JP2006043293A - Radiation imaging apparatus and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医療用の診断や工業用の非破壊検査等に用いて好適な放射線撮像装置及びその制御方法に関する。なお、本発明においては、X線、γ線などの電磁波やα線、β線も放射線に含めるものとする。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus suitable for use in medical diagnosis, industrial nondestructive inspection, and the like, and a control method thereof. In the present invention, electromagnetic waves such as X-rays and γ rays, α rays, and β rays are also included in the radiation.
近年、半導体技術の進歩により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普及している。 2. Description of the Related Art In recent years, digital X-ray imaging devices using a photoelectric conversion device that converts light into an electrical signal have been put into practical use due to advances in semiconductor technology.
デジタルX線撮像装置は、従来のフィルム式より優れた感度や画質を有し、また、デジタルX線撮像装置には、デジタルデータにより画像が保存されるため、撮影後に各種の画像処理を行うことにより、一層診断しやすい画像に加工できる、画像管理が容易である等の利点がある。また、これらの利点を生かして、より低線量で撮影することや、ネットワークを利用して画像データを転送する遠隔診断等の新たな医療サービスやより患者にやさしい診断が可能である。 Digital X-ray imaging devices have better sensitivity and image quality than conventional film types, and digital X-ray imaging devices store images with digital data, so various image processing is performed after shooting Thus, there are advantages such that the image can be processed more easily and the image management is easy. In addition, taking advantage of these advantages, it is possible to perform imaging at a lower dose, new medical services such as remote diagnosis that transfers image data using a network, and more patient-friendly diagnosis.
これらの利点を持つデジタルX線撮像装置を用いれば、診断精度の向上や、診断の効率化、新たな医療サービスへの展開等、従来のX線撮像装置にくらべ質の高い医療サービスを提供できる。 By using a digital X-ray imaging device having these advantages, it is possible to provide higher quality medical services compared to conventional X-ray imaging devices, such as improved diagnostic accuracy, more efficient diagnosis, and deployment to new medical services. .
このようなデジタルX線撮像装置には、光電変換素子及びスイッチング素子を備えた画素がアレイ状に配列した2次元センサが用いられている。そして、主に、スイッチング素子としては、TFT(Thin Film Transistor)が用いられ、また、光電変換素子としては、MIS(Metal Insulator Semiconductor)型光電変換素子又はPIN型光電変換素子が用いられている。 In such a digital X-ray imaging apparatus, a two-dimensional sensor in which pixels having photoelectric conversion elements and switching elements are arranged in an array is used. A TFT (Thin Film Transistor) is mainly used as the switching element, and a MIS (Metal Insulator Semiconductor) type photoelectric conversion element or a PIN type photoelectric conversion element is used as the photoelectric conversion element.
これらのTFT、MIS型光電変換素子及びPIN型光電変換素子は、アモルファスシリコンプロセスによって作られる。アモルファスシリコンプロセスが用いられるのは、TFTや光電変換素子等の能動素子を大面積かつ均一に成膜できるためである。アモルファスシリコンプロセスを用いたデジタルX線撮像装置に関する発明は、例えば特許文献1(特開2003−78124号公報)、特許文献2(特開平9−293850号公報)及び特許文献3(特開平9−288184号公報)等に開示されている。 These TFT, MIS type photoelectric conversion element and PIN type photoelectric conversion element are manufactured by an amorphous silicon process. The amorphous silicon process is used because active elements such as TFTs and photoelectric conversion elements can be formed uniformly over a large area. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-78124), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-293850) and Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. No. 288184).
これらの発明では、放射線を可視光に変換する蛍光体及び変換された可視光を電気信号に変換するMIS型光電変換素子によって、人体を透過したX線を電気信号へと変換している。 In these inventions, X-rays transmitted through the human body are converted into electric signals by a phosphor that converts radiation into visible light and a MIS photoelectric conversion element that converts the converted visible light into electric signals.
更に、デジタルX線撮像装置では、静止画の撮影の他に、読み出し動作を高速にすることや感度を上げることで、透視撮影やCT撮影といった動画撮影も可能である。動画の撮影は、イメージ・インテシファイア(I・I)やCCDと縮小光学系を用いた撮像装置によっても可能であるが、I・IやCCDを用いたX線撮像装置では、静止画像として診断に耐えうる画像を得ることができないため、動画撮影中に静止画を撮影したい場合は、動画撮影中にフィルムの撮影装置に切り替えて撮影する装置を用いて撮影が行うこととなる。即ち、用途別に複数のX線撮像装置が必要である。従って、このようなX線撮像装置は、大掛かりで高価であるだけでなく、I・IやCCDからフィルムに切り替えるまでの遅延があるため、使い勝手がよいとは言えない。 Further, in the digital X-ray imaging apparatus, in addition to still image shooting, moving image shooting such as fluoroscopic imaging and CT imaging can be performed by increasing the readout operation and increasing the sensitivity. Moving images can be taken with an image intifier (I / I) or an imaging device using a CCD and a reduction optical system, but with an X-ray imaging device using I / I or a CCD, as a still image, Since it is not possible to obtain an image that can withstand the diagnosis, if it is desired to take a still image during moving image shooting, shooting is performed using a device that switches to a film shooting device during moving image shooting. That is, a plurality of X-ray imaging apparatuses are necessary for each application. Therefore, such an X-ray imaging apparatus is not only large and expensive, but also has a delay until switching from I / I or CCD to film, so it cannot be said that it is easy to use.
これに対し、1台のデジタルX線撮像装置によって透視撮影等の動画撮影及び静止画撮影を行うことができるようになると、作業性の向上や省スペース化が実現できる。即ち、デジタルX線撮像装置で動画撮影が可能であれば、1台の装置で静止画及び動画の撮影が可能となり、動画撮影中に静止画撮影を行うケースでは非常に効率よく撮影が行うことができる。また、デジタルX線撮像装置は、I・IやCCDに比べ、画像の歪みが少なく、視野の面で優れているため、動画像の画質や視野の向上が図られるというメリットもある。更に、1台の装置で透視や断層撮影等の種々の撮影をこなすことができ、医療現場の効率化が可能になる。故に、動画撮影デジタルX線撮像装置の実用化が望まれている。 On the other hand, when it is possible to perform moving image shooting such as fluoroscopic imaging and still image shooting with a single digital X-ray imaging apparatus, it is possible to improve workability and save space. In other words, if a digital X-ray imaging device can shoot a moving image, a single device can shoot a still image and a moving image, and in the case of taking a still image during moving image shooting, the shooting can be performed very efficiently. Can do. In addition, the digital X-ray imaging apparatus is advantageous in that the image quality and field of view of moving images can be improved because image distortion is smaller and the field of view is superior compared to I / I and CCD. Furthermore, it is possible to perform various imaging such as fluoroscopy and tomographic imaging with a single device, and it is possible to improve the efficiency of the medical field. Therefore, the practical application of a moving image photographing digital X-ray imaging apparatus is desired.
しかしながら、静止画の撮影(単純撮影)から動画の撮影(透視撮影及びCT撮影)までを対象としたデジタルX線撮像装置を実現するためには、単純撮影に要求される解像度とCT撮影及び透視撮影に要求される感度の二律背反する特性を両立しなくてはならない。 However, in order to realize a digital X-ray imaging apparatus from still image shooting (simple shooting) to moving image shooting (fluoroscopic imaging and CT imaging), resolution required for simple imaging and CT imaging and fluoroscopy are required. It must be compatible with the opposite characteristics of sensitivity required for shooting.
デジタルX線撮像装置において、解像力は蛍光体の組成や厚さ、蛍光体と光電変換素子との間の層構成、及び画素ピッチに依存する。特に、画素ピッチは単純撮影(静止画)に必要とされる解像力を実現するため、一般に100〜200μm程度にすることが要求されている。 In the digital X-ray imaging apparatus, the resolving power depends on the composition and thickness of the phosphor, the layer configuration between the phosphor and the photoelectric conversion element, and the pixel pitch. In particular, the pixel pitch is generally required to be about 100 to 200 μm in order to realize the resolving power required for simple photographing (still image).
一方、透視撮影やCT撮影等ではデジタルX線撮像装置の感度及び動画のフレームレートが高いことが望まれる。透視撮影やCT撮影では、患者に長時間、X線を照射しなくてはならないため、単位時間あたりのX線照射量が単純撮影の1/10〜1/100程度に制限される。よって、撮像装置に到達するX線量が単純撮影の1/10〜1/100となるため、透視撮影やCT撮影において診断に必要なシグナル・ノイズ比(S/N比)を実現するためには、光電変換素子の感度が高いことが望まれるのである。その一方で、解像度に関しては単純撮影ほど精細である必要はない。特に、CT撮影では、画像データに対してコンピュータが演算を行い、人体の断層画像へと変換するため、100μm〜200μm単位の解像度は必要とされない。また、透視撮影では、撮影する部位及び撮影目的に応じて必要な解像度は異なるが、例えば、静止画撮影のためのプレビューのような撮影では、高い解像度は要求されない。 On the other hand, in fluoroscopic imaging, CT imaging, and the like, it is desirable that the sensitivity of the digital X-ray imaging apparatus and the frame rate of moving images be high. In fluoroscopic imaging and CT imaging, X-ray irradiation per unit time is limited to about 1/10 to 1/100 of simple imaging because the patient has to be irradiated with X-rays for a long time. Therefore, since the X-ray dose reaching the imaging device is 1/10 to 1/100 that of simple imaging, in order to realize a signal-to-noise ratio (S / N ratio) necessary for diagnosis in fluoroscopic imaging and CT imaging. It is desired that the photoelectric conversion element has high sensitivity. On the other hand, the resolution does not need to be as fine as simple shooting. In particular, in CT imaging, since a computer performs an operation on image data and converts it into a tomographic image of a human body, a resolution of 100 μm to 200 μm is not required. In fluoroscopic imaging, the necessary resolution varies depending on the part to be imaged and the imaging purpose, but high resolution is not required for imaging such as a preview for still image shooting.
そして、一般に、光電変換素子を用いた光センサの感度を向上させるには、画素を大きくする(画素ピッチを大きくする)ことが簡便な方法である。しかしながら、画素を大きくすることは解像力の低下に繋がり、単純撮影に要求される解像度を得ることができなくなる。 In general, in order to improve the sensitivity of an optical sensor using a photoelectric conversion element, it is a simple method to increase the pixel (increase the pixel pitch). However, enlarging the pixels leads to a decrease in resolving power, making it impossible to obtain the resolution required for simple shooting.
本発明は、単純撮影時の高い解像度を確保しながら、動画の撮影を高い感度で行うことができる放射線撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a radiation imaging apparatus and a control method therefor capable of capturing a moving image with high sensitivity while ensuring high resolution during simple imaging.
単純撮影に適した画素ピッチの画素のデジタルX線撮像装置において、CT撮影や透視撮影の際に、複数画素からまとめて読み出しを行い、画素出力を加算する画素加算を行うことにより、見かけ上大きな画素として扱うことができる。 In a digital X-ray imaging device with a pixel pitch suitable for simple imaging, when CT imaging or fluoroscopy imaging is performed, readout is performed from a plurality of pixels, and pixel addition is performed to add pixel outputs, which is apparently large. It can be treated as a pixel.
この方法を用いることで、単純撮影に要求される解像度とCT撮影や透視撮影に要求される感度の二律背反する問題を解決することが可能である。このとき、画素加算によって向上する感度は、画素加算をしないときの感度の約n1/2倍(nは画素加算数)である。このような画素加算によって透視撮影やCT撮影時に大きな感度を得ることができ、また、単純撮影時には1画素単位で読み出すことで、必要な解像度が得られる。また、透視撮影やCT撮影時にまとめて読み出しを行うことで、センサ内の全ての画素から読み出すまでの時間が短縮され、フレームレートを向上させることもできる。 By using this method, it is possible to solve the trade-off between the resolution required for simple imaging and the sensitivity required for CT imaging or fluoroscopic imaging. At this time, the sensitivity improved by pixel addition is approximately n 1/2 times the sensitivity when no pixel addition is performed (n is the number of pixel additions). By such pixel addition, a large sensitivity can be obtained during fluoroscopic imaging or CT imaging, and a necessary resolution can be obtained by reading out in units of pixels during simple imaging. Further, by performing reading together during fluoroscopic imaging and CT imaging, the time until reading from all the pixels in the sensor can be shortened, and the frame rate can be improved.
しかしながら、デジタルX線撮像装置で画素加算を行う場合、2次元センサの水平走査数及び垂直走査数によっては、画素加算数に制約が発生することがあるという問題がある。即ち、垂直走査数×水平走査数が必要な画素加算数で割り切れない場合には、所望の画素加算数未満のライン又は余りラインが発生する。例えば、垂直走査数×水平走査数が2800×2800の2次元センサを用いて15画素加算を行う場合、走査の最後では15画素加算とならず、15画素加算数未満のライン又は余りラインが発生する。 However, when pixel addition is performed by the digital X-ray imaging apparatus, there is a problem that the number of pixel addition may be limited depending on the number of horizontal scanning and vertical scanning of the two-dimensional sensor. That is, when the number of vertical scans × the number of horizontal scans is not divisible by the required number of added pixels, lines or remainder lines less than the desired number of added pixels are generated. For example, when 15 pixel addition is performed using a two-dimensional sensor with 2800 × 2800 vertical scans × horizontal scans, 15 pixels are not added at the end of scanning, and a line or a surplus line less than 15 pixels is generated. To do.
このような場合に余りラインだけの画素加算を行うと、画素加算数が異なる部分では、シグナル・ノイズ比も異なるため、そのままでは画像に陰影の不連続な部分が発生してしまう。そして、この部分の補正は、シグナル・ノイズ比が異なるため困難である。 In such a case, if pixel addition is performed for only the surplus line, the signal-noise ratio is different at the portion where the number of pixel additions is different, so that a discontinuous portion of the shadow is generated in the image as it is. And this part is difficult to correct because the signal-to-noise ratio is different.
一方、余りラインを画像として使用しない場合には、余りラインの分だけ視野が狭まる。このため、静止画と動画とで視野が異なり、使い勝手が低下する。 On the other hand, when the extra line is not used as an image, the field of view is narrowed by the extra line. For this reason, the field of view differs between a still image and a moving image, and usability is reduced.
このように、余りラインが発生するような画素加算数は画質や使い勝手上望ましくなく、画素加算数の制約が起きないよう2次元センサの行数及び列数を設定することが好ましい。そして、これを実現するためには、行おうとする画素加算における画素加算数の整数倍になるように2次元センサの行数及び列数を設定すればよい。 As described above, the number of pixel additions in which a surplus line is generated is not desirable in terms of image quality and usability, and it is preferable to set the number of rows and the number of columns of the two-dimensional sensor so that the restriction on the number of pixel additions does not occur. And in order to implement | achieve this, what is necessary is just to set the number of rows and the number of columns of a two-dimensional sensor so that it may become the integral multiple of the pixel addition number in the pixel addition to perform.
また、より多種の画素加算数を可能にし、様々な動画アプリケーションや撮影状況に対応するために、2次元センサの垂直走査数×水平走査数の値を、必要な画素加算数の公倍数にすることが望ましい。更に、2次元センサの行数及び列数を12等の約数の多い数の倍数に設定すれば、画素加算数の種類を多くすることができる。 In addition, in order to enable a wider variety of pixel addition numbers and to cope with various moving image applications and shooting situations, the value of the vertical scanning number × horizontal scanning number of the two-dimensional sensor is set to a common multiple of the necessary pixel addition number. Is desirable. Furthermore, if the number of rows and columns of the two-dimensional sensor is set to a multiple of a large number such as 12, the number of pixel addition numbers can be increased.
そして、本願発明者は、これらの新しい知見に基づき以下に示す発明の諸態様に想到した。 The inventors of the present application have come up with the following aspects of the invention based on these new findings.
本発明に係る放射線撮像装置は、光電変換素子を含む複数の画素が基板上にアレイ状に配置された光電変換手段と、前記複数の画素に含まれる2以上の画素から同時に信号を読み出す読み出し手段と、前記同時に読み出された信号を電気的に加算する加算手段と、を有し、前記読み出し手段が同時に信号を読み出す対象とする画素の数は一定数であり、前記光電変換手段に配置された画素の行数及び列数は、前記一定数の整数倍であることを特徴とする。 A radiation imaging apparatus according to the present invention includes a photoelectric conversion unit in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements are arranged in an array on a substrate, and a reading unit that simultaneously reads signals from two or more pixels included in the plurality of pixels. And adding means for electrically adding the simultaneously read signals, and the number of pixels from which the reading means simultaneously read signals is a fixed number, and is disposed in the photoelectric conversion means. The number of rows and columns of the pixels is an integral multiple of the predetermined number.
本発明に係る放射線撮像システムは、上述の放射線撮像装置と、前記光電変換手段に向けて被写体を介して放射線を発生させる放射線発生手段と、を有することを特徴とする。 A radiation imaging system according to the present invention includes the above-described radiation imaging apparatus and radiation generation means for generating radiation via a subject toward the photoelectric conversion means.
本発明に係る放射線撮像装置の制御方法は、光電変換素子を含む複数の画素が基板上にアレイ状に配置された光電変換手段を有する放射線撮像装置の動作を制御する方法であって、前記複数の画素に含まれる2以上の画素から同時に信号を読み出す読み出しステップと、前記同時に読み出された信号を電気的に加算する加算ステップと、を有し、前記読み出しステップにおいて同時に信号を読み出す対象とする画素の数は、前記光電変換手段に配置された画素の行数の約数及び列数の約数に含まれる一定数とすることを特徴とする。 A method for controlling a radiation imaging apparatus according to the present invention is a method for controlling an operation of a radiation imaging apparatus having photoelectric conversion means in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements are arranged in an array on a substrate. A readout step of simultaneously reading out signals from two or more pixels included in the pixel and an addition step of electrically adding the signals read out simultaneously, and the signals are simultaneously read out in the readout step The number of pixels is a fixed number included in the divisor of the number of rows and columns of the pixels arranged in the photoelectric conversion means.
本発明に係るプログラムは、光電変換素子を含む複数の画素が基板上にアレイ状に配置された光電変換手段を有する放射線撮像装置の動作をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、コンピュータに、前記複数の画素に含まれる2以上の画素から同時に信号を読み出す読み出し手順と、前記同時に読み出された信号を電気的に加算する加算手順と、を実行させ、前記読み出し手順において同時に信号を読み出す対象とする画素の数は、前記光電変換手段に配置された画素の行数の約数及び列数の約数に含まれる一定数とすることを特徴とする。 A program according to the present invention is a program for causing a computer to perform an operation of a radiation imaging apparatus having photoelectric conversion means in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements are arranged in an array on a substrate. A target for reading out signals simultaneously in the readout procedure by executing a readout procedure for simultaneously reading signals from two or more pixels included in the plurality of pixels and an addition procedure for electrically adding the simultaneously read signals. The number of pixels is a constant number included in the divisor of the number of rows and the number of columns of the pixels arranged in the photoelectric conversion means.
本発明によれば、単純撮影時の高い解像度を確保しながら、動画の撮影を高い感度で行うことができる。即ち、動画撮影時に画素加算を行うに当たって、画素の列数及び行数を適切に規定しているため、高い感度での撮影を行うことができる。従って、画素の大きさを大きくする必要がないため、単純撮影時の解像度を低下させることもない。また、動画撮影時に高いフレームレートを得ることもできる。 According to the present invention, it is possible to perform moving image shooting with high sensitivity while ensuring high resolution during simple shooting. That is, when performing pixel addition at the time of moving image shooting, the number of columns and rows of pixels are appropriately defined, so that shooting with high sensitivity can be performed. Accordingly, since it is not necessary to increase the size of the pixel, the resolution at the time of simple photographing is not reduced. In addition, a high frame rate can be obtained during moving image shooting.
更に、行数及び列数を調整して、複数種の画素加算数を可能にした場合には、部位や用途に応じて適切な画素加算数を選択することができるようになる。従って、1台の放射線撮像装置を用いて、様々な撮影が可能となるため、医療現場の効率化が可能となる。 Furthermore, when the number of pixels and the number of columns are adjusted to enable a plurality of types of pixel additions, it is possible to select an appropriate number of pixel additions according to the part and application. Therefore, since various imaging | photography is possible using one radiation imaging device, efficiency improvement of a medical field is attained.
また、従来の単純撮影用のデジタルX線撮像装置と比較しても、特別なIC等の装置や技術は必要とされないため、コストの上昇を抑えることもできる。従って、従来のCT撮影装置、透視撮影装置等の動画撮影用の装置と比較して安価であれば、医療現場に本発明に係る放射線撮像装置を導入しやすくなり、飛躍的に医療サービスの向上が図られる。 Further, even if compared with a conventional digital X-ray imaging device for simple imaging, no special device or technology such as an IC is required, so that an increase in cost can be suppressed. Therefore, if it is cheaper than moving image capturing apparatuses such as conventional CT imaging apparatuses and fluoroscopic imaging apparatuses, it becomes easier to introduce the radiation imaging apparatus according to the present invention to the medical field, and dramatically improve medical services. Is planned.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、デジタルX線撮像装置の構造を示す模式図である。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a digital X-ray imaging apparatus.
デジタルX線撮像装置では、X線源119から出射され人体121を透過したX線120が蛍光体101によって可視光102に変換され、更に、その可視光102が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形成された2次元センサ103によって電気信号へ変換される。蛍光体101の組成は特に限定されないが、例えばGd2O2S、Gd2O3又はCsIを主成分とするものを用いることができる。 In the digital X-ray imaging apparatus, the X-ray 120 emitted from the X-ray source 119 and transmitted through the human body 121 is converted into visible light 102 by the phosphor 101, and the visible light 102 is further formed on a glass substrate using an amorphous silicon process. The two-dimensional sensor 103 formed in this way is converted into an electrical signal. The composition of the phosphor 101 is not particularly limited. For example, a phosphor containing Gd 2 O 2 S, Gd 2 O 3 or CsI as a main component can be used.
2次元センサ103は、蛍光体101が発した人体121の情報を担った可視光102を電気信号へと変換及び蓄積する光電変換素子(図2参照)と、垂直駆動回路105によって駆動されるスイッチング素子(図2参照)とからなる画素を2次元的に配置したものである。スイッチング素子から出力された電気信号は読み出し回路104に内包された信号増幅回路(図2参照)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。
The two-dimensional sensor 103 is a switching circuit driven by a photoelectric conversion element (see FIG. 2) that converts and accumulates visible light 102 carrying information on the human body 121 emitted from the phosphor 101 into an electrical signal, and a
制御基板124には、更に、読み出し回路104及び垂直駆動回路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、並びに2次元センサ103、垂直駆動回路105及び信号増幅回路で必要な電圧を作るレギュレータ107が設けられている。レギュレータ107には、電源114から電源電圧が供給される。これらの蛍光体101、2次元センサ103及び制御基板124等からFPD(フラットパネル検出器)112が構成されている。
The control board 124 further includes a control computer 108 that sends a control signal for driving the two-dimensional sensor 103 to the readout circuit 104 and 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画像処理装置109に送られ、診断に適した画像に処理された後、モニタ118に表示される。また、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。
The image data converted into a digital signal by the A / D converter 106 is sent to the
更に、画像データは、コントロールPC(パーソナルコンピュータ)111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126上にある記録装置に適宜保存される。
Further, the image data is appropriately stored in a
このようなX線像撮影装置の制御は、コントロールPC111によってすべて行われ、X線源119との同期、画像の保存、画像の印刷、病院内ネットワークとの接続、動作表示灯125の点灯/消灯等もこのコントロールPC111で行うことができる。このコントロールPC111は、その内部のプログラム/制御ボード110を用いてX線制御卓115と通信し、X線の制御を行うこともできる。
Such control of the X-ray imaging apparatus is all performed by the control PC 111, and synchronization with the X-ray source 119, image storage, image printing, connection to a hospital network, and operation indicator lamp 125 on / off. Etc. can also be performed by the control PC 111. The control PC 111 can communicate with the X-ray control console 115 using the internal program /
また、制御卓113は、患者IDの登録、撮影部位の情報入力、X線源の設定及び撮影した画像の画像処理の方法等を入力する際に用いられ、これらの情報をコントロールPC111に伝える。 The control console 113 is used when inputting patient ID registration, imaging part information input, X-ray source setting, image processing method of the captured image, and the like, and transmits the information to the control PC 111.
図2は、本発明の第1の実施形態に係るデジタルX線撮像装置の撮像部を示すブロック図である。撮像部には、信号転送手段としてのTFT及び光電変換手段としての後述するMIS型光電変換素子を用いた画素を2次元的に配置した2次元センサ103、TFTのON/OFFを制御する垂直駆動回路105、TFTから出力される電気信号を増幅する信号増幅回路201、信号増幅回路201からの信号を転送するまでの期間、保持するサンプルホールド回路203、サンプルホールド回路203に保持された電気信号を、時系列的に読み出すマルチプレクサ回路204、マルチプレクサ回路204から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ106、光電変換に必要な電圧を光電変換素子に供給するセンサ電源205、TFTをONするための電源(Vcom)207、並びにTFTをOFFするための電源(Vss)208が設けられている。信号増幅回路201には、アンプ202等が設けられている。また、図2には図示していないが、上述のように、撮影部のX線入射側には放射線を可視光に変換する波長変換体として蛍光体101が設けられており、更に、蛍光体101を湿度や外部からの衝撃から保護する保護シートが貼りつけられている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an imaging unit of the digital X-ray imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. The imaging unit includes a two-dimensional sensor 103 in which pixels using a TFT as a signal transfer unit and a MIS type photoelectric conversion element (to be described later) as a photoelectric conversion unit are two-dimensionally arranged, and a vertical drive that controls ON / OFF of the TFT. The
また、光電変換に必要な電圧を供給するセンサ電源205は、例えば特開平9−288184号公報に記載されているように、MIS型光電変換素子はリフレッシュを必要とするため、リフレッシュ用の電圧用の電圧源及び光電変換用の電圧の電圧源を備えている。
The
本実施形態では、撮像部は、信号線を上下の画素と共有し、ゲート線を左右の画素と共有している。更に、センサバイアス線は全画素共通化されている。また、実質的に2つの撮像部が上下に組み合わされた形態となっており、上下独立して駆動することが可能となる。更に、垂直駆動回路105はゲート線の両端にある必要はなく、ゲート線の配線抵抗が十分小さいのであれば片側のみであってもよい。
In the present embodiment, the imaging unit shares the signal line with the upper and lower pixels and shares the gate line with the left and right pixels. Further, the sensor bias line is shared by all pixels. Further, the two image pickup units are substantially combined in the vertical direction, and can be driven independently in the vertical direction. Furthermore, the
図3は、本実施形態における画素の構造を示す断面図である。本実施形態では、画素は、信号転送手段としてのTFT319及び光電変換素子としてのMIS型光電変換素子320を用いたものである。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the pixel in this embodiment. In the present embodiment, the pixel uses a
そして、TFT319には、少なくともガラス等の絶縁性の基板301上にアルミニウム又はアルミニウム合金を用いて形成されたゲート電極302、ゲート電極302上に形成された絶縁性の半導体薄膜であるアモルファス窒化膜からなる絶縁層303、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)からなるチャネル層304、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いて形成されたソース電極306及びドレイン電極307、並びに、チャネル層304とドレイン電極307との間及びチャネル層304とソース電極306との間のオーミックコンタクトをとる負の伝導性をもつN+アモルファスシリコン層305が設けられている。
The
一方、MIS型光電変換素子320には、TFT319と同一の基板301基板上にアルミニウム又はアルミニウム合金を用いて形成されたセンサ下部電極層309、センサ下部電極層309上に形成された絶縁性の半導体薄膜であるアモルファス窒化膜からなる絶縁層310、可視光を吸収し電荷を発生するa−Si:Hを用いて形成された光電変換層311、センサバイアス線314から光電変換層311への正孔の注入を阻止する負の伝導性をもつN+アモルファスシリコン層312、光電変換に必要な電圧を光電変換素子に印加する際に電極として機能するITO等を用いて形成された透明電極313、並びに、センサ電源から電圧を供給するためのアルミニウム又はアルミニウム合金を用いて形成されたセンサバイアス線314が設けられている。更に、これらの上方には、保護層315、接着層316、蛍光体層101及び蛍光体保護層318等が設けられている。
On the other hand, the MIS
このように、本実施形態では、TFT319及びMIS型光電変換素子320の層構成が互いにほぼ同一であるから、これらを並行して形成することで、プロセスを簡略化し、歩留まりの向上、センサ製造コストの低減が可能となる。但し、TFT319とセンサとを別々に形成しても構わない。この場合、並行して形成する場合よりも製造プロセスは複雑化するが、各々の膜厚を目的に適したものに設定することが容易になるため、並行して形成する場合よりも高い性能を得ることができる。
As described above, in this embodiment, the layer configurations of the
なお、1画素のサイズは単純撮影における感度及び解像力を満たすように調整することが好ましい。また、MIS型光電変換素子320及びTFT319の製造方法及び製造条件は、歩留まり及び性能を鑑み適したものを選択することが好ましい。更に、各薄膜の膜厚も、所望の特性及び歩留まりが得られるように選択することが好ましい。
Note that the size of one pixel is preferably adjusted so as to satisfy the sensitivity and resolution in simple photographing. Moreover, it is preferable to select a manufacturing method and manufacturing conditions for the MIS
本実施形態では、上述のような回路構成を用いて、水平走査数(画素の列数)が2880、垂直走査数(画素の行数)が2880の撮像部を構成している。2880という値は、2、4、5、6、10、12、16、18、20、24・・・・・・と多くの数を約数としているため、画素加算を行う上で、加算数のバリエーションが多いという利点がある。画素加算数のバリエーションが多いほど、デジタルX線撮像装置がより多様な撮影用途に利用可能になる。なお、走査数及び画素数は上述のものに限定されないが、約数の数が多いほど好ましい。 In the present embodiment, the above-described circuit configuration is used to configure an imaging unit having a horizontal scanning number (pixel column number) of 2880 and a vertical scanning number (pixel row number) of 2880. Since the value 2880 is a divisor such as 2, 4, 5, 6, 10, 12, 16, 18, 20, 24... There is an advantage that there are many variations. The greater the variation in the number of added pixels, the more the digital X-ray imaging apparatus can be used for various imaging applications. The number of scans and the number of pixels are not limited to those described above, but it is preferable that the number of divisors is large.
次に、画素加算動作について説明する。図4は、垂直駆動回路105の構成を示すブロック図である。垂直駆動回路105には、順序論理回路であるシフトレジスタ402及びTFTのゲート線に供給する電圧を決定するゲート出力回路401が設けられている。
Next, the pixel addition operation will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the
ゲート出力回路401には、TFTをONするための電圧(Vcom)、TFTをOFFするための電圧(Vss)、ゲート線に出力する電圧を切り替えるための制御信号OE及びシフトレジスタ402の出力Q1〜Qnが入力される。シフトレジスタの出力Q1〜Qnは、夫々ゲート線g1〜gnの制御に1対1で対応している。ゲート出力回路401は、シフトレジスタ402の出力QがHiでかつ制御信号OEがHiのときにVcom電圧を出力し、それ以外の状態ではVss電圧を出力する。
The
シフトレジスタ402には、シフトデータDIO及び垂直シフトクロックCPVが入力され、これらの2つの信号によってTFTのON/OFFのタイミングを制御することができる。 Shift data DIO and vertical shift clock CPV are input to the shift register 402, and the ON / OFF timing of the TFT can be controlled by these two signals.
ここで、図5を参照しながら、垂直駆動回路105の動作について説明する。なお、便宜上、シフトレジスタ402の構成要素(各段)がDフリップフロップであるとして説明するが、シフトレジスタ402の構成要素は、Dフリップフロップに限らず、他のフリップフロップ(例えばJ−Kフリップフロップ等)であっても構わない。
Here, the operation of the
先ず、図5に示すように、信号OE、CPV及びDIOを与える。最初のCPVクロックが立ち上がると、シフトレジスタ402の出力Q1がHiとなる。更に、次のCPVクロックが立ち上がった時も信号DIOがHiであるため、出力Q1はHiのままである。このとき、出力Q2を出力する段には、Hiの出力Q1が入力されるため、出力Q2もHiとなる。 First, as shown in FIG. 5, signals OE, CPV and DIO are given. When the first CPV clock rises, the output Q1 of the shift register 402 becomes Hi. Furthermore, since the signal DIO is Hi when the next CPV clock rises, the output Q1 remains Hi. At this time, since the output Q1 of Hi is input to the stage that outputs the output Q2, the output Q2 also becomes Hi.
この状態で制御信号OEがHiになると、ゲート出力回路401からゲート線g1及びg2にVcom電圧が供給される(矢印a)。
When the control signal OE becomes Hi in this state, the Vcom voltage is supplied from the
次いで、制御信号OEをLoにした後、更に、信号DIOがLoの状態でCPVクロックが入ると、出力Q1がLoとなる。このとき、出力Q3は、出力Q2がHiであるため、Hiとなる。同様に、CPVクロックが入ると、出力Q2がLoとなり、出力Q4は、出力Q3がHiであるため、Hiとなる。 Next, after the control signal OE is set to Lo, when the CPV clock is input while the signal DIO is Lo, the output Q1 becomes Lo. At this time, the output Q3 becomes Hi because the output Q2 is Hi. Similarly, when the CPV clock is input, the output Q2 becomes Lo and the output Q4 becomes Hi because the output Q3 is Hi.
この状態で制御信号OEがHiになると、ゲート出力回路401からゲート線g3及びg4にVcom電圧が供給される(矢印b)。
When the control signal OE becomes Hi in this state, the Vcom voltage is supplied from the
以上のようなタイミングによって、ゲート線に供給する電圧の切り替えのタイミングを制御することができる。 The timing of switching the voltage supplied to the gate line can be controlled by the timing as described above.
図5において、矢印C間は、2次元センサにおける2ライン同時読み出しに相当する。即ち、図5は2画素加算における垂直駆動回路105の駆動を示している。よって、画素加算を行う場合は、先ず、信号DIOがHiの期間に画素加算数分のCPVクロックを入力し、制御信号OEをHiにする。その後、信号DIOをLoに保持したまま、画素加算数分のCPVクロックを連続する2つの制御信号OEの間に入力することで、順次、ゲート線に同時にVcom電圧を供給し、複数のラインのTFTを同時にONすることができる。
In FIG. 5, the area between the arrows C corresponds to two-line simultaneous reading in the two-dimensional sensor. That is, FIG. 5 shows the driving of the
一例として、図6に8画素加算読み出しを行う場合の駆動タイミングを示す。光電変変換素子に蓄積した人体の情報を担った電気信号を読み出す場合、先ず、信号増幅回路201やこれに接続されている信号線の電位を初期化するため、信号RCをHiにして、信号増幅回路201内のアンプ202に付随するコンデンサをリセットし、信号増幅回路201の出力や、信号線の電位をリセットする。このリセット動作によって、人体の情報とは無関係な信号が排除され、ノイズが低減されて画質が向上する。 As an example, FIG. 6 shows drive timings when 8-pixel addition reading is performed. When reading an electrical signal carrying human body information accumulated in the photoelectric conversion element, first, in order to initialize the potential of the signal amplifier circuit 201 and the signal line connected thereto, the signal RC is set to Hi, The capacitor attached to the amplifier 202 in the amplifier circuit 201 is reset, and the output of the signal amplifier circuit 201 and the potential of the signal line are reset. This reset operation eliminates signals unrelated to human body information, reduces noise, and improves image quality.
アンプ202のリセット動作期間中、制御信号CPV及びDIOとして所望のパルスを与え、シフトレジスタ402を動作させる。そして、制御信号DIO及びCPVに必要なパルスを供給し、かつ、リセット動作を十分行った後、制御信号OEをHiにしてTFTをONさせる。 During the reset operation period of the amplifier 202, desired pulses are given as the control signals CPV and DIO to operate the shift register 402. Then, necessary pulses are supplied to the control signals DIO and CPV, and after a sufficient reset operation, the control signal OE is set to Hi to turn on the TFT.
図6では、信号DIOがHiの期間、信号CPVを8クロック入力しているため、8ラインのTFTが一斉にONし、信号線1本につき、8画素の信号が同時に送られる。これらの信号は全て、信号増幅回路201のアンプ202に付随するコンデンサに加算及び蓄積され、リフレッシュからの総和が求められる。このときのアンプ202の出力は、制御信号SHをHiにすることによって、サンプルホールド回路203によって保持される。 In FIG. 6, since the signal CPV is input for 8 clocks while the signal DIO is Hi, the 8-line TFTs are turned on all at once, and signals of 8 pixels are simultaneously transmitted per signal line. All of these signals are added and accumulated in a capacitor associated with the amplifier 202 of the signal amplification circuit 201, and the sum from the refresh is obtained. The output of the amplifier 202 at this time is held by the sample hold circuit 203 by setting the control signal SH to Hi.
サンプルホールド回路203に保持された信号は、次ラインの読み出し時に、マルチプレクサ回路204によって時系列的に読み出され、A/Dコンバータ106に送られる。撮像部内の全画素の読み出しを行うためには、図6に示したBの区間の動作を繰り返し行えばよい。 The signal held in the sample hold circuit 203 is read out in time series by the multiplexer circuit 204 and sent to the A / D converter 106 when the next line is read out. In order to read out all the pixels in the imaging unit, the operation in the section B shown in FIG. 6 may be repeated.
本実施形態に係るデジタルX線撮像装置は、画素加算読み出し以外にも、1画素ずつの読み出しを行うことも可能である。その場合、図7に示すように、信号DIOがHiの間にCPVを1パルス入力するようなタイミングで駆動を行う。 The digital X-ray imaging apparatus according to the present embodiment can perform readout for each pixel in addition to pixel addition readout. In this case, as shown in FIG. 7, the driving is performed at such a timing that one pulse of CPV is input while the signal DIO is Hi.
このように、駆動タイミングを切り替えることで、画素加算するか否かを切り替えることができる。即ち、CT撮影や透視撮影等の動画撮影では画素加算を行って感度を向上させ、単純撮影(静止画の撮影)が必要になった場合には、即座に、タイミングを切り替えて1画素ずつ読み出す駆動に切り替えることができる。このため、本実施形態によれば、1台の装置で、高感度の動画撮影と高精細な静止画撮影とが可能となる。 In this way, it is possible to switch whether or not to add pixels by switching the drive timing. That is, in moving image shooting such as CT shooting or fluoroscopic shooting, pixel addition is performed to improve sensitivity, and when simple shooting (still image shooting) becomes necessary, the timing is immediately switched and pixels are read out one by one. It can be switched to driving. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform high-sensitivity moving image shooting and high-definition still image shooting with a single device.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、主にマルチプレクサ回路の構造及び動作に関して第1の実施形態と相違している。図8は、本発明の第2の実施形態に係るデジタルX線撮像装置のマルチプレクサ回路、信号増幅回路及びサンプルホールド回路を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment mainly on the structure and operation of the multiplexer circuit. FIG. 8 is a block diagram showing a multiplexer circuit, a signal amplifier circuit, and a sample hold circuit of a digital X-ray imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図8中の信号増幅回路801は、図2中の信号増幅回路201に相当し、その回路構成は信号増幅回路201のそれと同様である。また、図8中のサンプルホールド回路802は、図2中のサンプルホールド回路203に相当し、その回路構成はサンプルホールド回路203のそれと同様である。
A
ここで、マルチプレクサ回路803の構造及び動作について説明する。サンプルホールド回路802には、信号増幅回路801の信号を保持するサンプルホールドコンデンサCSHが設けられており、マルチプレクサ回路803内には、サンプルホールドコンデンサCSH1〜CSHnから信号を取り出すためのスイッチSW1〜SWnが設けられている。スイッチSW1〜SWnは、夫々サンプルホールドコンデンサCSH1〜CSHnに接続されている。また、スイッチSW1〜SWnの出力側はバッファアンプBAmpに共通接続されている。バッファアンプBAmpに付随するコンデンサとサンプルホールドコンデンサCSH1〜CSHnとでは、容量が等しく設定されており、1個のサンプルホールドコンデンサCSHに保持された電圧は、バッファアンプBAmpによって反転され、等倍で出力される。更に、マルチプレクサ回路803には、スイッチSW1〜SWnを制御する制御信号MUX1〜MUXnを出力するレジスタ部804が設けられている。即ち、スイッチSW1〜SWnのON(導通)/OFF(非導通)の制御は、レジスタ部804の出力する制御信号MUX1〜MUXnによって行われる。そして、例えば2つのスイッチSWを同時にONすることで2画素加算が可能となる。
Here, the structure and operation of the
図9は、レジスタ部804の回路構成及び動作を示す図である。図9(a)に示すように、レジスタ804には、例えば、信号線の本数と同数(n個)のDフリップフロップを備えたシフトレジスタ901及びn個のAND回路が設けられている。レジスタ部804には、制御信号として、シフト信号である信号CLK、シフトクロックである信号IO、及び制御信号MUXの出力のON/OFFを制御する信号MUX_OEが入力される。
FIG. 9 is a diagram illustrating the circuit configuration and operation of the
図9(b)には、2画素加算を行う際の動作を示してある。図9(b)に示すように、信号IO及びCLKを入力すると、シフトレジスタ901の出力Q1がHiとなる(矢印a1)、更に、出力Q1がHiの状態でCLKパルスが入力されると出力Q2がHiとなる。この状態で、信号MUX_OEがHiになると、制御信号MUX1及びMUX2がHiとなる。更にCLKが2パルス入力されると、出力Q1がLo、出力Q2がLoとなる一方で、出力Q3及びQ4がHiとなる。 FIG. 9B shows the operation when performing two-pixel addition. As shown in FIG. 9B, when the signals IO and CLK are input, the output Q1 of the shift register 901 becomes Hi (arrow a1), and when the CLK pulse is input while the output Q1 is Hi, the output is output. Q2 becomes Hi. In this state, when the signal MUX_OE becomes Hi, the control signals MUX1 and MUX2 become Hi. Further, when two pulses of CLK are input, the output Q1 becomes Lo and the output Q2 becomes Lo, while the outputs Q3 and Q4 become Hi.
このような動作を繰り返し行うことで、2ラインずつ、スイッチSW1〜SWnをON/OFFすることができる。このとき、信号増幅回路801内のアンプAmp1〜AmpnとサンプルホールドコンデンサCSHとの間のスイッチは非導通状態にある。
By repeating such an operation, the switches SW1 to SWn can be turned ON / OFF for each two lines. At this time, switch between the amplifier Amp1~Ampn and the sample hold capacitor C SH in the
図10は、サンプルホールド回路802に保持された電荷を2画素加算して読み出す場合の動作を示すタイミングチャートである。先ず、バッファアンプBAmpの出力及び付随するコンデンサの電荷をリセットし、サンプルホールドコンデンサCSHに保持されている電荷を読み出すのに適した状態にするため、制御信号RC2をHiにして、バッファアンプBAmpに付随するスイッチを導通させる。
FIG. 10 is a timing chart showing an operation when the charge held in the
そして、バッファアンプBAmpをリセットした後、制御信号RC2をLoにしてスイッチを非導通の状態にする。次に、前述のように、制御信号IOをHiにしたまま、CLKを2パルス入力し、2画素加算可能にする。この状態で、信号MUX_OEをHiにして制御信号MUX1及びMUX2としてHiの信号が出力されると、スイッチSW1及びSW2が導通状態となり、サンプルホールドコンデンサCSH1及びCSH2に保持された電圧がバッファアンプBAmpに入力される。この結果、バッファアンプBAmpの出力として、サンプルホールドコンデンサCSH1及びCSH2に保持された電圧の和が反転され出力される。サンプルホールド回路802に保持された信号を全て読み出すには、図10に示すBの区間の操作を繰り返せばよい。
Then, after resetting the buffer amplifier BAmp, the control signal RC2 is set to Lo to turn off the switch. Next, as described above, two pulses of CLK are input while the control signal IO remains Hi, so that two pixels can be added. In this state, signal when MUX_OE Hi signal as a control signal MUX1 and MUX2 to the Hi is output, the switch SW1 and SW2 are turned, the sample hold capacitor C SH1 and voltage buffer amplifier held in C SH2 Input to BAmp. As a result, the sum of the voltages held in the sample hold capacitors C SH1 and C SH2 is inverted and output as the output of the buffer amplifier BAmp. In order to read all the signals held in the
このように、本実施形態では、マルチプレクサ回路803内で画素加算を行えるような回路構成となっているため、横方向の画素加算を行うことができる。
Thus, in this embodiment, since the circuit configuration is such that pixel addition can be performed in the
なお、信号増幅回路801とサンプルホールド回路802との間に、必要に応じてアンプ及び/又はノイズ除去のためのフィルタ回路等を設けてもよい。
Note that an amplifier and / or a filter circuit for noise removal may be provided between the
また、マルチプレクサ回路803に複数のバッファアンプBAmpを設けて、サンプルホールドコンデンサCSH1〜CSHnからの読み出しを分担するようにしてもよい。この場合、例えば図11に示すような構成を採用することができる。但し、このような構成を採用した場合には、各バッファアンプBAmpの出力が共通化されるため、出力が重ならないように信号MUX_OEのパターンを設定する必要がある。また、1つのバッファアンプBAmpの受け持つサンプルホールドコンデンサCSHの数が最大画素加算数となる。例えば、図2に示す2880×2880ラインの2次元センサで、最大の画素加算数が120画素の場合、1つのバッファアンプBAmpの受け持つサンプルホールドコンデンサCSHの数は120にする必要がある。また、必要なバッファアンプ数とサンプルホールド回路及び信号増幅回路は24セットとなる。
Further, the
なお、第1及び第2の実施形態のいずれにおいても、信号増幅回路、サンプルホールド回路及びマルチプレクサ回路として、結晶シリコンを用いた半導体ICプロセスによって製造されたものを用いることが好ましい。一般に、ICプロセスでは、ICチップが小さい程製造コストが低くなる。よって、2次元センサの全てのラインを読み出すのに、1個のICを用いるような構成とすると、チップサイズが大きくなり、製造上好ましくない。このため、2次元センサに、信号増幅回路、サンプルホールド回路及びマルチプレクサ回路を内蔵したICチップを、複数個実装する形態が実用的である。この場合、前述のように、1個のICチップの受け持つライン数は、画素加算の最大数より大きく、かつ、画素加算数の整数倍とすることが必要である。 In any of the first and second embodiments, it is preferable to use a signal amplifier circuit, a sample hold circuit, and a multiplexer circuit manufactured by a semiconductor IC process using crystalline silicon. In general, in an IC process, the smaller the IC chip, the lower the manufacturing cost. Therefore, if one IC is used to read all the lines of the two-dimensional sensor, the chip size increases, which is not preferable in manufacturing. Therefore, it is practical to mount a plurality of IC chips each including a signal amplification circuit, a sample hold circuit, and a multiplexer circuit in a two-dimensional sensor. In this case, as described above, the number of lines handled by one IC chip needs to be larger than the maximum number of pixel additions and an integral multiple of the number of pixel additions.
また、2次元センサの光電変換素子は、MIS型光電変換素子に限定されず、例えばPIN型光電変換素子を用いることもできる。図12は、PIN型光電変換素子を用いた画素の構造を示す断面図である。 Further, the photoelectric conversion element of the two-dimensional sensor is not limited to the MIS type photoelectric conversion element, and for example, a PIN type photoelectric conversion element can also be used. FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the structure of a pixel using a PIN photoelectric conversion element.
図12に示す例では、TFT1219に、ガラス基板1201上にクロム、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるゲート電極1202、アモルファスシリコン窒化膜からなる絶縁膜1203、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)を用いて形成されたチャネル層1204、アルミニウム又はアルミニウムの合金等の金属を用いて形成されたソース電極1206及びドレイン電極1207、並びに、チャネル層1204と金属電極との間のオーミックコンタクトをとる負の導電性をもつN+アモルファスシリコン層1205が設けられている。
In the example shown in FIG. 12, a gate electrode 1202 made of chromium, aluminum, or an aluminum alloy, an insulating film 1203 made of an amorphous silicon nitride film, and hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) are used for the
一方、PIN型光電変換素子1220には、ガラス基板1201上にアルミニウム又はアルミニウム合金を用いて形成されたセンサ下部電極層1209、センサ下部電極層1209から光電変換層1211へ正孔の注入を阻止する負の導電性をもつN+アモルファスシリコン層1210、蛍光体から発する可視光を電気信号に変換する水素化アモルファスシリコンからなる光電変換層1211、センサバイアス線1214及び透明電極1213からの光電変換層1211への電子の注入を阻止する正の導電性をもつP+アモルファスシリコン層1212、電圧を供給するためのアルミニウム又はアルミニウム合金からなるセンサバイアス線1214、並びに、ITO等の透明電極材料を用いて形成された透明電極1213が設けられている。更に、これらの上方には、保護層1215、接着層1216、蛍光体層1217及び蛍光体保護層1218等が設けられている。
On the other hand, in the PIN
また、本発明に係るデジタルX線撮像装置は、例えばX線診断システムに適用することもできる。図13は、本発明を適用したX線診断システムを示す模式図である。 The digital X-ray imaging apparatus according to the present invention can also be applied to, for example, an X-ray diagnostic system. FIG. 13 is a schematic diagram showing an X-ray diagnostic system to which the present invention is applied.
X線ルーム(撮影室)内において、X線チューブ(X線発生装置)6050で発生したX線6060は患者又は被験者6061の胸部6062を透過し、イメージセンサ6040に入射する。この入射したX線には患者6061の内部の情報が含まれている。X線の入射に対応してシンチレータ(蛍光体)は発光し、これをセンサーパネルの光電変換素子が光電変換して、電気的情報を得る。イメージセンサ6040は、この情報を電気信号(デジタル信号)としてイメージプロセッサ6070に出力する。画像処理手段としてのイメージプロセッサ6070は、受信した信号に対して画像処理を施して、コントロールルーム(操作室)の表示手段であるディスプレイ6080に出力する。ユーザは、ディスプレイ6080に表示された画像を観察して、患者6061の内部の情報を得ることができる。なお、イメージプロセッサ6070は、制御手段の機能も有しており、動画/静止画の撮影モードを切り換えたり、X線チューブ6050の制御を行ったりすることも可能である。
In the X-ray room (imaging room), the
また、イメージプロセッサ6070は、イメージセンサ6040から出力された電気信号を電話回線6090等の伝送処理手段を介して遠隔地へ転送し、ドクタールーム等の別の場所にある表示手段(ディスプレイ)6081に表示することもできる。また、イメージセンサ6040から出力された電気信号を光ディスク等の記録手段に保存し、この記録手段を用いて遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ6100によりフィルム6110に記録することもできる。
Further, the image processor 6070 transfers the electric signal output from the image sensor 6040 to a remote place via a transmission processing unit such as a
なお、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。 The embodiment of the present invention can be realized by, for example, a computer executing a program. Also, means for supplying a program to a computer, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM recording such a program, or a transmission medium such as the Internet for transmitting such a program is also applied as an embodiment of the present invention. Can do. The above program can also be applied as an embodiment of the present invention. The above program, recording medium, transmission medium, and program product are included in the scope of the present invention.
101:蛍光体
102:可視光
103:2次元センサ
104:読み出し回路
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
119:X線源
120:X線
201、801:信号処理回路
202:アンプ
203、802:サンプルホールド回路
204、803:マルチプレクサ回路
6040:イメージセンサ
6050:X線チューブ
6060:X線
6061:被験者
6070:イメージプロセッサ
6080:ディスプレイ
6081:ディスプレイ
6100:フィルムプロセッサ
6110:フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101: Phosphor 102: Visible light 103: Two-dimensional sensor 104: Reading circuit 105: Vertical drive circuit 106: A / D converter 107: Regulator 108: Computer for control 119: X-ray source 120: X-ray 201, 801: Signal Processing circuit 202: Amplifier 203, 802: Sample hold circuit 204, 803: Multiplexer circuit 6040: Image sensor 6050: X-ray tube 6060: X-ray 6061: Subject 6070: Image processor 6080: Display 6081: Display 6100: Film processor 6110: the film
Claims (12)
前記複数の画素に含まれる2以上の画素から同時に信号を読み出す読み出し手段と、
前記同時に読み出された信号を電気的に加算する加算手段と、
を有し、
前記読み出し手段が同時に信号を読み出す対象とする画素の数は一定数であり、
前記光電変換手段に配置された画素の行数及び列数は、前記一定数の整数倍であることを特徴とする放射線撮像装置。 Photoelectric conversion means in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements are arranged in an array on a substrate;
Reading means for simultaneously reading signals from two or more pixels included in the plurality of pixels;
Adding means for electrically adding the simultaneously read signals;
Have
The number of pixels to be read simultaneously by the reading means is a fixed number,
A radiation imaging apparatus, wherein the number of rows and columns of pixels arranged in the photoelectric conversion means is an integral multiple of the predetermined number.
前記基板上に形成された金属薄膜層と、
前記金属薄膜層上に形成され、電子及び正孔の通過を阻止する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成され、正孔の通過を阻止するN型の注入阻止層と、
前記注入阻止層上に形成された導電層と、
を有するMIS型光電変換素子であることを特徴する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 The photoelectric conversion element is
A metal thin film layer formed on the substrate;
An insulating layer formed on the metal thin film layer and blocking passage of electrons and holes;
A photoelectric conversion layer formed on the insulating layer;
An N-type injection blocking layer formed on the photoelectric conversion layer and blocking the passage of holes;
A conductive layer formed on the injection blocking layer;
The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the radiation imaging apparatus is a MIS type photoelectric conversion element having the following characteristics.
前記基板上に形成された金属薄膜層と、
前記金属薄膜層上に形成され、正孔の通過を阻止するN型半導体層と、
前記N型半導体層上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成され、電子の通過を阻止するP型半導体層と、
前記P型半導体層上に形成された導電層と、
を有するPIN型光電変換素子であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 The photoelectric conversion element is
A metal thin film layer formed on the substrate;
An N-type semiconductor layer formed on the metal thin film layer and blocking the passage of holes;
A photoelectric conversion layer formed on the N-type semiconductor layer;
A P-type semiconductor layer formed on the photoelectric conversion layer and blocking the passage of electrons;
A conductive layer formed on the P-type semiconductor layer;
6. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the radiation imaging apparatus is a PIN photoelectric conversion element including
前記光電変換手段に向けて被写体を介して放射線を発生させる放射線発生手段と、
を有することを特徴とする放射線撮像システム。 The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 9,
Radiation generating means for generating radiation through the subject toward the photoelectric conversion means;
A radiation imaging system comprising:
前記複数の画素に含まれる2以上の画素から同時に信号を読み出す読み出しステップと、
前記同時に読み出された信号を電気的に加算する加算ステップと、
を有し、
前記読み出しステップにおいて同時に信号を読み出す対象とする画素の数は、前記光電変換手段に配置された画素の行数の約数及び列数の約数に含まれる一定数とすることを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。 A method for controlling the operation of a radiation imaging apparatus having photoelectric conversion means in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements are arranged in an array on a substrate,
A readout step of simultaneously reading signals from two or more pixels included in the plurality of pixels;
An adding step of electrically adding the simultaneously read signals;
Have
The number of pixels for which signals are simultaneously read in the reading step is a fixed number included in the divisor of the number of rows and the number of columns of the pixels arranged in the photoelectric conversion means. Control method of imaging apparatus.
コンピュータに、
前記複数の画素に含まれる2以上の画素から同時に信号を読み出す読み出し手順と、
前記同時に読み出された信号を電気的に加算する加算手順と、
を実行させ、
前記読み出し手順において同時に信号を読み出す対象とする画素の数は、前記光電変換手段に配置された画素の行数の約数及び列数の約数に含まれる一定数とすることを特徴とするプログラム。 A program for causing a computer to perform an operation of a radiation imaging apparatus having photoelectric conversion means in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements are arranged in an array on a substrate,
On the computer,
A readout procedure for simultaneously reading signals from two or more pixels included in the plurality of pixels;
An addition procedure for electrically adding the simultaneously read signals;
And execute
The number of pixels for which signals are simultaneously read in the reading procedure is a fixed number included in the divisor of the number of rows and the number of columns of the pixels arranged in the photoelectric conversion means. .
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- 2004-08-06 JP JP2004231450A patent/JP2006043293A/en active Pending
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