(57)【要約】【課題】Ａ／Ｄ変換器がもつ分解能よりも高い分解能の放射線画像データを得ることができる放射線画像検出装置の提供。【解決手段】フォトダイオード６０１に蓄積された電荷をＴＦＴ６０２のスイッチングで読み出すにあたり、一度で全て読み出すのはなく、時分割して複数回に分けて読み出す。【選択図】図５
2008245676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線量に応じた量の電荷を蓄積する一の電荷蓄積部と、
該一の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づく電気信号を時分割で読み出す読出手段と、
該読出手段により時分割で読み出された電気信号を増幅する増幅手段と、
該増幅手段で増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記読出手段により前記一の電荷蓄積部から時分割で読み出され、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換された複数のデジタル信号を加算する加算手段とを有し、
該加算手段による加算後のデジタル信号を、前記一の電荷蓄積部に対応するデジタル信号として放射線画像データを生成することを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記増幅手段は、前記一の電荷蓄積部に蓄積される最大電荷量に基づく電気信号が前記Ａ／Ｄ変換手段の最大入力レンジに合わせるときの増幅率よりも、大きな増幅率を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
前記一の電荷蓄積部に蓄積される最大電荷量をＭ、前記読出手段により前記一の電荷蓄積部から時分割で読み出す回数をｘ（ｘ＝２、３、・・・）としたとき、
前記読出手段により一回の時分割で読み出される最大電荷量Ｚは、
Ｚ＝Ｍ／ｘ
を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記読出手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記一の電荷蓄積部は一画素に相当することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線に代表される放射線を検出することにより放射線画像データを生成する放射線画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療診断の場においては、被写体を透過した放射線を検出することにより放射線画像データを生成する放射線画像検出装置、いわゆるＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＦＰＤ装置では、まず、被写体を透過した放射線をシンチレータにより可視光に変換し、この可視光をフォトダイオードで電気信号に変換する。そして、チャージアンプによりＡ／Ｄ変換器の変換レンジに応じて予め設定された増幅率で電気信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換し、放射線量に対応した放射線画像データを得るものである。
【０００３】
このようなＦＰＤ装置においては、高精度な診断を行うため、放射線量に応じて発生する電気信号をデジタルデータに変換する際の分解能（以下、分解能）を向上させた高品質な放射線画像データの生成が要望されている。このため、例えば特許文献２及び特許文献３には、分解能を向上させる方法が開示されている。
【０００４】
すなわち、特許文献２においては、先読み時に、放射線画像検出器に蓄積された電荷の一部を読み取って放射線画像の電気信号を算出し、この電気信号に基づいて、放射線画像の電気信号のレンジがＡ／Ｄ変換器の変換レンジに最適となるように、本読み時における読出アンプのゲインを変化させるように構成されている。
【０００５】
また、特許文献３は、各画素におけるセンサ信号をゲインの異なる２つの増幅器を用いてそれぞれ増幅し、各増幅したセンサ信号をそれぞれに対応するＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換する。そして、ゲインの大きい増幅器によって増幅されたデジタル信号がＡ／Ｄ変換器の有効範囲にある限りは当該デジタル信号を選択して出力し、当該デジタル信号が有効範囲を超えたときは、ゲインの小さい増幅器によって増幅されたデジタル信号を選択して出力するように構成されている。
【特許文献１】特開２００４−１８０９３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６６０７２号公報
【特許文献３】特開２００４−２２９２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２においては、ゲインが可変である特殊な読み出しアンプを用いなければならず、回路や制御の複雑化に繋がるとともにコストアップを招いてしまう。また、放射線画像の電気信号の信号値が高い範囲にわたって存在する場合には、読み出しアンプのゲインは小さくなるので、放射線画像の分解能を向上させ難い。したがって、このような放射線画像の分解能を向上させるには、結局、Ａ／Ｄ変換器の分解能を向上させなければならず、更なるコストアップを招いてしまうことになる。
【０００７】
上記特許文献３においては、各画素におけるセンサ信号を２つの増幅器を用いてそれぞれ増幅するため、通常の二倍の増幅器が必要となり、回路や制御の複雑化に繋がるとともにコストアップを招いてしまう。また、放射線画像の電気信号の信号値が高い範囲にわたって存在する場合には、ゲインの小さい増幅器により増幅することになり、放射線画像の分解能を向上させ難い。したがって、このような放射線画像の分解能を向上させるには、上記特許文献２と同様に、Ａ／Ｄ変換器の分解能を向上させなければならない。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、Ａ／Ｄ変換器がもつ分解能よりも高い分解能の放射線画像データを得ることができる放射線画像検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の放射線画像検出装置は、入射した放射線量に応じた量の電荷を蓄積する一の電荷蓄積部と、該一の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づく電気信号を時分割で読み出す読出手段と、該読出手段により時分割で読み出された電気信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段で増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記読出手段により前記一の電荷蓄積部から時分割で読み出され、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換された複数のデジタル信号を加算する加算手段とを有し、該加算手段による加算後のデジタル信号を、前記一の電荷蓄積部に対応するデジタル信号として放射線画像データを生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づく電気信号を時分割で読み出し、読み出された電気信号をデジタル信号に変換して加算し、加算後のデジタル信号を一の電荷蓄積部に対応するデジタル信号として放射線画像データを生成する。したがって、Ａ／Ｄ変換器がもつ分解能よりも高い分解能の放射線画像データを生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態の説明における記載により、本発明の技術的範囲が限定されることはない。
【００１２】
図１は、本実施形態における放射線画像撮影システム１の概略構成を示す図である。
【００１３】
放射線画像撮影システム１は、図１に示すように、放射線撮影に関する情報を管理する管理サーバ２と、放射線撮影に関する操作を行う撮影操作装置４と、例えば無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）により無線通信を行うための基地局５と、放射線画像検出装置６により生成された放射線画像データに画像処理を行うコンソール７とがネットワーク８を通じて接続されて構成されている。なお、ここでは図示してないが、放射線画像撮影システム１は、患者診断情報や会計情報を一元管理するＨＩＳ（Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）や放射線診療の情報を管理するＲＩＳ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）とネットワーク８を介して接続されている。ネットワーク８は、当該システム専用の通信回線であっても良いが、システム構成の自由度が低くなってしまう等の理由のため、イーサネット（登録商標）等の既存の回線である方が好ましい。
【００１４】
撮影操作装置４にはケーブル９を介して、被写体に放射線を照射して放射線撮影を行う放射線撮影装置３が接続されている。そして、放射線撮影装置３、基地局５などは放射線撮影室１００内に備えられている。なお、撮影操作装置４を放射線撮影室１００内に備えるように構成しても良い。
【００１５】
管理サーバ２はコンピュータで構成されており、管理サーバ２を構成する各部を制御する制御部、各種情報やユーザの指示を入力する入力操作部、及び、各種情報を記憶する外部記憶装置等が設けられている（いずれも図示しない）。制御部は、入力操作部から入力された患者情報と撮影情報とを対応付けて撮影オーダ情報を生成し、生成された複数の撮影オーダ情報を撮影オーダ情報リストとして外部記憶装置に記憶させるようになっている。
【００１６】
放射線撮影装置３は、臥位撮影台１１に横たわっている被写体である患者１２に対して放射線を照射するようになっており、臥位撮影台１１の下方には、放射線画像検出装置６を装着する検出装置装着口１１ａが設けられている。放射線撮影装置３は、撮影操作装置４により制御されて所定の撮影条件で放射線撮影を行うようになっている。
【００１７】
基地局５は、放射線画像検出装置６とコンソール７とが無線通信する際に、これらの通信を中継する機能をもつ。なお、無線通信としては、電波（空間波）を用いるものの他に、赤外線や可視光線等（レーザー等）を用いた光無線通信、音波または超音波を用いた音響通信も含まれる。
【００１８】
放射線画像検出装置６は、放射線撮影装置３から照射されて患者１２を透過した放射線を検出することにより放射線画像データを取得するものであり、カセッテにフラットパネルディテクタ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＦＰＤ）とも呼ばれる撮像パネルが収容されてなる可搬型のカセッテＦＰＤ装置である。この放射線画像検出装置６の詳細については後述する。
【００１９】
コンソール７はコンピュータで構成されており、管理サーバ２から送信された撮影オーダ情報リストを記憶したり、放射線画像検出装置６に割り当てられた識別情報としてのカセッテＩＤと撮影オーダ情報とを対応付けて記憶したりすることができる。また、放射線画像検出装置６から基地局５を介して送信された放射線画像データを記憶したり、当該放射線画像データに所定の画像処理を施したりすることもできる。
【００２０】
ここで、放射線画像撮影システム１の作用を説明する。まず、管理サーバ２はコンソール７からの指示に基づき、ネットワーク８を介してコンソール７に撮影オーダ情報リストを送信する。コンソール７は、撮影オーダ情報リストを受信し、当該撮影オーダ情報リストを記憶する。更に、撮影オーダ情報リストの中から選択された撮影予定の撮影オーダ情報と、放射線画像検出装置６のカセッテＩＤとを対応付けて記憶する。
【００２１】
次に、放射線技師や医師などの操作者は、放射線画像検出装置６を放射線撮影室１００に持ち運び、検出装置装着口１１ａに当該放射線画像検出装置６を装着する。その後、撮影オーダ情報に基づいて撮影操作装置４を操作し、放射線撮影装置３から放射線を照射させる。
【００２２】
放射線画像検出装置６は、放射線撮影装置３から照射されて被写体１２を透過した放射線を検出し、放射線画像データを生成して記憶する。更に、記憶された放射線画像データを、基地局５を介して無線通信によりコンソール７に送信する。コンソール７は、放射線画像データを受信し、当該放射線画像データに所定の画像処理を施した後、当該放射線画像データと撮影オーダ情報とを対応付けて記憶する。このような順序により、放射線撮影が行われる。
〈放射線画像検出装置の構成及び作用〉
以下、放射線画像検出装置６の構成と作用を詳細に説明する。
【００２３】
まず、図２及び図３を用いて、放射線画像検出装置６の構成について説明する。図２は、放射線画像検出装置６の斜視図である。図２に示すように、放射線画像検出装置６は、内部を保護する筐体６１を備えており、カセッテとして携帯可能に構成されている。
【００２４】
筐体６１の内部には、照射された放射線を電気信号に変換し、当該電気信号に基づいて放射線画像データを生成する撮像パネル６２が設けられている。この撮像パネル６２は層を成して形成されており、放射線の照射面側には、入射された放射線の強度に応じて発光を行う発光層（図示せず）が設けられている。
【００２５】
発光層は、一般にシンチレータ層と呼ばれるものであり、例えば、蛍光体を主たる成分とし、入射した放射線に基づいて、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を出力する。
【００２６】
この発光層の放射線が照射される側の面と反対側の面には、発光層から出力された電磁波（光）を電荷に変換して蓄積し、蓄積された電荷量に基づく画像信号の出力を行う光電変換部６００ａをマトリクス状に配列した信号検出部６００が形成されている。なお、１つの光電変換部６００ａが放射線画像データを構成する最小単位となる１画素に相当し、通常、信号検出部６００は２０００×２０００〜４０００×４０００程度の画素から構成されている。以下では、信号検出部６００がｎ×ｍ画素で構成された例を説明する。
【００２７】
図３は、光電変換部６００ａを二次元に配列した信号検出部６００の等価回路図である。図３に示すように、光電変換部６００ａの構成は、電荷蓄積部としてのフォトダイオード６０１と、フォトダイオード６０１で蓄積された電荷をスイッチングにより電気信号として取り出す薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）６０２とから構成されている。ＴＦＴ６０２のスイッチングによりフォトダイオード６０１から取り出された電気信号は、増幅器６０３により信号変換回路６０８が検出可能なレベルにまで増幅される。なお、増幅器６０３には、ＴＦＴとコンデンサで構成された図示しないリセット回路が接続されており、ＴＦＴにスイッチを入れることにより蓄積された電気信号をリセットするリセット動作が行われる。
【００２８】
画素を構成する各光電変換部６００ａの間には、走査線Ｌｌ（走査線Ｌｌ１〜Ｌｌｎ）と信号線Ｌｒ（信号線Ｌｒ１〜Ｌｒｍ）とがそれぞれ直交するように配設されている。前述のフォトダイオード６０１の一端にはＴＦＴ６０２が接続されており、このＴＦＴ６０２を介して信号線Ｌｒに接続されている。一方、フォトダイオード６０１の他端は、各行に配された隣接するフォトダイオード６０１の一端と接続されて共通のバイアス線Ｌｂ（バイアス線Ｌｂ１〜Ｌｂｎ）を通じてバイアス電源６０４に接続されている。このバイアス電源６０４の一端は制御部６０に接続され、制御部６０からの指示によりバイアス線Ｌｂを通じてフォトダイオード６０１に電圧がかかる。
【００２９】
また各行に配されたＴＦＴ６０２のゲートは、共通の走査線Ｌｌに接続されており、この走査線Ｌｌは、各ＴＦＴ６０２にパルスを送る走査駆動回路６０９を介して制御部６０に接続されている。同様に、各列に配されたフォトダイオード６０１の一端は、共通の信号線Ｌｒに接続されて制御部６０に制御される信号変換回路６０８に接続されている。なお、本実施の形態においては、上述した走査駆動回路６０９と各ＴＦＴ６０２とが協働して読出手段として機能する。
【００３０】
信号変換回路６０８は、撮像パネル６２の端部に設けられており、増幅手段としての増幅器６０３、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６０５、アナログマルチプレクサ６０６、Ａ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換器６０７、メモリＣ（メモリＣ１〜Ｃｍ）、加算手段としての加算回路６１０が配されている。アナログマルチプレクサ６０６は、制御部６０からの制御信号に基づいて、サンプルホールド回路６０５の何れかの入力信号の内の一つを選択し、Ａ／Ｄ変換器６０７へ出力する。
【００３１】
なお、図３においては、１つのＡ／Ｄ変換器６０７を具備するように図示しているが、実際には、信号線Ｌｒが１２５〜２５６ｃｈあたりに１つのＡ／Ｄ変換器６０７を具備するのが好ましい。各信号線Ｌｒに対して１つのＡ／Ｄ変換器６０７を配置すると、信号の読み取り時間を最も短くすることができるが、その分だけＡ／Ｄ変換器６０７も必要となりコストが増加してしまう。したがって、これらの点を考慮して最適な数のＡ／Ｄ変換器６０７を具備するように構成する。
【００３２】
ここで、信号読み出し時の動作について説明する。本実施の形態においては、各フォトダイオード６０１に蓄積された電荷をＴＦＴ６０２のスイッチングにより読み出すにあたり、一度のスイッチングで全て読み出すのではなく、二度のスイッチングで分けて読み出すように構成している。
【００３３】
すなわち、まず、制御部６０からの指示により走査駆動回路６０９が駆動し、走査線Ｌｌ１に接続された各ＴＦＴ６０２を所定時間だけ通電して第１のＯＮ状態とする。このとき、走査線Ｌｌ１の各フォトダイオード６０１に蓄積された電荷の一部は、電気信号としてそれぞれの信号線Ｌｒ１〜Ｌｒｍを通じて各増幅器６０３に送信される。これらの電気信号は、増幅器６０３により信号変換回路６０８が検出可能なレベル、すなわち、Ａ／Ｄ変換器６０７における入力のフルレンジを越えない範囲で増幅される。そして、増幅器６０３の電圧値はサンプルホールド回路６０５で一時的に保持された後、アナログマルチプレクサ６０６に与えられる。
【００３４】
アナログマルチプレクサ６０６では、制御部６０からの制御信号により選択されたサンプルホールド回路６０５の入力信号をＡ／Ｄ変換器６０７に送信する。そして、例えばＡ／Ｄ変換器６０７の分解能を１４ｂｉｔとすると、Ａ／Ｄ変換器６０７では入力された電気信号を１４ｂｉｔのデジタル信号に変換する。そして、変換されたデジタル信号を、各信号線Ｌｒ１〜Ｌｒｍに対応するメモリＣ１〜Ｃｍのうちの第１メモリ空間（メモリ１Ａ、メモリ２Ａ・・・メモリｍＡ）に記憶する。
【００３５】
次に、再度、走査駆動回路６０９が駆動し、走査線Ｌｌ１に接続された各ＴＦＴ６０２を所定時間だけ通電して第２のＯＮ状態とする。このとき、走査線Ｌｌ１の各フォトダイオード６０１に蓄積された残りの電荷は、電気信号としてそれぞれの信号線Ｌｒ１〜Ｌｒｍを通じて各増幅器６０３に送信される。そして、上述したように、これらの電気信号は増幅器６０３により増幅され、増幅器６０３の電圧値はサンプルホールド回路６０５を介してアナログマルチプレクサ６０６に与えられる。
【００３６】
その後、アナログマルチプレクサ６０６は、制御部６０からの制御信号により選択されたサンプルホールド回路６０５の入力信号をＡ／Ｄ変換器６０７に送信し、Ａ／Ｄ変換器６０７ではこの電気信号をデジタル信号に変換する。そして、変換されたデジタル信号を、メモリＣ１〜Ｃｍのうちの第２メモリ空間（メモリ１Ｂ、メモリ２Ｂ・・・メモリｍＢ）に記憶する。なお、一のメモリＣにおける第１のメモリ空間と第２のメモリ空間には、同一のサンプルホールド回路６０５から得られたデジタル信号をそれぞれ記憶させるようにする。
【００３７】
１つの走査線Ｌｌ１について二度の読み出しが終了すると、加算回路６１０は、それぞれのメモリＣ１〜Ｃｍにおいて、第１メモリ空間に記憶されたデジタル信号と第２メモリ空間に記憶されたデジタル信号とを加算する。そして、加算後のそれぞれのデジタル信号を、それぞれ一画素（一の光電変換部６００ａ）に対応する放射線画像データとする。この動作を全走査線Ｌｌ１〜Ｌｌｎについて繰り返すことにより、撮像パネル６２により放射線画像データが生成される。
【００３８】
図２に戻り、放射線画像検出装置６は、その他として画像記憶部６６、電源部６７、充電用端子６９などを備えている。
【００３９】
画像記憶部６６は、不揮発性メモリやフラッシュメモリなどの書き換え可能なメモリ等からなり、生成された数枚〜数十枚程度の放射線画像データを記憶することが可能である。この画像記憶部６６は内蔵型のメモリでもよいし、メモリカード等の着脱可能なメモリでもよい。
【００４０】
電源部６７は、放射線画像検出装置６を構成する複数の駆動部（制御部６０、撮像パネル６２、画像記憶部６６など）に電力を供給する。この電源部６７は、例えば予備電池６７１と充電自在な充電池６７２とで構成されており、充電用端子６９を図示しないクレードルに接続することにより、充電池６７２を充電することが可能である。
【００４１】
図４は、放射線画像検出装置６の要部構成を示すブロック図である。図４に示すように、放射線画像検出装置６の制御系は、制御部６０、撮像パネル６２、画像記憶部６６、電源部６７、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２、通信部８３等を備え、各部はバス８４により接続されている。なお、これらのうち、撮像パネル６２、画像記憶部６６、電源部６７については上述したため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
制御手段としての制御部６０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等から構成され、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）８１に記憶されている制御プログラムを読み出してＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）８２内に形成されたワークエリアに展開し、当該制御プログラムに従って放射線画像検出装置６の各部を制御する。
【００４３】
ＲＯＭ８１は、不揮発性の半導体メモリ等により構成され、制御部６０で実行される制御プログラム、各種プログラム等を記憶する。
【００４４】
ＲＡＭ８２は、制御部６０により実行制御される各種処理において、ＲＯＭ８１から読み出された制御部６０で実行可能な各種プログラム、入力若しくは出力データ、及びパラメータ等を一時的に記憶するワークエリアを形成する。
【００４５】
通信部８３は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ＬＡＮにより、基地局５を介して、コンソール７との間で各種情報の無線通信を行うものである。
【００４６】
図５は、撮像パネル６２における一画素の信号読み取り動作を概念的に示したタイムチャートである。この図を参照しつつ、フォトダイオード６０１に蓄積された電荷を読み出す動作を説明する。
【００４７】
図５（ａ）はフォトダイオード６０１の電荷蓄積状態を示し、図５（ｂ）はＴＦＴ６０２のゲート信号を示し、図５（ｃ）は増幅器６０３から出力される出力電圧を示す。なお、フォトダイオード６０１に蓄積できる最大電荷量をＭとしたとき、ここでは例として、最大電荷量Ｍが蓄積されたフォトダイオード６０１を読み取る場合について説明するが、Ｍ以下の電荷量が蓄積されたフォトダイオードであっても同様にして考えることができる。
【００４８】
上述したように、本実施の形態では、フォトダイオード６０１に蓄積された電荷量を時分割して読み出す、すなわち、一度のスイッチングにより全て読み出すのではなく、二度のスイッチングに分けて読み出すようにしている。
【００４９】
放射線撮影装置３から放射線が照射されると、被写体１２を透過した放射線量に対応して、徐々にフォトダイオード６０１に電荷が蓄積される。ここでは、フォトダイオード６０１には最大電荷量Ｍが蓄積される。その後、走査駆動回路６０９が駆動することによりＴＦＴ６０２のゲート信号はＯＮとなり、所定時間ｔ１だけ第１のＯＮ状態Ｓ１となる。これにより、フォトダイオード６０１に蓄積された電荷量のうちのＭ／２が、電気信号として増幅器６０３に送信され、増幅器６０３で増幅される。そして、上述したように、増幅後の電気信号をＡ／Ｄ変換器６０７でデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号をメモリＣのうちの第１メモリ空間に記憶する。
【００５０】
次に、再度、走査駆動回路６０９が駆動することによりＴＦＴ６０２のゲート信号はＯＮとなり、所定時間ｔ２だけ第２のＯＮ状態Ｓ２となる。これにより、フォトダイオード６０１に蓄積された残りの電荷量Ｍ／２は、電気信号として増幅器６０３に送信され、増幅器６０３で増幅されて出力される。そして、増幅後の電気信号をＡ／Ｄ変換器６０７でデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号を前回と同一のメモリＣにおける第２メモリ空間に記憶する。
【００５１】
ここで、第１のＯＮ状態Ｓ１の時間ｔ１、第２のＯＮ状態Ｓ２の時間ｔ２及び時間ｔ１と時間ｔ２との間隔ｔ３は予め設定されており、設定された時間に基づいて走査駆動回路６０９が駆動するようになっている。時間ｔ１、時間ｔ２は、一度ＴＦＴ６０２をＯＮ状態にすることにより、フォトダイオード６０１に蓄積された電荷量の半分が読み出される時間としており、時間ｔ３は、少なくとも、第１のＯＮ状態Ｓ１によりフォトダイオード６０１の電荷が読み出されてメモリＣに記憶されるのに必要な時間としている。例えば、時間ｔ１、時間ｔ２はＴＦＴ６０２のＩ−Ｖ特性を考慮してそれぞれ１μｓｅｃ、１．５μｓｅｃ、また時間ｔ３は２０μｓｅｃ程度とすることが考えられるが、これらは放射線画像検出装置６の特性及び読み出し回数（時分割数）に応じて適宜設定することができる。
【００５２】
このように、フォトダイオード６０１に蓄積された電荷量に基づく電気信号を、二度のスイッチングで読み出すように構成することにより、Ａ／Ｄ変換器６０７がもつ分解能よりも高い分解能の放射線画像データを得ることが可能となる。すなわち、二度のスイッチングによりフォトダイオード６０１に蓄積された電荷量を読み出す場合、それぞれ一度のスイッチングで読み出す最大電荷量はＭ／２とすることができ、一度のスイッチングで全てを読み出すのに対して増幅器６０３の増幅率を二倍に設定することができる。これにより、一度のスイッチングで全て読み出すのに比較して、最終的に得られる放射線画像データの分解能は二倍、例えば、Ａ／Ｄ変換器６０７の分解能が１４ｂｉｔの場合は、放射線画像データの分解能を１５ｂｉｔにすることができる。
【００５３】
なお、上述の説明では、フォトダイオード６０１に蓄積された電荷を二度のスイッチングにより時分割して読み出すようにしたが、更に多数の時分割により読み出すようにしても構わない。時分割数を増加させれば、最終的に得られる放射線画像データの分解能も向上するが、この分だけ読み取り時間も増加することになるので、これらの点を考慮して最適な時分割数となるように設定する。
【００５４】
最終的に得られる放射線画像データの分解能Ｒは、時分割により読み出す回数をｘ（ｘ＝２、３、・・・）としたとき、下記（１）式により計算できる。
【００５５】
最終分解能Ｒ＝（Ａ／Ｄ変換器の分解能）＋｛（時分割数ｘ）／２｝  ［ｂｉｔ］・・・（１）
また、フォトダイオード６０１に蓄積される最大電荷量をＭ、時分割で読み出す回数をｘ（ｘ＝２、３、・・・）としたとき、ゲート信号の各ＯＮ状態においてフォトダイオード６０１から読み出される最大電荷量Ｚは、下記（２）式を満たすことが好ましい。
【００５６】
読み出される最大電荷量Ｚ＝（蓄積される最大電荷量Ｍ）／（時分割数ｘ）・・・（２）
この式（２）を満たすように、ゲート信号のＯＮ状態の時間を設定しておくことにより、Ａ／Ｄ変換器６０７の入力レンジに合わせて最も大きな増幅率に設定することができるので、放射線画像データの分解能を最大限に向上させることができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態においては、フォトダイオード６０１に蓄積された電荷を一度で全て読み出すのではなく、時分割して複数回に分けて読み出すように構成している。したがって、増幅器６０３の増幅率を、一のフォトダイオード６０１に蓄積される最大電荷量Ｍに基づく電気信号がＡ／Ｄ変換器６０７の最大入力レンジに合わせるときも大きな増幅率とすることができる。これにより、Ａ／Ｄ変換器６０７がもつ分解能よりも高い分解能の放射線画像データを得ることができる。特に、放射線画像の静止画を観察する場合、低放射線量から高放射線量に亘る広範なダイナミックレンジを実現することができ、高精度な診断に好適なコントラストのよい放射線画像を得ることができる。
【００５８】
また、分解能よりも精度を必要とするシステムの場合、ｘ回に分けて読み取ったときに得られる加算後のデータに対してｘ回の平均を取ることにより、ノイズの低減を行うことができる。例えば、各読み取りにより得られるデータにそれぞれ分散σ１2、σ２2・・・σｘ2を持つノイズが載っているとき、σ１2、σ２2、・・・σｘ2＝σ2とすると、
σ2処理後＝√（σ１2＋σ２2・・・＋σｘ2）／ｘ
＝σ2／√ｘ
となり、ノイズを１／√ｘに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態における放射線画像撮影システムの概略構成を示す図である。
【図２】放射線画像検出装置の斜視図である。
【図３】光電変換部を二次元に配列した信号検出部の等価回路図である。
【図４】放射線画像検出装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】撮像パネルにおける一画素の信号読み取り動作を概念的に示したタイムチャートである。図５（ａ）はフォトダイオードの電荷蓄積状態を示し、図５（ｂ）はＴＦＴのゲート信号を示し、図５（ｃ）は増幅器から出力される出力電圧を示す。
【符号の説明】
【００６０】
１  放射線画像撮影システム
６  放射線画像検出装置
６０  制御部
６２  撮像パネル
６００  信号検出部
６０１  フォトダイオード
６０２  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
６０３  増幅器
６０７  Ａ／Ｄ変換器
６０９  走査駆動回路
６１０  加算回路
６００ａ  光電変換部
Ｃ１〜Ｃｍ  メモリ
【図１】
2008245676.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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