JP2007289281A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｃアームに装着された状態で撮影する装着時撮影とＣアームから取り外した状態で撮影する未装着時撮影との両方の撮影を可能にする、使い勝手がよく高画質を得られる放射線撮像装置の提供を課題とする。
【解決手段】平面検出器と、前記平面検出器及び放射線源とを保持する保持部とを有し、前記平面検出器は前記保持部に着脱可能な構造を有する放射線撮像装置であって、前記平面検出器を前記保持部に装着した時に撮影する装着時撮影と、前記平面検出器を前記保持部から取り外した時に撮影する未装着時撮影の両方の撮影が可能であって、前記未装着時撮影における前記平面検出器の発熱量が、前記装着時撮影における前記平面検出器の発熱量より小さくなるように前記平面検出器を制御する制御部を有することを特徴とする放射線撮像装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、病院内での診断に用いられる放射線検出システム、及び工業用の非破壊検査装置に好適な放射線撮像装置に関する。

Ｘ線撮影として最も一般的な撮影方法はフィルム／スクリーン法であり、これは感光性フィルムと、Ｘ線を吸収し感光性フィルムに感度を有する波長の光に変換する蛍光体（シンチレータ）を組み合わせて撮影する方法である。

第２の撮影方法として、コンピューテッドラジオグラフィ（ＣＲ）法と呼ばれる方法が実用化されている。この方法は被検体の情報を担ったＸ線をイメージングプレート（ＩＰ）と呼ばれる輝尽性蛍光体に一旦、Ｘ線潜像として蓄積し、後に励起光を照射することにより潜像を読み出す方式である。

また、近年の半導体プロセス技術の進歩に伴い、第３の撮影方法として半導体センサを使用してＸ線画像を撮影する装置が開発されている。これらのＸ線検出器は、比較的平坦な構造にでき、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）と呼ばれる。ＦＰＤは、間接型ＦＰＤと、直接型ＦＰＤとがある。間接型ＦＰＤは、Ｘ線を蛍光体で可視光に変換し、アモルファスシリコン光電変換素子やスイッチ素子を用いて検出する。直接型ＦＰＤは、蛍光体を用いずアモルファスセレンなどの材料を用い、Ｘ線を直接電子に変換しアモルファスシリコンスイッチ素子（ＴＦＴ）を用いて検出する。

これらのＦＰＤを用いたシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真システムと比較して、極めて広範囲な放射線露光域の画像を記録できるという利点を有している。即ち、広範囲のダイナミックレンジのＸ線をＸ線検出器により読み取って電気信号に変換した後に、この電気信号を用いて写真感光材料等の記録材料や、ＣＲＴ等の表示装置に放射線画像を可視像として出力させる。これにより、放射線の露光量の変動に影響され難い、良質の放射線画像を得ることができる。

Ｘ線透視撮影として用いられる一般的な検出器として、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）が広く普及している。Ｉ．Ｉ．はＸ線をシンチレータで可視光に変換し、その後光電子増倍された２次電子を再度可視光に変換し、ＣＣＤカメラで画像を得る装置である。一般に、Ｉ．Ｉ．は、高感度であるため、胃の透視撮影時や、血管にカテーテルを挿入しながら行う心臓や頭部の外科手術の時など、比較的長い時間のＸ線透視撮影が必要な場合に、患者の被曝低減のために用いられてきていた。

フィルム／スクリーン法は現像プロセスが必要である制約があり透視撮影はできない。また、ＣＲ法も撮影後に励起光照射による潜像を読み出すプロセスが必要であるため透視撮影には不向きな面がある。一方、ＦＰＤは、Ｘ線像を瞬時にディジタルデータに変換できるため、透視撮影が可能なＸ線撮影装置として普及しはじめている。Ｉ．Ｉ．は、Ｘ線感度は高い長所を有するが、ダイナミックレンジが狭いため高線量におけるハレーションの問題、電子レンズによる周辺画像が歪む問題、耐久劣化の問題、重量の問題などいくつかの短所がある。

こういった点から、今後Ｉ．Ｉ．に置き換わる透視撮影の検出器としては、広範囲のダイナミックレンジを持ち、画像の歪みがなく、劣化が少ないＦＰＤが有用だと考えられる。

図１９及び図２０は、下記の特許文献１に示されているモバイル型Ｘ線撮像装置である。１１はＸ線検出部であり、内部に複数の光電変換素子を二次元状に配置した検出面を有するＸ線検出センサおよび電装部が内蔵されている。Ｘ線検出部１１は接続機構１９に装着されている。１２はＸ線管球であり、一対の支持板１７を介して固定されている。

図示されているように、Ｘ線管球１２とＸ線検出部はＣ字形状の支持アーム（Ｃアーム）１６に固定された構造である。Ｃアーム１６は、支柱１４に、接続機構１５と２６により接続されている。この状態でＸ線管球１２は照射するＸ線の中心が画像検出部１１の検出面の中心に一致する位置で固定されている。

Ｃアーム１６は、接続機構１４、１５により、時計回転方向または反時計回転方向に回転でき、また支柱１４に沿って上下移動することができ、撮影時における使い勝手を向上させている。移動式Ｘ線発生装置１３は車輪２５を有し病院内を移動可能である。２０はＸ線発生装置の制御部、２１はＸ線検出部の制御部、２２は操作部及び表示部である。

図２０は図１９の状態からＸ線検出部１１を接続機構１９から切り離した撮影形態に変形した状態を示す。Ｘ線検出部１１は寝台２４と、寝台２４に仰臥している被験者２３の間に載置されている。Ｘ線検出部１１は、接続機構１９から切り離されると、制御部２１との間で無線通信が可能で、制御信号や画像データを無線にて通信する。Ｘ線管球１２はＸ線検出部１１の上方で、Ｘ線検出器１１の検出平面に対して垂直な方向にＸ線の照射が行える位置にアライメントされている。

この位置合わせのためにＣアーム１６は図２０に示す位置から紙面内で反時計回りに約４５度回転している。またＸ線管球１２は支持軸１８を回転中心にして支持部材１７に対して図１９に示す位置から時計回り（Ａ方向）に約４５度回転している。場合により反時計回り（Ｂ方向）にも回転できる。またＸ線管球１２は、支持部材１７と共にＣアーム１６の円弧の接線を軸として図中Ｃ、Ｄ方向にも回転可能である。また支柱１４は垂直軸周りに回転可能で、Ｃアーム１６全体を垂直軸まわりに回転させることができる。以上のような自由度でＸ線管球１２を移動可能なため、画像検出部を固定機構から切り離し、さまざまな位置に設置しても好適な位置から、Ｘ線の照射を行うことができる。

また、下記の特許文献２では、ＣアームにＸ線検出手段を着脱できる機構をもち、撮影サイズや解像度などの性能や仕様が異なる複数の平面検出器を容易に交換できるＸ線撮像装置が提案されている。

特開２００５−０００４７０号公報 特開平１１−００９５７９号公報

一般にＦＰＤは、アモルファスシリコンスイッチ素子（ＴＦＴ）を介して、Ｘ線が信号電荷に変換された電気信号を読み出す。ＴＦＴを駆動するための駆動用回路部やＴＦＴを介した信号を検出する読み出し回路部が必要となる。微弱なＸ線信号電荷を読み出す医療用の装置において、民生品と異なる厳しいスペックと信頼性が要求される。読み出し回路部は、信号配線毎にオペアンプが用いられ、１つの読み出し回路は多数のオペアンプによって構成される。一般に、撮影部位によってＸ線検出部に求められる撮影領域は、正方形の場合、心臓が２０〜２５ｃｍ、胃部で３０〜３５ｃｍ、胸部で３５〜４５ｃｍ程度である。仮に４１ｃｍ四方を、１６０μｍのピッチでＸ線検出素子を構成した場合、２５６０×２５６０の画素が必要となる。これらを、読み出し回路部で構成する場合、通常の半導体技術を用いた集積回路（ＩＣ、ＬＳＩ）を作成することになるが、シリコンウェハのサイズとそれらを作成する半導体プロセスの都合により、複数個の分割した読み出し回路部を用いることになる。例えば、６４チャネルの場合で４０チップ、１２８チャネルの場合で２０チップ、２５６チャネルの場合で１０チップ必要である。駆動用回路部の場合も同じである。

高いＳ／Ｎ比を達成するためには、読み出し回路部の各入力部（初段部）を、オペアンプで構成する必要がある。特に透視撮影を行う場合は、患者への被曝線量低減のためには、初段部以降においてもオペアンプを設けて、Ｘ線検出信号を増幅させる必要がある。例えば、２５６チャネルのＩＣの場合、５１２個以上のオペアンプを具備したチップを１０個使用しなければならない。そうなると消費電力が著しく増加し、Ｘ線検出部からの発熱が問題となる。

ＩＣからの発した熱がＸ線検出部に加わると、Ｘ線検出素子のダーク電流が増加し、またＴＦＴ素子のリーク電流が増加し、それに伴ってノイズが増加することになる。これらは、画像の粒状性を悪くし、また、被験者の情報ではないアーチファクトを発生し、著しく画像品位を低下させる問題点となる。すなわち、Ｘ線画像診断の効率を損なう問題点になる。

一般に、透視撮影を行う場合、患者への被曝低減のためにパルス発生式のＸ線管球が用いられる。これらは、Ｘ線を発生させるための加速電子を衝突させるためのターゲットと呼ばれる陽極部材を、回転させながら発熱抑制するものと、回転させず固定されたものがある。回転陽極型のＸ線発生装置は強い線量のＸ線を発生させることができ高速透視撮影向きであり、固定陽極型のＸ線発生装置は瞬発的に大きなＸ線を発生させることができないため、高速撮影には不向きの面がある。

いずれにしても、透視撮影においては、パルス状に複数発のＸ線を数秒から数分、時にはそれ以上の長い時間、被検体に照射する状況（必要）があるため、Ｘ線管球からの発熱の問題がある。

また、透視撮影では、数秒から数分、時としてそれ以上の間、Ｘ線検出器を駆動しなければならないために、静止画駆動に比べて、Ｘ線検出器、特に読み出し回路部や、ＡＤ変換回路部（ＡＤＣ）からの発熱が無視できなくなる。更に、透視撮影では、静止画に比べてＡＤＣの数量を増大させる必要があるため、ＡＤＣの発熱が増大する場合がある。

また、透視撮影では、ＡＤＣで変換されディジタルデータを数メートルから十数メートル先の本体に伝送する必要がある場合、ディジタルデータの高速伝送に必要なラインドライバやラインレシーバを具備する必要がある。こういった電気部品からの発熱も問題である。

本発明は、以上のような状況を鑑みて、Ｃアームに装着状態においては、Ｃアームとの接続点を介して、熱の伝導、交換による放熱が行われるのに対しＣアームから分離させた状態では、放熱環境が乏しくなるため、発熱量を抑制することを課題とする。

本発明は、Ｃアームに装着された状態で撮影する装着時撮影とＣアームから取り外した状態で撮影する未装着時撮影との両方の撮影を可能にする、使い勝手がよく高画質を得られる放射線撮像装置の提供を目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、平面検出器と、前記平面検出器及び放射線源とを保持する保持部とを有し、前記平面検出器は前記保持部に着脱可能な構造を有する放射線撮像装置であって、前記平面検出器を前記保持部に装着した時に撮影する装着時撮影と、前記平面検出器を前記保持部から取り外した時に撮影する未装着時撮影の両方の撮影が可能であって、前記未装着時撮影における前記平面検出器の発熱量が、前記装着時撮影における前記平面検出器の発熱量より小さくなるように前記平面検出器を制御する制御部を有することを特徴とする。

未装着時撮影では、平面検出器の放熱環境が乏しくても、平面検出器の発熱量を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるＸ線撮像装置（放射線撮像装置）におけるＸ線検出器の回路構成図である。１０１は、Ｘ線検出回路部であり、主に光電変換素子（ＰＤ）とスイッチ素子（ＴＦＴ）で構成される。ＰＤはＸ線を直接、電荷に変換するＸ線検出素子であっても、可視光を電荷に変換するフォトダイオードであってもよい。後者の場合、Ｘ線を可視光に変換する蛍光体（不図示）が必要である。光電変換素子ＰＤは電源制御部１０４からの電圧Ｖｓによってバイアスされ、ＴＦＴのゲート電圧は、駆動回路部１０３からの信号で駆動される。駆動回路部１０３はシフトレジスタである。ＴＦＴのゲートオン電圧（ゲート電圧）は、電源制御部１０４から駆動回路部１０３に印加される電圧Ｖｃｏｍによって決定される。また、ＴＦＴのゲートオフ電圧は、同じく電源制御部１０４から駆動回路部１０３に印加される電圧Ｖｓｓによって決定される。光電変換素子ＰＤの信号は、ＴＦＴを介して読み出し回路部１０２に出力される。

読み出し回路部１０２の初段部は、オペアンプ（ＡＭＰ１）で構成され、積分回路である。オペアンプＡＭＰ１の積分回路における容量ＣＦ１、ＣＦ２はタイミング生成部１０７からの信号ＧＡＩＮ１で切り替えることができる。オペアンプＡＭＰ１の出力は容量Ｃ３を介し、次段のオペアンプ（ＡＭＰ２）に入力される。オペアンプＡＭＰ２のフィードバック端子に接続されている容量Ｃ４とＣ５は信号ＧＡＩＮ２によって切り替えることができ、オペアンプＡＭＰ２の増幅率（ゲイン）を選択できる。オペアンプＡＭＰ２の出力は、サンプルホールド用のコンデンサＣ６に蓄えられ、更に後段のオペアンプ（ＡＭＰ３）を介して、ＡＤ変換部１０５に出力される。ＡＤ変換されたディジタルデータは演算処理部１０６のメモリに蓄えられる。オペアンプＡＭＰ１、ＡＭＰ２、ＡＭＰ３は、「＋」側の電源電圧Ｖｄｄと、「−」側の電源電圧Ｖｅｅで動作される。ＡＤ変換部１０５の電源電圧はＶｃｃである。タイミング生成部１０７は、駆動回路部１０３や読み出し回路部１０２に必要なディジタル信号を供給する。演算処理部１０６は、ＣＰＵを含み、メモリを内在している構成である。

本実施形態では、ＣＰＵを含んだ演算処理部１０６からの命令により電源制御部１０４の中の各電源が、複数の電源電圧を供給することができることを特徴とする。図１のＸ線撮像装置は、図１９に示されるように、Ｃ形状の支持アーム（Ｃアーム）１６の端部に接続される構造となっており、また図２０のように取り外して撮影できる構成になっている。

図１９において、Ｃアーム（保持部）１６は、平面Ｘ線検出装置１１及びＸ線管球（放射線源）１２とを保持する。平面Ｘ線検出装置１１はＣアーム１６に対して着脱可能な構造を有する。平面Ｘ線検出装置１１をＣアーム１６に装着した時に撮影する装着時撮影と、平面Ｘ線検出装置１１をＣアーム１６から取り外した時に撮影する未装着時撮影の両方の撮影が可能である。演算処理部１０６及び電源制御部１０４は、前記未装着時撮影における平面Ｘ線検出装置１１の発熱量が、前記装着時撮影における平面Ｘ線検出装置１１の発熱量より小さくなるように平面Ｘ線検出装置１１を制御する。具体的には、演算処理部１０６及び電源制御部１０４は、前記未装着時撮影における平面Ｘ線検出装置１１の消費電力が、前記装着時撮影における平面Ｘ線検出装置１１の消費電力より小さくなるように平面Ｘ線検出装置１１を制御する。好ましくは、前記未装着時撮影における読み出し回路部１０２の消費電力が、前記装着時撮影における読み出し回路部１０２の消費電力より小さくなるように制御する。

図１９のようにＣアーム１６に装着された時の撮影を「装着時撮影」、図２０のように取り外して撮影する時の撮影を「未装着時撮影」と称す。装着時撮影と未装着時撮影において、電源制御部１０４におけるセンサバイアスＶｓ、ＴＦＴオン電圧Ｖｃｏｍ、読み出し回路部１０２の内部に含まれるオペアンプの電源電圧ＶｄｄとＶｓｓ又はＡＤ変換部１０５の電源電圧を少なくともひとつを切り替える。すなわち、未装着時撮影においては、装着時撮影に比較して供給電力が少なくなるように（電源電圧が低くなるように）制御し、未装着時撮影における発熱量を装着時撮影に比べて抑制する。

演算処理部１０６及び電源制御部１０４は、未装着時撮影における読み出し回路部１０２の電源電圧Ｖｄｄ、Ｖｅｅが、装着時撮影における読み出し回路部１０２の電源電圧Ｖｄｄ，Ｖｓｓより低くなるように平面Ｘ線検出装置１１を制御する。また、未装着時撮影における変換素子ＰＤのバイアスＶｓ又はスイッチ素子ＴＦＴの駆動電圧Ｖｃｏｍが、装着時撮影における変換素子ＰＤのバイアスＶｓ又はスイッチ素子ＴＦＴの駆動電圧Ｖｃｏｍより低くなるように平面Ｘ線検出装置１１を制御する。

Ｘ線撮像装置は、Ｃアームに装着した状態においては、Ｃアームとの接続点を介して、熱の伝導、交換による放熱が行われる。その詳細は、後に図１８を参照しながら説明する。これに対し、Ｘ線撮像装置は、Ｃアームに装着されていない状態では、放熱環境が乏しい。そこで、本実施形態は、Ｘ線撮像装置がＣアームに装着されていない状態では、装着されている状態に比べ、Ｘ線撮像装置の電圧を低くし、供給電力を少なくし、発熱量を抑制する。

一般に、電圧Ｖｄｄ、Ｖｓｓは、オペアンプの製造プロセスに依存する。電源電圧を変更すれば、アンプの各種特性が変化することが多い。例えば、オペアンプＡＭＰ１はＸ線検出回路部１０１からの信号を容量ＣＦ１に蓄えることになるが、オペアンプＡＭＰ１の電源を下げれば、容量ＣＦ１に蓄える電荷量が変化する。いわゆるダイナミックレンジが変化する。そういった場合は、装着時撮影と未装着時撮影において、電源電圧のみならず、容量ＣＦ２を付加して使用すればよい。つまり電源電圧の変化による特性が変化する場合、予めそれを把握しそれを補うような駆動を行えばよい。

また、電源電圧が、オペアンプの信頼性の面で、大きく変化させることができない場合もある。その場合、電源制御部１０４の電源の精度を向上させ、推奨動作条件（例えば５Ｖ±０．５）の範囲で切り替えればよい。

また、ＡＤ変換部１０５の電源Ｖｃｃについても、Ｖｄｄ、Ｖｓｓと同様である。Ｘ線検出回路部１０１のＶｓは、オペアンプに比べて極端に電流が流れることはないが、画素数が多くなることと、Ｘ線検出素子、スイッチ素子が温度特性を有するために、電源制御部１０４により装着時撮影と未装着時撮影で消費電力を変化させることが望ましい。

特に直接型Ｘ線検出素子を用いる場合、一般にアモルファスセレンを０．５〜１ｍｍの厚さで蒸着させるため、間接型よりも高電界が必要となり、Ｘ線検出素子に印加するバイアスＶｓには５０００〜１００００ボルトの電圧印加が求められている。本実施形態では、このような高電圧による発熱の問題を回避するべく、未装着時撮影におけるＶｓ電源電圧を切り替えてもよい。

また、読み出し回路部１０２の電源電圧を低下させることによって、読み出し回路部１０２のダイナミックレンジが低下し、それを補う形で、ＶｓやＶｃｏｍを低下させてもよい。

図２は、本発明の第１の実施形態によるＸ線撮像装置におけるＸ線検出器の回路構成図であり、図１とは別の回路例である。図２において図１と同一の回路部材については同一の符号が記してある。

図２が図１と異なるのは、読み出し回路部１０２内のオペアンプ（ＡＭＰ１、ＡＭＰ２、ＡＭＰ３）が単一の電源（Ｖｄｄ）で動作するようになり、各オペアンプの非反転端子に接続される基準電位（Ｖｒｅｆ１）が電源制御部１０４から供給されている点である。図１の説明と同様に、未装着時撮影においては、電源電圧Ｖｄｄを下げて駆動し、電力供給を少なくし発熱を抑制する。その分のダイナミックレンジの低下や、その他の不具合要因があった場合、電源制御部１０４の基準電位Ｖｒｅｆ１を変化させてもよい。また、図２ではオペアンプＡＭＰ１、ＡＭＰ２、ＡＭＰ３の基準電位をＶｒｅｆ１共通線で与えているが、必要によっては、別系統で供給してもよい。その場合、電源制御部１０４では、３通りの基準電位（Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３）が設けられ、それぞれ独立に切り替えられることになる。

図３は、図１で示すところのＸ線検出回路部１０１を６×６の３６画素で２次元状に表した図である。例えば、医療用で人体胸部を撮影するためには、例えば４１ｃｍ×４１ｃｍの受光面積で、１６０μｍピッチ程度の解像度が求められる。４１ｃｍ×４１ｃｍの受光領域で、１６０μｍピッチの場合、画素数は２５６０×２５６０で約６５５万画素になる。

図３で、Ｓ１−１からＳ６−６は光電変換素子またはＸ線検出素子（放射線検出素子）であり、間接方式の場合アモルファスシリコンを材料とし、直接方式の場合はアモルファスセレンを材料とする。放射線検出素子は、１１０１のセンサバイアス源Ｖｓによってバイアスされる。Ｔ１−１からＴ６−６はスイッチ素子であり、直接方式でも間接方式でも一般にはアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で作られる。Ｇ１からＧ６はＴＦＴを駆動するための駆動用のゲート配線であり、Ｍ１からＭ６はＴＦＴを介して放射線検出素子の信号を読み出すための読み出し配線である。Ｇ１からＧ６は主にシフトレジスタ回路で構成された駆動手段１１０３で駆動される。また、Ｍ１からＭ６までの読み出し配線は、読み出し手段１１０２で読み出される。Ｘ線検出素子Ｓ１−１からＳ６−６、スイッチ素子Ｔ１−１からＴ６−６、ゲート配線Ｇ１からＧ６、信号配線Ｍ１からＭ６をあわせて、放射線検出手段（放射線検出基板）１１０４と称する。

画素は、放射線検出基板１１０４上に行及び列方向に複数配列された、放射線を電気信号に変換する変換素子Ｓ１−１〜Ｓ６−６とスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ６−６を含む。駆動配線Ｇ１〜Ｇ６は、行方向の複数のスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ６−６に接続される。信号配線Ｍ１〜Ｍ６は、列方向の複数のスイッチ素子Ｓ１−１〜Ｓ６−６に接続され前記電気信号を伝達する。駆動手段１１０３は、駆動配線Ｇ１〜Ｇ６に接続される。読み出し手段１１０２は、信号配線Ｍ１〜Ｍ６に接続される。

図４は、駆動手段１１０３の内部を記載した回路例である。図１における駆動回路部１０３に相当する。Ｄフリップフロップ１２０１とアンド素子１２０２を図４のように構成することによりシフトレジスタが構成される。これらはＯＥ、ＳＩＮ、ＣＰＶという３つの信号によって制御される。一般に、Ｄフリップフロップ、アンド素子は、ディジタル回路であってその入出力電圧は、素子を作成するプロセス工程に関連する。一般にハイ（Ｈｉ）論理の入出力電圧は５Ｖ系であったが、昨今の低消費電力化の要望とプロセス技術の進歩もあって、３．３Ｖ系あるいはそれ以下の電圧で動作するデバイスもリリースされてきている。しかし、一般に、放射線検出基板１１０４のスイッチ素子は、アモルファスシリコンを材料としており、駆動電圧は、現在のアモルファスシリコンＴＦＴを製造するプロセス技術では５Ｖ以上であることが望ましい。従って、レベルシフト回路１２０３を設けて、アモルファスシリコンＴＦＴの特性に整合した駆動電圧に変換される。

図５は、図３で示す駆動手段（シフトレジスタ）１１０３の動作の一例を示すタイミングチャートである。この場合、Ｇ１からＧ６出力は１段ずつシフトしていく。

図６は、図３における読み出し手段１１０２の内部を記載した回路例である。図１における読み出し回路部１０２に相当する。但し、説明の簡単化のため図１の読み出し回路部１０２におけるオペアンプＡＭＰ２の部分は省略している。またオペアンプＡＭＰ１における容量ＣＦ１とＣＦ２の切り替えの部分も割愛している。

Ａ１からＡ６はオペアンプであり、それぞれ容量素子ＣＦ１からＣＦ６を図６のように構成することにより、積分器として機能する。ＳＷ１からＳＷ６は容量素子ＣＦ１からＣＦ６の積分電荷をリセットするためのスイッチ素子であり、制御信号ＲＣによってリセットされる。Ｃ１からＣ６は、オペアンプＡ１からＡ６の信号をサンプルホールドするための容量素子であり、スイッチ素子Ｓｎ１からＳｎ６をオンオフすることによりサンプルホールドされる。スイッチ素子Ｓｎ１からＳｎ６は制御信号ＳＨによってオンオフされる。Ｂ１からＢ６は、容量Ｃ１からＣ６の信号電位を正しく伝達するバッファアンプであり、それらの出力は、シフトレジスタ１３０１からの信号がスイッチＳｒ１からＳｒ６に印加されることによって並列信号が直列信号に変換されアンプ１３０２を介して出力される。

図７は、図６で示す読み出し手段１１０２の動作の一例を示すタイミングチャートである。図４で示す駆動手段（シフトレジスタ）１１０３の動作もあわせて記載している。

先ずは１行目の動作について説明する。Ｘ線検出素子Ｓ１−１からＳ６−１で光電変換された信号電荷はＧ１信号によって、スイッチ素子Ｔ１−１からＴ６−１がオンし、信号配線Ｍ１からＭ６を経由して読み出し手段１１０２のオペアンプＡ１からＡ６にそれぞれ入力される（転送動作）。結果としてこの信号電荷は容量ＣＦ１からＣＦ６に蓄積される。その後、信号ＳＨがハイレベル（オン）になり、サンプルホールド用の容量素子Ｃ１からＣ６にそれぞれ一括転送される。容量Ｃ１からＣ６の信号は、次々にシフトレジスタ１３０１からの信号Ｓｒ１からＳｒ６を受けて並列データが、時系列化した直列データに並べ替えられ１行分の信号が出力される（直列変換動作）。

次に２行目の動作について説明する。図６の構成によれば、１行目のデータのサンプルホールド信号ＳＨによって容量素子Ｃ１からＣ６にサンプルホールドした後は、２行目のデータの転送動作が可能となる。すなわち、容量ＣＦ１からＣＦ６を信号ＲＣによりリセットを行い、その後Ｇ２による転送動作が行われ、その後、直列変換動作が行われる。以下同様の動作を繰り返す。

図６に示す回路では、サンプルホールド回路があるために、ｎ＋１行目の転送動作とｎ行目の直列変換動作を同時に行うことができる。

１ラインの読み出し時間Ｔｒは、おおよそ、積分容量をリセットする時間（ＲＣ）と、駆動手段１１０３のシフトレジスタがオンする時間なわちＴＦＴのオン時間（ＯＥ）とサンプルホールドの時間（ＳＨ）の合計になる。

Ｔｒ≒ＲＣ＋ＯＥ＋ＳＨ

また、１ラインの時間Ｔｒは、おおよそ、読み出し手段１１０２のシフトレジスタ１３０１のパルス幅Ｓｒ１〜Ｓｒ６の合計とサンプルホールド時間ＳＨの合計時間（Ｓｒ１＋Ｓｒ２＋・・・Ｓｒ６＋ＳＨ）になる。

Ｔｒ≒Ｓｒ１＋Ｓｒ２＋Ｓｒ３＋Ｓｒ４＋Ｓｒ５＋Ｓｒ６＋ＳＨ

また、１フレームの読み出し時間Ｔｆは、ｎラインある場合（図３では６ライン）、以下のようになる。

Ｔｆ＝Ｔｒ×（ｎ＋１）

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態によるＸ線撮像装置（放射線撮像装置）におけるＸ線検出回路図を示している。図８は、読み出し回路部１０２の初段部のオペアンプ（増幅器）内部の回路を示しており、入力部の差動トランジスタ対（Ｑ１、Ｑ２）に接続される電流源８０１の電流量を切り替えられる構成を有する。

図８においては１チャネルの回路図を示しているが、実際は、ひとつの読み出し回路部（ＩＣチップ）１０２には例えば１２８チャネルあるいは２５６チャネルの多チャネルで構成される。そのため読み出し回路部１０２の動作すなわちオペアンプ動作をさせるために必要な電流源８０１の電流量は、読み出し回路部１０２の消費電流を大きく左右し、ＩＣチップからの発熱に大きく関与する。

本実施形態では、図１９で示されるようなＣアームに装着された状態で撮影する装着時撮影と図２０で示されるような取り外した状態で撮影する未装着時撮影とにおいて、電流源８０１の電流量を切り替えることを特徴としている。

演算処理部１０６は、未装着時撮影におけるオペアンプの定電流源８０１の電流量が、装着時撮影におけるオペアンプの定電流源８０１の電流量より少なくなるように平面Ｘ線検出装置１１を制御する。

図９は、図８の回路の動作を示すタイミングチャートである。図７中の１ライン分（Ｔｒ）を表記しており、またオペアンプＡＭＰ１のアナログ出力（ＶＡＭＰ１）を示している。

Ｘ線検出基板１１０４における光電変換素子（Ｘ線検出素子）ＰＤに蓄積された信号電荷をＱとし、オペアンプＡＭＰ１の反転端子（−）と出力端子ＶＡＭＰ１に接続された積分容量をＣＦ１とする。また、非反転端子（＋）に接続された基準電位をＶｒｅｆ１とすると、出力電位ＶＡＭＰ１は、以下のようになる。

ＶＡＭＰ１＝Ｖｒｅｆ１−（Ｑ／ＣＦ１）

但し、Ｖｒｅｆ１は、基準電位であって、光電変換素子ＰＤに蓄積された信号電荷による出力電圧はＱ／ＣＦ１である。信号ＲＣの目的は、オペアンプＡＭＰ１をバッファ状態にすることにより容量ＣＦ１をリセットすることであり、また不図示であるが、反転端子（−）に接続されたＸ線検出基板１１０４のＴＦＴからの信号配線の寄生容量をリセットする。信号ＲＣで容量ＣＦ１をリセットした後に、ＴＦＴのゲートが信号ＯＥのハイレベル時間だけオンし、次ラインの光電変換素子ＰＤに蓄積された信号電荷が容量ＣＦに蓄積される。それと同時に、光電変換素子ＰＤが基準電位Ｖｒｅｆ１にリセットされ、次のフレームの蓄積動作に備えることになる。

次に、図８に示すオペアンプのリセット時の動作について説明する。一般に差動入力トランジスタ対を構成する第１導電型のトランジスタＱ１、Ｑ２のゲート電位が変化すると、そのドレイン電流ＩＱ１、ＩＱ２は以下のように変化する。

ＩＱ１＝Ｉ＋ΔＩ
ＩＱ２＝Ｉ−ΔＩ

トランジスタＱ１、Ｑ２のドレインは定電流源を構成する第２導電型のトランジスタＱ３、Ｑ４のドレインとおのおの接続され、その差電流が第２導電型のゲート接地トランジスタＱ５、Ｑ６へ入力される。トランジスタＱ５を通過した電流は第１導電型トランジスタＱ７〜Ｑ１０で構成されるカレントミラー回路に入力される。この出力電流すなわちトランジスタＱ８のドレイン電流ＩＱ８とトランジスタＱ６を通過した電流ＩＱ６との差電流２ΔＩが位相補償容量Ｃｐを充放電することで出力電圧ＶＡＭＰ１を変化せしめる。

ＩＱ８＝Ｉ１−（Ｉ＋ΔＩ）
ＩＱ６＝Ｉ１−（Ｉ−ΔＩ）
ＩＱ６−ＩＱ８＝２ΔＩ

出力電圧ＶＡＭＰ１の変化はオペアンプの反転入力端子（−）であるところのトランジスタＱ２のゲート電極へフィードバックされΔＩ＝０となるよう安定する。

リセットスイッチＲＣがオンすると、その瞬間出力端子ＶＡＭＰ１は前画素の信号出力状態にあるのでトランジスタＱ２のゲート電位はトランジスタＱ１のゲート電位よりも、信号電圧Ｑ／ＣＦ１の分だけ低くなるために、トランジスタＱ１はオンし、トランジスタＱ２はオフする。これにより生じるトランジスタＱ１、Ｑ２のドレイン電流変化は、以下のようになる。

ΔＩ＝Ｉ

そのため、位相補償容量Ｃｐは差動トランジスタ対Ｑ１、Ｑ２のバイアス電流２Ｉで充電され、出力電圧ＶＡＭＰ１を１Ｖ変化せしめるのに必要な時間、すなわちオペアンプＡＭＰ１のスルーレートＳＲの逆数は次式で表される。

１／ＳＲ（ｓｅｃ／Ｖ）＝Ｃｐ／２Ｉ

したがって、リセット時間ＲＣは、信号電圧Ｖｓｉｇ＝Ｑ／ＣＦ１を乗じた時間が最低必要になる。

ＲＣ＝Ｖｓｉｇ／ＳＲ
＝Ｑ／ＣＦ１×（Ｃｐ／２Ｉ）

すなわちリセット時間ＲＣを短縮するためには、位相補償容量値Ｃｐを小さくするか、電流源８０１におけるバイアス電流値２Ｉを大きくすればよい。

しかしながら、信号ＲＣによるリセット時において、オペアンプはバッファアンプとなるので位相補償容量値を小さくすると系が不安定になってしまうので、リセット時でも安定するよう容量Ｃｐは比較的大きい値が通常用いられる。これを充電しスルーレートＳＲを高めるには、大きなバイアス電流値が必要となる。このバイアス電流はリセット期間のみならず読み出し期間も消費されるＤＣ電流となるので、システム全体の消費電力の増大につながる。

すなわち１ラインの読み出し時間を短くし、高速化を図るためにはバイアス電流を大きくしスルーレートを向上させる必要があるが、反面、消費電力が増大し発熱するといったように、スピードと消費電力（発熱）の関係はトレードオフの関係にあるといってよい。

図２０に示されるようなＣアームから取り外して撮影する未装着撮影においては、Ｘ線検出器の放熱環境が、装着時撮影と異なるため、本実施形態では発熱量を抑えるべく、オペアンプの電流源のバイアス電流量を切り替えることを特徴としている。

図１０は、本実施形態におけるオペアンプの電流源によるバイアス電流量を、装着時撮影と未装着時撮影において切り替える回路図である。図１０においては、初段のオペアンプを構成する差動トランジスタ対とそれらに接続される電流源との接続関係を、多チャネルで構成された場合の回路接続例を示している。

１００９はオペアンプであり、１０１０は定電圧源、１０１１は装着時撮影と未装着時撮影とで切り替えるスイッチである。

トランジスタＱ１、Ｑ３を流れる電流Ｉｒ１は、ＶｒとノードＡとＧＮＤに接続された抵抗値Ｒ１、Ｒ２で決定され、スイッチ１０１１がオフの場合、Ｉｒ１＝Ｖｒ／（Ｒ１＋Ｒ２）になる。

トランジスタＱ２、Ｑ４はカレントミラーの構成になっているため流れる電流はＩｒ１となり、更にはオペアンプの差動トランジスタ対に接続された電流源も、同じくＩｒ１が流れる。

入力段数が２５６チャネル接続された読み出し回路部においては、２５６倍のＩｒ１の一定バイアス電流が流れる。更に、初段部のみならず、次の段も同じオペアンプで構成した場合、更に２倍のバイアス電流が流れることになる。スイッチ素子１０１１をオンした場合、スイッチのオン抵抗が理想的に零の場合、ノードＡとＧＮＤに接続された抵抗値はＲ１となり、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に流れる電流Ｉｒ２はＩｒ２＝Ｖｒ／Ｒ１となり、Ｉｒ２＞Ｉｒ１の関係になる。

本実施形態の場合、装着時撮影においては、スイッチ１０１１をオンし、未装着時撮影においては、スイッチ１０１２をオフすることによって、消費電流を切り替えている。

また、図１０に関する以上の説明では、抵抗値を切り替えることによりバイアス電流を切り替えているが、オペアンプ１００９に接続された定電圧源１０１０の電圧値ＶＲを切り替えてもよい。

装着時撮影と未装着時撮影においては、未装着時撮影の方の消費電流を小さくするすなわち発熱量を小さくすることができる。反面、リセット時に必要な時間が増大するために、スピードについては、未装着時撮影の方が不利になる。それぞれの撮影における駆動のシーケンスによっても発熱量は異なるため、状況に応じて抵抗値Ｒ１、Ｒ２や、電圧値ＶＲを設定してやればよい。

例えば、図１９のようなＣアーム装着時の装着時撮影では高速の透視撮影を行い、図２０のような未装着時撮影においては、静止画撮影を行うように決めてもよい。

また、図２０の未装着時撮影は、Ｃアーム本体に固定されたＸ線源を用いて撮影を行っているが、このＸ線に限らず、別のＸ線源を用いてもよい。

また、装着時撮影では、高速透視撮影を行い、未装着時撮影においては、静止画撮影または、低速の簡易的な透視撮影を行ってもよい。

また、未装着時撮影において、装着時撮影時と同等な高速透視撮影を行いたい場合、発熱の状態を鑑みて撮影時間を制限してもよい。

（第３の実施形態）
図１１は、図３と同様、放射線検出手段１１０４を６×６の３６画素で２次元状に表した図である。図３と異なるところは、ＴＦＴに接続される信号配線（図１１中の縦の配線）Ｍ１〜Ｍ６が中央で分離されており、読み出し手段（１１０２、１１１２）が上下に設けられている点である。また、ＴＦＴのゲート配線（図１１中の横の配線）Ｇ１〜Ｇ６を駆動するための駆動手段１１０３が左右に設けられている点である。ゲート配線Ｇ１〜Ｇ６は中央で分離はされていない。

このように信号配線Ｍ１〜Ｍ６を中央で分離することにより、例えばＧ１行とＧ４行が同時に駆動できる。次にＧ２行とＧ５行が同時に駆動でき、Ｇ３行とＧ６行が同時に駆動することができるため、すなわち、１フレームの読み出し時間は図３に比べて約半分ですむ。すなわち高速化が実現できる。駆動手段１１０３を左右接続することにより、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ６の配線抵抗や配線容量によって生ずるゲート駆動パルスの遅延や波形の変形を防止または軽減する。ゲート配線Ｇ１〜Ｇ６の波形の変形は、オフセット出力波形のばらつきを発生させるため、図１１のように駆動手段１１０３が左右両側から同時に駆動することが特性上望ましい。

一方、図３と比べて、図１１の回路構成においては、読み出し手段の個数が２倍、駆動手段の個数が２倍必要となる。

例えば、医療用で人体胸部を撮影するためには、４１ｃｍ×４１ｃｍの受光面積で、１６０μｍピッチ程度の解像度が求められる。４１ｃｍ×４１ｃｍの受光領域で、１６０μｍピッチの場合、画素数は２５６０×２５６０で６５５万画素程度になる。

一例として、読み出し手段１１０２、１１１２のＩＣを１個あたり３２０チャネルで構成した場合、読み出し手段（ＩＣ）１１０２、１１１２の数は、図１１の場合、上下あわせて１６個必要となる。また、駆動手段１１０３のＩＣを同じく１個あたり３２０チャネルで構成した場合、駆動手段（ＩＣ）１１０３の数は、左右あわせて１６個必要となる。図１２に、その例の実装時の概略図を示している。

図１２は、本発明の第３の実施形態による未装着時撮影におけるＸ線検出部の動作例である。本実施形態は、Ｃアームに装着された時の装着時撮影においては全ＩＣを駆動させる。Ｃアームから取り外した時の未装着時撮影においては、Ｘ線照射領域（照射野）に応じて、該当する読み出し回路１１０２，１１１２及び駆動回路１１０３だけを動作させ（Ｅｎａｂｌｅ）る。そして、Ｘ線照射領域以外の読み出し回路１１０２，１１１２及び駆動回路１１０３は動作させない（Ｄｉｓａｂｅｌｅ）。Ｘ線照射領域の境界が、読み出し回路１１０２，１１１２のチャネルの途中であった場合、その読み出し回路を「Ｅｎａｂｌｅ」にする。Ｘ線照射領域の境界が、駆動回路１１０３のチャネルの途中であった場合、その駆動回路は「Ｅｎａｂｌｅ」にする。

「Ｅｎａｂｌｅ」と「Ｄｉｓａｂｌｅ」の切り替えは、各ＩＣに入力する制御信号で行う。制御信号によって「Ｄｉｓａｂｌｅ」に設定されたＩＣは、「Ｅｎａｂｌｅ」に設定されたＩＣよりも著しく消費電力が少なく、発熱量が小さくなる。

Ｘ線照射領域は、一般にＸ線源の出射部近傍に具備された絞り（コリメータ）によって選択され、自動で絞りを制御するタイプや、Ｘ線撮影技師が手動で決定するタイプがある。

Ｘ線照射領域に応じた読み出し回路１１０２，１１１２や駆動回路１１０３の選択は、例えば予め放射線検出手段１１０４を一度スキャンしてその読み出し回路１１０２，１１１２のデータから照射野を認識して、以降の撮影に反映すればよい（動画撮影の場合）。

あるいは、撮影技師が予め照射野を手動で決定し、それに応じて読み出し回路１１０２，１１１２と駆動回路１１０３を決めてもよい。

図１３は本実施形態によるＸ線検出部の読み出し回路１１０２，１１１２における「Ｅｎａｂｌｅ」と「Ｄｉｓａｂｌｅ」を切り替える回路例である。図１３は、図１０と異なるところは、トランジスタＱ１とＱ２のゲートと電源との間にスイッチ１０１２を具備したところである。このスイッチ１０１２が、オンすることによって、ＰＭＯＳ（Ｑ２）がオフし、各チャネルの差動トランジスタ対に接続される電流源に電流が流れなくなり、オペアンプ動作が行われなくなる。すなわち、電力消費が著しく小さくなり発熱が抑制される。

図１２において、制御信号は、各ＩＣに１本で説明したが、Ｘ線照射野の境界が、チャネルの途中になる可能性があるため、更に効率よく制御するためには、各ＩＣに複数本の制御線を設けてもよい。

また、図１３では、初段のオペアンプの電流源を制御している図であるが、２段目や３段目にオペアンプがカスケード接続されている場合、同様な接続を行って制御すればよい。その場合１チップあたり、３２０ｃｈ×３＝９６０個のオペアンプの電流源が絶たれることになり、電力の消費が大きく抑制されることになる。ひいては発熱量が大きく軽減される。

演算処理部１０６は、未装着時撮影では、Ｘ線（放射線）照射領域を含む読み出し回路１１０２，１１１２及び駆動回路１１０３を動作させ、Ｘ線（放射線）照射領域以外の領域の読み出し回路１１０２，１１１２及び駆動回路１１０３を動作させない又は消費電流を低減させるようように平面Ｘ線検出装置１１を制御する。

（第４の実施形態）
図１４は、本発明の第４の実施形態によるＸ線検出回路部の回路図である。図１４では、第３の実施形態で説明したオペアンプのバイアス電流を遮断する（Ｄｉｓａｂｌｅ）制御端子に「ＩＤＬＥ」という端子名をつけている。また、第２の実施形態で説明した、オペアンプのバイアス電流量を切り替える制御端子に「ＢＩＡＳ」という端子名をつけている。オペアンプ（ＡＭＰ１）の反転入力端子にはＸ線検出回路部からの信号配線が接続されている。またオペアンプ（ＡＭＰ１）の非反転端子には基準電位１０１５によりＶｒｅｆ１の電位が与えられている。また、オペアンプ（ＡＭＰ１）の出力端子には、保護抵抗を介し、スイッチ１０１３が接続され、出力端子がＶｒｅｆ１に接続されるように、信号ＩＤＬＥで制御されるようになっている。すなわち信号ＩＤＬＥがオンすることによりＯＲ回路１０１６によりスイッチ１０１７がオンし、信号ＲＣによる制御が効かず、オペアンプの反転端子（−）すなわちＸ線検出部（Ｘ線検出基板）からの信号配線がＶｒｅｆ１にバイアスされることになる。

言い換えれば、オペアンプＡＭＰ１をバッファ状態に動作させなくても出力端子と、反転端子を同電位にすることができる。これは消費電力の観点で有利である。

Ｘ線検出素子（光電変換素子）をアモルファスシリコンのような材料で構成した場合、電源投入直後の素子はダーク電流が安定せず、暫くの間、擬似的な駆動を行う必要がある。この擬似的な駆動をアイドリングと称す。アイドリングの期間、オペアンプを動作させる（Ｅｎａｂｌｅ）ことは、電力が消費され発熱を伴う。

従って、この期間は、Ｘ線検出部はアイドリング動作を行い、オペアンプは「Ｄｉｓａｂｌｅ」の状態が望ましい。これにより、撮影動作としてのトータルの消費電力を低減することができる。本実施形態では、信号ＩＤＬＥにより、オペアンプを「Ｄｉｓａｂｌｅ」状態にし、かつオペアンプの出力端子からスイッチ１０１７を介し、Ｘ線検出部の信号配線にＶｒｅｆ１のバイアスを与える。このようにすれば、ＴＦＴのゲート電圧及びフォトダイオードのバイアスを供給することにより、アイドリング動作を行うことができる。

図１５は、本実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、装着時撮影におけるタイミングを示している。Ｘ線検出器の動作を「ＦＰＤ」として表現している。

図１５（ａ）は、Ｘ線が連続的にパルス状に照射され、Ｘ線（Ｘ−ｒａｙ）が照射されていない期間にＦＰＤから１フレーム分の画像データが読み出される例である。この撮影は透視撮影の例である。

図１５（ｂ）も透視撮影の例である。Ｘ線が連続的にパルス状に照射され、Ｘ線が照射されていない期間にＦＰＤから１フレーム分の画像データと１フレーム分のＦＰＮ（固定パターンノイズ）データを読み出す例である。画像データからＦＰＮを差し引くことにより、Ｘ線検出部の固定パターンノイズや、光電変換素子の残像成分が除去される。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に対してフレームレートが半分になる。

図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の透視を行っている間に、静止画撮影を挿入している例である。一般に静止画撮影データは詳細診断に用いられるため、透視時のＸ線よりも多いＸ線が照射される。この図においては、静止画撮影ではＦＰＮデータを採取し、透視期間ではＦＰＮデータを採取していない。図１５（ｃ）では、静止画撮影の後に、再度透視撮影が行われているが、静止画撮影で終了してもよい。

図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）においては、いかなる期間も、ＩＤＬＥ端子は「ローレベル（Ｌｏ）」状態になっており、すなわちスイッチ１０１２やスイッチ１０１３はオフしており、オペアンプＡＭＰ１は「Ｅｎａｂｌｅ」の状態で動作を行っている。

図１６は、本実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、未装着時撮影におけるタイミングを示している。図１６は、静止画撮影のシーケンスを記述している。

図１６は、静止画撮影を行うまでは、ＩＤＬＥ端子を「ハイレベル（Ｈｉ）」（オン）にすることにより、オペアンプのバイアス電流を遮断し、電力の消費を低下させ発熱を抑制した「Ｄｉｓａｂｌｅ」の状態である。しかし、この期間は、不図示であるが、ＴＦＴの駆動やセンサにバイアスが与えられ、Ｘ線検出回路はアイドリング動作の状態になっている。

静止画撮影の要求があった場合、Ｘ線がパルス状に照射され、その画像データが読み出され、更にＦＰＮデータも読み出される。再び、アイドリングにもどり、２枚目の静止画撮影が行われる。

図１６（ａ）においては、「ＩＤＬＥ」信号が、Ｘ線照射前に切り替わっており、図１６（ｂ）においては、「ＩＤＬＥ」信号が、Ｘ線照射後すなわち読み出し動作の直前に切り替わっている。どちらでもよいが、図１６（ｂ）の方が発熱は抑制される。

なお、図１４では、紙面の都合上１チャネル分のみしか表記していないが、図１３同様な、多チャンネルで構成されることはいうまでもない。

平面Ｘ線検出装置１１は、装着時撮影では動画撮影及び静止画撮影が可能であり、未装着時撮影ではアイドリング駆動及び静止画撮影が可能である。

（第５の実施形態）
図１７は、本実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、未装着時撮影におけるタイミングを示している。図１６においては、静止画のみの撮影の例であるが、図１７は、透視撮影と静止画撮影の混合撮影である。透視撮影においてはＢＩＡＳ端子を「Ｌｏ」（オフ）にして、オペアンプの消費電流を抑えた駆動により発熱を抑制している。但し、この場合、ＢＩＡＳ端子が「Ｈｉ」の時に比べてスピードの点では若干不利になるため、ＢＩＡＳ端子が「Ｌｏ」の時に比べて高速の透視撮影は行えない。静止画撮影要求があった場合、静止画用のＸ線が照射され、１フレーム分の静止画画像の読み出し動作を行い、更にＦＰＮの読み出し動作を行う。図１７では、この期間、ＢＩＡＳ端子を「Ｈｉ」にしている。

オペアンプ入力段の差動トランジスタ対に流すバイアス電流により、トランジスタのランダムノイズが変化する。一般に、大きい電流を流すことにより、入力部の差動トランジスタ対のコンダクタンスが小さくなるためノイズが低減する。本実施形態では、静止画撮影画像は、診断用として用いられるために、静止画撮影においてＢＩＡＳ端子を「Ｈｉ」にしている。

しかし、Ｘ線照射量を大きく設定できるような場合や、Ｓ／Ｎ比がそれほど気にしなくてよい場合などは、敢えてＢＩＡＳ端子を「Ｈｉ」にする必要はない。つまり、撮影や診断の目的に応じて選択すればよい。

（第６の実施形態）
図１８は、本発明の第６の実施形態によるＸ線撮像装置の概略図である。ＣアームとＸ線検出器の構造図を示している。９０１は蛍光体、９０２は熱拡散板、９０３はヒートパイプ、９０４は読み出し回路、９０５は熱交換器、９０６はＣアーム、９０７は信号・電源ケーブル、９０８はヒートパイプ、９０９は熱拡散板、９１０は熱伝導シートである。９１１はコネクタ、９１２は固定フック、９１３は平面Ｘ線検出器、９１４はサポート基板、９１５は２次元センサ、９１６はシステム基板、９１７は延長ケーブル、９９０は装着検知部である。

本実施形態における、平面Ｘ線検出器９１３は、図３や図１１や図１２で示したような回路構成をもつ２次元センサであり、光入射面上にＸ線を可視光に変換する蛍光体９０１を配置したものである。９０４は読み出し回路部である。駆動回路は図９には図示していない。それらをサポート基板９１４に接着した構成となっている。

サポート基板９１４上には、ＡＤコンバータや、駆動回路部（不図示）やタイミング生成部や、放射線検出回路や駆動回路部や読み出し回路部などの電源を制御・供給する電源制御部や、メモリやＣＰＵを具備した演算処理部などのシステム基板が固定されている。ＡＤコンバータは、読み出し回路部から出力される信号をＡＤ変換する。タイミング生成部は、読み出し回路にタイミングを与える。システム基板９１６は図ではひとつであるが、複数枚であってもよい。

本実施形態において、平面Ｘ線検出器９１３は熱拡散板９０２を具備する。熱拡散板９０２には、ヒートパイプ９０３が接続されており読み出し回路部９０４等から発する熱が伝達される仕組みとなっている。

Ｃアーム９０６には、上記の平面Ｘ線検出器９１３と同様の熱拡散板９０９と熱伝導シート９１０が具備されている。Ｃアーム９０６と平面Ｘ線検出器９１３が結合された状態では、平面Ｘ線検出器９１３の熱拡散板９０２が熱伝導シート９１０を介してＣアーム９０６の熱拡散板９０９と熱的に接続される。

Ｃアーム９０６には、熱拡散板９０９の熱を外部に排出する為のヒートパイプ９０８と熱交換器９０５が備わっており、平面Ｘ線検出器９１３内部から伝達される熱を外部に排熱することができる。平面Ｘ線検出器９１３は、Ｃアーム９０６に装着されている時には、発生した熱をＣアーム９０６へ伝達させて放熱させるための放熱伝達手段を有する。

ここで、ヒートパイプ９０８とは、内部に封入された液体の気化／液化の相変化と毛細管現象を利用した熱伝導システムの総称である。ヒートパイプ９０８の熱伝導率は非常に高く、効率良く熱を伝達することができる。

このヒートパイプ９０８は形状の自由度が高いうえ可動部が無くメンテナンスも不要なため、医療機器のような高い信頼性を求められる装置に好適である。

本実施形態における熱拡散板９０２，９０９の材料は、銅やアルミニウムといった熱伝導性の高い金属である。

熱伝導シート９１０は熱伝導率の高いシリコーンゴムやアクリルゴムを用いたシート状の物である。金属のような熱拡散板同士の接続においては、その間に空気層が生じてしまうために効率よく熱伝導ができなくなるのが、熱伝導シート９１０はそれらを防ぐ役割がある。この熱伝導シート９１０はＣアーム９０６側の熱拡散板９０９に固定されている。

本実施形態におけるＣアーム９０６と平面Ｘ線検出器９１３との電気的接続は、平面Ｘ線検出器９１３をＣアーム９０６に固定するのと同時に接続される。

Ｃアーム９０６を含む撮影システムと平面Ｘ線検出器９１３との電気的接続はコネクタ９１１によって行われる。コネクタ９１１を介して、Ｃアーム９０６側からはＸ線検出器９１３を駆動するのに必要な電源や電気信号が供給され、平面Ｘ線検出器９１３からは画像データやシステムの状態信号をＣアーム９０６側に出力される。

図１８（ｂ）はＣアーム９０６から平面Ｘ線検出器９１３を分離した状態を示している。平面Ｘ線検出器９１３をＣアーム９０６から分離した場合は、延長ケーブル９１７をコネクタ９１１に接続することで、平面Ｘ線検出器９１３での撮影が可能である。

図１８における９９０は、平面Ｘ線検出器９１３をＣアーム９０６に装着した時と取り外しをした時（未装着時）を検知するための装着検知手段（装着検知部）である。装着状態か未装着状態を検知し、その信号によって、Ｘ線撮像手段の発熱量を異なるように制御する。

図２２には、Ｃアーム９０６側に設けられた装着検知手段９９０で装着状態を検知し、その制御信号によりＸ線撮像手段を制御する概略を示している。

装着検知手段９９０からの制御信号により、図１、図２においては、演算処理部１０６にフィードバックがかかって、演算処理部１０６から電源制御部１０４への制御信号によって、電圧Ｖｓ、Ｖｃｏｍ、Ｖｄｄ、Ｖｒｅｆ１などが制御され、発熱量が制御される。

また、装着検知手段９９０からの制御信号により、図８においては、電流源８０１を制御されることにより、発熱量を変えることができる。

また、装着検知手段９９０からの制御信号により、図１１、図１３においては、スイッチ１０１１を制御することにより、発熱量を変えることができる。

また、装着検知手段９９０からの制御信号により、図１２において、それぞれの読み出し回路や駆動回路の状態（ｅｎａｂｌｅ／ｄｉｓａｂｌｅ）を変化させることにより発熱量を変えることができる。不図示であるが、それらを選択する方法は、現在のディジタル技術を駆使すれば、容易に達成できる。

また、装着検知手段９９０からの制御信号により、図１５、図１６、図１７においては、ＩＤＬＥ信号やＢＩＡＳ信号を変えることにより、発熱量を変えることができる。不図示であるが、ＩＤＬＥ信号やＢＩＡＳ信号のタイミング作成方法は、現在のディジタル技術を駆使すれば、容易に達成できる。

図２１は、装着検知手段９９０の例を示す図であり、図２１（ａ）は電気回路図で、図２１（ｂ）は機械的概念図である。

９９１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、発光ダイオード９９１からの光が、フォトトランジスタ９９２のベース部（受光部）に照射されることによりオン状態となって、制御信号が「Ｌｏ」レベルとなる。フォトトランジスタ９９２の受光部に発光ダイオード９９１の光が照射されない場合、オフ状態となり、制御信号は「Ｈｉ」状態となる。

９９３は、前述の図２１（ａ）の電気回路が埋め込まれた部材であり、窓９９５を抜けたＬＥＤの光は、対向部に設けられた窓（不図示）を介し、フォトトランジスタ部（不図示）に入力される。９９４は、Ｘ線撮像手段がＣアーム９０６に装着されたときに、ＬＥＤとフォトトランジスタ間の光を遮って、また、取り外した時すなわち未装着時にＬＥＤの光がフォトトランジスタに照射されるように作動する遮光部材である。図２１では、制御信号は、装着時に「Ｈｉ」で、未装着時に「Ｌｏ」となる。図２１（ｂ）はフォトインタラプタと称される。発光ダイオード９９１の光の波長は、周囲の光から遮光されていれば赤外光でも可視光でもよいが、周囲の光（蛍光灯）が入り込む場合は、赤外ＬＥＤを用いることが望ましい。

図１８ではＣアーム９０６と平面Ｘ線検出器９１３を延長ケーブル９１７で接続したが、コネクタ９１１と同様の機能を持つコネクタがあればそのコネクタと接続しても良い。

例えば、図２０に示した車輪が付いた移動式Ｘ線発生装置１３のコネクタに接続してもよい。

Ｃアーム９０６と平面Ｘ線検出器９１３との機械的接続は固定フック９１２によって行われる。平面Ｘ線検出器９１３の筐体側面にある溝にフックがかかることで固定される。

未装着時撮影においては、ケーブルが、撮影の邪魔になったり、撮影行為の途中で手や足でケーブルを引っ掛けてＸ線検出器９１３を破壊したりする可能性があるため、ケーブルがない方式（ケーブルレス）が望まれる。Ｘ線検出器９１３に入力する駆動信号は、Ｘ線検出器９１３内に無線インターフェースやアンテナを具備し無線通信によって外部から制御すればよい。あるいは、無線通信は行わず、Ｘ線検出器９１３内部にタイミング発生部や制御部を設けてもよい。また、Ｘ線検出器９１３からの画像情報を備えたディジタル信号は、同じく無線通信で行ってもよいし、Ｘ線検出器９１３側に撮像データを蓄えるＵＳＢメモリやＭＯディスクやハードディスクのような容易に取り外し可能な記憶部を具備すればよい。

未装着時撮影においてケーブルレス化を達成するためには、Ｘ線検出器９１３などに供給する電源（バッテリ）をＸ線検出器９１３内部に具備する必要がある。Ｃアーム９０６に装着している時の装着時撮影は、Ｘ線撮像装置の電源を用い、未装着時撮影においては、Ｘ線検出器９１３内部に具備したバッテリで駆動する。バッテリは、大容量で充電可能なタイプが望ましいが、反面、容量増大は大きさと重さの問題が生ずる。未装着時撮影で求められるＸ線検出器９１３は、軽く持ち運びが可能なことである。そのために必要なバッテリは、ある程度の容量が小さいことが、やむを得ず要求される。本実施形態は、そういった事情にも対応可能である。すなわち、未装着時撮影において発熱を抑制するような駆動を行う本実施形態は、ケーブルレス化に必須なバッテリ化を促進するものである。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、以下に用語の定義を説明する。透視撮影とは、動画撮影と同意味であり、連続的にＸ線画像を観察者がモニタなどを通してリアルタイムに観察してもよいし、ディジタルデータとして記憶媒体に一旦記憶したあと、別途再生し、モニタで観察してもよい。記憶媒体に記憶させた透視画像データは、一部または全てを紙やフィルムに印刷し、複数の静止画像として観察してもよい。

静止画撮影も同様で、そのままモニタで観察するか、メモリに記憶した後で観察するかは特に区別するものではない。

平面Ｘ線検出器９１３は、放射線検出基板１０１、駆動手段１０３、読み出し手段１０２、ＡＤ変換手段１０５が支持板９１４に接着またはネジで固定され、それらが周囲を覆うためのカバー部材の中に収納された構造を有する。

前記カバー部材の放射線入射面は、炭素を主成分にした材料からなり、放射線入射面以外は、マグネシウム、アルミニウム、ステンレス、プラスチックいずれかである。前記支持板は、マグネシウム、アルミニウム、ステンレス、プラスチックいずれかの材料である。

平面Ｘ線検出器９１３は、持ち運びが可能な取っ手部分を少なくとも１箇所以上具備する。平面Ｘ線検出器９１３はバッテリを具備し、装着時撮影においては、Ｃアーム９０６を経由した電源配線から電力が供給され、未装着時撮影においては、前記バッテリから電力が供給される。前記バッテリは簡単に取り外せる構造を有する。

平面Ｘ線検出器９１３は、メモリを具備し、装着時撮影においてはＣアーム９０６を経由したデータ転送用の電気配線を経由してデータが出力され、装着時撮影においては前記メモリにデータを蓄える。前記メモリは簡単に取り外せる構造を有する。装着時撮影においては、Ｃアーム９０６を経由した電気配線があり、未装着時撮影においては、Ｃアーム９０６から完全に切り離され状態で撮影できる。

放射線検出素子ＰＤは、放射線を可視光に変換する波長変換体と可視光を受光して電気信号に変換する光電変換体からなる。前記波長変換体は、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ及びＣｓＩから少なくとも１種類選択された母体材料を主として構成されている。前記光電変換体は、アモルファスシリコンを主材料として構成されている。

放射線検出素子ＰＤは、セレン（Ｓｅ）、ヒ素化ガリウム（ＧａＡｓ）、ヨウ化銀（ＨｇＩ２）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、又はテルルと亜鉛とカドミウムの混晶（ＺｎＣｄＴｅ）のいずれかを主たる材料として選択され、放射線を蛍光体を介さずに直接電荷に変換するものでもよい。

図１９及び図２２において、平面Ｘ線検出器１１と放射線源１２が接続されたＣアーム１６が車輪２５がついた台車に接続される。前記台車の中には、放射線源１２や平面Ｘ線検出器１１を制御するシステムコントローラ部２０，２１と、画像処理部とデータ記憶部とを備え、更に放射線源の電源や、放射線検出手段の電源や、放射線検出手段や放射線源の熱を放熱する熱交換器を具備する。前記台車の外側には、平面Ｘ線検出器１１で撮影した画像を観察できるモニタ２２が少なくとも１台具備されている。前記台車とＣアーム１６の接続部において、Ｃアーム１６は、前後、左右、上下の移動及び回転ができる機構を有する。

通常Ｃアームの装着した状態で行われる透視撮影や静止画の撮影のみならず、Ｃアームから取り外した状態においても撮影が可能な使い勝手のよいＸ線撮像装置の提供が可能である。Ｘ線検出器をＣアームから取り外し撮影を行うことができれば、Ｃアームの装着されているＸ線源のみならず、撮影室に備え持っている別のＸ線を使用することも可能になり、使い勝手が向上するだけではなく、画質を向上させることも可能である。未装着時撮影においては、消費電力を抑制する駆動を行うため、バッテリを用いた駆動に有利である。また、未装着時撮影においては、フィルムカセッテと同様、カセッテのケーブルレス化を促進させることができる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の第１の実施形態によるＸ線撮像装置におけるＸ線検出器の回路構成図である。 本発明の第１の実施形態によるＸ線撮像装置におけるＸ線検出器の回路構成図である。 図１、図２で示すところのＸ線検出回路部を２次元状に表記した図である。 図３における駆動回路図の内部を記載した回路例を示す図である。 図３における駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 図３における読み出し回路図の内部を記載した回路例を示す図である。 図６における読み出し回路図の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態によるＸ線撮像装置におけるＸ線検出器の回路図である。 図８の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態によるＸ線撮像装置であって、オペアンプバイアス電流を、装着時撮影と未装着時撮影において切り替えるための回路図である。 図１、図２で示すところのＸ線検出回路部を２次元状に表記した図である。 本発明の第３の実施形態によるＸ線検出器の動作の状態（未装着時撮影時）を示す図である。 第３の実施形態によるＸ線検出部の読み出し回路部であって、「Ｅｎａｂｌｅ」と「Ｄｉｓａｂｌｅ」を切り替えるための回路図である。 本発明の第４の実施形態によるＸ線検出部の回路図である。 本発明の第４の実施形態の動作（装着時撮影時）を示すタイミングチャートである。 本発明の第４の実施形態の動作（未装着時撮影）を示すタイミングチャートである。 本発明の第５の実施形態の動作（未装着時撮影）を示すタイミングチャートである。 第６の実施形態によるＸ線撮像装置であって、ＣアームとＸ線検出器の構造図である。 従来例を示す図であり、特許２００５−０００４７０号公報に示されているモバイル型Ｘ線撮像装置の概略図である。 従来例を示す図であり、特許２００５−０００４７０に示されているモバイル型Ｘ線撮像装置の概略図である。 装着検知手段の例を示す図である。 Ｃアーム側に設けられた装着検知手段で装着状態を検知し、その制御信号によりＸ線撮像手段を制御する概略を示す図である。

符号の説明

１０１ Ｘ線検出回路部（Ｘ線検出手段）
１０２ 読み出し回路部（読み出し手段）
１０３ 駆動回路部（駆動手段）
１０４ 電源制御部
１０５ ＡＤ変換部
１０６ 演算処理部
１０７ タイミング生成部
ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３ オペアンプ

Claims (10)

1. 平面検出器と、前記平面検出器及び放射線源とを保持する保持部とを有し、前記平面検出器は前記保持部に着脱可能な構造を有する放射線撮像装置であって、
   前記平面検出器を前記保持部に装着した時に撮影する装着時撮影と、前記平面検出器を前記保持部から取り外した時に撮影する未装着時撮影の両方の撮影が可能であって、前記未装着時撮影における前記平面検出器の発熱量が、前記装着時撮影における前記平面検出器の発熱量より小さくなるように前記平面検出器を制御する制御部を有することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記平面検出器は、
   基板上に行及び列方向に複数配列された、放射線を電気信号に変換する変換素子とスイッチ素子を含む画素と、
   行方向の複数の前記スイッチ素子に接続された駆動配線と、
   列方向の複数の前記スイッチ素子に接続され前記電気信号を伝達するための信号配線と、
   前記駆動配線に接続された駆動手段と、
   前記信号配線に接続された読み出し手段と、を含み、
   前記制御部は、前記未装着時撮影における前記平面検出器の消費電力が、前記装着時撮影における前記平面検出器の消費電力より小さくなるように前記平面検出器を制御することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
3. 前記制御部は、前記未装着時撮影における前記読み出し手段の消費電力が、前記装着時撮影における前記読み出し手段の消費電力より小さくなるように前記平面検出器を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
4. 前記制御部は、前記未装着時撮影における前記読み出し手段の電源電圧が、前記装着時撮影における前記読み出し手段の電源電圧より低くなるように前記平面検出器を制御することを特徴とする請求項３記載の放射線撮像装置。
5. 前記読み出し手段は増幅器を含み、
   前記制御部は、前記未装着時撮影における前記増幅器の定電流源の電流量が、前記装着時撮影における前記増幅器の定電流源の電流量より少なくなるように前記平面検出器を制御することを特徴とする請求項３記載の放射線撮像装置。
6. 前記制御部は、前記未装着時撮影における前記変換素子のバイアス又は前記スイッチ素子の駆動電圧が、前記装着時撮影における前記変換素子のバイアス又は前記スイッチ素子の駆動電圧より低くなるように前記平面検出器を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
7. 前記平面検出器は、前記保持部に装着されている時には、発生した熱を前記保持部へ伝達させて放熱させるための放熱伝達手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記制御部は、前記未装着時撮影では、放射線照射領域を含む前記読み出し手段及び前記駆動手段を動作させ、前記放射線照射領域以外の領域の前記読み出し手段及び前記駆動手段を動作させない又は消費電流を低減させるようように前記平面検出器を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
9. 前記平面検出器は、前記装着時撮影では動画撮影及び静止画撮影が可能であり、前記未装着時撮影ではアイドリング駆動及び静止画撮影が可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. さらに、前記平面検出器が前記保持部に装着されているか否かを検知する装着検知手段を有し、
    前記制御部は、前記検知結果に応じて制御を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

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