JP2017184218A - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】モードの切り替え直後における画質の低下を抑制するために有利な技術を提供する。【解決手段】放射線撮像装置は、画素アレイと、複数のモードのうち選択されたモードで前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記走査回路による走査において選択される行の画素の信号を読み出す読出回路とを備える。前記複数のモードは、第１フレームレートで撮像を行う第１モードと、前記第１フレームレートより低い第２フレームレートで撮像を行う第２モードとを含む。前記第１モードの１フレーム期間において前記走査回路によって複数の行が走査される回数よりも前記第２モードの１フレーム期間において前記走査回路によって複数の行が走査される回数の方が多い。【選択図】図６

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。

現在、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる放射線撮影装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；以下、ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が普及している。放射線撮像装置は、例えば、医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のためのデジタル撮像装置として用いられている。ＦＰＤは、放射線を電気信号に変換する複数の光電変換素子がマトリクス状に配列された検出部と、検出部からの電気信号を読み出すための読出回路とを有している。

ＦＰＤで取得した画像には、検出部における容量ばらつきや読出回路のオフセットばらつきによるオフセット成分（ノイズ成分）が含まれる。そこで、放射線を曝射せずに画像の読み出しを行ってオフセット画像を取得した後、放射線を曝射してから読み出しを行って放射線画像を取得し、放射線画像からオフセット画像を減算することでオフセット成分を除去する画像補正を行う方法がある。このような画像補正は、オフセット補正と呼ばれる。

オフセット画像の取り込みについては、放射線画像の撮影前に予めオフセット画像を読み込んでおき、その情報を記憶させておく方式と、放射線画像の取得の直前または直後に取得する方式がある。ＦＰＤを用いて動画撮影を行う場合、オフセット画像を放射線画像の取得の直前または直後に取得する方式では、予め取得しておく方式に比べ、撮影間隔が２倍になる上に、ノイズが√２倍になってしまう。近年、ＦＰＤを用いた動画撮影では、低ノイズ化・高フレームレート化が求められており、オフセット画像を予め取得しておく方法が有利である。このような方式において、オフセット画像は、撮影モード毎に準備され、撮影モードに応じて、オフセット画像が切り替えられる。

しかし、撮影モードが切り替わった直後はオフセット成分が過渡的に変化することが分かっている。また、この過渡的な変化は、再現性が高いものではないので、予め取得しておいたオフセット画像を使用して撮影モード切り替え直後の放射線画像を補正しても、正しく補正を行うことは難しく、結果的に画像にアーチファクトが重畳してしまう。

特許文献１には、過渡的に変化する成分を補正するための過渡オフセット画像データを予め取得し、例えば、撮影モード切り替え直後の数枚の放射線画像を過渡オフセット画像データも用いて補正を行うことが開示されている。

特開２０１４−１０８２８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、撮影の前に予め全ての撮影モード切り替えパターンで過渡オフセット画像データを取得する必要があり、そのデータの取得に時間がかかってしまう。また、過渡オフセット画像データが膨大になる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、モードの切り替え直後における画質の低下を抑制するために有利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、複数の行および複数の列を構成するように複数の画素が配列された画素アレイと、複数のモードのうち選択されたモードで前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記走査回路による走査において選択される行の画素の信号を読み出す読出回路と、を備える放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、前記複数のモードは、第１フレームレートで撮像を行う第１モードと、前記第１フレームレートより低い第２フレームレートで撮像を行う第２モードとを含み、前記第１モードの１フレーム期間において前記走査回路によって前記複数の行が走査される回数よりも前記第２モードの１フレーム期間において前記走査回路によって前記複数の行が走査される回数の方が多い。

本発明によれば、モードの切り替え直後における画質の低下を抑制するために有利な技術が提供される。

本発明の一つの実施形態の放射線撮像システムの構成を示す図。 図１の放射線撮像システムの放射線撮像装置における撮像部の等価回路を例示する図。 図１の放射線撮像システムおよび放射線撮像装置の動作方法を例示する図。 モードの変更に伴うオフセット成分の過渡的な変化を例示する図。 第１モードの動作を例示する図。 第２モードの動作を例示する図。 第３モードの動作を例示する図。

以下、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。なお、放射線の範疇には、Ｘ線の他、α線、β線、γ線なども含まれうる。

図１には、本発明の一つの実施形態の放射線撮像システムＲＩＳの構成が示されている。放射線撮像システムＲＩＳは、Ｘ線等の放射線を被検体に照射し被検体を透過したＸ線を検出することによって被検体の放射線画像を得る。放射線撮像システムＲＩＳは、例えば、放射線源１１２、曝射制御装置１１３、制御装置１１１および放射線撮像装置１００を備えうる。曝射制御装置１１３は、操作者による曝射指令に応答して放射線源１１２に放射線を発生させる。制御装置１１１は、放射線撮像装置１００を制御し、また、放射線撮像装置１００から放射線画像を取得する。また、制御装置１１１は、曝射制御装置１１３を制御する。

放射線撮像装置１００は、放射線画像を撮像する撮像部１０４、制御装置１１１との通信を行う通信部１０７、撮像部１０４を制御する制御部１０６、撮像部１０４に電力を供給する電源部１０８を備えうる。また、放射線撮像装置１００は、撮像部１０４から出力された画像を解析する解析部１０９、画像の演算処理を行う処理部１０５を備えうる。放射線撮像装置１００の構成要素の一部は、制御装置１１１に組み込まれてもよいし、放射線撮像装置１００および制御装置１１１は、一体化されてもよい。例えば、図１に示された例では、解析部１０９および処理部１０５が放射線撮像装置１００に組み込まれているが、解析部１０９および処理部１０５は、制御装置１１１に組み込まれてもよい。

撮像部１０４は、例えば、画素アレイ１０１、走査回路１０２および読出回路１０３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複数の画素が配列されて構成される。走査回路１０２は、複数のモード（撮影モード）のうち選択されたモードに従って画素アレイ１０１の複数の行を走査する。読出回路１０３は、画素アレイ１０１から信号を読み出す。より具体的には、読出回路１０３は、画素アレイ１０１の複数の行のうち走査回路１０２による走査において選択される行の画素の信号を読み出す。画素アレイ１０１からの信号の読出は、画素アレイ１０１から出力される信号を処理し、該信号に対応する信号を出力することを意味する。

図２には、撮像部１０４の等価回路が例示的に示されている。画素ＰＩＸは、例えば、放射線又は光を電荷に変換する変換素子２０１と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子２０２とを含みうる。一例において、変換素子２０１は、変換素子２０１に照射された光を電荷に変換する光電変換素子であり、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードまたはＭＩＳ型フォトダイオードである。また、変換素子２０１としては、放射線を光電変換素子が検知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が採用されうる。

スイッチ素子２０２としては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタ、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が採用されうる。変換素子２０１の一方の電極はスイッチ素子２０２の２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は共通のバイアス線Ｖｓを介して電源部１０８と電気的に接続される。図２では、変換素子２０１を相互に区別するために、変換素子２０１にＳｉｊ（ｉは行の番号、ｊは列の番号を示す）の符号が付されている。また、スイッチ素子２０２を相互に区別するために、スイッチ素子２０２にＴｉｊ（ｉは行の番号、ｊは列の番号を示す）の符号が付されている。

１つの行を構成する複数の画素ＰＩＸのスイッチ素子２０２の制御端子は、当該行の駆動線Ｇｉ（ｉは行の番号）に接続されている。例えば、第１行を構成する複数の画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１ｎの制御端子は、第１行の駆動線Ｇ１に電気的に接続されている。したがって、走査回路１０２による画素アレイ１０１の複数の画素ＰＩＸの駆動の最小単位は、１つの行を構成する画素ＰＩＸである。

１つの列を構成する複数の画素ＰＩＸのスイッチ素子２０２の他方の主端子は、当該列の信号線Ｓｉｇｊ（ｊは列の番号）に接続されている。例えば、第１列を構成する複数の画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔｍ１の主端子は、第１列の信号線Ｓｉｇ１に電気的に接続されている。スイッチ素子２０２が導通状態である間は、変換素子２０１の電荷に応じた電気信号が信号線Ｓｉｇｊを介して読出回路１０３に出力される。複数の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎは、読出回路１０３に電気的に接続される。

読出回路１０３は、画素アレイ１０１から複数の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎを介して並列に出力された複数の電気信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路２００を含む。各増幅回路２００は、例えば、積分増幅器２０３と、可変増幅器２０４と、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、信号線Ｓｉｇｊを介して出力された電気信号を増幅する。可変増幅器２０４は、積分増幅器２０３からの電気信号を増幅する。サンプルホールド回路２０５は、可変増幅器２０４からの電気信号をサンプルしホールドする。バッファアンプ２０６は、サンプルホールド回路２０５からの電気信号をバッファリングする。

積分増幅器２０３は、例えば、演算増幅器２１１と、積分容量２１２と、リセットスイッチ２１３とを含みうる。演算増幅器２１１は、信号線Ｓｉｇｊを介して提供される電気信号を受ける反転入力端子と、基準電源１１０から基準電圧Ｖｒｅｆを受ける非反転入力端子と、出力端子とを有する。積分容量２１２およびリセットスイッチ２１３は、反転入力端子と出力端子との間に並列に配置される。積分容量２１２は、可変の容量値Ｃｆを有しうる。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２２１と、サンプリング容量２２２とによって構成されうる。

読出回路１０３は、更に、マルチプレクサ２０７と、バッファ増幅器２０８と、Ａ／Ｄ変換器２０９とを含みうる。マルチプレクサ２０７は、複数の増幅回路２００から並列に出力される電気信号を順次に選択して出力して画像信号として出力する。バッファ増幅器２０８は、マルチプレクサ２０７から出力される画像信号をインピーダンス変換して画像信号Ｖｏｕｔとしてのアナログ電気信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器２０９は、バッファ増幅器２０８から出力された画像信号Ｖｏｕｔをデジタルの画像データに変換し、処理部１０５および解析部１０９に提供する。

走査回路１０２は、制御部１０６から供給される制御信号（Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ）に応じて駆動信号Ｇｉを発生し駆動線Ｇｉに出力する。なお、本明細書では、信号線とその信号線に出力される信号に同一の符号が付されている。駆動信号Ｇｉは、画素ＰＩＸのスイッチ素子２０２を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍ、または、スイッチ素子２０２非道通状態とする非導通電圧Ｖｓｓを有する。

一例において、走査回路１０２は、シフトレジスタを含みうる。制御信号Ｄ−ＣＬＫは、シフトレジスタにシフト動作をさせるシフトクロックであり、制御信号ＤＩＯは、シフトレジスタが転送するパルス、ＯＥは、シフトレジスタの出力端を制御する信号である。また、制御部１０６は、読出回路１０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ、及び制御信号ＣＬＫを供給することによって、読出回路１０３を制御する。ここで、制御信号ＲＣは積分増幅器２０３のリセットスイッチ２１３を制御し、制御信号ＳＨはサンプルホールド回路２０５のサンプリングスイッチ２２１を制御し、制御信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０７を制御する。

図３には、放射線撮像システムＲＩＳおよび放射線撮像装置１００の動作方法が例示的に示されている。放射線撮像装置１００の電源が投入されると、工程Ｓ３０１において、放射線撮像装置１００は、放射線撮像装置１００の動作の安定化のための立ち上げ動作が行われる。この動作は、制御部１０６によって制御されうる。立ち上げ動作では、暗電流に起因して蓄積される電荷を除去するリセット動作が行われうる。リセット動作は、スイッチ素子２０２を導通させることによって、変換素子２０１に蓄積されている電荷をリセットする動作である。リセット動作は、画素アレイ１０１を構成する複数の行を少なくとも１つの行を単位として走査回路１０２が走査することよってなされうる。一例において、リセット動作では、リセットスイッチ２１３が導通状態にされ、演算増幅器２１１がボルテージフォロアの状態にされることによって信号線Ｓｉｇｊが基準電圧Ｖｒｅｆに固定される。この状態で、スイッチ素子２０２が導通状態にされることによって変換素子２０１に蓄積された電荷が除去され、変換素子２０１の電圧がリセットされる。

工程Ｓ３０２では、オフセット画像を取得する動作が行われる。この動作は、制御部１０６によって制御されうる。オフセット画像は、放射線撮像装置１００に対して放射線が照射されない状態で撮像動作を行うことによって取得される。オフセット画像は、複数回（例えば、３０回）の撮像を行い、得られた画像を処理（例えば、加算平均）することにとって得られる。撮像動作は、画素アレイ１０１の複数の画素ＰＩＸに電荷を蓄積させた後に、走査回路１０２によって画素アレイ１０１の複数の行を順に選択（走査）し、選択された行の画素ＰＩＸの信号を読出回路１０３によって読み出す動作を含む。

放射線撮像装置１００は、複数のモード（撮影モード）を有する。モードを指定する情報は、操作者によって操作される制御装置１１１を介して制御部１０６に通知されうる。複数のモードは、例えば、フレームレート（単位時間当たりのフレーム取得数（撮像回数））、読出回路１０３の信号増幅率（ゲイン）、画素加算数（ビニング）、撮像範囲の少なくともいずれかが互いに異なる。複数のモードは、例えば、第１フレームレートで放射線画像を撮像する第１モードと、該第１フレームレートより遅い第２フレームレートで放射線画像を撮像する第２モードとを含みうる。換言すると、第１モードは、第１期間で１フレーム分の放射線画像を撮像するモードであり、第２モードは、第１期間より長い第２期間で１フレーム分の放射線画像を撮像するモードである。複数のモードは、第１モードおよび第２モードの他に、１または複数の他のモードを含みうる。

オフセット画像は、複数のモードのそれぞれに関して取得される。例えば、制御部１０６は、第１モードに設定された状態でオフセット画像を取得し、第２モードに設定された状態でオフセット画像を取得するように制御を実行する。

工程Ｓ３０２においてオフセット画像を取得した後に、工程Ｓ３０３において、制御部１０６は、操作者によって設定されたモードで透視撮影（動画の撮像）を実行する。具体的には、制御部１０６は、操作者によって設定されたモードによって規定されているフレームレート、信号増幅率（ゲイン）、画素加算数（ビニング）、撮像範囲に従って撮像動作を繰り返す。透視撮影では、放射線源１１２から断続的に放射線が照射され、放射線撮像装置１００は、放射線の照射に同期して撮像動作を繰り返す。

ここで、長時間にわたって透視撮影を行うと、環境温度の変化等により、放射線撮像装置１００によって撮像される画像に含まれるオフセット成分が変化し、正しいオフセット補正ができなくなり、画像にアーチファクトが生じうる。そこで、工程Ｓ３０５では、制御部１０６は、オフセット画像を更新するかどうかを決定する。オフセット画像の更新は、制御部１０６が透視撮影の時間や温度等に応じて決定してもよいし、操作者からの指示に従って決定してもよい。オフセット画像を更新すると決定された場合、工程Ｓ３０２に戻って、オフセット画像が再取得される。オフセット画像を再取得する場合には、放射線源１１２による放射線の断続的な照射が停止される。オフセット画像の再取得が終了した後、工程Ｓ３０３における透視撮影に戻る。

透視撮影は、いつでも終了することができる。また、透視撮影中にモードを変更することができる。透視撮影を終了する場合は、放射線源１１２からの放射線の断続的な照射が停止され、放射線撮像装置１００は、撮像動作を停止する。操作者が制御装置１１１に対してモードの変更を指示すると、モードの変更を要求する指令が制御装置１１１から放射線撮像装置１００の制御部１０６に送られうる。制御部１０６は、工程Ｓ３０７において、制御装置１１１からの指令に応じてモードを変更する。また、操作者が制御装置１１１に対してモードの変更を指示すると、制御装置１１１は、曝射制御装置１１３に対して、放射線源１１２による放射線の発生を一時的に停止させる指令を送り、放射線の発生を一時的に停止させる。放射線撮像装置１００においてモードが変更され、透視撮影を再開することができる状態になると、制御装置１１１は、曝射制御装置１１３に対して、放射線源１１２による放射線の照射を開始させる指令を送る。これにより、工程Ｓ３０３において、新たなモードでの透視撮影が開始される。放射線撮像装置１００の制御部１０６は、あるフレームの画像を読出回路１０３で読み出している際にモードの変更の指令を受けた場合、そのフレームの画像の読出が終了した後にモードを変更する。

前述のように、モードが変更された直後は、オフセット成分が過渡的に変化することが分かっている。また、過渡的な変化の時間は比較的長い時間にわたるので、過渡状態におけるオフセット補正のためのオフセット画像を準備していたとしても、正しいオフセット補正を行うことは難しく、出力画像にアーチファクトが重畳してしまう。

本発明者は、過渡的に変化するオフセット成分は、モードの切り替えの前後におけるフレームレートの差（変化量）に相関を有することを確認した。具体的には、モードの切り替えの前後におけるフレームレートの差が大きい場合は、過渡的に変化するオフセット成分が大きく、過渡的な変化が終了するまでに要する時間が長くなる。一方、モードの切り替えの前後におけるフレームレートの差が小さい場合は、過渡的に変化するオフセット成分が小さく、過渡的な変化が終了するまでに要する時間が短くなる。

図４には、モードの変更に伴うオフセット成分の過渡的な変化が例示されている。モードＡ、Ｃは、高フレームレートのモードであり、互いにフレームレートが同じである。モードＢは、低フレームレートのモードであり、モードＡ、Ｃよりもフレームレートが低い。モードＡからモードＢへの変更の直後、および、モードＢからモードＡへの変更の直後のオフセット成分の過渡的な変化は大きく、変化が終了するまでに要する時間が長い。一方、フレームレートの変更を伴わないモードの変更であるモードＡからモードＣへの変更では、オフセットの成分の過渡的な変化は小さく、変化が終了するまでに要する時間が短い。モードＡとモードＣとは、例えば、読出回路１０３の信号増幅率（ゲイン）または画素加算数（ビニング）が異なり、フレームレートが互いに等しいモードである。

以上の結果より、モード変更によるオフセット成分の過渡的な変化の大きさは、単位時間あたりの各スイッチ素子２０２のトグルの回数、換言すると、単位時間あたりの走査回路１０２による画素アレイ１０１の走査の回数に対して強い相関を有すると考えられる。スイッチ素子２０２のトグルとは、スイッチ素子２０２をオン・オフする動作を意味する。走査回路１０２による画素アレイ１０１の走査は、画素アレイ１０１の複数の行を順に選択し、選択された行の画素ＰＩＸのスイッチ素子２０２をオフ状態（非導通状態）からオン状態（導通状態）にすることを意味する。

つまり、単位時間あたりの走査回路１０２による画素アレイ１０１の走査の回数をモードの変更によって変化させないことによってモードの変更に伴うオフセット成分の変化を抑えることができる。走査回路１０２による画素アレイ１０１の走査は、画素ＰＩＸ（変換素子２０１）のリセット動作においても、画素ＰＩＸからの信号の読出においてもなされる。そこで、フレームレートが低いモードにおける１フレームあたりのリセット動作の回数を増やせば、フレームレートの変更を伴うモードの変更があっても、それによるオフセット成分の変化を小さくすることができる。

図５、図６には、上記の思想に基づいて２つのモードにおける動作が例示されている。ここでは、第１フレームレートで放射線画像を撮像する第１モードと、該第１フレームレートより低い第２フレームレートで放射線画像を撮像する第２モードとを考える。図５には第１モードの動作が例示され、図６には第２モードの動作が例示されている。まず、第１モードの動作を説明する。第１モードの１フレーム期間は、照射された放射線に応じた信号を複数の画素ＰＩＸが蓄積する蓄積期間と、走査回路１０２によって複数の行を走査しながら読出回路１０３によって画素アレイ１０１から１フレーム分の信号を読み出す読出期間とを含む。蓄積期間における動作を蓄積動作といい、読出期間における動作を読出動作という。蓄積期間中は全ての画素ＰＩＸのスイッチ素子２０２に非導通電圧Ｖｓｓが与えられており、全ての画素ＰＩＸのスイッチ素子２０２は非導通状態となる。蓄積期間が終了すると、読出期間に移行する。読出期間では、走査回路１０２によって画素アレイ１０１の複数の行を走査しながら読出回路１０３によって画素アレイ１０１の複数の画素ＰＩＸから信号が読み出される。走査回路１０２による走査は、第１行の駆動線Ｇ１から第ｍ行の駆動線Ｇｍまでを順に選択する動作である。即ち、読出期間では、走査回路１０２によって第１行の駆動線Ｇ１から第ｍ行の駆動線Ｇｍまでに対して順に導通電圧Ｖｃｏｍが供給され（即ち、第１行から第ｍ行を順に選択され）、選択された行の画素ＰＩＸの信号が読出回路１０３によって読み出される。以上のようにして、第１モードでは、１フレーム期間において、画素アレイ１０１の複数の行が１回だけ走査される。

次に、第２モードの動作を説明する。第２モードの１フレーム期間は、照射された放射線に応じた信号を複数の画素ＰＩＸが蓄積する蓄積期間と、走査回路１０２によって複数の行を走査しながら読出回路１０３によって画素アレイ１０１から１フレーム分の信号を読み出す読出期間とを含む。また、第２モードの１フレーム期間は、１または複数のリセット期間を含む。１つのリセット期間は、画素アレイ１０１の複数の画素ＰＩＸがリセットされるように走査回路１０２によって画素アレイ１０１の複数の行を走査する期間である。リセット期間における動作をリセット動作という。

第２モードにおける蓄積期間は、第１モードにおける蓄積期間より長く、そのために、第２モードのフレームレートは、第１モードのフレームレートより低い。したがって、第２モードにおける１フレーム期間が蓄積期間と読出期間とを含むだけでは、単位時間あたりに画素アレイ１０１が走査される回数が第１モードより小さくなる。そこで、第２モードでは、１フレーム期間は、蓄積期間および読出期間の他にリセット期間を含む。これにより、第１モードの１フレーム期間において走査回路１０２によって画素アレイ１０１の複数の行が走査される回数よりも第２モードの１フレーム期間において走査回路１０２によって画素アレイ１０１の複数の行が走査される回数の方が多くなる。

動画の撮像においては複数のフレーム期間が連続しているので、リセット期間は、読出期間の後に設けられてもよいし、蓄積期間の前に設けられてもよい。第２モードの読出期間における読出動作は、第１モードの読出動作を同様である。リセット期間では、走査回路１０２が第１行の駆動線Ｇ１から第ｍ行の駆動線Ｇｍまでを走査する。即ち、リセット期間では、走査回路１０２が第１行の駆動線Ｇ１から第ｍ行の駆動線Ｇｍまでに対して順に導通電圧Ｖｃｏｍを供給し（即ち、第１行から第ｍ行を順に選択し）、選択された行の画素ＰＩＸの変換素子２０１がリセットされる。

第２モードの１フレーム期間が複数のリセット期間を含む場合、該複数のリセット期間のうち最後のリセット期間における走査時間（走査回路１０２が画素アレイ１０１の複数の行を走査するために要する時間。）は、第２モードの読出期間における走査時間（走査回路１０２が画素アレイ１０１の複数の行を走査するために要する時間。）と同じであることが好ましい。より具体的には、リセット期間の走査と読出期間における走査とで、同時に選択される行の数を同じにし、かつ、ある行の選択の開始から次の行の選択の開始までの時間（ラインタイム）を同じにすることが好ましい。

最後のリセット期間における走査時間とその後の読出期間における走査時間とが異なる場合、最後のリセット期間における第ｉ行のリセットからその後の読出期間における第ｉ行の読み出しまでの時間が複数の行の間で互いに異なってしまう。このため、時間積分で重畳するアーチファクト成分（例えば、暗電流や残像）が各行で異なってしまい、画像にアーチファクトが重畳してしまったり、アーチファクト補正が難しくなったりしてしまう。

最後のリセット期間における走査時間とその後の読出期間における走査時間とを同じにすることで、アーチファクトを低減し、または簡便に補正を行うことが可能になり、高品質な画像を提供することができる。

また、１フレーム期間における複数のリセット期間のうち最後のリセット期間よりも前のリセット期間の走査時間は、該最後のリセット期間の走査時間よりも短いことが好ましい。例えば、第１フレーム期間における複数のリセット期間のうち最後のリセット期間よりも前のリセット期間の走査時間は、該最後のリセット期間の走査時間の１／５以下であることが好ましい。あるいは、１フレーム期間における複数のリセット期間のうち最後のリセット期間よりも前のリセット期間では、走査回路１０２は、少なくとも２つの行を単位として画素アレイ１０１の複数の行を走査してもよい。このような制御は、走査時間を短縮し走査回数を増やすために有利であり、モード間における単位時間当たりの走査回数の差を低減するために有利である。

モード間において、単位時間あたりの走査回数の差がないことが理想的である。しかし、低フレームレートのモードにおける１フレーム期間内にリセット期間を挿入することによって、高フレームレートの第１モードと低フレームレートの第２モードとにおける単位時間当たりの走査回数の差が小さくなれば、相応の効果が得られる。

以上のように、モード間における単位時間あたりの走査回数の差が小さくなるように他のモードよりもフレームレートが低いモードのフレーム期間にリセット期間を挿入することで、モードの変更時におけるオフセット成分の過渡的な変化を低減することができる。これにより、過渡的な変化時の画像のオフセット補正のための大量のオフセット画像を取得するための時間やそれを保持するためのメモリ領域を削減することができる。

ここまでの説明では、低フレームレートのモードにおける１フレーム期間にリセット期間を挿入することによって、高フレームレートの第１モードと低フレームレートの第２モードとにおける単位時間当たりの走査回数の差が小さくされる。しかしながら、１フレーム期間にダミーの読出期間を挿入することによっても同様の効果が得られる。ダミーの読出期間は通常の読出期間と同様でありうるが、ダミーの読出期間に読出回路１０３によって読み出された信号は通常は使用されないであろう。あるいは、１フレーム期間に、画素ＰＩＸをリセットすることなく複数の行を走査する走査期間を挿入してもよい。あるいは、１フレーム期間にリセット期間、ダミーの読出期間および走査期間の少なくとも１つを挿入してもよい。あるいは、１フレーム期間に、ダミーの読出期間および走査期間の少なくとも１つを挿入し、その後にリセット期間を挿入してもよい。

以下、３つ以上のモードを有する場合の動作について例示する。

まず、放射線撮像装置１００が第１モード、第２モード、第３モードを有し、各モードのフレームレートが、第１モード＞第３モード＞第２モード、である場合について説明する。第１モードおよび第２モードは、上記の関係を有するものとする。図７には、第３モードにおける動作が例示されており、第３モードにおけるリセット動作の回数は１回となっている。第３モードは、１フレーム期間におけるリセット動作の回数が第２モードにおける１フレーム期間におけるリセット動作の回数よりも多く、第1モードにおける１フレーム期間におけるリセット動作の回数よりも少ないことが好ましい。リセット動作の回数は、第１モード、第２モード、第３モードで単位時間あたりの走査回数の差が小さくなるように、好ましくは当該差がなくなるように決定される。図７に示す第３モードにおいては、リセット動作の回数が１回であるため、リセット期間における走査時間は、読出期間における走査時間と同じであることが好ましい。より具体的には、リセット期間の走査と読出期間における走査とで、同時に選択される行の数を同じにし、かつ、ある行の選択の開始から次の行の選択の開始までの時間（ラインタイム）を同じにすることが好ましい。このような制御は、前述したように、アーチファクトを低減し、または簡便に補正することを可能にし、高品質な画像を提供するために有利である。

次に、放射線撮像装置１００が第１モード、第２モード、第４モードを有し、各モードのフレームレートが、第１モード≒第４モード＞第２モードである場合について説明する。第１モードおよび第２モードは、上記の関係を有するものとする。第４モードの動作は、基本的には第１モードの動作と同様で、第２モードで実施するようなリセット動作は必要ない。これは、例えば第１モードから第４モードにモード切り替えを行った場合でも、フレームレートの差が小さければ過渡的に変化する成分によるアーチファクトも小さくなるためである。

Claims (12)

1. 複数の行および複数の列を構成するように複数の画素が配列された画素アレイと、複数のモードのうち選択されたモードに従って前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記走査回路による走査において選択される行の画素の信号を読み出す読出回路と、を備える放射線撮像装置であって、
   前記複数のモードは、第１フレームレートで撮像を行う第１モードと、前記第１フレームレートより低い第２フレームレートで撮像を行う第２モードとを含み、
   前記第１モードの１フレーム期間において前記走査回路によって前記複数の行が走査される回数よりも前記第２モードの１フレーム期間において前記走査回路によって前記複数の行が走査される回数の方が多い、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記第１モードの１フレーム期間は、照射された放射線に応じた信号を前記複数の画素が蓄積する蓄積期間と、前記走査回路によって前記複数の行を走査しながら前記読出回路によって前記画素アレイから１フレーム分の信号を読み出す読出期間とを含み、
   前記第２モードの１フレーム期間は、照射された放射線に応じた信号を前記複数の画素が蓄積する蓄積期間と、前記走査回路によって前記複数の行を走査しながら前記読出回路によって前記画素アレイから１フレーム分の信号を読み出す読出期間と、前記複数の画素がリセットされるように前記走査回路によって前記複数の行を走査するリセット期間を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記第２モードの１フレーム期間は、前記リセット期間を含む複数のリセット期間を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記第２モードにおける前記複数のリセット期間のうち最後のリセット期間において前記走査回路が前記複数の行を走査するために要する時間は、前記第２モードにおける前記読出期間において前記走査回路が前記複数の行を走査するために要する時間と同じである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記第２モードにおける前記複数のリセット期間のうち前記最後のリセット期間において前記走査回路が前記複数の行の走査を行うときと、前記第２モードにおける前記読出期間において前記走査回路が前記複数の行の走査を行うときと前記走査回路が同時に選択する行の数が同じである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記第２モードにおける前記複数のリセット期間のうち前記最後のリセット期間において前記走査回路が前記複数の行の走査を行うときと、前記第２モードにおける前記読出期間において前記走査回路が前記複数の行の走査を行うときとで、ある行の選択の開始から次の行の選択の開始までの時間が同じである
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記複数のリセット期間のうち最後のリセット期間よりも前のリセット期間は、前記最後のリセット期間よりも、前記走査回路が前記複数の行を走査するために要する時間が短い、
   ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記複数のリセット期間のうち前記最後のリセット期間よりも前のリセット期間では、前記走査回路は、少なくとも２つの行を単位として前記複数の行を走査する、
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 動画を撮像している際に前記第１モードおよび前記第２モードの一方から前記第１モードおよび前記第２モードの他方に変更する制御部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 放射線を発生する放射線源と、
    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と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
11. 複数の行および複数の列を構成するように複数の画素が配列された画素アレイと、複数のモードのうち選択されたモードに従って前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記走査回路による走査において選択される行の画素の信号を読み出す読出回路と、を備える放射線撮像装置の動作方法であって、
    前記複数のモードは、第１フレームレートで撮像を行う第１モードと、前記第１フレームレートより低い第２フレームレートで撮像を行う第２モードとを含み、
    前記第１モードの１フレーム期間において前記走査回路によって前記複数の行が走査される回数よりも前記第２モードの１フレーム期間において前記走査回路によって前記複数の行が走査される回数の方が多い、
    ことを特徴とする放射線撮像装置の動作方法。
12. 前記第１モードの１フレーム期間は、照射された放射線に応じた信号を前記複数の画素が蓄積する蓄積期間と、前記走査回路によって前記複数の行を走査しながら前記読出回路によって前記画素アレイから１フレーム分の信号を読み出す読出期間とを含み、
    前記第２モードの１フレーム期間は、照射された放射線に応じた信号を前記複数の画素が蓄積する蓄積期間と、前記走査回路によって前記複数の行を走査しながら前記読出回路によって前記画素アレイから１フレーム分の信号を読み出す読出期間と、前記複数の画素がリセットされるように前記走査回路によって前記複数の行を走査するリセット期間を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の放射線撮像装置の動作方法。

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