JP4418639B2

JP4418639B2 - Imaging apparatus and imaging method

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Publication number: JP4418639B2
Application number: JP2003101637A
Authority: JP
Inventors: 功小林
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Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2010-02-17
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Also published as: JP2004007551A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、デジタル複写機、スチールカメラ或いは放射線撮像装置等の二次元の撮像装置及び撮像方法に関するものであって、特に可視光もしくは放射線により像を形成する撮像装置及び撮像方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤ型センサ、ＭＯＳ型センサに代表されるＳｉ単結晶センサや、水素化アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと記す）のＰＩＮ型センサを用いた撮像素子を、二次元に並べた大型センサを用いた撮像装置が各種実用化されている。これらの撮像装置は可視光の像を形成するのみならず、原子力開発、放射線医療機器及び非破壊検査の発達に伴い放射線像を電気信号に変換する撮像装置として使用されている。
【０００３】
しかしながら、それらの機器におけるＳ／Ｎは２〜３桁のものが多く、それ以上のＳ／Ｎは求められていなかった。これは、高Ｓ／Ｎの出力を高精度でデジタル化するのに適したＡ／Ｄ変換器がなかったり、或いは変換後のデータ量が大量になるため、メモリの制限や通信の制限を受けてしまい、使い勝手が悪く、その結果、高Ｓ／Ｎの撮像装置の必要性が小さかったためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、大容量のメモリや高速な通信の開発は目覚ましく、これに伴い、４〜５桁の高Ｓ／Ｎを持つ撮像装置の要求が高まっている。しかしながら、特に、ライン単位でＳ／Ｈ回路を有する撮像装置において、外界の環境により撮影画像にライン状のノイズが突発的に混入する場合があった。これらの外因性ノイズ源は、特に、Ｘ線撮像装置においては、隣接する撮影室内のＸ線の高圧電源等が挙げられる。この突発的なノイズは、何時如何なるタイミングで発生するのか判らず、偶発的に画像が乱れることが問題であった。
【０００５】
また、読み出し回路内に、各列もしくは各行ごとに設けられるような基準電位を有する装置にも上記問題が発生していた。このように予めセンサパネル内での素子のばらつきなどによる装置固有のノイズと共に、突発的に発生するノイズに対する対応を検討する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、ラインノイズの低減された高品質な画像情報を得ることが可能な撮像装置及び撮像方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、光又は放射線の入射量に応じた電荷を発生する光感知センサ又は放射線感知センサが行方向及び列方向に複数配列された二次元エリアセンサと、前記行方向に配列された複数の光感知センサ又は放射線感知センサが発生した電荷を複数の信号線でパラレルに出力した撮影出力をサンプルホールドして行毎に順次読み出すサンプルホールド回路と、を有する撮像装置であって、前記光感知センサ又は放射線感知センサの撮影出力を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された撮影出力の前記行方向に発生し得るラインノイズの有無を検知するラインノイズ検知手段であって、Ｘ行目の光感知センサの出力値の総和とＸ−１行目の光感知センサの出力値の総和との差の絶対値が所定値より大きく、かつ、Ｘ行目の光感知センサの出力値の総和とＸ＋１行目の光感知センサの出力値の総和との差の絶対値が所定値より大きい場合に、Ｘ行目にラインノイズ有りと判定するラインノイズ検知手段と、前記ラインノイズ検知手段により前記ラインノイズの有無が検知された場合に、検知した前記ラインノイズの出力量を演算する演算手段と、前記ラインノイズ検知手段により前記ラインノイズの有無が検知された場合に、演算手段によって演算された前記ラインノイズの出力量を前記ラインノイズが検知された行の各撮影出力から減ずることにより撮影出力を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、光又は放射線の入射量に応じた電荷を発生する光感知センサ又は放射線感知センサが行方向及び列方向に複数配列された二次元エリアセンサと、前記行方向に配列された複数の光感知センサ又は放射線感知センサが発生した電荷を複数の信号線でパラレルに出力した撮影出力をサンプルホールドして行毎に順次読み出すサンプルホールド回路と、を有する撮像装置を用いて、放射線もしくは可視光を照射して撮影を行なう撮影方法であって、記憶手段に記憶された撮影時の撮影出力に対して、Ｘ行目の光感知センサの出力値の総和とＸ−１行目の光感知センサの出力値の総和との差の絶対値が所定値より大きく、かつ、Ｘ行目の光感知センサの出力値の総和とＸ＋１行目の光感知センサの出力値の総和との差の絶対値が前記所定値より大きい場合に、Ｘ行目にラインノイズ有りと判定することにより、前記行方向に発生し得るラインノイズの有無を検知し、前記ラインノイズの有無が検知された場合には前記ラインノイズの出力量を演算し、演算処理回路で前記出力量を前記ラインノイズが検知された行の各撮影出力から減ずることにより、前記記憶した撮影出力の前記ラインノイズを除去することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、先ず撮影を行い、撮影した画像からラインノイズの情報を抽出し、その画像にラインノイズが含まれているかどうかを検知し、ラインノイズが含まれている場合には、そのラインのラインノイズ量を補正することにより、ラインノイズの減算された高品質な画像情報が得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明による撮像装置の第１の実施形態の全体構成を示すシステムブロック図である。第１の実施形態では、医療用Ｘ線診断を目的とする放射線撮像装置を例として説明する。
【００１３】
図１において、１０２はＸ線源であり、撮影スイッチ１０５によりＸ線パルスのオン、オフが制御され、制御回路１０７によりＸ線源１０２内の管球の管電圧、管電流が制御される。Ｘ線源１０２で発したＸ線は診断対象となる患者である被写体１０１を透過し、Ｘ線を可視光に変換するＣｓＩ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ等で構成される蛍光体１０３に入射する。
【００１４】
この時、被写体１０１を透過するＸ線は被写体１０１の内部の骨や内臓の大きさや形、病巣の有無により透過量が異なりそれらの像情報を含んでいる。なお、ここでは放射線してＸ線を用いているが、α線、γ線等を用いることも可能である。これは、以下の実施形態においても同様である。
【００１５】
患者を透過して、その情報を含んだＸ線は蛍光体１０３により可視光に変換され、二次元エリアセンサ１０４に入射する。二次元エリアセンサ１０４は二次元に配列された複数のセンサとそれらを駆動する駆動回路から成っていて、像情報光を被写体の二次元情報を含む電気信号に変換して出力する。二次元エリアセンサ１０４は制御回路１０７により蓄積時間や駆動スピードが制御される。二次元エリアセンサ１０４の出力はメモリ回路１１０に記憶される。図１では、蛍光体と二次元エリアセンサは離して描かれているが、密着して構成するほうが好適である。
【００１６】
次に、メモリ回路１１０に記憶されている二次元エリアセンサ１０４の撮影出力にラインノイズが存在しているかをラインノイズ検知手段１１１により検知する。ここで、メモリ回路１１０、ラインノイズ検知手段１１１、演算処理回路１１２は、破線で囲んで示すように補正回路１１３を構成するものであり、各々制御回路１０７により制御される。上述したようにラインノイズとしては、読み出し動作を行なっている際の外因性ノイズが多く、特に医療用放射線撮像装置の場合においては、放射線源の高圧電源等によるものが多い。
【００１７】
二次元エリアセンサ１０４には、センサ出力をサンプルホールドして読み出すサンプルホールド回路を含む読み出し回路が設けられている。二次元エリアセンサ１０４はｎ行（row）ｍ列(column)の複数のセンサから成っており、サンプルホールド回路は行（row）方向に配列され、各々のセンサ出力がサンプルホールドして読み出される。
【００１８】
即ち、二次元エリアセンサ１０４の信号を読み出す場合は、複数の信号線から信号電荷がパラレルに転送され、サンプルホールド回路により行方向のセンサ出力が１ライン毎に順次読み出され、順次メモリ回路１１０に記憶させて全てのラインの撮像出力がメモリ回路１１０に記憶される。したがって、電荷がサンプルホールド用容量に蓄積されている時に、外因性ノイズが発生した場合には、その蓄積されている信号電荷全てが影響を受けることとなり、すなわちラインノイズとなる。
【００１９】
メモリ回路１１０に記憶されている二次元エリアセンサ１０４の撮影出力に、ラインノイズの存在がラインノイズ検知手段１１１により検知された場合は、そのラインノイズの量が演算処理回路１１２により求められる。次に、演算処理回路１１２により求められたラインノイズの量を、メモリ回路１１０に記憶しておいた二次元エリアセンサ１０４の撮影出力のラインノイズが存在するラインの撮影出力のみから減ずることにより、二次元エリアセンサ１０４の撮影出力においてラインノイズが減算された撮影出力を得ることが可能となる。すなわち、放射線源等に用いる高電圧源が存在するような撮影室においても好適な画像を得ることが可能となる。
【００２０】
図２は補正回路１１３の補正動作を示すフローチャートである。まず、図１で説明したように二次元エリアセンサ１０４の撮影出力をメモリ回路１１０に記憶させる（Ｓ１）。ここで、二次元エリアセンサ１０４の各センサの個数をｎ行ｍ列とすると、全ての撮影出力は、
DAT(1,1)，DAT(2,1)，・・・DAT(m,1)
・・・・・
DAT(1,n)，DAT(2,n)，・・・DAT(m,ｎ)
となる。
【００２１】
次いで、メモリ回路１１０に記憶されている二次元エリアセンサ１０４の撮影出力にラインノイズが存在しているかをラインノイズ検知手段１１１により検知する（Ｓ２）。これは、まず、各行の出力値の和：
Δ(DAT(１,ｎ)＋・・・＋DAT(ｍ,ｎ))＝SUMrowｎ
を求める。
【００２２】
即ち、全ての行の出力値の和：
SUMrow(1)，SUMrow(2)，・・・SUMrow(ｎ)
を求める。
【００２３】
次に、ｘ行目を基準にした両隣の行の出力値の和との比較、即ち、各ラインにおける出力値の総和のライン間比較：
ΔSUMrow(x-1,x)＝| SUMrow(x-1)−SUMrow(x)|＞Ａ
ΔSUMrow(x,x+1)＝| SUMrow(x)−SUMrow(x+1)|＞Ａ
を行う。ここで、Ａの値はメモリ回路１１０に記憶されている二次元エリアセンサ１０４の撮影出力に応じて適宜決定する。そして、
（ΔSUMrow(x-1,x)＝| SUMrow(x-1)−SUMrow(x)|＞Ａ）
（ΔSUMrow(x,x+1)＝| SUMrow(x)−SUMrow(x+1)|＞Ａ）
の場合、すなわち、x行目とx-1行目及びx行目とx+1行目の出力の差を基準値Ａと比較して、両者がＡよりも大きい時にはラインノイズがＸ行に存在することが判る。
【００２４】
次に、Ｘ行に重畳されているラインノイズの量を求める（Ｓ３）。即ち、Ｘ行のラインの両隣のラインの出力値の総和を２で割ることにより、Ｘ行の予想値の和（平均値）：
SUMSrow(x)＝(SUMrow(x-1)+SUMrow(x+1))／２
を求める。
【００２５】
次に、それをエリアセンサの列数ｍで割ることによりＸ行の予想値（１つのセンサ出力の平均値）：Srow(x)＝(SUMSrow(x))／m
を求める。
【００２６】
ここで、Ｘ行における撮影出力の総和を列数ｍで割った値から、Ｘ行の予想値を減ずることによりＸ行におけるラインノイズ出力値（補正値）：
Nrow(x)＝(SUMrow(x)/ｍ)−Srow(x)
を求めることができる。
【００２７】
次に、撮影出力の補正を行う（Ｓ４）。即ち、Ｘ行におけるラインノイズ出力値（補正値）を、メモリ回路１１０に記憶しておいた二次元エリアセンサ１０４の撮影出力のラインノイズが存在するラインの撮影出力のみから減ずることにより、補正後の撮影出力：
DAT(1〜m,x)＝DAT(1〜m,x)−Ｎrow(x)
が得られる。従って、二次元エリアセンサ１０４の撮影出力においてラインノイズが減算された撮影出力を得ることが可能となる。
【００２８】
このように本実施形態によれば、先ず撮影を行い、撮影した画像からラインノイズの情報を抽出し、その画像にラインノイズが含まれているかどうかを検知し、含まれている場合には、そのラインのノイズ量を補正することにより、突発的に発生した外因性などによるラインノイズの減算された高品質な画像情報を得ることができる。即ち、放射線源等に用いる高電圧源が存在するような撮影室においても好適な画像を得ることが可能となる。
【００２９】
図３は第１の実施形態の放射線撮像装置で撮影した画像の一例を模式的に示す。この画像からラインノイズが存在することを確認できる。即ち、図３における横方向の筋状の画像が外因性ノイズによる画像の乱れを示す。この撮影を行なったセンサパネルはスイッチ素子の駆動回路は左右に配され、サンプルホールド回路を含む読み出しＩＣは、上下に配される。つまり、電荷がサンプルホールド用容量に蓄積されている時に、外因性ノイズが発生し、その蓄積されている信号電荷全てが影響を受けて、信号線と直交する方向、スイッチ素子の駆動線と平行にラインノイズが発生したと考えらえる。この画像において全センサの撮影出力を行（column）方向に足し合わせたデータＳＵＭrowが図４である。図４を見ると、行（ｒｏｗ）６５０あたりにラインノイズの存在を確認できる。体内構造は、行方向の平均を算出した場合、図４に示されるような急峻な像情報は含まれないため、ラインノイズとして判断される。
【００３０】
図５は二次元エリアセンサ１０４の構成を示す全体回路図の一例を示す。図６（ａ）は二次元エリアセンサ１０４中の１画素に相当する各構成素子の平面図、図６（ｂ）はその断面図である。
【００３１】
図５において、Ｓ1-1〜Ｓ3-3は可視光を受光し電気信号に変換するためのＧ電極とＤ電極を有する光電変換素子であり、Ｔ1-1〜Ｔ3-3は光電変換素子で光電変換された信号電荷を、マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３側へ転送するためのスイッチ素子である。Ｇ１〜Ｇ３はシフトレジスタ（ＳＲ１）に接続され且つスイッチ素子Ｔ1-1〜Ｔ3-3に接続されたスイッチのゲート駆動用配線である。マトリクス信号配線Ｍ１には、スイッチ素子の電極間容量（Ｃgs）の３個分の容量が転送時において付加されており、図５内では容量素子としての表記をしていない。他のマトリクス信号配線Ｍ２、Ｍ３についても同様である。
【００３２】
５０２はスイッチ素子Ｔ1-1〜Ｔ3-3を開閉するためのシフトレジスタ（ＳＲ１）で構成される駆動用回路部である。５０７は読み出し回路であってＡ１〜Ａ３はオペアンプであり、Ｓｎ１からＳｎ３はオペアンプＡ１〜Ａ３の出力すなわち各マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の出力を読み出し、読み出しコンデンサＣL1〜ＣL3へ転送する転送スイッチである。この読み出し用コンデンサにおいてサンプルホールドする。このサンプルホールド用の容量の一端が基準電位、ここでは接地されている。外因性ノイズがある場合には、この基準電位に影響を及ぼすため、ラインノイズが発生すると考えられる。
【００３３】
５０３は読み出し用スイッチＳr1〜Ｓr3を切り替えるためのシフトレジスタ（ＳＲ２）である。ＣL1〜ＣL3の並列信号は、Ｓr1〜Ｓr3とシフトレジスタ（ＳＲ２）５０３により直列変換され、最終段の電圧ホロワ回路を構成したオペアンプ５０４に入力され、さらにＡ／Ｄ変換回路部５０５でデジタル化される。ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３はマトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３に付加された容量（３個分のＣgs）に蓄えられた信号成分をリセットするためのリセット用スイッチであり、ＣＲＥＳ端子からのパルスによりあるリセット電位にリセット（図中ではＧＮＤ電位にリセット）される。
【００３４】
また、５０６Ａは光電変換素子Ｓ1-1〜Ｓ3-3にバイアスを与えるための電源、５０６Ｂは光電変換素子のリフレッシュバイアスを与えるための電源である。リフレッシュ時においては、スイッチ素子Ｔがオンとなり同時にＲＥＳもオンとなり光電変換素子のＧ電極が一定電位に固定され（ここでは接地）、ＶＲＥＦ５０６Ｂのバイアスが光電変換素子に印加されてリフレッシュが行なわれる。
【００３５】
本実施形態の二次元エリアセンサは計９個の画素を３つのブロックに分け、１ブッロク当たり３画素の出力を同時にパラレルに転送し、この信号配線を通して検出用集積回路によって順次出力に変換され出力される。また、１ブロック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを順に縦に配置することにより各画素を二次元的に配置している。
【００３６】
また、読み出し回路の別の構成例を図１４に示す。図１４において、６１２が図５のマトリクス配線と接続される複数の端子、６０３は端子６１２を介して転送された並列信号を直列信号に変換して出力する読み出し用回路部、Ｅ１〜Ｅ３は各端子６１２に接続された複数の演算増幅器において、端子６１２に対して初段である第１演算増幅器、Ｃｆ１は第１演算増幅器Ｅ１〜Ｅ３の反転入力端子と出力端子との間に接続された第１積分容量、ＳRES1〜ＳRES3は各第１積分容量Ｃｆ１の第１リセットスイッチ、ＣＲＥＳはＳRES1、ＳRES2、ＳRES3に印加する制御信号、ＶＲＥＦ１は第１演算増幅器Ｅ１〜Ｅ３の正転入力端子が設定された第１基準電圧、Ｓｎ１〜Ｓｎ３は第１演算増幅器Ｅ１〜Ｅ３を通して出力された出力信号をサンプリングするサンプリングスイッチ、ＳＭＰＬはサンプリングスイッチＳｎ１〜Ｓｎ３に印加する電圧パルス、ＣL1〜ＣL3はサンプリングコンデンサ、Ｂ１〜Ｂ３はサンプリングコンデンサＣL1〜ＣL3に蓄積された信号電荷をインピーダンス変換するバッファアンプ、Ｓｒ１〜Ｓｒ３はバッファアンプＢ１〜Ｂ３の出力を直列信号として順次読み出す読み出し用スイッチ、６０４は読み出し用スイッチ駆動用回路部（シフトレジスタ：ＳＲ２）、６０５は出力バッファアンプ、６１３は出力バッファアンプ６０５から出力された出力信号を用途に応じて他の回路に接続させるための端子である。
【００３７】
又、６０６はＡ／Ｄ変換回路部であり、本実施形態においては読み出し用回路部６０３からの出力信号はＡ／Ｄ変換回路部に接続されているがその限りではない。例えば、Ａ／Ｄ変換回路部６０６が読み出し用回路部６０３の中に含まれて構成され、端子６１３を介して処理回路例えばメモリ等に接続されることできる。また演算増幅器をＥとＢのアンプの間に更に多段に設けても良い。
【００３８】
図１４の例では、サンプルホールド用のコンデンサＣＬの一方の端子が基準電位（ここでは接地）になっているため、突発的な外因性ノイズが発生した場合には、この基準電位に影響を及ぼすためにラインノイズが発生する恐れがある。
【００３９】
次に、センサパネルの具体的な構成について説明する。図５中破線で囲む部分は大面積の同一絶縁基板上に形成されているが、このうち第１画素に相当する部分の平面図を図６（ａ）に示す。Ｓ１１は光電変換素子、Ｔ１１はＴＦＴ、ＳＩＧは信号配線（マトリクス配線）である。本実施形態においては光電変換素子Ｓ１１の電極の面積を大きくすることによりコンデンサＣ１１を形成している。
【００４０】
これは、本実施形態の光電変換素子とコンデンサが同じ層構成であるから可能で、本実施形態の特徴でもある。また、図中Ａ−Ｂ線における断面図を図６（ｂ）に示す。画素上部にはパッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮ８、ＣｓＩ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ等の蛍光体１２が形成されている。紙面上方より像情報の含まれるＸ線１３が入射すると蛍光体１２により像情報を有する光１４に変換され、この光が光電変換素子に入射する。蛍光体１２は図１の蛍光体１０３に対応する。
【００４１】
ここで、図６に基づいて各素子の形成方法について順に説明する。まず、絶縁材料であるガラス基板１上にスパッタ等により下部メタル層２としてＣｒを約５０nm堆積させ、その後フォトリソによりパターニングし、不必要なエリアをエッチングする。これにより、光電変換素子Ｓ１１の下部電極、ＴＦＴ・Ｔ１１のゲート電極及びコンデンサＣ１１の下部電極を形成する。
【００４２】
次に、ＣＶＤにより同一真空内でＳｉＮ（７）／ｉ（４）／ｎ（５）層をそれぞれ約２００／５００／５０nm堆積する。これら各層は光電変換素子Ｓ１１の絶縁層／光電変換半導体層／ホール注入阻止層、ＴＦＴ・Ｔ１１のゲート絶縁膜／半導体層／オーミックコンタクト層、及びコンデンサＣ１１の中間層となる。また、信号配線のクロス部絶縁層としても使われる。各層の厚さはこれに限らず二次元エリアセンサとして使用する電圧、電流、電荷、入射光量等により最適に設計するが、少なくともＳｉＮは電子とホールが通過できず、また、ＴＦＴのゲート絶縁膜として機能する５０nm以上が必要である。
【００４３】
各層堆積後、上部メタル層６としてＡｌをスパッタ等で約１μm堆積させる。更に、フォトリソによりパターニングし、不必要なエリアをエッチングし、光電変換素子Ｓ１１の上部電極、ＴＦＴ・Ｔ１１の主電極であるソース電極並びにドレイン電極、コンデンサＣ１１の上部電極及び信号配線ＳＩＧを形成する。
【００４４】
また、ＴＦＴ・Ｔ１１のチャネル部のみｎ層をＲＩＥでエッチングし、その後不必要なＳｉＮ（７）／ｉ（４）／ｎ（５）層をエッチングし、各素子を分離する。これで光電変換素子Ｓ１１、ＴＦＴ・Ｔ１１及びコンデンサＣ１１が完成する。以上、第一画素目について説明したが他の画素についても同時に形成することは言うまでもない。また、耐久性を向上するため通常各素子の上部がＳｉＮ等のパッシベーション膜８で覆われ、更に、ＣｓＩ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ等の蛍光体１２が形成される。
【００４５】
本実施形態では、光電変換素子、ＴＦＴ、コンデンサ及び信号配線ＳＩＧとが同時に堆積された共通の下部メタル層２、ＳｉＮ（７）／ｉ（４）／ｎ（５）層、及び上部メタル層６と各層のエッチングのみで形成することができる。また、光電変換素子Ｓ１１内に注入素子層が１カ所しかなく、且つ、同一真空内で形成できる。更に、ＴＦＴの特性上重要なゲート絶縁膜／ｉ層界面も同一真空内で形成できる。また、コンデンサＣ１１の中間層が熱によるリークの少ない絶縁層を含んでいるため良好な特性のコンデンサが得られる。
【００４６】
次に、図１、図５及び図７によって本実施形態の放射線撮像装置の動作について説明する。本実施形態の光電変換素子は定期的にリフレッシュ駆動を行なう構成となっている。光電変換モードにおいては入射した光に比例した光電流を出力する光センサとして動作する。図７は本実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【００４７】
まず、医師または技師は診断対象である患者、つまり被写体１０１をＸ線源１０２と二次元エリアセンサ１０４の間に位置させて診断したい部位が観察できるように被写体にポーズさせる。同時に、前もって問診等で得た患者の症状、体格、年齢や得たい情報を考慮し、最適な撮影出力が得られるように条件を制御パネル（図示せず）に入力する。この信号は電気信号で制御回路１０７に電送され、同時に条件メモリ回路（図示せず）にこれら条件が記憶される。
【００４８】
この状態で医師または技師が撮影スイッチ１０５を押すと、撮影モードが開始される。まず、制御回路１０７は二次元エリアセンサ１０４を上述したようにリフレッシュ動作させる。その後、光電変換モードとなり、光電変換素子Ｓ1-1〜Ｓ3-3で光電変換された信号電荷は、光電変換素子内で形成されている容量成分に一定の期間だけ蓄積される。
【００４９】
第１行の光電変換素子Ｓ1-1〜Ｓ1-3に蓄積されていた信号電荷は、シフトレジスタ（ＳＲ１）５０２のゲートパルス信号Ｇ１によりスイッチング素子Ｔ1-1〜Ｔ1-3がＯＮし、マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の各配線に形成される容量成分（スイッチング素子Ｔ1-1〜Ｔ3-3のＣgs３個分の容量）に転送される。図７中、Ｍ１〜Ｍ３はその転送の様子を示しており、各光電変換素子内に蓄えられた信号量が異なった場合を示している。マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号出力は、それぞれオペアンプＡ１〜Ａ３によりインピーダンス変換される。
【００５０】
その後、読み出し用回路部５０７内のスッチイング素子Ｓｎ１〜Ｓｎ３が、図７中に示されるＳＭＰＬパルスによりＯＮし、読み出しコンデンサＣL1〜ＣL3にそれぞれ転送される。読み出しコンデンサＣL1〜ＣL3の信号は、それぞれバッファアンプＢ１〜Ｂ３によりインピーダンス変換される。その後読み出し用スイッチＳr1〜Ｓr3がシフトレジスタ（ＳＲ２）５０３からのシフトパルスにより順次ＯＮすることにより、読み出し用コンデンサＣL1〜ＣL3に転送されていた並列の信号電荷が、直列変換され読み出される。直列変換された信号は最終段のオペアンプ５０４から出力され、さらにＡ／Ｄ変換回路部１０５によりデジタル化される。
【００５１】
図７中に示されたＶｏｕｔはＡ／Ｄ変換回路部に入力される前のアナログ信号を示している。第１行のＳ１−１〜Ｓ１−３の並列信号すなわちマトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号電位の並列信号が、それらの信号の大小に比例してＶｏｕｔ信号上で、直列変換されている。最後に、マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号電位はＣＲＥＳパルスがＯＮすることによりリセット用スイッチ素子ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３を介して一定のリセット電位（ＧＮＤ電位）にリセットされ、次の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の第２行の信号電荷の転送に備える。以下同様に第２行、第３行の光電変換された信号が繰り返し読み出される。
【００５２】
これらの出力は、撮影出力記憶手段である図１に示したメモリ回路１１０に記憶される。この後、図１及び図２で説明したようにメモリ回路１１０に記憶しておいた二次元エリアセンサ１０４の撮影出力において、ラインノイズが存在しているかどうかをラインノイズ検知手段１１１により検知する。そして、メモリ回路１１０に記憶しておいた二次元エリアセンサ１０４の撮影出力において、確認できた場合には、そのラインノイズの量が演算処理回路１１２により求められる。
【００５３】
最後に、Ｘ行におけるラインノイズ出力量を、メモリ回路１１０に記憶しておいた二次元エリアセンサ１０４の撮影出力のラインノイズが存在するラインの撮影出力のみから減ずることにより、補正後の撮影出力を得ることができる。即ち、二次元エリアセンサ１０４の撮影出力においてラインノイズが減算された撮影出力を得ることが可能となる。
【００５４】
このように本実施形態によれば、先ず撮影を行い、撮影した画像からラインノイズの情報を抽出し、その画像にラインノイズが含まれているかどうかを検知し、ラインノイズが含まれている場合には、そのラインのノイズ量を補正することにより、ラインノイズの減算された高品質な画像情報が得ることができる。
【００５５】
また、図１における補正回路１１３及び制御回路１０７の少なくとも一つを二次元エリアセンサ１０４と蛍光体１０３が含まれる筐体の中に含むようなカセッテ構造にすれば、可搬性が向上し好ましい。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は撮像手段が蛍光体と二次元エリアセンサを用いた構成ではなく、Ｘ線を直接検知して電荷を発生する撮像手段を用いた放射線撮像装置の形態である。本実施形態においても医療用Ｘ線診断を目的とする放射線撮像装置を例として説明する。
【００５７】
図８は直接型の放射線撮像装置に用いる１画素を示す等価回路図である。図８において、Ｓ１１は放射線を電気信号に変換するＧａＡｓセンサ素子であり、センサ素子で感知した電気信号を蓄積する素子が蓄積容量Ｃ１１である。更に、蓄積容量Ｃ１１から増幅するアンプ（Ａｍｐ）へ電気信号を転送する素子がトランジスタＴ１１である。
【００５８】
また、センサ素子を構成するＧａＡｓ基板と蓄積容量Ｃ１１及び転送用トランジスタＴ１１を構成するガラス基板を導電性接着剤で接合する構成としている。そのため、ＧａＡｓ基板とガラス基板との接合抵抗をｒ１１としており、センサ素子Ｓ１１と接合抵抗をｒ１１とを合わせてセンサ部Ｒ１１として図８中の破線で示している。
【００５９】
図９は図８における画素部分の模式的断面図である。図８で説明したそれぞれの素子は、センサ素子Ｓ１１と接合抵抗をｒ１１とを合わせたセンサ部Ｒ１１に相当するセンサ部と、蓄積容量Ｃ１１に相当する蓄積容量と、転送用トランジスタＴ１１に相当するトランジスタ９０３である。
【００６０】
また、ＧａＡｓ基板９０２の共通電極９０５と、ＧａＡｓセンサ素子によって変換された電気信号を収集する電荷収集電極９０６と、ＧａＡｓ基板９０２とガラス基板９１５とを電気的に接続する導電性接着剤９０７と、蓄積容量からの電気信号の読み出しを制御するトランジスタ９０３に接続されている接合電極９０８とが示されている。
【００６１】
更に、ガラス基板９１５に形成された蓄積容量及びトランジスタ９０３の層構成は、第１層のメタル層が９０４であり、その上に堆積される絶縁層が９２０であり、更にその上に真性半導体層９３０が堆積されている。
【００６２】
図１０は図８、図９の画素を用いた二次元エリアセンサの一例を示す構成図である。この二次元エリアセンサは、2000個×2000個の画素を有し、2000個×2000個のセンサ素子と2000個×2000個の転送回路（薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）と2000個のコンデンサとを有する。センサ素子は図８のセンサ部Ｒ１１、ＴＦＴはトランジスタＴ１１、コンデンサは蓄積容量Ｃ１１に対応する。これらの各素子によって二次元エリアセンサが構成されている。なお、図１０のＡｍｐは図８のＡｍｐに対応する。
【００６３】
更に、ＴＦＴを駆動する垂直駆動回路７０４、ＴＦＴから出力された信号を読み取る読み取り回路７００、電源７０３、Ｘ線二次元エリアセンサの制御及び２次元エリアセンサから出力された信号を受け取り２次元画像として表示と保存と画像の補正、二次元エリアセンサの制御を司るコンピュータ７０５からなっている。読み取り回路７００はセンサ部の信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路７０２、Ａｍｐを含んでいる。
【００６４】
２次元のＸ線画像を得るには、１本のゲート線ｇに＋１５Ｖの電圧を印加し、ゲート線に接続されているＴＦＴをオンにし、センサ素子からコンデンサに蓄積された電気信号を、信号転送線(Sig1〜Sig2000)を介し、読み取り回路７００のサンプルホールド回路７０２に転送する。信号の転送は一定時間ＴＦＴをオン状態にした後、ゲート線に−５Ｖを印加しＴＦＴをオフして終了する。
【００６５】
更に、サンプルホールド回路７０２からマルチプレクサ（図示せず）によって信号は順次転送される。この動作を順次繰り返すことで、Ｘ線２次元画像を得ることができる。この例において、電気信号を蓄積するコンデンサはＭＩＳ型であり、一定電位電極は接地されているのでデプレッション（空乏）状態で常に使用することになる。
【００６６】
ここで、本実施形態において、図１０の構成は第１の実施形態における図１の二次元エリアセンサ１０４に相当する。また、図１０のコンピュータ７０５は図１の制御回路１０７に相当する。従って、図１０では前述のように直接型の放射線検出素子を用いた二次元エリアセンサについて説明したが、第２の実施形態の全体の構成としては図１の二次元エリアセンサ１０４の代わりに図１０の構成を用い、その他の構成は図１と同じ構成する。但し、直接型の放射線検出素子を用いているため図１の蛍光体１０３は不要である。
【００６７】
また、第２の実施形態においてもラインノイズを検知し、そのラインノイズを補正することは、第１の実施形態と全く同様である。このように直接型の放射線撮像装置においても、ラインノイズの減算された高品質の画像を得ることができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
図１１は直接型の放射線撮像装置の更に他の実施形態を示す図である。なお、図１１は直接型の放射線撮像装置の２画素分の断面図であり、センサ素子及び蓄積用コンデンサ及びＴＦＴの層構成を示す。図１１のセンサ素子としては半導体であるシリコン(Si)、ガリウムヒ素(GaAs)や、ガリウムリン(GaP)等が適応できるが、ここではGaAsを用いて説明する。
【００６９】
センサ素子はGaAsウェハーを用いて、まず、上から保護層２００、アルミニウム(Al)等の金属材料によって形成された上部電極層２０１、GaAs基板と前記上部基板をオーミックコンタクトを取るためのｐ⁺型GaAs層２０３、光電効果によりキャリアを発生する光電変換層２０４、ｎ型GaAs層２０５、下部接続電極とオーミックコンタクトを取るためのｎ⁺型GaAs層２０６、及び、アルミニウムなどの金属電極で形成される下部接続電極２０７からなるＰＩＮ型ダイオードになっている。
【００７０】
まず、半絶縁性GaAs基板または低ドーピングのｐ型GaAs基板上にｎ型GaAs層300nm、ｎ⁺型GaAs層を100nm、分子線エピタキシー法(MBE法)や液相エピタキシー法(LPE法)等で順次堆積する、その後、リソグラフィーによりパターニングし、各電極に対応した形状にエッチングする。更に、シリコン窒化膜(SiNx)を化学気相堆積法(CVD法)で１μｍ堆積し表面を保護する。
【００７１】
次に、基板の反対面にｐ型GaAs層を分子線エピタキシー法(MBE法)や液相エピタキシー法(LPE法)で300nm、アルミニウム等の金属層を1μｍ、スパッターで順次堆積する。ｎ型GaAs層を堆積した側のシリコン窒化膜をエッチングにより開口し、下部接続電極となるアルミニウム等の金属層をスパッター等で1μｍ堆積する。更に、リソグラフィーによりパターニング後、不要部分をエッチングし電極を形成する。
【００７２】
下側の電気回路基板は、少なくとも表面が絶縁である基板２１０上に、蓄積用コンデンサ及びスイッチング素子である薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)と、信号を転送するための配線等が形成されている。層構成はそれぞれ、絶縁基板上にクロム(Ｃｒ)等からなる蓄積用コンデンサの下部電極２１１とＴＦＴのゲート電極２１６、絶縁層であるアモルファス窒化シリコン(a-SiNx)層２１２、２１７、ＴＦＴのチャネル層や蓄積用コンデンサの誘電体層となる水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)層２１３、２１８、上部電極のオーミックコンタクトを取るためのｎ⁺型a-Si:H層２１４、２１９、蓄積用コンデンサの上部電極及びＴＦＴのソース電極及びドレイン電極となるＡｌ等の金属からなる電極層２１５、２２０、及び、保護層となるa-SiNx層２２１、光電変換層と接続のための上部接続電極層２２２からなっている。上部接続電極層はコンタクトホールを介して蓄積用コンデンサの下部電極と接続される。
【００７３】
また、少なくとも表面が絶縁である基板上にCr等の金属をスパッタにより100nm形成する、リソグラフィーでパターニングした後、エッチングし蓄積用コンデンサの下部電極とＴＦＴのゲート電極に分離する。次に、絶縁層となるa-SiNx層300nm，a-Si:H層300nm、ｎ型a-Si:H層75nmを順次ＣＶＤ法で堆積する。リソグラフィーでパターニングした後、リアクティブイオンエッチング(ＲＩＥ)でエッチングし、蓄積用コンデンサとＴＦＴに分離し、更にＴＦＴと蓄積用コンデンサを接続するためのコンタクトホールをＲＩＥで形成する。
【００７４】
更に、Ａｌをスパッターで１μｍ堆積しリソグラフィーでパターニングした後、エッチングし、ＴＦＴのソース電極、ドレイン電極、蓄積用コンデンサの上部電極及び信号転送配線に分離する。また、保護層となるa-SiNxをＣＶＤ法で堆積しＲＩＥを用いて下部電極と上部接続電極とを繋ぐためのコンタクトホールをＲＩＥを用いて形成する。更に、上部接続電極となるＡｌ等の金属層をスッパター等で体積し、リソグラフィーでパターニングした後、ＲＩＥで不要な部分をエッチングし上部接続電極層を形成する。
【００７５】
ここで、図１１では２画素分のみ図示しているが、実際には撮影に必要な多数の画素が同時に形成されることは言うまでもない。また、各層の厚さは、これに限らず最適な膜厚を用いるものとする。
【００７６】
センサ素子とＴＦＴの接続方法は、センサ素子にバンプ２０８を形成し、異方導電接着剤で両者を電気的に接続する。バンプはセンサ素子に金(Ａｕ)１μｍ、パラジウム(Ｐｄ)、チタン(Ｔｉ)からなるバリアメタルを形成した後、１５μｍ高さのＡｕのバンプを形成する。
【００７７】
図１２はGaAs基板のセンサ素子を、図１３は下側の電気回路基板をそれぞれ両者の接続側から見た模式図を示す。図１２に示すようにセンサ素子のキャリア供給電極はすだれ状になっており、すべて同電位が与えられる。電圧は３１０を介してＴＦＴから供給される。
【００７８】
下側の電気回路基板は、ＴＦＴ４０７、蓄積用コンデンサ４０８からなる画素、ＴＦＴのゲート電極にバイアスを供給するゲートバイアス線４００〜４０２、ＴＦＴから出力された電気信号を読み出し、回路へ転送するための信号転送線４０３〜４０５、蓄積用コンデンサの上部電極と接続され、電位を固定するための電極４０６、センサ素子と接続され、キャリア供給電極に電圧を与える電極等で構成されている。
【００７９】
電極４０６、ゲート電極４００〜４０２は蓄積用コンデンサの下部電極と同じ材料で、信号転送線は蓄積用コンデンサの上部電極と同じ材料で形成され、それぞれ下部電極及び上部電極の形成時に作られる。
【００８０】
なお、図１２及び図１３において、３×３画素の例を示したが、実際の画素数はこれに限らない。また、ＴＦＴからキャリア供給電極へ電圧を供給する方法を示したが、本発明はこれに限らず、何らかの方法でセンサ素子から直接、電源へ接続する方法でも構わない。
【００８１】
ここで、図１１〜図１３では、直接型の放射線検出素子を用いた二次元エリアセンサについて説明したが、これは第１の実施形態の二次元エリアセンサ１０４に相当する。従って、第３の実施形態の全体の構成としては図１の二次元エリアセンサ１０４の代わりに図１１〜図１３の二次元エリアセンサを用い、その他の構成は図１と同じ構成する。但し、直接型の放射線検出素子を用いているため図１の蛍光体１０３は不要である。
【００８２】
また、第３の実施形態においてもラインノイズを検知し、その外因性ラインノイズを補正することは、第１、第２の実施形態と同様である。従って、第３の実施形態においてもラインノイズの減算された高品質の画像が得られる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、先ず、撮影を行い、撮影した画像からラインノイズの情報を抽出し、その画像にラインノイズが含まれているかを検知し、ラインノイズが含まれている場合には、そのラインのラインノイズ量を補正することにより、ラインノイズが減算された高品質な画像情報が得られ、高性能な撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態を示す全体システムブロック図である。
【図２】第１の実施形態の補正回路の動作を説明するフローチャートである。
【図３】第１の実施形態の撮像装置で撮影した画像の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の全センサの撮影出力を左右の行方向に足し合わせたデータである。
【図５】第１の実施形態の二次元エリアセンサの構成を示す全体回路図である。
【図６】第１の実施形態の二次元エリアセンサ中の１画素に相当する各構成素子を示す平面図及び断面図である。
【図７】第１の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に用いる１画素の等価回路図である。
【図９】第２の実施形態の１画素の断面図である。
【図１０】第２の実施形態の二次元エリアセンサを示す等価回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に用いる画素の断面図である。
【図１２】第３の実施形態におけるGaAs基板のセンサ素子を、接続側から見た模式図である。
【図１３】第３の実施形態における下側の電気回路基板を接続側から見た模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態における二次元エリアセンサの読み出し回路の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０１患者
１０２Ｘ線源
１０３蛍光体
１０４二次元エリアセンサ
１０５撮影スイッチ
１０７制御回路
１１０メモリ回路
１１１ラインノイズ検知手段
１１２演算処理回路
１１３補正回路
２０４、９０２ＧａＡｓ基板
２１０、９１５ガラス基板
９０３トランジスタ
９０５ＧａＡｓ基板の共通電極
９０６ＧａＡｓ基板の電荷収集電極
９０７導電性接着剤
９０８トランジスタ及び蓄積容量に接続されている接合電極
Ｔ１１トランジスタ
Ｃ１１蓄積容量
Ｓ１１センサ素子
Ｒ１１センサ部
ｇ１〜ｇ２０００制御線
ｓｉｇ１〜ｓｉｇ２０００読み出し信号線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-dimensional imaging apparatus such as a facsimile, a digital copying machine, a still camera, or a radiation imaging apparatus. Shooting An imaging apparatus and method for forming an image by visible light or radiation Shooting It relates to an image method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a large-scale sensor in which two-dimensionally arranged image sensors using a single crystal sensor represented by a CCD sensor and a MOS sensor and a PIN sensor of hydrogenated amorphous silicon (hereinafter a-Si) are used. Various image pickup apparatuses using the above have been put into practical use. These imaging devices not only form visible light images, but are used as imaging devices that convert radiation images into electrical signals with the development of nuclear power development, radiological medical equipment and non-destructive inspection.
[0003]
However, the S / N ratios of these devices are often 2 to 3 digits, and no further S / N has been required. This is because there is no A / D converter suitable for digitizing high S / N output with high accuracy, or the amount of data after conversion becomes large, which is subject to memory limitations and communication limitations. This is because the usability is poor and, as a result, the need for a high S / N imaging device is small.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, development of a large-capacity memory and high-speed communication has been remarkable, and accordingly, there is an increasing demand for an imaging device having a high S / N of 4 to 5 digits. However, in particular, in an imaging apparatus having an S / H circuit in line units, line-like noise may suddenly be mixed into a captured image due to the environment of the outside world. Examples of these extrinsic noise sources include an X-ray high-voltage power source in an adjacent imaging room, particularly in an X-ray imaging apparatus. It is a problem that the sudden noise is unintentionally generated and the image is disturbed accidentally without knowing when and at what timing.
[0005]
In addition, the above-described problem also occurs in a device having a reference potential that is provided for each column or each row in the readout circuit. As described above, it is necessary to consider in advance the response to the sudden noise as well as the noise inherent to the device due to variations in elements within the sensor panel.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of obtaining high-quality image information with reduced line noise. Shooting It is to provide an imaging method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a two-dimensional area sensor in which a plurality of light-sensitive sensors or radiation-sensitive sensors that generate charges according to the amount of incident light or radiation are arranged in a row direction and a column direction; A sample-and-hold circuit that samples and holds an imaging output in which charges generated by a plurality of light-sensitive sensors or radiation-sensitive sensors arranged in a direction are output in parallel by a plurality of signal lines and sequentially reads out each row. A storage unit that stores the imaging output of the light sensor or the radiation detection sensor, and the presence or absence of line noise that may occur in the row direction of the imaging output stored in the storage unit. Line noise detection means, wherein the absolute value of the difference between the sum of the output values of the photosensors in the X-th row and the sum of the output values of the photosensors in the X-1 row is greater than a predetermined value; If the absolute value of the difference between the sum of the output values of the photosensors in the row and the sum of the output values of the photosensors in the X + 1th row is greater than a predetermined value, it is determined that there is line noise in the X row. Line noise detection means; When the presence or absence of the line noise is detected by the line noise detection means, A computing means for computing the output amount of the detected line noise; When the presence or absence of the line noise is detected by the line noise detection means, the calculation means calculates Output amount of the line noise Is subtracted from each shooting output of the line where the line noise is detected. Correction means for correcting the photographing output.
[0009]
Also The present invention relates to a two-dimensional area sensor in which a plurality of light-sensitive sensors or radiation-sensitive sensors that generate electric charges according to the amount of incident light or radiation are arranged in the row direction and the column direction, and a plurality of light-sensitive sensors arranged in the row direction. A sample-and-hold circuit that samples and holds an imaging output in which charges generated by the light-sensitive sensor or the radiation-sensitive sensor are output in parallel through a plurality of signal lines and sequentially reads out each row. A shooting method for shooting by irradiating light with respect to the shooting output at the time of shooting stored in the storage means , The absolute value of the difference between the sum of the output values of the photosensors in the Xth row and the sum of the output values of the photosensors in the X-1th row is greater than a predetermined value, and When the absolute value of the difference between the sum of the output values and the sum of the output values of the photosensors on the X + 1th row is larger than the predetermined value, it is determined that there is line noise on the Xth row, Detecting the presence or absence of line noise that may occur in the row direction, the line noise Presence of But Detected In this case, the output amount of the line noise is calculated, In the arithmetic processing circuit Output amount Is subtracted from each shooting output of the line in which the line noise is detected. Thus, the line noise of the stored photographing output is removed.
[0010]
In the present invention, first, photographing is performed, and line noise information is extracted from the photographed image, whether or not line noise is included in the image is detected, and when the line noise is included, the line noise is extracted. By correcting the amount of line noise, it is possible to obtain high-quality image information from which line noise has been subtracted.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
(First embodiment)
FIG. 1 is a system block diagram showing the overall configuration of a first embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. In the first embodiment, a radiation imaging apparatus for medical X-ray diagnosis will be described as an example.
[0013]
In FIG. 1, reference numeral 102 denotes an X-ray source. An X-ray pulse is turned on and off by an imaging switch 105, and a tube voltage and a tube current of a tube in the X-ray source 102 are controlled by a control circuit 107. Xs emitted from the X-ray source 102 passes through the subject 101 as a patient to be diagnosed, and converts the X-rays into visible light. CsI, Gd ₂ O ₂ The light enters the phosphor 103 composed of S or the like.
[0014]
At this time, X-rays transmitted through the subject 101 have different amounts of transmission depending on the size and shape of the bones and internal organs of the subject 101 and the presence or absence of a lesion, and contain image information thereof. Here, although X-rays are used as radiation, α-rays, γ-rays, etc. can also be used. The same applies to the following embodiments.
[0015]
X-rays that pass through the patient and contain the information are converted into visible light by the phosphor 103 and enter the two-dimensional area sensor 104. The two-dimensional area sensor 104 includes a plurality of sensors arranged two-dimensionally and a drive circuit that drives them. The two-dimensional area sensor 104 converts image information light into an electric signal including two-dimensional information of a subject and outputs the electric signal. The storage time and driving speed of the two-dimensional area sensor 104 are controlled by the control circuit 107. The output of the two-dimensional area sensor 104 is stored in the memory circuit 110. In FIG. 1, the phosphor and the two-dimensional area sensor are drawn apart from each other, but it is preferable to configure them in close contact with each other.
[0016]
Next, the line noise detection unit 111 detects whether line noise exists in the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110. Here, the memory circuit 110, the line noise detection means 111, and the arithmetic processing circuit 112 constitute a correction circuit 113 as shown by being surrounded by a broken line, and are each controlled by the control circuit 107. As described above, as the line noise, there are many extrinsic noises during the reading operation, and particularly in the case of a medical radiation imaging apparatus, there are many due to a high-voltage power source of the radiation source.
[0017]
The two-dimensional area sensor 104 is provided with a read circuit including a sample hold circuit that samples and reads the sensor output. The two-dimensional area sensor 104 is composed of a plurality of sensors of n rows and m columns. The sample and hold circuits are arranged in the row direction, and each sensor output is sampled and read.
[0018]
That is, when reading the signal of the two-dimensional area sensor 104, signal charges are transferred in parallel from a plurality of signal lines, the sensor output in the row direction is sequentially read out for each line by the sample hold circuit, and the memory circuit 110 is sequentially read. And the imaging outputs of all lines are stored in the memory circuit 110. Therefore, when the extrinsic noise is generated while the charge is accumulated in the sample and hold capacitor, all the accumulated signal charges are affected, that is, line noise.
[0019]
When the line noise detection means 111 detects the presence of line noise in the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110, the amount of line noise is obtained by the arithmetic processing circuit 112. Next, by subtracting the amount of line noise obtained by the arithmetic processing circuit 112 from only the imaging output of the line in which the imaging noise of the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110 exists, It is possible to obtain an imaging output obtained by subtracting line noise from the imaging output of the two-dimensional area sensor 104. That is, it is possible to obtain a suitable image even in a photographing room where there is a high voltage source used as a radiation source or the like.
[0020]
FIG. 2 is a flowchart showing the correction operation of the correction circuit 113. First, as described with reference to FIG. 1, the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 is stored in the memory circuit 110 (S1). Here, if the number of each sensor of the two-dimensional area sensor 104 is n rows and m columns, all imaging outputs are
DAT (1,1), DAT (2,1), ... DAT (m, 1)
...
DAT (1, n), DAT (2, n), ... DAT (m, n)
It becomes.
[0021]
Next, the line noise detection unit 111 detects whether line noise is present in the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110 (S2). This is first the sum of the output values for each row:
Δ (DAT (1, n) +... + DAT (m, n)) = SUMrown
Ask for.
[0022]
That is, the sum of the output values of all rows:
SUMrow (1), SUMrow (2), ... SUMrow (n)
Ask for.
[0023]
Next, the comparison with the sum of the output values of both adjacent rows based on the x-th row, that is, the inter-line comparison of the sum of the output values in each line:
ΔSUMrow (x-1, x) = | SUMrow (x-1) −SUMrow (x) |> A
ΔSUMrow (x, x + 1) = | SUMrow (x) −SUMrow (x + 1) |> A
I do. Here, the value of A is appropriately determined according to the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110. And
(ΔSUMrow (x-1, x) = | SUMrow (x-1) −SUMrow (x) |> A)
(ΔSUMrow (x, x + 1) = | SUMrow (x) −SUMrow (x + 1) |> A)
In other words, the difference between the outputs of the x-th line and the x-th line and the x-th line and the x + 1-th line is compared with the reference value A. It can be seen that it exists.
[0024]
Next, the amount of line noise superimposed on the X row is obtained (S3). That is, the sum (average value) of the expected values of X rows by dividing the sum of the output values of the adjacent lines of X rows by 2:
SUMSrow (x) = (SUMrow (x-1) + SUMrow (x + 1)) / 2
Ask for.
[0025]
Next, by dividing it by the number of columns m of the area sensor, the expected value of the X row (average value of one sensor output): Srow (x) = (SUMSrow (x)) / m
Ask for.
[0026]
Here, the line noise output value (correction value) in the X row is obtained by subtracting the expected value in the X row from the value obtained by dividing the total of the imaging output in the X row by the number of columns m:
Nrow (x) = (SUMrow (x) / m) −Srow (x)
Can be requested.
[0027]
Next, the photographing output is corrected (S4). That is, the line noise output value (correction value) in the X row is subtracted from only the imaging output of the line in which the line noise of the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110 is present. Shooting output:
DAT (1 to m, x) = DAT (1 to m, x) −Nrow (x)
Is obtained. Accordingly, it is possible to obtain an imaging output obtained by subtracting line noise from the imaging output of the two-dimensional area sensor 104.
[0028]
As described above, according to the present embodiment, first, shooting is performed, line noise information is extracted from the captured image, and whether or not line noise is included in the image is detected. By correcting the noise amount of the line, it is possible to obtain high-quality image information obtained by subtracting the line noise due to an exogenous occurrence that occurred suddenly. That is, it is possible to obtain a suitable image even in a photographing room where there is a high voltage source used as a radiation source or the like.
[0029]
FIG. 3 schematically shows an example of an image taken by the radiation imaging apparatus of the first embodiment. From this image, it can be confirmed that line noise exists. That is, the horizontal streak image in FIG. 3 shows image disturbance due to extrinsic noise. In the sensor panel that performs the photographing, the drive circuit of the switch element is arranged on the left and right, and the readout IC including the sample hold circuit is arranged on the top and bottom. That is, when charge is accumulated in the sample and hold capacitor, extrinsic noise is generated, and all the accumulated signal charges are affected, parallel to the signal line and parallel to the switch element drive line. It can be considered that line noise occurred. FIG. 4 shows data SUMrow obtained by adding the imaging outputs of all sensors in the column direction in this image. Referring to FIG. 4, the presence of line noise can be confirmed around row 650. The internal structure is determined as line noise because the steep image information as shown in FIG. 4 is not included when the average in the row direction is calculated.
[0030]
FIG. 5 shows an example of an overall circuit diagram showing the configuration of the two-dimensional area sensor 104. 6A is a plan view of each component corresponding to one pixel in the two-dimensional area sensor 104, and FIG. 6B is a cross-sectional view thereof.
[0031]
In FIG. 5, S1-1 to S3-3 are photoelectric conversion elements having G electrodes and D electrodes for receiving visible light and converting them into electrical signals, and T1-1 to T3-3 are photoelectric conversion elements. This is a switch element for transferring the converted signal charge to the matrix signal wirings M1 to M3. G1 to G3 are gate drive wirings of switches connected to the shift register (SR1) and connected to the switch elements T1-1 to T3-3. The matrix signal wiring M1 is added with a capacity corresponding to three capacitances between the electrodes (Cgs) of the switching element at the time of transfer, and is not represented as a capacitive element in FIG. The same applies to the other matrix signal wirings M2 and M3.
[0032]
A driving circuit unit 502 includes a shift register (SR1) for opening and closing the switch elements T1-1 to T3-3. Reference numeral 507 denotes a readout circuit, A1 to A3 are operational amplifiers, and Sn1 to Sn3 are transfer switches that read out the outputs of the operational amplifiers A1 to A3, that is, the outputs of the matrix signal wirings M1 to M3, and transfer them to the readout capacitors CL1 to CL3. . Sample and hold is performed in this read capacitor. One end of the sample-hold capacitor is grounded, here. If there is exogenous noise, this reference potential is affected, so it is considered that line noise occurs.
[0033]
Reference numeral 503 denotes a shift register (SR2) for switching the read switches Sr1 to Sr3. The parallel signals of CL1 to CL3 are serially converted by Sr1 to Sr3 and the shift register (SR2) 503, input to the operational amplifier 504 constituting the final voltage follower circuit, and further digitized by the A / D conversion circuit unit 505. The RES1 to RES3 are reset switches for resetting signal components stored in capacitors (three Cgs) added to the matrix signal wirings M1 to M3, and are reset to a certain reset potential by a pulse from the CRES terminal. (Reset to GND potential in the figure).
[0034]
Reference numeral 506A denotes a power source for applying a bias to the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, and reference numeral 506B denotes a power supply for applying a refresh bias to the photoelectric conversion elements. At the time of refresh, the switch element T is turned on and RES is turned on at the same time, the G electrode of the photoelectric conversion element is fixed at a constant potential (here, grounded), and the bias of VREF 506B is applied to the photoelectric conversion element to perform refresh.
[0035]
The two-dimensional area sensor of this embodiment divides a total of nine pixels into three blocks, and simultaneously transfers the outputs of three pixels per block in parallel, and sequentially converts them into outputs through this signal wiring by the detection integrated circuit, and outputs them. Is done. Also, each pixel is arranged two-dimensionally by arranging three pixels in one block in the horizontal direction and arranging the three blocks in the vertical direction in order.
[0036]
FIG. 14 shows another configuration example of the reading circuit. In FIG. 14, 612 is a plurality of terminals connected to the matrix wiring of FIG. 5, 603 is a readout circuit unit that converts parallel signals transferred via the terminals 612 into serial signals and outputs them, and E <b> 1 to E <b> 3 are each In the plurality of operational amplifiers connected to the terminal 612, the first operational amplifier, Cf1, which is the first stage with respect to the terminal 612, is a first operational amplifier connected between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifiers E1 to E3. Integration capacitors, SRES1 to SRES3 are first reset switches of the respective first integration capacitors Cf1, CRES is a control signal applied to SRES1, SRES2, and SRES3, and VREF1 is set as a normal input terminal of the first operational amplifiers E1 to E3. The first reference voltage, Sn1 to Sn3 are sampling switches for sampling the output signals output through the first operational amplifiers E1 to E3, and SMPL is the sampling switch. Voltage pulses applied to Sn1 to Sn3, CL1 to CL3 are sampling capacitors, B1 to B3 are buffer amplifiers for impedance conversion of signal charges accumulated in the sampling capacitors CL1 to CL3, and Sr1 to Sr3 are outputs of the buffer amplifiers B1 to B3 604 is a readout switch driving circuit unit (shift register: SR2), 605 is an output buffer amplifier, 613 is an output signal output from the output buffer amplifier 605, and the like according to applications. This is a terminal for connecting to the circuit.
[0037]
Reference numeral 606 denotes an A / D conversion circuit unit. In this embodiment, an output signal from the reading circuit unit 603 is connected to the A / D conversion circuit unit, but this is not restrictive. For example, the A / D conversion circuit unit 606 is included in the reading circuit unit 603 and can be connected to a processing circuit such as a memory via a terminal 613. Further, operational amplifiers may be provided in more stages between the E and B amplifiers.
[0038]
In the example of FIG. 14, one terminal of the sample-and-hold capacitor CL is at a reference potential (here, ground), and therefore, when sudden exogenous noise occurs, this reference potential is affected. As a result, line noise may occur.
[0039]
Next, a specific configuration of the sensor panel will be described. A portion surrounded by a broken line in FIG. 5 is formed on the same insulating substrate having a large area. A plan view of a portion corresponding to the first pixel is shown in FIG. S11 is a photoelectric conversion element, T11 is a TFT, and SIG is a signal wiring (matrix wiring). In the present embodiment, the capacitor C11 is formed by increasing the area of the electrode of the photoelectric conversion element S11.
[0040]
This is possible because the photoelectric conversion element of this embodiment and the capacitor have the same layer configuration, and is also a feature of this embodiment. In addition, a cross-sectional view taken along the line AB in the figure is shown in FIG. A passivation silicon nitride film SiN8, CsI, Gd ₂ O ₂ A phosphor 12 such as S is formed. When X-rays 13 containing image information enter from above the paper surface, the phosphor 12 converts the light into light 14 having image information, and this light enters the photoelectric conversion element. The phosphor 12 corresponds to the phosphor 103 in FIG.
[0041]
Here, a method of forming each element will be described in order based on FIG. First, about 50 nm of Cr is deposited as the lower metal layer 2 on the glass substrate 1 which is an insulating material by sputtering or the like, and then patterned by photolithography, and unnecessary areas are etched. Thus, the lower electrode of the photoelectric conversion element S11, the gate electrode of the TFT · T11, and the lower electrode of the capacitor C11 are formed.
[0042]
Next, a SiN (7) / i (4) / n (5) layer is deposited by CVD at about 200/500/50 nm in the same vacuum. Each of these layers becomes an insulating layer / photoelectric conversion semiconductor layer / hole injection blocking layer of the photoelectric conversion element S11, a gate insulating film / semiconductor layer / ohmic contact layer of the TFT · T11, and an intermediate layer of the capacitor C11. It is also used as a cross insulation layer for signal wiring. The thickness of each layer is not limited to this, and it is optimally designed according to the voltage, current, charge, incident light quantity, etc. used as a two-dimensional area sensor, but at least SiN cannot pass electrons and holes, and the TFT gate insulating film It is necessary to have a thickness of 50 nm or more.
[0043]
After each layer is deposited, Al is deposited as the upper metal layer 6 by sputtering or the like at about 1 μm. Further, patterning is performed by photolithography, and unnecessary areas are etched to form an upper electrode of the photoelectric conversion element S11, a source electrode and a drain electrode that are main electrodes of the TFT T11, an upper electrode of the capacitor C11, and a signal wiring SIG.
[0044]
Further, only the channel portion of the TFT T11 is etched by RIE, and then unnecessary SiN (7) / i (4) / n (5) layers are etched to separate each element. Thus, the photoelectric conversion element S11, the TFT · T11, and the capacitor C11 are completed. Although the first pixel has been described above, it goes without saying that other pixels are formed simultaneously. In order to improve durability, the upper part of each element is usually covered with a passivation film 8 such as SiN, and further, CsI, Gd ₂ O ₂ A phosphor 12 such as S is formed.
[0045]
In the present embodiment, a common lower metal layer 2, SiN (7) / i (4) / n (5) layer, and upper metal layer 6 on which photoelectric conversion elements, TFTs, capacitors, and signal wirings SIG are simultaneously deposited. And only by etching each layer. Further, there is only one injection element layer in the photoelectric conversion element S11, and it can be formed in the same vacuum. Furthermore, the gate insulating film / i-layer interface important for TFT characteristics can be formed in the same vacuum. Further, since the intermediate layer of the capacitor C11 includes an insulating layer with little leakage due to heat, a capacitor having good characteristics can be obtained.
[0046]
Next, the operation of the radiation imaging apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS. The photoelectric conversion element of this embodiment is configured to periodically perform refresh driving. In the photoelectric conversion mode, it operates as an optical sensor that outputs a photocurrent proportional to incident light. FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the present embodiment.
[0047]
First, a doctor or an engineer poses a subject to be diagnosed by locating the patient to be diagnosed, that is, the subject 101 between the X-ray source 102 and the two-dimensional area sensor 104 and observing a site to be diagnosed. At the same time, in consideration of the patient's symptoms, physique, age, and information desired to be obtained in advance through an inquiry or the like, conditions are input to a control panel (not shown) so as to obtain an optimal imaging output. This signal is transmitted as an electric signal to the control circuit 107, and at the same time, these conditions are stored in a condition memory circuit (not shown).
[0048]
In this state, when the doctor or engineer presses the photographing switch 105, the photographing mode is started. First, the control circuit 107 refreshes the two-dimensional area sensor 104 as described above. Thereafter, the photoelectric conversion mode is established, and the signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are accumulated for a certain period in the capacitance component formed in the photoelectric conversion element.
[0049]
The signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the first row are turned on by the switching elements T1-1 to T1-3 by the gate pulse signal G1 of the shift register (SR1) 502, and the matrix signal It is transferred to a capacitance component (capacity corresponding to 3 Cgs of switching elements T1-1 to T3-3) formed in each of the wirings M1 to M3. In FIG. 7, M1 to M3 show the state of the transfer, and show the case where the amount of signal stored in each photoelectric conversion element is different. The signal outputs of the matrix signal wires M1 to M3 are impedance-converted by operational amplifiers A1 to A3, respectively.
[0050]
Thereafter, the switching elements Sn1 to Sn3 in the read circuit unit 507 are turned on by the SMPL pulse shown in FIG. 7 and transferred to the read capacitors CL1 to CL3, respectively. The signals of the read capacitors CL1 to CL3 are impedance-converted by buffer amplifiers B1 to B3, respectively. Thereafter, the read switches Sr1 to Sr3 are sequentially turned on by a shift pulse from the shift register (SR2) 503, whereby the parallel signal charges transferred to the read capacitors CL1 to CL3 are serially converted and read. The serially converted signal is output from the operational amplifier 504 at the final stage and further digitized by the A / D conversion circuit unit 105.
[0051]
Vout shown in FIG. 7 indicates an analog signal before being input to the A / D conversion circuit unit. The parallel signals of S1-1 to S1-3 in the first row, that is, the parallel signals of the signal potentials of the matrix signal wirings M1 to M3, Big It is serially converted on the Vout signal in proportion to small. Finally, the signal potentials of the matrix signal wirings M1 to M3 are reset when the CRES pulse is turned ON. Child It is reset to a fixed reset potential (GND potential) via RES1 to RES3, and prepares for the transfer of signal charges in the second row of the next photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3. Similarly, the photoelectrically converted signals in the second and third rows are repeatedly read out.
[0052]
These outputs are stored in the memory circuit 110 shown in FIG. Thereafter, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the line noise detection unit 111 detects whether line noise is present in the imaging output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110. When the image output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110 can be confirmed, the amount of line noise is obtained by the arithmetic processing circuit 112.
[0053]
Finally, the line noise output amount in the X row is subtracted from only the shooting output of the line where the line noise of the shooting output of the two-dimensional area sensor 104 stored in the memory circuit 110 exists, thereby correcting the shooting output after correction. Can be obtained. That is, it is possible to obtain an imaging output obtained by subtracting line noise from the imaging output of the two-dimensional area sensor 104.
[0054]
As described above, according to the present embodiment, first, shooting is performed, line noise information is extracted from the captured image, whether or not line noise is included in the image, and line noise is included. By correcting the noise amount of the line, it is possible to obtain high quality image information from which the line noise is subtracted.
[0055]
In addition, it is preferable that the cassette structure includes at least one of the correction circuit 113 and the control circuit 107 in FIG. 1 in a housing including the two-dimensional area sensor 104 and the phosphor 103 because portability is improved.
[0056]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is not a configuration in which the imaging unit uses a phosphor and a two-dimensional area sensor, but is a form of a radiation imaging apparatus using an imaging unit that directly detects X-rays and generates charges. Also in this embodiment, a radiation imaging apparatus for medical X-ray diagnosis will be described as an example.
[0057]
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram showing one pixel used in a direct radiation imaging apparatus. In FIG. 8, S11 is a GaAs sensor element that converts radiation into an electrical signal, and an element that accumulates the electrical signal sensed by the sensor element is a storage capacitor C11. Further, an element that transfers an electric signal from the storage capacitor C11 to the amplifier (Amp) that amplifies is the transistor T11.
[0058]
In addition, the GaAs substrate constituting the sensor element and the glass substrate constituting the storage capacitor C11 and the transfer transistor T11 are joined with a conductive adhesive. For this reason, the junction resistance between the GaAs substrate and the glass substrate is r11, and the sensor element S11 and the junction resistance are combined with r11, and the sensor portion R11 is indicated by a broken line in FIG.
[0059]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the pixel portion in FIG. Each of the elements described in FIG. 8 includes a sensor unit corresponding to the sensor unit R11 in which the sensor element S11 and the junction resistance r11 are combined, a storage capacitor corresponding to the storage capacitor C11, and a transistor corresponding to the transfer transistor T11. 903.
[0060]
In addition, the common electrode 905 of the GaAs substrate 902, the charge collection electrode 906 that collects the electric signal converted by the GaAs sensor element, the conductive adhesive 907 that electrically connects the GaAs substrate 902 and the glass substrate 915, A junction electrode 908 connected to a transistor 903 that controls reading of an electrical signal from the storage capacitor is shown.
[0061]
Further, the storage capacitor formed on the glass substrate 915 and the layer structure of the transistor 903 are a first metal layer 904, an insulating layer 920 deposited thereon, and an intrinsic semiconductor layer thereon. 930 is deposited.
[0062]
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a two-dimensional area sensor using the pixels shown in FIGS. This two-dimensional area sensor has 2000 × 2000 pixels, and has 2000 × 2000 sensor elements, 2000 × 2000 transfer circuits (thin film transistors: TFTs), and 2000 capacitors. The sensor element corresponds to the sensor portion R11 in FIG. 8, the TFT corresponds to the transistor T11, and the capacitor corresponds to the storage capacitor C11. Each of these elements constitutes a two-dimensional area sensor. Note that Amp in FIG. 10 corresponds to Amp in FIG.
[0063]
Further, a vertical driving circuit 704 for driving the TFT, a reading circuit 700 for reading a signal output from the TFT, a power source 703, control of the X-ray two-dimensional area sensor and a signal output from the two-dimensional area sensor are received as a two-dimensional image. The computer 705 controls display, storage, image correction, and control of the two-dimensional area sensor. The reading circuit 700 includes a sample and hold circuit 702 and Amp that sample and hold the signal of the sensor unit.
[0064]
In order to obtain a two-dimensional X-ray image, a voltage of +15 V is applied to one gate line g, the TFT connected to the gate line is turned on, and an electric signal accumulated in the capacitor from the sensor element is converted into a signal. The data is transferred to the sample and hold circuit 702 of the reading circuit 700 via the transfer lines (Sig1 to Sig2000). The signal transfer ends after the TFT is turned on for a certain period of time and then −5 V is applied to the gate line to turn off the TFT.
[0065]
Further, signals are sequentially transferred from the sample hold circuit 702 by a multiplexer (not shown). By repeating this operation sequentially, an X-ray two-dimensional image can be obtained. In this example, the capacitor for storing the electric signal is of the MIS type, and the constant potential electrode is grounded, so that it is always used in a depletion state.
[0066]
Here, in the present embodiment, the configuration of FIG. 10 corresponds to the two-dimensional area sensor 104 of FIG. 1 in the first embodiment. A computer 705 in FIG. 10 corresponds to the control circuit 107 in FIG. Therefore, in FIG. 10, the two-dimensional area sensor using the direct type radiation detection element has been described as described above, but the overall configuration of the second embodiment is a diagram instead of the two-dimensional area sensor 104 of FIG. 1. The other configurations are the same as those in FIG. However, since the direct radiation detection element is used, the phosphor 103 in FIG. 1 is not necessary.
[0067]
Also in the second embodiment, detecting line noise and correcting the line noise is exactly the same as in the first embodiment. As described above, even in a direct radiation imaging apparatus, a high-quality image from which line noise is subtracted can be obtained.
[0068]
(Third embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing still another embodiment of the direct radiation imaging apparatus. FIG. 11 is a cross-sectional view of two pixels of the direct radiation imaging apparatus, and shows the layer structure of the sensor element, the storage capacitor, and the TFT. As the sensor element in FIG. 11, silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), or the like, which is a semiconductor, can be applied, but here, description will be made using GaAs.
[0069]
As the sensor element, a GaAs wafer is used. First, a protective layer 200, an upper electrode layer 201 formed of a metal material such as aluminum (Al), and a p-type for making ohmic contact between the GaAs substrate and the upper substrate. ⁺ N-type GaAs layer 203, photoelectric conversion layer 204 that generates carriers by photoelectric effect, n-type GaAs layer 205, and n for making ohmic contact with the lower connection electrode ⁺ This is a PIN diode comprising a type GaAs layer 206 and a lower connection electrode 207 formed of a metal electrode such as aluminum.
[0070]
First, an n-type GaAs layer of 300 nm, n on a semi-insulating GaAs substrate or a lightly doped p-type GaAs substrate. ⁺ A type GaAs layer is sequentially deposited by a molecular beam epitaxy method (MBE method), a liquid phase epitaxy method (LPE method), etc., and then patterned by lithography and etched into a shape corresponding to each electrode. Further, a silicon nitride film (SiNx) is deposited by 1 μm by chemical vapor deposition (CVD) to protect the surface.
[0071]
Next, a p-type GaAs layer is sequentially deposited on the opposite surface of the substrate by 300 nm by molecular beam epitaxy (MBE) or liquid phase epitaxy (LPE), and 1 μm of a metal layer such as aluminum by sputtering. The silicon nitride film on the side where the n-type GaAs layer is deposited is opened by etching, and a metal layer such as aluminum, which will be the lower connection electrode, is deposited by 1 μm by sputtering. Further, after patterning by lithography, unnecessary portions are etched to form electrodes.
[0072]
In the lower electric circuit board, a storage capacitor and a thin film transistor (TFT) as a switching element, wiring for transferring a signal, and the like are formed on a substrate 210 having an insulating surface at least. Each of the layer structures includes a lower electrode 211 of a storage capacitor made of chromium (Cr) or the like, a gate electrode 216 of a TFT, an amorphous silicon nitride (a-SiNx) layers 212 and 217 as an insulating layer, and a TFT channel. Layer and a dielectric layer of a storage capacitor, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) layers 213 and 218, n for making ohmic contact with the upper electrode ⁺ Type a-Si: H layers 214 and 219, electrode layers 215 and 220 made of metal such as Al serving as the upper electrode of the storage capacitor and the source and drain electrodes of the TFT, and the a-SiNx layer 221 serving as the protective layer The upper connection electrode layer 222 for connection with the photoelectric conversion layer. The upper connection electrode layer is connected to the lower electrode of the storage capacitor through a contact hole.
[0073]
Further, a metal such as Cr is formed on a substrate having an insulating surface at least by 100 nm by sputtering, patterned by lithography, and then etched and separated into a lower electrode of a storage capacitor and a TFT gate electrode. Next, an a-SiNx layer 300 nm, an a-Si: H layer 300 nm, and an n-type a-Si: H layer 75 nm, which are insulating layers, are sequentially deposited by a CVD method. After patterning by lithography, etching is performed by reactive ion etching (RIE) to separate the storage capacitor and the TFT, and contact holes for connecting the TFT and the storage capacitor are formed by RIE.
[0074]
Further, 1 μm of Al is deposited by sputtering, patterned by lithography, and then etched to separate the TFT source electrode, drain electrode, storage capacitor upper electrode, and signal transfer wiring. Further, a-SiNx serving as a protective layer is deposited by the CVD method, and a contact hole for connecting the lower electrode and the upper connection electrode is formed by RIE using RIE. Further, a metal layer such as Al serving as an upper connection electrode is volumed with a sputter or the like and patterned by lithography, and then an unnecessary portion is etched by RIE to form an upper connection electrode layer.
[0075]
Here, although FIG. 11 shows only two pixels, it goes without saying that a large number of pixels necessary for photographing are actually formed at the same time. The thickness of each layer is not limited to this, and an optimum film thickness is used.
[0076]
As a method for connecting the sensor element and the TFT, bumps 208 are formed on the sensor element, and both are electrically connected with an anisotropic conductive adhesive. The bump is formed by forming a barrier metal made of gold (Au) 1 μm, palladium (Pd), and titanium (Ti) on the sensor element, and then forming an Au bump 15 μm high.
[0077]
FIG. 12 is a schematic view of the sensor element of the GaAs substrate, and FIG. 13 is a schematic view of the lower electric circuit substrate as seen from the connection side of both. As shown in FIG. 12, the carrier supply electrodes of the sensor elements are interdigital and all are given the same potential. The voltage is supplied from the TFT via 310.
[0078]
The lower electric circuit board is a pixel composed of a TFT 407, a storage capacitor 408, gate bias lines 400 to 402 for supplying a bias to the gate electrode of the TFT, and an electric signal output from the TFT for reading out and transferring it to the circuit. The signal transfer lines 403 to 405 are connected to the upper electrode of the storage capacitor, are connected to the electrode 406 for fixing the potential, and are connected to the sensor element, and are configured with an electrode for applying a voltage to the carrier supply electrode.
[0079]
The electrode 406 and the gate electrodes 400 to 402 are made of the same material as the lower electrode of the storage capacitor, and the signal transfer line is made of the same material as the upper electrode of the storage capacitor, and is formed when the lower electrode and the upper electrode are formed.
[0080]
12 and 13 show an example of 3 × 3 pixels, but the actual number of pixels is not limited to this. Further, although a method of supplying a voltage from the TFT to the carrier supply electrode has been described, the present invention is not limited to this, and a method of directly connecting the sensor element to the power source by any method may be used.
[0081]
Here, in FIG. 11 to FIG. 13, the two-dimensional area sensor using the direct radiation detection element has been described, but this corresponds to the two-dimensional area sensor 104 of the first embodiment. Accordingly, as the overall configuration of the third embodiment, the two-dimensional area sensor of FIGS. 11 to 13 is used instead of the two-dimensional area sensor 104 of FIG. 1, and other configurations are the same as those of FIG. However, since the direct radiation detection element is used, the phosphor 103 in FIG. 1 is not necessary.
[0082]
Also in the third embodiment, line noise is detected and the extrinsic line noise is corrected in the same manner as in the first and second embodiments. Therefore, also in the third embodiment, a high-quality image with line noise subtracted can be obtained.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, first, photographing is performed, line noise information is extracted from the photographed image, it is detected whether the image includes line noise, and line noise is included. In this case, by correcting the line noise amount of the line, high-quality image information obtained by subtracting the line noise can be obtained, and a high-performance imaging device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system block diagram showing a first embodiment of an imaging apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the correction circuit according to the first embodiment;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image captured by the imaging apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is data obtained by adding imaging outputs of all sensors of the first embodiment in the left and right row directions.
FIG. 5 is an overall circuit diagram showing a configuration of a two-dimensional area sensor according to the first embodiment.
FIGS. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing each component corresponding to one pixel in the two-dimensional area sensor of the first embodiment. FIGS.
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the first embodiment.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of one pixel used in the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of one pixel according to a second embodiment.
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing the two-dimensional area sensor of the second embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a pixel used in a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic view of a sensor element of a GaAs substrate in the third embodiment viewed from a connection side.
FIG. 13 is a schematic view of a lower electric circuit board in the third embodiment as viewed from the connection side.
FIG. 14 is a circuit diagram showing another example of the readout circuit of the two-dimensional area sensor in the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 patients
102 X-ray source
103 phosphor
104 Two-dimensional area sensor
105 Shooting switch
107 Control circuit
110 Memory circuit
111 Line noise detection means
112 Arithmetic processing circuit
113 Correction circuit
204, 902 GaAs substrate
210, 915 Glass substrate
903 transistor
905 GaAs substrate common electrode
906 GaAs substrate charge collection electrode
907 conductive adhesive
908 Junction electrode connected to transistor and storage capacitor
T11 transistor
C11 storage capacity
S11 Sensor element
R11 sensor
g1-g2000 control line
Sig1 to sig2000 Read signal line

Claims

A two-dimensional area sensor in which a plurality of light-sensitive sensors or radiation-sensitive sensors that generate charges according to the amount of incident light or radiation are arranged in a row direction and a column direction;
A sample-and-hold circuit that samples and holds an imaging output in which charges generated by a plurality of light-sensitive sensors or radiation-sensitive sensors arranged in the row direction are output in parallel by a plurality of signal lines and sequentially reads out each row. A device,
Storage means for storing an imaging output of the light sensor or radiation sensor;
Line noise detection means for detecting the presence or absence of line noise that may occur in the row direction of the photographic output stored in the storage means, the sum of the output values of the photosensors in the X row and the X-1 row The absolute value of the difference between the total output values of the photosensors of the first and second photosensors is greater than a predetermined value, and the sum of the output values of the photosensors in the Xth row and the sum of the output values of the photosensors in the X + 1th row Line noise detection means for determining that there is line noise in the X-th row when the absolute value of the difference is greater than a predetermined value;
When the presence or absence of the line noise is detected by the line noise detection means, calculation means for calculating the detected output amount of the line noise,
When the presence or absence of the line noise is detected by the line noise detection unit, the imaging output is obtained by subtracting the output amount of the line noise calculated by the calculation unit from each imaging output of the line where the line noise is detected. Correction means for correcting;
An imaging device comprising:

Said calculating means, when the row in which the line noise is detected and X-th row, to calculate the average value of the sum of imaging output line at both sides of the X-th row, the obtained average value by the number of columns It calculates a correction value of the X-th row by dividing, and, by subtracting the correction value of the X-th row and the sum of the photographic output in the X-th row from the value obtained by dividing the number of columns, in the X-th row The imaging apparatus according to claim 1 , wherein an output amount of the line noise is calculated.

A two-dimensional area sensor in which a plurality of light-sensitive sensors or radiation-sensitive sensors that generate charges according to the amount of incident light or radiation are arranged in a row direction and a column direction; and a plurality of light-sensitive sensors arranged in the row direction or A sample-and-hold circuit that samples and holds an imaging output in which the charges generated by the radiation sensor are output in parallel through a plurality of signal lines and sequentially reads out each row, and irradiates radiation or visible light. A shooting method for shooting,
The absolute value of the difference between the sum of the output values of the photosensors in the Xth row and the sum of the output values of the photosensors in the X-1th row is predetermined with respect to the photographic output at the time of photographing stored in the storage means. If the absolute value of the difference between the sum of the output values of the photosensors on the Xth row and the sum of the output values of the photosensors on the X + 1th row is greater than the predetermined value, By determining the presence of line noise, the presence or absence of line noise that may occur in the row direction is detected,
When the presence or absence of the line noise is detected , the output amount of the line noise is calculated,
An imaging method, wherein the line noise of the stored imaging output is removed by subtracting the output amount from each imaging output of the line in which the line noise is detected by an arithmetic processing circuit .