と光電変換手段に蓄積された電荷を転送する手段を2次元的に配して成る光電変換装置において、撮影毎に、前回の撮影履歴によって発生する残像を消去する動作を行うことを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】波長変換体を有し、波長変換体から放出される光を電気信号へ変換する光電変換手段と光電変換手段に蓄積された電荷を転送する手段を2次元的に配して成る光電変換装置において、撮影毎に、前回の撮影履歴によって発生する残像を消去する動作を行うことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、波長変換体を有し、波長変換体から放出される光を電気信号へ変換する光電変換手段と光電変換手段に蓄積された電荷を転送する手段を2次元的に配して成る光電変換装置に関する。
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)と呼ばれる光電変換装置を用いたX線撮像装置が実用化し普及し始めている。FPDを用いたX線撮像装置の利点は、フィルムより優れた感度や画質を有するために診断精度の向上や、フィルムに比べて短時間に画像が得れる即時性、画像のディジタル化による画像管理の簡便さやネットワークを利用した診断等、医療現場の効率化等が挙げられる。
FPDは、図2に示すように、蛍光体201で人体を透過したX線を可視光に変換し、その画像を、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られるセンサー基板203によって等倍で読み取る。センサー基板203はフォトセンサーとフォトセンサーからの信号の出力をON/OFFするためのスイッチング素子から成る画素が2次元状に配置されたものであり、読み取られたX線画像は、電気信号としてセンサー基板から出力される。
更に、出力された電気信号は、信号増幅回路204で増幅された後、中継基板223を介して制御基板224へ送られ、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)206でデジタル信号へ変換される。中継基板は、制御基板から出力される制御信号を信号増幅器に伝達する他、センサー基板、垂直駆動回路、信号増幅回路で必要な電源の作ることができる。
デジタル信号へ変換された画像データは、画像処理装置209によって動画像に処理されてモニター218へ表示される。X線動画像撮影装置は、コントロールPC211によって全てが制御され、X線源219との同期や画像の保存、画像の印刷、病院内ネットワークとの接続等もこのコントロールPCで行うことができる。
図3にFPDの1画素を示す。1画素は、MIS(金属−絶縁体−半導体)型フォトセンサーとスイッチング素子としてTFT(薄膜トランジスタ)から成る。
画素はガラス基板上308に形成され、TFTは、クロム又はアルミニウムから成るゲート電極301、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜302、水素化アモルファスシリコンによって形成されるチャネル層303、チャネル層と金属電極とをオーミックコンタクトを取るためのN+アモルファスシリコン層304、クロムやアルミニウム等の金属によって形成されるソース電極305、ドレイン電極306から構成される。フォトセンサー部はMIS型アモルファスシリコンフォトセンサーであり。クロム又はアルミニウム等の金属によって形成されるセンサー下部電極309、MIS型フォトセンサーの絶縁層となる窒化シリコン薄膜から成る絶縁層310、水素化アモルファスシリコンによって形成される光電変換層(I層)311、光電変換層と電極とをオーミックコンタクトを取り且つ光電変換層で発生した正孔をブロッキングするためのN+型アモルファスシリコン層312、MIS型フォトセンサーに電圧を供給するためのアルミニウムやクロム又はITO等の透明電極材料で形成されるセンサーバイアス線313から構成される。
更に、フォトセンサーとTFTを湿度や異物から保護するための保護層317、放射線を可視光に変換する蛍光体315と蛍光体を接着するための接着層316、蛍光体を湿度から保護するための蛍光体保護層314から成る。
FPDにアモルファスシリコンプロセスが用いられる理由は、大面積を均一に成膜でき、ディテクターの特性を均一にできるためである。
MIS型フォトセンサーの動作原理を図4のMIS型フォトセンサーのエネルギーバンド図を用いて説明する。
図4(a)の状態は、MIS型センサーの蓄積動作時(光電変換モード)を示している。MIS型フォトセンサーのセンサーバイアス線側に正の電圧を印加すると、光電変換層内で光電効果によって発生した正孔は、絶縁層と光電変換層の界面に、電子はN+アモルファスシリコン層側へと移動する。正孔は絶縁層を抜けて移動することができないため、光電変換層−絶縁層界面に蓄積することになる。よって、光の照射量や時間に比例した電圧がMIS型光センサーに発生する。
しかしながら、或る一定量の正孔を蓄積すると、図4(b)に示すように、光電変換層−絶縁層界面に蓄積した正孔に起因する電圧と、MIS型フォトセンサーに印加している電圧が等しくなり、光電変換層に電界が発生しなくなる。この状態では光電変換層で発生した正孔は、光電変換層−絶縁層界面に移動できず消滅してしまうため、光の照射量や時間に比例した電圧が発生しなくなる。この状態を飽和状態と呼ぶ。
飽和状態になったMIS型フォトセンサーに再び光の照射量や時間に比例した電圧が発生する状態にするためには、センサーバイアス線の電圧を図4(a)及び図4(b)の状態より低い電圧にして光電変換層−絶縁層界面に蓄積した正孔を掃き出せば良い。この動作をリフレッシュ動作と言う。このときのセンサーバイアスを低い電圧にすることで、センサーのダイナミックレンジを大きく確保することができるが、低い電圧にすることで注入される電子が多くなり、再び蓄積バイアスにした際大きな暗電流が発生する。このため、リフレッシュ動作と光電変換モードのセンサーバイアスの差は、センサーダイナミックレンジが確保でき且つ暗電流が十分小さくなるように設定されている。
よって、MIS型フォトセンサーが光照射量や時間に比例した出力を出すためには、蓄積動作→光照射→信号読み出し→リフレッシュ動作という一連の動作を繰り返す必要がある。
FPDでは、撮影間隔を短くすると、1 枚前の撮影画像が残像として見える問題がある。
この原因はアモルファスシリコンやアモルファスシリコン窒化膜中や界面に深い局在順位が存在し光電効果で発生した電荷の一部がこの局在順位にトラップされるためである。局在準位にトラップされた電荷は、リフレッシュ動作によって吐き出すことができず、更に長い時定数を持っているため、光照射後も界面や膜中に電荷が存在し続ける。局在準位に電荷が居続けることで光照射後のMIS型光センサーは、光照射後もトラップされた電荷分の出力を発生することとなり、前回の撮影像が残像として見えるのである。
特に強い光が当たった部分、つまり、被写体の無い巣抜けの部分等は大きな残像が残ることとなり、1人の患者で撮影する部位を幾つも変えて撮影する際等は、撮影間隔を十分空けなければならない。
このように、撮影間隔が長いと1日の撮影数が多い大病院では大きな時間的ロスとなるし、撮影時間が長いことは患者に負担を掛けることになるため好ましくない。更に、即時性が最も求められる、救急患者の撮影においては十分な撮影間隔が得られない可能性があり実用上の問題となる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、FPDを用いたX線撮像装置を救急医療への発展が可能となり、医療現場の更なる効率化を図ることができる光電変換装置を提供することにある。
残像を無くし撮影間隔を短くするためには、アモルファスシリコンやアモルファス窒化シリコン内の局在順位を減らすことが必要であるが、アモルファスシリコンより局在順位の少ないポリシリコンや結晶シリコンによってアモルファスシリコンと同等の均一性でFPDを作ることは技術的に困難である。
残像を減らすためには、局在準位にトラップされた電荷と反対の極性を持つ電荷を注入し、再結合させて消滅することで残像を減らすことが可能である。この場合、MIS型センサーに印加する電圧をコントロールするだけで良いので簡便である。
以上から、撮影間に残像の原因となるMIS型光センサーの局在準位にトラップされた電荷を消滅できる電圧制御機構及び動作をFPDに組み込むことで撮影間隔の問題を解決できる。
本発明によれば、FPDで発生する残像を抑制し、FPDを用いたX線撮像装置の撮影間隔を短くすることができる。これにより、FPDを用いたX線撮像装置を救急医療への発展が可能となり、医療現場の更なる効率化が期待できる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
<実施の形態1>
図4を用いて本発明の原理について説明する。
図4を用いて本発明の原理について説明する。
図4(a)は光照射後のMIS型光センサーのバンドダイアグラムを示している。
MIS型光センサーでは、光電効果によって発生した正孔と電子はセンサーバイアス線に印加された電圧によって、電子はセンサーバイアス線へ、正孔は光電変換層と絶縁層の界面へとドリフトする。このとき、正孔の一部は光電変換層と絶縁層の界面や、光電変換層にある結晶欠陥や、不純物に由来する比較的深い局在準位にトラップされる。
この局在準位にトラップされた正孔は、リフレッシュ動作によって局在準位から放出することができないため、電子との再結合による消滅や熱的励起による放出によって減っていく。その時定数は数10秒である。よって、局在準位の正孔が完全に消滅していない状態で撮影を行うとトラップされた正孔分のオフセットを持った電気信号をセンサーは出力し、十分な撮影間隔を空けなかった場合、前に撮影した画像が残像として見えてしまう。
本発明では、上記の局在準位にトラップされた正孔を消去する方法として、図4(b)に示すように、センサーバイアスをセンサーのフラットバンド電圧以下になるようにして電子を光電変換層に注入することで、局在準位にトラップされている正孔を注入した電子を再結合させ消滅させる。この動作をリセット動作と呼ぶ。
リセット動作を行う時間は、電子と正孔が再結合できる十分な時間行う必要がある。しかし、一部の電子は、正孔と同様に局在準位にトラップされて、リセット動作後に大きな過渡電流に寄与するため、リセット動作の時間やリセット動作時のセンサーバイアスは残像消去の効果とリセット動作後の過渡電流を抑えるよう最適化された値を用いる。
以上のリセット動作を撮影と撮影の間に行うことで局在準位にトラップされた正孔に起因する残像が消去でき、撮影間隔を短くすることができる。
図5は本発明の実施形態である光電変換装置の回路図であり、3×3のマトリックス状のものを示している。TFT(TFT11〜TFT33)と図3に記載のMIS型センサー(s11〜s33)、ゲート線(Vg1〜Vg3)、MIS型センサーからの電気信号を転送するための信号線(Sig1〜Sig3)から成るセンサー基板500と、ゲート線を制御するための垂直駆動回路501、各画素からの信号を増幅転送するための信号増幅回路505、センサーに光電変換に必要な電圧を印加するためのセンサーバイアス源502によって構成されている。信号増幅回路505は、画素からの電気信号を数10倍に増幅する初段AMP506及び初段AMPの電荷蓄積用コンデンサーをリセットするためのリセットSW504、初段AMP506の出力を保持するための、サンプルホールド用コンデンサー503、サンプルホールドした信号をシリアル信号に変換するマルチプレキサー部508、図5には図示していない外部回路へ出力するための出力段AMP507から成る。
センサーのフラットバンド電圧は、センサーバイアス線やセンサーの下部電極に用いる電極材料や、光電変換層と絶縁層の界面の局在準位によって決まるため、図5に図示したように、リセット電圧はマイナス電源である必要はない。
図6に本実施形態における、図6で示した光電変換装置駆動タイミングを示す。図6は1枚の画像を撮影する動作を示したものであり、1枚の撮影では都合2枚の画像を得る。1枚は、X線画像撮影で得れるX線画像であり、もう1枚は、X線を曝謝せずに撮影するFPN(Fixed-Pattern-Noise )撮影で得られるFPN画像である。X線画像撮影では人体を透過し、人体の情報を担ったX線が蛍光体で光に変換され、その光をMIS型光センサーによって電気信号へと変換された人体情報を読み取るものである。FPN撮影は、センサーのオフセットばらつきや信号増幅回路のノイズやオフセットを補正するために撮影されるものであり、X線を照射しない状態でX線画像撮影と同様の駆動を行い撮影されるものである。
このとき、局在準位にトラップされた正孔による、オフセットが発生するがその量はセンサーに照射された光に比例したオフセットになるが、画像には残像として表れない。
撮影はリフレッシュ動作、蓄積動作、読み出し動作の3つの動作を順に行う。
リフレッシュ動作は、センサーバイアス源の電圧をリフレッシュバイアスにした後、Vg1,Vg2,Vg3を順次Hiにし、TFT11〜13、TFT21〜23、TFT31〜33を順次ONさせる。これにより、MIS型光センサーに蓄積されている電荷を排出する。このとき、初段AMPのリセットSWを閉じ、信号線とセンサー下部電極を初段AMPの基準電圧にリセットする。
全ての画素のTFTがON/OFFの動作を終了した後、センサーバイアス源の電圧を蓄積バイアスにして、センサーを光電変換モードにする。
このとき、センサーバイアスの電位変動によって、MIS型センサーに電流が流れ、全センサー下部電極の電位が上昇してしまうため、TFTをONし、信号線とセンサー下部電極を初段AMPの基準電圧に再度リセットする。ここまでがリセット動作であり、リフレッシュ動作が終了した直後X線が曝射される。このとき、全てのTFTはOFFされ、センサーバイアスは蓄積バイアスとなっている。
所望の時間X線を曝射した後、センサーに蓄積された電荷を読み出す読み出し動作を行う。読み出しは図5において横1ライン毎、つまり、ゲート電極を共有している画素単位に読み出される。
読み出し動作は、先ず、蓄積動作時に変動した全ての信号線やCf容量の電位を、RCをHiにしてAMPの基準電圧へとリセットする。その後、Vg1をHiにして、TFT11〜TFT13をONさせ、センサーS11〜S13に蓄積された電荷を信号線を介して各信号線に接続されている初段AMPのCfへ転送する。電荷の転送に十分な時間、各TFTをONした後、TFTをOFFし、SHをHiにして初段AMPの出力をサンプルホールド用コンデンサーへ転送する。SHをOFFし、1ラインの読み出し動作が終了する。
サンプルホールド用コンデンサーに蓄積された電荷は、マルチプレキサによって時系列的に出力段AMPへと転送され、図5では図示されていないが、図1におけるA/Dへと主力段AMPによって転送される。
上記の動作を次々と繰り返すことで全ての画素の電気信号を読み出すことができる。
以上によって人体を透過して人体の情報を担ったX線信号を電気信号として読み出すことができる。
FPN画像撮影における駆動方法は前述のX線画像撮影における動作とX線の曝射がない点を除けば全く同じである。当然のことながら、X線画像撮影とFPN画像撮影での蓄積動作を行っている時間は同じである。
X線が画像撮影とFPN画像撮影を行った後、センサーバイアス源の電圧は、リセット電圧にしてMIS型センサーの局在準位にトラップされた正孔を消去して残像を消す。
以上の動作によって1枚のX線画像が得られる。
リセット動作後は直ちにX線画像撮影に移ることができる。又、リセット動作直後に撮影が行われない場合、撮影要求が来るまでFPN撮影の駆動を繰り返すアイドリング駆動を行っても良い。
又、リセット動作終了後直ちにX線画像撮影する際にも、FPN撮影動作を、画像を得るときよりも速い周期で1〜数回行うことで、リセット動作直後に発生するセンサーの過渡電流を抑えて画質を安定させることができる。これに掛かる時間は、〜1秒程度なので、患者を待たせることはない。
ここで、蓄積バイアスやリフレッシュバイアスは、センサーに十分なダイナミックレンジを確保できるよう最適な電圧値を用いる。
又、本実施形態では、3×3画素の光電変換装置について説明したが、本発明はこれによらない。例えば、1画素160μm×160μmで、胸部撮影に必要な40cm×40cmの光電変換装置では2500×2500画素となる。
図7に1画素を形成するときのプロセスフローを示す。
ガラスのような少なくとも絶縁性の基板にアルミニウム等の金属をスパッターによって堆積した後、リソグラフィーでパターニングしゲート電極及びセンサー下部電極を形成する。更に、アモルファスシリコン窒化膜、水素化アモルファスシリコン層、N+アモルファスシリコン層を化学気相成長法(CVD法)又はプラズマCVD法によって同一順次堆積する。TFTのドレイン電極とMIS型光センサーの下部電極層とを接続する部分としてコンタクトホールを開けた後、アルミニウム等の金属をスパッタ−により堆積する。更に、リソグラフィーによって各TFT、MIS型光センサーの各素子を分離し、電極を図7のように形成する。このとき、ゲート電極上にコンタクトホールを開ける。
アモルファスシリコン窒化膜、水素化アモルファスシリコン層、N+アモルファスシリコン層は、同一チャンバー内で連続成膜することが望ましいが、本実施形態ではその限りではない。
又、本実施形態では、MIS型光センサーとTFTの膜構成、膜厚は同じものであり、MIS型光センサーの感度とTFTの特性の両方を十分満たすような膜厚と材料を用いる。
この方法の特長はプロセス工数やマスク枚数が少なくて済み、製造コストを下げつつ歩留まりを高くすることができる。
しかしながら、TFT特性が十分なものが得られない場合、TFTのチャネル層の厚みを薄くするプロセスを導入しても良い。
図8に本実施形態における1画素の構成を示す。
図8において、センサーバイアス線は感度の観点より、なるべく細いことが望ましい。このとき、センサーへの電圧供給はN+アモルファスシリコン層があるため問題とならない。更に、N+アモルファスシリコン層の抵抗率が高いときはN+アモルファスシリコン層上にITO電極を用いていも良い。
更に、図8では、TFTはソース電極1本、ドレイン電極2本の構成で示しているが、本実施形態ではこれによらずソース電極1本、ドレイン電極1本であっても構わない。
更に、信号線の容量や抵抗は光電変換装置のS/N比を左右するため、容量と抵抗は小さいことが望ましく、図8に示すようにゲート電極との交差部分や小さくなるようにしてある。更に、電極材料として図7等で示しているが抵抗率が小さいアルミニウムを用いている。更に、抵抗を小さくする手段として図7で図示していないが、スパッタ工程を複数回繰り返し、アルミニウム層を厚く積んでも構わない。
<実施の形態2>
図9は光電変換装置の実施形態2における形態を示したものである。図9は放射線が入射した側から見た模式図であり、説明のため蛍光体等は図示していない。図9では、2500×2500画素の光電変換装置の模式図を示しており、センサー基板の上下に図5で図示した信号増幅回路を内包するTCPチップと垂直駆動回路を内包するTCPチップが接続され、更に各TCPチップはプリント基板である中継ボードに接続されている。
図9は光電変換装置の実施形態2における形態を示したものである。図9は放射線が入射した側から見た模式図であり、説明のため蛍光体等は図示していない。図9では、2500×2500画素の光電変換装置の模式図を示しており、センサー基板の上下に図5で図示した信号増幅回路を内包するTCPチップと垂直駆動回路を内包するTCPチップが接続され、更に各TCPチップはプリント基板である中継ボードに接続されている。
ここで、センサー基板とTCPとの接続は異方導電性接着剤で接続され、中継基板とは半田によって接続される。
図9では上下に信号増幅回路が接続され、都合2つの光電変換装置を張り合わせたものと等価である。上の信号増幅は上から1〜1250ラインの読み出しを担当し、下の信号増幅回路回路は1251〜2500ラインの読み出しを担当する。
このような構造にすることで読み出しに要する時間を短縮することができる。仮に1ラインの読み出しを200μsecであるとすると、1フレームに250msecで済む。
又、図9では垂直駆動回路が左右に接続されている。左右の垂直駆動回路はゲート線を共有しており、ゲート線の配線抵抗に起因するノイズを低減やプロセス不良によるゲート配線の開放の影響をなくし、生産性が高く高性能な光電変換装置を実現する。
図10に撮影時のタイムチャートを示す。
X線撮影は、技師又は医師が患者をX線防護の備わったX線室内にある撮像装置に異動させ、撮影の準備を行う。このとき、光電変換装置は前述したアイドリング駆動を行い待機している。準備が整いX線曝射ボタンを押されると光電変換装置はX線画像撮影動作に入り、X線発生装置は光電変換装置の動作と同期してX線を照射する。
X線画像撮影動作の後、FPN撮影動作、リセット動作を行う。このとき、患者は移動して構わないため、次の撮影の準備をする。
FPN撮影が終了した後、固定パターンノイズを除去や画像の補正等の画像処理を行いモニターにPreView 画像を表示する。FPN撮影終了からPreView 画像表示までは約3秒程度である。この間、光電変換装置はアイドリング駆動を行う。
PreView 画像を医師や技師が確認後、次の撮影に移ることができる。本発明を用いない場合、FPN撮影後数10秒から1分ほど次の撮影に移れない。
101 蛍光体
102 可視光
103 センサー基板
104 信号増幅回路
105 垂直駆動回路
106 A/D変換器
107 電源
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 センサー制御卓
114 電源
115 X線源制御卓
116 プリンタ
117 外部記憶装置
118 モニター
119 X線源
120 X線
121 人体
122 記憶装置
123 中継基板
124 制御基板
102 可視光
103 センサー基板
104 信号増幅回路
105 垂直駆動回路
106 A/D変換器
107 電源
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 センサー制御卓
114 電源
115 X線源制御卓
116 プリンタ
117 外部記憶装置
118 モニター
119 X線源
120 X線
121 人体
122 記憶装置
123 中継基板
124 制御基板
Claims (4)
- 波長変換体を有し、波長変換体から放出される光を電気信号へ変換する光電変換手段と光電変換手段に蓄積された電荷を転送する手段を2次元的に配して成る光電変換装置において、
撮影毎に、前回の撮影履歴によって発生する残像を消去する動作を行うことを特徴とする光電変換装置。 - 光電変換手段として金属−絶縁層−半導体層から構成されるMetal-Insulator-Semiconductor 型光センサーとMIS型光センサーに蓄積した電荷を転送する手段として薄膜トランジスタを用いた請求項1記載の光電変換装置であって、
前回の撮影履歴によって発生する残像を無くす動作として、センサーバイアスを撮影間にセンサーのフラットバンド電圧以下にすること動作を有することを特徴とする光電変換装置。 - 波長変換体は、電離放射線を可視光に変換する蛍光体であることを特徴とする請求項1又は2記載の光電変換装置。
- MIS型光センサーは、絶縁性の基板上に、アルミニウムやクロム等の金属で形成された第1の電極とその上に、窒化アモルファスシリコンで形成された絶縁層と、水素化アモルファスシリコン層から成る光電変換層、前記光電変換層とアルミニウムやクロム等の金属から成る第2の電極層とオーミックコンタクトを取り、且つ、正の電荷に対してブロッキング層として働く、導電性を示す水素化アモルファスシリコン層から成り、スイッチング素子は、光電変換手段の第1の電極層と同様に金属で形成されるゲート電極層と窒化アモルファスシリコンで形成されるゲート絶縁層、水素化アモルファスシリコンで形成されるチャネル層、前記光電変換層とアルミニウムやクロム等の金属から成るソース電極層及びドレイン電極層とオーミックコンタクトを取るための負の導電性を示す水素化アモルファスシリコン層と、前記MIS型光センサーの第1の電極層と接続されるドレイン電極層と、信号を転送するための信号線と接続されるソース電極から成る薄膜トランジスタを1画素とし、マトリックス状に配置して成る平面センサーであることを特長とする請求項2又は3記載の光電変換装置。
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JP2004115313A JP2005303586A (ja) | 2004-04-09 | 2004-04-09 | 光電変換装置 |
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JP2004115313A Withdrawn JP2005303586A (ja) | 2004-04-09 | 2004-04-09 | 光電変換装置 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007185493A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-07-26 | Canon Inc | 放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び補正方法 |
JP2008029816A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-02-14 | Canon Inc | 放射線撮像装置、放射線撮像システム及びその制御方法 |
JP2008086000A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-04-10 | Canon Inc | 撮像装置、その駆動方法及び放射線撮像システム |
JP2012023743A (ja) * | 2011-08-19 | 2012-02-02 | Canon Inc | 撮像装置及び放射線撮像システム |
WO2013046385A1 (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、及び撮像装置の制御方法 |
US9894303B2 (en) | 2016-01-22 | 2018-02-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device |
-
2004
- 2004-04-09 JP JP2004115313A patent/JP2005303586A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007185493A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-07-26 | Canon Inc | 放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び補正方法 |
US8093562B2 (en) | 2005-12-13 | 2012-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Radiation imaging apparatus, radiation imaging system, and correction method |
JP2008029816A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-02-14 | Canon Inc | 放射線撮像装置、放射線撮像システム及びその制御方法 |
JP2008086000A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-04-10 | Canon Inc | 撮像装置、その駆動方法及び放射線撮像システム |
JP2012023743A (ja) * | 2011-08-19 | 2012-02-02 | Canon Inc | 撮像装置及び放射線撮像システム |
CN103828342A (zh) * | 2011-09-29 | 2014-05-28 | 佳能株式会社 | 成像设备,成像系统,和控制成像设备的方法 |
WO2013046385A1 (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、及び撮像装置の制御方法 |
US8847138B2 (en) | 2011-09-29 | 2014-09-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, imaging system, and method for controlling imaging apparatus |
JPWO2013046385A1 (ja) * | 2011-09-29 | 2015-03-26 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、及び撮像装置の制御方法 |
CN103828342B (zh) * | 2011-09-29 | 2016-12-21 | 佳能株式会社 | 成像设备,成像系统,和控制成像设备的方法 |
US9894303B2 (en) | 2016-01-22 | 2018-02-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device |
US10051219B2 (en) | 2016-01-22 | 2018-08-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device |
US10218929B2 (en) | 2016-01-22 | 2019-02-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device |
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