撮影装置、撮影システム、制御装置、イメージセンサの制御方法
【課題】イメージセンサ内の画素の画素アンプを一度に起動すると突入電流が発生し、イメージセンサが出力する画像に悪影響が及ぶ場合が在るため、画素アンプを起動するタイミングを撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御とを行う制御手段により、突入電流を抑える。
【解決手段】画素アンプを有する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、前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御とを行う制御手段とにより、突入電流を抑え、突入電流に起因する不要輻射の発生を抑制する。
【解決手段】画素アンプを有する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、前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御とを行う制御手段とにより、突入電流を抑え、突入電流に起因する不要輻射の発生を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書に開示される技術は、画素内にアンプを有するイメージセンサを備える撮影装置及び撮影システム、並びに当該イメージセンサの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年デジタル画像を生成する撮影装置は医療分野その他の産業分野や民製品などで幅広く用いられている。例えば医療分野では、光電変換素子を用いた等倍光学系の大面積フラットパネル式のセンサが普及している。従来用いられていたイメージインテンシファイアよりも、解像度の向上や体積の小型化、画像の歪みが少ない利点がある。
このようなイメージセンサの画素内にソースフォロア等のアンプを設けることにより、ＳＮ比を向上させることができる。またこの画素アンプを制御し、光電変換素子から電気信号を取り出す際に画素アンプを駆動させ、それ以外では駆動させないようにすることで、画素アンプによる消費電力を抑えることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、イメージセンサ内の画素の画素アンプを一度に起動すると突入電流が発生し、イメージセンサが出力する画像に悪影響が及ぶ場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで実施形態の１つによる撮影装置は、画素アンプを有する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、前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御とを行う制御手段と、前記読み出された電気信号に基づいて画像を生成する生成手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
このように、部分領域毎に画素アンプの起動タイミングをずらすことで、突入電流が抑制され、画像への悪影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の第一の例であるＸ線撮影システムの全体構成を示す図である。
【図２】撮影装置の構成を示す図である。
【図３】イメージセンサの構成を示す図である。
【図４】画素の等価回路の概要を示す図である。
【図５】撮影装置および制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】（ａ）はイメージセンサの撮影駆動を示すタイムチャートである。（ｂ）は画素アンプおよびサンプルホールド回路の駆動を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は実施形態の第一の例により生じる電圧の経時変化を示すグラフである。（ｂ）は比較対象の形態により生ずる電圧の経時変化を示すグラフである。
【図８】（ａ）は比較対象の形態により生じる画素アンプおよびサンプルホールド回路の駆動を示すフローチャートである。（ｂ）はその他の比較対象の形態により生じる画素アンプおよびサンプルホールド回路の駆動を示すフローチャートである。
【図９】実施形態の第二の例に係る撮影装置の構成を示す図である。
【図１０】実施形態の第二の例に係る撮影装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は実施形態の第二の例より生ずる電圧の経時変化を示すグラフである。（ｂ）は実施形態の第二の例により生じる電流の経時変化を示す図である。
【図１２】実施形態の第三の例に係る撮影装置の構成を示す図である。
【図１３】実施形態の第三の例に係る撮影装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は実施形態の第三の例に係るイメージセンサの撮影駆動を示すフローチャートである。
【図１５】実施形態の第四の例に係る撮影装置の構成を示す図である。
【図１６】実施形態の第四の例に係る撮影装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１７】実施形態の一例に係る制御装置１７００のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【０００８】
第一の実施例に係るＸ線撮影システムについて図１乃至図８を参照して説明する。まず、図１に基づいてＸ線撮影システム１０の全体構成を説明する。
【０００９】
Ｘ線撮影システム１０は、制御装置１００と、撮影装置１０１と、Ｘ線発生装置１０２、Ｘ線管１０３、表示部１０４、操作部１０５、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１３とを有する。Ｘ線撮影システム１０は例えば回診車やＣアーム、ＣＴ撮影システムなどである。
【００１０】
制御装置１００はシステム全体の制御を実行する。制御装置１００は同期制御部１０６、アンプ設定部１０７、撮影条件設定部１０８、画像処理部１０９、表示制御部１１０を有する。撮影条件設定部１０８は操作部１０５や外部からのオーダ入力に基づいて撮影装置１０１及びＸ線発生装置１０２に対して撮影条件を指示する。
【００１１】
同期制御部１０６は不図示の照射スイッチの押下に応じてＸ線管１０３のＸ線照射と撮影装置１０１のＸ線受光および読み出しを同期させる同期制御を行う。同期制御は例えば撮影装置１０１及びＸ線発生装置１０２にパルス信号を発信することで行う。同期制御によりＸ線発生装置１０２は所定のタイミングでＸ線管１０３からＸ線を発生させる。発生されたＸ線により撮影装置１０１が得た撮影画像は制御装置１００に送られる。
【００１２】
撮影画像は、画像処理部１０９による所定の処理の後表示制御部１１０により表示部１０４に表示される。制御装置１００による制御によって画像の出力が連続的に複数回繰り返されることで動画撮影が実行され、単発の撮影により静止画撮影が実行されることとなる。
【００１３】
アンプ設定部１０７は、撮影装置１０１のイメージセンサに含まれる画素アンプの起動タイミングを制御するための設定を行う。画素アンプは光電変換素子で生じた電気信号をサンプルホールド回路に送る際に駆動させ、その他の場合には駆動させないよう設定する。更に、イメージセンサの部分領域毎にアンプの起動タイミングを個別に設定する。画素アンプの制御に関する設定は、操作部１０５からの入力、外部装置からの情報受信、または制御装置１００内の不図示のメモリに記憶された設定情報の少なくともいずれかによって行われる。この画素アンプの制御については後述する。
【００１４】
撮影装置１０１は主にイメージセンサ１１１と当該センサを制御する撮影制御部１１２とを有する。この撮影装置１０１は例えばＸ線撮影に用いられるフラットパネルディテクタあるいはＸ線検出器である。不図示の蛍光体によりＸ線を可視光に変換し、可視光をイメージセンサ１１１で受光し電荷を生成することで、撮影装置１０１に到達したＸ線の線量分布に応じたＸ線画像を得ることができる。
【００１５】
次に図２に基づいて撮影装置１０１の詳細な構成について説明する。撮影装置１０１は、イメージセンサ１１１と、差動増幅器２０２と、Ａ／Ｄ変換器２０３と、画像生成部２０４と、撮影制御部１１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６とを有する。
【００１６】
イメージセンサ１１１はＣＭＯＳ型の複数の矩形半導体基板２０１を貼り合わせて形成されている。イメージセンサ１１１は複数の画素を有し、画素が二次元的に配置されている。この二次元配置された画素により撮像領域２１９が形成されている。撮像領域２１９にＸ線を照射することでイメージセンサ１１１の画素が受光し、アナログ電気信号が得られる。
【００１７】
イメージセンサ１１１から読み出されたアナログ電気信号は差動増幅器２０２が増幅し、Ａ／Ｄ変換器２０３がデジタル信号に変換する。
【００１８】
画像生成部２０４は得られたデジタル信号から撮影画像データを生成する。画像生成部２０４の画像形成部２０５はデジタル信号をまとめて画像データを形成する。画像補正部２０６は、イメージセンサ１１１がＸ線を受光することにより得られた画像データから、Ｘ線を受光しない状態で蓄積された暗画像データを差し引くダーク補正処理を行う。出力制御部２０７は撮影画像に画像データインターフェース２０８を介して制御装置１００に出力させる。
【００１９】
撮影制御部１１２はイメージセンサ１１１に対して出力する信号の設定を行うと共に、適切なタイミングでイメージセンサ１１１の駆動信号を出力する。撮影制御部１１２の信号設定部２０９は制御装置１００からコマンド制御用インターフェース２１２を介して受信した撮影条件に合わせて信号を設定する。ここで設定される信号の一つには画素アンプの起動間隔がある。その他、コマンド制御用インターフェース２１２では、撮影モードの設定、各種パラメータの設定、撮影開始設定、撮影終了設定などが、撮影制御部１１２からは制御装置１００へ放射線撮像装置の状態等が通信される。信号制御部２１０はイメージセンサ１１１の駆動状態や制御装置１００からの同期信号を監視しながら、信号出力部２１１により出力される駆動信号の出力タイミングを制御する。
【００２０】
同期信号の１つであるＲＥＡＤＹ信号２１３は撮影装置１０１のイメージセンサ１１１が電荷を蓄積可能な状態になったことを撮影制御部１１２から制御装置１００へ伝える信号である。外部同期信号２１４は、制御装置１が撮影制御部１１２のＲＥＡＤＹ信号２１３を受け、撮影制御部１１２にＸ線曝射のタイミングを知らせる信号である。曝射許可信号２１５がイネーブルの間に制御装置１００からＸ線発生装置１０２に曝射信号が送信される。曝射信号に応じてＸ線管１０３からＸ線が発射される。一方、信号制御部２１０により出力された駆動信号により、イメージセンサ１１１はＸ線の受光に応じて電気信号を出力し、撮影画像のデジタルデータが得られる。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６はＡＣ／ＤＣコンバータ１１３から送られた直流電圧を変換し、撮影装置１０１内に供給する。
【００２２】
図３に基づいてイメージセンサ１１１を構成する矩形半導体基板２０１の構成を説明する。矩形半導体基板２０１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たＣＭＯＳ型撮像素子である。矩形半導体基板２０１は不図示の平面基台上に２列×２行のマトリクス状にタイリングされている。矩形半導体基板２０１における画素３０２が存在する撮像領域を撮像領域２１９の部分領域３０１とする。
【００２３】
矩形半導体基板２０１は、撮像領域内に配置された複数の画素３０２と、アナログ信号の読出部を構成する垂直走査回路３０３及び水平走査回路３０４を有する。また垂直走査回路３０３が発する、画素３０２を行毎に選択する信号を伝送する行信号線３０５と、画素から読み出される電気信号を伝送する列信号線と、アナログ出力線３０８、３０９とを有する。さらに制御端子としてチップセレクト端子ＣＳ，光信号出力端子Ｓ，ノイズ信号出力端子Ｎを有する。垂直走査回路スタート信号端子ＶＳＴ、垂直走査回路クロック端子ＣＬＫＶ、水平走査回路スタート信号端子ＨＳＴ、水平走査回路クロック端子ＣＬＫＨを有する。
【００２４】
垂直走査回路３０３は横方向の画素群を選択し、垂直走査クロック端子ＣＬＫＶから入力される垂直走査クロックに同期して画素群を順次副走査方向である垂直方向に走査する。水平走査回路３０４は垂直走査回路により選択された主査方向である横方向の画素群の列信号線を水平走査クロック端子から入力される水平走査クロックＣＬＫＨに同期して順次１画素ずつ選択する。画素３０２は、垂直走査回路３０３の出力線である行信号線３０５がイネーブルになることにより、サンプルホールドされた光信号電圧信号及びノイズ電圧信号を列信号線３０６、３０７に出力する。
【００２５】
行信号線３０５は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り、行と並行に複数配置されている。列信号線３０６、３０７は選択された画素の信号を列毎に読み出すための信号伝送路であり、列と並行に複数配置されている。
列信号線３０６、３０７に出力された電圧信号を水平走査回路３０４が順次選択することにより、アナログ出力信号線３０８，３０９に各画素の電圧信号が順次出力される。アナログ出力信号線３０８、３０９は列信号線３０６，３０７の信号をＡ／Ｄ変換器へと出力する。
【００２６】
以上のように、矩形半導体基板では、垂直走査回路３０３、水平走査回路３０４を使用したＸＹアドレス方式によるスイッチング動作によって画素選択が行われる。トランジスタで増幅された各画素の光信号、ノイズ信号の電圧信号は、列信号線３０６、３０７、アナログ出力信号線３０８，３０９を通してアナログ出力端子に出力される。
【００２７】
チップセレクト信号入力端子ＣＳはオンすることにより内部走査に従った撮像素子の光電圧信号、ノイズ電圧信号がアナログ出力端子Ｓ、Ｎから出力される。Ｓ信号出力切り換えアナログスイッチ（転送スイッチ）、Ｎ信号出力切り換えアナログスイッチ（転送スイッチ）、列信号線３０６、３０７、列信号線を切り換えるスイッチングトランジスタは、読み出し走査の伝送回路を構成している。
【００２８】
端子ＣＬＫＶは垂直走査回路のクロックを入力する端子であり、、端子ＶＳＴは垂直走査回路のスタート信号を入力するための端子である。端子ＶＳＴに入力する信号をハイにした後、垂直走査クロック端子ＣＬＫＶからクロックを入力することにより、Ｖ１，Ｖ２，・・・Ｖｍと行選択信号が順次イネーブルに入れ替わる。垂直走査が開始されたら垂直走査スタート信号端子ＶＳＴに入力する信号をローにする。端子ＣＬＫＨは水平走査回路のクロック、端子ＨＳＴは水平走査回路のスタート信号をそれぞれ入力するための端子である。水平走査スタート信号端子ＨＳＴに入力する信号をハイにし、水平走査クロックＣＬＫＨに入力する信号をハイにすることにより、Ｈ１，Ｈ２，・・・Ｈｎと列選択信号が順次イネーブルに入れ替わる。水平走査が開始されたら水平走査スタート信号端子ＨＳＴに入力する信号をローにする。
【００２９】
垂直走査回路３０３の行選択信号Ｖ１出力がイネーブルになると行選択信号Ｖ１に接続する横１行の画素群（１，１）から（ｎ、１）が選択され、横１行の各画素からそれぞれの列信号線３０６、３０７にＳ、Ｎ電圧信号が出力される。水平走査回路３０４の列選択信号のイネーブルをＨ１，Ｈ２，・・・Ｈｎと順次切り換えることにより、列信号線毎に設けられた信号出力スイッチ及びノイズ出力スイッチが順にオンされる。これにより横１行の画素のＳ、Ｎ電圧信号が順次アナログ出力信号線３０８、３０９を経由してアナログ出力端子Ｓ、Ｎに出力される。行選択信号Ｖｍまで同様な水平走査を行うことにより、全画素の画素出力が得られる。
【００３０】
上述した画素３０２の構成を図４に基づいて説明する。Ｍ１乃至Ｍ１３はすべてトランジスタである。
【００３１】
フォトダイオードＰＤは光を電気に変換する。容量Ｃｆｄは電荷を蓄積するフローティングディフュージョン（浮遊拡散領域）の容量である。スイッチＭ２は容量Ｃｆｄに蓄積された電荷を放電させるためのリセットＭＯＳトランジスタ（リセット回路）である。スイッチＭ２はＰＲＥＳ信号により制御される。フォトダイオードＰＤおよび容量Ｃｆｄは電圧ＶＲＥＳが印加されることでリセットされる。スイッチＭ１は電荷を蓄積するための追加容量Ｃ１とフォトダイオードＰＤを接続／非接続状態とするためのスイッチであり、撮影制御部１１２のＷＩＤＥ信号により制御される。
【００３２】
クランプ回路前段の画素アンプＭ４によりＣｆｄに蓄積した電荷の蓄積量に応じた電気信号が得られる。クランプ回路はクランプ容量Ｃｃｌと、クランプ電圧ＶＣＬを印加するためのスイッチＭ５とからなる。スイッチＭ５は撮影制御部１１２からの信号ＰＣＬによりオンオフが制御される。クランプ電圧ＶＣＬが印加されるクランプ回路でｋＴＣノイズが除去され、後段の画素アンプＭ７で増幅される。
【００３３】
画素アンプ４０１を介して得られた電気信号はサンプルホールド回路により保持される。サンプルホールド回路は、画素アンプ４０１と接続され、画素アンプ４０１を介して得られる電気信号を保持する保持部である。サンプルホールド回路は光信号用と固定パターンノイズ（ＦＰＮ）用に２つ設けられており、容量ＣＳが光信号用、容量ＣＮがＦＰＮ用である。スイッチＭ８、Ｍ１１は容量ＣＳ、ＣＮに電気信号を保持するタイミングを決めるスイッチであり、撮影制御部１１２からの信号ＴＳ，ＴＮにより制御される。ソースフォロアアンプＭ１０、Ｍ１３は光信号、ＦＰＮをそれぞれ増幅する。受光に応じて得られた電気信号は光電荷用サンプルホールド回路でサンプルホールドされ、固定パターンノイズに対応する信号電圧はノイズ用サンプルホールド回路でサンプルホールドされる。
【００３４】
保持された電気信号は垂直走査回路３０３からの信号ＶＳＲによるスイッチＭ９，Ｍ１２の制御に応じて光電荷用の列信号線３０７、ノイズ用の列信号線３０６に印加される。さらに信号線からアナログ出力線３０８、３０９を通じて電気信号が外部に出力される。差動増幅器２０２でそれぞれの出力の差分が得ることで、センサ内の回路要因の固定パターンノイズを除去することができる。
【００３５】
ここで、画素アンプ４０１はクランプ回路の前段と後段に１つずつ配置されている。フォトダイオードＰＤと接続された前段の画素アンプＭ４でＣｆｄに蓄積した電荷の蓄積量に応じた電気信号が得られる。前段の画素アンプＭ４は定電流源２１７と画素アンプＭ４との接続／非接続状態を切り替えるスイッチＭ３と接続されている。スイッチＭ３は撮影制御部１１２からの信号ＥＮによりオンオフのタイミングが制御され、定電流源２１７と画素アンプＭ４との接続／非接続状態が切り替えられる。撮影制御部１１２の信号出力部２１１がＥＮ信号をハイにすることで、スイッチＭ３がオン状態となり、非接続状態から接続状態へと切り替わる。これにより、定電流源２１７からの電流が画素アンプＭ４へと流入し、画素アンプＭ４が起動する。起動された画素アンプＭ４により電荷の蓄積量に応じた電気信号が得られる。
【００３６】
同様に後段の画素アンプＭ７もＥＮ信号によって制御されるスイッチＭ６で定電流源２１７との接続が制御される。撮影制御部１１２によりＥＮ信号がハイにされると、画素アンプＭ４、Ｍ７が同時に起動することとなる。
【００３７】
ＥＮ信号は撮影制御部１１２の信号出力部２１１から各画素に対して出力される。画素アンプ４０１はフォトダイオードＰＤで生じた電荷をサンプルホールド部へと送るタイミングで起動されることとなる。ここで、画素アンプ４０１の起動タイミングは全画素で同時ではなく図３に示した部分領域３０１毎に異なっている。つまりは４つの矩形半導体基板２０１（またはＡ／Ｄ変換領域）について順に画素アンプが起動される。部分領域３０１内の画素について画素アンプ４０１の起動タイミングは同時である。
【００３８】
イメージセンサ１１１の画素すべてについて同時に画素アンプを起動することとすれば、大きな突入電流が発生してしまう。これにより電磁波が発生したり、輻射ノイズの増加による画質劣化などが生じたりする恐れがある。部分領域毎に画素アンプの起動タイミングを異ならせることで、突入電流を抑えることができる。
【００３９】
図５のフローチャートに従い上述した構成を有するＸ線撮影システムによる処理の流れを説明する。制御装置１００の処理の流れが図５左のフローチャートに、撮影装置１０１の処理が図５右のフローチャートに示されている。なお、図５のフローチャート間に記載された点線の矢印は装置間の処理の順序を示しており、矢印の基点側の処理に応じて矢印の先端側の処理が行われることを示している。
【００４０】
ステップＳ５０１で制御装置１００の撮影条件設定部１０８は操作部１０５に入力された撮影条件を取得する。撮影装置１０１に対する設定の例としてはフレームレートやゲイン設定、ビニング駆動の有無、パルスＸ線撮影か連続Ｘ線撮影かなどの設定がある。Ｘ線発生装置１０２には管電圧および管電流や照射時間の設定や、パルス照射か連続照射かの設定がある。画像処理部１０９に対しては画像処理のパラメータ設定が、表示制御部１１０に対しては表示処理のパラメータ設定がある。
【００４１】
ステップＳ５０２でアンプ設定部１０７は不図示の記憶部に記憶された画素アンプの起動タイミングの設定情報を取得する。ここで起動タイミングの設定情報は、部分領域毎の起動順序および起動間隔の情報である。いずれか一方の設定、例えば起動順序が既定である場合には起動間隔の設定情報のみを送ることとしてもよい。操作部１０５に対する入力に応じて設定情報を変更または更新できるようにしてもよい。
【００４２】
ステップＳ５０３で撮影条件設定部１０８は撮影装置１０１、Ｘ線発生装置１０２並びに制御装置１００の画像処理部１０９及び表示制御部１１０に対して設定を指示する。またアンプ設定部１０７は撮影装置１０１に対して画素アンプの起動タイミングの設定を指示する。指示の情報は不図示の通信デバイスにより、コマンド制御用インターフェース２１２を介して撮影装置１０１に送信される。これにより撮影装置１０１のステップＳ５５１の処理が行われる。
【００４３】
ステップＳ５０４で不図示の照射スイッチが押下されたことを示す入力が検出されたか否かを判定する。検出されない場合には、この判定を繰り返し、Ｘ線照射スイッチが押下されるのを待つ。照射スイッチの押下が検出された場合にはユーザによるＸ線照射の指示があったと判定する。
【００４４】
指示があったと判定があった場合ステップＳ５０５に進み、同期制御部１０６を介して撮影装置１０１に撮影駆動を開始させる。また撮影装置１０１からの曝射許可信号２１５に応じてＸ線発生装置１０２にＸ線の発生を指示する。同期制御部１０６により同期信号２１４が撮影装置１０１とＸ線発生装置１０２に送信されることで撮影駆動とＸ線照射が同期して実行され、Ｘ線撮影が行われる。これにより撮影装置１０１のステップＳ５５４の判定処理が行われる。
【００４５】
ステップＳ５０６では同期制御部１０６による同期信号の出力が行われる。ステップＳ５０７で画像処理部１０９は撮影装置１０１が出力した撮影画像を取得し、所定の画像処理を施す。ステップＳ５０８では表示制御部１１０が画像処理された撮影画像を表示部１０４に表示させる。
【００４６】
ステップＳ５０５以後、上述のステップＳ５０６と、ステップＳ５０７およびＳ５０８とが撮影終了の指示があるまで繰り返し行われる。ステップＳ５０７の画像取得処理は、撮影装置１０１によるステップＳ５５６の画像出力に応じて行われる。
【００４７】
ステップＳ５０９で同期制御部１０６が操作部１０５を介して撮影終了の指示があったと判定した場合、撮影を終了する。同期制御部１０６は撮影装置１０１およびＸ線発生装置１０２に対して撮影終了を指示する。これにより撮影装置１０１のステップＳ５５７の処理が行われる。
【００４８】
次に撮影装置１０１の処理を説明する。
【００４９】
ステップＳ５５１で撮影制御部１１２は、制御装置１００から撮影条件の設定情報を受信する。この処理は制御装置１００によるステップＳ５０３の設定情報の送信処理に応じて行われる。この設定情報には、アンプ設定部１０７が取得した画素アンプの起動タイミングに関する設定情報を含んでいる。
【００５０】
ステップＳ５５２で信号設定部２０９は画素アンプの起動タイミングの設定情報に基づいてイメージセンサ１１１に対して出力する信号の出力タイミングを設定する。例えば、図２に示すように撮像領域２１９の各矩形半導体基板２０１Ａ〜Ｄに対してＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、２０μｓｅｃずつＥＮ信号の出力タイミングをずらすよう設定する。
【００５１】
ステップＳ５５３で信号設定部２０９は受信した撮影条件の設定情報に基づいて駆動信号を設定する。フレームレートの設定、ゲインの設定、ビニング駆動有無の設定に合わせて、ＷＩＤＥ信号のハイ／ローを切り替える処理や、ビニングを指示する信号のハイ／ローを切り替える処理を行う。
【００５２】
ステップＳ５５４で制御装置１００から撮影開始の指示があったか否かを判定し、指示がないと判定された場合には判定を繰り返し指示を待つ。指示があったと判定された場合にはステップＳ５５５で撮影駆動を開始する。撮影駆動は図６を用い後述する。
【００５３】
ステップＳ５５６で撮影駆動により得られた信号イメージセンサから出力され、差動増幅器２０２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２０３でデジタルデータに変換され、画像生成部２０４で撮影画像データが生成される。さらに、出力制御部２０７が撮影画像を画像データインターフェース２０８を介して制御装置１００に出力する。これに応じて制御装置１００でステップＳ５０７の画像取得処理が実行される。
【００５４】
ステップＳ５５７で信号制御部２１０は制御装置１００から撮影の終了指示があったか否かを判定し、終了指示がない場合にはステップＳ５５５の撮影駆動およびＳ５５６の画像出力を繰り返すよう制御する。撮影の終了指示があった場合には、信号制御部２１０は信号出力部２１１に撮影駆動を停止する信号を出力させると共に、画像生成部２０４に画像の生成及び出力処理を終了させる信号を出力する。
【００５５】
図６（ａ）に基づいて図４の画素回路における、図５のステップＳ５５５で撮影制御部１１２の信号制御部２１０および信号出力部２１１で実行される撮影駆動を説明する。図６の例は、固定フレームレートでＸ線ウィンドウ制限のある動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。以下、動画像撮影において、光信号用ホールド容量ＣＳおよびノイズ信号用ホールド容量ＣＮに電荷がサンプルホールドされるまでの制御信号のタイミングについて図６（ａ）を用いて説明する。
【００５６】
時刻（ｔ０）で始まるリセット動作について説明する。リセット動作は、リセットとクランプを行う駆動である。信号出力部２１１はまず、（ｔ０）で信号ＥＮをハイレベルにし、画素アンプＭ４、画素アンプＭ７を動作状態にする。次に信号ＰＲＥＳをハイレベルにし、フォトダイオードＰＤを基準電圧に接続しリセットを行う。信号ＰＲＥＳをローレベルにしてリセットを終了し、クランプ容量（Ｃｃｌ）の画素アンプＭ４側にリセット電圧がセットされる。次に（ｔ１）で信号ＰＣＬをハイレベルにすることによりクランプスイッチをオン（Ｍ５）し、クランプ容量（Ｃｃｌ）の画素アンプＭ７側に基準電圧ＶＣＬがセットされる。クランプスイッチ（Ｍ５）をオフし、基準電圧ＶＣＬと基準電圧ＶＲＥＳの差分の電圧に応じた電荷がクランプ容量（Ｃｃｌ）に蓄積されクランプが終了する。リセット動作を終了し、（ｔ２）からフォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョン容量（Ｃｆｄ）の光電変換部の蓄積が開始される。
【００５７】
タイリングされたＣＭＯＳ型撮像素子は、動画撮影時に撮像素子間、走査線間の時間的スイッチングのずれにより発生する画像ズレを防止するために、タイリングされた各撮像素子の全ての画素を一括して同一のタイミング、同一の期間でリセット動作が行われる。その後一括して行われる蓄積によりフォトダイオードＰＤで発生した光電荷が容量（Ｃｆｄ）に蓄積される。
【００５８】
時刻（ｔ０）から（ｔ２）までのリセット動作において光電変換部でリセットノイズ（ｋＴＣノイズ）が発生するが、クランプ回路のクランプ容量（Ｃｃｌ）の画素アンプＭ７側に基準電圧ＶＣＬをセットすることによりリセットノイズが除去される。
【００５９】
時刻（ｔ３）で始まるサンプリング動作について説明する。信号出力部２１１は信号ＥＮをハイレベルにし選択スイッチ１（Ｍ３）、選択スイッチ２（Ｍ６）をオンすることで、容量（Ｃｆｄ）に蓄積されている電荷は電荷／電圧変換されソースフォロアとして動作する画素アンプＭ４により電圧としてクランプ容量（Ｃｃｌ）に出力される。画素アンプＭ４の出力はリセットノイズを含むが、クランプ回路によりリセット時に画素アンプＭ７側を基準電圧ＶＣＬにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となって画素アンプＭ７に出力される。
【００６０】
次に信号出力部２１１はサンプルホールド制御信号ＴＳをハイレベルとし、サンプルホールドスイッチＳ（Ｍ８）をオンすることで、光信号は画素アンプＭ７を通して光信号用ホールド容量（ＣＳ）に一括転送される。（ｔ４）で信号ＴＳをローレベルとし、サンプルホールドスイッチＳ（Ｍ８）をオフすることで、光信号用ホールド容量（ＣＳ）に光電荷信号がサンプルホールドされる。次にリセット信号ＰＲＥＳをハイレベルとし、リセットスイッチ（Ｍ２）をオンして容量（Ｃｆｄ）を基準電圧ＶＲＥＳにリセットする。（ｔ５）でリセット信号ＰＲＥＳをローレベルとしリセットを完了する。
【００６１】
次に信号出力部２１１は信号ＰＣＬをハイレベルとする。クランプ容量（Ｃｃｌ）には電圧ＶＣＬと電圧ＶＲＥＳの差分の電圧にリセットノイズが重畳した電荷が蓄積される。また信号ＰＣＬと同時に信号ＴＮをハイレベルとし、サンプルホールドスイッチＮ（Ｍ１１）をオンすることで、基準電圧ＶＣＬにセットされた時のノイズ信号をノイズ信号用ホールド容量（ＣＮ）に転送する。
【００６２】
続いて信号出力部２１１は（ｔ６）で信号ＴＮをローレベルとし、サンプルホールドスイッチＮ（Ｍ１１）をオフすることで、ノイズ信号のノイズ信号用ホールド用容量（ＣＮ）にノイズ信号がサンプルホールドされる。信号ＥＮ、信号ＰＣＬをローレベルとし、サンプリング動作を終了する。サンプリング動作は全画素領域を一括して行う。
【００６３】
サンプリング動作の後、（ｔ７）で再びリセット動作が行われ、次のフレームのフォトダイオードＰＤへの蓄積を開始させる。
【００６４】
光信号およびノイズ信号の走査は画素毎に行われる。信号出力部２１１が転送スイッチＳ（Ｍ９）、転送スイッチＮ（Ｍ１２）をオンすることで、光信号用ホールド容量（ＣＳ）の電圧、ノイズ信号用ホールド用容量（ＣＮ）の電圧が、画素アンプＭ１０、画素アンプＭ１３を通してそれぞれ光信号出力線とノイズ信号出力線に転送される。
【００６５】
ノイズ信号出力線と光信号出力線に転送された信号は、ノイズ信号出力線と光信号出力線に接続された差動増幅器２０２で減算される。これにより、画素アンプでの熱ノイズ、１／ｆノイズ、温度差、プロセスばらつきによるＦＰＮを除去している。なお、転送可能な期間は、（ｔ６）のサンプルホールド終了時から、光信号用ホールド容量（ＣＳ）、ノイズ信号用ホールド容量（ＣＮ）に、次のフレームの光電荷信号およびノイズ電荷電号が再びサンプルホールドされる（ｔ９）までの間である。
【００６６】
図４の画素回路において、フォトダイオードＰＤの蓄積開始のタイミングは、図６（ａ）の（ｔ２）や（ｔ６）で信号ＰＣＬをローレベルにしてクランプが完了した時点である。また蓄積終了のタイミングは、（ｔ４）で信号ＴＳをローレベルにして光信号をサンプルホールドした時点である。
【００６７】
上述の通り光信号およびノイズ信号をサンプルホールドするサンプリング動作とサンプリング動作の間に、蓄積時間開始のためのリセット動作またはサンプリング動作を挿入することにより、蓄積時間を制限することができる。図６では（ｔ７）のタイミングでリセット動作を挿入することにより、光信号のサンプルホールドの周期は（ｔ４）から（ｔ１０）までであるのに対し、蓄積時間を（ｔ２）から（ｔ４）までと同じ期間の（ｔ８）から（ｔ１０）までの期間に制限している。
【００６８】
ここで、図６（ａ）に示した画素回路の駆動を全画素領域において同時に行った場合、（ｔ０）、（ｔ３）、（ｔ７）、（ｔ９）において信号ＥＮがハイレベルになり、図４に示す画素アンプ４０１（Ｍ４およびＭ７）が全画素一斉に動作状態になる。これにより突入電流が発生する。信号線に大きな突入電流が流れた場合、撮影装置内の電源線や信号線から不要輻射が発生する。また、突入電流によりセンサチップの電源電圧に急激な電圧降下が起こり、機器の動作停止や誤動作を引き起こす可能性がある。他にも、降下したセンサチップの電源電圧が再度安定するまでに時間がかかるため、センサチップへの電源供給が不安定になる。そこで、部分領域毎に画素アンプの起動タイミングを異ならせることで、突入電流を抑えることとする。
【００６９】
図６（ｂ）に基づいて動画撮影時のサンプリング動作での、画素アンプの動作と、サンプルホールドの動作を説明する。図６（ｂ）は駆動波形のタイミングチャートおよび、撮像装置のセンサチップの電源電圧値の波形の模式図である。画素アンプを駆動するためのＥＮ信号が矩形半導体基板Ａ乃至Ｄ毎に示されている。例えばＥＮ（Ａ）は図２の（Ａ）の位置の矩形半導体基板に対応する。また図６（ｂ）の下側には、タイムチャートに合わせてセンサチップの電源電圧の変動の様子を模式的に示したグラフが示されている。
【００７０】
撮影制御部１１２からイメージセンサ１１１へ送られる駆動信号は、図７に示すＥＮ信号、ＴＳ信号、ＴＮ信号等である。撮影制御部１１２において、ＥＮ信号をアサートするタイミングを部分領域ごとに変化させる。
【００７１】
図６（ｂ）に示すように、信号制御部２１０において各画素領域（部分領域）のＥＮ信号を、タイミングをずらしてオンするように制御する。信号出力部２１１は、（ｔ６０）において部分領域（Ａ）に対するＥＮ信号をオンにする。所定時間が経過した後、（ｔ６１）において部分領域（Ｂ）に対するＥＮ信号をオンにする。所定時間が経過した後、（ｔ６２）において部分領域（Ｃ）に対するＥＮ信号をオンにする。所定時間が経過した後、（ｔ６３）において部分領域（Ｄ）に対するＥＮ信号をオンにする。各部分領域の画素アンプが起動し所定の時間が経過した後に画素アンプを介して得られる電気信号をサンプルホールド回路（保持部）に保持させる（ｔ６４）。その後、ＦＰＮ信号をサンプルホールドする（ｔ６５）。一連のサンプリング動作が終了した後、（ｔ６６）において全部分領域に対するＥＮ信号を一括してオフにする。
【００７２】
図６におけるＥＮ信号の起動タイミング以外の制御は、全画素領域一括で行う。これにより動画撮影時に基板間、走査線間の時間的スイッチングのずれにより発生する画像ズレを防止することができる。また、サンプルホールド回路への光信号電荷の転送終了（ｔ４４）のタイミングとサンプルホールド回路へのノイズ信号電荷の転送終了（ｔ４５）のタイミングは、センサの電源電圧が安定している状態となるように制御する。
【００７３】
上述の処理によっても、ＥＮ信号をオンにすることにより、多少はセンサの電源電圧が降下する。しかし撮影制御部１１２において各部分領域でＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすことにより、突入電流を低減することができる。よって全部分領域一括でＥＮ信号をオンにする制御方法（図７（ｂ）および図８（ａ）（ｂ））に比べて、センサの電圧降下が抑制される。
【００７４】
図７に基づいて本実施形態の処理による効果を説明する。図７（ａ）（ｂ）には図４に示す画素を有するイメージセンサを実際に用いた場合のセンサチップの電源電圧波形と、同時刻におけるＥＮ信号の状態を示す。図７の横軸は時間、縦軸はセンサチップの電源電圧である。各センサチップの電源電圧波形は、図３における矩形半導体基板２０１の画素領域（部分領域）（Ｃ）に電源を供給する位置の測定点２１８で測定したものである。
【００７５】
なお、図７（ａ）及び（ｂ）で、ＥＮ信号のハイにする前と、ハイにした後定常的になった時点とで電圧が異なっているが、これは回路内の抵抗による影響である。理想的には図６（ｂ）のような波形となる。
【００７６】
４つのＥＮ信号をオンした後、グラフ中央部で微弱な電圧の変動が見られるが、これはＴＳ信号をオンにし光信号をサンプルホールドすることに起因する変動である。その後電圧が少しだけ上側に触れるタイミングがあるが、これはＰＲＥＳ信号をオンにしてリセットを行ったことによる影響である。その後、電圧値が若干降下するポイントがあるが、これはＰＣＬ信号をオンにしクランプ電圧をＣｃｌに印加した後、ＴＮ信号をオンにしてＦＰＮ信号をサンプルホールドしたことによる影響である。このように、画素アンプによる電圧降下の影響は他の素子の比べて大きい。
【００７７】
図７（ａ）は、本実施形態の制御を適用した例である。撮影制御部１１２においてＥＮ信号をオンにするタイミングを、図１１における画素領域（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｂ）、（Ａ）の順にそれぞれ３０μｓずつずらした場合のセンサチップの電源電圧波形である。
【００７８】
図７（ｂ）は比較のための例である。撮影制御部１１２において全画素領域一括でＥＮ信号をオンにした場合のセンサチップの電源電圧波形である。
【００７９】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、ＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすとセンサチップの電源電圧降下が抑制される。本実施形態の一例による図７（ａ）の測定結果では電圧のピークとボトムの差は２７．８ｍＶであるのに対して、比較例である図７（ｂ）の測定結果では４５．０ｍＶとなっている。このように、電圧降下は本実施形態の制御により抑制されていることが分かる。
【００８０】
図８に基づいて、本実施形態の効果を説明するためのその他の比較例を説明する。図８（ａ）の例は、図７（ｂ）に示すように全部分領域一括でＥＮ信号をオンした場合であって、駆動のサンプリング動作部分においてセンサチップの電源電圧が安定しない状態でサンプルホールドが行われた例である。
【００８１】
サンプルホールド回路への光信号電荷転送時（ｔ８１）のセンサチップの電源電圧（ｖ８１）と、サンプルホールド回路へのＦＰＮ信号電荷転送時（ｔ８２）のセンサチップの電源電圧（ｖ８０）に差が生じている。これにより、撮影画像にはセンサチップの電源電圧の差がオフセットとして重畳してしまうこととなる。
【００８２】
センサチップの電源電圧降下は、光量によっても異なる。図４の画素回路の例では、ＰＤに光が当たるとＣｆｄ、Ｃ１のコンデンサが放電するため、信号ＥＮのハイレベルによる画素アンプＭ４、画素アンプＭ７の全画素同時動作時には、光量が多いほどセンサチップの電圧降下が大きくなる。また、矩形半導体基板２０１内では、微細配線による電源供給ラインの配線抵抗により、突入電流が流れると電圧降下を生じる。したがって、入射した光量によって基板毎にサンプルホールド時の電源電圧が異なってしまう。この影響は、撮影画像にタイリングされた基板間の段差となって現れることとなる。
【００８３】
上記の光信号およびノイズ信号のサンプルホールド時のセンサチップの電源電圧の差の問題を解決するための１つの方法としては、画素アンプ起動時から電圧が安定するために十分な時間待った後に、サンプルホールドするという方法がある。図８（ｂ）の例は、図７（ｂ）に示すように全部分領域一括でＥＮ信号をオンした場合であって、に示す駆動のサンプリング動作を、基板に供給される電源電圧が安定した状態で行う例を示す。
【００８４】
図８（ｂ）では、図６（ａ）及び図８（ａ）に比べて、ＥＮ信号をオンにする時点（ｔ８４）からサンプルホールド回路への光信号電荷およびノイズ信号の転送終了時点（ｔ８６）、（ｔ８７）までの時間が長い。よってサンプルホールド回路への光信号電荷転送終了時（ｔ８６）のセンサチップの電源電圧と、サンプルホールド回路へのノイズ信号電荷転送終了時（ｔ８７）のセンサチップの電源電圧に差が生じない点では有効である。
【００８５】
ただし、この場合、イメージセンサ全体でＥＮ信号をオンにしている期間が長くなるため、図６（ａ）に示す本実施形態に係る駆動に比べて消費電力が増加してしまう。また、電荷を蓄積してからサンプルホールドするまでに処理に時間が延びるため、フレームレートを高くする上での障害となる。また、センサ全体で同時にＥＮ信号をオンするので突入電流のピーク時の大きさ自体を抑制することができない。
【００８６】
上述のとおり、実施例１では撮影装置の画素アンプの電源を、部分領域ごとに異なるタイミングで順次オンするよう制御する。これにより突入電流を抑え、突入電流量に起因する不要輻射やノイズを抑制することができる。また突入電流による急激な電圧降下も抑制されるため、センサチップへの電源供給の不安定さが改善される。
【００８７】
また撮影制御部は、外部の制御装置の指示に応じて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定することで、状況に合わせて突入電流を抑え太駆動を実現することができる。
【００８８】
また、蓄積からサンプルホールドまでの処理時間を抑えつつ、光信号とＦＰＮの間での電源電圧の差に起因するオフセットノイズを抑えることができる。
【００８９】
また、複数の半導体基板を貼り合わせて用いている場合には、各基板の画素が受光する光量の差によって画像に段差を生じる場合があるが、電圧降下を抑制することにより画像の段差を抑えることができる。
また、全撮像領域一括で画素アンプを起動した場合よりも突入電流が抑えられるため、消費電力を抑えることができる。
【００９０】
更には、本実施例のように比較的大きな撮像領域を持つＸ線イメージセンサでは、配線自体が大きくなるため電圧降下の回復に時間がかかる。そのようなＸ線イメージセンサに本実施例に係る画素アンプの起動タイミング変更制御を適用することで、画像に重畳するノイズを抑えフレームレートを向上させる効果が特に大きい。
【実施例２】
【００９１】
実施例２では、部分領域毎の画素アンプの起動順序を、電源各部分領域までの配線抵抗が大きい順とする。これにより、配線抵抗が大きく電圧が回復しにくい部分領域から順に画素アンプを起動することができるため、実施例１に比べて電圧降下をより抑制することができる。
【００９２】
以下、システムの構成及び処理について実施例１と異なる部分について図９乃至図１１に基づいて説明する。
【００９３】
図９に基づいて撮影装置９０１の構成を説明する。なお図９には実施例１と異なる点について図示している。イメージセンサは実施例１同様に複数の矩形半導体基板の貼り合わせにより構成されている。イメージセンサの撮像領域９２９はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４つの部分領域９０２に分割されている。
【００９４】
撮影装置９０１の撮影制御部９１２は、アンプの起動順序を制御するアンプ制御部９０３を有している。信号制御部２１０は部分領域毎に別々にＥＮ信号（ＥＮ（Ａ）、ＥＮ（Ｂ）、ＥＮ（Ｃ）、ＥＮ（Ｄ））を出力するよう制御し、信号出力部２１１はＥＮ（Ａ）乃至（Ｄ）を各部分領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに出力する。
【００９５】
アンプ制御部９０３は記憶部９０４を有する。記憶部９０４は部分領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについての画素アンプの起動順序を示す順序情報９０５を記憶している。
【００９６】
順序情報９０５は、各部分領域にＤＣ／ＤＣコンバータ（電源部）２１６から各画素に電源を供給するための配線の抵抗の大きさに応じて予め生成される。抵抗の大きさは直接測定しても、配線の長さを抵抗の大きさとしてもよい。電源部が１つの場合、通常は電源から最も遠い位置にある部分領域が先になる。なお順序情報９０５は、部分領域毎の画素アンプの起動間隔についての既定の値を含んでいる。
【００９７】
なお、１つの部分領域に複数の半導体基板が含まれ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６から各基板に対して独立に電力が供給される場合には、部分領域について複数の配線が存在することとなる。この場合には、各基板への配線の平均値を算出し、その平均値の大きさで部分領域毎の起動順序を決定すればよい。
【００９８】
アンプ制御部９０３は記憶部９０４から順序情報９０５を取得し、これに合わせてイメージセンサに出力するＥＮ信号の出力順序を設定する。なお、これは予め設定された値でありユーザの指示に応じて変更更新することが可能である。その場合には、実施例１と同様に制御装置１００から受信した設定情報でアンプ制御部９０３がＥＮ信号の出力順序を設定する。信号制御部２１０は、撮像領域の複数の部分領域のうち、部分領域内の画素アンプに接続された配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行う。
【００９９】
図１０のフローチャートに従い、上述の構成を有する撮影装置９０１の制御の流れを説明する。なお、実施例１と同様の処理については説明を省略する。
【０１００】
ステップＳ１００２で、アンプ制御部９０３は記憶部９０４から順序情報９０５を読み込む。また、制御装置から画素アンプに関する設定情報がある場合にはそちらも読み込む。制御装置から画素アンプに冠する設定情報がない場合には、記憶部９０４の順序情報９０５に基づいてアンプ制御部９０３は画素アンプの起動間隔及び起動順序を設定する。設定の情報はメモリに記憶され、信号設定部２０９による駆動信号の設定に用いられる。
【０１０１】
ステップＳ１００３で信号設定部２０９はステップＳ１００１で受信した撮影条件と、アンプ制御部９０３によるアンプの設定の情報は信号設定部２０９でＥＮ信号の出力タイミングとして設定される。信号設定部２０９は、撮像領域の複数の部分領域のうち、部分領域内の画素アンプに接続された配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行う。以降の処理は実施例１と同様である。
【０１０２】
図１１に基づいて本実施例の効果を説明する。図１１（ａ）は、撮影制御部９１２においてＥＮ信号をオンにするタイミングを、電源との距離が遠い部分領域（画素領域）から順次動作状態になるように制御した場合の電圧波形である。図１１（ａ）の例は、部分領域（Ｃ）、（Ａ）、（Ｄ）、（Ｂ）の順にそれぞれ３０μｓｅｃずつずらした例である。測定点２１８は実施例１と同様の位置であり、部分領域（Ｃ）に入力する電圧を測定している。そのため、部分領域（Ｃ）および（Ｄ）に対するＥＮ（Ｃ）、ＥＮ（Ｄ）がオンされることによる電圧降下の影響が大きく測定されている。
【０１０３】
図１１（ａ）ではピーク・ボトムの電圧差が２５．４ｍＶとなっており、実施例１の場合の測定結果（図７（ａ））の２７．８ｍＶよりも更に小さく抑えられている。このように、電力を供給する配線の配線抵抗が大きい順序で部分領域の画素アンプを起動することにより、突入電流を更に減らし、電圧降下を更に抑えることができる。
【０１０４】
図１１（ｂ）は、本実施例において基板内を流れる電流波形と、同時刻におけるＥＮ信号の状態を示す。図１１（ｂ）の横軸は時間、縦軸は電流値である。図１１（ｂ）には、撮影制御部９１２でＥＮ信号をオンにするタイミングを、電源との距離が遠い画素領域から順次動作状態になるようにずらした場合の電流波形を示されている。図１１（ｂ）の例では画素領域（Ｃ）、（Ａ）、（Ｄ）、（Ｂ）の順にそれぞれ３０μｓｅｃずつずらした場合が示されている。また比較のための例として、全画素領域一括でＥＮ信号をオンにした場合の電流波形も示されている。
【０１０５】
図１１（ｂ）の２つの電流波形が示すように、撮影制御部９１２においてＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすと撮像装置全体を流れる電流値が減少する。これによって、消費電力が減少していることが分かる。
【０１０６】
このように本実施例では、配線の抵抗の大きさに応じて画素アンプを起動するタイミングを部分領域毎に制御する。フレームレートが高い撮影では、ＥＮ信号をアサートしている総時間が長いため、画素アンプの起動時間が長く、消費電力が大きくなっている。このようなフレームレートが高い場合に本実施例の処理を実行することで、ＥＮ信号をオンにするタイミングをずらした場合のＥＮ信号のアサート時間の減少による効果が大きく、消費電力の低減効果も大きくなる。
【実施例３】
【０１０７】
実施例３では、動画撮影を行う場合において各部分領域の画素アンプを動作状態にする間隔を、前フレームの画素値に基づいて適応的に決定する。
【０１０８】
実施例１で述べた通りセンサチップの電源電圧降下は、入射した光量によっても異なる場合がある。図４の画素の例では、フォトダイオードＰＤに光が当たると容量Ｃｆｄ、追加容量Ｃ１のコンデンサが放電するため、光量が多いほど画素回路通電時の降下が大きくなる。動画撮影中に被写体が動くこと等によってイメージセンサへの入射光量が全体的または局所的に変化し、矩形半導体基板の電源電圧降下の大きさが変化した場合でも、画素回路の動作タイミングを制御する。これにより基板の電源電圧が安定した状態でサンプルホールドが行えるようになる。
【０１０９】
以下、システムの構成及び処理について実施例１または２と異なる部分について図１２乃至図１４に基づき説明する。
【０１１０】
図１２に基づいて撮影装置１２０１の構成を説明する。なお図１２には実施例１または２と異なる点を中心に図示している。イメージセンサは実施例１とは異なり１枚の矩形半導体基板で構成されている。イメージセンサの撮像領域１２２９はＡ／Ｄ変換器毎にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４つの部分領域１２０２に分割されている。
【０１１１】
撮影制御部１２１２のアンプ制御部１２０３は記憶部１２０４と、画素値算出部１２０６と、起動間隔決定部１２０７とを有している。また、撮影制御部１２１２は実施例１にいう画像生成部２０４の機能を有している（図１２には不図示）。
【０１１２】
記憶部１２０４は画素値―起動間隔ルックアップテーブル１２０５を記憶している。ルックアップテーブル１２０５は部分領域毎の画素値と、起動間隔とがテーブルデータとして整理された情報である。ここでいう画素値はイメージセンサの各画素が受光する光量に比例する性質を有する値であるとする。ある部分領域の画素値が大きいほど、電圧降下の回復には時間を要するとして次の部分領域の画素アンプを起動するまでの時間間隔が長くなっている。
【０１１３】
画素値算出部１２０６は画像生成部により生成された撮影画像を取得し、部分領域毎の画素値の代表値を算出する。代表値は、部分領域内の画素の受光量を示すような値であれば良く、例えば平均値、中央値を用いることができる。合計値を用いてもよい。部分領域の大きさがそれぞれ等しい場合には平均値や中央値が望ましい。最大値を用いても良いが、平均値や中央値を用いることでノイズの影響を排することができる。また、例えば上位５％を除いた最大値を代表値としてもよい。
【０１１４】
起動間隔決定部１２０７は、算出された画素値とルックアップテーブル１２０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動間隔を決定する。
【０１１５】
図１３のフローチャートに従い、上述の構成を有する撮影装置１２０１の処理の流れを説明する。なお、実施例１または２と同様の処理については説明を省略する。
【０１１６】
ステップＳ１３０１は実施例２の図１０のステップＳ１００１と同様であるため説明を省略する。
【０１１７】
ステップＳ１３０２はアンプ制御部１２０３は受信した設定情報または記憶部に記憶された順序情報に基づいて画素アンプの起動順序及び起動間隔の初期値を設定する。
【０１１８】
ステップＳ１３０３からステップＳ１３０６までの処理は実施例２の図１０のステップＳ１００３からステップＳ１３０６までの処理と同様であるため説明を省略する。
【０１１９】
ステップＳ１３０７で画素値算出部１２０６は撮影画像データを取得し、部分領域毎に画素値の平均値を算出する。
【０１２０】
ステップＳ１３０８で起動間隔決定部１２０７は、算出された画素値とルックアップテーブル１２０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動間隔を決定する。アンプ制御部１２０３は決定された起動間隔の情報を信号設定部２０９に送る。
【０１２１】
ステップＳ１３０９で信号設定部２０９は決定された起動間隔に合わせてＥＮ信号のアサートタイミングを設定する。本実施例で起動の順序がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順であった場合には、部分領域Ａの起動後から部分領域Ｂの起動までの決定された間隔の時間だけ信号制御部２１０が出力を遅延させた後、信号出力部２１１にＥＮ信号を出力させる。部分領域Ｂの起動後部分領域Ｃの起動まで、および部分領域Ｃの起動後部分領域Ｄの起動までの間についても、信号制御部２１０が同様の制御を行う。
【０１２２】
図１４のタイミングチャートに基づいて本実施例３の撮影駆動を説明する。
【０１２３】
図１４（ａ）ではＸフレーム目及びＸ＋１フレーム目の駆動信号のタイミングチャートを示している。ここでは、１フレーム目〜Ｘフレーム目の撮影に際しては光量が余り変化しないため、所定の時間間隔（ｔ５０、ｔ５１、ｔ５２．ｔ５３）においてＥＮ信号を順次オンにする。Ｘフレーム目の電気信号がサンプルホールドされ（ｔ５４）、ＦＰＮがサンプルホールドされ（ｔ５５）、ＥＮ信号はオフされる（ｔ５６）。このＸフレーム目の画像において画素領域（Ａ）、（Ｂ）のみに大きな光量の光が入射する例をもとに説明する。この場合、画素領域（Ａ）、（Ｂ）におけるセンサチップ（基板）の電源電圧降下が大きくなり、ＥＮ信号を所定のタイミングでオンにしたのでは基板の電源電圧が回復するまでの時間が不足してしまうことがある。
【０１２４】
また、基板内は、微細配線による電源供給ラインの配線抵抗により、突入電流が流れると電圧降下を生じる。その結果、各画像領域の総光量の違いによって画素領域ごとにサンプルホールド時の電源電圧が異なり、画素領域の境界が段差となって画像に現れてしまう。
そこで、撮影制御部１２１２は（Ｘ＋１）フレーム目では、前フレームの各部分領域の画素値に基づいて、サンプルホールド時（ｔ６１）、（ｔ６２）の電源電圧が安定状態となるように、ＥＮ信号のアサートタイミング（ｔ５７）、（ｔ５８）、（ｔ５９）、（ｔ６０）を変更する。
【０１２５】
図１４（ｂ）ではＸ＋Ｎフレーム目以降の駆動信号のタイミングチャートを示している。（Ｘ＋Ｎ）フレーム目において、画素領域（Ａ）、（Ｂ）の入射光量が減少した場合には、画素領域（Ａ）、（Ｂ）のＥＮ信号をオンにするタイミングを早める必要がなくなる。そこで撮影制御部１２１２において各画素領域のＥＮ信号の動作タイミング（ｔ６４）、（ｔ６５）、（ｔ６６）、（ｔ６７）を再度初期設定された時間間隔で制御するように変更する。その後光信号のサンプルホールド（ｔ６８）、ＦＰＮ信号のサンプルホールド（ｔ６９）、ＥＮ信号の一括オフ（ｔ７０）が行われ、以降同様の処理が撮影終了まで行われる。
【０１２６】
このように本実施例では、各画素領域の画素回路を動作状態にするタイミングを、前フレームの画素値をもとに決定する。これにより、入射した光量によって電圧降下の大きさが変化した場合でも、全画素領域において電圧が安定している状態でサンプルホールドを行うことができ、画像においてセンサチップ間の電圧降下量の違いに起因する段差がを抑制されるという効果がある。
【０１２７】
なお、本実施例では画素アンプの起動間隔を制御対象としたが、これに限らず部分領域毎の画素アンプの起動順序を制御対象とすることもできる。例えば、部分領域毎の平均画素値と画素アンプの起動順序の適切な対応関係を実験により得て、これをルックアップテーブルとして記憶部に記憶させておく。例えば、電圧降下が大きい部分領域から先に画素アンプを起動させるような順序情報を格納しておく。
【０１２８】
アンプ制御部１２０３はフレーム毎に算出された部分領域の平均画素値とルックアップテーブルとから画素アンプの起動順序を決定する。信号制御部２１０はＥＮ（Ａ）乃至ＥＮ（Ｄ）信号のそれぞれを独立に出力できる信号出力部２１１を制御し、決定された順序に合わせて一部のＥＮ信号を遅延させ、順次アサートするようにすれば良い。起動間隔は固定の値を用いることとすればよい。
【０１２９】
上述の例では、部分領域毎の画素値の代表値に基づいて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する。このようにすることで、電圧降下が大きい部分領域から先に画素アンプを起動させることができ、実施例２と同様に突入電流を小さくし、電磁波やノイズを抑え消費電力を減らしつつ、フレームレートを向上させることができる。
【実施例４】
【０１３０】
実施例４では、実施例２で用いた電力供給用の配線抵抗の大きさに基づく制御と、実施例で用いた部分領域の平均画素値に基づく制御とを組み合わせて部分領域毎の優先度を算出し、画素アンプの起動順序及び起動間隔を制御する。これにより、受光による配線抵抗の差による電圧降下回復時間の差と、受光量の差による電圧降下量の差を考慮してより適切に突入電流による悪影響を抑制することができる。
【０１３１】
以下、システムの構成及び処理について実施例１乃至３と異なる部分について図１５乃び図１６に基づき説明する。
【０１３２】
図１５に基づいて撮影装置１５０１の構成を説明する。なお図１５には実施例１乃至３と異なる点を中心に図示している。イメージセンサは実施例１または２とは異なり、実施例３同様に１枚の矩形半導体基板で構成されている。イメージセンサの撮像領域１５２９はＡ／Ｄ変換器毎にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４つの部分領域１５０２に分割されている。
【０１３３】
撮影制御部１５１２のアンプ制御部１５０３は記憶部１５０４と、画素値算出部１２０６と、優先度算出部１５０７と、起動タイミング決定部１５０８とを有している。また、撮影制御部１５１２は実施例１にいう画像生成部２０４の機能を有している（図１５には不図示）。
【０１３４】
記憶部１５０４は優先度―起動タイミングルックアップテーブル１５０５を記憶している。ルックアップテーブル１５０５は部分領域毎の優先度と、起動タイミングとがテーブルデータとして整理された情報である。
【０１３５】
ここでいう優先度は、各部分領域について、電力配線の抵抗値と、画素値の平均値とを変数とする量である。抵抗値の大きさは電圧降下の回復時間に影響するパラメータであり、画素値の大きさは電圧降下の大きさに影響するパラメータであると考えられるので、これらを考慮してより電圧が落ち着く時間が早い部分領域ほど、優先度が高くなる。概して、抵抗値及び画素値が大きくなるほど電圧降下が回復するまでの時間が長くなるので優先度が大きくなる。優先度は例えば抵抗値と画素値とを所定の重み付けで線形結合させて得られる値であってもよい。重み付け係数は実験的に算出される値が用いればよい。
【０１３６】
また、線形結合でなくとも、抵抗値及び画素値の２変数に対して電圧が回復するまでの時間を計測し、抵抗値及び画素値に対して優先度が関連付けられたルックアップテーブルを用いることとしてもよい。
【０１３７】
画素値算出部１２０６は画像生成部により生成された撮影画像を取得し、部分領域毎の画素値の平均値や合計値を算出する。
【０１３８】
優先度算出部１５０７は、画素値と配線抵抗値に基づいて上述した所定の線形結合式により優先度を算出する。
【０１３９】
起動タイミング決定部１５０８は、算出された画素値とルックアップテーブル１５０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動間隔を決定する。
【０１４０】
図１６のフローチャートに従い、上述の構成を有する撮影装置１５０１の処理の流れを説明する。なお、実施例１または２と同様の処理については説明を省略する。
【０１４１】
ステップＳ１６０１からステップＳ１６０６までの処理は実施例３の図１３のステップＳ１３０１からステップＳ１３０６までの処理と同様であるため説明を省略する。
【０１４２】
ステップＳ１６０７で画素値算出部１２０６は撮影画像データを取得し、部分領域毎に画素値の平均値を算出する。
【０１４３】
ステップＳ１６０８で優先度算出部１５０７は、画素値と配線抵抗値に基づいて上述した所定の線形結合式により優先度を算出する。
【０１４４】
ステップＳ１６０９で起動タイミング決定部１５０８は、算出された画素値とルックアップテーブル１５０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動タイミングを決定する。
【０１４５】
ステップＳ１６１０で信号設定部２０９は決定された起動間隔に合わせてＥＮ信号のアサートタイミングを設定する。起動タイミング決定部１５０８により起動の順序がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順と決定された場合には、部分領域Ａの起動後から部分領域Ｂの起動まで決定された間隔の時間だけ信号制御部２１０が出力を遅延させた後、信号出力部２１１にＥＮ信号を出力させる。部分領域Ｂの起動後部分領域Ｃの起動まで、および部分領域Ｃの起動後部分領域Ｄの起動までの間についても、信号制御部２１０が同様の制御を行う。
【０１４６】
ステップＳ１６１１以降の処理については、実施例３のステップＳ１３１０以降の処理と同様であるため説明を省略する。
【０１４７】
上述の通り、配線抵抗の大きさに基づく制御と、実施例で用いた部分領域の平均画素値に基づく制御とを組み合わせて部分領域毎の優先度を算出し、画素アンプの起動順序及び起動間隔を制御する。これにより、受光による配線抵抗の差による電圧降下回復時間の差と、受光量の差による電圧降下量の差を考慮してより適切に突入電流による悪影響を抑制することができる。
【０１４８】
［その他の実施形態］
上述の実施形態は例示であり、その他にも種々の形態をとり得る。
【０１４９】
上述の実施例で制御装置１００の各部はハードウェアとして実装しているが、これに限らずソフトウェアプログラムを実行することで実現しても良い。
【０１５０】
図１７に基づいて制御装置のその他の実施例によるハードウェア構成を説明する。
【０１５１】
制御装置１７００はＣＰＵ１７０１と、ＲＡＭ１７０２と、ＲＯＭ１７０３と、外部記憶装置１７０７と、記憶媒体ドライブ１７０８と、外部通信用のＩ／Ｆ（インターフェース）を有し、それらはバス１７１０を介して接続されている。また制御装置１７００には表示部であるモニタ１７０６と、操作部であるキーボード１７０４及びマウス１７０５とが接続されている。ＲＯＭ１７０３には図５に示す処理を実行するためのプログラムコード１７１１が記録されている。ＣＰＵ１７０１はプログラムコードを読み込み、実行することで、制御装置１７００は図５に示す処理が実現される。ＣＰＵ１７０１が当該プログラムコード１７１１を実行することにより、図１に示す各部の処理が実現される。
【０１５２】
なお、撮影装置１０１の撮影制御部１１２や画像生成部２０４についても、上述のようなハードウェアを有する装置で図５、図１０、図１３、図１６に示す処理を実行するためのプログラムコードをＣＰＵが実行して上述の実施例に記載の処理を実現してもよい。
【０１５３】
あるいは、上述の実施例に係る制御装置や撮影装置の処理の一部をプログラムコードで実現し、一部をハードウェア回路で実現することとしてもよい。その場合、上述の制御装置１７００が有するハードウェアと、先述の実施例の各部の一部を実行するハードウェア回路とで実現することとしてもよい。
【０１５４】
上述の通り実施例１乃至４の機能をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。更には、上述したプログラムコードを記録した記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態の一例である。
【０１５５】
ここでいう記録媒体は、電波等の一時的な媒体は含まないが、ＲＡＭやキャッシュデータを含む概念である。
【０１５６】
また、コンピュータが、読み出したプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどに上述の処理の一部または全部を行わせることによっても、前述した実施例の機能が実現できる。
【０１５７】
センサの画素領域の分割方法は実施例に限らない。複数のセンサチップをまとめて１つの画素領域としてもよい。または、１つのセンサチップ内を更に細かいブロックに分割するよう構成し、各ブロックで画素回路の電源をオンするタイミングをずらしてもよい。
【０１５８】
センサの画素領域の分割数を増やすほど、突入電流が減少するので、突入電流に起因する不要輻射の影響を抑えることができる。
【０１５９】
また、各画素領域のＥＮ信号をオンにする順序や時間間隔は実施例に限らない。上述の実施例では、撮影制御部において画素回路を動作状態にするタイミングを固定の時間により制御しているが、固定の時間を用いなくても良い。この場合、撮影制御部にセンサチップの電源電圧値を測定点２１８等で測定する電圧測定部を設ける。電圧測定部による測定結果を信号制御部が定期的に取得し、降下したセンサチップの電源電圧値が一定の値まで回復したことを確認したら、所定の順序に基づいて次の画素領域を動作状態にするようにしてもよい。これにより、画像のオフセットの抑制と、不要な電力の削減を両立することができる。
【０１６０】
部分領域のとり方は上述の実施例に限らず画素が一行おきまたは数行おきに同一のタイミングで起動されるように部分領域を設定することとしてもよい。
また、各画素領域の画素回路の電源オンのタイミングを制御する駆動は、図６のサンプリング動作の期間に限らない。図７のリセット動作の期間等、画素回路を動作状態にする必要がある場合には、ＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすことにより、突入電流を抑制することができる。
【０１６１】
上述の実施例では、画素アンプを例に説明したが、これ以外にも電力供給を必要とする画素内の素子について、起動タイミングをずらす処理を適用することができる。例えば、リセット回路として機能するスイッチＭ２をオンしてフォトダイオードＰＤや容量Ｃｆｄに電圧を印加しリセット回路を起動するタイミングがある。また、クランプ回路として機能するスイッチＭ５をオンしてクランプ容量Ｃｃｌに電圧を印加しクランプするタイミングがある。これらの素子についてもタイミングをずらすことで電圧の変動を抑えることができる。なお、上述の実施例のようにリセット回路の起動タイミングやクランプのタイミングを同時とすることで、画像における段差の発生を抑える効果がある。
【０１６２】
なお、イメージセンサ１１１の全画素について画素アンプの起動制御を行わなくてもよい。例えば撮像領域の一部のみを使って撮影する場合には、撮影制御部は画像の生成に用いる画素についてのみ画素アンプの起動制御を行うこととし、その他の画素は画素アンプに電力を供給しない。これにより、突入電流を抑えるとともに電力消費も抑えることができる。
【０１６３】
上述の実施例では、イメージセンサとしてシリコン基板上に実装されたＣＭＯＳ型撮像素子を用いる例を示したが、これに限らず画素内にアンプを有するセンサであれば、アモルファスシリコンやポリシリコン基板上に実装されたＰＩＮ型、ＭＩＳ型にも適用できる。なお、ＣＭＯＳ型撮像素子に本発明を適用することで消費電力を更に下げることができる。
【０１６４】
上述のＸ線撮影装置は心臓外科、検診等一般撮影、整形外科または歯科のＸ線撮影装置としても利用することができる。
【０１６５】
更には、Ｘ線撮影システム以外の可視光で撮影するカメラ等にも用いることができる。なお、Ｘ線センサのように大きい（１０ｃｍ程度もしくはそれ以上）センサを用いる場合、配線抵抗が大きくなるため、上述したような部分領域毎の起動タイミング変更処理は特に有効である。また、電力消費に起因する熱の影響を低減することができる。
【０１６６】
上述した撮影装置や制御装置それぞれの機能を複数の装置で分散して処理させても良いし、Ｘ線撮影システムの機能をＣアーム装置として１つの装置にまとめて実装することとしてもよい。また、上述した装置の各部の機能を複数の回路で分散して実現することとしても、複数の回路の機能を一つの回路で実現することとしても良い。
【符号の説明】
【０１６７】
１０ Ｘ線撮影システム
１００ 制御装置
１０１ 撮影装置
１０７ アンプ設定部
１１１ イメージセンサ
１１２ 撮影制御部
【技術分野】
【０００１】
この明細書に開示される技術は、画素内にアンプを有するイメージセンサを備える撮影装置及び撮影システム、並びに当該イメージセンサの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年デジタル画像を生成する撮影装置は医療分野その他の産業分野や民製品などで幅広く用いられている。例えば医療分野では、光電変換素子を用いた等倍光学系の大面積フラットパネル式のセンサが普及している。従来用いられていたイメージインテンシファイアよりも、解像度の向上や体積の小型化、画像の歪みが少ない利点がある。
このようなイメージセンサの画素内にソースフォロア等のアンプを設けることにより、ＳＮ比を向上させることができる。またこの画素アンプを制御し、光電変換素子から電気信号を取り出す際に画素アンプを駆動させ、それ以外では駆動させないようにすることで、画素アンプによる消費電力を抑えることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、イメージセンサ内の画素の画素アンプを一度に起動すると突入電流が発生し、イメージセンサが出力する画像に悪影響が及ぶ場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで実施形態の１つによる撮影装置は、画素アンプを有する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、前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御とを行う制御手段と、前記読み出された電気信号に基づいて画像を生成する生成手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
このように、部分領域毎に画素アンプの起動タイミングをずらすことで、突入電流が抑制され、画像への悪影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の第一の例であるＸ線撮影システムの全体構成を示す図である。
【図２】撮影装置の構成を示す図である。
【図３】イメージセンサの構成を示す図である。
【図４】画素の等価回路の概要を示す図である。
【図５】撮影装置および制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】（ａ）はイメージセンサの撮影駆動を示すタイムチャートである。（ｂ）は画素アンプおよびサンプルホールド回路の駆動を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は実施形態の第一の例により生じる電圧の経時変化を示すグラフである。（ｂ）は比較対象の形態により生ずる電圧の経時変化を示すグラフである。
【図８】（ａ）は比較対象の形態により生じる画素アンプおよびサンプルホールド回路の駆動を示すフローチャートである。（ｂ）はその他の比較対象の形態により生じる画素アンプおよびサンプルホールド回路の駆動を示すフローチャートである。
【図９】実施形態の第二の例に係る撮影装置の構成を示す図である。
【図１０】実施形態の第二の例に係る撮影装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は実施形態の第二の例より生ずる電圧の経時変化を示すグラフである。（ｂ）は実施形態の第二の例により生じる電流の経時変化を示す図である。
【図１２】実施形態の第三の例に係る撮影装置の構成を示す図である。
【図１３】実施形態の第三の例に係る撮影装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は実施形態の第三の例に係るイメージセンサの撮影駆動を示すフローチャートである。
【図１５】実施形態の第四の例に係る撮影装置の構成を示す図である。
【図１６】実施形態の第四の例に係る撮影装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１７】実施形態の一例に係る制御装置１７００のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【０００８】
第一の実施例に係るＸ線撮影システムについて図１乃至図８を参照して説明する。まず、図１に基づいてＸ線撮影システム１０の全体構成を説明する。
【０００９】
Ｘ線撮影システム１０は、制御装置１００と、撮影装置１０１と、Ｘ線発生装置１０２、Ｘ線管１０３、表示部１０４、操作部１０５、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１３とを有する。Ｘ線撮影システム１０は例えば回診車やＣアーム、ＣＴ撮影システムなどである。
【００１０】
制御装置１００はシステム全体の制御を実行する。制御装置１００は同期制御部１０６、アンプ設定部１０７、撮影条件設定部１０８、画像処理部１０９、表示制御部１１０を有する。撮影条件設定部１０８は操作部１０５や外部からのオーダ入力に基づいて撮影装置１０１及びＸ線発生装置１０２に対して撮影条件を指示する。
【００１１】
同期制御部１０６は不図示の照射スイッチの押下に応じてＸ線管１０３のＸ線照射と撮影装置１０１のＸ線受光および読み出しを同期させる同期制御を行う。同期制御は例えば撮影装置１０１及びＸ線発生装置１０２にパルス信号を発信することで行う。同期制御によりＸ線発生装置１０２は所定のタイミングでＸ線管１０３からＸ線を発生させる。発生されたＸ線により撮影装置１０１が得た撮影画像は制御装置１００に送られる。
【００１２】
撮影画像は、画像処理部１０９による所定の処理の後表示制御部１１０により表示部１０４に表示される。制御装置１００による制御によって画像の出力が連続的に複数回繰り返されることで動画撮影が実行され、単発の撮影により静止画撮影が実行されることとなる。
【００１３】
アンプ設定部１０７は、撮影装置１０１のイメージセンサに含まれる画素アンプの起動タイミングを制御するための設定を行う。画素アンプは光電変換素子で生じた電気信号をサンプルホールド回路に送る際に駆動させ、その他の場合には駆動させないよう設定する。更に、イメージセンサの部分領域毎にアンプの起動タイミングを個別に設定する。画素アンプの制御に関する設定は、操作部１０５からの入力、外部装置からの情報受信、または制御装置１００内の不図示のメモリに記憶された設定情報の少なくともいずれかによって行われる。この画素アンプの制御については後述する。
【００１４】
撮影装置１０１は主にイメージセンサ１１１と当該センサを制御する撮影制御部１１２とを有する。この撮影装置１０１は例えばＸ線撮影に用いられるフラットパネルディテクタあるいはＸ線検出器である。不図示の蛍光体によりＸ線を可視光に変換し、可視光をイメージセンサ１１１で受光し電荷を生成することで、撮影装置１０１に到達したＸ線の線量分布に応じたＸ線画像を得ることができる。
【００１５】
次に図２に基づいて撮影装置１０１の詳細な構成について説明する。撮影装置１０１は、イメージセンサ１１１と、差動増幅器２０２と、Ａ／Ｄ変換器２０３と、画像生成部２０４と、撮影制御部１１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６とを有する。
【００１６】
イメージセンサ１１１はＣＭＯＳ型の複数の矩形半導体基板２０１を貼り合わせて形成されている。イメージセンサ１１１は複数の画素を有し、画素が二次元的に配置されている。この二次元配置された画素により撮像領域２１９が形成されている。撮像領域２１９にＸ線を照射することでイメージセンサ１１１の画素が受光し、アナログ電気信号が得られる。
【００１７】
イメージセンサ１１１から読み出されたアナログ電気信号は差動増幅器２０２が増幅し、Ａ／Ｄ変換器２０３がデジタル信号に変換する。
【００１８】
画像生成部２０４は得られたデジタル信号から撮影画像データを生成する。画像生成部２０４の画像形成部２０５はデジタル信号をまとめて画像データを形成する。画像補正部２０６は、イメージセンサ１１１がＸ線を受光することにより得られた画像データから、Ｘ線を受光しない状態で蓄積された暗画像データを差し引くダーク補正処理を行う。出力制御部２０７は撮影画像に画像データインターフェース２０８を介して制御装置１００に出力させる。
【００１９】
撮影制御部１１２はイメージセンサ１１１に対して出力する信号の設定を行うと共に、適切なタイミングでイメージセンサ１１１の駆動信号を出力する。撮影制御部１１２の信号設定部２０９は制御装置１００からコマンド制御用インターフェース２１２を介して受信した撮影条件に合わせて信号を設定する。ここで設定される信号の一つには画素アンプの起動間隔がある。その他、コマンド制御用インターフェース２１２では、撮影モードの設定、各種パラメータの設定、撮影開始設定、撮影終了設定などが、撮影制御部１１２からは制御装置１００へ放射線撮像装置の状態等が通信される。信号制御部２１０はイメージセンサ１１１の駆動状態や制御装置１００からの同期信号を監視しながら、信号出力部２１１により出力される駆動信号の出力タイミングを制御する。
【００２０】
同期信号の１つであるＲＥＡＤＹ信号２１３は撮影装置１０１のイメージセンサ１１１が電荷を蓄積可能な状態になったことを撮影制御部１１２から制御装置１００へ伝える信号である。外部同期信号２１４は、制御装置１が撮影制御部１１２のＲＥＡＤＹ信号２１３を受け、撮影制御部１１２にＸ線曝射のタイミングを知らせる信号である。曝射許可信号２１５がイネーブルの間に制御装置１００からＸ線発生装置１０２に曝射信号が送信される。曝射信号に応じてＸ線管１０３からＸ線が発射される。一方、信号制御部２１０により出力された駆動信号により、イメージセンサ１１１はＸ線の受光に応じて電気信号を出力し、撮影画像のデジタルデータが得られる。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６はＡＣ／ＤＣコンバータ１１３から送られた直流電圧を変換し、撮影装置１０１内に供給する。
【００２２】
図３に基づいてイメージセンサ１１１を構成する矩形半導体基板２０１の構成を説明する。矩形半導体基板２０１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たＣＭＯＳ型撮像素子である。矩形半導体基板２０１は不図示の平面基台上に２列×２行のマトリクス状にタイリングされている。矩形半導体基板２０１における画素３０２が存在する撮像領域を撮像領域２１９の部分領域３０１とする。
【００２３】
矩形半導体基板２０１は、撮像領域内に配置された複数の画素３０２と、アナログ信号の読出部を構成する垂直走査回路３０３及び水平走査回路３０４を有する。また垂直走査回路３０３が発する、画素３０２を行毎に選択する信号を伝送する行信号線３０５と、画素から読み出される電気信号を伝送する列信号線と、アナログ出力線３０８、３０９とを有する。さらに制御端子としてチップセレクト端子ＣＳ，光信号出力端子Ｓ，ノイズ信号出力端子Ｎを有する。垂直走査回路スタート信号端子ＶＳＴ、垂直走査回路クロック端子ＣＬＫＶ、水平走査回路スタート信号端子ＨＳＴ、水平走査回路クロック端子ＣＬＫＨを有する。
【００２４】
垂直走査回路３０３は横方向の画素群を選択し、垂直走査クロック端子ＣＬＫＶから入力される垂直走査クロックに同期して画素群を順次副走査方向である垂直方向に走査する。水平走査回路３０４は垂直走査回路により選択された主査方向である横方向の画素群の列信号線を水平走査クロック端子から入力される水平走査クロックＣＬＫＨに同期して順次１画素ずつ選択する。画素３０２は、垂直走査回路３０３の出力線である行信号線３０５がイネーブルになることにより、サンプルホールドされた光信号電圧信号及びノイズ電圧信号を列信号線３０６、３０７に出力する。
【００２５】
行信号線３０５は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り、行と並行に複数配置されている。列信号線３０６、３０７は選択された画素の信号を列毎に読み出すための信号伝送路であり、列と並行に複数配置されている。
列信号線３０６、３０７に出力された電圧信号を水平走査回路３０４が順次選択することにより、アナログ出力信号線３０８，３０９に各画素の電圧信号が順次出力される。アナログ出力信号線３０８、３０９は列信号線３０６，３０７の信号をＡ／Ｄ変換器へと出力する。
【００２６】
以上のように、矩形半導体基板では、垂直走査回路３０３、水平走査回路３０４を使用したＸＹアドレス方式によるスイッチング動作によって画素選択が行われる。トランジスタで増幅された各画素の光信号、ノイズ信号の電圧信号は、列信号線３０６、３０７、アナログ出力信号線３０８，３０９を通してアナログ出力端子に出力される。
【００２７】
チップセレクト信号入力端子ＣＳはオンすることにより内部走査に従った撮像素子の光電圧信号、ノイズ電圧信号がアナログ出力端子Ｓ、Ｎから出力される。Ｓ信号出力切り換えアナログスイッチ（転送スイッチ）、Ｎ信号出力切り換えアナログスイッチ（転送スイッチ）、列信号線３０６、３０７、列信号線を切り換えるスイッチングトランジスタは、読み出し走査の伝送回路を構成している。
【００２８】
端子ＣＬＫＶは垂直走査回路のクロックを入力する端子であり、、端子ＶＳＴは垂直走査回路のスタート信号を入力するための端子である。端子ＶＳＴに入力する信号をハイにした後、垂直走査クロック端子ＣＬＫＶからクロックを入力することにより、Ｖ１，Ｖ２，・・・Ｖｍと行選択信号が順次イネーブルに入れ替わる。垂直走査が開始されたら垂直走査スタート信号端子ＶＳＴに入力する信号をローにする。端子ＣＬＫＨは水平走査回路のクロック、端子ＨＳＴは水平走査回路のスタート信号をそれぞれ入力するための端子である。水平走査スタート信号端子ＨＳＴに入力する信号をハイにし、水平走査クロックＣＬＫＨに入力する信号をハイにすることにより、Ｈ１，Ｈ２，・・・Ｈｎと列選択信号が順次イネーブルに入れ替わる。水平走査が開始されたら水平走査スタート信号端子ＨＳＴに入力する信号をローにする。
【００２９】
垂直走査回路３０３の行選択信号Ｖ１出力がイネーブルになると行選択信号Ｖ１に接続する横１行の画素群（１，１）から（ｎ、１）が選択され、横１行の各画素からそれぞれの列信号線３０６、３０７にＳ、Ｎ電圧信号が出力される。水平走査回路３０４の列選択信号のイネーブルをＨ１，Ｈ２，・・・Ｈｎと順次切り換えることにより、列信号線毎に設けられた信号出力スイッチ及びノイズ出力スイッチが順にオンされる。これにより横１行の画素のＳ、Ｎ電圧信号が順次アナログ出力信号線３０８、３０９を経由してアナログ出力端子Ｓ、Ｎに出力される。行選択信号Ｖｍまで同様な水平走査を行うことにより、全画素の画素出力が得られる。
【００３０】
上述した画素３０２の構成を図４に基づいて説明する。Ｍ１乃至Ｍ１３はすべてトランジスタである。
【００３１】
フォトダイオードＰＤは光を電気に変換する。容量Ｃｆｄは電荷を蓄積するフローティングディフュージョン（浮遊拡散領域）の容量である。スイッチＭ２は容量Ｃｆｄに蓄積された電荷を放電させるためのリセットＭＯＳトランジスタ（リセット回路）である。スイッチＭ２はＰＲＥＳ信号により制御される。フォトダイオードＰＤおよび容量Ｃｆｄは電圧ＶＲＥＳが印加されることでリセットされる。スイッチＭ１は電荷を蓄積するための追加容量Ｃ１とフォトダイオードＰＤを接続／非接続状態とするためのスイッチであり、撮影制御部１１２のＷＩＤＥ信号により制御される。
【００３２】
クランプ回路前段の画素アンプＭ４によりＣｆｄに蓄積した電荷の蓄積量に応じた電気信号が得られる。クランプ回路はクランプ容量Ｃｃｌと、クランプ電圧ＶＣＬを印加するためのスイッチＭ５とからなる。スイッチＭ５は撮影制御部１１２からの信号ＰＣＬによりオンオフが制御される。クランプ電圧ＶＣＬが印加されるクランプ回路でｋＴＣノイズが除去され、後段の画素アンプＭ７で増幅される。
【００３３】
画素アンプ４０１を介して得られた電気信号はサンプルホールド回路により保持される。サンプルホールド回路は、画素アンプ４０１と接続され、画素アンプ４０１を介して得られる電気信号を保持する保持部である。サンプルホールド回路は光信号用と固定パターンノイズ（ＦＰＮ）用に２つ設けられており、容量ＣＳが光信号用、容量ＣＮがＦＰＮ用である。スイッチＭ８、Ｍ１１は容量ＣＳ、ＣＮに電気信号を保持するタイミングを決めるスイッチであり、撮影制御部１１２からの信号ＴＳ，ＴＮにより制御される。ソースフォロアアンプＭ１０、Ｍ１３は光信号、ＦＰＮをそれぞれ増幅する。受光に応じて得られた電気信号は光電荷用サンプルホールド回路でサンプルホールドされ、固定パターンノイズに対応する信号電圧はノイズ用サンプルホールド回路でサンプルホールドされる。
【００３４】
保持された電気信号は垂直走査回路３０３からの信号ＶＳＲによるスイッチＭ９，Ｍ１２の制御に応じて光電荷用の列信号線３０７、ノイズ用の列信号線３０６に印加される。さらに信号線からアナログ出力線３０８、３０９を通じて電気信号が外部に出力される。差動増幅器２０２でそれぞれの出力の差分が得ることで、センサ内の回路要因の固定パターンノイズを除去することができる。
【００３５】
ここで、画素アンプ４０１はクランプ回路の前段と後段に１つずつ配置されている。フォトダイオードＰＤと接続された前段の画素アンプＭ４でＣｆｄに蓄積した電荷の蓄積量に応じた電気信号が得られる。前段の画素アンプＭ４は定電流源２１７と画素アンプＭ４との接続／非接続状態を切り替えるスイッチＭ３と接続されている。スイッチＭ３は撮影制御部１１２からの信号ＥＮによりオンオフのタイミングが制御され、定電流源２１７と画素アンプＭ４との接続／非接続状態が切り替えられる。撮影制御部１１２の信号出力部２１１がＥＮ信号をハイにすることで、スイッチＭ３がオン状態となり、非接続状態から接続状態へと切り替わる。これにより、定電流源２１７からの電流が画素アンプＭ４へと流入し、画素アンプＭ４が起動する。起動された画素アンプＭ４により電荷の蓄積量に応じた電気信号が得られる。
【００３６】
同様に後段の画素アンプＭ７もＥＮ信号によって制御されるスイッチＭ６で定電流源２１７との接続が制御される。撮影制御部１１２によりＥＮ信号がハイにされると、画素アンプＭ４、Ｍ７が同時に起動することとなる。
【００３７】
ＥＮ信号は撮影制御部１１２の信号出力部２１１から各画素に対して出力される。画素アンプ４０１はフォトダイオードＰＤで生じた電荷をサンプルホールド部へと送るタイミングで起動されることとなる。ここで、画素アンプ４０１の起動タイミングは全画素で同時ではなく図３に示した部分領域３０１毎に異なっている。つまりは４つの矩形半導体基板２０１（またはＡ／Ｄ変換領域）について順に画素アンプが起動される。部分領域３０１内の画素について画素アンプ４０１の起動タイミングは同時である。
【００３８】
イメージセンサ１１１の画素すべてについて同時に画素アンプを起動することとすれば、大きな突入電流が発生してしまう。これにより電磁波が発生したり、輻射ノイズの増加による画質劣化などが生じたりする恐れがある。部分領域毎に画素アンプの起動タイミングを異ならせることで、突入電流を抑えることができる。
【００３９】
図５のフローチャートに従い上述した構成を有するＸ線撮影システムによる処理の流れを説明する。制御装置１００の処理の流れが図５左のフローチャートに、撮影装置１０１の処理が図５右のフローチャートに示されている。なお、図５のフローチャート間に記載された点線の矢印は装置間の処理の順序を示しており、矢印の基点側の処理に応じて矢印の先端側の処理が行われることを示している。
【００４０】
ステップＳ５０１で制御装置１００の撮影条件設定部１０８は操作部１０５に入力された撮影条件を取得する。撮影装置１０１に対する設定の例としてはフレームレートやゲイン設定、ビニング駆動の有無、パルスＸ線撮影か連続Ｘ線撮影かなどの設定がある。Ｘ線発生装置１０２には管電圧および管電流や照射時間の設定や、パルス照射か連続照射かの設定がある。画像処理部１０９に対しては画像処理のパラメータ設定が、表示制御部１１０に対しては表示処理のパラメータ設定がある。
【００４１】
ステップＳ５０２でアンプ設定部１０７は不図示の記憶部に記憶された画素アンプの起動タイミングの設定情報を取得する。ここで起動タイミングの設定情報は、部分領域毎の起動順序および起動間隔の情報である。いずれか一方の設定、例えば起動順序が既定である場合には起動間隔の設定情報のみを送ることとしてもよい。操作部１０５に対する入力に応じて設定情報を変更または更新できるようにしてもよい。
【００４２】
ステップＳ５０３で撮影条件設定部１０８は撮影装置１０１、Ｘ線発生装置１０２並びに制御装置１００の画像処理部１０９及び表示制御部１１０に対して設定を指示する。またアンプ設定部１０７は撮影装置１０１に対して画素アンプの起動タイミングの設定を指示する。指示の情報は不図示の通信デバイスにより、コマンド制御用インターフェース２１２を介して撮影装置１０１に送信される。これにより撮影装置１０１のステップＳ５５１の処理が行われる。
【００４３】
ステップＳ５０４で不図示の照射スイッチが押下されたことを示す入力が検出されたか否かを判定する。検出されない場合には、この判定を繰り返し、Ｘ線照射スイッチが押下されるのを待つ。照射スイッチの押下が検出された場合にはユーザによるＸ線照射の指示があったと判定する。
【００４４】
指示があったと判定があった場合ステップＳ５０５に進み、同期制御部１０６を介して撮影装置１０１に撮影駆動を開始させる。また撮影装置１０１からの曝射許可信号２１５に応じてＸ線発生装置１０２にＸ線の発生を指示する。同期制御部１０６により同期信号２１４が撮影装置１０１とＸ線発生装置１０２に送信されることで撮影駆動とＸ線照射が同期して実行され、Ｘ線撮影が行われる。これにより撮影装置１０１のステップＳ５５４の判定処理が行われる。
【００４５】
ステップＳ５０６では同期制御部１０６による同期信号の出力が行われる。ステップＳ５０７で画像処理部１０９は撮影装置１０１が出力した撮影画像を取得し、所定の画像処理を施す。ステップＳ５０８では表示制御部１１０が画像処理された撮影画像を表示部１０４に表示させる。
【００４６】
ステップＳ５０５以後、上述のステップＳ５０６と、ステップＳ５０７およびＳ５０８とが撮影終了の指示があるまで繰り返し行われる。ステップＳ５０７の画像取得処理は、撮影装置１０１によるステップＳ５５６の画像出力に応じて行われる。
【００４７】
ステップＳ５０９で同期制御部１０６が操作部１０５を介して撮影終了の指示があったと判定した場合、撮影を終了する。同期制御部１０６は撮影装置１０１およびＸ線発生装置１０２に対して撮影終了を指示する。これにより撮影装置１０１のステップＳ５５７の処理が行われる。
【００４８】
次に撮影装置１０１の処理を説明する。
【００４９】
ステップＳ５５１で撮影制御部１１２は、制御装置１００から撮影条件の設定情報を受信する。この処理は制御装置１００によるステップＳ５０３の設定情報の送信処理に応じて行われる。この設定情報には、アンプ設定部１０７が取得した画素アンプの起動タイミングに関する設定情報を含んでいる。
【００５０】
ステップＳ５５２で信号設定部２０９は画素アンプの起動タイミングの設定情報に基づいてイメージセンサ１１１に対して出力する信号の出力タイミングを設定する。例えば、図２に示すように撮像領域２１９の各矩形半導体基板２０１Ａ〜Ｄに対してＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、２０μｓｅｃずつＥＮ信号の出力タイミングをずらすよう設定する。
【００５１】
ステップＳ５５３で信号設定部２０９は受信した撮影条件の設定情報に基づいて駆動信号を設定する。フレームレートの設定、ゲインの設定、ビニング駆動有無の設定に合わせて、ＷＩＤＥ信号のハイ／ローを切り替える処理や、ビニングを指示する信号のハイ／ローを切り替える処理を行う。
【００５２】
ステップＳ５５４で制御装置１００から撮影開始の指示があったか否かを判定し、指示がないと判定された場合には判定を繰り返し指示を待つ。指示があったと判定された場合にはステップＳ５５５で撮影駆動を開始する。撮影駆動は図６を用い後述する。
【００５３】
ステップＳ５５６で撮影駆動により得られた信号イメージセンサから出力され、差動増幅器２０２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２０３でデジタルデータに変換され、画像生成部２０４で撮影画像データが生成される。さらに、出力制御部２０７が撮影画像を画像データインターフェース２０８を介して制御装置１００に出力する。これに応じて制御装置１００でステップＳ５０７の画像取得処理が実行される。
【００５４】
ステップＳ５５７で信号制御部２１０は制御装置１００から撮影の終了指示があったか否かを判定し、終了指示がない場合にはステップＳ５５５の撮影駆動およびＳ５５６の画像出力を繰り返すよう制御する。撮影の終了指示があった場合には、信号制御部２１０は信号出力部２１１に撮影駆動を停止する信号を出力させると共に、画像生成部２０４に画像の生成及び出力処理を終了させる信号を出力する。
【００５５】
図６（ａ）に基づいて図４の画素回路における、図５のステップＳ５５５で撮影制御部１１２の信号制御部２１０および信号出力部２１１で実行される撮影駆動を説明する。図６の例は、固定フレームレートでＸ線ウィンドウ制限のある動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。以下、動画像撮影において、光信号用ホールド容量ＣＳおよびノイズ信号用ホールド容量ＣＮに電荷がサンプルホールドされるまでの制御信号のタイミングについて図６（ａ）を用いて説明する。
【００５６】
時刻（ｔ０）で始まるリセット動作について説明する。リセット動作は、リセットとクランプを行う駆動である。信号出力部２１１はまず、（ｔ０）で信号ＥＮをハイレベルにし、画素アンプＭ４、画素アンプＭ７を動作状態にする。次に信号ＰＲＥＳをハイレベルにし、フォトダイオードＰＤを基準電圧に接続しリセットを行う。信号ＰＲＥＳをローレベルにしてリセットを終了し、クランプ容量（Ｃｃｌ）の画素アンプＭ４側にリセット電圧がセットされる。次に（ｔ１）で信号ＰＣＬをハイレベルにすることによりクランプスイッチをオン（Ｍ５）し、クランプ容量（Ｃｃｌ）の画素アンプＭ７側に基準電圧ＶＣＬがセットされる。クランプスイッチ（Ｍ５）をオフし、基準電圧ＶＣＬと基準電圧ＶＲＥＳの差分の電圧に応じた電荷がクランプ容量（Ｃｃｌ）に蓄積されクランプが終了する。リセット動作を終了し、（ｔ２）からフォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョン容量（Ｃｆｄ）の光電変換部の蓄積が開始される。
【００５７】
タイリングされたＣＭＯＳ型撮像素子は、動画撮影時に撮像素子間、走査線間の時間的スイッチングのずれにより発生する画像ズレを防止するために、タイリングされた各撮像素子の全ての画素を一括して同一のタイミング、同一の期間でリセット動作が行われる。その後一括して行われる蓄積によりフォトダイオードＰＤで発生した光電荷が容量（Ｃｆｄ）に蓄積される。
【００５８】
時刻（ｔ０）から（ｔ２）までのリセット動作において光電変換部でリセットノイズ（ｋＴＣノイズ）が発生するが、クランプ回路のクランプ容量（Ｃｃｌ）の画素アンプＭ７側に基準電圧ＶＣＬをセットすることによりリセットノイズが除去される。
【００５９】
時刻（ｔ３）で始まるサンプリング動作について説明する。信号出力部２１１は信号ＥＮをハイレベルにし選択スイッチ１（Ｍ３）、選択スイッチ２（Ｍ６）をオンすることで、容量（Ｃｆｄ）に蓄積されている電荷は電荷／電圧変換されソースフォロアとして動作する画素アンプＭ４により電圧としてクランプ容量（Ｃｃｌ）に出力される。画素アンプＭ４の出力はリセットノイズを含むが、クランプ回路によりリセット時に画素アンプＭ７側を基準電圧ＶＣＬにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となって画素アンプＭ７に出力される。
【００６０】
次に信号出力部２１１はサンプルホールド制御信号ＴＳをハイレベルとし、サンプルホールドスイッチＳ（Ｍ８）をオンすることで、光信号は画素アンプＭ７を通して光信号用ホールド容量（ＣＳ）に一括転送される。（ｔ４）で信号ＴＳをローレベルとし、サンプルホールドスイッチＳ（Ｍ８）をオフすることで、光信号用ホールド容量（ＣＳ）に光電荷信号がサンプルホールドされる。次にリセット信号ＰＲＥＳをハイレベルとし、リセットスイッチ（Ｍ２）をオンして容量（Ｃｆｄ）を基準電圧ＶＲＥＳにリセットする。（ｔ５）でリセット信号ＰＲＥＳをローレベルとしリセットを完了する。
【００６１】
次に信号出力部２１１は信号ＰＣＬをハイレベルとする。クランプ容量（Ｃｃｌ）には電圧ＶＣＬと電圧ＶＲＥＳの差分の電圧にリセットノイズが重畳した電荷が蓄積される。また信号ＰＣＬと同時に信号ＴＮをハイレベルとし、サンプルホールドスイッチＮ（Ｍ１１）をオンすることで、基準電圧ＶＣＬにセットされた時のノイズ信号をノイズ信号用ホールド容量（ＣＮ）に転送する。
【００６２】
続いて信号出力部２１１は（ｔ６）で信号ＴＮをローレベルとし、サンプルホールドスイッチＮ（Ｍ１１）をオフすることで、ノイズ信号のノイズ信号用ホールド用容量（ＣＮ）にノイズ信号がサンプルホールドされる。信号ＥＮ、信号ＰＣＬをローレベルとし、サンプリング動作を終了する。サンプリング動作は全画素領域を一括して行う。
【００６３】
サンプリング動作の後、（ｔ７）で再びリセット動作が行われ、次のフレームのフォトダイオードＰＤへの蓄積を開始させる。
【００６４】
光信号およびノイズ信号の走査は画素毎に行われる。信号出力部２１１が転送スイッチＳ（Ｍ９）、転送スイッチＮ（Ｍ１２）をオンすることで、光信号用ホールド容量（ＣＳ）の電圧、ノイズ信号用ホールド用容量（ＣＮ）の電圧が、画素アンプＭ１０、画素アンプＭ１３を通してそれぞれ光信号出力線とノイズ信号出力線に転送される。
【００６５】
ノイズ信号出力線と光信号出力線に転送された信号は、ノイズ信号出力線と光信号出力線に接続された差動増幅器２０２で減算される。これにより、画素アンプでの熱ノイズ、１／ｆノイズ、温度差、プロセスばらつきによるＦＰＮを除去している。なお、転送可能な期間は、（ｔ６）のサンプルホールド終了時から、光信号用ホールド容量（ＣＳ）、ノイズ信号用ホールド容量（ＣＮ）に、次のフレームの光電荷信号およびノイズ電荷電号が再びサンプルホールドされる（ｔ９）までの間である。
【００６６】
図４の画素回路において、フォトダイオードＰＤの蓄積開始のタイミングは、図６（ａ）の（ｔ２）や（ｔ６）で信号ＰＣＬをローレベルにしてクランプが完了した時点である。また蓄積終了のタイミングは、（ｔ４）で信号ＴＳをローレベルにして光信号をサンプルホールドした時点である。
【００６７】
上述の通り光信号およびノイズ信号をサンプルホールドするサンプリング動作とサンプリング動作の間に、蓄積時間開始のためのリセット動作またはサンプリング動作を挿入することにより、蓄積時間を制限することができる。図６では（ｔ７）のタイミングでリセット動作を挿入することにより、光信号のサンプルホールドの周期は（ｔ４）から（ｔ１０）までであるのに対し、蓄積時間を（ｔ２）から（ｔ４）までと同じ期間の（ｔ８）から（ｔ１０）までの期間に制限している。
【００６８】
ここで、図６（ａ）に示した画素回路の駆動を全画素領域において同時に行った場合、（ｔ０）、（ｔ３）、（ｔ７）、（ｔ９）において信号ＥＮがハイレベルになり、図４に示す画素アンプ４０１（Ｍ４およびＭ７）が全画素一斉に動作状態になる。これにより突入電流が発生する。信号線に大きな突入電流が流れた場合、撮影装置内の電源線や信号線から不要輻射が発生する。また、突入電流によりセンサチップの電源電圧に急激な電圧降下が起こり、機器の動作停止や誤動作を引き起こす可能性がある。他にも、降下したセンサチップの電源電圧が再度安定するまでに時間がかかるため、センサチップへの電源供給が不安定になる。そこで、部分領域毎に画素アンプの起動タイミングを異ならせることで、突入電流を抑えることとする。
【００６９】
図６（ｂ）に基づいて動画撮影時のサンプリング動作での、画素アンプの動作と、サンプルホールドの動作を説明する。図６（ｂ）は駆動波形のタイミングチャートおよび、撮像装置のセンサチップの電源電圧値の波形の模式図である。画素アンプを駆動するためのＥＮ信号が矩形半導体基板Ａ乃至Ｄ毎に示されている。例えばＥＮ（Ａ）は図２の（Ａ）の位置の矩形半導体基板に対応する。また図６（ｂ）の下側には、タイムチャートに合わせてセンサチップの電源電圧の変動の様子を模式的に示したグラフが示されている。
【００７０】
撮影制御部１１２からイメージセンサ１１１へ送られる駆動信号は、図７に示すＥＮ信号、ＴＳ信号、ＴＮ信号等である。撮影制御部１１２において、ＥＮ信号をアサートするタイミングを部分領域ごとに変化させる。
【００７１】
図６（ｂ）に示すように、信号制御部２１０において各画素領域（部分領域）のＥＮ信号を、タイミングをずらしてオンするように制御する。信号出力部２１１は、（ｔ６０）において部分領域（Ａ）に対するＥＮ信号をオンにする。所定時間が経過した後、（ｔ６１）において部分領域（Ｂ）に対するＥＮ信号をオンにする。所定時間が経過した後、（ｔ６２）において部分領域（Ｃ）に対するＥＮ信号をオンにする。所定時間が経過した後、（ｔ６３）において部分領域（Ｄ）に対するＥＮ信号をオンにする。各部分領域の画素アンプが起動し所定の時間が経過した後に画素アンプを介して得られる電気信号をサンプルホールド回路（保持部）に保持させる（ｔ６４）。その後、ＦＰＮ信号をサンプルホールドする（ｔ６５）。一連のサンプリング動作が終了した後、（ｔ６６）において全部分領域に対するＥＮ信号を一括してオフにする。
【００７２】
図６におけるＥＮ信号の起動タイミング以外の制御は、全画素領域一括で行う。これにより動画撮影時に基板間、走査線間の時間的スイッチングのずれにより発生する画像ズレを防止することができる。また、サンプルホールド回路への光信号電荷の転送終了（ｔ４４）のタイミングとサンプルホールド回路へのノイズ信号電荷の転送終了（ｔ４５）のタイミングは、センサの電源電圧が安定している状態となるように制御する。
【００７３】
上述の処理によっても、ＥＮ信号をオンにすることにより、多少はセンサの電源電圧が降下する。しかし撮影制御部１１２において各部分領域でＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすことにより、突入電流を低減することができる。よって全部分領域一括でＥＮ信号をオンにする制御方法（図７（ｂ）および図８（ａ）（ｂ））に比べて、センサの電圧降下が抑制される。
【００７４】
図７に基づいて本実施形態の処理による効果を説明する。図７（ａ）（ｂ）には図４に示す画素を有するイメージセンサを実際に用いた場合のセンサチップの電源電圧波形と、同時刻におけるＥＮ信号の状態を示す。図７の横軸は時間、縦軸はセンサチップの電源電圧である。各センサチップの電源電圧波形は、図３における矩形半導体基板２０１の画素領域（部分領域）（Ｃ）に電源を供給する位置の測定点２１８で測定したものである。
【００７５】
なお、図７（ａ）及び（ｂ）で、ＥＮ信号のハイにする前と、ハイにした後定常的になった時点とで電圧が異なっているが、これは回路内の抵抗による影響である。理想的には図６（ｂ）のような波形となる。
【００７６】
４つのＥＮ信号をオンした後、グラフ中央部で微弱な電圧の変動が見られるが、これはＴＳ信号をオンにし光信号をサンプルホールドすることに起因する変動である。その後電圧が少しだけ上側に触れるタイミングがあるが、これはＰＲＥＳ信号をオンにしてリセットを行ったことによる影響である。その後、電圧値が若干降下するポイントがあるが、これはＰＣＬ信号をオンにしクランプ電圧をＣｃｌに印加した後、ＴＮ信号をオンにしてＦＰＮ信号をサンプルホールドしたことによる影響である。このように、画素アンプによる電圧降下の影響は他の素子の比べて大きい。
【００７７】
図７（ａ）は、本実施形態の制御を適用した例である。撮影制御部１１２においてＥＮ信号をオンにするタイミングを、図１１における画素領域（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｂ）、（Ａ）の順にそれぞれ３０μｓずつずらした場合のセンサチップの電源電圧波形である。
【００７８】
図７（ｂ）は比較のための例である。撮影制御部１１２において全画素領域一括でＥＮ信号をオンにした場合のセンサチップの電源電圧波形である。
【００７９】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、ＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすとセンサチップの電源電圧降下が抑制される。本実施形態の一例による図７（ａ）の測定結果では電圧のピークとボトムの差は２７．８ｍＶであるのに対して、比較例である図７（ｂ）の測定結果では４５．０ｍＶとなっている。このように、電圧降下は本実施形態の制御により抑制されていることが分かる。
【００８０】
図８に基づいて、本実施形態の効果を説明するためのその他の比較例を説明する。図８（ａ）の例は、図７（ｂ）に示すように全部分領域一括でＥＮ信号をオンした場合であって、駆動のサンプリング動作部分においてセンサチップの電源電圧が安定しない状態でサンプルホールドが行われた例である。
【００８１】
サンプルホールド回路への光信号電荷転送時（ｔ８１）のセンサチップの電源電圧（ｖ８１）と、サンプルホールド回路へのＦＰＮ信号電荷転送時（ｔ８２）のセンサチップの電源電圧（ｖ８０）に差が生じている。これにより、撮影画像にはセンサチップの電源電圧の差がオフセットとして重畳してしまうこととなる。
【００８２】
センサチップの電源電圧降下は、光量によっても異なる。図４の画素回路の例では、ＰＤに光が当たるとＣｆｄ、Ｃ１のコンデンサが放電するため、信号ＥＮのハイレベルによる画素アンプＭ４、画素アンプＭ７の全画素同時動作時には、光量が多いほどセンサチップの電圧降下が大きくなる。また、矩形半導体基板２０１内では、微細配線による電源供給ラインの配線抵抗により、突入電流が流れると電圧降下を生じる。したがって、入射した光量によって基板毎にサンプルホールド時の電源電圧が異なってしまう。この影響は、撮影画像にタイリングされた基板間の段差となって現れることとなる。
【００８３】
上記の光信号およびノイズ信号のサンプルホールド時のセンサチップの電源電圧の差の問題を解決するための１つの方法としては、画素アンプ起動時から電圧が安定するために十分な時間待った後に、サンプルホールドするという方法がある。図８（ｂ）の例は、図７（ｂ）に示すように全部分領域一括でＥＮ信号をオンした場合であって、に示す駆動のサンプリング動作を、基板に供給される電源電圧が安定した状態で行う例を示す。
【００８４】
図８（ｂ）では、図６（ａ）及び図８（ａ）に比べて、ＥＮ信号をオンにする時点（ｔ８４）からサンプルホールド回路への光信号電荷およびノイズ信号の転送終了時点（ｔ８６）、（ｔ８７）までの時間が長い。よってサンプルホールド回路への光信号電荷転送終了時（ｔ８６）のセンサチップの電源電圧と、サンプルホールド回路へのノイズ信号電荷転送終了時（ｔ８７）のセンサチップの電源電圧に差が生じない点では有効である。
【００８５】
ただし、この場合、イメージセンサ全体でＥＮ信号をオンにしている期間が長くなるため、図６（ａ）に示す本実施形態に係る駆動に比べて消費電力が増加してしまう。また、電荷を蓄積してからサンプルホールドするまでに処理に時間が延びるため、フレームレートを高くする上での障害となる。また、センサ全体で同時にＥＮ信号をオンするので突入電流のピーク時の大きさ自体を抑制することができない。
【００８６】
上述のとおり、実施例１では撮影装置の画素アンプの電源を、部分領域ごとに異なるタイミングで順次オンするよう制御する。これにより突入電流を抑え、突入電流量に起因する不要輻射やノイズを抑制することができる。また突入電流による急激な電圧降下も抑制されるため、センサチップへの電源供給の不安定さが改善される。
【００８７】
また撮影制御部は、外部の制御装置の指示に応じて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定することで、状況に合わせて突入電流を抑え太駆動を実現することができる。
【００８８】
また、蓄積からサンプルホールドまでの処理時間を抑えつつ、光信号とＦＰＮの間での電源電圧の差に起因するオフセットノイズを抑えることができる。
【００８９】
また、複数の半導体基板を貼り合わせて用いている場合には、各基板の画素が受光する光量の差によって画像に段差を生じる場合があるが、電圧降下を抑制することにより画像の段差を抑えることができる。
また、全撮像領域一括で画素アンプを起動した場合よりも突入電流が抑えられるため、消費電力を抑えることができる。
【００９０】
更には、本実施例のように比較的大きな撮像領域を持つＸ線イメージセンサでは、配線自体が大きくなるため電圧降下の回復に時間がかかる。そのようなＸ線イメージセンサに本実施例に係る画素アンプの起動タイミング変更制御を適用することで、画像に重畳するノイズを抑えフレームレートを向上させる効果が特に大きい。
【実施例２】
【００９１】
実施例２では、部分領域毎の画素アンプの起動順序を、電源各部分領域までの配線抵抗が大きい順とする。これにより、配線抵抗が大きく電圧が回復しにくい部分領域から順に画素アンプを起動することができるため、実施例１に比べて電圧降下をより抑制することができる。
【００９２】
以下、システムの構成及び処理について実施例１と異なる部分について図９乃至図１１に基づいて説明する。
【００９３】
図９に基づいて撮影装置９０１の構成を説明する。なお図９には実施例１と異なる点について図示している。イメージセンサは実施例１同様に複数の矩形半導体基板の貼り合わせにより構成されている。イメージセンサの撮像領域９２９はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４つの部分領域９０２に分割されている。
【００９４】
撮影装置９０１の撮影制御部９１２は、アンプの起動順序を制御するアンプ制御部９０３を有している。信号制御部２１０は部分領域毎に別々にＥＮ信号（ＥＮ（Ａ）、ＥＮ（Ｂ）、ＥＮ（Ｃ）、ＥＮ（Ｄ））を出力するよう制御し、信号出力部２１１はＥＮ（Ａ）乃至（Ｄ）を各部分領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに出力する。
【００９５】
アンプ制御部９０３は記憶部９０４を有する。記憶部９０４は部分領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについての画素アンプの起動順序を示す順序情報９０５を記憶している。
【００９６】
順序情報９０５は、各部分領域にＤＣ／ＤＣコンバータ（電源部）２１６から各画素に電源を供給するための配線の抵抗の大きさに応じて予め生成される。抵抗の大きさは直接測定しても、配線の長さを抵抗の大きさとしてもよい。電源部が１つの場合、通常は電源から最も遠い位置にある部分領域が先になる。なお順序情報９０５は、部分領域毎の画素アンプの起動間隔についての既定の値を含んでいる。
【００９７】
なお、１つの部分領域に複数の半導体基板が含まれ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６から各基板に対して独立に電力が供給される場合には、部分領域について複数の配線が存在することとなる。この場合には、各基板への配線の平均値を算出し、その平均値の大きさで部分領域毎の起動順序を決定すればよい。
【００９８】
アンプ制御部９０３は記憶部９０４から順序情報９０５を取得し、これに合わせてイメージセンサに出力するＥＮ信号の出力順序を設定する。なお、これは予め設定された値でありユーザの指示に応じて変更更新することが可能である。その場合には、実施例１と同様に制御装置１００から受信した設定情報でアンプ制御部９０３がＥＮ信号の出力順序を設定する。信号制御部２１０は、撮像領域の複数の部分領域のうち、部分領域内の画素アンプに接続された配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行う。
【００９９】
図１０のフローチャートに従い、上述の構成を有する撮影装置９０１の制御の流れを説明する。なお、実施例１と同様の処理については説明を省略する。
【０１００】
ステップＳ１００２で、アンプ制御部９０３は記憶部９０４から順序情報９０５を読み込む。また、制御装置から画素アンプに関する設定情報がある場合にはそちらも読み込む。制御装置から画素アンプに冠する設定情報がない場合には、記憶部９０４の順序情報９０５に基づいてアンプ制御部９０３は画素アンプの起動間隔及び起動順序を設定する。設定の情報はメモリに記憶され、信号設定部２０９による駆動信号の設定に用いられる。
【０１０１】
ステップＳ１００３で信号設定部２０９はステップＳ１００１で受信した撮影条件と、アンプ制御部９０３によるアンプの設定の情報は信号設定部２０９でＥＮ信号の出力タイミングとして設定される。信号設定部２０９は、撮像領域の複数の部分領域のうち、部分領域内の画素アンプに接続された配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行う。以降の処理は実施例１と同様である。
【０１０２】
図１１に基づいて本実施例の効果を説明する。図１１（ａ）は、撮影制御部９１２においてＥＮ信号をオンにするタイミングを、電源との距離が遠い部分領域（画素領域）から順次動作状態になるように制御した場合の電圧波形である。図１１（ａ）の例は、部分領域（Ｃ）、（Ａ）、（Ｄ）、（Ｂ）の順にそれぞれ３０μｓｅｃずつずらした例である。測定点２１８は実施例１と同様の位置であり、部分領域（Ｃ）に入力する電圧を測定している。そのため、部分領域（Ｃ）および（Ｄ）に対するＥＮ（Ｃ）、ＥＮ（Ｄ）がオンされることによる電圧降下の影響が大きく測定されている。
【０１０３】
図１１（ａ）ではピーク・ボトムの電圧差が２５．４ｍＶとなっており、実施例１の場合の測定結果（図７（ａ））の２７．８ｍＶよりも更に小さく抑えられている。このように、電力を供給する配線の配線抵抗が大きい順序で部分領域の画素アンプを起動することにより、突入電流を更に減らし、電圧降下を更に抑えることができる。
【０１０４】
図１１（ｂ）は、本実施例において基板内を流れる電流波形と、同時刻におけるＥＮ信号の状態を示す。図１１（ｂ）の横軸は時間、縦軸は電流値である。図１１（ｂ）には、撮影制御部９１２でＥＮ信号をオンにするタイミングを、電源との距離が遠い画素領域から順次動作状態になるようにずらした場合の電流波形を示されている。図１１（ｂ）の例では画素領域（Ｃ）、（Ａ）、（Ｄ）、（Ｂ）の順にそれぞれ３０μｓｅｃずつずらした場合が示されている。また比較のための例として、全画素領域一括でＥＮ信号をオンにした場合の電流波形も示されている。
【０１０５】
図１１（ｂ）の２つの電流波形が示すように、撮影制御部９１２においてＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすと撮像装置全体を流れる電流値が減少する。これによって、消費電力が減少していることが分かる。
【０１０６】
このように本実施例では、配線の抵抗の大きさに応じて画素アンプを起動するタイミングを部分領域毎に制御する。フレームレートが高い撮影では、ＥＮ信号をアサートしている総時間が長いため、画素アンプの起動時間が長く、消費電力が大きくなっている。このようなフレームレートが高い場合に本実施例の処理を実行することで、ＥＮ信号をオンにするタイミングをずらした場合のＥＮ信号のアサート時間の減少による効果が大きく、消費電力の低減効果も大きくなる。
【実施例３】
【０１０７】
実施例３では、動画撮影を行う場合において各部分領域の画素アンプを動作状態にする間隔を、前フレームの画素値に基づいて適応的に決定する。
【０１０８】
実施例１で述べた通りセンサチップの電源電圧降下は、入射した光量によっても異なる場合がある。図４の画素の例では、フォトダイオードＰＤに光が当たると容量Ｃｆｄ、追加容量Ｃ１のコンデンサが放電するため、光量が多いほど画素回路通電時の降下が大きくなる。動画撮影中に被写体が動くこと等によってイメージセンサへの入射光量が全体的または局所的に変化し、矩形半導体基板の電源電圧降下の大きさが変化した場合でも、画素回路の動作タイミングを制御する。これにより基板の電源電圧が安定した状態でサンプルホールドが行えるようになる。
【０１０９】
以下、システムの構成及び処理について実施例１または２と異なる部分について図１２乃至図１４に基づき説明する。
【０１１０】
図１２に基づいて撮影装置１２０１の構成を説明する。なお図１２には実施例１または２と異なる点を中心に図示している。イメージセンサは実施例１とは異なり１枚の矩形半導体基板で構成されている。イメージセンサの撮像領域１２２９はＡ／Ｄ変換器毎にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４つの部分領域１２０２に分割されている。
【０１１１】
撮影制御部１２１２のアンプ制御部１２０３は記憶部１２０４と、画素値算出部１２０６と、起動間隔決定部１２０７とを有している。また、撮影制御部１２１２は実施例１にいう画像生成部２０４の機能を有している（図１２には不図示）。
【０１１２】
記憶部１２０４は画素値―起動間隔ルックアップテーブル１２０５を記憶している。ルックアップテーブル１２０５は部分領域毎の画素値と、起動間隔とがテーブルデータとして整理された情報である。ここでいう画素値はイメージセンサの各画素が受光する光量に比例する性質を有する値であるとする。ある部分領域の画素値が大きいほど、電圧降下の回復には時間を要するとして次の部分領域の画素アンプを起動するまでの時間間隔が長くなっている。
【０１１３】
画素値算出部１２０６は画像生成部により生成された撮影画像を取得し、部分領域毎の画素値の代表値を算出する。代表値は、部分領域内の画素の受光量を示すような値であれば良く、例えば平均値、中央値を用いることができる。合計値を用いてもよい。部分領域の大きさがそれぞれ等しい場合には平均値や中央値が望ましい。最大値を用いても良いが、平均値や中央値を用いることでノイズの影響を排することができる。また、例えば上位５％を除いた最大値を代表値としてもよい。
【０１１４】
起動間隔決定部１２０７は、算出された画素値とルックアップテーブル１２０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動間隔を決定する。
【０１１５】
図１３のフローチャートに従い、上述の構成を有する撮影装置１２０１の処理の流れを説明する。なお、実施例１または２と同様の処理については説明を省略する。
【０１１６】
ステップＳ１３０１は実施例２の図１０のステップＳ１００１と同様であるため説明を省略する。
【０１１７】
ステップＳ１３０２はアンプ制御部１２０３は受信した設定情報または記憶部に記憶された順序情報に基づいて画素アンプの起動順序及び起動間隔の初期値を設定する。
【０１１８】
ステップＳ１３０３からステップＳ１３０６までの処理は実施例２の図１０のステップＳ１００３からステップＳ１３０６までの処理と同様であるため説明を省略する。
【０１１９】
ステップＳ１３０７で画素値算出部１２０６は撮影画像データを取得し、部分領域毎に画素値の平均値を算出する。
【０１２０】
ステップＳ１３０８で起動間隔決定部１２０７は、算出された画素値とルックアップテーブル１２０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動間隔を決定する。アンプ制御部１２０３は決定された起動間隔の情報を信号設定部２０９に送る。
【０１２１】
ステップＳ１３０９で信号設定部２０９は決定された起動間隔に合わせてＥＮ信号のアサートタイミングを設定する。本実施例で起動の順序がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順であった場合には、部分領域Ａの起動後から部分領域Ｂの起動までの決定された間隔の時間だけ信号制御部２１０が出力を遅延させた後、信号出力部２１１にＥＮ信号を出力させる。部分領域Ｂの起動後部分領域Ｃの起動まで、および部分領域Ｃの起動後部分領域Ｄの起動までの間についても、信号制御部２１０が同様の制御を行う。
【０１２２】
図１４のタイミングチャートに基づいて本実施例３の撮影駆動を説明する。
【０１２３】
図１４（ａ）ではＸフレーム目及びＸ＋１フレーム目の駆動信号のタイミングチャートを示している。ここでは、１フレーム目〜Ｘフレーム目の撮影に際しては光量が余り変化しないため、所定の時間間隔（ｔ５０、ｔ５１、ｔ５２．ｔ５３）においてＥＮ信号を順次オンにする。Ｘフレーム目の電気信号がサンプルホールドされ（ｔ５４）、ＦＰＮがサンプルホールドされ（ｔ５５）、ＥＮ信号はオフされる（ｔ５６）。このＸフレーム目の画像において画素領域（Ａ）、（Ｂ）のみに大きな光量の光が入射する例をもとに説明する。この場合、画素領域（Ａ）、（Ｂ）におけるセンサチップ（基板）の電源電圧降下が大きくなり、ＥＮ信号を所定のタイミングでオンにしたのでは基板の電源電圧が回復するまでの時間が不足してしまうことがある。
【０１２４】
また、基板内は、微細配線による電源供給ラインの配線抵抗により、突入電流が流れると電圧降下を生じる。その結果、各画像領域の総光量の違いによって画素領域ごとにサンプルホールド時の電源電圧が異なり、画素領域の境界が段差となって画像に現れてしまう。
そこで、撮影制御部１２１２は（Ｘ＋１）フレーム目では、前フレームの各部分領域の画素値に基づいて、サンプルホールド時（ｔ６１）、（ｔ６２）の電源電圧が安定状態となるように、ＥＮ信号のアサートタイミング（ｔ５７）、（ｔ５８）、（ｔ５９）、（ｔ６０）を変更する。
【０１２５】
図１４（ｂ）ではＸ＋Ｎフレーム目以降の駆動信号のタイミングチャートを示している。（Ｘ＋Ｎ）フレーム目において、画素領域（Ａ）、（Ｂ）の入射光量が減少した場合には、画素領域（Ａ）、（Ｂ）のＥＮ信号をオンにするタイミングを早める必要がなくなる。そこで撮影制御部１２１２において各画素領域のＥＮ信号の動作タイミング（ｔ６４）、（ｔ６５）、（ｔ６６）、（ｔ６７）を再度初期設定された時間間隔で制御するように変更する。その後光信号のサンプルホールド（ｔ６８）、ＦＰＮ信号のサンプルホールド（ｔ６９）、ＥＮ信号の一括オフ（ｔ７０）が行われ、以降同様の処理が撮影終了まで行われる。
【０１２６】
このように本実施例では、各画素領域の画素回路を動作状態にするタイミングを、前フレームの画素値をもとに決定する。これにより、入射した光量によって電圧降下の大きさが変化した場合でも、全画素領域において電圧が安定している状態でサンプルホールドを行うことができ、画像においてセンサチップ間の電圧降下量の違いに起因する段差がを抑制されるという効果がある。
【０１２７】
なお、本実施例では画素アンプの起動間隔を制御対象としたが、これに限らず部分領域毎の画素アンプの起動順序を制御対象とすることもできる。例えば、部分領域毎の平均画素値と画素アンプの起動順序の適切な対応関係を実験により得て、これをルックアップテーブルとして記憶部に記憶させておく。例えば、電圧降下が大きい部分領域から先に画素アンプを起動させるような順序情報を格納しておく。
【０１２８】
アンプ制御部１２０３はフレーム毎に算出された部分領域の平均画素値とルックアップテーブルとから画素アンプの起動順序を決定する。信号制御部２１０はＥＮ（Ａ）乃至ＥＮ（Ｄ）信号のそれぞれを独立に出力できる信号出力部２１１を制御し、決定された順序に合わせて一部のＥＮ信号を遅延させ、順次アサートするようにすれば良い。起動間隔は固定の値を用いることとすればよい。
【０１２９】
上述の例では、部分領域毎の画素値の代表値に基づいて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する。このようにすることで、電圧降下が大きい部分領域から先に画素アンプを起動させることができ、実施例２と同様に突入電流を小さくし、電磁波やノイズを抑え消費電力を減らしつつ、フレームレートを向上させることができる。
【実施例４】
【０１３０】
実施例４では、実施例２で用いた電力供給用の配線抵抗の大きさに基づく制御と、実施例で用いた部分領域の平均画素値に基づく制御とを組み合わせて部分領域毎の優先度を算出し、画素アンプの起動順序及び起動間隔を制御する。これにより、受光による配線抵抗の差による電圧降下回復時間の差と、受光量の差による電圧降下量の差を考慮してより適切に突入電流による悪影響を抑制することができる。
【０１３１】
以下、システムの構成及び処理について実施例１乃至３と異なる部分について図１５乃び図１６に基づき説明する。
【０１３２】
図１５に基づいて撮影装置１５０１の構成を説明する。なお図１５には実施例１乃至３と異なる点を中心に図示している。イメージセンサは実施例１または２とは異なり、実施例３同様に１枚の矩形半導体基板で構成されている。イメージセンサの撮像領域１５２９はＡ／Ｄ変換器毎にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４つの部分領域１５０２に分割されている。
【０１３３】
撮影制御部１５１２のアンプ制御部１５０３は記憶部１５０４と、画素値算出部１２０６と、優先度算出部１５０７と、起動タイミング決定部１５０８とを有している。また、撮影制御部１５１２は実施例１にいう画像生成部２０４の機能を有している（図１５には不図示）。
【０１３４】
記憶部１５０４は優先度―起動タイミングルックアップテーブル１５０５を記憶している。ルックアップテーブル１５０５は部分領域毎の優先度と、起動タイミングとがテーブルデータとして整理された情報である。
【０１３５】
ここでいう優先度は、各部分領域について、電力配線の抵抗値と、画素値の平均値とを変数とする量である。抵抗値の大きさは電圧降下の回復時間に影響するパラメータであり、画素値の大きさは電圧降下の大きさに影響するパラメータであると考えられるので、これらを考慮してより電圧が落ち着く時間が早い部分領域ほど、優先度が高くなる。概して、抵抗値及び画素値が大きくなるほど電圧降下が回復するまでの時間が長くなるので優先度が大きくなる。優先度は例えば抵抗値と画素値とを所定の重み付けで線形結合させて得られる値であってもよい。重み付け係数は実験的に算出される値が用いればよい。
【０１３６】
また、線形結合でなくとも、抵抗値及び画素値の２変数に対して電圧が回復するまでの時間を計測し、抵抗値及び画素値に対して優先度が関連付けられたルックアップテーブルを用いることとしてもよい。
【０１３７】
画素値算出部１２０６は画像生成部により生成された撮影画像を取得し、部分領域毎の画素値の平均値や合計値を算出する。
【０１３８】
優先度算出部１５０７は、画素値と配線抵抗値に基づいて上述した所定の線形結合式により優先度を算出する。
【０１３９】
起動タイミング決定部１５０８は、算出された画素値とルックアップテーブル１５０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動間隔を決定する。
【０１４０】
図１６のフローチャートに従い、上述の構成を有する撮影装置１５０１の処理の流れを説明する。なお、実施例１または２と同様の処理については説明を省略する。
【０１４１】
ステップＳ１６０１からステップＳ１６０６までの処理は実施例３の図１３のステップＳ１３０１からステップＳ１３０６までの処理と同様であるため説明を省略する。
【０１４２】
ステップＳ１６０７で画素値算出部１２０６は撮影画像データを取得し、部分領域毎に画素値の平均値を算出する。
【０１４３】
ステップＳ１６０８で優先度算出部１５０７は、画素値と配線抵抗値に基づいて上述した所定の線形結合式により優先度を算出する。
【０１４４】
ステップＳ１６０９で起動タイミング決定部１５０８は、算出された画素値とルックアップテーブル１５０５を参照して部分領域毎の画素アンプの起動タイミングを決定する。
【０１４５】
ステップＳ１６１０で信号設定部２０９は決定された起動間隔に合わせてＥＮ信号のアサートタイミングを設定する。起動タイミング決定部１５０８により起動の順序がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順と決定された場合には、部分領域Ａの起動後から部分領域Ｂの起動まで決定された間隔の時間だけ信号制御部２１０が出力を遅延させた後、信号出力部２１１にＥＮ信号を出力させる。部分領域Ｂの起動後部分領域Ｃの起動まで、および部分領域Ｃの起動後部分領域Ｄの起動までの間についても、信号制御部２１０が同様の制御を行う。
【０１４６】
ステップＳ１６１１以降の処理については、実施例３のステップＳ１３１０以降の処理と同様であるため説明を省略する。
【０１４７】
上述の通り、配線抵抗の大きさに基づく制御と、実施例で用いた部分領域の平均画素値に基づく制御とを組み合わせて部分領域毎の優先度を算出し、画素アンプの起動順序及び起動間隔を制御する。これにより、受光による配線抵抗の差による電圧降下回復時間の差と、受光量の差による電圧降下量の差を考慮してより適切に突入電流による悪影響を抑制することができる。
【０１４８】
［その他の実施形態］
上述の実施形態は例示であり、その他にも種々の形態をとり得る。
【０１４９】
上述の実施例で制御装置１００の各部はハードウェアとして実装しているが、これに限らずソフトウェアプログラムを実行することで実現しても良い。
【０１５０】
図１７に基づいて制御装置のその他の実施例によるハードウェア構成を説明する。
【０１５１】
制御装置１７００はＣＰＵ１７０１と、ＲＡＭ１７０２と、ＲＯＭ１７０３と、外部記憶装置１７０７と、記憶媒体ドライブ１７０８と、外部通信用のＩ／Ｆ（インターフェース）を有し、それらはバス１７１０を介して接続されている。また制御装置１７００には表示部であるモニタ１７０６と、操作部であるキーボード１７０４及びマウス１７０５とが接続されている。ＲＯＭ１７０３には図５に示す処理を実行するためのプログラムコード１７１１が記録されている。ＣＰＵ１７０１はプログラムコードを読み込み、実行することで、制御装置１７００は図５に示す処理が実現される。ＣＰＵ１７０１が当該プログラムコード１７１１を実行することにより、図１に示す各部の処理が実現される。
【０１５２】
なお、撮影装置１０１の撮影制御部１１２や画像生成部２０４についても、上述のようなハードウェアを有する装置で図５、図１０、図１３、図１６に示す処理を実行するためのプログラムコードをＣＰＵが実行して上述の実施例に記載の処理を実現してもよい。
【０１５３】
あるいは、上述の実施例に係る制御装置や撮影装置の処理の一部をプログラムコードで実現し、一部をハードウェア回路で実現することとしてもよい。その場合、上述の制御装置１７００が有するハードウェアと、先述の実施例の各部の一部を実行するハードウェア回路とで実現することとしてもよい。
【０１５４】
上述の通り実施例１乃至４の機能をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。更には、上述したプログラムコードを記録した記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態の一例である。
【０１５５】
ここでいう記録媒体は、電波等の一時的な媒体は含まないが、ＲＡＭやキャッシュデータを含む概念である。
【０１５６】
また、コンピュータが、読み出したプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどに上述の処理の一部または全部を行わせることによっても、前述した実施例の機能が実現できる。
【０１５７】
センサの画素領域の分割方法は実施例に限らない。複数のセンサチップをまとめて１つの画素領域としてもよい。または、１つのセンサチップ内を更に細かいブロックに分割するよう構成し、各ブロックで画素回路の電源をオンするタイミングをずらしてもよい。
【０１５８】
センサの画素領域の分割数を増やすほど、突入電流が減少するので、突入電流に起因する不要輻射の影響を抑えることができる。
【０１５９】
また、各画素領域のＥＮ信号をオンにする順序や時間間隔は実施例に限らない。上述の実施例では、撮影制御部において画素回路を動作状態にするタイミングを固定の時間により制御しているが、固定の時間を用いなくても良い。この場合、撮影制御部にセンサチップの電源電圧値を測定点２１８等で測定する電圧測定部を設ける。電圧測定部による測定結果を信号制御部が定期的に取得し、降下したセンサチップの電源電圧値が一定の値まで回復したことを確認したら、所定の順序に基づいて次の画素領域を動作状態にするようにしてもよい。これにより、画像のオフセットの抑制と、不要な電力の削減を両立することができる。
【０１６０】
部分領域のとり方は上述の実施例に限らず画素が一行おきまたは数行おきに同一のタイミングで起動されるように部分領域を設定することとしてもよい。
また、各画素領域の画素回路の電源オンのタイミングを制御する駆動は、図６のサンプリング動作の期間に限らない。図７のリセット動作の期間等、画素回路を動作状態にする必要がある場合には、ＥＮ信号をオンにするタイミングをずらすことにより、突入電流を抑制することができる。
【０１６１】
上述の実施例では、画素アンプを例に説明したが、これ以外にも電力供給を必要とする画素内の素子について、起動タイミングをずらす処理を適用することができる。例えば、リセット回路として機能するスイッチＭ２をオンしてフォトダイオードＰＤや容量Ｃｆｄに電圧を印加しリセット回路を起動するタイミングがある。また、クランプ回路として機能するスイッチＭ５をオンしてクランプ容量Ｃｃｌに電圧を印加しクランプするタイミングがある。これらの素子についてもタイミングをずらすことで電圧の変動を抑えることができる。なお、上述の実施例のようにリセット回路の起動タイミングやクランプのタイミングを同時とすることで、画像における段差の発生を抑える効果がある。
【０１６２】
なお、イメージセンサ１１１の全画素について画素アンプの起動制御を行わなくてもよい。例えば撮像領域の一部のみを使って撮影する場合には、撮影制御部は画像の生成に用いる画素についてのみ画素アンプの起動制御を行うこととし、その他の画素は画素アンプに電力を供給しない。これにより、突入電流を抑えるとともに電力消費も抑えることができる。
【０１６３】
上述の実施例では、イメージセンサとしてシリコン基板上に実装されたＣＭＯＳ型撮像素子を用いる例を示したが、これに限らず画素内にアンプを有するセンサであれば、アモルファスシリコンやポリシリコン基板上に実装されたＰＩＮ型、ＭＩＳ型にも適用できる。なお、ＣＭＯＳ型撮像素子に本発明を適用することで消費電力を更に下げることができる。
【０１６４】
上述のＸ線撮影装置は心臓外科、検診等一般撮影、整形外科または歯科のＸ線撮影装置としても利用することができる。
【０１６５】
更には、Ｘ線撮影システム以外の可視光で撮影するカメラ等にも用いることができる。なお、Ｘ線センサのように大きい（１０ｃｍ程度もしくはそれ以上）センサを用いる場合、配線抵抗が大きくなるため、上述したような部分領域毎の起動タイミング変更処理は特に有効である。また、電力消費に起因する熱の影響を低減することができる。
【０１６６】
上述した撮影装置や制御装置それぞれの機能を複数の装置で分散して処理させても良いし、Ｘ線撮影システムの機能をＣアーム装置として１つの装置にまとめて実装することとしてもよい。また、上述した装置の各部の機能を複数の回路で分散して実現することとしても、複数の回路の機能を一つの回路で実現することとしても良い。
【符号の説明】
【０１６７】
１０ Ｘ線撮影システム
１００ 制御装置
１０１ 撮影装置
１０７ アンプ設定部
１１１ イメージセンサ
１１２ 撮影制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アンプを有する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、
前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御とを行う制御手段と、
前記読み出された電気信号に基づいて画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記画素アンプに配線を介して接続された電源を更に有し、
前記制御手段は、前記配線の抵抗の大きさに応じて前記画素アンプを起動するタイミングを前記部分領域毎に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記撮像領域の複数の部分領域のうち、該部分領域内の画素アンプに接続された配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記画素アンプと前記電源との配線の長さに応じて前記画素アンプを起動するタイミングを前記部分領域毎に制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記制御手段は、外部の制御装置の指示に応じて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する決定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記部分領域毎の画素値の代表値に基づいて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する決定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記画素アンプに配線を介して接続された電源を更に有し、
前記決定手段は、前記部分領域毎の画素値の代表値と、前記画素アンプと前記電源との配線抵抗の大きさとに基づいて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮影装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記画素アンプを起動する信号の出力タイミングを前記部分領域毎に、異ならせることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項９】
前記イメージセンサは、前記画素アンプと接続され、前記画素アンプを介して得られる電気信号を保持する保持手段を有し、
前記制御手段は、画像の生成に用いる前記画素の前記画素アンプを起動し、所定の時間が経過した後に前記保持手段に前記画素アンプが出力する電気信号を保持させる
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記保持手段による保持は画像の生成に用いる前記画素について同時のタイミングで行う制御をする
ことを特徴とする請求項９に記載の撮影装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記画素アンプが起動し所定の時間が経過した後に前記画素アンプを介して得られる電気信号を前記保持手段に保持させる制御を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の撮影装置。
【請求項１２】
前記画素は、光電変換素子と、少なくとも１つの画素アンプと、該画素アンプに接続されたクランプ回路と、画素アンプを介して得られる電気信号を保持するサンプルホールド手段と、該画素アンプと該画素アンプを駆動するための電源部とを接続または非接続状態とするスイッチ手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項１３】
光電変換素子と該光電変換素子に接続された画素アンプとを有し撮像領域内に二次元配置された複数の画素と、前記画素アンプを介して得られる前記複数の画素の電気信号を読み出す読出部と、を備えるイメージセンサと、
前記画素アンプと配線を介して接続され、画素アンプを駆動するための電力を供給する電源部と、
前記画素アンプと電源との接続状態および非接続状態を切り替える駆動信号を出力する出力手段と、
前記イメージセンサに対する駆動信号を制御する制御手段と、を有する撮影装置であって、
前記制御手段は、前記撮像領域の複数の部分領域のうち、該部分領域内の画素アンプに接続された前記配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行うことを特徴とする撮影装置。
【請求項１４】
前記イメージセンサは前記撮影装置に照射されたＸ線の線量分布に応じた電気信号を生成するＸ線検出器であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮影装置と、
前記撮影装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする撮影システム。
【請求項１６】
画素アンプを有する複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサの制御装置であって、
前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、
該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御と、を行う制御手段と、
前記読み出された電気信号を取得し、画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１７】
画素アンプを有する複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサの制御方法であって、
前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御を行うステップと、
該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御を行うステップと、
前記読み出された電気信号に基づいて画像を生成するステップと、
を実行する制御方法。
【請求項１】
画素アンプを有する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、
前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御とを行う制御手段と、
前記読み出された電気信号に基づいて画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記画素アンプに配線を介して接続された電源を更に有し、
前記制御手段は、前記配線の抵抗の大きさに応じて前記画素アンプを起動するタイミングを前記部分領域毎に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記撮像領域の複数の部分領域のうち、該部分領域内の画素アンプに接続された配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記画素アンプと前記電源との配線の長さに応じて前記画素アンプを起動するタイミングを前記部分領域毎に制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記制御手段は、外部の制御装置の指示に応じて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する決定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記部分領域毎の画素値の代表値に基づいて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する決定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記画素アンプに配線を介して接続された電源を更に有し、
前記決定手段は、前記部分領域毎の画素値の代表値と、前記画素アンプと前記電源との配線抵抗の大きさとに基づいて前記画素アンプを起動する順序または起動の間隔の少なくともいずれかを決定する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮影装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記画素アンプを起動する信号の出力タイミングを前記部分領域毎に、異ならせることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項９】
前記イメージセンサは、前記画素アンプと接続され、前記画素アンプを介して得られる電気信号を保持する保持手段を有し、
前記制御手段は、画像の生成に用いる前記画素の前記画素アンプを起動し、所定の時間が経過した後に前記保持手段に前記画素アンプが出力する電気信号を保持させる
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記保持手段による保持は画像の生成に用いる前記画素について同時のタイミングで行う制御をする
ことを特徴とする請求項９に記載の撮影装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記画素アンプが起動し所定の時間が経過した後に前記画素アンプを介して得られる電気信号を前記保持手段に保持させる制御を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の撮影装置。
【請求項１２】
前記画素は、光電変換素子と、少なくとも１つの画素アンプと、該画素アンプに接続されたクランプ回路と、画素アンプを介して得られる電気信号を保持するサンプルホールド手段と、該画素アンプと該画素アンプを駆動するための電源部とを接続または非接続状態とするスイッチ手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項１３】
光電変換素子と該光電変換素子に接続された画素アンプとを有し撮像領域内に二次元配置された複数の画素と、前記画素アンプを介して得られる前記複数の画素の電気信号を読み出す読出部と、を備えるイメージセンサと、
前記画素アンプと配線を介して接続され、画素アンプを駆動するための電力を供給する電源部と、
前記画素アンプと電源との接続状態および非接続状態を切り替える駆動信号を出力する出力手段と、
前記イメージセンサに対する駆動信号を制御する制御手段と、を有する撮影装置であって、
前記制御手段は、前記撮像領域の複数の部分領域のうち、該部分領域内の画素アンプに接続された前記配線が長い部分領域に属する画素から順に前記画素アンプへの駆動信号を出力する制御を行うことを特徴とする撮影装置。
【請求項１４】
前記イメージセンサは前記撮影装置に照射されたＸ線の線量分布に応じた電気信号を生成するＸ線検出器であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮影装置と、
前記撮影装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする撮影システム。
【請求項１６】
画素アンプを有する複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサの制御装置であって、
前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御と、
該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御と、を行う制御手段と、
前記読み出された電気信号を取得し、画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１７】
画素アンプを有する複数の画素が撮像領域内に配置されたイメージセンサの制御方法であって、
前記画素アンプを起動するタイミングを前記撮像領域の部分領域毎に異ならせる制御を行うステップと、
該起動された画素アンプを介して得られる各画素からの電気信号を読み出す制御を行うステップと、
前記読み出された電気信号に基づいて画像を生成するステップと、
を実行する制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−１２８８８（Ｐ２０１３−１２８８８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４０７０（Ｐ２０１１−１４４０７０）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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