JP2014236480A - Radiation imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医療診断における一般撮影などの静止画撮影や透視撮影などの動画撮影に好適に用いられる放射線撮像システムに関する。 The present invention relates to a radiation imaging system suitably used for still image shooting such as general shooting in medical diagnosis and moving image shooting such as fluoroscopic shooting.
現在、X線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面検出器(Flat Panel Detector、以下FPDと略す)を用いた放射線撮像装置が普及している。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。このような撮像装置では、X線発生装置とFPDの同期を行う構成が一般的である。しかしながら、FPDの設置時にX線発生装置とのつなぎこみが必要であり、設置場所が制限されるという課題がある。 At present, radiation imaging apparatuses using a flat panel detector (hereinafter referred to as FPD) made of a semiconductor material are widely used as imaging apparatuses used for medical image diagnosis and nondestructive inspection using X-rays. Such a radiation imaging apparatus is used as a digital imaging apparatus for still image shooting such as general shooting or moving image shooting such as fluoroscopic shooting in medical image diagnosis, for example. Such an imaging apparatus generally has a configuration in which the X-ray generator and the FPD are synchronized. However, when the FPD is installed, connection with the X-ray generator is necessary, and there is a problem that the installation location is limited.
これに対して、特許文献1には、放射線発生装置とのインターフェースを構築せずに、変換素子のバイアス線に流れる電流により、放射線の照射開始などを検出する技術が開示されている。具体的には、隣接しない行を順次走査することでリセット動作を行い、放射線の照射を検知したら、リセット動作を停止させ、蓄積動作へ移行する。放射線の照射が終了したら、順次走査を行い、画像データの読み出し動作を行う。また、特許文献1には、画像データの読み出し動作の後で、放射線が照射されない状態でリセット動作から読み出し動作までと同じタイミングでオフセット補正データを読み出す技術が開示されている。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for detecting the start of radiation irradiation by a current flowing through a bias line of a conversion element without constructing an interface with a radiation generator. Specifically, the reset operation is performed by sequentially scanning non-adjacent rows. When radiation irradiation is detected, the reset operation is stopped and the operation proceeds to the accumulation operation. When radiation irradiation is completed, scanning is sequentially performed and an image data reading operation is performed. Patent Document 1 discloses a technique for reading offset correction data at the same timing from the reset operation to the read operation in a state where no radiation is irradiated after the image data read operation.
特許文献2では、変換素子の暗電流応答を補正するために、バイアス印加から放射線撮影までの時間と、蓄積時間と、暗電流の応答特性からオフセット補正データの蓄積時間を算出し、算出された蓄積時間に基づきオフセット補正データを読み出して補正する。また、X線撮影後にオフセット信号を取得する際の各行の走査時間を演算で算出し、算出された走査時間に基づき各行を走査する。また、変換素子の暗電流応答を補正するために、バイアス印加から放射線撮影までの時間と、蓄積時間と、暗電流の応答特性と、予め取得したオフセット補正データから放射線撮影時の画像データに重畳する暗電流成分を算出して補正する。
In
変換素子の暗電流成分が時間的に変動する場合、特許文献1の技術では、放射線を検知した行の前後で生じる段差状のアーチファクトを補正できずに画質が低下する場合があることを本発明者らは見出した。特に、インタレースと呼ばれる隣接しない行、たとえば偶数行と奇数行を分けて走査するリセット動作(空読み)を繰り返しながらX線の検知を行う場合には、行方向に発生する偶奇数行の縞状のアーチファクトを補正できずに画質が低下する場合がある。 In the case where the dark current component of the conversion element fluctuates with time, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 may not be able to correct the step-like artifacts generated before and after the line in which the radiation is detected and the image quality may be deteriorated. They found out. In particular, when detecting X-rays while repeating a reset operation (empty reading) in which non-adjacent rows called interlaces, for example, even rows and odd rows are scanned separately, stripes of even odd rows generated in the row direction In some cases, the image quality may be deteriorated due to failure to correct the artifacts.
一方で、特許文献2には、リセット動作(空読み)の途中に、放射線を検知した場合に走査を停止して、蓄積動作に入る概念自体や、隣接しない行を順次走査してリセット動作を行う概念自体が存在しないため、十分な補正ができない。そのため、特許文献2では、特許文献1と同様に、検知行の前後で生じるアーチファクトや、行方向に生じる偶奇数行の縞状のアーチファクトが画質を低下させる場合がある。また、演算で算出した各行の走査時間に基づき、駆動手段を制御することは、複雑な回路構成を必要とするため、実現が困難な場合がある。
On the other hand, in
本発明の目的は、リセット動作に起因するノイズを防止し、良好な画質の画像情報を得ることができる放射線撮像システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a radiation imaging system that can prevent noise caused by a reset operation and obtain image information with good image quality.
本発明の放射線撮像システムは、行列状に配置され、放射線を電荷に変換して画素出力値を出力する複数の画素を含む検出部と、放射線の照射開始を検知する検知手段と、前記検知手段により放射線の照射開始が検知されるまでの間、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を行わせ、前記検知手段により放射線の照射開始が検知されると、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を停止させて電荷の蓄積動作を行わせ、その後、前記放射線の照射が終了すると、前記複数の画素の画素出力値の読み出し動作を行わせることにより、前記放射線の照射に応じた画像情報を出力させ、その後、前記複数の画素に対して、前記インタレースのリセット動作、前記電荷の蓄積動作及び前記画素出力値の読み出し動作を再び行わせることにより、暗画像情報を出力させる制御手段と、前記放射線の照射に応じた画像情報から前記暗画像情報を減算することにより補正を行う第1の補正手段と、前記第1の補正手段により補正された画像情報に対して、前記インタレースのリセット動作に起因する奇数行と偶数行との間の段差、及び前記インタレースのリセット動作を停止した行の前後で生じる段差を補正する第2の補正手段とを有することを特徴とする。 The radiation imaging system of the present invention includes a detection unit that is arranged in a matrix and includes a plurality of pixels that convert radiation into charges and output a pixel output value, a detection unit that detects the start of radiation irradiation, and the detection unit Until the start of radiation irradiation is detected, the interlace reset operation is performed on the plurality of pixels, and when the start of radiation irradiation is detected by the detection unit, the plurality of pixels are detected. The interlace reset operation is stopped and the charge accumulation operation is performed. After that, when the radiation irradiation is completed, the pixel output value reading operation of the plurality of pixels is performed, thereby responding to the radiation irradiation. The image information is output, and then the interlace reset operation, the charge accumulation operation, and the pixel output value read operation are performed again on the plurality of pixels. Control means for outputting dark image information, first correction means for performing correction by subtracting the dark image information from image information corresponding to the radiation irradiation, and the first correction means. The step of correcting the step between the odd-numbered row and the even-numbered row due to the interlace reset operation and the step generated before and after the row where the interlace reset operation is stopped is corrected for the image information corrected by 2 correction means.
第2の補正手段の補正により、リセット動作に起因するノイズを防止し、良好な画質の画像情報を得ることができる。 By the correction of the second correction unit, noise caused by the reset operation can be prevented, and image information with good image quality can be obtained.
図1は、本発明の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示すブロック図である。放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。以下、放射線がX線である例を説明する。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a radiation imaging system according to an embodiment of the present invention. In addition to α rays, β rays, γ rays, etc., which are beams produced by particles (including photons) emitted by radiation decay, radiation has a similar level of energy, such as X-rays, particle rays, and space. Lines are also included. Hereinafter, an example in which the radiation is X-ray will be described.
放射線撮像システムは、X線発生装置201、制御手段202、X線検知手段203、駆動手段204、読み出し手段205、平面型検出器206、第1のメモリ207、第2のメモリ208、補正手段209及び表示手段(又はコンピュータ)214を有する。補正手段209は、第1のオフセット補正手段(第1の補正手段)210、第2のオフセット補正手段(第2の補正手段)211、ゲイン補正手段212及びアーチファクト補正手段213を有する。制御手段202は、X線検知手段203、駆動手段204及び読み出し手段205を制御する。駆動手段204は、平面型検出器206を駆動する。
The radiation imaging system includes an
X線発生装置(放射線発生装置)201は、被写体を介して、平面型検出器206及びX線検知手段203にX線(放射線)を照射する。平面型検出器206は、X列×Y行の行列状に配置された複数の画素を有し、各画素は被写体を透過したX線を電荷に変換して蓄積し、その蓄積した電荷を画素出力値として出力する。X線検知手段203は、X線の照射開始及び照射終了を検知し、X線の照射信号を制御手段202に出力する。平面型検出器206は、X線検知手段203がX線の照射開始を検知すると、X線に応じた電荷の蓄積を開始し、X線検知手段203がX線の照射終了を検知すると、その蓄積した電荷に応じた画素出力値を読み出し手段205に出力する。すると、読み出し手段205は、X列×Y行の画素のX線照射に応じた画像情報X−image(X,Y)を出力する。第1のメモリ207は、画像情報X−image(X,Y)を記憶する。
The X-ray generator (radiation generator) 201 irradiates the
X線検知手段203は、期間TX及びTEを出力する。期間TXは、図4に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からX線照射開始時刻までの期間である。期間TEは、図4に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からX線照射終了時刻までの期間である。駆動手段204は、図4に示すように、X線照射開始時に空読みを停止した行RXを補正手段209に出力する。
X-ray detection means 203 outputs periods TX and TE. The period TX is a period from the bias voltage application start time to the X-ray irradiation start time, as shown in FIG. The period TE is a period from the bias voltage application start time to the X-ray irradiation end time, as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the
その後、X線発生装置201がX線を照射しない状態で、平面型検出器206は、上記の期間TX,TE及び空読み停止行RXを基に、上記と同じ動作(モノマネ駆動)を再び行う。そして、読み出し手段205は、X列×Y行の画素の暗画像情報Dark_A(X,Y)を出力する。第2のメモリ208は、暗画像情報Dark_A(X,Y)を記憶する。ここで、暗画像情報Dark_A(X,Y)は、各画素毎の固定パターンノイズを含むオフセット成分に関する情報である。
Thereafter, in a state where the
第1のオフセット補正手段210は、第1のメモリ207に記憶されている画像情報X−image(X,Y)から第2のメモリ208に記憶されている暗画像情報Dark_A(X,Y)を減算することにより、第1のオフセット補正を行う。第2のオフセット補正手段211は、第1のオフセット補正手段210により補正された画像情報に対して、奇数行及び偶数行のオフセット差などの補正により、第2のオフセット補正を行う。ゲイン補正手段212は、第2のオフセット補正手段211により補正された画像情報に対してゲイン補正を行う。アーチファクト補正手段213は、ゲイン補正手段212により補正された画像情報に対して、X線検知手段203の検知遅れに起因するアーチファクトを補正する。表示手段(又はコンピュータ)214は、アーチファクト補正手段213により補正された画像情報を表示(又は処理)する。
The first offset
図2は、図1の読み出し手段205及び平面型検出器206の構成例を示す回路図である。平面型検出器206は、垂直駆動回路114、検出部112及びバイアス電源部103を有する。読み出し手段205は、読み出し回路113、出力バッファアンプ109及びアナログ/デジタル(A/D)変換器110を有する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the
平面型検出器206は、放射線を検出する素子(画素)を2次元行列状に配置したセンサであり、放射線を検出して画像情報を出力する。図2では、説明の簡便化のために、3行×3列の画素を有する検出部112の例を示す。しかしながら、実際の平面型検出器206はより多画素であり、例えば17インチの場合、約2800行×約2800列の画素を有している。
The
検出部112は、行列状に配置された複数の画素を有する。各画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子S11〜S33と、変換素子S11〜S33の電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子T11〜T33とを有し、画素出力値を出力する。変換素子S11〜S33は、間接型の変換素子又は直接型の変換素子であり、照射された放射線を電荷に変換する。間接型の変換素子S11〜S33は、放射線を光に変換する波長変換体と、その光を電荷に変換する光電変換素子とを有する。直接型の変換素子S11〜S33は、放射線を直接電荷に変換する。照射された光を電荷に変換する光電変換素子としては、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするMIS型フォトダイオードを用いることができる。また、光電変換素子は、PIN型フォトダイオードでもよい。
The
スイッチ素子T11〜T33は、制御端子と2つの主端子を有するトランジスタであり、薄膜トランジスタ(TFT)が好ましい。変換素子S11〜S33は、それぞれ、一方の電極がスイッチ素子T11〜T33の2つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極が共通のバイアス線Bsを介してバイアス電源部103と電気的に接続される。1行目の複数のスイッチ素子T11〜T13は、それらの制御端子が1行目の駆動線R1に共通に電気的に接続される。2行目の複数のスイッチ素子T21〜T23は、それらの制御端子が2行目の駆動線R2に共通に電気的に接続される。3行目の複数のスイッチ素子T31〜T33は、それらの制御端子が3行目の駆動線R3に共通に電気的に接続される。垂直駆動回路114は、例えばシフトレジスタであり、駆動線R1〜R3を介して、駆動信号をスイッチ素子T11〜T33に供給することにより、スイッチ素子T11〜T33の導通状態を行単位で制御する。
The switch elements T11 to T33 are transistors having a control terminal and two main terminals, and are preferably thin film transistors (TFTs). In each of the conversion elements S11 to S33, one electrode is electrically connected to one of the two main terminals of the switch elements T11 to T33, and the other electrode is electrically connected to the bias
1列目の複数のスイッチ素子T11〜T31は、それぞれ、一方の主端子が変換素子S11〜S31に接続され、他方の主端子が1列目の信号線Sig1に電気的に接続されている。1列目のスイッチ素子T11〜T31が導通状態である間に、1列目の変換素子S11〜S31の電荷に応じた電気信号が、信号線Sig1を介して読み出し回路113に出力される。2列目の複数のスイッチ素子T12〜T32は、それぞれ、一方の主端子が変換素子S12〜S32に接続され、他方の主端子が2列目の信号線Sig2に電気的に接続されている。2列目のスイッチ素子T12〜T32が導通状態である間に、2列目の変換素子S12〜S32の電荷に応じた電気信号が、信号線Sig2を介して読み出し回路113に出力される。3列目の複数のスイッチ素子T13〜T33は、それぞれ、一方の主端子が変換素子S13〜S33に接続され、他方の主端子が3列目の信号線Sig3に電気的に接続されている。3列目のスイッチ素子T13〜T33が導通状態である間に、3列目の変換素子S13〜S33の電荷に応じた電気信号が、信号線Sig3を介して読み出し回路113に出力される。列方向に複数配列された信号線Sig1〜Sig3は、複数の画素から出力された電気信号を並列に読み出し回路113に出力する。
Each of the plurality of switching elements T11 to T31 in the first column has one main terminal connected to the conversion elements S11 to S31 and the other main terminal electrically connected to the signal line Sig1 in the first column. While the switch elements T11 to T31 in the first column are in the conductive state, an electrical signal corresponding to the charges of the conversion elements S11 to S31 in the first column is output to the
読み出し回路113は、信号線Sig1〜Sig3の電気信号をそれぞれ増幅する増幅回路106を信号線Sig1〜Sig3毎に設けている。各増幅回路106は、積分アンプ105と、可変ゲインアンプ104と、サンプルホールド回路107とを有する。積分アンプ105は、信号線Sig1〜Sig3の電気信号を増幅する。可変ゲインアンプ104は、積分アンプ105からの電気信号を可変ゲインで増幅する。サンプルホールド回路107は、可変ゲインアンプ104で増幅された電気信号をサンプルしホールドする。積分アンプ105は、信号線Sig1〜Sig3の電気信号を増幅して出力する演算増幅器121と、積分容量122と、リセットスイッチ123とを有する。積分アンプ105は、積分容量122の値を変えることにより、ゲイン(増幅率)を変更することが可能である。各列の演算増幅器121は、それぞれ、反転入力端子が信号線Sig1〜Sig3に接続され、正転入力端子が基準電圧Vrefの基準電源部111に接続され、出力端子が増幅された電気信号を出力する。基準電源部111は、各演算増幅器121の正転入力端子に基準電圧Vrefを供給する。積分容量122は、演算増幅器121の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路107は、制御信号SHのサンプリングスイッチ124と、サンプリング容量125とを有する。また、読み出し回路113は、各列のスイッチ126と、マルチプレクサ108とを有する。マルチプレクサ108は、各列のスイッチ126を順次導通状態することにより、各増幅回路106から並列に出力される電気信号を順次、出力バッファアンプ109にシリアル信号として出力する。出力バッファアンプ109は、電気信号をインピーダンス変換して出力する。アナログ/デジタル(A/D)変換器110は、出力バッファアンプ109から出力されたアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換し、画像情報として図1の第1のメモリ207又は第2のメモリ208に出力する。
The
バイアス電源部103は、電流−電圧変換回路115及びA/D変換器127を有する。電流−電圧変換回路115は、バイアス線Bsにバイアス電圧Vsを供給しつつ、バイアス線Bsに流れる電流を電圧に変換し、A/D変換器127に出力する。A/D変換器127は、電流情報を有するアナログ電圧値を電流情報を有するデジタル電圧値に変換して出力する。図1のX線検知手段203は、A/D変換器127が出力する電流情報を用いてX線の照射開始及び照射終了を検知する。
The bias
垂直駆動回路114は、図1の駆動手段204から入力された制御信号D−CLK,OE,DIOに応じて、スイッチ素子T11〜T33を導通状態にする導通電圧と非道通状態とする非導通電圧を有する駆動信号を、各駆動線R1〜R3に出力する。これにより、垂直駆動回路114は、スイッチ素子T11〜T33の導通状態及び非導通状態を制御し、検出部112を駆動する。制御信号D−CLKは、垂直駆動回路114として用いられるシフトレジスタのシフトクロックである。制御信号DIOは、垂直駆動回路114のシフトレジスタの転送パルスである。制御信号OEは、垂直駆動回路114のシフトレジスタの出力イネーブル信号である。以上により、垂直駆動回路114は、駆動の時間と走査方向を設定する。また、駆動手段204は、制御信号RC、制御信号SH、及び制御信号CLKを読み出し回路113に出力することによって、読み出し回路113の各構成要素の動作を制御する。制御信号RCは、積分アンプ105のリセットスイッチ123の動作を制御するための信号である。制御信号SHは、サンプルホールド回路107のサンプリングスイッチ124を制御するための信号である。制御信号CLKは、マルチプレクサ108の動作を制御するためのクロック信号である。
In accordance with control signals D-CLK, OE, and DIO input from the
図3は図1の放射線撮像システムの制御方法を示すフローチャートであり、図5はその制御方法のタイミングチャートであり、図4は図5の一部を拡大したタイミングチャートである。ステップS301では、電流−電圧変換回路115は、図4に示すように、バイアス線Bsにバイアス電圧Vsの印加を開始する。
3 is a flowchart showing a control method of the radiation imaging system of FIG. 1, FIG. 5 is a timing chart of the control method, and FIG. 4 is a timing chart enlarging a part of FIG. In step S301, the current-
次に、ステップS302では、制御手段202は、X線の照射が開始されたか否かを判定する。X線検知手段203は、A/D変換器127が出力する電流情報(照射されるX線に応じた電気信号)が閾値以上になった場合に、X線照射信号を制御手段202に出力する。制御手段202は、X線照射信号が入力された場合にはX線の照射が開始されたと判断し、X線照射信号が入力されない場合にはX線の照射が開始されていないと判断する。X線の照射が開始された場合にはステップS304に進み、X線の照射が開始されていない場合にはステップS303に進む。ステップS303では、検出部112は、制御手段202の制御により、図4に示すように、駆動線R1〜R14を導通電圧にし、スイッチ素子T11〜T33等を導通状態にする。これにより、暗電流の電荷蓄積により生じた変換素子S11〜S33等の電荷をリセットするリセット動作(以下、空読みと称する)が行われる。その後、ステップS302に戻る。検出部112は、X線の照射前に、暗電流によって生じた変換素子S11〜S33等の電荷のリセットを行うリセット動作を繰り返し行う。
Next, in step S302, the control means 202 determines whether or not X-ray irradiation has been started. The
ステップS303の空読みでは、図4に示すように、インタレースのリセット動作が行われる。まず、偶数行の画素の駆動線R2,R4,R6,・・・,R14が順次導通電圧になり、偶数行の画素のスイッチ素子T21,T41等が順次導通状態になり、偶数行の画素の変換素子S21,S41等の電荷がリセットされる。次に、奇数行の画素の駆動線R1,R3,R5,・・・,R13が順次導通電圧になり、奇数行の画素のスイッチ素子T11,T31等が順次導通状態になり、奇数行の画素の変換素子S11,S31等の電荷がリセットされる。上記の偶数行のリセットと奇数行のリセットとの組みの動作は、X線開始が検知されるまで、繰り返し行われる。 In idle reading in step S303, as shown in FIG. 4, an interlace reset operation is performed. First, the drive lines R2, R4, R6,..., R14 of the pixels in the even rows are sequentially turned on, the switch elements T21, T41, etc. of the pixels in the even rows are sequentially turned on, and the pixels of the even rows are turned on. The charges of the conversion elements S21, S41, etc. are reset. Next, the drive lines R1, R3, R5,..., R13 of the odd-numbered pixels are sequentially turned on, the switch elements T11, T31 and the like of the odd-numbered pixels are sequentially turned on, and the odd-numbered pixels The charges of the conversion elements S11, S31, etc. are reset. The operation of the combination of the even row reset and the odd row reset is repeated until the start of X-rays is detected.
X線照射開始の検知後、ステップS304では、制御手段202が駆動手段204を介して、X線検知行RXを記憶する。X線検知行RXは、X線照射の開始により空読みを停止した行RXを示し、図4の場合には駆動線R4に対応する4行目である。
After detecting the start of X-ray irradiation, in step S304, the
次に、ステップS305では、制御手段202がX線検知手段203を介して期間TXを記憶する。期間TXは、図4に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からX線照射開始時刻までの期間である。
Next, in step S <b> 305, the
次に、ステップS306では、X線検知手段203は、X線の照射が終了したか否かを判定する。X線検知手段203は、A/D変換器127が出力する電流情報(照射されるX線に応じた電気信号)が閾値未満になった場合に、X線照射終了を判定し、X線照射信号の出力を停止する。また、X線検知手段203は、X線照射開始の検知時刻から所定時間(X線照射期間)経過後に、X線照射信号の出力を停止してもよい。制御手段202は、X線照射信号の入力が停止された場合にはX線の照射が終了したと判断し、X線照射信号が入力されている場合にはX線の照射が終了していないと判断する。X線の照射が終了した場合にはステップS308に進み、X線の照射が終了していない場合にはステップS307に進む。ステップS307では、検出部112は、制御手段202の制御により、電荷の蓄積動作を行う。その後、ステップS306に戻る。電荷の蓄積動作は、図4に示すように、全ての駆動線R1〜R14を非導通電圧にし、全ての画素のスイッチ素子T11〜T33等を非導通状態にして、X線の照射に応じた電荷を変換素子S11〜S33等に蓄積する動作である。X線の照射が終了するまで、変換素子S11〜S33等において電荷の蓄積動作が行われる。
Next, in step S306, the
X線照射終了の検知後、ステップS308では、制御手段202がX線検知手段203を介して、期間TEを記憶する。時間TEは、図4に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からX線照射終了時刻までの時間である。
After detecting the end of X-ray irradiation, in step S308, the
次に、ステップS309では、検出部112は、制御手段202の制御により、X線の照射に応じた電荷を読み出す本読み出し動作502を行う。本読み出し動作502では、駆動線R1〜R14が順次、導通電圧のパルスになり、スイッチ素子S11〜S33等が行単位で順次、導通状態になり、先頭行の画素から最終行の画素まで行単位で順番に信号線Sig1〜Sig3等に電気信号が出力される。A/D変換器110は、先頭行から最終行までの画素の画像情報X−image(X,Y)を出力する。第1のメモリ207は、画像情報X−image(X,Y)を記憶する。
Next, in step S <b> 309, the
次に、ステップS310では、駆動手段204は、X線発生装置201がX線を照射しない状態で、上記の期間TX,TE及び空読み停止行RXを基に、図4及び図5の期間501の駆動線R1〜R14の制御と同じ制御を、期間503において行う。すなわち、モノマネ駆動を行う。
Next, in step S310, the driving
次に、ステップS311では、検出部112は、制御手段202の制御により、本読み出し動作502と同様に、変換素子S11〜S33等の電荷を読み出す本読み出し動作504を行う。本読み出し動作504では、駆動線R1〜R14が順次、導通電圧のパルスになり、スイッチ素子S11〜S33等が行単位で順次、導通状態になり、先頭行の画素から最終行の画素まで行単位で順番に信号線Sig1〜Sig3等に電気信号が出力される。A/D変換器110は、先頭行から最終行までの画素の暗画像情報Dark_A(X,Y)を出力する。第2のメモリ208は、暗画像情報Dark_A(X,Y)を記憶する。
Next, in step S <b> 311, under the control of the
図6は、図4の各駆動線R1〜R14の行の電荷蓄積期間を示す図である。電荷蓄積期間は、期間501の各駆動線R1〜R14の最後のパルス立ち下がり時刻から、本読み出し動作502の各駆動線R1〜R14のパルス立ち上がり時刻までの期間である。偶数行空読みの後に奇数行空読みを行っているため、奇数行の電荷蓄積期間と偶数行の電荷蓄積期間は異なる。また、空読み停止行RX(=4)以下の偶数行R2及びR4は、空読み停止行RX(=4)より大きい偶数行R6,R8,・・・,R14に比べて、電荷蓄積期間が短い。また、空読みは、行単位で順次行われるため、大きい行番号ほど、電荷蓄積期間が長くなる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a charge accumulation period of each drive line R1 to R14 in FIG. The charge accumulation period is a period from the last pulse falling time of each driving line R1 to R14 in the
図7(A)は、画像情報X−image(X,Y)及び暗画像情報Dark_A(X,Y)の行毎の出力値を示す図である。出力701は、画像情報X−image(X,Y)のうちの奇数行の出力値を示す。出力702は、画像情報X−image(X,Y)のうちの偶数行の出力値を示す。出力703は、画像情報X−image(X,Y)のうちの奇数行の暗電流成分を示す。出力704は、画像情報X−image(X,Y)のうちの偶数行の暗電流成分を示す。出力705は、暗画像情報Dark_A(X,Y)のうちの奇数行の出力値を示す。出力706は、暗画像情報Dark_A(X,Y)のうちの偶数行の出力値を示す。
FIG. 7A is a diagram illustrating output values for each row of the image information X-image (X, Y) and the dark image information Dark_A (X, Y). An
検出部112では、X線が照射されていない期間でも暗電流が発生する。そのため、図6において、電荷蓄積期間が長いほど、暗電流成分のノイズが大きくなり、画像情報X−image(X,Y)及び暗画像情報Dark_A(X,Y)内の暗電流ノイズが大きくなる。そのため、図7(A)の出力701〜706は、図6の電荷蓄積期間の長さに対応し、暗電流ノイズが発生してしまう。
In the
期間711は、図5の期間511に対応し、図6と同様に、駆動線R6の6行目、駆動線R5の5行目、駆動線R4の4行目の順で、電荷蓄積期間が短くなっていく。その後の期間712は、図5の期間512に対応し、図6と同様に、駆動線R6の6行目、駆動線R5の5行目、駆動線R4の4行目の順で、電荷蓄積期間が短くなっていく。暗電流713は、バイアス電圧Vsの印加開始からの時間が経過するほど小さくなっていく。そのため、期間711の暗電流は、期間712の暗電流より大きい。その結果、期間711の画像情報X−image(X,Y)の暗電流成分703及び704は、期間712の暗画像情報Dark_A(X,Y)より大きくなってしまう。
The
次に、図3のステップS312では、第1のオフセット補正手段210は、第1のメモリ207に記憶されている画像情報X−image(X,Y)から第2のメモリ208に記憶されている暗画像情報Dark_A(X,Y)を減算する。これにより、第1のオフセット補正が行われる。
Next, in step S <b> 312 of FIG. 3, the first offset
図7(B)は、第1のオフセット補正の結果を示す各行の出力値の図である。出力721は、画像情報X−image(X,Y)から暗画像情報Dark_A(X,Y)を減算した奇数行の結果を示す。出力722は、画像情報X−image(X,Y)から暗画像情報Dark_A(X,Y)を減算した偶数行の結果を示す。図7(A)の暗電流713がバイアス電圧Vsの印加開始からの時間にかかわらず一定であれば、図7(B)の出力721及び722において、各行の出力値は同じになる。しかし、暗電流713がバイアス電圧Vsの印加開始からの時間の経過に従って小さくなるため、図7(B)の第1のオフセット補正結果は、未だ暗電流ノイズが含まれている。この暗電流ノイズを除去するため、次の第2のオフセット補正を行う。
FIG. 7B is a diagram of output values of each row showing the result of the first offset correction. The
次に、図3のステップS313では、第2のオフセット補正手段211は、第2のオフセット補正を行う。第2のオフセット補正手段211は、第1のオフセット補正手段210により補正された画像情報に対して、インタレースのリセット動作に起因する奇数行と偶数行との間の段差、及びインタレースのリセット動作を停止した行RXの前後で生じる段差を補正する。図8〜図10はそれぞれ、図3のステップS313を実現するための、互いに異なる例である。以下に、それぞれについて詳しく説明する。
Next, in step S313 in FIG. 3, the second offset
図8(A)及び(B)は、第2のオフセット補正の第1の方法を説明するための図である。図8(A)の出力721及び722は、図7(B)の出力721及び722に対応する。偶数行の出力722は、空読み停止行RX以下の偶数行では奇数行の出力721より小さくなり、空読み停止行RXより大きい偶数行では奇数行の出力721より大きくなる。その結果、第1のオフセット補正手段210の出力画像情報には、図8(B)のような縞状アーチファクトのノイズが発生してしまう。奇数行と偶数行との出力差は、先頭行から最終行まで一定ではない場合がある。また、偶数行の出力722では空読み停止行RXにおいて不連続点が存在し、奇数行の出力721では不連続点が存在しない。
8A and 8B are diagrams for explaining the first method of the second offset correction. The
ここで、まず、第2のオフセット補正手段211は、先頭の奇数行の出力721と先頭の偶数行の出力722との出力差aと、最終の奇数行の出力721と最終の偶数行の出力722との出力差bとを測定する。次に、空読み停止行RXの直前の奇数行の出力721と空読み停止行RXの直前の偶数行の出力721との出力差Aと、空読み停止行RXの直後の奇数行の出力721と空読み停止行RXの直後の偶数行の出力722との出力差Bとを測定する。ここで留意すべきは、奇数行の出力721には、停止行RX近傍の不連続点が生じない点である。そこで、第2のオフセット補正手段211は、測定された出力差a,A,b,Bを用いて、奇数行の出力722を偶数行の出力721に合わせるように、演算処理を行う。ここで、出力差aから出力差Aまでの間、また、出力差b〜出力差Bの間、段差量はそれぞれ連続的に変化するので、線形補正などを行ってもよい。また、出力差a、A、b、Bの値を精度よく求めるために、行平均値を用いたり、複数画素の平均値を用いることは望ましい。図8で示す方法で、第2のオフセット補正を行うことにより、簡単な構成で、空読み停止行前後の段差や、偶奇の段差を減じることができる。
Here, first, the second offset correction means 211 outputs an output difference a between the
続いて図9(A)、(B)を用いて、第2のオフセット補正手段211が行う、図8(A)及び(B)とは異なる補正処理について説明する。
図9(A)は、図2の検出部112の構成例を示す図である。図8(A)及び(B)との差異は検出部112が、通常画素領域901と、上端部のダミー画素領域902と、下端部のダミー画素領域903とを有している点である。ダミー画素領域902及び903は、X線が照射されても、X線を電荷に変換しない。ダミー画素領域902及び903は、例えば遮光画素領域であり、X線に応じた光が遮光されるため、X線に応じた電荷が生成されない。これに対し、通常画素領域901は、遮光されておらず、X線に応じた電荷が生成される。上端部のダミー画素領域902は、先頭の奇数行及び偶数行の画素を含む。下端部のダミー画素領域903は、最終の奇数行及び偶数行の画素を含む。
Next, a correction process different from that in FIGS. 8A and 8B performed by the second offset
FIG. 9A is a diagram illustrating a configuration example of the
図9(B)は、第2のオフセット補正手段211の補正方法を説明するための図である。図7(B)及び図8(A)と同様に、出力721は、ダミー画素領域が無い場合に画像情報X−image(X,Y)から暗画像情報Dark_A(X,Y)を減算した奇数行の結果を示す。出力722は、ダミー画素領域が無い場合に画像情報X−image(X,Y)から暗画像情報Dark_A(X,Y)を減算した偶数行の結果を示す。一方で出力911は、仮に画素領域のすべてが遮光されたダミー画素領域と仮定した場合の奇数行の出力、出力912は、仮に画素領域のすべてが遮光されたダミー画素領域と仮定した場合の偶数行の出力である。ここで留意すべきは、暗電流に起因する段差成分は遮光の有無に無関係な点である。すなわち出力722と出力721の差分と、出力912と出力911の差分は等しい。よって図9(A)のように画素領域の一部を遮光することにより、上端部の段差量と、下端部の段差量を正確に求めることが可能となる。まず、第2のオフセット補正手段211は、第1のオフセット補正の結果である出力911と出力912から、上端部のダミー画素領域902の奇数行の出力911と偶数行の出力912との差aを算出する。次に、下端部のダミー画素領域903の奇数行の出力911と偶数行の出力912との差bを算出する。次に、第2のオフセット補正手段211は、空読み停止行RXを基に、各偶数行に対して、偶数行の出力722と奇数行の出力721との差Aを算出する。そして、第2のオフセット補正手段211は、空読み停止行RXを基に、偶数行の出力722と奇数行の出力721との差Bを算出する。次に、第2のオフセット補正手段211は、差a,A,b,Bを用いて、上記と同様に補正を行う。これにより、第2のオフセット補正が行われる。この第2のオフセット補正により、縞状アーチファクトのノイズを防止することができる。画像の上端、下端は被写体を透過しないX線が直接、画素領域に入射するいわゆる素抜けの状態となる場合がある。この場合出力が飽和し、偶奇の段差成分を正しく求めることができない可能性がある。続いて図9(A)、(B)のように、ダミー画素領域を設けることにより、素抜けの弊害を受けることなく、正確に段差成分を補正することができる。
FIG. 9B is a diagram for explaining a correction method of the second offset
図10(A)は、図9(A)に対応し、他のダミー画素領域1002〜1005の例を示す図である。検出部112は、通常画素領域1001と、左上端部のダミー画素領域1002と、右上端部のダミー画素領域1003と、左下端部のダミー画素領域1004と、右下端部のダミー画素領域1005とを有する。ダミー画素領域1002〜1005は、図9(A)のダミー画素領域902及び903と同様に、X線が照射されても、X線を電荷に変換しない。通常画素領域1001は、図9(A)の通常画素領域901と同様に、X線に応じた電荷が生成される。上端部のダミー画素領域1002及び1003は、先頭の奇数行及び偶数行の画素を含む。下端部のダミー画素領域1004及び1005は、最終の奇数行及び偶数行の画素を含む。この場合も、上記と同様の処理を行うことができる。
FIG. 10A corresponds to FIG. 9A and shows examples of other
図10(B)は、図9(A)に対応し、他のダミー画素領域1012の例を示す図である。検出部112は、通常画素領域1011と、右端部のダミー画素領域1012とを有する。ダミー画素領域1012は、図9(A)のダミー画素領域902及び903と同様に、X線が照射されても、X線を電荷に変換しない。通常画素領域1011は、図9(A)の通常画素領域901と同様に、X線に応じた電荷が生成される。ダミー画素領域1012は、全行の画素を有する。この場合、全行に対して、奇数行と偶数行との出力差を検出し、オフセット補正を行うことができる。なお、この場合、空読み停止行RXの情報は必ずしも必要でない。
FIG. 10B corresponds to FIG. 9A and shows an example of another
次に、図3のステップS314では、ゲイン補正手段212は、第2のオフセット補正手段211により補正された画像情報に対してゲイン補正を行う。図8(A)において、ステップS313の第2のオフセット補正を行った後、奇数行の出力721及び偶数行の出力722は、正の傾きのゲイン誤差を有する直線を示す。そこで、ゲイン補正手段212は、ゲインのばらつきを補正することにより、ゲイン誤差を低減する。
Next, in step S <b> 314 of FIG. 3, the
ここで、図9(B)において、奇数行の出力721と偶数行の出力722との差異の平均値がランダムノイズの1/2以下の場合には、図3のステップS313の第2のオフセット補正を行わなくてもよい。また、図4において、バイアス電圧印加開始時刻からX線照射開始検知時刻までの期間が所定期間より長い場合には、暗電流の時間変化が小さいので、図3のステップS313及びS314の補正を行わなくてもよい。
Here, in FIG. 9B, when the average value of the difference between the odd-numbered
次に、ステップS315では、アーチファクト補正手段213は、アーチファクトを補正する。具体的には、アーチファクト補正手段213は、ゲイン補正手段212により補正された画像情報に対して、X線検知手段203がX線の照射開始を検知してからインタレースのリセット動作を停止するまでの遅延時間に起因するアーチファクトを補正する。図11に示すように、行RAの空読み後に、X線発生装置201がX線照射を開始する場合を説明する。その場合、X線検知手段203がX線の照射開始を検知すると、X線検知手段203の検知遅れにより、検出部112は行RAから行RXまでの偶数行の空読みを行った後、空読み動作を停止し、電荷蓄積動作に移行する。理想的には、行RAの空読み後に、X線発生装置201がX線照射を開始した場合には、行RAの空読み後に、空読み動作を停止し、電荷蓄積動作をすることが望ましい。しかし、X線検知手段203の検知及び制御に所定時間を要するため、行RA+2から行RXまでの偶数行は、X線が照射された後に空読みを行ってしまうため、X線照射により蓄積された変換素子S41等の電荷をリセットしまうことになる。その結果、行RA+2から行RXまでの偶数行は、他の行に比べ、X線照射により蓄積された変換素子S41等の電荷量が少なくなってしまう。これにより、行RA+2から行RXまでの偶数行は、他の行に比べ、出力値が小さくなり、楔状アーチファクトが発生してしまう。そこで、ステップS315では、アーチファクト補正手段213は、行RA+2から行RXまでの偶数行の画素の出力値を補正することにより、楔状アーチファクトのノイズを低減する。
Next, in step S315, the
なお、行RA+2から行RXまでの偶数行は、楔状アーチファクトが存在するので、図3のステップS313及びS314の補正を行わなくてもよい。その場合、ステップS315の補正により、行RA+2から行RXまでの偶数行のアーチファクトを低減することができる。 In addition, since the wedge-shaped artifact exists in the even-numbered rows from the row RA + 2 to the row RX, the correction in steps S313 and S314 in FIG. 3 may not be performed. In that case, the artifacts in even rows from row RA + 2 to row RX can be reduced by the correction in step S315.
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
202 制御手段、203 X線検知手段、206 平面型検出器、210 第1のオフセット補正手段、211 第2のオフセット補正手段 202 control means, 203 X-ray detection means, 206 planar detector, 210 first offset correction means, 211 second offset correction means
Claims (6)
放射線の照射開始を検知する検知手段と、
前記検知手段により放射線の照射開始が検知されるまでの間、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を行わせ、前記検知手段により放射線の照射開始が検知されると、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を停止させて電荷の蓄積動作を行わせ、その後、前記放射線の照射が終了すると、前記複数の画素の画素出力値の読み出し動作を行わせることにより、前記放射線の照射に応じた画像情報を出力させ、その後、前記複数の画素に対して、前記インタレースのリセット動作、前記電荷の蓄積動作及び前記画素出力値の読み出し動作を再び行わせることにより、暗画像情報を出力させる制御手段と、
前記放射線の照射に応じた画像情報から前記暗画像情報を減算することにより補正を行う第1の補正手段と、
前記第1の補正手段により補正された画像情報に対して、前記インタレースのリセット動作に起因する奇数行と偶数行との間の段差、及び前記インタレースのリセット動作を停止した行の前後で生じる段差を補正する第2の補正手段と
を有することを特徴とする放射線撮像システム。 A detector that is arranged in a matrix and includes a plurality of pixels that convert radiation into electric charges and output pixel output values;
Detecting means for detecting the start of radiation irradiation;
Until the detection means detects the start of radiation irradiation, an interlace reset operation is performed on the plurality of pixels. When the detection means detects the start of radiation irradiation, the plurality of pixels Then, the interlace reset operation is stopped and the charge accumulation operation is performed.After the radiation irradiation is completed, the pixel output values of the plurality of pixels are read out, thereby performing the radiation output operation. Dark image information is output by outputting image information corresponding to irradiation, and then performing the interlace reset operation, the charge accumulation operation, and the pixel output value read operation again for the plurality of pixels. Control means for outputting
First correction means for performing correction by subtracting the dark image information from image information corresponding to the radiation irradiation;
For the image information corrected by the first correction unit, before and after the step between the odd-numbered row and the even-numbered row due to the interlace reset operation and the row where the interlace reset operation is stopped. A radiation imaging system, comprising: a second correction unit that corrects a generated level difference.
前記第2の補正手段は、前記複数のダミー画素の画素出力値を用いて前記補正を行うことを特徴とする請求項1記載の放射線撮像システム。 The detection unit includes a plurality of dummy pixels that do not convert radiation into charges,
The radiation imaging system according to claim 1, wherein the second correction unit performs the correction using pixel output values of the plurality of dummy pixels.
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