JP2021004790A - 放射線撮像装置及びその制御方法、並びに、放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】不適切な放射線停止制御が行われることを回避することができる仕組みを提供する。【解決手段】放射線３０１を用いた撮像を行う放射線撮像装置１００において、入射した放射線３０１の線量に基づく電気信号を出力する線量信号出力画素を含み構成された撮像部１２０と、撮像部１２０に対して放射線３０１が照射されていない期間において、撮像部１２０に含まれる線量信号出力画素から出力された電気信号の積算値と、閾値とを比較する処理を行う処理部１３０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線を用いた撮像を行う放射線撮像装置及びその制御方法、並びに、当該放射線撮像装置を含み構成された放射線撮像システムに関するものである。

Ｘ線などの放射線を検出するセンサパネル等の撮像部を備えた放射線撮像装置は、産業や医療などの分野で広く用いられている。近年、静止画撮影や動画撮影など、目的に応じた複数の撮影モードでの撮影が可能な可搬型の放射線撮像装置が検討されている。また、被検体を透過した放射線の積算照射量を検知し、検知した積算照射量が適正量に達した時点で放射線源による放射線の照射を停止することで、自動露出制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＥＣ）を行うことが可能な放射線撮像装置も検討されている。

特許文献１には、放射線検出用のセンサ部に発生した電荷に応じた電気信号であって第１配線を流れる電気信号と第１配線と略同一の配線パターンの第２配線を流れる電気信号との差に基づいて放射線の検出を行うことにより、外乱要因などに起因してノイズが発生する場合でも、ノイズの影響を抑えて精度良く放射線を検出できる放射線画像撮影装置の例が開示されている。そして、特許文献２には、検出手段によって放射線の線量を表す信号に外乱ノイズの発生が検出された場合に、当該信号を当該信号が表す放射線の線量より少ない線量を表す信号に変換することにより、ノイズが発生しても放射線停止制御を精度良く行って線量不足による再撮影を防止する放射線撮像システムの例が開示されている。

特開２０１２−５２８９６号公報 特開２０１４−９０８６９号公報

しかしながら、特許文献２を含む従来の技術においては、例えば、放射線の線量を検出するデバイスの経年劣化や衝撃などによる故障等によって、不適切な放射線停止制御がなされる場合がありうる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、不適切な放射線停止制御が行われることを回避することができる仕組みを提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、放射線を用いた撮像を行う放射線撮像装置であって、入射した前記放射線の線量に基づく電気信号を出力する線量信号出力画素を含み構成された撮像部と、前記撮像部に対して前記放射線が照射されていない期間において、前記線量信号出力画素から出力された電気信号の積算値と、閾値とを比較する処理を行う処理部と、を有する。
また、本発明は、上述した放射線撮像装置の制御方法、及び、上述した放射線撮像装置を含み構成された放射線撮像システムを含む。

本発明によれば、不適切な放射線停止制御が行われることを回避することができる。

本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの概略構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、図１に示す撮像部の内部構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの制御方法における処理手順の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの制御方法における第１処理手順の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの制御方法における第２処理手順の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの制御方法における第３処理手順の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの制御方法における第４処理手順の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの制御方法における第５処理手順の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの制御方法における第６処理手順の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態を示し、図１に示す撮像部の内部構成の一例を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、以下に記載する本発明の実施形態において、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線やβ線、γ線、更には、同程度以上のエネルギーを有するビームである、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含む。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の概略構成の一例を示す図である。放射線撮像システム１０は、図１に示すように、放射線撮像装置１００、照射制御装置２００、及び、放射線源３００を有して構成されている。この放射線撮像システム１０は、放射線３０１によって形成される被検体Ｈの像を電気的に撮像し、電気的な放射線画像を得るように構成されている。

放射線源３００は、照射制御装置２００からの照射許可指令に従って放射線３０１の照射を行う。放射線源３００から放射された放射線３０１は、被検体Ｈを通って放射線撮像装置１００に入射する。また、放射線源３００は、照射制御装置２００からの照射停止指令に従って放射線３０１の照射を停止する。

照射制御装置２００は、放射線源３００による放射線３０１の照射を制御する。この照射制御装置２００は、照射スイッチ２０１を備えていてもよい。例えば、照射制御装置２００は、照射スイッチ２０１の操作状態や放射線撮像装置１００からの各種の指示情報に基づいて、放射線源３００による放射線３０１の照射を制御する。

放射線撮像装置１００は、放射線３０１を用いた被検体Ｈの撮像を行う装置である。この放射線撮像装置１００は、放射線３０１の照射停止を制御する自動露出制御機能（ＡＥＣ機能）を有している。この放射線撮像装置１００は、図１に示すように、コンピュータ１１０、撮像部１２０、処理部１３０、入力部１４０、及び、表示部１５０を有して構成されている。

撮像部１２０には、放射線源３００から放射された放射線３０１（被検体Ｈを透過した放射線３０１も含む）が入射する。この撮像部１２０は、放射線画像に係る画像信号を出力する複数の画像信号出力画素、及び、入射した放射線３０１の照射線量に基づく電気信号である線量信号を出力する複数の線量信号出力画素を含み構成されている。なお、本実施形態では、線量信号を出力する構成として、画素を適用した例について説明するが、専用のセンサ等を適用するようにしてもよい。

処理部１３０は、放射線停止制御に係る各種の処理を行う。本実施形態においては、処理部１３０は、撮像部１２０に対して放射線源３００から放射線３０１が照射されていない期間において、撮像部１２０の線量信号出力画素から出力された電気信号（線量信号）の積算値と、閾値とを比較する処理を行う。その後、本実施形態においては、処理部１３０は、上述した積算値が閾値を超えている場合には、撮像部１２０に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を不許可とする不許可指示情報を照射制御装置２００に送信する。そして、照射制御装置２００は、処理部１３０から不許可指示情報を受信した場合には、放射線源３００に対して照射不許可指令を送信し、放射線源３００から放射線３０１が照射されないように制御する。他方、本実施形態においては、処理部１３０は、上述した積算値が閾値を超えていない場合には、撮像部１２０に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を許可する許可指示情報を照射制御装置２００に送信する。そして、照射制御装置２００は、処理部１３０から許可指示情報を受信した場合には、放射線源３００に対して照射許可指令を送信し、放射線源３００から放射線３０１を照射するように制御する。

この処理部１３０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、或いは、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータによって構成してもよい。また、処理部１３０は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成してもよい。

コンピュータ１１０は、放射線撮像装置１００の動作を統括的に制御するとともに、各種の処理を行う。また、コンピュータ１１０は、照射制御装置２００との間で通信を行う。また、コンピュータ１１０は、撮像部１２０の画像信号出力画素から出力される画像信号を処理して、放射線画像データを生成する処理等も行う。

入力部１４０は、コンピュータ１１０に対して、各種の情報を入力する。

表示部１５０は、コンピュータ１１０の制御に基づいて、各種の情報や各種の画像を表示する。例えば、表示部１５０は、処理部１３０において照射制御装置２００に対して不許可指示情報を送信した場合に、その旨を示す警告表示を行う。また、例えば、表示部１５０は、コンピュータ１１０で生成された放射線画像データに基づく放射線画像を表示する。

次に、図１に示す撮像部１２０の内部構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態を示し、図１に示す撮像部１２０の内部構成の一例を示す図である。以下、この図２に示す第１の実施形態における撮像部１２０を「撮像部１２０−１」と記載する。

撮像部１２０−１は、図２に示すように、画素領域１２１、バイアス電源１２２、駆動回路であるシフトレジスタ１２３、読出回路１２４、バッファ増幅器１２５、及び、Ａ／Ｄ変換器１２６を有して構成されている。

画素領域１２１は、例えば絶縁基板上に複数の画素２１０が行列状に配置されて構成されている。ここで、図２に示す例では、説明の簡便化のために、５行×５列の画素２１０（具体的には、図２に示す画素２１０−１１〜画素２１０−５５）が配置された画素領域１２１が示されているが、実際の画素領域１２１には、より多くの画素２１０が配置されている。例えば、１７インチのＦＰＤでは、約２８００行×約２８００列の画素２１０を有しうる。

１つの画素２１０は、入射した放射線３０１を電荷に変換する変換素子Ｓ、及び、変換素子Ｓで発生した電荷に応じた電気信号を出力するためのスイッチ素子Ｔを含み構成されている。図２に示す例では、１行１列目の画素２１０−１１に含まれる変換素子Ｓを「変換素子Ｓ１１」として記載し、１行１列目の画素２１０−１１に含まれるスイッチ素子Ｔを「スイッチ素子Ｔ１１」として記載している。ここで、任意の自然数ｍ及びｎを用いて一般化して図２に示す例を説明すると、ｍ行ｎ列目の画素２１０−ｍｎに含まれる変換素子Ｓを「変換素子Ｓｍｎ」として記載し、ｍ行ｎ列目の画素２１０−ｍｎに含まれるスイッチ素子Ｔを「スイッチ素子Ｔｍｎ」として記載している。

本実施形態においては、変換素子Ｓは、例えば、放射線３０１を光電変換素子で検知可能な光に変換する波長変換体（例えば、シンチレータ）と、波長変換体で変換された光を電荷に変換する光電変換素子を含む、間接型の変換素子が用いられうる。この場合、光電変換素子は、ガラス基板などの絶縁基板上に配置され、例えばアモルファスシリコンを主材料とするＭＩＳ型のフォトダイオードが用いられてもよい。また、光電変換素子は、シリコンなどの半導体基板上に配置されたＰＩＮ型のフォトダイオードを用いてもよい。また、変換素子Ｓは、上述した間接型の変換素子に限定されるものではなく、放射線３０１を直接、電荷に変換する直接型の変換素子が用いられてもよい。この場合、変換素子の主材料としては、例えばアモルファスセレンなどが用いられうる。図２に示された複数の変換素子Ｓは、撮像部１２０−１に到達した放射線３０１の二次元分布を検出する。

スイッチ素子Ｔには、例えば、制御端子と２つの主端子とを有するトランジスタが用いられうる。本実施形態においては、スイッチ素子Ｔは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられうる。

変換素子Ｓの一方の電極は、スイッチ素子Ｔの２つの主端子の一方に電気的に接続され、変換素子Ｓの他方の電極は、共通のバイアス配線を介してバイアス電源１２２に電気的に接続される。行方向（図２において横方向）に配置されているスイッチ素子Ｔ、例えば１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１５は、制御端子が駆動配線Ｖｇ（１）に共通に電気的に接続されている。このスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１５には、シフトレジスタ１２３から駆動配線Ｖｇ（１）を介して、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１５の導通状態を制御する駆動信号が与えられる。また、列方向（図２において縦方向）に配置されているスイッチ素子Ｔ、例えば１列目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ５１は、他方の主端子が信号配線Ｓｉｇ１に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ５１が導通状態である間、変換素子Ｓに蓄積された電荷に応じた信号が、信号配線Ｓｉｇ１を介して読出回路１２４に出力される。列方向に配置されている信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ５は、同じ駆動配線Ｖｇに接続された画素２１０から出力される信号を、並列に読出回路１２４に伝送する。

ここで、図２に示す本実施形態では、撮像部１２０に含まれる、上述した線量信号出力画素と画像信号出力画素とは、撮像部１２０−１の画素領域１２１において、同一の画素２１０として構成されている態様を採りうる。この場合、図１のコンピュータ１１０は、シフトレジスタ１２３を制御して、画素２１０を駆動させるタイミングを相互に異ならせることによって当該画素を上述した線量信号出力画素または画像信号出力画素として機能させるものとする。例えば、図１のコンピュータ１１０は、入力部１４０からの情報に基づいて、画素２１０を線量信号出力画素として機能させる第１の駆動モードと、画素２１０を画像信号出力画素として機能させる第２の駆動モードのいずれかの駆動モードを選択しうる。なお、ここでは、撮像部１２０の内部構成に対する各種の制御を、図１のコンピュータ１１０が行う態様について説明を行うが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、図１の処理部１３０が行う態様も、本実施形態に適用可能である。

シフトレジスタ１２３は、図１のコンピュータ１１０から供給される制御信号Ｄ−ＣＬＫ、ＤＩＯ及びＯＥに応じて、スイッチ素子Ｔを導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非導通状態にする非導通電圧Ｖｓｓとを含む駆動信号を、それぞれの駆動配線Ｖｇに出力する。これによって、シフトレジスタ１２３は、スイッチ素子Ｔの導通状態及び非導通状態を制御し、画素領域１２１のそれぞれの画素２１０を駆動する。具体的に、制御信号Ｄ−ＣＬＫは、駆動回路として用いられるシフトレジスタ１２３のシフトクロック信号である。また、制御信号ＤＩＯは、シフトレジスタ１２３が転送するパルス信号である。また、制御信号ＯＥは、シフトレジスタ１２３の出力端を制御する信号である。以上によって、駆動の所要時間と走査方向が設定される。

読出回路１２４には、画素領域１２１に配置された画素２１０から並列に出力された信号を増幅する増幅回路２４２が、信号配線Ｓｉｇごとに設けられている。増幅回路２４２は、積分増幅器２４２１、可変増幅器２４２２、及び、サンプルホールド回路２４２３を含み構成されている。積分増幅器２４２１は、画素２１０から出力された信号を増幅する。より具体的には、積分増幅器２４２１は、画素２１０から読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器、積分容量、及び、リセットスイッチを含む。積分増幅器２４２１は、積分容量の値を変化させることによって、増幅率を変更することが可能である。また、積分増幅器２４２１の演算増幅器における反転入力端子には、画素２１０から出力された信号が入力され、演算増幅器における正転入力端子には、基準電源２４１から基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。また、積分増幅器２４２１の演算増幅器における出力端子から、増幅された信号が出力される。また、積分増幅器２４２１において、積分容量が、演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に配置される。可変増幅器２４２２は、積分増幅器２４２１から出力された信号を増幅する。サンプルホールド回路２４２３は、積分増幅器２４２１及び可変増幅器２４２２で増幅された信号をサンプリングし保持する。このサンプルホールド回路２４２３は、サンプリングスイッチ、及び、サンプリング容量を含む。また、読出回路１２４は、増幅回路２４２から並列に読み出された信号を順次出力して直列の電気信号として出力するマルチプレクサ２４３を含み構成されている。

この読出回路１２４は、図１のコンピュータ１１０から供給される制御信号ＲＣ、ＳＨ及びＣＬＫに応じて、各構成要素の動作が制御される。具体的に、制御信号ＲＣは、積分増幅器２４２１のリセットスイッチの動作を制御するための信号である。また、制御信号ＳＨは、サンプルホールド回路２４２３の動作を制御するための信号である。また、制御信号ＣＬＫは、マルチプレクサ２４３の動作を制御するための信号である。

バッファ増幅器１２５は、マルチプレクサ２４３から出力された電気信号をインピーダンス変換してＡ／Ｄ変換器１２６に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１２６は、バッファ増幅器１２５から出力されたアナログの電気信号を、デジタルの電気信号に変換する。例えば、画素領域１２１の或る１行または或る複数行の画素２１０を線量信号出力画素として機能させる駆動モードの場合、放射線３０１の照射前または照射中、当該画素２１０（線量信号出力画素）からＡ／Ｄ変換器１２６を介して出力されるデジタルの電気信号（線量信号）は、例えば図１の処理部１３０に供給される。また、例えば、画素領域１２１の画素２１０を画像信号出力画素として機能させる駆動モードの場合、放射線３０１の照射後、当該画素２１０（画像信号出力画素）からＡ／Ｄ変換器１２６を介して出力されるデジタルの電気信号（画像信号）は、例えば図１のコンピュータ１１０に供給される。

次に、例えば、ユーザによって照射スイッチ２０１が操作（オン）されて、照射制御装置２００から放射線撮像装置１００に対して放射線３０１の照射要求があった場合の動作を、図３及び図４を用いて説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の制御方法における処理手順の一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図３では、上から順に、放射線源３００の放射線３０１の照射タイミング、撮像部１２０の露光（蓄積）タイミング、撮像部１２０の本画像（放射線画像）の読み出しタイミング、撮像部１２０の線量検出ラインの読み出しタイミング、閾値Ｔｈ及び線量検出ラインの積算値の変動タイミングが示されている。ここで、撮像部１２０の本画像（放射線画像）の読み出しタイミングは、例えば、画素領域１２１の画素２１０を画像信号出力画素として機能させる駆動モードの場合に、当該画素２１０（画像信号出力画素）から電気信号（画像信号）を読み出すタイミングである。また、撮像部１２０の線量検出ラインの読み出しタイミングは、例えば、画素領域１２１の或る１行または或る複数行の画素２１０を線量信号出力画素として機能させる駆動モードの場合に、当該線量信号出力画素ラインから電気信号（線量信号）を読み出すタイミングである。

ここで、図３では、撮像部１２０に対して放射線源３００から放射線３０１が照射されていない期間における、第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００の動作の一例を示している。具体的に、図３では、例えば画素領域１２１の或る１行または或る複数行の画素２１０を線量信号出力画素として機能させる駆動モードの場合に、当該線量信号出力画素ライン（線量検出ライン）から電気信号（線量信号）を読み出す動作を示している。そして、図３では、処理部１３０は、当該読み出された電気信号（線量信号）を積算した積算値と、閾値Ｔｈとを比較する処理を行う。図３の場合、線量検出ライン（線量信号出力画素ライン）の電気信号の積算値が閾値Ｔｈを超えているため、処理部１３０は、撮像部１２０に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を不許可とする不許可指示情報を、照射制御装置に送信することになる。なお、図３に示す例のように、線量検出ライン（線量信号出力画素ライン）の電気信号の積算値が閾値Ｔｈを超える場合には、例えば線量検出ライン（線量信号出力画素ライン）が経年劣化や衝撃などによる故障等によって、出力異常が生じていることが考えられる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。この図４に示すフローチャートは、撮像部１２０に対して放射線源３００から放射線３０１が照射されていない状態（放射線３０１の照射前の状態）で開始される。

まず、ステップＳ１０１において、処理部１３０は、例えば画素領域１２１の或る１行または或る複数行の画素２１０を線量信号出力画素として機能させる駆動モードの場合に、当該線量信号出力画素ライン（線量検出ライン）から電気信号（線量信号）を読み出す。

続いて、ステップＳ１０２において、処理部１３０は、ステップＳ１０１において線量信号出力画素ラインから読み出した電気信号（線量信号）を積算して積算値を算出する。

続いて、ステップＳ１０３において、処理部１３０は、ステップＳ１０２で算出された積算値と閾値Ｔｈとを比較し、ステップＳ１０２で算出された積算値が閾値Ｔｈを超えたか否かを判断する。

ステップＳ１０３の判断の結果、ステップＳ１０２で算出された積算値が閾値Ｔｈを超えていない場合には（Ｓ１０３／ＮＯ）、ステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４に進むと、処理部１３０は、例えば線量信号出力画素ラインの出力異常が生じていないと判断し、撮像部１２０に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を許可する許可指示情報を照射制御装置２００に送信する。そして、照射制御装置２００は、処理部１３０から許可指示情報を受信した場合には、放射線源３００に対して照射許可指令を送信し、放射線源３００から放射線３０１を照射するように制御する。その後、ステップＳ１０４の処理が終了すると、図４のフローチャートの処理を終了しても、或いは、ステップＳ１０１に戻ってステップＳ１０１以降の処理を再度行うようにしてもよい。

一方、ステップＳ１０３の判断の結果、ステップＳ１０２で算出された積算値が閾値Ｔｈを超えている場合には（Ｓ１０３／ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０５に進むと、処理部１３０は、例えば線量信号出力画素ラインの出力異常が生じていると判断し、撮像部１２０に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を不許可とする不許可指示情報を照射制御装置２００に送信する。そして、照射制御装置２００は、処理部１３０から不許可指示情報を受信した場合には、放射線源３００に対して照射不許可指令を送信し、放射線源３００から放射線３０１が照射されないように制御する。また、例えば、線量信号出力画素ラインの出力異常が生じていることから適切な放射線停止制御が行えない可能性があるため、ステップＳ１０５では、表示部１５０に、例えば、適切な線量検出が行えない等を示す警告表示を行う。これにより、ユーザは、適切な線量検出が行えないため、適切な放射線停止制御が実施できないことを把握することができる。

第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００では、処理部１３０は、撮像部１２０に対して放射線３０１が照射されていない期間において、線量信号出力画素ライン（線量検出ライン）から出力された電気信号の積算値と閾値Ｔｈとを比較するようにしている。
かかる構成によれば、処理部１３０は、線量信号出力画素ラインから出力された電気信号の積算値が閾値Ｔｈを超えている場合には、例えば線量信号出力画素ラインの出力異常が生じていると判断し、撮像部１２０に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を不許可とする不許可指示情報を照射制御装置２００に送信することができる。これにより、不適切な放射線停止制御が行われることを回避することができる。さらに、不要な放射線撮影を防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。

第２の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の概略構成と同様である。また、第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００の撮像部１２０の内部構成は、図２に示す第１の実施形態における撮像部１２０−１の内部構成と同様である。

具体的に、第２の実施形態は、図４のステップＳ１０４における放射線３０１の照射許可がなされた後の各種の態様に係る形態である。この第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００は、放射線３０１の照射停止を制御する自動露出制御機能（ＡＥＣ機能）を有している。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の制御方法における第１処理手順の一例を示すタイミングチャートである。この図５において、図３に示す要素と同様の要素については同じ名称を付しており、その詳細な説明は省略する。

この図５に示すタイミングチャートでは、図５に示すように、図４のステップＳ１０４における放射線３０１の「照射許可」がなされた後の処理手順の一例を示している。具体的に、処理部１３０から、放射線源３００からの放射線３０１の照射を許可する許可指示情報が照射制御装置２００に対して送信されると、照射制御装置２００は、放射線源３００から放射線３０１の照射を開始する。ここで、本実施形態では、照射制御装置２００は、放射線源３００からの放射線３０１の照射時間として、被検体Ｈの放射線撮影に係る最小照射時間５０１及び設定照射時間５０２を設定しているものとする。

放射線源３００からの放射線３０１の照射開始に際して、撮像部１２０の画素領域１２１のそれぞれの画素２１０では、電荷を蓄積する露光を開始する。そして、処理部１３０は、例えば画素領域１２１の或る１行または或る複数行の画素２１０から構成される線量検出ライン（線量信号出力画素ライン）から、一定の時間間隔で電気信号（線量信号）を読み出す。この際、線量検出ライン（線量信号出力画素ライン）から電気信号（線量信号）が読み出される度に露光し電荷をリセットしているため、処理部１３０は、読み出した線量検出ライン（線量信号出力画素ライン）の電気信号（線量信号）を積算して積算値を算出する。以下、線量検出ライン（線量信号出力画素ライン）の電気信号（線量信号）を積算して算出した積算値を「ライン積算値」と記載する。

そして、処理部１３０は、送信した許可指示情報に基づき撮像部１２０に対して放射線３０１が照射されている期間において、一定の時間間隔で、ライン積算値と閾値Ｔｈとを比較する処理を行う。そして、図５に示す例では、処理部１３０は、ライン積算値が閾値Ｔｈを超えた場合には、撮像部１２０に対する放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、例えば照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。照射制御装置２００は、処理部１３０から停止指示情報を受信すると、放射線源３００に対して照射停止指令を送信し、放射線源３００からの放射線３０１の照射を停止させる。さらに、コンピュータ１１０は、処理部１３０から停止指示情報を受信すると、撮像部１２０の画素領域１２１のそれぞれの画素２１０における露光動作を停止させる。続いて、コンピュータ１１０は、それまでに蓄積した各画素２１０（線量検出ラインの画素（線量信号出力画素）として機能させた画素を含めてもよい）の電気信号（画像信号）を読み出す動作を行う。

この図５に示すように、ライン積算値が閾値Ｔｈを超えた場合に、撮像部１２０に対する放射線３０１の照射を停止することで、適切な放射線停止制御を行うことができる。これにより、適切な自動露出制御（ＡＥＣ）を行うことができる。

ここで、処理部１３０に設定される閾値Ｔｈについて説明する。
閾値Ｔｈは、検査する被検体Ｈの部位によって異なる値を設定できる。例えば、撮影する領域が被検体Ｈの肺領域のような空気量が多い部位では、放射線３０１を透過しやすい傾向にあるため、画素領域１２１への放射線３０１の到達線量が多くなることから、設定する閾値Ｔｈは、高い値となる。逆に、撮影する領域が被検体Ｈの骨や臓器などのような放射線３０１を透過しにくい部位では、設定する閾値Ｔｈは、低い値となる。

そして、図５に示す例では、最小照射時間５０１以上で、かつ、例えば放射線技師が撮影手技に応じて選択する設定照射時間５０２以内において、上述した閾値Ｔｈを用いた適切な放射線停止制御が実施される。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の制御方法における第２処理手順の一例を示すタイミングチャートである。この図６において、図３及び図５に示す要素と同様の要素については同じ名称を付しており、その詳細な説明は省略する。

この図６に示すタイミングチャートでは、上述した図５と同様に、図４のステップＳ１０４における放射線３０１の「照射許可」がなされた後の処理手順の一例を示している。

この図６では、処理部１３０は、放射線３０１の最小照射時間５０１の期間内においてライン積算値が閾値Ｔｈを超えた場合には、最小照射時間５０１が経過した際に、撮像部１２０に対する放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、例えば照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。この図６では、設定された最小照射時間５０１よりも短い時間に、上述したライン積算値が閾値Ｔｈを超えているが、照射制御装置２００によって放射線源３００が制御されているため、放射線源３００から照射されている放射線３０１を停止できないからである。そのため、図６では、最小照射時間５０１が経過した際に、放射線停止制御を行い、さらに、撮像部１２０の画素領域１２１の各画素２１０における露光動作を停止させた上で各画素２１０から電気信号（画像信号）を読み出す動作を行う。この際、コンピュータ１１０では、読み出した画像信号に基づき生成した放射線画像データについて、上述したライン積算値が閾値Ｔｈを超えた時点から照射停止の時点までの時間から、ゲインダウンするような画像補正を行ってもよい。

また、放射線３０１の線量は、放射線源３００の管電流と照射時間との積で表される。このため、例えば、最小照射時間５０１内における停止指示情報の発生の有無や、上述したライン積算値が閾値Ｔｈを超えた時間と現在設定されている管電流から、最小照射時間５０１以上になるように管電流の適正な設定値を算出して表示部１５０に表示してもよい。ただし、この他に、放射線源３００の管電圧や、放射線源３００と被検体Ｈとの距離、グリッドの有無によって、設定すべき管電流の値は変わるため、特にここでは、具体的な数値を示さない。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の制御方法における第３処理手順の一例を示すタイミングチャートである。この図７において、図３及び図５〜図６に示す要素と同様の要素については同じ名称を付しており、その詳細な説明は省略する。

この図７に示すタイミングチャートでは、上述した図５と同様に、図４のステップＳ１０４における放射線３０１の「照射許可」がなされた後の処理手順の一例を示している。

この図７では、処理部１３０は、放射線３０１の最小照射時間５０１の経過後に、ライン積算値が閾値Ｔｈを超えず、かつ、ライン積算値が一定の期間７０１で所定以上の増減が無かった場合には、一定の期間７０１が経過した際に、撮像部１２０に対する放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、例えば照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。具体的に、図７では、上述したライン積算値が閾値Ｔｈを超えるか否かの判断に加えて、上述したライン積算値の増減（変動）も監視する。

この図７に示す例では、処理部１３０は、ライン積算値が一定の期間７０１で所定以上の増減が無かった場合、設定した閾値Ｔｈを超えていなくても、放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。これにより、一定の期間７０１が経過した際に、放射線源３００からの放射線３０１の照射が停止され、さらに、撮像部１２０の画素領域１２１の各画素２１０における露光動作を停止させた上で各画素２１０から電気信号（画像信号）を読み出す動作がなされる。

この図７に示す、一定の期間７０１にライン積算値の増減がなく、設定した閾値Ｔｈ以下のライン積算値の時点で放射線３０１の照射を停止する処理は、例えば、検査する被検体Ｈの部位に放射線３０１を透過しにくい物質などを含んでいる場合等、予想される閾値よりも低いレベルの放射線画像データとなっていることがある。しかしながら、ライン積算値も監視することで放射線３０１の照射を続けることなく、被検体Ｈに対する不用意な放射線３０１の被爆を避けることができる。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の制御方法における第４処理手順の一例を示すタイミングチャートである。この図８において、図３及び図５〜図７に示す要素と同様の要素については同じ名称を付しており、その詳細な説明は省略する。

この図８に示すタイミングチャートでは、上述した図５と同様に、図４のステップＳ１０４における放射線３０１の「照射許可」がなされた後の処理手順の一例を示している。

この図８では、処理部１３０は、放射線３０１の最小照射時間５０１の経過後に、ライン積算値が一定の期間８０１で所定以上の増減（急激な変化）８００があった場合には、一定の期間８０１が経過した際に、撮像部１２０に対する放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、例えば照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。具体的に、図８では、上述したライン積算値が閾値Ｔｈを超えるか否かの判断に加えて、ライン積算値の増減（変動）８００も監視する。

この図８に示す例では、処理部１３０は、ライン積算値が一定の期間８０１で所定以上の増減（急激な変化）８００があった場合、放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。これにより、一定の期間８０１が経過した際に、放射線源３００からの放射線３０１の照射が停止され、さらに、撮像部１２０の画素領域１２１の各画素２１０における露光動作を停止させた上で各画素２１０から電気信号（画像信号）を読み出す動作がなされる。

この図８に示すように、ライン積算値が一定の期間８０１で所定以上の増減（急激な変化）８００があった場合、放射線３０１の照射停止制御を行うのは、線量信号出力画素に不具合が生じていることや放射線３０１の照射制御の不具合等が予想されるためである。即ち、そのまま、放射線撮影を続行することが望ましくない可能性があるためである。このため、例えば、この図８に示すように、ライン積算値が一定の期間８０１で所定以上の増減（急激な変化）８００があった場合には、表示部１５０にその旨の警告表示を行って、ユーザに警告してもよい。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の制御方法における第５処理手順の一例を示すタイミングチャートである。この図９において、図３及び図５〜図８に示す要素と同様の要素については同じ名称を付しており、その詳細な説明は省略する。

この図９に示すタイミングチャートでは、上述した図５と同様に、図４のステップＳ１０４における放射線３０１の「照射許可」がなされた後の処理手順の一例を示している。

この図９では、処理部１３０は、放射線３０１の設定照射時間５０２が経過するまでにライン積算値が閾値Ｔｈを超えず、かつ、ライン積算値が所定範囲で増加し続けている場合には、ライン積算値が閾値Ｔｈを超えるまで撮像部１２０に対する放射線３０１の照射を継続する継続指示情報を、例えば照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。具体的に、図９では、上述したライン積算値が閾値Ｔｈを超えるか否かの判断に加えて、ライン積算値の増減（変動）も監視する。

この図９に示す例では、ライン積算値が、単位時間当たりの照射線量に相当する増加を示しているが、設定照射時間５０２を経過しても閾値Ｔｈに達しない場合、設定照射時間５０２を経過しても放射線３０１の照射を続行している。そして、図９に示す例では、設定照射時間５０２を経過した後、ライン積算値が閾値Ｔｈに達した場合、処理部１３０は、その時点で、放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。これにより、ライン積算値が閾値Ｔｈに達した際に、放射線源３００からの放射線３０１の照射が停止され、さらに撮像部１２０の画素領域１２１の各画素２１０における露光動作を停止させた上で各画素２１０から電気信号（画像信号）を読み出す動作がなされる。

この図９に示す例では、設定照射時間５０２を経過した後であっても、放射線３０１の照射を続行して画素領域１２１の各画素２１０における適正な露光動作を行う。また、図９に示す例の場合、放射線撮影後に設定照射時間５０２と実際に放射線３０１を照射した時間との差異を、表示部１５０に表示するようにしてもよい。実際に放射線３０１を照射した時間が長い、つまり撮影時間が長くなると、被検体Ｈの振動や揺れによって取得される放射線画像データが不鮮明になることがある。このため、例えば次の放射線撮影に活かせるように、放射線源３００の適正な管電流設定値を、表示部１５０に表示するようにしてもよい。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の制御方法における第６処理手順の一例を示すタイミングチャートである。この図１０において、図３及び図５〜図９に示す要素と同様の要素については同じ名称を付しており、その詳細な説明は省略する。

この図１０に示すタイミングチャートでは、上述した図５と同様に、図４のステップＳ１０４における放射線３０１の「照射許可」がなされた後の処理手順の一例を示している。

この図１０では、処理部１３０は、放射線３０１の設定照射時間５０２が経過するまでにライン積算値が閾値Ｔｈを超えていない場合には、設定照射時間５０２が経過した際に、撮像部１２０に対する放射線３０１の照射を停止する停止指示情報を、例えば照射制御装置２００及びコンピュータ１１０に送信する。これにより、設定照射時間５０２が経過した際に、放射線源３００からの放射線３０１の照射が停止され、さらに、撮像部１２０の画素領域１２１の各画素２１０における露光動作を停止させた上で各画素２１０から電気信号（画像信号）を読み出す動作がなされる。そして、この図１０に示す例では、放射線３０１の設定照射時間５０２が経過するまでにライン積算値が閾値Ｔｈを超えなかったため、コンピュータ１１０は、取得した放射線画像データに対してゲイン補正を行う。また、放射線撮影後に当該ゲイン補正を行った場合には、表示部１５０に補正した感度やｄＢを表示するようにしてもよい。

この図１０に示すように、設定照射時間５０２で放射線３０１の照射の制限をかけるのは、例えば、被検体Ｈに対する放射線３０１の被爆量を制限したいとき等に行われるものである。

また、図５〜図１０を用いて説明した第２の実施形態においては、表示部１５０に、例えば、放射線３０１の照射に係る実照射時間から算出される、放射線源３００の所定の管電流設定値を表示するようにしてもよい。

以上説明した第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態における効果に加えて、適切な放射線停止制御を行うことができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第３の実施形態の説明では、上述した第１及び第２の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１及び第２の実施形態と異なる事項について説明を行う。

第３の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム１０の概略構成と同様である。

図１１は、本発明の第３の実施形態を示し、図１に示す撮像部１２０の内部構成の一例を示す図である。以下、この図１１に示す第３の実施形態における撮像部１２０を「撮像部１２０−３」と記載する。また、この図１１において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。

撮像部１２０−３は、図１１に示すように、画素領域６２１、バイアス電源１２２、駆動回路であるシフトレジスタ６２３、読出回路１２４、バッファ増幅器１２５、及び、Ａ／Ｄ変換器１２６を有して構成されている。

上述した第１及び第２の実施形態は、図２に示すように、同一の画素２１０を、駆動させるタイミングを相互に異ならせることによって、線量信号出力画素及び画像信号出力画素として機能させる形態であった。これに対して、第３の実施形態は、線量信号出力画素と画像信号出力画素とを、図１１に示す画素領域６２１において異なる画素として構成する形態である。

図１１において、画素領域６２１に配置されている複数の画素２１０のうち、駆動配線Ｖｇ（ｄ１）に接続されている画素２１０−２３、及び、駆動配線Ｖｇ（ｄ２）に接続されている画素２１０−４３が、線量信号出力画素である。また、画素領域６２１に配置されている複数の画素２１０のうち、駆動配線Ｖｇ（１）〜Ｖｇ（５）に接続されている画素２１０が、画像信号出力画素である。

この第３の実施形態を第１の実施形態に適用する場合、処理部１３０は、撮像部１２０−３に対して放射線源３００から放射線３０１が照射されていない期間において、例えば撮像部１２０−３の線量信号出力画素２１０−２３及び２１０−４３から出力された電気信号（線量信号）の積算値と、閾値Ｔｈとを比較する処理を行う。その後、第３の実施形態においては、処理部１３０は、上述した積算値が閾値Ｔｈを超えている場合には、撮像部１２０−３に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を不許可とする不許可指示情報を照射制御装置２００に送信する。そして、照射制御装置２００は、処理部１３０から不許可指示情報を受信した場合には、放射線源３００に対して照射不許可指令を送信し、放射線源３００から放射線３０１が照射されないように制御する。他方、第３の実施形態においては、処理部１３０は、上述した積算値が閾値Ｔｈを超えていない場合には、撮像部１２０−３に対する放射線源３００からの放射線３０１の照射を許可する許可指示情報を照射制御装置２００に送信する。そして、照射制御装置２００は、処理部１３０から許可指示情報を受信した場合には、放射線源３００に対して照射許可指令を送信し、放射線源３００から放射線３０１を照射するように制御する。

さらに、この第３の実施形態を第２の実施形態に適用する場合、処理部１３０は、送信した許可指示情報に基づき撮像部１２０−３に対して放射線３０１が照射されている期間において、一定の時間間隔で、例えば撮像部１２０−３の線量信号出力画素２１０−２３及び２１０−４３から出力された電気信号（線量信号）の積算値と、閾値Ｔｈとを比較する処理を行う。また、この第３の実施形態を、図５〜図１０を用いて説明した第２の実施形態に適用する場合、第２の実施形態におけるライン積算値に換えて、線量信号出力画素２１０−２３及び２１０−４３から出力された電気信号（線量信号）の積算値を適用しうる。

また、図１１に示す例では、駆動配線Ｖｇ（ｄ１）及び駆動配線Ｖｇ（ｄ２）には、それぞれに１つの線量信号出力画素２１０が接続されているが、それぞれに複数の線量信号出力画素２１０が接続されていてもよい。

また、図１１に示す例では、シフトレジスタ６２３は、駆動配線Ｖｇ（１）〜Ｖｇ（５）と駆動配線Ｖｇ（ｄ１）〜Ｖｇ（ｄ２）とを、それぞれ異なる駆動タイミングで当該駆動配線に接続された画素２１０を駆動させるように構成されている。

第３の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、不適切な放射線停止制御が行われることを回避することができる。さらに、第３の実施形態においても、上述した第２の実施形態と同様に、適切な放射線停止制御を行うことができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。

なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０：放射線撮像システム、１００：放射線撮像装置、１１０：コンピュータ、１２０：撮像部、１３０：処理部、１４０：入力部、１５０：表示部、２００：照射制御装置、２０１：照射スイッチ、３００：放射線源、３０１：放射線、Ｈ：被検体

Claims (15)

1. 放射線を用いた撮像を行う放射線撮像装置であって、
   入射した前記放射線の線量に基づく電気信号を出力する線量信号出力画素を含み構成された撮像部と、
   前記撮像部に対して前記放射線が照射されていない期間において、前記線量信号出力画素から出力された電気信号の積算値と、閾値とを比較する処理を行う処理部と、
   を有することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記処理部は、前記積算値が前記閾値を超えている場合には、前記撮像部に対する前記放射線の照射を不許可とする不許可指示を行うことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記処理部において前記不許可指示がなされた場合に、警告表示を行う表示部を更に有することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記処理部は、前記積算値が前記閾値を超えていない場合には、前記撮像部に対する前記放射線の照射を許可する許可指示を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記処理部は、前記許可指示に基づき前記撮像部に対して前記放射線が照射されている期間において、前記線量信号出力画素から出力された電気信号の積算値と、閾値とを更に比較する処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記処理部は、前記積算値が前記閾値を超えた場合には、前記撮像部に対する前記放射線の照射を停止する停止指示を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記処理部は、前記放射線の最小照射時間の期間内において前記積算値が前記閾値を超えた場合には、前記最小照射時間が経過した際に、前記撮像部に対する前記放射線の照射を停止する停止指示を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
8. 前記処理部は、前記放射線の最小照射時間の経過後に、前記積算値が前記閾値を超えず、かつ、前記積算値が一定の期間で所定以上の増減が無かった場合には、前記撮像部に対する前記放射線の照射を停止する停止指示を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
9. 前記処理部は、前記放射線の最小照射時間の経過後に、前記積算値が一定の期間で所定以上の増減があった場合には、前記撮像部に対する前記放射線の照射を停止する停止指示を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
10. 前記処理部は、前記放射線の設定照射時間が経過するまでに前記積算値が前記閾値を超えず、かつ、前記積算値が所定範囲で増加し続けている場合には、前記積算値が前記閾値を超えるまで前記撮像部に対する前記放射線の照射を継続する継続指示を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
11. 前記処理部は、前記放射線の設定照射時間が経過するまでに前記積算値が前記閾値を超えていない場合には、前記設定照射時間が経過した際に、前記撮像部に対する前記放射線の照射を停止する停止指示を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
12. 前記撮像部は、複数の前記線量信号出力画素を含み構成されており、
    前記処理部は、前記積算値として、前記複数の線量信号出力画素から出力された電気信号の積算値を用い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. 入射した放射線の線量に基づく電気信号を出力する線量信号出力画素を含み構成された撮像部を備え、前記放射線を用いた撮像を行う放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像部に対して前記放射線が照射されていない期間において、前記線量信号出力画素から出力された電気信号の積算値と、閾値とを比較する処理を行う、
    ことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線を照射する放射線源と、
    前記放射線源における前記放射線の照射を制御する照射制御装置と、
    を有することを特徴とする放射線撮像システム。
15. 前記放射線撮像装置は、前記放射線の前記照射に係る実照射時間から算出される、前記放射線源の所定の管電流設定値を、表示する表示部を含み構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の放射線撮像システム。

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