JP2019217198A - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】露出制御を行う放射線撮像装置の消費電力の抑制に有利な技術を提供する。【解決手段】放射線画像を生成するための複数の画素を含む撮像部と、撮像部に入射する放射線の入射線量のモニタのために放射線を検出する検出部と、撮像部および検出部から信号を読み出し、読み出した信号に基づく信号を出力する処理を行う処理部と、処理部を制御する制御部と、を含む放射線撮像装置であって、制御部は、放射線の照射が開始される前に、処理部を第１の電力消費モードで動作させ、第１の電力消費モードにおいて、処理部に複数の画素をリセットするリセット動作を行わせ、撮像部への放射線の照射開始を示す開始情報に応じて、処理部を第１の電力消費モードよりも電力消費が多い第２の電力消費モードで動作させ、第２の電力消費モードにおいて、処理部に検出部から読み出した信号に基づく入射線量のモニタを行うための信号の出力を開始させる。【選択図】図５

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法およびプログラムに関する。

放射線を電気信号に変換する変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子とを組み合わせた画素が２次元アレイ状に配された画素アレイを含む放射線撮像装置が、広く利用されている。こうした放射線撮像装置において、放射線の照射中に、放射線撮像装置に入射する放射線の入射線量をモニタし露出制御を行うことが知られている。特許文献１には、撮影準備の指示に従って、所定の間隔で画像取得用の画素をリセットするリセット動作を行うとともに、入射線量をモニタする線量検出部から信号を読み出し、放射線の照射開始を検出する動作を開始する放射線撮影装置が示されている。

特開２０１３−１３８８２９号公報

放射線画像の撮像において、撮影準備の指示に従ってリセット動作を開始してから実際に撮影が行われるまで、数秒から数十分の時間が掛かる場合がある。撮影準備の指示から実際に撮影が開始されるまでの時間が長くなると、放射線の照射開始を検出するための動作によって大きく電力を消費してしまう可能性がある。

本発明は、露出制御を行う放射線撮像装置の消費電力の抑制に有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、放射線画像を生成するための複数の画素を含む撮像部と、撮像部に入射する放射線の入射線量のモニタのために放射線を検出する検出部と、撮像部および検出部から信号を読み出し、読み出した信号に基づく信号を出力する処理を行う処理部と、処理部を制御する制御部と、を含む放射線撮像装置であって、制御部は、放射線の照射が開始される前に、処理部を第１の電力消費モードで動作させ、第１の電力消費モードにおいて、処理部に複数の画素をリセットするリセット動作を行わせ、撮像部への放射線の照射開始を示す開始情報に応じて、処理部を第１の電力消費モードよりも電力消費が多い第２の電力消費モードで動作させ、第２の電力消費モードにおいて、処理部に検出部から読み出した信号に基づく入射線量のモニタを行うための信号の出力を開始させることを特徴とする。

上記手段によって、露出制御を行う放射線撮像装置の消費電力の抑制に有利な技術を提供する。

本発明の実施形態に係る放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の構成例を示す等価回路図。 図２の放射線撮像装置の画素の構造例を示す平面図。 図２の放射線撮像装置の読出部の構成例を示す等価回路図。 図２の放射線撮像装置の動作例を説明するタイミング図。 図２の放射線撮像装置の変形例を示す等価回路図。 図６の放射線撮像装置の電流検知回路の構成例を示す等価回路図。 図６の放射線撮像装置の動作例を説明するタイミング図。 図２の放射線撮像装置の変形例を示す等価回路図。 図９の放射線撮像装置の動作例を説明するタイミング図。 図２、６、９の放射線撮像装置の動作例を説明するフロー図。 図２、６、９の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を示す図。

以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

第１の実施形態
図１〜５（ｂ）、１１（ａ）を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置１３の構成および動作について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の放射線撮像装置１３を用いた放射線撮像システムＳＹＳの構成例を示すブロック図である。放射線撮像システムＳＹＳは、放射線源を含む放射線照射ユニット１１、放射線撮像システムＳＹＳをユーザ（例えば、医師や放射線技師）が使用する際に操作や設定などを行う制御用コンソール１２、放射線撮像装置１３を含む。

放射線撮像装置１３は、放射線によって形成される放射線画像を撮像するように構成されている。放射線画像は、放射線照射ユニット１１に含まれる放射線源から照射され被検体を透過した放射線によって形成されうる。放射線撮像装置１３は、制御部２１、読出部２２、駆動部２３および撮像部２４を含む。また、放射線撮像装置１３は、放射線撮像装置１３の外部の放射線照射ユニット１１や制御用コンソール１２と、有線や無線などの適当な通信方法を用いて接続されている。制御用コンソール１２には、ユーザが放射線の照射開始を指示するための放射線曝射スイッチが接続されている。放射線曝射スイッチは、例えば、２段式のスイッチになっている。１段目の放射線曝射スイッチが押されると、放射線照射ユニット１１に含まれる放射線源が暖気動作に入り、２段目の放射線曝射スイッチが押されると、所定の条件を満たした場合、放射線照射ユニット１１の放射線源から放射線が照射される。

本実施形態において、制御部２１は、信号制御部２１１、電源部２１２を含み、放射線撮像装置１３の動作を制御する。より具体的には、制御部２１は、駆動部２３および読出部２２の動作を制御し、駆動部２３および読出部２２を、撮像部２４から信号を読み出し、読み出した信号に基づく信号を出力する処理を行う処理部として機能させる。つまり、駆動部２３は、制御部２１の制御に従って、撮像部２４に配される画素を駆動し、画素で生成された信号を読出部２２に読み出す。読出部２２は、読み出された信号を出力する処理を行い、露出制御（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＥＣ）のために撮像部２４に入射する放射線の入射線量のモニタや放射線画像の生成に用いる信号を生成する。このため、以下、本明細書において、駆動部２３および読出部２２のことを「処理部」と記載する場合がある。換言すると、本明細書における「処理部」は、駆動部２３および読出部２２を含む。放射線撮像装置１３の制御部２１による制御は、放射線照射ユニット１１や制御用コンソール１２から放射線撮像装置１３に入力される信号や情報などに基づいて実施されうる。また、放射線撮像装置１３の制御部２１による制御は、放射線撮像装置１３の内部の撮像部２４などで生成される信号や情報などに基づいて実施されてもよい。また、本実施形態において、撮像部２４に入射する放射線の入射線量のモニタすることによって露出制御を行う例を説明するが、これに限られることはない。例えば、撮像部２４に入射する放射線の入射線量をモニタすることによって取得した放射線量が、被検体に入射した放射線量を推定することに用いられてもよい。

信号制御部２１１は、放射線照射ユニット１１や制御用コンソール１２から入力する信号や、放射線撮像装置１３の内部で生成される信号を元に、電源部２１２、読出部２２、駆動部２３へ制御信号を与える。電源部２１２は、外部電源や、放射線撮像装置１３内に設置された電池（不図示）などから電力の供給を受け、ＤＣＤＣコンバータやレギュレーターなどを用いて利用可能な電圧などに変換し、制御部２１、読出部２２、駆動部２３、撮像部２４などに供給する。また、電源部２１２は、信号制御部２１１からの信号に従って、読出部２２、駆動部２３、撮像部２４への電力の供給有無や供給する電力量を制御する。つまり、制御部２１は、駆動部２３および読出部２２を含む処理部や撮像部２４に供給される電力を制御する。本実施形態において、電源部２１２は制御部２１に含まれるが、これに限られることはなく、電源部２１２は制御部２１とは独立した構成であってもよい。この場合であっても、制御部２１は、制御部２１とは独立した構成の電源部２１２を制御することによって、処理部や撮像部２４に供給される電力を制御する。

読出部２２は、読出用ＩＣ２２１と読出用回路２２２とを含む。読出部２２は、撮像部２４に配された複数の画素それぞれから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。さらに、読出部２２は、変換されたデジタル信号を放射線画像の情報や露出制御を行うための信号として利用可能な形式に信号処理してもよい。読出用ＩＣ２２１および読出用回路２２２の動作は、信号制御部２１１から読出部２２に入力する信号に基づき制御されうる。また、信号制御部２１１から読出部２２の読出用回路２２２に入力される信号に基づいて、読出用回路２２２が、読出用ＩＣ２２１の動作を制御してもよい。読出用ＩＣ２２１および読出用回路２２２で消費される電力は、制御部２１のそれぞれ電源部２１２からの供給電力の変更や信号制御部２１１からの信号に基づく動作周期や消費電流の変更によって変更させることが可能である。

駆動部２３は、駆動用ＩＣ２３１と駆動用回路２３２とを含む。駆動部２３は、信号制御部２１１から入力する信号や情報に基づき、撮像部２４に駆動電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍを供給する。駆動電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍを供給するために必要な電力Ｐ＿Ｖｇは、電源部２１２から駆動部２３に供給される。電力Ｐ＿Ｖｇは、電源部２１２からの供給電圧の変更することによって、変更することが可能である。また、撮像部２４のそれぞれの画素を駆動する周期を変更することによって、撮像部２４内で消費される電力を変更し、Ｐ＿Ｖｇを変化させることも可能である。

撮像部２４は、次の図２に示すが、複数の画素を含む。撮像部２４は、電源部２１２からの電力Ｐ＿Ｖｓの供給を受けるとともに、駆動部２３を介して電力Ｐ＿Ｖｇが供給される。また、撮像部２４のそれぞれの画素からの信号は、読出部２２に出力される。

図２は、本実施形態における放射線撮像装置１３の構成例を示す等価回路図である。本実施形態において、撮像部２４は、放射線画像を生成するための行列状に配された複数の画素２４１が配された画素アレイを含む。画素２４１は、画素２４１に入射した放射線に応じた信号（電気信号）を出力する。それぞれの画素２４１は、放射線または放射線から変換された光を電荷に変換する変換素子２４１１および発生した電荷に応じた信号を信号線２４５へ出力するスイッチ素子２４１２を含む。図２には、行方向および列方向に４個ずつの画素２４１が示されているが、実際には、より多くの行および列を構成するように、多くの画素２４１が配される。例えば、３５ｃｍ×４３ｃｍの撮像部２４を備える放射線撮像装置１３では、約２８００行×約３４００列の画素２４１を有しうる。

本実施形態において、変換素子２４１１は、放射線を光に変換するシンチレータと、その光を電荷に変換する光電変換素子と、を含むものであるが、これに限定されるものではない。変換素子２４１１として、放射線を直接、電荷に変換する直接型変換素子が用いられてもよい。

スイッチ素子２４１２として、非晶質シリコンや多結晶シリコンに形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、結晶シリコンに形成されたＴＦＴなどが利用可能である。しかしながら、これらに限定されるものではなく、スイッチ素子２４１２として、他の半導体材料などを用いたスイッチ素子が用いられてもよい。

画素２４１において、変換素子２４１１の第１電極には、スイッチ素子２４１２の第１主電極がそれぞれ電気的に接続され、変換素子２４１１の第２電極には、それぞれの画素２４１に共通のバイアス線２４４が電気的に接続される。画素２４１のそれぞれにバイアス電圧Ｖｓを供給するバイアス線２４４には、電源部２１２から電力Ｐ＿Ｖｓが供給される。

信号線２４５は、列方向に沿って配された複数の画素２４１のスイッチ素子２４１２の第２主電極が共通に接続される。信号線２４５は、複数の画素２４１が配された列ごとに配され、読出用ＩＣ２２１に電気的に接続される。

駆動線２４６は、行方向に沿って配された複数の画素２４１のスイッチ素子２４１２の制御端子に共通に接続され、駆動用ＩＣ２３１からゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｎが印加される。以後、接続されたスイッチ素子２４１２が導通状態となる制御電圧をＨＩ電圧、非導通状態となる電圧をＬＯ電圧とよぶ。駆動線２４６にＨＩ電圧が印加されると、接続されたスイッチ素子２４１２が導通状態となり、駆動線２４６にＨＩ電圧が印加された行において、変換素子２４１１に蓄積されていた電荷に応じた信号が、それぞれの信号線２４５に出力される。

次いで、画素２４１の構造について説明する。図３は、画素２４１の構造を示す平面図である。画素２４１は、上述のとおり、変換素子２４１１とスイッチ素子２４１２とを含む。

本実施形態において、変換素子２４１１には、ＰＩＮ型のフォトダイオードが用いられている。しかしながら、これに限られることはなく、変換素子２４１１にＰＮ型やＭＩＳ型などのフォトダイオードが用いられてもよい。変換素子２４１１は、ガラス基板などの絶縁性の支持基板の上に設けられたスイッチ素子２４１２の上に、層間絶縁層および有機平坦化膜などを挟んで積層されうる。

変換素子２４１１は、隣接する画素２４１と、互いの第１電極の側が電気的に導通しないように分離されている。変換素子２４１１は、スイッチ素子２４１２の第１主電極が電気的に接続された第１電極の側からバイアス線２４４が接続された第２電極に向かって、ＰＩＮ型のフォトダイオードがｎ層−ｉ層−ｐ層の順で積層されている。変換素子２４１１の第２電極には、バイアス線２４４が保護膜などを挟んで配され、保護膜に配されるコンタクトホールに埋め込まれた導電ビアを介して、変換素子２４１１とバイアス線２４４の導通がとられる。また、バイアス線２４４の上には保護膜、平坦化膜およびシンチレータなどが配されている。

次に、本実施形態における読出部２２について、図４を用いて説明する。読出部２２は、上述のように読出用ＩＣ２２１と読出用回路２２２とを含む。

それぞれの信号線２４５は、読出用ＩＣ２２１に接続される。読出用ＩＣ２２１内では、それぞれの信号線２４５に対し、初段に画素２４１から出力される信号を増幅する増幅部であるチャージアンプＡＭＰが接続されている。チャージアンプＡＭＰは、電源部２１２から基準電位やチャージアンプＡＭＰ内の各構成を動作させるための電力Ｐ＿ＡＭＰの供給を受ける。また、チャージアンプＡＭＰは、スイッチＲ＿ｓｗを用い、オペアンプの反転入力端子と出力端子とを一時的にショートさせることによって、信号線２４５およびチャージアンプＡＭＰに接続された帰還（蓄積）容量Ｃｆを基準電位に充電することができる。換言すると、チャージアンプＡＭＰは、チャージアンプＡＭＰに供給される基準電位を、撮像部２４とチャージアンプＡＭＰとを接続する信号線２４５に供給可能な構成を備えている。

チャージアンプＡＭＰの出力段は、サンプルホールド回路Ｓ／Ｈに接続される。サンプルホールド回路Ｓ／Ｈは、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈおよびノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈを備える。チャージアンプＡＭＰの出力段は、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈおよびノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈの双方に選択的に接続可能となっており、相関２重サンプリングが可能な構成となっている。サンプルホールド回路Ｓ／Ｈは、電源部２１２から電力Ｐ＿ＳＨの供給を受ける。

サンプルホールド回路Ｓ／Ｈの信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈおよびノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈのそれぞれの出力段は、マルチプレクサＭＰＸに接続される。それぞれの信号線２４５に対応するサンプルホールド回路Ｓ／Ｈは、選択的に後段のバッファ回路Ｂｕｆｆに接続可能な構成となっている。マルチプレクサＭＰＸを介すことによって、バッファ回路Ｂｕｆｆの数は、それぞれのチャージアンプＡＭＰのチャネル数と比較して少なくなるため、消費電力が抑えられると同時に、読出用ＩＣ２２１内の実装スペースを抑えることが可能な構成になっている。それぞれのマルチプレクサＭＰＸは、電源部２１２から電力Ｐ＿ＭＵＸの供給を受ける。

バッファ回路Ｂｕｆｆは、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈおよびノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈのそれぞれに蓄積された電圧に対して、適当なゲインを与えることができる。バッファ回路Ｂｕｆｆは、電源部２１２から電力Ｐ＿Ｂｕｆｆの供給を受ける。

アナログデジタル変換機ＡＤＣには、バッファ回路Ｂｕｆｆを介して、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈの蓄積電圧を元にした電圧信号とノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈの蓄積電圧を元にした電圧信号が入力される。アナログデジタル変換機ＡＤＣは、これらの２つの信号の差分に基づき、電圧のアナログ信号をデジタル信号（デジタル値）に変換する変換部として機能する。電源部２１２からアナログデジタル変換機ＡＤＣに、アナログ信号をデジタル信号に変換するまでの回路に必要なアナログ回路用電力Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣと、デジタル変換後のデータを取り扱うために必要なデジタル回路用電力Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣと、が与えられる。

アナログデジタル変換機ＡＤＣの出力段には、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）を含む読出用回路２２２が接続されている。読出用回路２２２は、アナログデジタル変換機ＡＤＣから出力されたデジタル信号を演算処理する演算部として機能する。例えば、読出用回路２２２は、デジタル信号の並び替えや、固定パターンノイズ補正、欠陥画素からの出力の補正、ゲイン補正、クロストーク補正などを行ってもよい。読出用回路２２２には、電源部２１２から必要な電力Ｐ＿Ｄが供給される。

電源部２１２から供給される電圧を変更することによって、読出部２２の各構成要素で必要な電力Ｐ＿ＡＭＰ、Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＵＸ、Ｐ＿ＢＵＦＦ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄを変更することが可能である。また、信号制御部２１１から供給される信号ＣＮＴ＿ＡＭＰ、ＣＮＴ＿Ｂｕｆｆ、ＣＮＴ＿ＡＤＣを用いて内部の消費電流を変更することによって、チャージアンプＡＭＰやバッファ回路Ｂｕｆｆ、アナログデジタル変換機ＡＤＣで必要な電力を変更することが可能である。具体的には、信号ＣＮＴ＿ＡＭＰ、ＣＮＴ＿Ｂｕｆｆ、ＣＮＴ＿ＡＤＣによって、回路内に利用されているカレントミラー回路を流れる電流をそれぞれ変更することで、電力消費を変化させることができる。電流を抑えた場合、ノイズやスルー・レートが低下するが、電力消費が改善される。アナログデジタル変換機ＡＤＣや読出用回路２２２において、信号制御部２１１から供給される信号ＣＮＴ＿ＡＤＣ、ＣＮＴ＿Ｄによって動作周波数を変更することによっても、消費電力を変更することが可能である。

読出部２２の動作の一例を次に説明する。任意の信号線２４５に接続された画素２４１から信号（アナログ信号）が入力された場合、まず、チャージアンプＡＭＰの帰還容量に画素２４１の信号に相当する電荷がチャージされる。次に、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／ＨとチャージアンプＡＭＰの出力端子を導通することで、画素２４１の信号に起因する電荷に相当する電圧情報を信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈに充電する。一方、ノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈには、事前に画素２４１からの信号が入力される前の状態におけるチャージアンプＡＭＰの出力端子の電圧情報を充電しておく。また、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈおよびノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈの充電を行う際、スイッチＲ＿ｓｗは、常に非導通状態とする。次いで、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈおよびノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈをバッファ回路Ｂｕｆｆに接続し、バッファ回路Ｂｕｆｆを介してアナログデジタル変換機ＡＤＣにそれぞれの電圧情報を入力する。前述のとおり、アナログデジタル変換機ＡＤＣは、信号用サンプルホールド回路Ｓ：Ｓ／Ｈとノイズ用サンプルホールド回路Ｎ：Ｓ／Ｈとの信号（電圧情報）の差分に基づいて、アナログ信号をデジタル信号に変換する。また、変換されたデジタル信号は、さらに読出用回路２２２において前述のような各種の演算処理が行われる。

次いで、図５（ａ）に示すタイミング図を用いて、本実施形態における放射線撮像装置１３の動作を説明する。

タイミング図の期間Ｔ１は、放射線の照射が開始される前の撮像準備の期間である。制御用コンソール１２において、撮影準備の指示ボタンがユーザによって押下されると、期間Ｔ１が開始される。期間Ｔ１の間、ユーザは、制御用コンソール１２で放射線照射ユニット１１に含まれる放射線源の管電圧、管電流などの照射条件などの設定や被写体のポジショニングなどなどを行う。

期間Ｔ１において、制御部２１は、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を、電力消費モードＭ１（第１の電力消費モード）で動作させる。電力消費モードＭ１において、制御部２１は、バイアス線２４４にバイアス電圧Ｖｓおよび駆動線２４６に駆動電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍが与えられるように、電源部２１２からバイアス線２４４および駆動部２３に電力Ｐ＿Ｖｓ、Ｐ＿Ｖｇを供給させる。これによって、制御部２１は、処理部に複数の画素２４１のそれぞれをリセットするリセット動作を行わせる。具体的には、変換素子２４１１からの暗電流を定期的に除去するために、駆動部２３は、電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍに順次ＨＩ電圧を与える。このとき、制御部２１の制御に従って、チャージアンプＡＭＰは、スイッチＲ＿ｓｗをショートさせており、チャージアンプＡＭＰに供給される基準電位をチャージアンプＡＭＰから信号線２４５に供給させる。これによって、信号線２４５に導通された画素２４１の変換素子２４１１は、チャージアンプＡＭＰに供給される基準電位にリセットされる。つまり、制御部２１は、基準電位をチャージアンプＡＭＰから信号線２４５を介して撮像部２４に配された複数の画素２４１のそれぞれに供給することによって、複数の画素２４１のそれぞれをリセットする。

また、期間Ｔ１において、制御部２１は、チャージアンプＡＭＰへの供給を除き、電源部２１２から読出部２２へ供給する電力を抑制している。具体的には、制御部２１は、電力Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＰＸ、Ｐ＿Ｂｕｆｆ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄを電源部２１２から供給する際に、電源部２１２が供給する電圧を抑えている。このように、制御部２１は、放射線の照射が開始される前に、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を電力消費が抑制された電力消費モードＭ１で動作するように制御する。

次いで、制御用コンソール１２に接続された放射線曝射スイッチの２段目が押されると、制御用コンソール１２からの信号に基づき、放射線照射ユニット１１は放射線の照射を開始する。また、制御部２１には、制御用コンソール１２から放射線の照射開始を示す開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒが入力される。制御部２１は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒに応じて、期間Ｔ１から期間Ｔ２に遷移し、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を電力消費モードＭ１よりも電力消費が多い電力消費モードＭ２（第２の電力消費モード）で動作させる。具体的には、制御部２１は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒ信号に応じて、電源部２１２から供給する電力Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＰＸ、Ｐ＿Ｂｕｆｆ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄについて、供給する電圧を引き上げることによって電力量を増加させる。つまり、期間Ｔ２の電力消費モードＭ２において、サンプルホールド回路Ｓ／Ｈ、バッファ回路Ｂｕｆｆ、アナログデジタル変換器ＡＤＣおよび読出用回路２２２に供給される電力が、期間Ｔ１の電力消費モードＭ１において供給される電力よりも多くなる。これによって、読出部２２が、撮像部２４の画素２４１から出力される信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換可能な状態にする。ここで、図５（ａ）、５（ｂ）および後述の図８、１０において、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒが入力される前の各電力Ｐの電力消費が低い状態をＬＯ、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒが入力された後の各電力Ｐの電力消費が高い状態をＨＩとして表している。

本実施形態において、放射線曝射スイッチの２段目が押されると開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒが入力されることによって、制御部２１は、電源部２１２から読出部２２に供給される電力が多くなるように制御するが、これに限られることはない。例えば、放射線曝射スイッチの１段目が押下され、放射線源の暖気が開始されてから放射線曝射スイッチの２段目が押下されるまでの時間は、撮影準備を指示するボタンが押下されてから放射線曝射スイッチの２段目が押下されるまでの時間よりも短い。したがって、放射線曝射スイッチの１段目が押下されたタイミングで、放射線照射ユニット１１の放射線源が暖気動作に入ると同時に、制御部２１は、読出部２２を含む処理部へ供給される電力を増加させてもよい。

本実施形態において、放射線が入射する期間Ｔ２において、特定の駆動線２４６を駆動する事によって、駆動する駆動線２４６に接続された画素２４１を、露出制御のために撮像部２４に入射する放射線を検出する検出部として使用する。制御部２１は、検出部として機能させる画素２４１に入射した放射線に基づく信号を周期的に検出する。図５（ａ）において、制御部２１は、期間Ｔ２において、駆動電圧Ｖｇ２が供給される駆動線２４６に周期的にＨＩ電圧が印加されるように駆動部２３を動作させ、駆動電圧Ｖｇ２が供給される駆動線２４６に接続された画素２４１を検出部として用いる。読出部２２には、期間Ｔ２において、上述のように放射線に基づいて検出部として機能する画素２４１で生成される信号をデジタル信号として出力するのに必要な電力が与えられている。これによって、制御部２１は、電力消費モードＭ２において、処理部に検出部として機能する画素２４１から読み出した信号に基づく露出制御を行うための信号の出力を開始させる。また、期間Ｔ２において、制御部２１は、複数の画素２４１が放射線画像を撮像するための蓄積動作を行うように駆動部２３を動作させる。

本実施形態において、露出制御のために撮像部２４に入射する放射線を検出する検出部として複数の画素２４１のうち何れか適当な駆動線２４６に接続された画素２４１を使用しているが、検出部は、これに限定されるものではない。撮像部２４に入射した放射線に応じた信号が生成可能であり、アナログデジタル変換可能な回路に接続されていればよい。例えば、撮像部２４またはその近傍に、放射線画像を生成するための複数の画素２４１とは別に、画素２４１または変換素子２４１１と同等な構成が検出部として配され、出力される信号が読出部２２に入力するように構成されていてもよい。

放射線が照射される前の期間Ｔ１において、処理部を電力消費モードＭ１で動作させることによって、処理部のうち読出部２２へ供給する電圧を抑え電力消費を抑制する。一方、放射線の照射開始を示す開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒに応じて、処理部を電力消費モードＭ２で動作させ、放射線の照射中に露出制御を行うための電力を処理部のうち読出部２２に供給する。これによって、露出制御を行う放射線撮像装置１３において、放射線が照射される前の電力消費を抑制することが可能となる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のタイミング図に示す動作と異なり、電力消費を供給する電圧の変更ではなく、供給する電流量の変更によって制御する場合の放射線撮像装置１３の動作を示す。具体的には、期間Ｔ１の電力消費モードＭ１において、制御部２１は、電源部２１２から期間Ｔ２の電力消費モードと同様の電圧を読出部２２に与える。一方、期間Ｔ１において、制御部２１は、読出部２２に出力する信号ＣＮＴ＿ＡＭＰ、ＣＮＴ＿Ｂｕｆｆ、ＣＮＴ＿ＡＤＣによって、チャージアンプＡＭＰ、バッファ回路Ｂｕｆｆ、アナログデジタル変換機ＡＤＣのそれぞれに供給される電流量を抑制する。これによって、消費される電力Ｐ＿ＡＭＰ、Ｐ＿ＢＵＦＦ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣを抑制する。さらに、制御部２１は、信号ＣＮＴ＿ＡＤＣ、ＣＮＴ＿Ｄを介して、読出部２２のアナログデジタル変換機ＡＤＣおよび読出用回路２２２におけるデジタル信号処理を停止させる。これによって、消費される電力Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄが抑制できる。図５（ａ）に示す動作と同様に、放射線の照射開始を示す開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒに応じて、制御部２１は、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を電力消費モードＭ２に遷移させ、期間Ｔ２において、露出制御を行うための電力を処理部に供給する。

図５（ｂ）に示される動作でも、放射線が照射される前の期間Ｔ１において、読出部２２に供給される電流量を抑え電力消費を抑制する。一方、読出部２２の各構成要素に必要な電圧を放射線が照射される前から与えることで、期間Ｔ２において、読出部２２の各構成に供給される電位が安定した状態で、露出制御を行うための信号を検出部として機能する画素２４１から取得することが可能となる。

図５（ａ）のタイミング図に示される動作は、放射線の照射の開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを取得するまで、制御部２１は、読出部２２に供給される電圧を抑え、放射線撮像装置１３の電力消費を低減する。放射線の照射が開始され、電力消費モードＭ２となると、制御部２１は、上述のように、読出部２２のうち少なくとも一部に電力消費モードＭ１よりも高い電圧が供給されるように制御する。具体的には、制御部２１は、電力消費モードＭ１において、リセット動作のために読出部２２のうちチャージアンプＡＭＰを動作させ、読出部２２の他の構成要素に供給される電圧を低くすることによって電力消費を抑制する。次いで、制御部２１は、電力消費モードＭ２において、読出部２２のうちチャージアンプＡＭＰだけでなく、サンプルホールド回路Ｓ／Ｈ、バッファ回路Ｂｕｆｆ、アナログデジタル変換器ＡＤＣおよび読出用回路２２２を動作させる。これによって、放射線が照射されるまでの電力消費を抑制しつつ、露出制御が可能となる。

また、図５（ｂ）のタイミング図に示される動作は、放射線の照射の開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを取得するまで、制御部２１は、読出部２２に供給される電流量を抑えることによって、放射線が照射されるまでの放射線撮像装置の電力消費を低減する。また、図５（ｂ）に示される動作において、図５（ａ）に示される動作ように、読出部２２のそれぞれの構成要素に供給する電圧を低くしてもよい。これによって、さらに、放射線が照射される前の期間Ｔ１において、電力消費を抑制することが可能となる。

また、読出部２２の構成についても上述の構成に限られることはない。読出部２２は、放射線の入射中に露出制御を行うために、検出部から出力された信号をデジタル信号として出力することが可能であり、制御部２１の制御に従って、電力消費を変更することが可能な構成であればよい。

図１１（ａ）は、本実施形態を簡便に説明するフロー図である。本実施形態の放射線撮像装置１３は、放射線が照射される前の撮影待機の状態において、制御部２１が、駆動部２３および読出部２２を含む処理部が、電力消費モードＭ１で動作するように制御する。このとき、制御部２１は、処理部に、撮像部２４の複数の画素２４１のそれぞれの暗電流を除去する（リセット）ためのリセット動作を行わせる。次いで、制御用コンソール１２の放射線曝射スイッチの２段目が、ユーザによって押下されると、制御部２１は、処理部が電力消費モードＭ２よりも電力消費が多い電力消費モードＭ２で動作するように制御する。制御部２１は、電力消費モードＭ２に遷移すると、撮像部２４に配された画素２４１のうち一部の画素２４１を検出部として利用して、露出制御を行うための信号を取得するための動作を処理部に開始させる。これと同時に、制御部２１は、検出部として使用しない画素２４１において、放射線画像を生成するための電荷を蓄積させる蓄積動作が行われるように駆動部２３を制御する。放射線が照射される前とされた後で、制御部２１が、電力消費モードを切り替えることによって、露出制御を行う放射線撮像装置１３において、放射線が照射される前の電力消費量を抑制することが可能となる。

本実施形態において、放射線照射ユニット１１の放射線源は、処理部から出力された入射線量のモニタを行うための信号に応じて露出制御される。具体的には、入射線量のモニタによって取得した信号から、制御部２１は、予め設定された入射線量になったことを判定する。制御部２１は、設定された入射線量になったと判定すると、放射線照射ユニット１１に放射線の照射を停止させる信号を送信する。放射線照射ユニット１１は、この信号に応じて放射線源に放射線の照射を停止させる。入射線量の判定は、制御部２１ではなく、制御用コンソール１２が、読出部２２から出力される信号に基づいて行ってもよい。露出制御を用いた放射線画像の撮像が行われた後、放射線画像を生成するための信号がそれぞれの画素２４１から出力される。具体的に、制御部２１は、撮像部２４への放射線の照射が終了した後に、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を、期間Ｔ１での電力消費モードＭ１よりも電力消費が多い電力消費モードＭ３（第３の電力消費モード）で動作させる。電力消費モードＭ３において、制御部２１は、駆動部２３が複数の画素２４１のそれぞれに信号を出力させ、読出部２２が複数の画素２４１のそれぞれから出力される信号に基づいた放射線画像を生成するための信号を出力するように動作させる。この放射線画像を生成するためのデジタル信号を出力される期間の電力消費は、期間Ｔ２での電力消費モードＭ２における電力消費と同等であってもよい。つまり、制御部２１は、電源部２１２から期間Ｔ２と同等の電力Ｐ＿Ｖｇ、Ｐ＿ＡＭＰ、Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＰＸ、Ｐ＿Ｂｕｆｆ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄを駆動部２３および読出部２２に供給させてもよい。このとき読出部２２から出力される信号に基づいて生成された放射線画像が、例えば制御用コンソール１２のモニタなどに表示されることによって、ユーザが、撮像された放射線画像を観察できる。

第２の実施形態
図６〜８、１１（ｂ）を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置１３の構成および動作について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態の放射線撮像装置１３の構成を示す等価回路図である。本実施形態の放射線撮像装置１３は、上述の第１の実施形態と比較して、制御部２１の電源部２１２に電流検知回路２１３が配され、バイアス線２４４を流れる電流を測定可能となっている。これ以外の構成は、上述の第１の実施形態と同様であってもよいため、ここでは、説明を省略する。

本実施形態の放射線撮像装置１３において、上述の第１の実施形態と同様に、電源部２１２は、バイアス線２４４を介して、撮像部２４のそれぞれの画素２４１に電力Ｐ＿Ｖｓを供給する。放射線が、撮像部２４に照射されるとそれぞれの画素２４１の変換素子２４１１において、光電変換によって電荷が蓄積される。変換素子２４１１の第１電極側は、信号線２４５、駆動線２４６との間に寄生容量を有するため、放射線が照射されている間、この寄生容量を介して、光電変換によって生成された電荷に応じた電流が、信号線２４５およびバイアス線２４４に流れる。電荷が蓄積された変換素子２４１１のスイッチ素子２４１２を導通させた場合においても、信号線２４５およびバイアス線２４４に蓄積された電荷に応じた電流が流れる。本実施形態において、制御部２１の電源部２１２に電流検知回路２１３が配され、バイアス線２４４を流れる電流Ｉ＿Ｖｓから放射線の照射有無を判定し、放射線の照射開始の情報を取得する。

図７は、電流検知回路２１３の構成例を示す等価回路図である。電流検知回路２１３は、例えば、制御部２１の電源部２１２に配され、電力Ｐ＿Ｖｓをバイアス線２４４に供給すると同時に電流Ｉ＿Ｖｓを検知可能な構成となっている。電流Ｉ＿Ｖｓは、バイアス線２４４を介して撮像部２４に流れる。電流検知回路２１３において、バイアス線２４４に電気的に接続されたトランスインピーダンスアンプＴＡ、フィードバック抵抗Ｒｆ１、位相補償用容量Ｃｆ１を用いて電流Ｉ＿Ｖｓを電圧情報に変換する。後段の計装アンプＩＡは、ゲイン設定抵抗Ｒｇを含み、変換された電圧情報を必要に応じて増幅する。増幅後の電圧出力は、フィルタＦＩＬによって適切な帯域に制限され、ノイズが低減された状態でアナログデジタル変換機ＡＤＣ１によって、デジタル信号に置き換えられる。演算回路は、アナログデジタル変換機ＡＤＣ１によって変換されたデジタル信号を元に、放射線の照射が開始されたと判定した場合、制御部２１の信号制御部２１１に開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを送信する。つまり、制御部２１は、バイアス線２４４を流れる電流Ｉ＿Ｖｓの電流量に基づいて開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを取得することができる。制御部２１は、取得した開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒに応じて、上述の第１の実施形態と同様に、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を、放射線の照射される前の電力消費モードＭ１から、放射線が照射され露出制御を行う電力消費モードＭ２に遷移させる。本実施形態において、電流検知回路２１３は、制御部２１の電源部２１２に配されるが、これに限られることはなく、電流検知回路２１３は、電源部２１２とは独立した構成であってもよいし、さらに制御部２１から独立した構成であってもよい。

次に、図８のタイミング図を用いて、本実施形態における放射線撮像装置１３の動作を説明する。タイミング図の期間Ｔ１は、上述の第１の実施形態と同様に、放射線が照射される前の撮影準備の状態である。この間、ユーザは、制御用コンソール１２で放射線照射ユニット１１に含まれる放射線源の管電圧、管電流などの照射条件などの設定や被写体のポジショニングなどを行う。

この期間Ｔ１において、制御部２１は、バイアス線２４４にバイアス電圧Ｖｓおよび駆動線２４６に駆動電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍが与えられるように制御する。制御部２１の制御に従って、バイアス線２４４および駆動部２３に電力Ｐ＿Ｖｓおよび電力Ｐ＿Ｖｇが、電源部２１２からそれぞれ供給される。それぞれの画素２４１の変換素子２４１１の暗電流に起因する電荷を定期的に除去（リセット）するために、駆動電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍが供給される駆動線２４６には、順次ＨＩ電圧が印加される。ＨＩ電圧が印加された駆動線２４６に接続されたスイッチ素子２４１２が、変換素子２４１１と信号線２４５との間を導通することによって、それぞれの画素２４１の変換素子２４１１がリセットされる。このとき、制御部２１の制御に従って、チャージアンプＡＭＰは、スイッチＲ＿ｓｗをショートさせており、信号線２４５に導通された画素２４１の変換素子２４１１は、チャージアンプＡＭＰに供給される基準電位にリセットされる。また、本実施形態において、電源部２１２の電流検知回路２１３は、バイアス線２４４に流れる電流Ｉ＿Ｖｓの電流量に変化がないかモニタする。制御部２１は、電流検知回路２１３がバイアス線２４４に流れる電流Ｉ＿Ｖｓをモニタする以外は、上述の図５（ａ）で説明した期間Ｔ１の電力消費モードとなるように、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を動作させうる。

電流検知回路２１３は、電流Ｉ＿Ｖｓのモニタにおいて、予め決定した閾値Ｉｔｈを超える電流Ｉ＿Ｖｓが流れた場合、放射線が入射したと判断し、信号制御部２１１に放射線の照射開始を示す開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを送る。制御部２１は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを取得すると、期間Ｔ２に遷移する。開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒに応じて、制御部２１は、それぞれ電源部２１２から供給される電力Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＰＸ、Ｐ＿Ｂｕｆｆ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄを、供給する電圧を引き上げることにより増加させる。これによって、読出部２２が、撮像部２４の複数の画素２４１のうち検出部として機能する画素２４１から出力される信号をデジタル信号に変換可能な状態にする。

このとき、本実施形態において、制御部２１は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを取得してから所定の時間、演算部である読出用回路２２２における演算処理を停止させ、待機状態とする。これによって、読出用回路２２２を動作させるまでの間の電力Ｐ＿Ｄを抑えることができる。読出用回路２２２を動作させるまでの期間において、検出部として機能する画素２４１に入射した放射線の情報は、画素２４１に蓄積されるため、失われる事はない。また、それぞれの電力Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＰＸ、Ｐ＿Ｂｕｆｆ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄの供給を開始した後、制御部２１は、一定の期間、駆動部２３および読出部２２を待機させる。これによって、駆動部２３および読出部２２を含む処理部に供給される電力や、処理部に含まれる各構成の温度が安定し、読出部２２から出力されるデジタル信号の精度が改善しうる。所定の時間の経過後は、上述の第１の実施形態と同様に露出制御を行うための信号を検出部として機能する画素２４１から周期的に読み出すように、制御部２１は、処理部を動作させる。

電流検知回路２１３における電流Ｉ＿Ｖｓの電流量の変化のモニタは、放射線の照射の有無を検知できる程度の精度があれよい。このため、読出部２２が、検出部として機能する画素２４１から出力される信号をデジタル信号として変換する場合と比較し、十分に少ない電力で放射線の照射開始をモニタできる。

本実施形態において、制御部２１は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒに応じて駆動部２３および読出部２２を含む処理部を、露出制御を行う電力消費モードＭ２に遷移させた後、所定の時間、待機させた後に、露出制御のための信号の出力を処理部に行わせる。つまり、制御部２１は、所定の時間の後、駆動部２３が検出部として機能する画素２４１に信号の出力を開始させるとともに、読出部２２が検出部から出力される信号に基づいたデジタル信号の出力を開始するように、駆動部２３および読出部２２を動作させる。これによって、待機中に、処理部に供給される電力や処理部に含まれる各構成の温度が安定し、露出制御の精度が向上しうる。ここで、電力消費モードを遷移させた後、制御部２１が、処理部を待機させる時間は、期間Ｔ１の間に、ユーザが、制御用コンソール１２を介して設定していてもよいし、放射線撮像装置１３の出荷時に設定されていてもよい。この待機させる時間は、例えば、露出制御のために検出部として機能する画素２４１から周期的に信号を読み出す際の１周期の時間よりも長くてもよい。

図１１（ｂ）は、本実施形態を簡便に説明するフロー図である。本実施形態の放射線撮像装置１３は、放射線が照射される前の期間Ｔ１の撮影待機の状態において、制御部２１は、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を電力消費モードＭ１で動作させる。このとき、制御部２１は、処理部に、撮像部２４の複数の画素２４１のそれぞれの暗電流を除去する（リセット）ためのリセット動作を行わせる。さらに電力消費モードＭ１において、電流検知回路２１３が、バイアス線２４４に流れる電流Ｉ＿Ｖｓをモニタする。電流Ｉ＿Ｖｓの電流量が、予め設定された閾値Ｉｔｈを超えると、電流検知回路２１３は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを制御部２１の信号制御部２１１に出力する。開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒの取得に応じて、制御部２１は、処理部を電力消費モードＭ１よりも電力消費が多い電力消費モードＭ２で動作させる。このとき、制御部２１は、期間Ｔ２の電力消費モードＭ２となってから所定の時間、処理部を待機させる。そして、所定の時間が経過した後、制御部２１は、撮像部２４中の一部の画素２４１を検出部として利用して、露出制御を行うための信号を取得するための動作を処理部に開始させる。本実施形態においても、露出制御を行う放射線撮像装置１３において、放射線が照射される前の電力消費量を抑制することが可能となる。また、露出制御を行う期間Ｔ２の電力消費モードＭ２となってから所定の時間、待機動作を行う分、上述の第１の実施形態よりも消費電力が抑えられる。さらに、待機する間に、処理部に供給される電力や処理部の温度が安定するため、読出部２２において処理され出力される露出制御に用いる信号の精度が高くなり、露出制御の精度が向上しうる。

第３の実施形態
図９、１０、１１（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置１３の構成および動作について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態の放射線撮像装置１３の構成を示す等価回路図である。本実施形態の放射線撮像装置１３において、読出用回路２２２から出力される信号に基づいて、制御部２１は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを取得する構成となっている。これ以外の構成は、上述の第１の実施形態と同様であってもよいため、ここでは、説明を省略する。

次に、図１０のタイミング図を用いて、本実施形態における放射線撮像装置１３の動作を説明する。タイミング図の期間Ｔ１は、上述の第１の実施形態と同様に、放射線が照射される前の撮影準備の状態である。この間、ユーザは、制御用コンソール１２で放射線照射ユニット１１に含まれる放射線源の管電圧、管電流などの照射条件などの設定や被写体のポジショニングなどを行う。

この期間Ｔ１において、制御部２１は、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を電力消費モードＭ１で動作させる。具体的には、制御部２１は、バイアス線２４４にバイアス電圧Ｖｓおよび駆動線２４６に駆動電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍが与えられるように制御する。制御部２１の制御に従って、バイアス線２４４および駆動部２３に電力Ｐ＿Ｖｓおよび電力Ｐ＿Ｖｇが、電源部２１２からそれぞれ供給される。それぞれの画素２４１の変換素子２４１１の暗電流に起因する電荷を定期的に除去（リセット）するために、駆動電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｍが供給される駆動線２４６には、順次ＨＩ電圧が印加される。このとき、第１の実施形態と同様に、チャージアンプＡＭＰは、スイッチＲ＿ｓｗをショートさせており、信号線２４５と導通した変換素子２４１１の電位は、チャージアンプＡＭＰに供給される基準電位にリセットされる。一方、制御部２１は、信号ＣＮＴ＿ＡＭＰを用いて、上述の第１の実施形態よりもチャージアンプＡＭＰでの消費電流を抑制するように制御する。これによって、チャージアンプＡＭＰでのノイズ量は増加するものの、期間Ｔ１における電力消費を低減している。さらに、本実施形態において、制御部２１は、放射線が照射される前の期間Ｔ１の電力消費モードＭ１においても、電力Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＰＸ、Ｐ＿Ｂｕｆｆ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄが供給されるように制御する。これによって、制御部２１は、駆動部２３が検出部として機能する画素２４１から信号を出力させるとともに、読出部２２が検出部から出力される信号に基づいたデジタル信号を出力するように、駆動部２３および読出部２２を動作させる。放射線が照射される前の期間Ｔ１において、連続的に検出部から出力される信号を変換したデジタル信号に基づいて、読出用回路２２２は、放射線が入射の開始を判定する。

読出用回路２２２は放射線が照射開始を検出したと判定した場合、読出用回路２２２は、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを制御部２１の信号制御部２１１に出力する。この開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒの取得に応じて期間Ｔ２に遷移し、制御部２１は、駆動部２３および読出部２２を含む処理部を電力消費モードＭ２で動作させる。開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒに応じて、制御部２１は、それぞれ電源部２１２から供給される電力Ｐ＿ＳＨ、Ｐ＿ＭＰＸ、Ｐ＿Ｂｕｆｆ、Ｐ＿Ａ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄ＿ＡＤＣ、Ｐ＿Ｄを、供給する電圧を引き上げることにより増加させる。これによって、読出部２２が、撮像部２４の複数の画素２４１のうち検出部として機能する画素２４１から出力される信号をデジタル信号に変換可能な状態にし、露出制御を行う。また、期間Ｔ２において、制御部２１は、信号ＣＮＴ＿ＡＭＰを用いてチャージアンプＡＭＰでの消費される電流量を増加させる。これによって、電力消費は上昇するが、チャージアンプＡＭＰで発生するノイズ量が減るため、露出制御の精度が改善しうる。また、期間Ｔ２において、期間Ｔ１よりも、検出部からの信号の出力および読出部２２からのデジタル信号の出力を行う周期を上げる。これによって、露出制御を行う際の時間分解能が改善されうる。

本実施形態において、読出用回路２２２が、放射線の入射を検出し開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを制御部２１に出力するが、これに限られることはない。制御部２１が、期間Ｔ１において読出用回路２２２から出力されるデジタル信号を取得し、このデジタル信号の積分値などに基づいて、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを取得してもよい。また、読出用回路２２２および制御部２１から独立した構成要素が、読出用回路２２２から出力されるデジタル信号から放射線の照射の開始を検出し、制御部２１に開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを送信してもよい。

図１１（ｃ）は、本実施形態を簡便に説明するフロー図である。本実施形態の放射線撮像装置１３は、放射線が照射される前の期間Ｔ１の撮影待機の状態において、制御部２１が、駆動部２３および読出部２２を含む処理部が電力消費モードＭ１となるように制御する。このとき、制御部２１は、処理部に、撮像部２４の複数の画素２４１のそれぞれの暗電流を除去する（リセット）ためのリセット動作を行わせる。さらに、電力消費モードＭ１において、制御部２１は、読出部２２に検出部として機能する画素２４１から出力される信号をデジタル信号に変換させ、読出用回路２２２が、変換されたデジタル信号をモニタする。このとき、検出部から信号を出力させる周期は、期間Ｔ２において、露出制御を行うために検出部から信号を出力させる周期よりも長い周期であってもよい。読出用回路２２２は、放射線が入射したと判定した場合、開始情報Ｘ−Ｔｒｉｇｇｅｒを制御部２１の信号制御部２１１に出力し、制御部２１は、これに応じて、期間Ｔ２の電力消費モードＭ２に処理部を遷移する。期間Ｔ２の電力消費モードＭ２に遷移すると、制御部２１は、撮像部２４中の一部の画素２４１を検出部として利用して、露出制御を行うための信号を取得するための動作を処理部に開始させる。

制御部２１は、放射線が照射される前の期間Ｔ１の電力消費モードＭ１において、駆動部２３が検出部に信号を出力させるとともに、読出部２２が検出部から出力される信号に基づいたデジタル信号を出力するように、駆動部２３および読出部２２を動作させる。さらに、期間Ｔ２の第２の電力消費モードに遷移すると、電力消費モードＭ１よりも短い周期で、制御部２１は、処理部に検出部として機能する画素２４１から読み出した信号に基づく露出制御を行うための信号の出力させる。これによって、本実施形態においても、露出制御を行う放射線撮像装置１３において、放射線が照射される前の電力消費量を抑制することが可能となる。

以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。

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

以下、図１２を参照しながら本発明の放射線撮像装置１３が組み込まれた放射線撮像システムについて例示的に説明する。放射線撮像装置６０４０（上述の放射線撮像装置１３に相当する）に放射線を照射するための放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者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線に患者又は被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置６０４０において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

１３：放射線撮像装置、２１：制御部、２２：読出部、２３：駆動部、２４：撮像部、２４１：画素

Claims (16)

1. 放射線画像を生成するための複数の画素を含む撮像部と、前記撮像部に入射する放射線の入射線量のモニタのために放射線を検出する検出部と、前記撮像部および前記検出部から信号を読み出し、読み出した信号に基づく信号を出力する処理を行う処理部と、前記処理部を制御する制御部と、を含む放射線撮像装置であって、
   前記制御部は、
   放射線の照射が開始される前に、前記処理部を第１の電力消費モードで動作させ、前記第１の電力消費モードにおいて、前記処理部に前記複数の画素をリセットするリセット動作を行わせ、
   前記撮像部への放射線の照射開始を示す開始情報に応じて、前記処理部を前記第１の電力消費モードよりも電力消費が多い第２の電力消費モードで動作させ、前記第２の電力消費モードにおいて、前記処理部に前記検出部から読み出した信号に基づく入射線量のモニタを行うための信号の出力を開始させることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記第２の電力消費モードにおいて、前記処理部のうち少なくとも一部に前記第１の電力消費モードよりも高い電圧が供給され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. 前記第２の電力消費モードにおいて、前記処理部に供給される電流量が、前記第１の電力消費モードよりも多いことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記開始情報が、前記放射線撮像装置の外部から前記制御部に入力されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記放射線撮像装置は、前記複数の画素のそれぞれにバイアス電圧を供給するためのバイアス線をさらに含み、
   前記制御部は、前記バイアス線を流れる電流量に基づいて前記開始情報を取得し、取得した前記開始情報に応じて、前記処理部を前記第１の電力消費モードから前記第２の電力消費モードに遷移させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記処理部は、前記撮像部から出力される信号を増幅する増幅部と、前記増幅部から出力される信号をデジタル信号に変換する変換部と、前記変換部から出力される信号を演算処理する演算部と、を含み、
   前記第２の電力消費モードにおいて前記増幅部、前記変換部および前記演算部のうち少なくとも１つに供給される電力が、前記第１の電力消費モードにおいて供給される電力よりも多いことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記増幅部は、前記増幅部に供給される基準電位を、前記撮像部と前記増幅部とを接続する信号線に供給可能な構成を備え、
   前記リセット動作において、前記制御部は、前記基準電位を前記増幅部から前記信号線を介して前記複数の画素に供給することによって、前記複数の画素をリセットし、
   前記制御部は、
   前記第１の電力消費モードにおいて、前記処理部のうち前記増幅部を動作させ、
   前記第２の電力消費モードにおいて、前記処理部のうち前記変換部および前記演算部をさらに動作させることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記制御部は、
   前記第１の電力消費モードにおいて、前記処理部に前記検出部から読み出した信号に基づく信号を出力させ、
   当該信号に基づいて前記開始情報を取得し、取得した前記開始情報に応じて、前記処理部を前記第１の電力消費モードから前記第２の電力消費モードに遷移させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記制御部は、
   前記第１の電力消費モードにおいて、第１の周期で、前記処理部に前記検出部から読み出した信号に基づく信号を出力させ、
   前記第２の電力消費モードにおいて、前記第１の周期よりも周期が短い第２の周期で、前記処理部に前記検出部から読み出した信号に基づく信号を出力させることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
10. 前記制御部は、開始情報に応じて前記処理部を第２の電力消費モードに遷移させた後、所定の時間、待機した後に、前記処理部に前記検出部から読み出した信号に基づく信号を出力させることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記所定の時間が、前記処理部に供給される電力、および、前記処理部の温度のうち少なくとも一方が安定するまでの時間であることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像装置。
12. 前記複数の画素のうち何れかが、前記検出部として機能することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
13. 前記制御部は、前記撮像部への放射線の照射が終了した後に、前記処理部を前記第１の電力消費モードよりも電力消費が多い第３の電力消費モードで動作させ、前記処理部に前記複数の画素のそれぞれから読みだした信号に基づいた放射線画像を生成するための信号を出力させることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置に放射線を照射するための放射線源と、
    を含む放射線撮像システムであって、
    前記放射線源は、前記処理部から出力された入射線量のモニタを行うための信号に応じて露出制御されることを特徴とする放射線撮像システム。
15. 放射線画像を生成するための複数の画素を含む撮像部と、前記撮像部に入射する放射線の入射線量のモニタのために放射線を検出する検出部と、前記撮像部および前記検出部から信号を読み出し、読み出した信号に基づく信号を出力する処理を行う処理部と、を含む放射線撮像装置の制御方法であって、
    放射線の照射が開始される前に、前記処理部を第１の電力消費モードで動作させ、前記第１の電力消費モードにおいて、前記処理部に前記複数の画素をリセットするリセット動作を行わせる工程と、
    前記撮像部への放射線の照射開始を示す開始情報に応じて、前記処理部を前記第１の電力消費モードよりも電力消費が多い第２の電力消費モードで動作させ、前記第２の電力消費モードにおいて、前記処理部に前記検出部から読み出した信号に基づく入射線量のモニタを行うための信号の出力を開始させる工程と、
    を含むことを特徴とする制御方法。
16. 請求項１５に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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