(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像に寄与しない放射線の照射を減らしつつ、より短時間でエネルギーサブトラクション画像が得られる技術を提供する。【解決手段】放射線撮像装置は、複数の画素を有する画素アレイを備え、複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、変換素子をリセットするリセット部とを含み、複数の画素の各々は、第１期間において変換素子で発生した電気信号に応じた第１信号を出力する動作と、第１期間とは異なる第２期間および第１期間において変換素子で発生した電気信号に応じた第２信号を出力する動作とを実行し、第１期間において第１エネルギーを有する放射線が照射され、第２期間において第２エネルギーを有する放射線が照射され、放射線撮像装置は、複数の画素の各々において、第１期間および第２期間を含む期間中はリセット部が変換素子をリセットしないモードを有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の画像を処理することによって新たな画像を得るエネルギーサブトラクション法によって放射線画像を得るための放射線撮像装置であって、
複数の画素を有する画素アレイを備え、
前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子をリセットするリセット部とを含み、
前記複数の画素の各々は、第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第１信号を出力する動作と、前記第１期間とは異なる第２期間および前記第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第２信号を出力する動作とを実行し、
前記第１期間において第１エネルギーを有する放射線が照射され、前記第２期間において第２エネルギーを有する放射線が照射され、
前記放射線撮像装置は、前記複数の画素の各々において、前記第１期間および前記第２期間を含む期間中は前記リセット部が前記変換素子をリセットしないモードを有する、
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記変換素子は、放射線に応じた電荷を電気信号として蓄積する電荷蓄積部を有し、前記複数の画素の各々は、前記電荷蓄積部に接続された第１主電極と、前記電荷蓄積部に接続されない第２主電極と、制御電極とを有する１つ以上のトランジスタを含み、前記１つ以上のトランジスタは、前記制御電極にオン電圧が与えられることによって前記第１主電極と前記第２主電極とを導通させ、
前記モードにおいては、前記第１期間および前記第２期間を含む前記期間中は、前記１つ以上のトランジスタの前記制御電極に与えられる電圧が変化しない、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記リセット部による前記変換素子のリセットの後に前記第１期間が開始する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記複数の画素の各々は、前記変換素子で発生した電気信号に応じた信号を保持する保持部を更に含み、
前記複数の画素の各々は、前記保持部を経由して前記第１信号および前記第２信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記複数の画素の各々は、前記第１信号を保持する第１保持部と、前記第２信号を保持する第２保持部を更に含み、
前記複数の画素の各々は、前記第１保持部を経由して前記第１信号を出力し、前記第２保持部を経由して前記第２信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記複数の画素の各々は、前記変換素子で発生した電気信号に応じた信号を保持する複数の保持部を含み、
前記複数の画素の各々は、前記複数の保持部のいずれかを経由して前記第１信号および前記第２信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記複数の画素の各々は、前記変換素子で発生した電気信号に応じた信号を保持する第１信号保持部と、ノイズレベルに応じた信号を保持する第２信号保持部とを含み、
前記放射線撮像装置は、
前記複数の画素の各々から前記第１信号保持部によって保持された信号および前記第２信号保持部によって保持された信号の対を読み出す読出回路と、
前記読出回路によって読み出された前記対の信号の差分を増幅する増幅部と、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記複数の画素の各々は、前記第１期間および前記第２期間とは異なる第３期間、前記第１期間および前記第２期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第３信号を出力する動作とを更に実行し、
前記第３期間において第３エネルギーを有する放射線が照射され
前記複数の画素の各々では、前記第１期間、前記第２期間および第３期間を含む期間において前記リセット部によって前記変換素子がリセットされない、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記複数の画素の各々は、前記変換素子で発生した電気信号に応じた信号を保持する複数の保持部を含み、
前記複数の画素の各々は、前記複数の保持部のいずれかを経由して前記第１信号、前記第２信号および前記第３信号を出力する、
ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の画素の各々は、前記変換素子で発生した電気信号に応じた信号を保持する複数の第１信号保持部と、前記変換素子で発生した電気信号に応じた信号を保持する第２信号保持部とを含み、
前記放射線撮像装置は、
前記複数の画素の各々から前記複数の第１信号保持部のうち選択された第１信号保持部によって保持された信号および前記第２信号保持部によって保持された信号の対を読み出す読出回路と、
前記読出回路によって読み出された前記対の信号の差分を増幅する増幅部と、を更に備える、
ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記第１信号と前記第２信号とに基づいて前記エネルギーサブトラクション法によって放射線画像を生成する信号処理部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
放射線撮像システムであって、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
放射線源および前記放射線撮像装置を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１３】
被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の画像を処理することによって新たな画像を得るエネルギーサブトラクション法によって放射線画像を得るための放射線撮像システムであって、
複数の画素を有する画素アレイと、
前記画素アレイから出力される信号を処理する信号処理部と、を備え、
前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子をリセットするリセット部とを含み、
前記複数の画素の各々は、第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第１信号を出力する動作と、前記第１期間とは異なる第２期間および前記第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第２信号を出力する動作とを実行し、
前記第１期間において第１エネルギーを有する放射線が照射され、前記第２期間において第２エネルギーを有する放射線が照射され、
前記放射線撮像システムは、前記複数の画素の各々において、前記第１期間および前記第２期間を含む期間中は前記リセット部が前記変換素子をリセットしないモードを有し、
前記信号処理部は、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて前記エネルギーサブトラクション法によって放射線画像を生成する、
ことを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１４】
前記変換素子は、放射線に応じた電荷を電気信号として蓄積する電荷蓄積部を有し、前記複数の画素の各々は、前記電荷蓄積部に接続された第１主電極と、前記電荷蓄積部に接続されない第２主電極と、制御電極とを有する１つ以上のトランジスタを含み、前記１つ以上のトランジスタは、前記制御電極にオン電圧が与えられることによって前記第１主電極と前記第２主電極とを導通させ、
前記モードにおいては、前記第１期間および前記第２期間を含む前記期間中は、前記１つ以上のトランジスタの前記制御電極に与えられる電圧が変化しない、
ことを特徴とする請求項１３記載の放射線撮像システム。
【請求項１５】
前記第１期間に前記第１エネルギーを有する放射線を放射し前記第２期間に前記第２エネルギーを有する放射線を放射するように放射線源が指令を送る制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の放射線撮像システム。
【請求項１６】
放射線源から放射される放射線が前記第１エネルギーを有する期間が前記第１期間となり、前記放射線源から放射される放射線が前記第２エネルギーを有する期間が前記第２期間となるように前記画素アレイを制御する制御部を備える、
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の放射線撮像システム。
【請求項１７】
放射線撮像装置を使ってエネルギーサブトラクション法によって放射線画像を得る放射線撮像方法であって、前記エネルギーサブトラクション法は、被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の画像を処理することによって新たな画像を得る方法であり、
前記放射線撮像装置は、複数の画素を有する画素アレイを備え、前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子をリセットするリセット部とを含み、
前記放射線撮像方法は、
前記複数の画素の各々に、第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第１信号を出力する動作と、前記第１期間とは異なる第２期間および前記第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第２信号を出力する動作とを行わせる工程と、
前記第１信号に応じた信号および前記第２信号に応じた信号に基づいて放射線画像を得る工程と、を含み、
前記第１期間において第１エネルギーを有する放射線が照射され、前記第２期間において第２エネルギーを有する放射線が照射され、
前記工程では、前記複数の画素の各々において、前記第１期間および前記第２期間を含む期間中は前記リセット部が前記変換素子をリセットしない、
ことを特徴とする放射線撮像方法。
【請求項１８】
前記変換素子は、放射線に応じた電荷を電気信号として蓄積する電荷蓄積部を有し、前記複数の画素の各々は、前記電荷蓄積部に接続された第１主電極と、前記電荷蓄積部に接続されない第２主電極と、制御電極とを有する１つ以上のトランジスタを含み、前記１つ以上のトランジスタは、前記制御電極にオン電圧が与えられることによって前記第１主電極と前記第２主電極とを導通させ、
前記第１期間および前記第２期間を含む前記期間中は、前記１つ以上のトランジスタの前記制御電極に与える電圧を変化させない、
ことを特徴とする請求項１７に記載の放射線撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システムおよび放射線撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮像装置を応用した撮影方法としてエネルギーサブトラクション法がある。エネルギーサブトラクション法は、被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の画像を処理することによって新たな画像（例えば、骨画像および軟部組織画像）を得る方法である。複数の放射線画像を撮像する時間間隔は、例えば、静止画撮像用の放射線撮像装置では数秒以上、通常の動画用の放射線撮像装置では１００ミリ秒程度であり、高速の動画用の放射線撮像装置でも１０ミリ秒程度である。この時間間隔において被検体が動くと、その動きによるアーチファクトが生じてしまう。したがって、心臓などのように動きが速い被検体の放射線画像をエネルギーサブトラクション法によって得ることは困難であった。
【０００３】
特許文献１には、デュアルエネルギー撮影を行うシステムが記載されている。このシステムでは、撮影の際にＸ線源の管電圧が第１ｋＶ値にされた後に第２ｋＶ値に変更される。そして、管電圧が第１ｋＶ値であるときに第１副画像に対応する第１信号が積分され、積分された信号がサンプル・ホールドノードに転送された後に、積分がリセットされる。その後、管電圧が第２ｋＶ値であるときに第２副画像に対応する第２信号が積分される。これにより、積分された第１信号の読み出しと第２信号の積分が並行して行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５０４２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された方法では、積分された第１信号の読み出しと第２信号の積分とが並行して行われるので、エネルギーサブトラクション法のための２つの画像を撮像する時間間隔を短縮することができる。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、２つの放射線画像（第１副画像、第２副画像）を得るために、第１副画像に対応する第１信号の積分および転送の後にリセット動作が存在する。被検体の動きの影響を抑えるために放射線の照射時間を１ミリ秒程度まで短くした場合、仮にリセット動作を０．１ミリ秒で完了することができるとしても、放射線の照射時間のうちの１割の時間において放射線が無駄に被検体に照射されることになる。
【０００６】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、撮像に寄与しない放射線の照射を減らしつつ、より短時間でエネルギーサブトラクション法のための放射線画像を得るために有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の画像を処理することによって新たな画像を得るエネルギーサブトラクション法によって放射線画像を得るための放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、複数の画素を有する画素アレイを備え、前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子をリセットするリセット部とを含み、前記複数の画素の各々は、第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第１信号を出力する動作と、前記第１期間とは異なる第２期間および前記第１期間において前記変換素子で発生した電気信号に応じた第２信号を出力する動作とを実行し、前記第１期間において第１エネルギーを有する放射線が照射され、前記第２期間において第２エネルギーを有する放射線が照射され、前記放射線撮像装置は、前記複数の画素の各々において、前記第１期間および前記第２期間を含む期間中は前記リセット部が前記変換素子をリセットしないモードを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像に寄与しない放射線の照射を減らしつつ、より短時間でエネルギーサブトラクション法のための放射線画像を得るために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の放射線撮像システムの構成を示す図。
【図２】放射線撮像装置の構成例を示す図。
【図３】画素の構成例を示す図。
【図４】画素の他の構成例を示す図。
【図５】第１モードの動作を示す図。
【図６】第２モードの動作を示す図。
【図７】第３モードの動作を示す図。
【図８】第４モードの動作を示す図。
【図９】第５モードの動作を示す図。
【図１０】第６モードの動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
【００１１】
図１には、本発明の一実施形態の放射線撮像システム１の構成が示されている。放射線撮像システム１は、放射線撮像装置１００を含む。放射線撮像システム１あるいは放射線撮像装置１００は、エネルギーサブトラクション法によって放射線画像を得るためのシステムあるいは装置である。エネルギーサブトラクション法は、被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の画像を処理することによって新たな画像（例えば、骨画像および軟部組織画像）を得る方法である。放射線という用語は、例えば、Ｘ線の他、α線、β線、γ線、粒子線、宇宙線を含みうる。
【００１２】
放射線撮像システム１は、放射線を発生する放射線源４００、放射線源４００を制御する曝射制御装置３００、および、曝射制御装置３００（放射線源４００）および放射線撮像装置１００を制御する制御装置３５０を含みうる。制御装置３５０は、放射線撮像装置１００から供給される信号を処理する信号処理部３５２を含みうる。制御装置３５０の機能の全部または一部は、放射線撮像装置１００に組み込まれうる。あるいは、放射線撮像装置１００の機能の一部は、制御装置３５０に組み込まれうる。制御装置３５０は、コンピュータ（プロセッサ）と、該コンピュータに提供するプログラムを格納したメモリとによって構成されうる。信号処理部３５２は、該プログラムの一部によって構成されうる。あるいは、信号処理部３５２は、コンピュータ（プロセッサ）と、該コンピュータに提供するプログラムを格納したメモリとによって構成されうる。制御装置３５０の全部または一部は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、または、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）によって構成されてもよい。制御装置３５０および信号処理部３５２は、その動作を記述したファイルに基づいて論理合成ツールによって設計され製造されてもよい。
【００１３】
曝射制御装置３００は、例えば、曝射スイッチを有し、曝射スイッチがオンされることに応じて放射線源４００に放射線を放射させるとともに、放射線が放射されるタイミングを示す情報を制御装置３５０に通知しうる。あるいは、曝射制御装置３００は、制御装置３５０からの指令に応じて放射線源４００に放射線を放射させる。
【００１４】
放射線源４００は、放射線のエネルギー（波長）を変更する機能を有する。放射線源４００は、例えば、管電圧（放射線源４００の陰極と陽極との間に印加する電圧）を変更することによって放射線のエネルギーを変更しうる。放射線源４００は、互いに異なる複数のエネルギーを有する放射線を放射することができる。
【００１５】
放射線撮像装置１００は、複数の画素を有する画素アレイ１１０を含む。複数の画素の各々は、放射線を電気信号（例えば、電荷）に変換する変換部と、該変換部をリセットするリセット部とを含む。各画素は、放射線を直接に電気信号に変換するように構成されてもよいし、放射線を可視光等の光に変換した後に該光を電気信号に変換するように構成されてもよい。後者においては、放射線を光に変換するためのシンチレータが利用されうる。シンチレータは、画素アレイ１１０を構成する複数の画素によって共有されうる。
【００１６】
図２には、放射線撮像装置１００の構成例が示されている。前述のように、放射線撮像装置１００は、複数の画素１１２を有する画素アレイ１１０を含む。複数の画素１１２は、複数の行および複数の列を構成するように配列されうる。放射線撮像装置１００は、その他、画素アレイ１１０の行を選択する行選択回路１２０を備えうる。行選択回路１２０は、行制御信号１２２を駆動することによって行を選択する。
【００１７】
また、放射線撮像装置１００は、画素アレイ１１０の複数の行のうち行選択回路１２０によって選択された行の画素１１２から信号を読み出す読出回路１４０を備えうる。読出回路１４０は、画素アレイ１１０の複数の列信号伝送路１１４に出力される複数列分の信号を読み出す。各列の列信号伝送路１１４は、例えば、画素１１２で検出された複数の信号を伝達する複数の列信号線を含みうる。該複数の列信号線には、例えば、画素１１２のノイズレベル、画素１１２で検出された放射線に応じた放射線信号が出力されうる。読出回路１４０は、列信号伝送路１１４に出力されたノイズレベルと放射線信号をそれぞれ読み出すように構成されうる。
【００１８】
放射線撮像装置１００は、読出回路１４０によって画素アレイ１１０の選択された行の画素から読み出された複数列分の信号を所定の順に選択する列選択回路１５０を備えうる。また、放射線撮像装置１００は、列選択回路１５０によって選択された信号を増幅する増幅部１６０を備えうる。ここで、読出回路１４０が画素１１２からノイズレベルおよび放射線信号の対を読み出す場合、増幅部１６０は、対をなす放射線信号とノイズレベルとの差分を増幅する差動増幅器として構成されてもよいし、それらを個別に増幅するように構成されてもよい。放射線撮像装置１００は、更に、増幅部１６０から出力される信号ＯＵＴをＡＤ変換してデジタル信号ＤＯＵＴ（放射線画像信号）を出力するＡＤ変換器１７０を備えうる。
【００１９】
放射線撮像装置１００は、行選択回路１２０、読出回路１４０、列選択回路１５０および増幅部１６０を制御するタイミングジェネレータ（制御部またはステートマシンとも呼ばれうる）１３０を備えうる。
【００２０】
図３には、１つの画素１１２の構成例が示されている。画素１１２は、例えば、変換素子２１０、リセットスイッチ２２０（リセット部）、増幅回路２３０、感度変更部２４０、クランプ回路２６０、サンプルホールド回路（保持部）２７０、２８０、２９０、出力回路３１０を含む。
【００２１】
変換素子２１０は、放射線を電気信号に変換する。変換素子２１０は、例えば、複数の画素で共有されうるシンチレータと、光電変換素子とで構成されうる。変換素子２１０は、変換された電気信号（電荷）、即ち放射線に応じた電気信号を蓄積する電荷蓄積部を有し、電荷蓄積部は、増幅回路２３０の入力端子に接続されている。
【００２２】
増幅回路２３０は、ＭＯＳトランジスタ２３５、２３６、電流源２３７を含みうる。ＭＯＳトランジスタ２３５は、ＭＯＳトランジスタ２３６を介して電流源２３７に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２３５および電流源２３７によってソースフォロア回路が構成される。ＭＯＳトランジスタ２３６は、イネーブル信号ＥＮが活性化されることによってオンして、ＭＯＳトランジスタ２３５および電流源２３７によって構成されるソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
【００２３】
変換素子２１０の電荷蓄積部およびＭＯＳトランジスタ２３５のゲートは、電荷蓄積部に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部ＣＶＣとして機能する。即ち、電荷電圧変換部ＣＶＣには、電荷蓄積部に蓄積された電荷Ｑと電荷電圧変換部が有する容量値Ｃとによって定まる電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が現れる。電荷電圧変換部ＣＶＣは、リセットスイッチ２２０を介してリセット電位Ｖｒｅｓに接続されている。リセット信号ＰＲＥＳが活性化されるとリセットスイッチ２０３がオンして、電荷電圧変換部の電位がリセット電位Ｖｒｅｓにリセットされる。リセットスイッチ２２０は、変換素子２１０の電荷蓄積部に接続された第１主電極（ドレイン）と、リセット電位Ｖｒｅｓが与えられる第２主電極（ソース）と、制御電極（ゲート）とを有するトランジスタを含みうる。該トランジスタは、該制御電極にオン電圧が与えられることによって該第１主電極と該第２主電極とを導通させて変換素子２１０の電荷蓄積部をリセットする。
【００２４】
クランプ回路２６０は、リセットされた電荷電圧変換部ＣＶＣの電位に応じて増幅回路２３０から出力されるリセットノイズレベルをクランプ容量２６１によってクランプする。クランプ回路２６０は、変換素子２１０で変換された電荷（電気信号）に応じて増幅回路２３０から出力される信号（放射線信号）からリセットノイズレベルをキャンセルするための回路である。リセットノイズベルは、電荷電圧変換部ＣＶＣのリセット時のｋＴＣノイズを含む。クランプ動作は、クランプ信号ＰＣＬを活性化することによってＭＯＳトランジスタ２６２をオンさせた後に、クランプ信号ＰＣＬを非活性化することによってＭＯＳトランジスタ２６２をオフさせることによってなされる。
【００２５】
クランプ容量２６１の出力側は、ＭＯＳトランジスタ２６３のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２６３のソースは、ＭＯＳトランジスタ２６４を介して電流源２６５に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２６３と電流源２６５とによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２６４は、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮ０が活性化されることによってオンして、ＭＯＳトランジスタ２６３と電流源２６５とによって構成されるソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
【００２６】
出力回路３１０は、ＭＯＳトランジスタ３１１、３１３、３１５、行選択スイッチ３１２、３１４、３１６を含む。ＭＯＳトランジスタ３１１、３１３、３１５は、それぞれ、列信号線３２１、３２２、３２３に接続された不図示の電流源とともにソースフォロア回路を構成する。
【００２７】
変換素子２１０で発生した電荷に応じてクランプ回路２６０から出力される信号である放射線信号（第１信号）は、サンプルホールド回路２８０（第１保持部、第１信号保持部）によってサンプルホールド（保持）されうる。サンプルホールド回路２８０は、スイッチ２８１および容量２８２を有しうる。スイッチ２８１は、サンプルホールド信号ＴＳ１が活性化されることによってオンする。クランプ回路２６０から出力される放射線信号（第１信号）は、サンプルホールド信号ＴＳ１が活性化されることによって、スイッチ２８１を介して容量２８２に書き込まれる。
【００２８】
図３に示された例では、画素１１２は、放射線信号を書き込むための追加のサンプルホールド回路２９０（第２保持部）を含みうる。変換素子２１０で発生した電荷に応じてクランプ回路２６０から出力される信号である放射線信号（第２信号）は、サンプルホールド回路２９０によってサンプルホールド（保持）されうる。サンプルホールド回路２９０は、スイッチ２９１および容量２９２を有しうる。スイッチ２９１は、サンプルホールド信号ＴＳ２が活性化されることによってオンする。クランプ回路２６０から出力される放射線信号（第２信号）は、サンプルホールド信号ＴＳ２が活性化されることによって、スイッチ２９１を介して容量２９２に書き込まれる。画素１１２は、放射線信号を書き込むための更に追加のサンプルホールド回路を有してもよい。つまり、画素１１２は、放射線信号を書き込むための複数（任意の個数）のサンプルホールド回路（保持部）を有しうる。
【００２９】
リセットスイッチ２２０によって電荷電圧変換部ＣＶＣの電位がリセットされ、ＭＯＳトランジスタ２６２がオンした状態では、クランプ回路２６０からは、クランプ回路２６０のノイズレベル（オフセット成分）が出力される。クランプ回路２６０のノイズレベルは、サンプルホールド回路２７０（第２信号保持部）によってサンプルホールド（保持）されうる。サンプルホールド回路２７０は、スイッチ２７１および容量２７２を有しうる。スイッチ２７１は、サンプルホールド信号ＴＮが活性化されることによってオンする。クランプ回路２６０から出力されるノイズレベルは、サンプルホールド信号ＴＮが活性化されることによって、スイッチ２７１を介して容量２７２に書き込まれる。また、本実施形態では、サンプルホールド回路２７０（第２信号保持部）は、変換素子２１０で発生した電荷に応じてクランプ回路２６０から出力される信号である放射線信号を保持するためにも使用されうる。
【００３０】
行選択信号ＶＳＴが活性化されると、サンプルホールド回路２７０、２８０、２９０に保持されている信号に応じた信号が列信号伝送路１１４を構成する列信号線３２１、３２２、３２３に出力される。具体的には、サンプルホールド回路２７０によって保持されている信号（ノイズレベルまたは放射線信号）に応じた信号ＮがＭＯＳトランジスタ３１１および行選択スイッチ３１２を介して列信号線３２１に出力される。また、サンプルホールド回路２８０によって保持されている信号（第１放射線信号）に応じた信号Ｓ１がＭＯＳトランジスタ３１３および行選択スイッチ３１４を介して列信号線３２２に出力される。また、サンプルホールド回路２９０によって保持されている信号（第２放射線信号）に応じた信号Ｓ２がＭＯＳトランジスタ３１５および行選択スイッチ３１６を介して列信号線３２３に出力される。
【００３１】
画素１１２は、複数の画素１１２の信号を加算するための加算スイッチ３０１、３０２、３０３を含んでもよい。加算モード時は、加算モード信号ＡＤＤＮ、ＡＤＤＳ１、ＡＤＤ２Ｓが活性化される。加算モード信号ＡＤＤＮの活性化により複数の画素１１２の容量２７２同士が接続され、信号（ノイズレベル）が平均化される。加算モード信号ＡＤＤＳ１の活性化により複数の画素１１２の容量２８２同士が接続され、信号が平均化される。加算モード信号ＡＤＤＳ２の活性化により複数の画素１１２の容量２８７２同士が接続され、信号が平均化される。
【００３２】
画素１１２は、感度変更部２４０を含みうる。感度変更部２４０は、スイッチ２４１、２４２、容量２４３、２４４、ＭＯＳトランジスタ２４５、２４６を含みうる。第１変更信号ＷＩＤＥが活性化されると、スイッチ２４１がオンして、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第１付加容量２４３の容量値が付加される。これによって、画素１１２の感度が低下する。更に第２変更信号ＷＩＤＥ２も活性化されると、スイッチ２４２もオンして、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第２付加容量２４４の容量値が付加される。これによって画素１１２の感度が更に低下する。画素１１２の感度を低下させる機能を追加することによって、ダイナミックレンジを広げることができる。第１変更信号ＷＩＤＥが活性化される場合には、イネーブル信号ＥＮＷが活性化されてもよい。この場合、ＭＯＳトランジスタ２４６がソースフォロア動作をする。なお、感度変更部２４０のスイッチ２４１がオンしたとき、電荷再分配によって変換素子２１０の電荷蓄積部の電位が変化しうる。これにより、信号の一部が破壊されうる。
【００３３】
上記のリセット信号Ｐｒｅｓ、イネーブル信号ＥＮ、クランプ信号ＰＣＬ、イネーブル信号ＥＮ０、サンプルホールド信号ＴＮ、ＴＳ１、ＴＳ２、行選択信号ＶＳＴは、行選択回路１２０によって制御される制御信号であり、図２の行制御信号１２２に対応する。
【００３４】
図４には、画素１１２の他の構成例が示されている。図４に示された例では、画素１１２は、変換素子２１０、スイッチ４２０、リセットスイッチ４３０、容量４４０、ＭＯＳトランジスタ４５０、電流源４６０、行選択スイッチ４７０を含む。変換素子２１０は、前述の変換素子２１０と同様の構成を有しうる。スイッチ４２０は、行選択回路１２０によって駆動されるサンプルホールド信号ＴＳが活性化されることによって変換素子２１０の電荷蓄積部に蓄積された電荷を容量４４０に書き込む（即ち、サンプルホールドする）。ＭＯＳトランジスタ４５０は、電流源４６０とともにソースフォロア回路を構成する。行選択スイッチ４７０は、行選択回路１２０によって駆動される行選択信号ＶＳＴが活性化される。行選択スイッチ４７０がオンすると、容量４４０によって保持されている信号に応じた信号がＭＯＳトランジスタ４５０によって列信号伝送路１１４に出力される。なお、図４に示されたような構成においては、スイッチ４２０がオンしたときにチャージインジェクションによって変換素子２１０の電荷蓄積部の電位が変化しうる。これにより、信号の一部が破壊されうる。
【００３５】
一方、図３に示されたような構成の画素１１２では、サンプルホールドの際に変換素子２１０の電荷蓄積部等で信号の破壊が起こらない。即ち、図３に示されたような構成の画素１１２では、放射線信号を非破壊で読み出すことができる。このような構成は、以下で説明するエネルギーサブトラクション法を適用した放射線撮像に有利であり、特に、以下で説明される第３〜第６モードに有利である。そこで、以下では、画素１１２が図３に示される構成を有する例を説明する。
【００３６】
本実施形態の放射線撮像装置１００およびこれを用いた放射線撮像方法は、エネルギーサブトラクション法で放射線画像を得るための複数のモードを有しうる。以下、これらのモードについて説明する。
【００３７】
図５には、放射線撮像装置１００あるいは放射線撮像システム１の第１モードの動作が示されている。図５において、横軸は時間である。「放射線エネルギー」は、放射線源４００から放射され放射線撮像装置１００に照射される放射線のエネルギーである。「ＰＲＥＳ」は、リセット信号ＲＰＥＳである。「ＤＯＵＴ」は、ＡＤ変換器１７０の出力である。放射線源４００からの放射線の放射および放射線撮像装置１００の動作の同期は、制御装置３５０によって制御されうる。放射線撮像装置１００における動作制御は、タイミングジェネレータ１３０によってなされる。リセット信号ＰＲＥＳが活性化される期間にクランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。
【００３８】
リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされ、その後、第１エネルギーを有する放射線５０１が照射される。その後、放射線５０１によって画素アレイ１１０の各画素１１２に蓄積された電荷（電気信号）が放射線撮像装置１００から放射線信号５０３として出力される。
【００３９】
その後、リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされ、その後、第１エネルギーとは異なる第２エネルギーを有する放射線５０１が照射される。その後、放射線５０２の照射によって画素アレイ１１０の各画素１１２に蓄積された電荷（電気信号）が放射線撮像装置１００から放射線信号５０４として出力される。制御装置３５０の信号処理部３５２は、放射線信号５０３、５０４をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得る。
【００４０】
第１モードでは、リセット、第１エネルギーの放射線５０１の照射、それに対応する放射線信号５０３の出力、リセット、第２エネルギーの放射線５０２の照射、それに対応する放射線信号５０４の出力が順になされる。よって、第１モードは、動きが速い被検体の放射線撮像には不利であるが、第１エネルギーの放射線画像と第２エネルギーの放射線画像とを完全に分離して得ることができるので、静止している被検体の高精細で撮像するためには有利である。
【００４１】
ここで、エネルギーサブトラクション法としては、種々の方法を採用することができる。例えば、第１エネルギーの放射線画像と第２エネルギーの放射線画像との差分を演算することによって骨画像と軟部組織画像とを得ることができる。また、第１エネルギーの放射線画像と第２エネルギーの放射線画像に基づいて非線形連立方程式を解くことによって骨画像と軟部組織画像とを生成してもよい。また、第１エネルギーの放射線画像と第２エネルギーの放射線画像とに基づいて造影剤画像と軟部組織画像とを得ることもできる。また、第１エネルギーの放射線画像と第２エネルギーの放射線画像とに基づいて電子密度画像と実効原子番号画像とを得ることもできる。
【００４２】
図６には、放射線撮像装置１００あるいは放射線撮像システム１の第２モードの動作が示されている。図６において、横軸は時間である。「放射線エネルギー」は、放射線源４００から放射され放射線撮像装置１００に照射される放射線のエネルギーである。「ＰＲＥＳ」は、リセット信号ＲＰＥＳである。「ＴＳ１」は、サンプルホールド信号ＴＳ１である。「ＤＯＵＴ」は、ＡＤ変換器１７０の出力である。放射線源４００からの放射線の放射および放射線撮像装置１００の動作の同期は、制御装置３５０によって制御されうる。放射線撮像装置１００における動作制御は、タイミングジェネレータ１３０によってなされる。リセット信号ＰＲＥＳが活性化される期間にクランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。
【００４３】
リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされ、その後、第１エネルギーを有する放射線５１１、および、第１エネルギーとは異なる第２エネルギーを有する放射線５１２が照射される。ここで、放射線５１１と放射線５１２とは時間的に連続して照射されてもよいし、互いの間に時間間隔があってもよい。
【００４４】
放射線５１１、５１２の照射時間は予め設定されており、放射線５１２の照射の直前に、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってなされるサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドが終了する。その後、リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされる。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、第１エネルギーを有する放射線５１１の照射によって発生した放射線信号をサンプルホールドする。
【００４５】
サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた信号は、放射線撮像装置１００から放射線信号５１３として出力される。その後、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドがなされる。これにより、第２エネルギーを有する放射線５１２の照射によって発生した放射線信号がサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされる。サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた信号は、放射線撮像装置１００から放射線信号５１４として出力される。制御装置３５０の信号処理部３５２は、放射線信号５１３および放射線信号５１４をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得る。
【００４６】
第２モードでは、放射線信号５１３の出力が終了する前に第２エネルギーの放射線５１２の照射が開始されるので、第１モードよりも動きが速い被検体の放射線撮像に有利である。しかしながら、第１エネルギーの放射線５１１が照射される期間および第２エネルギーの放射線５１２が照射される期間を含む期間においてリセットがなされる。よって、リセットの期間に照射される放射線の情報は、そのリセットによって失われる。よって、その分だけ画質が低下しうる。
【００４７】
以下で説明する第３〜６モードは、第１モードおよび第２モードよりも、動きが速い被検体の放射線撮像に有利である。第３〜第６モードでは、各画素１１２は、第１期間Ｔ１において変換素子２１０で発生した電気信号に応じた第１信号を出力する動作と第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２において変換素子２１０で発生した電気信号に応じた第２信号を出力する動作とを実行する。ここで、第２期間Ｔ２は、第１期間Ｔ１とは異なる期間である。第１期間Ｔ１において、第１エネルギーを有する放射線が照射され、第２期間Ｔ２において第２エネルギーを有する放射線が照射される。複数の画素１１２の各々において、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２を含む期間中は、リセットスイッチ２２０（リセット部）が変換素子２１０をリセットしない（リセット信号Ｐｒｅｓ（の電圧）が変化しない）。よって、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２を含む期間中に放射線の情報がリセットによって失われることがない。これは、放射線の無駄な照射を低減しつつ、より高精細の放射線画像をエネルギーサブトラクション法によって得るために有利である。
【００４８】
ここで、第１、第２エネルギーを有する放射線の他に第３エネルギーを有する放射線が照射される場合には、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２の他に第３期間Ｔ３が設けられ、第３期間において第３エネルギーを有する放射線が照射されうる。この場合、複数の画素１１２の各々において、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２および第３期間を含む期間中は、リセットスイッチ２２０（リセット部）が変換素子２１０をリセットしない。第１〜第３エネルギーは、相互に異なるエネルギーでありうるが、少なくとも２つが互いに異なるエネルギーであればよい。
【００４９】
更に、第１〜第３エネルギーを有する放射線の他に第４エネルギーを有する放射線が照射される場合には、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２、第３期間Ｔ３の他に第４期間Ｔ４が設けられ、第４期間において第４エネルギーを有する放射線が照射されうる。この場合、複数の画素１１２の各々において、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２、第３期間Ｔ３および第３期間を含む期間中は、リセットスイッチ２２０（リセット部）が変換素子２１０をリセットしない。第１〜第４エネルギーは、相互に異なるエネルギーでありうるが、少なくとも２つが互いに異なるエネルギーであればよい。
【００５０】
以下、第３〜６モードを具体的に説明する。図７には、放射線撮像装置１００あるいは放射線撮像システム１の第３モードの動作が示されている。図７において、横軸は時間である。「放射線エネルギー」は、放射線源４００から放射され放射線撮像装置１００に照射される放射線のエネルギーである。「ＰＲＥＳ」は、リセット信号ＲＰＥＳである。「ＴＳ１」は、サンプルホールド信号ＴＳ１である。「ＤＯＵＴ」は、ＡＤ変換器１７０の出力である。放射線源４００からの放射線の放射および放射線撮像装置１００の動作の同期は、制御装置３５０によって制御されうる。放射線撮像装置１００における動作制御は、タイミングジェネレータ１３０によってなされる。リセット信号ＰＲＥＳが活性化される期間にクランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。
【００５１】
リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされ、その後、第１エネルギーＥ１を有する放射線５１１、および、第１エネルギーＥ１とは異なる第２エネルギーＥ２を有する放射線５１２が照射される。ここで、放射線５１１と放射線５１２とは時間的に連続して照射されてもよいし、互いの間に時間間隔があってもよい。
【００５２】
放射線５１１、５１２の照射時間は予め設定されており、放射線５１２の照射の直前にサンプルホールド信号ＴＳ１に従ってなされるサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、第１エネルギーＥ１を有する放射線５１１の照射によって発生した信号をサンプルホールドする。
【００５３】
第３モードでは、第２モードと異なり、第１期間Ｔ１におけるサンプルホールドの終了に応じたリセットはなされない。換言すると、第３モードでは、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２を含む期間におけるリセットはなされない。よって、第１エネルギーＥ１の放射線５１１の照射によって発生した電荷（電気信号）は、変換素子２１０の電荷蓄積部に残っている。
【００５４】
サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた信号は、放射線撮像装置１００から、第１エネルギーＥ１の放射線５１１の照射に対応する放射線信号５１３として出力される。
【００５５】
第１期間Ｔ１における第１エネルギーＥ１の放射線５１１の照射に続いて、第２期間Ｔ２において第２エネルギーＥ２の放射線５１２が照射される。これにより、変換素子２１０の電荷蓄積部には、第１期間Ｔ１における第１エネルギーＥ１の放射線の照射によって発生した電荷に加えて、第２期間Ｔ２における第２エネルギーＥ２の放射線の照射によって発生した電荷が蓄積される。クランプ回路２６０は、変換素子２１０に蓄積された電荷に応じた放射線信号を出力する。
【００５６】
放射線信号５１３の出力が終了すると、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドがなされる。これにより、第１期間Ｔ１に第１エネルギーＥ１の放射線５１１の照射によって発生した電荷および第２期間Ｔ２に第２エネルギーＥ２の放射線５１２の照射によって発生した電荷に応じた放射線信号がサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされる。その後、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた信号は、放射線撮像装置１００から放射線信号５１５として出力される。
【００５７】
制御装置３５０の信号処理部３５２は、放射線信号５１３および放射線信号５１５をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得る。ここで、信号処理部３５２は、放射線信号５１５の値から放射線信号５１３の値を減じることによって、第２エネルギーＥ２の放射線５１２の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。つまり、第３モードにおいても、第１モードおよび第２モードと同様に、第１エネルギーの放射線の照射による放射線画像と第２エネルギーの放射線の照射による放射線画像とを得ることができる。これらの放射線画像をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得ることができる。
【００５８】
第３モードでは、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２を含む期間においてリセットがなされないので、リセットによって放射線の情報が失われることがない。また、第３モードでは、第２モードと同様に、放射線信号５１３の出力が終了する前に第２エネルギーの放射線５１２の照射が開始されるので、第１モードよりも動きが速い被検体の放射線撮像に有利である。
【００５９】
なお、第３モードでは、第１エネルギーＥ１の放射線５１１によって生じた電荷および第２エネルギーＥ２の放射線５１２の照射によって生じた電荷の和に相当する放射線信号を読み出す必要がある。前述のように、図４に示された構成では、第１エネルギーＥ１の放射線５１１によって生じた電荷を読み出す際にチャージインジェクションによって変換素子の電荷蓄積部の電位が変化し、信号の一部が破壊されうる。したがって、第３モードの実施のためには、図３に示された構成のように、光電変換部（電荷蓄積部）で発生した電荷（信号）を非破壊で読み出すことができる画素の採用が好ましい。
【００６０】
また、図３に示された構成であっても、感度変更を行う駆動では電荷再分配によって変換素子の電荷蓄積部の電位が変化し、信号の一部が破壊されうる。したがって、第３のモードの実施のためには、感度変更を行わない駆動の採用が好ましい。以上より、第３のモードの実施のためには、電荷蓄積部の電荷を破壊しないことが好ましいと言える。より具体的には、図３に例示されるような、電荷蓄積部に接続された第１主電極と、電荷蓄積部に接続されない第２主電極と、制御電極とを有する１つ以上のトランジスタを有する構成を考える。このような構成において、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２を含む期間中は、該１つ以上のトランジスタの制御電極に与えられる電圧を変化させないことが好ましい。ただし、信号の一部が破壊されることが許容可能なアプリケーションにおいては、図４に示されるような構成や図３に示された構成において感度変更を行う駆動も採用されうる。
【００６１】
前述のように、リセット信号ＰＲＥＳが活性化される期間にクランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されてクランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされ、その後、このノイズレベルがサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされうる。第１〜第３モードでは、画像１１２からの信号読み出しの際に、サンプルホールド回路２８０（第１信号保持部）から放射線信号を読み出すとともにサンプルホールド回路２７０（第２信号保持部）からノイズレベルが読み出されうる。このようにして読み出された放射線信号とノイズレベルとの対は、増幅部１６０によって差動増幅されうる。即ち、放射線信号とノイズレベルとの差分が増幅されうる。
【００６２】
第４〜第６モードでは、サンプルホールド回路２７０、２８０、２９０を使って３又は４つのエネルギーの放射線画像を相互に分離可能に出力する。図８には、放射線撮像装置１００あるいは放射線撮像システム１の第４モードの動作が示されている。図８において、横軸は時間である。「放射線エネルギー」は、放射線源４００から放射され放射線撮像装置１００に照射される放射線のエネルギーである。「ＰＲＥＳ」は、リセット信号ＲＰＥＳである。「ＴＳ１」は、サンプルホールド信号ＴＳ１である。「ＴＳ２」は、サンプルホールド信号ＴＳ２である。「ＤＯＵＴ」は、ＡＤ変換器１７０の出力である。放射線源４００からの放射線の放射および放射線撮像装置１００の動作の同期は、制御装置３５０によって制御されうる。放射線撮像装置１００における動作制御は、タイミングジェネレータ１３０によってなされる。リセット信号ＰＲＥＳが活性化される期間にクランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。
【００６３】
リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされる。その後、第１エネルギーＥ１を有する放射線６０１、および、第２エネルギーＥ２を有する放射線６０２、および、第３エネルギーＥ３を有する放射線６０３が照射される。第１〜第３エネルギーＥ１〜Ｅ３は、相互に異なるエネルギーでありうるが、これらのうち少なくも２つが相互に異なるエネルギーであればよい。ここで、放射線６０１、６０２、６０３とは時間的に連続して照射されてもよいし、互いの間に時間間隔があってもよい。第４モードでは、放射線６０１が照射される第１期間Ｔ１、放射線６０２が照射される第２期間Ｔ２、放射線６０３が照射される第３期間Ｔ３を含む期間において変換素子２１０がリセットされない。
【００６４】
放射線６０１、６０２、６０３の照射時間は予め設定されており、放射線６０１の照射前に、リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化された後にサンプルホールド信号ＴＮが所定期間にわたって活性される。リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされる。この際に、クランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。次いで、サンプルホールド信号ＴＮが所定期間にわたって活性されることによって、ノイズレベルがサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされうる。このノイズレベルは、図８において、「Ｆ」として示されている。
【００６５】
次いで、第１エネルギーＥ１の放射線６０１が照射される。そして、次の第２エネルギーＥ２の放射線６０２の照射の直前に、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってなされるサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、クランプ回路２６０のノイズレベル（Ｆ）に第１エネルギーＥ１を有する放射線５１１の照射によって発生した信号（Ｅ１）を加えた信号（Ｅ１＋Ｆ）をサンプルホールドする。サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた信号（Ｅ１＋Ｆ）は、放射線撮像装置１００から、第１エネルギーＥ１の放射線の照射に対応する放射線信号５１３として出力される。この際に、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。よって、Ｓ１−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｆ）−Ｆ＝Ｅ１に相当する放射線信号６０４が放射線撮像装置１００から出力される。
【００６６】
第１期間Ｔ１における第１エネルギーＥ１の放射線６０１の照射に続いて、第２期間Ｔ２において第２エネルギーＥ２の放射線６０２が照射される。これにより、変換素子２１０の電荷蓄積部には、第１期間Ｔ１における第１エネルギーＥ１の放射線６０１の照射によって発生した電荷に加えて、第２期間Ｔ２における第２エネルギーＥ２の放射線６０２の照射によって発生した電荷が蓄積される。クランプ回路２６０は、変換素子２１０に蓄積された電荷に応じた放射線信号を出力する。
【００６７】
次の第３エネルギーＥ３の放射線６０３の照射の直前に、サンプルホールド信号ＴＳ２に従ってなされるサンプルホールド回路２９０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２９０は、サンプルホールド信号ＴＳ２に従って、（Ｅ１＋Ｆ）に相当する信号に第２エネルギーＥ２を有する放射線６０２の照射によって発生した信号（Ｅ２）を加えた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）をサンプルホールドする。このサンプルホールドされた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）は、放射線撮像装置１００から、第１エネルギーＥ１の放射線６０１の照射および第２エネルギーＥ２の放射線６０２に対応する放射線信号６０５として出力される。この際に、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２９０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ２＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。よって、Ｓ２−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）−Ｆ＝Ｅ１＋Ｅ２に相当する放射線信号６０５が放射線撮像装置１００から出力される。ここで、増幅部１６０の差動入力対の一方には、列信号線３２１を経由する信号が供給され、該差動入力対の他方には、列信号線３２２および列信号線３２３を経由した信号のうち選択された信号が供給されうる。
【００６８】
その後、第３エネルギーＥ３の放射線６０３の照射が終了した後に、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってなされるサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドがなされる。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）に相当する信号に第３エネルギーＥ３を有する放射線６０３の照射によって発生した信号（Ｅ３）を加えた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）をサンプルホールドする。このサンプルホールドされた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）は、放射線撮像装置１００から、第１〜第３エネルギーＥ１〜Ｅ３の放射線６０１〜６０３の照射に対応する放射線信号６０６として出力される。この際に、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。よって、Ｓ１−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）−Ｆ＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３に相当する放射線信号６０６が放射線撮像装置１００から出力される。
【００６９】
制御装置３５０の信号処理部３５２は、放射線信号６０４、６０５、６０６をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得る。ここで、信号処理部３５２は、放射線信号６０６の値から放射線信号６０５の値を減じることによって、第３エネルギーＥ３の放射線６０３の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。また、放射線信号６０５の値から放射線信号６０４の値を減じることによって、第２エネルギーＥ２の放射線６０２の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。よって、信号処理部３５２は、第１、第２、第３エネルギーＥ１、Ｅ２、Ｅ３の放射線画像を得ることができる。これらの放射線画像をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得ることができる。
【００７０】
図９には、放射線撮像装置１００あるいは放射線撮像システム１の第６モードの動作が示されている。図９において、横軸は時間である。「放射線エネルギー」は、放射線源４００から放射され放射線撮像装置１００に照射される放射線のエネルギーである。「ＰＲＥＳ」は、リセット信号ＲＰＥＳである。「ＴＳ１」は、サンプルホールド信号ＴＳ１である。「ＴＳ２」は、サンプルホールド信号ＴＳ２である。「ＤＯＵＴ」は、ＡＤ変換器１７０の出力である。放射線源４００からの放射線の放射および放射線撮像装置１００の動作の同期は、制御装置３５０によって制御されうる。放射線撮像装置１００における動作制御は、タイミングジェネレータ１３０によってなされる。リセット信号ＰＲＥＳが活性化される期間にクランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。
【００７１】
リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされる。その後、第１エネルギーＥ１を有する放射線７０１、第２エネルギーＥ２を有する放射線７０２、第３エネルギーＥ３を有する放射線７０３、第４エネルギーＥ３を有する放射線７０４が照射される。第１〜第４エネルギーＥ１〜Ｅ４は、相互に異なるエネルギーでありうるが、これらのうち少なくとも２つが相互に異なるエネルギーであればよい。ここで、放射線７０１、７０２、７０３、７０４は時間的に連続して照射されてもよいし、互いの間に時間間隔があってもよい。第５モードでは、放射線７０１が照射される第１期間Ｔ１、放射線７０２が照射される第２期間Ｔ２、放射線７０３が照射される第３期間Ｔ３、放射線７０４が照射される第４期間Ｔ４を含む期間において変換素子２１０がリセットされない。
【００７２】
放射線７０１〜７０４の照射時間は予め設定されており、放射線７０１の照射前に、リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化される（不図示）。リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされる。
【００７３】
まず、第１エネルギーＥ１の放射線７０１が照射される。そして、次の第２エネルギーＥ２の放射線７０２の照射の直前に、サンプルホールド信号ＴＮに従ってなされるサンプルホールド回路２７０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２７０は、サンプルホールド信号ＴＮに従って、クランプ回路２６０のノイズレベル（Ｆ）に第１エネルギーＥ１を有する放射線７０１の照射によって発生した信号（Ｅ１）を加えた信号（Ｅ１＋Ｆ）をサンプルホールドする。
【００７４】
次の第２エネルギーＥ２の放射線７０２の照射の直前に、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってなされるサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、（Ｅ１＋Ｆ）に相当する信号に第２エネルギーＥ２を有する放射線７０２の照射によって発生した信号（Ｅ２）を加えた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）をサンプルホールドする。
【００７５】
その後、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。そして、Ｓ１−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）−（Ｅ１＋Ｆ）＝Ｅ２に相当する放射線信号７０５が放射線撮像装置１００から出力される。
【００７６】
次の第３エネルギーＥ３の放射線７０３の照射の直前に、サンプルホールド信号ＴＳ２に従ってなされるサンプルホールド回路２９０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２９０は、サンプルホールド信号ＴＳ２に従って、（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）に相当する信号に第３エネルギーＥ３を有する放射線７０３の照射によって発生した信号（Ｅ３）を加えた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）をサンプルホールドする。
【００７７】
その後、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２９０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。そして、Ｓ２−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）−（Ｅ１＋Ｆ）＝Ｅ２＋Ｅ３に相当する放射線信号７０６が放射線撮像装置１００から出力される。
【００７８】
更に、第４エネルギーＥ４の放射線７０４の照射後に、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってなされるサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドがなされる。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）に相当する信号に第４エネルギーＥ４を有する放射線７０４の照射によって発
生した信号（Ｅ４）を加えた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４＋Ｆ）をサンプルホールドする。
【００７９】
その後、リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化された後にサンプルホールド信号ＴＮが所定期間にわたって活性される。リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされる。この際に、クランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。次いで、サンプルホールド信号ＴＮが所定期間にわたって活性されることによって、ノイズレベル（Ｆ）がサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされうる。
【００８０】
その後、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。そして、Ｓ１−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４＋Ｆ）−（Ｅ１＋Ｆ）＝Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４に相当する放射線信号７０６が放射線撮像装置１００から出力される。
【００８１】
その後、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。そして、Ｓ１−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４＋Ｆ）−（Ｆ）＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４に相当する放射線信号７０６が放射線撮像装置１００から出力される。
【００８２】
制御装置３５０の信号処理部３５２は、放射線７０１、７０２、７０３、７０４をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得る。ここで、信号処理部３５２は、放射線信号７０８の値から放射線信号７０７の値を減じることによって、第４エネルギーＥ４の放射線７０４の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。また、放射線信号７０７の値から放射線信号７０６の値を減じることによって、第１エネルギーＥ１の放射線７０１の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。また、放射線信号７０６の値から放射線信号７０５の値を減じることによって、第３エネルギーＥ３の放射線７０３の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。
【００８３】
よって、信号処理部３５２は、第１、第２、第３、第４エネルギーＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の放射線画像を得ることができる。これらの放射線画像をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得ることができる。
【００８４】
更に、サンプルホールド部の個数を増やすことによって、更に多くのエネルギーの放射線画像を得ることができる。
【００８５】
第２〜第５モードは、放射線のエネルギーを高速に変更可能な放射線源４００を利用可能な場合に好適である。放射線のエネルギーは、上記の例のように段階的に変更されうるが、連続的に変更されてもよい。放射線のエネルギーは、放射線源４００の管電圧を変更することによって変更されうる。あるいは、エネルギー帯域（波長帯域）が広い放射線を放射線源から放射させ、複数のフィルタの切り替えによって放射線のエネルギーを変更してもよい。
【００８６】
図１０には、放射線撮像装置１００あるいは放射線撮像システム１の第５モードの動作が示されている。図１０において、横軸は時間である。「放射線エネルギー」は、放射線源４００から放射され放射線撮像装置１００に照射される放射線のエネルギーである。「ＰＲＥＳ」は、リセット信号ＲＰＥＳである。「ＴＳ１」は、サンプルホールド信号ＴＳ１である。「ＴＳ２」は、サンプルホールド信号ＴＳ２である。「ＤＯＵＴ」は、ＡＤ変換器１７０の出力である。放射線源４００からの放射線の放射および放射線撮像装置１００の動作の同期は、制御装置３５０によって制御されうる。放射線撮像装置１００における動作制御は、タイミングジェネレータ１３０によってなされる。リセット信号ＰＲＥＳが活性化される期間にクランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。
【００８７】
第５モードでは、放射線源４００が発生する放射線のエネルギーの波形（波長変化）が矩形ではないことを利用する。放射線の立ち上がり、立下りは、図１０に例示されるように、矩形ではないことがある。なお、矩形ではない波形は、意図的に形成されてもよい。図１０において、放射線８００の波形は、放射線８０１、８０２、８０３を含む。期間Ｔ１における放射線８０１のエネルギーの平均値Ｅ１、期間Ｔ２における放射線８０２のエネルギーの平均値Ｅ２、期間Ｔ３における放射線のエネルギーの平均値Ｅ３は互いに異なる。これを利用してエネルギーサブトラクションン法を実現することができる。
【００８８】
放射線８００の照射前に、リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化された後にサンプルホールド信号ＴＮが所定期間にわたって活性される。リセット信号ＰＲＥＳが所定期間にわたって活性化されることによって変換素子２１０がリセットされる。この際に、クランプ信号ＰＣＬも所定期間にわたって活性化されて、クランプ回路２６０にノイズレベルがクランプされる。次いで、サンプルホールド信号ＴＮが所定期間にわたって活性されることによって、ノイズレベルがサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされうる。
【００８９】
次いで、放射線８００の照射が開始される。期間Ｔ２の直前に、サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってなされるサンプルホールド回路２８０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、クランプ回路２６０のノイズレベル（Ｆ）に第１エネルギーＥ１を有する放射線５１１の照射によって発生した信号（Ｅ１）を加えた信号（Ｅ１＋Ｆ）をサンプルホールドする。サンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた信号（Ｅ１＋Ｆ）は、放射線撮像装置１００から、第１エネルギーＥ１の放射線の照射に対応する放射線信号６０４として出力される。この際に、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。よって、Ｓ１−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｆ）−Ｆ＝Ｅ１に相当する放射線信号６０４が放射線撮像装置１００から出力される。
【００９０】
期間Ｔ２では、変換素子２１０の電荷蓄積部には、第１期間Ｔ１における第１エネルギーＥ１の放射線８０１の照射によって発生した電荷に加えて、第２期間Ｔ２における第２エネルギーＥ２の放射線８０２の照射によって発生した電荷が蓄積される。クランプ回路２６０は、変換素子２１０に蓄積された電荷に応じた放射線信号を出力する。
【００９１】
期間Ｔ３の直前に、サンプルホールド信号ＴＳ２に従ってなされるサンプルホールド回路２９０によるサンプルホールドが終了する。ここで、サンプルホールド回路２９０は、サンプルホールド信号ＴＳ２に従って、（Ｅ１＋Ｆ）に相当する信号に第２エネルギーＥ２を有する放射線８０２の照射によって発生した信号（Ｅ２）を加えた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）をサンプルホールドする。この信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）は、放射線撮像装置１００から、第１エネルギーＥ１の放射線８０１および第２エネルギーＥ２の放射線８０２に対応する放射線信号８０５として出力される。この際に、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２９０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ２＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。よって、Ｓ２−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）−Ｆ＝Ｅ１＋Ｅ２に相当する放射線信号６０５が放射線撮像装置１００から出力される。
【００９２】
その後、期間Ｔ３の終了後かつ放射線信号８０４の終了後にサンプルホールド信号ＴＳ１に従ってサンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドがなされる。ここで、サンプルホールド回路２８０は、サンプルホールド信号ＴＳ１に従って、（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ）に相当する信号に第３エネルギーＥ３を有する放射線８０３の照射によって発生した信号（Ｅ３）を加えた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）をサンプルホールドする。このサンプルホールドされた信号（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）は、放射線撮像装置１００から、第１〜第３エネルギーＥ１〜Ｅ３の放射線８０１〜８６０３の照射に対応する放射線信号８０６として出力される。この際に、増幅部１６０において、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールドされた放射線信号（Ｓ１＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）とサンプルホールド回路２７０によってサンプルホールドされたノイズレベル（Ｎ＝Ｆ）とが差動増幅される。よって、Ｓ１−Ｎ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ）−Ｆ＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３に相当する放射線信号８０６が放射線撮像装置１００から出力される。
【００９３】
制御装置３５０の信号処理部３５２は、放射線信号８０４、８０５、８０６をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得る。ここで、信号処理部３５２は、放射線信号８０６の値から放射線信号８０５の値を減じることによって、第３エネルギーＥ３の放射線８０３の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。また、放射線信号８０５の値から放射線信号８０４の値を減じることによって、第２エネルギーＥ２の放射線８０２の照射によって生じた放射線画像を得ることができる。よって、信号処理部３５２は、第１、第２、第３エネルギーＥ１、Ｅ２、Ｅ３の放射線画像を得ることができる。これらの放射線画像をエネルギーサブトラクション法に従って処理することによってサブトラクション画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１００：放射線撮像装置、１１０：画素アレイ、２１０：変換素子、２２０：リセットスイッチ（リセット部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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