JP2024025211A - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、制御装置、放射線撮像装置の制御方法、および、放射線撮像装置を制御するためのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】透視撮影中における放射線発生条件の変更による画像の品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、放射線を検出する複数の画素を有する画素アレイと、透視撮影中に放射線発生装置における放射線発生条件を取得し、前記放射線発生条件に応じて前記複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部と、を備え、前記複数回のサンプルホールドのうち少なくとも１回のサンプルホールドのタイミングは、放射線の照射期間におけるタイミングであり、前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記制御部によって決定された前記複数回のサンプルホールドのタイミングに従って、前記変換素子からの信号を複数回にわたってサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を含む。【選択図】図５

Description

開示の技術は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、制御装置、放射線撮像装置の制御方法、および、放射線撮像装置を制御するためのプログラムに関する。

特許文献１には、複数の画素を有する画素アレイ、および、該画素アレイから信号を読み出す読出回路を備える放射線撮像装置が記載されている。該装置は、放射線源から放射された放射線に基づいて放射線の照射の開始を検出する検出部と、該検出部によって放射線の照射の開始が検出される度に、該複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する制御部とを備えている。

特開２０１９－２４９２６号公報

透視撮影において、被検体の姿勢を変更することがある。これによって放射線が透過する部位が透視撮影中に変化するため、それに応じて透視撮影中に放射線の照射条件あるいは発生条件を変更する必要が生じうる。しかし、特許文献１には、透視撮影中における被検体の姿勢の変化、あるいは、それに応じた照射条件の変更に応じてサンプルホールドのタイミングを変化させることは記載されていない。放射線発生条件の変更に応じてサンプルホールドのタイミングを変更しなければ、撮影によって得られる画像の品質が低下しうる。

開示の技術は、透視撮影中における放射線発生条件の変更による画像の品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。

開示の技術の１つの側面は、放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、放射線を検出する複数の画素を有する画素アレイと、透視撮影中に放射線発生装置における放射線発生条件を取得し、前記放射線発生条件に応じて前記複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部と、を備え、前記複数回のサンプルホールドのうち少なくとも１回のサンプルホールドのタイミングは、放射線の照射期間におけるタイミングであり、前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記制御部によって決定された前記複数回のサンプルホールドのタイミングに従って、前記変換素子からの信号を複数回にわたってサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を含む。

開示の技術によれば、透視撮影中における放射線発生条件の変更による画像の品質の低下を抑制するために有利な技術が提供される。

第１乃至第３実施形態に共通する放射線撮像システムの構成を例示する図。 第１乃至第３実施形態に共通する放射線検出器の構成を例示する図。 第１乃至第３実施形態に共通する画素の一構成例の等価回路図を例示する図。 放射線撮像システムをエネルギーサブトラクション駆動の基本モードで動作させたときの駆動タイミングを例示する図。 第１実施形態の放射線撮像システムあるいは放射線撮像装置の動作を例示する図。 １つのフレームにおける管電圧の波形を例示する図。 第１実施形態の放射線撮像システムあるいは放射線撮像装置の動作を例示する図。 種々の放射線発生条件におけるサンプルホールドのタイミングを例示する図。 第２実施形態の放射線撮像システムあるいは放射線撮像装置の動作を例示する図。 第２実施形態の放射線撮像システムあるいは放射線撮像装置の動作を例示する図。 第２実施形態の放射線撮像システムあるいは放射線撮像装置の動作を例示する図。 第２実施形態の放射線撮像システムあるいは放射線撮像装置の動作を例示する図。 第３実施形態の放射線撮像システムあるいは放射線撮像装置の動作を例示する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、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はない。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。

以下の説明において、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）が作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えば、Ｘ線、粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。以下の説明における「放射線」は、例えば、「Ｘ線」で読み替えられてもよい。

図１には、第１実施形態の放射線撮像システム１の構成が例示されている。放射線撮像システム１は、例えば、放射線発生装置１０１、曝射制御装置１０２、制御装置（あるいは制御部）１０３、放射線検出器１００を含みうる。１つの側面において、放射線撮像システム１は、放射線撮像装置１０を含み、放射線撮像装置１０は、放射線検出器１００を含むものとして理解されてもよい。放射線撮像装置１０は、放射線検出器１００の他、制御装置１０３を含むものとして理解されてもよい。放射線撮像装置１０は、放射線検出器１００の他、制御装置１０３および曝射制御装置１０２を含むものとして理解されてもよい。制御装置１０３は、コンピュータ（プロセッサ）と、該コンピュータに提供するプログラムを格納したメモリとによって構成されうる。制御装置１０３の全部または一部は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、または、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）によって構成されてもよい。

制御装置１０３は、放射線発生装置１０１による放射線の放射（曝射）を許可する場合に、曝射制御装置１０２に対して曝射許可信号を送信しうる。曝射制御装置１０２は、制御装置１０３から曝射許可信号を受信すると、曝射許可信号の受信に応答して、放射線発生装置１０１に放射線を放射（曝射）させる。動画を撮影する透視撮影においては、制御装置１０３は、曝射制御装置１０２に対して複数回にわたって曝射許可信号を送信する。この場合において、制御装置１０３は、曝射制御装置１０２に対して所定の周期で複数回にわたって曝射許可信号を送信してもよいし、放射線検出器１００による次のフレームの撮像が可能になる度に曝射制御装置１０２に対して曝射許可信号を送信してもよい。

放射線発生装置１０１は、放射線の連続的な放射期間(照射期間)においてエネルギー（波長）が変化する放射線を放射しうる。このような放射線を用いて、互いに異なる複数のエネルギーのそれぞれにおける放射線画像を得て、これらの放射線画像をエネルギーサブトラクション法によって処理することによって１つの新たな放射線画像を得ることができる。エネルギーサブトラクション法は、被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせながら複数回にわたって撮像あるいは取得した複数の画像を処理することによって新たな放射線画像（例えば、骨画像および軟部組織画像）を得る方法である。あるいは、放射線発生装置１０１は、放射線のエネルギー（波長）を変更する機能を有してもよい。放射線発生装置１０１は、例えば、管電圧（放射線発生装置１０１の陰極と陽極との間に印加する電圧）を変更することによって放射線のエネルギーを変更する機能を有しうる。

放射線発生装置１０１は、被検体Ｓを介してＸ線等の放射線Ｒを放射線検出器１００に照射する。曝射制御装置１０２は、放射線発生装置１０１による放射線Ｒの発生を制御しうる。曝射制御装置１０２の機能の全部または一部は、制御装置１０３に組み込まれてもよい。制御装置１０３は、例えば、操作者から不図示のユーザインターフェースに与えられる指令に従って、放射線発生装置１０１に放射線発生条件（照射条件）を設定しうる。あるいは、曝射制御装置１０２は、放射線発生装置１０１に放射線発生条件（照射条件）を設定しうる。放射線発生装置１０１は、設定された放射線発生条件に従って放射線を発生しうる。放射線発生条件は、例えば、管電圧の時系列データ（波形）、および、管電流の時系列データ（波形）の少なくとも１つを含みうる。あるいは、放射線発生装置１０１は、放射線の発生を制御する複数のモードを有してもよい。この場合、制御装置１０３は、放射線発生装置１０１に対して直接的に該複数のモードのいずれかを指定する指定情報あるいは指定指令を送りうる。あるいは、制御装置１０３は、放射線発生装置１０１に対して曝射制御装置１０２を介して間接的に該複数のモードのいずれかを指定する指定情報あるいは指定指令を送ってもよい。放射線発生装置１０１は、透視撮影中に、その指定情報あるいは指定指令によって指定されたモードにおける管電圧の時系列データ（波形）、および、管電流の時系列データ（波形）の少なくとも１つを制御装置１０３に対して提供しうる。

制御装置１０３は、透視撮影中に放射線発生装置１０１による放射線発生条件を取得し、その放射線発生条件に応じて画素アレイ１０６の複数の画素２０の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定するように構成されうる。ここで、制御装置１０３は、透視撮影あるいは動画撮影における各フレームについて、当該複数回のサンプルホールドのタイミングを決定するように構成されうる。当該複数回のサンプルホールドのうち少なくとも１回のサンプルホールドのタイミングは、放射線の照射期間におけるタイミングでありうる。図３を参照しながら後述するように、複数の画素２０の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子２１０と、変換素子２１０からの信号を複数回にわたってサンプルホールドするサンプルホールド回路部２７０とを含みうる。変換素子２１０からの信号は、変換素子２１０において変換された電気信号であってもよいし、該電気信号に基づいて生成される信号であってもよい。サンプルホールド回路部２７０は、制御装置１０３によって決定されたサンプルホールドのタイミングに従って複数回にわたるサンプルホールドを行いうる。

１つの側面において、制御装置１０３は、透視撮影中に複数回にわたって放射線発生条件を取得し、その放射線発生条件を取得する度に複数回のサンプルホールドのタイミングを決定するように構成されうる。他の側面において、制御装置１０３は、透視撮影中における放射線発生条件の変更を検出する検出部１１０を含んでもよく、制御装置１０３は、検出部１１０の出力に基づいて複数回のサンプルホールドのタイミングを変更するように構成されうる。検出部１１０は、操作者による不図示のユーザインターフェースの操作に従って放射線発生条件の変更を検出するように構成されうる。あるいは、検出部１１０は、自動輝度調整（Ａｕｔｏ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＢＣ））の実行による放射線発生条件の変更を検出するように構成されてもよい。更に他の側面において、制御装置１０３は、透視撮影中に放射線発生条件を監視し続け、最新の放射線発生条件に応じて複数回のサンプルホールドのタイミングを決定しうる。制御装置１０３は、少なくとも、透視撮影の開始を要求する開始指令の受信から、その開始指令に従って開始された透視撮影の終了を要求する終了指令の受信までの期間において、放射線発生条件を取得するように構成されうる。

ある側面において、複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含む信号をサンプルホールドするタイミングを含みうる。また、該複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含まない信号をサンプルホールドするタイミングを含みうる。

制御装置１０３は、複数の制御情報セットの中から放射線発生条件に応じて選択される制御情報セットに従って、複数回のサンプルホールドのタイミングを決定するように構成されてもよい。あるいは、制御装置１０３は、複数の放射線発生条件にそれぞれ対応付けられた複数の制御情報セットの少なくとも一部に基づいて、最新の前記放射線発生条件に応じた制御情報セットを生成してもよい。この場合、生成した制御情報セットに基づいて複数回のサンプルホールドのタイミングが決定されうる。

制御装置１０３は、放射線発生条件を、放射線発生装置１０１から出力される情報に基づいて取得するように構成されてもよい。該情報は、例えば、管電圧に関する情報を含み、制御装置１０３は、管電圧に基づいて複数回のサンプルホールドのタイミングを決定しうる。該情報は、例えば、管電流に関する情報を含み、制御装置１０３は、管電流に基づいて複数回のサンプルホールドのタイミングを決定しうる。

複数回のサンプルホールドのタイミングは、例えば、第１エネルギーを有する放射線に対応する信号をサンプルホールドするためのタイミングと、第２エネルギーを有する放射線に対応する信号をサンプルホールドするためのタイミングとを含みうる。第２エネルギーは、第１エネルギーと異なるエネルギーである。また、記複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含まない信号をサンプルホールドするタイミングを含みうる。

放射線検出器１００は、放射線Ｒを検出する複数の画素２０を含みうる。他の観点において、放射線検出器１００は、放射線Ｒを検出する複数の画素２０を含む画素アレイ１０６を含みうる。一例において、複数の画素２０は、放射線を可視光に変換するシンチレータを共有し、各画素２０は、シンチレータによって放射線から変換された光を電気信号（電荷）に変換する変換素子（例えば、フォトダイオード等の光電変換素子）を含みうる。このような画素２０あるいは変換素子は、間接型の画素あるいは変換素子と呼ばれうる。他の例において、各画素２０は、放射線を電気信号（電荷）に変換する変換素子（例えば、ＣｄＴｅ等）を含みうる。このような画素２０あるいは変換素子は、直接型の画素あるいは変換素子と呼ばれうる。

図２には、放射線検出器１００の構成例が示されている。放射線検出器１００は、複数の画素２０を有する画素アレイ１０６と、画素アレイ１０６の複数の画素２０から信号を読み出すための読出回路ＲＣとを含む。複数の画素２０は、複数の行および複数の列を構成するように配列されうる。読出回路ＲＣは、行駆動回路１２０、制御回路１３０、バッファ回路１４０、列選択回路１５０、増幅部１６０およびＡＤ変換器１７０を含みうる。

行駆動回路１２０は、画素アレイ１０６の複数の行から少なくとも１つの行を選択し駆動する。行駆動回路１２０は、行制御信号１２２を駆動することによって行を選択するように構成されうる。バッファ回路１４０は、画素アレイ１０６の複数の行のうち行駆動回路１２０によって選択された行の画素２０からの信号をバッファリングする。バッファ回路１４０は、画素アレイ１０６０の複数の列信号線対１１４に出力される複数列分の信号をバッファリングする。各列の列信号線対１１４は、列信号線対を構成する第１列信号線および第２列信号線（後述の第１列信号線３２１および第２列信号線３２２）を含む。第１列信号線には、画素１１２のノイズレベル、または、画素２０で検出された放射線に応じた放射線信号が出力されうる。第２列信号線には、画素２０で検出された放射線に応じた放射線信号が出力されうる。バッファ回路１４０は、増幅回路を含みうる。

列選択回路１５０は、バッファ回路１４０によってバッファリングされた１行分の信号対を所定の順に選択する。増幅部１６０は、列選択回路１５０によって選択された信号対を増幅する。ここで、増幅部１６０は、列信号線対１１４（後述の第１列信号線３２１および第２列信号線３２２）の差分を増幅する差動増幅器として構成されうる。ＡＤ変換器１７０は、増幅部１６０から出力される信号ＯＵＴをＡＤ変換してデジタル信号ＤＯＵＴ（放射線画像信号）を出力するＡＤ変換器１７０を備えうる。

図３には、画素２０の一構成例の等価回路図が示されている。画素２０は、放射線を電気信号に変換する変換素子２１０と、変換素子２１０によって変換された電気信号に応じた信号を出力する出力回路２２０とを含みうる。出力回路２２０は、例えば、増幅回路部２３０、クランプ回路部２６０、サンプルホールド回路部２７０、選択回路部３１０を含みうる。

変換素子２１０は、電荷蓄積部を含み、該電荷蓄積部は、増幅回路部２３０のＭＯＳトランジスタ２３５のゲートに接続されうる。ＭＯＳトランジスタ２３５のソースは、ＭＯＳトランジスタ２３６を介して電流源２３７に接続されうる。ＭＯＳトランジスタ２３５と電流源２３７とによってソースフォロア回路が構成されうる。ＭＯＳトランジスタ２３６は、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮがアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。

図２に示された例では、変換素子２１０の電荷蓄積部およびＭＯＳトランジスタ２３５のゲートが共通のノードを構成していて、このノードは、該電荷蓄積部に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部ＣＶＣとして機能しうる。即ち、電荷電圧変換部ＣＶＣには、該電荷蓄積部に蓄積された電荷Ｑと電荷電圧変換部ＣＶＣが有する容量値Ｃとによって定まる電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が現れる。電荷電圧変換部ＣＶＣは、リセットスイッチ２２１を介してリセット電位Ｖｒｅｓに接続されうる。行駆動回路１２０によってリセット信号Ｐｒｅｓがアクティブレベルに駆動されると、リセットスイッチ２２１がオンして、電荷電圧変換部ＣＶＣおよび電荷蓄積部の電位がリセット電位Ｖｒｅｓにリセットされうる。

クランプ回路部２６０は、リセットされた電荷電圧変換部ＣＶＣの電位に応じて増幅回路部２３０によって出力されるノイズをクランプ容量２６１によってクランプする。つまり、クランプ回路部２６０は、変換素子２１０で光電変換により発生した電荷（電気信号）に応じてソースフォロア回路から出力された信号からノイズをキャンセルするための回路である。このノイズはリセット時のｋＴＣノイズを含みうる。クランプは、クランプ信号ＰＣＬをアクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２６２をオン状態にした後に、クランプ信号ＰＣＬを非アクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２６２をオフ状態にすることによってなされる。クランプ容量２６１の出力側は、ＭＯＳトランジスタ２６３のゲートに接続されうる。ＭＯＳトランジスタ２６３のソースは、ＭＯＳトランジスタ２６４を介して電流源２６５に接続されうる。ＭＯＳトランジスタ２６３と電流源２６５とによってソースフォロア回路が構成されうる。ＭＯＳトランジスタ２６４は、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮ０がアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。

変換素子２１０で放射線から電荷された電荷に応じてクランプ回路部２６０から出力される信号は、放射線信号として、行駆動回路１２０によって第１サンプリング信号ＴＳが駆動されることによってスイッチ２７１を介して容量２７２に書き込まれうる。電荷電圧変換部ＣＶＣの電位をリセットした直後にＭＯＳトランジスタ２６２をオンオフとした際にクランプ回路部２６０から出力される信号は、ノイズレベルである。このノイズレベルは、行駆動回路１２０によって第２サンプリング信号ＴＮが駆動されることによってスイッチ２７３を介して容量２７４に書き込まれる。このノイズレベルには、クランプ回路部２６０のオフセット成分が含まれる。スイッチ２７１と容量２７２によって第１サンプルホールド回路２７５構成され、スイッチ２７３と容量２７４によって第２サンプルホールド回路２７６が構成されうる。したがって、サンプルホールド回路部２７０は、第１サンプルホールド回路２７５と第２サンプルホールド回路２７６とを含みうる。

列信号線対１１４は、第１列信号線３２１および第２列信号線３２２で構成される。行駆動回路１２０が第ｎ行の行選択信号ＶＳＲｎをアクティブレベルに駆動すると、第ｎ行の画素２０の容量２７２に保持された放射線信号がＭＯＳトランジスタ３１１および行選択スイッチ３１２を介して第１列信号線３２１に出力される。また、同時に、容量２７４に保持されたノイズレベルまたは放射線信号がＭＯＳトランジスタ３１３および行選択スイッチ３１４を介して第２列信号線３２２に出力される。ＭＯＳトランジスタ３１１は、第１列信号線３２１に設けられた不図示の定電流源とともにソースフォロア回路を構成する。同様に、ＭＯＳトランジスタ３１３は、第２列信号線３２２に設けられた不図示の定電流源とともにソースフォロア回路を構成する。ＭＯＳトランジスタ３１１と行選択スイッチ３１２とによって第１選択回路３１５が構成され、ＭＯＳトランジスタ３１３と行選択スイッチ３１４によって第２選択回路が３１６構成される。したがって、選択回路部３１０は、第１選択回路３１５と第２選択回路部３１６とを含む。

画素２０は、隣接する複数の画素２０の放射線信号を加算する加算スイッチ３３１を有してもよい。加算モード時には、加算モード信号ＡＤＤがアクティブレベルに駆動され、これにより加算スイッチ３３１がオン状態にされうる。これにより、隣接する画素２０の容量２７２が加算スイッチ３３１によって相互に接続されて、光信号が平均化されうる。同様に、画素２０は、隣接する複数の画素２０のノイズレベルを加算する加算スイッチ３３２を有してもよい。加算モード時には、加算モード信号ＡＤＤがアクティブレベルに駆動され、これにより加算スイッチ３３２がオン状態にされうる。これにより、隣接する画素２０の容量２７４が加算スイッチ３３２によって相互に接続されて、ノイズレベルが平均化されうる。

画素２０は、感度を変更するための感度変更部２４０を有してもよい。画素２０は、例えば、第１感度変更スイッチ２４１および第２感度変更スイッチ２４２、並びにそれらに付随する回路素子を含みうる。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになると、第１感度変更スイッチ２４１がオンして、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第１付加容量２４３の容量値が追加される。これによって画素２０の感度が低下する。第２変更信号ＷＩＤＥ２がアクティブレベルになると、第２感度変更スイッチ２４２がオンして、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第２付加容量２４４の容量値が追加される。これによって画素２０の感度が更に低下する。このように画素２０の感度を低下させる機能を追加することによって、より多くの放射線を電荷に変換し蓄積することが可能となり、ダイナミックレンジを広げることができる。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになる場合には、イネーブル信号ＥＮＷをアクティブレベルにして、ＭＯＳトランジスタ２３５に変えてＭＯＳトランジスタ２４６をソースフォロア動作させてもよい。

次に、透視撮影における放射線撮像システム１の駆動方法あるいは制御方法について説明する。図４には、放射線撮像システム１をエネルギーサブトラクション駆動の基本モードで動作させたときの駆動タイミングが例示されている。図４において、横軸は時間軸であり、図４には、放射線Ｒ、リセット信号Ｐｒｅｓ、第１サンプリング信号ＴＳ、第２サンプリング信号ＴＮ、および、増幅部１６０の出力が示されている。ここで、増幅部１６０の出力は、列信号線対１１４を構成する第１列信号線３２１および第２列信号線３２２の差分、つまり、放射線信号とノイズレベル（または、放射線信号）との差分を増幅した信号である。第１サンプリング信号ＴＳ、第２サンプリング信号ＴＮがサンプルホールドを完了させるタイミングは、透視撮影あるいは動画撮影の各フレームについて行駆動回路１２０が発生する複数回のタイミングの例である。該複数回のタイミングは、例えば、制御装置１０３によって放射線発生条件に応じて決定されうる。制御装置１０３は、透視撮影あるいは動画撮影中に与えられる放射線発生条件を取得し、その放射線発生条件に応じて複数の画素２０の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを決定するように構成されうる。ここで、該複数回のサンプルホールドのうち少なくとも１回のサンプルホールドのタイミングは、放射線の照射期間におけるタイミングでありうる。

制御装置１０３は、該複数のタイミングを指令するためのタイミング信号を制御回路１３０に与え、制御装置１０３は、該タイミング信号に従って複数のタイミング信号を行駆動回路１２０に発生させうる。あるいは、制御装置１０３、制御回路１３０または行駆動回路１２０は、複数の制御情報セットを格納していてもよい。この場合、該複数の制御情報セットの中から放射線発生条件に応じて選択される制御情報セットに従って該複数回のサンプルホールドのタイミングが決定されうる。

図４に示された例では、まず、リセット信号Ｐｒｅｓが所定期間にわたってアクティブレベルにされて変換素子２１０がリセットされた後に、放射線発生装置１０１によって低エネルギーの放射線３０１（放射線Ｒに相当）が照射（曝射）される。その後、第２サンプリング信号ＴＮがアクティブレベルにされた後に非アクティブレベルにされることによって第２サンプルホールド回路２７６でサンプルホールドが行われる。第２サンプリング信号ＴＮの行に付されたＲ_１は、第２サンプルホールド回路２７６でサンプルホールドされた信号（低エネルギーの放射線３０１に対応する信号）を示している。なお、第２サンプリング信号ＴＮによるサンプルホ―ルドの完了時点における変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、低エネルギーの放射線３０１の線量に対応する電荷である。

その後、管電圧が切り替えられて放射線発生装置１０１によって高エネルギーの放射線３０２が照射される。その後、第１サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルにされた後に非アクティブレベルにされることによって第１サンプルホールド回路２７５でサンプルホールドが行われる。第１サンプリング信号ＴＳの行に付されたＲ_１、Ｂは、第１サンプルホールド回路２７５でサンプルホールドされた信号（低エネルギーの放射線３０１に対応する信号＋高エネルギーの放射線３０２に対応する信号）を示している。なお、第１サンプリング信号ＴＳによるサンプルホ―ルドの完了時点における変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、放射線３０１の線量および放放射線３０２の線量の総和に対応する電荷である。

その後、管電圧が切り替えられて放射線発生装置１０１によって低エネルギーの放射線３０３が照射される。また、複数の列信号線対１１４を介して読出回路ＲＣによって画素アレイ１０６から第１サンプルホールド回路２７５および第２サンプルホールド回路２７６から画像３０４が読み出される。この際、増幅部１６０は、列信号線対１１４を構成する第１列信号線３２１および第２列信号線３２２の差分を増幅した信号を画像３０４として出力する。よって、増幅部１６０から出力される信号あるいは画像３０４は、第１列信号線３２１に出力される信号Ｒ_１＋Ｂと第２列信号線３２２に出力される信号Ｒ_１との差分Ｂに相当する。

低エネルギーの放射線３０３の照射と画像３０４の読み出しとが完了した後、再び第１サンプルホールド回路２７５でサンプルホールドが行われる。第１サンプリング信号ＴＳの行に付されたＲ_１、Ｂ、Ｒ_２は、第１サンプルホールド回路２７５でサンプルホールドされた信号（放射線３０１に対応する信号＋放射線３０２に対応する信号＋放射線３０３に対応する信号）を示している。なお、第１サンプリング信号ＴＳによる２回目のサンプルホ―ルドの完了時点における変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、放射線３０１、放射線３０２および放射線３０３のそれぞれの線量の総和に対応する電荷である。

その後、再びリセット信号Ｐｒｅｓが所定期間にわたってアクティブレベルにされて変換素子２１０がリセットされる。その後、再び第２サンプリング信号ＴＮがアクティブレベルにされた後に非アクティブレベルにされることによって第２サンプルホールド回路２７６でノイズレベルのサンプルホールドが行われる。第２サンプリング信号ＴＮの行に付された０は、第２サンプルホールド回路２７６でサンプルホールドされたノイズレベルを示している。このとき、第２サンプルホールド回路２７６には、放射線が照射されていない状態の信号が保持される。一方、第１サンプルホールド回路２７５には、放射線３０１、放射線３０２および放射線３０３のそれぞれの線量の総和に対応する信号（Ｒ_１、Ｂ、Ｒ_２）が保持されている。

その後、複数の列信号線対１１４を介して読出回路ＲＣによって画素アレイ１０６から第１サンプルホールド回路２７５および第２サンプルホールド回路２７６から画像３０６が読み出される。この際、増幅部１６０は、列信号線対１１４を構成する第１列信号線３２１および第２列信号線３２２の差分を増幅した信号を画像３０４として出力する。よって、増幅部１６０から出力される信号あるいは画像３０６は、第１列信号線３２１に出力される信号Ｒ_１＋Ｂ＋Ｒ_２＋０（０はノイズレベル）と第２列信号線３２２に出力されるノイズレベル０との差分Ｒ_１＋Ｂ＋Ｒ_２に相当する。

制御装置１０３は、画像３０６と画像３０４との差分を計算することで、低エネルギーの放射線３０１と低エネルギーの放射線３０３の和に対応した画像３０５を得ることができる。

以上で透視撮影における１フレームの撮像が終了し、当該フレーム中に放射線発生条件の変更がなかった場合には、当該フレームにおいて使用された第１サンプリング信号ＴＳ、第２サンプリング信号ＴＮと同じタイミングで次のフレームの撮像が行われる。

ここで、サンプルホールドのタイミングは、周期的な基準信号を基準とする相対的なタイミングであり、上記の例では、変換素子２１０をリセットする信号であるリセット信号Ｐｒｅｓ（フレーム内の１回目の活性化）を基準とする相対的なタイミングである。周期的な基準信号は、例えば、上記の曝射許可信号であってもよいし、曝射許可信号に同期した信号であってもよいし（この場合、曝射前に変換素子２１０をリセットする）、曝射許可信号を生成するための信号であってもよい。サンプルホールドのタイミングは、第１、第２サンプリング信号がアクティブレベルから非アクティブレベルに遷移するタイミングとして理解されてうる。ただし、アクティブ期間が定まっていれば、第１、第２サンプリング信号がアクティブレベルから非アクティブレベルに遷移するタイミングによって、第１、第２サンプリング信号が非アクティブレベルからアクティブレベルに遷移するタイミングも決定される。よって、サンプルホールドのタイミングは、第１、第２サンプリング信号が非アクティブレベルからアクティブレベルに遷移するタイミングとして理解されてもよい。

次に、透視撮影時に放射線発生条件が変更される場合における放射線撮像システム１の駆動方法あるいは制御方法について説明する。図５には、放射線撮像システム１をエネルギーサブトラクション駆動の追従モードで動作させたときの駆動タイミングが例示されている。図５における標記方法は、図４の標記方法に従う。図５には、放射線の照射時間が変更される前のフレーム３０と、放射線の照射時間が変更された後のフレーム３０’とが例示されている。放射線３０１’は、照射時間の変更後の低エネルギーの放射線、放射線３０２’は、照射時間の変更後の高エネルギーの放射線、放射線３０３’は、照射時間の変更後の低エネルギーの放射線を示す。図５に示された追従モードは、放射線の照射時間の変更に応じてサンプルホールドのタイミングが変更される点で、図４に示された基本モードとは異なる。ここで、第１サンプリング信号ＴＳ、第２サンプリング信号ＴＮに従うサンプルホールドのタイミングは、制御装置１０３からの指令に応じて制御回路１３０が行駆動回路１２０を制御することによってなされうる。

まず、フレーム３０における動作を説明する。基準信号としてのリセット信号Ｐｒｅｓが所定期間にわたってアクティブレベルにされて変換素子２１０がリセットされた後に、放射線発生装置１０１によって低エネルギーの放射線３０１（放射線Ｒ）が照射（曝射）される。その後、第２サンプリング信号ＴＮがアクティブレベルにされた後に第１タイミングｔ１で非アクティブレベルに戻されて第２サンプルホールド回路２７６によるサンプルホールドが完了する。なお、サンプルホールドの完了のタイミングは、第２サンプリング信号ＴＮがアクティブレベルから非アクティブレベルに戻されるタイミングである。第１タイミングｔ１において変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、低エネルギーの放射線３０１の線量に対応する電荷である。

その後、管電圧が切り替えられて放射線発生装置１０１によって高エネルギーの放射線３０２（放射線Ｒ）が照射（曝射）される。その後、第１サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルにされた後に第２タイミングｔ２で非アクティブレベルに戻されて第１サンプルホールド回路２７５によるサンプルホールドが完了する。第２タイミングｔ２において変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、放射線３０１の線量および放射線３０２の線量の総和に対応する電荷である。

その後、管電圧が切り替えられて放射線発生装置１０１によって低エネルギーの放射線３０３（放射線Ｒ）が照射（曝射）される。また、複数の列信号線対１１４を介して読出回路ＲＣによって画素アレイ１０６から第１サンプルホールド回路２７５および第２サンプルホールド回路２７６から画像３０４が読み出される。この際、増幅部１６０は、列信号線対１１４を構成する第１列信号線３２１および第２列信号線３２２の差分を増幅した信号を画像３０４として出力する。よって、増幅部１６０から出力される信号あるいは画像３０４は、第１列信号線３２１に出力される信号Ｒ_１＋Ｂと第２列信号線３２２に出力される信号Ｒ_１との差分Ｂに相当する。

低エネルギーの放射線３０３の照射と画像３０４の読み出しとが完了した後、第１サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルにされた後に第３タイミングｔ３で非アクティブレベルに戻されて第１サンプルホールド回路２７５によるサンプルホールドが完了する。第３タイミングｔ３において変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、放射線３０１、放射線３０２および放射線３０３のそれぞれの線量の総和に対応する電荷である。

その後、再びリセット信号Ｐｒｅｓが所定期間にわたってアクティブレベルにされて変換素子２１０がリセットされる。その後、第２サンプリング信号ＴＮがアクティブレベルにされた後に第４タイミングｔ４で非アクティブレベルに戻されて第２サンプルホールド回路２７６によるノイズレベルのサンプルホールドが完了する。このとき、第２サンプルホールド回路２７６には、放射線が照射されていない状態の信号が保持される。一方、第１サンプルホールド回路２７５には、放射線３０１、放射線３０２および放射線３０３のそれぞれの線量の総和に対応する信号（Ｒ_１、Ｂ、Ｒ_２）が保持されている。

その後、複数の列信号線対１１４を介して読出回路ＲＣによって画素アレイ１０６から第１サンプルホールド回路２７５および第２サンプルホールド回路２７６から画像３０６が読み出される。この際、増幅部１６０は、列信号線対１１４を構成する第１列信号線３２１および第２列信号線３２２の差分を増幅した信号を画像３０４として出力する。よって、増幅部１６０から出力される信号あるいは画像３０６は、第１列信号線３２１に出力される信号Ｒ_１＋Ｂ＋Ｒ_２＋０（０はノイズレベル）と第２列信号線３２２に出力されるノイズレベル０との差分Ｒ_１＋Ｂ＋Ｒ_２に相当する。

制御装置１０３は、画像３０６と画像３０４との差分を計算することで、低エネルギーの放射線３０１と低エネルギーの放射線３０３の和に対応した画像３０５を得ることができる。以上で透視撮影におけるフレーム３０の撮像が終了する。

この例では、フレーム３０の期間中に放射線発生条件（照射時間）が変更され、制御装置１０３は、その変更に応じて第１、第２、第３、第４タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を第１、第２、第３、第４タイミングｔ１’、ｔ２’、ｔ３’、ｔ４’に変更する。ここで、タイミングとは、周期的な基準信号を基準とする相対的なタイミングであり、上記の例では、変換素子２１０をリセットする信号であるリセット信号Ｐｒｅｓ（フレーム内の１回目の活性化）を基準とする相対的なタイミングである。周期的な基準信号は、例えば、上記の曝射許可信号であってもよいし、曝射許可信号に同期した信号であってもよいし（この場合、曝射前に変換素子２１０をリセットする）、曝射許可信号を生成するための信号であってもよい。

以下、放射線発生条件の一例としての照射時間の変更後におけるフレーム３０’における動作を説明する。基準信号としてのリセット信号Ｐｒｅｓが所定期間にわたってアクティブレベルにされて変換素子２１０がリセットされた後に、放射線発生装置１０１によって低エネルギーの放射線３０１’が照射される。その後、第２サンプリング信号ＴＮがアクティブレベルにされた後に第１タイミングｔ１’で非アクティブレベルに戻されて第２サンプルホールド回路２７６によるサンプルホールドが完了する。第１タイミングｔ１’おいて変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、低エネルギーの放射線３０１’の線量に対応する電荷である。

その後、管電圧が切り替えられて放射線発生装置１０１によって高エネルギーの放射線３０２’（放射線Ｒ）が照射（曝射）される。その後、第１サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルにされた後に第２タイミングｔ２’で非アクティブレベルに戻されて第１サンプルホールド回路２７５によるサンプルホールドが完了する。第２タイミングｔ２’において変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、放射線３０１の線量および放射線３０２’の線量の総和に対応する電荷である。

その後、管電圧が切り替えられて放射線発生装置１０１によって低エネルギーの放射線３０３’が照射される。また、複数の列信号線対１１４を介して読出回路ＲＣによって画素アレイ１０６から第１サンプルホールド回路２７５および第２サンプルホールド回路２７６から画像３０４’が読み出される。この際、増幅部１６０は、列信号線対１１４を構成する第１列信号線３２１および第２列信号線３２２の差分を増幅した信号を画像３０４’として出力する。よって、増幅部１６０から出力される信号あるいは画像３０４’は、第１列信号線３２１に出力される信号Ｒ_１＋Ｂと第２列信号線３２２に出力される信号Ｒ_１との差分Ｂに相当する。

低エネルギーの放射線３０３’の照射と画像３０４の読み出しとが完了した後、第１サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルにされた後に第３タイミングｔ３’で非アクティブレベルに戻されて第１サンプルホールド回路２７５によるサンプルホールドが完了する。第３タイミングｔ３’において変換素子２１０の電荷蓄積部および電荷電圧変換部ＣＶＣに蓄積された電荷は、放射線３０１’、放射線３０２’および放射線３０３’のそれぞれの線量の総和に対応する電荷である。

その後、再びリセット信号Ｐｒｅｓが所定期間にわたってアクティブレベルにされて変換素子２１０がリセットされる。その後、第２サンプリング信号ＴＮがアクティブレベルにされた後に第４タイミングｔ４’で非アクティブレベルに戻されて第２サンプルホールド回路２７６によるノイズレベルのサンプルホールドが完了する。このとき、第２サンプルホールド回路２７６には、放射線が照射されていない状態の信号が保持される。一方、第１サンプルホールド回路２７５には、放射線３０１、放射線３０２および放射線３０３のそれぞれの線量の総和に対応する信号（Ｒ_１、Ｂ、Ｒ_２）が保持されている。

その後、複数の列信号線対１１４を介して読出回路ＲＣによって画素アレイ１０６から第１サンプルホールド回路２７５および第２サンプルホールド回路２７６から画像３０６’が読み出される。この際、増幅部１６０は、列信号線対１１４を構成する第１列信号線３２１および第２列信号線３２２の差分を増幅した信号を画像３０４’として出力する。よって、増幅部１６０から出力される信号あるいは画像３０６’は、第１列信号線３２１に出力される信号Ｒ_１＋Ｂ＋Ｒ_２＋０（０はノイズレベル）と第２列信号線３２２に出力されるノイズレベル０との差分Ｒ_１＋Ｂ＋Ｒ_２に相当する。

制御装置１０３は、画像３０６’と画像３０４’との差分を計算することで、低エネルギーの放射線３０１’と低エネルギーの放射線３０３’の和に対応した画像３０５’を得ることができる。以上で透視撮影におけるフレーム３０’の撮像が終了する。

フレーム３０におけるタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４およびフレーム３０’におけるタイミングｔ１’、ｔ２’、ｔ３’、ｔ４’のような各フレームにおける複数のタイミングは、放射線発生条件としての照射時間に応じて予め決定されうる。例えば、第１フレーム３０において採用される第１放射線発生条件に対応付けられた第１制御情報セットにおいて第１、第２、第３、第４タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４が規定されうる。制御装置１０３は、第１放射線発生情報に対応付けられた第１制御情報セットに従って、第１フレーム３０のための第１、第２、第３、第４タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を決定しうる。また、第２フレーム３０’において採用される第２放射線発生条件に対応付けられた第２制御情報セットにおいて第１、第２、第３、第４タイミングｔ１’、ｔ２’、ｔ３’、ｔ４’が規定されうる。制御装置１０３は、第２放射線発生情報に対応付けられた第２制御情報セットに従って、第２フレーム３０’のための第１、第２、第３、第４タイミングｔ１’、ｔ２’、ｔ３’、ｔ４’を決定しうる。あるいは、制御装置１０３は、複数の放射線発生条件にそれぞれ対応付けられた複数の制御情報セットの少なくとも一部に基づいて、例えば、補間によって、最新の前記放射線発生条件に応じた制御情報セットを生成してもよい。

上記の例では、制御装置１０３は、放射線発生条件の変更に応じて第１、第２、第３、第４タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を第１、第２、第３、第４タイミングｔ１’、ｔ２’、ｔ３’、ｔ４’に変更する。しかし、制御装置１０３は、放射線発生条件の変更に応じて複数のタイミングのうち少なくとも１つを変更するように構成されてもよい。例えば、制御装置１０３は、放射線発生条件の変更に応じて第１、第２タイミングｔ１、ｔ２を第１、第２、第３、第４タイミングｔ１’、ｔ２’に変更する。放射線発生条件に従う複数のタイミングは、例えば、測定あるいはシミュレーションによって予め決定されうる。

図６には、放射線発生装置１０１の陰極と陽極との間に印加される電圧である管電圧の波形が例示されている。放射線発生装置１０１は、管電圧に応じたエネルギーを有する放射線を発生する。管電圧の波形が凸形状であれば、その管電圧の印加によって発生する放射線のエネルギーの波形も凸形状である。管電圧の波形は、理想的には、図６（ａ）に例示されるように、時刻ｔｔ２で急激に管電圧が上昇し、その後に時刻ｔｔ３まで一定の値を維持し、時刻ｔｔ３で急激に管電圧が降下する形状を有しうる。しかしながら、このような波形を実現しようとしても、実際には、図６（ｂ）、（ｃ）に例示されるように管電圧が緩慢に変化しうる。管電圧の立ち上がり、および立ち下がりは、管電流が高いほど急峻になり、管電流が低いほど緩慢になる。したがって、照射時間が一定に維持された場合であっても、管電流が変更されると、前述の複数回のタイミング、例えば、第１～第４タイミングを変更する必要がある。

図７には、透視撮影時に放射線発生条件の一例としての管電流が変更される場合において、放射線撮像システム１をエネルギーサブトラクション駆動の追従モードで動作させたときの駆動タイミングが例示されている。図７における標記方法は、図４の標記方法に従う。図７には、放射線の照射時間が変更される前のフレーム６０と、放射線の照射時間が変更された後のフレーム６０’とが例示されている。図７には、管電流が変更される前のフレーム６０と、管電流が変更された後のフレーム６０’とが例示されている。放射線６０１は、管電流の変更前の低エネルギーの放射線、放射線６０２は、管電流の変更前の高エネルギーの放射線、放射線６０３は、管電流の変更前の低エネルギーの放射線を示す。放射線６０１’は、管電流の変更後の低エネルギーの放射線、放射線６０２’は、管電流の変更後の高エネルギーの放射線、放射線６０３’は、管電流の変更後の低エネルギーの放射線を示す。

図７に示された追従モードは、管電流の変更に応じてサンプルホールドのタイミングが変更される点で、図４に示された基本モードとは異なる。ここで、第１サンプリング信号ＴＳ、第２サンプリング信号ＴＮに従うサンプルホールドのタイミングは、制御装置１０３からの指令に応じて制御回路１３０が行駆動回路１２０を制御することによってなされうる。

図８には、第１タイミングおよび第２タイミングが例示されている。第１タイミングおよび第２タイミングは、フレームにおける最初のリセットパルスの立ち上がりタイミングから第１タイミングおよび第２タイミングまでの時間として示されている。図８に例示されるように、同じ照射時間で比較した場合、管電流が増えるほど電圧の立ち上がり、立下りが急峻になるために第１、第２タイミングが早くなる。例えば、照射時間の設定が１６ｍｓであり、管電流の設定が透視撮影中に１００ｍＡから１６０ｍＡに変更された場合は、第１タイミングが６．９ｍｓから６．３ｍｓに、第２タイミングが１２．４ｍｓから１１．２ｍｓに変更されうる。逆に管電流が減る場合は、電圧の立ち上がり、立下りが鈍くなるため、図８に例示されるように、第１タイミングおよび第２タイミングが遅くなる。例えば、照射時間の設定が１２ｍｓであり、管電流の設定が透視撮影中に１２５ｍＡから８０ｍＡに変更された場合は、第１タイミングが５．２ｍｓから５．６ｍｓに、第２タイミングが９．２ｍｓから９．９ｍｓに変更されうる。

図８に例示されるテーブル（制御情報）は、例えば、制御装置１０３内のメモリ、または制御装置１０３がアクセス可能なメモリに予め保存され、制御装置１０３は、該制御情報に基づいて第１タイミングおよび第２タイミングを決定しうる。複数回のタイミングを決定するために参照されるテーブルは、図８に例示されるテーブルに限定されない。例えば、管電流及び照射時間の組み合わせは、図８に例示されたものより多くてもよいし、少なくてもよい。複数のタイミングを決定するために参照されるテーブルは、管電圧ごと、または、管電圧波形ごとに提供されてもよい。図８に示された例は、管電流および照射時間をパラメータとする複数のタイミングを提供する２次元テーブルとして理解されうる。制御装置１０３は、このような２次元テーブルを参照することによって、管電流および照射時間が同時に変更された場合にも、それに応じて複数のタイミングを決定することができる。また、図８に例示されるテーブルに記述されていない管電流および照射時間が設定された場合、該テーブルに記述された複数のタイミングを補間することによって、設定された管電流および照射時間に応じた複数のタイミングが決定されてもよい。

また、制御装置１０３は、透視撮影中において放射線発生条件の設定の変更を常時監視し、最新の放射線発生条件に応じた複数のタイミングを決定および設定してもよい。また、制御装置１０３は、透視撮影中において放射線発生条件の設定の変更を監視し、変更があった場合のみ、変更後の放射線発生条件に応じた複数のタイミングを決定および設定してもよい。また、制御装置１０３は、自動輝度調整（Ａｕｔｏ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＢＣ））の実行による放射線発生条件の変更があった場合に、変更後の放射線発生条件に応じた複数のタイミングを決定および設定してもよい
第１エネルギーの放射線に対応する画像と第２エネルギーの放射線に対応する画像とを差分処理することなどによって、骨画像と軟部組織画像とを生成することができる。また、例えば、第１エネルギーの放射線に対応する画像と第２エネルギーの放射線に対応する画像に基づいて生成される非線形連立方程式を解くことなどによって、骨画像と軟部組織画像とを生成してもよい。また、造影剤画像と軟部組織画像とが生成されてもよい。さらには、電子密度画像と実効原子番号画像とが生成されてもよい。また、開示の技術は、半導体基板の検査等、工業用の放射線撮像システムに適用されてもよい。

以下、第２実施形態の放射線撮像システム１について説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態では、被検体画像の撮影時のサンプルホールドのタイミングの変更に加えて、オフセット画像の撮影時のサンプルホールドのタイミングの変更を行う。第２実施形態では、第１実施形態におけるサンプルホールド信号ＴＳを２系統のサンプルホールド信号ＴＳ１、ＴＳ２で置き換えた構成を説明する。

図９には、放射線撮像システム１をエネルギーサブトラクション駆動の追従モードで動作させたときの駆動タイミングが例示されている。図９に示された例では、透視撮影中に放射線発生条件としての照射時間が変更される。図４、図５に示された画像３０４、画像３０５、画像３０６等にはオフセット信号が重畳されうる。

第２実施形態の放射線撮像システム１では、オフセット信号を除去するためにオフセット画像を取得し、被検体画像からオフセット画像を減算する。オフセット信号はサンプリング時間に依存して変化しうる。よって、被検体画像とオフセット画像とでサンプリング時間が異なる場合、被検体画像からオフセット信号を精度よく減算できず、減算後の被検体画像に格子状、線状等の画像違和感が生じうる。第２実施形態では、被検体画像の撮影時とオフセット画像の撮影時とでサンプリング時間を同じにすることで、被検体画像から精度よくオフセット信号を減算する。

図９に例示されるように、第２実施形態では、放射線撮像装置１０は、透視撮影中における被検体撮影の直前に被検体撮影と同じタイミングで放射線を照射せずにオフセット画像８０４、８０５を取得する。その後、放射線撮像装置１０は、放射線を照射して被検体画像８０６、８０７を取得する。オフセット画像８０４および被検体画像８０６は、第１タイミング信号ＴＳ１によってサンプルホールドされた信号と第２タイミング信号ＴＮによってサンプルホールドされた信号との差分に相当する画像である。オフセット画像８０５および被検体画像８０７は、第１タイミング信号ＴＳ２によってサンプルホールドされた信号と第２タイミング信号ＴＮによってサンプルホールドされた信号との差分に相当する。制御装置１０３は、画像８０６から画像８０４を減算して画像８０８を生成しうる。また、制御装置１０３は、画像８０７から画像８０５を減算して画像８０９を生成しうる。

透視撮影中に照射時間が変更された場合、図９に例示されるように、変更された照射時間の設定に対応するタイミングで制御される第１タイミング信号ＴＮ、第２タイミング信号ＴＳ１、ＴＳ２に従ってサンプルホールドが行われる。まず、放射線撮像装置１０は、放射線が照射されない状態でオフセット画像８０４’、８０５’を取得する。その後、放射線撮像装置１０は、放射線が照射された状態で被検体画像８０６’、８０７’を取得する。そして、制御装置１０３は、画像８０６’から画像８０４’を減算して画像８０８’を生成する。また、制御装置１０３は、画像８０７’から画像８０５’を減算して画像８０９’を生成する。以上の処理によって、照射時間が変更された場合でも、被検体画像から、被検体撮影時と同じサンプリング時間で取得したオフセット画像を用いてオフセット信号を除去することができる。

図１０に例示されるように、オフセット画像は被写体画像の取得後に取得されてもよい。ここで、画像９０４、９０６は、１タイミング信号ＴＳ１によってサンプルホールドされた信号と第２タイミング信号ＴＮによってサンプルホールドされた信号との差分に相当する画像である。画像９０５、９０７は、第１タイミング信号ＴＳ２によってサンプルホールドされた信号と第２タイミング信号ＴＮによってサンプルホールドされた信号との差分に相当する。

第１実施形態および第２実施形態では、放射線の照射が低管電圧、高管電圧、低管電圧の凸型の管電圧波形に従い、中央の高管電圧の放射線情報を含んだ画像と前後の低管電圧の放射線情報を含んだ画像が生成された。これは一例に過ぎず、例えば図１１に例示されるように、放射線の照射を低管電圧、高管電圧の順の２段の階段型とし、高管電圧の放射線情報を含んだ画像と、前段の低管電圧の放射線情報および高管電圧の後の波尾の放射線情報を含んだ画像とが生成されてもよい。また、第１実施形態で示した方法で放射線のｍＡ設定、ｍｓ設定に応じてサンプルホールドのタイミングが決定されてもよい。また、この場合においても、図９、図１０に示された方法に従ってオフセット信号を除去することができる。

また、第１実施形態、第２実施形態では、高管電圧の放射線情報を含んだ画像と低管電圧の放射線情報を含んだ画像とを生成する２色のサブトラクション処理を説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、図１２に例示されるように、低管電圧、中管電圧、高管電圧の三段で構成される階段型の放射線の照射を行い、低管電圧、中管電圧、高管電圧それぞれに応じた３色の画像を生成してもよい。図１２と図４のタイミングチャートの違いは、図４の画像３０４、画像３０６の読み出しの間に、低管電圧と中管電圧の放射線情報を含む画像を読み出すことである。更に、サンプルホールドの回数を増やし、４色以上の画像を生成してもよい。また、第１実施形態で示した方法で放射線のｍＡ設定、ｍｓ設定に応じてサンプルホールドのタイミングを変更してよい。また図９、図１０と同様の方法でオフセット信号を除去してもよい。

以下、第３実施形態の放射線撮像システム１について説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１実施形態または第２実施形態に従いうる。第３実施形態では、制御装置１０３は、放射線発生装置１０１から出力される情報（パラメータ値）に基づいて放射線発生条件を取得あるいは監視し、その情報に基づいてサンプルホールドのタイミングを決定する。

図１３には、第３実施形態において透視撮影中に放射線発生装置１０１から出力される情報（パラメータ値）に基づいて放射線発生条件を取得あるいは監視し、その情報に基づいてサンプルホールドのタイミングをリアルタイムに決定する処理が例示されている。

第３実施形態では、制御装置１０３は、放射線発生装置１０１から出力される情報（パラメータ値）の一例としての管電圧を閾値１２０７、閾値１２０８との比較に基づいてサンプルホールドのタイミングを決定しうる。例えば、管電圧が閾値１２０８を上回ったら第２サンプルホールド信号ＴＮの駆動によって第２サンプルホールド回路２７６によってサンプルホールドを行うことができる。そして、管電圧が閾値１２０７を下回ったら第１サンプルホールド回路２７５によってサンプルホールドを行うことができる。

第１乃至第３実施形態では、エネルギーサブトラクションを行う放射線撮像システムについ説明した。しかしながら、開示の技術はこのような形態に限定されない。例えば、ＡＢＣ機能によって所定時間より長い時間にわたって放射線を照射する要求があった場合、サンプルホールドのタイミングを変更してもよい。

第１乃至第３実施形態では、放射線発生装置１０１の管電圧に基づいてサンプルホールドのタイミングを制御する例を説明した。しかしながら、開示の技術はこのような形態に限定されない。例えば、放射線発生装置１０１のフィルタを変更する機能を設けて、放射線撮像装置１０に照射される放射線のエネルギーが変更されてもよい。

本明細書の開示は、以下を含む。
（項目１）
放射線を検出する複数の画素を有する画素アレイと、
透視撮影中に放射線発生装置における放射線発生条件を取得し、前記放射線発生条件に応じて前記複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部と、を備え、
前記複数回のサンプルホールドのうち少なくとも１回のサンプルホールドのタイミングは、放射線の照射期間におけるタイミングであり、
前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記制御部によって決定された前記複数回のサンプルホールドのタイミングに従って、前記変換素子からの信号を複数回にわたってサンプルホールドするサンプルホールド回路とを含む、放射線撮像装置。
（項目２）
放射線発生装置における放射線発生条件であって、透視撮影中に取得された前記放射線発生条件に応じて、放射線を検出する複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部を備える、放射線撮像装置。
（項目３）
前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、第１エネルギーを有する放射線に対応する信号をサンプルホールドするためのタイミングと、前記第１エネルギーとは異なる第２エネルギーを有する放射線に対応する信号をサンプルホールドするためのタイミングと、を含む、項目１又は２に記載の放射線撮像装置。
（項目４）
前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含まない信号をサンプルホールドするタイミングを含む、項目３に記載の放射線撮像装置。
（項目５）
前記制御部は、透視撮影中に複数回にわたって前記放射線発生条件を取得し、前記放射線発生条件を取得する度に前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、項目１又は２に記載の放射線撮像装置。
（項目６）
前記制御部は、透視撮影中における前記放射線発生条件の変更を検出する検出部を含み、前記検出部の出力に基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを変更する、項目１又は２に記載の放射線撮像装置。
（項目７）
前記検出部は、操作者による操作に従って前記放射線発生条件の変更を検出する、項目６に記載の放射線撮像装置。
（項目８）
前記検出部は、自動輝度調整の実行による前記放射線発生条件の変更を検出する、項目６に記載の放射線撮像装置。
（項目９）
前記制御部は、透視撮影中に前記放射線発生条件を監視し続け、最新の前記放射線発生条件に応じて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、項目１に記載の放射線撮像装置。
（項目１０）
前記制御部は、少なくとも、透視撮影の開始を要求する開始指令の受信から、前記開始指令に従って開始された透視撮影の終了を要求する終了指令の受信までの期間において、前記放射線発生条件を取得する、項目１又は２に記載の放射線撮像装置。
（項目１１）
前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含む信号をサンプルホールドするタイミングを含む、項目１又は２に記載の放射線撮像装置。
（項目１２）
前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含まない信号をサンプルホールドするタイミングを含む、項目１１に記載の放射線撮像装置。
（項目１３）
前記制御部は、複数の制御情報セットの中から前記放射線発生条件に応じて選択される制御情報セットに従って、前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、項目１又は２に記載の放射線撮像装置。
（項目１４）
前記制御部は、複数の放射線発生条件にそれぞれ対応付けられた複数の制御情報セットの少なくとも一部に基づいて、最新の前記放射線発生条件に応じた制御情報セットを生成し、生成した前記制御情報セットに基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、項目１３に記載の放射線撮像装置。
（項目１５）
前記制御部は、前記放射線発生条件を、放射線発生装置から出力される情報に基づいて取得する、項目１又は２に記載の放射線撮像装置。
（項目１６）
前記情報は、管電圧に関する情報を含み、
前記制御部は、前記管電圧に基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、項目１５に記載の放射線撮像装置。
（項目１７）
前記情報は、管電流に関する情報を含み、
前記制御部は、前記管電流に基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、項目１５に記載の放射線撮像装置。
（項目１８）
前記制御部は、周期的な基準信号を基準として、前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、項目１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
（項目１９）
前記基準信号は、放射線を電気信号に変換する変換素子をリセットする信号である、項目１８に記載の放射線撮像装置。
（項目２０）
放射線発生装置と、
項目１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、を備える放射線撮像システム。
（項目２１）
放射線発生装置における放射線発生条件であって、透視撮影中に取得された前記放射線発生条件に応じて、放射線を検出する複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部を備える、制御装置。
（項目２２）
放射線発生装置における放射線発生条件であって、透視撮影中に取得された前記放射線発生条件に応じて、放射線を検出する複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する工程を含む、制御方法。
（項目２３）
項目２２に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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。

Claims (23)

1. 放射線を検出する複数の画素を有する画素アレイと、
   透視撮影中に放射線発生装置における放射線発生条件を取得し、前記放射線発生条件に応じて前記複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部と、を備え、
   前記複数回のサンプルホールドのうち少なくとも１回のサンプルホールドのタイミングは、放射線の照射期間におけるタイミングであり、
   前記複数の画素の各々は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記制御部によって決定された前記複数回のサンプルホールドのタイミングに従って、前記変換素子からの信号を複数回にわたってサンプルホールドするサンプルホールド回路とを含む、放射線撮像装置。
2. 放射線発生装置における放射線発生条件であって、透視撮影中に取得された前記放射線発生条件に応じて、放射線を検出する複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部を備える、放射線撮像装置。
3. 前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、第１エネルギーを有する放射線に対応する信号をサンプルホールドするためのタイミングと、前記第１エネルギーとは異なる第２エネルギーを有する放射線に対応する信号をサンプルホールドするためのタイミングと、を含む、請求項１に記載の放射線撮像装置。
4. 前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含まない信号をサンプルホールドするタイミングを含む、請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記制御部は、透視撮影中に複数回にわたって前記放射線発生条件を取得し、前記放射線発生条件を取得する度に前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
6. 前記制御部は、透視撮影中における前記放射線発生条件の変更を検出する検出部を含み、前記検出部の出力に基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを変更する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
7. 前記検出部は、操作者による操作に従って前記放射線発生条件の変更を検出する、請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記検出部は、自動輝度調整の実行による前記放射線発生条件の変更を検出する、請求項６に記載の放射線撮像装置。
9. 前記制御部は、透視撮影中に前記放射線発生条件を監視し続け、最新の前記放射線発生条件に応じて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
10. 前記制御部は、少なくとも、透視撮影の開始を要求する開始指令の受信から、前記開始指令に従って開始された透視撮影の終了を要求する終了指令の受信までの期間において、前記放射線発生条件を取得する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
11. 前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含む信号をサンプルホールドするタイミングを含む、請求項１に記載の放射線撮像装置。
12. 前記複数回のサンプルホールドのタイミングは、被検体の情報を含まない信号をサンプルホールドするタイミングを含む、請求項１１に記載の放射線撮像装置。
13. 前記制御部は、複数の制御情報セットの中から前記放射線発生条件に応じて選択される制御情報セットに従って、前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
14. 前記制御部は、複数の放射線発生条件にそれぞれ対応付けられた複数の制御情報セットの少なくとも一部に基づいて、最新の前記放射線発生条件に応じた制御情報セットを生成し、生成した前記制御情報セットに基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、請求項１３に記載の放射線撮像装置。
15. 前記制御部は、前記放射線発生条件を、放射線発生装置から出力される情報に基づいて取得する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
16. 前記情報は、管電圧に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記管電圧に基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、請求項１５に記載の放射線撮像装置。
17. 前記情報は、管電流に関する情報を含み、
    前記制御部は、前記管電流に基づいて前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、請求項１５に記載の放射線撮像装置。
18. 前記制御部は、周期的な基準信号を基準として、前記複数回のサンプルホールドのタイミングを決定する、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
19. 前記基準信号は、放射線を電気信号に変換する変換素子をリセットする信号である、請求項１８に記載の放射線撮像装置。
20. 放射線発生装置と、
    請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、を備える放射線撮像システム。
21. 放射線発生装置における放射線発生条件であって、透視撮影中に取得された前記放射線発生条件に応じて、放射線を検出する複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する制御部を備える、制御装置。
22. 放射線発生装置における放射線発生条件であって、透視撮影中に取得された前記放射線発生条件に応じて、放射線を検出する複数の画素の各々における複数回のサンプルホールドのタイミングを透視撮影中に決定する工程を含む、制御方法。
23. 請求項２２に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。