JP2006319529A - Imaging apparatus, imaging system employing it and imaging method - Google Patents

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和昭 田代
Noriyuki Umibe
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an imaging apparatus in which both the addition of pixels and the switching of sensitivity can be carried out. <P>SOLUTION: The imaging apparatus arranged with a plurality of pixels two-dimensionally comprises a means for switching a resolution, a means for forming a combination unit from a plurality of pixels, a means for determining the required sensitivity of each combination unit, and a means for switching the sensitivity of each combination unit based on the determination result of required sensitivity. Furthermore, a means for outputting information about the determination result of the required sensitivity of each combination unit is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像装置、それを用いた撮像システム及び撮像方法に関し、特に、大板の静止画撮像装置、それを用いた医療用撮像システム及び撮像方法に関する。   The present invention relates to an image pickup apparatus, an image pickup system using the same, and an image pickup method, and more particularly to a large still image pickup apparatus, a medical image pickup system using the same, and an image pickup method.

≪アプリケーション分野の技術≫
近年、医療の様々な分野でデジタル化が進んでいる。
≪Application field technology≫
In recent years, digitization has progressed in various fields of medicine.

X線診断の分野でも、画像のデジタル化のために、入射するX線をシンチレータ(蛍光体)により可視光に変換し、さらに撮像素子でかかる可視光像を撮像する2次元X線撮像装置が開発されてきている。   Also in the field of X-ray diagnosis, in order to digitize an image, a two-dimensional X-ray imaging apparatus that converts incident X-rays into visible light by a scintillator (phosphor) and further captures the visible light image with an image sensor. It has been developed.

X線静止画の分野では、例えば、乳房撮影用、胸部撮影用の2次元X線撮像装置として17インチサイズ(43cm×43cm)のアモルファスシリコン(a−Si)を用いた大板の静止画撮像装置(以下フラットパネルディテクタ)が作られている。   In the field of X-ray still images, for example, large plate still image imaging using 17-inch size (43 cm × 43 cm) amorphous silicon (a-Si) as a two-dimensional X-ray imaging device for mammography and chest imaging. A device (hereinafter referred to as a flat panel detector) is made.

X線動画の分野では、入射するX線をシンチレータ(蛍光体)とI.I.(イメージインテンシファイア)により可視光に変換し、CCD型撮像素子を用いたTVカメラでかかる可視光像を撮像する2次元のデジタルX線透視装置やこのTVカメラをフラットパネルディテクタで置き換えたシステムが考案されている。   In the field of X-ray animation, incident X-rays are converted into scintillators (phosphors) and I.D. I. A two-dimensional digital X-ray fluoroscopic apparatus that converts visible light with a TV camera using a CCD type image pickup device and a system that replaces the TV camera with a flat panel detector. Has been devised.

さらに、X線CT撮影装置へのフラットパネルディテクタの応用が考えられている。   Furthermore, application of a flat panel detector to an X-ray CT imaging apparatus is considered.

さらに、一般的な健常者を対象とした肺癌検診のために被写体を直立或いは座位の状態で回転させることができる回転台を設け、この回転台をX線源及びI.I.TVカメラやフラットパネルディテクタ等の2次元X線撮像装置に対して回転させながら撮影する装置が提案されている。   In addition, a turntable is provided that can rotate the subject in an upright or sitting position for lung cancer screening for a normal healthy person. I. There has been proposed an apparatus that performs imaging while rotating with respect to a two-dimensional X-ray imaging apparatus such as a TV camera or a flat panel detector.

≪フラットパネルディテクタや撮像装置の技術≫
このような装置に利用できるフラットパネルディテクタとして本出願人の提案した以下のものがある。
≪Flat panel detector and imaging device technology≫
The following is proposed by the present applicant as a flat panel detector usable in such an apparatus.

特許文献1
複数の撮像装置をタイル張りにして、フラットパネルディテクタを実現している。
Patent Document 1
A flat panel detector is realized by tiling a plurality of imaging devices.

また画素加算の例として以下のものがある。   Examples of pixel addition include the following.

特許文献2
加算動作時の感度低下、ノイズ発生を抑制する構成が開示されている。
Patent Document 2
A configuration that suppresses sensitivity reduction and noise generation during the addition operation is disclosed.

このようなフラットパネルディテクタに用いられる撮像装置の感度及びダイナミックレンジ特性を改善する技術として以下のものがある。   There are the following techniques for improving the sensitivity and dynamic range characteristics of an imaging apparatus used in such a flat panel detector.

特許文献3
(1)1回の露光時時間中に複数回の非破壊読出しを行い、これらの信号を電気的に合成することでダイナミックレンジを広げる構成が開示されている。
Patent Document 3
(1) A configuration is disclosed in which a dynamic range is expanded by performing non-destructive reading a plurality of times during one exposure time and electrically synthesizing these signals.

(2)解像度の記述はない。   (2) There is no description of resolution.

特許文献4
X線CT撮影システムの検出器として、2次元イメージセンサを採用し、画素内に複数のコンデンサと感度切替えコントローラと出力判断部とを有する構造を開示している。
Patent Document 4
A structure in which a two-dimensional image sensor is employed as a detector of an X-ray CT imaging system and a plurality of capacitors, a sensitivity switching controller, and an output determination unit are provided in a pixel is disclosed.

図16にこの従来の技術を示す。   FIG. 16 shows this conventional technique.

100はフォトダイオード、101はデータ収集回路、102は出力判定部、103は自己走査用FET、104はA/D変換器、105はシフトレジスタ、106はデータ処理装置、107はコンデンサ切換コントローラ、108は容量制御用FET、109は容量拡張用コンデンサ、110はリセット用FETである。   Reference numeral 100 denotes a photodiode, 101 denotes a data collection circuit, 102 denotes an output determination unit, 103 denotes a self-scanning FET, 104 denotes an A / D converter, 105 denotes a shift register, 106 denotes a data processing device, 107 denotes a capacitor switching controller, 108 Is a capacitance control FET, 109 is a capacitance expansion capacitor, and 110 is a reset FET.

これらの回路を同一のシリコンウエハ上に形成する構成も開示されている。   A configuration in which these circuits are formed on the same silicon wafer is also disclosed.

(1)画素ごとの感度切替えを行う。   (1) The sensitivity is switched for each pixel.

(2)画素ごとに複数のコンデンサ(容量拡張用コンデンサ109)と切替えスイッチ(容量制御用FET108)を有する。   (2) Each pixel has a plurality of capacitors (capacitance expansion capacitor 109) and a changeover switch (capacitance control FET 108).

(3)出力判定部102、コンデンサ切替えコントローラ107は、画素ごとに配置してもよいし、まとめて別領域に配置してもよい構造となっている。   (3) The output determination unit 102 and the capacitor switching controller 107 may be arranged for each pixel, or may be arranged in different areas collectively.

(4)コンデンサ制御情報は、外部に出してもよい。   (4) The capacitor control information may be output to the outside.

(5)解像度切替えの記述はない。
特許文献5
必要感度の異なる静止画撮影と透視撮影で、画素部のコンデンサを切替えることで感度を切替える構造を開示している。
(5) There is no description of resolution switching.
Patent Document 5
A structure is disclosed in which sensitivity is switched by switching a capacitor in a pixel portion between still image shooting and fluoroscopic shooting having different required sensitivities.

図17にこの従来の技術を示す。   FIG. 17 shows this conventional technique.

Pd1〜Pd128は光電変換素子、Eは電源、Cd1〜Cd128、Ce1〜Ce128はコンデンサ、Sc1〜Sc128はスイッチ、CK3は制御信号、A1〜A128は各前置増幅器、Fはシフトレジスタである。   Pd1 to Pd128 are photoelectric conversion elements, E is a power supply, Cd1 to Cd128, Ce1 to Ce128 are capacitors, Sc1 to Sc128 are switches, CK3 is a control signal, A1 to A128 are each preamplifier, and F is a shift register.

(1)画素ごとに複数のコンデンサ(Cd1〜Cd128、Ce1〜Ce128)と切替えスイッチ(Sc1〜Sc128)を有する。   (1) Each pixel has a plurality of capacitors (Cd1 to Cd128, Ce1 to Ce128) and a changeover switch (Sc1 to Sc128).

(2)静止画撮影と透視撮影でこれらのコンデンサを切替え、ダイナミックレンジを切替える。   (2) These capacitors are switched between still image shooting and fluoroscopic shooting, and the dynamic range is switched.

(3)全画素一括でダイナミックレンジを切替える。   (3) Change the dynamic range for all pixels at once.

(4)解像度切替えの記述はない。
特開2002−90462号公報 特開2003−9003号公報 特開平02−107076号公報 特開平07−280945号公報 特開昭61−244176号公報
(4) There is no description of resolution switching.
JP 2002-90462 A JP 2003-9003 A Japanese Patent Laid-Open No. 02-107076 JP 07-280945 A JP 61-244176 A

医療におけるX線静止画撮影では低速(最大で秒数枚)、低感度(線量は10mR程度と大きい)、高解像度(160μm程度の画素ピッチ)、一方X線CT撮影では高速(秒200枚程度)、高感度(静止画より線量は1/10から1/100)、低解像度(0.5mm程度の画素ピッチ)である。   Low speed (up to several frames per second), low sensitivity (dose is as large as about 10 mR), high resolution (pixel pitch of about 160 μm), and high speed (about 200 frames per second) in X-ray CT imaging ), High sensitivity (dose is 1/10 to 1/100 that of still images), and low resolution (pixel pitch of about 0.5 mm).

このような分野に用いられる撮像装置に求められる仕様は、それぞれかなり異なる。   The specifications required for imaging devices used in such fields are quite different.

さらに、それぞれの撮影時に、従来の撮像装置ではダイナミックレンジが不足する場合がある。   Furthermore, the dynamic range may be insufficient in the conventional imaging device at the time of each shooting.

人体での吸収によりX線は1/100程度になるので、X線の被写体巣抜け部では、そうでない部分に比べ100倍程度のX線照射となる。   Since X-rays are reduced to about 1/100 due to absorption by the human body, X-ray irradiation is about 100 times larger in the X-ray subject nesting portion than in other portions.

巣抜け部では上側のダイナミックレンジが不足し、また人体に金属等を有する場合、この部分では下側のダイナミックレンジが不足することが起こりやすい。   In the nest-extracted portion, the upper dynamic range is insufficient, and when the human body has metal or the like, the lower dynamic range tends to be insufficient in this portion.

一方ダイナミックレンジ、感度、解像度の異なる用途で兼用する撮像システムが求められ、さらにそれぞれの撮影時に、それぞれの解像度に応じて、それぞれの領域でダイナミックレンジをリアルタイムに変更できる撮像システムが求められている。   On the other hand, there is a need for an imaging system that can be used for different applications with different dynamic ranges, sensitivities, and resolutions. Further, there is a need for an imaging system that can change the dynamic range in real time in each area according to each resolution during each shooting. .

このように撮影条件によって、速度、感度、解像度が変わり、さらに撮影中にダイナミックレンジが不足するアプリケーションに対しては、従来の撮像装置や方法では対応できない。   As described above, the conventional imaging apparatus and method cannot cope with an application in which the speed, sensitivity, and resolution change depending on the shooting conditions and the dynamic range is insufficient during shooting.

特許文献5では、一つの撮像装置をダイナミックレンジの異なる領域で利用することができるが、さらにそれぞれの領域のとき画素ごと又は複数の画素を組合せ単位ごとに感度を変更することはできない。   In Patent Document 5, one imaging device can be used in regions having different dynamic ranges, but the sensitivity cannot be changed for each pixel or for each combination unit of a plurality of pixels in each region.

特許文献4では、撮影中に感度を切替えることはできるが、解像度を変えることができない。   In Patent Document 4, the sensitivity can be switched during shooting, but the resolution cannot be changed.

特許文献3では、撮影中に感度を切替えることはできるが、解像度を替えることができず、また複数回の非破壊読出しでは、動画や連続静止画での高速読出しが困難である。   In Patent Document 3, the sensitivity can be switched during shooting, but the resolution cannot be changed, and high-speed reading with a moving image or continuous still images is difficult with non-destructive reading multiple times.

画素加算と感度切替えを両立させたい。従来の技術を組合せるだけでは実現することはできない。   I want to achieve both pixel addition and sensitivity switching. It cannot be realized only by combining conventional techniques.

そこで、本発明は、画素加算と感度切替えを両立できるようにすることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to achieve both pixel addition and sensitivity switching.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、複数の画素を2次元に配列した撮像装置において、解像度の切替えを行う手段と、前記複数の画素から組合せ単位を形成する手段と、前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段と、前記必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替える手段と、を備える。   The present invention provides, as means for solving the above problems, in an imaging device in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally, means for switching resolution, means for forming a combination unit from the plurality of pixels, and the combination Means for performing necessary sensitivity determination for each unit, and means for switching the sensitivity for each combination unit based on the required sensitivity determination result.

また、本発明は、複数の撮像素子を配列することで2次元の撮像領域を形成する撮像装置において、前記各撮像素子は、2次元に配列した複数の画素と、解像度切替えを行う手段と、前記複数の画素から組合せ単位を形成する手段と、前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段と、前記必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替える手段と、が前記撮像領域内にあることを特徴とする。   According to the present invention, in an imaging apparatus that forms a two-dimensional imaging region by arranging a plurality of imaging elements, each of the imaging elements includes a plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner, means for switching resolution, Means for forming a combination unit from the plurality of pixels, means for performing a required sensitivity determination for each combination unit, and means for switching the sensitivity for each combination unit based on the required sensitivity determination result in the imaging region. It is characterized by that.

また、本発明は、2次元に配列した複数の画素を有する撮像装置の撮像方法において、解像度切替えを行い、前記複数の画素から組合せ単位を形成し、前記組合せ単位ごとに必要感度判定を行い、前記必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替えることを特徴とする。   In the imaging method of the imaging apparatus having a plurality of pixels arranged two-dimensionally, the present invention performs resolution switching, forms a combination unit from the plurality of pixels, performs a necessary sensitivity determination for each combination unit, The sensitivity for each combination unit is switched based on the required sensitivity determination result.

本発明によれば、ダイナミックレンジ、感度、解像度の異なる用途で兼用する撮像装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can be shared by the use from which a dynamic range, sensitivity, and resolution differ can be provided.

さらに、それぞれの撮影時に、それぞれの解像度に応じてダイナミックレンジを変更でき、またその撮像装置を提供できる。   Furthermore, the dynamic range can be changed according to the resolution at the time of each photographing, and the imaging device can be provided.

その撮像装置を有するフラットパネルディテクタを用いて、静止画(低速低感度高解像度)からCT撮影(高速高感度低解像度)まで、ダイナミックレンジ、感度、解像度の異なる用途で兼用する撮像システムを提供できる。   By using a flat panel detector having such an imaging device, it is possible to provide an imaging system that can be used for different applications ranging in dynamic range, sensitivity, and resolution, from still images (low speed, low sensitivity, high resolution) to CT imaging (high speed, high sensitivity, low resolution). .

さらに、それぞれの撮影時に、それぞれの解像度に応じてダイナミックレンジを変更でき、またその撮像システムを提供できる。   Furthermore, the dynamic range can be changed according to the resolution at the time of each photographing, and the imaging system can be provided.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
≪一般的な撮像装置を想定する≫
図1は、本発明の撮像装置の第1の実施形態を示す1画素分の回路と複数画素に共通する回路の構成図である。図2は、本発明の撮像装置の第1実施形態を示す4画素分の回路構成図である。図3は、感度切替え回路、コンパレータ、制御回路のブロック図である。図4は、図3のブロックをマトリクス状に配列して構成された撮像装置の構成図である。
(First embodiment)
≪Assuming a general imaging device≫
FIG. 1 is a configuration diagram of a circuit for one pixel and a circuit common to a plurality of pixels showing a first embodiment of the imaging apparatus of the present invention. FIG. 2 is a circuit configuration diagram for four pixels showing the first embodiment of the imaging apparatus of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of the sensitivity switching circuit, the comparator, and the control circuit. FIG. 4 is a configuration diagram of an imaging device configured by arranging the blocks of FIG. 3 in a matrix.

≪各画素の信号を加算する場所については特許文献1の図1に開示されている構成を使う≫
図1に示すように、1画素は、少なくともフォトダイオードPD、リセットスイッチSW3、感度切替えスイッチSW2、感度切替え容量CS、フォトダイオードPDのカソード側がゲートに接続され、フォトダイオードPDに蓄積された信号を増幅して出力するアンプAMP1(MOSトランジスタ)、アンプAMP1のドレイン側に接続される電流源I1(アンプAMP1と電流源I1は増幅手段を構成する)、アンプAMP1のドレイン側に接続されるサンプリング用のサンプルスイッチSW4、サンプルスイッチSW4を介して転送された信号を保持(ホールド)する容量CH、容量CHに蓄積された信号をさらに増幅して出力するアンプAMP2(MOSトランジスタ)、アンプAMP2のソース側に接続される画素選択用のスイッチSW5、アンプAMP2のドレイン側に接続される電流源I2から構成され、アンプAMP2のドレイン側は垂直出力線VLに接続される。
<< Use the configuration disclosed in FIG. 1 of Patent Document 1 for the place where the signal of each pixel is added >>
As shown in FIG. 1, at least one photodiode PD, a reset switch SW3, a sensitivity switching switch SW2, a sensitivity switching capacitor CS, and the cathode side of the photodiode PD are connected to the gate, and one pixel stores a signal accumulated in the photodiode PD. An amplifier AMP1 (MOS transistor) for amplification and output, a current source I1 connected to the drain side of the amplifier AMP1 (the amplifier AMP1 and the current source I1 constitute amplification means), and a sampling source connected to the drain side of the amplifier AMP1 Sample switch SW4, a capacitor CH that holds the signal transferred through the sample switch SW4, an amplifier AMP2 (MOS transistor) that further amplifies and outputs the signal accumulated in the capacitor CH, and a source side of the amplifier AMP2 A pixel selection switch connected to the Ji SW5, consists current source I2 which is connected to the drain side of the amplifier AMP2, the drain side of the amplifier AMP2 is connected to the vertical output line VL.

垂直出力線VLの長さ方向に隣接して配列される画素どうしは、画素の容量CHとアンプAMP2のゲートとの間で、加算スイッチSW10、12を介して接続されている。   Pixels arranged adjacent to each other in the length direction of the vertical output line VL are connected between the pixel capacitance CH and the gate of the amplifier AMP2 via addition switches SW10 and SW12.

また、垂直出力線の長さ方向と垂直な方向に隣接して配列される画素どうしは、画素の容量CHとアンプAMP2のゲートとの間で、加算スイッチSW11を介して接続されている。   Further, the pixels arranged adjacent to each other in the direction perpendicular to the length direction of the vertical output line are connected via the addition switch SW11 between the pixel capacitance CH and the gate of the amplifier AMP2.

ADD信号をハイレベルにすることで、加算スイッチSW10、11、12は全てオンになり、加算スイッチSW10、11、12で接続される接続点(容量CHとアンプAMP2のゲートとの間)は共通に接続される。   By setting the ADD signal to the high level, all the addition switches SW10, 11, and 12 are turned on, and the connection point (between the capacitor CH and the gate of the amplifier AMP2) connected by the addition switches SW10, 11, and 12 is common. Connected to.

本実施形態では画素加算を行う場合、加算単位を構成する画素全ての出力信号を利用するので、間引き読みで解像度を落とす場合に比べS/Nは良好となる。   In this embodiment, when pixel addition is performed, the output signals of all the pixels constituting the addition unit are used, so the S / N is better than when the resolution is reduced by thinning-out reading.

特に、医療での利用を考える場合、被写体の被曝を最小限に押さえて、感度を上げることができるので好ましい。   In particular, when considering use in medicine, it is preferable because exposure can be minimized and sensitivity can be increased.

図2に2×2画素で組合せ単位を構成する場合を示す。各画素の回路は左右対称のミラー配置にする。   FIG. 2 shows a case where the combination unit is configured by 2 × 2 pixels. The circuit of each pixel is arranged in a symmetrical mirror arrangement.

これにより配線等のレイアウトを容易にする。また画素と画素の間に制御回路を配置する。これらの回路のレイアウトを図4に示す。   This facilitates the layout of wiring and the like. A control circuit is disposed between the pixels. The layout of these circuits is shown in FIG.

各画素対応の感度切替え回路、コンパレータは、それぞれの画素領域(画素セル)に配置したが、制御回路を含め画素間の領域に最適配置することもできる。   The sensitivity switching circuit and the comparator corresponding to each pixel are arranged in each pixel region (pixel cell), but can be optimally arranged in the region between the pixels including the control circuit.

本実施形態では、感度切替え回路はOR回路、コンパレータは作動増幅器を用いた回路、制御回路はOR回路で構成されている。   In this embodiment, the sensitivity switching circuit is composed of an OR circuit, the comparator is composed of a circuit using an operational amplifier, and the control circuit is composed of an OR circuit.

本撮像装置は一般的なCMOSプロセスを用いているので、これらの回路はフォトダイオードやMOSトランジスタスイッチ等の画素回路と一体的に撮像装置内に容易に形成できる。   Since this imaging device uses a general CMOS process, these circuits can be easily formed in the imaging device integrally with a pixel circuit such as a photodiode or a MOS transistor switch.

垂直シフトレジスタ、マルチプレクサ、読出しアンプ等の周辺回路は撮像装置の外周部に同じプロセスで形成される(不図示)。   Peripheral circuits such as a vertical shift register, a multiplexer, and a readout amplifier are formed on the outer peripheral portion of the imaging device by the same process (not shown).

本実施形態では、加算を行う前に各画素において出力をモニタし、必要感度を検出する。   In the present embodiment, before performing addition, the output is monitored at each pixel to detect the necessary sensitivity.

そのために各画素に対応して、感度切替え回路とコンパレータを有し、コンパレータはAMP1のドレイン側出力をモニタする。   For this purpose, each pixel has a sensitivity switching circuit and a comparator, and the comparator monitors the drain side output of AMP1.

これにより必要感度の検出は画素加算と独立に行うことができる。   As a result, the required sensitivity can be detected independently of the pixel addition.

感度切替え回路は、コンパレータからの信号により感度切替えスイッチをオン状態とし、感度切替え容量CSをフォトダイオードPDに接続する。   The sensitivity switching circuit turns on the sensitivity switching switch according to the signal from the comparator, and connects the sensitivity switching capacitor CS to the photodiode PD.

感度切替え容量CSはフォトダイオードPDとAMP1との接続部で形成される容量FD(不図示)の10倍と設定し、高感度モードと低感度モードの切替えを行う。   The sensitivity switching capacitor CS is set to 10 times the capacitance FD (not shown) formed at the connection portion between the photodiode PD and the AMP1, and the high sensitivity mode and the low sensitivity mode are switched.

感度切替えの基本は、まず光量の少ない場合はノイズ的に有利な高感度モードとし、光量が大きくなったら、低感度モードとする。   Basically, the sensitivity is switched to a high sensitivity mode that is advantageous in terms of noise when the amount of light is small, and to a low sensitivity mode when the amount of light increases.

これを画素ごとにできるようにする。   This can be done for each pixel.

通常モード撮影時
感度切替えの動作
通常モードにおいては、ADD信号を常にロウレベルとし、加算スイッチSW10、SW11、SW12をオフ状態としておく。
Sensitivity switching operation during normal mode shooting In the normal mode, the ADD signal is always at a low level, and the addition switches SW10, SW11, and SW12 are turned off.

まず、リセット信号(RES)をハイレベルにして、リセットスイッチSW3をオンとし、全画素を一括でリセットする。   First, the reset signal (RES) is set to a high level, the reset switch SW3 is turned on, and all pixels are reset at once.

リセット信号(RES)をロウレベルとすることで、フォトダイオードPDへの信号蓄積が開始する。   By setting the reset signal (RES) to the low level, signal accumulation in the photodiode PD starts.

この間、光を照射することにより、フォトダイオードPDに電荷が蓄積されていく。   During this time, charges are accumulated in the photodiode PD by irradiating light.

例えば、VRES=3Vとすると、光照射によりP点の電位は減少していく。   For example, when VRES = 3 V, the potential at the point P decreases due to light irradiation.

図5に一定の蓄積時間での、P点の電位と光量の関係の概略を示す。   FIG. 5 shows an outline of the relationship between the potential at the point P and the amount of light for a certain accumulation time.

光量が増えるに従い、L1に添ってP点の電位は下がる。   As the amount of light increases, the potential at point P decreases along L1.

各画素のコンパレータで設定されている基準電圧をVrefとする。   The reference voltage set by the comparator of each pixel is Vref.

P点の電位がVrefを下回ると(R点)、コンパレータからの出力がハイレベルとなる。   When the potential at point P falls below Vref (point R), the output from the comparator becomes high level.

この信号Aは制御回路に入力される。   This signal A is input to the control circuit.

制御回路はOR回路となっており、2×2の4画素から同様な信号の入力がされる。   The control circuit is an OR circuit, and similar signals are input from 4 pixels of 2 × 2.

4画素からの入力の一つでもハイレベルとなると、制御回路はハイレベルの信号Bを各画素の感度切替え回路に出力をする(4画素の組合せ単位での感度を決定し、出力する)。   When even one of the inputs from the four pixels becomes high level, the control circuit outputs a high level signal B to the sensitivity switching circuit of each pixel (determines and outputs the sensitivity in units of combinations of four pixels).

感度切替え回路はOR回路となっており、コンパレータからの信号と、制御回路からの信号を入力としている。   The sensitivity switching circuit is an OR circuit, and receives a signal from the comparator and a signal from the control circuit.

よって制御回路、又は自分のコンパレータからハイレベルの信号を受けると、ハイレベルの信号を出力し、これにより感度切替えスイッチSW2がオンとなって、感度が自動的に切り替わる。   Accordingly, when a high level signal is received from the control circuit or its own comparator, a high level signal is output, thereby turning on the sensitivity changeover switch SW2 and automatically switching the sensitivity.

図中点線は感度切替えを行わなかった場合であり、このとき光量F1でフォトダイオードは飽和してしまう。   A dotted line in the figure indicates a case where sensitivity switching is not performed. At this time, the photodiode is saturated with the light amount F1.

感度切替えによりさらに大きな光量まで飽和せず対応していることが分かる。   It can be seen that even a larger amount of light is not saturated by sensitivity switching.

通常モードでも、感度に関しては2×2を組合せ単位としている。   Even in the normal mode, the sensitivity is 2 × 2 as a combination unit.

一般に撮影中感度切替えが必要なのは、図6に示したように撮像領域のある範囲に強い光が入る場合等が多い。   In general, the sensitivity switching during shooting is often required when strong light enters a certain area of the imaging region as shown in FIG.

この場合1画素ごとに感度を切替える必要はなく(1画素ごとに急激に変化することは少ない)、ある領域でまとまって切替えればよい。   In this case, it is not necessary to switch the sensitivity for each pixel (there is rarely abrupt change for each pixel), and the switching may be performed in a certain region.

そこで本実施形態では、画像の解像度は1×1のときでも、感度に関しては2×2の組合せ単位で切替えるようにしている。   Therefore, in this embodiment, even when the image resolution is 1 × 1, the sensitivity is switched in units of 2 × 2 combination.

感度切替え回路からの出力は感度情報出力線SLに出力される。   The output from the sensitivity switching circuit is output to the sensitivity information output line SL.

読み出し動作
図7(a)は上記撮像装置の通常モードの読出し動作を示すタイミングチャートである。
Read Operation FIG. 7A is a timing chart showing a read operation in the normal mode of the imaging apparatus.

ここでは2行分の動作を示す。   Here, the operation for two lines is shown.

まず、サンプルホールド信号S/Hをハイレベルとして、フォトダイオードPDに蓄積された電荷に対応する信号(増幅した信号)をサンプルスイッチSW4によりサンプリングし、容量CHに保持(ホールド)する。   First, the sample hold signal S / H is set to the high level, and a signal (amplified signal) corresponding to the charge accumulated in the photodiode PD is sampled by the sample switch SW4 and held (held) in the capacitor CH.

ここでは全画素一括してサンプルホールド動作を行う。   Here, the sample and hold operation is performed for all the pixels at once.

次に垂直走査回路となるシフトレジスタ(不図示)から出力される選択信号SEL1、SEL2、SEL3、・・・が順次ハイレベルとなって、各選択信号が印加される水平方向に配列された画素群からそれぞれ垂直出力線VLに、容量CHにホールドされた信号が増幅されて出力される。   Next, selection signals SEL1, SEL2, SEL3,... Output from a shift register (not shown) serving as a vertical scanning circuit sequentially become high level, and pixels arranged in the horizontal direction to which the selection signals are applied. The signal held in the capacitor CH is amplified and output from the group to the vertical output line VL.

各垂直出力線に出力された信号は、各選択信号がそれぞれハイレベルの間に水平走査回路(MUX)により順次選択されて出力信号(OUT)として出力される。   The signals output to the vertical output lines are sequentially selected by the horizontal scanning circuit (MUX) and output as an output signal (OUT) while each selection signal is at a high level.

同時にスイッチSW6がオンとなり、感度切替え回路からの出力が感度情報出力線SLに感度情報として出力される。   At the same time, the switch SW6 is turned on, and the output from the sensitivity switching circuit is output as sensitivity information to the sensitivity information output line SL.

感度は2×2で切替えられているが、出力は一列ごとに読み出される。   The sensitivity is switched at 2 × 2, but the output is read for each column.

本実施形態では、感度情報は専用の出力線に出力しているが、垂直出力線VLを共用して、出力タイミングを調整することで、それぞれの信号を出力することもできる。   In this embodiment, the sensitivity information is output to a dedicated output line, but each signal can also be output by adjusting the output timing by sharing the vertical output line VL.

これにより、配線数(配線長)を減らせるので、配線に関わる製造上の欠陥が低減でき、歩留りを向上することができる。   Thereby, since the number of wirings (wiring length) can be reduced, manufacturing defects related to wiring can be reduced and yield can be improved.

加算モード撮影時
感度切替えの動作
まずリセット信号(RES)をハイレベルにして、リセットスイッチSW3をオンとし、全画素を一括でリセットする。
In addition mode shooting Sensitivity switching operation First, the reset signal (RES) is set to high level, the reset switch SW3 is turned on, and all the pixels are reset at once.

リセット信号(RES)をロウレベルとすることで、フォトダイオードPDへの信号蓄積が開始する。   By setting the reset signal (RES) to the low level, signal accumulation in the photodiode PD starts.

本実施形態での加算は、後述するように信号をサンプルホールドした後に行うので、信号蓄積は各画素で独立行われる。   The addition in the present embodiment is performed after the signal is sampled and held as will be described later, so that signal accumulation is performed independently for each pixel.

つまり加算の動作と感度切替えの動作を別々の動作として行うことができる。   That is, the addition operation and the sensitivity switching operation can be performed as separate operations.

本実施形態によれば、解像度の選定とは別に、感度を切替える組合せを選択できる。   According to the present embodiment, a combination for switching sensitivity can be selected separately from selection of resolution.

加算モードでの感度切替えの動作は通常モードと同じになる。   The sensitivity switching operation in the addition mode is the same as in the normal mode.

蓄積時間中に光を照射することにより、フォトダイオードPDに電荷が蓄積されていく。   By irradiating light during the accumulation time, charges are accumulated in the photodiode PD.

P点の電位がVrefを下回ると、コンパレータからの出力がハイレベルとなる。   When the potential at the point P is lower than Vref, the output from the comparator becomes high level.

この信号は制御回路に入力される。   This signal is input to the control circuit.

制御回路はOR回路となっており、2×2の4画素から同様な信号の入力がされる。   The control circuit is an OR circuit, and similar signals are input from 4 pixels of 2 × 2.

4画素からの入力の一つでもハイレベルとなると、制御回路はハイレベルの信号を各画素の感度切替え回路に出力をする(4画素の組合せ単位での感度を決定し、出力する)。   When one of the inputs from the four pixels becomes high level, the control circuit outputs a high level signal to the sensitivity switching circuit of each pixel (determines and outputs the sensitivity in units of combination of four pixels).

感度切替え回路はOR回路となっており、コンパレータからの信号と、制御回路からの信号を入力としている。   The sensitivity switching circuit is an OR circuit, and receives a signal from the comparator and a signal from the control circuit.

よって、制御回路、又は自分のコンパレータからハイレベルの信号を受けると、ハイレベルの信号を出力し、これにより感度切替えスイッチSW2がオンとなって、2×2の組合せ単位の感度が自動的に切り替わる。   Therefore, when a high level signal is received from the control circuit or its own comparator, a high level signal is output, whereby the sensitivity changeover switch SW2 is turned on and the sensitivity in 2 × 2 combination units is automatically set. Switch.

感度に関しては2×2を組合せ単位としている。   As for sensitivity, 2 × 2 is used as a combination unit.

必要感度の検出は、コンパレータのばらつきがあっても正しく検出できるように、1画素単位のコンパレータとしている。   The required sensitivity is detected as a single-pixel comparator so that it can be correctly detected even if there is a variation in the comparator.

感度切替え回路からの出力は感度情報出力線SLに出力される。   The output from the sensitivity switching circuit is output to the sensitivity information output line SL.

読み出しの動作
図7(b)は上記撮像装置の加算モードでの読出し動作を示すタイミングチャートである。
Read Operation FIG. 7B is a timing chart showing a read operation in the addition mode of the imaging apparatus.

まず、サンプルホールド信号S/Hをハイレベルとして、フォトダイオードPDに蓄積された電荷に対応する信号(増幅した信号)をサンプルスイッチSW4によりサンプリングし、容量CHに保持(ホールド)する。   First, the sample hold signal S / H is set to the high level, a signal (amplified signal) corresponding to the charge accumulated in the photodiode PD is sampled by the sample switch SW4, and held (held) in the capacitor CH.

ここでは全画素一括してサンプルホールド動作を行う。   Here, the sample and hold operation is performed collectively for all pixels.

次に、ADD信号をハイレベルとし、加算スイッチSW10、SW11、SW12をオン状態とする。   Next, the ADD signal is set to a high level, and the addition switches SW10, SW11, and SW12 are turned on.

すると、各画素の容量CHの電位は4画素単位で加算前の四つの画素の容量CHの電位の平均電位となる。   Then, the potential of the capacitance CH of each pixel becomes an average potential of the potential of the capacitance CH of the four pixels before addition in units of four pixels.

次に垂直シフトレジスタ(不図示)から出力される選択信号SEL1、SEL3、SEL5、・・・が順次ハイレベルとなって、各選択信号が印加される水平方向に配列された画素群からそれぞれ垂直出力線に、容量CHにホールドされた信号が増幅されて出力される。   Next, the selection signals SEL1, SEL3, SEL5,. The signal held in the capacitor CH is amplified and output to the output line.

この時、容量CHの電位は4画素単位で同電位なので、選択信号SEL2、SEL4、SEL6、・・・をハイレベルとする必要はない。   At this time, since the potential of the capacitor CH is the same in units of four pixels, it is not necessary to set the selection signals SEL2, SEL4, SEL6,.

各垂直出力線に出力された信号は、各選択信号がそれぞれハイレベルの間に水平走査回路(MUX)により1本飛ばしで選択されて、4画素の平均出力が出力信号(OUT)として出力される。   The signal output to each vertical output line is selected by skipping one by the horizontal scanning circuit (MUX) while each selection signal is at a high level, and an average output of four pixels is output as an output signal (OUT). The

図7(a)に示す通常モードでは、全画素の出力を水平走査回路(MUX)が出力するのに対し、図7(b)に示す加算モードでは、全画素の1/4に相当する出力のみ出力するため、1フレームに必要な時間はおよそ1/4ですむ。   In the normal mode shown in FIG. 7A, the horizontal scanning circuit (MUX) outputs the output of all pixels, whereas in the addition mode shown in FIG. 7B, the output corresponding to 1/4 of all the pixels. Only one quarter of the time is required.

つまり、フレーム・レートを約4倍にすることができる。   That is, the frame rate can be increased by about 4 times.

また、容量CHは大きくしてもアンプAMP2が電圧出力のため電位が小さくなることはない。   Even if the capacitance CH is increased, the potential does not decrease because the amplifier AMP2 outputs a voltage.

さらに、加算スイッチ又は配線に浮遊容量があっても電位が低下することはない。   Furthermore, the potential does not decrease even if the addition switch or the wiring has a stray capacitance.

また、容量CHを大きくすることができるため、加算スイッチ又は配線でリーク電流があっても感度低下を招くことはないし、ノイズが増大することもない。   In addition, since the capacitance CH can be increased, even if there is a leakage current in the addition switch or the wiring, the sensitivity is not lowered, and the noise is not increased.

この場合、容量CHはフォトダイオードPDの持つ容量より大きければ効果が高くなる。   In this case, the effect is enhanced if the capacitance CH is larger than the capacitance of the photodiode PD.

本実施形態では、増幅手段となる、アンプAMP1、AMP2と電流源I1、I2はソースフォロワ回路を構成し、電圧は増幅していないが電荷を増幅することになる。   In the present embodiment, the amplifiers AMP1 and AMP2 and the current sources I1 and I2, which are amplification means, constitute a source follower circuit, and amplify the charge although the voltage is not amplified.

もちろん、電圧を増幅するタイプであってもよい。   Of course, a type that amplifies the voltage may be used.

1×1の通常モード、2×2の加算モードに対応してリアルタイムに感度切替えができる。   Sensitivity can be switched in real time corresponding to 1 × 1 normal mode and 2 × 2 addition mode.

各画素に対応した感度切替え回路とコンパレータ、これらを制御する制御回路により、通常モード、加算モードに応じて感度切替えができる。   Sensitivity switching can be performed according to the normal mode and the addition mode by using a sensitivity switching circuit and a comparator corresponding to each pixel and a control circuit for controlling them.

組合せ単位を構成する画素の一つでも、その出力がコンパレータで閾値を越えると、他の構成画素の感度切替え回路に働いて、全ての構成画素の感度が切り替わる。   Even if one of the pixels constituting the combination unit exceeds the threshold value by the comparator, it operates on the sensitivity switching circuit of the other constituent pixels, and the sensitivities of all the constituent pixels are switched.

そこでコンパレータの検出ばらつきによらず、感度切替えができる。   Therefore, the sensitivity can be switched regardless of the detection variation of the comparator.

2×2ごとに感度切替えをするSW2群を示したが、組合せ単位はこれに限定されない。   Although the SW2 group that switches the sensitivity every 2 × 2 is shown, the combination unit is not limited to this.

感度に関しては、前述したように解像度に比べ、大きい組合せ単位で設定しても良い。   As described above, the sensitivity may be set in a larger combination unit than the resolution.

本実施形態では、S/H(サンプル&ホールド)回路が1画素内に入っているため、一つの撮像装置内のどの行の画素においても全画素と同じタイミングで検出光を蓄積することができ、一つの撮像装置内で像が歪んだり、多数枚の撮像装置を貼り合わせた大判のセンサパネルにおいて隣接する撮像装置で画像が不連続になることはない。   In this embodiment, since the S / H (sample and hold) circuit is included in one pixel, the detection light can be accumulated at the same timing as all the pixels in any row of pixels in one imaging apparatus. An image is not distorted in one image pickup device, and an image is not discontinuous between adjacent image pickup devices in a large sensor panel in which a large number of image pickup devices are bonded together.

高感度モードと低感度モードの2段階の切替えを示したが、感度切替えの水準は適宜設定することができ、それに応じた感度切替え回路、コンパレータ、制御回路を用意すればよい。   Although the two-stage switching between the high sensitivity mode and the low sensitivity mode is shown, the level of sensitivity switching can be set as appropriate, and a sensitivity switching circuit, a comparator, and a control circuit corresponding to the switching can be prepared.

本実施形態では2×2の最も単純な画素加算、感度の組合せを想定し、制御回路は1個のOR回路となったが、この制御回路はさらに一般的なn×m(n、mは1以上の適当な整数)の組合せ単位に応じた回路とすることができる。   In this embodiment, the simplest combination of 2 × 2 pixel addition and sensitivity is assumed, and the control circuit is one OR circuit. However, this control circuit is more general n × m (n and m are A circuit corresponding to a combination unit of 1 or more suitable integers) can be obtained.

(第2の実施形態)
図8は本発明の撮像装置の第2の実施形態を示す1画素分の回路と複数画素に共通する回路の構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a configuration diagram of a circuit for one pixel and a circuit common to a plurality of pixels, showing a second embodiment of the imaging apparatus of the present invention.

本実施形態では、制御回路の構成が第1の実施形態と異なっている。それ以外の回路は共通である。   In the present embodiment, the configuration of the control circuit is different from that of the first embodiment. Other circuits are common.

本実施形態の制御回路にはAND回路が追加され、ADD信号とOR回路からの信号が入力される。   An AND circuit is added to the control circuit of this embodiment, and an ADD signal and a signal from the OR circuit are input.

このAND回路により、ADD信号を用いて、1画素ごと、又は2×2の組合せ単位ごとの感度切替えができるようにする。   With this AND circuit, the sensitivity can be switched for each pixel or for each 2 × 2 combination unit using the ADD signal.

通常モード撮影時
感度切替えの動作
通常モードにおいては、ADD信号を常にロウレベルとし、加算スイッチSW10、SW11、SW12をオフ状態としておく。
Sensitivity switching operation during normal mode shooting In the normal mode, the ADD signal is always at a low level, and the addition switches SW10, SW11, and SW12 are turned off.

光量が増えるに従い、ある画素でのP点の電位は下がる。各画素のコンパレータで設定されている基準電圧をVrefとする。   As the amount of light increases, the potential at point P in a certain pixel decreases. The reference voltage set by the comparator of each pixel is Vref.

P点の電位がVrefを下回ると、コンパレータからの出力がハイレベルとなる。   When the potential at the point P is lower than Vref, the output from the comparator becomes high level.

この信号Aは制御回路に入力されるが、ADD信号がロウレベルになっているので、制御回路からの出力信号は、感度切替え回路には入力されない。   Although the signal A is input to the control circuit, the output signal from the control circuit is not input to the sensitivity switching circuit because the ADD signal is at a low level.

一方感度切替え回路はOR回路となっており、コンパレータからの信号と、制御回路からの信号を入力としている。   On the other hand, the sensitivity switching circuit is an OR circuit, and receives a signal from the comparator and a signal from the control circuit.

よってコンパレータからハイレベルの信号を受けると、ハイレベルの信号を出力し、これにより感度切替えスイッチSW2がオンとなって、その画素のみの感度が自動的に切り替わる。   Therefore, when a high level signal is received from the comparator, a high level signal is output, whereby the sensitivity changeover switch SW2 is turned on, and the sensitivity of only that pixel is automatically switched.

本実施形態では、通常モードでは画素ごとに感度を変更する。   In the present embodiment, the sensitivity is changed for each pixel in the normal mode.

解像度の単位と感度切替えの組合せ単位は一致する。   The unit of resolution and the combination unit of sensitivity switching are the same.

本実施形態でも、感度情報は専用の出力線に出力しているが、垂直出力線VLを共用して、出力タイミングを調整することで、それぞれの信号を出力することもできる。   Also in this embodiment, the sensitivity information is output to the dedicated output line, but each signal can be output by adjusting the output timing by sharing the vertical output line VL.

これにより配線数(配線長)を減らせるので、配線に関わる製造上の欠陥が低減でき、歩留りを向上することができる。   As a result, the number of wirings (wiring length) can be reduced, so that manufacturing defects related to wiring can be reduced and yield can be improved.

加算モード撮影時
感度切替えの動作
本実施形態での加算モードにおいては、ADD信号をまずハイレベルとし、加算スイッチSW10、SW11、SW12をオン状態としておく。このとき制御回路のAND回路にもハイレベルのADD信号が入力され、制御回路の出力が、全ての画素に供給される。
In addition mode photographing Sensitivity switching operation In the addition mode in this embodiment, the ADD signal is first set to the high level, and the addition switches SW10, SW11, and SW12 are turned on. At this time, a high-level ADD signal is also input to the AND circuit of the control circuit, and the output of the control circuit is supplied to all pixels.

所定の蓄積時間中に光を照射することにより、フォトダイオードPDに電荷が蓄積されていく。   By irradiating light during a predetermined accumulation time, charges are accumulated in the photodiode PD.

P点の電位がVrefを下回ると、コンパレータからの出力がハイレベルとなる。   When the potential at the point P is lower than Vref, the output from the comparator becomes high level.

この信号は制御回路に入力される。制御回路はOR回路となっており、2×2の4画素から同様な信号の入力がされる。   This signal is input to the control circuit. The control circuit is an OR circuit, and similar signals are input from 4 pixels of 2 × 2.

4画素からの入力の一つでもハイレベルとなると、制御回路はハイレベルの信号を各画素の感度切替え回路に出力をする(4画素の組合せ単位での感度を決定し、出力する)。   When one of the inputs from the four pixels becomes high level, the control circuit outputs a high level signal to the sensitivity switching circuit of each pixel (determines and outputs the sensitivity in units of combination of four pixels).

感度切替え回路はOR回路となっており、コンパレータからの信号と、制御回路からの信号を入力としている。   The sensitivity switching circuit is an OR circuit, and receives a signal from the comparator and a signal from the control circuit.

よって、制御回路、又は自分のコンパレータからハイレベルの信号を受けると、ハイレベルの信号を出力し、これにより感度切替えスイッチSW2がオンとなって、2×2の組合せ単位の感度が自動的に切り替わる。   Therefore, when a high level signal is received from the control circuit or its own comparator, a high level signal is output, whereby the sensitivity changeover switch SW2 is turned on and the sensitivity in 2 × 2 combination units is automatically set. Switch.

感度に関しては2×2を組合せ単位としている。   As for sensitivity, 2 × 2 is used as a combination unit.

必要感度の検出は、コンパレータのばらつきがあっても正しく検出できるように、1画素単位のコンパレータとしている。   The required sensitivity is detected as a single-pixel comparator so that it can be correctly detected even if there is a variation in the comparator.

感度切替え回路からの出力は感度情報出力線SLに出力される。   The output from the sensitivity switching circuit is output to the sensitivity information output line SL.

1×1の通常モード、2×2の加算モードに対応してリアルタイムに感度切替えができる。   Sensitivity can be switched in real time corresponding to 1 × 1 normal mode and 2 × 2 addition mode.

各画素に対応した感度切替え回路とコンパレータ、これらを制御する制御回路により、通常モード、加算モードに応じて感度切替えができる。   Sensitivity switching can be performed according to the normal mode and the addition mode by using a sensitivity switching circuit and a comparator corresponding to each pixel and a control circuit for controlling them.

組合せ単位を構成する画素の一つでも、その出力がコンパレータで閾値を越えると、他の構成画素の感度切替え回路に働いて、全ての構成画素の感度が切り替わる。そこでコンパレータの検出ばらつきによらず、感度切替えができる。   Even if one of the pixels constituting the combination unit exceeds the threshold value by the comparator, it operates on the sensitivity switching circuit of the other constituent pixels, and the sensitivities of all the constituent pixels are switched. Therefore, the sensitivity can be switched regardless of the detection variation of the comparator.

解像度の単位と感度切替えの組合せ単位を同じくできる。   The unit of resolution and the combination unit of sensitivity switching can be made the same.

2×2ごとに感度切替えをするSW2群を示したが、組合せ単位はこれに限定されない。   Although the SW2 group that switches the sensitivity every 2 × 2 is shown, the combination unit is not limited to this.

高感度モードと低感度モードの2段階の切替えを示したが、感度切替えの水準は適宜設定することができ、それに応じた感度切替え回路、コンパレータ、制御回路を用意すればよい。   Although the two-stage switching between the high sensitivity mode and the low sensitivity mode is shown, the level of sensitivity switching can be set as appropriate, and a sensitivity switching circuit, a comparator, and a control circuit corresponding to the switching can be prepared.

本実施形態では2×2の最も単純な画素加算、感度の組合せを想定し、制御回路は1個のOR回路となったが、この制御回路はさらに一般的なn×m(n、mは1以上の適当な整数)の組合せ単位に応じた回路とすることができる。   In this embodiment, the simplest combination of 2 × 2 pixel addition and sensitivity is assumed, and the control circuit is one OR circuit. However, this control circuit is more general n × m (n and m are A circuit corresponding to a combination unit of 1 or more suitable integers) can be obtained.

(第3の実施形態)
図9は本発明の撮像装置の第3の実施形態を示す。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows a third embodiment of the imaging apparatus of the present invention.

1画素分の回路の内、フォトダイオードPDと全画素一括感度切替えスイッチSWT、感度切替えスイッチSW2、低感度モード用容量CSL、感度切替え容量CSを示す。   Among the circuits for one pixel, the photodiode PD, the all-pixel collective sensitivity changeover switch SWT, the sensitivity changeover switch SW2, the low sensitivity mode capacitor CSL, and the sensitivity changeover capacitor CS are shown.

高感度モード時のフォトダイオードPDの容量に対し、感度切替え容量CSは10倍、低感度モード用容量CSは100倍の容量としている。   The sensitivity switching capacity CS is 10 times that of the photodiode PD in the high sensitivity mode, and the low sensitivity mode capacity CS is 100 times that of the photodiode PD.

その他の回路は基本的に第1、2の実施形態と同様であるので省略する。   The other circuits are basically the same as those in the first and second embodiments, and will not be described.

本実施形態では、撮像装置の外部から加える一括感度切替え信号SLをハイレベルとすることで、全画素一括感度切替えスイッチSWTをオンとする。   In this embodiment, the collective sensitivity switching signal SL applied from the outside of the imaging apparatus is set to a high level to turn on the all-pixel collective sensitivity switching switch SWT.

撮像装置全体を低感度モードとし、これにより光量レベルの大きいアプリケーションで利用することができる。   The entire imaging apparatus is set to a low sensitivity mode, which can be used in an application with a large light amount level.

光量レベルの非常に小さいアプリケーションで利用する場合、一括感度切替え信号SLをロウレベルとすることで、全画素一括感度切替えスイッチSWTをオフとする。   When used in an application with a very small light amount level, the collective sensitivity switching signal SL is set to a low level to turn off the all-pixel collective sensitivity switch SWT.

これにより撮像装置全体を高感度モードに設定する。   Thereby, the entire imaging apparatus is set to the high sensitivity mode.

このとき画素ごとのコンパレータと感度切替え回路が働くことにより、適当な組合せ単位ごとに感度切替え容量CSがフォトダイオードに接続され、感度が切り替わる。   At this time, the comparator and sensitivity switching circuit for each pixel work, whereby the sensitivity switching capacitor CS is connected to the photodiode for each appropriate combination unit, and the sensitivity is switched.

感度切替え容量CSは低感度モード用容量CSLと並列となっており、しかも1/10の容量であり、低感度モードでは感度切替えの効果は少ない。   The sensitivity switching capacitor CS is in parallel with the low sensitivity mode capacitor CSL and has a capacity of 1/10, and the effect of sensitivity switching is small in the low sensitivity mode.

そこで、高感度モード時のフォトダイオードPDの容量に対し1000倍の容量をもつ、第2の感度切替え容量と第2の感度切替えスイッチを低感度モード用容量に付加して、これを感度切替え回路で制御するようにしてもよい。   Therefore, a second sensitivity switching capacitor and a second sensitivity switching switch having a capacity 1000 times the capacitance of the photodiode PD in the high sensitivity mode are added to the low sensitivity mode capacitor, and this is used as a sensitivity switching circuit. You may make it control by.

(第4の実施形態)
図10は本発明の撮像装置の第4の実施形態の撮像装置の4画素分を示す。基本的な画素回路は第1の実施の形態と同様である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 shows four pixels of the image pickup apparatus according to the fourth embodiment of the image pickup apparatus of the present invention. The basic pixel circuit is the same as that in the first embodiment.

本実施形態では、2×2の4画素加算を行っているQ点で必要感度を検出する構成としている。   In the present embodiment, the required sensitivity is detected at the Q point where 2 × 2 4-pixel addition is performed.

制御回路は、コンパレータからの出力と一括感度切替え信号SLを入力とし、その出力を各画素の感度切替えスイッチに接続されたOR回路となっている。   The control circuit is an OR circuit in which the output from the comparator and the collective sensitivity switching signal SL are input and the output is connected to the sensitivity switching switch of each pixel.

一括感度切替え信号SLは、撮像装置の外部から加える信号とする。   The collective sensitivity switching signal SL is a signal applied from the outside of the imaging device.

通常モードでは全画素一括で感度を変えられようになっている。   In normal mode, the sensitivity can be changed for all pixels at once.

まずADD信号を常時ロウレベルとする。   First, the ADD signal is always set to the low level.

このときコンパレータ、制御回路はリセットされており(リセット回路は不図示)、コンパレータの出力は常にロウレベルとなっている。   At this time, the comparator and the control circuit are reset (the reset circuit is not shown), and the output of the comparator is always at the low level.

一括感度切替え信号SLをロウレベルとすれば、この信号が制御回路の入力となっているので、制御回路の出力はロウレベルのままで、全画素が高感度モードとなる。   If the collective sensitivity switching signal SL is set to the low level, this signal is input to the control circuit, so that the output of the control circuit remains at the low level and all the pixels enter the high sensitivity mode.

一括感度切替え信号SLをハイレベルとすれば、制御回路の出力はハイレベルとなり、全画素の感度切替えスイッチがオンとなる。   If the collective sensitivity switching signal SL is set to the high level, the output of the control circuit is set to the high level, and the sensitivity switching switches of all the pixels are turned on.

これにより低感度モードとなる。通常モードでは画素ごと、組合せ単位ごとの感度を自動的に変更することはできないので、本実施形態の通常モードは、全体的に光量の異なる場面で、撮像装置の感度を全体的に変更する場合に使われる。   Thus, the low sensitivity mode is set. Since the sensitivity for each pixel and each combination unit cannot be automatically changed in the normal mode, the normal mode of the present embodiment is a case where the sensitivity of the imaging device is totally changed in a scene where the light amount is totally different. Used for.

加算モードでは、一括で低感度モードにするか、又は高感度モードで画素の加算単位ごとに(感度の組合せ単位と画素の加算単位は同じ)自動的に低感度モードに変わるようになっている。   In the addition mode, the low sensitivity mode is selected at once, or the high sensitivity mode automatically changes to the low sensitivity mode for each pixel addition unit (the sensitivity combination unit and the pixel addition unit are the same). .

まず、ADD信号を常時ハイレベルとする。これにより各画素のホールド容量からの出力がQ点で加算される。   First, the ADD signal is always set to the high level. As a result, the outputs from the hold capacitors of the respective pixels are added at the Q point.

一括感度切替え信号SLをロウレベルとすると、この信号が制御回路に入力される。   When the collective sensitivity switching signal SL is set to a low level, this signal is input to the control circuit.

コンパレータはまずリセットされており(リセット回路は不図示)、コンパレータの出力はロウレベルとなって制御回路に入力される。   The comparator is first reset (the reset circuit is not shown), and the output of the comparator becomes low level and is input to the control circuit.

よって、制御回路の出力はロウレベルとなり、全画素が高感度モードとなる。   Therefore, the output of the control circuit is at a low level, and all the pixels are in the high sensitivity mode.

所定の蓄積時間中に光を照射することにより、フォトダイオードPDに電荷が蓄積されていく。   By irradiating light during a predetermined accumulation time, charges are accumulated in the photodiode PD.

このときサンプルスイッチはオンとする。   At this time, the sample switch is turned on.

P点の電位が減少するにつれ、Q点の電位も減少し、Q点の電位がVrefを下回ると、コンパレータからの出力がハイレベルとなる。   As the potential at point P decreases, the potential at point Q also decreases. When the potential at point Q falls below Vref, the output from the comparator goes high.

この信号は制御回路に入力され、その出力がハイレベルとなる。   This signal is input to the control circuit, and its output becomes high level.

その結果感度切替えスイッチがオン状態となり、4画素が低感度モードに切り替わる。   As a result, the sensitivity changeover switch is turned on, and the four pixels are switched to the low sensitivity mode.

高感度モードで撮影中に、万一高光量が入射しても飽和することなく撮影することができる。   During shooting in the high sensitivity mode, even if a high amount of light is incident, shooting can be performed without saturation.

一方一括感度切替え信号SLをハイレベルとすれば、制御回路の出力は常時ハイレベルとなり、全画素の感度切替えスイッチがオンとなる。これにより低感度モードとなる。   On the other hand, when the collective sensitivity switching signal SL is set to the high level, the output of the control circuit is always at the high level, and the sensitivity switching switches of all the pixels are turned on. Thus, the low sensitivity mode is set.

画素加算単位に一揃いのコンパレータと制御回路を設ければよいので、全体回路が簡略化される。感度切替え回路は制御回路に一体化され、簡単化されている。   Since a set of comparators and control circuits may be provided for each pixel addition unit, the entire circuit is simplified. The sensitivity switching circuit is integrated into the control circuit and simplified.

(第5の実施形態)
≪本出願人による特許文献1のフラットパネルディテクタに応用した例≫
≪各画素の信号を加算する場所については本出願人よる特許文献2の図1に開示されている構成を使う≫
図11は本発明の撮像装置の第5の実施形態の撮像装置を示す。図12はさらに複数の撮像装置をタイル張りして、フラットパネルディテクタにした場合を示す。
(Fifth embodiment)
≪Example applied to the flat panel detector of Patent Document 1 by the present applicant≫
<< As for the place where the signal of each pixel is added, the configuration disclosed in FIG.
FIG. 11 shows an image pickup apparatus according to a fifth embodiment of the image pickup apparatus of the present invention. FIG. 12 shows a case where a plurality of imaging devices are tiled to form a flat panel detector.

ここではシンチレータをタイル張りした撮像装置の上に設置し、X線用としている。図13は図12におけるA−A’の断面を示す。   Here, a scintillator is installed on a tiled image pickup device and is used for X-rays. FIG. 13 shows a cross section taken along the line A-A 'in FIG.

本実施形態では、撮像装置の周辺回路(垂直シフトレジスタ、水平シフトレジスタ、マルチプレクサ、出力アンプ等)と、感度切替え回路、コンパレータ、制御回路を撮像領域内に配置している。   In this embodiment, peripheral circuits (vertical shift register, horizontal shift register, multiplexer, output amplifier, etc.) of the imaging device, sensitivity switching circuit, comparator, and control circuit are arranged in the imaging region.

また、外部接続用の端子やバンプも撮像領域内に配置している。感度切替え回路、コンパレータ、制御回路は、第1、2、3、4の実施形態に示したものを利用できる。   Further, terminals and bumps for external connection are also arranged in the imaging area. As the sensitivity switching circuit, the comparator, and the control circuit, those shown in the first, second, third, and fourth embodiments can be used.

このように周辺回路や機能回路を撮像領域内に配置することにより、撮像装置全面が撮像領域とすることが可能になった。   By arranging peripheral circuits and functional circuits in the imaging region in this way, the entire surface of the imaging device can be made the imaging region.

この撮像装置を9枚タイル張りすることで、図12に示すような高性能(撮像装置の繋ぎによる欠陥がなく、アプリケーションに応じた感度切替えを設定できる)なフラットパネルディテクタを実現できた。1個の撮像装置を8インチウエハから1枚どりすると、40cm×40cmの大判のフラットパネルディテクタを実現できる。   By tiling nine imaging devices, a high performance flat panel detector as shown in FIG. 12 (there is no defect due to connection of imaging devices and sensitivity switching can be set according to the application) can be realized. When one image pickup device is moved from an 8-inch wafer, a large flat panel detector of 40 cm × 40 cm can be realized.

(第6の実施形態)
図14は本発明の第6の実施形態を示す。第5の実施形態である大判のフラットパネルディテクタを静止画撮影兼用の立位型コーンビームCTに応用した形態である。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 shows a sixth embodiment of the present invention. This is a form in which a large flat panel detector according to the fifth embodiment is applied to a standing cone beam CT for still image shooting.

1はX線発生装置(X線源)、2はX線源用電源、Xは照射された連続X線、6は被写体、3はX線検出素子、4は回転装置(回転台)、5はロータリーエンコーダ、7はX線用フラットパネルディテクタ、8は撮影制御装置、9は表示装置である。   Reference numeral 1 denotes an X-ray generator (X-ray source), 2 denotes an X-ray source power supply, X denotes irradiated continuous X-rays, 6 denotes a subject, 3 denotes an X-ray detection element, 4 denotes a rotating device (rotary base), 5 Is a rotary encoder, 7 is an X-ray flat panel detector, 8 is an imaging control device, and 9 is a display device.

なお、本実施形態では、放射線としてX線を用いているが、その他にもα線、β線、γ線等を用いることができる。   In the present embodiment, X-rays are used as radiation, but α rays, β rays, γ rays, and the like can also be used.

X線発生装置は、一般撮影用の装置を利用し、連続X線モードで使用する。   The X-ray generator uses a general imaging device and is used in a continuous X-ray mode.

撮影制御装置は管電圧、管電流、照射時間を設定し、照射の開始と停止を制御するのみである。   The imaging control device only sets the tube voltage, tube current, and irradiation time and controls the start and stop of irradiation.

回転装置は、撮影制御装置からの回転制御信号に基づいて回転部分を連続回転させる装置である。   The rotating device is a device that continuously rotates the rotating portion based on a rotation control signal from the imaging control device.

回転部分には被写体を回転中に保持するための保持装置(不図示)が設置されている。   A holding device (not shown) for holding the subject during rotation is installed in the rotating portion.

さらに、回転装置の回転角度を計測し、撮影制御装置に出力するロータリーエンコーダが設けられている。   Furthermore, a rotary encoder that measures the rotation angle of the rotation device and outputs the rotation angle to the imaging control device is provided.

これは、フルスキャンで1回転360度を1000プロジェクションで撮影する場合、1プロジェクション当たり0.36度ごとに信号を発生する。   This is because a signal is generated every 0.36 degrees per projection when photographing 360 degrees per rotation with 1000 projections in full scan.

回転の角度を計測し、角度に対する信号を生成する。   The angle of rotation is measured and a signal for the angle is generated.

回転角検出手段であれば、ロータリーエンコーダ5に限定されない。   If it is a rotation angle detection means, it will not be limited to the rotary encoder 5.

この信号により、X線用フラットパネルディテクタの蓄積時間を制御して画像を取得する。   With this signal, the accumulation time of the X-ray flat panel detector is controlled to acquire an image.

図15は本実施形態のシステム構成を示す。   FIG. 15 shows the system configuration of this embodiment.

撮影制御装置8はX線用フラットパネルディテクタ7から出力された感度情報を格納する感度情報メモリ14、プロジェクション画像データを格納する画像データメモリ15、補正データを保存する補正データメモリ16、画像処理部17、装置制御部18、蓄積時間制御部20、蓄積時間算出カウンタ21、回転装置制御部19からなっている。X線用フラットパネルディテクタ7は感度情報読取り部11、A/D変換器12、駆動部13を含んでいる。   The imaging control device 8 includes a sensitivity information memory 14 that stores sensitivity information output from the flat panel detector 7 for X-rays, an image data memory 15 that stores projection image data, a correction data memory 16 that stores correction data, and an image processing unit. 17, an apparatus control unit 18, an accumulation time control unit 20, an accumulation time calculation counter 21, and a rotation device control unit 19. The X-ray flat panel detector 7 includes a sensitivity information reading unit 11, an A / D converter 12, and a driving unit 13.

この本撮像システムでは、被写体を立位のまま素早く撮影を開始でき、次の被写体との交代も短時間で済み、全体の撮影時間を短縮することができる。   With this imaging system, shooting can be started quickly while the subject is in a standing position, replacement with the next subject can be completed in a short time, and the overall shooting time can be shortened.

さらに、コーンビームX線を用いて高々1回転で撮影を行うので、被写体の被曝を低減できる等の検診に適したシステムとして好適である。   Furthermore, since imaging is performed at most by one rotation using cone beam X-rays, the system is suitable as a system suitable for examination such as reduction of subject exposure.

また、X線源とX線検出器を一体回転させるためのガントリーが不要となるので、X線源とX線検出器との位置が自由に設定でき、計測時の拡大率や計測部位を変えることができる。   In addition, since a gantry for rotating the X-ray source and the X-ray detector is not necessary, the positions of the X-ray source and the X-ray detector can be freely set, and the magnification rate and measurement site during measurement can be changed. be able to.

また、一般撮影用のX線源を利用でき、ガントリーも不要でシステムのコストを押さえることができる。   Further, an X-ray source for general imaging can be used, and a gantry is not required, so that the cost of the system can be reduced.

さらに、システムの構成が簡単なので車載用に好都合である。   Furthermore, since the system configuration is simple, it is convenient for in-vehicle use.

コーンビームX線CT撮影装置の特徴として、検出器は被写体に対して回転軸上を相対的に回転するのみで、回転軸方向に移動することはない。   As a feature of the cone beam X-ray CT imaging apparatus, the detector only rotates on the rotation axis relative to the subject and does not move in the rotation axis direction.

そこで、被写体の関心領域全体を捉えることができるが本発明の大判フラットパネルディテクタを利用することで、たかだか1回の回転で全CT像を再構成するための全プロジェクション画像データを取得することができる。   Thus, the entire region of interest of the subject can be captured, but using the large flat panel detector of the present invention, it is possible to acquire all projection image data for reconstructing all CT images with at most one rotation. it can.

さらに一般撮影として肺野を含めた大面積での静止画撮影を行うこともできる。   Furthermore, it is possible to perform still image shooting over a large area including the lung field as general imaging.

本実施形態での撮像装置の画素ピッチは静止画撮影を考慮して160μmとした。   The pixel pitch of the imaging device in this embodiment is set to 160 μm in consideration of still image shooting.

静止画撮影時は、最大で秒6枚、X線線量は10mR/枚程度となる。   At the time of still image shooting, the maximum is 6 images per second, and the X-ray dose is about 10 mR / image.

一方X線CT撮影時は5秒で被写体が1回転し、1000枚のプロジェクション画像を取得するので読取り速度は秒200枚となる。   On the other hand, at the time of X-ray CT imaging, the subject rotates once in 5 seconds and 1000 projection images are acquired, so the reading speed is 200 images per second.

また線量は1枚当たり静止画の1/100程度となり、4×4画素加算で0.64mmの画素ピッチで読み取る。   Further, the dose is about 1/100 of a still image per sheet, and is read at a pixel pitch of 0.64 mm by adding 4 × 4 pixels.

本発明の撮像装置を用いることで、静止画時には低感度モード、高解像度、低速での撮影を行い、CT撮影時には、高感度モード、低解像度、高速の撮影を行うことができる。   By using the image pickup apparatus of the present invention, it is possible to perform shooting in the low sensitivity mode, high resolution, and low speed at the time of a still image, and to perform high sensitivity mode, low resolution, and high speed shooting at the time of CT imaging.

さらにそれぞれの撮影時に、ダイナミックレンジが不足する場合がある。   Furthermore, the dynamic range may be insufficient during each shooting.

人体での吸収によりX線は1/100程度になるので、X線の被写体巣抜け部では、そうでない部分に比べ100倍程度のX線照射となる。   Since X-rays are reduced to about 1/100 due to absorption by the human body, X-ray irradiation is about 100 times larger in the X-ray subject nesting portion than in other portions.

巣抜け部では上側のダイナミックレンジが不足する。また人体に金属等を有する場合、この部分では下側のダイナミックレンジが不足する。   The upper dynamic range is insufficient at the nest-extracted portion. If the human body has metal or the like, the lower dynamic range is insufficient in this portion.

このような場合にも自動的に解像度に応じて感度を変更できるので、ダイナミックレンジ不足による、画質の劣化を防ぐことができる。   Even in such a case, since the sensitivity can be automatically changed according to the resolution, it is possible to prevent deterioration of image quality due to insufficient dynamic range.

特に医療用の場合、撮影失敗による取り直しは被曝が増えるため好ましくないので、本実施形態の撮像システムにより、感度異常による撮影失敗を予防することができる。   In particular, in the case of medical use, re-taking due to imaging failure is not preferable because of increased exposure. Therefore, the imaging system of this embodiment can prevent imaging failure due to sensitivity abnormality.

感度情報読取り部11によりフラットパネルディテクタ7から読み出された感度情報は、感度情報メモリ14に保存されたあと、画像処理部17で画像データを感度に合わせた補正を行うために使われる。   Sensitivity information read from the flat panel detector 7 by the sensitivity information reading unit 11 is stored in the sensitivity information memory 14 and then used by the image processing unit 17 to correct the image data in accordance with the sensitivity.

まず出力した画素データを感度情報で補正する。   First, the output pixel data is corrected with sensitivity information.

低感度モードと高感度モードの比(容量比)をkとする。   The ratio (capacity ratio) between the low sensitivity mode and the high sensitivity mode is k.

低感度モードでの出力画素値がnのとき、実際の画素値をn×kとする補正を行う。   When the output pixel value in the low sensitivity mode is n, correction is performed so that the actual pixel value is nxk.

高感度モードの場合は出力画素値をそのまま利用する。感度情報メモリ14に保存された感度情報マップにより、全ての補正単位ごとに行う。   In the high sensitivity mode, the output pixel value is used as it is. This is performed for every correction unit by the sensitivity information map stored in the sensitivity information memory 14.

次に予め取得していた白補正データを同じように補正して白補正データを作成する。予め取得していたFPN(固定パターンノイズ)データと感度補正後の白データを用いて、感度補正後の画素データをさらに補正することで画像を形成する。   Next, white correction data obtained in advance is corrected in the same manner to create white correction data. An image is formed by further correcting the pixel data after the sensitivity correction using the previously acquired FPN (fixed pattern noise) data and the white data after the sensitivity correction.

FPNは感度で変わらないとしたが、感度で変わる場合は、白補正データと同様に感度補正すればよい。   Although FPN does not change with sensitivity, when it changes with sensitivity, sensitivity correction may be performed in the same manner as white correction data.

本実施形態により、ダイナミックレンジ、感度、解像度の異なる用途で兼用する撮像システムを実現できる。   According to the present embodiment, it is possible to realize an imaging system that is also used for different uses of dynamic range, sensitivity, and resolution.

さらに、それぞれの撮影時に、それぞれの解像度に応じて、それぞれの領域でダイナミックレンジをリアルタイムに変更できる撮像システムを実現できる。   Furthermore, it is possible to realize an imaging system that can change the dynamic range in each area in real time according to the resolution at the time of each imaging.

本実施形態では、立位を想定したが、臥台方式でX線と撮像装置が回転するガントリ方式や、Cアーム方式を採用することで、さらに透視撮影にも兼用できるシステムを実現できる。   In this embodiment, a standing position is assumed, but a system that can also be used for fluoroscopic imaging can be realized by adopting a gantry method in which an X-ray and an imaging device rotate in a stand method or a C-arm method.

本発明は、X線などの放射線を使用した撮像装置を用いる撮像システムなどに利用することができる。   The present invention can be used for an imaging system using an imaging device using radiation such as X-rays.

本発明の撮像装置の第1の実施形態を示す1画素分の回路と複数画素に共通するする回路の構成図である。1 is a configuration diagram of a circuit for one pixel and a circuit common to a plurality of pixels showing a first embodiment of an imaging apparatus of the present invention. 本発明の撮像装置の第1実施形態を示す4画素分の回路構成図である。It is a circuit block diagram for 4 pixels which shows 1st Embodiment of the imaging device of this invention. 感度切替え回路、コンパレータ、制御回路のブロック図である。It is a block diagram of a sensitivity switching circuit, a comparator, and a control circuit. 図3のブロックをマトリクス状に配列して構成された撮像装置の構成図である。It is a block diagram of the imaging device comprised by arranging the block of FIG. 3 in the matrix form. 一定の蓄積時間での、P点の電位と光量の関係の概略を示すグラフである。It is a graph which shows the outline of the relationship between the electric potential of P point, and the light quantity in a fixed accumulation time. 撮像領域の光照射状態を示す平面図である。It is a top view which shows the light irradiation state of an imaging region. 撮像装置の通常モード及び加算モードでの読出し動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a reading operation in a normal mode and an addition mode of the imaging apparatus. 本発明の撮像装置の第2の実施形態を示す1画素分の回路と複数画素に共通する回路の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a circuit for one pixel and a circuit common to a plurality of pixels showing a second embodiment of the imaging apparatus of the present invention. 本発明の撮像装置の第3の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 3rd Embodiment of the imaging device of this invention. 本発明の撮像装置の第4の実施形態の撮像装置の4画素分を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 4 pixels worth of the imaging device of 4th Embodiment of the imaging device of this invention. 本発明の撮像装置の第5の実施形態の撮像装置を示す平面図である。It is a top view which shows the imaging device of 5th Embodiment of the imaging device of this invention. 図11の撮像装置を複数タイル張りして、フラットパネルディテクタにした場合を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing a case where the imaging device of FIG. 11 is tiled to form a flat panel detector. 図12におけるA−A’の断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section of A-A 'in FIG. 本発明の第6の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態のシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system configuration | structure of 6th Embodiment of this invention. 従来技術の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a prior art. 従来技術の回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

PD フォトダイオード
CS 感度切替え容量
VL 垂直出力線
CH 容量
SW2 感度切替えスイッチ
SW4 サンプリング用のサンプルスイッチ
SW5 画素選択用のスイッチ
AMP1 アンプ(MOSトランジスタ)
AMP2 アンプ(MOSトランジスタ)
I1 電流源
I2 電流源
PD Photodiode CS Sensitivity switching capacitor VL Vertical output line CH Capacitance SW2 Sensitivity switching switch SW4 Sample switch for sampling SW5 Switch for pixel selection AMP1 Amplifier (MOS transistor)
AMP2 amplifier (MOS transistor)
I1 current source I2 current source

Claims (16)

複数の画素を2次元に配列した撮像装置において、
解像度の切替えを行う手段と、
前記複数の画素から組合せ単位を形成する手段と、
前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段と、
前記必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替える手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
In an imaging device in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally,
Means for switching the resolution;
Means for forming a combination unit from the plurality of pixels;
Means for determining the required sensitivity for each combination unit;
Based on the required sensitivity determination result, means for switching the sensitivity for each combination unit,
An imaging apparatus comprising:
前記組合せ単位ごとの必要感度判定結果情報を出力する手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 2. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising means for outputting necessary sensitivity determination result information for each combination unit. 前記解像度切替えを行う手段、前記複数の画素から組合せ単位を形成する手段、前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段及び前記組合せ単位ごとの感度を切替える手段は、前記画素が配列された撮像領域内に配置されることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 The means for switching the resolution, the means for forming a combination unit from the plurality of pixels, the means for determining the necessary sensitivity for each combination unit, and the means for switching the sensitivity for each combination unit are: an imaging region in which the pixels are arranged The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is disposed inside the image pickup apparatus. 前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段は、前記組合せ単位内の少なくとも一つの画素の必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度判定を行うことを特徴とする請求項3記載の撮像装置。 4. The imaging according to claim 3, wherein the means for determining the required sensitivity for each combination unit performs sensitivity determination for each combination unit based on a required sensitivity determination result of at least one pixel in the combination unit. apparatus. 前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段は、前記組合せ単位ごとの出力に基づき必要感度判定を行い、前記組合せ単位ごとの必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行うことを特徴とする請求項3記載の撮像装置。 The means for determining the required sensitivity for each combination unit performs the required sensitivity determination based on the output for each combination unit, and performs the required sensitivity determination for each combination unit based on the required sensitivity determination result for each combination unit. The imaging apparatus according to claim 3. 前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段と、前記感度切替えを行う手段とは、前記組合せ単位ごとにあることを特徴とする請求項4又は5記載の撮像装置。 6. The image pickup apparatus according to claim 4, wherein means for determining a necessary sensitivity for each combination unit and means for performing sensitivity switching are provided for each combination unit. 前記画素ごとに光電変換部を有し、
前記組合せ単位ごとの感度切替えを行う手段は、複数の感度に対応した、前記光電変換部に接続した複数の信号蓄積容量と、
前記組合せ単位ごとの必要感度判定結果に基づき前記信号蓄積手段を切替えるスイッチと、を有し、該スイッチを制御する手段を有することを特徴とする請求項4又は5記載の撮像装置。
Each pixel has a photoelectric conversion unit,
Means for switching sensitivity for each combination unit, a plurality of signal storage capacitors connected to the photoelectric conversion unit corresponding to a plurality of sensitivity,
6. The imaging apparatus according to claim 4, further comprising: a switch that switches the signal storage means based on a required sensitivity determination result for each combination unit, and means for controlling the switch.
複数の撮像素子を配列することで2次元の撮像領域を形成する撮像装置において、
前記各撮像素子は、2次元に配列した複数の画素と、
解像度切替えを行う手段と、
前記複数の画素から組合せ単位を形成する手段と、
前記組合せ単位ごとの必要感度判定を行う手段と、
前記必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替える手段と、が前記撮像領域内にあることを特徴とする撮像装置。
In an imaging apparatus that forms a two-dimensional imaging region by arranging a plurality of imaging elements,
Each of the imaging elements includes a plurality of pixels arranged two-dimensionally,
Means for switching resolution;
Means for forming a combination unit from the plurality of pixels;
Means for determining the required sensitivity for each combination unit;
An imaging apparatus comprising: means for switching sensitivity for each combination unit based on the required sensitivity determination result in the imaging region.
前記組合せ単位ごとの必要感度判定結果情報を出力する手段を備えることを特徴とする請求項8記載の撮像装置。 9. The imaging apparatus according to claim 8, further comprising means for outputting necessary sensitivity determination result information for each combination unit. 放射線を光に変換するシンチレータ板をさらに有することを特徴とする請求項8記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 8, further comprising a scintillator plate that converts radiation into light. 請求項10記載の撮像装置と、
被写体に放射線を照射する放射線源と、
前記必要感度判定結果情報を記憶する手段と、
前記撮像装置からの画像出力信号を記憶する手段と、
前記組合せ単位ごとの必要感度情報に基づいて、前記出力信号の補正を行う手段とを有することを特徴とする撮像システム。
An imaging device according to claim 10;
A radiation source for irradiating the subject with radiation;
Means for storing the necessary sensitivity determination result information;
Means for storing an image output signal from the imaging device;
An imaging system comprising: means for correcting the output signal based on necessary sensitivity information for each combination unit.
2次元に配列した複数の画素を有する撮像装置の撮像方法において、
解像度切替えを行い、
前記複数の画素から組合せ単位を形成し、
前記組合せ単位ごとに必要感度判定を行い、
前記必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替えることを特徴とする撮像方法。
In an imaging method of an imaging device having a plurality of pixels arranged two-dimensionally,
Change resolution,
Forming a combination unit from the plurality of pixels;
The necessary sensitivity is determined for each combination unit,
An imaging method, wherein the sensitivity for each combination unit is switched based on the required sensitivity determination result.
前記解像度に応じた画像信号を出力し、
前記組合せ単位ごとの必要感度判定結果情報を出力することを特徴とする請求項12記載の撮像方法。
Output an image signal according to the resolution,
13. The imaging method according to claim 12, wherein necessary sensitivity determination result information is output for each combination unit.
前記組合せ単位内の少なくとも1つの必要感度判定手段の必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替えることを特徴とする請求項12記載の撮像方法。 13. The imaging method according to claim 12, wherein the sensitivity for each combination unit is switched based on a required sensitivity determination result of at least one required sensitivity determination means in the combination unit. 前記組合せ単位ごとの出力に基づき必要感度判定を行い、前記必要感度判定結果に基づき、前記組合せ単位ごとの感度を切替えることを特徴とする請求項12記載の撮像方法。 The imaging method according to claim 12, wherein necessary sensitivity determination is performed based on an output for each combination unit, and sensitivity for each combination unit is switched based on the required sensitivity determination result. 前記組合せ単位ごとの必要感度判定結果情報に基づき、前記画素の画像信号を補正することを特徴とする請求項12記載の撮像方法。 The imaging method according to claim 12, wherein an image signal of the pixel is corrected based on necessary sensitivity determination result information for each combination unit.
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