JP5672064B2 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

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Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、装置自体で放射線の照射を検出して放射線画像撮影を行う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（すなわち画像データ）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、従来は支持台と一体的に形成された、いわゆる専用機型として構成されていたが（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、持ち運び可能と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）。
このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図７等に示すように、通常、複数の放射線検出素子７が、検出部Ｐ上に二次元状（マトリクス状）に配列され、各放射線検出素子７にそれぞれ薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８で形成されたスイッチ手段が接続されて構成される。
そして、通常、放射線画像撮影は、放射線発生装置の放射線源から放射線画像撮影装置に対して、被験者の身体等の所定の撮影部位（すなわち胸部正面や腰椎側面等）を介した状態で放射線が照射されて行われる。
その際、放射線画像撮影装置の走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して全てのＴＦＴ８をオフ状態とした状態で放射線を照射することで、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷が、各放射線検出素子７内に的確に蓄積される。
そして、放射線画像撮影の後、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して、各ＴＦＴ８を順次オン状態として、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生して蓄積された電荷を各信号線６に順次放出させて、各読み出し回路１７で画像データＤとしてそれぞれ読み出すように構成される。
ところで、上記のように、放射線画像撮影が的確に行われるためには、放射線画像撮影装置に放射線が照射される際に、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに適切にオフ電圧が印加され、スイッチ手段である各ＴＦＴ８がオフ状態になることが必要となる。
そこで、例えば従来の専用機型の放射線画像撮影装置等では、放射線発生装置との間でインターフェースを構築し、互いに信号等をやり取りして、放射線画像撮影装置が走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して電荷蓄積状態になったことを確認したうえで、放射線画像撮影装置が放射線源から放射線を照射させるように構成される場合が多い。
しかし、例えば、放射線画像撮影装置と放射線発生装置との製造メーカーが異なっているような場合には、両者の間でインターフェースを構築することが必ずしも容易でない場合があり、或いは、インターフェースを構築できない場合もある。
このように放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間でインターフェースが構築されない場合、放射線画像撮影装置側から見ると、放射線源からどのようなタイミングで放射線が照射されるかが分からない。そのため、放射線源から放射線が照射されたことを、放射線画像撮影装置が自ら検出しなければならなくなる。
そこで、近年、このような放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間のインターフェースによらずに、放射線が照射されたことを自ら検出するように構成された放射線画像撮影装置が種々開発されている。
例えば、特許文献４や特許文献５に記載の発明では、放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されて各放射線検出素子７内に電荷が発生すると、各放射線検出素子７から、各放射線検出素子７に接続されているバイアス線９（後述する図７等参照）に電荷が流れ出してバイアス線９を流れる電流が増加することを利用して、バイアス線９に電流検出手段を設けてバイアス線９内を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に基づいて放射線の照射の開始等を検出することが提案されている。
特開平９−７３１４４号公報 特開２００６−０５８１２４号公報 特開平６−３４２０９９号公報 米国特許第７２１１８０３号明細書 特開２００９−２１９５３８号公報
しかしながら、本発明者らの研究で、上記の手法は、バイアス線９が各放射線検出素子７の電極に接続されているため、電流検出手段で発生したノイズがバイアス線９を介して各放射線検出素子７に伝わり、放射線検出素子７から読み出される画像データＤにノイズとして重畳される場合があるなど、必ずしも解決が容易でない問題があることが分かってきた。
そして、本発明者らは、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを検出する別の手法について種々研究を重ねた結果、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを的確に検出することが可能ないくつかの手法を見出すことができた。
ところで、後述するように、本発明者らが見出した新たな放射線の照射開始の検出方法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して画像データｄの読み出し処理を行う。なお、以下では、撮影直後に行われる本画像としての画像データＤと区別して、この放射線画像撮影前に放射線の照射開始の検出用に読み出される照射開始検出用の画像データを、画像データｄという。
そして、放射線画像撮影装置に放射線が照射されると、読み出される画像データｄの値が上昇することを利用して、読み出された画像データｄの値に基づいて放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されたことを検出するように構成される。
また、本発明者らが見出した別の新たな放射線の照射開始の検出方法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから全ての走査線５にオフ電圧を印加して各ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で読み出し回路１７に読み出し動作を行わせ、ＴＦＴ８を介して放射線検出素子７からリークした電荷ｑ（後述する図１３参照）をリークデータｄleakに変換するリークデータｄleakの読み出し処理を行うように構成される。
そして、この場合も、放射線画像撮影装置に放射線が照射されると、読み出されるリークデータｄleakの値が上昇するため、それを利用して、読み出されたリークデータｄleakの値に基づいて放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されたことを検出するように構成される。
その際、後述するように、放射線画像撮影装置では、読み出した画像データｄやリークデータｄleakの値が閾値ｄthや閾値ｄleak_thを越えたか否かで放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されたか否かを判断する。そのため、閾値ｄthや閾値ｄleak_thを的確に設定できないと、放射線画像撮影装置において放射線の照射が開始されたと誤検出してしまう虞れがある。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線画像撮影前に読み出される画像データやリークデータに関する閾値を的確に設定して、装置自体で放射線の照射開始を的確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。
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理を繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
予め、装置に放射線が照射されない状態で前記リークデータの読み出し処理を所定回数行い、前記閾値を、読み出された前記各リークデータの平均値および前記各リークデータのゆらぎの度合に応じて予め設定することを特徴とする。
また、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記画像データの読み出し処理を繰り返し行わせ、読み出した前記画像データが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
予め、装置に放射線が照射されない状態で前記画像データの読み出し処理を所定回数行い、前記閾値を、読み出された前記各画像データの平均値および前記各画像データのゆらぎの度合に応じて予め設定することを特徴とする。
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、読み出した各リークデータｄleakや画像データｄの平均値と各リークデータｄleak等のゆらぎの度合とに応じて閾値を予め設定する。そのため、放射線が照射されない状態で読み出された各リークデータｄleak等の値が平均値を中心としてゆらいでも、閾値を越えないようにすることが可能となる。そのため、ゆらいだリークデータｄleak等の値が閾値を越えてしまい放射線の照射が開始されたと誤検出するような事態が生じることを、的確に防止することが可能となる。
また、例えば、各リークデータｄleak等の平均値やゆらぎの度合に応じて閾値を適切に設定することで、放射線源における放射線の強度の立ち上がりが遅い場合等でも、放射線の照射により大きな値になったリークデータｄleak等が閾値を的確に越えるようになる。そのため、このような適切な閾値に基づいて、放射線画像撮影装置自体で放射線の照射が開始されたことを、遅滞なく的確に検出することが可能となる。
本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。 図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 放射線画像撮影装置のコネクタにケーブルのコネクタを接続した状態を表す斜視図である。 放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。 図４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。 フレキシブル回路基板や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。 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。 各放射線検出素子のリセット処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。 画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。 ＴＦＴを介して各放射線検出素子からリークした各電荷がリークデータとして読み出されることを説明する図である。 リークデータの読み出し処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。 放射線画像撮影前にリークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理を交互に行うように構成した場合の電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。 検出方法１において各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。 読み出されるリークデータを時系列的にプロットしたグラフである。 検出方法２において放射線画像撮影前に画像データの読み出し処理が繰り返し行われる際の各走査線にオン電圧を順次印加するタイミングを表すタイミングチャートである。 放射線画像撮影前に画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングおよびオン時間ΔＴを表すタイミングチャートである。 検出方法２において各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。 図１４において放射線の照射開始の検出後もリークデータの読み出し処理を続行するように構成した場合のタイミングチャートである。 放射線の照射が終了するとリークデータが減少することを示すグラフである。 放射線画像撮影装置に照射野が絞られた放射線が照射された場合を表す図である。 各読み出し回路で読み出されたリークデータの読み出しＩＣごとの平均値の時間的推移の例を表すグラフである。 各リークデータの平均値および標準偏差に基づいて閾値を設定する方法を説明するグラフである。 各リークデータの平均値および最大値と最小値との差に基づいて閾値を設定する方法を説明するグラフである。 ゲートドライバに存在する非接続の端子を説明する図である。 ゲートドライバに非接続の端子が存在する場合に生じる現象を説明するグラフである。
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として、シンチレータ等を備え、放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について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる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できる。
［放射線画像撮影装置の構成について］
図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体状のハウジング２内にシンチレータ３や基板４等で構成されるセンサパネルＳＰが収納されている。
本実施形態では、筐体２のうち、放射線入射面Ｒを有する中空の角筒状のハウジング本体部２Ａは、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おり、ハウジング本体部２Ａの両側の開口部を蓋部材２Ｂ、２Ｃで閉塞することで筐体２が形成されている。なお、筐体２をこのようないわゆるモノコック型として形成する代わりに、例えば、フロント板とバック板とで形成された、いわゆる弁当箱型とすることも可能である。
また、筐体２の一方側の蓋部材２Ｂには、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクタ３９、バッテリ状態や放射線画像撮影装置１の稼働状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケータ４０等が配置されている。
本実施形態では、コネクタ３９は、例えば図３に示すように、ケーブルＣａの先端に設けられたコネクタＣが接続されることにより、例えば外部のコンソール等の装置との間でケーブルＣａを介して信号等を送受信したり画像データＤ等を送信したりする際の有線方式の通信手段として機能するようになっている。なお、コネクタ３９の設置位置は蓋部材２Ｂに限定されず、放射線画像撮影装置１の適宜の位置に設置することが可能である。
また、図示を省略するが、例えば筐体２の反対側の蓋部材２Ｃ等に、アンテナ装置４１（後述する図７参照）が例えば蓋部材２Ｃに埋め込む等して設けられており、本実施形態では、このアンテナ装置４１が、放射線画像撮影装置１とコンソール等との間で信号等の無線方式で送受信する場合の通信手段として機能するようになっている。
なお、アンテナ装置４１の設置位置は蓋部材２Ｃに限定されず、放射線画像撮影装置１の任意の位置にアンテナ装置４１を設置することが可能である。また、設置するアンテナ装置４１は１個に限らず、複数設けることも可能である。
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やバッテリ２４等が取り付けられている。また、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３４が配設されている。また、本実施形態では、センサパネルＳＰと筐体２の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材３５が設けられている。
シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、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４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、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が設けられた小領域ｒの全体、すなわち図４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４の拡大図である図５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。
放射線検出素子７は、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で放射線から変換された可視光等の電磁波が照射されると、その内部で電子正孔対を発生させる。放射線検出素子７は、このようにして、照射された放射線（本実施形態ではシンチレータ３で放射線から変換された電磁波）を電荷に変換するようになっている。
そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５を介してゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極８ｓやドレイン電極８ｄを介して放射線検出素子７内に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を介してゲート電極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て、放射線検出素子７内に電荷を蓄積させるようになっている。
本実施形態では、図５に示すように、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、図４に示すように、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の外側の位置で結線１０に結束されている。
本実施形態では、図４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を構成するゲートＩＣ１５ｃ等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板（Chip On Film等ともいう。）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。
そして、フレキシブル回路基板１２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のセンサパネルＳＰ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７ｂ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７ｂ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、バイアス電源１４は、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２により、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が制御されるようになっている。
図７や図８に示すように、本実施形態では、バイアス電源１４からは、放射線検出素子７の第２電極７ｂ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７ａ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。
走査駆動手段１５は、配線１５ｄを介してゲートドライバ１５ｂにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路１５ａと、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各ＴＦＴ８のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ１５ｂとを備えている。本実施形態では、ゲートドライバ１５ｂは、複数の前述したゲートＩＣ１５ｃ（図６参照）が並設されて構成されている。
図７や図８に示すように、各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。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等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。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、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、オペアンプ１８ａ等に電力を供給する電源供給部１８ｄを備えたチャージアンプ回路で構成されている。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Ｖ０が印加されるようになっている。なお、基準電位Ｖ０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、制御手段２２に接続されており、制御手段２２によりオン／オフが制御されるようになっている。また、オペアンプ１８ａと相関二重サンプリング回路１９との間には、電荷リセット用スイッチ１８ｃと連動して開閉するスイッチ１８ｅが設けられており、スイッチ１８ｅは、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン／オフ動作と連動してオフ／オン動作するようになっている。
放射線画像撮影装置１で、各放射線検出素子７内に残存する電荷を除去するための各放射線検出素子７のリセット処理を行う際には、図９に示すように、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態（およびスイッチ１８ｅがオフ状態）とされた状態で、各ＴＦＴ８がオン状態とされる。
すると、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出され、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃを通過して、オペアンプ１８ａの出力端子側からオペアンプ１８ａ内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部１８ｄに流れ出す。このようにして、各放射線検出素子７のリセット処理が行われるようになっている。
一方、各放射線検出素子７からの画像データＤの読み出し処理の際には、図１０に示すように、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態（およびスイッチ１８ｅがオン状態）とされた状態で、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出されると、電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積される。
そして、増幅回路１８では、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力されるようになっており、増幅回路１８により、各放射線検出素子７から流出した電荷が電荷電圧変換されるようになっている。
そして、増幅回路１８の出力側に設けられた相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９は、各放射線検出素子７から電荷が流出する前に制御手段２２からパルス信号Ｓｐ１（図１０参照）が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持し、上記のように各放射線検出素子７から流出した電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積された後に制御手段２２からパルス信号Ｓｐ２が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持する。
そして、相関二重サンプリング回路１９は、２回目のパルス信号Ｓｐ２で電圧値Ｖfiを保持すると、電圧値の差分Ｖfi−Ｖinを算出し、算出した差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データＤとして下流側に出力するようになっている。そして、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Ｄは、アナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データＤに変換されて記憶手段２３に出力されて順次保存されるようになっている。
なお、１回の画像データＤの読み出し処理が終了すると、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされ（図１０参照）、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷が放電されて、上記と同様に、放電された電荷がオペアンプ１８ａの出力端子側からオペアンプ１８ａ内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部１８ｄに流れ出す等して、増幅回路１８がリセットされる。
制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、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）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段２２は、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図７等に示すように、制御手段２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）等で構成される記憶手段２３が接続されている。
また、本実施形態では、制御手段２２には、前述したアンテナ装置４１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、記憶手段２３、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２４が接続されている。また、バッテリ２４には、図示しない充電装置からバッテリ２４に電力を供給してバッテリ２４を充電する際の接続端子２５が取り付けられている。
前述したように、制御手段２２は、走査駆動手段１５や読み出し回路１７等を制御して画像データＤの読み出し処理や各放射線検出素子７のリセット処理等を行わせたり、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可変させたりするなど、放射線画像撮影装置１の各機能部の動作を制御するようになっている。
［放射線の照射開始の検出の制御構成について］
次に、放射線画像撮影装置１の制御手段２２における放射線の照射開始の検出処理の制御構成について説明する。
本実施形態では、放射線画像撮影装置１と放射線発生装置との間でインターフェースが構築されず、放射線画像撮影装置１自体で放射線発生装置から放射線が照射されたことを検出するようになっている。以下、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１で行われる放射線の照射開始の検出の仕方について説明する。
なお、本実施形態に係る検出方法は、本発明者らの研究により新たに見出された検出方法であり、前述した特許文献４や特許文献５に記載されているように、装置内に電流検出手段を設けて電流検出手段からの出力値に基づいて放射線の照射開始等を検出する手法は採用されていない。本発明者らの研究により新たに見出された検出方法としては、例えば、下記の２つの検出方法のいずれかを採用することが可能である。
［検出方法１］
例えば、放射線画像撮影において放射線画像撮影装置１に放射線が照射される前に、リークデータｄleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成することも可能である。
ここで、リークデータｄleakとは、図１１に示すように、各走査線５にオフ電圧を印加した状態で、オフ状態になっている各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑの信号線６ごとの合計値に相当するデータである。
そして、リークデータｄleakの読み出し処理では、図９に示した各放射線検出素子７のリセット処理や図１０に示した画像データＤの読み出し処理の場合と異なり、図１２に示すように、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して各ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で、制御手段２２から各読み出し回路１７の相関二重サンプリング回路１９（図７、８のＣＤＳ参照）にパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２を送信するようになっている。
相関二重サンプリング回路１９は、制御手段２２からパルス信号Ｓｐ１が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持する。そして、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑが蓄積されて増幅回路１８から出力される電圧値が上昇し、制御手段２２からパルス信号Ｓｐ２が送信されると、相関二重サンプリング回路１９は、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持する。
そして、相関二重サンプリング回路１９が電圧値の差分Ｖfi−Ｖinを算出して出力した値が、リークデータｄleakとなる。リークデータｄleakが、その後、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されることは、前述した画像データＤの読み出し処理の場合と同様である。
しかし、リークデータｄleakの読み出し処理のみを繰り返し行うように構成すると、各ＴＦＴ８がオフ状態のままとなってしまい、各放射線検出素子７内で発生した暗電荷が各放射線検出素子７内に蓄積され続ける状態になってしまう。
そのため、上記のように、放射線画像撮影前に、リークデータｄleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成する場合には、図１３に示すように、各走査線５にオフ電圧を印加した状態で行うリークデータｄleakの読み出し処理と、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子７のリセット処理とを交互に繰り返し行うように構成することが望ましい。なお、図１３や後述する図１４等のＴやτについては後で説明する。
このように放射線画像撮影前にリークデータｄleakの読み出し処理と各放射線検出素子７のリセット処理とを交互に繰り返して行うように構成した場合、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始されると、シンチレータ３（図２参照）で放射線から変換された電磁波が、各ＴＦＴ８に照射される。そして、それにより、各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑ（図１３参照）がそれぞれ増加することが本発明者らの研究で分かった。
そして、例えば図１４に示すように、放射線画像撮影前にリークデータｄleakの読み出し処理と各放射線検出素子７のリセット処理とを交互に繰り返して行う場合、図１５に示すように、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始された時点で読み出されたリークデータｄleakが、それ以前に読み出されたリークデータｄleakよりも格段に大きな値になる。
なお、図１４および図１５では、図１４で走査線５のラインＬ４にオン電圧が印加されてリセット処理が行われた後の４回目の読み出し処理で読み出されたリークデータｄleakが、図１５の時刻ｔ１におけるリークデータｄleakに対応する。また、図１４において「Ｒ」は各放射線検出素子７のリセット処理を表し、「Ｌ」はリークデータｄleakの読み出し処理を表す。
そこで、放射線画像撮影装置１の制御手段２２で、放射線画像撮影前のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出されたリークデータｄleakを監視するように構成し、読み出されたリークデータｄleakが、例えば予め設定された所定の閾値ｄleak_th（図１５参照）を越えた時点で、放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することができる。
そして、この場合、制御手段２２は、上記のようにして、放射線の照射が開始されたことを検出すると、図１４に示したように、その時点で各走査線５へのオン電圧の印加を停止して、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の全てのラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加させ、各ＴＦＴ８をオフ状態にして、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷を各放射線検出素子７内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。
そして、例えば放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過した後、制御手段２２は、放射線画像撮影前のリークデータｄleakの読み出し処理で放射線の照射が開始されたことを検出した時点またはその直前にオン電圧が印加された走査線５（図１４の場合は走査線５のラインＬ４）の次にオン電圧を印加すべき走査線５（図１４の場合は走査線５のラインＬ５）からオン電圧の印加を開始し、各走査線５にオン電圧を順次印加させて、本画像としての画像データＤの読み出し処理を行うように構成される。
なお、図１４では、本画像としての画像データＤの読み出し処理を、放射線の照射開始を検出した時点でオン電圧が印加された走査線５のラインＬｎの次にラインＬn+1からオン電圧の印加を開始して行う場合を示したが、例えば、走査線５の最初のラインＬ１等からオン電圧の印加を開始して画像データＤの読み出し処理を行うように構成することも可能である。
［検出方法２］
また、上記の検出方法１のように、放射線画像撮影前にリークデータｄleakの読み出し処理を行うように構成する代わりに、放射線画像撮影前に、図１６に示すように、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して、各放射線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理を繰り返し行うように構成することも可能である。
なお、撮影直後に行われる上記の本画像としての画像データＤと区別して、以下、この放射線画像撮影前に放射線の照射開始の検出用に読み出される画像データを画像データｄという。また、図１６中において、１フレームとは、検出部Ｐ（図４や図７参照）上に二次元状に配列された１面分の各放射線検出素子７から画像データｄの読み出し処理を行う期間をいう。
また、画像データｄの読み出し処理における読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフや、相関二重サンプリング回路１９へのパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２の送信等は、図１７に示すように、図１０に示した画像データＤの読み出し処理における処理と同様に行われる。なお、図１７等におけるΔＴについては後で説明する。
上記のように放射線画像撮影前に画像データｄの読み出し処理を行うように構成した場合、図１８に示すように、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始されると、その時点で読み出された画像データｄ（図１８では走査線５のラインＬｎにオン電圧が印加されて読み出された画像データｄ）が、前述した図１５に示したリークデータｄleakの場合と同様に、それ以前に読み出された画像データｄよりも格段に大きな値になる。
そこで、放射線画像撮影装置１の制御手段２２で、放射線画像撮影前の読み出し処理で読み出された画像データｄを監視するように構成し、読み出された画像データｄが予め設定された所定の閾値ｄthを越えた時点で、放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することができる。
そして、この場合、制御手段２２は、上記のようにして、放射線の照射が開始されたことを検出すると、図１８に示すように、その時点で各走査線５へのオン電圧の印加を停止して、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の全てのラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加させ、各ＴＦＴ８をオフ状態にして、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷を各放射線検出素子７内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。
そして、例えば放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過した後、制御手段２２は、放射線画像撮影前の画像データｄの読み出し処理で放射線の照射が開始されたことを検出した時点またはその直前にオン電圧が印加された走査線５（図１８の場合は走査線５のラインＬｎ）の次にオン電圧を印加すべき走査線５（図１８の場合は走査線５のラインＬn+1）からオン電圧の印加を開始し、各走査線５にオン電圧を順次印加させて、本画像としての画像データＤの読み出し処理を行うように構成される。
なお、図１８に示した場合においても、本画像としての画像データＤの読み出し処理を、例えば走査線５の最初のラインＬ１等からオン電圧の印加を開始して行うように構成することが可能である。また、図１８中のΔＴやτについては後で説明する。
また、上記の検出方法１における閾値ｄleak_thや検出方法２における閾値ｄthの設定の仕方等については、後で詳しく説明する。
［放射線の照射終了の検出について］
例えば、上記の検出方法１において、図１４に示したように、放射線の照射が開始されたことを検出した後、各走査線５にオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子７のリセット処理は停止して電荷蓄積状態に移行する。
そして、その際、例えば図１９に示すように、電荷蓄積状態で、各走査線５にオフ電圧を印加して行うリークデータｄleakの読み出し処理を続行するように構成して、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射の終了を検出するように構成することも可能である。
放射線の照射開始検出後、リークデータｄleakの読み出し処理を続行するように構成すると、電荷蓄積状態では既に放射線の照射が開始されているため、図２０に示すように、読み出されるリークデータｄleakは大きな値になっているが、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が終了すると、リークデータｄleakは元の小さな値に戻る。
そのため、例えば時刻ｔ２でリークデータｄleakが閾値ｄleak_th＊以下の値になったことをもって放射線の照射が終了したことを検出することが可能となる。
なお、この場合の閾値ｄleak_th＊は、上記の検出方法１で放射線の照射開始を検出する際の閾値と同じ値ｄleak_thであってもよく、別の値として設定することも可能である。また、図２０では、時刻ｔ２で放射線の照射の終了を検出した後もリークデータｄleakの読み出し処理を引き続き行ってリークデータｄleakを読み出す場合が示されているが、実際には、下記のように、放射線の照射の終了を検出するとリークデータｄleakの読み出し処理は停止される。
図２０に示したように、リークデータｄleakが閾値ｄleak_th＊以下の値になり、放射線の照射が終了したことが検出された時点（図１９では「Ａ」参照。図２０の時刻ｔ２に対応する。）で、各走査線５へのオン電圧の順次の印加を開始して本画像としての画像データＤの読み出し処理を開始するように構成することが可能となる。
このように構成すれば、図１９に示したように、放射線の照射の終了を検出した後、すぐに画像データＤの読み出し処理を開始することが可能となり、画像データＤの読み出し処理以降の処理を早期に行うことが可能となるといった利点がある。
なお、この電荷蓄積状態においてリークデータｄleakの読み出し処理を行って放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射の終了を検出する手法を、上記の検出方法２で行うように構成することも可能である。
［改良された放射線の照射開始の検出方法について］
ところで、上記の検出方法１、２は、以下のように改良することができる。なお、以下では、前述した検出方法１、すなわち放射線画像撮影前にリークデータｄleakの読み出し処理を行い、読み出したリークデータｄleakに基づいて放射線の照射開始を検出する場合について説明するが、上記の検出方法２についても同様にあてはまる。
上記の検出方法１を採用して放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射開始を検出するように構成する場合、放射線画像撮影装置１の検出部Ｐ（図４や図７等参照）には、通常、数千本から数万本の信号線６が配線されており、各信号線６にそれぞれ読み出し回路１７が設けられているため、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出されるリークデータｄleakの数は、数千個から数万個の数になる。
そして、それらの全てのリークデータｄleakについて、上記のように閾値を越えたか否かを判断する処理を各読み出し処理ごとに行うように構成すると、処理が重くなり、リアルタイムで放射線の照射開始を検出することができなくなる虞れがある。そこで、以下のような検出手法を採用することが可能である。
［検出手法Ａ］
読み出しＩＣ１６（図７参照）内には、例えば、１２８個や２５６個の読み出し回路１７が形成されて内蔵されている。すなわち、１個の読み出しＩＣ１６には、１２８本や２５６本等の信号線６が接続されている。そして、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で、１個の読み出しＩＣ１６から各信号線６ごとに１２８個や２５６個のリークデータｄleakが読み出される。
いま、仮に信号線６が４０９６本設けられており、１個の読み出しＩＣ１６に２５６個の読み出し回路１７が内蔵されている（すなわち１個の読み出しＩＣ１６に２５６本の信号線６が接続されている）とすると、読み出しＩＣ１６の数は、全部で４０９６÷２５６＝１６個になる。
そこで、例えば、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で１つの読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakの合計値や平均値、中間値、最大値等（以下、これらを代表して平均値という。）を算出し、各読み出しＩＣ１６について算出したリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)が、それぞれ閾値を越えたか否かを判断するように構成することが可能である。
なお、平均値ｄleak_ave(z)中のｚは、読み出しＩＣ１６の番号であり、上記の例では、読み出しＩＣ１６は１６個設けられているため、ｚは１から１６までの値をとる。
この検出手法Ａのように構成すれば、放射線画像撮影装置１の制御手段２２は、上記の例で言えば、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出される４０９６個のリークデータｄleakについて各々閾値を越えたか否かを判断する必要がなくなり、各読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakの１６個の平均値ｄleak_ave(z)について閾値を越えたか否かを判断するだけで済む。そのため、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射開始の判断処理が軽くなる。
［検出手法Ｂ］
また、さらに判断処理を軽くするために、制御手段２２で、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で１つの読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakから算出した１６個の平均値ｄleak_ave(z)の中から最大値を抽出し、リークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)の最大値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
しかし、この場合、各読み出しＩＣ１６内の各読み出し回路１７におけるデータの読み出し効率が問題になる場合がある。
すなわち、各読み出し回路１７（図７等参照）のデータの読み出し効率は、通常、各読み出し回路１７ごとに異なり、各放射線検出素子７から信号線６にリークする電荷ｑの合計値（図１１参照）が信号線６ごとに同じであったとしても、他の読み出し回路１７よりも常に大きな値のリークデータｄleakを読み出す読み出し回路１７もあれば、他の読み出し回路１７よりも常に小さな値のリークデータｄleakを読み出す読み出し回路１７もある。
このような状況において、例えば図２１に示すように、放射線画像撮影装置１に対して放射線が、検出部Ｐの中央部分に照射野Ｆが絞られた状態で照射され、他の読み出し回路１７よりも常に大きな値のリークデータｄleakを読み出す読み出し回路１７に接続されている信号線６ａが照射野Ｆ外に存在する場合を考える。
このような場合、図２２に示すように、照射野Ｆ内に存在する信号線６に接続されている読み出し回路１７を含む読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)（図中のγ参照）が放射線の照射により上昇しても、照射野Ｆ外に存在する信号線６ａに接続されている読み出し回路１７を含む読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)（図中のδ参照）を越えない場合が生じ得る。
そして、このような場合、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で１つの読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakから算出した１６個の平均値ｄleak_ave(z)の中から最大値を抽出すると、図中δで示されたリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)が抽出されるが、抽出されたリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)は放射線の照射によっても変動しないため、結局、閾値を越えなくなり、放射線の照射を検出することができなくなる。
そこで、このような問題を回避するために、例えば、各読み出し処理ごとに各読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)の移動平均を、読み出しＩＣ１６ごとに算出するように構成することが可能である。
すなわち、１回のリークデータｄleakの読み出し処理ごとに読み出しＩＣ１６から出力されるリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)を算出するごとに、当該読み出し処理の直前の読み出し処理を含む所定回数分の過去の各読み出し処理の際に算出された、読み出しＩＣ１６ごとのリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)の平均（すなわち移動平均）を算出するように構成する。
そして、読み出しＩＣ１６ごとに、今回の読み出し処理で算出したリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)と、算出した移動平均との差分Δｄを算出するように構成することが可能である。
そして、制御手段２２で、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakから算出した平均値ｄleak_ave(z)と、それぞれに対応する移動平均との差分Δｄを、各読み出しＩＣ１６ごとにそれぞれ算出し、算出した差分Δｄ（上記の例では１６個の差分Δｄ）の中から最大値を抽出し、差分Δｄの最大値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することが可能である。
このように構成すれば、読み出しＩＣ１６内に設けられた読み出し回路１７ごとに読み出し効率にばらつきがあったとしても、同じ読み出し効率で読み出されたリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)と移動平均との差分Δｄを算出することで、読み出し効率によるばらつきが相殺される。
そのため、上記差分Δｄが、読み出しＩＣ１６ごとに、純粋にリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)が過去のデータから増加したか否かのみを反映する値になり、それに基づいて放射線の照射開始を検出するように構成することで、図２２に示したような問題が発生することを的確に防止することが可能となる。
［検出手法Ｃ］
また、制御手段２２で、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で１つの読み出しＩＣ１６から出力されたリークデータｄleakから算出した１６個の平均値ｄleak_ave(z)と、それぞれに対応する移動平均との差分Δｄをそれぞれ算出するが、算出した差分Δｄの中から最大値だけでなく最小値も抽出し、差分Δｄの最大値と最小値との差が、閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
［検出手法Ｄ］
また、放射線画像撮影装置１に放射線を照射する図示しない放射線源から照射される放射線の線量が非常に小さい場合、上記の検出手法Ａ〜Ｃに従って算出する読み出しＩＣ１６ごとのリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)（検出手法Ａ）や、読み出しＩＣ１６ごとのリークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)と移動平均との差分Δｄ（検出手法Ｂ）、或いは差分Δｄの最大値と最小値との差（検出手法Ｃ）が小さく、放射線が照射されてもそれらの値が閾値を越えない場合があり得る。
そこで、例えば、読み出しＩＣ１６ごとに、リークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)と移動平均との差分Δｄの時間的な積分値（すなわち積算値）を算出し、この積分値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
このように構成すると、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されないうちは、リークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)がゆらいで移動平均よりも大きくなったり小さくなったりするため、それらの差分Δｄの積分値は０に近い値で推移する。しかし、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始されると、リークデータｄleakの平均値ｄleak_ave(z)は移動平均よりも大きな値になるため、それらの差分Δｄは、正の値になる場合が多くなる。
そのため、上記のように構成すれば、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始されないうちは積分値が閾値を越えることはないが、放射線の照射が開始されると、積分値が増加していき、閾値を越えるようになる。そのため、上記のように構成することで、放射線源から放射線画像撮影装置１に照射される放射線の線量が非常に小さい場合でも、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
なお、上記の検出手法Ａ〜Ｄのいずれか１つの検出手法を採用するように構成することも可能である。また、例えば、検出手法Ａ〜Ｄのうちの複数の手法或いは全ての手法を併用して行うように構成し、いずれか１つの検出手法で放射線の照射開始が検出された場合に、制御手段２２が放射線の照射が開始されたと判断するように構成することも可能である。
また、上記の検出方法１において、放射線画像撮影前の各放射線検出素子７のリセット処理で、ある走査線５に対するオン電圧の印加を開始してから次の走査線５に対するオン電圧の印加を開始するまでの周期τ（図１３や図１４等参照）を長くして、制御手段２２から送信する２回のパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２の送信間隔Ｔを長くすると、１回のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出されるリークデータｄleakの値が大きくなり、放射線画像撮影装置１における放射線の照射開始の検出感度が向上する。
また、上記の検出方法２において、放射線画像撮影前の画像データｄの読み出し処理で、各ＴＦＴ８をオン状態とする時間ΔＴ（図１７や図１８参照）、すなわち走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５にオン電圧を印加してからオフ電圧に切り替えるまでの時間ΔＴを長くすると、１回の画像データｄの読み出し処理で読み出される画像データｄの値が大きくなり、やはり放射線画像撮影装置１における放射線の照射開始の検出感度が向上する。
このように、放射線画像撮影装置１における放射線の照射開始の検出感度を向上させること等を目的として、上記の検出手法Ａ〜Ｄ以外にも、放射線画像撮影装置１における放射線の照射開始の検出方法については種々の改良が可能である。
［閾値の設定の仕方等について］
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１における上記の検出方法１や検出方法２（或いは改良された検出手法Ａ〜Ｄ等）での閾値ｄleak_th、ｄth等の設定の仕方等について説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の作用についてもあわせて説明する。
本実施形態では、放射線画像撮影装置１の制御手段２２は、放射線技師等による指示に応じて、工場出荷時や、放射線画像撮影装置１の病院等の施設への導入時、或いは日常の始業時、或いは定期的に行われる放射線画像撮影装置１のキャリブレーションの際に、上記の閾値ｄleak_th、ｄth等の設定を予め行うようになっている。
また、この閾値ｄleak_th、ｄth等の設定を、放射線画像撮影ごとに、撮影開始前に予め行うように構成することも可能である。
なお、以下では、上記の検出方法１を採用して放射線画像撮影装置１自体で放射線の照射開始を検出するように構成されている場合について説明するが、上記の検出方法２や改良された検出手法Ａ〜Ｄ等を採用して放射線の照射開始を検出するように構成されている場合についても同様に説明される。
本実施形態に係る閾値ｄleak_thの設定処理は、放射線画像撮影装置１に対して放射線が照射されない状態で行われる。
また、放射線画像撮影装置１の電源投入直後や、読み出し回路１７等に電力を供給しない、いわゆるスリープ（sleep）モードから読み出し回路１７等の各機能部に電力を供給する、いわゆる覚醒（wake up）モード（撮影可能モード等ともいう。）に切り替えた直後は、読み出されるリークデータｄleakの値が安定しない場合がある。
そこで、閾値ｄleak_thの設定処理を、上記のように放射線画像撮影装置１に放射線が照射されない状態でリークデータｄleakの読み出し処理等を繰り返し行い、読み出されたリークデータｄleak等の値の変動が安定した状態で行うことが望ましい。
本実施形態に係る閾値ｄleak_thの設定処理では、放射線画像撮影装置１の制御手段２２は、予め、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されない状態で、リークデータｄleakの読み出し処理（および各放射線検出素子７のリセット処理）を所定回数行い、読み出された各リークデータｄleakの平均値と各リークデータｄleakのゆらぎの度合に応じて、閾値ｄleakを予め設定するようになっている。
上記の検出方法１を採用した場合、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されない状態で読み出されるリークデータｄleakの値は、例えば図１５に示した時刻ｔ１より以前の各値のように、ほぼ一定の値になる。
そのため、本実施形態では、上記のように、閾値ｄleak_thを設定する際に、まず、各リークデータｄleakの平均値に応じて設定するように構成されているのである。なお、この場合の各リークデータｄleakの平均値を、以下、平均値ｄａという。
一方、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されない状態で読み出されるリークデータｄleakの値は、上記のように、ほぼ一定の値にはなるが、若干ゆらぐ値になる。そして、このようにゆらぐリークデータｄleakが閾値ｄleak_thを越えてしまうと、放射線が照射されていないにもかかわらず放射線の照射が開始されたと誤検出されてしまう。そこで、閾値ｄleak_thとしては、このようにゆらぐリークデータｄleakが越えない値に設定する必要がある。
そのため、本実施形態では、上記のように、閾値ｄleak_thを設定する際に、各リークデータｄleakのゆらぎの度合に応じて設定するように構成されているのである。各リークデータｄleakのゆらぎの度合は、例えば、上記のように所定回数のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出された所定個数のリークデータｄleakの標準偏差σや分散σ２として算出するように構成することが可能である。
しかし、逆に、閾値ｄleak_thとして大き過ぎる値を設定すると、放射線画像撮影装置１に放射線を照射する放射線源における放射線の強度の立ち上がりが遅い場合や、放射線画像撮影装置１の検出感度が低いような場合には、読み出されるリークデータｄleakの値がなかなか閾値ｄleak_thを越えなくなり、放射線画像撮影装置１での放射線の照射開始の検出が遅れてしまう。そのため、閾値ｄleak_thをあまり大きな値に設定することは好ましくない。
そこで、本実施形態では、制御手段２２は、以下のようにして、閾値ｄleak_thを設定するようになっている。
本実施形態では、制御手段２２は、上記のように放射線画像撮影装置１の電源投入後やスリープモードから覚醒モードへの遷移後に、読み出されるリークデータｄleakの値が安定した時点で、例えば、１フレーム分のリークデータｄleakの読み出し処理と各放射線検出素子７のリセット処理とを行って、１フレーム分のリークデータｄleakを取得する。
この場合、１フレームとは、検出部Ｐ（図４や図７参照）上に二次元状に配列された１面分の各放射線検出素子７のリセット処理を、ゲートドライバ１５ｂから各走査線５にオン電圧を順次印加して行う期間をいう。従って、例えば走査線５が４０９６本設けられていれば、読み出されるリークデータｄleakの数は４０９６個になる。
そして、制御手段２２は、前述したように、各リークデータｄleakの平均値ｄａを算出するようになっている。読み出された各リークデータｄleakを、読み出された時刻ｔごと（或いは対応する各放射線検出素子７のリセット処理でオン電圧が印加された走査線５のライン番号ごと）にプロットすると、例えば図２３に示すように、各リークデータｄleakは、平均値ｄａを中心として多少ばらついた値になる。
本実施形態では、制御手段２２は、続いて、前述したように各リークデータｄleakのゆらぎの度合として例えば標準偏差σを算出する。そして、各リークデータｄleakの平均値ｄａに、標準偏差σを例えば８倍等の所定倍した値（例えば８σ）を加算した値ｄａ＋８σを算出して、その値を閾値ｄleak_thとして設定するようになっている。
なお、この場合、標準偏差σ等を所定倍する場合の倍率は、適宜決められる。また、上記のように、各リークデータｄleakのゆらぎの度合として、各リークデータｄleakの標準偏差σや分散σ２を用いる代わりに、例えば図２４に示すように、各リークデータｄleakの最大値と最小値との差Δｄleakを用いることも可能である。
この場合、閾値ｄleak_thは、図２４に示すように、各リークデータｄleakの平均値ｄａに、各リークデータｄleakの最大値と最小値との差Δｄleakを例えば８倍等の所定倍した値（例えば８×Δｄleak）を加算した値ｄａ＋８×Δｄleakを算出して設定される。
上記のように、各リークデータｄleakのゆらぎの度合として標準偏差σや分散σ２、或いは各リークデータｄleakの最大値と最小値との差Δｄleakを用いるように構成することで、各リークデータｄleakのゆらぎの度合を容易かつ的確に数値として表すことが可能となる。
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、予め装置に放射線が照射されない状態でリークデータｄleakの読み出し処理（検出方法１の場合）や画像データｄの読み出し処理（検出方法２の場合）を所定回数行い、読み出された各リークデータｄleakや画像データｄの平均値ｄａとデータのゆらぎの度合に応じて、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータｄleakや画像データｄに関する閾値ｄleak_th、ｄthを予め設定するように構成した。
そのため、読み出した各リークデータｄleak等の平均値に、各リークデータｄleak等のゆらぎの度合としての例えば標準偏差σや上記の差Δｄleak等を所定倍した値を加算する等して閾値ｄleak_th（或いは閾値ｄth。以下同じ。）を設定するように構成することで、放射線が照射されない状態で読み出された各リークデータｄleakの値が平均値ｄａを中心としてゆらいでも、閾値ｄleak_thを越えないようにすることが可能となる。
そのため、ゆらいだリークデータｄleak等の値が閾値ｄleak_thを越えてしまい、制御手段２２が放射線の照射が開始されたと誤検出するような事態が生じることを、的確に防止することが可能となる。
また、例えば、各リークデータｄleak等のゆらぎの度合を所定倍する際の倍率を適切に設定することで、放射線源における放射線の強度の立ち上がりが遅い場合等でも、放射線の照射により大きな値になったリークデータｄleak等が閾値ｄleak_thを的確に越えるようになる。
そのため、このような適切な閾値ｄleak_th等に基づいて、放射線画像撮影装置１自体で放射線の照射が開始されたことを、遅滞なく的確に検出することが可能となる。
なお、放射線画像撮影装置１の工場出荷時には、閾値ｄleak_th等を比較的大きめの値として設定される場合が多いと考えられる。
しかし、例えば、経年変化等により、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータｄleakや画像データｄのゆらぎが大きくなり閾値ｄleak_th等を越えて誤検出が発生するような場合には、閾値ｄleak_thの値をより大きな値に変更して設定する等の対応がとられる。
また、上記のように、経年変化等で放射線画像撮影前に読み出されるリークデータｄleak等のゆらぎが大きくなることがない場合には、逆に、閾値ｄleak_th等の値をより小さな値に可変させた方が、放射線源から放射線画像撮影装置１への実際の放射線の照射が開始されてから放射線画像撮影装置１で放射線の照射開始を検出するまでの時間を短縮することができる。
そのため、このような場合には、工場出荷時に予め大きめの値に設定された閾値ｄleak_th等の値を、ゆらいだリークデータｄleak等の値が閾値ｄleak_th等を越えない程度まで低下させた値に変更して設定することが可能である。
このように、閾値ｄleak_th等は、工場出荷時のみならず、放射線画像撮影装置１の病院等の施設への導入時や日常の始業時、或いは定期的に行われる放射線画像撮影装置１のキャリブレーションの際、或いは放射線画像撮影ごとに撮影開始前に、変更して設定するように構成することが可能である。
一方、本発明者らが本発明についてさらに研究したところ、放射線画像撮影前に、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されない状態で読み出されるリークデータｄleakや画像データｄの値が周期的に変動する場合があることが分かってきた。
具体的には、図２５に示すように、例えば、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂやそれを構成するゲートＩＣ１５ｃに、走査線５が接続されていない、いわゆる非接続の端子ｐが存在する場合に、上記のような現象が現れることが分かってきた。
すなわち、ゲートドライバ１５ｂでは、オン電圧が印加される各端子をシフトしていくことで、ゲートドライバ１５ｂから各走査線５にオン電圧が順次印加される状態が形成される（例えば図１６等参照）。しかし、オン電圧が印加される各端子をシフトしていき、非接続の端子ｐにオン電圧が印加される段階になると、非接続の端子ｐには走査線５が接続されていないため、その間、いずれの走査線５にもオン電圧が印加されない状態になる。すなわち、その間、各走査線５にはオフ電圧が印加された状態になる。
例えば上記の検出方法２の場合について考えると、走査線５が接続されている端子にオン電圧が順次印加される際には、各端子に接続されている各走査線５にオン電圧が順次印加される状態になる。しかし、非接続の端子ｐにオン電圧が印加される際には、上記のように各走査線５にはオフ電圧が印加された状態になる。
また、非接続の端子ｐにオン電圧が順次印加される間も、各読み出し回路１７（図７、図８参照）では読み出し動作が行われるため、この間、各読み出し回路１７では、リークデータｄleakが読み出されていることと同じことになる。
そのため、図２６に示すように、この間（すなわち図中にＰｐで示される非接続の端子ｐにオン電圧が順次印加されている期間）に読み出される画像データｄの値が、その前後の画像データｄの値よりも小さくなる。なお、図２６中にＰｆで示される期間は、走査線５が接続されている端子にオン電圧が順次印加されている期間を表す。
このような場合、例えば上記の検出方法１、２や検出手法Ａ、Ｃ、Ｄの場合はさほど影響を受けないが、特に上記の検出手法Ｂの場合には、放射線の照射開始を誤検出する可能性が生じ得る。
すなわち、例えば検出方法２に検出手法Ｂを適用した場合、放射線画像撮影前の１回の画像データｄの読み出し処理ごとに、各読み出しＩＣ１６から出力される画像データｄの平均値ｄave(z)が、読み出しＩＣ１６ごとに算出される。また、当該読み出し処理の直前の読み出し処理を含む所定回数分の過去の各読み出し処理の際に算出された読み出しＩＣ１６ごとの画像データｄの平均値ｄave(z)の移動平均も算出される。
そして、読み出しＩＣ１６ごとに、今回の読み出し処理で算出した画像データｄの平均値ｄave(z)と移動平均との差分Δｄが算出される。そして、１回の画像データｄの読み出し処理で読み出しＩＣ１６ごとにそれぞれ算出された上記の各差分Δｄの中から最大値が抽出される。
そして、抽出された差分Δｄの最大値が閾値を越えた場合に、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始されたと判断される。
この場合、上記のように、非接続の端子ｐにオン電圧が順次印加されている期間Ｐｐ（図２６参照）中に読み出される画像データｄの値が小さくなると、この期間Ｐｐ中、画像データｄの読み出し処理ごとに算出される、所定回数分の過去の画像データｄの平均値ｄave(z)の移動平均も、徐々に小さな値になっていく。そして、この期間Ｐｐの終了直前には、移動平均の値は相当に小さな値になる。
この状態で、期間Ｐｐを過ぎ、オン電圧が印加される端子が走査線５のラインＬ１が接続された端子に戻り、走査線５のラインＬ１にオン電圧が印加される状態になると（すなわち図２６で期間Ｐｆに戻ると）、各読み出しＩＣ１６から出力される画像データｄの平均値ｄave(z)が元の大きな値に戻る。
しかし、その際、移動平均は、期間Ｐｐ中に読み出された、リークデータｄleakと同等の小さな値の画像データｄに引きずられて、すぐには元の大きな値には戻らない。
そのため、画像データｄの平均値ｄave(z)と移動平均との差分Δｄを算出すると、差分Δｄが大きな値になり、閾値を越え得る。そのため、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されていないにもかかわらず、放射線の照射が開始されたと誤検出してしまう可能性がある。
なお、上記では、検出方法２に検出手法Ｂを適用した画像データｄに基づく場合について説明したが、検出方法１に検出手法Ｂを適用して、リークデータｄleakの読み出しＩＣ１６ごとの平均値ｄleak_ave(z)や移動平均に基づいて放射線の照射開始を検出する場合も同様の問題が発生し得る。
そこで、上記のように放射線画像撮影前に読み出されるリークデータｄleakや画像データｄの値が周期的に変動する場合には、リークデータｄleakや画像データｄの値の周期的な変動にあわせて閾値を周期的に変更するように構成することが可能である。
例えば、上記の例では、ゲートドライバ１５ｂ上でオン電圧が印加される端子が走査線５のラインＬ１が接続された端子に戻り、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されていないにもかかわらず、画像データｄの平均値ｄave(z)と移動平均との差分Δｄが大きな値になる場合には、その時点で閾値をより大きな値に変更する。
そして、画像データｄの平均値ｄave(z)と移動平均との差分Δｄが通常の値に戻るタイミングで閾値も元の値に戻すように構成して、閾値を周期的に変更することで、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されていない場合に、放射線の照射開始が誤検出されることを的確に防止することが可能となる。
また、画像データｄの平均値ｄave(z)と移動平均との差分Δｄが通常の値に戻るタイミングで閾値も元の値に戻すように構成することで、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始された場合には、それを的確に検出することが可能となる。
なお、上記の図２６に示した例では、検出方法２（或いは検出方法１）に検出手法Ｂを適用した場合を示した。しかし、この他にも、例えば図３に示したように放射線画像撮影装置１のコネクタ３９にケーブルＣａを接続して、外部電源から例えば交流電圧を放射線画像撮影装置１に供給するような場合に、交流電圧の周期にあわせて、読み出されるリークデータｄleakや画像データｄが周期的に僅かに大きくなったり小さくなったりする場合があり得る。
このように、検出方法２（或いは検出方法１）に検出手法Ｂを適用した場合に限らず、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータｄleakや画像データｄの値等が周期的に変動する場合がある。そして、その際、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータｄleakや画像データｄの値の周期的な変動にあわせて閾値を周期的に変更することで、上記のように、誤検出を的確に防止しつつ、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
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）
１５ 走査駆動手段
１７ 読み出し回路
２２ 制御手段
Ｄ 画像データ
ｄ 放射線画像撮影前に読み出される画像データ
ｄａ 平均値
ｄleak リークデータ
ｄleak_th 閾値
ｄth 閾値
Ｐ 検出部
ｑ リークした電荷
ｒ 小領域
Δｄleak 最大値と最小値との差
σ 標準偏差（ゆらぎの度合）
σ２ 分散（ゆらぎの度合）

Claims (8)

  1. 互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
    オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
    前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
    前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
    少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理を繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
    予め、装置に放射線が照射されない状態で前記リークデータの読み出し処理を所定回数行い、前記閾値を、読み出された前記各リークデータの平均値および前記各リークデータのゆらぎの度合に応じて予め設定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
  2. 前記制御手段は、放射線画像撮影前に、前記リークデータの読み出し処理と、前記各放射線検出素子のリセット処理とを、交互に繰り返し行わせ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. 互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
    オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
    前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
    前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
    少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から前記各走査線にオン電圧を順次印加して前記画像データの読み出し処理を繰り返し行わせ、読み出した前記画像データが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
    予め、装置に放射線が照射されない状態で前記画像データの読み出し処理を所定回数行い、前記閾値を、読み出された前記各画像データの平均値および前記各画像データのゆらぎの度合に応じて予め設定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
  4. 前記制御手段は、
    前記各リークデータのゆらぎの度合を、前記各リークデータの標準偏差または分散として算出し、
    前記各リークデータの前記平均値に、前記標準偏差または前記分散を所定倍した値を加算することで、予め前記閾値を算出して設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
  5. 前記制御手段は、
    前記各画像データのゆらぎの度合を、前記各画像データの標準偏差または分散として算出し、
    前記各画像データの前記平均値に、前記標準偏差または前記分散を所定倍した値を加算することで、予め前記閾値を算出して設定することを特徴とする請求項３に記載の放射線画像撮影装置。
  6. 前記各リークデータのゆらぎの度合は、前記各リークデータの最大値と最小値との差で表され、
    前記制御手段は、前記各リークデータの前記平均値に、前記差を所定倍した値を加算することで、予め前記閾値を算出して設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
  7. 前記各画像データのゆらぎの度合は、前記各画像データの最大値と最小値との差で表され、
    前記制御手段は、前記各画像データの前記平均値に、前記差を所定倍した値を加算することで、予め前記閾値を算出して設定することを特徴とする請求項３に記載の放射線画像撮影装置。
  8. 前記制御手段は、放射線画像撮影前に、装置に放射線が照射されない状態で読み出される前記画像データの値が周期的に変動する場合には、前記画像データの値の周期的な変動にあわせて前記閾値を周期的に変更することを特徴とする請求項３、請求項５、請求項７のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
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