JP2014168202A - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】バイアス線を流れる電流に基づいて放射線の照射を検知する放射線撮像装置において該バイアス線の電位を制御するための新規な技術を提供する。
【解決手段】放射線撮像装置は、複数の画素が配列された画素アレイ１０１と、前記複数の画素にバイアス電位を与えるためのバイアス線Ｖｓと、前記バイアス線を流れる電流を検知する検知回路１２０と、前記検知回路の出力に基づいて前記画素アレイへの放射線の照射の開始を検知し、前記画素による電荷の蓄積動作を制御する制御部１０６とを備える。前記検知回路１２０は、差動増幅回路およびフィードバック経路を含み、前記フィードバック経路は、前記差動増幅回路の出力端子と前記第２入力端子とを接続し、放射線検知動作時における前記フィードバック経路のインピーダンスを、前記画素アレイからの信号の読み出し動作時における前記フィードバック経路のインピーダンスよりも大きく設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

放射線撮像装置は、放射線発生装置による放射線の照射と同期して撮像動作を行う。特許文献１には、放射線が照射されたことを検出し、それに応じて電荷の蓄積を開始する放射線画像撮影装置が記載されている。該放射線画像撮影装置は、行列状に配列された複数の放射線検出素子と、それぞれ該当する列の放射線検出素子に接続された複数のバイアス線とを有する。複数のバイアス線は、結線に接続されている。該放射線画像撮影装置は、該結線を流れる電流を検出する電流検出手段を有し、該電流検出手段によって結線を流れる電流の増減を検出することによって放射線の照射の開始や終了を検出することができる。該放射線画像撮影装置では、該結線を流れる電流の検出が不要になった場合には、電流検出手段の動作が停止されるとともにバイアス電源が該結線に接続される。

特開２０１０−２６８１７１号公報

特許文献１に記載された放射線画像撮影装置では、複数のバイアス線が接続された結線を流れる電流を検出する必要がない場合にはバイアス電源が該結線に接続され、バイアス電源から該複数のバイアス線にバイアス電圧が供給される。したがって、バイアス電源から該複数のバイアス線にノイズが伝わりやすく、撮影した画像にラインノイズなどのノイズが生じうる。

本発明は、バイアス線を流れる電流に基づいて放射線の照射を検知する放射線撮像装置において該バイアス線の電位を制御するための新規な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、放射線を電荷に変換し蓄積する変換素子を含む複数の画素が配列された画素アレイと、前記複数の画素の前記変換素子にバイアス電位を与えるためのバイアス線と、前記バイアス線を流れる電流を検知する検知回路と、前記検知回路からの出力に基づいて前記画素アレイへの放射線の照射の開始を検知し、それに応じて前記複数の画素による電荷の蓄積動作を制御する制御部と、を備える放射線撮像装置であって、前記検知回路は、差動増幅回路およびフィードバック経路を含み、基準バイアス電位に応じた電位を前記バイアス線に供給するように構成され、前記差動増幅回路は、前記基準バイアス電位が与えられる第１入力端子と、前記バイアス線が接続された第２入力端子と、出力端子とを有し、前記フィードバック経路は、前記出力端子と前記第２入力端子とを接続し、放射線の照射を検知する検知動作時における前記フィードバック経路のインピーダンスは、前記画素アレイからの信号の読み出し動作時における前記フィードバック経路のインピーダンスよりも大きい、ことを特徴とする。

本発明によれば、バイアス線を流れる電流に基づいて放射線の照射を検知する放射線撮像装置において該バイアス線の電位を制御するための新規な技術が提供される。

本発明の１つの実施形態の放射線撮像装置の全体構成を示す図。 画素を駆動したときに流れる電流を説明するため図。 検知回路の構成例を示す図。 第１実施形態および第２実施形態の放射線撮像装置の動作を説明する図。 放射線撮像システムを例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１を参照しながら本発明の１つの実施形態の放射線撮像装置１００の全体構成を説明する。放射線撮像装置１００は、放射線によって形成される像を撮像するように構成されている。像は、不図示の放射線源から放射され被検体を透過した放射線によって形成されうる。放射線は、例えば、Ｘ線、α線、β線またはγ線でありうる。

放射線撮像装置１００は、画素アレイ１０１と、駆動回路１０２と、読み出し回路１０３と、検知回路１２０と、基準バイアス電位発生回路１２６と、制御部１０６とを含む。放射線撮像装置１００は、その他、信号処理部（プロセッサ）１０５を含みうる。

画素アレイ１０１は、複数の行および複数の列を構成するように二次元状に配列された複数の画素ＰＩＸを有する。図１に示す例では、画素ＰＩＸが３行３列を構成するように配列されているが、実際には、より多くの行および列を構成するように、より多くの画素ＰＩＸが配列される。各画素ＰＩＸは、放射線また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信号線Ｓｉｇに出力するスイッチ素子Ｔとを含む。

変換素子２０１は、例えば、光を電荷に変換する光電変換素子Ｓと、放射線を光電変換素子が検知可能な波長の光に変換する波長変換体（シンチレータ）とを含む間接型の変換素子でありうる。あるいは、変換素子２０１は、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子でありうる。光電変換素子Ｓは、例えば、ガラス基板等の絶縁性基板の上に配置された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でありうる。変換素子２０１の光電変換素子がＰＩＮ型フォトダイオードである場合、変換素子２０１は、容量Ｃｓを有しうる。

スイッチ素子Ｔは、制御端子と２つの主端子とを有するトランジスタ、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）でありうる。変換素子２０１の一方の電極はスイッチ素子Ｔの２つの主端子の一方の電極に電気的に接続され、変換素子２０１の他方の電極は共通のバイアス線Ｖｓに電気的に接続される。バイアス線Ｖｓには、検知回路１２０によってバイアス電位ＶＶｓが供給される。

スイッチ素子Ｔのゲートは、駆動回路１０２によって駆動される駆動信号線Ｇに接続されている。駆動回路１０２は、画素アレイ１０１における選択すべき行の駆動信号線Ｇをアクティブレベルに駆動する。駆動信号線Ｇを通してアクティブレベルの信号がスイッチ素子Ｔのゲートに供給されると、そのスイッチ素子Ｔが導通状態となる。これによって、選択された行の画素ＰＩＣの変換素子２０１に蓄積されていた電荷に応じた信号が複数の信号線Ｓｉｇに並列に出力される。

信号線Ｓｉｇに出力された信号は、読み出し回路１０３によって読み出される。読み出し回路１０３は、複数の増幅回路２０７と、マルチプレクサ２０８とを含む。複数の増幅回路２０７は、１つの増幅回路２０７が１つの信号線Ｓｉｇに対応するように設けられている。複数の信号線Ｓｉｇに並列に出力されてくる選択された行の画素ＰＩＸの信号は、複数の増幅回路２０７によって並列に増幅される。

各増幅回路２０７は、例えば、積分増幅器２０３と、積分増幅器２０３からの信号を増幅する可変増幅器２０４と、可変増幅器２０４からの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とを含みうる。積分増幅器２０３は、例えば、信号線Ｓｉｇに出力された信号と基準電源１０７からの基準電位Ｖｒｅｆ１との差分を増幅する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチとを含みうる。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できる。演算増幅器の反転入力端子には、信号線Ｓｉｇに出力された信号が供給され、非反転入力端子には、基準電源１０７から基準電圧Ｖｒｅｆが供給され、出力端子は、可変増幅器２０４の入力端子に接続されている。積分容量およびリセットスイッチは、演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続されている。サンプルホールド回路２０５は、例えば、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うる。

マルチプレクサ２０８は、複数の信号線Ｓｉｇにそれぞれ対応する複数の増幅回路２０７から並列に読み出された信号を順次に選択して出力する。読み出し回路１０３は、マルチプレクサ２０８からの信号をバッファリングするバッファ増幅器２０９を含みうる。バッファ増幅器２０９は、インピーダンス変換器として機能しうる。読み出し回路１０３は、Ａ／Ｄ変換器２１０を有しうる。Ａ／Ｄ変換器２１０は、例えば、バッファ増幅器２０９から出力されたアナログの信号をデジタル信号に変換するように配置されうる。

読み出し回路１０３から出力された信号は、信号処理部１０５に提供されうる。信号処理部１０５は、読み出し回路１０３から出力された信号を処理してコンピュータ１０８に供給するように構成されうる。信号処理部１０５は、放射線撮像装置１００に内蔵されてもよいし、放射線撮像装置１００の外部装置として提供されてもよい。

制御部１０６は、駆動回路１０２を制御する制御信号、および、読み出し回路１０３を制御する制御信号などを発生する。駆動回路１０２は、制御部１０６からの制御信号に応じて、信号を読み出すべき行の画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔを導通状態にする。読み出し回路１０３を制御する制御信号は、例えば、リセット信号ＲＣ、サンプルホールド信号ＳＨ、クロック信号ＣＬＫを含みうる。リセット信号ＲＣは、積分増幅器２０３のリセットスイッチを制御する信号、サンプルホールド信号ＳＨは、サンプルホールド回路２０５を制御する信号、クロック信号ＣＬＫは、マルチプレクサ２０８を制御する信号である。

図２を参照しながら画素ＰＩＸを駆動したときに流れる電流を説明する。図２では、簡単化のために、複数の画素ＰＩＸを代表して１つの画素ＰＩＸが示されている。スイッチ素子Ｔの第１主端子ｔ１は、変換素子２０１（光電変換素子Ｓ）の第１電極ｓ１に接続され、スイッチ素子Ｔの第２主端子ｔ２は、信号線Ｓｉｇに接続されている。スイッチ素子Ｔは、その制御端子ｔ３に駆動信号線Ｇを介してアクティブレベルの駆動信号が供給されることによって導通状態になる。スイッチ素子Ｔが導通状態になると、変換素子２０１（光電変換素子Ｓ）で発生し容量Ｃｓに蓄積されている電荷に応じた信号が信号配線Ｓｉｇに出力される。ここで、スイッチ素子Ｔは、制御端子ｔ３と第１主端子ｔ１との間に容量Ｃｇｓを有し、制御端子ｔ３と第２主端子ｔ２との間に容量Ｃｇｄを有し、第１主端子ｔ１と第２主端子ｔ２との間に容量Ｃｄｓを有する。

信号線Ｓｉｇは、読み出し回路１０３の増幅回路２０７によって、基準電位Ｖｒｅｆ１を維持するように駆動される。スイッチ素子Ｔを導通状態にするときは、駆動信号線Ｇは、駆動回路１０２のスイッチＳＷおよび導通電圧線Ｖｏｎを介して導通電源ＶＶｏｎに駆動される。スイッチ素子Ｔを非導通状態にするときは、駆動信号線Ｇは、駆動回路１０２のスイッチＳＷおよび非導通電圧線Ｖｏｆｆを介して導通電源ＶＶｏｆｆに駆動される。

以下、画素ＰＩＸに放射線が照射された際に流れる電流について説明する。まず、スイッチ素子Ｔが非導通状態であるときに、放射線から変換された光が変換素子２０１に対して照射された場合について説明する。光の照射によって発生した電子−正孔対と、変換素子２０１の容量Ｃｓと、スイッチ素子Ｔの各容量とに応じて、駆動信号線Ｇには、非導通電源ＶＶｏｆｆから画素ＰＩＸに向かって駆動信号線電流Ｉ＿Ｖｇとして非導通電源電流Ｉ＿Ｖｏｆｆが流れる。また、信号線Ｓｉｇには、基準電位Ｖｒｅｆ１側から画素ＰＩＸに向かって信号線電流Ｉ＿Ｖｒｅｆ１が流れる。また、バイアス線Ｖｓには、画素ＰＩＸに向かって流れる駆動信号線電流Ｉ＿Ｖｇと信号線電流Ｉ＿Ｖｒｅｆ１の和と同等のバイアス線電流Ｉ＿Ｖｓが画素ＰＩＸからバイアス電位Ｖｓの供給側（後述の検知回路１２０）に向かって流れる。

次に、スイッチ素子Ｔが導通状態であるときに、放射線から変換された光が変換素子２０１に対して照射された場合について説明する。バイアス線Ｖｓには、画素ＰＩＸからバイアス電位Ｖｓの供給側（後述の検知回路１２０）側に向かって、バイアス線電流Ｉ＿Ｖｓが流れる。また、信号線Ｓｉｇには、信号線電流Ｉ＿Ｖｒｅｆ１が積分増幅器２０３から画素ＰＩＸに向かって流れる。このように、バイアス線Ｖｓには、光電変換素子Ｓに光が照射した場合に、照射された光に応じたバイアス線電流Ｉ＿Ｖｓが流れる。

以下、図３を参照しながら検知回路１２０について説明する。検知回路１２０は、バイアス線Ｖｓを流れる電流を検知して、該電流を示すバイアス電流信号ＶＳＤを制御部１０６に提供する。検知回路１２０は、例えば、電流電圧変換アンプ３１０と、電圧増幅アンプ３２０と、フィルタ回路３３０と、Ａ／Ｄ変換器３４０と、とを含みうる。電流電圧変換アンプ３１０は、バイアス線Ｖｓを流れる電流を電圧に変換する。電圧増幅アンプ３２０は、電流電圧変換アンプ３１０から出力される信号（電圧信号）を増幅する。電圧増幅アンプ３２０は、例えば、計装アンプで構成されうる。フィルタ回路３３０は、電圧増幅アンプ３２０から出力された信号の帯域を制限するフィルタであり、例えば、ローパスフィルタでありうる。Ａ／Ｄ変換器３４０は、フィルタ回路３３０から出力された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換したバイアス電流信号ＶＳＤを制御部１０６に供給する。

検知回路１２０あるいは電流電圧変換アンプ３１０は、バイアス線を流れる電流を検知するほか、基準バイアス電位発生回路１２６から与えられる基準バイアス電位Ｖｓ＿ｒｅｆに応じた電位をバイアス線Ｖｓに供給する。電流電圧変換アンプ３１０は、トランスインピーダンスアンプでありうる。電流電圧変換アンプ３１０は、例えば、演算増幅器３１１と、演算増幅器３１１の反転入力端子（第２入力端子）と出力端子との間に配置されたフィードバック経路３１２とを含む。演算増幅器３１１の非反転入力端子（第１入力端子）には、基準バイアス電位Ｖｓ＿ｒｅｆが与えられる。フィードバック経路は、例えば、演算増幅器３１１の反転入力端子と出力端子とを抵抗Ｒｆ１で短絡する第１経路と、該反転入力端子と該出力端子とを抵抗Ｒｆ２で短絡する第２経路と、該反転入力端子と該出力端子とを導電線ＣＬで短絡する第３経路とを含みうる。

抵抗Ｒｆ１には、位相補償容量Ｃｆ１が並列に接続されうる。抵抗Ｒｆ２には、位相補償容量Ｃｆ２が並列に接続されうる。位相補償容量Ｃｆ１、Ｃｆ２は、例えば、電流電圧変換アンプ３１０が発振することを防止するために効果的である。抵抗Ｒｆ２を含む経路には、スイッチＳＷＣが直列に配置されうる。導電線ＣＬで構成された経路には、スイッチＳＷＢが直列に配置されうる。

制御部１０６は、制御信号ＶＳＸを検知回路１２０に供給することによって第１経路、第２経路および第３経路を含む複数の経路のうち有効にする経路を選択することによってフィードバックインピーダンスを制御する。ここで、スイッチＳＷＢを閉じると、導電線ＣＬで構成された第３経路が有効になり、抵抗Ｒｆ１を含む第１経路、および、抵抗Ｒｆ２を含む第２経路が無効になる。スイッチＳＷＢを開き、スイッチＳＷＣを閉じると、第３経路が無効になり、第１経路と第２経路が有効になる。

演算増幅器３１１の反転入力端子と接地との間には、スイッチＳＷＡと抵抗Ｒとが直列に配置されてもよい。演算増幅器３１１の反転入力端子と接地との間には、容量Ｃが配置されてもよい。

電流電圧変換アンプ３１０は、フィードバック経路３１２を有することにより、演算増幅器３１１の非反転入力端子（第１入力端子）に与えられる基準バイアス電位Ｖｓ＿ｒｅｆに応じた電位を反転入力端子（第２入力端子）に発生するように機能する。より具体的には、電流電圧変換アンプ３１０は、差動増幅回路２１１の非反転入力端子に与えられる基準バイアス電位Ｖｓ＿ｒｅｆとほぼ同一の電位を反転入力端子に発生するように機能する。ここで、電流電圧変換アンプ３１０のフィードバック経路３１２のインピーダンス（以下、フィードバックインピーダンス）は、制御部１０６によって制御される。

フィードバックインピーダンスが大きいことは、電流電圧変換アンプ３１０のゲインが大きいことを意味する。一方で、フィードバックインピーダンスが大きいと、これによってバイアス電流Ｉ＿Ｖｓの大きさが制限され、バイアス線Ｖｓの電位が不安定になりうる。そこで、放射線撮像装置１００の動作、例えば、画素アレイ１０１への放射線の照射を検知する検知動作および画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作などの動作に応じてフィードバックインピーダンスが制御されることが望まれる。以下、これをより具体的に説明する。

この実施形態では、制御部１０６は、検知回路１２０からの出力、即ちバイアス電流信号ＶＳＤに基づいて画素アレイ１０１への放射線の照射の開始を検知し、それに応じて複数の画素ＰＩＸによる電荷の蓄積動作を制御する。つまり、画素アレイ１０１への放射線の照射の開始を速やかに検知するためには、バイアス線Ｖｓを流れる電流を検知回路１２０によって高い感度で検知する必要がある。そこで、画素アレイ１０１への放射線の照射を検知する検知動作においては、フィードバックインピーダンスが大きいことが望ましい。

一方、変換素子２０１の容量Ｃｓに蓄積された電荷をスイッチ素子Ｔを介して信号線Ｓｉｇに転送する際、フィードバックインピーダンスが大きいと、変換素子２０１の第２電極ｓ２側へのバイアス線Ｖｓからの電流供給が遅くなる。特に、画素アレイ１０１に対して部分的に強い放射線が入射している場合には、変換素子２０１の第２電極ｓ２側へのバイアス線Ｖｓからの電流供給の遅れによって、撮像された画像にノイズが生じやすい。そこで、変換素子２０１の容量Ｃｓに蓄積された電荷をスイッチ素子Ｔを介して信号線Ｓｉｇに転送する際は、フィードバックインピーダンスを小さくすることが望ましい。

そこで、制御部１０６は、放射線の照射を検知する検知動作時におけるフィードバックインピーダンスが画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作時におけるフィードバックインピーダンスよりも大きくなるようにフィードバックインピーダンスを制御する。以下に、抵抗Ｒｆ１よりも抵抗Ｒｆ２が小さい場合の例を示す。この場合、抵抗Ｒｆ２を含む第２経路が選択されると、ゲインが高くなる。

制御部１０６は、例えば、放射線の照射を検知する検知動作では、スイッチＳＷＢを開き、画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作では、スイッチＳＷＢを閉じる。この場合において、スイッチＳＷＣの状態は、放射線の照射を検知する検知動作および画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作の双方において、どちらでもよい。

あるいは、制御部１０６は、放射線の照射を検知する検知動作では、スイッチＳＷＢを開き、スイッチＳＷＣを閉じ、画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作では、スイッチＳＷＢを閉じる（スイッチＳＷＢを閉じるので、スイッチＳＷＣはどちらでもよい。）。

スイッチＳＷＡおよび抵抗Ｒは、必須ではないが、スイッチＳＷＡおよび抵抗Ｒが設けられる場合、スイッチＳＷＡは、検知回路１２０の非動作期間には閉じられ、放射線の照射を検知する検知動作では開かれうる。より好ましくは、検知回路１２０の非動作期間は、放射線の照射を検知する検知動作、後述する蓄積動作及び画像出力動作を除く期間である。また、画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作では、スイッチＳＷＡは閉じられても、開かれてもよい。ここで、抵抗Ｒは、抵抗Ｒｆ１及び抵抗Ｒｆ２よりも大きいことが望ましい。例えば、抵抗Ｒが１０ＫΩ、抵抗Ｒｆ１が１ＫΩ、抵抗Ｒｆ２が１０５０Ωに設定され得る。

電圧増幅アンプ３２０は、ゲインが可変のアンプとして構成されうる。例えば、スイッチＳＷＤを閉じるか開くかによって電圧増幅アンプ３２０のゲインを変更することができる。

次に、図４（ａ）を参照しながら本発明の第１実施形態における放射線撮像装置１００の動作を説明する。放射線撮像装置１００の動作、より具体的には、画素アレイ１０１、駆動回路１０２、読み出し回路１０３および検知回路１２０の動作は、制御部１０６によって制御される。放射線撮像装置１００の動作は、初期化動作、蓄積動作、画像出力動作を含む。

初期化動作は、画素アレイ１０１の複数の画素ＰＩＸを行単位で初期化する動作である。蓄積動作は、画素アレイ１０１の各画素ＰＩＸにおいて放射線の照射によって発生する電荷を蓄積する動作である。画像出力動作は、画素アレイ１０１への放射線の照射によって画素アレイ１０１の各画素ＰＩＸに蓄積された電荷に応じた信号を画素アレイ１０１から読み出して画像（画像信号）として出力する動作である。

初期化動作から蓄積動作へは、検知回路１２０からの出力に基づいて制御部１０６が放射線撮像装置１００への放射線の照射の開始を検知（図４（ａ）において「照射開始検知」）することによって移行する。蓄積動作から画像出力動作へは、検知回路１２０からの出力に基づいて制御部１０６が放射線撮像装置１００への放射線の照射の終了を検知（図４（ａ）において「照射終了検知」）することによって移行する。

以下、放射線撮像装置１００のより具体的な動作例を説明する。初期化動作では、制御部１０６は、第１行から最終行までの駆動線Ｇを順にアクティブレベルにするとともにリセット信号ＲＣをアクティブレベルにする動作を繰り返す。ここで、リセット信号ＲＣがアクティブレベルにされると、積分増幅器２０３はボルテージフォロワ状態となり、基準電位Ｖｒｅｆ１が信号線Ｓｉｇに供給される。この状態で、駆動線Ｇがアクティブレベルにされた行のスイッチＴが導通状態となり、変換素子２０１の容量Ｃｓに蓄積されていた電荷が初期化される。

初期化動作および蓄積動作の期間において、制御部１０６は、検知回路１２０を用いて、画素アレイ１０１への放射線の照射を検知する検知動作を行う。具体的には、初期化動作および蓄積動作の期間において、検知回路１２０は、バイアス線Ｖｓを流れる電流Ｉ＿Ｖｓを検知して、該電流を示すバイアス電流信号ＶＳＤを制御部１０６に供給する。制御部１０６は、バイアス電流信号ＶＳＤに基づいて、画素アレイ１０１への放射線の照射の開始を検知する。制御部１０６は、例えば、バイアス電流信号ＶＳＤの瞬間値、積分値および微分値の少なくとも１つに基づいて画素アレイ１０１への放射線の照射の開始を検知することができる。ここで、制御部１０６は、前述のように、放射線の照射を検知する検知動作時は、画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作時よりもフィードバックインピーダンスが大きく設定される。この例では、スイッチＳＷＢが開かれており、第３経路が無効になっている。

制御部１０６は、画素アレイ１０１への放射線の照射の開始を検知すると、制御信号を駆動回路１０２に供給し、初期化動作を停止させる。これにより、画素アレイ１０１の画素は、蓄積動作を開始する。

制御部１０６は、蓄積動作中もバイアス電流信号ＶＳＤを監視していて、バイアス電流信号ＶＳＤに基づいて、画素アレイ１０１への放射線の照射の終了を検知する。制御部１０６は、例えば、バイアス電流信号ＶＳＤの瞬間値、積分値および微分値の少なくとも１つに基づいて画素アレイ１０１への放射線の照射の終了を検知することができる。

制御部１０６は、画素アレイ１０１への放射線の照射の終了を検知すると、駆動回路１０２に制御信号を供給し、画素アレイ１０１の複数の行の駆動信号線Ｇを順次にアクティブレベルに駆動させる。駆動信号線Ｇがアクティブレベルに駆動された行（即ち選択された行）の画素ＰＩＸの信号は、信号線Ｓｉｇに出力され、これが読み出し回路１０３によって読み出される。ここで、画素アレイ１０１の選択された行の信号が信号線Ｓｉｇに出力される直前にリセット信号ＲＣがアクティブレベルにされ、積分増幅器２０３（の積分容量）がリセットされる。

制御部１０６はまた、画素アレイ１０１への放射線の照射の終了を検知すると、制御信号ＶＳＸをアクティブレベルにする。検知回路１２０は、制御信号ＶＳＸがアクティブレベルに変化したことに応じて、フィードバックインピーダンスを、画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作におけるフィードバックインピーダンスに設定する。即ち、制御部１０６は、画素アレイ１０１への放射線の照射の終了を検知すると、検知回路１２０のフィードバックインピーダンスを小さくする。ここで、制御部１０６は、画素アレイ１０１への放射線の照射の終了の検知後に読み出し回路１０３（の増幅回路２０７）が最初にリセットされる期間にフィードバックインピーダンスを小さくするように構成されうる。この例では、スイッチＳＷＢが閉じされており、第３経路が有効になっている。

画像出力動作が終了すると、制御部１０６は、放射線撮像装置１００を画像出力動作から初期化動作に移行させる。これに応じて、フィードバックインピーダンスは、画素アレイ１０１への放射線の照射を検知する検知動作におけるフィードバックインピーダンスに設定される。即ち、制御部１０６は、画像出力動作（読み出し動作）の終了に応じて検知回路１２０のフィードバックインピーダンスを大きくする。

以下、図４（ｂ）を参照しながら本発明の第２実施形態における放射線撮像装置１００の動作を説明する。なお、以下で特に言及しない事項については、第１実施形態の動作に準じうる。

第２実施形態では、制御部１０６は、検知回路１２０からの出力に基づく放射線の照射の終了の検知を行わず、放射線の照射の開始から所定期間の経過後に蓄積動作を終了させる。

第２実施形態における初期化動作は、第１実施形態と同様である。初期化動作の期間において、制御部１０６は、検知回路１２０を用いて、画素アレイ１０１への放射線の照射を検知する検知動作を行う。具体的には、初期化動作および蓄積動作の期間において、検知回路１２０は、バイアス線Ｖｓを流れる電流Ｉ＿Ｖｓを検知して、該電流を示すバイアス電流信号ＶＳＤを制御部１０６に供給する。制御部１０６は、バイアス電流信号ＶＳＤに基づいて、画素アレイ１０１への放射線の照射の開始を検知する。制御部１０６は、例えば、バイアス電流信号ＶＳＤの瞬間値、積分値および微分値の少なくとも１つに基づいて画素アレイ１０１への放射線の照射の開始を検知することができる。ここで、制御部１０６は、前述のように、放射線の照射を検知する検知動作時は、画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作時よりもフィードバックインピーダンスが大きく設定される。この例では、スイッチＳＷＢが開かれており、第３経路が無効になっている。

制御部１０６は、放射線撮像装置１００への放射線の照射の開始を検知すると、制御信号を駆動回路１０２に供給し、初期化動作を停止させる。これにより、画素アレイ１０１の画素は、蓄積動作を開始する。制御部１０６はまた、放射線撮像装置１００への放射線の照射の開始を検知すると、制御信号ＶＳＸのアクティブレベルにする。検知回路１２０は、制御信号ＶＳＸがアクティブレベルに変化したことに応じて、フィードバックインピーダンスを、画素ＰＩＸからの信号の読み出し動作におけるフィードバックインピーダンスに設定する。即ち、制御部１０６は、放射線撮像装置１００への放射線の照射の開始を検知すると、検知回路１２０のフィードバックインピーダンスを小さくする。この例では、スイッチＳＷＢが閉じされており、第３経路が有効になっている。

したがって、第２実施形態では、制御部１０６は、画素アレイ１０１への放射線の照射の終了を検知回路１２０の出力に基づいて検知することができない。そこで、制御部１０６は、蓄積動作の開始から所定の期間の経過後に、放射線の照射が終了するものとみなして、蓄積動作から画像出力動作を移行する。第２実施形態における画像出力動作は、第１実施形態における画像出力動作を同様である。

図５は、本発明に係る放射線撮像装置をＸ線診断システム（放射線撮像システム）応用した例を示した図である。放射線撮像システムは、放射線撮像装置６０４０（上記の放射線撮像装置１００に対応）と、放射線撮像装置６０４０から出力される信号を処理するイメージプロセッサ６０７０とを備える。Ｘ線チューブ（放射線源）６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には被験者６０６１の体内部の情報が含まれている。イメージプロセッサ（プロセッサ）６０７０は、放射線撮像装置６０４０から出力される信号（画像）を処理し、例えば、処理によって得られた信号に基づいて制御室のディスプレイ６０８０に画像を表示させることができる。

また、イメージプロセッサ６０７０は、処理によって得られた信号を伝送路６０９０を介して遠隔地へ転送することができる。これにより、別の場所のドクタールームなどに配置されたディスプレイ６０８１に画像を表示させたり、光ディスク等の記録媒体に画像を記録したりすることができる。記録媒体は、フィルム６１１０であってもよく、この場合、フィルムプロセッサ６１００がフィルム６１１０に画像を記録する。

Claims (11)

1. 放射線を電荷に変換し蓄積する変換素子を含む複数の画素が配列された画素アレイと、前記複数の画素の前記変換素子にバイアス電位を与えるためのバイアス線と、前記バイアス線を流れる電流を検知する検知回路と、前記検知回路からの出力に基づいて前記画素アレイへの放射線の照射の開始を検知し、それに応じて前記複数の画素による電荷の蓄積動作を制御する制御部と、を備える放射線撮像装置であって、
   前記検知回路は、差動増幅回路およびフィードバック経路を含み、基準バイアス電位に応じた電位を前記バイアス線に供給するように構成され、
   前記差動増幅回路は、前記基準バイアス電位が与えられる第１入力端子と、前記バイアス線が接続された第２入力端子と、出力端子とを有し、前記フィードバック経路は、前記出力端子と前記第２入力端子とを接続し、
   放射線の照射を検知する検知動作時における前記フィードバック経路のインピーダンスは、前記画素アレイからの信号の読み出し動作時における前記フィードバック経路のインピーダンスよりも大きい、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記制御部は、前記検知回路からの出力に基づいて前記フィードバック経路のインピーダンスを制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記制御部は、前記検知回路からの出力に基づいて前記画素アレイへの放射線の照射の終了を検知し、それに応じて前記フィードバック経路のインピーダンスを小さくする、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記複数の画素のち選択された画素の信号を読み出す読み出し回路を備え、
   前記制御部は、前記画素アレイへの放射線の照射の終了の検知後に前記読み出し回路が最初にリセットされる期間に前記フィードバック経路のインピーダンスを小さくする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記制御部は、前記画素アレイへの放射線の照射の開始の検知に応じて前記フィードバック経路のインピーダンスを小さくする、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
6. 前記制御部は、前記読み出し動作の終了に応じて前記フィードバック経路のインピーダンスを大きくする、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記フィードバック経路は、前記出力端子と前記第２入力端子とを接続する複数の経路を有し、前記制御部は、前記複数の経路のうち有効にする経路を選択することによって前記フィードバック経路のインピーダンスを制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記複数の経路は、抵抗を含む経路、および、導電線で構成された経路を含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記抵抗を含む経路は、前記抵抗に対して並列に接続された容量を更に含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
10. 前記差動増幅回路および前記フィードバック経路は、電流電圧変換アンプを構成し、前記検知回路は、前記電流電圧変換アンプの出力を増幅する電圧増幅アンプを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置から出力される信号を処理するプロセッサと、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。