(57)【要約】【課題】読み出し回路からのアナログデータの出力時間を短縮してフレームレートを向上させるとともに、診断に足る適正な画像を取得できるようにする。【解決手段】  画素が２次元行列状に配置された放射線変換回路１０１と、放射線変換回路１０１の各画素からの電荷を、各画素領域１０１ａ〜１０１ｆ毎に読み出す複数の読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆと、撮影モード入力回路１０４に入力された撮影モードに応じて、幾何学的に連続する各画素領域に対応する読み出し回路を選択し、当該選択した各読み出し回路に対して対応する画素領域の画素から電荷を読み出すように制御する読み出し制御回路１０５を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を電荷に変換する変換素子と当該変換素子から電荷を取り出すスイッチ素子とを具備する画素が２次元行列状に複数配置された放射線変換部と、
前記放射線変換部の各画素の前記スイッチ素子を、行方向及び列方向のうちの一方向に接続する複数の信号線と、
前記各信号線と接続し、前記放射線変換部の各画素からの電荷を前記放射線変換部における複数の画素領域毎に読み出す複数の読み出し部と、
前記複数の読み出し部の中から、幾何学的に連続する前記各画素領域に対応する読み出し部を選択し、当該選択した各読み出し部に対して対応する画素領域の画素から電荷を読み出すように制御する読み出し制御部と
を有することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記放射線変換部の各画素の前記スイッチ素子を、前記一方向とは異なる他方向に接続する複数の駆動線と、
前記駆動線を介して前記各スイッチ素子を駆動させるための駆動信号を供給する駆動制御部と
を更に有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】
前記読み出し制御部は、前記選択した各読み出し部における電荷の読み出しを、複数回に分けて読み出すように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
撮影者により指示された撮影モードの入力を行う撮影モード入力部を更に有し、
前記読み出し制御部は、前記撮影モード入力部により入力された撮影モードに応じて、前記幾何学的に連続する各画素領域に対応する前記読み出し部の選択を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記放射線変換部を覆う筐体を更に有し、
前記筐体には、前記撮影モードにおいて撮像される撮像領域がマーキングされていることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記読み出し制御部は、前記複数の読み出し部の中から、所定の読み出し部を選択しないように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記変換素子の材料として、アモルファスシリコンが用いられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記変換素子として、ＭＩＳ型の光電変換素子が用いられていることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
放射線の波長を変換する波長変換体を更に有し、
前記変換素子には、前記波長変換体により波長が変換された放射線が入射することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記波長変換体は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3及びＣｓＩから選ばれた１種を主成分とするものである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】
前記変換素子は、放射線を吸収して直接的に電荷に変換するものであり、当該変換素子は、アモルファスセレン、ヒ素化ガリウム、ヨウ化水銀、ヨウ化鉛及びテルル化カドミウムから選ばれた１種を主成分とするものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
放射線を電荷に変換する変換素子と当該変換素子から電荷を取り出すスイッチ素子とを具備する画素が２次元行列状に複数配置された放射線変換部と、前記放射線変換部の各画素の前記スイッチ素子を、行方向及び列方向のうちの一方向に接続する複数の信号線と、前記各信号線と接続し、前記放射線変換部の各画素からの電荷を前記放射線変換部における複数の画素領域毎に読み出す複数の読み出し部とを有する放射線撮像装置における駆動方法であって、
前記複数の読み出し部の中から、幾何学的に連続する前記各画素領域に対応する読み出し部を選択し、当該選択した各読み出し部に対して対応する画素領域の画素から電荷を読み出すように制御することを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置及びその駆動方法に関し、特に、病院内での診断や工業用の非破壊検査などに用いて好適な放射線撮像装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療現場におけるＸ線を用いた静止画の撮影系は、Ｘ線を患者に照射し、その透過Ｘ線像をフィルムに露光するフィルム方式が主流となっている。フィルムは、情報を表示、記録する機能を有しており、また、大面積化できるとともに、階調性が高く、しかも軽量で取り扱いが容易であるため、世界中に普及している。その反面、現像工程を要する煩雑さや、長期にわたる保管場所の問題、その検索に人手と時間を要する問題点を残している。
【０００３】
一方、動画像の撮影系は、イメージ・インテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）が主流となっている。このＩ．Ｉ．は、装置内部で光電子増倍作用を利用しているため、一般に感度が高く、被曝線量の観点で優れている。その反面、光学系の影響による周辺画像の歪みや、低コントラストであること、装置構成が大規模になるといった短所が指摘されている。Ｉ．Ｉ．は、患者の透視画像を医師がモニターするだけでなく、ＣＣＤのアナログ出力をディジタル変換して、透視画像の記録や、表示、保管を行うことも可能である。しかし、診断には高い階調性が求められるため、透視画像にＩ．Ｉ．を用いても、静止画撮影においては、フィルムを用いている例が多い。
【０００４】
最近、病院内でのＸ線画像に対するディジタル化の要求が高まりつつある。実際に、フィルムの替わりに、Ｘ線検出素子（光電変換素子）を２次元アレー状に配置させた固体撮像素子を用いて、Ｘ線量を電気信号に変換する、例えばＦＰＤ（Flat Panel Detector）等のＸ線撮像装置が使われ始めている。
【０００５】
このＸ線撮像装置では、Ｘ線画像をディジタル情報に置き換えることができるため、画像情報を遠方に、しかも瞬時に伝送することが可能となり、遠方にいながら都心の大学病院に匹敵する高度な診断が受けられるという長所がある。また、フィルムを用いなければ、病院内でのフィルムの保管スペースを省けるという長所もある。そして、将来的に、優れた画像処理技術を導入できれば、放射線医師を介さずに、コンピュータを用いた自動診断化が大いに期待されている。
【０００６】
近年、固体撮像素子にアモルファスシリコン薄膜半導体を用いて、静止画像を撮影するＸ線撮像装置が実用化されている。具体的には、アモルファスシリコン薄膜半導体の製造技術を用いて、人体胸部の大きさをカバーする４０ｃｍ角を超える大面積化した固体撮像素子を備えたＸ線撮像装置が実現されている。このＸ線撮像装置は、その製造プロセスが比較的容易であるため、将来的には安価な装置の提供が期待されている。しかも、アモルファスシリコンは、１ｍｍ以下の薄いガラス板に製造することが可能であるため、ディテクタとしての厚さを非常に薄くできる長所がある。このようなＸ線撮像装置としては、例えば、下記の特許文献１に挙げるものがある。
【０００７】
さらに最近では、このようなＸ線撮像装置において動画像を撮影する開発が進められている。このようなＸ線撮像装置１台を安価に製造できれば、静止画像及び動画像が撮影できるため、多くの病院に普及させることが期待できる。従来のＸ線撮像装置を用いて動画像を撮影する場合の問題として、フレームレートが挙げられる。フレームレートとは、１秒間の撮影可能枚数であり、フレームレートが高いほど、滑らかで自然な動画像が得られる。
【０００８】
次に、一般的なＸ線撮像装置の構成及び駆動方法について説明する。
図１１に示すように、Ｘ線撮像装置は、Ｘ線を電気信号（電荷）に変換する光電変換素子とスイッチ素子とを具備する画素２０が２次元行列（２次元マトリクス）状に配列された光電変換回路２０１を有している。そして、この光電変換回路２０１の各画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路２０３と、スイッチ素子を駆動させるためのゲート駆動回路２０２を有して構成されている。
【０００９】
図１１の光電変換回路２０１には、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ５−５及びスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ５−５の５×５の画素が構成されている。読み出し回路２０３は、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ５がそれぞれ入出力端子間に設けられたプリアンプＡ１〜Ａ５及び各種のスイッチと、容量ＣＬ１〜ＣＬ５で構成されるサンプルホールド回路と、アナログマルチプレクサ２１と、基準電源回路２２を有して構成されている。
【００１０】
次に、Ｘ線撮像装置の動作について、図１２を用いて説明する。
まずは、光電変換期間（Ｘ線照射期間）における動作について説明する。
全てのスイッチ素子がオフの状態において、光源（Ｘ線）がパルス的にオンすると、それぞれの光電変換素子に光が照射され、各光電変換素子に光の量に応じた信号電荷が蓄積される。Ｘ線を可視光に変換して光電変換素子に光を照射させる場合は、ＧＯＳやＣｓＩ等の蛍光体を用いる。なお、光源がオフした後でも各光電変換素子には光電変換された信号電荷が保持される。
【００１１】
次に、読み出し期間における動作について説明する。
読み出し動作は、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−５、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−５の順に行われる。まず、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５に蓄積されている信号電荷を読み出すために、ゲート駆動回路２０２からスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−５と接続するゲート線Ｇ１にゲートパルスを与える。これにより、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−５がオン状態になり、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５に蓄積されていた信号電荷が、信号線Ｍ１〜Ｍ５を介して転送される。
【００１２】
この転送された信号電荷は、プリアンプＡ１〜Ａ５の容量Ｃｆ１〜Ｃｆ５に依存して増幅され、その後、ＳＭＰＬ信号により、容量ＣＬ１〜ＣＬ５にサンプルホールドされる。そして、各容量ＣＬ１〜ＣＬ５の信号電荷は、アナログマルチプレクサ２１においてシフトレジスタ（ＳＲ）２１０がチップセレクト信号ＣＳとクロック信号ＣＬＫに同期して順次スイッチをオンすることにより、１行分のアナログデータとして時系列に出力される。ここで、チップセレクト信号ＣＳは、アナログデータの出力タイミング等を指定する信号である。このチップセレクト信号ＣＳにより、複数の読み出し回路を用いる場合に、どの読み出し回路からアナログデータを出力させるかを指定することができる。また、クロック信号ＣＬＫは、シフトレジスタ２１０をシフトさせる信号であり、１クロックに付き１アナログデータを出力するので、１行分のデータ数が５個、クロック信号ＣＬＫが１０ＭＨｚの場合、５×１０-7秒＝０．５ｕｓの出力時間を要することになる。
【００１３】
また、図１２のタイミングチャートでは、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−５の読み出し動作（ゲート線Ｇ２がオン）と、１行目のアナログマルチプレクサの出力（ＣＳがオン）のタイミングを同じにしている。これは、１行目のアナログデータは、一旦サンプルホールドされておりデータは失われないため、処理時間を短縮している。この１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５における読み出し動作と同様に、２行目〜５行目までの光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５における読み出し動作を行うことにより、５×５の画素におけるデータが読み出せる。
【００１４】
図１３は、従来のＸ線撮像装置の全体構成の一例を示す概略図である。この図１３は、図１１に示した５×５の画素を１５３６×１５３６の画素に拡大し、より実際の製品状態に近いものにしている。光電変換回路２０１には、ガラス基板上に光電変換素子及びスイッチ素子からなる画素が１５３６×１５３６個２次元行列状に配置されている。この光電変換回路２０１の外周部には、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）状のゲート駆動回路２０２ａ〜２０２ｆ及び読み出し回路２０３ａ〜２０３ｆがそれぞれゲート線Ｇ１〜Ｇ１５３６及び信号線Ｍ１〜Ｍ１５３６を介して接続されている。
【００１５】
図１３に示すように、１５３６本のゲート線及び信号線を１つのＴＣＰでは接続できないため、図１３では、それぞれ６つのゲート駆動回路２０２ａ〜２０２ｆ及び読み出し回路２０３ａ〜２０３ｆに分割して接続している。また、各読み出し回路２０３ａ〜２０３ｆから出力されるアナログデータをＡＤ変換するために、読み出し回路２０３ａ〜２０３ｃの出力端にＡＤ変換器ＡＤ１が接続され、読み出し回路２０３ｄ〜２０３ｆの出力端にＡＤ変換器ＡＤ２が接続されている。
【００１６】
次に、図１４のタイミングチャートを用いて、図１３に示す従来のＸ線撮像装置の動作を説明する。１行目の画素に対するゲート線Ｍ１のオンからサンプルホールドまでの動作は、図１２に示す５×５画素の場合と同じなので、その説明は省略する。サンプルホールド後のアナログマルチプレクサの出力からＡＤ変換までの動作について、以下に説明を行う。
【００１７】
図１３に示すように、読み出し回路２０３ａ〜２０３ｃがＡＤ変換器ＡＤ１に接続されており、読み出し回路２０３ｄ〜２０３ｆがＡＤ変換器ＡＤ２に接続されている。読み出し回路：ＡＤ変換器の比は３：１の関係にあり、そのため、アナログデータの出力制御信号であるチップセレクト信号ＣＳは、３種類（ＣＳ１〜ＣＳ３）存在している。１つＡＤ変換器に対して３つのＣＳ信号が順次オンすることにより、各読み出し回路で読み出されたアナログデータが順次ＡＤ変換される。また、読み出し回路２０３ａ〜２０３ｃと読み出し回路２０３ｄ〜２０３ｆとはそれぞれ異なるＡＤ変換器に接続されているため、その読み出し動作は同時に行われる。
【００１８】
この場合のアナログデータの出力時間（１ライン分の出力時間）は、ＣＬＫが１０ＭＨｚの場合、２５６×１０-7×３＝７６．８ｕｓとなる。アナログデータの出力時間は、図１４のタイミングチャートからもわかる通り、もっとも時間を要する動作であり、１ライン（１行分）の画素の読み出し時間は、アナログデータの出力時間によって決まる。この時間を短縮するには、読み出し回路を複数設けるとともにＡＤ変換器の個数を増やすことや、クロック速度の早いＡＤ変換器や読み出し回路を使用する等の方法があるが、どれも製造コストが高くなってしまう。
【００１９】
そこで、アナログデータの出力時間を短縮してフレームレートを向上させるために、チップセレクト信号を一部の読み出し回路にしか入力せず、間引いて読み出すことが考えられる。例えば、図１３の場合に、チップセレクト信号ＣＳ１とＣＳ２のみを読み出し回路に入力し、チップセレクト信号ＣＳ３の入力は行わないとすると、読み出し時間は２／３になるが、画像が分断されてしまって適正な画像を取得することができなくなってしまう。例えば、このＸ線撮像装置を病院で用いる場合には、医師の診断が困難になってしまう。
【００２０】
【特許文献１】特開平８−１１６０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は上述の問題点にかんがみてなされたものであり、読み出し部（読み出し回路）からのアナログデータの出力時間を短縮してフレームレートを向上させるとともに、診断に足る適正な画像を取得することを実現する放射線撮像装置及びその駆動方法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】
【００２２】
本発明の放射線撮像装置は、放射線を電荷に変換する変換素子と当該変換素子から電荷を取り出すスイッチ素子とを具備する画素が２次元行列状に複数配置された放射線変換部と、前記放射線変換部の各画素の前記スイッチ素子を、行方向及び列方向のうちの一方向に接続する複数の信号線と、前記各信号線と接続し、前記放射線変換部の各画素からの電荷を前記放射線変換部における複数の画素領域毎に読み出す複数の読み出し部と、前記複数の読み出し部の中から、幾何学的に連続する前記各画素領域に対応する読み出し部を選択し、当該選択した各読み出し部に対して対応する画素領域の画素から電荷を読み出すように制御する読み出し制御部とを有する。
【００２３】
本発明の放射線撮像装置の駆動方法は、放射線を電荷に変換する変換素子と当該変換素子から電荷を取り出すスイッチ素子とを具備する画素が２次元行列状に複数配置された放射線変換部と、前記放射線変換部の各画素の前記スイッチ素子を、行方向及び列方向のうちの一方向に接続する複数の信号線と、前記各信号線と接続し、前記放射線変換部の各画素からの電荷を前記放射線変換部における複数の画素領域毎に読み出す複数の読み出し部とを有する放射線撮像装置における駆動方法であって、前記複数の読み出し部の中から、幾何学的に連続する前記各画素領域に対応する読み出し部を選択し、当該選択した各読み出し部に対して対応する画素領域の画素から電荷を読み出すように制御する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、読み出し部（読み出し回路）からのアナログデータの出力時間を短縮してフレームレートを向上させることができるとともに、診断に足る適正な画像を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を適用した好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の実施形態では、放射線としてＸ線を適用した例を示すが、本発明においてはこれに限定されるわけでなく、例えば、α線、β線、γ線などの他の放射線も本発明に含まれる。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の概略図である。
図１に示すように、本実施形態に係るＸ線撮像装置は、光電変換回路１０１と、ゲート駆動回路１０２と、読み出し回路１０３と、撮影モード入力回路１０４と、読み出し制御回路１０５を有して構成されている。
【００２７】
図１の光電変換回路１０１には、Ｘ線を電荷に変換する光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ５−５と、当該光電変換素子から電荷を取り出すスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ５−５とを１つずつ具備する画素１０が２次元行列（２次元マトリクス）状に配置されている。光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ５−５は、フォトダイオードで表記しており、逆方向バイアスが印加される。すなわち、フォトダイオ−ドのカソ−ド電極側は＋（プラス）にバイアスされる。バイアス線Ｖｓは共通の線であり、基準電源回路１２に接続されている。図１の光電変換回路１０１には５×５の画素を示しているが、これは説明を分かり易くするためであり、本実施形態では、１５３６×１５３６の画素が２次元行列状に配置されているものとする。
【００２８】
この光電変換回路１０１は、例えば、ガラス基板上にアモルファスシリコン薄膜半導体を用いて形成され、光電変換素子は、ＭＩＳ型構造で形成されている。この場合、光電変換素子上には、入射したＸ線の波長を変換して可視光にする波長変換体（不図示）が設けられており、当該光電変換素子には波長変換体からの可視光が入射されることになる。この波長変換体は、例えば、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3又はＣｓＩを主成分とするもので形成されている。なお、光電変換素子としては、上述したアモルファスシリコンからなるものに限られず、例えば、アモルファスセレン、ヒ素化ガリウム、ヨウ化水銀、ヨウ化鉛又はテルル化カドミウムを主成分とし、入射したＸ線を直接的に電荷に変換するものであってもよい。
【００２９】
ゲート線（駆動線）Ｇ１〜Ｇ５は、各画素のスイッチ素子を行方向に接続する。信号線Ｍ１〜Ｍ５は、各画素のスイッチ素子を列方向に接続する。ゲート駆動回路１０２は、各ゲート線Ｇ１〜Ｇ５に駆動信号を供給して各スイッチ素子を駆動させ、各光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ５−５を駆動制御する。
【００３０】
読み出し回路１０３は、各信号線Ｍ１〜Ｍ５を介して各画素から行毎に並列出力された電荷を増幅し、直列変換してアナログデータとして出力する。読み出し回路１０３は、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ５がそれぞれ入出力端子間に設けられたプリアンプＡ１〜Ａ５及び各種のスイッチと、容量ＣＬ１〜ＣＬ５で構成されるサンプルホールド回路と、アナログマルチプレクサ１１と、基準電源回路１２を有して構成されている。ここで、ＲＥＳスイッチは、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ５をリセットするものである。プリアンプＡ１〜Ａ５は、信号線Ｍ１〜Ｍ５からの信号電荷を増幅するものである。容量ＣＬ１〜ＣＬ５は、プリアンプＡ１〜Ａ５で増幅された信号電荷を一時的に記憶するサンプルホールド容量である。スイッチＳＭＰＬは、サンプルホールドを行うためのものである。アナログマルチプレクサ（ＭＵＸ）１１は、並列出力された信号電荷を直列変換するためのものであり、シフトレジスタ１１０を有して構成されいる。
【００３１】
撮影モード入力回路１０４は、撮影者により指示された撮影モードの入力を行うものである。ここで、撮影モード入力回路１０４は、各種の動画撮影モード及び各種の静止画撮影モードを入力可能に構成されている。
【００３２】
読み出し制御回路１０５は、撮影モード入力回路１０４により入力された撮影モードに応じて、読み出し回路１０３のアナログマルチプレクサ１１に、チップセレクト信号ＣＳ及びクロック信号ＣＬＫを供給する。このチップセレクト信号ＣＳは、アナログデータの出力タイミング等を指定する信号である。また、クロック信号ＣＬＫは、シフトレジスタ１１０をシフトさせる信号である。
【００３３】
図２は、図１に示す光電変換回路及び読み出し回路を駆動させるためタイミングチャートである。以下に、順に動作を説明する。
【００３４】
まず、光電変換期間（Ｘ線照射期間）における動作について説明する。
全てのスイッチ素子がオフの状態において、光源（Ｘ線）がパルス的にオンすると、それぞれの光電変換素子に光が照射され、各光電変換素子に光の量に応じた信号電荷が蓄積される。この際、Ｘ線を可視光に変換する上述の波長変換体を用いる場合には、Ｘ線の量に対応した可視光を光電変換素子に導光するような部材を用いるか、あるいは、当該波長変換体を光電変換素子の極近傍に配置すればよい。なお、光源がオフした後でも各光電変換素子には光電変換された信号電荷が保持される。
【００３５】
次に、読み出し期間における動作について説明する。
読み出し動作は、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−５、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−５の順に行われ、５行目の光電変換素子Ｓ５−１〜Ｓ５−５の読み出しまで行われる。
【００３６】
まず、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５に蓄積されている信号電荷を読み出すために、ゲート駆動回路１０２からスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−５と接続するゲート線Ｇ１にゲートパルス（駆動信号）を与える。これにより、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−５がオン状態になり、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５に蓄積されていた信号電荷が、信号線Ｍ１〜Ｍ５を介して転送される。
【００３７】
この転送された信号電荷は、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ５の容量に応じて、プリアンプＡ１〜Ａ５で増幅される。増幅された信号電荷は、ＳＭＰＬ信号により、容量ＣＬ１〜ＣＬ５にサンプルホールドされる。そして、各容量ＣＬ１〜ＣＬ５の信号電荷は、アナログマルチプレクサ１１において、シフトレジスタ（ＳＲ）１１０がＣＬＫ信号に同期して順次スイッチをオンすることにより、容量ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、ＣＬ５の順で出力される。結果として、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５に蓄積されている信号電荷がアナログマルチプレクサ１１により順次アナログデータとして出力されることになる。
【００３８】
この１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−５の読み出し動作と同様に、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−５〜５行目の光電変換素子Ｓ５−１〜Ｓ５−５の読み出し動作までが順に行われる。
【００３９】
なお、１行目の光電変換素子の読み出しの際のＳＭＰＬ信号により、各信号線Ｍ１〜Ｍ５からの信号電荷を容量ＣＬ１〜ＣＬ５にサンプルホールドすれば、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ５をＲＥＳ信号によりリセットし、その後、ゲート線Ｇ２にゲートパルスを印加できる。すなわち、１行目の光電変換素子からの信号電荷をアナログマルチプレクサ１１により直列変換動作をする間に、同時に２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−５の信号電荷を転送することができる。
【００４０】
以上が光電変換素子からの信号電荷の読み出し動作の説明であるが、次に、アナログマルチプレクサ１１からＡＤ変換器までのアナログデータの流れを説明する。
【００４１】
図３は、第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の全体構成の一例を示す概略図である。
光電変換回路１０１には、ガラス基板上に光電変換素子及びスイッチ素子からなる画素が１５３６×１５３６個２次元行列状に配置されている。この光電変換回路１０１の外周部には、ＴＣＰ状のゲート駆動回路１０２ａ〜１０２ｆ及び読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆがそれぞれゲート線Ｇ１〜Ｇ１５３６及び信号線Ｍ１〜Ｍ１５３６を介して接続されている。
【００４２】
各読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆはそれぞれ２５６本の信号線と接続できるため、光電変換回路１０１には１５３６÷２５６＝６個の読み出し回路が接続されている。すなわち、光電変換回路１０１は、第１の読み出し回路１０３ａに読み出される第１の画素領域１０１ａと、第２の読み出し回路１０３ｂに読み出される第２の画素領域１０１ｂと、第３の読み出し回路１０３ｃに読み出される第３の画素領域１０１ｃと、第４の読み出し回路１０３ｄに読み出される第４の画素領域１０１ｄと、第５の読み出し回路１０３ｅに読み出される第５の画素領域１０１ｅと、第６の読み出し回路１０３ｆに読み出される第６の画素領域１０１ｆに分けられる。また、ゲート駆動回路についても同様に、光電変換回路１０１には６個のゲート駆動回路が接続されている。また、各読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆから出力されるアナログデータをＡＤ変換するために、読み出し回路１０３ａ〜１０３ｃの出力端にＡＤ変換器ＡＤ１が接続され、読み出し回路１０３ｄ〜１０３ｆの出力端にＡＤ変換器ＡＤ２が接続されている。
【００４３】
図４は、第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の第１の駆動方法を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートに基づいて、図３に示すＸ線撮像装置の駆動方法について説明する。
【００４４】
１行目の画素に対するゲート線Ｍ１のオンからサンプルホールドまでの動作は、図２に示す５×５画素の場合と同じなので、その説明は省略する。サンプルホールド後のアナログマルチプレクサの出力からＡＤ変換までの動作について、以下に説明を行う。
【００４５】
サンプルホールド後、読み出し制御回路１０５は、撮影モード入力回路１０４により入力された撮影モードに応じて、各読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆの各アナログマルチプレクサ１１ａ〜１１ｆに所定のチップセレクト信号を入力する。３つの読み出し回路に対して１つのＡＤ変換器が接続されているため、読み出し制御回路１０５から入力されるアナログデータの出力制御信号であるチップセレクト信号は、３種類（ＣＳ１〜ＣＳ３）存在する。このチップセレクト信号ＣＳ１〜ＣＳ３の入力により、各読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆからアナログデータが各ＡＤ変換器まで転送される。
【００４６】
本実施形態の特長は、チップセレクト信号ＣＳ１を第３及び第４の読み出し回路１０３ｃ，１０３ｄへ、ＣＳ２を第２及び第５の読み出し回路１０３ｂ，１０３ｅへ、ＣＳ３を第１及び第６の読み出し回路１０３ａ，１０３ｆへそれぞれ入力している点である。そのため、図４に示すように、読み出し制御回路１０５からチップセレクト信号ＣＳ１が入力されると、第３の読み出し回路１０３ｃからＡＤ変換器ＡＤ１にデータが転送されると同時に、第４の読み出し回路１０３ｄからＡＤ変換器ＡＤ２にデータが転送される。これにより、図３の第３の画素領域１０１ｃ及び第４の画素領域１０１ｄの信号電荷が読み出されたことになる。
【００４７】
同様に、チップセレクト信号ＣＳ２が入力されると、第２の読み出し回路１０３ｂからＡＤ変換器ＡＤ１にデータが転送されると同時に、第５の読み出し回路１０３ｅからＡＤ変換器ＡＤ２にデータが転送される。これにより、図３の第２の画素領域１０１ｂ及び第５の画素領域１０１ｅの信号電荷が読み出されたことになる。また同様に、チップセレクト信号ＣＳ３が入力されると、第１の読み出し回路１０３ａからＡＤ変換器ＡＤ１にデータが転送されると同時に、第６の読み出し回路１０３ｆからＡＤ変換器ＡＤ２にデータが転送される。これにより、図３の第１の画素領域１０１ａ及び第６の画素領域１０１ｆの信号電荷が読み出されたことになる。
【００４８】
そのため、図４のように、読み出し制御回路１０５からＣＳ１⇒ＣＳ２⇒ＣＳ３と順次チップセレクト信号を入力して各読み出し回路における読み出しを複数回に分けて読み出すことにより、光電変換回路１０１の中心から外側に向けて信号電荷が順次出力される。すなわち、図４の場合には、読み出し制御回路１０５においてチップセレクト信号ＣＳ１〜ＣＳ３を出力することにより、幾何学的に連続する画素領域１０１ａ〜１０１ｆの画素から電荷を読み出すように制御している。
【００４９】
この際、１行分の画素の信号電荷の転送時間は、１０ＭＨｚ駆動の場合、３×２５６／１０ＭＨｚ＝７６．８ｕｓとなり、１５３６行分転送を行うと、７６．８ｕｓ×１５３６＝１１７ｍｓとなる。そのため、フレームレートは、アナログマルチプレクサからＡＤ変換器までのデータ転送が最も時間が掛るため、１／１１７ｍｓ＝８．５ｆ／ｓとなる。
【００５０】
第１の実施形態においては、動画撮影モードにおける駆動タイミングが計３種類ある。１つ目は前述した図４の駆動タイミング、２つ目は図５に示す駆動タイミング、３つ目は図６に示す駆動タイミングである。ここで、図４、図５、図６の駆動タイミングの違いは、読み出し制御回路１０５により入力されるチップセレクト信号の数の差である。
【００５１】
図５の場合は、読み出し制御回路１０５からチップセレクト信号ＣＳ３を入力せずに、その分、１行分の画素の信号電荷の読み出し時間を短縮させる場合を示している。チップセレクト信号ＣＳ３が入力されないため、第１及び第６の読み出し回路１０３ａ，１０３ｆからデータは出力されず、図３の左右２５６列（画素領域１０１ａ及び１０１ｆ）のデータが読み出されないため、撮影面積は全体の２／３（６６％）となる。すなわち、図５の場合には、読み出し制御回路１０５においてチップセレクト信号ＣＳ１及びＣＳ２のみを出力することにより、幾何学的に連続する画素領域１０１ｂ〜１０１ｅの画素から電荷を読み出すように制御している。また、この場合、１行分の画素の信号電荷の転送時間は、２×２５６／１０ＭＨｚ＝５１．２ｕｓとなり、１５３６行分転送を行うと、５１．２ｕｓ×１５３６＝７８．６ｍｓとなる。そのため、フレームレートは、１／７８．６ｍｓ＝１２．７ｆ／ｓとなる。
【００５２】
図６の場合は、読み出し制御回路１０５からチップセレクト信号ＣＳ２及びＣＳ３を入力せずに、その分、１行分の画素の信号電荷の読み出し時間を短縮させる場合を示している。チップセレクト信号ＣＳ２及びＣＳ３が入力されないため、第１、第２、第５及び第６の読み出し回路からデータは出力されず、図３の左右５１２列（画素領域１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｅ及び１０１ｆ）が読み出されないため、撮影面積は全体の１／３（３３％）となる。すなわち、図６の場合には、読み出し制御回路１０５においてチップセレクト信号ＣＳ１のみを出力することにより、幾何学的に連続する画素領域１０１ｃ及び１０１ｄの画素から電荷を読み出すように制御している。また、この場合、１行分の画素の信号電荷の転送時間は、１×２５６／１０ＭＨｚ＝２５．６ｕｓとなり、１５３６行分転送を行うと、２５．６ｕｓ×１５３６＝３９．３ｍｓとなる。そのため、フレームレートは、１／３９．３ｍｓ＝２５．４ｆ／ｓとなる。
【００５３】
第１の実施形態では、前述したように、３種類の動画撮影モードにおける駆動タイミングがある。この駆動タイミングの切り替えは、技師等の撮影者により撮影モード入力回路１０４に入力された動画撮影モードに応じて、読み出し制御回路１０５がチップセレクト信号ＣＳ１〜ＣＳ３の出力制御を行うことにより実現される。
【００５４】
図７は、第１の実施形態に係るＸ線撮像装置において、３種類の動画撮影モードＡ〜Ｃにおける駆動方法を示した図である。
動画撮影モードＡは、読み出し速度＝８．５ｆ／ｓ、撮影面積＝１００％で低速大面積モードであり、本実施形態におけるＸ線撮像装置は図４に示す駆動を行う。動画撮影モードＢは、読み出し速度＝１２．７ｆ／ｓ、撮影面積＝６６％で中速中面積モードであり、本実施形態におけるＸ線撮像装置は図５に示す駆動を行う。動画撮影モードＣは、読み出し速度＝２５．５ｆ／ｓ、撮影面積＝３３％で高速小面積モードであり、本実施形態におけるＸ線撮像装置は図６に示す駆動を行う。
【００５５】
図８は、第１の実施形態に係るＸ線撮像装置において、光電変換回路１０１を覆うＸ線入射面の筐体１１１を示した図である。
筐体１１１には、３種類の動画撮影モードに対して、各動画撮影モードの撮影領域がどの位置なのかを判別できるようにマーキングがしてある。これにより、撮影を行う技師は、マーキング位置に合わせて被写体をセッティングすることができる。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、入力された撮影モードに応じて読み出し制御回路１０５が、幾何学的に連続する各画素領域１０１ａ〜１０１ｆに対応する読み出し回路を選択し、当該選択した各読み出し回路に対して、対応する画素領域の画素から電荷を読み出すようにチップセレクト信号を入力することで、例えば、画素を部分的に間引くことにより、読み出し回路からのアナログデータの出力時間を短縮してフレームレートを向上させることができるとともに、診断に足る適正な画像を取得することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るＸ線撮像装置の全体構成の一例を示す概略図である。
光電変換回路１０１、ゲート駆動回路１０２ａ〜１０２ｆ及び読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆの構成は、図３に示す第１の実施形態のＸ線撮像装置と同様である。第１の実施形態と異なる点は、読み出し制御回路２０５から出力されるチップセレクト信号ＣＳ１〜ＣＳ３の割り振られ方、及び各読み出し回路１０３ａ〜１０３ｆとＡＤ変換器ＡＤ１，ＡＤ２との接続方法である。
【００５８】
第２の実施形態に係るＸ線撮像装置では、読み出し回路１０３ａ，１０３ｃ及び１０３ｅの出力端にＡＤ変換器ＡＤ１が接続され、読み出し回路１０３ｂ，１０３ｄ及び１０３ｆの出力端にＡＤ変換器ＡＤ２が接続されている。また、読み出し制御回路２０５は、チップセレクト信号ＣＳ１を第１及び第２の読み出し回路１０３ａ，１０３ｂに入力し、ＣＳ２を第３及び第４の読み出し回路１０３ｃ，１０３ｄに入力し、ＣＳ３を第５及び第６の読み出し回路１０３ｅ，１０３ｆに入力する。
【００５９】
図１０は、第２の実施形態に係るＸ線撮像装置において、光電変換回路１０１を覆うＸ線入射面の筐体１２１を示した図である。
筐体１２１には、図７に示す３種類の動画撮影モードに対して、各動画撮影モードの撮影領域がどの位置なのかを判別できるようにマーキングがしてある。ここで、第１の実施形態と第２の実施形態の違いは、撮影領域が異なる点である。第１の実施形態の場合、高速小面積モードＣで撮影すると、図８に示すように中央部分を撮像領域として撮影を行うが、第２の実施形態の場合には、図１０に示すように左部分を撮像領域として撮影を行う。この第２の実施形態に係るＸ線撮像装置は、被写体に突き当てて撮影を行う場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の概略図である。
【図２】図１に示す光電変換回路及び読み出し回路を駆動させるためタイミングチャートである。
【図３】第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の全体構成の一例を示す概略図である。
【図４】第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の第１の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の第２の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図６】第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の第３の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図７】第１の実施形態に係るＸ線撮像装置において、３種類の動画撮影モードＡ〜Ｃにおける駆動方法を示した図である。
【図８】第１の実施形態に係るＸ線撮像装置において、光電変換回路を覆うＸ線入射面の筐体を示した図である。
【図９】第２の実施形態に係るＸ線撮像装置の全体構成の一例を示す概略図である。
【図１０】第２の実施形態に係るＸ線撮像装置において、光電変換回路を覆うＸ線入射面の筐体を示した図である。
【図１１】一般的なＸ線撮像装置の概略図である。
【図１２】図１１に示す光電変換回路及び読み出し回路を駆動させるためタイミングチャートである。
【図１３】従来のＸ線撮像装置の全体構成の一例を示す概略図である。
【図１４】従来のＸ線撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０  画素
１１  アナログマルチプレクサ（ＭＵＸ）
１２  基準電源回路
１０１  光電変換回路
１０１ａ〜１０１ｆ  画素領域
１０２、１０２ａ〜１０２ｆ  ゲート駆動回路
１０３、１０３ａ〜１０３ｆ  読み出し回路
１０４  撮影モード入力回路
１０５  読み出し制御回路
１１０  シフトレジスタ
Ｓ１−１〜Ｓ５−５  光電変換素子
Ｔ１−１〜Ｔ５−５  スイッチ素子
Ｇ１〜Ｇ５、Ｇ１〜Ｇ１５３６  ゲート線（駆動線）
Ｍ１〜Ｍ５、Ｍ１〜Ｍ１５３６  信号線
Ｃｆ１〜Ｃｆ５、ＣＬ１〜ＣＬ５  容量
Ａ１〜Ａ５  プリアンプ
ＡＤ１、ＡＤ２  ＡＤ変換器
Ｖｓ  バイアス線
ＣＳ、  チップセレクト信号
ＣＬＫ  クロック信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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