(57)【要約】【課題】フレーム画像のノイズを低減しつつ、撮影開始までの時間を短縮するために有利な技術を提供する。【解決手段】動画像を生成する放射線撮像システムは、放射線を電荷に変換する信号生成部をそれぞれが有する複数の画素と、各画素から、蓄積された電荷に応じて信号生成部が出力する蓄積信号と、リセット状態にある信号生成部が出力するリセット信号と、を読み出す読出し回路と、データを記憶可能な記憶部と、  信号処理部と、を備える。信号処理部は、撮影開始指示を受ける前に、各画素から読み出されたリセット信号及び蓄積信号に基づいて生成した補正用画像を記憶部に記憶し、撮影開始指示を受けた後かつ最初の放射線照射前に、各画素から読み出されたリセット信号に基づいて生成したリセット画像を記憶部に記憶し、各フレーム期間に、各画素から読み出された蓄積信号に基づいて生成した放射線画像と、記憶部に記憶されているリセット画像及び補正用画像とに基づいてフレーム画像を生成する。【選択図】図７
2019062391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を生成する放射線撮像システムであって、
放射線を電荷に変換する信号生成部をそれぞれが有する複数の画素と、
各画素から、蓄積された電荷に応じて前記信号生成部が出力する蓄積信号と、リセット状態にある前記信号生成部が出力するリセット信号と、を読み出す読出し回路と、
データを記憶可能な記憶部と、
信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、
撮影開始指示を受ける前に、各画素から読み出された前記リセット信号及び前記蓄積信号に基づいて生成した補正用画像を前記記憶部に記憶し、
撮影開始指示を受けた後かつ最初の放射線照射前に、各画素から読み出された前記リセット信号に基づいて生成したリセット画像を前記記憶部に記憶し、
各フレーム期間に、各画素から読み出された前記蓄積信号に基づいて生成した放射線画像と、前記記憶部に記憶されている前記リセット画像及び前記補正用画像とに基づいてフレーム画像を生成する
ことを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項２】
前記蓄積信号及び前記リセット信号は、各画素から同一の信号経路を通じて前記読出し回路に読み出されることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
【請求項３】
前記複数の画素のそれぞれは、前記蓄積信号及び前記リセット信号を保持可能な保持部を更に有し、
前記読出し回路は、前記保持部に保持された前記蓄積信号及び前記リセット信号を読み出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像システム。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記放射線画像から前記リセット画像及び前記補正用画像を減算することによって前記フレーム画像を生成する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システム。
【請求項５】
前記複数の画素のそれぞれは、第１保持部及び第２保持部を更に有し、
前記信号生成部が出力した前記蓄積信号は前記第１保持部に保持され、前記信号生成部が出力した前記リセット信号は前記第１保持部及び前記第２保持部のそれぞれに保持され、
前記信号処理部は、
撮影開始指示を受けた後かつ最初の放射線照射前に、前記第１保持部から第１信号経路を通じて読み出された前記リセット信号から、前記第２保持部から第２信号経路を通じて読み出された前記リセット信号を減算した第１結果に基づいて前記リセット画像を生成し、
各フレーム期間に、前記第１保持部から第１信号経路を通じて読み出された前記蓄積信号から、前記第２保持部から第２信号経路を通じて読み出された前記リセット信号を減算した第２結果に基づいて前記放射線画像を生成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像システム。
【請求項６】
各フレーム期間に、前記第１保持部に前記リセット信号が保持されないことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像システム。
【請求項７】
前記読出し回路はＡＤ変換部を更に備え、
前記読出し回路は、前記ＡＤ変換部によってデジタルデータに変換された前記第１結果及び前記第２結果を前記信号処理部に供給することを特徴とする請求項５又は６に記載の放射線撮像システム。
【請求項８】
前記信号処理部は、各画素から複数回読み出された前記リセット信号及び複数回読み出された前記蓄積信号に基づいて前記補正用画像を生成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システム。
【請求項９】
前記信号処理部は、各画素から複数回読み出された前記リセット信号に基づいて前記リセット画像を生成することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像システム。
【請求項１０】
放射線を電荷に変換する信号生成部をそれぞれが有する複数の画素と、各画素から、蓄積された電荷に応じて前記信号生成部が出力する蓄積信号と、リセット状態にある前記信号生成部が出力するリセット信号と、を読み出す読出し回路とを有する放射線撮像装置で得られたデータを用いて動画像を生成する方法であって、
撮影開始指示を受ける前に、各画素から読み出された前記リセット信号及び前記蓄積信号に基づいて生成した補正用画像を記憶部に記憶する工程と、
撮影開始指示を受けた後かつ最初の放射線照射前に、各画素から読み出された前記リセット信号に基づいて生成したリセット画像を前記記憶部に記憶する工程と、
各フレーム期間に、各画素から読み出された前記蓄積信号に基づいて生成した放射線画像と、前記記憶部に記憶されている前記リセット画像及び前記補正用画像とに基づいてフレーム画像を生成する
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
コンピュータに請求項１０に記載の方法の各工程を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、放射線撮像システム、動画像生成方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮像装置の分野では、解像度の向上や体積の小型化、画像の歪みを押さえるために、光電変換素子を用いた等倍光学系の大面積フラットパネル式の放射線撮像装置が普及している。特許文献１に、放射線が照射されていない状態で生成されたオフセット画像を放射線画像から減算してフレーム画像を生成することによって、暗電流等に起因するノイズ成分を除去することが記載されている。また、放射線画像は、第１サンプルホールド回路の保持された光信号から、第２サンプルホールド回路に保持されたノイズ信号を減算することによって生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９５２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オフセット画像を取得するためには、撮影と同じ蓄積時間だけ待機する必要がある。そのため、撮影開始指示を受けてからオフセット画像の生成を開始すると、フレーム画像が表示されるまで時間がかかってしまう。一方、放射線撮像装置に含まれる増幅トランジスタ、定電流源及びスイッチなどの半導体素子に起因して、オフセット画像及び放射線画像には１／ｆノイズや温度ドリフトによるノイズが発生する。これらのノイズは時間変動するため、オフセット画像取得と放射線画像取得との時間間隔が長いと、放射線画像とオフセット画像とのそれぞれに含まれるノイズの差が大きくなり、フレーム画像からノイズを十分に低減できない。本発明の一部の側面は、フレーム画像のノイズを低減しつつ、撮影開始までの時間を短縮す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】
【０００５】
上記課題に鑑みて、動画像を生成する放射線撮像システムであって、放射線を電荷に変換する信号生成部をそれぞれが有する複数の画素と、各画素から、蓄積された電荷に応じて前記信号生成部が出力する蓄積信号と、リセット状態にある前記信号生成部が出力するリセット信号と、を読み出す読出し回路と、データを記憶可能な記憶部と、信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、撮影開始指示を受ける前に、各画素から読み出された前記リセット信号及び前記蓄積信号に基づいて生成した補正用画像を前記記憶部に記憶し、撮影開始指示を受けた後かつ最初の放射線照射前に、各画素から読み出された前記リセット信号に基づいて生成したリセット画像を前記記憶部に記憶し、各フレーム期間に、各画素から読み出された前記蓄積信号に基づいて生成した放射線画像と、前記記憶部に記憶されている前記リセット画像及び前記補正用画像とに基づいてフレーム画像を生成することを特徴とする放射線撮像システムが提供される。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、フレーム画像のノイズが低減しつつ、撮影開始までの時間が短縮する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一部の実施形態の画素の構成を説明する等価回路図である。
【図２】本発明の一部の実施形態の画素アレイ及び信号読出部の構成を説明する等価回路図である。
【図３】本発明の一部の実施形態の放射線撮像システムの構成を説明する模式図である。
【図４】本発明の一部の実施形態のリセット信号を連続し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。
【図５】本発明の一部の実施形態の蓄積期間を最大にする駆動方法の一例を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の一部の実施形態の補正用画像を生成する処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一部の実施形態のオフセット補正を行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一部の実施形態の信号生成部をリセットする駆動方法の一例を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の一部の実施形態の蓄積信号を読み出す駆動方法の一例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の一部の実施形態の複数の暗画像に基づいて補正用画像を生成するまでの処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一部の実施形態の放射線画像のオフセット補正を行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一部の実施形態のリセット信号を連続し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。
【図１３】本発明の一部の実施形態の蓄積期間を最大にする駆動方法の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明の一部の実施形態の２種類の感度の撮影モードにおいて補正用画像を生成する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一部の実施形態の２種類の感度の撮影モードにおいて放射線画像のオフセット補正する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。以下の説明する実施形態は、デジタルＸ線撮像装置などの放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関する。放射線撮像システムは、とりわけ、動画像を生成する。
【０００９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一部の実施形態の放射線撮像装置１００（図３）における１つの画素Ｐの概略回路を説明する等価回路図である。画素Ｐは、変換部ＣＰと増幅部ＡＰとリセット部ＲＰと保持部ＳＨ１〜ＳＨ３と出力部ＯＰ１〜ＯＰ３とを含む。以下の例では、これらの構成のそれぞれが回路で構成される。例えば、変換部ＣＰは変換回路によって構成される。
【００１０】
変換部ＣＰは、フォトダイオードＰＤと、トランジスタＭ１と、フローティングディフュージョン容量Ｃｆｄ（以下、ＦＤ容量Ｃｆｄ）と、感度切り替え用の付加容量Ｃｆｄ’とを有する。フォトダイオードＰＤは光電変換素子の一例であり、波長変換体であるシンチレータに入射した放射線に応じて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波長変換体と、光を電荷に変換する光電変換素子とによって、放射線を電荷に変換する変換素子が構成される。これに代えて、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。放射線に応じた量の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、トランジスタＭ１（スイッチ素子）を介してフォトダイオードＰＤに接続されている。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、ＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量の電圧が増幅部ＡＰに出力される。すなわち、トランジスタＭ１の導通状態を制御することにより、高感度の変換部ＣＰで変換された電荷に応じた電圧である高感度信号と、低感度の変換部ＣＰで変換された電荷に応じた電圧である低感度信号と、の何れかが出力される。
【００１１】
増幅部ＡＰは、制御トランジスタＭ３と増幅トランジスタＭ４とクランプ容量Ｃｃｌと制御トランジスタＭ６と増幅トランジスタＭ７と各定電流源とを有する。制御トランジスタＭ３と増幅トランジスタＭ４と定電流源（例えばカレントミラー構成のトランジスタ）とは電流経路を形成するように直列に接続されている。制御トランジスタＭ３のゲートに入力されるイネーブル信号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と増幅トランジスタＭ７と定電流源とは電流経路を形成するように直列に接続されている。制御トランジスタＭ６のゲートに入力されるイネーブル信号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との間に直列に配置されている。クランプ容量Ｃｃｌによるクランプ動作については、後に説明するリセット部ＲＰと併せて説明する。
【００１２】
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、リセット信号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し、それによってフォトダイオードＰＤの電荷をリセット（初期化）し、増幅部ＡＰに出力される電圧をリセットする。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に所定の電位を供給することにより、増幅トランジスタＭ７から出力される電圧をリセットする。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り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、その後のフォトダイオード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、クランプ動作により変換部ＣＰで生じるｋＴＣノイズや増幅トランジスタＭ４のオフセット等のノイズ成分が抑制される。
【００１３】
変換部ＣＰと増幅部ＡＰとによって、放射線を電荷に変換し、変換部ＣＰに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。蓄積された電荷に応じた信号を蓄積信号と呼ぶ。変換部ＣＰに蓄積された電荷は、放射線に応じて発生した電荷と、放射線によらずに発生した電荷（いわゆる暗電荷）とを含む。蓄積信号は、上述の高感度信号又は低感度信号に基づく。この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、光電変換素子ＰＤの電位とクランプ容量Ｃｃｌの出力端子ｎ２の電位とをリセットすることによって行われる。蓄積信号とリセット信号とを総称して画素信号と呼ぶ。変換部ＣＰに電荷が蓄積された後に信号生成部が出力する画素信号が蓄積信号であり、信号生成部がリセット状態である場合に出力する画素信号がリセット信号である。
【００１４】
保持部ＳＨ１は、増幅部ＡＰから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り、画素信号を容量ＣＳ１に転送して保持するサンプリングを行う。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り、出力スイッチＳＷ９は信号増幅トランジスタＭ１０によって出力された画素信号を転送するスイッチである。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によって出力スイッチＳＷ９が導通状態となることにより、列信号線４０６で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。これにより、出力部ＯＰ１によって、保持部ＳＨ１に保持された画素信号が増幅されて画素Ｐから出力される。以下では、画素Ｐ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。
【００１５】
保持部ＳＨ２は、増幅部ＡＰから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り、画素信号を容量ＣＳ２に転送して保持するサンプリングを行う。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り、出力スイッチＳＷ１２は信号増幅トランジスタＭ１３によって出力された画素信号を転送するスイッチである。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によって出力スイッチＳＷ１２が導通状態となることにより、列信号線４０７で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。これにより、出力部ＯＰ２によって、保持部ＳＨ２に保持された画素信号が増幅されて画素Ｐから出力される。以下では、画素Ｐ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。
【００１６】
保持部ＳＨ３は、増幅部ＡＰから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り、画素信号を容量ＣＳ３に転送して保持するサンプリングを行う。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り、出力スイッチＳＷ１５は信号増幅トランジスタＭ１６によって出力された画素信号を転送するスイッチである。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によって出力スイッチＳＷ１５が導通状態となることにより、列信号線４０８で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。これにより、出力部ＯＰ３によって、保持部ＳＨ３に保持された画素信号が増幅されて画素Ｐから出力される。以下では、画素Ｐ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。
【００１７】
容量ＣＳ１、容量ＣＳ２および容量ＣＳ３のサンプルホールド後は、転送トランジスタＭ８、転送トランジスタＭ１１および転送トランジスタＭ１４がオフとなり、これによって容量ＣＳ１、容量ＣＳ２および容量ＣＳ３が前段の増幅部ＡＰから切り離される。このため、保持された画素信号（蓄積信号又はリセット信号）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。
【００１８】
次に図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を用いて、本実施形態の放射線撮像装置１００の画素アレイ１２０及び読出し回路２０を説明する。図１の画素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からの信号は読出し回路２０によって読み出される。まず、図２（Ａ）を用いて本実施形態の放射線撮像装置１００の画素アレイ１２０を説明する。図２（Ａ）は、本実施形態の放射線撮像装置１００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。
【００１９】
画素アレイ１２０は、複数の画素Ｐと、各画素Ｐを駆動するための垂直走査回路４０３と、各画素Ｐから信号読出を行うための水平走査回路４０４と、を備える。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、制御部１０９（図３）からの制御信号に基づいて動作する。垂直走査回路４０３は、制御線４０５を介して各画素Ｐに垂直走査信号ＶＳＲを供給し、当該垂直走査信号ＶＳＲに基づいて各画素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に基づいて各画素Ｐを列単位で選択して、各画素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。
【００２０】
また、画素アレイ１２０は、各画素Ｐの容量ＣＳ１に保持された画素信号を読み出すための端子Ｅｓ１と、容量ＣＳ２に保持された画素信号を読み出すための端子Ｅｓ２と、容量ＣＳ３に保持された画素信号を読み出すための端子Ｅｓ３と、を有する。また、画素アレイ１２０はセレクト端子Ｅｃｓをさらに有し、端子Ｅｃｓが受ける信号が活性化されることによって、当該画素アレイ１２０の各画素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、前述の各画素Ｐの画素信号Ｓ１、画素信号Ｓ２及び画素信号Ｓ３が、各端子に対応する列信号線４０６〜４０８に供給される。
【００２１】
制御トランジスタＳＷｃｈと増幅トランジスタＡｖと定電流源ＣＣＳｖとは電流経路を形成するように直列に接続されている。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。
【００２２】
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ている。これによりアナログ信号線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ＳＷｃｓを介して、端子Ｅｓ１、Ｅｓ２及びＥｓ３から出力される。
【００２３】
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。これらの各制御信号は、後述する制御部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。これにより、画素信号Ｓ１、画素信号Ｓ２及び画素信号Ｓ３が、各画素から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、各画素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。
【００２４】
次に、図２（Ｂ）を用いて本実施形態の放射線撮像装置の読出し回路２０を説明する。図２（Ｂ）は、本実施形態の放射線撮像装置の読出し回路２０の概略構成を説明するための等価回路図である。読出し回路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とを有する。
【００２５】
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及びＭ５２は、端子Ｅｓ１及び端子Ｅｓ２の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及びＭ５２並びに信号増幅部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る。
【００２６】
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、又は端子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デジタルデータにＡＤ変換される。このような構成により、画素アレイ１２０の画像データ（デジタルデータ）が得られ、端子ＡＤＯＵＴを介して後述する制御部１０９に出力される。
【００２７】
以上のような画素アレイ１２０及び読出し回路２０を用いて、本実施形態の放射線撮像装置１００及び放射線撮像システムＳＹＳが構成される。次に、図３を用いて本実施形態の放射線撮像装置１００及び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装置１００及び放射線撮像システムＳＹＳの概略構成を説明するための模式図である。
【００２８】
放射線撮像システムＳＹＳは、放射線撮像装置１００と、放射線を発生する放射線発生装置１０４と、照射制御部１０３と、画像処理およびシステム制御を行う信号処理部１０１と、ディスプレイ等を含む表示部１０２と、を備える。放射線撮影を行う際には、信号処理部１０１によって放射線撮像装置１００と照射制御部１０３とが同期制御される。被検者を通過した放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線等）に基づいて放射線撮像装置１００が信号を生成し、この信号に対して信号処理部１０１等において所定の処理が為された後、当該放射線に基づく画像データが生成される。当該画像データは表示部１０２に放射線画像として表示される。放射線撮像装置１００は、撮像領域１０を有する撮像パネル１０５と、撮像領域１０から信号を読み出す読出し回路２０と、各ユニットを制御する制御部１０９とを備える。
【００２９】
撮像パネル１０５は、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、このような構成により大型の撮像パネル１０５が形成される。各画素アレイ１２０には複数の画素Ｐが配列されており、撮像領域１０は、複数の画素アレイ１２０によって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。また、ここでは、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。
【００３０】
制御部１０９は、例えば信号処理部１０１との間で、制御コマンドの通信を行い、同期信号の通信を行い、信号処理部１０１への画像データの出力を行う。また、制御部１０９は、撮像領域１０又は各ユニットを制御し、例えば、各画素アレイ１２０の基準電圧の設定、各画素の駆動制御や動作モード制御を行う。また、制御部１０９は、読出し回路２０のＡＤ変換部１０８によりＡＤ変換された各画素アレイ１２０の画像データ（デジタルデータ）を用いて１つのフレーム画像データに合成し、信号処理部１０１に出力する。制御部１０９は、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリとで構成されてもよい。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、後述する放射線撮像装置１００の動作が実行されてもよい。これに代えて、制御部１０９は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の専用回路で構成されてもよい。信号処理部１０１も同様に、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリとで構成されたコンピュータであってもよいし、ＡＳＩＣ等の専用回路で構成されてもよい。信号処理部１０１は後述するように画像を生成するので、画像生成装置と呼ぶこともできる。信号処理部１０１には、信号処理部１０１の処理で用いられるデータを記憶可能な記憶部１１５が接続されている。記憶部１１５は、例えば磁気ディスクや半導体ドライブなどで構成されてもよい。
【００３１】
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、制御コマンド又は制御信号および画像データの授受が行われる。信号処理部１０１は、制御用インターフェース１１０を介して、動作モードや各種パラメータなどの設定情報又は撮影情報を制御部１０９に出力する。また、制御部１０９は、制御用インターフェース１１０を介して、放射線撮像装置１００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、制御部１０９は、画像データインターフェース１１１を介して、放射線撮像装置１００で得られた画像データを信号処理部１０１に出力する。また、制御部１０９は、ＲＥＡＤＹ信号１１２を用いて、放射線撮像装置１００が撮影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、制御部１０９からのＲＥＡＤＹ信号１１２に応答して制御部１０９に、放射線の照射開始のタイミングを通知する。また、また、照射許可信号１１４は撮像パネル１０５が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。
【００３２】
図４及び図５は放射線撮像装置１００の駆動方法の一例を示すタイムチャートである。この方法は、制御部１０９が放射線撮像装置１００の各コンポーネントの動作を制御することによって実行される。放射線撮像装置１００は、図４の駆動方法により複数のリセット画像を生成し、図５の駆動方法により複数のフレーム画像で構成される動画撮影を行う。リセット画像とは各画素から読み出されたリセット信号に基づいて生成される画像のことである。
【００３３】
図４及び図５において、「ＳＹＮＣ」〜「ＷＩＤＥ」は、各信号のレベルを示す。「ＣＳ１」、「ＣＳ２」及び「ＣＳ３」は、容量素子ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３に保持されている信号を示す。「Ｅｓ１」、「Ｅｓ２」及び「Ｅｓ３」は画素アレイ１２０の各保持部から読出し回路２０へ信号を読み出す期間を示す。制御部１０９は、「Ｅｓ１」〜「Ｅｓ３」がハイレベルの間に信号の読出し動作を実行する。「ＡＭＰ−」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す。「ＡＭＰ＋」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。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＋」はいずれもハイレベルで信号の入力期間を示す。
【００３４】
図４は画素Ｐの変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰのリセットを行った後に、リセット信号を連続して複数回読み出す駆動方法の一例を示すタイムチャートである。図４の駆動方法において、付加容量Ｃｆｄ’を付加しない感度の撮影モードが設定された場合について説明する。
【００３５】
図４の駆動が行われる前に、撮影モードが設定される。具体的には、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のみの高感度であるので、制御部１０９は、制御信号ＷＩＤＥを非活性化する。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。
【００３６】
リセット駆動及びサンプルホールド駆動（以下、ＲＳＤ駆動と呼ぶ）について説明する。ＲＳＤ駆動とは、変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰのリセットと、リセット信号のサンプルホールドとを行う駆動のことである。制御部１０９は、以下に説明する駆動ＲＳＤ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。すなわち、制御部１０９は、複数の画素のそれぞれが同じタイミングでリセット信号を生成するように各画素Ｐを制御する。
【００３７】
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。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、制御トランジスタＭ３及び制御トランジスタＭ６が導通状態になる。制御トランジスタＭ３が導通状態になると、変換部ＣＰからの電圧を受ける増幅トランジスタＭ４が動作状態となり、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、制御トランジスタＭ６が導通状態になると、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が動作状態となり、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。
【００３８】
また、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、増幅部ＡＰに出力される電圧がリセットされ、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ｎ１に入力される。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、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に所定の電圧ＶＣＬが供給される。その結果、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、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ｎ２に入力される。
【００３９】
制御部１０９は、次にクランプ信号ＰＣＬを非活性化するまでの間に制御信号ＴＳ１〜ＴＳ３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、Ｍ１１、Ｍ１４が一時的に非導通状態から導通状態に切り替わり、リセット信号Ｓ１〜Ｓ３が保持容量ＣＳ１〜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）。
【００４０】
制御部１０９は、制御信号ＴＳ１〜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。制御部１０９は、制御信号ＴＳ１〜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が非導通状態になる。制御部１０９は、クランプ信号ＰＣＬを非活性化にした後、制御トランジスタＭ３と制御トランジスタＭ６のゲートに入力されるイネーブル信号ＥＮを非活性化する。これで、駆動ＲＳＤを終了する。
【００４１】
図４の参照を続けて、駆動ＲＳＤの後にリセット信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３を読み出す動作について説明する。本実施形態で、読出し回路２０は、リセット信号Ｓ１〜Ｓ３の保持開始から所定時間を経過後にリセット信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。駆動ＲＳＤ終了時点で、保持容量ＣＳ１〜ＣＳ３にリセット信号Ｓ１〜Ｓ３が保持されている。そこで、制御部１０９は、駆動ＲＳＤ終了から所定時間が経過後に、これらの保持容量に保持されたリセット信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。具体的には、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、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のうち最初に読み出す画素を選択する。これによって、選択された画素Ｐの保持部ＴＳ１に保持されたリセット信号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の保持部ＴＳ３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、読出し回路２０は、リセット信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３を同じタイミングで読み出す。
【００４２】
前述の駆動ＲＳＤで、同電位のリセット信号が保持容量ＣＳ１及び保持容量ＣＳ３に保持されている。制御部１０９は、保持されたリセット信号Ｓ１及びリセット信号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）を通じて読み出し、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、リセット信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３の差分をとって得られる信号を出力する。リセット信号Ｓ１は保持部ＳＨ１から第１信号経路を通じて読み出され、リセット信号Ｓ３は保持部ＳＨ３から第１信号経路とは異なる第２信号経路を通じて読出し回路２０に読み出される。蓄積信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ１は、各画素Ｐから同一の第１信号経路を通じて読出し回路２０に読み出される。
【００４３】
信号増幅部１０７の出力信号は、差動入力により２系統の信号経路の共通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異なるノイズの差分は残る。この出力信号は、ＡＤ変換部１０８によってデジタルデータに変換され、制御部１０９に供給される。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画素データを取得し、リセット信号で構成されるリセット画像を生成する。制御部１０９は、期間Ｒの読出しを複数回行うことにより複数のリセット画像を取得する。
【００４４】
図５は蓄積期間を最大に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、フレーム画像レート一定であり、付加容量Ｃｆｄ’を付加しない感度の撮影モードが設定された場合について説明する。
【００４５】
フレーム期間Ｆ１〜Ｆ５は、撮影開始後の１番目〜５番目のフレーム期間を示す。フレーム期間とは、複数のフレーム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Ｔとは、電荷が光電変換素子ＰＤに蓄積される期間のことである。この電荷は、放射線によって発生する電荷と、それ以外の暗電荷とを含む。蓄積期間Ｔの間、制御部１０９は放射線の照射が可能であることを照射許可信号１１４により信号処理部１０１へ通知する。
【００４６】
撮影前に撮影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のみの高感度であるので、図４のタイムチャートと同様に制御部１０９により、制御信号ＷＩＤＥが非活性化されている。
【００４７】
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でフレーム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。
【００４８】
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と重複する説明は省略する。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及びリセット駆動を示す。サンプルホールド駆動とは、画素信号を保持部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。リセット駆動とは、変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰのリセットを行う駆動のことである。
【００４９】
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。まず、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。次に、制御部１０９は、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が保持容量ＣＳ１に転送され保持されるが、撮影の最初の駆動ＳＲＳＤで、この蓄積信号Ｓ１は不要な信号である。
【００５０】
次に、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の入力端子ｎ１に入力される。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の出力端子ｎ２に入力される。
【００５１】
次に、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及びＴＳ３を一時的に活性化する。これによって、リセット信号Ｓ２及びＳ３が保持容量ＣＳ２及び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）。
【００５２】
制御部１０９は、制御信号ＴＳ２及び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。制御部１０９は、制御信号ＴＳ２及び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、入力端子ｎ１と出力端子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。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Ｆ１における駆動ＳＲＳＤを終了する。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。
【００５３】
制御部１０９は、ＳＹＮＣ信号におけるパルスの次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。
【００５４】
まず、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内で開始される期間Ｔで蓄積された蓄積信号Ｓ１が、保持容量ＣＳ１に転送され保持される（すなわち、蓄積信号のサンプリングが行われる）。
【００５５】
次に、制御部１０９は、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、制御部１０９は、ＴＳ２及びＴＳ３を一時的に活性化し、リセット信号Ｓ２及びＳ３を保持容量ＣＳ２及びＣＳ３に保持する。次に、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、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。
【００５６】
図５の参照を続けて、フレーム期間Ｆ２の期間Ｔｃにおいて蓄積信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３を読み出す動作について説明する。本実施形態で、読出し回路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及びリセット信号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、保持容量ＣＳ１にフレーム期間Ｆ１の蓄積信号Ｓ１が保持され、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、制御部１０９は、駆動ＳＲＳＤ終了から所定時間が経過後に、これらの保持容量に保持された蓄積信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。具体的に、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、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、読出し回路２０は、蓄積信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３を同じタイミングで読み出す。
【００５７】
制御部１０９は、保持された蓄積信号Ｓ１及びリセット信号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及びリセット信号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出力信号は、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。蓄積信号Ｓ１は保持部ＳＨ１から第１信号経路を通じて読み出され、リセット信号Ｓ３は保持部ＳＨ３から第２信号経路を通じて読み出される。
【００５８】
この出力信号は、ＡＤ変換部１０８によってデジタルデータに変換され、制御部１０９に供給される。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Ｆ１に対応する画像を生成する。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。後述するように、図５の処理は、放射線撮像装置１００に放射線が照射されていない状態と、放射線撮像装置１００に放射線が照射されている状態と、のそれぞれで行われる。放射線撮像装置１００に放射線が照射されていない状態で生成された蓄積画像を暗画像と呼ぶ。放射線撮像装置１００に放射線が照射されている状態で生成された蓄積画像を放射線画像と呼ぶ。
【００５９】
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１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及びＳ３が保持容量ＣＳ２及びＣＳ３にそれぞれ転送され保持される。駆動ＳＲＳＤが終了すると、制御部１０９は、選択画素を順次切り替え、期間Ｒで蓄積画像を生成するためのデジタルデータを取得し、１つ前のフレーム期間に対応する蓄積画像を生成する。上述の各フレーム期間において、保持部ＳＨ１にリセット信号Ｓ１は保持されない。
【００６０】
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、定電流源及び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り異なる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。読出し回路２０を構成する信号増幅部１０７及び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、読出し回路２０のノイズ成分が重畳されている。
【００６１】
上述の例で、読出し信号が差動で伝送される方法が行われる。差動の各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。差動信号間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。固有のオフセットに関しては、撮影前にあらかじめ取得した暗画像を、放射線画像から減算することによりアーチファクトを抑制することが可能である。
【００６２】
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、暗画像は撮影開始の直前に生成することが考えられる。しかし、撮影モードが数種類に限定されていたとしても蓄積を含む暗画像の生成には時間を要し、特に撮影の直前に生成する場合は撮影開始にタイムラグが発生する。
【００６３】
また、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の画素回路Ｐの保持容量の増幅トランジスタＭ１０、Ｍ１３及び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及び定電流源ＣＣＳｖの低周波ノイズは縦線ノイズとして画像に影響する。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及び定電流源ＣＣＳｏｕｔ、信号増幅部１０７及び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、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撮影において、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。
【００６４】
本実施形態では、撮影開始指示を受ける前に補正用画像を生成し、補正用画像と、放射線撮影直前に生成したリセット画像と、放射線画像と、を用いてフレーム画像を生成する。これによって、撮影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。
【００６５】
図６は、信号処理部１０１がリセット画像及び暗画像に基づいて補正用画像を生成する処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、放射線撮像システムＳＹＳがユーザから撮影開始指示を受ける前に行われる。この処理では、各画素から読み出されたリセット信号Ｓ１及び蓄積信号Ｓ１に基づいて補正用画像が生成される。
【００６６】
Ｓ１０１の起動処理において、信号処理部１０１は、放射線撮像装置１００の制御部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、放射線撮像装置１００を撮像可能状態に遷移させる。Ｓ１０２で、信号処理部１０１は、制御用インターフェース１１０を通して放射線撮像装置１００が撮影可能状態に遷移したかどうかを判定し、遷移していない場合（Ｓ１０２で「ＮＯ」）に、放射線撮像装置１００が撮影可能状態になるのを待つ。
【００６７】
放射線撮像装置１００が撮影可能状態になったら（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、Ｓ１０３において、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、撮影モードを設定する。撮影モードの設定は、感度設定、フレーム画像レートの設定、蓄積時間設定、画素加算設定などである。
【００６８】
Ｓ１０４で、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、リセット画像生成シーケンスで放射線撮像装置１００が駆動されるよう設定する。リセット画像生成シーケンス設定では、１回の同期信号ＳＹＮＣで複数のリセット画像を生成するため、信号処理部１０１は、生成すべきリセット画像の枚数Ｎも同時に設定する。リセット画像生成シーケンスが設定されると、制御部１０９は、図４に示した駆動方法で放射線撮像装置を制御する準備が整う。すなわち、制御部１０９は、同期信号ＳＹＮＣを受けると、撮像パネル１０５の駆動を行い、リセット信号を撮像パネル１０５から読出し、既定のＮ枚のリセット画像を順次信号処理部１０１に転送する準備が整う。
【００６９】
Ｓ１０５で、信号処理部１０１は、内部のカウンタを０にリセットする。このカウンタはリセット画像の取得枚数をカウントするカウンタである。Ｓ１０６で、信号処理部１０１は、同期信号１１３を通じて同期信号ＳＹＮＣを制御部１０９に出力する。ここで、同期信号ＳＹＮＣを受信した制御部１０９は、図４に示した駆動を開始する。制御部１０９は駆動ＲＳＤが完了すると、信号処理部へのリセット画像の転送を開始する。
【００７０】
Ｓ１０７からＳ１０９は、信号処理部１０１が既定枚数Ｎのリセット画像を順次受信する処理を示す。Ｓ１０７で、信号処理部１０１は、リセット画像を１枚受信し、受信したリセット画像を記憶部１１５に記憶する。Ｓ１０８で、信号処理部１０１は、カウンタのインクリメントを行う。Ｓ１０９で、信号処理部１０１は、Ｓ１０４のリセット画像生成シーケンス設定で設定した既定の枚数Ｎだけリセット画像を取得できたかを判定する。既定枚数Ｎを取得したならば（Ｓ１０９で「ＹＥＳ」）、信号処理部１０１は、Ｓ１１０の処理を実施する。既定枚数Ｎが取得できていない場合に（Ｓ１０９で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、Ｓ１０７の処理に戻り次のリセット画像を受信する。Ｓ１１０で、信号処理部１０１は、受信した既定枚数Ｎのリセット画像を平均した平均リセット画像を生成し、記憶部１１５に記憶する。ここまでの処理は、最初の放射線照射前に行われる。
【００７１】
Ｓ１１１で、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、放射線撮影成シーケンスで放射線撮像装置１００が駆動されるよう設定する。放射線撮影シーケンスが設定されると、制御部１０９は、図５に示した駆動方法で放射線撮像装置を制御する準備が整う。すなわち、制御部１０９は、同期信号ＳＹＮＣを受けると、撮像パネル１０５の駆動を行い、蓄積信号を撮像パネル１０５から読出し、蓄積画像として信号処理部１０１に転送するシーケンスの準備が整う。
【００７２】
Ｓ１１２で、信号処理部１０１は、内部のカウンタを０にリセットする。Ｓ１１３で、信号処理部１０１は、同期信号ＳＹＮＣを制御部１０９に出力する。ここで、同期信号ＳＹＮＣを受信した制御部１０９は、図５に示す同期信号ＳＹＮＣに同期した駆動を開始する。制御部１０９は、Ｓ１１１の設定から最初の同期信号ＳＹＮＣでは駆動ＳＲＳＤのみを行い、蓄積信号の読出しを行わず、２回目以降の同期信号ＳＹＮＣから駆動ＳＲＳＤに合わせて蓄積信号の読出しを行い、信号処理部１０１に蓄積画像を転送する。この処理の間に放射線撮像装置１００へ放射線が照射されないので、転送される蓄積画像は暗画像である。
【００７３】
Ｓ１１４で、信号処理部１０１は、カウンタの値を判定する。最初の同期信号では暗画像は転送されてこないので（Ｓ１１４で「ＹＥＳ」）、信号処理部１０１は、暗画像の取得処理を行わず、ステップＳ１１６に移行する。２回目以降の同期信号で（Ｓ１１４で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、暗画像の取得を行う。
【００７４】
Ｓ１１５で、信号処理部１０１は、暗画像を１枚受信し、受信した暗画像を記憶部１１５に記憶する。Ｓ１１６で、信号処理部１０１は、既定の枚数Ｎの暗画像が取得できたかを判定し、既定枚数Ｎを取得したならば（Ｓ１１６で「ＹＥＳ」）、Ｓ１１９の処理を実施する。既定枚数Ｎが取得できていない場合に（Ｓ１１６で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、Ｓ１１７で同期信号ＳＹＮＣ出力からの時間の経過を待つ（Ｓ１１７で「ＮＯ」）。フレーム期間が経過したら（Ｓ１１７で「ＹＥＳ」）、信号処理部１０１は、Ｓ１１８の処理を実施する。Ｓ１１８で、信号処理部１０１は、カウンタのインクリメントを行いＳ１１３からの処理を繰り返す。
【００７５】
Ｓ１１９では、信号処理部１０１は、受信した既定枚数Ｎの暗画像を平均した平均暗画像データを生成し、記憶部１１５に記憶する。Ｓ１２０で、信号処理部１０１は、記憶部１１５から平均暗画像データ及び平均リセット画像を読出し、平均暗画像から平均リセット画像を減算することによって、Ｓ１０３で設定した撮影モードに対応する補正用画像を生成する。信号処理部１０１は、補正用画像を記憶部１１５に記憶する。
【００７６】
Ｓ１２１では、信号処理部１０１は、放射線撮像システムＳＹＳが撮影に使用する撮影モードの数だけ補正用画像の取得が完了したか判定する。完了していない場合に（Ｓ１２１で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、Ｓ１０１からの処理を繰り返して、必要な撮影モードの数だけ補正用画像を生成する。
【００７７】
既定のモード数の補正用画像を取得できたら（Ｓ１２１で「ＹＥＳ」）、Ｓ１２２で、信号処理部１０１は、放射線撮像装置１００の制御部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。これにより、放射線撮像装置１００は撮像終了状態に遷移する。
【００７８】
Ｓ１２３で、信号処理部１０１は、制御用インターフェース１１０を通して放射線撮像装置１００が撮影終了状態に遷移したかどうかを判定し、放射線撮像装置１００が撮影終了状態になるのを待つ（Ｓ１２３で「ＮＯ」）。放射線撮像装置１００が撮影可能状態になったら（Ｓ１２３で「ＹＥＳ」）、信号処理部１０１は、補正用画像の生成処理を完了する。
【００７９】
以上、Ｓ１１１からＳ１１９の処理により生成した平均暗画像には、変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰのオフセットに加え、読出し系のオフセットが重畳されている。一方でＳ１０３からＳ１１０の処理により生成した平均リセット画像は読出し系のオフセットのみが含まれる。Ｓ１２０で平均暗画像から平均リセット画像を減算することにより、互いの画像に含まれる読出し系のオフセット成分が相殺され、読出し系のオフセットを含まず、ランダムノイズの少ない変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰの補正用画像が得られる。
【００８０】
図６のフローチャートの例では、Ｓ１０７からＳ１１０で平均リセット画像の生成を信号処理部１０１内で行っている。これにかえて、平均リセット画像の生成を制御部１０９で行ってもよい。この場合は、制御部１０９にリセット画像を一時記憶する記憶部を構成し、生成されるリセット画像を順次記憶し、既定の枚数Ｎの生成が完了したら、記憶部に記憶されたリセット画像の平均処理を行い、生成された平均リセット画像を信号処理部１０１に転送する。
【００８１】
図７は、撮影開始指示を受けた後にリセット画像を取得し、撮影中に取得した放射線画像をこのリセット画像及び補正用画像を用いて補正することによってフレーム画像を生成する処理の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、放射線撮像装置１００が撮影可能な状態から制御を開始する例である。図６のフローチャートと重複する部分は説明を簡略する。
【００８２】
Ｓ１５１において、信号処理部１０１は、感度設定、フレーム画像レートの設定、蓄積時間設定、画素加算設定など、撮影モードを設定する。Ｓ１５２で、信号処理部１０１は、リセット画像生成シーケンスで放射線撮像装置１００が駆動されるよう設定する。Ｓ１５３で、信号処理部１０１は、内部のカウンタを０にリセットする。Ｓ１５４で、信号処理部１０１は、同期信号ＳＹＮＣを制御部１０９に出力する。同期信号ＳＹＮＣを受信した制御部１０９は、図４に示した駆動を開始し、駆動ＲＳＤが完了すると、既定枚数Ｎのリセット画像を信号処理部へ転送開始する。
【００８３】
Ｓ１５５からＳ１５７は、信号処理部１０１が既定枚数Ｎのリセット画像を順次受信する処理を示す。Ｓ１５５からＳ１５７は、図４に示したＳ１０７からＳ１０９と同等の処理である。Ｓ１５８で、信号処理部１０１は、受信した既定枚数Ｎのリセット画像を平均した平均リセット画像データを生成し、記憶部１１５に記憶する。
【００８４】
Ｓ１５９で、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、放射線撮影シーケンスで放射線撮像装置１００が駆動されるよう設定する。Ｓ１６０で、信号処理部１０１は、内部のフラグｆを０にリセットする。このフラグｆは、図５のフレーム期間Ｆ１では放射線画像の取得を行わないようにするための制御に使用するフラグである。
【００８５】
Ｓ１６１で、信号処理部１０１は、同期信号ＳＹＮＣを制御部１０９に出力する。制御部１０９は、同期信号ＳＹＮＣを受けると図５のタイムチャートに従って撮像パネル１０５の駆動を開始し、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。Ｓ１６２で、信号処理部１０１は、照射許可信号１１４を待機する（Ｓ１６２で「ＮＯ」）。信号処理部１０１は、照射許可信号１１４が活性化し照射可能状態になったことを検出すると（Ｓ１６２で「ＹＥＳ」）、Ｓ１６３で、蓄積期間Ｔ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。
【００８６】
Ｓ１６４で、信号処理部１０１は、同期信号ＳＹＮＣ出力後に放射線画像を取得するか否かを判定する。フラグｆが０であれば（Ｓ１６４で「ＹＥＳ」）、最初の同期信号ＳＹＮＣ出力後であるので、信号処理部１０１は、Ｓ１６５及びＳ１６６の処理を行わず、放射線画像を取得しない。フラグｆが１であれば（Ｓ１６４で「ＮＯ」）、２回目以降の同期信号ＳＹＮＣ出力であるので、信号処理部１０１は、放射線画像の取得処理を開始する。
【００８７】
Ｓ１６５で、制御部１０９は、各画素に保持された蓄積信号をフレーム期間内にＡＤ変換し放射線画像として信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は順次転送されてくる放射線画素から、Ｓ１５８で記憶部１１５に記憶した平均リセット画像と、Ｓ１２０で記憶した同一撮影モードの補正用画像と、を減算することによって、フレーム画像を生成する。ここで使用する補正用画像は、撮影モードに合わせてあらかじめ記憶部１１５に記憶していた補正用画像である。解像度や蓄積時間など放射線撮影と同じ撮影モードの補正用画像が選択される。
【００８８】
Ｓ１６６で、信号処理部１０１は、撮影モードに合わせてフレーム画像を後工程に転送する。後工程で、信号処理部１０１は、転送されてきたフレーム画像に対し、放射線撮影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を行う。放射線透視撮影などリアルタイムに画像を観察する撮影であれば処理後の画像を表示部１０２に転送し表示する。信号処理部１０１は、３Ｄ撮影など複数枚の画像を元に処理を行うための撮影であれば、画像処理後のフレーム画像を記憶部１１５に記憶する。
【００８９】
Ｓ１６７で、信号処理部１０１は、フラグｆに１をセットする。フラグｆに１がセットされると同期信号ＳＹＮＣ出力ごとに画像取得処理が行われるようになる。Ｓ１６８で、信号処理部１０１は、撮影を終了するかどうかを、不図示の放射線透視スイッチあるいはプログラムされた枚数などをもとに判定する。撮影を継続する場合に（Ｓ１６８で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、Ｓ１６９でフレーム期間の時間経過を判定する。撮影が終了したと判定した場合に（Ｓ１６８で「ＹＥＳ」）、Ｓ１７０で、信号処理部１０１は、現在の撮影モードでの画像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を通じて制御部１０９に伝え、撮影の終了処理を行う。
【００９０】
Ｓ１６９でフレーム期間が経過していないと判定した場合は（Ｓ１６９で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、再度Ｓ１６８の判定処理を行う。フレーム期間を経過したと判定した場合は（Ｓ１６９で「ＹＥＳ」）、信号処理部１０１は、Ｓ１６１から次のフレーム画像の撮影を行う。信号処理部１０１は、撮影終了まで取得した画像の処理を継続する。
【００９１】
図７のフローチャートの例では、Ｓ１６５の処理で放射線画像から平均リセット画像の減算処理を信号処理部１０１内で行っているが、当該減算処理を制御部１０９で行ってもよい。この場合は、制御部１０９にリセット画像を一時記憶する記憶部を構成し、Ｓ１５５からＳ１５８の処理を制御部１０９で行う。すなわち、制御部１０９は、生成されるリセット画像を順次記憶し、既定の枚数Ｎの生成が完了したら、記憶部に記憶されたリセット画像の平均処理を行い、記憶部に平均リセット画像を記憶する。Ｓ１６５の処理において、制御部１０９は、撮像パネル１０５から読み出される放射線画像から、記憶部に記憶された平均リセット画像を減算処理し、減算処理後の画素を信号処理部１０１に転送する。すなわち、制御部１０９は放射線画像をそのまま転送するのではなく、放射線画像から平均リセット画像を減算した画像を信号処理部１０１に転送する。Ｓ１６５での信号処理部１０１の処理は、転送されてくる画像から補正用画像を減算することによってフレーム画像を生成する。
【００９２】
Ｓ１６５の処理により撮像パネル１０５から読み出される放射線画像には、変換部ＣＰと増幅部ＡＰのオフセットに加え、読出し系のオフセットが重畳されている。一方でＳ１５５からＳ１５８の処理により生成した平均リセット画像には読出し系のオフセットのみが含まれる。Ｓ１６５で放射線画像から平均リセット画像を減算することにより、互いの画像に含まれる読出し系のオフセット成分が相殺される。また、図６で生成される補正用画像も読出し系のオフセット成分が相殺されている。このため読出し系のオフセットの変動要因となる１／ｆノイズの影響を受けにくいフレーム画像が生成される。特に、撮影直前のリセット画像の取得は蓄積期間が不要であるため、短時間で処理が完了する。例えば、画素アレイは横１２８画素×縦９６０画素の画素アレイを２５ＭＨｚのピクセルクロックで並列に読み出す場合、画素信号の読み出しは１０ｍｓｅｃ以下で完了する。従って、例えば１０枚のリセット画像の取得と平均処理を行う場合でも０．２秒以下で完了し、放射線撮影が開始できる。本実施形態では、読出し回路２０が差動で信号読み出す方法を示したが、シングルエンドで読み出してもよい。
【００９３】
＜第２実施形態＞
図８を参照して、第２実施形態に係る放射線撮像装置１００の駆動方法について説明する。放射線撮像装置１００のハードウェア構成は第１実施形態と同じであってもよいので重複する説明を省略する。以下では、第１実施形態と第２実施形態との相違点を中心に説明する。図８は、蓄積信号の読出し期間中に変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰをリセットする駆動方法の一例を示すタイムチャートである。駆動に関しても第１実施形態と重複する説明は省略する。図８の駆動方法においては、フレーム画像レートが一定であり、付加容量Ｃｆｄ’を付加しない感度の撮影モードが設定された場合について説明する。
【００９４】
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における駆動ＲＤについて説明する。駆動ＲＤは、フレーム期間Ｆ１〜Ｆ４に実行される変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰのリセット駆動を示す。
【００９５】
まず、制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化する。次に、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の入力端子ｎ１に入力される。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、クランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量Ｃｃｌの出力端子ｎ２に入力される。
【００９６】
制御部１０９は、リセット信号ＰＲＥＳを非活性化し、続けてクランプ信号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、入力端子ｎ１と出力端子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。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Ｆ１における駆動ＲＤを終了する。
【００９７】
撮影モードの設定で設定された蓄積期間から計算された期間Ｔｃが経過すると、制御部１０９はＳＣＳＤ駆動を開始し、蓄積信号のサンプルホールドとリセット信号のサンプルホールドを行う。駆動ＳＣＳＤについて説明する。まず、制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化する。次に、制御部１０９は、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が保持容量ＣＳ１に転送され保持される。
【００９８】
次に、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の出力端子ｎ２に入力される。次に、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及びＴＳ３を一時的に活性化する。これによって、リセット信号Ｓ２及びＳ３が保持容量ＣＳ２及び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）。
【００９９】
制御部１０９は、制御信号ＴＳ２及びＴＳ３を非活性化後にクランプ信号ＰＣＬを非活性化する。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Ｆ１における駆動ＳＣＳＤを終了する。
【０１００】
フレーム期間Ｆ１の期間Ｔｓにおいて蓄積信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３を読み出す動作について説明する。第２実施形態においても第１実施形態と同様に、読出し回路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及びリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。フレーム期間Ｆ１の駆動ＳＣＳＤ終了時点で、保持容量ＣＳ１にフレーム期間Ｆ１の蓄積信号Ｓ１が保持され、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、制御部１０９は、駆動ＳＣＳＤ終了から所定時間が経過後に、これらの保持容量に保持された蓄積信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。
【０１０１】
フレーム期間Ｆ１が経過すると、同期信号ＳＹＮＣが信号処理部１０１から制御部１０９に送信される。図６では、保持された信号の読出しの期間Ｒに、制御部１０９が同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりを検出すると、フレーム期間Ｆ２の駆動ＲＤを開始する例を示している。駆動ＲＤは、変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰのリセットを行う駆動であるため、保持容量に保持された信号が変化しない。そのため、このリセットと保持信号の読み出しとが並行して行われる。駆動ＲＤで制御部１０９がクランプ信号ＰＣＬを非活性化すると蓄積期間Ｔが開始される。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でフレーム期間Ｆ１に対応する蓄積画像を生成する。フレーム期間Ｆ２以降においても同様の駆動と読出しが行われ、制御部１０９は、各フレーム期間に対応する蓄積画像を生成する。
【０１０２】
図９は、変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰをリセットしてリセット信号を読み出し、その後再度リセットを行い、蓄積期間Ｔに蓄積した蓄積信号をサンプリングして蓄積信号を読み出す駆動方法の一例を示すタイムチャートである。図９の駆動は、補正用画像生成時に使用される。図９の駆動に関しても第１実施形態と重複する説明は省略する。図９の駆動方法においては、図８の駆動と同様にフレーム画像レートが一定であり、付加容量Ｃｆｄ’を付加しない感度の撮影モードが設定された場合について説明する。
【０１０３】
図９のフレーム期間Ｆ１において、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、リセット画像を生成するための駆動ＲＳＤを行う。制御部１０９は、駆動ＲＳＤ終了から所定時間が経過後に、リセット信号Ｓ１及びリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。制御部１０９は、期間Ｒでリセット信号を読み出し、リセット画像を生成する。
【０１０４】
次に、制御部１０９は、リセット駆動ＲＤを行い、変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰをリセットし、蓄積を開始する。リセット駆動ＲＤ完了から期間Ｔｃが経過すると、制御部１０９はＳＣＳＤ駆動を開始し、蓄積信号のサンプルホールドとリセット信号のサンプルホールドを行う。
【０１０５】
フレーム期間Ｆ１の期間Ｔｓにおいて、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でフレーム期間Ｆ１の蓄積信号を取得し、蓄積画像を生成する。
【０１０６】
信号処理部１０１は、蓄積画像の生成の完了後に同期信号ＳＹＮＣを制御部１０９に送信する。制御部１０９は、同期信号ＳＹＮＣのパルスの立ち上がりを検出すと次のフレーム期間２の駆動を開始する。フレーム期間Ｆ２以降においてもフレーム期間Ｆ１と同様の駆動と読出しが行われ、制御部１０９は、各フレーム期間に対応するリセット画像及び蓄積画像を生成する。
【０１０７】
図１０は、システム制御を行う信号処理部１０１が複数の暗画像に基づいて補正用画像を生成する処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、放射線撮像システムＳＹＳがユーザから撮影開始指示を受ける前に行われる。以下では、第１実施形態と第２実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１０８】
Ｓ２０１の起動処理において、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、放射線撮像装置１００を撮像可能状態に遷移させる。Ｓ２０２で、信号処理部１０１は、放射線撮像装置１００が撮影可能状態に遷移するのを待つ（Ｓ２０２で「ＮＯ」）。撮影可能状態に遷移すると（Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、Ｓ２０３で、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、補正用画像生成シーケンスで放射線撮像装置１００が駆動されるよう設定する。補正用画像生成シーケンスが設定されると制御部１０９は、図９に示した駆動方法で放射線撮像装置を制御する準備が整う。すなわち、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、リセット画像、蓄積画像を順次信号処理部１０１に転送する準備が整う。
【０１０９】
Ｓ２０４において、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、撮影モードを設定する。Ｓ２０５で、信号処理部１０１は、画像取得枚数をカウントする内部のカウンタを０にリセットする。Ｓ２０６で、信号処理部１０１は、カウンタのインクリメントを行う。Ｓ２０７で、信号処理部１０１は、同期信号ＳＹＮＣパルスを制御部１０９に出力する。ここで、同期信号ＳＹＮＣパルスを受信した制御部１０９は、図９に示した駆動を開始する。すなわち、制御部１０９は駆動ＲＳＤ、リセット画像転送、駆動ＲＤ、蓄積、駆動ＳＣＳＤ、蓄積画像転送を開始する。Ｓ２０８で信号処理部１０１は、リセット画像を受信し、受信したリセット画像を記憶部１１５に記憶する。
【０１１０】
次にＳ２０９で、信号処理部１０１は、制御部１０９から転送されてくる暗画像から、記憶部１１５に記憶されているリセット画像を減算することによって、第ｎ画像（ｎは自然数）を生成する。信号処理部１０１は、第ｎ画像を記憶部１１５に記憶する。
【０１１１】
Ｓ２１０で、信号処理部１０１は、所定の枚数Ｎの画像が取得できたかを判定し、所定の枚数を取得したならば（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、Ｓ２１２の処理を実施する。所定の枚数Ｎが取得できていない場合は（Ｓ２１０で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、Ｓ２１１で同期信号ＳＹＮＣ出力からの時間の経過を待つ（Ｓ２１１で「ＮＯ」）。信号処理部１０１は、フレーム期間が経過したら（Ｓ２１１で「ＹＥＳ」）、Ｓ２０６から画像生成の処理を繰り返す。
【０１１２】
Ｓ２１２で、信号処理部１０１は、所定の枚数Ｎのフレーム画像の取得が完了したので、現在の撮影モードでの画像生成の終了を伝える制御コマンドを、制御部１０９に伝える。Ｓ２１３で、信号処理部１０１は、Ｓ２０４からのフローチャートに従って取得した第１画像から第Ｎ画像の平均処理を行い、補正用画像として記憶部１１５に記憶する。
【０１１３】
Ｓ２１４で、信号処理部１０１は、放射線撮像システムＳＹＳが撮影に使用する撮影モードの数だけ補正用画像の取得が完了したか判定する。完了していない場合に（Ｓ２１４で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、Ｓ２０４からの処理を繰り返して、必要な数だけ補正用画像を生成する。
【０１１４】
既定のモード数の補正用画像が取得できたら（Ｓ２１４で「ＹＥＳ」）、Ｓ２１５の終了処理において、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、放射線撮像装置１００を撮像終了状態に遷移させる。Ｓ２１６で信号処理部１０１は放射線撮像装置１００が撮影終了状態に遷移したかどうかを判定し、放射線撮像装置１００が撮影終了状態になるのを待つ（Ｓ２１６で「ＮＯ」）。放射線撮像装置１００が撮影可能状態になったら（Ｓ２１６で「ＹＥＳ」）、信号処理部１０１は、補正用画像の生成処理を完了する。
【０１１５】
図１１は、第２実施形態の放射線撮影制御を説明するフローである。図１１は、放射線撮影開始直前にリセット画像を取得し、放射線撮影において取得した放射線画像をこのリセット画像と補正用画像を用いて補正を行う処理の一例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、放射線撮像装置１００が撮影可能な状態から制御を開始する例である。第１実施形態及び図１０の説明と重複する部分は説明を簡略する。
【０１１６】
図１１（Ａ）のＳ２５１からＳ２５８の処理は、第１実施形態の図７に示したＳ１５１からＳ１５８の処理と同一の処理である。信号処理部１０１はＳ２５１で撮影モードを設定し、同期信号ＳＹＮＣを出力しながら所定の枚数Ｎのリセット画像を取得後、リセット画像の平均処理を行うことによって平均リセット画像データを生成し、記憶部１１５に記憶する。ここまでの処理は最初の放射線照射前に行われる。
【０１１７】
Ｓ２５９で、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、放射線撮影シーケンスで放射線撮像装置１００が駆動されるよう設定する。Ｓ２６０で、信号処理部１０１は、同期信号ＳＹＮＣを制御部１０９に出力する。制御部１０９は、同期信号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の駆動を開始し、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。Ｓ２６１で、信号処理部１０１は、照射許可信号１１４を待機する（Ｓ２６１で「ＮＯ」）。信号処理部１０１は、照射許可信号１１４が活性化し照射可能状態になったことを検出すると（Ｓ２６１で「ＹＥＳ」）、Ｓ２６２で蓄積期間Ｔ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。
【０１１８】
Ｓ２６３で、信号処理部１０１は、撮影を終了するかどうかを、不図示の放射線透視スイッチあるいはプログラムされた枚数などをもとに判定する。撮影を継続する場合に（Ｓ２６３で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、Ｓ２６４でフレーム期間の時間経過を判定する。撮影が終了したと判定した場合に（Ｓ２６３で「ＹＥＳ」）、Ｓ２６５で、信号処理部１０１は、現在の撮影の終了を伝える制御コマンドを制御部１０９に伝え、撮影の終了処理を行う。Ｓ２６４ではフレーム期間が経過していないと判定した場合に（Ｓ２６４で「ＮＯ」）、信号処理部１０１は、再度Ｓ２６３の判定処理を行う。フレーム期間を経過したと判定した場合に（Ｓ２６４で「ＹＥＳ」）、信号処理部１０１は、Ｓ２６０から次のフレーム画像の撮影を行う。
【０１１９】
信号処理部１０１は、図１１（Ａ）の放射線照射制御処理と並行して、制御部１０９の蓄積期間の終了と共に、図１１（Ｂ）の放射線画像の取得処理を開始する。Ｓ２６６で、蓄積を完了した制御部１０９は駆動ＳＣＳＤを行い、各画素に保持された蓄積信号を放射線画像として信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は順次転送されてくる放射線画素から、Ｓ２５８で記憶された平均リセット画像と、Ｓ２１３で記憶された同一撮影モードの補正用画像と、を減算することによってフレーム画像を生成する。
【０１２０】
Ｓ２６７で、信号処理部１０１は、撮影モードに合わせてフレーム画像を後工程に転送する。後工程に転送されフレーム画像は各種補正処理が行われ、表示部での表示や、記憶部への記憶が行われる。
【０１２１】
＜第３実施形態＞
図１２を参照して、第３実施形態に係る放射線撮像装置１００の駆動方法について説明する。放射線撮像装置１００のハードウェア構成は第１実施形態、第２実施形態と同じであってもよいので重複する説明を省略する。以下では、第１実施形態と第３実施形態との相違点を中心に説明する。図１２の駆動方法において、２種類の感度を読み出す撮影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２種類の感度の画像は、ダイナミックレンジを拡張するための合成用の画像として使用されてもよい。第３実施形態では合成に関する説明を省略する。
【０１２２】
図１２は画素Ｐの変換部ＣＰ及び増幅部ＡＰのリセットを行った後に、リセット信号を連続し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。リセット駆動及びサンプルホールド駆動ＲＳＤについて説明する。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。まず、制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化する。また、制御部１０９は、リセット信号ＰＲＥＳ、感度切り替え用制御信号ＷＩＤＥを活性化する。これによって、トランジスタＭ１が導通状態になり、変換部ＣＰのフォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョン容量Ｃｆｄ、感度切り替え用付加容量Ｃｆｄ’の電荷がリセットされる。
【０１２３】
次に、制御部１０９は、制御信号ＷＩＤＥを非活性化する。これによって、リセット時の電圧が付加容量Ｃｆｄ’に保持される。次に、制御部１０９は、クランプ信号ＰＣＬを活性化する。これによって、クランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量Ｃｃｌの出力端子ｎ２に入力される。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。
【０１２４】
次に、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ＴＳ１〜ＴＳ３を一時的に活性化する。これによって、リセット信号Ｓ１〜Ｓ３が保持容量ＣＳ１〜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）。
【０１２５】
図１２の参照を続けて、読出し期間Ｒにおいてリセット信号Ｓ１〜Ｓ３を読み出す動作について説明する。第３実施形態で、読出し回路２０は、リセット信号Ｓ１〜Ｓ３の保持開始から所定時間を経過後にリセット信号Ｓ１〜Ｓ３の読出しを開始する。具体的には、まず制御部１０９は、セレクト端子Ｅｃｓを活性化する。次に制御信号ＴＲＯ１を活性化して制御信号ＴＲＯ２を不活性化する。これによりリセット信号Ｓ１が選択される。続いて、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、最初の画素のリセット信号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、読出し回路２０は、リセット信号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。
【０１２６】
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画素を順次切り替え、１行分の画素データをリセット信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３の差分として読み出す。次に制御信号ＴＲＯ１を非活性化して制御信号ＴＲＯ２を活性化する。これによりリセット信号Ｓ２が選択される。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画素を順次切り替え、１行分の画素データをリセット信号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、最初の走査でリセット信号Ｓ１とリセット信号Ｓ３との差分を読み出し、２回目の走査でリセット信号Ｓ２とリセット信号Ｓ３との差分を読み出す。
【０１２７】
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、読出し期間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。制御部１０９は、保持容量ＣＳ１に保持されたリセット信号Ｓ１に基づく高感度リセット画像と、保持容量ＣＳ２に保持されたリセット信号Ｓ２に基づく低感度リセット画像とを生成する。制御部１０９は、期間Ｒの読出しを複数回行うことにより複数のリセット画像を生成する。
【０１２８】
図１３は蓄積期間を最大にする駆動方法の一例を示すタイムチャートである。図１３の駆動方法において、フレーム画像レートが一定であり、付加容量Ｃｆｄ’が付加されない高感度と、付加容量Ｃｆｄ’が付加される低感度との撮影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２種類の感度の画像は、例えばダイナミックレンジを拡張するための合成用の画像として使用される。
【０１２９】
フレーム期間Ｆ１〜Ｆ５は、撮影開始後の１番目〜５番目のフレーム期間を示す。撮影前に撮影モードが設定される。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。
【０１３０】
フレーム期間Ｆ１における駆動ＳＲＳＤについて説明する。撮影開始前に撮影モードが設定され、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。まず、制御部１０９は、イネーブル信号ＥＮを活性化する。次に、制御部１０９は、感度切り替え用制御信号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の高感度電圧が蓄積信号Ｓ１として保持容量ＣＳ１に転送され保持される。次に、制御部１０９は、感度切り替え用制御信号ＷＩＤＥと制御信号ＴＳ２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。変換部ＣＰの出力は、フォトダイオードＰＤで発生した電荷に応じたＦＤ容量Ｃｆｄと容量Ｃｆｄ’との合成容量の低感度電圧となる。
【０１３１】
次に、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となるが変換部ＣＰの出力は維持される。次に、制御部１０９は、制御信号ＴＳ２を非活性化する。低感度電圧が蓄積信号Ｓ２として保持容量ＣＳ２に転送され保持される。ここで、撮影の最初の駆動ＳＲＳＤでは、蓄積信号Ｓ１、蓄積信号Ｓ２は不要な信号である。
【０１３２】
次に、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の入力端子ｎ１に入力される。次に、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。
【０１３３】
次に制御部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の出力端子ｎ２に入力される。次に制御部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、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が保持容量ＣＳ３に転送され保持される。
【０１３４】
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、入力端子ｎ１と出力端子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、放射線に応じて変換された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。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Ｆ１における駆動ＳＲＳＤを終了する。期間Ｆ１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。
【０１３５】
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、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。
【０１３６】
フレーム期間Ｆ２の駆動ＳＲＳＤにより、フレーム期間Ｆ１の蓄積期間ＴでフォトダイオードＰＤに発生した電荷に応じたＦＤ容量Ｃｆｄの高感度電圧が蓄積信号Ｓ１として保持容量ＣＳ１に転送され保持される。また、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’との合成容量の低感度電圧が蓄積信号Ｓ２として保持容量ＣＳ２に転送され保持される。最後に、リセット信号Ｓ３がリセット信号Ｓ３として保持容量ＣＳ３に転送され保持され、フレーム期間Ｆ２における蓄積が開始される。
【０１３７】
図１３の参照を続けて、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及びリセット信号Ｓ３を読み出す動作について説明する。読出し回路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及びリセット信号Ｓ３の読出しを開始する。具体的には、まず制御部１０９は、セレクト端子Ｅｃｓを活性化する。次に、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。これにより蓄積信号Ｓ１が選択される。続いて、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、読出し回路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。
【０１３８】
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画素を順次切り替え、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。これにより蓄積信号Ｓ２が選択される。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画素を順次切り替え、１行分の画素データを蓄積信号Ｓ２とリセット信号Ｓ３と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。
【０１３９】
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り、読出し期間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。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に基づく低感度蓄積画像とを生成する。
【０１４０】
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１つ前のフレーム期間の蓄積信号が保持される。駆動ＳＲＳＤが終了すると、制御部１０９は、選択画素を順次切り替え、１つ前のフレーム期間に対応する蓄積画像を生成する。
【０１４１】
第３実施形態での補正方法は、第１実施形態と同様に撮影開始指示を受ける前にあらかじめ補正用画像を生成し、補正用画像と、放射線撮影直前に生成したリセット画像とを用いて、放射線撮影時の放射線画像の補正を行うものである。
【０１４２】
システム制御を行う信号処理部１０１がリセット画像及び暗画像に基づいて補正用画像を生成するまでの処理、放射線撮影におけるフレーム画像の生成処理は、第１実施形態の図６、図７のフローと同様である。第３実施形態では、感度の異なる２種類の画素信号を扱うための処理が異なる。すなわち、図６における撮影モード設定処理、画像の取得処理、平均処理、補正画像生成処理、図７における撮影モード設定処理、画像の取得処理、平均処理、フレーム画像生成処理が異なる。これらの相違について以下に図１４、図１５を用いて説明する。
【０１４３】
図１４は、２種類の感度の撮影モードにおいて、補正用画像を生成する処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、放射線撮像システムＳＹＳがユーザから撮影開始指示を受ける前に行われる。以下では、第１実施形態と第２実施形態との相違点を中心に説明する。Ｓ１０３’において、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、撮影モードを設定する。撮影モードの設定は、２種類の感度の信号読出し、フレーム画像レートの設定、蓄積時間設定、画素加算設定などである。
【０１４４】
Ｓ１０７’で、制御部１０９は、撮像パネル１０５及び読出し回路２０を図１２のパターンで駆動する。制御部１０９は、高感度リセット画像及び低感度リセット画像を生成し、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を記憶部１１５に記憶する。
【０１４５】
Ｓ１１０’で、信号処理部１０１は、受信した既定枚数Ｎの高感度リセット画像及び低感度リセット画像をそれぞれ平均することによって、平均高感度リセット画像及び平均低感度リセット画像を生成し、記憶部１１５に記憶する。
【０１４６】
Ｓ１１５’で、制御部１０９は、撮像パネル１０５及び読出し回路２０を図１３のパターンで駆動する。信号処理部１０１は、高感度暗画像及び低感度暗画像を１枚ずつ受信し、受信した画像を記憶部１１５に記憶する。
【０１４７】
Ｓ１１９’で、信号処理部１０１は、受信した既定枚数Ｎの高感度暗画像及び低感度暗画像をそれぞれ平均することによって、平均高感度暗画像及び平均低感度暗画像を生成し記憶部１１５に記憶する。Ｓ１２０’で、信号処理部１０１は、記憶部１１５に記憶されている平均高感度暗画像及び平均低感度暗画像、平均高感度リセット画像及び平均低感度リセット画像を用いて、高感度補正用画像及び低感度補正用画像を生成する。
【０１４８】
図１５は、２種類の感度の撮影モードにおいて、放射線画像を補正する処理の一例を示すフローチャートである。以下では、第１実施形態と第２実施形態との相違点を中心に説明する。Ｓ１５１’において、信号処理部１０１は、制御部１０９に制御コマンドを発行し、撮影モードを設定する。撮影モードの設定は、２種類の感度の信号読出し、フレーム画像レートの設定、蓄積時間設定、画素加算設定などである。
【０１４９】
Ｓ１５５’で、制御部１０９は、撮像パネル１０５及び読出し回路２０を図１２のパターンで駆動する。制御部１０９は、各画素に保持されたリセット信号をフレーム期間内にＡＤ変換し、高感度リセット画像及び低感度リセット画像を生成し、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像を記憶部１１５に記憶する。
【０１５０】
Ｓ１５８’は、信号処理部１０１は、受信した既定枚数Ｎの高感度リセット画像データ及び低感度リセット画像データをそれぞれ平均することによって、平均高感度リセット画像データ及び平均低感度リセット画像データを生成し、記憶部１１５に記憶する。
【０１５１】
Ｓ１６５’で、制御部１０９は、各画素に保持された蓄積信号をフレーム期間内にＡＤ変換し、高感度放射線画像及び低感度放射線画像を生成し、信号処理部１０１に転送する。信号処理部１０１は、平均リセット画像及び補正用画像を記憶部１１５から読出す。信号処理部１０１は順次転送されてくる放射線画像から、対応する感度のリセット画像及び補正用画像を減算することによって、フレーム画像を生成する。
【０１５２】
Ｓ１６６’で撮影モードに合わせて複数の感度のフレーム画像を後工程に転送する。後工程では、転送されてきたフレーム画像に対し、放射線撮影と並行してパイプライン方式でゲイン補正処理、ダイナミックレンジ拡張処理、尖鋭化処理などの画像処理を行う。放射線透視撮影などリアルタイムに画像を観察する撮影であれば処理後の画像を表示部１０２に転送し表示する。３Ｄ撮影など複数枚の画像を元に処理を行うための撮影であれば、画像処理後のフレーム画像は記憶部１１５に記憶する。信号処理部１０１は、撮影終了まで取得した画像の処理を継続する。
【符号の説明】
【０１５３】
Ｐ  画素、ＳＹＳ  放射線撮像システム、１００  放射線撮像装置、１０１  信号処理部、１０２  表示部、１０３  照射制御部、１０４  放射線発生装置、１０９  制御部
【図１】
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【図２】
2019062391.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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