JP2023077982A - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 長時間撮影において、照射中に照射時間を算出し、撮影フレーム枚数とオフセット補正処理方法の少なくとも一つを切り替えることにより、使い勝手の良い放射線撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】 放射線を被検体に向けて照射する放射線発生装置と、前記放射線発生装置を制御する放射線制御装置と、放射線発生装置から照射された放射線に応じた画像信号を出力する複数の画像信号出力用画素と、放射線発生装置から照射された放射線に応じた線量を検出する複数の線量検出用画素とを含む画素アレイを有する撮影装置と、撮影装置の駆動と放射線の照射タイミングとを制御する制御部を備える放射線撮像装置において、前記制御部は、線量検出用画素を用いた、照射積算線量の検出結果から、照射時間を予測する予測部と、予測結果に応じて、撮影フレーム枚数とオフセット補正処理方法の少なくとも一つを切り替える駆動制御部とを有する。【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、制御方法及びプログラムに関する。

放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチ素子と光電変換素子等の変換素子とを組み合わせた画素アレイを有するマトリクス基板を用いた検出装置や放射線検出装置が実用化されている。このような放射線撮像装置は、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において用いられている。また、非破壊検査においては、配管や溶接の状態の検査において用いられている。非破壊検査においては、被検体の状態識別のために、長時間の放射線照射が行われる特徴がある。

近年、こうした検出装置の多機能化が検討されている。その一つとして、放射線源が放射線を照射している間、検出装置が照射情報を把握する機能の内蔵が検討されている。例えば、放射線源から放射線が照射される曝射開始のタイミングを把握する機能や、放射線量や積算照射量を把握する機能が挙げられる。また、積算照射量を監視し、積算照射量が適正量に達した時点で検出装置が放射線源を制御し照射を終了させることも可能となる。これらは、自動露出制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ、以下ＡＥＣと呼ぶ）と呼ばれる。

特許文献１には、放射線の照射中に画素に蓄積された電荷を読み出すことで、照射線量情報を取得し、取得した照射線量情報と線量の目標値に応じて、放射線の照射の終了を指示する放射線撮像装置が開示されている。

特願２０１１－２４９５９１

特許文献１に記載のような、照射線量情報と、線量の目標値とに応じて放射線の照射の終了を決定する放射線撮像装置においては、撮影画像の画質の向上において改善すべき点があることを我々は見出した。

本発明は上記課題認識に基づき、撮影画像の画質の向上、または使い勝手の良い新規な放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号を出力可能な第一の素子及び第二の素子を備える素子部と、前記電気信号を読み出す読み出し部と、放射線の照射中に前記第二の素子から電気信号を読み出す線量検出動作と、放射線の照射の停止後に前記第一の素子から電気信号を読み出す画像読み出し動作とを行うように前記読み出し部の動作を制御可能な制御部と、を備える放射線撮像装置であって、前記制御部は、前記線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて前記電荷の蓄積時間に関する情報を取得する蓄積時間取得部を備え、該蓄積時間に関する情報に基づいて前記画像読み出し動作に引き続いて放射線照射の停止中に前記画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事後補正値取得動作を前記読み出し部に行わせるか否かを決定することを特徴とする。

また本発明は、放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号を出力可能な第一の素子及び第二の素子を備える素子部と、前記電気信号を読み出す読み出し部と、前記第一の素子から電気信号を読み出す画像読み出し動作と、放射線の照射中に前記第二の素子から電気信号を読み出す線量検出動作とを行うように前記読み出し部の動作を制御可能な制御部と、を備える放射線撮像装置であって、前記制御部は、前記線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて前記電荷の蓄積時間に関する情報を取得する蓄積時間取得部を備え、該蓄積時間に関する情報に基づいて前記画像読み出し動作の回数を決定することを特徴とする。

また本発明は、放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号を出力可能な素子を備える素子部と、前記電気信号を読み出す読み出し部と、放射線の照射停止後に前記素子から電気信号を読み出す画像読み出し動作を行うように前記読み出し部の動作を制御可能な制御部と、を備える放射線撮像装置であって、前記制御部は、前記電荷の蓄積時間に関する情報を取得する蓄積時間取得部を備え、該蓄積時間に関する情報に基づいて前記画像読み出し動作に引き続いて放射線照射の停止中に前記画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事後補正値取得動作を前記読み出し部に行わせるか否かを決定することを特徴とする。

本発明によれば、放射線照射の照射時間、換言すると放射線の照射による電荷等の蓄積時間が可変である放射線撮像において、撮影画像の画質向上や、撮像装置の使い勝手の向上が可能となる。

放射線撮像システムの全体図である。 検出部の構成図である。 制御部の構成図である。 ＡＥＣ時のタイミングチャートを示す図である。 本発明の第一の実施例を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施例を示すフローチャートである。 本発明の照射時間予測の動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る非破壊検査用の放射線撮像システム１０の全体図である。放射線撮像システム１０は、放射線撮像装置３００、通信制御装置３２３、放射線発生装置３２４、放射線源３２５、撮像装置ケーブル３２６及び放射線発生装置通信ケーブル３２７を有している。放射線撮像装置３００、通信制御装置３２３、放射線発生装置３２４、放射線源３２５、撮像装置ケーブル３２６及び放射線発生装置通信ケーブル３２７は、検査室１に設定されている。

放射線撮像装置３００はまた、制御装置３１０、放射線照射スイッチ３１１、表示装置３１３、入力装置３１４、及び通信ケーブル３１６を有している。制御装置３１０、放射線照射スイッチ３１１、表示装置３１３、入力装置３１４、及び通信ケーブル３１６は、制御室２に設定されている。

放射線撮像装置３００は、パイプ等の被検体３０６を透過した放射線を検出して、放射線画像データを生成する。通信制御装置３２３は、放射線発生装置３２４と制御装置３１０が通信できるように制御する。放射線発生装置３２４は、照射条件に基づいて放射線を照射するように放射線源３２５を制御する。放射線源３２５は、放射線発生装置３２４の制御に従って被検体３０６に放射線を照射する。

撮像装置ケーブル３２６は、放射線撮像装置３００と、通信制御装置３２３を接続するためのケーブルである。放射線発生装置通信ケーブル３２７は、放射線発生装置３２４と通信制御装置３２３を接続するためのケーブルである。

制御装置３１０は、通信制御装置３２３を介して、放射線発生装置３２４及び放射線撮像装置３００と通信し、放射線撮像システム１０を統括制御する。放射線照射スイッチ３１１は、操作者３１２の操作により、放射線照射のタイミングを入力する。入力装置３１４は、操作者３１２からの指示の入力を行う装置であり、キーボートやタッチパネル等の種々の入力デバイスが用いられる。表示装置３１３は、画像処理された放射線画像データやＧＵＩの表示を行う装置であり、ディスプレイなどが用いられる。

次に、放射線撮像システム１０の動作について説明する。まず、制御装置３１０は、操作者３１２の操作に応じて、撮影情報を設定する。また他の例としては、制御装置３１０は、予め設定された撮影プロトコルを選択することで、撮影情報を設定してもよい。制御装置３１０はさらに、設定された情報に基づいて、放射線照射時の管電圧や管電流等の撮影条件を特定する。

撮影準備が完了すると、操作者３１２は放射線照射スイッチ３１１を押下する。放射線照射スイッチ３１１が押下されると、放射線撮像装置３００が準備を行った後、放射線源３２５から被検体３０６に向かい放射線が照射される。放射線撮像装置３００は、放射線発生装置３２４と通信を行い、放射線照射の開始や終了の制御を行う。被検体３０６に照射された放射線は、被検体３０６を透過して放射線撮像装置３００に入射する。放射線撮像装置３００は、入射した放射線を可視光に変換した後、光電変換素子で放射線画像信号として検出する。

放射線撮像装置３００は、光電変換素子を駆動して放射線画像信号を読み出し、ＡＤ変換回路でアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル放射線画像データを得る。得られたデジタル放射線画像データは、放射線撮像装置３００から制御装置３１０へ転送される。制御装置３１０は、受信したデジタル放射線画像データを画像処理する。制御装置３１０は、画像処理した放射線画像データに基づく放射線画像を表示装置３１３に表示する。制御装置３１０は、画像処理装置および表示制御装置として機能する。以上が、放射線撮像システム１０の動作である。

図２は、放射線撮像装置３００が有する検出部２２３の構成図である。検出部２２３は、支持基板１００、駆動回路２２１、読出回路２２２、及び制御部２２５を有している。支持基板１００には画素アレイ２２８が配置されている。ここで、画素アレイ２２８は、撮像領域の一例である。画素アレイ２２８は、行列状に配された複数の画素を有している。なお、画素アレイ２２８には、第１の画素１０１と第２の画素１２１が含まれる。以下、第１の画素１０１及び第２の画素１２１について説明する。

第１の画素１０１は、放射線画像を取得するために、入射した放射線又は光を入射した量に応じた電荷に変換する変換素子１０２と、変換素子１０２で生成された電荷を信号線に出力するスイッチ素子１０３とを有している。変換素子１０２は、例えば放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを用いた間接型の変換素子とする。この構成の場合、変換素子１０２とスイッチ素子１０３とで、放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号が出力可能な第一の素子が構成される。また他の例としては、変換素子１０２として、例えば放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子を用いることができる。スイッチ素子１０３としては、例えば非晶質シリコン又は多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることができる。例えば、ＴＦＴに求められる特性に応じて、多結晶シリコンをスイッチ素子１０３として用いてもよい。また、ＴＦＴに用いる半導体材料は、シリコンに限られるものではなく、ゲルマニウムや化合物半導体などの他の半導体材料であってもよい。

変換素子１０２の第１電極には、スイッチ素子１０３の第１主電極が電気的に接続され、変換素子１０２の第２電極には、バイアス線１０８が電気的に接続される。バイアス線１０８は、列に沿って配された複数の変換素子１０２の第２電極に共通して接続される。各列に配されたバイアス線１０８には、共通のバイアス電圧が供給される。バイアス線１０８は、不図示の電源回路よりバイアス電圧の供給を受ける。

スイッチ素子１０３の第２主電極には、信号線１０６が電気的に接続される。信号線１０６には、列に沿って配された画素のスイッチ素子１０３の第２主電極が共通に接続される。信号線１０６は、画素の列ごとに配される。各信号線１０６は、読出回路２２２に電気的に接続される。スイッチ素子１０３の制御電極には、駆動線１０４が電気的に接続される。駆動線１０４は、行に沿って配された複数の第１の画素１０１のスイッチ素子１０３の制御電極に共通に接続される。駆動線１０４には、駆動回路２２１からゲート制御電圧Ｖｇ１～Ｖｇｎが印加される。

第２の画素１２１は、検出素子１２２と、検出素子１２２で生成された電荷を信号線に出力するスイッチ素子１２３とを有している。検出素子１２２は、放射線照射中に入射する放射線量の総量を取得するために、入射した放射線又は光を、入射した量に応じた電荷に変換する素子である。スイッチ素子１２３は、検出素子１２２で生成された電荷を信号線に出力する素子である。この構成の場合、前述の変換素子１０２及びスイッチ素子１０３と同様に、検出素子１２２とスイッチ素子１２３とで、放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号が出力可能な第二の素子を構成する。そして、変換素子１０２とスイッチ素子１０３とで構成される第一の素子と、検出素子１２２とスイッチ素子１２３とで構成される第二の素子とで素子部が構成される。さらに、第２の画素１２１は、変換素子１０２とスイッチ素子１０３とを含む。第２の画素１２１の変換素子１０２及びスイッチ素子１２３は、それぞれ第１の画素１０１の変換素子１０２及びスイッチ素子１０３と同様に動作する。

検出素子１２２の第１電極には、スイッチ素子１２３の第１主電極が電気的に接続される。検出素子１２２の第２電極には、列ごとに配されたバイアス線１０８が電気的に接続される。検出線１１０には、列に沿って配されたスイッチ素子１２３の第２主電極が接続される。各検出線１１０は、読出回路２２２に電気的に接続される。スイッチ素子１２３の制御電極には、行毎に配された駆動線１２４が接続される。各駆動線１２４には、駆動回路２２１からゲート制御電圧Ｖｄ１～Ｖｄｎが印加される。

本実施形態の画素アレイ２２８は、図２に示すように、第２の画素１２１を複数有している。但し、画素アレイ２２８は、第２の画素１２１を少なくとも１つ有していればよく、その数及び位置は実施形態に限定されるものではない。画素アレイ２２８が第２の画素１２１を複数有する場合には、入射する放射線量の検出は、複数配されている第２の画素１２１の検出素子１２２のうち１つだけで行われてもよいし、複数の検出素子によって行われてもよい。また、他の例としては、画素アレイ２２８は、第２の画素１２１を有さなくともよい。この場合には、放射線の照射中に駆動線１０４を駆動させ、第１の画素１０１が入射する放射線量の総量を検出してもよい。

読出回路２２２は、第１の画素１０１または第２の画素１２１が出力する電気信号を読み出す読み出し部であり、信号線１０６及び検出線１１０が、それぞれオペアンプ１５０の反転入力端子に接続される。またオペアンプ１５０の反転入力端子は、帰還容量を介し出力端子に接続され、非反転入力端子は、任意の固定電位に接続される。オペアンプ１５０は、電荷電圧変換回路として機能する。オペアンプ１５０の後段に、サンプルホールド回路１５１、マルチプレクサ１５２を介してＡＤコンバータ１５３が接続される。読出回路２２２は、信号線１０６及び検出線１１０を介して第１の画素１０１の変換素子１０２、第２の画素１２１の変換素子１０２及び検出素子１２２から転送される電荷をデジタル信号の電気信号に変換するデジタル変換回路である。読出回路２２２は、各回路が集積化された構成でもよく、回路毎に個別に設けられてもよい。

図３は、制御部２２５の構成図である。制御部２２５は、駆動制御部４００、ＣＰＵ４０１、メモリ４０２、放射線制御部４０３、画像データ制御部４０４及び通信部４０７、放射線照射時間予測部４０８を備える。駆動制御部４００は、不図示の信号処理部からの情報や制御装置３１０からのコマンドに基づいて、駆動回路２２１及び読出回路２２２を制御する。ＣＰＵ４０１は、メモリ４０２に格納されたプログラムや各種のデータを用いて、放射線撮像装置３００全体の制御を行う。メモリ４０２は、例えば、ＣＰＵ４０１が処理を実行する際に用いるプログラムや各種のデータを保存する。また、メモリ４０２には、ＣＰＵ４０１の処理により得られた各種のデータ及び、放射線画像データが保存される。

放射線制御部４０３は、信号処理部からの情報や駆動制御部４００からの情報に基づき、放射線発生装置３２４を制御する。放射線制御部４０３は、通信部４０７を介して、放射線発生装置３２４との間で、制御に関する情報（例えば、放射線の照射開始、停止の通知、放射線の照射量等）のやり取りを行う。画像データ制御部４０４は、読出回路２２２からの画像データをメモリ４０２に保存すると共に、制御装置３１０との通信を制御する。画像データ制御部４０４と制御装置３１０は、放射線画像データや制御に関する情報（例えば、制御コマンド等）のやり取りを行う。通信部４０７は、有線もしくは無線接続された外部装置との通信を行う。放射線照射時間予測部４０８は、蓄積時間取得部として機能し、後述する線量検出用画素を用いた照射積算線量の検出結果から、後述の変換素子１０２が電荷を蓄積する蓄積時間を予測する。尚、変換素子１０２が電荷を蓄積する時間と放射線の照射時間がほぼ同じであれば、蓄積時間は照射時間と置き換えてもよい。本実施形態（及び下記の第２の実施形態）においては、無駄な放射線照射を抑制するため、照射開始と蓄積開始、及び照射の終了（停止）と蓄積の終了はほぼ同期した動作となるように制御していため、蓄積時間と照射時間は等価として扱う。同様に蓄積予測時間と、照射予測時間とも等価として扱う。

なお、後述する制御部２２５の機能や処理は、ＣＰＵ４０１がメモリ４０２に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。また、他の例としては、ＣＰＵ４０１は、メモリ４０２に替えて、ＳＤカード等の記録媒体に格納されているプログラムを読み出してもよい。

また、他の例としては、制御部２２５の機能や処理の少なくとも一部は、例えば複数のＣＰＵ及びメモリを協働させることにより実現してもよい。また、他の例としては、制御部の機能や処理の少なくとも一部は、ハードウェア回路を用いて実現してもよい。

次に、放射線撮像システム１０による線量制御動作（ＡＥＣ）について説明する。放射線の撮像を行う場合、まず、操作者３１２は、制御装置３１０に、線量、最大照射時間、管電流、管電圧、等の照射条件、放射線をモニタすべき領域である放射線検知領域（ＲＯＩ）などを入力する。制御装置３１０は、入力された照射条件、放射線検知領域（ＲＯＩ）などを、放射線撮像装置３００及び放射線発生装置３２４へ送信する。その後、撮影準備が完了し、操作者３１２が放射線照射スイッチ３１１を押下すると、放射線発生装置３２４を介して放射線源３２５から放射線が照射される。照射された放射線は、被検体３０６を透過して放射線撮像装置３００に入射する。

ここで、ＡＥＣについて説明する。放射線撮像装置３００は、入射した放射線によりＡＥＣを行う。ＲＯＩに入射した放射線が検出素子１２２で検出されると、放射線撮像装置３００のＣＰＵ４０１は、所定の期間に検出した線量（到達線量）の積算値である積算照射量を演算する。そして、ＣＰＵ４０１は、積算照射量と、予め設定された適正線量とに基づいて、放射線照射停止タイミングを決定する。

放射線制御部４０３は、決定された放射線照射停止タイミングに基づき、放射線発生装置３２４に停止を通知する。放射線発生装置３２４は、通知された放射線照射停止タイミングに基づき、放射線の照射を停止する。なお、放射線撮像装置３００は、放射線照射の停止を通知しているがこれに限らない。放射線撮像装置３００が、検出結果として所定の時間毎の到達線量を送信し、放射線発生装置３２４が、当該到達線量の積算値を算出する構成であってもよい。

図４は、ＡＥＣのタイミングチャートを示す図である。図４に示す期間Ｔ１は、待機中のアイドリング期間を表す。この期間Ｔ１において、図４に示すように駆動回路２２１から印加される信号によって画素アレイ２２８は、アイドリング動作を繰り返す。アイドリング動作は、例えば検出部２２３の電源投入後、オフセット成分取得が開始されるまで行われる。期間Ｔ１は、ユーザが撮像情報の入力をしている時間や、ユーザが曝射スイッチを押すまでの時間である。

期間Ｔ１において、変換素子１０２から発生するダーク電流を定期的に除去するために、ゲート制御電圧Ｖｇ１～Ｖｇｎに定期的にＨｉ信号が印加され、第１の画素１０１のスイッチ素子１０３が走査される。同様に、第２の画素１２１の検出素子１２２から発生するダーク電流を除去するために、ゲート制御電圧Ｖｄ１～Ｖｄｎには常にＨｉ信号が印加され、第２の画素１２１のスイッチ素子１２３が導通した状態となる。ここでＨｉ信号は、各スイッチ素子１０３、１２３がＯＮとなる電圧であり、Ｌｏ信号は、各スイッチ素子１０３、１２３がＯＦＦとなる電圧（例えば、０Ｖ）である。

また、図４のタイミングチャートは、検出素子１２２を複数用いて入射する放射線量を検出する場合に対応する。この場合、複数の検出素子１２２には、同じ目標放射線量が設定されているものとする。なお、目標放射線量は、撮影条件等に基づいて、制御部２２５により算出される。そして、少なくとも１つの検出素子１２２の検出値が目標放射線量に達した場合に、制御部２２５は、停止信号を出力する。

なお、他の例としては、制御部２２５は、すべての検出素子１２２の検出値が目標放射線量に達した場合に停止信号を出力してもよく、すべての検出素子１２２の検出値の平均値が目標放射線量に達した場合に停止信号を出力してもよい。また、他の例としては、複数の検出素子１２２には、互いに異なる目標放射線量が設定されていてもよい。検出素子１２２の目標放射線量や、制御部２２５が停止信号を出力する条件は、被写体や撮像条件、検出素子１２２の画素アレイ２２８内での位置などに応じて適宜設定されるものとする。

次に、放射線照射スイッチ３１１が押されると、放射線撮像装置３００は、照射要求信号を受信する。放射線撮像装置３００が照射要求信号を受信すると、期間Ｔ２に移行する。期間Ｔ２は、オフセット成分取得の期間である。期間Ｔ２では、放射線が照射されていない状態で、ゲート制御電圧Ｖｄ１～Ｖｄｎを一定の周期でＯＮさせ、オフセット成分を取得する。ここで、オフセット成分は、クロストークや暗電流を含む。ＯＮの回数は予め定められているものとする。ゲート制御電圧Ｖｄ１～ＶｄｎのＯＮの周期は、放射線の照射中に放射線信号を検出する周期と同一とする。同一の駆動を行うことで、オフセット成分取得時のオフセット信号量と、放射線照射中の検出信号にのるオフセット信号量と、を近しい値にすることができ、放射線照射中のオフセット成分を精度よく補正することができる。

オフセット成分取得が終了すると、期間Ｔ３に移行する。期間Ｔ３は、放射線を照射し放射線画像を取得する期間である。本実施形態においては、放射線発生装置３２４が、放射線撮像装置３００から照射許可信号を受信することで、実際の放射線照射が開始されるものとする。期間Ｔ３において、各スイッチ素子１０３を駆動するゲート制御電圧Ｖｇ１～ＶｇｎにＬｏ信号が印加され、各変換素子１０２は、入射した放射線量に応じた電荷を蓄積する。また、スイッチ素子１２３を駆動するゲート制御電圧Ｖｄ１～ＶｄｎにＨｉ信号が一定の検出周期で印加され、検出素子１２２で検出された電荷が、検出線１１０を介して読出回路２２２に送られる。読出回路２２２は、検出された電荷に基づいた電気信号を、不図示の信号処理部を介して制御部２２５に供給する。この一連の動作は、放射線の照射中に第二の素子を構成する検出素子１２２から電気信号を読み出す線量検出動作に該当する。制御部２２５は、検出素子１２２に入射する放射線量を検出周期毎に取得する。このように、制御部２２５は読み出し部である読み出し回路２２２の動作を制御可能である。期間Ｔ２～Ｔ３において、スイッチ素子１２３は、同一の周期で駆動し続けるものとする。期間Ｔ２から期間Ｔ３に移行する際に、検出周期が変更される場合や検出が一時的に止まる場合には、駆動の切り替わりにより意図せぬ信号の変動が生じる。これにより、期間Ｔ３の初期の検出信号が影響を受け、検出精度が低下する可能性がある。

なお、図４では、スイッチ素子１２３の制御電極に印加されるゲート制御電圧Ｖｄ１～Ｖｄｎが、同時にＨｉ信号となるが、期間Ｔ２における動作は、これに限られるものではない。例えば、同じ検出線１１０に接続された検出素子１２２のスイッチ素子１２３に対応するゲート制御電圧Ｖｄ１～ＶｄｎのＨｉ信号のタイミングを分けてもよい。この場合、一度に読み出し可能な信号量が減るものの検出領域の空間解像度を上げることが可能となる。また、検出素子１２２のオフセット成分取得は、ぞれぞれのスイッチ素子１２３の駆動周期と同一の周期で取得される。

検出素子１２２から読出回路２２２に送られた電荷は、オペアンプ１５０で電圧情報に変換される。次いで、サンプルホールド回路１５１によって検出周期に基づきサンプリングされ、マルチプレクサ１５２を介してＡＤコンバータ１５３でデジタルデータの電気信号に変換される。

制御部２２５は、検出素子１２２で検出し電荷から電気信号に変換された放射線量を取得したオフセット成分を用いて補正する。その後、制御部２２５は、補正した放射線量の累計値（積算照射量）と、目標放射線量と、に基づいて、放射線の曝射停止判定を行う。制御部２２５は、照射された放射線の累計値が目標放射線量に達した場合、又は、目標放射線量に達すると予想した場合、放射線照射の停止信号を放射線発生装置３２４へ出力する。放射線発生装置３２４は、放射線源３２５による放射線の照射を停止させる。

期間Ｔ３は、撮像モードや事前に入力された照射時間に応じて、その長さが設定される。制御部２２５は、例えば、上述のように目標放射線量に達しない場合でも、照射情報として入力された照射時間の上限になった場合、放射線の照射を停止させるよう制御する。検出素子１２２で検出された放射線量の累計値が目標放射線量に達した後、又は、所定の時間が経過した後、期間Ｔ３から期間Ｔ４に移行する。

期間Ｔ４は、放射線の照射後に、撮像した放射線画像を取得する期間である。期間Ｔ４の間、制御部２２５は、変換素子１０２に蓄積された信号電荷を読み出すための制御信号を駆動回路２２１に出力する。駆動回路２２１は、制御信号に応じてゲート制御電圧Ｖｇ１～Ｖｇｎに順次Ｈｉ信号を印加し、第１の画素１０１及び第２の画素１２１のスイッチ素子１０３を順次走査する。変換素子１０２に蓄積された電荷は、オペアンプ１５０で電圧情報に変換され、サンプルホールド回路１５１によってサンプリングされ、マルチプレクサ１５２を介してＡＤコンバータ１５３でデジタルデータの電気信号に変換される。変換素子１０２によって取得され、読み出された電気信号に基づいて、放射線画像が形成される。Ｔ４の期間におけるこの動作は、放射線の照射の停止後に第一の素子を構成する変換素子１０２から電気信号を読み出す画像読み出し動作に該当する。尚、後述する複数フレーム撮影の場合は、このＴ２からＴ４までの動作を所望の回数繰り返す。

図５は、本発明の制御部２２５の動作を示すフローチャートである。ユーザの操作により、放射線照射が開始されると（Ｓ５０１）、駆動制御部４００は、撮影装置３００のＡＥＣ駆動を行い、撮影中に、到達線量の積算値である積算照射量を照射時間予測部にて演算する。そして、積算照射量の一定の単位時間あたりの増加値を計算し、別途設定された照射ターゲット線量から、照射ターゲット線量に到達するまでの照射時間、つまり蓄積時間を予測計算する（Ｓ５０２）。このステップＳ５０２は、線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて電荷の蓄積時間に関する情報を取得していることになる。

ここで、図７を用いて、照射時間の予測計算を行う照射時間予測部４０８の動作について説明する。図中の横軸は時間軸を示す。また、縦軸には、放射線制御部にて生成される放射線照射信号、放射線の積算照射量、ＡＥＣ駆動による積算照射量の演算タイミング、また、演算タイミングでの積算照射量の演算結果を示す。

放射線照射信号が放射線制御部４０３の制御によりアサートされると、実際の放射線照射が開始され、被検体への照射量が積算されていく。この時、照射時間予測部４０８は、前述したＡＥＣ駆動にて、一定のタイミングＴａ毎に、照射線量をモニタリングし、積算照射量として加算していく。この動作を繰り返していき、任意の照射時間推定タイミングＴｎにおいて、それまでの積算照射量演算タイミングＴａ毎の積算照射量の増加分Ｒａ１～ＲａＮの平均値と、Ｔｎの時点での積算照射量の加算結果より、予め設定されたＡＥＣターゲット線量に到達するまでの照射時間を計算する。

本発明におけるユースケースである非破壊検査の撮影時間のターゲットとしては、例えば３０秒や１分を超えるような長時間撮影であるため、照射時間を予測するタイミングＴｎとしては、各撮影シーンを鑑みて、数百ｍＳ～１秒付近が好適である。この時間は、システムとして、任意に設定可能だが、ある程度の時間が経過してから予測値を算出する方が、演算結果Ｒａのサンプリング数も増え、放射線照射開始時の立ち上がり特性の影響を少なくすることが出来るため、予測精度が向上する。また、単位時間あたりの積算照射量の増加量の平均値計算に用いる値Ｒａは、放射線照射の立ち上がり期間を除いた、一定時間経過以降の積算照射量増加値Ｒａを用いて、照射時間を予測計算する方が、放射線照射開始時の立ち上がり特性の影響を少なくすることが出来る。

次に、図５に示すように、駆動制御部４００は、予測した蓄積時間である照射時間に応じて、放射線照射の停止後に、画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事後補正値取得動作を行うか否かを決定する。（Ｓ５０３）。尚、事後補値取得動作を実行させ、事後補正値取得動作によって得た補正値を事後補正値とする。事後補正値は、補正性能（温度差異・ダーク残像補正・ＳＮ劣化）を考慮すると有利だが、事後補正値取得動作によって撮影後の待ち時間も長時間となり、使い勝手が悪くなる。一方、後述する事前補正値取得動作で予め得ておいた事前補正値を用いた補正は、撮影後の待ち時間は短く使い勝手には優れるが、補正性能は劣る場合がある。

そこで、任意に予め設定された設定時間である、補正切替設定時間と、ＡＥＣ駆動により予測した蓄積時間である照射時間とを比較し、予測照射時間の方が短い場合は、事後補正値を使用した補正が選択される（Ｓ５０４）。つまり、Ｓ５０３において、画像読み出し動作（Ｔ４期間で行われる動作）に引き続いて放射線照射の停止中に画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事後補正値取得動作を読み出し部に行わせるか否かを決定する。具体的には、蓄積時間である予測照射時間が、予め設定された設定時間である補正切替設定時間よりも短い場合、制御部は読み出し部である読み出し回路に事後補正値取得動作を実行させる。そして、事後補正値取得動作によって得た事後補正値を使用して、画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正する（Ｓ５０４）。尚、本実施例においては、事後補正値取得動作は、読み出し部による、画像読み出し動作に引き続いて放射線照射の停止中に第一の素子である変換素子１０２から電気信号を読み出す動作を行うことで、これによって事後補正値を得ている。

そして、到達線量の積算値である積算照射量が、照射ターゲット線量に到達すると、放射線照射停止通知を行う（Ｓ５０５）。その後、事後補正値取得動作を実行し、事後補正値（事後補正画像ともいう）を取得し（Ｓ５０６）、その補正値（画像）を用いて、画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正処理（以下、オフセット補正処理ともいう）を行う（Ｓ５０７）。

一方、予測照射時間（予測蓄積時間）の方が設定時間（切り替え設定時間）よりも長い場合は、使い勝手を優先し、事前補正値取得動作によって予め取得していた事前補正値による補正処理が選択される（Ｓ５０８）。尚、事前補正値は、放射線の照射の前に、事前補正値取得動作を前記読み出し部に実行させることによって予め取得している。つまり、制御部２２５は、放射線の照射の前に、画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事前補正値を取得する事前補正値取得動作を読み出し部である読み出し回路２２２に実行させ、事前補正値をあらかじめ取得する。なお、本実施例においては、事前補正値取得動作は、読み出し部による、放射線照射の前に放射線が照射されていない状態で第一の素子を構成する変換素子１０２から電気信号を読み出す動作であり、これによって予め事前補正値を取得する。到達線量の積算値である積算照射量が、照射ターゲット線量に到達すると、放射線制御部４０３から放射線照射停止通知を行う（Ｓ５０９）。その後、事前に取得した事前補正値（事前補正画像ともいう）を用いて、画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正処理（オフセット補正処理）を行い（Ｓ５１０）、一連の撮影動作を終了する（Ｓ５１１）。

ここで、補正方法切替の判定時間（切替設定時間）は、サービスマンやユーザが、設置時や撮影シーンに応じて、任意に変更可能であり、用途に応じて設定される。

以上のように、本実施形態においては、長時間撮影において、照射中にＡＥＣ駆動により照射時間を算出して予測し、その予測時間に応じて、画像読み出し動作によって読み出された信号を補正する方法を切り替える。これによって、予め照射時間の設定も不要であり、適切な補正方法が選択され、使い勝手の良い放射線撮像装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る放射線撮像システム１０について説明する。

第２の実施例では、切替判定時間が、撮影装置の１フレームでの許容蓄積時間（最大蓄積時間）に応じて設定される。

図６は、本発明の第２の実施形態のフローチャートである。ユーザの操作により照射が開始されると（Ｓ６０１）、駆動制御部４００は、撮影装置３００のＡＥＣ駆動を行い、撮影中に、到達線量の積算値である積算照射量を照射時間予測部にて演算する。そして、前述のように、積算照射量の一定の単位時間あたりの増加値を計算し、別途設定された照射ターゲット線量から、照射ターゲット線量に到達するまでの時間である蓄積時間（照射時間）を予測計算する（Ｓ６０２）。

次に、駆動制御部４００は、撮影中のＡＥＣ駆動により予測した蓄積時間（照射時間）と、許容蓄積時間とを比較する（Ｓ６０３）。尚、許容蓄積時間は、制御部２２５が備えるメモリ４０２に格納されている。そして、予測蓄積時間の方が短い場合は、１フレーム撮影を選択し、実施する（Ｓ６０４）。つまり、制御部２２５は、線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて電荷の蓄積時間に関する情報を取得する蓄積時間取得部を備え、この蓄積時間に関する情報に基づいて画像読み出し動作の回数を決定する。上記のように、蓄積時間が予め設定された許容蓄積時間より短い場合、制御部２２５は読み出し動作の回数を１回に決定し、１フレーム撮影を実施する。

その際の画像の補正方法としては、Ｓ６０６のようにＳ５０６同様に事後補正値取得動作を行い、事後補正値を取得して、その事後補正値を使用して補正を行ってもよいし、予め取得しておいた事前補正値を使用して補正処理を行ってもよい。尚、その他の処理Ｓ６０５、Ｓ６０７、Ｓ６１２は、前述のＳ５０５、Ｓ５０７、Ｓ５１１と同様故、説明を省略する。

一方、蓄積時間が予め設定された許容蓄積時間より長い場合、前記制御部は前記読み出し動作の回数を２回以上に決定する（Ｓ６０８）。そして２回以上の読み出し動作が選択（決定）されると、つまり複数枚の撮影が選択されると、放射線照射停止後、撮影した画像の加算処理を実施する（Ｓ６１０）。尚、複数フレーム撮影の場合の蓄積時間は、任意の１パターンでも良いし、複数パターンを備えていても良い。そしてその後の補正処理として、事前補正値を用いる場合は、蓄積時間に応じた複数パターン分、予め事前補正値（事前補正用画像）を取得しておく必要がある。しかし、放射線撮影における加算枚数が増えると、ノイズ成分も加算されてＳＮ低下の原因となるため、複数パターンの中から、蓄積（照射）予測時間に対して、加算枚数が少なくなり、且つ、照射停止後の待ち時間が少なくなるような蓄積時間を選択するのが効果的である。

尚、特に複数フレーム撮影の場合、放射線制御部４０３による放射線照射の停止指示タイミングには、注意が必要である。放射線照射タイミングが、変換素子１０２の画像読み出し動作期間に重なってしまうと、画像にシェーディング等のアーチファクトを発生させる要因となってしまう。それを防ぐために、放射線停止指示機能を備える放射線制御部４０３は、複数フレーム撮影の最終フレームにおいて、放射線照射が、画像読み出し動作期間に重ならず、蓄積期間中に終了されるように、発生装置への放射線撮影停止指示のタイミングを制御する。このように、制御部２２５は、線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて放射線の停止を指示する停止指示機能を備え、停止指示は読み出し部が画像読み出し動作を実行していない期間に実行されるように制御する。尚、Ｓ６０９、Ｓ６１１については、Ｓ５０９、Ｓ５１０と同様故、説明を省略する。

以上のように、第２の実施形態においては、長時間撮影において、照射中にＡＥＣ駆動により照射時間を予測し、撮影装置の１フレームでの最大蓄積時間に応じて撮影フレーム数を切り替えることにより、使い勝手の良い放射線撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

（その他の実施例）
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。

１０ 放射線撮像システム
１０２ 変換素子
１０３ スイッチ素子
１２２ 検出素子
１２３ スイッチ素子
２２２ 読み出し回路
２２５ 制御部
３００ 放射線撮像装置
３１０ 制御装置
３２４ 放射線発生装置
４００ 駆動制御部
４０３ 放射線制御部
４０８ 照射時間予測部

Claims (11)

1. 放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号を出力可能な第一の素子及び第二の素子を備える素子部と、
   前記電気信号を読み出す読み出し部と、
   放射線の照射中に前記第二の素子から電気信号を読み出す線量検出動作と、放射線の照射の停止後に前記第一の素子から電気信号を読み出す画像読み出し動作とを行うように前記読み出し部の動作を制御可能な制御部と、を備える放射線撮像装置であって、
   前記制御部は、前記線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて前記電荷の蓄積時間に関する情報を取得する蓄積時間取得部を備え、該蓄積時間に関する情報に基づいて
   前記画像読み出し動作に引き続いて放射線照射の停止中に前記画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事後補正値取得動作を前記読み出し部に行わせるか否かを決定することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記事後補正値取得動作は、前記読み出し部による、前記画像読み出し動作に引き続いて放射線照射の停止中に前記第一の素子から電気信号を読み出す動作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. 前記蓄積時間が予め設定された設定時間より短い場合、前記制御部は前記読み出し部に前記事後補正値取得動作を実行させ、該事後補正値取得動作によって得た補正値を使用して、前記画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正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. 制御部は、放射線の照射の前に、前記画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事前補正値を取得する事前補正値取得動作を前記読み出し部に実行させることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
5. 前記事前補正値取得動作は、前記読み出し部による、前記放射線照射の前に放射線が照射されていない状態で前記第一の素子から電気信号を読み出す動作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. 前記蓄積時間が予め設定された設定時間より長い場合、前記制御部は前記事前補正値取得動作によって得た事前補正値を使用して、前記画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号を出力可能な第一の素子及び第二の素子を備える素子部と、
   前記電気信号を読み出す読み出し部と、
   前記第一の素子から電気信号を読み出す画像読み出し動作と、放射線の照射中に前記第二の素子から電気信号を読み出す線量検出動作とを行うように前記読み出し部の動作を制御可能な制御部と、を備える放射線撮像装置であって、
   前記制御部は、前記線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて前記電荷の蓄積時間に関する情報を取得する蓄積時間取得部を備え、該蓄積時間に関する情報に基づいて前記画像読み出し動作の回数を決定することを特徴とする放射線撮像装置。
8. 前記蓄積時間が予め設定された許容蓄積時間より短い場合、前記制御部は前記読み出し動作の回数を１回に決定することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記蓄積時間が予め設定された許容蓄積時間より長い場合、前記制御部は前記読み出し動作の回数を２回以上に決定することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
10. 前記制御部は、前記線量検出動作によって読み出された電気信号に基づいて前記放射線の停止を指示する停止指示機能を備え、該停止指示は前記読み出し部が画像読み出し動作を実行していない期間に実行されるように制御することを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
11. 放射線の照射に応じて蓄積された電荷に基づく電気信号を出力可能な素子を備える素子部と、
    前記電気信号を読み出す読み出し部と、
    放射線の照射停止後に前記素子から電気信号を読み出す画像読み出し動作を行うように前記読み出し部の動作を制御可能な制御部と、を備える放射線撮像装置であって、
    前記制御部は、前記電荷の蓄積時間に関する情報を取得する蓄積時間取得部を備え、該蓄積時間に関する情報に基づいて
    前記画像読み出し動作に引き続いて放射線照射の停止中に前記画像読み出し動作によって読み出された電気信号を補正するための事後補正値取得動作を前記読み出し部に行わせるか否かを決定することを特徴とする放射線撮像装置。

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