阅读说明：本技术 拍摄装置 (Image capturing apparatus ) 是由 盐田昌弘 田口滋也 饭塚邦彦 芦田伸之 于 2019-07-04 设计创作，主要内容包括：拍摄装置(100)具有以矩阵状配置的多个像素(110),该像素(110)具有对在传感器元件(111)中已积蓄的电荷的输出进行控制的开关元件(112),同一列的像素被划分为区块(120),区块具有对输出进行控制的区块开关元件(122)。(An imaging device (100) is provided with a plurality of pixels (110) arranged in a matrix, wherein the pixels (110) are provided with switching elements (112) for controlling the output of charges stored in sensor elements (111), the pixels in the same column are divided into blocks (120), and the blocks are provided with block switching elements (122) for controlling the output.)

拍摄装置

技术领域

本发明涉及一种拍摄装置，特别是涉及一种使用了平面检测器的X射线图像拍摄装置。

背景技术

作为将与入射的放射线、特别是X射线的线量对应的电信号输出的传感器元件，使用将X射线直接变换为电信号的直接变换型、或将X射线利用闪烁器变换为光然后利用光电变换元件进一步变换为电信号的间接变换型的传感器元件。如专利文献1公开所示，开发有将使用了这种X射线传感器元件的像素在基板上以二维矩阵状配置多个的X射线图像拍摄用的面板。

在该面板中，针对二维矩阵的每一行，各像素中的作为开关元件的TFT(Thin FilmTransistor)的栅极端子与行选择线(栅极驱动线)共同地连接。各自的行选择线与栅极驱动器的线输出端子连接。针对二维矩阵的每一列，各自的像素中的TFT的漏极端子共同地与输出线(数据信号线)连接。各输出线经由由读出放大器(Read-out Amplifier)、时间常数用电容器及复位用的开关构成的积分电路即读出电路，与多路复用器的各线输入端子连接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国公开专利公报“特开2010-148673号公报(2010年7月8日公开)”

发明内容

本发明所要解决的技术问题

在这种拍摄装置中，为了适用区域的放大或高性能化，期望高精细化或大型化，需要像素数量的大幅增加。例如，在具有1000×1000的像素的情况下，1000个开关元件与1个读出电路并联连接。因此，从读出电路观察输出线侧(读出电路的输入侧)的由开关元件引起的电容也大幅增加。这种输出线的电容，成为使X射线图像面板的性能劣化的主要原因之一，与输出线的热噪声存在关系。由此，越使像素数量增加，输出线的热噪声越增大，X射线图像面板的性能(SN比)越恶化，因此成为大型化时的课题。

本发明的一个方式的目的在于，实现一种可以抑制图像的噪声的拍摄装置。

解决问题的手段

(1)本发明的一个实施方式是一种拍摄装置，其特征在于，具有多个像素，所述多个像素以矩阵状配置，并具有传感器元件和开关元件，所述传感器元件积蓄与放射线的量对应的电荷，所述开关元件对在所述传感器元件中已积蓄的电荷的输出进行控制，属于同一列的所述像素被划分为由多个像素构成的区块，在所述区块中，设置有对从该区块内的所述开关元件输出的电荷的输出进行控制的区块开关元件。

(2)另外，本发明的某个实施方式的拍摄装置，在上述(1)的结构的基础上，还具有对各行的所述像素依次进行选择的行选择电路，所述区块中的所述区块开关元件被控制为：在该区块内的像素所属的行被选择的期间内，成为接通状态；在该区块内的像素所属的行以外的行被选择的期间内，成为断开状态。

(3)另外，本发明的某个实施方式的拍摄装置，在上述(1)或者(2)的结构的基础上，在所述区块中设置有从该区块内的各开关元件输出电荷的区块输出线。

(4)另外，本发明的某个实施方式的拍摄装置，在上述(3)的结构的基础上，所述区块内的像素隔着所述区块输出线而配置。

(5)另外，本发明的某个实施方式的拍摄装置，在上述(1)至(4)中的任一项的结构的基础上，还具有读出电路，其将从所述区块开关元件输出的电荷的量变换为电信号。

发明效果

根据本发明的一个方式，起到可以实现一种能够抑制图像的噪声的拍摄装置的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的拍摄装置的电路结构的图。

图2是表示本发明的第一实施方式涉及的拍摄装置的像素的配置的示意图。

图3是表示本发明的第一实施方式涉及的拍摄装置的动作的时序图。

图4是表示本发明的第二实施方式涉及的拍摄装置的像素的配置的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。但是，在该实施方式中记载的结构的材质、形状、相对配置、加工方法等不过是一个例子，不应由它们对本发明的范围进行限定性解释。并且，附图是示意性的，尺寸的比例、形状与现实的不同。另外，在各图中，针对相同或者相应的结构要素，有时标注相同的附图标记。

〔第一实施方式〕

针对本发明的第一实施方式，基于图1～图3进行说明。

(拍摄装置100的结构)

图1是表示本实施方式的拍摄装置100的电路结构的图。如图示所示，拍摄装置100具有以矩阵状排列的多个像素110，各自的像素110具有传感器元件111和开关元件112。开关元件112是对从像素110向外部的输出进行控制的开关，其源极端子与传感器元件111的一个端子连接。在本实施方式中，开关元件112也可以使用由TFT构成的FET等公知的开关元件。

同一行的像素110的开关元件112的栅极端子通过共同的行选择线131，与作为行选择电路130的第一栅极驱动器的输出端子的1个输出端子连接。这样，在本申请中，将与共同的行选择线131连接的像素110设为同一行的像素。在本实施方式中，行数可以是1000。

同一列的像素110划分为由多个像素构成的区块120。各自的区块120具有区块输出线121和区块开关元件122。区块输出线121与该区块内的各自的像素110的开关元件112的漏极端子连接。区块开关元件122是对从区块120向外部的输出进行控制的开关，源极端子与区块输出线121的末端连接。

在本实施方式中，区块开关元件122由TFT构成，但也可以使用FET等公知的开关元件。另外，在本实施方式中，各自的区块120具有100个像素110，因此，由区块120构成的行(区块行)的数量是10。

属于同一区块行的区块120的区块开关元件122的栅极端子通过共同的区块选择线141，与作为区块选择电路140的第二栅极驱动器的输出端子的1个输出端子连接。

同一列的区块120的区块开关元件122的漏极端子通过共同的输出线151与针对每列而设置的读出电路150的输入端子连接。各自的读出电路150的输出，向多路复用器160输入。这样，在本申请中，将与共同的输出线151连接的像素110设为同一列的像素。在本实施方式中，作为列数可以为1000。读出电路150可以使用公知的积蓄电荷的读出电路，例如可以是与上述专利文献1中记载的结构相同的积分电路。

图2是示意地表示本实施方式的拍摄装置100中的像素的配置的图。在图中，将像素110由四边框示意地表示，将开关元件112由电路符号示意地表示。另外，将作为第n行的行选择线131的附图标记设为Gn，将作为第n区块行的区块选择线141的附图标记设为BGn，在附图中示出。

在本实施方式中，针对像素110的几何学上的配置中的每一行，设置有行选择线131。另外，针对像素110的几何学上的配置中的每一列，设置有输出线151。因此，在具有1000行1000列的电路结构的本实施方式中，像素的几何学上的排列也是1000行1000列。

(拍摄装置100的动作)

下面，针对本实施方式的拍摄装置100的动作，参照图3的时序图进行说明。

行选择电路130向从行选择线G1至G1000输出行选择信号。如图3所示，仅在相对于从行选择线G1至G1000依次选择的1个行选择线Gn中输出接通信号，在未被选择的行选择线Gn中输出断开信号。

另外，区块选择电路140向从区块选择线BG1至BG10，如下所述输出区块选择信号。向与所选择的区块120连接的区块选择线141输出接通信号，向未被选择的区块选择线141输出断开信号。在所选择的区块120中包含的任一个像素110所属的行，由行选择电路130选择。

例如，在第一区块行的区块120中包含从第一行至第一00行为止的像素110，在第二区块行的区块120中包含从第一01行至第二00行为止的像素110。在行选择电路130选择从G1至G100为止的任一个的期间中，区块选择电路140选择区块选择线BG1，在行选择电路130选择从G101至G200为止的任一个的期间中，区块选择电路140选择区块选择线BG2。这样，区块选择电路140向从区块选择线BG1至BG10依次选择性地输出接通信号。

即，某个特定的区块120中的区块开关元件122，在根据行选择电路130而该区块120内的像素110所属的行被选择的期间内为接通状态，在该区块120内的像素110所属的行以外的行被选择的期间内为断开状态。由此，某个特定的区块120内的像素110，在该区块120内的像素110所属的行以外的行被选择的期间内，利用区块开关元件122从输出线151断开。

利用以上所述的开关元件112、区块开关元件122的控制，各自的像素110的读出以下述方式进行。

所选择的行所属的像素110的开关元件112，利用向栅极施加的接通信号而成为接通状态。包含该像素110的传感器元件111和该像素110在内的区块120的区块输出线121导通。另外，该区块120中的区块开关元件122，利用从区块选择线141向栅极施加的接通信号而成为接通状态，该区块输出线121和输出线151导通。

由此，在该传感器元件111中积蓄的电荷，通过开关元件112、区块输出线121、区块开关元件122、输出线151，向读出电路150导入，变换为与积蓄电荷量对应的规定的电信号，向多路复用器160输入。

如果在该像素110中，行选择的期间结束，则开关元件112成为断开状态。由此，该像素110的传感器元件111与输出线151侧不导通，在直至下次被选择为止的期间，积蓄与所照射的X射线(放射线)的量对应的电荷。

这样，在各列中，向各个像素110照射的X射线的量依次被行选择，向电信号变换并读出。这样，各列的像素按时间序列被读出，与上述专利文献1所述的技术同样地，可以作为二维的X射线图像数据而取得。

(拍摄装置100的效果)

为了比较，使用与本实施方式相同规模的、具有1000行1000列的电路结构的应用了现有技术的拍摄装置(对比例)，取得X射线图像数据。在这里，所谓现有技术，是指不将各列的像素划分为区块的技术。在对比例的拍摄装置中，与使用了本实施方式的拍摄装置100的情况相比，噪声显著地表现，图像的对比度变小，画质明显变差。

表现出这种差异是基于以下的理由。各自的开关元件、区块开关元件具有栅极-漏极间的电容Cs。因此，在应用了现有技术的拍摄装置中，从各列的读出电路观察输入侧的电容(输出线的电容)，与向各列连接的像素(开关元件)的个数成正比。如果是电路规模不大的行数100程度的拍摄装置，则上述输出线的电容是100Cs的程度。与之相对，如果行数成为1000，则上述输出线的电容成为1000Cs的程度，伴随像素数量的规模扩大化而大幅地增加。

上述输出线的电容与读出电路150读出积蓄电荷量时的噪声水平相关联。因此，在现有技术中，伴随这种规模扩大化而图像会劣化，在行数为1000的对比例中，由栅极-漏极间的电容Cs引起的图像的噪声，与行数为100的程度的小规模的拍摄装置的情况相比，成为10倍的程度。

另一方面，在本实施方式的拍摄装置100中，从各列的读出电路150观察输入侧的电容(输出线的电容)，在某段期间内，是所选择的(区块开关元件成为接通的)区块内的像素110的开关元件112和未被选择的区块120的区块开关元件122的电容Cs的并联连接。上述输出线的电容约为109Cs是与行数100程度的小规模的拍摄装置的情况相比不变的程度。由此，根据本实施方式的拍摄装置100，由规模扩大化引起的图像的恶化几乎不存在，可以以与对比例的拍摄相比而良好的画质，实现像素数量的规模大的拍摄装置。

〔第二实施方式〕

针对本发明的第二实施方式的拍摄装置进行说明。本实施方式与第一实施方式的拍摄装置100相比，电路结构不同。

图4是示意地表示本实施方式的拍摄装置200中的像素的配置的图。在图中，将像素210由四边框示意地表示，将开关元件212由电路符号示意地表示。与图2同样地，省略传感器元件的表示。另外，将第n行的行选择线231设为Gn，将第n区块行的区块选择线241的附图标记设为BGn而在附图中示出。

与第一实施方式的拍摄装置100不同地，本实施方式的拍摄装置200针对像素210的几何学上的配置中的列的每2列而设置有1条输出线251。在各自的区块220中，像素210隔着区块输出线221而左右配置，并且与共同的区块输出线221连接。区块输出线221经由区块开关元件222与输出线251连接。输出线251配置于区块220的单侧(右侧)。由于这些左右的像素210与同一输出线251连接，因此属于同一列。即，在本实施方式中，像素的几何学上的配置中的列，与由电路结构定义的列并不一致。

另外，在区块220中，在隔着区块输出线221而左右相邻的、在几何学上配置于同一行的2个像素210，分别与其它的行选择线231连接(例如，G1和G2)。因此，几何学上的配置中的行，与由电路结构定义的行并不一致。

在本实施方式中，像素的排列在几何学上为1000行1000列，但其电路结构为2000行500列。由此，读出电路与列数对应而需要500个。与第一实施方式的拍摄装置100相比，在作为像素的几何学上的排列而相同的同时，必要的读出电路的数量可以减半。

并且，在本实施方式中，由于使区块输出线221和输出线251为上述这种配置，因此在左右相邻的像素210之间，仅配置区块输出线221和输出线251中的一个(除了最初行的区块220)。由此，与在左右相邻的像素210之间配置区块输出线121和输出线151这两者的第一实施方式的拍摄装置100相比，可以将像素210更加集成。

另外，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，将与同一输出线251连接的像素210(同一列的像素210)划分为多个区块220。如图4所示，各自的区块220中的像素数量例如可以设为100个。此时，每1列的区块数成为20个，区块选择线241的总数也成为20。

(拍摄装置200的动作)

在本实施方式中，也可以与第一实施方式的拍摄装置100同样地进行动作。即，行的总数、区块行的总数虽然不同，但可以利用由图3的时序图说明的动作依次读出来自于各像素210的信号。

(拍摄装置200的效果)

本实施方式的拍摄装置200中，各列的读出电路观察输入侧的电容(输出线的电容)，在某段期间内，成为所选择的(区块开关元件222成为接通的)区块220内的像素210的开关元件212和未被选择的区块220的区块开关元件222的电容Cs的并联连接。由此，约为119Cs程度，依然是与行数100程度的小规模的拍摄装置的情况相比不变的程度。因此，利用本实施方式的拍摄装置200，也可以实现由规模扩大化引起的图像的恶化几乎不存在而像素数量的规模大的拍摄装置。

本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围可以进行各种变更，对于将在不同的实施方式中分别公开的技术方法适当组合而获得的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。并且，通过将在各实施方式中分别公开的技术方法组合从而可以形成新的技术特征。

附图标记说明

100、200 拍摄装置

110、210 像素

111 传感器元件

112、212 开关元件

120、220 区块

121、221 区块输出线

122、222 区块开关元件

130 行选择电路

131、231 行选择线

140 区块选择电路

141、241 区块选择线

150 读出电路

151、251 输出线

160 多路复用器