JP2017201750A - Radiation imaging device, method for driving the same, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線撮像装置、その駆動方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus, a driving method thereof, and a program.
放射線撮像装置は、放射線画像を取得するために入射した放射線に応じた信号を生成する検出素子をそれぞれ含む複数のセンサと、複数のセンサを駆動するための駆動部とを備える。それぞれのセンサから出力される信号は、検出素子が生成した信号成分の他、暗電流などに起因するノイズ成分を含むため、放射線の照射を開始する前に、駆動部は検出素子を初期化するリセット動作を行う。連続撮影や動画撮影など、放射線撮影を繰り返し行う動作モードにおいて、駆動部はリセット動作と、センサから信号を出力させる読出動作とを繰り返し行う。これらの一連の動作で得られた信号に基づいて形成された1つの画像データはフレームとも称され、単位時間で得られる画像データの数量はフレームレートとも称される。 The radiation imaging apparatus includes a plurality of sensors each including a detection element that generates a signal corresponding to incident radiation in order to acquire a radiation image, and a drive unit for driving the plurality of sensors. Since the signal output from each sensor includes a signal component generated by the detection element and a noise component caused by dark current or the like, the drive unit initializes the detection element before starting irradiation of radiation. Perform a reset operation. In an operation mode in which radiation imaging is repeatedly performed, such as continuous imaging or moving image imaging, the driving unit repeatedly performs a reset operation and a reading operation for outputting a signal from the sensor. One piece of image data formed on the basis of signals obtained by these series of operations is also called a frame, and the quantity of image data obtained in a unit time is also called a frame rate.
特許文献1、2には、複数のセンサ及び駆動部の他、信号をサンプリングするサンプリング部を含む構成が示されている。サンプリングされた信号は、サンプリング部が次のフレームで信号をサンプリングするまでの間、サンプリング部に保持され、任意のタイミングで駆動部によってサンプリング部から出力される。特許文献1では、あるフレームについての読出動作の間に、次のフレームについてのリセット動作を開始するため、繰り返し行う放射線撮影の間隔を短くでき、フレームレートを大きくできることが示されている。特許文献2では、あるフレームでサンプリングした信号を、次のフレームについてのリセット動作を行った後、次のフレームの信号のサンプリングを開始するまでに読出動作を行うことが示されている。
センサから出力される信号のうちノイズ成分は、リセット動作が終了してから信号がサンプリングされるまでの時間に依存する。特許文献1の駆動方法では、リセット動作を行う間、読出動作が一時、中断されるため、中断前の読出動作で出力された信号と中断後に読出動作で出力された信号とではノイズ成分が異なる。読出動作の中断の前後で異なるノイズ成分は、この信号に基づいて形成される放射線画像に濃淡の段差を生じさせうる。特許文献2の駆動方法では、フレームレートが小さくなるに従って、サンプリングが終了してから次のフレームのリセット動作の開始までの間隔が長くなり、信号の読出動作までの時間が長くなる。撮影条件を切り替えながら連続して放射線撮影を行う場合、撮影時間を長くする要因となりうる。
The noise component of the signal output from the sensor depends on the time from when the reset operation is completed until the signal is sampled. In the driving method of
本発明は、フレームレートの大きさに起因する信号出力の遅延の発生を抑制する技術を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a technique for suppressing the occurrence of signal output delay due to the size of a frame rate.
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、複数のセンサと、複数のセンサを制御する制御部と、を含む放射線撮像装置であって、複数のセンサのそれぞれは、放射線を検出する検出素子と、検出素子から出力される信号をサンプリングするサンプリング部と、を含み、制御部は、検出素子を周期的にリセットし、検出素子のリセットを開始してから次に検出素子のリセットを開始するまでの単位期間ごとに、リセットの後に検出素子で生成された信号をサンプリング部にサンプリングさせ、単位期間のうち注目単位期間でサンプリングされた信号を読み出す読出動作に要する時間が、注目単位期間のサンプリングの終了から注目単位期間の次の単位期間のリセットの開始までの時間以上の場合、読出動作を注目単位期間の次の単位期間のリセットの後かつ注目単位期間の次の単位期間のサンプリングの前に開始し、単位期間のうち注目単位期間でサンプリングされた信号を読み出す読出動作に要する時間が、注目単位期間のサンプリングの終了から注目単位期間の次の単位期間のリセットの開始までの時間未満の場合、読出動作を注目単位期間の次の単位期間のリセットの前に開始することを特徴とする。 In view of the above problems, a radiation imaging apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of sensors and a control unit that controls the plurality of sensors, and each of the plurality of sensors includes radiation. And a sampling unit that samples a signal output from the detection element. The control unit periodically resets the detection element, starts resetting the detection element, and then detects the detection element. For each unit period until the resetting of the signal is started, the sampling unit samples the signal generated by the detection element after the reset, and the time required for the read operation for reading the signal sampled in the unit time period of interest in the unit period is as follows: If it is longer than the time from the end of sampling of the unit of interest to the start of reset of the next unit period of the unit of interest After the reset of the next unit period and before the sampling of the next unit period of the target unit period, the time required for the read operation to read the signal sampled in the target unit period of the unit period is In the case where it is less than the time from the end of sampling to the start of resetting of the next unit period of the target unit period, the read operation is started before resetting of the next unit period of the target unit period.
上記手段によって、フレームレートの大きさに起因する信号出力の遅延の発生を抑制する技術が提供される。 The above means provides a technique for suppressing the occurrence of signal output delay due to the size of the frame rate.
以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態及び実施例を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども含みうる。 Hereinafter, specific embodiments and examples of a radiation imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that, in the following description and drawings, common reference numerals are given to common configurations over a plurality of drawings. Therefore, a common configuration is described with reference to a plurality of drawings, and a description of a configuration with a common reference numeral is omitted as appropriate. The radiation in the present invention includes a beam having energy of the same degree or more, such as X-rays, β-rays, γ-rays, etc., which are beams formed by particles (including photons) emitted by radiation decay, such as X It can also include rays, particle rays, and cosmic rays.
図1〜8を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置の構成、及び、駆動方法について説明する。図1は、本発明の実施形態における放射線撮像装置IA(または、「放射線撮像システム」と称されてもよい。)の全体構成例を示すシステムブロック図である。放射線撮像装置IAは、撮像部100と、制御部101と、表示部102と、照射制御部103と放射線源104と、を含む。
With reference to FIGS. 1-8, the structure of the radiation imaging device by embodiment of this invention and the drive method are demonstrated. FIG. 1 is a system block diagram showing an overall configuration example of a radiation imaging apparatus IA (or may be referred to as a “radiation imaging system”) in an embodiment of the present invention. The radiation imaging apparatus IA includes an
撮像部100は、放射線撮影によって被検体の内部情報を示す画像データを取得し、画像データを制御部101に出力する。制御部101は、撮像部100から出力された画像データに対して画像処理やデータ処理を行う処理部として機能する。また、制御部101は、それぞれのユニット間で制御信号の授受を行い、撮像部100や照射制御部103を含む放射線撮像装置IA全体のシステム制御や同期制御を行う制御部としても機能する。表示部102は、例えばディスプレイを含み、撮像部100から制御部101を介して出力される画像データに基づいて、放射線画像を表示する。
The
照射制御部103は、放射線撮影の際に、撮像部100と同期するように制御部101から制御される。照射制御部103は、制御部101から出力される制御信号に応じて、放射線の照射を行うための信号を放射線源104に出力する。放射線源104は、照射制御部103から出力される信号に応じて、放射線撮影を行うための放射線を発生する。
The
撮像部100は、センサ部120と、センサ部120から出力される信号を読み出す読出部121と、制御部101との間で制御信号などの信号の授受を行いながら撮像部100内の各ユニットを制御するセンサ制御部109とを含む。
The
センサ部120は、例えば、複数のセンサユニット106が配列されて形成されたセンサパネル105でありうる。それぞれのセンサユニット106は、例えば、シリコンウェーハなどの半導体基板を用いて公知の半導体製造プロセスによって作製されたセンサチップである。それぞれのセンサユニット106には、複数のセンサが複数の行、及び、複数の列を形成するようにアレイ状に配列される。互いに隣接するセンサユニット106は、ダイシングによって物理的に分離されたものでもよいし、分離されていないものであってもよい。例えば、半導体基板上に形成されたそれぞれのセンサユニット106をダイシング前に検査し、検査結果が所定の基準を満たしたセンサユニット106を配列してセンサパネル105を形成してもよい。図1に示す構成では、説明を容易にするため、センサユニット106が2行×14列配列された構成を示すが、センサ部120の構成は、この数量に限られるものではない。
The
センサ部120の上には、例えば、放射線を光に変換するシンチレータ(不図示)が配され、センサ部120によって、放射線から変換された光に応じた電気信号が得られる。本実施形態では、放射線をシンチレータによって光に変換し、変換された光を光電変換する間接型の変換素子を用いた放射線撮像装置の構成例を示したが、放射線を直接、電気信号に変換する直接型の変換素子を用いた放射線撮像装置であってもよい。
On the
読出部121は、例えば、マルチプレクサ131と、信号増幅部141と、AD変換部151とを含む。マルチプレクサ131は、信号を読み出すの対象となるセンサを所定の単位で選択する選択部として機能する。例えば、マルチプレクサ131は、センサユニット106ごと、または、列ごとに、信号を読み出すの対象となるセンサを選択しうる。信号増幅部141、及び、AD変換部151は、選択対象のそれぞれのセンサの信号(センサ信号)を出力する出力部として機能する。例えば、信号増幅部141は、差動アンプなどによって信号を増幅し、AD変換部151は、信号増幅部141によって増幅された信号をアナログデジタル(A/D)変換する。
The
センサ部120の上辺部、及び、下辺部には、信号の授受、または、電源の供給を行うための電極が配される。電極は、フライングリード式プリント配線板(不図示)などによって外部回路に接続される。例えば、センサ部120からの信号は、電極を介して読出部121によって読み出され、また、センサ制御部109からの制御信号は、電極を介してセンサ部120に供給される。
Electrodes for transmitting / receiving signals or supplying power are arranged on the upper side and the lower side of the
センサ制御部109は、各種インタフェースを介して、制御部101との間で制御信号などの信号の授受を行う。また、センサ制御部109は、センサ部120から読み出されたセンサ信号に基づいて画像データを形成し、制御部101に出力する。制御用インタフェース110は、駆動モードや各種パラメータなどの撮影情報や設定情報の授受を行うためのインタフェースである。また、制御用インタフェース110は、撮像部100の動作状態などの装置情報の授受を行ってもよい。画像データインタフェース111は、撮像部100から出力される画像データを制御部101に出力するためのインタフェースである。
The
そのほか、センサ制御部109は、撮像部100が撮影可能な状態になったことをREADY信号112によって制御部101に通知する。制御部101は、センサ制御部109から出力されるREADY信号112に応じて、放射線の照射開始(曝射)のタイミングを、同期信号113によってセンサ制御部109に通知する。制御部101は、センサ制御部109から出力される曝射許可信号114がイネーブル状態の間に、照射制御部103に制御信号を出力し、放射線照射を開始させる。
In addition, the
以上のような構成によって、放射線撮像装置IAにおける各ユニットの制御、例えば駆動制御、同期制御、駆動モード制御などがなされる。例えば、制御部101に、ユーザが動作モードや各種パラメータなどの設定情報などを入力するための情報入力部や情報入力端末などの入力部(不図示)が接続されていてもよく、各ユニットの制御は、ユーザによって入力された撮影条件に基づいてなされる。例えば、制御部101は、駆動モード設定部として機能し、撮影条件に基づいて駆動モードを選択し放射線撮像装置IAが動作するように、放射線撮像装置IA全体を制御する。そして、撮像部100は、センサ部120から読み出されたセンサ信号を、1つ1つの単位期間ごとにフレームデータに合成し、画像データとして制御部101に出力する。制御部101は、画像データに対して所定の画像処理やデータ処理を行い、画像データに基づく放射線画像を表示部102に表示させる。
With the configuration described above, control of each unit in the radiation imaging apparatus IA, for example, drive control, synchronization control, drive mode control, and the like are performed. For example, the
放射線撮像装置IAにおける各ユニットは、上記構成に限られるものではなく、各ユニットの構成は、目的などに応じて、適宜変更されてもよい。例えば、制御部101と照射制御部103などの2つ以上のユニットの各機能が、1つのユニットによって達成されてもよいし、また、あるユニットの一部の機能が、他のユニットによって達成されてもよい。
Each unit in the radiation imaging apparatus IA is not limited to the above configuration, and the configuration of each unit may be changed as appropriate according to the purpose and the like. For example, the functions of two or more units such as the
図2は、1つのセンサチップであるセンサユニット106の構成例を示す。それぞれのセンサユニット106は、複数のセンサsと、複数のセンサsを駆動するための垂直走査回路201と、複数のセンサsから信号を読み出す信号読出を行うための水平走査回路202とを含む。
FIG. 2 shows a configuration example of the
複数のセンサsは、例えば、m行×n列を形成するように配される。図2に示す構成において、例えば、第1行かつ第2列のセンサsは、「s(1,2)」と示される。詳細は後述するが、それぞれのセンサsでは、信号成分に相当するS信号と、ノイズ成分に相当するN信号とが、それぞれ保持されており、S信号、及び、N信号は、それぞれのセンサsから個別に出力される。 The plurality of sensors s are arranged to form, for example, m rows × n columns. In the configuration shown in FIG. 2, for example, the sensor s in the first row and the second column is indicated as “s (1, 2)”. Although details will be described later, each sensor s holds an S signal corresponding to a signal component and an N signal corresponding to a noise component, and the S signal and the N signal are respectively stored in the respective sensors s. Are output individually.
垂直走査回路201、及び、水平走査回路202は、例えば、シフトレジスタで構成されており、センサ制御部109から出力される制御信号に基づいて動作する。垂直走査回路201は、センサ制御部109から出力される制御信号に基づいて、信号読出の対象のセンサsを行ごとに駆動する駆動部として機能する。具体的には、垂直走査回路201は、制御線203を介して複数のセンサsに駆動信号を供給する。垂直走査回路201から出力された駆動信号に基づいて、複数のセンサsは行単位で駆動する。また、水平走査回路202は、センサ制御部109から出力される制御信号に基づいて、各列のセンサsの信号を順に出力させる(「水平転送」とも称される)。具体的には、水平走査回路202は、垂直走査回路201によって駆動されたセンサsの信号(S信号、及び、N信号)を、列信号線204、205、及び、アナログ出力線206、207を介して、順にセンサユニット106の外部に出力させる。
The
センサユニット106は、センサsで保持されたS信号を読み出すための端子ESと、センサsで保持されたN信号を読み出すための端子ENとを含む。また、センサユニット106は、セレクト端子ECSを更に含み、セレクト端子ECSで受ける信号が活性化されることによって、センサユニット106のそれぞれのセンサsの信号が、端子ES、及び、端子ENを介して読み出される。
The
より具体的には、それぞれのセンサsは、S信号を出力するための端子tsと、N信号を出力するための端子tnとを含み、端子tsは列信号線204に接続され、端子tnは列信号線205に接続される。列信号線204、205は、水平走査回路202からの制御信号に応じて導通状態になるスイッチSWHを介して、アナログ出力線206、207にそれぞれ接続される。アナログ出力線206、207の信号は、セレクト端子ECSが受ける信号に応答して導通状態になるスイッチSWCSを介して、端子ES、及び、端子ENから出力される。
More specifically, each sensor s includes a terminal ts for outputting an S signal and a terminal tn for outputting an N signal. The terminal ts is connected to the
また、センサユニット106は、垂直走査回路201、及び、水平走査回路202を制御するための制御信号を受ける端子VSTなどを更に含む。端子VSTは、垂直走査回路201に入力されるスタートパルスを受ける。端子CLKVは、垂直走査回路201に入力されるクロック信号を受ける。端子HSTは、水平走査回路202に入力されるスタートパルスを受ける。端子CLKHは、水平走査回路202に入力されるクロック信号を受ける。これらの核制御信号は、センサ制御部109から供給される。
The
以上の構成によって、センサユニット106において、それぞれのセンサsは行単位で制御され、各列のセンサsの信号(S信号、及び、N信号)が順に出力され、信号読出がなされる。
With the above configuration, in the
図3は、読出部121の回路構成の一部を示す。端子ESから出力される信号は、信号増幅部141の反転入力端子(−)に入力され、端子ENから出力される信号は、信号増幅部141の非反転入力端子(+)に入力される。信号増幅部141では、端子ESから出力された信号と、端子ENから出力された信号との差分(信号値の差分)が増幅され、差分に応じた信号がAD変換部151に出力される。AD変換部151は、端子CLKADでクロック信号を受け、クロック信号に基づいて、信号増幅部141から出力される信号をA/D変換する。A/D変換された信号は、端子ADOUTを介してセンサ制御部109にセンサ信号として出力される。ここでは、説明を容易にするため、信号増幅部141、及び、AD変換部151を例示して述べたが、マルチプレクサ131を更に含む場合においても同様である。
FIG. 3 shows a part of the circuit configuration of the
図4に、撮像部100から信号を読み出すための信号読出を行うための読出工程である読出動作ROのタイミングチャートを例示する。横軸を時間軸とし、縦軸にはそれぞれ制御信号を示す。ここでは、説明を容易にするために、4つのセンサユニット106(センサユニット1060〜1063とする。)から信号読出を行う場合について説明する。
FIG. 4 illustrates a timing chart of the reading operation RO which is a reading process for reading a signal for reading a signal from the
選択信号Sel0〜3は、信号読出の対象とするセンサユニット106を選択するための制御信号である。選択信号Sel0〜3は、それぞれセンサユニット1060〜1063に対応し、それぞれ対応するセンサユニット106のセレクト端子ECSに入力される。例えば、センサユニット1061を信号読出の対象とする場合、選択信号Sel1をハイレベル(H)にし、その他の選択信号Sel0、2、3をローレベル(L)にする。
The selection signals Sel0 to Sel3 are control signals for selecting the
その他の制御信号VSTなどは、それぞれの端子に入力される制御信号を示しており、例えば、端子VSTに入力される制御信号を信号VSTと示す。他の制御信号についても同様である。 The other control signals VST and the like indicate control signals input to the respective terminals. For example, a control signal input to the terminal VST is indicated as a signal VST. The same applies to other control signals.
信号VSTは、行選択用のスタートパルス信号であり、この信号に基づいて、選択信号Sel0〜3によって選択されたセンサユニット106における第1行のそれぞれのセンサsが、垂直走査回路201によって選択される。信号CLKVはクロック信号であり、端子CLKVでクロック信号を受けるたびに、選択されている行が第1行から第m行まで順にシフトされる。つまり、それぞれのセンサsが、第1行から第m行まで、行ごとに順に選択される。
The signal VST is a row selection start pulse signal. Based on this signal, the
信号HSTは、列選択用のスタートパルス信号であり、この信号に基づいて、選択信号Sel0〜3によって選択されたセンサユニット106における第1列のそれぞれのセンサsが、水平走査回路202によって選択される。信号CLKHはクロック信号であり、端子CLKHでクロック信号を受けるたびに、選択されている列が第1列から第n列まで順にシフトされる。つまり、それぞれのセンサsが、第1列から第n列まで、行ごとに順に選択される。
The signal HST is a start pulse signal for column selection. Based on this signal, the
信号KLCADはクロック信号であり、前述のとおり、この信号に基づいて、それぞれのセンサsのS信号とN信号との差分に応じた信号が、AD変換部151によってA/D変換される。
The signal KLCAD is a clock signal, and as described above, based on this signal, a signal corresponding to the difference between the S signal and the N signal of each sensor s is A / D converted by the
まず、信号VST、及び、信号CLKHがHになった後、選択信号Sel0〜3が順にHになり、センサユニット1060〜1063が順に選択される。ある選択信号SelがHになるタイミングで(または、Hになった後)、信号HSTがHになり、その後、次の選択信号SelがHになるまでの間、クロック信号CLKH、CLKADが入力される。 First, the signal VST, and, after the signal CLKH becomes H, the selection signal Sel0~3 becomes H in the order, the sensor unit 106 0-106 3 are sequentially selected. At a timing when a certain selection signal Sel becomes H (or after it becomes H), the clock signals CLKH and CLKAD are inputted until the signal HST becomes H and then the next selection signal Sel becomes H. The
このような駆動方法によって、例えば、期間T1では、センサユニット1060〜1063のそれぞれから、第1行のそれぞれのセンサsからの信号読出がなされる。具体的には、まず、センサユニット1060の第1行のそれぞれのセンサsについて、第1列から第n列まで、順に、それぞれのセンサsのセンサ信号のA/D変換がなされる。次に、センサユニット1061の第1行のそれぞれのセンサsのセンサ信号のA/D変換が同様になされる。その後、センサユニット1062の第1行のそれぞれのセンサsのセンサ信号のA/D変換が同様になされ、更にその後、センサユニット1063の第1行のそれぞれのセンサsのセンサ信号のA/D変換が同様になされる。期間T2(それぞれのセンサユニット106の第2行のそれぞれのセンサsからの信号読出の期間。)以降についても期間T1と同様である。
With such a driving method, for example, in the period T1, signal reading from each sensor s in the first row is performed from each of the
以上のようにして、読出動作ROがなされる。読出動作ROは、駆動部として機能する垂直走査回路201、その動作を制御するセンサ制御部109、または放射線撮像装置IAの制御を統括する制御部101からの観点では、それぞれのセンサsの信号を出力する出力動作と称されてもよい。
The read operation RO is performed as described above. From the viewpoint of the
図5は、センサユニット106に配された1つのセンサsの回路構成例を示している。センサsは、例えば、部分ps1と、部分ps2と、部分ps3とを含む。部分ps1は、フォトダイオードPDと、トランジスタM1、M2と、フローティングディフュージョン(FD)容量CFDと、感度切り替え用の容量CFD’とを含む。フォトダイオードPDは光電変換素子であり、照射された放射線に応じて前述のシンチレータで生じた光を電気信号に変換する。具体的には、シンチレータで生じた光の光量に応じた量の電荷がフォトダイオードPDで発生し、発生した電荷量に応じたFD容量CFDの電圧が部分ps2に出力される。
FIG. 5 shows a circuit configuration example of one sensor s arranged in the
本実施形態において、前述のように間接型の変換素子を用いたセンサ部120を考えており、放射線を検出するための検出素子としてフォトダイオードPDを用いた構成を示したが、他の変換素子が用いられてもよい。例えば、放射線を検出するための検出素子として、放射線を直接電気信号に変換する直接型の変換素子を用いてもよい。
In the present embodiment, the
感度切り替え用の容量CFD’は、センサsの放射線に対する感度を切り替えるために用いられ、トランジスタM1(スイッチ素子)を介してフォトダイオードPDに接続される。信号WIDEが活性化されることによってトランジスタM1が導通状態になり、FD容量CFDと容量CFD’との合成容量の電圧が部分ps2に出力される。 The sensitivity switching capacitance C FD ′ is used to switch the sensitivity of the sensor s to the radiation, and is connected to the photodiode PD via the transistor M1 (switch element). When the signal WIDE is activated, the transistor M1 is turned on, and the voltage of the combined capacitance of the FD capacitor CFD and the capacitor CFD ′ is output to the part ps2.
このような構成によって、センサsは、信号WIDEがHの場合、低感度モードとなり、信号WIDEがLの場合、高感度モードとなる。このように、センサsは、容量CFD’を用いるか否かで、放射線に対する感度を変更することが可能である。 With such a configuration, the sensor s enters the low sensitivity mode when the signal WIDE is H, and enters the high sensitivity mode when the signal WIDE is L. Thus, the sensor s can change the sensitivity to radiation depending on whether or not the capacitor C FD ′ is used.
トランジスタM2は、信号PRESが活性化されることによって、フォトダイオードPDの電荷をリセット(初期化)し、部分ps2に出力される電圧をリセットする。 When the signal PRES is activated, the transistor M2 resets (initializes) the charge of the photodiode PD, and resets the voltage output to the portion ps2.
部分ps2は、トランジスタM3〜M7と、クランプ容量CCLと、定電流源(例えば、カレントミラー構成のトランジスタ)とを含む。トランジスタM3とトランジスタM4と定電流源とは、電流経路を形成するように直列に接続される。トランジスタM3のゲートに入力されるイネーブル信号ENが活性化されることによって、部分ps1からの電圧を受けるトランジスタM4がソースフォロア動作を行い、部分ps1から入力する電圧に応じた電圧が出力される。 Portion ps2 includes transistors M3~M7, and the clamp capacitor C CL, and a constant current source (e.g., transistors of the current mirror configuration). The transistor M3, the transistor M4, and the constant current source are connected in series so as to form a current path. When the enable signal EN input to the gate of the transistor M3 is activated, the transistor M4 receiving the voltage from the portion ps1 performs a source follower operation, and a voltage corresponding to the voltage input from the portion ps1 is output.
トランジスタM3、M4の後段には、トランジスタM5〜M7とクランプ容量CCLとによって構成されたクランプ回路が設けられる。具体的には、クランプ容量CCLの一方の端子n1が、トランジスタM3とトランジスタM4との間のノードに接続され、他方の端子n2が、トランジスタM5を介してクランプ電圧VCLに接続される。また、トランジスタM6とトランジスタM7と定電流源とは、電流経路を形成するように直列に接続され、端子n2は、トランジスタM7のゲートに接続される。 Downstream of the transistors M3, M4, the clamping circuit formed by transistors M5~M7 and the clamp capacitor C CL is provided. Specifically, one terminal n1 of the clamp capacitor C CL is connected to a node between the transistors M3 and M4, the other terminal n2 is connected to the clamp voltage VCL via a transistor M5. The transistor M6, the transistor M7, and the constant current source are connected in series so as to form a current path, and the terminal n2 is connected to the gate of the transistor M7.
このような構成によって、部分ps1のフォトダイオードPDで生じるkTCノイズ(所謂、リセットノイズ)が除去される。具体的には、前述のリセット時における部分ps1からの電圧に応じた電圧がクランプ容量CCLの端子n1に入力される。また、クランプ信号PCLが活性化されることによって、トランジスタM5が導通状態になり、クランプ電圧VCLがクランプ容量CCLの端子n2に入力される。これによって、クランプ容量CCLの端子n1と端子n2との間の電位差が、ノイズ成分としてクランプされる。換言すると部分ps2は、フォトダイオードPDで生じた電荷に応じた電圧を保持することが可能であり、kTCノイズに相当する電圧をクランプ容量CCLによって保持する保持部として機能する。図5に示す構成では、部分ps2でソースフォロア動作を行うトランジスタM4からフォトダイオードPDで生じた電荷に応じて出力された電圧から、クランプされたノイズ成分を除去した電圧が保持される。 With such a configuration, kTC noise (so-called reset noise) generated in the photodiode PD of the partial ps1 is removed. Specifically, a voltage corresponding to the voltage from the portion ps1 during the aforementioned reset is input to the terminal n1 of the clamp capacitor C CL. Further, by clamp signal PCL is activated, the transistor M5 is in a conductive state, the clamp voltage VCL is supplied to the terminal n2 of the clamp capacitor C CL. Thus, the potential difference between the terminal n1 and the terminal n2 of the clamp capacitor C CL is clamped as a noise component. In other words, the part ps2 can hold a voltage corresponding to the electric charge generated in the photodiode PD, and functions as a holding unit that holds a voltage corresponding to kTC noise by the clamp capacitor CCL . In the configuration shown in FIG. 5, the voltage obtained by removing the clamped noise component from the voltage output according to the charge generated in the photodiode PD from the transistor M4 that performs the source follower operation in the part ps2 is held.
トランジスタM6のゲートは、イネーブル信号ENが供給され、イネーブル信号ENが活性化されることによって、トランジスタM7がソースフォロア動作を行い、トランジスタM7のゲート電圧に応じた電圧が、部分ps3に出力される。例えば、フォトダイオードPDで電荷が発生することによって、トランジスタM7のゲート電圧が変化し、変化した電圧に応じた電圧が部分ps3に出力される。 The enable signal EN is supplied to the gate of the transistor M6, and when the enable signal EN is activated, the transistor M7 performs a source follower operation, and a voltage corresponding to the gate voltage of the transistor M7 is output to the part ps3. . For example, when charge is generated in the photodiode PD, the gate voltage of the transistor M7 changes, and a voltage corresponding to the changed voltage is output to the portion ps3.
部分ps3は、トランジスタM8、M10、M11、M13と、アナログスイッチSW9、SW12と、容量CS、CNとを含む。ここで、トランジスタM8、M10とアナログスイッチSW9と容量CSとは、端子tsから信号を出力するユニットUSHSを構成する。また、ユニットUSHSと同様にして、トランジスタM11、M13とアナログスイッチSW12と容量CNとは、端子tnから信号を出力するユニットUSHNを構成する。 The part ps3 includes transistors M8, M10, M11, and M13, analog switches SW9 and SW12, and capacitors CS and CN. Here, the transistors M8 and M10, the analog switch SW9, and the capacitor CS constitute a unit U SHS that outputs a signal from the terminal ts. Similarly to the unit U SHS , the transistors M11 and M13, the analog switch SW12, and the capacitor CN constitute a unit U SHN that outputs a signal from the terminal tn.
ユニットUSHSにおいて、とトランジスタM8と容量CSとはサンプルホールド回路を構成する。具体的には、制御信号TSを用いてトランジスタM8の状態(導通状態または非導通状態)を切り替えることによって、部分ps2から入力する信号をS信号として容量CSに保持する。換言すると、ユニットUSHSは、S信号をサンプリングするサンプリング部として機能する。また、トランジスタM10は、ソースフォロア動作を行い、これによってS信号が増幅される。増幅されたS信号は、制御信号VSRを用いてアナログスイッチSW9を導通状態にすることによって、端子tsから出力される。 In the unit USSH , the transistor M8 and the capacitor CS form a sample and hold circuit. Specifically, by switching the state (conductive state or nonconductive state) of the transistor M8 using the control signal TS, the signal input from the part ps2 is held in the capacitor CS as the S signal. In other words, the unit U SHS functions as a sampling unit that samples the S signal. The transistor M10 performs a source follower operation, whereby the S signal is amplified. The amplified S signal is output from the terminal ts by making the analog switch SW9 conductive using the control signal VSR.
ユニットUSHNでは、N信号が容量CNで保持される。換言すると、ユニットUSHNは、N信号をサンプリングするサンプリング部として機能する。また、前述のとおり読出部121は、S信号とN信号との差分を、端子ts、及び、端子tnを介して読み出す。これによって、部分ps2に起因する固定パターンノイズ(FPN:Fixed Pattern Noise)が除去される。
In the unit USHN , the N signal is held by the capacitor CN. In other words, the unit USHN functions as a sampling unit that samples N signals. As described above, the
以上、センサsでは、S信号、及び、N信号が、それぞれ容量CS、CNに保持されており、保持されているS信号、及び、N信号は、それぞれアナログスイッチSW9、SW12を導通状態にすることによって、所謂、非破壊読出で読み出される。つまり、トランジスタM8、M11を非導通状態にしている間、保持しているS信号、及び、N信号を、任意のタイミングで読み出すことができる。 As described above, in the sensor s, the S signal and the N signal are held in the capacitors CS and CN, respectively, and the held S signal and N signal make the analog switches SW9 and SW12 conductive. Thus, reading is performed by so-called nondestructive reading. That is, while the transistors M8 and M11 are in the non-conductive state, the held S signal and N signal can be read at an arbitrary timing.
図6は、1回の放射線撮影を行う場合の、センサsの駆動例を示すタイミングチャートである。本駆動方法は、例えば、静止画撮影などの動作モードに適用されうる。ここでは、説明を容易にするために、高感度モード(すなわち、制御信号WIDEがL。)の場合について説明する。 FIG. 6 is a timing chart showing an example of driving the sensor s when performing one radiography. This driving method can be applied to an operation mode such as still image shooting, for example. Here, for ease of explanation, the case of the high sensitivity mode (that is, the control signal WIDE is L) will be described.
図6の(A)に示されるように、まず、時刻t50において、ユーザが、駆動モードの設定など撮影を行うために必要な情報である撮影条件の設定を行う。次いで、時刻t51で、制御部101から出力される同期信号SYNCに応じて、それぞれのセンサs、及び、クランプ容量CCLをリセットするためのリセット動作RDを行う。そして、時刻t60で、センサ信号を読み出すためのサンプリング動作SDを行う。その後、前述の図4を用いて説明した読出動作ROを行う。
As shown in FIG. 6A, first, at time t50, the user sets shooting conditions, which are information necessary for shooting, such as setting the drive mode. Next, at time t51, in accordance with the synchronization signal SYNC output from the
図6の(B)は、リセット動作RDの具体的なタイミングチャートを示している。時刻t51で、イネーブル信号ENをHにし、トランジスタM3、M6を導通状態にする。これによって、トランジスタM4、M7がソースフォロア動作を行う状態になる。次いで、時刻t52で、信号PRESをHにしてトランジスタM2を導通状態にする。これによって、フォトダイオードPDが基準電圧VRESに接続され、フォトダイオードPDがリセットされると共に、FD容量CFDの電圧もリセットされる。また、リセット時のトランジスタM4のゲート電圧に応じた電圧が、クランプ容量CCLの一方の端子n1に供給される。時刻t53では、信号PCLをHにしてトランジスタM5を導通状態にする。これによって、クランプ電圧VCLがクランプ容量CCLの端子n2に供給される。時刻t54では、信号PRESをLにしてトランジスタM2を非導通状態にする。これによって、クランプ容量CCLの端子n1は、上記のリセット時のトランジスタM4のゲート電圧に応じた電圧にセットされる。時刻t55では、信号PCLをLにしてトランジスタM5を非導通状態にする。これによって、端子n1と端子n2との電位差(基準電圧VRESにしたがう電圧とクランプ電圧VCLとの電位差)に応じた電荷がクランプ容量CCLに保持され、フォトダイオードPDの熱などに起因するkTCノイズがクランプされる。時刻t56では、イネーブル信号ENをLにして、トランジスタM3、M6を非導通状態にする。これによって、トランジスタM4、M7を非動作状態にする。その後、前述の曝射許可信号114をH(許可状態)にする。
FIG. 6B shows a specific timing chart of the reset operation RD. At time t51, the enable signal EN is set to H, and the transistors M3 and M6 are turned on. As a result, the transistors M4 and M7 perform a source follower operation. Next, at time t52, the signal PRES is set to H, so that the transistor M2 is turned on. As a result, the photodiode PD is connected to the reference voltage VRES, the photodiode PD is reset, and the voltage of the FD capacitor C FD is also reset. Further, a voltage corresponding to the gate voltage of the transistor M4 at a reset is supplied to one terminal n1 of the clamp capacitor C CL. At time t53, the signal PCL is set to H, and the transistor M5 is turned on. Thus, the clamp voltage VCL is supplied to the terminal n2 of the clamp capacitor C CL. At time t54, the signal PRES is set to L to turn off the transistor M2. Thus, terminal n1 of the clamp capacitor C CL is set to a voltage corresponding to the gate voltage of the transistor M4 during above reset. At time t55, the signal PCL is set to L to turn off the transistor M5. Thus, kTC noise charge corresponding to the potential difference (potential difference between the voltage and the clamp voltage VCL according to the reference voltage VRES) between the terminal n1 and the terminal n2 is held by the clamp capacitance C CL, due like the heat of the photodiode PD Is clamped. At time t56, the enable signal EN is set to L, and the transistors M3 and M6 are turned off. This puts the transistors M4 and M7 into a non-operating state. Thereafter, the above-described
以上のようにして、リセット動作RDの一連の動作が終了する。即ち、リセット動作RDにおいて、フォトダイオードPDをリセットすると共に、クランプ容量CCLをリセットし、リセットされたクランプ容量CCLにはkTCノイズに相当する電圧が保持される。その後、放射線の照射にしたがって、フォトダイオードPDでは、照射された放射線量に応じた電荷が発生する。リセット動作RDは、全てのセンサsについて一括でなされ、制御タイミングのずれを防ぐことによって、隣接するセンサユニット106間や隣接するセンサs間でのデータの連続性が維持されうる。
As described above, a series of operations of the reset operation RD is completed. That is, in the reset operation RD, resets the photodiode PD, and resets the clamp capacitor C CL, the clamp capacitor C CL which is reset voltage corresponding to a kTC noise is maintained. Thereafter, according to the irradiation of radiation, the photodiode PD generates a charge corresponding to the amount of irradiated radiation. The reset operation RD is performed collectively for all the sensors s, and by preventing the control timing from being shifted, the continuity of data between the
図6の(C)は、サンプリング動作SDの具体的なタイミングチャートを示している。サンプリング動作SDにおいて、フォトダイオードPDで発生した電荷量に応じた信号レベルをS信号としてサンプリングして容量CSに保持する動作を行う。また、サンプリング動作SDでは、センサsの構成や各素子の製造ばらつきなどに起因する固定パターンノイズに相当するノイズレベルをN信号としてサンプリングして容量CNに保持する動作を行う。 FIG. 6C shows a specific timing chart of the sampling operation SD. In the sampling operation SD, the signal level corresponding to the amount of charge generated in the photodiode PD is sampled as an S signal and held in the capacitor CS. In the sampling operation SD, the noise level corresponding to the fixed pattern noise caused by the configuration of the sensor s and the manufacturing variation of each element is sampled as an N signal and held in the capacitor CN.
まず、時刻t60において、イネーブル信号ENをHにしてトランジスタM3、M6を導通状態にし、トランジスタM4、M7がソースフォロア動作を行う状態にする。トランジスタM4のゲート電圧は、フォトダイオードPDで発生し蓄積された電荷量に応じて変化しており、変化したゲート電圧に応じた電圧がクランプ容量CCLの端子n1に入力され、端子n1の電位が変化する。そして、端子n1の電位変化にしたがって、クランプ容量CCLの端子n2の電位が変化する。 First, at time t60, the enable signal EN is set to H, the transistors M3 and M6 are turned on, and the transistors M4 and M7 are set to perform the source follower operation. The gate voltage of the transistor M4 is changed in accordance with the generated in the photodiode PD accumulated charge amount, a voltage corresponding to the changed gate voltage is input to the terminal n1 of the clamp capacitor C CL, the potential of the terminal n1 Changes. Then, in accordance with the potential change in the terminal n1, the potential of the terminal n2 of the clamp capacitor C CL is changed.
次いで、時刻t61で、信号TSをHにしてトランジスタM8を導通状態にする。これによって、端子n2の電位(上述の変化した端子n2の電位)に応じた電圧が容量CSに充電される。時刻t62では、信号TSをLにしてトランジスタM8を非導通状態にする。これによって、時刻t62での端子n2の電位に応じた電圧が容量CSに固定される(S信号のサンプリング)。また、時刻t62では、曝射許可信号114をL(禁止状態)にする。時刻t63では、信号PCLをHにしてトランジスタM5を導通状態にする。これによって、クランプ電圧VCLがクランプ容量CCLの端子n2(トランジスタM7側の端子)に供給される。時刻t64では、信号TNをHにしてトランジスタM11を導通状態にする。これによって、端子n2の電位(上述の供給された電圧VCL)に応じた電圧が容量CNに充電される。時刻t65では、信号TNをLにしてトランジスタM11を非導通状態にする。これによって、時刻t65での端子n2の電位に応じた電圧が容量CNに固定される(N信号のサンプリング)。時刻t66では、信号PRESをHにしてトランジスタM2を導通状態にし、FD容量CFD(及び容量CFD’)の電圧をリセットして基準電圧VRESにすると共に、端子n1の電圧もリセットする。時刻t67では、信号PRESをLにしてトランジスタM2を非導通状態にする。これによって、クランプ容量CCLの端子n1は、時刻t66でのリセット時のトランジスタM4のゲート電圧に応じた電圧にセットされる。次いで、時刻t68では、信号PCLをLにしてトランジスタM5を非導通状態にする。その後、時刻t69では、イネーブル信号ENをLにしてトランジスタM3、M6を非導通状態にし、トランジスタM4、M7を非動作状態にする。
Next, at time t61, the signal TS is set to H, and the transistor M8 is turned on. As a result, a voltage corresponding to the potential of the terminal n2 (the above-described changed potential of the terminal n2) is charged in the capacitor CS. At time t62, the signal TS is set to L, and the transistor M8 is turned off. As a result, a voltage corresponding to the potential of the terminal n2 at time t62 is fixed to the capacitor CS (S signal sampling). At time t62, the
まとめると、サンプリング動作SDでは、時刻t61〜時刻t62でS信号のサンプリングを行う。そして、時刻t63〜時刻t68でクランプ容量CCLの端子n2の電位をリセットし、その間、時刻t64〜時刻t65でN信号のサンプリングをした後、時刻t66〜時刻t67でフォトダイオードPDのリセットをする。 In summary, in the sampling operation SD, the S signal is sampled from time t61 to time t62. Then, reset the potential of the terminal n2 of the clamp capacitor C CL at time t63~ time t68, during which, after the sampling of the N signals at time t64~ time t65, the reset of the photodiode PD at time t66~ time t67 .
以上のようにして、サンプリング動作SDの一連の動作が終了する。即ち、サンプリング動作SDでは、フォトダイオードPDで発生した電荷量に応じた信号レベルをS信号としてサンプリングして容量CSに保持すると共に、固定パターンノイズに相当するノイズレベルをN信号としてサンプリングして容量CNに保持する。 As described above, a series of operations of the sampling operation SD is completed. In other words, in the sampling operation SD, the signal level corresponding to the amount of charge generated in the photodiode PD is sampled as an S signal and held in the capacitor CS, and the noise level corresponding to the fixed pattern noise is sampled as an N signal and the capacitor is sampled. Hold on CN.
なお、サンプリング動作SDは、前述のリセット動作RDと同様に、それぞれのセンサユニット106の制御タイミングのずれを防ぐため、全てのセンサについて一括でなされうる。そして前述のとおり、サンプリング動作SD後の読出動作ROにおいて、S信号とN信号との差分に応じた信号が順にA/D変換され、1つの画像データとして出力される。
Note that the sampling operation SD can be performed collectively for all the sensors in order to prevent a shift in the control timing of each
図7、8は、放射線撮影を繰り返し行う動作モードにおけるセンサsの駆動例を示すタイミングチャートである。本駆動方法は、例えば、連続撮影や動画撮影などの動作モードに適用されうる。本駆動方法では、同期信号SYNCを受けるたびに、周期的にリセット動作RD、放射線の照射、サンプリング動作SD、及び、読出動作ROの一連の動作を行う。図7、8において、ある同期信号SYNCを受けてリセット動作RDを開始してから次の同期信号SYNCを受けてリセット動作RDを開始するまでの期間を期間FTとする。期間FTは、1つ放射線画像を構成する画像データを生成するための1フレームの期間(単位期間)と言える。また、1回の読出動作ROに要する時間ないし期間を期間ST、曝射許可信号がハイレベル(H)になっている期間を期間XT、サンプリング動作SD終了後、次のリセット動作RD開始までの期間を期間ETで、それぞれ示す。本実施形態において、制御部101は、撮影条件によってそれぞれ決定される期間STと期間ETとの長さに基づいて、図7に示す駆動モードと、図8に示す駆動モードとを含む複数の駆動モードから1つの駆動モードを選択して放射線撮影を行う。具体的には、読出動作ROに掛かる時間が、注目単位期間のサンプリング動作SDの終了から注目単位期間の次の単位期間のリセット動作RDの開始までの時間以上(期間ST≧期間ET)の場合、制御部101は、図7に示す駆動モードを選択し撮影を行う。また、読出動作ROに掛かる時間が、注目単位期間のサンプリング動作SDの終了から注目単位期間の次の単位期間のリセット動作RDの開始までの時間未満(期間ST<期間ET)の場合、制御部101は、図8に示す駆動モードを選択し撮影を行う。
7 and 8 are timing charts showing an example of driving the sensor s in an operation mode in which radiation imaging is repeatedly performed. This driving method can be applied to an operation mode such as continuous shooting or moving image shooting. In this driving method, each time the synchronization signal SYNC is received, a series of operations of a reset operation RD, radiation irradiation, a sampling operation SD, and a read operation RO are periodically performed. 7 and 8, a period from the start of the reset operation RD upon receipt of a certain synchronization signal SYNC to the start of the reset operation RD upon receipt of the next synchronization signal SYNC is defined as a period FT. It can be said that the period FT is one frame period (unit period) for generating image data constituting one radiation image. Also, the time or period required for one read operation RO is the period ST, the period when the exposure permission signal is at the high level (H) is the period XT, and after the end of the sampling operation SD until the start of the next reset operation RD. Each period is indicated by a period ET. In the present embodiment, the
図7は、期間ST≧期間ETの場合の駆動モードでのタイミングチャートを例示している。まず、時刻t701で、例えば第k(k回目)の同期信号SYNCを受けて、時刻t701〜時刻t703で、第kのリセット動作RD(区別のため「RD(k)」とする。)を行う。また、少なくとも信号PCLをLにした後の時刻である時刻t702に、曝射許可信号をHにし、放射線の第kの照射(「EX(k)」とする。)を開始する。その後、少なくともリセット動作RD(k)が終了した後の時刻である時刻t704で、第(k−1)の読出動作RO(「RO(k−1)」とする。)を開始する。読出動作RO(k−1)によって、不図示の第(k−1)のサンプリング動作SD(k−1)でサンプリングされた信号に基づく画像データが得られる。時刻t705〜時刻t707では、例えば第kのサンプリング動作SD(「SD(k)」とする。)を行う。また、少なくとも信号PCLをHにする前の時刻である時刻t706に、照射EX(k)を終了する。サンプリング動作SD(k)によって、照射EX(k)に応じた信号が、それぞれのセンサsにおいてサンプリングされる。時刻t712〜時刻t714では、例えば第(k+1)のサンプリング動作SD(k+1)を行う。また、少なくとも信号PCLをHにする前の時刻である時刻t713に、照射EX(k+1)を終了する。サンプリング動作SD(k+1)によって、照射EX(k+1)に応じた信号が、それぞれのセンサsにおいてサンプリングされる。次に、時刻t715で、第(k+2)の同期信号SYNCを受けて、時刻t715〜時刻t717で、第(k+2)のリセット動作RD(k+2)を行う。また、少なくとも信号PCLをLにした後の時刻である時刻t716において、曝射許可信号をHにし、放射線の第(k+2)の照射EX(k+2)を開始する。その後、少なくともリセット動作RD(k+2)が終了した後の時刻である時刻t718で、第(k+1)の読出動作RO(k+1)を行う。読出動作RO(k+1)によって、サンプリング動作SD(k+1)でサンプリングされた信号に基づく画像データが得られる。第kの読出動作RO(k)は、次の単位期間で行われる第(k+1)のサンプリング動作SD(k+1)の前に終了する。以上に例示された手順にしたがって、リセット動作RD、放射線の照射、サンプリング動作SD、及び、読出動作ROの一連の動作が、時刻t717以降についても同様に繰り返しなされうる。ここで、本駆動モードによると、時刻t701〜時刻t707のリセット動作RD(k)、放射線の照射EX(k)、サンプリング動作SD(k)、及び、時刻t711の読出動作RO(k)によって、第kの放射線撮影による画像データが得られる。そして、時刻t708〜時刻t714のリセット動作RD(k+1)、放射線の照射EX(k+1)、サンプリング動作SD(k+1)、及び、時刻t718の読出動作RO(k+1)によって、第(k+1)の放射線撮影による画像データが得られる。 FIG. 7 illustrates a timing chart in the drive mode when the period ST ≧ the period ET. First, at time t701, for example, the k-th (k-th) synchronization signal SYNC is received, and from time t701 to time t703, the k-th reset operation RD (referred to as “RD (k)” for distinction) is performed. . Further, at least at time t702, which is the time after the signal PCL is set to L, the exposure permission signal is set to H, and the k-th irradiation of radiation (“EX (k)”) is started. Then, at least at time t704, which is the time after the reset operation RD (k) is completed, the (k−1) th read operation RO (referred to as “RO (k−1)”) is started. Image data based on the signal sampled in the (k−1) th sampling operation SD (k−1) (not shown) is obtained by the read operation RO (k−1). At time t705 to time t707, for example, the k-th sampling operation SD (referred to as “SD (k)”) is performed. Further, the irradiation EX (k) is ended at least at a time t706 that is a time before the signal PCL is set to H. By the sampling operation SD (k), a signal corresponding to the irradiation EX (k) is sampled in each sensor s. From time t712 to time t714, for example, the (k + 1) th sampling operation SD (k + 1) is performed. Further, the irradiation EX (k + 1) ends at least at time t713, which is the time before the signal PCL is set to H. By the sampling operation SD (k + 1), a signal corresponding to the irradiation EX (k + 1) is sampled in each sensor s. Next, the (k + 2) th synchronization signal SYNC is received at time t715, and the (k + 2) th reset operation RD (k + 2) is performed at time t715 to time t717. Further, at least at time t716, which is the time after the signal PCL is set to L, the exposure permission signal is set to H, and the (k + 2) th irradiation EX (k + 2) of radiation is started. Thereafter, at least time t718, which is the time after the reset operation RD (k + 2) is completed, the (k + 1) th read operation RO (k + 1) is performed. Image data based on the signal sampled in the sampling operation SD (k + 1) is obtained by the read operation RO (k + 1). The k-th read operation RO (k) ends before the (k + 1) -th sampling operation SD (k + 1) performed in the next unit period. According to the procedure exemplified above, the series of operations of the reset operation RD, radiation irradiation, sampling operation SD, and read operation RO can be similarly repeated after time t717. Here, according to the main drive mode, the reset operation RD (k) from time t701 to time t707, the radiation irradiation EX (k), the sampling operation SD (k), and the read operation RO (k) at time t711. Image data obtained by the k-th radiography can be obtained. Then, the (k + 1) th radiography is performed by the reset operation RD (k + 1), the radiation irradiation EX (k + 1), the sampling operation SD (k + 1), and the readout operation RO (k + 1) at time t718 from time t708 to time t714. Is obtained.
図8は期間ST<期間ETの場合の駆動モードでのタイミングチャートを例示している。まず、時刻t801で、例えば第k(k回目)の同期信号SYNCを受けて、時刻t801〜時刻t803で、第kのリセット動作RD(k)を行う。また、少なくとも信号PCLをLにした後の時刻である時刻t802において、曝射許可信号をHにし、放射線の第kの照射EX(k)を開始する。時刻t804〜時刻t807では、例えば第kのサンプリング動作SD(k)を行う。また、少なくとも信号PCLをHにする前の時刻である時刻t805に、照射EX(k)を終了する。サンプリング動作SD(k)によって、照射EX(k)に応じた信号がそれぞれのセンサsにおいてサンプリングされる。その後、少なくともサンプリング動作SD(k)が終了した後の時刻である時刻t807で、第kの読出動作RO(k)を開始する。読出動作RO(k)によって、サンプリング動作SD(k)でサンプリングされた信号に基づく画像データが得られる。次に、時刻t808で、第(k+1)の同期信号SYNCを受けて、時刻t808〜時刻t810で、第(k+1)のリセット動作RD(k+1)を行う。また、少なくとも信号PCLをLにした後の時刻である時刻t809に、曝射許可信号をHにし、放射線の第kの照射EX(k)を開始する。時刻t811〜時刻t813では、例えば第(k+1)のサンプリング動作SD(k+1)を行う。また、少なくとも信号PCLをHにする前の時刻である時刻t812に、放射線の照射EX(k+1)を終了する。サンプリング動作SD(k+1)によって、照射EX(k+1)に応じた信号が各センサsにおいてサンプリングされる。その後、少なくともサンプリング動作SD(k+1)が終了した後の時刻である時刻t814で、第(k+1)の読出動作RO(k+1)を行う。読出動作RO(k+1)によって、サンプリング動作SD(k+1)でサンプリングされた信号に基づく画像データが得られる。第kの読出動作RO(K)は、次の単位期間で行われる第(k+1)のリセット動作RD(k+1)の前に終了しうる。以上に例示された手順にしたがって、リセット動作RD、放射線の照射、サンプリング動作SDおよび読出動作ROの一連の動作が、時刻t815以降についても同様に繰り返しなされうる。ここで、本駆動モードによると、時刻t801〜時刻t807のリセット動作RD(k)、放射線の照射EX(k)、サンプリング動作SD(k)、及び、読出動作RO(k)によって、第kの放射線撮影による画像データが得られる。そして、時刻t808〜時刻t814のリセット動作RD(k+1)、放射線の照射EX(k+1)、サンプリング動作SD(k+1)、及び、時刻t814の読出動作RO(k+1)によって、第(k+1)の放射線撮影による画像データが得られる。本駆動モードの場合、撮影間隔が大きくなってもリセット動作RDから画像読出す読出動作ROまでにかかる時間は一定である。 FIG. 8 illustrates a timing chart in the driving mode in the case where the period ST <the period ET. First, at time t801, for example, the k-th (k-th) synchronization signal SYNC is received, and the k-th reset operation RD (k) is performed from time t801 to time t803. In addition, at time t802, which is at least after the signal PCL is set to L, the exposure permission signal is set to H, and the k-th irradiation EX (k) of radiation is started. From time t804 to time t807, for example, the k-th sampling operation SD (k) is performed. Further, the irradiation EX (k) is ended at least at time t805, which is a time before the signal PCL is set to H. A signal corresponding to the irradiation EX (k) is sampled in each sensor s by the sampling operation SD (k). Thereafter, at least time t807, which is the time after the completion of the sampling operation SD (k), the kth read operation RO (k) is started. Image data based on the signal sampled by the sampling operation SD (k) is obtained by the read operation RO (k). Next, the (k + 1) th synchronization signal SYNC is received at time t808, and the (k + 1) th reset operation RD (k + 1) is performed from time t808 to time t810. Further, at least at time t809, which is the time after the signal PCL is set to L, the exposure permission signal is set to H, and the k-th irradiation EX (k) of radiation is started. From time t811 to time t813, for example, the (k + 1) th sampling operation SD (k + 1) is performed. Further, the radiation irradiation EX (k + 1) is terminated at least at time t812, which is the time before the signal PCL is set to H. By the sampling operation SD (k + 1), a signal corresponding to the irradiation EX (k + 1) is sampled in each sensor s. Thereafter, at least time t814, which is the time after the completion of the sampling operation SD (k + 1), the (k + 1) th read operation RO (k + 1) is performed. Image data based on the signal sampled in the sampling operation SD (k + 1) is obtained by the read operation RO (k + 1). The k-th read operation RO (K) may end before the (k + 1) -th reset operation RD (k + 1) performed in the next unit period. In accordance with the procedure exemplified above, a series of operations of the reset operation RD, radiation irradiation, sampling operation SD, and read operation RO can be similarly repeated after time t815. Here, according to this drive mode, the reset operation RD (k) from time t801 to time t807, the radiation irradiation EX (k), the sampling operation SD (k), and the readout operation RO (k) Image data obtained by radiography can be obtained. Then, the (k + 1) th radiography is performed by the reset operation RD (k + 1), the radiation irradiation EX (k + 1), the sampling operation SD (k + 1), and the readout operation RO (k + 1) at time t814 from time t808 to time t814. Is obtained. In the case of this drive mode, the time taken from the reset operation RD to the read operation RO for reading an image is constant even if the shooting interval is increased.
本実施形態に示すように、フレームレートに応じた効率の良い駆動モードを制御部101が選択することによって、例えば、撮影条件を次々に切り替えて連続して撮影する場合において、撮影に要する時間を短くすることができる。
As shown in the present embodiment, when the
また、本発明は、プログラムないしソフトウェアをコンピュータによって実行することでもなされうる。具体的には、例えば、上述の実施形態の機能を実現するプログラムが、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して、システムないし装置に供給される。システムないし装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)は、その後、該プログラムを読み出して実行する。 The present invention can also be performed by executing a program or software by a computer. Specifically, for example, a program that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media. The computer of the system or apparatus (or CPU, MPU, etc.) then reads and executes the program.
以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態、実施例は適宜変更、組み合わせが可能である。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was shown, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, embodiment mentioned above and an Example are changed suitably. Combinations are possible.
101:制御部、FT:単位期間、IA:放射線撮像装置、RO:読出動作、s:センサ 101: Control unit, FT: Unit period, IA: Radiation imaging device, RO: Reading operation, s: Sensor
Claims (7)
前記複数のセンサのそれぞれは、放射線を検出する検出素子と、前記検出素子から出力される信号をサンプリングするサンプリング部と、を含み、
前記制御部は、
前記検出素子を周期的にリセットし、
前記検出素子のリセットを開始してから次に前記検出素子のリセットを開始するまでの単位期間ごとに、リセットの後に前記検出素子で生成された信号を前記サンプリング部にサンプリングさせ、
前記単位期間のうち注目単位期間でサンプリングされた信号を読み出す読出動作に要する時間が、当該注目単位期間のサンプリングの終了から当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの開始までの時間以上の場合、前記読出動作を当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの後かつ当該注目単位期間の次の単位期間のサンプリングの前に開始し、
前記単位期間のうち注目単位期間でサンプリングされた信号を読み出す読出動作に要する時間が、当該注目単位期間のサンプリングの終了から当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの開始までの時間未満の場合、前記読出動作を当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの前に開始することを特徴とする放射線撮像装置。 A radiation imaging apparatus including a plurality of sensors and a control unit that controls the plurality of sensors,
Each of the plurality of sensors includes a detection element that detects radiation, and a sampling unit that samples a signal output from the detection element,
The controller is
Periodically reset the sensing element;
For each unit period from the start of reset of the detection element to the start of reset of the detection element next, the signal generated by the detection element after reset is sampled by the sampling unit,
The time required for the read operation for reading the signal sampled in the unit time period of interest in the unit period is equal to or longer than the time from the end of the sampling of the unit time period of interest to the start of reset of the unit period next to the unit period of interest , Starting the read operation after reset of the next unit period of the target unit period and before sampling of the next unit period of the target unit period,
When the time required for the reading operation for reading the signal sampled in the unit time period of interest in the unit period is less than the time from the end of the sampling of the unit time period of interest to the start of reset of the unit period next to the unit time period of interest The radiation imaging apparatus is characterized in that the readout operation is started before reset of a unit period next to the unit period of interest.
前記制御部は、リセットの後に前記放射線源が放射線を照射するように制御することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 The radiation imaging apparatus further includes a radiation source controlled by the control unit,
The radiation control apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the radiation source to emit radiation after reset.
前記複数のセンサのそれぞれは、放射線を検出する検出素子と、前記検出素子から出力される信号をサンプリングするサンプリング部と、を含み、
前記検出素子を周期的にリセットする工程と、
前記検出素子のリセットを開始してから次に前記検出素子のリセットを開始するまでの単位期間ごとに、リセットの後に前記検出素子で生成された信号をサンプリングする工程と、
前記単位期間でサンプリングされた信号を読み出す読出工程と、を含み、
前記単位期間のうち注目単位期間でサンプリングされた信号を読み出す前記読出工程に要する時間が、当該注目単位期間のサンプリングの終了から当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの開始までの時間以上の場合、前記読出工程を当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの後かつ当該注目単位期間の次の単位期間のサンプリングの前に開始し、
前記単位期間のうち注目単位期間でサンプリングされた信号を読み出す前記読出工程に要する時間が、当該注目単位期間のサンプリングの終了から当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの開始までの時間未満の場合、前記読出工程を当該注目単位期間の次の単位期間のリセットの前に開始することを特徴とする駆動方法。 A method for driving a radiation imaging apparatus including a plurality of sensors,
Each of the plurality of sensors includes a detection element that detects radiation, and a sampling unit that samples a signal output from the detection element,
Periodically resetting the detection element;
For each unit period from the start of resetting the detection element to the start of resetting the detection element, sampling a signal generated by the detection element after reset;
Reading a signal sampled in the unit period, and
The time required for the reading step of reading the signal sampled in the target unit period in the unit period is equal to or longer than the time from the end of sampling in the target unit period to the start of reset in the next unit period of the target unit period. The reading step is started after the reset of the next unit period of the target unit period and before the sampling of the next unit period of the target unit period;
The time required for the reading step of reading the signal sampled in the unit time period of interest in the unit period is less than the time from the end of the sampling of the unit time period of interest to the start of resetting of the unit period next to the unit period of interest. In this case, the driving method is characterized in that the reading step is started before the reset of the unit period next to the unit period of interest.
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