JP6177525B2 - 感光装置を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、半導体材料を堆積させる技法によって製造された感光点のマトリックスを有する、感光装置を制御する方法に関する。本発明は、基本的に放射線画像の検出に使用される感光装置に対して適用されるが、それに限定はされない。

例えば、
−絶縁ガラス支持体上の水素化非晶質シリコン（ａＳｉＨ）、
−結晶質シリコン基材上のＣＭＯＳ、
−結晶質シリコン基材上の電荷結合回路（ＣＣＤ）、
などの半導体材料を使用する技術によれば、可視又は近可視放射に基づいて画像を生成可能な感光点のマトリックスを製造することができる。その場合にも、これらのマトリックスは、放射線画像の検出のフレームワークにおいて使用することができる。従って、Ｘ線放射を感光点が感応する波長帯域内の発光放射に変換するには、Ｘ線放射とマトリックスの間にシンチレータスクリーンを挿入するだけで十分である。Ｘ線は、光伝導材料（例えば、ａ−Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＩ２など）により、直接的に電荷に変換することもできる。この場合には、感光点は、それぞれ、電荷保存コンデンサを構成する。

これらのマトリックスを形成する感光点は、一般に、オン／オフスイッチ機能を充足する素子と関連付けられた感光素子を有する。感光点は、行導体と列導体の間に取り付けられる。そして、感光装置は、要件に応じて、マトリックス又はストリップとして配設された複数の感光点を有する。

感光素子は、一般に、オン／オフスイッチ素子と直列に取り付けられたダイオードから構成される。オン／オフスイッチ素子は、例えば、その「通過」又は「オン」状態が、順方向においてその素子をターンオンするバイアスに対応すると共にその「遮断」又は「オフ」状態がその逆バイアスに対応している所謂スイッチングダイオードであってよい。２つのダイオードは、所謂、「頭−尾（ｈｅａｄ−ｔｏ−ｔａｉｌ）」構成において、反対の伝導方向を有するように取り付けられる。このような構成については、とりわけ、「頭−尾」構成の２個のダイオードを有するタイプの感光点のマトリックスと、感光点を読み取る方法と、このような感光装置を製造する方法と、を記述する仏国特許出願第８６１４０５８号（仏国特許出願公開第２６０５１６６号）明細書から周知である。

列導体は、感光素子に蓄積された電荷を信号に変換すると共にこれらの信号を出力として供給する読取り回路にリンクされている。より具体的には、読取り回路は、いくつかの段を有することができる。これらの段のうち、第１段は、電荷をアナログ信号に変換可能であり、第２段は、これらの信号を増幅可能であり、第３段は、読取り回路からの出力として、「連続的」に、且つ、列ごとに、感光素子に蓄積された電荷を表す信号を有する多重化信号を供給するように、信号を多重化可能であり、且つ、第４段は、アナログ多重化信号をデジタル信号に変換可能である。あらゆる電子装置と同様に、読取り回路は、蓄積された電荷を表す信号に付加されると共に信号対ノイズ比を制限する電子的ノイズを混入させる。この例においては、ノイズは、読取り回路のそれぞれの段において、且つ、恐らくは、更に画像取得チェーン内においても、生成される。更に一般的には、ノイズは、その信号がデジタル信号に変換される時点まで、アナログ信号のそれぞれの変更又は変換の際に混入される。ノイズは、第１段から生成される信号が、画像取得の特定のモードの場合に、特に、Ｘ線放射の露光時間が短い際に、非常に小さな振幅を有する可能性があるという点において、特に問題である。この結果、信号対ノイズ比が、例えば、１の近傍などのように、非常に小さくなり、これにより、所謂有用な信号、即ち、感光素子に蓄積されている電荷を表すものを、信号の全体から、即ち、有用な信号とノイズとを一度に且つ同時に有する信号から、抽出することが困難になろう。

画像取得チェーンによるノイズの生成は、感光装置の設計によって制限してもよい。しかしながら、ノイズの生成は、感光装置の使用モード、具体的には、感光点が露光される時間、電荷を読み取る速度、及び信号に適用される増幅利得によって大幅に左右される。従って、感光装置の設計の際には、様々な可能な使用モードの間における妥協を余儀なくされる。

様々な感光点に蓄積された電荷を電荷増幅器に転送する際に生成されるノイズを減少させる解決策については、仏国特許出願公開第２６２５５９３号明細書から知られている。この特許文献は、受動的な感光点を読み取る方法について記述しており、マトリックスのそれぞれの列に存在する電荷の中間保存ゾーンへの転送ステップと、この電荷の複製ステップと、複製された電荷の列ごとの平均値の取得ステップと、オリジナルの電荷の列への回復ステップと、が連続的にＮ回にわたって実行される。この後に、電荷の平均値は、後続段に転送される。中間保存ゾーンへのそれぞれの転送の際に混入するノイズは、一般に、その他のノイズと相関を有してはいない。従って、平均値取得ステップにより、このノイズを部分的に除去することができる。しかしながら、この特許文献に記述されている解決策によれば、実際に、画像取得チェーンによって混入するノイズを全体的に低減することはできるが、それは、感光点と電荷増幅器の間における電荷転送のレベルにおいてのみである。画像取得チェーンのその他のあらゆる段階において混入するノイズは低減されない。更には、この特許文献に記述されている解決策は、受動型の感光点、即ち、電荷が読取り回路内において電圧に変換されると共に能動的な感光点の場合のように感光点内において直接的に電圧に変換されることのない感光点の読取りに対してのみ適用される。

本発明の目的は、とりわけ、前述の欠点のすべて又は一部を軽減することにある。この目的のために、本発明の主題は、行及び列として編成された感光点のマトリックスを有する感光装置を制御する方法であって、この方法は、それぞれの感光点が電荷を蓄積することができる、画像を取得するステップと、この画像を読み取るステップとを有し、読取りステップは、異なる感光点に蓄積された電荷をこの電荷を表すアナログ信号に変換する先行するサブステップと、デジタル画像を得るために、これらのアナログ信号を処理するサブステップとを有し、この方法は、処理サブステップが、同一の感光点について、且つ、同一の取得ステップについて、Ｎ回にわたって反復され、ここで、Ｎは、２以上の整数であり、且つ、読取りステップが、取得ステップごとに単一のデジタル画像を供給するように感光点ごとにＮ個の処理済みの信号の平均値を取得するサブステップを有することを特徴とする。

特定の実施形態によれば、アナログ信号は電圧である。

処理サブステップは、
−アナログ信号からデジタル信号への変換ステップと、
−アナログ信号の多重化ステップと、
−その多重化の直前に実行されるアナログ信号のサンプリング／保持ステップと、
−アナログ信号の、又は、適宜、デジタル信号の増幅ステップと、
を含むことができる。

特定の実施形態によれば、感光点が露光される、有用な画像と呼ばれる画像を取得するそれぞれのステップは、感光点が露光されない、オフセット画像と呼ばれる画像を取得するステップと、このオフセット画像を読み取るステップと、に後続しており、オフセット画像を読み取るステップは、有用な画像を読み取るステップと同一であり、有用な画像は、オフセット画像に基づいて補正される。

第１の変形においては、処理サブステップは、次の列を検討する前に、同一の列についてＮ回にわたって反復される。

第２の変形においては、処理サブステップは、反復される前に、それぞれの列を連続的に検討する。

第１の実施形態によれば、すべての感光点の電荷を表すアナログ信号は、それぞれの感光点に関する処理サブステップのＮ回の反復の後に、ゼロにリセットされる。

第２の実施形態によれば、検討対象の行のすべての感光点の電荷を表すアナログ信号は、次の行を検討する前に、ゼロにリセットされる。

本発明の利点は、とりわけ、画像取得チェーンのほとんど全体にわたって生成されるノイズを減少させることができるようにするというものである。具体的には、電荷がアナログ信号に変換されるや否や生成されるノイズを低減することもできる。

添付の図面との関係において一例として提供される、一実施形態に関する詳細な説明を参照することにより、本発明について更に理解することができると共に、その他の利点が明らかとなる。

本発明を適用可能な第１の例示用の受動型感光装置である。 本発明を適用可能な第２の例示用の受動型感光装置である。 本発明を適用可能な例示用の能動型感光装置である。 本発明による方法の可能なステップである。 処理操作と、感光装置のマトリックスの様々な列の信号のゼロへのリセットとを順序付けする様々な可能性を示すタイムチャートである。 処理操作と、感光装置のマトリックスの様々な列の信号のゼロへのリセットとを順序付けする様々な可能性を示すタイムチャートである。 処理操作と、感光装置のマトリックスの様々な列の信号のゼロへのリセットとを順序付けする様々な可能性を示すタイムチャートである。

図１は、従来の方式によって編成されたマトリックス２を有する感光装置１の概略図を示している。マトリックス２は、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９を有し、これらの感光点のそれぞれは、頭−尾構成によって直列に取り付けられた感光ダイオードＤｐ及びスイッチングダイオードＤｃによって形成されている。このマトリックスは、列導体Ｘ_１〜Ｘ_３と交差した行導体Ｙ_１〜Ｙ_３を有し、それぞれの交差点には、行導体Ｙ_１〜Ｙ_３と列導体Ｘ_１〜Ｘ_３の間に感光点Ｐ_１〜Ｐ_９が接続されている。従って、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９は、行Ｌ_１〜Ｌ_３と列Ｃｌ_１〜Ｃｌ_３に従って配列されている。これらの感光点は、ピクセルとも呼ばれる。

図１の例には、９つの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９を規定する３つの行と３つの列のみが示されているが、このようなマトリックスは、恐らくは、最大で数百万点という格段に大きな容量を有することができる。例えば、（４０ｃｍ×４０ｃｍのレベルのエリア内に）３０００行×３０００列として配列された、或いは、検出ストリップを構成するように単一の行といくつかの列として実際に配列された、或いは、さもなければ、単一の感光点を構成するように単一の行と単一の列として配列された、感光点を有するこの種のマトリックスを製造することが一般的である。

感光装置１は、行制御回路３を有しており、この出力のいくつかＳＹ_１、ＳＹ_２、及びＳＹ_３は、行導体Ｙ_１、Ｙ_２、及びＹ_３にそれぞれリンクされている。行制御回路３は、行導体Ｙ_１〜Ｙ_３の連続的なアドレス指定を可能にする、例えば、クロック回路、スイッチング回路、及びシフトレジスタなどの図示されてはいない様々な要素を具備している。感光装置１は、行導体Ｙ_１、Ｙ_２、及びＹ_３に印加されるバイアスパルスの振幅を規定するべく機能する電圧ＶＰ１を行制御回路３に供給する電圧源４と、行導体Ｙ_１、Ｙ_２、及びＹ_３に印加される読取りパルスの振幅を規定するべく機能する電圧ＶＰ_２を行制御回路３に供給する電圧源１３と、を更に有する。これら２つの電圧源４及び１３は、任意選択により、１つに統合することもできる。

それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９において、２つのダイオードＤｐ及びＤｃは、図１に示されているようにそれぞれのアノードにより、又はそれぞれのカソードにより、１つにリンクされている。フォトダイオードＤｐのカソードは、列導体Ｘ_１〜Ｘ_３にリンクされており、且つ、スイッチング導体Ｄｃのカソードは、行導体Ｙ_１〜Ｙ_３にリンクされている。

画像取得又は画像キャプチャのフェーズ、即ち、所謂「有用」な発光信号に対するマトリックス２の露光のフェーズにおいては、それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９の２つのダイオードＤｐ及びＤｃは逆バイアスされる。この状態において、これらのダイオードは、それぞれ、静電容量を構成する。一般に、２つのダイオードＤｐ及びＤｃは、フォトダイオードＤｐが有する静電容量が、相対的に大きく、例えば、５０倍のレベルを有するように、設計されることに留意されたい。

画像取得の際には、属する感光点Ｐ_１〜Ｐ_９の露光により、フォトダイオードＤｐ内に電荷が生成される。その量が露光強度によって左右されるこの電荷は、２つのダイオードＤｐ及びＤｃを接合している地点に形成されたノード上の地点Ａに蓄積する。感光点Ｐ_１〜Ｐ_９の読取りは、同一の行導体Ｙ_１〜Ｙ_３にリンクされたすべての感光点について、同時に、行ごとに、実行される。この目的のために、行制御回路３は、アドレス指定されたそれぞれの行導体Ｙ_１〜Ｙ_３に対して所謂振幅読取りパルスＶＰ_２を印加する。アドレス指定されていない行導体は、基準電位Ｖｒ又は静止電位に維持される。この基準電位Ｖｒは、例えば、接地である。これは、列導体Ｘ_１〜Ｘ_３に印加されるものと同一の電位であってもよい。

感光点Ｐ_１〜Ｐ_９の地点Ａにおける電荷の可能な蓄積により、この地点における電圧の低下、即ち、フォトダイオードＤｐの逆バイアス電圧の低下が発生する。特定の動作モードにおいては、読取りパルスを行導体Ｙ_１〜Ｙ_３に対して印加する効果は、その行導体にリンクされているすべての感光点の地点Ａの電位を、有用な発光信号に露光される前に有していたバイアスレベルに回復することにある。この結果、対応する地点Ａに蓄積されている電荷に比例した電流の流れが列導体Ｘ_１〜Ｘ_３のそれぞれの内部に生成される。

列導体Ｘ_１〜Ｘ_３は、読取り回路ＣＬにリンクされており、この読取り回路は、図１の例においては、積分器回路５、マルチプレクサ回路６と、ビデオ増幅器７と、アナログ−デジタルコンバータ８と、を有する。積分器回路５は、列導体Ｘ_１〜Ｘ_３と同じ数の増幅器を有しており、即ち、図１の例においては、３つの増幅器Ｇ_１〜Ｇ_３を有する。積分器回路は、積分コンデンサＣ_１〜Ｃ_３と、それぞれの増幅器Ｇ_１〜Ｇ_３用のオン／オフスイッチ素子Ｉ_１〜Ｉ_３と、を更に有する。それぞれの列導体Ｘ_１〜Ｘ_３は、積分器として取り付けられた増幅器Ｇ_１〜Ｇ_３の負入力「−」にリンクされている。積分コンデンサＣ_１〜Ｃ_３は、それぞれの増幅器の負入力「−」と出力Ｓ_１〜Ｓ_３の間に取り付けられている。それぞれの増幅器Ｇ_１〜Ｇ_３の第２入力「＋」は、図１の例においては、基準電気Ｖｒである電位にリンクされている。従って、この電位は、列導体Ｘ_１〜Ｘ_３のすべてに対して印加される。それぞれの増幅器は、それぞれの積分コンデンサＣ_１〜Ｃ_３と並列に取り付けられた所謂リセットツーゼロオン／オフスイッチ素子Ｉ_１〜Ｉ_３を有する。オン／オフスイッチ素子Ｉ_１〜Ｉ_３は、例えば、ＭＯＳタイプのトランジスタである。従って、積分器回路５は、列導体Ｘ_１〜Ｘ_３上において流れる電荷を電圧に変換する。

増幅器Ｇ１〜Ｇ３の出力Ｓ１〜Ｓ３は、マルチプレクサ回路６の入力Ｅｎｔ１〜Ｅｎｔ３にリンクされている。マルチプレクサ回路６は、例えば、パラレル入力及びシリアル出力を有するシフトレジスタから形成されており、これは、恐らくは、「電荷結合装置」という英語名から一般的にはＣ．Ｃ．Ｄ．と呼ばれている電荷結合タイプのものであろう。この従来の構成によれば、マルチプレクサ６の出力において、「連続的」に、且つ、行ごとに（Ｌ_１からＬ_３へ）、すべての感光点Ｐ_１〜Ｐ_９の地点Ａに蓄積されている電荷を表す電圧を供給することができる。これらの電圧は、多重化信号ＳＭと呼ばれる。

この後に、多重化信号ＳＭをビデオ増幅器７によって増幅すると共にアナログ−デジタルコンバータ８によってデジタル信号ＳＮに変換することができる。

図１の例においてはスイッチングダイオードＤｃによって実現されているオン／オフスイッチ機能を充足するべく、トランジスタを使用することも周知であることに留意されたい。トランジスタは、ダイオードと比較した場合に、接続が複雑になるが、その「オン」状態の品質における利点を提供する。

図２は、感光装置１’を概略的に示しており、これは、主には、スイッチングダイオードＤｃが、例えば、薄膜を薄い層として堆積させる技法によって製造されたトランジスタＴによって置換されたマトリックス２’を有するという点が図１のものと異なっている。このようなトランジスタは、「薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）」という用語により、英語の文献において知られている。又、薄膜を薄い層として堆積させる技法を使用することにより、図１及び図２に示されているマトリックス２及び２’のその他の素子を製造することもできる。

一例として図２に示されている図においては、それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９内において、トランジスタＴは、そのソースＳによってフォトダイオードＤｐのカソードに、即ち、地点Ａにリンクされており、そのゲートＧは、その感光点が属する行導体Ｙ_１〜Ｙ_３にリンクされており、且つ、そのドレーンＤは、その感光点Ｐ_１〜Ｐ_９が属する列導体Ｘ_１〜Ｘ_３にリンクされている。すべてのフォトダイオードＤｐのアノードは、行制御回路３の出力ＳＹ_４にリンクされている。この出力ＳＹ_４は、例えば、−５ボルトのレベルの、基準電位Ｖｒ又は接地との関係において負である、所謂バイアス電圧Ｖ_{ｐｏｌａｒ}を供給する。このバイアス電圧Ｖ_{ｐｏｌａｒ}は、フォトダイオードＤｐの逆バイアスを構成するべく機能する。行制御回路３は、このバイアス電圧を、例えば、電圧源４から受け取る。

日本語の文章数:1 英語の文章数:2
図１及び図２に示されている装置の全般的な動作について更に十分に理解するべく、仏国特許出願公開第２７６０５８５号明細書及び仏国特許出願公開第２６０５１６６号明細書を参照してもよい。

図１及び図２は、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９が受動型と呼ばれる感光装置１及び１’の例示用の実施形態を示している。但し、本発明は、感光点が能動型と呼ばれる感光装置に対して、即ち、画像取得フェーズにおいて蓄積された電荷が、ピクセルのレベルにおいて電圧に変換され、従って、マトリックス外部の積分器回路内においては変換されない感光点に対して、特に良好に適用される。

図３は、感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の２つの行Ｌ_１及びＬ_２と２つの列Ｃｌ_１及びＣｌ_２のマトリックス２’’を有するこの種の感光装置１’’を示している。行制御回路３は、２つの行導体Ｙ_１及びＹ_２にそれぞれリンクされた２つの出力ＳＹ_１及びＳＹ_２を有する。行制御回路は、２つのリセットツーゼロ導体Ｙ_ＲＡＺ１及びＹ_ＲＡＺ２にそれぞれリンクされた２つの出力Ｓ_ＲＡＺ１及びＳ_ＲＡＺ２を更に有する。それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_４は、１つのフォトダイオードＤｐと、３つのトランジスタＴ_１、Ｔ_２、及びＴ_３と、を有する。それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の第１トランジスタＴ_１は、そのゲートＧにより、その検討対象の感光点Ｐ_１〜Ｐ_４が属している行Ｌ_１又はＬ_２のリセットツーゼロ導体Ｙ_ＲＡＺ１又はＹ_ＲＡＺ２に対してリンクされており、そのドレーンＤにより、ドレーンＤにリセットツーゼロ電位Ｖ_ＲＡＺを印加する電圧源３１にリンクされており、且つ、そのソースＳにより、その検討対象の感光点Ｐ_１〜Ｐ_４に属しているフォトダイオードＤｐのカソードにリンクされている。すべてのフォトダイオードＤｐのアノードは、例えば、接地などの共通電位にリンクされている。同一の地点ＡをトランジスタＴ_１のソースＳとフォトダイオードＤｐのカソードの間に規定してもよい。この地点Ａは、更に、その同一の感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の第２トランジスタＴ_２のゲートＧにリンクされている。このトランジスタＴ_２のソースＳは、その同一の感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の第３トランジスタＴ_３のソースＳにリンクされており、且つ、トランジスタＴ_２のドレーンＤは、ドレーンＤに供給電位Ｖ_ｄｄを印加する電圧源３２にリンクされている。それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の第３トランジスタＴ_３は、更に、そのゲートＧにより、その検討対象の感光点Ｐ_１〜Ｐ_４が属している行Ｌ_１又はＬ_２の行導体Ｙ_１又はＹ_２にリンクされており、且つ、そのドレーンＤにより、その検討対象の感光点Ｐ_１〜Ｐ_４が属している列Ｃｌ_１又はＣｌ_２の列導体Ｘ_１又はＸ_２にリンクされている。

トランジスタＴ_１は、感光点Ｐ_１〜Ｐ_４を、それぞれのオリジナルの状態に、即ち、それぞれが放射に露光される前に有していた状態にリセットすることができるようにしている。更に詳しくは、トランジスタＴ_１は、リセットツーゼロパルスがリセットツーゼロ導体Ｙ_ＲＡＺ１又はＹ_ＲＡＺ２上において行制御回路３によって送出された際に、その検討対象の行Ｌ_１又はＬ_２のすべての感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の地点Ａの電位を、この例においてはリセットツーゼロ電位Ｖ_ＲＡＺである開始電位に戻すことができるようにしている。行制御回路３によって送出されるリセットツーゼロパルスは、例えば、電圧源４’’によって供給される。トランジスタＴ_２は、トランジスタＴ_３がオフ状態にある際には、地点Ａを列導体Ｘ_１及びＸ_２から隔離できるようにし、且つ、トランジスタＴ_３がオン状態にある際には、地点Ａ上の電圧の値を列Ｘ_１及びＸ_２上に（定数内において）複写できるようにしている。トランジスタＴ_３は、地点Ａにおける信号を列Ｘ_１及びＸ_２上に複写することが好ましい行Ｌ_１又はＬ_２を選択できるようにしている。

これらの感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の読取りも、行ごとに実行される。行制御回路は、読取りパルスをそれぞれの行導体Ｙ_１及びＹ_２に対して連続的に印加する。この結果、読取り対象の行Ｌ_１又はＬ_２に属する感光点Ｐ_１〜Ｐ_４の地点Ａにおける電圧が、トランジスタＴ_２により、列導体Ｘ_１及びＸ_２上に複写される。電圧は、シフト電圧内に複写される。

図１及び図２の感光装置１及び１’とは対照的に、感光装置１’’は、積分器回路を有しておらず、地点Ａに蓄積された電荷によって生成された電位は、トランジスタＴ_２のソースＳのレベルにおいて複写される。列導体Ｘ_１及びＸ_２は、マルチプレクサ６の入力Ｅｎｔ_１及びＥｎｔ_２に直接リンクされている。マルチプレクサ６は、一般に、サンプリング及び保持段から構成された入力段を有する。マルチプレクサ６は、多重化信号ＳＭを出力として供給し、この多重化信号は、ビデオ増幅器７によって増幅すると共にデジタル信号ＳＮとして供給するようにアナログ−デジタルコンバータ８によってデジタル化することもできる。

図３は、感光点の２つの行及び２つの列のみを有する感光装置１’’を参照して提供されている。当然のことながら、本発明は、格段に大きな容量のマトリックスに対しても適用される。更には、それぞれの感光点は、３つを上回る数のトランジスタを有することも可能であり、且つ、供給電圧Ｖ_ｄｄ及びリセットツーゼロ電圧Ｖ_ＲＡＺは、それぞれの感光点ごとに異なるようにすることもできる。又、ピクセルの電子回路は、更に複雑なものにすることも可能であり、且つ、例えば、トランジスタＴ_２の代わりに、電荷増幅器を有することもできる。

図１〜図３の感光装置１、１’、及び１’’においては、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９の露光の際に、電荷がフォトダイオードＤｐによって蓄積されるものと想定されている。しかしながら、この電荷は、例えば、フォトトランジスタなどの任意の感光素子によって蓄積してもよい。

図４は、例えば、図１、図２、及び図３を参照して説明したものなどの感光装置を制御する方法の可能なステップを示している。本発明による制御方法は、初期化ステップと呼ばれる第１ステップＥ_１を有することができる。図３に示されている感光装置１’’に適合された特定の実施形態によれば、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９は、このステップＥ_１において、ゼロに、換言すれば、そのオリジナルの状態に、リセットされる。この特定の実施形態は、後述する図５及び図６に示されている。図１及び図２に示されているものなどの受動型感光装置１及び１’’の場合には、ゼロにリセットされるのは、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９ではなく、積分コンデンサＣ_１〜Ｃ_３の端子間の電圧であり、それぞれのオン／オフスイッチ素子Ｉ_１〜Ｉ_３によってリセットされる。本制御方法は、それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９がその最中に電荷を蓄積することができる画像を取得するステップＥ_２と、この画像を読み取るステップＥ_３と、を有する。ステップＥ_２においては、マトリックス２、２’、又は２’’は、例えば、放射線画像を得ることが望ましい患者の身体の一部を通過したＸ線を受け取るシンチレータに由来した有用な発光信号に対して露光される。一般に、画像の読取りは、行ごとに実行されるが、これは、ピクセルごとに、又は画像のすべてのピクセルについて同時に、行うこともできる。ステップＥ_３は、検討対象の行の様々な感光点に蓄積された電荷をこの電荷を表すアナログ信号に変換する先行するサブステップＥ_３１と、それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９についてＮ回にわたって反復されるこれらのアナログ信号を処理するサブステップＥ_３２であって、Ｎは、２以上の整数であり、それぞれの処理サブステップＥ_３２は、一連の個別のデジタル画像を取得することができるようにする、サブステップＥ_３２と、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９ごとにＮ個の処理済みの信号の平均値を取得するサブステップＥ_３５とを有する。Ｎ個の処理済みの信号は、画像取得チェーンの末尾において取得ステップごとに単一のデジタル画像を供給するように、検討対象の感光点Ｐ_１〜Ｐ_９との関係において平均値が取得される。Ｎの値は、具体的には、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９の露光時間と、ユーザーが得ることを所望するデジタル画像の信号対ノイズ比と、に基づいて、ユーザーにより、判定することができる。Ｎの値は、２回の画像取得の間の利用可能な時間によって制限される場合もある。一般的には、Ｎは、２を上回っているが、読取り速度を過剰に低化させないように、Ｎは、好ましくは、２〜１０の間において選択されることになる。

サブステップＥ_３１は、図１及び図２に示されている感光装置１及び１’においては、積分器回路５により、そして、図３に示されている感光装置１’’においては、トランジスタＴ_２により、実行される。この結果、電荷を表すアナログ信号は電圧である。

サブステップＥ_３２は、それぞれの処理サブステップＥ_３２ごとに多重化信号ＳＭをシリアルに供給するように、アナログ信号の多重化ステップ３２２を有することができる。多重化ステップ３２２は、例えば、図１〜図３に示されているマルチプレクサ６によって実行される。有利には、マルチプレクサ６は、画像取得チェーンにおいて、これらの図には示されていないサンプリング／保持ユニットに後続している。従って、本発明による方法においては、サンプリング／保持ステップ３２１は、多重化ステップ３２２の直前において実行される。特定の実施形態によれば、処理サブステップＥ_３２は、アナログ信号のデジタル化ステップ３２４を、換言すれば、アナログ信号をデジタル信号に変換するステップを有する。アナログ信号は、具体的には、多重化ステップ３２２の後に、アナログ−デジタルコンバータ８によってデジタル化することができる。更に特定の実施形態によれば、サブステップＥ_３２は、アナログ及び／又はデジタル信号の増幅ステップ３２３を有する。増幅ステップ３２３は、例えば、多重化信号ＳＭに関係している。これは、ビデオ増幅器７によって実行してもよい。尚、サブステップＥ_３２を参照して提供されているこの説明は、アナログ信号が、まず、多重化され、増幅され、且つ、次いで、デジタル化される処理操作を示しているが、多重化ステップ３２２、増幅ステップ３２３、及びデジタル化ステップ３２４は、別の順序によって実行してもよいことを明瞭に理解しなければならない。更には、増幅ステップ及びフィルタリングステップなどのその他の処理操作を感光点Ｐ_１〜Ｐ_９から生じるアナログ信号に対して実行してもよい。但し、ノイズは、画像取得チェーンのそれぞれの段階において、即ち、この例においては、サンプリング／保持ステップ３２１、多重化ステップ３２２、増幅ステップ３２３、及びデジタル化ステップ３２４において混入する可能性があるため、デジタル化ステップ３２４を含むアナログ信号を処理する画像取得チェーンの全部又は一部の反復を実行することが特に有利である。又、電荷からアナログ信号への変換からディスプレイによる信号の受信までの画像取得チェーンの全体の反復を実行することもできる。次いで、少なくとも１つのマイクロコントローラ又はプログラム可能なロジック回路を一般に有する画像取得チェーンの一部において、ディスプレイに可能な限り近接した状態で、信号の平均値の取得が実行される。

本発明によれば、処理サブステップＥ_３２は、それぞれの画像取得ステップＥ_２の後に、、Ｎ回にわたって反復され、これは、感光点のそれぞれの行について実行される。従って、それぞれのステップＥ_２において、行ごとにＮ個の多重信号ＳＭが得られる。特定の実施形態によれば、サブステップＥ_３２の反復は、読取りカウンタによって実現され、この値をｎと表記する。この特定の実施形態によれば、初期化ステップＥ_１において、読取りカウンタの値ｎは、値１となるように設定される。処理サブステップＥ_３２の完了の際に、カウンタの値ｎが値Ｎと等しいかどうかをサブステップＥ_３３において判定することができる。等しくなければ、サブステップＥ_３４において１単位だけカウンタの値ｎを増分し、且つ、サブステップＥ_３２の全体を反復することができる。カウンタの値ｎが値Ｎに等しい場合には、それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９について得られたＮ個の処理済みの信号の平均値をサブステップＥ_３５において取得する。行ごとの処理の際に得られるＮ個の処理済みの信号は、例えば、Ｐ_１〜Ｐ_３などの同一の行のそれぞれの感光点に由来している。ステップＥ_３は、それぞれの行について反復される（ピクセルＰ_４〜Ｐ_６、且つ、次いで、ピクセルＰ_７〜Ｐ_９）。平均値の取得は、例えば、算術又は二次平均値の取得である。これを読取りカウンタの値ｎ又は特定の信号の振幅に基づいて重み付けすることもできる。例えば、既定のバスケットの外に位置するものなどの信号の異常値を除去することもできる。平均値の取得は、具体的には、Ｎ個の多重化及びデジタル化済みの信号に対して実行することができる。次いで、平均値取得サブステップＥ_３５によって得られた信号を、単一の処理サブステップＥ_３２から生成された信号であるかのように、同一の方式により、画像取得チェーンの残りの部分によって利用することができる。

本発明は、２つの処理操作の間において、ノイズがその他のノイズとは少なくとも部分的に相関しておらず、且つ、従って、部分的に相殺されるという点に鑑み、アナログ信号を処理するサブステップＥ_３２において混入する電子ノイズを低減できるようにしている。更に詳しくは、完全に相関していないノイズの場合には、Ｎ回の処理サブステップＥ_３２におけるノイズの全体は、単一のサブステップＥ_３２において混入するノイズとの関係において、Ｎの平方根

によって除算される。従って、２回の処理サブステップＥ_３２（Ｎ＝２）の場合には、ノイズは、４０パーセント超だけ、既に低減されていることを理解されたい。リアルタイム処理の場合には、読取り速度を低化させないように、処理サブステップＥ_３２を特定の回数を上回っては反復させない。サブステップＥ_３２は、例えば、感光点のそれぞれの行ごとに、２〜１０回にわたって反復される（２≦Ｎ≦１０）。

読取りステップＥ_３が完了した際に、信号には、任意選択により、ステップＥ_４において事後処理を施してもよく、且つ、信号をステップＥ_５において利用及び／又は表示してもよい。事後処理は、例えば、それぞれの感光点Ｐ_１〜Ｐ_９ごとの利得補正に関係するものであってよい。利得補正（ピクセルごと）は、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９に蓄積された電荷と、この電荷が集積された電圧と、の間の比率の関係が、すべての感光点Ｐ_１〜Ｐ_９において同一の線形係数に対応していないという点に鑑み、必要となる。

特定の実施形態によれば、有用な画像を、即ち、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９がそのために露光される画像を取得するそれぞれのステップＥ_２は、オフセット画像を、即ち、感光点Ｐ_１〜Ｐ_９がそのために露光されない画像を取得するステップと、このオフセット画像を読み取るステップと、に後続している。この結果、事後処理ステップＥ_４において、有用な画像をオフセット画像に基づいて補正することができる。オフセット補正は、一般に、感光装置１、１’、及び１’’内において使用される半導体コンポーネント、具体的には、フォトダイオードＤｐ、スイッチングダイオードＤｃ、及びトランジスタＴ_１、Ｔ_２、及びＴ_３のすべてが厳密に同一ではないという点に鑑み、必要となる。有用な画像とオフセット画像が存在する場合には、有用な画像とオフセット画像の間におけるピクセルごとの減算により、オフセット画像に基づいた有用な画像の補正を実行してもよい。電荷／電圧変換段階のゼロへのリセットが実行されない場合には、オフセット補正は、相関二重サンプリングによって構成される。

更に、特定の実施形態によれば、オフセット画像を読み取るステップは、有用な画像を読み取るステップＥ_３と同一である。換言すれば、露光されない状態において感光点Ｐ_１〜Ｐ_９内に蓄積される電荷を表すと共にオフセット信号と呼ばれるアナログ信号をＮ回にわたって処理し、且つ、次いで、有用な信号と同様の方式により、処理サブステップＥ_３２によって生成されたノイズを低減するように、ピクセルごとに平均値を取得する。

特定の実施形態によれば、本発明による制御方法は、処理サブステップＥ_３２と平均値取得サブステップＥ_３５のいくつかの順序付けを有しており、処理サブステップＥ_３２は、その順序付けに応じて、異なるものであってよい。一例として、第１の処理サブステップＥ_３２は、アナログ信号のサンプリング／保持ステップ３２１及び多重化ステップ３２２を有することが可能であり、且つ、第２のサブステップＥ_３２は、多重化信号ＳＭの増幅ステップ３２３及びデジタル化ステップ３２４を有することが可能であり、それぞれのサブステップＥ_３２は、その結果として生成されるＮ個の信号が第１及び第２の平均値取得サブステップＥ_３５においてそれぞれ平均値が取得される前に、Ｎ回にわたって反復される。

図５及び図６は、タイムチャートにより、マトリックス２、２’、又は２’’の行に従ってアナログ信号を処理する操作の順序付けの２つの異なる可能性を示している。以下の説明においては、Ｎｌ行×Ｎｃ列として編成された感光点のマトリックスについて検討する。タイムチャートにおいては、Ｈｉｇｈ状態を能動的な状態であると見なし、且つ、Ｌｏｗ状態を受動的な状態であると見なされたい。

図５は、処理サブステップＥ_３２が、次の行を検討する前に、同一の行についてＮ回にわたって反復される第１の可能性を示している。更に正確には、この可能性によれば、同一の行から由来するＮ個の信号の行ごとの平均値の取得が実行される。換言すれば、所与のピクセルの行を検討する場合に、１つの列に対応した（即ち、１つの列の最下部に位置した）それぞれの読取り回路が、前述の行に位置しているピクセルに由来するＮ個の連続した信号を収集する。ピクセルの読取りの際には、電位の読取り値は漸近値に向かって変化し、この漸近値は、ピクセルによって収集される電荷であることが知られている。サンプリング及び保持ユニット３２１によってこの電位のＮ個の連続的なサンプルを収集することにより、それぞれの連続的に収集されたサンプルは、漸近値に接近する。従って、検討対象の行のそれぞれのピクセルについて、これらのＮ個のサンプルの平均値は、そのピクセル内に収集されている電荷をより正確に表しており、これは、Ｎ回の読取りが、感光点をゼロにリセットすることなしに（いくつかの行にわたる）Ｎ回の完全な取得によってのみ実行される場合と対照的である。尚、この例においては、Ｎは、３に等しくなるように選択されているが、当然、２以上の任意のその他の整数値も可能である。第１タイムチャートＣ_５ＲＡＺは、感光点をゼロにリセットする期間Ｔ_ＲＡＺを示している。図３との関係において、タイムチャートＣ_５ＲＡＺは、リセットツーゼロ導体Ｙ_ＲＡＺ１及びＹ_ＲＡＺ２用の信号の可能な形状を示している。第２タイムチャートＣ_{５ｅｘｐｏ}は、画像を取得するステップＥ_２の期間Ｔ_ｅｘｐｏ、即ち、感光点が放射に晒される期間を示している。その他の３つのタイムチャートＣ_５１、Ｃ_５２、及びＣ_５Ｎｌは、それぞれ、第１の、第２の、且つ、最後の行の信号が、サブステップＥ_３２によって処理される期間Ｔ_５１、Ｔ_５２、及びＴ_５Ｎｌを表している。図３との関係において、タイムチャートＣ_５１及びＣ_５２は、恐らくは行導体Ｙ_１及びＹ_２にそれぞれ印加してもよい信号を示している。これらのタイムチャートＣ_５ＲＡＺ、Ｃ_{５ｅｘｐｏ}、Ｃ_５１、Ｃ_５２、及びＣ_５Ｎｌは、
−それぞれの期間Ｔ_ｅｘｐｏは、期間Ｔ_ＲＡＺに後続しており、
−期間Ｔ_ｅｘｐｏの完了の際に、第１行のＮｃ信号は、３回にわたって処理され、
−第１の行の信号の最後の処理の後に、第２の行のＮｃ信号が３回にわたって処理され、且つ、
−対応する信号の３回にわたる処理が、最後の行まで、以下同様に継続する、
ことを示している。

この後に、サブステップＥ_３５と、ステップＥ_４及びＥ_５と、を実行することができる。画像を取得する新しいステップＥ_２は、最後の行を処理するサブステップＥ_３２の最後の反復が完了したらすぐに実行してもよい。

当然のことながら、受動型の感光装置の場合には、その信号が処理の対象である行に属する感光点の電荷は、図４を参照して説明した読取りステップＥ_３に従って、第１処理サブステップＥ_３２の前に変換しておかなければならない。

図６は、アナログ信号を処理する動作を順序付けする第２の可能性を示しており、この場合には、処理サブステップＥ_３２は、反復される前に、連続的にそれぞれの行を検討している。この例においては、Ｎは、２に等しくなるように選択されている。図６において、感光点をゼロにリセットするタイムチャートＣ_６ＲＡＺと感光点を露光させるＣ_{６ｅｘｐｏ}は、それぞれ、タイムチャートＣ_５ＲＡＺ及びＣ_{５ｅｘｐｏ}と同一である。３つのその他のタイムチャートＣ_６１、Ｃ_６２、及びＣ_６Ｎｌは、それぞれ、第１の、第２、及び最後の行の信号がサブステップＥ_３２によって処理される期間Ｔ_６１、Ｔ_６２、及びＴ_６Ｎ１を示している。図５のタイムチャートとは対照的に、タイムチャートＣ_６ＲＡＺ、Ｃ_{６ｅｘｐｏ}、Ｃ_６１、Ｃ_６２、及びＣ_６Ｎｌは、露光期間Ｔ_ｅｘｐｏの完了の際に、まず、第１行のＮｃ信号が処理され、これに第２行のＮｃ信号が後続し、且つ、対応する信号の処理が、最後の行まで、以下同様に継続されることを示している。この後に、第１の行、第２の行、及び後続の行の２回目の処理が、最後の行まで実行される。最後の行を処理するサブステップＥ_３２のＮ回の反復の後に、平均値取得ステップＥ_３５と、次いで、事後処理ステップＥ_４及び利用及び／又は表示ステップＥ_５と、を実行してもよい。画像を取得する新しいステップＥ_２を実行することもできる。

図５及び図６に示されている特定の実施形態によれば、すべての感光点の電荷を表すアナログ信号は、それぞれの感光点に対する処理サブステップＥ_３２のＮ回の反復の後に、ゼロにリセットされる。従って、２枚の連続した有用な画像を考慮すれば、第１画像を得るためのサブステップＥ_３２のＮ回の反復に伴うアナログ信号のゼロへのリセットは、次の画像を得るための先行するステップＥ_２のゼロへのリセットに対応している。

図７は、タイムチャートにより、本発明による方法の別の特定の実施形態を示しており、この場合に、Ｎは２に等しい。第１タイムチャートＣ_{７ｅｘｐｏ}は、画像を取得するステップＥ_２の期間Ｔ_ｅｘｐｏを示している。３つのタイムチャートＣ_７１、Ｃ_７２、及びＣ_７Ｎｌは、それぞれ、第１の、第２の、及び最後の行がサブステップＥ_３２によって処理される期間Ｔ_７１、Ｔ_７２、及びＴ_７Ｎｌを示している。その他の３つのタイムチャートＣ_{７ＲＡＺ１}、Ｃ_{７ＲＡＺ２}、及びＣ_{７ＲＡＺＮｌ}は、第１の、第２の、及び最後の行のアナログ信号がそれぞれゼロにリセットされる期間Ｔ_ＲＡＺ１、Ｔ_ＲＡＺ２、及びＴ_{ＲＡＺＮｌ}を示している。この特定の実施形態によれば、検討対象の行のすべての感光点の電荷を表すアナログ信号は、次の行を検討する前に、ゼロにリセットされる。この実施形態は、連続的な露光期間Ｔ_ｅｘｐｏに対して、或いは、少なくともすべての感光点から生成される信号の処理の持続時間全体を上回るものに対して、特に適合されている。図７において、感光点を露光させるステップＥ_２は、読取りステップＥ_３と並行して実行されるものと想定されている。信号を処理する操作の順序付けは、図５を参照して説明した可能性に従って実行され、即ち、処理サブステップＥ_３２は、次の行を検討する前に、同一の行についてＮ回にわたって反復される。一方、第１行の信号を処理するＮ回のサブステップＥ_３２の後に、これらの信号は、期間Ｔ_ＲＡＺ１においてゼロにリセットされる。この後に、期間Ｔ_ＲＡＺ２においてゼロにリセットされる前に、第２行の信号がＮ回にわたって処理され、且つ、期間Ｔ_{ＲＡＺＮｌ}においてゼロにリセットされる前に、マトリックス２、２’、又は２’’のすべての行について対応する信号のＮ回にわたる処理が最後の行まで以下同様に継続される。次いで、ステップＥ_３５、Ｅ_４、及びＥ_５が実行される。この結果、この後に、新しい読取りステップＥ_３により、新しい画像を取得し、様々な行の信号を連続的に処理することができる。

本発明は、画像取得チェーンのハードウェアの変更を要することなしに、単純且つ経済的な方式によって画像取得チェーンによって生成されるノイズを低減できるようにしている。感光点ごとに実行される処理操作の回数Ｎは、所望の信号対ノイズ比と、画像取得チェーンのハードウェアリソースと、に基づいて容易に適合させることができる。

Claims (10)

1. 行（Ｌ_１〜Ｌ_３）と列（Ｃｌ_１〜Ｃｌ_３）として編成された感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）のマトリックス（２、２’、２’’）を有する感光装置（１、１’、１’’）を制御する方法であって、
   それぞれの感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）がその最中に電荷を蓄積することができる画像を取得する取得ステップ（Ｅ_２）と、
   前記取得ステップ（Ｅ _２ ）で取得した画像を読み取る読取ステップ（Ｅ_３）と、
   を含み、
   前記読取ステップ（Ｅ_３）は、
   前記様々な感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）に蓄積された前記電荷を、この電荷を表すアナログ信号に変換する先行する変換サブステップ（Ｅ_３１）と、
   前記変換サブステップ（Ｅ _３１ ）により変換されたアナログ信号の多重化ステップ（３２２）を有し、各感光点（Ｐ _１ 〜Ｐ _９ ）ごとに、同一の取得ステップ（Ｅ _２ ）で取得された画像に対して、Ｎ回にわたって反復して多重化処理し、Ｎは、２以上の整数である処理サブステップ（Ｅ_３２）と、
   を含み、
   前記読取ステップ（Ｅ_３）は、前記取得ステップ（Ｅ_２）ごとに単一のデジタル画像を供給するように、前記処理サブステップ（Ｅ _３２ ）で処理された各感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）ごとのＮ個の信号の平均値をそれぞれ取得するサブステップ（Ｅ_３５）を有する
   ことを特徴とする方法。
2. 前記アナログ信号は電圧であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記処理サブステップ（Ｅ _３２ ）は、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するステップ（３２４）を含むことを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記処理サブステップ（Ｅ_３２）は、その多重化ステップ（２２２）の直前に実行される前記アナログ信号のサンプリング／保持ステップ（３２１）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記処理サブステップ（Ｅ_３２）は、前記アナログ信号の、又は、適宜、前記デジタル信号の増幅ステップ（３２３）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）が露光される、有用な画像と呼ばれる画像を取得するそれぞれのステップ（Ｅ_２）は、前記感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）が露光されない、オフセット画像と呼ばれる画像を取得するステップ（Ｅ_２）と、このオフセット画像を読み取るステップ（Ｅ_３）と、に後続しており、前記オフセット画像を読み取る前記ステップ（Ｅ_３）は、前記有用な画像を読み取る前記ステップ（Ｅ_３）と同一であり、前記有用な画像は、前記オフセット画像に基づいて補正されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記処理サブステップ（Ｅ_３２）は、次の行を処理する前に、同一の行についてＮ回にわたって反復されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記処理サブステップ（Ｅ_３２）は、反復される前に、連続的にそれぞれの行を処理することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
9. すべての前記感光点の前記電荷を表す前記アナログ信号は、それぞれの感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）に関する前記処理サブステップ（Ｅ_３２）の前記Ｎ回の反復の後に、ゼロにリセットされることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 検討対象の行のすべての前記感光点（Ｐ_１〜Ｐ_９）の前記電荷を表す前記アナログ信号は、次の行を検討する前に、ゼロにリセットされることを特徴とする請求項７に記載の方法。

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