JP2006304212A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像を適切に得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 アンプ・Ａ／Ｄ変換回路での増幅率について撮像中にラインごとに切り換えて設定を行う機能をコントローラが備えている。例えば、互いに異なる２種類の増幅率（１倍および１０倍）についてゲートラインＧごとに交互に切り換えて設定を行う。このように、ラインごとに撮像中において増幅率の設定を行えるので、増幅した状態でディジタル値に変換されたキャリア（電荷情報）、さらには撮像によって得られた画像を、ラインごとに設定することができる。その結果、画像を適切に得ることができる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野などに用いられる撮像装置に関する。

電荷情報に基づいて画像を得る撮像装置についてＸ線を入射して電荷情報に変換する場合を例に採って説明する。撮像装置は、Ｘ線感応型のＸ線変換層を備えており、Ｘ線の入射によりＸ線変換層はキャリア（電荷情報）に変換する。Ｘ線変換層としては非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜が用いられる。

また、撮像装置は、Ｘ線変換層で変換されたキャリアを蓄積して読み出す回路を備えている。この回路は、図９に示すように、２次元状に配列した複数のゲートラインＧおよびデータラインＤで構成されているとともに、キャリアを蓄積するコンデンサＣａおよびそのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアをＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出す薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒを２次元状に配列して構成されている。ゲートラインＧは、各々の薄膜トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々の薄膜トランジスタＴｒのゲートに電気的に接続されている。データラインＤは、薄膜トランジスタＴｒの読み出し側に電気的に接続されている。

例えば、図９に示すように、ゲートラインＧが１０本のゲートラインＧ１〜Ｇ１０からなり、データラインＤが１０本のデータラインＤ１〜Ｄ１０からなるときの制御シーケンスは以下のようになる。先ず、Ｘ線の入射によってキャリアが生成されて、そのキャリアがキャリアとしてコンデンサＣａに蓄積される。ゲート駆動回路１０１からゲートラインＧ１を選択して、選択されたゲートラインＧ１に接続されている各薄膜トランジスタＴｒが選択指定される。その選択指定された各薄膜トランジスタＴｒに接続されているコンデンサＣａから蓄積されたキャリアが読み出されて、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に読み出される。次に、ゲート駆動回路１０１からゲートラインＧ２を選択して、同様の手順で、選択されたゲートラインＧ１および各薄膜トランジスタＴｒに接続されているコンデンサＣａから蓄積されたキャリアが読み出されて、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に読み出される。残りのゲートラインＧについても同様に順に選択することで、２次元状のキャリアを読み出す。読みだされた各キャリアはアンプでそれぞれ増幅されて、Ａ／Ｄ変換器でアナログ値からディジタル値に変換される。このディジタル値に変換されたキャリアに基づいて２次元状の画像を得る。なお、アンプやＡ／Ｄ変換器は、図９に示すように回路基板１０２に搭載されている。このような読み出しによって撮像を行う場合には、撮像中のアンプの増幅率（倍率）は一定である。

しかしながら、濃度差が大きい被検体、例えばＸ線撮影装置で人体胸部を撮像した場合に、固定の増幅率では入射するＸ線線量の多い部分または少ない部分のいずれかに最適化した増幅率を撮像前に選択するのみである。したがって、得られた画像全体で十分な濃度分解能を得ることができない。さらに、アンプで増幅されてＡ／Ｄ変換器でキャリアについてオーバーフローを起こした場合には、本来であれば高い値を有するにも関わらずオーバーフローによって低い値で出力されてしまい、適切な画像を得ることができない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、画像を適切に得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する変換層と、その変換層で変換された電荷情報を蓄積して読み出す蓄積・読み出し回路と、その蓄積・読み出し回路で読み出された電荷情報を増幅してアナログ値からディジタル値に変換する増幅・アナログ／ディジタル変換回路とを備え、前記蓄積・読み出し回路を２次元状に配列した複数のラインで構成し、ディジタル値に変換された電荷情報に基づいて画像を得る撮像装置であって、前記増幅・アナログ／ディジタル変換回路での増幅率について撮像中に前記ラインごとに切り換えて設定を行う増幅率設定手段を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、増幅・アナログ／ディジタル変換回路での増幅率について撮像中にラインごとに切り換えて設定を行う増幅率設定手段を備える。したがって、ラインごとに撮像中において増幅率の設定を行えるので、増幅した状態でディジタル値に変換された電荷情報、さらには撮像によって得られた画像を、ラインごとに設定することができる。その結果、画像を適切に得ることができる。

上述した発明の好ましい一例は、互いに異なる２種類の増幅率についてラインごとに交互に切り換えて設定を行うように増幅率設定手段を構成することである（請求項２に記載の発明）。このように構成することで、各ラインごとに交互に２種類の増幅率で画像を適切に得ることができる。

上述した発明の好ましい他の一例は、互いに異なる２種類の増幅率について、隣接するラインを１つずつ跳ばした状態でラインを切り換えながら一方の増幅率の設定を行い、一方の増幅率の設定を終了したら、跳ばされた残りのラインを対象にしてラインを切り換えながら他方の増幅率の設定を行うように増幅率設定手段を構成することである（請求項３に記載の発明）。このように構成することで、先ず、跳ばしたラインを切り換えながら一方の増幅率の設定を行った後に、跳ばされた残りのラインを切り換えながら他方の増幅率の設定を行う。このような設定を行うことで、一方の増幅率から他方の増幅率への切り換えが１回で済む。また、各ラインごとに交互に２種類の増幅率で画像を適切に得ることができる。

上述したこれらの発明において、増幅率の異なる複数のラインの画像に関する画像情報に基づいて１つのラインの画像情報を求めて画像を得るのが好ましい（請求項４に記載の発明）。増幅率の異なる複数のラインの画像に関する画像情報に基づいて１つのラインの画像情報を得ることで濃度分解能が高い画像を得ることができる。また、オーバーフローによる出力の低下、いわゆる『画像つぶれ』を防止することができる。

上述したこれらの発明において、撮像位置と各々のラインとを対応させて、撮像位置に応じて増幅率をラインごとに切り換えて設定を行うように増幅率設定手段を構成するのが好ましい（請求項５に記載の発明）。このように構成することで、撮像位置に起因した濃度分解能の低下や、オーバーフローによる出力の低下（画像つぶれ）を防止することができ、画像を適切に得ることができる。

さらに、上述したこれらの発明の一例は、蓄積・読み出し回路を、電荷情報を蓄積する蓄積素子とその蓄積素子で蓄積された電荷情報をＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出すスイッチング素子とを２次元状に配列して構成するとともに、２次元状に配列されたラインのうち、一方の方向に並んだラインを、各々のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々のスイッチング素子のゲートに電気的に接続されたゲートラインで構成し、他方の方向に並んだラインを、スイッチング素子の読み出し側に電気的に接続された読み出しラインで構成し、増幅率について撮像中にゲートラインごとに切り換えて設定を行うように増幅率設定手段を構成することである（請求項６に記載の発明）。

先ず、光または放射線の入射によって変換層で電荷情報に変換して生成されて蓄積素子に蓄積される。複数のゲートラインのうち、対象となるゲートラインを選択して、選択されたゲートラインに接続されているスイッチング素子が選択指定される。その選択指定されたスイッチング素子に接続されている蓄積素子から蓄積された電荷情報が読み出しラインに読み出される。同様の手順で、他のゲートラインについても同様に順に選択することで、２次元状の電荷情報を読み出す。読みだされた各電荷情報は、増幅・アナログ／ディジタル変換回路でそれぞれ増幅されてアナログ値からディジタル値に変換される。このディジタル値に変換された電荷情報に基づいて２次元状の画像を得る。上述したゲートラインにおいて、増幅率について撮像中にゲートラインごとに切り換えて設定を行うことで、増幅した状態でディジタル値に変換された電荷情報、さらには撮像によって得られた画像を、ゲートラインごとに設定することができる。その結果、ゲートラインごとに画像を適切に得ることができる。

このように増幅率について撮像中にゲートラインごとに切り換えて設定を行う発明（請求項６に記載の発明）において、読み出しラインごとにも応じて増幅率について設定を行うように増幅率設定手段を構成してもよい（請求項７に記載の発明）。この場合には、ゲートラインのみならず読み出しラインごとに画像を適切に得ることができる。

この発明に係る撮像装置によれば、増幅・アナログ／ディジタル変換回路での増幅率について撮像中にラインごとに切り換えて設定を行う増幅率設定手段を備えることで、ラインごとに撮像中において増幅率の設定を行えるので、増幅した状態でディジタル値に変換された電荷情報、さらには撮像によって得られた画像を、ラインごとに設定することができる。その結果、画像を適切に得ることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係るＸ線撮影装置の概略ブロック図であり、図２は、Ｘ線撮影装置のＸ線変換層周辺の概略断面図であり、図３は、Ｘ線撮影装置のアンプ・Ａ／Ｄ変換回路内のデータの流れを模式化した概略ブロック図である。後述する実施例２も含めて、本実施例１では、入射する放射線としてＸ線を例に採って説明するとともに、撮像装置としてＸ線撮影装置を例に採って説明する。

後述する実施例２も含めて、本実施例１に係るＸ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射して撮像を行う。具体的には、被検体を透過したＸ線像がＸ線変換層（本実施例１ではアモルファスセレン膜）上に投影されて、像の濃淡に比例したキャリア（電荷情報）が層内に発生することでキャリアに変換される。

Ｘ線撮影装置は、図１に示すように、後述するゲートラインＧを選択するゲート駆動回路１と、Ｘ線変換層２３（図２を参照）で変換されたキャリアを蓄積して読み出すことでＸ線を検出する検出素子用回路２と、その検出素子用回路２で読み出されたキャリアを増幅してアナログ値からディジタル値に変換するアンプ・Ａ／Ｄ変換回路３と、アンプ・Ａ／Ｄ変換回路３でディジタル値に変換されたキャリアに対して信号処理を行って画像を得る画像処理部４と、これらの回路１〜３や画像処理部４や後述するメモリ部６やモニタ８などを統括制御するコントローラ５と、処理された画像などを記憶するメモリ部６と、入力設定を行う入力部７と、処理された画像などを表示するモニタ８とを備えている。本明細書では、キャリアや画像などの情報を、画像に関する画像情報とする。Ｘ線変換層２３は、この発明における変換層に相当し、検出素子用回路２は、この発明における蓄積・読み出し回路に相当し、アンプ・Ａ／Ｄ変換回路３は、この発明における増幅・アナログ／ディジタル変換回路に相当する。

ゲート駆動回路１は複数のゲートラインＧに電気的に接続されている。ゲート駆動回路１から各ゲートラインＧに電圧を印加することで、後述する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴｒをＯＮにして後述するコンデンサＣａに蓄積されたキャリアの読み出しを開放し、各ゲートラインＧへの電圧を停止する（電圧を−１０Ｖにする）ことで、薄膜トランジスタＴｒをＯＦＦにしてキャリアの読み出しを遮断する。なお、各ゲートラインＧに電圧を印加することでＯＦＦにしてキャリアの読み出しを遮断し、各ゲートラインＧへの電圧を停止することでＯＮにしてキャリアの読み出しを開放するように、薄膜トランジスタＴｒを構成してもよい。

検出素子用回路２は、２次元状に配列した複数のゲートラインＧおよびデータラインＤで構成されているとともに、キャリアを蓄積するコンデンサＣａおよびそのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアをＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出す薄膜トランジスタＴｒを２次元状に配列して構成されている。ゲートラインＧは、各々の薄膜トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々の薄膜トランジスタＴｒのゲートに電気的に接続されている。データラインＤは、薄膜トランジスタＴｒの読み出し側に電気的に接続されている。ゲートラインＧは、この発明におけるゲートラインに相当し、データラインＤは、この発明における読み出しラインに相当し、薄膜トランジスタＴｒは、この発明におけるスイッチング素子に相当し、コンデンサＣａは、この発明における蓄積素子に相当する。

説明の便宜上、後述する実施例２も含めて、本実施例１では、縦・横式２次元マトリックス状配列で10×10個の薄膜トランジスタＴｒおよびコンデンサＣａが形成されているとする。すなわち、ゲートラインＧは、１０本のゲートラインＧ１〜Ｇ１０からなり、データラインＤは、１０本のデータラインＤ１〜Ｄ１０からなる。各ゲートラインＧ１〜Ｇ１０は、図１中のＸ方向に並設された１０個の薄膜トランジスタＴｒのゲートにそれぞれ接続され、各データラインＤ１〜Ｄ１０は、図１中のＹ方向に並設された１０個の薄膜トランジスタＴｒの読み出し側にそれぞれ接続されている。薄膜トランジスタＴｒの読み出し側とは逆側にはコンデンサＣａが電気的に接続されており、薄膜トランジスタＴｒとコンデンサＣａとの個数が一対一に対応する。

また、検出素子用回路２は、図２に示すように、検出素子ＤＵが２次元マトリックス状配列で絶縁基板２１にパターン形成されている。すなわち、絶縁基板２１の表面に、各種真空蒸着法による薄膜形成技術やフォトリソグラフィ法によるパターン技術を利用して、上述したゲートラインＧ１〜Ｇ１０およびデータラインＤ１〜Ｄ１０を配線し、薄膜トランジスタＴｒ，コンデンサＣａ，キャリア収集電極２２，Ｘ線変換層２３，電圧印加電極２４を順に積層形成することで構成されている。

Ｘ線変換層２３は、Ｘ線感応型の半導体厚膜で形成されており、後述する実施例２も含めて、本実施例１では、非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜で形成されている。Ｘ線変換層２３は、Ｘ線の入射によりＸ線の情報を電荷情報であるキャリアに変換する。なお、Ｘ線変換層２３は、Ｘ放射線の入射によりキャリアが生成されるＸ線感応型の物質であれば、アモルファスセレンに限定されない。また、Ｘ線以外の放射線（γ線など）を入射して撮像を行う場合には、Ｘ線変換層２３の替わりに、放射線の入射によりキャリアが生成される放射線感応型の物質を用いてもよい。また、光を入射して撮像を行う場合には、Ｘ線変換層２３の替わりに、光の入射によりキャリアが生成される光感応型の物質を用いてもよい。

キャリア収集電極２２は、コンデンサＣａに電気的に接続されており、Ｘ線変換層２３で変換されたキャリアを収集してコンデンサＣａに蓄積する。このキャリア収集電極２２も、薄膜トランジスタＴｒおよびコンデンサＣａと同様に、縦・横式２次元マトリックス状配列で多数個（本実施例１では10×10個）形成されている。それらキャリア収集電極２２，コンデンサＣａおよび薄膜トランジスタＴｒが各検出素子ＤＵとしてそれぞれ分離形成されている。また、電圧印加電極２４は、全検出素子ＤＵの共通電極として全面にわたって形成されている。

アンプ・Ａ／Ｄ変換回路３は、図３に示すように、キャリアを増幅するアンプ３１と、増幅されたキャリアを所定時間だけ一旦蓄積するサンプルホールド３２と、サンプルホールド３２で読み出された増幅状態のキャリアをアナログ値からディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３３とを備えている。

画像処理部４は、アンプ・Ａ／Ｄ変換回路３のＡ／Ｄ変換器３３でディジタル値に変換されたキャリアに対して各種の信号処理を行って画像を求める。コントローラ５は、回路１〜３や画像処理部４やメモリ部６やモニタ８などを統括制御し、後述する実施例２も含めて、本実施例１ではアンプ・Ａ／Ｄ変換回路３でのアンプ３１の増幅率について撮像中にラインごとに設定を行う機能をも備えている。画像処理部４およびコントローラ５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。コントローラ５は、この発明における増幅率設定手段に相当する。

メモリ部６は、画像情報などを書き込んで記憶し、コントローラ５からの読み出し指令に応じて画像情報などがメモリ部６から読み出される。メモリ部６は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。なお、画像情報の書き込みにはＲＡＭが用いられ、例えば制御シーケンスに関するプログラムの読み出しによって制御シーケンスをコントローラ５に実行させる場合には、制御シーケンスに関するプログラムの読み出し専用にはＲＯＭが用いられる。本実施例１では、後述するゲートラインＧの番号が奇数（Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７，Ｇ９）を認識すると、アンプ３１の増幅率が１倍に切り換えられ、後述するゲートラインＧの番号が偶数（Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８，Ｇ１０）を認識すると、アンプ３１の増幅率が１０倍に切り換えられる制御シーケンスに関するプログラムをメモリ部６に記憶させ、そのプログラムの読み出しによってコントローラ５に実行させる。

入力部７は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイス、あるいはボタンやスイッチやレバーなどの入力手段で構成されている。入力部７に入力設定すると、入力設定データがコントローラ５に送り込まれ、入力設定データに基づいて回路１〜３や画像処理部４やメモリ部６やモニタ８などが制御される。

続いて、本実施例１のＸ線撮影装置の制御シーケンスについて説明する。電圧印加電極２４に高電圧（例えば数１００Ｖ〜数１０ｋＶ程度）のバイアス電圧Ｖ_Aを印加した状態で、検出対象であるＸ線を入射させる。

Ｘ線の入射によってＸ線変換層２３でキャリアが生成されて、そのキャリアが電荷情報としてキャリア収集電極２２を介してコンデンサＣａに蓄積される。ゲート駆動回路１の信号（ここではキャリア）読み出し用の走査信号（すなわちゲート駆動信号）によって、対象となるゲートラインＧが選択される。本実施例１では、ゲートラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇ９，Ｇ１０の順に１つずつ選択されるものとして説明する。また、ゲート駆動回路１からの信号読み出し用の走査信号は、ゲートラインＧに電圧（例えば１５Ｖ程度）を印加する信号である。

ゲート駆動回路１から対象となるゲートラインＧを選択して、選択されたゲートラインＧに接続されている各薄膜トランジスタＴｒが選択指定される。この選択指定で選択指定された薄膜トランジスタＴｒのゲートに電圧が印加されてＯＮ状態となる。その選択指定された各薄膜トランジスタＴｒに接続されているコンデンサＣａから蓄積されたキャリアが、選択指定されてＯＮ状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、データラインＤに読み出される。すなわち、選択されたゲートラインＧに関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤに読み出される。

一方、選択指定された同一のゲートラインＧに関する各々の検出素子ＤＵからの読み出し順については、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に１つずつ選択されて読み出されるものとして説明する。すなわち、データラインＤに接続されているアンプ３１がリセットされて、さらに薄膜トランジスタＴｒがＯＮ状態（すなわちゲートがＯＮ）に移行することで、キャリアがデータラインＤに読み出され、アンプ３１にて増幅される。

つまり、各検出素子ＤＵのアドレス（番地）指定は、ゲート駆動回路１からの信号読み出し用の走査信号と、データラインＤに接続されているアンプ３１の選択とに基づいて行われる。

先ず、ゲート駆動回路１からゲートラインＧ１を選択して、選択されたゲートラインＧ１に関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に読み出される。次に、ゲート駆動回路１からゲートラインＧ２を選択して、同様の手順で、選択されたゲートラインＧ２に関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に読み出される。残りのゲートラインＧについても同様に順に選択することで、２次元状のキャリアを読み出す。

読みだされた各キャリアはアンプ３１でそれぞれ増幅されて、サンプルホールド３２で一旦蓄積されて、Ａ／Ｄ変換器３３でアナログ値からディジタル値に変換される。このディジタル値に変換されたキャリアに基づいて、画像処理部４は各種の信号処理を行って、２次元状の画像を得る。得られた２次元状の画像やキャリアなどに代表される画像情報は、コントローラ５を介してメモリ部６に書き込まれて記憶され、必要に応じてコントローラ５を介してメモリ部６から読み出される。また、画像情報は、コントローラ５を介してモニタ８に表示される。

後述する実施例２も含めて、本実施例１では、コントローラ５からアンプ・Ａ／Ｄ変換回路３でのアンプ３１の増幅率について撮像中にラインごとに設定を行うように、ゲート駆動回路１、検出素子用回路２、アンプ・Ａ／Ｄ変換回路３およびコントローラ５は構成されている。特に、本実施例１では、互いに異なる２種類の増幅率についてゲートラインＧごとに交互に切り換えて設定を行うようにコントローラ５は構成されている。

本実施例１でのゲートラインでのキャリアの読み出しについて、図４を参照して説明するとともに、従来との比較のために図５をも併せて参照して説明する。図４は、実施例１でのゲートラインでの読み出しに関するタイミングチャートであって、図５は、実施例１との比較のための従来のゲートラインでの読み出しに関するタイミングチャートである。

上述したように、ゲートラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇ９，Ｇ１０の順に１つずつ選択されて、選択されたゲートラインＧの順でキャリアが読み出される。従来の場合には、図５に示すように、ゲートラインＧに関わりなく撮像中のアンプ３１の増幅率（図５では１倍）は一定である。これに対して本実施例１では、互いに異なる２種類の増幅率（図４では１倍および１０倍）についてゲートラインＧごとに交互に切り換えて設定を行う。例えば、最初の読み出しの対象であるゲートラインＧ１に関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤに読み出されて、増幅率が１倍でアンプ３１に送り込まれたとする。すると、次に選択されるゲートラインＧ２ではキャリアは増幅率が１０倍に切り換えられて、アンプ３１に送り込まれる。以下、ゲートラインＧの番号が奇数（Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７，Ｇ９）の場合にはアンプ３１の増幅率が１倍に切り換えられ、ゲートラインＧの番号が偶数（Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８，Ｇ１０）の場合にはアンプ３１の増幅率が１０倍に切り換えられる。

このように、増幅率が１倍・１０倍と異なる２つのゲートラインＧの画像に関する画像情報に基づいて、画像処理部４は１つのゲートラインＧの画像情報に統一して求める。ゲートラインＧ１でデータラインＤ１での画素における信号レベル（増幅前のキャリア）をＰ（Ｇ１，Ｄ１）とし、画像処理部４での演算後の画素の信号レベルをＣＰ（Ｇ１，Ｄ１）とする。以下、演算前の画素の信号レベルをＰ（〔ゲートラインＧでのアドレス〕、〔データラインでのアドレス〕）とし、画像処理部４での演算後の画素の信号レベルをＣＰ（〔ゲートラインＧでのアドレス〕、〔データラインでのアドレス〕）とすると、下記のように演算後の画素の信号レベルは求まる。

ＣＰ（Ｇ１，Ｄ）＝１０×Ｐ（Ｇ１，Ｄ）＋Ｐ（Ｇ２，Ｄ） …(1)
ＣＰ（Ｇ２，Ｄ）＝ＣＰ（Ｇ１，Ｄ） …(2)
ＣＰ（Ｇ３，Ｄ）＝１０×Ｐ（Ｇ３，Ｄ）＋Ｐ（Ｇ４，Ｄ） …(3)
ＣＰ（Ｇ４，Ｄ）＝ＣＰ（Ｇ３，Ｄ） …(4)
ＣＰ（Ｇ５，Ｄ）＝１０×Ｐ（Ｇ５，Ｄ）＋Ｐ（Ｇ６，Ｄ） …(5)
ＣＰ（Ｇ６，Ｄ）＝ＣＰ（Ｇ５，Ｄ） …(6)
ＣＰ（Ｇ７，Ｄ）＝１０×Ｐ（Ｇ７，Ｄ）＋Ｐ（Ｇ８，Ｄ） …(7)
ＣＰ（Ｇ８，Ｄ）＝ＣＰ（Ｇ７，Ｄ） …(8)
ＣＰ（Ｇ９，Ｄ）＝１０×Ｐ（Ｇ９，Ｄ）＋Ｐ（Ｇ１０，Ｄ） …(9)
ＣＰ（Ｇ１０，Ｄ）＝ＣＰ（Ｇ９，Ｄ） …(10)
上記（１）〜（１０）式中の『Ｄ』はデータラインＤ１〜Ｄ１０のうちのいずれにも当てはまることを意味する。また、上記（１）、（３）、（５）、（７）、（９）式からも明らかなように２つのゲートラインＧの画像情報（ここでは信号レベル）に基づいて、ゲートラインＧの番号が奇数のとき演算によって１つのゲートラインＧの画像情報（ここでは信号レベル）に統一して求める。なお、上記（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）式からも明らかなように、ゲートラインＧの番号が偶数のときもゲートラインＧの番号が奇数と同じ値を用いる。

上述した本実施例１に係るＸ線撮影装置によれば、アンプ・Ａ／Ｄ変換回路３での増幅率について撮像中にラインごとに切り換えて設定を行うコントローラ５を備えている。したがって、ラインごとに撮像中において増幅率の設定を行えるので、増幅した状態でディジタル値に変換されたキャリア（電荷情報）、さらには撮像によって得られた画像を、ラインごとに設定することができる。その結果、画像を適切に得ることができる。

本実施例１では、互いに異なる２種類の増幅率についてゲートラインＧごとに交互に切り換えて設定を行うようにコントローラ５を構成している。より具体的には、ゲートラインＧの番号が奇数（Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７，Ｇ９）を認識すると、アンプ３１の増幅率が１倍に切り換えられ、ゲートラインＧの番号が偶数（Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８，Ｇ１０）を認識すると、アンプ３１の増幅率が１０倍に切り換えられる制御シーケンスに関するプログラムをメモリ部６から読み出すことによって制御シーケンスをコントローラ５に実行させる。このように構成することで、各ゲートラインＧごとに交互に２種類の増幅率で画像を適切に得ることができる。

上記（１）〜（１０）式によって、増幅率の異なる複数分の一（本実施例１では１／２）に解像度は減るが、濃度分解能が高い画像を得ることができる。また、Ａ／Ｄ変換器３３でのオーバーフローによる出力の低下、いわゆる『画像つぶれ』を防止することができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図６は、実施例２でのゲートラインでの読み出しに関するタイミングチャートである。上述した実施例１と共通する箇所については同じ符号を付して、その説明を省略する。

本実施例２では、互いに異なる２種類の増幅率について、隣接するゲートラインＧを１つずつ跳ばした状態でゲートラインＧを切り換えながら一方の増幅率の設定を行い、一方の増幅率の設定を終了したら、跳ばされた残りのゲートラインＧを対象にしてゲートラインＧを切り換えながら他方の増幅率の設定を行うようにコントローラ５は構成されている。例えば、最初に増幅率の設定を行うゲートラインＧを、番号が奇数のゲートラインＧ１、Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７，Ｇ９とし、次に残りの増幅率の設定を行い、かつ跳ばされたゲートラインＧを、番号が偶数のゲートラインＧ２，Ｇ４，Ｇ６，Ｇ８，Ｇ１０とする。この設定により、上述した実施例１と相違して、本実施例２では、ゲートラインＧ１，Ｇ３，…，Ｇ９の順に１つずつ選択された後に、ゲートラインＧ２，Ｇ４，…，Ｇ１０の順に１つずつ選択される。このように、図６に示すように、ゲートラインＧ１，Ｇ３，…，Ｇ９の順に１つずつ選択した後に、ゲートラインＧ２，Ｇ４，…，Ｇ１０の順に１つずつ選択し、奇数時に最初に設定される一方の増幅率を１倍にし、偶数時に設定される他方の増幅率を１０倍に切り換える制御シーケンスに関するプログラムをメモリ部６に記憶させ、そのプログラムの読み出しによってコントローラ５に実行させる。

なお、演算後の画素の信号レベルを求める式は、実施例でも述べた上記（１）〜（１０）式に示すとおりである。

上述した本実施例２に係るＸ線撮影装置によれば、先ず、跳ばしたゲートラインＧ１、Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７，Ｇ９を切り換えながら一方の増幅率（図６では１倍）の設定を行った後に、跳ばされた残りのゲートラインＧ２，Ｇ４，…，Ｇ１０を切り換えながら他方の増幅率（図６では１０倍）の設定を行う。このような設定を行うことで、１倍から１０倍への切り換えが１回で済む。なお、上述した実施例１では、１倍から１０倍への切り換えが５回行われ、１０倍から１倍への切り換えが４回行われ、合計９回分の増幅率の切り換えが行われる。また、上述した実施例１と同様に、各ゲートラインＧごとに交互に２種類の増幅率で画像を適切に得ることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、図１に示すようなＸ線撮影装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線透視撮影装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（２）上述した各実施例では、入射したＸ線に代表される放射線をＸ線変換層（変換層）によって電荷情報に直接に変換した、「直接変換型」の検出素子用回路をこの発明は適用したが、入射した放射線をシンチレータなどの変換層によって光に変換し、光感応型の物質で形成された変換層によってその光を電荷情報に変換する「間接変換型」の検出素子用回路をこの発明は適用してもよい。

（３）上述した各実施例では、Ｘ線を検出するための検出素子用回路を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するための検出素子用回路に例示されるように、放射線を検出する検出素子用回路であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線の入射により撮像を行う装置であれば特に限定されない。

（４）上述した各実施例では、Ｘ線などに代表される放射線撮像を例に採って説明したが、この発明は、光の入射により撮像を行う装置にも適用することができる。

（５）上述した各実施例では、増幅率を２種類ずつ切り換えて設定を行ったが、３種類以上に切り換えて設定を行ってもよい。また、数ラインおきに１つのラインのみ異なる増幅率に切り換えたり、数ラインごとに同数種類の増幅率にそれぞれ切り換えてもよい。また、図7に示すように、画像の端に相当する奇数の番号のゲートラインＧ１，Ｇ９では増幅率を１倍にするとともに、画像の端に相当する偶数の番号のゲートラインＧ２，Ｇ１０では増幅率を６倍にし、画像の端と中央との間の領域に相当する奇数の番号のゲートラインＧ３，Ｇ７では増幅率を２倍にするとともに、その領域に相当する偶数の番号のゲートラインＧ４，Ｇ８では増幅率を８倍にし、画像の中央部分に相当する奇数の番号のゲートラインＧ５では増幅率を５倍にするとともに、画像の中央部分に相当する偶数の番号のげーとラインＧ６では増幅率を１０倍にする。この場合には、奇数／偶数のゲートラインＧにそれぞれ着目すると、画像の端から中央部分にしたがって増幅率を大きくしている。なお、奇数と偶数とに区分しないで、単純に画像の端から中央部分にしたがって、増幅率を徐々に大きくするように設定してもよい。

（６）上述した各実施例では、増幅率について各ゲートラインＧごとに切り換えて設定を行う構成であったが、データラインＤごとにも応じて増幅率について設定を行う構成であってもよい。例えば、図８ではゲートラインＧについて画像の端から中央部分にしたがって、増幅率が大きくなるように設定したが、図８に示すように、データラインＤについても画像の端から中央部分にしたがって、増幅率が大きくなるように設定してもよい。この場合には、ゲートラインＧのみならずデータラインＤごとに画像を適切に得ることができる。

（７）上述した変形例（６）では、図８に示すように縦横ともども画像の端から中央部分にしたがって増幅率が大きくなるように設定されている。一方、被検体が人体であって、人体胸部についてＸ線撮像を行う場合には、画像の端から画像の中央部分にしたがってＸ線の線量が少なくなる。したがって、胸部の撮像位置と各々のゲートラインＧまたはデータラインＤとを対応させて、撮像位置に応じて増幅率をラインごとに切り換えて設定を行うように設定してもよい。すなわち、画像の中央部分に相当する胸部の腹部ではＸ線の線量が少なく、逆にそれ以外の画像領域に相当する胸部の肺部分や皮膚の薄い部分では透過するＸ線の線量が多くなる。もし、撮像位置に関わらず撮像中のアンプの増幅率が一定であって、腹部に合わせて増幅率を大きくすると肺部分や皮膚の薄い部分でオーバーフローを起こしてしまう。そこで、このように撮像位置に応じて増幅率をラインごとに切り換えて設定を行うことで、撮像位置に起因した濃度分解能の低下や、オーバーフローによる出力の低下（画像つぶれ）を防止することができ、画像を適切に得ることができる。

（８）上述した各実施例では、増幅率について各ゲートラインＧごとに切り換えて設定を行う構成であったが、少なくともデータラインごとに切り換えて設定を行ってもよい。

（９）上述した各実施例では、アンプ３１の増幅率について撮像中にラインごとに設定する制御シーケンスに関するプログラムをメモリ部６に記憶させ、そのプログラムの読み出しによって制御シーケンスをコントローラ５に実行させることで、コントローラ５にアンプ３１の増幅率について撮像中にラインごとに設定を行う機能を備えたが、この形態に限定されない。例えばラインの切り換えごとに増幅率の倍率を入力部７（図１を参照）に入力設定し、増幅率に関する入力設定データをコントローラ５に送り込むことで、コントローラ５にアンプ３１の増幅率について撮像中にラインごとに設定を行う機能を備えてもよい。

実施例１に係るＸ線撮影装置の概略ブロック図である。 Ｘ線撮影装置のＸ線変換層周辺の概略断面図である。 Ｘ線撮影装置のアンプ・Ａ／Ｄ変換回路内のデータの流れを模式化した概略ブロック図である。 実施例１でのゲートラインでの読み出しに関するタイミングチャートである。 実施例１との比較のための従来のゲートラインでの読み出しに関するタイミングチャートである。 実施例２でのゲートラインでの読み出しに関するタイミングチャートである。 変形例に係るゲートラインでの読み出しに関するタイミングチャートである。 さらなる変形例でデータラインにも適用したときの画像の各領域における増幅率の分布を示す模式図である。 従来のＸ線撮影装置の概略ブロック図である。

符号の説明

２ … 検出素子用回路
２３ … Ｘ線変換層
３ … アンプ・Ａ／Ｄ変換回路
３１ … アンプ
３３ … Ａ／Ｄ変換器
５ … コントローラ
Ｇ … ゲートライン
Ｄ … データライン
Ｔｒ … 薄膜トランジスタ
Ｃａ … コンデンサ

Claims (7)

1. 光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する変換層と、その変換層で変換された電荷情報を蓄積して読み出す蓄積・読み出し回路と、その蓄積・読み出し回路で読み出された電荷情報を増幅してアナログ値からディジタル値に変換する増幅・アナログ／ディジタル変換回路とを備え、前記蓄積・読み出し回路を２次元状に配列した複数のラインで構成し、ディジタル値に変換された電荷情報に基づいて画像を得る撮像装置であって、前記増幅・アナログ／ディジタル変換回路での増幅率について撮像中に前記ラインごとに切り換えて設定を行う増幅率設定手段を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、互いに異なる２種類の前記増幅率について前記ラインごとに交互に切り換えて設定を行うように前記増幅率設定手段を構成することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、互いに異なる２種類の前記増幅率について、隣接するラインを１つずつ跳ばした状態でラインを切り換えながら一方の増幅率の設定を行い、一方の増幅率の設定を終了したら、跳ばされた残りのラインを対象にしてラインを切り換えながら他方の増幅率の設定を行うように前記増幅率設定手段を構成することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置において、前記増幅率の異なる複数のラインの画像に関する画像情報に基づいて１つのラインの画像情報を求めて画像を得ることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の撮像装置において、撮像位置と各々の前記ラインとを対応させて、撮像位置に応じて前記増幅率をラインごとに切り換えて設定を行うように前記増幅率設定手段を構成することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の撮像装置において、前記蓄積・読み出し回路を、前記電荷情報を蓄積する蓄積素子とその蓄積素子で蓄積された電荷情報をＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出すスイッチング素子とを２次元状に配列して構成するとともに、２次元状に配列された前記ラインのうち、一方の方向に並んだラインを、各々の前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々のスイッチング素子のゲートに電気的に接続されたゲートラインで構成し、他方の方向に並んだラインを、スイッチング素子の読み出し側に電気的に接続された読み出しラインで構成し、前記増幅率について撮像中に前記ゲートラインごとに切り換えて設定を行うように前記増幅率設定手段を構成することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置において、前記読み出しラインごとにも応じて前記増幅率について設定を行うように前記増幅率設定手段を構成することを特徴とする撮像装置。
   

Images