JP2021010653A - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】オフセット補正に用いる補正用データの更新頻度を抑制しつつ、オフセット補正の精度の低下を抑制するのに有利な技術を提供する。【解決手段】放射線の照射に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す撮像動作を繰り返すことによって動画を撮像する動画モードと、１回の撮像動作を行うことによって静止画を撮像する静止画モードと、を備える放射線撮像装置であって、冷却ユニットによって放射線撮像装置が冷却される場合、撮像動作を行っていない非撮像動作時の単位時間当たりの静止画モードにおける発熱量が、非撮像動作時の単位時間当たりの動画モードにおける発熱量以上である。【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。

医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器（フラットパネルディテクタ：ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。ＦＰＤで取得した画像データには、センサアレイに配される画素の暗電流や読出回路の特性ばらつきなどに起因するオフセット成分が含まれる。そこで、放射線を照射せずに撮像することによって補正用データを取得し、画像データに対して補正用データ用いてオフセット成分を減算するオフセット補正が行われる。特許文献１には、Ｃアームに着脱可能な構造を備える平面検出器において、Ｃアームに装着した状態での撮影（装着時撮影）とＣアームから取り外した状態での撮影（未装着時撮影）とで、平面検出器の制御を変更することが示されている。具体的には、Ｃアームとの接続点を介して熱の伝導、交換による放熱が行われる装着時撮影と比較して、未装着時撮影を行う際に平面検出器の発熱量が小さくなるように制御することが、特許文献１に示されている。放熱が難しい未装着時撮影において、発熱量を抑えることによって、温度変動に起因するオフセット成分の変化によって画質が低下することが抑制される。

特開２００７−２８９２８１号公報

未装着時撮影だけでなく装着時撮影においても、撮像モードによってＦＰＤの発熱量が異なってくるため、放射線画像を撮像する前に取得した補正用データでは、画像データの補正が不十分となってしまう場合がある。発熱量が小さい静止画撮像と発熱量が大きい動画撮像とを切り替えながら撮像を行う場合など、撮像と撮像との間に補正用データを更新する必要が生じ、ユーザの利便性が低下してしまう場合がある。

本発明は、オフセット補正に用いる補正用データの更新頻度を抑制しつつ、オフセット補正の精度の低下を抑制するの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、放射線の照射に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す撮像動作を繰り返すことによって動画を撮像する動画モードと、１回の撮像動作を行うことによって静止画を撮像する静止画モードと、を備える放射線撮像装置であって、冷却ユニットによって放射線撮像装置が冷却される場合、撮像動作を行っていない非撮像動作時の単位時間当たりの静止画モードにおける発熱量が、非撮像動作時の単位時間当たりの動画モードにおける発熱量以上であることを特徴とする。

上記手段によって、オフセット補正に用いる補正用データの更新頻度を抑制しつつ、取得される放射線画像の画質の低下を抑制するのに有利な技術を提供する。

本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図。 図１の放射線撮像装置の構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の撮像部の構成例を示す図。 比較例の静止画の撮像動作の例を示す図。 動画の撮像動作の例を示す図。 本実施形態における静止画の撮像動作の例を示す図。 図１の放射線撮像装置の撮像時のフローの例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

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。

図１〜７を参照して、本実施形態による放射線撮像装置の構成および動作について説明する。図１は、本発明の実施形態における放射線撮像装置１００を用いた放射線撮像システム（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ＲＩＳ）の構成例を示す図である。

放射線撮像システムＲＩＳは、Ｘ線などの放射線を被検体に照射し、被検体を透過した放射線を放射線撮像装置１００が検出することによって被検体の放射線画像の画像データを取得する。放射線撮像システムＲＩＳは、放射線撮像装置１００、寝台装置１０３、制御装置１１２、放射線発生装置１１３を含みうる。制御装置１１２は、放射線撮像システムＲＩＳの各構成を制御し、操作者の指示しに従って、放射線画像を取得するために各構成を動作させる。

寝台装置１０３は、放射線撮像装置１００を配するための保持部１０４を含む。保持部１０４には、放射線発生装置１１３の側から、散乱線を除去するためのグリッド１０２、放射線モニタ装置１０１、放射線撮像装置１００、放射線撮像装置１００を冷却し温度を安定化させるための冷却ユニット１０５が、それぞれ保持されている。これら、グリッド１０２、放射線モニタ装置１０１、放射線撮像装置１００、冷却ユニット１０５は、何れも脱着可能な構成となっていてもよい。ここで、放射線の照射の開始や終了、入射する放射線量をモニタするための放射線モニタ装置１０１は、放射線撮像装置１００が、上述の放射線モニタ装置１０１の機能を備える場合、放射線撮像システムＲＩＳに配されていなくてもよい。

冷却ユニット１０５が備える、放射線撮像装置１００の温度を安定化させる温度安定化機構の例は、以下に示す構成を含みうる。温度安定化機構は、放射線撮像装置１００と熱容量の大きな構造物を接触させることによって、熱伝導を用いて放射線撮像装置１００の温度上昇を抑制する機構であってもよい。また、温度安定化機構は、放射線撮像装置１００を空冷することで、室温など放射線撮像装置１００の温度が一定になるように維持する機構であってもよい。また、温度安定化機構は、まず、放射線撮像装置１００の温度情報を放射線撮像装置１００本体、または、放射線撮像装置１００の周辺における測定温度から取得する。このため、放射線撮像装置１００の内部に熱電対などの温度計が配されていてもよい。また、冷却ユニット１０５の放射線撮像装置１００との接続部に温度計が配されていてもよい。次いで、空冷や水冷などの方式を問わず、サーモスタッドのように一定範囲内の温度に放射線撮像装置１００を維持する機構であってもよい。上述のような機構によって、放射線撮像装置１００は、寝台装置１０３に装着されている場合、冷却ユニット１０５によって冷却されている。

操作者（医師や技師など）は、操作卓１１０で放射線の照射や撮像モードの設定を行う。次いで、操作者が操作卓１１０に付属する放射線照射開始ボタンやフットスイッチを押下すことによって、撮像が開始される。具体的には、放射線照射開始ボタンやフットスイッチの押下に応じた放射線曝射指令に制御装置１１２が応答し、制御装置１１２は放射線発生装置１１３に放射線を発生させる。また、制御装置１１２は、放射線撮像装置１００を制御し、放射線撮像装置１００から画像データを取得する。得られた画像データから生成される放射線画像が、例えば、表示装置１１１に表示される。操作者は、表示装置１１１に表示された放射線画像を観察することによって、診断などを行うことが可能となる。

図２には、放射線撮像システムＲＩＳのうち放射線撮像装置１００の構成が示されている。放射線撮像装置１００は、放射線画像を撮像するための撮像部２０４、制御装置１１２との通信を行う通信部２０７、撮像部２０４を制御する制御部２０６、撮像部２０４に電力を供給する電源部２０８を備えうる。また、放射線撮像装置１００は、撮像部２０４から出力された画像を解析する解析部２０９、画像の演算処理を行う信号処理部２０５を備えうる。上述の放射線撮像装置１００の構成要素の一部は、制御装置１１２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１１２が、一体化されてもよい。例えば、図２に示された例では、解析部２０９および信号処理部２０５が放射線撮像装置１００に組み込まれているが、解析部２０９および信号処理部２０５は、制御装置１１２に組み込まれてもよい。

撮像部２０４は、例えば、画素アレイ２０１、駆動回路２０２および読出回路２０３を含みうる。画素アレイ２０１は、複数の行および複数の列を構成し、２次元にそれぞれ入射する放射線に応じた信号を生成する画素が配列された構成を有しうる。駆動回路２０２は、動画モードや静止画モードなどの複数のモード（撮像モード）のうち選択されたモードに従って画素アレイ２０１の複数の行を走査する。読出回路２０３は、画素アレイ２０１から信号を読み出す。より具体的には、読出回路２０３は、画素アレイ２０１の複数の行のうち駆動回路２０２による走査において選択された行に配された画素の信号を読み出す。画素アレイ２０１からの信号の読み出しは、画素アレイ２０１から出力された信号を処理し、該信号に対応する信号を出力することを意味する。

図３には、撮像部２０４の等価回路が例示的に示されている。図２では簡略化のため、３行×３列分の画素が、画素アレイ２０１内に記載されている。しかしながら、実際の放射線撮像装置では、より多くの画素が、画素アレイ２０１に配されている。例えば、１７インチの放射線撮像装置の画素アレイ２０１には、約３，０００行×３，０００列の画素が配されうる。画素アレイ２０１を構成するそれぞれの画素は、放射線または光を電荷に変換する変換素子３０１と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子３０２とを含みうる。一例において、変換素子３０１は、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の基板の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りうる。また、変換素子３０１として、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（シンチレータ）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３０２として、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３０１の一方の電極は、スイッチ素子３０２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、共通のバイアス電圧Ｖｓを供給するバイアス線を介して電源部２０８と電気的に接続される。図２では、変換素子３０１を相互に区別するために、変換素子３０１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３０２を相互に区別するために、スイッチ素子３０２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。ここで、行方向は、図３において横方向、列方向は、図３において縦方向のことをそれぞれ示す。

１つの行を構成する複数の画素のスイッチ素子３０２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、駆動回路２０２による画素アレイ２０１の複数の画素の駆動の最小単位は、１つの行を構成する画素である。

１つの列を構成する複数の画素のスイッチ素子３０２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３０２が導通状態である間、変換素子３０１の電荷に応じた電気信号が、信号線Ｓｉｇｊを介して読出回路２０３に出力される。複数の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｎは、読出回路２０３に電気的に接続される。

読出回路２０３は、画素アレイ２０１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３００を含む。それぞれの増幅回路３００は、積分増幅器３０３、可変増幅器３０４、サンプルホールド回路３０５、バッファアンプ３０６を含みうる。積分増幅器３０３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３０４は、積分増幅器３０３からの電気信号を増幅する。サンプルホールド回路３０５は、サンプリングスイッチとサンプリング容量とを有し、可変増幅器３０４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３０６は、サンプルホールド回路３０５からの電気信号をバッファリングする。

さらに、読出回路２０３は、マルチプレクサ３０７、バッファ増幅器３０８、Ａ／Ｄ変換器３０９を含みうる。マルチプレクサ３０７は、複数の増幅回路３００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、画像信号として出力する。バッファ増幅器３０８は、マルチプレクサ３０７からの画像信号をインピーダンス変換してアナログ電気信号Ｖｏｕｔを出力する。Ａ／Ｄ変換器３０９は、バッファ増幅器３０８から出力されたアナログ電気信号Ｖｏｕｔをデジタルの画像データに変換し、信号処理部２０５および解析部２０９に提供する。

電源部２０８は、図３に示される基準電圧Ｖｒｅｆやバイアス電圧Ｖｓなどを供給する。電源部２０８は、例えば、外部電源やバッテリなどの内部電源の電力から、放射線撮像装置１００のそれぞれの構成が用いる電源を生成する。

駆動回路２０２は、制御部２０６から供給される制御信号（Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ）に従って、スイッチ素子３０２を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非道通状態とする非導通電圧Ｖｓｓを有する駆動信号とを、それぞれの駆動線Ｇｉに出力する。これによって、駆動回路２０２はスイッチ素子３０２の導通状態および非導通状態を制御し、画素アレイ２０１を駆動する。

一例において、駆動回路２０２は、シフトレジスタを含みうる。制御信号Ｄ−ＣＬＫは、シフトレジスタをシフト動作させるための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、制御信号ＯＥは、シフトレジスタ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を設定する。また、制御部２０６は、読出回路２０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨおよび制御信号ＣＬＫを供給することによって、読出回路２０３を制御する。制御信号ＲＣは、積分増幅器３０３のリセットスイッチの動作を、制御信号ＳＨは、サンプルホールド回路３０５の動作を、制御信号ＣＬＫは、マルチプレクサ３０７の動作を制御するものである。

前述した画像信号の検出が、読出回路２０３によって信号線Ｓｉｇｎまで接続された信号線ごとに行われて１行分の画像信号が検出される。この動作を、駆動線Ｇｍまで走査を繰り返すことによって、最終的に放射線撮像装置１００の画素アレイ２０１の全面の画像データが検出される。

次に、放射線画像を生成するための画像データからオフセット成分を除去する動作について説明する。オフセット成分を除去するための補正用データは、放射線画像を撮像する前に予め補正用データを取得し、その情報を放射線撮像装置１００内のメモリなどに記憶させておく方式が考えられる。また、補正用データは、放射線画像を生成するための画像データを取得する直前または直後に取得する方式が考えられる。放射線撮像装置１００において、動画の撮像を行う場合、補正用データを画像データ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。

放射線撮像装置１００は、一般撮影用放射線発生装置や透視用放射線発生装置、回診用放射線発生装置と組み合わせた放射線撮像システムとして提供されうり、１台の放射線撮像装置１００を目的に応じて使い分ける場合がある。すなわち、放射線撮像装置１００は、静止画のみならず動画（透視）も撮像可能であることが求められている。放射線撮像装置１００を用いた動画撮像では、低ノイズ化・高フレームレート化が必要で、オフセット画像を予め取得しておく方法が用いられる。このような方式において、補正用データは、撮像モードごとに予め準備され、撮像モードに応じて、補正用データが切り替えられる。

オフセット成分を除去するための補正用データは、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。複数回（例えば、３０回など）の撮像を行い、放射線が照射されない状態で得られた画像データを処理（例えば、加算平均）することによって、補正用データが得られる。オフセット成分の変化によるアーチファクトは、主に、放射線撮像装置１００の撮像部２０４、または、撮像部２０４の周囲の発熱による温度変化が原因で発生する。オフセット成分の変化によるアーチファクトは、診断の妨げまでは至らなくとも、補正用データの取得後、短時間で視認可能になる可能性がある。そのため、放射線画像を取得する際に、例えば、放射線撮像装置１００の撮像部２０４の温度変化が許容範囲内にある期間に一定の頻度で補正用データが更新される必要がありうる。

上述のように、補正用データを更新する方法として、放射線画像の撮像の直前あるいは直後に補正用データを取得して補正する方法が考えられる。しかしながら、放射線の照射の直前に補正用データの取得をおこなうと、操作者から撮像要求があってから放射線が照射されるまで、補正用データを取得するための時間分の遅延が発生して、放射線画像の撮像動作の妨げになりうる。また、放射線の撮像直後に補正用データの取得を行う場合、補正用データを取得し、放射線画像用の画像データを取得した補正用データを用いて補正した放射線画像を表示するまでの遅延が生じる。さらに、遅延を抑制するために補正用データを生成するための画像データの取得枚数を減らした場合、補正用データに対するランダムノイズの影響が増加してしまい、得られる放射線画像の画質低下を招く場合がある。そのため、操作者への影響を抑えつつ補正用データを更新するタイミングは、被験者ごとの検査開始時や、撮像動作を行っていない期間（例えば、放射線画像を撮像する際の撮像モードが設定されていない期間など。）に、数分程度の間隔で定期的に行う、特定の撮像モードでの放射線画像を取得終了後に所定の時間が経過した後など、さまざまなタイミングが考えられる。

ここで、補正用データの更新が必要になる原因について、再度、考察する。上述のように、補正用データの更新は、放射線撮像装置１００の撮像部２０４や、撮像部２０４の周囲の温度変化（発熱）によるオフセット成分の変化が大きな要因となっている。この発熱は、主に撮像動作、具体的には、撮像部２０４の読出回路２０３の動作が大きく関与する。ここで、読出回路２０３の動作とは、撮像部２０４のそれぞれの画素から出力される信号を、上述の増幅回路３００やＡ／Ｄ変換器３０９などを用いて処理し、デジタルデータとして出力する動作のことを示す。図３に示される構成において、読出回路２０３内には増幅回路３００が３つ図示されているが、実際には、１つの読出回路２０３に、より多数（例えば、２５６チャネルや５１２チャネル）の増幅回路３００が含まれている。読出回路２０３、その中でも特に増幅回路３００が動作することによって、発熱量が増加する。また、放射線の照射に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す撮像動作を繰り返すことによって動画を撮像する動画モードや、１回の撮像動作を行うことによって静止画を撮像する静止画モードといった撮像モードの違いによっても発熱量は異なる。ここで、まず、動画モードの駆動と、比較例の静止画モードの駆動と、について説明する。

図４は、比較例の静止画モードにおける撮像部２０４の駆動状態を示している。画素アレイ２０１に配される変換素子３０１は、主に半導体素子が使われており、放射線の照射がない状態でも熱による電荷（暗電荷）が発生する。そのため、スイッチ素子３０２を常に非導通状態にしておくと、変換素子３０１内の（寄生）容量に暗電荷に起因する電荷が蓄積される。この暗電荷に起因する電荷が蓄積されたまま撮像動作を行った場合、入射する放射線に応じた信号に暗電荷に起因する成分が重畳され、画質が低下してしまう。このため、放射線を照射し、入射する放射線に応じた電荷を蓄積する蓄積動作の前に、画素アレイ２０１に配されるそれぞれの画素をリセットするリセット動作が行われる。リセット動作は、図４に示されるように、それぞれの駆動線Ｇｉに駆動回路２０２から導通電圧Ｖｃｏｍを順次供給することによって行われる。

操作者によって放射線曝射スイッチが押下されると、リセット動作の完了後に放射線発生装置１１３から放射線が照射される。放射線の照射中は、駆動線Ｇｉを非アクティブにして（駆動回路２０２から非導通電圧Ｖｓｓを供給して）、入射する放射線に応じた電荷を蓄積させる。間接型の変換素子３０１の場合、シンチレータで変換された入射する放射線に応じた光によって生成された電荷を蓄積させる。放射線照射が終了すると読出動作が行われる。読出動作では駆動回路２０２により順次選択行がアクティブ化（駆動回路２０２から導通電圧Ｖｃｏｍが順次供給）され、変換素子３０１に蓄積された電荷に応じた信号が、読出回路２０３の増幅回路３００に転送される。転送された信号は、電圧に変換されＡ／Ｄ変換器３０９に送られてデジタルデータに変換されたのちに画像データ化される。

図５は、動画モードにおける撮像部２０４の駆動状態を示している。基本的な駆動は、前述した静止画モードにおける駆動と同じである。図４に示される比較例の静止画モードの撮像と異なるのは、曝射スイッチが押されている間、放射線の照射と同期して蓄積動作および読出動作が、交互に繰り返されていることである。

図４、５に示される読出回路２０３の動作と消費電力とに着目すると、図４に示される静止画モードにおける駆動では、読出回路２０３の動作と消費電力とがほぼ同期されている。一方で、図５に示される動画モードにおける駆動では、読出回路２０３の動作に関わらず放射線が曝射される前から、放射線撮像装置１００は消費電力が高い状態を維持している。これは、静止画モードでは、撮像動作のタイミングに合わせて読出回路２０３（特に増幅回路３００）の動作（消費電力）を切り替え、一方、動画モードでは、撮像動作を行わない期間も含めて、常に消費電力が高い動作モードで動作していることを表している。

放射線の照射に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す、つまり、蓄積動作と読出動作とを含む撮像動作を繰り返す動画モードにおいて、放射線撮像装置１００の読出回路２０３は、撮像動作中の発熱量が多くなる。冷却ユニット１０５によって、放射線撮像装置１００が冷却されている場合、撮像動作中の撮像部２０４を一定の温度に維持するために、撮像動作を行っていない間も消費電力が高いモードで、読出回路２０３が動作する。これによって、動画を撮像中に撮像部２０４の温度が変化し、オフセット成分が変化してしまうことが抑制できる。一方、静止画モードは、動画モードと比較して撮像動作以外での消費電力が低くなっている。また、取得する放射線画像の撮像枚数も少ない。このため、消費電力を抑制した動作が比較例の静止画モードにおいて実施されている。

しかしながら、１つの放射線撮像装置１００を用いて動画モードと静止画モードとを切り替えて使用する場合、動画モードと静止画モードとを切り替える際に、温度の変化が大きくなる。つまり、比較例の静止画モードでは、発熱量が少なく撮像部２０４の温度を動画モードで駆動する場合と同じ温度で維持することは困難である。そのため、静止画を撮像するモードから動画を撮像するモードに切り替えた際に、事前の取得したオフセット補正を行うための補正用データでは、補正の精度が低下してしまう可能性が生じる。つまり、オフセット補正を行うための補正用データを更新する必要が生じうる。

そこで、冷却ユニット１０５によって放射線撮像装置１００が冷却される場合、撮像動作を行っていない非撮像動作時の単位時間当たりの静止画モードにおける発熱量が、非撮像動作時の単位時間当たりの動画モードにおける発熱量以上となるようにする。換言すると、撮像動作を行っていない非撮像動作時の単位時間当たりの静止画モードにおける消費電力が、非撮像動作時の単位時間当たりの動画モードにおける消費電力以上となるようにする。

本実施形態における静止画モードにおける駆動の一例について、図６を用いて説明する。図４に示される比較例の静止画モードと比較して、図６に示される静止画モードの駆動は、読出回路２０３の動作に関わらず、消費電力が高い状態を維持している点である。ここで、図４〜６では、何れも消費電力をＬｏとＨｉとの２つの水準で例示しているが、消費電力量は、２種類に限定されるものではなく、また、常に一定値である必要もない。非撮像動作時の放射線撮像装置１００の発熱量が、静止画モードにおいて動画モードと同等、または、静止画モードでの駆動時の方が動画モードでの駆動時よりも多くなるように消費電力を設定すればよい。

動画モードのように発熱量が多い撮像を行う場合、放射線撮像装置１００は、本実施形態のように、寝台装置１０３に載置され、冷却ユニット１０５によって冷却されながら撮像を行うことが考えられる。そこで、放射線撮像装置１００が冷却ユニット１０５によって冷却されている場合、静止画モードにおいても、放射線撮像装置１００は、非撮像動作時においても発熱量が大きくなるように動作する。放射線撮像装置１００が寝台装置１０３に載置され、冷却ユニット１０５によって冷却されている場合、外部電源から電力の供給を受けながら動作することが多い。このため、バッテリなどの内部電源で動作する場合と比較して、発熱量が大きい、換言すると消費電力が多い状態で、静止画モードにおいても、放射線撮像装置１００を動作させることが可能となる。

以下のような動作を、制御装置１１２が放射線撮像装置１００に行わせることによって、静止画モードと動画モードとで、放射線撮像装置１００を同等の温度に保つことが可能となる。例えば、画素アレイ２０１のそれぞれの列に対応する増幅回路３００における非撮像動作時の単位時間当たりの静止画モードにおける消費電力が、増幅回路３００における非撮像動作時の単位時間当たりの動画モードにおける消費電力以上となるようにする。より具体的には、静止画モードにおいて増幅回路３００のうち非撮像動作時に動作する増幅回路の数が、動画モードにおいて増幅回路３００のうち非撮像動作時に動作する増幅回路の数以上であってもよい。ここで、非撮像動作時とは、図５、６に示されるリセット動作を行う間などの、蓄積動作および読出動作を含む撮像動作を行っていない所謂、アイドリング動作を行っている期間でありうる。この間、例えば、制御装置１１２に従って放射線撮像装置１００は、静止画モードでは可変増幅器３０４を動作させるが、動画モードでは可変増幅器３０４を動作させなくてもよい。

このように、非撮像動作時において、静止画モードでの消費電力を動画モードでの消費電力以上にすることよって、撮像モードの違いに起因する温度変化を抑制することが可能となる。その結果、温度変化に伴うオフセット成分の変動を抑制することが可能となり、オフセット補正の精度を保ちながら、オフセット補正を行うための補正用データを更新する必要性が低くなる。結果として、例えば、静止画モードから動画モードに撮像モードを切り替えた際に、動画モードでの撮像を速やかに開始することが可能となる。

例えば、動画モードにおける単位時間当たりの平均の消費電力と、静止画モードとにおける単位時間当たりの平均の消費電力と、が同じ消費電力となるように、放射線撮像装置１００が動作してもよい。これによって、動画モードと静止画モードとの間で、放射線撮像装置１００の撮像部２０４の温度を同等に保つことが可能となる。また、動画モードと静止画モードとで放射線撮像装置１００の発熱と冷却ユニット１０５による冷却とが平衡状態となることによって、動画モードおよび静止画モードにおいて、放射線撮像装置１００が同じ温度に保たれていてもよい。

図７を用いて、動画モードによる撮像と、静止画モードによる撮像と、を順に実施する場合のフローチャートを説明する。このとき、上述のように、放射線撮像装置１００は、冷却ユニット１０５によって冷却されている。これによって、放射線撮像装置１００の発熱と冷却ユニット１０５による冷却とが略平衡状態になっているとして説明する。また、このとき、放射線撮像装置１００は、外部電源から電源の供給を継続的に受けていてもよい。

電源投入（Ｓ７０１）後、放射線撮像装置１００は、制御装置１１２に従って、オフセット補正を行うための補正用データを取得する（Ｓ７０２）。補正用データは、上述のように、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複数回の撮像動作を行うことによって取得した画像データを処理することによって得られる。また、補正用データの取得は、電源の投入後、放射線撮像装置１００をアイドリング動作させ、所定の温度に温度が安定してから行われうる。制御装置１１２は、例えば、上述のように放射線撮像装置１００や冷却ユニット１０５に配された温度計から取得した放射線撮像装置１００の温度に応じて、補正用データの取得や放射線画像の撮像の開始を制御してもよい。

動画モードや静止画モードにおいて、例えば、単位時間当たりのフレーム取得数（フレームレート）、読出回路２０３の信号増幅率（ゲイン）、画素加算数（ビニング）、撮像範囲の大きさなど、異なる複数の撮像パラメータが、存在しうる。放射線撮像装置１００は、制御装置１１２に従って、それぞれのモードやパラメータに応じた補正用データを取得する。取得した補正用データは、放射線撮像装置１００や制御装置１１２内のメモリなどに保存され、放射線画像を生成するための画像データのオフセット補正に用いられる。

Ｓ７０２において補正用データを取得した後、放射線撮像装置１００は、操作者によって指定されたモードで動作する。ここでは、まず、放射線撮像装置１００は、動画モードでの駆動する（Ｓ７０３）。動画モードでの撮像が終了すると、制御装置１１２は、撮像モードの変更があるか否かを判定する（Ｓ７０５）。制御装置１１２は、例えば、操作者によって予め設定された撮影オーダや、操作者が設定した次に実行する手技に基づいて判定してもよい。

撮像モードが変更される場合（Ｓ７０３のＹＥＳ）、制御装置１１２は、放射線撮像装置１００の動作モードを静止画モードに切り替える（Ｓ７０４）。撮像モードが変更されない場合（Ｓ７０３のＮＯ）、制御装置１１２は、放射線撮像装置１００を用いて補正用データを更新する（Ｓ７０６）。

静止画モードに変更された場合、上述の図６を用いて説明した駆動を用いて、静止画の撮像が行われる。静止画の撮像が完了すると、制御装置１１２は、撮像モードの変更があるか否かを判定する（Ｓ７０７）。撮像モードが変更される場合（Ｓ７０７のＹＥＳ）、制御装置１１２は、放射線撮像装置１００の動作モードを動画モードに切り替え、その後、上述のＳ７０３と同様の動作を行う。撮像モードが変更されない場合（Ｓ７０７のＮＯ）、引き続き、放射線撮像装置１００は、静止画モードで駆動する。

ここで、静止画モードから動画モードに移行する場合（Ｓ７０７のＹＥＳ）、上述のように、撮像部２０４の温度は一定で保たれており、オフセット補正を行うための補正データを更新せずに動画の撮像を開始しても画質を維持することが可能となる。つまり、動画モードに切り替えた際に、補正用データの更新や、放射線撮像装置１００にアイドリング動作をさせて、動画を撮像する間の温度と同等の温度になるまで待機する必要性が低くなる。これによって、操作者にとって使い勝手のよい放射線撮像装置が実現できる。

以降、動画モードでの撮像および静止画モードの撮像を繰り返し、すべての撮像が完了した場合、制御装置１１２および放射線撮像装置１００は、撮像を終了する（Ｓ７０８）。例えば、所定の時間、撮像が行われない場合に、パワーセーブモードに移行してもよいし、電源がオフになってもよい。

図７に示される構成において、動画モードでの撮像後、Ｓ７０５で撮像モードを変更しない場合、Ｓ７０６において補正用データを更新することが示されている。しかしながら、これに限られることはない。上述のように、動画モードおよび静止画モードにおいて、放射線撮像装置１００の温度は、一定に制御されうる。このため、本実施形態において、電源投入時のＳ７０２での補正用データの取得以外、何れのタイミングで補正用データの更新を実施するかは規定しない。つまり、図７に示されるＳ７０６において、補正用データを毎回、更新する必要はない。補正用データを更新するかどうか否かの判定は、例えば、操作者からの指示に従って更新してもよい。また、例えば、制御装置１１２が、タイマを有し、動画モードでの撮像の完了後、または、補正用データを更新してから一定の時間が経過した時点で、補正用データを更新するように定めてもよい。

以上の説明したように、放射線撮像装置１００が冷却ユニット１０５によって冷却されている場合、非撮像動作時に放射線撮像装置１００が静止画モードにおいても動画モードと同等またはそれ以上の発熱量を有するように動作させる。これによって、放射線撮像装置１００は、動画モードと静止画モードとの違いに関わらず、一定の温度で動作するため、オフセット補正を行うための補正用データを更新する頻度を減らしつつ、オフセット補正の精度の低下を抑制することが可能となる。結果として、操作者にとって利便性が高い放射線撮像装置を実現することができる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：放射線撮像装置、１０５：冷却ユニット

Claims (11)

1. 放射線の照射に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す撮像動作を繰り返すことによって動画を撮像する動画モードと、１回の前記撮像動作を行うことによって静止画を撮像する静止画モードと、を備える放射線撮像装置であって、
   冷却ユニットによって前記放射線撮像装置が冷却される場合、前記撮像動作を行っていない非撮像動作時の単位時間当たりの前記静止画モードにおける発熱量が、前記非撮像動作時の単位時間当たりの前記動画モードにおける発熱量以上であることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記放射線撮像装置は、放射線の照射に応じた電荷を蓄積するための複数の画素を含む画素アレイと、前記画素アレイから蓄積された電荷に応じた信号を読み出すための読出回路と、を含み、
   前記読出回路における前記非撮像動作時の単位時間当たりの前記静止画モードにおける消費電力が、前記読出回路における前記非撮像動作時の単位時間当たりの前記動画モードにおける消費電力以上であ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. 前記読出回路は、前記画素アレイのそれぞれの列に対応する複数の増幅回路を含み、
   前記複数の増幅回路における前記非撮像動作時の単位時間当たりの前記静止画モードにおける消費電力が、前記複数の増幅回路における前記非撮像動作時の単位時間当たりの前記動画モードにおける消費電力以上であ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. 前記静止画モードにおいて前記複数の増幅回路のうち前記非撮像動作時に動作する増幅回路の数が、前記動画モードにおいて前記複数の増幅回路のうち前記非撮像動作時に動作する増幅回路の数以上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. 前記非撮像動作時において、前記複数の画素をリセットするリセット動作を含むアイドリング動作が行われることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記放射線撮像装置は、前記静止画モードから前記動画モードに移行する場合、オフセット補正を行うための補正データを更新しな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. 前記動画モードにおける単位時間当たりの平均の消費電力と、前記静止画モードとにおける単位時間当たりの平均の消費電力と、が同じことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記放射線撮像装置が、外部電源から電力の供給を受けていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記放射線撮像装置は、前記動画モードと前記静止画モードとで、同じ温度に保たれていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 放射線の照射に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す撮像動作を繰り返すことによって動画を撮像する動画モードと、１回の前記撮像動作を行うことによって静止画を撮像する静止画モードと、を備える放射線撮像装置であって、
    冷却ユニットによって前記放射線撮像装置が冷却される場合、前記撮像動作を行っていない非撮像動作時の単位時間当たりの前記静止画モードにおける消費電力が、前記非撮像動作時の単位時間当たりの前記動画モードにおける消費電力以上であることを特徴とする放射線撮像装置。
11. 請求項１乃至１０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発生装置と、
    前記放射線撮像装置を冷却するための冷却ユニットと、
    を含むことを特徴とする放射線撮像システム。

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