JP2023518317A - 同期読取り／集積放射線撮像のための多段画素アーキテクチャ、ならびに関連システム、デバイス、および方法 - Google Patents

Abstract

放射線撮像用の多段画素アーキテクチャ、ならびに関連検出器、および同を含む放射線撮像システムの実施形態が記載されている。本明細書に記載されている画素を使用して同期読取り／集積を実施する方法の実施形態も記載されている。

Description

関連出願の相互参照
本願は、日本を指定する、２０２１年３月１８日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５２２９０の国内段階移行であり、同出願は、「Ｍｕｌｔｉ－Ｓｔａｇｅ Ｐｉｘｅｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅａｄ／Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ， ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」に関して２０２０年３月１８日に出願された米国特許出願第６２／９９１，５１８号の出願日の利益を主張するものである。

本開示は全般的に放射線撮像に関する。より詳細には、いくつかの実施形態が、放射線撮像において使用するための画素、ならびに関連するアセンブリ、システム、および方法に関する。さらにより詳細には、いくつかの実施形態は、多段画素アーキテクチャ、およびそのようなアーキテクチャを有する画素を使用して同期読取り／集積放射線撮像を実施することに関する。

放射線撮像システムは、検査下にある対象、むしろ対象の内部側面の情報、すなわち画像を提供する。例えば、Ｘ線撮像システムにおいて、対象は放射線に暴露され、対象により吸収された放射線またはむしろ対象を通過することができる放射線量に基づいて、１つまたは複数の画像が形成される。通常、非常に高密度の対象がより低密度の対象よりも多くの放射線を吸収し（例えば、減衰させ）、したがって例えば骨または腺などのより高い密度を有する対象が、脂肪組織または皮膚などのより低密度の対象とは画像内で異なって見える。

デジタルＸ線検出器により、Ｘ線画像がデジタル処理でキャプチャされることが可能になる。通常、デジタルＸ線検出器は、Ｘ線検出材料と連結されている画素化されたアレイを含み、デジタルＸ線システムが、デジタル画像プロセッサに連結されているデジタルＸ線検出器を含む。デジタルＸ線システムにより、画像がコンピュータにより処理されること、例えば画像の輝度およびコントラストを調節することが可能になる。このようにして、従来のスクリーンフィルムＸ線システムにおける固定され制限されたコントラストにより見逃される可能性がある微妙な部分が検出され得る。したがって、デジタルＸ線システムは、従来のスクリーンフィルムＸ線システムにより得られた画像と比較して、大幅に高められた細部の可視性を有する画像を生成する。デジタルＸ線画像の解像度も、ＣＲスキャンなどの他の技術を使用して得られた画像の解像度と比較して、大幅に高められている。

医療において、Ｘ線撮像システムが、限定はされないが、肉眼では不可視の骨折、腫瘤、カルシウム沈着を検出するのに一般的に使用されている。Ｘ線画像システムの一種がマンモグラフィユニットであり、それは通常、放射線源と、コリメータと、１つまたは複数の圧縮パドルと、散乱線除去グリッドと、Ｘ線検出器アレイとを含む。検出器アレイは、放射線源および圧縮パドルから乳房組織（すなわち、「撮像対象」とも呼ばれる、検査下の対象）の直径方向反対側に取り付けられている。マンモグラフィでは、放射線源は、乳房組織が圧縮されている間に乳房組織を横断する電離放射線を発する。乳房組織を横断する放射線は、次いで、検出器アレイにより検出される。マンモグラフィ検診では、平たいパネル検出器がＸ線信号を生成し、記憶し、読み出し、補正アルゴリズムが使用されて、緯度次元（例えば、限定はされないが、中心Ｘ線ビームに直交しかつ／または検出器アレイに実質的に平行な方向）に、撮像対象の１つまたは複数の２次元画像を生成する。

２次元投影Ｘ線画像がマンモグラフィおよび他の用途において有用であるが、これらの画像は、長手方向に（例えば、限定はされないが、Ｘ線ビームに平行なかつ／または検出器により形成されている検出器平面に直交する）、解像度を殆どまたは全く提供しない。乳房検査において、例えば、２次元Ｘ線画像が、乳房内の腫瘤が放射線源または検出器アレイにより近いかどうかに関する情報を提供することができない。潜在的に癌性の腫瘤が、例えば腫瘤が腺の上にある場合または逆の場合、腺などの乳房の高密度面により隠される可能性がある。さらに、関心のある対象（例えば、限定はされないが、癌細胞）が、関心のない対象と類似した密度情報を共有し得るので、関心のない対象が関心のある対象と誤って分類される場合があり、結果的に誤検出になる。

デジタルトモシンセシスにより、対象の３次元画像が、複数のアングルからの複数の２次元画像を得ることにより、対象の２次元投影画像の有限集合から再構築されることが可能になり、次いでデータを再構成する。デジタルトモシンセシスを使用することにより、ある程度の解像度が長手方向寸法に作り出され得る。通常、デジタル乳房トモシンセシスシステム内では、データ取得中、例えば、Ｘ線源が限られた角度範囲を通る円弧内で回転しており、対象の一組の投影Ｘ線写真が、Ｘ線源経路に沿ったＸ線源の別々の位置において、静止または傾斜検出器により得られる。多くのシステムでは、デジタルＸ線検出器アレイおよび対象は静止または固定位置に維持され、一方、Ｘ線源は、様々な視野角からの画像の収集物を得るために、複数の位置に移動させられる。

複数の２次元画像が画像再構築／処理技術を使用して合成される。合成された画像が、検出器面に平行な断層撮影面上で焦点を合わせてもよく、または対象の断面画像、例えば「スライス」、を生成する時に焦点を合わせてもよく、いずれの場合にも長手方向に沿った一定の深さに配置される。一般的に言えば、２次元投影画像は互いに対して空間的に平行移動し、画像が断層撮影面内で正確に重なるように重ね合わせられる。断層撮影画像を再構築するための他の方法が、コンピュータ断層撮影システムにおいて使用されるものに類似した、高度な計算手法を使用し得る。対象内の断層撮影面の位置は変化する可能性があり、断層撮影面の各位置ごとに対象の２次元画像が得られ得る。

任意の特定の要素または作用の説明を容易に確認するために、参照番号における１つまたは複数の最上位の数字は、その要素が最初に導入されている図番を指す。

１つまたは複数の実施形態による撮像システムのブロック図である。 １つまたは複数の実施形態による検知素子（例えば、限定はされないが、画素）の概略図である。 １つまたは複数の実施形態によるプロセスの図である。 １つまたは複数の実施形態によるフレームキャプチャシステムの図である。 １つまたは複数の実施形態によるシステムの図である。

次の詳細な説明において、本明細書の一部を成し、かつ本開示が実践され得る実施形態の特定の例が実例として示されている添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本開示を実践することを可能にするように十分に詳細に説明される。しかし、本明細書において可能にされる他の実施形態も利用され、構造、材料、およびプロセスの変更が、本開示の範囲を逸脱することなく行われ得る。

本明細書に示されている実例は、任意の特定の方法、システム、デバイス、または構造の実態の図であることを意味せず、単に、本開示の実施形態を説明するために使用される理想的な表現であるに過ぎない。いくつかの例では、様々な図面内の類似した構造または構成要素が、読み手の便宜のために、同一のまたは類似した採番を有する可能性があるが、採番における類似性は、必ずしも、構造または構成要素が大きさ、組成、構造、または他の特性において同一であることを意味するとは限らない。

次の説明は、当業者が開示された実施形態を実践することを可能にするのを助ける例を含み得る。「例示的」、「例により」、および「例えば」という用語の使用は、関連する説明が説明的であることを意味するが、本開示の範囲は、例および法的等価物を包含することが意図されており、そのような用語の使用は、実施形態または本開示の範囲を、特定の構成要素、ステップ、特徴、機能等に限定しようとするものではない。

本明細書に一般的に記載されておりかつ図面に示されている実施形態の構成要素は多種多様の異なる構造に配置され設計され得ると考えられることが、容易に理解されるであろう。したがって、様々な実施形態の次の説明は本開示の範囲を限定するものではなく、単に様々な実施形態を代表するに過ぎない。実施形態の様々な態様は図面に示される可能性があるが、図面は、明示されていない限り、必ずしも縮尺通りに描かれているとは限らない。

さらに、図示され説明されている特定の実装形態が単に例であり、本明細書において別段の定めがない限り、本開示を実施する唯一の方法と見なされるべきでない。要素、回路、および機能が、不要な詳細において本開示を曖昧にしないように、ブロック図の形に示され得る。逆に、図示され説明されている特定の実装形態が例示的に過ぎず、本明細書において別段の定めがない限り、本開示を実施する唯一の方法と見なされるべきでない。さらに、ブロック定義、および様々なブロック間の論理回路の分割は特定の実装形態の例示である。本開示が多数の他の分割解決法により実践され得ることが、当業者に容易に明らかになるであろう。大部分は、タイミング考慮事項等に関する詳細が省かれており、そのような詳細は本開示の完全な理解を得るのに必要ではなく、従来の技術の当業者の能力の範囲内である。

情報および信号が、様々な異なる技術および技法のいずれかを用いて示される可能性があることを、当業者は理解するであろう。いくつかの図面が、表示および描写を明確にするために、複数の信号を単一の信号として示す可能性がある。当業者には当然のことながら、信号は信号バスを表す可能性があり、バスは様々なビット幅を有する可能性があり、本開示は単一のデータ信号を含む任意の数のデータ信号上で実施される可能性がある。

本明細書において開示されている実施形態に関連して説明されている様々な例示的論理ブロック、モジュール、および回路が、本明細書に記載されている機能を実施するように設計されている汎用プロセッサ、専用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラム可能論理回路、個別ゲートもしくはトランジスタ論理回路、個別ハードウェアコンポーネント、またはそれらの任意の組合せで実行されるかまたは実施されることが可能であり、それらの全ては「プロセッサ」という用語の使用により包含される。汎用プロセッサがマイクロプロセッサであってもよいが、代替として、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。また、プロセッサが、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併用した１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成などの、コンピューティングデバイスの組合せとして実施されてもよい。プロセッサを含む汎用コンピュータが専用コンピュータであると考えられ、一方、汎用コンピュータは、本開示の実施形態に関連するコンピューティング命令（例えば、限定はされないが、ソフトウェアコード）を実行するように構成されている。

実施形態は、フローチャート、フロー図、構造線図、またはブロック図として示されているプロセスの観点で説明され得る。フローチャートが逐次プロセスとしての操作行動を描写している可能性があるが、これらの行動の多くは別の順序で、並行して、または実質的に同時に実施され得る。さらに、行動の順序は配列し直され得る。プロセスが、方法、スレッド、機能、手順、サブルーチン、サブプログラム、他の構造、またはそれらの組合せに対応し得る。さらに、本明細書において開示されている方法はハードウェア、ソフトウェア、またはその両方において実施され得る。ソフトウェアにおいて実施された場合、機能は１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶されたかまたは送信され得る。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体および通信媒体の両方を含む。

本明細書に用いられているように、限定はされないが「第１の」、「第２の」、「上部の」、「下部の」などの関係語が、本開示および添付図面を理解する上で、明確にするためにかつ便宜上、一般に使用され、別段の明示的な指示がある場合を除き、いかなる特定の優先傾向、配向、もしくは順序も含意しないかまたはそれらに左右されない。本明細書に用いられているように、「上に」、「下に」、「上の」、「下にある」、「上方の」、「下方の」等の関係語が、明確にするためにかつ便宜上使用され、別段の明示的な指示がある場合を除き、いかなる特定の優先傾向、配向、もしくは順序も含意しないかまたはそれらに左右されない。本明細書に用いられているように、「垂直な」および「横方向の」という用語は、図に示されている配向を指す。

本明細書に用いられているように、「連結される」という用語およびその派生語は、２つの要素が互いに協働するかまたは相互作用することを示すのに用いられ得る。要素が別の要素に「連結されている」と説明されている場合、要素は直接物理的接触または直接電気接触している可能性があるか、または介在要素もしくは層が存在する可能性がある。対照的に、要素が別の要素に「直接連結されている」と説明されている場合、介在要素もしくは層は存在しない。「接続される」という用語は、本文において、「連結される」という用語と交換可能に用いられることが可能であり、当業者に対して別段の明示的な指示がない限りまたは文脈による別段の指示がないと考えられる限り、同一の意味を有する。

本明細書に用いられているように、所定のパラメータに関する「実質的に」または「約」という用語は、許容可能な製造公差の範囲内などの、所定のパラメータ、特性、または条件が僅かな相違に遭遇することを当業者が理解すると考えられる程度を意味し、含む。例えば、実質的に満たされたパラメータは、少なくとも約９０％満たされた、少なくとも約９５％満たされた、少なくとも約９９％満たされた、またはさらには１００％満たされた可能性がある。

本明細書に用いられているように、「放射線」という用語は、電離放射線を意味すると一般に理解されるべきである。それにより、放射線が要素に向かって送られた場合、または要素が放射線に暴露された場合、別段の明示がない限り、これは電離放射線を意味し含む。電離放射線は、限定はされないが、Ｘ線、ガンマ線、およびいくつかの紫外線などの、粒子または電磁波（すなわち、光子）として進む原子または分子から電子を脱離させ、それによりそれらを電離するのに十分なエネルギーを持つ放射線である。様々な分子および原子が様々なエネルギーで電離するので、ある程度、非電離放射線と電離放射線との間の境界は、放射線撮像システムにより撮像されている対象内の分子に左右される。

当然のことながら、光子当たりのエネルギーおよび／またはある程度の放射線暴露が状況に左右される可能性がある。非限定的な例として、特定の撮像用途（例えば、限定はされないが、医療スクリーニング、医療診断、医療処置指導、工業検査、保安検査および／もしくは検知）、放射線撮像システムが展開される環境、ならびに／または規制要件がある。

光子の源に対して特定の方向に実質的に進む単一光子が、本明細書において、「放射線の光線」または単に「～線」（例えば、限定はされないが、Ｘ線またはガンマ線）と呼ばれる可能性がある。１つもしくは複数のソースに対する方向に実質的に進む光子群が、本明細書において、放射線の「ビーム」または「放射線ビーム」と呼ばれる可能性がある。放射線ビームの光子は、光子当たりのエネルギーまたは光子当たりの異なるエネルギーを持つかまたは有する可能性があり、すなわち、放射線ビームはスペクトルに亘ってエネルギーを持ちかつ／または送達することができる。

本明細書に用いられているように、「画素」という用語は検出器の撮像素子を意味する。検出器が、非限定的な例として、行列状態に配置されている画素を含み得る。

Ｘ線撮像システムが、１つまたは複数の対象の内部を見るために使用される場合がある。例えば、Ｘ線撮像が、対象を開放することなく、限定はされないがパッケージ、荷物の内容物を分析するために使用され得る。別の例では、Ｘ線撮像は、ヒトまたは動物の内部を見て、問題（例えば、限定はされないが、骨折、内出血、関節炎、虫歯、損傷を受けた臓器）を診断するのに、または問題の早期発見を実現する（例えば、限定はされないが、癌検診、マンモグラムにより）のに使用され得る。Ｘ線撮像システムが、一般に、放射線源（例えば、限定はされないが、Ｘ線管ベースのＸ線発生装置またはソリッドステートベースのＸ線発生装置）と、検出器（例えば、限定はされないが、写真乾板、Ｘ線フィルム、画像板、フラットパネル検出器）とを含む。Ｘ線撮像システムが、通常、検出器の平面内に２次元画像を生成する。いくつかの用途では、単一の２次元画像で十分である。しかし、いくつかの用途では、３次元画像または少なくとも様々な角度からの画像が望ましく、またはさらには対象および／または患者の中身をより正確に示すのに、例えば横方向面および垂直面の両方において中身を表現するのに必要とされる。

Ｘ線撮像システムが、対象の異なるアングルからの画像をキャプチャするように構成され得、それらの画像は、次いでコンパイルされるかまたは組み合わせられて、例えば断層撮影法、もしくは他の３次元再構築法により、対象の内部の３次元画像または表現を生成することが可能である。放射線源の１つまたは複数および検出器は、対象に対して回転して、様々な角度で画像をキャプチャするように構成され得る。

図１は、本開示の様々な実施形態によるＸ線撮像システム１００を示す。Ｘ線撮像システム１００は、平面１１８（平面１１８は図１に破線で示されている）と同一平面上にある能動面を含む検出器面１０４に向かう方向に連続方式またはステップアンドシュート方式で放射線を供給するように構成されている放射線源１０２を含み得る。対象１０６が、放射線（例えば、限定はされないが、光線１２０、１２２および１２４を含む放射線ビーム）が放射線源１０２から対象１０６を通過して検出器面１０４まで進むように、放射線源１０２と検出器面１０４との間に配置され得る。放射線源１０２は、対象１０６に対して、例えばガントリにより画定されている円弧経路１０８を通って回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、検出器面１０４は同様に対象１０６に対して回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、検出器面１０４は、対象１０６および放射線源１０２に対して静止したままであるように構成され得る。

検出器面１０４は、限定はされないが、アレイおよび／またはマトリクス配列状にいくつかの画素（例えば、限定はされないが、検出器、Ｘ線検出器）を含み得る。各画素は、各個々の画素の電荷収集電極に連結されているＸ線変換器により吸収された放射線量に基づいて、電荷を収集し、蓄積するように構成され得る。各画素のそれぞれの電荷蓄積コンデンサは、収集された電荷を、ソースフォロワとして動作させられる増幅トランジスタにより増幅され得る電圧に変換し、次いで単一処理回路により読み取られ、コンピューティングデバイス１１０（例えば、限定はされないが、コンピュータ、モニタ、監視システム）において記録されて、画像のデジタル表現を生成する。画素数、画素のサイズ、および／または検出器面１０４上でのそれらの配置は重要であり、検出器面１０４の解像度に影響を及ぼし、変化し得る。いくつかの実施形態では、画素は、約４８μｍから約６０μｍの間、約４８μｍから約５４μｍの間、または約５４μｍから約６０μｍの間などの約４０μｍから約８０μｍの間のサイズ（例えば、ピッチ）を有し得る。

Ｘ線撮像システム１００の考えられる動作中、放射線源１０２は、対象１０６および／または検出器面１０４に対して最初の入射角１１２で放射線を供給することにより開始し得る。放射線源１０２が検査領域１１６内に配置されている対象１０６に対して移動するので、放射線源１０２は、円弧経路１０８に沿って、入射角１１４などの他の入射角で放射線を供給し得る。放射線源１０２が対象１０６に放射する間、検出器面１０４の画素は入射角１１４の変化により電荷を収集する。

コンピューティングデバイス１１０が、各画素（例えば、限定はされないが、画素単位、画素群、または画素全て）上に存在する信号を観察し、特定の間隔（例えば、フレーム）で非破壊的に（すなわち、画素電圧を消去することなく）読み取るか、または破壊的に（すなわち、画素電圧を消去して）読み取ることができる。コンピューティングデバイス１１０は、画素の１つまたは複数の電荷集積／読取りサイクルを代表する値を記録し得る。

いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１１０は、もっぱら、所定のインスタンスにおいて、検出器面１０４の画素数（例えば、限定はされないが、１画素、２画素、３画素、４画素）のサブセットの信号を観察し、読み取り、かつ／または消去する。読取りおよび／またはリセットの終わりと読取りイベントとの間の、１つまたは複数の画素のＸ線変換器下での電荷収集電極による電荷の収集は、本明細書において「集積プロセス」と呼ばれる。

いくつかの実施形態では、各画素および／または画素列が、集積プロセス中、放射線への暴露の後に読み出される時差に因り、ノイズおよび干渉が画像内に（例えば、限定はされないが、電荷集積、電荷蓄積、記録された値に）導入される可能性がある。さらに、またはあるいは、各画素がガントリ運動中に「見た」異なる立体角に因り、ノイズおよび干渉が画像内に導入され得る。集積プロセス中、最初の画素が読み取られる時間と最後の画素が読み取られる時間との間の時差が、約２８ミリ秒から約５５ミリ秒の間、または約２０ミリ秒から約４０ミリ秒の間などの約２０ミリ秒から約６０ミリ秒の間である可能性があるが、それに限定されない。

いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１１０は列単位の画素群のスキャンをトリガし得る。コンピューティングデバイス１１０は、列間の一定遅延を伴って、列単位の画素群のスキャンをトリガすることができ、結果的に各列に関して同一集積期間をもたらす。各列に関して均一集積期間での列単位スキャンが本明細書において「ローリングシャッタ」読出しモードと呼ばれる。

ローリングシャッタの考えられる動作において、各列内の画素が実質的に同時に読み取られ得る。本明細書において説明されているように、読取り動作におけるノイズおよび／または干渉が、第１の列の読取りと第２の列の読取りとの間の遅延による可能性がある。コンピューティングデバイス１１０は、アレイ内のこれらの画素の読取りを完了した後、実質的に同時に、画素全てまたは画素群をグローバルにリセットし得る。グローバルリセットが、リセットされた画素全てに関して次の集積期間の同一開始点をもたらし得る。いくつかの場合には、コンピューティングデバイスが、放射線が送達されている時、ローリングシャッタ読出しモードで最初の列から最後の列までアレイ内の画素全てに亘って読み取るために必要とされる時間の長さのため、画素により「見られた」、放射線が送達されている時のガントリ運動の立体角間に依然として差異が存在し得る。

図２は、１つまたは複数の実施形態による、多段（ここでは２段）ＣＭＯＳ画素アーキテクチャを示す。とりわけ、本明細書において説明されている２段ＣＭＯＳ画素アーキテクチャは、画素２００が一方の段において電荷を継続的に集積することを可能にし、一方、コンピューティングデバイス１１０が他方の段において信号を同時に読み取り、記録し、かつ／またはリセットする。

画素２００（一般に、「検知素子」または「画素素子」とも呼ばれることがある）が、一般に、画素２００の位置における入射Ｘ線放射線の強度に比例する（「代表的」としてさらに特徴付けられる可能性がある）画像データ（図２において、画素信号２０８）を供給するように構成されている。変換器２０４が、「直接的な」または「間接的な」方法で（すなわち、限定はされないが、光伝導体を使用して直接的に、またはシンチレータとフォトダイオードなどの光センサとの組合せを使用して間接的に）、Ｘ線ビームの放射線を電荷に変換するように構成され得る。変換器２０４の直接変換構造では、変換器２０４の光伝導体が、限定はされないが、非晶質セレン（ａ－Ｓｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ２）、および酸化鉛（ＰｂＯ）、灰チタン石などの光伝導材料から形成され得る。そのような光伝導体は、放射線の吸収が結果的に、電荷発生、適用される電界下で光伝導層２０４を通る電荷担体のドリフト（「を通過した移行」としてさらに特徴付けられる可能性がある）、および電荷収集電極２０２によるその後の収集をもたらすことに因り導電性になる可能性があり、電荷量は、吸収された放射線量に比例する（「代表的」としてさらに特徴付けられる可能性がある）。

変換器２０４の間接変換では、シンチレータが、吸収されたＸ線放射線を可視光線光に変換し、それは、次いで、光検出器（限定はされないが、フォトダイオードなどの）により電荷に変換される。

電荷が、電荷収集電極２０２を介して、コンデンサ２１０およびコンデンサ２１２上で集積され得る（「により収集される」としてさらに特徴付けられる可能性がある）。収集された電荷は電圧に変換されてもよく、電圧は利得段２１６（例えば、限定はされないが、フォロワモードで動作する高利得差動増幅器）により増幅されてもよく、選択デバイス２３４を介して、共通信号処理回路を通して読み取られてもよい（すなわち、限定はされないが、いくつかの画素の中で共同使用される）。図２に示されている実施形態では、画素制御部および論理回路２０６により、画素信号２０８が共通バス、すなわちアナログバス２１４を介して読み取られてもよく、コンピューティングデバイス１１０において記録されてもよい。コンデンサ２１０／２１２からの電荷の読取りまたは読取り／記録時に、コンデンサは、それぞれのリセットデバイス、ここでは場合によってはリセットデバイス２２６またはリセットデバイス２２８により（例えば、信号Ｌ＿ｒｓｔおよびＧ＿ｒｓｔを使用して）、随意にリセットされ得る。

（リセットデバイス２２６または２２８をアクティブにすることにより）コンデンサがリセットされた後、集積デバイス２１８または集積デバイス２２２が、信号Ｉｎｔ＿ｅおよびＩｎｔ＿ｏそれぞれによりオンにされて、電荷収集電極２０２を介して電気的に接続されている変換器２０４を通る電荷流によりコンデンサの充電を可能にし得る。例えば画素電圧（すなわち、画素信号２０８）が次のフレームに関して再度読み取られ、記録されるまで、電荷がコンデンサ２１２またはコンデンサ２１０に蓄積され得る。

図２に示されている実施形態では、画素２００が第１の段２３０と第２の段２３２とを含み、所定の瞬間に、段の一方が電荷収集電極２０２に動作可能に連結され得かつ段の他方が画素制御部および論理回路２０６に動作可能に連結され得るように、段の各々は、電荷集積電極２０２ならびに／または画素制御部および論理回路２０６に連結されるように別々に動作可能である。

画素２００の考えられる動作において、第１の段２３０が電荷を集積し、一方、第２の段２３２が読み取られる。電荷がコンデンサ２１０において収集され得るように、第１の段２３０における集積が、信号Ｉｎｔ＿ｅにより、集積デバイス２１８（例えば、限定はされないが、トランジスタ）をオンにすることによりアクティブにされる。集積デバイス２２２（例えば、限定はされないが、トランジスタ）をオンにすることにより、コンデンサ２１２に集積されるように電荷収集電極２０２からの経路を形成する。

第２の段２３２における読取りが、信号Ｒｅａｄ＿ｏにより、読取りデバイス２２４（例えば、読出しトランジスタ）をオンにすることによりアクティブにされ、一方、集積デバイス２２２は「オフ」である。読取りデバイス２２４をオンにすることにより、コンデンサ２１２から画素出力バッファへの経路をもたらし、電荷に対応する信号（すなわち、画素信号）が、例えば、フォロワモードで動作しかつアナログバス２１４を介して画素制御部および論理回路２０６に提供される差動増幅器モジュールにより、利得段２１６において増幅され得る。

電荷がコンデンサ２１０上に集積されている間に、コンピューティングデバイス１１０は、（電圧に変換され得る）画素信号２０８に相当するデジタル化画素信号を読み取り、記録し得る。考えられる例では、画素信号２０８がコンデンサ２１２において収集された電荷に対応する。コンデンサ２１２において収集された電荷に対応する画素信号２０８の読取り／記録時に、かつコンデンサ２１２への次のＸ線信号集積のための準備において、リセットデバイス２２６がオンにされ（例えば、限定はされないが、リセットトランジスタがアクティブにされると）、それにより、コンデンサ２１２が所定値にリセットされる。

次のサイクルにおいて、第１の段２３０は、信号Ｒｅａｄ＿ｅにより、読取りデバイス２２０をオンにすることにより読み取られてもよく、第２の段２３２が集積している間に、コンデンサ２１０において収集された電荷に対応する画素信号２０８が読み取られてもよいなど、枚挙にいとまがない。

特に、画素２００を含む検出器面１０４の実施形態では、検出器面１０４の全画素２００は、本明細書に説明されているように同時にリセットされ得る。この同時リセットにより、全画素２００の同時（すなわち、同じ集積期間中の）信号集積開始が可能になり、より具体的には、複数の画素２００における同時の同一入射角からの集積情報が可能になる。さらに、画素２００の全てが、画素２００の２つの電荷バンク、すなわち第１の段２３０の電荷バンクおよび第２の段２３２の電荷バンク、を利用することにより、次の集積期間を継続してもよく、一方のバンクが次の集積期間内の集積のために使用され、他方のバンクは読出しのために使用される。

いくつかの実施形態では、各コンデンサ２１０およびコンデンサ２１２が実質的に同一の電荷容量を有し得る。例えば、コンデンサ２１０およびコンデンサ２１２は、約０．０５ピコクーロン（ｐＣ）から約４ｐＣの間の電荷容量（約１ｐＣから約３ｐＣの間、約１．１ｐＣから約１．５ｐＣの間、または約１．２ｐＣなど）を有し得る。

図３は、１つまたは複数の実施形態による、限定はされないが、画素２００を含む、画素から画像データを得るためのプロセス３００のフローチャートを示す。

作業過程３０２において、プロセス３００は随意に第１の電荷コレクタを読み出し、次いでリセットし、それにより、現在の集積期間を開始する前に、第１の電荷コレクタおよび画素の消去／リセットを用いて、破壊的な読出しをより広く実施する。

作業過程３０４において、プロセス３００は第１の電荷蓄積素子に関する電荷集積をアクティブにする。一実施形態では、電荷集積は、第１の電荷蓄積素子に関連する集積デバイス（例えば、図２の集積デバイス２１８または集積デバイス２２２）をオンにすることによりアクティブにされ得る。

作業過程３０６において、プロセス３００は、検出器面の表面に衝突するＸ線ビームに応答して電荷を生成する。一実施形態では、電荷は、変換器２０４により生成され、電荷コレクタ（例えば、電荷収集電極２０２を介してコンデンサ２１２）上に堆積され得る（「へ移送される」としてさらに特徴付けられる可能性がある）。

作業過程３０８において、プロセス３００は、第１の電荷コレクタ、すなわち作業過程３０４においてアクティブにされた電荷コレクタ、で作業過程３０６において生成された電荷を収集し、この電荷を電圧に変換する。

作業過程３１０において、プロセス３００は第２の電荷コレクタの読取りをアクティブにする。一実施形態では、読取りは読取りデバイス（例えば、読取りデバイス２２０または読取りデバイス２２４）をオンにすることによりアクティブにされ得る。とりわけ、読取りは、作業過程３０４において第１の電荷コレクタに関する電荷収集をアクティブにする前にアクティブにされ得るか、または第１の電荷コレクタにおいて電荷を収集している間にアクティブにされ得る。

作業過程３１２において、第１の電荷コレクタにおいて電荷を収集している間、プロセス３００は、第２の電荷コレクタにおいて収集された電荷に対応する画素信号を読み取り、記録する。

作業過程３１４において、プロセス３００は、画素信号の読取りを終了することに応答して、第２の電荷コレクタの読取りを非アクティブにする。一実施形態では、読取りが、読取りデバイス（例えば、読取りデバイス２２０または読取りデバイス２２４）をオフにすることにより非アクティブにされ得る。

随意の作業過程３１６において、プロセス３００は第２の電荷コレクタをリセットし、それにより、作業過程３１２、３１４において第２の電荷コレクタを読み取ることと併せて、第２の電荷コレクタおよび画素の破壊的読出しをより広く実施する。

随意の作業過程３１６が実施されない場合、プロセス３００は、電荷コレクタおよび画素の非破壊的読出しをより広く実施する。いくつかの場合には、プロセス３００における画像データ（フレーム）読取りは、画像データの最後の最終的に再構築された画像のためであってもよい。いくつかの場合には、プロセス３００における画像データ読取りは、最後の画像が生成される前に、画像データのフレームに組み込まれ得る。非限定的な例として、複数の読取りが所定の画素に関して実施されてもよく、次いで、いくつかのフレームが平均化されて、画像再構築のために（例えば、限定はされないが、臨床画像再構築または検査画像再構築のために）画像データの最終フレームを形成する。

図４は、例えば、画素２００を使用してＸ線撮像システム１００により実施された、フレームキャプチャプロセス４００の実施形態のタイムラインを示す。図４に示されているタイムラインは、時間期間、時間４０２に亘って実施される第１のフレームキャプチャ４０４および第２のフレームキャプチャ４０６を示す。各示されたフレームキャプチャが、少なくとも部分的に、第１の段および第２の段、例えば図２の第１の段２３０および第２の段２３２、において実施される。Ｘ線撮像システム１００（図１参照）は、第１のフレームキャプチャ４０４および第２のフレームキャプチャ４０６により、画素２００から画像データをキャプチャし得る。

図４に示されている通り、第１のフレームキャプチャ４０４の間、第１の段２３０は、第１の集積段階４０８の間に電荷収集電極から電荷を集積する。同一時間期間中、第２の段２３２において以前に集積された（すなわち、以前の集積期間中に集積された）電荷は読み取られ、第１の読取り段階４１０の間、コンピューティングデバイス１１０により１回または複数回記録されてもよい（例えば、限定はされないが、読出しノイズを減少させる複数の非破壊的読取り）。いくつかの実施形態では、第２の段２３２は、コンピューティングデバイス１１０が画素アレイ内の画素の各々を個々にまたは列単位で読み取っておりかつ／または記録している可能性がある時、もっぱら、第１の読取り段階４１０の部分の間に、アクティブに読み取られかつ／または記録され得る。第１の読取り段階４１０の間、第２の段２３２は、コンピューティングデバイス１１０により読み取られかつ／または記録される前および／または後に、常に（すなわち、動作中）読取り準備完了状態であってもよい。

第２の段２３２の第１の読取り段階４１０の後（かつこの特定の例では、第１の段２３０の第１の集積段階４０８の後）、かつ第２の集積段階４１６の開始前に、第１のリセット段階４１２が第２の段２３２に関して実施される。第１のリセット段階４１２の間に、第２の段２３２における画素信号は消去されてもよく（例えば、集積デバイス２２２がアクティブにされる前に、リセットデバイス２２６がアクティブにされてもよく）、第２の段２３２における集積がアクティブにされてもよい（例えば、画素信号を消去した後、集積デバイス２２２がオンにされてもよい）。

その一方で、第１の段２３０における集積が非アクティブにされてもよく（例えば、集積デバイス２１８がオフにされてもよく）、読取りが第１の段２３０に関してアクティブにされてもよい（例えば、第２の段２３２に関する読取りが終了された後、読取りデバイス２２０がオンにされてもよい）。

第１のリセット段階４１２が、第２の段２３２の集積デバイス２２２（例えば、限定はされないが、トランジスタなどのスイッチ）がアクティブにされる前にリセットデバイス２２６をアクティブにする（すなわち、ローカルリセットを実施するために）ことにより、第２の段２３２の電荷蓄積デバイスを効果的にリセットする。

リセット段階が画素に関して図４に示されているが、リセット段階（例えば、限定はされないが、第１のリセット段階４１２および／または第２のリセット段階４１８）が、実質的に同時に画素列または画素行列アレイ（例えば、限定はされないが、図１の検出器面１０４などの検出器面の）に対してグローバルに適用され得る。本明細書において説明されているグローバルリセットにより、集積段階を開始する予定である各それぞれの第１の段２３０または第２の段２３２（例えば、限定はされないが、検出器面１０４の画素２００の）が、同時にリセットされることが可能になり得る。

第２のフレームキャプチャ４０６の間、第２の段２３２は、第１のリセット段階４１２の間にリセットされている第２の集積段階４１６に入り得る。第１の段２３０は、第２の読取り段階４１４（リセットなし）に入り、第１の集積段階４０８中に収集された電荷に対応する画素信号を読み取り得る。

このプロセスは、例えば全体的な円弧経路１０８の一部または全てに亘って行われる、対象１０６の画像キャプチャのために、いくつかのフレームの各フレームごとに繰り返し得る。一般的に言えば、各そのようなフレームは、画素アレイからの各画素のアレイアドレスを使用して構築され得る別々の２次元画像に対応し得る。同様に、本明細書において説明されているように、３次元画像が、各フレームごとに構築されている２次元画像を使用して、再構築され得る。

いくつかの実施形態では、また、画素２００を使用するＸ線画像システム１００が、例えばフレームキャプチャプロセス４００に従って、キャプチャされた画像データのフレームに関連して説明されているオフセット補正／キャンセルを利用し得る。例えば、第１の読取り段階４１０および第２の読取り段階４１４の各々はＸ線画像読取り段階と暗画像読取り段階（例えば、フレームが放射線も微量の放射線もなしにキャプチャされた場合、そのようなフレームは「暗フレーム」と呼ばれる場合がある）とを含んでいてもよく、暗画像読取り段階は、オフセットフレームをキャプチャするために、リセット段階の直後に、しかし次の集積段階およびその後の集積信号の読出しの前に、起こる（すなわち、暗フレームまたは修正バージョン（例えば、限定はされないが、何らかの後処理により修正された）が「オフセットフレーム」として使用される）。オフセット補正が、非限定的な例として、画像フレームからオフセットフレームを減算すること（例えば、限定はされないが、画像フレーム信号からオフセット信号をキャンセルすること）を含み得る。いくつかの実施形態では、画像フレームから減算されたオフセットフレームはノイズ減少オフセットフレームであり得る。非限定的な例として、ノイズ減少オフセットフレームが、所望の補正（例えば、限定はされないが、温度ドリフト、電磁妨害に関連する）のために、いくつかのオフセットフレームのキャプチャ、そのいくつかのオフセットフレームを平均化すること、およびオフセットフレームをフィルタリングすること（例えば、限定はされないが、キャプチャされたオフセット、またはいくつかのオフセットフレームの平均であるオフセットフレームをフィルタリングすること）の１つまたは複数を実施することにより生成され得る。

図５は、１つまたは複数の実施形態による画素アレイ５００の概略図を示す。

いくつかの列内に配置されている図２のいくつかの画素２００をさらに含む画素マトリクスを含む検出器パネル５０２が示されている。画素列５０４の図が、図５内で検出器パネル５０２の右側に示されている。画素列５０４は、Ｘ線変換器５０６と、電荷５０８と、画素５１０と、画素制御部５１４と、コンピュータ５１６とを含む。図５に示されている通り、画素データフレームのキャプチャ中、Ｘ線変換器５０６と相互作用するＸ線５１８（時間内の３フレームキャプチャである、キャプチャ１、キャプチャ２、キャプチャ３、に関するＸ線が示されており、Ｘ線源が各そのようなキャプチャごとに異なる位置にある）に応答して、電荷５０８はＸ線変換器５０６により画素５１０へ供給される。電荷５０８が画素５１０において収集される間に、コンピュータ５１６は画素列５０４からの画像データ５２０を読み取る（例えば、画素信号が画素制御部５１４と画素５１０との間に信号５１２を含む）。本明細書において説明されている通り、コンピュータ５１６が読み取る画素データが、直前のフレームキャプチャイベント中にキャプチャされたフレームに対応し得る。

限定はされないが、画素列５０４を含む、検出器パネル５０２の列の全ての読取り後、コンピュータ５１６は画素制御部５１４にグローバルリセットを実施するように命令し得る。画素制御部５１４が、コンピュータ５１６からのグローバルリセット命令に応答して、例えば本明細書に記載されているように、信号５１２の制御信号を使用して検出器パネル５０２の画素のリセットデバイスを同時にアクティブにする。

本開示の様々な実施形態による、２段画素をグローバルに閉じること（例えば、グローバルリセットを実施すること）が、各画素により見られる同じＸ線情報（立体角）、デッドタイムまたは読出しに因りＸ線信号が失われる時間の短縮、ならびにＸ線画像内のノイズ、干渉、および他の歪みをもたらし得る。速いフレームレートと組み合わせられた撮像装置のあらゆる画素における同時電荷集積および読出しの能力を有することが、ガントリ運動に関連する画像ぶれおよび患者の動きぶれを減少させることを可能にし、したがって画像解像度を向上させ、かつ小さい対象のコントラストを向上させる。これらの利益を、デッドタイムを減少させることと組み合わせることが、Ｘ線画像に依存する診断の正確さ、スクリーニングおよび診断における潜在的問題（例えば、限定はされないが、癌）の早期発見により、医療Ｘ線撮像を向上させ得る。同様に、ＮＤＴにおけるグローバルシャッタ機能の適用が、隠された脅威を別の方法で見つけ出すこと、およびより早期のより正確な脅威検出により、セキュリティスクリーニングを向上させ得る。また、より高い解像度、コントラスト、コントラスト対ノイズ比が、向上した欠陥検出により、Ｘ線検査プロセスを向上させ得る。

Ｘ線撮像において、干渉を減少させること、解像度およびコントラストを向上させることが、Ｘ線検査に依存する産業を向上させ得るが、それは、これらの産業における正確さを向上させ、かつオペレータまたはユーザがＸ線画像を正確に判読できないことに因りさらなる検査が必要とされる誤検出および失敗画像を減少させることによる。

本開示において用いられている、複数の要素に関する「組合せ」という用語は、要素全ての組合せまたは要素のいくつかの様々な異なるサブコンビネーションのいずれかを含み得る。例えば、段階「Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄまたはそれらの組合せ」という句は、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのいずれか１つ、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤのそれぞれの組合せ、ならびにＡ、Ｂ、ＣもしくはＤの任意のサブコンビネーション、例えば、Ａ、ＢおよびＣ、Ａ、ＢおよびＤ、Ａ、ＣおよびＤ、Ｂ、ＣおよびＤ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＡおよびＤ、ＢおよびＣ、ＢおよびＤ、またはＣおよびＤなどを指し得る。

本開示および特に添付の特許請求の範囲（例えば、限定はされないが、添付の特許請求の範囲の主部）において用いられている用語が、一般に、「オープン」タームとして意図されている（例えば、限定はされないが、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」という用語は「含むがそれに限定されない」と解釈されるべきであり、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」という用語は「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」という用語は「含むがそれに限定されない」と解釈されるべきである）。本明細書において用いられているように「ｅａｃｈ（各）」という用語は、いくつかまたは全体を意味する。本明細書において用いられているように「ｅａｃｈ ａｎｄ ｅｖｅｒｙ（ありとあらゆる）」という用語は全体を意味する。

さらに、導入された請求項の記述の特定の数が意図されている場合、そのような意図はその請求項内に明示的に記載され、そのような記述がない場合、そのような意図は存在しない。例えば、理解の助けとして、次の添付の特許請求の範囲は、請求項の記述を導入するために、「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」という導入句の使用を含み得る。しかし、そのような句の使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記述の導入が、そのような導入された請求項の記述を含むある特定の請求項を、１つだけのそのような記述を含む実施形態に限定することを示唆すると見なされるべきではなく、それは、その請求項が「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」という導入句および「ａ」もしくは「ａｎ」などの不定冠詞（例えば、限定はされないが、「ａ」および／もしくは「ａｎ」が「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）を含む場合にもあてはまる。請求項の記述を導入するのに用いられる定冠詞の使用についても同じことが言える。

さらに、導入された請求項の記述の特定の数が明示的に記載されている場合にも、そのような記述は少なくとも記載された数を意味する（例えば、限定はされないが、他の修飾語がない「２つの記述」というだけの記述が少なくとも２つの記述、または「２つ以上の記述」を意味する）と解釈されるべきであることを、当業者は認識するであろう。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣ等のうちの少なくとも１つ」または「１つまたは複数のＡ、Ｂ、およびＣ」に類似した伝統的表現が使用される例では、一般に、そのような構造が、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡおよびＢが共に、ＡおよびＣが共に、ＢおよびＣが共に、またはＡ、Ｂ、およびＣが共に等を含むことが意図されている。

さらに、２つ以上の代替用語を示す任意の離接語または離接句が、本文、特許請求の範囲、または図面に関わらず、用語の１つ、用語のどちらか、または両方の用語を含む可能性を考えると理解されるべきである。例えば、「ＡまたはＢ」という句は「Ａ」または「Ｂ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解されるべきである。

本開示の追加の非限定的な実施形態は次のものを含む。

実施形態１：対象に向かって放射線を送るように構成されている放射線源と、マトリクスに配置され、いくつかの放射線検知素子上に衝突する、対象を通過して送られた放射線に対応する電荷を集積し読み出すように構成されているいくつかの画素と、いくつかの画素から画像データをキャプチャするように構成されているコンピューティングデバイスであり、画像データは、いくつかの画素の各画素において収集された電荷を代表し、いくつかの画素の各々は、読出しコンポーネント、リセットコンポーネント、第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第１の読出しコンポーネントを含む第１の段、第２の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の読出しコンポーネントを含む第２の段、ならびに第１の段または第２の段からの同期読取りを可能にし、第１の段または第２の段の他方において集積し、リセットコンポーネントを選択的に有効にするように構成されているスイッチを含む、コンピューティングデバイスと、を含む放射線撮像システム。

実施形態２：いくつかの画素の各々は、電荷収集電極を介して、それぞれの放射線光伝導体に個々に連結されているか、または、それぞれ、直接放射変換装置または間接放射変換装置の中で、シンチレータおよび光伝導体に個々に連結されている、実施形態１による放射線撮像システム。

実施形態３：光検出器は光伝導性または光起電性である、実施形態１または２のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態４：スイッチは、第１の電荷蓄積コンポーネントの読出しを交互に有効および無効にするように構成されている第１の読取りデバイスと、第２の電荷蓄積コンポーネントの読出しを交互に有効および無効にするように構成されている第２の読取りデバイスと、第１の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積を交互に有効および無効にするように構成されている第１の集積デバイスと、第２の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積を交互に有効および無効にするように構成されている第２の集積デバイスと、所定の画素、画素列、または画素全ての蓄積コンポーネントリセットを選択的に有効にするように構成されているリセットデバイスとを含む、実施形態１から３のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態５：いくつかの画素の各々は、第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の電荷蓄積コンポーネントの読出しを交互に有効および無効にするように構成されている、実施形態１から４のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態６：いくつかの画素の各々は、第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積を交互に有効および無効にするように構成されている、実施形態１から５のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態７：いくつかの画素の各々は、同時に行われる、第１の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積と第２の電荷蓄積コンポーネントにおける読出し、および、同時に行われる第２の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積と第１の電荷蓄積コンポーネントの読出しを、交互に有効および無効にするように構成されている、実施形態１から６のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態８：第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の電荷蓄積コンポーネントはプログラム可能なコンデンサを含む、実施形態１から７のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態９：第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の電荷蓄積コンポーネントは、約０．０５ピコクーロン（ｐＣ）から約４ｐＣの間の電荷範囲のためのプログラム可能な電荷容量を有する、実施形態１から８のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態１０：いくつかの画素の各々はリセットコンポーネントをさらに含む、実施形態１から９のいずれかによる放射線撮像システム。

実施形態１１：放射変換段と、第１の電荷蓄積コンポーネントを含む第１の段と、第２の電荷蓄積コンポーネントを含む第２の段と、リセット、電荷集積、ならびに第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の電荷蓄積コンポーネントの読出しを分離するようになされている１つまたは複数のデバイスとを含む、放射線検知素子。

実施形態１２：第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の電荷蓄積コンポーネントのうちの少なくとも１つに放射変換段を動作可能に連結するように構成されている１つまたは複数のデバイスのうちの少なくとも１つのデバイスをさらに含む、実施形態１１による放射線検知素子。

実施形態１３：１つまたは複数のデバイスのうちのデバイスが第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の電荷蓄積コンポーネントのうちの少なくとも１つをリセットするように構成されている、実施形態１１または１２による放射線検知素子。

実施形態１４：１つまたは複数のデバイスのうちのデバイスが、第１の電荷蓄積コンポーネントまたは第２の電荷蓄積コンポーネントからの信号の読出しを有効にするように構成されている、実施形態１１から１３のいずれかによる放射線検知素子。

実施形態１５：放射変換段の光検出器が、直接変換光伝導体、またはシンチレータと光起電材料もしくは光伝導材料との組合せを含む、実施形態１１から１４のいずれかによる放射線検知素子。

実施形態１６：直接変換光伝導体は、非晶質セレン、灰チタン石、テルル化カドミウム亜鉛、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、および酸化鉛の１つまたは複数を含む材料を含む、実施形態１１から１５のいずれかによる放射線検知素子。

実施形態１７：データバスを画素から分離するようになされている電荷分離素子をさらに含む、実施形態１１から１６のいずれかによる放射線検知素子。

実施形態１８：第１の電荷蓄積コンポーネントまたは第２の電荷蓄積コンポーネントの画素信号読出しを増幅するように構成されている利得段をさらに含む、実施形態１１から１７のいずれかによる放射線検知素子。

実施形態１９：利得段は、画素信号を増幅する時にフォロワモードで差動増幅器として動作するように構成されている増幅器を含む、実施形態１１から１８のいずれかによる放射線検知素子。

実施形態２０：画素からの放射線情報をキャプチャする方法であって、
第１の電荷蓄積デバイスにおいて、第１の角度での放射変換器への第１の放射線ビーム入射に応答して、放射変換器により供給される第１の電荷を収集するステップと、第１の電荷蓄積デバイスにおいて収集された第１の電荷を代表する第１の画素信号を生成し、デジタル化するステップと、第２の電荷蓄積デバイスにおいて、第２の角度での放射変換器への第２の放射線ビーム入射に応答して、放射変換器により供給される第２の電荷を収集するステップと、第２の電荷蓄積デバイスにおいて収集された第２の電荷を代表する第２の画素信号を生成し、デジタル化するステップと、随意に、第１の電荷蓄積デバイスおよび第２の電荷蓄積デバイスを、それぞれ、第１の電荷および第２の電荷を収集する前にリセットするステップとを含む、方法。

実施形態２１：オフセットフレームをキャプチャするステップと、オフセットフレームを使用して、画像フレーム内の少なくともいくつかのオフセットアーチファクトをキャンセルするステップとをさらに含む、実施形態２０による方法。

実施形態２２：放射線情報をキャプチャする方法であって、画素列の電荷蓄積デバイスをリセットするステップと、画素列の電荷蓄積デバイスにおいて、放射変換器への放射線ビーム入射に応答して、放射変換器により供給される電荷の収集を同時に開始するステップと、画素列の電荷蓄積デバイスにおいて収集された電荷を代表する画素信号をデジタル化することにより、画像データのフレームを生成するステップとを含む、方法。

ある図示された実施形態に関して本開示を本明細書において説明したが、本開示がそのように限定されないことを、当業者は認識し理解するであろう。むしろ、説明された実施形態に対する多くの追加、削除、および修正が、その法的等価物を含む、以下に特許請求されている本開示の範囲から逸脱することなく行われ得る。さらに、一実施形態による特徴が、本発明者によって考えられた本開示の範囲内に依然として包含されていながら、別の実施形態の特徴と組み合わせられてもよい。

１、２、３ キャプチャ
１００ Ｘ線撮像システム
１０２ 放射線源
１０４ 検出器面
１０６ 対象
１０８ 円弧経路
１１０ コンピューティングデバイス
１１２、１１４ 入射角
１１６ 検査領域
１１８ 平面
１２０、１２２、１２４ 光線
２００、５１０ 画素
２０２ 電荷収集電極
２０４ 変換器、光伝導層
２０６ 画素制御部および論理回路
２０８ 画素信号
２１０、２１２ コンデンサ
２１４ アナログバス
２１６ 利得段
２１８、２２２ 集積デバイス
２２０、２２４ 読取りデバイス
２２６、２２８ リセットデバイス
２３０ 第１の段
２３２ 第２の段
２３４ 選択デバイス
３００ プロセス
３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６ 作業過程
４００ フレームキャプチャプロセス
４０２ 時間
４０４ 第１のフレームキャプチャ
４０６ 第２のフレームキャプチャ
４０８ 第１の集積段階
４１０ 第１の読取り段階
４１２ 第１のリセット段階
４１４ 第２の読取り段階
４１６ 第２の集積段階
４１８ 第２のリセット段階
５００ 画素アレイ
５０２ 検出器パネル
５０４ 画素列
５０６ Ｘ線変換器
５０８ 電荷
５１０ 画素
５１２ 信号
５１４ 画素制御部
５１６ コンピュータ
５１８ Ｘ線
５２０ 画像データ
Ｇ＿ｒｓｔ、Ｉｎｔ＿ｅ、Ｉｎｔ＿ｏ、Ｌ＿ｒｓｔ、Ｒｅａｄ＿ｅ、Ｒｅａｄ＿ｏ 信号

Claims (22)

1. 対象に向かって放射線を送るように構成されている放射線源と、
   マトリクスに配置され、いくつかの放射線検知素子上に衝突する前記対象を通過して送られた放射線に対応する電荷を集積し読み出すように構成されているいくつかの画素と、
   前記いくつかの画素から画像データをキャプチャするように構成されているコンピューティングデバイスであって、前記画像データは、前記いくつかの画素の各画素において収集された電荷を代表し、
   前記いくつかの画素の各々は、
   読出しコンポーネント、
   リセットコンポーネント、
   第１の電荷蓄積コンポーネントおよび第１の読出しコンポーネントを含む第１の段、
   第２の電荷蓄積コンポーネントおよび第２の読出しコンポーネントを含む第２の段、ならびに
   前記第１の段または前記第２の段からの同期読取りを可能にし、前記第１の段または前記第２の段の他方において集積し、前記リセットコンポーネントを選択的に有効にするように構成されているスイッチ
   を含む、コンピューティングデバイスと
   を含む、放射線撮像システム。
2. いくつかの画素の各々は、電荷収集電極を介して、それぞれの放射線光伝導体に個々に連結されているか、または、それぞれ、直接放射変換装置または間接放射変換装置の中で、シンチレータおよび光検出器に個々に連結されている、請求項１に記載の放射線撮像システム。
3. 前記光検出器は光伝導性または光起電性である、請求項２に記載の放射線撮像システム。
4. 前記スイッチは、
   前記第１の電荷蓄積コンポーネントの読出しを交互に有効および無効にするように構成されている第１の読取りデバイスと、
   前記第２の電荷蓄積コンポーネントの読出しを交互に有効および無効にするように構成されている第２の読取りデバイスと、
   前記第１の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積を交互に有効および無効にするように構成されている第１の集積デバイスと、
   前記第２の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積を交互に有効および無効にするように構成されている第２の集積デバイスと、
   所定の画素、画素列、または画素全ての蓄積コンポーネントリセットを選択的に有効にするように構成されているリセットデバイスと
   を含む、請求項１に記載の放射線撮像システム。
5. 前記いくつかの画素の各々は、前記第１の電荷蓄積コンポーネントおよび前記第２の電荷蓄積コンポーネントの読出しを交互に有効および無効にするように構成されている、請求項１に記載の放射線撮像システム。
6. 前記いくつかの画素の各々は、前記第１の電荷蓄積コンポーネントおよび前記第２の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積を交互に有効および無効にするように構成されている、請求項１に記載の放射線撮像システム。
7. 前記いくつかの画素の各々は、
   同時に行われる、前記第１の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積と前記第２の電荷蓄積コンポーネントの読出し、および
   同時に行われる、前記第２の電荷蓄積コンポーネントにおける電荷集積と前記第１の電荷蓄積コンポーネントの読出し
   を交互に有効および無効にするように構成されている、請求項１に記載の放射線撮像システム。
8. 前記第１の電荷蓄積コンポーネントおよび前記第２の電荷蓄積コンポーネントはプログラム可能なコンデンサを含む、請求項１に記載の放射線撮像システム。
9. 前記第１の電荷蓄積コンポーネントおよび前記第２の電荷蓄積コンポーネントは、約０．０５ピコクーロン（ｐＣ）から約４ｐＣの間の電荷範囲のためのプログラム可能な電荷容量を有する、請求項８に記載の放射線撮像システム。
10. 前記いくつかの画素の各々はリセットコンポーネントをさらに含む、請求項１に記載の放射線撮像システム。
11. 放射変換段と、
    第１の電荷蓄積コンポーネントを含む第１の段と、
    第２の電荷蓄積コンポーネントを含む第２の段と、
    リセット、電荷集積、ならびに前記第１の電荷蓄積コンポーネントおよび前記第２の電荷蓄積コンポーネントの読出しを分離するようになされている１つまたは複数のデバイスと
    を含む、放射線検知素子。
12. 前記第１の電荷蓄積コンポーネントおよび前記第２の電荷蓄積コンポーネントのうちの少なくとも１つに前記放射変換段を動作可能に連結するように構成されている前記１つまたは複数のデバイスのうちの少なくとも１つのデバイスをさらに含む、請求項１１に記載の放射線検知素子。
13. 前記１つまたは複数のデバイスのうちのデバイスが、前記第１の電荷蓄積コンポーネントおよび前記第２の電荷蓄積コンポーネントのうちの少なくとも１つをリセットするように構成されている、請求項１２に記載の放射線検知素子。
14. 前記１つまたは複数のデバイスのうちのデバイスが、前記第１の電荷蓄積コンポーネントまたは前記第２の電荷蓄積コンポーネントからの信号の読出しを有効にするように構成されている、請求項１１に記載の放射線検知素子。
15. 前記放射変換段の光検出器が、直接変換光伝導体、またはシンチレータと光起電材料もしくは光伝導材料との組合せを含む、請求項１１に記載の放射線検知素子。
16. 前記直接変換光伝導体は、非晶質セレン、灰チタン石、テルル化カドミウム亜鉛、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、および酸化鉛の１つまたは複数を含む材料を含む、請求項１５に記載の放射線検知素子。
17. データバスを画素から分離するようになされている電荷分離素子をさらに含む、請求項１１に記載の放射線検知素子。
18. 前記第１の電荷蓄積コンポーネントまたは前記第２の電荷蓄積コンポーネントの画素信号読出しを増幅するように構成されている利得段をさらに含む、請求項１１に記載の放射線検知素子。
19. 前記利得段は、前記画素信号を増幅する時にフォロワモードで差動増幅器として動作するように構成されている増幅器を含む、請求項１８に記載の放射線検知素子。
20. 画素からの放射線情報をキャプチャする方法であって、
    第１の電荷蓄積デバイスにおいて、第１の角度での放射変換器への第１の放射線ビーム入射に応答して、前記放射変換器により供給される第１の電荷を収集するステップと、
    前記第１の電荷蓄積デバイスにおいて収集された前記第１の電荷を代表する第１の画素信号を生成し、デジタル化するステップと、
    第２の電荷蓄積デバイスにおいて、第２の角度での前記放射変換器への第２の放射線ビーム入射に応答して、前記放射変換器により供給される第２の電荷を収集するステップと、
    前記第２の電荷蓄積デバイスにおいて収集された前記第２の電荷を代表する第２の画素信号を生成し、デジタル化するステップと、
    随意に、前記第１の電荷蓄積デバイスおよび前記第２の電荷蓄積デバイスを、それぞれ、前記第１の電荷および前記第２の電荷を収集する前にリセットするステップと
    を含む、方法。
21. オフセットフレームをキャプチャするステップと、
    前記オフセットフレームを使用して、画像フレーム内の少なくともいくつかのオフセットアーチファクトをキャンセルするステップと
    をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 放射線情報をキャプチャする方法であって、
    画素列の電荷蓄積デバイスをリセットするステップと、
    前記画素列の前記電荷蓄積デバイスにおいて、放射変換器への放射線ビーム入射に応答して、前記放射変換器により供給される電荷の収集を同時に開始するステップと、
    前記画素列の前記電荷蓄積デバイスにおいて収集された前記電荷を代表する画素信号をデジタル化することにより、画像データのフレームを生成するステップと
    を含む、方法。

Images