JP5808365B2 - 放射線画像検出装置、並びに放射線撮影システムおよびその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、グリッドを介して放射線画像を検出する放射線画像検出装置、並びに放射線撮影システムおよびその作動方法に関する。

医療分野において、放射線撮影システム、例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、被写体（患者）を透過したＸ線で形成されるＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とを備えている。Ｘ線発生装置は、Ｘ線を被写体に向けて照射するＸ線源、Ｘ線源の駆動を制御する制御装置、およびＸ線の照射開始を制御装置に指示するための照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被写体の各部を透過したＸ線を電気信号に変換することによってＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置と、Ｘ線画像検出装置の駆動制御やＸ線画像の保存や表示を行うコンソールを有している。

Ｘ線画像検出装置は、Ｘ線画像を電気信号に変換する画像検出部や、画像検出部を制御する制御部等を備えている。画像検出部としては、撮像領域内に多数の画素を二次元に配置したフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）が広く利用されている。各画素は、Ｘ線量（Ｘ線の時間積分値）に応じた電荷を蓄積する。各画素に蓄積された電荷は、撮影後にＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を介して信号処理回路に読み出される。各画素の電荷は、信号処理回路で電圧信号に変換され、Ｘ線画像信号として出力される。

Ｘ線画像検出装置には、例えば特許文献１に示すように、Ｘ線量測定機能と、自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）機能とを備えたものが知られている。このＸ線画像検出装置では、画像検出部の撮像領域に、Ｘ線画像を検出するための通常画素（Ｘ線画像検出画素）とともに、Ｘ線量を測定するための１つまたは複数の測定画素が配置されている。この測定画素は、Ｘ線量を測定する線量測定センサとして用いられ、一定時間毎に測定信号を読み出し、各測定信号を積算することでＸ線量を測定する。このＸ線量が予め設定した照射停止閾値（目標Ｘ線量）に達したときに、ＡＥＣ機能はＸ線源に対してＸ線の照射停止を指示する。以下の説明では、通常画素と測定画素の両方を総称するときは、単に画素という。また、画素は、Ｘ線画像の小部分を電荷に変換する変換機能を少なくとも有する要素を意味している。

測定画素は、通常画素と同サイズまたは数倍の大きさを有し、撮像領域内の一カ所または複数箇所に配置されている。測定画素が通常画素と同じサイズの場合には、通常画素の代わりに測定画素を配置したり、あるいは通常画素に簡単な改造を施して測定画素に変更したりする。また、通常画素を測定画素として使用したり、通常画素からのリーク電流、またはバイアス電流の変動を検出し、これからＸ線量を測定するものもある。この小サイズの測定画素は、Ｘ線画像の検出を邪魔することがないので、従来のイオンチャンバ等の大型の線量測定センサと比較して、高い解像度のＸ線画像を検出することができる。さらに、撮影部位に応じて測定画素を選択使用することで、撮影部位を透過したＸ線量を正しく測定することが可能となる。

ところで、Ｘ線撮影では、Ｘ線が被写体を透過する際に散乱線が発生する。この散乱線を除去するために、薄板状のグリッドが用いられることが多い。このグリッドは、被写体とＸ線画像検出装置との間、好ましくはＸ線画像検出装置の直前に配置される。グリッドには、Ｘ線撮影中に揺動する移動グリッドと、静止している静止グリッドとがある。以下では、これらを区別することが不要な場合には、単にグリッドという。

グリッドは、例えば、画素の列方向に延びる短冊状のＸ線透過層とＸ線吸収層とが、画素の行方向に沿って交互に繰り返して配置された構造をしている。Ｘ線吸収層は、被写体を透過したＸ線を吸収するため、その幅が広いと撮影したＸ線画像の画質が劣化する。そこで、一般的には、Ｘ線吸収層の幅は、例えばＸ線透過層の幅の１／５〜１／３程度である。

グリッドを使用したＸ線撮影では、グリッドのＸ線吸収層によって測定画素に入射するＸ線が減衰するため、被写体へのＸ線照射量（Ｘ線露出量）を測定する場合は、各測定画素の測定値を較正することが必要となる。この測定値の較正方法は、例えば特許文献２に記載されている。特許文献２では、まず、被写体を配置しない状態で、グリッドを使用した場合と、使用しない場合とでＸ線撮影を行う。これにより得られた２つの画像から、グリッドを使用する場合と使用しない場合とで、測定画素（特許文献２ではＡＥＣ画素と称している）の出力信号が同じになるように、補正係数を測定画素毎に求める。グリッドを使用した撮影では、測定画素の出力信号に補正係数を乗算してＸ線量を較正する。

特開平０７−２０１４９０号公報 特開２００４−１６６７２４号公報

グリッドのＸ線透過層とＸ線吸収層の配列方向は、画素の行方向と直交している。通常画素と測定画素とが同じサイズの場合は、１個の通常画素のサイズ（画素のピッチ）が１００μｍ〜２００μｍであるため、測定画素のサイズも１００μｍ〜２００μｍ程度である。一方、グリッドは、配列方向の単位長さ当たりのＸ線吸収層の本数が１００本／ｃｍのものや３２本／ｃｍのものが存在する。この本数をグリッドピッチ（Ｘ線吸収層の配列ピッチ）に換算すると、それぞれ１００μｍと約３００μｍとなる。

例えば、グリッドピッチが３００μｍで、測定画素のサイズが１００μｍの場合では、Ｘ線吸収層の幅が約５０μｍ〜１００μｍであるから、グリッドと測定画素の相対位置がずれた場合には、測定画素とＸ線吸収層との重なりが変わるため、出力信号が大きく変動することになる。

グリッドは、Ｘ線透過層とＸ線吸収層とが、一定の周期性をもって規則正しく配列されているから、グリッドピッチと測定画素のサイズの関係に応じて、任意の測定画素に、Ｍ本または（Ｍ＋１）本のＸ線吸収層が対面する（Ｍは０以上の整数）。これにより、グリッドと測定画素の相対位置がずれた場合に、測定画素の出力信号の変動分の最大値は、測定画素に対して、１本のＸ線吸収層で吸収されるＸ線の減衰量に相当する。Ｘ線吸収層１本分のＸ線吸収率がほぼ一定であることを想定すると、本数Ｍが小さいほうが測定画素の出力信号の変動幅がより大きくなる。グリッドピッチが測定画素のサイズに近い値である場合は、本数Ｍが比較的小さな値であるため、特に測定画素の出力信号がＸ線吸収層の影響を受けやすく、グリッドと測定画素の相対位置がずれた場合のＸ線量の測定精度の問題が顕著に現れる。

Ｘ線吸収層の影響は、被写体が存在しない状態で、停止中の移動グリッドまたは静止グリッドを撮影した画像から求めることができる。本発明者らの実験によれば、画素値の大きいものと、その近傍にあってＸ線吸収層の影響を受けて画素値が小さくなったものとを比較すると、Ｘ線吸収層の影響を受けたものは、あるグリッドで画素値が２０％程度落ち込むことが分かっている。

Ｘ線画像検出装置にグリッドが固定されている場合は、グリッドと測定画素の相対位置のずれは、製造時の各部品の取り付け位置のばらつきによって発生する。また、電子カセッテのようにグリッドと分離されているものや、グリッドが撮影台に着脱可能なものでは、グリッドと測定画素の相対位置のずれは、電子カセッテまたはグリッドの装着位置のばらつきによって生じる。また、撮影を繰り返しているうちに、振動等によってグリッドと測定画素の相対位置がずれることもある。

特許文献２では、グリッドと測定画素の相対位置が撮影の度ずれる場合に、ずれ量に応じた多数の較正用の画像を準備しておき、撮影に際してずれ量をグリッドピッチ相当のμｍオーダーで検出する。このずれ量に応じて、較正用画像を選択して、測定画素の感度を補正する補正係数を求める。この特許文献２に記載の較正方法では、ずれ量を細かく測定するから、精度のよい較正をすることができるが、その反面多数の較正用画像が必要となる。また、グリッドと測定画素の相対位置のずれが製造時に発生するものでは、製品毎に較正用画像を撮影することが必要となるため、その準備作業に手間が掛かる。さらにＸ線を撮像領域に対して斜めに入射させる場合等も考えると、膨大な数の較正用の画像を準備することが必要となるから、現実的には実施が困難である。そこで、測定画素（一般的には線量測定センサ）とグリッドとの相対位置にずれが生じても、膨大な数の較正用の画像を用いることなく、簡便かつ精度よくＸ線量の測定ができることが望まれる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、線量測定センサとグリッドとの相対位置にずれが生じても、正確な線量測定を行うことができる放射線画像検出装置、並びに放射線撮影システムおよびその作動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の放射線画像検出装置は、グリッドとともに使用可能であり、このグリッドの背後に配置される画像検出部は、複数の画素と、複数の線量測定センサとが配置された撮像領域を有しており、各線量測定センサは以下の条件１を満たすように位置が決められる。
条件１：
ｆＧ／ｆＮ≠奇数であって、グリッドと画素を相対的に第２方向に１画素ずつＣ回ずらしたときに、周期Ｃの範囲内では、全ての回で第１の線量測定センサの個数が第２の線量測定センサの個数よりも多い。この第１の線量測定センサは、画像検出部でグリッドの放射線画像を撮影したときに、出力信号の極大値または極小値となる特異な点の位置にない線量測定センサである。第２の線量測定センサは、特異な点の位置にある線量測定センサである。
ここで、各記号は以下の通り：
ｆＧ＝１／Ｇ：グリッド周波数、
ｆＮ＝１／（２Δ）：画素のナイキスト周波数、
周期Ｃ：グリッドの放射線画像上で第２方向に現れる繰り返しパターンの周期であり、単位は画素の個数。
グリッドは、放射線が被写体を透過する際に発生する散乱線を除去するために、第１方向に延びる短冊状の放射線透過層と放射線吸収層とが、グリッドピッチＧで第１方向と直交する第２方向に交互に複数形成されている。複数の画素は、被写体の放射線画像を検出するためのものであり、第２方向に画素ピッチΔで配置され、放射線の到達線量に応じた電荷を読み出し可能に蓄積する。複数の線量測定センサは放射線の到達線量を測定する。

放射線画像検出装置は、少なくとも一群の線量測定センサの測定値に基づいて放射線の照射状態を判定する判定部と、この判定部の判定結果に応じた制御をする制御部とを備えることが好ましい。ここで、一群の線量測定センサは、複数の線量測定センサの少なくとも一部であり、第２方向に配置され、周期Ｃに相当する個数の線量測定センサである。

画素は、放射線画像を検出するための通常画素と、この通常画素と同サイズであって、線量測定センサとして用いられる測定画素とを有し、通常画素と測定画素とは、混在した状態で、第１および第２方向に二次元に配置されていることが好ましい。

通常画素と測定画素とは共通の信号処理回路に接続することが好ましい。放射線の照射中には、通常画素は電荷を蓄積するが、測定画素の電荷は信号処理回路に取り出される。

さらに、一群の測定画素は、以下の条件２を満たすように位置が決められることが好ましい。
条件２：
グリッドと画素を相対的に１画素ずつずらしたときに、全ての回で以下の条件式１、または条件式２を満たす。
条件式１：２ｊ＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋１のとき、

条件式２：２ｊ＋１＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋２のとき、

ここで、各記号は以下の通り：
Ｑ：第２の測定画素の１個に対する第１の測定画素の個数、
ａ：放射線吸収層の１本分の放射線吸収率、
Ｍ：測定画素に投影される放射線吸収層の本数の最小値、
ｋ：全ての回において、一群の測定画素の測定値のばらつきの許容範囲（±ｋ％）、
ｊ：整数。

ばらつきの許容範囲ｋは、ｋ≦５、またはｋ≦２．５であることが好ましい。

測定画素の配置周期をＺ（画素数）とし、周期Ｃと配置周期Ｚの最小公倍数をｌｃｍ（Ｃ、Ｚ）とするときに、以下の条件式３を満たすように、測定画素の配置周期Ｚを決定することが好ましい。
条件式３：ｌｃｍ（Ｃ、Ｚ）≧（Ｑ＋１）Ｚ

Ｑの最小値が異なる複数のグリッドを選択的に使用する場合に、複数のＱの最小値のうち最も大きい値を共通に用いることが好ましい。

また、配置周期Ｚの条件が異なる複数のグリッドを選択的に使用する場合には、複数の配置周期Ｚの最小公倍数を各グリッドに共通な配置周期Ｚとして使用することが好ましい。

また、一群の測定画素の位置は、規則的とする他に不規則であってもよい。

条件１のとき、画素ピッチΔとグリッドピッチＧの値は、以下の条件式４〜７のいずれかを満たすように定めることが好ましい。
条件式４：ｆＧ／ｆＮ≦２／３
条件式５：４／３≦ｆＧ／ｆＮ≦８／３
条件式６：１０／３≦ｆＧ／ｆＮ≦１４／３
条件式７：１６／３≦ｆＧ／ｆＮ≦２０／３

画素ピッチΔと、グリッドピッチＧと、測定画素の配置周期Ｚの値は、配置周期Ｚと画素のナイキスト周波数ｆＮとの比であるｆＮ／ＺがｆＡであるときに、ｆＧ／ｆＡ＝偶数、またはｆＧ／ｆＡ≠整数となるように定めることが好ましい。

条件１のとき、一群の測定画素は、さらに以下の条件３も満たすように位置が決められることが好ましい。
条件３：
第１の測定画素の個数が全ての回で同じで、かつ第２の測定画素の個数も全ての回で同じになる。

判定部は、各測定画素で測定した放射線量を積算した合計放射線量またはその平均値が、目標線量に達したか否かを判定し、合計放射線量または平均値が目標線量に達したと判定したときに、放射線の照射を停止させる自動露出制御を行うことが好ましい。

第２方向に対して規定した一群の測定画素の位置の決定が、第１方向にも適用されることが好ましい。

画像検出部が可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることが好ましい。

本発明の放射線撮影システムは、被写体に向けて放射線を照射する放射線源と、放射線源の駆動を制御する線源制御装置と、請求項１に記載の放射線画像検出装置とを備える。

本発明の放射線撮影システムの作動方法は、放射線量測定ステップと、判定ステップと、放射線照射ステップとを備える。放射線量測定ステップは、複数の線量測定センサのうちの少なくとも一群の線量測定センサで放射線量を測定する。判定ステップは、一群の線量測定センサで測定した各放射線量を積算した合計放射線量またはその平均値が、目標線量に達したか否かを判定する。放射線照射ステップは、合計放射線量またはその平均値が目標線量に達したときに、放射線源の駆動を停止して放射線の照射を停止させる。

本発明によれば、グリッドを撮影した放射線画像上で極大値または極小値となる特異な点の位置にない第１の線量測定センサの個数を、特異な点の位置にある第２の線量測定センサよりも多くしたから、グリッドとの位置関係がずれた場合でも、線量測定センサの出力の変動を抑えることができ、正確な線量測定を行うことができる。

Ｘ線撮影システムの概略図である。 線源制御装置のブロック図である。 電子カセッテの斜視図である。 グリッドの平面図である。 電子カセッテの構成を示すブロック図である。 グリッド周波数ｆＧと画素のナイキスト周波数ｆＮの比ｆＧ／ｆＮ＝１の場合における各画素の出力波形を示す説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝３の場合を示す図６と同様な説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝２の場合を示す図６と同様な説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝４の場合を示す図６と同様な説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝２／３の場合を示す図６と同様な説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝４／３の場合を示す図６と同様な説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝８／３の場合を示す図６と同様な説明図である。 ｆＧ／ｆＮの各数値に対する、本数パターンと出力パターンとを示す表である。 画素ピッチΔ＝１２５μｍの場合に、ｆＧ／ｆＮの各数値に対する、グリッドピッチＧおよび単位長さ当たりのＸ線吸収層の本数を示す表である。 ｆＧ／ｆＮの各数値に対する、出力パターンの空間周波数ｆＧＮと、出力パターンの周期Ｃ（画素数）とを示す表である。 ｆＧ／ｆＮ＝２／３、８／３等の場合で、測定画素の各配置例に対して、位置ずれが発生した状態を示す説明図である。 （Ａ）は極小値を出力する位置に存在しない第１の測定画素の個数を決定するための説明図であり、（Ｂ）は極大値を出力する位置に存在しない第１の測定画素の個数を決定するための説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝１／２の場合で、位置ずれが発生した状態を示す説明図である。 ｆＧ／ｆＮの数値を変えた場合に、測定画素に投影されるＸ線吸収層の本数の最小値Ｍ、および第１の測定画素の個数Ｑの条件式を示す表である。 ｆＧ／ｆＮ＝１／２の場合の出力パターンと、測定画素の不規則配置例とを示す説明図である。 ｆＧ／ｆＮ＝８／７の場合の出力パターンと、測定画素の周期的配置例と不規則配置例とを示す説明図である。 通常画素と測定画素とを行方向に配置した画素アレイの組み合わせ例を示す説明図である。 列方向に配置した画素アレイを示す説明図である。 測定画素を、行方向、列方向にずらして配置した画素エリアを示す図である。 Ｘ線の照射開始を検出する電子カセッテを示すブロック図である。

図１において、Ｘ線撮影システム２は、Ｘ線発生装置２ａと、Ｘ線撮影装置２ｂとを備えている。Ｘ線発生装置２ａは、Ｘ線源１０と、Ｘ線源１０の動作を制御する線源制御装置１１と、Ｘ線の照射開始を指示するための照射スイッチ１２とを有する。Ｘ線撮影装置２ｂは、被写体（患者）Ｈを透過したＸ線を検出してＸ線画像を出力する電子カセッテ１３と、Ｘ線が被写体Ｈを透過する際に発生する散乱線を除去するためのグリッド１４と、電子カセッテ１３の動作制御やＸ線画像の表示処理を担うコンソール１５と、被写体Ｈを立位姿勢で撮影するための立位撮影台１６とを有する。電子カセッテ１３は、可搬型のＸ線画像検出装置として用いられる。この他にも被写体Ｈを臥位姿勢で撮影するための臥位撮影台やＸ線源１０を所望の方向および位置にセットするための線源移動装置（ともに図示せず）等が設けられており、Ｘ線源１０は立位、臥位の各撮影台で共用される。

Ｘ線源１０は、Ｘ線を放射するＸ線管と、Ｘ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）とを有する。Ｘ線管は、熱電子を放出するフィラメントとしての陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とを有している。Ｘ線は、陽極の熱電子が衝突する点１０ａから全方位に照射される。照射野限定器は、例えば、Ｘ線を遮蔽する４枚の鉛板を四角形の各辺上に配置し、Ｘ線を透過させる四角形の照射開口を中央に形成したものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて、照射野を調整する。

コンソール１５は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１３と通信可能に接続されており、キーボード等の入力デバイス１５ａを介した放射線技師等のオペレータからの入力操作に応じて電子カセッテ１３の動作を制御する。電子カセッテ１３からのＸ線画像はコンソール１５に送られ、ディスプレイ１５ｂに表示される。また、Ｘ線画像は、コンソール１５内のストレージデバイスやメモリ、あるいはコンソール１５とネットワーク接続された画像蓄積サーバ等のデータストレージに記憶される。

コンソール１５は、被写体Ｈの性別、年齢、撮影部位、撮影目的等の情報が含まれる検査オーダをディスプレイ１５ｂに表示する。検査オーダは、病院情報システム（ＨＩＳ；Hospital Information System）や放射線情報システム（ＲＩＳ；Radiology Information System）等の患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されたり、あるいはオペレータにより入力デバイス１５ａから手動入力される。検査オーダには、頭部、胸部、腹部等の撮影部位、正面、側面、斜位、ＰＡ（Ｘ線を被写体Ｈの背面から照射）、ＡＰ（Ｘ線を被写体Ｈの正面から照射）等の撮影方向が含まれる。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイ１５ｂで確認して、検査オーダの内容に応じた撮影条件を、ディスプレイ１５ｂ上の操作画面を通じて入力する。

図２に示すように、線源制御装置１１は、高電圧発生器２０と、制御部２１と、通信Ｉ／Ｆ２２とを備える。高電圧発生器２０は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブルを通じてＸ線源１０に供給する。制御部２１は、Ｘ線源１０が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間をそれぞれ制御する。通信Ｉ／Ｆ２２は、制御部２１とコンソール１５との間で行われる主要な情報、信号の送受信を媒介する。

制御部２１には、照射スイッチ１２とメモリ２３とタッチパネル２４とが接続されている。照射スイッチ１２は、オペレータによって操作される例えば二段階押しのスイッチであり、一段階押しでＸ線源１０のウォームアップを開始させるためのウォームアップ開始信号を発生し、二段階押しでＸ線源１０にＸ線の照射を開始させるための照射開始信号を発生する。これらの信号は、信号ケーブルを通じて制御部２１に入力される。制御部２１は、照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに、高電圧発生器２０からＸ線源１０に、Ｘ線照射のための電力供給を開始させる。

メモリ２３には、撮影部位等に応じて、管電圧、管電流、照射時間あるいは管電流照射時間積（ｍＡｓ値）等の撮影条件が数種類格納されている。撮影条件はタッチパネル２４を通じてオペレータにより手動で設定される。線源制御装置１１は、設定された撮影条件に基づいて、Ｘ線源１０の管電圧や管電流を制御し、またＸ線源１０の最大駆動時間を制御する。図５に示す自動露出制御部（ＡＥＣ部）５４は、Ｘ線量（時間積分値）を測定し、撮影部位等によって定められた目標線量に到達したときには、撮影条件に基づいた照射時間あるいは管電流照射時間積が経過していない場合でも、Ｘ線源１０によるＸ線の照射を停止する。ＡＥＣ部５４によるＸ線の照射停止がされる前に、撮影条件に基づいてＸ線の照射が終了し、それによる線量不足に陥ることを防ぐために、ＡＥＣ部５４を使用する場合には、ＡＥＣ部５４を使用しない場合に比べて、撮影条件の照射時間または管電流照射時間積には余裕を持った大きめな値が設定される。例えば、ＡＥＣ部５４を使用する場合の照射時間としては、撮影部位に応じて、安全規制上で決められている最大照射時間を用いてもよい。

照射信号Ｉ／Ｆ２５は、ＡＥＣ部５４を使用する場合に、電子カセッテ１３と有線または無線接続される。この場合、制御部２１は、照射スイッチ１２からウォームアップ開始信号を受けたときに、照射信号Ｉ／Ｆ２５を介して、Ｘ線の照射を開始してよいかを問い合わせる照射開始要求信号を電子カセッテ１３に送信する。電子カセッテ１３は照射開始要求信号を受信すると、撮影可能な状態かどうかのチェックを行い、撮影可能な状態である場合には照射許可信号を送信する。制御部２１は、照射信号Ｉ／Ｆ２５を介して照射許可信号を受けとり、照射スイッチ１２から照射開始信号を受けたときに、高電圧発生器２０からＸ線源１０へ高電圧の電力を供給してＸ線の照射を開始させる。また、制御部２１は、電子カセッテ１３からの照射停止信号が照射信号Ｉ／Ｆ２５を介して受信されたときに、高電圧発生器２０からＸ線源１０への電力供給を停止させ、それによりＸ線の照射を停止させる。

図３において、電子カセッテ１３は、画像検出部３０とこれを収容する扁平な箱型をした可搬型の筐体３１とで構成される。画像検出部３０としては、周知のフラットパネルデデクタ（ＦＰＤ）が用いられている。筐体３１は、例えば導電性樹脂で形成され、Ｘ線が入射する前面３１ａには矩形状の開口が形成されている。この開口を塞ぐように、Ｘ線透過性が高い材料で作製した天板３２が筐体３１に取り付けられている。天板３２は、軽量で剛性が高く、かつＸ線透過性が高い材料、例えばカーボン材料で作製されている。筐体３１は、電子カセッテ１３への電磁ノイズの侵入、および電子カセッテ１３から外部への電磁ノイズの放射を防止する電磁シールドの機能を有する。なお、筐体３１には、電子カセッテ１３を駆動するための電力を供給するバッテリ（二次電池）や、コンソール１５とＸ線画像等のデータの無線通信を行うためのアンテナ等が収納されている。

筐体３１は、フイルムカセッテ、ＩＰカセッテ、ＣＲカセッテに関する国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠しており、これらと同じサイズをしている。電子カセッテ１３は、撮像領域４１（図５参照）がＸ線源１０と対向する姿勢で保持されるように、立位撮影台１６のホルダ１６ａ（図１参照）または臥位撮影台のホルダに着脱自在にセットされる。そして、使用する撮影台に応じて、Ｘ線源１０は、撮影室の天井等に取り付けた線源移動装置により移動される。また、電子カセッテ１３は、立位、臥位の各撮影台にセットされる他に、被写体Ｈが仰臥するベッド上に置いたり、被写体Ｈ自身に持たせたりして単体で使用されることもある。また、電子カセッテ１３は、フイルムカセッテやＩＰカセッテ、ＣＲカセッテと互換性があるため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ、ＣＲカセッテ用の既存の撮影台にも取り付けることが可能である。

図４において、グリッド１４は、筐体３１とほぼ同じ大きさの薄板で作られている。このグリッド１４は、電子カセッテ１３の前に配置されるように、ホルダ１６ａに着脱自在に装填される（図１参照）。また、グリッド１４は、撮影目的に応じて別のものと交換されたり、グリッドなし撮影ではホルダ１６ａから取り外されたりする。ホルダ１６ａには、グリッド１４を揺動させる機構は設置されておらず、したがってグリッド１４は揺動しない、いわゆる静止グリッドである。

本実施形態では、グリッド１４が直接ホルダ１６ａに挿入されるが、グリッド１４を保護するために、Ｘ線透過性の筐体にグリッド１４を収納し、この筐体をホルダ１６ａに装填してもよい。また、電子カセッテ１３とは別にグリッド１４を設けるのではなく、電子カセッテ１３の製造時にグリッド１４を筐体３１内に設けてもよい。また、電子カセッテ１３の筐体３１の前面３１ａにグリッド保持部を設け、グリッド１４をグリッド保持部に着脱自在に取り付けてもよい。この場合においても、撮影目的に応じてグリッド１４を交換したり、グリッド１４を取り外してＸ線撮影を行ったりすることができる。

グリッド１４は、Ｙ１方向（第１方向）に延びる短冊状のＸ線透過層３５とＸ線吸収層３６（ハッチングで示す）を有し、これら各層３５、３６を所定のグリッドピッチ（Ｘ線吸収層３６の配列ピッチ）Ｇで、Ｙ１方向に直交するＸ１方向（第２方向）に交互に複数並べた構成である。Ｘ線透過層３５は、アルミニウム等のＸ線を透過しやすい材料、または空隙によって形成される。Ｘ線吸収層３６は、鉛やモリブデン合金、タンタル合金等の、Ｘ線を吸収して透過しないように遮蔽する材料で形成されている。グリッド１４は、各層３５、３６の配列方向Ｘ１が、画像検出部３０の画素４０の行方向Ｘ２（図５参照）と一致するようホルダ１６ａに設置される。

配列方向Ｘ１の単位長さ当たりのＸ線吸収層３６の本数は、例えば３２本／ｃｍ〜１００本／ｃｍである。したがってグリッドピッチＧは、１００μｍ〜約３００μｍである。

図５において、画像検出部３０は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板（図示せず）を有し、この基板上に撮像領域４１が形成されている。撮像領域４１には、Ｘ線の到達線量に応じた電荷を発生する複数の画素４０が、所定のピッチΔ（例えば１００μｍ〜２００μｍ）でｎ行（Ｘ２方向）×ｍ列（Ｙ２方向）の行列状に配置されている。

画像検出部３０は、例えば間接変換型が用いられ、蛍光体で作られたシンチレータ（図示せず）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素４０で光電変換する。周知のように、シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、テルビウム賦活ガドリウムオキシサルファイド）等からなり、画素４０が配列された撮像領域４１の全面と対面するように配置されている。なお、シンチレータとＴＦＴアクティブマトリクス基板は、Ｘ線の入射する側からみてシンチレータ、基板の順に配置されるＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式でもよいし、逆に基板、シンチレータの順に配置されるＩＳＳ（Irradiation Side sampling）方式でもよい。また、画像検出部３０は、シンチレータを用いずに、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレン等）を用いた直接変換型でもよい。

画素４０は、周知のように、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生する光電変換部、およびスイッチング素子であるＴＦＴ（いずれも図示せず）を備える。なお、図５では、画素４０間のスペースを省略しているため、画素ピッチΔが画素４０の幅を表している。しかし、画素ピッチΔは、隣り合う２つの画素４０の光電変換部の中心間の距離である。

画素４０には、通常画素４０ａと測定画素４０ｂがある。通常画素４０ａは、Ｘ線画像の検出に用いられるものであり、Ｘ線撮影の終了後に蓄積した電荷が読み出される。測定画素４０ｂは、Ｘ線の線量測定に用いられるものであり、Ｘ線撮影中に電荷が取り出される。この測定画素４０ｂは、撮像領域４１へのＸ線の到達線量を測定する線量測定センサとして機能し、例えばＡＥＣのために用いられる。なお、測定画素４０ｂは、通常画素４０ａと区別するために、ハッチングが施されている。

まず、通常画素４０ａの構成について説明する。周知のように、光電変換部は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ（p-intrinsic-n）型）と、その上下に配置された上部電極および下部電極を有する。この下部電極にＴＦＴが接続され、上部電極にバイアス線が接続されている。バイアス線は、通常画素４０ａの行数分（ｎ行分）設けられている。これらのバイアス線は、一本の母線を介してバイアス電源に接続されている。バイアス電源のバイアス電圧の印加により半導体層内に電界が生じるから、光電変換により半導体層内で発生した電荷（電子−正孔対）は、一方がプラス、他方がマイナスの極性をもつ上部電極と下部電極に移動し、光電変換部に電荷が蓄積される。

ＴＦＴは、ゲート電極が走査線４２に、ソース電極が信号線４３に、ドレイン電極が光電変換部にそれぞれ接続される。走査線４２は行方向に、また信号線４３は列方向に配線されている。走査線４２は、１行分の画素４０に対して１本が割り当てられるから、全部で画素４０の行数分（ｎ行分）設けられている。また、信号線４３は、１列分の画素４０に対して１本であるから、全部で画素４０の列数分（ｍ列分）設けられている。各走査線４２はゲートドライバ４４に接続され、また各信号線４３は信号処理回路４５に接続される。

ゲートドライバ４４は、制御部５２の制御下でＴＦＴを駆動することにより、Ｘ線の到達線量に応じた信号電荷を通常画素４０ａに蓄積する蓄積動作と、通常画素４０ａから蓄積された信号電荷を読み出す読み出し（本読み）動作と、リセット（空読み）動作とを行う。蓄積動作ではＴＦＴがオフ状態であり、その間に発生した信号電荷が通常画素４０ａに蓄積される。読み出し動作はＸ線撮影直後に行われる。この読み出し動作では、ゲートドライバ４４からゲートパルスＰ１〜Ｐｎを所定の間隔で順次発生し、走査線４２を１行ずつ順に活性化する。この活性化された走査線４２は、これに接続された１行分のＴＦＴをオン状態とする。通常画素４０ａに蓄積された電荷は、ＴＦＴがオン状態になると、信号線４３に読み出されて信号処理回路４５に入力される。

測定画素４０ｂは、Ｘ線の線量の測定に用いられるものであり、光電変換部等の基本的な構成は通常画素４０ａと同じである。しかし、測定画素４０ｂは、ＴＦＴのソース電極とドレイン電極が短絡されている。このため測定画素４０ｂの光電変換部で発生した電荷は、ＴＦＴのオン／オフに関わらず信号線４３に流れ出す。したがって、同じ列にある通常画素４０ａのＴＦＴがオフ状態のために信号電荷の蓄積動作中であっても、測定画素４０ｂの信号電荷を取り出すことが可能である。

信号処理回路４５は、信号線４３毎に設けられた積分アンプ４６、増幅器５０、ＣＤＳ回路（ＣＤＳ）４７と、各信号線４３に共通に用いられるマルチプレクサ（ＭＵＸ）４８、およびＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４９を備える。積分アンプ４６は、オペアンプ４６ａとオペアンプ４６ａの入出力端子間に接続されたキャパシタ４６ｂとからなり、信号線４３はオペアンプ４６ａの一方の入力端子に接続される。オペアンプ４６ａのもう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。キャパシタ４６ｂにはリセットスイッチ４６ｃが並列に接続されている。ＣＤＳ４７はサンプルホールド回路を有し、積分アンプ４６の出力電圧信号に対して相関二重サンプリングを施してノイズを除去するとともに、サンプルホールド回路で積分アンプ４６の電圧信号を所定期間保持（サンプルホールド）する。ＭＵＸ４８は、シフトレジスタ（図示せず）からの動作制御信号に基づき、パラレルに接続される各列のＣＤＳ４７に対して、一つのＣＤＳ４７を電子スイッチで順番に選択する。この選択されたＣＤＳ４７の電圧信号はシリアルにＡ／Ｄ４９に入力される。Ａ／Ｄ４９は、電圧信号をデジタル電圧信号に変換して、１行分の画像データとしてメモリ５１に出力する。なお、ＭＵＸ４８とＡ／Ｄ４９の間に増幅器を接続してもよい。

通常画素４０ａの読み出し動作では、積分アンプ４６は、信号線４３を介して、活性化された行の通常画素４０ａから取り出された信号電荷を積算し、アナログ電圧信号Ｖ１〜Ｖｍに変換する。各積分アンプ４６の電圧信号Ｖ１〜Ｖｍは、増幅器５０で増幅されてから、ＣＤＳ４７に送られる。ＣＤＳ４７でノイズが除去された電圧信号Ｖ１〜Ｖｍは、ＭＵＸ４８で順番に取り出され、Ａ／Ｄ４９でデジタル変換される。メモリ５１は、通常画素４０ａの座標に対応付けして、画像データを１行分ずつ記録する。

Ｘ線撮影中に、測定画素４０ｂで発生した信号電荷が信号線４３を通って積分アンプ４６に流入する。同じ列に複数の測定画素４０ｂがある場合は、キャパシタ４６ｂで各測定画素４０ｂからの電荷が積算される。積分アンプ４６は、一定時間毎にリセットされ、それにより複数回の測定が行われる。測定毎に積分アンプ４６の出力電圧が取り出され、Ａ／Ｄ４９でデジタル電圧信号（以下、線量測定信号という）に変換される。この線量測定信号は、測定値としてメモリ５１に送られる。メモリ５１には、撮像領域４１内の各測定画素４０ｂの座標情報と対応付けて、所定時間毎に新しい測定値が更新して記録される。

画素４０（通常画素４０ａおよび測定画素４０ｂの両方）は、その光電変換部の半導体層に、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電荷が発生する。この暗電荷は、バイアス電圧が印加されているために、各画素４０の光電変換部に蓄積される。画素４０において発生する暗電荷は、画像データに対してはノイズ成分となるので、これを除去するために所定時間毎にリセット動作が行われる。リセット動作は、画素４０において発生する暗電荷を、信号線４３を通じて掃き出す動作である。

リセット動作は、例えば、１行ずつ画素４０をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式では、信号電荷の読み出し動作と同様、ゲートドライバ４４から走査線４２に対してゲートパルスＰ１〜Ｐｎを所定の間隔で順次発生して、画素４０のＴＦＴを１行ずつオン状態にする。ＴＦＴがオン状態になっている間、画素４０から暗電荷が信号線４３を通じて積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、ＭＵＸ４８によるキャパシタ４６ｂに蓄積された電荷の読み出しは行われず、各ゲートパルスＰ１〜Ｐｎの発生と同期して、制御部５２からリセットパルスＲＳＴが出力されてリセットスイッチ４６ｃがオンされ、キャパシタ４６ｂに蓄積された電荷が放電されて積分アンプ４６がリセットされる。

順次リセット方式に代えて、配列画素の複数行を１グループとしてグループ内で順次リセットを行い、グループ数分の行の暗電荷を同時に掃き出す並列リセット方式や、全行にゲートパルスを入れて全画素の暗電荷を同時に掃き出す全画素リセット方式を用いてもよい。並列リセット方式や全画素リセット方式は、リセット動作を高速化することができる。

制御部５２には、メモリ５１のＸ線画像データに対してオフセット補正、感度補正、および欠陥補正の各種を施す画像処理回路（図示せず）が設けられている。オフセット補正回路は、Ｘ線を照射せずに画像検出部３０から取得したオフセット補正画像をＸ線画像から画素単位で差し引くことで、信号処理回路４５の個体差や撮影環境に起因する固定パターンノイズを除去する。感度補正回路はゲイン補正回路とも呼ばれ、各画素４０の光電変換部の感度のばらつきや信号処理回路４５の出力特性のばらつき等を補正する。欠陥補正回路は、出荷時や定期点検時に生成される欠陥画素情報に基づき、欠陥画素の画素値を周囲の正常な画素の画素値で線形補間する。また、欠陥補正回路は、測定画素４０ｂも欠陥画素として扱う。測定画素４０ｂが配置された列の通常画素４０ａの画素値も、常時流出する測定画素４０ｂの出力の影響を受けるため、欠陥画素補正回路は、測定画素４０ｂの画素値や、測定画素４０ｂが配置された列の通常画素４０ａの画素値に対しても線形補間によって欠陥補正を行う。なお、上記の各種画像処理回路をコンソール１５に設け、各種画像処理をコンソール１５で行ってもよい。

制御部５２は、１回のＸ線量測定毎に、今回測定した線量測定信号（測定値）と、前回までの累積測定値（累積Ｘ線量）とをメモリ５１から読み出し、測定画素４０ｂ毎に積算して、新しい累積測定値を求め、これをメモリ５１に上書きする。ＡＥＣ部５４は、採光野内に含まれた全部または一部の測定画素４０ｂの累積測定値を取り出し、それらを算術平均して、平均値（平均的累積Ｘ線量）を求める。得られた平均値が照射停止閾値（目標線量）に達したときに、照射停止信号を発生する。この照射停止信号は、制御部５２を介して照射信号Ｉ／Ｆ５５から出力される。照射信号Ｉ／Ｆ５５には、線源制御装置１１の照射信号Ｉ／Ｆ２５が有線または無線接続される。照射信号Ｉ／Ｆ５５は、照射開始要求信号の受信、照射開始要求信号に対する照射許可信号の送信、照射開始信号の受信、およびＡＥＣ部５４から出力される照射停止信号の送信を行う。

次に、Ｘ線撮影システム２の作用について説明する。Ｘ線撮影の前に撮影準備が行われる。まず、撮影台、例えば立位撮影台１６のホルダ１６ａに電子カセッテ１３を装填する。グリッドあり撮影では、グリッド１４をホルダ１６ａに装填して、電子カセッテ１３の前に配置する。ディスプレイ１５ｂに表示された検査オーダを参照し、タッチパネル等を操作して、管電圧、管電流、照射時間、撮影部位等の撮影条件を入力する。次に、被写体Ｈを立位撮影台１６の前に立たせてから、撮影部位に応じて採光野を設定する。例えば、被写体Ｈの撮影部位が胸部である場合には、撮像領域４１内の左右の肺野にあたる領域を採光野に設定する。これらの撮影準備が終了すると、Ｘ線撮影が可能となる。

電子カセッテ１３は、ホルダ１６ａに装填されると、待機モードとなる。この待機モードでは、Ｘ線が照射されていなくても、画像検出部３０の各画素４０には暗電荷が発生する。このノイズ成分である暗電荷を除去するために、Ｘ線撮影の準備中（Ｘ線撮影前）には、画像検出部３０に対して所定時間毎にリセット動作が行われる。このリセット動作では、ゲートドライバ４４から走査線４２に対してゲートパルスＰ１〜Ｐｎを順次発生して、通常画素４０ａのＴＦＴを１行ずつオン状態にする。１行分の各通常画素４０ａのＴＦＴがオン状態になっている間に、これらの通常画素４０ａに蓄積された暗電荷が読み出されて積分アンプ４６に送られる。このリセット動作では、積分アンプ４６で変換された電圧は、ＭＵＸ４８による取り出しが行われない。

また、リセット動作では、各ゲートパルスＰ１〜Ｐｎに対して所定の時間差を持って、制御部５２からリセットパルスＲＳＴが出力される。このリセットパルスＲＳＴでリセットスイッチ４６ｃがオンするから、各キャパシタ４６ｂに蓄積された暗電荷が放電されて積分アンプ４６がリセットされる。測定画素４０ｂは、ＴＦＴが短絡されているため、各ゲートパルスＰ１〜Ｐｎと関係がなく、暗電荷が積分アンプ４６に送られる。これにより、測定画素４０ｂからの暗電荷は、通常画素４０ａの暗電荷とともに廃棄される。なお、リセット動作中は、リセットスイッチ４６ｃをオン状態に維持しておいてもよい。

Ｘ線撮影の準備後に、照射スイッチ１２を一段押して、Ｘ線源１０をウォームアップさせる。続いて、照射スイッチ１２を全押しして照射開始信号を発生させる。この照射開始信号は、線源制御装置１１の制御部２１に入力されてＸ線撮影が開始される。また、照射開始信号は、照射信号Ｉ／Ｆ２５を介して電子カセッテ１３に送られる。この電子カセッテ１３は、待機モードから撮影モードに切り換わり、画像検出部３０がリセット動作から蓄積動作に移行する。これとともに、測定画素４０ｂの線量測定に基づく自動露出制御が開始される。

Ｘ線撮影が開始されると、高電圧発生器２０からの高電圧によってＸ線源１０が駆動される。このＸ線源１０は、Ｘ線を発生して被写体Ｈの撮影部位を照射する。この撮影部位を透過したＸ線は、グリッド１４に入射する。このグリッド１４は、Ｘ線吸収層３６に入射したＸ線を遮断するが、Ｘ線透過層３５に入射したＸ線は、これを透過して電子カセッテ１３に入射する。電子カセッテ１３に入射したＸ線は、画像検出部３０で可視光に変換される。この可視光は、各画素４０の光電変換部で電荷に変換される。画像検出部３０の蓄積動作中は、ＴＦＴがオフ状態であるため、各通常画素４０ａは発生した電荷は光電変換部に蓄積される。

画像検出部３０の蓄積動作中には、測定画素４０ｂのＴＦＴが短絡状態であるため、その光電変換部で発生した電荷は、ＴＦＴのオン／オフに関わらず信号線４３に流れ出る。これにより、各測定画素４０ｂの電荷は、対応する積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに蓄積される。各積分アンプ４６のリセットスイッチ４６ｃは、通常はオフしているが、一定時間毎にいったんオンして、積分アンプ４６をリセットする。このリセットスイッチ４６ｃがオンしてからオフする区間が１回の測定区間であり、所定時間当たりのＸ線量が測定される。比較的短いサイクルでＸ線量の測定を行い、各回の測定値を積算することで、Ｘ線量が測定画素４０ｂ毎に測定される。なお、積分アンプ４６のリセットスイッチ４６ｃをオフにした状態に保っておき、比較的短いサイクルで各積分アンプ４６の電圧を読み出してもよい。こうすると、各サイクルでは、累積測定値が取り出されるので、各回の測定値を積算することが不要となる。

まず、第１回目の測定では、積分アンプ４６の出力電圧が増幅器５０で増幅されてからＣＤＳ４７に送られる。このＣＤＳ４７は、１回の測定中で開始時と終了時とで積分アンプ４６の出力電圧をサンプリングし、その差を求めることでノイズを除去する。各ＣＤＳ４７の出力電圧は、ＭＵＸ４８で順次取り出されてＡ／Ｄ４９に送られる。そして、Ａ／Ｄ４９でデジタル変換され、所定時間当たりの線量測定信号としてメモリ５１に送られる。メモリ５１では、各線量測定信号は、測定画素４０ｂの座標情報と対応付けして、第１のメモリエリアに第１回目の測定値として記録される。

ＡＥＣ部５４は、指定した採光野に含まれており、グリッド１４の位置ずれが発生してもその影響を相殺可能な最小単位の測定画素４０ｂ（一群の測定画素４０ｂという）を選択する。この一群の測定画素４０ｂは１つの測定画素４０ｂでもよいが、採光野内の異なった位置にある複数個でもよい。更には、指定した採光野内の全測定画素４０ｂを、自動露出制御に用いられる選択測定画素としてもよい。

ＡＥＣ部５４は、各選択測定画素の測定値から、その平均値を求める。次に、ＡＥＣ部５４は、算出した平均値と予め設定された照射停止閾値とを比較する。もし、平均値が照射停止閾値に到達していない場合は、リセットスイッチ４６ｃの動作に同期して第２回目のＸ線量の測定を行う。なお、平均値ではなく、各測定値の合計値を求め、この合計値に応じて設定した照射停止閾値と比較してもよい。

第２回目のＸ線量測定では、第１回目と同様に、積分アンプ４６の出力電圧が取り出され、第２回目の測定値としてメモリ５１に送られ、測定画素４０ｂの座標情報と対応付けして、第２のメモリエリアに記録される。この記録後に、制御部５２は、第１のメモリエリアの第１回目の測定値に、第２回目の測定値を測定画素単位で加算し、得られた累積測定値（累積Ｘ線量）で、第１のメモリエリアの測定値を更新する。この更新後に、ＡＥＣ部５４は、第１のメモリエリアから各選択測定画素の累積測定値を読み出して、その平均値を求める。ＡＥＣ部５４は、算出した平均値と照射停止閾値とを比較する。第２回目の測定でも、平均値が照射停止閾値に到達していない場合は、前述した手順で第３回目のＸ線量の測定が行われる。

Ｘ線量の測定を繰り返している間に、累積測定値の平均値が照射停止閾値に到達した場合には、ＡＥＣ部５４は適正な露出が行われたものと判定する。この場合に、制御部５２は、照射信号Ｉ／Ｆ５５を介して照射停止信号を線源制御装置１１に送る。線源制御装置１１は、電子カセッテ１３から照射停止信号を受け取ると、高電圧発生器２０の作動を停止する。これにより、Ｘ線源１０は、Ｘ線の照射を停止して、Ｘ線撮影を終了する。

電子カセッテ１３が線源制御装置１１にＸ線撮影の終了を指示した後は、画像検出部３０が読み出し動作を開始する。この読み出し動作の開始時に、まず全リセットスイッチ４６ｃがオンされ、各積分アンプ４６がリセットされる。これにより、測定画素４０ｂからの電荷が破棄される。次に、全リセットスイッチ４６ｃをオフにしてから、ゲートドライバ４４は第１行のゲートパルスＰ１を発生する。このゲートパルスＰ１は、第１行目の走査線４２を活性化し、これに接続されたＴＦＴをオン状態とする。第１行の通常画素４０ａに蓄積された電荷は、ＴＦＴがオン状態になると、信号線４３を介して積分アンプ４６に送られる。この積分アンプ４６で各画素４０ａの信号電荷が電圧に変換され、増幅器５０、ＣＤＳ４７、ＭＵＸ４８、Ａ／Ｄ４９を介してメモリ５１に、第１行分のＸ線画像データとして記録される。

メモリ５１に第１行分の画像データが書き込まれると、制御部５２は、積分アンプ４６に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、リセットスイッチ４６ｃをオン・オフする。これにより、各キャパシタ４６ｂに蓄積されていた信号電荷が放電される。積分アンプ４６をリセットした後、ゲートドライバ４４は、第２行目のゲートパルスＰ２を出力し、第２行目の通常画素４０ａの信号電荷の読み出しを開始する。こうして得た第２行目のＸ線画像データは、メモリ５１に書き込まれる。

同様にして、ゲートドライバ４４は、第３〜第ｎ行のゲートパルスＰ３〜Ｐｎを順番に発生し、第３〜第ｎ行の通常画素４０ａの電荷を読み出し、第３〜第ｎ行のＸ線画像データに変換して、メモリ５１に書き込む。

メモリ５１に書き込まれたＸ線画像は、制御部５２でオフセット補正、感度補正、および欠陥補正の各種画像処理が施される。このオフセット補正により、信号処理回路４５の個体差や撮影環境に起因する固定パターンノイズを除去する。また、感度補正により、各通常画素４０ａの光電変換部の感度のばらつきや信号処理回路４５の出力特性のばらつき等を補正する。また、欠陥補正により、事前に調べてある欠陥画素や、測定画素４０ｂおよび測定画素４０ｂが配置された列の通常画素４０ａに対して、その周囲の画素値を用いて線形補間する。

画像処理されたメモリ５１内のＸ線画像は、通信Ｉ／Ｆ５３を介して、電子カセッテ１３から、コンソール１５に送られる。このコンソール１５では、Ｘ線画像がディスプレイ１５ｂに表示され、医療診断に使用される。また、コンソール１５に送られたＸ線画像は、コンソール１５内のストレージデバイスや、コンソール１５にネットワーク接続された画像蓄積サーバに保存される。

グリッドなし撮影では、撮影台からグリッド１４が除かれる他は、グリッドあり撮影と同じである。また、グリッドなし撮影では、測定画素４０ｂの全ては、グリッド１４によるＸ線吸収を受けないので、グリッドあり撮影に比べて線量測定信号が大きくなる。そこで、グリッドあり撮影での照射停止閾値（目標線量）よりもグリッドなし撮影用の照射停止閾値（目標線量）の値を大きくして、グリッドあり撮影、グリッドなし撮影で被写体ＨのＸ線照射量（被曝量）を同じにしている。

上記実施形態では、各測定画素４０ｂの累積測定値の平均値が照射停止閾値に達したときに、照射停止信号を発生している。この代わりに、Ｘ線強度（単位時間当たりのＸ線量）から目標線量に達すると予測される時間を算出し、算出した予測時間に達したときに照射停止信号を発生して線源制御装置１１に送信してもよい。なお、予測時間の情報そのものを線源制御装置１１に送信し、線源制御装置１１で予測時簡が経過したことを検知したときに、Ｘ線源１０のＸ線放射を停止させてもよい。

また、Ｘ線量の測定は、グリッド１４の種類等で影響を受ける。そこで、低線量のＸ線を被写体に照射するプレ撮影を行い、このプレ撮影でのＸ線量の測定に基づいて、本Ｘ線撮影の照射時間または管電流照射時間積を決定してもよい。

電子カセッテ１３とグリッド１４は、設計上の位置関係からずれた状態で撮影台にセットされることがある。また、撮影台への装填中に、振動等によって位置関係が変化することがある。本発明は、測定画素の配置を工夫して、電子カセッテ１３とグリッド１４の位置関係がずれても、測定画素の測定値の変動を小さくして、線量測定に影響がないようにしたものである。以下、測定値の変動を小さくすることを可能とする測定画素の配置例について説明する。

図６〜図１２に示す画素アレイは、図５に示す画像検出部３０から、画素４０の１行分を取り出し、その一部を描いたものである。ここで、画素アレイに符号「４００」を割り当て、画素に対しては、図４と同様に符号「４０」を割り当ててある。これらの図６〜図１２は、グリッドピッチＧと画素ピッチΔを様々に変化させたときの、各画素４０とＸ線吸収層３６との位置関係、被写体Ｈが存在しない状態で各層３５、３６に対応する縞模様のグリッド１４の像を撮影したときの、画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数のパターン（以下、本数パターンという）、並びに位置関係および本数パターンによって変化する各画素４０で測定した電圧信号のパターン（以下、出力パターンという）を示している。

図６では、グリッド１４Ａ〜１４Ｃは、グリッドピッチＧが画素ピッチΔの２倍（Ｇ＝２Δ）である。グリッドピッチＧが画素ピッチΔの２倍であるため、グリッドピッチＧの範囲に画素４０が２個存在する。図６（Ａ）〜（Ｃ）において、それぞれのＸ線吸収層３６の幅Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃは異なっている（Ｗａ＜Ｗｂ＜Ｗｃ）。幅Ｗａ、Ｗｂは画素ピッチΔ以下であり、Ｗｃは画素ピッチΔよりも広い。

図６（Ａ）、（Ｂ）では、例えば左端の画素４０１はＸ線吸収層３６と対面していないため、これに投影されるＸ線吸収層３６の本数は０本となる。一方、その右隣の画素４０２は１本のＸ線吸収層３６と対面しているため、画素４０２に投影されるＸ線吸収層３６の本数は１本となる。画素アレイ４００では、画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数が０本の画素と１本の画素とが交互に繰り返される。本数１本の画素４０は、０本の画素４０よりも相対的にＸ線の累積Ｘ線量が少なくなり、したがって電圧信号の出力レベルも比較的低くなる。このために出力パターンは、比較的高い出力レベルの電圧信号「高」と、低い出力レベルの電圧信号「低」が２画素周期で繰り返したものとなる。

図６（Ｂ）のグリッド１４Ｂは、図６（Ａ）のグリッド１４ＡよりもＸ線吸収層３６の幅が広い（Ｗｂ＞Ｗａ）ため、図６（Ｂ）は図６（Ａ）よりも本数１本の画素４０の電圧信号は低くなる。したがって、図６（Ｂ）では、「高」と「低」の電圧信号の差が図６（Ａ）よりも大きくなる。しかし、Ｘ線吸収層３６の幅Ｗｂが図６（Ａ）と同じく画素ピッチΔ以下であるため、図６（Ｂ）の場合も画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数は２画素周期で０本と１本を繰り返し、出力パターンも２画素周期で「高」、「低」を繰り返すものとなる。

図６（Ｃ）のグリッド１４Ｃは、Ｘ線吸収層３６の幅Ｗｃが画素ピッチΔよりも広いため、Ｘ線吸収層３６が、隣接する２個の画素４０に同時に投影される。左端の画素４０１は、１本のＸ線吸収層３６の一部分、例えば０．３本分と対面している。一方、その右隣の画素４０２は残りの０．７本分と対面している。Ｘ線吸収層３６の０．７本分が対面している画素４０２は、０．３本分が対面している画素４０１よりも相対的にＸ線量が少なくなり、したがって電圧信号も比較的低くなる。出力パターンは、２画素周期で「高」、「低」を繰り返すものとなる。本数パターンは「０．３、０．７、０．３、０．７、・・・」であり、図６（Ａ）、（Ｂ）の「０、１、０、１、・・・」と値は異なる。しかし、図６（Ｃ）は、画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数が少ない場合と多い場合を２画素周期で繰り返す点については図６（Ａ）、（Ｂ）と同じであり、出力パターンが２画素周期で「高」、「低」を繰り返す点についても同じである。

図６（Ａ）〜（Ｃ）の場合は、グリッドピッチＧと画素ピッチΔは行全体で一定であるため、画素４０をグリッド１４Ａ〜１４Ｃに対して相対的に行方向Ｘ２に１画素ずらしても、Ｘ線吸収層３６と対面する画素４０が１つずれるだけで、本数パターンおよび出力パターンは変わらない。このことは何画素ずらしても同じである。また、１画素ではなく０．５画素のように１画素以下の量でずらしても、本数や出力レベル自体は変わるものの、本数パターンの「０」、「１」および出力パターンの「高」、「低」で形成されるピークの周期性はずらす前と同じである。

図７は、グリッドピッチＧが画素ピッチΔの２／３である場合（Ｇ＝２Δ／３）を示している。図７（Ａ）のグリッド１４Ｄと、図７（Ｂ）のグリッド１４Ｅは、Ｘ線吸収層３６の幅Ｗｄ、Ｗｅは異なるが、これら幅Ｗｅ、ＷｄはＸ線吸収層３６が、隣接する２個の画素４０に同時に投影されない値に設定されている。これらのグリッド１４Ｄ、１４Ｅを使用すると、１本のＸ線吸収層３６が投影される画素と２本のＸ線吸収層３６が投影される画素が交互に並ぶ。したがって、図７（Ａ）、（Ｂ）いずれも、本数パターンは「１、２、１、２、・・・」となる。出力パターンは「高、低、高、低、・・・」であり、図６の場合と同じである。

グリッド１４Ｄ、１４Ｅは、Ｘ線吸収層３６が２画素にかからない幅であるが、２画素にかかるほど広い場合も、本数パターンの変化と出力パターンのピークの周期性は、図６（Ｃ）の場合と同じである。

本発明ではピークの周期性が重要となるため、以下の説明では、グリッド１４と画素４０の相対位置がある一定の位置で、かつＸ線吸収層３６の幅がある一定の幅の例を挙げるが、上述の通りグリッド１４と画素４０の相対位置やＸ線吸収層３６の幅が変動してもピークの周期性は変わらないので、例示したもの以外にも同じく適用することができる。なお、本数の値自体の変動については、最後にその影響について記載する。

グリッドピッチＧと画素ピッチΔの関係が、図６のＧ＝２Δや図７のＧ＝２Δ／３のようにＧ＝２Δ／奇数のときは、本数パターンが「Ｍ、Ｍ＋１、Ｍ、Ｍ＋１、・・・」（Ｍ＝０、１、２、・・・）のように、本数パターンの数列は２画素周期となる。Ｇ＝２Δ／奇数という関係において、奇数が１、３、５、７、・・・と増えるにつれて、本数Ｍが０、１、２、３、・・・と増える。そして出力パターンは「高、低、高、低、・・・」となる。本数パターンおよび出力パターンがこのようになる条件式Ｇ＝２Δ／奇数を、画素４０の空間周波数１／Δを２で除算したナイキスト周波数ｆＮ＝１／（２Δ）、およびグリッド周波数ｆＧ＝１／Ｇの比で書き直すと、下式のように表せる。
ｆＧ／ｆＮ＝（２Δ）／Ｇ＝奇数
以降では画素ピッチΔとグリッドピッチＧの関係をｆＧ／ｆＮを用いて表す。

図８は、ｆＧ／ｆＮ＝奇数ではなく偶数、例えばｆＧ／ｆＮ＝２の場合を示す。グリッド１４Ｆは、グリッドピッチＧが画素ピッチΔと同じである（Ｇ＝Δ）。本数パターンは「１、１、１、１・・・」となり、各画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数は変わらない。

図９は、ｆＧ／ｆＮ＝４の場合を示す。グリッド１４Ｇは、グリッドピッチＧが画素ピッチΔの半分である（Ｇ＝Δ／２）。本数パターンは、「２、２、２、２、・・・」となる。すなわち、ｆＧ／ｆＮ＝偶数の場合、本数パターンは「Ｍ＋１、Ｍ＋１、Ｍ＋１、Ｍ＋１、・・・」（Ｍ＝０、１、２、・・・）であり、ｆＧ／ｆＮが２、４、６、８、・・・と増えるにつれて、Ｍが０、１、２、３、４、・・・と増える。電圧信号は起伏のない一定値となる。

ｆＧ／ｆＮが奇数でも偶数でもない場合、すなわちｆＧ／ｆＮ≠整数の場合は、例えば図１０、図１１、図１２に示すようになる。図１０〜図１２は、順にｆＧ／ｆＮ＝２／３（Ｇ＝３Δ）、４／３（Ｇ＝３Δ／２）、８／３（Ｇ＝３Δ／４）の場合の画素４０とＸ線吸収層３６との位置関係、並びに本数パターンと出力パターンをそれぞれ示している。

図１０では、グリッド１４Ｈが用いられており、本数パターンは「０、０、１、０、０、１、・・・」、出力パターンは「高、高、低、高、高、低、・・・」となる。図１１では、グリッド１４Ｉが用いられており、本数パターンは「０、１、１、０、１、１、・・・」、出力パターンは「高、低、低、高、低、低、・・・」となる。図１２では、グリッド１４Ｊ、１４Ｋが用いられている。図１２（Ａ）では本数パターンは「１、１、２、１、１、２、・・・」、出力パターンは「高、高、低、高、高、低、・・・」のように、いずれのパターンも３画素周期の繰り返しとなる。図示は省略するがｆＧ／ｆＮ＝１０／３（Ｇ＝３Δ／５）の場合の本数パターンは「１、２、２、１、２、２、・・・」、出力パターンは「高、低、低、高、低、低、・・・」となる。

ｆＧ／ｆＮ＝［２×｛３の倍数以外の整数（＝１、２、４、５、７、８、・・・）｝］／３の場合のうち、（３ｎ＋１）の整数（１、４、７、・・・）のときに、本数パターンは「Ｍ、Ｍ、Ｍ＋１、・・・」（Ｍ＝０、１、２、・・・）、出力パターンは「高、高、低、高、高、低、・・・」となる。また、（３ｎ＋２）の整数（２、５、８、・・・）のときには、本数パターンは「Ｍ、Ｍ＋１、Ｍ＋１、・・・」（Ｍ＝０、１、２、・・・）、出力パターンは「高、低、低、高、低、低、・・・」となる。

なお、図１２（Ｂ）は、図６（Ｃ）の場合と同様に、Ｘ線吸収層３６が２画素に跨がった幅である場合を示している。この場合の本数パターンは、例えば「１、１．３、１．７、１、１．３、１．７、・・・」となるが、３画素周期というパターンは変わらず、出力パターンも「高、高、低、高、高、低、・・・」の繰り返しとみなせるので、この場合も図１２（Ａ）の場合と同様に扱うことができる。

図６〜図１２に示すｆＧ／ｆＮの値（画素ピッチΔとグリッドピッチＧの関係）と本数パターン、出力パターンを表にまとめると、図１３に示すようになる。また図１４には、画素ピッチΔ＝１２５μｍの場合に、各ｆＧ／ｆＮの値となるグリッドピッチＧ（単位：μｍ）と単位長さ当たりの本数（単位：本／ｃｍ）が示されている。ｆＧ／ｆＮ≦２（Ｇ≧Δ）のとき、画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数Ｍは０本か１本である。２＜ｆＧ／ｆＮ≦４（Δ／２≦Ｇ＜Δ）のときは、１本か２本である。４＜ｆＧ／ｆＮ≦６（Δ／３≦Ｇ＜Δ／２）のときは、２本か３本である。ｆＧ／ｆＮ＝偶数の箇所が、画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数Ｍの変わり目となっている。

また、ｆＧ／ｆＮ＜１（Ｇ＞２Δ）のとき、投影されるＸ線吸収層３６の本数が１本となる画素４０よりも０本となる画素４０のほうが多く、したがって出力パターンも「高」が多くなる。同様に２＜ｆＧ／ｆＮ＜３（２Δ／３＜Ｇ＜Δ）、４＜ｆＧ／ｆＮ＜５（２Δ／５＜Ｇ＜Δ／２）のときの出力パターンは「高」が多くなる。これに対して１＜ｆＧ／ｆＮ＜２（Δ＜Ｇ＜２Δ）、３＜ｆＧ／ｆＮ＜４（Δ／２＜Ｇ＜２Δ／３）、５＜ｆＧ／ｆＮ＜６（Δ／３＜Ｇ＜２Δ／５）のときの出力パターンは「低」が多くなる。すなわち、ｊ＝整数としたときに、２ｊ＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋１の場合には、投影されるＸ線吸収層３６の本数がＭ＋１本となる画素４０よりも、Ｍ本となる画素４０のほうが多く、出力パターンは「高」が多くなる。反対に２ｊ＋１＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋２の場合は、Ｍ本となる画素４０よりもＭ＋１本となる画素４０のほうが多いので、出力パターンは「低」が多くなる。ｆＧ／ｆＮ＝整数の箇所が、出力パターンの「高」、「低」のいずれが多くなるかの変わり目となっている。

ｆＧ／ｆＮ＝偶数の場合は、図８、図９で説明した通り、画素アレイ４００の全画素４０の電圧信号の出力レベルは一定である。各電圧信号が一定で連続した出力パターンの状態を平坦という。この場合には、グリッドに対して、測定画素４０ｂを画素アレイ４００上でどのように配置しても、ＡＥＣ部５４で累積測定値の平均値を計算するために、採光野に基づいて測定画素４０ｂをどのように選択しても、またグリッド１４に対して画素４０が相対的に行方向Ｘ２に何画素ずれようと、測定画素４０ｂで測定される測定値が常に一定となるから、正確に自動露出制御を行うことができる。これは、グリッド１４に対して電子カセッテ１３の相対位置がずれていても、被写体Ｈに照射するＸ線量を同一にすることができることを意味する。結局、電子カセッテ１３とグリッド１４の位置関係がずれても正確に自動露出制御を行うためには、ｆＧ／ｆＮ＝偶数としておけば、一定な照射停止閾値（目標線量）であっても、被写体ＨのＸ線照射量（被曝量）を同じに保つことができる。

次に、電子カセッテ１３とグリッド１４の位置関係がずれても、測定のばらつきをなくすための条件（条件１）を検討する。この条件１は、出力パターンが完全な平坦ではないまでも、出力パターンの起伏を極力少なくして、ｆＧ／ｆＮ＝偶数の条件の出力パターンに近付けるように、ある画素ピッチΔに対してグリッド１４を選定する。これとともに、画素アレイ４００上で、出力パターンの「高」、「低」のうちの個数が多いほうの電圧信号を出力する画素４０の位置にできるだけ測定画素４０ｂを配置することである。したがって、個数が少ないほうの電圧信号を出力する画素４０の位置（特異な点）には、測定画素４０ｂができるだけ配置されないようにすることである。

条件１を満たすために重要な点は、出力パターンの起伏が極力少なくなるようなグリッドを選定することである。次に、測定画素４０ｂの配置であるが、一番簡単な例としては、個数が少ないほうの電圧信号を出力する画素４０をピークとする出力パターンの１周期の範囲を考えた場合に、画素アレイ４００上で、測定画素４０ｂを周期的に３個以上配置すれば、個数が少ないほうの電圧信号を出力する画素４０に比べ、個数が多いほうの電圧信号を出力する画素４０の位置に測定画素４０ｂを多めに配置することができる。

具体的には、本数パターンが例えば「０、１、１、１、１、０、１、１、１、１、・・・」のように、１周期「０、１、１、１、１」の繰り返しである場合は、元々０本に該当する画素４０の個数が１本に該当する画素４０の個数よりも少ないので、１個の測定画素４０ｂに着目した場合に、丁度測定画素４０ｂが０本に該当する画素４０の位置に配置される確率は１本に該当する画素４０の位置に配置される確率よりも低い。画素アレイ４００上で１個の測定画素４０ｂだけを単純に配置した場合、電子カセッテ１３とグリッド１４の相対位置がずれてきた場合に、測定画素４０ｂに投影されるＸ線吸収層３６の最小本数は０本であり、最大本数が１本である。このため、最悪の場合を考えると、撮影時の振動等で、測定画素４０ｂの出力に、１本分のＸ線吸収層３６で生じるＸ線吸収分に相当する変動幅が生じてしまう。

一方、１周期の本数パターン内で、例えば２画素間隔で３個の測定画素４０ｂを画素アレイ４００上に配置する。この３個の測定画素４０ｂの本数パターンは「０、１、１」（順不同）か「１、１、１」となり、出力パターンは「低、高、高」（順不同）か「高、高、高」となる。これらの３個の測定画素４０ｂを、ＡＥＣ部５４で線量測定信号の平均値の算出に用いられる一群の測定画素４０ｂとすれば、測定画素４０ｂの出力の変動幅は、出力パターンが「低、高、高」（順不同）の場合と「高、高、高」の場合の差となり、Ｘ線吸収層３６の本数に直すと１／３本分のＸ線吸収分の差となる。これは先ほどの１個の測定画素４０ｂだけを単純に配置した場合に比べて、測定画素４０ｂの出力の変動幅が１／３となるから、電子カセッテ１３とグリッド１４の相対位置がずれた場合の測定画素４０ｂの出力への影響を軽減することができる。

なお、上記例では出力パターンの平坦部分である「高」の位置に測定画素４０ｂを少なくとも２個存在するように配置したが、この平坦部分に配置する測定画素４０ｂの個数は多いほうが、電子カセッテ１３とグリッド１４の相対位置がずれた場合の測定画素４０ｂの出力への影響をさらに軽減することができる。例えば、出力パターンの平坦部分の位置に少なくとも４個存在するように５個の測定画素４０ｂを配置する場合は、２回の撮影で起こりうる測定画素４０ｂの出力の最悪の変動幅は、出力パターンが「低、高、高、高、高」（順不同）の場合と「高、高、高、高、高」の場合の差となり、Ｘ線吸収層３６の１／５本分のＸ線吸収分の差となる。これは１／３本分より小さく、電子カセッテ１３とグリッド１４の相対位置がずれた場合の測定画素４０ｂの出力への影響がさらに軽減されている。

電子カセッテ１３とグリッド１４の相対位置のずれによる影響を少なくするには、特異な点に配置される測定画素４０ｂの出力によるばらつきの影響を、特異な点以外に配置される測定画素４０ｂの出力でほぼ補足し、かつこの特異な点と特異な点以外に配置される測定画素４０ｂの個数の大小関係を電子カセッテ１３とグリッド１４の位置関係がずれても維持すればよい。さらに、出力パターンの平坦部分に配置される測定画素４０ｂの個数が多ければ多いほど、測定画素４０ｂの出力への影響を軽減する効果が大きい。最良の場合であるｆＧ／ｆＮ＝偶数の条件に近付くほど、出力パターン自体に平坦部分が多くなるため、平坦部分に配置される測定画素４０ｂの個数も多くすることができる。したがって、このｆＧ／ｆＮ＝偶数に近付くように、画素ピッチΔに対してグリッド１４を選定することが好ましい。

なお、条件１は、図６および図７に示すｆＧ／ｆＮ＝奇数の場合の「高、低、」を２画素周期で繰り返すものには適用することができない。図１０〜図１２に示すｆＧ／ｆＮ≠整数の場合のように、「高、高」あるいは「低、低」と同じレベルの電圧信号が連続する平坦部分が出現するものには、条件１を適用することができる。ｆＧ／ｆＮ＝奇数の場合には、出力パターンに「高」と「低」が繰り返し出現する。このため、「低」よりも「高」のほうが多くなるように測定画素４０ｂを配置したとしても、１画素ずらすと「低」に配置された測定画素４０ｂの出力が「高」に、「高」に配置された測定画素４０ｂの出力が「低」にそれぞれ反転してしまう。上記例のように出力パターンの平坦部分の位置に少なくとも４個存在するように５個の測定画素４０ｂを配置すると、出力が反転する最悪ケースとなり、５個の測定画素４０ｂの出力パターンは「低、高、高、高、高」と「高、低、低、低、低」になる。この場合の測定画素４０ｂの出力の変動幅は、Ｘ線吸収層３６の３／５本分のＸ線吸収分の差となり、上記例の１／５本分のＸ線吸収分の差に比べて大きくなってしまう。

図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、通常画素４０ａと測定画素４０ｂとを所定の周期で配列した混合画素アレイ４１０、４１１、４１２を示す。ここで、平坦部分の電圧信号を出力する位置に配置される測定画素４０ｂを第１の測定画素４０ｂ１とし、平坦部分でない電圧信号（極大値または極小値）を出力する特異な点に配置される測定画素４０ｂを第２の測定画素４０ｂ２とする。条件１の測定画素４０ｂの配置条件を記号等で一般化すると、少なくとも出力パターンの周期Ｃ（単位：画素）の範囲を１画素ずつＣ回ずらしたときに、全ての回で、第１の測定画素４０ｂ１のほうが、第２の測定画素４０ｂ２のほうよりも個数が多くなるように、測定画素４０ｂ１、４０ｂ２を配置する、となる。なお、第１の測定画素４０ｂ１と、第２の測定画素４０ｂ２とを総称する場合は、単に測定画素４０ｂという。

混合画素アレイ４１０上では、画素ピッチΔと使用するグリッド１４のグリッドピッチＧと、条件１に基づいて、画像検出部３０内での測定画素４０ｂの位置が決定されている。また、画素４０として、専用の通常画素４０ａと、測定画素４０ｂに変更可能なもの（兼用画素）とを用意してもよい。この兼用画素は、画像読み出し用のＴＦＴとは別のＴＦＴを通常画素４０ａに付加することで実現できる。そして、使用するグリッド１４のグリッドピッチＧの情報を撮影条件に関連付けて記憶しておき、撮影条件に応じて兼用画素を測定画素４０ｂに変更する。あるいは、被写体Ｈが存在しない状態でグリッド１４をＸ線撮影して得た画像を解析し、得られたグリッドピッチＧあるいは出力パターンの１周期の情報に基づき、兼用画素のうち測定画素４０ｂとすべきものを決定してもよい。

兼用画素は、画像検出部３０内に多めに設けておくのがよい。そして、兼用画素の全てから線量測定値をメモリ５１に取り込む。ＡＥＣ部５４は、画素ピッチΔとグリッドピッチＧと、上述した条件１に基づいて、線量測定値を取捨選択する。画素ピッチΔは不変であるため、使用するグリッド１４のグリッドピッチＧの情報さえ得ることができれば、Ｘ線撮影中にリアルタイムで測定画素４０ｂとして使用する兼用画素の選択が可能となる。

さらに、少なくとも出力パターンの周期Ｃの範囲を１画素ずつＣ回ずらしたときに、一群の測定画素４０ｂの線量測定信号の平均値が全ての回で同じ値となるための条件（条件３）は、少なくとも出力パターンの周期Ｃの範囲を１画素ずつＣ回ずらしたときに、第１の測定画素４０ｂ１の個数が全ての回で同じで、第２の測定画素４０ｂ２の個数も全ての回で同じになればよい。

ここでＣは以下の式で表される。
Ｃ＝｛（１／ｆＧＮ）／Δ｝×ｉ

ただし、ｆＧＮは出力パターンの周波数（単位長さ当たりの１周期分の出力パターンの個数、その逆数１／ｆＧＮは出力パターンのピッチ）であり、２ｊ＜ｆＧ／ｆＮ≦２ｊ＋１のときｆＧＮ＝ｆＧ−２ｊｆＮ、２ｊ＋１＜ｆＧ／ｆＮ≦２ｊ＋２のときｆＧＮ＝（２ｊ＋２）ｆＮ−ｆＧである。ｉは、（１／ｆＧＮ）／Δに乗算して積のＣが整数になる最小の整数である。例えば（１／ｆＧＮ）／Δ＝７／３のときｉ＝３である。

なお、出力パターンの周期Ｃは上記式で算出してもよいが、被写体Ｈが存在しない状態でグリッド１４をＸ線撮影して得られたＸ線画像の縞模様から周期Ｃを実験的に求めてもよい。周期Ｃを実験的に求める場合も、算出する場合と同様に、求めた周期Ｃに基づいて測定画素４０ｂの配置を決定する。

各ｆＧ／ｆＮの値とｆＧＮを求める式およびＣは、図１５に示すようになる。なお、ｆＧ／ｆＮ＝偶数の場合は、電圧信号の出力レベルが一定となるので、Ｃ＝０である。なお、図示は省略したが、先に述べた通り、画素ピッチΔとグリッドピッチＧがｆＧ／ｆＮ＝偶数の条件に近付くほど平坦な部分が多くなるため、例えばｆＧ／ｆＮが４／３（Ｃ＝３）から２（Ｃ＝０）に近づくにつれ、Ｃの値は４、５、・・・と徐々に大きくなっていく。

図１０、図１２で示したｆＧ／ｆＮ＝２／３、８／３等の場合に、条件１および条件３を満たすための、測定画素４０ｂの配置について、図１６を用いて詳細に説明する。このときの出力パターンは、先に説明した通り、「高、高、低、高、高、低、・・・」となり、３画素周期の繰り返しとなる。この場合、平坦部分を構成する一方の電圧信号は「高」、平坦部分を構成しない他方の電圧信号は「低」である。

図１６（Ａ）の混合画素アレイ４１０では、隣接する３つの測定画素４０ｂと、３つの通常画素４０ａとが交互に配置されている。こうすれば、最初の配置（１回目）と、画素４０が相対的に行方向Ｘ２に１画素ずれた場合（２回目）と、２画素ずれた場合（３回目）とで、隣接する３つの測定画素４０ｂの出力パターンは「高、高、低」、「高、低、高」、「低、高、高」と移り変わるものの、「高」に配置される第１の測定画素４０ｂ１が２個、「低」に配置される第２の測定画素４０ｂ２が１個という大小関係は変わらない。したがって、少なくとも隣接する３つの測定画素４０ｂを、ＡＥＣ部５４で線量の平均値を計算する一群とすれば、ｆＧ／ｆＮ＝偶数の場合と同様に、電子カセッテ１３とグリッド１４の位置関係がずれても、平均値は常に一定となり、適正な自動露出制御を行うことができる。なお、最初の配置が１回目、１画素ずれた場合が２回目、２画素ずれた場合が３回目としている。

また、図１６（Ｂ）の混合画素アレイ４１１は、４画素周期で測定画素４０ｂが配置されている。この場合も、最初の配置と、画素４０が相対的に行方向Ｘ２に１画素ずれた場合と、２画素ずれた場合とで、３つの測定画素４０ｂの出力パターンは「高、高、低」、「高、低、高」、「低、高、高」と移り変わり、「高」に配置される第１の測定画素４０ｂ１が２個、「低」に配置される第２の測定画素４０ｂ２が１個という大小関係は変わらない。したがって図１６（Ａ）の場合と結果は同じとなるから、少なくとも４画素周期で配置された３つの測定画素４０ｂを一群とする。少なくともこの一群の測定画素４０ｂを用いて、Ｘ線量の測定をすれば、位置ずれがあっても、正確に自動露出制御を行うことができる。

図１６（Ｃ）の混合画素アレイ４１２は、４画素周期ではなく、３画素周期で測定画素４０ｂが配置されている。この場合は、最初の配置と、画素４０が相対的に行方向Ｘ２に１画素ずれた場合とでは、３つの測定画素４０ｂの出力が「高」となり、全てが第１の測定画素４０ｂ１となる。しかし、２画素ずれた場合は、全て「低」に変わり、全てが第２の測定画素４０ｂ２となってしまうので、条件３を満たさない。

図１６の例ではｆＧ／ｆＮ＝２／３で０＜ｆＧ／ｆＮ≦１（ｊ＝０）であるためｆＧＮ＝ｆＧ−２・０・ｆＮ＝ｆＧとなる。ｆＧ／ｆＮ＝（２Δ）／Ｇ＝２／３よりΔ＝Ｇ／３であるから、Ｃ＝｛（１／ｆＧ）／（Ｇ／３）｝×ｉ＝Ｇ／（Ｇ／３）×ｉ＝３×ｉとなり、ｉはＣが整数になる最小の整数であるからこの場合ｉ＝１でＣ＝３となる。図１６（Ａ）では出力パターンの周期である３画素分の範囲を１画素ずつ３回ずらしたときに、全ての回で第１の測定画素４０ｂ１が第２の測定画素４０ｂ２よりも個数が多くなっている。また、図１６（Ｂ）では、出力パターンの周期の３倍である９画素の範囲を１画素ずつ３回ずらしたときに、全ての回で第１の測定画素４０ｂ１が第２の測定画素４０ｂ２よりも個数が多くなっており、いずれも条件１を満たしている。さらに、図１６（Ａ）、（Ｂ）ともに、第１の測定画素４０ｂ１の個数が全ての回で同じで、かつ第２の測定画素４０ｂ２の個数も全ての回で同じになっており、条件３も満たしている。一方、図１６（Ｃ）では、２画素ずらした場合に、第１の測定画素４０ｂ１が０個となるため、条件１だけでなく条件３も満たさない。

ここで、Ｘ線撮影の規格では、同じ被写体Ｈ、同じ撮影条件で、複数回撮影したときの照射線量のばらつきが±５％の範囲に収まることが要求されている。このため、一群の測定画素４０ｂで測定したＸ線量の平均値が、全ての回で同じである必要はなく、多少ばらついていてもそのばらつきが±５％の範囲に収まっていればよいことになる。したがって、条件３は好ましいものではあるが、必須なものではない。

条件２は、グリッド１４と画像件検出部３０の位置ずれが発生しても、平均値のばらつきを±５％の範囲に収めるために、１個の第２の測定画素４０ｂ２に対して必要とされる第１の測定画素４０ｂ１の最低個数を特定するものである。

図１３において説明したように、ｆＧ／ｆＮ≠整数の場合の出力パターンは「高」の電圧信号が多いとき（２ｊ＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋１の場合、ケース１）と、「低」の電圧信号が多いとき（２ｊ＋１＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋２の場合、ケース２）の二通りがある。まずケース１の場合は、図１７（Ａ）に示すように、１個の測定画素Ａ（第２の測定画素４０ｂ２に相当）が、平坦部分を構成しない電圧信号の「低」に配置され、そしてＱ個の測定画素Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・（第１の測定画素４０ｂ１に相当）が平坦部分を構成する電圧信号の「高」に配置されているとする。この場合に、全測定画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・の測定信号の平均値Ｖａｖｅが、測定画素Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・の測定信号Ｖｔの９０％以上であれば、条件２を満たす。これを条件式で表せば、次のようになる。ここで、測定信号は、周期的に行われる各回での積分アンプ４６ａの出力電圧、または各回の出力電圧を積算した積算電圧である。
Ｖｔ×０．９≦Ｖａｖｅ

Ｘ線吸収層３６の１本分のＸ線吸収率をａ（０＜ａ＜１）、グリッド１４のＸ線入射面に達したＸ線の単位面積当たりの線量をＸｇとした場合、Ｖｔ×０．９≦Ｖａｖｅは下記（１ａ）式で表せる。

（１ａ）式をＱについて解くと、下記（１ｂ）式となる。Ｘｇ成分は消えてなくなる。

一方、ケース２の場合は、図１７（Ｂ）に示すように、１個の測定画素Ａが平坦部分を構成しない電圧信号の「高」に配置され、Ｑ個の測定画素Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・が平坦部分を構成する電圧信号の「低」に配置されているとする。この場合に、これら全測定画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・の測定信号の平均値Ｖａｖｅが、第１の測定画素Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・の測定信号Ｖｔの１１０％以下であれば、条件２を満たすことになる。この場合には、次の条件式が成立する。
Ｖａｖｅ≦Ｖｔ×１．１
この式をケース１同様に表すと下記（２ａ）式となる。

（２ａ）式をＱについて解くと、下記（２ｂ）式となる。（１ｂ）式の場合と同じく、Ｘｇ成分は消える。

（１ｂ）、（２ｂ）いずれの条件式とも、画素４０に投影されるＸ線吸収層３６の本数の最小値Ｍ本あるいは最大値Ｍ＋１本と、Ｘ線吸収層３６の吸収率ａが分れば、１個の第２の測定画素４０ｂ２に対する第１の測定画素４０ｂ１の個数Ｑを規定する条件式が求まる。図１３等に示すように、本数ＭはｆＧ／ｆＮの値に応じて規則的に切り替わるのでｆＧ／ｆＮの値から求まる。また、発明者らの実験によると、例えば画素ピッチΔ＝１５０μｍのとき、グリッド１４としてグリッドピッチＧ＝２５０μｍ（４０本／ｃｍ）、グリッド比１４：１のものを用いた場合、Ｘ線吸収層３６の影響を最も受ける画素と、最も受けない画素の画素値の差として吸収率ａ＝０．２（２０％）程度であることが分かっている。この吸収率ａの値を定めるには、例えば、被写体Ｈが存在しない状態でグリッド１４のみをＸ線撮影し、これにより得られた画像の全体あるいは関心領域に相当する範囲において、Ｘ線透過層３５とＸ線吸収層３６の配列方向と直交する方向に連なる画素４０の画素値を求める。次に、画素値の最大値と最小値の差とＸ線吸収層３６の本数を加味して、比率として吸収率ａを求めればよい。上に例示した画素ピッチΔ＝１５０μｍ、グリッドピッチＧ＝２５０μｍの場合は、Ｘ線吸収層３６の本数は０本か1本となるため、画素値の最大値と最小値の差を０本の位置で測定した線量で割った値がそのまま吸収率ａとなる。

したがって、ｆＧ／ｆＮの値から求まるＭと、代表値としてａ＝０．２とを上記条件式に代入すれば個数Ｑの条件が分かる。なお、グリッドによっては吸収率ａが０．１以下のものもあるが、この場合は条件２は考慮しなくてもよいことが多く、吸収率ａが０．１以下の場合は条件１と条件３の少なくとも一方を満たすようにして測定画素４０ｂの出力への信頼性を向上させることが重要である。

なお、吸収率ａを算出する際の画素値の最大値と最小値の差と、０本の位置で測定した線量は、ある特定の位置で検出した値であってもよいし、複数の位置で測定した値の平均値であってもよい。また、例えばＸ線吸収層３６の本数が１本か２本の場合には、画素値の最大値と最小値の差は、１本分のＸ線吸収層３６が吸収したＸ線の線量となる。吸収する線量はほぼ本数に比例するため、画素値の最大値と最小値の差の値に本数を乗算することで照射されたＸ線量を推測することができ、これと画素値の最大値と最小値の差に基づいて吸収率aを計算することができる。

実際には吸収率aをわざわざ計算しなくても、被写体Ｈが存在しない状態でグリッド１４のみを撮影した画像上からわかる画素値の最大値と最小値を用いて、例えば（１ａ）式あるいは（２ａ）式の（１−Ｍ・ａ）の部分に最大値を、そして｛１−（Ｍ＋１）・a｝の部分に最小値をそのまま代入してもよい。これらの（１ａ）式、（２ａ）式は、分かり易くするために数式で表現しているが、実質は最大値と最小値をそのまま使用して求めることと同じである。

なお、厳密にはグリッドの製造誤差等もあるため、整然とした周期性をもって、共通の最大値と最小値が現れるわけではないが、１周期の中の極大点を最大値と判断し、１周期の中の極小点を最小値と判断してもよい。または、最悪ケースを想定して（１ａ）式あるいは（２ａ）式を満たす場合には、必ず所望の±５％の範囲に入るようになるため、単純に最小値と最大値の測定は、上記したように関心領域の範囲か、もしくは全領域で単に数値の大小だけを見て決めてもよい。こうすることで、１周期を判断する必要もなく、算出が簡便となる。

図１８に示す混合画素アレイ４１３は、ｆＧ／ｆＮ＝１／２（Ｇ＝４Δ）、周期Ｃ＝４出力パターンが「高、高、高、低、高、高、高、低、・・・」であるケース１を示す。測定画素４０ｂは、出力パターンの周期Ｃの４倍の２０画素の範囲に、５画素周期で４個配置されている。少なくともこの４個の測定画素４０ｂで、ＡＥＣ部５４でＸ線量の平均値を計算する一群を構成する。この場合に、最初の配置と、画素４０が相対的に行方向Ｘ２に１画素、２画素、３画素ずれた場合とで、４個の測定画素４０ｂの出力はそれぞれ「高、高、高、低」、「高、高、低、高」、「高、低、高、高」、「低、高、高、高」となる。いずれの場合も、第１の測定画素４０ｂ１は３個、第２の測定画素４０ｂ２は１個である。

これはケース１であるため（１ｂ）式を適用する。ｆＧ／ｆＮ＝１／２であるからＭ＝０である。またａ＝０．２とすると、（１ｂ）式は、次のようになる。
Ｑ≧（０．２×１０−１）／１＝１

このため１個の第２の測定画素４０ｂに対して第１の測定画素４０ｂを１個以上とすればよい。図１８の例では個数Ｑ＝３であるので、（１ｂ）式の条件を満たしている。

一方、図１１のｆＧ／ｆＮ＝４／３の場合はケース２であるため、（２ｂ）式を適用する。（２ｂ）式にＭ＝０、ａ＝０．２を代入して解くと、
Ｑ≧［｛１−（０．２×１１）｝／（０．２−１）｝＝１．５
となる。Ｑ≧１．５の場合は、１個の第２の測定画素４０ｂ２に対して第１の測定画素４０ｂ１を２個、３個・・・とすればよい。なお、２個の第２の測定画素４０ｂ２に対して第１の測定画素４０ｂ１を３個としてもよい。以下同様にＭ＝１、２、・・・とａ＝０．２を代入して（１ｂ）、（２ｂ）式を解くと、個数Ｑの条件は吸収率ａ＝０．２のときにｆＧ／ｆＮの値に応じて図１９に示すように切り替わることが分かる。

使用するグリッド１４が１種類の場合は、条件式から求めた個数Ｑが用いられる。一方、条件式から求まるＱが異なった複数のグリッドを選択して使用する場合は、複数の個数Ｑのうち最も大きい値を共通の個数Ｑとする。例えばＱ≧１．５の条件のグリッドと、Ｑ≧７／３（≒２．３）のグリッドとを併用する場合は、Ｑ≧７／３の条件を共通使用する。

次に、ｆＧ／ｆＮ≠整数で、測定画素４０ｂを周期的に配置した場合に、その周期Ｚ（単位：画素）をどう決定するかを検討する。出力パターンと測定画素４０ｂの周期配置のパターンとを合わせてみたときの繰り返し周期Ｗは、出力パターンの周期Ｃと測定画素４０ｂの周期Ｚの最小公倍数である。
Ｗ＝ｌｃｍ（Ｃ、Ｚ）
「ｌｃｍ」は括弧内の２個の数値の最小公倍数（Least Common Multiple）を表す。図１８の例で説明すると、出力パターンの周期Ｃ＝４、測定画素の周期Ｚ＝５であるので、Ｗ＝２０となる。

繰り返し周期Ｗの中で、平坦部分を構成しない電圧信号を出力する位置に１個の第２の測定画素４０ｂ２が配置される場合に、これに対して（１ｂ）式または（２ｂ）式に基づいて決定したＱ個以上の第１の測定画素４０ｂ１を設ける必要がある。こうした配置が可能となる条件は、周期Ｚで配置したＱ＋１個の測定画素４０ｂ、すなわち（Ｑ＋１）Ｚ個が繰り返し周期Ｗ以下に収まっていなければならないということである。
Ｗ＝ｌｃｍ（Ｃ、Ｚ）≧（Ｑ＋１）Ｚ・・・（３）
この条件式（３）を満たすように測定画素４０ｂの周期Ｚを決定する。なお、反対に（Ｑ＋１）Ｚ個が繰り返し周期Ｗより大きくなってしまうような場合（Ｗ＜（Ｑ＋１）Ｚ）は、（Ｑ＋１）Ｚの繰り返し周期Ｗからはみ出した部分の測定画素４０ｂが、前後の繰り返し周期Ｗのいずれかの測定画素４０ｂと同じ位置付けとなり、１個の第２の測定画素４０ｂ２に対して、第１の測定画素４０ｂ１をＱ個設けることができないことになる。

図１８の混合画素アレイ４１３では、Ｗ＝２０、Ｑ＝３、Ｚ＝５あるので、条件式（３）を満たしている。なお、個数Ｑの場合と同様に、グリッド１４を複数種類切り替えて使用し、配置周期Ｚの条件が各グリッド１４で異なる場合は、各配置周期Ｚの最小公倍数を最終的に決定する配置周期Ｚとする。例えば配置周期Ｚ＝３の条件のグリッドと、Ｚ＝４の条件のグリッドを併用する場合は、最終的に決定する配置周期Ｚは３と４の最小公倍数である１２とする。

条件式（３）を満たすよう測定画素４０ｂの周期Ｚを決定すると、繰り返し周期Ｗの中で、第２の測定画素４０ｂ２の個数が少なくとも１個に対して、第１の測定画素４０ｂ１がＱ個出現することとなる。このように（１ｂ）式または（２ｂ）式を満たすようＱを決定し、かつ条件式（３）を満たすように測定画素４０ｂの周期Ｚを決定すれば、同じ撮影条件で複数回撮影したときに、検出したＸ線量のばらつきが±５％の範囲に収まるという条件２を満たし、かつ測定画素４０ｂを周期的に配置することができる。

以上は、ｆＧ／ｆＮ≠奇数のときに、測定画素４０ｂを周期的に配置する場合であるが、条件１を満たしていれば、測定画素４０ｂを不規則に配置してもよい。

この場合、α×Ｃ周期目のβ個目の画素４０の位置に不規則に測定画素４０ｂを配置する。ただしα＝０以上の自然数、β＝１〜Ｃのうちの任意の少なくとも３つの数である。なお、β＝１〜Ｃのうちの任意の少なくとも３つの数とするのは、第１の測定画素４０ｂ１の個数のほうが、第２の測定画素４０ｂ２の個数よりも多くなるためには、最低でも前者が２個、後者が１個必要であるという理由に基づいている。

図２０（Ａ）、（Ｂ）は、測定画素４０ｂが不規則に配置された混合画素アレイ４１４、４１５を示す。混合画素アレイ４１４と４１５は、測定画素４０ｂが不規則配置であるが、図１８の混合画素アレイ４１３と同じ出力パターン「高、高、高、低、高、高、高、低、・・・」となる。この混合画素アレイ４１４と４１５は、数字「１」〜「４」を付した４個の画素４０で１セットが構成され、各セットは１周期分の出力パターンを発生する。図２０（Ａ）では、左側に存在する第１セットでは第１番目が、第２セットでは３番目が、第３セットでは４番目が、第４セットでは２番目が測定画素４０ｂである。この場合はα＝１、２、３、４であり、β＝１、３、４、２である。そして、４セット内で、不規則に配置した４個の測定画素４０ｂを一群とし、少なくともこの一群を使用してＸ線量を測定する。もちろん、４セットの整数倍の測定画素４０ｂを用いて、Ｘ線量を測定してもよい。

図２０（Ｂ）では、第１セットの１、３、４番目、第２セットの２番目、第３セットの２、３番目、第４セットの１、４番目が測定画素４０ｂである。この場合は、α＝１、２または３、４であり、β＝１、３、４、２または２、３、１、４である。そして、２セット（例えば第１および第２セット、または第３および第４セット）内の４個の測定画素４０ｂを一群として、Ｘ線量を測定する。もちろん、２セットの整数倍となる測定画素４０ｂを用いてもよい。

図２０（Ａ）の混合画素アレイ４１４は、出力パターンの４周期の範囲を、図２０（Ｂ）混合画素アレイ４１５は出力パターンの２周期の範囲を１画素ずつ４回ずらしたときに、全ての回で第１の測定画素４０ｂ１の個数のほうが、第２の測定画素４０ｂ２の個数よりも多くなるので、条件１を満たしている。また、全ての回で各個数が同じになっており、条件３も満たしている。図２０（Ａ）では、出力パターンの４周期にわたって測定画素４０ｂが不規則に配置されているが、図２０（Ｂ）では出力パターンの２周期にわたって不規則に測定画素４０ｂが配置されている。本発明は、いずれを採用することができる。

これまでに示したｆＧ／ｆＮ≠整数の例では、出力パターンの１周期で平坦部分を構成しない電圧信号が１個現れる場合であったが、それ以外の例もある。例えば、図２１（Ａ）、（Ｂ）の混合画素アレイ４１６、４１７では、ｆＧ／ｆＮ＝８／７（Ｇ＝７Δ／４）、出力パターンの周期Ｃ＝７である。また、本数パターンが「０、１、０、１、０、１、１、・・・」、出力パターンは「高、低、高、低、高、低、低、・・・」であり、平坦部分を構成しない電圧信号「高」が３個現れている。パターンとしてはｆＧ／ｆＮ＝奇数の場合に近いが、「低」が２連続で出現する平坦部分があるため、条件１の適用範囲である。

この場合、図２１（Ａ）の混合画素アレイ４１６では、測定画素４０ｂを周期Ｚ＝２画素で規則的に配置する。出力パターンの２周期分に相当する１４個の画素の全体を１画素ずつ７回ずらしたときに、第１の測定画素４０ｂ１が４個、第２の測定画素４０ｂ２が３個となる。第１の測定画素４０ｂ１のほうが第２の測定画素４０ｂ２よりも個数が多いから、条件１を満たしている。これらの個数は、１４個の画素の全体を１画素ずつ７回ずらしても変わらないので、条件３も満たしている。また図２１（Ｂ）の混合画素アレイ４１７では、測定画素４０ｂは不規則に配置されており、第１セットでは１、３、４、７番目、第２セットでは２、５、６番目の位置に測定画素４０ｂが配置されている（α＝１、２、β＝１、３、４、７または２、５、６）。この混合画素アレイ４１７でも、混合画素アレイ４１６と同じ結果となる。混合画素アレイ４１６、４１７のいずれも、出力パターンの２周期内の７個の測定画素４０ｂを一群とし、少なくともこの一群を用いて、Ｘ線量の測定が行われる。

なお、ｆＧ／ｆＮ≠奇数の場合のｆＧ／ｆＮの範囲としては、以下の条件式（４）〜（７）のいずれかであることが好ましい。
ｆＧ／ｆＮ≦２／３・・・（４）
４／３≦ｆＧ／ｆＮ≦８／３・・・（５）
１０／３≦ｆＧ／ｆＮ≦１４／３・・・（６）
１６／３≦ｆＧ／ｆＮ≦２０／３・・・（７）

ｆＧ／ｆＮの範囲を条件式（４）〜（７）のいずれかとすれば、特異な点となる全ての画素４０に対して、必ず平坦部分に該当する画素４０が少なくとも２画素分連続して出現することとなる。また、ｆＧ／ｆＮが偶数に近付くほど平坦部分に該当する画素４０が連続する個数が増える方向になり、出力パターンの傾向が分かりやすい。測定画素４０ｂを３画素連続して配置するという単純な方法から、上述のように周期的または不規則に配置までよいので、測定画素４０ｂの配置の自由度が高い。さらに最適なグリッド１４も選定しやすく、測定画素４０ｂの配置も決定しやすいというメリットがある。

ここまで説明の便宜上で１行分の画素について説明しているが、実際は複数の行でＸ線量の測定が行われる。このため、実際には、図２２に示すように、全てが通常画素である通常画素アレイが配置された撮像領域４１に対して、通常画素アレイと混合画素アレイ６０ａとが置き換わるように、混合画素アレイ６０ａを所定のパターンで配置する。これにより、撮像領域４１内で、測定画素４０ｂが二次元に配置される。採光野内に存在する１つまたは複数の混合画素アレイ６０ａを選択し、これらを用いてＸ線量を測定する。なお、混合画素アレイ６０ａを、撮像領域４１の全域に一様に配置しなくてもよく、例えば、左右の肺野等、予め設定される採光野にあたる特定領域にのみ配置してもよい。

図２２（Ａ）に示す混合画素アレイ６０ａは、４個の測定画素４０ｂを５画素周期（周期Ｚ＝５）で配置した例であり、各混合画素アレイ６０ａは、例えばＸ２方向およびＹ２方向に所定の間隔で規則的に配列されている。周期Ｚは測定画素４０ｂの配列ピッチに相当し、画素ピッチΔの５倍である（Ｚ＝５Δ）。１個の混合画素アレイ６０ａは、線量測定に用いられる最小単位であり、４個の測定画素４０ｂを有する。図２２（Ｂ）に示すように、２つの混合画素アレイ６０ａで形成される８個の測定画素４０ｂをもつブロック６１ａや、図２２（Ｃ）に示すように、３つの混合画素アレイ６０ａで構成される１２個の測定画素４０ｂをもつ正方形状のブロック６１ｂで、線量測定をしてもよい。

また、混合画素アレイ６０ａは１例であり、図２２（Ａ）〜図２２（Ｃ）のように、測定画素４０ｂを周期的に配置してもよいし、図２０に示す混合画素アレイ４１４、４１５のように、測定画素４０ｂを不規則に配置したものでもよい。また、各混合画素アレイ６０ａの間隔が不規則でもよい。また、各混合画素アレイ６０ａの中では、測定画素４０ｂを不規則に配置し、各混合画素アレイ６０ａの間隔を規則的または不規則にしてもよい。

また、これまでは、グリッド１４の縞が列方向Ｙ２に延びるように（グリッド１４の各層３５、３６の配列方向Ｘ１と画素４０の行方向Ｘ２が平行となるように）、電子カセッテ１３に対してグリッド１４がセットされることを前提に説明している。しかし、グリッド１４に対して電子カセッテ１３を９０°回転させて、グリッド１４の縞が行方向Ｘ２に延びるように、グリッド１４がホルダ１６ａにセットされることもある。この場合には、図２３に示すように、線量測定に使用される一群の測定画素４０ｂの配列方向が、列方向Ｙ２に伸びた混合画素アレイ６０ｂを形成した撮像領域４１を用いる。この混合画素アレイ６０ｂでは、画素ピッチΔ、測定画素４０ｂの周期Ｚは、それぞれ列方向Ｙ２で測る。

また、撮像領域４１内において、混合画素アレイ６０ａと６０ｂとを混在させてもよい。例えば、正方形を形成するように、２個の混合画素アレイ６０ａの間に、２個の混合画素アレイ６０ｂを配置する。こうすれば、グリッド１４の取り付け姿勢によって混合画素アレイ６０ａ、６０ｂを選択すれば、どちらの取り付け姿勢でも、正確に自動露出制御を行うことができる。また、例えば、各混合画素アレイ６０ｂ間の行方向Ｘ２の間隔を調節することにより、各混合画素アレイ６０ｂ間の測定画素４０ｂの行方向Ｘ２の周期Ｚと、各混合画素アレイ６０ｂ内の列方向Ｙ２の測定画素４０ｂの周期Ｚとを一致させれば、グリッド１４の取り付け姿勢に関わらず、正確に自動露出制御を行うことができる。

各実施形態では、複数の測定画素４０ｂが１行または１列上に配置されているが、図２４に示す混合画素エリア６０ｃのように、複数の測定画素４０ｂを、二次元エリア内で行方向Ｘ２や列方向Ｙ２にずらして配置してもよい。

図２４に示す混合画素エリア６０ｃ内において、複数の測定画素４０ｂは、それぞれ配置される行は異なるが、行方向Ｘ２に関しては、４列分の間隔を空けて５画素周期で配置されている。行方向Ｘ２に関して、混合画素エリア６０ｃ内の測定画素４０ｂの画素ピッチΔＸ、周期ＺＸは、図２２に示す混合画素アレイ６０ａ内の測定画素４０ｂの画素ピッチΔ、周期Ｚと同じである。そのため、混合画素エリア６０ｃ内の一群の測定画素４０ｂの線量測定信号の平均値は、混合画素アレイ６０ａ内の一群の測定画素４０ｂの線量測定信号の平均値とほぼ同じになる。また、混合画素エリア６０ｃ内の複数の測定画素４０ｂは、列方向Ｙ２に関しても、配置される列は異なるが５画素周期で配置されている。列方向Ｙ２に関して、混合画素エリア６０ｃ内の測定画素４０ｂの画素ピッチΔＹ、周期ＺＹは、図２３に示す混合画素アレイ６０ｂ内の測定画素４０ｂの画素ピッチΔ、周期Ｚと同じである。

また、混合画素エリア６０ｃは、混合画素アレイ６０ａ、６０ｂの両方を設けたものと同じであるから、グリッド１４の取り付け姿勢に関わらず、正確に自動露出制御を行うことができる。さらに、混合画素アレイ６０ａ、６０ｂを混在させる場合には、グリッド１４の取り付け姿勢によって各混合画素アレイ６０ａ、６０ｂを選択することが必要になるが、混合画素エリア６０ｃの場合は、グリッド１４の取り付け姿勢に関わらずそのまま使用することができる。また、混合画素エリア６０ｃの場合は、混合画素アレイ６０ａ、６０ｂを混在させる場合と比べて、測定画素４０ｂの個数を半分に減らすことができる。

また、本例の測定画素４０ｂのように、ＴＦＴと信号線４３が短絡されている場合には、測定画素４０ｂの電荷が常時信号線４３に流れている。そのため、各測定画素４０ｂが配置される行が異なっても、測定画素４０ｂの電荷が信号処理回路４５内の積分アンプ４６に流入するタイミングはほぼ同じである。したがって、混合画素エリア６０ｃ内の各測定画素４０ｂの線量測定信号を同じタイミングで読み出すことができるというメリットもある。

なお、本例の混合画素エリア６０ｃでは、各測定画素４０ｂの行方向Ｘ２および列方向Ｙ２に関するずらし量を同じ（５画素分）にしているが、行方向Ｘ２と列方向Ｙ２でずらし量を任意に変えてもよい。

以上のように、本発明では、ｆＧ／ｆＮ≠奇数、すなわちｆＧ／ｆＮ＝偶数または分数となるように、画素ピッチΔとグリッドピッチＧとを定め、少なくとも出力パターンの周期Ｃの範囲を１画素ずつＣ回ずらしたときに、全ての回で第１の測定画素４０ｂ１の個数のほうが、第２の測定画素４０ｂ２の個数よりも多くしているから、Ｘ線測定量の平均値算出に用いられる一群の測定画素４０ｂに対する第２の測定画素４０ｂ２による影響が薄められる。これにより、電子カセッテ１３とグリッド１４の位置関係がずれても、一群の測定画素４０ｂの全体から求められる平均値または加算値は、ほぼ一定となる。

また、少なくとも出力パターンの周期Ｃの範囲を１画素ずつＣ回ずらしたときに、全ての回で、第１の測定画素４０ｂ１の個数と、第２の測定画素４０ｂ２の個数のいずれも変化をしないように配置した場合は、電子カセッテ１３とグリッド１４の位置関係によらず、一群の測定画素４０ｂの線量測定信号の平均値または加算値は、一定となる。ｆＧ／ｆＮ＝偶数の条件を満たすように、画素ピッチΔとグリッドピッチＧとを定めた場合も同様である。

さらに、同じ撮影条件で複数回撮影したときの照射Ｘ線量（露出量）のばらつきが±５％の範囲に収まるように、１個の第２の測定画素４０ｂ２に対する第１の測定画素４０ｂ１の個数Ｑを規定した場合は、照射Ｘ線量のばらつきは多少生じるものの測定画素４０ｂの配置の自由度が増える。測定画素４０ｂは構造や欠陥補正の仕方によってはＸ線画像で欠損として視認されてしまう問題があるが、実際上では測定画素４０ｂが集中配置されて、数画素程度のかたまりとなったときに問題となる。そこで、測定画素４０ｂが欠損として視認されてしまう問題が生じないように、測定画素４０ｂをある程度分散して配置させることが可能となるような自由度をもつことが重要である。

測定画素４０ｂを周期的に配置する場合は、画像検出部３０の製造が容易になる。また、グリッド１４を複数種類切り替えて使用する場合に、全種類の条件を満たすように個数Ｑや配置周期Ｚを決定すれば、汎用性を高めることができる。

なお、測定画素４０ｂを周期的に配置する場合は、そのナイキスト周波数ｆＡ＝１／（２ΔＺ）＝ｆＮ／Ｚとグリッド周波数ｆＧとの比ｆＧ／ｆＡ＝偶数、またはｆＧ／ｆＡ≠整数とすれば、測定画素４０ｂの線量測定信号の出力レベルが一定になるか、または線量測定信号の出力パターンに平坦部分が出現する。この場合に、少なくとも出力パターンの周期Ｃの範囲を１画素ずつＣ回ずらしたときに、必ず全ての回で第１の測定画素４０ｂ１の個数のほうが、第２の測定画素４０ｂ２の個数よりも多くなる。このために、第２の測定画素４０ｂ２の出力による一群の測定画素４０ｂの出力への影響が薄められ、累積線量のばらつきを軽減することができる。

同じ撮影条件で複数回撮影したときの放射線の累積線量がばらつく要因としては、これまで説明してきた一群の測定画素４０ｂの平均値のばらつきの他に、線源制御装置１１の照射信号Ｉ／Ｆ２５から照射開始信号を送信してから、これを電子カセッテ１３の照射信号Ｉ／Ｆ５５で受信してＡＥＣ部５４による線量測定を開始するまでの時間（照射開始の同期時間）のばらつきがある。また、照射信号Ｉ／Ｆ５５から照射停止信号を送信してから、これを照射信号Ｉ／Ｆ２５で受信して実際に線源制御装置１１の制御部２１によりＸ線源１０のＸ線の照射を停止させるまでの時間（照射停止の同期時間）のばらつきもある。したがって、これら照射開始、停止の同期時間のばらつきも含めて同じ撮影条件で複数回撮影したときの放射線の累積線量のばらつきを±５％の範囲に収めるためには、一群の測定画素４０ｂの平均値のばらつきの許容範囲を少なくとも±５％より厳しくする必要がある。このため（１ａ）式の左辺の「０．９」や（２ａ）式の右辺の「１．１」は、この値に制約されるべきでない。一群の測定画素４０ｂの全ての回の平均値のばらつきの許容範囲を±ｋ％とした場合、（１ｂ）式および（２ｂ）式は下記（１ｃ）式および（２ｃ）に書き換えられる。

発明者らの実験によれば、有線通信での照射開始、停止の同期時間のばらつきは、その合計で０．５ｍｓｅｃ程度である。例えば、照射時間２０ｍｓｅｃで胸部撮影した場合は照射開始、停止の同期時間を要因とする累積線量のばらつきは、０．５／２０＝０．０２５である。これは２．５％であるため、一群の測定画素４０ｂの平均値のばらつきの許容範囲を±２．５％以下（ｋ≦２．５）とするのがよい。

上記実施形態では説明の便宜上、図１６（Ａ）に示すように３個連続して測定画素４０ｂを配置したり、図１６（Ｂ）のように４画素毎に測定画素４０ｂを配置したり、図１８のように５画素周期で測定画素４０ｂを配置したりしている。一般的に、測定画素４０ｂは欠陥画素として扱われるので個数は少ないほどよく、全画素４０に対して測定画素４０ｂの占める割合は約０．０１％（１００ｐｐｍ；ｐｐｍ（Parts Per Million）＝０．０００１％）程度であることが好ましい。また、１０画素程度の欠陥画素のかたまりがあると欠陥補正をしても目立つので、複数の測定画素４０ｂをまとめて配置する場合には、１０画素より少なくすることが好ましい。

上記実施形態では、周期性が重要となってくるため、グリッドと画素の相対位置がある一定の位置（グリッドと画素の左端が揃った位置）で、かつＸ線吸収層の幅がある一定の幅の例について説明している。グリッドと画素の左端が揃っていない場合や、グリッドと画素の相対位置が一定でない場合について補足説明する。例えば図１０では、ｆＧ／ｆＮ＝２／３で出力パターンの周期Ｃ＝３、本数パターンは「０、０、１」の１周期が繰り返す場合を示している。この状態から例えば０．２画素分だけグリッドの左端が左にずれたと仮定すると、本数パターンは「０、０．２、０．８、０、０．２、０．８、・・・」となり、「０、０．２、０．８」の１周期が繰返されることとなる。本数パターンの周期は、ずれる前と同じ３画素であり、出力パターンの周期Ｃも３画素である。

ここで、図１６（Ａ）の場合と同様に、左端の隣接する３個の画素４０が測定画素４０ｂで、続く３個の画素４０が通常画素４０ａであり、これが繰り返す配置を考える。画素４０が相対的に行方向Ｘ２に１画素ずつずれていった場合に、１画素ずれた場合（２回目）の測定画素４０ｂの本数パターンは「０．２、０．８、０」、２画素ずれた場合（３回目）は「０．８、０、０．２」となる。いずれの場合も１個の測定画素４０ｂに掛かるＸ線吸収層３６の本数の平均値は１／３本と等しくなる。また、図１６（Ａ）の最初の位置（１回目）の本数パターン「０、０、１」と比較しても、１個の測定画素４０ｂに掛かるＸ線吸収層３６の本数の平均値は両者共に同じ１／３本である。これは条件３に該当する。すなわち、最初の位置が０．２画素分等の１画素未満のずれであっても、測定結果は変わらない。さらに、最初の位置から１画素未満だけ画素をずらしても、測定結果は同じである。

さらに異なる例で説明する。ｆＧ／ｆＮ＝１／２（Ｇ＝４Δ）の場合、グリッド１４と画素４０の左端が揃った状態では、本数パターンは「０、０、０、１」を１周期とする繰り返しとなる。このとき、図１６（Ａ）の場合と同様に左端の隣接する３個の画素４０を測定画素４０ｂとすると、最初の位置（１回目）の測定画素４０ｂの本数パターンは「０、０、０」である。１画素ずれた場合（２回目）は「０、０、１」であり、２画素ずれた場合（３回目）は「０、１、０」である。３画素ずれた場合（４回目）は「１、０、０」となる。隣接する３個の測定画素４０ｂでＸ線量を測定する場合は、測定画素４０ｂの出力の変動幅は、３画素とも本数パターンが０本の場合と、２画素が０本で、残りの１画素が１本の場合との差となる。これにより、１個の測定画素４０ｂに掛かるＸ線吸収層３６の本数の平均値は、０本または１／３本となる。これは条件１に該当する。

上記の状態から、例えば０．２画素分だけグリッドの左端が左にずれたとすると、本数パターンは「０、０、０．２、０．８、０、０、０．２、０．８、・・・」となる。左端の隣接する３個の測定画素４０ｂの本数パターンは、最初の位置（１回目）では「０、０、０．２」となり、１画素ずれた場合（２回目）は「０、０．２、０．８」となる。また、２画素ずれた場合（３回目）は「０．２、０．８、０」となり、３画素ずれた場合（４回目）は「０．８、０、０」となる。これから分かるように、いずれにしても３個の測定画素４０ｂに掛かるＸ線吸収層３６の本数の合計が１本を越えることはないことから、１個の測定画素４０ｂに掛かるＸ線吸収層３６の本数の平均値も０本から１／３本の間となる。すなわち、最初の位置が０．２画素分等の半端な画素分ずれていたとしても、または最初の位置からずらす量が半端な画素分であっても、１個の測定画素４０ｂに掛かるＸ線吸収層３６の本数の平均値のばらつきの最大値は１本分であり、このばらつきの最大値を考えて測定画素４０ｂの位置を決めればよい。

結局、任意の２つの画素の出力がＸ線吸収層３６の１本分ばらつくことを考えておけば、１本分以下でばらつくその他のケースは、そもそもこの1本分のばらつきが複数の測定画素４０ｂに分散して平均化されている状態であるといえる。したがって、一群の測定画素４０ｂの出力の変動幅も１本以上になることはない。このばらつきが最大となる場合を考えて、第１の測定画素４０ｂ１の個数のほうが、第２の測定画素４０ｂ２の個数よりも多くなるように、測定画素４０ｂを配置または選択をすれば、最初の位置が半端な画素分ずれていた場合でも、最初の位置からずらす量が半端な画素分である場合でも、特異な点（出力が極大値または極小値となる点）の影響を抑えることができる。

なお、グリッドは製造誤差があるが、発明者らが確認したところによるとグリッドの製造誤差は１％よりも大分小さいことが分かっている。例えば６０本／ｃｍのグリッドの場合、製造誤差が１％であれば５９．４本／ｃｍ〜６０．６本／ｃｍの範囲となるが、誤差が１本以下で微差であり本発明の累積線量のばらつきを軽減する効果に影響を与えるものではない。

ただし、規格上許されるグリッドの製造誤差は±１０％の範囲であるため、最悪のケースを考えると、公称６０本／ｃｍのグリッドの場合は、５４本／ｃｍ〜６６本／ｃｍの範囲となる。製造元によっては、上記規格を満足していれば合格品として販売するところもあり、製造誤差が１％以上のグリッドも一定数出回っている。しかし、こうしたグリッドを使用する場合も、全体最適を考えると当然に中心値である６０本／ｃｍに合わせて、測定画素４０ｂを配置または選択するべきである。これは製造誤差が１％未満の場合にも同じく言えることである。このようにグリッドの製造誤差によるＸ線吸収層の本数のばらつきの範囲の中心値に合わせれば、累積線量のばらつきの軽減に大きな効果がある。また、使用するグリッド毎に、被写体が存在しない状態でグリッドのみをＸ線撮影し、得られた画像から実際のＸ線吸収層の本数を求め、これに基づいて測定画素４０ｂの配置または選択を決めてもよい。

または、公称６０本／ｃｍであり、５４本／ｃｍ〜６６本／ｃｍの範囲の製造誤差があるグリッドを使用し、かつ図１４に示すように画素ピッチΔ＝１２５μｍである場合は、ｆＧ／ｆＮは、４／３〜２の範囲となる。図１３から分かるように、ｆＧ／ｆＮの値が４／３から２に近付くに連れて、出力パターンにＸ線吸収層の本数が０本となる特異な点に対して、Ｘ線吸収層の本数が１本となる平坦部分が徐々に増えていくことになる。これを踏まえて、仮に製造誤差の範囲の最小値の５４本／ｃｍに合わせて測定画素４０ｂを配置または選択しておけば、６０本／ｃｍ、６６本／ｃｍと本数が増えるにつれて、平坦部分が徐々に増える。結果として、平坦部分に配置される測定画素の個数も増えていくため、特異な点の影響が薄まる方向に進む。

上記の考え方を一般化すると、グリッドの製造誤差の範囲の最小値と画素Δの関係が、４／３≦ｆＧ／ｆＮ＜２、１０／３≦ｆＧ／ｆＮ＜４、１６／３≦ｆＧ／ｆＮ＜６のいずれかの範囲に収まる場合は、最小値を基準に最適化して、測定画素の位置を決定する。逆にグリッドの製造誤差の最大値と画素Δの関係が、ｆＧ／ｆＮ＜１、２＜ｆＧ／ｆＮ≦８／３、４＜ｆＧ／ｆＮ≦１４／３、６＜ｆＧ/ｆＮ≦２０／３のいずれかの範囲に収まる場合は、最大値を基準に最適化して、測定画素の位置を決定する。こうすることでグリッドに製造誤差があったとしてもこれを無視することができ、本発明の効果を発揮することができる。なお、任意の画素ピッチΔに対して、グリッドの製造誤差の範囲の最小値と最大値を用いて計算したｆＧ／ｆＮの２つの値の間に、偶数が存在している場合は、最小値と最大値のいずれを基準にするか判断することができない。しかし、ｆＧ／ｆＮの２つの値の間に、偶数が存在している場合は、画素ピッチΔとグリッドピッチＧの関係がｆＧ/ｆＮ＝偶数に近いということであり、一群の測定画素４０ｂの出力の変動幅も小さくなるので、中心値に合わせて測定画素４０ｂの位置を決めれば充分である。

また上記実施形態は、Ｘ線透過層とＸ線吸収層の配列方向Ｘ１に平行な方向にグリッドと測定画素が相対的にずれる例である。これは電子カセッテを撮影台のホルダにセットするときに、電子カセッテは長方形であるため上下の２方向から挟み込んで固定する形態が多く、こうした形態では電子カセッテはＹ１方向にずれることはないが、Ｘ１方向にはある程度のガタをもたせているため、Ｘ１方向にずれやすいことが理由の１つである。逆にＸ１方向が固定でＹ１方向にずれるような形態の場合は、電子カセッテとグリッドとの位置ずれによる測定誤差は起きない。

別のケースとして、Ｘ１方向とＹ１方向の双方に多少のガタつきがある形態を考える。この場合、グリッドが画素に対して多少傾斜することがある。画素に対して９０°の傾斜まではグリッドピッチがあたかも大きくなったかのように見えることになる。例えば６０本／ｃｍのグリッドの場合に、グリッドピッチＧは約１６７μｍである。このグリッドが１０°傾いたとすると、そのときのグリッドピッチＧは１６７／ｃｏｓ１０°＝約１７０μｍ（約５９本／ｃｍ）となる。傾き角をθとすると、グリッドピッチＧが傾斜していない場合の値よりも、１／ｃｏｓθ倍だけ大きくなる。θ＝１０°では、１／ｃｏｓθ＝約１．０２である。Ｘ１方向とＹ１方向の双方にガタつきがあったとしても、グリッドが画素に対して１０°も傾いて使用されることは実用上ではあり得ない。仮に１０°傾いたとしても、最大で＋２％程度の誤差であり、これは一般的に上述したグリッドの製造誤差±１０％よりも小さく、影響はほぼない。したがって、グリッドが画素に対して多少傾斜していても、グリッドの製造誤差のところで述べたように中心値に合わせて測定画素４０ｂの位置を決定すれば問題ない。また、傾き角θの範囲が分かっている場合は、グリッドピッチＧの最大値を計算して、上述したグリッドの製造誤差の場合と同様に、ｆＧ／ｆＮの範囲に応じて基準を最小値または最大値において最適化して、測定画素の位置を決定すればよい。

また、グリッド１４は、電子カセッテ１３の筐体３１や撮影台１６のホルダ１６ａに取り付けられるため、グリッド１４と撮像領域４１との間には少なくとも筐体３１の厚み分の間隔が空く。このため撮像領域４１へのグリッド１４の投影像は、グリッド１４と撮像領域４１とが接触していると場合よりも実際は拡大される。上記実施形態において、出力パターンの周期Ｃを算出する式では、グリッド１４と撮像領域４１の間隔を考慮していない。しかし、グリッド１４と撮像領域４１との間の間隔は、Ｘ線源１０のＸ線管の焦点１０ａと撮像領域４１間の距離（ＳＩＤ；Source Image Distance）と比べて十分小さいため、グリッド１４と撮像領域４１とが接触していると場合と比べて撮像領域４１へのグリッド１４の投影像の拡大率は微々たるものである。そのため、出力パターンの周期Ｃを算出する式において、グリッド１４と撮像領域４１の間隔を考慮しなくても問題はない。もちろん、より正確を期すために、グリッド１４と撮像領域４１との間の距離を考慮した計算式を立てて、出力パターンの周期Ｃを算出してもよい。なお、被写体Ｈが存在しない状態でグリッド１４をＸ線撮影して得られたＸ線画像の縞模様から周期Ｃを実験的に求める場合は、Ｘ線画像に映る縞模様はグリッド１４と撮像領域４１との間隔を反映したものであるため、グリッド１４と撮像領域４１の間隔に注意を払う必要はない。

Ｘ線撮影システムには、線源制御装置１１と電子カセッテ１３との間に通信機能がないものがある。この場合には、線源制御装置１１と電子カセッテ１３へ照射開始信号が送られない。通信機能がないＸ線撮影システムでは、図２５に示すように、画像検出部６５に、照射開始判定部（以下、判定部という）６６が設けられる。この判定部６６には、照射開始閾値が保存されており、測定値と比較して、Ｘ線の照射開始の時点を判定する。また、検査オーダの内容に基づいて、コンソール１５からＸ線の照射時間が入力される。この照射時間は、電子カセッテ１３に送られる。なお、線源制御装置１１と電子カセッテ１３との間に通信機能がないため、ＡＥＣ部５４は設けられていない。

Ｘ線撮影の待機中に、比較的短いサイクルで積分アンプ４６をリセットして、一群の測定画素４０ｂによるＸ線量の測定を繰り返して行う。各回で測定した各測定画素４０ｂの測定値は、メモリ５１に送られる。この実施形態では、Ｘ線の照射を検出するものであるから、メモリ５１では前回の測定値が今回の測定値で更新される。メモリ５１が新しい測定値で更新されると、判定部６６は、照射野内に存在する一群の測定画素４０ｂ、または照射野内の全部の測定画素４０ｂの測定値をメモリ５１から読み出し、その平均値を算出する。なお、測定画素４０ｂは、撮像領域内であって、被写体を透過せずにＸ線が直接照射される素抜け領域に存在するものを選択し、これらを用いて照射開始を判断するのがよい。また、測定画素４０ｂの代わりに、素抜け領域に専用の線量測定センサ群を配置してもよい。

判定部６６は、平均値が照射開始閾値を超えたときに、Ｘ線の照射が開始されたものと判定する。判定部６６がＸ線照射開始と判定した場合に、制御部５２は画像検出部６５の動作をリセット動作から蓄積動作に移行させ、前述したように通常画素４０ａでＸ線画像を検出する。制御部５２は、Ｘ線の照射開始からの経過時間を測定し、コンソール１５で設定されたＸ線照射時間が経過すると蓄積動作を終了する。Ｘ線撮影の終了後は、前述したように電子カセッテ１３からＸ線画像が読み出される。

グリッドあり撮影では、電子カセッテ１３の前にグリッド１４が配置されるが、前述した条件に基づいて測定画素４０ｂを配置することで、電子カセッテ１３とグリッド１４との間で位置ずれが生じても、その影響を受けることがない。これにより、電子カセッテ１３は、Ｘ線の照射開始を正確に検出して、画像検出部６５によるＸ線画像の検出を行うことができる。

上記各実施形態では、図５に示すように通常画素４０ａと測定画素４０ｂが同じ信号線４３に接続されている。測定画素４０ｂは、欠陥画素になるため、通常画素４０ａに比べて個数が非常に少ない。通常画素４０ａはＴＦＴがオフ状態であっても微量のリーク電流が流れ出しており、個数が測定画素４０ｂに比較し非常に多いので、測定画素４０ｂからの電荷に通常画素４１ａのリーク電流に基づく電荷が加算されて、線量測定信号にノイズとして与える影響が大きいという問題がある。そこで、測定画素４０ｂがある列（例えば図５の電圧信号Ｖ２を出力する列）に隣接して測定画素４０ｂがない列（図５の電圧信号Ｖ１またはＶ３を出力する列）を設け、ＡＥＣ部５４で線量測定信号をサンプリングする際に、測定画素４０ｂが存在する列の出力から、測定画素４０ｂがない列の出力の差分をとって、リーク電流に基づく電荷の影響を取り除いて、測定画素４０ｂからの電荷に基づく出力のみを取り出すことが好ましい。このため、測定画素４０ｂは、図１６の（Ａ）に示すように連続して配置するよりは、（Ｂ）に示すように２つの測定画素４０ｂの間に、少なくとも１つ通常画素４０ａを配置することが好ましい。

上記実施形態では、測定画素４０ｂは、ゲートドライバ４４で駆動される読み出し用のＴＦＴのソース電極とドレイン電極が短絡されている。この読み出し用ＴＦＴを短絡する代わりに、測定用のＴＦＴを全画素４０に設けてもよい。蓄積動作中のために読み出し用のＴＦＴがオフ状態とされている間に、測定用のＴＦＴを選択的にオン状態として該画素４０で発生した電荷を積分アンプ４６のキャパシタ４６ｂに流入させてもよい。この測定用のＴＦＴが選択的にオンされる画素４０が測定画素４０ｂとして用いられる。こうすれば、複数種類のグリッド１４を選択使用する場合に、各グリッド１４の種類に対応して、通常画素４０ａを測定画素４０ｂに変更することができる。この場合には、各グリッド１４の位置データがメモリに記憶されている。制御部５２は、使用するグリッドに対応した位置データを読み出す。そして、専用のゲートドライバを駆動し、位置データで指定された測定画素４０ｂの測定用ＴＦＴを所定のサイクルでオンにして、所定時間毎に蓄積した電荷を読み出し、所定時間当たりのＸ線量を測定する。

また、各画素にバイアス電圧を供給するバイアス線に、画素で発生する電荷に基づく電流が流れることを利用して、ある特定の画素に繋がるバイアス線の電流をサンプリングしてＸ線量を検出してもよい。この場合はバイアス線の電流をサンプリングする画素が測定画素となる。同様に画素から流れ出るリーク電流をサンプリングして線量を検出してもよく、この場合もリーク電流をサンプリングする画素が測定画素となる。

上記実施形態では、画素４０を所定のピッチΔで二次元的に撮像領域内に配置し、そのうちの一部を測定画素４０ｂとし、残りを通常画素４０ａとしたものであり、通常画素４０ａと測定画素４０ｂとは同サイズである。なお、測定画素４０ｂは、通常画素４０ａよりも、サイズが大きくても、あるいは小さくてもよい。また、Ｘ２またはＹ２方向に伸びた細長な線量測定センサを用い、通常画素４０ａの列または行の間に、前述した条件を満たすように配置してもよい。ただし、欠陥補正をしても目立たなくするために、線量測定センサの長さは、画素４０の１０個を１列に並べた場合よりも短くする。

上記実施形態では、ＴＦＴ型の画像検出部を例示しているが、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の画像検出部を用いてもよい。また、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテに限らず、撮影台内に取り付けた内蔵タイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。さらに、本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を撮影対象とした場合にも適用することができる。

なお、本発明は上記実施形態に制限されず、実施形態に記載される構成の範囲において、それぞれを組み合わせ可能である。

２ Ｘ線撮影システム
１０ Ｘ線源
１３ 電子カセッテ
１４ グリッド
３０、６５ 画像検出部
３１ 筐体
３５ Ｘ線透過層
３６ Ｘ線吸収層
４０ 画素
４０ａ 通常画素
４０ｂ 測定画素
４０ｂ１、４０ｂ２ 第１、第２の測定画素
４１ 撮像領域
５２ 制御部
５４ ＡＥＣ部
６０ａ、６０ｂ 混合画素アレイ
６０ｃ 混合画素エリア
６６ 判定部

Claims (19)

1. 撮像領域が形成された画像検出部を有し、この画像検出部の前に配置可能なグリッドとともに使用される放射線画像検出装置であって、
   前記グリッドは、放射線が被写体を透過する際に発生する散乱線を除去するために、第１方向に延びる短冊状の放射線透過層と放射線吸収層とが、グリッドピッチＧで前記第１方向と直交する第２方向に交互に複数形成されており、
   前記撮像領域には、前記第２方向に画素ピッチΔで配置された複数の画素と、複数の線量測定センサとが配置されており、前記複数の画素は前記被写体の放射線画像を検出するために前記放射線の到達線量に応じた電荷を読み出し可能に蓄積し、前記複数の線量測定センサは前記放射線の到達線量を測定するものであり、
   前記複数の線量測定センサは、前記画像検出部で前記グリッドの放射線画像を撮影するときに、出力信号が極大値または極小値となる特異な位置にない前記線量測定センサを第１の線量測定センサとし、前記特異な位置にある前記線量測定センサを第２の線量測定センサとしたときに、以下の条件１を満たすように位置が決められていることを特徴とする放射線画像検出装置。
   条件１：
   ｆＧ／ｆＮ≠奇数であって、前記グリッドと前記画素を相対的に前記第２方向に１画素ずつＣ回ずらしたときに、周期Ｃの範囲内では、全ての回で前記第１の線量測定センサの個数が前記第２の線量測定センサの個数よりも多い。
   ここで、各記号は以下の通り：
   ｆＧ＝１／Ｇ：グリッド周波数、
   ｆＮ＝１／（２Δ）：前記画素のナイキスト周波数、
   周期Ｃ：前記グリッドの放射線画像上で前記第２方向に現れる繰り返しパターンの周期であり、単位は画素の個数。
2. 前記複数の線量測定センサのうち、前記第２方向に配置されており、前記周期Ｃに相当する個数のものを一群の線量測定センサとし、少なくとも一群の線量測定センサの測定値に基づいて放射線の照射状態を判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に応じた制御をする制御部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記画素は、放射線画像を検出するため通常画素と、この通常画素と同サイズであって、前記線量測定センサとして用いられる測定画素とを有し、前記通常画素と前記測定画素とが混在した状態で、前記第１および第２方向に二次元に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記通常画素と前記測定画素とは共通の信号処理回路に接続されており、前記放射線の照射中には、前記通常画素の前記電荷は蓄積され、前記測定画素の電荷は前記信号処理回路に取り出されることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
5. さらに、前記一群の測定画素は、以下の条件２を満たすように位置が決められることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
   条件２：
   前記グリッドと前記画素を相対的に１画素ずつずらしたときに、前記全ての回で以下の条件式１、または条件式２を満たす。
   条件式１：２ｊ＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋１のとき、
   

   

   条件式２：２ｊ＋１＜ｆＧ／ｆＮ＜２ｊ＋２のとき、
   

   

   ここで、各記号は以下の通り：
   Ｑ：第２の測定画素の１個に対する第１の測定画素の個数、
   ａ：前記放射線吸収層の１本分の放射線吸収率、
   Ｍ：前記測定画素に投影される前記放射線吸収層の本数の最小値、
   ｋ：前記全ての回において、前記一群の測定画素の前記測定値のばらつきの許容範囲（±ｋ％）、
   ｊ：整数。
6. ｋ≦５であることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像検出装置。
7. ｋ≦２．５であることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記測定画素の配置周期をＺ（画素数）とし、前記Ｃと前記Ｚの最小公倍数をｌｃｍ（Ｃ、Ｚ）とするときに、以下の条件式３を満たすように、前記測定画素の配置周期Ｚが決定されることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像検出装置。
   条件式３：ｌｃｍ（Ｃ、Ｚ）≧（Ｑ＋１）Ｚ
9. 前記Ｑの最小値が異なる複数のグリッドを選択的に使用する場合には、複数のＱの最小値のうちで最も大きい値を共通に用いることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記配置周期Ｚの条件が異なる複数のグリッドを選択的に使用する場合には、複数の配置周期Ｚの最小公倍数を各グリッドに共通な配置周期Ｚとして使用することを特徴とする請求項８に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記一群の測定画素の位置が不規則に決められることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記条件１のとき、前記画素ピッチΔと前記グリッドピッチＧが、以下の条件式４〜７のいずれかを満たすように定められることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
    条件式４：ｆＧ／ｆＮ≦２／３
    条件式５：４／３≦ｆＧ／ｆＮ≦８／３
    条件式６：１０／３≦ｆＧ／ｆＮ≦１４／３
    条件式７：１６／３≦ｆＧ／ｆＮ≦２０／３
13. 前記測定画素の配置周期Ｚと、前記測定画素のナイキスト周波数ｆＮとの比であるｆＮ／ＺがｆＡであるときに、ｆＧ／ｆＡ＝偶数、またはｆＧ／ｆＡ≠整数となるように、前記画素ピッチΔと、前記グリッドピッチＧと、前記配置周期Ｚの値とが定められることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
14. 前記条件１のとき、前記一群の測定画素は、さらに以下の条件３も満たすように位置が決められることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
    条件３：
    前記第１の測定画素の個数が前記全ての回で同じで、かつ前記第２の測定画素の個数も前記全ての回で同じになる。
15. 前記判定部は、各測定画素で測定した放射線量を積算した合計放射線量またはその平均値が、目標線量に達したか否かを判定し、合計放射線量または平均値が目標線量に達したと判定したときに、放射線の照射を停止させる自動露出制御を行うことを特徴とする請求項３ないし１４のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
16. 前記第２方向に対して規定した前記一群の測定画素の位置の決定が、前記第１方向にも適用されることを特徴とする請求項３ないし１５のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
17. 前記画像検出部が可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
18. 被写体に向けて放射線を照射する放射線源と、
    前記放射線源の駆動を制御する線源制御装置と、
    請求項１に記載の放射線画像検出装置とを備えることを特徴とする放射線撮影システム。
19. 被写体に向けて放射線を照射する放射線源と、
    前記放射線源の駆動を制御する線源制御装置と、
    請求項１に記載の放射線画像検出装置とを備える放射線撮影システムの作動方法において、
    複数の線量測定センサのうちの少なくとも一群の線量測定センサで放射線量を測定する放射線量測定ステップと、
    前記一群の線量測定センサで測定した各放射線量を積算した合計放射線量またはその平均値が、目標線量に達したか否かを判定する判定ステップと、
    前記合計放射線量またはその平均値が目標線量に達したときに、前記放射線源の駆動を停止して放射線の照射を停止させる放射線照射ステップとを備えることを特徴とする放射線撮影システムの作動方法。

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