CN104641257A - 放射线图像检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明能够得到更详细的放射线的累积剂量的信息，进行更准确的AEC。在电子暗盒(13)的传感器面板(30)上配置有AEC用的检测像素(41b)，该AEC用的检测像素(41b)在X射线的累积剂量达到了目标剂量时使X射线的照射停止。包含计算累积剂量的多个检测像素(41b)的小块(76)在对摄像区域(40)进行分割而成的多个大块(75)内设有多个。小块(76)以在沿着信号线(45)的方向上不重叠的方式配置。

Description

放射线图像检测装置
技术领域
本发明涉及对放射线图像进行检测的放射线图像检测装置。
背景技术
在医疗领域中，公知有利用了放射线、例如X射线的X射线摄影系统。X射线摄影系统具备：产生X射线的X射线发生装置和对由透过了被摄体(患者)的X射线形成的X射线图像进行摄影的X射线摄影装置。X射线发生装置具有：朝向被摄体照射X射线的X射线源、对X射线源的驱动进行控制的线源控制装置及将用于使X射线源动作的驱动指示输入到线源控制装置的照射开关。X射线摄影装置具有：通过将透过了被摄体的X射线转换为电信号来检测X射线图像的X射线图像检测装置；及进行X射线图像检测装置的驱动控制、X射线图像的保存、显示的控制台。
作为X射线摄影装置，代替利用了X射线胶片、IP(成像板)暗盒的X射线图像记录装置，而使用了电子式地检测X射线图像的X射线图像检测装置的装置正在普及。X射线图像检测装置具有也被称为平板探测器(FPD：Flat panel detector)的传感器面板。传感器面板具有蓄积与X射线的入射量对应的信号电荷的多个像素配置成行列状而成的摄像区域。像素具备产生电荷并蓄积所产生的电荷的光电转换部及TFT等开关元件。传感器面板根据开关元件的接通动作而经由对应每个像素列设置的信号线将蓄积于各像素的光电转换部的信号电荷读出至信号处理电路，在信号处理电路中转换为电压信号，从而对X射线图像进行电检测。
另外，在X射线摄影系统中，为了抑制对被摄体的曝光量并得到适当的画质的X射线图像，有时进行在X射线的摄影中(照射中)通过剂量检测传感器测定X射线的剂量并在剂量的累积值(累积剂量)达到了目标剂量的时刻使X射线源的X射线的照射停止的AEC(Automatic Exposure Control，自动曝光控制)。X射线源所照射的剂量由管电流时间积(mAs值)决定，该管电流时间积是X射线的照射时间与规定X射线源每单位时间照射的剂量的管电流之积。照射时间、管电流这样的摄影条件根据被摄体的摄影部位(胸部、头部)、性别、年龄等而存在大致的推荐值，但由于被摄体的体格等的个人差异而X射线的透过率变化，因此为了得到更适当的画质而进行AEC。
剂量检测传感器以往采用电离室等，但最近提出了对传感器面板的像素实施简单的改造而使其作为剂量检测传感器动作的技术。在日本特开2011－174908号公报(美国公开公报US2011/0180717)所记载的X射线图像检测装置中，不经由开关元件而将部分像素(以下称作检测像素)连接于放射线检测用配线，无论开关元件的通断动作如何，与由检测像素产生的电荷对应的剂量信号都向放射线检测用配线流出。而且，通过与放射线检测用配线连接的AEC部对剂量信号进行采样并计算其累积值，并基于算出的累积值判定累积剂量是否达到目标剂量。
如图12所示，在日本特开2011－174908号中，例如4行×4列的矩阵配置的像素200中，将第一行第二列、第二行第一列、第三行第三列、第四行第四列的像素设为检测像素200b(由阴影线表示)，在各行各列中逐个地分散配置检测像素200b。另外，为了提高剂量信号的电平而提高AEC的判定精度，将第一行第二列和第二行第一列的两个检测像素200b、第三行第三列和第四行第四列的两个检测像素200b分别与第一、第二放射线检测用配线201a、201b连接，将两个检测像素200b的剂量信号相加并输入到AEC部202。
AEC部202对应每个剂量信号的采样累积两个检测像素200b的剂量信号的相加值，并基于该累积值判定累积剂量是否达到目标剂量。即，求出两个检测像素200b的剂量信号的相加值的累积值作为每个由粗框表示的2行×2列的块203a、203b的累积剂量。
发明内容
发明要解决的课题
在日本特开2011－174908号中，由于在块203a的右侧相邻的块203c、块203b的左侧相邻的块203d中未配置有检测像素200b，所以无法得到这些块203c、203d的累积剂量的信息。因此，AEC部202的判定精度也变低。
本发明的目的在于提供能够得到更详细的放射线的累积剂量的信息、能够进行更准确的AEC的放射线图像检测装置。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明的放射线图像检测装置具备传感器面板，该传感器面板具有配置有像素的摄像区域，上述像素蓄积与透过了被摄体的放射线的剂量对应的电荷并向信号线输出所蓄积的电荷。传感器面板将一部分像素用作检测放射线的剂量的检测像素。放射线图像检测装置进行如下的自动曝光控制：基于检测像素经由信号线的输出的累积值来判定放射线的累积剂量是否达到了目标剂量，在判定为累积剂量达到了目标剂量时使放射线的照射停止。传感器面板具备：多个大块，在沿着信号线的第一方向及与第一方向正交的第二方向上对摄像区域进行分割而成；及小块，在各大块内设置至少1个，并且由与同一信号线连接的多个检测像素构成，各小块配置为在第一方向上不重叠。
小块例如以相同的图案配置于各大块内。在该情况下，在第一方向上相连的大块中，小块的图案在第一方向上错开至少1条信号线的量。
检测像素例如密集地配置于大块的特定部分。特定部分是例如中央部分。检测像素也可以均匀地分散而配置于大块内。
检测像素例如在第二方向上对齐地配置。
大块内的各小块也可以沿着大块的对角线将第二方向的位置依次错开地配置。
小块例如以不横跨相邻的大块的方式配置。
在像素设有用于进行电荷的蓄积和电荷向信号线的输出的第一开关元件。作为检测像素，使用不经由第一开关元件而直接连接于信号线且产生电荷无论第一开关元件的通断如何都向信号线流出的像素。在该情况下，以未设置小块的信号线与设置了小块的信号线相邻地设置的方式隔开至少1条信号线的量来配置各小块。而且，优选具备减法运算单元，该减法运算单元从在将第一开关元件断开的状态下从设置了小块的信号线输出的电压信号减去在将述第一开关元件断开的状态下从未设置小块的信号线输出的电压信号，基于由减法运算单元进行减法运算而得到的电压信号来进行自动曝光控制。
优选减法运算单元对从多条未设置小块的信号线输出的电压信号进行采样。
在像素设有用于进行电荷的蓄积和电荷向信号线的输出的第一开关元件。作为检测像素，使用设有与第一开关元件分开驱动的第二开关元件且响应第二开关元件的接通动作而使产生电荷向信号线流出的像素。在该情况下，优选具备减法运算单元，该减法运算单元从在将第一开关元件断开、将第二开关元件接通的状态下从设置了小块的信号线输出的电压信号减去在将第一、第二开关元件断开的状态下从相同的信号线输出的电压信号，基于由减法运算单元进行减法运算而得到的电压信号来进行自动曝光控制。
检测像素在第一方向上以间隔至少1个像素的方式设置。另外，大块可以是正方形形状，也可以是长方形形状。
优选传感器面板是收纳于可移动式的箱体的电子暗盒。
发明效果
根据本发明，为了进行自动曝光控制，将多个检测放射线的剂量的检测像素连接于同一信号线而构成的小块在多个大块内设置至少1个，该多个大块在沿着信号线的第一方向和与第一方向正交的第二方向上对摄像区域进行分割而成，且将小块配置为在第一方向上不重叠，所以能够得到更详细的放射线的累积剂量的信息，能够进行更准确的AEC。
附图说明
图1是X射线摄影系统的概略图。
图2是表示线源控制装置的内部结构的图。
图3是表示电子暗盒的外观立体图。
图4是表示电子暗盒的内部结构的框图。
图5是表示摄影条件表格的图。
图6是表示大块、小块的配置的图。
图7是表示小块的结构及配置的放大图。
图8是表示小块的结构及配置的其他例的图。
图9是表示长方形形状的大块的图。
图10是表示其他实施方式的电子暗盒的内部结构的框图。
图11是表示从配置有小块的列的电压信号减去未配置有小块的列的电压信号的减算电路的图。
图12是表示以往的检测像素的配置的图。
具体实施方式
在图1中，X射线摄影系统2具有：X射线源10；控制X射线源10的动作的线源控制装置11；用于指示X射线源10的预热开始和X射线的照射开始的照射开关12；对透过了被摄体(患者)的X射线进行检测并输出X射线图像的电子暗盒13；承担电子暗盒13的动作控制、X射线图像的显示处理的控制台14；用于以立式姿势对被摄体进行摄影的立式摄影台15；及用于以卧式姿势进行摄影的卧式摄影台16。X射线源10、线源控制装置11及照射开关12构成X射线发生装置2a，电子暗盒13及控制台14构成X射线摄影装置2b。其他也设有用于将X射线源10置于所期望的方向及位置的线源移动装置(都未图示)，X射线源10由立式摄影台15及卧式摄影台16共用。
X射线源10具有：X射线管和对X射线管放射的X射线的照射场进行限定的照射场限定器(准直仪)。X射线管具有：作为放出热电子的灯丝的阴极、与从阴极放出的热电子发生碰撞而放射X射线的阳极(靶)。当有预热开始的指示时，阳极开始旋转，若达到预定的转数则终止预热。照射场限定器例如将遮蔽X射线的四张铅板配置于四边形的各边上，使X射线透过的四边形的照射开口形成于中央，通过使铅板的位置移动而使照射开口的大小变化，从而限定照射场。
控制台14通过有线方式或无线方式而与电子暗盒13以能够通信的方式连接，根据来自经由键盘等输入设备14a的操作员的输入操作而对电子暗盒13的动作进行控制。来自电子暗盒13的X射线图像显示于控制台14的显示器14b，另外该数据存储于控制台14内的硬盘、存储器等的存储装置14c或者与控制台14网络连接的图像存储服务器等数据存储器。
控制台14接收包含被摄体的性别、年龄、摄影部位、摄影目的等信息的检查指令的输入，并将检查指令显示于显示器14b。检查指令从HIS(医院信息系统)、RIS(放射线信息系统)等对患者信息、放射线检查所涉及的检查信息进行管理的外部系统输入，或者由放射线技师等操作员通过手动输入。检查指令包含：头部、胸部、腹部、手、手指等摄影部位的项目。摄影部位包含：正面、侧面、斜位、PA(从被摄体的背面照射X射线)、AP(从被摄体的正面照射X射线)等摄影方向。操作员通过显示器14b对检查指令的内容进行确认，并通过输入装置14a经由显示于显示器14b上的操作画面而输入与其内容对应的摄影条件。
摄影条件除了摄影部位之外还包含：决定X射线源10照射的X射线的能谱的管电压(单位：kV)、决定每单位时间的照射量的管电流(单位：mA)及X射线的照射时间(单位：s)等。由于根据管电流与照射时间之积来决定X射线的累积的照射量，所以作为摄影条件有时也代替分别输入管电流和照射时间各自的值而输入作为两者的积的管电流时间积(mAs值)的值。
如图2所示，线源控制装置11具备：高电压发生器20，通过变压器使输入电压升压而产生高压的管电压，并经由高电压线缆向X射线源10供给；控制部21，对向X射线源10赋予的管电压及管电流和X射线的照射时间进行控制；存储器23；触摸面板24；及照射信号I/F26，对与电子暗盒13的信号的收发起到介质作用。
在控制部21连接有照射开关12、存储器23及触摸面板24。照射开关12是对控制部21输入驱动指示的开关，能够进行两阶段的按压操作。当对照射开关12进行第一阶段按压(半按)时，控制部21对高电压发生器20发出预热开始信号，使X射线源10开始预热。另外，当对照射开关12进行第二阶段按压(全按)时，控制部在与电子暗盒13之间进行基于同步信号的收发的同步控制的基础上，对高电压发生器20发出照射开始信号，使X射线源10开始X射线照射。
存储器23预先存储多种管电压、管电流、照射时间等摄影条件。摄影条件通过触摸面板24由操作员以手动进行设定。触摸面板24显示多种从存储器23读出的摄影条件。操作员从所显示的摄影条件之中选择与输入到控制台14的摄影条件相同的摄影条件，由此对线源控制装置11设定摄影条件。当然，也能够对预先准备的摄影条件的值进行微调。控制部21内置有若达到了设定的照射时间则用于使X射线的照射停止的定时器25。另外，也可以通过将输入到控制台14的摄影条件发送至线源控制装置11，从而使线源控制装置11的摄影条件的设定自动化。
为了防止在达到目标剂量而判断为AEC的照射停止之前X射线的照射终止而陷入剂量不足这一情况，进行AEC的情况下的照射时间设置富裕的值。也可以是在X射线源10中安全限制上设定的照射时间的最大值。在不进行AEC的情况下，设定与摄影部位对应的照射时间。控制部21以所设定的摄影条件的管电压、管电流、照射时间进行X射线的照射控制。AEC如下发挥功能：当对此判定为X射线的累积剂量达到了所需足够的目标剂量时，即使为由线源控制装置11设定的照射时间以下，也停止X射线的照射。另外，在进行AEC时作为照射时间而设定最大值的情况下，优选设为与摄影部位对应的值。
照射信号I/F26在线源控制装置11在与电子暗盒13之间进行的同步控制中，对同步信号的收发起到介质作用。控制部21在X射线照射开始前对电子暗盒13发送照射开始要求信号，该照射开始要求信号是询问是否可以开始X射线的照射的同步信号。而且，作为与照射开始要求信号对应的响应，从电子暗盒13接收照射许可信号，该照射许可信号是表示完成了接受照射的准备的同步信号。另外，照射信号I/F26在电子暗盒13执行了AEC时接收电子暗盒13发出的照射停止信号。照射信号I/F26的通信方式可以是有线方式也可以是无线方式。
在图3中，电子暗盒13包含：传感器面板30及收容该传感器面板30的扁平的箱型的可移动式的箱体31。箱体31由例如导电性树脂形成。在X射线入射的箱体31的前表面31a上形成有长方形的开口，在开口上作为顶板而安装有透过板32。透过板32由轻量且刚性较高、并且X射线透过性较高的碳材料形成。箱体31也作为防止对电子暗盒13的电磁噪声的侵入及电磁噪声从电子暗盒13向外部的放射的电磁屏蔽罩发挥功能。另外，箱体31中除了传感器面板30以外还内置有：用于对电子暗盒13的各部供给预定的电压的电力的蓄电池(二次电池)、用于进行控制台14与X射线图像等的数据的无线通信的天线。
箱体31的大小符合与胶片暗盒、IP暗盒大致相同的国际标准ISO4090：2001。电子暗盒13以箱体31的前表面31a被保持为与X射线源10相向的姿势的方式装卸自如地设置于各摄影台15、16的保持器15a、16b(参照图1)上。而且，根据使用的摄影台，X射线源10通过线源移动装置进行移动。另外，电子暗盒13除了设置于各摄影台15、16之外，有时也放置于被摄体所仰卧的床上或由被摄体自己持有而以单体使用。另外，由于电子暗盒13的尺寸与胶片暗盒、IP暗盒的大小大致相同，所以也能够安装于胶片暗盒、IP暗盒用的现有的摄影台上。
在图4中，图像检测部30具有TFT有源矩阵基板，在该基板上形成有摄像区域40。在摄像区域40中，蓄积与X射线的到达剂量对应的电荷的多个像素41以预定的间距配置成n行(X方向、第二方向)×m列(Y方向、第一方向)的行列状。另外，n、m是2以上的整数。
传感器面板30具有将X射线转换为可见光的闪烁体(荧光体，未图示)，是将由闪烁体转换所得的可见光通过像素41进行光电转换的间接转换型。闪烁体由CsI：Tl(铊激活碘化铯)、GOS(Gd2O2S：Tb、铽激活硫氧化钆)等构成，以与排列有像素41的摄像区域40的整个面相向的方式配置。另外，闪烁体与TFT有源矩阵基板可以是从X射线所入射的一侧观察而按照闪烁体、基板的顺序配置的PSS(PenetrationSide Sampling：透过侧采集)方式，相反也可以是以按照基板、闪烁体的顺序配置的ISS(Irradiation Side sampling：入射侧采集)方式。另外，也可以不使用闪烁体而使用将X射线直接转换成电荷的转换层(非晶硒等)的直接转换型的传感器面板。
像素41如周知那样，具备：光电转换部42，由于可见光的入射而产生电荷(电子－空穴对)并蓄积所产生的电荷；及作为开关元件的TFT43。另外，也可以设置与光电转换部42不同的蓄积电荷的电容器。
光电转换部42具有产生电荷的半导体层(例如PIN型)和在该半导体层的上下配置有上部电极及下部电极的结构。光电转换部42中，下部电极与TFT43连接，上部电极与偏压线连接。偏压线设置有像素41的行数量(n行量)，并与1条母线连接。母线与偏压电源相连。经由母线与其子线的偏压线而从偏压电源对光电转换部42的上部电极施加偏压。通过偏压的施加而在半导体层内产生电场，通过光电转换而在半导体层内产生的电荷(电子－空穴对)向一方具有正极性、另一方具有负极性的上部电极与下部电极移动，从而在光电转换部42中蓄积电荷。
TFT43中，栅极与扫描线44连接，源极与信号线45连接，漏极与光电转换部42连接。扫描线44与信号线45分别沿着X方向与Y方向呈格子状地进行布线，扫描线44对于1行量的像素41共通地逐条设置像素41的行数量(n行量)。另外信号线45对于1列量的像素41共通地逐条设置像素41的列数量(m列量)。扫描线44与栅极驱动器46连接，信号线45与信号处理电路47连接。
栅极驱动器46在控制部48的控制下对TFT43进行驱动，由此使传感器面板30进行如下动作：将与X射线的到达剂量对应的信号电荷蓄积于像素41的蓄积动作、从像素41读出所蓄积的信号电荷的读出动作及复位动作。在蓄积动作中使TFT43为断开状态，在那期间信号电荷蓄积于像素41。在读出动作中，以预定的间隔依次产生从栅极驱动器46对相同行的TFT43一起进行驱动的栅极脉冲G1～Gn，并逐行依次激活扫描线44，使与扫描线44连接的TFT43逐行量地成为接通状态。当TFT43为接通状态时，蓄积于像素41的光电转换部42的电荷被读出到信号线45，并输入到信号处理电路47。
在光电转换部42的半导体层中无论有无X射线的入射都产生暗电荷。该暗电荷为了施加偏压而蓄积于光电转换部42。在像素41中产生的暗电荷对于图像数据成为噪声成分，为了将其除去而在X射线的照射前以预定时间间隔进行复位动作。复位动作是通过信号线45将在像素41中产生的暗电荷清除的动作。
复位动作例如以逐行对像素41进行复位的依次复位方式进行。在依次复位方式中，与信号电荷的读出动作相同地，从栅极驱动器46对扫描线44以预定的间隔依次产生栅极脉冲G1～Gn，并逐行将TFT43设为接通状态。
也可以代替依次复位方式，使用将多行排列像素作为一组并在组内依次进行复位而将组数量的行的暗电荷同时清除的并列复位方式、向所有行输入栅极脉冲而将所有像素的暗电荷同时清除的所有像素复位方式。并列复位方式、所有像素复位方式能够使复位动作高速化。
信号处理电路47具备：积分放大器49、CDS电路(CDS)50、多路复用器(MUX)51及A/D转换器(A/D)52等。积分放大器49分别连接于各信号线45。积分放大器49由运算放大器49a及连接于运算放大器49a的输入输出端子之间的电容器49b构成，信号线45与运算放大器49a的一方的输入端子连接。运算放大器49a的另一方的输入端子与地面(GND)连接。复位开关49c与电容器49b并联连接。积分放大器49对从信号线45输入的电荷进行累计，并转换为模拟电压信号V1～Vm而输出。各列的运算放大器49a的输出端子经由放大器53、CDS50而与MUX51连接。在MUX51的输出侧连接有A/D52。
CDS50具有采样保持电路，对积分放大器49的输出电压信号实施相关双采样而除去噪声，并且通过采样保持电路将积分放大器49的输出电压信号保持(采样保持)预定期间。MUX51基于来自移位寄存器(未图示)的动作控制信号，通过电子开关从并联连接的各列的CDS50依次选择一个CDS50，并将从所选择的CDS50输出的电压信号V1～Vm串行地输入至A/D52。另外，也可以在MUX51与A/D52之间连接放大器。
A/D52将所输入的1行量的模拟的电压信号V1～Vm转换为数字值，并输出至内置于电子暗盒13的存储器54。在存储器54中，将1行量的数字值与各自的像素41的坐标建立对应，并作为表示1行量的X射线图像的图像数据而进行存储。如此完成1行量的读出。
当通过MUX51读出来自积分放大器49的1行量的电压信号V1～Vm时，控制部48对积分放大器49输出复位脉冲RST而将复位开关49c接通。由此，蓄积于电容器49b的1行量的信号电荷被放电而被复位。在对积分放大器49进行了复位后，再次使复位开关49c断开并在经过预定时间后选取一个CDS50的采样保持电路，而对积分放大器49的kTC噪声成分进行采样。然后，从栅极驱动器46输出下一行的栅极脉冲，并开始下一行的像素41的信号电荷的读出。此外输出栅极脉冲，并在经过预定时间后通过CDS50的另一个采样保持电路选取下一行的像素41的信号电荷。依次重复这些动作而读出全部行的像素41的信号电荷。
当完成了全部行的读出时，在存储器54中记录有表示1张量的X射线图像的图像数据。该图像数据从存储器54被读出，通过控制部48实施各种图像处理后，经由通信I/F55而输出至控制台14。如此对被摄体的X射线图像进行检测。
另外，在复位动作中，在TFT43成为接通状态的期间，暗电荷从像素41经由信号线45流向积分放大器49的电容器49b。与读出动作不同地，不进行MUX51对蓄积于电容器49b的电荷的读出，与各栅极脉冲G1～Gn的产生同步地从控制部48输出复位脉冲RST而将复位开关49c接通，在电容器49b中蓄积的电荷被放电而积分放大器49被复位。
在控制部48设有对存储器54的X射线图像数据实施偏置校正、灵敏度校正及缺陷校正的各种图像处理的电路(未图示)。偏置校正电路将未照射X射线并由图像检测部30取得的偏置校正图像从X射线图像以像素为单位减去，从而除去因信号处理电路47的个体差异、摄影环境引起的固定模式噪声。灵敏度校正电路也被称作增益校正电路，对各像素41的光电转换部的灵敏度的偏差、信号处理电路47的输出特性的偏差等进行校正。缺陷校正电路基于出厂时、定期检查时生成的缺陷像素信息，以周围的正常的像素的像素值对缺陷像素的像素值进行线性插值。另外，缺陷校正电路也对检测像素41b的像素值同样地进行插值。另外，也可以将上述各种图像处理电路设置于控制台14，通过控制台14进行各种图像处理。
像素41具有普通像素41a和检测像素41b。普通像素41a用于生成X射线图像。另一方面，检测像素41b作为检测X射线对摄像区域40的到达剂量的剂量检测传感器而发挥功能。检测像素41b为了在X射线的累积剂量达到了目标剂量时使X射线源10的X射线的照射停止的AEC而使用。检测像素41b的位置在制造传感器面板30时就已知，传感器面板30将所有检测像素41b的位置(坐标)预先存储于非易失性的存储器(未图示)。另外，在图中，对检测像素41b施加阴影线而与普通像素41a加以区分。
普通像素41a与检测像素41b的光电转换部42等基本结构完全相同。因此能够以大致相同的制造过程形成。检测像素41b的TFT43的源极与漏极被短路。因此由检测像素41b的光电转换部42产生的电荷无论TFT43的通断如何都向信号线45流出，即使相同行的普通像素41a处于使TFT43为断开状态而蓄积信号电荷的蓄积动作中，也能够读出电荷。
由检测像素41b的光电转换部42产生的电荷经由信号线45而流入到积分放大器49的电容器49b。蓄积于积分放大器49的来自检测像素41b的电荷被输出至A/D52，并通过A/D52转换成数字电压信号(以下，称为剂量信号)。剂量信号被输出至存储器54。在存储器54中，与摄像区域40内的各检测像素41b的坐标信息建立对应地存储剂量信号。传感器面板30以预定的采样速率多次重复这样的剂量检测动作。另外，也可以为，在被摄体的体厚较厚的情况下，每单位时间的剂量信号的电平较低，所以增大采样速率，相反在体厚较薄的情况下减小采样速率等。
AEC部60由控制部48驱动控制。AEC部60从存储器54读出以预定的采样速率多次取得的剂量信号，并基于所读出的剂量信号进行AEC。
AEC部60对应每个坐标对通过多次的剂量检测动作从存储器54读出的剂量信号依次相加，由此测定到达摄像区域40的X射线的累积剂量。更具体地说，AEC部60对应每个沿X、Y方向对摄像区域40进行等分割而成的大块75(参照图6)求出累积剂量。各大块75的累积剂量例如如下述那样求出。首先，求出构成存在于各大块75内的各小块76的多个检测像素41b的剂量信号的累积值，并对应每个小块76求出用其累积值除以构成小块76的检测像素41b的个数而得到的平均值。此外，将对应每个大块75使该平均值相加并除以小块76的个数而得到的平均值作为各大块75的累积剂量而使用。AEC部60将各大块75中的例如累积剂量最低的大块75确定为构成AEC的判定对象区域的采光场区域。
另外，采光场区域的决定方法是一例，也可以根据摄影部位决定采光场区域，也可以通过用户设定来指定任意的区域作为采光场区域。另外，各大块75的累积剂量也可以不是平均值，可以是各大块75内的各小块76的剂量信号的累积值的合计值、累积值中的最大值或频率最高的值。
AEC部60将作为采光场区域而确定的大块75的累积剂量与预先设定的照射停止阈值(目标剂量)进行比较，并对累积剂量是否达到照射停止阈值进行判定。在判定为采光场区域的累积剂量超过了照射停止阈值、X射线的累积剂量达到了目标剂量时，AEC部60向控制部48输出照射停止信号。
在照射信号I/F61上有线或无线连接有线源控制装置11的照射信号I/F26。照射信号I/F61在进行线源控制装置11之间的同步控制时对收发的同步信号、具体来说对来自线源控制装置11的照射开始要求信号的接收和作为对应于照射开始要求信号的响应的照射许可信号向线源控制装置11的发送起到介质作用。另外，经由控制部48接收AEC部60输出的照射停止信号并向线源控制装置11发送。
通信I/F55与控制台14有线或无线连接，起到控制台14之间的信息的收发的介质作用。通信I/F55从控制台14接收由操作员输入的摄影条件，并将这些信息输入到控制部48。
在图5中，在控制台14的存储装置14c中存储有预先记录了多个摄影条件的摄影条件表格70。摄影条件包括：摄影部位、管电压、管电流及照射停止阈值。照射停止阈值如上所述，是与AEC部60作为采光场区域而确定的大块75的累积剂量进行比较而用于对X射线的照射停止进行判定的信息。
控制台14从摄影条件表格70读出与操作员的输入指示对应的摄影条件。控制台14将所读出的摄影条件发送至电子暗盒13。电子暗盒13通过通信I/F55接收摄影条件并输入到控制部48。控制部48将摄影条件中的照射停止阈值提供给AEC部60。
在图6中，摄像区域40被等分割成3×3＝9个正方形形状的大块75。在左端的第1列的各大块75中，如例示那样，在各大块75中存在多个小块76。各小块76内的多个检测像素41b(在本例中为3个)与1条信号线45连接。各小块76以在Y方向上不重叠的方式配置。
各小块76在Y方向上不重叠的意思更具体来说，是指各小块76内的检测像素41b以与其他小块76内的检测像素41b在Y方向上不重叠的方式配置。由附图标记A1～A3、B1～B3、C1～C3表示的单点划线是为了表示各小块76在Y方向上不重叠为了方便起见而从各小块76内的检测像素41b引出的直线。附图标记A1～A3是从标以附图标记Aa的大块75内的各小块76引出的直线。同样，附图标记B1～B3是从标以附图标记Ba的大块75内的各小块76引出的直线，附图标记C1～C3是从标以附图标记Ca的大块75内的各小块76引出的直线。由附图标记A1～A3、B1～B3、C1～C3表示的直线全部在Y方向上不重叠。另外，标以其他附图标记Ab、Ac、Bb、Bc、Cb、Cc的大块75内的小块76也相同。
各小块76在Y方向上不重叠，在结构上可以说是1条信号线45上只设有1个小块76。因此，如图4所示的摄像区域40那样，在像素以矩阵排列的情况下，各小块76包含的检测像素41b在各小块76之间错开至少1列像素量。以在Y方向上不重叠的方式配置各小块76这一限制条件适用于1个大块75内、也适用于在Y方向上相连的3个大块75(Aa、Ba、Ca和Ab、Bb、Cb和Ac、Bc、Cc)。另外各小块76在X方向上相连的3个大块75(Aa、Ab、Ac和Ba、Bb、Bc和Ca、Cb、Cc)中在X方向上对齐地配置。
如图7所示，小块76由例如在Y方向上排列的125个像素41构成，并具有隔着62个普通像素41a而配置的3个检测像素41b。另外，各大块75内的小块76例如每30列地进行配置。在图6中，Aa的大块75内的小块76将各大块75的左端的列作为第1列而配置于例如第1、31、61、91、……列。在X方向上相连的Ab、Ac的大块75也相同。另一方面，Ba、Bb、Bc的大块75内的小块76配置于第11、41、71、101、……列，Ca、Cb、Cc的大块75内的小块76配置于第21、51、81、111、……列。因此，在Y方向上相连的3个大块75整体中，小块76配置于第1、11、21、31、41、51、……、91、101、111、……列而每隔10列地进行配置。
即，如图7所示，各大块75内的小块76是具有在Y方向上隔着62个普通像素41a而配置的3个检测像素41b的结构，并且，如图6所示，对应每30列地进行配置而构成相同的配置模式。其中，从在Y方向上相连的大块75来看，小块76每隔10列地进行配置，在Y方向上小块76的配置模式错开至少1条信号线45的量(1列像素量)。
接着，对在X射线摄影系统2中进行1次X射线摄影的情况的顺序进行说明。首先，将被摄体置于立式、卧式的各摄影台15、16中的任一个摄影台的预定的摄影位置，对电子暗盒13的高度、水平位置进行调节，而与被摄体的摄影部位进行对位。而且，根据电子暗盒13的位置及摄影部位的大小而调整X射线源10的高度、水平位置、照射场的大小。接下来对线源控制装置11和控制台14设定摄影条件。将由控制台14设定的摄影条件提供给电子暗盒13。
当摄影准备完成时，由操作员半按照射开关12(SW1接通)。当照射开关12被半按时，线源控制装置11向高电压发生器20发出预热开始信号，使X射线源10开始预热。操作员半按照射开关12后，估计预热所需的时间而全按照射开关12。当照射开关12被全按时，线源控制装置11向电子暗盒13发送照射开始要求信号。
在X射线摄影前的待机模式中，电子暗盒13的传感器面板30反复进行复位动作，并等待照射开始要求信号。当传感器面板30从线源控制装置11接收到照射开始要求信号时，进行了状态检查后向线源控制装置11发送照射许可信号。同时，传感器面板30终止复位动作而开始蓄积动作和剂量检测动作，并从待机模式切换成摄影模式。
线源控制装置11当从传感器面板30接收到照射许可信号时，对高电压发生器20发出照射开始信号，而使X射线源10开始X射线照射。从X射线源10照射的X射线透过被摄体而入射至传感器面板30。
在剂量检测动作中，在传感器面板30中以预定的采样速率反复进行由检测像素41b产生的电荷的读出。AEC部60基于以预定的采样速率读出的来自检测像素41b的剂量信号，计算每个大块75的累积剂量，并将表示最小值的累积剂量的大块75决定为采光场区域。AEC部60对采光场区域的累积剂量与照射停止阈值进行比较，而判定累积剂量是否达到照射停止阈值。
当采光场区域的累积剂量达到照射停止阈值时，AEC部60输出照射停止信号。照射停止信号被发送至线源控制装置11。线源控制装置11接收到照射停止信号而停止X射线源10的X射线的照射。
在传感器面板30中，发送照射许可信号后进行普通像素41a的蓄积动作。当通过AEC部60判定为采光场区域的累积剂量达到了照射停止阈值，并输出了照射停止信号时，传感器面板30的动作从蓄积动作转移到读出动作。由此表示1张量的X射线图像的图像数据被输出至存储器54。读出动作后，传感器面板30返回到进行复位动作的待机模式。
通过控制部48的各种图像处理电路，对在读出动作中输出至存储器54的X射线图像进行各种图像处理。完成图像处理的X射线图像被发送至控制台14，并显示于显示器14b以供诊断。如此1次X射线摄影完成。
在沿X、Y方向对摄像区域40进行等分割而成的大块75内，以在Y方向上不重叠的方式配置小块76，所以能够得到摄像区域40整体的详细的累积剂量的二维信息，能够进行更准确的AEC。
另外，构成小块的像素的个数(小块的大小)、小块中包含的检测像素的个数、设置小块的列的间隔不限于上述实施方式的例示，能够适当变更。也可以对应每个大块对它们进行变更。
在表示变更构成小块的像素的个数(小块的大小)、小块中包含的检测像素的个数、设置小块的列的间隔的例子的图8中，设置于Aa的大块75的小块80a在由在Y方向上排列的125个像素41构成这一点上与上述实施方式相同，但由隔着124个普通像素41a而配置的2个检测像素41b构成，并且对应每个上述实施方式的二倍的60列地进行配置。与上述实施方式相比，大块75内的检测像素41b的个数少，配置密度变疏。另一方面，设置于Ba的大块75的小块80b在由3个检测像素41b构成这一点上与上述实施方式相同，但各检测像素41b的间隔窄，另外，各小块80b密集地配置于大块75的中央部分。此外，在Ba的大块75的下方的Ca的大块75中，混合配置有上述实施方式的小块76与设置于Ba的大块75的小块80b。
在Ab、Bb的大块75中，设置小块76的列的间隔不是等间隔，检测像素41b疏的部分和密的部分混合在一起。此外，在Cb的大块75中，检测像素41b以配置成之字格子状的方式将小块76在Y方向上错开地配置。此外，在Ac的大块75中，将各小块80b的X方向的位置依次错开地沿着连接大块75的左上角至右下角的对角线配置。
这样一来，只要满足不横跨相邻的大块地配置各小块(是指1个小块中包含的多个检测像素41b全部存在于1个大块内)、并且以在Y方向上不重叠的方式配置各小块这一限制条件，则小块的结构及配置是自由的。其中，从传感器面板的便于制造的观点来说，与如图8的Ca的大块75那样在相同的大块75内配置结构不同的小块、或如图8的Ab、Bb的大块75那样改变设置小块的列的间隔相比，如图6所示那样，以配置图案在全部的大块中相同的方式周期性地配置小块在制造上更容易，因此更优选。
另外，与如图8的Cb、Ac的大块75那样在X方向上不对齐地配置检测像素41b相比，如图6所示那样在X方向上对齐地配置检测像素41b使得各小块的累积剂量的信息在X方向上一致，因此更优选。
若如图8的Ba的大块75那样密集地配置检测像素41b，则能够重点地检测配置部分的累积剂量。相反，若如图6所示那样将检测像素41b均匀地地配置于大块75内，则大块75的累积剂量的准确率提高。另外，在图8的Ba的大块75中，将检测像素41b密集地配置于中央部分，但配置检测像素41b的部分不限于中央部分。在某大块的某特定部分处于容易选择为采光场区域的部分(例如若为胸部摄影则是左右的肺野部分，若为乳房摄影则是胸壁部分)的情况下，也可以将检测像素41b集中配置于该特定部分。
图9是长方形形状的大块85的例子。在大块85中配置有1个上述实施方式的小块76。即大块85就是小块76本身。如此，大块的个数也不限定于上述实施方式的3×3＝9个，其形状也不限定于上述实施方式的正方形形状。此外，配置于大块内的小块也可以不是多个而是1个。
在上述实施方式中，例示了TFT43的源极与漏极被短路的检测像素41b，但也可以将没有TFT43而光电转换部42直接与信号线45连接的像素设为检测像素。另外，也可以使用图10所示的检测像素41c。另外，对与上述实施方式相同的部件标以相同的附图标记，并省略说明。
在图10中，传感器面板90具有与TFT93连接的检测像素41c，该TFT93由与驱动普通像素41a的TFT43的扫描线44及栅极驱动器46不同的扫描线91及栅极驱动器92驱动。检测像素41c连接于TFT93，所以即使相同行的普通像素41a将TFT43设为断开状态而处于蓄积动作中也能够读出电荷。
在剂量检测动作中，栅极驱动器92在控制部48的控制下，以预定的间隔依次产生一起驱动相同行的TFT93的栅极脉冲g1、g2、g3、……、gk(k＜n)，而逐行地激活扫描线91，使与扫描线91连接的TFT93逐行量地依次变为接通状态。成为接通状态的时间由栅极脉冲的脉宽规定，当经过由脉宽规定的时间时，TFT93恢复至断开状态。无论TFT43的通断如何，由检测像素41c的光电转换部42产生的电荷都在TFT93为接通状态的期间经由信号线45流入到积分放大器49的电容器49b。来自蓄积于积分放大器49的检测像素41c的电荷输出至A/D52，通过A/D52转换成剂量信号。之后的处理与上述实施方式相同，因此省略说明。
在传感器面板90的情况下，如图6所示，若将检测像素41b对齐配置于X方向，则对于在X方向上对齐的检测像素41b布线1条扫描线91即可，能够使扫描线91的布线简单。
另外，在传感器面板90中，若使TFT93断开，则能够将检测像素41c作为普通像素41a使用。因此，可以设置多个检测像素41c，并根据摄影部位、被摄体的体格而变更构成小块的像素的个数(小块的大小)、小块中包含的检测像素的个数、小块的配置等。例如在胸部、腹部等的相对面积较大、厚度较厚的摄影部位的情况下，增大小块的大小，并增多小块中包含的检测像素的个数。与此相对在手、手指等相对面积较小、厚度较薄的摄影部位的情况下，减小小块的大小，并减少小块中包含的检测像素的个数。
在上述实施方式中，如图4、图10所示，普通像素41a与检测像素41b、41c连接于相同的信号线45。由于检测像素41b、41c被作为缺陷像素处理，所以个数越少越好，另外，小块在1列中仅配置1个，因此配置有小块的列相对于普通像素而检测像素的个数非常少。即使TFT处于断开状态，也有微量的漏电流从普通像素向信号线流出。由于普通像素的个数与检测像素相比非常多，所以基于普通像素的漏电流的电荷会对应于普通像素的个数略多地加到来自构成剂量信号的源头的检测像素的电荷上。因此，存在作为噪声会显著地影响剂量信号的问题。
因此，如图11示意性地所示，与配置有小块(检测像素)的信号线45a的列L1(例如输出图4、图10的电压信号V1的列)相邻地设有未配置有小块的信号线45b的列L2(输出图4、图10的电压信号V2的列)，在由AEC部60对剂量信号进行采样时，优选通过减算电路100从列L1的电压信号VL1减去列L2的电压信号VL2，从列L1的电压信号VL1除去基于普通像素的漏电流的电荷的影响而仅取出基于来自检测像素的电荷的输出。通过取得电压信号VL1与电压信号VL2之差而能够从电压信号VL1除去漏电流成分是由于各列的像素数相同。因此，与将小块配置于各列而将全部列设为配置有小块的列L1相比，优选上述实施方式的每隔10列配置小块等、以利用多个列L2隔着1个列L1的方式配置。另外，作为像素的排列除了上述实施方式的行列状之外，也可以考虑将像素倾斜45°地配置而成的蜂窝排列等，在该情况下，与1条信号线连接的像素数在相邻的列中相同，或者大致相同，因此同样地能够从设有小块的信号线的电压信号除去漏电流成分。
图4所示的检测像素41b中，由于TFT43的源极与漏极被短路，所以不能阻止由检测像素41b的光电转换部42产生的电荷向电容器49b的流入，但在图10所示的检测像素41c的情况下，若使TFT43、93断开则产生电荷不向电容器49b流入。因此在图10的传感器面板90中，在TFT43、93为断开的情况下，列L1如列L2那样动作。因此在该情况下，将在使TFT43、93断开的状态下采样所得的电压信号置换成上述列L2的电压信号VL2，并从在使TFT43断开、使TFT93接通的状态下从列L1输出的电压信号VL1减去即可。即不需要与列L1相邻地设置列L2。
另外，在图11中将列L1与列L2分别各设为1条，但也可以针对1条列L1使用多条列L2而从电压信号VL1除去基于普通像素的漏电流的电荷的影响。在该情况下，通过减算电路100从列L1的电压信号VL1减去电压信号VL2的平均值，该平均值通过对多条列L2(例如隔着列L1的两侧的1条或2条列L2)的电压信号VL2进行累积并对其除以列L2的条数而得到。这样的话，在电压信号VL2的值对应每个列L2产生偏差的情况下，由于偏差被平均化，所以能够更准确地仅取出基于来自检测像素的电荷的输出。尤其在检测在摄像区域中不均匀的剂量、即透过了被摄体的剂量的情况下，各列的漏电流也不限定为相同，因此通过多条列L2对电压信号VL2进行平均化是有效的。另外，当将列L2设为1条时，在该列存在线缺陷的情况下，无法从列L1准确地仅取出基于来自检测像素的电荷的输出，但通过准备多条列L2，即使在其中的1条列存在线缺陷的情况下，只要使用剩下的列的电压信号VL2就能够校正电压信号VL1。
在上述实施方式中，示出了必须将1个量的普通像素作为检测像素而利用的例子，但不限于此，例如也可以将1个像素中的光电转换部的一部分作为子像素而分离，并将其用作为检测像素，也可以在像素与像素之间的间隙中配置专用的检测像素。其中，在任何情况下都与上述实施方式相同地使用信号线在同一列中相同的信号线。
在上述实施方式中，当摄影中的X射线的累积剂量达到了照射停止阈值则输出照射停止信号，但也可以基于剂量信号的累积值算出预测为X射线的累积剂量达到照射停止阈值的时间，并在达到了所算出的预测时间时将照射停止信号发送至线源控制装置，或者将预测时间的信息本身发送至线源控制装置。在后者的情况下，线源控制装置对预测时间进行计时，若达到了预测时间则使X射线的照射停止。
在上述实施方式中，对控制台14与电子暗盒13分体形成的例子进行了说明，但控制台14不需要是独立的装置，也可以在电子暗盒13上搭载控制台14的功能。另外，也可以使控制台14具有电子暗盒13的功能的一部分。另外，除了电子暗盒13和控制台14，也可以设置摄影控制装置，该摄影控制装置执行控制台14所具有的控制电子暗盒13的功能的一部分。
在上述实施方式中，例示了TFT型的传感器面板，但也可以使用CMOS型的传感器面板。另外，不限于作为可移动式的X射线图像检测装置的电子暗盒，也可以适用于固定于摄影台的类型的X射线图像检测装置。此外，本发明不限于X射线，也能够适用于将γ射线等其他放射线作为摄影对象的情况。

Claims (17)

1.一种放射线图像检测装置，具有传感器面板，该传感器面板具有配置有像素的摄像区域，所述像素蓄积与透过了被摄体的放射线的剂量对应的电荷并向信号线输出所蓄积的电荷，
一部分的所述像素被用作检测放射线的剂量的检测像素，
该放射线图像检测装置进行如下的自动曝光控制：基于检测像素经由所述信号线的输出的累积值来判定放射线的累积剂量是否达到了目标剂量，在判定为累积剂量达到了目标剂量时使放射线的照射停止，
该放射线图像检测装置具备：
多个大块，在沿着所述信号线的第一方向及与所述第一方向正交的第二方向上对所述摄像区域进行分割而成；及
小块，在各大块内设置至少1个，并且由与同一信号线连接的多个所述检测像素构成，
各小块配置为在所述第一方向上不重叠。
2.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述小块以相同的图案配置于各大块内。
3.根据权利要求2所述的放射线图像检测装置，其中，
在所述第一方向上相连的所述大块中，所述小块的所述图案在所述第一方向上错开至少1条所述信号线的量。
4.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述检测像素密集地配置于所述大块的特定部分。
5.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述检测像素均匀地分散而配置于所述大块内。
6.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述检测像素在所述第二方向上对齐地配置。
7.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述大块内的所述各小块沿着所述大块的对角线将所述第二方向的位置依次错开地配置。
8.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述小块以不横跨相邻的所述大块的方式配置。
9.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
在所述像素设有用于进行电荷的蓄积和电荷向所述信号线的输出的第一开关元件，
不经由所述第一开关元件而直接连接于所述信号线且产生电荷无论所述第一开关元件的通断如何都向所述信号线流出的像素被用作所述检测像素。
10.根据权利要求9所述的放射线图像检测装置，其中，
以未设置所述小块的所述信号线与设置了所述小块的所述信号线相邻地设置的方式隔开至少1条所述信号线的量来配置各小块，
该放射线图像检测装置具备减法运算单元，该减法运算单元从在将所述第一开关元件断开的状态下从设置了所述小块的所述信号线输出的电压信号减去在将所述第一开关元件断开的状态下从未设置所述小块的所述信号线输出的电压信号，
基于由所述减法运算单元进行减法运算而得到的电压信号来进行所述自动曝光控制。
11.根据权利要求10所述的放射线图像检测装置，其中，
所述减法运算单元对从多条未设置所述小块的所述信号线输出的电压信号进行采样。
12.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
在所述像素设有用于进行电荷的蓄积和电荷向所述信号线的输出的第一开关元件，
设有与所述第一开关元件分开驱动的第二开关元件且响应所述第二开关元件的接通动作而使产生电荷向所述信号线流出的像素被用作所述检测像素。
13.根据权利要求12所述的放射线图像检测装置，其中，
该放射线图像检测装置具备减法运算单元，该减法运算单元从在将所述第一开关元件断开、将所述第二开关元件接通的状态下从设置了所述小块的所述信号线输出的电压信号减去在将所述第一开关元件和所述第二开关元件断开的状态下从相同的所述信号线输出的电压信号，
基于由所述减法运算单元进行减法运算而得到的电压信号来进行所述自动曝光控制。
14.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述检测像素在所述第一方向上以间隔至少1个像素的方式设置。
15.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述大块为正方形形状。
16.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述大块为长方形形状。
17.根据权利要求1所述的放射线图像检测装置，其中，
所述传感器面板是收纳于可移动式的箱体的电子暗盒。
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