JP2021168450A - Radiation imaging apparatus, radiation imaging system, method for driving radiation imaging apparatus, and program - Google Patents

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Abstract

To provide a technique that is advantageous for preventing the generation of artifact.SOLUTION: A radiation imaging apparatus includes a conversion unit and a sample hold unit. The conversion unit includes a conversion element, a first source follower circuit that is arranged on a path connecting an output node of the conversion element with the sample hold unit, an additional capacitance for changing the sensitivity of the conversion unit from a first sensitivity to a second sensitivity lower than the first sensitivity, a switch that is arranged on a path connecting the output node with the additional capacitance, and a second source follower circuit that is arranged on a path connecting the additional capacitance with the sample hold unit. The first source follower circuit includes an amplification transistor and a selection transistor for causing the amplification transistor to perform a source follower operation. In imaging with the second sensitivity, after the switch starts the accumulation of electric charges in an on state and before the sample hold unit samples a signal, for a predetermined period, a first operation is executed in which the switch becomes an off state and the selection transistor becomes an on state.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の駆動方法、および、プログラムに関する。 The present invention relates to a radiation imaging device, a radiation imaging system, a method for driving the radiation imaging device, and a program.

フォトダイオードなどの変換素子と薄膜トランジスタ(TFT)などのスイッチ素子とを組み合わせた画素がアレイ状に配された平面型の画素パネルを含む放射線撮像装置が広く利用されている。特許文献1には、感度切替用の容量をフォトダイオードの出力ノードにスイッチを介して接続し、スイッチのオン/オフを切り替えることによって、感度を切り替えることが示されている。 Radiation imaging devices including a flat pixel panel in which pixels combining a conversion element such as a photodiode and a switch element such as a thin film transistor (TFT) are arranged in an array are widely used. Patent Document 1 discloses that the sensitivity is switched by connecting the capacitance for sensitivity switching to the output node of the photodiode via a switch and switching the switch on / off.

特開2012−019359号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-019359

特許文献1に示される回路構成において、フォトダイオードを含む電荷電圧変換部から信号を出力するための2系統のソースフォロア回路が配されている。1つは、高感度で撮影を行った際に信号を出力するソースフォロア回路であり、もう1つは、低感度(高ダイナミックレンジ)で撮影を行った際に感度切替用のスイッチを通過する電流経路を介して信号を出力するソースフォロア回路である。低感度で撮影を行う際に、非動作状態の高感度用のソースフォロア回路に含まれるトランジスタのリーク電流などの影響で、ソースフォロア回路の電圧が変化する可能性がある。高感度用のソースフォロア回路の電圧の変化が寄生容量などを介して電荷電圧変換部に伝搬した場合、アーチファクトを発生させる可能性がある。 In the circuit configuration shown in Patent Document 1, two sources follower circuits for outputting a signal from a charge-voltage conversion unit including a photodiode are arranged. One is a source follower circuit that outputs a signal when shooting with high sensitivity, and the other passes through a switch for switching sensitivity when shooting with low sensitivity (high dynamic range). It is a source follower circuit that outputs a signal via a current path. When shooting with low sensitivity, the voltage of the source follower circuit may change due to the influence of the leakage current of the transistor included in the source follower circuit for high sensitivity in the non-operating state. If the change in the voltage of the source follower circuit for high sensitivity propagates to the charge-voltage converter via parasitic capacitance or the like, an artifact may occur.

本発明は、放射線撮像装置において、アーチファクトの発生を抑制す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 an advantageous technique for suppressing the occurrence of artifacts in a radiation imaging device.

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、変換部と、サンプルホールド部と、をそれぞれ含む複数の画素を備える放射線撮像装置であって、変換部は、放射線に応じた電荷を生成する変換素子と、変換素子の出力ノードとサンプルホールド部とを接続する経路に配され、電荷に応じた信号を出力する第1ソースフォロア回路と、変換部の感度を第1感度から第1感度よりも感度が低い第2感度に変更するための付加容量と、出力ノードと付加容量とを接続する経路に配されたスイッチと、付加容量とサンプルホールド部とを接続する経路に配され、電荷に応じた信号を出力する第2ソースフォロア回路と、を含み、第1ソースフォロア回路は、増幅トランジスタと、増幅トランジスタと電流源とを接続する経路に配され、増幅トランジスタをソースフォロア動作させるための選択トランジスタと、を含み、第2感度での撮像において、スイッチがオン状態で変換部が電荷の蓄積を開始した後、かつ、サンプルホールド部が信号をサンプリングする前に、所定の期間にわたって、スイッチがオフ状態、かつ、選択トランジスタがオン状態となる第1動作と、第1動作に次いで、スイッチがオン状態となり、第2ソースフォロア回路を介してサンプルホールド部が信号をサンプリングする第2動作と、が実行されることを特徴とする。 In view of the above problems, the radiation imaging device according to the embodiment of the present invention is a radiation imaging device including a plurality of pixels including a conversion unit and a sample holding unit, and the conversion unit responds to radiation. The sensitivity of the first source follower circuit, which is arranged in the path connecting the conversion element that generates the charge, the output node of the conversion element, and the sample hold unit, and outputs the signal according to the charge, and the sensitivity of the conversion unit are changed from the first sensitivity. The additional capacitance for changing to the second sensitivity, which is lower than the first sensitivity, the switch arranged on the path connecting the output node and the additional capacitance, and the path connecting the additional capacitance and the sample hold unit. The first source follower circuit includes a second source follower circuit that outputs a signal according to the charge, and the first source follower circuit is arranged in a path connecting the amplification transistor, the amplification transistor, and the current source, and the amplification transistor is used as the source follower. A predetermined transistor including a selection transistor for operation is included, and in imaging at the second sensitivity, after the conversion unit starts accumulating charge with the switch on and before the sample hold unit samples the signal, a predetermined value is provided. Over a period of time, the switch is turned on after the first operation in which the switch is in the off state and the selection transistor is in the on state, and the sample hold unit samples the signal via the second source follower circuit. The second operation is performed.

上記手段によって、放射線撮像装置において、アーチファクトの発生を抑制するのに有利な技術を提供する。 By the above means, the radiographic imaging apparatus provides an advantageous technique for suppressing the occurrence of artifacts.

本実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの構成例を示す図。The figure which shows the configuration example of the radiation imaging system including the radiation imaging apparatus which concerns on this embodiment. 図1の放射線撮像装置の画素の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the pixel of the radiation imaging apparatus of FIG. 図1の放射線撮像装置の駆動の制御例を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the control example of the drive of the radiation imaging apparatus of FIG. 図1の放射線撮像装置のセンサユニットの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the sensor unit of the radiation imaging apparatus of FIG. 図1の放射線撮像装置の読出部の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the reading part of the radiation imaging apparatus of FIG. 図1の放射線撮像装置の駆動の制御例を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the control example of the drive of the radiation imaging apparatus of FIG. 図1の放射線撮像装置の駆動の制御例を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the control example of the drive of the radiation imaging apparatus of FIG.

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1〜7を参照して、本実施形態による放射線撮像装置の構成および駆動方法について説明する。図1は、本実施形態における放射線撮像装置100を備える放射線撮像システムSYSの全体構成例を示すシステムブロック図である。放射線撮像システムSYSは、放射線撮像装置100、システム制御部101、表示部102、照射制御部103、放射線源104を含む。 The configuration and driving method of the radiation imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 1 is a system block diagram showing an overall configuration example of a radiation imaging system SYS including the radiation imaging device 100 according to the present embodiment. The radiation imaging system SYS includes a radiation imaging device 100, a system control unit 101, a display unit 102, an irradiation control unit 103, and a radiation source 104.

放射線撮像装置100は、放射線を用いた撮像によって被検体の内部情報を示す画像データを取得し、画像データをシステム制御部101に出力する。システム制御部101は、それぞれのユニット間で制御信号の授受を行い、放射線撮像装置100や照射制御部103を含む放射線撮像システムSYS全体のシステム制御や同期制御を行う制御部としても機能する。表示部102は、例えばディスプレイを含み、放射線撮像装置100からシステム制御部101を介して出力される画像データに基づいて、放射線画像を表示する。例えば、放射線照射に対応したフレーム画像データが、放射線撮像装置100からシステム制御部101に転送され、システム制御部101で画像処理が行われた後、表示部102に放射線画像がリアルタイムに表示される。 The radiation imaging device 100 acquires image data indicating internal information of the subject by imaging using radiation, and outputs the image data to the system control unit 101. The system control unit 101 also functions as a control unit that exchanges control signals between the units and performs system control and synchronous control of the entire radiation imaging system SYS including the radiation imaging device 100 and the irradiation control unit 103. The display unit 102 includes, for example, a display, and displays a radiation image based on image data output from the radiation imaging device 100 via the system control unit 101. For example, frame image data corresponding to radiation irradiation is transferred from the radiation imaging device 100 to the system control unit 101, image processing is performed by the system control unit 101, and then the radiation image is displayed on the display unit 102 in real time. ..

照射制御部103は、放射線画像の撮像の際に、放射線撮像装置100と同期するようにシステム制御部101から制御される。照射制御部103は、システム制御部101から出力される制御信号に応じて、放射線の照射を行うための信号を放射線発生装置である放射線源104に出力する。放射線源104は、照射制御部103から出力される信号に応じて、放射線撮像を行うための放射線を発生する。換言すると、システム制御部101は、放射線撮像装置100へ放射線を照射するための放射線源104に、照射制御部103を介して放射線の照射を制御するための信号を出力する。 The irradiation control unit 103 is controlled by the system control unit 101 so as to be synchronized with the radiation imaging device 100 when capturing a radiation image. The irradiation control unit 103 outputs a signal for irradiating radiation to the radiation source 104, which is a radiation generator, in response to the control signal output from the system control unit 101. The radiation source 104 generates radiation for performing radiation imaging in response to a signal output from the irradiation control unit 103. In other words, the system control unit 101 outputs a signal for controlling the irradiation of radiation to the radiation source 104 for irradiating the radiation imaging device 100 with radiation via the irradiation control unit 103.

放射線撮像装置100は、センサパネル105、読出部106、制御部109を含む。読出部106は、センサパネル105から出力される画像用の信号を読み出す。制御部109は、システム制御部101との間で制御信号などの信号の授受を行いながら放射線撮像装置100内の各ユニットを制御する。 The radiation imaging device 100 includes a sensor panel 105, a reading unit 106, and a control unit 109. The reading unit 106 reads out an image signal output from the sensor panel 105. The control unit 109 controls each unit in the radiation imaging device 100 while exchanging signals such as control signals with the system control unit 101.

センサパネル105には、複数のセンサユニット120が配列される。それぞれのセンサユニット120は、例えば、シリコンウェーハなどの半導体の基板を用いて公知の半導体製造プロセスによって作製され、CMOS型の撮像素子である画素が2次元アレイ状に配されたセンサチップでありうる。それぞれのセンサユニット120は、被検体の内部情報を示す画像用の信号を取得するための撮像領域を有する。また、それぞれのセンサユニット120は、撮像領域の他に、遮光されたオプティカルブラック領域を有していてもよい。それぞれのセンサユニット120は、ダイシングなどによって物理的に分離されたものでありうる。換言すると、センサパネル105に配される複数のセンサユニット120は、それぞれのセンサユニット120ごとに分離可能な構成を有しうる。複数のセンサユニット120を不図示の板状の基台の上にタイリングすることによって、センサパネル105を大型化することが可能となる。センサユニット120に形成される画素の変換素子は、互いに隣接するセンサユニット120の境界を挟んで、センサユニット120内部と同等のピッチで配されるように、それぞれのセンサユニット120がタイリングされうる。図1に示す構成では、説明を容易にするため、センサユニット120が2行×7列にわたってタイリングされた構成を示すが、センサパネル105の構成は、この構成に限られるものではない。 A plurality of sensor units 120 are arranged on the sensor panel 105. Each sensor unit 120 can be, for example, a sensor chip manufactured by a known semiconductor manufacturing process using a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and pixels that are CMOS type image pickup elements are arranged in a two-dimensional array. .. Each sensor unit 120 has an imaging region for acquiring an image signal indicating internal information of the subject. Further, each sensor unit 120 may have a light-shielded optical black region in addition to the imaging region. Each sensor unit 120 may be physically separated by dicing or the like. In other words, the plurality of sensor units 120 arranged on the sensor panel 105 may have a separable configuration for each sensor unit 120. By tiling a plurality of sensor units 120 on a plate-shaped base (not shown), the sensor panel 105 can be enlarged. Each sensor unit 120 can be tiled so that the pixel conversion elements formed in the sensor unit 120 are arranged at the same pitch as the inside of the sensor unit 120 across the boundary of the sensor units 120 adjacent to each other. .. The configuration shown in FIG. 1 shows a configuration in which the sensor unit 120 is tiling over 2 rows × 7 columns for the sake of simplicity, but the configuration of the sensor panel 105 is not limited to this configuration.

センサパネル105の放射線が照射される入射面の側には、例えば、放射線を光に変換するシンチレータ(不図示)が配され、センサパネル105のそれぞれのセンサユニット120に配された画素の変換素子によって、放射線から変換された光に応じた電気信号が得られる。本実施形態では、放射線をシンチレータによって光に変換し、変換された光を光電変換する間接型の変換素子を備える画素を用いた撮像装置の構成例を示すが、放射線を直接、電気信号に変換する直接型の変換素子を用いた撮像装置であってもよい。 For example, a scintillator (not shown) that converts radiation into light is arranged on the side of the incident surface of the sensor panel 105 that is irradiated with radiation, and a pixel conversion element arranged in each sensor unit 120 of the sensor panel 105. Provides an electrical signal corresponding to the light converted from the radiation. In the present embodiment, a configuration example of an image pickup apparatus using a pixel including an indirect type conversion element that converts radiation into light by a scintillator and photoelectrically converts the converted light is shown, but radiation is directly converted into an electric signal. An image pickup apparatus using a direct type conversion element may be used.

読出部106は、例えば、差動アンプ107とアナログデジタル(A/D)変換を行うA/D変換器108と、を含む。差動アンプ107およびA/D変換器108の構成および動作については後述する。 The reading unit 106 includes, for example, a differential amplifier 107 and an A / D converter 108 that performs analog-to-digital (A / D) conversion. The configuration and operation of the differential amplifier 107 and the A / D converter 108 will be described later.

センサパネル105の上辺部および下辺部には、信号の授受、または、電源の供給を行うための電極が配される。電極は、フライングリード式プリント配線板(不図示)などによって外部回路に接続される。例えば、センサパネル105からの画像用の信号は、電極を介して読出部106によって読み出され、また、制御部109からの制御信号は、電極を介してセンサパネル105に供給される。 Electrodes for sending and receiving signals or supplying power are arranged on the upper and lower sides of the sensor panel 105. The electrodes are connected to an external circuit by a flying lead type printed wiring board (not shown) or the like. For example, the image signal from the sensor panel 105 is read by the reading unit 106 via the electrode, and the control signal from the control unit 109 is supplied to the sensor panel 105 via the electrode.

制御部109は、センサパネル105、差動アンプ107、A/D変換器108の動作を制御し、例えば、それぞれのセンサユニット120に供給する基準電圧の設定やそれぞれの画素の駆動制御、動作モード制御を行う。また、制御部109は、読出部のA/D変換器108によってA/D変換されたセンサパネル105の各センサから出力された画像用の信号(デジタルデータ)を用いて単位期間ごとに1つのフレームデータを生成する。生成されたフレームデータは、画像データとしてシステム制御部101に出力される。 The control unit 109 controls the operation of the sensor panel 105, the differential amplifier 107, and the A / D converter 108. For example, the setting of the reference voltage supplied to each sensor unit 120, the drive control of each pixel, and the operation mode. Take control. Further, the control unit 109 uses one image signal (digital data) output from each sensor of the sensor panel 105 that has been A / D converted by the A / D converter 108 of the reading unit for each unit period. Generate frame data. The generated frame data is output to the system control unit 101 as image data.

放射線撮像装置100は、さらにメモリ115を備えていてもよい。メモリ115には、放射線撮像装置100を動作させる際のプログラムなどが記憶されていてもよい。また、メモリ115には、各種の補正データやパラメータが記憶されていてもよい。 The radiation imaging device 100 may further include a memory 115. The memory 115 may store a program or the like for operating the radiation imaging device 100. Further, various correction data and parameters may be stored in the memory 115.

制御部109とシステム制御部101との間では、各種インタフェースを介して、制御コマンドなどの制御信号や画像データなどの授受が行われる。制御用インタフェース110は、駆動モードや各種パラメータなどの撮像情報や設定情報の授受を行うためのインタフェースである。また、制御用インタフェース110は、放射線撮像装置100の動作状態などの装置情報の授受を行ってもよい。画像データインタフェース111は、放射線撮像装置100から出力される画像用の信号(画像データ)をシステム制御部101に出力するためのインタフェースである。また、制御部109は、放射線撮像装置100が撮像可能な状態になったことをREADY信号112によってシステム制御部101に通知する。システム制御部101は、制御部109から出力されるREADY信号112に応じて、放射線の照射開始(曝射)のタイミングを、同期信号113によって制御部109に通知する。システム制御部101は、制御部109から出力される曝射許可信号114がイネーブル状態の間に、照射制御部103に制御信号を出力し、放射線の照射を開始させる。 Control signals such as control commands and image data are exchanged between the control unit 109 and the system control unit 101 via various interfaces. The control interface 110 is an interface for exchanging image pickup information and setting information such as a drive mode and various parameters. Further, the control interface 110 may exchange device information such as the operating state of the radiation imaging device 100. The image data interface 111 is an interface for outputting an image signal (image data) output from the radiation imaging device 100 to the system control unit 101. Further, the control unit 109 notifies the system control unit 101 by the READY signal 112 that the radiation imaging device 100 is ready for imaging. The system control unit 101 notifies the control unit 109 of the timing of radiation irradiation start (exposure) by the synchronization signal 113 in response to the READY signal 112 output from the control unit 109. The system control unit 101 outputs a control signal to the irradiation control unit 103 while the exposure permission signal 114 output from the control unit 109 is in the enabled state, and starts irradiation of radiation.

以上のような構成によって、放射線撮像システムSYSにおける各ユニットの制御、例えば駆動制御、同期制御、駆動モード制御などがなされる。例えば、システム制御部101に、ユーザが動作モードや各種パラメータなどの撮像情報などを入力するための情報入力部や情報入力端末などの入力部(不図示)が接続されていてもよく、各ユニットの制御は、ユーザによって入力された撮像情報に基づいてなされる。例えば、システム制御部101は、駆動モード設定部として機能し、ユーザの入力した撮像情報に基づいて駆動モードを選択し、放射線撮像システムSYSが動作するように放射線撮像システムSYS全体を制御する。そして、放射線撮像装置100は、センサパネル105から読み出された画素からの画像用の信号を、1つ1つの単位期間ごとにフレームデータを生成し、画像データとしてシステム制御部101に出力する。システム制御部101は、画像データに対して所定の画像処理やデータ処理を行い、画像データに基づく放射線画像を表示部102に表示させる。 With the above configuration, control of each unit in the radiation imaging system SYS, for example, drive control, synchronous control, drive mode control, and the like is performed. For example, an information input unit for the user to input imaging information such as an operation mode and various parameters and an input unit (not shown) such as an information input terminal may be connected to the system control unit 101, and each unit may be connected. Is controlled based on the imaging information input by the user. For example, the system control unit 101 functions as a drive mode setting unit, selects a drive mode based on the imaging information input by the user, and controls the entire radiation imaging system SYS so that the radiation imaging system SYS operates. Then, the radiation imaging apparatus 100 generates frame data for each unit period of the image signal from the pixels read from the sensor panel 105, and outputs the image data to the system control unit 101. The system control unit 101 performs predetermined image processing and data processing on the image data, and causes the display unit 102 to display a radiation image based on the image data.

放射線撮像システムSYSにおける各ユニットは、上記構成に限られるものではなく、各ユニットの構成は、目的などに応じて、適宜変更されてもよい。例えば、システム制御部101と照射制御部103などの2つ以上のユニットの各機能が、1つのユニットによって達成されてもよい。また、例えば、本実施形態において、放射線撮像装置100とシステム制御部101とは、別々のユニットとして示されているが、これに限られることはない。放射線撮像装置100は、放射線撮像装置100の備える各機能に加え、システム制御部101や表示部102、照射制御部103の一部またはすべての機能を含んでいてもよい。 Each unit in the radiation imaging system SYS is not limited to the above configuration, and the configuration of each unit may be appropriately changed depending on the purpose and the like. For example, each function of two or more units such as the system control unit 101 and the irradiation control unit 103 may be achieved by one unit. Further, for example, in the present embodiment, the radiation imaging apparatus 100 and the system control unit 101 are shown as separate units, but the present invention is not limited thereto. The radiation imaging device 100 may include some or all of the functions of the system control unit 101, the display unit 102, and the irradiation control unit 103, in addition to the functions provided by the radiation imaging device 100.

図2は、センサパネル105のそれぞれのセンサユニット120に配される複数の画素PIXのうち1つの画素PIXの回路構成例を示している。本実施形態において、それぞれの画素PIXは、変換部201、サンプルホールド部203、変換部201とサンプルホールド部203とを接続する経路に配されたクランプ回路202を含む。図2において、フォトダイオードPDは光電変換素子であり、入射する放射線に応じて前述のシンチレータで生じた光を電気信号に変換する。したがって、入射した放射線に応じた信号を生成する変換部201が、シンチレータと変換素子であるフォトダイオードPDとを含み構成される。具体的には、シンチレータで生じた光の光量に応じた量の電荷がフォトダイオードPDで発生する。本実施形態において、上述のように間接型の変換素子を用いたセンサパネル105を考えており、放射線を電気信号(電荷)に変換するための変換部201としてフォトダイオードPDを用いる構成を示したが、これに限られることはない。放射線を電気信号に変換するための変換部201として、例えば、放射線を直接、電気信号に変換する直接型の変換素子が用いられてもよい。 FIG. 2 shows a circuit configuration example of one pixel PIX out of a plurality of pixel PIXs arranged in each sensor unit 120 of the sensor panel 105. In the present embodiment, each pixel PIX includes a conversion unit 201, a sample hold unit 203, and a clamp circuit 202 arranged in a path connecting the conversion unit 201 and the sample hold unit 203. In FIG. 2, the photodiode PD is a photoelectric conversion element, and converts the light generated by the scintillator according to the incident radiation into an electric signal. Therefore, the conversion unit 201 that generates a signal corresponding to the incident radiation includes a scintillator and a photodiode PD that is a conversion element. Specifically, the photodiode PD generates an electric charge in an amount corresponding to the amount of light generated by the scintillator. In the present embodiment, the sensor panel 105 using the indirect type conversion element is considered as described above, and the configuration in which the photodiode PD is used as the conversion unit 201 for converting radiation into an electric signal (charge) is shown. However, it is not limited to this. As the conversion unit 201 for converting radiation into an electric signal, for example, a direct type conversion element that directly converts radiation into an electric signal may be used.

変換部201には、容量Cfd、C1、C2、トランジスタM2、M3、M4、M17、M18、M19、M20がさらに配される。容量Cfdは、フォトダイオードPDで発生した電荷を蓄積するためのフローティングディフュージョン(浮遊拡散領域)の容量である。また、容量Cfdには、フォトダイオードPDに寄生する寄生容量も含まれうる。容量C1は、変換部201の放射線に対する感度を容量Cfdのみを用いた高感度のモードから高感度のモードよりも感度が低い中感度のモードに変更するための付加容量である。中感度のモードは、高感度のモードよりもダイナミックレンジが広いモードともいえる。トランジスタM17は、フォトダイオードPDの出力ノードと付加容量である容量C1とを接続する経路に配されたスイッチである。より具体的には、トランジスタM17は、画素PIXの放射線に対する感度を高感度から中感度へ切り替えるためのスイッチ素子である。容量C2は、変換部201の放射線に対する感度を容量Cfd、C1を用いた中感度のモードから中感度のモードよりもさらに感度が低い低感度のモードに変更するための追加の付加容量である。低感度のモードは、中感度のモードよりもさらにダイナミックレンジが広いモードともいえる。トランジスタM18は、フォトダイオードPDの出力ノードと追加の付加容量である容量C2とを接続する経路に配された追加のスイッチである。より具体的には、トランジスタM18は、トランジスタM17とともにオン状態になることによって、画素PIXの放射線に対する感度を中感度から低感度へ切り替えるためのスイッチ素子である。 Capacities Cfd, C1, C2, transistors M2, M3, M4, M17, M18, M19, and M20 are further arranged in the conversion unit 201. The capacitance Cfd is the capacitance of the floating diffusion (floating diffusion region) for accumulating the electric charge generated by the photodiode PD. In addition, the capacitance Cfd may also include a parasitic capacitance parasitic on the photodiode PD. The capacitance C1 is an additional capacitance for changing the sensitivity of the conversion unit 201 to radiation from a high-sensitivity mode using only the capacitance Cfd to a medium-sensitivity mode having a lower sensitivity than the high-sensitivity mode. It can be said that the medium-sensitivity mode has a wider dynamic range than the high-sensitivity mode. The transistor M17 is a switch arranged in a path connecting the output node of the photodiode PD and the capacitance C1 which is an additional capacitance. More specifically, the transistor M17 is a switch element for switching the sensitivity of the pixel PIX to radiation from high sensitivity to medium sensitivity. The capacitance C2 is an additional capacitance for changing the sensitivity of the conversion unit 201 to radiation from a medium-sensitivity mode using the capacitances Cfd and C1 to a low-sensitivity mode having a lower sensitivity than the medium-sensitivity mode. It can be said that the low-sensitivity mode has a wider dynamic range than the medium-sensitivity mode. The transistor M18 is an additional switch arranged in a path connecting the output node of the photodiode PD and the additional capacitance C2. More specifically, the transistor M18 is a switch element for switching the sensitivity of the pixel PIX to radiation from medium sensitivity to low sensitivity by turning on the transistor M18 together with the transistor M17.

トランジスタM2は、フォトダイオードPD、容量Cfd、C1、C2に蓄積された電荷を放電させるためのリセットスイッチである。トランジスタM3、M4、電流源IS1は、変換素子であるフォトダイオードPDの出力ノードとサンプルホールド部203とを接続する経路に配されるソースフォロア回路(以下、トランジスタM4を含むソースフォロア回路と呼ぶ場合がある。)を構成する。トランジスタM4を含むソースフォロア回路は、高感度のモードにおいて、フォトダイオードPDにおいて生成された電荷に応じた信号を出力する。トランジスタM4は、ゲートがフォトダイオードPDの出力ノードに接続され、ソースフォロアとして動作するための増幅トランジスタ(画素アンプ)である。トランジスタM3は、トランジスタM4のソースと電流源IS1とを接続する経路に配され、増幅トランジスタであるトランジスタM4をソースフォロア動作させるための選択スイッチである。選択スイッチであるトランジスタM3がオン状態になることによって、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が動作状態になる。トランジスタM19、M20、電流源IS1は、変換素子であるフォトダイオードPDの出力ノードとサンプルホールド部203とを接続する経路に配されるソースフォロア回路(以下、トランジスタM20を含むソースフォロア回路と呼ぶ場合がある。)を構成する。トランジスタM20を含むソースフォロア回路は、中感度および低感度のモードにおいて、フォトダイオードPDにおいて生成された電荷に応じた信号を出力する。トランジスタM20は、ゲートがフォトダイオードPDの出力ノードに接続され、ソースフォロアとして動作するための増幅トランジスタ(画素アンプ)である。トランジスタM19は、トランジスタM20のソースと電流源ISとを接続する経路に配され、増幅トランジスタであるトランジスタM20をソースフォロア動作させるための選択スイッチである。選択スイッチであるトランジスタM19がオン状態になることによって、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が動作状態になる。 The transistor M2 is a reset switch for discharging the electric charge accumulated in the photodiode PD, the capacitances Cfd, C1 and C2. When the transistors M3, M4 and the current source IS1 are arranged in a path connecting the output node of the photodiode PD, which is a conversion element, and the sample hold portion 203 (hereinafter, referred to as a source follower circuit including the transistor M4). There is.). The source follower circuit including the transistor M4 outputs a signal corresponding to the electric charge generated in the photodiode PD in the high sensitivity mode. The transistor M4 is an amplification transistor (pixel amplifier) for operating as a source follower by connecting the gate to the output node of the photodiode PD. The transistor M3 is arranged in a path connecting the source of the transistor M4 and the current source IS1, and is a selection switch for operating the transistor M4, which is an amplification transistor, as a source follower. When the transistor M3, which is a selection switch, is turned on, the source follower circuit including the transistor M4 is put into an operating state. When the transistors M19, M20 and the current source IS1 are arranged in a path connecting the output node of the photodiode PD, which is a conversion element, and the sample hold unit 203 (hereinafter, referred to as a source follower circuit including the transistor M20). There is.). The source follower circuit including the transistor M20 outputs a signal corresponding to the charge generated in the photodiode PD in the medium-sensitivity and low-sensitivity modes. The transistor M20 is an amplification transistor (pixel amplifier) for operating as a source follower by connecting the gate to the output node of the photodiode PD. The transistor M19 is arranged in a path connecting the source of the transistor M20 and the current source IS, and is a selection switch for operating the transistor M20, which is an amplification transistor, as a source follower. When the transistor M19, which is a selection switch, is turned on, the source follower circuit including the transistor M20 is put into an operating state.

トランジスタM4を含むソースフォロア回路の出力とトランジスタM20を含むソースフォロア回路の出力とは、共通のノードに接続されている。共通のノードに接続されたトランジスタM3、M19の後段には、フォトダイオードPDを含む変換部201で発生するkTCノイズを除去するためのクランプ回路202が設けられる。容量Cclはクランプ容量であり、トランジスタM5は、クランプ用のクランプスイッチである。トランジスタM6、M7、電流源IS2は、サンプルホールド部203に信号を出力するためのソースフォロア回路である。トランジスタM7は、ゲートがクランプ容量Cclの出力ノードに接続され、ソースフォロアとして動作するための増幅トランジスタ(画素アンプ)である。トランジスタM6は、トランジスタM7のソースと電流源IS2とを接続する経路に配され、増幅トランジスタであるトランジスタM7をソースフォロア動作させるための選択スイッチである。選択スイッチであるトランジスタM6がオン状態になることによって、トランジスタM6、M7、電流源IS2を含むソースフォロア回路(以下、トランジスタM7を含むソースフォロア回路と呼ぶ場合がある。)が動作状態になる。 The output of the source follower circuit including the transistor M4 and the output of the source follower circuit including the transistor M20 are connected to a common node. A clamp circuit 202 for removing kTC noise generated in the conversion unit 201 including the photodiode PD is provided in the subsequent stage of the transistors M3 and M19 connected to the common node. The capacitance Ccl is the clamp capacitance, and the transistor M5 is a clamp switch for clamping. The transistors M6 and M7 and the current source IS2 are source follower circuits for outputting a signal to the sample hold unit 203. The transistor M7 is an amplification transistor (pixel amplifier) for operating as a source follower by connecting a gate to an output node having a clamp capacitance of Ccl. The transistor M6 is arranged in a path connecting the source of the transistor M7 and the current source IS2, and is a selection switch for operating the transistor M7, which is an amplification transistor, as a source follower. When the transistor M6, which is a selection switch, is turned on, the source follower circuit including the transistors M6, M7 and the current source IS2 (hereinafter, may be referred to as a source follower circuit including the transistor M7) is put into an operating state.

トランジスタM6の後段には、2つのサンプルホールド回路が設けられたサンプルホールド部203が配される。サンプルホールド部203は、ホールド容量CS、CNと、ホールド容量CS、CNとトランジスタM4を含むソースフォロア回路およびトランジスタM20を含むソースフォロア回路の出力とを接続する経路に配されたサンプリングスイッチM8、M14と、を含む。トランジスタM8は、放射線から変換された光によってフォトダイオードPDで生成される画像用の画素信号である光信号を蓄積するためのサンプルホールド回路を構成するサンプリングスイッチである。ホールド容量CSは、サンプリングした光信号を保持するための保持容量である。トランジスタM14は、放射線を照射せずにフォトダイオードPDで生成される基準電圧の信号を蓄積するためのサンプルホールド回路を構成するサンプリングスイッチである。ホールド容量CNは、サンプリングした基準信号を保持するための保持容量である。トランジスタM10は、ソースフォロアとして動作する光信号の増幅トランジスタ(画素アンプ)である。アナログスイッチM9は、トランジスタM10で増幅された光信号を、それぞれ光信号出力部Sへ出力するための転送スイッチである。トランジスタM16は、ソースフォロアとしての動作する基準信号の増幅トランジスタ(画素アンプ)である。アナログスイッチM15は、トランジスタM16で増幅された基準信号を基準信号出力部Nへ出力するための転送スイッチである。 A sample hold portion 203 provided with two sample hold circuits is arranged after the transistor M6. The sample hold unit 203 includes sampling switches M8 and M14 arranged on a path connecting the hold capacitances CS and CN and the outputs of the source follower circuit including the hold capacitances CS and CN and the transistor M4 and the output of the source follower circuit including the transistor M20. And, including. The transistor M8 is a sampling switch that constitutes a sample hold circuit for accumulating an optical signal that is a pixel signal for an image generated by a photodiode PD by light converted from radiation. The hold capacitance CS is a hold capacitance for holding the sampled optical signal. The transistor M14 is a sampling switch that constitutes a sample hold circuit for accumulating a reference voltage signal generated by the photodiode PD without irradiating it with radiation. The hold capacitance CN is a hold capacitance for holding the sampled reference signal. The transistor M10 is an optical signal amplification transistor (pixel amplifier) that operates as a source follower. The analog switch M9 is a transfer switch for outputting the optical signal amplified by the transistor M10 to the optical signal output unit S, respectively. The transistor M16 is a reference signal amplification transistor (pixel amplifier) that operates as a source follower. The analog switch M15 is a transfer switch for outputting the reference signal amplified by the transistor M16 to the reference signal output unit N.

信号EN1、EN2は、それぞれトランジスタM3、M19のゲートに接続され、トランジスタM4、M20を含むソースフォロア回路の動作状態を制御するための制御信号である。信号EN1がハイレベルのとき、トランジスタM4を含むソースフォロア回路は動作状態となる。同様に、信号EN2がハイレベルのとき、トランジスタM20を含むソースフォロア回路は動作状態となる。信号EN3は、トランジスタM6のゲートに接続され、トランジスタM7を含むソースフォロア回路の動作状態を制御するための制御信号である。信号EN3がハイレベルのとき、トランジスタM4を含むソースフォロア回路は動作状態となり、クランプ回路202からサンプルホールド部203に信号が出力される。 The signals EN1 and EN2 are control signals connected to the gates of the transistors M3 and M19, respectively, to control the operating state of the source follower circuit including the transistors M4 and M20. When the signal EN1 is at a high level, the source follower circuit including the transistor M4 is in the operating state. Similarly, when the signal EN2 is at a high level, the source follower circuit including the transistor M20 is in the operating state. The signal EN3 is a control signal connected to the gate of the transistor M6 and for controlling the operating state of the source follower circuit including the transistor M7. When the signal EN3 is at a high level, the source follower circuit including the transistor M4 is in the operating state, and a signal is output from the clamp circuit 202 to the sample hold unit 203.

信号PRESは、トランジスタM2のゲートに接続され、トランジスタM2の動作状態を制御するための制御信号(リセット信号)である。信号PRESがハイレベルのとき、トランジスタM2はオン状態になり、フォトダイオードPD、容量Cfd、C1、C2に蓄積された電荷を放電させる。 The signal PRESS is a control signal (reset signal) connected to the gate of the transistor M2 and for controlling the operating state of the transistor M2. When the signal PRESS is at a high level, the transistor M2 is turned on and discharges the charges stored in the photodiode PD, the capacitances Cfd, C1 and C2.

信号PCLは、トランジスタM5のゲートに接続され、トランジスタM5を制御するための制御信号である。信号PCLがハイレベルのとき、トランジスタM5がオン状態になり、容量Cclを基準電圧VCLにセットする。 The signal PCL is a control signal connected to the gate of the transistor M5 to control the transistor M5. When the signal PCL is at a high level, the transistor M5 is turned on and the capacitance Ccl is set to the reference voltage VCL.

信号TSは、トランジスタM8のゲートに接続され、光信号のサンプリングを制御する制御信号である。すべての画素PIX一括で信号TSをハイレベルとし、トランジスタM8をオン状態にさせることによって、光信号がトランジスタM7を介してホールド容量CSに一括転送される。次いで、すべての画素PIX一括で信号TSをローレベルとし、トランジスタM8をオフ状態にさせることによって、サンプルホールド回路のホールド容量CSへの光信号のサンプリングが完了する。このように、サンプルホールド部203は、複数の画素PIXのそれぞれにおいて、同時にフォトダイオードPDで生成された画素信号(光信号)を異なる感度でサンプリング可能である。信号TNは、トランジスタM14のゲートに接続され、基準信号のサンプリングを制御する制御信号である。すべての画素PIX一括で信号TNをハイレベルとし、トランジスタM14をオン状態にさせることによって、基準信号がトランジスタM7を介してホールド容量CNに一括転送される。次いで、すべての画素一括で信号TNをローレベルとし、トランジスタM14をオフ状態にさせることによって、サンプルホールド回路のホールド容量CNへの基準信号のサンプリングが完了する。基準信号も、サンプルホールド部203は、複数の画素PIXのそれぞれにおいて、同時にサンプリング可能である。ホールド容量CS、CNへのサンプリング後は、トランジスタM8、M14がオフ状態となり、ホールド容量CS、CNは、前段の変換部201、クランプ回路202から切り離される。このため、再度サンプリングを行うまでホールド容量CS、CNにサンプリングされた光信号、基準信号は、それぞれアナログスイッチM9、M15を導通状態にすることによって、非破壊で読み出すことができる。つまり、トランジスタM8、M14を非導通状態にしている間、保持している光信号および基準信号を、任意のタイミングで読み出すことができる。 The signal TS is a control signal connected to the gate of the transistor M8 and controlling sampling of an optical signal. By setting the signal TS to a high level for all the pixels PIX at once and turning on the transistor M8, the optical signal is collectively transferred to the hold capacitance CS via the transistor M7. Next, the signal TS is set to the low level for all the pixels PIX at once, and the transistor M8 is turned off, so that the sampling of the optical signal to the hold capacitance CS of the sample hold circuit is completed. As described above, the sample hold unit 203 can sample the pixel signals (optical signals) generated by the photodiode PD at the same time in each of the plurality of pixel PIXs with different sensitivities. The signal TN is a control signal connected to the gate of the transistor M14 and controlling the sampling of the reference signal. By setting the signal TN to a high level and turning on the transistor M14 for all the pixels PIX at once, the reference signal is collectively transferred to the hold capacitance CN via the transistor M7. Next, by setting the signal TN to a low level for all the pixels and turning off the transistor M14, sampling of the reference signal to the hold capacitance CN of the sample hold circuit is completed. As for the reference signal, the sample hold unit 203 can simultaneously sample each of the plurality of pixels PIX. After sampling to the hold capacitances CS and CN, the transistors M8 and M14 are turned off, and the hold capacitances CS and CN are separated from the conversion unit 201 and the clamp circuit 202 in the previous stage. Therefore, the optical signal and the reference signal sampled in the hold capacitance CS and CN can be read out non-destructively by making the analog switches M9 and M15 conductive, respectively, until sampling is performed again. That is, the optical signal and the reference signal held while the transistors M8 and M14 are in the non-conducting state can be read out at an arbitrary timing.

本実施形態において、サンプルホールド部203は、2つのホールド容量CS、CNと、2つのホールド容量CS、CNのそれぞれに対応する2つのサンプリングスイッチであるトランジスタM8、M14と、を含む。しかしながら、これに限られることはない。例えば、ホールド容量とサンプリングスイッチとして機能するトランジスタとは、1つずつであってもよい。また、3つ以上のホールド容量と、それぞれのホールド容量に対応するサンプリングスイッチと、が配されていてもよい。 In the present embodiment, the sample hold unit 203 includes two hold capacitances CS and CN and transistors M8 and M14 which are two sampling switches corresponding to the two hold capacitances CS and CN, respectively. However, it is not limited to this. For example, the hold capacitance and the transistor functioning as a sampling switch may be one by one. Further, three or more hold capacities and sampling switches corresponding to the respective hold capacities may be arranged.

本実施形態において、図2に示されるトランジスタM2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M14、M17、M18、M19、M20のそれぞれは、p型のトランジスタである。しかしながら、これに限られることはなく、n型のトランジスタを適宜用いて、それぞれの画素PIXが構成されていてもよい。トランジスタの導電型に合わせて、適宜、それぞれの構成要素の配置や構成が変更されればよい。 In this embodiment, each of the transistors M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M14, M17, M18, M19, and M20 shown in FIG. 2 is a p-type transistor. However, the present invention is not limited to this, and each pixel PIX may be configured by appropriately using an n-type transistor. The arrangement and configuration of each component may be appropriately changed according to the conductive type of the transistor.

図3は、図2に示される画素PIXにおける、トランジスタM17をオン状態として中感度のモードで動画を撮像する際の駆動制御の一例を示すタイミング図である。以下、動画像を撮像する際に、ホールド容量CS、CNに電荷がサンプリングされるまでの制御信号のタイミングについて説明する。 FIG. 3 is a timing diagram showing an example of drive control in the pixel PIX shown in FIG. 2 when the transistor M17 is turned on and a moving image is captured in a medium sensitivity mode. Hereinafter, the timing of the control signal until the electric charge is sampled in the hold capacitances CS and CN when the moving image is captured will be described.

まず、時刻t1において、ユーザによって撮像の際の感度や蓄積時間など、中感度のモードなど撮像モードの設定が行われた後、撮像開始の設定がなされる。次いで、時刻t2において、制御部109が、外部同期信号がハイレベルとなったことを検出すると、撮像のための駆動が開始される。 First, at time t1, the user sets the imaging mode such as the medium sensitivity mode such as the sensitivity and the accumulation time at the time of imaging, and then the imaging start setting is made. Then, at time t2, when the control unit 109 detects that the external synchronization signal has reached a high level, the drive for imaging is started.

ここで、時刻t3から始まるリセット駆動Rについて説明する。リセット駆動Rは、リセットとクランプとを行う駆動である。まず、時刻t3において、制御部109は、信号EN2と信号EN3をハイレベルにし、トランジスタM20を含むソースフォロア回路およびトランジスタM7を含むソースフォロア回路を動作状態にする。ここで、信号EN2などの各信号がハイレベルになるとは、それぞれの信号によって制御されるトランジスタ(例えば、信号EN2に制御されるトランジスタM19)が、オン状態になることを意味する。また、各信号がローレベルになるとは、それぞれの信号によって制御されるトランジスタが、オフ状態になることを意味する。 Here, the reset drive R starting from the time t3 will be described. The reset drive R is a drive for resetting and clamping. First, at time t3, the control unit 109 raises the signal EN2 and the signal EN3 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M20 and the source follower circuit including the transistor M7 into an operating state. Here, when each signal such as the signal EN2 becomes a high level, it means that the transistor controlled by each signal (for example, the transistor M19 controlled by the signal EN2) is turned on. Further, when each signal becomes low level, it means that the transistor controlled by each signal is turned off.

制御部109は、時刻t3において、さらに、信号WIDE1および信号PRESをハイレベルにし、信号WIDE2をローレベルにし、トランジスタM17をオン状態としてフォトダイオードPDを基準電圧VRESに接続する。また、制御部109は、信号PCLをハイレベルにすることによってトランジスタM5をオン状態にし、容量CclのトランジスタM7の側に基準電圧VCLが接続される。同時に制御部109は、信号TS、TNをハイレベルにし、トランジスタM8、M14をオン状態にする。 At time t3, the control unit 109 further sets the signal WIDE1 and the signal PRESS to a high level, sets the signal WIDE2 to a low level, turns the transistor M17 on, and connects the photodiode PD to the reference voltage VRES. Further, the control unit 109 turns on the transistor M5 by raising the signal PCL to a high level, and the reference voltage VCL is connected to the side of the transistor M7 having the capacitance Ccl. At the same time, the control unit 109 sets the signals TS and TN to high levels and turns on the transistors M8 and M14.

次いで、時刻t4において、制御部109は、信号PRESをローレベルにしてリセットを終了し、容量CclのトランジスタM4の側にリセット電圧がセットされる。また、容量C1もトランジスタM17の側がリセット電圧VRESで保持され、不定電圧が生じることを防ぐ。また、制御部109は、トランジスタM5をオフ状態にし、基準電圧VCLと基準電圧VRESとの差分の電圧に応じた電荷が容量Cclに蓄積されクランプが終了する。さらに、制御部109は、トランジスタM8、M14もオフ状態とし、光信号用のホールド容量CSと基準信号用のホールド容量CNに、基準電圧VCLにセットされた際の基準信号がサンプリングされる。ホールド容量CSとホールド容量CNの電荷を、画像用の信号をサンプリングする前に一定にすることによって残像の影響が低減される。 Next, at time t4, the control unit 109 sets the signal PRESS to a low level, ends the reset, and sets the reset voltage on the side of the transistor M4 having the capacitance Ccl. Further, the capacitance C1 is also held on the side of the transistor M17 by the reset voltage VRES to prevent an indefinite voltage from being generated. Further, the control unit 109 turns off the transistor M5, charges corresponding to the voltage difference between the reference voltage VCL and the reference voltage VRES are accumulated in the capacitance Ccl, and the clamping is completed. Further, the control unit 109 also turns off the transistors M8 and M14, and samples the reference signal when the reference voltage VCL is set in the hold capacitance CS for the optical signal and the hold capacitance CN for the reference signal. The influence of the afterimage is reduced by making the charges of the hold capacitance CS and the hold capacitance CN constant before sampling the signal for the image.

時刻t4においてリセット駆動Rが終了し、時刻t4から、画素PIXにおいてトランジスタM17がオン状態の中感度のモードでの撮像における電荷の蓄積が開始される。画素PIXが蓄積状態となったため、制御部109は、曝射許可信号114をイネーブルにし、放射線の曝射を要求する。また、制御部109は、信号EN2と信号EN3をローレベルとし、トランジスタM4を含むソースフォロア回路およびトランジスタM7を含むソースフォロア回路をそれぞれ非動作状態にする。 The reset drive R ends at time t4, and from time t4, charge accumulation in imaging in the medium-sensitivity mode in which the transistor M17 is on in the pixel PIX is started. Since the pixel PIX is in the accumulated state, the control unit 109 enables the exposure permission signal 114 and requests radiation exposure. Further, the control unit 109 sets the signal EN2 and the signal EN3 to a low level, and puts the source follower circuit including the transistor M4 and the source follower circuit including the transistor M7 into a non-operating state.

リセット駆動Rは、放射線撮像装置100に配されたすべての画素PIXに対して一括して行う。後に続くリセット駆動Rも、同様のタイミングで制御される。動画や静止画の撮像時、画素間や走査線間の時間的スイッチングのずれによって発生する画像ズレを防止するため、放射線撮像装置100に配されるすべての画素PIXにおいて同一のタイミング、同一の期間でリセット駆動Rが行われうる。その後、放射線の照射によって電荷の蓄積が行われ、それぞれの画素PIXのフォトダイオードPDで発生した信号電荷が容量Cfd、C1およびフォトダイオードPDの寄生容量に蓄積される。 The reset drive R is collectively performed for all the pixels PIX arranged in the radiation imaging apparatus 100. The subsequent reset drive R is also controlled at the same timing. At the same timing and the same period in all the pixel PIXs arranged in the radiation imaging apparatus 100, in order to prevent the image shift caused by the time switching shift between the pixels and the scanning lines when capturing a moving image or a still image. Reset drive R can be performed at. After that, the charge is accumulated by irradiation with radiation, and the signal charge generated in the photodiode PD of each pixel PIX is accumulated in the parasitic capacitances of the capacitances Cfd, C1 and the photodiode PD.

次に、時刻t11から始まるサンプリング駆動Sについて説明する。時刻t11において、制御部109は、信号EN2をハイレベルにすることでトランジスタM19をオン状態にし、トランジスタM20を含むソースフォロア回路を動作状態にする。また、制御部109は、信号EN3をハイレベルにすることでトランジスタM6をオン状態にし、トランジスタM7を含むソースフォロア回路を動作状態にする。これによって、容量Cfd、C1に蓄積されている電荷は、電荷/電圧変換されソースフォロアとして動作するトランジスタM20から電圧として容量Cclに出力される。トランジスタM20の出力は、リセットノイズを含むが、クランプ回路202によってリセット駆動Rを行った際に容量CclのトランジスタM7の側を基準電圧VCLにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となってトランジスタM7に出力される。このとき、信号EN1は、引き続きローレベルであり、トランジスタM3はオフ状態となっている。このため、トランジスタM4を含むソースフォロア回路は、非動作状態である。 Next, the sampling drive S starting from time t11 will be described. At time t11, the control unit 109 turns on the transistor M19 by setting the signal EN2 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M20 into an operating state. Further, the control unit 109 turns on the transistor M6 by setting the signal EN3 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M7 into an operating state. As a result, the charges stored in the capacitances Cfd and C1 are charged / voltage converted and output to the capacitance Ccl as a voltage from the transistor M20 operating as a source follower. The output of the transistor M20 includes reset noise, but since the side of the transistor M7 having a capacitance Ccl is set to the reference voltage VCL when the reset drive R is performed by the clamp circuit 202, the optical signal from which the reset noise has been removed is set. Is output to the transistor M7. At this time, the signal EN1 is still at the low level, and the transistor M3 is in the off state. Therefore, the source follower circuit including the transistor M4 is in a non-operating state.

次いで、時刻t12において、制御部109は、信号EN2と信号WIDE1をローレベルとし、信号EN1をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17がオフ状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が非動作状態、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が動作状態の高感度のモードに切り替わる。次に、時刻t13において、制御部109は、信号EN1をローレベルとし、信号EN2と信号WIDE1をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17がオン状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が動作状態、トランジスタM3がオフ状態になることでトランジスタM4を含むソースフォロア回路が非動作状態の中感度のモードに戻る。次いで、時刻t14において、制御部109は、信号TSをハイレベルとし、トランジスタM8をオン状態にすることによって、光信号はトランジスタM7を含むソースフォロア回路を通して光信号用のホールド容量CSに一括転送される。このときの光信号は、信号WIDE1をハイレベル、信号WIDE2をローレベルとしているので、放射線の照射中に中感度のモードで撮像された信号である。続く時刻t15において、制御部109は、曝射許可信号114をディセーブルとし、放射線の曝射を停止させる。このとき、制御部109は、信号TSをローレベルとし、トランジスタM8をオフ状態にすることで、ホールド容量CSに中感度のモードで取得した信号がサンプリングされる。 Next, at time t12, the control unit 109 sets the signal EN2 and the signal WIDE1 to the low level, and sets the signal EN1 to the high level. As a result, the pixel PIX switches to a high-sensitivity mode in which the transistor M17 is in the off state, the source follower circuit including the transistor M20 is in the non-operating state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the operating state. Next, at time t13, the control unit 109 sets the signal EN1 to the low level and the signal EN2 and the signal WIDE1 to the high level. As a result, the pixel PIX is placed in a medium-sensitivity mode in which the transistor M17 is in the on state, the source follower circuit including the transistor M20 is in the operating state, and the transistor M3 is in the off state, so that the source follower circuit including the transistor M4 is in the non-operating state. return. Next, at time t14, the control unit 109 sets the signal TS to a high level and turns on the transistor M8, so that the optical signal is collectively transferred to the hold capacitance CS for the optical signal through the source follower circuit including the transistor M7. NS. The optical signal at this time is a signal captured in the medium sensitivity mode during irradiation of radiation because the signal WIDE1 has a high level and the signal WIDE2 has a low level. At the following time t15, the control unit 109 disables the exposure permission signal 114 and stops the radiation exposure. At this time, the control unit 109 sets the signal TS to the low level and turns off the transistor M8, so that the signal acquired in the medium sensitivity mode is sampled in the hold capacitance CS.

次いで、時刻t16において、制御部109は、リセット信号PRESをハイレベルとし、トランジスタM2をオン状態にし、容量Cfd、C1を基準電圧VRESにリセットする。続いて、時刻t17において、制御部109は、時刻t12と同様に、信号EN2と信号WIDE1をローレベルとし、信号EN1をハイレベルとして、画素PIXを高感度のモードに切り替える。さらに、時刻t18において、制御部109は、時刻t13と同様に、信号EN1をローレベルとし、信号EN2と信号WIDE1をハイレベルとして、画素PIXを中感度のモードに戻す。次に、時刻t19において、制御部109は、信号PCLをハイレベルとする。容量Cclには電圧VCLと電圧VRESとの差分の電圧にリセットノイズが重畳した電荷が蓄積される。次いで、時刻t20において、制御部109は、信号TNをハイレベルとし、トランジスタM14をオン状態にすることによって、基準電圧VCLにセットされた際の基準信号を基準信号用のホールド容量CNに転送する。この動作によって、放射線を照射せずに撮像された信号である基準信号が取得される。時刻t21において、制御部109は、信号TNをローレベルとし、トランジスタM14をオフ状態にすることで、ホールド容量CNに基準信号がサンプリングされる。時刻t22において、制御部109は、リセット信号PRESをローレベルとしリセットを完了する。時刻t23において、制御部109は、信号PCLをローレベルとした後、時刻t24において、信号EN2と信号EN3をローレベルとし、サンプリング駆動Sを終了する。 Next, at time t16, the control unit 109 sets the reset signal PRESS to a high level, turns on the transistor M2, and resets the capacitances Cfd and C1 to the reference voltage VRES. Subsequently, at time t17, the control unit 109 switches the pixel PIX to the high-sensitivity mode with the signal EN2 and the signal WIDE1 at the low level and the signal EN1 at the high level, similarly to the time t12. Further, at the time t18, the control unit 109 sets the signal EN1 to the low level, sets the signal EN2 and the signal WIDE1 to the high level, and returns the pixel PIX to the medium sensitivity mode, similarly to the time t13. Next, at time t19, the control unit 109 sets the signal PCL to a high level. A charge in which reset noise is superimposed on the voltage difference between the voltage VCL and the voltage VRES is accumulated in the capacitance Ccl. Next, at time t20, the control unit 109 sets the signal TN to a high level and turns on the transistor M14 to transfer the reference signal when set to the reference voltage VCL to the hold capacitance CN for the reference signal. .. By this operation, a reference signal which is a signal imaged without irradiating radiation is acquired. At time t21, the control unit 109 sets the signal TN to a low level and turns off the transistor M14, so that the reference signal is sampled in the hold capacitance CN. At time t22, the control unit 109 sets the reset signal PRESS to a low level and completes the reset. At time t23, the control unit 109 sets the signal PCL to a low level, then sets the signals EN2 and EN3 to a low level at time t24, and ends the sampling drive S.

サンプリング駆動Sは、全ての画素PIXにおいて一括して行う。後に続くサンプリング駆動も同様のタイミングで制御される。サンプリング駆動Sの後、外部同期信号がハイレベルとなることを検出すると、時刻t51から再びリセット駆動Rが行われ、次のフレームのフォトダイオードPDでの蓄積が開始される。 Sampling drive S is performed collectively for all pixel PIX. Subsequent sampling drive is also controlled at the same timing. When it is detected that the external synchronization signal becomes a high level after the sampling drive S, the reset drive R is performed again from the time t51, and the accumulation in the photodiode PD of the next frame is started.

中感度のモードで撮像を行う際に、高感度用のトランジスタM4を含むソースフォロア回路において、トランジスタM4のソース電圧が、トランジスタM3のリーク電流によって上昇する可能性がある。トランジスタM4のソース電圧が上昇すると、トランジスタM4のゲートとソースとの間の寄生容量を介して、フォトダイオードPDの出力ノードの電圧が上昇してしまい、アーチファクトを発生させる可能性がある。この影響は、放射線の照射量が多く、蓄積時間が長くなる場合に大きく現れうる。 When imaging is performed in the medium sensitivity mode, the source voltage of the transistor M4 may increase due to the leakage current of the transistor M3 in the source follower circuit including the transistor M4 for high sensitivity. When the source voltage of the transistor M4 rises, the voltage of the output node of the photodiode PD rises through the parasitic capacitance between the gate and the source of the transistor M4, which may cause an artifact. This effect can be significant when the amount of radiation is large and the accumulation time is long.

これに対して、中感度のモードでの撮像において、トランジスタM17がオン状態で変換部201が電荷の蓄積を開始した後、かつ、サンプルホールド部203が信号をサンプリングする前に、所定の期間にわたって、トランジスタM17がオフ状態、かつ、選択トランジスタであるトランジスタM3がオン状態となり、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が動作状態となる第1動作が実行される(時刻t12〜時刻t13)。この第1動作に次いで、トランジスタM17がオン状態となり、トランジスタM20を含むソースフォロア回路を介してサンプルホールド部203が信号をサンプリングする第2動作が実行される(時刻t13〜時刻t15)。光信号をサンプリングする前に、画素PIXを高感度のモードにする第1動作(時刻t12〜時刻t13)が行われることによって、トランジスタM4とトランジスタM20のソース電圧が等しくなる。これによって、中感度のモードでは使用しないトランジスタM4を含むソースフォロア回路のトランジスタM3のリーク電流の影響を抑制することが可能となる。結果的に、アーチファクトの発生を抑制することが可能となる。 On the other hand, in the imaging in the medium sensitivity mode, after the conversion unit 201 starts accumulating charges while the transistor M17 is on and before the sample hold unit 203 samples the signal, for a predetermined period of time. The first operation is executed in which the transistor M17 is in the off state, the transistor M3 which is the selection transistor is in the on state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the operating state (time t12 to time t13). Following this first operation, the transistor M17 is turned on, and the second operation of sampling the signal by the sample hold unit 203 via the source follower circuit including the transistor M20 is executed (time t13 to time t15). Before sampling the optical signal, the first operation (time t12 to time t13) of setting the pixel PIX to the high-sensitivity mode is performed, so that the source voltages of the transistor M4 and the transistor M20 become equal. This makes it possible to suppress the influence of the leakage current of the transistor M3 of the source follower circuit including the transistor M4 which is not used in the medium sensitivity mode. As a result, it becomes possible to suppress the occurrence of artifacts.

また、放射線の照射によって変換部201で生成される光信号のサンプリングする撮像だけでなく、放射線を照射せずに変換部201で生成される基準信号をサンプリングする撮像においても第2動作(時刻t18〜時刻t21)の前にも、画素PIXを高感度のモードにする第1動作(時刻t17〜時刻t18)を実行する。これによって、よりアーチファクトの発生を抑制し、得られる放射線画像の画質を向上させることが可能となる。 Further, not only in the imaging in which the optical signal generated by the conversion unit 201 by irradiation with radiation is sampled, but also in the imaging in which the reference signal generated by the conversion unit 201 is sampled without irradiation with radiation, the second operation (time t18). -Before the time t21), the first operation (time t17 to time t18) for setting the pixel PIX to the high-sensitivity mode is executed. This makes it possible to further suppress the occurrence of artifacts and improve the image quality of the obtained radiation image.

光信号および基準信号の読出走査は、画素PIXごとに行われる。アナログスイッチM9、M15をそれぞれオン状態にすることで、光信号用のホールド容量CSの電圧、基準信号用のホールド容量CNの電圧が、トランジスタM10、M16を介して、それぞれ光信号出力部S、基準信号出力部Nを介して、対応する列信号線に出力される。 The reading scan of the optical signal and the reference signal is performed for each pixel PIX. By turning on the analog switches M9 and M15, respectively, the voltage of the hold capacitance CS for the optical signal and the voltage of the hold capacitance CN for the reference signal are transferred to the optical signal output unit S, respectively, via the transistors M10 and M16. It is output to the corresponding column signal line via the reference signal output unit N.

図2に示される画素PIXにおいて、フォトダイオードPDの蓄積開始のタイミングは、図3に示されるリセット駆動Rの終了後に、信号PCLがローレベルになりクランプが完了した時刻t4である。また、変換部201の電荷の蓄積の終了のタイミングは、信号TSがローレベルになり、曝射許可信号114がディセーブルし、光信号をサンプリングした時刻t15である。サンプリング駆動Sの終了後、時刻t25から、画素PIXから光信号および基準信号を読み出す読出処理が行われる。 In the pixel PIX shown in FIG. 2, the timing of starting the accumulation of the photodiode PD is the time t4 when the signal PCL becomes low level and the clamping is completed after the end of the reset drive R shown in FIG. Further, the timing of the end of charge accumulation of the conversion unit 201 is the time t15 when the signal TS becomes low level, the exposure permission signal 114 is disabled, and the optical signal is sampled. After the end of the sampling drive S, a read process for reading an optical signal and a reference signal from the pixel PIX is performed from time t25.

図4は、センサユニット120の内部構造の構成例を模式的に示す図である。それぞれのセンサユニット120は、チップセレクト端子CS、光信号出力端子TS、基準信号出力端子TN、垂直走査回路スタート信号端子VST、垂直走査回路クロック端子CLKV、水平走査回路スタート信号端子HST、水平走査回路クロック端子CLKHの各端子を含む。また、センサユニット120には、列方向にm個×行方向にn個の画素PIXが2次元アレイ状に配列されている。垂直走査回路403は、行方向に並ぶ画素PIXを行ごとに選択し、垂直走査クロックCLKVに同期して画素群を順次、副走査方向である垂直方向に走査する。垂直走査回路403は、例えば、シフトレジスタで構成されうる。水平走査回路404は、垂直走査回路403によって選択された主査方向である列方向の画素PIXの列信号線を、水平走査クロックCLKHに同期して順次、1画素ずつ選択する。それぞれの画素PIXは、垂直走査回路403に接続された行信号線405がイネーブルになることによって、列信号線406、407に、それぞれサンプリングされた光信号および基準信号を出力する。列信号線406、407に出力された各信号を水平走査回路404が順次選択することによって、アナログ出力線408、409にそれぞれ画素PIXの各信号が順次出力される。以上のように、センサユニット120は、垂直走査回路403、水平走査回路404を使用したXYアドレス方式によるスイッチング動作によって画素PIXの選択が行われる。それぞれの画素PIXの光信号および基準信号は、列信号線406、407およびアナログ出力線408、409を通して光信号出力端子TS、基準信号出力端子TNから出力される。 FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration example of the internal structure of the sensor unit 120. Each sensor unit 120 has a chip select terminal CS, an optical signal output terminal TS, a reference signal output terminal TN, a vertical scanning circuit start signal terminal VST, a vertical scanning circuit clock terminal CLKV, a horizontal scanning circuit start signal terminal HST, and a horizontal scanning circuit. Includes each terminal of the clock terminal CLKH. Further, in the sensor unit 120, m pixels in the column direction and n pixels in the row direction are arranged in a two-dimensional array. The vertical scanning circuit 403 selects pixel PIXs arranged in the row direction for each row, and sequentially scans the pixel group in the vertical direction, which is the sub-scanning direction, in synchronization with the vertical scanning clock CLKV. The vertical scanning circuit 403 may be composed of, for example, a shift register. The horizontal scanning circuit 404 sequentially selects one pixel at a time in synchronization with the horizontal scanning clock CLKH, for the column signal lines of the pixels PIX in the column direction, which is the main inspection direction selected by the vertical scanning circuit 403. Each pixel PIX outputs a sampled optical signal and a reference signal to the column signal lines 406 and 407, respectively, by enabling the row signal line 405 connected to the vertical scanning circuit 403. When the horizontal scanning circuit 404 sequentially selects the signals output to the column signal lines 406 and 407, the signals of the pixel PIX are sequentially output to the analog output lines 408 and 409, respectively. As described above, in the sensor unit 120, the pixel PIX is selected by the switching operation by the XY address method using the vertical scanning circuit 403 and the horizontal scanning circuit 404. The optical signal and the reference signal of each pixel PIX are output from the optical signal output terminal TS and the reference signal output terminal TN through the column signal lines 406 and 407 and the analog output lines 408 and 409.

図5は、それぞれの画素PIXから出力される光信号および基準信号をA/D変換する差動アンプ107およびA/D変換器108を含む読出部106の構成例を示す図である。差動アンプ107のマイナス側に光信号出力端子TSの出力が入力され、プラス入力側に基準信号出力端子TNの出力が入力される。差動アンプ107で基準信号から光信号を減算することによって、画素PIX内のそれぞれの画素アンプでのプロセスばらつきなどによる固定パターンノイズ(FPN)などが除去されうる。差動アンプ107の出力は、A/D変換器108に入力される。A/D変換器108は、信号ADCLKからクロック信号を受け取り、信号ADCLKがハイレベルに切り替わるタイミングでA/D変換されたデジタルの光信号ADOUTを、センサユニット120ごとに制御部109に出力する。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a reading unit 106 including a differential amplifier 107 for A / D conversion of an optical signal and a reference signal output from each pixel PIX and an A / D converter 108. The output of the optical signal output terminal TS is input to the negative side of the differential amplifier 107, and the output of the reference signal output terminal TN is input to the positive input side. By subtracting the optical signal from the reference signal with the differential amplifier 107, fixed pattern noise (FPN) and the like due to process variation in each pixel amplifier in the pixel PIX can be removed. The output of the differential amplifier 107 is input to the A / D converter 108. The A / D converter 108 receives the clock signal from the signal ADCLK, and outputs the A / D converted digital optical signal ADOUT to the control unit 109 for each sensor unit 120 at the timing when the signal ADCLK is switched to the high level.

次いで、図6を用いて、動画を撮像する際に感度の異なる複数の画像を連続して取得する駆動制御の一例を説明する。図6は、中感度と低感度との画像を連続して取得する場合のタイミング図である。図3に示されるタイミング図では、1度の外部同期信号に応じて中感度のモードでの撮像のみを実行するのに対し、図6に示される撮像は、1度の外部同期信号に応じて中感度と低感度の2つの異なる感度のモードで変換部201に蓄積された信号を取得している。時刻1におけるユーザによる設定から、リセット駆動Rが終了する時刻t4までの動作は、図3を用いて説明した動作と同様であってもよいため、ここでは説明を省略し、図3の動作とは異なる部分を中心に説明を行う。 Next, with reference to FIG. 6, an example of drive control for continuously acquiring a plurality of images having different sensitivities when capturing a moving image will be described. FIG. 6 is a timing diagram when images of medium sensitivity and low sensitivity are continuously acquired. In the timing diagram shown in FIG. 3, only the imaging in the medium sensitivity mode is executed in response to the one-time external synchronization signal, whereas the imaging shown in FIG. 6 is performed in response to the one-time external synchronization signal. The signal accumulated in the conversion unit 201 is acquired in two different sensitivity modes, medium sensitivity and low sensitivity. Since the operation from the setting by the user at time 1 to the time t4 at which the reset drive R ends may be the same as the operation described with reference to FIG. 3, the description thereof is omitted here and is referred to as the operation of FIG. Will focus on the different parts.

時刻t11から、中感度のモードでの光信号のサンプリング駆動SMが開始される。まず、時刻t11において、制御部109は、信号EN2をハイレベルにすることでトランジスタM19をオン状態にし、トランジスタM20を含むソースフォロア回路を動作状態にする。また、制御部109は、信号EN3をハイレベルにすることでトランジスタM6をオン状態にし、トランジスタM7を含むソースフォロア回路を動作状態にする。これによって、容量Cfd、C1に蓄積されている電荷は、電荷/電圧変換されソースフォロアとして動作するトランジスタM20から電圧として容量Cclに出力される。トランジスタM20の出力は、リセットノイズを含むが、クランプ回路202によってリセット駆動Rを行った際に容量CclのトランジスタM7の側を基準電圧VCLにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となってトランジスタM7に出力される。このとき、信号EN1はローレベルであり、トランジスタM3はオフ状態となっている。このため、トランジスタM4を含むソースフォロア回路は、非動作状態である。 From time t11, the sampling drive SM of the optical signal in the medium sensitivity mode is started. First, at time t11, the control unit 109 turns on the transistor M19 by setting the signal EN2 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M20 into an operating state. Further, the control unit 109 turns on the transistor M6 by setting the signal EN3 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M7 into an operating state. As a result, the charges stored in the capacitances Cfd and C1 are charged / voltage converted and output to the capacitance Ccl as a voltage from the transistor M20 operating as a source follower. The output of the transistor M20 includes reset noise, but since the side of the transistor M7 having a capacitance Ccl is set to the reference voltage VCL when the reset drive R is performed by the clamp circuit 202, the optical signal from which the reset noise has been removed is set. Is output to the transistor M7. At this time, the signal EN1 is at a low level, and the transistor M3 is in the off state. Therefore, the source follower circuit including the transistor M4 is in a non-operating state.

次いで、時刻t12において、制御部109は、信号EN2と信号WIDE1をローレベルとし、信号EN1をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17がオフ状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が非動作状態、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が動作状態の高感度のモードに切り替わる。次に、時刻t13において、制御部109は、信号EN1をローレベルとし、信号EN2と信号WIDE1をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17がオン状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が動作状態、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が非動作状態の中感度のモードに戻る。次いで、時刻t14において、制御部109は、信号TSをハイレベルとし、トランジスタM8をオン状態にすることによって、光信号はトランジスタM7を含むソースフォロア回路を通して光信号用のホールド容量CSに一括転送される。このときの光信号は、信号WIDE1をハイレベル、信号WIDE2をローレベルとしているので、中感度のモードで取得された信号である。続く時刻t15において、制御部109は、曝射許可信号114をディセーブルとし、放射線の曝射を停止させる。このとき、制御部109は、信号TSをローレベルとし、トランジスタM8をオフ状態にすることで、ホールド容量CSに中感度のモードで取得した信号がサンプリングされる。 Next, at time t12, the control unit 109 sets the signal EN2 and the signal WIDE1 to the low level, and sets the signal EN1 to the high level. As a result, the pixel PIX switches to a high-sensitivity mode in which the transistor M17 is in the off state, the source follower circuit including the transistor M20 is in the non-operating state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the operating state. Next, at time t13, the control unit 109 sets the signal EN1 to the low level and the signal EN2 and the signal WIDE1 to the high level. As a result, the pixel PIX returns to the medium-sensitivity mode in which the transistor M17 is on, the source follower circuit including the transistor M20 is in the operating state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the non-operating state. Next, at time t14, the control unit 109 sets the signal TS to a high level and turns on the transistor M8, so that the optical signal is collectively transferred to the hold capacitance CS for the optical signal through the source follower circuit including the transistor M7. NS. The optical signal at this time is a signal acquired in the medium sensitivity mode because the signal WIDE1 has a high level and the signal WIDE2 has a low level. At the following time t15, the control unit 109 disables the exposure permission signal 114 and stops the radiation exposure. At this time, the control unit 109 sets the signal TS to the low level and turns off the transistor M8, so that the signal acquired in the medium sensitivity mode is sampled in the hold capacitance CS.

次に、時刻t16において、制御部109は、信号WIDE1、WIDE2をハイレベルとし、トランジスタM17、M18をオン状態にする。トランジスタM17、M18がオン状態になることによって、フォトダイオードPDの出力ノードに接続される容量が増え、画素PIXの感度が中感度から低感度へと変化する。時刻t17において、制御部109は、信号EN2、EN3をローレベルとし、中感度のモードでのサンプリング駆動SMを終了する。中感度でのサンプリング駆動SMの終了後、時刻t18から中感度のモードで得た光信号の読出処理が行われる(図6の「ROM」の期間)。 Next, at time t16, the control unit 109 sets the signals WIDE1 and WIDE2 to high levels and turns on the transistors M17 and M18. When the transistors M17 and M18 are turned on, the capacitance connected to the output node of the photodiode PD increases, and the sensitivity of the pixel PIX changes from medium sensitivity to low sensitivity. At time t17, the control unit 109 sets the signals EN2 and EN3 to low levels and ends the sampling drive SM in the medium sensitivity mode. After the end of the sampling drive SM at the medium sensitivity, the optical signal obtained in the medium sensitivity mode is read from time t18 (the period of “ROM” in FIG. 6).

中感度のモードで取得した光信号がすべて読み出された後、時刻t31から低感度でのサンプリング駆動SLが開始される。まず、時刻t31において、制御部109は、信号EN2をハイレベルにすることでトランジスタM19をオン状態にし、トランジスタM20を含むソースフォロア回路を動作状態にする。また、制御部109は、信号EN3をハイレベルにすることでトランジスタM6をオン状態にし、トランジスタM7を含むソースフォロア回路を動作状態にする。これによって、容量Cfd、C1、C2に蓄積されている電荷は、電荷/電圧変換されソースフォロアとして動作するトランジスタM20から電圧として容量Cclに出力される。トランジスタM20の出力は、リセットノイズを含むが、クランプ回路202によってリセット駆動Rを行った際に容量CclのトランジスタM7の側を基準電圧VCLにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となってトランジスタM7に出力される。このとき、信号EN1はローレベルであり、トランジスタM3はオフ状態となっている。このため、トランジスタM4を含むソースフォロア回路は、非動作状態である。 After all the optical signals acquired in the medium sensitivity mode are read out, the sampling drive SL with low sensitivity is started from time t31. First, at time t31, the control unit 109 turns on the transistor M19 by setting the signal EN2 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M20 into an operating state. Further, the control unit 109 turns on the transistor M6 by setting the signal EN3 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M7 into an operating state. As a result, the charges stored in the capacitances Cfd, C1 and C2 are charge / voltage converted and output to the capacitance Ccl as a voltage from the transistor M20 operating as a source follower. The output of the transistor M20 includes reset noise, but since the side of the transistor M7 having a capacitance Ccl is set to the reference voltage VCL when the reset drive R is performed by the clamp circuit 202, the optical signal from which the reset noise has been removed is set. Is output to the transistor M7. At this time, the signal EN1 is at a low level, and the transistor M3 is in the off state. Therefore, the source follower circuit including the transistor M4 is in a non-operating state.

次いで、時刻t32において、制御部109は、信号EN2と信号WIDE1、WIDE2をローレベルとし、信号EN1をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17、M18がオフ状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が非動作状態、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が動作状態の高感度のモードに切り替わる。このとき、信号WIDE2はハイレベルが維持され、トランジスタM18がオン状態であってもよい。次に、時刻t33において、制御部109は、信号EN1をローレベルとし、信号EN2と信号WIDE1、WIDE2をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17、M18がオン状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が動作状態、選択トランジスタであるトランジスタM3がオフ状態となりトランジスタM4を含むソースフォロア回路が非動作状態の低感度のモードに戻る。次いで、時刻t34において、制御部109は、信号TSをハイレベルとし、トランジスタM8をオン状態にすることによって、光信号はトランジスタM7を含むソースフォロア回路を通して光信号用のホールド容量CSに一括転送される。このときの光信号は、信号WIDE1、WIDE2をハイレベルとしているので、低感度のモードで取得された信号である。続く時刻t35において、制御部109は、信号TSをローレベルとし、トランジスタM8をオフ状態にすることで、ホールド容量CSに低感度のモードで取得した信号がサンプリングされる。 Next, at time t32, the control unit 109 sets the signal EN2 and the signals WIDE1 and WIDE2 to the low level, and sets the signal EN1 to the high level. As a result, the pixel PIX switches to a high-sensitivity mode in which the transistors M17 and M18 are in the off state, the source follower circuit including the transistor M20 is in the non-operating state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the operating state. At this time, the high level of the signal WIDE2 is maintained, and the transistor M18 may be in the ON state. Next, at time t33, the control unit 109 sets the signal EN1 to the low level and sets the signal EN2 and the signals WIDE1 and WIDE2 to the high level. As a result, the pixel PIX has low sensitivity in which the transistors M17 and M18 are in the on state, the source follower circuit including the transistor M20 is in the operating state, the transistor M3 which is the selection transistor is in the off state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the non-operating state. Return to the mode of. Next, at time t34, the control unit 109 sets the signal TS to a high level and turns on the transistor M8, so that the optical signal is collectively transferred to the hold capacitance CS for the optical signal through the source follower circuit including the transistor M7. NS. The optical signal at this time is a signal acquired in the low sensitivity mode because the signals WIDE1 and WIDE2 are set to high levels. At the subsequent time t35, the control unit 109 sets the signal TS to the low level and turns off the transistor M8, so that the signal acquired in the low-sensitivity mode is sampled in the hold capacitance CS.

次いで、時刻t36において、制御部109は、リセット信号PRESをハイレベルとし、トランジスタM2をオン状態にし、容量Cfd、C1、C2を基準電圧VRESにリセットする。続いて、時刻t37において、制御部109は、時刻t32と同様に、信号EN2と信号WIDE1、WIDE2をローレベルとし、信号EN1をハイレベルとして、画素PIXを高感度のモードに切り替える。さらに、時刻t38において、制御部109は、時刻t33と同様に、信号EN1をローレベルとし、信号EN2と信号WIDE1、WIDE2をハイレベルとして、画素PIXを低感度のモードに戻す。次に、時刻t39において、制御部109は、信号PCLをハイレベルとする。容量Cclには電圧VCLと電圧VRESとの差分の電圧にリセットノイズが重畳した電荷が蓄積される。次いで、時刻t40において、制御部109は、信号TNをハイレベルとし、トランジスタM14をオン状態にすることによって、基準電圧VCLにセットされた際の基準信号を基準信号用のホールド容量CNに転送する。時刻t41において、制御部109は、信号TNをローレベルとし、トランジスタM14をオフ状態にすることで、ホールド容量CNに基準信号がサンプリングされる。時刻t42において、制御部109は、リセット信号PRESをローレベルとしリセットを完了する。時刻t43において、制御部109は、信号PCLをローレベルとした後、時刻t44において、制御部109は、信号EN2、EN3をローレベルとし、サンプリング駆動Sを終了する。低感度でのサンプリング駆動SLの終了後、時刻t45から、低感度のモードで得た光信号の読出処理が行われる(図6の「ROL」の期間)。 Next, at time t36, the control unit 109 sets the reset signal PRESS to a high level, turns on the transistor M2, and resets the capacitances Cfd, C1, and C2 to the reference voltage VRES. Subsequently, at the time t37, the control unit 109 switches the pixel PIX to the high-sensitivity mode with the signal EN2 and the signals WIDE1 and WIDE2 at the low level and the signal EN1 at the high level, similarly to the time t32. Further, at the time t38, the control unit 109 sets the signal EN1 to the low level, sets the signal EN2 and the signals WIDE1 and WIDE2 to the high level, and returns the pixel PIX to the low sensitivity mode, similarly to the time t33. Next, at time t39, the control unit 109 sets the signal PCL to a high level. A charge in which reset noise is superimposed on the voltage difference between the voltage VCL and the voltage VRES is accumulated in the capacitance Ccl. Next, at time t40, the control unit 109 sets the signal TN to a high level and turns on the transistor M14 to transfer the reference signal when set to the reference voltage VCL to the hold capacitance CN for the reference signal. .. At time t41, the control unit 109 sets the signal TN to a low level and turns off the transistor M14, so that the reference signal is sampled in the hold capacitance CN. At time t42, the control unit 109 sets the reset signal PRESS to a low level and completes the reset. At time t43, the control unit 109 sets the signal PCL to a low level, and then at time t44, the control unit 109 sets the signals EN2 and EN3 to a low level and ends the sampling drive S. After the end of the sampling drive SL with low sensitivity, the reading process of the optical signal obtained in the low sensitivity mode is performed from time t45 (the period of "ROL" in FIG. 6).

中感度のモードでのサンプリング駆動SMおよび低感度のモードでのサンプリング駆動SLは全画素を一括して行う。全ての画素PIXにおいて一括して行う。後に続くサンプリング駆動も同様のタイミングで制御される。サンプリング駆動Sの後、外部同期信号がハイレベルとなることを検出すると、時刻t51から再びリセット駆動Rが行われ、次のフレームのフォトダイオードPDでの蓄積が開始される。 Sampling drive SM in the medium sensitivity mode and sampling drive SL in the low sensitivity mode perform all pixels at once. It is performed collectively for all pixel PIX. Subsequent sampling drive is also controlled at the same timing. When it is detected that the external synchronization signal becomes a high level after the sampling drive S, the reset drive R is performed again from the time t51, and the accumulation in the photodiode PD of the next frame is started.

図6に示される動作においても、中感度および低感度のモードにおいて光信号をサンプリングする前に、画素PIXを高感度のモードにする第1動作(時刻t12〜時刻t13、時刻t32〜時刻t33)が行われることによって、トランジスタM4とトランジスタM20のソース電圧を等しくする。これによって、中感度および低感度のモードでは使用しないトランジスタM4を含むソースフォロア回路のトランジスタM3のリーク電流の影響を抑制することが可能となる。結果的に、アーチファクトの発生を抑制することが可能となる。 Also in the operation shown in FIG. 6, the first operation (time t12 to time t13, time t32 to time t33) of setting the pixel PIX to the high sensitivity mode before sampling the optical signal in the medium sensitivity and low sensitivity modes. By doing so, the source voltages of the transistor M4 and the transistor M20 are made equal. This makes it possible to suppress the influence of the leakage current of the transistor M3 of the source follower circuit including the transistor M4 which is not used in the medium sensitivity and low sensitivity modes. As a result, it becomes possible to suppress the occurrence of artifacts.

また、放射線の照射によって変換部201で生成される光信号のサンプリングする撮像だけでなく、放射線を照射せずに変換部201で生成される基準信号をサンプリングする撮像においても第2動作(時刻t38〜時刻t41)の前に画素PIXを高感度のモードにする第1動作(時刻t37〜時刻t38)を実行する。これによって、よりアーチファクトの発生を抑制し、得られる放射線画像の画質を向上させることが可能となる。 Further, not only in the imaging in which the optical signal generated by the conversion unit 201 by irradiation with radiation is sampled, but also in the imaging in which the reference signal generated by the conversion unit 201 is sampled without irradiation with radiation, the second operation (time t38). The first operation (time t37 to time t38) for setting the pixel PIX to the high-sensitivity mode is executed before the time t41). This makes it possible to further suppress the occurrence of artifacts and improve the image quality of the obtained radiation image.

図2に示される画素PIXにおいて、フォトダイオードPDの蓄積開始のタイミングは、図6に示されるリセット駆動Rの終了後に、信号PCLがローレベルになりクランプが完了した時刻t4である。また、変換部201の電荷の蓄積の終了のタイミングは、信号TSがローレベルになり、曝射許可信号114がディセーブルし、中感度のモードでの光信号をサンプリングした時刻t15である。 In the pixel PIX shown in FIG. 2, the timing of starting the accumulation of the photodiode PD is the time t4 when the signal PCL becomes low level and the clamping is completed after the end of the reset drive R shown in FIG. Further, the timing of the end of charge accumulation of the conversion unit 201 is the time t15 when the signal TS becomes low level, the exposure permission signal 114 is disabled, and the optical signal in the medium sensitivity mode is sampled.

次いで、図7を用いて、動画を撮像する際に感度の異なる複数の画像を連続して取得する駆動制御の一例を示す説明する。図7は、高感度と低感度との画像を連続して取得する場合のタイミング図である。図7の動作において、図6の動作と比較して、中感度のモードではなく高感度のモードで画像を取得し、また、低感度のモードでのサンプリング駆動SLにおいて、光信号のみをサンプリングしている点で異なっている。これ以外の動作は、図6を用いて説明した動作と同様であってもよいため、異なる点を中心に説明する。 Next, with reference to FIG. 7, an example of drive control for continuously acquiring a plurality of images having different sensitivities when capturing a moving image will be described. FIG. 7 is a timing diagram when images of high sensitivity and low sensitivity are continuously acquired. In the operation of FIG. 7, as compared with the operation of FIG. 6, the image is acquired in the high-sensitivity mode instead of the medium-sensitivity mode, and only the optical signal is sampled in the sampling drive SL in the low-sensitivity mode. It is different in that it is. Since the operations other than this may be the same as the operations described with reference to FIG. 6, the differences will be mainly described.

時刻t4までの動作は、上述の図3、図6の動作と同様である。一方、高感度のモードでの撮像を行うため、時刻t4において、制御部109は、信号WIDE1、WIDE2をローレベルに制御し、フォトダイオードPDの出力ノードに接続される容量を容量Cfdのみにする。 The operation up to time t4 is the same as the operation of FIGS. 3 and 6 described above. On the other hand, in order to perform imaging in the high-sensitivity mode, at time t4, the control unit 109 controls the signals WIDE1 and WIDE2 at a low level, and the capacitance connected to the output node of the photodiode PD is limited to the capacitance Cfd. ..

次いで、時刻t11から始まる高感度でのサンプリング駆動SHについて説明する。時刻t11において、制御部109は、信号EN1をハイレベルにすることでトランジスタM3をオン状態にし、トランジスタM4を含むソースフォロア回路を動作状態にする。また、制御部109は、信号EN3をハイレベルにすることでトランジスタM6をオン状態にし、トランジスタM7を含むソースフォロア回路を動作状態にする。これによって、容量Cfdに蓄積されている電荷は、電荷/電圧変換されソースフォロアとして動作するトランジスタM4から電圧として容量Cclに出力される。トランジスタM4の出力は、リセットノイズを含むが、クランプ回路202によってリセット駆動Rを行った際に容量CclのトランジスタM7の側を基準電圧VCLにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となってトランジスタM7に出力される。このとき、信号EN2はローレベルであり、トランジスタM19はオフ状態となっている。このため、トランジスタM20を含むソースフォロア回路は、非動作状態である。 Next, the sampling drive SH with high sensitivity starting from time t11 will be described. At time t11, the control unit 109 turns on the transistor M3 by setting the signal EN1 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M4 into an operating state. Further, the control unit 109 turns on the transistor M6 by setting the signal EN3 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M7 into an operating state. As a result, the charge stored in the capacitance Cfd is converted into charge / voltage and output to the capacitance Ccl as a voltage from the transistor M4 that operates as a source follower. The output of the transistor M4 includes reset noise, but since the side of the transistor M7 having a capacitance Ccl is set to the reference voltage VCL when the reset drive R is performed by the clamp circuit 202, the optical signal from which the reset noise has been removed is set. Is output to the transistor M7. At this time, the signal EN2 is at a low level, and the transistor M19 is in the off state. Therefore, the source follower circuit including the transistor M20 is in a non-operating state.

次いで、時刻t14において、制御部109は、信号TSをハイレベルとし、トランジスタM8をオン状態にすることによって、光信号はトランジスタM7を含むソースフォロア回路を通して光信号用のホールド容量CSに一括転送される。このときの光信号は信号WIDE1、WIDE2をローレベルとしているので、高感度のモードで取得された信号である。続く時刻t15において、制御部109は、曝射許可信号114をディセーブルとし、放射線の曝射を停止させる。このとき、制御部109は、信号TSをローレベルとし、トランジスタM8をオフ状態にすることで、ホールド容量CSに高感度のモードで取得した信号がサンプリングされる。 Next, at time t14, the control unit 109 sets the signal TS to a high level and turns on the transistor M8, so that the optical signal is collectively transferred to the hold capacitance CS for the optical signal through the source follower circuit including the transistor M7. NS. Since the optical signals at this time have the signals WIDE1 and WIDE2 at low levels, they are signals acquired in the high-sensitivity mode. At the following time t15, the control unit 109 disables the exposure permission signal 114 and stops the radiation exposure. At this time, the control unit 109 sets the signal TS to the low level and turns off the transistor M8, so that the signal acquired in the high-sensitivity mode is sampled in the hold capacitance CS.

次に、時刻t16において、制御部109は、信号WIDE1、WIDE2をハイレベルとし、トランジスタM17、M18をオン状態にする。トランジスタM17、M18がオン状態になることによって、フォトダイオードPDの出力ノードに接続される容量が増え、画素PIXの感度が高感度から低感度へと変化する。時刻t17において、制御部109は、信号EN1、EN3をローレベルとし、高感度のモードでのサンプリング駆動SHを終了する。高感度でのサンプリング駆動SHの終了後、時刻t18から高感度のモードで得た光信号の読出処理が行われる(図7の「ROH」の期間)。 Next, at time t16, the control unit 109 sets the signals WIDE1 and WIDE2 to high levels and turns on the transistors M17 and M18. When the transistors M17 and M18 are turned on, the capacitance connected to the output node of the photodiode PD increases, and the sensitivity of the pixel PIX changes from high sensitivity to low sensitivity. At time t17, the control unit 109 sets the signals EN1 and EN3 to low levels, and ends the sampling drive SH in the high-sensitivity mode. After the end of the sampling drive SH with high sensitivity, the reading process of the optical signal obtained in the high sensitivity mode is performed from time t18 (the period of “ROH” in FIG. 7).

高感度のモードで取得した光信号がすべて読み出された後、時刻t31から低感度でのサンプリング駆動SLが開始される。まず、時刻t31において、制御部109は、信号EN2をハイレベルにすることでトランジスタM19をオン状態にし、トランジスタM20を含むソースフォロア回路を動作状態にする。また、制御部109は、信号EN3をハイレベルにすることでトランジスタM6をオン状態にし、トランジスタM7を含むソースフォロア回路を動作状態にする。これによって、容量Cfd、C1、C2に蓄積されている電荷は、電荷/電圧変換されソースフォロアとして動作するトランジスタM20から電圧として容量Cclに出力される。トランジスタM20の出力は、リセットノイズを含むが、クランプ回路202によってリセット駆動Rを行った際に容量CclのトランジスタM7の側を基準電圧VCLにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となってトランジスタM7に出力される。このとき、信号EN1はローレベルであり、トランジスタM3はオフ状態となっている。このため、トランジスタM4を含むソースフォロア回路は、非動作状態である。 After all the optical signals acquired in the high-sensitivity mode are read out, the sampling drive SL with low sensitivity is started from time t31. First, at time t31, the control unit 109 turns on the transistor M19 by setting the signal EN2 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M20 into an operating state. Further, the control unit 109 turns on the transistor M6 by setting the signal EN3 to a high level, and puts the source follower circuit including the transistor M7 into an operating state. As a result, the charges stored in the capacitances Cfd, C1 and C2 are charge / voltage converted and output to the capacitance Ccl as a voltage from the transistor M20 operating as a source follower. The output of the transistor M20 includes reset noise, but since the side of the transistor M7 having a capacitance Ccl is set to the reference voltage VCL when the reset drive R is performed by the clamp circuit 202, the optical signal from which the reset noise has been removed is set. Is output to the transistor M7. At this time, the signal EN1 is at a low level, and the transistor M3 is in the off state. Therefore, the source follower circuit including the transistor M4 is in a non-operating state.

次いで、時刻t32において、制御部109は、信号EN2と信号WIDE1、WIDE2をローレベルとし、信号EN1をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17、M18がオフ状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が非動作状態、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が動作状態の高感度のモードに切り替わる。次に、時刻t33において、制御部109は、信号EN1をローレベルとし、信号EN2と信号WIDE1、WIDE2をハイレベルとする。これによって、画素PIXは、トランジスタM17、M18がオン状態、トランジスタM20を含むソースフォロア回路が動作状態、トランジスタM4を含むソースフォロア回路が非動作状態の低感度のモードに戻る。次いで、時刻t34において、制御部109は、信号TSをハイレベルとし、トランジスタM8をオン状態にすることによって、光信号はトランジスタM7を含むソースフォロア回路を通して光信号用のホールド容量CSに一括転送される。このときの光信号は、信号WIDE1、WIDE2をハイレベルとしているので、低感度のモードで取得された信号である。続く時刻t35において、制御部109は、信号TSをローレベルとし、トランジスタM8をオフ状態にすることで、ホールド容量CSに低感度のモードで取得した信号がサンプリングされる。 Next, at time t32, the control unit 109 sets the signal EN2 and the signals WIDE1 and WIDE2 to the low level, and sets the signal EN1 to the high level. As a result, the pixel PIX switches to a high-sensitivity mode in which the transistors M17 and M18 are in the off state, the source follower circuit including the transistor M20 is in the non-operating state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the operating state. Next, at time t33, the control unit 109 sets the signal EN1 to the low level and sets the signal EN2 and the signals WIDE1 and WIDE2 to the high level. As a result, the pixel PIX returns to the low-sensitivity mode in which the transistors M17 and M18 are on, the source follower circuit including the transistor M20 is in the operating state, and the source follower circuit including the transistor M4 is in the non-operating state. Next, at time t34, the control unit 109 sets the signal TS to a high level and turns on the transistor M8, so that the optical signal is collectively transferred to the hold capacitance CS for the optical signal through the source follower circuit including the transistor M7. NS. The optical signal at this time is a signal acquired in the low sensitivity mode because the signals WIDE1 and WIDE2 are set to high levels. At the subsequent time t35, the control unit 109 sets the signal TS to the low level and turns off the transistor M8, so that the signal acquired in the low-sensitivity mode is sampled in the hold capacitance CS.

次いで、時刻t36において、制御部109は、信号EN2、EN3をローレベルとし、低感度のモードでのサンプリング駆動SLを終了する。低感度のモードのサンプリング駆動SLの終了後、時刻t38から、低感度のモードで得た光信号の読出処理が行われる(図7の「ROL」の期間)。 Next, at time t36, the control unit 109 sets the signals EN2 and EN3 to low levels, and ends the sampling drive SL in the low-sensitivity mode. After the end of the sampling drive SL in the low-sensitivity mode, the optical signal obtained in the low-sensitivity mode is read out from time t38 (the period of “ROL” in FIG. 7).

図7に示される動作においても、低感度のモードにおいて光信号をサンプリングする前に、画素PIXを高感度のモードにする第1動作(時刻t32〜時刻t33)が行われることによって、トランジスタM4とトランジスタM20のソース電圧を等しくする。これによって、低感度のモードでは使用しないトランジスタM4を含むソースフォロア回路のトランジスタM3のリーク電流の影響を抑制することが可能となる。結果的に、アーチファクトの発生を抑制することが可能となる。 Also in the operation shown in FIG. 7, the first operation (time t32 to time t33) for setting the pixel PIX to the high sensitivity mode is performed before sampling the optical signal in the low sensitivity mode, so that the transistor M4 and the transistor M4 are used. Make the source voltage of the transistor M20 equal. This makes it possible to suppress the influence of the leakage current of the transistor M3 of the source follower circuit including the transistor M4 which is not used in the low sensitivity mode. As a result, it becomes possible to suppress the occurrence of artifacts.

以上、図3、6、7を用いて3種類の動作を説明したが、これらの動作は、適宜組み合わせて使用してもよい。例えば、図3に示される動作において、基準信号のサンプリングを行わなくてもよい。また、例えば、図6に示される動作において、高感度と中感度との光信号をサンプリングしてもよい。また、図6、7に示される動作において、感度を変更して光信号のサンプリングを行ったが、同じ感度で複数回の光信号のサンプリングが実行されてもよい。中感度および低感度のモードにおいて光信号をサンプリングする前に、画素PIXを高感度のモードにする第1動作が実行されればよい。 Although the three types of operations have been described above with reference to FIGS. 3, 6 and 7, these operations may be used in combination as appropriate. For example, in the operation shown in FIG. 3, it is not necessary to sample the reference signal. Further, for example, in the operation shown in FIG. 6, optical signals having high sensitivity and medium sensitivity may be sampled. Further, in the operations shown in FIGS. 6 and 7, the sensitivity is changed and the optical signal is sampled, but the optical signal may be sampled a plurality of times with the same sensitivity. The first operation of putting the pixel PIX into the high sensitivity mode may be performed before sampling the optical signal in the medium and low sensitivity modes.

また、本実施形態において、3種類の感度で光信号を取得可能な構成が示されているが、これに限られることはない。変換部201において選択可能な感度が、2種類であってもよいし、4種類以上であってもよい。最も高感度なモード以外のモードにおいて光信号をサンプリングする前に、画素PIXを最も高感度なモードにする第1動作が実行されればよい。 Further, in the present embodiment, a configuration capable of acquiring an optical signal with three types of sensitivities is shown, but the present invention is not limited to this. The sensitivity that can be selected by the conversion unit 201 may be two types or four or more types. Before sampling the optical signal in a mode other than the most sensitive mode, the first operation of setting the pixel PIX to the most sensitive mode may be executed.

本発明は、上記の実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、システム又は装置のコンピュータ(CPUやMPUなど)がプログラムを読み出すことにより実行されてもよい。また、本発明は、システム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能であり、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies software (program) that realizes the functions of the above embodiments to a system or device via a network or various storage media, and a computer (CPU, MPU, etc.) of the system or device reads the program. It may be executed. The present invention can also be realized by a process in which one or more processors in a computer of a system or an apparatus reads and executes a program, and can also be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.

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.

201:変換部、203:サンプルホールド部 201: Conversion unit, 203: Sample hold unit

Claims (16)

変換部と、サンプルホールド部と、をそれぞれ含む複数の画素を備える放射線撮像装置であって、
前記変換部は、放射線に応じた電荷を生成する変換素子と、前記変換素子の出力ノードと前記サンプルホールド部とを接続する経路に配され、前記電荷に応じた信号を出力する第1ソースフォロア回路と、前記変換部の感度を第1感度から前記第1感度よりも感度が低い第2感度に変更するための付加容量と、前記出力ノードと前記付加容量とを接続する経路に配されたスイッチと、前記付加容量と前記サンプルホールド部とを接続する経路に配され、前記電荷に応じた信号を出力する第2ソースフォロア回路と、を含み、
前記第1ソースフォロア回路は、増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタと電流源とを接続する経路に配され、前記増幅トランジスタをソースフォロア動作させるための選択トランジスタと、を含み、
前記第2感度での撮像において、
前記スイッチがオン状態で前記変換部が電荷の蓄積を開始した後、かつ、前記サンプルホールド部が信号をサンプリングする前に、所定の期間にわたって、前記スイッチがオフ状態、かつ、前記選択トランジスタがオン状態となる第1動作と、
前記第1動作に次いで、前記スイッチがオン状態となり、前記第2ソースフォロア回路を介して前記サンプルホールド部が信号をサンプリングする第2動作と、
が実行されることを特徴とする放射線撮像装置。
A radiation imaging apparatus including a plurality of pixels including a conversion unit and a sample hold unit.
The conversion unit is arranged in a path connecting a conversion element that generates an electric charge according to radiation, an output node of the conversion element, and the sample hold unit, and is a first source follower that outputs a signal corresponding to the electric charge. The circuit, the additional capacity for changing the sensitivity of the conversion unit from the first sensitivity to the second sensitivity lower than the first sensitivity, and the path connecting the output node and the additional capacity are arranged. It includes a switch, a second source follower circuit arranged in a path connecting the additional capacitance and the sample hold unit, and outputting a signal corresponding to the electric charge.
The first source follower circuit includes an amplification transistor and a selection transistor arranged in a path connecting the amplification transistor and a current source to operate the amplification transistor as a source follower.
In the imaging with the second sensitivity,
The switch is off and the selection transistor is on for a predetermined period of time after the converter has started accumulating charges while the switch is on and before the sample hold has sampled the signal. The first action to be in the state and
Following the first operation, the switch is turned on, and the sample hold unit samples a signal via the second source follower circuit.
A radiation imaging device characterized in that
前記第2動作において、前記選択トランジスタがオフ状態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 radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein in the second operation, the selection transistor is in an off state. 前記第1動作において、前記第2ソースフォロア回路が非動作状態であ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 radiation imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein in the first operation, the second source follower circuit is in a non-operating state. 前記変換部が電荷を蓄積する間、前記第2ソースフォロア回路は非動作状態であり、
前記第2感度での撮像において、前記第1動作の前に、前記第2ソースフォロア回路を動作状態とする第3動作が実行され、前記第3動作に次いで前記第1動作が実行されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の放射線撮像装置。
While the converter accumulates charge, the second source follower circuit is in a non-operating state.
In the imaging with the second sensitivity, the third operation that puts the second source follower circuit into the operating state is executed before the first operation, and the first operation is executed after the third operation. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the radiation imaging apparatus is characterized.
前記第2感度の撮像において、放射線の照射によって前記変換部で生成される信号を前記サンプルホールド部がサンプリングする第1撮像と、放射線を照射せずに前記変換部で生成される信号を前記サンプルホールド部がサンプリングする第2撮像と、が実行され、
前記第1撮像および前記第2撮像において、前記第1動作および前記第2動作が実行され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。
In the second-sensitivity imaging, the sample holding unit samples the signal generated by the conversion unit by irradiation with radiation, and the sample holds the signal generated by the conversion unit without irradiating radiation. The second imaging, which is sampled by the hold unit, is executed, and
The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein in the first imaging and the second imaging, the first operation and the second operation are executed.
前記変換部は、前記変換部の感度を前記第2感度よりも感度が低い第3感度に変更するための追加の付加容量と、前記スイッチと前記追加の付加容量とを接続する経路に配された追加のスイッチと、を含み、
前記スイッチおよび前記追加のスイッチがオン状態の前記第3感度での撮像において、前記第1動作と、前記第1動作に次いで前記第2動作と、が実行されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の放射線撮像装置。
The conversion unit is arranged in a path connecting an additional capacitance for changing the sensitivity of the conversion unit to a third sensitivity lower than the second sensitivity, and the switch and the additional capacitance. Including additional switches,
1. The first operation and the second operation following the first operation are executed in the imaging with the third sensitivity in the state where the switch and the additional switch are on. The radiation imaging apparatus according to any one of 5 to 5.
前記第3感度での撮像において、前記第1動作の間、前記追加のスイッチがオフ状態であり、前記第2動作の間、前記追加のスイッチがオン状態であることを特徴とする請求項6に記載の放射線撮像装置。 6. The image according to claim 6, wherein in the imaging with the third sensitivity, the additional switch is in the off state during the first operation, and the additional switch is in the on state during the second operation. The radiation imaging apparatus according to. 前記第3感度の撮像において、放射線の照射によって前記変換部で生成される信号をサンプリングする第3撮像と、放射線を照射せずに前記変換部で生成される信号をサンプリングする第4撮像と、が実行され、
前記第3撮像および前記第4撮像において、前記第1動作および前記第2動作が実行されることを特徴とする請求項6または7に記載の放射線撮像装置。
In the third-sensitivity imaging, a third imaging that samples a signal generated by the conversion unit by irradiation with radiation, and a fourth imaging that samples a signal generated by the conversion unit without irradiating radiation. Is executed,
The radiation imaging apparatus according to claim 6 or 7, wherein in the third imaging and the fourth imaging, the first operation and the second operation are executed.
前記増幅トランジスタを第1増幅トランジスタ、前記選択トランジスタを第1選択トランジスタとして、
前記第2ソースフォロア回路が、第2増幅トランジスタと、前記第2増幅トランジスタと前記電流源とを接続する経路に配され、前記第2増幅トランジスタをソースフォロア動作させるための第2選択トランジスタと、を含むことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の放射線撮像装置。
The amplification transistor is used as the first amplification transistor, and the selection transistor is used as the first selection transistor.
The second source follower circuit is arranged in a path connecting the second amplification transistor, the second amplification transistor, and the current source, and a second selection transistor for operating the second amplification transistor as a source follower. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the radiation imaging apparatus comprises.
前記第1ソースフォロア回路の出力と前記第2ソースフォロア回路の出力とが、共通のノードに接続されていることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the output of the first source follower circuit and the output of the second source follower circuit are connected to a common node. 前記サンプルホールド部は、ホールド容量と、前記ホールド容量と前記第1ソースフォロア回路および前記第2ソースフォロア回路の出力とを接続する経路に配されたサンプリングスイッチと、を含み、
前記サンプリングスイッチがオン状態になることによって、前記サンプルホールド部は、前記ホールド容量に信号をサンプリングすることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の放射線撮像装置。
The sample hold unit includes a hold capacitance and a sampling switch arranged in a path connecting the hold capacitance and the output of the first source follower circuit and the output of the second source follower circuit.
The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein when the sampling switch is turned on, the sample hold unit samples a signal in the hold capacitance.
前記サンプルホールド部が、複数の前記ホールド容量と、複数の前記ホールド容量のそれぞれに対応する複数の前記サンプリングスイッチと、を含むことを特徴とする請求項11に記載の放射線撮像装置。 The radiation imaging apparatus according to claim 11, wherein the sample holding unit includes a plurality of the holding capacities and a plurality of the sampling switches corresponding to the plurality of the holding capacities. 前記放射線撮像装置は、変換部とサンプルホールド部とを接続する経路にクランプ回路を含むことを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 The radiation imaging device according to any one of claims 1 to 12, wherein the radiation imaging device includes a clamp circuit in a path connecting a conversion unit and a sample hold unit. 請求項1乃至13の何れか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 13.
A radiation generator that irradiates the radiation imaging device with radiation,
A radiation imaging system characterized by being equipped with.
変換部と、サンプルホールド部と、をそれぞれ含む複数の画素を備える放射線撮像装置の駆動方法であって、
前記変換部は、放射線に応じた電荷を生成する変換素子と、前記変換素子の出力ノードと前記サンプルホールド部とを接続する経路に配され、前記電荷に応じた信号を出力する第1ソースフォロア回路と、前記変換部の感度を第1感度から前記第1感度よりも感度が低い第2感度に変更するための付加容量と、前記出力ノードと前記付加容量とを接続する経路に配されたスイッチと、前記付加容量と前記サンプルホールド部とを接続する経路に配され、前記電荷に応じた信号を出力する第2ソースフォロア回路と、を含み、
前記第1ソースフォロア回路は、増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタと電流源とを接続する経路に配され、前記増幅トランジスタをソースフォロア動作させるための選択トランジスタと、を含み、
前記第2感度での撮像は、
前記スイッチがオン状態で前記変換部が電荷の蓄積を開始した後、かつ、前記サンプルホールド部が信号をサンプリングする前に、所定の期間にわたって、前記スイッチがオフ状態、かつ、前記選択トランジスタがオン状態となる第1工程と、
前記第1工程に次いで、前記スイッチがオン状態となり、前記第2ソースフォロア回路を介して前記サンプルホールド部が信号をサンプリングする第2工程と、
を含むことを特徴とする駆動方法。
It is a driving method of a radiation imaging apparatus including a plurality of pixels including a conversion unit and a sample hold unit.
The conversion unit is arranged in a path connecting a conversion element that generates an electric charge according to radiation, an output node of the conversion element, and the sample hold unit, and is a first source follower that outputs a signal corresponding to the electric charge. The circuit, the additional capacity for changing the sensitivity of the conversion unit from the first sensitivity to the second sensitivity lower than the first sensitivity, and the path connecting the output node and the additional capacity are arranged. It includes a switch, a second source follower circuit arranged in a path connecting the additional capacitance and the sample hold unit, and outputting a signal corresponding to the electric charge.
The first source follower circuit includes an amplification transistor and a selection transistor arranged in a path connecting the amplification transistor and a current source to operate the amplification transistor as a source follower.
Imaging with the second sensitivity
The switch is off and the selection transistor is on for a predetermined period of time after the converter has started accumulating charges while the switch is on and before the sample hold has sampled the signal. The first step to be in a state and
Following the first step, the switch is turned on, and the sample hold unit samples a signal via the second source follower circuit.
A driving method characterized by including.
コンピュータに、請求項15に記載の駆動方法の各工程を実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute each step of the driving method according to claim 15.
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