KR102376498B1 - 고체 촬상 장치, x선 촬상 시스템 및 고체 촬상 장치 구동 방법 - Google Patents

고체 촬상 장치, x선 촬상 시스템 및 고체 촬상 장치 구동 방법 Download PDF

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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

고체 촬상 장치는 MN개의 화소가 M행 N열로 2차원 배열된 수광부(10)와, 이들 화소로부터 입력된 전하의 양에 기초하여 생성된 디지털값을 출력하는 출력부와, 제어부를 구비한다. 제어부는 수광부의 MN개의 화소를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 단위 영역으로 구분하고, 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 비닝 영역으로 구분하고, 이들 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 열순으로 K회 반복하여 출력부로부터 출력시킨다. 이것에 의해, 비닝했을 경우에도 취급이 용이한 신호를 출력할 수 있는 고체 촬상 장치가 실현된다.

Description

고체 촬상 장치, X선 촬상 시스템 및 고체 촬상 장치 구동 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, X-RAY IMAGING SYSTEM, AND SOLID-STATE IMAGING DEVICE DRIVING METHOD}
본 발명은 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치를 구비하는 X선 촬상 시스템, 및 고체 촬상 장치를 구동하는 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 장치로서, CMOS 기술을 이용한 것이 알려져 있고, 그 중에서도 패시브 픽셀 센서(PPS: Passive Pixel Sensor) 방식의 것이 알려져 있다. PPS 방식의 고체 촬상 장치는 입사광 강도에 따른 양의 전하를 발생시키는 포토 다이오드를 포함하는 PPS형의 화소가 M행 N열로 2차원 배열된 수광부를 구비한다. 이 고체 촬상 장치는 각 화소에 있어서 광입사에 따라 포토 다이오드에서 발생한 전하의 양에 따른 전압치를 출력한다.
일반적으로, 각 열의 M개의 화소 각각의 출력단은, 그 열에 대응하여 마련되어 있는 판독용 배선을 통해서, 그 열에 대응하여 마련되어 있는 적분 회로의 입력단과 접속되어 있다. 그리고 제1행에서부터 제M행까지 차례로 행마다, 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하는, 대응하는 판독용 배선을 통과하여, 대응하는 적분 회로에 입력되어, 그 적분 회로로부터 전하량에 따른 전압치가 출력된다. 또, 이 전압치는 AD 변환되어 디지털값으로 된다.
PPS 방식의 고체 촬상 장치는 다양한 용도로 이용되며, 예를 들면, 신틸레이터부와 조합되어 X선 플랫 패널로서 의료용도나 공업용도로도 이용되고, 더욱 구체적으로는 X선 CT장치나 마이크로 포커스 X선 검사 장치 등에 있어서도 이용된다. 특허 문헌 1에 개시된 X선 촬상 시스템은, X선 발생 장치로부터 출력되어 촬상 대상물을 투과한 X선을 고체 촬상 장치에 의해 촬상하여 그 촬상 대상물을 촬상할 수 있다. 이 X선 촬상 시스템은 촬상 대상물을 투과한 X선을 고체 촬상 장치에 의해 복수 종류의 촬상 모드로 촬상하는 것이 가능하다고 되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2006-314774호 공보
이러한 고체 촬상 장치에서는, S/N비의 향상 및 프레임 레이트(frame rate)의 향상이 요구되고 있다. 용도 또는 촬상 모드에 따라서는 고체 촬상 장치를 이동시키면서 촬상을 하는 경우가 있지만, 그러한 경우에 이용되는 고체 촬상 장치는, 각 화소의 포토 다이오드를 이동 방향으로 긴 형상으로 함으로써, S/N비의 향상 및 프레임 레이트의 향상을 도모할 수 있다고 기대된다.
예를 들면 파노라마 촬상 모드나 CT 촬상 모드 등에서는, 고체 촬상 장치를 이동시키면서 촬상을 행하여, 이 촬상에 의해 얻어진 신호를 처리하는 것에 의해서, 촬상 대상물의 화상을 재구성한다. 이때, 1 프레임의 촬상 기간 중에 있어서의 고체 촬상 장치의 이동 거리는 수mm가 되는 경우가 있다. 각 화소로부터 출력되는 전하의 양은, 1 프레임당 이동 거리에 걸친 입사광량의 적산치에 따른 것이 된다.
따라서 고체 촬상 장치의 각 화소의 포토 다이오드를 이동 방향으로 긴 형상으로 하더라도, 재구성 처리에 의해 얻어지는 화상의 품질의 저하는 작다. 오히려, 각 화소의 포토 다이오드의 면적이 커짐으로써 각 화소에 입사하는 광의 양이 증가하므로 S/N비가 향상되는 것이 기대되고, 또 화소 수가 감소하므로 프레임 레이트가 향상되는 것이 기대된다.
그러나 고체 촬상 장치를 이용한 실제의 시스템에서는 고체 촬상 장치의 이동 속도는 다양하고, 고체 촬상 장치의 각 화소의 포토 다이오드의 이동 방향의 길이를 시스템마다 설계하는 것은 현실적이지 않다. 또, 촬상 모드에 따라서는, 고체 촬상 장치의 각 화소의 포토 다이오드를 이동 방향으로 긴 형상으로 하는 것은 바람직하지 않은 경우가 있다.
각 화소의 포토 다이오드를 이동 방향으로 긴 형상으로 하는 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 기술로서, 어느 영역에 포함되는 복수의 화소로부터의 출력치를 가산한 것을 그 영역의 값으로 하는 비닝이 있다. 이 기술에서는, 비닝 영역의 형상이나 크기를 화소의 단위로 유연하게 설정할 수 있다.
MN개의 화소가 M행 N열로 2차원 배열된 수광부를 구비하는 고체 촬상 장치에 종래의 비닝을 적용하여, 예를 들면 각각 2행 1열의 화소로 이루어지는 비닝 영역을 상정한 경우, 고체 촬상 장치로부터 1 프레임당 (M/2)행 N열분의 데이터수의 신호가 출력된다. 즉, 비닝하지 않는 경우와 비교하여, 비닝하는 경우에는, 1 프레임당 출력 신호의 데이터수가 2분의 1로 되어, 프레임 레이트를 2배로 할 수 있다. 또, S/N비도 향상된다.
종래에는, 비닝하는 것에 의해서 1 프레임당 출력 신호의 데이터수가 감소하고, 또, 각 비닝 영역에 포함되는 화소의 개수에 따라 1 프레임당 출력 신호의 데이터수가 상이하다. 1 프레임당 출력 신호의 데이터수가 상이하면, 그것에 따라서 화상 재구성 처리의 내용을 변경할 필요가 있다. 이와 같이 종래의 비닝에서는 출력 신호의 취급이 용이하지 않다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 비닝했을 경우에도 취급이 용이한 신호를 출력할 수 있는 고체 촬상 장치, 및 이러한 고체 촬상 장치를 구비하는 X선 촬상 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 비닝했을 경우에도 취급이 용이한 신호를 출력할 수 있도록 고체 촬상 장치를 구동하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 고체 촬상 장치는 (1) 입사광 강도에 따른 양의 전하를 발생시키는 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 접속된 판독용 스위치를 각각 포함하는 MN개의 화소 P1 ,1~PM ,N가 M행 N열로 2차원 배열된 수광부와, (2) 수광부에 있어서의 제m행의 N개의 화소 Pm ,1~Pm ,N 각각의 판독용 스위치에 대해 개폐 동작을 지시하는 제m행 선택 제어 신호를 주는 행 선택용 배선 LV,m과, (3) 수광부에 있어서의 제n열의 M개의 화소 P1 ,n~PM ,n 각각의 판독용 스위치와 접속되어, M개의 화소 P1 ,n~PM ,n 중 어느 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를, 그 화소의 판독용 스위치를 통해서 판독하는 판독용 배선 LO ,n과, (4) 판독용 배선 LO ,1~LO ,N 각각과 접속되어, 판독용 배선 LO,n을 경유하여 입력된 전하의 양에 기초하여 생성된 디지털값을 출력하는 출력부와, (5) 행 선택용 배선 LV ,1~LV ,M을 통해서 수광부에 있어서의 MN개의 화소 P1 ,1~PM ,N 각각의 판독용 스위치의 개폐 동작을 제어함과 아울러, 출력부에 있어서의 디지털값 출력 동작을 제어하는 제어부를 구비한다.
추가로, 고체 촬상 장치는, 제어부가 수광부에 있어서 M행 N열로 2차원 배열된 화소 P1 ,1~PM ,N를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 단위 영역으로 구분하고, 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 비닝 영역으로 구분하며, 수광부에 있어서 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 그 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치를 닫게 하여, 이들 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를 출력부에 입력시켜, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력부로부터 출력시킨다. 단, M, N은 2 이상의 정수이고, m은 1 이상 M 이하의 정수이고, n은 1 이상 N 이하의 정수이고, Q, R은 1 이상의 정수이고, K는 2 이상의 정수이다.
본 발명에 의한 X선 촬상 시스템은, 상기 구성의 고체 촬상 장치와, X선 발생 장치를 구비하고, X선 발생 장치로부터 출력되어 촬상 대상물을 투과한 X선을 고체 촬상 장치에 의해 촬상한다.
본 발명에 의한 고체 촬상 장치 구동 방법은 상기 구성의 수광부, 행 선택용 배선 LV ,m, 판독용 배선 LO ,n 및 출력부를 구비하는 고체 촬상 장치를 구동하는 방법으로서, 수광부에 있어서 M행 N열로 2차원 배열된 화소 P1 ,1~PM ,N를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 단위 영역으로 구분하고, 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 비닝 영역으로 구분하며, 수광부에 있어서 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 그 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치를 닫히게 하여, 이들 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를 출력부에 입력시켜, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력부로부터 출력시킨다. 단, M, N은 2 이상의 정수이고, m은 1 이상 M 이하의 정수이고, n은 1 이상 N 이하의 정수이고, Q, R은 1 이상의 정수이고, K는 2 이상의 정수이다.
본 발명에 의하면, 고체 촬상 장치에 있어서 비닝했을 경우에도 취급이 용이한 신호를 출력할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 고체 촬상 장치(1)의 화소 Pm ,n, 적분 회로(21n) 및 홀드 회로(22n) 각각의 회로도이다.
도 3은 고체 촬상 장치(1)의 수광부(10)에 있어서의 단위 영역 및 비닝 영역을 설명하는 도면이다.
도 4는 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제1 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제1 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 순서도이다.
도 6은 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제1 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다.
도 7은 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제2 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제2 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 순서도이다.
도 9는 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제2 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다.
도 10은 제2 실시 형태의 고체 촬상 장치(2)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 고체 촬상 장치(2)의 제1 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다.
도 12는 고체 촬상 장치(2)의 제2 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다.
도 13은 고체 촬상 장치(2)의 제3 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다.
도 14는 본 실시 형태의 X선 촬상 시스템(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
도 1은 제1 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 고체 촬상 장치(1)는 수광부(10), 출력부(20) 및 제어부(30)를 구비한다. 고체 촬상 장치(1)는 X선 촬상에 이용되는 경우에는, 수광부(10)를 덮는 신틸레이터부를 구비하는 것이 매우 적합하다.
수광부(10)는 MN개의 화소 P1 ,1~PM ,N가 M행 N열로 2차원 배열된 것이다. MN개의 화소 P1 ,1~PM ,N는 행방향 및 열방향의 양쪽으로 일정 피치로 배열되어 있다. 화소 Pm,n는 제m행 제n열에 위치한다. 각 화소 Pm ,n는 PPS 방식의 것으로서, 공통의 구성을 가진다. 제m행의 N개의 화소 Pm ,1~Pm ,N 각각은, 제m행 선택용 배선 LV ,m에 의해 제어부(30)와 접속되어 있다. 제n열의 M개의 화소 P1 ,n~PM ,n 각각의 출력단은, 제n열 판독용 배선 LO,n에 의해 출력부(20)와 접속되어 있다. 여기서, M, N 각각은 2 이상의 정수이고, m은 1 이상 M 이하의 각 정수이고, n은 1 이상 N 이하의 각 정수이다.
출력부(20)는 판독용 배선 LO ,n을 경유하여 입력된 전하의 양에 기초하여 생성된 디지털값을 출력한다. 출력부(20)는 N개의 적분 회로(211~21N), N개의 홀드 회로(221~22N), AD 변환부(23) 및 기억부(24)를 포함한다. 각 적분 회로(21n)는 공통의 구성을 가진다. 또, 각 홀드 회로(22n)는 공통의 구성을 가진다.
각 적분 회로(21n)는 어느 열 판독용 배선을 경유하여 입력단에 입력된 전하를 축적하고, 그 축적 전하량에 따른 전압치를 출력단으로부터 홀드 회로(22n)로 출력한다. 또한, 각 적분 회로(21n)는, 도 1에서는 제n열 판독용 배선 LO ,n과 접속되어 있지만, 후술하는 것처럼 스위치에 의해 다른 판독용 배선에도 접속되는 경우가 있다. N개의 적분 회로(211~21N) 각각은, 리셋용 배선 LR에 의해 제어부(30)와 접속되어 있다.
각 홀드 회로(22n)는 적분 회로(21n)의 출력단과 접속된 입력단을 가지고, 이 입력단에 입력되는 전압치를 홀드하여, 그 홀드한 전압치를 출력단으로부터 AD 변환부(23)로 출력한다. N개의 홀드 회로(221~22N) 각각은, 홀드용 배선 LH에 의해 제어부(30)와 접속되어 있다. 또, 각 홀드 회로(22n)는 제n열 선택용 배선 LH ,n에 의해 제어부(30)와 접속되어 있다.
AD 변환부(23)는 N개의 홀드 회로(221~22N) 각각으로부터 출력되는 전압치를 입력받아, 그 입력 전압치(아날로그값)에 대해서 AD 변환 처리를 하고, 그 입력 전압치에 따른 디지털값을 기억부(24)로 출력한다. 기억부(24)는 AD 변환부(23)로부터 출력되는 디지털값을 입력받아 기억하고, 그 기억한 디지털값을 차례로 출력한다.
제어부(30)는 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)를 제m행 선택용 배선 LV ,m으로 출력하여, 이 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)를 제m행의 N개의 화소 Pm ,1~Pm ,N 각각에 준다. 제어부(30)는 리셋 제어 신호 Reset를 리셋용 배선 LR으로 출력하여, 이 리셋 제어 신호 Reset를 N개의 적분 회로(211~21N) 각각에 준다. 제어부(30)는 홀드 제어 신호 Hold를 홀드용 배선 LH으로 출력하고, 이 홀드 제어 신호 Hold를 N개의 홀드 회로(221~22N) 각각에 준다. 제어부(30)는 제n열 선택 제어 신호 Hsel(n)를 제n열 선택용 배선 LH ,n으로 출력하고, 이 제n열 선택 제어 신호 Hsel(n)를 홀드 회로(22n)에 준다. 또, 제어부(30)는 AD 변환부(23)에 있어서의 AD 변환 처리를 제어하고, 기억부(24)에 있어서의 디지털값의 기입 및 판독도 제어한다.
도 2는 고체 촬상 장치(1)의 화소 Pm ,n, 적분 회로(21n) 및 홀드 회로(22n) 각각의 회로도이다. 여기에서는, MN개의 화소 P1 ,1~PM ,N를 대표하여 화소 Pm ,n의 회로도를 나타내고, N개의 적분 회로(211~21N)를 대표하여 적분 회로(21n)의 회로도를 나타내고, 또, N개의 홀드 회로(221~22N)를 대표하여 홀드 회로(22n)의 회로도를 나타낸다. 즉, 제m행 제n열의 화소 Pm ,n 및 제n열 판독용 배선 LO ,n에 관련되는 회로 부분을 나타낸다.
화소 Pm ,n는 포토 다이오드(PD) 및 판독용 스위치(SW1)를 포함한다. 포토 다이오드(PD)의 애노드 단자는 접지되고, 포토 다이오드(PD)의 캐소드 단자는 판독용 스위치(SW1)를 통해서 제n열 판독용 배선 LO ,n과 접속되어 있다. 포토 다이오드(PD)는 입사광 강도에 따른 양의 전하를 발생시키고, 그 발생한 전하를 접합 용량부에 축적한다. 포토 다이오드(PD)의 광감응 영역의 형상은 대략 정사각형인 것이 매우 적합하다. 판독용 스위치(SW1)는 제어부(30)로부터 제m행 선택용 배선 LV ,m을 통과한 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)가 주어진다. 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)는 수광부(10)에 있어서의 제m행의 N개의 화소 Pm ,1~Pm ,N 각각의 판독용 스위치(SW1)의 개폐 동작을 지시하는 것이다.
이 화소 Pm ,n에서는 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)가 로우 레벨일 때, 판독용 스위치(SW1)가 열려서, 포토 다이오드(PD)에서 발생한 전하는 제n열 판독용 배선 LO,n으로 출력되는 일 없이, 접합 용량부에 축적된다. 한편, 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)가 하이 레벨일 때, 판독용 스위치(SW1)가 닫혀서, 그때까지 포토 다이오드(PD)에서 발생하여 접합 용량부에 축적되어 있던 전하는, 판독용 스위치(SW1)를 경유하여, 제n열 판독용 배선 LO ,n으로 출력된다.
제n열 판독용 배선 LO ,n은 수광부(10)에 있어서의 제n열의 M개의 화소 P1,n~PM,n 각각의 판독용 스위치(SW1)와 접속되어 있다. 제n열 판독용 배선 LO ,n은 M개의 화소 P1 ,n~PM ,n 중 어느 화소의 포토 다이오드(PD)에서 발생한 전하를, 그 화소의 판독용 스위치(SW1)를 통해서 판독하여, 적분 회로(21n)로 전송한다.
적분 회로(21n)는 앰프(A2), 적분용 용량 소자(C2) 및 리셋용 스위치(SW2)를 포함한다. 적분용 용량 소자(C2) 및 리셋용 스위치(SW2)는 서로 병렬적으로 접속되고, 앰프(A2)의 입력 단자와 출력 단자의 사이에 마련되어 있다. 앰프(A2)의 입력 단자는 제n열 판독용 배선 LO ,n과 접속되어 있다. 리셋용 스위치(SW2)는 제어부(30)로부터 리셋용 배선 LR을 경유한 리셋 제어 신호 Reset가 주어진다. 리셋 제어 신호 Reset는 N개의 적분 회로(211~21N) 각각의 리셋용 스위치(SW2)의 개폐 동작을 지시하는 것이다.
이 적분 회로(21n)에서는 리셋 제어 신호 Reset가 하이 레벨일 때, 리셋용 스위치(SW2)가 닫혀서, 적분용 용량 소자(C2)가 방전되어, 적분 회로(21n)로부터 출력되는 전압치가 리셋된다. 한편, 리셋 제어 신호 Reset가 로우 레벨일 때, 리셋용 스위치(SW2)가 열려서, 입력단에 입력된 전하가 적분용 용량 소자(C2)에 축적되고, 그 축적 전하량에 따른 전압치가 적분 회로(21n)로부터 출력된다.
홀드 회로(22n)는 입력용 스위치(SW31), 출력용 스위치(SW32) 및 홀드용 용량 소자(C3)를 포함한다. 홀드용 용량 소자(C3)의 일단은 접지되어 있다. 홀드용 용량 소자(C3)의 타단은, 입력용 스위치(SW31)를 통해서 적분 회로(21n)의 출력단과 접속되고, 출력용 스위치(SW32)를 통해서 전압 출력용 배선 Lout과 접속되어 있다. 입력용 스위치(SW31)는 제어부(30)로부터 홀드용 배선 LH을 통과한 홀드 제어 신호 Hold가 주어진다. 홀드 제어 신호 Hold는 N개의 홀드 회로(221~22N) 각각의 입력용 스위치(SW31)의 개폐 동작을 지시하는 것이다. 출력용 스위치(SW32)는 제어부(30)로부터 제n열 선택용 배선 LH ,n을 통과한 제n열 선택 제어 신호 Hsel(n)가 주어진다. 제n열 선택 제어 신호 Hsel(n)는 홀드 회로(22n)의 출력용 스위치(SW32)의 개폐 동작을 지시하는 것이다.
이 홀드 회로(22n)에서는, 홀드 제어 신호 Hold가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변하면, 입력용 스위치(SW31)가 닫힌 상태에서 열린 상태로 변하여, 그 때에 입력단에 입력되고 있는 전압치가 홀드용 용량 소자(C3)에 홀드된다. 또, 제n열 선택 제어 신호 Hsel(n)가 하이 레벨일 때, 출력용 스위치(SW32)가 닫혀서, 홀드용 용량 소자(C3)에 홀드되어 있는 전압치가 전압 출력용 배선 Lout으로 출력된다.
제어부(30)는 화소 Pm ,n의 수광 강도에 따른 전압치를 출력할 때에 이하와 같은 제어를 행한다. 제어부(30)는 리셋 제어 신호 Reset에 의해 적분 회로(21n)의 리셋용 스위치(SW2)를 닫히도록 지시함으로써, 적분 회로(21n)의 적분용 용량 소자(C2)를 방전시킨다. 제어부(30)는 그 방전 후에, 리셋 제어 신호 Reset에 의해 적분 회로(21n)의 리셋용 스위치(SW2)를 열리도록 지시함으로써, 적분 회로(21n)의 적분용 용량 소자(C2)를 전하 축적 가능한 상태로 한 후, 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)에 의해 화소 Pm ,n의 판독용 스위치(SW1)를 소정 기간에 걸쳐 닫히도록 지시함으로써, 화소 Pm ,n의 포토 다이오드(PD)의 접합 용량부에 축적되어 있던 전하를 적분 회로(21n)에 입력시킨다.
제어부(30)는 그 소정 기간에, 홀드 제어 신호 Hold에 의해 홀드 회로(22n)의 입력용 스위치(SW31)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 변하도록 지시함으로써, 적분 회로(21n)로부터 출력된 전압치를 홀드 회로(22n)의 홀드용 용량 소자(C3)에 홀드 시킨다. 그리고 제어부(30)는 그 소정 기간 후에, 열 선택 제어 신호 Hsel(n)에 의해 홀드 회로(22n)의 출력용 스위치(SW32)를 일정 기간만큼 닫히도록 지시함으로써, 홀드 회로(22n)의 홀드용 용량 소자(C3)에 홀드되어 있던 전압치를 전압 출력용 배선 Lout으로 출력시킨다.
또한, 제어부(30)는 홀드 회로(22n)로부터 전압 출력용 배선 Lout으로 출력된 전압치를 AD 변환부(23)에 의해 AD 변환시키고, AD 변환부(23)로부터 출력된 디지털값을 기억부(24)에 의해 기억시킨다. 그리고 제어부(30)는 기억부(24)로부터의 디지털값 출력 동작을 제어한다.
도 3은 고체 촬상 장치(1)의 수광부(10)에 있어서의 단위 영역 및 비닝 영역을 설명하는 도면이다. 고체 촬상 장치(1)는 제어부(30)에 의한 제어에 의해, 개개의 화소 Pm ,n의 입사광 강도에 따른 디지털값을 출력할 수 있는 것 외, 각 단위 영역에 포함되는 화소의 입사광 강도의 합에 따른 디지털값을 출력할 수 있고, 또 각 비닝 영역에 포함되는 화소의 입사광 강도의 합에 따른 디지털값을 출력할 수 있다.
단위 영역은 수광부(10)에 있어서 M행 N열로 2차원 배열된 MN개의 화소 P1,1~PM,N를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 영역으로 구분한 것이다. 각 단위 영역은 QR개의 화소를 포함한다. 비닝 영역은 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 영역으로 구분한 것이다. 각 비닝 영역은 K개의 단위 영역을 포함하고, KQR개의 화소를 포함한다. 여기서, Q, R, K는 1 이상의 정수이다. 도 3은 Q=R=K=2인 경우를 나타내고 있다. 또한, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는 K가 2 이상인 경우에 특징을 가진다.
M은 KQ의 정수배인 것이 매우 적합하고, N은 R의 정수배인 것이 매우 적합하다. 그러나 M이 KQ의 정수배가 아니어도, 혹은, N이 R의 정수배가 아니어도, 상기와 같이 단위 영역 및 비닝 영역을 설정하면 되고, 어느 비닝 영역에도 포함되는 일 없이 남은 화소에 대해서는, 그 화소의 출력치를 출력부(20)의 디지털값 출력에 이용하지 않도록 하면 된다.
제어부(30)는 수광부(10)에 있어서 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 그 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치(SW1)를 닫히게 하여, 이들 화소의 포토 다이오드(PD)에서 발생한 전하를 출력부(20)에 입력시켜, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 열순으로 K회 반복하여 출력부(20)로부터 출력시킨다. 또한, 각 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치(SW1)가 닫히는 기간은 완전하게 일치하고 있어도 되고, 일부만이 겹쳐 있어도 되고, 전혀 겹쳐 있지 않아도 된다.
Q=R=K=1인 경우는, 비닝 영역과 단위 영역은 서로 일치하고 있고, 각 단위 영역에는 1개의 화소가 포함되고, 출력부(20)는 개개의 화소 Pm ,n로부터 출력된 전하의 양에 따른 디지털값을 출력한다. K=1인 경우는, 비닝 영역과 단위 영역은 서로 일치하고 있고, 출력부(20)는 각 단위 영역에 포함되는 QR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 1회만 출력한다. K≥2인 경우는, 각 비닝 영역에는 K개의 단위 영역이 포함되고, 출력부(20)는 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 K회 반복하여 출력한다.
출력부(20)는 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 기억하는 기억부(24)를 포함한다. 또, 제어부(30)는 그 기억부(24)에 기억된 디지털값을 열순으로 K회 반복하여 기억부로부터 판독하여 출력시킨다. 기억부(24)로서 임의의 메모리를 이용할 수 있다. 기억부(24)로서 FIFO(First In First Out) 메모리를 이용해도 된다.
다음에, 도 4~도 9를 이용하여, 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 구성예 및 동작예에 대해 설명한다. 여기에서는, 도 1에 도시된 수광부(10) 및 출력부(20)를 1 블록으로 하여, 복수의 블록 1~B이 병렬 배치되어 있는 것으로 한다. 적분 회로 및 홀드 회로를 합하여 신호 판독부라고 하고, 기억부로서 FIFO 메모리를 이용한다. 또, Q=R=1로 한다.
도 4는 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제1 구성예를 나타내는 도면이다. 도 5는 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제1 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 순서도이다. 도 6은 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제1 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다.
도 4에 도시되는 제1 구성예에서는, 출력부(20)는 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 열순으로 기억하는 K개의 FIFO 메모리를 기억부로서 포함한다. K개의 FIFO 메모리는 병렬적으로 마련되어 있고, 공통의 입력단 및 공통의 출력단을 가진다. 제어부(30)는 이들 K개의 FIFO 메모리로부터 차례로 디지털값을 출력시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 열순으로 K회 반복하여 출력시킨다.
도 5에 도시되는 순서도 및 도 6에 도시되는 타이밍 차트대로, 리셋 제어 신호 Reset가 로우 레벨인 기간 중에, K개의 제1행 선택 제어 신호 Vsel(1)~제K행 선택 제어 신호 Vsel(K)가 같은 기간에 하이 레벨로 되고, 이어서 홀드 제어 신호 Hold가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변함으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소 P1 ,n~PK ,n 각각으로부터 출력된 전하의 양에 따른 전압치가 적분 회로(21n)로부터 출력되어 홀드 회로(22n)에 의해 홀드된다. 홀드 회로(221~22N)에 의해 홀드된 전압치는 열순으로 AD 변환부(23)에 입력되어 AD 변환된다. AD 변환부(23)로부터 열순으로 출력된 디지털값은, K개의 FIFO 메모리에 동시에 기입된다. 이상까지의 동작은 블록 1~B에 있어서 병렬적으로 행해진다.
그리고 블록 1~B의 순으로 제1 FIFO 메모리로부터 열순으로 디지털값을 판독한다. 즉, 블록 1의 제1 FIFO 메모리로부터 열순으로 디지털값을 판독하고, 이어서 블록 2의 제1 FIFO 메모리로부터 열순으로 디지털값을 판독하고, 이후의 블록에 대해서도 마찬가지로 판독하고 가고, 마지막에 블록 B의 제1 FIFO 메모리로부터 열순으로 디지털값을 판독한다. 이어서 블록 1~B의 순으로 제2 FIFO 메모리로부터 열순으로 디지털값을 판독한다. 마찬가지로 해 가서 마지막에 블록 1~B의 순으로 제K FIFO 메모리로부터 열순으로 디지털값을 판독한다.
이와 같이 하여 제1행 비닝 영역의 판독(제1행~제K행 화소의 판독)이 종료되면, 마찬가지로 하여 제2행 비닝 영역의 판독(제(K＋1)행~제(2K)행 화소의 판독)을 행하고, 마지막에 제(M/K)행 비닝 영역의 판독(제(M-K＋1)행~제M행 화소의 판독)을 행한다. 이와 같이 함으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 K회 반복하여 출력할 수 있어, 1 프레임분의 화상 데이터를 얻을 수 있다.
도 7은 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제2 구성예를 나타내는 도면이다. 도 8은 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제2 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 순서도이다. 도 9는 고체 촬상 장치(1)의 출력부(20)의 제2 구성예의 경우의 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다.
도 7에 도시되는 제2 구성예에서는, 출력부(20)는 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 열순으로 기억하는 1개의 FIFO 메모리를 기억부로서 포함한다. 이 FIFO 메모리의 입력단과 AD 변환부의 출력단의 사이에 스위치(SWA)가 마련되고, 이 FIFO 메모리의 입력단과 출력단의 사이에 스위치(SWB)가 마련되어 있다. 제어부(30)는 이 FIFO 메모리로부터 디지털값을 출력시킴과 아울러 그 디지털값을 FIFO 메모리에 기억시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 열순으로 K회 반복하여 출력시킨다.
도 8에 도시되는 순서도 및 도 9에 도시되는 타이밍 차트대로, 리셋 제어 신호 Reset가 로우 레벨인 기간 중에, K개의 제1행 선택 제어 신호 Vsel(1)~제K행 선택 제어 신호 Vsel(K)가 같은 기간에 하이 레벨로 되고, 이어서 홀드 제어 신호 Hold가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변함으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소 P1 ,n~PK ,n 각각으로부터 출력된 전하의 양에 따른 전압치가 적분 회로(21n)로부터 출력되어 홀드 회로(22n)에 의해 홀드된다. 홀드 회로(221~22N)에 의해 홀드된 전압치는 열순으로 AD 변환부(23)에 입력되어 AD 변환된다. AD 변환부(23)로부터 열순으로 출력된 디지털값은, 스위치(SWA)를 경유하여 FIFO 메모리에 기입된다. 이상까지의 동작은 블록 1~B에 있어서 병렬적으로 행해진다.
그리고 스위치(SWA)를 열고, 스위치(SWB)를 닫아서, 블록 1~B의 순으로, FIFO 메모리로부터 열순으로 디지털값을 1회만 판독함과 아울러 그 디지털값을 FIFO 메모리에 다시 기입한다. 이것을 K회 반복한다. 단, K번째는 판독한 디지털값을 FIFO 메모리에 다시 기입할 필요는 없으므로, 스위치(SWB)를 열어 둔다.
이와 같이 하여 제1행 비닝 영역의 판독(제1행~제K행 화소의 판독)이 종료되면, 마찬가지로 하여 제2행 비닝 영역의 판독(제(K＋1)행~제(2K)행 화소의 판독)을 행하고, 마지막에 제(M/K)행 비닝 영역의 판독(제(M-K＋1)행~제M행 화소의 판독)을 행한다. 이와 같이 함으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 K개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 K회 반복하여 출력할 수 있어, 1 프레임분의 화상 데이터를 얻을 수 있다.
다음에, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 10은 제2 실시 형태의 고체 촬상 장치(2)의 구성을 나타내는 도면이다. 고체 촬상 장치(2)는 수광부(10), 출력부(20A) 및 제어부(30)를 구비한다. 제2 실시 형태에 있어서의 수광부(10)는 제1 실시 형태에 있어서의 수광부(10)와 마찬가지의 구성을 가진다. 제2 실시 형태에 있어서의 제어부(30)는, 제1 실시 형태에 있어서의 제어부(30)와 마찬가지의 구성을 가진다. 단, 도 10에서는, 제어부(30)의 구체적 구성이 도시되어 있다. 또, 도 10에서는, M행 중 제1행~제4행에 대해 도시되어 있고, N열 중 제1열~제4열에 대해 도시되어 있다. 다른 행 또는 다른 열에 대해서도 마찬가지이다.
제1 실시 형태에 있어서의 출력부(20)의 구성과 비교하면, 제2 실시 형태에 있어서의 출력부(20A)는 비닝 전환용 스위치(SWO ,1, SWO ,3, …)를 추가로 포함하는 점에서 상위하다. 비닝 전환용 스위치(SWO ,1)는 적분 회로(211) 및 적분 회로(212) 중 어느 한쪽의 입력단에 제1열 판독용 배선 LO ,1을 선택적으로 접속한다. 비닝시에는, 비닝 전환용 스위치(SWO ,1)에 의해 적분 회로(212)의 입력단에 제1열 판독용 배선 LO,1이 접속되고, 제1열 판독용 배선 LO ,1 및 제2열 판독용 배선 LO ,2의 양쪽으로부터 전하가 적분 회로(212)의 입력단에 입력된다. 또, 비닝시에는, 적분 회로(211) 및 적분 회로(212) 중 적분 회로(212)만이 동작하고, 홀드 회로(221) 및 홀드 회로(222) 중 홀드 회로(222)만이 동작한다. 다른 열에 대해서도, 홀수 열째인 제(n-1)열 및 짝수 열째인 제n열의 조합에 있어서 마찬가지이다.
제어부(30)는 버퍼 회로(311, 312, 313, 314, …), NOR 게이트 회로(321, 322, 323, 324, …), 및 래치 회로(331, 333, …)를 포함한다. 래치 회로(331, 333, …)는 직렬적으로 접속되어 시프트 레지스터를 구성하고 있고, 일정 주기의 clock 신호의 펄스 상승 에지에 동기하여 start 신호의 값을 후단에 차례로 시프트해 간다. 래치 회로(331)의 출력치는 후단의 래치 회로(333) 및 NOR 게이트 회로(321, 322) 각각에 입력된다. 래치 회로(333)의 출력치는 후단의 래치 회로(335) 및 NOR 게이트 회로(323, 324) 각각에 입력된다.
홀수 행째인 제(m-1)행에 대해서는, NOR 게이트 회로(32m-1)는 래치 회로(33m-1)의 출력치와 φ1 신호치를 입력받고, 이 2개의 입력치의 논리합을 반전한 신호치를 출력한다. 짝수 행째인 제m행에 대해서는, NOR 게이트 회로(32m)는 래치 회로(33m-1)의 출력치와 φ2 신호치를 입력받고, 이 2개의 입력치의 논리합을 반전한 신호치를 출력한다. 각 버퍼 회로(31m)는 NOR 게이트 회로(32m)의 출력치를 제m행 선택 제어 신호 Vsel(m)로서 제m행 선택용 배선 LV ,m으로 출력한다.
도 11은 고체 촬상 장치(2)의 제1 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다. 제1 동작예는, Q=R=K=1인 경우의 것이다. 제1 동작예에서는, 출력부(20A)에 있어서, 비닝 전환용 스위치(SWO ,1, SWO ,3, …)에 의해, 제n열 판독용 배선 LO ,n이 적분 회로(21n)의 입력단에 1대 1로 접속된다.
제1 동작예에서는, M개의 행 선택 제어 신호 Vsel(1)~Vsel(M)는, 차례로 1개씩 일정 기간만큼 하이 레벨로 된다. start 신호가 로우 레벨인 기간에, clock 신호의 펄스 상승 에지가 1회만 존재한다. 래치 회로(331, 333, …)는 clock 신호의 펄스 상승 에지에 동기하여 Start 신호의 로우 레벨을 후단에 시프트해 간다. 래치 회로(331, 333, …)는 clock 신호의 상승 에지에서 다음 상승 에지까지의 기간에 걸쳐서 각각의 출력치를 유지한다.
래치 회로(331)의 출력이 로우 레벨인 기간에, φ1 신호가 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 되면, NOR 게이트 회로(321)의 출력이 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되어, 제1행 선택 제어 신호 Vsel(1)가 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다. 이어서, φ2 신호가 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 되면, NOR 게이트 회로(322)의 출력이 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되어, 제2행 선택 제어 신호 Vsel(2)가 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다.
그 후에, clock 신호의 펄스가 1회 상승하면, 래치 회로(333)의 출력이 로우 레벨이 된다. 이 기간에, φ1 신호가 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 되면, NOR 게이트 회로(323)의 출력이 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되어, 제3행 선택 제어 신호 Vsel(3)가 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다. 이어서, φ2 신호가 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 되면, NOR 게이트 회로(324)의 출력이 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되어, 제4행 선택 제어 신호 Vsel(4)가 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다. 이후의 행에 대해서도 마찬가지이다.
도 12는 고체 촬상 장치(2)의 제2 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다. 제2 동작예는, Q=R=2, K=1인 경우의 것이다. 제2 동작예에서는, 출력부(20A)에 있어서, 비닝 전환용 스위치(SWO ,1, SWO ,3, …)에 의해, 홀수 열째인 제(n-1)열 판독용 배선 LO,n-1) 및 짝수 열째인 제n열 판독용 배선 LO ,n의 양쪽이, 짝수 열째인 적분 회로(21n)의 입력단에 접속된다.
제2 동작예에서는, M개의 행 선택 제어 신호 Vsel(1)~Vsel(M)는 차례로 2개씩 일정 기간만 하이 레벨로 된다. start 신호가 로우 레벨인 기간에, clock 신호의 펄스 상승 에지가 1회만 존재한다. 래치 회로(331, 333, …)는 clock 신호의 펄스 상승 에지에 동기하여 Start 신호의 로우 레벨을 후단에 시프트해 간다. 래치 회로(331, 333, …)는 clock 신호의 상승 에지에서 다음 상승 에지까지의 기간에 걸쳐서 각각의 출력치를 유지한다.
래치 회로(331)의 출력이 로우 레벨인 기간에, φ1 신호 및 φ2 신호가 동시에 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 된다. 이것에 의해, NOR 게이트 회로(321, 322)의 출력이 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되고, 제1행 선택 제어 신호 Vsel(1) 및 제2행 선택 제어 신호 Vsel(2)가 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다.
그 후에, clock 신호의 펄스가 1회 상승하면, 래치 회로(333)의 출력이 로우 레벨이 된다. 이 기간에, φ1 신호 및 φ2 신호가 동시에 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 된다. 이것에 의해, NOR 게이트 회로(323, 324)의 출력이 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되고, 제3행 선택 제어 신호 Vsel(3) 및 제4행 선택 제어 신호 Vsel(4)가 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다. 이후의 행에 대해서도 마찬가지이다.
2개의 행 선택 제어 신호 Vsel(1), Vsel(2)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변하는 시각부터, 2개의 행 선택 제어 신호 Vsel(3), Vsel(4)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변하는 시각까지의 기간에 있어서, 홀드 회로 이후의 처리가 행해진다.
제2 동작예에서는, 출력부(20A)는 각 비닝 영역에 포함되는 KQR(=4)개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 K(=1)회만 출력한다.
도 13은 고체 촬상 장치(2)의 제3 동작예를 설명하는 타이밍 차트이다. 제3 동작예는, Q=R=K=2인 경우의 것이다. 제3 동작예에서는, 출력부(20A)에 있어서, 비닝 전환용 스위치(SWO ,1, SWO ,3, …)에 의해, 홀수 열째인 제(n-1)열 판독용 배선 LO,n-1 및 짝수 열째인 제n열 판독용 배선 LO ,n의 양쪽이, 짝수 열째인 적분 회로(21n)의 입력단에 접속된다.
제3 동작예에서는, M개의 행 선택 제어 신호 Vsel(1)~Vsel(M)는, 차례로 4개씩 일정 기간만큼 하이 레벨로 된다. start 신호가 로우 레벨인 기간에, clock 신호의 펄스 상승 에지가 2회 존재한다. 래치 회로(331, 333, …)는 clock 신호의 펄스 상승 에지에 동기하여 Start 신호의 로우 레벨을 후단에 시프트해 간다. 래치 회로(331, 333, …)는 clock 신호의 상승 에지에서 다음 상승 에지까지의 기간에 걸쳐서 각각의 출력치를 유지한다.
래치 회로(331, 333)의 출력이 로우 레벨인 기간에, φ1 신호 및 φ2 신호가 동시에 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 된다. 이것에 의해, NOR 게이트 회로(321~324)의 출력이 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되어, 4개의 행 선택 제어 신호 Vsel(1)~Vsel(4)가 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다.
그 후에, clock 신호의 펄스가 2회 상승하면, 래치 회로(335, 337)의 출력이 로우 레벨이 된다. 이 기간에, φ1 신호 및 φ2 신호가 동시에 일정 기간에 걸쳐 로우 레벨이 된다. 이것에 의해, NOR 게이트 회로(325~328)의 출력이 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 되어, 4개의 행 선택 제어 신호 Vsel(5)~Vsel(8)가 동시에 일정 기간에 걸쳐 하이 레벨이 된다. 이후의 행에 대해서도 마찬가지이다.
4개의 행 선택 제어 신호 Vsel(1)~Vsel(4)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변하는 시각부터, 4개의 행 선택 제어 신호 Vsel(5)~Vsel(8)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변하는 시각까지의 기간에 있어서, 홀드 회로 이후의 처리가 행해진다.
제3 동작예에서는, 출력부(20A)는 각 비닝 영역에 포함되는 KQR(=8)개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 K(=2)회 반복하여 출력한다.
다음에, 상기 실시 형태의 고체 촬상 장치를 구비하는 X선 촬상 시스템의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 14는 본 실시 형태의 X선 촬상 시스템(100)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 X선 촬상 시스템(100)은 고체 촬상 장치와 X선 발생 장치를 구비하고, X선 발생 장치로부터 출력되어 촬상 대상물을 투과한 X선을 고체 촬상 장치에 의해 촬상하여, 그 촬상 대상물의 검사에 이용할 수 있다.
도 14에 도시되는 X선 촬상 시스템(100)에서는, X선 발생 장치(106)는 피사체(촬상 대상물)를 향해서 X선을 발생시킨다. X선 발생 장치(106)로부터 발생한 X선의 조사 영역(irradiation field)은, 1차 슬릿판(106b)에 의해서 제어된다. X선 발생 장치(106)는 X선관(線管)을 내장하고, 그 X선관의 관(管)전압, 관(管)전류 및 통전 시간 등의 조건이 조정됨으로써, 피사체로의 X선 조사량이 제어된다. X선 촬상기(107)는 2차원 배열된 복수의 화소를 가지는 CMOS의 고체 촬상 장치를 내장하여, 피사체를 통과한 X선 이미지를 촬상한다. X선 촬상기(107)의 전방에는, X선 입사 영역을 제한하는 2차 슬릿판(107a)이 마련된다.
선회(旋回) 암(104)은 X선 발생 장치(106) 및 X선 촬상기(107)를 대향시키도록 홀드하고, 이들을 파노라마 단층 촬영시에 피사체의 둘레를 선회시킨다. 또, 리니어 단층 촬영시에는 X선 촬상기(107)를 피사체에 대해서 직선 변위(變位)시키기 위한 슬라이드 기구(113)가 마련된다. 선회 암(104)은 회전 테이블을 구성하는 암 모터(110)에 의해서 구동되고, 그 회전 각도가 각도 센서(112)에 의해서 검출된다. 또, 암 모터(110)는 XY 테이블(114)의 가동부에 탑재되고, 회전 중심이 수평면 내에서 임의로 조정된다.
X선 촬상기(107)로부터 출력되는 화상 신호는, CPU(중앙 처리 장치)(121)에 일단 받아들여진 후, 프레임 메모리(122)에 격납된다. 프레임 메모리(122)에 격납된 화상 데이터로부터, 소정의 연산 처리에 의해서 임의의 단층면을 따른 단층 화상이 재생된다. 재생된 단층 화상은 비디오 메모리(124)에 출력되어, DA 변환기(125)에 의해서 아날로그 신호로 변환된 후, CRT(음극선관) 등의 화상 표시부(126)에 의해서 표시되어, 각종 진단에 제공된다.
CPU(121)에는 신호 처리에 필요한 워크 메모리(123)가 접속되고, 추가로 패널 스위치나 X선 조사 스위치 등을 구비한 조작 패널(119)이 접속되어 있다. 또, CPU(121)는 암 모터(110)를 구동하는 모터 구동 회로(111), 1차 슬릿판(106b) 및 2차 슬릿판(107a)의 개구(開口) 범위를 제어하는 슬릿 제어 회로(115, 116), X선 발생 장치(106)를 제어하는 X선 제어 회로(118)에 각각 접속되고, 추가로, X선 촬상기(107)를 구동하기 위한 신호를 출력한다.
X선 제어 회로(118)는 X선 촬상기(107)에 의해 촬상된 신호에 기초하여, 피사체로의 X선 조사량을 귀환 제어하는 것이 가능하다.
이상과 같이 구성되는 X선 촬상 시스템(100)에 있어서, X선 촬상기(107)로서 본 실시 형태의 고체 촬상 장치(1 또는 2)가 이용된다. 또, 이 X선 촬상 시스템(100)에 있어서, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 촬상 기간 중에 있어서 수광부에 있어서의 열(列)방향(도 1, 도 3, 도 4, 도 7, 도 10에서 세로 방향), 즉, K≥2인 경우에 각 비닝 영역에 있어서 K개의 단위 영역이 배열되어 있는 방향으로 이동한다. 이동 방향으로 단위 영역을 비닝 처리함으로써, 재구성 처리에 의해 얻어지는 화상의 품질의 저하를 작게 할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 본 실시 형태에서는, 고체 촬상 장치로부터 이동 방향(열방향)으로 긴 각 비닝 영역에 있어서의 입사광량에 따른 출력치를 얻을 수 있어, S/N비의 향상을 도모할 수 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 비닝 영역의 형상이나 크기를 화소의 단위로 유연하게 설정할 수 있다. 특히, 고체 촬상 장치의 이동 속도에 따라서, 비닝 영역의 열방향의 길이를 적절히 설정할 수 있다.
고체 촬상 장치의 이동 속도가 v이고, 프레임 레이트가 f라고 하면, 1 프레임 촬상 기간 중의 고체 촬상 장치의 이동 거리는 v／f가 된다. 또, 화소 피치가 d라고 하면, 각 비닝 영역의 열방향의 길이는 KQd가 된다. 1 프레임 촬상 기간 중의 이동 거리 v／f가 각 비닝 영역의 열방향의 길이 KQd보다 길면, 즉, v／f＞KQd이면, 재구성 처리에 의해 얻어지는 화상의 품질의 저하는 작다. 이러한 조건을 만족하도록 K값 및 Q값을 설정하는 것이 매우 적합하다.
본 실시 형태에서는, 수광부에 있어서의 각 비닝 영역이 K개의 단위 영역을 포함하는 경우, 출력부는 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 열순으로 K회 반복하여 출력한다. 즉, K값에 관계없이, 1 프레임당 출력 신호의 데이터수는, 수광부에 있어서의 단위 영역의 개수(MN/QR)와 같다. 따라서 K≥2로 하여 비닝을 행했을 경우에도, 출력 신호의 처리를 K값에 따라 변경할 필요가 없어, 출력 신호의 취급이 용이하다. 또, 본 실시 형태에서는, K≥2로서 비닝을 행했을 경우에도, 프레임 레이트를 K값에 의존하지 않고 일정하게 할 수 있다. 또한, K=1인 경우와 비교해서, K≥2인 경우에, 프레임 레이트를 빠르게 하는 것도 가능하다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치는, K≥2로 하여 비닝을 행했을 경우에도, 출력 신호의 처리를 K값에 따라 변경할 필요가 없기 때문에, 기존의 X선 촬상 시스템에 용이하게 적용할 수 있다. 본 실시 형태의 고체 촬상 장치를 기존의 X선 촬상 시스템에 적용하는 경우, 그 시스템의 변경을 할 필요는 없고(혹은, 고체 촬상 장치의 주변 부분의 일부를 개량할 뿐으로), 고체 촬상 장치의 출력 신호에 기초한 재구성 처리 등을 모두 변경하는 일 없이, S/N비를 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 출력부는 아날로그값이 아니라 디지털값을 K회 반복하여 출력한다. 이것에 의해, 고체 촬상 장치의 저소비 전력화를 실현할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, AD 변환부(23)보다 후단인 기억부(24)가 디지털값을 K회 반복하여 출력하므로, AD 변환부(23)보다 전단인 각 적분 회로(21n) 및 각 홀드 회로(22n)의 처리에는 시간적 여유가 생긴다. 따라서 각 홀드 회로(22n)의 입력용 스위치(SW31)를 열린 상태로 하는 기간(즉, 홀드 제어 신호 Hold가 하이 레벨인 기간)을 통상보다 길게 할 수 있고, 또 적분 회로(21n)의 출력단과 홀드 회로(22n)의 입력단의 사이에 로우패스 필터를 삽입하여 노이즈를 저감시킬 수도 있다. 또한, 로우패스 필터를 삽입하면 시정수가 커져 홀드 회로(22n)로의 전송이 늦어져 버리지만, 시간적 여유가 있으므로 문제는 없다.
추가로 시간적 여유를 생기게 하는 방법으로서, FIFO로부터의 판독을 행하고 있는 기간에 AD 변환부보다 전단의 처리(화소로부터의 판독, 각 적분 회로 및 각 홀드 회로의 처리)를 행하는 것도 가능하다. 이 경우, 화소로부터의 판독, 각 홀드 회로의 샘플 홀드 등에 충분한 시간을 확보함과 아울러, 프레임 레이트를 빠르게 하는 것도 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 각 화소의 포토 다이오드의 애노드 단자가 접지되고, 포토 다이오드의 캐소드 단자가 판독용 스위치를 통해서 판독용 배선과 접속되어 있다고 했지만, 이것과는 반대로, 포토 다이오드의 캐소드 단자가 접지되고, 포토 다이오드의 애노드 단자가 판독용 스위치를 통해서 판독용 배선과 접속되어 있어도 된다. 상기 실시 형태에서는, 각 스위치의 개폐 동작을 제어하는 제어 신호가 하이 레벨일 때 그 스위치가 닫힌다고 했지만, 이것과는 반대로, 제어 신호가 로우 레벨일 때 스위치가 닫히도록 해도 된다.
상기 실시 형태에서는, 적분 회로보다 전단에 마련한 비닝 전환용 스위치에 의해 열방향의 비닝을 행하는 것이었지만, 이것으로 한정되지 않는다. AD 변환부의 전단에 앰프를 마련하고, 복수의 홀드 회로의 출력용 스위치(SW32)를 동시에 닫힌 상태로 하여, 이들 복수의 홀드 회로에 의해 홀드되어 있던 전압치를 앰프에 입력시킴으로써, 열방향의 비닝을 행해도 된다. 또, AD 변환부로부터 출력되는 복수의 열의 디지털값을 가산함으로써 열방향의 비닝을 행해도 된다. 또한, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값은, 그 전하량의 합을 KQR로 나누어 얻어지는 1화소당 평균 전하량에 따른 디지털값으로 해도 된다. 어느 것으로 하더라도, 그 디지털값은 전하량의 합에 비례한 값이 된다.
상기 실시 형태에서는, M이 KQ의 정수배가 아닌 경우, 또는, N이 R의 정수배가 아닌 경우에, 어느 비닝 영역에도 포함되는 일 없이 남은 화소에 대해서는, 그 화소의 출력치를 출력부(20)의 디지털값 출력에 이용하지 않는다고 했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 각각 KQR개의 화소로 이루어지는 어느 비닝 영역에도 포함되는 일 없이 남은 화소에 대해서, Q행마다 또는 R열마다 구획지어 KQR 미만의 L개의 화소로 이루어지는 비닝 영역(이하 「더미 비닝 영역」이라고 함.)으로 구분해도 된다. 이 경우, 각 더미 비닝 영역에 포함되는 L개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따라 AD 변환부로부터 출력된 디지털값을 (KQR/L)배한 디지털값을, K회 반복하여 출력부(20)로부터 출력시키면 된다.
상기 실시 형태에서는, 출력부로부터 디지털값을 열순으로 출력시킨다고 했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 출력부로부터 디지털값을 차례로 열마다 출력시키면 된다. 예를 들면, 출력부로부터 홀수 열째의 디지털값을 열순으로 출력시킨 후에 짝수 열째의 디지털값을 열순으로 출력시켜도 된다.
본 발명에 의한 고체 촬상 장치, X선 촬상 시스템, 및 고체 촬상 장치 구동 방법은, 상기한 실시 형태 및 구성예로 한정되는 것이 아니고, 다양한 변형이 가능하다.
상기 실시 형태에 의한 고체 촬상 장치에서는, (1) 입사광 강도에 따른 양의 전하를 발생시키는 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 접속된 판독용 스위치를 각각 포함하는 MN개의 화소 P1 ,1~PM ,N가 M행 N열로 2차원 배열된 수광부와, (2) 수광부에 있어서의 제m행의 N개의 화소 Pm ,1~Pm ,N 각각의 판독용 스위치에 대해 개폐 동작을 지시하는 제m행 선택 제어 신호를 주는 행 선택용 배선 LV,m과, (3) 수광부에 있어서의 제n열의 M개의 화소 P1 ,n~PM ,n 각각의 판독용 스위치와 접속되어, M개의 화소 P1,n~PM,n 중 어느 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를, 그 화소의 판독용 스위치를 통해서 판독하는 판독용 배선 LO ,n과, (4) 판독용 배선 LO ,1~LO ,N 각각과 접속되어, 판독용 배선 LO ,n을 경유하여 입력된 전하의 양에 기초하여 생성된 디지털값을 출력하는 출력부와, (5) 행 선택용 배선 LV ,1~LV ,M을 통해서 수광부에 있어서의 MN개의 화소 P1 ,1~PM ,N 각각의 판독용 스위치의 개폐 동작을 제어함과 아울러, 출력부에 있어서의 디지털값 출력 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 구성으로 하고 있다.
추가로, 상기한 고체 촬상 장치에서는, 제어부가, 수광부에 있어서 M행 N열로 2차원 배열된 화소 P1 ,1~PM ,N를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 단위 영역으로 구분하고, 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 비닝 영역으로 구분하고, 수광부에 있어서 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 그 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치를 닫히게 하여, 이들 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를 출력부에 입력시켜, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력부로부터 출력시키는 구성으로 하고 있다. 단, M, N은 2 이상의 정수이고, m은 1 이상 M 이하의 정수이고, n은 1 이상 N 이하의 정수이고, Q, R은 1 이상의 정수이고, K는 2 이상의 정수이다.
상기 구성의 고체 촬상 장치에서는, 출력부가 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 기억하는 기억부를 포함하고, 제어부가 기억부에 기억된 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 기억부로부터 판독하여 출력시키는 구성으로 할 수 있다.
이 경우, 출력부가, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 K개의 FIFO 메모리를 기억부로서 포함하고, 제어부가, 이들 K개의 FIFO 메모리로부터 차례로 디지털값을 출력시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 구성으로 해도 된다.
혹은, 출력부가 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 FIFO 메모리를 기억부로서 포함하고, 제어부가 FIFO 메모리로부터 디지털값을 출력시킴과 아울러 그 디지털값을 FIFO 메모리에 기억시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 구성으로 해도 된다.
상기 구성의 고체 촬상 장치는, 판독용 배선 LO,n에 의해 서로 접속된 수광부 및 출력부를 각각 포함하는 복수의 블록을 구비하고, 각 블록의 수광부가 행방향으로 병렬 배치되어 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 실시 형태에 의한 X선 촬상 시스템에서는, 상기 구성의 고체 촬상 장치와, X선 발생 장치를 구비하고, X선 발생 장치로부터 출력되어 촬상 대상물을 투과한 X선을 고체 촬상 장치에 의해 촬상하는 구성으로 하고 있다. 또, X선 촬상 시스템은, 고체 촬상 장치가 촬상 기간 중에 수광부에 있어서의 열방향으로 이동하는 구성으로 해도 된다.
상기 실시 형태에 의한 고체 촬상 장치 구동 방법에서는, 상기 구성의 수광부, 행 선택용 배선 LV ,m, 판독용 배선 LO ,n 및 출력부를 구비하는 고체 촬상 장치를 구동하는 방법으로서, 수광부에 있어서 M행 N열로 2차원 배열된 화소 P1 ,1~PM ,N를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 단위 영역으로 구분하고, 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 비닝 영역으로 구분하고, 수광부에 있어서 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 그 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치를 닫히게 하여, 이들 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를 출력부에 입력시켜, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력부로부터 출력시키는 구성으로 하고 있다. 단, M, N은 2 이상의 정수이고, m은 1 이상 M 이하의 정수이고, n은 1 이상 N 이하의 정수이고, Q, R은 1 이상의 정수이고, K는 2 이상의 정수이다.
상기 구성의 고체 촬상 장치 구동 방법에서는, 출력부에 있어서, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 기억하는 기억부를 이용하여, 기억부에 기억된 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 기억부로부터 판독하여 출력시키는 구성으로 할 수 있다.
이 경우, 출력부에 있어서, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 K개의 FIFO 메모리를 기억부로서 이용하여, 이들 K개의 FIFO 메모리로부터 차례로 디지털값을 출력시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 구성으로 해도 된다.
혹은, 출력부에 있어서, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 FIFO 메모리를 기억부로서 이용하여, FIFO 메모리로부터 디지털값을 출력시킴과 아울러 그 디지털값을 FIFO 메모리에 기억시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 구성으로 해도 된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 비닝했을 경우에도 취급이 용이한 신호를 출력할 수 있는 고체 촬상 장치, 이러한 고체 촬상 장치를 구비하는 X선 촬상 시스템, 및 비닝했을 경우에도 취급이 용이한 신호를 출력할 수 있도록 고체 촬상 장치를 구동하는 방법으로서 이용 가능하다.
1, 2 … 고체 촬상 장치, 10 … 수광부,
20, 20A … 출력부, 211~21N … 적분 회로,
221~22N … 홀드 회로, 23 … AD 변환부,
24 … 기억부, 30 … 제어부,
311~31M … 버퍼 회로, 321~32M … NOR 게이트 회로,
331, 333 … 래치 회로.

Claims (11)

  1. 고체 촬상 장치와, X선 발생 장치를 구비하고,
    상기 X선 발생 장치로부터 출력되어 촬상 대상물을 투과한 X선을 상기 고체 촬상 장치에 의해 촬상하도록 구성되고,
    상기 고체 촬상 장치는,
    입사광 강도에 따른 양의 전하를 발생시키는 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 접속된 판독용 스위치를 각각 포함하는 MN개의 화소 P1,1~PM,N가 M행 N열로 2차원 배열된 수광부와,
    상기 수광부에 있어서의 제m행의 N개의 화소 Pm,1~Pm,N 각각의 판독용 스위치에 대해 개폐 동작을 지시하는 제m행 선택 제어 신호를 주는 행 선택용 배선 LV,m과,
    상기 수광부에 있어서의 제n열의 M개의 화소 P1,n~PM,n 각각의 판독용 스위치와 접속되어, 상기 M개의 화소 P1,n~PM,n 중 어느 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를, 그 화소의 판독용 스위치를 통해서 판독하는 판독용 배선 LO,n과,
    상기 판독용 배선 LO,1~LO,N 각각과 접속되어, 상기 판독용 배선 LO,n을 경유하여 입력된 전하의 양에 기초하여 생성된 디지털값을 출력하는 출력부와,
    상기 행 선택용 배선 LV,1~LV,M을 통해서 상기 수광부에 있어서의 MN개의 화소 P1,1~PM,N 각각의 판독용 스위치의 개폐 동작을 제어함과 아울러, 상기 출력부에 있어서의 디지털값 출력 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부가,
    상기 수광부에 있어서 M행 N열로 2차원 배열된 화소 P1,1~PM,N를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 단위 영역으로 구분하고, 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 비닝 영역으로 구분하고,
    상기 수광부에 있어서 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 그 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치를 닫히게 하여, 이들 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를 상기 출력부에 입력시켜, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 상기 출력부로부터 출력시킴과 함께,
    상기 고체 촬상 장치가 촬상 기간 중에 상기 수광부에 있어서의 열방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템(단, M, N은 2 이상의 정수, m은 1 이상 M이하의 정수, n은 1 이상 N이하의 정수, Q, R은 1 이상의 정수, K는 2 이상의 정수).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부가, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 기억하는 기억부를 포함하고,
    상기 제어부가, 상기 기억부에 기억된 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 상기 기억부로부터 판독하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 출력부가, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 K개의 FIFO 메모리를 상기 기억부로서 포함하고,
    상기 제어부가, 이들 K개의 FIFO 메모리로부터 차례로 디지털값을 출력시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 출력부가, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 FIFO 메모리를 상기 기억부로서 포함하고,
    상기 제어부가, 상기 FIFO 메모리로부터 디지털값을 출력시킴과 아울러 그 디지털값을 상기 FIFO 메모리에 기억시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판독용 배선 LO,n에 의해 서로 접속된 상기 수광부 및 상기 출력부를 각각 포함하는 복수의 블록을 구비하고,
    각 블록의 상기 수광부가 행방향으로 병렬 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템.
  6. 고체 촬상 장치와, X선 발생 장치를 구비하고,
    상기 X선 발생 장치로부터 출력되어 촬상 대상물을 투과한 X선을 상기 고체 촬상 장치에 의해 촬상하도록 구성되고,
    상기 고체 촬상 장치는,
    입사광 강도에 따른 양의 전하를 발생시키는 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 접속된 판독용 스위치를 각각 포함하는 MN개의 화소 P1,1~PM,N가 M행 N열로 2차원 배열된 수광부와,
    상기 수광부에 있어서의 제m행의 N개의 화소 Pm,1~Pm,N 각각의 판독용 스위치에 대해 개폐 동작을 지시하는 제m행 선택 제어 신호를 주는 행 선택용 배선 LV,m과,
    상기 수광부에 있어서의 제n열의 M개의 화소 P1,n~PM,n 각각의 판독용 스위치와 접속되어, 상기 M개의 화소 P1,n~PM,n 중 어느 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를, 그 화소의 판독용 스위치를 통해서 판독하는 판독용 배선 LO,n과,
    상기 판독용 배선 LO,1~LO,N 각각과 접속되어,상기 판독용 배선 LO,n을 경유하여 입력된 전하의 양에 기초하여 생성된 디지털값을 출력하는 출력부를 구비하는 X선 촬상 시스템을 구동하는 방법으로서,
    상기 수광부에 있어서 M행 N열로 2차원 배열된 화소 P1,1~PM,N를 각각 Q행 R열의 화소로 이루어지는 단위 영역으로 구분하고, 이들의 (M/Q)행 (N/R)열로 2차원 배열된 단위 영역을 각각 K행 1열의 단위 영역으로 이루어지는 비닝 영역으로 구분하고,
    상기 수광부에 있어서 (M/KQ)행 (N/R)열로 2차원 배열된 비닝 영역에 대해 차례로 행마다, 그 행에 있는 비닝 영역에 포함되는 화소의 판독용 스위치를 닫히게 하여, 이들 화소의 포토 다이오드에서 발생한 전하를 상기 출력부에 입력시켜, 각 비닝 영역에 포함되는 KQR개의 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 상기 출력부로부터 출력시킴과 함께,
    상기 고체 촬상 장치가 촬상 기간 중에 상기 수광부에 있어서의 열방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템 구동 방법(단, M, N은 2 이상의 정수, m은 1 이상 M 이하의 정수, n은 1 이상 N 이하의 정수, Q, R은 1 이상의 정수, K는 2 이상의 정수).
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 출력부에 있어서, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 기억하는 기억부를 이용하여,
    상기 기억부에 기억된 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 상기 기억부로부터 판독하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템 구동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 출력부에 있어서, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 K개의 FIFO 메모리를 상기 기억부로서 이용하고,
    이들 K개의 FIFO 메모리로부터 차례로 디지털값을 출력시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템 구동 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 출력부에 있어서, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 기억하는 FIFO 메모리를 상기 기억부로서 이용하고,
    상기 FIFO 메모리로부터 디지털값을 출력시킴과 아울러 그 디지털값을 상기 FIFO 메모리에 기억시킴으로써, 각 비닝 영역에 포함되는 화소로부터 출력된 전하의 양의 합에 따른 디지털값을 차례로 열마다 K회 반복하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 시스템 구동 방법.
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