JP2019088011A - Radiation imaging apparatus and radiation imaging system - Google Patents
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Abstract
【課題】放射線情報の検出頻度を高めながら検出精度を高めるために有利な技術を提供する。【解決手段】放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサユニットとを有する。各センサユニットは、放射線を電気信号に変換し、該電気信号を信号蓄積期間において蓄積するセンサを含む。前記放射線撮像装置は、更に、前記複数のセンサユニットのそれぞれの前記センサにおける信号蓄積期間が、第1時間を有し、かつ、前記第1時間より短い第2時間だけ相互にずれるように、前記複数のセンサユニットを制御する制御部と、前記制御部によって制御されている前記複数のセンサユニットからの信号に基づいて、前記放射線撮像装置に入射した放射線に関する情報を、前記第2時間を周期として、出力する信号処理部と、を備える。【選択図】図8Kind Code: A1 A technique is provided that is advantageous for increasing the detection accuracy while increasing the detection frequency of radiation information. A radiation imaging apparatus has a plurality of pixels for acquiring a radiation image and a plurality of sensor units for detecting radiation. Each sensor unit includes a sensor that converts radiation into an electrical signal and accumulates the electrical signal in a signal accumulation period. The radiographic imaging apparatus further includes a signal accumulation period in the sensor of each of the plurality of sensor units having a first period of time and shifted from each other by a second period of time shorter than the first period of time. a control unit that controls a plurality of sensor units; and based on signals from the plurality of sensor units controlled by the control unit, information about radiation incident on the radiation imaging apparatus is obtained in cycles of the second time. , and a signal processing unit for outputting. [Selection drawing] Fig. 8
Description
本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus and a radiation imaging system.
放射線を電荷に変換する変換素子、および、薄膜トランジスタ等のスイッチを含む画素が配列された画素アレイを有する放射線撮像装置がある。近年、このような放射線撮像装置の多機能化が検討されている。その一つとして、自動露出制御(Automatic Exposure Control:AEC)機能の内蔵が注目されている。放射線撮像装置における自動露出制御は、例えば、放射線源からの放射線の照射の開始の検知、放射線の照射を停止させるべきタイミングの決定、放射線の照射量や積算照射量の検知に利用されうる。 There is a radiation imaging apparatus having a conversion element that converts radiation into charge, and a pixel array in which pixels including switches such as thin film transistors are arranged. In recent years, multi-functionalization of such a radiation imaging apparatus has been studied. As one of them, incorporation of an automatic exposure control (AEC) function has attracted attention. The automatic exposure control in the radiation imaging apparatus can be used, for example, to detect the start of radiation irradiation from a radiation source, to determine the timing of stopping radiation irradiation, and to detect the radiation dose and the integrated dose.
特許文献1には、放射線画像撮影用の画素と放射線検出用の画素とを有する放射線画像撮影装置が記載されている。放射線画像撮影用の画素および放射線検出用の画素は、ともに、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部と、センサ部に蓄積された電荷を読み出すためのTFTスイッチとを含む。放射線画像撮影用の画素は、TFTスイッチのゲートが第1走査配線に接続され、放射線検出用の画素は、TFTスイッチのゲートが第2走査配線に接続されている。放射線画像撮影用の画素および放射線検出用の画素は、ともに、TFTスイッチのソースが信号配線に接続されている。 Patent Document 1 describes a radiation image capturing apparatus having pixels for radiation image capturing and pixels for radiation detection. Both the pixel for radiographic imaging and the pixel for radiation detection receive light to generate electric charge, and a sensor unit for accumulating the generated electric charge, and a TFT switch for reading out the electric charge accumulated in the sensor unit Including. In the pixel for radiographic imaging, the gate of the TFT switch is connected to the first scanning line, and in the pixel for radiation detection, the gate of the TFT switch is connected to the second scanning line. The source of the TFT switch is connected to the signal wiring for both the pixel for radiographic imaging and the pixel for radiation detection.
特許文献1に記載されたようなパッシブピクセル型変換装置では、画素のセンサ部に蓄積された信号は、TFTスイッチをオンしてセンサ部と信号配線とが接続され読出動作が行われることによって消滅する。 In the passive pixel type conversion device as described in Patent Document 1, the signal stored in the sensor unit of the pixel is turned off by turning on the TFT switch to connect the sensor unit and the signal wiring and performing the readout operation. Do.
放射線撮像装置において、時々刻々と変化する放射線の強度などの放射線情報を正確に検出するためには、放射線情報を検出するセンサからの信号の読出頻度、即ち検出頻度(時間分解能)を高くする必要がある。しかし、検出頻度を高くすると、各センサにおける信号の蓄積期間が短くなってしまう。その結果、センサから信号を読み出す際の信号雑音比(SNR)が低下し、放射線情報の検出精度が低下しうる。つまり、放射線情報の検出頻度と検出精度とはトレードオフの関係にある。 In a radiation imaging apparatus, in order to accurately detect radiation information such as the intensity of radiation that changes from moment to moment, it is necessary to increase the readout frequency of signals from sensors that detect radiation information, that is, the detection frequency (time resolution). There is. However, if the detection frequency is increased, the accumulation period of signals in each sensor becomes short. As a result, the signal-to-noise ratio (SNR) at the time of reading out the signal from the sensor may decrease, and the detection accuracy of the radiation information may decrease. That is, the detection frequency of the radiation information and the detection accuracy are in a trade-off relationship.
本発明は、放射線情報の検出頻度を高めながら検出精度を高めるために有利な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an advantageous technique for enhancing detection accuracy while increasing the frequency of detection of radiation information.
本発明の1つの側面は、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサユニットとを有する放射線撮像装置であって、各センサユニットは、放射線を電気信号に変換し、該電気信号を信号蓄積期間において蓄積するセンサを含み、前記放射線撮像装置は、前記複数のセンサユニットのそれぞれの前記センサにおける信号蓄積期間が、第1時間を有し、かつ、前記第1時間より短い第2時間だけ相互にずれるように、前記複数のセンサユニットを制御する制御部と、前記制御部によって制御されている前記複数のセンサユニットからの信号に基づいて、前記放射線撮像装置に入射した放射線に関する情報を、前記第2時間を周期として、出力する信号処理部と、を備える。 One aspect of the present invention is a radiation imaging apparatus having a plurality of pixels for acquiring a radiation image and a plurality of sensor units for detecting radiation, each sensor unit converting radiation into an electrical signal. The radiation imaging apparatus includes a sensor for converting and storing the electrical signal in a signal storage period, the radiation imaging device having a first time for the signal storage period in each of the plurality of sensor units, and The radiation imaging apparatus according to a control unit that controls the plurality of sensor units and signals from the plurality of sensor units controlled by the control unit so as to be mutually offset by a second time shorter than 1 hour A signal processing unit that outputs information on radiation incident on the light with the second time period as a cycle.
本発明によれば、放射線情報の検出頻度を高めながら検出精度を高めるために有利な技術が提供される。 According to the present invention, an advantageous technique is provided to increase the detection accuracy while increasing the detection frequency of radiation information.
以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。 The invention will now be described through its exemplary embodiments with reference to the attached drawings.
[第1実施形態]
図1(a)には、本発明の1つの実施形態の放射線撮像システムの構成が模式的に示されている。図1(b)には、本発明の他の実施形態の放射線撮像システムの構成が模式的に示されている。これらの放射線撮像システムは、X線等の放射線3を放射する放射線源1と、放射線撮像装置4とを含む。放射線源1から放射された放射線3は、被検体2を透過して放射線撮像装置4に入射する。
First Embodiment
FIG. 1A schematically shows the configuration of a radiation imaging system according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B schematically shows the configuration of a radiation imaging system according to another embodiment of the present invention. These radiation imaging systems include a radiation source 1 that emits radiation 3 such as X-rays, and a radiation imaging device 4. The radiation 3 emitted from the radiation source 1 passes through the subject 2 and enters the radiation imaging apparatus 4.
放射線撮像装置4は、複数の行および複数の列を有するアレイを構成するように二次元的に配列された複数の光電変換素子PECと、複数の光電変換素子PECを支持または保持する基板100と、シンチレータ190とを含みうる。シンチレータ190は、放射線を可視光などの光に変換する。光電変換素子PECは、例えば、フォトダイオードで構成され、シンチレータ190によって変換された光を光電変換する。光電変換素子PECとシンチレータ190とによって、放射線を電気信号に変換する変換素子12が構成される。シンチレータ190は、複数の変換素子12によって共有されうる。 The radiation imaging apparatus 4 includes a plurality of photoelectric conversion elements PEC two-dimensionally arranged to form an array having a plurality of rows and a plurality of columns, and a substrate 100 for supporting or holding the plurality of photoelectric conversion elements PEC. , And a scintillator 190. The scintillator 190 converts radiation into light such as visible light. The photoelectric conversion element PEC is formed of, for example, a photodiode, and photoelectrically converts the light converted by the scintillator 190. The photoelectric conversion element PEC and the scintillator 190 constitute a conversion element 12 for converting radiation into an electric signal. The scintillator 190 can be shared by the plurality of conversion elements 12.
図1(a)に示された実施形態では、シンチレータ190が放射線源1の側に向けられる。図1(b)に示された実施形態では、基板100が放射線源1の側に向けられ、放射線3は、基板100と、複数の光電変換素子PECで構成されたアレイとを通過してシンチレータ190に入射する。そして、シンチレータ190で変換された光が光電変換素子PECに入射する。 In the embodiment shown in FIG. 1 (a), a scintillator 190 is directed to the side of the radiation source 1. In the embodiment shown in FIG. 1 (b), the substrate 100 is directed to the side of the radiation source 1, and the radiation 3 passes through the substrate 100 and an array composed of a plurality of photoelectric conversion elements PEC to form a scintillator It is incident on 190. Then, the light converted by the scintillator 190 is incident on the photoelectric conversion element PEC.
図2(a)には、放射線撮像装置4の1つの実施形態が模式的に示されている。図2(a)に示された放射線撮像装置4は、撮像領域90を有する。撮像領域90には、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサグループ(複数のセンサユニット)とが配置されている。ここで、撮像領域90には、1又は複数の放射線検出領域80が設けられていて、各放射線検出領域80に複数のセンサグループ(複数のセンサユニット)が配置されている。放射線画像を取得するための画素は、放射線検出領域80にも配置されうる。 One embodiment of the radiation imaging device 4 is schematically shown in FIG. 2 (a). The radiation imaging apparatus 4 shown in FIG. 2A has an imaging area 90. In the imaging region 90, a plurality of pixels for acquiring a radiation image and a plurality of sensor groups (a plurality of sensor units) for detecting radiation are arranged. Here, one or more radiation detection areas 80 are provided in the imaging area 90, and a plurality of sensor groups (a plurality of sensor units) are arranged in each radiation detection area 80. Pixels for acquiring a radiation image may also be arranged in the radiation detection area 80.
図2(b)には、放射線撮像装置4の他の実施形態が模式的に示されている。図2(b)に示された放射線検出装置4では、撮像領域90の全域をカバーするように複数の放射線検出領域80が配置され、放射線検出領域80には、センサグループ(センサユニット)のほか、放射線画像を取得するための画素が配置されている。 Another embodiment of the radiation imaging apparatus 4 is schematically shown in FIG. In the radiation detection apparatus 4 shown in FIG. 2B, a plurality of radiation detection areas 80 are arranged so as to cover the entire area of the imaging area 90. In the radiation detection area 80, in addition to sensor groups (sensor units). , Pixels for acquiring a radiation image are arranged.
図2(c)には、図2(a)に示された放射線撮像装置4の使用例が模式的に示されている。図2(c)に示された例では、複数の放射線検出領域80のうち、被検体2(例えば、ヒトの胸部)に応じて選択された放射線検領域81を使って、放射線情報(放射線撮像装置4に入射した放射線に関する情報)が検出される。 FIG. 2C schematically shows an example of use of the radiation imaging apparatus 4 shown in FIG. In the example shown in FIG. 2C, radiation information (radiation imaging is performed using a radiation examination region 81 selected according to the subject 2 (for example, the human chest) among the plurality of radiation detection regions 80. Information on the radiation incident on the device 4 is detected.
図3には、図2(a)に示された放射線撮像装置4のより具体的な構成例が示されている。放射線撮像装置4の撮像領域90には、放射線画像を取得するための複数の画素11と、放射線を検出するための複数のセンサグループSG1、SG2、SG3、SG4とが配置されている。複数の画素11は、複数の行および複数の列を有するアレイを構成するように二次元状に配列されている。撮像領域90の中には、1又は複数の放射線検出領域80が設けられている。各放射線検出領域80には、複数のセンサグループSG1、SG2、SG3、SG4が配置されている。第1実施形態では、1つのセンサユニットが1つのセンサグループで構成される。なお、後述の第2実施形態では、1つのセンサユニットが2つのセンサグループで構成される。 A more specific configuration example of the radiation imaging apparatus 4 shown in FIG. 2A is shown in FIG. 3. In the imaging region 90 of the radiation imaging apparatus 4, a plurality of pixels 11 for acquiring a radiation image, and a plurality of sensor groups SG1, SG2, SG3 and SG4 for detecting radiation are arranged. The plurality of pixels 11 are two-dimensionally arranged to form an array having a plurality of rows and a plurality of columns. In the imaging area 90, one or more radiation detection areas 80 are provided. In each radiation detection area 80, a plurality of sensor groups SG1, SG2, SG3 and SG4 are arranged. In the first embodiment, one sensor unit is configured by one sensor group. In the second embodiment described later, one sensor unit is configured by two sensor groups.
図4(a)に例示されるように、各画素11は、放射線を電気信号に変換する変換素子12と、スイッチ13とを含む。変換素子12は、前述のように、光電変換素子およびシンチレータによって構成されてもよいし、放射線を直接に電気信号に変換する素子によって構成されてもよい。変換素子12は、第1電極(個別電極または読出電極とも呼ばれうる)と第2電極(共通電極とも呼ばれうる)とを有しうる。第1電極は、スイッチ13を介して列信号線16に接続されている。第2電極は、バイアス電位を変換素子12に与えるためのバイアス線19に接続されている。 As illustrated in FIG. 4A, each pixel 11 includes a conversion element 12 that converts radiation into an electrical signal, and a switch 13. As described above, the conversion element 12 may be configured by a photoelectric conversion element and a scintillator, or may be configured by an element that converts radiation directly into an electrical signal. The conversion element 12 can have a first electrode (also referred to as an individual electrode or readout electrode) and a second electrode (also referred to as a common electrode). The first electrode is connected to the column signal line 16 via the switch 13. The second electrode is connected to a bias line 19 for applying a bias potential to the conversion element 12.
複数のセンサグループSG1、SG2、SG3、SG4のそれぞれは、複数のセンサ111で構成される。図4(b)に例示されるように、各センサ111は、放射線を電気信号に変換する変換素子121と、スイッチ131とを含む。変換素子121は、光電変換素子およびシンチレータによって構成されてもよいし、放射線を直接に電気信号に変換する素子によって構成されてもよい。前者において、シンチレータは、画素11のためのシンチレータと共有されうる。変換素子121は、第1電極(個別電極または読出電極とも呼ばれうる)と第2電極(共通電極とも呼ばれうる)とを有しうる。第1電極は、スイッチ131を介して検出信号線161に接続されている。第2電極は、バイアス電位を変換素子121に与えるためのバイアス線19に接続されている。 Each of the plurality of sensor groups SG1, SG2, SG3, and SG4 is configured of a plurality of sensors 111. As illustrated in FIG. 4B, each sensor 111 includes a conversion element 121 that converts radiation into an electrical signal, and a switch 131. The conversion element 121 may be configured by a photoelectric conversion element and a scintillator, or may be configured by an element that converts radiation directly into an electrical signal. In the former, the scintillator may be shared with the scintillator for the pixel 11. The conversion element 121 can have a first electrode (also referred to as an individual electrode or readout electrode) and a second electrode (also referred to as a common electrode). The first electrode is connected to the detection signal line 161 via the switch 131. The second electrode is connected to a bias line 19 for applying a bias potential to the conversion element 121.
再び図3を参照しながら説明を続ける。図3におけるSG1、SG2、SG3、SG4は、センサ111を示している。より具体的には、図3におけるSG1、SG2、SG3、SG4は、センサ111が属するセンサグループSG1、SG2、SG3、SG4を示している。撮像領域90は、例えば、1000行×1000列から3000行×3000列の画素11の配列で構成される。なお、図3に示された例では、センサ111が配置された位置には、画素11が配置されていないが、他の例では、センサ111が配置された位置にも画素11が配置されうる。 Description will be continued with reference to FIG. 3 again. SG <b> 1, SG <b> 2, SG <b> 3 and SG <b> 4 in FIG. 3 indicate the sensors 111. More specifically, SG1, SG2, SG3, and SG4 in FIG. 3 indicate sensor groups SG1, SG2, SG3, and SG4 to which the sensor 111 belongs. The imaging region 90 is configured, for example, by an array of pixels 11 in 1000 rows × 1000 columns to 3000 rows × 3000 columns. In the example shown in FIG. 3, the pixel 11 is not disposed at the position where the sensor 111 is disposed, but in another example, the pixel 11 may be disposed at the position where the sensor 111 is disposed. .
画素11の変換素子12の第2電極およびセンサ111の変換素子121の第2電極に接続されたバイアス線19は、バイアス電源50に接続されている。画素11のスイッチ13のソース(またはドレイン)に接続された列信号線16は、読出部30に接続されている。センサ111のスイッチ131のソース(またはドレイン)に接続された検出信号線161は、信号処理部40に接続されている。画素11のスイッチ13のゲートには、行選択部20によって駆動される画素制御線15が接続されている。画素制御線15がアクティブレベルに駆動されると、画素11の変換素子12と列信号線16とがスイッチ13によって電気的に接続される。センサ111のスイッチ131のゲートには、センサ制御部41によって駆動されるセンサ制御線411が接続されている。センサ制御線411がアクティブレベルに駆動されると、センサ111の変換素子121と検出信号線161とがスイッチ131によって電気的に接続される。 The bias line 19 connected to the second electrode of the conversion element 12 of the pixel 11 and the second electrode of the conversion element 121 of the sensor 111 is connected to a bias power supply 50. The column signal line 16 connected to the source (or drain) of the switch 13 of the pixel 11 is connected to the reading unit 30. The detection signal line 161 connected to the source (or the drain) of the switch 131 of the sensor 111 is connected to the signal processing unit 40. The pixel control line 15 driven by the row selection unit 20 is connected to the gate of the switch 13 of the pixel 11. When the pixel control line 15 is driven to the active level, the conversion element 12 of the pixel 11 and the column signal line 16 are electrically connected by the switch 13. A sensor control line 411 driven by the sensor control unit 41 is connected to the gate of the switch 131 of the sensor 111. When the sensor control line 411 is driven to the active level, the conversion element 121 of the sensor 111 and the detection signal line 161 are electrically connected by the switch 131.
第1実施形態では、各放射線検出領域80は、N個のセンサグループSG1、SG2、SG3、SG4(N個のセンサユニット)を含み、センサグループSG1、SG2、SG3、SG4のそれぞれは、M個のセンサ111を含む。図3に示された例では、N=4、M=4であるが、これは例示に過ぎない。 In the first embodiment, each radiation detection area 80 includes N sensor groups SG1, SG2, SG3, and SG4 (N sensor units), and each of the sensor groups SG1, SG2, SG3, and SG4 is M Sensor 111 of FIG. In the example shown in FIG. 3, N = 4 and M = 4, but this is merely an example.
各放射線検出領域80において、N個のセンサグループSG1、SG2、SG3、SG4(N個のセンサユニット)のそれぞれのM個のセンサ111の全てのスイッチ131のソース(またはドレイン)が共通の検出信号線161に接続されている。一方、センサ111のスイッチ131のゲートには、センサグループ(センサユニット)ごとに異なるセンサ制御線411が接続されている。つまり、第kセンサグループのセンサ111のスイッチ131のゲートには、それらに対して共通の第kセンサ制御線411が接続されている。第kセンサ制御線411がアクティブレベルに駆動されると、第kセンサグループのM個のセンサ111の信号が共通の検出信号線161に出力される。 In each radiation detection area 80, a detection signal common to the sources (or drains) of all the switches 131 of M sensors 111 of N sensor groups SG1, SG2, SG3, and SG4 (N sensor units) It is connected to the line 161. On the other hand, different sensor control lines 411 are connected to the gate of the switch 131 of the sensor 111 for each sensor group (sensor unit). That is, a common k sensor control line 411 is connected to the gates of the switches 131 of the sensors 111 of the k sensor group. When the kth sensor control line 411 is driven to the active level, the signals of the M sensors 111 of the kth sensor group are output to the common detection signal line 161.
図5には、信号処理部40の構成例が示されている。図5に示された例では、信号処理部40は、センサ111の信号として、センサ111が発生する電荷を読み出す。信号処理部40は、例えば、信号検出部39と、AD変換器33とを含みうる。信号検出部39は、例えば、積分増幅器31と、リセットスイッチ34とを含む。積分増幅器31の入力には、検出信号線161が接続され、積分増幅器31の出力には、AD変換器33が接続されている。リセットスイッチ34は、積分増幅器31の入力と出力との間を短絡することができるように配置されている。リセットスイッチ34を導通させることによって、積分増幅器31の出力の電位および検出信号線161の電位をリセットすることができる。 A configuration example of the signal processing unit 40 is shown in FIG. In the example illustrated in FIG. 5, the signal processing unit 40 reads the charge generated by the sensor 111 as a signal of the sensor 111. The signal processing unit 40 can include, for example, a signal detection unit 39 and an AD converter 33. The signal detection unit 39 includes, for example, an integration amplifier 31 and a reset switch 34. The detection signal line 161 is connected to the input of the integration amplifier 31, and the AD converter 33 is connected to the output of the integration amplifier 31. The reset switch 34 is arranged to be able to short between the input and the output of the integrating amplifier 31. By turning on the reset switch 34, the potential of the output of the integrating amplifier 31 and the potential of the detection signal line 161 can be reset.
信号処理部40の構成は特に制限されるものではなく、センサ111の信号として、センサ111が発生する電流または電圧を読み出す場合には、信号処理部40は、例えば、非反転増幅器または反転増幅器を含んで構成されうる。 The configuration of the signal processing unit 40 is not particularly limited, and when reading out the current or voltage generated by the sensor 111 as a signal of the sensor 111, the signal processing unit 40 may be, for example, a non-inverting amplifier or an inverting amplifier. It can be comprised.
行選択部20、読出部30、センサ制御部41、信号処理部40は、制御部49によって制御される。なお、ある観点において、行選択部20、読出部30、センサ制御部41、信号処理部40の少なくとも1つは、制御部49の一部として理解することができる。 The row selection unit 20, the reading unit 30, the sensor control unit 41, and the signal processing unit 40 are controlled by the control unit 49. From a certain point of view, at least one of the row selecting unit 20, the reading unit 30, the sensor control unit 41, and the signal processing unit 40 can be understood as a part of the control unit 49.
制御部49は、信号処理部40から提供される放射線情報に基づいて種々の処理を行いうる。制御部49は、例えば、放射線源から放射線検出装置4に放射線の照射が開始されたこと、放射線の照射が停止されたこと、放射線の強度、放射線の積算照射量などを検出することができる。更に、制御部49は、放射線源1と接続され、放射線源1からの放射線照射の開始および/または停止を示す信号を受信したり、放射線源1に対して放射線照射の開始および/または停止を指示したりしうる。 The control unit 49 can perform various processes based on the radiation information provided from the signal processing unit 40. The control unit 49 can detect, for example, that irradiation of radiation from the radiation source to the radiation detection apparatus 4 has been started, that irradiation of radiation has been stopped, intensity of radiation, integrated irradiation dose of radiation, and the like. Furthermore, the control unit 49 is connected to the radiation source 1 to receive a signal indicating start and / or stop of radiation irradiation from the radiation source 1 and to start and / or stop radiation irradiation to the radiation source 1. It can be instructed.
図6は、画素11およびセンサ111の構成例を示す平面図(レイアウト図)である。図7(a)は、図6におけるA−A’線に沿った断面図、図7(b)は、図6におけるB−B’線に沿った断面図である。画素11のスイッチ13は、図7(a)に例示されるように、TFT(薄膜トランジスタ)で構成されうる。スイッチ素子13は、基板100の上に配置され、層間絶縁層181によって覆われうる。層間絶縁層181の上には、変換素子12が配置されうる。 FIG. 6 is a plan view (layout diagram) showing a configuration example of the pixel 11 and the sensor 111. As shown in FIG. 7 (a) is a cross-sectional view taken along line A-A 'in FIG. 6, and FIG. 7 (b) is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. The switch 13 of the pixel 11 can be configured by a TFT (thin film transistor) as illustrated in FIG. 7A. The switch element 13 may be disposed on the substrate 100 and covered by the interlayer insulating layer 181. The conversion element 12 can be disposed on the interlayer insulating layer 181.
変換素子12は、スイッチ13を介して列信号線16と接続されている。変換素子12は、第1電極125、PINフォトダイオード(光電変換素子)124および第2電極126を含みうる。PINフォトダイオードの上には、保護膜182、第2相間絶縁層183、バイアス線19、保護膜184が順に配置されている。保護膜184上には、不図示の平坦化膜、およびシンチレータ190が配置されている。第二電極126は、コンタクトホールを介して、バイアス線19に接続されている。第二電極126の材料には、光透過性を有するITOが用いられ、シンチレータ190で放射線から変換された光が透過可能な構成となっている。 The conversion element 12 is connected to the column signal line 16 via the switch 13. The conversion element 12 may include a first electrode 125, a PIN photodiode (photoelectric conversion element) 124, and a second electrode 126. A protective film 182, a second interphase insulating layer 183, a bias line 19, and a protective film 184 are sequentially disposed on the PIN photodiode. A planarization film (not shown) and a scintillator 190 are disposed on the protective film 184. The second electrode 126 is connected to the bias line 19 through the contact hole. As a material of the second electrode 126, ITO having a light transmitting property is used, and the light converted from the radiation by the scintillator 190 can be transmitted.
同様に、センサ111のスイッチ131は、図7(b)に例示されるように、TFT(薄膜トランジスタ)で構成されうる。スイッチ素子131は、基板100の上に配置され、層間絶縁層181によって覆われうる。層間絶縁層181の上には、変換素子121が配置されうる。 Similarly, the switch 131 of the sensor 111 can be configured with a TFT (thin film transistor) as illustrated in FIG. 7B. The switch element 131 may be disposed on the substrate 100 and covered by the interlayer insulating layer 181. The conversion element 121 can be disposed on the interlayer insulating layer 181.
変換素子121は、スイッチ131を介して検出信号線161と接続されている。変換素子121は、第1電極125、PINフォトダイオード(光電変換素子)124および第2電極126を含みうる。PINフォトダイオードの上には、保護膜182、第2相間絶縁層183、バイアス線19、保護膜184が順に配置されている。保護膜184上には、不図示の平坦化膜、およびシンチレータ190が配置されている。 The conversion element 121 is connected to the detection signal line 161 via the switch 131. The conversion element 121 may include a first electrode 125, a PIN photodiode (photoelectric conversion element) 124, and a second electrode 126. A protective film 182, a second interphase insulating layer 183, a bias line 19, and a protective film 184 are sequentially disposed on the PIN photodiode. A planarization film (not shown) and a scintillator 190 are disposed on the protective film 184.
以上の例では、変換素子12、121を構成する光電変換素子としてPINフォトダイオードが採用されているが、光電変換素子は、例えばMIS型のセンサでもよい。 In the above example, a PIN photodiode is adopted as the photoelectric conversion element constituting the conversion elements 12 and 121, but the photoelectric conversion element may be, for example, a MIS type sensor.
以下、センサ111からの信号に基づいて放射線情報を検出する方法を説明する。まず、放射線情報として放射線強度を検出する方法を説明する。図8には、放射線の照射強度を検出する動作のタイミングチャートが示されている。図8の最上部には、放射線検出領域80に入射した放射線の強度(”放射線照射強度”)が示されている。図8において、センサグループの個数はN個であり、センサグループは、SG1、SG2、・・・、SGNと記載されている。また、第1実施形態では、センサグループとセンサユニットとは等価であり、センサユニットは、SU1、SU2、・・・、SUNと記載されている。 Hereinafter, a method of detecting radiation information based on a signal from the sensor 111 will be described. First, a method of detecting radiation intensity as radiation information will be described. The timing chart of the operation | movement which detects the irradiation intensity of a radiation is shown by FIG. At the top of FIG. 8, the intensity (“irradiation intensity”) of the radiation incident on the radiation detection area 80 is shown. In FIG. 8, the number of sensor groups is N, and the sensor groups are described as SG1, SG2,..., SGN. In the first embodiment, the sensor group and the sensor unit are equivalent, and the sensor units are described as SU1, SU2, ..., SUN.
センサ制御部41は、第1センサグループSG1(第1センサユニットSU1)から第NセンサグループSGN(第NセンサユニットSUN)を個別に制御する第kセンサ制御線411(k=1〜N)に対して順次に電圧パルス(センサ制御信号)を印加する。ここでは、第kセンサ制御線411がハイレベルに駆動されたときに第kセンサグループSGkのセンサ111のスイッチ131が導通するものとする。 The sensor control unit 41 controls the first sensor group SG1 (first sensor unit SU1) to the kth sensor control line 411 (k = 1 to N) for individually controlling the Nth sensor group SGN (Nth sensor unit SUN). In response, voltage pulses (sensor control signals) are sequentially applied. Here, when the k-th sensor control line 411 is driven to the high level, the switch 131 of the sensor 111 of the k-th sensor group SGk becomes conductive.
まず、時刻t11からt12の期間は、第1センサグループSG1(SU1)のセンサ制御線411がハイレベルに駆動され、第1センサグループSG1のセンサ111のスイッチ131が非導通状態から導通状態にされる。その後、時刻t21からt22の期間は、第2センサグループSG2(SU2)のセンサ111のスイッチ131が非導通状態から導通状態にされる。以下、第NセンサグループSGN(SUN)のセンサ111まで同様に制御される。その後は、第1センサグループSG1(SU1)に戻り、時刻t13からt14の期間は、第1センサグループSG1(SU1)のセンサ制御線411がハイレベルに駆動される。これにより、第1センサグループSG1(SU1)のセンサ111のスイッチ131が非導通状態から導通状態にされる。 First, during the period from time t11 to t12, the sensor control line 411 of the first sensor group SG1 (SU1) is driven to the high level, and the switch 131 of the sensor 111 of the first sensor group SG1 is changed from the nonconductive state to the conductive state. Ru. Thereafter, in the period from time t21 to t22, the switch 131 of the sensor 111 of the second sensor group SG2 (SU2) is changed from the non-conduction state to the conduction state. Hereinafter, the sensor 111 of the Nth sensor group SGN (SUN) is similarly controlled. Thereafter, the process returns to the first sensor group SG1 (SU1), and the sensor control line 411 of the first sensor group SG1 (SU1) is driven to the high level in the period from time t13 to t14. As a result, the switch 131 of the sensor 111 of the first sensor group SG1 (SU1) is changed from the non-conductive state to the conductive state.
以下、センサ111および信号処理部40の動作を説明する。第1センサグループSG1のセンサ111のスイッチ131は時刻t12からt13までの期間が非導通状態である。この期間に放射線の照射によって発生した電荷が第1センサグループSG1のセンサ111の変換素子121に蓄積される。つまり、時刻t12からt13までの期間が信号蓄積期間SAPである。第1センサグループSG1のセンサ111の変換素子121に蓄積された電荷に応じた信号は、時刻t13において信号処理部40に送られる。具体的には、時刻t13において、第1センサグループSG1のセンサ111のスイッチ131が導通状態に遷移することよって、第1センサグループSG1のセンサ111の信号が検出信号線161を介して信号処理部40に送られる。 Hereinafter, operations of the sensor 111 and the signal processing unit 40 will be described. The switch 131 of the sensor 111 of the first sensor group SG1 is in a non-conductive state in the period from time t12 to t13. The charge generated by the irradiation of radiation during this period is accumulated in the conversion element 121 of the sensor 111 of the first sensor group SG1. That is, the period from time t12 to t13 is the signal accumulation period SAP. A signal corresponding to the charge accumulated in the conversion element 121 of the sensor 111 of the first sensor group SG1 is sent to the signal processing unit 40 at time t13. Specifically, at time t13, the switch 131 of the sensor 111 of the first sensor group SG1 is switched to the conductive state, whereby the signal of the sensor 111 of the first sensor group SG1 is transmitted through the detection signal line 161 to the signal processing unit Sent to 40
信号処理部40は、第1センサグループSG1のセンサ111から出力された信号を時刻t13の直後の時刻t111において、第1センサグループSG1のセンサ111の信号量(照射強度)m(1)として検出し、制御部49に信号量m(1)を出力する。 The signal processing unit 40 detects a signal output from the sensor 111 of the first sensor group SG1 as a signal amount (irradiation intensity) m (1) of the sensor 111 of the first sensor group SG1 at time t111 immediately after time t13. And outputs the signal amount m (1) to the control unit 49.
同様に、信号処理部40は、時刻t23の直後の時刻t112において、第2センサグループSG2のセンサ111の信号量m(2)として検出し、制御部49に信号量m(2)を出力する。以降も同様に、信号処理部40は、第3〜第NセンサグループSG3〜SGNのセンサ111の信号量m(3)〜m(N)を検出して制御部49に出力する。その後、信号処理部40は、第1センサグループSG1から順に上記の処理を繰り返す。これにより、信号量m(1)、m(2)、・・・、m(N)、m(1)、m2(2)・・・からなる信号列(数値列)が得られる。信号処理部40は、信号量m(1)、m(2)、・・・、m(N)、m(1)、m2(2)・・・を、サンプリング間隔SIを周期として、出力する。 Similarly, at time t112 immediately after time t23, the signal processing unit 40 detects the signal amount m (2) of the sensor 111 of the second sensor group SG2 and outputs the signal amount m (2) to the control unit 49. . Similarly, the signal processing unit 40 similarly detects the signal amounts m (3) to m (N) of the sensors 111 of the third to N-th sensor groups SG3 to SGN and outputs them to the control unit 49. Thereafter, the signal processing unit 40 repeats the above process in order from the first sensor group SG1. Thereby, a signal sequence (numerical value sequence) including signal amounts m (1), m (2),..., M (N), m (1), m2 (2). The signal processing unit 40 outputs the signal amounts m (1), m (2), ..., m (N), m (1), m2 (2), ... with the sampling interval SI as a cycle. .
信号量m(1)、m(2)、・・・、m(N)は、それらを取得するために使用したセンサグループが相互に異なるが、そのことによる誤差は、複数のセンサグループのセンサ111を分散して配置することによって低減されうる。 The signal quantities m (1), m (2), ..., m (N) differ from each other in the sensor group used to acquire them, but the error due to that is the sensor of a plurality of sensor groups It can be reduced by arranging 111 in a distributed manner.
ここで、m(k)を検出するタイミングとm(k+1)を検出するタイミングとの間隔(例えば、t111とt112との間隔)がサンプリング間隔(第2時間)SIである。各センサグループにおける信号蓄積期間SAPは、サンプリング間隔SIとセンサグループの個数Nとの積に一致する。信号処理部40が複数のセンサグループのいずれかから信号量(放射線の照射強度)を検出する頻度(回/秒)は、サンプリング間隔SIの逆数である。 Here, the interval between the timing of detecting m (k) and the timing of detecting m (k + 1) (for example, the interval between t111 and t112) is the sampling interval (second time) SI. The signal accumulation period SAP in each sensor group corresponds to the product of the sampling interval SI and the number N of sensor groups. The frequency (times / second) at which the signal processing unit 40 detects the signal amount (irradiation intensity of radiation) from any of the plurality of sensor groups is the reciprocal of the sampling interval SI.
制御部49は、複数のセンサユニットSU1〜SUNのそれぞれのセンサ111における信号蓄積期間SAPが第1時間を有し、かつ、サンプリング期間SIの長さである第2時間だけ相互にずれるように、複数のセンサユニットSU1〜SUNを制御する。ここで、サンプリング期間SIの長さである第2時間は、信号蓄積期間SAPの長さである第1時間よりも短い。制御部49による複数のセンサユニットSU1〜SUNの制御は、行選択部20の制御を通してなされうる。 The control unit 49 causes the signal accumulation period SAP in each of the plurality of sensor units SU1 to SUN to have a first time, and to be mutually offset by a second time that is the length of the sampling period SI. A plurality of sensor units SU1 to SUN are controlled. Here, the second time which is the length of the sampling period SI is shorter than the first time which is the length of the signal accumulation period SAP. The control of the plurality of sensor units SU1 to SUN by the control unit 49 can be performed through the control of the row selection unit 20.
制御部49は、信号処理部40から提供される放射線情報(ここでは、照射量m(k))に基づいて放射線の照射の開始および終了のタイミングを検出することができる。例えば、制御部49は、信号量m(k)(あるいは信号量m(k)からなる信号列から補間によって生成された数値列の値でもよい。)が閾値Th1を超えた時刻(t114)を放射線の照射が開始されたタイミングとして検出することができる。同様に、制御部49は、信号量m(k)(あるいは、信号量m(k)からなる信号列から補間によって生成された数値列の値でもよい。)が閾値を下回った時刻を放射線の照射が停止されたタイミングとして検出することができる。 The control unit 49 can detect the start and end timings of radiation irradiation based on the radiation information (in this case, the irradiation amount m (k)) provided from the signal processing unit 40. For example, the control unit 49 determines the time (t114) when the signal amount m (k) (or the value of the numerical value string generated by interpolation from the signal string consisting of the signal amount m (k)) exceeds the threshold Th1. It can be detected as the timing when irradiation of radiation is started. Similarly, the control unit 49 determines the time at which the signal amount m (k) (or a value sequence generated by interpolation from a signal sequence consisting of the signal amount m (k)) falls below a threshold. It can be detected as the timing at which the irradiation was stopped.
あるいは、制御部49は、以下で説明するように、信号処理部40から提供される放射線情報(ここでは、照射量m(k))に基づいて放射線の積算照射量を検出することもできる。図9には、放射線の照射強度に基づいて積算照射量を検出する動作のタイミングチャートが示されている。 Alternatively, as described below, the control unit 49 can also detect the integrated irradiation amount of radiation based on the radiation information (here, the irradiation amount m (k)) provided from the signal processing unit 40. FIG. 9 shows a timing chart of an operation of detecting the integrated irradiation amount based on the irradiation intensity of the radiation.
信号処理部40は、図8に示された動作と同様に、信号量m(1)、m(2)、・・・、m(N)、m(1)、m2(2)・・・からなる信号列を出力する。制御部49は、時刻t111において第1センサグループSG1(SU1)の信号量m(1)を受け取る。そして、制御部49は、制御部49内に保持してあった積算信号量m’(1)にm(1)を加えた値を新たなm’(1)とし、次回の第1センサグループSG1(SU1)の信号量m(1)の検出まで保持する。同様に、制御部49は、他のセンサグループ、即ち第kセンサグループSGkについても、積算信号量m’(k)を随時演算し保持する。これにより、積算信号量m’(1)、m’(2)、・・・、m’(N)、m’(1)、m’2(2)・・・からなる信号列が得られる。 Similarly to the operation shown in FIG. 8, the signal processing unit 40 measures the signal amounts m (1), m (2),..., M (N), m (1), m2 (2),. Output a signal sequence consisting of The control unit 49 receives the signal amount m (1) of the first sensor group SG1 (SU1) at time t111. Then, the control unit 49 sets a value obtained by adding m (1) to the integrated signal amount m '(1) held in the control unit 49 as a new m' (1), and the next first sensor group It holds up to detection of the signal amount m (1) of SG1 (SU1). Similarly, the control unit 49 calculates and holds the integrated signal amount m '(k) for other sensor groups, that is, the k-th sensor group SGk as needed. As a result, a signal sequence including integrated signal amounts m '(1), m' (2), ..., m '(N), m' (1), m'2 (2), ... is obtained. .
制御部49は、いずれかのセンサグループの積算信号量m’(k)が閾値Th2を超えた時刻(t114)を積算照射量が適正量に達したと判断することができる。なお、照射強度を示す情報として、図8を参照して説明しように各時点での信号量m(k)を用いてもよいし、積算信号量m’(k)のセンサグループ間の差分(m’(2)−m’(1)など)を用いてもよい。 The control unit 49 can determine that the integrated irradiation amount has reached the appropriate amount at a time (t114) when the integrated signal amount m '(k) of any of the sensor groups exceeds the threshold value Th2. As the information indicating the irradiation intensity, the signal amount m (k) at each time point may be used as described with reference to FIG. 8, or the difference between the sensor groups of the integrated signal amount m ′ (k) m '(2) -m' (1) etc. may be used.
図10には、図9を参照して説明した動作のフローチャートが示されている。この動作は、準備工程(S1010〜S1014)、演算工程(S1016〜S1020)、制御工程(S1024、S1026)を含みうる。 FIG. 10 shows a flowchart of the operation described with reference to FIG. This operation may include a preparation step (S1010 to S1014), an operation step (S1016 to S1020), and a control step (S1024, S1026).
まず、準備工程(S1010〜S1014)について説明する。S1010では、制御部49は、センサグループSG1〜SGNのセンサ111をリセットする。具体的には、制御部49は、センサグループSG1〜SGNのセンサ111のスイッチ131を導通状態にし、変換素子121に蓄積されている電荷(ダーク電荷など)を除去する。S1012では、制御部49は、制御部49内のメモリに保持された積算信号量m’(k)(k=1〜N)をクリアする。S1014では、センサグループと特定する変数kを1に設定する。準備工程では、その他、センサグループSG1〜SGN間のオフセット補正および/または感度補正がなされてもよい。 First, the preparation steps (S1010 to S1014) will be described. In S1010, the control unit 49 resets the sensors 111 of the sensor groups SG1 to SGN. Specifically, the control unit 49 causes the switch 131 of the sensor 111 of the sensor groups SG1 to SGN to be in a conductive state, and removes the charge (such as dark charge) stored in the conversion element 121. In S1012, the control unit 49 clears the integrated signal amount m ′ (k) (k = 1 to N) held in the memory in the control unit 49. In S1014, a variable k that specifies a sensor group is set to 1. In the preparation step, offset correction and / or sensitivity correction may also be performed among the sensor groups SG1 to SGN.
次いで、演算工程(S1016〜S1020)について説明する。S1016では、制御部49は、第kセンサグループSGk(第kセンサユニットSUk)の信号量m(k)を信号処理部40から取得する。S1018では、制御部49は、制御部49内に保持された第kセンサグループSGkの積算信号量m’(k)に信号量m(k)を加算し、新たな積算信号量m’(k)の値とする。S1020では、制御部49は、積算信号量m’(k)が閾値Th2を超えたかどうかを判断し、超えた場合には処理をS1024に進め、超えていない場合には、S1022においてkの値を1だけ変更して、処理をS1016に戻す。 Next, the calculation steps (S1016 to S1020) will be described. In S1016, the control unit 49 obtains the signal amount m (k) of the k-th sensor group SGk (k-th sensor unit SUk) from the signal processing unit 40. In S1018, the control unit 49 adds the signal amount m (k) to the integrated signal amount m '(k) of the k-th sensor group SGk held in the control unit 49, and adds a new integrated signal amount m' (k). And the value of In S1020, control unit 49 determines whether integrated signal amount m '(k) exceeds threshold value Th2, and in the case of exceeding, the process proceeds to S1024, and in the case of not exceeding, the value of k in S1022 Is changed by 1 and the process returns to S1016.
次いで、制御工程(S1024、S1026)について説明する。S1024では、制御部49は、放射線源1に放射線の照射を停止させる。S1026では、制御部49は、行選択部20および読出部30を制御して、画像を読み出させる。 Next, control steps (S1024, S1026) will be described. In S1024, the control unit 49 causes the radiation source 1 to stop the radiation irradiation. In S1026, the control unit 49 controls the row selection unit 20 and the reading unit 30 to read an image.
以上の処理に代えて、信号処理部40に積分回路を備えて、該積分回路によって積算照射量を求めてもよい。 Instead of the above processing, the signal processing unit 40 may be provided with an integration circuit, and the integration dose may be obtained by the integration circuit.
以下、第1実施形態の効果を例示的に説明するが、これは、本発明を制御することを意図したものではない。変換素子121とスイッチ131とを有するセンサ111からの信号に基づいて放射線強度や積算照射量などの放射線情報を検出する際、放射線情報の検出精度は信号雑音比(SNR)に依存する。SNRは、変換素子121、スイッチ131および信号処理部40などで発生するランダムノイズに対する信号値(信号量)の比である。 Hereinafter, the effects of the first embodiment will be exemplarily described, but this is not intended to control the present invention. When detecting radiation information such as radiation intensity and integrated irradiation dose based on a signal from the sensor 111 having the conversion element 121 and the switch 131, the detection accuracy of the radiation information depends on the signal-to-noise ratio (SNR). The SNR is a ratio of a signal value (signal amount) to random noise generated in the conversion element 121, the switch 131, the signal processing unit 40, and the like.
放射線情報の検出頻度(あるいは信号蓄積期間)が決まっている場合、M×N個の全てのセンサ111から同時に信号を読み出すと、1個の検知画素から信号を読み出す場合と比較して信号量はM×N倍となる。また、ランダムノイズのうち変換素子121の容量に比例する成分(kTCノイズ)は√(M×N)倍となり、他の成分は同一である。 When the detection frequency (or signal accumulation period) of the radiation information is determined, reading out the signals from all the M × N sensors 111 at the same time makes the signal amount smaller than when reading out the signal from one detection pixel. It will be M × N times. Further, of the random noise, a component (kTC noise) proportional to the capacitance of the conversion element 121 is √ (M × N) times, and the other components are the same.
一方、第1実施形態では、N個のセンサグループ(センサユニット)ごとに、M個の信号を同時に読み出す。また、各センサグループ(センサユニット)のセンサ111における信号蓄積期間は、M×N個の全てのセンサ111から同時に信号を読み出す場合のN倍になるので、信号量もN倍になる。よって、第1実施形態では、1回の読出動作で得られる信号量は、1個のセンサ111から信号を読み出す場合のM×N倍となる。また、第1実施形態では、ランダムノイズのうちkTCノイズは√M倍となり、他の成分は同一である。よって、第1実施形態によれば、M×N個の全てのセンサ111から同時に信号を読み出す場合に比べて、SNR、即ち検出精度を高めることができる。 On the other hand, in the first embodiment, M signals are simultaneously read out for every N sensor groups (sensor units). Further, the signal accumulation period in the sensor 111 of each sensor group (sensor unit) is N times that in the case where signals are simultaneously read from all the M × N sensors 111, so the signal amount is also N times. Therefore, in the first embodiment, the signal amount obtained in one read operation is M × N times that in the case of reading a signal from one sensor 111. In the first embodiment, kTC noise of random noise is √M times, and the other components are the same. Therefore, according to the first embodiment, the SNR, that is, the detection accuracy can be enhanced as compared with the case where signals are simultaneously read from all the M × N sensors 111.
また、第1実施形態では、1回の読出動作でM×N個のセンサ111のうちM個のセンサ111の信号を読み出し、この信号をM×N個のセンサ111の出力値の代表値とする動作をセンサグループ(センサユニット)を変更しながら行う。これによって、放射線情報の検出頻度(時間分解能)を高めることができる。 In the first embodiment, the signal of M sensors 111 out of the M × N sensors 111 is read out in one read operation, and this signal is used as a representative value of the output values of the M × N sensors 111. To change the sensor group (sensor unit). By this, the detection frequency (time resolution) of radiation information can be raised.
以下、放射線検出領域80の配置、形状、大きさについて補足する。ヒトなどを被検体とする放射線撮影において、適正な明るさの画像を得るために、肺野・腹腔・脊柱・関節等の部分に対応する位置における積算照射量を監視し、放射線照射量を調節することが広く行われている。一般的には、このような方法では、被検体と放射線撮像装置との間の位置決めの容易さを考慮し、放射線を検出する領域は、放射線強度が概ね一様とみなせる領域とされうる。例えば、ヒトの胸部の放射線撮像において、撮像領域90に対し被検体2が図2(c)のように配置されるとき、肺野部(5cm角程度)に対応する領域において放射線強度が概ね一様と考えることができる。一般的には、放射線検出領域80の配置、形状、大きさは、放射線撮像において中心となる部位(腰椎、骨盤、関節、乳房など)の形状および大きさに応じて決定されうる。放射線検出領域80の形状は、正方形でもよいし、円形等の他の形状でもよい。放射線検出領域80の大きさは、ヒトの肺野・腹腔・脊柱・関節を中心とした撮影では3〜5cm程度、乳房の撮像では0.5〜1cm程度が好ましい。 Hereinafter, the arrangement, shape, and size of the radiation detection area 80 will be supplemented. In radiography with a human subject, etc., to obtain an image of appropriate brightness, monitor the integrated radiation dose at the position corresponding to the lung field, abdominal cavity, spine, joints, etc. and adjust the radiation dose. It is widely done. Generally, in such a method, in consideration of the ease of positioning between the subject and the radiation imaging apparatus, the radiation detection area can be an area where the radiation intensity can be regarded as substantially uniform. For example, in radiation imaging of a human chest, when the subject 2 is disposed relative to the imaging region 90 as shown in FIG. 2C, the radiation intensity is approximately one in the region corresponding to the lung field (about 5 cm square) You can think of it as Generally, the arrangement, shape, and size of the radiation detection area 80 can be determined according to the shape and size of the central part (lumbar spine, pelvis, joints, breast, etc.) in radiation imaging. The shape of the radiation detection area 80 may be square, or may be another shape such as a circle. The size of the radiation detection area 80 is preferably about 3 to 5 cm for imaging centered on human lung field, abdominal cavity, spine, and joints, and about 0.5 to 1 cm for imaging of a breast.
以下、センサ111の配置について補足する。図2(c)に例示されるような撮像条件では、被検体2が均一ではないので、放射線検出領域80において被検体2を透過した放射線強度の分布は均一ではない。例えば、ヒトの胸部には肋骨が2〜3cmの間隔で存在し、この部分の放射線の透過率は低い。ヒトの他の部位も、骨部と軟部組織が約1〜数cmの間隔で周期的に存在する。このため、各センサグループ(センサユニット)におけるセンサ111の配置ピッチは、骨部と軟部組織とからなる部分における周期の最小値(1cm程度)の半分以下、すなわち5mm程度以下で配置することが好ましい。各センサグループ(センサユニット)を構成する複数(M個)のセンサ111を放射線検出領域80内に均等に分散して配置することにより、得られる放射線情報を十分に平均化することができる。これによって、複数のセンサグループ(センサユニット)間の低減することができる。1つのセンサグループ(センサユニット)当たりのセンサ111の個数(M)を増加させるほど、平均化の効果は高まる。 Hereinafter, the arrangement of the sensor 111 will be supplemented. Under the imaging conditions illustrated in FIG. 2C, since the subject 2 is not uniform, the distribution of the radiation intensity transmitted through the subject 2 in the radiation detection region 80 is not uniform. For example, in the human chest, ribs are present at intervals of 2 to 3 cm, and the radiation transmittance of this portion is low. Other parts of the human also have bones and soft tissues periodically located at intervals of about 1 to several cm. For this reason, it is preferable that the arrangement pitch of the sensor 111 in each sensor group (sensor unit) be equal to or less than half of the minimum value (about 1 cm) of the period in the portion consisting of bone and soft tissue, ie about 5 mm or less . By arranging the plurality (M) of sensors 111 constituting each sensor group (sensor unit) equally in the radiation detection area 80, the obtained radiation information can be sufficiently averaged. This can reduce the number of sensor groups (sensor units). As the number (M) of sensors 111 per sensor group (sensor unit) is increased, the averaging effect is enhanced.
各センサグループ(センサユニット)における信号蓄積期間は、サンプリング間隔とセンサグループ(センサユニット)の個数(N)との積となるので、センサグループ(センサユニット)の個数(N)を増加させることが有利である。実際には、Nは信号処理部40の応答時定数や、要求される放射線情報の検出頻度などに応じて決定されうる。なお、NおよびMの値が大きすぎると、画素11によって取得される画像に悪影響(画素の抜け)が発生するため、NやMは、上述した効果と、画像上の悪影響のバランスを勘案して決定されうる。放射線検出領域80を一辺5cmの正方形とした場合、例えば、N=25、M=100とすれば、画像上の悪影響がない範囲で高い平均化効果を得ることができる。各センサグループ(センサユニット)を放射線検出領域80内に2次元行列状に配置する場合、その配置ピッチは
5cm/√(100) = 5mm
となり、配置間隔に関する上述の条件を満たすため好ましい。
Since the signal accumulation period in each sensor group (sensor unit) is the product of the sampling interval and the number (N) of sensor groups (sensor units), the number (N) of sensor groups (sensor units) can be increased. It is advantageous. In practice, N may be determined according to the response time constant of the signal processing unit 40, the frequency of detection of the required radiation information, and the like. Note that if the values of N and M are too large, an adverse effect (dropout of pixels) occurs on the image acquired by the pixel 11, so N and M take into consideration the balance between the above-described effect and the adverse effect on the image. Can be determined. When the radiation detection area 80 is a square of 5 cm on a side, for example, N = 25 and M = 100, it is possible to obtain a high averaging effect within a range where there is no adverse effect on the image. When arranging each sensor group (sensor unit) in a two-dimensional matrix in the radiation detection area 80, the arrangement pitch is 5 cm // (100) = 5 mm
It is preferable in order to satisfy the above-mentioned condition regarding the arrangement interval.
一般的な放射線照射期間(1〜1000ms程度)に対し、被検体の無用な被曝を防ぐため、放射線照射期間は誤差1%(0.01〜10ms)で制御する必要がある。このとき、信号処理部40によるサンプリング間隔は0.01〜10ms以下であればよく、一般的な回路(積分増幅器など)によって信号処理部40を構成することができる。また、N=25であるので、各センサグループ(センサユニット)のセンサにおける信号蓄積期間は0.25ms〜250ms程度となり、十分な信号量が得られる。センサグループ(センサユニット)の個数Nは、被険体に合わせ、放射線検出領域ごとに異なってもよい。 The radiation irradiation period needs to be controlled with an error of 1% (0.01 to 10 ms) in order to prevent useless exposure of the subject to the general radiation irradiation period (about 1 to 1000 ms). At this time, the sampling interval by the signal processing unit 40 may be 0.01 to 10 ms or less, and the signal processing unit 40 can be configured by a general circuit (such as an integrating amplifier). Further, since N = 25, the signal accumulation period in the sensor of each sensor group (sensor unit) is about 0.25 ms to 250 ms, and a sufficient signal amount can be obtained. The number N of sensor groups (sensor units) may be different for each radiation detection area according to the object to be inspected.
以下、第1実施形態のいくつかの変形例を説明する。図11には、第1変形例が記載されている。放射線撮像装置4が放射線照射の開始を検出する機能を有する場合に有用である。放射線照射の開始は、例えば、放射線源1からの通知によって、または、放射線の照射を放射線撮像装置4に備えられた検知部によって検出することができる。制御部49は、時刻t00において放射線照射の開始を検出すると、時刻t00からt01の期間において全てのセンサグループSG1〜SGN(センサユニットSU1〜SUN)のセンサ111のスイッチ131を導通状態にする。これによって、これらのセンサ111がリセットされる。このリセットによって、余分な電荷(ダーク電荷など)が除去される。次いで、制御部49は、全てのセンサグループSG1〜SGN(センサユニットSU1〜SUN)のセンサ111のスイッチ131を非導通状態に戻し、信号の蓄積を開始させる。その後は、図8または図9に示された動作を同一である。第1変形例によれば、放射線照射の開始後の放射線情報を正確に検出することができる。 Hereinafter, some modifications of the first embodiment will be described. A first modification is described in FIG. It is useful when the radiation imaging apparatus 4 has a function of detecting the start of radiation irradiation. The start of the radiation irradiation can be detected by, for example, a notification from the radiation source 1 or the irradiation of the radiation by a detection unit provided in the radiation imaging apparatus 4. When the control unit 49 detects the start of radiation irradiation at time t00, it turns on the switches 131 of the sensors 111 of all the sensor groups SG1 to SGN (sensor units SU1 to SUN) in the period from time t00 to t01. These sensors 111 are thereby reset. This reset removes excess charge (such as dark charge). Next, the control unit 49 returns the switches 131 of the sensors 111 of all the sensor groups SG1 to SGN (sensor units SU1 to SUN) to the non-conductive state to start signal accumulation. After that, the operation shown in FIG. 8 or FIG. 9 is the same. According to the first modification, it is possible to accurately detect radiation information after the start of radiation irradiation.
図12、図13、図14には、第2変形例が示されている。第2変形例では、センサ111がセンサ111’によって置き換えられ、放射線検出領域80にはセンサ111’のみが配置されている。センサ111’は、画素としても機能する。つまり、センサ111’は、放射線を電気信号に変換する変換素子121と、スイッチ131とを含む他、放射線を電気信号に変換する変換素子12と、スイッチ13とを含む。つまり、センサ111’は、画素11とセンサ111とを組み合わせた構成を有する。第2変形例では、撮像領域90は、複数の行および複数の列を構成するように、複数の画素11、および、複数のセンサ111’が配列されている。複数の行のそれぞれにおける画素の個数(画素11の個数とセンサ111’個数との和)は互いに等しい。 The second modified example is shown in FIG. 12, FIG. 13 and FIG. In the second modification, the sensor 111 is replaced by the sensor 111 ′, and only the sensor 111 ′ is disposed in the radiation detection area 80. The sensor 111 'also functions as a pixel. That is, the sensor 111 ′ includes the conversion element 121 that converts radiation into an electrical signal, the switch 131, and the conversion element 12 that converts radiation into an electrical signal, and the switch 13. That is, the sensor 111 ′ has a configuration in which the pixel 11 and the sensor 111 are combined. In the second modification, in the imaging region 90, the plurality of pixels 11 and the plurality of sensors 111 'are arranged so as to configure a plurality of rows and a plurality of columns. The number of pixels in each of the plurality of rows (the number of pixels 11 and the number of sensors 111 ') is equal to one another.
第2変形例によれば、センサ111’を配置することによる画素11の欠落による放射線画像情報の欠落が発生しないため、得られる放射線画像の品質を向上させることができる。また、センサ111’を配置することによる画素11の欠落による放射線画像情報の欠落が発生しないため、センサ111’の個数を増やすために有利である。これは、放射線情報の検出頻度の向上および検出精度の向上に有利である。 According to the second modification, since the loss of radiation image information due to the loss of the pixels 11 due to the arrangement of the sensor 111 ′ does not occur, the quality of the obtained radiation image can be improved. Further, since loss of radiation image information due to loss of the pixels 11 due to the arrangement of the sensors 111 ′ does not occur, it is advantageous for increasing the number of sensors 111 ′. This is advantageous for the improvement of the detection frequency of radiation information and the detection accuracy.
図15には、第3変形例が示されている。ここで、図15では、センサ111は、それが属するセンサグループを示すSG1、SG2、SG3、SG4として図示されている。第3変形例では、異なる列に配置された検出信号線161が相互に分離されている。また、第3変形例では、各検出信号線161に対して1つの信号検出部39が対応するように複数の信号検出部39が設けられ、複数の信号検出部39とAD変換器33との間にマルチプレクサ32が配置されている。マルチプレクサ32は、複数の信号検出部39の出力を所定の順番にしたがって選択してAD変換器33に供給する。各信号検出部39は、図5に例示された構成を有しうる。積分増幅器31は、非反転増幅器または反転増幅器などの他の増幅器で置き換えられてもよい。 A third modification is shown in FIG. Here, in FIG. 15, the sensor 111 is illustrated as SG1, SG2, SG3, and SG4 indicating the sensor group to which it belongs. In the third modification, detection signal lines 161 arranged in different columns are separated from each other. Further, in the third modification, a plurality of signal detection units 39 are provided such that one signal detection unit 39 corresponds to each detection signal line 161, and a plurality of signal detection units 39 and AD converters 33 are provided. A multiplexer 32 is disposed between them. The multiplexer 32 selects the outputs of the plurality of signal detection units 39 in a predetermined order, and supplies the same to the AD converter 33. Each signal detection unit 39 can have the configuration illustrated in FIG. The integrating amplifier 31 may be replaced by another amplifier such as a non-inverting amplifier or an inverting amplifier.
図15に示された例では、1つの検出信号線161には、1つのセンサグループ(センサユニット)のセンサ111のみが接続されているが、互いに異なるセンサグループ(センサユニット)のセンサ111が接続されてもよい。 In the example shown in FIG. 15, only one sensor 111 of one sensor group (sensor unit) is connected to one detection signal line 161, but sensors 111 of different sensor groups (sensor units) are connected to each other. It may be done.
信号検出部39は、検出信号線161をリセットする機能(リセットスイッチ34)を有しうる。第3変形例では、異なる列に配置された検出信号線161が相互に分離されているので、各信号検出部39から見た検出信号線161の静電容量が小さい。そのため、信号検出部39による検出信号線161のリセットのために要する時間が短縮される。したがって、読出動作に要する時間やサンプリング間隔を短縮することができる。これは、放射線情報の検出頻度を高くするために有利である。 The signal detection unit 39 can have a function (reset switch 34) for resetting the detection signal line 161. In the third modification, since the detection signal lines 161 arranged in different columns are separated from each other, the capacitance of the detection signal line 161 viewed from each signal detection unit 39 is small. Therefore, the time required to reset the detection signal line 161 by the signal detection unit 39 is shortened. Therefore, the time required for the read operation and the sampling interval can be shortened. This is advantageous for increasing the frequency of detection of radiation information.
あるいは、放射線情報の検出頻度を維持しつつ、例えば、信号検出部39の入力側にローパスフィルタを設け、外部電磁場からのノイズの影響を低減してもよい。 Alternatively, for example, a low pass filter may be provided on the input side of the signal detection unit 39 to reduce the influence of noise from the external electromagnetic field while maintaining the detection frequency of the radiation information.
あるいは、信号処理部40を上記の複数の技術の組み合わせによって構成してもよい。例えば、信号の読出に要する時間が短い回路で放射線照射の開始を検出し、ノイズ対策された回路で積算照射量の測定を行うこともできる。 Alternatively, the signal processing unit 40 may be configured by a combination of the plurality of techniques described above. For example, the start of radiation irradiation can be detected by a circuit in which the time required to read out a signal is short, and the integrated irradiation amount can be measured by a circuit in which noise is eliminated.
更に、信号処理部40が検出信号線161ごとにリセットスイッチ34を備える場合、図16に示されるように、センサ111の変換素子121は、スイッチ131を介することなく検出信号線161に接続されてもよい。各センサグループ(センサユニット)のセンサ111の信号蓄積時間は、リセットスイッチ34の開閉のタイミングによって決定することができ、図8等に示された動作と同様の動作を行うことができる。図17には、図16に示されたセンサ111の平面図(レイアウト図)が示されている。図18には、図17のB−B’線に沿った断面図が示されている。スイッチ131の省略によってセンサ111の構造が単純化される。これは、歩留まりの向上に有利である。 Furthermore, when the signal processing unit 40 includes the reset switch 34 for each detection signal line 161, as shown in FIG. 16, the conversion element 121 of the sensor 111 is connected to the detection signal line 161 without passing through the switch 131. It is also good. The signal accumulation time of the sensor 111 of each sensor group (sensor unit) can be determined by the opening / closing timing of the reset switch 34, and can perform the same operation as the operation shown in FIG. A plan view (layout view) of the sensor 111 shown in FIG. 16 is shown in FIG. A cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG. 17 is shown in FIG. The omission of the switch 131 simplifies the structure of the sensor 111. This is advantageous for improving the yield.
[第2実施形態]
第2実施形態では、図19に示されているように、各センサユニットが2つのセンサグループで構成される。例えば、第1センサユニットSU1は、第1センサグループSG1と第2センサグループSG2とで構成される。換言すると、第1センサユニットSU1は、第1センサグループSG1のセンサ(第1センサ)111と、第2センサグループSG2のセンサ(第2センサ)111とで構成される。また、第2センサユニットSU2は、第3センサグループSG3と第4センサグループSG2とで構成される。換言すると、第2センサユニットSU2は、第3センサグループSG3のセンサ(第3センサ)111と、第4センサグループSG4のセンサ(第4センサ)111とで構成される。第2実施形態の放射線撮像装置4は、撮像領域90の構成については、第1実施形態と同様でありうる。
Second Embodiment
In the second embodiment, as shown in FIG. 19, each sensor unit is composed of two sensor groups. For example, the first sensor unit SU1 is composed of a first sensor group SG1 and a second sensor group SG2. In other words, the first sensor unit SU1 includes the sensor (first sensor) 111 of the first sensor group SG1 and the sensor (second sensor) 111 of the second sensor group SG2. The second sensor unit SU2 is configured of a third sensor group SG3 and a fourth sensor group SG2. In other words, the second sensor unit SU2 includes the sensor (third sensor) 111 of the third sensor group SG3 and the sensor (fourth sensor) 111 of the fourth sensor group SG4. The radiation imaging apparatus 4 of the second embodiment may have the same configuration as that of the first embodiment as to the configuration of the imaging region 90.
図20には、第2実施形態の放射線撮像装置4の動作が示されている。ここでは、例示的に、放射線情報として放射線強度を検出する方法を説明する。センサ制御部41は、第1センサグループSG1から第NセンサグループSGNを個別に制御する第kセンサ制御線411(k=1〜N)に対して所定の手順にしたがって電圧パルス(センサ制御信号)を印加する。 FIG. 20 shows the operation of the radiation imaging apparatus 4 of the second embodiment. Here, a method of detecting radiation intensity as radiation information will be described by way of example. The sensor control unit 41 controls the voltage pulse (sensor control signal) according to a predetermined procedure for the kth sensor control line 411 (k = 1 to N) for individually controlling the first sensor group SG1 to the Nth sensor group SGN. Apply.
具体的には、第1センサユニットSU1の一部を構成する第1センサグループSG1のセンサ111を制御する第1センサ制御線411は、t11からt12までの期間においてハイレベルに駆動される。また、第1センサユニットSU1の他の一部を構成する第2センサグループSG2のセンサ(第2センサ)111を制御する第2センサ制御線411は、時刻t11からt12までの期間と時刻t21からt22までの期間とにおいてハイレベルに駆動される。 Specifically, the first sensor control line 411 that controls the sensor 111 of the first sensor group SG1 that constitutes a part of the first sensor unit SU1 is driven to the high level in the period from t11 to t12. The second sensor control line 411 that controls the sensor (second sensor) 111 of the second sensor group SG2 that constitutes another part of the first sensor unit SU1 has a period from time t11 to t12 and time t21. It is driven to high level in the period up to t22.
以下、同様に、第2センサユニットSU2の一部を構成する第3センサグループSG3のセンサ111を制御する第3センサ制御線411は、t31からt32までの期間においてハイレベルに駆動される。また、第2センサユニットSU2の他の一部を構成する第4センサグループSG4のセンサ(第2センサ)111を制御する第4センサ制御線411は、時刻t31からt32までの期間と時刻t41からt42までの期間とにおいてハイレベルに駆動される。 Similarly, the third sensor control line 411 that controls the sensor 111 of the third sensor group SG3 that constitutes a part of the second sensor unit SU2 is driven to the high level in the period from t31 to t32. The fourth sensor control line 411 that controls the sensor (second sensor) 111 of the fourth sensor group SG4 that constitutes another part of the second sensor unit SU2 has a period from time t31 to t32 and time t41. It is driven to high level in the period up to t42.
以上のようにして、第1センサユニットSU1〜第(N/2)センサユニットSU(N/2)が駆動された後、再び、第1センサユニットSU1〜第(N/2)センサユニットSU(N/2)が同様に駆動される。 As described above, after the first sensor unit SU1 to the (N / 2) th sensor unit SU (N / 2) are driven, the first sensor unit SU1 to the (N / 2) th sensor unit SU (again N / 2) is similarly driven.
具体的には、第1センサユニットSU1の一部を構成する第1センサグループSG1のセンサ111を制御する第1センサ制御線411は、t13からt14までの期間においてハイレベルに駆動される。また、第1センサユニットSU1の他の一部を構成する第2センサグループSG2のセンサ(第2センサ)111を制御する第2センサ制御線411は、時刻t13からt14までの期間と時刻t23からt24までの期間とにおいてハイレベルに駆動される。 Specifically, the first sensor control line 411 that controls the sensor 111 of the first sensor group SG1 that constitutes a part of the first sensor unit SU1 is driven to the high level in the period from t13 to t14. The second sensor control line 411 that controls the sensor (second sensor) 111 of the second sensor group SG2 that constitutes another part of the first sensor unit SU1 has a period from time t13 to t14 and time t23. It is driven to high level in the period up to t24.
以下、同様に、第2センサユニットSU2の一部を構成する第3センサグループSG3のセンサ111を制御する第3センサ制御線411は、t33からt34までの期間においてハイレベルに駆動される。また、第2センサユニットSU2の他の一部を構成する第4センサグループSG4のセンサ(第2センサ)111を制御する第4センサ制御線411は、時刻t33からt34までの期間と時刻t43からt44までの期間とにおいてハイレベルに駆動される。 Similarly, the third sensor control line 411 that controls the sensor 111 of the third sensor group SG3 that constitutes a part of the second sensor unit SU2 is driven to the high level in the period from t33 to t34. The fourth sensor control line 411 that controls the sensor (second sensor) 111 of the fourth sensor group SG4 that constitutes another part of the second sensor unit SU2 has a period from time t33 to time t34 and time t43. It is driven to the high level in the period up to t44.
一方、信号処理部40は、時刻t12からt13の期間に第1センサユニットSU1の一部を構成する第1センサグループSG1のセンサ111の変換素子121に蓄積された信号を信号量m(1)として検出する。信号処理部40はまた、時刻t12からt21の期間に第1センサユニットSU1の他の一部を構成する第2センサグループSG2のセンサ(第2センサ)111の変換素子121に蓄積された信号を信号量m(2)として検出する。そして、信号処理部40は、m(1)−m(2)を演算し、時刻t211においてm(1)−m(2)を制御部49に出力する。ここで、時刻t12からt21の期間は、第1センサグループSG1のセンサ111の信号蓄積期間SAPの長さである第1時間より短い第3時間である。 On the other hand, the signal processing unit 40 sets the signal amount m (1) to the signal accumulated in the conversion element 121 of the sensor 111 of the first sensor group SG1 that constitutes a part of the first sensor unit SU1 in the period from time t12 to t13. As detected. The signal processing unit 40 also converts the signal accumulated in the conversion element 121 of the sensor (second sensor) 111 of the second sensor group SG2 that constitutes another part of the first sensor unit SU1 in the period from time t12 to t21. It is detected as the signal amount m (2). Then, the signal processing unit 40 calculates m (1) -m (2), and outputs m (1) -m (2) to the control unit 49 at time t211. Here, the period from time t12 to t21 is a third time shorter than the first time which is the length of the signal accumulation period SAP of the sensor 111 of the first sensor group SG1.
同様に、信号処理部40は、時刻t32からt33の期間に第2センサユニットSU2の一部を構成する第3センサグループSG3のセンサ111の変換素子121に蓄積された信号を信号量m(3)として検出する。信号処理部40はまた、時刻t32からt41の期間(第3時間)に第2センサユニットSU2の他の一部を構成する第4センサグループSG4のセンサ111の変換素子121に蓄積された信号を信号量m(4)として検出する。そして、信号処理部40は、m(3)−m(4)を演算し、時刻t212においてm(3)−m(4)を制御部49に出力する。 Similarly, the signal processing unit 40 sets the signal amount m (3 (3)) to the signal accumulated in the conversion element 121 of the sensor 111 of the third sensor group SG3 that constitutes a part of the second sensor unit SU2 in the period from time t32 to t33. Detect as). The signal processing unit 40 also converts the signal accumulated in the conversion element 121 of the sensor 111 of the fourth sensor group SG4 that constitutes another part of the second sensor unit SU2 in the period (third time) from time t32 to t41. It is detected as the signal amount m (4). Then, the signal processing unit 40 calculates m (3) -m (4), and outputs m (3) -m (4) to the control unit 49 at time t212.
以降、信号処理部40は、第(N/2)センサユニットSU(N/2)まで同様の処理を実行し、その後、同様の処理を第1センサユニットから第(N/2)センサユニットSU(N/2)まで繰り返す。 Thereafter, the signal processing unit 40 executes the same processing until the (N / 2) th sensor unit SU (N / 2), and thereafter, performs the same processing from the first sensor unit to the (N / 2) th sensor unit SU. Repeat until (N / 2).
これにより、時刻t211からt212までの期間をサンプリング間隔(周期=第2時間)としてM(k)=m(k−1)−m(k)の数値列が得られる。このM(k)の数値列を第1実施形態におけるm(k)と同様の取り扱うことによって、放射線照射の開始および終了タイミングや、積算照射量を検出することができる。 As a result, a numerical value sequence of M (k) = m (k-1) -m (k) is obtained with the period from time t211 to t212 as the sampling interval (period = second time). By handling the numerical sequence of M (k) in the same manner as m (k) in the first embodiment, it is possible to detect the start and end timings of radiation irradiation and the integrated irradiation dose.
センサ111から出力される信号は、センサ111の変換素子121およびスイッチ131や信号処理部40が受ける外乱(外部電磁場や温度変化等)によってオフセット成分が重畳しうる。第2実施形態によれば、m(k−1)−m(k)を演算することによって、オフセット成分を除去することができる。よって、放射線情報をより正確に検出することができる。 An offset component can be superimposed on the signal output from the sensor 111 due to disturbance (external electromagnetic field, temperature change, etc.) received by the conversion element 121 and the switch 131 of the sensor 111 and the signal processing unit 40. According to the second embodiment, the offset component can be removed by computing m (k-1) -m (k). Thus, radiation information can be detected more accurately.
[応用例]
図21には、放射線撮像システムのより具体的な構成例が示されている。放射線源であるX線チューブ6050で発生したX線6060は、患者あるいは被験者6061の胸部6062を透過し、放射線撮像装置6040に含まれる各変換素子12に入射する。この入射したX線には被験者6061の体内部の情報が含まれている。X線の入射に対応して変換素子12で放射線を電荷に変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルデータに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ6070により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ6080で観察できる。
また、この情報は電話回線6090等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ6081に表示もしくは光ディスク等の記録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。また記録手段となるフィルムプロセッサ6100により記録媒体となるフィルム6110に記録することもできる。
[Application example]
A more specific configuration example of the radiation imaging system is shown in FIG. The X-ray 6060 generated by the X-ray tube 6050 which is a radiation source passes through the chest 6062 of the patient or subject 6061 and enters each of the conversion elements 12 included in the radiation imaging apparatus 6040. The incident X-ray includes information on the inside of the body of the subject 6061. The radiation is converted into charge by the conversion element 12 in response to the incidence of X-rays to obtain electrical information. This information is converted into digital data and image processed by an image processor 6070 as signal processing means and can be observed on a display 6080 as display means in the control room.
Further, this information can be transferred to a remote place by a transmission processing means such as a telephone line 6090, and can be displayed on a display 6081 serving as a display means such as a doctor room at another place or can be stored in a recording means such as an optical disc. It is also possible for doctors to diagnose. Further, the film can be recorded on a film 6110 as a recording medium by a film processor 6100 as a recording means.
1:放射線源、100:基板、11:画素、111:センサ、12:変換素子、121:変換素子、15:画素制御線、16:列信号線、161:検出信号線、40:信号処理部、41:センサ制御部、411:センサ制御線、SG1〜SG4:センサグループ 1: radiation source 100: substrate 11: pixel 111: sensor 12: conversion element 121: conversion element 15: pixel control line 16: column signal line 161: detection signal line 40: signal processing unit , 41: sensor control unit, 411: sensor control line, SG1 to SG4: sensor group
本発明の1つの側面は、放射線画像を取得するための複数の画素と、放射線を検出するための複数のセンサユニットとを有する放射線撮像装置に係り、各センサユニットは、放射線を電気信号に変換し、該電気信号を信号蓄積期間において蓄積するセンサを含み、前記放射線撮像装置は、前記複数のセンサユニットのそれぞれの前記センサにおける信号蓄積期間が、第1時間を有し、かつ、前記第1時間より短い第2時間だけ相互にずれるように、前記複数のセンサユニットを制御する制御部と、前記制御部によって制御されている前記複数のセンサユニットからの信号に基づいて、前記放射線撮像装置に対する放射線の照射の開始の検知、放射線の照射を停止させるべきタイミングの決定、放射線の積算照射量の検知、の少なくともいずれかに利用される、放射線に関する情報を、前記第2時間を周期として、出力する信号処理部と、を備える。 One aspect of the present invention relates to a radiation imaging apparatus having a plurality of pixels for acquiring a radiation image and a plurality of sensor units for detecting radiation, each sensor unit converting the radiation into an electrical signal The radiation imaging device includes a sensor that accumulates the electrical signal in a signal accumulation period, the radiation imaging device having a first time period in which the signal accumulation period in each of the plurality of sensor units has a first time; Based on signals from a control unit that controls the plurality of sensor units and the plurality of sensor units controlled by the control unit so as to be mutually offset by a second time that is shorter than the time, the radiation imaging apparatus Detection of start of irradiation, determination of timing to stop irradiation, detection of integrated irradiation dose, and / or Is utilized, the information on radiation, a cycle of the second time, and a signal processing unit for outputting.
Claims (9)
各センサユニットは、放射線を電気信号に変換し、該電気信号を信号蓄積期間において蓄積するセンサを含み、
前記放射線撮像装置は、
前記複数のセンサユニットのそれぞれの前記センサにおける信号蓄積期間が、第1時間を有し、かつ、前記第1時間より短い第2時間だけ相互にずれるように、前記複数のセンサユニットを制御する制御部と、
前記制御部によって制御されている前記複数のセンサユニットからの信号に基づいて、前記放射線撮像装置に入射した放射線に関する情報を、前記第2時間を周期として、出力する信号処理部と、
を備えることを特徴とする放射線撮像装置。 A radiation imaging apparatus comprising: a plurality of pixels for acquiring a radiation image; and a plurality of sensor units for detecting radiation,
Each sensor unit includes a sensor that converts radiation into an electrical signal and stores the electrical signal in a signal accumulation period,
The radiation imaging apparatus is
Control for controlling the plurality of sensor units such that the signal accumulation period in each of the plurality of sensor units has a first time and is mutually offset by a second time shorter than the first time Department,
A signal processing unit that outputs information on radiation incident on the radiation imaging apparatus as the second time period based on signals from the plurality of sensor units controlled by the control unit;
A radiation imaging apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。 The signal processing unit includes an amplifier that amplifies signals from the plurality of sensor units, and outputs the signal amplified by the amplifier as the information.
The radiation imaging apparatus according to claim 1,
ことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。 The signal processing unit outputs, as the information, a value obtained by integrating the signal from each of the plurality of sensor units for each sensor unit.
The radiation imaging apparatus according to claim 1,
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 The control unit resets the plurality of sensor units in response to the start of irradiation of radiation to the radiation imaging apparatus, and thereafter, each signal accumulation period of the plurality of sensor units has the first time And control the plurality of sensor units to be mutually offset by the second time,
The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 The plurality of pixels are arranged to form a plurality of rows and a plurality of columns, and the number of pixels in each of the plurality of rows is equal to each other.
The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 The control unit controls the plurality of sensor units such that a signal accumulation period is repeated in each of the plurality of sensor units.
The radiation imaging device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
各センサユニットからの信号は、前記検出信号線を介して前記信号処理部に送られる、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 Each sensor unit includes a plurality of sensors including the sensor, and each sensor includes a conversion element that converts radiation into an electric signal and stores the same, and a switch disposed between the conversion element and a detection signal line. The switches of each of the plurality of sensors constituting each sensor unit are controlled by a common control line;
A signal from each sensor unit is sent to the signal processing unit via the detection signal line.
The radiation imaging device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
前記複数のセンサユニットのそれぞれの前記第2センサにおける信号蓄積期間が、前記第1時間より短い第3時間を有し、
前記信号処理部は、各センサユニットにおける前記センサからの信号と前記第2センサからの信号との差分に応じた信号を前記情報として出力する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 Each sensor unit further includes a second sensor,
The signal accumulation period in the second sensor of each of the plurality of sensor units has a third time shorter than the first time,
The signal processing unit outputs, as the information, a signal corresponding to a difference between a signal from the sensor in each sensor unit and a signal from the second sensor.
The radiation imaging device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と、
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。 A radiation source generating radiation,
A radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A radiation imaging system comprising:
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