KR101508511B1 - 촬상장치, 방사선 촬영 시스템 및 이미지 센서의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

촬상장치는, 광전변환소자와 샘플 홀드 회로를 갖는 복수의 화소; 상기 복수의 화소로부터 상기 샘플 홀드 회로에 유지된 전기신호를 판독하기 위한 복수의 신호선; 상기 유지된 전기신호를 상기 복수의 신호선에 인가하는 제1 제어를 실행하고, 상기 복수의 화소의 각각이 상기 수광에 따라 얻은 전기신호를 순차로 상기 신호선에 인가해 판독하는 제2 제어를 상기 제1 제어의 뒤에 실행하는 촬영 제어수단; 및 상기 제1 제어로 신호선에 인가된 전기신호에 근거한 화상 데이터는 생성하지 않고, 상기 제2 제어에 의해 상기 신호선을 거쳐서 판독된 전기신호에 근거한 화상 데이터를 생성하는 생성수단을 구비한다.

Description

촬상장치, 방사선 촬영 시스템 및 이미지 센서의 제어 방법{IMAGING APPARATUS, RADIATION IMAGING SYSTEM, AND CONTROL METHOD OF IMAGE SENSOR}

본 발명은, 광전변환소자로부터 신호를 취득하여 화상을 얻는 제어 방법, 이러한 제어를 행하는 촬상장치, 및 방사선 촬영 시스템에 관한 것이다.

최근, 디지털 X선 촬상장치의 분야에서는, 이미지 인텐서파이어(intensifier) 대신에, 광전변환소자를 행 열 모양으로 배치한 대면적의 이미지 센서가 보급되어 왔다. 이미지 인텐서파이어와 비교하여, 상기 이미지 센서는, 화상의 해상도를 향상시키고, 화상의 변형을 감소시키며, 그 촬상장치의 체적을 소형화할 수 있다. 이미지 센서에는, 아모퍼스(amorphous) 실리콘형, 전하결합소자(ＣＣＤ)형 및 상보적 금속 산화물 반도체(ＣＭＯＳ)형이 있다.

상기의 이미지 센서에서는, 회로내에 구비된 소자들에 노이즈가 들어가므로, 노이즈를 제거하면서 수광량에 대응한 신호를 추출할 필요가 있다. 미국특허(USP)6950132에서는, 화상 화소의 출력을 유지하는 회로와 차동 증폭기와의 사이에 설치된 광신호선 및 노이즈 신호선에 리셋트 전위를 인가하는 회로가 설치된다. 이 리셋트 전위에 의해 생성된 리셋트 상태를 차동 증폭기의 후단에서 클램프 함에 의해, 차동 증폭기의 노이즈를 제거할 수 있다.

화소로부터 신호를 판독하지 않고 있는 기간에서는, 주사 회로에 접속된 행 신호선과, 화상회로의 출력선이 되는 열 신호선은 플로팅 상태로 설정된다. 소자기판상의 신호선이 특정한 용량을 갖고 있으므로, 노이즈가 그 신호선상에 중첩해 화질에 불리한 영향을 준다.

한층 더, 이 노이즈가 시간에 대한 어느 정도의 범위내에서 변화되므로, 화상 각각은 다른 노이즈량이 중첩한 화상이 된다. USP 6950132에 기재된 기술에서는, 신호선에 리셋트 전위를 인가하는 회로와, 신호선의 후단에 설치된 클램프회로가 별도로 필요하게 되어, 회로 구조가 복잡해진다.

본 발명의 일 국면에 따른 촬상장치는, 행렬 모양으로 배열되고, 광전변환소자, 샘플 홀드 회로, 상기 샘플 홀드 회로에 의해 유지된 전기 신호를 증폭하는 증폭기, 및 상기 증폭기에 의해 증폭된 전기 신호를 전송하는 판독 스위치를 각각 포함하는 복수의 화소 회로; 상기 판독 스위치에 의해 전송된 전기 신호를 상기 복수의 화소 회로로부터 판독하기 위한 복수의 신호선; 상기 복수의 화소 회로로부터 상기 복수의 신호선에 전기 신호를 전송하는 제 1 제어를 실행하고, 상기 제 1 제어가 실행된 후에, 상기 복수의 화소 회로로부터 상기 광전 변환 회로에 의해 수신된 광에 대응하는 상기 복수의 신호선에 전기 신호를 전송하는 제 2 제어를 실행하는 제어수단; 및 상기 제2 제어에 의해 상기 복수의 신호선 각각을 거쳐서 판독된 전기신호에 근거한 화상 데이터를 생성하는 생성 수단을 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징들 및 국면들은, 첨부도면을 참조하여 아래의 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부도면들은, 본 발명의 예시적인 실시예들, 특징들 및 국면들을 나타내고, 이 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 방사선 촬영 시스템(1)의 구성도다.
도 2는 사각형 반도체 기판에 이차원으로 형성된 화소회로를 도시한 도면이다.
도 3은 사각형 반도체 기판의 내부 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 4는 고정 프레임 레이트(frame rate)로 X선 윈도우가 제한된 동화상 촬영시의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다.
도 5는 타일링된(tiled) 3매의 사각형 반도체 기판의 화상 데이터를 1개의 아날로그/디지털(Ａ/D)변환기를 사용하여 판독하기 위한 타임 차트다.
도 6은 외부 동기 모드에 의한 고정 프레임 레이트로 X선 윈도우가 제한된 동화상 촬영시의 센서의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다.
도 7은 판독회로의 내부 주사에 의한 초기 전위 인가 동작의 타임 차트다.
도 8a는 ＣＭＯＳ형 이미지 센서내의 화소 가산 회로의 회로도이고, 도 8b는 그의 모식적 구성도다.
도 9는 외부 동기 모드에 의한 고정 프레임 레이트로 X선 윈도우가 제한된 동화상 촬영시의 센서의 구동제어의 다른 예를 나타내는 타이밍 차트다.
도 10은 샘플링 구동S2의 샘플링 구동 패턴을, 판독회로의 전위 초기화 처리에 사용한 예를 나타내는 타임 차트다.
도 11은 연속 X선 형광 투시 모드에서의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다.
도 12는 외부 동기 촬영 모드에서의 구동제어의 다른 예를 나타내는 타이밍 차트다.
도 13은 외부 동기 촬영 모드에서의 구동제어의 다른 예를 나타내는 타이밍 차트다.
도 14는 판독회로의 내부주사에 의한 초기 전위 인가 동작의, 수평주사를 수직주사를 행하는 동안에 행하는 예를 나타내는 타임 차트다.

본 기술의 여러 가지 실시예들, 특징들 및 국면들은, 도면들을 참조하여 아래에 상세히 설명한다.

이하에, 제1의 실시예에 관하여 설명한다. 플랫 패널 센서(105)는, 타일링된 3매의 사각형 반도체 기판을 1개의 Ａ/D변환기(108)의 변환 영역으로서 디지털 변환한다. 상기 사각형 반도체 기판을 판독하는 Ａ/D변환기(108)의 변환 클록을 20MHz라고 한다. A/D변환기(108)는, 사각형 반도체 기판이 3매로 구성된 1개의 Ａ/D변환 영역내에 칩 선택을 바꾸면서 상기 사각형 반도체 기판의 1라인의 Ａ/D변환을 가로방향으로 행한다. A/D변환기(108)는, 이 변환을 순차로 외측부로부터 중심부를 향해서 세로방향으로 반복하여 행한다.

제1 실시예에 따른 방사선 촬영 시스템의 구성을 도 1에 의거하여 설명한다. 방사선 촬영 시스템(10)은, 방사선 촬상장치(100), 화상처리 및 시스템 제어를 행하는 정보처리장치(101), 화상표시장치(102), X선발생장치(103), 및 X선관(104)을 가진다.

정보처리장치(101)는, 피사체 촬영시에 방사선 촬상장치(100)와 X선발생장치(103)를 동기화 하여 제어한다. 방사선 촬상장치(100)는, 피사체를 투과한 방사선을 (도면에 나타내지 않은) 신틸레이터에 의해 가시광선으로 변환하고 나서, 광전변환에 의해 생성된 화상 데이터가 방사선 촬상장치(100)로부터 정보처리장치(101)에 전송된다. 정보처리장치(101)가 화상 데이터에 관해 화상처리를 행한 후, 화상표시장치(102)에 피사체의 방사선 화상이 표시된다. 피사체에 방사선의 조사, 화상의 생성, 및 화상의 표시는, 실시간으로 반복해 이루어지기 때문에, 피사체를 촬영하면서 피사체의 방사선 동화상을 관찰할 수 있다.

방사선 촬상장치(100) 내부의 플랫 패널 센서(105)는, 이차원의 이미지 센서다. 사각형 반도체 기판(106)은, 실리콘 반도체 웨이퍼로부터 이차원의 광전변환소자를 사각형 스트립 형상으로 잘라서 얻어진 ＣＭＯＳ형 이미지 센서다. 플랫 패널 센서(105)는, 사각형 반도체 기판(106)이, (도면에 나타내지 않은) 평면 베이스 플레이트 위에 12열×2행의 매트릭스 모양으로 타일링하여 얻어진다.

약 20mm의 폭, 약 140mm의 길이를 갖는 사각형 스트립 형상으로 자른 사각형 반도체 기판(106)에는, 160μm 피치로, 가로방향으로 화소가 128화소, 세로방향으로 화소가 896화소가 배치되어 있다. 사각형 반도체 기판(106)은, 이음용 에어리어 센서로서 개발되고, 사각형 반도체 기판(106) 위에 생성된 광전변환 화소는 동일한 피치로 이차원으로 정렬된다. 상기 평면 베이스 플레이트상에서 인접한 사각형 반도체 기판 위에, 사각형 반도체 기판사이의 경계를 가로질러서 광전변환 소자가 사각형 반도체 기판상의 광전변환 소자와 같은 피치로 타일링되어 있다.

이러한 구성에 의해, 플랫 패널 센서(105) 위에는 화소들이 행렬 모양으로 배치된다. 플랫 패널 센서(105)의 상변부와 하변부에는, 매트릭스 모양으로 배열된 사각형 반도체 기판의 (도면에 나타내지 않은) 외부단자(전극 패드)가 한 줄로 정렬되어 있다. 사각형 반도체 기판의 전극 패드는 (도면에 나타내지 않은) 플라잉 리드식(flying lead type)의 프린트 배선판으로 외부회로와 접속된다.

사각형 반도체 기판 위에는, 아날로그 출력의 "인에이블/디스에이블 "을 전환하는 아날로그 스위치 소자를 포함하는 전환 소자가 설치되어 있다. 아날로그 출력용 스위치 소자를 설치함으로써, 칩 선택 제어신호에 의한 사각형 반도체 기판의 출력제어가 가능해서, 사각형 반도체 기판의 아날로그 출력선들을 총괄하여 직접 증폭기에 접속할 수 있다.

촬영 제어부(109)는, 정보처리장치(101)에/로부터 제어 코맨드와 동기신호를 송신/수신하고, 정보처리장치(101)에 화상 데이터를 송신한다. 또한, 촬영 제어부(109)는, 이미지 센서인 플랫 패널 센서(105)의 제어 기능도 겸비하고, 플랫 패널 센서의 구동 제어와 촬영 모드 제어를 행한다.

또한, 촬영 제어부(109)는, 방사선 촬상장치(100)내에 구비된 복수의 Ａ/D변환 장치에서 A/D변환된 블록마다의 디지털 화상 데이터를 프레임 데이터에 합성해 방사선 화상을 생성한다. 이렇게 하여, 촬영 제어부(109)는, 화상생성부로서도 기능하고, (도면에 나타내지 않은) 화상생성회로를 사용한 상기의 처리를 행하고 있다. 촬영 제어부(109)는 이 방사선 화상을 정보처리장치(101)에 전송한다.

정보처리장치(101) 및 촬영 제어부(109)의 제어에 근거하여, 정보처리장치(101)는, 인터페이스(110)를 통해 촬영 제어부(109)에/로부터 정보를 송/수신한다. 정보처리장치(101)는, 촬영 제어부(109)에 촬영 모드의 설정, 각종 파라미터의 설정, 및 촬영 시작 및 종료 설정을 송신한다. 촬영 제어부(109)는, 정보처리장치(101)에 방사선 촬상장치의 상태를 송신한다.

주요 데이터를 이하 설명한다. 촬영 제어부(109)로부터 정보처리장치(101)에 촬영된 화상 데이터가 송신된다. 레디(ＲＥＡＤＹ)신호(112)는, 방사선 촬상장치(100)가 촬영 가능상태가 된 것을 정보처리장치(101)에 통지하는데 촬영 제어부(109)에서 사용된다. 외부 동기신호(113)는, 정보처리장치(101)가 촬영 제어부(109)로부터의 상기 레디신호(112)를 수신하는 경우, 촬영 제어부(109)에 X선에 대한 노광의 타이밍을 통지한다. 노광 허가 신호(114)는, 방사선 촬상장치(100)의 촬상준비가 완료한 것을 통지한다.

노광 허가 신호(114)가 "인에이블"의 상태에 있는 동안에 정보처리장치(101)로부터 X선발생장치(103)에 송신되고, X선관(104)으로부터 방사된 X선이 유효한 X선으로서 축적되어, X선화상이 생성된다.

상기의 방사선 촬상장치(100)에 있어서의 플랫 패널 센서(105)의 화소회로의 구성을 도 2에 의거하여 설명한다. 도 2에 있어서, 포토다이오드(ＰＤ)는 광을 전기로 변환한다. 리셋트 스위치M2는, 플로팅 디퓨전 용량Ｃｆｄ에 축적된 전하를 방전시키기 위한 리셋트 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터(리셋트 회로)다.

플로팅 디퓨전 용량Ｃｆｄ는 전하를 축적하는 플로팅 디퓨전(부유 확산영역)의 용량이다. ＰＤ, 그 ＰＤ의 기생 용량 및 플로팅 디퓨전 용량Ｃｆｄ에 의해 전하를 축적하는 광전변환소자가 형성된다. 감도 스위치M1은 고다이나믹 레인지 모드와 고감도 모드간에 전환하기 위한 감도 전환용 MOS트랜지스터다.

용량C1은 다이나믹 레인지를 확대하는데 사용된다. 상기 감도 스위치M1을 온 하면, 전하의 축적이 가능해진다. 감도 스위치M1을 온 하면, 플로팅 노드부의 용량이 실질적으로 증가하고, 비록 감도가 낮아지지만 다이나믹 레인지를 확대할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 고감도가 필요한 형광 투시경 촬영이 행해질 때, 감도 스위치M1은 오프된다. 고다이나믹 레인지가 필요한 디지털 감산 혈관조영검사(ＤＳＡ) 촬영을 행할 때, 감도 스위치M1을 온 한다.

화소 증폭기M4는, 소스 폴로워로서 동작하는 증폭 MOS트랜지스터다. 선택 스위치M3은, 화소 증폭기M4를 동작 상태로 전환하는 선택 MOS트랜지스터다. 화소 증폭기M4는, 상기 플로팅 디퓨전 용량Ｃｆｄ에 축적한 신호 전하에 대응한 신호 전압을 생성한다.

화소 증폭기M4의 후단은 광전변환부에서 발생한 ｋＴＣ노이즈를 제거하는 클램프회로를 구비한다. 상기 ｋＴＣ노이즈를 리셋트 노이즈라고 부르는 경우도 있다. 상기 노이즈는, 플로팅 디퓨전을 리셋트하여서 생긴다. 이 노이즈는, 상기 플로팅 디퓨전의 온도와 용량으로서 증가한다. 클램프회로는, 클램프 용량Ｃｃｌ과, 클램프 스위치M5로 구성된다. 전원에 의해 클램프회로에는 기준전압 또는 클램프 전압이 인가된다. 화소 증폭기M7은 소스 폴로워로서 동작하는 증폭 MOS트랜지스터다. 선택 스위치M6은 화소 증폭기M7을 동작 상태로 전환하기 위한 선택 MOS트랜지스터다. 클램프회로는, 화소 증폭기M4와 샘플 홀드회로와의 사이에 설치된다.

화소 증폭기M7의 후단은 2개의 샘플 홀드 회로를 구비한다. 이것들 2개의 샘플 홀드 회로는, 수광량에 대응한 전하에 따른 광신호전압과 노이즈 신호 전압을 샘플 홀드한다.

제1 샘플 홀드 회로는, 신호 스위치M8, 신호 용량ＣＳ 및 신호 증폭기M10으로 구성된다. 제2 샘플 홀드 회로는, 노이즈 스위치M11, 노이즈 용량ＣＮ 및 노이즈 증폭기M13으로 구성된다. 상술한 샘플 홀드 회로들은, 화소 증폭기M4와 간접적으로 접속되고 나서, 입력 전압을 유지하는 유지 유닛으로서 기능한다.

신호 스위치M8은, 광신호를 축적하는 샘플 홀드 회로에 구비된 샘플 홀드용 MOS트랜지스터다. 신호 용량ＣＳ는, 광신호를 유지하는 용량이다. 노이즈 스위치M11은, 노이즈 신호를 축적하는 샘플 홀드 회로에 구비된 샘플 홀드 MOS트랜지스터다. 노이즈 용량ＣＮ은 노이즈 신호를 홀딩하는 용량이다.

신호 증폭기M10은 소스 폴로워로서 동작하는 광신호의 증폭 MOS트랜지스터다. 신호 판독 스위치M9은 신호 증폭기M10로 증폭된 광신호를 광신호선을 거쳐서 판독하기 위한 아날로그 스위치다. 노이즈 증폭기M13은 소스 폴로워로서 동작하는, 상기 노이즈 신호의 증폭 MOS트랜지스터다.

노이즈 판독 스위치M12는, 노이즈 증폭기M13로 증폭된 노이즈 신호를 노이즈 신호선을 거쳐서 판독하기 위한 아날로그 스위치다. 상기 샘플 홀드 회로에 입력되는 전압은, 클램프 전압 및 신호 전압을 포함한다. 신호 판독 스위치M9와 노이즈 판독 스위치M12에 의해 각각 샘플링된 전압이, 신호선에 인가된다.

신호 판독 스위치M9와 노이즈 판독 스위치M12는 샘플 홀드된 전압을 열 신호선에 인가하는 것인가 아닌가를 제어한다. 이러한 제어에 따라, 샘플된 전압은, 플랫 패널 센서(105) 외부에 설치된 증폭기(107) 및 A/D변환기(108)에 입력된다.

ＥＮ신호는, 선택 스위치M3과 선택 스위치M6의 게이트에 접속되어, 화소 증폭기M4와 화소 증폭기M7을 동작 상태로 전환시키기 위한 제어신호다. 상기 ＥＮ신호가 하이레벨로 설정될 때, 화소 증폭기M4와 화소 증폭기M7은 동시에 동작 상태로 전환된다. ＷＩＤＥ신호는, 감도 스위치M1의 게이트에 접속되어 감도의 전환을 제어한다. ＷＩＤＥ신호가 로(low) 레벨로 설정될 때, 감도 전환 스위치는 오프하여 고감도 모드가 된다.

ＰＲＥＳ신호는, 리셋트 스위치M2를 온 해서 상기 ＰＤ에 축적된 전하를 방전시키는 리셋트 신호다. ＰＣＬ신호는 클램프 스위치M5를 제어한다. 그 ＰＣＬ신호가 하이레벨일 때, 클램프 스위치M5가 온되어, 클램프 용량Ｃｃｌ을 기준전압ＶＣＬ에 설정한다. ＴＳ신호는, 광신호 샘플 홀드 제어신호다. ＴＳ신호를 하이레벨로 해서 신호 스위치M8을 온 함으로써, 광신호가 신호 증폭기M7을 거쳐서 신호 용량ＣＳ에 일괄 전송된다.

이어서, 화상 전체에 대해 일괄적으로 신호ＴＳ를 로 레벨로 해서 신호 스위치M8을 오프함으로써, 상기 샘플 홀드 회로는 광신호 전하의 유지를 완료한다. ＴＮ신호는, 노이즈 신호 샘플 홀드 제어신호다. 그 ＴＮ신호를 하이레벨로 해서 노이즈 스위치M11을 온 함으로써, 노이즈 신호가 노이즈 증폭기M7을 거쳐서 노이즈 용량에 일괄 전송된다.

이어서, 화상 전체에 대해 일괄적으로 ＴＮ신호를 로 레벨로 해서 노이즈 스위치M11을 오프함으로써, 샘플 홀드 회로는 노이즈 신호 전하의 유지를 완료한다. 신호 용량ＣＳ와 신호 용량ＣＮ가 광신호의 샘플링 앤 홀딩을 종료한 후에, 신호 스위치M8 및 노이즈 스위치M11이 오프가 되고 나서, 신호 용량ＣＳ와 노이즈 용량ＣＮ은 이전 부분의 축적 회로로부터 분리된다. 이러한 구성에 의해, 상기 광신호가 다시 샘플링 홀드될 때까지 상기 축적된 광신호를 비파괴로 판독하는 것이 가능하다.

도 3은 ＣＭＯＳ사각형 반도체 기판의 내부 구성의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다.

사각형 반도체 기판(301)은, 칩 선택 단자ＣＳ, 광신호 출력 단자"S", 노이즈 신호 출력 단자"N", 수직주사회로 스타트 신호(ＶＳＴ)단자, 수직주사회로 클록(ＣＬＫＶ)단자, 수평주사회로 스타트 신호(ＨＳＴ)단자, 수평주사회로 클록(ＣＬＫＨ)단자를 가진다.

수직주사회로(303)는, 가로방향의 화소군을 선택하고, 수직주사회로 클록ＣＬＫＶ에 동기하고, 화소군을 순차로 부주사 방향인 수직방향으로 주사한다. 수평주사회로(304)는, 수직주사회로에 의해 선택된 제1 주사 방향인 가로방향의 화소군의 열 신호선을 수평주사 클록(ＣＬＫＨ)단자에 동기해서 순차로 1화소씩 선택한다.

화소회로(302)는 도 1에 나타낸 화소회로다. 수직주사회로(303)의 출력선인 행 선택선(305)이 "인에이블"이 되는 경우에, 화소회로(302)는, 열 신호선(306, 307)에 샘플 홀드된 광신호 전압신호"S"와 노이즈 전압신호"N"을 출력한다.

행 신호선이라고도 말하는 행 선택선(305)은, 화소를 행마다 선택하기 위한 신호를 전송하는 신호전송로이며, 복수의 행 신호선(305)은 행과 평행하게 배치되어 있다.

열 신호선(306, 307)은, 선택된 화소의 신호를 열마다 판독하기 위한 신호전송로이며, 복수의 열 신호선(306, 307)은 열과 평행하게 배치되어 있다. 열 신호선(306, 307)에 출력된 전압신호를 수평주사회로(304)가 순차로 선택함으로써, 아날로그 출력 신호선(308, 309)에 각 화소의 전압신호가 순차로 출력된다. 아날로그 출력 신호선(308,309)은 열 신호선(306, 307)의 신호를 A/D변환기에 출력한다.

이상과 같이, 사각형 반도체 기판에서는, 수직주사회로(303)와 수평주사회로(304)를 사용한 ＸＹ어드레스 방식에 의한 스위칭 동작에 의해 화소 선택이 행해진다. 트랜지스터에서 증폭된 각 화소의 광신호"S"와 노이즈 신호"N"의 전압신호는, 열 신호선(306, 307), 아날로그 출력 신호선(308, 309)을 통해서 아날로그 출력 단자"S", "N"에 각각 출력된다.

칩 선택 신호 입력 단자ＣＳ를 온 함으로써, 내부 주사에 따른 이미지 센서의 광전압신호"S"와 노이즈 전압신호"N"이 아날로그 출력 단자"S"와 "N"으로부터 각각 출력된다. 판독 및 주사하는 전송회로는, "S"신호 출력 전환 아날로그 스위치(전송 스위치"S"), "N"신호 출력 전환 아날로그 스위치(전송 스위치"N"), 열 신호선(306, 307), 및 열 신호선을 전환하는 스위칭 트랜지스터를 구비한다.

수직주사회로의 클록(ＣＬＫＶ)단자와 수직주사회로의 스타트 신호(ＶＳＴ)단자를 제공한다. 수직주사 스타트 신호ＶＳＴ를 하이로 한 후, 수직주사 클록ＣＬＫＶ를 입력 함에 의해, V1, V2,...,Ｖｍ의 행 선택신호가 순차로 "인에이블"로 전환된다.

수직주사가 개시되면, 수직주사 스타트 신호ＶＳＴ를 로(Low)로 한다. 수평주사회로의 클록(ＣＬＫＨ)단자와 수평주사회로의 스타트 신호(ＨＳＴ)단자가 설치되어 있다. 수평주사 스타트 신호ＨＳＴ를 하이로 하고, 수평주사 클록ＣＬＫＨ를 입력 함에 의해, H1, H2,...Ｈｎ의 열 선택신호가 순차로 "인에이블"로 전환된다. 수평주사가 개시되면, 수평주사 스타트 신호ＨＳＴ를 로로 한다.

수직주사회로(303)의 행 선택신호V1 출력이 "인에이블"이 되면, 행 선택신호V1에 접속된 횡 1줄의 화소군 (1,1)로부터 (n, 1)이 선택되고 나서, 횡 1줄의 각 화소로부터 각각 열 신호선(306, 307)에 전압신호 "N"과 "S"가 출력된다.

수평주사회로(304)의 열 선택신호의 "인에이블"을 H1, H2,...,Ｈｎ으로 순차로 전환하는 것에 의해, 열 신호선마다 구비된 신호 출력 스위치 및/또는 노이즈 출력 스위치가 순차로 온(on) 된다. 이러한 구성에 의해, 횡 1줄의 화소의 "Ｓ", "N"전압신호가 아날로그 출력 신호선(308,309)을 경유해서 아날로그 출력 단자"S", "N"에 출력된다. 행 선택신호Ｖｍ까지 같은 수평주사를 행함으로써, 전체 화소의 화소출력을 얻을 수 있다.

도 4는 도 2의 화소회로에 있어서의 고정 프레임 레이트로 X선 윈도우가 제한된 동화상 촬영시의 구동제어의 일례를 나타내는 타이밍 차트다. 이하, 동화상 촬영에 있어서, 신호 용량ＣＳ 및 노이즈 용량ＣＮ에 전하가 샘플 홀드될 때까지의 제어신호의 타이밍에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.

도 4의 타이밍 차트에 있어서, t50에서 촬영 모드가 설정되고, t51에서 촬영을 위한 구동이 개시된다.

t51에서 시작되는 리셋트 구동R1에 관하여 설명한다. 리셋트 구동R1은, 리셋트와 클램프를 행하기 위해 구동을 행한다. 우선, t51에서, 신호ＥＮ을 하이레벨로 하고, 화소 증폭기M4와 화소 증폭기M7을 동작 상태로 한다. 다음에, t52에서, 신호ＰＲＥＳ를 하이레벨로 하고, 포토다이오드ＰＤ를 기준전압ＶＲＥＳ에 접속한다. 다음에, t53에서, 신호ＰＣＬ을 하이레벨로 함에 의해 클램프 스위치M5을 온 하고, 클램프 용량(Ｃｃｌ)의 화소 증폭기M7측에 기준전압ＶＣＬ이 접속된다.

t54에서, 신호ＰＲＥＳ를 로 레벨로 해서 리셋트를 종료하고 나서, 클램프 용량Ｃｃｌ의 화소 증폭기M4측에 리셋트 전압이 세트된다. t55에서, 클램프 스위치M5를 오프하고, 기준전압ＶＣＬ과 기준전압ＶＲＥＳ간의 차분의 전압에 대응한 전하가 클램프 용량Ｃｃｌ에 축적되고 나서 클램프가 종료된다.

리셋트 구동R1을 종료하고, t55에서, ＰＤ와 플로팅 디퓨전 용량Ｃｆｄ의 광전변환부에 전하가 축적되기 시작한다. t56에서, 신호ＥＮ을 로 레벨로 해서 화소 증폭기M4와 화소 증폭기M7을 비동작 상태로 한다. 광전변환부가 축적 상태가 되므로, 노광 허가 신호를 "인에이블"로 해서 X선의 노광을 요구한다. 이후의 리셋트 구동도 이 타이밍에서 제어된다.

동화상 촬영시에 이미지 센서간, 주사선간의 스위칭의 시간 차이에 의해 발생된 화상 변위를 방지하기 위해서, 타일링된 각 이미지 센서의 모든 화소는 일괄적으로 동일한 타이밍, 동일한 기간으로 리셋트 구동된다.

그 후, 각 화소회로의 포토다이오드ＰＤ에서 발생한 광 전하는, 용량Ｃｆｄ에 일괄 노광에 의해 축적된다. ｔ52로부터 t54까지 리셋트 구동시에 상기 ＰＤ에 기준전압ＶＲＥＳ를 인가할 때, 광전변환부에서 리셋트 노이즈(ｋＴＣ노이즈)가 발생한다. 이 문제점을 해결하기 위해서, 클램프회로의 클램프 용량Ｃｃｌ의 화소 증폭기M7측에 기준전압ＶＣＬ을 인가하여 리셋트 노이즈를 제거한다.

t60에서 시작되는 샘플링 구동S1에 관하여 설명한다. 신호ＥＮ을 하이레벨로 설정해 선택 스위치M3, M6을 온 함으로써, 용량Ｃｆｄ에 축적된 전하는 전하/전압으로 변환되고 소스 폴로워로서 동작하는 화소 증폭기M4에 의해 전압으로서 클램프 용량Ｃｃｌ에 출력된다. 화소 증폭기M4의 출력은, 리셋트 노이즈를 포함하지만, 클램프회로에 의해 리셋트시에 화소 증폭기M7측을 기준전압ＶＣＬ으로 설정하고 있으므로, 리셋트 노이즈가 제거된 광신호가, 화소 증폭기M7에 출력된다.

t61에서, 샘플 홀드 제어신호ＴＳ를 하이레벨로 해서 신호 스위치M8를 온 함으로써, 광신호는 화소 증폭기M7을 거쳐서 광신호용 홀드 용량ＣＳ에 일괄 전송된다. 샘플링 및 홀딩을 시작하므로, t62에서, 노광 허가 신호를 "디스에이블"로 해서 X선 노광을 금지한다. t63에서, 신호ＴＳ를 로 레벨로 하고 신호 스위치M8을 오프함으로써, 광신호용 홀드 용량ＣＳ에 광 전하신호가 샘플 홀드된다.

다음에, t64에서, 리셋트 신호ＰＲＥＳ를 하이레벨로 해서 리셋트 스위치M2를 온 함으로써, 용량Ｃｆｄ를 기준전압ＶＲＥＳ에 리셋트한다. t65에서, 신호ＰＣＬ을 하이레벨로 한다. 클램프 용량Ｃｃｌ에는 전압ＶＣＬ과 전압ＶＲＥＳ간의 차분의 전압에 리셋트 노이즈가 중첩한 전하가 축적된다. t66에서, 리셋트 신호ＰＲＥＳ를 로 레벨로 하고 리셋트를 완료한다. t67에서, 신호ＴＮ을 하이레벨로 하고 노이즈 스위치M11을 온 함으로써, 기준전압ＶＣＬ에 설정된 노이즈 신호를 노이즈 신호용 홀드 용량ＣＮ에 전송한다.

t68에서, 신호ＴＮ을 로 레벨로 하고 노이즈 스위치M11을 오프함으로써, 노이즈 신호가 노이즈 신호용 홀드용 용량ＣＮ에 샘플 홀드된다. t69에서 신호ＰＣＬ을 로 레벨로 하고, t70에서 신호ＥＮ을 로 레벨로 해서, 샘플링 구동S1을 종료한다. 샘플링 구동S1은 전체 화소를 일괄적으로 행한다. 이어서 행해진 샘플링 구동은, 상기 타이밍에서 제어된다. 샘플링 구동S1이 행해진 후, t91에서, 다시 리셋트 구동R1이 행해지고, 다음 프레임이 ＰＤ에 축적되기 시작한다.

광신호 및 노이즈 신호의 주사는 화소마다 행해진다. 신호 판독 스위치M9와 노이즈 판독 스위치M12를 온 함으로써, 광신호용 홀드 용량ＣＳ의 전압과 노이즈 신호용 홀드용 용량ＣＮ의 전압이, 신호 증폭기M10, 노이즈 증폭기M13을 거쳐, 각각 광신호 출력선과 노이즈 신호 출력선에 전송된다. 그 노이즈 신호 출력선과 광신호 출력선에 전송된 신호는, 노이즈 신호 출력선과 광신호 출력선에 각각 접속된 (도면에 나타내지 않은) 작동 입력 증폭기에 의해 감산된다.

이러한 구성에 의해, 화소 증폭기에서의 열 노이즈, 1/f노이즈, 온도차이, 및 프로세스 변동에 의해 생긴 피티드(fitted) 패턴 노이즈(ＦＰＮ)f를 제거한다. 상기 센서가 상기 신호를 판독 가능할 때의 기간은, t68에서 샘플링 및 홀딩 종료할 때의 시간부터, ｔ91에서 광신호용 홀드 용량ＣＳ와 노이즈 신호용 홀드 용량ＣＮ에, 다음 프레임의 광 전하신호의 샘플링 및 홀딩이 다시 개시될 때의 시간까지의 사이다. 샘플링 구동S1 종료 후에, 화소의 판독 처리ＲＤ1이 행해진다. 판독 처리ＲＤ1은, 화상 표시의 딜레이(delay)를 가능한 한 짧게 하도록, 샘플링 및 홀딩 직후에 행해진다.

도 2에 나타낸 화소회로에 있어서, 상기 ＰＤ에 전하를 축적하기 시작하는 타이밍은, 도 4에 나타낸 것처럼 리셋트 완료후에 신호ＰＣＬ을 로 레벨로 해서 클램프가 완료한 시점t55와 t69이다. 또한, 축적 종료의 타이밍은, 신호ＴＳ를 로 레벨로 하고 광신호를 샘플 홀드한 시점t63이다.

이러한 구성에 의해, 광신호 및 노이즈 신호를 샘플 홀드하는 샘플링 구동S1과 샘플링 구동S1의 사이에, 축적 시간 시작을 위한 리셋트 구동R1 또는 샘플링 구동S1을 삽입함으로써, 축적 시간을 제한한다. 도 4에서는, t60에서 시작되는 샘플링 구동S1과 t90에서 시작되는 샘플링 구동S1의 사이에 t81에서 시작되는 리셋트 구동R1을 삽입함으로써, 실질적인 축적 시간인 X선 윈도우를 t85로부터 t93까지의 기간 "T"에 제한하고 있다.

도 5는, 타일링된 3매의 사각형 반도체 기판의 화소 데이터를 1개의 Ａ/D변환기로 판독하기 위한 타임 차트다.

칩 선택 신호ＣＳ0∼ＣＳ2는, 사각형 반도체 기판의 아날로그 신호의 출력을 제어한다. 도 4에 나타낸 사각형 반도체 기판의 아날로그 출력 신호에 할당된 숫자는, 각각 타임 차트의 칩 선택 신호ＣＳ의 숫자에 1 대 1로 대응하고 있다. 예를 들면, 칩 선택 신호ＣＳ0이 "H"레벨일 동안에, 아날로그 출력 신호 번호 "0"의 아날로그 출력이 유효해져, 다음단의 증폭기(107)에 출력된다.

칩 선택 신호ＣＳ1이 "H"레벨일 동안에, 아날로그 출력 신호 번호 "1"의 아날로그 출력이 유효해져, 다음단의 증폭기(107)에 출력된다. 칩 선택 신호ＣＳ0는 아날로그 출력 신호 번호 "0"의 사각형 반도체 기판에 접속된다. 칩 선택 신호ＣＳ1은 아날로그 출력 신호 번호 "1"의 사각형 반도체 기판에 접속된다. 칩 선택 신호ＣＳ2는 아날로그 출력 신호 번호 "2"의 사각형 반도체 기판에 접속된다.

화상을 판독하기 위해서, 우선, 칩 선택 신호ＣＳ0이 선택된다.

수직주사 스타트 신호ＶＳＴ가 하이 상태에 있는 경우, 수직주사 클록ＣＬＫＶ가 상승하면, 도 3의 수직주사회로의 행 신호선V1이 "인에이블"이 된다. 상기 행 신호선V1에 의해 선택된 화상의 군(1,1)로부터 (n,1)까지의 출력이 유효해진 후, 각 열 신호선에, 화상의 군(1,1)로부터 (n,1)까지의 각 화소의 화소전압신호가 출력된다.

수평주사 스타트 신호ＨＳＴ가 하이 상태에 있는 경우, 수평주사 클록ＣＬＫＨ가 상승하면, 수평주사회로의 열 선택행 신호H1이 "인에이블"이 된다. ＣＬＫＨ의 상승에 동기하여, 수평주사회로의 열 선택행 신호H1이 H2,...,Ｈｎ으로 전환되고, 화소를 (1,1)로부터 순차로 (n,1)까지 선택하고, 수평방향의 칩 선택 신호ＣＳ0로 선택된 사각형 반도체 기판에 설치된 가로방향 화소군의 주사를 종료한다.

A/D변환은 ＣＬＫＨ에 동기해서 행해진다. 다음에, 칩 선택 신호ＣＳ0을 칩 선택 신호ＣＳ1으로 전환하여 마찬가지로 수평주사를 행한다. 칩 선택 신호ＣＳ2에 관해서도, 마찬가지로 수평주사를 행하여, 3매의 사각형 반도체 기판의 횡 1줄로 배열한 화상군의 판독을 종료한다.

이후, ＣＬＫＶ에 의해 수직주사회로의 행 신호선을 순차로 전환하고, 마찬가지로 수평주사를 행 선택 신호Ｖｍ까지 행함으로써, 3매의 사각형 반도체 기판의 전체 화소의 판독이 완료한다.

A/D변환을 행하는 화소의 라인을 전환하는 ＣＬＫＶ신호로 제어된 귀선시간을 1μｓｅｃ로 하고, 칩 선택 신호ＣＳ0, ＣＳ1, ＣＳ2의 전환 시간을 1μｓｅｃ로 한다. 귀선시간과 같은 시간에 칩 선택을 전환한다.

이상의 조건하에서, 1라인을 판독하는 시간은 22.2μｓｅｃ이고, 사각형 반도체 기판 3매의 영역에서 가로방향 384화소, 세로방향 896화소를 1개의 Ａ/D변환기로 A/D변환하기 위한 시간은, 약 20ｍｓｅｃ이다. 센서 패널의 전체 A/D변환기의 Ａ/D변환을 동시에 행함으로써, 약 20ｍｓｅｃ로 센서 패널의 화상의 판독이 완료된다.

도 6은, 본 기술의 제1 실시예에 따른 외부 동기 모드에서 고정 프레임 레이트로 X선 윈도우가 제한된 동화상 촬영시의 상기 센서의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다. 도 6은 화소가 가산되지 않는 촬영 모드로서 고감도 모드의 일례를 나타낸다. 도 6은 리셋트 구동 R1과 샘플링 구동S1을 나타낸다.

도 4의 구동제어의 타이밍 차트에 기재한 것처럼, 샘플링 구동S1의 사이에 리셋트 구동R1을 삽입함에 의해, 유효 광신호의 축적 시간인 X선 윈도우는, 리셋트 구동R1과 샘플링 구동S1 사이의 기간 "T"로서 나타내어진다. 플랫 패널 센서(105)는, 리셋트 구동R1에 의해 전체 화소에 대해 동시에 리셋트를 행하고, 그 샘플링 구동S1에 의해 전체 화소에 대해 동시에 샘플링을 행한다.

본 제어의 특징은, 광전변환소자에 의한 전하가 축적중에 샘플 홀드된 전압을 열 신호선에 인가하는 내부주사ＩＳ(제1 제어)를 행하는 점이다. 또한, 본 제어의 특징은, 샘플 홀드된 신호 전압을 내부주사ＩＳ의 뒤에 신호선에 인가하는 판독 구동ＲＤ(제2 제어)를 행하는 점이다.

제1 실시예에서는, 촬영 프레임 레이트가 15ｆｐｓ인 경우를 예로서 설명한다.

프레임 레이트가 15ｆｐｓ이므로, 동화상 촬영의 주기는 약 66ｍｓｅｃ이다. 화상의 판독은 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 약 20ｍｓｅｃ다. 샘플링 구동S1의 기간과 리셋트 구동R1의 기간 양쪽이 약 1ｍｓｅｃ이고, X선 윈도우는 50ｍｓｅｃ이다. 사각형 반도체 기판(106)의 화소회로로서, 도 2에 나타낸 비파괴 판독을 행할 수 있는 화소회로를 사용한다.

도 6에 있어서, 사각형 반도체 기판의 ＥＮ, ＴＳ, ＰＲＥＳ, ＰＣＬ 및 ＴＮ신호를 제어하기 위한 신호들의 타이밍에 관해, 리셋트 구동R1은 도 4에 나타낸 샘플링 구동S1에 해당하고, 그 샘플링 구동S1은 도 4에 나타낸 샘플링 구동S1에 해당한다.

도 6에 나타낸 타임 차트에 있어서, 정보처리장치(101)와 촬영 제어부(109)의 사이에서 코맨드 제어용 인터페이스(110)를 거쳐 t100에서 코맨드 통신이 행해져 촬영 모드가 설정된다. 촬영 모드가 ｔ101에서 설정된 직후의 시간으로부터 t106까지, 신호선의 불안정 전위를 안정화하는 처리를 행한다. 그 처리에서, 불안정한 전위를 초기전위로 전환하기 위해서 플로팅 상태에 있는 열 신호선과 아날로그 출력 신호선에 신호 전압을 인가한다.

우선, t101로부터 t102까지 리셋트 구동R1을 행한다. 리셋트 구동R1 종료 후에, ＰＤ의 축적을 기다리지 않고 t103으로부터 t104까지 샘플링 구동S1을 행한다. 샘플 구동S1이 종료한 시점t104에서는, 도 2의 화소회로의 광신호용 홀드 용량ＣＳ와 노이즈 신호용 홀드 용량ＣＮ에는 기준전압ＶＣＬ이 샘플 홀드된다.

t105로부터 t106까지의 기간의 판독회로의 내부주사ＩＳ는, 판독회로내의 라인 전위 초기화 주사를 행한다. 이 내부주사ＩＳ는, 플로팅 디퓨전 용량Ｃｆｄ에 전하가 축적되면서 샘플 홀드된 전압을 열 신호선 및 아날로그 출력 신호선에 인가하는 공정이다.

도 7은, 판독회로의 내부주사ＩＳ인 초기 전위 인가 동작의 타임 차트다.

내부주사ＩＳ(제1 제어)에서는, 판독 스위치M9, M12 및 상기 출력 스위치를 순차로 온 함으로써, 열 신호선 및 아날로그 출력 신호선에 샘플 홀드된 전압을 인가한다. 용량ＣＳ에 축적된 광신호전압 및 용량ＣＮ에 축적된 노이즈 신호 전압을 각각 신호선에 인가한다.

불안정한 전위를 로직 전위로 변환하고 상기 샘플 홀드 전위를 초기화하기 위해서는, 사각형 반도체 기판을 판독하는 내부주사IS를 행하면 좋고, A/D변환기에 내부 화소의 전압신호를 출력할 필요는 없다.

또한, ＸＹ어드레스 주사에 의한 판독회로의 행 선택선(305), 열 신호선(306, 307), 아날로그 출력 신호선(308, 309)이 초기 전위로 되도록 제어되면 좋다. 따라서, 각 사각형 반도체 기판 제어용 신호선ＥＮ, ＴＳ, ＰＲＥＳ, ＰＣＬ, ＴＮ, ＶＳＴ, ＣＬＫＶ, ＨＳＴ, ＣＬＫＨ가 공통의 구동회로에 의해 구동된 본 실시예에 의하면, 판독회로는 실질적으로 수직방향으로 1회, 수평방향으로 적어도 1회의 주사를 행하면 좋다.

도 3에 나타낸 사각형 반도체 기판의 ＨＳＴ, ＣＬＫＨ, VＳＴ 및 ＣＬＫＶ 모두는 서로 동기해서 동작하고, 내부회로의 전체 칩이 공통으로 사용되어 작동한다. 이 때문에, 상기 전위를 초기화하기 위해 판독하는 주사는, 사각형 반도체 기판 1매에 대해 행하여도 된다.

초기 전위 인가 동작은, 판독회로내의 주사이며, 화소들을 판독하지 않아서, 칩 선택신호ＣＳ0, ＣＳ1, ＣＳ2은 "디스에이블"을 나타내는 한, A/D변환기에의 출력은 행하지 않는다. 도 7에 나타낸 ｔ150에서, 수직주사 스타트 신호ＶＳＴ를 하이로 한 후, 수직주사 클록ＣＬＫＶ를 연속해서 입력하고, 판독회로 내부의 행 선택선(305)을 순차로 로직 전위에 초기화한다.

행 선택선(305)의 순차적 전위 초기화에 따라, 그 전위 초기화는, 열 신호선(306, 307)에 행해져 기준전압ＶＣＬ로 설정된다. ＣＬＫＶ가 ｔ151에서 수직방향의 조작이 종료할 때까지 수평방향의 주사는 행하지 않는다. 수평방향의 주사를 행하지 않으므로, 그에 따라 수직방향의 주사가 고속으로 행해진다. 도 7에서는, 수평주사 클록ＣＬＫＶ의 클록 주기는 1μｓｅｃ이므로, 수직방향주사는 896μｓｅｃ에서 종료한다.

수직주사 완료 후 ｔ152로부터 수평주사를 행한다. 초기화 전위를 아날로그 출력 신호선(308,309)에 관해 행하여 기준전압ＶＣＬ에 설정된다. 수평주사는 픽셀 클록20MHz에서 행하므로, 128화소를 약 6.4μｓｅｃ에서 완료한다. 상술한 것처럼, 판독회로내의 주사에 의한 전위 초기화는, 약 0.9ｍｓｅｃ에서 완료한다.

리셋트 구동R1, 샘플링 구동S1 및 내부주사ＩＳ를 행함으로써, 1프레임 촬영에 해당한 구동 시퀀스가 행해진다. 이 시퀀스는, 1프레임을 판독하고 폐기하는 것과 동등하여, 보통 촬영의 리셋트 구동의 1ｍｓｅｃ, 샘플링 구동의 1ｍｓｅｃ, 축적 시간의 50ｍｓｅｃ 및 판독시간의 20ｍｓｅｃ를 가산하여 취득된 약 72ｍｓｅｃ를 약 3ｍｓｅｃ로 단축될 수 있다.

ｔ101로부터 t106까지 약 3ｍｓｅｃ의 구동을 행함으로써, 판독회로의 불안정한 전위에 관해 전위 초기화를 행할 수 있음으로써, 초기 프레임의 불안정한 오프셋이 양호한 오프셋 보정을 방지하는 문제를 해소한다. 내부주사ＩＳ가 증폭기(107)에 의한 신호 전압의 증폭, A/D변환기(108)에 의한 Ａ/D변환, 촬영 제어부(109)에 의한 화상의 생성이 행해지지 않기 때문에, 처리 시간과 처리부하가 경감되어, 판독 구동ＲＤ를 실행하는 경우와 비교해서 소비 전력을 저감할 수 있다.

내부주사ＩＳ는, 판독 구동ＲＤ를 실행하고 있지 않는 경우 언제나 실행 가능하다. 전하가 수광에 대응한 ＰＤ나 용량Ｃｆｄ에 축적되고 있는 경우에 상기 내부주사IS를 행하는 경우, 화소가 샘플 홀드 회로를 갖고 비파괴 판독이 가능한 장점을 살려 효율적인 구동을 행할 수 있다.

내부주사ＩＳ(제1 제어)로 신호선에 인가된 전압에 근거하는 화상은 생성되지 않고, A/D변환도 실행되지 않는다. 당연히, 샘플링 구동S1 및 판독 구동ＲＤ(제2 제어)에 의해 얻어진 신호 전압에 의거하여, 촬영 제어부(109)에 의해 피사체의 화상이 생성된다.

도 6으로 되돌아가서, 전위 초기화 이후의 제어에 관하여 설명한다.

판독회로의 전위 초기화가 t106에서 완료후, 촬영 제어부(109)로부터 정보처리장치(101)에 출력된 레디신호(112)가 "인에이블" 상태가 된다. 레디신호(112)가 "인에이블"의 상태이고 (도면에 나타내지 않은) X선 노광 스위치가 온이 되면, 정보처리장치(101)는 상기 설정된 촬영 프레임 레이트에 맞는 약 66ｍｓｅｃ의 주기의 동기 펄스를 외부 동기 신호선(113)에 출력한다.

외부 동기신호 펄스의 출력의 조건은, 방사선 촬상장치(100)가 촬영가능한 레디상태인 것이다. 촬영 제어부(109)는, t106의 이 레디상태에서 외부 동기 펄스 신호의 상승을 검출하면, 센서에 의해 축적을 시작하기 위한 리셋트 구동R1을 행한다.

t108에서 리셋트 구동R1이 완료하면, 촬영 제어부(109)로부터 정보처리장치(101)를 향해서 노광 허가 신호(114)를 "인에이블"로 한다. 정보처리장치(101)는, 노광 허가 신호(114)가 "인에이블"이 된 것을 확인하면, X선발생장치에 노광 신호를 출력하고 나서, X선 윈도우가 개방되어 있는 기간내에 펄스 X선을 방사한다.

촬영 제어부(109)는, 설정된 50ｍｓｅｃ의 축적시간이 되도록 ｔ109에서 샘플링 구동S1을 시작한다. X선 윈도우가 닫히는 경우, 동시에 노광 허가 신호(114)가 "디스에이블"로 설정된다. t110에서, 샘플링 구동S1을 종료한 후, 레디신호(112)를 "인에이블"로 하고, 다음 프레임 촬영의 준비를 위해 외부 동기신호의 상승을 기다린다. 그 후의 판독 구동ＲＤ1에서, 촬영 제어부(109)에 의해, 샘플 홀드된 신호 전압을 상기 신호선에 인가하는 제어가 행해진다.

도 6의 ＲＤ1, ＲＤ2로 나타내는 촬영된 화상의 판독은, 도 5의 타임 차트로 나타낸 시퀀스로 행해지고, 1프레임의 판독에 약 20ｍｓｅｃ 걸린다. 판독된 신호 전압값은 A/D변환기(108)에 의해 A/D변환되고 나서, 촬영 제어부(109)에 의해 촬영 화상 데이터가 생성된다. 화상 데이터는, 촬영 제어부(109)로부터 정보처리장치(101)에 화상 데이터 인터페이스(111)를 거쳐 전송된다.

또한, 본 화상의 판독과 동일한 구동을 실행하여, 플랫 패널 센서(105)에서 수광하지 않고 암전류 화상을 생성한다. 이 암전류 화상은 본 화상의 암전류 보정에 사용된다. 구체적으로는, ＰＤ를 수광시키지 않고, 본 화상의 판독 구동ＲＤ와 실질적으로 동일한 판독 구동을 행해서 얻어진 신호 전압에 근거해, 암전류화상을 생성할 수 있다.

도 6에서는, 화상판독ＲＤ1, ＲＤ2의 기간동안에, 리셋트 구동R1이 행해진다. 그렇지만, 비파괴 판독을 행하기 때문에, 판독중의 데이터가 파괴되지 않는다.

판독회로내의 ＸＹ어드레스 주사회로내에서 플로팅 상태에 있는 행 신호선 및 열 신호선에 신호 전압을 인가하여, 불안정한 전위를 초기화하는 처리는, 촬영 모드 설정후의 동화상 촬영전에만 행해지지 않는다. 또한, 위에 설명한 처리는, 이미지 센서 전원 투입후 최초의 동화상 촬영전, 모드 전환후의 동화상 촬영전, 및 이전의 촬영을 행한 후에 시간이 경과한 후에 행해도 된다.

이상과 같이, 촬영의 시작전에 열 신호선 및 출력 신호선에 대하여 클램프회로의 기준전압에 대응한 전압을 인가함으로써, 신호선의 불안정한 전위를 안정화시킬 수 있다. 이 때문에, 광신호전압 또는 노이즈 전압에 중첩하는 불안정한 노이즈 성분을 감소시킬 수 있다.

이하, 제2실시예에 관하여 설명한다. 상기 제1실시예에 따른 판독회로의 전위 초기화 처리를 1회 행했지만, 전위 초기화 처리를 여러번 행해도 된다.

또한, 제2실시예에서는, 이미지 센서가 화소 가산 회로를 갖는다.

도 8a 및 8b는 각각 ＣＭＯＳ형 사각형 반도체 기판내의 화소 가산 회로의 회로도 및 모식적 구성도다.

도 8a는 간략화된 2개의 회로에 도 1에 나타낸 화소회로와, 추가로 화소 가산 회로를 구비한 회로의 예다. 실제의 회로는 "S"신호와 "N"신호 각각 화소 가산 회로를 구비하지만, 도 8에서는 "S"신호 또는 "N"신호 중 어느 한쪽에 대한 하나의 샘플 홀드 회로만이, 설명 간략화를 위해 도시되어 있다.

그 회로들에서 ＰＤ160, 161은, 각각 도 2의 ＰＤ에 해당한다. 증폭 MOS트랜지스터(화소 증폭기)(162, 163, 166, 167, 172, 173)는, 각 회로의 소스 폴로워로서 동작한다. 증폭 MOS트랜지스터 162, 163은 도 1의 화소 증폭기1(M4)에 해당하고, 증폭 MOS트랜지스터 166, 167은 도 2의 화소 증폭기2(M7)에 해당하고, 증폭 MOS트랜지스터 172, 173은 도 2의 화소 증폭기"S"(M10) 또는 화소 증폭기"N"(M13)에 해당한다.

상기 회로들의 클램프 용량(164, 165)은, 각각 도 2의 클램프 용량(Ｃｃｌ)에 해당한다. 샘플 MOS트랜지스터(샘플 스위치)(168, 169)는, 각 회로의 광신호 혹은 노이즈 신호 축적용의 샘플 홀드 회로에 구비된다. 샘플 MOS트랜지스터(168, 169)는, 도 2의 샘플 홀드 스위치"S"(M8) 또는 샘플 홀드 스위치"N"(M11)에 해당한다. 광신호용 혹은 노이즈 신호용 홀드 용량(170, 171)은, 도 2의 광신호용 홀드 용량ＣＳ 혹은 노이즈 신호용 홀드 용량ＣＮ에 해당한다.

가산용 MOS트랜지스터(비닝(binning) 스위치)(150, 151)는 화소 가산 회로에 구비된다. 도 8b는 사각형 반도체 기판의 1화소분의 화소회로를 "□"로서 나타낸 화소 가산 회로를 나타낸다. 도 8a의 점선으로 둘러싸여진 부분과 도 8b의 점선으로 둘러싸여진 부분은 같은 회로부를 나타낸다. 도 8b에 나타나 있는 바와 같이, 점선으로 둘러싸여진 부분은, 인접한 화소마다의 광신호 혹은 노이즈 신호용 홀드 용량을 도통하여, 그 화소들을 가산한다.

이러한 구성에 의해, 화소 정보를 폐기하지 않고 주사되는 화소를 감소할 수 있어, 고속 프레임 레이트로 신호들을 판독할 수 있다. 도 8b에서는, 신호ＡＤＤ0을 하이레벨, 신호ＡＤＤ1을 로 레벨로 하면, 2×2의 화소 가산을 행한다. 신호ＡＤＤ0을 하이레벨, 신호ＡＤＤ1을 하이레벨로 하면, 4×4의 화소 가산을 행한다.

ＣＭＯＳ형 이미지 센서에 있어서는, 촬영을 위한 광이 조사되지 않고 있는 기간에 있어서도 암전류가 발생한다. 이 때문에, ＣＭＯＳ형 이미지 센서는 축적후의 출력에 오프셋 값을 가져서, 광을 조사하지 않더라도 "0"이외의 값을 각 화소가 광신호로서 출력한다. 어떤 축적 기간에 광을 조사하지 않고 광신호 데이터를 ＣＭＯＳ형 이미지 센서의 오프셋 패턴으로서 취득한다. 상기 어떤 축적 기간동안에 동화상을 취득할 때에 얻어진 광신호 데이터로부터, 상기 어떤 축적 기간동안에 상기 사전에 취득한 오프셋 패턴을 감산해서 오프셋을 보정하는 방법이 있다.

도 9는, 본 기술의 제2 실시예에 따른 외부 동기 모드에서의 고정 프레임 레이트로 X선 윈도우가 제한된 동화상 촬영시의 상기 센서의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다. 촬영 모드는, 4×4의 화소 가산을 행하고, 고다이나믹 레인지 모드의 예다.

도 9는, 판독회로의 전위 초기화 처리를 t111, t112, t113에서 3회 행하는 예를 나타낸다. 전위 초기화 처리 시퀀스내에서, 리셋트 구동R1을 행하는 동안과, 샘플링 구동S1을 행하는 동안에, ＡＤＤ0신호와 ＡＤＤ1신호를 모두 로 레벨로 하고, 화소 가산용의 스위칭 트랜지스터는 오프인채로 있다.

내부주사ＩＳ의 기간동안에, ＡＤＤ0신호와 ＡＤＤ1신호를 모두 하이레벨로 하고, 화소 가산용의 스위칭 트랜지스터를 온 하고 나서, 4×4의 화소 가산 모드로 내부주사ＩＳ를 행한다. 내부주사ＩＳ 종료 후, ＡＤＤ0신호와 ＡＤＤ1신호는 모두 로 레벨로 하고, 화소 가산용의 스위칭 트랜지스터는 오프된다. 이렇게, 촬영 제어부(109)는, 판독 구동ＲＤ(제2 제어)동안 비닝판독을 행할 경우에는, 판독 구동(제2 제어)에 앞서 내부주사ＩＳ(제1 제어)동안에 비닝 스위치를 온한 상태에서 샘플 홀드된 전압을 신호선에 인가한다.

제2 실시예에서는, 제1 실시예와 마찬가지로, 촬영 프레임 레이트가 15ｆｐｓ인 경우를 예로서 설명한다.

프레임 레이트가 15ｆｐｓ이므로, 동화상 촬영의 주기는 약 66ｍｓｅｃ이다. 4×4의 화소 가산 모드의 판독의 주사는, 수직주사회로가 매 4개의 선마다 주사를 행하므로, 1/4의 주사선이 판독된다. 이에 따라서, 판독 시간은, 약 4분의 1까지 단축된 약 5ｍｓｅｃ다.

샘플링 구동S1의 기간과 리셋트 구동R1의 기간은 약 1ｍｓｅｃ로 되도록 하고, X선 윈도우의 기간은 50ｍｓｅｃ로 되도록 한다. 사각형 반도체 기판(106)의 화소회로로서는, 도 2에 나타낸 비파괴 판독이 가능한 화소회로를 사용한다.

도 9에서는, t114에서, 외부 동기신호 펄스의 상승에 동기해서 동화상 촬영이 개시된다.

촬영된 화상의 판독은, 판독ＲＤ의 기간에 행해진다. 이 판독동안에, 화소 가산용의 스위칭 트랜지스터를 온 하여 4×4의 화소 가산 모드로 내부주사IS를 행한다. 또한, 촬영의 샘플링 구동 기간 동안은, ＡＤＤ0신호와 ＡＤＤ1신호를 모두 로 레벨로 하고 화소 가산용의 스위칭 트랜지스터를 오프한다.

제2 실시예에서는 X선 윈도우가 개방되기 전에, 축적 화상의 판독이 완료한다.

도 9에 나타낸 샘플링 구동S2의 신호 패턴은, ＰＤ의 리셋트와 함께, ＰＣＬ신호가 하이가 되어 기준전압ＶＣＬ이 클램프회로에 인가되어 있다. 이 ＰＣＬ신호가 하이인 동안에 ＳＴ신호와 ＴＮ신호에 의해 광신호용 홀드 용량ＣＳ와 노이즈 신호용 홀드 용량ＣＮ에 기준전압ＶＣＬ을 샘플 홀드시키고 있다.

제1 실시예에서는, 윈도우가 개방된 리셋트 구동R1을, 도 6의 리셋트 구동R1의 신호 패턴을 사용하여 행한다. 제2 실시예에서는 샘플링 구동S2의 신호 패턴을 사용한다. 도 9의 타임 차트에서는 판독이 완료하고 있으므로, 광신호용 홀드 용량ＣＳ와 노이즈 신호용 홀드 용량ＣＮ의 전위가 기준전압ＶＣＬ이어도 된다.

윈도우를 개방하기 위한 구동은, 윈도우가 개방될 때 판독이 종료되고 있는지의 여부에 따라 리셋트 구동R1과 샘플링 구동S2를 자동으로 전환될 수 있다.

본 제2 실시예에서는, 3회 전위 초기화 처리를 행했지만, 3회에 한정되지는 않는다. 전위 초기화 처리는, 3회이상 행해도 되거나, 동화상 촬영을 시작할 때까지 계속해도 된다. 이와 같이, 여러번 전위 초기화 처리를 행함으로써, 1회 전위 초기화 처리를 행하는 경우와 비교하여, 신호선의 불안정한 전위의 악영향을 보다 저감시킬 수 있다.

또한, 내부주사ＩＳ를 비닝 스위치가 온된 상태에서 행함으로써, 비닝 스위치간의 신호선등 비닝시에만 이용되는 신호선의 불안정한 전위를 안정화시킬 수 있다. 또한, 촬영 모드 설정후의 동화상 촬영전에 전위 초기화 처리를 행하는 것과 아울러, 전위 초기화 처리는, 이미지 센서 전원투입후 최초의 동화상 촬영전, 모드 전환후의 동화상 촬영전, 및 이전의 촬영으로부터 시간이 경과한 후에, 행해도 된다.

이하에, 제3 실시예에 관하여 설명한다. 도 10은 샘플링 구동S2의 샘플링 구동 패턴을, 판독회로의 전위 초기화 처리에 사용한 예를 나타낸다. 샘플링 구동S2도 샘플링 구동S1을 겸하므로, 도 9에서 행한 판독회로의 전위 초기화 처리의 샘플링 구동S1을 생략할 수 있다. 판독 구동ＲＤ(제2 제어)를 행한 후, 상기 샘플 홀드된 신호 전압을 신호선에 인가하는 내부주사ＩＳ(제1 제어)를 행한다.

도 10은, 판독회로의 전위 초기화 처리를 t121, t122, t123에서 3회 행하는 예를 나타낸다. t121, t122, t123의 각각에서, 샘플링 구동S2를 시작하고, 샘플링 구동S2 종료 후, 판독회로의 내부주사ＩＳ를 행하여, 판독회로내의 불안정한 전위를 로직 전위와 샘플 홀드 전위인 기준전위ＶＣＬ로 초기화한다.

제3 실시예에서는 비파괴 판독 센서의 특징을 살려, 방사선 발생 장치(103)에 대하여 노광 허가 신호가 출력되고 있는 동안에 내부주사ＩＳ(제1 제어)를 행한다. 보다 구체적으로, X선 윈도우가 열려 있을 때의 축적 기간 동안의 ｔ125, t126에서 판독회로의 내부주사ＩＳ를 행한다. 판독회로의 내부주사ＩＳ는, 샘플링 구동S1이 시작되기 전에 완료된다.

제3 실시예에서는, X선 윈도우가 개방될 때의 리셋트 구동은, 샘플링 구동S2의 신호 패턴을 사용한다. t125, t126에서의 내부주사ＩＳ에 의해, 판독회로내의 불안정한 전위는, 로직 전위와 샘플 홀드 전위인 기준전위ＶＣＬ로 초기화된다. 판독 주사의 직전에 내부주사ＩＳ를 행함으로써, 판독회로내의 전위는 안정해지고, 오프셋 보정은 양호하게 행해질 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는, 화소로부터 전하를 판독하는 판독 구동ＲＤ 전에 샘플링 구동S2를 실행함으로써, 광신호를 유지하는 제1 샘플 홀드 회로에 클램프회로의 기준전압을 유지시킨 후, 광신호를 유지시킬 수 있다. 이러한 구성에 의해, 샘플 홀드 회로에 의해 생긴 노이즈를 제거할 수 있다.

X선 윈도우가 열려 있을 때의 축적 기간 동안에 ｔ125, t126에서 행해진 판독회로의 내부주사ＩＳ는, 특히 저프레임 레이트로 동화상을 촬영할 때 효과적이다.

도 11은, 본 기술의 제4 실시예에 따른 연속 X선 형광투시경 모드에서의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다. 연속 X선을 사용하기 위해서, X선 윈도우는 완전히 열려 있다. 제4 실시예에 따른 촬영 모드는, 2×2의 화소 가산을 행하고, 고감도 모드의 예다.

t131, t132, t133의 각각에서, 샘플링 구동S2를 시작한다. 샘플링 구동S2 종료후, 판독회로의 내부주사ＩＳ를 행한다. 이러한 구성에 의해, 판독회로내의 불안정한 전위를 로직 전위와 샘플 홀드 전위인 기준전위ＶＣＬ로 초기화한다.

판독회로의 전위 초기화가 t134에서 완료된 후, 촬영 제어부(109)로부터 정보처리장치(101)에 출력된 레디신호(112)가 "인에이블" 상태가 된다. 레디신호(112)가 "인에이블"의 상태에서 정보처리장치(101)는 (도면에 나타내지 않은) X선 형광 투시경 스위치가 온이 되면, 외부 동기신호가 "인에이블"이 된다.

촬영 제어부(109)는, 외부 동기신호가 "인에이블"을 검출하면, 레디신호를 "디스에이블"로 하고 나서, 리셋트 구동을 포함하는 샘플링 구동S1을 행한다. 샘플링 구동S1이 완료하면, 촬영 제어부(109)는, 노광 허가 신호를 "인에이블"로 하고, 설정된 프레임 레이트의 주기로 출력되는 (도면에 나타내지 않은) 내부 동기 펄스 신호에 의해 샘플링 구동S1을 반복한다. 정보처리장치(101)는, 노광 허가 신호의 "인에이블"을 검출하고, 연속 X선의 조사를 X선 발생장치에 지령하고 나서, 연속 X선의 조사가 개시된다.

X선 화상 축적후의 샘플링 구동S1의 직후에, 판독동작ＲＤ를 주기적으로 행해 형광 투시경 촬영을 행한다. 상기 실시예 3과 마찬가지로, 샘플링 구동S1의 직전에, 판독회로의 내부주사ＩＳ를 시작하고, 샘플링 구동S1의 시작에 내부주사ＩＳ가 완료된다.

t138에서 개시되는 내부주사ＩＳ 전의 구동은 샘플링 구동S1이다. 이 때문에, 광신호용 홀드 용량ＣＳ에는, 광전변환소자의 출력이 샘플링되어 있다. 내부주사ＩＳ에 의해, 판독회로내의 광신호 전송로의 불안정한 전위는, 화소회로의 출력 범위내의 전압으로 초기화된다. 광신호 전송로의 전위는 화소회로의 출력 범위내의 전압으로 설정되므로, 다른 실시예와 마찬가지로, 오프셋이 안정화될 수 있다.

통상, 판독 구동ＲＤ에 의해 광신호선에 광신호전압이 인가되고, 노이즈 신호선에 기준전압이 인가된다. 이 때문에, 동화상 촬영 구동을 하는 경우에, 2프레임 또는 나중의 프레임에 상기 신호선에 의해 생긴 노이즈가 중첩되지 않는다. 그렇지만, 저프레임 레이트로 촬영시에, 판독구동ＲＤ로부터 다음 판독 구동ＲＤ까지의 시간간격은 길어도 된다.

특히, 이미지 센서가 상기 신호선에 의해 생긴 노이즈의 영향을 크게 받는 특성을 갖는 경우, 상기 시간간격으로 신호선에 무시할 수 없는 노이즈가 축적될 수 있다. 이와 같이, 샘플링 구동S1의 직전에 내부주사ＩＳ를 실행함으로써, 축적 시간중에 발생한 신호선의 노이즈를 제거할 수 있다.

본 실시예에서는, 촬상장치가 화소회로내에 샘플 홀드 회로를 갖고 비파괴 판독 구동이 가능한 경우, 내부주사ＩＳ는 축적 시간내에 행해질 수 있다. 이에 따라서, 샘플링 구동S1 및 판독 구동ＲＤ를 변경하지 않고, 내부주사ＩＳ의 제어를 추가하는 것이 가능하다.

도 12는, 본 기술의 제5의 실시예에 따른 외부 동기 촬영 모드에서의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다. 촬영 모드는, 4×4의 화소 가산을 행하고, 고다이나믹 레인지 모드의 예다.

본 실시예에서는, 촬영 제어부(109)는, 신호 전압을 샘플 홀드시키고 나서, 이 신호 전압을 열 신호선에 인가하는 내부주사ＩＳ(제1 제어)를 행한다. 이어서, 촬영 제어부(109)는, 이 신호 전압을 열 신호선에 인가하는 판독 구동ＲＤ(제2 제어)를 행한다. 보다 구체적으로, 신호선에 판독하려고 하는 신호 전압을 인가하는 내부주사ＩＳ를 실행한 후, 해당 신호 전압의 판독을 제어한다.

또한, 촬영 제어부(109)는, 판독구동ＲＤ(제2 제어) 종료후 소정시간동안에 판독 구동ＲＤ(제2 제어)가 행해지지 않은 경우에, 내부주사ＩＳ(제1 제어)를 실행한다.

도 12는, 상기 모드에서의 촬영이 t164에서 일시 중단하고, t168에서 촬영이 재개될 경우의 구동에 관하여 설명한다. 도 12는, t164에서 종료한 촬영 화상의 판독 종료후, 동화상 프레임 촬영의 간격이하의 주기로, t165, t166, t167에서 판독회로의 불안정한 전위의 전위 초기화 구동을 추가한 예를 나타낸다.

예를 들면, 프레임 촬영 레이트가 15ｆｐｓ이면, 프레임 촬영 주기는 66ｍｓｅｃ이다. 이렇게, 불안정한 전위의 전위 초기화 구동의 주기는 66ｍｓｅｃ이하로 해서 플로팅부의 전위가 불안정한 것을 방지한다.

t165, t166, t167의 각각에서, 샘플링 구동S2를 시작한다. 샘플링 구동S2 종료후, 판독회로의 내부주사ＩＳ를 행하고 나서, 판독회로내의 불안정한 전위를 로직 전위와 샘플 홀드 전위인 기준전위ＶＣＬ로 초기화한다.

판독회로의 불안정한 전위의 전위 초기화 구동은, 화상의 판독 처리중은 행하지 않는다. 또한, 불안정한 전위의 전위 초기화 구동중의, 샘플링 구동S2 동안과, 판독회로의 내부주사ＩＳ 동안에, 외부 동기신호가 입력된 경우에는, 불안정한 전위의 전위 초기화 구동을 중단한다. 이어서, 예를 들면, t168의 샘플링 구동S2에서 개시된 촬영 구동을 시작하면 좋다.

이와 같이, 신호선에 판독하려고 하는 신호 전압을 인가한 후에 해당 신호 전압을 판독하는 제어를 행하여, 신호선에 있어서의 불안정한 전위의 영향을 보다 감소시킬 수 있다.

도 13은, 본 기술의 제6 실시예에 따른 외부 동기 촬영 모드에서의 구동제어를 나타내는 타이밍 차트다. 촬영 모드는, 4×4의 화소 가산을 행하고, 고다이나믹 레인지 모드의 예다. 제1 실시예와 동일한 구성 및 처리를 반복하지 않는다.

제6 실시예에서는, 축적된 화상을 판독하기 전에, 내부주사ＩＳ를 행하여, 판독회로내의 플로팅부의 불안정한 전위, 특히 화상 데이터의 전송 라인을 실제로 판독하는 화상 데이터의 전압으로 고정한다. 내부주사ＩＳ 후, 일반적인 화상판독을 행한다.

신호선의 용량에 의해 생긴 노이즈가 시간의 경과에 따라 증대하는 경향이 있기 때문에, 신호선에 중첩하는 노이즈를 항상 일정한 레벨이하로 감소시킬 수 있다. 또한, 신호 전압을 신호선에 인가하기 전에, 해당 신호 전압과 같은 전압에 의해 내부주사ＩＳ를 행한다. 이 때문에, 신호선에 인가된 전압의 변화에 의해 생긴 노이즈를 감소시킬 수 있다.

도 14는, 판독회로의 내부주사에 의한 초기 전위 인가 동작의 수평주사를 수직주사의 도중에 행하는 예를 나타내는 타임 차트다. 본 기술의 제7 실시예에서는, 내부주사ＩＳ(제1 제어)는, 적어도 1개의 판독 스위치M9(M12)를 온 한 후에, 모든 출력 스위치를 순서적으로 온하고 나서, 이어서 또 다른 판독 스위치M9(M12)를 온 한다. 도 14에 나타나 있는 바와 같이, 수평방향의 주사는, 임의의 라인의 중간에 행한다. 제1 실시예와 동일한 구성 및 처리를 반복하지 않는다.

일반적으로, 사각형 반도체 기판의 단부의 열에 구비된 화소의 특징은, 그 밖의 화소와 다를 수 있다. 도 14와 같이, 수평방향의 주사를 임의의 수직방향의 주사를 행하는 동안에 행함으로써, 특성이 나쁜 화소로부터의 신호를 출력 신호선에 인가하여서 발생되는 노이즈를 막을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 촬영 제어부(109)는, 우선 샘플 홀드된 전기신호를 복수의 신호선에 인가하는 제1 제어를 실행한다. 그 후, 촬영 제어부(109)는, 복수의 화소가 수광에 따라 얻은 전기신호를 순차적으로 신호선에 인가한 후 상기 판독을 행하는 제2 제어를 실행한다.

또한, 촬영 제어부(109)는, 제1 제어로 신호선에 인가된 전기신호에 근거하는 화상 데이터를 생성하지 않고, 제2 제어에 의해 신호선을 거쳐서 판독된 전기신호에 근거하는 화상 데이터를 생성한다. 이러한 구성에 의해, 열 신호선의 불안정한 전위를 특정의 범위, 적어도 샘플 홀드된 전기신호의 값의 범위에서 안정화시킬 수 있다. 따라서, 전기신호에 중첩하는 노이즈를 저감하여, 화질을 향상시킬 수 있다.

제1 제어, 즉 내부주사ＩＳ는, 각 신호선에 접속된 복수의 화소 중 적어도 1개로부터 출력된 전기신호를 각 신호선에 인가하는 처리다. 따라서, 제1 제어에 의해 화소로부터 출력된 전기신호는, 상기 제2 제어와는 달리, 증폭기에 의해 증폭되지도 않고, A/D변환되지도 않는다. 따라서, 일반적인 화소신호의 판독ＲＤ(제2 제어)보다도 처리 시간이 짧아서, 프레임 레이트의 향상에 공헌한다.

내부주사ＩＳ를 행할 때, 촬영 제어부(109)에 의해 칩 선택 신호ＣＳ가 오프되고 전송 스위치가 오프가 된다. 이렇게 하여, 이미지 센서와 A/D변환기가 도통하지 않는 상태가 된다. 또한, 전송 스위치를 오프하지 않더라도, 증폭 처리나 A/D변환처리가 행해지지 않거나, 증폭기나 A/D변환기가 그 신호를 출력하지 않는다.

여기에서, 본 실시예에 따라 상기 샘플 홀드된 클램프 전위에 대응하는 전기신호를 신호선에 인가시키도록 제어함으로써, 신호선의 불안정한 전위를 한층 더 안정화시킬 수 있다.

촬영 제어부(109)는, 촬영전에 제1 제어를 행하여 촬영전에 들어간 플로팅 상태에서 신호선의 불안정한 전위를 안정화시킬 수 있다. 또한, 제1 제어의 종료에 따라, 촬상준비가 종료한 것을 나타내는 신호를 출력한다. 이 신호에 따라, X선 조사가 개시되도록 제어하여서 프레임 레이트를 짧게 하고 화질을 향상시킨다.

제1 제어를 반복적으로 행함으로써, 불안정한 전위의 안정화의 효과를 높일 수 있다. 또한, 동화상 촬영시에, 광전변환소자가 수광해 전하를 축적하고 있는 동안, 또는 방사선 발생 장치에 대하여 노광 허가 신호가 출력되고 있는 동안에 내부주사ＩＳ를 행하여, 불안정한 전위의 악영향을 더욱 감소시킬 수 있다.

샘플 홀드된 비파괴 광신호를 신호선에 인가하여서 촬영중의 내부주사ＩＳ를 행하는 경우에, 신호선의 전위는, 광신호의 전위에 가깝게 설정하여 노이즈 저감 효과를 높일 수 있다. 현재 프레임이 수광중에 이전 프레임의 광신호가 샘플 홀드된 채로 되어 있는 경우에는, 이전 프레임의 신호로 내부주사ＩＳ를 행함으로써, 제어를 간략화 할 수 있다. 특히, 이 제어에 의해, 펄스 X선 대신에 연속 X선으로 촬영하는 경우에도, 불안정한 전위를 감소시킬 수 있다.

저프레임 레이트를 사용하는 경우, 플로팅 시간이 연기되어 불안정한 전위의 악영향이 커지기도 한다. 그렇지만, 판독 구동ＲＤ가 행해지지 않을 경우에는, 소정간격으로 내부주사ＩＳ를 행하여 그 악영향을 감소시킬 수 있다.

내부주사ＩＳ에서는, 화소와 열 신호선을 순차로 접속하고 나서, 열 신호선을 출력선에 순차로 접속하는 것으로 행해진다. 화소와 열 신호선의 접속을 순차로 실행하는 도중에, 상기 열 신호선과 출력선을 순차로 접속하여, 바람직한 특성을 갖는 신호선에 인가된 전압을 출력선에 인가할 수 있다. 그러므로, 전위를 안정화시키는 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

광신호용과 ＦＰＮ용의 2계통의 샘플 홀드 회로를 가지고 있는 경우에는, 샘플 홀드 회로 각각에 대해서 상기의 내부주사 처리를 행함으로써, 광신호와 ＦＰＮ과의 신호 차이를 최소화해, ＦＰＮ노이즈를 적절하게 감소시킬 수 있다.

상기 센서내에 아날로그 비닝 회로가 실장되어 있는 경우에는, 비닝 스위치를 온으로 한 상태에서 내부주사ＩＳ를 행함으로써, 비닝회로에 기인하는 불안정한 전위를 안정화시킬 수 있다.

[기타의 실시예]

상술한 실시예들은 단지 예시일 뿐이며, 다른 여러 가지의 실시예를 제공할 수 있다. 아울러, 도 1에 나타낸 각 블록에서 실행하는 처리를 복수의 분할된 회로 블록으로 실행해도 되거나, 복수의 블록을 1개의 회로로서 실장해도 된다. 또한, 촬상장치의 기능을 복수의 장치에 분할하여 실행하여도 된다. 게다가, 방사선 촬영 시스템의 기능을 모바일C암 장치등의 1개의 장치에 의해 실현하여도 된다.

상술한 본 기술의 각 실시예의 설명에서, 방사선 촬영 장치 기술에는, 방사선의 일종인 X선을 사용해서 피사체의 X선 화상 데이터를 촬영하는 X선 촬영 장치를 채용한 것이 기술되어 있다. 또한, 본 기술에서는, 이 X선 촬영 장치와 아울러, 예를 들면 기타의 방사선(예를 들면, α선, β선, γ선)을 사용해서 피사체의 방사선 화상의 촬영을 행하는 방사선 촬영 장치에 적용할 수 있다.

또한, 가시광과 협대역 광을 수광해 촬영하는 안저 카메라 등의 촬상장치에 본 기술을 적용해도 된다. 그 경우, 상술한 선량값은 광량 혹은 광강도로 대체된다.

그렇지만, X선 촬영 시스템의 플랫 패널 검출기(ＦＰＤ)등의 대평면 센서에서는 신호선의 용량에 크게 기인한 불안정한 전위로 인해 화질에 악영향이 커지기 쉽다. 또한, 방사된 선량 저감의 관점에서, 저선량 방사선의 촬영이 요구된다. 저선량 방사선을 사용하는 경우, 보다 노이즈가 분명하다. 따라서, 본 기술을 X선 촬영 장치 또는 X선 센서의 제어장치에 사용함으로써, 화질을 향상시켜 진단상 유용한 화상을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 국면들은, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예(들)의 기능들을 수행하는 시스템 또는 장치(또는 CPU 또는 MPU 등의 디바이스들)의 컴퓨터에 의해서, 또한, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행된 단계들, 예를 들면, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예(들)의 기능들을 수행하는 방법에 의해, 실현될 수도 있다. 이를 위해, 상기 프로그램은, 예를 들면, 네트워크를 통해 또는, 여러 가지 형태의 메모리 디바이스의 기록매체(예를 들면, 컴퓨터 판독 가능한 매체)로부터, 상기 컴퓨터에 제공된다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

Claims (24)

1. 행렬 모양으로 배열되고, 광전변환소자, 샘플 홀드 회로, 상기 샘플 홀드 회로에 의해 유지된 전기 신호를 증폭하는 증폭기, 및 상기 증폭기에 의해 증폭된 전기 신호를 전송하는 판독 스위치를 각각 포함하는 복수의 화소 회로;
   상기 판독 스위치에 의해 전송된 전기 신호를 상기 복수의 화소 회로로부터 판독하기 위한 복수의 신호선;
   상기 복수의 화소 회로로부터 상기 복수의 신호선에 전기 신호를 전송하는 제 1 제어를 실행하고, 상기 제 1 제어가 실행된 후에, 상기 복수의 화소 회로로부터 상기 광전변환소자에 의해 수신된 광에 대응하는 상기 복수의 신호선에 전기 신호를 전송하는 제 2 제어를 실행하는 제어수단; 및
   상기 제2 제어에 의해 상기 복수의 신호선 각각을 거쳐서 판독된 전기신호에 근거한 화상 데이터를 생성하는 생성 수단을 구비한, 촬상장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 화소 회로의 각각은, 상기 광전변환소자와 상기 샘플 홀드 회로의 사이에 접속되어, 상기 광전변환소자에 축적된 전하에 대응하는 전기신호를 얻는 화소 증폭기를 구비하고,
   상기 샘플 홀드 회로는 상기 화소 증폭기에 의해 얻어진 전기 신호를 유지하고,
   상기 제어 수단은, 상기 광전변환소자가 전하를 축적하고 있는 동안에 상기 복수의 화소 회로로부터 상기 복수의 신호선에 전기 신호를 전송하는 제 1 제어를 실행하는, 촬상장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 화소 회로의 각각은, 상기 광전변환소자와 상기 샘플 홀드 회로 사이에 접속되고, 상기 광전변환소자에 저장된 전하에 대응하는 전기 신호를 취득하는 화소 증폭기와, 상기 화소 증폭기와 상기 샘플 홀드 회로의 사이에 설치된 클램프회로를 더 구비하고,
   상기 제어수단은 상기 복수의 화소 회로로부터 상기 클램프 회로에 인가되는 기준 전압에 대응하는 전기 신호를 상기 복수의 신호선에 전송하는 상기 제 1 제어를 실행하는, 촬상장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 화소 회로의 각각에 의해 얻어진 전기신호를 A/D변환기에 출력할 것인가 아닌가를 선택하는 스위치를 더 구비하고,
   상기 제어수단은, 상기 제1 제어를 행할 때, 상기 스위치를 갖는 상기 복수의 화소 회로의 각각에 의해 얻어진 전기신호를 상기 A/D변환기에 출력하지 않도록 상기 스위치를 제어하는, 촬상장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 생성 수단은 상기 제 1 제어에 의해 상기 복수의 신호선의 각각에 전송되는 전기 신호에 근거하여 화상 데이터를 생성하지 않는, 촬상장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 수단은, 상기 제1 제어로서, 상기 전기신호의 각각을 상기 복수의 신호선에 각각 순차로 전송하는 내부주사 처리를 행하여,
   상기 복수의 신호선의 전위를 소정범위로 저하시키고, 상기 제2 제어에 의해 전송된 전기신호에 중첩된 노이즈를 저감하는, 촬상장치.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어 수단은, 상기 전기신호를 상기 A/D변환기에 의해 A/D변환시키고,
   상기 생성 수단은 상기 A/D변환된 데이터에 의거하여 화상 데이터를 생성하는, 촬상장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 수단은, 상기 제1 제어의 종료에 따라 촬상 준비가 완료된 것을 나타내는 신호를 출력하는, 촬상장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 수단은, 상기 제1 제어를 반복해서 행한 후, 상기 제2 제어를 행하는, 촬상장치.
   
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 광전변환소자가 수광중에 상기 제1 제어를 실행하고, 그 후에 상기 제2 제어를 실행하는, 촬상장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 방사선 발생 장치에 대하여 노광 허가 신호가 출력되고 있는 동안에 상기 제1 제어를 행하는, 촬상장치.
    
12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증폭기는, 상기 샘플 홀드 회로와 상기 판독 스위치 사이에 접속된 증폭 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 광전변환소자를 사용하여 수광해서 얻어진 전기신호를 상기 샘플 홀드 회로가 유지하게 하고, 상기 샘플 홀드 회로에 의해 유지된 상기 전기 신호에 대응하는 전기 신호를 상기 증폭 트랜지스터가 출력하도록 하고, 상기 증폭 트랜지스터에 의해 출력된 전기 신호를 상기 복수의 신호선에 상기 판독 스위치가 전송하도록 하고, 상기 제 1 제어가 실행된 후, 상기 제 2 제어를 실행하도록 하는, 촬상장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 샘플 홀드된 이전 프레임의 전기신호를 상기 신호선에 전송하는 상기 제1 제어를 행하고, 상기 유지된 현재 프레임의 전기신호를 순차로 상기 신호선에 인가해 판독하는 상기 제2 제어를 행하는, 촬상장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은 상기 제2 제어의 실행을 반복하고, 상기 제어 수단은, 상기 제2 제어가 종료한 후 소정시간내에 상기 제2 제어가 행해지지 않은 경우에, 상기 제1 제어를 실행하는, 촬상장치.
    
15. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 회로가 행렬 모양으로 배치되고, 상기 복수의 화소 회로를 행마다 선택하기 위한 신호를 전송하는 복수의 행 선택선이 행과 평행하게 배치되고, 상기 선택된 복수의 화소 회로의 신호를 열마다 판독하기 위한 복수의 열 신호선이 열과 평행하게 배치되고, 상기 열 신호선의 신호를 상기 A/D변환기에 출력하는 복수의 출력 신호선이 배치된, 이미지 센서를 더 구비한, 촬상장치.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 열 신호선에 인가된 상기 전기신호를 상기 출력 신호선에 인가할 것인가 아닌가를 제어하는 출력 스위치를 더 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 판독 스위치 및 상기 출력 스위치를 순차적으로 온 하여, 신호선으로서의 상기 열 신호선 및 상기 출력 신호선에 상기 유지된 전기신호를 인가하도록 상기 제1 제어를 실행하는, 촬상장치.
    
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 적어도 1개의 판독 스위치를 순차적으로 온 한 후에, 모든 상기 출력 스위치를 순차적으로 온으로 하고 나서, 나머지의 상기 판독 스위치를 순차적으로 온으로 하도록, 상기 제1 제어를 실행하는, 촬상장치.
    
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 광전변환소자에 축적된 전하를 리셋트하는 리셋트 회로를 더 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 리셋트 회로가 상기 전하를 리셋트되게 하고, 상기 화소 증폭기를 비동작 상태로 설정하여 상기 광전변환소자를 전하의 축적 상태로 이행시키는, 촬상장치.
    
19. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 홀드 회로는, 수광량에 대응한 전하에 따라 광전기 신호를 샘플 홀드하는 제 1 샘플 홀드 회로와, 노이즈 전기 신호를 샘플 홀드하는 제 2 샘플 홀드 회로를 구비하고,
    상기 판독 스위치는, 상기 제 1 샘플 홀드 회로와 상기 제 1 신호선 사이에 접속된 제 1 판독 스위치와, 상기 제 2 샘플 홀드 회로와 상기 제 2 신호선 사이에 접속된 제 2 판독 스위치를 포함하는, 촬상장치.
    
20. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성 수단은, 상기 광전변환소자를 사용하여 수광하면서 상기 제2 제어를 행해서 얻어진 상기 전기신호에 근거해 화상을 생성하고, 상기 광전변환소자를 사용하여 수광하지 않고 상기 제2 제어와 실질적으로 동일한 제어를 행해서 얻어진 상기 전기신호에 근거해 암전류 화상을 생성하는, 촬상장치.
    
21. 제 1 항에 있어서,
    복수의 광전변환소자에 대응하는 복수의 상기 샘플 홀드 회로를 도통시키는 비닝(binning) 스위치를 더 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 제2 제어에서 상기 비닝 스위치를 온 해서 비닝 판독을 행하는 경우에는, 상기 제2 제어에 앞서 상기 제1 제어에서 상기 비닝 스위치를 온한 상태에서 상기 샘플 홀드 회로에 유지된 상기 전기신호를 인가하기 위한 제어를 행하는, 촬상장치.
    
22. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 복수의 화소 회로의 1열로부터 상기 복수의 신호선 중 하나의 신호선에 전기신호를 순차로 전송하기 위한 상기 제 1 제어를 행하는, 촬상장치.
    
23. 청구항 1, 2, 3, 4 또는 22 중 어느 한 항에 기재된 촬상장치;
    상기 촬상장치로부터 상기 화상 데이터에 관한 화상 처리를 실행하는 정보처리장치를 구비하는, 방사선 촬영 시스템.
    
24. 행렬 모양으로 배열되고, 광전변환소자, 샘플 홀드 회로, 상기 샘플 홀드 회로에 의해 유지된 전기 신호를 증폭하는 증폭기, 및 상기 증폭기에 의해 증폭된 전기 신호를 전송하는 판독 스위치를 각각 포함하는 복수의 화소 회로; 및 상기 판독 스위치에 의해 전송된 전기 신호를 상기 복수의 화소 회로로부터 판독하기 위한 복수의 신호선을 포함하는 이미지 센서를 사용하는 촬영의 제어방법으로서,
    상기 복수의 화소 회로로부터 상기 복수의 신호선에 전기신호를 전송하는 제 1 제어를 실행하는 단계와,
    상기 제 1 제어가 실행된 후, 상기 복수의 화소 회로로부터 광전변화소자에 의해 수신된 광에 대응하는 상기 복수의 신호선에 전기 신호를 전송하는 제 2 제어를 실행하는 단계와,
    상기 제 2 제어에 의해 상기 복수의 신호선의 각각을 통해서 판독된 전기 신호에 근거하는 화상 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, 촬영의 제어방법.

Images