JP2011194242A - Radiographic apparatus, radiographic system, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an accurate radiographic image with a high S/N ratio by holding the output when radiation is emitted and when radiation is not emitted within the dynamic range of an imaging system corresponding to a plurality of conditions for radiography such as a still image photography mode and a video mode.SOLUTION: The voltage to be applied from voltage control means 6 to a reading circuit unit 3 is adjusted by an arithmetic operation unit 7 so that the maximum or minimum value of an electric signal when the radiation is emitted and the minimum or maximum value of the electric signal when the radiation is not emitted are both held within the dynamic range of the reading circuit unit 3 and an A/D conversion unit 4.

Description

本発明は、例えば医療用の診断や工業用の非破壊検査等に用いて好適な放射線撮像装置、放射線撮像システム及びプログラムに関する。なお、本明細書では、「放射線」には、X線、γ線などの電磁波やα線、β線等が含まれるものとする。   The present invention relates to a radiation imaging apparatus, a radiation imaging system, and a program suitable for use in, for example, medical diagnosis and industrial nondestructive inspection. In this specification, “radiation” includes electromagnetic waves such as X-rays and γ-rays, α-rays, β-rays, and the like.

従来、病院・医院等で設置されている放射線撮影システムには、アナログ撮影方式及びディジタル撮影方式がある。アナログ撮影方式では、患者にX線などの放射線を照射し、患者を透過した放射線をフィルムに露光する。ディジタル撮影方式では、患者を透過した放射線を電気信号に変換してディジタルデータとして画像データを得る。   Conventionally, radiation imaging systems installed in hospitals, clinics, etc. include an analog imaging method and a digital imaging method. In the analog imaging method, the patient is irradiated with radiation such as X-rays, and the radiation transmitted through the patient is exposed to the film. In the digital imaging system, radiation transmitted through a patient is converted into an electrical signal to obtain image data as digital data.

ディジタル撮影方式には、CR(Computed Radiography)方式やFPD(Flat Panel Detector)方式がある。CR方式では、BaFBrを主材料にした輝尽性蛍光体に放射線像を一旦蓄像し、後にレーザビームスキャンしてディジタルデータを得る。FPD方式では、患者を透過した放射線を、Gd22S:TbやCsI:Tlなどのシンチレータで可視光に変換し、アモルファスシリコン半導体を主材料にした光電変換素子で電気信号に変換する。また、FPD方式には、シンチレータを用いず、直接放射線を電気信号に変える例えばアモルファスセレンを材料に用いるものもある。前者は間接型FPD、後者は直接型FPDと呼ばれている。 Digital imaging methods include CR (Computed Radiography) method and FPD (Flat Panel Detector) method. In the CR method, a radiation image is temporarily stored in a photostimulable phosphor mainly made of BaFBr, and then digital data is obtained by laser beam scanning. In the FPD method, radiation transmitted through a patient is converted into visible light by a scintillator such as Gd 2 O 2 S: Tb or CsI: Tl, and converted into an electric signal by a photoelectric conversion element mainly made of an amorphous silicon semiconductor. In addition, some FPD systems use, for example, amorphous selenium as a material that directly converts radiation into an electric signal without using a scintillator. The former is called an indirect type FPD, and the latter is called a direct type FPD.

近年では、胃の透視撮影や術中の血管造影撮影など、従来イメージインテンシファイア(I.I.)で行われていたような動画の撮影を、FPDで行う要望が高まってきている。その理由は、I.I.が、周囲の画像歪みやの問題や、強い放射線照射時のハレーションの問題や、長期間使用における感度劣化の問題などがあるのに対し、FPDにはそのような問題がなく、特に近年は、比較的安価に作成 できるようになりつつあるからである。また、CR方式は、1980年代から、ディジタル化が可能な装置として広く普及しているが、動作原理上、動画撮影には不向きな面がある。つまり、静止画のCR方式と動画のI.I.の双方の機能を備え持つFPD方式は、今後の医療におけるディジタル化の主流になるものと考えられる。FPD方式を用いたディジタル化は、病院内での、ワークフローを大きく改善し、撮影データの記録、印刷が容易になるだけでなく、コンピュータを用いた高度な画像処理技術を駆使すれば診断効率の向上に大きく貢献できるものと期待できる。1990年後半から、FPD方式を採用した立位や臥位タイプの放射線撮影装置が発売され、最近では、動画撮影が可能なX線撮影装置が提案され、発売に至っている。   In recent years, there has been a growing demand for FPD to capture moving images such as those conventionally performed with an image intensifier (II), such as gastroscopic imaging and intraoperative angiographic imaging. The reason is as follows. I. However, while there are problems such as image distortion in the surroundings, halation problems during intense radiation irradiation, and sensitivity deterioration problems during long-term use, FPD does not have such problems, especially in recent years. This is because it is becoming possible to create it at a relatively low cost. The CR system has been widely used as a device that can be digitized since the 1980's, but it is unsuitable for moving image shooting due to its operating principle. That is, the CR system for still images and the I.D. I. The FPD method having both functions is considered to become the mainstream of digitization in the future medical care. Digitization using the FPD method not only greatly improves the workflow in the hospital and makes it easier to record and print imaging data, but also improves diagnostic efficiency by making full use of advanced image processing technology using a computer. It can be expected to contribute greatly to improvement. From the latter half of 1990, standing and recumbent type radiography apparatuses adopting the FPD method have been put on the market. Recently, X-ray imaging apparatuses capable of taking moving pictures have been proposed and have been put on the market.

動画撮影(透視撮影)においては、静止画撮影に比べて、連続的に長時間の放射線を患者に照射するために、患者の被曝低減を考慮しなければならず、静止画撮影に比べてFPDの高感度化が課題となる。静止画撮影においては、例えば、放射線が通過しやすい肺野部と透過しにくい縦隔部を1回の撮影で画像を捉える必要があり、感度もさることながらFPDのダイナミックレンジが重視される。このように、静止画撮影と動画撮影とでは、1つの画像を取得するために照射される放射線量が異なる。   In moving image shooting (perspective shooting), in order to continuously irradiate a patient with long-term radiation compared to still image shooting, it is necessary to consider patient exposure reduction, and in comparison with still image shooting, FPD Higher sensitivity is a challenge. In still image shooting, for example, it is necessary to capture an image of a lung field portion through which radiation easily passes and a mediastinum portion through which radiation does not pass through a single shooting, and the dynamic range of FPD is emphasized as well as sensitivity. Thus, the radiation dose irradiated to acquire one image differs between still image shooting and moving image shooting.

特開2004−23654号公報(特許文献1)では、動画撮影モードと静止画撮影モードにおいて、読出回路部に設定される動画撮影モード時のゲイン(Gf)と静止画撮影モード時のゲイン(Gs)の関係を、Gf>Gsとしている例が開示されている。これは、ゲイン設定の回路以降で発生するランダムノイズを考慮し、動画時のゲインを上げることでFPDのSNRを向上させるためである。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-23654 (Patent Document 1), in the moving image shooting mode and the still image shooting mode, the gain (Gf) in the moving image shooting mode and the gain in the still image shooting mode (Gs) set in the readout circuit unit. ) Is disclosed as an example where Gf> Gs. This is because the SNR of the FPD is improved by increasing the gain at the time of moving image in consideration of the random noise generated after the gain setting circuit.

また、特開平11−331703号公報(特許文献2)では、撮影モードに応じて信号量が異なるために、A/D変換器のダイナミックレンジを有効に利用して検出画像のS/N比を向上させる目的で、ゲインを切り替える構成が開示されている。また、この特許文献2では、DSAモードと透視モードでは電荷量が3桁も異なるために、信号検出用増幅器を積分アンプとし、積分容量を切り替えている。容量の値の微調整が困難である場合、その後段のゲインで微調整することも可能と開示されている。特許文献2では、積分アンプの容量の切り替えと後段のゲインの切り替えに関して、文言上別に表記されているが、容量の切り替え信号レベルを変化させるという意味では、ゲイン切り替えと同様の意味と考えられる。   In Japanese Patent Laid-Open No. 11-331703 (Patent Document 2), since the signal amount varies depending on the shooting mode, the S / N ratio of the detected image is set by effectively using the dynamic range of the A / D converter. For the purpose of improving, a configuration for switching the gain is disclosed. In Patent Document 2, the DSA mode and the fluoroscopic mode have a charge amount that differs by three digits, so that the signal detection amplifier is an integration amplifier and the integration capacitance is switched. It is disclosed that when it is difficult to finely adjust the capacitance value, it is possible to finely adjust the gain with the subsequent stage. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688, the switching of the capacitance of the integrating amplifier and the switching of the gain of the subsequent stage are described separately in terms of words, but in the sense of changing the switching signal level of the capacitance, it is considered to have the same meaning as the gain switching.

また、一般に大面積のFPDを用いた動画撮影においては、画素加算駆動を行い、フレームレートを高めている。特許文献2では、スイッチ素子を駆動する走査線の抵抗や容量により走査線駆動信号の信号遅延や波形歪みが生じる。そのため、通常の駆動で、循環器系診断システム(動画撮影)に求められるフレームレートが得られず、一度に複数本の走査線をオンさせる(画素加算駆動)ことによりフレームレートを高めている。   In general, in moving image shooting using a large area FPD, pixel addition driving is performed to increase the frame rate. In Patent Document 2, the signal delay and waveform distortion of the scanning line driving signal are caused by the resistance and capacitance of the scanning line that drives the switch element. Therefore, the frame rate required for the circulatory system diagnosis system (moving image shooting) cannot be obtained by normal driving, and the frame rate is increased by turning on a plurality of scanning lines at a time (pixel addition driving).

特開2004−23654号公報JP 2004-23654 A 特開平11−331703号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-331703

一般に、動画モードと静止画モード、あるいはその他の撮影モードなど、撮影モードによって、放射線量すなわちFPDからの信号量が異なり、信号が小さい撮影モードにおいては、読出回路部内のゲインを変える方法が知られている。例えば、特許文献2では、DSAモードと透視モードでは電荷量が3桁も異なると説明されており、ゲインの設定を高くすると以下に示す問題を生じる。   Generally, there is a known method of changing the gain in the readout circuit section in an imaging mode in which the radiation dose, that is, the signal amount from the FPD differs depending on the imaging mode such as the moving image mode and the still image mode, or other imaging modes. ing. For example, Patent Document 2 describes that the amount of charge differs by three orders of magnitude between the DSA mode and the fluoroscopic mode, and the following problem occurs when the gain setting is increased.

(1)読出回路部内のオペアンプにおいて、チャネル単位の各オペアンプの入力オフセッ ト電圧や入力オフセット電流が異なるために、暗時における出力がチャネル単位でばらつく(暗時オフセットばらつき)。
(2)放射線撮像回路部内において、画素単位で、センサのダーク電流、スイッチ素子のゲート電極とソース電極間の容量(Cgs)、スイッチ素子のソースドレイン間のリーク電流などがばらつく。これにより、暗時における出力が画素単位でばらつく(暗時オフセットばらつき)。
(1) Since the input offset voltage and input offset current of each operational amplifier in the channel unit are different in the operational amplifier in the readout circuit section, the output in the dark time varies in the channel unit (dark offset variation).
(2) In the radiation imaging circuit unit, the dark current of the sensor, the capacitance (Cgs) between the gate electrode and the source electrode of the switch element, the leakage current between the source and drain of the switch element, and the like vary from pixel to pixel. As a result, the dark output varies in units of pixels (dark offset variation).

特に、DSAモードと透視モードのような3桁の電荷量の相違を補うように、高いゲインをかけると、読出回路部の設計にもよるが、暗時オフセットばらつき(Voff)と信号量の関係(Vsig)が以下のようになる。
Voff≒Vsig
または、
Voff>Vsig
In particular, if a high gain is applied so as to compensate for the difference in the 3-digit charge amount as in the DSA mode and the fluoroscopic mode, the relationship between the dark offset variation (Voff) and the signal amount depends on the design of the readout circuit unit. (Vsig) is as follows.
Voff ≒ Vsig
Or
Voff> Vsig

図10は、以上の問題点を説明するための特性図である。
図示のように、高いゲインをかけた場合には、暗時オフセットばらつき(Voff)が大きくなり、読出回路部のダイナミックレンジを逸脱してしまうエラー画素が発生する。または、暗時オフセットばらつき(Voff)が、読出回路部のダイナミックレンジの範囲内にあったとしても、図示はしていないが、後段のADコンバータのダイナミックレンジを超える場合もある。このようなことが生じれば、放射線画像情報を正しく得ることはできない。
FIG. 10 is a characteristic diagram for explaining the above problem.
As shown in the figure, when a high gain is applied, dark offset variation (Voff) increases, and error pixels that deviate from the dynamic range of the readout circuit unit are generated. Alternatively, even if the dark offset variation (Voff) is within the dynamic range of the readout circuit unit, although not shown, it may exceed the dynamic range of the subsequent AD converter. If this happens, the radiographic image information cannot be obtained correctly.

また、以上の問題は、ゲインを大きく設定した場合にだけ、起こるものではない。
循環器系診断で用いられる動画撮影モードにおいては、画素加算駆動を用いてフレームレートを高めている。画素加算駆動は、一度に複数行のスイッチング素子を駆動するため、線撮像素子のダーク電流やスイッチング素子のゲート電極−ソース電極間の容量(Cgs)などに起因する暗時オフセットのばらつき量も必然的に大きくなる。もちろん、画素加算駆動では、加算数に比例して信号量も増加する。
The above problem does not occur only when the gain is set large.
In the moving image shooting mode used in cardiovascular system diagnosis, the frame rate is increased by using pixel addition driving. Since pixel addition driving drives a plurality of rows of switching elements at a time, the amount of variation in dark offset due to the dark current of the line imaging element and the capacitance (Cgs) between the gate electrode and the source electrode of the switching element is inevitably required. Become bigger. Of course, in pixel addition driving, the signal amount increases in proportion to the number of additions.

一般に、医療用放射線撮像装置は、患者の被曝低減のため高いS/N比が求められる。そのため、読出回路部や放射線撮像回路部で発生する暗時オフセット出力は、撮影のプロセスにおいて、放射線を照射しない時(非照射時)に一旦データを取得しておき放射線照射時のデータから差し引くことが望ましい。放射線照射時の出力は、放射線非照射時の出力すなわち暗時オフセット出力に重畳されているため、放射線照射時だけの出力を得ただけでは、正しい撮像情報を得られるとは限らない。特に、ゲインを高く設定した場合、暗時オフセット出力がダイナミックレンジを下回っていた場合でも、放射線を照射した放射線信号出力が、ダイナミックレンジの範囲内に納まる場合がある。放射線照射時と放射線線非照射時の双方の出力が、系のダイナミックレンジにあることが必要となる。   In general, a medical radiation imaging apparatus is required to have a high S / N ratio in order to reduce patient exposure. Therefore, the dark offset output generated in the readout circuit unit and radiation imaging circuit unit is acquired once when radiation is not irradiated (non-irradiation) in the imaging process, and is subtracted from the data during radiation irradiation. Is desirable. Since the output at the time of radiation irradiation is superimposed on the output at the time of non-irradiation, that is, the offset output at the time of darkness, just obtaining the output only at the time of radiation irradiation may not always obtain correct imaging information. In particular, when the gain is set high, the radiation signal output irradiated with radiation may fall within the dynamic range even when the dark offset output is below the dynamic range. It is necessary that the output of both irradiation and non-irradiation is within the dynamic range of the system.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、静止画撮影モードや動画撮影モード等の複数の撮影条件に対応して、放射線照射時及び放射線非照射時の出力を撮像系のダイナミックレンジの範囲内に収める。これにより、正確でS/N比の高い放射線撮影画像を得ることを可能とする放射線撮像装置、放射線撮像システム及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in response to a plurality of shooting conditions such as a still image shooting mode and a moving image shooting mode, outputs during irradiation and non-irradiation output of the imaging system Fit within the range. Accordingly, it is an object to provide a radiation imaging apparatus, a radiation imaging system, and a program that can obtain a radiographic image that is accurate and has a high S / N ratio.

本発明の放射線撮像装置は、放射線を電気信号に変換する放射線検出素子と、前記放射線検出素子を選択して前記電気信号を転送するためのスイッチング素子と、を有してなる画素が基板上に複数並設されてなり、放射線を検出する放射線検出手段と前記放射線検出手段からの電気信号を読み出す信号読出手段と、前記信号読出手段からの電気信号をA/D変換するA/D変換手段と、前記信号読出手段への印加電圧を制御する電圧制御手段と、放射線照射時における前記電気信号の最大値と放射線非照射時における前記電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時における前記電気信号の最小値と放射線非照射時における前記電気信号の最大値とが、いずれも前記信号読出手段及び前記A/D変換手段のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、前記印加電圧を調節する電圧調節手段と、含み、複数の撮影モードで撮影し得る放射線撮像装置であって、前記信号読出手段は、反転入力端子に前記放射線検出手段からの電気信号を入力し非反転入力端子に第1の基準電圧が供給される第1のオペアンプと、反転入力端子に直列接続された容量を介して前記第1のオペアンプからの電気信号を入力し非反転入力端子に第2の基準電圧が供給される第2のオペアンプを含み、前記電圧調節手段は、前記印加電圧として前記第2の基準電圧を、前記各撮影モードに応じて調節する。   In the radiation imaging apparatus of the present invention, a pixel including a radiation detection element that converts radiation into an electrical signal and a switching element that selects the radiation detection element and transfers the electrical signal is provided on a substrate. A plurality of radiation detectors arranged in parallel, a signal detector for detecting radiation, a signal reader for reading out an electrical signal from the radiation detector, and an A / D converter for A / D converting the electrical signal from the signal reader. A voltage control means for controlling a voltage applied to the signal reading means, and a maximum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and a minimum value of the electrical signal at the time of non-radiation, or the electrical power at the time of radiation irradiation. Both the minimum value of the signal and the maximum value of the electrical signal when no radiation is irradiated fall within the dynamic range of the signal reading means and the A / D conversion means. And a voltage adjusting means for adjusting the applied voltage, and a radiation imaging apparatus capable of imaging in a plurality of imaging modes, wherein the signal reading means receives an electrical signal from the radiation detecting means at an inverting input terminal. A non-inverting input terminal for inputting an electric signal from the first operational amplifier via a first operational amplifier that is input and supplied with a first reference voltage to the non-inverting input terminal and a capacitor connected in series to the inverting input terminal And a second operational amplifier to which a second reference voltage is supplied. The voltage adjusting means adjusts the second reference voltage as the applied voltage in accordance with each photographing mode.

本発明の放射線撮像システムは、被写体へ放射線を照射する放射線源と、被写体からの放射線を撮像する上記の放射線撮像装置とを含む。   The radiation imaging system of the present invention includes a radiation source that irradiates a subject with radiation, and the radiation imaging apparatus that captures radiation from the subject.

本発明の放射線撮像システムの他態様は、被写体へ放射線を照射する放射線源と、放射線を電気信号に変換する放射線検出素子と、前記放射線検出素子を選択して前記電気信号を転送するためのスイッチング素子と、を有してなる画素が基板上に複数並設されてなり、被写体からの放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段からの電気信号を読み出す信号読出手段と、前記信号読出手段からの前記電気信号をA/D変換するA/D変換手段と、前記信号読出手段への印加電圧を制御する電圧制御手段と、を備え、被写体からの放射線を撮像する放射線撮像装置と、前記放射線源からの放射線照射時における前記電気信号の最大値と放射線非照射時における前記電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時における前記電気信号の最小値と放射線非照射時における前記電気信号の最大値とが、いずれも前記信号読出手段及び前記A/D変換手段のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、前記電圧制御手段から前記信号読出手段への前記印加電圧を調節する電圧調節手段とを含み、複数の撮影モードで撮影し得る放射線撮像システムであって、前記信号読出手段は、反転入力端子に前記放射線検出手段からの電気信号を入力し非反転入力端子に第1の基準電圧が供給される第1のオペアンプと、反転入力端子に直列接続された容量を介して前記第1のオペアンプからの電気信号を入力し非反転入力端子に第2の基準電圧が供給される第2のオペアンプを含み、前記電圧調節手段は、前記印加電圧として前記第2の基準電圧を、前記各撮影モードに応じて調節する。   According to another aspect of the radiation imaging system of the present invention, a radiation source that irradiates a subject with radiation, a radiation detection element that converts radiation into an electrical signal, and switching for selecting the radiation detection element and transferring the electrical signal A plurality of pixels having a plurality of elements arranged side by side on the substrate, a radiation detection means for detecting radiation from a subject, a signal readout means for reading out an electrical signal from the radiation detection means, and the signal readout A radiation imaging apparatus for imaging radiation from a subject, comprising: A / D conversion means for A / D converting the electrical signal from the means; and voltage control means for controlling a voltage applied to the signal reading means; The maximum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation from the radiation source and the minimum value of the electrical signal at the time of radiation non-irradiation, or the electrical signal at the time of radiation irradiation The signal reading means from the voltage control means so that both the minimum value and the maximum value of the electrical signal when no radiation is irradiated fall within the dynamic range of the signal reading means and the A / D conversion means. A radiation imaging system capable of imaging in a plurality of imaging modes, wherein the signal readout unit inputs an electrical signal from the radiation detection unit to an inverting input terminal. The first operational amplifier to which the first reference voltage is supplied to the non-inverting input terminal and the electric signal from the first operational amplifier are input to the non-inverting input terminal via the capacitor connected in series to the inverting input terminal. A second operational amplifier to which a second reference voltage is supplied; and the voltage adjusting unit adjusts the second reference voltage as the applied voltage in accordance with each photographing mode.

本発明のプログラムは、コンピュータに、複数の撮影モードの各撮影モードに応じて、放射線照射時に放射線を電気信号に変換する放射線検出素子と前記放射線検出素子を選択して前記電気信号を転送するためのスイッチング素子とを有してなる画素が基板上に複数並設されてなる放射線検出装置によって検出され信号読出手段によって読み出される電気信号の最大値と放射線非照射時に前記放射線検出装置によって検出され前記信号読出手段によって読み出される電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時に放射線検出装置によって検出され信号読出手段によって読み出される電気信号の最小値と放射線非照射時に前記放射線検出装置によって検出され前記信号読出手段によって読み出される電気信号の最大値とが、いずれも前記信号読出手段及び前記信号読出手段からの電気信号をA/D変換するA/D変換手段のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、反転入力端子に前記放射線検出装置からの電気信号を入力し非反転入力端子に第1の基準電圧が供給される第1のオペアンプと、反転入力端子に直列接続された容量を介して前記第1のオペアンプからの電気信号を入力し非反転入力端子に第2の基準電圧が供給される第2のオペアンプを含む前記信号読出手段への印加電圧を制御する電圧制御手段から前記信号読出手段への前記印加電圧としての前記第2の基準電圧を前記各撮影モードに応じて調節する手順を実行させるものである。   The program of the present invention selects a radiation detection element that converts radiation into an electrical signal at the time of radiation irradiation and the radiation detection element and transfers the electrical signal to a computer according to each imaging mode of a plurality of imaging modes. And a maximum value of an electrical signal detected by a radiation detection device arranged in parallel on the substrate and read out by a signal reading means, and detected by the radiation detection device when no radiation is applied. The minimum value of the electric signal read by the signal reading means or the minimum value of the electric signal detected by the radiation detecting device when irradiated with radiation and read by the signal reading means and detected by the radiation detecting device when no radiation is irradiated The maximum value of the electric signal read by the signal reading means is the signal reading. The electric signal from the radiation detection device is input to the inverting input terminal so that it falls within the dynamic range of the A / D conversion means for A / D converting the electric signal from the signal reading means and the signal reading means. A first operational amplifier to which a first reference voltage is supplied to a terminal and an electric signal from the first operational amplifier through a capacitor connected in series to an inverting input terminal and a second reference to a non-inverting input terminal The second reference voltage as the applied voltage to the signal reading means from the voltage control means for controlling the applied voltage to the signal reading means including the second operational amplifier to which the voltage is supplied corresponds to each photographing mode. To execute the adjustment procedure.

本発明によれば、静止画撮影モードや動画撮影モード等の複数の撮影条件に対応して、放射線照射時及び放射線非照射時の出力を撮像系のダイナミックレンジの範囲内に収め、正確でS/N比の高い放射線撮影画像を得ることが可能となる。本発明では、1つの放射線撮像装置により、静止画撮影と動画撮影の両方を自在に行うことが可能であり、特に動画においては、ゲインを高くしても、また画素加算駆動をしても、良好な画像を得ることができる。1つの放射線線撮像装置により、動画と静止画の両方が撮影可能な使い勝手の良い放射線撮像が可能となる。   According to the present invention, in response to a plurality of shooting conditions such as a still image shooting mode and a moving image shooting mode, the output during irradiation and non-irradiation falls within the dynamic range of the imaging system, and is accurate. A radiographic image with a high / N ratio can be obtained. In the present invention, it is possible to freely perform both still image shooting and moving image shooting with a single radiation imaging apparatus. Especially in moving images, even if gain is increased or pixel addition driving is performed, A good image can be obtained. One radiation beam imaging device enables convenient radiation imaging capable of capturing both moving images and still images.

本発明による第1の実施形態のX線撮像システムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an X-ray imaging system according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態のX線撮像システムにおける各種の動作パルスの一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of various operation pulses in the X-ray imaging system of a 1st embodiment. 図1における読出回路部の構成要素である各種AMPのアナログ出力を模式的に示した特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram schematically showing analog outputs of various AMPs that are constituent elements of the readout circuit section in FIG. 1. 第1の本実施形態における電源制御部内の各基準電位を生成する各回路の構成例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the structural example of each circuit which produces | generates each reference potential in the power supply control part in 1st this embodiment. 第1の本実施形態における電源制御部内の各基準電位を生成する各回路の他の構成例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the other structural example of each circuit which produces | generates each reference potential in the power supply control part in 1st this embodiment. 第1の実施形態による効果を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the effect by 1st Embodiment. 第1の実施形態によるX線撮像方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the X-ray imaging method by 1st Embodiment. 第3の実施形態を説明するための回路構成図である。It is a circuit block diagram for demonstrating 3rd Embodiment. パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of a personal user terminal device. 従来の問題点を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the conventional problem.

以下、本発明の放射線撮像装置をX線の撮像に適用した好適な緒実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、X線の撮像に限定されるものではなく、γ線などの電磁波やα線、β線等の各種放射線の撮像に適用可能である。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments in which a radiation imaging apparatus of the invention is applied to X-ray imaging will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to imaging of X-rays, and can be applied to imaging of electromagnetic waves such as γ rays, and various types of radiation such as α rays and β rays.

(第1の実施形態)
図1は本発明による第1の実施形態のX線撮像システムを示す概略構成図である。
このX線撮像システムは、X線を被写体に照射するX線源10と、被写体を透過(又は反射)したX線を撮像するX線撮像装置20と、X線源10及びX線撮像装置20の駆動を制御する不図示の制御部とを備えて構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an X-ray imaging system according to a first embodiment of the present invention.
The X-ray imaging system includes an X-ray source 10 that irradiates a subject with X-rays, an X-ray imaging device 20 that captures X-rays transmitted through (or reflected from) the subject, and the X-ray source 10 and the X-ray imaging device 20. And a control unit (not shown) for controlling the driving of the motor.

X線撮像装置20において、1は被写体からのX線を検出するためのX線検出回路部である。このX線検出回路部1は、放射線を電気信号に変換するX線検出素子と、X線検出素子を選択するためのスイッチング素子とを有してなる画素が、2次元アレイ状に複数並設されて構成されている。ここで、本実施形態では、X線検出素子は光電変換素子を有しており、スイッチング素子は薄膜トランジスタ(TFT)を用いている。   In the X-ray imaging apparatus 20, reference numeral 1 denotes an X-ray detection circuit unit for detecting X-rays from a subject. The X-ray detection circuit unit 1 includes a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array, each having an X-ray detection element that converts radiation into an electrical signal and a switching element for selecting the X-ray detection element. Has been configured. Here, in this embodiment, the X-ray detection element has a photoelectric conversion element, and the switching element uses a thin film transistor (TFT).

図1において、この光電変換素子は、アモルファスシリコン半導体が主成分であるPIN型フォトダイオード(PD)を用いている。またこの光電変換素子には、X線等の放射線を受けて光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体(シンチレータ)として蛍光体が設けられている。この蛍光体は、Gd22S、Gd23、CsIのいずれかを主成分して構成されている。ここで、X線検出素子として、光電変換素子の代わりに、波長変換体を用いることなく、放射線を吸収して直接的に電気信号に変換する、直接変換型のX線検出素子を用いても良い。この直接変換型のX線検出素子としては、例えば、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、セレン、テルル化カドミウム、ガリウムヒ素、ガリウム燐、硫化亜鉛、及びシリコンのうちから選ばれた1種の材料を主成分として構成される。 In FIG. 1, this photoelectric conversion element uses a PIN photodiode (PD) whose main component is an amorphous silicon semiconductor. The photoelectric conversion element is provided with a phosphor as a wavelength converter (scintillator) that receives radiation such as X-rays and converts the light into a wavelength band that can be sensed by the photoelectric conversion element. This phosphor is composed mainly of any of Gd 2 O 2 S, Gd 2 O 3 , and CsI. Here, as the X-ray detection element, instead of the photoelectric conversion element, a direct conversion type X-ray detection element that absorbs radiation and directly converts it into an electric signal without using a wavelength converter may be used. good. As this direct conversion type X-ray detection element, for example, one material selected from lead iodide, mercury iodide, selenium, cadmium telluride, gallium arsenide, gallium phosphorus, zinc sulfide, and silicon is used. Configured as the main component.

また、PIN型フォトダイオードの代わりに、アモルファスシリコン半導体が主成分であるMIS型センサを光電変換素子として用いても良い。このMIS型センサは、第1の金属層、アモルファス窒化シリコンからなる絶縁層、水素化アモルファスシリコンからなる半導体層、不純物半導体層、及び第2の金属層が順次積層されて構成されている。ここで、第1の金属層が下部電極、第2の金属層が上部電極として機能する。第2の金属層は、透明導電層や金属層及びそれらの積層構造によって構成され、不純物半導体層上の少なくとも一部に配置される。絶縁層は、半導体層によって生成されたエレクトロン及びホールの通過を阻止するものである。不純物半導体層は、ホールまたはエレクトロンの一方の注入を阻止するものであり、例えばホールの注入を阻止するN型がドーピングされた不純物半導体層である。   Further, instead of the PIN photodiode, an MIS sensor mainly composed of an amorphous silicon semiconductor may be used as the photoelectric conversion element. This MIS type sensor is configured by sequentially laminating a first metal layer, an insulating layer made of amorphous silicon nitride, a semiconductor layer made of hydrogenated amorphous silicon, an impurity semiconductor layer, and a second metal layer. Here, the first metal layer functions as a lower electrode, and the second metal layer functions as an upper electrode. The second metal layer is constituted by a transparent conductive layer, a metal layer, and a stacked structure thereof, and is disposed on at least a part of the impurity semiconductor layer. The insulating layer prevents passage of electrons and holes generated by the semiconductor layer. The impurity semiconductor layer is for blocking one injection of holes or electrons. For example, the impurity semiconductor layer is an impurity semiconductor layer doped with N-type for blocking hole injection.

このMIS型センサにおいて、リフレッシュモードでは、半導体層に対してホールキャリアを当該半導体層から第2の金属層に導く方向に電界を与える。一方、光電変換モードでは、半導体層に対して当該半導体層に入射した光により発生したキャリアを当該半導体層に留まらせ、エレクトロンを第2の金属層に導く方向に電界を与える。そして、光電変換モードにより半導体層に蓄積されるホール又は第2の金属層に導かれたエレクトロンを光信号として検出する。   In the MIS type sensor, in the refresh mode, an electric field is applied to the semiconductor layer in a direction in which hole carriers are guided from the semiconductor layer to the second metal layer. On the other hand, in the photoelectric conversion mode, carriers generated by light incident on the semiconductor layer remain in the semiconductor layer, and an electric field is applied in a direction in which electrons are guided to the second metal layer. Then, holes accumulated in the semiconductor layer or electrons guided to the second metal layer by the photoelectric conversion mode are detected as an optical signal.

TFTは、一般にアモルファスシリコンを主たる材料に用いて構成される。PDにおいて光電変換された電気信号は、TFTにより読出回路部3に転送される。PDとTFTは1対として画素を成し、2次元アレイ状に並設される。例えば、人体胸部の透視画像を得る場合、撮影領域としては43cm×43cm程度であれば良く、画素数は160μmピッチで構成した場合、約720万画素となる。   A TFT is generally configured using amorphous silicon as a main material. The electrical signal photoelectrically converted in the PD is transferred to the readout circuit unit 3 by the TFT. PD and TFT form a pixel as a pair, and are arranged in a two-dimensional array. For example, when obtaining a fluoroscopic image of the human chest, the imaging region may be about 43 cm × 43 cm, and the number of pixels is about 7.2 million pixels when configured with a 160 μm pitch.

2は、X線検出回路部1を駆動するための駆動回路部2である。
3は、X線検出回路部1からの電気信号を読み出す読出回路部である。この読出回路部3において、その初段部、2段部及び3段部がそれぞれオペアンプ(AMP18a〜18c)でカスケード接続されて構成されている。AMP18a〜18cは、非反転入力端子(+端子)に基準電位がバイアスされる。X線撮像装置のS/N比(以下SNR)を高くするためには、特にAMP18aは、低ノイズ化を目的とした設計が行われる。AMP1は、反転入力端子(−端子)と出力端子間にコンデンサC19aと19bが接続された積分回路とされており、積分容量についてGAIN1の信号により容量値C1と容量値(C1+C2)との選択が行われる。
Reference numeral 2 denotes a drive circuit unit 2 for driving the X-ray detection circuit unit 1.
Reference numeral 3 denotes a readout circuit unit that reads an electric signal from the X-ray detection circuit unit 1. In the readout circuit unit 3, the first stage unit, the second stage unit, and the third stage unit are respectively cascaded by operational amplifiers (AMPs 18a to 18c). In the AMPs 18a to 18c, the reference potential is biased to the non-inverting input terminal (+ terminal). In order to increase the S / N ratio (hereinafter referred to as SNR) of the X-ray imaging apparatus, the AMP 18a is specifically designed to reduce noise. AMP1 is an integrating circuit in which capacitors C19a and 19b are connected between the inverting input terminal (− terminal) and the output terminal, and the capacitance value C1 and the capacitance value (C1 + C2) are selected based on the GAIN1 signal for the integration capacitance. Done.

静止画撮影は、X線を透過しやすい肺野部と、比較的X線が透過し難い縦隔部や腹部とを1枚の撮影で画像情報を得る必要があるため、比較的照射量の大きいX線を照射して、1枚の画像にそれらの陰影を写し出さなければならない。そのため、GAIN1のスイッチを入れて積分容量を大きくする。反対に、動画撮影の場合は、静止画撮影に比べて長時間X線を照射するため、患者への被曝低減の観点から、1フレーム(1枚の画像情報取得)あたりのX線量は小さくする必要がある。そのため、動画撮影の場合は、AMP18aの出力電圧値を大きくするため、積分容量を小さく設定する。   In still image shooting, since it is necessary to obtain image information with a single image of the lung field that is easy to transmit X-rays and the mediastinum and abdomen that are relatively difficult to transmit X-rays, It is necessary to irradiate large X-rays and project the shadows on one image. Therefore, the integration capacity is increased by switching on GAIN1. Conversely, in the case of moving image shooting, X-rays are irradiated for a longer time than in still image shooting, so the X-ray dose per frame (acquisition of one piece of image information) is reduced from the viewpoint of reducing patient exposure. There is a need. Therefore, in the case of moving image shooting, in order to increase the output voltage value of the AMP 18a, the integration capacity is set small.

AMP1の出力端子とAMP2の反転入力端子(−端子)との間には、容量C19cが接続されており、AMP2の反転入力端子(−端子)と出力端子間にコンデンサ19dと10eが接続されている。GAIN2の信号により、積分容量について容量値C4と容量値(C4+C5)との選択が行われる。容量値C4が選択された場合、AMP18bの出力は、AMP18aの出力を(−C4/C3)倍される。容量値(C4+C5)が選択された場合、AMP18bの出力は、AMP18aの出力を(−(C4+C5)/C3)倍される。   A capacitor C19c is connected between the output terminal of AMP1 and the inverting input terminal (−terminal) of AMP2, and capacitors 19d and 10e are connected between the inverting input terminal (−terminal) of AMP2 and the output terminal. Yes. The capacitance value C4 and the capacitance value (C4 + C5) are selected for the integral capacitance based on the signal GAIN2. When the capacitance value C4 is selected, the output of the AMP 18b is multiplied by (−C4 / C3) the output of the AMP 18a. When the capacitance value (C4 + C5) is selected, the output of the AMP 18b is multiplied by (− (C4 + C5) / C3) the output of the AMP 18a.

次に、AMP18bの出力は、サンプルホールド信号SHによりコンデンサ19fにサンプルホールドされる。次に、コンデンサ19fにサンプルホールドされた信号は、マルチプレクサ信号MPXによりAMP18cを介してA/D変換部4に出力される。   Next, the output of the AMP 18b is sampled and held in the capacitor 19f by the sample and hold signal SH. Next, the signal sampled and held by the capacitor 19f is output to the A / D converter 4 via the AMP 18c by the multiplexer signal MPX.

4は、読出回路部3からの電気信号をA/D変換するA/D変換部である。図1においては、説明の簡単化のために1画素分で示しており、1画素に対して1つのA/D変換部4を示しているが、実際は、1つのA/D変換部4で多数の画素をA/D変換する。例えば、MPX信号が入力されるスイッチまで並列に信号処理され、MPX信号によって直列変換する。RC,DRC,RESは、それぞれAMP18a,AMP18b,AMP18cの積分容量のリセット信号である。   Reference numeral 4 denotes an A / D conversion unit that performs A / D conversion on the electrical signal from the readout circuit unit 3. In FIG. 1, for simplification of explanation, one pixel is shown, and one A / D conversion unit 4 is shown for one pixel. However, in reality, one A / D conversion unit 4 is used. Many pixels are A / D converted. For example, signal processing is performed in parallel up to the switch to which the MPX signal is input, and serial conversion is performed by the MPX signal. RC, DRC, and RES are reset signals for integration capacitors of AMP 18a, AMP 18b, and AMP 18c, respectively.

5は、駆動回路部2及び読出回路部3に動作パルスを与えるタイミング生成部である。ここで、タイミング生成部5から駆動回路部2及び読出回路部3に与える各種の動作パルスのタイミングチャートの一例を図2に示す。図2は、4画素分を直列変換したタイミングを示している。ここでは、X線入力に対して、TFTへの動作パルス、RC,DRC,SH,RES,MPXの各動作パルスのタイミングを示す。図2の最後段には、A/D変換部4の出力を併せて示す。TFTへの動作パルスは、タイミング生成部5から駆動回路部2へSIN,OE,OPVの各信号が与えられ、これらの信号に基づいて駆動回路部2からTFTへ与えられるものである。   Reference numeral 5 denotes a timing generation unit that applies operation pulses to the drive circuit unit 2 and the readout circuit unit 3. Here, an example of a timing chart of various operation pulses given from the timing generation unit 5 to the drive circuit unit 2 and the readout circuit unit 3 is shown in FIG. FIG. 2 shows the timing when four pixels are serially converted. Here, the timing of the operation pulses to the TFT and the operation pulses of RC, DRC, SH, RES, and MPX with respect to the X-ray input is shown. The output of the A / D conversion unit 4 is also shown in the last stage of FIG. As the operation pulse to the TFT, SIN, OE, and OPV signals are given from the timing generation unit 5 to the drive circuit unit 2, and are given from the drive circuit unit 2 to the TFT based on these signals.

6は、X線検出回路部1、駆動回路部2及び読出回路部3に与える印加電圧を制御する電圧制御部である。この電圧制御部6は、X線検出回路部1及び駆動回路部2に所定の定電圧を印加する定電圧印加部16と、読出回路部3に可変電圧を印加する可変電圧印加部17とを備えて構成されている。定電圧印加部16は、X線検出回路部1のPDにVsを、駆動回路部2にVss,Vcomをそれぞれ印加するものである。可変電圧印加部17は、読出回路部3のAMP18aの非反転入力端子(+端子)にVREF1を、AMP18bの非反転入力端子(+端子)にVREF2を、AMP18cの非反転入力端子(+端子)にVREF3をそれぞれ印加するものである。ここで、VREF1を印加する電源を可変電源11、VREF2を印加する電源を可変電源12、VREF3を印加する電源を可変電源13とする。また、読出回路部3に電源電圧を印加する電源を可変電源14とする。   Reference numeral 6 denotes a voltage control unit that controls applied voltages to the X-ray detection circuit unit 1, the drive circuit unit 2, and the readout circuit unit 3. The voltage control unit 6 includes a constant voltage application unit 16 that applies a predetermined constant voltage to the X-ray detection circuit unit 1 and the drive circuit unit 2, and a variable voltage application unit 17 that applies a variable voltage to the readout circuit unit 3. It is prepared for. The constant voltage application unit 16 applies Vs to the PD of the X-ray detection circuit unit 1 and applies Vss and Vcom to the drive circuit unit 2. The variable voltage application unit 17 includes VREF1 at the non-inverting input terminal (+ terminal) of the AMP 18a of the readout circuit unit 3, VREF2 at the non-inverting input terminal (+ terminal) of the AMP 18b, and a non-inverting input terminal (+ terminal) of the AMP 18c. VREF3 is applied to each. Here, a power source to which VREF1 is applied is a variable power source 11, a power source to which VREF2 is applied is a variable power source 12, and a power source to which VREF3 is applied is a variable power source 13. The power source for applying the power source voltage to the readout circuit unit 3 is a variable power source 14.

7は、タイミング生成部5及び電圧制御部6を調節する演算部(電圧調節手段)である。A/D変換部4でディジタル変換された撮像データは演算部7に入力される。演算部はメモリ15を備えており、A/D変換された撮像データ又は演算されたデータはメモリ15に蓄えられる。演算部7は、例えばメモリ15と共にDSP等を備えて構成され、各種のデータを高速に処理されることが望ましい。なお、本実施形態では、演算部7をX線撮像装置20の構成要素として説明しているが、演算部7をX線撮像システムに含まれるX線撮像装置20の外部構成要素としても良い。   Reference numeral 7 denotes a calculation unit (voltage adjustment unit) that adjusts the timing generation unit 5 and the voltage control unit 6. The imaging data digitally converted by the A / D conversion unit 4 is input to the calculation unit 7. The calculation unit includes a memory 15, and A / D converted imaging data or calculated data is stored in the memory 15. The arithmetic unit 7 is configured to include, for example, a DSP and the like together with the memory 15 and desirably processes various data at high speed. In the present embodiment, the calculation unit 7 is described as a component of the X-ray imaging apparatus 20, but the calculation unit 7 may be an external component of the X-ray imaging apparatus 20 included in the X-ray imaging system.

演算部7は、暗時出力の最小値又は明時出力の最大値のうちの少なくとも一方が読出回路部3及びA/D変換部4のダイナミックレンジの範囲から逸脱すると判断した場合に、電源制御部6にフィードバックする。即ち、演算部7は、当該逸脱量に基づいて、ダイナミックレンジの範囲内に収まる適正値を演算し、当該演算値を電圧制御手段6へフィードバックする。フィードバック項目としては、読出回路部3内に具備されたAMP18a、AMP18b及びAMP18cの非反転入力端子(+端子)に接続される基準電位VREF1〜3又は読出回路部の電源電圧を変更する。即ち、X線検出回路部1の放射線照射時の電気信号(明時出力)の最大値と、放射線非照射時の電気信号(暗時出力)の最小値が、読出回路部3のダイナミックレンジやA/D変換部4のダイナミックの範囲に収まらない時に、基準電位や電源電圧を変更する。   When the arithmetic unit 7 determines that at least one of the minimum value of the dark output and the maximum value of the bright output deviates from the range of the dynamic range of the readout circuit unit 3 and the A / D converter 4, the power source control Feedback to part 6. That is, the computing unit 7 computes an appropriate value that falls within the dynamic range based on the deviation, and feeds back the computed value to the voltage control means 6. As feedback items, the reference potentials VREF1 to VREF1-3 connected to the non-inverting input terminals (+ terminals) of the AMPs 18a, AMP18b, and AMP18c provided in the readout circuit unit 3 or the power supply voltage of the readout circuit unit are changed. That is, the maximum value of the electrical signal (output during light) at the time of radiation irradiation of the X-ray detection circuit unit 1 and the minimum value of the electrical signal (output at dark time) at the time of non-radiation are determined by the dynamic range of the readout circuit unit 3 When it does not fall within the dynamic range of the A / D converter 4, the reference potential and the power supply voltage are changed.

図3は、図1における読出回路部3の構成要素であるAMP18a,AMP18b,AMP18cのアナログ出力(AMP1,2,3と記す)を模式的に示した特性図である。図3の縦軸方向は電圧を意図しているが、横軸方向は時間を意図しているわけではない。
AMP18a,AMP18b,AMP18cの非反転入力端子(+端子)は、それぞれ、基準電位VREF1、基準電位VREF2、基準電位VREF3がバイアスされている。図3は、基準電位VREF1=3V、基準電位VREF2=2V、基準電位VREF3=3Vの出力を示す。また、図3は、X線検出(TFTがオン)に伴って読出回路部3の入力には電流が流入する方向の出力例である。
FIG. 3 is a characteristic diagram schematically showing analog outputs (denoted as AMP1, 2, 3) of AMP18a, AMP18b, and AMP18c, which are constituent elements of the readout circuit unit 3 in FIG. The vertical axis direction in FIG. 3 is intended for voltage, but the horizontal axis direction is not intended for time.
The non-inverting input terminals (+ terminals) of the AMPs 18a, AMP18b, and AMP18c are biased with the reference potential VREF1, the reference potential VREF2, and the reference potential VREF3, respectively. FIG. 3 shows outputs of reference potential VREF1 = 3V, reference potential VREF2 = 2V, and reference potential VREF3 = 3V. FIG. 3 shows an output example in the direction in which a current flows into the input of the readout circuit unit 3 due to X-ray detection (TFT is on).

AMP18aの出力は、X線検出回路部1のPDで光電変換された信号電荷が転送され、電荷積分されて電圧出力される。この時、AMP18aの非反転入力端子(+端子)は基準電位VREF1(3V)にバイアスされており、AMP18aの出力は、VREF1レベル(3V)を基準に出力される。AMP18aの反転端子と出力端子間の容量をCf、信号電荷をQsigとすると、AMP18aの出力電圧は以下のようになる。
AMP18aの出力=VREF1−(Qsig/Cf)
但し、CfはGAIN1によって切り替えられる。
The output of the AMP 18a is obtained by transferring the signal charge photoelectrically converted by the PD of the X-ray detection circuit unit 1, and integrating the charge to output a voltage. At this time, the non-inverting input terminal (+ terminal) of the AMP 18a is biased to the reference potential VREF1 (3V), and the output of the AMP 18a is output based on the VREF1 level (3V). When the capacitance between the inverting terminal and the output terminal of the AMP 18a is Cf and the signal charge is Qsig, the output voltage of the AMP 18a is as follows.
Output of AMP 18a = VREF1- (Qsig / Cf)
However, Cf is switched by GAIN1.

AMP18bの非反転入力端子(+端子)は、基準電位VREF2(2V)にバイアスされており、AMP18bの出力はVREF2レベル(2V)を基準に出力される。AMP2の増幅率(GAIN)は、AMP18aの出力端子とAMP18bの反転入力端子(−端子)に接続されたコンデンサ19cの容量(C3)とAMP18bの反転入力端子(−端子)と出力端子に接続されたコンデンサ19d,19eの容量(C4,C5)で決定される。
AMP18bの出力=VREF2+(Qsig/Cf)×GAIN
となる。
The non-inverting input terminal (+ terminal) of the AMP 18b is biased to the reference potential VREF2 (2V), and the output of the AMP 18b is output based on the VREF2 level (2V). The amplification factor (GAIN) of AMP2 is connected to the capacitance (C3) of the capacitor 19c connected to the output terminal of the AMP 18a and the inverting input terminal (− terminal) of the AMP 18b, and to the inverting input terminal (− terminal) and output terminal of the AMP 18b. It is determined by the capacitances (C4, C5) of the capacitors 19d, 19e.
Output of AMP18b = VREF2 + (Qsig / Cf) × GAIN
It becomes.

GAINは、GAIN2で切り替えられ、C3/C4またはC3/(C4+C5)となる。図3では、GAINを1倍として表示している。AMP18bの出力は、コンデンサ19fにサンプルホールドされる。   GAIN is switched by GAIN2 and becomes C3 / C4 or C3 / (C4 + C5). In FIG. 3, GAIN is displayed as 1 time. The output of the AMP 18b is sampled and held by the capacitor 19f.

AMP19cの非反転入力端子(+端子)は、基準電源VREF3(3V)バイアスされており、予めコンデンサ19g(容量:C7)をリセットした後に、MPX信号で信号が転送される。電荷保存則から以下のようになる。
C7・(AMP3−VREF3)=C6・(VREF3−AMP2)
C6とC7が同じ容量であれば、
AMP19cの出力=2・VREF3−VREF2−Qsig/Cf
となる。図3では、C6とC7が同じ容量とした表示としている。
The non-inverting input terminal (+ terminal) of the AMP 19c is biased with the reference power source VREF3 (3V), and after resetting the capacitor 19g (capacitance: C7) in advance, the signal is transferred with the MPX signal. From the law of conservation of charge:
C7 · (AMP3-VREF3) = C6 · (VREF3-AMP2)
If C6 and C7 have the same capacity,
Output of AMP19c = 2 · VREF3-VREF2-Qsig / Cf
It becomes. In FIG. 3, C6 and C7 are displayed with the same capacity.

以上、AMP18a,18b,18cの出力レベル(表中ではAMP1,2,3と記す)は、表1のようになる。
即ち、図3の例における出力は、AMP18bの基準電位VREF2とAMP3の基準電位VREF3によって暗時出力レベルが決定され、AMP18aのコンデンサ19a,19b(容量:Cf)とX線による光電変換電荷によって、明時出力レベルが決定される。
The output levels of the AMPs 18a, 18b, 18c (shown as AMP1, 2, 3 in the table) are as shown in Table 1.
That is, the output in the example of FIG. 3 is determined by the dark potential output level by the reference potential VREF2 of the AMP 18b and the reference potential VREF3 of the AMP3. The light output level is determined.

Figure 2011194242
Figure 2011194242

図4は、本実施形態における電源制御部6内の各基準電位を生成する各回路の構成例を示す回路構成図である。本例では、電源制御部6内の可変電源11〜13の構成を示している。
演算部7からの制御信号は、デコーダ21により変換され、オペアンプ23の反転入寮端子に入力される抵抗値を選択する。図示の例では、4種類の抵抗22により、16通りの電圧が選択される。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a configuration example of each circuit that generates each reference potential in the power supply control unit 6 in the present embodiment. In this example, the configuration of the variable power supplies 11 to 13 in the power supply controller 6 is shown.
The control signal from the arithmetic unit 7 is converted by the decoder 21 and selects the resistance value input to the inverting terminal of the operational amplifier 23. In the illustrated example, 16 kinds of voltages are selected by four types of resistors 22.

図5は、本発明の実施形態における電源制御部6内の各基準電位を生成する各回路の他の構成例を示す回路図である。本例では、図4と同様に電源制御部6内の可変電源11〜13の構成を示している。
図5のような抵抗値を選択する場合においては、抵抗22の熱雑音により基準電位にノイズが含まれ、結果として画質が劣化する場合も考えられる。図5においては、基準電源の電位を形成する元の電源(Va〜Vd)を、抵抗31とコンデンサ32とで構成する1次ローパスフィルタを介してオペアンプ34に入力し、アナログマルチプレクサ35へ出力する。ここで用いるオペアンプ34は、低ノイズタイプのも選択すれば、基準電位にはノイズが少なく画質が向上する。図5においては、演算部からの選択信号によって、VaからVdの4種類の基準電位が選択できる。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another configuration example of each circuit for generating each reference potential in the power supply controller 6 in the embodiment of the present invention. In this example, the configuration of the variable power supplies 11 to 13 in the power supply control unit 6 is shown as in FIG.
In the case of selecting a resistance value as shown in FIG. 5, it is also conceivable that noise is included in the reference potential due to the thermal noise of the resistor 22 and as a result the image quality deteriorates. In FIG. 5, the original power source (Va to Vd) that forms the potential of the reference power source is input to the operational amplifier 34 via the primary low-pass filter formed by the resistor 31 and the capacitor 32, and is output to the analog multiplexer 35. . If the operational amplifier 34 used here is a low noise type, the reference potential has less noise and the image quality is improved. In FIG. 5, four types of reference potentials Va to Vd can be selected by a selection signal from the calculation unit.

図6は、本実施形態による効果を説明するための概略図である。
図6において、左側には、静止画撮影モードにおいて撮影した場合、即ち低いゲイン設定時のおける暗時出力と明示出力(X線出力)を示している。右側には、動画撮影モードにおいて撮影した場合、即ち高いゲイン設定時のおける暗時出力と明示出力(X線出力)を示している。図内で、階段状に表記しているのは、画素の区切りを意図するものであり、矢印で示されているのが、X線による信号出力量を意味している。図6においては、10画素分の出力を記載している。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the effect of this embodiment.
In FIG. 6, the left side shows dark output and explicit output (X-ray output) when the image is captured in the still image capturing mode, that is, when a low gain is set. On the right side, there are shown dark output and explicit output (X-ray output) when shooting in the moving image shooting mode, that is, when a high gain is set. In the figure, what is described in a staircase pattern is intended to delimit pixels, and an arrow indicates a signal output amount by X-rays. In FIG. 6, the output for 10 pixels is shown.

図6の図9と異なるところは、暗時出力レベルを変更することによって、暗時オフセットのばらつき(Voff)の最小値が、読出回路部3のダイナミックレンジの範囲内に収まっていることである。またこの場合、動画撮影モードにおける明時出力(X線出力)も最大値も読出回路部3のダイナミックレンジの範囲内にある。つまり、暗時出力、明時出力ともに読出回路部3のダイナミックレンジの範囲内にあり、図9に示されるようなエラーを生じさせることなく、放射線画像を正しく読み取ることができる。   6 differs from FIG. 9 in that the minimum value of the dark offset variation (Voff) is within the dynamic range of the readout circuit unit 3 by changing the dark output level. . In this case, the light output (X-ray output) and the maximum value in the moving image photographing mode are within the dynamic range of the readout circuit unit 3. That is, both the dark output and the bright output are within the dynamic range of the readout circuit unit 3, and the radiation image can be correctly read without causing an error as shown in FIG.

なお、図1に示す読出回路部3のAMP18c(最終段)の出力が、X線の増大と共に下方向(−方向)で説明されている。これに対して図6では、X線の増大に対して、上方向(+方向)で説明しており、図3とは逆方向である。しかしながら、信号が上方向に増加するか下方向に増加するかは、放射線撮像装置や読出回路部3で扱う信号キャリア、各回路の設定に関係していることであって、本発明の本質を左右するものではない。即ち、図6では、暗時出力の最小値とX線出力の最大値とがダイナミックレンジ範囲内に収まるように説明しているが、例えば、図3のAMP18cのようなX線増加とともに出力が低下するような場合には適切ではない。この場合、暗時出力では最小値ではなく最大値と記載する方が望ましく、同様に明時出力(X線出力)では最大値ではなく最小値と記載する方が望ましい。このことは、以下の第2,第3の実施形態でも同様である。   Note that the output of the AMP 18c (final stage) of the readout circuit unit 3 shown in FIG. 1 is described in the downward direction (− direction) along with the increase in X-rays. On the other hand, in FIG. 6, the increase in X-rays is described in the upward direction (+ direction), which is the opposite direction to FIG. However, whether the signal increases in the upward direction or in the downward direction is related to the signal carrier handled by the radiation imaging apparatus and the readout circuit unit 3 and the setting of each circuit. It does not influence. That is, in FIG. 6, the description has been made so that the minimum value of the dark output and the maximum value of the X-ray output fall within the dynamic range range. For example, the output increases with an increase in X-rays like the AMP 18c of FIG. It is not appropriate when it falls. In this case, it is desirable to describe the maximum value instead of the minimum value in the dark output, and similarly to the minimum value instead of the maximum value in the light output (X-ray output). The same applies to the following second and third embodiments.

本実施形態では、表1に示されるように、読出回路部3のAMP18cの暗時出力レベルは、AMP18bに供給される基準電位VREF2とAMP3に供給される基準電位VREF3に関係している。従って、読出回路部3のダイナミックレンジの範囲内に収まるように調整・変更される基準電位はVREF2とVREF3となる。   In the present embodiment, as shown in Table 1, the dark output level of the AMP 18c of the readout circuit unit 3 is related to the reference potential VREF2 supplied to the AMP 18b and the reference potential VREF3 supplied to the AMP3. Therefore, the reference potentials adjusted and changed so as to be within the dynamic range of the readout circuit unit 3 are VREF2 and VREF3.

次に、本実施形態によるX線撮像方法について説明する。
図7は、本実施形態によるX線撮像方法を示すフローチャートである。
先ず、X線撮像システムにおいて、X線撮像装置は、制御部による制御に基づき、撮影モード及び撮影条件を設定する(ステップS1)。
撮影モードは、大きく静止画撮影モードと動画撮影モードがある。それぞれのモードの中に、画素を水平方向または垂直方向に2画素以上加算する画素加算モードと、加算した前記画素を平均化する画素平均モードと、画素を加算しない画素非加算モードがある。画素加算数は、2画素加算、3画素加算や4画素加算、あるいはそれ以上設けてもよい。モード設定の例としては、動画撮影の2画素加算モード、静止画撮影の画素非加算モード、動画撮影の画素非加算モードなどがある。また、動画撮影モードと静止画撮影モードの混合モードもある。
Next, the X-ray imaging method according to the present embodiment will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the X-ray imaging method according to the present embodiment.
First, in the X-ray imaging system, the X-ray imaging apparatus sets an imaging mode and imaging conditions based on control by the control unit (step S1).
The shooting modes are largely classified into a still image shooting mode and a moving image shooting mode. In each mode, there are a pixel addition mode in which two or more pixels are added in the horizontal direction or the vertical direction, a pixel average mode in which the added pixels are averaged, and a pixel non-addition mode in which no pixels are added. The number of pixel additions may be two-pixel addition, three-pixel addition, four-pixel addition, or more. Examples of mode settings include a two-pixel addition mode for moving image shooting, a pixel non-addition mode for still image shooting, and a pixel non-addition mode for moving image shooting. There is also a mixed mode of moving image shooting mode and still image shooting mode.

混合モードでは、動画と静止画とを繰り返す。一般には、患者の時間連続的な透視画像をモニターしながら、得たい静止画画像の時点で、撮影スイッチを入れて静止画画像を取得する。また、撮影条件は、一例として表2で示したようなパラメータがあげられるが、これに限定するものではなく各モードに応じた数多くの撮影条件を具備してよい。   In the mixed mode, the moving image and the still image are repeated. In general, while monitoring a patient's continuous fluoroscopic image, a still image is obtained by turning on a photographing switch at the time of the desired still image. The shooting conditions include the parameters shown in Table 2 as an example. However, the shooting conditions are not limited to these, and a number of shooting conditions may be provided according to each mode.

続いて、演算部7は、制御部による制御に基づき、X線の非照射状態において暗時出力を取得し、メモリ15に記憶する(ステップS2)。
続いて、演算部7は、制御部による制御に基づき、暗時出力の最小値が読出回路部3及びA/D変換部4がダイナミックレンジの範囲内にあるか否かを判定する(ステップS3)。
Subsequently, based on the control by the control unit, the calculation unit 7 acquires the dark output in the non-irradiation state of X-rays and stores it in the memory 15 (step S2).
Subsequently, based on the control by the control unit, the calculation unit 7 determines whether or not the minimum value of the dark output is within the dynamic range of the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4 (step S3). ).

ステップS3において、暗時出力の最小値が読出回路部3及びA/D変換部4の少なくとも一方のダイナミックレンジの範囲内にないと判定されたときには、演算部7は電源制御部6の各基準電位を変更する(ステップS5)。この場合、暗時出力の直流レベルを増大させるように基準電位を変更する。
一方、ステップS3において、暗時出力の最小値が読出回路部3及びA/D変換部4の双方のダイナミックレンジの範囲内にあると判定されたときには、ステップS4に移行する。
In step S3, when it is determined that the minimum value of the dark output is not within the dynamic range of at least one of the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4, the calculation unit 7 determines each reference of the power supply control unit 6. The potential is changed (step S5). In this case, the reference potential is changed so as to increase the DC level of the dark output.
On the other hand, when it is determined in step S3 that the minimum value of the dark output is within the dynamic range of both the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4, the process proceeds to step S4.

続いて、X線撮像システムにおいて、X線源10は、制御部による制御に基づき、X線検出回路部1へX線を照射し、演算部7は明時出力を取得してメモリ15に記憶する(ステップS4)。このときには未だ被写体(被検体:通常では患者)はX線撮像装置におらず、X線撮像装置の全面にほぼ均一なX線が照射されることが望ましい。   Subsequently, in the X-ray imaging system, the X-ray source 10 irradiates the X-ray detection circuit unit 1 with X-rays based on the control by the control unit, and the calculation unit 7 acquires the light output and stores it in the memory 15. (Step S4). At this time, it is desirable that the subject (subject: usually a patient) is not in the X-ray imaging apparatus, and the entire surface of the X-ray imaging apparatus is irradiated with substantially uniform X-rays.

続いて、演算部7は、制御部による制御に基づき、明時出力の最大値が読出回路部3及びA/D変換部4がダイナミックレンジの範囲内にあるか否かを判定する(ステップS6)。   Subsequently, based on control by the control unit, the calculation unit 7 determines whether or not the maximum value of the light output is within the dynamic range of the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4 (step S6). ).

ステップS6において、明時出力の最大値が読出回路部3及びA/D変換部4の少なくとも一方のダイナミックレンジの範囲内にないと判定されたときには、演算部7は電源制御部6の各基準電位を変更する(ステップS8)。この場合、明示出力の直流レベルを減少させるように基準電位を変更する。そうすると、暗時出力を減少させるために先に取得した暗時出力の最小値がダイナミックレンジを逸脱する危険がある。従って、ステップS8の後にステップS2へ戻って暗時出力の最小値を再度チェックすることになる。
一方、ステップS6において、明時出力の最大値が読出回路部3及びA/D変換部4の双方のダイナミックレンジの範囲内にあると判定されたときには、ステップS7に移行する。
In step S 6, when it is determined that the maximum value of the light output is not within the dynamic range of at least one of the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4, the calculation unit 7 determines each reference of the power supply control unit 6. The potential is changed (step S8). In this case, the reference potential is changed so as to reduce the direct output DC level. In this case, there is a risk that the minimum value of the dark output acquired previously in order to reduce the dark output deviates from the dynamic range. Therefore, after step S8, the process returns to step S2, and the minimum value of the dark output is checked again.
On the other hand, when it is determined in step S6 that the maximum value of the light output is within the dynamic range of both the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4, the process proceeds to step S7.

続いて、X線撮像システムにおいて、X線源10は、制御部による制御に基づき、X線検出回路部1に位置する被写体にX線を照射し、X線撮影を行う(ステップS7)。
X線撮影は、動画撮影である場合には、静止画撮影時に比較して長時間のX線撮影が行われる。一方、静止画撮影である場合には、1枚もしくは数枚程度分のX線照射が行われる。動画と静止画の混合モードの場合には、動画→静止画→動画→・・・といったように繰り返される。
Subsequently, in the X-ray imaging system, the X-ray source 10 irradiates the subject located in the X-ray detection circuit unit 1 with X-rays and performs X-ray imaging based on control by the control unit (step S7).
When the X-ray imaging is video recording, X-ray imaging for a long time is performed as compared with still image shooting. On the other hand, in the case of still image shooting, one or several X-ray irradiations are performed. In the mixed mode of moving image and still image, the operation is repeated as moving image → still image → moving image →.

以上の説明において、明時出力と暗時出力の両方において、基準電位を変更するプロセスを含んでいるが、明時出力及び暗時出力を共に満足する適切な基準電位が存在しない場合も考えられる。その場合には、その撮影条件において最適な解がないため、別の撮影条件(例えば、X線量を低下させる、ゲインを低下させるなど)を選択し、再度以上のプロセスを行うことになるが、図7のフローチャートでは、この部分を省略している。   In the above description, the process of changing the reference potential is included in both the light output and the dark output, but there may be a case where there is no appropriate reference potential that satisfies both the light output and the dark output. . In that case, since there is no optimal solution in the imaging conditions, another imaging condition (for example, reducing the X-ray dose, reducing the gain, etc.) is selected, and the above process is performed again. This portion is omitted in the flowchart of FIG.

上記したように、本実施形態では、明時出力及び暗時出力が共に読出回路部3及びA/D変換部4のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、演算部7が電源制御部6から読出回路部3への信号基準電位を変化させる。ここで、A/D変換部4のダイナミックレンジは、読出回路部3のダイナミックレンジと同じであるのが望ましいが、両者が相異なるものであっても良い。   As described above, in the present embodiment, the calculation unit 7 is connected to the power control unit 6 so that both the light-time output and the dark-time output are within the dynamic range of the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4. The signal reference potential to the readout circuit unit 3 is changed. Here, the dynamic range of the A / D conversion unit 4 is preferably the same as the dynamic range of the readout circuit unit 3, but they may be different from each other.

また、本実施形態では、図1に示すように基準電位がオペアンプの非反転入力端子に接続される回路構成を例に採って説明してきたが、特にこの回路形態に限定されるものではなく、暗時出力や明時出力の直流レベルを変化させる回路構成例であればよい。   In the present embodiment, the circuit configuration in which the reference potential is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier as illustrated in FIG. 1 has been described as an example. However, the circuit configuration is not particularly limited to this, Any circuit configuration example that changes the DC level of the dark output or the bright output may be used.

また、図1では、電荷積分型のオペアンプ構成であったが、抵抗を用いた反転増幅回路または非反転増幅回路などの電圧増幅型のオペアンプ構成であってもよい。
また、図1では、タイミング生成部2、A/D変換部4、電源制御部6及び演算部7に、分けて記述してあるが、例えば、これらの構成要素が1つのプリント基板上に実装されるものであってもよい。
Further, although the charge integration type operational amplifier configuration is shown in FIG. 1, a voltage amplification type operational amplifier configuration such as an inverting amplifier circuit or a non-inverting amplifier circuit using a resistor may be used.
In FIG. 1, the timing generation unit 2, the A / D conversion unit 4, the power supply control unit 6, and the calculation unit 7 are described separately. For example, these components are mounted on one printed circuit board. It may be done.

以上説明したように、本実施形態によれば、静止画撮影モードや動画撮影モード等の複数の撮影条件に対応して、X線照射時及びX線非照射時の出力を撮像系のダイナミックレンジの範囲内に収め、正確でS/N比の高いX線撮影画像を得ることが可能となる。本実施形態では、1つのX線撮像装置20により、静止画撮影と動画撮影の両方を自在に行うことが可能であり、特に動画においては、ゲインを高くしても、また画素加算駆動をしても、良好な画像を得ることができる。1つのX線撮像装置20により、動画と静止画の両方が撮影可能な使い勝手の良いX線撮像システムの提供が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, in response to a plurality of photographing conditions such as the still image photographing mode and the moving image photographing mode, the output at the time of X-ray irradiation and the non-irradiation of the X-ray is output. Therefore, it is possible to obtain an accurate X-ray image having a high S / N ratio. In the present embodiment, it is possible to freely perform both still image shooting and moving image shooting with one X-ray imaging device 20, and in particular for moving images, even if the gain is increased, pixel addition driving is performed. However, a good image can be obtained. One X-ray imaging apparatus 20 can provide an easy-to-use X-ray imaging system capable of capturing both moving images and still images.

(第2の実施形態)
本実施形態では、図1のX線撮像システムにおいて、VREF2及びVREF3の代わりに、可変電源11のVREF1を変更する場合について説明する。即ち、演算部7は、X線照射時における出力の最大値又は最小値と、X線非照射時における出力の最小値又は最大値とが、共に読出回路部3及びA/D変換部4のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、VREF1を変更する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a case will be described in which VREF1 of the variable power supply 11 is changed instead of VREF2 and VREF3 in the X-ray imaging system of FIG. That is, the calculation unit 7 determines that the maximum value or minimum value of the output when X-ray irradiation is performed and the minimum value or maximum value of the output when X-ray irradiation is not performed are both of the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4. VREF1 is changed so as to be within the range of the dynamic range.

基準電位VREF1は、図1に示す構成の場合、図3に示すようなAMP18aの出力になるが、AMP18cに示されるように最終の暗時出力レベルは、VREF1の関数形としては現れない。例えば、動画撮影モードの場合、患者への被曝低減の観点でX線量を小さくする必要があり、1フレームあたりの信号量を確保するために、読出回路部3のAMP18aの積分容量を小さくして、AMP18bのゲインを増加する。   In the case of the configuration shown in FIG. 1, the reference potential VREF1 becomes the output of the AMP 18a as shown in FIG. 3, but the final dark output level does not appear as a function form of the VREF1 as shown in the AMP 18c. For example, in the moving image shooting mode, it is necessary to reduce the X-ray dose from the viewpoint of reducing the exposure to the patient, and in order to secure the signal amount per frame, the integration capacity of the AMP 18a of the readout circuit unit 3 is reduced. , Increase the gain of the AMP 18b.

一方、静止画撮影モードの場合、肺野部や縦隔部や腹部などの陰影を写すために動画撮影モードよりも多いX線条件で撮影するために、AMP18aの積分容量を大きくする。このように、積分容量の違いによってAMP18aにおける暗時出力ばらつきと明時出力(X線出力)が異なり、読出回路部3又はA/D変換部4のダイナミックレンジを外れる可能性がある。このような場合には、AMP1の基準電位であるVREF1を変更・調整する。   On the other hand, in the case of the still image shooting mode, the integral capacity of the AMP 18a is increased in order to capture images under more X-ray conditions than in the moving image capturing mode in order to capture shadows in the lung field, mediastinum, and abdomen. Thus, the dark output variation and the light output (X-ray output) in the AMP 18a differ depending on the difference in integration capacitance, and the dynamic range of the readout circuit unit 3 or the A / D conversion unit 4 may be out of range. In such a case, VREF1, which is the reference potential of AMP1, is changed / adjusted.

しかしながら、図1に示す構成例においては、通常動作上、AMP1の出力は、AMP18b,AMP18cを通して出力されるために、AMP18aのみの出力を演算部に入力し演算することはできない。   However, in the configuration example shown in FIG. 1, in normal operation, the output of AMP1 is output through AMP 18b and AMP 18c, and therefore, the output of only AMP 18a cannot be input to the calculation unit for calculation.

本実施形態では、例えばAMP18aのように直接その出力をA/D変換部4で得られないような場合、事前に最適なVREF1を算出しておく。即ち、事前に、X線撮像装置20の工場出荷時や顧客への設置時に、何通りかの撮影条件においてそれぞれに最適なVREF1を検査によって算出しておき、実際の撮影時にそのVREF1の値を適応させる。このように検査により算出された最適なVREF1の値は、演算部7のメモリ15に記憶される。   In the present embodiment, for example, when the output cannot be obtained directly by the A / D converter 4 as in the case of the AMP 18a, the optimum VREF1 is calculated in advance. That is, when the X-ray imaging apparatus 20 is shipped from the factory or installed at the customer, the optimum VREF1 is calculated by inspection under each of several imaging conditions, and the value of VREF1 is calculated at the time of actual imaging. Adapt. Thus, the optimum value of VREF1 calculated by the inspection is stored in the memory 15 of the calculation unit 7.

以下の表2に、撮影条件の一例を示す。撮影条件としては、X線照射条件とX線撮像装置20の条件とがある。前者は、管電圧(V)、管電流(I)、X線パルス幅(T)、X線管球からX線検出回路部1までの距離(D)、低エネルギー成分をカットするフィルタの厚さ(Th)や材質等である。後者は、X線撮像装置20のバイアス電源(Vs)、TFTのオン電圧(Vcom)や、読出回路部3の初段の積分容量(Cf)、読出回路部3のゲイン(G)等である。   Table 2 below shows an example of imaging conditions. Imaging conditions include an X-ray irradiation condition and a condition of the X-ray imaging apparatus 20. The former includes tube voltage (V), tube current (I), X-ray pulse width (T), distance from the X-ray tube to the X-ray detection circuit unit 1 (D), and the thickness of the filter that cuts low energy components. (Th) and material. The latter includes the bias power supply (Vs) of the X-ray imaging apparatus 20, the on-voltage (Vcom) of the TFT, the initial stage integration capacitance (Cf) of the readout circuit unit 3, the gain (G) of the readout circuit unit 3, and the like.

Figure 2011194242
Figure 2011194242

以上説明したように、本実施形態によれば、撮影条件に応じたVREF1の値が予め検査されて決定される。これにより、静止画撮影モードや動画撮影モード等の複数の撮影条件に対応して、X線照射時及びX線非照射時の出力を撮像系のダイナミックレンジの範囲内に収め、正確でS/N比の高いX線撮影画像を得ることが可能となる。本実施形態では、1つのX線撮像装置20により、静止画撮影と動画撮影の両方を自在に行うことが可能であり、特に動画においては、ゲインを高くしても、また画素加算駆動をしても、良好な画像を得ることができる。1つのX線撮像装置20により、動画と静止画の両方が撮影可能な使い勝手の良いX線撮像システムの提供が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the value of VREF1 corresponding to the imaging condition is determined in advance by inspection. As a result, the output during X-ray irradiation and non-X-ray irradiation is kept within the dynamic range of the imaging system in correspondence with a plurality of shooting conditions such as still image shooting mode and moving image shooting mode, and the S / An X-ray image having a high N ratio can be obtained. In the present embodiment, it is possible to freely perform both still image shooting and moving image shooting with one X-ray imaging device 20, and in particular for moving images, even if the gain is increased, pixel addition driving is performed. However, a good image can be obtained. One X-ray imaging apparatus 20 can provide an easy-to-use X-ray imaging system capable of capturing both moving images and still images.

(第3の実施形態)
本実施形態では、図1のX線撮像システムにおいて、暗時出力の最小値及び明時出力の最大値を、撮影条件を構成する各撮影パラメータで関数化する。
関数化された暗時出力の最小値及び明時出力の最大値は、演算部7のメモリ15に記憶する。そして、演算部7は、関数化された暗時出力の最小値及び明時出力の最大値が、読出回路部3及びA/D変換部4のダイナミックレンジの範囲内に納まるように、基準電位を変化させる。
(Third embodiment)
In this embodiment, in the X-ray imaging system of FIG. 1, the minimum value of the dark output and the maximum value of the bright output are functioned with each imaging parameter constituting the imaging condition.
The minimum value of the dark time output and the maximum value of the light time output which are converted into functions are stored in the memory 15 of the calculation unit 7. The calculation unit 7 then sets the reference potential so that the minimum value of the dark output and the maximum value of the light output that are functionalized fall within the dynamic range of the readout circuit unit 3 and the A / D conversion unit 4. To change.

X線照射における明時出力(X線出力)やX線非照射における暗時出力は、上記した撮影パラメータの関数である。例えばX線出力は、管電流(I)やX線パルス幅(T)のようなX線量や読出回路部のゲイン(G)に比例する。また、X線出力は、Cfには反比例し、Dの2乗には反比例する。X線出力は、このように簡易な関数として表記することができるパラメータと、そうではない複雑な関数になるパラメータとがある。後者は、実験を行うことによって、近似的に関数化することが可能である。   The light output during X-ray irradiation (X-ray output) and the dark output without X-ray irradiation are functions of the imaging parameters described above. For example, the X-ray output is proportional to the X-ray dose such as the tube current (I) and the X-ray pulse width (T) and the gain (G) of the readout circuit unit. The X-ray output is inversely proportional to Cf and inversely proportional to the square of D. The X-ray output has parameters that can be expressed as such a simple function and parameters that are not so complex. The latter can be approximated as a function by conducting an experiment.

一方、暗時出力は、X線条件には無関係であることは言うまでもないが、VsやゲインGに対して、簡単な関数形にならない場合には、実験を行って近似的に関数表示をしておく。   On the other hand, it goes without saying that the dark output is irrelevant to the X-ray condition. However, if it does not become a simple function form with respect to Vs and gain G, an experiment is performed to approximately display the function. Keep it.

更に、X線撮像装置20のX線検出回路部1を構成する全ての画素に対して関数近似することは、数百万にも及ぶ多数の画素があるため、非常に困難な作業と時間を要するため、現実的であるとは言えない。当該画素の中で、暗時出力が最小になる画素もしくは明時出力が最大になる画素だけを関数化しておけば良く、そうすることによってその間にある全ての画素の出力がダイナミックレンジの範囲内に収まる。但し、撮影条件によっては、暗時出力が最小になる画素もしくは明時出力が最大になる画素は、撮影条件を変えた場合、常に同一画素であるとは限らないので注意を要する。撮影条件によって、必要な画素の座標情報もメモリ15に記憶しておけば良い。   Furthermore, the function approximation for all the pixels constituting the X-ray detection circuit unit 1 of the X-ray imaging apparatus 20 has many millions of pixels. Therefore, it cannot be said to be realistic. Of these pixels, only the pixel with the smallest dark output or the largest light output needs to be functionalized, so that the output of all pixels in between is within the dynamic range. Fits in. However, it should be noted that depending on the shooting conditions, the pixel with the darkest output or the pixel with the brightest output is not always the same pixel when the shooting condition is changed. Necessary pixel coordinate information may be stored in the memory 15 depending on the photographing conditions.

以上説明したように、本実施形態によれば、暗時出力の最小値及び明時出力の最大値を、撮影条件を構成する各撮影パラメータで関数化する。これにより、静止画撮影モードや動画撮影モード等の複数の撮影条件に対応して、放射線照射時及び放射線非照射時の出力を撮像系のダイナミックレンジの範囲内に収め、正確でS/N比の高い放射線撮影画像を得ることが可能となる。本実施形態では、1つのX線撮像装置20により、静止画撮影と動画撮影の両方を自在に行うことが可能であり、特に動画においては、ゲインを高くしても、また画素加算駆動をしても、良好な画像を得ることができる。1つのX線撮像装置20により、動画と静止画の両方が撮影可能な使い勝手の良いX線撮像システムの提供が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the minimum value of the dark output and the maximum value of the bright output are functioned by each shooting parameter constituting the shooting condition. As a result, corresponding to a plurality of shooting conditions such as still image shooting mode and moving image shooting mode, the output at the time of radiation irradiation and at the time of non-irradiation is kept within the dynamic range of the imaging system, and the S / N ratio is accurate. A high radiographic image can be obtained. In the present embodiment, it is possible to freely perform both still image shooting and moving image shooting with one X-ray imaging device 20, and in particular for moving images, even if the gain is increased, pixel addition driving is performed. However, a good image can be obtained. One X-ray imaging apparatus 20 can provide an easy-to-use X-ray imaging system capable of capturing both moving images and still images.

(第4の実施形態)
本実施形態では、図1のX線撮像システムにおいて、可変電源14により読出回路部3の電源電圧を変更する場合について説明する。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, a case where the power supply voltage of the readout circuit unit 3 is changed by the variable power supply 14 in the X-ray imaging system of FIG. 1 will be described.

読出回路部3のダイナミックレンジは電源電圧に依存し、入力段や出力段の回路構成によって決定される。オペアンプのダイナミックレンジは、電源電圧の1V程度小さいものであったが、近年、入出力が電源電圧の範囲で振幅が可能な、いわゆるレール・ツゥ・レール型のオペアンプが設計されている。この方式を用いれば、電源電圧と同じダイナミックレンジが確保される。   The dynamic range of the readout circuit unit 3 depends on the power supply voltage and is determined by the circuit configuration of the input stage and the output stage. The dynamic range of the operational amplifier is about 1 V smaller than the power supply voltage. Recently, a so-called rail-to-rail operational amplifier capable of amplitude in the range of the power supply voltage has been designed. By using this method, the same dynamic range as the power supply voltage is secured.

図8は、本実施形態を説明するための回路構成図であり、演算部7からの制御信号により読出回路部7の電源電圧を変化させるための可変電源14の回路構成図である。
図4と異なる点は、MOSトタンジスタ41がオペアンプ23に接続されている点である。基準電位を形成する図4で示されるような回路構成では、一般にオペアンプの入力インピーダンスが高いために、ほとんど電流を流れない。しかしながら、読出回路部3の電源は、多数のオペアンプで構成されるために、多大な電流を流す能力が必要となる。MOSトランジスタ41は、いわゆるパワーMOSトランジスタと呼ばれるものである。ドレイン端子(D)に接続されている電圧源は、読出回路部3に必要な電流を流す能力を備えていることが必要である。図8に示す回路構成例では、16通りの電源電圧を選択することができる。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram for explaining the present embodiment, and is a circuit configuration diagram of the variable power source 14 for changing the power source voltage of the readout circuit unit 7 by a control signal from the arithmetic unit 7.
The difference from FIG. 4 is that the MOS transistor 41 is connected to the operational amplifier 23. In the circuit configuration as shown in FIG. 4 for forming the reference potential, almost no current flows because the input impedance of the operational amplifier is generally high. However, since the power source of the readout circuit unit 3 is composed of a large number of operational amplifiers, it is necessary to have a capability of flowing a large amount of current. The MOS transistor 41 is a so-called power MOS transistor. The voltage source connected to the drain terminal (D) needs to have a capability of flowing a necessary current to the readout circuit unit 3. In the circuit configuration example shown in FIG. 8, 16 power supply voltages can be selected.

演算部7は、電源制御部6の可変電源14を制御して、読出回路部3の電源電圧を変化させることにより、読出回路部3のダイナミックレンジを変えることができる。本実施形態では、暗時出力の最小値及び明時出力(X線出力)の最大値がダイナミックレンジの範囲内に収まるように、読出回路部3の電源電圧を変化させる。   The calculation unit 7 can change the dynamic range of the read circuit unit 3 by controlling the variable power supply 14 of the power supply control unit 6 to change the power supply voltage of the read circuit unit 3. In the present embodiment, the power supply voltage of the readout circuit unit 3 is changed so that the minimum value of the dark output and the maximum value of the bright output (X-ray output) are within the dynamic range.

以上説明したように、本実施形態によれば、読出回路部3の電源電圧を調節してそのダイナミックレンジを変化させる。これにより、静止画撮影モードや動画撮影モード等の複数の撮影条件に対応して、放射線照射時及び放射線非照射時の出力を撮像系のダイナミックレンジの範囲内に収め、正確でS/N比の高い放射線撮影画像を得ることが可能となる。本実施形態では、1つのX線撮像装置20により、静止画撮影と動画撮影の両方を自在に行うことが可能であり、特に動画においては、ゲインを高くしても、また画素加算駆動をしても、良好な画像を得ることができる。1つのX線撮像装置20により、動画と静止画の両方が撮影可能な使い勝手の良いX線撮像システムの提供が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the dynamic range is changed by adjusting the power supply voltage of the readout circuit unit 3. As a result, corresponding to a plurality of shooting conditions such as still image shooting mode and moving image shooting mode, the output at the time of radiation irradiation and at the time of non-irradiation is kept within the dynamic range of the imaging system, and the S / N ratio is accurate. A high radiographic image can be obtained. In the present embodiment, it is possible to freely perform both still image shooting and moving image shooting with one X-ray imaging device 20, and in particular for moving images, even if the gain is increased, pixel addition driving is performed. However, a good image can be obtained. One X-ray imaging apparatus 20 can provide an easy-to-use X-ray imaging system capable of capturing both moving images and still images.

(本発明を適用した他の実施形態)
上述した緒実施形態によるX線撮像システムを構成する各構成要素(制御部及び演算部(メモリ15を除く)等)の機能は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、X線撮像方法の各ステップ(図7のステップS1〜S8等)は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
(Other embodiments to which the present invention is applied)
The functions of the constituent elements (the control unit and the calculation unit (excluding the memory 15), etc.) constituting the X-ray imaging system according to the above-described embodiment are performed by the operation of a program stored in the RAM or ROM of the computer. realizable. Similarly, each step of the X-ray imaging method (steps S1 to S8 in FIG. 7) can be realized by operating a program stored in a RAM or ROM of a computer. This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.

具体的に、前記プログラムは、例えばCD−ROMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。   Specifically, the program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or provided to a computer via various transmission media. As a recording medium for recording the program, besides a CD-ROM, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, or the like can be used. On the other hand, as the program transmission medium, a communication medium in a computer network system for propagating and supplying program information as a carrier wave can be used. Here, the computer network is a WAN such as a LAN or the Internet, a wireless communication network, or the like, and the communication medium is a wired line such as an optical fiber or a wireless line.

また、本発明に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。   Further, the program included in the present invention is not limited to the one in which the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the supplied program. For example, such a program is also included in the present invention when the function of the above-described embodiment is realized in cooperation with an OS (operating system) or other application software running on the computer. Further, when all or part of the processing of the supplied program is performed by the function expansion board or function expansion unit of the computer and the functions of the above-described embodiment are realized, the program is also included in the present invention.

例えば、図9は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図9において、1200はCPU1201を備えたパーソナルコンピュータ(PC)である。PC1200は、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ(FD)1212より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このPC1200は、システムバス1204に接続される各デバイスを総括的に制御する。   For example, FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a personal user terminal device. In FIG. 9, reference numeral 1200 denotes a personal computer (PC) having a CPU 1201. The PC 1200 executes device control software stored in the ROM 1202 or the hard disk (HD) 1211 or supplied from the flexible disk drive (FD) 1212. The PC 1200 generally controls each device connected to the system bus 1204.

PC1200のCPU1201、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶されたプログラムにより、実施形態の図7におけるステップS1〜S8の手順等が実現される。   By the program stored in the CPU 1201, the ROM 1202 or the hard disk (HD) 1211 of the PC 1200, the procedure of steps S1 to S8 in FIG.

1203はRAMで、CPU1201の主メモリ、ワークエリア等として機能する。1205はキーボードコントローラ(KBC)であり、キーボード(KB)1209や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。   A RAM 1203 functions as a main memory, work area, and the like for the CPU 1201. A keyboard controller (KBC) 1205 controls instruction input from a keyboard (KB) 1209, a device (not shown), or the like.

1206はCRTコントローラ(CRTC)であり、CRTディスプレイ(CRT)1210の表示を制御する。1207はディスクコントローラ(DKC)である。DKC1207は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク(HD)1211、及びフレキシブルディスク(FD)1212とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、起動プログラム:パソコンのハードやソフトの実行(動作)を開始するプログラムである。   Reference numeral 1206 denotes a CRT controller (CRTC), which controls display on a CRT display (CRT) 1210. Reference numeral 1207 denotes a disk controller (DKC). The DKC 1207 controls access to a hard disk (HD) 1211 and a flexible disk (FD) 1212 that store a boot program, a plurality of applications, an editing file, a user file, a network management program, and the like. Here, the boot program is a startup program: a program for starting execution (operation) of hardware and software of a personal computer.

1208はネットワーク・インターフェースカード(NIC)で、LAN1220を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、あるいは他のPCと双方向のデータのやり取りを行う。   Reference numeral 1208 denotes a network interface card (NIC) that exchanges data bidirectionally with a network printer, another network device, or another PC via the LAN 1220.

1 X線検出回路部
2 駆動回路部
3 読出回路部
4 A/D変換部
5 タイミング生成部
6 電源制御部
7 演算部
10 X線源
20 X線撮像装置
11〜14 可変電源
15 メモリ
16 定電圧印加部
17 可変電圧印加部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray detection circuit part 2 Drive circuit part 3 Reading circuit part 4 A / D conversion part 5 Timing generation part 6 Power supply control part 7 Calculation part 10 X-ray source 20 X-ray imaging devices 11-14 Variable power supply 15 Memory 16 Constant voltage Application unit 17 Variable voltage application unit

Claims (8)

放射線を電気信号に変換する放射線検出素子と、前記放射線検出素子を選択して前記電気信号を転送するためのスイッチング素子と、を有してなる画素が基板上に複数並設されてなり、放射線を検出する放射線検出手段と
前記放射線検出手段からの電気信号を読み出す信号読出手段と、
前記信号読出手段からの電気信号をA/D変換するA/D変換手段と、
前記信号読出手段への印加電圧を制御する電圧制御手段と、
放射線照射時における前記電気信号の最大値と放射線非照射時における前記電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時における前記電気信号の最小値と放射線非照射時における前記電気信号の最大値とが、いずれも前記信号読出手段及び前記A/D変換手段のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、前記印加電圧を調節する電圧調節手段と、
を含み、複数の撮影モードで撮影し得る放射線撮像装置であって、
前記信号読出手段は、反転入力端子に前記放射線検出手段からの電気信号を入力し非反転入力端子に第1の基準電圧が供給される第1のオペアンプと、反転入力端子に直列接続された容量を介して前記第1のオペアンプからの電気信号を入力し非反転入力端子に第2の基準電圧が供給される第2のオペアンプを含み、
前記電圧調節手段は、前記印加電圧として前記第2の基準電圧を、前記各撮影モードに応じて調節することを特徴とする放射線撮像装置。
A plurality of pixels each having a radiation detection element that converts radiation into an electrical signal and a switching element that selects the radiation detection element and transfers the electrical signal are arranged in parallel on the substrate. Radiation detecting means for detecting the signal, signal reading means for reading out an electrical signal from the radiation detecting means,
A / D conversion means for A / D converting an electric signal from the signal reading means;
Voltage control means for controlling the voltage applied to the signal reading means;
The maximum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and the minimum value of the electrical signal at the time of non-irradiation, or the minimum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and the maximum value of the electrical signal at the time of non-radiation However, voltage adjusting means for adjusting the applied voltage so that both fall within the dynamic range of the signal reading means and the A / D conversion means,
A radiation imaging apparatus capable of imaging in a plurality of imaging modes,
The signal reading means includes a first operational amplifier in which an electric signal from the radiation detection means is input to an inverting input terminal and a first reference voltage is supplied to a non-inverting input terminal, and a capacitor connected in series to the inverting input terminal Including a second operational amplifier that receives an electric signal from the first operational amplifier via the first operational amplifier and is supplied with a second reference voltage to a non-inverting input terminal;
The radiation imaging apparatus, wherein the voltage adjusting unit adjusts the second reference voltage as the applied voltage in accordance with each imaging mode.
前記放射線照射時における前記電気信号の最大値と前記放射線非照射時における前記電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時における前記電気信号の最小値と放射線非照射時における前記電気信号の最大値とが、いずれも前記ダイナミックレンジの範囲内に収まるように、撮影条件との関係で予め関数化されており、
前記電圧調節手段は、前記関数に基づいて、撮影時において当該撮影の前記撮影条件に適合した前記第2の基準電圧を選択することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
The maximum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and the minimum value of the electrical signal at the time of non-irradiation, or the minimum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and the maximum of the electrical signal at the time of non-radiation. The values are pre-functioned in relation to the shooting conditions so that both fall within the range of the dynamic range,
2. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the voltage adjustment unit selects the second reference voltage suitable for the imaging condition of the imaging at the time of imaging based on the function.
前記撮影条件のパラメータは、放射線源の管電圧、前記放射線源の管電流、照射パルス時間、前記放射線源と前記放射線検出手段との距離、放射線フィルタの厚さ及び材質、前記放射線検出手段へ印加される電圧条件、前記信号読出手段の積分容量、及び前記信号読出手段の検出ゲインであることを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像装置。   The parameters of the imaging conditions are the tube voltage of the radiation source, the tube current of the radiation source, the irradiation pulse time, the distance between the radiation source and the radiation detection means, the thickness and material of the radiation filter, and applied to the radiation detection means. The radiation imaging apparatus according to claim 2, wherein the voltage condition is an integration capacitance of the signal reading unit, and a detection gain of the signal reading unit. 被写体へ放射線を照射する放射線源と、
被写体からの放射線を撮像する請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と、を含む放射線撮像システム。
A radiation source for irradiating the subject with radiation,
A radiation imaging system comprising: the radiation imaging apparatus according to claim 1, which captures radiation from a subject.
被写体へ放射線を照射する放射線源と、
放射線を電気信号に変換する放射線検出素子と、前記放射線検出素子を選択して前記電気信号を転送するためのスイッチング素子と、を有してなる画素が基板上に複数並設されてなり、被写体からの放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線検出手段からの電気信号を読み出す信号読出手段と、前記信号読出手段からの前記電気信号をA/D変換するA/D変換手段と、前記信号読出手段への印加電圧を制御する電圧制御手段と、を備え、被写体からの放射線を撮像する放射線撮像装置と、
前記放射線源からの放射線照射時における前記電気信号の最大値と放射線非照射時における前記電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時における前記電気信号の最小値と放射線非照射時における前記電気信号の最大値とが、いずれも前記信号読出手段及び前記A/D変換手段のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、前記電圧制御手段から前記信号読出手段への前記印加電圧を調節する電圧調節手段と、
を含み、複数の撮影モードで撮影し得る放射線撮像システムであって、
前記信号読出手段は、反転入力端子に前記放射線検出手段からの電気信号を入力し非反転入力端子に第1の基準電圧が供給される第1のオペアンプと、反転入力端子に直列接続された容量を介して前記第1のオペアンプからの電気信号を入力し非反転入力端子に第2の基準電圧が供給される第2のオペアンプを含み、
前記電圧調節手段は、前記印加電圧として前記第2の基準電圧を、前記各撮影モードに応じて調節することを特徴とする放射線撮像システム。
A radiation source for irradiating the subject with radiation,
A plurality of pixels having a radiation detection element for converting radiation into an electrical signal and a switching element for selecting the radiation detection element and transferring the electrical signal are arranged in parallel on a substrate, Radiation detection means for detecting radiation from the radiation detection means, signal readout means for reading out electrical signals from the radiation detection means, A / D conversion means for A / D converting the electrical signals from the signal readout means, and the signals A radiation control apparatus that controls the voltage applied to the reading means, and that captures radiation from the subject;
The maximum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation from the radiation source and the minimum value of the electrical signal at the time of no radiation irradiation, or the minimum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and the electricity at the time of no radiation irradiation. Voltage adjustment for adjusting the applied voltage from the voltage control means to the signal reading means so that the maximum value of the signal falls within the dynamic range of the signal reading means and the A / D conversion means. Means,
A radiation imaging system capable of imaging in a plurality of imaging modes,
The signal reading means includes a first operational amplifier in which an electric signal from the radiation detection means is input to an inverting input terminal and a first reference voltage is supplied to a non-inverting input terminal, and a capacitor connected in series to the inverting input terminal Including a second operational amplifier that receives an electric signal from the first operational amplifier via the first operational amplifier and is supplied with a second reference voltage to a non-inverting input terminal;
The radiation adjusting system, wherein the voltage adjusting unit adjusts the second reference voltage as the applied voltage in accordance with each imaging mode.
前記放射線照射時における前記電気信号の最大値と前記放射線非照射時における前記電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時における前記電気信号の最小値と放射線非照射時における前記電気信号の最大値とが、いずれも前記ダイナミックレンジの範囲内に収まるように、撮影条件との関係で予め関数化されており、
前記電圧調節手段は、前記関数に基づいて、撮影時において当該撮影の前記撮影条件に適合した前記第2の基準電圧を選択することを特徴とする請求項5に記載の放射線撮像システム。
The maximum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and the minimum value of the electrical signal at the time of non-irradiation, or the minimum value of the electrical signal at the time of radiation irradiation and the maximum of the electrical signal at the time of non-radiation. The values are pre-functioned in relation to the shooting conditions so that both fall within the range of the dynamic range,
The radiation imaging system according to claim 5, wherein the voltage adjusting unit selects the second reference voltage suitable for the imaging condition of the imaging at the time of imaging based on the function.
前記撮影条件のパラメータは、放射線源の管電圧、前記放射線源の管電流、照射パルス時間、前記放射線源と前記放射線検出手段との距離、放射線フィルタの厚さ及び材質、前記放射線検出手段へ印加される電圧条件、前記信号読出手段の積分容量、及び前記信号読出手段の検出ゲインであることを特徴とする請求項6に記載の放射線撮像システム。   The parameters of the imaging conditions are the tube voltage of the radiation source, the tube current of the radiation source, the irradiation pulse time, the distance between the radiation source and the radiation detection means, the thickness and material of the radiation filter, and applied to the radiation detection means. The radiation imaging system according to claim 6, wherein the voltage condition is an integration capacity of the signal reading unit, and a detection gain of the signal reading unit. コンピュータに、複数の撮影モードの各撮影モードに応じて、放射線照射時に放射線を電気信号に変換する放射線検出素子と前記放射線検出素子を選択して前記電気信号を転送するためのスイッチング素子とを有してなる画素が基板上に複数並設されてなる放射線検出装置によって検出され信号読出手段によって読み出される電気信号の最大値と放射線非照射時に前記放射線検出装置によって検出され前記信号読出手段によって読み出される電気信号の最小値とが、又は、放射線照射時に放射線検出装置によって検出され信号読出手段によって読み出される電気信号の最小値と放射線非照射時に前記放射線検出装置によって検出され前記信号読出手段によって読み出される電気信号の最大値とが、いずれも前記信号読出手段及び前記信号読出手段からの電気信号をA/D変換するA/D変換手段のダイナミックレンジの範囲内に収まるように、反転入力端子に前記放射線検出装置からの電気信号を入力し非反転入力端子に第1の基準電圧が供給される第1のオペアンプと、反転入力端子に直列接続された容量を介して前記第1のオペアンプからの電気信号を入力し非反転入力端子に第2の基準電圧が供給される第2のオペアンプを含む前記信号読出手段への印加電圧を制御する電圧制御手段から前記信号読出手段への前記印加電圧としての前記第2の基準電圧を前記各撮影モードに応じて調節する手順を実行させるためのプログラム。   The computer has a radiation detection element that converts radiation into an electrical signal at the time of radiation irradiation and a switching element that selects the radiation detection element and transfers the electrical signal according to each imaging mode of the plurality of imaging modes. Thus, the maximum value of the electrical signal detected by the radiation detecting device arranged in parallel on the substrate and read by the signal reading means, and detected by the radiation detecting device when no radiation is irradiated and read by the signal reading means. The minimum value of the electrical signal, or the minimum value of the electrical signal detected by the radiation detection device during radiation irradiation and read out by the signal reading means, and detected by the radiation detection device during radiation non-irradiation and read out by the signal readout means. The maximum value of the electric signal is the signal reading means and the signal reading. The electrical signal from the radiation detection device is input to the inverting input terminal and the first signal is input to the non-inverting input terminal so that the electrical signal from the stage is within the dynamic range of the A / D conversion means for A / D converting. An electric signal from the first operational amplifier is input via a first operational amplifier to which a reference voltage is supplied and a capacitor connected in series to the inverting input terminal, and the second reference voltage is supplied to the non-inverting input terminal. A procedure for adjusting the second reference voltage as the applied voltage to the signal reading means from a voltage control means for controlling the applied voltage to the signal reading means including a second operational amplifier according to each photographing mode. A program to be executed.
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