JP2010098419A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像撮影を行ってから短時間で電気信号を読み出すことが可能で、かつ、電気信号の真値を得ることが可能な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】撮像素子７が二次元状に配列された放射線画像撮影装置１において、撮像素子７から電荷を読み出し電気信号に変換する読み出し回路１７と、撮像素子７に蓄積された電荷を放出させるスイッチ素子８と、スイッチ素子８のオン／オフを制御する制御手段２２とを備え、制御手段２２は、放射線画像撮影後、撮像素子７ごとに、スイッチ素子８を少なくとも２回オン状態としてそれぞれ電荷を放出させて電気信号に変換して出力させ、少なくとも２回分の電気信号の信号値Ａ、Ｂに基づいて、撮像素子７から読み出し回路１７への電荷の流入量ｑ（ｔ）を近似する特性曲線に基づく演算により、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出する。
【選択図】図８

Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、二次元状に配列された撮像素子内で発生した各電荷を読み出し回路で読み出す放射線画像撮影装置に関する。

照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波の光エネルギに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて撮像素子という。

このような放射線画像撮影装置（ＦＰＤ（Flat Panel Detector）ともいう。）では、通常、例えばガラス基板上に複数の走査線と複数の信号線とを互いに交差するように配設して、走査線や信号線で区画された基板上の各領域に撮像素子が設けられている。そして、放射線や放射線から変換された電磁波の照射により各撮像素子内で発生した電荷を信号線に放出させ、信号線を介して増幅回路等を含む読み出し回路に送り、読み出し回路で増幅等の処理を行って電気信号に変換して出力するようになっている。

そして、１本の信号線には複数の撮像素子が薄膜トランジスタ等のスイッチ素子を介して接続され、スイッチ素子のオン／オフにより電荷を信号線に放出させ、或いは放出を停止させるようになっている。また、通常、１本の信号線ごとに１個の読み出し回路が設けられており、読み出し回路により、１本の信号線に接続された複数の撮像素子から電荷が順次読み出されて増幅等の処理が施されて電気信号に変換して出力される。

ところで、撮像素子には、通常、逆バイアス電圧が印加され、逆バイアス電圧が印加された状態の撮像素子に、放射線や、放射線から変換された電磁波が照射されると、撮像素子内に電子正孔対が発生する。そして、逆バイアス電圧の印加により撮像素子内に形成された電位勾配に従って、電子正孔対のうち、一方の電荷が、前記スイッチ素子が接続された撮像素子の電極側に移動して撮像素子内に蓄積される。また、他方の電荷は撮像素子内から逆バイアス電圧を印加するバイアス線側に流出する。そして、放射線の照射後、スイッチ素子である薄膜トランジスタがオン状態とされて導通されると、撮像素子の電極に蓄積された上記の一方の電荷が薄膜トランジスタを介して信号線に放出される。

このとき、撮像素子は、逆バイアス電圧が印加された状態では電流を流さない絶縁体（誘電体）として機能するため、一種のコンデンサと見なすことが可能であり、一方で、スイッチ素子である薄膜トランジスタは、いわゆるオン抵抗（ＯＮ抵抗）を有している。そして、各撮像素子ごとに見た場合、図１６の等価回路図に示されるように、放射線画像撮影装置１００の検出部は、コンデンサと見なされる撮像素子１０１と抵抗と見なされる薄膜トランジスタ１０２とが直列に接続された回路（すなわちＲＣ回路）が形成され、それに図示しない増幅回路等を含む読み出し回路１０３が接続された状態になっている。

そのため、放射線の照射によりコンデンサと見なされる撮像素子１０１に電荷Ｑ_０が発生して蓄積された状態で、薄膜トランジスタ１０２がオン状態とされて読み出しが開始され、撮像素子１０１から電荷が放出され始めると、ＲＣ回路の特性としてよく知られているように、撮像素子１０１に残存している時々刻々の電荷量Ｑ（ｔ）は、
Ｑ（ｔ）＝Ｑ_０exp（−ｔ／τ） …（１）
の式で近似されるように時間的に減少していく。なお、τは、撮像素子１０１の等価寄生容量をＣ［Ｆ］、薄膜トランジスタ１０２のオン抵抗の抵抗値をＲ［Ω］とした場合、
τ＝ＲＣ …（２）
で表される。

一方、薄膜トランジスタ１０２の下流側の読み出し回路１０３には、撮像素子１０１における電荷量の減少分
ｑ（ｔ）＝Ｑ_０−Ｑ（ｔ）
＝Ｑ_０｛１−exp（−ｔ／τ）｝ …（３）
の電荷量ｑ（ｔ）が流入してくるため、読み出し回路１０３内の図示しない増幅回路で増幅されて出力される電気信号は、上記（３）式で表される撮像素子１０１から流入してくる電荷量ｑ（ｔ）に応じて増加していく。

すなわち、放射線の照射により撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０に相当する電気信号の信号値をＳ_０とすると、読み出し回路１０３内の増幅回路からは、
ｓ（ｔ）＝Ｓ_０｛１−exp（−ｔ／τ）｝ …（４）
で表される信号値ｓ（ｔ）の電気信号が出力される。

そして、増幅回路から出力された電気信号の信号値ｓ（ｔ）がサンプルホールドされる等して、読み出し回路１０３から信号値Ｓの電気信号が出力される。

ところで、被写体を透過した放射線の照射により、或いは被写体を透過した放射線が照射されシンチレータ等で変換された電磁波の照射により、撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０には被写体に関する有益な情報が含まれるため、理想的には、撮像素子１０１から発生し蓄積されている電荷Ｑ_０を全て放出させ、読み出し回路１０３から、電荷Ｑ_０に相当する電気信号の信号値Ｓ_０を出力させることが望ましい。なお、以下、このように、放射線の照射により撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０に相当し、本来読み出されるべき電気信号の信号値Ｓ_０を真値Ｓ_０という。

しかし、上記（１）式〜（４）式に示されるように、撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０を全て放出させるには、理論的には無限大の時間（ｔ＝∞）を要する。そのため、実際上、撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０を全て放出させることは事実上不可能であるが、撮像素子１０１から電荷を放出させるために薄膜トランジスタ１０２をオン状態とする時間間隔を十分に長くして撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０を十分に放出させることで、その時間間隔内に読み出し回路１０３から出力された電気信号の信号値Ｓ（すなわち後述する信号値Ｓ（ｑ））を真値Ｓ_０に十分近づけることができる。

一方、撮像素子１０１に逆バイアス電圧を印加すると、放射線画像撮影装置１００に放射線を照射していない場合でも撮像素子１０１内に暗電荷が発生することもよく知られている。そのため、撮像素子１０１からは、放射線の照射により撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０に由来する電荷量ｑ（ｔ）（上記（３）式参照）のほかに、撮像素子１０１内で発生した暗電荷Ｄ_０に由来する電荷量ｄ（ｔ）が読み出し回路１０３に流入する。

そのため、読み出し回路１０３内の増幅回路からは、電荷Ｑ_０に由来する電荷量ｑ（ｔ）に相当する信号値ｓ（ｔ）（上記（４）式参照）の電気信号だけでなく、暗電荷Ｄ_０に由来する電荷量ｄ（ｔ）に相当する電気信号が加算されて出力される。そのため、最終的に読み出し回路１０３から出力される電気信号の信号値Ｓは、電荷Ｑ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｑ）に、暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）がオフセットとして加算された値となる。
Ｓ＝Ｓ（ｑ）＋Ｓ（ｄ） …（５）

そこで、このオフセット値である暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）を求めるために、例えば、放射線画像撮影の前後に放射線画像撮影装置１００に放射線を照射しない状態で撮像素子１０１に暗電荷Ｄ_０を発生させてそれに相当する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）（いわゆるダーク読取値）を読み取る、いわゆるダーク読取を行って、それにより得られた信号値Ｓ（ｄ）をオフセット値として算出したり、或いは、例えば放射線画像撮影の前後にダーク読取を複数回行ってそれらのダーク読取で得られた信号値Ｓ（ｄ）の平均値をオフセット値として算出することがしばしば行われる（例えば特許文献１〜３等参照）。

このようにして算出したオフセット値である暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）やその平均値Ｓave（ｄ）を、放射線画像撮影の後に読み出し回路１０３から出力された電気信号の信号値Ｓから差し引く、すなわち、
Ｓ（ｑ）＝Ｓ−Ｓ（ｄ） …（６）
または、
Ｓ（ｑ）＝Ｓ−Ｓave（ｄ） …（７）
の演算を行うことで、放射線の照射により撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｑ）を算出する。

このようなオフセット補正処理を行うことで、読み出し回路１０３から出力された電気信号の信号値Ｓを補正して撮像素子１０１内で発生した暗電荷Ｄ_０による影響を排除し、放射線の照射により撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０のみに由来する電気信号の信号値Ｓ（ｑ）を的確に取得することが可能となる。また、このように、暗電荷Ｄ_０の影響を排除することで、読み出し回路１０３から出力された電気信号の、いわば生の信号値Ｓを用いる場合よりも、補正後の電気信号の信号値Ｓ（ｑ）をより真値Ｓ_０に近い値とすることができる。
米国特許第５４５２３３８号明細書 米国特許第６２２２９０１号明細書 米国特許第７０４１９５５号明細書

しかしながら、放射線画像撮影における放射線の照射により撮像素子１０１内で発生した電荷Ｑ_０を十分に放出させるために、各撮像素子１０１に接続されている薄膜トランジスタ１０２をオン状態とする時間間隔を長くするように構成すると、放射線画像撮影装置１００には、通常、膨大な数の撮像素子１０１が設けられているため、放射線画像撮影を行ってから読み出し回路１０３が電気信号を出力するまでの時間が非常に長くなる。

また、ダーク読取により撮像素子１０１内で発生した暗電荷Ｄ_０を放出させる際にも、暗電荷Ｄ_０に由来して読み出し回路１０３に流入する電荷量ｄ（ｔ）は、上記の（３）式に示した電荷Ｑ_０に由来して読み出し回路１０３に流入する電荷量ｑ（ｔ）の場合と同様に、所定値に収束するように徐々に増加していく。そのため、オフセット値算出の元データとなる暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）を正確に読み出そうとすると、やはり、薄膜トランジスタ１０２をオン状態とする時間間隔を長くすることが必要となる。そのため、ダーク読取に要する時間も長くなる。

さらに、オフセット値算出の元データとなる暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）を読み出すために、ダーク読取を１回行い、或いはダーク読取を複数回繰り返すと、ダーク読取を行う分だけ、結果的に、放射線画像撮影を行ってから電気信号の真値Ｓ_０或いはそれに近い値が得られるまでの時間が非常に長くなってしまう。

このように、放射線画像撮影を行ってから電気信号の真値Ｓ_０或いはそれに近い値が得られるまでの時間が長くなると、例えば、医師等が患者の放射線画像を見て緊急に診断を下さなければならないような状況で、上記のように構成された放射線画像撮影装置を用いることができなくなる。

また、通常、放射線技師等は放射線画像を見て再撮影の要否を判断するが、放射線画像撮影を行ってから真値Ｓ_０或いはそれに近い値の電気信号が得られるまでの時間が長くなり放射線画像を得るまでに時間がかかると、放射線画像が得られるまで患者が長い時間待たなければならず、患者に負担がかかる。

さらに、放射線画像撮影装置がバッテリ内蔵型であるような場合には、１回の放射線画像撮影で多大な電力を消費してしまい、バッテリの充電頻度が増加する。そのため、放射線画像撮影装置の使用効率が低下するとともに、バッテリの劣化の進行度合いが高まり、バッテリの交換頻度も増加してしまう。

また、逆に、放射線画像撮影からデータ出力までの時間を短くすると、読み出し回路１０３から出力される電荷Ｑ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｑ）と、発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０との乖離が大きくなり、得られる放射線画像の画質が低下してしまう。また、暗電荷Ｄ_０の放出時間を短くすると、オフセット値である暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）やその平均値Ｓave（ｄ）の精度が低下し、結果的に、得られる放射線画像の画質が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線画像撮影を行ってから短時間で電気信号を読み出すことが可能で、かつ、電気信号の真値を得ることが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
放射線の照射により電荷を発生させる撮像素子が二次元状に配列された放射線画像撮影装置において、
前記撮像素子から信号線を通じて電荷を読み出し、前記撮像素子ごとに前記電荷を電気信号に変換して出力する読み出し回路と、
前記撮像素子に接続され、オン状態とされることにより前記撮像素子に蓄積された前記電荷を前記信号線に放出させるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子のオン／オフを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、放射線画像撮影における放射線の照射後、前記撮像素子ごとに、前記スイッチ素子を少なくとも２回オン状態として前記撮像素子からそれぞれ電荷を放出させて前記読み出し回路でそれぞれ電気信号に変換して出力させ、前記少なくとも２回分の電気信号の信号値に基づいて、前記撮像素子から放出された電荷が前記読み出し回路に流入する際の電荷の時間的な流入量を近似する特性曲線に基づく演算により、放射線の照射により前記撮像素子内で発生した真の電荷に相当する電気信号の真値を算出することを特徴とする。

本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、放射線画像撮影で放射線の照射により撮像素子内で発生し蓄積された電荷を少なくとも２回撮像素子から放出させてそれぞれ電気信号の信号値の読み出しを行って、放射線の照射により撮像素子内で発生した電荷に相当する電気信号の真値を算出することが可能となる。その際、電気信号の読み出しは、前述した従来例のように長い時間かけて行う必要はなく、短い読み出し時間で行えばよいため、従来例のような１回だけの読み出しと同程度の時間で済み、或いは、従来例のような１回だけの読み出し時間よりも短時間で行うことが可能となる。

また、本発明のような方式の放射線画像撮影装置では、ダーク読取等の処理を行う必要がなく、少なくとも２回の読み出しを行うだけで、放射線の照射により撮像素子内で発生した電荷に相当する電気信号の真値を算出することができるため、放射線画像撮影を行ってから非常に短時間で電気信号の真値を得ることが可能となる。そのため、前述したような患者を長い時間待たせて患者に負担がかかったり、放射線画像撮影装置のバッテリが消耗する等の問題を解消することが可能となる。

また、前述した従来例では、読み出し時間を長くして撮像素子内で発生し蓄積されている電荷に由来する電気信号の信号値を真値に近づけることはできても、撮像素子内で発生した真の電荷に相当する電気信号の真値そのものを得ることはできなかったが、本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、放射線の照射により撮像素子内で発生した電荷に相当する電気信号の真値そのものを算出することが可能となる。そのため、電気信号の真値を用いて放射線画像を生成させることが可能となり、放射線画像の画質の低下を抑制することが可能となる。

以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、放射線画像撮影装置がシンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明するが、本発明は、直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。

［放射線画像撮影装置の構成］
図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体２内にシンチレータ３や基板４等が収納されたカセッテ型の装置として構成されている。

筐体２は、少なくとも放射線の照射を受ける側の面（放射線入射面）２ａが放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図１や図２では、筐体２がフレーム板５１とバック板５２とで形成された、いわば弁当箱型である場合が示されているが、筐体２を一体的に形成するいわばモノコック型とすることも可能である。

また、図１に示すように、筐体２の側面部分には、ＬＥＤ等で構成されたインジケータ５３や蓋部材５４、電源スイッチ５５等が配置されている。また、蓋部材５４の側面部には、外部と無線で情報の送受信を行うための無線通信手段であるアンテナ装置５６が埋め込まれている。

また、図２に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台５７が配置され、基台５７には、電子部品５８等が配設されたＰＣＢ基板５９や緩衝部材６０等が取り付けられている。なお、本実施形態では、基板４やシンチレータ３の放射線入射面２ａには、それらを保護するためのガラス基板６１が配設されている。

シンチレータ３は、基板４の検出部Ｐに貼り合わされるようになっている。シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光線を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。

基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、それぞれ本実施形態では光電変換素子である撮像素子７がそれぞれ設けられている。

このように、撮像素子７は基板４上に二次元状に配列されている。また、撮像素子７が設けられた領域ｒ全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。

本実施形態では、撮像素子７としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも、例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各撮像素子７は、図３や図４の拡大図に示すように、スイッチ素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。

そして、ＴＦＴ８は、オン状態とされることにより、すなわちゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されてＴＦＴ８のゲートが開かれることにより、撮像素子７に蓄積されている電荷を信号線６に放出させるようになっている。また、ＴＦＴ８は、オフ状態とされることにより、すなわちゲート電極８ｇへの信号読み出し用の電圧の印加が停止されてＴＦＴ８のゲートが閉じられることにより、撮像素子７から信号線６への電荷の放出を停止させるようになっている。

ここで、本実施形態における撮像素子７やＴＦＴ８の構造について、図５に示す断面図を用いて簡単に説明する。図５は、図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２を介して、撮像素子７の第１電極７４と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。

ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。

また、撮像素子７の部分では、基板４の面４ａ上に前記ゲート絶縁層８１と一体的に形成される絶縁層７１の上にＡｌやＣｒ等が積層されて補助電極７２が形成されており、補助電極７２上に前記第１パッシベーション層８３と一体的に形成される絶縁層７３を挟んでＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７４が積層されている。第１電極７４は、第１パッシベーション層８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。

第１電極７４の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７５、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７６、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７７が下方から順に積層されて形成されている。

放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面２ａから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は撮像素子７のｉ層７６に到達して、ｉ層７６内で電子正孔対が発生する。撮像素子７は、このようにして、シンチレータ３から照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。なお、ｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の積層の順番は上下逆であってもよい。

ｐ層７７の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７８が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層７６等に到達するように構成されている。以上のようにして撮像素子７が形成されている。

また、撮像素子７の第２電極７８の上面には、第２電極７８を介して撮像素子７に逆バイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、撮像素子７の第２電極７８やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７４、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわち撮像素子７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第２パッシベーション層７９で被覆されている。

図３や図４に示すように、本実施形態では、それぞれ列状に配置された複数の撮像素子７に１本のバイアス線９が接続されており、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で１本の結線１０に結束されている。バイアス線９や結線１０は、電気抵抗が小さい金属線で形成されている。

本実施形態では、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう）１１に接続されている。各入出力端子１１には、図６に示すように、ＩＣ１２ａ等のチップが組み込まれたＣＯＦ（Chip On Film）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。

また、ＣＯＦ１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板５９に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１の基板４部分が形成されている。

ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図７は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路図であり、図８はその中の基板４の検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路図である。

前述したように、基板４の検出部Ｐの各撮像素子７は、その第２電極７８がそれぞれバイアス線９および結線１０に接続されており、結線１０は逆バイアス電源１４に接続されている。逆バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧を供給するようになっている。また、逆バイアス電源１４は、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２は、逆バイアス電源１４から各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧を制御するようになっている。

なお、本実施形態では、撮像素子７のｐ層７７側に第２電極７８を介してバイアス線９が接続されていることからも分かるように、逆バイアス電源１４からは、撮像素子７の第２電極７８にバイアス線９を介して逆バイアス電圧として撮像素子７の第１電極７４側にかかる電圧よりも低い電圧が印加されるようになっている。

また、撮像素子７のｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の積層順を逆に形成して第２電極７８を介してｎ層７５にバイアス線９を接続する場合には、逆バイアス電源１４からは第２電極に逆バイアス電圧として第１電極７４側にかかる電圧よりも高い電圧が印加される。なお、その場合には、図７や図８における撮像素子７の逆バイアス電源１４に対する接続の向きが逆向きになる。

なお、本実施形態では、撮像素子７として、上記のようにｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の順に積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型の撮像素子を用いる場合が説明されているが、撮像素子７は、このようなｐｉｎ型の撮像素子に限定されず、逆バイアス電圧が印加されて内部に電位勾配が形成される撮像素子であれば、本発明を適用することが可能である。

各撮像素子７の第１電極７４はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図７、図８中ではＳと表記されている。）に接続されており、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図７、図８中ではＧと表記されている。）は走査駆動回路１５から延びる各走査線５にそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図７、図８中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。

走査線５を介して走査駆動回路１５からＴＦＴ８のゲート電極８ｇに読み出し信号である信号読み出し用の電圧が印加されると、ＴＦＴ８がオン状態とされて、撮像素子７に蓄積された電荷がＴＦＴ８のソース電極８ｓを介してドレイン電極８ｄから信号線６に放出されるようになっている。また、走査線５からＴＦＴ８に対する信号読み出し用の電圧の印加が停止されると、ＴＦＴ８がオフ状態とされて撮像素子７からの信号線６への電荷の放出が停止される。

本実施形態では、走査駆動回路１５には、制御手段２２が接続されており、制御手段２２は、走査駆動回路１５から走査線５を介して各撮像素子７のスイッチ素子であるＴＦＴ８のゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧を印加し、或いは信号読み出し用の電圧の印加を停止して、ＴＦＴ８のオン／オフを制御し、各撮像素子７から信号線６への電荷の放出／停止を制御するようになっている。

各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。なお、読み出しＩＣ１６には所定個数の読み出し回路１７が設けられており、読み出しＩＣ１６が複数設けられることにより、信号線６の本数分の読み出し回路１７が設けられるようになっている。また、本実施形態では、読み出しＩＣ１６内に読み出しＩＣ１６の温度を測定する図示しない温度センサが設けられており、温度センサは所定のサンプリングタイミングで温度データを収集し、或いは制御手段２２からの信号に応じて収集して、制御手段２２に送信するようになっている。

読み出し回路１７は、増幅回路１８と、相関二重サンプリング回路１９と、Ａ／Ｄ変換器２０とで構成されており、１本の信号線６ごとに１回路ずつ設けられている。そして、読み出し回路１７は、撮像素子７から放出された電荷を信号線６を通じて読み出し、撮像素子７ごとに電荷を電荷電圧変換する等して電圧値である電気信号に変換するようになっている。

なお、相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）回路１９は、図７や図８中および後述する図１０、図１１中ではＣＤＳと表記されている。また、本実施形態では、図１８に示すように、１つの読み出しＩＣ１６ごとに１つまたは所定個数のＡ／Ｄ変換器２０が各読み出し回路１７に共通に用いられるように構成されており、後述するように、各相関二重サンプリング回路１９から出力された各電気信号がアナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値に変換されるようになっている。

本実施形態では、増幅回路１８はチャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサ１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続されて構成されている。また、増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されており、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子には初期電圧Ｖ_０が印加されるようになっている。なお、初期電圧Ｖ_０は適宜の値に設定され、０［Ｖ］（ＧＮＤ）に設定することも可能である。

また、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは、制御手段２２に接続されており、制御手段２２によりオン／オフが制御されるようになっている。増幅回路１８では、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフの状態で、撮像素子７のＴＦＴ８がオン状態とされると（すなわち、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されると）、当該撮像素子７から放出された電荷がコンデンサ１８ｂに流入して蓄積され、蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力されるようになっている。

増幅回路１８は、このようにして、各撮像素子７から出力された電荷量に応じて電圧値を出力して電荷電圧変換するようになっている。また、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされると、増幅回路１８の入力側と出力側とが短絡され、コンデンサの電荷が放電される。

なお、増幅回路１８を、撮像素子７から出力された電荷に応じて電流を出力するように構成することも可能である。また、本実施形態では、電荷リセット用スイッチ１８ｃはＦＥＴで構成されており、制御手段２２は電荷リセット用スイッチ１８ｃの図示しないゲート電極に電圧を印加し或いは電圧の印加を停止して電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御するようになっている。

増幅回路１８の出力側には、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９が接続されている。相関二重サンプリング回路１９は、本実施形態では、サンプルホールド機能を有しており、この相関二重サンプリング回路１９におけるサンプルホールド機能は、制御手段２２から送信されるパルス信号によりそのオン／オフが制御されるようになっている。すなわち、相関二重サンプリング回路１９は、制御手段２２からのパルス信号を受信すると、サンプルホールド機能を機能させて、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値を保持するようになっている。

なお、相関二重サンプリング回路１９における二重サンプリングがどのように作動されるかについては、後で詳しく説明する。

各相関二重サンプリング回路１９から出力された電気信号は、本実施形態では、図７に示すように、アナログマルチプレクサ２１を介して撮像素子７ごとに順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信されて、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されるようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換器２０は、デジタル値に変換した各撮像素子７の電気信号を制御手段２２に順次出力するようになっている。

制御手段２２は、マイクロコンピュータや専用の制御回路で構成されており、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、制御手段２２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される記憶手段２３が接続されている。

また、前述したように、制御手段２２は、逆バイアス電源１４を制御して逆バイアス電源１４から各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧を設定し、読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御し、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン／オフを制御するようになっている。

本実施形態では、制御手段２２は、前述した読み出しＩＣ１６の温度センサから送信された温度データを、基板４の面４ａ上に形成された撮像素子７やＴＦＴ８の温度として取得するようになっている。すなわち、本実施形態では、読み出しＩＣ１６の温度センサが、撮像素子７やＴＦＴ８の温度を測定する温度測定手段として機能するようになっている。

なお、例えば、読み出しＩＣ１６の温度と撮像素子７やＴＦＴ８の温度との相関、或いは読み出しＩＣ１６の温度の推移と撮像素子７やＴＦＴ８の温度の推移との相関等を予め実験的に求めておき、読み出しＩＣ１６の温度センサから送信されてくる読み出しＩＣ１６の温度データに基づいて撮像素子７やＴＦＴ８の温度を相関に基づいて求めるように構成することも可能である。

また、撮像素子７やＴＦＴ８の温度を直接測定する温度測定手段を備えるように構成することも可能であり、温度測定手段は、撮像素子７やＴＦＴ８の温度を直接的または間接的に測定し得るものであれば、特定の温度センサ等に限定されない。

［電気信号の通常の読み出し制御］
ここで、放射線画像撮影時における通常の場合の制御手段２２による各撮像素子７からの電気信号の読み出し制御について説明する。

放射線画像撮影に先立って、制御手段２２は、各撮像素子７に所定の電圧値の逆バイアス電圧を印加し、その状態で、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態とし、各撮像素子７のＴＦＴ８のゲート電極８ｇに対して走査駆動回路１５から各走査線５を介して信号読み出し用の電圧を印加して各ＴＦＴ８をオン状態として、各撮像素子７や各ＴＦＴ８部分に溜まっている電荷や増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積されている電荷をリセットする。

なお、この状態では、撮像素子７には、第１電極７４側に増幅回路１８の初期電圧Ｖ_０が印加され、第２電極７８側に逆バイアス電圧Ｖbiasが印加されているため、撮像素子７の等価寄生容量をＣ［Ｆ］と表すと、撮像素子７の第１電極７４には、
Ｑ^＊＝Ｃ・（Ｖ_０−Ｖbias） …（８）
で表される電荷Ｑ^＊が、また、第２電極７８には−Ｑ^＊の電荷が帯電している。しかし、これらの電荷Ｑ^＊、−Ｑ^＊は撮像素子７に初期電圧Ｖ_０と逆バイアス電圧Ｖbiasが印加されている限り読み出されることはなく、いわば基準となる電荷であるため、以下の説明では説明を省略し、放射線の照射により撮像素子７内で発生する電荷Ｑ_０および逆バイアス電圧Ｖbiasの印加により撮像素子７内で発生する暗電荷Ｄ_０についてのみ説明する。

また、放射線画像撮影が連続して行われるような場合には、今回の放射線画像撮影の前に行われた放射線画像撮影の際に各撮像素子７内で発生して蓄積された電荷Ｑ_０が、完全に放出されずに撮像素子７内に残存している場合がある。また、上記のリセット処理を行う前に各撮像素子７内で発生した暗電荷が比較的大量に残存している場合もある。このような場合には、上記のように１回だけリセット処理を行っても、残存した電荷や暗電荷が放出されずに残り、今回の放射線画像撮影で得られる放射線画像に残像のように写り込んでしまう場合がある。

そのような場合には、例えば、各撮像素子７に逆バイアス電圧を印加した状態で、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態とし、各撮像素子７のＴＦＴ８のオン／オフを繰り返し、リセット処理を繰り返すことで、各撮像素子７内に残存する電荷や暗電荷を除去することが可能であり、上記のような今回の放射線画像撮影に向けてのリセット処理の前に、そのような処理が適宜行われる。

制御手段２２は、今回の放射線画像撮影に向けてのリセット処理を行うと、続いて、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇへの信号読み出し用の電圧の印加を停止して各ＴＦＴ８をオフ状態とする。

この状態で、図示しない放射線発生装置から放射線画像撮影装置１に放射線が照射されて、放射線画像撮影が行われる。放射線画像撮影では、被写体を透過した放射線がシンチレータ３に入射し、シンチレータ３で放射線が電磁波に変換されて、対応する位置の撮像素子７に照射される。撮像素子７内では、入射した電磁波のエネルギにより電子正孔対が発生する。

撮像素子７には、逆バイアス電源１４から結線１０やバイアス線９を介して所定の電圧値の逆バイアス電圧Ｖbiasが印加されており、各撮像素子７内には所定の電位勾配が形成されているため、各撮像素子７内で発生した電子正孔対のうち、一方の電荷（本実施形態では電子）が、スイッチ素子であるＴＦＴ８が接続された第１電極７４側に移動して撮像素子内に蓄積される。これが、前述した放射線の照射により撮像素子７内で発生して蓄積された真の電荷Ｑ_０に相当する。また、前記一方の電荷と等量の他方の電荷（本実施形態では正孔）は、撮像素子７の第２電極７８側に移動してバイアス線９側に流出する。

ここで、撮像素子７内で発生して蓄積される電荷Ｑ_０は、当該撮像素子７に入射した電磁波のエネルギの量に比例してその絶対値が大きくなる。また、前述したように、撮像素子７に逆バイアス電圧を印加すると、放射線画像撮影装置１に放射線を照射していない場合でも撮像素子７内に暗電荷Ｄ_０が発生して蓄積する。そして、撮像素子７内で発生する暗電荷Ｄ_０の絶対値は、一般的に、時間に比例して増加する。

そのため、上記のようにリセット処理が行われ、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されて読み出しが開始される直前までの撮像素子７内に蓄積される電荷量Ｑの絶対値｜Ｑ｜は、図９に示すように推移する。

すなわち、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃや各ＴＦＴ８がオン状態とされてリセット処理が行われ、各ＴＦＴ８がオフ状態とされた時点（ｔ＝０）から、撮像素子７内に蓄積される電荷量Ｑの絶対値｜Ｑ｜は、発生する暗電荷の絶対値分だけ時間的に増加していく。

そして、所定の照射時間ｔ_Ｘの間、放射線発生装置から放射線画像撮影装置１に放射線が照射されると、撮像素子７内に蓄積される電荷量Ｑの絶対値｜Ｑ｜は、暗電荷による増加分に加えて、放射線の照射により撮像素子７内で発生して蓄積される電荷（本実施形態の場合は電子）の分も増加する。放射線の照射時間ｔ_Ｘの終了時点で放射線の照射により発生して蓄積された電荷の電荷量がＱ_０となる。

放射線の照射が終了した後も、暗電荷は増加し続ける。そして、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態とされ、読み出しの対象となる撮像素子７のＴＦＴ８がオン状態とされて読み出しが開始される時点（ｔ＝ｔ_Ｓ）で、撮像素子７には、放射線の照射により発生した電荷Ｑ_０と、発生した暗電荷Ｄ_０とが蓄積された状態となる。

次に、制御手段２２は、読み出し処理を開始するために、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃを制御してオフ状態にする。その際、電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフ状態にした瞬間に、いわゆるｋＴＣノイズが発生し、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂにｋＴＣノイズに起因する電荷ｑが溜まる。そのため、図１０に示すように、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷量に応じた電圧値が出力される増幅回路１８のオペアンプ１８ａの出力端子から出力される電圧値Ｖ（ｔ）が、前述した初期電圧Ｖ_０から電圧値Ｖinに変わる。

制御手段２２は、このようにして各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフ状態とした後（図１０では「１８ｃoff」と表示）、各読み出し回路１７の相関二重サンプリング回路１９に１回目のパルス信号を送信して、その時点（図１０では「ＣＤＳ保持」（左側）と表示）で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持させる。

続いて、制御手段２２は、走査駆動回路１５から１本の走査線５に信号読み出し用の電圧を印加し、その走査線５にゲート電極８ｇが接続されているＴＦＴ８をオン状態として（図１０では「ＴＦＴon」と表示）、これらのＴＦＴ８が接続されている各撮像素子７から蓄積された電荷を各信号線６にそれぞれ放出させる。そして、各撮像素子から放出された電荷は、各読み出し回路１７の増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積されるため、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷量に応じてオペアンプ１８ａの出力側から出力される電圧値Ｖ（ｔ）が上昇する。

その際、ＴＦＴ８がオン状態とされて撮像素子７から電荷が放出され始めると、撮像素子７から前述した（３）式で算出される電荷ｑ（ｔ）が時々刻々放出され、信号線６を介して増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに流入する。

なお、本実施形態では、読み出し開始時（ｔ＝ｔ_Ｓ）に撮像素子７に蓄積されている電荷は、上記のように、放射線の照射により発生した真の電荷Ｑ_０と、発生した暗電荷Ｄ_０との和Ｑ_０＋Ｄ_０であるから、撮像素子７から流出し増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに流入する電荷ｑ（ｔ）は、上記（３）式ではなく、
ｑ（ｔ）＝（Ｑ_０＋Ｄ_０）・｛１−exp（−ｔ／τ）｝ …（９）
で算出される。τは、撮像素子７の等価寄生容量をＣ［Ｆ］、ＴＦＴ８のオン抵抗の抵抗値をＲ［Ω］とした場合、
τ＝ＲＣ …（１０）
で表される（以下同様）。

そして、増幅回路１８のオペアンプ１８ａの出力端子から出力される電圧値Ｖ（ｔ）は、図１０に示すように、ＴＦＴ８がオン状態とされた直後から上記（９）式に従って算出される電荷ｑ（ｔ）に応じて上昇する。前述した従来例と同様に、放射線の照射により発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値をＳ_０、発生した暗電荷Ｄ_０に相当する電気信号の信号値をＳ（ｄ）と表すと、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖ（ｔ）は、
Ｖ（ｔ）＝｛Ｓ_０＋Ｓ（ｄ）｝・｛１−exp（−ｔ／τ）｝ …（１１）
と表すことができる。

そして、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖ（ｔ）は、このように所定値に収束するように徐々に増加する値となるため、前述した従来例で述べたように、ＴＦＴ８をオン状態とする時間間隔を長くすればするほど、撮像素子７内で発生した電荷Ｑ_０（上記の場合はＱ_０＋Ｄ_０）を十分に放出させることが可能となる。

制御手段２２は、所定時間が経過すると、走査駆動回路１５から当該走査線５に印加している信号読み出し用の電圧の印加を停止してその走査線５にゲート電極８ｇが接続されているＴＦＴ８をオフ状態とし（図１０では「ＴＦＴoff」と表示）、この段階で、各相関二重サンプリング回路１９に２回目のパルス信号を送信して、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持させる（図１０では「ＣＤＳ保持」（右側）と表示）。

各相関二重サンプリング回路１９は、２回目のパルス信号で電圧値Ｖfiを保持すると、電圧値の差Ｖfi−Ｖinを算出して出力する。このように、電圧値の差Ｖfi−Ｖinを算出することで、初期電圧Ｖ_０やｋＴＣノイズに起因する電荷ｑに基づいて発生した電圧値が相殺されて、放射線の照射により発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の信号値と発生した暗電荷Ｄ_０に相当する電気信号の信号値との和に相当する信号値が得られる。

そして、各相関二重サンプリング回路１９から出力された電気信号Ｖfi−Ｖinは、アナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、すなわち各撮像素子７の各電気信号ごとに順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値に変換されて制御手段２２に送信される。

制御手段２２は、Ａ／Ｄ変換器２０から各撮像素子７ごとの電気信号が送信されてくると、それらを撮像素子７と対応付けながら順次記憶手段２３に記憶させていく。そして、制御手段２２は、走査駆動回路１５から信号読み出し用の電圧を印加する走査線５を順次切り替えながら（すなわち走査しながら）、上記の処理を繰り返して、全ての撮像素子７について電気信号を出力させて記憶手段２３に記憶させる。

一般的な放射線画像撮影装置では、以上のようにして、放射線画像撮影時における電気信号の通常の読み出し制御が行われる。

しかし、読み出し時間ｔ_０（すなわち図１０においてＴＦＴ８をオン状態とした後オフ状態とするまでの時間）を長くすれば放射線の照射により撮像素子７内で発生し蓄積されている電荷Ｑ_０に由来する電気信号の信号値を真値Ｓ_０に近づけることは可能であるが、放射線の照射により撮像素子７内で発生した電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０そのものの値を得ることはできないという問題や、読み出し時間ｔ_０を長くすることが必要となりダーク読取が必要となるといった問題、得られる放射線画像の画質が低下する等の問題があることは前述したとおりである。

［本発明に係る電気信号の読み出し制御］
本発明に係る放射線画像撮影装置１では、上記の問題を解決するために、制御手段２２は、放射線画像撮影における放射線の照射後、撮像素子７ごとに、スイッチ素子であるＴＦＴ８を少なくとも２回オン状態として撮像素子７からそれぞれ電荷を放出させ、読み出し回路１７でそれぞれ電気信号に変換して出力させるようになっている。

そして、撮像素子７から放出された電荷が読み出し回路１７に流入する際の電荷の時間的な流入量ｑ（ｔ）を上記（９）式（および（１０）式）で近似し、その特性曲線に基づく演算により、上記の少なくとも２回分の電気信号の信号値に基づいて、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出するようになっている。

これを実現するための読み出し手法として、いくつかの手法を採用することが可能である。以下、制御手段２２における電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法について説明する。

なお、以下の各手法において、放射線画像撮影前の増幅回路１８や撮像素子７、ＴＦＴ８等に溜まった電荷のリセット処理や、各撮像素子７への逆バイアス電圧Ｖbiasの印加、放射線画像撮影時の撮像素子７内での電子正孔対の発生および電荷Ｑ_０の蓄積、暗電荷Ｄ_０の発生および蓄積等については、上記の通常の場合と同様であるため、説明を省略する。また、読み出しが開始される直前までに撮像素子７内に蓄積される電荷量Ｑの絶対値｜Ｑ｜が図９に示したように推移することも、上記の通常の場合と同様である。

［第１の読み出し・算出手法］
制御手段２２における電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法の第１の手法として、各撮像素子７からの電荷の読み出し時間をできるだけ短縮することを主目的とした手法について説明する。

本手法では、制御手段２２は、読み出し処理を開始するために、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃを制御してオフ状態にする。その際、ｋＴＣノイズが発生して、増幅回路１８のオペアンプ１８ａの出力端子から出力される電圧値Ｖ（ｔ）が初期電圧Ｖ_０から電圧値Ｖinに変わることは図１０に示したとおりであり、制御手段２２は、この時点で各読み出し回路１７の相関二重サンプリング回路１９に１回目のパルス信号を送信して、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持させる。

続いて、制御手段２２は、走査駆動回路１５から１本の走査線５に信号読み出し用の電圧を印加し、その走査線５にゲート電極８ｇが接続されているＴＦＴ８をオン状態として各撮像素子７から蓄積された電荷を各信号線６にそれぞれ放出させる。そして、各撮像素子からは、上記（９）式で算出される電荷ｑ（ｔ）が流出する。

図１０に示した通常の場合では、その後、ＴＦＴ８をオン状態とした後オフ状態とするまでの読み出し時間ｔ_０を長くして各撮像素子７から十分に電荷を放出させるように構成されていたが、本手法では、図１１に示すように、読み出し時間ｔ_０を短くして、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖ（ｔ）が十分上昇し切らないうちにＴＦＴ８をオフ状態にして、１回目の読み出しを行う。

この短い読み出し時間ｔ_０の間に、各撮像素子７からは、上記（９）式に従って、
ｑ（ｔ_０）＝（Ｑ_０＋Ｄ_０）・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝ …（１２）
の電荷ｑ（ｔ_０）が放出され、読み出し回路１７の増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに流入する。そのため、撮像素子７に蓄積されている電荷量Ｑの絶対値｜Ｑ｜は、図１２に示すように減少する。

なお、図１２では、グラフを見やすくするために、読み出し時間ｔ_０が比較的長い時間の如く記載されているが、実際には、例えば撮像素子７の暗電荷をリセットした状態から読み出しが開始されるまでの時間ｔ_Ｓが数秒から数十秒のオーダーであるのに対して、読み出し時間ｔ_０は数マイクロ秒から数十マイクロ秒のオーダーであり、非常に短く設定される。また、ＴＦＴ８をオフ状態とされた時点（ｔ＝ｔ_Ｓ＋ｔ_０）で、撮像素子７には、
Ｑ_０＋Ｄ_０−（Ｑ_０＋Ｄ_０）・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝
＝（Ｑ_０＋Ｄ_０）exp（−ｔ_０／τ） …（１３）
の電荷が残存する。

一方、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖ（ｔ）は、電圧値Ｖinの状態から、上記（１１）式に従って上記の電荷ｑ（ｔ_０）に相当する電圧、
Ｖ（ｔ_０）＝｛Ｓ_０＋Ｓ（ｄ）｝・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝ …（１４）
だけ上昇する。そのため、相関二重サンプリング回路１９からは、上記のＶ（ｔ_０）が電気信号として出力される。

制御手段２２は、各相関二重サンプリング回路１９から出力され、アナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値化された各撮像素子７ごとの電気信号の信号値Ｖ（ｔ_０）を、１回目の電気信号の信号値Ａ、すなわち、
Ａ＝Ｖ（ｔ_０）
＝｛Ｓ_０＋Ｓ（ｄ）｝・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝ …（１５）
として撮像素子７と対応付けながら順次記憶手段２３に記憶させる。

そして、制御手段２２は、走査駆動回路１５（図７参照）から信号読み出し用の電圧を印加する走査線５を順次切り替えながら（すなわち走査しながら）、上記の処理を繰り返して、全ての撮像素子７について電気信号の信号値Ａを出力させて記憶手段２３に記憶させる。

上記のようにして全撮像素子７からの電荷の放出および電気信号の読み出しを行うと、１回目の全撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出にかかる時間ｔall、すなわち、１ライン目の走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されてから最後ラインの走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が終了するまでの時間ｔallは、信号読み出し用の電圧を印加する走査線５の切り替えに要する時間をαとすると、
ｔall＝（ｔ_０＋α）×（走査線６の本数） …（１６）
で表される。

そして、本手法では、制御手段２２は、全撮像素子７からの１回目の電荷の放出を行わせる処理を行った後、時間的に連続して、すなわち１回目の最終ラインの走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が終了すると、即座に１ライン目の走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出を再開して２回目の電荷の放出を行わせて、２回目の読み出し処理を行うようになっている。２回目の読み出し処理も全撮像素子７について行われる。

その際、上記（１３）式や図１２に示したように、１回目の電荷の放出が終了した時点（ｔ＝ｔ_Ｓ＋ｔ_０）で、撮像素子７には（Ｑ_０＋Ｄ_０）exp（−ｔ_０／τ）の電荷が残存している。また、図１３に示すように、撮像素子７には、２回目の電荷の放出が行われるまでの時間ｔallの間に暗電荷が時間に比例して溜まり、撮像素子７内に蓄積される電荷量Ｑの絶対値｜Ｑ｜が増加する。

前述したように、撮像素子７内で発生する暗電荷の絶対値は、時間に比例して増加する。そして、上記のように、暗電荷をリセットした状態（ｔ＝０）から読み出し開始時（ｔ＝ｔ_Ｓ）までに撮像素子７に暗電荷Ｄ_０が溜まるため、時間ｔallの間に撮像素子７にはＤ_０・ｔall／ｔ_Ｓの暗電荷が溜まる。なお、厳密に言えば、時間ｔallの間に撮像素子７に溜まる暗電荷はＤ_０・（ｔall−ｔ_０）／ｔ_Ｓとすべきであるが、走査線６の本数は通常数百本から数千本になり、ｔall≫ｔ_０であるため、ｔall−ｔ_０をｔallに置き換えて演算を行っても、実際上、何ら問題を生じない。

従って、図１３に示すように、２回目の電荷の放出が行われる時点（ｔ＝ｔ_Ｓ＋ｔall）で、撮像素子７に溜まっている電荷は、もともと残存していた電荷（Ｑ_０＋Ｄ_０）exp（−ｔ_０／τ）に発生した暗電荷Ｄ_０・ｔall／ｔ_Ｓを加えた
（Ｑ_０＋Ｄ_０）exp（−ｔ_０／τ）＋Ｄ_０・ｔall／ｔ_Ｓ
＝Ｑ_０exp（−ｔ_０／τ）＋Ｄ_０｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔall／ｔ_Ｓ｝…（１７）
となる。

そのため、２回目の読み出し時間ｔ_０の間に、各撮像素子７からは、上記（９）式における（Ｑ_０＋Ｄ_０）を上記（１７）式で置き換えた、

の電荷ｑ（ｔ_０）が放出される。

そして、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖ（ｔ）は、電圧値Ｖinの状態から、上記の電荷ｑ（ｔ_０）に相当する電圧、すなわち上記（１１）式における｛Ｓ_０＋Ｓ（ｄ）｝を［Ｑ_０exp（−ｔ_０／τ）＋Ｄ_０｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔall／ｔ_Ｓ｝］に相当する［Ｓ_０exp（−ｔ_０／τ）＋Ｓ（ｄ）｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔall／ｔ_Ｓ｝］に置き換えた電圧、

だけ上昇する。そのため、相関二重サンプリング回路１９からは、上記のＶ（ｔ_０）が電気信号として出力される。

制御手段２２は、各相関二重サンプリング回路１９から出力され、アナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値化された各撮像素子７ごとの電気信号の信号値Ｖ（ｔ_０）を、２回目の電気信号の信号値Ｂ、すなわち、

として撮像素子７と対応付けながら順次記憶手段２３に記憶させる。

そして、制御手段２２は、走査駆動回路１５（図７参照）から信号読み出し用の電圧を印加する走査線５を順次切り替えながら（すなわち走査しながら）、上記の処理を繰り返して、全ての撮像素子７について電気信号の信号値Ｂを出力させて記憶手段２３に記憶させる。

上記（１５）式と（２０）式はそれぞれ、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０と、逆バイアス電圧Ｖbiasの印加により発生した暗電荷Ｄ_０に相当する電気信号の信号値Ｓ（ｄ）を未知数とする一次式であるから、これらを連立方程式として解くと、電気信号の真値Ｓ_０は、１回目の電気信号の信号値Ａおよび２回目の電気信号の信号値Ｂを用いて、
Ｓ_０＝［Ａ−ｋ｛Ｂ−Ａexp（−ｔ_０／τ）｝］／｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝
但し、ｋ＝ｔ_Ｓ／ｔall …（２１）
となる。

ここで、読み出し時間ｔ_０や全撮像素子７からの電荷の放出にかかる時間ｔallは予め設定される値である。また、ＴＦＴ８のオン抵抗の抵抗値Ｒや撮像素子７の等価寄生容量Ｃは実験的に求められ、τ＝ＲＣは既知の値であるから、上記（２１）式中のexp（−ｔ_０／τ）や｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝は予め算出しておくことができる値である。そのため、本手法では、exp（−ｔ_０／τ）や｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝の値が予め算出されて、時間ｔallとともに記憶手段２３に記憶されるようになっている。

そして、制御手段２２は、撮像素子７の暗電荷をリセットした状態（ｔ＝０）から１回目の読み出しを開始するまでの時間ｔ_Ｓをカウントして記憶手段２３に記憶させておき、１回目の電気信号の信号値Ａと２回目の電気信号の信号値Ｂとを取得すると、記憶手段２３から時間ｔ_Ｓやexp（−ｔ_０／τ）、｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝の値を読み出し、信号値Ａ、Ｂとともに上記（２１）式に代入して、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出するようになっている。また、この演算を、放射線画像の生成に必要な全ての画素（すなわち撮像素子７）について行うようになっている。

なお、上記の説明では、主に、１ライン目の走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出やそれに基づく電気信号の出力について説明したが、上記の説明は他の走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出やそれに基づく電気信号の出力についても同様に適用することができる。

すなわち、走査線５の各ラインに接続された各撮像素子７のリセット処理が、１ライン目の走査線５に接続された各撮像素子７のリセット処理後、最後ラインの走査線５に接続された各撮像素子７のリセット処理が終了するまで順次ｔallの時間をかけて行われる場合には、撮像素子７の暗電荷をリセットするタイミング（すなわちｔ＝０の時点）が走査線５の各ラインごとに変わるため、撮像素子７のリセット処理から読み出しが開始されるまでの時間は、結局、各ラインで同じｔ_Ｓとなる。そのため、上記と同じ時間ｔ_Ｓを用い、上記（２１）式に従って電気信号の真値Ｓ_０を算出することができる。

なお、この場合、放射線画像撮影における放射線発生装置からの放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射は、全撮像素子７のリセット処理が終了した時点、すなわち時刻ｔ＝０から少なくともｔallの時間が経過した後に行われるように構成される。従って、この場合、走査線５の各ラインに接続された各撮像素子７のリセット処理が終了してから当該ラインに接続された当該各撮像素子７の一回目の読み出しが開始されるまでの時間ｔ_Ｓは、全撮像素子７のリセット処理に要する時間ｔallと、放射線画像撮影における放射線の照射時間ｔ_Ｘとを合わせた時間以上の時間となる。

一方、各撮像素子７のリセット処理を、上記のように走査線５の各ラインごとに順次行うのではなく、例えば、あるタイミング（ｔ＝０）で一斉に行うように構成されている場合には、１ライン目の走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されるのはｔ＝０であるが、最後ラインの走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されるのは、１ライン目の撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されてから約ｔallの時間が経過した後となる。

すなわち、各撮像素子７のリセット処理を同じタイミング（ｔ＝０）で一斉に行うように構成されている場合には、当該ラインに接続された各撮像素子７のリセット処理が終了してから当該ラインの一回目の読み出しが開始されるまでの時間ｔ_Ｓが、各ラインごとに異なる。

そのため、このような場合には、走査線５の各ラインごとに、撮像素子７の暗電荷をリセットした状態（ｔ＝０）から読み出しが開始されるまでの時間ｔ_Ｓを修正して、上記の各式の演算を行うように構成することが好ましい。例えば、ｎライン目の走査線５に接続された撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されるのは、１ライン目の走査線５に接続された撮像素子７から電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始された時点（ｔ＝ｔ_Ｓ）から（ｎ−１）・（ｔ_０＋α）秒後であるから、ｎライン目の走査線５に接続された撮像素子７から放出された電荷量ｑ（ｔ_０）に基づく上記の各式の演算においては、式中のｔ_Ｓを｛ｔ_Ｓ＋（ｎ−１）・（ｔ_０＋α）｝に置き換えて計算するように構成することが可能である。

なお、本手法では、電気信号の読み出しを２回だけ行う場合について説明したが、３回以上行うように構成することも可能である。その場合、電気信号の信号値がＡ、Ｂ、Ｃ、…の複数個得られるが、上記と同様に多元一次の連立方程式を解くことで、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成することができる。

以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、この電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法の第１の手法を採用することで、放射線画像撮影で放射線の照射により撮像素子７内で発生し蓄積された電荷Ｑ_０を少なくとも２回撮像素子７から放出させてそれぞれ電気信号の信号値Ａ、Ｂの読み出しを行って、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出することが可能となる。

この電気信号の読み出しは、前述した従来例のように長い時間かけて行う必要はなく、短い読み出し時間ｔ_０で行えばよいため、２回以上の読み出しを行っても、従来例のような１回だけの読み出しと同程度の時間で済み、或いは従来例のような１回だけの読み出し時間よりも短時間で行うことが可能となる。さらに、本手法では少なくとも２回の読み出し処理を時間的に連続して行うため、より短時間で読み出しを行うことが可能となる。

また、従来例では、読み出された電気信号の信号値に暗電荷Ｄ_０に相当する信号値が混じり込むため、暗電荷Ｄ_０による寄与分を排除するために１回または複数回のダーク読取を行う等の処理が必要となり、その分、放射線画像撮影を行ってから電気信号の真値Ｓ_０或いはそれに近い値が得られるまでの時間が長くなっていた。

しかし、本手法によれば、ダーク読取等の処理を行う必要がなく、少なくとも２回の読み出しを行うだけで、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出することができるため、放射線画像撮影を行ってから非常に短時間で電気信号の真値Ｓ_０を得ることが可能となる。そのため、前述したような患者を長い時間待たせて患者に負担がかかったり、放射線画像撮影装置１のバッテリが消耗する等の問題を解消することが可能となる。

さらに、前述した従来例では、読み出し時間を長くして撮像素子７内で発生し蓄積されている電荷Ｑ_０に由来する電気信号の信号値を真値Ｓ_０に近づけることはできても、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０そのものを得ることはできなかったが、本手法では、上記（２１）式に基づいて電気信号の真値Ｓ_０そのものを算出することができる。

そのため、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を用いて放射線画像を生成させることが可能となり、放射線画像の画質の低下を抑制することが可能となる。

［第２の読み出し・算出手法］
上記の第１の手法では、上記（２１）式に従って放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成する場合について説明したが、制御手段２２で、各撮像素子７について上記（２１）式に従って演算処理を行うと、各演算処理は短時間で行われるが、多少煩雑な処理が各撮像素子７について繰り返されることになる。

そこで、制御手段２２における電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法の第２の手法として、より簡単な演算処理で電気信号の真値Ｓ_０の算出を行うことを主目的とした手法について説明する。

具体的には、本手法においても、全撮像素子７からの１回目の電気信号の信号値Ａの読み出しを終了するまでの処理は、上記の第１の手法と同様である。すなわち、図１１に示したように、本手法においても、読み出し時間ｔ_０は、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖ（ｔ）が十分上昇し切らないうちにＴＦＴ８をオフ状態にするように短く設定される。

また、各撮像素子７からの１回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出により、読み出し回路１７から１回目の電気信号の信号値Ａとして、
Ａ＝Ｖ（ｔ_０）
＝｛Ｓ_０＋Ｓ（ｄ）｝・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝ …（１５）
の信号値Ａが出力される点や、図１２に示したように、この読み出しで撮像素子７に、
Ｑ_０＋Ｄ_０−（Ｑ_０＋Ｄ_０）・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝
＝（Ｑ_０＋Ｄ_０）exp（−ｔ_０／τ） …（１３）
の電荷が残存する点も、上記の第１の手法と同様である。

本手法では、制御手段２２は、全撮像素子７からの１回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を行わせる処理を行った後の各撮像素子７からの２回目以降の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を、上記の第１の手法のように１回目の放出後に時間的に連続して行わず、多少時間をおいて行わせるようになっている。

そして、各撮像素子７について、ＴＦＴ８をオン状態として１回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を行い、ＴＦＴ８をオフ状態とする。次に、次の走査線５に接続された各撮像素子７からの読み出しを行い、これを繰り返すことで、全ての走査線５に接続された撮像素子７からのデータを読み出す。ここで、前述したｔallの時間が経過する。その後で、２回目の画像読取をするために、ＴＦＴ８を再度オン状態として２回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を開始する。その２回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を開始するまでの所定時間ｔ_１２を適切に設定することで、電気信号の真値Ｓ_０を算出するための演算処理をより簡単にするようになっている。

第１の手法で述べたように、読み出し時間ｔ_０や、全撮像素子７からの電荷の放出にかかる時間ｔall等は、予め設定することができ、或いは実験的に予め求めることができる値である。一方で、時間ｔ_Ｓは暗画像のリセットをして放射線の照射を待機してから１回目の読み出しを開始するまでの時間ｔ_Ｓは放射線画像撮影における放射線の照射時間（ｔ_Ｘ）等に応じて実際的に決まる値であり、制御手段により測定することができる。

そして、１回目の電気信号の信号値Ａと２回目の電気信号の信号値Ｂとが、電気信号の真値Ｓ_０を算出するための変数となる。なお、本手法では、撮像素子７からの２回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出に由来する２回目の電気信号の信号値Ｂは第１の手法の場合とは異なる値となるため、以下の説明では、２回目の電気信号の信号値をＢ^＊と表す。

そこで、本手法では、１回目の電気信号の信号値Ａと２回目の電気信号の信号値Ｂ^＊とを用いた最も簡単な演算手法として、単純にそれらの差分Ａ−Ｂ^＊をとることを考える。そして、差分Ａ−Ｂ^＊に基づいて、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を、
Ｓ_０＝ｆ（Ａ−Ｂ^＊） …（２２）
の形で算出することができるように所定時間ｔ_１２を設定する。

その際、１回目の電気信号の信号値Ａと、２回目の電気信号の信号値Ｂ^＊とには、それぞれ撮像素子７内で発生した暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値が含まれている。そのため、各信号値Ａ、Ｂ^＊における暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値が等しくなるように所定時間ｔ_１２を設定すれば、差分Ａ−Ｂ^＊をとることで暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値同士が相殺されて、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０のみに相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出することができる。

そこで、本手法では、以下のようにして、１回目の電気信号の信号値Ａと、２回目の電気信号の信号値Ｂ^＊と含まれる暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値が等しくなるように、所定時間ｔ_１２を設定するようになっている。

前述したように、撮像素子７内で発生する暗電荷の絶対値は、時間に比例して増加する。そして、第１の手法の説明で述べたように、撮像素子７の暗電荷をリセットした状態（ｔ＝０）から読み出し開始時（ｔ＝ｔ_Ｓ）までに撮像素子７に暗電荷Ｄ_０が溜まるため、図１４に示すように、ＴＦＴ８がオフ状態とされて（ｔ＝ｔ_Ｓ＋ｔ_０）１回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出が終了された後、再度オン状態とされて２回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されるまでの所定時間ｔ_１２の間に、撮像素子７にはＤ_０・ｔ_１２／ｔ_Ｓの暗電荷が溜まる。

上記（１３）式に示したように、撮像素子７には、１回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出後に（Ｑ_０＋Ｄ_０）exp（−ｔ_０／τ）の電荷が残存しているため、２回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出の開始時点では、撮像素子７には、
（Ｑ_０＋Ｄ_０）exp（−ｔ_０／τ）＋Ｄ_０・ｔ_１２／ｔ_Ｓ
＝Ｑ_０exp（−ｔ_０／τ）＋Ｄ_０｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔ_１２／ｔ_Ｓ｝…（２３）
の電荷が溜まっている。

そのため、２回目の読み出し時間ｔ_０の間に、各撮像素子７からは、上記（９）式における（Ｑ_０＋Ｄ_０）を上記（２３）式で置き換えた、

の電荷ｑ（ｔ_０）が放出され、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖ（ｔ）は、電圧値Ｖinの状態から、上記の電荷ｑ（ｔ_０）に相当する電圧、すなわち上記（１１）式における｛Ｓ_０＋Ｓ（ｄ）｝を［Ｑ_０exp（−ｔ_０／τ）＋Ｄ_０｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔ_１２／ｔ_Ｓ｝］に相当する［Ｓ_０exp（−ｔ_０／τ）＋Ｓ（ｄ）｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔ_１２／ｔ_Ｓ｝］に置き換えた電圧、

だけ上昇する。そのため、相関二重サンプリング回路１９からは、上記のＶ（ｔ_０）が電気信号として出力される。

従って、各相関二重サンプリング回路１９から出力された各撮像素子７ごとの電気信号の信号値Ｖ（ｔ_０）が、２回目の電気信号の信号値Ｂ^＊、すなわち、

とされる。

前述したように、差分Ａ−Ｂ^＊をとることで暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値同士が相殺されるようにするには、信号値Ａを表す上記（１５）式における暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値を表す項Ｓ（ｄ）・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝と、信号値Ｂ^＊を表す上記（２６）式における暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値を表す項Ｓ（ｄ）・｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔ_１２／ｔ_Ｓ｝・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝とを等しくすることが必要となる。

そこで、所定時間ｔ_１２は、
Ｓ（ｄ）・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝
＝Ｓ（ｄ）・｛exp（−ｔ_０／τ）＋ｔ_１２／ｔ_Ｓ｝・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝
を解いて、
exp（−ｔ_０／τ）＋ｔ_１２／ｔ_Ｓ＝１
ｔ_１２＝｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝・ｔ_Ｓ …（２７）
と設定すればよいことが分かる。

また、所定時間ｔ_１２を上記（２７）式のように設定した場合、１回目の電気信号の信号値Ａと２回目の電気信号の信号値Ｂ^＊との差分Ａ−Ｂ^＊は、上記（１５）式と（２６）式に基づいて、
Ａ−Ｂ^＊＝Ｓ_０・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝
−Ｓ_０・exp（−ｔ_０／τ）・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝
＝Ｓ_０・｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝^２ …（２８）
となる。

そのため、差分Ａ−Ｂ^＊を用いて、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を
Ｓ_０＝（Ａ−Ｂ^＊）／｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝^２ …（２９）
と算出することができる。

ここで、ＴＦＴ８のオン抵抗の抵抗値Ｒや撮像素子７の等価寄生容量Ｃは実験的に求められ、τ＝ＲＣは既知の値であるから、上記（２７）式中の｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝や（２９）式中の｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝^２は予め算出しておくことができる値である。そのため、本手法では、｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝や｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝^２の値が予め算出されて、記憶手段２３に記憶されるようになっている。

また、時間ｔ_Ｓについても、第１の手法の場合と同様に、制御手段２２は、撮像素子７の暗電荷をリセットした後ＴＦＴ８をオフ状態としてから１回目の読み出しを開始するまでの時間ｔ_Ｓをカウントして記憶手段２３に記憶させておくようになっている。

そして、制御手段２２は、時刻ｔ_Ｓに、ＴＦＴ８をオン状態として撮像手段７から１回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を開始させて１回目の電気信号の信号値Ａを読み出すとともに、記憶手段２３から｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝の値を読み出して、上記（２７）式に従って、ＴＦＴ８を一旦オフ状態とした後、再度オン状態として２回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を開始するまでの所定時間ｔ_１２を算出する。

制御手段２２は、続いて、図１４に示すように、時刻ｔ_Ｓ＋ｔ_０＋ｔ_１２にＴＦＴ８を再度オン状態として撮像手段７から２回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出を開始させて２回目の電気信号の信号値Ｂ^＊を読み出す。

そして、１回目の電気信号の信号値Ａと２回目の電気信号の信号値Ｂ^＊とを取得すると、制御手段２２は、記憶手段２３から｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝^２の値を読み出して、信号値Ａ、Ｂ^＊と｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝^２の値を上記（２９）式に代入して、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出する。また、この演算を、放射線画像の生成に必要な全ての画素（すなわち撮像素子７）について行う。

また、上記の説明においても、主に、１ライン目の走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出やそれに基づく電気信号の出力について説明したが、例えば、最後ラインの走査線５に接続された各撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されるのは、１ライン目の撮像素子７からの電荷ｑ（ｔ_０）の放出が開始されてから約ｔallの時間が経過した後である。

そのため、走査線５の各ラインごとに、上記各式中のｔ_Ｓを｛ｔ_Ｓ＋（ｎ−１）・（ｔ_０＋α）｝に置き換えて計算したり、或いは、各式中のｔ_Ｓを置換する代わりに撮像素子７のＴＦＴ８がオフ状態とするタイミング（すなわちｔ＝０の時点）を走査線５の各ラインごとに変えて、撮像素子７のＴＦＴ８がオン状態とされてから読み出しが開始されるまでの時間が各ラインで同じｔ_Ｓとなるように制御するように構成することが可能である。

さらに、本手法においても、電気信号の読み出しを２回だけ行う場合について説明したが、３回以上行うように構成することも可能である。その場合、電気信号の信号値がＡ、Ｂ、Ｃ、…の複数個得られるが、上記と同様に、ｍ回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出後、（ｍ＋１）回目の電荷ｑ（ｔ_０）の放出までの所定時間ｔ_ｍｍ＋１を適切に設定して、各信号値Ａ、Ｂ、Ｃ、…を算出するための各式中における暗電荷Ｄ_０に由来する電気信号の信号値が互いに相殺されるように演算式を構築することで、各信号値Ａ、Ｂ、Ｃ、…に基づいて放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成することができる。

以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、この電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法の第２の手法を採用することで、放射線画像撮影で放射線の照射により撮像素子７内で発生し蓄積された電荷Ｑ_０を少なくとも２回撮像素子７から放出させてそれぞれ電気信号の信号値Ａ、Ｂの読み出しを行って、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出することが可能となる。

この電気信号の読み出しは、前述した従来例のように長い時間かけて行う必要はなく、短い読み出し時間ｔ_０で行えばよいため、所定時間ｔ_１２をおいて２回以上の読み出しを行っても、従来例のような１回だけの読み出しと同程度の時間で済み、或いは従来例のような１回だけの読み出し時間よりも短時間で行うことが可能となる。

また、本手法では、電気信号の真値Ｓ_０を、上記（２９）式に示すような非常に簡単な演算処理で算出することが可能となるため、放射線画像撮影装置１に設けられた多数の撮像素子７について全ての電気信号の真値Ｓ_０の算出に要する演算時間を短縮することが可能となり、放射線画像撮影を行ってから短時間で電気信号の真値Ｓ_０を得ることが可能となる。

さらに、従来例では、読み出された電気信号の信号値に暗電荷Ｄ_０に由来する信号値が混じり込むため、暗電荷Ｄ_０による寄与分を排除するために１回または複数回のダーク読取を行う等の処理が必要となり、その分、放射線画像撮影を行ってから電気信号の真値Ｓ_０或いはそれに近い値が得られるまでの時間が長くなっていた。

しかし、本手法によれば、ダーク読取等の処理を行う必要がなく、少なくとも２回の読み出しを行うだけで、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出することができるため、放射線画像撮影を行ってから非常に短時間で電気信号の真値Ｓ_０を得ることが可能となる。そのため、前述したような患者を長い時間待たせて患者に負担がかかったり、放射線画像撮影装置１のバッテリが消耗する等の問題を解消することが可能となる。

また、前述した従来例では、読み出し時間を長くして撮像素子７内で発生し蓄積されている電荷Ｑ_０に由来する電気信号の信号値を真値Ｓ_０に近づけることはできても、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０そのものを得ることはできなかったが、本手法では、上記（２９）式に基づいて電気信号の真値Ｓ_０そのものを算出することができる。

そのため、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を用いて放射線画像を生成させることが可能となり、放射線画像の画質の低下を抑制することが可能となる。

［exp（−ｔ_０／ＲＣ）等の温度依存性について］
ところで、制御手段２２における電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法の上記の第１および第２の手法では、ＴＦＴ８のオン抵抗の抵抗値Ｒや撮像素子７の等価寄生容量Ｃは実験的に求められるため、予めτ＝ＲＣを算出し、exp（−ｔ_０／τ）や｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝、｛１−exp（−ｔ_０／τ）｝^２の値を算出して記憶手段２３に記憶させておく場合について説明した。

しかし、特にＴＦＴ８のオン抵抗の抵抗値ＲについてはＴＦＴ８の温度に依存して変化する場合がある。その場合には、上記各式において、exp（−ｔ_０／ＲＣ）等の値も撮像素子７やＴＦＴ８の温度に依存して変化する。そのため、上記各式において、exp（−ｔ_０／ＲＣ）等の値として温度に応じた値を用いるように構成することで、上記の電気信号の真値Ｓ_０（上記（２１）式、（２９）式参照）や、所定時間ｔ_１２（上記（２７）式参照）をより適切に算出することが可能となる。

ＴＦＴ８のオン抵抗の抵抗値Ｒを含むexp（−ｔ_０／ＲＣ）等の温度依存性は、例えば放射線画像撮影前に行われる放射線画像撮影装置１のキャリブレーション時などに求められる。exp（−ｔ_０／ＲＣ）等の温度依存性を求める手法としては、例えば、以下のようにして行うことができる。

まず、前述した温度センサ等の温度測定手段で撮像素子７やＴＦＴ８の温度Ｔを測定して、その温度Ｔを例えば記憶手段２３に記憶させておく。そして、その温度環境下で、撮像素子７に所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させ、その状態でＴＦＴ８をオン／オフさせて撮像素子７から繰り返し電荷ｑ（ｔ）を放出させて、それに相当する電気信号の信号値ｓ（ｔ）をそれぞれ記録する。そして、得られた複数の信号値ｓ（ｔ）を解析してexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を算出することで、当該温度Ｔとexp（−ｔ_０／ＲＣ）等の値とを対応付けることができる。

まず、撮像素子７に所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させる手法としては、例えば、図７や図８に示した放射線画像撮影装置１の既存の各手段を用いて、放射線画像撮影装置１に放射線を照射することなく撮像素子７に所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させることができる。その手法について説明する。

具体的には、上記の読み出し制御の場合と同様に、逆バイアス電源１４を制御して、各撮像素子７に例えば−１［Ｖ］等の所定の電圧値の逆バイアス電圧Ｖbiasを印加した状態で、ＴＦＴ８や増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態として、撮像素子７やＴＦＴ８、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに溜まっている電荷をリセットする。

そして、撮像素子７等のリセット処理を終了し、ＴＦＴ８をオフ状態とした後、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを例えば−２［Ｖ］等の所定の電圧値に低下させる。このように、逆バイアス電圧Ｖbiasを変化させることで、その瞬間に、撮像素子７の等価寄生容量Ｃと逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbiasに応じて、撮像素子７に、
Ｑ_Ｐ＝Ｃ・ΔＶbias …（３０）
の所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させることができる。

このように、撮像素子７を一種のコンデンサと見なし、それに印加する電圧（逆バイアス電圧Ｖbias）を変化させることで、放射線画像撮影装置１に放射線を照射することなく撮像素子７に新たに所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させることができる。

続いて、ＴＦＴ８をオン状態として撮像素子７から電荷の放出を開始させるが、ＴＦＴ８をオフ状態とした後、逆バイアス電圧Ｖbiasを変化させてＴＦＴ８をオン状態として電荷ｑ（ｔ）の放出を開始するまでの間（以下、この時間をｔ_Ｐという。）に撮像素子７に暗電荷Ｄ_Ｐが新たに蓄積されるため、電荷ｑ（ｔ）の放出の開始時には、撮像素子７には電荷Ｑ_Ｐ＋Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃが蓄積されている。ここで、Ｄ_Ｃは前回のリセット（読み出し）時に残った電荷である。

ここで、Ｄ_ＰとＤ_Ｃの関係について求めるため、電荷Ｑ_Ｐはない場合を考える。撮像素子７に蓄積された電荷Ｄ_Ｐは、上記（１）式と同様に、
Ｑ（ｔ_Ｐ(1)）＝Ｄ_Ｐexp（−ｔ_０／ＲＣ） …（３１）
の式で近似されるように時間的に減少し、読み出し回路１７（図８参照）の増幅回路１８のコンデンサ１８ｂには、撮像素子７における電荷量の減少分
ｑ（ｔ_Ｐ(1)）＝Ｄ_Ｐ−Ｑ（ｔ_Ｐ(1)）
＝Ｄ_Ｐ・｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝ …（３２）
の電荷量ｑ（ｔ_Ｐ）が流入する。

次に、更にｔ_Ｐ後に電荷を読み出す場合は、撮像素子７には、上記（３１）式で表される電荷Ｑ（ｔ_Ｐ(1)）に加えて、さらに暗電荷Ｄ_Ｐが発生して蓄積されているため、すなわち、
Ｑ（ｔ_Ｐ(1)）＋Ｄ_Ｐ＝Ｄ_Ｐexp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｄ_Ｐ …（３３）
の電荷が蓄積されている。

従って、２回目に読み出される電荷ｑ（ｔ_Ｐ(2)）は、
ｑ（ｔ_Ｐ(2)）＝Ｄ_Ｐ｛１＋exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝
×｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝ …（３４）
となる。

同様にして、ｋ回目に読み出される電荷ｑ（ｔ_Ｐ(k)）は、

となり、これをマクローリン展開すると、
ｑ（ｔ_Ｐ(k)）＝Ｄ_Ｐ／｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝×｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝
＝Ｄ_Ｐ …（３６）
となる。

一方、ｋ回目に電荷ｑ（ｔ_Ｐ(k)）が読み出される際に、撮像素子７には、ｋ−１回目のリセット（読み出し）時に残った電荷Ｄ_Ｃとｋ回目の読み出しまでに撮像素子７に新たに蓄積された暗電荷Ｄ_Ｐの合計の電荷Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃが蓄積されており、その合計の電荷Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃのうち、撮像素子７における電荷量の減少分がｋ回目に読み出される電荷ｑ（ｔ_Ｐ(k)）であるから、
ｑ（ｔ_Ｐ(k)）＝（Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃ）｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝ …（３７）
が成り立つ。

従って、上記（３６）式および（３７）式から、
Ｄ_Ｐ＝（Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃ）｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝ …（３８）
となり、これを解いて、
Ｄ_Ｃ＝Ｄ_Ｐexp（−ｔ_０／ＲＣ）／｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝ …（３９）
となる。Ｄ_ＰとＤ_Ｃとの間には上記（３９）式の関係が成立する。

従って、上記のように撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを変化させることにより撮像素子７に電荷Ｑ_Ｐが蓄積されている場合には、撮像素子７に蓄積された電荷Ｑ_Ｐ＋Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃは、上記（１）式と同様に、
Ｑ（ｔ_０）＝（Ｑ_Ｐ＋Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃ）exp（−ｔ_０／ＲＣ） …（４０）
の式で近似されるように時間的に減少し、読み出し回路１７（図８参照）の増幅回路１８のコンデンサ１８ｂには、撮像素子７における電荷量の減少分
ｑ（ｔ_０）＝（Ｑ_Ｐ＋Ｄ_Ｐ＋Ｄ_Ｃ）−Ｑ（ｔ_０）
＝Ｑ_Ｐ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝＋Ｄ_Ｐ …（４１）
の電荷量ｑ（ｔ）が流入する。なお、上記（４１）式の導出には、上記（３９）式および（４０）式を用いた。

そのため、撮像素子７に蓄積された電荷Ｑ_Ｐに相当する電気信号の信号値をＳ_ＱＰとし、暗電荷Ｄ_Ｐに相当する電気信号の信号値をＳ_ＤＰとすると、増幅回路１８からは、
Ｖ（ｔ_０）＝Ｓ_ＱＰ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝＋Ｓ_ＤＰ …（４２）
で表される電圧値Ｖ（ｔ）の電気信号が出力される。

そして、上記の第１の手法や第２の手法の場合と同様に、この電圧値Ｖ（ｔ）を所定の読み出し時間ｔ_０の間読み出し、相関二重サンプリング回路１９でサンプルホールドすることで、図１１に示したように、読み出し時間ｔ_０に対応する信号値Ｖfi−Ｖin＝Ｖ（ｔ_０）が出力される。この信号値Ｖ（ｔ_０）は１回目の信号値Ｖ_１として記憶手段２３に記憶される。

なお、この場合、１回目の信号値Ｖ_１は、
Ｖ_１＝Ｖ（ｔ_０）
＝Ｓ_ＱＰ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝＋Ｓ_ＤＰ …（４３）
となる。また、１回目の電荷の放出により、撮像素子７に蓄積された電荷は
Ｑ_Ｐexp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｄ_Ｃ …（４４）
に減少する。

そして、２回目の電荷の放出を行う前に、１回目の電荷の放出の際に撮像素子７内で発生した暗電荷Ｄ_Ｐと同量の暗電荷を発生させるために、読み出し時間ｔ_０間の読み出しを終了してＴＦＴ８をオフ状態とした後、撮像素子７を前述した時間ｔ_Ｐの間放置し、時間ｔ_Ｐが経過した後にＴＦＴ８をオン状態として２回目の電荷の放出を行わせる。

その際、撮像素子７には、上記（４４）式で表される電荷に加えて、さらに暗電荷Ｄ_Ｐが発生して蓄積されているため、すなわち、
Ｑ_Ｐexp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｄ_Ｃ＋Ｄ_Ｐ …（４５）
の電荷が蓄積されている。

そのため、２回目の読み出し時間ｔ_０の読み出しで、相関二重サンプリング回路１９からは、２回目の信号値Ｖ_２として、撮像素子７から増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに流入する電荷
｛Ｑ_Ｐexp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｄ_Ｃ＋Ｄ_Ｐ｝
−｛Ｑ_Ｐexp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｄ_Ｃ＋Ｄ_Ｐ｝exp（−ｔ_０／ＲＣ）
＝Ｑ_Ｐ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝exp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｄ_Ｐ …（４６）
に対応する
Ｖ_２＝Ｓ_ＱＰ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝exp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｓ_ＤＰ …（４７）
の信号値が出力される。なお、上記（４６）式の導出には、上記（３９）式を用いた。

この２回目の信号値Ｖ_２は記憶手段２３に記憶される。また、２回目の電荷の放出により、撮像素子７に蓄積された電荷はＱ_Ｐexp（−２ｔ_０／ＲＣ）＋Ｄ_Ｃに減少する。

さらに、同様にして、３回目、４回目、…の信号値Ｖ_３、Ｖ_４、…を読み出すと、上記と同様の計算により、Ｋ回目の読み出し時間ｔ_０の読み出しで、相関二重サンプリング回路１９からは、Ｋ回目の信号値Ｖ_Ｋとして、
Ｖ_Ｋ＝Ｓ_ＱＰ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝exp（−（K−１）ｔ_０／ＲＣ）＋Ｓ_ＤＰ
…（４８）
の信号値が出力される。このＫ回目の信号値Ｖ_Ｋは記憶手段２３に記憶される。また、Ｋ回目の電荷の放出により、撮像素子７に蓄積された電荷は、

に減少する。

読み出し回数Ｋが多くなると、上記（４８）式におけるＳ_ＱＰの項にexp｛−（Ｋ−１）ｔ_０／ＲＣ｝の係数がかかることからも分かるように、Ｋ回目の信号値Ｖ_Ｋにおいては、もともと撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを変化させて新たに生じさせた電荷Ｑ_Ｐはほとんど読み出されてしまい、信号値Ｖ_Ｋに対する寄与分はほとんど０になる。従って、
Ｖ_Ｋ＝Ｓ_ＤＰ …（５０）
が成り立つ。

実際に実験を行うと、τ＝ＲＣの値にもよるが、例えば図１５のグラフに示すように、例えば４回目以降の信号値Ｖ_Ｋは、Ｋに依存しない定数、すなわち上記（５０）式におけるＳ_ＤＰとなる。なお、Ｓ_ＤＰは前回のリセット（読み出し）時から次の読み出し時までの一定の時間内に撮像素子７内に蓄積された暗電荷Ｄ_Ｐに相当する電気信号の信号値であるから一定値（定数）となることは言うまでもない。

そして、上記（４３）式におけるＳ_ＤＰをＶ_Ｋに置き換えると、
Ｖ_１＝Ｓ_ＱＰ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝＋Ｖ_Ｋ …（５１）
となり、また、上記（４７）式におけるＳ_ＤＰをＶ_Ｋに置き換えると、
Ｖ_２＝Ｓ_ＱＰ｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝exp（−ｔ_０／ＲＣ）＋Ｖ_Ｋ …（５２）
となることから、（５１）、（５２）式を用いて、exp（−ｔ_０／ＲＣ）を、
exp（−ｔ_０／ＲＣ）＝（Ｖ_２−Ｖ_Ｋ）／（Ｖ_１−Ｖ_Ｋ） …（５３）
で求めることが可能となる。

そこで、本実施形態では、放射線画像撮影装置１の制御手段２２は、キャリブレーション時などに、まず、温度測定手段で撮像素子７やＴＦＴ８の温度Ｔを測定して、その温度Ｔを記憶手段２３に記憶させる。そして、その温度環境下で、逆バイアス電源１４を制御して、各撮像素子７に例えば−１［Ｖ］等の所定の電圧値の逆バイアス電圧Ｖbiasを印加し、走査駆動回路１５（図７参照）から全走査線５に信号読み出し用の電圧を印加して各ＴＦＴ８をオン状態とし、また、各増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態として、撮像素子７やＴＦＴ８、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに溜まっている電荷をリセットする。

そして、制御手段２２は、走査駆動回路１５からの走査線５への信号読み出し用の電圧の印加を停止して各ＴＦＴ８をオフ状態とした後、各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを例えば−２［Ｖ］等の所定の電圧値に低下させて、各撮像素子７に所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させる。

続いて、制御手段２２は、各ＴＦＴ８をオフ状態としてから時間ｔ_Ｐ後に、走査駆動回路１５から所定の走査線５に信号読み出し用の電圧を印加して、その走査線５に接続されている各ＴＦＴ８をオン状態として、１回目の各撮像素子７からの電荷の放出を開始させる。そして、読み出し時間Ｔ_０の間、各撮像素子７から電荷を放出させ、当該走査線５への信号読み出し用の電圧の印加を停止して、各ＴＦＴ８をオフ状態とする。

そして、上記（４３）式で示される信号値Ｖ_１が相関二重サンプリング回路１９から出力されると、それを記憶手段２３に記憶させる。

続いて、制御手段２２は、各ＴＦＴ８をオフ状態としてから時間ｔ_Ｐ後に、走査駆動回路１５から再度同じ走査線５に信号読み出し用の電圧を印加して、読み出し時間Ｔ_０の間、２回目の各撮像素子７からの電荷の放出を行わせる。そして、上記（４７）式で示される信号値Ｖ_２が相関二重サンプリング回路１９から出力されると、それを記憶手段２３に記憶させる。

このようにして、制御手段２２は、信号値Ｖ_Ｋの読み出しを繰り返し、（Ｋ−１）回目の信号値Ｖ_Ｋ−１とＫ回目の信号値Ｖ_Ｋとの差分の絶対値を算出して、その差分の絶対値が予め設定された閾値以下となり、信号値Ｖ_Ｋが上記（５０）式で示された定数（すなわちＳ_ＤＰ）に収束したと判断した時点で、上記の信号値の読み出しを終了する。なお、予め信号値の読み出しを行う回数Ｋを設定しておき、設定されたＫ回分読み出しを行った時点で上記の信号値の読み出しを終了するように構成することも可能である。

そして、制御手段２２は、記憶手段２３から１回目の信号値Ｖ_１と、２回目の信号値Ｖ_２と、最終のＫ回目の信号値Ｖ_Ｋとを読み出して、上記（５３）式に代入してexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を算出するようになっている。

また、制御手段２２は、同じ温度Ｔの環境下で、各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの電圧値を例えば−１［Ｖ］等の元の所定の電圧値に戻して撮像素子７やＴＦＴ８、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに対するリセット処理を行い、各ＴＦＴ８をオフ状態として、各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを例えば−２［Ｖ］等の所定の電圧値に低下させて、各撮像素子７に所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させる。

そして、今度は、走査駆動回路１５から上記の走査線５とは別の走査線５に信号読み出し用の電圧を印加して、この走査線５に接続された各撮像素子７から上記のようなＫ回の電荷の放出を行わせて、exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を算出する。

そして、所定の単数または複数の走査線５に接続された各撮像素子７についてそれぞれexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を算出すると、例えば、それらの平均値を算出して当該温度Ｔにおけるexp（−ｔ_０／ＲＣ）とするようになっている。制御手段２２は、このようにして各撮像素子７についてのexp（−ｔ_０／ＲＣ）の各値の平均値を算出すると、記憶手段２３から撮像素子７やＴＦＴ８の温度Ｔを読み出して、撮像素子７等の温度Ｔと、その温度Ｔの環境下で算出したexp（−ｔ_０／ＲＣ）の平均値と対応付けて記憶手段２３に保存するようになっている。

また、制御手段２２は、撮像素子７等の異なる温度Ｔ^＊の環境下で、上記の処理を行って、撮像素子７等の温度Ｔ^＊と、その温度Ｔ^＊の環境下で算出したexp（−ｔ_０／ＲＣ）の平均値と対応付けて記憶手段２３に保存するようになっている。

本実施形態では、制御手段２２は、このようにして、温度Ｔの環境下でexp（−ｔ_０／ＲＣ）の平均値を算出するごとに、撮像素子７等の温度Ｔとその温度Ｔにおけるexp（−ｔ_０／ＲＣ）の平均値と対応付けて記憶手段２３に保存していき、記憶手段２３内に、撮像素子７等の温度Ｔと、その温度Ｔにおけるexp（−ｔ_０／ＲＣ）の平均値とを対応付けるテーブルを作成して記憶させるようになっている。

なお、上記のように、複数の走査線５に接続された各撮像素子７についてそれぞれexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を算出するように構成すれば、例えば各撮像素子７の中に異常な信号値を出力する撮像素子７があるような場合でも、その異常な信号値を出力する撮像素子７についてのexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値が他の多数の正常な信号値を出力する撮像素子７についてのexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値で希釈され、exp（−ｔ_０／ＲＣ）の平均値等の信頼性を向上させることが可能となり、好ましい。

また、前述した制御手段２２における電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法の第１の手法では、放射線の照射により撮像手段７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を上記（２１）式に従って算出する際に、温度センサ等の温度測定手段で測定された撮像素子７等の温度Ｔに対応するexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値をテーブルを参照して割り出し、そのexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を上記（２１）式に代入して電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成することが可能である。

その際、上記（２１）式では、｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の演算を行うことが必要になるが、上記の場合には、割り出したexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値に基づいて｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の演算が行われる。

しかし、撮像素子７等の温度Ｔとその温度Ｔにおけるexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）とを対応付けるテーブルを作成する際に、｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値も予め算出してexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）とともにテーブル上で撮像素子７等の温度Ｔに予め対応付けておき、上記（２１）式の演算の際に、温度Ｔにおけるexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値と｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値とをともに割り出して、上記（２１）式に代入して電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成することも可能である。

また、前述した制御手段２２における電気信号の読み出し手法および電気信号の真値Ｓ_０の算出手法の第２の手法では、前述した所定時間ｔ_１２を｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝を含む上記（２７）式に従って算出して設定し、放射線の照射により撮像手段７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝^２を含む上記（２９）式に従って算出する。

その際に、上記のように、温度センサ等の温度測定手段で測定された撮像素子７等の温度Ｔに対応するexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値をテーブルを参照して割り出し、そのexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を上記（２７）式や（２９）式に代入して所定時間ｔ_１２や電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成することが可能である。

しかし、この場合も、テーブルを作成する際に、exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）に基づいて予め｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値を算出して撮像素子７等の温度Ｔに予め対応付けておき、上記（２７）式や（２９）式の演算の際に、温度Ｔにおける｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値を割り出して、上記（２７）式や（２９）式に代入して所定時間ｔ_１２や電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成することも可能である。

また、テーブルを作成する際に、exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）に基づいて予め｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値と｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝^２の値とを算出して撮像素子７等の温度Ｔに予めそれぞれ対応付けておき、上記（２７）式や（２９）式の演算の際に、温度Ｔにおける｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値と｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝^２の値とをそれぞれ割り出して、上記（２７）式や（２９）式に代入して所定時間ｔ_１２や電気信号の真値Ｓ_０を算出するように構成することも可能である。

このように、撮像素子７等の温度Ｔと、exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）や｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値、｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝^２の値とを対応付けるテーブルを予め作成しておくことで、それを参照して、上記（２１）式や（２７）式、（２９）式の演算を迅速に行うことが可能となり、放射線画像撮影を行ってから短時間で電気信号の真値Ｓ_０を読み出すことが可能となるといった本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の効果をより効果的に発揮することが可能となる。

なお、撮像素子７等の温度Ｔとexp（−ｔ_０／ＲＣ）等の値とを対応付けるテーブルは、必ずしも作成されている必要はなく、exp（−ｔ_０／ＲＣ）等の値を放射線画像撮影ごとに算出するように構成することも可能である。

すなわち、放射線画像撮影の直前や直後の撮像素子７やＴＦＴ８の温度Ｔは、放射線画像撮影時における温度と同一の温度であると見なすことができる。そこで、放射線画像撮影を行う直前や放射線画像撮影の直後に、上記のように、撮像素子７等のリセット処理を行い、逆バイアス電圧を変化させて撮像素子７に所定の電荷Ｑ_Ｐを蓄積させる。

そして、ＴＦＴ８をオン／オフさせて撮像素子７から繰り返し電荷ｑ（ｔ）を放出させ、１回目の信号値Ｖ_１と、２回目の信号値Ｖ_２と、最終のＫ回目の信号値Ｖ_Ｋとを上記（５３）式に代入してexp（−ｔ_０／ＲＣ）を算出する。そして、複数の撮像素子７について算出したexp（−ｔ_０／ＲＣ）の平均値を算出するように構成することが可能である。

このように構成すれば、放射線画像撮影時の上記第１の手法または第２の手法による電気信号の信号値の読み出しで１回目の電気信号の信号値Ａと２回目の電気信号の信号値Ｂ（またはＢ^＊）を取得し、放射線画像撮影の直前または直後に、逆バイアス電圧を変化させて撮像素子７に所定の電荷Ｑ_Ｐを１回だけ蓄積させて、それを複数回に分けて読み出してexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）を算出するだけで、上記（２１）式または上記（２９）式に従って放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出することが可能となり、放射線画像撮影を行ってから短時間で電気信号の真値Ｓ_０を読み出すことが可能となる。

また、上記のように構成することで、撮像素子７やＴＦＴ８の実際の温度Ｔを測定せずに放射線画像撮影時と同じ温度環境下でのexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）を算出することができる。そのため、放射線画像撮影装置１が温度測定手段を備える必要がなくなり、温度測定手段を備えない放射線画像撮影装置においても、本発明を適用して、放射線の照射により撮像素子７内で発生した真の電荷Ｑ_０に相当する電気信号の真値Ｓ_０を算出することが可能となり、しかも、放射線画像撮影を行ってから短時間で電気信号の真値Ｓ_０を読み出すことが可能となる。

なお、放射線画像撮影装置が温度測定手段を備えている場合であっても、上記のように放射線画像撮影の直前または直後に上記の処理を行って、放射線画像撮影時と同じ温度環境下でのexp（−ｔ_０／ＲＣ）の値（平均値）を算出するように構成することは可能であり、処理のしかたは適宜決定される。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本実施形態に係る基板の構成を示す平面図である。 図３の基板上の小領域に形成された撮像素子とＴＦＴ等の構成を示す拡大図である。 図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 ＣＯＦやＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。 本実施形態に係る放射線画像撮影装置の等価回路図を表す図である。 図７における１画素分についての等価回路図である。 リセット処理後、放射線が照射されて読み出しが開始される直前までの撮像素子内に蓄積される電荷量の絶対値の推移を表すグラフである。 相関二重サンプリング回路における通常の場合の二重サンプリングの手法を説明する図である。 図１０に示した通常の場合よりも読み出し時間を短くして行われる相関二重サンプリング回路における二重サンプリングの手法を説明する図である。 読み出し時間における撮像素子内に蓄積されている電荷量の絶対値の推移を表すグラフである。 第１の手法における１回目の読み出し後の撮像素子内に蓄積されている電荷量の絶対値の推移を表すグラフである。 第２の手法における１回目の読み出し後の撮像素子内に蓄積されている電荷量の絶対値の推移を表すグラフである。 逆バイアス電圧を変化させて電荷を蓄積させて繰り返し読み出す場合の各回ごとの信号値を表すグラフである。 放射線画像撮影装置の検出部が撮像素子とＴＦＴが直列に接続されたＲＣ回路として形成されることを説明する等価回路図である。

符号の説明

１ 放射線画像撮影装置
６ 信号線
７ 撮像素子
８ ＴＦＴ（スイッチ素子）
１７ 読み出し回路
２２ 制御手段
２３ 記憶手段
Ａ、Ｂ、Ｂ^＊、Ｖ_Ｋ 電気信号の信号値
Ａ １回目の電気信号の信号値
Ｂ、Ｂ^＊ ２回目の電気信号の信号値
Ｃ 撮像素子の等価寄生容量
Ｑ_０ 放射線の照射により撮像素子で発生した真の電荷
ｑ（ｔ） 電荷の時間的な流入量
Ｒ スイッチ素子のオン抵抗の抵抗値
Ｓ_０ 撮像素子で発生した真の電荷に相当する電気信号の真値
ｔ_０ 撮像素子からの電荷の放出時間
ｔ_１２ 所定時間
ｔall 全撮像素子からの電荷の放出にかかる時間
ｔ_Ｓ スイッチ素子をオフ状態としてからオン状態とするまでの時間
Ｖbias 逆バイアス電圧

Claims (12)

1. 放射線の照射により電荷を発生させる撮像素子が二次元状に配列された放射線画像撮影装置において、
   前記撮像素子から信号線を通じて電荷を読み出し、前記撮像素子ごとに前記電荷を電気信号に変換して出力する読み出し回路と、
   前記撮像素子に接続され、オン状態とされることにより前記撮像素子に蓄積された前記電荷を前記信号線に放出させるスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子のオン／オフを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、放射線画像撮影における放射線の照射後、前記撮像素子ごとに、前記スイッチ素子を少なくとも２回オン状態として前記撮像素子からそれぞれ電荷を放出させて前記読み出し回路でそれぞれ電気信号に変換して出力させ、前記少なくとも２回分の電気信号の信号値に基づいて、前記撮像素子から放出された電荷が前記読み出し回路に流入する際の電荷の時間的な流入量を近似する特性曲線に基づく演算により、放射線の照射により前記撮像素子内で発生した真の電荷に相当する電気信号の真値を算出することを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記制御手段は、前記スイッチ素子のオン抵抗の抵抗値をＲ、前記撮像素子の等価寄生容量をＣ、放射線の照射により前記撮像素子内で発生し蓄積された電荷をＱ_０とするとき、前記読み出し回路に流入する際の電荷の時間的な流入量ｑ（ｔ）を近似する前記特性曲線として、
   ｑ（ｔ）＝Ｑ_０｛１−exp（−ｔ／ＲＣ）｝
   で定義される特性曲線に基づく演算により、放射線の照射により前記撮像素子内で発生した真の電荷に相当する電気信号の真値を算出することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記制御手段は、放射線画像撮影における放射線の照射後、前記スイッチ素子をオン状態として前記撮像素子から１回目の電荷の放出を行わせた後、前記スイッチ素子をオフ状態とし、前記特性曲線に基づいて算出される所定時間が経過した後に再度前記スイッチ素子をオン状態として前記撮像素子から２回目の電荷の放出を行わせて、前記読み出し回路でそれぞれ電気信号に変換して出力させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記制御手段は、一の前記撮像素子に接続された前記スイッチ素子をオフ状態としてから、放射線画像撮影における放射線の照射後、前記スイッチ素子をオン状態として前記一の撮像素子からの前記１回目の電荷の放出を開始するまでの時間をｔ_Ｓ、前記一の撮像素子からの電荷の放出時間をｔ_０、前記１回目の電荷の放出を終了して前記スイッチ素子をオフ状態とした後、再度オン状態として前記一の撮像素子からの前記２回目の電荷の放出を開始するまでの前記所定時間をｔ_１２とするとき、前記所定時間ｔ_１２が、
   ｔ_１２＝ｔ_Ｓ×｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝
   但し、Ｒはスイッチ素子のオン抵抗の抵抗値、Ｃは撮像素子の等価寄生容量
   となるように前記スイッチ素子のオン／オフを制御することを特徴とする請求項３に記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記制御手段は、前記撮像素子から前記１回目に放出された電荷を前記読み出し回路で変換して出力された電気信号の信号値をＡ、前記撮像素子から前記２回目に放出された電荷を前記読み出し回路で変換して出力された電気信号の信号値をＢとするとき、放射線の照射により前記撮像素子内で発生した真の電荷に相当する前記電気信号の真値Ｓ_０を、
   Ｓ_０＝（Ａ−Ｂ）／｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝^２
   として演算して算出することを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記撮像素子の温度を測定する温度測定手段と、
   前記撮像素子の温度と前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値とを対応付けるテーブルが記憶された記憶手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記テーブルを参照して、前記温度測定手段により測定された前記撮像素子の温度に対応する前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値を用いることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記撮像素子の温度を測定する温度測定手段と、
   前記撮像素子の温度と、前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値および前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝^２の値とをそれぞれ対応付けるテーブルが記憶された記憶手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記所定時間ｔ_１２の設定および前記電気信号の真値Ｓ_０の算出の際に、前記テーブルを参照し、前記温度測定手段により測定された前記撮像素子の温度に対応する前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値および前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝^２の値をそれぞれ用いて各演算を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線画像撮影装置。
8. 前記制御手段は、放射線画像撮影における放射線の照射後、前記スイッチ素子を所定の放出時間だけオン状態として前記撮像素子から１回目の電荷の放出を行わせる処理を全撮像素子について行った後、時間的に連続して再度前記スイッチ素子を所定の放出時間だけオン状態として前記撮像素子から２回目の電荷の放出を行わせる前記処理を全撮像素子について行って、前記読み出し回路でそれぞれ電気信号に変換して出力させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
9. 前記制御手段は、一の前記撮像素子に接続された前記スイッチ素子をオフ状態としてから、放射線画像撮影における放射線の照射後、前記スイッチ素子をオン状態として前記一の撮像素子からの前記１回目の電荷の放出を開始するまでの時間をｔ_Ｓ、前記一の撮像素子からの電荷の放出時間をｔ_０、各回ごとに前記全撮像素子からの電荷の放出にかかる時間をｔall、前記撮像素子から前記１回目に放出された電荷を前記読み出し回路で変換して出力された電気信号の信号値をＡ、前記撮像素子から前記２回目に放出された電荷を前記読み出し回路で変換して出力された電気信号の信号値をＢとするとき、放射線の照射により前記撮像素子内で発生した真の電荷に相当する前記電気信号の真値Ｓ_０を、
   Ｓ_０＝［Ａ−ｋ｛Ｂ−Ａexp（−ｔ_０／ＲＣ）｝）／｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝
   但し、ｋ＝ｔ_Ｓ／ｔall
   として演算して算出することを特徴とする請求項８に記載の放射線画像撮影装置。
10. 前記撮像素子の温度を測定する温度測定手段と、
    前記撮像素子の温度と前記exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値とを対応付けるテーブルが記憶された記憶手段と、
    をさらに備え、
    前記制御手段は、前記電気信号の真値Ｓ_０の算出の際に、前記テーブルを参照して、前記温度測定手段により測定された前記撮像素子の温度に対応する前記exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を用いることを特徴とする請求項９に記載の放射線画像撮影装置。
11. 前記撮像素子の温度を測定する温度測定手段と、
    前記撮像素子の温度と、前記exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値および前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値とをそれぞれ対応付けるテーブルが記憶された記憶手段と、
    をさらに備え、
    前記制御手段は、前記電気信号の真値Ｓ_０の算出の際に、前記テーブルを参照して、前記温度測定手段により測定された前記撮像素子の温度に対応する前記exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値および前記｛１−exp（−ｔ_０／ＲＣ）｝の値をそれぞれ用いることを特徴とする請求項９に記載の放射線画像撮影装置。
12. 前記制御手段は、前記撮像素子に印加する逆バイアス電圧を変化させて前記撮像素子に電荷を発生させて蓄積させ、前記スイッチ素子のオン／オフを制御して、前記撮像素子に蓄積された前記電荷を繰り返し放出させ、前記撮像素子から放出される各電荷に由来して前記読み出し回路から出力される電気信号の各信号値に基づいて、前記exp（−ｔ_０／ＲＣ）の値を算出することを特徴とする請求項４から請求項７、請求項９、請求項１０のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。

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