(57)【要約】【課題】補正用画像データを生成する時間の短縮に有利な技術を提供する。【解決手段】放射線画像を撮像するための撮像部と、信号処理部と、を備える放射線撮像装置であって、撮像部は、放射線を電荷に変換する変換部と、変換部の電荷に応じた信号を保持する保持部と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、保持部は、放射線が照射されない状態の１回の撮像で変換部によって生成された電荷に応じた第１の信号を保持し、信号処理部は、保持部が前記第１の信号を保持した状態で、保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号に基づいて補正用画像データを生成し、放射線の照射中に撮像部によって撮像された放射線画像データを、補正用画像データを用いて補正する。【選択図】図１
2019125945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像を撮像するための撮像部と、信号処理部と、を備える放射線撮像装置であって、
前記撮像部は、放射線を電荷に変換する変換部と、前記変換部の電荷に応じた信号を保持する保持部と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、
前記保持部は、放射線が照射されない状態の１回の撮像で前記変換部によって生成された電荷に応じた第１の信号を保持し、
前記信号処理部は、
前記保持部が前記第１の信号を保持した状態で、前記保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号に基づいて補正用画像データを生成し、
放射線の照射中に前記撮像部によって撮像された放射線画像データを、前記補正用画像データを用いて補正することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記撮像部は、リセット部および増幅部をさらに含み、
前記増幅部は、前記変換部と前記保持部との間に配され、前記変換部から出力される信号を増幅し、
前記保持部は、前記第１の信号と、前記リセット部が前記変換部および前記増幅部をリセットした際の前記増幅部の電荷に応じたリセット信号と、をそれぞれ保持し、
前記信号処理部は、前記保持部が前記第１の信号および前記リセット信号を保持した状態で、前記保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号と複数の前記リセット信号との差分に基づいて、前記補正用画像データを生成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】
前記保持部は、前記第１の信号を保持するための第１の保持容量および前記リセット信号を保持するための第２の保持容量を含む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】
前記変換部は、電荷を蓄積するための第１の容量と、前記撮像部の感度を切り替えるための第２の容量と、を含み、
前記保持部は、前記１回の撮像によって前記変換部に蓄積された第１の電荷によって前記第１の容量に生じた電圧に応じた前記第１の信号と、前記第１の電荷によって前記第１の容量と前記第２の容量との合成容量に生じた電圧に応じた第２の信号と、をそれぞれ保持し、
前記信号処理部は、前記保持部が前記第１の信号および前記第２の信号を保持した状態で、前記保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号および複数の前記第２の信号に基づいて、前記補正用画像データをそれぞれ生成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５】
前記保持部は、前記１回の撮像において、前記変換部から第１の蓄積期間でサンプリングした前記第１の信号と、前記第１の蓄積期間よりも長い第２の蓄積期間でサンプリングした第２の信号と、をそれぞれ保持し、
前記信号処理部は、前記保持部が前記第１の信号および前記第２の信号を保持した状態で、前記保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号および複数の前記第２の信号に基づいて、前記補正用画像データをそれぞれ生成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６】
前記保持部は、前記第１の信号が前記信号処理部に読み出された後に、前記第２の信号をサンプリングすることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記保持部は、前記第１の信号が前記信号処理部に読み出される間に、前記第２の信号をサンプリングすることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記保持部は、前記第１の信号を保持するための第１の保持容量および前記第２の信号を保持するための第２の保持容量を含むことを特徴とする請求項４乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記撮像部は、リセット部および増幅部をさらに含み、
前記増幅部は、前記変換部と前記保持部との間に配され、前記変換部から出力される信号を増幅し、
前記保持部は、前記第１の信号と、前記第２の信号と、前記リセット部が前記変換部および前記増幅部をリセットした際の前記増幅部の電荷に応じたリセット信号と、をそれぞれ保持し、
前記信号処理部は、前記保持部が前記第１の信号、前記第２の信号および前記リセット信号を保持した状態で、前記保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号と複数の前記リセット信号との差分、および、複数の前記第２の信号と複数の前記リセット信号との差分に基づいて、前記補正用画像データをそれぞれ生成することを特徴とする請求項４乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記保持部は、前記第１の信号を保持するための第１の保持容量、前記第２の信号を保持するための第２の保持容量、および、前記リセット信号を保持するための第３の保持容量を含むことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記放射線撮像装置は、複数の撮像モードで撮像可能に構成され、
前記放射線撮像装置は、記憶部をさらに含み、
前記信号処理部は、
前記撮像部において行われる前記複数の撮像モードでの撮像に応じた複数の前記補正用画像データをそれぞれ生成し、前記記憶部に記憶させ、
前記放射線画像データを、前記記憶部に記憶された複数の前記補正用画像データのうち前記放射線画像データが撮像された撮像モードに応じた補正用画像データを用いて補正することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記複数の撮像モードが、互いに異なる感度で撮像を行う２つ以上の撮像モード、および、互いに異なる蓄積期間で撮像を行う２つ以上の撮像モードの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１１に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
放射線画像を撮像するための撮像部と、信号処理部と、を備える放射線撮像装置の制御方法であって、
前記撮像部は、放射線を電荷に変換する変換部と、前記変換部の電荷に応じた信号を保持する保持部と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、
前記保持部が、放射線が照射されない状態の１回の撮像で前記変換部によって生成された電荷に応じた第１の信号を保持する工程と、
前記信号処理部が、
前記保持部が前記第１の信号を保持した状態で、前記保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号に基づいて補正用画像データを生成する工程と、
放射線の照射中に前記撮像部によって撮像された放射線画像データを、前記補正用画像データを用いて補正する工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
請求項１３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、放射線撮像装置の制御方法およ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おいて、半導体材料によって構成される平面検出器（フラットパネルディテクタ：ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。ＦＰＤにおいて、画素で発生する暗電流、画素や画素から出力される信号が通る信号経路を構成するトランジスタなど半導体素子のばらつきによって、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）が発生する。特許文献１には、ＦＰＮの影響を抑制するために、放射線を照射せずに撮像した複数の暗電流画像を取得し、複数の暗電流画像を加算平均処理した補正用画像データを用いて放射線画像を補正することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３０１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＦＰＮのうち、画素から信号が出力される信号経路を構成する半導体素子に起因する低周波ノイズ（１／ｆノイズ）は、放射線画像に縦線状やブロック状のアーチファクトを発生させ、ランダムノイズ以上に画質に影響を与える場合がある。補正用画像データを取得する際に、信号経路に配された半導体素子に起因するノイズ成分をより正確に取得するために、複数の暗電流画像を取得する必要がある。しかしながら、特許文献１に示される補正用画像データの生成方法では、補正用画像データの生成に使用する暗電流画像の数が多くなると、暗電流画像を取得するための撮像に要する時間が長くなる。補正用画像データの生成を行っている間は放射線画像の撮像が行えないため、補正用画像データの生成に掛かる時間を短縮することが求められる。
【０００５】
本発明は、補正用画像データを生成する時間の短縮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】
【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、放射線画像を撮像するための撮像部と、信号処理部と、を備える放射線撮像装置であって、撮像部は、放射線を電荷に変換する変換部と、変換部の電荷に応じた信号を保持する保持部と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、保持部は、放射線が照射されない状態の１回の撮像で変換部によって生成された電荷に応じた第１の信号を保持し、信号処理部は、保持部が前記第１の信号を保持した状態で、保持部から非破壊で複数回にわたって読み出された複数の前記第１の信号に基づいて補正用画像データを生成し、放射線の照射中に撮像部によって撮像された放射線画像データを、補正用画像データを用いて補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段によって、補正用画像データを生成する時間の短縮に有利な技術を提供する。
【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画素の構成例を示す透過回路図。
【図２】図１の放射線撮像装置の画素アレイおよび読出部の構成例を示す等価回路図。
【図３】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。
【図４】図１の放射線撮像装置を用いた補正用画像データを生成するための駆動方法を示すタイミングチャート。
【図５】図１の放射線撮像装置を用いた放射線画像を生成するための駆動方法を示すタイミングチャート。
【図６】図１の放射線撮像装置を用いた補正用画像データを生成するための駆動方法を示すフローチャート。
【図７】図１の放射線撮像装置を用いた放射線画像を生成するための駆動方法を示すフローチャート。
【図８】図１の放射線撮像装置を用いた補正用画像データを生成するための駆動方法を示すタイミングチャート。
【図９】図１の放射線撮像装置を用いた放射線画像を生成するための駆動方法を示すタイミングチャート。
【図１０】図１の放射線撮像装置を用いた補正用画像データを生成するための駆動方法を示すフローチャート。
【図１１】図１の放射線撮像装置を用いた放射線画像を生成するための駆動方法を示すフローチャート。
【図１２】図１の放射線撮像装置を用いた補正用画像データを生成するための駆動方法を示すタイミングチャート。
【図１３】図１の放射線撮像装置を用いた放射線画像を生成するための駆動方法を示すフローチャート。
【図１４】図１の放射線撮像装置を用いた補正用画像データを生成するための駆動方法を示すタイミングチャート。
【図１５】図１の放射線撮像装置を用いた放射線画像データを生成するための駆動方法を示すフローチャート。
【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。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。また、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１〜７を参照して、本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の構成および制御方法（駆動方法）について説明する。図１は、本発明の放射線撮像装置１００の放射線を検出し撮像するための撮像部１５０の画素アレイに配される画素Ｐの構成例を示す等価回路図である。画素Ｐは、変換部ＣＰ、増幅部ＡＰ、リセット部ＲＰ、保持部ＳＨ（ＳＨ１〜ＳＨ３）、出力部ＯＰ（ＯＰ１〜ＯＰ３）を含む。本実施形態において、これらの画素Ｐに含まれる構成のそれぞれが、電子回路によって構成される。例えば、変換部ＣＰは変換回路によって構成される。
【００１１】
放射線を電荷に変換する変換部ＣＰは、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＭ１、フローティングディフュージョン（ＦＤ）容量Ｃｆｄ、感度切り替え用の付加容量Ｃｆｄ’を含む。フォトダイオードＰＤは、光電変換素子であり、波長変換体であるシンチレータ（不図示）に入射した放射線に応じてシンチレータで生じた光を電荷に変換する。すなわち、放射線を光に変換するシンチレータと、光を電荷に変換するフォトダイオードと、によって、放射線を信号電荷に変換する変換素子が構成される。変換素子は波長変換体と光電変換素子の組み合わせに限られることはなく、例えば、変換素子として、放射線を直接電荷に変換する素子が用いられてもよい。変換部ＣＰに入射した放射線に応じた電荷が、フォトダイオードＰＤで発生し、発生した電荷量に応じたＦＤ容量Ｃｆｄの電圧が、増幅部ＡＰに出力される。また、感度切り替え用の付加容量Ｃｆｄ’は、放射線に対する画素Ｐの感度を切り替えるために用いられ、スイッチ素子であるトランジスタＭ１を介してフォトダイオードＰＤに接続されている。信号ＷＩＤＥが活性化された場合、トランジスタＭ１が導通状態になり、フォトダイオードＰＤで発生した電荷量に応じたＦＤ容量Ｃｆｄと付加容量Ｃｆｄ’との合成容量の電圧が増幅部ＡＰに出力される。つまり、トランジスタＭ１の導通状態を制御することによって、検出部ＣＰは、２種類の感度で放射線を検出することができる。本実施形態では、画素Ｐの検出部ＣＰは、付加容量Ｃｆｄ’を１つ設けることによって２種類の感度で放射線の検出を行うが、２つ以上の付加容量Ｃｆｄ’を設けることによって、さらに複数の種類の感度で放射線の検出を行う構成であってもよい。
【００１２】
変換部ＣＰと保持部ＳＨとの間に配される増幅部ＡＰは、制御トランジスタＭ３、増幅トランジスタＭ４、クランプ回路を構成するクランプ容量Ｃｃｌ、制御トランジスタＭ６、増幅トランジスタＭ７および複数の定電流源を含む。制御トランジスタＭ３、増幅トランジスタＭ４および定電流源（例えば、カレントミラー構成のトランジスタ）は、電流経路を形成するように直列に接続される。制御トランジスタＭ３のゲートに入力される信号ＥＮが活性化されることによって、変換部ＣＰからの電圧を受ける増幅トランジスタＭ４が動作状態となる。このようにしてソースフォロワ回路が形成され、変換部ＣＰからの電圧を増幅した電圧が、増幅トランジスタＭ４から出力される。増幅トランジスタＭ４から出力された電圧は、クランプ容量Ｃｃｌを介して増幅トランジスタＭ７に入力される。制御トランジスタＭ６、増幅トランジスタＭ７および定電流源は、電流経路を形成するように直列に接続される。制御トランジスタＭ６のゲートに入力される信号ＥＮが活性化されることによって、増幅トランジスタＭ４からの電圧を受ける増幅トランジスタＭ７が動作状態となる。このようにしてソースフォロワ回路が形成され、増幅トランジスタＭ４からの電圧を増幅した電圧が、増幅トランジスタＭ７から出力される。クランプ容量Ｃｃｌは、増幅トランジスタＭ４と増幅トランジスタＭ７との間に直列に配される。クランプ容量Ｃｃｌによるクランプ動作については、次に説明するリセット部ＲＰとあわせて説明する。
【００１３】
リセット部ＲＰは、リセットトランジスタＭ２とリセットトランジスタＭ５とを含む。リセットトランジスタＭ２は、信号ＰＲＥＳが活性化されるとフォトダイオードＰＤに所定の電位を供給する。これによって、フォトダイオードＰＤの電荷がリセット（初期化）され、増幅部ＡＰに出力される電圧がリセットされる。リセットトランジスタＭ５は、クランプ容量Ｃｃｌと増幅トランジスタＭ７との間の接続ノードｎ２に所定の電位を供給する。これによって、増幅トランジスタＭ７から出力される電圧がリセットされる。リセットトランジスタＭ２によるリセット時の変換部ＣＰからの電圧に応じた電圧が、クランプ容量Ｃｃｌの入力端子の側のノードｎ１に入力される。また、クランプ信号ＰＣＬが活性化されることによって、リセットトランジスタＭ５が導通状態になり、所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量Ｃｃｌの出力端子の側のノードｎ２に入力される。このようにして、クランプ容量Ｃｃｌの両端子間で生じた電位差をノイズ成分としてクランプし、その後、放射線の照射によるフォトダイオードＰＤでの電荷の発生および蓄積に伴い変化した電圧を信号成分として出力する。これがクランプ容量Ｃｃｌを用いたクランプ動作であり、クランプ動作によって変換部ＣＰで生じるｋＴＣノイズや増幅トランジスタＭ４のオフセットなどのノイズ成分が抑制される。
【００１４】
変換部ＣＰと増幅部ＡＰとによって、放射線に応じて発生し蓄積された電荷に基づく信号を生成する信号生成部が構成される。ここで、この信号を蓄積信号と呼ぶ。また、信号生成部をリセット部ＲＰが電荷蓄積前の状態にリセットすることによって信号生成部が生成する信号をリセット信号と呼ぶ。信号生成部のリセットは、上述のように、フォトダイオードＰＤの電位とクランプ容量Ｃｃｌの出力端子側のノードｎ２の電位とをリセットすることによって行われる。ここで、増幅部ＡＰから出力される信号を画素信号と呼ぶ。画素信号は、信号生成部で生成される蓄積信号とリセット信号とを含む。
【００１５】
図１に示す画素Ｐは、変換部ＣＰの電荷に応じた信号を保持する保持部ＳＨとして３つの保持部ＳＨ１〜ＳＨ３を備える。保持部ＳＨ１は、変換部ＣＰから増幅部ＡＰを介して出力された画素信号を保持可能な部分であり、転送トランジスタＭ８と保持容量ＣＳ１とを含むサンプルホールド回路である。具体的には、サンプルホールド制御信号ＴＳ１を用いて転送トランジスタＭ８の状態（導通状態または非導通状態）を切り替えることによって、画素信号を保持容量ＣＳ１に転送して保持するサンプリングを行う。
【００１６】
図１に示す画素Ｐは、保持部ＳＨに保持された信号を列信号線に出力するための出力部ＯＰとして３つの保持部ＳＨ１〜ＳＨ３のそれぞれに対応する３つの出力部ＯＰ１〜ＯＰ３を備える。出力部ＯＰ１は、信号増幅トランジスタＭ１０と出力スイッチＳＷ９とを含む。信号増幅トランジスタＭ１０は、保持容量ＣＳ１に保持された画素信号を増幅して出力するためのトランジスタである。出力スイッチＳＷ９は、信号増幅トランジスタＭ１０から出力される画素信号を転送するためのスイッチである。具体的には、出力スイッチＳＷ９に入力される垂直走査信号ＶＳＲに応じて出力スイッチＳＷ９が導通状態となり、後述する列信号線４０６を介して接続される後段の定電流源ＣＣＳｐと信号増幅トランジスタＭ１０とでソースフォロワ回路が形成される。これによって、保持部ＳＨ１に保持された画素信号が、出力部ＯＰ１で増幅され画素Ｐから列信号線４０６に出力される。ここで、画素Ｐの出力部ＯＰ１から出力された増幅後の画素信号を画素信号Ｓ１と呼ぶ。また、画素信号が蓄積信号である場合は蓄積信号Ｓ１、リセット信号である場合はリセット信号Ｓ１と呼ぶ。
【００１７】
保持部ＳＨ２は、変換部ＣＰから増幅部ＡＰを介して出力された画素信号を保持可能な部分であり、転送トランジスタＭ１１と保持容量ＣＳ２とを含むサンプルホールド回路である。具体的には、サンプルホールド制御信号ＴＳ２を用いて転送トランジスタＭ１１の状態（導通状態または非導通状態）を切り替えることによって、画素信号を保持容量ＣＳ２に転送して保持するサンプリングを行う。
【００１８】
出力部ＯＰ２は、信号増幅トランジスタＭ１３と出力スイッチＳＷ１２とを含む。信号増幅トランジスタＭ１３は、保持容量ＣＳ２に保持された画素信号を増幅して出力するためのトランジスタである。出力スイッチＳＷ１２は、信号増幅トランジスタＭ１３から出力される画素信号を転送するためのスイッチである。具体的には、出力スイッチＳＷ１２に入力される垂直走査信号ＶＳＲに応じて出力スイッチＳＷ１２が導通状態となり、後述する列信号線４０７を介して接続される後段の定電流源ＣＣＳｐと信号増幅トランジスタＭ１３とでソースフォロワ回路が形成される。これによって、保持部ＳＨ２に保持された画素信号が、出力部ＯＰ２で増幅され画素Ｐから列信号線４０７に出力される。ここで、画素Ｐの出力部ＯＰ２から出力された増幅後の画素信号を画素信号Ｓ２と呼ぶ。また、画素信号が蓄積信号である場合は蓄積信号Ｓ２、リセット信号である場合はリセット信号Ｓ２と呼ぶ。
【００１９】
保持部ＳＨ３は、変換部ＣＰから増幅部ＡＰを介して出力された画素信号を保持可能な部分であり、転送トランジスタＭ１４と保持容量ＣＳ３とを含むサンプルホールド回路である。具体的には、サンプルホールド制御信号ＴＳ３を用いて転送トランジスタＭ１４の状態（導通状態または非導通状態）を切り替えることによって、画素信号を保持容量ＣＳ３に転送して保持するサンプリングを行う。
【００２０】
出力部ＯＰ３は、信号増幅トランジスタＭ１６と出力スイッチＳＷ１５とを含む。信号増幅トランジスタＭ１６は、保持容量ＣＳ３に保持された画素信号を増幅して出力するためのトランジスタである。出力スイッチＳＷ１５は、信号増幅トランジスタＭ１６から出力される画素信号を転送するためのスイッチである。具体的には、出力スイッチＳＷ１５に入力される垂直走査信号ＶＳＲに応じて出力スイッチＳＷ１５が導通状態となり、後述する列信号線４０８を介して接続される後段の定電流源ＣＣＳｐと信号増幅トランジスタＭ１６とでソースフォロワ回路が形成される。これによって、保持部ＳＨ３に保持された画素信号が、出力部ＯＰ３で増幅され画素Ｐから列信号線４０８に出力される。ここで、画素Ｐの出力部ＯＰ３から出力された増幅後の画素信号を画素信号Ｓ３と呼ぶ。また、画素信号が蓄積信号である場合は蓄積信号Ｓ３、リセット信号である場合はリセット信号Ｓ３と呼ぶ。
【００２１】
保持容量ＣＳ１、ＣＳ２およびＣＳ３のサンプルホールド後は、転送トランジスタＭ８、Ｍ１１およびＭ１４がオフとなり、保持容量ＣＳ１、ＣＳ２およびＣＳ３は前段の増幅部ＡＰから切り離される。このため、保持された画素信号（蓄積信号、リセット信号）は、再度サンプルホールドされるまで非破壊で読み出すことが可能である。
【００２２】
本実施形態において、付加容量Ｃｆｄ’が１つあることに応じて、２種類の蓄積信号およびリセット信号を保持するために、それぞれ３つの保持部ＳＨ１〜ＳＨ３および出力部ＯＰ１〜ＯＰ３が配されるが、これに限られることはない。保持部ＳＨおよび出力部ＯＰは、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００２３】
次に、図２（ａ）、２（ｂ）を用いて、本実施形態の放射線撮像装置１００の撮像部１５０の画素アレイ１２０および信号読出部２０について説明する。まず、図２（ａ）を用いて本実施形態の撮像部１５０の画素アレイ１２０を説明する。図２（ａ）は、本実施形態の撮像部１５０の画素アレイ１２０の概略構成を説明するための等価回路図である。上述の図１に示される画素Ｐが、二次元アレイ状に複数配列されて画素アレイ１２０が構成される。そして、画素アレイ１２０からの信号は信号読出部２０によって読み出される。
【００２４】
画素アレイ１２０は、複数の画素Ｐ、垂直走査回路４０３、水平走査回路４０４を含む。垂直走査回路４０３および水平走査回路４０４は、例えばシフトレジスタで構成されており、後述するパネル制御部１０９からの制御信号に基づいてそれぞれの画素Ｐから信号を読み出すための読出部として動作する。垂直走査回路４０３は、制御線４０５を介して画素Ｐに垂直走査信号ＶＳＲを供給し、垂直走査信号ＶＳＲに基づいて画素Ｐを行単位で駆動する。すなわち、垂直走査回路４０３は行選択部として機能し、信号読出を行うべき画素Ｐを行単位で選択する。また、水平走査回路４０４は列選択部として機能し、水平走査信号ＨＳＲに基づいて画素Ｐを列単位で選択して、画素Ｐからの信号を順に出力させる（水平転送）。ここで、行選択部（垂直走査回路４０３）の動作周波数は、列選択部（水平走査回路４０４）の動作周波数に比べて低く、即ち、行選択部（垂直走査回路４０３）は列選択部（水平走査回路４０４）に比べて動作が遅い。
【００２５】
また、画素アレイ１２０は、それぞれの画素Ｐの保持容量ＣＳ１に保持された画素信号を読み出すための端子Ｅｓ１、保持容量ＣＳ２に保持された画素信号を読み出すための端子Ｅｓ２、保持容量ＣＳ３に保持された画素信号を読み出すための端子Ｅｓ３を備える。また、画素アレイ１２０は、セレクト端子Ｅｃｓをさらに有し、セレクト端子Ｅｃｓが受ける信号が活性化されることによって、画素アレイ１２０のそれぞれの画素Ｐの画素信号が、端子Ｅｓ１、Ｅｓ２及びＥｓ３を介して読み出される。具体的には、前述の画素Ｐの画素信号Ｓ１、画素信号Ｓ２および画素信号Ｓ３は、それぞれの端子に対応する列信号線４０６〜４０８に供給される。
【００２６】
制御トランジスタＳＷｃｈ、増幅トランジスタＡｖおよび定電流源ＣＣＳｖは、電流経路を形成するように直列に接続される。増幅トランジスタＡｖの出力は、水平走査回路４０４からの水平走査信号ＨＳＲに応答して導通状態になる転送トランジスタＳＷａｈを介して、アナログ信号線４０９〜４１１に接続されている。制御トランジスタＳＷｃｈのゲートに入力される水平走査信号ＨＳＲが活性化されることによって、列信号線４０６〜４０８からの電圧をそれぞれに受ける増幅トランジスタＡｖが動作状態になる。このようにしてソースフォロワ回路が形成され、列信号線４０６〜４０８からの電圧を増幅した電圧が、水平走査信号ＨＳＲに応答して導通状態になる転送トランジスタＳＷａｈを介してアナログ信号線４０９〜４１１に出力される。
【００２７】
増幅トランジスタＡｏｕｔと定電流源ＣＣＳｏｕｔとは、電流経路を形成するように直列に接続され、動作状態のソースフォロワ回路が形成される。これによって、アナログ信号線４０９〜４１１からの電圧を増幅した電圧が、端子Ｅｃｓが受ける信号に応答して導通状態になる転送トランジスタＳＷｃｈを介して、端子Ｅｓ１、Ｅｓ２及びＥｓ３から出力される。
【００２８】
また、画素アレイ１２０は、垂直走査回路４０３および水平走査回路４０４を制御するための各制御信号を受ける端子ＨＳＴ、ＣＬＫＨ、ＶＳＴおよびＣＬＫＶをさらに有する。端子ＨＳＴは、水平走査回路４０４に入力されるスタートパルスを受ける。端子ＣＬＫＨは、水平走査回路４０４に入力されるクロック信号を受ける。端子ＶＳＴは、垂直走査回路４０３に入力されるスタートパルスを受ける。端子ＣＬＫＶは、垂直走査回路４０３に入力されるクロック信号を受ける。これらの制御信号は、後述するパネル制御部１０９から入力される。水平走査回路４０４は、入力されたスタートパルスとクロック信号とに基づいて水平走査信号ＨＳＲを生成して出力し、垂直走査回路４０３は、入力されたスタートパルスとクロック信号とに基づいて垂直走査信号ＶＳＲを生成して出力する。これによって、画素信号Ｓ１、画素信号Ｓ２および画素信号Ｓ３が、それぞれの画素ＰからＸ-Ｙアドレス方式で順次に読み出される。すなわち、画素アレイ１２０では、それぞれの画素Ｐは行単位で制御され、各保持部に保持された信号が列単位で出力される（水平転送される）ことによって、信号が読み出される。
【００２９】
次いで、図２（ｂ）を用いて本実施形態の放射線撮像装置の信号読出部２０を説明する。図２（ｂ）は、本実施形態の放射線撮像装置の信号読出部２０の概略構成を説明するための等価回路図である。信号読出部２０は、例えば、差動増幅器等を含む信号増幅部１０７とＡＤ変換を行うＡＤ変換部１０８とを含む。
【００３０】
端子Ｅｓ３からの画素信号Ｓ３は、信号増幅部１０７の非反転入力端子ＡＭＰ＋に入力される。また、端子Ｅｓ１からの画素信号Ｓ１は、制御端子に入力される制御信号ＴＲＯ１に応答して導通状態になるスイッチＭ５１を介して、信号増幅部１０７の反転入力端子ＡＭＰ−に入力される。また、端子Ｅｓ２からの画素信号Ｓ２は、制御端子に入力される制御信号ＴＲＯ２に応答して導通状態になるスイッチＭ５２を介して、反転入力端子ＡＭＰ−に入力される。スイッチＭ５１およびスイッチＭ５２は、端子Ｅｓ１および端子Ｅｓ２のうち一方の信号が反転入力端子ＡＭＰ−に入力されるように制御される。スイッチＭ５１およびスイッチＭ５２、信号増幅部１０７は、信号ＡＤＣＬＫの周期に追従可能な応答特性を有するように設計されうる。
【００３１】
信号増幅部１０７では、端子Ｅｓ１からの信号と端子Ｅｓ３からの信号との差分、または、端子Ｅｓ２からの信号と端子Ｅｓ３からの信号との差分が増幅される。この差分は、ＡＤ変換部１０８で端子ＡＤＣＬＫを介して入力されるクロック信号に基づいてＡＤ変換される。このような構成によって、画素アレイ１２０の画像用信号（デジタルデータ）が得られ、端子ＡＤＯＵＴを介して後述するパネル制御部１０９に出力される。
【００３２】
次に、図３を用いて本実施形態の放射線撮像システムＳＹＳを説明する。図３は、本実施形態の放射線撮像システムＳＹＳの撮像部１５０と放射線発生装置１０４との概略構成を説明するための模式図である。
【００３３】
放射線撮像システムＳＹＳは、信号処理部１０１および撮像部１５０を含む放射線撮像装置１００、撮像部１５０に放射線を照射するための放射線発生装置１０４、照射制御部１０３、ディスプレイなどの表示部１０２と、を含む。放射線画像の撮像を行う際、信号処理部１０１によって撮像部１５０と照射制御部１０３とが同期制御されうる。被検者３００を通過した放射線に基づいて撮像部１５０が信号を生成し、この信号に対して信号処理部１０１などにおいて所定の処理が行われ、放射線に基づく画像データが生成される。画像データは表示部１０２に放射線画像として表示される。撮像部１５０は、撮像領域１０を有する撮像パネル１０５と、撮像領域１０からパネル制御部１０９に信号を出力する信号読出部２０と、それぞれの構成要素を信号処理部１０１に従って制御するパネル制御部１０９と、を含む。
【００３４】
撮像パネル１０５は、それぞれ複数の画素Ｐが配された複数の画素アレイ１２０が、板状の基台の上にタイリング（２次元配列）されて構成されうる。このような構成によって、大型の撮像パネル１０５が形成される。それぞれの画素アレイ１２０には、上述のように複数の画素Ｐが配されており、撮像領域１０は、複数の画素アレイ１２０によって複数の行および複数の列を形成するように配列された複数の画素Ｐを含むと言える。また、本実施形態において、複数の画素アレイ１２０が７列×２行を形成するようにタイリングされた構成が例示されているが、この構成に限られるものではない。
【００３５】
パネル制御部１０９は、例えば信号処理部１０１との間で、制御コマンドや同期信号の通信を行い、また、信号処理部１０１へ画素Ｐで放射線の照射によって生成された信号の出力を行う。また、パネル制御部１０９は、撮像領域１０やそれぞれの構成要素を制御する。例えば、パネル制御部１０９は、信号処理部１０１から入力される制御コマンドに応じて、画素アレイ１２０の基準電圧の設定や画素の駆動制御、動作モード制御を行う。また、パネル制御部１０９は、信号読出部２０のＡＤ変換部１０８によりＡＤ変換された画素アレイ１２０の信号（デジタルデータ）を用いて１つのフレームデータに合成し、信号処理部１０１に出力する。パネル制御部１０９は、ＣＰＵなどのプロセッサと、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリとで構成されてもよい。パネル制御部１０９のプロセッサが、メモリに格納されたプログラムを実行することによって、後述する撮像部１５０の動作が実行されてもよい。これに代えて、パネル制御部１０９は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの専用回路で構成されてもよい。
【００３６】
パネル制御部１０９と信号処理部１０１との間では、各種インターフェースを介して、制御コマンド、制御信号および画像用信号の授受が行われる。信号処理部１０１は、制御用インターフェース１１０を介して、ユーザが設定した動作モードや各種パラメータなどの設定情報や撮像情報をパネル制御部１０９に出力する。このため、信号処理部１０１は、放射線撮像システムＳＹＳに対してユーザが各種の設定を行うための、ユーザインタフェースを備えていてもよい。また、パネル制御部１０９は、制御用インターフェース１１０を介して、撮像部１５０の動作状態などの装置情報を信号処理部１０１に出力する。また、パネル制御部１０９は、画像データインターフェース１１１を介して、撮像部１５０で得られた画像用信号を信号処理部１０１に出力する。また、パネル制御部１０９は、ＲＥＡＤＹ信号１１２を用いて、撮像部１５０が撮像可能な状態になったことを信号処理部１０１に通知する。また、信号処理部１０１は、同期信号１１３を用いて、パネル制御部１０９からのＲＥＡＤＹ信号１１２に応答してパネル制御部１０９に、放射線の照射開始のタイミングを通知する。また、照射許可信号１１４は、撮像パネル１０５が電荷を蓄積中であることを信号処理部１０１に通知する信号である。信号処理部１０１は、照射許可信号１１４がイネーブル状態の間に、照射制御部１０３に制御信号を出力して放射線照射を開始させる。
【００３７】
次に、図４、５に示すタイミングチャートを用いて、上述の放射線撮像システムＳＹＳの制御方法（駆動方法）について説明する。この制御方法は、パネル制御部１０９が撮像部１５０の各構成要素の動作を制御することによって実行される。撮像部１５０は、図４に示される駆動方法によって、放射線が照射されない状態で、補正用画像データを生成するための複数の蓄積画像を生成する。また、図５に示される駆動方法によって、放射線の照射中に、複数のフレームで撮像された画像で構成される動画撮像を行う。ここで、蓄積画像とは各画素から読み出された蓄積信号に基づいて生成される画像のことを呼ぶ。
【００３８】
図４、５において、「ＳＹＮＣ」〜「ＷＩＤＥ」で示される行は、それぞれの信号のレベルを示す。「ＣＳ１」、「ＣＳ２」、「ＣＳ３」で示される行は、容量素子ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３にそれぞれ保持されている信号を示す。「Ｅｓ１」、「Ｅｓ２」、「Ｅｓ３」で示される行は、垂直走査回路４０３および水平走査回路４０４によって構成される読出部が、画素アレイ１２０から信号読出部２０へ信号を読み出す期間を示す。パネル制御部１０９は、「Ｅｓ１」〜「Ｅｓ３」がハイレベルの間に、読出部に信号の読出し動作を実行させる。「ＡＭＰ−」で示される行は、信号増幅部１０７の反転入力端子ＡＭＰ−に信号が入力される期間を示し、「ＡＭＰ＋」で示される行は、信号増幅部１０７の非反転入力端子ＡＭＰ＋に信号が入力される期間を示す。また、読出動作の期間Ｒは、信号増幅部１０７の出力端子から信号が出力される期間を示す。「ＡＭＰ−」及び「ＡＭＰ＋」で示される行は、いずれもハイレベルが信号の入力期間を示す。
【００３９】
図４は、画素Ｐの変換部ＣＰおよび増幅部ＡＰのリセットを行った後に、蓄積期間Ｔの間、放射線が照射されない状態で、電荷（暗電荷）を蓄積し、蓄積された蓄積信号を非破壊で複数回にわたって読み出す駆動方法の一例を示すタイムチャートである。保持部ＳＨは、この放射線が照射されない状態の１回の撮像で変換部ＣＰによって生成された暗電流などに起因する電荷（暗電荷）に応じた蓄積信号を保持する。信号処理部１０１は、保持部ＳＨが暗電荷の蓄積信号を保持した状態で、保持部ＳＨから非破壊で複数回にわたって読み出された複数の蓄積信号に基づいて補正用画像データを生成する。ここで、放射線が照射されない状態で保持部ＳＨに保持される蓄積信号のことを、「第１の信号」と呼ぶ場合がある。図４では、付加容量Ｃｆｄ’を付加しない撮像モードの例を説明する。また、図４の蓄積期間Ｔは、図５に示される動画撮像における蓄積期間Ｔと同じ期間（長さ）に設定された例を示す。
【００４０】
図４に示される駆動が行われる前に、ユーザによって撮像モードが設定される。具体的には、画素Ｐの感度が、感度切替用の付加容量Ｃｆｄ’を付加しないＦＤ容量Ｃｆｄのみの高感度での撮像モードが設定され、パネル制御部１０９は、制御信号ＷＩＤＥを非活性化する。
【００４１】
フレーム期間Ｆは、変換部ＣＰにおいて電荷を１回、蓄積した撮像を行う期間のことである。蓄積期間Ｔは、フレーム期間Ｆに対する電荷の蓄積期間を示す。蓄積期間Ｔとは、電荷がフォトダイオードＰＤに蓄積される期間のことである。
【００４２】
パネル制御部１０９は、ＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、リセット画像を生成するための駆動を開始する。ＳＹＮＣ信号は外部同期信号と内部同期信号とのどちらでも構わないが、本実施形態では外部同期信号とする。
【００４３】
まず、駆動ＳＲＳＤについて説明する。パネル制御部１０９は、以下に説明する駆動ＳＲＳＤを撮像パネル１０５に含まれるすべての画素Ｐに対して一括して行う。駆動ＳＲＳＤは、サンプルホールド駆動およびリセット駆動のことである。サンプルホールド駆動は、画素信号を保持部ＳＨに保持するためのサンプルホールドを行う駆動のことである。また、リセット駆動は、変換部ＣＰおよび増幅部ＡＰのリセットを行う駆動のことである。
【００４４】
パネル制御部１０９は、ＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、フレーム期間Ｆで蓄積画像を生成するための駆動を開始する。
【００４５】
まず、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化する。これによって、変換部ＣＰからの電圧を増幅した電圧が増幅トランジスタＭ４から出力される。また、増幅トランジスタＭ４からの電圧を増幅した電圧が増幅トランジスタＭ７から出力される。
【００４６】
パネル制御部１０９は、次に制御信号ＴＳ１を一時的に活性化する。これによって、蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に転送され保持されるが、最初の駆動ＳＲＳＤで取得した蓄積信号Ｓ１は、信号処理部１０１などで処理に用いられない。
【００４７】
次に、パネル制御部１０９は、リセット信号ＰＲＥＳを活性化する。これによって、フォトダイオードＰＤに所定の電位であるリセット電圧ＶＲＥＳが供給され、フォトダイオードＰＤの電荷がリセットされる。その結果、リセット時の変換部ＣＰからの電圧がクランプ容量Ｃｃｌのノードｎ１に入力される。パネル制御部１０９は、次にクランプ信号ＰＣＬを活性化する。これによって、所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量Ｃｃｌのノードｎ２に入力される。
【００４８】
次いで、パネル制御部１０９は、クランプ信号ＰＣＬを非活性化するまでの間に制御信号ＴＳ２、ＴＳ３を一時的に活性化する。これによって、リセット信号Ｓ２、Ｓ３が保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、ＣＳ３に転送され保持される（すなわち、リセット信号のサンプリングが行われる）。
【００４９】
パネル制御部１０９は、制御信号ＴＳ２、ＴＳ３を一時的に活性化している間に、リセット信号ＰＲＥＳを非活性化する。これによって、リセットトランジスタＭ２が非導通状態になる。パネル制御部１０９は、制御信号ＴＳ２、ＴＳ３を非活性化後にクランプ信号ＰＣＬを非活性化する。これによって、リセットトランジスタＭ５が非導通状態になり、ノードｎ１とノードｎ２との間で生じた電位差が、クランプ容量Ｃｃｌの両端子に保たれ、電荷が光電変換素子ＰＤに蓄積される蓄積期間Ｔが始まる。パネル制御部１０９は、クランプ信号ＰＣＬを非活性化にした後、イネーブル信号ＥＮを非活性化する。これで、フレーム期間Ｆにおける駆動ＳＲＳＤを終了する。
【００５０】
フレーム期間Ｆで最初にサンプリングされ保持容量ＣＳ１に保持されている蓄積信号Ｓ１は、上述のように不要である。このため、画素信号（蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ２、Ｓ３）の読み出しは行わない。パネル制御部１０９は、撮像を開始してから２番目のＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると再度駆動ＳＲＳＤを行い、フレーム期間Ｆの蓄積期間Ｔで蓄積・保持された画像信号の読み出しを行う。
【００５１】
蓄積信号Ｓ１を読み出す動作について説明する。本実施形態において、信号読出部２０は、蓄積信号Ｓ１の保持開始から所定時間を経過後に蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。フレーム期間Ｆが終了した後の駆動ＳＲＳＤの終了時点で、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１にフレーム期間Ｆの蓄積期間Ｔの間で放射線が照射されていない状態の１回の撮像（蓄積）で変換部ＣＰによって生成された電荷に応じた蓄積信号Ｓ１が、保持されている。このフレーム期間Ｆが終了した後に行われる駆動ＳＲＳＤによってサンプリングされ、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に保持されている蓄積信号Ｓ１が、上述の第１の信号に相当する。同様に、保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、ＣＳ３に、所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬに応じたリセット信号Ｓ２、Ｓ３が保持されている。そこで、パネル制御部１０９は、駆動ＳＲＳＤ終了から所定時間が経過後に、これらの保持容量ＳＨ１および保持容量ＳＨ３に保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の読み出しを開始する。具体的に、パネル制御部１０９は、セレクト端子Ｅｃｓ及び制御信号ＴＲＯ１を活性化するとともに、制御信号ＴＲＯ２を不活性化する。続いて、パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３および水平走査回路４０４を制御することによって、画素アレイ１２０に含まれる複数の画素Ｐのうちの１つを選択する。これによって、選択された画素Ｐに保持された蓄積信号Ｓ１が信号増幅部１０７の反転入力端子ＡＭＰ−に入力され、選択された画素Ｐに保持されたリセット信号Ｓ３が信号増幅部１０７の非反転入力端子ＡＭＰ＋に入力される。このように、信号読出部２０は、蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３を同じタイミングで読み出す。
【００５２】
パネル制御部１０９は、保持部ＳＨ１および保持部ＳＨ３に保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３を、画素アレイ１２０内部の２系統の画素信号の信号経路（差動信号経路）を経て読み出し、信号増幅部１０７に出力する。画素アレイ１２０からの出力を受けた信号増幅部１０７は、蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の差分を取って得られる信号を出力する。信号増幅部１０７出力信号は、差動入力によって２系統の信号経路のオフセットが補正された画素信号に相当する。
【００５３】
信号増幅部１０７から出力された信号は、ＡＤ変換部１０８によってデジタルデータに変換され、パネル制御部１０９に供給される。パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３及び水平走査回路４０４を制御することによって選択画素を順次切り替え、期間Ｒで画像を生成するためのデジタルデータを取得し、フレーム期間Ｆに対応する蓄積画像を生成する。このように、各画素から読み出された蓄積信号に基づいて生成された画像を蓄積画像と呼ぶ。ここで、パネル制御部１０９は、蓄積期間Ｔで１回の撮像で蓄積した蓄積信号に対して期間Ｒの非破壊読み出しを複数回にわたって繰り返すことによって複数の蓄積画像を取得する。
【００５４】
図４に示される処理は、上述のように撮像部１５０に放射線が照射されていない状態で行われる。ここで、放射線が照射されない状態で生成された蓄積画像を暗画像と呼ぶ。撮像部１５０に放射線が照射されていない状態であっても、フォトダイオードＰＤでの暗電流の発生など、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の原因となる。また、画素アレイ１２０内部の画素信号の信号経路には、信号線の他に増幅トランジスタや定電流源、スイッチなどの半導体素子が含まれ、個々の半導体素子起因によって、それぞれ異なる１／ｆノイズが発生する。この１／ｆノイズは、周波数が下がるほど大きい。信号読出部２０を構成する信号増幅部１０７およびＡＤ変換部１０８の半導体も１／ｆノイズ成分を含む。すなわち、生成される信号には、画素アレイ１２０内部の信号経路のノイズに、信号読出部２０のノイズ成分が重畳されている。
【００５５】
上述では、蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３とが、差動で伝送される。しかしながら、それぞれが伝送される伝送経路の半導体素子には固有のオフセット、１／ｆノイズが存在する。この、差動信号間の固有のノイズの差は生成される画像に重畳され、固有のアーチファクト、ランダムノイズ、縦線ノイズ、ブロック状アーチファクトとして画像に現れる。固有のオフセットは、撮像前にあらかじめ取得した暗画像から生成した補正用画像データを用いて、放射線を照射中に撮像部１５０で撮像された放射線画像データを補正することによってアーチファクトを抑制することが可能である。
【００５６】
時間変動する半導体素子の１／ｆノイズを良好に補正するために、暗画像は撮像を開始する直前に生成することが考えられる。しかし、撮像モードが数種類に限定されていたとしても、電荷を蓄積させる蓄積期間Ｔを含む暗画像の生成には時間を要し、特に撮像の直前に補正用画像データを生成する場合、撮像開始までタイムラグが発生する。
【００５７】
また、１／ｆノイズに代表される低周波ノイズが画像に及ぼす影響は、半導体素子が使用される回路の場所で異なる。例えば、画素アレイ１２０の画素Ｐの出力部ＯＰの信号増幅トランジスタＭ１０、Ｍ１３、Ｍ１６の低周波ノイズは、ランダムノイズとして画像に影響する。画素アレイ１２０の列信号線４０６〜４０８の画素信号の増幅に用いられる定電流源ＣＣＳｐ、増幅トランジスタＡｖおよび定電流源ＣＣＳｖの低周波ノイズは、縦線ノイズとして画像に影響する。また、アナログ信号線４０９〜４１１の画素信号の増幅に用いられる増幅トランジスタＡｏｕｔおよび定電流源ＣＣＳｏｕｔ、信号増幅部１０７およびＡＤ変換部１０８の低周波ノイズは、画素アレイ全領域にノイズが重畳される。この増幅トランジスタＡｏｕｔ、定電流源ＣＣＳｏｕｔ、信号増幅部１０７、ＡＤ変換部１０８に起因する低周波ノイズは、ブロック状アーチファクトとして画像に影響する。特に、大面積フラットパネルセンサを使用した３Ｄ撮像において、縦線ノイズ、ブロック状アーチファクトは３Ｄの再構成画像にリングアーチファクトを発生させ、ランダムノイズ以上に画像に影響を及ぼすことが知られている。
【００５８】
本実施形態では、放射線撮像前に１回の撮像で取得した蓄積信号が、非破壊で複数回にわたって読み出され、信号処理部１０１は、この複数の蓄積信号に基づいて補正用画像データを生成する。より具体的には、信号処理部１０１は、得られた複数の暗画像から補正用画像データを生成する。そして、信号処理部１０１は、放射線の照射中に撮像部１５０によって撮像された放射線画像データを、補正用画像データを用いて補正し、フレームごとの放射線画像を生成する。これによって、撮像開始時のタイムラグを抑制しつつ、１／ｆノイズに起因して発生する縦線ノイズ、ブロック状アーチファクトを補正可能である。
【００５９】
次いで、放射線を照射して撮像する放射線画像データの取得について説明する。図５は、蓄積期間Ｔを、それぞれのフレーム期間Ｆのなかで最大にし、動画像を撮像する駆動方法の一例を示すタイムチャートである。図５の駆動方法において、フレームレート一定であり、付加容量Ｃｆｄ’を付加しない撮像モードが設定された場合について説明する。
【００６０】
フレーム期間Ｆ１〜Ｆ５は、撮像開始後の１番目〜５番目のフレーム期間を示す。フレーム期間とは、１つの放射線画像を生成するために反復される期間のことである。蓄積期間Ｔは、フレーム期間Ｆ１〜Ｆ５に対応する蓄積期間を示す。蓄積期間とは、放射線の照射に応じて発生する電荷がフォトダイオードＰＤに蓄積される期間のことである。蓄積期間Ｔの間、パネル制御部１０９は、放射線の照射が可能であることを信号処理部１０１に照射許可信号１１４を介して通知する。
【００６１】
撮像前に撮像モードが設定される。具体的に、画素Ｐの感度が、感度切り替え用の付加容量Ｃｆｄ’を付加しないＦＤ容量Ｃｆｄのみの撮像モードであるので、図４のタイムチャートと同様にパネル制御部１０９によって、制御信号ＷＩＤＥは非活性化されている。例えば、撮像前に撮像モードが設定され、図４に示す補正用画像データを生成する動作が行われたのち、連続してこれから説明する図５に示す動画像を撮像する動作が行われてもよい。
【００６２】
パネル制御部１０９は、同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりを検出すると、フレーム期間Ｆ１で放射線画像を生成するための駆動を開始する。ＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりによって１つのフレーム期間Ｆ１が始まり、次の立ち上がりによってこのフレーム期間Ｆ１が終わり、次のフレーム期間Ｆ２が始まる。
【００６３】
フレーム期間Ｆ１における駆動ＳＲＳＤについて説明する。駆動に関して図４を用いた説明と重複する説明は省略する。パネル制御部１０９は、以下に説明する駆動ＳＲＳＤを撮像パネル１０５に含まれるすべての画素Ｐに対して一括して行う。駆動ＳＲＳＤは、フレーム期間Ｆ１〜Ｆ５に実行されるサンプルホールド駆動およびリセット駆動を示す。駆動ＳＲＳＤを行うことによって、保持部ＳＨ１〜ＳＨ３の保持容量ＣＳ１〜ＣＳ３に信号が保持されるが、フレーム期間Ｆ１では有効な蓄積信号が保持容量ＣＳ１に保持されていないため画素信号の読み出しは行わない。
【００６４】
パネル制御部１０９は、次のＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、フレーム期間Ｆ２で放射線画像を生成するための駆動を開始する。フレーム期間Ｆ２においてもフレーム期間Ｆ１と同様に駆動ＳＲＳＤが行われる。
【００６５】
まず、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化し、次に制御信号ＴＳ１を一時的に活性化する。これによって、転送トランジスタＭ８が非導通状態から導通状態に切り替わり、フレーム期間Ｆ１内で開始された蓄積期間Ｔで蓄積された蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に転送され保持される（すなわち、蓄積信号Ｓ１のサンプリングが行われる）。
【００６６】
次に、パネル制御部１０９は、フレーム期間Ｆ１と同様に順次リセット信号ＰＲＥＳ、クランプ信号ＰＣＬを活性化する。次に、パネル制御部１０９は、制御信号ＴＳ２、ＴＳ３を一時的に活性化し、リセット信号Ｓ２、Ｓ３を保持容量ＣＳ２、ＣＳ３に保持する。
【００６７】
次いで、パネル制御部１０９は、順次リセット信号ＰＲＥＳ、クランプ信号ＰＣＬを非活性化する。クランプ信号ＰＣＬの非活性化によりフレーム期間Ｆ２の蓄積期間Ｔが始まる。その後、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを非活性化し、フレーム期間Ｆ２における駆動ＳＲＳＤを終了する。
【００６８】
フレーム期間Ｆ２の期間Ｔｃにおいて、蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３を読み出す動作について説明する。本実施形態において、信号読出部２０は、蓄積信号Ｓ１の保持開始から所定時間を経過後、蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。フレーム期間Ｆ２の駆動ＳＲＳＤ終了時点で、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１にフレーム期間Ｆ１の蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、ＣＳ３に、所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬによるリセット信号Ｓ２、Ｓ３が保持されている。そこで、パネル制御部１０９は、駆動ＳＲＳＤ終了から所定時間が経過後に、これらの保持容量ＣＳ１、保持容量ＣＳ３に保持された蓄積信号Ｓ１、リセット信号Ｓ３の読出しを開始する。具体的に、パネル制御部１０９は、セレクト端子Ｅｃｓおよび制御信号ＴＲＯ１を活性化するとともに、制御信号ＴＲＯ２を不活性化する。続いて、パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３および水平走査回路４０４を制御することによって、画素アレイ１２０に含まれる複数の画素Ｐのうちの１つを選択する。これによって、選択された画素Ｐに保持された蓄積信号Ｓ１が、信号増幅部１０７の反転入力端子ＡＭＰ−に入力され、選択された画素Ｐに保持されたリセット信号Ｓ３が、信号増幅部１０７の非反転入力端子ＡＭＰ＋に入力される。このように、信号読出部２０は、蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３を同じタイミングで読み出す。
【００６９】
パネル制御部１０９は、保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３を、画素アレイ１２０内部の２系統の画素信号の信号経路（差動信号経路）を経て読み出し、信号増幅部１０７に出力する。画素アレイ１２０からの出力を受けた信号増幅部１０７は、蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の差分をとって得られる信号を出力する。信号増幅部１０７から出力される信号は、差動入力により２系統の信号経路のオフセットが補正された画素信号に相当するが、２系統の信号経路に含まれるノイズの差分は残る。
【００７０】
この信号増幅部１０７から出力される信号は、ＡＤ変換部１０８によってデジタルデータに変換され、パネル制御部１０９に供給される。パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３および水平走査回路４０４を制御することによって選択する画素Ｐを順次切り替え、期間Ｒで画像を生成するための放射線画像データを取得し、フレーム期間Ｆ１に対応する蓄積画像を生成する。
【００７１】
続いて、フレーム期間Ｆ３以降のフレーム期間においても同様の駆動ＳＲＳＤが行われる。駆動ＳＲＳＤによりひとつ前のフレーム期間の蓄積信号Ｓ１が保持容量ＣＳ１に、リセット信号Ｓ２、Ｓ３が保持容量ＣＳ２、ＣＳ３にそれぞれ転送され保持される。駆動ＳＲＳＤが終了すると、パネル制御部１０９は、選択する画素Ｐを順次切り替え、期間Ｒで画像を生成するための放射線画像データを取得し、ひとつ前のフレーム期間に対応する蓄積画像を生成する。
【００７２】
続いて、図６、７を参照して補正用画像データおよび放射線画像の生成方法について説明する。まず、図６を用いて放射線が照射されない状態で行われる補正用画像データを生成するための動作を説明する。図６の動作は、上述のように放射線を照射した撮像を開始する前に実行される。
【００７３】
ステップＳ１０１において、信号処理部１０１は、撮像部１５０のパネル制御部１０９に制御用インターフェース１１０を通して制御コマンドを発行し、撮像モードを設定する。次いで、ステップＳ１０２において、信号処理部１０１は、信号処理部１０１内部の撮像カウンタｎを０にリセットし、補正用画像データの元となる蓄積画像の生成処理を開始する。
【００７４】
次に、ステップＳ１０３において、信号処理部１０１は、同期信号１１３を通して同期信号パルスＳＹＮＣをパネル制御部１０９に出力する。補正用画像データは、上述のように暗画像に基づいて生成されるので、放射線発生装置１０４は放射線の照射を行わない。信号処理部１０１は、同期信号パルスＳＹＮＣの出力後、ステップＳ１０４において、撮像カウンタｎのインクリメントを行う。
【００７５】
ステップＳ１０５において、パネル制御部１０９は、同期信号１１３経由で同期信号パルスＳＹＮＣを受けると、図４に示したタイムチャートに従って撮像パネル１０５および信号読出部２０を駆動する。パネル制御部１０９は、それぞれの画素Ｐに保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の差分をＡＤ変換させ、画像データインターフェース１１１を通して、画素データとして信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は転送されてくる画素データに基づいて蓄積画像（暗画像）を生成する。信号処理部１０１は第ｎ暗画像を、図３に示す放射線撮像装置１００の記憶部１１５に記憶する。図３では、信号処理部１０１と記憶部１１５とが、別々の構成として示されているが、信号処理部１０１が記憶部１１５を包含する構成を有していてもよい。
【００７６】
次いで、ステップＳ１０６において、信号処理部１０１は、撮像モードの設定において設定された既定の枚数Ｎの暗画像が得られたかを判定する。規定枚数Ｎを取得できた場合（ステップＳ１０６で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ１０７に進める。規定枚数Ｎを取得できていない場合（ステップＳ１０６で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ１０４に戻す。
【００７７】
規定枚数Ｎの暗画像の取得が完了した場合、ステップＳ１０７において信号処理部１０１は、Ｎ枚の暗画像を加算平均することによって１つの画像を生成し、この画像を補正用画像データとして記憶部１１５に記憶する。
【００７８】
次いで、ステップＳ１０８において、信号処理部１０１は、放射線撮像システムＳＹＳが撮像に使用する撮像モードの種類だけ、補正用画像データの取得が完了したかを判定する。必要な種類の補正用画像データの取得が完了していない場合（ステップＳ１０８で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ１０１に戻し、必要な種類だけ補正用画像データを生成する。必要な種類の補正用画像データの取得が完了した場合（ステップＳ１０８で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、補正用画像データを生成するための処理を終了する。
【００７９】
続いて、図７を参照して放射線を照射して撮像される放射線画像を生成するための動作を説明する。図７に示す動作は、図６に示す補正用画像データの取得後に行われうる。また、上述の図５と同様に動画像を撮像する場合を例に説明する。
【００８０】
まず、ステップＳ２０１において、信号処理部１０１は、パネル制御部１０９に制御コマンドを発行し、撮像モードを設定する。次いで、ステップＳ２０２において、信号処理部１０１は、同期信号パルスＳＹＮＣをパネル制御部１０９に出力する。パネル制御部１０９は、同期信号パルスＳＹＮＣを受けると、図５に示したタイムチャートに従って撮像パネル１０５の駆動を開始し、ステップＳ２０１で設定された蓄積期間Ｔの間、照射許可信号１１４を信号処理部１０１に出力する。
【００８１】
次に、ステップＳ２０３において、信号処理部１０１は、蓄積期間Ｔの期間に合わせて放射線の照射が行われるように照射制御部１０３に制御信号を出力する。照射制御部１０３は、これに応じて放射線発生装置１０４を制御する。
【００８２】
ステップＳ２０４において、パネル制御部１０９はそれぞれの画素Ｐに保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の差分をＡＤ変換させ、画像データインターフェース１１１を通して、画素データとして信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は、順次転送されてくる画素データに基づいて放射線画像データを生成する。
【００８３】
ステップＳ２０５において、信号処理部１０１は、放射線画像データからステップＳ１０７で記憶部１１５に記憶された補正用画像データを減算することによって、フレーム期間ごとの放射線画像を生成する。この処理において、信号処理部１０１は、記憶部１１５に記憶された複数の補正用画像データのうち放射線画像データが撮像された撮像モードに応じた補正用画像データを用いて補正する。具体的には、信号処理部１０１は、解像度や蓄積期間など、放射線画像を撮像したモードと同じ撮像モードの補正用画像データが選択する。
【００８４】
次に、ステップＳ２０６において、信号処理部１０１は、撮像モードに合わせてフレーム期間ごとの放射線画像を後工程に転送する。後工程では、転送されてきた放射線画像に対し、放射線画像撮像と並行してパイプライン方式でゲイン補正処理、尖鋭化処理などの画像処理が行われてもよい。放射線透視撮像などリアルタイムに放射線画像を観察する撮像であれば処理後の放射線画像が表示部１０２に転送され表示される。３Ｄ撮像など複数枚の放射線画像をもとに処理を行う撮像であれば、画像処理後の放射線画像は、一旦、記憶部１１５に記憶され、すべての放射線画像の撮像後に画像処理がされて、表示部１０２に表示されてもよい。
【００８５】
次いで、ステップＳ２０７において、信号処理部１０１は、撮像を終了するかどうかを、ユーザが操作する曝射スイッチ（不図示）や、撮像モードが設定された際にプログラムされた撮像予定枚数などを元に判定する。撮像を継続する場合（ステップＳ２０７で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、ステップＳ２０８においてフレーム期間Ｆの時間経過を判定する。撮像が終了したと判定した場合（ステップＳ２０７で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、ステップＳ２０９において、現在の撮像モードでの放射線画像の生成の終了を伝える制御コマンドを、制御用インターフェース１１０を通してパネル制御部１０９に伝える。パネル制御部１０９は、この制御コマンドに応答し、放射線画像の撮像を終了する。
【００８６】
また、ステップＳ２０８において、信号処理部１０１は、フレーム期間Ｆが経過したか否かを判定する。フレーム期間Ｆが経過していないと判定した場合（ステップＳ２０８で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ２０７に戻す。フレーム期間が経過したと判定した場合（ステップＳ２０８で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ２０２に戻し、次の放射線画像の撮像を行う。
【００８７】
このように、本実施形態において、保持部ＳＨは、放射線が照射されない状態の１回の撮像（蓄積）で変換部ＣＰによって変換された電荷に応じた蓄積信号を保持する。また、信号処理部１０１は、保持部ＳＨが蓄積信号Ｓ１を保持した状態で、保持部ＳＨから非破壊で複数回にわたって読み出された複数の蓄積信号Ｓ１に基づいて補正用画像データを生成する。蓄積期間Ｔを伴う撮像を１回だけ行い、蓄積信号Ｓ１を複数回読み出すことによって、撮像と蓄積信号の読み出しとを繰り返す場合と比較して、短時間で補正用画像データを取得することが可能となる。
【００８８】
本実施形態では、１回の撮像で、蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３とを取得し差動増幅する例を示したが、蓄積信号Ｓ１だけを取得する撮像装置においても、上述の補正用画像データを生成するための制御が適用可能である。また、上述の構成において、保持部ＳＨは、３つの保持容量ＣＳ１〜ＣＳ３（保持部ＳＨ１〜ＳＨ３）を備える。しかしながら、上述の動作において取得する信号は、１つの蓄積信号と１つのリセット信号とのみのため、保持部ＳＨは、２つの保持容量ＣＳ１、ＣＳ２（保持部ＳＨ１、ＳＨ２）のみを備える構成であってもよい。この場合、出力部ＯＰも出力部ＯＰ１、ＯＰ２のみを備える構成でありうる。また、本実施形態において、放射線を照射した撮像において動画像の撮像を行う例を示したが、静止画像の撮像を行ってもよい。
【００８９】
第２の実施形態
図８〜１１を参照して、本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置の制御方法（駆動方法）について説明する。放射線撮像装置１００および放射線撮像システムＳＹＳの各構成については、上述の第１の実施形態と同様であってもよいため、ここでは説明を省略し、第１の実施形態と第２の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９０】
本実施形態において、２種類の感度で信号を読み出す撮像モードが設定された場合について説明する。読み出された信号から生成される２種類の感度の放射線画像は、例えば、ダイナミックレンジを拡張するための合成用の放射線画像として使用されうる。図８、９は、２種類の感度で信号を読み出す際のタイミングチャートである。撮像部１５０は、図８に示される駆動方法によって、放射線が照射されない状態で、補正用画像データを生成するための複数の蓄積画像（暗画像）を生成する。また、図９に示される駆動方法によって、放射線の照射中に、複数のフレームで撮像された放射線画像で構成される動画撮像を行う。
【００９１】
図８は、画素Ｐの変換部ＣＰおよび増幅部ＡＰのリセットを行った後に、放射線が照射されない状態で、蓄積期間Ｔの間、電荷（暗電荷）を蓄積する。その後、蓄積信号を２種類の感度で保持部ＳＨにサンプリングし、保持部ＳＨに保持された蓄積信号を非破壊で複数回にわたって読み出す場合の駆動方法の一例を示すタイムチャートである。
【００９２】
まず、フレーム期間Ｆにおける駆動ＳＲＳＤについて説明する。撮像を開始する前に撮像モードが設定され、パネル制御部１０９は、ＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、フレーム期間Ｆでフレーム画像を生成するための駆動を開始する。まず、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化する。
【００９３】
パネル制御部１０９は、次に、感度切り替え用の制御信号ＷＩＤＥを非活性化のまま、制御信号ＴＳ１を一時的に活性化する。これによって、ＦＤ容量Ｃｆｄに生じた電圧に応じた信号（高感度信号）が、蓄積信号Ｓ１として保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に転送され保持される。次に、パネル制御部１０９は、感度切り替え用の制御信号ＷＩＤＥと制御信号ＴＳ２とを活性化する。ＷＩＤＥ信号が活性化されることによって、トランジスタＭ１が導通状態になり、変換部ＣＰの容量はＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量となる。結果として、変換部ＣＰの出力は、フォトダイオードＰＤで発生した電荷によってＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量に生じた電圧となる。次に、パネル制御部１０９は、感度切り替え用の制御信号ＷＩＤＥを非活性化する。トランジスタＭ１が非導通状態になり、変換部ＣＰの容量はＦＤ容量Ｃｆｄとなるが変換部ＣＰの出力は維持される。次いで、パネル制御部１０９は、制御信号ＴＳ２を非活性化する。これによって、フォトダイオードＰＤで発生した電荷によってＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量に生じた電圧に応じた信号（低感度信号）が、蓄積信号Ｓ２として保持部ＳＨ２の保持容量ＣＳ２に転送され保持される。ここで、撮像の最初の駆動ＳＲＳＤで取得された蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２は、上述の第１の実施形態と同様に画像の生成に用いない信号である。
【００９４】
次いで、パネル制御部１０９は、リセット信号ＰＲＥＳを活性化し、制御信号ＷＩＤＥを活性化する。これによって、フォトダイオードＰＤに所定の電位であるリセット電圧ＶＲＥＳが供給され、フォトダイオードＰＤの電荷、ＦＤ容量Ｃｆｄ、付加容量Ｃｆｄ’がリセットされる。その結果、リセット時の変換部ＣＰからの電圧がクランプ容量Ｃｃｌのノードｎ１に入力される。次に、パネル制御部１０９は、感度切り替え用制御信号ＷＩＤＥを非活性化する。トランジスタＭ１が非導通状態になり、変換部ＣＰの容量はＦＤ容量Ｃｆｄとなる。
【００９５】
次にパネル制御部１０９は、クランプ信号ＰＣＬを活性化する。これによって、所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量Ｃｃｌのノードｎ２に入力される。クランプ電圧ＶＣＬがノードｎ２に入力されたのち、パネル制御部１０９は、リセット信号ＰＲＥＳを非活性化する。これによって、リセットトランジスタＭ２が非導通状態になる。次に、パネル制御部１０９は、クランプ信号ＰＣＬを非活性化するまでの間に制御信号ＴＳ３を一時的に活性化する。これによって、リセット信号Ｓ３が保持部ＳＨ３の保持容量ＣＳ３に転送され保持される。
【００９６】
パネル制御部１０９は、制御信号ＴＳ３を非活性化後にクランプ信号ＰＣＬを非活性化する。これによって、リセットトランジスタＭ５が非導通状態になり、ノードｎ１とノードｎ２との間で生じた電位差がクランプ容量Ｃｃｌの両端子に保たれ、放射線が照射されない状態で、電荷が光電変換素子ＰＤに蓄積される蓄積期間Ｔが始まる。パネル制御部１０９は、クランプ信号ＰＣＬを非活性化にした後、イネーブル信号ＥＮを非活性化する。これによって、フレーム期間Ｆにおける駆動ＳＲＳＤを終了する。期間Ｆでは有効な蓄積信号が保持容量ＣＳ１及び保持容量ＣＳ２に保持されていないため画素信号の読み出しは行わない。
【００９７】
パネル制御部１０９は、ＳＹＮＣ信号における次のパルスの立ち上がりを検出すると、蓄積画像を生成するためにフレーム期間Ｆと同様に駆動ＳＲＳＤが行われる。この駆動ＳＲＳＤによって、フレーム期間Ｆの蓄積期間ＴにフォトダイオードＰＤに発生した電荷に応じたＦＤ容量Ｃｆｄの電圧に応じた信号が、蓄積信号Ｓ１として保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に転送され保持される。次いで、ＷＩＤＥ信号が活性化されることによってトランジスタＭ１が導通状態になり、フォトダイオードＰＤに発生した電荷に応じたＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量の電圧に応じた信号が、蓄積信号Ｓ２として保持容量ＣＳ２に転送され保持される。さらに、リセット部ＲＰが変換部ＣＰおよび増幅部ＡＰをリセットした際の増幅部ＡＰの電荷に応じたリセット信号が、リセット信号Ｓ３として保持部ＳＨ３の保持容量ＣＳ３に転送され保持される。このフレーム期間Ｆが終了した後に行われる駆動ＳＲＳＤによってサンプリングされ、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に保持されている蓄積信号Ｓ１が、第１の信号に相当する。また、保持部ＳＨ２の保持容量ＣＳ２に保持されている蓄積信号Ｓ２のことを「第２の信号」と呼ぶ場合がある。
【００９８】
次いで、放射線が照射されない状態で、フレーム期間Ｆの蓄積期間Ｔで蓄積された電荷（暗電荷）に応じた蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２を読み出す動作について説明する。信号読出部２０は、信号の保持完了から所定時間を経過後に蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２およびリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。具体的には、まず、パネル制御部１０９は、セレクト端子Ｅｃｓを活性化する。次に、パネル制御部１０９は、制御信号ＴＲＯ１を活性化して制御信号ＴＲＯ２を不活性化する。これによって蓄積信号Ｓ１が選択される。続いて、パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３及び水平走査回路４０４を制御することによって、画素アレイ１２０に含まれる複数の画素Ｐのうちの最初に読み出す画素を選択する。これによって、最初の画素Ｐの蓄積信号Ｓ１が信号増幅部１０７の反転入力端子ＡＭＰ−に入力され、リセット信号Ｓ３が信号増幅部１０７の非反転入力端子ＡＭＰ＋に入力される。このように、信号読出部２０は、蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３の差分を同じタイミングで読み出す。
【００９９】
パネル制御部１０９は、水平走査回路４０４を制御することによって選択する画素Ｐを順次切り替え、１行分の画素データを蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３との差分として読み出す。次に、パネル制御部１０９は、制御信号ＴＲＯ１を非活性化して制御信号ＴＲＯ２を活性化する。これによって蓄積信号Ｓ２が選択される。パネル制御部１０９は、水平走査回路４０４を制御することによって選択する画素Ｐを順次切り替え、１行分の画素データを蓄積信号Ｓ２とリセット信号Ｓ３の差分として読み出す。すなわち、１行を２回走査し、最初の走査で蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３との差分を読み出し、２回目の走査で蓄積信号Ｓ２とリセット信号Ｓ３との差分を読み出す。
【０１００】
パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３及び水平走査回路４０４を制御しながら、制御信号ＴＲＯ１と制御信号ＴＲＯ２とを１走査ごとに切り替えることによって、読出期間Ｒで２種類の画像を生成するための画素データを生成する。パネル制御部１０９は、保持容量ＣＳ１に保持された蓄積信号Ｓ１に基づく高感度の蓄積画像と、保持容量ＣＳ２に保持された蓄積信号Ｓ２に基づく低感度の蓄積画像とを生成する。パネル制御部１０９は、蓄積期間Ｔで一度蓄積した蓄積信号に対して、非破壊で期間Ｒの読み出しを複数回にわたって行う。これによって、それぞれ補正用画像データを生成するための複数の高感度の蓄積画像と複数の低感度の蓄積画像とを取得する。信号処理部１０１は、複数の高感度の蓄積画像と複数の低感度の蓄積画像とを用いて、高感度撮像を行う撮像モードで用いる補正用画像データ、低感度撮像を行う撮像モードで用いる補正用画像データをそれぞれ生成する。
【０１０１】
次に、放射線を照射して撮像する放射線画像の取得について説明する。図９は、蓄積期間Ｔを、それぞれのフレーム期間Ｆのなかで最大にし、動画像を撮像する駆動方法の一例を示すタイムチャートである。図９の駆動方法において、フレームレート一定であり、付加容量Ｃｆｄ’が付加されない高感度での撮像と、付加容量Ｃｆｄ’が付加された低感度での撮像との２種類の感度での撮像が行われる撮像モードが設定された場合について説明する。
【０１０２】
フレーム期間Ｆ１〜Ｆ５は、撮像の開始から１番目〜５番目のフレーム期間を示す。まず、フレーム期間Ｆ１における駆動ＳＲＳＤについて説明する。撮像モードが設定された後、パネル制御部１０９は、ＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、フレーム期間Ｆ１でフレーム画像を生成するための駆動を開始する。フレーム期間Ｆ１においても、図８で説明したフレーム期間Ｆと同様に駆動ＳＲＳＤが行われる。
【０１０３】
駆動ＳＲＳＤにおける制御信号ＴＳ１の一時的な活性化によって、ＦＤ容量Ｃｆｄに生じる電圧に応じた信号が、蓄積信号Ｓ１として保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に転送され保持される。次いで、制御信号ＴＳ２の一時的な活性化によって、ＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量の電圧に応じた信号が、蓄積信号Ｓ２として保持部ＳＨ２の保持容量ＣＳ２に転送され保持される。さらに、制御信号ＴＳ３の一時的な活性化によって、リセット部ＲＰが変換部ＣＰおよび増幅部ＡＰをリセットした際の増幅部ＡＰの電荷に応じたリセット信号が、保持部ＳＨ３の保持容量ＣＳ３に転送され保持される。ここで、撮像の最初の駆動ＳＲＳＤで取得される、蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２は、上述と同様に放射線画像の生成に用いない信号である。
【０１０４】
パネル制御部１０９は、次のＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、フレーム期間Ｆ２でフレーム画像を生成するための駆動を開始する。フレーム期間Ｆ２においてもフレーム期間Ｆ１と同様に駆動ＳＲＳＤが行われる。
【０１０５】
フレーム期間Ｆ２の駆動ＳＲＳＤによって、フレーム期間Ｆ１で、放射線の照射によってフォトダイオードＰＤに発生した電荷によってＦＤ容量Ｃｆｄで生じた電圧に応じた信号（高感度信号）が、蓄積信号Ｓ１として保持容量ＣＳ１に転送され保持される。次いで、ＷＩＤＥ信号が活性化されることによってトランジスタＭ１が導通状態になる。これによって、フレーム期間Ｆ１の蓄積期間Ｔで発生した電荷によってＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量に生じた電圧に応じた信号（低感度信号）が、蓄積信号Ｓ２として保持容量ＣＳ２に転送され保持される。さらに、リセット部ＲＰが変換部ＣＰおよび増幅部ＡＰをリセットした際の増幅部ＡＰの電荷に応じたリセット信号が、リセット信号Ｓ３として保持容量ＣＳ３に転送され保持さる。ついで、フレーム期間Ｆ２における蓄積期間Ｔが開始される。
【０１０６】
次に、フレーム期間Ｆ２の期間Ｔｃにおいて、蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２およびリセット信号Ｓ３を読み出す動作について説明する。信号読出部２０は、蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２およびリセット信号Ｓ３の保持完了から所定時間を経過後に蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２およびリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。具体的には、まず、パネル制御部１０９は、セレクト端子Ｅｃｓを活性化する。次に、パネル制御部１０９は、制御信号ＴＲＯ１を活性化して制御信号ＴＲＯ２を不活性化する。これによって蓄積信号Ｓ１が選択される。続いて、パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３及び水平走査回路４０４を制御することによって、画素アレイ１２０に含まれる複数の画素Ｐのうちの最初に読み出す画素Ｐを選択する。これによって、最初に選択された画素Ｐの蓄積信号Ｓ１が、信号増幅部１０７の反転入力端子ＡＭＰ−に入力され、また同じ画素Ｐのリセット信号Ｓ３が、信号増幅部１０７の非反転入力端子ＡＭＰ＋に入力される。このように、信号読出部２０は、蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３との差分を同じタイミングで読み出す。
【０１０７】
パネル制御部１０９は、水平走査回路４０４を制御することによって選択される画素Ｐを順次切り替え、１行分の画素データを蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３の差分として読み出す。次に、パネル制御部１０９は、制御信号ＴＲＯ１を非活性化して制御信号ＴＲＯ２を活性化する。これによって蓄積信号Ｓ２が選択される。パネル制御部１０９は、水平走査回路４０４を制御することによって選択される画素Ｐを順次切り替え、１行分の画素データを蓄積信号Ｓ２とリセット信号Ｓ３の差分として読み出す。すなわち、パネル制御部１０９は、１行を２回走査させ、最初の走査で蓄積信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３の差分を、２回目の走査で蓄積信号Ｓ２とリセット信号Ｓ３の差分を読み出す。
【０１０８】
パネル制御部１０９は、垂直走査回路４０３及び水平走査回路４０４を制御しながら、制御信号ＴＲＯ１と制御信号ＴＲＯ２とを１走査ごとに切り替えることによって、期間Ｒで２種類の感度で画像を生成するための画素データを取得する。パネル制御部１０９は、保持容量ＣＳ１に保持された蓄積信号Ｓ１に基づく高感度の蓄積画像（放射線画像）と、保持容量ＣＳ２に保持された蓄積信号Ｓ２に基づく低感度の蓄積画像（放射線画像）とを生成する。
【０１０９】
続いて、フレーム期間Ｆ３以降のフレーム期間Ｆにおいても同様の駆動ＳＲＳＤが行われる。駆動ＳＲＳＤによって、ひとつ前のフレーム期間Ｆの蓄積信号が保持される。駆動ＳＲＳＤが終了すると、パネル制御部１０９は、ひとつ前のフレーム期間Ｆに対応する蓄積画像を生成する。
【０１１０】
続いて、図１０、１１を参照して補正用画像データおよび放射線画像の生成方法について説明する。図１０は、放射線が照射されない状態で行われる補正用画像データを生成するための動作を説明する。図１０の動作は、上述のように放射線を照射した撮像を開始する前に実行される。
【０１１１】
図１０のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理は、上述の第１の実施形態と同等である。ステップＳ１０５’において、パネル制御部１０９は、同期信号１１３経由で同期信号パルスＳＹＮＣを受けると、図８のタイムチャートに従って撮像パネル１０５および信号読出部２０を駆動する。パネル制御部１０９は、それぞれの画素Ｐに保持された２種類の感度の蓄積信号Ｓ１、Ｓ２とリセット信号Ｓ３との差分をそれぞれＡＤ変換し、画像データインターフェース１１１を通して、画素データとして信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は、転送されてくる２種類の感度の画素データに基づいてそれぞれ蓄積画像（暗画像）を生成する。信号処理部１０１は、高感度および低感度での２種類の感度の第ｎ暗画像をそれぞれ記憶部１１５に記憶させる。
【０１１２】
次いで、ステップＳ１０６において、信号処理部１０１は、撮像モードの設定において設定された撮像モードで既定の枚数Ｎの暗画像が得られたかを判定する。規定枚数Ｎを取得できた場合（ステップＳ１０６で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ１０７に進める。規定枚数Ｎを取得できていない場合（ステップＳ１０６で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ１０４に戻す。
【０１１３】
規定枚数Ｎの画像データの取得が完了した場合、ステップＳ１０７’において信号処理部１０１は、Ｎ枚の高感度の暗画像および低感度の暗画像をそれぞれ加算平均することによって高感度および低感度のそれぞれ１枚ずつの画像を生成する。信号処理部１０１は、これらの画像を高感度の補正用画像データおよび低感度の補正用画像データとしてそれぞれ記憶部１１５に記憶する。
【０１１４】
次いで、ステップＳ１０８において、信号処理部１０１は、放射線撮像システムＳＹＳが撮像に使用する撮像モードの種類だけ、補正用画像データの取得が完了したかを判定する。必要な種類の補正用画像データの取得が完了していない場合（ステップＳ１０８で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ１０１に戻し、必要な種類だけ補正用画像データを生成する。必要な種類の補正用画像データの取得が完了した場合（ステップＳ１０８で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、補正用画像データを生成するための処理を終了する。
【０１１５】
続いて、図１１を参照して放射線を照射して撮像される放射線画像を生成するための動作を説明する。図１１に示す動作は、図１０に示す補正用画像データの取得後に行われうる。
【０１１６】
図１１のステップＳ２０１〜ステップＳ２０３の処理は、上述の第１の実施形態と同等である。ステップＳ２０４’において、パネル制御部１０９は、それぞれの画素Ｐに保持された２種類の感度の蓄積信号Ｓ１、Ｓ２とリセット信号との差分をそれぞれＡＤ変換し、画像データインターフェース１１１を通して、画素データとして信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は、順次転送されてくる高感度および低感度の２種類の感度の画素データに基づいて高感度および低感度の放射線画像データを生成する。
【０１１７】
ステップＳ２０５’において、信号処理部１０１は、高感度および低感度での放射線画像データから、ステップＳ１０７’で記憶部１１５に記憶された高感度および低感度の補正用画像データを減算する。これによって、高感度および低感度の２種類の感度での放射線画像が生成される。この処理において、信号処理部１０１は、記憶部１１５に記憶された複数の補正用画像データのうち放射線画像データが撮像された撮像モードに応じた補正用画像データを用いて補正する。
【０１１８】
次に、ステップＳ２０６’において、信号処理部１０１は、撮像モードに合わせて高感度よび低感度の放射線画像をそれぞれ後工程に転送する。後工程では、転送されてきた２種類の感度の放射線画像に対し、放射線画像撮像と並行してパイプライン方式でゲイン補正処理、尖鋭化処理などの画像処理が行われる。放射線透視撮像などリアルタイムに画像を観察する撮像であれば処理後の画像が表示部１０２に転送され表示される。３Ｄ撮像など複数枚の画像をもとに処理を行うための撮像であれば、画像処理後のフレーム画像は、記憶部１１５に一旦、記憶されうる。図１１のステップＳ２０７〜ステップＳ２０９の処理は第１実施形態と同等である。
【０１１９】
このように、本実施形態においても、信号処理部１０１は、保持部ＳＨが蓄積信号を保持した状態で、保持部ＳＨから非破壊で複数回にわたって読み出された複数の蓄積信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて補正用画像データを生成する。蓄積期間Ｔを伴う撮像を１回だけ行い、蓄積信号を複数回読み出すことによって、撮像と蓄積信号の読み出しとを繰り返す場合と比較して、短時間で補正用画像データを取得することが可能となる。また、本実施形態において、１つのフレーム期間Ｆにおいて、２種類の感度で補正用画像データおよび放射線画像データを取得することが可能となる。
【０１２０】
第３の実施形態
図１２、１３を参照して、本発明の第３の実施形態による放射線撮像装置の制御方法（駆動方法）について説明する。放射線撮像装置１００および放射線撮像システムＳＹＳの各構成については、上述の第１の実施形態と同様であってもよいため、ここでは説明を省略する。本実施形態において、１回のリセット駆動の後、次のリセット駆動を行うまでの１回の撮像において、蓄積期間Ｔが異なる複数種類の蓄積信号を取得し、複数種類の暗画像を生成する場合について説明する。
【０１２１】
図１２は、１回の撮像で蓄積期間の異なる２種類の暗画像を生成する駆動方法の一例を示すタイムチャートである。図１２において、説明の簡単化のため、付加容量Ｃｆｄ’が付加されない撮像モードが設定された場合について説明する。しかしながら、上述の第２の実施形態のように、付加容量Ｃｆｄ’を接続させることによって、感度を変化させた暗画像を生成してもよい。
【０１２２】
まず、撮像を行う前に撮像モードが設定される。画素Ｐの感度が、付加容量Ｃｆｄ’を付加しないＦＤ容量Ｃｆｄのみの感度の撮像モードであるため、図４、５に示される第１の実施形態のタイムチャートと同様に、パネル制御部１０９によって、制御信号ＷＩＤＥは非活性化されている。さらに、パネル制御部１０９は、撮像前に１回の撮像で蓄積期間Ｔの異なる２種類の暗画像を生成するための駆動を行うよう設定される。具体的には、最初の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりを検出するとＳＲＳＤ駆動が、２番目の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりで駆動ＳＤ１が、３番目の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりで駆動ＳＤ２が、それぞれ行われる。
【０１２３】
駆動ＳＲＳＤについて説明する。それぞれの駆動に関して、上述の第１の実施形態と重複する説明は適宜省略する。パネル制御部１０９は、以下に説明する駆動ＳＲＳＤを撮像パネル１０５に含まれるすべての画素Ｐに対して一括して行う。駆動ＳＲＳＤは、最初の同期信号ＳＹＮＣにより実行されるサンプルホールド駆動およびリセット駆動を示す。
【０１２４】
パネル制御部１０９は、放射線を照射せずに行われる撮像の最初の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりを検出すると、ＳＲＳＤ駆動を開始する。駆動ＳＲＳＤを行うことによって、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に、蓄積信号が保持される。また、保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、３に、リセット信号が保持される。しかしながら、保持容量ＣＳ１に保持される蓄積信号は、上述の各実施形態と同様に不要であるため画素信号の読み出しは行われない。
【０１２５】
信号処理部１０１は、暗電荷の蓄積期間が蓄積期間Ｔ１になるように、同期信号ＳＹＮＣをパネル制御部１０９に出力する。パネル制御部１０９は、次のＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、蓄積期間Ｔ１で蓄積した蓄積信号を取得するための駆動ＳＤ１を開始する。
【０１２６】
まず、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化し、次に制御信号ＴＳ１を一時的に活性化する。これによって、転送トランジスタＭ８が非導通状態から導通状態に切り替わり、蓄積期間Ｔ１の蓄積時間で蓄積された蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に転送され保持される（サンプリングされる）。その後、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを非活性化し、駆動ＳＤ１を終了する。
【０１２７】
駆動ＳＤ１終了時点で、保持容量ＣＳ１に蓄積期間Ｔ１の蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、３に所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬによるリセット信号Ｓ２、３が保持されている。そこで、パネル制御部１０９は、駆動ＳＤ１終了から所定時間が経過後、これらの保持容量ＣＳ１、３に保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。この駆動ＳＤ１によって、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に保持されている蓄積信号Ｓ１を第１の信号と呼ぶ場合がある。蓄積期間Ｔ１で蓄積した信号に対して、非破壊で期間Ｒ読出動作を複数回にわたって繰り返すことによって複数の蓄積信号が取得される。
【０１２８】
信号処理部１０１は、蓄積期間Ｔ１の複数の蓄積信号を取得すると、暗電荷の蓄積期間が蓄積期間Ｔ１よりも長い蓄積期間Ｔ２になるように、同期信号ＳＹＮＣをパネル制御部１０９に出力する。パネル制御部１０９は、次のＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、蓄積期間Ｔ２で蓄積した暗画像を生成するための駆動ＳＤ２を開始する。
【０１２９】
駆動ＳＤ２は、駆動ＳＤ１と同様の動作が行われる。駆動ＳＤ２終了時点で、保持容量ＣＳ１に蓄積期間Ｔ２の蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、３に所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬによるリセット信号Ｓ２、３が保持されている。この駆動ＳＤ２によって、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に保持されている蓄積期間Ｔ１よりも長い蓄積期間Ｔ２でサンプリングされた蓄積信号Ｓ１のことを第２の信号と呼ぶ場合がある。パネル制御部１０９は、駆動ＳＤ２終了から所定時間が経過後に、これらの保持容量ＣＳ１、３に保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。蓄積期間Ｔ２で蓄積した信号に対して、非破壊で期間Ｒの読み出しを複数回にわたって繰り返すことによって複数の蓄積信号が取得される。
【０１３０】
続いて、図１３を参照して補正用画像データを生成するための動作を説明する。
【０１３１】
ステップＳ３０１において、信号処理部１０１は、ユーザの設定に従って、放射線撮像装置１００のパネル制御部１０９に制御用インターフェース１１０を通して制御コマンドを発行する。これによって、蓄積期間Ｔ１および蓄積期間Ｔ２の２種類の蓄積期間Ｔの異なる撮像モードが設定される。次いで、ステップＳ３０２において、信号処理部１０１は、信号処理部１０１内部の撮像カウンタｎを０にリセットし、補正用画像データの元となる蓄積画像の生成処理を開始する。
【０１３２】
次に、ステップＳ３０３において、信号処理部１０１は同期信号１１３を通して同期信号パルスＳＹＮＣをパネル制御部１０９に出力する。補正用画像データは、暗画像に基づいて生成されるので、放射線発生装置１０４は放射線の照射を行わない。信号処理部１０１は、ステップＳ３０４において、撮像カウンタｎのインクリメントを行う。
【０１３３】
ステップＳ３０５において、パネル制御部１０９は、同期信号１１３経由で同期信号パルスＳＹＮＣを受けると、図１２に示したタイムチャートに従って撮像パネル１０５および信号読出部２０を駆動する。パネル制御部１０９は、それぞれの画素Ｐに保持された蓄積期間Ｔ１の蓄積信号およびリセット信号をＡＤ変換させ、画像データインターフェース１１１を通して、画素データとして信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は転送されてくる画素データに基づいて蓄積期間Ｔ１の蓄積画像（暗画像）を生成する。信号処理部１０１は、蓄積期間Ｔ１の第ｎ暗画像を記憶部１１５に記憶する。
【０１３４】
次いで、ステップＳ３０６において、信号処理部１０１は、撮像モード設定において設定された撮像モードで既定の枚数Ｎの暗画像ができたかを判定する。規定枚数Ｎを取得できた場合（ステップＳ３０６で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ３０７に進める。規定枚数Ｎを取得できていない場合（ステップＳ３０６で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ３０４に戻す。
【０１３５】
規定枚数Ｎの蓄積期間Ｔ１の暗画像の取得が完了した場合、ステップＳ３０７において、信号処理部１０１は、信号処理部１０１内部の撮像カウンタｎを０にリセットを行い、補正用画像データの元となる蓄積期間Ｔ２の蓄積画像の生成処理を開始する。
【０１３６】
ステップＳ３０８において、信号処理部１０１は、撮像カウンタｎのインクリメントを行う。引き続き、補正用画像データは、暗画像に基づいて生成されるので、放射線発生装置１０４は放射線の照射を行わない。
【０１３７】
ステップＳ３０９において、パネル制御部１０９は、同期信号１１３経由で同期信号パルスＳＹＮＣを受けると、図１２に示したタイムチャートに従って撮像パネル１０５および信号読出部２０を駆動する。パネル制御部１０９は、それぞれの画素Ｐに保持された蓄積期間Ｔ２の蓄積信号およびリセット信号をＡＤ変換させ、画像データインターフェース１１１を通して、画素データとして信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は転送されてくる画素データに基づいて蓄積期間Ｔ２の蓄積画像（暗画像）を生成する。信号処理部１０１は、蓄積期間Ｔ２の第ｎ暗画像を記憶部１１５に記憶する。
【０１３８】
次いで、ステップＳ３１０において、信号処理部１０１は、撮像モード設定において設定された撮像モードで既定の枚数Ｎの暗画像ができたかを判定する。規定枚数Ｎを取得できた場合（ステップＳ３１０で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ３１１に進める。規定枚数Ｎを取得できていない場合（ステップＳ３１０で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ３０８に戻す。
【０１３９】
規定枚数Ｎの蓄積期間Ｔ２の暗画像の取得が完了した場合、ステップＳ３１１において信号処理部１０１は、蓄積期間Ｔ１およびＴ２それぞれＮ枚の暗画像を加算平均することによって、蓄積期間Ｔ１および蓄積期間Ｔ２のそれぞれ１枚ずつの画像を生成する。信号処理部１０１は、これらの画像を蓄積期間Ｔ１および蓄積期間Ｔ２の補正用画像データとしてそれぞれ記憶部１１５に記憶する。
【０１４０】
次いで、ステップＳ３１２において、信号処理部１０１は、放射線撮像システムＳＹＳが撮像に使用する撮像モードの種類だけ、補正用画像データの取得が完了したかを判定する。必要な種類の補正用画像データの取得が完了していない場合（ステップＳ３１２で「Ｎｏ」）、信号処理部１０１は、処理をステップＳ３０１に戻し、必要な種類だけ補正用画像データを生成する。必要な種類の補正用画像データの取得が完了した場合（ステップＳ３１２で「Ｙｅｓ」）、信号処理部１０１は、補正用画像データを生成するための処理を終了する。
【０１４１】
以上のように１回のリセット駆動の後、次のリセット駆動を行う１回の撮像の間に２種類の撮像モードに対する補正用画像データ生成を行うことによって、補正用画像データの生成のさらなる効率化を実現できる。本実施形態において、２種類の補正用画像データを生成したが、これに限られることはない。例えば、蓄積期間Ｔ２の蓄積信号が非破壊で複数回にわたって読み出された後、蓄積期間Ｔ２よりも長い蓄積期間Ｔ３の蓄積信号が保持部ＳＨにサンプリングされ、その後、非破壊で読み出されてもよい。さらに、４種類以上の蓄積期間Ｔの蓄積信号が読み出されてもよい。
【０１４２】
第４の実施形態
図１４、１５を参照して、本発明の第４の実施形態による放射線撮像装置の制御方法（駆動方法）について説明する。上述の第３の実施形態においては、蓄積期間Ｔが異なる複数の暗画像の生成方法を示したが、蓄積期間Ｔ１と蓄積期間Ｔ２との差分が、複数回の読出動作を行う期間よりも短い場合、適用することができない。本実施形態において、蓄積期間Ｔ１と蓄積期間Ｔ２との差分が、複数回の読出動作を行う期間よりも短い場合であっても適用可能な駆動方法を説明する。放射線撮像装置１００および放射線撮像システムＳＹＳの各構成については、上述の各実施形態と同様であってもよいため、ここでは説明を省略する。
【０１４３】
図１４は、１回のリセット駆動の後、次のリセット駆動を行うまでの１回の撮像において、蓄積期間Ｔが異なる複数種類の暗画像を複数の保持容量ＣＳを使用して取得する駆動方法の一例を示すタイムチャートである。図１４において、説明の簡単化のため、付加容量Ｃｆｄ’が付加されない撮像モードが設定された場合について説明する。
【０１４４】
まず、撮像を行う前に撮像モードが設定される。画素Ｐの感度が、付加容量Ｃｆｄ’を付加しないＦＤ容量Ｃｆｄのみの感度の撮像モードであるため、図４、５に示される第１の実施形態のタイムチャートと同様に、パネル制御部１０９によって、制御信号ＷＩＤＥは非活性化されている。さらに、パネル制御部１０９は、撮像前に１回の撮像で蓄積期間Ｔの異なる２種類の暗画像を生成するための駆動を行うよう設定される。具体的には、最初の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりを検出するとＳＲＳＤ駆動が、２番目の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりで駆動ＳＤ１が、３番目の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりで駆動ＳＤ２が、それぞれ行われる。
【０１４５】
駆動ＳＲＳＤについて説明する。それぞれの駆動に関して、上述の第１の実施形態と重複する説明は適宜省略する。パネル制御部１０９は、以下に説明する駆動ＳＲＳＤを撮像パネル１０５に含まれるすべての画素Ｐに対して一括して行う。駆動ＳＲＳＤは、最初の同期信号ＳＹＮＣにより実行されるサンプルホールド駆動及びリセット駆動を示す。
【０１４６】
パネル制御部１０９は、放射線を照射せずに行われる撮像の最初の同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりを検出すると、ＳＲＳＤ駆動を開始する。駆動ＳＲＳＤを行うことによって、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に、蓄積信号が保持される。また、保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、３に、リセット信号が保持される。しかしながら、保持容量ＣＳ１に保持される蓄積信号は、上述の各実施形態と同様に不要であるため画素信号の読み出しは行われない。
【０１４７】
信号処理部１０１は、暗電荷の蓄積期間が蓄積期間Ｔ１になるように、同期信号ＳＹＮＣをパネル制御部１０９に出力する。パネル制御部１０９は、次のＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、蓄積期間Ｔ１で蓄積した蓄積信号を取得するための駆動ＳＤ１を開始する。
【０１４８】
まず、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化し、次に制御信号ＴＳ１を一時的に活性化する。これによって、転送トランジスタＭ８が非導通状態から導通状態に切り替わり、蓄積期間Ｔ１の蓄積時間で蓄積された蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に転送され保持される（サンプリングされる）。その後、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを非活性化し、駆動ＳＤ１を終了する。
【０１４９】
駆動ＳＤ１終了時点で、保持容量ＣＳ１に蓄積期間Ｔ１の蓄積信号Ｓ１が、保持部ＳＨ２、３の保持容量ＣＳ２、３に所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬによるリセット信号Ｓ２、３が保持されている。そこで、パネル制御部１０９は、駆動ＳＤ１終了から所定時間が経過後、これらの保持容量ＣＳ１、３に保持された蓄積信号Ｓ１およびリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。この駆動ＳＤ１によって、保持部ＳＨ１の保持容量ＣＳ１に保持されている蓄積信号Ｓ１を第１の信号と呼ぶ場合がある。蓄積期間Ｔ１で蓄積した信号に対して、非破壊で期間Ｒ１の読出動作を複数回にわたって繰り返すことによって複数の蓄積信号Ｓ１が取得される。
【０１５０】
信号処理部１０１は、蓄積期間Ｔ１の蓄積信号を取得すると、暗電荷の蓄積期間が蓄積期間Ｔ１よりも長い蓄積期間Ｔ２になるように、同期信号ＳＹＮＣをパネル制御部１０９に出力する。パネル制御部１０９は、次のＳＹＮＣ信号におけるパルスの立ち上がりを検出すると、蓄積期間Ｔ２で蓄積した暗画像を生成するための駆動ＳＤ２を開始する。
【０１５１】
まず、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化し、次に制御信号ＴＳ２を一時的に活性化する。これによって、転送トランジスタＭ８が非導通状態から導通状態に切り替わり、蓄積期間Ｔ２で蓄積された蓄積信号Ｓ２が、保持容量ＣＳ２に転送され保持される。その後、パネル制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを非活性化し、駆動ＳＤ２を終了する。
【０１５２】
駆動ＳＤ２終了時点で、保持容量ＣＳ２に蓄積期間Ｔ２の蓄積信号Ｓ２が、保持容量ＣＳ３に所定の電位であるクランプ電圧ＶＣＬによるリセット信号Ｓ３が保持されている。この駆動ＳＤ２によって、保持部ＳＨ２の保持容量ＣＳ２に保持されている蓄積期間Ｔ１よりも長い蓄積期間Ｔ２でサンプリングされた蓄積信号Ｓ２のことを第２の信号と呼ぶ場合がある。パネル制御部１０９は、駆動ＳＤ２が終了し、さらに蓄積期間Ｔ１の読出動作である複数回の期間Ｒ１が終了した後に、これらの保持容量ＣＳ２、３に保持された蓄積信号Ｓ２およびリセット信号Ｓ３を読み出す期間Ｒ２を開始する。蓄積期間Ｔ２で蓄積した信号に対して、非破壊で期間Ｒ２の読み出しを複数回にわたって繰り返すことによって複数の蓄積信号Ｓ２が取得される。
【０１５３】
続いて、図１５を参照して補正用画像データを生成するための動作を説明する。以下、上述の第３の実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１５４】
図１５のステップＳ３０１〜ステップＳ３０８の処理は、上述の第３の実施形態と同等である。第３の実施形態の図１２のタイムチャートに変わり、本実施形態では、図１４に示したタイムチャートに従って、パネル制御部１０９は、撮像パネル１０５および信号読出部２０を駆動する。
【０１５５】
ステップＳ３０９’において、パネル制御部１０９は、規定回数の蓄積期間Ｔ１の蓄積信号Ｓ１を読み出す期間Ｒ１が終了すると、図１４に示したタイムチャートに従って撮像パネル１０５および信号読出部２０を駆動する。パネル制御部１０９は、それぞれの画素Ｐに保持された蓄積期間Ｔ２の蓄積信号Ｓ２およびリセット信号Ｓ３をＡＤ変換し、画像データインターフェース１１１を通して、画素データとして信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は、転送されてくる画素データに基づいて蓄積画像（暗画像）を生成する。信号処理部１０１は、蓄積期間Ｔ２の第ｎ暗画像を記憶部１１５に記憶する。図１５のステップＳ３１０〜ステップＳ３１２の処理は、上述の第３の実施形態と同等である。
【０１５６】
本実施形態において、１回のリセット駆動の後、次のリセット駆動を行うまで１回の撮像の間に、保持部ＳＨの複数の保持容量ＣＳを使用することによって、複数の蓄積期間Ｔが異なる撮像モードに対するオフセット生成を行うことができる。これによって、様々な蓄積期間の組み合わせに適用可能、かつ、効率的な補正用画像データの生成が可能となる。
【０１５７】
このように、互いに異なる感度で撮像を行う２つ以上の撮像モードや互いに異なる蓄積期間で撮像を行う２つ以上の撮像モードなど、複数の撮像モードで撮像可能な放射線撮像装置１００において、短時間で補正用画像データを生成、取得することが可能となる。これによって、例えば、装置の起動開始から撮像が可能になるまでの時間を短くすることができる。また、撮像と撮像との間において、短時間で補正用画像データを生成できるため、例えば、補正用画像データの更新頻度を多くすることによって、得られる放射線画像のオフセット補正の精度を向上させることができる。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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】
【０１６０】
１００：放射線撮像装置、１０１：信号処理部、１５０：撮像部、ＡＰ：変換部、Ｐ：画素、ＳＨ：保持部
【図１】
2019125945.tif 000003
【図２】
2019125945.tif 000004
【図３】
2019125945.tif 000005
【図４】
2019125945.tif 000006
【図５】
2019125945.tif 000007
【図６】
2019125945.tif 000008
【図７】
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【図８】
2019125945.tif 000010
【図９】
2019125945.tif 000011
【図１０】
2019125945.tif 000012
【図１１】
2019125945.tif 000013
【図１２】
2019125945.tif 000014
【図１３】
2019125945.tif 000015
【図１４】
2019125945.tif 000016
【図１５】
2019125945.tif 000017