(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサと、
前記複数の画素から読み出された複数のアナログ信号を前記画素が配置された撮像領域の担当領域毎に分担してＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、
前記撮像領域のうち所定位置を含む部分領域内の画素に限定して前記アナログ信号を読み出す制御を行う制御手段と、を有し、
前記撮像領域内の所定位置に近い担当領域は前記所定位置から遠い前記担当領域よりも小さいことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像領域の第一の領域に配置された画素のアナログ信号を読み出す第一の制御と、前記第一の領域よりも狭い前記部分領域に配置された画素からのアナログ信号を読み出す第二の制御とを選択的に実行する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記所定位置は前記撮像領域の中心と略一致することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記所定位置は前記撮像装置と共に用いられる散乱線除去グリッドの焦点の位置に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像領域において前記画素からアナログ信号を読み出す読み出し範囲を設定する設定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記Ａ／Ｄ変換により得られたデジタル信号に基づいて画像を生成する生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記Ａ／Ｄ変換により得られたデジタル信号に基づく画像を外部に転送する転送手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記制御手段は前記部分領域の外側に配置された画素を読み飛ばす制御をし、
前記転送手段は前記外側の列から得られるデジタル信号に基づいて得られる画像領域を除去して転送することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記イメージセンサは前記複数の画素が行列状に配列されており、前記画素を行毎に選択する信号を伝送する複数の行選択線と、前記選択される行の画素のアナログ信号を読み出す複数の列信号線と、を有し、
前記複数のＡ／Ｄ変換器は少なくとも１つの前記列信号線に接続することで前記画素と接続することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記イメージセンサは、前記複数の画素が行列状に配列された基板がタイリングされており、
前記複数のＡ／Ｄ変換器は、それぞれ異なる前記基板に接続することで前記画素と接続することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサと、
前記複数の画素から読み出された複数のアナログ信号を前記画素が配置された前記撮像領域の担当領域毎に分担してＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、
前記撮像領域のうち所定位置を含む部分領域内の画素に限定して前記アナログ信号を読み出す制御を行う制御手段と、を有し、
複数の前記担当領域は、前記所定位置に向かって該担当領域が小さくなるように配置されることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサと、
前記複数の画素から読み出された複数のアナログ信号を前記画素が配置された前記撮像領域の担当領域毎に分担してＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、
前記撮像領域のうち任意の部分領域内の画素に限定して前記アナログ信号を読み出す制御を行う制御手段と、を有し、
複数の前記担当領域のうち少なくとも１つが他の前記担当領域よりも小さいことを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
受光量に応じたアナログ信号を得る複数の画素を行列状に配置したイメージセンサと、
前記複数の画素を行毎に選択する信号を伝送する複数の行選択線と、
前記選択される行の画素のアナログ信号を読み出す複数の列信号線と、
前記列信号線と接続し前記読み出されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、
前記イメージセンサの中央部分の画素に限定して前記アナログ信号を読み出す制御を行う制御手段と、を有し、
前記イメージセンサの中心に近い画素の信号を処理するＡ／Ｄ変換器に接続する画素の数は、前記イメージセンサの中心から遠い画素の信号を処理するＡ／Ｄ変換器に接続する画素の数よりも小さいことを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記制御手段による制御の実行を指示する指示手段と、
前記指示に応じた前記制御により得られる画像データを表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の放射線撮影装置と、
前記イメージセンサに放射線を照射する放射線源と、
前記イメージセンサにおける放射線の照射範囲を設定する設定手段と、
前記Ａ／Ｄ変換により得られたデジタル信号に基づいて画像を生成する生成手段と、
前記生成された画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項１６】
複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサと、
前記撮像領域の複数の画素からアナログ信号を順次に読み出す第１の制御と、前記撮像領域の複数の画素のうち一部の画素からアナログ信号を順次に読み出す第２の制御と、を切り替え可能な制御手段と、
前記撮像領域のうちの第１の領域に配置された複数の画素から読み出されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、
前記撮像領域のうちの前記第１の領域と異なる第２の領域に配置された複数の画素から読み出されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、を有し、
前記第２の制御でのフレームレートは前記第１の制御でのフレームレートよりも大きく、且つ、前記第１の制御において前記第１のＡ／Ｄ変換器が担当する画素数は前記第２のＡ／Ｄ変換器が担当する画素よりも少ないことを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
前記第２のＡ／Ｄ変換器の処理時間は、前記第１の制御における前記第１のＡ／Ｄ変換器の処理時間よりも長く、前記第２の制御における前記前記第１のＡ／Ｄ変換器の処理時間よりも短いことを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の撮像装置と、
前記制御手段による制御の実行を指示する指示手段と、
前記指示に応じた前記制御により得られる画像を表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の放射線撮像装置と、
前記イメージセンサに放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源から前記イメージセンサに照射される放射線の照射範囲を前記撮像領域の複数の画素のうち一部の画素に対応した部分領域に設定し、且つ、前記撮像領域において前記画素からアナログ信号を読み出す読み出し範囲を設定する設定手段と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器及び前記第２のＡ／Ｄ変換器により得られたデジタル信号に基づいて画像を生成する生成手段と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器及び前記第２のＡ／Ｄ変換器により得られたデジタル信号に基づく画像を外部に転送する転送部手段と、
前記表示制御部の制御に応じて前記転送された画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする放射線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光をデジタル信号に変換するイメージセンサを用いた撮像装置、放射線撮影装置および放射線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光をデジタル信号に変換するイメージセンサが広く用いられている。また近年放射線撮像の分野では、イメージセンサとＸ線を光に変換する蛍光体を組み合わせて被写体を撮影するデジタルＸ線センサが普及している。
【０００３】
画像を得るイメージセンサの多画素化により画質が向上するにつれ、処理負荷が大きくなり受光の開始から画像の出力が完了するまでの速さつまりスループットが低下する。これに対し、光電変換素子で生じるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を複数のＡ／Ｄ変換器で並行して行うことで、Ａ／Ｄ変換に要する時間を短縮する技術がある（特許文献１）。また、イメージセンサから信号を読み出す範囲を制限することで転送に要する時間を短縮する技術がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３５４４６号公報
【特許文献２】特開平０５−２０８００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、読み出し範囲を狭めてもスループット向上の効果がＡ／Ｄ変換時間により抑制されてしまうという問題がある。
【０００６】
図１４に、複数のＡ／Ｄ変換器を用いており、かつ読み出し範囲を中央部付近に限定することができるイメージセンサ１４００を示す。撮像領域１４０１は制限前の読み出し範囲を示す矩形領域である。部分領域１４０２は撮像領域１４０１のうち限定された読み出し範囲を示す矩形領域である。担当領域１４０４ａ乃至１４０４ｄは各Ａ／Ｄ変換器に割り当てられた領域であり、各Ａ／Ｄ変換器はそれぞれ担当領域内に配置された画素のアナログ信号をＡ／Ｄ変換する。
【０００７】
ここで読み出し範囲を部分領域１４０２に限定すると、担当領域１４０３ｂ、１４０３ｃをそれぞれ担当する合計２つのＡ／Ｄ変換器により部分領域１４０２をＡ／Ｄ変換することとなる。このため転送時間はＡ／Ｄ変換の対象となる信号の数の減少分に応じて減少することとなるが、Ａ／Ｄ変換時間はＡ／Ｄ変換器の数が減ってしまうため転送時間ほどには減少しないこととなる。このように、読み出し範囲を限定した際には多くのＡ／Ｄ変換器で負荷を分散させることが難しくなる。
【０００８】
加えて、近年の通信技術の向上により転送速度がＡ／Ｄ変換時間に対して大きく向上している。そのため、読み出し範囲を狭めてもＡ／Ｄ変換が転送に追いつかず、スループット向上の効果が抑制されてしまうという問題が発生する。処理能力の高いＡ／Ｄ変換器を用いることや、Ａ／Ｄ変換器の使用個数を増やすこともできるが、その場合コストアップしてしまうという問題もある。
【０００９】
そこで本発明は、読み出し範囲を制限した際のＡ／Ｄ変換時間を大きく減少させイメージセンサのスループットを大きく向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明に係る撮像装置は、複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサと、前記複数の画素から読み出された複数のアナログ信号を前記画素が配置された撮像領域の担当領域毎に分担してＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、前記撮像領域のうち所定位置を含む部分領域内の画素に限定して前記アナログ信号を読み出す制御を行う制御手段と、を有し、前記撮像領域内の所定位置に近い担当領域は前記所定位置から遠い前記担当領域よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる撮像装置では、撮像領域内の所定位置に近い担当領域は所定位置から遠い担当領域よりも小さい。このため、この所定位置を含む部分領域に読み出し範囲を限定した際により多くのＡ／Ｄ変換器で負荷を分散させることができる。これにより、読み出し範囲を限定した際にＡ／Ｄ変換時間を短縮し、読み出し範囲を限定した際のスループットを大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線撮影システム１を示す。
【図２】イメージセンサ１０６と各Ａ／Ｄ変換器毎の担当領域を示す図である。
【図３】矩形半導体基板１０７の構成を示す図である。
【図４】イメージセンサ１０６からアナログ信号を読み出す制御の例を示すタイムチャトである。（ａ）は１１インチモードでの読み出し制御の例を示すタイムチャートである。（ｂ）は６インチモードでの読み出し制御の例を示すタイムチャートである。（ｃ）は６インチモードでのその他の読み出し制御の例を示すタイムチャートである。
【図５】イメージセンサ１０６から得られた画像の切り出しの例を示す図である。（ａ）は１１インチモードの読み出される全画像領域の例を示す図である。（ｂ）は６インチモードで読み出される画像領域の例を示す図である。（ｃ）は情報処理装置１０１に転送される画像領域の例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るイメージセンサ６０６を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るイメージセンサの画素の構成を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る撮像装置８００を示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る放射線撮影システム９を示す。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る矩形半導体基板９０７の構成を示す図である。
【図１１】イメージセンサ９０６からアナログ信号を読み出す制御の例を示すタイムチャートである。（ａ）は１１インチモードでの読み出し制御の例を示すタイムチャートである。（ｂ）は６インチモードでの読み出し制御の例を示すタイムチャートである。
【図１２】比較例としてのイメージセンサ１２０６を備える放射線撮影システム５０を示す図である。
【図１３】比較例としてのイメージセンサ１２０６の読み出し制御を示す図である。（ａ）は比較例としての１１インチモードでの読み出し制御を示すタイムチャートである。（ｂ）は比較例としての６インチモードでの読み出し制御を示すタイムチャートである。（ｃ）は比較例としての６インチモードでのその他の読み出し制御の例を示すタイムチャートである。
【図１４】発明が解決しようとする課題を説明するための、イメージセンサ１４００の読み出し範囲とＡ／Ｄ変換領域との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１乃至図５に基づいて本発明の第１の実施例を説明する。まず図１に基づいて本実施例に係る放射線撮影システム１を説明する。
撮像装置１００は被写体を透過した放射線を不図示のシンチレータにより光に変換する。そしてこの光を受光し、受光量に応じたフレーム画像を得る。このフレーム画像は情報処理装置１０１へ転送される。情報処理装置１０１はフレーム画像データに画像処理を施す。また、情報処理装置１０１は画像表示装置１０２の表示制御部として機能し、画像表示装置１０２にこの画像処理が施された画像を表示させる。この撮像、転送および表示は順次行われ、被写体の撮影中に動画像データをリアルタイムで表示することができる。もちろん静止画像を撮像し表示させることも可能である。また情報処理装置１０１は放射線発生装置１０３と撮像装置１００とを同期制御する。
【００１５】
放射線発生装置１０３は放射線源１０４による放射線の発生を制御する。放射線源１０４は例えばＸ線管であり、放射線発生装置１０３により管電流および管電圧が制御され、制御に応じた放射線を射出する。また、放射線発生装置１０３は放射線源１０４が発生する放射線の照射領域を設定することができる。
【００１６】
なお本実施例では、イメージセンサを受光させ画像を得ることを撮像と呼ぶ。また撮像し、撮像された画像をイメージセンサから転送し、記録媒体または表示器に出力するまでの一連の動作を撮影と呼ぶ。
【００１７】
以下、撮像装置１００の構成を説明する。撮像装置１００はＡ／Ｄ変換器を複数有するとともに、イメージセンサ１０６の読み出し範囲を限定する駆動が可能な撮像装置である。
イメージセンサ１０６は、複数の画素が撮像領域内に配置された撮像素子である。
複数の画素は矩形半導体基板１０７上に実装されており、矩形半導体基板１０７が不図示の平面基台上に１４列×２行のマトリクス状に複数枚タイリングされ（敷き詰められ）る。
【００１８】
これによりイメージセンサ１０６が構成されている。短冊状に切り出した各矩形半導体基板１０７は横約２０ｍｍ、縦約１４０ｍｍである。よってこれを横方向１４列、縦方向２行のマトリクス状にタイリングしたイメージセンサ１０６の大きさは、縦約２８０ｍｍ、横約２８０ｍｍの約１１インチ角の正方形となる。
【００１９】
矩形半導体基板１０７は単独でもエリアセンサとして動作させることが可能である。この矩形半導体基板１０７はシリコン半導体ウエハから二次元の光電変換素子を短冊状に切り出して作成される。矩形半導体基板１０７上にはこの光電変換素子で生成されるアナログ信号を取り出す画素回路が形成され、光電変換素子と画素回路により画素が形成される。矩形半導体基板１０７上にはこの画素が二次元的に等ピッチで複数配列されている。また、矩形半導体基板同士の境界を挟んで隣り合う画素が、矩形半導体基板内で隣り合う画素と同じピッチになるように、矩形半導体基板１０７がタイリングされている。
【００２０】
アナログマルチプレクサ１３１乃至１３８は撮像制御部１０８の制御信号により画素の出力を基板単位で選択し、それぞれ接続される増幅器１４１〜１４８に送る。イメージセンサ１０６の上辺と下辺部には、マトリクス状に並んだ矩形半導体基板１０７の不図示の外部端子（電極パット）が一列に並んでいる。矩形半導体基板１０７の電極パットは不図示のフライングリード式プリント配線板を介してアナログマルチプレクサ１３１乃至１３８と接続する。アナログマルチプレクサ１３１乃至１３８による基板の選択によりイメージセンサ１０６から画素の信号の読み出しが実現されることとなる。イメージセンサ１０６の画素の信号の読み出しは、各マルチプレクサ毎に並行して行われる。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器１５１乃至１５８はアナログマルチプレクサ１３１乃至１３８を介してイメージセンサ１０６の列信号線に接続する。Ａ／Ｄ変換器１５１乃至１５８は撮像制御部１０８からのクロックに従い、増幅器１４１〜１４８からのアナログ信号をデジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）する。Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号は撮像制御部１０８で合成され、デジタル画像データとして情報処理装置１０１に転送される。Ａ／Ｄ変換器１５１乃至１５８のそれぞれにはイメージセンサ１０６の撮像領域の一部である担当領域が割り当てられる。イメージセンサ１０６の画素の信号は担当領域毎に各Ａ／Ｄ変換器で分担してＡ／Ｄ変換されることとなる。  この点については図２を用いて詳述する。
【００２２】
撮像制御部１０８は撮像装置１００の制御部である。イメージセンサ１０６の各画素回路や、垂直シフトレジスタ３０２、水平シフトレジスタ３０３への駆動タイミングや給電などを撮像制御部１０８が制御する。また、アナログマルチプレクサ１３１乃至１３８、増幅器１４１乃至１４８、Ａ／Ｄ変換器１５１乃至１５８の駆動タイミングや給電なども制御する。
【００２３】
また撮像制御部１０８は１１インチモードで回路を駆動する制御（第一の制御）と、６インチモードでこれら回路を駆動する制御（第二の制御）を選択的に実行することができる。
【００２４】
１１インチモードでは、イメージセンサ１０６の約１１インチ角の全撮像領域（第一の領域）に放射線が照射される。撮像制御部１０８は撮像領域全体の画素から出力を得て画像データを生成し、情報処理装置１０１に転送する制御（第一の制御）を行う。一方６インチモードでは放射線の照射野が第一の領域に包含される約６．３インチ角の部分領域１０５に限定される。撮像制御部１０８はこの部分領域１０５（第二の領域）内の画素からアナログ信号を読み出し、画像を生成して情報処理装置１０１に転送する制御（第二の制御）を行う。  この点は図３、４を用い後述する。
【００２５】
図２に基づいてイメージセンサ１０６に対するＡ／Ｄ変換器１５１乃至１５８の割り当てを説明する。図２には、イメージセンサ１０６の撮像領域１７０と、Ａ／Ｄ変換器１５１乃至１５８のそれぞれで分担する担当領域１７１乃至１７８が示されている。
【００２６】
担当領域１７１乃至１７８は撮像領域１７０を分割した各小領域であり、担当領域内に配置された画素の信号はその担当領域を受け持つＡ／Ｄ変換器が処理する。例えば、Ａ／Ｄ変換器１５１は担当領域１７１に配置された画素のアナログ信号をＡ／Ｄ変換する。
【００２７】
担当領域１７１乃至１７８は部分領域１０５の中心位置２０１に近い担当領域は小さく、中心位置２０１から遠い担当領域は大きくなるように配置されている。  図２では担当領域１７１、１７４、１７５、１７８は矩形半導体基板４枚分の領域であるが、担当領域１７２，１７３，１７６，１７７は３枚分の領域と小さくなっている。担当領域が基板単位で画されており、各Ａ／Ｄ変換器はそれぞれ異なる基板に接続することとなるため、制御や実装が簡略化できる。
【００２８】
担当領域が大きいＡ／Ｄ変換器はその分多くの画素と接続するため、処理するアナログ信号の数も多くなる。逆に担当領域が小さいＡ／Ｄ変換器は接続する画素の数も少なく、処理するアナログ信号の数も相対的に少なくなる。処理する信号の数が多ければ多いほどＡ／Ｄ変換の処理時間を増えるため、読み出し領域内をなるべく多くのＡ／Ｄ変換器で、しかもなるべく処理する信号数を分散させることが望ましい。この点で本実施例では、部分領域１０５の付近には小さな担当領域が多く配置されることとなるため、部分領域１０５のＡ／Ｄ変換処理を分散させて行うことができる。
このように読み出し範囲を部分領域１０５に限定した際に、多くのＡ／Ｄ変換器に負荷を分散させて部分領域１０５を処理することができる。
【００２９】
一般にある領域からのアナログ信号を複数のＡ／Ｄ変換器で並行して処理しようとする場合、最も効率的に処理できるのは、この領域を各Ａ／Ｄ変換器に対して均等に分けた場合である。よって、イメージセンサ１０６の撮像領域１７０全面をＡ／Ｄ変換器に対して均等に分けた場合、撮像領域１７０の全面（第一の領域）を最も効率的に処理することができる。本実施例では撮像領域１７０を均等な担当領域に分けることはせず、中心位置２０１に近い担当領域を小さくしている。
【００３０】
そのため、撮像領域１７０全面をＡ／Ｄ変換する際の効率は下がってしまうが、読み出し範囲を部分領域内に限定した場合のＡ／Ｄ変換の効率は均等割りの場合に比べて向上させることができる。
【００３１】
なお、部分領域１０５でのＡ／Ｄ変換効率を最適化するには、担当領域１７１、１７４、１７５、１７８を矩形半導体基板５枚分とし、担当領域１７２，１７３，１７６，１７７を矩形半導体基板２枚分とすべきである。しかしこのように中心位置２０１に近い担当領域をあまりに小さくしすぎると、中心位置から遠い担当領域を有するＡ／Ｄ変換器の処理時間が増加し、撮像領域１７０の全面をＡ／Ｄ変換する際の効率が許容できないほど悪くなってしまうことがある。よって各担当領域の大きさは、撮像領域１７０全面を読み出す際の効率と、部分領域に限定して読み出す際の効率とが要求される仕様や転送効率とに応じて設定される。
【００３２】
なお、図１および図２の例では、部分領域１０５は撮像領域の中央部分であり、中心位置２０１はイメージセンサ１０６または撮像領域１７０の中心位置と重なっている  が、重なっていなくてもよい。要は、限定された読み出し範囲である部分領域１０５に含まれる所定位置Ｘに近い担当領域が小さく、遠い担当領域が大きくなるように担当領域が配置されていればよい。
【００３３】
ここで、放射線源１０４として１焦点型のＸ線管を用いる場合、イメージセンサ１０６と共に用いられる散乱線除去グリッドは焦点を有するものが用いられる。この場合には、放射線源１０４から発せられる放射線の照射野中心は散乱線除去グリッドの中心と重なっている必要がある。このような１焦点型の放射線源と共に用いられる撮像装置の場合には、先述の所定位置Ｘをイメージセンサ１０６のＡ／Ｄ変換領域も散乱線除去グリッドの焦点位置と重なる位置とする。
【００３４】
この所定位置に向かって担当領域が小さくなるように各担当領域が配置される。
複数の放射線源をライン状またはアレイ状に並べた複数焦点型のマルチ放射線源を用いる場合には、先述の所定位置Ｘはどの位置でもよいが、望ましくはイメージセンサ１０６の中心と略一致させるべきである。
【００３５】
図３に基づいて矩形半導体基板１０７の構成を詳細に説明する。矩形半導体基板１０７上には、光電変換素子や画素アンプ３０１からなる画素が二次元の行列状に配置されている。また、読み出し制御回路として垂直シフトレジスタ３０２および水平シフトレジスタ３０３が形成されている。行選択線３０４は行列状に配置された画素を行毎に選択するための信号を伝送する信号伝送路である。列信号線３０５は画素からのアナログ信号をイメージセンサ１０６の外部へと読み出すための信号伝送路であり、行選択線３０４により選択された画素からの信号を伝送する。
【００３６】
垂直スタート信号ＶＳＴは前記垂直シフトレジスタのスタート信号である。垂直クロックＣＬＫＶは矩形半導体基板に内蔵される垂直シフトレジスタ３０２のシフトクロックである。垂直スタート信号ＶＳＴと垂直クロックＣＬＫＶとの組合せで垂直シフトレジスタの最初の垂直方向の行選択線３０４が有効となる。垂直クロックＣＬＫＶに同期し垂直方向に順次行選択線の有効／無効が切り替わり、行毎に読み出す画素を切り替える。
【００３７】
水平スタート信号ＨＳＴは前記水平シフトレジスタのスタート信号である。水平クロックＣＬＫＨは矩形半導体基板に内蔵される水平シフトレジスタ３０３のシフトクロックである。水平スタート信号ＶＳＴと水平クロックＣＬＫＨとの組合せで水平シフトレジスタの最初の水平方向の列信号線３０５が有効となる。水平クロックＣＬＫＨに同期し水平方向に順次列信号線の有効／無効が切り替わり、矩形半導体基板の１ラインの画素が順次アナログ出力端子に出力される。このように読み出す画素のアナログ信号を列毎に切り替える。
【００３８】
撮像制御部１０８は垂直スタート信号ＶＳＴと垂直クロックＣＬＫＶを不図示の外部端子を介して垂直シフトレジスタ３０２に入力する。また撮像制御部１０８は水平スタート信号ＨＳＴと水平クロックＣＬＫＨが外部端子を介して水平シフトレジスタ３０３に入力する。これら信号に応じて垂直シフトレジスタ３０２の出力Ｖｎが行選択線３０４を通じて画素に入力する。また水平シフトレジスタ３０３の出力Ｈｎは列信号線３０５に入力される。ｋ番目の垂直クロックＣＬＫＶによりｋ番目の横１ラインの画素の出力が有効となり、ｌ番目の水平クロックＣＬＫＨによりｌ番目の縦１ラインの画素の出力線が有効になる。これによって（ｋ，ｌ）の位置に配置された画素のアナログ信号がアナログ出力線へと伝送される。各Ａ／Ｄ変換器はアナログマルチプレクサ、増幅器を介してこの列信号線の少なくとも１つと接続し、接続した画素からのアナログ信号を読み出すこととなる。
【００３９】
上述の構成により実現される放射線撮影システム１の処理を説明する。
撮像制御部１０８は情報処理装置１０１を通じて放射線発生装置１０３と同期し、各モードに合わせて照射範囲を設定する。
【００４０】
撮像制御部１０８による撮影モードの選択は、情報処理装置１０１の指示に応じて行う。例えば、マウスまたはキーボードとディスプレイとからなるユーザインタフェースを通じて、操作者が撮影モードを情報処理装置１０１に入力する。または、外部のサーバー装置等から入力された被写体の撮影部位や病状に応じて情報処理装置１０１が自動的に撮影モードを決定する。これに応じて情報処理装置１０１が撮像装置１００および放射線発生装置１０３に対して撮影モードを指示し、撮像制御部１０８が撮影モードを選択する。また別の例では、情報処理装置１０１が撮像制御部１０８に放射線の照射野または撮影されるべき画像の大きさが入力される。  医療分野において診断に用いる画像はライフサイズ（等倍）が原則であるため、画像の大きさは照射野の大きさとほぼ同義である。照射野または画像の大きさが全撮像領域に対応する場合には、撮像制御部１０８はこの全撮像領域（第一の領域）の画素からアナログ信号を読み出し、画像を生成し、外部に転送する制御（第一の制御）を行う。
【００４１】
照射野または画像の大きさがイメージセンサ１０６の部分領域に対応する場合には、この部分領域（第二の領域）の画素からアナログ信号を読み出し、画像を生成し、外部に転送する制御（第二の制御）を行う。
【００４２】
１１インチモードでも６インチモードでもすべてのＡ／Ｄ変換器１５１〜１５８が作動し、照射領域の読み出しを行う。ただし６インチモードでは照射野が絞られるため、四隅のＡ／Ｄ変換領域のうち、有効な画像情報を有するのは中心部に近い１枚の矩形半導体基板のみである。よってＡ／Ｄ変換器１５１、１５４、１５５、１５８はＡ／Ｄ領域全面をＡ／Ｄ変換する必要はない。後述するが、６インチモードでは中心部に近い３枚の矩形半導体基板のみが読み出しおよびＡ／Ｄ変換の対象となる。
【００４３】
イメージセンサ１０６のスループットは、Ａ／Ｄ変換時間とリセット時間の和か、転送時間かのいずれか大きい方により定まる。このスループットの値は、動画撮影ではフレームレートの最大値となる。
【００４４】
読み出し範囲の一辺が４／７になったとすると、６インチモードでのＡ／Ｄ変換時間はおおよそ３／７ほどとなる。これに対して中央部と周辺部でＡ／Ｄ変換領域が変わらないと仮定すると、Ａ／Ｄ変換時間はおおよそ４／７ほどとなる。本実施例のＡ／Ｄ変換時間の方が小さい値となる。本実施例の値は画像データのおおよその削減率である１６／４９≒２．２８／７よりは大きいが、読み出し範囲を限定する効果を大きくすることができる。
【００４５】
このように本実施例では、イメージセンサ１０６の中央部は接続する画素が少ないＡ／Ｄ変換器が処理する。イメージセンサ１０６の４頂点を含む四隅の領域は接続する画素が多いＡ／Ｄ変換器が処理する。これにより読み出し範囲を中央部付近に限定した場合にＡ／Ｄ変換時間を大きく減少させることができる。また、全画面読み出しをする場合のスループットは許容される範囲で抑えつつ、照射野を絞って小画角で撮影する場合のスループットを大きく上げることができる。なお、読み出し範囲を中央部ではなく所定の部分領域に絞る場合には、当該部分領域の中心に近いＡ／Ｄ変換領域が四隅のＡ／Ｄ変換領域よりも小さくする。これにより、読み出し範囲を中央部に限定した際にスループットを大きく向上させることができる。
【００４６】
次に図４に基づいて、１１インチモードと６インチモードのそれぞれの場合での画像読み出しの例を説明する。
信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２はアナログマルチプレクサ１３１乃至１３８が接続する基板のうち読み出す基板を選択するための信号である。外側に位置するアナログマルチプレクサ１３１、１３４、１３５、１３８は、ＳＥＬ１により制御され、矩形半導体基板４枚のアナログ信号を切り換える。中央付近に位置するアナログマルチプレクサ１３２、１３３、１３６、１３７は、ＳＥＬ２により制御され、矩形半導体基板３枚のアナログ信号を切り換える。アナログマルチプレクサ１３１〜１３８の入力端子に記載されている番号０〜３は、タイムチャートのＳＥＬ１、ＳＥＬ２の数字と１対１で対応している。例えば、ＳＥＬ１、ＳＥＬ２の出力が“０”の時はアナログマルチプレクサの“０”の入力が選択され次段の増幅器に出力される。アナログマルチプレクサ１３４と１３５の入力は、ＳＥＬ１が“３”の時に一番外側の矩形半導体基板の出力が選択されるように構成されている。
【００４７】
垂直スタート信号ＶＳＴの“Ｈ”の状態で垂直クロックＣＬＫＶが立ち上がると、垂直シフトレジスタ３０２は内部の回路がリセットされる。そして垂直シフトレジスタ３０２の出力Ｖ０に“Ｈ”が出力され、行選択線３０４を通じて画素に入力する。これにより横１ラインの画素出力が有効となる。水平スタート信号ＨＳＴが“Ｈ”の状態で水平クロックＣＬＫＨが立ち上がると、水平シフトレジスタ３０３は内部の回路がリセットされる。そして水平シフトレジスタ３０３の出力Ｈ０に“Ｈ”が出力され、縦１ラインの画素の出力が有効になり、列信号線３０５に出力される。有効になっている横１ラインの画素のうちＨ０で選択される画素の出力がアナログ出力端子に出力される。水平クロックＣＬＫＨのパルスが順次入力され、水平シフトレジスタ３０３の“Ｈ”出力は、順次Ｈ０、Ｈ１、・・、とシフトする。Ｈ１２７までシフトしたところで１ラインの読み出しが終了する。次に、垂直シフトクロック信号ＣＬＫＶが入力され垂直シフトレジスタ３０２の“Ｈ”出力はＶ１に切り替わる。その後この横１ラインの読み出しを順次行う。以上の行毎の選択と画素の読み出し動作を順次繰り返すことで、矩形半導体基板１０７の画素の読み出しが行われる。
【００４８】
水平クロックＣＬＫＨに同期して矩形半導体基板１０７の画素出力が順次外部アナログ出力端子に出力される。Ａ／Ｄ変換器は水平クロックＣＬＫＨに同期するＡ／Ｄ変換クロックＣＬＫＡＤに応じてＡ／Ｄ変換を行う。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換器は、マルチプレクサの入力を切り換えと同期しながらＡ／Ｄ変換領域内の横手方向の１ラインのＡ／Ｄ変換を行う。この変換を順次外側のラインから中心部のラインへと縦手方向に繰り返す。
【００５０】
この処理を図１左上の４枚の矩形半導体基板で構成されるＡ／Ｄ変換領域を例に説明する。ここではアナログマルチプレクサ１３４に一番近い横方向の１ラインが矩形半導体基板を横断して読み出され、Ａ／Ｄ変換器１５４によりＡ／Ｄ変換される。横方向１ラインの読み出しが終了後、隣の横方向１ラインの画素が読み出され、Ａ／Ｄ変換される。この処理をＡ／Ｄ変換領域全体で行う。Ａ／Ｄ変換器が矩形半導体基板が３枚または４枚で構成される１つのＡ／Ｄ変換領域に配置された画素をすべて処理し終わると、Ａ／Ｄ変換が終了する。その後、イメージセンサ１０６はリセット動作を行い、次の読み出しのサイクルへと移る。リセットと並行してデジタル信号から画像データが作成され、情報処理装置１０１に転送される。
【００５１】
図４（ａ）は１１インチモードの読み出し制御（第一の制御）を示すタイムチャートである。図４（ａ）で示すように、１１インチモードの読み出しは、８つのＡ／Ｄ変換領域の１ライン上の画素が０、１、２の順で読み出される。ＳＥＬ１が“３”の時は、両端部の矩形半導体基板１６１〜１６４が有効なデータとして読み出される。この間、撮像制御部１０８はＡ／Ｄ変換器１５１、１５４、１５５、１５８の出力を無視する。撮像制御部１０８は、有効データのみを組み合わせて合成しイメージセンサ１０６の上下それぞれ１ラインのデータを生成する。このラインのデータをまとめて画像データを生成し、情報処理装置１０１に転送する。
【００５２】
図４（ｂ）は６インチモードの読み出し制御（第二の制御）を示すタイムチャートである。６インチモードが１１インチモードが異なる点は、一番外側の矩形半導体基板のみ読み出さない点と、上部と下部の部分領域外に配置された画素からのアナログ信号を読み飛ばす点である。
【００５３】
本実施例では、Ａ／Ｄ変換器１５１〜１５８の全てについてＡ／Ｄ変換を行う矩形半導体基板を３枚とする。これで各Ａ／Ｄ変換器が処理する画素数は同じ大きさとなる。四隅のＡ／Ｄ変換器１５１、１５４、１５５、１５８の変換領域は、照射領域の基板１枚に隣接して連続にタイリングされた照射領域外の基板２枚を含むこととなる。しかしこのようにしても、Ａ／Ｄ変換領域の大きさに差はなく、照射野外の基板をＡ／Ｄ変換しない場合とＡ／Ｄ変換時間が変わらない。加えて下記のとおり駆動を単純化できるというメリットがある。
【００５４】
四隅のＡ／Ｄ変換器の処理対象を矩形半導体基板３枚のみとするため、撮像制御部１０８は四隅のアナログマルチプレクサに一番外側の基板を選択させない。これにより中心から遠い周辺部の矩形半導体基板１６１〜１６４を読み出さない制御をする。撮像装置１００ではＳＥＬ１が“３”の時に一番外側の矩形半導体基板１６１〜１６４の出力が選択されるように構成されている。そこでＳＥＬ１で３を選択しないことで一番外側の基板をＡ／Ｄ変換の対象から外す。
【００５５】
このように、四隅のＡ／Ｄ変換器に内側３枚をＡ／Ｄ変換させることで撮像装置１００の駆動をそろえることができるため、制御が簡単になる。また、四隅のＡ／Ｄ変換器が内側３枚をＡ／Ｄ変換するとしても、内側１枚のみをＡ／Ｄ変換する場合とＡ／Ｄ変換時間は変わらない。よってスループットに与える影響は小さい。
【００５６】
また、読み出し時間を短縮するために、照射野の上側または下側の領域は読み飛ばす処理を行う。Ａ／Ｄ変換器１５２、１５３、１５６、１５７はそれぞれ、照射野の上側または下側の縦３８４画素、横３８４画素の照射野外領域を読みとばす。
【００５７】
そして、照射野内の縦５１２画素、横３８４画素の領域をＡ／Ｄ変換する。部分領域１０５の外側（第二の領域外）の画素列３８４行では、垂直クロックＣＬＫＶのパルスを連続して出力し垂直シフトレジスタ３０２のシフトのみを行う。水平スタート信号ＨＳＴ、水平クロックＣＬＫＨを動作させない。図４（ｂ）で言えば、垂直シフトレジスタスタート信号ＶＳＴから水平スタート信号ＨＳＴまでが読み飛ばしを行っている期間である。この読み飛ばし処理は不要な画素の画像読み出しを行わないので、全ラインを読み出す処理より１行あたりの処理時間を短い。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換器１５１、１５４、１５５、１５８についてもＡ／Ｄ変換器１５２、１５３、１５６、１５７と同様に照射野の上部または下部の領域を読み飛ばす。これにより、６インチモードの部分領域１０５を含んだ領域のＡ／Ｄ変換が可能である。その後撮像制御部１０８は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を組み合わせて合成し１ラインのデータを生成する。このように順次Ａ／Ｄ変換され合成される１ラインのデータをまとめて画像データとし、情報処理装置１０１に転送する。
【００５９】
この６インチモードの読み出しで読み出された画像データは照射野外の画像領域を含んでいる。そこで、読み出した画像から必要な領域を除去して情報処理装置１０１に画像を転送する処理を行う。  図５は、６インチモードにおける画像の切り出しの方法を示す図である。図５（ａ）ではイメージセンサ１０６の全画像領域が１１インチモードで読み出される。破線部分の１０５は６インチモードの照射画像領域である。４０１、４０２は、前記読み飛ばし処理により読み出しを行わない領域である。上述の読み出し方法により、図５（ｂ）に示す領域が画像データとして読み出される。読み出された画像データでは、６インチモードの部分領域１０５の領域外の４０３〜４１０の領域を含んでいる。この領域は画像としては不要なので、情報処理装置１０１への転送時に画像の切り出しを行い、図５（ｃ）に示す領域を転送する。画像の切り出し処理は、フレームメモリに展開された図５（ｂ）画像の一部にアクセスすることにより行われる。
【００６０】
以下、撮像装置１００のスループットの計算例を示す。矩形半導体基板１０７は横約２０ｍｍ、縦約１４０ｍｍの短冊状であり、画素がピッチ１６０μｍで横方向に１２８個、縦方向に８９６個形成されている場合を例に説明する。
【００６１】
まずは転送レートについて説明する。１１インチモードで横方向の画素数は１２８画素×１４枚で１，７９２、縦方向の画素数は８９６画素×２枚で１，７９２となり、総画素数は３，２１１，２６４である。６インチモードでは、横方向の画素数は１２８×８で１，０２４、縦方向の画素数は５１２×２で１，０２４であり、総画素数は１，０４８，５７６画素である。Ａ／Ｄ変換器の出力が１６ビットであると、１１インチモードでは１フレームが６，４２２，５２８バイト、６インチモードでは２，０９７，１５２バイトである。
【００６２】
画像転送インターフェース１０９が最大約２Ｇビット／秒である場合、最大転送レートは８ビット１０ビットエンコード方式を考慮すると約２００Ｍバイト／秒である。このことから、１１インチモードの画像が最大約３１フレーム／秒、６インチモードの画像が最大約９５フレーム／秒転送可能である。
【００６３】
次に６インチモードでのＡ／Ｄ変換時間とスループットを説明する。矩形半導体基板での読み出しおよびＡ／Ｄ変換器での変換のクロックを２０ＭＨｚとする。Ａ／Ｄ変換時のラインを切り換える帰線時間を１μｓｅｃ、アナログマルチプレクサの入力切り換え時間を１μｓｅｃとする。矩形半導体基板光電変換のリセット駆動に要する時間は１ｍｓｅｃである。
【００６４】
以上の条件で、矩形半導体基板４枚分の１ライン５１２画素の出力を２０ＭＨｚで読み出しＡ／Ｄ変換するための時間は２５．６μｓｅｃである。これにアナログマルチプレクサの切り換え時間４μｓｅｃと帰線時間１μｓｅｃを含め３０．６μｓｅｃである。縦方向に８９６回の読み出し走査をし、１フレームごとのリセット駆動１ｍｓｅｃを加えると約２８．４ｍｓｅｃとなる。これが矩形半導体基板４枚の領域、横方向５１２画素、縦方向画素８９６画素を１つのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換するための時間である。
【００６５】
同様に、矩形半導体基板３枚分の１ライン３８４画素を２０ＭＨｚで読み出しＡ／Ｄ変換するための時間は１９．２μｓｅｃである。これに矩形半導体基板３枚分のアナログマルチプレクサの切り換え時間３μｓｅｃと帰線時間１μｓｅｃを加えると２３．２μｓｅｃとなる。縦方向に８９６回の読み出し走査をし、１フレームごとのリセット駆動１ｍｓｅｃを含めると約２１．８ｍｓｅｃとなる。これが矩形半導体基板３枚の領域、横方向３８４画素、縦方向画素８９６画素を１つのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換するための時間である。
【００６６】
撮像装置１００はＡ／Ｄ変換器を複数有し並行してＡ／Ｄ変換処理を行うため、信号読み出し時間の律速要因は処理画素数が最も大きいＡ／Ｄ変換器である。１１インチモードでの矩形半導体基板４枚の領域のＡ／Ｄ変換時間は２８．４ｍｓｅｃより、４枚領域の読み出しレートは約３５．２回／秒である。矩形半導体基板３枚の領域のＡ／Ｄ変換時間は２１．８ｍｓｅｃより、３枚領域の読み出しレートは約４５．９回／秒である。１１インチモードでの最大フレームレートは４枚領域の読み出しレートに依存するため、約３５．２フレーム／秒となる。
【００６７】
先述のとおり画像転送インターフェース１０９の１１インチモードでのデータ転送レートは、最大約３１フレーム／秒である。よって、放射線撮影システム１の１１インチモードでの最大フレームレートは、画像転送インターフェース１０９の転送能力に律速し、最大約３１フレーム／秒となる。
【００６８】
次に６インチモードでのＡ／Ｄ変換時間とスループットを説明する。このセンサでは１ラインの読み飛ばし時間はラインの帰線時間と同じ１μｓｅｃとすると読み飛ばしに要する時間は３８４μｓｅｃとなる。
【００６９】
６インチモードでも１１インチモードと同様にＡ／Ｄ変換器の変換クロックは２０ＭＨｚ、Ａ／Ｄ変換時のラインの帰線時間は１μｓｅｃである。アナログマルチプレクサの入力切り換え時間は１μｓｅｃ、矩形半導体基板の光電変換のリセット駆動時間は１ｍｓｅｃである。
【００７０】
矩形半導体基板３枚分の１ライン３８４画素を２０ＭＨｚで読み出しＡ／Ｄ変換するための時間は１９．２μｓｅｃである。これに矩形半導体基板３枚分のアナログマルチプレクサの切り換え時間３μｓｅｃと帰線時間１μｓｅｃを加えると２３．２μｓｅｃである。縦方向に５１２回の読み出し走査をし、読み飛ばしに要する時間３８４μｓｅｃと１フレームごとのリセット駆動１ｍｓｅｃを加えると約１３．３ｍｓｅｃとなる。これが、矩形半導体基板３枚の領域、横方向３８４画素、縦方向画素８９６画素を１つのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換するための時間である。
【００７１】
すべてのＡ／Ｄ変換器が同一面積のＡ／Ｄ変換領域をＡ／Ｄ変換するので６インチモードの部分領域１０５のＡ／Ｄ変換時間は１つのＡ／Ｄ変換時間と等しい。よってＡ／Ｄ変換時間は約１３．３ｍｓｅｃとなり、この領域の読み出しレートは約７５．４回／秒となる。
【００７２】
このように６インチモードにおける画像転送インターフェース１０９の転送能力最大約９５フレーム／秒に対し、読み出しのレートは約７５．４フレーム／秒である。よって６インチモードの放射線撮影システムの最大フレームレートは、Ａ／Ｄ変換器での処理が律速要因となり、約７５．４フレーム／秒となる。
【００７３】
以上により本実施例１においては、１１インチモードでは画像転送インターフェース１０９の転送能力を最大まで使用し、１１インチモードで３０フレーム／秒となる。一方で６インチモードでは６０フレーム／秒以上のこうフレームレートかつ高精細な動画撮影が可能となる。一般の動画撮影では３０フレーム／秒あれば足りるとされている。しかし最近ではビニング処理無しの高精細モードで６０フレーム以上のフレームレートが要求されるようになってきている。その場面のひとつは、照射領域を絞った小画角の動画撮影において、心臓などの動きのある臓器を細いカテーテルのガイドワイヤーと共に鮮明に撮影する場面である。本実施例における１１インチモードと６インチモードの撮影モードはこれら要求を共に満たすことができる点で非常に有用である。イメージセンサの多画素化、転送速度の高速化が進むと、いずれの撮影モードでもＡ／Ｄ変換器が律速要因となることが考えられる。このような場合では更に、読み出し範囲を限定することによるスループット向上の効果を大きくすることができる。
【００７４】
別の駆動例では、照射野の上側の領域と下側の領域の読み飛ばしを行わない。図４（ｃ）に示すように、ＳＥＬ１、ＳＥＬ２の出力パターンは同じになり読み出し駆動が簡略化されると共に、１ラインの画像の読み出しも３／４の時間で完了する。また、ＳＥＬ１の出力が３にならないことを除けば１１インチモードの駆動と同じ駆動となるため、更に読み出し駆動が簡略化される。
【００７５】
また別の駆動例では、外側から数えて三枚の矩形半導体基板は照射野外であるため、これら３枚からの信号はＡ／Ｄ変換しない。これでＡ／Ｄ変換後に転送用の画像を切り出す作業が不要となり、さらにスループットが向上させることができる。
【実施例２】
【００７６】
実施例１では、図１に示したように１４列×２行に矩形半導体基板をタイリングする例を示したが、特に行の数と列の数を限定するものではない。イメージセンサ６０６の限定された読み出し範囲の中心に近いＡ／Ｄ変換領域が４頂点を含むＡ／Ｄ変換領域よりも狭い配列であれば良い。図６に矩形半導体基板が１４列×４行にマトリクス状にタイリングされて構成されたフラットパネルセンサを示す。図６では、１行にタイリングされた矩形半導体基板を図６の左側から４枚、３枚、３枚、４枚のＡ／Ｄ変換領域に領域分けしている。
【００７７】
イメージセンサ６０６の不図示の制御回路と矩形半導体基板との接続は、行６１にタイリングされている矩形半導体基板は上端部から信号線が引き出される。行６４にタイリングされている矩形半導体基板は下端部から信号線が引き出される。行６２にタイリングされている矩形半導体基板は、行６１と行６２の境界部でイメージセンサ６０６の裏面から信号線が引き出される。行６３にタイリングされている矩形半導体基板は、行６３と行６４の境界部でイメージセンサ６０６裏面から信号線が引き出される。これら境界部には約５０μｍの不図示フラットフレキシブルケーブルが取り付けられ、矩形半導体基板端部で直角に曲げられ信号線が引き出される。このように、四隅のＡ／Ｄ変換領域よりも中央部のＡ／Ｄ変換領域を小さくする。
読み出し範囲をイメージセンサ６０６の全領域６０（第一の領域）から中央の部分領域６５（第二の領域）に限定した際に実施例１と同様にスループットを大きく向上できる。
【実施例３】
【００７８】
本実施例では、１１インチモードと６インチモードの二つのモードだけでなく、３つ以上の撮影モードを実行できる。１１インチモードの左右端からそれぞれ１２８画素だけ狭い照射野（第一の領域）を設定して撮影する第三の撮影モードを実行することができる。周辺部のＡ／Ｄ領域を基板４枚分から基板３枚分とすることが可能である。例えば、この場合、矩形半導体基板３枚分の３８４画素×５１２画素のＡ／Ｄ変換時間に律速するのでフラットパネルセンサの読み出しの高速化を図ることが可能となる。
【００７９】
また別の例では、情報処理装置１０１からの指示に応じて任意の部分領域を読み出し領域として設定できる。この場合、情報処理装置１０１から撮像領域１７０における任意の部分領域を設定する指示が行われる。この指示に応じて、撮像制御部１０８はいずれの矩形半導体基板を読み出さず、また矩形半導体基板のいずれの行を読み飛ばすかを設定する。読み出さない矩形半導体基板がある場合には、実施例１のようにアナログマルチプレクサに対して読み飛ばす矩形半導体基板に対応するＳＥＬ信号を送信しないよう制御する。また、読み飛ばす行が存在する場合にも、実施例１のように行選択線の選択のみを行い、列信号の選択を行わないで読み飛ばす制御をする。
【００８０】
上記の制御が可能な撮像装置において、一部のＡ／Ｄ変換器の担当領域が他のＡ／Ｄ変換器の担当領域よりも小さくなるようにアナログマルチプレクサとイメージセンサとの間の配線を設定しておく。
【００８１】
このようにしておけば、当該小さな担当領域を一部含むような部分領域を読み出し領域とすれば、より多くのＡ／Ｄ変換器で負荷を分散してＡ／Ｄ変換することができる。これによりＡ／Ｄ変換時間を減らし、スループットを向上させることができる。
【実施例４】
【００８２】
本実施例では、イメージセンサ１０６の全領域（第一の領域）の左右端からそれぞれ１２８画素狭い照射領域（第二の領域）の撮影をする制御（第二の制御ができる。もちろん実施例１と同様に１１インチモードでの撮影制御（第一の制御）および６インチモードでの撮影制御も可能である。この際に使用しない矩形半導体基板の電源を切る、または矩形半導体基板の電源は切らずに画素回路の増幅器の電源を投入しない制御を行う。照射領域外の矩形半導体基板の電源を切る場合は、該当する矩形半導体基板への制御信号もローレベルやハイインピーダンスにする。これにより省電力化が可能になる。
【００８３】
図７は画素回路の一例として矩形半導体基板に二次元に構成される画素回路の１つの画素回路を示す図である。省電力化について、矩形半導体基板の電源は切らずに画素回路の増幅器を作動させないことにより節電する方法を図７の画素回路を用いて説明する。ＦＤアンプ７０３はフローティングディフュージョン（浮遊拡散領域）に蓄積された電荷を電荷／電圧変換するソースフォロワとして作動する増幅ＭＯＳトランジスタである。選択素子７０１はＥＮ信号によりＦＤアンプ７０３を作動させる選択ＭＯＳトランジスタである。画素アンプ７０４はソースフォロワとして作動する増幅ＭＯＳトランジスタ（画素アンプ）である。ＭＯＳＦＥＴ７０２はＥＮ信号により画素アンプ７０４を作動させる選択ＭＯＳトランジスタである。撮像制御部１０８が出力するＥＮ信号により、ＦＤアンプ７０３、画素アンプ７０４が作動状態になる。これにより定電流回路７０５、７０６からＦＤアンプ７０３、画素アンプ７０４にそれぞれ０．３μＡ程度の電流が流れる。照射領域外の矩形半導体基板には、このＥＮ信号をＯＦＦの状態にすることにより、画素回路の増幅器を作動させないように制御する。これにより矩形半導体基板１枚当たり１２８画素×８９６画素で計１１４，６８８個の画素回路におけるＦＤアンプ７０３、画素アンプ７０４に流れる電流約６７ｍＡを節約できる。全体として約２６９ｍＡの電流を節約できる。
【００８４】
撮像制御部１０８による画素回路内のアンプへの電源供給については、照射領域内の画素回路のみ行う。なお無効データとしてＡ／Ｄ変換される領域の画素アンプへは電源を行わない制御を行ってもよい。
これにより、読み出し範囲を限定する際に不要な回路への給電を停止することで消費電力を抑えることができる。
【実施例５】
【００８５】
本実施例では、ＭＩＳ型フォトダイオードを用いたフラットパネルセンサに本発明を適用した例を示す。ＭＩＳ型のセンサでは、大面積ガラス基板上にアモルファスシリコン膜を形成し、光電変換素子、薄膜電界効果型トランジスタを同時にアモルファスシリコン膜上に形成される。
【００８６】
図８はＭＩＳ型フラットパネルセンサを用いた撮像装置８００の構成を示す図である。撮像制御部８１３は撮像装置８００を制御する。イメージセンサ８０６はＭＩＳ型のイメージセンサである。イメージセンサ８０６基板上には画素読み出しの垂直シフトレジスタ、水平シフトレジスタは構成されておらず、イメージセンサ８０６の外部にそれらの回路が構成されている。垂直シフトレジスタ８１１、８１２はイメージセンサ８０６の行選択線が１対１で接続されている。垂直シフトレジスタ８１１上端部から中心部に向けて行選択信号をシフトする。垂直シフトレジスタ８１２下端部から中心部に向けて行選択信号をシフトする。アナログマルチプレクサ８２１〜８２８は水平シフトレジスタ機能を有し、イメージセンサ８０６の列毎のアナログ出力信号が１対１で接続されている。四隅のアナログマルチプレクサ８２１、８２４、８２５、８２８が受け持つ領域は中央部のアナログマルチプレクサ８２２、８２３、８２６、８２７が受け持つ領域よりも広い。照射野および読み出し範囲を限定すると、この場合読み出しの速度は、処理信号数の少ない中央部のアナログマルチプレクサの読み出し時間に律速する。よって、読み出し範囲を限定することで上述の実施例と同等の効果が得られる。
【００８７】
なお適用対象はＰＩＮ型フォトダイオードを用いたフラットパネルセンサでも良い。イメージセンサの画像領域の４頂点を含むＡ／Ｄ変換領域に対し、画像領域中央部のＡ／Ｄ変換領域が狭い限りにおいて、本発明の範囲はイメージセンサの構造に限定されない。
【実施例６】
【００８８】
第６の実施例では、アナログマルチプレクサの代わりに矩形半導体基板９０７上に切り替え素子が設けられている。
【００８９】
図９に基づき第二の実施例の放射線撮影システム９を説明する。なお実施例１と同様の部分については説明を省略する。本実施例では、矩形半導体基板９０７はアナログマルチプレクサを介さずに直接増幅器に接続している。矩形半導体基板９０７上にはアナログ出力のイネーブル／ディセーブルを切り換えるアナログスイッチ素子が構成されている。
【００９０】
図１０に基づいて矩形半導体基板９０７の構成を説明する。なお実施例１と同様の部分については説明を省略する。撮像制御部１０８はチップセレクト信号ＣＳにより矩形半導体基板の出力を制御する。これによりアナログマルチプレクサ無しに矩形半導体基板のアナログ出力線同士をまとめて増幅器に接続する。
【００９１】
本実施例での１１インチモードと６インチモードの読み出し方法を、図１１のタイムチャートを用いて説明する。ただし、実施例１と同様の部分については説明を省略する。
図１１（ａ）は図９で示したイメージセンサ９０６の全画像領域（第一の領域）を読み出す１１インチモードの読み出し制御（第一の制御）を示すタイムチャートである。図１１（ｂ）は部分領域１０５（第二の領域）の画像を表示する６インチモードの読み出し制御（第二の制御）を示すタイムチャートである。
【００９２】
図１１の信号ＣＳ０〜ＣＳ３は矩形半導体基板のアナログ信号の出力を制御するチップセレクト信号である。図９の矩形半導体基板のアナログ出力信号に振られている番号は、タイムチャートのチップセレクト信号ＣＳの数字と１対１で対応する。例えば、ＣＳ０が“Ｈ”の間は矩形半導体基板のアナログ出力信号番号“０”のアナログ出力が有効になり、次段の増幅器に出力される。ＣＳ１が“Ｈ”の時はアナログ出力信号番号“１”のアナログ出力が有効になり、次段の増幅器に出力される。ＣＳ０はアナログ出力信号番号“０”の矩形半導体基板に接続される。ＣＳ１はアナログ出力信号番号“１”の矩形半導体基板に接続される。ＣＳ２はアナログ出力信号番号“２”の矩形半導体基板に接続される。ＣＳ３はアナログ出力信号番号“３”の矩形半導体基板に接続される。
【００９３】
チップセレクト信号ＣＳ３は一番外側の矩形半導体基板に接続されている。図１１（ａ）に示すように、８つのＡ／Ｄ変換領域の１ライン上の画素がアナログ信号番号０、１、２と順番に読み出される。ＣＳ３が“Ｈ”の時は、フラットパネルセンサ９０６の両端部の矩形半導体基板９６１〜９６４が読み出される。読み出されたデータは、撮像制御部１０８の中で並べ替えが行われた後、情報処理装置１０１に転送される。６インチのモードの時は、図１１（ｂ）に示すようにＣＳ０〜ＣＳ２が変化しＣＳ３の信号は“Ｌ”のままなので、１ラインの画像の読み出しが３／４の時間で完了する。
【００９４】
〔その他の実施例〕
上述の実施例において、放射線撮影システムの１つの装置内で行われている処理を複数の装置で分散させてして実現してもよい。また１つの機能ブロックとしてまとめられている処理を複数の回路または機能ブロックで分散させて実現してもよい。
【００９５】
上述の実施例では、読み出し範囲をイメージセンサの中央部に限定する例を示したが、例えば、所定の部分領域に読み出し範囲を限定することとしてもよい。要は限定された読み出し領域の中心に近い領域を担当するＡ／Ｄ変換器が、四隅の領域を担当するＡ／Ｄ変換器よりも接続する画素数が多い場合には本発明の範囲に含まれる。またこの限りにおいて本発明の適用範囲は上述の記載の実施形態に限られない。
【００９６】
〔比較例〕以下比較例としての放射線撮影システム１２を図１２に基づき説明する。比較例の撮像装置１２００では、両端のＡ／Ｄ変換器に接続する画素の数が少なく、中央部のＡ／Ｄ変換器に接続する画素の数が多くなっている。Ａ／Ｄ変換器１２５１乃至１２５８はそれぞれマルチプレクサ１２３１乃至１２３８を介してイメージセンサ１２０６に接続する。Ａ／Ｄ変換器１２５１、１２５４、１２５５、１２５８は３枚の矩形半導体基板に接続し、Ａ／Ｄ変換器１２５２、１２５３、１２５６、５１２５７は４枚の矩形半導体基板に接続する。使用するＡ／Ｄ変換器の個数を少なくしてコストを抑えられ、１１インチモードの撮像装置の駆動と６インチモードの撮像装置の駆動を簡略化できる。
【００９７】
かかる撮像装置１２００の駆動を図１３のタイムチャートに基づき説明する。図１３（ａ）は１１インチモードの駆動例である。実施例１の撮像装置１２００とはＳＥＬ１とＳＥＬ２の信号が逆になっている点で異なる。それ以外は実施例１と同様である。
【００９８】
図１３（ｂ）は６インチモードでの駆動例である。この駆動例では、照射領域１２０５外の領域は読み出しを行わない。よって、読み出し領域はイメージセンサ１２０６を中心とする横１，０２４画素、縦１，０２４画素の領域である。この領域をＡ／Ｄ変換器１２５２、１２５３、１２５６、１２５７が横５１２画素、縦５１２画素ずつＡ／Ｄ変換する。これらＡ／Ｄ変換器において、照射領域外の不要な画素列である３８４ラインは読み飛ばしを行う。なお、端部のＡ／Ｄ変換器１２５１、１２５４、１２５５、１２５８は６インチモードでは使われない。撮像制御部１０８はＡ／Ｄ変換器１２５１、１２５４、１２５５、１２５８および、これらのＡ／Ｄ変換器に接続する矩形半導体基板、アナログマルチプレクサ、増幅器の給電を停止する。図１３（ｂ）はこのときの駆動方法を示すもので、使用しないアナログマルチプレクサ１２３１、１２３４、１２３５、１２３８のＳＥＬ１はハイインピーダンスとなる。同様に、図１３（ｂ）には示さないが給電停止状態の素子に接続する信号、ＶＳＴ、ＣＬＶ、ＨＳＴ、ＣＬＫＨ、ＣＬＫＡＤは、ＬＯＷレベルまたはハイインピーダンスになる。撮像制御部１０８は、Ａ／Ｄ変換器１２５２、１２５３、１２５６、１２５７のデータを組み合わせて合成しイメージセンサ１２０６の上下それぞれ１ラインのデータを生成する。矩形半導体基板４枚からのみの読み出しとなり制御が簡略化される。なお別の例として図１３（ｃ）に示すように、照射野の上側および下側の領域を読み飛ばさないこととしてもよい。
【００９９】
実施例１と同様にＡ／Ｄ変換器の変換クロックは２０ＭＨｚ、Ａ／Ｄ変換のラインの帰線時間は１μｓｅｃである。アナログマルチプレクサの入力切り換え時間は１μｓｅｃ、矩形半導体基板光電変換のリセット駆動時間は１ｍｓｅｃである。１ラインの読み飛ばし時間はラインの帰線時間と同じ１μｓｅｃである。以上の条件で、６インチモードの矩形半導体基板４枚の横画素、縦５１２画素の領域をＡ／Ｄ変換するための時間は、照射領域外の読み飛ばし処理を含め１７．１ｍｓｅｃとなる。この領域の読み出しレートは約５８．６回／秒となるため、６インチモードの照射領域の読み出しフレームレートは約５８．６フレーム／秒となる。
【０１００】
実施例１のとおり、６インチモードにおける画像転送インターフェース１０９の転送能力最大約９５フレーム／秒に対し、読み出しのレートは約５８．６フレーム／秒である。６インチモードの放射線撮影システムの最大フレームレートは、照射領域１２０５の読み出しレートが律速要因となり、約５８．６フレーム／秒となる。なお、１１インチモードでの最大フレームレートは実施例１と同様に３１フレーム／秒である。以上のことから、実施例１の方が読み出し範囲を制限した際にスループットを大きく向上させている。
【符号の説明】
【０１０１】
１  放射線撮影システム
１００  撮像装置
１０５  部分領域
１０６  イメージセンサ
１０８  撮像制御部
１５１乃至１５８  Ａ／Ｄ変換器
１７０  撮像領域
１７１乃至１７８  担当領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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