JP4773768B2 - 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム - Google Patents

放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム Download PDF

Info

Publication number
JP4773768B2
JP4773768B2 JP2005236038A JP2005236038A JP4773768B2 JP 4773768 B2 JP4773768 B2 JP 4773768B2 JP 2005236038 A JP2005236038 A JP 2005236038A JP 2005236038 A JP2005236038 A JP 2005236038A JP 4773768 B2 JP4773768 B2 JP 4773768B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
signal
mode
pixel
amplifiers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005236038A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007050053A (ja
Inventor
登志男 亀島
千織 望月
忠夫 遠藤
朋之 八木
克郎 竹中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2005236038A priority Critical patent/JP4773768B2/ja
Priority to US11/500,323 priority patent/US7573037B1/en
Publication of JP2007050053A publication Critical patent/JP2007050053A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4773768B2 publication Critical patent/JP4773768B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/189—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H10F39/1898—Indirect radiation image sensors, e.g. using luminescent members
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4233—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using matrix detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/016—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of thin-film-based image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/803—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

本発明は、被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を外部に転送する転送スイッチとを具備する画素が２次元状に配置されたセンサアレーを有する放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及び当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
以下に、放射線撮像装置の従来技術について図を用いて説明する。
近年、ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンを材料とし、放射線を信号電荷（電気信号）に変換する変換素子と当該電気信号を外部に転送するＴＦＴなどのスイッチ素子とで構成される画素を、二次元に配列したセンサアレーを用いたフラットパネル型の放射線撮像装置が知られている。この放射線撮像装置では、ＴＦＴなどのスイッチ素子を用いたマトリクス駆動を行うことにより、変換素子で変換された信号電荷を読み出し装置へ転送して読み出すものが一般的である。
図１０は、従来の放射線撮像装置における概略構成図である。また、図１１は、従来の放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
図１０に示すように、従来の放射線撮像装置は、変換素子であるアモルファスシリコンからなるＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ４４と、スイッチ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１１〜Ｔ４４とを具備する画素１０１を二次元に配列したセンサアレー１００を有し、マトリクス駆動を行っている。各画素１０１のＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ４４の共通電極側には、電源３００からバイアス線１０２を介してバイアス電圧Ｖｓが印加されている。
また、各画素１０１のスイッチ素子（Ｔ１１〜Ｔ４４）のゲート電極は、共通のゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４に接続されており、このゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４は、シフトレジスタなどで構成されるゲート駆動装置４００に接続されている。一方、各スイッチ素子（Ｔ１１〜Ｔ４４）のソース電極は、共通の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に接続されており、各画素１０１の信号電荷は、アンプＡ１〜Ａ４、アナログマルチプレクサ２０１、バッファアンプ２０２などで構成される読み出し装置２００でアナログ信号に変換される。そして、読み出し装置２００で変換されたアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバーター５００でデジタル化され、メモリ、プロセッサなどで構成される画像処理手段６００で処理され、不図示のモニタに出力される、あるいはハードディスクなどの記録装置に保管される。
次に、従来の放射線撮像装置の動作について図１０及び図１１を用いて説明する。
はじめに、不図示のタイミング発生装置からのリセット信号ＲＣにより、各アンプＡ１〜Ａ４に設けられた各リセットスイッチＳＷRCがオンして、各アンプＡ１〜Ａ４の積分容量Ｃｆ及び各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４がリセットされる。
続いて、ゲート線Ｖｇ１にパルスが印加され、ゲート線Ｖｇ１に接続されたスイッチ素子（Ｔ１１〜Ｔ１４）がオンし、フォトダイオードＳ１１〜Ｓ１４で発生した信号電荷が、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４を介して、読み出し装置２００へ転送される。転送された信号電荷は、各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に接続された各アンプＡ１〜Ａ４で電圧へ変換される。
続いて、読み出し装置２００に対して不図示のタイミング発生装置からサンプルホールド信号ＳＨが印加され、各アンプＡ１〜Ａ４からの出力電圧が各サンプルホールド容量ＣSHにサンプリングされる。その後、各サンプルホールド容量ＣSHにサンプリングされた電圧が、不図示のタイミング発生装置からのクロックＭＵＸ＿ＣＬＫに同期して、アナログマルチプレクサ２０１でシリアル変換され、バッファアンプ２０２を介してアナログ信号としてＡ／Ｄコンバーター５００に入力される。Ａ／Ｄコンバーター５００に入力されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄコンバーター５００の分解能に応じてデジタル信号として画像処理手段６００へ入力される。
続いて、ゲート線Ｖｇ２にパルスが印加され、ゲート線Ｖｇ１に接続されたスイッチ素子（Ｔ２１〜Ｔ２４）がオンし、フォトダイオードＳ２１〜Ｓ２４で発生した信号電荷が、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４を介して、読み出し装置２００に読み出される。同様の動作がＶｇ３及びＶｇ４に対しても繰り返され、センサアレー１００全体のフォトダイオードＳ１１〜Ｓ４４における信号電荷が読み出される。
なお、上述した説明では、光（又はＸ線）の照射タイミングについては触れていないが、基本的には連続光（又は連続Ｘ線）、あるいは、パルス光（又はパルスＸ線）のどちらでもよい。
以上、フォトダイオードとスイッチ素子とを具備する画素を二次元に配列したエリアセンサアレーをマトリクス駆動で読み出す従来の放射線撮像装置について簡単に説明した。このようなエリアセンサアレーをマトリクス駆動で読み出す構成の放射線撮像装置については、例えば、下記の特許文献１に開示されている。
また、従来の放射線撮像装置においては、読み出し速度の向上、解像度の調整、あるいは信号量の増加などを目的として、水平走査方向、すなわち同一ゲート線に接続された画素をグループ化して、グループ画素の信号を加算して読み出す「画素信号加算」の技術が用いられる場合がある。この水平走査方向の画素信号加算の実施形態についても、下記の特許文献１などに開示されている。
具体的に、特許文献１には、（１）各信号線に接続されたアンプ以降の信号をオペアンプの加算回路を用いて加算する構成、（２）Ａ／ＤコンバーターでＡ／Ｄ変換されたデジタル信号を画像処理手段でデジタル加算する構成、（３）信号線に接続されたアンプ以降の信号に対して、撮影モードに応じて増幅率を変化させる構成について開示されている。
特開２０００−１６５７４７号公報
上述したように、放射線撮像装置の読み出しスピード向上、解像度の調整、あるいは信号量の増加を目的として、水平走査方向の複数の画素の信号を加算して読み出す、いわゆる画素信号加算については、特許文献１などに開示されている。
しかしながら、特許文献１などの従来の技術において、留意すべきは以下の点である。
すなわち、特許文献１では、各信号線に接続されたアンプの出力信号をオペアンプの加算回路で加算する構成、あるいは、Ａ／Ｄコンバーターでデジタル化された信号をデジタル処理で加算する構成など、いずれにしても信号の加算をアンプの出力以降で行っている点である。
このような放射線撮像装置においては、アンプ後のアナログ信号を加算するため、加算された信号にはアンプのノイズ、加算回路のノイズ（加算回路を構成する抵抗やアンプの熱雑音の付加）などが重畳されてしまうという懸念があった。また、各信号線に接続されたアンプのゲインバラツキなどが、加算された信号においてノイズ成分となる場合があるといった懸念があった。また、Ａ／Ｄコンバーターでデジタル化された信号をデジタル処理的に加算する場合には、Ａ／Ｄコンバーターの量子化誤差が付加されてしまうという懸念もあった。
すなわち、特許文献１は、画素信号の加算を行う際に、アンプでのノイズあるいは加算回路でのノイズによる特性の劣化や、Ａ／Ｄコンバーターの量子化ノイズによる特性の劣化を考慮したものではないため、ノイズの重畳が発生してしまい、耐ノイズ特性を向上させることができないという問題点があった。
本発明は前述の問題点にかんがみてなされたものであり、画素信号の加算を行う際に、耐ノイズ特性の向上を実現する放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の放射線撮像装置は、被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を外部に転送する転送スイッチとを具備する画素が２次元状に配置されたセンサアレーと、前記センサアレーの各画素を行方向に接続する複数のゲート線と、前記各ゲート線に接続された各画素の電気信号を読み出すために、前記各ゲート線を駆動させるゲート駆動装置と、前記センサアレーの各画素を列方向に接続する複数の信号線と、複数の前記信号線にそれぞれが１対１で対応して設けられ、前記転送スイッチから転送された前記電気信号を増幅して読み出す複数のアンプと、複数の前記アンプの入力段において複数の前記信号線のうちの一の信号線と複数の前記アンプのうちの前記一の信号線に対応するアンプとの間の導通／不導通を切り替えるための第１のスイッチと、複数の前記アンプの入力段において複数の異なる前記信号線間の導通／不導通を切り替えるための第２のスイッチと、１つの画素からの電気信号を対応する前記アンプで読み出す通常読み出しモードと、複数の画素からの電気信号を加算して、当該各画素に対応する複数の前記アンプのいずれかで読み出す画素信号加算モードと、を切り替えて、当該放射線撮像装置におけるモードを設定するモード設定手段と、前記モード設定手段により前記通常読み出しモードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記不導通とし、前記モード設定手段により前記画素信号加算モードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記不導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記導通とし、且つ、前記アンプのダイナミックレンジが前記通常読み出しモードにおける前記アンプのダイナミックレンジよりも大きくなるように少なくとも複数の前記アンプのいずれかのダイナミックレンジを切り替える制御手段とを有する。
本発明の放射線撮像システムは、前記放射線撮像装置と、前記被写体に放射線を出射する放射線発生手段とを有し、前記変換素子は、前記放射線発生手段から出射され、前記被写体を透過した放射線を電気信号に変換する。
本発明の放射線撮像装置の制御方法は、被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を外部に転送する転送スイッチとを具備する画素が２次元状に配置されたセンサアレーと、前記センサアレーの各画素を行方向に接続する複数のゲート線と、前記各ゲート線に接続された各画素の電気信号を読み出すために、前記各ゲート線を駆動させるゲート駆動装置と、前記センサアレーの各画素を列方向に接続する複数の信号線と、複数の前記信号線にそれぞれが１対１で対応して設けられ、前記転送スイッチから転送された前記電気信号を増幅して読み出す複数のアンプと、複数の前記アンプの入力段において複数の前記信号線のうちの一の信号線と複数の前記アンプのうちの前記一の信号線に対応するアンプとの間の導通／不導通を切り替えるための第１のスイッチと、複数の前記アンプの入力段において複数の異なる前記信号線間の導通／不導通を切り替えるための第２のスイッチとを有する放射線撮像装置における制御方法であって、前記放射線撮像装置におけるモードを、１つの画素からの電気信号を対応する前記アンプで読み出す通常読み出しモードと、複数の画素からの電気信号を加算して、当該各画素に対応する複数の前記アンプのいずれかで読み出す画素信号加算モードと、のいずれかに設定するモード設定ステップと、前記モード設定ステップにより前記通常読み出しモードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記不導通とし、前記モード設定ステップにより前記画素信号加算モードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記不導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記導通とし、且つ、前記アンプのダイナミックレンジが前記通常読み出しモードにおける前記アンプのダイナミックレンジよりも大きくなるように少なくとも複数の前記アンプのいずれかのダイナミックレンジを切り替える制御ステップとを有する。
本発明のプログラムは、被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を外部に転送する転送スイッチとを具備する画素が２次元状に配置されたセンサアレーと、前記センサアレーの各画素を行方向に接続する複数のゲート線と、前記各ゲート線に接続された各画素の電気信号を読み出すために、前記各ゲート線を駆動させるゲート駆動装置と、前記センサアレーの各画素を列方向に接続する複数の信号線と、複数の前記信号線にそれぞれが１対１で対応して設けられ、前記転送スイッチから転送された前記電気信号を増幅して読み出す複数のアンプと、複数の前記アンプの入力段において複数の前記信号線のうちの一の信号線と複数の前記アンプのうちの前記一の信号線に対応するアンプとの間の導通／不導通を切り替えるための第１のスイッチと、複数の前記アンプの入力段において複数の異なる前記信号線間の導通／不導通を切り替えるための第２のスイッチとを有する放射線撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記放射線撮像装置におけるモードを、１つの画素からの電気信号を対応する前記アンプで読み出す通常読み出しモードと、複数の画素からの電気信号を加算して、当該各画素に対応する複数の前記アンプのいずれかで読み出す画素信号加算モードと、のいずれかに設定するモード設定処理と、前記モード設定処理により前記通常読み出しモードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記不導通とし、前記モード設定処理により前記画素信号加算モードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記不導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記導通とし、且つ、前記アンプのダイナミックレンジが前記通常読み出しモードにおける前記アンプのダイナミックレンジよりも大きくなるように少なくとも複数の前記アンプのいずれかのダイナミックレンジを切り替える制御処理とをコンピュータに実行させるためのものである。
本発明によれば、各信号線と各アンプとの間の導通／不導通を切り替えるための第１のスイッチと、複数の異なる信号線間の導通／不導通を切り替えるための第２のスイッチとを設け、当該放射線撮像装置におけるモードの設定に基づいて、第１のスイッチ及び第２のスイッチの切り替えを制御するようにした。これにより、当該放射線撮像装置におけるモードが画素信号の加算を行う「画素信号加算モード」の場合に、当該加算処理をアンプの手前で行うことができるため、各種のノイズの重畳の発生を防止することが可能となり、耐ノイズ特性の向上を実現することができる。また、「画素信号加算モード」が設定された場合に、アンプのダイナミックレンジが通常読み出しモードにおけるアンプのダイナミックレンジよりも大きくなるように少なくとも複数のアンプのいずれかのダイナミックレンジを切り替えるようにした。これにより、「画素信号加算モード」におけるアンプの飽和を防ぐことができる。
さらに、本発明によれば、「画素信号加算モード」が設定された場合、各ゲート線のうちの複数を同時に駆動させて走査するようにゲート駆動装置を制御するようにしたので、水平走査時間だけでなく垂直走査時間を短縮できるため、読み出し速度の向上が可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施形態においては放射線としてＸ線を用いた実施例を示すが、本発明の放射線とは、Ｘ線に限られるわけではなく、α線、β線、γ線等の電磁波も含んでいる。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る放射線撮像装置は、センサアレー１００と、読み出し装置２１０と、電源３００と、ゲート駆動装置４１０と、Ａ／Ｄコンバーター５００と、画像処理手段６００と、モード設定手段７００と、制御手段８００とを備えて構成されている。
センサアレー１００は、被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子に相当するアモルファスシリコンからなるＰＩＮ型のフォトダイオードＳ１１〜Ｓ４４と、各フォトダイオードの電気信号を外部に転送する転送スイッチ素子に相当する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１１〜Ｔ４４とを具備する画素１０１が二次元に配列されて構成されており、マトリクス駆動を行っている。各画素１０１のフォトダイオードＳ１１〜Ｓ４４の共通電極側には、電源３００からバイアス線１０２を介してバイアス電圧Ｖｓが印加されている。
各画素１０１のＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ４４）のゲート電極は、各画素の行毎に共通のゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４に接続されており、このゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４は、シフトレジスタなどで構成されるゲート駆動装置４１０に接続されている。一方、各画素１０１のＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ４４）のソース電極は、各画素の列毎に共通の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に接続されている。各画素１０１における電気信号である信号電荷は、アンプＡ１〜Ａ４、アナログマルチプレクサ２０１、バッファアンプ２０２などで構成される読み出し装置２１０でアナログ信号に変換される。そして、読み出し装置２１０で変換されたアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバーター５００でデジタル化され、メモリ、プロセッサなどで構成される画像処理手段６００で処理され、不図示のモニタに出力される、あるいはハードディスクなどの記録装置に保管される。
ここで、アンプＡ１〜Ａ４は、各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に対応して設けられ、各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ４４）から転送された信号電荷を増幅して読み出すものである。また、ゲート駆動装置４１０は、制御手段８００による制御に基づき、各ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４に接続された各画素１０１の信号電荷を読み出すために、各ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４を駆動させる。
第１の実施形態に係る放射線撮像装置は、図１０に示した従来のものと比較して、さらに、読み出し装置２１０内に第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２及びスイッチ切り替え手段２０３を備えるとともに、モード設定手段７００、制御手段８００を備えている。
第１のスイッチＳＷ１は、信号線とその信号線に対応して設けられたアンプとの間の導通／不導通を切り替えるものである。本実施形態においては、第１のスイッチＳＷ１は、偶数列の信号線Ｓｉｇ２，４と、アンプＡ２，Ａ４との間に設けられている。
第２のスイッチＳＷ２は、複数（本実施形態では２つ）の異なる信号線間の導通／不導通を切り替えるものである。本実施形態では、第２のスイッチＳＷ２として、奇数列の信号線Ｓｉｇ１と偶数列の信号線Ｓｉｇ２との間、及び奇数列の信号線Ｓｉｇ３と偶数列の信号線Ｓｉｇ４との間の導通／不導通を切り替えるものが設けられている。また、第２のスイッチＳＷ２は、信号線とアンプの間に接続されるよう配置される。つまり異なる複数の信号線のアンプの入力段を接続するように配置される。なお、本実施形態においては、第２のスイッチＳＷ２は、２つの異なる信号線間の導通／不導通を切り替えるもので構成されているが、本発明においては、複数の異なる信号線間の導通／不導通を切り替えるものであればよく、例えば、４つの信号線間の導通／不導通を切り替えるように構成されていてもよい。
スイッチ切り替え手段２０３は、制御手段８００からの制御信号に基づいて、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２の導通／不導通を切り替える。
モード設定手段７００は、１つの画素からの電気信号を対応するアンプで読み出す「通常読み出しモード」と、複数の画素からの電気信号を加算して、当該各画素に対応する複数のアンプのいずれかで読み出す「画素信号加算モード」とを切り替えて当該放射線撮像装置におけるモードを設定するものであり、設定したモード信号を制御手段８００に出力する。
制御手段８００は、モード設定手段７００、読み出し装置２１０及びゲート駆動装置４１０に接続されており、モード設定手段７００によるモードの設定に基づいて、スイッチ切り替え手段２０３を制御して、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２の切り替えを制御する。
具体的に制御手段８００は、モード設定手段７００から「通常読み出しモード」の設定を示すモード信号を受信した場合には、第１のスイッチＳＷ１を導通、第２のスイッチＳＷ２を非導通とするようにスイッチ切り替え手段２０３を制御する。また、制御手段８００は、モード設定手段７００から「画素信号加算モード」の設定を示すモード信号を受信した場合には、第１のスイッチＳＷ１を非導通、第２のスイッチＳＷ２を導通とするようにスイッチ切り替え手段２０３を制御する。
また、制御手段８００は、各ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４に接続された各画素１０１の信号電荷を読み出す際に、各ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４を駆動させて走査するようにゲート駆動装置４１０を制御する。
次に、本実施形態の放射線撮像装置の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
はじめに、不図示のタイミング発生装置からのリセット信号ＲＣにより、各アンプＡ１〜Ａ４に設けられた各リセットスイッチＳＷRCがオンして、各アンプＡ１〜Ａ４の積分容量Ｃｆ及び各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４がリセットされる。
そして、モード設定手段７００により、「通常読み出しモード」が設定されると、制御手段８００は、スイッチ切り替え手段２０３に対して「通常読み出しモード」に係る制御信号ＣＴＲＬ（具体的に、本実施形態では「Ｌ」信号）を出力し、これを受けたスイッチ切り替え手段２０３は、第１のスイッチＳＷ１を導通、第２のスイッチＳＷ２を非導通とする。この「通常読み出しモード」時の動作については、図１１に示した動作と同様である。すなわち、各画素１０１の信号電荷は、各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４を介して各信号線に対応して設けられたアンプＡ１〜Ａ４に送られ、ここで電圧に変換される。
次に、モード設定手段７００により、「画素信号加算モード」が設定されると、制御手段８００は、スイッチ切り替え手段２０３に対して「画素信号加算モード」に係る制御信号ＣＴＲＬ（具体的に、本実施形態では「Ｈ」信号）を出力し、これを受けたスイッチ切り替え手段２０３は、第１のスイッチＳＷ１を非導通、第２のスイッチＳＷ２を導通とする。このとき、偶数列の信号線Ｓｉｇ２，４に接続された画素における信号電荷は、第２のスイッチＳＷ２によりそれぞれ奇数列の信号線Ｓｉｇ１，３に接続された画素の信号電荷と加算されて、加算されたそれぞれ信号電荷が奇数列のアンプＡ１，Ａ３で電圧に変換される。
第１の実施形態では、「画素信号加算モード」において、偶数列の画素の信号電荷と奇数列の画素の信号電荷とをアンプＡ１〜Ａ４の手前（入力段の前）で加算し、加算した信号電荷を奇数列のアンプＡ１，Ａ３で読み出しを行っている。これにより、画素信号の加算を行う際に、アンプＡ１〜Ａ４以降に加算回路を設ける場合や、Ａ／Ｄコンバーター５００でＡ／Ｄ変換後にデジタル的に加算を行う場合と比較して、アンプＡ１〜Ａ４でのノイズや加算回路でのノイズ、あるいはＡ／Ｄコンバーターの量子化ノイズ等によるノイズの重畳の発生を防止することができ、従来の放射線撮像装置と比較して耐ノイズ特性の向上を実現することが可能である。
また、読み出し装置２１０は、水平方向走査、すなわちアナログマルチプレクサ２０１の走査を、奇数列の信号線Ｓｉｇ１，３に対してのみ行えば良いので、読み出し速度の向上を図ることもできる。これは、各画素１０１のスイッチ素子（Ｔ１１〜Ｔ４４）におけるオン時間が水平走査に必要な時間と比較して短い場合、言い換えれば放射線撮像装置の読み出し速度が水平走査に律速されるような場合に、特に効果的である。
次に、本実施形態の放射線撮像装置の断面構造について説明する。
図３は、センサアレーにおける画素の概略断面図である。図３に示すように、各画素１０１は、絶縁性基板であるガラス基板１０上に、変換素子であるフォトダイオード、スイッチ素子であるＴＦＴ及び配線部が形成されて構成されている。
ＴＦＴは、ガラス基板１０上に、ゲート電極となる第１の金属薄膜層１１と、第１の金属薄膜層１１上に形成されたアモルファスシリコン窒化膜からなる絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層１３と、半導体層１３上のソース形成領域及びドレイン形成領域にそれぞれ分離して形成されたｎ型の不純物半導体層（ｎ層）１４と、ｎ層１４上のソース形成領域及びドレイン形成領域に形成され、それぞれソース電極及びドレイン電極となる第２の金属薄膜層１５とが積層されて構成されている。
フォトダイオードは、ガラス基板１０上に、ＴＦＴのドレイン電極と接続し、下電極層となる第２の金属薄膜層１５と、第２の金属薄膜層１５上に形成されたＰ型の不純物半導体層（ｐ層）１６と、ｐ層１６上に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層１７と、半導体層１７上に形成されたｎ型の不純物半導体層（ｎ層）１８と、ｎ層１４上に形成され、上電極層となる第３の金属薄膜層１９とが積層されて構成されている。
配線部は、ガラス基板１０上に形成されたアモルファスシリコン窒化膜からなる絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層１３と、半導体層１３上に形成されたｎ型の不純物半導体層（ｎ層）１４と、ｎ層１４上に形成され、配線層となる第２の金属薄膜層１５とが積層されて構成されている。
ガラス基板１０上に成膜されて形成されているフォトダイオード、ＴＦＴ及び配線部の上方には、アモルファスシリコン窒化膜などからなる保護層２０が設けられ、全体を覆っている。また、図３には、放射線としてＸ線を用いたＸ線撮像装置を構成した場合の例を示しているため、保護層２０上にさらに接着層２１を介して波長変換体である蛍光体層２２が配設されている。
一般的に、アモルファスシリコンを主材料とするフォトダイオードは、Ｘ線に対する感度がほとんどない。このため、フォトダイオードには、図３に示したように、保護層２０上に接着層２１を介して、Ｘ線を可視光に変換する波長変換体に相当する蛍光体層２２を設ける必要がある。この蛍光体層２２は、ガドリニウム系又はＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を主材料とし、これを柱状結晶に成長させたものなどが用いられる。
被写体を透過したＸ線が蛍光体層２２に入射すると、蛍光体層２２においてＸ線が可視光に変換され、フォトダイオードに入射する。フォトダイオードの半導体層１７で発生した信号電荷は、ＴＦＴにより順次読み出し装置２００に転送されて読み出される。
本実施形態では、光電変換素子として、アモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型のフォトダイオードを例にして説明を行ったが、本発明においてはこれに限定されるわけでなく、例えば、光電変換素子として、ＭＩＳ型のセンサを適用することや、ポリシリコンを主材料とするものを適用することも可能である。また、光電変換素子として、Ｘ線などの放射線を吸収して直接電荷に変換する、いわゆる直接変換型の変換素子を適用することも可能である。この場合の直接変換型の変換素子としては、アモルファスセレン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ＣｄＴｅ及びＣｄＺｎＴｅのうち、少なくともいずれか１種を主材料とするものが挙げられる。
また、本実施形態では、ＴＦＴとして、ガラス基板１０上にアモルファスシリコンを主材料として形成されたものを例にして説明を行ったが、本発明においてはこれに限定されるわけでなく、例えば、ポリシリコンあるいは有機材料を主材料として形成されたものを適用することも可能である。
また、一般的に読み出し装置２１０の各デバイスは、ポリシリコンを主材料とした集積回路（ＩＣ）で構成される。すなわち、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２及びスイッチ切り替え手段２０３は、アンプＡ１〜Ａ４、アナログマルチプレクサ２０１などとともに、絶縁性基板上にポリシリコンを主材料とした集積回路内に構成されている。なお、本実施形態では、読み出し装置２１０の各デバイスは、ポリシリコンを主材料として形成されているものとしたが、本発明においてはこれに限定されるわけでなく、例えば、アモルファスシリコンを主材料として形成されていてもよい。
また、本実施形態では、ゲート駆動装置４１０は、センサアレー１００のＴＦＴと同一のガラス基板１０上にアモルファスシリコン又はポリシリコンを主材料として形成されたＴＦＴを含むシフトレジスタで構成されていてもよい。このような構成とすれば、ゲート駆動装置４１０を別体で設ける必要がないため、放射線撮像装置のコストダウンに対して特に効果的である。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成は、図１に示した第１の実施形態に係る放射線撮像装置と同様の構成となる。
本実施形態における制御手段８００は、第１の実施形態で説明した機能に加え、モード設定手段７００から「画素信号加算モード」の設定を示すモード信号を受信した場合には、さらに、各ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４のうちの複数を同時に駆動させて走査するようにゲート駆動装置４１０を制御する。すなわち、「画素信号加算モード」時には、水平走査方向の画素信号の加算だけではなく、垂直方向の画素信号の加算も同時に行うというものである。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。ここで、図４に示す制御信号ＣＴＲＬ１は、図１に示す制御手段８００からゲート駆動装置４１０に対する制御信号を示しており、図４に示す制御信号ＣＴＲＬ２は、制御手段８００からスイッチ切り替え手段２０３に対する制御信号（図１に示す制御信号ＣＴＲＬ）を示している。また、図４には、制御信号ＣＴＲＬ１によりゲート駆動装置４１０がゲート線Ｖｇ１とゲート線Ｖｇ２とを同時に駆動し、また、ゲート線Ｖｇ３とゲート線Ｖｇ４とを同時に駆動したものを示している。
第２の実施形態では、水平方向の解像度と垂直方向の解像度とを一致させることが可能となる。また、図４に示した例では、４つの画素の信号電荷をアンプＡ１〜Ａ４の前段で加算する構成のため、アンプＡ１〜Ａ４以降に加算回路を設ける場合や、Ａ／Ｄコンバーター５００でＡ／Ｄ変換後にデジタル的に加算を行う場合と比較して、アンプＡ１〜Ａ４でのノイズや加算回路でのノイズ、あるいはＡ／Ｄコンバーターの量子化ノイズ等によるノイズの重畳の発生を防止することができるため、耐ノイズ特性の向上を可能とするとともに、さらに、水平走査時間だけでなく垂直走査時間を短縮できるため、読み出し速度の向上を可能とする。
本実施形態では、制御手段８００による制御によりゲート駆動装置４１０がゲート線Ｖｇ１とゲート線Ｖｇ２とを同時に駆動し、また、ゲート線Ｖｇ３とゲート線Ｖｇ４とを同時に駆動する例を挙げたが、本発明においては、各ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４のうちの複数を同時に駆動させるものであればよく、例えば、４つのゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ４を同時に駆動するようにした形態であってもよい。
また、本実施形態の放射線撮像装置の断面構造については、第１の実施形態と同様である。なお、複数のゲート線を同時に走査可能な本実施形態のゲート駆動装置４１０は、例えば、センサアレー１００のＴＦＴと同一のガラス基板１０上にアモルファスシリコン又はポリシリコンを主材料として形成されたＴＦＴなどで構成されていてもよい。例えば、ゲート駆動装置４１０をポリシリコンを主材料とするＴＦＴで形成する場合には、アモルファスシリコンを堆積した後に、当該アモルファスシリコンに対してレーザーアニールなどの処理を行ってポリシリコン化させて形成してもよい。このように、ゲート駆動装置４１０をセンサアレー１００のＴＦＴと同一のガラス基板１０上に形成することにより、当該ゲート駆動装置を別体で設ける必要がないため、放射線撮像装置のコストダウンに対して特に効果的である。
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。
第３の実施形態に係る放射線撮像装置は、図１に示した第１の実施形態に係る放射線撮像装置に対して、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２がフォトダイオードＳ１１〜Ｓ４４及びＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ４４）を具備する画素１０１と同一の絶縁性基板（ガラス基板１０）上に構成されているものである。
また、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２は、センサアレー１１０のＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ４４）と同様にアモルファスシリコン又はポリシリコンを主材料として形成されている。また、例えば、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２をポリシリコンを主材料として形成する場合には、アモルファスシリコンを堆積した後に、当該アモルファスシリコンに対してレーザーアニールなどの処理を行ってポリシリコン化させて形成してもよい。なお、第３の実施形態に係る放射線撮像装置の動作については、第１の実施形態に係る放射線撮像装置、あるいは第２の実施形態に係る放射線撮像装置と同様である。
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。
第４の実施形態に係る放射線撮像装置は、図１に示した第１の実施形態に係る放射線撮像装置のアンプＡ１〜Ａ４における積分容量Ｃｆに対して、容量の異なる２つの積分容量Ｃｆ１及びＣｆ２（ここで、容量の大きさは、Ｃｆ１＜Ｃｆ２とする）を備えて構成されている。そして、制御手段８００では、モード設定手段によるモードの設定に応じて、画素１０１の信号電荷を蓄積する積分容量を変更するように構成されている。
「画素信号加算モード」においては、「通常読み出しモード」と比較して多量の信号電荷が各アンプＡ１〜Ａ４に転送される。一方で、このアンプのダイナミックレンジは、積分容量Ｃｆに依存する。そして、「画素信号加算モード」におけるアンプの飽和を防ぎ、放射線撮像装置のダイナミックレンジ特性を確保するためには、アンプの積分容量Ｃｆをモードに応じて切替可能な構成であることがより望ましい。
そこで、制御手段８００は、モード設定手段７００により「通常読み出しモード」が設定された場合には、画素１０１の信号電荷を積分容量Ｃｆ１に蓄積するように制御し、モード設定手段７００により「画素信号加算モード」が設定された場合には、画素１０１の信号電荷を、積分容量Ｃｆ１よりも容量の大きい積分容量Ｃｆ２に蓄積するように制御する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。ここで、図７には、制御手段８００による制御によりゲート駆動装置４１０がゲート線Ｖｇ１とゲート線Ｖｇ２とを同時に駆動し、ゲート線Ｖｇ３とゲート線Ｖｇ４とを同時に駆動した場合を示している。また、図７には、アンプＡ１〜Ａ４から出力されるアナログ信号を示しており、本実施形態における制御手段８００の制御により当該放射線撮像装置のモードに応じてアンプの積分容量Ｃｆを切り替えた場合（「通常読み出しモード」では積分容量Ｃｆ１、「画素信号加算モード」では積分容量Ｃｆ２）のアナログ信号に加えて、比較のために、当該放射線撮像装置のモードによらずアンプの積分容量Ｃｆを切り替えしなかった場合（モードによらず積分容量Ｃｆ１で一定）のアナログ信号も示している。
図７に示すように、積分容量Ｃｆを切り替えなしとしたものでは、「画素信号加算モード」において、アンプのダイナミックレンジに対してアンプの飽和が発生しているのに対して、アンプの積分容量Ｃｆを切り替えるようにしたものでは、「画素信号加算モード」においても、アンプのダイナミックレンジに対するアンプの飽和を回避可能であることがわかる。
本実施形態では、第１の実施形態における効果に加えて、さらに、「画素信号加算モード」におけるアンプの飽和を防ぎ、放射線撮像装置のダイナミックレンジ特性を確保することが可能となる。これにより、放射線撮像装置の耐ノイズ特性、読み出し速度特性及びダイナミックレンジ特性の向上を図ることが実現できる。なお、本実施形態では、アンプにおける積分容量を２種類設ける構成としたが、さらに、多種類設けるようにしてもよい。
（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。ここで、図８に示すセンサアレー１２０には、本実施形態に係る放射線撮像装置を説明するために、６×６の計３６個の画素１０１が示されている。
本実施形態では、モード設定手段７００により設定されるモードとして、「通常読み出し（１×１）モード」に加え、「２×２画素信号加算モード」と、「３×３画素信号加算モード」とが設定される。そして、モード設定手段７００によりこれらのモードが設定されると、制御手段８００は、「通常読み出し（１×１）モード」の場合には、図８に示す制御信号ＣＴＲＬ１を出力して第１のスイッチＳＷ１を駆動するように制御し、「２×２画素信号加算モード」の場合には、図８に示す制御信号ＣＴＲＬ２を出力して２×２画素信号加算用の第２のスイッチＳＷ２−２を駆動するように制御し、「３×３画素信号加算モード」の場合には、図８に示す制御信号ＣＴＲＬ３を出力して３×３画素信号加算用の第２のスイッチＳＷ２−３を駆動するように制御する。
（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態を示し、放射線撮像装置を放射線診断（撮像）システムへ適用した例を示した概略図である。ここで、放射線としてＸ線を適用したＸ線診断システムについて説明する。
Ｘ線発生手段であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、被写体（患者）５０７の胸部５０７１を透過し、イメージセンサ６０４０に入射する。イメージセンサ６０４０に入射したＸ線には、被写体５０７の体内部の情報が含まれている。イメージセンサ６０４０では、入射したＸ線を蛍光体層で可視光に変換し、さらに、これを光電変換して信号電荷（電気信号）を得る。この電気信号は、ディジタル変換されてイメージプロセッサ６０７０により画像処理され、制御室（コントロールルーム）のディスプレイ６０８０に画像として表示されて観察される。
前述した各実施形態に係る放射線撮像装置は、例えば、イメージセンサ６０４０に相当するものである。また、例えば、モード設定手段７００、制御手段８００、Ａ／Ｄコンバーター５００及び画像処理手段６００等は、イメージプロセッサ６０７０に設けられていてもよい。
また、イメージプロセッサ６０７０による画像処理により生成された画像データは、電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送することができ、ドクタールームなどの別の場所でディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この画像データをフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０として記録することもできる。
前述した本発明の各実施形態に係る放射線撮像装置は、耐ノイズ特性の向上と読み出し速度の向上とを両立させることができるため、図９に示すＸ線撮像システムに好適である。
前述した本発明の実施形態に係る放射線撮像装置を構成する図１、図５、図６及び図８の各手段、並びに当該放射線撮像装置の制御方法は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本発明の各実施形態に係る放射線撮像装置の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本発明の各実施形態に係る放射線撮像装置の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本発明の各実施形態に係る放射線撮像装置の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 センサアレーにおける画素の概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成図である。 本発明の第６の実施形態を示し、放射線撮像装置を放射線診断システムへ適用した例を示した概略図である。 従来の放射線撮像装置における概略構成図である。 従来の放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
符号の説明
１００ センサアレー
１０１ 画素
１０２ バイアス線
Ｖｇ１〜Ｖｇ４ ゲート線
Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４ 信号線
Ｓ１１〜Ｓ４４ フォトダイオード（変換素子）
Ｔ１１〜Ｔ４４ ＴＦＴ（転送スイッチ）
２１０ 読み出し装置
２０１ アナログマルチプレクサ
２０２ バッファアンプ
２０３ スイッチ切り替え手段
Ａ１〜Ａ４ アンプ
ＳＷ１ 第１のスイッチ
ＳＷ２ 第２のスイッチ
Ｃｆ 積分容量
ＳＷRC リセットスイッチ
ＣSH サンプルホールド容量
３００ 電源
４１０ ゲート駆動装置
５００ Ａ／Ｄコンバーター
６００ 画像処理手段
７００ モード設定手段
８００ 制御手段

Claims (14)

  1. 被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を外部に転送する転送スイッチとを具備する画素が２次元状に配置されたセンサアレーと、
    前記センサアレーの各画素を行方向に接続する複数のゲート線と、
    前記各ゲート線に接続された各画素の電気信号を読み出すために、前記各ゲート線を駆動させるゲート駆動装置と、
    前記センサアレーの各画素を列方向に接続する複数の信号線と、
    複数の前記信号線にそれぞれが１対１で対応して設けられ、前記転送スイッチから転送された前記電気信号を増幅して読み出す複数のアンプと、
    複数の前記アンプの入力段において複数の前記信号線のうちの一の信号線と複数の前記アンプのうちの前記一の信号線に対応するアンプとの間の導通／不導通を切り替えるための第１のスイッチと、
    複数の前記アンプの入力段において複数の異なる前記信号線間の導通／不導通を切り替えるための第２のスイッチと、
    １つの画素からの電気信号を対応する前記アンプで読み出す通常読み出しモードと、複数の画素からの電気信号を加算して、当該各画素に対応する複数の前記アンプのいずれかで読み出す画素信号加算モードと、を切り替えて、当該放射線撮像装置におけるモードを設定するモード設定手段と、
    前記モード設定手段により前記通常読み出しモードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記不導通とし、前記モード設定手段により前記画素信号加算モードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記不導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記導通とし、且つ、前記アンプのダイナミックレンジが前記通常読み出しモードにおける前記アンプのダイナミックレンジよりも大きくなるように少なくとも複数の前記アンプのいずれかのダイナミックレンジを切り替える制御手段と
    を有することを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 前記制御手段は、前記モード設定手段により前記画素信号加算モードが設定された場合、さらに、前記各ゲート線のうちの複数を同時に駆動させて走査するように前記ゲート駆動装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  3. 複数の前記アンプ毎に設けられ、当該アンプに入力した前記電気信号を蓄積する、第１の容量素子と、前記第１の容量素子の容量よりも容量が大きい第２の容量素子と、を更に有し、
    制御手段は、
    前記モード設定手段により前記通常読み出しモードが設定された場合には、前記電気信号を前記第１の容量素子に蓄積するように制御し、
    前記モード設定手段により前記画素信号加算モードが設定された場合には、前記電気信号を前記第２の容量素子に蓄積するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
  4. 前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの導通／不導通を切り替えるスイッチ切り替え手段を更に有し、
    前記制御手段は、前記スイッチ切り替え手段を制御することにより、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの切り替えを制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  5. 前記転送スイッチは、絶縁性基板上にアモルファスシリコン又はポリシリコンを主材料として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  6. 前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、絶縁性基板上にアモルファスシリコン又はポリシリコンを主材料として形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  7. 前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、前記転送スイッチと同一の絶縁性基板上に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  8. 前記ゲート駆動装置は、絶縁性基板上にアモルファスシリコン又はポリシリコンを主材料として形成されたＴＦＴを有して構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  9. 前記ゲート駆動装置は、前記転送スイッチと同一の絶縁性基板上に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  10. 前記変換素子は、前記被写体からの放射線を可視光に変換する波長変換体と、前記可視光を前記電気信号に変換する光電変換素子とが具備されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  11. 前記変換素子は、前記放射線を直接、電気信号に変換する直接変換型の変換素子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記被写体に放射線を出射する放射線発生手段と
    を有し、
    前記変換素子は、前記放射線発生手段から出射され、前記被写体を透過した放射線を電気信号に変換することを特徴とする放射線撮像システム。
  13. 被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を外部に転送する転送スイッチとを具備する画素が２次元状に配置されたセンサアレーと、前記センサアレーの各画素を行方向に接続する複数のゲート線と、前記各ゲート線に接続された各画素の電気信号を読み出すために、前記各ゲート線を駆動させるゲート駆動装置と、前記センサアレーの各画素を列方向に接続する複数の信号線と、複数の前記信号線にそれぞれが１対１で対応して設けられ、前記転送スイッチから転送された前記電気信号を増幅して読み出す複数のアンプと、複数の前記アンプの入力段において複数の前記信号線のうちの一の信号線と複数の前記アンプのうちの前記一の信号線に対応するアンプとの間の導通／不導通を切り替えるための第１のスイッチと、複数の前記アンプの入力段において複数の異なる前記信号線間の導通／不導通を切り替えるための第２のスイッチとを有する放射線撮像装置における制御方法であって、
    前記放射線撮像装置におけるモードを、１つの画素からの電気信号を対応する前記アンプで読み出す通常読み出しモードと、複数の画素からの電気信号を加算して、当該各画素に対応する複数の前記アンプのいずれかで読み出す画素信号加算モードと、のいずれかに設定するモード設定ステップと、
    前記モード設定ステップにより前記通常読み出しモードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記不導通とし、前記モード設定ステップにより前記画素信号加算モードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記不導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記導通とし、且つ、前記アンプのダイナミックレンジが前記通常読み出しモードにおける前記アンプのダイナミックレンジよりも大きくなるように少なくとも複数の前記アンプのいずれかのダイナミックレンジを切り替える制御ステップと
    を有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
  14. 被写体からの放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を外部に転送する転送スイッチとを具備する画素が２次元状に配置されたセンサアレーと、前記センサアレーの各画素を行方向に接続する複数のゲート線と、前記各ゲート線に接続された各画素の電気信号を読み出すために、前記各ゲート線を駆動させるゲート駆動装置と、前記センサアレーの各画素を列方向に接続する複数の信号線と、複数の前記信号線にそれぞれが１対１で対応して設けられ、前記転送スイッチから転送された前記電気信号を増幅して読み出す複数のアンプと、複数の前記アンプの入力段において複数の前記信号線のうちの一の信号線と複数の前記アンプのうちの前記一の信号線に対応するアンプとの間の導通／不導通を切り替えるための第１のスイッチと、複数の前記アンプの入力段において複数の異なる前記信号線間の導通／不導通を切り替えるための第２のスイッチとを有する放射線撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記放射線撮像装置におけるモードを、１つの画素からの電気信号を対応する前記アンプで読み出す通常読み出しモードと、複数の画素からの電気信号を加算して、当該各画素に対応する複数の前記アンプのいずれかで読み出す画素信号加算モードと、のいずれかに設定するモード設定処理と、
    前記モード設定処理により前記通常読み出しモードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記不導通とし、前記モード設定処理により前記画素信号加算モードが設定された場合には、前記第１のスイッチを前記不導通とするとともに、前記第２のスイッチを前記導通とし、且つ、前記アンプのダイナミックレンジが前記通常読み出しモードにおける前記アンプのダイナミックレンジよりも大きくなるように少なくとも複数の前記アンプのいずれかのダイナミックレンジを切り替える制御処理と
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
JP2005236038A 2005-08-16 2005-08-16 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム Expired - Fee Related JP4773768B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005236038A JP4773768B2 (ja) 2005-08-16 2005-08-16 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム
US11/500,323 US7573037B1 (en) 2005-08-16 2006-08-08 Radiation image pickup apparatus, its control method, and radiation image pickup system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005236038A JP4773768B2 (ja) 2005-08-16 2005-08-16 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007050053A JP2007050053A (ja) 2007-03-01
JP4773768B2 true JP4773768B2 (ja) 2011-09-14

Family

ID=37914911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005236038A Expired - Fee Related JP4773768B2 (ja) 2005-08-16 2005-08-16 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7573037B1 (ja)
JP (1) JP4773768B2 (ja)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5105940B2 (ja) 2007-04-06 2012-12-26 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、その制御方法及びプログラム
EP2432015A1 (en) 2007-04-18 2012-03-21 Invisage Technologies, Inc. Materials, systems and methods for optoelectronic devices
US20100044676A1 (en) 2008-04-18 2010-02-25 Invisage Technologies, Inc. Photodetectors and Photovoltaics Based on Semiconductor Nanocrystals
US8203195B2 (en) 2008-04-18 2012-06-19 Invisage Technologies, Inc. Materials, fabrication equipment, and methods for stable, sensitive photodetectors and image sensors made therefrom
JP5094530B2 (ja) * 2008-04-24 2012-12-12 浜松ホトニクス株式会社 Ｘ線検査システム
JP5027728B2 (ja) 2008-04-24 2012-09-19 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置およびｘ線検査システム
US8546765B2 (en) * 2008-06-26 2013-10-01 Trixell High dynamic range X-ray detector with improved signal to noise ratio
WO2010046982A1 (ja) * 2008-10-23 2010-04-29 株式会社島津製作所 光または放射線撮像装置
US20100123077A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-20 Gatan, Inc. Passive pixel direct detection sensor
JP5495551B2 (ja) * 2008-12-26 2014-05-21 オリンパス株式会社 固体撮像装置
US8674314B2 (en) * 2009-06-30 2014-03-18 The Penn State Research Foundation Solid-state nuclear detector
JP5400507B2 (ja) * 2009-07-13 2014-01-29 キヤノン株式会社 撮像装置及び放射線撮像システム
JP2011238897A (ja) 2010-04-13 2011-11-24 Canon Inc 検出装置及びその製造方法並びに検出システム
US8916947B2 (en) 2010-06-08 2014-12-23 Invisage Technologies, Inc. Photodetector comprising a pinned photodiode that is formed by an optically sensitive layer and a silicon diode
KR101181312B1 (ko) * 2010-11-10 2012-09-11 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
KR101181311B1 (ko) * 2010-11-10 2012-09-11 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
JP6088560B2 (ja) * 2010-11-30 2017-03-01 富士フイルム株式会社 放射線検出素子及び放射線画像撮影装置
JP5730030B2 (ja) 2011-01-17 2015-06-03 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
GB201109013D0 (en) * 2011-05-27 2011-07-13 Cambridge Entpr Ltd Electronic devices
JP5455996B2 (ja) * 2011-09-26 2014-03-26 富士フイルム株式会社 撮影装置、撮影プログラム、及び撮影方法
JP5666412B2 (ja) * 2011-09-30 2015-02-12 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置、放射線画像検出方法およびプログラム
US9918017B2 (en) 2012-09-04 2018-03-13 Duelight Llc Image sensor apparatus and method for obtaining multiple exposures with zero interframe time
JP5709810B2 (ja) * 2012-10-02 2015-04-30 キヤノン株式会社 検出装置の製造方法、その検出装置及び検出システム
KR101933994B1 (ko) * 2012-10-16 2018-12-31 삼성전자주식회사 깊이 영상과 컬러 영상을 획득하는 픽셀 구조를 가진 이미지 센서
KR20140092438A (ko) * 2012-12-27 2014-07-24 삼성전자주식회사 엑스선 검출 패널, 엑스선 촬영 장치 및 엑스선 영상 생성 방법
JP6188433B2 (ja) 2013-06-07 2017-08-30 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
JP5886793B2 (ja) 2013-06-11 2016-03-16 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
JP2015056840A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社東芝 固体撮像装置
JP6057931B2 (ja) * 2014-02-10 2017-01-11 キヤノン株式会社 光電変換装置及びそれを用いた撮像システム
KR20150139375A (ko) * 2014-06-03 2015-12-11 삼성전자주식회사 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법
US12401911B2 (en) 2014-11-07 2025-08-26 Duelight Llc Systems and methods for generating a high-dynamic range (HDR) pixel stream
US9548327B2 (en) * 2014-11-10 2017-01-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device having a selenium containing photoelectric conversion layer
US12401912B2 (en) 2014-11-17 2025-08-26 Duelight Llc System and method for generating a digital image
US10250836B2 (en) 2014-12-15 2019-04-02 Sony Corporation Solid-state image sensing apparatus, control method, and electronic device
US12445736B2 (en) 2015-05-01 2025-10-14 Duelight Llc Systems and methods for generating a digital image
US20170212253A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 General Electric Company Adaptive ct detector having integrated readout electronics
FR3086799B1 (fr) * 2018-09-27 2021-09-17 Commissariat Energie Atomique Capteur d'images rapide a regroupement de pixels
CN111246137B (zh) * 2020-03-19 2022-06-28 上海集成电路研发中心有限公司 一种用于探测非可见光的图像传感器及成像装置
KR20220053320A (ko) * 2020-10-22 2022-04-29 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이의 동작 방법
US12055776B2 (en) * 2022-01-07 2024-08-06 Ii-Vi Delaware, Inc. Photonic integrated circuit having array of photonic devices

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4689487A (en) * 1984-09-03 1987-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Radiographic image detection apparatus
DE4002431A1 (de) * 1990-01-27 1991-08-01 Philips Patentverwaltung Sensormatrix
CA2034118A1 (en) * 1990-02-09 1991-08-10 Nang Tri Tran Solid state radiation detector
JPH0772258A (ja) * 1993-09-01 1995-03-17 Fuji Photo Film Co Ltd 放射線検出器
JPH0921879A (ja) * 1995-07-04 1997-01-21 Toshiba Corp 放射線平面検出器及び放射線撮像装置
EP0792066B1 (en) * 1996-02-26 2004-11-03 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and driving method thereof
US6744912B2 (en) * 1996-11-29 2004-06-01 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Multiple mode digital X-ray imaging system
DE69734105T2 (de) * 1996-11-29 2006-01-19 Varian Medical Systems Technologies, Inc., Palo Alto Vielfachmodus röntgenstrahlungs-bildaufnahmesystem
JP3578378B2 (ja) * 1997-10-29 2004-10-20 株式会社日立メディコ Ｘ線装置
JPH11331703A (ja) * 1998-03-20 1999-11-30 Toshiba Corp 撮像装置
JP4401488B2 (ja) * 1998-09-01 2010-01-20 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP2000165747A (ja) * 1998-11-27 2000-06-16 Sharp Corp Ｘ線撮像装置
JP2001056382A (ja) * 1999-06-07 2001-02-27 Toshiba Corp 放射線検出器及び放射線診断装置
JP4298081B2 (ja) * 1999-09-01 2009-07-15 キヤノン株式会社 半導体装置及びそれを備えた放射線撮像システム
JP2001242565A (ja) * 2000-02-25 2001-09-07 Fuji Photo Film Co Ltd 蓄積性蛍光体を用いた画像情報読取方法および装置並びに固体画像検出器
US6818899B2 (en) * 2001-06-07 2004-11-16 Canon Kabushiki Kaisha Radiographic image pickup apparatus and method of driving the apparatus
US6614286B1 (en) * 2001-06-12 2003-09-02 Analog Devices, Inc. Auto-ranging current integration circuit
US6486808B1 (en) * 2001-10-16 2002-11-26 Varian Medical Systems Data signal amplifier with automatically controllable dynamic signal range
CN100531294C (zh) * 2003-01-16 2009-08-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 传感元件阵列
JP4497837B2 (ja) * 2003-05-12 2010-07-07 キヤノン株式会社 放射線画像撮影装置
JP4067055B2 (ja) * 2003-10-02 2008-03-26 キヤノン株式会社 撮像装置及びその製造方法、放射線撮像装置、放射線撮像システム
JP5013754B2 (ja) * 2005-06-13 2012-08-29 キヤノン株式会社 電磁波検出装置、放射線検出装置、放射線検出システム及びレーザ加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20090218476A1 (en) 2009-09-03
US7573037B1 (en) 2009-08-11
JP2007050053A (ja) 2007-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4773768B2 (ja) 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム
JP4469638B2 (ja) 読み出し装置及び画像撮影装置
JP5495711B2 (ja) 撮像装置及び撮像システム、それらの制御方法及びそのプログラム
US9113103B2 (en) Solid-state imaging apparatus and imaging system
JP4847202B2 (ja) 撮像装置及び放射線撮像システム
JP4991459B2 (ja) 撮像装置及び放射線撮像システム
JP5038031B2 (ja) 放射線撮影装置、その駆動方法及び放射線撮影システム
JP4307230B2 (ja) 放射線撮像装置及び放射線撮像方法
JP5311834B2 (ja) 撮像装置、撮像システム、信号処理方法及びプログラム
US8836833B2 (en) Solid-state imaging apparatus having pixels with plural semiconductor regions
US20130342514A1 (en) Detection apparatus, detection system, and detection apparatus drive method
EP1848198B1 (en) Imaging apparartus and radiation imaging system
JP2007104219A (ja) 放射線撮影装置及びその制御方法、放射線撮影システム
JP2009141439A (ja) 放射線撮像装置、その駆動方法及びプログラム
JP2005175418A (ja) 光電変換装置
JP2015025665A (ja) 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム
JP2011023426A (ja) 撮像装置及び放射線撮像システム
JP4993794B2 (ja) 放射線撮影装置及びその制御方法、放射線撮影システム
WO2018116871A1 (ja) 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
JP2006043293A (ja) 放射線撮像装置及びその制御方法
JP4599001B2 (ja) 画像撮影装置および放射線撮像システム
JP5258940B2 (ja) 撮像装置及び放射線撮像システム
JP5822966B2 (ja) 撮像装置及び撮像システム、それらの制御方法及びそのプログラム
JP2005176098A (ja) 放射線画像撮影装置及び放射線画像撮影方法
JP2023064459A (ja) 放射線撮像装置、放射線撮像システム、および放射線撮像装置の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110621

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110624

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140701

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees