JP2014029305A - Radiation imaging apparatus, control method for radiation imaging apparatus, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像装置の制御方法、およびプログラムに関し、特に放射線をパルス状に断続的に被写体に照射して撮影する場合に高フレームレートを実現する放射線撮像装置、放射線撮像装置の制御方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus, a method for controlling the radiation imaging apparatus, and a program, and more particularly to a radiation imaging apparatus and a radiation imaging apparatus that realize a high frame rate when imaging is performed by intermittently irradiating a subject with radiation. Control method and program.
近年、放射線撮像装置、特にデジタルX線撮像装置の分野では、イメージインテンシファイアに代わり、解像度の向上や体積の小型化、画像の歪みを抑えることを目的として、光電変換素子を用いた等倍光学系の大面積フラットパネル式の放射線撮像装置が普及している。 In recent years, in the field of radiation imaging devices, especially digital X-ray imaging devices, instead of an image intensifier, the same magnification using a photoelectric conversion element is used for the purpose of improving resolution, reducing the volume, and suppressing image distortion. 2. Description of the Related Art Large-area flat panel type radiation imaging apparatuses for optical systems have become widespread.
放射線撮像装置に用いられる等倍光学系のフラットパネルセンサの1つとして、シリコン半導体ウェーハ上にCMOS半導体製造プロセスにより生成された光電変換素子を二次元的につなぎ合わせて構成した大面積フラットパネルセンサがある。 A large-area flat panel sensor constructed by two-dimensionally connecting photoelectric conversion elements generated by a CMOS semiconductor manufacturing process on a silicon semiconductor wafer as one of flat panel sensors of an equal magnification optical system used in a radiation imaging apparatus There is.
特許文献1では、シリコン半導体ウェーハサイズ以上の大面積フラットパネルセンサを実現するために、シリコン半導体ウェーハから光電変換素子を短冊状に切り出した矩形撮像素子である矩形半導体基板を複数枚タイリングして大面積フラットパネルセンサとする製造方法が開示されている。 In Patent Document 1, in order to realize a large area flat panel sensor larger than a silicon semiconductor wafer size, a plurality of rectangular semiconductor substrates, which are rectangular imaging elements obtained by cutting out photoelectric conversion elements from a silicon semiconductor wafer into strips, are tiled. A manufacturing method for a large area flat panel sensor is disclosed.
特許文献2では、光電変換素子を短冊状に切り出した矩形半導体基板の回路構成が開示されている。短冊状に切り出した矩形半導体基板上には、二次元的に整列した光電変換素子と共に、読み出し制御回路として垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタとが構成されている。水平シフトレジスタの近傍には外部端子(電極パット)が設けられている。外部端子から入力される制御信号およびクロック信号により、矩形半導体基板上の垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタとが制御され、クロック信号と同期して各シフトレジスタから順次各画素列が出力される。 Patent Document 2 discloses a circuit configuration of a rectangular semiconductor substrate obtained by cutting a photoelectric conversion element into a strip shape. On a rectangular semiconductor substrate cut out in a strip shape, a vertical shift register and a horizontal shift register are configured as a read control circuit together with two-dimensionally aligned photoelectric conversion elements. An external terminal (electrode pad) is provided in the vicinity of the horizontal shift register. A vertical shift register and a horizontal shift register on a rectangular semiconductor substrate are controlled by a control signal and a clock signal input from an external terminal, and each pixel column is sequentially output from each shift register in synchronization with the clock signal.
特許文献3では、サンプルホールドされた電圧を、矩形半導体基板ごとに水平方向および垂直方向のシフトレジスタにより走査することによってアナログ信号として読み出し、このアナログ信号をA/D変換器でデジタル信号に変換することによりデジタル画像信号を生成する放射線撮像装置が開示されている。放射線曝射を行っている時に走査を行うようにすることで、放射線の蓄積およびシフトレジスタの走査を同じタイミングで行うことができるため、高フレームレートでの動画撮影に対応可能となる。 In Patent Document 3, a sampled and held voltage is read as an analog signal by scanning each rectangular semiconductor substrate with a horizontal and vertical shift register, and the analog signal is converted into a digital signal by an A / D converter. Thus, a radiation imaging apparatus that generates a digital image signal is disclosed. By performing scanning when radiation exposure is performed, radiation accumulation and shift register scanning can be performed at the same timing, which makes it possible to support moving image shooting at a high frame rate.
特許文献4では、放射線信号の蓄積を開始するためのリセット動作時にはアナログ信号走査を停止させることで、動画像中のアーティファクトを抑制する放射線撮像装置が開示されている。 Patent Document 4 discloses a radiation imaging apparatus that suppresses artifacts in a moving image by stopping analog signal scanning during a reset operation for starting the accumulation of radiation signals.
しかしながら、特許文献4に記載の放射線撮像装置では、リセット駆動に伴う半導体回路基板の電源電圧の変動による影響を回避するために半導体回路基板のアナログ信号の出力を一時停止するように駆動制御を行った場合、最終フレームについてはアナログ信号の出力を一時停止した後、残りのアナログ信号の出力を再開することができず、最終フレームの画像は破棄されてしまう。 However, in the radiation imaging apparatus described in Patent Document 4, the drive control is performed so as to temporarily stop the output of the analog signal of the semiconductor circuit board in order to avoid the influence due to the fluctuation of the power supply voltage of the semiconductor circuit board accompanying the reset driving. In this case, after the output of the analog signal is temporarily stopped for the last frame, the output of the remaining analog signals cannot be resumed, and the image of the last frame is discarded.
すなわち、図7に示されるように、同期信号SYNCが時刻t1で検出されると、当該フレームの画像取得のために不図示のフローティング・ディフュージョン容量にリセット電圧を印加してセンサをリセットするリセット動作が時刻t2から開始する。そして、時刻t4でリセット動作が終了するとともに、放射線曝射Aが有効となる。蓄積時間XTの期間での放射線曝射Aの完了後、時刻t6から時刻t8でリセット動作が行われ、時刻t8からアナログ出力走査A1(走査時間ST1)が開始される。所定画素数のアナログ信号が出力されると、時刻t9でシフトレジスタの走査を停止してアナログ出力を停止する。時刻t10で次の同期信号SYNCが検出されてから所定時間経過後、時刻t13から時刻t14の期間にアナログ出力走査A2(走査時間ST2)が実行されて残りの画素が出力される。 That is, as shown in FIG. 7, when the synchronization signal SYNC is detected at time t1, a reset operation for resetting the sensor by applying a reset voltage to a floating diffusion capacitor (not shown) to acquire an image of the frame. Starts from time t2. Then, at time t4, the reset operation ends, and radiation exposure A becomes effective. After the radiation exposure A is completed during the accumulation time XT, the reset operation is performed from time t6 to time t8, and the analog output scanning A1 (scanning time ST1) is started from time t8. When an analog signal having a predetermined number of pixels is output, scanning of the shift register is stopped at time t9 to stop analog output. After a predetermined time has elapsed since the next synchronization signal SYNC was detected at time t10, analog output scanning A2 (scanning time ST2) is executed during the period from time t13 to time t14, and the remaining pixels are output.
これに対して、時刻t10で検出された同期信号SYNCが最終フレーム撮影用の信号である場合、これ以降同期信号SYNCが入力されることはない。時刻t10で最終フレームの同期信号SYNCが検出されると、最終フレームの画像取得のためにリセット動作が時刻t11から開始する。そして、時刻t12でリセット動作が終了するとともに、放射線曝射Bが有効となる。 On the other hand, when the synchronization signal SYNC detected at time t10 is a signal for photographing the last frame, the synchronization signal SYNC is not input thereafter. When the synchronization signal SYNC of the last frame is detected at time t10, a reset operation starts from time t11 in order to acquire the image of the last frame. At time t12, the reset operation ends and radiation exposure B becomes effective.
そして時刻t15から最終フレームのアナログ出力走査B1が開始され、所定画素数のアナログ信号が出力されると、時刻t16でシフトレジスタの走査を停止してアナログ出力を停止する。しかしながら、時刻t17以降で同期信号SYNCが入力されることがないため、残りのアナログ信号の出力を再開することができず、最終フレームの画像が破棄されてしまうことになる。 Then, the analog output scanning B1 of the final frame is started from time t15, and when an analog signal having a predetermined number of pixels is output, scanning of the shift register is stopped and analog output is stopped at time t16. However, since the synchronization signal SYNC is not input after time t17, the output of the remaining analog signals cannot be resumed, and the image of the last frame is discarded.
上記の課題に鑑み、本発明は、高フレームレートでの放射線撮像を実現しつつ、全ての放射線画像を出力可能にすることを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to enable output of all radiation images while realizing radiation imaging at a high frame rate.
上記の目的を達成する本発明に係る放射線撮像装置は、
同期信号を検出する同期信号検出手段と、
前記同期信号に応じた撮像間隔による一連の撮像期間中であることを示す撮像要求信号を検出する撮像要求信号検出手段と、
前記撮像間隔で照射される放射線を電気信号へ変換して蓄積する蓄積手段と、
前記電気信号をサンプルホールドして画素回路ごとにアナログ信号として出力する出力手段と、を備え、
前記出力手段は、前記撮像間隔に基づくフレームレートが基準値を上回る場合、前記画素回路のうち所定の画素数出力した後に出力を一時停止し、
前記出力を一時停止した後に前記撮像要求信号が検出されなくなった場合、残りの画素回路について出力を再開することを特徴とする。
A radiation imaging apparatus according to the present invention that achieves the above object is as follows.
Synchronization signal detection means for detecting the synchronization signal;
An imaging request signal detecting means for detecting an imaging request signal indicating that a series of imaging periods are being performed at an imaging interval according to the synchronization signal;
Storage means for converting and storing radiation irradiated at the imaging interval into an electrical signal;
Output means for sampling and holding the electrical signal and outputting it as an analog signal for each pixel circuit;
When the frame rate based on the imaging interval exceeds a reference value, the output means temporarily stops output after outputting a predetermined number of pixels in the pixel circuit,
When the imaging request signal is not detected after the output is paused, the output is resumed for the remaining pixel circuits.
本発明によれば、高フレームレートでの放射線撮像を実現しつつ、全ての放射線画像が出力可能になる。 According to the present invention, it is possible to output all radiation images while realizing radiation imaging at a high frame rate.
(第1実施形態)
図1を参照して、大面積フラットパネル式の放射線動画撮像システム全体を表す模式的ブロックについて説明する。放射線動画撮像システムは、放射線撮像装置100と、画像処理/システム制御装置101と、画像表示装置102と、放射線発生制御装置103と、放射線管104とを備える。撮像時には、画像処理/システム制御装置101により、放射線撮像装置100と放射線発生制御装置103とが同期制御される。被写体を透過した放射線は不図示のシンチレータにより可視光に変換され、光量に応じた光電変換がなされた後に、A/D変換が行われる。そして、A/D変換の後に放射線照射に対応したフレーム画像データが放射線撮像装置100から画像処理/システム制御装置101に転送される。画像処理が行われた後、画像表示装置102に放射線画像がリアルタイムに表示される。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, the typical block showing the whole large area flat panel radiographic imaging system is demonstrated. The radiation moving image imaging system includes a
放射線撮像装置100は、フラットパネルセンサ106を備える。フラットパネルセンサ106には、シリコン半導体ウェーハから二次元的に光電変換素子を短冊状に切り出した矩形半導体基板107が、不図示の平面基台上に14列×2行のマトリクス状にタイリングされている。フラットパネルセンサ106の上辺部と下辺部とには、マトリクス状に並んだ矩形半導体基板107に設けられた不図示の外部端子(電極パット)が一列に並んでいる。矩形半導体基板107に設けられた電極パットは不図示のフライングリード式プリント配線板で外部の回路と接続される。アナログマルチプレクサ131乃至アナログマルチプレクサ138は、撮像部制御回路108からの制御信号により、接続された矩形半導体基板107の画素出力を選択する。そして、アナログマルチプレクサ131乃至アナログマルチプレクサ138のそれぞれと接続される差動増幅器141乃至差動増幅器148に出力を行う。A/D変換器151乃至A/D変換器158は、撮像部制御回路108から出力される同期クロックに従い、A/D変換器151乃至A/D変換器158のそれぞれが接続される差動増幅器141乃至差動増幅器148からのアナログ信号をデジタル化し、撮像部制御回路108に出力する。撮像部制御回路108はA/D変換器151乃至A/D変換器158によりA/D変換されたブロックごとのデジタル画像データをフレームデータに合成し、接続部109を介して画像処理/システム制御装置101に転送する。
The
短冊状に切り出される矩形半導体基板107は、例えば横約20mm、縦約140mmの基板である。また、14列×2行のマトリクス状にタイリングされて構成されたフラットパネルセンサ106は、例えば縦約280mm、横約280mmの約11インチ角の正方形である。
The
次に、図2を参照して、矩形半導体基板107の内部構造を説明する。そして、図3を参照して、矩形半導体基板107がタイリングされたフラットパネルセンサ106からの画像読み出し処理の一例を示すタイミングチャートを説明する。
Next, the internal structure of the
図2において、矩形半導体基板107は、画素回路201と、垂直シフトレジスタ202と、水平シフトレジスタ203とを備える。また、行制御信号204は行方向の信号であり、列制御信号205は列方向の信号である。
In FIG. 2, the
画素回路201は、矩形半導体基板107上に二次元的に整列した光電変換素子を含む画素回路である。垂直シフトレジスタ202および水平シフトレジスタ203は、読み出し制御回路として機能する。水平シフトレジスタスタート信号HST、垂直シフトレジスタスタート信号VST、水平シフトクロック信号CLKH、および垂直シフトクロック信号CLKVが外部端子から入力される。
The
図3のタイムチャートにおいて、垂直シフトレジスタスタート信号VSTが“HIGH”の状態で垂直シフトクロック信号CLKVが立ち上がると、垂直シフトレジスタ202の内部の回路がリセットされる。そして、垂直シフトレジスタ202の出力V0に“HIGH”が出力され、行制御信号204により制御される1ラインの画素出力が有効となる。また、水平シフトレジスタスタート信号HSTが“HIGH”の状態で水平シフトクロック信号CLKHが立ち上がると、水平シフトレジスタ203の内部の回路がリセットされる。そして、水平シフトレジスタ203の出力H0に“HIGH”が出力され、行制御信号204により有効になっている1ラインの画素のうちH0で選択される画素回路201の出力がアナログ出力端子に出力される。順次水平シフトクロック信号CLKHパルスが入力され、水平シフトレジスタ203の”HIGH”出力は、順次H0、H1、・・、H126、H127へとシフトして、1ラインの読み出しが終了する。次に、垂直シフトクロック信号CLKVが入力され垂直シフトレジスタ202の“HIGH”出力はV1に切り替わる。その後、行制御信号204により制御される1ラインの画素出力が有効となり画素の読み出しが行われる。これらの動作を順次繰り返し、矩形半導体基板107全体の画素の読み出しが行われる。
In the time chart of FIG. 3, when the vertical shift clock signal CLKV rises while the vertical shift register start signal VST is “HIGH”, the internal circuit of the
水平シフトクロック信号CLKHに同期して矩形半導体基板107の画素値が順次外部アナログ出力端子に出力されるので、A/D変換器151乃至A/D変換器158は、水平シフトクロック信号CLKHと同期するA/D変換クロックCLKADによりA/D変換を行う。
Since the pixel values of the
図4は、タイリングされた矩形半導体基板の1画素分の回路図を示す。図4において、スイッチ用MOSトランジスタ301は、リセット電圧VRESを印加することにより、フォトダイオード302およびフローティング・ディフュージョン容量310をリセットさせる。スイッチ用MOSトランジスタ303は、フローティング・ディフュージョンアンプとして機能するMOSトランジスタ314を起動し、スイッチ用MOSトランジスタ313は、ソースフォロワアンプとして機能するMOSトランジスタ315を起動する。スイッチ用MOSトランジスタ304は、クランプ容量(コンデンサ305)と組み合わせることによりクランプ回路を構成し、フォトダイオード302で発生するkTCノイズ(リセットノイズ)を除去することができる。スイッチ用MOSトランジスタ306は、光量に応じた信号電圧のサンプルホールドを行い、スイッチ用MOSトランジスタ307は、クランプ電圧VCLのサンプルホールドを行う。スイッチ用MOSトランジスタ306がONの状態にされると、コンデンサ308は電荷を蓄積する。コンデンサ308は、フォトダイオード302の電圧にノイズ成分および暗電流成分を加えた電荷を蓄積する。スイッチ用MOSトランジスタ307がONの状態にされると、コンデンサ309は電荷を蓄積する。コンデンサ309は、クランプ電圧VCL、すなわちノイズ成分および暗電流成分の電荷を蓄積する。コンデンサ308に蓄積された電荷からコンデンサ309に蓄積された電荷を減算することにより、フォトダイオード302の光量に応じた電圧(電気信号)を得ることができる。この減算は、差動増幅器141乃至差動増幅器148により行われる。
FIG. 4 is a circuit diagram for one pixel of a tiled rectangular semiconductor substrate. In FIG. 4, the switching
しかし、矩形半導体基板107から得られた画素値データは、コンデンサ308に蓄積された電荷からのコンデンサ309に蓄積された電荷の減算では排除できないフォトダイオード302のノイズ成分を含む。そのため、放射線を照射せずに撮像された画素値データを固定パターンノイズ(FPN)とし、当該FPN画像により補正を行うことが公知である。
However, the pixel value data obtained from the
ここで、図5を参照して、放射線をパルス状に断続的に被写体に照射して動画像を撮像する場合のサンプリング動作について説明する。 Here, with reference to FIG. 5, a sampling operation in the case of capturing a moving image by intermittently irradiating a subject with radiation in a pulse shape will be described.
図5において、時刻t1で画像処理/システム制御装置101から放射線撮像装置100へ同期信号SYNCが入力される(同期信号検出)。この同期信号SYNCが入力される間隔が動画像の撮像間隔FTとなる。また、同期信号SYNCとともに、この同期信号に応じた撮像間隔による一連の撮像期間中であることを示す撮像要求信号EXP_REQが入力される(撮像要求信号検出)。撮像要求信号EXP_REQがHighであれば、同期信号SYNCに同期して撮像動作を行う。
In FIG. 5, the synchronization signal SYNC is input from the image processing /
画像処理/システム制御装置101は放射線撮像装置100を制御して、放射線の蓄積を開始するために時刻t2でEN信号をHighとすることによりスイッチ用MOSトランジスタ303(EN信号)およびスイッチ用MOSトランジスタ313をONの状態にする。そして、センサチップ上の画素回路を起動すると共に、PRES信号をHighとすることによってスイッチ用MOSトランジスタ301をONの状態にする。そして、フローティング・ディフュージョン容量310にリセット電圧VRESを印加し、センサをリセットする。
The image processing /
続いて、画像処理/システム制御装置101は放射線撮像装置100を制御して、時刻t3でスイッチ用MOSトランジスタ301(PRES信号)をOFFの状態にすることによりリセットを解除した後、PCL信号をHighとすることにより、スイッチ用MOSトランジスタ304をONの状態にし、コンデンサ305にクランプ電圧VCLの電圧を印加する。
Subsequently, the image processing /
画像処理/システム制御装置101は放射線撮像装置100を制御して、時刻t4でスイッチ用MOSトランジスタ303(EN信号)およびスイッチ用MOSトランジスタ304(PCL信号)をOFFの状態にすることにより、画素のリセット動作を終了し、フォトダイオード302における蓄積が開始され、放射線曝射Aが有効になる。
The image processing /
放射線は所定時間のパルスで被写体に照射される。従って、フォトダイオード302のノイズ成分の影響を最小限にするため、その照射時間に対応した時間が経過したら蓄積を終了させる。
The radiation is irradiated to the subject with a pulse of a predetermined time. Therefore, in order to minimize the influence of the noise component of the
そこで、画像処理/システム制御装置101は、時刻t5で再びEN信号をHighとすることによりスイッチ用MOSトランジスタ303およびスイッチ用MOSトランジスタ313をONの状態にし、センサチップ上の画素回路を起動する。そして、TS信号をHighとすることによりスイッチ用MOSトランジスタ306をONの状態にし、コンデンサ308にフォトダイオード302の電圧をサンプルホールドする。
Therefore, the image processing /
画像処理/システム制御装置101は、時刻t6でスイッチ用MOSトランジスタ306(TS信号)をOFFの状態にすることによりサンプルホールドを終了し、放射線曝射Aを無効にする。続いて、PRES信号をHighとすることによりスイッチ用MOSトランジスタ301をONの状態にし、フローティング・ディフュージョン容量310にリセット電圧VRESを印加して、センサをリセットする。
The image processing /
画像処理/システム制御装置101は、時刻t7でスイッチ用MOSトランジスタ301(PRES信号)をOFFの状態にした後、PCL信号をHighとすることによりスイッチ用MOSトランジスタ304をONの状態にし、コンデンサ305にクランプ電圧VCLの電圧を印加する。続いて、TN信号をHighとすることによりスイッチ用MOSトランジスタ307をONの状態にしてコンデンサ309にクランプ電圧VCLをサンプルホールドする。
The image processing /
画像処理/システム制御装置101は、時刻t8でスイッチ用MOSトランジスタ307(TN信号)、スイッチ用MOSトランジスタ304(PCL信号)、スイッチ用MOSトランジスタ303およびスイッチ用MOSトランジスタ313(EN信号)をOFFの状態することにより、サンプルホールドを終了する。
At time t8, the image processing /
上記のサンプリング動作によって、矩形半導体基板の全画素に同時に電流が流れて矩形半導体基板の電源電圧が変動してしまうため、電源電圧が安定する時刻t9まで待機する。そして、時刻t9から時刻t10まで垂直シフトレジスタ202および水平シフトレジスタ203を走査することによって、コンデンサ308とコンデンサ309とにサンプルホールドされた電圧を画素回路ごとに所定の画素数順次外部に出力する(走査A1)。時刻t10でシフトレジスタの走査を一時停止する。具体的には、垂直シフトレジスタ202、水平シフトレジスタ203に入力される、垂直シフトレジスタスタート信号VST、垂直シフトクロック信号CLKV、および、水平シフトレジスタスタート信号HST、水平シフトクロック信号CLKHを停止することで、画素信号の出力を一時停止する。
As a result of the above sampling operation, current flows through all the pixels of the rectangular semiconductor substrate and the power supply voltage of the rectangular semiconductor substrate fluctuates. Then, by scanning the
また時刻t9の時点で撮像要求信号EXP_REQがHighであり、最終フレームではないため同期信号SYNCの入力を待つ。 At time t9, the imaging request signal EXP_REQ is High and is not the final frame, so the input of the synchronization signal SYNC is awaited.
時刻t11で、画像処理/システム制御装置101から放射線撮像装置100へ第2フレームの同期信号SYNCが入力されると、時刻t12から時刻t13においてリセット動作が行われ、リセット動作に起因する電源電圧の変動が収束するまで待機し、時刻t14で残りの画素出力を再開し(走査A2)、時刻t15で残りの画素出力を終了する。
When the synchronization signal SYNC of the second frame is input from the image processing /
所定の蓄積時間経過後、時刻t16から時刻t17でサンプルホールドを行い、時刻t18から時刻t19で所定の画素数分の画素出力を行って一時停止する(走査B1)。時刻t19の時点で撮像要求信号EXP_REQがHighであることが検出されるため、時刻t20まで3フレーム目の同期信号SYNCの入力を待つ。 After a predetermined accumulation time has elapsed, sample hold is performed from time t16 to time t17, pixel output for a predetermined number of pixels is performed from time t18 to time t19, and paused (scan B1). Since it is detected that the imaging request signal EXP_REQ is High at time t19, input of the synchronization signal SYNC of the third frame is awaited until time t20.
以降、同様に時刻t27で3フレーム目の画像データを所定の画素数まで出力して一時停止する(走査C1)。時刻t28で撮像要求信号EXP_REQがLowであることが検出されるため、今回のフレームが最終フレームであると判定して残りの画素の出力を再開する(走査C2)。時刻t29で最終フレームである3フレーム目のすべての画素の出力が終了する。これにより、最終フレームの画像についても出力することが可能となり、無効曝射とならずに済む。 Thereafter, similarly, at time t27, the image data of the third frame is output up to a predetermined number of pixels and temporarily stopped (scanning C1). Since it is detected that the imaging request signal EXP_REQ is Low at time t28, it is determined that the current frame is the final frame, and the output of the remaining pixels is restarted (scan C2). At time t29, the output of all pixels in the third frame, which is the final frame, is completed. As a result, it is possible to output the image of the final frame, and it is possible to avoid invalid exposure.
なお、図5の例では簡略化のために3フレームで撮像が終了する場合のタイミングチャートを示しているが、3フレームの撮像に限定されるものではない。また、同期信号SYNCおよび撮像要求信号EXP_REQが共に正論理である場合を説明しているがこれに限定されない。 In the example of FIG. 5, for the sake of simplicity, a timing chart when imaging is completed in three frames is shown, but the timing chart is not limited to imaging in three frames. Further, although the case where both the synchronization signal SYNC and the imaging request signal EXP_REQ are positive logic is described, the present invention is not limited to this.
さらに、所定画素数出力後一時停止した後に撮像終了であるか否かの判定を行っているが、同期信号SYNCを検出してから所定画素数出力により一時停止するまでのいかなるタイミングで、撮像終了の判定を行ってもよい。 Furthermore, it is determined whether or not the imaging is finished after pausing after outputting the predetermined number of pixels, but at any timing from the detection of the synchronization signal SYNC to the pausing by outputting the predetermined number of pixels The determination may be made.
次に図6のフローチャートを参照して、本実施形態に係る放射線撮像装置100が図5に示される処理を実施する手順を説明する。
Next, a procedure for the
S601において、放射線撮像装置100は、画像処理/システム制御装置101から撮影モードの設定を受け付けて動作を開始する。
In step S <b> 601, the
S602において、放射線撮像装置100は、S601で設定された撮影モードに基づいて最少となる同期信号の撮像間隔FTを決定し、全画素分の画素回路を走査するのに必要な走査時間STと、照射された放射線を蓄積するのに必要な蓄積時間XTとの合計が、撮像間隔FTより大きいか否か、すなわち、撮像間隔FTに基づくフレームレートが基準値を上回るか否か、を判定する。ST+XT>FTであると判定された場合(S602;YES)、S603へ進む。一方、ST+XT≦FTであると判定された場合(S602;NO)、S612へ進む。
In S602, the
S603において、放射線撮像装置100は、画像処理/システム制御装置101から同期信号SYNCが入力されたか否かを判定する。同期信号SYNCが入力されたと判定された場合(S603;YES)、S604へ進む。一方、同期信号SYNCが入力されていないと判定された場合(S603;NO)、入力されるまで待機する。図5の例では、時刻t1で最初のフレームの同期信号SYNCが入力されてS604へ進む。
In step S <b> 603, the
S604において、放射線撮像装置100は、全ての画素回路のリセット動作を実行して、蓄積を開始する。これにより放射線曝射が有効になる。図5の例では、時刻t2から時刻t4で画素のリセット動作が実行され、時刻t4で放射線曝射Aが有効になる。
In S604, the
S605において、放射線撮像装置100は、放射線の照射時間に対応した所定の蓄積時間XTが経過した後にサンプルホールドを行い、画素信号の出力を開始する。図5の例では、放射線曝射Aによる時刻t4から時刻t5までの蓄積時間XTが経過した後に、時刻t5から時刻t8で画素のサンプルホールドが行われる。
In step S <b> 605, the
S606において、放射線撮像装置100は、垂直シフトレジスタ202と水平シフトレジスタ203を走査して所定の画素数出力をした後、出力を一時停止する(図5の例では、時刻t9から時刻t10までの走査A1)。
In S606, the
S607において、放射線撮像装置100は、図5に示される撮像要求信号EXP_REQに基づいて、現在出力を停止した画像が最終フレームであるか否かを判定する。具体的には、撮像要求信号EXP_REQがLowである場合は最終フレームであると判定し、仮にこれ以降に同期信号SYNCが入力されても無視し、一方、撮像要求信号EXP_REQがHighである場合は、入力される同期信号SYNCに同期して撮像を行う。最終フレームであると判定された場合(S607;YES)、S608へ進む。一方、最終フレームでないと判定された場合(S607;NO)、S609へ進む。図5の例では時刻t10で撮像要求信号EXP_REQがHighであるため、最終フレームではないと判定されるため、S609へ進んで同期信号SYNCの入力を待つことになる。
In step S <b> 607, the
S609において、放射線撮像装置100は、同期信号SYNCが入力されたか否かを判定する。同期信号SYNCが入力されたと判定された場合(S609;YES)、S610へ進む。一方、同期信号SYNCが入力されていないと判定された場合(S609;NO)、入力されるまで待機する。図5の例では、時刻t11で最初のフレームの同期信号SYNCが入力されてS610へ進む。
In step S609, the
S610において、放射線撮像装置100は、全ての画素のリセット動作を実行して、蓄積を開始する。これにより放射線曝射が有効になる。図5の例では、時刻t12から時刻t13で画素のリセット動作が実行され、時刻t13で放射線曝射Bが有効になる。
In step S610, the
S611において、放射線撮像装置100は、所定時間経過後、一時停止していた残りの画素の出力を行う。図5の例では、時刻t13から時刻t14まで、リセット動作による電源電圧変動が収まるまでの所定時間を待機し、この所定時間経過後に時刻t14で残りの画素出力を開始し、時刻t15で残りの画素の出力が終了する(走査A2)。その後、S605へ戻る。
In step S <b> 611, the
S605において、放射線撮像装置100は、放射線の照射時間に対応した所定の蓄積時間XTが経過した後にサンプルホールドを行い、画素信号の出力を開始する。図5の例では、放射線曝射Bによる時刻t13からの蓄積時間XTが経過した後に、時刻t16から時刻t17で画素のサンプルホールドが行われる。
In step S <b> 605, the
S606において、放射線撮像装置100は、垂直シフトレジスタ202と水平シフトレジスタ203を走査して所定の画素数出力をした後、出力を一時停止する(図5の例では、時刻t18から時刻t19までの走査B1)。
In S606, the
S607において、放射線撮像装置100は、図5に示される撮像要求信号EXP_REQに基づいて、現在出力を停止した画像が最終フレームであるか否かを判定する。図5の例では、今回も撮像要求信号EXP_REQがHighであるので、S609へ進み、時刻t20まで3フレーム目の同期信号SYNCの入力を待つ。
In step S <b> 607, the
以降同様にして時刻t27で3フレーム目の画像データを所定の画素数まで出力して一時停止する(走査C1)。時刻t28で撮像要求信号EXP_REQがLowであることによりこの3フレーム目が最終フレームであると判定して(607;YES)、S608へ進む。 Thereafter, similarly, at time t27, the image data of the third frame is output up to a predetermined number of pixels and temporarily stopped (scanning C1). Since the imaging request signal EXP_REQ is Low at time t28, it is determined that the third frame is the final frame (607; YES), and the process proceeds to S608.
S608において、放射線撮像装置100は、残りの画素の出力を再開する。図5の例では、時刻t29で最終フレームである3フレーム目のすべての画素の出力が終了する(走査C2)。
In step S608, the
一方、S612−S614の処理は、S603−S605の処理と同様であるため、説明を省略する。S615において、放射線撮像装置100は、垂直シフトレジスタ202と水平シフトレジスタ203を走査して全ての画素数出力をする。
On the other hand, since the process of S612-S614 is the same as the process of S603-S605, description is abbreviate | omitted. In step S615, the
S616において、放射線撮像装置100は、撮像要求信号EXP_REQに基づいて、現在の画像が最終フレームであるか否かを判定する。具体的には、撮像要求信号EXP_REQがLowである場合は最終フレームであると判定し、撮像要求信号EXP_REQがHighである場合は、最終フレームでないと判定する。最終フレームであると判定された場合(S616;YES)、処理を終了する。一方、最終フレームでないと判定された場合(S616;NO)、S612へ戻る。以上で図6のフローチャートの各処理が終了する。
In S616, the
以上説明したように、本実施形態によれば、高フレームレートでの放射線撮像を実現しつつ、全ての放射線画像を出力可能にすることが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to output all radiation images while realizing radiation imaging at a high frame rate.
なお、第1実施形態では、所定画素数出力後に一時停止したのち、ほとんど時間をおかずに撮像要求信号EXP_REQを確認して、残り画素の出力を再開する方法を説明した。一方で、所定画素数の出力を一時停止してから撮像間隔FTにより一意に定まる同期信号SYNCが検出されるまでの時間と、リセット動作に要する時間と、リセット動作による電源電圧の変動が収まるまでの時間とが経過した後に、残りの画素の出力を再開する構成であってもよい。これにより、全てのフレームの出力サイクルを等しくすることが可能となる。 In the first embodiment, a method has been described in which, after a predetermined number of pixels have been output, the imaging request signal EXP_REQ is confirmed almost in a short time, and output of the remaining pixels is resumed. On the other hand, the time until the synchronization signal SYNC uniquely determined by the imaging interval FT is detected after the output of the predetermined number of pixels is temporarily stopped, the time required for the reset operation, and the fluctuation of the power supply voltage due to the reset operation is settled. After the elapse of time, the output of the remaining pixels may be resumed. As a result, the output cycles of all frames can be made equal.
また、所定画素数の出力後に一時停止したのち、現在出力を停止している画像が最終フレームである場合、撮像間隔FTにより一意に定まる所定時間が経過した後、リセット動作に要する時間中に実際にリセット動作を実行し、このリセット動作による電圧変動が収まるまでの所定時間経過後に、残りの画素の出力を再開する構成であってもよい。これにより、全てのフレームの出力サイクルが略一定となるだけでなく、アナログデータ読み出し時の電源電圧の条件を同一とすることができる。 In addition, if the image that is currently output after being paused after the output of the predetermined number of pixels is the last frame, after the predetermined time uniquely determined by the imaging interval FT has elapsed, it is actually during the time required for the reset operation. Alternatively, the reset operation may be executed, and the output of the remaining pixels may be resumed after a lapse of a predetermined time until the voltage fluctuation due to the reset operation is settled. Thereby, not only the output cycle of all the frames becomes substantially constant, but also the condition of the power supply voltage at the time of reading analog data can be made the same.
なお、第1実施形態では、最終フレームの同期信号SYNCが入力されて以降、同期信号SYNCは停止するものとして説明を行った。一方で、撮像要求信号EXP_REQのみを制御して同期信号SYNCの停止を行わずに、所定画素数の出力後に一時停止したのち、撮像要求信号EXP_REQが撮像終了を示しているとき、同期信号SYNCの入力を待ち、同期信号SYNCを検出した後、リセット動作とリセット動作による電源電圧変動が収まるまでの所定時間の経過を待って、残りの画素出力を再開する構成にしてもよい。これにより、全てのフレームの出力サイクルを等しくすることが可能となる。さらには、実際にリセット駆動を行うことで、全てのフレームの出力サイクルが略一定となるだけでなく、アナログデータ読み出し時の電源電圧の条件を同一とすることができる。 In the first embodiment, it has been described that the synchronization signal SYNC stops after the synchronization signal SYNC of the last frame is input. On the other hand, when the imaging request signal EXP_REQ indicates the end of imaging after temporarily stopping after outputting the predetermined number of pixels without controlling only the imaging request signal EXP_REQ and stopping the synchronization signal SYNC, the synchronization signal SYNC It may be configured to wait for an input, wait for the elapse of a predetermined time until the power supply voltage fluctuation due to the reset operation and the reset operation is settled after detecting the synchronization signal SYNC, and resume the output of the remaining pixels. As a result, the output cycles of all frames can be made equal. Further, by actually performing reset driving, not only the output cycle of all frames becomes substantially constant, but also the condition of the power supply voltage at the time of reading analog data can be made the same.
また、第1実施形態では、撮像要求信号EXP_REQを用いて最終フレームの判定を行っているが、設定された撮影モードによる撮像間隔FTにより撮影終了を判定することも可能である。 In the first embodiment, the final frame is determined using the imaging request signal EXP_REQ. However, it is also possible to determine the end of imaging based on the imaging interval FT according to the set imaging mode.
また、アナログ出力を一時停止してから、設定された撮影モードから推定される撮像間隔を超える時間が経過した場合に、残りの画素の出力を再開してもよい。 Further, after the analog output is temporarily stopped, the output of the remaining pixels may be resumed when a time exceeding the imaging interval estimated from the set imaging mode has elapsed.
また、アナログ出力を一時停止した後に撮像要求信号が検出されなくなった場合、同期信号が以前に検出されてから、撮像間隔を超える時間が経過した場合に、残りの画素の出力を再開してもよい。 Also, if the imaging request signal is not detected after the analog output is paused, the output of the remaining pixels can be resumed when the time exceeding the imaging interval has elapsed since the synchronization signal was previously detected. Good.
また、放射線撮像装置100は、省電力状態、撮影準備状態、撮影可能状態など複数の状態をとることができ、画像処理/システム制御装置101から撮影モードや放射線撮像装置100の状態を第1の状態から第2の状態へ遷移させるためのコマンドを受信するコマンド通信部(不図示)をさらに備えてもよい。
In addition, the
放射線撮像装置100は、所定画素数出力後に出力を一時停止しているときに、例えばコマンド通信部により撮像可能状態から撮像準備状態または省電力状態への遷移命令を受信した場合は、残りの画素の出力を再開し、全ての画素データ出力の終了後に、指示された状態へ遷移してもよい。
When the
これにより、撮像要求信号EXP_REQや同期信号SYNCの状態によらず、撮像した画像データをすべて出力することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to output all captured image data regardless of the state of the imaging request signal EXP_REQ and the synchronization signal SYNC.
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other embodiments)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
Claims (8)
前記同期信号に応じた撮像間隔による一連の撮像期間中であることを示す撮像要求信号を検出する撮像要求信号検出手段と、
前記撮像間隔で照射される放射線を電気信号へ変換して蓄積する蓄積手段と、
前記電気信号をサンプルホールドして画素回路ごとにアナログ信号として出力する出力手段と、を備え、
前記出力手段は、前記撮像間隔に基づくフレームレートが基準値を上回る場合、前記画素回路のうち所定の画素数出力した後に出力を一時停止し、
前記出力を一時停止した後に前記撮像要求信号が検出されなくなった場合、残りの画素回路について出力を再開することを特徴とする放射線撮像装置。 Synchronization signal detection means for detecting the synchronization signal;
An imaging request signal detecting means for detecting an imaging request signal indicating that a series of imaging periods are being performed at an imaging interval according to the synchronization signal;
Storage means for converting and storing radiation irradiated at the imaging interval into an electrical signal;
Output means for sampling and holding the electrical signal and outputting it as an analog signal for each pixel circuit;
When the frame rate based on the imaging interval exceeds a reference value, the output means temporarily stops output after outputting a predetermined number of pixels in the pixel circuit,
The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein when the imaging request signal is not detected after the output is temporarily stopped, the output is resumed for the remaining pixel circuits.
前記出力手段は、前記出力を一時停止した後、前記コマンド通信手段により、前記第1の状態としての撮像可能状態から前記第2の状態としての撮像準備状態へ遷移させるコマンドを受信した場合、前記残りの画素について出力を再開することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 Command communication means for receiving a command for causing the radiation imaging apparatus to transition from the first state to the second state;
The output means, after temporarily stopping the output, when the command communication means receives a command for transitioning from the imaging ready state as the first state to the imaging preparation state as the second state, 6. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein output is resumed for the remaining pixels.
前記同期信号検出手段が、同期信号を検出する同期信号検出工程と、
前記撮像要求信号検出手段が、前記同期信号に応じた撮像間隔による一連の撮像期間中であることを示す撮像要求信号を検出する撮像要求信号検出工程と、
前記蓄積手段が、前記撮像間隔で照射される放射線を電気信号へ変換して蓄積する蓄積工程と、
前記出力手段が、前記電気信号をサンプルホールドして画素回路ごとにアナログ信号として出力する出力工程と、を有し、
前記出力工程では、前記撮像間隔に基づくフレームレートが基準値を上回る場合、前記画素回路のうち所定の画素数出力した後に出力が一時停止され、
前記出力が一時停止された後に前記撮像要求信号が検出されなくなった場合、残りの画素回路について出力が再開されることを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。 A method for controlling a radiation imaging apparatus comprising a synchronization signal detection means, an imaging request signal detection means, a storage means, and an output means,
A synchronization signal detecting step in which the synchronization signal detecting means detects a synchronization signal;
An imaging request signal detection step of detecting an imaging request signal indicating that the imaging request signal detection means is in a series of imaging periods with an imaging interval according to the synchronization signal;
An accumulating step in which the accumulating means converts the radiation irradiated at the imaging interval into an electrical signal and accumulates;
The output means has an output step of sampling and holding the electrical signal and outputting it as an analog signal for each pixel circuit;
In the output step, when the frame rate based on the imaging interval exceeds a reference value, the output is temporarily stopped after outputting a predetermined number of pixels in the pixel circuit,
A method for controlling a radiation imaging apparatus, wherein output is resumed for the remaining pixel circuits when the imaging request signal is no longer detected after the output is temporarily stopped.
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