JP2021129209A - Radiation imaging apparatus and radiation imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。 The present invention relates to a radiation imaging device and a radiation imaging system.
医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器(FPD)を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。特許文献1には、放射線検出素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス線を流れる電流から、放射線の照射の有無を検出する放射線画像撮影装置が示されている。
In medical image diagnosis and non-destructive inspection, a radiation imaging device using a plane detector (FPD) made of a semiconductor material is widely used.
放射線画像を撮像する際に、FPDに照射される放射線の強度や照射範囲などの照射条件は多岐にわたる。特許文献1に示される構成において、1系統のバイアス線を用いて放射線の照射を検出するため、強い放射線が照射される場合にサンプリング周期を早くするなど、放射線の照射条件に応じて照射を検出するための動作を設定する必要がある。しかしながら、被写体の構造などによって想定よりも放射線撮像装置に入射する放射線の線量が少なくなった場合、1回のサンプリングに対して放射線の照射によって生成される電荷が少なくなり、放射線の照射の検出が困難になりうる。1つの系統を用いて放射線の照射の有無を検出する方法では、放射線の照射の有無を検出する際の制御の自由度が低く、様々な放射線の照射条件や被写体に対応できない可能性がある。
When capturing a radiation image, there are various irradiation conditions such as the intensity and irradiation range of the radiation applied to the FPD. In the configuration shown in
本発明は、放射線の照射の有無を検出する際の制御の自由度を向上させるのに有利な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique advantageous for improving the degree of freedom of control when detecting the presence or absence of radiation irradiation.
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、1つの画素グループと1つのバイアス線とがそれぞれ対応して配された複数の画素グループおよび複数のバイアス線と、駆動回路と、検出部と、を含む放射線撮像装置であって、複数の画素グループのそれぞれは、放射線を電荷に変換する変換素子および電荷を列信号線に転送するスイッチ素子を含む画素によって構成され、複数のバイアス線のそれぞれは、互いに電気的に独立して画素の変換素子にバイアス電位を供給し、放射線の照射の有無を検出する際に、駆動回路は、複数の画素グループのそれぞれの画素グループに含まれる画素のスイッチ素子を所定の順番で並行してオン動作させ、検出部は、複数のバイアス線のそれぞれを流れる電流を示す複数の信号値に基づいて、放射線の照射の有無を検出することを特徴とする。 In view of the above problems, the radiation imaging apparatus according to the embodiment of the present invention includes a plurality of pixel groups and a plurality of bias lines in which one pixel group and one bias line are respectively arranged, and a drive circuit. , A detection unit, and each of the plurality of pixel groups is composed of a plurality of pixels including a conversion element that converts an electric charge into an electric charge and a switch element that transfers the electric charge to a column signal line. Each of the bias lines supplies a bias potential to the pixel conversion element electrically independently of each other, and when detecting the presence or absence of irradiation of radiation, the drive circuit is included in each pixel group of the plurality of pixel groups. The switch elements of the pixels are turned on in parallel in a predetermined order, and the detection unit detects the presence or absence of irradiation based on a plurality of signal values indicating the currents flowing through each of the plurality of bias lines. It is a feature.
上記手段によって、放射線の照射の有無を検出する際の制御の自由度を向上させるのに有利な技術を提供する。 The above means provides an advantageous technique for improving the degree of freedom of control when detecting the presence or absence of radiation irradiation.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although a plurality of features are described in the embodiment, not all of the plurality of features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Further, in the attached drawings, the same or similar configurations are given the same reference numbers, and duplicate explanations are omitted.
また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども含みうる。 Further, the radiation in the present invention includes beams having the same or higher energy, for example, X, in addition to α rays, β rays, γ rays, etc., which are beams produced by particles (including photons) emitted by radiation decay. It can also include lines, particle beams, cosmic rays, etc.
図1〜11を参照して、本実施形態における放射線撮像装置について説明する。図1は、本実施形態における放射線撮像装置100を用いた放射線撮像システムSYSの構成例を示す図である。本実施形態の放射線撮像システムSYSは、放射線撮像装置100、制御用コンピュータ120、放射線発生装置130、放射線制御装置140を含み構成される。
The radiation imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a radiation imaging system SYS using the
放射線発生装置130は、放射線制御装置140からの制御に従って放射線撮像装置100に放射線を曝射する。制御用コンピュータ120は、放射線撮像システムSYSの全体を制御しうる。また、制御用コンピュータ120は、放射線発生装置130から被写体を介して放射線撮像装置100に照射される放射線によって生成される放射線画像の取得を行う。
The
放射線撮像装置100は、画素部101、読出回路102、基準電源103、バイアス電源部104を含む撮像部110と、電源部105と、検出部106と、制御部107と、を含む。画素部101には、放射線を検出するための複数の画素が、二次元アレイ状に配される。読出回路102は、画素部101から電荷情報を読み出す。基準電源103は、読出回路102に基準電圧を供給する。バイアス電源部104は、画素部101に配される画素の変換素子にバイアス電位を供給する。電源部105は、基準電源103、バイアス電源部104を含む各電源に電力を供給する。検出部106は、バイアス電源部104から電流の情報を取得する。より具体的には、検出部106は、バイアス電源部104が画素部101の各画素にバイアス電位を供給するためのバイアス線を流れる電流の情報を、バイアス電源部104から取得する。検出部106は、バイアス電源から出力された電流の情報を演算し、画素部101に入射する放射線の強度の時間変動を含む放射線情報を出力する。検出部106として、FPGAやDSP、プロセッサなどの、デジタル信号処理回路が用いられうる。また、検出部106は、サンプルホールド回路やオペアンプなどのアナログ回路を用いて構成されてもよい。また、図1に示される構成において、放射線撮像装置100に検出部106が配されるが、制御用コンピュータ120が、検出部106の機能を有していてもよい。この場合、図1に示される放射線撮像装置100と制御用コンピュータ120のうち検出部106として機能する部分とを含み、本実施形態の「放射線撮像装置」といえる。撮像部110については後述する。制御部107は、放射線撮像装置100の駆動など、放射線撮像装置100全体を制御する。制御部107は、ユーザの設定などに従って制御用コンピュータ120から送信された駆動方法で撮像部110を制御する。また、検出部106が出力した放射線情報を用いて、撮像部110の駆動方法を変更してもよい。
The
本実施形態の放射線撮像装置100の撮像部110を説明する前に、比較例の撮像部110’について説明する。図2は、放射線撮像装置100の比較例の撮像部110’の構成例を示す等価回路図である。図2では、説明の簡便化のために6行×6列の画素PIXを有する画素部101を示す。しかしながら、実際の放射線撮像装置100の画素部101は、より多画素でありうる。例えば、17インチの放射線撮像装置100は、約2800行×約2800列の画素PIXを有しうる。
Before explaining the
画素部101は、行列状に複数配置された画素PIXを有する二次元検出器である。画素PIXは、放射線を電荷に変換する変換素子S(S11〜S66)と、変換素子Sで生成された電荷を信号線Sigに転送し、電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子T(T11〜T66)と、を含む。本実施形態において、変換素子Sは、光電変換素子と、光電変換素子の放射線の入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換するシンチレータなどの波長変換体とを備えた間接型の変換素子である。光を電荷に変換する光電変換素子として、ガラス基板などの絶縁性基板上に配され、アモルファスシリコンなどの半導体材料を主材料とするMIS型フォトダイオードが用いられてもよい。また、光電変換素子として、MIS型フォトダイオードだけでなく、例えば、PIN型フォトダイオードが用いられてもよい。また、変換素子Sとして、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が用いられてもよい。スイッチ素子Tには、制御端子と2つの主端子を有するトランジスタが用いられてもよい。本実施形態において、スイッチ素子Tとして、薄膜トランジスタ(TFT)が用いられる。
The
変換素子Sの一方の電極は、スイッチ素子Tの2つの主端子のうち一方の主端子に電気的に接続され、変換素子Sの他方の電極は、バイアス線Bsを介してバイアス電源部104のバイアス源203と電気的に接続される。行方向(図面の横方向。)に並ぶ複数のスイッチ素子T、例えば、スイッチ素子T11、13、15は、制御端子が1行目の駆動線G1に共通に電気的に接続されており、駆動回路214からスイッチ素子Tの導通状態を制御する駆動信号が駆動線G1を介して与えられる。駆動回路214は、行方向に沿って配された複数の駆動線Gを介して、画素PIXのスイッチ素子Tを制御する。列方向(図面の縦方向。)に沿って配された複数のスイッチ素子T、例えば、スイッチ素子T11〜T61は、2つの主端子のうち他方の主端子が1列目の列信号線Sig1に電気的に接続されており、スイッチ素子Tが導通状態である間に、変換素子Sの電荷に応じた電気信号を、列信号線Sig1を介して読出回路102に出力する。信号線Sig1〜Sig6は、複数の画素PIXから出力された電気信号を、列ごとに並列に読出回路102に伝送しうる。
One electrode of the conversion element S is electrically connected to one of the two main terminals of the switch element T, and the other electrode of the conversion element S is connected to the bias
読出回路102は、画素部101から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路206を信号線ごとに対応して設けている。増幅回路206は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器205、積分増幅器205から出力された電気信号を増幅する可変増幅器204、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路207、バッファアンプ209を含む。積分増幅器205は、画素PIXから読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器、積分容量、リセットスイッチを含む。積分増幅器205は、積分容量の値を変えることによって、増幅率を変更することが可能である。積分増幅器205の反転入力端子には、画素PIXから出力された電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源103から基準電位Vrefが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が、演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路207は、増幅回路206ごと設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。また、読出回路102は、増幅回路206から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ208を含む。バッファアンプ209から出力されたアナログ電気信号である画像信号Voutは、A/D変換器210によってデジタルの画像データに変換され、図1に示す制御用コンピュータ120へ出力される。
The
電源部105(図2においては省略。)は、バッテリや外部からの電力を各電源へ変圧し、図2に示される増幅回路の基準電源103、バイアス電源部104などに電力を供給する。基準電源103は、演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Vrefを供給する。バイアス電源部104のバイアス源203は、バイアス線Bsを介して変換素子Sの2つの電極のうち他方の電極に共通にバイアス電位Vsを供給する。また、バイアス電源部104のバイアス源203は、バイアス線Bsを流れる電流の量の時間変動を含む電流の情報を検出部106に出力する。本実施形態において、電流の情報を出力する回路として、バイアス源203は、オペアンプおよび抵抗を含む電流−電圧変換回路215を含むが、この構成に限定されるものではない。例えば、バイアス源203は、シャント抵抗を用いた電流−電圧変換回路を含んでいてもよい。また、バイアス源203は、電流−電圧変換回路の出力電圧をデジタル値に変換するA/D変換回路をさらに含み、電流の情報をデジタル値として出力してもよい。また、バイアス源203は、バイアス線Bsに供給した(流れた)電流量に対応する適当な物理量を検出部106に出力してもよい。
The power supply unit 105 (omitted in FIG. 2) transforms the power from the battery and the outside into each power supply, and supplies power to the
駆動回路214は、図1に示される制御部107から入力される制御信号D−CLK、OE、DIOに応じて、スイッチ素子Tを導通状態(オン動作)にする導通電圧Vcomと非導通状態(オフ動作)にする非導通電圧Vssとを含む駆動信号を、それぞれの駆動線に出力する。これによって、駆動回路214は、スイッチ素子Tのオンまたはオフを制御し、画素部101を駆動する。制御信号D−CLKは、駆動回路214として用いられるシフトレジスタのシフトクロックである。制御信号DIOは、シフトレジスタが転送するパルス、制御信号OEは、シフトレジスタの出力端を制御する信号である。以上の制御信号によって、駆動の所要時間と走査方向を設定する。
The
また、制御部107は、読出回路102に制御信号RC、SH、CLKを与えることによって、読出回路102の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号RCは、積分増幅器205のリセットスイッチの動作を制御する。制御信号SHは、サンプルホールド回路207の動作を制御する。制御信号CLKは、マルチプレクサ208の動作を制御する。
Further, the
図3は、比較例の撮像部110’を備える放射線撮像装置100の基本となる駆動タイミングである。図4は、撮像部110、110’に関わらず、放射線撮像装置100の基本となる動作のフロー図である。図3において、Vg1、Vg2、Vg3、VgYs、VgYは、画素部101の第1行から第Y行のそれぞれの駆動線Gに供給される駆動信号を示している。ここで、放射線撮像装置100において、放射線の照射の開始を検出した行を、行Ysとして説明する。
FIG. 3 shows the basic drive timing of the
ユーザによって、放射線画像の撮像条件の設定などが行われると、まず、制御部107は、駆動回路214に、暗電流によって画素PIXの変換素子Sに蓄積された電荷を除去するリセット駆動(以後、空読みと称する場合がある。)を行わせる(S401)。空読みは、先頭行(0行目)から最終行(Y−1行目)まで順番に行われ、最終行に到達した場合は先頭行に戻る。
When the user sets the imaging conditions for the radiographic image, the
空読みを行いながら、検出部106は、バイアス源203から取得するバイアス線Bsを流れる電流の情報から放射線情報を取得して、放射線の照射の有無の検出を行う(S402)。放射線の照射の開始の検出としては、予め定められた期間内にバイアス線Bsを流れた電流の時間変動の累計値が予め定めた所定の閾値を超えた場合、放射線の照射が開始されたと判定する方法が用いられてもよい。検出部106が放射線の照射の開始を検出しない場合(S402においてNO)、空読みが継続される。
While performing blank reading, the
検出部106が、放射線の照射の開始を検出した場合(S402においてYES)、放射線撮像装置100はS403に遷移し、制御部107は、駆動回路214に空読み動作を終了させ、次いで、全ての駆動線G1〜GYに対してスイッチ素子Tを非導通にさせる。S403において、変換素子Sには、入射する放射線に応じて発生する電荷が蓄積される。
When the
次いで、制御部107は、放射線の照射の終了の判定を行う(S404)。放射線の照射の終了の判定として、放射線の照射の開始が判定されてから予め定められた時間が経過した場合に放射線の照射が終了したと判定する方法が用いられてもよい。また、制御部107は、予め定められた期間内にバイアス線Bsを流れた電流の時間変動の累積値が予め定めた閾値を下回る場合に放射線の終了と判定してもよい。放射線の照射の終了が判定されない場合(S404においてNO)、駆動回路214は、引き続き放射線画像を取得するための画素PIXのスイッチ素子Tをオフさせ、放射線から変換される信号を蓄積する駆動(以後、蓄積と称する場合がある。)が行われる。放射線の照射の終了が判定された場合(S404におけるYES)、放射線撮像装置100はS405に遷移し、駆動回路214および読出回路102は、画素PIXの変換素子Sに生じた電荷を読み出す駆動(以後、本読みと称する場合がある。)を行う。本読みは、画素部101に配された画素PIXの先頭行から最終行まで順番に行われうる。本読みが最終行に到達した場合、一連の撮影動作が終了する。
Next, the
図5には、放射線の照射の開始を検出した際の駆動タイミングが示されている。図5において、VgYs−2、VgYs−1、VgYs、VgYs+1は、画素部101の第Ys−2行から第Ys+1行の駆動線Gに供給される駆動信号を示している。行Ysは、上述のように放射線の照射の開始を検出した行である。
FIG. 5 shows the drive timing when the start of radiation irradiation is detected. In FIG. 5, VgYs-2, VgYs-1, VgYs, and VgYs + 1 indicate drive signals supplied to the drive lines G from the Ys-2 line to the Ys + 1 line of the
本実施形態において、放射線撮像装置100は、バイアス線Bsに流れるバイアス電流に関して、以下のような特徴を有しうる。
(1)放射線の照射中、単位時間当たりの放射線の照射量に比例した電流がバイアス線Bsに流れる。この電流は、図5に「第1信号」として示されている。
(2)放射線が照射された画素PIXのスイッチ素子Tを導通すると、スイッチ素子Tを導通するまでに当該画素PIXの変換素子Sに蓄積された電荷量に比例した電流が、バイアス線Bsに流れる。この電流は、図5に「第2信号」として示されている。
(3)画素PIXのスイッチ素子Tのオン・オフを切り替えると、バイアス線Bsに電流が流れる。この電流は、スイッチングノイズと呼ばれうるものである(不図示)。
(4)放射線撮像装置100に衝撃や磁界が加わると、バイアス線Bsに印加されたノイズの周波数に応じた電流が流れうる。この電流は、外来ノイズと呼ばれるものであり、図6に「外来ノイズ」として示されている。
(5)放射線撮像装置100に磁界や衝撃が加わらない場合であっても、放射線撮像装置100自体が発生する電磁波や検出部106などの内部雑音などにより、バイアス線Bsに電流が流れる。この電流は、システムノイズと呼ばれるものである(不図示)。
In the present embodiment, the
(1) During irradiation of radiation, a current proportional to the irradiation amount of radiation per unit time flows in the bias line Bs. This current is shown as the "first signal" in FIG.
(2) When the switch element T of the pixel PIX irradiated with radiation is conducted, a current proportional to the amount of electric charge accumulated in the conversion element S of the pixel PIX before conducting the switch element T flows in the bias line Bs. .. This current is shown as the "second signal" in FIG.
(3) When the switch element T of the pixel PIX is switched on / off, a current flows through the bias line Bs. This current can be called switching noise (not shown).
(4) When an impact or a magnetic field is applied to the
(5) Even when a magnetic field or an impact is not applied to the
放射線の照射の有無(開始)を検出するためには、検出信号としてのバイアス線Bsを流れる電流に起因する信号の信号値をそのまま用いてもよい。しかしながら、衝撃や磁界の影響などによる外来ノイズを無視できない場合など、バイアス線Bsを流れる電流に起因する信号に処理を行い、放射線の照射を検出してもよい。 In order to detect the presence / absence (start) of radiation irradiation, the signal value of the signal caused by the current flowing through the bias line Bs as the detection signal may be used as it is. However, when external noise due to the influence of an impact or a magnetic field cannot be ignored, the signal caused by the current flowing through the bias line Bs may be processed to detect the irradiation of radiation.
例えば、図5に示されるように、画素PIXのスイッチ素子Tをオン動作(導通状態)させたときにバイアス線Bsを流れる電流をサンプリングし、これをS信号とする。また、スイッチ素子Tをオフ動作(非導通状態)させたときにバイアス線Bsを流れる電流をサンプリングし、これをN信号とする。S信号とN信号との差分を取ることによって外来ノイズを除去することができる。ただし、外来ノイズは時間経過に伴い変動するため、互いに近い時刻にサンプリングしたS信号とN信号を用いてもよい。例えば、y回目にサンプリングしたS信号の信号値をS(y)、y回目にサンプリングしたN信号の信号値をN(y)、外来ノイズを除去した信号値をX(y)とすると、以下に示す式(1)のような演算によって信号値X(y)が求められる。式(1)は、スイッチ素子Tがオン動作しているときのバイアス線Bsを流れる電流に起因する信号と、スイッチ素子Tがオフ動作しているときのバイアス線Bsを流れる電流に起因する信号と、の差分演算を意味する。
X(y)=S(y)−{N(y)+N(y−1)}/2・・・(1)
For example, as shown in FIG. 5, the current flowing through the bias line Bs is sampled when the switch element T of the pixel PIX is turned on (conducting state), and this is used as an S signal. Further, when the switch element T is turned off (non-conducting state), the current flowing through the bias line Bs is sampled and used as an N signal. External noise can be removed by taking the difference between the S signal and the N signal. However, since the external noise fluctuates with the passage of time, the S signal and the N signal sampled at times close to each other may be used. For example, assuming that the signal value of the S signal sampled at the yth time is S (y), the signal value of the N signal sampled at the yth time is N (y), and the signal value from which external noise is removed is X (y), the following is assumed. The signal value X (y) is obtained by the calculation as shown in the equation (1) shown in. Equation (1) is a signal caused by a current flowing through the bias line Bs when the switch element T is operating on and a signal caused by a current flowing through the bias line Bs when the switch element T is operating off. And means the difference operation of.
X (y) = S (y)-{N (y) + N (y-1)} / 2 ... (1)
このように外来ノイズを低減する方法を相関二重サンプリング(CDS:Correlated Double Sampling)と呼ぶ。CDSは、式(1)に示される方法に限定されるものではない。例えば、信号値X(y)の演算のために、N信号の信号値として信号値N(y)と信号値N(y−1)との一方だけを用いてもよいし、信号値S(y−1)と信号値N(y−2)などのように互いに隣接しない信号値を用いてもよい。また、y回目のサンプリングしたS信号の信号値S(y)として、当該期間に複数回サンプリングしたものを加算または平均化した値を用いてもよい。検出部106は、例えば、信号値X(y)の累計値が所定の閾値を超えることによって、放射線の照射の有無を検出する。
Such a method of reducing external noise is called correlated double sampling (CDS). The CDS is not limited to the method represented by the formula (1). For example, for the calculation of the signal value X (y), only one of the signal value N (y) and the signal value N (y-1) may be used as the signal value of the N signal, or the signal value S ( Signal values that are not adjacent to each other, such as y-1) and signal value N (y-2), may be used. Further, as the signal value S (y) of the S signal sampled at the yth time, a value obtained by adding or averaging the values sampled a plurality of times during the period may be used. The
また、スイッチ素子Tのオン/オフを切り替える際に生じるスイッチングノイズが無視できない場合がある。この場合、スイッチングノイズによる影響が低減されるように、バイアス線Bsを流れる電流に起因する信号に処理を行う必要がある。スイッチングノイズを低減する処理として、例えば、バイアス線Bsを流れる電流に起因する信号の値から事前にサンプリングしたスイッチングノイズの値を減算する処理を行うことが考えられる。 In addition, switching noise generated when the switch element T is switched on / off may not be ignored. In this case, it is necessary to process the signal caused by the current flowing through the bias line Bs so that the influence of the switching noise is reduced. As a process for reducing the switching noise, for example, it is conceivable to perform a process of subtracting the value of the switching noise sampled in advance from the value of the signal caused by the current flowing through the bias line Bs.
ここで、スイッチングノイズの大きさは行ごとに異なるが、同じ行のスイッチングノイズの大きさは再現性が高いことが確認されている。そこで、図6に示されるように、現在のバイアス線Bsを流れる電流に起因する信号の信号値から、同じ行の1フレーム前のバイアス線Bsを流れる電流に起因する信号の信号値を減算する。これによって、スイッチングノイズを低減することが可能である。画素部101に画素PIXが列方向にY行にわたって配されている場合、1フレーム前のS信号の信号値はS(y−Y)、1フレーム前のN信号の信号値はN(y−Y)である。したがって、以下に示す式(2)のような演算によって信号値X(y)が求められる。
X(y)=[S(y)−{N(y)+N(y−1)}/2]
−[S(y−Y)−{N(y−Y)+N(y−1−Y)}/2]・・・(2)
Here, although the magnitude of the switching noise differs for each row, it has been confirmed that the magnitude of the switching noise in the same row has high reproducibility. Therefore, as shown in FIG. 6, the signal value of the signal caused by the current flowing through the current bias line Bs is subtracted from the signal value of the signal caused by the current flowing through the bias line Bs one frame before the same line. .. This makes it possible to reduce switching noise. When the pixel PIX is arranged in the
X (y) = [S (y)-{N (y) + N (y-1)} / 2]
-[S (y-Y)-{N (y-Y) + N (y-1-Y)} / 2] ... (2)
式(2)の第1項は、y行について、スイッチ素子Tがオン動作しているときのバイアス線Bsを流れる電流と、スイッチ素子Tがオフ動作しているときのバイアス線Bsを流れる電流との差分を演算することを意味する。式(2)の第2項は、1フレーム前のy行について、スイッチ素子Tがオン動作しているときのバイアス線Bsを流れる電流と、スイッチ素子Tがオフ動作しているときのバイアス線Bsを流れる電流と、の差分を演算することを意味する。式(2)式の全体は、同じ行について、最新のS信号とN信号との差分と、1フレーム前のS信号とN信号との差分と、の変化量を求めることを意味する。 The first term of the equation (2) describes the current flowing through the bias line Bs when the switch element T is operating on and the current flowing through the bias line Bs when the switch element T is operating off for the y row. It means to calculate the difference with. The second term of the equation (2) is the current flowing through the bias line Bs when the switch element T is operating on and the bias line when the switch element T is operating off for the y line one frame before. It means that the difference between the current flowing through Bs and the current is calculated. The whole of the equation (2) means to obtain the amount of change of the difference between the latest S signal and the N signal and the difference between the S signal and the N signal one frame before for the same line.
図6に示される処理方法は、フレーム補正と呼ばれる。フレーム補正は、式(2)の方法に限定されるものではない。例えば、最新のS信号とN信号の信号値の差分に対して、2フレームや2フレーム以上前のS信号およびN信号の信号値の差分を用いてフレーム補正を行ってもよい。また、S信号またはN信号の一方だけを用いて、フレーム間での変化量を求めてもよい。 The processing method shown in FIG. 6 is called frame correction. The frame correction is not limited to the method of the equation (2). For example, the difference between the latest S signal and the signal value of the N signal may be frame-corrected by using the difference between the signal values of the S signal and the N signal two frames or two frames or more before. Further, the amount of change between frames may be obtained by using only one of the S signal and the N signal.
ここで、図2に示される比較例の撮像部110’を用いた場合の課題について説明する。変換素子Sにおいて放射線の照射によって生成される電荷は、照射された放射線の強度と照射時間との積で決定される。この放射線の照射時間は、一般的に1ms〜数100msの範囲である。例えば、回診車やポータブルの放射線発生装置130では、使用可能な電源の関係上、放射線の出力が弱いため照射時間を長くする傾向がある。一方、据置型の放射線発生装置130では、電源の供給の自由度が高く、被検体が動くことによる画像のブレを防止するために、照射時間を短くする傾向がある。バイアス線Bsを流れる電流の時間変動に起因する信号を用いて放射線の照射の有無を検出する場合、時間変動の計測期間を長くすると、放射線の照射を検出するまでに要する時間が長くなる。したがって、短い照射時間で強い放射線が照射された場合、放射線の照射を検出するまでの時間が長くなるため、得られた放射線画像にアーチファクトが生じやすい。一方、時間変動の計測期間を短くすると、長い照射時間で弱い放射線が照射された場合、放射線の照射の有無を検出することが難しい可能性がある。
Here, a problem when the imaging unit 110'of the comparative example shown in FIG. 2 is used will be described. The electric charge generated by irradiation of radiation in the conversion element S is determined by the product of the intensity of the irradiated radiation and the irradiation time. The irradiation time of this radiation is generally in the range of 1 ms to several hundred ms. For example, in a round-trip car or a
また、放射線の照射エリアが小さい場合や、被写体の構造などによって画素部101の周辺部に放射線が到達しにくい場合が考えられる。この場合、画素部101の一端に配された駆動線Gから他端に向かって順次、接続された画素PIXのスイッチ素子Tをオン動作させると、放射線の照射の有無を検出するまで、多くの時間がかかってしまう可能性がある。つまり、放射線の照射条件に応じて、常に適切な蓄積時間やサンプリング周期、放射線の照射を検出するために画素PIXを駆動する順番などを設定する必要がある。
Further, it is conceivable that the radiation irradiation area is small, or the radiation does not easily reach the peripheral portion of the
そこで、本実施形態の撮像部110の構成について、図7を用いて説明する。図2に示した比較例の撮像部110との違いは以下の点である。
Therefore, the configuration of the
行方向に並ぶ変換素子S、例えば、変換素子S11、S13、S15は、それぞれスイッチ素子T11、T13、T15を介して制御端子が1行目の駆動配線Ga1に接続される。また、変換素子S11、S13、S15の他方の電極は共通のバイアス線Bsaを介してバイアス電源部104のバイアス源203aに接続されている。スイッチ素子S11、S13、S15と同じ行に配された変換素子S12、S14、S16は、それぞれスイッチ素子T12、T14、T16を介して制御端子が1行目の駆動配線Gb1に接続される。また、変換素子S12、S14、S16の他方の電極は共通のバイアス線Bsbを介してバイアス電源部104のバイアス源203bに接続されている。以下、他の行方向に並ぶ変換素子Sも同様に接続されている。
The conversion elements S arranged in the row direction, for example, the conversion elements S11, S13, and S15, have control terminals connected to the drive wiring Ga1 in the first row via the switch elements T11, T13, and T15, respectively. Further, the other electrodes of the conversion elements S11, S13, and S15 are connected to the
バイアス配線Bsaはバイアス源203aに、バイアス配線Bsbはバイアス源203bに、それぞれ電気的に接続される。また、バイアス線Bsaに接続されている画素(例えば、画素PIXa)によって構成される画素グループに含まれる画素PIXのスイッチ素子Tは、駆動線グループGaを介して駆動回路214aによって制御される。同様に、バイアス線Bsbに接続されている画素(例えば、画素PIXb)によって構成される画素グループに含まれる画素PIXのスイッチ素子Tは、駆動線グループGbを介して駆動回路214bによって制御される。つまり、スイッチ素子Tを駆動し放射線の照射の有無を検出するためにバイアス線Bsを流れる電流の情報を取得する経路が、互いに電気的に独立した2系統存在する構造となっている。図7に示される構成において、説明を簡単にするため駆動回路を駆動回路214aと駆動回路214bとの2つに分割しているが、1つの駆動回路214が、2つの画素グループをそれぞれに制御する構成としてもよい。
The bias wiring Bsa is electrically connected to the
図7に示される構成において、2つの画素グループが配されているが、3つ以上の画素グループやそれぞれの画素グループに含まれる画素PIXの変換素子Sにバイアス電位を供給するバイアス線Bsが配されていてもよい。つまり、放射線撮像装置100の撮像部110は、1つの画素グループと1つのバイアス線Bsとがそれぞれ対応して配された複数の画素グループおよび複数のバイアス線Bsを含みうる。複数のバイアス線Bsのそれぞれは、互いに電気的に独立して画素PIXの変換素子Sにバイアス電位を供給していればよい。
In the configuration shown in FIG. 7, two pixel groups are arranged, but bias lines Bs that supply a bias potential to three or more pixel groups and the conversion element S of the pixel PIX included in each pixel group are arranged. It may have been done. That is, the
次いで、図8を用いて撮像部110を備える放射線撮像装置100の駆動タイミングについて説明する。図8に示されるように、駆動回路214は、複数の画素グループのそれぞれの画素グループに含まれる画素PIXのスイッチ素子Sを所定の順番で並行してオン動作させる。ここでは、図7に示されるように、2組の画素グループとバイアス線Bsが配されている場合について説明する。図8において、Vga1〜VgaYは、画素部101に配された画素PIXのうち画素PIXaを含む画素グループ(以下、第1画素グループと呼ぶ場合がある。)を駆動するための駆動線グループGaの第1行から第Y行のそれぞれの駆動線Ga1〜GaYに供給される駆動信号を示している。また、Vgb1〜VgbYは、画素部101に配された画素PIXのうち画素PIXbを含む画素グループ(以下、第2画素グループと呼ぶ場合がある。)を駆動するための駆動線グループGbの第1行から第Y行のそれぞれの駆動線Gb1〜GbYに供給される駆動信号を示している。
Next, the drive timing of the
図8に示されるように、放射線の照射の有無を検出する際に、駆動回路214は、第1画素グループに含まれる画素PIXのスイッチ素子Sをオン動作させる時間よりも、第2画素グループに含まれる画素PIXのスイッチ素子Sをオン動作させる時間を長くしてもよい。また、駆動回路214は、第1画素グループに含まれる画素PIXのスイッチ素子Sを周期的にオン動作させる周期よりも、第2画素グループに含まれる画素PIXのスイッチ素子Sを周期的にオン動作させる周期を長くしてもよい。
As shown in FIG. 8, when detecting the presence or absence of radiation irradiation, the
スイッチ素子Sがオン動作する時間に比例してバイアス線Bsを流れる電流の量が増えるため、バイアス線Bsを流れる電流に起因する信号のS/N比を向上でき、放射線の照射の有無を検出する感度を向上させることができる。その一方で、スイッチ素子Sがオン動作する時間を長くした場合、サンプリング周期(1フレームの期間)が長くなってしまう可能性がある。このため、実際に放射線が照射されてから放射線の照射の開始を検出するまでの遅延時間が長くなりうる。遅延時間の間に入射した放射線によって生成された電荷は空読み動作によって放射線画像の生成には用いられずに捨てられてしまうため、短時間に大きな線量の放射線が照射される場合など、得られた放射線画像にアーチファクトを生じる可能性が高くなる。しかしながら、本実施形態において、スイッチ素子Sのオン動作の期間が短く、短いサンプリング周期でスイッチ素子Sを動作させる第1画素グループは、強い放射線が短時間に照射される場合の照射の有無を精度良く検出できる。また、スイッチ素子Sのオン動作の期間が長く、長いサンプリング周期でスイッチ素子Sを動作させる第2画素グループは、弱い放射線が照射される場合の照射の有無を精度良く検出できる。 Since the amount of current flowing through the bias line Bs increases in proportion to the time when the switch element S is turned on, the S / N ratio of the signal caused by the current flowing through the bias line Bs can be improved, and the presence or absence of irradiation can be detected. It is possible to improve the sensitivity of the current. On the other hand, if the time during which the switch element S is turned on is lengthened, the sampling cycle (period of one frame) may become long. Therefore, the delay time from the actual irradiation to the detection of the start of the irradiation can be long. Since the electric charge generated by the radiation incident during the delay time is discarded without being used for the generation of the radiation image by the blank reading operation, it can be obtained when a large dose of radiation is irradiated in a short time. There is a high possibility that an artifact will occur in the radiographic image. However, in the present embodiment, the on-operation period of the switch element S is short, and the first pixel group that operates the switch element S with a short sampling cycle accurately determines the presence or absence of irradiation when strong radiation is irradiated in a short time. It can be detected well. Further, the second pixel group that operates the switch element S with a long on-operation period and a long sampling cycle can accurately detect the presence or absence of irradiation when weak radiation is irradiated.
このように、本実施形態において、複数(2組)の画素グループおよびバイアス線Bsが配され、駆動回路214は、複数(2つ)の画素グループの画素PIXの変換素子Sをオン動作する時間がそれぞれ異なるように駆動する。このとき、検出部106は、複数(2つ)のバイアス線Bsのそれぞれを流れる電流を示す複数(2つ)の信号値に基づいて、放射線の照射の有無を検出する。より具体的には、複数(2つ)の信号値X(y)の累計値のうち少なくとも1つの累計値が所定の閾値を超えることによって、放射線の照射の有無を検出できる。本実施形態において、放射線撮像装置100は、検出特性を異ならせた複数(2つ)の画素グループおよびバイアス線Bsを1つの撮像部110に配する。これによって、照射される放射線の強度に関わらずに、高い精度で放射線の照射の有無を検出することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, a plurality of (two sets) of pixel groups and bias lines Bs are arranged, and the
図7に示されるように、行方向に互いに隣り合う画素PIXaと画素PIXbとが、複数の画素グループのうち互いに異なる画素グループに含まれていてもよい。異なる画素グループに含まれる画素PIXが隣接していることによって、放射線が何れの位置に照射された場合であっても、異なる検出特性で放射線の照射の有無を検出することが可能となる。 As shown in FIG. 7, pixel PIXa and pixel PIXb adjacent to each other in the row direction may be included in different pixel groups among a plurality of pixel groups. Since the pixels PIX included in different pixel groups are adjacent to each other, it is possible to detect the presence or absence of radiation irradiation with different detection characteristics regardless of the position where the radiation is irradiated.
図9は、図8を用いて説明した放射線撮像装置100の駆動タイミングの変形例を示す図である。図9は、スイッチ素子Tをオン動作せる時間が短い画素グループにおいて、バイアス線Bsを流れる電流に起因する信号のS/N比を向上させるため動作である。放射線の照射の有無を検出する際に、駆動回路214aは、駆動線グループGaのうち複数の駆動線Gに同時にスイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給してもよい。図9に示される構成において、駆動回路214aは、駆動線グループGaのうち4本の駆動線G(例えば、駆動線Ga1〜Ga4)に同時にスイッチ素子Tをオン動作させる信号を供給している。これによって、1回の空読み動作において、バイアス配線Bsaに4行分の第1画素グループに含まれる画素PIXに蓄積した電荷に比例した電流が流れる。結果として、バイアス線Bsを流れる電流に起因する信号のS/N比を向上でき、放射線の照射の有無を検出する感度を向上させることができる。図9に示される構成において、駆動回路214aは、4本の駆動線Gに同時にスイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給したが、これに限られることはない。駆動回路214aは、2本以上の任意の本数に同時にスイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給してもよい。
FIG. 9 is a diagram showing a modified example of the drive timing of the
また、図8、図9に示されるように本読み時は、第1画素グループおよび第2画素グループの画素PIXに接続されている駆動線Gに同時にスイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給してもよい。例えば、第1画素グループおよび第2画素グループの同じ行に配された画素PIXから同時に信号を読み出すように、制御部107は、駆動回路214を制御する。これによって、駆動線Gの増加に伴う本読み時間の増加が抑制される。具体的には、図2に示されるように列信号線Sigは、複数の画素PIXのうち列ごとに配された画素によって共有されている。そこで、放射線画像データを取得する際に、駆動回路214a、214bは、画素PIXaおよび画素PIXbのスイッチ素子Tを同時にオンさせることによって、本読みの時間の増加を抑制することが可能となる。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, during the main reading, a signal for simultaneously turning on the switch element T is supplied to the drive line G connected to the pixel PIX of the first pixel group and the second pixel group. You may. For example, the
さらに、図10に示すように、第1画素グループおよび第2画素グループに含まれ、互いに隣接する2画素が、1本の列信号線Sigに接続してもよい。換言すると、画素PIXのうち、行方向に互いに隣り合い、かつ、複数の画素グループのうち互いに異なる画素グループに含まれる2つの画素が、列信号線Sigを共有していてもよい。例えば、画素PIXaおよび画素PIXbは、列信号線Sig2を共有していてもよい。この場合、本読み時には、駆動線Ga1→駆動線Gb1→駆動線Ga2→駆動線Gb2・・・のように、駆動線グループGaと駆動線グループGbとに交互に、スイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給する。互いに隣接する2つの画素PIXの信号が、同一の列信号線Sigに時分割で出力できる。これによって、本読みに掛かる時間は倍になるが、読出回路102の部品数が少なくなるためコストアップを抑え、また、画素部101内の配線パターンを減らすことができ、かつ、変換素子Sの開口率を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 10, two pixels included in the first pixel group and the second pixel group and adjacent to each other may be connected to one column signal line Sigma. In other words, two pixels of the pixel PIX that are adjacent to each other in the row direction and are included in different pixel groups among the plurality of pixel groups may share the column signal line Sigma. For example, the pixel PIXa and the pixel PIXb may share the column signal line Sigma2. In this case, at the time of the main reading, the switch element T is alternately turned on by the drive line group Ga and the drive line group Gb, such as drive line Ga1 → drive line Gb1 → drive line Ga2 → drive line Gb2. Supply the signal of. The signals of two pixels PIX adjacent to each other can be output to the same column signal line Sigma in a time-division manner. As a result, the time required for the main reading is doubled, but the number of parts of the
上述の実施形態では、2組の画素グループおよびバイアス線Bsが配される場合について説明したが、これに限られることはない。3組以上の画素グループおよびバイアス線Bsが配され、それぞれ異なる駆動をさせることによって、異なる検出特性で放射線の検出を行ってもよい。 In the above-described embodiment, the case where two sets of pixel groups and bias lines Bs are arranged has been described, but the present invention is not limited to this. Radiation may be detected with different detection characteristics by arranging three or more sets of pixel groups and bias lines Bs and driving them differently.
図11は、図8、9を用いて説明した放射線撮像装置100の駆動タイミングのさらなる変形例を示す図である。図11は、図7に示される撮像部110を備える放射線撮像装置100の駆動タイミングの一例である。図11に示されるように、駆動回路214a、214bは、放射線の照射の有無の検出を開始する際に、第1画素グループにおいて空読み動作を開始する行と、第2画素グループにおいて空読み駆動を開始する行を、異なる行から開始する。
FIG. 11 is a diagram showing a further modification of the drive timing of the
例えば、駆動回路214aは、駆動線グループGaに含まれる駆動線Gのうち画素PIXaが接続された駆動線Ga1から所定の順番で、スイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給する。これに対して、駆動回路214bは、駆動線グループGbに含まれる駆動線Gのうち画素PIXbが接続された駆動線Gb1とは別の駆動線G(例えば、駆動線Gb2)から所定の順番で、スイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給してもよい。また、例えば、駆動回路214aは、駆動線グループGaに含まれる駆動線Gのうち列方向の一端に配された駆動線G(例えば、駆動線Ga1)から他端に向かって、順次にスイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給する動作を開始する。これに対して、駆動回路214bは、駆動線グループGbに含まれる駆動線Gのうち列方向の中央に配された駆動線G(例えば、駆動線Gb3、Gb4)から他端に向かって、順次にスイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給する動作を開始してもよい。ここで、列方向の中央に配された駆動線Gとは、画素部101に配された駆動線Gのうち列方向に一端から1/3の範囲にある駆動線と他端から1/3の範囲にある駆動線とを除く駆動線でありうる。また、ここで、列方向の中央に配された駆動線Gとは、画素部101に配された駆動線Gのうち列方向に一端から1/4の範囲にある駆動線と他端から1/4の範囲にある駆動線とを除く駆動線であってもよい。
For example, the
このとき、このとき、駆動回路214a、214bは、図11に示されるように、同じ周期で駆動線グループGaおよび駆動線グループGbのそれぞれの駆動線Gに、スイッチ素子Tをオン動作させるための信号を供給する。つまり、第1画素グループおよび第2画素グループにおいて、画素PIXから信号を読み出す時間やサンプリング周期が同じであってもよい。この場合、駆動線グループGaのうちスイッチ素子Tをオン動作させるための信号が供給されている駆動線Gに接続されたスイッチ素子Tを含む画素PIXと、駆動線グループGbのうちスイッチ素子Tをオン動作させるための信号が供給されている駆動線Gに接続されたスイッチ素子Tを含む画素PIXと、が、列方向に所定の行だけ離れて走査されることとなる。ここでは、2組の画素グループおよびバイアス線Bsが配される例を説明したが、上述のように、複数の画素グループが存在していてもよい。例えば、画素グループはnグループ存在し、画素PIXは、列方向にY行にわたって配されている場合を考える。このとき、複数の駆動線Gのうちスイッチ素子Tをオン動作させるための信号が同時に供給されている駆動線Gに接続されたスイッチ素子Tを含む画素PIXが、列方向にY/n行だけ離れていてもよい。
At this time, at this time, as shown in FIG. 11, the
また、第1画素グループおよび第2画素グループにおいて、画素PIXから信号を読み出す時間やサンプリング周期が同じであることに限られることはない。図8、9を用いて説明したように、第1画素グループおよび第2画素グループにおいて、画素PIXから信号を読み出す時間やサンプリング周期が異なっていてもよい。このとき、放射線の照射の有無の検出を開始する際に、駆動線グループGaのうちスイッチ素子Tをオン動作させるための信号が供給されている駆動線Gに接続されたスイッチ素子Tを含む画素PIXと、駆動線グループGbのうちスイッチ素子Tをオン動作させるための信号が供給されている駆動線Gに接続されたスイッチ素子Tを含む画素PIXと、が、列方向に所定の行だけ離れていてもよい。 Further, in the first pixel group and the second pixel group, the time for reading a signal from the pixel PIX and the sampling period are not limited to the same. As described with reference to FIGS. 8 and 9, the time for reading a signal from the pixel PIX and the sampling period may be different in the first pixel group and the second pixel group. At this time, when the detection of the presence or absence of radiation irradiation is started, the pixel including the switch element T connected to the drive line G to which the signal for turning on the switch element T in the drive line group Ga is supplied. The PIX and the pixel PIX including the switch element T connected to the drive line G to which the signal for operating the switch element T of the drive line group Gb is supplied are separated by a predetermined row in the column direction. You may be.
図11に示される駆動において、画素部101のある行に配された画素PIXの変換素子Sをそれぞれ空読み動作する時間間隔は、先頭行から順次空読み動作する場合の1/2になる。例えば、画素部101の中央部のみに放射線の照射が行われる場合であっても、先頭行から順次に空読み動作を行う場合に比べ、放射線の照射の有無を検出できるまでの時間を短縮できる。つまり、放射線の照射を検出する際の応答性が向上できる。放射線の照射エリアが小さい場合や、被写体の構造などによって画素部101の周辺部に放射線が到達しにくい場合であっても、放射線の照射を検出する際の応答性が向上し、不要な曝射を抑制することができる。
In the drive shown in FIG. 11, the time interval in which the conversion elements S of the pixel PIX arranged in the row of the
上述の実施形態では、2組の画素グループおよびバイアス線Bsが配される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、4組の画素グループおよびバイアス線Bsが配される場合、それぞれの画素PIXの変換素子Sから信号を読み出すサンプリング周期は、先頭行から順次に空読み動作を行う場合に比べて1/4になる。つまり、さらに放射線を検出する応答性は高くなる。しかしながら、画素グループの数を増加させると、同じバイアス線Bsに接続される画素PIXの数が少なくなり、結果としてバイアス線Bsを流れる電流に起因する信号のS/N比を低下させことになりうる。これは、放射線の照射の有無を検出する際の感度の低下を意味する。したがって、放射線の照射の有無の検出の応答性と感度とのバランスを考慮し、適宜、配する画素グループおよびバイアス線Bsの組数を決定すればよい。 In the above-described embodiment, the case where two sets of pixel groups and bias lines Bs are arranged has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when four sets of pixel groups and bias lines Bs are arranged, the sampling cycle for reading a signal from the conversion element S of each pixel PIX is 1/4 of the case where the blank reading operation is sequentially performed from the first row. become. That is, the responsiveness to detect radiation is further increased. However, if the number of pixel groups is increased, the number of pixel PIXs connected to the same bias line Bs is reduced, and as a result, the S / N ratio of the signal due to the current flowing through the bias line Bs is lowered. sell. This means a decrease in sensitivity when detecting the presence or absence of radiation. Therefore, the number of pixel groups to be arranged and the number of sets of bias lines Bs may be appropriately determined in consideration of the balance between the responsiveness of detection of the presence or absence of radiation irradiation and the sensitivity.
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、106:検出部、214:駆動回路、Bs:バイアス線、PIX:画素、S:変換素子、Sig:列信号線、T:スイッチ素子 100: Radiation imaging device, 106: Detection unit, 214: Drive circuit, Bs: Bias line, PIX: Pixel, S: Conversion element, Sigma: Column signal line, T: Switch element
Claims (15)
前記複数の画素グループのそれぞれは、放射線を電荷に変換する変換素子および前記電荷を列信号線に転送するスイッチ素子を含む画素によって構成され、
前記複数のバイアス線のそれぞれは、互いに電気的に独立して前記画素の前記変換素子にバイアス電位を供給し、
放射線の照射の有無を検出する際に、
前記駆動回路は、前記複数の画素グループのそれぞれの画素グループに含まれる前記画素の前記スイッチ素子を所定の順番で並行してオン動作させ、
前記検出部は、前記複数のバイアス線のそれぞれを流れる電流を示す複数の信号値に基づいて、放射線の照射の有無を検出することを特徴とする放射線撮像装置。 A radiation imaging device including a plurality of pixel groups and a plurality of bias lines in which one pixel group and one bias line are respectively arranged, a drive circuit, and a detection unit.
Each of the plurality of pixel groups is composed of pixels including a conversion element that converts radiation into an electric charge and a switch element that transfers the electric charge to a column signal line.
Each of the plurality of bias lines electrically independently supplies a bias potential to the conversion element of the pixel.
When detecting the presence or absence of radiation
In the drive circuit, the switch elements of the pixels included in each pixel group of the plurality of pixel groups are turned on in parallel in a predetermined order.
The detection unit is a radiation imaging device that detects the presence or absence of radiation irradiation based on a plurality of signal values indicating currents flowing through each of the plurality of bias lines.
放射線の照射の有無を検出する際に、前記駆動回路は、前記第1画素グループに含まれる前記画素の前記スイッチ素子をオン動作させる時間よりも、前記第2画素グループに含まれる前記画素の前記スイッチ素子をオン動作させる時間を長くすることを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮像装置。 The plurality of pixel groups include a first pixel group and a second pixel group.
When detecting the presence or absence of radiation, the drive circuit causes the pixel included in the second pixel group to be turned on rather than the time required to turn on the switch element of the pixel included in the first pixel group. The radiation imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein the time for turning on the switch element is lengthened.
前記画素は、行方向に互いに隣り合う第1画素および第2画素を含み、
前記第1画素と前記第2画素とは、前記複数の画素グループのうち互いに異なる画素グループに含まれていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 A plurality of drive lines for the drive circuit to control the switch element are arranged along the row direction in the pixel portion in which the pixels forming the plurality of pixel groups are arranged in a matrix.
The pixels include a first pixel and a second pixel that are adjacent to each other in the row direction.
The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first pixel and the second pixel are included in different pixel groups among the plurality of pixel groups.
前記画素は、行方向に互いに隣り合う前記第1画素グループに含まれる第1画素および前記第2画素グループに含まれる第2画素を含み、
前記複数の駆動線は、前記第1画素グループに含まれる前記画素の前記スイッチ素子を制御する第1駆動線グループと、前記第2画素グループに含まれる前記画素の前記スイッチ素子を制御する第2駆動線グループと、を含み、
前記第1画素は、前記第1駆動線グループのうち第1駆動線に接続され、
前記第2画素は、前記第2駆動線グループのうち第2駆動線に接続されることを特徴とする請求項3または4に記載の放射線撮像装置。 A plurality of drive lines for the drive circuit to control the switch element are arranged along the row direction in the pixel portion in which the pixels forming the plurality of pixel groups are arranged in a matrix.
The pixels include a first pixel included in the first pixel group and a second pixel included in the second pixel group that are adjacent to each other in the row direction.
The plurality of drive lines are a first drive line group that controls the switch element of the pixel included in the first pixel group, and a second drive line group that controls the switch element of the pixel included in the second pixel group. Including drive line group,
The first pixel is connected to the first drive line in the first drive line group, and is connected to the first drive line.
The radiation imaging apparatus according to claim 3 or 4, wherein the second pixel is connected to a second drive line in the second drive line group.
前記複数の画素グループは、第1画素グループと第2画素グループとを含み、
前記複数の駆動線は、前記第1画素グループに含まれる前記画素の前記スイッチ素子を制御する第1駆動線グループと、前記第2画素グループに含まれる前記画素の前記スイッチ素子を制御する第2駆動線グループと、を含み、
放射線の照射の有無を検出する際に、前記駆動回路は、同じ周期で前記第1駆動線グループおよび前記第2駆動線グループのそれぞれの駆動線に、前記スイッチ素子をオン動作させるための信号を供給することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮像装置。 A plurality of drive lines for the drive circuit to control the switch element are arranged along the row direction in the pixel portion in which the pixels forming the plurality of pixel groups are arranged in a matrix.
The plurality of pixel groups include a first pixel group and a second pixel group.
The plurality of drive lines are a first drive line group that controls the switch element of the pixel included in the first pixel group, and a second drive line group that controls the switch element of the pixel included in the second pixel group. Including drive line group,
When detecting the presence or absence of radiation irradiation, the drive circuit sends a signal for turning on the switch element to each drive line of the first drive line group and the second drive line group in the same cycle. The radiation imaging device according to claim 1 or 2, wherein the radiation imaging device is provided.
前記第1画素は、前記第1駆動線グループのうち第1駆動線に接続され、
前記第2画素は、前記第2駆動線グループのうち第2駆動線に接続され、
放射線の照射の有無を検出する際に、前記駆動回路は、
前記第1駆動線グループに含まれる駆動線のうち前記第1駆動線から所定の順番で、前記スイッチ素子をオン動作させるための信号を供給し、
前記第2駆動線グループに含まれる駆動線のうち前記第2駆動線とは別の駆動線から所定の順番で、前記スイッチ素子をオン動作させるための信号を供給することを特徴とする請求項7に記載の放射線撮像装置。 The pixels include a first pixel included in the first pixel group and a second pixel included in the second pixel group that are adjacent to each other in the row direction.
The first pixel is connected to the first drive line in the first drive line group, and is connected to the first drive line.
The second pixel is connected to the second drive line in the second drive line group, and is connected to the second drive line.
When detecting the presence or absence of radiation, the drive circuit
Among the drive lines included in the first drive line group, signals for turning on the switch element are supplied in a predetermined order from the first drive line.
The claim is characterized in that signals for turning on the switch element are supplied in a predetermined order from a drive line different from the second drive line among the drive lines included in the second drive line group. 7. The radiation imaging device according to 7.
前記第1駆動線グループに含まれる駆動線のうち列方向の一端に配された駆動線から他端に向かって、順次に前記スイッチ素子をオン動作させるための信号を供給する動作を開始し、
前記第2駆動線グループに含まれる駆動線のうち列方向の中央に配された駆動線から前記他端に向かって、順次に前記スイッチ素子をオン動作させるための信号を供給する動作を開始することを特徴とする請求項6乃至8の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 When detecting the presence or absence of radiation, the drive circuit
Among the drive lines included in the first drive line group, the operation of sequentially supplying a signal for turning on the switch element is started from the drive line arranged at one end in the row direction toward the other end.
Among the drive lines included in the second drive line group, an operation of sequentially supplying a signal for turning on the switch element is started from the drive line arranged at the center in the row direction toward the other end. The radiation imaging device according to any one of claims 6 to 8, wherein the radiation imaging device is characterized.
前記画素は、列方向にY行にわたって配され、
放射線の照射の有無の検出を開始する際に、前記複数の駆動線のうち前記スイッチ素子をオン動作させるための信号が同時に供給されている駆動線に接続された前記スイッチ素子を含む前記画素が、列方向にY/n行だけ離れていることを特徴とする請求項6乃至10の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 There are n groups of the plurality of pixel groups, and there are n groups.
The pixels are arranged in the column direction over Y rows.
When the detection of the presence or absence of irradiation of radiation is started, the pixel including the switch element connected to the drive line to which the signal for turning on the switch element is simultaneously supplied among the plurality of drive lines The radiation imaging device according to any one of claims 6 to 10, wherein the radiation imaging apparatus is separated by Y / n rows in the column direction.
前記放射線撮像装置に放射線を照射する放射線発生装置と、
を備える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 14,
A radiation generator that irradiates the radiation imaging device with radiation,
A radiation imaging system characterized by being equipped with.
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