JP2010246835A - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム、それらの制御方法及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な画像処理を行うことなく、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けた画像段差を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】 画素が行列状に複数配置され、所定の照射野で照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器１０４と、制御部１０６と、を有する撮像装置１００に係る。撮影動作は、複数の画素に含まれる一部の画素に相当する照射野Ａで検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、照射野Ａより広い照射野Ｂで検出器１０４に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、を含む。制御部１０６は、照射野Ａから照射野Ｂへの変更に伴い、第１の撮影動作と第２の撮影動作の間の期間に変換素子を初期化するための初期化動作を検出器が行うように、検出器の動作を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置及び放射線撮像システムに関するものである。より具体的には、医療診断における一般撮影などの静止画撮影や透視撮影などの動画撮影に好適に用いられる、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに用いられる撮像装置に関する。なお、本発明において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。

近年、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。

このような放射線撮像装置において、特許文献１に開示されているように、ＦＰＤの読み出すエリア（視野サイズ）とＸ線の照射領域を切り替え可能とすることが検討されている。しかしながら、照射領域が広くなるよう切り替わった場合、ＦＰＤの照射されていた領域と照射されていなかった領域との間で画素の感度や暗時出力が異なる。そのため、取得された画像に照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）が発生してしまい、画質低下を招くおそれがあった。

そのような照射領域の変更の影響を受けたゴーストに対し、特許文献２では、補正を行う画像処理を行うことを検討している。具体的には、Ｘ線の照射条件毎にゴーストのある均一照射によるデータを基にゴースト補正係数を求める。そのゴースト補正係数から、照射領域である検査対象部位に関するデータを収集する際のＸ線の照射条件とＸ線の照射開始からの時間とに対応する所要のゴースト補正係数を取得する。それにより検査対象部位に関するデータを所要のゴースト補正係数にて補正して補正画像データを生成する。

特開平１１−１２８２１３号公報 特開２００８−１６７８４６号公報

しかしながら、特許文献２の補正技術では、画像処理で補正するため、パラメータの管理や補正処理が複雑であり装置全体を複雑化してしまう。また、予め補正のためのデータ取りを必要とする等、作業が煩雑な上、安定した画質を得る為にはデータの採取の方法を徹底するなど管理が難しい。更に、上記ゴーストの原因となる、ＦＰＤから得られる画像信号に含まれる残像量自体を小さくするものでは無いので、様々な状況化で最適な効果を得ることが難しい。

本願発明者は、複雑な画像処理を行うことなく、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けた画像段差を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能な撮像装置及びシステムを提供すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係る撮像装置は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、所定の照射野で照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、前記撮影動作を含む前記検出器の動作を制御するための制御部と、を有する撮像装置であって、前記撮影動作は、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、を含み、前記制御部は、前記第１の照射野から前記第２の照射野への変更に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に前記変換素子を初期化するための初期化動作を前記検出器が行うように、前記検出器の動作を制御することを特徴とする。

本発明に係る放射線撮像システムは、前記撮像装置と、前記撮像装置及び前記放射線発生装置を制御する制御装置と、を含む放射線撮像システムであって、前記放射線発生装置は、前記制御装置からの制御信号を受けて前記第１の照射野と前記第２の照射野とを切り替え可能な機能を有する機構を含むことを特徴とする。

本発明に係る撮像装置の制御方法は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、所定の照射野で照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作を制御する撮像装置の制御方法であって、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作を行い、前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の工程の後の期間に前記変換素子を初期化するための初期化動作を行い、前記初期化動作の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作を行うことを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、所定の照射野で照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作を制御する撮像装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムであって、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の工程の後の期間に前記変換素子を初期化するための初期化動作と、前記初期化動作の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本願発明により、複雑な画像処理を行うことなく、ＦＰＤの駆動動作により、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を含む撮像システムの概念的ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概念的等価回路図である。 本発明に係る撮像装置及び撮像システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の変更動作を説明するタイミングチャート及び効果を説明するための時間対段差量の特性図である。 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の概念的等価回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る変更動作を説明するタイミングチャートである。

以下、本発明を好適に適用可能な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１に示す本実施形態の放射線撮像システムは、撮像装置１００、制御コンピュータ１０８、放射線制御装置１０９、放射線発生装置１１０、表示装置１１３、制御卓１１４を含むものである。撮像装置１００は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を複数備えた検出部１０１と、検出部１０１を駆動する駆動回路１０２と、駆動された検出部１０１からの電気信号を画像データとして出力する読出回路１０３と、を有するＦＰＤ（平面検出器）１０４を含む。撮像装置１００は更に、ＦＰＤ１０４からの画像データを処理して出力する信号処理部１０５と、各構成要素に夫々制御信号を供給してＦＰＤ１０４の動作を制御する制御部１０６と、各構成要素に夫々バイアスを供給する電源部１０７を含む。信号処理部１０５は、後述する制御コンピュータ１０８から制御信号を受けて制御部１０６に提供する。電源部１０７は、不図示の外部電源や内蔵バッテリーから電圧を受けて検出部１０１、駆動回路１０２、読出回路１０３で必要な電圧を供給するレギュレータ等の電源回路を内包している。

制御コンピュータ１０８は、放射線発生装置１１０と撮像装置１００との同期や、撮像装置１００の状態を決定する制御信号の送信、撮像装置１００からの画像データに対して補正や保存・表示のための画像処理を行う。また、制御コンピュータ１０８は、制御卓１１４からの情報に基づき放射線の照射条件を決定する制御信号を放射線制御装置１０９に送信する。

放射線制御装置１０９は制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、放射線発生装置１１０に内包される放射線源１１１から放射線を照射する動作や照射野絞り機構１１２の動作の制御を行う。照射野絞り機構１１２は、ＦＰＤ１０４の検出部１０１に放射線又は放射線に応じた光が照射される領域である所定の照射野を変更することが可能な機能を有し、本実施形態では照射野Ａと照射野Ｂとを切り替え可能な機能を有している。本発明の第１の照射野に相当する照射野Ａでは、複数の画素に含まれる一部の画素、例えば総画素数が約２８００行×約２８００列であるときに約１０００行×約１０００列分の画素に相当する放射線が照射される。また、本発明の第２の照射野に相当する照射野Ｂでは照射野Ａより広い、例えば全ての画素に相当する放射線が照射される。制御卓１１４は、制御コンピュータ１０８の各種制御のためのパラメータとして被検体の情報や撮影条件の入力を行い制御コンピュータ１０８に伝送する。表示装置１１３は、制御コンピュータ１０８で画像処理された画像データを表示する。

次に、図２を用いて本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を説明する。なお、図１を用いて説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。また、図２では説明の簡便化のために３行×３列の画素を有するＦＰＤを含む撮像装置を示す。しかしながら、実際の撮像装置はより多画素であり、例えば１７インチの撮像装置では約２８００行×約２８００列の画素を有している。

検出部１０１は、行列状に複数配置された画素を有する。画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子２０１と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子２０２と、を有する。本実施形態では、変換素子に照射された光を電荷に変換する光電変換素子として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードを用いる。変換素子としては、上述の光電変換素子の放射線入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が好適に用いられる。スイッチ素子２０２としては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、本実施形態では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。変換素子２０１の一方の電極はスイッチ素子２０２の２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は共通のバイアス配線Ｂｓを介してバイアス電源１０７ａと電気的に接続される。行方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１〜Ｔ１３は、それらの制御端子が１行目の駆動配線Ｇ１に共通に電気的に接続されており、駆動回路１０２からスイッチ素子の導通状態を制御する駆動信号が駆動配線を介して行単位で与えられる。列方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１〜Ｔ３１は、他方の主端子が１列目の信号配線Ｓｉｇ１に電気的に接続されており、スイッチ素子が導通状態である間に、変換素子の電荷に応じた電気信号を、信号配線を介して読出回路１０３に出力する。列方向に複数配列された信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、複数の画素から出力された電気信号を並列に読出回路１０３に伝送する。

読出回路１０３は、検出部１０１から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路２０７を信号配線毎に対応して設けられている。また、各増幅回路２０７は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器２０３と、積分増幅器２０３からの電気信号を増幅する可変増幅器２０４と、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路２０５と、バッファアンプ２０６とを含む。積分増幅器２０３は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチと、を有する。積分増幅器２０３は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器の反転入力端子には出力された電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源１０７ｂから基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路２０５は、各増幅回路に対応して設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。また読出回路１０３は、各増幅回路２０７から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ２０８と、画像信号をインピーダンス変換して出力するバッファ増幅器２０９と、を有する。バッファ増幅器２０９から出力されたアナログ電気信号である画像信号Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器２１０によってデジタルの画像データに変換されて図１に示す信号処理部１０５へ出力され、信号処理部１０５で処理された画像データが制御コンピュータ１０８へ出力される。

駆動回路１０２は、図１に示す制御部１０６から入力された制御信号（Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ）に応じて、スイッチ素子を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非道通状態とする非導通電圧Ｖｓｓを有する駆動信号を、各駆動配線に出力する。これにより、駆動回路１０２はスイッチ素子の導通状態及び非導通状態を制御し、検出部１０１を駆動する。

図１における電源部１０７は、図２に示すバイアス電源１０７ａ、増幅回路の基準電源１０７ｂを含む。バイアス電源１０７ａは、バイアス配線Ｂｓを介して各変換素子の他方の電極に共通にバイアス電圧Ｖｓを供給する。このバイアス電圧Ｖｓは、本発明の第１の電圧に相当するものである。基準電源１０７ｂは、各演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。

図１に示す制御部１０６は、信号処理部１０５を介して装置外部の制御コンピュータ１０８等からの制御信号を受けて、駆動回路１０２、電源部１０７、読出回路１０３に各種の制御信号を与えてＦＰＤ１０４の動作を制御する。制御部１０６は、駆動回路１０２に制御信号Ｄ−ＣＬＫと制御信号ＯＥ、制御信号ＤＩＯを与えることによって、駆動回路１０２の動作を制御する。ここで、制御信号Ｄ−ＣＬＫは駆動回路として用いられるシフトレジスタのシフトクロックであり、制御信号ＤＩＯはシフトレジスタが転送するパルス、ＯＥはシフトレジスタの出力端を制御するものである。また、制御部１０６は、読出回路１０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ、及び制御信号ＣＬＫを与えることによって、読出回路１０３の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号ＲＣは積分増幅器のリセットスイッチの動作を、制御信号ＳＨはサンプルホールド回路２０５の動作を、制御信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０８の動作を制御するものである。

次に、図１〜３、特に図３を用いて、本発明の撮像装置及び撮像システム全体の動作を説明する。オペレータによる制御卓１１４の操作によって制御コンピュータ１０８により照射条件が決定されて撮影開始がなされ、その照射条件で放射線制御装置１０９によって制御された放射線発生装置１１０から被写体に所望の放射線照射がなされる。撮像装置１００は、被写体を透過した放射線に応じた画像データを出力し、出力された画像データは制御コンピュータ１０８によって画像処理されて表示装置１１３に表示される。

制御コンピュータ１０８は、次に撮影継続の要否の確認をオペレータに対して行い、オペレータから撮影継続否（ＮＯ）の指示を受けた場合には撮影終了とし、撮影継続要（ＹＥＳ）の指示を受けた場合には、照射野変更の要否の確認をオペレータに対して行う。オペレータから照射野変更否（ＮＯ）の指示を受けた場合には、制御コンピュータ１０８が先に決定された撮影条件で放射線制御装置１０９及び放射線発生装置１１０を制御して再度同じ条件で放射線照射がなされる。一方オペレータから照射野変更要（ＹＥＳ）の指示を受けた場合に、制御コンピュータ１０８は照射野が変更された照射条件を決定し、放射線制御装置１０９はそれに基づいて放射線発生装置１１０の照射野絞り機構１１２を制御して、変更後の照射野が決定される。また制御コンピュータ１０８は撮像装置１００に後で詳細に説明する変更動作を行わせる制御信号を与え、撮像装置１００は変更動作を行う。変更動作が完了した後に、制御コンピュータ１０８が決定された照射条件で放射線制御装置１０９及び放射線発生装置１１０を制御して、変更された照射条件で放射線照射がなされ、次の撮影がなされる。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、本発明の撮像装置及び撮像システムの動作について説明する。図４（ａ）において、変換素子２０１にバイアス電圧Ｖｓが供給されると、撮像装置１００はアイドリング期間にアイドリング動作を行う。ここで、アイドリング動作とは、バイアス電圧Ｖｓの印加開始に起因する検出器１０４の特性変動を安定化させるために、少なくとも初期化動作Ｋ１を複数回繰り返し行う動作である。また、初期化動作とは、変換素子に蓄積動作前の初期のバイアスを与え、変換素子を初期化するための動作である。なお、図４（ａ）では、アイドリング動作として蓄積動作Ｗ１及び初期化動作Ｋ１の一組を複数回繰り返し行う動作を行っている。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の期間Ａ−Ａ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図４（ｂ）に示すように、蓄積動作Ｗ１では、変換素子２０１にバイアス電圧Ｖｓが与えられた状態で、スイッチ素子２０２には非導通電圧Ｖｓｓが与えられており、全ての画素のスイッチ素子は非道通状態とされる。初期化動作Ｋ１では、まずリセットスイッチにより積分増幅器の積分容量及び信号配線がリセットされ、駆動回路１０２から駆動配線Ｇ１に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、１行目の画素のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３が導通状態とされる。このスイッチ素子の導通状態により、変換素子が初期化される。その際に変換素子の電荷がスイッチ素子により電気信号として出力されるが、本実施形態ではサンプルホールド回路以降の回路を動作させていないため、読出回路１０３からその電気信号に応じたデータは出力されない。その後に再び積分容量及び信号配線がリセットされることにより、出力された電気信号は処理される。ただし、そのデータを補正などに使用したい場合には、サンプルホールド回路以降の回路を後述する画像出力動作や暗画像出力動作と同様に動作させてもよい。このようなスイッチ素子の導通状態の制御とリセットが２行目、３行目と繰り返し行われることにより、検出器１０１の初期化動作がなされる。ここで、初期化動作においては、少なくともスイッチ素子の導通状態の間もリセットスイッチを導通状態に保ちリセットし続けていてもよい。また、初期化動作におけるスイッチ素子の導通時間は、後述する画像出力動作におけるスイッチ素子の導通時間より短くてもよい。また、初期化動作では複数行のスイッチ素子を同時に導通させてもよい。これらの場合には、初期化動作全体にかかる時間を短くすることが可能となり、より早く検出器の特性変動を安定化させることが可能となる。なお、本実施形態の初期化動作Ｋ１は、アイドリング動作の後に行われる透視撮影動作に含まれる画像出力動作と同じ期間で行われている。

図４（ｃ）は、図４（ａ）の期間Ｂ−Ｂ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。アイドリング動作が行われて検出器１０１が撮影可能な状態となった後、撮像装置１００は、制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、照射野Ａの領域でＦＰＤ１０４に放射線が照射される透視撮影動作を行う。この透視撮影動作は、本発明の第１の撮影動作に相当する。また、撮像装置１００がこの透視撮影動作を行う期間を透視撮影期間と称する。透視撮影期間では、撮像装置１００は、照射された放射線に応じて変換素子２０１が電荷を生成するために放射線の照射の時間に応じた期間で行われる蓄積動作Ｗ１と、蓄積動作Ｗ１で生成された電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作Ｘ１と、を行う。図４（ｃ）に示すように、画像出力動作では、まず積分容量及び信号配線がリセットされ、駆動回路１０２から駆動配線Ｇ１に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３が導通状態とされる。これにより１行目の変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３で発生された電荷に基づく電気信号が各信号配線に出力される。各信号配線を介して並列に出力された電気信号は、それぞれ各増幅回路２０６の演算増幅器２０３及び可変増幅器２０４で増幅される。増幅された電気信号はそれぞれ、制御信号ＳＨによりサンプルホールド回路が動作され、各増幅回路内のサンプルホールド回路２０５に並列に保持される。保持された後、積分容量及び信号配線がリセットされる。リセットされた後、１行目と同様に２行目の駆動配線Ｇ２に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、２行目のスイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３が導通状態とされる。２行目のスイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３が導通状態とされている期間内に、マルチプレクサ２０８がサンプルホールド回路２０５に保持された電気信号を順次出力する。これにより並列に読み出された１行目の画素からの電気信号は直列の画像信号に変換して出力され、Ａ／Ｄ変換器２１０が１行分の画像データに変換して出力する。以上の動作を１行目から３行目に対して行単位で行うことにより、１フレーム分の画像データが撮像装置から出力される。更に本実施形態では、放射線の照射が行われない暗状態で変換素子２０１が電荷を生成するために蓄積動作Ｗ１と同じ期間で行われる蓄積動作Ｗ１と、蓄積動作Ｗ１で生成された電荷に基づいて暗画像データを出力する暗画像出力動作Ｆ１と、を行う。暗画像出力動作Ｆ１では、画像出力動作Ｘ１と同様の動作が撮像装置１００で行われる。

透視撮影期間において制御コンピュータ１０８から撮像装置１００に照射野変更指示に伴い変更動作を行わせる制御信号が与えられると、撮像装置１００は変更動作を行う。この時に制御部１０６は、制御コンピュータ１０８からの制御信号に応じて、駆動回路１０２及び読出回路１０３に各制御信号を与えてＦＰＤ１０４に変更動作を行わせる。ＦＰＤ１０４がこの変更動作を行う期間を変更動作期間と称する。変更動作は図５を用いて後で詳細に説明する。

図４（ｄ）は、図４（ａ）の期間Ｃ−Ｃ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。変更動作の後、撮像装置１００は照射野Ａの領域より広い領域の照射野ＢでＦＰＤ１０４に放射線が照射される一般（静止画）撮影動作を行う。この一般撮影動作は、本発明の第２の撮影動作に相当する。また、撮像装置１００がこの一般撮影動作を行う期間を一般撮影期間と称する。一般撮影期間では、撮像装置１００は、照射された放射線に応じて変換素子が電荷を生成するために放射線の照射の時間に応じた期間で行われる蓄積動作Ｗ２と、蓄積動作Ｗ２で生成された電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作Ｘ２と、を行う。図４（ｄ）に示すように、ここで本実施形態において蓄積動作Ｗ２及び画像出力動作Ｗ２は、それぞれ蓄積動作Ｗ１及び画像出力動作Ｗ１と同様の動作であり、本実施形態ではその期間が長いため、異なる表記を用いている。ただし、それぞれ同じ期間の長さで行われてもよい。また本実施形態では、放射線の照射が行われない暗状態で変換素子が電荷を生成するために、画像出力動作Ｘ２の前の蓄積動作Ｗ２と同じ期間で行われる蓄積動作Ｗ２と、蓄積動作Ｗ２で生成された電荷に基づいて暗画像データを出力する暗画像出力動作Ｆ２と、を行う。暗画像出力動作Ｆ２では、画像出力動作Ｘ２と同様の動作が撮像装置１００で行われる。更に本実施形態では、撮像装置１００は、初期化動作Ｋ２を各蓄積動作Ｗ２の前に行う。ここで初期化動作Ｋ２は、先に説明した初期化動作Ｋ１と同様の動作であり、本実施形態ではその期間が長いため、異なる表記を用いている。ただし、同じ期間の長さで行われてもよい。

次に図５（ａ）〜（ｅ）を用いて、本実施形態の変更動作について説明する。なお、図５（ｅ）において、横軸は照射野が変更された後に行われる撮影動作の開始からの時間を示す。縦軸は、照射野Ａに含まれる画素の出力データと、照射野Ａには含まれず且つ照射野Ｂに含まれる画素の出力データとの差分である段差量を示す。なお図５（ｅ）では、画素の出力データとして暗状態での画素の出力データを用いた。

本発明の変更動作は、制御部１０６が照射野変更指示に伴う制御信号を受け、その制御信号に応じてＦＰＤ１０４が少なくとも１回の初期化動作を行うものである。図５（ｅ）に示すように、照射野の変更に際して初期化動作を行った方が、初期化動作を行わない場合に比べて段差量が低減することを見出した。また、初期化動作を複数回行うことにより、より低減効果が向上することを見出した。このような１回又は複数回行われる初期化動作により、照射野の変更に伴い取得画像に発生し得る画像の段差に起因する画質低下を防ぐことが可能となる。

図５（ａ）に示す変更動作において、ＦＰＤ１０４は、図４（ａ）及び（ｄ）で説明した、照射野変更後に行われる一般撮影動作の初期化動作Ｋ２と蓄積動作Ｗ２の一組を１回又は複数回行う。つまり、ＦＰＤ１０４は照射野変更後に行われる一般撮影動作の出力動作Ｗ２、Ｆ２に対応した初期化動作Ｋ２と蓄積動作Ｗ２の一組を１回又は複数回行う。このように、変更後になされる撮影動作の画像出力動作より前の動作に含まれる動作にあわせて変更動作を行うことにより、撮影動作の蓄積動作Ｗ２における変換素子の特性が安定し、アーチファクトの少ない良好な画像データを取得することができる。ただし、蓄積動作にかかる期間には変換素子に暗状態でも電荷が発生するため、短時間で変換素子の特性を安定させることに対しては障害となる。特に複数回の初期化動作を行う場合には、変更動作にかかる時間が増大し、照射野変更後の撮影開始までの時間が長くなってしまうおそれがある。

図５（ｂ）に示す変更動作において、ＦＰＤ１０４は、図４（ａ）及び（ｂ）で説明した、照射野変更前の透視撮影動作に先立って行われたアイドリング動作の初期化動作Ｋ１を１回又は複数回行う。この変更動作では、蓄積動作は行われず、撮像装置１００が行う初期化動作の中で最も短い期間で行われる初期化動作Ｋ１のみ行われるため、変更動作に要する時間が短くなり、装置の操作性がより向上することとなる。ただし、変更動作で行われる初期化動作が照射野変更後の撮影動作に対応せず、照射野変更後の撮影動作で行われる初期化動作と異なる期間の長さで行われる場合には、撮影動作の蓄積動作における変換素子の特性安定性が低下するおそれがある。それにより、アーチファクトの多い画像データが取得されるおそれがある。

図５（ｃ）に示す変更動作では、ＦＰＤ１０４は照射野変更後に行われる一般撮影動作の初期化動作Ｋ２を１回又は複数回行う。この変更動作では、変更後になされる撮影動作に含まれる初期化動作を用いることにより、変更後になされる撮影動作に対応した初期化動作によって変更動作が行われることとなり、アーチファクトの少ない良好な画像データを取得できる。また、蓄積動作は行われないため、短時間で変換素子の特性を安定させることが可能となり、短時間で変換素子の特性を安定させることが可能となる。特に、複数回の初期化動作で行われる変更動作としては、変更後になされる撮影動作の直前に、変更後になされる撮影動作の初期化動作が少なくとも１回行われることが好ましい。より短時間で変換素子の特性を安定させるために、図５（ｄ）で示す変更動作のように、初期化動作Ｋ１と初期化動作Ｋ２をそれぞれ少なくとも１回行うことがより好ましい。

このように、照射野変更後の撮影動作を開始する前に変更動作を行うことにより、複雑な画像処理を行うことなく、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、図６（ａ）、（ｂ）を用いて本発明の第２の実施形態に係る撮像装置を説明する。なお、第１の実施形態と構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。また、図６（ａ）では図２と同様に説明の簡便化のために３行×３列の画素を有するＦＰＤを含む撮像装置を示すが、実際の撮像装置はより多画素である。

第１の実施形態の検出部１０１では、変換素子２０１にＰＩＮ型フォトダイオードを用いていたが、本実施形態の検出部１０１’では、変換素子６０１にＭＩＳ型変換素子としてＭＩＳ型光電変換素子を用いている。また、第１の実施形態では、１つの画素に１つの出力用のスイッチ素子が設けられていたが、本実施形態では、出力用のスイッチ素子６０２に加えてリフレッシュ用のスイッチ素子６０３が設けられている。リフレッシュ用のスイッチ素子６０３の主端子の一方は変換素子６０１の第１の電極６０４とスイッチ素子６０２の２つの主端子の一方に電気的に接続される。また、スイッチ素子６０３の主端子の他方は、共通の配線を介して電源部１０７に内包されたリフレッシュ用電源１０７ｃと電気的に接続される。行方向の複数のスイッチ素子６０３は、制御端子がリフレッシュ用駆動配線Ｇｒに共通に電気的に接続され、リフレッシュ用駆動回路１０２ｒから駆動信号がリフレッシュ用駆動配線Ｇｒを介して行単位で与えられる。

図６（ｂ）に示すように、変換素子６０１は、第１の電極６０４と第２の電極６０８の間に半導体層６０６が、第１の電極６０４と半導体層６０６との間に絶縁層６０５が、半導体層６０６と第２の電極６０８との間に不純物半導体層が、それぞれ設けられている。第２の電極６０８は、バイアス配線Ｂｓを介してバイアス電源１０７ａ’と電気的に接続される。変換素子６０１は、変換素子２０１と同様に、第２の電極６０８にバイアス電源１０７ａ’からバイアス電圧Ｖｓが供給され、第１の電極６０４にスイッチ素子６０２を介して基準電圧Ｖｒｅｆが供給されて、蓄積動作がなされる。ここで、透視及び一般撮影動作において、第１の電極６０４にスイッチ素子６０３を介してリフレッシュ用電圧Ｖｔが供給され、変換素子６０１はそのバイアス｜Ｖｓ−Ｖｔ｜によりリフレッシュされる。

次に、図７（ａ）〜（ｄ）を用いて、本実施形態の撮像装置及び撮像システムの動作について説明する。図７（ａ）に示す本実施形態では、図４（ａ）に示す第１の実施形態の初期化動作Ｋ１、画像出力動作Ｘ１、暗画像出力動作Ｆ１の代わりに、それぞれ初期化動作Ｋ１’、画像出力動作Ｘ１’、暗画像出力動作Ｆ１’が行われる。また、図４（ａ）に示す第１の実施形態の画像出力動作Ｘ２、暗画像出力動作Ｆ２の代わりに、それぞれ画像出力動作Ｘ２’、暗画像出力動作Ｆ２’が行われる。それ以外の動作は第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は割愛する。以下に相違する動作について、図７（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。図７（ｂ）は、図７（ａ）の期間Ａ−Ａ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図７（ｃ）は、図７（ａ）の期間Ｂ−Ｂ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図７（ｄ）は、図７（ａ）の期間Ｃ−Ｃ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。

本実施形態では、１画素の構成として出力用のスイッチ素子６０２に加えて、リフレッシュ用のスイッチ素子６０３を有している。そのため、図７（ｂ）に示す本実施形態のアイドリング動作における初期化動作Ｋ１’は、１画素に１つのスイッチ素子２０２で動作している初期化動作Ｋ１と異なる。初期化動作Ｋ１’では、第１の実施形態と同様に、駆動回路１０２から駆動配線Ｇに導通電圧Ｖｃｏｍが与えられてスイッチ素子６０２が導通状態とされ、変換素子６０１の電荷がスイッチ素子６０２により電気信号として出力される。その後、駆動回路１０２ｒから駆動配線Ｇｒに導通電圧Ｖｃｏｍが与えられてリフレッシュ用スイッチ素子６０３が導通状態とされる。その際に、リフレッシュ用電源１０７ｃからはリフレッシュ用電圧Ｖｔが与えられている。これにより変換素子６０１にバイアス｜Ｖｓ−Ｖｔ｜がかかり、変換素子内の残留電荷が消去され、変換素子のリフレッシュがなされる。そして積分容量及び信号配線がリセットされ、再びスイッチ素子６０２が導通状態とされて、変換素子に初期のバイアス｜Ｖｓ−Ｖｒｅｆ｜が与えられ、変換素子が初期化される。これを行単位で順次行うことにより初期化動作Ｋ１’が達成される。それ以外の動作は第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は割愛する。

また、図７（ｃ）に示す、本実施形態の透視撮影動作における画像出力動作Ｘ１’と画像出力動作Ｘ１との相違、及び暗画像出力動作Ｆ１’と暗画像出力動作Ｆ１との相違は、上述した初期化動作Ｋ１’と初期化動作Ｋ１の相違と同じである。それ以外の動作は第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は割愛する。

そして、図７（ｄ）に示す本実施形態の一般撮影動作における画像出力動作Ｘ２’及び暗画像出力動作Ｆ２’は、第１の実施形態と同様に、駆動回路１０２から駆動配線Ｇに導通電圧Ｖｃｏｍが与えられてスイッチ素子６０２が導通状態とされる。それにより、変換素子６０１の電荷がスイッチ素子６０２により電気信号として行単位で出力され、読出回路１０３を介して画像データが撮像装置から出力される。その後駆動回路１０２ｒから駆動配線Ｇｒに導通電圧Ｖｃｏｍが与えられてリフレッシュ用スイッチ素子６０３が導通状態とされる。その際に、リフレッシュ用電源１０７ｃからはリフレッシュ用電圧Ｖｔが与えられている。これにより変換素子６０１にバイアス｜Ｖｓ−Ｖｔ｜がかかり、変換素子内の残留電荷が消去され、変換素子のリフレッシュがなされる。そして積分容量及び信号配線がリセットされ、再びスイッチ素子６０２が導通状態とされて、変換素子に初期のバイアス｜Ｖｓ−Ｖｒｅｆ｜が与えられ、変換素子が初期化される。これを行単位で順次行うことにより画像出力動作Ｘ２’や暗画像出力動作Ｆ２’が達成される。また、本実施形態では、画像出力動作Ｘ２’は画像出力動作Ｘ１’とくらべて、その期間が長く異なるため異なる表記を用いているが、同じ期間の長さで行われてもよい。

次に図８（ａ）〜（ｃ）を用いて、本実施形態の変更動作について説明する。

図８（ａ）に示す変更動作では、ＦＰＤ１０４は一般撮影動作の出力動作Ｗ２’、Ｆ２’と同じ期間の長さで初期化動作Ｆ１’と同様の初期化動作Ｋ２’を１回又は複数回行う。つまり、ＦＰＤ１０４は照射野変更後に行われる一般撮影動作の出力動作Ｗ２’、Ｆ２’に対応した初期化動作Ｋ２’を１回又は複数回行う。この初期化動作Ｋ２’では、変更後になされる撮影動作に対応した初期化動作によって変更動作が行われることとなり、アーチファクトの少ない良好な画像データを取得できる。また、蓄積動作は行われないため、短時間で変換素子の特性を安定させることが可能となり、短時間で変換素子の特性を安定させることが可能となる。特に、複数回の初期化動作で行われる変更動作としては、変更後になされる撮影動作の直前に、変更後になされる撮影動作に対応した初期化動作が少なくとも１回行われることが好ましい。

図８（ｂ）に示す変更動作では、ＦＰＤ１０４はまず、後で説明するリフレッシュ動作Ｒを少なくとも１回行う。その後、ＦＰＤ１０４は照射野変更後に行われる照射野変更後に行われる一般撮影動作の出力動作Ｗ２’、Ｆ２’に対応した初期化動作Ｋ２’を１回又は複数回行う。この変更動作では、図８（ａ）に示す変更動作の効果に加えて、リフレッシュ動作Ｒによる変換素子内の残留電荷の除去によって更に画像段差を低減させることが可能となる。リフレッシュ動作について、図８（ｃ）を用いて以下に説明する。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の期間Ｄ−Ｄ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。

図８（ｃ）に示すリフレッシュ動作では、まず、駆動回路１０２はスイッチ素子６０２に導通電圧Ｖｃｏｍを与えず、スイッチ素子６０２は非導通状態を保っている。この状態で、駆動回路１０２ｒはスイッチ素子６０３に行単位で導通電圧Ｖｃｏｍを与え、スイッチ素子６０３はそれに応じて導通状態とされる。これにより変換素子６０１にバイアス｜Ｖｓ−Ｖｔ｜がかかり、変換素子内の残留電荷が消去され、変換素子のリフレッシュがなされる。この動作を行単位で順次行うことによりリフレッシュ動作Ｒが達成される。

リフレッシュ動作Ｒの後に、積分容量及び信号配線がリセットされ、駆動回路１０２から駆動配線Ｇに導通電圧Ｖｃｏｍが与えられてスイッチ素子６０２が導通状態とされ、変換素子６０１の電荷がスイッチ素子６０２により電気信号として出力される。その後、駆動回路１０２ｒから駆動配線Ｇｒに導通電圧Ｖｃｏｍが与えられてリフレッシュ用スイッチ素子６０３が導通状態とされる。その際に、リフレッシュ用電源１０７ｃからはリフレッシュ用電圧Ｖｔが与えられている。これにより変換素子６０１にバイアス｜Ｖｓ−Ｖｔ｜がかかり、変換素子内の残留電荷が消去され、再び変換素子のリフレッシュがなされる。そして積分容量及び信号配線がリセットされ、再びスイッチ素子６０２が導通状態とされて、変換素子に初期のバイアス｜Ｖｓ−Ｖｒｅｆ｜が与えられ、変換素子が初期化される。これを行単位で順次行うことにより初期化動作Ｋ２’が達成される。

なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第２の撮影動作が初期化動作を含んでもよい。

本実施形態においても、照射野変更後の撮影動作を開始する前に変更動作を行うことにより、複雑な画像処理を行うことなく、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能となる。

なお、本発明の各実施形態は、例えば制御部１０６に含まれるコンピュータがプログラムを実行することによって実現することもできる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。また、第１又は第２の実施形態から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。

１００ 撮像装置
１０１ 検出部
１０２ 駆動回路
１０３ 読出回路
１０４ 平面検出器
１０５ 信号処理部
１０６ 制御部
１０７ 電源部
１０８ 制御コンピュータ
１０９ 放射線制御装置
１１０ 放射線発生装置
１１１ 放射線源
１１２ 照射野絞り機構
１１３ 表示装置

Claims (10)

1. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、
   前記撮影動作を含む前記検出器の動作を制御するための制御部と、
   を有する撮像装置であって、
   前記撮影動作は、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、を含み、
   前記制御部は、前記第１の照射野から前記第２の照射野への変更に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に前記変換素子を初期化するための初期化動作を前記検出器が行うように、前記検出器の動作を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御部は、前記期間に前記検出器が前記初期化動作を複数回行うように、前記検出器の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第２の撮影動作は、前記変換素子が照射された放射線又は光を電荷に変換するための蓄積動作と、前記電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作と、を含み、
   前記制御部は、前記期間に前記検出器が前記第２の撮影動作に対応した前記初期化動作を行うように、前記画像出力動作と同じ期間の長さで前記検出器に前記初期化動作を行わせることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第２の撮影動作は、前記変換素子が照射された放射線又は光を電荷に変換するための蓄積動作と、前記電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作と、前記蓄積動作の前に行われる前記初期化動作と、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. 前記画素は、前記電荷に応じた電気信号を出力するためのスイッチ素子を更に有し、
   前記検出器は、前記画素が行列状に複数配列された検出部と、前記検出部を駆動するために前記スイッチ素子の導通状態を制御する駆動回路と、前記スイッチ素子に接続された信号配線を介して前記検出部から出力された前記電気信号を画像データとして出力する読出回路と、を含み、
   前記読出回路は、前記信号配線のリセットを行うリセットスイッチを含み、
   前記制御部は、前記期間に前記駆動回路及び前記リセットスイッチを制御することにより前記検出器に前記初期化動作を行わせることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記画素は、前記電荷に応じた電気信号を出力するためのスイッチ素子と、前記スイッチ素子とは別の他のスイッチ素子と、を更に含み、
   前記検出器は、前記画素が行列状に複数配列された検出部と、前記検出部を駆動するために前記スイッチ素子の導通状態を制御する駆動回路と、前記スイッチ素子に接続された信号配線を介して前記検出部から出力された前記電気信号を画像データとして出力する読出回路と、前記他のスイッチ素子の導通状態を制御する他の駆動回路と、を更に含み、
   前記制御部は、前記期間に前記駆動回路が前記スイッチ素子の導通状態を制御し且つ前記他の駆動回路が前記他のスイッチ素子の導通状態を制御するように、前記駆動回路及び前記他の駆動回路を制御することにより、前記第２の撮影動作に含まれる出力動作と同じ期間の長さで前記検出器に前記初期化動作を行わせることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記変換素子は、ＭＩＳ型変換素子であり、
   前記変換素子の一方の電極に前記スイッチ素子を介して基準電圧を与える基準電源と、前記一方の電極に前記他のスイッチ素子を介してリフレッシュ用電圧を与えるリフレッシュ用電源と、前記変換素子の他方の電極にバイアス電圧を与えるバイアス電源と、を含む電源部を更に有し、
   前記検出器は、前記スイッチ素子を非導通状態に保ち且つ前記他のスイッチ素子を導通状態とし、前記他方の電極に前記バイアス電圧を与え且つ前記他方の電極に前記他のスイッチ素子を介して前記リフレッシュ用電圧を与えることにより、前記変換素子をリフレッシュするリフレッシュ動作を行い、
   前記制御部は、前記期間に、前記リフレッシュ動作と、前記リフレッシュ動作の後の前記初期化動作と、を前記検出器に行わせることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置に前記放射線を照射するための放射線発生装置と、
   前記撮像装置及び前記放射線発生装置を制御する制御装置と、
   を含む放射線撮像システムであって、
   前記放射線発生装置は、前記制御装置からの制御信号を受けて前記第１の照射野と前記第２の照射野とを切り替え可能な機能を有する機構を含むことを特徴とする放射線撮像システム。
9. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作を制御する撮像装置の制御方法であって、
   複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作を行い、
   前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の工程の後の期間に前記変換素子を初期化するための初期化動作を行い、
   前記初期化動作の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作を行うことを特徴とする制御方法。
10. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作を制御する撮像装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、
    前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の工程の後の期間に前記変換素子を初期化するための初期化動作と、
    前記初期化動作の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。