JP2021049204A - Radiation imaging device and radiation imaging system - Google Patents

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Abstract

To provide a technology for improving an S/N ratio in general imaging in a radiation imaging device capable of performing energy subtraction imaging and the general imaging.SOLUTION: A radiation imaging device includes: a flexible board including a first pixel array 200 and a second pixel array 300 composed of a plurality of pixels 210 for outputting electric signals according to incident radiation, the pixels arranged in matrix shapes, and a signal line Sig to which first pixels included in the first pixel array 200 and second pixels included in the second pixel array 300 are connected in common, the first pixels and the second pixels arranged so as to face each other; and a control circuit 112 for controlling a first drive circuit 210 for driving the first pixel array 200 and a second drive circuit 310 for driving the second pixel array 300 so that electric signals from the first pixels and electric signals from the second pixels are output to the signal line in the same period.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、放射線撮像装置と放射線撮像システムに関する。特に、本発明は、エネルギサブトラクション撮影と、一般撮影とを、共通の放射線検出パネルを用いて行うことができる放射線撮像装置と、この放射線撮像装置が適用される放射線撮像システムに関するものである。 The present invention relates to a radiation imaging device and a radiation imaging system. In particular, the present invention relates to a radiation imaging apparatus capable of performing energy subtraction imaging and general imaging using a common radiation detection panel, and a radiation imaging system to which the radiation imaging apparatus is applied.

デジタル技術の進歩により、被写体を透過した放射線の強度分布を電気信号に変換して検出し、この電気信号を処理して可視画像としてモニタ等に再生することにより高画質の放射線画像を得る装置が工業用の非破壊検査や医療診断の場で広く利用されている。また、近年の半導体プロセス技術の進歩に伴い、半導体センサを使用して放射線画像を撮影する装置が開発されている。これらのシステムは、従来の感光性フィルムを用いる放射線画像撮影システムと比較して、非常に広いダイナミックレンジを有しており、放射線の露光量の変動に影響されることなく放射線画像を得ることができる実利的な利点を有している。さらに、従来の感光性フィルム方式と異なり、化学処理が要らず、即時的に画像を得ることができる利点もある。 With the progress of digital technology, a device that obtains a high-quality radiation image by converting the intensity distribution of radiation transmitted through the subject into an electric signal and detecting it, processing this electric signal and reproducing it as a visible image on a monitor or the like. Widely used in industrial non-destructive inspection and medical diagnosis. Further, with the recent progress of semiconductor process technology, a device for taking a radiographic image using a semiconductor sensor has been developed. These systems have a very wide dynamic range compared to conventional radiographic imaging systems that use photosensitive film, and can obtain radiographic images without being affected by fluctuations in the amount of radiation exposure. It has the practical advantage of being able to do it. Further, unlike the conventional photosensitive film method, there is an advantage that an image can be obtained immediately without requiring chemical treatment.

このような放射線画像による医療診断の応用として、エネルギサブトラクション法を用いた放射線画像診断がある。放射線には周波数の低い低エネルギ成分(軟放射線)と周波数の高い高エネルギ成分(硬放射線)が含まれている。低エネルギ成分の放射線は被写体を透過しにくく、高エネルギ成分の放射線は被写体を透過しやすいという特性がある。上述の特性を利用して、放射線検出パネルに照射される放射線のエネルギ成分が異なる複数枚の放射線画像を取得し、画像処理を行うことで骨部組織や軟部組織を分離又は強調した画像を取得することができる。さらに、IVR(Interventional Radiology)手技時に、被写体に挿入されたカテーテルを分離又は強調した画像も得ることができる。この手法をエネルギサブトラクション(energy‐subtraction)法またはエネルギ差分法と呼ぶ。 As an application of such medical diagnosis using radiographic images, there is radiographic image diagnosis using the energy subtraction method. Radiation includes low-frequency low-energy components (soft radiation) and high-frequency high-energy components (hard radiation). Radiation with a low energy component is difficult to penetrate the subject, and radiation with a high energy component is easy to pass through the subject. Utilizing the above-mentioned characteristics, a plurality of radiation images having different energy components of the radiation applied to the radiation detection panel are acquired, and image processing is performed to acquire an image in which bone tissue and soft tissue are separated or emphasized. can do. Furthermore, during the IVR (Interventional Radiology) procedure, it is possible to obtain an image in which the catheter inserted in the subject is separated or emphasized. This method is called an energy-subtraction method or an energy difference method.

エネルギサブトラクション法を実現する方法として、1つの放射線撮像装置の筺体の内部に2つの放射線検出パネルと各放射線検出パネルの間に所定のエネルギ成分を吸収する低エネルギーカットフィルタを重ねて配置する方法がある。特許文献1に記載の構成では、1つの可撓性を有する放射線検出パネルを用いて、折り曲げて積層することにより、エネルギサブトラクション撮影と、一般撮影を行えるようにして、コストや重量を抑えている。 As a method for realizing the energy subtraction method, there is a method in which a low energy cut filter that absorbs a predetermined energy component is superposed between two radiation detection panels and each radiation detection panel inside the housing of one radiation imaging device. is there. In the configuration described in Patent Document 1, one flexible radiation detection panel is used, and by bending and laminating, energy subtraction imaging and general imaging can be performed, and cost and weight are suppressed. ..

特開2013−253887号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-2538887

特許文献1の技術では、光を受光し電気信号に変換する変換素子から読み出し回路までの間の電気信号を伝送するための信号線が長くなる。そのため、信号線に寄生する容量が約2倍になる。放射線検出パネルの読み出し回路のノイズは、信号線容量に依存して増加するため、撮影画像のS/N比が悪化してしまう。そのため、特許文献1の技術では、一般撮影において、撮影画像のS/N比に課題があった。そこで本発明は、エネルギサブトラクション撮影と一般撮影とが可能な放射線撮像装置において一般撮影におけるS/N比を向上させるための技術を提供することを目的とする。 In the technique of Patent Document 1, the signal line for transmitting an electric signal from the conversion element that receives light and converts it into an electric signal to the readout circuit becomes long. Therefore, the capacitance parasitic on the signal line is about doubled. Since the noise of the readout circuit of the radiation detection panel increases depending on the signal line capacitance, the S / N ratio of the captured image deteriorates. Therefore, in the technique of Patent Document 1, there is a problem in the S / N ratio of the photographed image in general photography. Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for improving the S / N ratio in general radiography in a radiation imaging apparatus capable of energy subtraction radiography and general radiography.

上記課題に鑑みて、本発明の放射線撮像装置は、入射した放射線に応じた電気信号を出力するための画素が行列状に複数配列された第1の画素アレイ及び第2の画素アレイと、前記第1画素アレイに含まれる第1の画素と前記第2画素アレイに含まれる第2の画素とが共通に接続された信号線と、を有し、前記第1の画素と前記第2の画素とが対向するように配置された可撓性の基板と、前記第1の画素からの電気信号と前記第2の画素からの電気信号とを同じ期間に前記信号線に出力するように、前記第1の画素アレイを駆動する第1の駆動回路及び前記第2の画素アレイを駆動する第2の駆動回路を制御する制御回路と、を有する。 In view of the above problems, the radiation imaging apparatus of the present invention includes a first pixel array and a second pixel array in which a plurality of pixels for outputting an electric signal corresponding to the incident radiation are arranged in a matrix, and the above. It has a signal line in which a first pixel included in the first pixel array and a second pixel included in the second pixel array are commonly connected, and the first pixel and the second pixel are included. The flexible substrate arranged so as to face each other, and the electric signal from the first pixel and the electric signal from the second pixel are output to the signal line in the same period. It has a first drive circuit that drives the first pixel array and a control circuit that controls a second drive circuit that drives the second pixel array.

上記手段により、エネルギサブトラクション撮影と一般撮影とが可能な放射線撮像装置において一般撮影におけるS/N比を向上させることが可能となる。 By the above means, it is possible to improve the S / N ratio in general radiography in a radiation imaging apparatus capable of energy subtraction radiography and general radiography.

放射線撮像システムの構成例を説明する図。The figure explaining the configuration example of the radiation imaging system. 放射線撮像装置の構成例を説明する図。The figure explaining the configuration example of the radiation imaging apparatus. 画素の断面構造例を説明する図。The figure explaining the example of the cross-sectional structure of a pixel. 放射線撮像装置の積層構成例を説明する図。The figure explaining the laminated structure example of the radiation imaging apparatus. 放射線撮像装置の特性を説明する図。The figure explaining the characteristic of a radiation imaging apparatus. 放射線撮像システムの動作例を説明する図。The figure explaining the operation example of the radiation imaging system. 放射線撮像システムの動作例を説明する図。The figure explaining the operation example of the radiation imaging system. 放射線撮像システムの動作例を説明する図。The figure explaining the operation example of the radiation imaging system. 放射線撮像システムの動作例を説明する図。The figure explaining the operation example of the radiation imaging system. 放射線撮像装置の積層構造の変形例を説明する図。The figure explaining the modification of the laminated structure of a radiation imaging apparatus.

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Similar elements are designated by the same reference numerals throughout the various embodiments, and duplicate description is omitted. Moreover, each embodiment can be changed and combined as appropriate.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態の放射線撮像システム100の構成例を示す。放射線撮像システム100は、放射線で形成される光学像を電気的に撮像し、電気的な放射線画像を得るように構成されている。放射線は、典型的にはX線であるが、α線、β線、γ線などであってもよい。放射線撮像システム100は、例えば、放射線撮像装置110、コンピュータ120、曝射制御装置130及び放射線源140を備える。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a configuration example of the radiation imaging system 100 of the first embodiment of the present invention. The radiation imaging system 100 is configured to electrically image an optical image formed by radiation and obtain an electrical radiation image. The radiation is typically X-rays, but may be α-rays, β-rays, γ-rays, and the like. The radiation imaging system 100 includes, for example, a radiation imaging device 110, a computer 120, an exposure control device 130, and a radiation source 140.

放射線源140は、曝射制御装置130からの曝射指令(放射指令)に従って放射線の照射を開始する。放射線源140から照射された放射線は、被写体150を通って放射線撮像装置110に入射する。放射線源140はまた、曝射制御装置130からの停止指令に従って放射線の照射を停止する。 The radiation source 140 starts irradiation of radiation in accordance with an exposure command (radiation command) from the exposure control device 130. The radiation emitted from the radiation source 140 passes through the subject 150 and enters the radiation imaging device 110. The radiation source 140 also stops the irradiation of radiation according to a stop command from the exposure control device 130.

放射線撮像装置110は、放射線検出パネル111と、制御回路112とを含む。放射線検出パネル111は、放射線撮像装置110に入射した放射線に応じた放射線画像データを生成し、コンピュータ120へ送信する。放射線画像データとは、放射線画像を表すデータである。制御回路112は、放射線検出パネル111の動作を制御する。例えば、制御回路112は、放射線検出パネル111から得られる信号に基づいて、放射線源140からの放射線の照射を停止させるための停止信号を生成する。停止信号は、曝射制御装置130に供給される。曝射制御装置130は、停止信号に応答して、放射線源140に対して停止指令を送る。制御回路112は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのPLD(Programmable Logic Device)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)のような専用回路で構成されてもよい。これに代えて、制御回路112は、プロセッサのような汎用処理回路とメモリのような記憶回路との組み合わせによって構成されてもよい。この場合に、記憶回路に格納されたプログラムを汎用処理回路が実行することによって、制御回路112の機能が実現されてもよい。 The radiation imaging device 110 includes a radiation detection panel 111 and a control circuit 112. The radiation detection panel 111 generates radiation image data corresponding to the radiation incident on the radiation imaging device 110 and transmits the radiation image data to the computer 120. The radiographic image data is data representing a radiological image. The control circuit 112 controls the operation of the radiation detection panel 111. For example, the control circuit 112 generates a stop signal for stopping the irradiation of radiation from the radiation source 140 based on the signal obtained from the radiation detection panel 111. The stop signal is supplied to the exposure control device 130. The exposure control device 130 sends a stop command to the radiation source 140 in response to the stop signal. The control circuit 112 may be configured by a dedicated circuit such as a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Instead, the control circuit 112 may be configured by a combination of a general-purpose processing circuit such as a processor and a storage circuit such as a memory. In this case, the function of the control circuit 112 may be realized by the general-purpose processing circuit executing the program stored in the storage circuit.

コンピュータ120は、放射線撮像装置110および曝射制御装置130を制御する制御部と、放射線撮像装置110から放射線画像データを受信する受信部と、放射線撮像装置110によって得られた信号(放射線画像データ)を処理する信号処理部とを有する。制御部、受信部及び信号処理部はそれぞれ、制御回路112と同様に、専用回路によって構成されてもよいし、汎用処理回路と記憶回路との組み合わせによって構成されてもよい。一例において、曝射制御装置130は、曝射スイッチを有し、ユーザによって曝射スイッチがオンされると、曝射指令を放射線源140に送るとともに、放射線の照射開始を示す開始通知をコンピュータ120に送る。開始通知を受けたコンピュータ120は、開始通知に応答して、放射線の照射開始を放射線撮像装置110の制御回路112に通知する。 The computer 120 includes a control unit that controls the radiation imaging device 110 and the exposure control device 130, a receiving unit that receives radiation image data from the radiation imaging device 110, and a signal (radiation image data) obtained by the radiation imaging device 110. It has a signal processing unit for processing the above. The control unit, the reception unit, and the signal processing unit may each be configured by a dedicated circuit or a combination of a general-purpose processing circuit and a storage circuit, as in the control circuit 112. In one example, the exposure control device 130 has an exposure switch, and when the exposure switch is turned on by the user, the exposure command is sent to the radiation source 140 and a start notification indicating the start of radiation irradiation is sent to the computer 120. Send to. Upon receiving the start notification, the computer 120 notifies the control circuit 112 of the radiation imaging device 110 of the start of radiation irradiation in response to the start notification.

図2は、放射線検出パネル111の構成例を示す。放射線検出パネル111は、例えば、第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300、第1の駆動回路210、第2の駆動回路310、読出回路220、バッファ回路230及びA/D変換器240を備える。第1の駆動回路210、第2の駆動回路310及び読出回路220は、第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300の周辺回路として機能する。第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300は、例えば、行列状に複数配列された複数の画素201と、複数の駆動線Vg1〜Vg8と、複数の信号線Sig1〜Sig4と、バイアス線Bsとによって構成される。図2では、説明のために、入射面画素アレイ200は、4行×4列の画素201、第2の画素アレイ300は、4行×4列の画素201で構成されている。しかし、実際には、より多くの画素201が配されうる。一例において、放射線検出パネル111は、17インチの寸法を有し、約3000行×約3000列の画素201を有する。各画素201は、変換素子とスイッチ素子とによって構成される。 FIG. 2 shows a configuration example of the radiation detection panel 111. The radiation detection panel 111 includes, for example, a first pixel array 200, a second pixel array 300, a first drive circuit 210, a second drive circuit 310, a read circuit 220, a buffer circuit 230, and an A / D converter 240. To be equipped. The first drive circuit 210, the second drive circuit 310, and the read circuit 220 function as peripheral circuits of the first pixel array 200 and the second pixel array 300. The first pixel array 200 and the second pixel array 300 include, for example, a plurality of pixels 201 arranged in a matrix, a plurality of drive lines Vg1 to Vg8, a plurality of signal lines Sig1 to Sig4, and a bias line. It is composed of Bs. In FIG. 2, for the sake of explanation, the incident surface pixel array 200 is composed of 4 rows × 4 columns of pixels 201, and the second pixel array 300 is composed of 4 rows × 4 columns of pixels 201. However, in practice, more pixels 201 may be arranged. In one example, the radiation detection panel 111 has a size of 17 inches and has pixels 201 of about 3000 rows x about 3000 columns. Each pixel 201 is composed of a conversion element and a switch element.

第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300は、複数の変換素子C11〜C84と、複数のスイッチ素子S11〜S84とを含む。以下の説明において、変換素子C11〜C84を総称して変換素子Cと表す。変換素子Cに関する説明は、変換素子C11〜C84のそれぞれに当てはまる。同様に、スイッチ素子S11〜S84、駆動線Vg1〜Vg8及び信号線Sig1〜Sig4を総称して、それぞれスイッチ素子S、駆動線Vg及び信号線Sigと表す。第1の画素アレイ200及び第2の画素アレイ300の各行を図面の上側から順に1行目から8行目と呼び、画素アレイ200の各列を図面の左側から順に1列目から4列目と呼ぶ。各画素201は、1つの変換素子Cと1つのスイッチ素子Sとの組み合わせによって構成される。例えば、1行目かつ2列目にある画素201は、変換素子C12とスイッチ素子S12との組み合わせによって構成される。 The first pixel array 200 and the second pixel array 300 include a plurality of conversion elements C11 to C84 and a plurality of switch elements S11 to S84. In the following description, the conversion elements C11 to C84 are collectively referred to as the conversion element C. The description of the conversion element C applies to each of the conversion elements C11 to C84. Similarly, the switch elements S11 to S84, the drive lines Vg1 to Vg8, and the signal lines Sig1 to Sig4 are collectively referred to as the switch element S, the drive lines Vg, and the signal line Sig, respectively. The rows of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 are referred to as the first to eighth rows in order from the upper side of the drawing, and each column of the pixel array 200 is referred to as the first to fourth columns in order from the left side of the drawing. Called. Each pixel 201 is composed of a combination of one conversion element C and one switch element S. For example, the pixel 201 in the first row and the second column is composed of a combination of the conversion element C12 and the switch element S12.

各画素201において、変換素子Cは入射した放射線を電気信号(例えば、電荷)に変換し、スイッチ素子Sは、変換素子Cと、この変換素子Cに対応する信号線Sigとの間に接続されている。例えば、複数の変換素子C11〜C81と信号線Sig1との間にスイッチ素子S11〜S81が接続されている。スイッチ素子Sがオンになると、変換素子Cと信号線Sigとの間が導通状態となり、変換素子Cで得られた電気信号(例えば、変換素子Cに蓄積された電荷)が信号線Sigに転送される。変換素子Cは、例えば、可撓性のフィルムやガラス基板等の絶縁性で可撓性の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MIS型フォトダイオードであってもよい。これに代えて、変換素子Cは、PIN型フォトダイオードであってもよい。変換素子Cは、放射線を直接に電荷に変換する直接型として構成されてもよいし、放射線を光に変換した後に、この光を検出する間接型として構成されてもよい。間接型では、シンチレータが複数の画素201によって共有されてもよい。すなわち、各画素201は、入射した放射線に応じた電気信号を出力するための構成要素である。 In each pixel 201, the conversion element C converts the incident radiation into an electric signal (for example, an electric charge), and the switch element S is connected between the conversion element C and the signal line Sigma corresponding to the conversion element C. ing. For example, the switch elements S11 to S81 are connected between the plurality of conversion elements C11 to C81 and the signal line Sigma1. When the switch element S is turned on, the conversion element C and the signal line sig become conductive, and the electric signal obtained by the conversion element C (for example, the electric charge accumulated in the conversion element C) is transferred to the signal line sig. Will be done. The conversion element C may be, for example, a MIS type photodiode which is arranged on an insulating and flexible substrate such as a flexible film or a glass substrate and whose main material is amorphous silicon. Instead of this, the conversion element C may be a PIN type photodiode. The conversion element C may be configured as a direct type that directly converts radiation into electric charges, or may be configured as an indirect type that detects this light after converting radiation into light. In the indirect type, the scintillator may be shared by a plurality of pixels 201. That is, each pixel 201 is a component for outputting an electric signal corresponding to the incident radiation.

スイッチ素子Sは、例えば、制御端子(ゲート)と2つの主端子(ソース、ドレイン)とを有する薄膜トランジスタ(TFT)などのトランジスタで構成される。変換素子Cは、2つの主電極を有し、変換素子Cの一方の主電極は、スイッチ素子Sの2つの主端子のうちの一方に接続され、変換素子の他方の主電極は、共通のバイアス線Bsを介してバイアス電源Vsに接続されている。バイアス電源Vsは、バイアス電圧を生成する。 The switch element S is composed of, for example, a transistor such as a thin film transistor (TFT) having a control terminal (gate) and two main terminals (source and drain). The conversion element C has two main electrodes, one main electrode of the conversion element C is connected to one of the two main terminals of the switch element S, and the other main electrode of the conversion element is common. It is connected to the bias power supply Vs via the bias wire Bs. The bias power supply Vs produces a bias voltage.

第1の駆動回路210、第2の駆動回路310は、制御回路112によって制御され、制御回路112から供給される制御信号に従って、駆動線Vgを通じて各画素201のスイッチ素子Sの制御端子に駆動信号を供給する。制御信号は、スイッチ素子Sをオンにするためのオン信号(以下の説明ではハイレベルの電圧)と、スイッチ素子Sをオフにするためのオフ信号(以下の説明ではローレベルの電圧)とを含む。第1の駆動回路210、第2の駆動回路310は、例えばシフトレジスタを含み、このシフトレジスタは、制御回路112から供給される制御信号(例えば、クロック信号)に従ってシフト動作を行う。第1の駆動回路210、第2の駆動回路310の動作例については後述する。 The first drive circuit 210 and the second drive circuit 310 are controlled by the control circuit 112, and according to the control signal supplied from the control circuit 112, the drive signal is sent to the control terminal of the switch element S of each pixel 201 through the drive line Vg. To supply. The control signal includes an on signal for turning on the switch element S (high level voltage in the following description) and an off signal for turning off the switch element S (low level voltage in the following description). Including. The first drive circuit 210 and the second drive circuit 310 include, for example, a shift register, and the shift register performs a shift operation according to a control signal (for example, a clock signal) supplied from the control circuit 112. An operation example of the first drive circuit 210 and the second drive circuit 310 will be described later.

読出回路220は、変換素子Cで得られ、信号線Sigに現れた電気信号を増幅して読み出す。読出回路220は、1本の信号線Sigごとに1つの増幅回路221を含む。図2の例では第1の画素アレイ200及び第2の画素アレイ300が4本の信号線Sigを有するので、読出回路220は4つの増幅回路221を含む。各列増幅部CAは、例えば、積分増幅器222、可変増幅器223、スイッチ素子224、容量225及びバッファ回路226を含む。スイッチ素子224及び容量225はサンプルホールド回路を構成する。積分増幅器222は、例えば、演算増幅器と、この演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続された積分容量及びリセットスイッチとを含む。演算増幅器の非反転入力端子には、基準電源Vrefから基準電圧が供給される。制御回路112から供給される制御信号RC(リセットパルス)に応じてリセットスイッチがオンになると、積分容量がリセットされるとともに信号線Sigの電位が基準電位にリセットされる。 The reading circuit 220 amplifies and reads out the electric signal obtained by the conversion element C and appearing on the signal line Sigma. The read circuit 220 includes one amplifier circuit 221 for each signal line Sigma. In the example of FIG. 2, since the first pixel array 200 and the second pixel array 300 have four signal line sigs, the read circuit 220 includes four amplifier circuits 221. Each column amplification unit CA includes, for example, an integrator amplifier 222, a variable amplifier 223, a switch element 224, a capacitance 225, and a buffer circuit 226. The switch element 224 and the capacitance 225 form a sample hold circuit. The integrating amplifier 222 includes, for example, an operational amplifier and an integrating capacitance and a reset switch connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier. A reference voltage is supplied from the reference power supply Vref to the non-inverting input terminal of the operational amplifier. When the reset switch is turned on in response to the control signal RC (reset pulse) supplied from the control circuit 112, the integrated capacitance is reset and the potential of the signal line Sigma is reset to the reference potential.

可変増幅器223は、積分増幅器222からの信号を、設定された増幅率で増幅する。サンプルホールド回路は、可変増幅器223からの信号をサンプルホールドする。サンプルホールド回路を構成するスイッチ素子224のオンオフは、制御回路112から供給される制御信号SHによって制御される。バッファ回路226は、サンプルホールド回路からの信号をバッファリング(インピーダンス変換)して出力する。 The variable amplifier 223 amplifies the signal from the integrating amplifier 222 at a set amplification factor. The sample hold circuit sample holds the signal from the variable amplifier 223. The on / off of the switch element 224 constituting the sample hold circuit is controlled by the control signal SH supplied from the control circuit 112. The buffer circuit 226 buffers (impedance conversion) the signal from the sample hold circuit and outputs it.

読出回路220はまた、複数の増幅回路221からの信号を所定の順序で選択して出力するマルチプレクサ227を含む。マルチプレクサ227は、例えば、シフトレジスタを含み、このシフトレジスタは、制御回路112から供給される制御信号(例えば、クロック信号)に従ってシフト動作を行う。このシフト動作によって、複数の増幅回路221からの1つの信号が選択される。 The read circuit 220 also includes a multiplexer 227 that selects and outputs signals from the plurality of amplifier circuits 221 in a predetermined order. The multiplexer 227 includes, for example, a shift register, and the shift register performs a shift operation according to a control signal (for example, a clock signal) supplied from the control circuit 112. By this shift operation, one signal from a plurality of amplifier circuits 221 is selected.

バッファ回路230は、マルチプレクサ227から出力される信号をバッファリング(インピーダンス変換)する。A/D変換器240は、バッファ回路230から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。A/D変換器240の出力、即ち、放射線画像データは、コンピュータ120に送信される。 The buffer circuit 230 buffers (impedance conversion) the signal output from the multiplexer 227. The A / D converter 240 converts the analog signal output from the buffer circuit 230 into a digital signal. The output of the A / D converter 240, that is, the radiographic image data, is transmitted to the computer 120.

図3は、1つの画素201の断面構造の一例を模式的に示す。画素201は、例えば、可撓性のフィルムやガラス基板等の絶縁性基板301の上に形成される。画素201は、絶縁性基板301の上に、導電層302、絶縁層303、半導体層304、不純物半導体層305及び導電層306を有する。導電層302は、スイッチ素子Sを構成するトランジスタ(例えばTFT)のゲートを構成する。絶縁層303は、導電層302を覆うように配置される。半導体層304は、導電層302のうちゲートを構成する部分の上に絶縁層303を介して配置されている。不純物半導体層305は、スイッチ素子Sを構成するトランジスタの2つの主端子(ソース、ドレイン)を構成するように半導体層304の上に配置されている。導電層306は、スイッチ素子Sを構成するトランジスタの2つの主端子(ソース、ドレイン)にそれぞれ接続された配線パターンを構成している。導電層306の一部は信号線Sigを構成し、他の一部は変換素子Cとのスイッチ素子Sとを接続するための配線パターンを構成している。 FIG. 3 schematically shows an example of the cross-sectional structure of one pixel 201. Pixels 201 are formed on, for example, an insulating substrate 301 such as a flexible film or glass substrate. The pixel 201 has a conductive layer 302, an insulating layer 303, a semiconductor layer 304, an impurity semiconductor layer 305, and a conductive layer 306 on the insulating substrate 301. The conductive layer 302 constitutes a gate of a transistor (for example, a TFT) constituting the switch element S. The insulating layer 303 is arranged so as to cover the conductive layer 302. The semiconductor layer 304 is arranged on the portion of the conductive layer 302 that constitutes the gate via the insulating layer 303. The impurity semiconductor layer 305 is arranged on the semiconductor layer 304 so as to form two main terminals (source and drain) of the transistor constituting the switch element S. The conductive layer 306 constitutes a wiring pattern connected to each of the two main terminals (source and drain) of the transistors constituting the switch element S. A part of the conductive layer 306 constitutes a signal line Sigma, and another part constitutes a wiring pattern for connecting the conversion element C and the switch element S.

画素201は、絶縁層303及び導電層306を覆う層間絶縁膜307を更に有する。層間絶縁膜307には、導電層306(スイッチ素子S)と接続するためのコンタクトプラグ308が設けられている。画素201は、層間絶縁膜307の上に、導電層309、絶縁層310、半導体層311、不純物半導体層312、導電層313、保護層314、接着層315及びシンチレータ層316をこの順に更に有する。これらの層によって、間接型の変換素子Cが構成される。導電層309及び導電層313は、変換素子Cを構成する光電変換素子の下部電極及び上部電極をそれぞれ構成する。導電層313は、例えば、透明材料で構成される。導電層309、絶縁層310、半導体層311、不純物半導体層312及び導電層313は、光電変換素子としてのMIS型センサを構成している。不純物半導体層312は、例えば、n型の不純物半導体層で形成される。シンチレータ層316は、例えば、ガドリニウム系の材料、または、CsI(ヨウ化セシウム)の材料で構成され、放射線を光に変換する。 The pixel 201 further has an interlayer insulating film 307 that covers the insulating layer 303 and the conductive layer 306. The interlayer insulating film 307 is provided with a contact plug 308 for connecting to the conductive layer 306 (switch element S). The pixel 201 further has a conductive layer 309, an insulating layer 310, a semiconductor layer 311, an impurity semiconductor layer 312, a conductive layer 313, a protective layer 314, an adhesive layer 315, and a scintillator layer 316 in this order on the interlayer insulating film 307. These layers constitute an indirect conversion element C. The conductive layer 309 and the conductive layer 313 form the lower electrode and the upper electrode of the photoelectric conversion element constituting the conversion element C, respectively. The conductive layer 313 is made of, for example, a transparent material. The conductive layer 309, the insulating layer 310, the semiconductor layer 311 and the impurity semiconductor layer 312 and the conductive layer 313 form a MIS type sensor as a photoelectric conversion element. The impurity semiconductor layer 312 is formed of, for example, an n-type impurity semiconductor layer. The scintillator layer 316 is composed of, for example, a gadolinium-based material or a CsI (cesium iodide) material, and converts radiation into light.

上述の例にかえて、変換素子Cは、入射した放射線を直接に電気信号(電荷)に変換する直接型の変換素子として構成されてもよい。直接型の変換素子Cとして、例えば、アモルファスセレン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、CdTe、CdZnTe等を主材料とする変換素子がある。変換素子Cは、MIS型に限定されず、例えば、pn型やPIN型のフォトダイオードでもよい。 Instead of the above example, the conversion element C may be configured as a direct type conversion element that directly converts the incident radiation into an electric signal (charge). As the direct type conversion element C, for example, there is a conversion element whose main material is amorphous selenium, gallium arsenide, gallium phosphide, lead iodide, mercury iodide, CdTe, CdZnTe and the like. The conversion element C is not limited to the MIS type, and may be, for example, a pn type or PIN type photodiode.

次に、図4を参照しながら、放射線検出パネル111の積層構造について説明する。図2に示した第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300は、フィルム等の可撓性の基板に形成されている。第1の画素アレイ200は、放射線の入射面側に配置され、第2の画素アレイ300は、放射線の入射面とは反対の面に配置されている。すなわち、第1の画素アレイ200に含まれる第1の画素と第2の画素アレイに含まれる第2の画素とが対向するように、第1の画素と第2の画素が可撓性の基台に配置されている。そのため、第1の画素アレイ200では、放射線のエネルギの低い成分を主に吸収し電気信号に変換する。第2の画素アレイ300では、放射線のエネルギの高い成分を吸収し電気信号に変換する。また、第1の駆動回路210は、第1の画素アレイ200の駆動を行い、第2の駆動回路310は、第2の画素アレイ300の駆動を行い、それぞれが独立して駆動させることができる。また、信号線Sig1〜Sig4及び読出回路220は、第1の画素アレイ200及び第2の画素アレイ300で共通になっている。第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300の画素201は、画素中心が合うように構成されている。実施形態1では、変換素子C11と変換素子C81の画素中心は合っており、他の変換素子も同様に、変換素子C21と変換素子C71、変換素子C31と変換素子C61、変換素子C41と変換素子C51のように画素中心が合っている。そのため、放射線を照射し、撮影を行った際、例えば、変換素子C24と変換素子C74は、被写体の同一の位置の信号を得ることができる。この動作例については後述する。 Next, the laminated structure of the radiation detection panel 111 will be described with reference to FIG. The first pixel array 200 and the second pixel array 300 shown in FIG. 2 are formed on a flexible substrate such as a film. The first pixel array 200 is arranged on the incident surface side of the radiation, and the second pixel array 300 is arranged on the surface opposite to the incident surface of the radiation. That is, the first pixel and the second pixel are flexible groups so that the first pixel included in the first pixel array 200 and the second pixel included in the second pixel array face each other. It is placed on the table. Therefore, the first pixel array 200 mainly absorbs low-energy components of radiation and converts them into electrical signals. The second pixel array 300 absorbs high-energy components of radiation and converts them into electrical signals. Further, the first drive circuit 210 drives the first pixel array 200, and the second drive circuit 310 drives the second pixel array 300, each of which can be driven independently. .. Further, the signal lines Sig1 to Sig4 and the read circuit 220 are common to the first pixel array 200 and the second pixel array 300. The pixels 201 of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 are configured so that the pixel centers are aligned. In the first embodiment, the pixel centers of the conversion element C11 and the conversion element C81 are aligned, and the other conversion elements are similarly the conversion element C21 and the conversion element C71, the conversion element C31 and the conversion element C61, and the conversion element C41 and the conversion element. The pixel centers are aligned as in C51. Therefore, when the radiation is irradiated and the image is taken, for example, the conversion element C24 and the conversion element C74 can obtain a signal at the same position of the subject. An example of this operation will be described later.

第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300で画素重心を合わせるには、それぞれの画素アレイに複数のアライメント用のマークを付けることにより、高い精度で位置合わせを行うことができる。ただし、第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300で画素中心を完全に一致させることは難しい。図5は、画素重心に対してのズレ量と解像力(MTF(Modulation Transfer Function))の関係を示した。図5は画素ピッチ125umの画素アレイの場合である。放射線が入射される側からの第1の画素の正射影の重心と第2の画素の正投影の重心のずれ量が、0.5画素以内であれば、1lp/mmの低下が4%程度であるため、ほぼ影響がないと言える。 In order to align the pixel centers of gravity of the first pixel array 200 and the second pixel array 300, it is possible to perform alignment with high accuracy by adding a plurality of alignment marks to each pixel array. However, it is difficult to completely match the pixel centers of the first pixel array 200 and the second pixel array 300. FIG. 5 shows the relationship between the amount of deviation with respect to the center of gravity of the pixel and the resolving power (MTF (Modulation Transfer Function)). FIG. 5 shows a pixel array having a pixel pitch of 125 um. If the amount of deviation between the center of gravity of the orthographic projection of the first pixel and the center of gravity of the orthographic projection of the second pixel from the side where the radiation is incident is within 0.5 pixels, the decrease of 1 lp / mm is about 4%. Therefore, it can be said that there is almost no effect.

図10(a)〜(f)を用いて、放射線撮像システム100の積層構成の変形例の説明をする。第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300、読出回路220、信号線Sig1〜Sig4は、前述説明した通りである。第1のシンチレータ401、第2のシンチレータ402は、ガドリニウム系の材料、または、CsI(ヨウ化セシウム)の材料で形成される。第1の反射層403、第2の反射層404は、アルミニウムや酸化チタンなどで作られ、シンチレータで発光した光を反射させる。405は銅や錫で作られ、低エネルギの放射線が第2のシンチレータ402に届かないようにカットするための低エネルギーカットフィルタ、406はフィルム材料などで作られる可撓性基板である。また、407は入射面及び裏面で共通の共通シンチレータ、408及び409はガラス等で作られる基台、414はFPCなどのフレキシブル配線である。 A modified example of the laminated configuration of the radiation imaging system 100 will be described with reference to FIGS. 10 (a) to 10 (f). The first pixel array 200, the second pixel array 300, the read circuit 220, and the signal lines Sig1 to Sig4 are as described above. The first scintillator 401 and the second scintillator 402 are formed of a gadolinium-based material or a CsI (cesium iodide) material. The first reflective layer 403 and the second reflective layer 404 are made of aluminum, titanium oxide, or the like, and reflect the light emitted by the scintillator. Reference numeral 405 is a low-energy cut filter made of copper or tin and for cutting low-energy radiation so as not to reach the second scintillator 402, and reference numeral 406 is a flexible substrate made of a film material or the like. Further, 407 is a common scintillator common to the incident surface and the back surface, 408 and 409 are bases made of glass or the like, and 414 is flexible wiring such as FPC.

次に、図10(a)〜(f)に示す変形例のそれぞれの特徴について説明する。図10(a)に示す構成では、第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300の間に、第1のシンチレータ401と第2のシンチレータ402が配置される。そのため、可撓性基板406を折り曲げる際の曲率が緩いため、信号線Sig1〜4が断線しにくい。また、可撓性基板406で第1のシンチレータ401と第2のシンチレータ402を包む構成となるため、防湿効果もある。次に、図10(b)に示す構成では、第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300の距離が近いため、第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300の画素中心を合わせる際のアライメントが行いやすい利点がある。次に、図10(c)に示す構成では、第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300で共通のシンチレータ407を持つため、製造コストを安くできる。次に、図10(d)に示す構成では、第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300をガラス基台408、409上に配置する。そのため、樹脂フィルムに比べて伸び縮みやひずみが少なく、第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300の画素中心を合わせる際のアライメントが行いやすい利点がある。次に、図10(e)に示す構成では、第2の画素アレイ300の変換素子Cの配線材料を透明のITOを使用し、両面から光を検出できるようにしている。そのため、第2の画素アレイ300の裏側にさらに第3のシンチレータ410及び第3の反射層411を配置し、高エネルギの放射線をさらに捕獲できるようにしている。また、可撓性基板406が薄いフィルムであれば、裏面から入射しても解像力の低下は少ない。次に、図10(f)に示すは、第1の画素アレイ200も入射側にさらに第4のシンチレータ412及び第4の反射層413を有することにより、両面にシンチレータが配置されている。 Next, the features of each of the modified examples shown in FIGS. 10 (a) to 10 (f) will be described. In the configuration shown in FIG. 10A, the first scintillator 401 and the second scintillator 402 are arranged between the first pixel array 200 and the second pixel array 300. Therefore, since the curvature when the flexible substrate 406 is bent is loose, the signal lines Sigma 1 to 4 are unlikely to be broken. Further, since the flexible substrate 406 wraps the first scintillator 401 and the second scintillator 402, it also has a moisture-proof effect. Next, in the configuration shown in FIG. 10B, since the distance between the first pixel array 200 and the second pixel array 300 is short, the pixel centers of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 are aligned. There is an advantage that it is easy to perform alignment. Next, in the configuration shown in FIG. 10C, since the first pixel array 200 and the second pixel array 300 have a common scintillator 407, the manufacturing cost can be reduced. Next, in the configuration shown in FIG. 10D, the first pixel array 200 and the second pixel array 300 are arranged on the glass bases 408 and 409. Therefore, there is less expansion and contraction and distortion than the resin film, and there is an advantage that alignment when aligning the pixel centers of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 is easy. Next, in the configuration shown in FIG. 10E, transparent ITO is used as the wiring material of the conversion element C of the second pixel array 300 so that light can be detected from both sides. Therefore, a third scintillator 410 and a third reflection layer 411 are further arranged on the back side of the second pixel array 300 so that high-energy radiation can be further captured. Further, if the flexible substrate 406 is a thin film, the resolution does not decrease much even if it is incident from the back surface. Next, as shown in FIG. 10 (f), the first pixel array 200 also has a fourth scintillator 412 and a fourth reflection layer 413 on the incident side, so that the scintillators are arranged on both sides.

図6を参照しながら放射線撮像システム100の一般撮影での動作例を説明する。放射線撮像システム100の動作は、コンピュータ120によって制御される。放射線撮像装置110の動作は、コンピュータ120による制御の下で、制御回路112によって制御される。図6に示される動作は、例えば、放射線撮像システム100のユーザが指示することによって開始される。図6の「動作」は、放射線撮像システム100の動作を示す。放射線撮像システム100の動作は、待機シーケンス、放射線画像取得シーケンス及びオフセット画像取得シーケンスを含む。待機シーケンスは、放射線の照射開始を待機している間に行われる一連の動作である。放射線画像取得シーケンスは、放射線画像を取得するための一連の動作である。オフセット画像取得シーケンスは、オフセット画像を取得するための一連の動作である。オフセット画像とは、放射線撮像装置110に放射線が照射されていない状態で各画素201から得られた信号によって形成される画像のことである。図6の「放射線」は、放射線の照射の有無を示す。ローレベルは放射線が照射されていないことを示し、ハイレベルは放射線が照射されていることを示す。図6の「Vg1」〜「Vg8」は、第1の駆動回路210及び第2の駆動回路310から各駆動線Vg1〜Vg8に供給される駆動信号のレベルを示す。ローレベル(オフ信号)の駆動信号が供給された駆動線Vgに接続されたスイッチ素子Sはオフであり、ハイレベル(オン信号)の駆動信号が供給された駆動線Vgに接続されたスイッチ素子Sはオンである。図6の「Sig1」〜「Sig4」は、各信号線Sig1〜Sig4を通じて信号が読み出されているか否かと、読出し対象の変換素子Cとを示す。ローレベルは信号が読み出されていないことを示し、ハイレベルは信号が読み出されていることを示す。また、ハイレベルの場合に、読出し対象の変換素子Cの符号を示す。待機シーケンス中に、放射線撮像装置110は、リセット動作を繰り返す。リセット動作とは、各画素201の変換素子Cに蓄積されている暗電荷をリセットする動作のことである。暗電荷とは、変換素子Cに放射線が入射していないのにもかかわらず発生する電荷のことである。1行目の画素201から4行目の画素201まで、および8行目の画素201から5行目の画素201までを順に変換素子Cのリセットを行うことを1回のリセット動作と呼ぶ。また、リセット動作は、変換素子Cをリセットすればよいため、読み出し動作と比べて駆動速度を速くできる。 An operation example of the radiation imaging system 100 in general imaging will be described with reference to FIG. The operation of the radiation imaging system 100 is controlled by the computer 120. The operation of the radiation imaging device 110 is controlled by the control circuit 112 under the control of the computer 120. The operation shown in FIG. 6 is started, for example, by instructing the user of the radiation imaging system 100. “Operation” in FIG. 6 indicates the operation of the radiation imaging system 100. The operation of the radiation imaging system 100 includes a standby sequence, a radiation image acquisition sequence, and an offset image acquisition sequence. The waiting sequence is a series of operations performed while waiting for the start of irradiation of radiation. The radiographic image acquisition sequence is a series of operations for acquiring a radiological image. The offset image acquisition sequence is a series of operations for acquiring an offset image. The offset image is an image formed by signals obtained from each pixel 201 when the radiation imaging device 110 is not irradiated with radiation. “Radiation” in FIG. 6 indicates the presence or absence of radiation. Low levels indicate no radiation and high levels indicate radiation. “Vg1” to “Vg8” in FIG. 6 indicate the levels of drive signals supplied from the first drive circuit 210 and the second drive circuit 310 to the drive lines Vg1 to Vg8. The switch element S connected to the drive line Vg to which the low level (off signal) drive signal is supplied is off, and the switch element connected to the drive line Vg to which the high level (on signal) drive signal is supplied. S is on. “Sig1” to “Sig4” in FIG. 6 indicate whether or not a signal is read through each signal line Sig1 to Sig4, and the conversion element C to be read. A low level indicates that the signal has not been read, and a high level indicates that the signal has been read. Further, in the case of high level, the code of the conversion element C to be read is shown. During the standby sequence, the radiation imaging device 110 repeats the reset operation. The reset operation is an operation of resetting the dark charge stored in the conversion element C of each pixel 201. The dark charge is a charge generated even though no radiation is incident on the conversion element C. Resetting the conversion element C in order from the pixel 201 in the first row to the pixel 201 in the fourth row and from the pixel 201 in the eighth row to the pixel 201 in the fifth row is called a single reset operation. Further, in the reset operation, since the conversion element C may be reset, the drive speed can be increased as compared with the read operation.

制御回路112は、例えば、曝射制御装置130からコンピュータ120を介して供給される開始通知に基づいて、放射線源140からの放射線の照射が開始されることを認識し、待機シーケンスから放射線画像取得シーケンスに移行する。これに代えて、放射線撮像装置110は、第1の画素アレイ200のバイアス線Bs又は信号線Sig等を流れる電流を検出する検出回路を有してもよく、この検出回路の出力に基づいて放射線源140からの放射線の照射の開始を認識してもよい。 The control circuit 112 recognizes that irradiation of radiation from the radiation source 140 is started based on, for example, a start notification supplied from the exposure control device 130 via the computer 120, and acquires a radiation image from the standby sequence. Move to the sequence. Instead of this, the radiation imaging apparatus 110 may have a detection circuit for detecting a current flowing through the bias line Bs or the signal line Sigma of the first pixel array 200, and the radiation is based on the output of the detection circuit. The start of irradiation of radiation from the source 140 may be recognized.

放射線画像取得シーケンスは、蓄積動作と読出し動作とを含む。蓄積動作で、第1の駆動回路210、第2の駆動回路310は、所定の時間、各駆動線Vg1〜Vg8にオフ信号を供給する。これによって、各変換素子Cに入射した放射線に応じた電荷が変換素子Cに蓄積される。続いて、読出し動作で、制御回路112は、各変換素子Cに蓄積された電荷(電気信号)を読み出す。 The radiographic image acquisition sequence includes a storage operation and a reading operation. In the storage operation, the first drive circuit 210 and the second drive circuit 310 supply an off signal to each drive line Vg1 to Vg8 for a predetermined time. As a result, the electric charge corresponding to the radiation incident on each conversion element C is accumulated in the conversion element C. Subsequently, in the read operation, the control circuit 112 reads the electric charge (electric signal) accumulated in each conversion element C.

以下、読出し動作について詳細に説明する。以下では、信号線Sig1を通じて読み出される電荷について主に説明するが信号線Sig2〜4を通じて読み出される電荷についても同様である。まず、第1の駆動回路210は、駆動線Vg1のみにオン信号を供給する。これにより、スイッチ素子S11がオンとなり、変換素子C11と信号線Sig1との間が導通状態になるので、変換素子C11で得られた電荷が信号線Sig1に読み出される。一方、同じ期間に第2の駆動線Vg8にもオン信号が供給されているで、スイッチ素子S81もオン状態になり、変換素子C81と信号線Sig1との間も導通状態になる。したがって、変換素子C11で得られた電荷と変換素子C81で得られた電荷が信号線Sig1に読み出される。変換素子C11と変換素子C81は、図4の構造から分かる通り、画素中心が一致している。そのため、被写体の同じ位置の信号を同じ期間に読み出しており、第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300の2つの信号が足し合わされて読み出すことができる。第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300を個別に読み出し、デジタル画像として、信号を加算すると、ノイズも加算されてしまうため、ノイズ量が√2倍になってしまう。本実施形態のように同一の信号線に電気信号を加算することにより、ノイズの増加がほとんど無い状態で信号を加算することができるため、S/Nが約√2倍向上する。 Hereinafter, the reading operation will be described in detail. Hereinafter, the electric charge read through the signal line Sigma 1 will be mainly described, but the same applies to the electric charge read through the signal lines Sigma 2-4. First, the first drive circuit 210 supplies an on signal only to the drive line Vg1. As a result, the switch element S11 is turned on and the conversion element C11 and the signal line Sig1 are in a conductive state, so that the electric charge obtained by the conversion element C11 is read out to the signal line Sig1. On the other hand, since the ON signal is also supplied to the second drive line Vg8 during the same period, the switch element S81 is also turned on, and the conversion element C81 and the signal line Sig1 are also in a conductive state. Therefore, the electric charge obtained by the conversion element C11 and the electric charge obtained by the conversion element C81 are read out to the signal line Sigma1. As can be seen from the structure of FIG. 4, the conversion element C11 and the conversion element C81 have the same pixel centers. Therefore, the signals at the same position of the subject are read out in the same period, and the two signals of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 can be added and read out. When the first pixel array 200 and the second pixel array 300 are individually read out and signals are added as a digital image, noise is also added, so that the amount of noise is increased by √2 times. By adding an electric signal to the same signal line as in the present embodiment, the signal can be added with almost no increase in noise, so that the S / N is improved by about √2 times.

変換素子C11及び変換素子C81で得られた電荷が読み出された後に、第1の駆動回路210、第2の駆動回路310は、駆動線Vg2および駆動線Vg7にオン信号を供給する。これにより、スイッチ素子S21及びスイッチ素子S71がオンとなり、変換素子C21及び変換素子C71と信号線Sig1との間が導通状態になるので、変換素子C21と変換素子C71で得られた電荷が信号線Sig1に足し合わされ読み出される。この場合、スイッチ素子S21を含む画素が第1の画素アレイ200に含まれる第1の画素であり、スイッチ素子S71を含む画素が第2の画素アレイ300に含まれる第2の画素である。このような動作を駆動線Vg3・Vg4および駆動線Vg6・Vg5と繰り返し、読み出すことにより、第1の画素アレイ200及び第2の画素アレイ300の全体を読み出すことができる。 After the charges obtained by the conversion element C11 and the conversion element C81 are read out, the first drive circuit 210 and the second drive circuit 310 supply an on signal to the drive line Vg2 and the drive line Vg7. As a result, the switch element S21 and the switch element S71 are turned on, and the conversion element C21 and the conversion element C71 and the signal line Sig1 are in a conductive state. Therefore, the electric charge obtained by the conversion element C21 and the conversion element C71 is a signal line. It is added to Sig1 and read out. In this case, the pixel including the switch element S21 is the first pixel included in the first pixel array 200, and the pixel including the switch element S71 is the second pixel included in the second pixel array 300. By repeating such an operation with the drive lines Vg3 / Vg4 and the drive lines Vg6 / Vg5 and reading them out, the entire first pixel array 200 and the second pixel array 300 can be read out.

放射線撮像装置110は、放射線画像取得シーケンスによって得られた各変換素子Cの電荷をマルチプレクサ227、バッファ回路230及びA/D変換器240を通してデジタル信号としてコンピュータ120に送信する。各画素201のデータを合成することによって、放射線画像が得られる。 The radiation imaging device 110 transmits the electric charge of each conversion element C obtained by the radiation image acquisition sequence to the computer 120 as a digital signal through the multiplexer 227, the buffer circuit 230, and the A / D converter 240. A radiographic image can be obtained by synthesizing the data of each pixel 201.

次にオフセット画像取得シーケンスについて説明する。放射線画像取得シーケンスは、リセット動作と、蓄積動作と読出し動作とを含む。制御回路112はまず待機シーケンスと同じリセット動作を1回行う。これによって、第1の画素アレイ200及び第2の画素アレイ300の状態が放射線画像取得シーケンスの開始前と同様の状態になる。その後、制御回路112は、放射線画像取得シーケンスと同じ蓄積動作及び読出し動作を行うことによって、オフセット画像を取得する。オフセット画像も放射線画像と同様に放射線撮像装置110からコンピュータ120へ送信される。放射線画像からオフセット画像を減算することによって、放射線の照射中に変換素子Cで発生した暗電荷によるオフセット成分が放射線画像から除去される。 Next, the offset image acquisition sequence will be described. The radiographic image acquisition sequence includes a reset operation, a storage operation, and a read operation. The control circuit 112 first performs the same reset operation as the standby sequence once. As a result, the states of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 become the same as before the start of the radiographic image acquisition sequence. After that, the control circuit 112 acquires an offset image by performing the same storage operation and reading operation as the radiation image acquisition sequence. The offset image is also transmitted from the radiation imaging device 110 to the computer 120 in the same manner as the radiation image. By subtracting the offset image from the radiation image, the offset component due to the dark charge generated in the conversion element C during the irradiation of the radiation is removed from the radiation image.

図7を参照しながら放射線撮像システム100のエネルギサブトラクション撮影の動作例を説明する。なお、図6を参照しながら、説明を行った部分については説明を割愛する。 An operation example of energy subtraction imaging of the radiation imaging system 100 will be described with reference to FIG. 7. It should be noted that the description will be omitted with reference to FIG.

一般撮影とは異なり、エネルギサブトラクション撮影では、第1の画素アレイ200と第2の画素アレイ300の信号は個別に取得する。図7の放射線撮像シーケンスの読み出し動作では、第2の画素アレイ300を先に読み出すため、駆動線Vg8、Vg7、Vg6、Vg5を順にオン状態にして、変換素子C51〜変換素子C84を読み出す。その後、第1の画素アレイ200の駆動線Vg1、Vg2、Vg3、Vg4を順にオン状態にして、変換素子C11〜変換素子C44を読み出す。 Unlike general photography, in energy subtraction photography, the signals of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 are acquired individually. In the read-out operation of the radiation imaging sequence of FIG. 7, in order to read out the second pixel array 300 first, the drive lines Vg8, Vg7, Vg6, and Vg5 are turned on in order, and the conversion elements C51 to C84 are read out. After that, the drive lines Vg1, Vg2, Vg3, and Vg4 of the first pixel array 200 are turned on in order, and the conversion elements C11 to the conversion elements C44 are read out.

第2の画素アレイ300を先に読み出すのは、第2の画素アレイ300は、第1の画素アレイ200で吸収しきれない残りの信号を読み出すため、第1の画素アレイ200に比べて信号量が小さい。そのため、暗電荷の影響を少しでも小さくしたいため、リセット動作から読み出し動作までの蓄積時間を短くする必要がある。 The second pixel array 300 is read first because the second pixel array 300 reads out the remaining signals that cannot be completely absorbed by the first pixel array 200, so that the amount of signals is larger than that of the first pixel array 200. Is small. Therefore, it is necessary to shorten the accumulation time from the reset operation to the read operation in order to reduce the influence of the dark charge as much as possible.

エネルギサブトラクション撮影では、第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300の信号を個別に読み出し、読み出した画像を使い、エネルギサブトラクションの画像処理を行うことで骨部組織や軟部組織を分離又は強調した画像を取得することができる。 In energy subtraction imaging, the signals of the first pixel array 200 and the second pixel array 300 are individually read out, and the read images are used to perform image processing of energy subtraction to separate or emphasize bone tissue and soft tissue. You can get the image.

次に図8を参照しながら放射線撮像システム100のエネルギサブトラクション撮影での別の動作例を説明する。図7の動作例では、第2の画素アレイ300の信号を先に読み出していたが、図8では、第2の画素アレイ300の信号と第1の画素アレイ200の信号を交互に読み出す。本実施形態では、第2の画素アレイ300と第1の画素アレイ200の画素中心を合わせているため、例えば、変換素子C14と変換素子C84は空間的に近傍に位置する。そのため、外来性のノイズを受けた場合、空間的にも時間的にも近いところで読み出し動作を行うことになり、同相のノイズとして読み出される。同相ノイズであれば、エネルギサブトラクションの画像処理で低減することも可能となる。 Next, another operation example in the energy subtraction imaging of the radiation imaging system 100 will be described with reference to FIG. In the operation example of FIG. 7, the signal of the second pixel array 300 was read out first, but in FIG. 8, the signal of the second pixel array 300 and the signal of the first pixel array 200 are read out alternately. In the present embodiment, since the pixel centers of the second pixel array 300 and the first pixel array 200 are aligned, for example, the conversion element C14 and the conversion element C84 are spatially located close to each other. Therefore, when external noise is received, the reading operation is performed at a location close to each other in space and time, and the noise is read out as in-phase noise. If it is in-phase noise, it can be reduced by image processing of energy subtraction.

次に図9を参照しながら放射線撮像システム100のエネルギサブトラクション撮影での別の動作例を説明する。図7、図8の動作では、第1の画素アレイ200、第2の画素アレイ300ともに、駆動線Vg1〜駆動線Vg8まで、1行ずつオンさせて信号を読み出していた。第2の画素アレイ300は、第1の画素アレイ200で吸収しきれない残りの信号を読み出すため、第1の画素アレイ200に比べて信号量が小さい。そのため、第2の画素アレイ300のみ、駆動線Vg8・Vg7、および駆動線Vg6・Vg5を同時にオンして、信号線に2行分の信号を出力し、加算して読み出している。これにより、第2の画素アレイ300から読み出されるS/Nを向上させることができる。また、第2の画素アレイ300の読み出し時のみ、読み出し回路の増幅器のゲインを上げて読み出すことにより、S/Nを上げることもできる。 Next, another operation example in the energy subtraction imaging of the radiation imaging system 100 will be described with reference to FIG. In the operations of FIGS. 7 and 8, both the first pixel array 200 and the second pixel array 300 were turned on line by line from the drive line Vg1 to the drive line Vg8 to read the signal. Since the second pixel array 300 reads out the remaining signals that cannot be completely absorbed by the first pixel array 200, the signal amount is smaller than that of the first pixel array 200. Therefore, only in the second pixel array 300, the drive lines Vg8 / Vg7 and the drive lines Vg6 / Vg5 are turned on at the same time, signals for two lines are output to the signal line, and the signals are added and read out. Thereby, the S / N read from the second pixel array 300 can be improved. Further, the S / N can be increased by increasing the gain of the amplifier of the readout circuit and reading only when the second pixel array 300 is read out.

100 放射線撮像システム
110 放射線撮像装置
112 制御回路
200 第1の画素アレイ
300 第2の画素アレイ
201 画素
210 第1の駆動回路
310 第2の駆動回路
220 読出回路
100 Radiation imaging system 110 Radiation imaging device 112 Control circuit 200 First pixel array 300 Second pixel array 201 Pixel 210 First drive circuit 310 Second drive circuit 220 Read circuit

Claims (9)

入射した放射線に応じた電気信号を出力するための画素が行列状に複数配列された第1の画素アレイ及び第2の画素アレイと、前記第1画素アレイに含まれる第1の画素と前記第2画素アレイに含まれる第2の画素とが共通に接続された信号線と、を有し、前記第1の画素と前記第2の画素とが対向するように配置された可撓性の基板と、
前記第1の画素からの電気信号と前記第2の画素からの電気信号とを同じ期間に前記信号線に出力するように、前記第1の画素アレイを駆動する第1の駆動回路及び前記第2の画素アレイを駆動する第2の駆動回路を制御する制御回路と、
を有する放射線撮像装置。
A first pixel array and a second pixel array in which a plurality of pixels for outputting an electric signal corresponding to incident radiation are arranged in a matrix, a first pixel included in the first pixel array, and the first pixel array. A flexible substrate having a signal line in which a second pixel included in a two-pixel array is commonly connected, and the first pixel and the second pixel are arranged so as to face each other. When,
The first drive circuit for driving the first pixel array and the first drive circuit so as to output the electric signal from the first pixel and the electric signal from the second pixel to the signal line in the same period. A control circuit that controls a second drive circuit that drives the two pixel arrays, and a control circuit that controls the second drive circuit.
Radiation imaging device with.
放射線が入射される側からの前記第1の画素の正射影の重心と前記第2の画素の正投影の重心のずれ量が、0.5画素以内であ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 first aspect of claim 1 is that the amount of deviation between the center of gravity of the orthographic projection of the first pixel and the center of gravity of the orthographic projection of the second pixel from the side on which radiation is incident is within 0.5 pixels. The radiation imaging device described. 前記制御回路は、前記第1の画素からの電気信号と前記第2の画素からの電気信号とを別の期間に前記信号線に出力するように、前記第1の画素アレイを駆動する第1の駆動回路及び前記第2の画素アレイを駆動することが可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線撮像装置。 The control circuit drives the first pixel array so that the electric signal from the first pixel and the electric signal from the second pixel are output to the signal line in another period. The radiation imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein the drive circuit of the above and the second pixel array can be driven. 前記第1の画素及び第2の画素はそれぞれ、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を前記信号線に出力するためのスイッチ素子と、を含み、
前記第1の駆動回路及び前記第2の駆動回路は、前記スイッチ素子をオンするためのオン信号を前記スイッチ素子に供給することにより前記第1の画素及び前記第2の画素から前記電気信号を前記信号線に出力するように、前記第1の画素アレイ及び前記第2の画素アレイを駆動することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
The first pixel and the second pixel each include a conversion element for converting radiation into an electric signal and a switch element for outputting the electric signal to the signal line.
The first drive circuit and the second drive circuit supply the electric signal from the first pixel and the second pixel by supplying an on signal for turning on the switch element to the switch element. The radiation imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first pixel array and the second pixel array are driven so as to output to the signal line.
前記スイッチ素子は、制御端子と2つの主端子とを有するトランジスタであり、
前記2つの主端子のうちの一方には前記変換素子の2つの主電極のうちの一方の主電極が電気的に接続されており、前記2つの主端子のうちの他方には前記信号線が電気的に接続されてい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 switch element is a transistor having a control terminal and two main terminals.
One of the two main electrodes of the conversion element is electrically connected to one of the two main terminals, and the signal line is connected to the other of the two main terminals. The radiation imaging device according to claim 4, wherein the radiation imaging device is electrically connected.
前記信号線に電気的に接続された読出回路を更に含み、
前記読出回路は、一般撮影では、前記同じ期間に前記信号線に出力された前記第1の画素からの電気信号と前記第2の画素からの電気信号とが前記信号線で足し合わされた信号を読み出すことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
It further includes a read circuit electrically connected to the signal line.
In general photographing, the reading circuit obtains a signal obtained by adding an electric signal from the first pixel and an electric signal from the second pixel output to the signal line in the same period by the signal line. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is read out.
前記読出回路は、前記信号線における前記第2の画素までの距離が前記第1の画素までの距離よりも近くなるように、前記信号線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の放射線撮像装置。 The claim is characterized in that the read circuit is electrically connected to the signal line so that the distance to the second pixel in the signal line is closer than the distance to the first pixel. Item 6. The radiation imaging device according to item 6. 前記読出回路は、エネルギサブトラクション撮影では、前記第1の画素から前記信号線に出力された電気信号と前記第2の画素から前記信号線に電気信号とを別の期間に個別に読み出す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 is characterized in that, in energy subtraction imaging, an electric signal output from the first pixel to the signal line and an electric signal from the second pixel to the signal line are individually read out in different periods. The radiation imaging apparatus according to claim 7. 請求項1〜8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の放射線画像データを処理するコンピュータと、
を含むことを特徴とする放射線撮像システム。
The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8.
A computer that processes radiation image data from the radiation imaging device, and
A radiation imaging system characterized by including.
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