JP5655780B2 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、放射線の照射の開始等を検出することが可能な放射線画像撮影装置に関する。

照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギーに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。

このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）として知られており、従来は支持台（或いはブッキー装置）と一体的に形成されていたが（例えば特許文献１参照）、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納した可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている（例えば特許文献２、３参照）。

ところで、これらの放射線画像撮影装置、特に可搬型の放射線画像撮影装置では、放射線照射装置やシステムを管理するコンピュータ等の外部装置から放射線画像撮影装置に放射線の照射の開始や終了の情報を送信し、それに応じて放射線画像撮影装置で放射線の照射終了後に各放射線検出素子からの画像データの読み出しを行うように構成される場合がある。

しかし、放射線画像撮影に向けて放射線画像撮影装置側では放射線検出素子のリセット処理等を完了してスタンバイ状態になっても、実際に放射線照射装置から放射線が照射されるまでに時間がかかると、リセットされた放射線検出素子内に暗電荷が蓄積する等してしまい、得られる放射線画像の画質が低下する場合がある。また、スタンバイ状態が長く続くと、その分、無駄に電力を消費することになる。

そこで、放射線の照射の開始や終了を放射線画像撮影装置自体で検出できるように構成すれば、放射線検出素子内での暗電荷の蓄積が抑制される等するため望ましい。また、スタンバイ状態が短縮され、或いはスタンバイ状態を経ずに即座に放射線画像撮影を行うことが可能となるため、無駄な電力消費を抑制し、或いは回避することが可能となる。

その際、放射線画像撮影装置にセンサ等を配設して、センサで放射線の照射の開始や終了を検出するように構成することも可能であるが、放射線画像撮影装置内にセンサを配設するためのスペースが必要になり、装置が大型化してしまう。また、センサを設けると、センサを駆動する分だけ多くの電力を消費し、特に可搬型の放射線画像撮影装置では内蔵されたバッテリの消費を招いてしまう等の問題があった。

そこで、各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス線を流れる電流を電圧に変換し、変換した電圧をコンパレータで比較電圧と比較して放射線の照射の開始や終了を検出することが提案されている（特許文献４参照）。このように構成すれば、既存の配線等に電流検出手段を設けることができるため、センサを設ける場合に比べて電力消費を抑制した状態で、かつ比較的容易に放射線の照射の開始や終了を検出することが可能となる。

特開平９−７３１４４号公報 特開２００６−５８１２４号公報 特開平６−３４２０９９号公報 米国特許第７２１１８０３号明細書

しかしながら、バイアス線を流れる電流を変換した電圧には、高周波のノイズや低周波のノイズが重畳されているため、特許文献４に開示されている方法では、放射線の照射の開始や終了を誤検出することがある。また、放射線の被曝線量が少なくバイアス線を流れる電流が少ない場合は、変換した電圧がコンパレータの比較電圧に達しないため放射線の照射の開始を検出できなかったり、実際の放射線の照射の開始より遅れて検出することがある。

そのため、放射線の照射された所定期間の間に十分な電荷蓄積が行われず、鮮明な画像が得られないため放射線画像撮影を再度行わなければならなくなることがある。このようなことがあると、被写体である患者が受ける放射線の被曝線量が増大し、患者に大きな負担をかけることになる。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線の照射開始を誤検出することなく確実に検出することが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。

１．放射線検出素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス線を流れる電流に応じた電気信号を検出して放射線の照射が開始されたか否かを判定し、放射線の照射が開始されたと判定された場合に、前記放射線検出素子内で発生した電荷を放出させる待機モードから、前記放射線検出素子内で発生した電荷を前記放射線検出素子内に蓄積させる蓄積モードに移行する放射線画像撮影装置において、
前記バイアス線を流れる電流に基づく電気信号のノイズを除去するフィルタと、
前記フィルタを通過した電気信号を時間微分した信号を生成し、生成した信号を第１の閾値と比較することにより放射線の照射が開始されたか否かを判定する第１の照射開始判定手段と、
前記フィルタを通過した電気信号を時間積分した信号を生成し、生成した信号を第２の閾値と比較することにより放射線の照射が開始されたか否かを判定する第２の照射開始判定手段と、
を有し、
前記第１の照射開始判定手段および前記第２の照射開始判定手段のうち少なくとも一方により放射線の照射が開始されたと判定されたとき、前記待機モードから前記蓄積モードに移行することを特徴とする放射線画像撮影装置。

２．前記バイアス線を流れる電流を検出するために設けられた検出抵抗の抵抗値を切り替える抵抗値切替手段を有し、
待機モードであるか蓄積モードであるかに応じて前記抵抗値切替手段により前記検出抵抗の抵抗値が切り替えられることを特徴とする前記１に記載の放射線画像撮影装置。

３．検出され前記フィルタでノイズが除去された電気信号の値を順次記憶する記憶手段と、
検出され前記フィルタでノイズが除去された電気信号の値と、前記記憶手段に記憶された所定時間前の電気信号の値との差分値を算出し、所定の値以上の前記差分値だけを出力するオフセット除去手段と、
を有し、
前記第２の照射開始判定手段は、
前記オフセット除去手段の出力する前記差分値を前記フィルタを通過した電気信号として所定の期間時間積分することを特徴とする前記１または２に記載の放射線画像撮影装置。

４．前記第１の照射開始判定手段が、前記蓄積モードで、前記フィルタを通過した電気信号を時間微分して生成した信号が前記第１の閾値より低くなり、放射線の照射が終了したと判定すると、読み出しモードに設定されることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。

５．前記蓄積モードに設定された後、所定の期間は前記読み出しモードに設定されないことを特徴とする前記４に記載の放射線画像撮影装置。

本発明の放射線画像撮影装置によれば、待機モードではバイアス線を流れる電流に応じた電気信号を微分し、微分した値を比較電圧と比較した結果、または該電気信号を積分し、積分した値が閾値を越えたことを判定した結果の何れか一方が変化したことに基づいて放射線の曝射が開始されたことを判定する。

したがって、放射線の照射開始等を誤検出することなく確実に検出することが可能な放射線画像撮影装置を提供することができる。

各実施形態に係る放射線画像撮影装置を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本実施形態に係る基板の構成を示す平面図である。 図３の基板上の小領域に形成された放射線検出素子とＴＦＴ等の構成を示す拡大図である。 図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 ＣＯＦやＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。 本実施形態に係る放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。 検出部を構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。 第１の実施形態、第２の実施形態の曝射を検知する回路の構成を表す等価回路図である。 放射線の曝射開始を検出する各部の信号を説明するための説明図である。 実施形態の曝射開始判定手段１０３が比較器９６の出力と積分値比較手段１０８の出力をそれぞれ判定する手順を説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態、第２の実施形態の放射線画像撮影装置のメインルーチンの手順を説明するフローチャートである。 第１の実施形態における待機モードから読み出しモードまでの各部波形の一例である。 第２の実施形態の放射線画像撮影装置のメインルーチンの手順を説明するフローチャートである。 第２の実施形態でノイズにより微分後の電圧Ｖ_ｅが比較器９６の比較電圧であるＶ_Ｔ１を越えた場合の各部波形の一例である。 第３の実施形態の曝射を検知する回路の構成を表す等価回路図である。 第３の実施形態の各部の信号を説明するための説明図である。

以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、放射線画像撮影装置が、シンチレータ等を備え、照射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置である場合について説明するが、本発明は、直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することが可能である。また、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された放射線画像撮影装置に対しても適用される。

図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体２内にシンチレータ３や基板４等が収納された可搬型（カセッテ型）の装置として構成されている。

筐体２は、少なくとも放射線の照射を受ける側の面Ｒ（以下、放射線入射面Ｒという。）が放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図１や図２では、筐体２がフレーム板２Ａとバック板２Ｂとで形成された、いわゆる弁当箱型である場合が示されているが、筐体２を一体的に角筒状に形成した、いわゆるモノコック型とすることも可能である。

また、図１に示すように、筐体２の側面部分には、電源スイッチ３６や、ＬＥＤ等で構成されたインジケータ３７、図示しないバッテリ４０（後述する図７参照）の交換等のために開閉可能とされた蓋部材３８等が配置されている。また、本実施形態では、蓋部材３８の側面部には、外部装置と無線で通信するための通信手段であるアンテナ装置３９が埋め込まれている。

また、図２に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台３１が配置され、基台３１には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３や緩衝部材３４等が取り付けられている。なお、本実施形態では、基板４やシンチレータ３の放射線入射面Ｒには、それらを保護するためのガラス基板３５が配設されている。

シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに貼り合わされるようになっている。シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。

基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、それぞれ放射線検出素子７がそれぞれ設けられている。

このように、走査線５と信号線６で区画された各小領域ｒに二次元状に配列された複数の放射線検出素子７が設けられた領域ｒ全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。

本実施形態では、放射線検出素子７としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各放射線検出素子７は、図３や図４の拡大図に示すように、スイッチ手段であるＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。

そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５により、接続された走査線５にオン電圧が印加され、ゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、放射線検出素子７内で発生し蓄積されている電荷を信号線６に放出させるようになっている。また、ＴＦＴ８は、接続された走査線５にオフ電圧が印加され、ゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止し、放射線検出素子７内で発生した電荷を保持して、放射線検出素子７内に蓄積させるようになっている。

ここで、本実施形態における放射線検出素子７やＴＦＴ８の構造について、図５に示す断面図を用いて簡単に説明する。図５は、図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２を介して、放射線検出素子７の第１電極７４と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。

ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。

また、放射線検出素子７の部分では、基板４の面４ａ上に前記ゲート絶縁層８１と一体的に形成される絶縁層７１の上にＡｌやＣｒ等が積層されて補助電極７２が形成されており、補助電極７２上に前記第１パッシベーション層８３と一体的に形成される絶縁層７３を挟んでＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７４が積層されている。第１電極７４は、第１パッシベーション層８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。

第１電極７４の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７５、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７６、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７７が下方から順に積層されて形成されている。

放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子７のｉ層７６に到達して、ｉ層７６内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子７は、このようにして、シンチレータ３から照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。

また、ｐ層７７の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７８が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層７６等に到達するように構成されている。本実施形態では、以上のようにして放射線検出素子７が形成されている。なお、ｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子７として、上記のようにｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の順に積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。

放射線検出素子７の第２電極７８の上面には、第２電極７８を介して放射線検出素子７にバイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、放射線検出素子７の第２電極７８やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７４、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわち放射線検出素子７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第２パッシベーション層７９で被覆されている。

図３や図４に示すように、本実施形態では、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子７に１本のバイアス線９が接続されており、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で１本の結線１０に結束されている。

本実施形態では、図３に示すように、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう）１１に接続されている。各入出力端子１１には、図６に示すように、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂとして機能するゲートＩＣ１２ａ等のチップが組み込まれたＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）１２が異方性導電接着フィルムや異方性導電ペースト等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。

また、ＣＯＦ１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板３３に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１の基板４部分が形成されている。なお、図６では、電子部品３２等の図示が省略されている。

ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図７は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図であり、図８は検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。

前述したように、基板４の検出部Ｐの各放射線検出素子７は、その第２電極７８にそれぞれバイアス線９が接続されており、各バイアス線９は結線１０に結束されてバイアス電源１４に接続されている。バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各放射線検出素子７の第２電極７８にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。

また、本実施形態では、放射線検出素子７のｐ層７７側（図５参照）に第２電極７８を介してバイアス線９が接続されていることからも分かるように、バイアス電源１４からは、放射線検出素子７の第２電極７８にバイアス線９を介してバイアス電圧として放射線検出素子７の第１電極７４側にかかる電圧以下の電圧（すなわちいわゆる逆バイアス電圧）が印加されるようになっている。

本実施形態では、バイアス電源１４は、後述する制御部２２に接続されており、制御部２２は、バイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を必要に応じて可変させるようになっている。

また、本実施形態では、バイアス線９の結線１０とバイアス電源１４との接続部分に、放射線の照射の開始に伴ってバイアス電源１４と放射線検出素子７との間を流れる電流を検出し、微分等の処理を行う検出部４１が設けられている。検出部４１の構成等については後で説明する。

各放射線検出素子７の第１電極７４はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図７、図８中ではＳと表記されている。）に接続されており、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図７、図８中ではＧと表記されている。）は、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから延びる各走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図７、図８中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。

走査駆動手段１５は、本実施形態では、電源回路１５ａとゲートドライバ１５ｂとを備えており、本実施形態では、ゲートドライバ１５ｂは、前述したゲートＩＣ１２ａが複数並設されて形成されている。また、走査駆動手段１５は、ゲートドライバ１５ｂに接続されている各走査線５を介してＴＦＴ８のゲート電極８ｇに印加する電圧を制御するようになっている。

各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。なお、読み出しＩＣ１６には所定個数の読み出し回路１７が設けられており、読み出しＩＣ１６が複数設けられることにより、信号線６の本数分の読み出し回路１７が設けられるようになっている。

読み出し回路１７は、増幅回路１８と、相関二重サンプリング回路１９と、アナログマルチプレクサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とで構成されている。なお、図７や図８中では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。また、図８中では、アナログマルチプレクサ２１は省略されている。

本実施形態では、増幅回路１８はチャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサ１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続されて構成されている。また、増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されており、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子には基準電位Ｖ_０が印加されるようになっている。なお、基準電位Ｖ_０は適宜の値に設定され、本実施形態では、例えば０［Ｖ］が印加されるようになっている。

また、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは、制御部２２に接続されており、制御部２２によりオン／オフが制御されるようになっている。電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフの状態で、放射線検出素子７のＴＦＴ８がオン状態とされると（すなわち、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに走査線５を介してオン電圧が印加されると）、当該放射線検出素子７から放出された電荷がコンデンサ１８ｂに流入して蓄積され、蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力端子から出力されるようになっている。

増幅回路１８は、このようにして、各放射線検出素子７から出力された電荷量に応じて電圧を出力して電荷電圧変換して増幅するようになっている。また、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされると、増幅回路１８の入力側と出力側とが短絡されてコンデンサ１８ｂに蓄積された電荷が放電されて増幅回路１８がリセットされるようになっている。

なお、増幅回路１８を、放射線検出素子７から出力された電荷に応じて電流を出力するように構成することも可能である。また、図８に示すように、増幅回路１８には、電源供給部４２から電力が供給されるようになっている。なお、図７では、電源供給部４２の図示が省略されている。

増幅回路１８の出力側には、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９が接続されている。相関二重サンプリング回路１９は、本実施形態では、サンプルホールド機能を有しており、この相関二重サンプリング回路１９におけるサンプルホールド機能は、制御部２２から送信されるパルス信号によりそのオン／オフが制御されるようになっている。

すなわち、相関二重サンプリング回路１９は、増幅回路１８がリセットされ、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態とされた後、各放射線検出素子７からの画像データの読み出し時に、放射線検出素子７から放出された電荷がコンデンサ１８ｂに流入して蓄積され始めた時点で制御部２２から１回目のパルス信号を受信すると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値を保持する。

そして、その時点から所定時間経過した後、放射線検出素子７から放出された電荷がコンデンサ１８ｂに流入して蓄積された時点で制御部２２から２回目のパルス信号を受信すると、その時点で再び増幅回路１８から出力されている電圧値を保持して、それらの電圧値の差分値を下流側に画像データとして出力するようになっている。

相関二重サンプリング回路１９から出力された各放射線検出素子７の画像データは、アナログマルチプレクサ２１に送信され、アナログマルチプレクサ２１から順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信される。そして、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データに変換されて記憶部４３に出力されて順次保存されるようになっている。

制御部２２は、本実施形態では、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０７、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０６、や図示せぬ入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータやＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等で構成されている。

図７や図８に示すように、制御部２２には、検出部４１、記憶部４３、バイアス電源１４や増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続されており、また、図８では図示が省略されているが、電源供給部４２も接続されている。

また、本実施形態では、制御部２２には、前述したアンテナ装置３９が接続されており、さらに、検出部Ｐや走査駆動手段１５、読み出し回路１７、記憶部４３、バイアス電源１４等の各部材に電力を供給するためのバッテリ４０が接続されている。このように、バッテリ４０は、放射線画像撮影装置１のハウジング２内に内蔵されている。

制御部２２は、バイアス電源１４を制御してバイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を設定したり、読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御したり、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン／オフを制御する等の各種の処理を実行するようになっている。制御部２２は、本発明の制御手段である。

また、制御部２２は、各放射線検出素子７のリセット処理時や放射線画像撮影後の各放射線検出素子７からの画像データの読み出し時に、走査駆動手段１５に対して、走査駆動手段１５から各走査線５を介して各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えさせるためのパルス信号を送信するようになっている。

制御部２２には、前述した検出部４１が接続されており、制御部２２には、検出部４１から、バイアス線１０に流れる電流に応じた電気信号を微分し、比較器９６が比較電圧と比較した結果と、バイアス線１０に流れる電流に応じた電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル値のデータが入力される。

制御部２２のＣＰＵ１０１は、曝射開始判定手段１０３、オフセット除去手段１０５、積分手段１０４、積分値比較手段１０８と、を有している。

オフセット除去手段１０５は、電気信号に含まれるオフセットを除去する。積分手段１０４は、オフセットを除去した後の電気信号を所定の期間積分する。積分値比較手段１０８は、積分手段１０４の積分した値が所定の閾値を越えたことを判定し、結果を出力する。

曝射開始判定手段１０３は、待機モードでは、検出部４１から入力された、比較器９６の出力と、積分値比較手段１０８の出力のうち少なくとも一方が変化したことに基づいて放射線の曝射が開始されたことを判定する。

各部の動作については後に詳しく説明する。

次に、図９に示す第１の実施形態の検出部４１とその周辺の構成について、図１０に示す各部の波形を参照しながら説明する。図９（Ａ）は、検出手段とフィードバック回路の構成を表す等価回路図であり、図９（Ｂ）は、フィードバック回路のスイッチが切り替えられた状態を表す図である。図１０は、放射線の曝射開始を検出する各部の信号を説明するための説明図である。

本実施形態では、検出部４１は、前述したように、バイアス線９の結線１０とバイアス電源１４との接続部分に設けられ、放射線の照射の開始に伴ってバイアス電源１４と放射線検出素子７との間を流れる電流を検出するようになっている。

本実施形態では、検出部４１は、図９（Ａ）に示すように、バイアス電流検出手段４８とバンドパスフィルタ９４、微分手段９５、比較電圧電源９９、Ａ／Ｄ変換器９８から成る。図中、バンドパスフィルタ９４はＢＰＦ、微分手段９５は微分、比較電圧電源９９はＶｒｅｆ電源、Ａ／Ｄ変換器９８はＡ／Ｄと表記する。

図９の例では各放射線検出素子７とバイアス電源１４とを結ぶ結線１０に直列にフィードバック回路４５とバイアス電流検出手段４８とが設けられている。

検出部４１でバイアス線９の結線１０中を流れる電流を検出する際に、結線１０中を電流が流れることにより検出部４１の例えば検出抵抗９０の両端子間に電圧Ｖが生じ、バイアス電圧Ｖｂｉａｓに変動が生じてしまう場合がある。

そこで、本実施形態では、バイアス電圧Ｖｂｉａｓの変動を抑制するために、検出部４１と各放射線検出素子７との間にフィードバック回路４５が設けられている。

フィードバック回路４５は公知の回路であり、例えば、ＰＮＰ型のトランジスタ４５ａのエミッタをバイアス線９や結線１０に接続し、コレクタを検出部４１側に接続して構成されている。また、トランジスタ４５ａのエミッタ側すなわちバイアス線９側には反転入力端子が接続され、非反転入力端子にバイアス電源１４から所定のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加されたアンプ４５ｂの出力がトランジスタ４５ａのベースに入力されるように構成されている。

このように構成することで、各放射線検出素子７の第２電極７８側に所定のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加されるとともに、トランジスタ４５ａのコレクタ側には結線１０と同じ電流が流れる。

また、フィードバック回路４５には、バイアス線９の結線１０中を流れる電流を検出しない場合に、アンプ４５ｂの反転入力端子と結線１０、および非反転入力端子とバイアス電源１４との接続を切断し、バイアス線９の結線１０とバイアス電源１４とを直接接続させるためのスイッチ４５ｃが設けられている。

電流の検出が不要になった場合には、図９（Ｂ）に示すようにアンプ４５ｂの入力側のスイッチ４５ｃが切り替わり、バイアス線９の結線１０とバイアス電源１４とが直接接続される。

本実施形態のバイアス電流検出手段４８は、検出抵抗９０、検出抵抗９２、抵抗値切替手段９１、差動アンプ９３から構成される。

抵抗値の異なる検出抵抗９０、検出抵抗９２は、アナログスイッチなどから成る抵抗値切替手段９１で切替可能に構成され、検出抵抗９０、検出抵抗９２の何れか一方がバイアス電源１４とフィードバック回路４５との間に直列に接続される。本実施形態では初期状態では検出抵抗９０がバイアス電源１４に接続されており、検出抵抗９０より検出抵抗９２の抵抗値が高いものとして以下説明する。抵抗値切替手段９１によって結線１０と接続された検出抵抗９０または検出抵抗９２には、結線１０に流れるバイアス電流と同じ電流が流れる。

なお、本実施形態ではフィードバック回路４５を設ける例を説明するが、バイアス電圧の変動が問題にならない場合は、検出抵抗９０、検出抵抗９２の一端を直接結線１０に接続しても良い。また、別法として例えば検出抵抗９２の抵抗値を０とし、バイアス電流を検出する時以外は、抵抗値切替手段９１を検出抵抗９２側に切り替えることにより短絡するように構成しても良い。

アンプ９３は、検出抵抗９０または検出抵抗９２に流れるバイアス電流により発生した電圧を増幅し、電気信号として電圧Ｖ_Ａを出力する。

図１０（ａ）は、電圧Ｖ_Ａの波形の一例を説明する説明図である。図１０の横軸は時間軸であり、ｔ_１は放射線の曝射が開始したタイミング、ｔ_３は放射線の曝射が終了したタイミングである。放射線の曝射が行われるｔ_１とｔ_３の間は、バイアス電流が増加しステップ状に電圧Ｖ_Ａが高くなっている。しかしながら、図１０（ａ）に示すように電圧Ｖ_Ａにはずっと高周波のノイズが重畳されているうえ、低周波のノイズのためゆっくりと変動しているので、このままではｔ_１、ｔ_３のタイミングを正確に検出することは難しい。

バンドパスフィルタ９４は、電圧Ｖ_Ａに含まれるこのような低周波のノイズと高周波のノイズを除去するために設けられている。バンドパスフィルタ９４に最適な帯域は、実装条件等により異なるが例えば１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度である。なお、低周波のノイズが少なければバンドパスフィルタに限らず、ローパスフィルタや各種ノイズフィルタを用いても良い。

図１０（ｂ）は、バンドパスフィルタ９４を通過した電圧Ｖ_Ｌの波形の一例を説明する説明図である。このように、低周波のノイズと高周波のノイズが除去され、ｔ_１、ｔ_３のタイミングの検出が容易になっている。

微分手段９５は、バンドパスフィルタ９４を通過した電圧Ｖ_Ｌを微分して出力する。

図１０（ｃ）は、微分手段９５の出力の電圧Ｖ_ｅの波形の一例を説明する説明図である。図１０（ｃ）に示すように、電圧Ｖ_ｅの波形は、電圧Ｖ_Ｌの立ち上がりと立ち下がりを微分した波形である。

比較器９６は、いわゆるコンパレータであり、比較電圧電源９９の出力する比較電圧と電圧Ｖ_ｅとを比較し、結果を出力する。本実施形態では、比較器９６は、電圧Ｖ_ｅが比較電圧以下では論理値’Ｌ’を出力し、電圧Ｖ_ｅが比較電圧を越えると論理値’Ｈ’を出力するものとする。

図１０（ｃ）では、電圧Ｖ_ｅと比較電圧電源９９の出力する比較電圧Ｖ_Ｔ１とを比較して放射線の曝射が開始したタイミングを検出する例を示している。ｔ_１のタイミングで電圧Ｖ_ｅは比較電圧Ｖ_Ｔ１を越え、比較器９６の出力はその間’Ｈ’になる。

なお、比較電圧電源９９は、制御部２２の指令により複数の比較電圧を切り替えて出力できるように構成されている。

ところで、図１０（ａ）のようにｔ_１、ｔ_３のタイミングで電圧Ｖ_Ａがステップ状に変化する場合は、微分後の電圧Ｖ_ｅは比較電圧Ｖ_Ｔ１を越え、比較器９６の出力の変化からｔ_１のタイミングを検知することができるが、図１０（ｄ）のように緩やかに変化する場合もある。すると、図１０（ｅ）のように、微分後の電圧Ｖ_ｅは比較電圧Ｖ_Ｔ１を越えず、比較器９６の出力は変化しない。

本発明では、このような場合にも放射線の曝射が開始したことを検知できるよう、電圧Ｖ_ＬをＡ／Ｄ変換器９８でデジタル値に変換後、オフセット除去手段１０５でオフセットを除去したデジタル値を積分手段１０４で積分し、積分値比較手段１０８が所定の閾値を越えたことを判定している。図１０（ｆ）は、積分手段１０４で積分した電圧値Ｖ_Ｉが、所定の閾値Ｖ_ＴＨを越えることで放射線の曝射の開始を検出できることを概念的に示している。

オフセット除去手段１０５でオフセットを除去したデジタル値を積分手段１０４で積分し、積分値比較手段１０８が所定の閾値を越えたことを判定する手順を、図１１のフローチャートで説明する。なお、フラッグＦ_Ｘ、Ｆ_Ｙは比較器９６と積分値比較手段１０８の出力の判定結果と、をそれぞれ記憶するフラッグであり、ＲＡＭ１０７に記憶される。Ｆ_Ｘ、Ｆ_Ｙの値は、電源投入時に０に初期化されている。以降で説明するように、Ｆ_Ｘの値は、微分後の電圧Ｖ_ｅが比較電圧Ｖ_Ｔ１を越えると１になり、Ｆ_Ｙの値は積分値Ｖ_１が閾値Ｖ_ＴＨを越えると１になる。

図１１は、本実施形態の曝射開始判定手段１０３が比較器９６の出力と積分値比較手段１０８の出力をそれぞれ判定する手順を説明するためのフローチャートである。

ＣＰＵ１０１は、内部タイマーにより所定の時間間隔でタイマー割り込みが発生し、図１１のタイマー割り込みルーチンが起動されるものとする。本実施形態では、オフセットによる変動の周期が１秒であるものとして以下の説明をする。また、タイマー割り込みの周期は１ｍｓ以下とする。

Ｓ１０：比較器９６の出力が’Ｈ’か否かを判定するステップである。

比較器９６の出力は、微分手段９５で微分した電圧Ｖ_ｅが比較電圧電源９９の出力する比較電圧Ｖ_Ｔ１を越えると’Ｈ’になる。曝射開始判定手段１０３は比較器９６の出力が’Ｈ’か否かを判定する。

比較器９６の出力が’Ｈ’の場合、（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に進む。

Ｓ１１：Ｆ_Ｘ＝１にするステップである。

曝射開始判定手段１０３は、Ｆ_Ｘを１にしてステップＳ１２に進む。

比較器９６の出力が’Ｌ’の場合、（ステップＳ１０；Ｎｏ）、ステップＳ１２に進む。

Ｓ１２：現在のＡ／Ｄ変換器９８の出力するデジタル値Ｖ（ｔ）を記憶するステップである。

積分手段１０４は、Ａ／Ｄ変換器９８の出力するデジタル値Ｖ（ｔ）を取得し、ＲＡＭ１０７に現在の時刻の情報とともに一時記憶する。

Ｓ１３：１秒前にＡ／Ｄ変換器９８の出力したデジタル値Ｖ（ｔ−１）を読み出すステップである。

オフセット除去手段１０５は、ＲＡＭ１０７から現在の時刻のデジタル値Ｖ（ｔ）と、１秒前の時刻に記憶させたデジタル値Ｖ（ｔ−１）を読み出す。

Ｓ１４：ΔＶ＝Ｖ（ｔ）−Ｖ（ｔ−１）を算出するステップである。

オフセット除去手段１０５は、現在の時刻のデジタル値Ｖ（ｔ）と、オフセットの１周期前の時刻のデジタル値Ｖ（ｔ−１）との差分値ΔＶを算出する。

Ｓ１５：ΔＶ＞２ｍＶか否かを判定するステップである。

オフセット除去手段１０５は、差分値ΔＶが例えば２ｍＶを越えるか否かを判定する。本実施形態では、２ｍＶを越える差分値ΔＶはオフセット以外の要因による増加分と判定する。判定するレベルは２ｍＶに限らず、実際の回路の実測値から適宜決定すれば良い。

本実施形態では、１秒周期の正弦波状のゆるやかなオフセット変動が発生するものとし、１秒周期のゆるやかなオフセット変動をキャンセルした差分値ΔＶを算出し、２ｍＶを越える差分値ΔＶを、バイアス電流の増加により１秒前より増加した差分の電圧値として積分している。このように、オフセットによる変動を除去し、バイアス電流の増加により増加した差分の電圧値だけ積分することができる。

差分値ΔＶが２ｍＶを越える場合、（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進む。

Ｓ１６：Ｖ_１＝Ｖ_１＋ΔＶを算出するステップである。

積分手段１０４は、ＲＡＭ１０７に記憶されている積分値Ｖ_１に差分値ΔＶを加算する。

差分値ΔＶが２ｍＶを越えない場合、（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ１７に進む。

Ｓ１７：Ｖ_１＞Ｖ_ＴＨか否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は積分値Ｖ_１が閾値Ｖ_ＴＨを越えるか否かを判定する。

積分値Ｖ_１が閾値Ｖ_ＴＨを越える場合、（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１８に進む。

Ｓ１８：Ｆ_Ｙ＝１にするステップである。

曝射開始判定手段１０３はＦ_Ｙ＝１にして処理を終了し、元のルーチンに戻る。

差分値ΔＶが２ｍＶを越えない場合、（ステップＳ１５；Ｎｏ）、元のルーチンに戻る。

タイマー割り込みルーチンの説明は、以上である。

次に、図１２と図１３を用いて、第１の実施形態の放射線画像撮影装置が、待機モードから放射線の曝射開始を検知して蓄積モードを開始し、放射線の曝射終了を検知して読み出しモードに移行する手順を説明する。図１２は、第１の実施形態の放射線画像撮影装置のメインルーチンの手順を説明するフローチャート、図１３は、第１の実施形態における待機モードから読み出しモードまでの各部波形の一例である。

図１３（ａ）は、バンドパスフィルタ９４を通過した電圧Ｖ_Ｌの波形の一例、図１３（ｂ）は、微分手段９５の出力の電圧Ｖ_ｅの波形の一例、図１３（ｃ）は、積分値Ｖ_１の変化の一例である。図１３では、ｔ_１のタイミングで放射線の曝射が開始されるものとする。

以下、図１２のフローチャートの順に図１３を参照しながら説明する。

Ｓ１００：初期化するステップである。

放射線画像撮影装置１の電源が投入された後、制御部２２は、Ｆ_Ｘ、Ｆ_Ｙ、Ｖ_１と変数Ｎ、Ｍを０にするとともに各部の初期化を行う。

Ｓ１０１：待機モードを開始するステップである。

待機モードは放射線の曝射を待機するモードである。電源供給部４２は、バイアス電源１４は各部に電源を供給する。制御部２２は、電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態とするとともに、走査駆動手段１５から各走査線５にオン電圧を印加させて、各走査線５に接続された各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇにオン電圧を印加し、全てのＴＦＴ８をオン状態とし、待機モードを開始する。

各放射線検出素子７の第１電極７４には基準電位Ｖ_０が印加され、第２電極７８にはＶｂｉａｓが印加されるが、Ｖｂｉａｓの電圧は基準電位Ｖ_０（例えば０Ｖ）より低く設定されており逆バイアスになっている。したがって、放射線検出素子７の受けた放射線の量に応じて第１電極７４から第２電極７８に向けてバイアス電流ｉｂが流れる。

制御部２２は、比較電圧電源９９が比較電圧Ｖ_Ｔ１を出力するように指令するとともに、検出抵抗９０がバイアス電源１４に接続されるように抵抗値切替手段９１に切替を指令する。

次に、制御部２２は本ステップでタイマー割り込みをＯＮにする。以降、所定の時間間隔でタイマー割り込みルーチンが起動される。

Ｓ１０２：Ｆ_Ｘ＝１か否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は、Ｆ_Ｘ＝１か否かを判定する。

Ｆ_Ｘ≠１の場合、（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に進む。

Ｓ１０３：Ｆ_Ｙ＝１か否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は、Ｆ_Ｙ＝１か否かを判定する。

Ｆ_Ｙ≠１の場合、（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０４に進む。

Ｓ１０４：Ｍ＝Ｍ＋１とするステップである。

曝射開始判定手段１０３は、変数Ｍ＝Ｍ＋１とする。

Ｓ１０５：Ｍ＝Ｚか否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は、所定時間待機後、変数Ｍの値が所定の値Ｚに等しいか否かを判定する。

Ｍ≠Ｚの場合、（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻る。

Ｍ≠Ｚの場合、所定回数Ｚの判定を行っていないのでステップＳ１０２に戻る。

Ｍ＝Ｚの場合、（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進む。

所定回数Ｚの判定を行ってもＦ_Ｙ＝０であり、積分値Ｖ_１がＶ_ＴＨを越えないので曝射開始判定手段１０３は、再度積分をやり直すためステップＳ１０６で積分値Ｖ_１を初期化する。

Ｓ１０６：Ｍ＝０、Ｖ_１＝０にするステップである。

曝射開始判定手段１０３は、Ｍ＝０、Ｖ_１＝０にしてステップＳ１０２に戻る。

Ｆ_Ｘ＝１の場合、（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進む。

Ｆ_Ｘ＝１になるのは、タイマー割り込みルーチンで比較器９６の出力が’Ｈ’になった場合である。例えば、図１３（ａ）のようにｔ_１のタイミングで電圧Ｖ_Ｌが大きく増加し、図１３（ｂ）のように微分後の電圧Ｖ_ｅが比較器９６の比較電圧であるＶ_Ｔ１を越え、比較器９６の出力が’Ｈ’になった場合である。

曝射開始判定手段１０３は、放射線曝射開始と判定し、ステップＳ１１０に進む。

Ｆ_Ｙ＝１の場合、（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進む。

この場合は、タイマー割り込みルーチンで、積分値Ｖ_１が閾値Ｖ_ＴＨを越えた場合である。例えば、微分後の電圧Ｖ_ｅは比較器９６の比較電圧であるＶ_Ｔ１を越えないが、図１３（ｃ）のようにｔ_ｄのタイミングで積分値Ｖ_Ｉが閾値Ｖ_ＴＨを越えた場合である。なお、図１３にはこの場合の微分後の電圧Ｖ_ｅの波形は図示していないが、比較電圧であるＶ_Ｔ１を越えないレベルである。

曝射開始判定手段１０３は、放射線曝射開始と判定し、ステップＳ１１０に進む。

Ｓ１１０：蓄積モードを開始するステップである。

制御部２２は、走査駆動手段１５から各走査線５にオフ電圧を印加させて、各走査線５に接続された各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇにオフ電圧を印加し、全てのＴＦＴ８をオフ状態とし、蓄積モードを開始する。蓄積モードの間、放射線検出素子７に電荷が蓄積される。

図１３では、ｔ_２のタイミングで蓄積モードが開始されている。

Ｓ１１１：所定時間待機するステップである。

制御部２２は、次に放射線曝射の終了の判定を始める前に、微分後の電圧Ｖ_ｅが安定するまでＴ_Ｘの間待機する。図１３（ｂ）に示すようにｔ_１の直後のｔ_１’では電圧Ｖ_ｅにアンダーシュートが発生している。放射線曝射の終了を検出するときは、比較電圧Ｖ_ｒｅｆをＶ_Ｔ１からＶ_Ｔ２に切り替えなければならないが、ｔ_１’のタイミングにＶ_Ｔ２に切り替えていたとすると誤まって検出してしまう。また、蓄積モードを開始するｔ_２のタイミングでも、電圧Ｖ_Ｌが大きく変動するため電圧Ｖ_ｅも変動する。ｔ_１’のタイミングと同様に誤検出の可能性があるので、ｔ_２以降も所定の時間放射線曝射の終了の判定を開始しないことが望ましい。

本実施形態では、制御部２２は、ｔ_２以降Ｔ_Ｘの間待機してから、次ステップ以降の放射線曝射の終了の判定を開始するステップに進み、判定結果に基づいて読み出しモードに設定する。

Ｓ１１２：比較電圧Ｖ_ｒｅｆをＶ_Ｔ２に設定するステップである。

制御部２２は、比較電圧電源９９に微分後の電圧Ｖ_ｅの平均電圧より低い比較電圧Ｖ_Ｔ２を出力するように指令する。本ステップで、比較電圧をＶ_Ｔ２に変更し、放射線曝射の終了を検出できるようにする。

Ｓ１１３：抵抗値を切り替えるステップである。

制御部２２は、抵抗値切替手段９１に切替を指令し、検出抵抗９０から検出抵抗９２に切り替えてバイアス電源１４に接続させる。蓄積モードではＴＦＴ８はオフであり、第１電極７４には基準電位Ｖ_０が印加されないので結線１０に流れる電流ｉｂは少なくなるが、待機モードと同様に第１電極７４から第２電極７８に向けて放射線検出素子７の受けた放射線の量に応じた電流ｉｂが流れる。

このように本実施形態では、蓄積モードでは検出抵抗を抵抗値の大きい検出抵抗９２に切り替えて電流ｉｂの変化の検出を容易にしている。

Ｓ１１４：Ｆ_Ｘ＝１にするステップである。

曝射開始判定手段１０３は、放射線曝射の終了を検出するためＦ_Ｘ＝１にする。図１３のｔ_３のタイミングが放射線曝射の終了タイミングであり、図１３（ｂ）のように比較電圧Ｖ_Ｔ２は微分後の電圧Ｖ_ｅの平均電圧より低いのでｔ_３のタイミングまで比較器９６の出力は’Ｈ’である。

Ｓ１１５：Ｆ_Ｘ＝０か否かを判定するステップである。

比較器９６の出力は、微分後の電圧Ｖ_ｅが比較電圧Ｖ_Ｔ２より低くなると’Ｌ’になる。曝射開始判定手段１０３は、Ｆ_Ｘ＝０か否かを判定する。

Ｆ_Ｘ≠０の場合、（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、ステップＳ１１６に進む。

Ｓ１１６：タイムアウトか否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は、蓄積モード開始から所定時間経過し、タイムアウトになったか否かを判定する。

タイムアウトではない場合、（ステップＳ１１６；Ｎｏ）、ステップＳ１１５に戻る。

ステップＳ１１５に戻り、Ｆ_Ｘ＝０になるのを検出する。

タイムアウトの場合、（ステップＳ１１６；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７に進む。

曝射開始判定手段１０３は、比較器９６の出力からは放射線曝射の終了タイミングは検出できなかったが、放射線曝射の開始から所定時間経過したことから放射線曝射が終了したものとしてステップＳ１１７に進む。

Ｆ_Ｘ＝０の場合、（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７に進む。

曝射開始判定手段１０３は、放射線曝射が終了したと判定し、ステップＳ１１７に進む。

Ｓ１１７：読み出しモードを開始するステップである。

制御部２２は、走査駆動手段１５から各走査線５に所定の期間オフ電圧からオン電圧になるパルス信号印加させて、各走査線５に接続された各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに順次オン電圧を印加し、順次ＴＦＴ８をオン状態とし、読み出しモードを開始する。

また、制御部２２は、所定のタイミングで読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御したり、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン／オフを制御する等の各種の処理を実行する。

読み出しモードでは、検出部４１やフィードバック回路４５が稼働している必要はない。そのため、制御部２２は、フィードバック回路４５のスイッチ４５ｃを切り替えてスイッチ４５ｃを介してバイアス線９の結線１０とバイアス電源１４とを直接接続するとともに、検出部４１やフィードバック回路４５のアンプ４５ｂへの電力の供給を停止して、検出部４１やフィードバック回路４５の稼働を停止するようにしても良い。

Ｓ１１８：読み出したデータを保存するステップである。

制御部２２は、各放射線検出素子７から画像データを読み出して記憶部４３に保存させる。

Ｓ１１９：連続撮影か否かを判定するステップである。

制御部２２は、当該放射線画像撮影が単独の撮影であるか連続撮影であるかを判定する。

連続撮影の場合、（ステップＳ１１９；Ｙｅｓ）、ステップＳ１００に戻る。

ステップＳ１００に戻り、待機モードになる。

単独の撮影の場合、（ステップＳ１１９；Ｎｏ）、ステップＳ１２０に進む。

アンテナ装置３９を介して外部装置に画像データを送信し、処理を終了する。

次に、図１４のフローチャートと図１５を用いて第２の実施形態について説明する。

図１４は、第２の実施形態の放射線画像撮影装置のメインルーチンの手順を説明するフローチャート、図１５は、第２の実施形態でノイズにより微分後の電圧Ｖ_ｅが比較器９６の比較電圧であるＶ_Ｔ１を越えた場合の各部波形の一例である。

図１５（ａ）は、バンドパスフィルタ９４を通過した電圧Ｖ_Ｌの波形の一例、図１５（ｂ）は、微分手段９５の出力の電圧Ｖ_ｅの波形の一例、図１５（ｃ）は、積分値Ｖ_Ｉの変化の一例である。図１５では、ｔ_０のタイミングで、微分後の電圧Ｖ_ｅが比較器９６の比較電圧であるＶ_Ｔ１を越えるノイズが発生し、ｔ_１のタイミングで実際の放射線の曝射が開始されるものとする。

図１２で説明した第１の実施形態のフローチャートでは、ステップ１０２でＦ_Ｘ＝１と判定すると蓄積モードを開始するが、ノイズにより微分後の電圧Ｖ_ｅが比較器９６の比較電圧であるＶ_Ｔ１を越えＦ_Ｘ＝１になってしまう可能性がある。本実施形態では、このような誤検出を防止するため図１５に示すタイミングｔ_ａで蓄積モードを開始した後、所定の時間Ｔ_Ｙまでに積分値Ｖ_Ｉが閾値Ｖ_ＴＨを越えない場合は誤検出と判定し、タイミングｔ_ｂで待機モードに戻している。

以下第２の実施形態のフローチャートを説明するが、図１２の第１の実施形態のフローチャートとステップＳ１００〜Ｓ１１０は同じ手順なので説明を省略し図１４のステップＳ２０１から説明する。なお、第１の実施形態と同じ処理には同番号を付し、説明を省略する。

Ｓ２０１：抵抗値を切り替えるステップである。

制御部２２は、抵抗値切替手段９１に検出抵抗の切り替えを指令し、検出抵抗９２をバイアス電源１４に接続させる。蓄積モードではＴＦＴ８はオフであり、第１電極７４には基準電位Ｖ_０が印加されないので電流量は少なくなるが、放射線検出素子７の受けた放射線の量に応じて第１電極７４から第２電極７８に向けて電流ｉｂが流れる。

本実施形態では、蓄積モードでは検出抵抗を抵抗値の大きい検出抵抗９２に切り替え、蓄積モードで放射線の曝射が行われている場合の電圧Ｖ_Ａが、待機モードで放射線の曝射が行われている場合と同程度の電圧になるようにしている。

Ｓ２０２：Ｆ_Ｙ＝１か否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は、Ｆ_Ｙ＝１か否かを判定する。

Ｆ_Ｙ≠１の場合、（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、ステップＳ２０３に進む。

積分値Ｖ_Ｉが閾値Ｖ_ＴＨを越えない場合は、Ｆ_Ｙ≠１である。図１５の例ではｔ_ａのタイミングで蓄積モードに移行しても、実際には放射線の曝射が行われていないのでタイムアウトのタイミングであるｔ_ｂまでに積分値Ｖ_Ｉが閾値Ｖ_ＴＨを越えることはない。

Ｓ２０３：タイムアウトか否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は、蓄積モード開始から所定時間Ｔ_Ｙ経過し、タイムアウトになったか否かを判定する。

タイムアウトではない場合、（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２０２に戻り、Ｆ_Ｙ＝１になるのを検出する。

タイムアウトの場合、（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１００に戻る。

放射線の曝射が行われていないので、制御部２２の処理はステップＳ１００に戻り、蓄積モードから待機モードに移行する。

Ｆ_Ｙ＝１の場合、（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２に進む。

図１５の例ではｔ_Ｃのタイミングで積分値Ｖ_Ｉが閾値Ｖ_ＴＨを越え、Ｆ_Ｙ＝１になる。

Ｓ１１２：比較電圧をＶ_Ｔ２に設定するステップである。

制御部２２は、比較電圧電源９９に微分後の電圧Ｖ_ｅの平均電圧より低い比較電圧Ｖ_Ｔ２を出力するように指令する。本ステップで、比較電圧をＶ_Ｔ２に変更し、放射線曝射の終了を検出できるようにする。なお、誤検出を防ぐため所定時間待機してから本ステップを実行しても良い。

Ｓ１１４：Ｆ_Ｘ＝１にするステップである。

曝射開始判定手段１０３は、放射線曝射の終了を検出するためＦ_Ｘ＝１にする。図１５のｔ_３のタイミングが放射線曝射の終了タイミングであり、図１５（ｂ）のように比較電圧Ｖ_Ｔ２は微分後の電圧Ｖ_ｅの平均電圧より低いのでｔ_３のタイミングまで比較器９６の出力は’Ｈ’である。

以降のステップは、第１の実施形態と同じ手順である。

Ｓ１１５：Ｆ_Ｘ＝０か否かを判定するステップである。

比較器９６の出力は、微分後の電圧Ｖ_ｅが比較電圧Ｖ_Ｔ２より低くなると’Ｌ’になる。曝射開始判定手段１０３は、Ｆ_Ｘ＝０か否かを判定する。

Ｆ_Ｘ≠０の場合、（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、ステップＳ１１６に進む。

Ｓ１１６：タイムアウトか否かを判定するステップである。

曝射開始判定手段１０３は、蓄積モード開始から所定時間経過し、タイムアウトになったか否かを判定する。

タイムアウトではない場合、（ステップＳ１１６；Ｎｏ）、ステップＳ１１５に戻る。

ステップＳ１１５に戻り、Ｆ_Ｘ＝０になるのを検出する。

タイムアウトの場合、（ステップＳ１１６；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７に進む。

放射線曝射が終了したものとしてステップＳ１１７に進む。

Ｆ_Ｘ＝０の場合、（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７に進む。

Ｓ１１７：読み出しモードを開始するステップである。

制御部２２は、走査駆動手段１５から所定の期間オフ電圧からオン電圧になるパルス信号を各走査線５に印加させて、各走査線５に接続された各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに順次オン電圧を印加し、順次ＴＦＴ８をオン状態とし、読み出しモードを開始する。

また、制御部２２は、所定のタイミングで読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御したり、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン／オフを制御する等の各種の処理を実行する。

Ｓ１１８：読み出したデータを保存するステップである。

制御部２２は、各放射線検出素子７から画像データを読み出して記憶部４３に保存させる。

Ｓ１１９：連続撮影か否かを判定するステップである。

制御部２２は、当該放射線画像撮影が単独の撮影であるか、連続撮影であるか、を判定する。

連続撮影の場合、（ステップＳ１１９；Ｙｅｓ）、ステップＳ１００に戻る。

ステップＳ１００に戻り、待機モードになる。

単独撮影の場合、（ステップＳ１１９；Ｎｏ）、ステップＳ１２０に進む。

アンテナ装置３９を介して外部装置に画像データを送信し、処理を終了する。

次に、第３の実施形態について図１６、図１７を用いて説明する。

図１６は、第３の実施形態の曝射を検知する回路の構成を表す等価回路図であり、図１７は、第３の実施形態の各部の信号を説明するための説明図である。

第３の実施形態では、基板４の検出部Ｐは２つの領域に分割され、それぞれの領域の各放射線検出素子７ａ、７ｂの各バイアス線９ａ、９ｂは結線１０ａ、１０ｂに結束され、それぞれバイアス電源１４に接続されている。以降、それぞれの領域に関連する構成要素をａ、ｂの符号を用いて区別する。なお、本実施形態では検出部Ｐを２つの領域に分割する例を説明するが、さらに多くの領域に分割する場合にも適用できる。

図１６の例では各放射線検出素子７ａ、７ｂとバイアス電源１４とを結ぶバイアス線９ａ、９ｂの結線１０ａ、１０ｂにバイアス電流検出手段４８ａ、４８ｂが接続されている。本実施形態では、フィードバック回路４５は設けていないが、図９のようにそれぞれ結線１０ａ、１０ｂに直列にフィードバック回路４５ａ、４５ｂとバイアス電流検出手段４８ａ、４８ｂとを接続しても良い。

バイアス電流検出手段４８ａ、４８ｂの構成は第１の実施形態と同じ構成であり説明を省略する。バイアス電流検出手段４８ａの出力電圧Ｖ_Ａａと、バイアス電流検出手段４８ｂの遅延線１１０により遅延された出力電圧Ｖ_Ａｂとは加算器１１１で加算される。

図１７を用いて各部の波形の一例を説明する。図１７の横軸は時間軸であり、図１７（ａ）は出力電圧Ｖ_Ａａの波形を、図１７（ｂ）は出力電圧Ｖ_Ａｂの波形を、図１７（ｃ）は加算器１１１の出力電圧Ｖ_Ｋの波形をそれぞれ示している。また、図中１５０〜１５３はノイズを示し、１５４〜１５６は放射線の曝射によりバイアス電流が流れたときの波形を示している。

図１７（ａ）、図１７（ｂ）からわかるように、出力電圧Ｖ_Ａｂは出力電圧Ｖ_ＡａよりΔｔ遅延している。そのため、出力電圧Ｖ_Ａｂと出力電圧Ｖ_Ａａと加算器１１１で加算した後の出力電圧Ｖ_Ｋは、図１７（ｃ）のようにノイズ１５０〜１５３はそのピークのタイミングがΔｔずれるため加算器１１１で加算した後もピーク電圧は変わらない。一方、放射線曝射時の電圧１５４、１５５はピークの期間が長いので、加算器１１１で加算すると図１７（ｃ）の電圧１５６のようにピーク電圧は約２倍になる。

このように、ノイズ成分に対し放射線曝射時の電圧を約２倍にできるのでＳ／Ｎが改善され、放射線曝射のタイミング検出を精度良く行うことができる。特に、微分して放射線曝射のタイミングを検出する際に、誤検出を防止する効果が高い。

なお、本実施形態では、バイアス電流検出手段４８ｂの出力を遅延線１１０により遅延する例を説明したが、必ずしも遅延線１１０を設けなくても所定の遅延Δｔが生じれば良い。例えばバイアス電流検出手段４８ｂから加算器１１１までの配線を、バイアス電流検出手段４８ａから加算器１１１までの配線より長くすることにより、信号を遅延させても良い。

バンドパスフィルタ９４以降の構成と処理は第１の実施形態、第２の実施形態と同様であり説明を省略する。

以上このように、本発明によれば、放射線の照射開始を誤検出することなく確実に検出することが可能な放射線画像撮影装置を提供することができる。

１ 放射線画像撮影装置
５ 走査線
６ 信号線
７ 放射線検出素子
８ ＴＦＴ（スイッチ手段）
９ バイアス線
１０ 結線
１４ バイアス電源
１５ 走査駆動手段
１７ 読み出し回路
１８ 増幅回路
２２ 制御部（制御手段）
３６ 電源スイッチ
４０ バッテリ
４１ 検出部
４２ 電源供給部
４３ 記憶部
４５ フィードバック回路
４８ バイアス電流検出手段
９１ 抵抗値切替手段
９５ 微分手段
９６ 比較器
９９ 比較電圧電源
１０１ ＣＰＵ
１０３ 曝射開始判定手段
１０４ 積分手段
１０５ オフセット除去手段
１０８ 積分値比較手段
ｒ 領域

Claims (5)

1. 放射線検出素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス線を流れる電流に応じた電気信号を検出して放射線の照射が開始されたか否かを判定し、放射線の照射が開始されたと判定された場合に、前記放射線検出素子内で発生した電荷を放出させる待機モードから、前記放射線検出素子内で発生した電荷を前記放射線検出素子内に蓄積させる蓄積モードに移行する放射線画像撮影装置において、
   前記バイアス線を流れる電流に基づく電気信号のノイズを除去するフィルタと、
   前記フィルタを通過した電気信号を時間微分した信号を生成し、生成した信号を第１の閾値と比較することにより放射線の照射が開始されたか否かを判定する第１の照射開始判定手段と、
   前記フィルタを通過した電気信号を時間積分した信号を生成し、生成した信号を第２の閾値と比較することにより放射線の照射が開始されたか否かを判定する第２の照射開始判定手段と、
   を有し、
   前記第１の照射開始判定手段および前記第２の照射開始判定手段のうち少なくとも一方により放射線の照射が開始されたと判定されたとき、前記待機モードから前記蓄積モードに移行することを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記バイアス線を流れる電流を検出するために設けられた検出抵抗の抵抗値を切り替える抵抗値切替手段を有し、
   待機モードであるか蓄積モードであるかに応じて前記抵抗値切替手段により前記検出抵抗の抵抗値が切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 検出され前記フィルタでノイズが除去された電気信号の値を順次記憶する記憶手段と、
   検出され前記フィルタでノイズが除去された電気信号の値と、前記記憶手段に記憶された所定時間前の電気信号の値との差分値を算出し、所定の値以上の前記差分値だけを出力するオフセット除去手段と、
   を有し、
   前記第２の照射開始判定手段は、
   前記オフセット除去手段の出力する前記差分値を前記フィルタを通過した電気信号として所定の期間時間積分することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記第１の照射開始判定手段が、前記蓄積モードで、前記フィルタを通過した電気信号を時間微分して生成した信号が前記第１の閾値より低くなり、放射線の照射が終了したと判定すると、読み出しモードに設定されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記蓄積モードに設定された後、所定の期間は前記読み出しモードに設定されないことを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影装置。