JP2014030130A - 放射線検出器、放射線撮像装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高いフレームレートでの画像の読み出しが行える放射線検出器及び放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】光電変換素子を有する画素のサンプルホールド回路と画素の列毎に設けられた列信号線とを画素の行を順次選択することで接続状態とさせる垂直走査回路によりセンサにおいて放射線が照射されない照射領域外の行を選択させ、その後に照射された放射線に基づく信号をサンプルホールド回路にサンプルホールドさせ、その後に垂直走査回路により照射領域内の行を順次選択させつつ照射領域内の画素でサンプルホールドされた信号を読み出すようにして、照射された放射線に基づく信号のサンプルホールド前に照射領域外の行を選択することで、リードアウトタイムを短くし、高いフレームレートでの画像の読み出しを可能にする。
【選択図】図９

Description

本発明は、放射線検出器、放射線撮像装置及び制御方法に関する。

近年、デジタル放射線撮像装置の分野では、イメージインテンシファイアに代わり、解像度の向上や体積の小型化、画像の歪みを抑えることを目的に光電変換素子を用いた等倍光学系の大面積フラットパネル式のセンサを用いた放射線撮像装置が普及している。大面積フラットパネル式のセンサとして、シリコン半導体ウエハから矩形状に切り出した、複数のＣＭＯＳ型撮像素子が光電変換素子として形成された矩形半導体基板をタイリングすることにより大面積を実現したものが提案されている（特許文献１参照）。ＣＭＯＳ型撮像素子は、微細加工によりアモルファスシリコンより高速読み出しが可能で、さらに高感度が得られる。また、ＣＭＯＳ型撮像素子は、ＣＣＤ型撮像素子のような電荷転送の転送段数や消費電力に問題が無く大面積化が容易である。

また、ＣＭＯＳ型撮像素子においては、撮影のための光が照射されていない期間においても暗電流が発生する。このため、ＣＭＯＳ型撮像素子は、蓄積後の出力にオフセット値を持ち、光を照射しなくともゼロでない値を各画素が光信号として出力する。ある蓄積期間に光を照射せずに取得した光信号データをＣＭＯＳ型撮像素子のオフセットパターンとして取得し、動画撮影で得た光信号データから、同じ長さの蓄積期間で取得されたオフセットパターンを減算しオフセット補正をする方法がある。

特開２００２−３４４８０９号公報

ＣＭＯＳ型撮像素子を光電変換素子として使用したセンサでは、垂直走査回路及び水平走査回路を用いたＸＹアドレス方式によるスイッチング動作によって画素選択が行われ、各画素から信号が読み出される。すなわち、センサの各画素からの信号の読み出しは、垂直走査回路がセンサの端の行から１行ずつ順次選択するように走査するとともに、水平走査回路が各行において端の画素から１画素ずつ順次選択するように走査することで行われる。

ここで、ＣＭＯＳ型撮像素子を使用したセンサに放射線（例えば、Ｘ線）を照射して撮影を行う場合に、センサの一部領域のみに放射線を照射するようにコリメータ等により照射領域を絞って撮影を行うことがある。この場合には、行単位ですべての画素に放射線が照射されていない行については画素から信号を読み出す必要がない。しかしながら、垂直走査回路は、センサの端の行から１行ずつ順次選択するように走査を行う。そのため、センサの一部領域のみに放射線を照射して撮影を行い、垂直走査回路による走査で順次選択される先頭の何行かに放射線が照射されない場合には、照射領域外の画素行について読み飛ばし走査を行う必要がある。この照射領域外の行の読み飛ばし走査に要する時間は無駄な時間であり、放射線照射から信号の読み出しという撮影における１つのサイクルに要する時間を増大させることになる。これは、特に動画撮影において、高いフレームレートでの駆動を実現しようとする場合に問題となる。

本発明の目的は、高いフレームレートでの画像の読み出しが行える放射線検出器及び放射線撮像装置を提供することにある。

本発明の放射線検出器は、照射された放射線を電気信号に変換する放射線検出器であって、行列状に配置された、光電変換素子と該光電変換素子で得られた電荷に基づく電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを有する複数の画素と、前記画素の列毎に設けられ、前記サンプルホールドされた電気信号を伝送するための列信号線と、前記画素の行を所定の順序で順次選択することで、前記サンプルホールド回路と前記列信号線とを接続状態とする信号を出力する垂直シフトレジスタと、前記放射線検出器について放射線が照射される照射領域に対応する情報を取得する取得手段と、前記垂直シフトレジスタにより前記照射領域外の所定の数の行を選択させる第一の制御と、該第一の制御の後に前記照射された放射線に基づく電気信号を前記サンプルホールド回路にサンプルホールドさせる第二の制御と、該第二の制御の後に前記垂直シフトレジスタにより前記照射領域内の行を順次選択させつつ前記照射領域内の前記画素で前記サンプルホールドされた電気信号を読み出す第三の制御と、を実行する制御手段と、前記第三の制御により読み出された電気信号に基づく画像データを生成する生成手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、照射された放射線に基づく電気信号のサンプルホールド前に、照射領域外の行を選択することで、より高いフレームレートでの画像の読み出しが可能となる。

本発明の第一の実施形態による放射線撮像装置の構成例を示す図である。 矩形半導体基板に構成される画素回路の構成例を示す図である。 図２に示した画素回路における駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 矩形半導体基板の内部構造の例を示す図である。 一つのＡＤ変換器に対応する矩形半導体基板の画素データを読み出すタイムチャートを示す図である。 センサの一部に放射線が照射されている状態を示す図である。 一部に放射線が照射される矩形半導体基板の例を示す図である。 矩形半導体基板の画素データを読み出すタイムチャートを示す図である。 第一の実施形態での駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 第一の実施形態による動画撮影時の駆動制御を示すタイミングチャートである。 第二の実施形態での駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 第三の実施形態による動画撮影時の駆動制御を示すタイミングチャートである。 第四の実施形態におけるフラットパネルセンサの例を示す図である。 図１３に示したフラットパネルセンサにおいて、一部に放射線が照射される矩形半導体基板の例を示す図である。 第四の実施形態における撮影制御部の処理動作の例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態について説明する。
図１は、第一の実施形態による放射線撮像装置の構成例を示すブロック図である。図１には、大面積フラットパネル式の放射線動画撮像装置の構成を模式的に示している。図１において、１００は放射線検出器、１０１は画像処理部を含むシステム制御装置、１０２は画像表示装置、１０３は放射線発生装置、１０４は放射線源である。例えば、放射線がＸ線である場合、放射線発生装置１０３はＸ線発生装置であり、放射線源１０４はＸ線管である。

図１に示す放射線撮像装置において、撮影時にはシステム制御装置１０１により、放射線検出器１００及び放射線発生装置１０３が同期制御される。被写体を透過した放射線は、放射線の入射面側に配置された不図示のシンチレータ（蛍光体）により可視光に変換されて光電変換され、光量に応じた光電変換後の信号がアナログ・デジタル変換（ＡＤ変換）される。そして、ＡＤ変換された信号が、放射線照射に対応したフレーム画像データとして放射線検出器１００からシステム制御装置１０１内の画像処理部に転送され、画像処理が行われる。そして、画像処理が行われた後、例えばシステム制御装置１０１による表示制御により表示部である画像表示装置１０２に放射線画像がリアルタイムに表示される。

放射線検出器１００は、フラットパネルセンサ１０５を有する。フラットパネルセンサ１０５と、フラットパネルセンサ１０５における放射線の入射面側に配置された前述のシンチレータにより、放射線を検出して画像を得る放射線画像センサが構成される。フラットパネルセンサ１０５は、光電変換素子と光電変換素子からの電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを有する画素が二次元状（行列状）に複数配置されている。フラットパネルセンサ１０５は、シリコン半導体ウエハから矩形状に切り出した、光電変換素子であるＣＭＯＳ型撮像素子が形成された矩形半導体基板３０１が、不図示の平面基台上にマトリクス状にタイリングされている。

矩形半導体基板３０１は、つなぎ用エリアセンサとして利用可能なものであり、矩形半導体基板３０１上の光電変換画素は等ピッチで二次元状に配置されている。また、平面基台上で隣接する矩形半導体基板３０１は、矩形半導体基板間の境界を挟んで光電変換素子が矩形半導体基板３０１上と同じピッチになるようにタイリングされている。図１には、矩形半導体基板３０１が１２列×２行のマトリクス状にタイリングされた例を示しているが、これに限定されるものではなく、タイリングする矩形半導体基板３０１の行方向の数、及び列方向の数は任意である。

フラットパネルセンサ１０５の上辺部及び下辺部には、マトリクス状に並んだ矩形半導体基板３０１の不図示の外部端子（電極パッド）が配されている。矩形半導体基板３０１の電極パッドは不図示のフライングリード式プリント配線板で外部の回路と接続される。矩形半導体基板３０１上には、アナログ出力のイネーブル／ディセーブルを切り換えるスイッチ素子等の切り換え素子が構成されている。アナログ出力用スイッチ素子を設けることでチップセレクト制御信号による矩形半導体基板３０１の出力制御が可能となり、矩形半導体基板３０１のアナログ出力線同士をまとめて接続し、直接に増幅器１０７に接続することができる。放射線検出器１００では、タイリングされた３枚の矩形半導体基板３０１を１つのＡＤ変換器１０８の変換領域として、画素からの信号がＡＤ変換される。ＡＤ変換器１０８は、読み出した画素からの信号に基づく画像データを生成する生成手段に含まれ、画素からのアナログ信号をデジタル値にＡＤ変換して出力する。

撮影制御部１０９は、システム制御装置１０１と制御コマンドの通信、同期信号の通信、システム制御装置１０１内の画像処理部への画像データの送信を行う。撮影制御部１０９は、フラットパネルセンサ１０５の制御機能も有しており、フラットパネルセンサ１０５の駆動制御や撮影モード制御を行う。例えば撮影制御部１０９では、フラットパネルセンサ１０５において放射線が照射される照射領域に対応する情報を取得する。そして、照射領域外の所定数の行についての走査を行わせる第一の制御、第一の制御の後に照射された放射線に基づく電気信号を画素のサンプルホールド回路にサンプルホールドさせる第二の制御を行う。また、第二の制御の後、照射領域内の行についての走査を行いサンプルホールドされた電気信号を読み出す第三の制御を行う。また、撮影制御部１０９は、第三の制御の後に、後述する垂直走査回路の動作を初期化し、いずれの行も選択されない状態とする第四の制御を行う。また、撮影制御部１０９は、放射線検出器１００内の複数のＡＤ変換器１０８によりＡＤ変換されたブロック毎のデジタル画像データをフレームデータに合成し、システム制御装置１０１内の画像処理部に転送する。

１１０はコマンド制御用インターフェースであり、システム制御装置１０１からは撮影制御部１０９への撮影モードの設定、各種パラメータの設定、撮影開始設定、撮影終了設定等が通信される。また、コマンド制御用インターフェース１１０を介して、撮影制御部１０９からはシステム制御装置１０１へ放射線検出器１００の状態等が通信される。１１１は画像データインターフェースであり、撮影により得られた画像データが、撮影制御部１０９からシステム制御装置１０１へ送られる。

１１２はＲＥＡＤＹ信号であり、放射線検出器１００が撮影可能状態になったことを撮影制御部１０９からシステム制御装置１０１へ伝える信号である。１１３は外部同期信号であり、システム制御装置１０１が撮影制御部１０９からのＲＥＡＤＹ信号１１２を受け、撮影制御部１０９に放射線曝射のタイミングを知らせる信号である。１１４は曝射許可信号であり、曝射許可信号１１４がイネーブルの間にシステム制御装置１０１から放射線発生装置１０３に曝射信号が送信され、放射線源１０４から曝射された放射線が有効な放射線として蓄積され、放射線画像が形成される。

図２は、矩形半導体基板３０１に行列状に構成される画素回路の構成例を示す図である。図２には、１画素分の画素回路を示している。図２において、ＰＤは光電変換を行うフォトダイオードである。Ｍ２はフローティングディフュージョンに蓄積された電荷を放電させるためのリセットＭＯＳトランジスタ（リセットスイッチ）であり、Ｃｆｄは電荷を蓄積するフローティングディフュージョン（浮遊拡散領域）の容量である。Ｍ４はソースフォロアとして動作する増幅ＭＯＳトランジスタ（第一の画素アンプ）である。Ｍ３は第一の画素アンプ（Ｍ４）を動作状態とさせるための選択ＭＯＳトランジスタ（第一の選択スイッチ）である。

第一の画素アンプ（Ｍ４）の後段には、光電変換部で発生するｋＴＣノイズを除去するクランプ回路が設けられている。Ｃｃｌはクランプ容量であり、Ｍ５はクランプ用ＭＯＳトランジスタ（クランプスイッチ）である。Ｍ７はソースフォロアとして動作する増幅ＭＯＳトランジスタ（第二の画素アンプ）である。Ｍ６は第二の画素アンプ（Ｍ７）を動作状態とさせるための選択ＭＯＳトランジスタ（第二の選択スイッチ）である。

第二の画素アンプ（Ｍ７）の後段には、光信号用及び基準電圧信号用の２つのサンプルホールド回路が設けられている。Ｍ８は光信号蓄積用のサンプルホールド回路を構成する、サンプルホールド用ＭＯＳトランジスタ（光信号用サンプルホールドスイッチ）である。ＣＳは光信号用ホールド容量である。Ｍ１１は基準電圧信号蓄積用のサンプルホールド回路を構成する、サンプルホールド用ＭＯＳトランジスタ（基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ）である。ＣＮは基準電圧信号用ホールド容量である。

Ｍ１０はソースフォロアとして動作する光信号の増幅ＭＯＳトランジスタ（光信号用画素アンプ）である。Ｍ９は光信号用画素アンプ（Ｍ１０）で増幅された光信号をＳ信号出力線へ出力するためのアナログスイッチ（光信号用転送スイッチ）である。Ｍ１３はソースフォロアとして動作する基準電圧信号の増幅ＭＯＳトランジスタ（基準電圧信号用画素アンプ）である。Ｍ１２は基準電圧信号用画素アンプ（Ｍ１３）で増幅された基準電圧信号をＮ信号出力線へ出力するためのアナログスイッチ（基準電圧信号用転送スイッチ）である。

信号ＥＮは、第一の選択スイッチ（Ｍ３）及び第二の選択スイッチ（Ｍ６）のゲートに接続され、第一の画素アンプ（Ｍ４）及び第二の画素アンプ（Ｍ７）を動作状態とさせるための制御信号である。制御信号ＥＮがハイレベルの時に、第一の画素アンプ（Ｍ４）及び第二の画素アンプ（Ｍ７）は同時に動作状態となる。信号ＰＲＥＳは、リセットスイッチ（Ｍ２）をオンしてフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を放電させるリセット信号である。信号ＰＣＬは、クランプスイッチ（Ｍ５）を制御するクランプ信号である。クランプ信号ＰＣＬがハイレベルのときにクランプスイッチ（Ｍ５）がオンし、クランプ容量（Ｃｃｌ）を基準電圧ＶＣＬにセットする。

信号ＴＳは光信号サンプルホールド制御信号である。光信号サンプルホールド制御信号ＴＳをハイレベルとして光信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ８）をオンすることで、光信号が第二の画素アンプ（Ｍ７）を通して光信号用ホールド容量ＣＳに一括転送される。次いで、全画一括で光信号サンプルホールド制御信号ＴＳをローレベルとして光信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ８）をオフすることで、サンプルホールド回路への光信号電荷の保持が完了する。

信号ＴＮは基準電圧信号サンプルホールド制御信号である。基準電圧信号サンプルホールド制御信号ＴＮをハイレベルとして基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ１１）をオンすることで、基準電圧信号が第二の画素アンプ（Ｍ７）を通して基準電圧信号用ホールド容量ＣＮに一括転送される。次いで、全画一括で基準電圧信号サンプルホールド制御信号ＴＮをローレベルとして基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ１１）をオフすることで、サンプルホールド回路への基準電圧信号電荷の保持が完了する。

光信号用ホールド容量ＣＳへ光信号電荷をサンプルホールドした後は、光信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ８）がオフとなり、光信号用ホールド容量ＣＳは前段の蓄積回路と電気的に切り離される。また、基準電圧信号用ホールド容量ＣＮへ基準電圧信号電荷をサンプルホールドした後は、基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ１１）がオフとなり、基準電圧信号用ホールド容量ＣＮは前段の蓄積回路と電気的に切り離される。そのため、再度サンプルホールドされるまで蓄積した光信号及び基準電圧信号を非破壊で読み出すことが可能である。

図３は、図２に示した画素回路における固定フレームレートでＸ線ウィンドウ制限のある動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。以下、動画撮影において、光信号用ホールド容量ＣＳ及び基準電圧信号用ホールド容量ＣＮに電荷がサンプルホールドされるまでの制御信号のタイミングについて、図３を用いて説明する。図３に示すタイミングチャートにおいて、時刻ｔ５０にて撮影開始設定がなされ、時刻ｔ５１から撮影のための駆動が開始される。

時刻ｔ５１から始まるリセット駆動Ｒ１について説明する。リセット駆動Ｒ１は、リセットとクランプを行う駆動である。まず、時刻ｔ５１で信号ＥＮをハイレベルにし、第一の画素アンプ（Ｍ４）及び第二の画素アンプ（Ｍ７）を動作状態にする。次に、時刻ｔ５２で信号ＰＲＥＳをハイレベルにし、フォトダイオードＰＤを基準電圧ＶＲＥＳに接続する。次に、時刻ｔ５３で信号ＰＣＬをハイレベルにすることによりクランプスイッチ（Ｍ５）をオンし、クランプ容量（Ｃｃｌ）の第二の画素アンプ（Ｍ７）側に基準電圧ＶＣＬが接続される。同時に、信号ＴＳ、ＴＮをハイレベルにし、光信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ８）及び基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ１１）をオンする。

時刻ｔ５４で信号ＰＲＥＳをローレベルにしてリセットを終了し、クランプ容量（Ｃｃｌ）の第一の画素アンプ（Ｍ４）側にリセット電圧がセットされる。時刻ｔ５５でクランプスイッチ（Ｍ５）をオフし、基準電圧ＶＣＬと基準電圧ＶＲＥＳの差分の電圧に応じた電荷がクランプ容量（Ｃｃｌ）に蓄積されクランプが終了する。また、光信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ８）及び基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ１１）もオフされる。光信号用ホールド容量（ＣＳ）及び基準電圧信号用ホールド容量（ＣＮ）には、第二の画素アンプ（Ｍ７）の入力（ゲート）が基準電圧ＶＣＬにセットされた時の基準電圧信号がサンプルホールドされる。光信号用ホールド容量（ＣＳ）及び基準電圧信号用ホールド容量（ＣＮ）の電荷をサンプリング駆動Ｓ１前に一定にしていることにより残像の影響が低減される。

そして、リセット駆動Ｒ１を終了し、時刻ｔ５５からフォトダイオードＰＤ及びフローティングディフュージョン容量（Ｃｆｄ）の光電変換部の蓄積が開始される。時刻ｔ５６で信号ＥＮをローレベルとし、第一の画素アンプ（Ｍ４）及び第二の画素アンプ（Ｍ７）を非動作状態にする。また、蓄積状態になったので曝射許可信号１１４をイネーブルにし放射線の曝射を要求する。後に続くリセット駆動もこのタイミングで制御される。

タイリングされた矩形半導体基板３０１は、動画撮影時に撮像素子間や走査線間の時間的スイッチングのずれにより発生する画像ズレを防止するために、各撮像素子のすべての画素を一括して同一のタイミング、かつ同一の期間でリセット駆動が行われる。その後、一括露光による蓄積が行われ各画素回路のフォトダイオードＰＤで発生した光電荷が容量（Ｃｆｄ）に蓄積される。リセット駆動Ｒ１の時刻ｔ５２から時刻ｔ５４のフォトダイオードＰＤへの基準電圧ＶＲＥＳの印加において光電変換部でリセットノイズ（ｋＴＣノイズ）が発生する。しかし、クランプ回路のクランプ容量（Ｃｃｌ）の第二の画素アンプ（Ｍ７）側に基準電圧ＶＣＬをセットすることによりリセットノイズは除去される。

時刻ｔ６０から始まるサンプリング駆動Ｓ１について説明する。時刻ｔ６０で信号ＥＮをハイレベルにし、第一の選択スイッチ（Ｍ３）及び第二の選択スイッチ（Ｍ６）をオンする。これにより、容量（Ｃｆｄ）に蓄積されている電荷は、電荷／電圧変換されソースフォロアとして動作する第一の画素アンプ（Ｍ４）により電圧としてクランプ容量（Ｃｃｌ）に出力される。第一の画素アンプ（Ｍ４）の出力はリセットノイズを含むが、クランプ回路によりリセット時に第二の画素アンプ（Ｍ７）側を基準電圧ＶＣＬにセットしているので、リセットノイズが除去された光信号となって第二の画素アンプ（Ｍ７）に出力される。

次に、時刻ｔ６１で信号ＴＳをハイレベルとして光信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ８）をオンすることで、光信号が第二の画素アンプ（Ｍ７）を通して光信号用ホールド容量（ＣＳ）に一括転送される。サンプルホールドを開始したので、時刻ｔ６２で曝射許可信号１１４をディセーブルとし放射線曝射は禁止される。時刻ｔ６３で信号ＴＳをローレベルとして光信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ８）をオフすることで、光信号用ホールド容量（ＣＳ）に光信号がサンプルホールドされる。次に、時刻ｔ６４で信号ＰＲＥＳをハイレベルとしてリセットスイッチ（Ｍ２）をオンし、容量（Ｃｆｄ）を基準電圧ＶＲＥＳにリセットする。

次に、時刻ｔ６５で信号ＰＣＬをハイレベルとする。これにより、クランプ容量（Ｃｃｌ）には電圧ＶＣＬと電圧ＶＲＥＳの差分の電圧にリセットノイズが重畳した電荷が蓄積される。時刻ｔ６６で信号ＰＲＥＳをローレベルとしリセットを完了する。時刻ｔ６７で信号ＴＮをハイレベルとして基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ１１）をオンすることで、基準電圧ＶＣＬにセットされた時の基準電圧信号を基準電圧信号用ホールド容量（ＣＮ）に転送する。続いて、時刻ｔ６８で信号ＴＮをローレベルとして基準電圧信号用サンプルホールドスイッチ（Ｍ１１）をオフすることで、基準電圧信号用ホールド用容量（ＣＮ）に基準電圧信号がサンプルホールドされる。

時刻ｔ６９で信号ＰＣＬをローレベルとし、時刻ｔ７０で信号ＥＮをローレベルとし、サンプリング駆動Ｓ１を終了する。サンプリング駆動Ｓ１は全画素を一括して行う。後に続くサンプリング駆動もこのタイミングで制御される。サンプリング駆動Ｓ１の後、時刻ｔ８１にて再びリセット駆動Ｒ１が行われ、次のフレームのフォトダイオードＰＤでの蓄積を開始させる。

光信号用ホールド容量（ＣＳ）及び基準電圧信号用ホールド容量（ＣＮ）にサンプルホールドされた光信号及び基準電圧信号の走査は画素毎に行われる。光信号用転送スイッチ（Ｍ９）をオンすることで、光信号用ホールド容量（ＣＳ）の電圧が、光信号用画素アンプ（Ｍ１０）を通して光信号出力線に転送される。また、基準電圧信号用転送スイッチ（Ｍ１２）をオンすることで、基準電圧信号用ホールド用容量（ＣＮ）の電圧が、基準電圧信号用画素アンプ（Ｍ１３）を通して基準電圧信号出力線に転送される。光信号出力線及び基準電圧信号出力線に転送された信号は、光信号出力線及び基準電圧信号出力線が接続された不図示の差動入力アンプで減算処理される。これにより、画素アンプでの熱ノイズ、１／ｆノイズ、温度差、プロセスばらつきによる固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を除去している。

なお、センサからの読み出しが可能な期間は、時刻ｔ６８のサンプルホールド終了時から、光信号用ホールド容量（ＣＳ）及び基準電圧信号用ホールド容量（ＣＮ）に、次フレームの信号のサンプルホールドが再び開始される時刻ｔ８１までの間である。サンプリング駆動Ｓ１の終了後に画素の読み出し処理ＲＤ１１が行われる。読み出し処理は画像表示までの遅延をできる限り短くするよう、サンプリング駆動Ｓ１におけるサンプルホールド直後に行われる。

図２に示した画素回路において、フォトダイオードＰＤの蓄積開始のタイミングは、図３に示したリセット完了後に信号ＰＣＬをローレベルにしてクランプが完了した時点である時刻ｔ５５や時刻ｔ６９である。また、蓄積終了のタイミングは、信号ＴＳをローレベルにして光信号をサンプルホールドした時点である時刻ｔ６３である。これにより、光信号及び基準電圧信号をサンプルホールドするサンプリング駆動Ｓ１とサンプリング駆動Ｓ１の間に、蓄積時間開始のためのリセット駆動Ｒ１又はサンプリング駆動Ｓ１を挿入することにより、蓄積時間を制限している。図３においては、時刻ｔ６０から始まるサンプリング駆動Ｓ１と時刻ｔ９０から始まるサンプリング駆動Ｓ１との間に、時刻ｔ８１から始まるリセット駆動Ｒ１を挿入している。これにより、実質的な蓄積時間であるＸ線ウィンドウを時刻ｔ８５から時刻ｔ９３までの期間Ｔに制限している。

図４は、矩形半導体基板３０１の内部構造の一例を模式的に示す図である。矩形半導体基板３０１は、チップセレクト信号端子ＣＳｘ、光信号出力端子Ｓ、基準電圧信号出力端子Ｎ、垂直走査スタート信号端子ＶＳＴ、垂直走査クロック端子ＣＬＫＶ、水平走査スタート信号端子ＨＳＴ、水平走査クロック端子ＣＬＫＨを有する。垂直シフトレジスタである垂直走査回路３０３は、横方向の画素群を所定の順序で選択し、垂直走査クロックＣＬＫＶに同期して画素群を順次副走査方向である垂直方向に走査する。垂直走査回路３０３は、シフトレジスタで構成されている。出力手段を構成する水平走査回路３０４は、垂直走査回路３０３により選択された主走査方向である横方向の画素群の列信号線を水平走査クロックＣＬＫＨに同期して所定の順序で順次１画素ずつ選択する。

画素回路３０２は、図２に示した画素回路であり、垂直走査回路３０３の出力線である行信号線３０５がイネーブルになることにより、サンプルホールドされた光信号Ｓ、基準電圧信号Ｎを列信号線３０６、３０７に出力する。列信号線３０６、３０７は、画素の列毎に設けられており、行信号線３０５がイネーブルになることにより、その行信号線が接続された画素回路３０２と列信号線３０６、３０７とが接続状態になる。列信号線３０６、３０７に出力された光信号Ｓ、基準電圧信号Ｎを水平走査回路３０４が順次選択することにより、アナログ出力線３０８、３０９に各画素の光信号Ｓ、基準電圧信号Ｎが順次出力される。列信号線３０６、３０７には、それぞれ寄生の抵抗３１０、３１１及び容量３１２、３１３がある。また、列信号線３０６、３０７は、定電流源３１４、３１５により接地されている。

以上のように、矩形半導体基板３０１は、垂直走査回路３０３及び水平走査回路３０４を使用したＸＹアドレス方式によるスイッチング動作によって所定の順序での画素選択が行われる。そして、選択された画素からのトランジスタで増幅された各画素の光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎの電圧信号は、列信号線３０６、３０７及びアナログ出力線３０８、３０９を通して、光信号出力端子Ｓ及び基準電圧信号出力端子Ｎに出力される。アナログ出力線３０８、３０９には、それぞれ寄生の抵抗３２０、３２１及び容量３２２、３２３がある。また、アナログ出力線３０８、３０９は、定電流源３２４、３２５により接地されている。

チップセレクト信号端子ＣＳｘは、チップセレクト信号の入力端子である。端子ＣＳｘより入力されるチップセレクト信号をハイレベルとすることにより内部走査に従った撮像素子の光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎが光信号出力端子Ｓ及び基準電圧信号出力端子Ｎから出力される。光信号及び基準電圧信号に係るサンプルホールド回路後段の出力切り換えアナログスイッチ、列信号線３０６、３０７、列信号線を水平走査回路３０４の出力により切り換えるスイッチングトランジスタは、読み出し走査の伝送回路を構成している。

垂直走査クロック端子ＣＬＫＶは、垂直走査回路３０３のクロックの入力端子であり、垂直走査スタート信号端子ＶＳＴは、垂直走査回路３０３のスタート信号の入力端子である。垂直走査スタート信号ＶＳＴをハイレベルにした後、垂直走査クロックＣＬＫＶを入力することにより、Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖｍとの順序で行選択信号が順次イネーブルに入れ替わる。行選択信号Ｖｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｍ）がイネーブルであるとき、ｉ行目の画素が選択される。垂直走査が開始されたら垂直走査スタート信号ＶＳＴがローレベルにされる。

水平走査クロック端子ＣＬＫＨは、水平走査回路３０４のクロックの入力端子であり、水平走査スタート信号端子ＨＳＴは、水平走査回路３０４のスタート信号の入力端子である。水平走査スタート信号ＨＳＴをハイレベルにし、水平走査クロックＣＬＫＨを入力することにより、Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎとの順序で列選択信号が順次イネーブルに入れ替わる。列選択信号Ｈｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）がイネーブルであるとき、ｊ列目の画素が選択される。水平走査が開始されたら水平走査スタート信号ＨＳＴがローレベルにされる。

垂直走査回路３０３の出力のうち行選択信号Ｖ１がイネーブルになると、１行目の行信号線に接続する横１行の画素群（１，１）から（ｎ，１）が選択され、横１行の各画素からそれぞれの列信号線３０６、３０７に光信号Ｓ、基準電圧信号Ｎが出力される。水平走査回路３０４の列選択信号のイネーブルをＨ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎと順次切り換えることにより、横１行の画素の光信号Ｓ、基準電圧信号Ｎが順次アナログ出力線３０８、３０９を経由して光信号出力端子Ｓ及び基準電圧信号出力端子Ｎに出力される。行選択信号Ｖｍまで同様な水平走査を行うことで、全画素の画素出力が得られる。

図５は、ある一つのＡＤ変換器１０８に対応する、タイリングされた３枚の矩形半導体基板３０１の画素データを読み出すためのタイムチャートの一例を示す図である。図５に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に１フレームの信号が読み出される。図５において、信号ＣＳ０〜ＣＳ２は、矩形半導体基板３０１のアナログ信号の出力を制御するチップセレクト信号である。該当する３枚の矩形半導体基板３０１に対して互いに異なる１つの信号が入力されるようにして、チップセレクト信号ＣＳ０〜ＣＳ２を、図４に示したチップセレクト信号端子ＣＳｘに入力することで、３枚の矩形半導体基板の出力が順次オンになる。

画素データの読み出しでは、まずチップセレクト信号ＣＳ０が選択される。垂直走査スタート信号ＶＳＴがハイレベルの状態で、垂直走査クロックＣＬＫＶが立ち上がると、垂直走査回路３０３の出力において行選択信号Ｖ１がイネーブルとなる。そして、１行目の行信号線３０５によって選択される画素群（１，１）から（ｎ，１）の出力が有効になり、列信号線３０６、３０７に画素群（１，１）から（ｎ，１）の各画素の光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎが出力される。

その後、水平走査スタート信号ＨＳＴがハイレベルの状態で、水平走査クロックＣＬＫＨが立ち上がると、水平走査回路３０４の出力において列選択信号Ｈ１がイネーブルとなる。水平走査クロックＣＬＫＨの立ち上がりに同期して、水平走査回路３０４の出力においてイネーブルとなる列選択信号がＨ２，・・・，Ｈｎと順次切り換わる。このようにして、画素を（１，１）から順番に（ｎ，１）まで選択し、チップセレクト信号ＣＳ０で選択された矩形半導体基板３０１の横方向画素群の走査を終了する。ＡＤ変換器１０８でのＡＤ変換は、水平走査クロックＣＬＫＨに同期して行われる。

次に、チップセレクト信号ＣＳ１に切り換えて同様に水平走査を行い、その後、チップセレクト信号ＣＳ２に切り換えて同様に水平走査を行う。これにより、３枚の矩形半導体基板３０１の横１ラインに配列した画像群の読み出しを終了する。以降、垂直走査クロックＣＬＫＶにより垂直走査回路３０３の出力においてイネーブルとなる行選択信号を順次切り換えながら、同様に水平走査を行選択信号Ｖｍまで行うことにより、３枚の矩形半導体基板３０１の全画素の読み出しが完了する。垂直走査クロックＣＬＫＶは、行選択信号Ｖｍまでの垂直走査を行った後は、次の垂直走査を開始するまで走査を停止することにより、シフトレジスタのスイッチング動作による電力の消費を抑えている。

センサ全面読み出し、すなわちフラットパネルセンサ１０５が有する全画素から信号を読み出す場合は、前述のように駆動される。以下では、放射線の照射領域をコリメータ等により絞って、フラットパネルセンサ１０５の一部領域のみに放射線を照射して撮影を行う場合の駆動制御について説明する。

図６は、図１に示したフラットパネルセンサ１０５の一部に放射線が照射されている様子を示す図である。説明の簡単化のために、図６にはフラットパネルセンサ１０５のみを示している。図６に示すように、フラットパネルセンサ１０５において、すべての矩形半導体基板３０１の垂直走査回路３０３の読み出し方向は中心向きである。１２０はフラットパネルセンサ１０５において放射線が照射されている領域を示している。図１に示した放射線源１０４からの放射線照射の範囲が不図示のコリメータにより狭められることにより、放射線照射領域１２０の範囲が決定する。

ここでは、一例として図７に示すように、すべての矩形半導体基板３０１において、ａ行目（１≦ａ＜ｍ）までの画素３０２ａに放射線が照射されず、（ａ＋１）行目以降の画素３０２ｂに放射線が照射されているものとする。すなわち、図７において、ハッチングを施して図示した１行目〜ａ行目の各画素３０２ａには放射線が照射されず、（ａ＋１）行目〜ｍ行目の各画素３０２ｂには放射線が照射されている。なお、図７において、垂直走査回路３０３の走査による読み出し方向は上から下とする。このような場合、行単位ですべての画素に光が照射されていない行は読み出す必要がない。

まず、前述したセンサ全面読み出しと同様に駆動して、フラットパネルセンサ１０５の画素から信号を読み出す場合について、図８を用いて説明する。図８は、一つのＡＤ変換器１０８に対応する３枚の矩形半導体基板の画素データを順次読み出す動作を示すタイムチャートである。図８には、図３及び図５に示した駆動を用いたときの画素回路内駆動、画素読出駆動及び垂直走査スタート信号ＶＳＴ、垂直走査クロックＣＬＫＶについて１フレーム分のタイムチャートを示している。ここで、画素回路内駆動とは、図２に示した回路における各信号ＥＮ、ＴＳ、ＴＮ、ＰＣＬ、ＰＲＥＳの駆動を簡略して表したものである。また、画素読出駆動とは、図５に示した各信号ＣＳｘ、ＨＳＴ、ＣＬＫＨの駆動を簡略して表したものである。図８において、画素回路内駆動については、図３に示したリセット駆動Ｒ１が行われている時をＲ１、サンプリング駆動Ｓ１が行われている時をＳ１と記載している。

時刻ｔ１０で画素回路内駆動のサンプリング駆動Ｓ１が終了し、時刻ｔ１１から垂直走査回路３０３による行単位の選択が開始される。次いで、時刻ｔ１２で放射線が照射されていない行であるａ行目の画素の読み出しが終了し、時刻ｔ１３でフラットパネルセンサ１０５のすべての行の画素からの信号の読み出しが終了する。ここで、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までは、信号を読み出す必要がない行、すなわち１行目〜ａ行目の画素を読み出す駆動である。この駆動により、サンプリング駆動Ｓ１が終了してからすべての画素が読み出される時刻ｔ１０から時刻ｔ１２までのリードアウトタイムを遅くしている。

例えば、図４に示した例において、ｍ＝８００、ｎ＝５００とし、ａ＝４００であったとする。このとき、図８に示した駆動において時刻ｔ１２は、垂直走査クロックＣＬＫＶが４００回クロックされた時間である。水平走査クロックＣＬＫＨの周期が５０ｎｓであるとすると、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの時間は１０ｍｓとなる。また、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの時間も１０ｍｓである。このとき、蓄積時間が２０ｍｓである場合、リセット駆動Ｒ１及びサンプリング駆動Ｓ１の合計時間を無視しても１フレームに費やす時間は４０ｍｓであり、高速なフレームレートでの駆動を実現することができない。

それに対して、本実施形態では、フラットパネルセンサ１０５の一部領域のみに放射線を照射して撮影を行う場合には、以下のような駆動制御を行う。フラットパネルセンサ１０５の一部領域のみに放射線を照射して撮影を行う際の本実施形態における垂直走査回路の動作について、図９を用いて説明する。図９は、図６に示したようなフラットパネルセンサ１０５における、固定フレームレートでＸ線ウィンドウ制限のある動画撮影時の、本実施形態による駆動制御の一例を示すタイムチャートである。

図９には、画素回路内駆動、画素読出駆動及び垂直走査スタート信号ＶＳＴ、垂直走査クロックＣＬＫＶについて１フレーム分のタイムチャートを示している。図８と同様に、図９に示す画素回路内駆動では、図２に示した回路における各信号ＥＮ、ＴＳ、ＴＮ、ＰＣＬ、ＰＲＥＳの駆動を簡略して表しており、画素読出駆動では、図５に示した各信号ＣＳｘ、ＨＳＴ、ＣＬＫＨの駆動を簡略して表している。また、図３に示したリセット駆動Ｒ１が行われている時をＲ１、サンプリング駆動Ｓ１が行われている時をＳ１と記載している。

まず、サンプリング駆動Ｓ１を行う前の時刻ｔ２０において、垂直走査スタート信号ＶＳＴをハイレベルにした後、時刻ｔ２１で垂直走査クロックＣＬＫＶを入力して垂直走査を開始する。時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において、画素に放射線が照射されていないａ行目、即ち照射領域の直前の行まで読み出しを行い、その後にサンプリング駆動Ｓ１を行う。ここで、サンプリング駆動Ｓ１において信号ＴＳがハイレベルのときには、放射線が照射されていないａ行目を垂直走査回路３０３で選択している。つまり、列信号線３０６、３０７に対して、ａ行目の画素回路３０２が接続されている。したがって、図４に示した列信号線３０７に接続されている寄生容量３１３には、常に図２に示した容量ＣＳにサンプルホールドされた、放射線が照射されていないレベルの電荷が蓄積される。

仮に、サンプリング駆動Ｓ１時に垂直走査回路３０３で選択している画素に放射線が照射されていた場合、その放射線の照射のレベルに応じた電圧が、光信号が流れる列信号線３０７へ出力されて寄生容量３１３が充電されてしまう。サンプリング駆動Ｓ１後の読み出し駆動では、光信号にのみ寄生容量３１３に充電された電荷分のオフセットが重畳された状態で画素回路３０２から信号が読み出される。そのため、光信号と基準電圧信号との減算を行っても、列方向にオフセット分がノイズとして存在し、縦方向にアーチファクトが現れることがある。本実施形態では寄生容量３１３には放射線が照射されていないレベルの電荷が蓄積されるため、このアーチファクトを防ぐことができる。

その後、時刻ｔ２４から、画素に放射線が照射された（ａ＋１）行目からの読み出しを開始し、時刻ｔ２５にてｍ行目までの読み出しを終了する。以上の動作により、サンプリング駆動Ｓ１の後に、放射線が照射されていない画素３０２ａからの読み出しを行わずに、放射線が照射されている画素３０２ｂのみからの読み出しを行うことが可能となる。ここで、サンプリング駆動Ｓ１が終了してからすべての画素が読み出されるリードアウトタイムは、時刻ｔ２３から時刻ｔ２５までの時間である。本実施形態における駆動では、図８に示した駆動に比べ、放射線の照射と並行して放射線が照射されない画素３０２ａの読み出しを行うことが可能になり、放射線が照射されていない画素３０２ａを読み出す時間が省かれるため、リードアウトタイムが速くなる。リードアウトタイムが速くなることにより、サンプルホールドされた画素データの転送終了が速くなり、高いフレームでの画像の読み出しが可能となり、よりリアルタイムな画像表示が行え、なおかつ次のフレームの開始を速く行うことができる。

前述したｍ＝８００、ｎ＝５００、ａ＝４００とし、蓄積時間２０ｍｓである場合を例に、フレームレートについて説明する。図８における時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの時間１０ｍｓが、図９では時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの時間に相当するが、本実施形態では、放射線の照射と並行して実行するため、この時間は蓄積時間２０ｍｓの中に吸収される。よって、リセット駆動Ｒ１及びサンプリング駆動Ｓ１の合計時間を無視した場合、１フレームに費やす時間は３０ｍｓとなる。よって、図９に示した駆動を用いれば、図８に示した駆動では実現できない、例えば３０ｆｐｓ（毎秒３０フレーム）の駆動が可能となる。

ここで、前述した説明ではサンプリング駆動Ｓ１を行う前に、画素に放射線が照射される行の直前の行（図７に示した例におけるａ行目）まで読み出しを行うようにしている。サンプリング駆動Ｓ１時には、画素に放射線が照射される行の直前の行の画素が垂直走査回路により選択されて列信号線に接続されている。しかし、放射線を用いた撮影では、散乱線の影響や蛍光体から一部可視光が漏れ出すことにより、放射線が照射されないように照射領域外の画素として設定された画素も受光してしまうことがある。例えば、画素に放射線が照射される行の直前の行の画素が受光してしまうと、その画素が選択されて列信号線と接続されている時間が、サンプリング駆動Ｓ１後に読み出される画素の各々が列信号線と接続されている時間よりも長くなる。そのため、サンプリング駆動Ｓ１後に読み出される画素の信号が、サンプリング駆動Ｓ１時に選択された画素の信号の影響を受けてオフセットが重畳してしまう。

したがって、サンプリング駆動Ｓ１を行う前の読み出しは、画素に放射線が照射される行の直前の行から画素に放射線が照射されない行の側へ予め定められた行数だけ離れた行まで行うようにすることが好ましい。このようにした場合には、サンプリング駆動Ｓ１時に選択される画素の行を、照射領域から十分に離れた行とすることができ、散乱線の影響等が及ぶことを防止することができる。また、散乱線や蛍光体からの一部可視光の漏れ出しは一定でないことが考えられるので、画素に放射線が照射される行の直前の行から離す行数は、例えば放射線検出器１００に複数回放射線を照射して得られた画像に基づいて決定すれば良い。複数回放射線を照射して得られた画像から、照射領域の画素の信号に影響を及ぼすレベルの信号が出力される行を判定し、その行の直前の行までサンプリング駆動Ｓ１を行う前に読み出しを行えば、画像の劣化させずにリードアウトタイムを速くすることができる。

次に、第一の実施形態による動画撮影時の駆動制御について、図１０を用いて説明する。図１０は、第一の実施形態による動画撮影時のセンサの駆動制御の例を示すタイミングチャートである。図１０には、固定フレームレートでＸ線ウィンドウ制限のある動画撮影時の駆動制御を一例として示している。ここで、放射線の照射範囲は、図６に示した領域１２０であり、すべての矩形半導体基板３０１において、図７に示したように１行目からａ行目まで放射線が照射されておらず、（ａ＋１）行目からｍ行目まで放射線が照射されている。

図１０において、読み出し処理ＲＤ２１、ＲＤ２２、ＲＤ２３は、図９における時刻ｔ２０から時刻ｔ２２までの期間に行われた、放射線が照射されていない画素３０２ａを読み出す駆動である。また、読み出し処理ＲＤ３１、ＲＤ３２、ＲＤ３３は、図９における時刻ｔ２４から時刻ｔ２５までの期間に行われた、放射線が照射されている画素３０２ｂを読み出す駆動である。

まず、時刻ｔ１００において、撮影開始設定がなされる。このときに、不図示のコリメータ等の照射領域に対応する情報をシステム制御装置１０１が読み取り、撮影制御部１０９に照射領域に対応する情報を送信する。撮影制御部１０９は、受信した照射領域に対応する情報から、サンプリング駆動Ｓ１の前に、垂直走査回路３０３で何行目を選択するかを決定する。また、これにより読み出し処理ＲＤ２１に要する時間が求まるため、撮影部制御部１０９は、サンプリング駆動Ｓ１において信号ＴＳがハイレベルになる時間から逆算し、読み出し処理ＲＤ２１を開始する時間を決定する。時刻ｔ１０１において、外部同期信号によりリセット駆動Ｒ１が開始され、時刻ｔ１０２から読み出し処理ＲＤ２１が開始される。以降は、図９に示した駆動を順次繰り返し、動画像が撮影される。

ここで、読み出し処理ＲＤ２１は、時刻ｔ１０３に示す、サンプリング駆動Ｓ１が開始し信号ＴＳがハイレベルになる前までに終了していればよい。よって、図１０に示す例では、読み出し処理ＲＤ２１の開始タイミングは、リセット駆動Ｒ１が終了してから行っているが、例えば、撮影開始設定時から駆動を開始してもよい。また、読み出し処理ＲＤ２２に関しても、２フレーム目のサンプリング駆動Ｓ１における信号ＴＳがハイレベルになる前までに終了していればよく、読み出し処理ＲＤ３１が終了後、ただちに読み出し処理ＲＤ２２を行っても問題ない。これは３フレーム目以降にも同様のことがいえる。

本実施形態では、サンプリング駆動Ｓ１の前に、放射線が照射されていない画素３０２ａの最後の行であるａ行目を選択しているが、行単位ですべての画素で放射線が照射されていない行を選択していればよい。例えば、前述のように、ａ行目から画素に放射線が照射されない行の側へ予め定められた行数だけ離れた、ａ行目よりも前の行を選択していてもよい。また、フレーム毎に画素の読み出し駆動とは別に図４に示した内部の寄生容量３１２、３１３、３２２、３２３をリフレッシュする動作が入る場合も、サンプリング駆動Ｓ１の前に、行単位ですべての画素で放射線が照射されていない行を選択するようにしてもよい。さらには、行単位ですべての画素が遮光されている行や、すべての画素がオプティカルブラックである行を選択していてもよい。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
図１１は、図６に示したようなフラットパネルセンサ１０５における、Ｘ線ウィンドウ制限のある動画撮影時の、第二の実施形態による駆動制御の一例を示すタイムチャートである。図１１には、画素回路内駆動、画素読出駆動及び垂直走査スタート信号ＶＳＴ、垂直走査クロックＣＬＫＶについて１フレーム分のタイムチャートを示している。

図１１においては、図９に示した時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの駆動に対応する、時刻ｔ３０から時刻ｔ３１までの駆動で画素読出駆動を省略し、垂直走査クロックＣＬＫＶの走査のみで垂直走査回路３０３の選択行を進めている。ａ＝４００とし、時刻ｔ３０から時刻ｔ３１までの間では垂直走査クロックＣＬＫＶが、画素読出駆動を行うときの周期よりも短い周期１μｓで動作しているとすると、時刻ｔ３０から時刻ｔ３１の時間は４００μｓとなる。ここで、蓄積時間が５ｍｓであったとする。図９に示した駆動では、リセット駆動Ｒ１及びサンプリング駆動Ｓ１の時間を無視しても最小で１フレーム当たり２０ｍｓを要する。しかし、図１１に示す本実施形態での駆動であれば、同様にリセット駆動Ｒ１及びサンプリング駆動Ｓ１の時間を無視すれば最小で１フレームあたり１５ｍｓでの動作が可能となる。

（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
図１２は、第三の実施形態による動画撮影時の駆動制御を示すタイミングチャートである。図１２には、連続Ｘ線透視モードでの駆動制御例を示しており、連続Ｘ線透視モードでは、連続Ｘ線を使用するためにＸ線ウィンドウはフルオープンとなる。読み出し処理ＲＤ２１、ＲＤ２２は、図１１における時刻ｔ３０から時刻ｔ３１までの期間に行われる、放射線が照射されていない画素３０２ａを読み出す駆動である。また、読み出し処理ＲＤ３１、ＲＤ３２は、図１１における時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までの期間に行われる、放射線が照射されている画素３０２ｂを読み出す駆動である。

サンプリング駆動Ｓ１を連続で行うことにより、連続Ｘ線透視モードでの撮影を実現している。時刻ｔ１５０で第一の実施形態と同様の撮影開始設定がされたのち、時刻ｔ１５１から時刻ｔ１５２の間にサンプリング駆動Ｓ１を行う。図１１に例示した駆動では、時刻ｔ１５１から時刻ｔ１５２のサンプリング駆動Ｓ１にてサンプリングされたデータは、フォトダイオードＰＤに電荷を蓄積する前の情報である。よって、読み出し処理は不要である。

時刻ｔ１５３から読み出し処理ＲＤ２１を行い、放射線が照射されていない画素３０２ａを選択する。時刻ｔ１５４から再度サンプリング駆動Ｓ１を行う。そして、時刻ｔ１５５にてサンプリング駆動Ｓ１が終了してから、時刻ｔ１５６で読み出し処理ＲＤ３１を行う。読み出し処理ＲＤ２２、ＲＤ３２以降の読み出し処理も、同様にして図１２に示すとおりの動作を行う。これにより、サンプリング駆動Ｓ１を行ってからすべての画素を読み込むような駆動に比べ、リードアウトタイムが速くなり、高いフレームレートでの画像の読み出しが可能となり、よりリアルタイムな画像表示を行うことが可能になる。

読み出し処理ＲＤ２１は、時間短縮の面からは図１１に示した時刻ｔ３０から時刻ｔ３１の駆動と同様の駆動が好ましいが、放射線が照射されていない画素３０２ａを読み出す駆動であれば、図９に示した時刻ｔ２０から時刻ｔ２２の駆動と同様の駆動でもよい。また、図１２に示す例では、時刻ｔ１５１から開始されるサンプリング駆動Ｓ１の前後では、読み出しの処理を行っていない。しかし、駆動の実装を簡単にするために、時刻ｔ１５１の前に読み出し処理ＲＤ２１と同様の駆動を挿入し、時刻ｔ１５２の後に読み出し処理ＲＤ３１と同等の駆動を挿入してもよい。

（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。
第四の実施形態におけるフラットパネルセンサ１０５の一例を示す図である。図１３に示すフラットパネルセンサ１０５は、放射線の散乱線を考慮したフラットパネルセンサである。図１３は、図１に示したフラットパネルセンサ１０５の一部に放射線が照射されている様子を示しており、図６に示した例とは、光学的に遮光されている画素領域１２１がある点で異なる。

図１４は、図１３に示したフラットパネルセンサ１０５が有する矩形半導体基板３０１において、画素回路のみを示した図である。図１４において、図７と同様に、３０２ｂは放射線が照射されている画素である。また、塗りつぶして図示した画素３０２ｃは、光学的に遮光されている画素であり、ハッチングを施して図示した３０２ｄは、コリメータ等により放射線照射の範囲外となっている画素である。すなわち、１行目〜ｂ行目の各画素３０２ｃは光学的に遮光されており、（ｂ＋１）行目〜ｃ行目の画素３０２ｄは放射線照射の範囲外となっている画素であり、（ｃ＋１）行目〜ｍ行目の画素３０２ｂは放射線が照射されている画素である（１≦ｂ＜ｃ＜ｍ）。

前述した構成において、撮影制御部１０９が、サンプリング駆動Ｓ１における信号ＴＳがハイレベルになる前に、垂直走査回路３０３で何行目を選択するか決定する方法について、図１５を用いて説明する。図１５は、撮影制御部１０９が、サンプリング駆動Ｓ１において信号ＴＳがハイレベルになる前に、垂直走査回路３０３で何行目を選択するかを決定する処理動作の例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１にて、撮影制御部１０９は、システム制御装置１０１からコリメータ等の照射領域に対応する情報及び撮影対象となる部位の情報を取得する。次いで、ステップＳ２にて、撮影制御部１０９は、照射領域に対応する情報を基に、放射線の照射範囲を限定しているか否かの判定を行う。このとき、照射範囲が限定されていなければ、ステップＳ４へ移行し、撮影制御部１０９は、垂直走査回路３０３においてサンプリング駆動Ｓ１における信号ＴＳがハイレベルになる前に、ｂ行目を選択するように決定する。

一方、照射範囲が限定されている場合には、次いで、ステップＳ３にて、撮影制御部１０９は、散乱線の多い部位を撮影するのか否かの判定を行う。例えば、人の胴体等の厚みのある部位のような散乱線の多い部位を撮影する場合には、ステップＳ４へ移行し、撮影制御部１０９は、垂直走査回路３０３においてサンプリング駆動Ｓ１における信号ＴＳがハイレベルになる前に、ｂ行目を選択するように決定する。撮影部位が散乱線の多い部位でない場合は、ステップＳ５へ移行し、撮影制御部１０９は、垂直走査回路３０３においてサンプリング駆動Ｓ１における信号ＴＳがハイレベルになる前に、ｃ行目を選択するように決定する。

多くの散乱線が発生する部位を撮影する場合には、コリメータ等で放射線の照射範囲を狭めても、照射の範囲外となっている画素３０２ｄも放射線の影響を受ける。前述した通り、放射線の影響を受けた画素列をサンプリング駆動Ｓ１における信号ＴＳがハイレベルになる前に選択すると、アーチファクトの原因となる。本実施形態によれば、散乱線の多い部位を撮影する場合に、すべての行が光学的に遮光されている画素３０２ｃである行を選択している状態でサンプリング駆動Ｓ１において信号ＴＳをハイレベルとするので、アーチファクトの発生を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、ステップＳ４において、撮影制御部１０９は垂直走査回路３０３がｂ行目を選択するようにしたが、ｂ行目より前の行であれば、どの行を選択してもよい。同様に、ステップＳ５において、撮影制御部１０９は垂直走査回路３０３でｃ行目を選択するようにしたが、ｃ行目より前の行であれば、どの行を選択してもよい。また、画素３０２ｃは、光学的に遮光されている画素としたが、例えば、光信号出力端子Ｓ及び基準電圧信号出力端子Ｎにそれぞれ一定の電圧を出力するだけの無効画素でもよい。また、前述した例では、サンプリング駆動Ｓ１における信号ＴＳがハイレベルになる前に、垂直走査回路３０３で何行目を選択するかを決定するのは撮影制御部１０９であったが、システム制御装置１０１が決定するようにしてもよい。この場合には、システム制御装置１０１が、決定した選択行を撮影制御部１０９に送信して通知すればよい。

（本発明の他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

なお、前記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一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、又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。

１００：放射線検出器 １０１：システム制御装置 １０２：画像表示装置 １０５：フラットパネルセンサ １０８：ＡＤ変換器 １０９：撮影制御部 ３０２：画素回路 ３０３：垂直走査回路 ３０４：水平走査回路 ３０５：行信号線 ３０６、３０７：列信号線

Claims (13)

1. 照射された放射線を電気信号に変換する放射線検出器であって、
   行列状に配置された、光電変換素子と該光電変換素子で得られた電荷に基づく電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを有する複数の画素と、
   前記画素の列毎に設けられ、前記サンプルホールドされた電気信号を伝送するための列信号線と、
   前記画素の行を所定の順序で順次選択することで、前記サンプルホールド回路と前記列信号線とを接続状態とする信号を出力する垂直シフトレジスタと、
   前記放射線検出器について放射線が照射される照射領域に対応する情報を取得する取得手段と、
   前記垂直シフトレジスタにより前記照射領域外の所定の数の行を選択させる第一の制御と、該第一の制御の後に前記照射された放射線に基づく電気信号を前記サンプルホールド回路にサンプルホールドさせる第二の制御と、該第二の制御の後に前記垂直シフトレジスタにより前記照射領域内の行を順次選択させつつ前記照射領域内の前記画素で前記サンプルホールドされた電気信号を読み出す第三の制御と、を実行する制御手段と、
   前記第三の制御により読み出された電気信号に基づく画像データを生成する生成手段と、
   を有することを特徴とする放射線検出器。
2. 前記制御手段は、前記第一の制御にて、前記放射線を照射する前に前記照射領域から予め定められた行数だけ離れた行まで選択させることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
3. 前記制御手段は前記第一の制御にて、前記放射線を照射する前に、前記照射領域の直前の行まで選択させることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
4. 前記制御手段は、前記第三の制御の後に、前記垂直シフトレジスタを初期化しいずれの行も選択されない状態とする第四の制御を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の放射線検出器。
5. 前記制御手段は、前記放射線の照射と並行して前記第一の制御を実行することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の放射線検出器。
6. 前記制御手段は、前記第一の制御における前記行の選択を所定の周期で実行するとともに、前記第三の制御における前記行の選択を前記所定の周期よりも長い周期で実行することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の放射線検出器。
7. 前記制御手段は、前記第一の制御にて、前記画素からの前記電気信号を前記生成手段に対して出力しないことを特徴とする請求項６記載の放射線検出器。
8. 前記画素の前記放射線の入射面側に配置され、前記放射線を可視光に変換する蛍光体を更に有することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の放射線検出器。
9. 前記列信号線により伝送される電気信号を前記生成手段に出力することで前記読み出しを行う出力手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の放射線検出器。
10. 前記生成手段は、前記電気信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の放射線検出器。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の放射線検出器と、
    前記生成された画像データを表示部に表示させる表示制御手段と、
    を有することを特徴とする放射線撮像装置。
12. 前記制御手段は、前記第一の制御にて、前記放射線を照射する前に前記照射領域から予め定められた行数だけ離れた行まで選択させ、
    前記放射線検出器に複数回放射線を照射し得られた画像に基づいて、前記予め定められた行数を決定する決定手段を更に有することを特徴とする請求項１１記載の放射線撮像装置。
13. 行列状に配置された、光電変換素子と該光電変換素子で得られた電荷に基づく電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを有する複数の画素と、前記画素の行を所定の順序で順次選択する信号を出力する垂直シフトレジスタと、を有する放射線検出器の制御方法であって、
    前記放射線検出器について放射線が照射される照射領域に対応する情報を取得する取得ステップと、
    前記垂直シフトレジスタにより前記照射領域外の所定の数の行を選択させる第一の制御ステップと、
    前記第一の制御ステップの後に前記照射された放射線に基づく電気信号を前記サンプルホールド回路にサンプルホールドさせる第二の制御ステップと、
    前記第二の制御ステップの後に前記垂直シフトレジスタにより前記照射領域内の行を順次選択させつつ前記照射領域内の前記画素で前記サンプルホールドされた電気信号を読み出す第三の制御ステップと、
    前記第三の制御ステップにより読み出された電気信号に基づく画像データを生成する生成ステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。

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