JP2008042478A - 撮像装置、放射線撮像装置、及びその駆動方法 - Google Patents

撮像装置、放射線撮像装置、及びその駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 フレームレートを向上させ、所定領域の解像度の低下を防止し、且つ所定領域外の画像信号の形成が可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】 画素が行列状に複数配列されたエリアセンサと、駆動回路部と、読み出し回路部と、読み出し回路から転送された信号を処理する処理部と、を有し、Ｎは１以上の整数、Ｍは２以上で且つＮより常に大きい整数とすると、駆動回路部及び読み出し回路部が、エリアセンサの第１領域内のＮ個の画素からの信号を同時に読み出す第１読み出し動作と、エリアセンサの第１領域以外の第２領域内のＭ個の画素からの信号を同時に読み出す第２読み出し動作とを行い、第１読み出し動作と第２読み出し動作は１フレーム期間内に連続して行われ、第１読み出し動作で得られた第１の信号と第２読み出し動作で得られた第２の信号は連続して読み出し回路部から処理部に転送される撮像装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮像装置、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関し、より具体的には、医療診断における一般撮影などの静止画撮影や透視撮影などの動画撮影に好適に用いられる放射線撮像装置及び放射線撮像システムに用いられる撮像装置に関する。なお、本発明において、放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。
近年、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置としては、絶縁基板上に薄膜半導体材料によって形成された平面型の放射線検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このＦＰＤを用いた放射線撮像装置は、患者などの被検体を透過したＸ線などの放射線をＦＰＤでアナログ電気信号に変換し、そのアナログ電気信号をアナログデジタル変換してデジタル画像信号を取得するデジタル撮影が可能な装置である。このＦＰＤとしては、直接変換型と間接変換型に大別される。直接変換型の放射線撮像装置は、ａ−Ｓｅなどの放射線を直接電荷に変換可能な半導体材料を用いた変換素子を含む画素が、二次元に複数配列された二次元エリアセンサを含むＦＰＤを有する装置である。間接変換型の放射線撮像装置は、放射線を光に変換可能な蛍光体などの波長変換体と、光を電荷に変換可能なａ−Ｓｉなどの半導体材料を用いた光電変換素子と、を有する変換素子を含む画素が、二次元に複数配列された二次元エリアセンサを含むＦＰＤを有する装置である。間接変換型の放射線撮像装置としては、例えば特許文献１に開示されている。これらＦＰＤを有する放射線撮像装置は、放射線画像をデジタル情報に置き換えることができるため、画像情報を遠方にしかも瞬時に伝送することが可能になる。このようなＦＰＤを有する放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。
このようなＦＰＤを有する放射線撮像装置では、二次元エリアセンサが大きければ大きいほど、フレームレートが低下してしまう。二次元エリアセンサのフレームレート向上のためには以下に示す二つの方式が知られている。
一方の方式は、画素加算である。以下に画素加算について説明する。通常、二次元エリアセンサは、行及び又は列単位で順次画素からの信号を読み出す。しかしながら、二次元エリアセンサの画素数が多くなると、行及び又は列単位で順次読み出しを行っていると１フレーム分の画素からの信号を読み出す時間（１フレーム時間）は長くなる。そのため、特許文献２に記載されているような、複数行及び又は複数列まとめて複数の画素からの信号を同時に読み出す「画素加算」という方式で、走査速度を向上させ１フレーム時間を短くしてフレームレートを向上させる手段を取っている。画素加算ではフレームレートを向上することができ、かつ、複数画素からの信号を１つの合成画素として扱うため、感度が向上する。
もう一方の方式は、トリミングである。以下にトリミングについて説明する。トリミングは、所定領域の画素からの信号を選択的に読み出しを行うためのもので、任意の画素からの信号のみを行及び又は列単位で順次に読み出し、その他の画素からの信号は読み出さない、もしくは同時に読み出しを行う。トリミングについては、特許文献３に開示されている。
特開平０８−１１６０４４号公報 特開平０７−３２２１４１号公報 特開平０９−３２１２６７号公報
しかしながら、画素加算では、解像度は順次読み出す方式の解像度に比べて低下してしまう。そのため、心臓のような動きが速く、微細な血管などの細かい構造がある部位について対応することが困難となってしまう恐れがある。
また、トリミングでは、所定領域外の画素からの信号は、読み出さない、もしくは同時に読み出すため、所定領域外の画素からの信号から画像信号の形成ができなくなる。そのため、透視撮影のなかでもカテーテルの挿入や外科手術を行う際のモニタリングに用いる場合には、所定領域外の画像が形成できないため、所定領域外に移動してしまった撮影対象を追跡することが困難となってしまう恐れがある。
本発明は前述の問題点に鑑みてなされたものであり、フレームレートを向上させ、所定領域の解像度の低下を防止し、且つ所定領域外の画像信号の形成が可能な撮像装置を提供することを目的とする。
本発明に係る撮像装置は、光電変換素子を含む画素が行列状に複数配列されたエリアセンサと、行方向の複数の前記画素に共通に接続され、列方向に複数配置された駆動配線に駆動信号を与える駆動回路部と、列方向の複数の前記画素に共通に接続され、行方向に複数配置された信号配線から前記画素の信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路から転送された信号を処理する処理部と、を有する撮像装置であって、Ｎは１以上の整数であり、Ｍは２以上で且つＮより常に大きい整数であって、前記駆動回路部及び前記読み出し回路部は、前記エリアセンサの第１領域内のＮ個の画素からの信号を同時に読み出す第１読み出し動作と、前記エリアセンサの前記第１領域以外の第２領域内のＭ個の画素からの信号を同時に読み出す第２読み出し動作とを行い、前記第１読み出し動作と前記第２読み出し動作は、前記エリアセンサの全画素からの信号を読み出す期間内に連続して行われ、前記第１読み出し動作で得られた第１の信号と前記第２読み出し動作で得られた第２の信号は、連続して前記読み出し回路部から前記処理部に転送されることを特徴とする。
本発明に係る撮像装置の駆動方法は、光電変換素子を含む画素が行列状に複数配列されたエリアセンサと、行方向の複数の前記画素に共通に接続され、列方向に複数配置された駆動配線に駆動信号を与える駆動回路部と、列方向の複数の前記画素に共通に接続され、行方向に複数配置された信号配線から前記画素の信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路から転送された信号を処理する処理部と、を有する撮像装置の駆動方法であって、Ｎは１以上の整数であり、Ｍは２以上で且つＮより常に大きい整数であって、前記駆動回路部及び前記読み出し回路部が、前記エリアセンサの第１領域内のＮ個の画素からの信号を同時に読み出す第１読み出し動作と、前記エリアセンサの前記第１領域以外の第２領域内のＭ個の画素からの信号を同時に読み出す第２読み出し動作とを行い、前記第１読み出し動作と前記第２読み出し動作は、前記エリアセンサの全画素からの信号を読み出す期間内に連続して行われ、前記第１読み出し動作で得られた第１の信号と前記第２読み出し動作で得られた第２の信号は、連続して前記読み出し回路部から前記処理部に転送されることを特徴とする。
本発明に係る放射線撮像装置は、入射された放射線を電荷に変換する変換素子を含む画素が行列状に複数配列されたエリアセンサと、行方向の複数の前記画素に共通に接続され、列方向に複数配置された駆動配線に駆動信号を与える駆動回路部と、列方向の複数の前記画素に共通に接続され、行方向に複数配置された信号配線から前記画素の前記電荷に基づく信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路からの信号を処理する処理部と、
を有する放射線撮像装置であって、Ｎは１以上の整数であり、Ｍは２以上で且つＮより常に大きい整数であるとすると、前記駆動回路部及び前記読み出し回路部は、注目部位とされた前記エリアセンサの第１領域内のＮ個の画素からの信号を同時に読み出す第１読み出し動作と、非注目部位とされた前記エリアセンサの前記第１領域以外の第２領域内のＭ個の画素からの信号を同時に読み出す第２読み出し動作とを行い、前記第１読み出し動作と前記第２読み出し動作は、前記エリアセンサの全画素からの信号を読み出す期間内に連続して行われ、前記第１読み出し動作で得られた第１の信号と前記第２読み出し動作で得られた第２の信号は、連続して前記読み出し回路から前記処理部に転送されることを特徴とする。
本発明により、手術や診断に必要の無い所定領域外の走査時間を短縮して画像信号として読み出し、且つ必要な部分である注目部位（所定領域）のみ高い解像度で走査するので、フレームレートを犠牲にせず且つ所定領域では必要な解像度を得られることができる。
また、本発明により、１台の放射線撮像装置において、小さな部位の透視から、胸部一般撮影まで幅広い撮影手段に対応可能となり、手術のワークフローが改善され患者の負担も緩和される。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明においては放射線としてＸ線を用いた実施形態を示すが、本発明の放射線とは、Ｘ線に限られるわけではなく、α線、β線、γ線等の電磁波も含んでいる。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の放射線撮像装置に用いられるＦＰＤの概念的回路図である。
図１において、１０１は放射線を電荷に変換する変換素子を構成する光電変換素子、１０２は光電変換素子１０１で変換された電荷に基づく電気信号を転送するスイッチ素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。１つの画素は、光電変換素子１０１とＴＦＴ１０２の一対を少なくとも含んでいる。１０３は二次元エリアセンサであり、複数の画素が行及び列方向に二次元に配列されている。１０４は光電変換素子１０１に光電変換を行うのに必要なバイアスを与えるためのバイアス電源であり、バイアス配線Ｖｓを介して光電変換素子１０１の一方の電極と接続されている。１０５はＴＦＴ１０２の導通状態を制御してＴＦＴ１０２を駆動し、二次元エリアセンサ１０３を走査するための駆動回路であり、行ごとに複数のＴＦＴ１０２の制御電極に共通に接続された駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３を介してＴＦＴ１０２に駆動信号を与える。１０８は二次元エリアセンサ１０３からの電気信号を読み出すための読み出し回路であり、列ごとに複数のＴＦＴ１０２に共通に接続された信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して各画素に接続される。読み出し回路１０８は、増幅部１１１、サンプルホールド回路１１２、アナログマルチプレクサ１１３を有している。増幅部１１１は、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３ごとに接続されたアンプ１０９、アンプ１０９の後段に配置された可変ゲインアンプ１１０を有し、二次元エリアセンサ１０３からの電気信号を増幅するためのものである。サンプルホールド回路１１２は、各増幅部１０９で増幅された電気信号を一時的に保持するものであり、増幅部１０９ごとに接続されている。アナログマルチプレクサ１１３は、並列に読み出され各サンプルホールド回路１１２に保持されている電気信号を直列信号に変換して１行分の画像信号として読み出すためのものであり、各サンプルホールド回路１１２を順次選択するよう接続されている。１０６は直列変換された１行分の画像信号を受けてインピーダンス変換するバッファアンプである。１０７は読み出し回路１０８から転送されたアナログ信号である画像信号をデジタル信号である画像データに変換するためのアナログデジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と略する）である。１１４はアンプ１０９の基準電源である。
駆動回路１０５は、内部構成はシフトレジスタであって、制御信号Ｄ−ＣＬＫと制御信号ＯＥ、制御信号ＤＩＯによって、駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す動作を行うことができる。制御信号Ｄ−ＣＬＫはシフトレジスタのシフトクロックであり、制御信号ＤＩＯはシフトレジスタが転送するパルス、ＯＥはシフトレジスタの出力端を制御する。ＴＦＴ１０２をＯＮ（導通）するための電圧ＶｃｏｍとＴＦＴ１０２をＯＦＦ（非導通）する為の電圧Ｖｓｓからなるゲートパルス（駆動信号）は、シフトレジスタの出力とＯＥの信号によって決定される。ＯＥがＬｏの状態ではシフトレジスタの状態がＨｉ／Ｌｏ係わらずＶｓｓが駆動配線に出力され、シフトレジスタがＨｉかつＯＥがＨｉのときのみ駆動配線に電圧Ｖｃｏｍが出力されＴＦＴがＯＮする。駆動回路１０５に供給するＤ−ＣＬＫは、駆動回路ごとに異なる。これは、駆動回路ごとに画素加算数を切り替えるためである。よって、１画像において画素加算数を細かく切り替えたい場合には、１個の駆動回路が受け持つ駆動配線の本数を減らし駆動回路の個数を増やせば良い。これら制御信号Ｄ−ＣＬＫと制御信号ＯＥ、制御信号ＤＩＯは、不図示の制御回路から駆動回路に与えられる。
図２は、本発明の放射線撮像装置に用いられるＦＰＤの概念的回路図であり、１２×１２画素の二次元エリアセンサを用いたＦＰＤの概念的回路図である。なお、図１と同様の構成要素は同じ番号を付与し、説明は割愛する。
図２において、駆動回路１０５は二次元エリアセンサ１０３の対向する２辺に複数配置され、１本の駆動配線Ｖｇ１に対して対向する両辺から略同じタイミングで駆動信号を与えている。読み出し回路１０８は、二次元エリアセンサ１０３の対向する２辺に複数配置され、１列の複数の画素のうち分割された複数の画素、例えば二次元エリアセンサ１０３の上半分の画素に共通に接続される信号配線から、二次元エリアセンサ１０３の分割された領域（サブマトリクス）の画像信号が読み出される。
図３は、本発明の放射線撮像装置における画像読み出し方法を説明するための概念図であり、図２に示されたＦＰＤを例に説明する概念図である。ここで、１２×１２の画素数は、本発明を説明する為に便宜上設定したものであって、本発明の画素数はこれに依らない。実際は１７インチサイズの放射線撮像装置に用いられる二次元エリアセンサの画素数は、１画素の大きさに依るが、２８００×２８００から２２００×２２００画素程度である。また、９インチサイズの放射線撮像装置に用いられる二次元エリアセンサの画素数は１４００×１４００から１１００×１１００画素程度である。
図３に示すように、本発明では医師又は術者の注目部位（所定領域）である５行目及び６行目の画素を１行ずつ順次読み出しを行う。また、注目部位以外の領域である１行目から４行目までの画素を画素加算するために複数行同時に読み出しを行う。その場合に、複数行同時に読み出される４行目の読み出しと、順次読み出しされる５行目の読み出しとを時間的に連続して且つ１フレームの読み出し期間内に行う。つまり、所定領域内の画素と所定領域外の画素で空間的に連続している画素は、１フレーム期間内で時間的に連続して読み出されるよう制御されている。
図３では、まず、１行目の複数の画素（Ｃ１Ｒ１〜Ｃ１２Ｒ１）から４行目の複数の画素（Ｃ１Ｒ４〜Ｃ１２Ｒ４）を画素加算するために、駆動回路１０５から１〜４行目の駆動配線に略同時に駆動信号を与えて１〜４行目のＴＦＴを導通状態とし、１〜４行目の画素から略同時に信号の読み出しを行う。略同時に読み出された信号は列ごとに（Ｃ１Ｒ１〜Ｃ１Ｒ４）、（Ｃ２Ｒ１〜Ｃ２Ｒ４）、・・・、（Ｃ１２Ｒ１〜Ｃ１２Ｒ４）の信号としてそれぞれ読み出し回路１０８に読み出される。１〜４行目の画素加算読み出し終了後、５行目の駆動配線に駆動信号を与えて５行目のＴＦＴを導通状態とし、５行目の複数の画素（Ｃ１Ｒ５〜Ｃ１２Ｒ５）から信号を読み出す。略同時に読み出された５行目の複数の画素からの信号は列ごとに（Ｃ１Ｒ５）、（Ｃ２Ｒ５））、・・・、（Ｃ１２Ｒ５）の信号としてそれぞれ読み出し回路１０８に読み出される。５行目の読み出し終了後、６行目の駆動配線に駆動信号を与えて６行目のＴＦＴを導通状態とし、６行目の複数の画素（Ｃ１Ｒ６〜Ｃ１２Ｒ６）から信号を読み出す。略同時に読み出された６行目の複数の画素からの信号は列ごとに（Ｃ１Ｒ６）、（Ｃ２Ｒ６））、・・・、（Ｃ１２Ｒ６）の信号としてそれぞれ読み出し回路１０８に読み出される。以上の動作を１フレーム期間内に行うことにより、解像度の高い注目部位（所定領域）の画像信号と所定領域外の画素加算された画像信号とからなる画像信号を、注目部位の解像度が高い１フレーム分の画像として取得することが可能となる。また、その１フレーム期間は、順次読み出しを全画素に対して行ったものに比べて短くなる。更に、全画素に対して例えば２行の画素加算を行って読み出された画像に比べて、注目部位（所定領域）の解像度の高い画像を取得することが可能となる。
図４は、本発明の放射線撮像装置における画像読み出し方法を説明するための概念図であり、図３に示された読み出し回路１０８から転送されＡ／Ｄ変換器１０７で変換されたデジタル画像データを処理するデータ処理部のブロック図である。
図４において、１００６はデジタルマルチプレクサであり、複数のＡ／Ｄ変換器１０７からの並列なデジタル信号をシリアルなデジタル信号として転送するものである。１００２，１００３はデジタルマルチプレクサ１００６からのシリアルなデジタル信号を画像情報として記憶するためのメモリである。メモリ１００２は例えば二次元エリアセンサの上半分のデジタルデータを記憶し、メモリ１００３は二次元エリアセンサの下半分のデジタルデータを記憶する。１００４は演算部であり、メモリ１００２，１００３からのデジタルデータを受けて演算し、画像データとするものである。１００１は画像メモリであり、演算部１００４で演算された画像データを保存するものである。画像処理部１００５はこれら１００１〜１００４を有しており、また、他に補正用のデータを有していてもよい。その場合には、演算部１００４にて画像データの補正処理を行っても良い。
図５は、本発明の放射線撮像装置における画像読み出し方法を説明するための概念図であり、図３に示されたＦＰＤを例に説明する概念図である。ここで、図５では、図３の読出し回路１０８−１，１０８−２の２つからのデータの転送とデータの保存について説明するが、これは本発明を説明する為に便宜上設定したものであって、本発明の読み出し回路の数はこれに依らない。
まず、画素加算されて読み出された１〜４行目の画素の信号は、読み出し回路１０８−１にそれぞれ列ごとに（Ｃ１Ｒ１〜Ｃ１Ｒ４）、（Ｃ２Ｒ１〜Ｃ２Ｒ４）として読み出され、読み出し回路１０８−２に（Ｃ３Ｒ１〜Ｃ３Ｒ４）（Ｃ４Ｒ１〜Ｃ４Ｒ４）として読み出される。読み出し回路１０８−１では、列ごとの４行分の信号が（Ｃ１Ｒ１〜Ｃ２Ｒ４）と２列分列方向にアナログ画素加算されて４行２列分の信号を１つの画素信号として出力される。そして読み出し回路１０８−２では、（Ｃ３Ｒ１〜Ｃ４Ｒ４）と２列分列方向にアナログ画素加算されて４行２列分の信号を１つの画素信号として出力される。出力された４行２列分の信号はＡ／Ｄ変換器１０７でデジタル信号に変換された後、デジタルマルチプレクサ１００６でシリアルデータに変換されてメモリ１００２に記憶される。ここで、画素加算によって出力された画素の信号は最終的には１ラインずつ読み出した画素の信号と出力差や解像度差を無くす為、平均化されて各画素値としてメモリ１００２に保存される。
次に５行目の画素の信号は、読み出し回路１０８−１にそれぞれ列ごとに（Ｃ１Ｒ５）、（Ｃ２Ｒ５）として読み出され、読み出し回路１０８−２に（Ｃ３Ｒ５）（Ｃ４Ｒ５）として読み出される。読み出された信号はそれぞれＡ／Ｄ変換器１０７でデジタル信号に変換された後、デジタルマルチプレクサ１００６でシリアルデータに変換されてメモリ１００２に記憶される。
そして次に６行目の画素の信号は、読み出し回路１０８−１にそれぞれ列ごとに（Ｃ１Ｒ６）、（Ｃ２Ｒ６）として読み出され、読み出し回路１０８−２に（Ｃ３Ｒ６）（Ｃ４Ｒ６）として読み出される。読み出された信号はそれぞれＡ／Ｄ変換器１０７でデジタル信号に変換された後、デジタルマルチプレクサ１００６でシリアルデータに変換されてメモリ１００２に記憶される。
すなわち、本実施例のように４行分の画素加算を行った行の信号については、二次元エリアセンサの４×２画素分に相当する信号の加算平均値を画像情報の４×４画素に対応させる。そして、１画素ずつ読み出しを行った行は二次元エリアセンサの１画素分に相当する信号を画像情報の１画素に対応させる。このようにすることにより、画像として破綻の無いように処理される。
このため、複数行の画素加算を行った部分の画像信号の転送に関しては、信号配線１ラインずつ（１列ずつ）転送する必要は無く読み出し回路１０８内で画素加算を行い、信号をまとめて転送することでデータ転送にかかる時間を短縮することができる。
ここで、読み出し回路１０８内での列方向のアナログ画素加算について、図６を用いて説明する。
図６に読み出し回路１０８のブロック図を示す。ここで、図１と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明は割愛する。
１１５はアナログマルチプレクサ１１３に制御信号ＭＵＸ１〜２００を与えて制御するためのレジスタ回路である。さらに、制御信号ＭＵＸの出力方法は、レジスタ回路１１５に入力する画素加算数を制御する制御信号Ｐ＿Ｂと、レジスタ回路１１５を動作させる基本クロックのＣＬＫによって決定される。Ｐ＿ＢがＨｉの場合は、２画素加算を行う為、ＭＵＸ（ｎ），ＭＵＸ（ｎ＋１）が同時にＨｉとなり、信号配線２本分の信号をバッファアンプ１０６に送り加算する。これらの制御信号は、不図示の制御回路から読み出し回路に与えられる。
以上の方法で、デジタルデータに変換された信号からなる画像情報は、メモリ１００２に保存される。メモリ１００２に入力されたのデジタル信号はメモリの先頭アドレスから順に書き込まれ、１番頭のアドレスには、（Ｃ１Ｒ１〜Ｃ２Ｒ４）の信号が書き込まれ、順に（Ｃ３Ｒ１〜Ｃ４Ｒ４）、（Ｃ１Ｒ５）、（Ｃ２Ｒ５）・・・、（Ｃ４Ｒ６）の画像デジタル信号が書き込まれて、上半分のデジタル画像データがメモリ１００２に蓄積される。
下半分についても同様に上半分と処理され、下半分のデジタル画像データがメモリ１００３に蓄積される。
メモリ１００２、１００３に蓄積されたデジタル画像データは、１枚の画像として破綻の無い様に演算部１００４によって処理された後、図７（ａ）に示すように画像メモリ１００１に保存される。画像メモリ１００１に保存されたデジタル画像データは、注目部位である５〜６行目の画像が、非注目部位である１〜４行目の画像よりも解像度の高い、図７（ｂ）に示す画像となる。よって解像度の高い注目部位（所定領域）の画像信号と所定領域外の画素加算された画像信号とからなる画像信号を、注目部位の解像度が高い１フレーム分の画像として取得することが可能となる。
画像メモリ１００１に保存された画像データは、画像処理部１００５から出力された後、手術や診断等の仕様用途に望ましい画像になるように、コントラストや階調、明るさ、大きさが外部の画像処理装置（不図示）により処理され、表示装置（不図示）に表示される。
なお、本発明において読み出し回路とＡ／Ｄ変換器の個数は１対１である必要は無く、読み出し回路より駆動速度が速いＡ／Ｄ変換器を用いるのならばＡ／Ｄ変換器が複数の読み出し回路に接続されていても構わない。その際は、Ａ／Ｄ変換器と読み出し回路の間にアナログマルチプレクサを入れ、読み出し回路の信号を切り替えれば良い。
ここで、図８、図９を用いて、本発明の放射線撮像装置に係るＦＰＤの１フレームの読み出し動作を説明する。図８は、本発明の放射線撮像装置に係るＦＰＤの概念的回路図であり、図９は、放射線撮像装置に係るＦＰＤの１フレームの読み出し動作を示すタイミングチャートである。なお、上述の構成要素については同じ符号を付与して説明は割愛する。
ＦＰＤを用いた放射線撮像装置の画像取得動作は、図９（ａ）に示すように、動作Ｗの期間中に放射線であるＸ線を照射し、被写体を透過したＸ線を波長変換する蛍光体からの光を光電変換素子によって電気信号として蓄積する。
動作Ｗでは、すべてのＴＦＴをＯＦＦした状態でかつ光電変換素子に光電変換に必要な電圧を印加した状態である。
動作Ｗが終了したのち、光電変換素子に蓄積した信号を読み出すため動作Ａ、動作Ｂ、動作Ｃ、動作Ｄを行う。動作Ａと動作Ｂは行４画素加算、列２画素加算の動作であり、動作Ｃと動作Ｄは１行１列ずつ読み出す動作である。本実施形態では、１フレームの読み出し時に４行の画素加算と１行ずつの読み出しを、注目部位か否かで切り替える。注目部位は本実施形態では２０１行目からとする。
動作Ａ〜Ｄにおける各制御信号のタイミングを図９（ｂ）、図９（ｃ）に示す。まず、動作Ａでは、ＲＣを一定期間Ｈｉにしてアンプをリセットする。その間、行４画素加算を行う為、ＤＩＯ１をＨｉにした状態でＤ−ＣＬＫ１に４個のパルスを入力する。次に、ＯＥをＨｉにすると、図８に示す駆動配線ｇ１〜ｇ４までが同時にＯＮして信号配線を介して読み出し回路１０８−１，１０８−２に４行分の信号（１つの信号配線に４画素分の信号）が加算され転送される。ＯＥをＬｏにしたのち、ＳＨをＨｉにしサンプルホールドを行う。動作Ａが完了したのち、動作Ｂを行う。動作ＢではＤＩＯ１の信号が異なるだけでタイミングは動作Ａと同じである。この動作Ｂを４行分繰り返す。このとき、読み出し回路１０８−１，１０８−２内で列方向の画素加算を行うため、制御信号Ｐ＿Ｂ１及びＰ＿Ｂ２をＨｉに設定する。動作Ｂにより、読み出し回路から画像信号が出力される。
駆動Ｂが終了したのち、駆動Ｃを行う。駆動Ｃでは１行ずつ読み出しを行う。その場合には、ＤＩＯ２のパルスがＨｉの状態でＤ−ＣＬＫ２を１パルス入力し、駆動Ｃ以降の動作である動作Ｄでは１行の読み出しにつきＤ−ＣＬＫ２を１パルス入力する。
動作ＣにてＤ−ＣＬＫ１にパルスを入力するのは、読み出し回路に残ったＤ−ＣＬＫ信号を吐き出すためである。
動作Ｃを１行分行ったのち、動作Ｄを残りの行数分行う。このとき、読み出し回路１０８−１，１０８−２内では列方向の画素加算を行わないため、制御信号Ｐ＿Ｂ１及びＰ＿Ｂ２をＬｏに設定する。
以上の動作によって、ＦＰＤからの信号をすべて読み出すことができる。
なお、本実施形態においては、注目部位は１行ずつ順次駆動されて１画素ずつ読み出され、非注目部位は複数行同時に駆動されて複数画素を加算して読み出しを行っているが、本発明はそれに限定されるものではない。注目部位の方の解像度が高ければよく、例えば注目部位の同時に読み出される画素数をＮ（Ｎ≧１を満たす自然数）、非注目部位の同時に読み出される画素数をＭ（Ｍ≧２を満たす自然数）としたときに、Ｍ＞Ｎであればよい。ただし、注目部位は高い解像度が要求されるため、１行ずつ順次駆動されて１画素ずつ読み出されるほうがより好ましい。
（第２の実施形態）
図１０を用いて、本発明の放射線撮像装置に係る第２の実施形態を説明する。図１０は、本実施形態におけるＦＰＤを用いた放射線撮像装置の画像取得動作をしめす概念的フローチャートである。
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、１回のＸ線曝射につき２回の読み出し動作を行う。１回目はＸ線を照射し、被写体を透過したＸ線に基づくＦＰＤからの電気信号を読み出す為の読み出し動作であり、その後に行う読み出し動作は変換素子に蓄積された暗電流や残像成分を読み出すためである。この駆動では第１の実施形態に示した駆動に比べフレームレートが遅くなってしまうが、残像や暗電流成分をリアルタイムに除去できるため画質が向上する利点がある。
（第３の実施形態）
以下に、図を用いて本発明のＦＰＤを有する放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムについて説明する。
図１１に、本発明を用いたＦＰＤを有する放射線撮像装置を用いた透視システムを示す。
図１１（ａ）は、診察室の天井などに固定して用いられる据置型の放射線撮像装置の概念図、図１１（ｂ）は、移動可能である移動型の放射線撮像装置の概念図である。図１１において、８０１はＸ線などの放射線を発生する放射線発生部、８０２は平面検出器（ＦＰＤ）、８０３は放射線発生部８０１及び平面検出器８０２を保持するＣ型アームと称される保持部である。８０４は平面検出器８０２で得られた放射線画像情報の表示が可能な表示部、８０５は被検体を載せるための寝台である。また、８０６は放射線発生部８０１、平面検出器８０２、保持部８０３、及び又は表示部８０４を移動可能とし、それらを制御可能な構成を有する台車、８０７は、放射線発生部８０１、平面検出器、及び保持部８０３を取り付けるための取付部である。
本発明を用いて胸部の透視画像を撮影した際に表示部８０４に表示される画像を模式的に示したのが図１２（ａ）、図１２（ｂ）である。
図１２（ａ）は、第１の実施形態にて説明した駆動によって得られた放射線画像である。図１２（ｂ）は、高解像度の部分が正方形になるように駆動や画像処理を行ったものである。図１２（ｂ）のような画像を得るためには、第１の実施形態にて説明した駆動において、中央以外の読み出し回路にて画素加算を行うか、画象処理において、中央以外を横方向に画素加算・平均する。
表示部８０４に画像を表示する場合、画素加算を行い読み出した低解像度の画像と、画素加算を行わないで読み出した高解像度の画像との境目を判別し易くするため、その境の低解像度側にラインを表示することが好ましい。この表示により、術者が低解像度と高解像度の境目を容易に判別できるようになり、作業性が向上する。また、高解像度領域の指定は制御卓や、タッチパネル式のモニターにて高解像度にする領域を指定することで行うことも好ましい。指定する領域は前述のように画素加算数の切り替えが垂直駆動回路単位でしか行えないため断続的であるが、術者の指定した範囲に近くなるように決定される。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
また、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。
本発明は、医療用の診断等に用いて好適な放射線撮像装置に関し、特に検出器として半導体素子を用いて構成された平面検出器（ＦＰＤ）を含む放射線撮像装置に用いられるものである。
本発明の放射線撮像装置に用いられるＦＰＤの概念的回路図である。 本発明の放射線撮像装置に用いられる１２×１２画素の二次元エリアセンサを用いたＦＰＤの概念的回路図である。 本発明の放射線撮像装置における画像読み出し方法を説明するための概念図である。 本発明の放射線撮像装置に用いられるデータ処理部のブロック図である。 本発明の放射線撮像装置における画像読み出し方法を説明するための概念図である。 本発明の放射線撮像装置に用いられる読み出し回路のブロック図である。 本発明の放射線撮像装置における画像読み出し方法を説明するための概念図である。 本発明の放射線撮像装置に用いられるＦＰＤの概念的回路図である。 本発明の放射線撮像装置に用いられるＦＰＤの１フレームの読み出し動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置の画像取得動作をしめす概念的フローチャートである。 本発明の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムについて説明するための概念図である。 本発明の放射線撮像装置によって取得された放射線画像である。
符号の説明
１０１ 光電変換素子
１０２ ＴＦＴ
１０３ 二次元エリアセンサ
１０４ バイアス電源
１０５ 駆動回路
１０６ バッファアンプ
１０７ Ａ／Ｄ変換器
１０８ 読み出し回路
１０９ アンプ
１１０ 可変ゲインアンプ
１１１ 増幅部
１１２ サンプルホールド回路
１１３ アナログマルチプレクサ
１１４ 基準電源
Ｖｇ１〜Ｖｇ３ 駆動配線
Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３ 信号配線
Ｖｓ バイアス配線

Claims (10)

  1. 光電変換素子を含む画素が行列状に複数配列されたエリアセンサと、
    行方向の複数の前記画素に共通に接続され、列方向に複数配置された駆動配線に駆動信号を与える駆動回路部と、
    列方向の複数の前記画素に共通に接続され、行方向に複数配置された信号配線から前記画素の信号を読み出す読み出し回路部と、
    前記読み出し回路から転送された信号を処理する処理部と、
    を有する撮像装置であって、
    Ｎは１以上の整数であり、Ｍは２以上で且つＮより常に大きい整数であって、
    前記駆動回路部及び前記読み出し回路部は、前記エリアセンサの第１領域内のＮ個の画素からの信号を同時に読み出す第１読み出し動作と、前記エリアセンサの前記第１領域以外の第２領域内のＭ個の画素からの信号を同時に読み出す第２読み出し動作とを行い、
    前記第１読み出し動作と前記第２読み出し動作は、前記エリアセンサの全画素からの信号を読み出す期間内に連続して行われ、
    前記第１読み出し動作で得られた第１の信号と前記第２読み出し動作で得られた第２の信号は、連続して前記読み出し回路部から前記処理部に転送されることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記駆動回路部は、前記第１読み出し動作において前記第１領域のＮ本の前記駆動配線に同時に駆動信号を与え、前期第２読み出し動作において前記第２領域のＭ本の前記駆動配線に同時に駆動信号を与えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記読み出し回路部は、前記第１読み出し動作において前記第１領域のＮ本の前記信号配線から信号を読み出し、前記第２読み出し動作において前記第２領域のＭ本の前記信号配線から信号を読み出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
  4. 前記処理部は、前記第１の信号と前記第２の信号とを用いて１画像分の画像信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
  5. 前記駆動回路部及び又は前記読み出し回路部を制御する制御部を有し、該制御部は、前記駆動回路部及び又は前記読み出し回路部に前記第１読み出し動作を行わせる第１の制御信号と、前記駆動回路部及び又は前記読み出し回路部に前記第２読み出し動作を行わせる第２の制御信号とを、前記駆動回路部及び又は前記読み出し回路部に与えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
  6. 前記駆動回路部は複数の駆動回路を有し、前記制御部は、前記第１領域の前記駆動配線に接続される駆動回路に対し前記第１の制御信号を与え、前記第２領域の前記駆動配線に接続される駆動回路に対し前記第２の制御信号を与えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
  7. 前記読み出し回路部は複数の読み出し回路を有し、前記制御部は、前記第１領域の前記信号配線に接続される読み出し回路に対し前記第１の制御信号を与え、前記第２領域の前記信号配線に接続される読み出し回路に対し前記第２の制御信号を与えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
  8. 光電変換素子を含む画素が行列状に複数配列されたエリアセンサと、行方向の複数の前記画素に共通に接続され、列方向に複数配置された駆動配線に駆動信号を与える駆動回路部と、列方向の複数の前記画素に共通に接続され、行方向に複数配置された信号配線から前記画素の信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路から転送された信号を処理する処理部と、を有する撮像装置の駆動方法であって、
    Ｎは１以上の整数であり、Ｍは２以上で且つＮより常に大きい整数であって、
    前記駆動回路部及び前記読み出し回路部が、前記エリアセンサの第１領域内のＮ個の画素からの信号を同時に読み出す第１読み出し動作と、前記エリアセンサの前記第１領域以外の第２領域内のＭ個の画素からの信号を同時に読み出す第２読み出し動作とを行い、
    前記第１読み出し動作と前記第２読み出し動作は、前記エリアセンサの全画素からの信号を読み出す期間内に連続して行われ、
    前記第１読み出し動作で得られた第１の信号と前記第２読み出し動作で得られた第２の信号は、連続して前記読み出し回路部から前記処理部に転送されることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
  9. 入射された放射線を電荷に変換する変換素子を含む画素が行列状に複数配列されたエリアセンサと、
    行方向の複数の前記画素に共通に接続され、列方向に複数配置された駆動配線に駆動信号を与える駆動回路部と、
    列方向の複数の前記画素に共通に接続され、行方向に複数配置された信号配線から前記画素の前記電荷に基づく信号を読み出す読み出し回路部と、
    前記読み出し回路からの信号を処理する処理部と、
    を有する放射線撮像装置であって、
    Ｎは１以上の整数であり、Ｍは２以上で且つＮより常に大きい整数であるとすると、
    前記駆動回路部及び前記読み出し回路部は、注目部位とされた前記エリアセンサの第１領域内のＮ個の画素からの信号を同時に読み出す第１読み出し動作と、非注目部位とされた前記エリアセンサの前記第１領域以外の第２領域内のＭ個の画素からの信号を同時に読み出す第２読み出し動作とを行い、
    前記第１読み出し動作と前記第２読み出し動作は、前記エリアセンサの全画素からの信号を読み出す期間内に連続して行われ、
    前記第１読み出し動作で得られた第１の信号と前記第２読み出し動作で得られた第２の信号は、連続して前記読み出し回路から前記処理部に転送されることを特徴とする撮像装置。
  10. 前記駆動回路部及び前記読み出し回路部は、前記放射線が複数回照射されるうちの連続した２回の照射の間に、前記第１読み出し動作と前記第２読み出し動作を連続して行うことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
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