JP2014241596A - 放射線画像検出装置およびその作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】素早く線量検出センサの出力に基づく処理を行う。【解決手段】ＦＰＤ３５は画像検出用の画素３６と線量検出用の検出画素６５とを有する。信号処理回路４３はＡ／Ｄ変換器５３の後段に第１及び第２バッファメモリ５４ａ、５４ｂが設けられたパイプライン型である。線量検出動作時、信号処理回路４３は、第１サイクルで、検出画素６５からの電荷ｓに基づく線量検出信号Ｓｄの第１バッファメモリ５４ａへの入力と、第２バッファメモリ５４ｂからのダミー信号Ｄｄの出力を並行して行う。第１サイクルより短い第２サイクルで、線量検出信号Ｓｄの第１バッファメモリ５４ａからの出力とダミー信号Ｄｄの第２バッファメモリ５４ｂへの入力を並行して行う。第１サイクルと第２サイクルが交互に繰り返され、線量検出信号Ｓｄにより照射開始検出部６１でＸ線の照射開始が検出される。【選択図】図４

Description

本発明は、放射線画像検出装置およびその作動方法に関する。

医療分野において、放射線、例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、被写体（患者）を透過したＸ線で形成されるＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とからなる。Ｘ線発生装置は、Ｘ線を被写体に向けて照射するＸ線源、Ｘ線源の駆動を制御する線源制御装置、およびＸ線源を動作させるための指示を線源制御装置に入力する照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被写体を透過したＸ線を受けてＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置、およびＸ線画像検出装置の駆動制御、Ｘ線画像の保存や表示を行うコンソールを有している。

画像検出部としてフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を用いたＸ線画像検出装置が普及している。ＦＰＤは、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素が配置された撮像領域を有する。画素は、電荷を発生してこれを蓄積する光電変換部、およびＴＦＴ等のスイッチング素子を備える。ＦＰＤは、スイッチング素子のオン動作に応じて、画素の列毎に設けられた信号線を通じて各画素の光電変換部に蓄積された信号電荷を１行ずつ順次信号処理回路に読み出し、信号処理回路で信号電荷を電圧信号に変換することでＸ線画像を電気的に検出する。

信号処理回路は、積分アンプ、ＣＤＳ回路、Ａ／Ｄ変換器等を備えている。積分アンプは各列の信号線に１個ずつ設けられ、信号線から入力される信号電荷を積分してアナログ電圧信号に変換する。ＣＤＳ回路も各列の信号線に１個ずつ設けられ、各積分アンプの出力端子に接続されている。ＣＤＳ回路はサンプルホールド回路を有し、積分アンプで変換されたアナログ電圧信号に対して相関二重サンプリングを施してノイズを除去するとともに、サンプルホールド回路でアナログ電圧信号を所定期間保持（サンプルホールド）する。Ａ／Ｄ変換器は、サンプルホールド回路に保持されたアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換してメモリに出力する。このメモリは、１枚分のＸ線画像を表すデジタル電圧信号を記録可能なフレームメモリである。信号処理回路には、この他にもアナログ電圧信号を増幅する増幅器や、各列のＣＤＳ回路のサンプルホールド回路を電子スイッチで順に選択して、サンプルホールド回路のアナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器に選択的に供給するマルチプレクサが設けられている。

特許文献１には、積分アンプ（読み出し部分回路）、Ａ／Ｄ変換器（変換部分回路）、およびＡ／Ｄ変換器とメモリ（収集サブシステム）との間に配された第１、第２バッファメモリ（ラインバッファ）を備える信号処理回路が記載されている。第１、第２バッファメモリは、配列画素の１行分のＸ線画像を表すデジタル電圧信号を記録可能なラインメモリである。この信号処理回路を用いた１画面分の画像を読み出す画像読み出し動作は図１６のように行われる。この信号処理回路では、図１６に示すように、１行分のデジタル電圧信号を読み出す１回のサイクル（通常サイクル）において積分アンプで積分したある行、例えばＮサイクル目で読み出す行の画素の信号電荷ｐ（Ｎ）を変換したアナログ電圧信号である画像信号Ｐ（Ｎ）を、次のサイクルに移る直前にＣＤＳ回路でサンプルホールドし、サンプルホールドした画像信号Ｐ（Ｎ）を次のサイクルでＡ／Ｄ変換器でデジタル変換してデジタル画像信号Ｐｄ（Ｎ）とし第１バッファメモリに一時記憶（ＡＤ Ｄａｔａの行参照）し、さらに次のサイクルで画像信号Ｐｄ（Ｎ）を第１バッファメモリから出力（Ｄａｔａ Ｏｕｔの行参照）する、いわゆるパイプライン処理を実行している。１回のサイクルでは、アナログ画像信号ＰのＡ／Ｄ変換器によるデジタル変換および一方のバッファメモリへの一時記憶（信号入力）と、前のサイクルで他方のバッファメモリに一時記憶されていたデジタル画像信号Ｐｄ（Ｎ−１）のメモリへの出力（信号出力）を同時に行っている。

信号処理回路を通じて画素の電荷に基づく電圧信号を読み出す場合、バッファメモリが１つだけであると、バッファメモリに一時記憶した１行分の電圧信号をメモリに出力しなければ、次の行の電圧信号をバッファメモリに一時記憶させることができない。つまり積分アンプからのアナログ電圧信号の読み出しを開始して、メモリへデジタル電圧信号を書き込むまでの１サイクルの読み出し時間は、バッファメモリへの信号入力＋バッファメモリからの信号出力の時間が必ず掛かる。

対して特許文献１に記載のようなパイプライン型の信号処理回路の場合は、積分アンプから連続して読み出される２回分の信号を保持する２つの第１、第２バッファメモリを持つので、前回のサイクルで一方のバッファメモリに一時記憶された電圧信号のメモリへの信号出力と今回のサイクルでＣＤＳ回路にサンプルホールドされた電圧信号の他方のバッファメモリへの信号入力とを並行に処理できる。つまり、１サイクルで１行分の信号入力と前の１行分の信号出力とが同時に行われるため、１画面（フレーム）分の読み出し時間は、バッファメモリが１つだけの場合の約半分で済む。ただし、ある行の電圧信号の信号入力と信号出力が１サイクルずれるため、ある行の信号電荷ｐを積分してアナログ画像信号Ｐを得てからそのデジタル画像信号Ｐｄをメモリに出力するまでに１サイクル時間Ｔの間が空くことになる。

なお、Ｓｙｎｃ信号は信号処理回路の各部にアナログ画像信号Ｐのサンプルホールド、デジタル画像信号ＰｄへのＡ／Ｄ変換およびデジタル画像信号Ｐｄのバッファメモリへの一時記憶、メモリへの出力といった１回のサイクルを行わせるための同期制御信号、Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｓｅｔ信号は積分アンプの電荷リセット、ＣＤＳ回路のサンプルホールド状態のリセット、またはマルチプレクサの電子スイッチを動作させるシフトレジスタをリセットしてＣＤＳ回路の選択状態を選択開始時に戻す選択リセットのうちの少なくとも１つを実行させるための信号、Ａｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号は積分アンプ、ＣＤＳ回路からなるアナログ信号処理回路（アナログフロントエンド）の動作制御タイミングを決める信号、具体的には積分アンプの電荷積分タイミング、ＣＤＳ回路への電圧信号の出力、サンプルホールド等のタイミングを規定する基準クロック信号を意味する。ＡＤＣ Ｃｌｏｃｋ信号、Ｂｕｆｆｅｒ Ｄａｔａ Ｃｌｏｃｋ信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器、バッファメモリの動作制御信号である。

また、動作バッファは、第１、第２バッファメモリのうち、当該サイクルにおいてＡ／Ｄ変換器でデジタル変換された画像信号Ｐｄが書き込まれる方のバッファメモリを示している。第１、第２バッファメモリが交互に動作バッファに切り替わる。例えば画像信号Ｐｄ（Ｎ）は第１バッファメモリに、次の行の画像信号Ｐｄ（Ｎ＋１）は第２バッファメモリに一時記憶される。

ところで、ＦＰＤを利用したＸ線画像検出装置では、Ｘ線画像に乗る暗電荷ノイズの影響を最小にするために、暗電流や前回の撮影の残留電荷等による画素の不要蓄積電荷を掃き出すリセット動作をＦＰＤが定期的に行っている。従って一般的にＦＰＤを利用したＸ線画像検出装置を備えたＸ線撮影システムでは、Ｘ線の照射開始タイミングと、ＦＰＤがリセット動作を終了して画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作を開始するタイミングとの同期をとっている。例えば線源制御装置とＸ線画像検出装置に相互通信可能なインターフェース（Ｉ／Ｆ）を設け、Ｘ線の照射を開始するタイミングに合わせて線源制御装置から同期信号をＸ線画像検出装置に送り、Ｘ線画像検出装置は同期信号の受信をトリガに蓄積動作に移行する処理を行うようにしたシステムがある。

あるいは、Ｘ線画像検出装置には、線源制御装置とは接続されずに同期信号の遣り取りもせず、代わりにＸ線の線量を線量検出センサで検出して、検出した線量と予め設定された照射開始閾値を比較し、線量が照射開始閾値を上回ったときにＸ線の照射が開始されたと判定してＦＰＤに蓄積動作を開始させる照射開始検出機能をもつものもある。同様に線量検出センサで検出した線量と照射終了閾値の比較によりＸ線の照射終了を判定し、照射終了と判定したときにはＦＰＤの動作を蓄積動作から読み出し動作に移行させる照射終了検出機能をもつものもある。

また、Ｘ線撮影システムにおいては、被写体への被曝量を抑えつつ適正な画質のＸ線画像を得るために、Ｘ線の撮影中（照射中）にＸ線の線量を線量検出センサで検出して、線量検出センサで検出した線量の積算値（累積線量）が予め設定した目標線量に達した時点でＸ線源によるＸ線の照射を停止させ、Ｘ線画像検出装置では蓄積動作から読み出し動作に移行させる自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）が行われる場合がある。Ｘ線源が照射する線量は、Ｘ線の照射時間とＸ線源が単位時間当たりに照射する線量を規定する管電流との積である管電流時間積（ｍＡｓ値）によって決まる。照射時間や管電流といった撮影条件は、被写体の撮影部位（胸部や頭部）、性別、年齢などによっておおよその推奨値はあるものの、被写体の体格などの個人差によってＸ線の透過率が変わるため、より適切な画質を得るためにＡＥＣが行われる。

線量検出センサには従来イオンチャンバー等が用いられてきたが、最近、ＦＰＤの画素に簡単な改造を施して線量検出センサとして動作させる技術が提案されている。特許文献２では、一部の画素（以下、検出画素という）を信号線ではなく放射線検出用配線にスイッチング素子を介さずに接続して、スイッチング素子のオンオフ動作に関わらず検出画素で発生した電荷が放射線検出用配線に流れ出すようにしている。そして、放射線検出用配線が繋がれた信号処理回路で、検出画素で発生した電荷に応じた電圧信号（以下、線量検出信号という）を所定の周期でサンプリングしてこれを制御部に入力し、制御部で線量検出信号に基づきＡＥＣやＸ線の照射開始または終了検出を行っている。

特開２００４−０００５６４号公報 特開２０１１−１７４９０８号公報

特許文献２では、線量検出センサである検出画素に信号線とは別の専用の放射線検出用配線を接続し、さらに該配線に線量検出専用の信号処理回路を接続しているが、これらの専用の構成を設けずに通常の画素用の信号線や信号処理回路から線量検出信号を取り出すことが提案されている。検出画素は、１本の信号線に複数個接続される場合もある。線量検出動作における１回のサンプリングにおいては、複数個の検出画素の電荷が信号線毎に一括して検出される。

このように通常の画素用の信号線や信号処理回路から線量検出信号を取り出す構成とし、かつ特許文献１のパイプライン型信号処理回路を用いた場合、ＡＥＣによるＸ線照射停止の制御タイミングやＸ線の照射開始あるいは終了の判定が遅れ、ＦＰＤの蓄積動作や読み出し動作への移行がスムーズに行えず、被写体が無用な被曝に晒されたり、Ｘ線画像上にＦＰＤの動作遅れによるアーチファクトが発生して画質が劣化したりする懸念がある。
というのも、パイプライン型信号処理回路では、前述のようにある行の電荷を積分アンプで積分してから対応するデジタル電圧信号（線量検出信号）をメモリに出力するまでに１サイクル分の時間の間が空くため、例えばＸ線の照射開始を検出しているときに、電荷を積分アンプで積分開始したタイミングで実際にＸ線の照射が開始された場合、デジタル電圧信号（線量検出信号）がメモリに出力されて照射開始と判定されるまでにおよそ３サイクル分の遅れが生じてしまうからである。

具体的には、パイプライン型信号処理回路を用いて、図１６に示す画像読み出し動作と同様に一定のサイクルで線量検出動作を行う場合には、タイミングチャートは図１７に示すようになる。図１７は、画像読み出し動作のタイミングチャートを示した図１６とほぼ同様であるが、図１７においては、画像信号（画素の信号電荷「ｐ」、アナログ画像信号「Ｐ」、デジタル画像信号「Ｐｄ」）の代わりに、線量検出信号（検出画素の電荷「ｓ」、アナログ線量検出信号「Ｓ」、デジタル線量検出信号「Ｓｄ」）に置き換えられており、さらに、１サイクル分の時間もＴｓとなっている。

画像読み出し動作では１サイクルの時間Ｔで１行分の読み出しが行われ、１フレーム分（全画素）の読み出しを行うにはおよそＴの行数倍の時間が掛かるのに対して、線量検出動作においては、複数の検出画素の電荷は信号線毎に一括して読み出されるため、１サイクル分の時間Ｔｓで全ての検出画素の１回のサンプリングが行われる。照射開始を検出する場合には、Ｎ−１回目のサンプリング時の線量検出信号とＮ回目のサンプリング時の線量検出信号を比較して、線量検出信号の増加の有無を判定するというように、メモリに読み出された、前回のサンプリング時の線量検出信号と今回の線量検出信号が比較される。

前述のように、パイプライン型信号処理回路では、電荷を積分アンプで積分してからデジタル電圧信号をメモリに出力するまでに１サイクル分の時間Ｔｓの間が空いてしまう。そのため、Ｘ線の照射開始を検出しているときに、図１７に示すように、Ｎ回目のサンプリングが開始されるタイミング（検出画素の電荷ｓ（Ｎ）を積分アンプで積分するタイミング）で実際にＸ線の照射が開始された場合、Ｎ回目のサンプリングにより得られたデジタル線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）がバッファメモリから出力されるまでにおよそ３サイクル（３Ｔｓ）の遅れが生じてしまい、それだけ照射開始検出のタイミングも遅れてしまうことになる。

また、特にＸ線の照射開始直後はＸ線源の応答が鈍く線量の単位時間当たりの変化量が小さいので、線量検出信号をサンプリングする際にはＳ／Ｎを確保するために、画像信号Ｐの読み出し動作の１サイクルの時間Ｔよりも、線量検出動作の１サイクルの時間Ｔｓを長くとる（５０〜５００μｓｅｃ）のが望ましい。その場合、パイプライン処理に起因する３サイクル分の検出遅れは、誤差レベルでは片付けられない問題となる。被曝線量低減のためにＸ線の照射時間が数ｍｓｅｃと短い場合はこの検出遅れは特に無視できない問題である。

しかしながら、特許文献１、２には、パイプライン型信号処理回路から線量検出センサの線量検出信号を取り出す構成とした場合に生じる上記の問題への対処はなされていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、パイプライン型信号処理回路から線量検出センサの出力を取り出す構成とした場合でも、素早く線量検出センサの出力に基づく処理を行うことができる放射線画像検出装置およびその作動方法を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像検出装置は、被写体の放射線画像を検出するＦＰＤと、パイプライン型の信号処理回路と、メモリと、ＦＰＤ、信号処理回路、およびメモリの動作タイミングを制御する制御部とを備える。ＦＰＤは、放射線源から照射された放射線の線量に応じた電荷を蓄積する複数の画素と、放射線の線量に応じた電荷を検出する線量検出センサと、画素の列毎に設けられた複数の信号線であり、画素および線量検出センサが接続され、画素に蓄積された電荷を画像信号として出力するとともに、線量検出センサで検出された電荷を線量検出信号として出力する複数の信号線とが配列された撮像領域を有する。信号処理回路は、複数の信号線毎に設けられ、電荷を積分して電圧信号に変換する複数の積分アンプと、積分アンプから連続して読み出される２回分の電圧信号を一時的に保持する第１および第２信号保持部とを有し、第１および第２信号保持部の一方への電圧信号の信号入力と、他方からの信号出力を並行して行う。メモリは、信号処理回路から電圧信号として出力される画像信号および線量検出信号を記憶する。制御部は、画像信号をメモリへ出力する読み出し動作では、第１および第２信号保持部による信号入力および信号出力を、積分アンプが電荷の積分を開始してリセットされるまでの１回分の積分期間に対応する一定の通常サイクルで繰り返す制御を実行する。一方、線量検出信号をメモリへ出力する線量検出動作では、第１および第２信号保持部による信号入力および信号出力を、第１サイクルと、第１サイクルよりも短い第２サイクルの２種類のサイクルで行い、２回の第１サイクルの間に第２サイクルを少なくとも１回挟む制御を実行する。

線量検出信号は、放射線の照射が開始されたことを検出する照射開始検出、放射線の照射が終了したことを検出する照射終了検出、放射線画像の自動露出制御、および読み出し動作時に画像信号に与えるゲイン設定のうちの少なくとも１つに利用される。

通常サイクルにおいて、複数の積分アンプは、複数の画素の１行分の電荷を積分する。

線量検出センサは撮像領域に分散して複数配置されており、第１サイクルおよび第２サイクルにおいて、複数の積分アンプは、複数の線量検出センサで検出された電荷を一括して積分する。

第１サイクルは、通常サイクルよりも長いことが好ましい。

第１サイクルまたは第２サイクルにおいて、積分アンプから第１信号保持部または第２信号保持部に信号入力される一方の電圧信号のみが線量検出信号として扱われ、他方の電圧信号は線量検出信号として扱われず、データ的に意味のないダミー信号として扱われる。

第１サイクルと第２サイクルは、線量検出動作において設定された、積分アンプの１回分の積分期間が分割して割り当てられている。または、第１サイクルと第２サイクルには、それぞれの時間に応じた積分期間が割り当てられている。

信号処理回路は、複数の積分アンプの後段に接続され、積分アンプで積分されたアナログの電圧信号をサンプルホールドするＣＤＳ回路と、ＣＤＳ回路でサンプルホールドされたアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有する。

第１および第２信号保持部は、Ａ／Ｄ変換器とメモリの間に並列接続された２つのバッファメモリである。あるいは、ＣＤＳ回路は、積分アンプの後段に２つ並列に接続されており、第１および第２信号保持部は、２つのＣＤＳ回路である。これらの場合、制御部は、第１サイクルと第２サイクルを交互に行う。

第１および第２信号保持部は、それぞれ２つ設けられており、１つは、Ａ／Ｄ変換器とメモリの間に並列接続された２つのバッファメモリであり、もう１つは、積分アンプの後段に２つ並列に接続されたＣＤＳ回路である。この場合、制御部は、２回の第１サイクルの間に、第２サイクルを２回挟む。

制御部は、信号処理回路に与える動作制御信号の個数や周期を制御することにより、第１サイクルに対して第２サイクルの時間を短くする。

線量検出センサは画素の一部を利用した形態である。具体的には、画素には、放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を信号線に出力する通常画素と、信号線にスイッチング素子を介さず直接接続された検出画素とがあり、検出画素を線量検出センサとして用いる。もしくは、通常画素とは別に駆動するスイッチング素子が設けられた検出画素を線量検出センサとして用いてもよい。

なお、本発明の放射線画像検出装置は、ＦＰＤが可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることが好ましい。

また、本発明の放射線画像検出装置の作動方法は、被写体の放射線画像を検出するＦＰＤと、パイプライン型の信号処理回路と、メモリと、ＦＰＤ、信号処理回路、およびメモリの動作タイミングを制御する制御部とを備える放射線画像検出装置の作動方法である。ＦＰＤは、放射線源から照射された放射線の線量に応じた電荷を蓄積する複数の画素と、放射線の線量に応じた電荷を検出する線量検出センサと、画素の列毎に設けられた複数の信号線であり、画素および線量検出センサが接続され、画素に蓄積された電荷を画像信号として出力するとともに、線量検出センサで検出された電荷を線量検出信号として出力する複数の信号線とが配列された撮像領域を有する。信号処理回路は、複数の信号線毎に設けられ、電荷を積分して電圧信号に変換する複数の積分アンプと、積分アンプから連続して読み出される２回分の電圧信号を一時的に保持する第１および第２信号保持部とを有し、第１および第２信号保持部の一方への電圧信号の信号入力と、他方からの信号出力を並行して行う。メモリは、信号処理回路から電圧信号として出力される画像信号および線量検出信号を記憶する。画像信号をメモリへ出力する読み出し動作では、第１および第２信号保持部による信号入力および信号出力を、積分アンプが電荷の積分を開始してリセットされるまでの１回分の積分期間に対応する一定の通常サイクルで繰り返す制御を制御部に実行させ、一方、線量検出信号をメモリへ出力する線量検出動作では、第１および第２信号保持部による信号入力および信号出力を、第１サイクルと、第１サイクルよりも短い第２サイクルの２種類のサイクルで行い、２回の第１サイクルの間に第２サイクルを少なくとも１回挟む制御を制御部に実行させる。

本発明は、パイプライン型信号処理回路から線量検出センサの出力である線量検出信号を取り出す構成とした場合に、第１および第２信号保持部による線量検出信号の信号入力および信号出力を、第１サイクルと、第１サイクルよりも短い第２サイクルの２種類のサイクルで行い、２回の第１サイクルの間に第２サイクルを少なくとも１回挟む制御を実行するので、素早く線量検出信号に基づく処理を行うことができる。

Ｘ線撮影システムの概略図である。 電子カセッテを示す外観斜視図である。 電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 パイプライン型信号処理回路の線量検出動作を示すタイミングチャートである。 Ｘ線撮影におけるＦＰＤの動作の推移を示す図である。 各積分アンプの後段にＣＤＳを２つ設けた電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 図６に示す例のパイプライン型信号処理回路の線量検出動作を示すタイミングチャートである。 バッファメモリを２つ設け、且つ各積分アンプの後段にＣＤＳを２つ設けた電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 図８に示す例のパイプライン型信号処理回路の線量検出動作を示すタイミングチャートである。 照射終了検出部を有する電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 線源制御装置と電子カセッテの間に通信機能を持つＸ線撮影システムの概略図である。 ＡＥＣ部を有する電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 図１１、図１２に示す例のＸ線撮影におけるＦＰＤの動作の推移を示す図である。 ゲイン設定部を有する電子カセッテの内部構成の一部を示すブロック図である。 検出画素の別の例を示すブロック図である。 パイプライン型信号処理回路の画像読み出し動作を示すタイミングチャートである。 パイプライン型信号処理回路を用いて、画像読み出し動作と同様に一定のサイクルで線量検出動作を行う場合のタイミングチャートである。

［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影システム２は、Ｘ線源１０と、Ｘ線源１０の動作を制御する線源制御装置１１と、Ｘ線源１０へのウォームアップ開始とＸ線の照射開始を指示するための照射スイッチ１２と、被写体を透過したＸ線を検出してＸ線画像を出力する電子カセッテ１３と、電子カセッテ１３の動作制御やＸ線画像の表示処理を担うコンソール１４と、被写体を立位姿勢で撮影するための立位撮影台１５と、臥位姿勢で撮影するための臥位撮影台１６とを有する。Ｘ線源１０、線源制御装置１１、および照射スイッチ１２はＸ線発生装置２ａ、電子カセッテ１３、およびコンソール１４はＸ線撮影装置２ｂをそれぞれ構成する。Ｘ線発生装置２ａとＸ線撮影装置２ｂは相互通信機能を持たず、電子カセッテ１３はＸ線の照射開始検出機能を有する。この他にもＸ線源１０を所望の方向および位置にセットするための線源移動装置等が設けられており、Ｘ線源１０は立位撮影台１５および臥位撮影台１６で共用される。

Ｘ線源１０は、Ｘ線を放射するＸ線管と、Ｘ線管が放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）とを有する。Ｘ線管は、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とを有している。ウォームアップ開始の指示があると陽極が回転を開始し、規定の回転数となったらウォームアップが終了する。照射野限定器は、例えば、Ｘ線を遮蔽する４枚の鉛板を四角形の各辺上に配置し、Ｘ線を透過させる四角形の照射開口が中央に形成されたものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて、照射野を限定する。

線源制御装置１１は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブルを通じてＸ線源１０に供給する高電圧発生器と、Ｘ線源１０が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間を制御する制御部とを備える。管電圧、管電流、照射時間といった撮影条件は、線源制御装置１４の操作パネルを通じて放射線技師等のオペレータにより手動で設定される。

照射スイッチ１２は、Ｘ線撮影開始時にオペレータによって操作される例えば２段階押しのスイッチであり、１段階押し（半押し）でＸ線源１０のウォームアップを開始させるためのウォームアップ開始信号を発生し、２段階押し（全押し）でＸ線源１０に照射を開始させるための照射開始信号を発生する。これらの信号は信号ケーブルを通じて線源制御装置１１に入力される。

線源制御装置１１の制御部は、照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器からＸ線源１０への電力供給を開始させ、これと同時にタイマを作動させてＸ線の照射時間を計測する。そして、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、高電圧発生器からＸ線源１０への電力供給を停止させる。Ｘ線の照射時間は撮影条件に応じて変化するが、静止画撮影の場合はＸ線の最大照射時間が約５００ｍｓｅｃ〜約２ｓ程度の範囲に定められている場合が多く、照射時間はこの最大照射時間を上限として設定される。

コンソール１４は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１３と通信可能に接続されており、キーボード等の入力デバイス１４ａを介したオペレータからの入力操作に応じて電子カセッテ１３の動作を制御する。電子カセッテ１３から送られたＸ線画像はコンソール１４のディスプレイ１４ｂに表示される他、そのデータがコンソール１４内のハードディスクやメモリといったストレージデバイス、あるいはコンソール１４とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージに記憶される。

コンソール１４は、被写体の性別、年齢、撮影部位、撮影目的といった情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイ１４ｂに表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されるか、オペレータにより手動入力される。検査オーダには、頭部、胸部、腹部等の撮影部位、正面、側面、斜位、ＰＡ（Ｘ線を被写体の背面から照射）、ＡＰ（Ｘ線を被写体の正面から照射）といった撮影方向が含まれる。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイ１４ｂで確認し、その内容に応じた撮影条件をディスプレイ１４ｂに映された操作画面を通じて入力する。

コンソール１４で入力される撮影条件には、線源制御装置１１の場合と同様、管電圧、管電流、照射時間といった各種パラメータがある。コンソール１４には、これらの各種パラメータが撮影部位毎に記憶されており、所望の撮影部位を指定することでこれに応じた撮影条件を設定することが可能である。管電流と照射時間の積でＸ線の累積の照射量が決まるため、線源制御装置１１およびコンソール１４に設定される撮影条件としては、管電流と照射時間のそれぞれの値を個別に入力する代わりに、両者の積である管電流時間積（ｍＡｓ値）の値が入力される場合もある。線源制御装置１１の撮影条件は、オペレータがこのコンソール１４の撮影条件を参照して同様の撮影条件を手動設定する。

図２において、電子カセッテ１３は、ＦＰＤ３５とＦＰＤ３５を収容する扁平な箱型をした可搬型の筐体２０とからなる。筐体２０は例えば導電性樹脂で形成されている。Ｘ線が入射する筐体２０の前面２０ａには矩形状の開口が形成されており、開口には天板として透過板２１が取り付けられている。透過板２１は、軽量で剛性が高く、かつＸ線透過性が高いカーボン材料で形成されている。筐体２０は、電子カセッテ１３への電磁ノイズの侵入、および電子カセッテ１３から外部への電磁ノイズの放射を防止する電磁シールドとしても機能する。

筐体２０は、例えばフイルムカセッテやＩＰカセッテ（ＣＲカセッテとも呼ばれる）と同様の国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさである。電子カセッテ１３はＸ線撮影システム２が設置される撮影室一部屋に複数台、例えば立位撮影台１５、臥位撮影台１６用に二台配備される。電子カセッテ１３は、筐体２０の前面２０ａがＸ線源１０と対向する姿勢で保持されるよう、立位撮影台１５、臥位撮影台１６のホルダ１５ａ、１６ａ（図１参照）に着脱自在にセットされる。そして、使用する撮影台に応じて、線源移動装置によりＸ線源１０が移動される。また、電子カセッテ１３は、立位撮影台１５や臥位撮影台１６にセットされる他に、被写体が仰臥するベッド上に置いたり被写体自身に持たせたりして単体で使用されることもある。なお、電子カセッテ１３は、サイズがフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさであるため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の既存の撮影台にも取り付け可能である。

図３において、電子カセッテ１３には、コンソール１４と有線方式または無線方式で通信するための通信部３０、およびバッテリ３１が内蔵されている。通信部３０は、コンソール１４と制御部３２の画像データを含む各種情報、信号の送受信を媒介する。バッテリ３１は、電子カセッテ１３の各部に所定の電圧の電力を供給する。バッテリ３１は、薄型の電子カセッテ１３内に収まるよう比較的小型のものが使用される。また、バッテリ３１は、電子カセッテ１３から外部に取り出して専用のクレードルにセットして充電することも可能である。さらにはバッテリ３１を無線給電可能な構成としてもよい。

通信部３０は、バッテリ３１の残量不足等で電子カセッテ１３とコンソール１４との無線通信が不可能になった場合にコンソール１４と有線接続される。通信部３０にコンソール１４からのケーブルを接続した場合、コンソール１４との有線通信が可能になる。この際、コンソール１４から電子カセッテ１３に給電してもよい。

ＦＰＤ３５は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上に撮像領域３７が形成されている。撮像領域３７には、Ｘ線の到達線量に応じた電荷を蓄積する複数の画素３６が、所定のピッチでｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）のマトリクス状に配列されている。ｎ、ｍは２以上の整数であり、例えばｎ、ｍ≒２０００である。なお、画素３６の配列は正方配列でなくともよく、ハニカム配列でもよい。

ＦＰＤ３５は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体、図示せず）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素３６で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、テルビウム賦活ガドリウムオキシサルファイド）等からなり、画素３６が配列された撮像領域３７の全面と対向するように配置されている。なお、シンチレータとＴＦＴアクティブマトリクス基板は、Ｘ線の入射する側からみてシンチレータ、基板の順に配置されるＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式でもよいし、逆に基板、シンチレータの順に配置されるＩＳＳ（Irradiation Side sampling）方式でもよい。また、シンチレータを用いず、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレン等）を用いた直接変換型のＦＰＤを用いてもよい。

画素３６は、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生してこれを蓄積する光電変換部３８、およびスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３９を備える。

光電変換部３８は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ型）とその上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。光電変換部３８は、下部電極にＴＦＴ３９が接続され、上部電極にはバイアス線（図示せず）が接続されている。バイアス線は撮像領域３７内の画素３６の行数分（ｎ行分）設けられて一本の母線に結束されている。母線はバイアス電源に繋がれている。母線とその子線のバイアス線を通じて、バイアス電源から光電変換部３８の上部電極にバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の印加により半導体層内に電界が生じ、光電変換により半導体層内で発生した電荷（電子−正孔対）は、一方がプラス、他方がマイナスの極性を持つ上部電極と下部電極に移動し、光電変換部３８に電荷が蓄積される。

ＴＦＴ３９は、ゲート電極が走査線４０に、ソース電極が信号線４１に、ドレイン電極が光電変換部３８にそれぞれ接続される。走査線４０と信号線４１は格子状に配線されており、走査線４０は１行分の画素３６に対して共通に１本ずつ、画素３６の行数分（ｎ行分）、信号線４１は１列分の画素４１に対して共通に１本ずつ、画素３６の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線４０はゲートドライバ４２に接続され、信号線４１は信号処理回路４３に接続される。

ゲートドライバ４２は、ＴＦＴ３９を駆動することにより、Ｘ線の到達線量に応じた信号電荷を画素３６に蓄積する蓄積動作と、画素３６から信号電荷を読み出す読み出し動作と、リセット動作とを行わせる。制御部３２は、ゲートドライバ４２によって実行される上記各動作の開始タイミングを制御する。

蓄積動作ではＴＦＴ３９がオフ状態にされ、その間に画素３６に信号電荷が蓄積される。読み出し動作では、ゲートドライバ４２から同じ行のＴＦＴ３９を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、走査線４０を一行ずつ順に活性化し、走査線４０に接続されたＴＦＴ３９を１行分ずつオン状態とする。画素３６に蓄積された電荷は、ＴＦＴ３９がオン状態になると信号線４１に読み出されて、信号処理回路４３に入力される。なお、読み出し動作時間短縮のため、ゲートパルスを所定行おきに発生させて所定行おきに電荷を読み出す間引き読み出しや、ゲートパルスを複数行に同時に与えて複数行の電荷を一度に読み出すビニング読み出しを実行してもよい。

光電変換部３８の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電荷が発生する。この暗電荷はバイアス電圧が印加されているために光電変換部３８に蓄積される。画素３６において発生する暗電荷は、画像データに対してはノイズ成分となるので、これを除去するために所定時間間隔でリセット動作が行われる。リセット動作は、画素３６において発生する暗電荷を、信号線４１を通じて掃き出す動作である。

リセット動作は、例えば、一行ずつ画素３６をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式では、信号電荷の読み出し動作と同様、ゲートドライバ４２から走査線４０に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素３６のＴＦＴ３９を一行ずつオン状態にする。

順次リセット方式に代えて、複数行の画素を１グループとしてグループ内で順次リセットを行い、グループ数分の行の暗電荷を同時に掃き出す並列リセット方式や、全行にゲートパルスを入れて全画素の暗電荷を同時に掃き出す全画素リセット方式を用いてもよい。並列リセット方式や全画素リセット方式によりリセット動作を高速化することができる。

信号処理回路４３は、制御部３２から与えられるＳｙｎｃ信号、Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｓｅｔ信号、Ａｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号といった各種動作制御信号（図４等参照）に基づきパイプライン処理を行うＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。信号処理回路４３は、画像読み出し動作では図１６の従来例と同じく、一定のサイクル時間Ｔの通常サイクルを繰り返すパイプライン処理を実施する。これに対し、図４に示す、例えば照射開始検出のために用いられる線量検出信号Ｓｄを検出する線量検出動作では、線量検出信号Ｓｄの出力を早めるため、後述するように、信号処理回路４３は時間Ｔ１の第１サイクルの間に、時間Ｔ１より短い時間Ｔ２の第２サイクルを挟んだパイプライン処理を実施する。

信号処理回路４３は、積分アンプ５０、ＣＤＳ回路（ＣＤＳ）５１、マルチプレクサ（ＭＵＸ）５２、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）５３、および第１、第２バッファメモリ５４ａ、５４ｂ等を備える。

積分アンプ５０は、各信号線４１に対して個別に接続される。積分アンプ５０は、オペアンプ５０ａとオペアンプ５０ａの入出力端子間に接続されたキャパシタ５０ｂとからなり、信号線４１はオペアンプ５０ａの一方の入力端子に接続される。オペアンプ５０ａのもう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。キャパシタ５０ｂにはリセットスイッチ５０ｃが並列に接続されている。積分アンプ５０は、信号線４１から入力される電荷を積分し、アナログ電圧信号Ｖ１〜Ｖｍに変換して出力する。各列のオペアンプ５０ａの出力端子には、増幅器５５、ＣＤＳ５１を介してＭＵＸ５２が接続される。ＭＵＸ５２の出力側には、Ａ／Ｄ５３が接続される。

ＣＤＳ５１は２個のサンプルホールド回路を有し、積分アンプ５０の出力電圧信号に対して相関二重サンプリングを施してノイズを除去するとともに、サンプルホールド回路で積分アンプ５０の出力電圧信号を所定期間保持（サンプルホールド）する。ＭＵＸ５２は、制御部３２内のシフトレジスタ（図示せず）からの動作制御信号に基づき、パラレルに接続される各列のＣＤＳ５１から順に１つのＣＤＳ５１を電子スイッチで選択し、選択したＣＤＳ５１から出力される電圧信号Ｖ１〜ＶｍをシリアルにＡ／Ｄ５３に入力する。Ａ／Ｄ５３は、入力された電圧信号Ｖ１〜Ｖｍをデジタル電圧信号に変換して、並列に接続された第１バッファメモリ５４ａ、または第２バッファメモリ５４ｂに交互に出力する。

第１、第２バッファメモリ５４ａ、５４ｂはパイプライン処理を実現するための信号保持部であり、１行分のＸ線画像を表すデジタル電圧信号を記録可能なラインメモリである。第１、第２バッファメモリ５４ａ、５４ｂは、各列のデジタル電圧信号Ｖ１〜Ｖｍがそれぞれ格納されるｍ個のメモリセルを有する。第１、第２バッファメモリ５４ａ、５４ｂは、Ａ／Ｄ５３から出力される１行分のデジタル電圧信号を一時記憶（信号入力）し、これを電子カセッテ１３に内蔵されるメモリ６０に出力（信号出力）する。メモリ６０には、１行分のデジタル電圧信号が、それぞれの画素３６の座標に対応付けられて、１行分のＸ線画像を表す画像データとして記録される。こうして１行分の読み出しが完了する。なお、ＭＵＸ５２とＡ／Ｄ５３の間に増幅器を接続してもよい。

１行分の読み出しが完了すると、制御部３２は、積分アンプ５０に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、リセットスイッチ５０ｃをオンする。これにより、キャパシタ５０ｂに蓄積された１行分の信号電荷が放電されてリセットされる。積分アンプ５０をリセットした後、再度リセットスイッチ５０ｃをオフして所定時間経過後にＣＤＳ５１のサンプルホールド回路の１つをホールドし、積分アンプ５０のｋＴＣノイズ成分をサンプリングする。その後、ゲートドライバ４２から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素３６の信号電荷の読み出しを開始させる。さらにゲートパルスが出力されて所定時間経過後に次の行の画素３６の信号電荷をＣＤＳ５１のもう１つのサンプルホールド回路でホールドする。これらの動作を順次繰り返して全行の画素３６の信号電荷を読み出す。

全行の読み出しが完了すると、１枚分のＸ線画像を表す画像データがメモリ６０に記録される。この画像データはメモリ６０から制御部３２に読み出されて制御部３２で各種画像処理を施された後、通信部３０を通じてコンソール１４に出力される。こうして被写体のＸ線画像が検出される。

なお、リセット動作では、ＴＦＴ３９がオン状態になっている間、画素３６から暗電荷が信号線４１を通じて積分アンプ５０のキャパシタ５０ｂに流れる。読み出し動作と異なり、ＭＵＸ５２によるキャパシタ５０ｂに蓄積された電荷の読み出しは行われず、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御部３２からリセットパルスＲＳＴが出力されてリセットスイッチ５０ｃがオンされ、キャパシタ５０ｂに蓄積された電荷が放電されて積分アンプ５０がリセットされる。

制御部３２には、メモリ６０のＸ線画像データに対してオフセット補正、感度補正、および欠陥補正の各種画像処理を施す回路（図示せず）が設けられている。オフセット補正回路は、Ｘ線を照射せずにＦＰＤ３５から取得したオフセット補正画像をＸ線画像から画素単位で差し引くことで、信号処理回路４３の個体差や撮影環境に起因する固定パターンノイズを除去する。感度補正回路はゲイン補正回路とも呼ばれ、各画素３６の光電変換部３８の感度のばらつきや信号処理回路４３の出力特性のばらつき等を補正する。欠陥補正回路は、出荷時や定期点検時に生成される欠陥画素情報に基づき、欠陥画素の画素値を周囲の正常な画素の画素値で線形補間する。また、欠陥補正回路は、後述する検出画素６５が配置された列の画素３６の画素値も同様に補間する。なお、上記の各種画像処理回路をコンソール１４に設け、各種画像処理をコンソール１４で行ってもよい。

ＦＰＤ３５は、上述のようにＴＦＴ３９を介して信号線４１に接続された通常の画素３６の他に、ＴＦＴ３９を介さず信号線４１に短絡して接続された検出画素６５を同じ撮像領域３７内に複数備えている。検出画素６５は、撮像領域３７へのＸ線の到達線量を検出するために利用される画素であり、照射開始検出を行うための線量検出センサとして機能する。なお、図では検出画素６５にハッチングを施し通常の画素３６と区別している。

検出画素６５は、撮像領域３７内で局所的に偏ることなく撮像領域３７内に満遍なく散らばるよう配置されている。検出画素６５は、同じ信号線４１が接続された画素３６の列に１個ずつ設けられ、検出画素６５が設けられた列は、検出画素６５が設けられない列を例えば２〜３列挟んで設けられる。検出画素６５の位置はＦＰＤ３５の製造時に既知であり、ＦＰＤ３５は全検出画素６５の位置（座標）を不揮発性のメモリ（図示せず）に予め記憶している。なお、本実施形態とは逆に検出画素６５を局所に集中して配置してもよく、検出画素６５の配置は適宜変更可能である。例えば乳房を撮影対象とするマンモグラフィ装置では胸壁側に集中して検出画素６５を配置するとよい。また、各列に複数個検出画素６５を設けてもよい。

画素３６と検出画素６５は光電変換部３８等の基本的な構成は全く同じである。したがってほぼ同様の製造プロセスで形成することができる。検出画素６５は信号線４１との間にＴＦＴ３９が設けられておらず、信号線４１に直に接続されている。このため、検出画素６５の光電変換部３８で発生した信号電荷は、ＴＦＴ３９のオンオフに関わらず信号線４１に流れ出す。通常の画素３６がＴＦＴ３９をオフ状態とされ、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても電荷を読み出すことが可能である。このため検出画素６５が接続された信号線４１上の積分アンプ５０のキャパシタ５０ｂには、検出画素６５で発生した電荷ｓ（図４参照）が常に流入する。積分アンプ５０に蓄積された検出画素６５からの電荷ｓはＡ／Ｄ５３に出力され、Ａ／Ｄ５３でデジタル電圧信号（以下、線量検出信号Ｓｄという）に変換される。線量検出信号Ｓｄは第１バッファメモリ５４ａに入力され、それからメモリ６０に出力される。また第２バッファメモリ５４ｂには、第１バッファメモリ５４ａから線量検出信号Ｓｄが出力される間に、後述するダミー信号Ｄｄが入力され、第１バッファメモリ５４ａに次の線量検出信号Ｓｄが入力される間に、第２バッファメモリ５４ｂからダミー信号Ｄｄが出力される。ＦＰＤ３５は、こうした線量検出動作を、照射開始検出部６１で線量検出信号Ｓｄに基づいてＸ線の照射が開始されたと判定するまで複数回繰り返す。

照射開始検出部６１は、制御部３２により駆動制御される。照射開始検出部６１は、線量検出信号Ｓｄをメモリ６０から読み出して、読み出した線量検出信号Ｓｄに基づいてＸ線の照射開始検出を行う。具体的には、メモリ６０から読み出した線量検出信号Ｓｄのうちの最大値と、予め設定された照射開始閾値とを線量検出信号Ｓｄの出力毎に比較する。照射開始検出部６１は、線量検出信号Ｓｄの最大値が照射開始閾値以上となったときにＸ線の照射が開始されたと判定し、制御部３２に照射開始検出信号を出力する。照射開始閾値は撮影条件によらず同じ値が設定される。

線量検出動作時には、信号処理回路４３は図４に示すように動作する。なお、Ｓｙｎｃ信号、Ａｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号、ＡＤＣ Ｃｌｏｃｋ信号、Ｂｕｆｆｅｒ Ｃｌｏｃｋ信号の凡例の意味は図１６及び図１７の場合とほぼ同じであるため説明を省略する（図７等も同様）。Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｓｅｔ信号も、図１６及び図１７の場合と同様に積分アンプ５０のリセットに使用される信号であるが、図４の例では、第１サイクル終了時点では積分アンプ５０のリセットは行われずに、第１サイクルに続く第２サイクルが終了した時点でのみ積分アンプ５０のリセットが行われる。動作バッファの行の「第２」は第２バッファメモリ５４ｂを表している（図９も同様）。

図４において、信号処理回路４３は第１サイクルと第２サイクルを１セットとして交互に行う。第１サイクルとそれよりも極めて時間が短い第２サイクルを交互に行う点が一定の通常サイクルを繰り返す読み出し動作時と異なる。第１サイクルの時間Ｔ１は、線量検出信号ＳｄのＳ／Ｎを確保するために読み出し動作時の１サイクルの時間Ｔよりも長くとられている（Ｔ１＞Ｔ）。第１サイクルの時間Ｔ１は、例えば５０〜５００μｓｅｃで、読み出し動作の１サイクルの時間Ｔの数倍〜数十倍である。第１サイクルと第２サイクルを合わせた時間Ｔ１＋Ｔ２は、線量検出動作で設定された積分アンプ５０の１回分の積分期間に該当する。第１サイクルの動作バッファは第１バッファメモリ５４ａ、第２サイクルの動作バッファは第２バッファメモリ５４ｂである。なお、線量検出信号ＳｄのＳ／Ｎが十分確保できるならば、第１サイクルの時間Ｔ１を通常サイクルの時間Ｔと同じかそれよりも短くしてもよい。

ここで線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）に注目すると、第１サイクルでは、前回の第１サイクルと第２サイクルのセットのときに積分アンプ５０で積分していた検出画素６５からの電荷ｓ（Ｎ）に基づくアナログの線量検出信号Ｓ（Ｎ）をＣＤＳ５１でサンプルホールドし（ＣＤＳの行参照）、かつ線量検出信号Ｓ（Ｎ）をＡ／Ｄ５３でデジタル線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）に変換し（ＡＤ Ｄａｔａの行参照）、これを第１バッファメモリ５４ａに一時記憶し、同時に前回の第２サイクルで第２バッファメモリ５４ｂに一時記憶されていたデジタルのダミー信号Ｄｄ（Ｎ−１）を第２バッファメモリ５４ｂからメモリ６０へ出力（Ｄａｔａ Ｏｕｔの行参照）している。

続く第２サイクルでは、アナログのダミー信号Ｄ（Ｎ）のサンプルホールド、ダミー信号Ｄｄ（Ｎ）へのデジタル変換、およびダミー信号Ｄｄ（Ｎ）の第２バッファメモリ５４ｂへの一時記憶、先の第１サイクルで第１バッファメモリ５４ａに一時記憶されていた線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）のメモリ６０への出力を同時に行う。こうすることで、第１サイクルと第２サイクルの１セットで線量検出信号Ｓ（Ｎ）のＡ／Ｄ変換および線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）の第１バッファメモリ５４ａへの一時記憶（信号入力）と、線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）の第１バッファメモリ５４ａからメモリ６０への出力（信号出力）を済ませることができる。線量検出動作においては、サイクル毎に全検出画素６５の電荷が一括して読み出されるため、メモリ６０には、第１サイクルと第２サイクルの１セットで全検出画素６５からの線量検出信号Ｓｄが記録される。

ダミー信号Ｄｄは、第１サイクルで第１バッファメモリ５４ａに一時記憶されたデジタル線量検出信号Ｓｄをいちはやくメモリ６０に出力するため便宜的に用いられる信号に過ぎず、Ｘ線の照射開始検出には寄与しない、データ的に意味のない信号である。このためメモリ６０は、第２サイクルで第１バッファメモリ５４ａから出力される線量検出信号Ｓｄのみを受け取り、第１サイクルで第２バッファメモリ５４ｂから出力されるダミー信号Ｄｄは受け取らずに破棄する。

一点鎖線の丸囲いＡで示すように、第２サイクルでは、ダミー信号Ｄのサンプルホールドのための時間を短縮化させる目的で第１サイクルのときよりもＡｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号の周期を極めて短くしている。第２サイクルの時間Ｔ２を第１サイクルの時間Ｔ１よりも極めて短く（Ｔ１≫Ｔ２）することで、線量検出信号Ｓｄは実質的にＡ／Ｄ変換終了後直ちにメモリ６０に出力されて照射開始検出に供される。

次に、図４、図５、図１６および図１７を参照して、Ｘ線撮影システム２においてＸ線撮影を行う場合の手順を説明する。

まず、被写体を立位撮影台１５の前の所定の位置に立たせるか臥位撮影台１６に仰臥させ、立位または臥位のいずれかの撮影台１５、１６にセットされた電子カセッテ１３の高さや水平位置を調節して、被写体の撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ１３の位置および撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１０の高さや水平位置、照射野の大きさを調整する。次いで線源制御装置１１とコンソール１４に撮影条件を設定する。

図５において、Ｘ線撮影前、制御部３２はＦＰＤ３５にリセット動作を繰り返し行わせている。被写体と電子カセッテ１３の位置調整がされて線源制御装置１１に撮影条件が設定された後、オペレータの入力操作によりコンソール１４から撮影準備の指示が送信されたときに、制御部３２はＦＰＤ３５の動作をリセット動作から線量検出動作へ移行させる。すると、検出画素６５で発生した電荷が信号線４１から積分アンプ５０のキャパシタ５０ｂに流入する。また、線量検出動作ではＴＦＴ３９がオフされるので通常画素３６に電荷が蓄積されるが、この電荷は照射開始検出後のリセット動作で破棄される。

線量検出動作では、信号処理回路４３は第１サイクルとそれに続く第２サイクルを１セットとするパイプライン処理を繰り返す。第１サイクルでは、前回のセットで積分アンプ５０に積分された検出画素６５からの電荷ｓに基づくアナログの線量検出信号ＳのＣＤＳ５１によるサンプルホールド、Ａ／Ｄ５３による線量検出信号Ｓｄへのデジタル変換、および第１バッファメモリ５４ａへの線量検出信号Ｓｄの一時記憶が行われる。第１バッファメモリ５４ａへの線量検出信号Ｓｄの入力と同時に第２バッファメモリ５４ｂからメモリ６０にダミー信号Ｄｄが出力されるが、不要なデータとして破棄される。第２サイクルでは、第１バッファメモリ５４ａの線量検出信号Ｓｄがメモリ６０に出力される。メモリ６０に出力された線量検出信号Ｓｄは照射開始検出部６１に読み出され、そのうちの最大値と照射開始閾値が比較される。

オペレータにより照射スイッチ１２が押されてＸ線源１０からＸ線が照射されると、間もなく線量検出信号Ｓｄの最大値が照射開始閾値以上となり、照射開始検出部６１はＸ線の照射が開始されたと判定し、制御部３２に照射開始検出信号を出力する。制御部３２は照射開始検出信号を受信すると、ＦＰＤ３５にリセット動作を１回行わせた後、蓄積動作を開始させる。これによりＸ線の照射開始タイミングとＦＰＤ３５の蓄積動作開始タイミングとの同期がとられる。

制御部３２は、撮影条件で設定された時間までＦＰＤ３５に蓄積動作を行わせた後、画像の読み出し動作に移行させる。読み出し動作では図１６の従来例と同じパイプライン処理が信号処理回路４３により実施され、デジタル画像信号Ｐｄは第１、第２バッファメモリ５４ａ、５４ｂから交互にメモリ６０に出力される。読み出し動作終了後、ＦＰＤ３５はリセット動作に戻る。読み出し動作によりメモリ６０に出力された画像データは、各種画像処理後に通信部３０を介してコンソール１４に送信され、Ｘ線画像としてディスプレイ１４ｂに表示される。

図１７の例のように一定のサイクルで線量検出動作を行った場合は、第２サイクルを実施せずに第１サイクルでパイプライン処理を繰り返すことになるので、バッファメモリ５４ａまたは５４ｂに一時記憶された線量検出信号Ｓｄをメモリ６０に出力するまでに１サイクル分の時間Ｔ１が掛かる。線量検出信号Ｓｄを出力する際にはＳ／Ｎを確保するために画像信号Ｐｄを出力する際の１サイクルの時間Ｔよりも時間Ｔ１を数倍〜数十倍長くとるため、図１７の例のパイプライン処理での１サイクル分の遅れが無視できない程大きくなるが、本実施形態では第２サイクルを実施することで線量検出信号Ｓｄの出力を高速化することができる。具体的には、電荷を積分アンプ５０で積分開始するタイミングで実際にＸ線の照射が開始された場合、照射開始検出部６１で照射開始と判定されるまでに、図１７の例ではおよそ３サイクル分の遅れが生じてしまうが、本例では第２サイクルが極めて短い時間であるため実質的に２サイクル分の遅れで済む。従って実際にＸ線が照射されてから照射開始検出部６１で照射開始を検出するまでの時間を従来よりも短くすることができる。結果として被写体への無用な被曝を低減することができ、照射されたＸ線を無駄なくＸ線画像に反映させることができる、という特段の効果を得ることができる。

なお、本実施形態において、第１サイクルの終了時点で積分アンプ５０のリセットを行わずに第２サイクルの終了時点でのみリセットを行う例で説明したが、第１サイクルの終了時点でリセットを行ってもよい。この場合には、線量検出信号の積分時間は、第１サイクルの時間Ｔ１となり、また、線量検出信号とダミー信号がそれぞれ一時記憶されるバッファメモリ５４ａ、５４ｂが逆転する。つまり、線量検出信号として利用される、第１サイクルの時間Ｔ１の間に積分された電荷ｓは、第１サイクルの終了時点においてＣＤＳ５１に読み出されて、続く第２サイクルにおいて第２バッファメモリ５４ｂに一時記憶される。そして、次の第１サイクルにおいて第２バッファメモリ５４ｂからメモリ６０に出力される。反対に、ダミー信号は、第１サイクルにおいて第１バッファメモリ５４ａに一時記憶され、次の第２サイクルにおいて第１バッファメモリ５４ａからメモリ６０に出力される。

［第２実施形態］
第１実施形態では、信号保持部として第１、第２バッファメモリ５４ａ、５４ｂを設けてパイプライン処理を実現しているが、図６に示すＦＰＤ７０のように、各積分アンプ５０の出力端に増幅器５５を介して、互いに並列接続された２つのＣＤＳ７１ａ、７１ｂを接続して、パイプライン処理用信号保持部とした信号処理回路７２を用いてもよい。

この場合、線量検出動作時には、信号処理回路７２は図７に示すように動作する。なお、動作ＣＤＳの行は、第１、第２ＣＤＳ７１ａ、７１ｂのうち、当該サイクルにおいて線量検出信号Ｓまたはダミー信号Ｄをサンプルホールドするものを示している。第１ＣＤＳ７１ａは第１サイクル時に線量検出信号Ｓ、第２ＣＤＳ７１ｂは第２サイクル時にダミー信号Ｄのサンプルホールドをそれぞれ開始する（第１、第２ＣＤＳの行参照）。

図７において、本実施形態も第１実施形態と同様に第１サイクルと第２サイクルを１セットとして交互に行う。第１サイクルでは、前回のセットのときに積分アンプ５０で積分していた電荷ｓ（Ｎ）に基づく線量検出信号Ｓ（Ｎ）を第１ＣＤＳ７１ａでサンプルホールド（第１ＣＤＳの行参照）し、同時に前回の第２サイクルで第２ＣＤＳ７１ｂにサンプルホールドされたダミー信号Ｄ（Ｎ−１）をＡ／Ｄ５３でデジタル変換してメモリ６０へ出力（ＡＤ Ｄａｔａの行参照）する。本実施形態ではＡ／Ｄ５３の後段にバッファメモリがなく、Ａ／Ｄ５３とメモリ６０が直接接続されているので、ＡＤ Ｄａｔａの行が第１実施形態でのＤａｔａ Ｏｕｔに相当する。

続く第２サイクルでは、ダミー信号Ｄ（Ｎ）の第２ＣＤＳ７１ｂへのサンプルホールドと、先の第１サイクルで第１ＣＤＳ７１ａにサンプルホールドされた線量検出信号Ｓ（Ｎ）のデジタル線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）への変換およびメモリ６０への出力を同時に行う。本実施形態においても、一点鎖線の丸囲いＢで示すように、ダミー信号Ｄのサンプルホールドのための時間を短縮して第２サイクルの時間Ｔ２を短縮する目的で、第１実施形態と同様に第２サイクルにおいてＡｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号の周期を短くしている。本実施形態においても第１実施形態と同じ効果を得ることができる。なお、バッファメモリをＣＤＳで代用した以外の構成および作用は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。

［第３実施形態］
さらには第１、第２実施形態を組み合わせて、図８に示すＦＰＤ８０のように、信号保持部として第１、第２ＣＤＳ８１ａ、８１ｂと第１、第２バッファメモリ８２ａ、８２ｂを設けた信号処理回路８３を用いてもよい。この場合、線量検出動作時には、信号処理回路８３は図９に示すように動作する。

線量検出動作において、信号処理回路８３は、第１サイクル後に短い第２サイクルを２回連続して行うことを１セットとしたパイプライン処理を繰り返す。第１サイクルでは、前回のセットのときに積分アンプ５０で積分していた電荷ｓ（Ｎ）に基づく線量検出信号Ｓ（Ｎ）を第１ＣＤＳ８１ａでサンプルホールド（第１ＣＤＳの行参照）し、かつ前回のセットの２回目の第２サイクルで第２ＣＤＳ８１ｂにサンプルホールドされたダミー信号Ｄ_２（Ｎ−１）をＡ／Ｄ５３でデジタル変換（ＡＤ Ｄａｔａの行参照）してダミー信号Ｄ_２ｄ（Ｎ−１）とし、これを第１バッファメモリ８２ａに一時記憶する。同時に前セットの２回目の第２サイクルで第２バッファメモリ８２ｂに一時記憶されていたダミー信号Ｄ_１ｄ（Ｎ−１）を第２バッファメモリ８２ｂからメモリ６０へ出力（Ｄａｔａ Ｏｕｔの行参照）する。

続く１回目の第２サイクルでは、ダミー信号Ｄ_１（Ｎ）の第２ＣＤＳ８１ｂへのサンプルホールド、先の第１サイクルで第１ＣＤＳ８１ａにサンプルホールドされた線量検出信号Ｓ（Ｎ）のデジタル変換、およびデジタル変換された線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）の第２バッファメモリ８２ｂへの一時記憶、第１サイクルで第１バッファメモリ８２ａに一時記憶されていたダミー信号Ｄ_２ｄ（Ｎ−１）のメモリ６０への出力を同時に行う。また、２回目の第２サイクルでは、ダミー信号Ｄ_２（Ｎ）の第１ＣＤＳ８１ａへのサンプルホールド、１回目の第２サイクルで第２ＣＤＳ８１ｂにサンプルホールドされたダミー信号Ｄ_１（Ｎ）のデジタル変換、およびダミー信号Ｄ_１ｄ（Ｎ）の第１バッファメモリ８２ａへの一時記憶、１回目の第２サイクルで第２バッファメモリ８２ｂに一時記憶されていた線量検出信号Ｓｄ（Ｎ）のメモリ６０への出力を同時に行う。この場合も第１、第２実施形態と同じく、一点鎖線の丸囲いＣで示すように第２サイクルではＡｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号の周期を短くしている。これにより第２サイクルの時間Ｔ２を短縮することで、線量検出信号Ｓｄを従来のパイプライン処理に比べて短い間隔でメモリ６０に出力することができる。

なお、第１、第２実施形態の第２サイクルは、線量検出信号Ｓｄの第１バッファメモリ５４ａからメモリ６０への出力に要する時間（第１実施形態）、または第１ＣＤＳ７１ａにサンプルホールドされた線量検出信号Ｓ（Ｎ）のデジタル変換に要する時間（第２実施形態）を確保できればよい。また、ダミー信号Ｄｄは上述のようにＸ線の照射開始検出には寄与しない信号であるため、ダミー信号Ｄのサンプルホールド、Ａ／Ｄ変換は第１サイクルのように厳密に実施する必要はない。第１、第２実施形態では第２サイクルの時間を短縮するため第２サイクル時にＡｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号の周期を短くしているが、周期は第１サイクル時と同じとし、Ａｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号のクロック数が第１サイクル時の個数に満たないうちにダミー信号Ｄのサンプルホールド、Ａ／Ｄ変換を切り上げ、これらを形式的に行うだけに留めてもよいし、Ａｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号を入力せずにＳｙｎｃ信号のみ周期を速めて入力して、ダミー信号ＤのサンプルホールドとＡ／Ｄ変換は実質行わずに線量検出信号Ｓｄのメモリ６０への出力のみを行ってもよい。これにより第２サイクルの時間Ｔ２をさらに短くすることができ、線量検出信号Ｓｄの出力のさらなる高速化が可能となる。

同様に、第３実施形態の１回目の第２サイクルのバッファメモリからのダミー信号Ｄｄの出力と２回目の第２サイクルのダミー信号ＤのＡ／Ｄ変換も厳密に実施する必要はなく、１回目の第２サイクルのＢｕｆｆｅｒ Ｄａｔａ Ｃｌｏｃｋ信号、２回目の第２サイクルのＡＤＣ Ｃｌｏｃｋ信号のクロック数が第１サイクル時の個数に満たないうちにこれらの処理を切り上げることで、第２サイクルのさらなる高速化を図ってもよい。具体的には、バッファメモリからのダミー信号Ｄｄの出力、ダミー信号ＤのＡ／Ｄ変換を全列分実施するのではなく途中で止める。あるいは、奇数列または偶数列だけ、複数列おき、もしくはｉ列連続して実施してｊ列飛ばす等して、処理を間引いてもよい。さらにはＢｕｆｆｅｒ Ｄａｔａ Ｃｌｏｃｋ信号、ＡＤＣ Ｃｌｏｃｋ信号自体を与えずにバッファメモリの各メモリセルからの出力、またはＡ／Ｄ変換をさせなくともよい。ＭＵＸ５２に与える動作制御信号についても同様に、第２サイクルでは、周期を短くしたり、動作制御信号の出力を途中で止める、間引いて与える等して第１サイクル時よりもクロック数を少なくしたりしてもよいし、あるいはＭＵＸ５２への動作制御信号の出力自体をしなくてもよい。これらＡｎａｌｏｇ Ｃｌｏｃｋ信号の周期の短縮化、ＭＵＸによるサンプルホールド回路の選択、Ａ／Ｄ変換、バッファメモリからの出力の中止、および間引き等を複合して実施してもよい。

なお、線量検出信号Ｓｄに基づきＸ線の照射開始を検出する代わりに、線量検出信号Ｓｄに基づきＸ線の照射終了を検出してもよい。この場合、図１０に示すＦＰＤ８５のように、照射開始検出部６１の代わりに照射終了検出部８６を設ける。照射終了検出部８６は、照射開始検出と同様に、第１サイクルと第２サイクルを交えた線量検出動作で得られた線量検出信号Ｓｄの最大値と照射終了閾値とを比較し、最大値が照射終了閾値を下回ったらＸ線の照射が終了したと判定する。照射終了検出部８６で照射終了を判定したら、制御部３２はＦＰＤ８５を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。なお、ＦＰＤ８５は照射終了検出部８６が設けられている他は図３のＦＰＤ３５と同じであるため説明を省略する。また、照射開始検出部６１と照射終了検出部８６を両方設け、線量検出信号Ｓｄに基づきＸ線の照射開始および終了を検出してもよい。

また、以下に説明するように線量検出信号Ｓｄに基づき自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）動作を行ってもよい。

図１１において、Ｘ線撮影システム９０は、互いに各種同期信号を遣り取りする通信機能を持つ線源制御装置９１と電子カセッテ９２とを備えている。図１２に示すように、電子カセッテ９２のＦＰＤ９５には、照射開始検出部６１の代わりにＡＥＣ部９６が設けられている。線源制御装置９１との通信は通信部９７が担う。通信部９７は通信部３０と同様にコンソール１４との通信も行う。なお、Ｘ線撮影システム９０は、線源制御装置９１と電子カセッテ９２が通信機能を持つ点のみが図１のＸ線撮影システム２と異なるだけで、他の構成および作用はＸ線撮影システム２と同じであるため説明を省略する。同様にＦＰＤ９５はＡＥＣ部９６等が設けられている他は図３のＦＰＤ３５と同じであるため説明を省略する。

この場合、線源制御装置９１では、目標線量に達してＡＥＣ部９６による照射停止の判断がされる前にＸ線の照射が終了して線量不足に陥ることを防ぐため、Ｘ線の照射時間は余裕を持った値が設定される。Ｘ線源１０において安全規制上撮影部位に応じて設定されている照射時間の最大値を設定してもよい。線源制御装置９１は、設定された撮影条件の管電圧や管電流、照射時間でＸ線の照射制御を行う。ＡＥＣ機能はこれに対してＸ線の累積線量が必要十分な目標線量に到達したと判定すると、線源制御装置１１で設定されている照射時間以下であってもＸ線の照射を停止するように機能する。

なお、この場合、コンソール１４で設定される撮影条件には、ＡＥＣ部９６で累積線量を測定する採光野の情報が記憶されており、コンソール１４で撮影条件を設定したときに採光野の情報が電子カセッテ９２に提供される。採光野とは、診断時に最も注目すべき関心領域にあたり、かつ線量検出信号Ｓｄを安定して得られる部分である。例えば撮影部位が胸部の場合は左右の肺野にあたる部分が設定されている。

図１３に示すように、線源制御装置９１は、照射スイッチ１２からウォームアップ開始信号を受けたときに、Ｘ線の照射を開始してよいか否かを問い合わせる同期信号である照射開始要求信号を電子カセッテ９２に送信する。電子カセッテ９２は照射開始要求信号を通信部９７で受信するとＦＰＤ９５にリセット動作を終えさせて蓄積動作を開始させる。そして、通信部９７から照射開始要求信号の応答である照射許可信号を線源制御装置９１に送信する。線源制御装置９１は電子カセッテ９２から照射許可信号を受信して、さらに照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに高電圧発生器からＸ線源１０への電力供給を開始させ、Ｘ線源１０からＸ線を照射させる。また、線源制御装置９１は、通信部９７から発せられる照射停止信号を受けたときに、高電圧発生器からＸ線源１０への電力供給を停止させ、Ｘ線の照射を停止させる。

ＡＥＣ部９６は、ＦＰＤ９５が蓄積動作を開始したときに動作する。信号処理回路４３は、上記各実施形態の線量検出動作をし、定期的に線量検出信号Ｓｄをメモリ６０に出力する。

ＡＥＣ部９６は、複数回の出力によってメモリ６０から読み出される線量検出信号Ｓｄを座標毎に順次加算することにより、撮像領域３７に到達するＸ線の累積線量を測定する。より具体的には、ＡＥＣ部９６は、コンソール１４から与えられた採光野の情報に基づき、採光野内に存在する検出画素６５からの線量検出信号Ｓｄの代表値（平均値、最大値、最頻値、合計値等）を計算し、さらにその代表値を積算して採光野の累積線量を求める。

なお、採光野の決め方としては、撮像領域３７を複数分割したブロック毎に線量検出信号の代表値を積算し、積算値が最も低いブロックを採光野と設定してもよいし、オペレータの設定により撮像領域３７の任意の部分を採光野として指定してもよい。

ＡＥＣ部９６は、求めた採光野の累積線量と予め設定された照射停止閾値（目標線量）とを、線量検出信号Ｓｄが出力される毎に比較して、累積線量が照射停止閾値に達したか否かを判定する。ＡＥＣ部９６は、採光野の累積線量が照射停止閾値を上回り、Ｘ線の累積線量が目標線量に達したと判定したときに制御部３２に照射停止信号を出力する。

ＡＥＣ部９６で採光野へ到達したＸ線の累積線量が目標値に達したと判断され、照射停止信号が出力された場合、制御部３２は、通信部９７を介して線源制御装置９１に照射停止信号を送信する。これによりＸ線源１０によるＸ線の照射が停止される。同時に制御部３２は、ＦＰＤ９５の動作を蓄積動作から読み出し動作へ移行させる。読み出し動作終了後、ＦＰＤ９５はリセット動作に戻る。

ＡＥＣ部９６で線量検出信号Ｓｄの積算値と照射停止閾値を比較することにより、Ｘ線の累積線量が目標値に達すると予想される時間を算出してもよい。この場合は予想した時間が経過した後に線源制御装置９１に照射停止信号を送信する、あるいは予想した時間を線源制御装置９１に送信する。予想した時間を線源制御装置９１に送信する場合、線源制御装置９１は予想時間を計時し、予想時間に達したらＸ線の照射を停止させる。制御部３２は、予想した時間経過後、ＦＰＤ９５の動作を蓄積動作から読み出し動作へ移行させる。

信号処理回路４３に各実施形態の線量検出動作をさせて線量検出信号Ｓｄの出力を高速化するので、Ｘ線の照射停止タイミングが遅れてＸ線が目標値よりも余計に照射されて被写体の被曝線量が増加してしまう事態を避けることができるという特段の効果が得られる。

また、線量検出信号ＳｄをＸ線の照射開始または終了検出、ＡＥＣに用いる他に、線量検出信号Ｓｄに基づき読み出し動作時の積分アンプのゲインを切り替えてもよい。この場合は図１４に示すように、積分アンプ５０に代えてゲイン可変型の積分アンプ１００を用いる。

図１４において、積分アンプ１００は、積分アンプ５０と同様にオペアンプ１００ａとリセットスイッチ１００ｃとを備える。オペアンプ１００ａの入出力端子間には、２つのキャパシタ１００ｂ、１００ｄが接続され、キャパシタ１００ｄにはゲイン切替スイッチ１００ｅが接続されている。ゲイン切替スイッチ１００ｅがオンのとき、積分アンプからの出力電圧信号ＶはＶ＝ｑ／（Ｃ１＋Ｃ２）、ゲイン切替スイッチ１００ｅがオフのときはＶ＝ｑ／Ｃ１となる。但しｑは蓄積電荷、Ｃ１、Ｃ２はそれぞれキャパシタ１００ｂ、１００ｄの容量である。このようにゲイン切替スイッチ１００ｅのオン／オフを切り替えることで、積分アンプ１００のゲインを変化させることができる。なお、ここではキャパシタを２個接続して２段階でゲインを切り替える例を示すが、キャパシタを２個以上接続して、ゲインを２段階以上変化可能に構成することが好ましい。

ゲイン設定部１０１は、照射開始検出部６１、照射終了検出部８６やＡＥＣ部９６の代わりにＦＰＤに設けられる。ゲイン設定部１０１は、ＦＰＤが蓄積動作を開始したときに動作し、読み出し動作時のゲイン切替スイッチ１００ｅの動作を制御する。信号処理回路は、上記各実施形態の線量検出動作をし、定期的に線量検出信号Ｓｄをメモリ６０に出力する。ゲイン設定部１０１は、線量検出信号Ｓｄが飽和しないよう、線量検出動作では積分アンプ１００のゲインを最小値に設定する。本例の場合はゲイン切替スイッチ１００ｅをオンさせる。

ゲイン設定部１０１は、ＡＥＣ部９６と同様に、採光野の検出画素６５からの線量検出信号Ｓｄの代表値を所定回数積算し、その積算値と予め設定された閾値とを比較する。積算値が閾値よりも大きい場合、ゲイン設定部１０１は、読み出し動作時にゲイン切替スイッチ１００ｅをオンさせる。一方、撮像領域３７の関心領域にあたる部分への到達累積線量が低く積算値が閾値以下であった場合は、読み出し動作時にゲイン切替スイッチ１００ｅをオフさせて積分アンプ１００のゲインを高くする。より具体的には、採光野の出力電圧信号Ｖの最大値および最小値がＡ／Ｄ変換のレンジの最大値および最小値に合うよう積分アンプ１００のゲインを設定する。

Ｘ線の累積線量を低く設定した撮影では電圧信号Ｖの最大値と最小値の幅がＡ／Ｄ変換のレンジに対して狭く、こうした場合に得られるＸ線画像はノイズが目立つ不鮮明なものとなってしまうが、上記のように採光野への到達累積線量が低いときに積分アンプのゲインを高くすれば、ノイズが目立たない良好な画質のＸ線画像を得ることができるという特段の効果が得られる。

信号処理回路に上記各実施形態の線量検出動作をさせて線量検出信号Ｓｄの出力を高速化するので、低線量撮影等でＸ線の照射時間が数ｍｓｅｃ以下で、ＦＰＤの蓄積動作が極めて短時間で終了して読み出し動作に移行する場合も積分アンプのゲイン設定を間に合わせることができる。

なお、積分アンプではなく増幅器のゲインを設定してもよい。また、Ｘ線の照射開始または終了検出、ＡＥＣ、および積分アンプのゲイン設定を複合して行ってもよい。

上記各実施形態では、ＡＥＣセンサとしてＴＦＴ３９を介さず信号線４１に短絡して接続された検出画素６５を用いているが、ＴＦＴ３９のソース電極とドレイン電極を短絡した画素３６を検出画素として用いてもよい。また、例えば図１５に示す検出画素１０５のように、通常の画素３６とは別のゲートドライバ１０６および走査線１０７で駆動するＴＦＴ１０８を接続し、通常の画素３６とは独立して蓄積電荷を読み出すことが可能な構成としてもよい。ゲートドライバ１０６で採光野にあたる検出画素１０５に選択的にゲートパルスを与えて、採光野にあたる検出画素１０５の蓄積電荷を読み出すようにすることができる。

また、全てのＴＦＴ３９をオフ状態にしたときに画素３６から漏れるリーク電荷に基づくデジタル電圧信号を信号処理回路を介して読み出し、これに基づき線量を検出してもよい。この場合は全ての画素３６が線量検出センサとなる。また、通常の画素に手を加えて検出画素とするのではなく、画素間の隙間等に画素とは別に線量検出センサを設け、該線量検出センサの出力を信号処理回路を介して読み出す構成としてもよい。要するに線量検出信号をパイプライン型信号処理回路から出力するものであれば本発明を適用可能であり、上記各実施形態と同様の効果を発揮する。

上記各実施形態では、コンソール１４と電子カセッテ１３が別体である例で説明したが、コンソール１４は独立した装置である必要はなく、電子カセッテ１３にコンソール１４の機能を搭載してもよい。同様に線源制御装置１１とコンソール１４を一体化した装置としてもよい。また、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテに限らず、撮影台に据え付けるタイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。

さらに本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。

２、９０ Ｘ線撮影システム
１０ Ｘ線源
１１、９１ 線源制御装置
１３、９２ 電子カセッテ
１４ コンソール
３２ 制御部
３５、７０、８０、８５、９５ ＦＰＤ
３６ 画素
４３、７２、８３ 信号処理回路
５０、１００ 積分アンプ
５１、７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂ ＣＤＳ回路（ＣＤＳ）
５３ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）
５４ａ、５４ｂ、８２ａ、８２ｂ バッファメモリ
６１ 照射開始検出部
６５、１０５ 検出画素
８６ 照射終了検出部
９６ ＡＥＣ部
１０１ ゲイン設定部

Claims (19)

1. 放射線源から照射された放射線の線量に応じた電荷を蓄積する複数の画素と、前記画素の列毎に設けられた複数の信号線であり、前記画素が接続され、前記画素に蓄積された電荷を画像信号として出力する複数の信号線とが配列された撮像領域を有し、被写体の放射線画像を検出するＦＰＤと、
   前記複数の信号線毎に設けられ、電荷を積分して電圧信号に変換する複数の積分アンプと、前記積分アンプから連続して読み出される２回分の電圧信号を一時的に保持する第１および第２信号保持部とを有し、前記第１および第２信号保持部の一方への電圧信号の信号入力と、他方からの信号出力を並行して行うサイクルを実施するパイプライン型の信号処理回路と、
   前記信号処理回路から電圧信号として出力される前記画像信号を記憶するメモリと、
   前記ＦＰＤ、前記信号処理回路、および前記メモリの動作タイミングを制御する制御部であり、
   前記画像信号を前記メモリへ出力する読み出し動作では、前記第１および第２信号保持部による信号入力および信号出力を並行して行う前記サイクルとして、前記積分アンプが電荷の積分を開始してリセットされるまでの１回分の積分期間に対応する一定の通常サイクルを繰り返す制御を実行する制御部とを備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記制御部は、前記第１および第２信号保持部による信号入力および信号出力を並行して行う前記サイクルとして、第１サイクルと、前記第１サイクルよりも短い第２サイクルの２種類のサイクルを行い、２回の第１サイクルの間に第２サイクルを少なくとも１回挟む制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記通常サイクルにおいて、前記複数の積分アンプは、前記複数の画素の１行分の電荷を積分することを特徴とする請求項２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記第１サイクルは、前記通常サイクルよりも長いことを特徴とする請求項２または３に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記第１サイクルと前記第２サイクルには、それぞれの時間に応じた積分期間が割り当てられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記信号処理回路は、前記複数の積分アンプの後段に接続され、前記積分アンプで積分されたアナログの電圧信号をサンプルホールドするＣＤＳ回路と、
   前記ＣＤＳ回路でサンプルホールドされたアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記第１および第２信号保持部は、前記Ａ／Ｄ変換器と前記メモリの間に並列接続された２つのバッファメモリであることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記ＣＤＳ回路は、前記積分アンプの後段に２つ並列に接続されており、
   前記第１および第２信号保持部は、２つの前記ＣＤＳ回路であることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
9. 前記制御部は、第１サイクルと第２サイクルを交互に行うことを特徴とする請求項７または８に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記第１および第２信号保持部は、それぞれ２つ設けられており、
    １つは、前記Ａ／Ｄ変換器と前記メモリの間に並列接続された２つのバッファメモリであり、
    もう１つは、前記積分アンプの後段に２つ並列に接続された前記ＣＤＳ回路であることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記制御部は、２回の第１サイクルの間に、第２サイクルを２回挟むことを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記制御部は、前記信号処理回路に与える動作制御信号の個数や周期を制御することにより、前記第１サイクルに対して前記第２サイクルの時間を短くすることを特徴とする請求項２ないし１１のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
13. 放射線の線量に応じた電荷を検出する線量検出センサを有し、
    前記複数の信号線には前記線量検出センサが接続されて、前記線量検出センサで検出された電荷が線量検出信号として出力され、
    前記メモリには前記信号処理回路から電圧信号として出力される前記線量検出信号が記憶されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
14. 前記線量検出信号は、放射線の照射が開始されたことを検出する照射開始検出、放射線の照射が終了したことを検出する照射終了検出、放射線画像の自動露出制御、および前記読み出し動作時に前記画像信号に与えるゲイン設定のうちの少なくとも１つに利用されることを特徴とする請求項１３に記載の放射線画像検出装置。
15. 前記線量検出センサは前記画素の一部を利用した形態であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の放射線画像検出装置。
16. 前記画素には、放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を前記信号線に出力する通常画素と、
    前記信号線に前記スイッチング素子を介さず直接接続された検出画素とがあり、
    前記検出画素を前記線量検出センサとして用いることを特徴とする請求項１５に記載の放射線画像検出装置。
17. 前記画素には、放射線を受けて信号電荷を蓄積し、スイッチング素子の駆動に応じて信号電荷を前記信号線に出力する通常画素と、
    前記通常画素とは別に駆動するスイッチング素子が設けられた検出画素とがあり、
    前記検出画素を前記線量検出センサとして用いることを特徴とする請求項１５に記載の放射線画像検出装置。
18. 前記ＦＰＤが可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
19. 放射線源から照射された放射線の線量に応じた電荷を蓄積する複数の画素と、前記画素の列毎に設けられた複数の信号線であり、前記画素が接続され、前記画素に蓄積された電荷を画像信号として出力する複数の信号線とが配列された撮像領域を有し、被写体の放射線画像を検出するＦＰＤと、
    前記複数の信号線毎に設けられ、電荷を積分して電圧信号に変換する複数の積分アンプと、前記積分アンプから連続して読み出される２回分の電圧信号を一時的に保持する第１および第２信号保持部とを有し、前記第１および第２信号保持部の一方への電圧信号の信号入力と、他方からの信号出力を並行して行うサイクルを実施するパイプライン型の信号処理回路と、
    前記信号処理回路から電圧信号として出力される前記画像信号を記憶するメモリと、
    前記ＦＰＤ、前記信号処理回路、および前記メモリの動作タイミングを制御する制御部とを備える放射線画像検出装置の作動方法であって、
    前記画像信号を前記メモリへ出力する読み出し動作では、前記第１および第２信号保持部による信号入力および信号出力を並行して行う前記サイクルとして、前記積分アンプが電荷の積分を開始してリセットされるまでの１回分の積分期間に対応する一定の通常サイクルを繰り返す制御を前記制御部に実行させることを特徴とする放射線画像検出装置の作動方法。

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