(57)【要約】【課題】放射線の照射中に、入射する放射線の線量を検出する精度を向上する技術を提供する。【解決手段】撮像領域と読出部と制御部とを備え、撮像領域は、複数の変換素子と入射する放射線の線量を取得するための検出部とを含み、制御部は、第１の動作では、検出部から読出部によって読み出された信号に基づいて入射する放射線の線量の判定を行い、判定の結果に応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力した後、第２の動作に移行し、第２の動作では、第１の変換素子から読出部によって読み出された信号がしきい値に達した場合、第３の動作に移行し、第１の変換素子から読出部によって読み出された信号がしきい値に達しない場合、放射線を再曝射させるための信号を出力し、放射線源に放射線の再曝射を行わせた後、第３の動作に移行し、第３の動作では、第２の変換素子から放射線画像を生成する信号が読出部によって読み出される。【選択図】図５
2018161431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像を取得するための撮像領域と、読出部と、制御部と、を備える放射線撮像装置であって、
前記撮像領域は、第１の変換素子および第２の変換素子を含む複数の変換素子と、入射する放射線の線量を取得するための検出部と、を含み、
前記制御部は、第１の動作、第２の動作および第３の動作を実行し、
前記第１の動作では、前記検出部から前記読出部によって読み出された信号に基づいて入射する放射線の線量の判定を行い、前記判定の結果に応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力した後、前記第２の動作に移行し、
前記第２の動作では、前記第１の変換素子から前記読出部によって読み出された信号がしきい値に達した場合、前記第３の動作に移行し、前記第１の変換素子から前記読出部によって読み出された信号が前記しきい値に達しない場合、放射線を再曝射させるための信号を出力し、放射線源に放射線の再曝射を行わせた後、前記第３の動作に移行し、
前記第３の動作では、前記第２の変換素子から放射線画像を生成する信号が前記読出部によって読み出される
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の動作では、前記検出部から逐次的に前記読出部によって読み出された信号の累積値が所定の値に達したか否かの判定を行い、前記累積値が前記所定の値に達したことに応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力し、前記第２の動作に移行する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】
前記制御部は、前記累積値の変化量に基づいて、前記累積値が所定の値に達するまでの時間の判定を行い、判定された時間に達したことに応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力し、前記第２の動作に移行することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記再曝射させるための信号が、放射線を曝射する時間の情報を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の変換素子から前記読出部によって読み出された信号と前記しきい値との差に応じて、前記曝射する時間を決定することを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記撮像領域は、第３の変換素子をさらに含み、
前記第２の動作において、放射線の再曝射の後、前記制御部は、前記複数の変換素子のうち前記第１の変換素子または前記第３の変換素子から前記読出部によって読み出された信号が前記しきい値に達した場合、前記第３の動作に移行し、前記第１の変換素子または前記第３の変換素子から前記読出部によって読み出された信号が前記しきい値に達しない場合、放射線を再曝射させるための信号を出力し、放射線源に放射線の再曝射を行わせた後、前記第３の動作に移行することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記撮像領域は、第４の変換素子をさらに含み、
前記複数の変換素子のうち前記第４の変換素子が、前記検出部として機能することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記撮像領域は、第５の変換素子をさらに含み、
前記制御部は、前記第１の動作を行う前に、第４の動作および第５の動作をさらに実行し、  前記第４の動作では、前記検出部から逐次的に前記読出部によって信号が読み出され、読み出された信号の累積値が前記しきい値としての第１のしきい値とは異なる第２のしきい値に達したことに応じて、前記第５の動作に移行し、
前記第５の動作では、前記第１の変換素子または前記第５の変換素子から前記読出部によって読み出された信号が前記第２のしきい値または前記第１のしきい値および前記第２のしきい値とは異なる第３のしきい値に達した場合、前記第１の動作に移行し、前記第１の変換素子または前記第５の変換素子から前記読出部によって読み出された信号が前記第２のしきい値または前記第３のしきい値に達しない場合、前記第４の動作に移行することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記第４の動作において、前記制御部は、前記第２の変換素子をリセット動作させ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】
前記制御部は、前記第１の動作において、前記検出部から逐次的に読み出されるそれぞれの信号の信号値が、予め設定された値に達した場合、前記第２の動作を行わないことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
放射線画像を取得するための撮像領域と、読出部と、制御部と、を備える放射線撮像装置であって、
前記撮像領域は、第１の変換素子および第２の変換素子を含む複数の変換素子と、入射する放射線の線量を取得するための検出部と、を含み、
前記制御部は、第１の動作、第２の動作および第３の動作を実行し、
前記第１の動作では、前記検出部から前記読出部によって読み出された信号と第１のしきい値にとの比較に応じて、前記第２の動作に移行し、
前記第２の動作では、前記第１の変換素子から前記読出部によって読み出された信号が前記第１のしきい値または前記第１のしきい値とは異なる第２のしきい値に達した場合、前記第３の動作に移行し、前記第１の変換素子から前記読出部によって読み出された信号が前記第１のしきい値または前記第２のしきい値に達しない場合、前記第１の動作に移行し、
前記第３の動作では、前記複数の変換素子に放射線量に応じた電荷を蓄積させる
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の動作において、前記制御部は、前記複数の変換素子のうち前記第２の変換素子をリセット動作させることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１４】
放射線画像を取得するための撮像領域を備える放射線撮像装置の制御方法であって、
前記撮像領域は、第１の変換素子および第２の変換素子を含む複数の変換素子と、入射する放射線の線量を取得するための検出部と、を含み、
前記制御方法は、第１の工程、第２の工程および第３の工程を含み、
前記第１の工程では、前記検出部から読み出した信号に基づいて、入射する放射線の線量の判定を行い、前記判定の結果に応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力した後、前記第２の工程に移行し、
前記第２の工程では、前記第１の変換素子から読み出した信号がしきい値に達した場合、前記第３の工程に移行し、前記第１の変換素子から読み出した信号が前記しきい値に達しない場合、放射線を再曝射させるための信号を出力し、放射線源に放射線の再曝射を行わせた後、前記第３の工程に移行し、
前記第３の工程では、前記第２の変換素子から放射線画像を生成する信号を読み出す
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【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、放射線撮像装置の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、放射線を電荷に変換する変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子とを組み合わせた画素がアレイ状に配された撮像パネルを含む放射線撮像装置が広く利用されている。こうした放射線撮像装置において、放射線の照射中に放射線撮像装置に入射した放射線の線量の検出することが知られている。特許文献１には、放射線の照射中、入射する線量を検出するための線量検出動作を周期的に繰り返し、目標線量に応じて放射線の照射を停止するタイミングを通知する放射線撮像装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３８８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線の照射中、線量を検出するための検出用の素子から信号を読み出す場合、放射線の照射によって生じる放射線画像を取得するための画素の電位変動が寄生容量を介して信号線の電位が変動するクロストークが発生する。放射線の照射中に、検出用の素子から信号を周期的に複数回に分けて読み出す場合、入射した放射線から変換される１回当たりの信号量が小さくなる。結果として、放射線から変換される信号量に対してクロストークの影響が大きくなり、取得した放射線の線量情報の精度が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、放射線の照射中に、放射線撮像装置に入射する放射線の線量を検出する精度を向上する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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための撮像領域と、読出部と、制御部と、を備える放射線撮像装置であって、撮像領域は、第１の変換素子および第２の変換素子を含む複数の変換素子と、入射する放射線の線量を取得するための検出部と、を含み、制御部は、第１の動作、第２の動作および第３の動作を実行し、第１の動作では、検出部から読出部によって読み出された信号に基づいて入射する放射線の線量の判定を行い、判定の結果に応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力した後、第２の動作に移行し、第２の動作では、第１の変換素子から読出部によって読み出された信号がしきい値に達した場合、第３の動作に移行し、第１の変換素子から読出部によって読み出された信号がしきい値に達しない場合、放射線を再曝射させるための信号を出力し、放射線源に放射線の再曝射を行わせた後、第３の動作に移行し、第３の動作では、第２の変換素子から放射線画像を生成する信号が読出部によって読み出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段によって、放射線の照射中に、放射線撮像装置に入射する放射線の線量を検出する精度を向上する技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の構成を示すブロック図および回路図。
【図２】図１の放射線撮像装置の画素の平面図および断面図。
【図３】図１の放射線撮像装置の動作のタイミングチャートを示す図。
【図４】図１の放射線撮像装置を用いたシステムの構成を示すブロック図。
【図５】図２のシステムの動作のタイミングチャートを示す図。
【図６】図５のタイミングチャートの変形例を示す図。
【図７】図１の回路図の変形例を示す図。
【図８】図５のタイミングチャートの変形例を示す図。
【図９】図１の回路図の変形例を示す図。
【図１０】図５のタイミングチャートの変形例を示す図。
【図１１】図１の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、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を有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
【００１０】
第１の実施形態
図１〜３を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置の構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置２００の構成例を示すブロック図である。放射線撮像装置２００は、信号検出部２２３、信号処理部２２４、制御部２２５、電源回路２２６を含む。制御部２２５は、信号検出部２２３、信号処理部２２４及び電源回路２２６のそれぞれに制御信号を供給し、放射線撮像装置２００の各構成要素を制御する。信号検出部２２３は、支持基板１００、画素アレイ２２８、駆動回路２２１、読出回路２２２を含む。画素アレイ２２８は支持基板１００上に配される。画素アレイ２２８は、支持基板１００の上の撮像領域に配され、放射線画像を取得するための複数の画素を含む。それぞれの画素は、放射線を電気信号に変換するための変換素子が配される。また、画素アレイ２２８は、入射する放射線の線量を取得するための検出部を含む。検出部は、画素に配された変換素子の一部を用いてもよいし、放射線画像を取得するための変換素子とは別に専用の変換素子などを設けてもよい。駆動回路２２１は、画素アレイ２２８を駆動する。読出回路２２２は、画素アレイ２２８の入射した放射線によって、変換素子および検出部で生成された信号を読み出す。駆動回路２２１と読出回路２２２とが協働し読出部として機能することによって、画素アレイ２２８のそれぞれの変換素子および検出部で放射線から変換された信号が出力される。信号処理部２２４は、読出回路２２２から読み出された検出素子や検出部の信号を制御部２２５に転送する。制御部２２５は、この検出素子および検出部からの信号に応じて、信号検出部２２３の動作や、放射線源から放射線の曝射するための信号を出力する。また、信号処理部２２４は、制御部２２５から供給される制御信号に応じて、読出回路２２２から読み出された信号を放射線撮像装置２００の外部に配された画像処理部（不図示）に供給する。信号の供給を受けた画像処理部（不図示）は、電気信号から放射線画像を生成しディスプレイ（不図示）などに出力してもよい。これによって、放射線撮像装置２００のユーザーは、撮像した放射線画像を観察することができる。また、読出回路２２２から読み出された信号の画像化処理は、信号処理部２２４で行ってもよい。電源回路２２６は、放射線撮像装置２００の各構成要素にバイアス電圧を供給する。本実施形態において、信号処理部２２４と制御部２２５とは、それぞれ別の構成になっているが、例えば制御部２２５が信号処理部２２４の処理を行う一体の構成になっていてもよい。
【００１１】
次に、図１（ｂ）を用いて信号検出部２２３について説明する。信号検出部２２３は、上述したように画素アレイ２２８の配された支持基板１００、読出部を構成する駆動回路２２１および読出回路２２２を含む。画素アレイ２２８は、行列状に配された複数の画素を含む。それぞれの画素には、放射線を電気信号に変換するための変換素子が含まれる。
【００１２】
画素１０１は、放射線画像を取得するために、入射した放射線または光の量に応じた電荷に変換する変換素子１０２と、変換素子１０２で生成された電荷を信号線に出力するスイッチ素子１０３とを含む。変換素子１０２は、例えば放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを用いた間接型の変換素子であってもよい。また、変換素子１０２として、例えば放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子を用いてもよい。スイッチ素子１０３として、例えば非晶質シリコン又は多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることができる。例えば、ＴＦＴに求められる特性に応じて、多結晶シリコンを用いてもよい。また、ＴＦＴに用いる半導体材料は、シリコンに限られるものではなく、ゲルマニウムや化合物半導体などの他の半導体材料を用いてもよい。
【００１３】
変換素子１０２の第１電極には、スイッチ素子１０３の第１主電極が電気的に接続され、変換素子１０２の第２電極には、バイアス線１０８が電気的に接続される。バイアス線１０８は、列に沿って配された複数の変換素子１０２の第２電極に共通して接続される。各列に配されたバイアス線１０８には、共通のバイアス電圧が供給される。バイアス線１０８は、図１（ａ）に示す電源回路２２６よりバイアス電圧の供給を受ける。
【００１４】
スイッチ素子１０３の第２主電極には、信号線１０６が電気的に接続される。信号線１０６には、列に沿って配された画素のスイッチ素子１０３の第２主電極が共通に接続される。信号線１０６は、画素の列ごとに配される。それぞれの信号線１０６は、読出回路２２２に電気的に接続される。スイッチ素子１０３の制御電極には、駆動線１０４が電気的に接続される。駆動線１０４は、行に沿って配された複数の画素１０１のスイッチ素子１０３の制御電極に共通に接続され、駆動線１０４には、駆動回路２２１からゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５が印加される。
【００１５】
画素１２１は、入射する放射線の線量を取得するために、入射した放射線または光の量に応じた電荷に変換する変換素子１２２と、変換素子１２２で生成された電荷を信号線に出力するスイッチ素子１２３とを含む。同様に、画素１３１は、入射する放射線の線量を取得するために、入射した放射線または光の量に応じた電荷に変換する変換素子１３２と、変換素子１３２で生成された電荷を信号線に出力するスイッチ素子１３３とを含む。画素１２１、１３１は、変換素子１０２とスイッチ素子１０３とを含んでいてもよい。変換素子１２２、１３２は変換素子１０２と、スイッチ素子１２３、１３３はスイッチ素子１０３と、それぞれ同様の構成を有していてよい。画素１２１の変換素子１２２および画素１３１の変換素子１３２は、それぞれ入射する放射線の線量を取得するための検出部として機能しうる。
【００１６】
変換素子１２２の第１電極には、スイッチ素子１２３の第１主電極が電気的に接続され、変換素子１２２の第２電極には、列ごとに配されたバイアス線１０８が電気的に接続される。同様に、変換素子１３２の第１電極には、スイッチ素子１３３の第１主電極が電気的に接続され、変換素子１３２の第２電極には、列ごとに配されたバイアス線１０８が電気的に接続される。検出線１１０には、列に沿って配されたスイッチ素子１２３、１３３の第２主電極が接続される。それぞれの検出線１１０は、読出回路２２２に電気的に接続される。スイッチ素子１２３、１３３の制御電極には、行ごとに配された駆動線１２４、１３４が接続される。それぞれの駆動線１２４、１３４には、駆動回路２２１からゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、Ｖｇｂが印加される。
【００１７】
読出回路２２２では、信号線１０６及び検出線１１０が、それぞれオペアンプ１５０の反転入力端子に接続される。またオペアンプ１５０の反転入力端子は、帰還容量を介し出力端子に接続され、非反転入力端子は、任意の固定電位に接続される。オペアンプ１５０は、電荷電圧変換回路として機能する。オペアンプ１５０の後段に、サンプルホールド回路１５１、マルチプレクサ１５２を介してＡＤコンバータ１５３が接続される。読出回路２２２は、信号線１０６及び検出線１１０を介してそれぞれの画素１０１、１２１、１３１の変換素子１０２、１２２、１３２から転送される電荷をデジタル信号の電気信号に変換するデジタル変換回路を構成する。読出回路２２２は、各回路を集積化してもよいし、回路ごとに個別に配置してもよい。
【００１８】
次に、図２を用いて本実施形態の画素１０１および画素１２１の構造について説明する。図２（ａ）は画素１０１の平面図、図２（ｂ）は画素１２１の平面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ’間の画素１２１の断面図をそれぞれ示す。画素１３１は、画素１２１と同様の構成を有しうるため、ここでは説明を省略する。
【００１９】
本実施形態において、放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを用いた間接型の変換素子を用いる。図２（ａ）に示すように画素１０１には、変換素子１０２とスイッチ素子１０３とが配される。また、図２（ｂ）に示すように画素１２１には、変換素子１０２及びスイッチ素子１０３と、変換素子１２２及びスイッチ素子１２３とが配される。図２（ｃ）に示すように変換素子１０２には、ＰＩＮ型のフォトダイオード３３４が用いられうる。また、変換素子１２２にも、変換素子１０２と同様にＰＩＮ型のフォトダイオード３３５が用いられうる。変換素子１０２は、ガラス基板などの絶縁性の支持基板１００の上に設けられたＴＦＴを用いたスイッチ素子１０３の上に、層間絶縁層３３０を挟んで積層される。同様に変換素子１２２は、支持基板１００の上に設けられたＴＦＴを用いたスイッチ素子１２３の上に、層間絶縁層３３０を挟んで積層される。
【００２０】
変換素子１０２と変換素子１２２とは、互いに隣接する変換素子１０２の第１電極３３１と変換素子１２２の第１電極３３２とが導通しないように絶縁され、第１電極３３１と第１電極３３２との間に設置された素子間絶縁膜３３３が絶縁性を高めている。第１電極３３１、３３２及び素子間絶縁膜３３３上には、それぞれＰＩＮ型のフォトダイオード３３４、３３５がｎ層−ｉ層−ｐ層の順で積層される。フォトダイオード３３４、３３５上には、それぞれの第２電極３３６、３３７が配置される。更にフォトダイオード３３４、３３５を覆うように保護膜３３８、第２層間絶縁層３３９、バイアス線１０８、保護膜３４０が配される。保護膜３４０上には、平坦化膜（不図示）及びシンチレータ（不図示）が配される。第２電極３３６、３３７は、共にバイアス線１０８に接続される。本実施形態において、第２電極３３６、３３７には、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの光透過性を有する電極が用いられる。第２電極３３６、３３７は、保護膜３４０上のシンチレータ（不図示）で放射線から変換された光がフォトダイオード３３４、３３５に透過可能な構成となっている。
【００２１】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、画素１０１と画素１２１とでは、変換素子１０２の大きさが異なる。このため、画素１０１と画素１２１とに入射する放射線の入射量が同一であった場合においても、それぞれの変換素子１０２から出力される電荷量が異なる。画素１２１の変換素子１０２から出力された電荷から読出回路２２２で読み出された電気信号を放射線画像に用いる場合は、白補正（ゲイン補正）など、適宜必要な補正を行なうとよい。また、例えば、画素１２１に変換素子１０２を配置せず、検出部として用いる変換素子１２２のみを配置してもよい。この場合、放射線画像を形成するための信号を出力しない画素が生じるが、画素１２１の周囲に配された画素１０１から出力される電気信号を用いて放射線画像を補正してもよい。また、変換素子１２２において、入射する放射線の線量の検出に用いた信号を放射線画像の形成に用いてもよい。
【００２２】
次いで、本実施形態における動作タイミングについて、図３のタイミングチャートを用い説明する。図３（ａ）のタイミングチャートには、それぞれのスイッチ素子１０３、１２３、１３３の制御電極に接続される駆動線１０４、１２４、１３４に印加されるゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、Ｖｇｂが示されている。ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、ＶｇｂがＨＩの場合、それぞれの駆動線１０４、１２４、１３４に接続されたスイッチ素子１０３、１２３、１３３はオン動作し、第１主電極と第２主電極との間が導通状態となる。また、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、ＶｇｂがＬＯの場合、それぞれの駆動線１０４、１２４、１３４に接続されたスイッチ素子１０３、１２３、１３３はオフ動作し、第１主電極と第２主電極との間が非導通状態となる。また、タイミングチャートの「放射線の曝射」は、放射線源２２７から放射線が照射されている期間を示している。
【００２３】
本実施形態において、制御部２２５は、図３（ａ）に示される期間Ｔ１、Ｔ２において、３種類の動作を実行する。図３（ａ）に示される期間Ｔ１は、放射線が照射される期間であり、２種類の検出周期で、それぞれ電荷の蓄積の開始から読み出すまでの蓄積時間が異なる放射線の情報を取得する。その後、期間Ｔ２で、期間Ｔ１の間に入射した放射線によって生成された信号を、それぞれの画素から取得する。
【００２４】
まず、期間Ｔ１において、制御部２２５からの制御によって、駆動回路２２１は逐次的にゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４にＨＩを印加し、変換素子１２２で放射線から変換された信号を逐次的に読出回路２２２に読み出す。例えば、ゲート制御電圧Ｖｇａ１をＨＩとした場合、図１（ｂ）に示すノードａ１を介して信号が、読出回路２２２に読み出される。変換素子１２２から逐次的に信号を読み出すタイミングは、例えば、所定の検出周期で周期的に信号を読み出してもよい。検出周期は、放射線撮像装置２００の特性や、放射線撮像装置２００に曝射される放射線の特性によって、適宜決定すればよい。駆動回路２２１がゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４に逐次的にＨＩを印可し、変換素子１２２で放射線から変換された信号を読出回路２２２に読み出している間、駆動回路２２１は、ゲート制御電圧ＶｇｂはＬＯを印加する。結果として、変換素子１２２で放射線から変換された信号を読出回路２２２に読み出している間、変換素子１３２には放射線から変換された電荷が蓄積される。
【００２５】
変換素子１２２から出力される信号は、読出回路２２２によって、サンプリングされデジタル変換された後、固定パターンノイズの除去や、クロストーク成分の除去、ゲイン補正が施されてもよい。また、逐次的（周期的）に読み出された信号を補正前または補正後に積算し、累積してもよい。各補正方法については、既知の補正方法を用いることが可能なため、ここでは説明を省略する。
【００２６】
次に、変換素子１２２からの逐次的に信号の検出する動作を実行した後、制御部２２５の制御によって駆動回路２２１はゲート制御電圧ＶｇｂにＨＩを印可し、変換素子１３２から出力さえる信号を読出回路２２２に読み出す動作に移行する。図１（ｂ）に示す構成では、ノードａ１を介して変換素子１３２から信号が読み出される。
【００２７】
変換素子１３２から出力された信号は、読出回路２２２によってサンプリングされ、デジタル変換後、固定パターンノイズの除去、クロストーク成分の除去、ゲイン補正などの補正が行われる。これらの補正のすべてが施されてもよいし、一部のみが施されてもよい。ゲート制御電圧ＶｇｂにＨＩが印加され、変換素子１３２からの信号を取得するタイミングは、放射線の曝射中であってもよいし、放射線の曝射終了後であってもよい。放射線の曝射の終了後に信号を取得する場合、デジタル変換後の補正処理において、クロストーク成分の除去を行わなくてもよい。
【００２８】
上述した動作によって、制御部２２５は、異なる検出周期の変換素子１２２から出力された信号に基づいた放射線の情報と、変換素子１３２から出力された信号に基づいた放射線の情報と、を取得する。その後、期間Ｔ２に移行し、制御部２２５は、読出部の駆動回路２２１を制御しゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５に順次ＨＩを印可させ、変換素子１０２から出力される信号を読出部の読出回路２２２にサンプリングさせる。変換素子１０２から出力される信号は、読出回路２２２によってデジタル変換後、固定パターンノイズの除去、ゲイン補正などの補正が施される。この補正された信号を用いて放射線画像が形成され、例えば診断に用いられる。
【００２９】
変換素子１２２からの信号に基づいた放射線の情報、変換素子１３２からの信号に基づいた放射線情報の利用方法は、本実施形態において限定するものではないが、放射線が照射されたことを検知する放射線照射開始自動検知技術に用いてもよい。さらに、放射線の照射が終了したことを検知する放射線照射終了自動検知技術に用いてもよい。
【００３０】
ここで、２種類の検出周期で入射する放射線の線量を取得する本実施形態の効果について説明する。変換素子１２２からの信号に基づいた放射線の情報は、リアルタイム性に優れ、放射線の曝射中に連続して、入射する放射線の線量などの情報を得ることができる。一方、変換素子１３２からの信号に基づいた放射線の情報は、変換素子１２２から出力される信号と比較して、アナログ信号を用いた読み出し回数を抑えているため、低ノイズとなり信号の精度が改善しうる。また、検出線１１０と変換素子用のスイッチ素子１２３との間が導通状態であるときと、非導通状態であるときと、で寄生容量が変化するため、放射線が入射している領域において、検出線１１０に発生するクロストーク量が変化する。このため、変換素子１２２用のスイッチ素子１２３が導通状態、非導通状態を繰り返す場合、クロストークの正確な補正が困難となる。一方、変換素子１３２からの信号を一括で取得する場合、変換素子１３２用のスイッチ素子１３３が導通状態になる期間が最小限に抑えられ、クロストークの補正がより正確となる。さらに、放射線の曝射終了後に変換素子１３２からの信号を取得する場合、クロストーク成分の除去のための補正が不要になり、補正に起因する信号の劣化を抑制できる。さらに、放射線の曝射中に発生する放射源からの電磁ノイズの影響を受けにくくなるため、より放射線の情報の精度が向上しうる。このように、本実施形態において、リアルタイム性に優れた放射線の情報と精度に優れた放射線の情報との双方の情報が取得されうる。
【００３１】
図３（ｂ）に、放射線の照射開始を検知する場合のタイミングチャートを示す。図３（ｂ）には、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、Ｖｇｂが示されている。また、図３（ｂ）のタイミングチャートには、ゲート制御電圧Ｖｇａ１をＨＩとした場合、変換素子１２２から出力される信号Ｄａ１、および、ゲート制御電圧ＶｇｂをＨＩとした場合、変換素子１３２から出力される信号Ｄｂが示されている。本実施形態において、入射する放射線の線量を取得するための検出部、換言すると放射線が入射したことを検知する検出部として、変換素子１２２が用いられる。
【００３２】
まず、制御部２２５は、読出部の駆動回路２２１を制御し、ゲート制御電圧ＶｇｂにＬＯを印可させるとともに、ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４に逐次的にＨＩを印加させる。この動作によって、変換素子１３２には入射する放射線の線量に応じた電荷が蓄積され、変換素子１２２から逐次的に信号を読出部の読出回路２２２にサンプリングされる。このとき、制御部２２５は、図３（ｂ）に示すように、駆動回路２２１を制御しゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５に、順次、ＨＩを印加し、変換素子１０２をリセット動作させてもよい。
【００３３】
放射線の曝射が開始された後、ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４にＨＩが入力されると、変換素子１２２で放射線から変換された信号が出力される。例えば、ゲート制御電圧Ｖｇａ１をＨＩとした場合、図１（ｂ）に示すノードａ１を介して信号Ｄａ１が、読出回路２２２に読み出される。信号Ｄａ１は、読出回路２２２によってデジタル変換後、固定パターンノイズ補正、クロストーク補正、ゲイン補正などが施されてもよい。制御部２２５は、信号Ｄａ１が放射線の曝射が開始されたことを検知するために予め設定されたしきい値Ｔｈ．ａ１に達したか否かを判定する。制御部は、信号Ｄａ１がしきい値Ｔｈ．ａ１に達したと判定すると、駆動回路２２１を制御し制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４への逐次的なＨＩの印加を停止させる。
【００３４】
次いで、制御部２２５は、信号Ｄａ１がしきい値Ｔｈ．ａ１に達したことに応じて、駆動回路２２１を制御しゲート制御電圧ＶｇｂにＨＩを印加し、変換素子１３２から読出回路２２２に信号を読み出す。このとき、変換素子１３２から、上述したゲート制御電圧ＶｇｂにＬＯを印可され変換素子１３２で電荷の蓄積が開始されてから、信号を読み出す読出動作までに蓄積された電荷に応じた信号Ｄｂが出力される。信号Ｄｂは、信号Ｄａ１と同様に読出回路２２２によってデジタル変換後、固定パターンノイズ補正、クロストーク補正、ゲイン補正などが施されてもよい。
【００３５】
制御部２２５は、この信号Ｄｂを放射線の曝射が開始されたか否かの判定を行うための判定用の信号として用い、信号Ｄｂと放射線の曝射が開始されたことを検知するための、予め設定されたしきい値Ｔｈ．ｂとを比較する。しきい値Ｔｈ．ｂは、変換素子１２２と変換素子１３２との放射線を信号に変換する面積などに応じて、しきい値Ｔｈ．ａと同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。しきい値Ｔｈ．ａとしきい値Ｔｈ．ｂとは、変換素子１２２と変換素子１３２との放射線を信号に変換する面積などに応じて、適宜決定すればよい。制御部２２５は、信号Ｄｂがしきい値Ｔｈ．ｂに達した場合、放射線の照射が開始されたことを検知したと判断し、駆動回路２２１を制御しゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５にＬＯを印加させる。これによって、変換素子１０２は、リセット動作を停止し、放射線画像を取得するために放射線量に応じた電荷を蓄積する動作に移行する。
【００３６】
一方、制御部２２５は、信号Ｄｂがしきい値Ｔｈ．ｂに達しない場合、再び、駆動回路２２１を制御しゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４に逐次的にＨＩを印加し、ゲート制御電圧ＶｇｂにＬＯを印加する動作に戻る（移行する）。結果として、放射線が入射していないにもかかわらず、ノイズなどの影響で変換素子１２２からしきい値Ｔｈ．ａ１を超えるような信号Ｄａ１が出力された場合においても、変換素子１３２から出力される放射線の情報によって誤判定を抑制することが可能となる。
【００３７】
第２の実施形態
図４〜８を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置の構成について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置２００を用いたシステムの構成を示すブロック図である。放射線撮像装置２００には、放射線を照射する放射線源２２７と放射線源２２７を制御する放射線制御部２２９とが接続される。これ以外の構成は、上述の第１の実施形態と同様であってもよい。
【００３８】
放射線制御部２２９は、制御部２２５から供給される制御信号に応じて放射線源２２７を制御する。本実施形態において、放射線制御部２２９によって放射線源２２７が制御されているが、制御部２２５が、放射線制御部２２９を介さずに放射線源２２７に制御信号を直接、供給してもよい。また例えば、本実施形態において、放射線撮像装置２００と放射線制御部２２９とは、それぞれ別個に配される構成となっているが、放射線撮像装置２００が、次に述べる放射線制御部２２９の機能の少なくとも一部を含んでいてもよい。また、放射線撮像装置２００と放射線制御部２２９とが、一体で構成されていてもよい。例えば、放射線制御部２２９の機能の一部またはすべてが、制御部２２５に組み込まれていてもよい。また逆に、制御部２２５の機能の一部が、放射線制御部２２９に含まれていてもよい。
【００３９】
放射線撮像の際、撮像条件である管電流や管電圧などの条件は、放射線制御部２２９に外部から入力されうる。また放射線の照射時間などの条件も、放射線制御部２２９に外部から入力され、放射線源２２７の制御に用いられうる。管電流、管電圧、照射時間などの撮像条件は、ユーザーによって放射線制御部２２９に値を直接入力されてもよい。また、撮像条件は撮像モードごとに予め設定され、例えば放射線制御部２２９に保存された撮像条件のレシピからユーザーによって選択されてもよい。放射線制御部２２９は、ユーザーから撮像の条件などの情報の入力を受け付けるユーザーインターフェースを有し、構成の一部に例えばパソコンを用いてもよいし、また、放射線源を含む放射線発生装置に付属の制御卓を含んでいてもよい。
【００４０】
次いで、本実施形態における動作タイミングについて、図５のタイミングチャートを用い説明する。図５のタイミングチャートには、それぞれのスイッチ素子１０３、１２３、１３３の制御電極に接続される駆動線１０４、１２４、１３４に印加されるゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、Ｖｇｂが示されている。ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、ＶｇｂがＨＩの場合、それぞれの駆動線１０４、１２４、１３４に接続されたスイッチ素子１０３、１２３、１３３はオン動作し、第１主電極と第２主電極との間が導通状態となる。また、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４、ＶｇｂがＬＯの場合、それぞれの駆動線１０４、１２４、１３４に接続されたスイッチ素子１０３、１２３、１３３はオフ動作し、第１主電極と第２主電極との間が非導通状態となる。また、図５のタイミングチャートには、ゲート制御電圧Ｖｇａ１をＨＩとした場合、変換素子１２２から出力される信号Ｄａ１の累積値、ゲート制御電圧ＶｇｂをＨＩとした場合、変換素子１３２から出力される信号Ｄｂ、および、曝射許可信号Ｅｎが示されている。
【００４１】
図５の期間Ｔ１は、放射線が照射され、照射された線量が目標とする線量に到達したか否かを判定する期間であり、２種類の検出周期で、それぞれ電荷の蓄積の開始から読み出すまでの蓄積時間が異なる放射線の情報を取得する。撮影準備が整うと放射線制御部２２９は、制御部２２５から供給される制御信号に応じて放射線源２２７に曝射許可信号Ｅｎを送信する。放射線源２２７は、例えば、曝射許可信号Ｅｎとユーザ（医者や技師）からの操作信号とが同時に入力された場合、放射線の曝射を開始する。例えば、操作信号は、放射線曝射スイッチやフットペダルによって放射線源２２７に入力される。図５のタイミングチャートでは、Ｘｓｔａｒｔのタイミングで、曝射許可信号Ｅｎと操作信号とが同時に入力され、放射線源２２７からの放射線の曝射が開始される。
【００４２】
入射する放射線の線量を取得するための検出部は、ユーザーが決定してもよいし、ユーザーが被写体の関心領域に合わせて設定した情報に基づき、制御部２２５が、複数の変換素子１０２、１２２、１３２の中から監視する対象となる変換素子を決定してもよい。同様に、照射された線量が目標とする線量に到達したか否かを判定する変換素子も、ユーザーが決定してもよい。また、ユーザーが被写体の関心領域に合わせて設定した情報に基づき、制御部２２５が、複数の変換素子１０２、１２２、１３２の中から監視する対象となる変換素子を決定してもよい。本実施形態において、入射する放射線の線量を取得するための検出部に用いる変換素子、入射した線量が目標とする線量に到達したか否かを判定する変換素子、および、放射線画像を生成する信号を出力する変換素子は、それぞれ異なる変換素子を用いる。
【００４３】
本実施形態において、入射する放射線の線量を逐次的に取得し、入射する放射線の線量の判定をするための検出部としてゲート制御電圧Ｖｇａ１が印加される駆動線１２４に接続された変換素子１２２が用いられる。また、照射された線量が目標とする線量に到達したか否かを、検出部とは異なる検出周期で判定するための変換素子として、ゲート制御電圧Ｖｇｂが印加される駆動線１２４に接続された変換素子１３２が用いられる。また、変換素子１０２は、放射線画像用の信号を生成する。本実施形態において、それぞれ入射する放射線の逐次的な線量の取得および線量が目標とする線量に到達したか否かの判定に、それぞれ１つの変換素子を用いるが、これに限られることはない。それぞれ複数の変換素子を用いて、出力される信号の平均値などから、入射する放射線の逐次的な線量の取得や線量が目標とする線量に到達したか否かの判定を行ってもよい。
【００４４】
まず、制御部２２５は、読出部の駆動回路２２１を制御し、逐次的にゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４にＨＩを印加させ、変換素子１２２から出力される信号を読出部の読出回路２２２に読み出させる。ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４へのＨＩの印加は、所定の検出周期で周期的に行ってもよい。ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４へのＨＩの周期的な印加を開始するタイミングは、図５に示すように、放射線の曝射が開始される前であってもよい。また、制御部２２５は、駆動回路２２１を介して、ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４へのＨＩの印加とともに、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５、Ｖｇｂに、ＬＯを印加する。これによって、変換素子１０２、１３２に入射した放射線の線量に応じた電荷が蓄積される。
【００４５】
制御端子にゲート制御電圧Ｖｇａ１が入力されるスイッチ素子１２３に接続された変換素子１２２からの信号Ｄａ１は、ノードａ１を介して読出回路２２２に読み出される。信号Ｄａ１は、読出回路２２２によってデジタル変換後、固定パターンノイズの除去や、クロストーク成分の除去、ゲイン補正が施されてもよい。制御部２２５は、変換素子１２２から読み出された信号Ｄａ１に基づいて、入射する放射線の線量の判定を行う。具体的には、制御部２２５は、逐次的（周期的）に読み出される信号Ｄａ１を補正前または補正後に積算し、信号Ｄａ１の累積値を取得する。制御部２２５は、信号Ｄａ１の累積値に基づいて、入射する放射線の線量の判定を行う。図５の「Ｄａ１」は、この信号Ｄａ１の累積値を示している。制御部２２５は、信号Ｄａ１の累積値をモニタし、この信号Ｄａ１の累積値が所定の値に達したか否かの判定を行う。例えば、制御部２２５は、信号Ｄａ１の累積値が予め設定された所定のしきい値Ｔｈ．ａ１に達したか否かの判定を行う。
【００４６】
制御部２２５は、信号Ｄａ１の累積値が予め設定されたしきい値Ｔｈ．ａ１に達した場合、これに応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力する。制御部２２５から出力される放射線の曝射を停止させるための信号に応じて、放射線制御部２２９は、放射線源２２７への曝射許可信号Ｅｎを停止する。このとき、制御部２２５は、曝射を停止させるための信号を、信号Ｄａ１の累積値がしきい値Ｔｈ．ａ１に達すると同時に出力してもよいし、しきい値Ｔｈ．ａ１に達してから所定の期間を経過した後に出力してもよい。また、制御部２２５が、信号Ｄａ１の累積値に基づいて行う入射する放射線の線量の判定は、信号Ｄａ１の累積値が、しきい値Ｔｈ．ａ１に達したか否かを判定することに限られるものではない。例えば、信号Ｄａ１の累積値の変化量に基づいて、累積値が所定の値に達するまでの時間を判定（予想）する。時間の判定は、例えば、信号Ｄａ１の累積値の変化量と目標としきい値Ｔｈ．ａ１との関係から算出してもよい。判定した時間の経過後、信号Ｄａ１の累積値が所定の値Ｔｈ．ａ１に達したとして、放射線の曝射を停止させるための信号を出力してもよい。何れの場合においても、しきい値Ｔｈ．ａ１は、放射線画像を生成するために必要な放射線量が入射するように、事前に決められた値である。
【００４７】
次いで、制御部２２５は、信号Ｄａ１の累積値がしきい値Ｔｈ．ａ１に達したことを判定し曝射停止のための信号を出力した後、駆動回路２２１を制御しゲート制御電圧ＶｇｂにＨＩを印加し、変換素子１３２から読出回路２２２に信号を読み出す動作に移行する。変換素子１３２から、ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４に逐次的にＨＩを印加するとともに、ゲート制御電圧ＶｇｂにＬＯを印可し変換素子１３２で電荷の蓄積が開始されてから、信号を読み出す読出動作までに蓄積された電荷に応じた信号Ｄｂが出力される。信号Ｄｂは、読出回路２２２によってデジタル変換後、固定パターンノイズの除去、クロストーク成分の除去、ゲイン補正など必要な処理が施されてもよい。制御部２２５は、信号Ｄｂを、入射した線量を判定するための信号として用い、予め設定されたしきい値Ｔｈ．ｂとの比較を行う。しきい値Ｔｈ．ｂは、変換素子１２２と変換素子１３２との放射線を信号に変換する面積などに応じて、しきい値Ｔｈ．ａと同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。しきい値Ｔｈ．ａとしきい値Ｔｈ．ｂとは、変換素子１２２と変換素子１３２との放射線を信号に変換する面積などに応じて、適宜決定すればよい。
【００４８】
信号Ｄｂが、しきい値Ｔｈ．ｂに達した場合、図５（ａ）に示すように、制御部２２５は、駆動回路２２１を介してゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５に順次Ｈｉを印加し、変換素子１０２から信号を読出回路２２２に読み出す動作に移行する。読み出された信号は、読出回路２２２にてデジタル変換後、固定パターンノイズ、ゲイン補正などの補正が施される。この補正された信号を用いて放射線画像が生成され、放射線画像は、例えば診断画像として用いられる。
【００４９】
一方、図５（ｂ）は、信号Ｄｂがしきい値Ｔｈ．ｂに達しなかった場合のタイミングチャートである。信号Ｄｂがしきい値Ｔｈ．ｂに達しない場合、制御部２２５は、放射線を再曝射させるための信号を出力する。制御部２２５から出力される放射線を再曝射させるための信号に応じて、放射線制御部２２９は、再度、曝射許可信号Ｅｎを出力し、放射線源２２７に放射線の再曝射を行わせる。このとき、再曝射をさせるための信号には、放射線を再曝射する際の時間の情報が含まれうる。この、時間の情報は、曝射許可信号Ｅｎの出力期間でありうる。再曝射の際の曝射許可信号Ｅｎの出力期間は、予め決められた時間であってもよい。また、線量を判定するための信号として用いた信号Ｄｂと、しきい値Ｔｈ．ｂと、の差に応じた時間であってもよく、例えば、しきい値Ｔｈ．ｂに対して、信号Ｄｂの不足量に応じた時間であってもよい。例えば、しきい値Ｔｈ．ｂに対し、信号Ｄｂの値が５０％であった場合、制御部２２５は、目標とする線量に対し半分しか放射線の照射が行われていないと判断して、既に、曝射許可信号Ｅｎを出した時間と同じ時間、曝射許可信号Ｅｎを再度出力する。制御部２２５が出力した曝射許可信号Ｅｎによって、再曝射が行われた後、制御部２２５は、駆動回路２２１を介してゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５に順次Ｈｉを印加し、変換素子１０２から信号を読出回路２２２に読み出す動作に移行する。読み出された信号は、放射線画像の生成に用いられる。
【００５０】
再曝射が行われた後、制御部２２５は、図６（ａ）に示すように、駆動回路２２１を介してゲート制御電圧ＶｇｂにＨＩを印加し、変換素子１３２から読出回路２２２に信号を読み出してもよい。これによって、変換素子１３２から、ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４に逐次的にＨＩを印加するとともに、ゲート制御電圧ＶｇｂにＬＯを印可し変換素子１３２で電荷の蓄積が開始されてから、２度目に信号Ｄｂを読み出すまでに蓄積された信号Ｄｂを得る。この信号Ｄｂを、再度、入射した線量を判定するための判定用の信号として用い、しきい値Ｔｈ．ｂと比較することによって、再々曝射の判定を行っても良い。
【００５１】
また、図７に示されるように、ゲート制御電圧Ｖｇａ１、Ｖｇｂが入力される変換素子１２２、１３２の近傍に、ゲート制御電圧Ｖｇｂ’が入力される変換素子１３２’を設ける。この変換素子１３２’から読み出された信号を再曝射後の判定に用いてもよい。図６（ｂ）に示すように、変換素子１３２から出力される信号Ｄｂ１がしきい値Ｔｈ．ｂに達しなかった場合、再曝射を実施した後、制御部２２５は、駆動回路２２１を介してゲート制御電圧Ｖｇｂ’にＨＩを印加し、変換素子１３２’から信号Ｄｂ’を取得する。これによって、ゲート制御電圧Ｖｇａ１〜Ｖｇａ４に逐次的にＨＩを印加するとともに、ゲート制御電圧ＶｇｂにＬＯを印可し変換素子１３２’で電荷の蓄積が開始されてから、信号Ｄｂ’を読み出すまでに蓄積された電荷に応じた信号Ｄｂ’を得る。制御部２２５は、この信号Ｄｂ’を、入射した線量を判定するための判定用信号として用い、再度しきい値Ｔｈ．ｂに達しているか否かの判定を行い、放射線の曝射が適切量なされているかを確認してもよい。
【００５２】
また例えば、図８のタイミングチャートに示すように、放射線の曝射中に、検出部として機能する変換素子１２２から出力される信号Ｄａ１のそれぞれのサンプリング１回当たりの信号値が、予め設定された値Ｔｈ．ａ１’を超える場合を考える。この場合、制御部２２５は、信号Ｄａ１の累積値の算出にあたり十分な信号量が入射していると判断し、入射した線量を判定するための信号として信号Ｄｂの取得を行わなくてもよい。制御部２２５は、この場合、信号Ｄａ１の累積値がしきい値Ｔｈ．ａ１に達した場合、ゲート制御電圧ＶｇｂにＨＩを印加することなく、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５を順次、印加し、変換素子１０２からの読出回路２２２に信号の出力を行う。値Ｔｈ．ａ１’は、しきい値Ｔｈ．ａ１以下か、しきい値Ｔｈ．ａ１よりも小さい値でありうる。
【００５３】
本実施形態において、変換素子１２２、１３２から取得される、それぞれ電荷の蓄積の開始から読み出すまでの蓄積時間が異なる放射線情報を用いて、露出自動制御（ＡＥＣ）を実施する。変換素子１２２から得られるリアルタイム性に優れた放射線情報を用いる事によって、適切なタイミングで放射線の制御を行う事ができると同時に、精度に優れた変換素子１３２からの信号を用いて、放射線量の再確認を行うことが可能となる。これによって、例えば、クロストークや放射線源からのノイズが、変換素子１２２から出力される信号Ｄａ１に重畳され、放射線の照射量に不足が生じた場合であっても、取得される放射線画像への影響を抑制することができる。
【００５４】
第３の実施形態
図９、１０を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置の構成について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態における信号検出部２２３の構成例を示す回路図である。本実施形態の信号検出部２２３は、図１（ｂ）に示す、第１の実施形態の信号検出部２２３と比較して、すべての画素が画素１０１と同様の構成を有し、画素１２１、１３１のように１つの画素内に２つの変換素子を有する画素が配されない。これ以外の放射線撮像装置２００の構成は、上述の実施形態と同様であってもよい。
【００５５】
次いで、本実施形態における動作タイミングについて、図１０のタイミングチャートを用い説明する。図１０のタイミングチャートには、それぞれのスイッチ素子１０３の制御電極に接続される駆動線１０４に印加されるゲート制御電圧が示されている。ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５がＨＩの場合、それぞれの駆動線１０４に接続されたスイッチ素子１０３はオン動作し、第１主電極と第２主電極との間が導通状態となる。また、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５がＬＯの場合、それぞれの駆動線１０４に接続されたスイッチ素子１０３はオフ動作し、第１主電極と第２主電極との間が非導通状態となる。また、図５のタイミングチャートには、曝射許可信号Ｅｎが示されている。信号Ｄａ１、Ｄｂ１については後述する。
【００５６】
図１０の期間Ｔ１は、放射線が照射され、２種類の検出周期で、それぞれ電荷の蓄積の開始から読み出すまでの蓄積時間の異なる放射線の情報を取得する。期間Ｔ１において、スイッチ素子１０３の第１主電極と第２主電極との間は、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５にＬＯが印加されるため、非導通状態となる。しかしながら、第２主電極に接続される信号線１０６とスイッチ素子１０３の第１主電極との間に接続されるノード間の寄生容量によって、第１主電極側の電位変動量と寄生容量とに応じたクロストーク信号が発生する。このため、図９で示されるノードａ１〜ａ４を介して、読出回路２２２にクロストーク信号が流れる。制御部２２５は、読出部を構成する読出回路２２２を制御し、期間Ｔ１の間、逐次的にサンプリングを行い、クロストーク信号を読み出す。
【００５７】
本実施形態において、例えば、ノードａ１を介して読出回路２２２で読み出す信号を監視し、ノードａ１からの信号を入射する放射線の線量の判定に用いる。このため、本実施形態において、入射する放射線の線量を取得するための検出部として、スイッチ素子１０３の主電極間の寄生容量など、画素アレイ２２８のそれぞれの信号線１０６に接続される画素１０１の各構成が用いられているとも言える。図１０の「Ｄａ１」は、ノードａ１を介して読出回路２２２で読み出される信号Ｄａ１を逐次的にサンプリングし、デジタル変換や補正などを施した後の信号Ｄａ１の累積値を示している。放射線曝射中、読出回路２２２によるサンプリングに応じて、信号Ｄａ１の累積値が増えており、ある期間を経過した後、信号Ｄａ１の累積値は予め設定したしきい値Ｔｈ．ａ１に達する。読み出された信号（例えば、信号Ｄａ１）は、読出回路２２２によってデジタル変換後、固定パターンノイズの除去や、クロストーク成分の除去、ゲイン補正が施されてもよい。
【００５８】
本実施形態において、ノードａ１からの出力を監視しているが、関心領域に合わせて他のノードからの出力を監視してもよい。また、放射線曝射中、ゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ５のそれぞれにＬＯが印加されているが、これに限られることはない。例えば、何れかの駆動線１０４に対して放射線照射中にＨＩを印加し、ノードａ１〜ａ５を介して変換素子１０２からの信号が読出回路２２２に読み出され、これを入射する放射線の線量の監視に用いてもよい。
【００５９】
制御部２２５は、信号Ｄａ１の累積値が予め設定されたしきい値Ｔｈ．ａ１に達した場合、これに応じて、放射線の曝射を停止させるための信号を出力する。制御部２２５から出力される放射線の曝射を停止させるための信号に応じて、放射線制御部２２９は、放射線源２２７への曝射許可信号Ｅｎを停止する。
【００６０】
次いで、制御部２２５は、信号Ｄａ１がしきい値Ｔｈ．ａ１に達したことに応じて、駆動回路２２１を制御しゲート制御電圧Ｖｇ２にＨＩを印加し、駆動線１０４によってスイッチ素子１０３が制御される変換素子１０２から読出回路２２２に信号を読み出す。本実施形態において、例えば、ノードａ１に接続された変換素子１０２から、放射線の入射量に応じて生成された電荷に応じた信号Ｄｂ１が読み出される。制御部２２５は、読み出された信号Ｄｂ１を入射した線量を判定するための信号として用い、予め設定されたしきい値Ｔｈ．ｂ１との比較を行う。信号Ｄｂ１としきい値Ｔｈ．ｂ１との比較以降の工程は、上述の第２の実施形態と同様である。
【００６１】
信号線１０６から出力されるクロストーク信号を用い、逐次的に読み出した放射線の情報は、リアルタイム性に優れ、放射線照射中に連続して、放射線情報を得る事ができる。一方、変換素子１０２から出力される信号をもとにした放射線の情報は、アナログ信号を用いた読み出し回数を抑えているため、低ノイズとなり信号の精度が改善しうる。また、放射線の曝射終了後に変換素子１０２からの信号を取得する場合、クロストーク成分の除去のための補正が不要になり、補正に起因する信号の劣化を抑制できる。さらに、放射線の曝射中に発生する放射源からの電磁ノイズの影響を受けにくくなるため、より放射線の情報の精度が向上しうる。このように、本実施形態においても、上述の各実施形態と同様にリアルタイム性に優れた放射線の情報と精度に優れた放射線の情報との双方の情報が取得できる。
【００６２】
また、本実施形態において、入射する放射線の線量を取得ための専用の変換素子を設けないため、関心領域に合わせて、何れの変換素子１０２を使用することができる。線量が目標とする線量に到達したか否かの判定に用いた画素１０１の変換素子１０２からの出力は、判定の後、放射線画像の生成に用いてもよい。また、判定に用いた画素１０１の変換素子１０２からの出力は判定にのみ用い、放射線画像の生成は、判定に用いた画素１０１の周囲の画素１０１の出力を用いてもよい。
【００６３】
以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【００６４】
以下、図１１を参照しながら本発明の放射線撮像装置２００が組み込まれた放射線撮像システムを例示的に説明する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、本発明の放射線撮像装置２００に入射する。この入射したＸ線に患者又は被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置２００において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。
【００６５】
また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【００６６】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００６７】
１０２，１２２，１３２：変換素子、２００：放射線撮像装置、２２５：制御部
【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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【図１１】
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