JP2021040195A - Radiation imaging apparatus, radiation imaging system, and processing method of radiation imaging apparatus - Google Patents

Radiation imaging apparatus, radiation imaging system, and processing method of radiation imaging apparatus Download PDF

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孔明 石井
Yoshiaki Ishii
孔明 石井
八木 朋之
Tomoyuki Yagi
朋之 八木
祐貴 岩渕
Yuki Iwabuchi
祐貴 岩渕
裕 石成
Yutaka Ishinari
裕 石成
魁 鈴木
Kai Suzuki
魁 鈴木
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To provide a technology that can suppress the degradation of sharpness in a radiation imaging apparatus that can be used by switching feedback capacitance of an integrating amplifier.SOLUTION: The imaging apparatus includes a pixel array in which a plurality of pixel PIX is arranged, a readout circuit 103, and a correction unit. The readout circuit includes a holding circuit 324 that holds a plurality of signals read out via an integrating amplifier 302 that includes a feedback capacitance 312 that can change a plurality of capacitance values. The correction unit corrects radiation image data based on the plurality of signals held in the holding circuit 324. The correction unit corrects an effect of a first signal on a second signal held in the holding circuit 324 after the first signal among the plurality of signals.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置の処理方法に関する。 The present invention relates to a radiation imaging device, a radiation imaging system, and a processing method of the radiation imaging device.

特許文献1は、被写体を透過したX線等の放射線の照射を受けて被写体に関する画像信号を生成する放射線撮像装置を提案する。この放射線撮像装置は、放射線を電荷に変換する変換素子を含む複数の画素が2次元行列状に配列された画素アレイを含む。複数の画素で生成された電荷は、画素アレイの行単位で列ごとに設けられた積分増幅器に転送され、積分される。この積分増幅器は、帰還容量の容量値を切り替えることによりゲイン(増幅率)を変更することが可能な構成となっている。この放射線撮像装置は、サンプルホールド回路を用いて積分増幅器の出力信号をサンプルしてホールドする。また、この放射線撮像装置は、積分増幅器の出力信号から低周波ノイズを除去するために、2つのサンプルホールド回路を用いて積分増幅器の出力信号に対して相関2重サンプリング(CDS)を行い得る。そして、この放射線撮像装置は、サンプルホールド回路にホールドされた出力信号が並列直列変換処理(マルチプレックス処理)及びアナログデジタル変換処理(A/D変換処理)されることにより、1フレーム分の画像データが取得され得る。 Patent Document 1 proposes a radiation imaging device that generates an image signal related to a subject by being irradiated with radiation such as X-rays transmitted through the subject. This radiation imaging device includes a pixel array in which a plurality of pixels including a conversion element that converts radiation into electric charges are arranged in a two-dimensional matrix. The charges generated by the plurality of pixels are transferred to an integrator amplifier provided for each column of the pixel array and integrated. This integral amplifier has a configuration in which the gain (amplification rate) can be changed by switching the capacitance value of the feedback capacitance. This radiation imaging device uses a sample hold circuit to sample and hold the output signal of the integrating amplifier. The radiation imaging apparatus can also perform correlated double sampling (CDS) on the output signal of the integrating amplifier using two sample hold circuits in order to remove low frequency noise from the output signal of the integrating amplifier. Then, in this radiation imaging device, the output signal held in the sample hold circuit is subjected to parallel series conversion processing (multiplex processing) and analog-to-digital conversion processing (A / D conversion processing) to obtain image data for one frame. Can be obtained.

特開2015−198263号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-198263

積分増幅器の帰還容量を切り替えるにあたり、帰還容量が主に使用する第一容量値Cf1より小さい第二容量値Cf2に切り替える場合、第一容量値Cf1の際に比べて、積分増幅器での電荷電圧変換により大きな電流が必要となる。 When switching the feedback capacitance of the integrator amplifier, when switching to the second capacitance value Cf2 whose feedback capacitance is smaller than the first capacitance value Cf1 mainly used, the charge-voltage conversion in the integrator amplifier is compared with the case of the first capacitance value Cf1. Requires a larger current.

そのため、第二容量値Cf2の場合には第一容量値Cf1の場合に比べてサンプルホールド回路でのサンプリングに長い時間が必要となる。この充放電能力の律速やサンプリング時間の律速により、サンプルホールド回路へ出力信号がサンプリングしきれず、その結果、同一のサンプルホールド回路にて読み出された直前の出力信号が次の出力信号に重畳されてしまうという課題が生じ得る。この出力信号の重畳により、画像の鮮鋭度の指標であるMTF(Modulation Transfer Function)が低下し得る。特に、ある行の画素からの電荷に基づく出力信号を並列直列変換処理する間にある行の次に走査される行の画素からの電荷に基づく信号を積分増幅器へ転送する動作を行う場合、一行あたりに割り当てられる時間が短くなる。そのような場合、上記課題はより顕著に生じ得る。 Therefore, in the case of the second capacitance value Cf2, a longer time is required for sampling in the sample hold circuit than in the case of the first capacitance value Cf1. Due to the rate-determining of the charge / discharge capacity and the rate-determining of the sampling time, the output signal cannot be completely sampled in the sample hold circuit, and as a result, the output signal immediately before being read by the same sample hold circuit is superimposed on the next output signal. The problem of being discharged can occur. By superimposing the output signal, the MTF (Modulation Transfer Function), which is an index of the sharpness of the image, can be lowered. In particular, when performing an operation of transferring a charge-based signal from a pixel in a row to be scanned next to an integral amplifier while performing a parallel-series conversion process of an output signal based on the charge from a pixel in a row, one row is performed. The time allotted around is shortened. In such cases, the above problems may occur more prominently.

そこで、本願発明は、積分増幅器の帰還容量が切り替えられて使用され得る放射線撮像装置にあって鮮鋭度の低下を抑制し得る技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing a decrease in sharpness in a radiation imaging apparatus in which the feedback capacitance of an integrating amplifier can be switched and used.

本発明の放射線撮像装置は、複数の画素が配列された画素アレイと、複数の容量値を変更可能な帰還容量を含む積分増幅器を介して前記複数の画素から読み出された複数の信号を保持する保持回路を含む読出回路と、前記保持回路に保持された複数の信号に基づく放射線画像データを補正する補正部と、を含む放射線撮像装置であって、前記補正部は、前記複数の信号のうちの第1信号の後に前記保持回路に保持された第2信号に対する前記第1信号の影響を補正することを特徴とする。 The radiation imaging apparatus of the present invention holds a plurality of signals read from the plurality of pixels via a pixel array in which a plurality of pixels are arranged and an integrating amplifier including a feedback capacitance capable of changing a plurality of capacitance values. A radiation imaging device including a read circuit including a holding circuit and a correction unit for correcting radiation image data based on a plurality of signals held in the holding circuit, wherein the correction unit is a correction unit for the plurality of signals. It is characterized in that the influence of the first signal on the second signal held in the holding circuit after the first signal is corrected.

本願発明により、積分増幅器の帰還容量が切り替えられて使用され得る放射線撮像装置にあって鮮鋭度の低下を抑制し得る技術を提供することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a technique capable of suppressing a decrease in sharpness in a radiation imaging apparatus that can be used by switching the feedback capacitance of an integrating amplifier.

放射線撮像装置及び放射線撮影システムの構成例を示すブロック図Block diagram showing a configuration example of a radiation imaging device and a radiation imaging system 放射線撮像装置の構成例を示す概略等価回路図Schematic equivalent circuit diagram showing a configuration example of a radiation imaging device 放射線撮像装置の構成例を示す概略等価回路図Schematic equivalent circuit diagram showing a configuration example of a radiation imaging device 放射線撮像装置の動作例を示すタイミングチャートTiming chart showing an operation example of a radiation imaging device 実施例の処理を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining the processing of the embodiment 放射線画像データにおける画素信号を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining pixel signals in radiographic image data 実施例の処理を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the processing of the embodiment 実施例の処理を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining the processing of the embodiment

以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。ただし、各実施形態に示す構造の詳細は、本文および図中に示す限りではない。なお、放射線は、X線の他、α線、β線、γ線、及び各種粒子線なども含む。 Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the details of the structure shown in each embodiment are not limited to those shown in the text and the drawings. In addition to X-rays, radiation also includes α-rays, β-rays, γ-rays, and various particle beams.

図1には、本発明の一つの実施形態の放射線撮像システムRIS(Radiology Information System)の構成が示されている。放射線撮像システムRISは、X線等の放射線を被検体に照射し被検体を透過したX線を検出することによって被検体の放射線画像を得る。放射線撮像システムRISは、例えば、放射線源112、曝射制御装置113、制御装置111および放射線撮像装置100を備えうる。曝射制御装置113は、操作者による曝射指令に応答して放射線源112に放射線を発生させる。制御装置111は、放射線撮像装置100を制御し、また、放射線撮像装置100から放射線画像を取得して表示装置(不図示)へ表示する画像を処理する画像処理装置として機能する。また、制御装置111は、曝射制御装置113を制御する。 FIG. 1 shows the configuration of a radiological imaging system RIS (Radiology Information System) according to an embodiment of the present invention. The radiation imaging system RIS obtains a radiographic image of a subject by irradiating the subject with radiation such as X-rays and detecting X-rays that have passed through the subject. The radiation imaging system RIS may include, for example, a radiation source 112, an exposure control device 113, a control device 111, and a radiation imaging device 100. The exposure control device 113 generates radiation to the radiation source 112 in response to an exposure command by the operator. The control device 111 functions as an image processing device that controls the radiation imaging device 100 and processes an image that acquires a radiation image from the radiation imaging device 100 and displays it on a display device (not shown). Further, the control device 111 controls the exposure control device 113.

放射線撮像装置100は、放射線画像を撮像する撮像部104、制御装置111との通信を行う通信部107、撮像部104を制御する制御部106、撮像部104に電力を供給する電源部108を備えうる。また、放射線撮像装置100は、撮像部104から出力された画像を解析する解析部109、画像の演算処理を行う処理部105を備えうる。放射線撮像装置100の構成要素の一部は、制御装置111に組み込まれてもよいし、放射線撮像装置100および制御装置111は、一体化されてもよい。例えば、図1に示された例では、解析部109および処理部105が放射線撮像装置100に組み込まれているが、解析部109および処理部105は、制御装置111に組み込まれてもよい。 The radiation imaging device 100 includes an imaging unit 104 that captures a radiation image, a communication unit 107 that communicates with a control device 111, a control unit 106 that controls the imaging unit 104, and a power supply unit 108 that supplies power to the imaging unit 104. sell. Further, the radiation imaging apparatus 100 may include an analysis unit 109 that analyzes an image output from the imaging unit 104, and a processing unit 105 that performs arithmetic processing of the image. Some of the components of the radiation imaging device 100 may be incorporated in the control device 111, or the radiation imaging device 100 and the control device 111 may be integrated. For example, in the example shown in FIG. 1, the analysis unit 109 and the processing unit 105 are incorporated in the radiation imaging device 100, but the analysis unit 109 and the processing unit 105 may be incorporated in the control device 111.

撮像部104は、例えば、画素アレイ101、走査回路102および読出回路103を含みうる。画素アレイ101は、複数の行および複数の列を構成するように複数の画素が配列されて構成される。走査回路102は、複数のモード(撮影モード)のうち選択されたモードに従って画素アレイ101の複数の行を走査する。読出回路103は、画素アレイ101から信号を読み出す。より具体的には、読出回路103は、画素アレイ101の複数の行のうち走査回路102による走査において選択される行の画素の信号を読み出す。画素アレイ101からの信号の読出は、画素アレイ101から出力される信号を処理し、該信号に対応する信号を出力することを意味する。 The imaging unit 104 may include, for example, a pixel array 101, a scanning circuit 102, and a reading circuit 103. The pixel array 101 is configured by arranging a plurality of pixels so as to form a plurality of rows and a plurality of columns. The scanning circuit 102 scans a plurality of rows of the pixel array 101 according to a mode selected from the plurality of modes (shooting modes). The read circuit 103 reads a signal from the pixel array 101. More specifically, the reading circuit 103 reads the signal of the pixel of the row selected by the scanning circuit 102 among the plurality of rows of the pixel array 101. Reading a signal from the pixel array 101 means processing the signal output from the pixel array 101 and outputting the signal corresponding to the signal.

図2、3には、撮像部104の等価回路が例示的に示されている。画素PIXは、例えば、放射線又は光を電荷に変換する変換素子201と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子202とを含みうる。一例において、変換素子201は、変換素子201に照射された光を電荷に変換する光電変換素子であり、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするPIN型フォトダイオードまたはMIS型フォトダイオードである。また、変換素子201としては、放射線を光電変換素子が検知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が採用されうる。 FIGS. 2 and 3 illustrate the equivalent circuit of the imaging unit 104. The pixel PIX may include, for example, a conversion element 201 that converts radiation or light into an electric charge, and a switch element 202 that outputs an electric signal corresponding to the electric charge. In one example, the conversion element 201 is a photoelectric conversion element that converts the light irradiated to the conversion element 201 into electric charges, and is a PIN-type photodiode or a PIN-type photodiode whose main material is amorphous silicon and is arranged on an insulating substrate such as a glass substrate. It is a MIS type photodiode. Further, as the conversion element 201, an indirect type conversion element provided with a wavelength converter that converts radiation into light in a wavelength band that can be detected by the photoelectric conversion element, and a direct type conversion element that directly converts radiation into electric charge are used. Can be adopted.

スイッチ素子202としては、制御端子と2つの主端子を有するトランジスタ、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)が採用されうる。変換素子201の一方の電極はスイッチ素子202の2つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は共通のバイアス線Vsを介して電源部108と電気的に接続される。図2では、変換素子201を相互に区別するために、変換素子201にSij(iは行の番号、jは列の番号を示す)の符号が付されている。また、スイッチ素子202を相互に区別するために、スイッチ素子202にTij(iは行の番号、jは列の番号を示す)の符号が付されている。 As the switch element 202, a transistor having a control terminal and two main terminals, for example, a thin film transistor (TFT) can be adopted. One electrode of the conversion element 201 is electrically connected to one of the two main terminals of the switch element 202, and the other electrode is electrically connected to the power supply unit 108 via a common bias line Vs. In FIG. 2, in order to distinguish the conversion elements 201 from each other, the conversion elements 201 are designated by Sij (i indicates a row number and j indicates a column number). Further, in order to distinguish the switch elements 202 from each other, the switch elements 202 are designated by Tij (i indicates a row number and j indicates a column number).

1つの行を構成する複数の画素PIXのスイッチ素子202の制御端子は、当該行の駆動線Gi(iは行の番号)に接続されている。例えば、第1行を構成する複数の画素PIXのスイッチ素子T11〜T1nの制御端子は、第1行の駆動線G1に電気的に接続されている。したがって、走査回路102による画素アレイ101の複数の画素PIXの駆動の最小単位は、1つの行を構成する画素PIXである。 The control terminals of the switch elements 202 of the plurality of pixels PIX constituting one row are connected to the drive line Gi (i is the row number) of the row. For example, the control terminals of the switch elements T11 to T1n of the plurality of pixels PIX constituting the first row are electrically connected to the drive line G1 of the first row. Therefore, the minimum unit for driving the plurality of pixel PIXs of the pixel array 101 by the scanning circuit 102 is the pixel PIXs constituting one row.

1つの列を構成する複数の画素PIXのスイッチ素子202の他方の主端子は、当該列の信号線Sigj(jは列の番号)に接続されている。例えば、第1列を構成する複数の画素PIXのスイッチ素子T11〜Tm1の主端子は、第1列の信号線Sig1に電気的に接続されている。スイッチ素子202が導通状態である間は、変換素子201の電荷に応じた電気信号が信号線Sigjを介して読出回路103に出力される。複数の信号線Sig1〜Signは、読出回路103に電気的に接続される。 The other main terminal of the switch element 202 of the plurality of pixels PIX constituting one row is connected to the signal line Sigma (j is the row number) of the row. For example, the main terminals of the switch elements T11 to Tm1 of the plurality of pixels PIX constituting the first row are electrically connected to the signal line Sigma1 in the first row. While the switch element 202 is in the conductive state, an electric signal corresponding to the electric charge of the conversion element 201 is output to the read circuit 103 via the signal line Sigma. The plurality of signal lines Sign1 to Sign are electrically connected to the read circuit 103.

読出回路103は、画素アレイ101から複数の信号線Sig1〜Signを介して並列に出力された複数の電気信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路300を含む。各増幅回路300は、例えば、積分増幅器302と、サンプルホールド回路303と、バッファアンプ304又は305とを含みうる。積分増幅器302は、信号線Sigjを介して出力された電気信号を増幅する。サンプルホールド回路303は、積分増幅器302からの電気信号をサンプルしホールドする。バッファアンプ304及びバッファアンプ305は、サンプルホールド回路303からの電気信号をバッファリングする。 The read circuit 103 includes a plurality of amplifier circuits 300 for amplifying a plurality of electric signals output in parallel from the pixel array 101 via the plurality of signal lines Sign1 to Sign. Each amplifier circuit 300 may include, for example, an integrator amplifier 302, a sample hold circuit 303, and a buffer amplifier 304 or 305. The integrator amplifier 302 amplifies the electric signal output via the signal line Sigma. The sample hold circuit 303 samples and holds an electric signal from the integrator amplifier 302. The buffer amplifier 304 and the buffer amplifier 305 buffer the electric signal from the sample hold circuit 303.

積分増幅器302は、例えば、演算増幅器311と、帰還容量312と、リセットスイッチ313とを含みうる。演算増幅器311は、信号線Sigjを介して提供される電気信号を受ける反転入力端子と、基準電源から基準電圧Vrefを受ける非反転入力端子と、出力端子とを有する。帰還容量312およびリセットスイッチ313は、反転入力端子と出力端子との間に並列に配置される。帰還容量312は、可変の容量値Cfを有しうる。サンプルホールド回路303は、相関二重サンプリング(CDS:correlated double sampling)を行う第一のCDS回路341及び第二のCDS回路342を含む。第一のCDS回路341は、第一の保持回路323と第二の保持回路324を備え、信号線Sigjを介して提供される電気信号に基づいて相関二重サンプリングを行う。バッファアンプ304は、差動アンプで構成されており、第一の保持回路323からの出力と第二の保持回路324からの出力を差動増幅して出力する。第二のCDS回路342は、第一の保持回路333と第二の保持回路334を備え、信号線Sigjを介して提供される電気信号に基づいて相関二重サンプリングを行う。バッファアンプ305は、差動アンプで構成されており、第一の保持回路333からの出力と第二の保持回路334からの出力を差動増幅して出力する。 The integrator amplifier 302 may include, for example, an operational amplifier 311 and a feedback capacitance 312 and a reset switch 313. The operational amplifier 311 has an inverting input terminal that receives an electric signal provided via the signal line Sigma, a non-inverting input terminal that receives a reference voltage Vref from a reference power supply, and an output terminal. The feedback capacitance 312 and the reset switch 313 are arranged in parallel between the inverting input terminal and the output terminal. The feedback capacitance 312 may have a variable capacitance value Cf. The sample hold circuit 303 includes a first CDS circuit 341 and a second CDS circuit 342 that perform correlated double sampling (CDS). The first CDS circuit 341 includes a first holding circuit 323 and a second holding circuit 324, and performs correlated double sampling based on an electric signal provided via the signal line Sigj. The buffer amplifier 304 is composed of a differential amplifier, and differentially amplifies and outputs the output from the first holding circuit 323 and the output from the second holding circuit 324. The second CDS circuit 342 includes a first holding circuit 333 and a second holding circuit 334, and performs correlated double sampling based on an electric signal provided via the signal line Sigma. The buffer amplifier 305 is composed of a differential amplifier, and differentially amplifies and outputs the output from the first holding circuit 333 and the output from the second holding circuit 334.

第一の保持回路323は抵抗素子322とスイッチ325とコンデンサ326を含みうる。第一の保持回路323は積分増分増幅器302からの電気信号を抵抗素子322とコンデンサ326によるローパスフィルタ処理を行った上で保持する。また抵抗素子322はスイッチ321で選択的に有効にするか無効にするかを設定することが可能である。 The first holding circuit 323 may include a resistance element 322, a switch 325 and a capacitor 326. The first holding circuit 323 holds the electric signal from the integrating incremental amplifier 302 after being subjected to a low-pass filter process by the resistance element 322 and the capacitor 326. Further, the resistance element 322 can be selectively enabled or disabled by the switch 321.

第二の保持回路324は抵抗素子322とスイッチ327とコンデンサ326を含みうる。第二の保持回路323は積分増分増幅器302からの電気信号を抵抗素子322とコンデンサ328によるローパスフィルタ処理を行った上で保持する。また抵抗素子322はスイッチ321で選択的に有効にするか無効にするかを設定することが可能である。 The second holding circuit 324 may include a resistance element 322, a switch 327 and a capacitor 326. The second holding circuit 323 holds the electric signal from the integrating incremental amplifier 302 after being subjected to a low-pass filter process by the resistance element 322 and the capacitor 328. Further, the resistance element 322 can be selectively enabled or disabled by the switch 321.

読出回路103は、さらに、マルチプレクサ306と、バッファ増幅器307と、A/D変換器308とを含みうる。マルチプレクサ306は、複数の増幅回路300から並列に出力される電気信号を順次に選択して出力して画像信号として出力する。バッファ増幅器307は、マルチプレクサ306から出力される画像信号をインピーダンス変換して画像信号Voutとしてのアナログ電気信号を出力する。A/D変換器308は、バッファ増幅器307から出力された画像信号Voutをデジタルの画像データに変換し、処理部105および解析部109に提供する。 The read circuit 103 may further include a multiplexer 306, a buffer amplifier 307, and an A / D converter 308. The multiplexer 306 sequentially selects and outputs electrical signals output in parallel from a plurality of amplifier circuits 300, and outputs them as image signals. The buffer amplifier 307 impedance-converts the image signal output from the multiplexer 306 and outputs an analog electric signal as the image signal Vout. The A / D converter 308 converts the image signal Vout output from the buffer amplifier 307 into digital image data and provides it to the processing unit 105 and the analysis unit 109.

上記の画像信号の検出がSignまで接続された読出回路ごとに行われて1行分の画像信号が検出される。この動作をGmまで走査し繰り返すことで最終的に放射線撮像装置の全面のデジタル画像信号が検出される。 The above-mentioned image signal detection is performed for each read circuit connected to Sign, and one line of image signal is detected. By scanning and repeating this operation up to Gm, the digital image signal on the entire surface of the radiation imaging device is finally detected.

次に、図4を用いて撮像装置の動作を説明する。図4(a)及び図4(b)は、撮像装置の撮像動作を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態において、放射線撮像装置100は行単位で画素の出力動作を行う。ここで、1フレーム期間は、蓄積期間と読出期間とを含む。蓄積期間は、照射された放射線に応じた信号を複数の画素PIXが蓄積する蓄積動作を行う期間である。読出期間は、走査回路102によって複数の行を走査しながら読出回路103によって画素アレイ101から1フレーム分の信号を読み出す読出動作を行う期間である。 Next, the operation of the image pickup apparatus will be described with reference to FIG. 4 (a) and 4 (b) are timing charts for explaining the imaging operation of the imaging apparatus. In the present embodiment, the radiation imaging apparatus 100 performs a pixel output operation on a line-by-line basis. Here, the one-frame period includes a storage period and a read period. The storage period is a period during which a plurality of pixel PIXs perform a storage operation in which signals corresponding to the irradiated radiation are stored. The read period is a period during which the scan circuit 102 scans a plurality of rows and the read circuit 103 reads a signal for one frame from the pixel array 101.

放射線撮像装置100は、曝射スイッチが押されて放射線(X線)が照射されるまで、画素リセット動作を繰り返し行っている。画素リセット動作は、読出期間に行われる読出動作と同様に走査回路102によって行単位の走査を繰り返すことで放射線撮像装置の全面の画素をリセットする動作である。 The radiation imaging device 100 repeatedly performs a pixel reset operation until the exposure switch is pressed and radiation (X-rays) is emitted. The pixel reset operation is an operation of resetting the pixels on the entire surface of the radiation imaging apparatus by repeating scanning line by line by the scanning circuit 102 in the same manner as the reading operation performed during the reading period.

曝射スイッチが押されて放射線(X線)が照射されると、画素アレイ101に放射線又は光が照射されて、各変換素子S11〜S1nには照射された放射線又は光に応じた電荷が生成される。次に、放射線撮像装置100は以下に示すリセット動作を開始する。制御部106から制御信号RSTが与えられたリセットスイッチ313によって帰還容量312がリセットされ、伝送経路である積分増幅器302がリセットされる。そしてリセットスイッチ313が非導通状態となることにより、リセット動作が終了する。ここで、リセット動作はリセットスイッチの導通状態を維持している動作であり、伝送経路の電位を規定された初期値に戻す動作である。 When the exposure switch is pressed and radiation (X-rays) is emitted, the pixel array 101 is irradiated with radiation or light, and each conversion element S11 to S1n is generated with an electric charge corresponding to the irradiated radiation or light. Will be done. Next, the radiation imaging apparatus 100 starts the reset operation shown below. The feedback capacitance 312 is reset by the reset switch 313 to which the control signal RST is given from the control unit 106, and the integrating amplifier 302 which is the transmission path is reset. Then, when the reset switch 313 becomes non-conducting, the reset operation ends. Here, the reset operation is an operation of maintaining the continuity state of the reset switch, and is an operation of returning the potential of the transmission path to a specified initial value.

次に、放射線撮像装置100は以下に示すノイズ成分サンプルホールド動作を開始する。制御部106からサンプルホールド回路部303に制御信号ODDCDS1が与えられる。それにより第一のCDS回路341の第一の保持回路323のスイッチ325が導通され、リセットされた積分増幅器302から積分増幅器302のノイズ成分がコンデンサ326に転送される。スイッチ325が非導通にされてノイズ成分がコンデンサ326に保持される。そしてスイッチ325が非導通状態となることにより、ノイズ成分サンプルホールド動作が終了する。ここで、ノイズ成分サンプルホールド動作はスイッチ325又はスイッチ335の導通状態を維持している動作である。 Next, the radiation imaging apparatus 100 starts the noise component sample hold operation shown below. The control signal ODDCDS1 is given from the control unit 106 to the sample hold circuit unit 303. As a result, the switch 325 of the first holding circuit 323 of the first CDS circuit 341 is conducted, and the noise component of the integrated amplifier 302 is transferred from the reset integrator amplifier 302 to the capacitor 326. The switch 325 is made non-conducting and the noise component is held in the capacitor 326. Then, when the switch 325 becomes non-conducting, the noise component sample hold operation ends. Here, the noise component sample hold operation is an operation of maintaining the conduction state of the switch 325 or the switch 335.

次に、放射線撮像装置100は以下に示す1行目の出力動作を開始する。ここで、1行目の出力動作の開始は、走査回路102から1行目の駆動配線G1に与えられる駆動信号の立ち上がりによって規定され、1行目の画素PIXのスイッチ素子T11〜T1nが導通される。それにより、1行目の変換素子S11〜S1nで発生された電荷に基づくアナログ電気信号(画素信号)が、各画素から信号配線Sig1〜Signを介して並列に第1の読出回路103に出力される。そして、駆動配線G1の立下りにより、1行目の画素PIXのスイッチ素子T11〜T1nが非導通状態となり、画素からの出力動作が終了する。なお、本発明において、出力動作は画素PIXのスイッチ素子202の導通状態を維持している動作をいう。なお、以下では、m行目n列目の画素の画素信号をS(m,n)と示す。 Next, the radiation imaging apparatus 100 starts the output operation of the first line shown below. Here, the start of the output operation of the first line is defined by the rising edge of the drive signal given to the drive wiring G1 of the first line from the scanning circuit 102, and the switch elements T11 to T1n of the pixel PIX of the first line are conducted. To. As a result, analog electric signals (pixel signals) based on the electric charges generated by the conversion elements S11 to S1n on the first line are output from each pixel to the first read circuit 103 in parallel via the signal wirings Sign1 to Sign. To. Then, due to the falling edge of the drive wiring G1, the switch elements T11 to T1n of the pixel PIX in the first row are brought into a non-conducting state, and the output operation from the pixel is completed. In the present invention, the output operation refers to an operation of maintaining the conduction state of the switch element 202 of the pixel PIX. In the following, the pixel signal of the pixel in the mth row and the nth column is referred to as S (m, n).

次に、放射線撮像装置100は以下に示す信号サンプルホールド動作を開始する。制御部106からサンプルホールド回路部303に制御信号ODDCDS2が与えられ、第一のCDS回路341の第二の保持回路324のスイッチ327が導通される。それにより読み出された1行目の画素PIXの画素信号が積分増幅器302を介してコンデンサ328に転送される。この際、画素信号には積分増幅器302のノイズ成分が付加される。そしてスイッチ327が非導通にされてノイズ成分が付加された画素信号がコンデンサ328に保持される。そして、スイッチ327が非導通状態となることにより、信号サンプルホールド動作が終了する。ここで、信号サンプルホールド動作はスイッチ327又はスイッチ337の導通状態を維持している動作である。 Next, the radiation imaging device 100 starts the signal sample hold operation shown below. The control signal ODDCDS2 is given from the control unit 106 to the sample hold circuit unit 303, and the switch 327 of the second hold circuit 324 of the first CDS circuit 341 is conducted. The pixel signal of the pixel PIX of the first row read by this is transferred to the capacitor 328 via the integrator amplifier 302. At this time, the noise component of the integrating amplifier 302 is added to the pixel signal. Then, the switch 327 is made non-conducting and the pixel signal to which the noise component is added is held in the capacitor 328. Then, when the switch 327 becomes non-conducting, the signal sample hold operation ends. Here, the signal sample hold operation is an operation of maintaining the conduction state of the switch 327 or the switch 337.

次に、放射線撮像装置100は以下に示す信号処理動作を開始する。コンデンサ326に保持されたノイズ成分と、コンデンサ328に保持されたノイズ成分が付加された1列目の画素の画素信号とがそれぞれ差動アンプであるバッファアンプ304に入力される。そして、各積分増幅器302のノイズ成分が除去される信号が出力される。その後、マルチプレクサ306によって選択的に転送された前記ノイズ成分が除去された信号を、バッファアンプ307を介してA/D変換器308に出力する。A/D変換器308は出力された画素信号をデジタルデータS(1,1)に変換してデジタルデータを処理する処理部105に出力する。2列目の出力動作は、1列目の出力動作と並行して行われ、1列目のA/D変換が実施されたのちにマルチプレクサ306によって選択的に転送され、1列目と同様にA/D変換器308からデジタルデータS(1,2)が処理部105に出力される。以後同様に、3列目からn列目に対する画素データ出力動作が順次行われる。それにより処理部105にデジタルデータS(1,3)〜S(1,n)がそれぞれ出力され、信号処理動作が終了する。ここで、この信号処理動作は、ある行のリセット動作の開始から、当該行の次に行われる行のリセット動作の開始までの間に行われている。つまり、ある行の画素に対する信号処理動作は、当該行の次に動作される行の画素の出力動作と、時間的に並列に行われている。 Next, the radiation imaging apparatus 100 starts the signal processing operation shown below. The noise component held in the capacitor 326 and the pixel signal of the pixel in the first row to which the noise component held in the capacitor 328 is added are input to the buffer amplifier 304, which is a differential amplifier, respectively. Then, a signal from which the noise component of each integrating amplifier 302 is removed is output. Then, the signal from which the noise component selectively transferred by the multiplexer 306 is removed is output to the A / D converter 308 via the buffer amplifier 307. The A / D converter 308 converts the output pixel signal into digital data S (1,1) and outputs it to the processing unit 105 that processes the digital data. The output operation of the second row is performed in parallel with the output operation of the first row, and after the A / D conversion of the first row is performed, it is selectively transferred by the multiplexer 306, as in the first row. Digital data S (1, 2) is output from the A / D converter 308 to the processing unit 105. After that, similarly, the pixel data output operation for the third column to the nth column is sequentially performed. As a result, the digital data S (1,3) to S (1, n) are output to the processing unit 105, respectively, and the signal processing operation ends. Here, this signal processing operation is performed between the start of the reset operation of a certain line and the start of the reset operation of the line next to the line. That is, the signal processing operation for the pixels of a certain row is performed in parallel with the output operation of the pixels of the row that is operated next to the row in time.

以下1行目と同様に、2行目のリセット動作、ノイズ成分サンプルホールド動作、出力動作、信号サンプルホールド動作、及び、信号処理動作が行われる。3行目以降も同様の処理を行単位で順次繰返し、画素アレイ101の全ての画素に対応する画素信号を出力する。 Similarly to the first line, the reset operation, the noise component sample hold operation, the output operation, the signal sample hold operation, and the signal processing operation of the second line are performed. The same processing is sequentially repeated row by row in the third and subsequent rows, and pixel signals corresponding to all the pixels of the pixel array 101 are output.

以上より、第一のCDS回路341の第一の保持回路323で得られたノイズ成分と、第一のCDS回路341の第二の保持回路324で得られたノイズ成分を含む信号成分と、の差分が、読出回路103で得られる画像信号となる。また、第二のCDS回路342の第一の保持回路333で得られたノイズ成分と、第二のCDS回路342の第二の保持回路334で得られたノイズ成分を含む信号成分と、の差分が、読出回路103で得られる画像信号となる。なお、各保持回路は、抵抗素子322と各コンデンサとによるローパスフィルタとしてとしても動作することとなる。このため、各CDS回路のコンデンサに保持される電気信号の電圧は過渡応答を示す。このため、ノイズ成分サンプルホールド動作及び信号サンプルホールド動作のための時間(サンプリング時間)は、ローパスフィルタの過渡応答を鑑みて、積分増幅器302からの出力が十分なされるように、設定され得る。 From the above, the noise component obtained by the first holding circuit 323 of the first CDS circuit 341 and the signal component including the noise component obtained by the second holding circuit 324 of the first CDS circuit 341. The difference becomes an image signal obtained by the read circuit 103. Further, the difference between the noise component obtained by the first holding circuit 333 of the second CDS circuit 342 and the signal component including the noise component obtained by the second holding circuit 334 of the second CDS circuit 342. Is the image signal obtained by the read circuit 103. In addition, each holding circuit also operates as a low-pass filter by the resistance element 322 and each capacitor. Therefore, the voltage of the electric signal held in the capacitor of each CDS circuit shows a transient response. Therefore, the time (sampling time) for the noise component sample hold operation and the signal sample hold operation can be set so that the output from the integrating amplifier 302 is sufficient in consideration of the transient response of the low-pass filter.

しかしながら、帰還容量312の容量値によっては、サンプリング時間が不足してしまい、各第二の保持回路に保持されるべき信号の転送が不十分となり、列方向の画像鮮鋭度(MTF)が低下してしまうことを見出した。これは、帰還容量312の容量値が小さくなると、積分増幅器302の出力電圧の変動に大きな電流が必要となるが、各保持回路のサンプリングに際して経路を流せる電流は一定である。そのため、各コンデンサの電圧を変動させるのに必要な能力が不足してしまう場合があることが原因と考えられる。このことは、例えば、互いに異なる複数の容量値に変更可能な帰還容量312を有して互いに異なるフレームレートの動作モードで放射線画像の取得を行う場合、サンプリング時間を帰還容量312の大きい動作モードにあわせて設定した場合に起こり得る。この能力不足に対して、帰還容量312の容量値を大きくすると、ノイズが増えてしまい、信号対ノイズ比(SNR)の観点で不利となってしまう。また、サンプリング時間を大きくすると、1行あたりに必要となる時間(1ライン時間)が増えてしまい、フレームレートの観点で不利となってしまう。そのため、帰還容量312の容量値が小さい撮影モードであっても、トレードオフの関係にあるフレームレートを所望の値にしてもMTFやSNRを確保することが可能な技術を提供することが求められる。 However, depending on the capacitance value of the feedback capacitance 312, the sampling time becomes insufficient, the transfer of the signal to be held in each second holding circuit becomes insufficient, and the image sharpness (MTF) in the column direction decreases. I found that it would end up. This is because when the capacitance value of the feedback capacitance 312 becomes small, a large current is required for the fluctuation of the output voltage of the integrator amplifier 302, but the current that can be passed through the path when sampling each holding circuit is constant. Therefore, it is considered that the cause may be that the capacity required to fluctuate the voltage of each capacitor may be insufficient. This means that, for example, when a radiation image is acquired in an operation mode having different frame rates with feedback capacities 312 that can be changed to a plurality of different capacitance values, the sampling time is set to a large operation mode with a feedback capacitance 312. It can happen when it is set together. If the capacitance value of the feedback capacitance 312 is increased in response to this insufficient capacity, noise increases, which is disadvantageous in terms of the signal-to-noise ratio (SNR). Further, if the sampling time is increased, the time required for one line (one line time) increases, which is disadvantageous from the viewpoint of the frame rate. Therefore, it is required to provide a technique capable of securing MTF and SNR even if the frame rate having a trade-off relationship is set to a desired value even in a shooting mode in which the capacitance value of the feedback capacitance 312 is small. ..

そこで、本願発明者は、鋭意検討の結果、以下の解決手段を見出した。図5に示すフローチャートを用いて本発明の実施例となる処理を説明する。各第一の保持回路に保持されるべき信号の転送が不十分となった場合、その影響が当該第一の保持回路に次に保持されるべき信号への混入となって現れ、列方向の画像鮮鋭度(MTF)が低下してしまうと考えられる。そこで、まずステップS51では、どの画素の出力の影響がどの画素に発生するかといった、影響が発生する画素間の関係を特定する。具体的には、各第一の保持回路の個数と読出回路103による読出動作から求めることが望ましい。たとえば、読出回路103が図3のように列毎に第一のCDS回路341と第二の保持回路324を有し、且つ、信号処理動作が奇数行と偶数行の読み出し処理を交互に実施している場合について考える。この場合、画素信号S(1,1)の信号サンプルホールド動作により第二の保持回路324のコンデンサ328に保持された信号は、同一の容量328を使用して信号サンプルホールド動作を行う次の画素信号S(3,1)に混入するように、影響が発生しうる。すなわち、画素信号S(1,1)を第1信号、画素信号S(3,1)を第2信号とすると、第二の保持回路324に第1信号の後に保持された第2信号に対して第1信号の影響が発生し得る。同様にして、S(1,n)の影響がS(3,n)に、S(m−2,n)の影響がS(m,n)に、発生し得る。このため、影響が発生する画素位置は、図6(a)の列方向(信号線Sigと平行な方向)に1行空けて発生しうると求められる。なお、上記の場合はCDS回路の個数と信号処理動作(偶数列と奇数列を交互に読み出す場合)から求めたものであり、上記のケースに限定するものではない。例えばCDS回路数が3個あり、1列ずつ順番に読み出す場合にはS(m−3,n)の影響がS(m,n)に現れるものとなっても良い。 Therefore, the inventor of the present application has found the following solutions as a result of diligent studies. The process according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. If the transfer of the signal to be held by each first holding circuit is insufficient, the effect will appear as a mixture of the signal to be held next by the first holding circuit, and it will be in the column direction. It is considered that the image sharpness (MTF) is lowered. Therefore, in step S51, first, the relationship between the affected pixels, such as which pixel is affected by the output of which pixel, is specified. Specifically, it is desirable to obtain it from the number of each first holding circuit and the reading operation by the reading circuit 103. For example, the read circuit 103 has a first CDS circuit 341 and a second holding circuit 324 for each column as shown in FIG. 3, and the signal processing operation alternately performs read processing of odd-numbered rows and even-numbered rows. Think about the case. In this case, the signal held in the capacitor 328 of the second holding circuit 324 by the signal sample holding operation of the pixel signal S (1,1) is the next pixel that performs the signal sample holding operation using the same capacitance 328. The effect can occur so as to be mixed in the signal S (3, 1). That is, assuming that the pixel signal S (1,1) is the first signal and the pixel signal S (3,1) is the second signal, with respect to the second signal held in the second holding circuit 324 after the first signal. Therefore, the influence of the first signal may occur. Similarly, the effect of S (1, n) can occur on S (3, n) and the effect of S (m-2, n) can occur on S (m, n). Therefore, it is required that the pixel positions where the influence occurs can be generated one row apart in the column direction (direction parallel to the signal line Sigma) in FIG. 6A. The above case is obtained from the number of CDS circuits and the signal processing operation (when the even-numbered columns and the odd-numbered columns are read out alternately), and is not limited to the above case. For example, when the number of CDS circuits is three and the sequences are read out one by one in order, the influence of S (m-3, n) may appear in S (m, n).

次に、ステップS52において、補正係数αの算出を行う。ここで、補正係数αは、CDS回路で発生した上記影響を低減するためのものであり、どの程度影響しているかを示す指標でありうる。ここで、上記影響のメカニズムとして、第二の保持回路324のコンデンサ328に保持された信号が、同一の第二の保持回路324のコンデンサ328を用いて読み出される次の画素信号に積算されてしまうことが想定される。このため、上記影響を低減するための補正係数αは、先に第一の保持回路323のコンデンサ326に保持された画素信号の信号量に応じて決定されうる。ここで、この補正係数の算出にあたり、入射する放射線に対して感度を有さない補正用画素の画素信号を用いることが好ましい。この補正用画素としては、例えばシンチレータから光電変換素子への光入射を遮蔽する遮光層を有する、所謂OB(Optical Black)画素を用いることが好ましい。当該補正用画素が放射線に対して感度を有しない、すなわち、放射線に応じた信号を発生しないため、上記影響を直接求めることが可能となる。図6(b)に示す例では、画素信号S(1,2)の影響はOB画素の画素信号S(3,2)に現れる。この際、補正係数αは通常画素の画素信号である画素信号S(1,2)に対するOB画素の画素信号である画素信号S(3,2)の比率で表すことができる。この場合の補正係数αは、同じCDS回路に読み出された画素信号による次に読み出される画素信号への影響の比率を示すものである。なお、補正係数αは当該画素信号間の関係性を示したものであればよく、画素信号と影響の比率だけでなく差分で規定してもよく、導出方法は上記に限ったものではない。例えば、本現象により低下しうるMTFが正常な値(例えば行方向の特性)となる補正係数を測定することで導出してもよい。あるいは、シミュレーションなどの数値解析により、影響の度合いを数値計算的に再現することで導出してもよい。また、補正係数αは画素アレイ101の画素全てにおいて同一であってもよいし、面内分布を考慮して、画素ごとに設定された、あるいはCDS回路で同一の補正係数を適用してもよい。 Next, in step S52, the correction coefficient α is calculated. Here, the correction coefficient α is for reducing the above-mentioned influence generated in the CDS circuit, and can be an index indicating how much the influence is. Here, as the mechanism of the above influence, the signal held in the capacitor 328 of the second holding circuit 324 is integrated with the next pixel signal read by using the same capacitor 328 of the second holding circuit 324. Is assumed. Therefore, the correction coefficient α for reducing the above influence can be determined according to the signal amount of the pixel signal previously held in the capacitor 326 of the first holding circuit 323. Here, in calculating this correction coefficient, it is preferable to use the pixel signal of the correction pixel having no sensitivity to the incident radiation. As the correction pixel, for example, it is preferable to use a so-called OB (Optical Black) pixel having a light-shielding layer that shields light incident from the scintillator to the photoelectric conversion element. Since the correction pixel does not have sensitivity to radiation, that is, does not generate a signal corresponding to radiation, the above effect can be directly obtained. In the example shown in FIG. 6B, the influence of the pixel signals S (1, 2) appears on the pixel signals S (3, 2) of the OB pixel. At this time, the correction coefficient α can be expressed by the ratio of the pixel signal S (3,2), which is the pixel signal of the OB pixel, to the pixel signal S (1,2), which is the pixel signal of the normal pixel. The correction coefficient α in this case indicates the ratio of the influence of the pixel signal read by the same CDS circuit on the pixel signal read next. The correction coefficient α may be defined not only by the ratio of the pixel signal and the influence but also by the difference as long as it indicates the relationship between the pixel signals, and the derivation method is not limited to the above. For example, it may be derived by measuring a correction coefficient at which the MTF that can be reduced by this phenomenon becomes a normal value (for example, a characteristic in the row direction). Alternatively, it may be derived by numerically reproducing the degree of influence by numerical analysis such as simulation. Further, the correction coefficient α may be the same for all the pixels of the pixel array 101, or may be set for each pixel in consideration of the in-plane distribution, or the same correction coefficient may be applied in the CDS circuit. ..

次に、ステップS53において、補正量の導出を行う。なお、詳細は後述するが、本補正では、導出した補正量を放射線画像に対して所定の処理を行うことで補正を行う。ステップS52で算出された補正係数αと、当該CDS回路に読み出された画素信号と、に基づいて、補正量が導出される。以下に、補正係数αとして、通常画素の画素信号である画素信号に対するOB画素の画素信号である画素信号の比率を用いた場合を例示する。この場合、補正量は、補正係数αと当該CDS回路に読み出された画素信号との乗算によって導出される。ここで、補正量を求める対象は、照射された放射線に応じた放射線画像であることが望ましい。例えば、オフセット補正が行われる前の放射線画像や、オフセット補正が行われた後の放射線画像や、放射線画像に対するゲイン補正に使用されるゲイン補正用の放射線画像に対して適用されることが好ましい。ただし、放射線画像に対するオフセット補正に使用されるオフセット補正用の画像に対して適用されてもよい。ここで、面内分布を考慮せず1フレーム内の画素信号全て同一の補正係数αを使用すると、補正量は各画素信号×αで求めることができる。なお、面内分布を考慮し、画素ごとに固有の補正値を導出した場合でも、座標ごとに設定された補正係数を、対応する各画素の出力に乗ずることで補正量を算出することが可能である。なお、ここでは乗ずることで補正量を導出しているが、数値計算であれば乗算には限定しない。たとえば補正係数を撮影画像の各画素に対して除算してもよく、あるいは加算や減算によって補正量を導出してもよい。また、補正量はその性質上、各画素に対する数値として保持していてもよく、また画像として保持していてもよい。 Next, in step S53, the correction amount is derived. Although the details will be described later, in this correction, the derived correction amount is corrected by performing a predetermined process on the radiographic image. The correction amount is derived based on the correction coefficient α calculated in step S52 and the pixel signal read out by the CDS circuit. Hereinafter, a case where the ratio of the pixel signal, which is the pixel signal of the OB pixel, to the pixel signal, which is the pixel signal of the normal pixel, is used as the correction coefficient α is illustrated. In this case, the correction amount is derived by multiplying the correction coefficient α and the pixel signal read by the CDS circuit. Here, it is desirable that the target for which the correction amount is obtained is a radiation image corresponding to the irradiated radiation. For example, it is preferably applied to a radiation image before offset correction, a radiation image after offset correction, and a radiation image for gain correction used for gain correction on the radiation image. However, it may be applied to an image for offset correction used for offset correction for a radiation image. Here, if the same correction coefficient α is used for all the pixel signals in one frame without considering the in-plane distribution, the correction amount can be obtained by each pixel signal × α. Even when the in-plane distribution is taken into consideration and a unique correction value is derived for each pixel, the correction amount can be calculated by multiplying the output of each corresponding pixel by the correction coefficient set for each coordinate. Is. Here, the correction amount is derived by multiplying, but if it is a numerical calculation, it is not limited to multiplication. For example, the correction coefficient may be divided for each pixel of the captured image, or the correction amount may be derived by addition or subtraction. Further, due to its nature, the correction amount may be held as a numerical value for each pixel, or may be held as an image.

そして、ステップS54において、ステップS53で導出された補正量を用いた放射線画像の補正を行う補正処理が行われる。ステップS53で導出された補正量は、当該CDS回路に読み出された画素信号によって、ステップS51にて特定された影響が発生する画素の画像信号に重畳された信号量とみなされる。そして、ステップS54では、当該特定された画素の画像信号に対して導出された補正量を減算することで、補正処理が行われる。この補正処理により、各第一の保持回路に後に保持された画素信号に対する前に保持された画素信号の影響を補正することが可能となる。ここで、第一のCDS回路341及び第二のCDS回路342を用いて奇数行と偶数行とを交互に読み出す例では、補正量は、2画素列方向にシフトした画素の画素信号から補正量を減算することで、影響を補正することが可能となる。 Then, in step S54, a correction process for correcting the radiation image using the correction amount derived in step S53 is performed. The correction amount derived in step S53 is regarded as a signal amount superimposed on the image signal of the pixel on which the influence specified in step S51 is generated by the pixel signal read out to the CDS circuit. Then, in step S54, the correction process is performed by subtracting the correction amount derived from the image signal of the specified pixel. This correction process makes it possible to correct the influence of the previously held pixel signal on the later held pixel signal in each first holding circuit. Here, in the example of alternately reading the odd-numbered rows and the even-numbered rows using the first CDS circuit 341 and the second CDS circuit 342, the correction amount is the correction amount from the pixel signal of the pixel shifted in the two-pixel column direction. By subtracting, the effect can be corrected.

なお、ステップS51〜S54でなされる補正は、補正部114によって行われ得るが、本発明はそれに限定されるものではなく、解析部109および処理部105で実施してもよい。また、補正部114、解析部109および処理部105は、制御装置111に組み込まれて、制御装置111にて行われてもよい。 The correction made in steps S51 to S54 can be performed by the correction unit 114, but the present invention is not limited thereto, and the correction may be performed by the analysis unit 109 and the processing unit 105. Further, the correction unit 114, the analysis unit 109, and the processing unit 105 may be incorporated in the control device 111 and performed by the control device 111.

次に、図7を用いて数値例を用いて上記影響の補正を行う実施例を説明する。なお、ここでは、第一のCDS回路341及び第二のCDS回路342を用いて奇数行と偶数行とを交互に読み出す例を用いて説明する。そのため、ステップS51において、影響が発生する画素位置は、列方向に1行空けて発生しうると求められている。 Next, an example in which the above-mentioned influence is corrected by using a numerical example will be described with reference to FIG. 7. Here, an example in which odd-numbered rows and even-numbered rows are alternately read by using the first CDS circuit 341 and the second CDS circuit 342 will be described. Therefore, in step S51, it is required that the pixel position where the influence occurs can be generated by leaving one row in the column direction.

図7(a)では、上記影響を受けていない正常な場合での各画素信号(8行2列分)を示している。図7(b)では、影響を受けてしまった場合の画素信号を示している。なお、図7(a)及び図7(b)では、図6(b)と同様に画素信号S(3,2)を出力する画素S32がOB画素となっている。ここで、図7(b)において、ステップS52により補正係数α=0.2が算出される。これは、画素信号S(1,2)と画素信号S(3,2)の値から求められ得る。なお、ここでは全画素に対して共通の補正係数αを適用する例を示す。 FIG. 7A shows each pixel signal (8 rows and 2 columns) in a normal case that is not affected by the above. FIG. 7B shows a pixel signal when it is affected. In FIGS. 7 (a) and 7 (b), the pixel S32 that outputs the pixel signal S (3, 2) is an OB pixel as in FIG. 6 (b). Here, in FIG. 7B, the correction coefficient α = 0.2 is calculated in step S52. This can be obtained from the values of the pixel signals S (1, 2) and the pixel signals S (3, 2). Here, an example in which a common correction coefficient α is applied to all pixels is shown.

次に、図7(c)で示すように、ステップS53において、補正量が導出される。ここでは、各画素信号に対して補正係数αを乗算することによって導出され得る。 Next, as shown in FIG. 7C, the correction amount is derived in step S53. Here, it can be derived by multiplying each pixel signal by the correction coefficient α.

そして、ステップS54において、ステップS53で導出された補正量を用いて影響の補正を行う補正処理が行われる。まず、ステップS51で特定された位置の情報に基づいて、ステップS53によって得られた補正量を、図7(d)に示すように、2画素列方向にシフトした画素に適用するように、2画素列方向に(2行分)ずらす。そして、ずらした補正量を用いて画素信号を減算することにより、図7(e)に示すように、影響が補正された画像信号を得ることが可能となる。 Then, in step S54, a correction process for correcting the influence is performed using the correction amount derived in step S53. First, based on the position information specified in step S51, the correction amount obtained in step S53 is applied to the pixels shifted in the two-pixel row direction as shown in FIG. 7 (d). Shift in the pixel column direction (two rows). Then, by subtracting the pixel signal using the shifted correction amount, it is possible to obtain an image signal whose influence has been corrected, as shown in FIG. 7 (e).

次に、図8に示すフローチャートを用いて、本発明の用いた画像処理フローを説明する。まず、ステップS81において、放射線画像のデジタルの画像データ(放射線画像データ)が取得される。 Next, the image processing flow used in the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, in step S81, digital image data (radiation image data) of the radiation image is acquired.

ここで、撮像部104から取得された画像データには、変換素子201やスイッチ素子202の暗電流ばらつき等に起因する固定パターンノイズ(Fixed Pattern Noise)FPNが含まれ得る。そのため、固定パターンノイズを補正するためのオフセット補正が行われ得る。このオフセット補正は、放射線が照射されずに取得されたオフセット補正用の画像データを放射線画像の画像データから減算することによりなされる。また、撮像部104から取得された画像データには、変換素子201の画素ごとの感度のばらつきに起因する面内感度ばらつきが発生し得る。そのため、この面内ばらつきを補正するためのゲイン補正が行われ得る。このゲイン補正は、放射線画像の画像データに対して、被写体がいない状態で放射線が照射されて取得されたゲイン補正用の画像データを除算することによりなされる。また、画素アレイ101には、製造上不可避的に発生してしまう出力が異常な画素や外的要因により出力が異常となってしまう画素、いわゆる欠損画素が存在し得る。そのため、撮像部104から取得された画像データには、欠損画素からの異常出力(異常な画素信号)が含まれ得る。そのため、この欠損画素からの異常出力を、周囲の正常出力の画素信号を用いて補正する欠損画素補正が行われ得る。この欠損画素補正は、例えば、欠損画素の周囲8画素からの画素信号の平均値で欠損画素の画素信号を置き換えるような補間処理を行うことによってなされ得る。 Here, the image data acquired from the imaging unit 104 may include fixed pattern noise (Fixed Pattern Noise) FPN caused by dark current variation of the conversion element 201 and the switch element 202. Therefore, offset correction for correcting fixed pattern noise can be performed. This offset correction is performed by subtracting the image data for offset correction acquired without irradiation from the image data of the radiation image. Further, in the image data acquired from the imaging unit 104, in-plane sensitivity variation may occur due to the variation in the sensitivity of the conversion element 201 for each pixel. Therefore, gain correction for correcting this in-plane variation can be performed. This gain correction is performed by dividing the image data for gain correction acquired by irradiating the image data of the radiation image with radiation in the absence of a subject. Further, in the pixel array 101, there may be pixels whose output is abnormal, which is inevitably generated in manufacturing, or pixels whose output is abnormal due to an external factor, so-called missing pixels. Therefore, the image data acquired from the imaging unit 104 may include an abnormal output (abnormal pixel signal) from the missing pixel. Therefore, the missing pixel correction that corrects the abnormal output from the missing pixel by using the peripheral normal output pixel signal can be performed. This missing pixel correction can be performed, for example, by performing interpolation processing such as replacing the pixel signal of the missing pixel with the average value of the pixel signals from the eight pixels around the missing pixel.

次に、ステップS82において、ステップS81で取得された画像データに対してオフセット補正を行う。 Next, in step S82, offset correction is performed on the image data acquired in step S81.

次に、ステップS83において、オフセット補正がなされた画像データに対して、上記影響の補正を行う。ここで、影響の補正については、オフセット補正がなされた画像データに対して、ステップS51〜S54の各ステップを行うことでなされ得る。 Next, in step S83, the above-mentioned influence is corrected for the image data that has been offset-corrected. Here, the correction of the influence can be performed by performing each step of steps S51 to S54 on the image data to which the offset correction has been made.

次に、ステップS83において、ステップS83で補正された画像データに対して、ゲイン補正を行う。そして、ステップS84において、ゲイン補正がなされた画像データに対して、欠損画素補正を行う。ここで、ステップS51〜S54で行われる補正は、ゲイン補正を行う前の画像データに対して行われることが望ましい。ゲイン補正が行われた後の画像データに対して実施した場合、各画素信号が各々固有の値で除算されてしまうため、影響の度合いが変わってしまうため、結果提案件の補正精度も連鎖的に低下してしまうためである。 Next, in step S83, gain correction is performed on the image data corrected in step S83. Then, in step S84, the missing pixel is corrected for the image data for which the gain is corrected. Here, it is desirable that the correction performed in steps S51 to S54 is performed on the image data before the gain correction is performed. When the image data is subjected to gain correction, each pixel signal is divided by a unique value, and the degree of influence changes. Therefore, the correction accuracy of the result proposal is also chained. This is because it drops to.

本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。なお、発明を実施するための形態で説明した補正は、補正部114によって行われ得るが、本発明はそれに限定されるものではなく、解析部109および処理部105で実施してもよい。また、補正部114、解析部109、及び、処理部105は、制御装置111に組み込まれて、制御装置111にて行われてもよい。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions. The correction described in the embodiment for carrying out the invention may be performed by the correction unit 114, but the present invention is not limited thereto, and may be performed by the analysis unit 109 and the processing unit 105. Further, the correction unit 114, the analysis unit 109, and the processing unit 105 may be incorporated in the control device 111 and performed by the control device 111.

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, a claim is attached to make the scope of the invention public.

100 放射線撮像装置
101 画素アレイ
103 読出回路
114 補正部
302 積分増幅器
312 帰還容量
324 第二の保持回路
100 Radiation Imaging Device 101 Pixel Array 103 Read Circuit 114 Correction Unit 302 Integral Amplifier 312 Feedback Capacity 324 Second Holding Circuit

Claims (12)

複数の画素が配列された画素アレイと、
複数の容量値を変更可能な帰還容量を含む積分増幅器を介して前記複数の画素から読み出された複数の信号を保持する保持回路を含む読出回路と、
前記保持回路に保持された複数の信号に基づく放射線画像データを補正する補正部と、
を含む放射線撮像装置であって、
前記補正部は、前記複数の信号のうちの第1信号の後に前記保持回路に保持された第2信号に対する前記第1信号の影響を補正することを特徴とする放射線撮像装置。
A pixel array in which multiple pixels are arranged and
A reading circuit including a holding circuit for holding a plurality of signals read from the plurality of pixels via an integrator amplifier including a feedback capacitance capable of changing a plurality of capacitance values.
A correction unit that corrects radiographic image data based on a plurality of signals held in the holding circuit, and a correction unit.
It is a radiation imaging device including
The correction unit is a radiation imaging device that corrects the influence of the first signal on the second signal held in the holding circuit after the first signal among the plurality of signals.
前記補正部は、前記影響が発生する画素間の関係を特定し、前記第1信号と前記第2信号に基づいて補正係数を算出し、前記補正係数に基づいて補正量を導出し、前記第2信号から前記補正量を減算することにより、前記影響を補正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 correction unit identifies the relationship between the pixels in which the influence occurs, calculates a correction coefficient based on the first signal and the second signal, derives a correction amount based on the correction coefficient, and obtains the correction amount. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the effect is corrected by subtracting the correction amount from the two signals. 前記補正部は、前記保持回路の個数と前記読出回路による前記読出動作から前記影響が発生する画素間の関係を特定す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 radiation imaging apparatus according to claim 2, wherein the correction unit specifies a relationship between the number of holding circuits and pixels in which the influence is generated from the reading operation by the reading circuit. 前記複数の画素は、入射する放射線に対して感度を有さない補正用画素を含み、
前記補正部は、前記第2信号として前記補正用画素からの信号を用いて補正係数を算出することを特徴とする請求項3に記載の放射線撮像装置。
The plurality of pixels include correction pixels that are insensitive to incident radiation.
The radiation imaging apparatus according to claim 3, wherein the correction unit calculates a correction coefficient using a signal from the correction pixel as the second signal.
前記補正用画素は、放射線を光に変換するシンチレータから光電変換素子への入射を遮蔽する遮光層を有し、
前記補正係数は、前記第1信号による前記第2信号への前記影響の比率を示すものとして算出されることを特徴とする請求項4に記載の放射線撮像装置。
The correction pixel has a light-shielding layer that shields the incident from the scintillator that converts radiation into light to the photoelectric conversion element.
The radiation imaging apparatus according to claim 4, wherein the correction coefficient is calculated as indicating the ratio of the influence of the first signal on the second signal.
前記画素アレイは、複数の行および複数の列を構成するように複数の画素が配列されていることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 The radiation imaging apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein the pixel array is arranged with a plurality of pixels so as to form a plurality of rows and a plurality of columns. 前記読出回路は、前記複数の列毎に設けられた、前記積分増幅器と、前記積分増幅器のノイズ成分を保持する第一の保持回路、及び、前記保持回路として前記積分増幅器を介して読み出された信号を保持する第二の保持回路を含むCDS回路と、を含むことを特徴とする請求項6に記載の放射線撮像装置。 The read circuit is read through the integrator amplifier provided for each of the plurality of rows, a first holding circuit for holding the noise component of the integrator amplifier, and the integrator amplifier as the holding circuit. The radiation imaging apparatus according to claim 6, further comprising a CDS circuit including a second holding circuit for holding the signal. 前記読出回路は、前記複数の列毎に設けられた、前記CDS回路として、前記複数の行のうちの奇数行に対応する第一のCDS回路と、前記複数の行のうちの偶数行に対応する第二のCDS回路と、を含むことを特徴とする請求項7に記載の放射線撮像装置。 The read circuit corresponds to a first CDS circuit corresponding to an odd number row among the plurality of rows and an even number row among the plurality of rows as the CDS circuit provided for each of the plurality of columns. The radiation imaging apparatus according to claim 7, further comprising a second CDS circuit. 前記読出回路は、複数の前記CDS回路からの信号を選択的に転送するマルチプレクサと、前記マルチプレクサからの信号をアナログデジタル変換するA/D変換器と、を含むことを特徴とする請求項8に記載の放射線撮像装置。 8. The reading circuit includes a multiplexer that selectively transfers signals from the plurality of CDS circuits and an A / D converter that converts the signals from the multiplexer into analog-to-digital, according to claim 8. The radiographic imaging apparatus described. 前記複数の行ごとに前記複数の画素から前記読出回路へ前記信号が出力されるように前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路を更に含み、
前記複数の行のうちの第1行の画素から出力された信号に対して前記マルチプレクサ及び前記A/D変換器が処理を行う信号処理動作と、前記複数の行のうちの第1行の次に前記走査回路が走査する第2行の画素から前記読出回路へ前記信号を出力する出力動作と、が時間的に並列に行われることを特徴とする請求項9に記載の放射線撮像装置。
A scanning circuit that scans the plurality of rows of the pixel array so that the signal is output from the plurality of pixels to the reading circuit for each of the plurality of rows is further included.
The signal processing operation in which the multiplexer and the A / D converter process the signal output from the pixel of the first row of the plurality of rows, and the next of the first row of the plurality of rows. The radiation imaging apparatus according to claim 9, wherein the output operation of outputting the signal from the second row pixel scanned by the scanning circuit to the reading circuit is performed in parallel in time.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置から取得して表示装置へ表示する放射線画像を処理する画像処理装置と、
を含む放射線撮像システム。
The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 10.
An image processing device that processes a radiation image acquired from the radiation imaging device and displayed on the display device, and an image processing device.
Radiation imaging system including.
複数の画素が配列された画素アレイと、複数の容量値を変更可能な帰還容量を含む積分増幅器を介して前記複数の画素から読み出された複数の信号を保持する保持回路を含む読出回路と、前記保持回路に保持された複数の信号に基づく放射線画像データを補正する補正部と、を含む放射線撮像装置の処理方法であって、
前記補正部が、前記複数の信号のうちの第1信号の後に前記保持回路に保持された第2信号に対する前記第1信号の影響を補正する制御を行うことを特徴とする処理方法。
A pixel array in which a plurality of pixels are arranged, and a reading circuit including a holding circuit for holding a plurality of signals read from the plurality of pixels via an integrating amplifier including a feedback capacitance capable of changing a plurality of capacitance values. A processing method of a radiation imaging device including a correction unit for correcting radiation image data based on a plurality of signals held in the holding circuit.
A processing method characterized in that the correction unit performs control for correcting the influence of the first signal on a second signal held in the holding circuit after the first signal among the plurality of signals.
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