JP2015233169A - 放射線画撮影装置、放射線動画撮影システム、放射線画撮影装置の制御方法、及び放射線画撮影制御プログラム - Google Patents

放射線画撮影装置、放射線動画撮影システム、放射線画撮影装置の制御方法、及び放射線画撮影制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】実際の素子の特性ばらつきや動的な変化を考慮してフィードスルーノイズを確実に抑制することを目的とする。
【解決手段】カセッテ制御部６９が、リセット時のゲートオンオフタイミングをずらしながら、チャージアンプ７５の出力値（ＦＴＮ検出）を監視して、監視結果に基づいて、ゲート線ドライバ７１を制御して薄膜トランジスタ７２のゲートオンオフタイミング又はゲートオン電圧等のエネルギを調整する。例えば、チャージアンプ７５の出力値が最も小さいゲートオンオフタイミング又はゲートオン電圧になるように調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、放射線画撮影装置、放射線画撮影システム、放射線動画撮影装置の制御方法、及び放射線画撮影制御プログラムに関する
近年、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス基板上に放射線感応層を配置し、放射線量をデジタルデータ（電気信号）に変換できるＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の放射線検出器（「電子カセッテ」等という場合がある）が実用化されており、この放射線検出器を用いて、照射された放射線量により表わされる放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置が実用化されている。
ＴＦＴアクティブマトリクス基板のように、ＴＦＴ等のスイッチング素子をマトリクス状に多数個配置した場合、スイッチング素子をオンオフさせるための複数本のゲート線（走査配線）と、スイッチング素子がオンした画素からの信号電荷を伝送するための複数本のデータ線（信号配線）を交差配置した構成となるので、スイッチング素子のオン時及びオフ時に、当該スイッチング素子に接続された走査配線と信号配線の交差位置に存在する寄生容量に加わる電圧の大きさが変化することで、信号配線を伝送される電荷（放射線画像用の信号電荷）に、いわゆるフィードスルーと称されるノイズ成分が重畳される。
そこで、フィードスルーを除去（キャンセル）する技術として、例えば、特許文献１〜３に記載された技術が提案されている。
特許文献１に記載の技術では、照射放射線に応じて光電変換層で発生した荷を蓄積する蓄積容量と、ゲート配線からオン信号によってオンするＴＦＴを備えた画素部がマトリクス状に配置された基板に、各データ配線に交差するダミー配線と各データ配線に対応するＴＦＴを備えたダミー画素群を設け、各データ配線に補正用容量を接続した画像検出装置において、画素部のＴＦＴのオン時にダミー配線へのオン信号の供給停止及び補正用容量への電圧の印加停止を行い、ＴＦＴのオフ時にダミー配線へのオン信号の供給再開及び補正用容量への電圧の印加再開を行うことで、寄生容量によって発生するフィードスルーを、寄生容量及び補正用容量によって発生するフィードスルーによってデータ配線上でキャンセルすることが提案されると共に、周囲温度が変化してもフィードスルーを精度良く抑制することが記載されています。
また、特許文献２に記載の技術では、ある走査線Ｌｎに接続されたＴＦＴにオフ電圧を印加するタイミングと、次の走査線Ｌｎ＋１に接続されたＴＦＴにオン電圧を印加するタイミングを揃えることにより、走査線Ｌｎに接続されたＴＦＴにオフ電圧を印加する際に発生するフィードスルーノイズと、次の走査線Ｌｎ＋１に接続されたＴＦＴにオン電圧を印加する際に発生するフィードスルーノイズとを相殺することが提案されている。
また、特許文献３に記載の技術では、放射線又は光を電荷に変換するための変換素子と、電荷に基づく電気信号を出力する出力動作を行うための出力用スイッチ素子と、を有する画素が行列状に複数配列された変換部と、変換部の出力動作を行単位で制御するための出力用駆動回路と、出力された電気信号を伝送するための伝送経路と、伝送経路を介して読み出された電気信号を一時保持するサンプルホールド動作と伝送経路をリセットするリセット動作とを行うための読み出し回路と、出力動作の開始後のサンプルホールド動作とサンプルホールド動作後のリセット動作とリセット動作後の出力動作の終了とが行単位で順次行われるように出力用駆動回路及び読み出し回路を制御する制御部と、を含む撮像装置が提案されている。
特開２００９-２１２６１８号公報 特開２０１０-２６８１７１号公報 特開２００９-２７２６７３号公報
しかしながら、フィードスルーノイズは常に同じ大きさや時定数で発生するものではなく、温度依存性等を有しており、特許文献１、３の技術では、温度変化が発生した場合には、フィードスルーノイズを確実に抑制することができない。
また、特許文献２に記載の技術では、周囲温度が変化してもフィードスルーノイズを精度良く抑制すると記載されているが、特許文献２に記載の技術では、ダミーラインを用いてフィードスルーノイズを相殺しており、ダミーラインのフィードスルーノイズと実際の画素のフィードスルーノイズは厳密には一致しないため改善の余地がある。
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、実際の素子の特性ばらつきや動的な変化を考慮してフィードスルーノイズを確実に抑制することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出して信号線に出力するスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器と、前記スイッチング素子から出力された電気信号に応じた電荷を蓄積し、蓄積した電荷を増幅した電気信号を出力する増幅手段と、前記電荷の読み出し以外の非画像読み出しの際に、前記スイッチング素子をオンオフしたときに前記増幅手段から出力される電気信号を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記電荷を読み出す際の前記スイッチング素子のオンオフタイミング及び前記スイッチング素子をオンするためのエネルギの少なくとも１つを制御する制御手段と、を備えている。
本発明の放射線画像撮影装置によれば、放射線検出器では、センサ部及びスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列されており、照射された放射線に応じた電荷がセンサ部で発生され、当該電荷がスイッチング素子により読み出されて信号線に出力される。
増幅手段では、スイッチング素子から出力された電気信号に応じた電荷を蓄積し、蓄積した電荷を増幅した電気信号が出力される。
検出手段では、電荷の読み出し以外の非画像読み出しの際に、スイッチング素子をオンオフしたときに増幅手段から出力される電気信号が検出される。すなわち、リセット時等のように非画像読み出し時にスイッチング素子をオンオフした時の増幅手段の出力値を検出することにより、フィードスルーノイズの発生状況が検出される。
そして、制御手段では、検出手段の検出結果に基づいて、電荷を読み出す際のスイッチング素子のオンオフタイミング及びスイッチング素子をオンするためのエネルギの少なくとも１つが制御される。これによって、実際の素子の特性ばらつきや、動的な変化を考慮してフィードスルーノイズを確実に抑制することができる。
なお、前記検出手段の検出結果に基づいて決定した前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つの制御内容を記憶する記憶手段を更に備え、前記制御手段が、前記電荷の読み出し時に、前記記憶手段に記憶された前記制御内容に従って、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
また、制御手段が、前記放射線検出器における第１画素の前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第１期間の終了を含む一部と、前記第１画素の前記スイッチング素子と同じ信号線に接続された他の第２画素を駆動する前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第２期間の開始を含む一部とが重なる重複期間を有するように各画素の前記スイッチング素子を更に制御するようにしてもよい。
また、制御手段は、前記放射線検出器の中心部に存在する画素の前記スイッチング素子を重視して前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
また、検出手段は、前記放射線検出器の複数の画素のうち予め定めた数画素を検出対象とし、前記制御手段が、前記数画素の検出対象の検出手段の検出結果に基づいて、前記検出手段が検出する他の画素の電気信号を補間演算によって更に算出するようにしてもよい。
なお、放射線検出器の温度を検出する温度検出手段によって予め定めた温度変化が検出された場合、及び予め定めた時間が経過した場合の少なくとも一方のタイミングで前記検出手段による検出、及び前記制御手段による制御を行うようにしてもよいし、制御手段が、前記放射線検出器を複数のブロックに分けたブロック毎の前記検出手段の検出結果に対する予め定めた基準値と、前記検出手段の検出結果とを比較して、前記基準値に対して前記検出結果が予め定めた値以上ずれている場合に、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
また、連写撮影、または予め定めた高フレームレートの撮影の場合に、前記検出手段による検出、及び制御手段による制御を行うようにしてもよいし、被験者を所定の撮影位置に位置させる際のポジショニング動画撮影、または呼吸タイミングを合わせるためのタイミング動画撮影の場合に、前記検出手段による検出、及び前記制御手段による制御を禁止するようにしてもよい。
また、制御手段は、前記オンオフタイミング又は前記エネルギを変化させながら前記検出手段によって前記電気信号を検出するように前記オンオフタイミング又は前記エネルギを制御し、前記検出手段の検出結果が最小値又は予め定めた許容範囲内の値となるように、前記電荷を読み出す際の前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
なお、本発明は、上述の放射線動画撮影制御装置と、被検体を介して前記放射線検出器に放射線を照射する放射線照射手段と、を備えた放射線画像撮影システムとしてもよい。
一方、本発明の放射線画像撮影装置の制御方法は、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出して信号線に出力するスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器と、前記スイッチング素子から出力された電気信号に応じた電荷を蓄積し、蓄積した電荷を増幅した電気信号を出力する増幅手段と、を備えた放射線画像撮影装置の前記電荷の読み出し以外の非画像読み出しの際に、前記スイッチング素子をオンオフしたときに前記増幅手段から出力される電気信号を検出手段によって検出する検出ステップと、前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記電荷を読み出す際の前記スイッチング素子のオンオフタイミング及び前記スイッチング素子をオンするためのエネルギの少なくとも１つを制御手段によって制御する制御ステップと、を有する。
本発明の放射線画像撮影装置の制御方法によれば、放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出して信号線に出力するスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器と、スイッチング素子から出力された電気信号に応じた電荷を蓄積し、蓄積した電荷を増幅した電気信号を出力する増幅手段と、を備えて、検出ステップにおいて、電荷の読み出し以外の非画像読み出しの際に、スイッチング素子をオンオフしたときに増幅手段から出力される電気信号を検出手段によって検出する。
そして、制御ステップでは、検出ステップの検出結果に基づいて、電荷を読み出す際のスイッチング素子のオンオフタイミング及びスイッチング素子をオンするためのエネルギの少なくとも１つを制御手段によって制御する。これによって、実際の素子の特性ばらつきや、動的な変化を考慮してフィードスルーノイズを確実に抑制することができる。
なお、前記放射線画像撮影装置が、前記検出手段の検出結果に基づいて決定した前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つの制御内容を記憶する記憶手段を更に備え、前記制御ステップが、前記電荷の読み出し時に、前記記憶手段に記憶された前記制御内容に従って、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
また、制御ステップが、前記放射線検出器における第１画素の前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第１期間の終了を含む一部と、前記第１画素の前記スイッチング素子と同じ信号線に接続された他の第２画素を駆動する前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第２期間の開始を含む一部とが重なる重複期間を有するように各画素の前記スイッチング素子の駆動を前記制御手段によって更に制御するようにしてもよい。
また、制御ステップは、前記放射線検出器の中心部に存在する画素の前記スイッチング素子を重視して前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを前記制御手段によって制御するようにしてもよい。
また、検出ステップは、前記放射線検出器の複数の画素のうち予め定めた数画素を前記検出手段の検出対象とし、前記制御ステップが、前記数画素の検出対象の検出手段の検出結果に基づいて、検出手段が検出する他の画素の電気信号を補間演算によって更に算出するようにしてもよい。
なお、放射線検出器の温度を検出する温度検出手段によって予め定めた温度変化が検出された場合、及び予め定めた時間が経過した場合の少なくとも一方のタイミングで前記検出ステップ及び前記制御ステップを実行するようにしてもよいし、制御ステップが、前記放射線検出器を複数のブロックに分けたブロック毎の前記検出手段の検出結果に対する予め定めた基準値と、前記検出手段の検出結果とを比較して、前記基準値に対して前記検出結果が予め定めた値以上ずれている場合に、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
また、連写撮影、または予め定めた高フレームレートの撮影の場合に、前記検出ステップ及び制御ステップを実行するようにしてもよいし、被験者を所定の撮影位置に位置させる際のポジショニング動画撮影、または呼吸タイミングを合わせるためのタイミング動画撮影の場合に、前記検出ステップ及び前記制御ステップの実行を禁止するようにしてもよい。
また、制御ステップは、前記オンオフタイミング又は前記エネルギを変化させながら前記検出ステップで前記電気信号を検出するように前記オンオフタイミング又は前記エネルギを制御し、前記検出ステップの検出結果が最小値又は予め定めた許容範囲内の値となるように、前記電荷を読み出す際の前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
なお、本発明は、コンピュータを、上述の放射線画像撮影装置における前記検出手段及び前記制御手段として機能させるための放射線画像撮影プログラムとしてもよい。
以上説明した如く本発明では、実際の素子の特性ばらつきや、動的な変化を考慮してフィードスルーノイズを確実に抑制することができる、という優れた効果を有する。
実施の形態に係る放射線情報システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る放射線画像撮影システムの放射線撮影室における各装置の配置状態の一例を示す側面図である。 （Ａ）は実施の形態に係る放射線検出器の４画素部分の概略構成を示す断面模式図であり、（Ｂ）は放射線検出器の画素部の電気的構成を示す図である。 実施の形態に係る放射線検出器の信号処理部の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る撮影システムの制御ブロック図である。 ゲートオンオフタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 ゲートオンオフ波形及びチャージアンプの出力波形を示す図である。 （Ａ）はブロックの分割イメージを示す模式図であり、（Ｂ）はゲート配線及びデータ配線のトータル距離が長いほどフィードスルーノイズが大きい例を示す図であり、（Ｃ）は温度とフィードスルーノイズの時定数の関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電子カセッテ制御ルーチンを示すフローチャートである。 重複期間における立ち上がりＦＴＮと立ち下がりＦＴＮの相殺例を示すタイミングチャートである。 ダミー画素ラインを備えた構成例を示す図である。 ダミーサブ画素を備えた構成例を示す図である。
図１は、本実施の形態に係る放射線情報システム（以下、「ＲＩＳ」（Radiology Information System）という。）１０の概略構成図である。このＲＩＳ１０は、静止画に加え、動画を撮影することが可能である。なお、動画の定義は、静止画を高速に次々と表示して、動画として認知させることを言い、静止画を撮影し、電気信号に変換し、伝送して当該電気信号から静止画を再生する、というプロセスを高速に繰り返すものである。従って、前記「高速」の度合いによって、予め定められた時間内に同一領域（一部又は全部）を複数回撮影し、かつ連続的に再生する、所謂「コマ送り」も動画に包含されるものとする。
ＲＩＳ１０は、放射線科部門内における、診療予約、診断記録等の情報管理を行うためのシステムであり、病院情報システム（以下、「ＨＩＳ」（Hospital Information System）という。）の一部を構成する。
ＲＩＳ１０は、複数台の撮影依頼端末装置（以下、「端末装置」という。）１２、ＲＩＳサーバー１４、および病院内の放射線撮影室（あるいは手術室）の個々に設置された複数の放射線画像撮影システム（以下、「撮影システム」という。）１６を有しており、これらが有線や無線のＬＡＮ（Local Area Network）等から成る病院内ネットワーク１８に各々接続されて構成されている。なお、病院内ネットワーク１８には、ＨＩＳ全体を管理するＨＩＳサーバー（図示省略）が接続されている。また、撮影システム１６は、単一、或いは３以上の設備であってもよく、図１では、撮影室毎に設置しているが、単一の撮影室に２台以上の撮影システム１６を配置してもよい。
端末装置１２は、医師や放射線技師が、診断情報や施設予約の入力、閲覧等を行うためのものであり、放射線画像の撮影依頼や撮影予約は、この端末装置１２を介して行われる。各端末装置１２は、表示装置を有するパーソナル・コンピュータを含んで構成され、ＲＩＳサーバー１４と病院内ネットワーク１８を介して相互通信が可能とされている。
一方、ＲＩＳサーバー１４は、各端末装置１２からの撮影依頼を受け付け、撮影システム１６における放射線画像の撮影スケジュールを管理するものであり、データベース１４Ａを含んで構成されている。
データベース１４Ａは、被検体としての患者（被検者）の属性情報（氏名、性別、生年月日、年齢、血液型、体重、患者ＩＤ（Identification）等）、病歴、受診歴、過去に撮影した放射線画像等の患者に関する情報、撮影システム１６で用いられる、後述する電子カセッテ２０の識別番号（ＩＤ情報）、型式、サイズ、感度、使用開始年月日、使用回数等の電子カセッテ２０に関する情報、および電子カセッテ２０を用いて放射線画像を撮影する環境、すなわち、電子カセッテ２０を使用する環境（一例として、放射線撮影室や手術室等）を示す環境情報を含んで構成されている。
なお、医療機関が管理する医療関連データをほぼ永久に保管し、必要なときに、必要な場所から瞬時に取り出すシステム（「医療クラウド」等と言う場合がある）を利用して、病院外のサーバーから、患者（被検者）の過去の個人情報等を入手するようにしてもよい。
撮影システム１６は、ＲＩＳサーバー１４からの指示に応じて医師や放射線技師の操作により放射線画像の撮影を行う。撮影システム１６は、放射線照射制御ユニット２２（図５参照）の制御により放射線Ｘを照射する放射線照射源２２Ａから、照射条件に従った線量とされた放射線Ｘを被検者に照射する放射線発生装置２４と、被検者の撮影対象部位を透過した放射線Ｘを吸収して電荷を発生し、発生した電荷量に基づいて放射線画像を示す画像情報を生成する放射線検出器２６（図３参照）を内蔵する電子カセッテ２０と、電子カセッテ２０に内蔵されているバッテリを充電するクレードル２８と、電子カセッテ２０および放射線発生装置２４を制御するコンソール３０と、を備えている。
コンソール３０は、ＲＩＳサーバー１４からデータベース１４Ａに含まれる各種情報を取得して後述するＨＤＤ８８（図５参照。）に記憶し、必要に応じて当該情報を用いて、電子カセッテ２０および放射線発生装置２４の制御を行う。
図２には、本実施の形態に係る撮影システム１６の放射線撮影室３２における各装置の配置状態の一例が示されている。
図２に示される如く、放射線撮影室３２には、立位での放射線撮影を行う際に用いられる立位台３４と、臥位での放射線撮影を行う際に用いられる臥位台３６とが設置されており、立位台３４の前方空間は立位での放射線撮影を行う際の被検者３８の撮影位置とされ、臥位台３６の上方空間は臥位での放射線撮影を行う際の被検者４０の撮影位置とされている。
立位台３４には電子カセッテ２０を保持する保持部４２が設けられており、立位での放射線画像の撮影を行う際には、電子カセッテ２０が保持部４２に保持される。同様に、臥位台３６には電子カセッテ２０を保持する保持部４４が設けられており、臥位での放射線画像の撮影を行う際には、電子カセッテ２０が保持部４４に保持される。
また、放射線撮影室３２には、単一の放射線照射源２２Ａからの放射線によって立位での放射線撮影も臥位での放射線撮影も可能とするために、放射線照射源２２Ａを、水平な軸回り（図２の矢印Ａ方向）に回動可能で、鉛直方向（図２の矢印Ｂ方向）に移動可能で、さらに水平方向（図２の矢印Ｃ方向）に移動可能に支持する支持移動機構４６が設けられている。この図２の矢印Ａ〜Ｃ方向へ移動（回動を含む）させる駆動源は、支持移動機構４６に内蔵されており、ここでは、図示を省略する。
一方、クレードル２８には、電子カセッテ２０を収納可能な収容部２８Ａが形成されている。
電子カセッテ２０は、未使用時にはクレードル２８の収容部２８Ａに収納された状態で内蔵されているバッテリに充電が行われ、放射線画像の撮影時には放射線技師等によってクレードル２８から取り出され、撮影姿勢が立位であれば立位台３４の保持部４２に保持され、撮影姿勢が臥位であれば臥位台３６の保持部４４に保持される。
ここで、本実施の形態に係る撮影システム１６では、放射線発生装置２４とコンソール３０との間、および電子カセッテ２０とコンソール３０との間で、無線通信によって各種情報の送受信を行う（詳細後述）。
なお、電子カセッテ２０は、立位台３４の保持部４２や臥位台３６の保持部４４で保持された状態のみで使用されるものではなく、その可搬性から、腕部，脚部等を撮影する際には、保持部に保持されていない状態で使用することもできる。
また、電子カセッテ２０には後述する放射線検出器が内蔵される。内蔵された放射線検出器は、放射線をシンチレータで光に変換した後にフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換方式、放射線をアモルファスセレン等の半導体層で電荷に変換する直接変換方式の何れでもよい。直接変換方式の放射線検出器は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板上に、放射線Ｘを吸収し、電荷に変換する光電変換層が積層されて構成されている。光電変換層は例えばセレンを主成分（例えば含有率５０％以上）とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなり、放射線Ｘが照射されると、照射された放射線量に応じた電荷量の電荷（電子−正孔の対）を内部で発生することで、照射された放射線Ｘを電荷へ変換する。間接変換方式の放射線検出器は、アモルファスセレンのような放射線Ｘを直接的に電荷に変換する放射線-電荷変換材料の代わりに、蛍光体材料と光電変換素子（フォトダイオード）を用いて間接的に電荷に変換してもよい。蛍光体材料としては、テルビウム賦活酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ）（略称ＧＯＳ）やタリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）がよく知られている。この場合、蛍光体材料によって放射線Ｘ−光変換を行い、光電変換素子のフォトダイオードによって光−電荷変換を行う。本実施の形態に係る電子カセッテ２０は、間接変換方式の放射線検出器を内蔵するものとして説明する。
図３（Ａ）は、電子カセッテ２０に装備される放射線検出器２６の４画素部分の構成を概略的に示す断面模式図であり、図３（Ｂ）は、放射線検出器２６の画素部の電気的構成を示す図である。
図３（Ａ）に示される如く、放射線検出器２６は、絶縁性の基板５０上に、信号出力部５２、センサ部５４（ＴＦＴ基板７４）、およびシンチレータ５６が順次積層しており、信号出力部５２、センサ部５４によりＴＦＴ基板７４の画素群が構成されている。すなわち、複数の画素は、基板５０上にマトリクス状に配列されており、各画素における信号出力部５２とセンサ部５４とが重なりを有するように構成されている。なお、信号出力部５２とセンサ部５４との間には、絶縁膜５３が介在されている。
シンチレータ５６は、センサ部５４上に透明絶縁膜５８を介して形成されており、上方（基板５０の反対側）または下方から入射してくる放射線を光に変換して発光する蛍光体を成膜したものである。このようなシンチレータ５６を設けることで、被写体を透過した放射線を吸収して発光することになる。
シンチレータ５６が発する光の波長域は、可視光域（波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）であることが好ましく、この放射線検出器２６によってモノクロ撮像を可能とするためには、緑色の波長域を含んでいることがより好ましい。
シンチレータ５６に用いる蛍光体としては、具体的には、放射線としてＸ線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含むものが好ましく、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４００ｎｍ〜７００ｎｍにあるＣｓＩ（Ｔｌ）（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）を用いることが特に好ましい。なお、ＣｓＩ（Ｔｌ）の可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
なお、本実施の形態では、シンチレータ５６の放射線照射面側にＴＦＴ基板７４が配置された方式の「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling）」を適用した例を示すが、シンチレータの放射線入射側とは反対側にＴＦＴ基板を配置する「裏面読取方式（ＰＳＳ：Penetration Side Sampling）」を適用するようにしてもよい。シンチレータは放射線入射側がより強く発光するので、シンチレータの放射線入射側にＴＦＴ基板を配置する表面読取方式（ＩＳＳ）は、シンチレータの放射線入射側とは反対側にＴＦＴ基板を配置する裏面読取方式（ＰＳＳ）」よりもＴＦＴ基板とシンチレータの発光位置とが接近することから、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高く、また、ＴＦＴ基板の受光量が増大することで、結果として放射線画像の感度が向上する。
センサ部５４は、上部電極６０、下部電極６２、および当該上下の電極間に配置された光電変換膜６４を有し、光電変換膜６４は、シンチレータ５６が発する光を吸収して電荷が発生する有機光電変換材料により構成されている。
上部電極６０は、シンチレータ５６により生じた光を光電変換膜６４に入射させる必要があるため、少なくともシンチレータ５６の発光波長に対して透明な導電性材料で構成することが好ましく、具体的には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物（TCO：Transparent Conducting Oxide）を用いることが好ましい。なお、上部電極６０としてＡｕなどの金属薄膜を用いることもできるが、透過率を９０％以上得ようとすると抵抗値が増大し易いため、ＴＣＯの方が好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２等を好ましく用いることができ、プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からはＩＴＯが最も好ましい。なお、上部電極６０は、全画素で共通の一枚構成としてもよく、画素毎に分割してもよい。
光電変換膜６４は、有機光電変換材料を含み、シンチレータ５６から発せられた光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。このように有機光電変換材料を含む光電変換膜６４であれば、可視域にシャープな吸収スペクトルを持ち、シンチレータ５６による発光以外の電磁波が光電変換膜６４に吸収されることがほとんどなく、Ｘ線等の放射線が光電変換膜６４で吸収されることによって発生するノイズを効果的に抑制することができる。
光電変換膜６４を構成する有機光電変換材料は、シンチレータ５６で発光した光を最も効率よく吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ５６の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ５６の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ５６から発された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ５６の放射線に対する発光ピーク波長との差が、１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物およびフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ５６の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜６４で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。なお、本実施の形態では、有機光電変換材料を含む光電変換膜６４を一例として説明するが、これに限るものではなく、光電変換膜６４は、光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンなどの他の材料を適用するようにしてもよい。光電変換膜６４をアモルファスシリコンで構成した場合には、シンチレータから放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。
各画素を構成するセンサ部５４は、少なくとも下部電極６２、光電変換膜６４、および上部電極６０を含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜６６および正孔ブロッキング膜６８の少なくともいずれかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
電子ブロッキング膜６６は、下部電極６２と光電変換膜６４との間に設けることができ、下部電極６２と上部電極６０間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極６２から光電変換膜６４に電子が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。電子ブロッキング膜６６には、電子供与性有機材料を用いることができる。
正孔ブロッキング膜６８は、光電変換膜６４と上部電極６０との間に設けることができ、下部電極６２と上部電極６０間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極６０から光電変換膜６４に正孔が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。正孔ブロッキング膜６８には、電子受容性有機材料を用いることができる。
信号出力部５２は、下部電極６２に対応して、下部電極６２に移動した電荷を蓄積するコンデンサ７０と、コンデンサ７０に蓄積された電荷を電気信号に変換して出力する電界効果型薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、単に薄膜トランジスタという場合がある。）７２が形成されている。コンデンサ７０および薄膜トランジスタ７２の形成された領域は、平面視において下部電極６２と重なる部分を有しており、このような構成とすることで、各画素における信号出力部５２とセンサ部５４とが厚さ方向で重なりを有することとなる。なお、放射線検出器２６（画素）の平面積を最小にするために、コンデンサ７０および薄膜トランジスタ７２の形成された領域が下部電極６２によって完全に覆われていることが望ましい。
マトリクス状に配列された画素における信号出力部５２は、図３（Ｂ）に示すように、一定方向（行方向）に延設され、個々の画素の薄膜トランジスタ７２をオンオフさせるための複数本のゲート配線Ｇと、ゲート配線Ｇと直行する方向に延設され、オンされた薄膜トランジスタ７２を介してコンデンサ７０から蓄積電荷を読み出すための複数本のデータ配線Ｄが設けられている。個々のゲート配線Ｇはゲート線ドライバ７１に接続されており、個々のデータ配線Ｄは信号処理部７３に接続されている。個々の画素部のコンデンサ７０に電荷が蓄積されると、個々の画素部の薄膜トランジスタ７２は、ゲート線ドライバ７１からゲート配線Ｇを介して供給される信号により行単位で順にオンされる。薄膜トランジスタ７２がオンされた画素部のコンデンサ７０に蓄積された電荷は、アナログの電気信号としてデータ配線Ｄを電送されて信号処理部７３に入力される。従って、個々の画素部のコンデンサ７０に蓄積されている電荷は行単位で順に読み出される。
また、ゲート線ドライバ７１は、１回の画像の読み出し動作で１ラインずつ順に各ゲート配線Ｇにオン信号を出力して１ラインずつ各画素部のコンデンサ７０に蓄積された電荷を読み出す順次走査方式（所謂、プログレッシブ走査方式）に加え、１回の画像の読み出し動作でゲート線ドライバ７１から複数ライン（例えば、２ラインや４ライン）ずつ順に各ゲート配線Ｇにオン信号を出力して複数ラインずつ各画素部のコンデンサ７０に蓄積された電荷を読み出す（同時に読み出した画素の電荷を合成して読み出す）ビニング読出方式での読み出しが可能とされており、順次読出方式とビニング読出方式とに画像の読出方式が切り替え可能とされている。
なお、順次走査方式と、ゲート配線Ｇを１行毎に奇数行目と偶数行目に分けて、画像の読み出し動作毎に、奇数行目又は偶数行目のゲート配線Ｇにオン信号を出力して１ライン毎に交互に各画素部に蓄積された電荷を読み出す飛越走査方式（所謂、インターレース走査方式）とで画像の読出方式が切替可能としてもよい。
また、信号処理部７３及びゲート線ドライバ７１は、カセッテ制御部６９が接続されており、カセッテ制御部６９によってゲート線ドライバ７１及び信号処理部７３が制御される。なお、カセッテ制御部６９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤやフレッシュメモリ等を含むマイクロコンピュータで構成されている。
また、放射線検出器２６における各画素の配列は行と列に配置したマトリクス配列に限るものではなく、例えば、千鳥配列等の他の配列を適用するようにしてもよい。また、画素の形状は、矩形形状の画素を適用するようにしてもよいし、ハニカム形状等の多角形の形状を適用するようにしてもよい。
図４は、本実施の形態に係る放射線検出器２６の信号処理部の概略構成を示す図である。
図４に示すように、シンチレータ５６によって光電変換された電荷は、薄膜トランジスタ７２がオンされることにより読み出されて信号処理部７３へ出力される。
信号処理部７３は、チャージアンプ７５、サンプルホールド回路７６、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）７７、及びＡ／Ｄ変換器７８を備えている。
薄膜トランジスタ７２によって読み出された電荷は、チャージアンプ７５によって積分されると共に予め定めた増幅率で増幅されて、サンプルホールド回路によって保持され、ＣＤＳ７７を介してＡ／Ｄ変換器７８に出力される。そして、Ａ／Ｄ変換器７８によってアナログ信号がデジタル信号に変換されて画像処理が可能とされるようになっている。
さらに詳細には、薄膜トランジスタ７２のソースは、データ配線Ｄに接続されており、このデータ配線Ｄは、チャージアンプ７５に接続されている。また、薄膜トランジスタ７２のドレインはコンデンサ７０に接続され、薄膜トランジスタ７２のゲートはゲート配線Ｇに接続されている。
個々のデータ配線Ｄを電送された電荷信号はチャージアンプ７５によって積分処理されて、サンプルホールド回路７６に保持される。チャージアンプ７５には、リセットスイッチ７９が設けられており、リセットスイッチ７９がオフされている間、電荷の読み出しが行われてサンプルホールド回路７６で電荷信号が保持される。また、電荷の読み出しが終了すると、リセットスイッチ７９をオンすることでチャージアンプ７５の積分コンデンサＣ１に残存した電荷を放出してリセットする。
サンプルホールド回路７６に保持された電荷信号はアナログ電圧に変換されてＣＤＳ７７を介してＡ／Ｄ変換器７８に順に入力され、Ａ／Ｄ変換器７８によってデジタルの画像情報に変換される。
Ａ／Ｄ変換器７８によって変換されたデジタルの画像情報は、カセッテ制御部６９に入力されて、カセッテ制御部６９から後述の画像処理制御ユニット１０２へ順次送出される。
また、カセッテ制御部６９は、ゲート線ドライバ７１を制御することで、薄膜トランジスタ７２のオンオフを制御すると共に、チャージアンプ７５のリセットスイッチ７９のオンオフを制御する。
図５は、本実施の形態に係る撮影システム１６の制御ブロック図である。
コンソール３０は、サーバー・コンピュータとして構成されており、操作メニューや撮影された放射線画像等を表示するディスプレイ８０と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作パネル８２と、を備えている。
また、本実施の形態に係るコンソール３０は、装置全体の動作を司るＣＰＵ８４と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ８６と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ８７と、各種データを記憶して保持するＨＤＤ（ハードディスク・ドライブ）８８と、ディスプレイ８０への各種情報の表示を制御するディスプレイドライバ９２と、操作パネル８２に対する操作状態を検出する操作入力検出部９０と、を備えている。
また、コンソール３０は、無線通信により、画像処理装置２３及び放射線発生装置２４との間で後述する照射条件等の各種情報の送受信を行うと共に、電子カセッテ２０との間で画像データ等の各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ（例えば、無線通信部）９６及びＩ／Ｏ９４を備えている。
ＣＰＵ８４、ＲＯＭ８６、ＲＡＭ８７、ＨＤＤ８８、ディスプレイドライバ９２、操作入力検出部９０、Ｉ／Ｏ９４、無線通信部９６は、システムバスやコントロールバス等のバス９８を介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ８４は、ＲＯＭ８６、ＲＡＭ８７、ＨＤＤ８８へのアクセスを行うことができると共に、ディスプレイドライバ９２を介したディスプレイ８０への各種情報の表示の制御、および無線通信部９６を介した放射線発生装置２４および電子カセッテ２０との各種情報の送受信の制御を各々行うことができる。また、ＣＰＵ８４は、操作入力検出部９０を介して操作パネル８２に対するユーザの操作状態を把握することができる。
一方、画像処理装置２３は、コンソール３０との間で照射条件等の各種情報を送受信するＩ／Ｆ（例えば無線通信部）１００と、照射条件に基づいて、電子カセッテ２０及び放射線発生装置２４を制御する画像処理制御ユニット１０２と、を備えている。また、放射線発生装置２４は、放射線照射源２２Ａからの放射線照射を制御する放射線照射制御ユニット２２を備えている。
画像処理制御ユニット１０２は、システム制御部１０４、パネル制御部１０６、画像処理制御部１０８を備え、相互にバス１１０によって情報をやりとりしている。パネル制御部１０６では、前記電子カセッテ２０からの情報を、無線又は有線により受け付け、画像処理制御部１０８で画像処理が施される。
一方、システム制御部１０４は、コンソール３０から照射条件には管電圧、管電流等の情報を受信し、受信した照射条件に基づいて放射線照射制御ユニット２２の放射線照射源２２Ａから放射線Ｘを照射させる制御を行う。
ところで、本実施の形態の電子カセッテ２０のように、マトリクス状に画素が配列されている場合には、ＴＦＴ基板の薄膜トランジスタ７２をオンオフさせるための複数のゲート線と、薄膜トランジスタ７２がオンした画素からの信号電荷を伝送する複数のデータ線を交差配置した構成となるので、薄膜トランジスタ７２のオン時及びオフ時に、薄膜トランジスタ７２に接続されたゲート線とデータ線の交差位置に存在する寄生容量に加わる電圧が変化することで、データ線を伝送される電荷に、所謂フィードスルーノイズと称させるノイズ成分が重畳される。
フィードスルーノイズは、薄膜トランジスタ７２のオン時及びオフ時にそれぞれ発生し、それぞれを含むようにチャージアンプ７５の積分期間を設定することにより相殺することができるが、実際は、信号電荷のレベルに対してフィードスルーノイズが大きい（特に動画の場合には信号電荷が静止画より小さいためフィードスルーノイズの割合が大きい）ため、チャージアンプ７５の積分期間内にフィードスフーノイズによって積分電荷の飽和が生じてしまい、フィードスルーノイズを精度良く排除できないことがある。
そこで、本実施の形態では、ある画素の薄膜トランジスタ７２を駆動して電荷を読み出す読出期間の終了を含む一部と、ある画素と同じデータ配線Ｄに接続された別の画素を駆動する薄膜トランジスタ７２を駆動して電荷を読み出す読出期間の開始を含む一部とが重なる重複期間を有するように各画素の薄膜トランジスタ７２の駆動タイミングを制御するようになっている。すなわち、ある画素のゲートオフ時にフィードスルーノイズが発生するが、ある画素と同じデータ配線Ｄ接続された別の画素のゲートオン時に逆向きのフィードスルーノイズが発生するので、チャージアンプ７５による積分を行う際には、重複期間でフィードスルーノイズが直ぐに相殺され、積分電荷の飽和を避けることが可能となる。
例えば、図６に示すように、画素Ｇｎ−１のゲートオンオフの期間の終了部分と、次のラインの画素Ｇｎのゲートオンオフ期間の開始部分と、が順次重なる重複期間を有するようにカセッテ制御部６９によってゲート線ドライバ７１を制御する。これにより、画素Ｇｎ−１のゲートオフ時のフィードスルーノイズ（立ち下がりＦＴＮ）と画素Ｇｎのゲートオン時のフィードスルーノイズ（立ち上がりＦＴＮ）とがチャージアンプ７５の積分期間で相殺されるので、上述したような立ち上がりＦＴＮによる積分電荷の飽和を防止することができる。
さらに、フィードスルーノイズは、図６に示すように、ゲートオン時の立ち上がりＦＴＮと、ゲートオフ時の立ち下がりＦＴＮとを有しているが、それぞれ異なる特性で温度依存性等を有するので、本実施の形態では、薄膜トランジスタ７２をオンオフして電荷をリセットする際のゲートオン時及びゲートオフ時のそれぞれのチャージアンプ７５の出力をカセッテ制御部６９が監視してフィードスルーノイズの状況を検出するようになっている。
具体的には、図７に示すように、チャージアンプ７５の出力波形をモニタすることにより、フィードスルーノイズの大きさや時定数が分かるので、電荷のリセット時にチャージアンプ７５の出力をカセッテ制御部６９が監視する。立ち上がりＦＴＮは、立ち下がりＦＴＮよりも急峻に発生し、立ち下がりＦＴＮよりも短い期間発生する。これに対して、立ち下がりＦＴＮは、立ち上がりＦＴＮよりもゆっくり逆極性で発生し、立ち上がりＦＴＮよりも長い期間発生するが、それぞれのフィードスルーノイズの全体の電荷量は同じ量である。しかしながら、温度等によってそれぞれの特性が変化するので、本実施の形態では、電荷リセット時に立ち下がりＦＴＮ及び立ち上がりＦＴＮの発生状況を検出して、検出結果に基づいてゲートオンオフタイミングを制御するようになっている。これにより、フィードスルーノイズの発生状況に応じてゲートタイミングが制御されるので、フィードスルーノイズの発生状況（大きさや時定数等）が変化しても、立ち下がりＦＴＮと立ち上がりＦＴＮとで確実に相殺するようになっている。
なお、本実施の形態では、ゲートオンオフタイミングを制御するが、ゲートオン電圧の大きさ（エネルギ）を変更することで、フィードスルーノイズの時定数や大きさが変化するため、ゲートオンエネルギを制御するようにしてもよい。或いは、ゲートオンオフタイミング及びゲートオンエネルギの双方を制御するようにしてもよい。
ここで、フィードスルーノイズの具体的なモニタ方法、及びフィードスルーノイズを相殺するための薄膜トランジスタ７２のゲートオンオフタイミングの具体的な制御方法について説明する。
本実施の形態では、電荷のリセット時の薄膜トランジスタ７２のオンオフタイミングをずらしながら、チャージアンプ７５の出力電圧をモニタする。すなわち、本実施の形態では、ある画素のゲートオンオフ期間の終了を含む一部と、ある画素と同じデータ配線Ｄに接続された別の画素のゲートオンオフ期間の開始を含む一部と、が重なる重複期間を有するので、電荷のリセット時のチャージアンプ７５の出力値は、ゲートオフ時のフィードスルーノイズと、ゲートオン時のフィードスルーノイズとが相殺されるので、双方のフィードスルーノイズの発生期間が確実に重なるようにゲートオンオフタイミングが設定されているときのチャージアンプ７５の出力値が最も小さい値となる。
そこで、カセッテ制御部６９がリセット時のゲートオンオフタイミングをずらしながら、チャージアンプ７５の出力値を監視して、チャージアンプ７５の出力値が最も小さいゲートオンオフタイミングに調整し、調整結果の制御内容をカセッテ制御部６９に記憶する。これにより、実際の撮影時には、記憶した制御内容に基づいてゲートオンオフタイミングを制御することにより、ある画素の立ち下がりＦＴＮとある画素と同じデータ配線Ｄに接続された別の画素の立ち上がりＦＴＮとによってフィードスルーノイズが確実に相殺されるので、フィードスルーノイズを抑制することができる。
なお、チャージアンプ７５の出力値をモニタする場合には、電圧値をそのまま監視するようにしてもよいが、ゲインを変化させてフィードスルーノイズを大きくしてモニタするようにしてもよい。
また、ゲートオンオフタイミングをずらす際には、オンオフの双方タイミングのみをずらしてもよいし、オン又はオフの一方のタイミングのみをずらしてもよい。
また、フィードスルーノイズのモニタ及びゲートオンオフのタイミングの調整する領域は、２次元アレイ全面でタイミングを合わせるようにしてもよいが、撮影領域の中心部（撮影領域中の中心付記の予め定めた領域）を重視して行うようにしてもよい。フィードスルーノイズのモニタ及びゲートタイミングの調整のための処理負荷を考慮すると、撮影領域の中心部を重視してタイミングを合わせる方が好ましい。或いは、撮影領域内で予め定めた数点の画素のフィードスルーノイズを非撮影（比画像読み出し）の際にモニタして、ゲートオンオフタイミングを調整して調整結果の制御内容をカセッテ制御部６９に記憶しておき、他の画素については記憶した制御内容に基づいて補間演算を用いてゲートオンオフタイミングを決定して調整するようにしてもよい。
また、フィードスルーノイズのモニタ及びゲートオンオフのタイミングの調整は、薄膜トランジスタ７２が温度特性を有するので、温度センサ等を設けて温度変化が検出された場合に行うようにしてもよいし、予め定めた一定時間毎に行うようにしてもよい。すなわち、温度変化が検出された場合、及び一定時間が経過した場合の少なくとも一方の場合に、フィードスルーノイズのモニタ及びゲートオンオフのタイミングの調整を行うようにしてもよい。
また、フィードスルーノイズは、２次元アレイの場所によって異なることがあるので、図８（Ａ）に示すように、予め定めたブロックに分割して、読取時のゲート電圧及び温度におけるフィードスルーノイズの大きさや時定数より決定したデフォルトのゲートオンオフタイミングをブロック毎に予め定めたテーブルを持つようにしてもよい。例えば、テーブル値とモニタした値を比較して予め定めた閾値を超えたブロックについてゲートオンオフのタイミングを調整するようにしてもよい。このとき、閾値としては、ブロック毎に異なる閾値を採用してもよく、例えば、中心領域の閾値を他の領域よりも厳しく（少しでもデフォルト値と差がある場合には調整するように）設定するようにしてもよい。また、放射線照射条件（線量や患者情報等）から信号量が予測できるので、信号量の予測値とテーブル値を照合して閾値を動的に変えるようにしてもよい。例えば、予め定めた線量より低い場合には、閾値を厳しくする等のように閾値を動的に切り換えるようにしてもよい。さらに、このようにブロック毎に扱う場合には、ブロック毎に過去のフィードスルーノイズのモニタ結果との差分（例えば、今回のモニタ結果と前回のモニタ結果）を求めて、求めた差分が予め定めた閾値以上の場合に、デフォルト値（予め定めたゲートオンオフタイミング）からずらして制御するようにしてもよい。
上記テーブルは、ゲートオンオフの重複期間を意図的にずらして、オフセット画像から作成することができる。なお、フィードスルーノイズは、一般的にゲート配線Ｇ及びデータ配線Ｄのトータル距離が長いほどフィードスルーノイズが大きく、図８（Ａ）のようにブロック分けした場合には、図８（Ｂ）に示すように、ブロックＡの方がブロックＢよりフィードスルーノイズが大きい。また、温度上昇でＴＦＴの薄膜トランジスタ７２のリーク電流が増えるので、図８（Ｃ）に示すように、フィードスルーノイズの時定数は減少する傾向にあるので、温度センサを設けて温度センサの結果に基づいてゲートオンオフタイミングの調整値を補正するようにしてもよい。
なお、当該テーブルのフィードスルーノイズを表す値としては、平均値を用いてもよいし、最大値を適用するようにしてもよい。また、ブロックは、撮影領域の中心領域を別ブロックとしてしてもよい。また、ブロックは、ゲート線ドライバを構成するゲートＩＣ単位としてもよいし、読取ＩＣ単位としてもよい。
続いて、上述のように構成された本実施の形態の作用について説明する。以下では、作用としてカセッテ制御部６９で行われる電子カセッテ制御ルーチンの一例について説明する。図９は、電子カセッテ制御ルーチンの一例の流れを示すフローチャートである。
ステップ２００では、フィードスルーノイズ（ＦＴＮ）のモニタタイミングか否かがカセッテ制御部６９によって判定され、該判定が肯定された場合にはステップ２０２へ移行し、否定された場合にはステップ２１２へ移行する。なお、該判定は、例えば、予め定めた時間経過したか否かを判定してもよいし、温度センサを設ける場合には予め定めた温度以上の温度変化があったか否かを判定するようにしてもよいし、電荷のリセットタイミングであるか否かを判定するようにしてもよい。また、上述したように、ブロック毎に扱う場合には、各ブロック毎に差分（前回のモニタ結果と今回のモニタ結果との差分）が予め定めた閾値以上か否かを判定するようにしてもよい。
ステップ２０４では、カセッテ制御部６９がゲート線ドライバ７１を制御することにより、薄膜トランジスタ７２のゲートのオンオフを行うことで電荷のリセットが行われてステップ２０６へ移行する。
ステップ２０６では、電荷リセット中のチャージアンプ７５の出力値がカセッテ制御部６９によって検出されてステップ２０８へ移行する。
ステップ２０８では、薄膜トランジスタ７２のゲートのオンオフタイミングを調整する必要があるか否か判定される。該判定は、例えば、チャージアンプ７５の出力値が予め定めた許容範囲外か否か等を判定し、該判定が肯定された場合にはステップ２０８へ移行し、否定された場合にはステップ２１０へ移行する。
ステップ２０８では、ゲートオンオフタイミングが変更されてステップ２０２へ戻って上述の処理が繰り返される。
一方、ステップ２１０では、フィードスルーノイズのモニタ結果に基づくゲートオンオフタイミングに調整されてステップ２１２へ移行する。本実施の形態では、ゲートオンオフタイミングをずらしながらチャージアンプ７５の出力を監視して、チャージアンプ７５の出力値が最小値或いは予め定めた許容範囲内の値となるゲートオンオフタイミングに調整される。調整結果の制御内容はカセッテ制御部６９に記憶し、フレーム取込時の電荷読み出しの際に記憶された制御内容に基づいてゲートオンオフタイミングを制御する。
ステップ２１２では、フレーム取込か否かカセッテ制御部６９によって判定され、該判定が否定された場合にはステップ２００へ戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定された場合にはステップ２１４へ移行する。
ステップ２１４では、１フレーム分の階調信号が順次読み込まれてステップ２１６へ移行する。すなわち、ステップ２１０で調整されたゲートオンオフタイミングに従って薄膜トランジスタ７２のゲートのオンオフが制御されて階調信号が順次読み出される。従って、ある画素の立ち下がりＦＴＮとある画素と同じデータ配線Ｄに接続された別の画素の立ち上がりＦＴＮとによってフィードスルーノイズが重複期間で確実に相殺されて、フィードスルーノイズを抑制した階調信号を得ることができる。例えば、図１０に示すように、ｎ−１行の立ち下がりＦＴＮとｎ行の立ち上がりＦＴＮが確実に相殺され、ｎ行の立ち下がりＦＴＮとｎ＋１行の立ち上がりＦＴＮがそれぞれ重複期間で確実に相殺される。
そして、ステップ２１６では、撮影終了か否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２１４に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。
このように、電荷リセット時のゲートオンオフ時のフィードスルーノイズをモニタして、モニタ結果に基づいてゲートオンオフタイミングを調整することで、フィードスルーノイズの大きさや時定数が変化しても確実に相殺してノイズを抑制することが可能となる。
なお、被験者を所定の撮影位置に位置させる際のポジショニング動画や、呼吸タイミングを合わせるためのタイミング動画では、フィードスルーノイズのモニタ結果に応じたゲートのオンオフタイミングの調整は禁止して行わず、ポジショニング動画やタイミング動画以外の動画モードや連写モード、予め定めた高フレームレートの撮影の場合に、フィードスルーノイズのモニタ結果に応じたゲートのオンオフタイミングの調整を行うようにしてもよい。
また、フレームレートに応じてフィードスルーノイズのモニタ結果に応じたゲートのオンオフタイミングの調整方法を変えるようにしてもよい。例えば、予め定めた低フレームレートでは積分時間が十分取れるので、厳密にゲートオンオフタイミングを合わせなくてもフィードスルーノイズをキャンセル可能となるので、ステップ２０６のタイミング調整が必要か否かの判定基準をフレームレートによって変更するようにしてもよい。
また、低フレームレートの場合はゲートオン時間を十分長くして、高フレームレートの場合にはゲートオン時間を短くかつ上述の重複期間をシビアにするようにゲートのオンオフタイミングを制御するようにしてもよい。
また、最初のゲートオンによるフィードスルーノイズと、最後のゲートオフによるフィードスルーノイズについてはキャンセルされないので、ダミーラインとして画像として採用しないようにカセッテ制御部６９が制御してもよい。
また、本実施の形態では、リセット時のゲートオンオフタイミングをずらしながらチャージアンプ出力７５のフィードスルーノイズをモニタして、チャージアンプ出力が最小値（又は予め定めた許容範囲内の値）となるようにゲートオンオフタイミングを調整する例を説明したが、リセット時のフィードスルーノイズの大きさや時定数をモニタして、フィードスルーノイズの大きさや時定数から、ゲートオンオフタイミングまたはゲートオン電圧を調整するようにしてもよい。この場合、フィードスルーノイズの大きさや時定数のモニタは、チャージアンプ７５の出力から求めるようにしてもよい。また、タイミングの合わせ方としては、チャージアンプ７５の積分時間内に立ち下がりＦＴＮと立ち上がりＦＴＮのピーク間が入るように調整するようにしてもよいし、半値が入るように調整するようにしてもよいし、３σが入るように調整するようにしてもよい。
ところで、上記の実施の形態では、ある画素の薄膜トランジスタ７２を駆動して電荷を読み出す読出期間の終了を含む一部と、ある画素と同じデータ配線Ｄに接続された別の画素を駆動する薄膜トランジスタ７２を駆動して電荷を読み出す読出期間の開始を含む一部とが重なる重複期間を有するように各画素の薄膜トランジスタ７２の駆動タイミングを制御することでフィードスルーノイズを抑制する場合を一例として説明したが、これに限るものではない。
例えば、図１１（Ａ）に示すように、薄膜トランジスタ１１２とキャパシタ１１４とを有して信号電荷を発生しないダミー画素ラインを備えた構成を採用して、電荷リセット時のフィードスルーノイズをモニタしてモニタ結果に応じて薄膜トランジスタ７２のゲートオン電圧等を調整するようにしてもよい。この場合には、本実施形態に対して、ダミー画素の薄膜トランジスタ１１２のオンオフを制御するための第２ゲート線ドライバ１１６を更に備え、図１１（Ｂ）に示すように、画像読み出し用の薄膜トランジスタ７２のオン時に、ダミー画素の薄膜トランジスタ１１２をオフし、画像読み出し用の薄膜トランジスタ７２のオフ時に、ダミー画素の薄膜トランジスタ１１２をオフすることによってフィードスルーノイズをキャンセルする。この構成においても、フィードスルーノイズの発生状況（大きさや時定数）が変化するとダミー画素でキャンセルできなくなってしまうので、電荷のリセット時のフィードスルーの発生状況をモニタして、モニタ結果に応じて画像読み出し用の薄膜トランジスタ１１２のゲート電圧を調整することでダミー画素によりフィードスルーノイズをキャンセルすることが可能となる。
また、図１２に示すように、上述の図１１（Ａ）のダミー画素ラインの構成を各画素に設けた構成、すなわち、本実施の形態の各画素に対して薄膜トランジスタ１１２とキャパシタ１１４とを更に設けて、信号電荷を発生しないダミーサブ画素を備えた構成を採用して、図１１と同様に、電荷リセット時のフィードスルーノイズをモニタして、モニタ結果に応じて画像読み出し用の薄膜トランジスタ１１２のゲートオン電圧等を調整するようにしてもよい。
なお、上記の実施の形態におけるフローチャートで示した処理は、プログラムとして各種記憶媒体に記憶して流通するようにしてもよい。
１０ 放射線情報システム
１６ 撮影システム
２０ 電子カセッテ
２２ 放射線照射制御ユニット
２２Ａ 放射線照射源
２４ 放射線発生装置
２６ 放射線検出器
５４ センサ部
６９ カセッテ制御部
７０ コンデンサ
７１ ゲート線ドライバ
７２ 薄膜トランジスタ
７４ ＴＦＴ基板
７５ チャージアンプ
１１２ 薄膜トランジスタ
１１６ 第２ゲート線ドライバ

Claims (22)

  1. 照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出して信号線に出力するスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器と、
    前記スイッチング素子から出力された電気信号に応じた電荷を蓄積し、蓄積した電荷を増幅した電気信号を出力する増幅手段と、
    前記電荷の読み出し以外の非画像読み出しの際に、前記スイッチング素子をオンオフしたときに前記増幅手段から出力される電気信号を検出する検出手段と、
    前記検出手段の検出結果に基づいて、前記電荷を読み出す際の前記スイッチング素子のオンオフタイミング及び前記スイッチング素子をオンするためのエネルギの少なくとも１つを制御する制御手段と、
    を備えた放射線画像撮影装置。
  2. 前記検出手段の検出結果に基づいて決定した前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つの制御内容を記憶する記憶手段を更に備え、
    前記制御手段が、前記電荷の読み出し時に、前記記憶手段に記憶された前記制御内容に従って、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御する請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
  3. 前記制御手段が、前記放射線検出器における第１画素の前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第１期間の終了を含む一部と、前記第１画素の前記スイッチング素子と同じ信号線に接続された他の第２画素を駆動する前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第２期間の開始を含む一部とが重なる重複期間を有するように各画素の前記スイッチング素子を更に制御する請求項１又は請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
  4. 前記制御手段は、前記放射線検出器の中心部に存在する画素の前記スイッチング素子を重視して前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御する請求項１〜３の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  5. 前記検出手段は、前記放射線検出器の複数の画素のうち予め定めた数画素を検出対象とし、前記制御手段が、前記数画素の検出対象の検出手段の検出結果に基づいて、前記検出手段が検出する他の画素の電気信号を補間演算によって更に算出する請求項１〜４の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  6. 前記放射線検出器の温度を検出する温度検出手段によって予め定めた温度変化が検出された場合、及び予め定めた時間が経過した場合の少なくとも一方のタイミングで前記検出手段による検出、及び前記制御手段による制御を行う請求項１〜５の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  7. 前記制御手段は、前記放射線検出器を複数のブロックに分けたブロック毎の前記検出手段の検出結果に対する予め定めた基準値と、前記検出手段の検出結果とを比較して、前記基準値に対して前記検出結果が予め定めた値以上ずれている場合に、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御する請求項１〜６の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  8. 連写撮影、または予め定めた高フレームレートの撮影の場合に、前記検出手段による検出、及び制御手段による制御を行う請求項１〜７の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  9. 被験者を所定の撮影位置に位置させる際のポジショニング動画撮影、または呼吸タイミングを合わせるためのタイミング動画撮影の場合に、前記検出手段による検出、及び前記制御手段による制御を禁止する請求項１〜８の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  10. 前記制御手段は、前記オンオフタイミング又は前記エネルギを変化させながら前記検出手段によって前記電気信号を検出するように前記オンオフタイミング又は前記エネルギを制御し、前記検出手段の検出結果が最小値又は予め定めた許容範囲内の値となるように、前記電荷を読み出す際の前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御する請求項１〜９の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置と、
    被検体を介して前記放射線検出器に放射線を照射する放射線照射手段と、
    を備えた放射線画像撮影システム。
  12. 照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部で発生された電荷を読み出して信号線に出力するスイッチング素子を含んで構成された画素が複数配列された放射線検出器と、前記スイッチング素子から出力された電気信号に応じた電荷を蓄積し、蓄積した電荷を増幅した電気信号を出力する増幅手段と、を備えた放射線画像撮影装置の前記電荷の読み出し以外の非画像読み出しの際に、前記スイッチング素子をオンオフしたときに前記増幅手段から出力される電気信号を検出手段によって検出する検出ステップと、
    前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記電荷を読み出す際の前記スイッチング素子のオンオフタイミング及び前記スイッチング素子をオンするためのエネルギの少なくとも１つを制御手段によって制御する制御ステップと、
    を有する放射線画像撮影装置の制御方法。
  13. 前記放射線画像撮影装置が、前記検出手段の検出結果に基づいて決定した前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つの制御内容を記憶する記憶手段を更に備え、前記制御ステップが、前記電荷の読み出し時に、前記記憶手段に記憶された前記制御内容に従って、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御する請求項１２に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  14. 前記制御ステップが、前記放射線検出器における第１画素の前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第１期間の終了を含む一部と、前記第１画素の前記スイッチング素子と同じ信号線に接続された他の第２画素を駆動する前記スイッチング素子を駆動して電荷を読み出す第２期間の開始を含む一部とが重なる重複期間を有するように各画素の前記スイッチング素子の駆動を前記制御手段によって更に制御する請求項１２又は請求項１３に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  15. 前記制御ステップは、前記放射線検出器の中心部に存在する画素の前記スイッチング素子を重視して前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを前記制御手段によって制御する請求項１２〜１４の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  16. 前記検出ステップは、前記放射線検出器の複数の画素のうち予め定めた数画素を前記検出手段の検出対象とし、前記制御ステップが、前記数画素の検出対象の検出手段の検出結果に基づいて、検出手段が検出する他の画素の電気信号を補間演算によって更に算出する請求項１２〜１５の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  17. 前記放射線検出器の温度を検出する温度検出手段によって予め定めた温度変化が検出された場合、及び予め定めた時間が経過した場合の少なくとも一方のタイミングで前記検出ステップ及び前記制御ステップを実行する請求項１２〜１６の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  18. 前記制御ステップは、前記放射線検出器を複数のブロックに分けたブロック毎の前記検出手段の検出結果に対する予め定めた基準値と、前記検出手段の検出結果とを比較して、前記基準値に対して前記検出結果が予め定めた値以上ずれている場合に、前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御する請求項１２〜１７の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  19. 連写撮影、または予め定めた高フレームレートの撮影の場合に、前記検出ステップ及び制御ステップを実行する請求項１２〜１８の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  20. 被験者を所定の撮影位置に位置させる際のポジショニング動画撮影、または呼吸タイミングを合わせるためのタイミング動画撮影の場合に、前記検出ステップ及び前記制御ステップの実行を禁止する請求項１２〜１９の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  21. 前記制御ステップは、前記オンオフタイミング又は前記エネルギを変化させながら前記検出ステップで前記電気信号を検出するように前記オンオフタイミング又は前記エネルギを制御し、前記検出ステップの検出結果が最小値又は予め定めた許容範囲内の値となるように、前記電荷を読み出す際の前記オンオフタイミング及び前記エネルギの少なくとも１つを制御する請求項１２〜２０の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置の制御方法。
  22. コンピュータを、請求項１〜１０の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置における前記検出手段及び前記制御手段として機能させるための放射線画像撮影プログラム。
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