JP5890344B2 - 放射線画像検出装置及び放射線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像の露出制御を行うための線量検出センサを備えた放射線画像検出装置と、これを用いた放射線撮影システムに関する。

医療分野において、放射線、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線により被写体のＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とで構成されている。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線源制御装置、およびＸ線源を動作させるための指示を線源制御装置に入力する照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被写体を透過したＸ線に基づくＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置、およびＸ線画像検出装置の駆動制御、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線画像検出装置として、Ｘ線の入射量に応じた電荷を蓄積する画素がマトリクス状に配列された撮像面を有する検出パネルと、検出パネルを駆動する回路部とを有し、Ｘ線画像を電気信号として検出する画像検出部（フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）と呼ばれる）を用いたものが普及している。検出パネルは、画素毎に信号電荷を蓄積し、蓄積した電荷を信号処理回路で電圧信号に変換することで、被写体のＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力する。Ｘ線画像検出装置には、電子カセッテと呼ばれる可搬型のＸ線画像検出装置もある。

Ｘ線撮影において、Ｘ線が被写体を透過するときに発生する散乱線の影響を減少させるために、グリッドと呼ばれる散乱線除去部材を用い、グリッドを被写体とＸ線画像検出装置との間に配置して撮影を行う場合がある。グリッドは、鉛のような、Ｘ線を吸収してＸ線を透過しにくい物質からなるＸ線吸収部と、アルミニウムのような、Ｘ線を透過しやすい物質からなるＸ線透過部とを、それぞれ細長い短冊状に形成し、短冊状のＸ線吸収部とＸ線透過部とを交互に配列したものである。Ｘ線吸収部とＸ線透過部は１方向に交互に配列されるため、Ｘ線吸収部とＸ線透過部によってストライプパターン（縞模様）が形成される。こうしたグリッドが、検出パネルの撮像面と被写体との間に配置される。グリッドを用いることにより、散乱線は、撮像面に到達する前にその大部分がグリッド内のＸ線吸収部に吸収されるので、散乱線の影響が少ないコントラストの高い画像を得ることができる。グリッドは、撮影台に取り付けられたり、Ｘ線画像検出装置の筐体に取り付けられて使用される。

また、グリッドの種類を表す項目の１つに、単位幅当たりのＸ線吸収部の本数を表すグリッド密度がある。グリッド密度としては、例えば、２６本／ｃｍ〜１００本／ｃｍの範囲で各種のものがある。グリッド密度が４０本／ｃｍ（４本／ｍｍ）のグリッドの場合には、１組のＸ線吸収部とＸ線透過部の幅の合計値であるグリッドピッチは、２５０μｍになる。

Ｘ線画像検出装置には、Ｘ線画像の露出制御を行うために、Ｘ線源から照射されるＸ線の線量が所定の照射停止閾値に達したときに、Ｘ線源によるＸ線の照射を停止させる自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）機能を有するものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このようなＸ線画像検出装置には、被写体を透過したＸ線の線量を検出し、検出した線量に応じた信号を出力する線量検出センサが設けられている。

特許文献１には、検出パネルの撮像面内に、画素とは別に、画素５００個分の長さを持つストライプ状の線量検出センサを設けたＸ線画像検出装置が記載されている。特許文献１では、グリッドと線量検出センサの相対的な位置関係である幾何学的配置にずれが生じた場合でも、線量検出センサが出力する信号の出力値の変動を抑えて安定したＡＥＣを行うことができるように、ストライプ状の線量検出センサの長手方向（ストライプの方向）と、グリッドのストライプの方向とが非平行（例えば直交）になるように線量検出センサを配置している。

すなわち、線量検出センサは撮像面内に設けられているため、グリッドの取り付けガタやグリッドの製造誤差などにより、グリッドと線量検出センサとの幾何学的配置に、ずれが生じる。グリッドのＸ線吸収部やＸ線透過部は、それぞれ１本の幅がμｍオーダーである。そのため、グリッドの取り付けガタや製造誤差によって、グリッドと線量検出センサとの間において、Ｘ線吸収部やＸ線透過部の１本分程度の位置ずれは容易に起こる。グリッドとの幾何学的配置にずれが生じると、Ｘ線の照射量が同じでも、線量検出センサへのＸ線の入射量が変動するため、線量検出センサの出力値は変動する。こうした線量検出センサの出力値の変動幅は、線量検出センサのストライプの方向とグリッドのストライプの方向が平行な場合に最大となる。

例えば、線量検出センサのストライプの方向がグリッドのストライプの方向と平行な場合には、ストライプ状の線量検出センサが長手方向の全域に渡って、Ｘ線吸収部の背後に隠れてしまったり、その反対にＸ線透過部の背後に位置するといった状態が生じる。線量検出センサの全域がＸ線吸収部の背後に隠れてしまうと、線量検出センサの全域に渡ってＸ線の入射量が少なくなり、線量検出センサの出力値が最小となる。その反対に、Ｘ線の照射量が同じであっても、線量検出センサの全域がＸ線透過部の背後に位置する場合には、線量検出センサの全域に渡ってＸ線の入射量が多くなるため、線量検出センサの出力値は最大となる。このように、線量検出センサのストライプの方向とグリッドのストライプの方向を平行にすると、グリッドと線量検出センサの幾何学的配置のすれによる、線量検出センサの出力値の変動幅が大きくなる。

このため、特許文献１においては、ストライプ状の線量検出センサを、グリッドのストライプの方向と非平行に配置することにより、グリッドと線量検出センサの幾何学的配置がずれても、常に、線量検出センサの一部はＸ線吸収部の背後に、他の一部はＸ線透過部の背後に位置するようにしている。こうすると、線量検出センサの一部はＸ線の入射量が相対的に低くなるが、他の部分では相対的に多くなるため、線量検出センサの出力値は平準化されることになる。そのため、線量検出センサのストライプ方向をグリッドのストライプ方向と平行に配置した場合と比べて、グリッドと線量検出センサの幾何学的配置のずれによる、線量検出センサの出力値の変動が抑えられて、安定したＡＥＣを行うことができる。

特許文献１の実施形態においては、画素のサイズは１０５μｍ×１０５μｍであり、線量検出センサは、画素５００個分であるため、１０５μｍ×５００個＝５２５００μｍ（約５０ｍｍ）程度の長さを持つ。線量検出センサは、一部の画素と置換したり、隣接する画素の間隙に配置される。画素の間隙に線量検出センサを配置する場合には、線量検出センサに隣接する画素のサイズを縮小して、線量検出センサを配置するスペースを確保している。こうした線量検出センサが、所定領域内に複数本配置される。

また、特許文献２には、ストライプ状の線量検出センサの代わりに、撮像面内の画素の一部を、線量検出センサとして機能する検出画素（特許文献２ではＡＥＣ画素と記載）としたＸ線画像検出装置が記載されている。特許文献２の画素は、蓄積した電荷を保持したまま出力値を読み出す、いわゆる非破壊読み出しが可能なものを利用しており、検出画素も非破壊読み出しが可能である。

特許文献２のＸ線画像検出装置においても、検出画素は撮像面内に配置されるため、特許文献１と同様に、グリッドと検出画素の幾何学的配置のずれによって、検出画素の出力値に変動が生じる。特許文献２では、各検出画素の出力値が変動する問題に対して、各検出画素の出力値を較正するキャリブレーションにより対処している。

具体的には、特許文献２では、本撮影前に、グリッドを取り付けた状態で、撮像面に一様にＸ線を照射して、撮像面内の各検出画素の出力値を表すゲイン画像を取得する。ゲイン画像には、グリッドを取り付けた状態における各検出画素の出力値のバラツキが反映されている。そして、本撮影時のＡＥＣにおいては、各検出画素が出力する出力値を、ゲイン画像によってキャリブレーションを行うことで、各検出画素の出力値を補正している。各検出画素の出力値は、グリッド密度などのグリッドの種類ばかりでなく、Ｘ線の線量や管電圧によって決まる線質などを含む撮影条件によっても変動する。また、グリッドの種類や撮影条件が同じでも、グリッドの取り付けガタや製造時の誤差によってグリッドと検出画素の幾何学的配置がずれるため、ゲイン画像の取得は撮影毎に行われる。

特開２００４−１６７０７５号公報 特開２００４−１６６７２４号公報

特許文献１においては、画素の置換や画素サイズの縮小によって、ストライプ状の線量検出センサを配置するスペースを確保するため、撮影されたＸ線画像には、線量検出センサに位置する領域において濃度が低下する。線量検出センサが位置する領域とそれに隣接する領域との濃度差は大きいため、スジ状の濃度段差となって現れる。ストライプ状の線量検出センサは、長さが約５０ｍｍ有り、人の目で視認できる大きさを有するため、Ｘ線画像の濃度段差も人の目で視認できる大きさとなり、非常に目立ってしまう。特許文献１には、このような濃度段差を解消するため、線量検出センサを欠陥画素と見なして欠陥補正を行うことも開示されてはいるが、欠陥補正を行うためには、補正データを用意する手間がかかる。さらに、線量検出センサが約５０ｍｍと大きいため、欠陥補正したとしても欠陥を視認できない程度まで完全に無くすことは難しく、Ｘ線画像の画質が低下する懸念がある。

特許文献２の場合は、画素の一部を検出画素に利用しており、検出画素の出力値を非破壊で読み出しているため、特許文献１のようにＸ線画像に濃度段差は生じない。そのため、欠陥補正に手間がかかるという問題やＸ線画像の画質低下という問題は発生しない。しかしながら、特許文献２に記載のＸ線画像検出装置の場合、撮影毎にゲイン画像を取得しなければならず、ゲイン画像の取得に時間と手間がかかるという別の問題がある。さらに、ゲイン画像取得後、本撮影を行うまでの間に、衝撃などにより、グリッドと検出画素との幾何学的配置がずれてしまうと、取得したゲイン画像では、適正な補正ができなくなってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画質低下の懸念が少なく、かつ、手間を掛けずに、グリッドと線量検出センサの幾何学的配置のずれの影響を受けない安定したＡＥＣを行うことが可能な放射線画像検出装置及び放射線撮影システムを提供することを目的とする。

本発明の放射線画像検出装置は、放射線を吸収する放射線吸収部と放射線を透過する放射線透過部とが第１の方向に交互に周期的に配された散乱線除去用グリッドを用いて撮影が可能な放射線画像検出装置において、放射線源から照射された放射線を受ける画素が複数設けられた撮像面を有し、画素が被写体を透過した放射線を受けて被写体の放射線画像を検出する検出パネルと、放射線画像の露出制御を行うために設けられ、撮像面内に間隔を空けて第１の方向に周期的に配置され、被写体を透過した放射線の線量を検出して線量に応じた信号を出力する複数の線量検出センサとを備えており、撮像面に一様に放射線を照射して散乱線除去用グリッドを検出パネルで撮影した場合に得られる散乱線除去用グリッドの像を表すグリッド検出信号であり、放射線吸収部と放射線透過部の第１の方向の配列状態を反映して、出力値が周期的に変動するグリッド検出信号の変動周期と、撮像面における複数の線量検出センサの第１の方向の配置周期とが異なっている。

線量検出センサの配置周期は、グリッド検出信号の変動周期の整数倍ではないことが好ましい。

線量検出センサの配置周期と、グリッド検出信号の変動周期とは、互いに素であることが好ましい。

線量検出センサは、第１の方向に直交する第２の方向の配置周期もグリッド検出信号の変動周期と異なっていることが好ましい。線量検出センサは、第２の方向の配置周期が、第１の方向の配置周期と同じであることが好ましい。

１個の線量検出センサの最小サイズは、例えば、撮像面内の画素のサイズと同じである。また、画素の画素ピッチは、散乱線除去用グリッドにおいて１組の放射線吸収部と放射線透過部の幅であるグリッドピッチの１／２よりも大きい。

線量検出センサは、例えば、画素の一部を利用した検出画素である。複数の検出画素が、第１の方向に相当する行方向及び第２の方向に相当する列方向のそれぞれに１行及び１列以上ずらして配置されている場合には、第１の方向の配置周期は、行方向の長さであり、第２の方向の配置周期は、列方向の長さである。１個の線量検出センサは、隣接した複数の検出画素からなる検出画素群であってもよい。この場合の配置周期は、間隔を空けて周期的に配置される複数の検出画素群の配置周期である。

線量検出センサは、単位時間当たりの線量に応じた信号を出力し、線量検出センサの出力値を積算して、積算された積算値と予め設定した照射停止閾値とを比較し、積算値が照射停止閾値に達した際に放射線源による放射線の照射を停止させる自動露出制御部を備えていることが好ましい。自動露出制御部は、複数の線量検出センサの出力値を平均した平均値を算出し、算出した平均値を積算して積算値を求める。

散乱線除去用グリッドを着脱自在に取り付け可能であることが好ましい。

また、本発明は、放射線を照射する放射線源を備えた放射線発生装置と、放射線画像を検出する放射線画像検出装置とで構成される放射線撮影システムであり、放射線を吸収する放射線吸収部と放射線を透過する放射線透過部とが第１の方向に交互に周期的に配された散乱線除去用グリッドを用いて撮影が可能な放射線撮影システムにおいて、放射線画像検出装置は、放射線源から照射された放射線を受ける画素が複数設けられた撮像面を有し、画素で被写体を透過した放射線を受けて被写体の放射線画像を検出する検出パネルと、放射線画像の露出制御を行うために設けられ、撮像面内に間隔を空けて第１の方向に周期的に配置され、被写体を透過した放射線の線量を検出して線量に応じた信号を出力する複数の線量検出センサとを備えており、撮像面に一様に放射線を照射して散乱線除去用グリッドを検出パネルで撮影した場合に得られる散乱線除去用グリッドの像を表すグリッド検出信号であり、放射線吸収部と放射線透過部が交互に配列される配列状態を反映して、出力値が周期的に変動するグリッド検出信号の変動周期と、撮像面における複数の線量検出センサの第１の方向の配置周期とが異なっている。

本発明によれば、撮像面に間隔を空けて配置される複数の線量検出センサの配置周期が、撮像面に一様に放射線を照射して散乱線除去用グリッドを検出パネルで撮影した場合に得られる散乱線除去用グリッドの像を表すグリッド検出信号の出力値の変動周期と異なっていることから、複数の線量検出センサのすべてがグリッド検出信号の最大出力値あるいは最小出力値の位置に配置されることはない。したがって、画質低下の懸念が少なく、かつ、手間を掛けずに、グリッドと線量検出センサの幾何学的配置のずれの影響を受けない安定したＡＥＣを行うことが可能となる。

Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。 線源制御装置の内部構成と線源制御装置と他の装置との接続関係を示す図である。 グリッドの構成を示す説明図である。 電子カセッテの内部構成を示すブロック図である。 電子カセッテの検出パネルの検出画素の配置と採光野とを説明するための図である。 電子カセッテのＡＥＣ部の構成を示すブロック図である。 検出パネルの撮像面とグリッドとを重ね合わせたときの検出画素の配置状態を示す説明図である。 検出画素の配置周期とグリッド検出信号の変動周期の関係を示す説明図である。 グリッド検出信号の説明図である。 図８の状態から１画素分ずらした場合の検出信号の出力値の変化を示す説明図である。 第１の比較例を示す説明図である。 図１１の状態から１画素分ずらした場合の比較例を示す説明図である。 第２の比較例を示す説明図である。 グリッドを９０°回転させて検出パネルの撮像面と重ね合わせたときの検出画素の配置状態を示す説明図である。 コンソールの内部構成を示すブロック図である。 コンソールに設定された撮影条件を示す図である。 コンソールの機能および情報の流れを示すブロック図である。 Ｘ線撮影の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の第１例を示す説明図である。 第２実施形態の第２例を示す説明図である。 第３実施形態の第１例を示す説明図である。 第３実施形態の第２例を示す説明図である。 第３実施形態の第３例を示す説明図である。 第４実施形態の検出画素群の説明図である。 第５実施形態の検出パネルの説明図である。 第６実施形態の検出パネルの説明図である。

「第１実施形態」
図１に示すように、本発明のＸ線撮影システム１０は、Ｘ線を発生するＸ線発生装置１１と、被写体である患者Ｍを透過したＸ線からＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置１２とから構成されている。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線を照射するＸ線源１３、Ｘ線源１３を制御する線源制御装置１４、及びＸ線の照射開始を指示する照射スイッチ１５で構成されている。Ｘ線撮影装置１２は、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテ１６、及び電子カセッテ１６を制御するコンソール１７、撮影台３０で構成されている。線源制御装置１４、電子カセッテ１６、及びコンソール１７は、相互に通信が可能なように有線または無線方式で接続されている。

電子カセッテ１６は、立位撮影台３０に着脱自在に取り付け可能である。電子カセッテ１６は、撮像面３６が形成された検出パネル３５ａを有する画像検出部３５（図４参照）と、画像検出部３５を収容する可搬型の扁平な筐体（図示せず）とからなる。本実施形態の電子カセッテ１６の平面形状は、例えば、縦横のサイズが同じ正方形状である。

電子カセッテ１６は、検出パネル３５ａの撮像面３６（図４参照）がＸ線源１３と対向する姿勢で保持されるように、立位撮影台３０のホルダ３０ａに着脱自在にセットされる。なお、電子カセッテ１６は、立位撮影台３０や、臥位撮影台（図示せず）にセットされる他に、患者Ｍが仰臥するベッド上に置いたり患者Ｍ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、Ｘ線撮影装置１２は、Ｘ線が患者Ｍを透過する際に発生する散乱線を除去する散乱線除去用グリッド（以下、グリッドという）１８を用いた撮影を行うことが可能である。グリッド１８は、電子カセッテ１６とほぼ同じ大きさの薄板であり、グリッド１８は、電子カセッテ１６とともに、撮影台３０のホルダ３０ａに着脱自在に取り付けられる。グリッド１８は、電子カセッテ１６の撮像面３６と対面する姿勢でホルダ３０ａに配置される。これにより、撮影時には、グリッド１８は、患者Ｍと電子カセッテ１６の間に位置する。

グリッド１８は、ホルダ３０ａに着脱自在であるため、撮影目的に応じてグリッド１８を交換したり、ホルダ３０ａからグリッド１８を取り外してＸ線撮影を行うこともできる。ホルダ３０ａにはグリッド１８を揺動させる機構はついておらず、したがってグリッド１８は設置位置で固定して使われるいわゆる静止グリッドである。なお、グリッド１８を、電子カセッテ１６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１８を交換したり、グリッド１８を取り外して撮影を行うことができる。

Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射するＸ線管１３ａと、Ｘ線管１３ａが放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）１３ｂとを備えている。Ｘ線管１３ａは、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、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。照射野限定器１３ｂ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て、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限定する。

図２に示すように、線源制御装置１４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１３に供給する高電圧発生器２０と、Ｘ線源１３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線の照射時間を制御する制御部２１と、コンソール１７との主要な情報、信号の送受信を媒介する通信Ｉ／Ｆ２２とを備える。

制御部２１には、照射スイッチ１５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１５は、撮影開始時に放射線技師等のオペレータによって操作されるスイッチであり、例えば二段階の押圧操作が可能な押しボタンスイッチである。照射スイッチ１５は、一段階目の押圧操作でＸ線源１３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、二段階目の押圧操作でＸ線源１３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線源制御装置１４に入力される。制御部２１は、照射スイッチ１５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１３への電力供給を開始させる。

メモリ２３は、管電圧、管電流、照射時間あるいは管電流照射時間積（ｍＡｓ値）といった撮影条件を予め数種類格納している。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１４は、設定された撮影条件の管電圧や管電流、照射時間あるいは管電流照射時間積でＸ線の照射制御を開始する。電子カセッテ１６には、ＡＥＣ機能が設けられており、Ｘ線源１３から照射されるＸ線の単位時間当たりの線量を検出して、Ｘ線の累積線量が必要十分な目標線量に到達したと判定すると、線源制御装置１４に予め設定された照射時間あるいは管電流照射時間積以下であってもＸ線の照射を停止するように機能する。

なお、目標線量に達してＡＥＣ機能による照射停止の判定がされる前にＸ線の照射が終了して線量不足に陥ることを防ぐために、線源制御装置１４に設定される照射時間または管電流照射時間積には余裕を持った値が設定される。線源制御装置１４において安全規制上撮影部位に応じて設定されている照射時間の最大値を設定してもよい。なお、撮影条件は、通信Ｉ／Ｆ２２を介してコンソール１７から送信されてきたものを設定してもよい。

照射信号Ｉ／Ｆ２５は、電子カセッテ１６のＡＥＣ機能を用いる場合に電子カセッテ１６と接続される。この場合、制御部２１は、照射スイッチ１５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１６に送信する。電子カセッテ１６では、照射開始要求信号を受信すると準備処理が行なわれる。電子カセッテ１６は、準備処理が完了して撮影可能な状態になった場合に照射許可信号を線源制御装置１４に送信する。制御部２１は、電子カセッテ１６から照射許可信号を照射信号Ｉ／Ｆ２５で受け、さらに照射スイッチ１５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１３に対して、Ｘ線を照射するための電力供給を開始させる。また、制御部２１は、電子カセッテ１６から発せられる照射停止信号を照射信号Ｉ／Ｆ２５で受けたときに、高電圧発生器２０からＸ線源１３への電力供給を停止させ、Ｘ線の照射を停止させる。さらに、制御部２１は、照射停止信号の受信を契機にＸ線の照射を停止させる機能だけでなく、設定された照射時間となったらＸ線の照射を停止させるためのタイマーを内蔵している。

図３に示すように、グリッド１８は、電子カセッテ１６とほぼ同サイズで同形状をしている。グリッド１８は、本発明の第２の方向に相当するＹ１方向に延びる短冊状のＸ線透過部３２とハッチングで示すＸ線吸収部３３を有し、これら各部３２、３３を、Ｙ１方向に直交し、本発明の第１の方向に相当するＸ１方向に交互に周期的に配置した構成である。Ｘ線透過部３２は、例えばアルミニウム等のＸ線を透過しやすい材質で形成されている。Ｘ線吸収部３３は、例えば鉛やモリブデン合金、タンタル合金等のＸ線の遮蔽性が高くＸ線を吸収しやすい材質で形成されている。グリッド１８は、Ｘ線が患者Ｍを透過する際に発生する散乱線をＸ線吸収部３３で吸収することにより、散乱線によってＸ線画像のコントラストが低下するのを防止する。

グリッド１８は、Ｘ線透過部３２及びＸ線吸収部３３の配列方向であるＸ１方向が、画素４５の行方向Ｘ２（図４参照）と一致するようホルダ３０ａに取り付けられる。

グリッド１８には、Ｘ線透過部３２及びＸ線吸収部３３の配列方向（Ｘ１方向）における、単位幅当たりのＸ線吸収部３３の本数を表すグリッド密度が、例えば２６本／ｃｍ〜１００本／ｃｍの範囲で様々な種類がある。本実施形態では、Ｘ線撮影において一般的なグリッド密度４０本／ｃｍ（４本／ｍｍ）のグリッドを使用している。Ｘ１方向における、Ｘ線透過部３２とＸ線吸収部３３の幅の合計値がグリッドピッチＧｏｒｇとなる。グリッド密度が４本／ｍｍの場合のグリッドピッチＧｏｒｇは２５０μｍとなる。

図４において、電子カセッテ１６は、上述した筐体内に、検出パネル３５ａを有する画像検出部３５と、アンテナ３７及びバッテリ３８とを内蔵している。電子カセッテ１６は、アンテナ３７及びバッテリ３８により、コンソール１７と無線通信が可能である。アンテナ３７は、無線通信のための電波をコンソール１７との間で送受信する。バッテリ３８は、電子カセッテ１６の各部を動作させるための電力を供給する。バッテリ３８は、薄型の電子カセッテ１６内に収まるよう比較的小型のものが使用される。また、バッテリ３８は、電子カセッテ１６から外部に取り出して専用のクレードルにセットして充電することも可能である。バッテリ３８を無線給電可能な構成としてもよい。

電子カセッテ１６には、アンテナ３７に加えてソケット３９が設けられている。ソケット３９は、コンソール１７と有線接続するために設けられており、バッテリ３８の残量不足等で電子カセッテ１６とコンソール１７との無線通信ができなくなった場合に使用される。ソケット３９にコンソール１７からのケーブルを接続すると、コンソール１７との有線通信が可能になる。その際に、ソケット３９に接続されたケーブルを介して、コンソール１７から電子カセッテ１６に給電してもよい。

アンテナ３７およびソケット３９は、通信部４０に設けられている。通信部４０は、アンテナ３７またはソケット３９と制御部４１、メモリ４２間の画像データを含む各種情報、信号の送受信を媒介する。

画像検出部３５は、検出パネル３５ａと、検出パネル３５ａの駆動を制御する回路部とで構成される。検出パネル３５ａは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素４５を配列してなる撮像面３６を備えている。複数の画素４５は、所定の画素ピッチで二次元にｎ行（Ｘ２方向）×ｍ列（Ｙ２方向）のマトリクス状に配列されている。検出パネル３５ａは、平面形状が正方形状であり、撮像面３６のサイズは例えば４３０ｍｍ×４３０ｍｍ、画素数が例えば２８８０×２８８０である。画素４５は縦横のサイズが同じ正方画素であり、画素４５のサイズは、例えば１５０μｍ×１５０μｍである。画素４５の縦横のサイズは、それぞれＸ２方向及びＹ２方向の画素ピッチΔに相当する。

検出パネル３５ａは、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体、図示せず）をさらに有し、シンチレータによって変換された可視光を画素４５で光電変換する間接変換型である。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４５が配列された撮像面３６の全面と対向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、シンチレータを用いず、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の検出パネルを用いてもよい。

画素４５は、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素子であるフォトダイオード４６、およびスイッチング素子としてＴＦＴ４７を備える。

フォトダイオード４６は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ（p-intrinsic-n）型）と、その上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード４６は、下部電極にＴＦＴ４７が接続され、上部電極にはバイアス線４８が接続されており、バイアス線４８は撮像面３６内の画素４５の行数分（ｎ行分）設けられて母線４９に結束されている。母線４９はバイアス電源５０に繋がれている。母線４９とその子線のバイアス線４８を通じて、バイアス電源５０からフォトダイオード４６の上部電極にバイアス電圧Ｖｂが印加される。バイアス電圧Ｖｂの印加により半導体層内に電界が生じ、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持つ上部電極と下部電極に移動し、フォトダイオード４６に電荷が蓄積される。

ＴＦＴ４７は、ゲート電極が走査線５１に、ソース電極が信号線５２に、ドレイン電極がフォトダイオード４６にそれぞれ接続される。走査線５１と信号線５２は格子状に配線されており、走査線５１は撮像面３６内の画素４５の行数分（ｎ行分）、信号線５２は画素４５の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線５１はゲートドライバ５３に接続され、信号線５２は信号処理回路５４に接続される。

検出パネル３５ａの駆動を制御する回路部は、制御部４１、ゲートドライバ５３、信号処理回路５４などからなる。制御部４１は、ゲートドライバ５３を通じてＴＦＴ４７を駆動することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素４５に蓄積する蓄積動作と、画素４５から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）動作とを検出パネル３５ａに行わせる。

蓄積動作ではＴＦＴ４７がオフ状態にされ、その間に画素４５に信号電荷が蓄積される。読み出し動作では、ゲートドライバ５３から同じ行のＴＦＴ４７を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、走査線５１を一行ずつ順に活性化し、走査線５１に接続されたＴＦＴ４７を一行分ずつオン状態とする。オン状態となる時間は、ゲートパルスのパルス幅で規定されており、ＴＦＴ４７はパルス幅で規定された時間が経過するとオフ状態に復帰する。画素４５のフォトダイオード４６に蓄積された電荷は、ＴＦＴ４７がオン状態になると信号線５２に読み出されて、信号処理回路５４に入力される。

信号処理回路５４は、積分アンプ６０、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６１、およびＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）６２等を備える。積分アンプ６０は、各信号線５２に対して個別に接続される。積分アンプ６０は、オペアンプ６０ａとオペアンプ６０ａの入出力端子間に接続されたキャパシタ６０ｂとからなり、信号線５２はオペアンプ６０ａの一方の入力端子に接続される。オペアンプ６０ａ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６０ｂにはリセットスイッチ６０ｃが並列に接続されている。積分アンプ６０は、信号線５２から入力される電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。各列のオペアンプ６０ａの出力端子には、増幅器６３、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）部６４を介してＭＵＸ６１が接続される。ＭＵＸ６１の出力側には、Ａ／Ｄ変換器６２が接続される。

ＭＵＸ６１は、パラレルに接続される複数の積分アンプ６０から順に一つの積分アンプ６０を選択し、選択した積分アンプ６０から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器６２に入力する。Ａ／Ｄ変換器６２は、入力された電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ１６に内蔵されるメモリ４２に出力する。なお、ＭＵＸ６１とＡ／Ｄ変換器６２の間に増幅器を接続してもよい。

ＭＵＸ６１によって積分アンプ６０から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが読み出されると、制御部４１は、積分アンプ６０に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、リセットスイッチ６０ｃをオンする。これにより、キャパシタ６０ｂに蓄積された一行分の信号電荷が放電されてリセットされる。積分アンプ６０がリセットされると、ゲートドライバ５３から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素４５の信号電荷の読み出しを開始させる。これらの動作を順次繰り返して全行の画素４５の信号電荷を読み出す。

全行の読み出しが完了すると、一画面分のＸ線画像を表す画像データがメモリ４２に記録される。この画像データはメモリ４２から読み出され、通信部４０を通じてコンソール１７に出力される。こうして患者のＸ線画像が検出される。

フォトダイオード４６の半導体層には、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Ｖｂが印加されているために画素４５のフォトダイオード４６に蓄積される。画素４５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リセット動作が行われる。リセット動作は、画素４５において発生する暗電荷を、信号線５２を通じて掃き出す動作である。

リセット動作は、例えば、一行ずつ画素４５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５３から走査線５１に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素４５のＴＦＴ４７を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ４７がオン状態になっている間、画素４５から暗電荷が信号線５２を通じて積分アンプ６０のキャパシタ６０ｂに流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、ＭＵＸ６１によるキャパシタ６０ｂ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Ｇ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御部４１からリセットパルスＲＳＴが出力されてリセットスイッチ６０ｃがオンされ、キャパシタ６０ｂに蓄積された電荷が放電されて積分アンプ６０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一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によりリセット動作を高速化することができる。

制御部４１は、線源制御装置１４の制御部２１からの照射開始要求信号を受信したタイミングで、検出パネル３５ａにリセット動作を行わせて線源制御装置１４に照射許可信号を返信する。そして、照射開始信号を受信したタイミングで検出パネル３５ａの動作をリセット動作から蓄積動作へ移行させる。

検出パネル３５ａは、上述のようにＴＦＴ４７を介して信号線５２に接続された通常の画素４５の他に、ＴＦＴ４７を介さず信号線５２に短絡して接続された検出画素６５を同じ撮像面３６内に複数備えている。検出画素６５は、患者Ｍを透過して撮像面３６に入射するＸ線の線量を検出するために利用される線量検出センサとして機能する。本実施形態においては、１個の検出画素６５が１個の線量検出センサを構成する。検出画素６５は撮像面３６内の画素４５の数％程度を占める。本実施形態の検出画素６５は、フォトダイオード４６などの基本的な構成は画素４５と全く同じである。したがって両者はほぼ同様の製造プロセスで形成することができる。このため１個の検出画素６５のサイズは、画素４５と同じであり、１５０μｍ×１５０μｍである。

検出画素６５は、信号線５２との間にＴＦＴ４７が設けられておらず、信号線５２に直に接続されているので、検出画素６５のフォトダイオード４６で発生する信号電荷は、ＴＦＴ４７のオンオフに関わらず直ちに信号線５２に流れ出す。同じ行にある通常の画素４５がＴＦＴ４７をオフ状態とされ、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても同様である。このため検出画素６５が接続された信号線５２上の積分アンプ６０のキャパシタ６０ｂには、検出画素６５のフォトダイオード４６で発生した電荷が常に流入する。検出パネル３５ａが蓄積動作中に、キャパシタ６０ｂに蓄積された検出画素６５からの電荷は、所定のサンプリング周期でＭＵＸ６１を介して電圧値としてＡ／Ｄ変換器６２に出力される。Ａ／Ｄ変換器６２は、電圧値を、各検出画素６５の線量検出信号としてメモリ４２に出力する。線量検出信号は、単位時間当たりに照射されるＸ線の線量を表す。所定のサンプリング周期で出力される線量検出信号は、順次メモリ４２に出力される。

図５に示すように、検出画素６５は、撮像面３６内で局所的に偏ることなく撮像面３６内に満遍なく散らばるように、一定の配置周期Ｓ１、Ｓ２でＸ２方向及びＹ２方向に配置されている。検出画素６５の位置は、検出パネル３５ａの製造時に既知であり、制御部４１の内部メモリ（図示せず）には、各検出画素６５の撮像面３６内における位置を表す座標情報が予め記憶されている。Ａ／Ｄ変換器６２が出力する各検出画素６５の線量検出信号は、座標情報と対応付けてメモリ４２に記録される。

ＡＥＣ部（自動露出制御部）６７は、制御部４１により駆動制御される。ＡＥＣ部６７は、メモリ６５から各検出画素６５の線量検出信号を読み出して、読み出した線量検出信号に基づいてＡＥＣを行う。

図６に示すように、ＡＥＣ部６７は、採光野選択回路７５、積分回路７６、比較回路７７、および閾値発生回路７８を有する。採光野選択回路７５は、撮影条件に応じて設定された採光野の情報に基づき、撮像面３６内に散らばった複数の検出画素６５のうち、どの検出画素６５の線量検出信号をＡＥＣに用いるかを選択する。積分回路７６は、採光野選択回路７５で選択された検出画素６５からの線量検出信号の出力値の平均値を求める。例えば、図５に二点鎖線で示す符号Ａａ及びＡｂの領域が採光野として選択されている場合には、積分回路７６は、採光野Ａａ及び採光野Ａｂ内のそれぞれ４個の検出画素６５の線量検出信号の出力値の平均値を求める。あるいは、採光野Ａａ及び採光野Ａｂ内の合計８個の検出画素６５の出力値の平均値を求める。平均値の算出は、線量検出信号がサンプリングされる毎に行われる。そして、積分回路７６は、平均値を積算して積算値を求める。積算値は、照射されるＸ線の累積線量を表す。比較回路７７は、積分回路７６からの線量検出信号の積算値と、閾値発生回路７８から与えられる照射停止閾値とを比較する。積算値が閾値に達したとき、比較回路７７は照射停止信号を出力する。

通信部４０には、上述のアンテナ３７とソケット３９の他に照射信号Ｉ／Ｆ８０が設けられている。照射信号Ｉ／Ｆ８０には線源制御装置１４の照射信号Ｉ／Ｆ２５が接続される。照射信号Ｉ／Ｆ８０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、比較回路７７が出力する照射停止信号の送信を行う。

図７に示すように、グリッド１８を用いたグリッド撮影を行う場合には、撮像面３６の前方（Ｘ線の入射側）にグリッド１８が配置され、グリッド１８と検出画素６５が重なる。図８に示すように、検出画素６５のＸ２方向の配置周期Ｓ１は、グリッド検出信号ＳＧの出力値の変動周期１／ＦＳＧと一致せず（Ｓ１≠１／ＦＳＧ）、また変動周期１／ＦＳＧの整数倍にもならないようになっている。すなわち、配置周期Ｓ１≠Ｎ・（１／ＦＳＧ）：Ｎは整数）となっている。ここで、グリッド検出信号ＳＧとは、図９に示すように、撮像面３６に一様にＸ線を照射して、グリッド１８を検出パネル３５ａで撮影した場合に得られるグリッド１８の像を表すグリッド画像信号である。

Ｘ線を撮像面３６に向けて一様に照射しても、撮像面３６の前方にグリッド１８が配置されている状態では、照射されたＸ線の一部はＸ線吸収部３３に吸収されるため、撮像面３６内の各画素４５が出力する出力値は変動する。グリッド検出信号ＳＧは、Ｘ線透過部３２とＸ線吸収部３３が交互に配列される配列状態を反映したストライプパターン（縞模様）を表す信号となり、Ｘ２方向の出力値は、最大出力値Ｄｍａｘと最小出力値Ｄｍｉｎｉの間で周期的に変動する。グリッド検出信号ＳＧは、グリッド検出信号ＳＧの周波数をＦＳＧとすると、出力値の変動周期は、周波数ＦＳＧの逆数である１／ＦＳＧとなる。

グリッド検出信号ＳＧは、グリッド１８の像を表す画像信号であるため、グリッド１８のグリッドピッチＧｏｒｇに対して、検出パネル３５ａの空間分解能が十分に高ければ、グリッド検出信号ＳＧにおいて、グリッド１８のストライプパターンが正確に再現されるため、グリッドピッチＧｏｒｇと、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧは一致する。

しかし、本実施形態において、画素４５の画素ピッチΔは１５０μｍ、グリッド１８のグリッドピッチＧｏｒｇは２５０μｍであり、画素４５の画素ピッチΔ（１５０μｍ）はグリッドピッチＧｏｒｇ（２５０μｍ）の１／２（２５０μ／２＝１２５μｍ）よりも大きい。そのため、画素４５の画素ピッチΔによって決まる検出パネル３５ａの空間分解能を表すサンプリング周波数をｆｓとすると、グリッド１８の周波数１／Ｇｏｒｇ（１／２５０μｍ）は、サンプリング周波数ｆｓ（１／１５０μｍ）の１／２であるナイキスト周波数ｆｎ（１／（２×１５０μｍ）＝１／３００μｍ）よりも大きくなる。このような検出パネル３５ａとグリッド１８の組み合わせの場合、検出パネル３５ａでグリッド１８を撮影すると、ナイキスト定理より、グリッド検出信号ＳＧには折り返しノイズが発生する。折り返しノイズが発生すると、グリッド検出信号ＳＧにおいてグリッド１８の像を正確に再現することができず、グリッドピッチＧｏｒｇとグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧは一致しない。

具体的には、検出パネル３５ａのサンプリング周波数ｆｓは、１／１５０μｍ＝０．００６７／μｍ（６．７／ｍｍ）であり、ナイキスト周波数ｆｎは１／（２×１５０μｍ）＝０．００３３／μｍ（３．３／ｍｍ）である。グリッド１８のグリッド密度が４０本／ｃｍ（４本／ｍｍ）であるから、グリッド検出信号ＳＧの周波数ＦＳＧは、ナイキスト周波数ｆｎで折り返された３．３−（４−３．３）＝２．６／ｍｍとなる。変動周期１／ＦＳＧは、１／（２．６／ｍｍ））＝０．３８４ｍｍ（３８４μｍ）となり、グリッドピッチＧｏｒｇ＝２５０μｍと一致しない。グリッド検出信号ＳＧは、Ｘ２方向において、変動周期１／ＦＳＧ＝０．３８４ｍｍ（３８４μｍ）の周期で出力が変動することになる。なお、図において、グリッド検出信号ＳＧを連続的な信号として簡略化して示しているが、実際には、画素４５の出力値で構成される信号であるので、サンプリング周波数ｆｓに応じた離散的な値となる。

検出画素６５は、このようなグリッド検出信号ＳＧに基づいて、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧと、検出画素６５の配置周期Ｓ１が一致しないように配置される。ここで、配置周期Ｓ１は、画素４５の個数を単位とする長さである。本例では、図８に示すように、２つの検出画素６５の間に４個の画素４５の間隔を空けて、各検出画素６５は４画素置きに配置される。検出画素６５を４画素置きに配置した場合、検出画素６５の配置周期Ｓ１は、２つの検出画素６５の間に配置される画素４５の個数に、１個の検出画素６５の個数を足した数なので、４＋１＝５個となる。本例のグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧは、３８４μｍであるので、これを画素４５の個数を単位とする長さに換算すると、３８４μｍ／１５０μｍ＝２．５６個となる。したがって、検出画素６５の配置周期Ｓ１（５個）とグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧ（３８４μｍ）を画素４５の個数に換算した換算値（２．５６個）は一致しない。また、配置周期Ｓ１（５個）を変動周期１／ＦＳＧの換算値（２．５６個）で除算しても、５／２．５６＝１．９５となるため、配置周期Ｓ１がグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧの整数倍にもならない。

このように、「配置周期Ｓ１≠Ｎ・（１／ＦＳＧ）」（Ｎは整数）とすることにより、複数の検出画素６５のすべてが、グリッド検出信号ＳＧの最大出力値Ｄｍａｘの位置に配置されたり、あるいは、最小出力値Ｄｍｉｎの位置に配置されることがなくなる。つまり、各検出画素６５の出力値が、すべて最大出力値Ｄｍａｘになったり、すべて最小出力値Ｄｍｉｎになることはない。

図８に示す例では、各検出画素６５の線量検出信号の出力値は、Ｄ１〜Ｄ３となり、最大出力値Ｄｍａｘと最小出力値Ｄｍｉｎの範囲内で、分散する。そして、図１０に示すように、グリッド１８の取り付けガタや製造誤差によって、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置が、図８に示す状態から１個の画素４５のサイズ分、ずれた場合でも、各検出画素６５の出力値は、Ｄ４〜Ｄ６となり、最大出力値Ｄｍａｘと最小出力値Ｄｍｉｎの範囲で分散することになる。この場合も、各検出画素６５の出力値のすべてが、最大出力値Ｄｍａｘや最小出力値Ｄｍｉｎになることはない。

複数の検出画素６５の出力値は、最大出力値Ｄｍａｘと最小出力値Ｄｍｉｎの範囲で分散するため、出力値の平均値の変動幅は、最大出力値Ｄｍａｘと最小出力値Ｄｍｉｎの差である最大出力差ΔＤｍａｘよりも小さくなる。上述のとおり、ＡＥＣ部６７は、図５に示す採光野Ａａ及び採光野Ａｂ内の各検出画素６５の出力値の平均値を、ＡＥＣの判定に使用する。平均値の変動幅が小さくなれば、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置がずれた場合でも、採光野Ａａ、Ａｂに入射する線量に応じた出力値が安定することを意味するため、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置のずれの影響を受けない安定したＡＥＣを行うことができる。

これに対して、図１１、図１２に示す比較例のように、配置周期Ｓ１ａ＝変動周期１／ＦＳＧａとなっている場合には、各検出画素６５の出力値の変動幅は、最大出力差ΔＤｍａｘになってしまう。ここで、図１１、図１２において、符号Δａは画素４５の画素ピッチを示す。検出画素６５は１画素置きに配置されており、検出画素６５の配置周期Ｓ１ａは２個分の画素４５の長さである。符号ＳＧａ、ＦＳＧａは、それぞれ比較例におけるグリッド検出信号とグリッド検出信号ＳＧａの周波数である。

配置周期Ｓ１ａ＝変動周期１／ＦＳＧａの場合には、各検出画素６５の出力値がばらつかずに、同じ出力値となる。そして、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置によっては、図１１に示すように、各検出画素６５の出力値がすべて最小出力値Ｄｍｉｎを示す場合や、図１２に示すように、各検出画素６５の出力値がすべて最大出力値Ｄｍａｘを示す場合も起こりうる。比較例においては、各検出画素６５の出力値は同じ値であるため、各検出画素６５の出力値を平均しても１個の検出画素６５の出力値と同じ値となる。そのため、平均値の変動幅は、最大出力値Ｄｍａｘと最小出力値Ｄｍｉｎの差である最大出力差ΔＤｍａｘとなる。平均値の変動幅が大きいと、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置のずれの影響が大きく、安定したＡＥＣを行うことができない。

図１３に示す比較例は、図１１、図１２に示す配置周期Ｓ１ａを、変動周期１／ＦＳＧの３倍にした場合の例である。このように配置周期Ｓ１ａが変動周期１／ＦＳＧの整数倍になっている場合も、図１１、図１２と同様に、複数の検出画素６５の出力値が同じ値となる。このため、図１１、図１２に示す比較例と同様に、各検出画素６５の出力値の変動幅は最大出力差ΔＤｍａｘとなり、安定したＡＥＣを行うことができない。

グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧの求め方は、上述したように、画素４５の画素ピッチΔによって決まる検出パネル３５ａのサンプリング周波数Ｆｓと、グリッドピッチＧｏｒｇとに基づいて計算で求めてもよいし、検出パネル３５ａでグリッド１８を実際に撮影してグリッド検出信号ＳＧを取得し、取得したグリッド検出信号ＳＧに対してフーリエ変換などを行って、グリッド検出信号ＳＧの周波数ＦＳＧ及び変動周期１／ＦＳＧを求めてもよい。グリッド検出信号ＳＧを取得するための撮影や計算は、電子カセッテ１６の設計時や製造時に行われる。そして取得したグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧに基づいて配置周期Ｓ１、Ｓ２が決められる。１つの電子カセッテ１６に、グリッド密度が異なる複数種類のグリッド１８を組み合わせて使用可能にする場合には、グリッド１８の種類毎にグリッド検出信号ＳＧを取得する。そして取得した複数のグリッド検出信号ＳＧに基づいて、「配置周期Ｓ１≠Ｎ・（１／ＦＳＧ）」（Ｎは整数）の条件を満たすように配置周期Ｓ１が決められる。

また、画素４５は正方画素であり、Ｙ２方向における画素４５の画素ピッチも、Ｘ２方向と同様にΔである。そして、検出画素６５のＹ２方向の配置周期Ｓ２は、配置周期Ｓ１と同一になっている。そのため、配置周期Ｓ２と、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧと一致せず、また変動周期１／ＦＳＧの整数倍にもなっていない。すなわち、配置周期Ｓ２に関しても、配置周期Ｓ１と同様に、配置周期Ｓ２≠１／ＦＳＧで「配置周期Ｓ２≠Ｎ・（１／ＦＳＧ）」（Ｎは整数）の関係になっている。そのため、図１４に示すように、グリッド１８が図７に示す状態から９０°回転された状態で使用される場合でも、複数の検出画素６５の出力値の平均値の変動幅は、最大出力差ΔＤｍａｘよりも小さくなるため、安定したＡＥＣを行うことができる。

図１５に示すように、コンソール１７は、コンソール本体１７ａ、ディスプレイ１７ｂ及びキーボード１７ｃから構成されている。コンソール１７は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１６と通信可能に接続されており、電子カセッテ１６の動作を制御する。具体的には、電子カセッテ１６に対して撮影条件を送信して、ＡＥＣや信号処理回路５４の信号処理の条件（蓄積される信号電荷に応じた電圧を増幅するアンプのゲイン等）を設定させるとともに、電子カセッテ１６の電源のオンオフ、省電力モードや撮影準備状態へのモード切り替え等の制御を行う。

コンソール１７は、電子カセッテ１６から送信されるＸ線画像に対してオフセット補正やゲイン補正、欠陥補正等の各種画像処理を施す。欠陥補正では、検出画素６５がある列の画素値を隣り合う検出画素６５がない列の画素値で補間する。画像処理済みのＸ線画像はディスプレイ１７ｂに表示される他、そのデータがコンソール本体１７ａ内のストレージデバイス８７やメモリ８６、あるいはコンソール１７とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージに記憶される。なお、上記の各種画像処理を電子カセッテ１６で行ってもよい。

コンソール１７は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的といった情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイ１７ｂに表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった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るか、オペレータにより手動入力される。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線を被検体の背面から照射）、ＡＰ（Ｘ線を被検体の正面から照射）といった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１７ｂで確認し、その内容に応じた撮影条件をコンソール１７の操作画面を通じて入力する。

図１６に示すように、コンソール１７では撮影部位毎に撮影条件を設定可能である。撮影条件には、管電圧、管電流、検出画素６５の採光野、検出画素６５の線量検出信号の積算値と比較してＸ線の照射停止を判断するための照射停止閾値等が記憶されている。撮影条件の情報はストレージデバイス８７に格納されている。線源制御装置１４の撮影条件は、オペレータがコンソール１７の撮影条件を参照して同様の撮影条件を手動設定する。

採光野はＡＥＣに用いる検出画素６５の領域を示し、撮影部位毎に診断時に最も注目すべき関心領域にあたり、且つ線量検出信号を安定して得られる部分が設定されている。例えば撮影部位が胸部の場合は、図５に点線で囲んだ採光野Ａａ、Ａｂで示すように肺野の部分が採光野として設定されている。採光野はＸＹ座標で表されており、本例のように採光野が矩形の場合は例えば対角線で結ぶ二点のＸＹ座標が記憶されている。ＸＹ座標は、電子カセッテ１６の画素４５（検出画素６５も含む）の撮像面３６内における位置と対応しており、走査線５１に平行な方向をＸ軸、信号線５２に平行な方向をＹ軸とし、左上の画素４５の座標を原点（０、０）において表現する。

図１５において、コンソール本体１７ａは、ＣＰＵ８５、メモリ８６、ストレージデバイス８７、通信Ｉ／Ｆ８８及び入出力Ｉ／Ｆ８９を備えている。これらはデータバス９０を介して相互接続されている。ディスプレイ１７ｂ及びキーボード１７ｃは、入出力Ｉ／Ｆ８９を介してコンソール本体１７ａに接続されている。なお、キーボード１７ｃに代えて、マウスやタッチパネル等を用いてもよい。

ストレージデバイス８７は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）である。ストレージデバイス８７には、制御プログラムやアプリケーションプログラム（以下、ＡＰという）９２が記憶される。ＡＰ９２は、検査オーダやＸ線画像の表示処理、Ｘ線画像に対する画像処理、撮影条件の設定等、Ｘ線撮影に関する様々な機能をコンソール１７に実行させるためのプログラムである。

メモリ８６は、ＣＰＵ８５が処理を実行するためのワークメモリである。ＣＰＵ８５は、ストレージデバイス８７に記憶された制御プログラムをメモリ８６へロードして、プログラムに従った処理を実行することにより、コンピュータの各部を統括的に制御する。通信Ｉ／Ｆ８８は、ＲＩＳ、ＨＩＳ、画像蓄積サーバ、電子カセッテ１６等の外部装置との無線または有線による伝送制御を行うネットワークインターフェースである。

図１７において、コンソール１７のＣＰＵ８５は、ＡＰ９２を起動すると、格納・検索処理部９５、入出力制御部９６、および主制御部９７として機能する。格納・検索処理部９５は、各種データのストレージデバイス８７への格納処理、およびストレージデバイス８７に記憶された各種データの検索処理を実行する。入出力制御部９６は、入出力Ｉ／Ｆ８９を介してキーボード１７ｃの操作に応じた描画データをストレージデバイス８７から読み出し、読み出した描画データに基づいたＧＵＩによる各種操作画面をディスプレイ１７ｂに出力する。また、入出力制御部９６は、操作画面を通じてキーボード１７ｃからの操作指示の入力を受け付ける。主制御部９７は、電子カセッテ１６の動作制御を担うカセッテ制御部９８を有するとともに、コンソール１７の各部の動作を統括的に制御する。カセッテ制御部９８は、設定された撮影条件に応じた採光野の情報と照射停止閾値の情報を格納・検索処理部９５から受け取り、これらを電子カセッテ１６に提供する。

なお、コンソール１７は、この他にも上述のオフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正等の各種画像処理を行う画像処理部や、線源制御装置１４、電子カセッテ１６との間の通信を媒介する通信部がＣＰＵ８５に構築される。なお、本例のように各部の機能をソフトウェアで実現するのではなく、各部を専用のハードウェアで構成してもよい。また、オフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正等の画像処理の全部又は一部を、電子カセッテ１６で行ってもよい。

次に、図１８のフローチャートを参照して、Ｘ線撮影システム１０によりＸ線撮影を行う場合の手順を説明する。

まず、患者Ｍを立位撮影台３０の前の所定の位置に立たせ、立位撮影台３０にセットされた電子カセッテ１６の高さや水平位置を調節して、患者Ｍの撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ１６の位置および撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１３の高さや水平位置、照射野の大きさを調整する。次いで電子カセッテ１６の電源を投入し、キーボード１７ｃで撮影条件を入力して、カセッテ制御部９８を介して電子カセッテ１６に撮影条件およびそれに応じた採光野、照射停止閾値等を出力する。同様に線源制御装置１４にも撮影条件を設定する。

撮影準備が完了すると、オペレータによって照射スイッチ１５が一段階押しされる。これにより線源制御装置１４にウォームアップ開始信号が送信されて、Ｘ線源１３のウォームアップが開始される。所定時間経過後に照射スイッチ１５が二段階押しされて線源制御装置１４に照射開始信号が送信され、Ｘ線の照射が開始される（Ｓ１０）。Ｘ線源１３から照射されてＸ線は、患者Ｍを透過する際に散乱線を生じるが、この散乱線はグリッド１８によって除去される。

Ｘ線の照射が開始される前、検出パネル３５ａではリセット動作が行われる。線源制御装置１４から照射開始信号を受信したときにリセット動作から蓄積動作に移行される。

電子カセッテ１６では、検出パネル３５ａの蓄積動作と並行して、ＡＥＣ部６７で検出画素６５の線量検出信号に基づくＡＥＣが行われる。採光野選択回路７５は、コンソール１７から与えられた採光野の情報に基づき、Ａ／Ｄ変換器６２から入力される複数の検出画素６５の線量検出信号のうち、採光野に存在する検出画素６５からの線量検出信号を選択し、選択した線量検出信号を積分回路７６に出力する（Ｓ１１）。積分回路７６では線量検出信号の出力値の平均値が積算される（Ｓ１２）。

検出画素６５のＸ２方向の配置周期Ｓ１及びＹ２方向の配置周期Ｓ２と、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧの関係は、「配置周期Ｓ１、Ｓ２≠Ｎ・（１／ＦＳＧ）」（Ｎは整数）となっているため、各検出画素６５の線量検出信号の出力値は、分散する。そのため、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置に位置ずれが生じても、検出画素６５の出力値の平均値の変動幅は少ないため、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置に影響を受けない安定したＡＥＣを行うことができる。

閾値発生回路７８は、カセッテ制御部９８から与えられた照射停止閾値を発生し、これを比較回路７７に出力する。比較回路７７は、積分回路７６で積算した線量検出信号の積算値と閾値発生回路７８からの照射停止閾値とを比較（Ｓ１３）し、積算値が閾値に達したとき（Ｓ１４でＹＥＳ）に照射停止信号を出力する。比較回路７７から出力された照射停止信号は照射信号Ｉ／Ｆ８０を介して線源制御装置１４の照射信号Ｉ／Ｆ２５に向けて送信される（Ｓ１５）。

照射信号Ｉ／Ｆ２５で照射停止信号を受けた場合、線源制御装置１４では、制御部２１により高電圧発生器２０からＸ線源１３への電力供給が停止され、これによりＸ線の照射が停止される（Ｓ１６）。検出パネル３５ａは、Ｘ線の照射停止をＡＥＣ部６７の照射停止検出回路で検出したときに蓄積動作を終了して読み出し動作に移行し、Ｘ線画像がメモリ４２に出力される。読み出し動作後、検出パネル３５ａはリセット動作を再開する。

Ｘ線画像は、通信部４０を介してコンソール１７に送信されて各種画像処理が施され、入出力制御部９６によりディスプレイ１７ｂに表示される（Ｓ１７）。

本発明によれば、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧとの関係で、検出画素６５の配置周期Ｓ１、Ｓ２を決めることにより、検出画素６５の出力値の変動幅を小さくしている。そのため、特許文献２のように撮影毎にゲイン画像を取得して、取得したゲイン画像に基づいて各検出画素の出力値を補正する必要もない。また、特許文献２の場合には、ゲイン画像を取得した後に、衝撃などにより、グリッド１８と検出画素６５の幾何学的配置がずれた場合には、適正な出力値の補正ができないのでＡＥＣを適切に行えないが、本発明は、幾何学的配置がずれても適切なＡＥＣを行うことができる。

また、上記実施形態では、１個の線量検出センサを、画素４５と同じサイズの１個の検出画素６５で構成しているため、５００画素分のストライプ状の線量検出センサを設ける特許文献１のように、Ｘ線画像に、人の目で視認できる程の濃度段差が生じることもなく、Ｘ線画像の画質低下の懸念も少ない。また、検出画素６５のサイズも小さいため、欠陥補正もしやすい。

なお、このように検出画素６５は欠陥画素として取り扱われて、周辺の画素４５の画素値を使って補間する欠陥補正が行われる。欠陥補正においては、検出画素６５のサイズが小さいほど補正精度も高いため、検出画素６５のサイズが小さい方が画質の点では好ましい。一方で検出画素６５のサイズが小さいほど、グリッド１８のＸ線吸収部３３の位置による影響を受けやすい。すなわち、１つの検出画素６５に着目すると、グリッド１８との幾何学的配置のずれにより出力値の変動幅が大きくなるというデメリットもある。しかしながら、本発明では、配置周期Ｓ１をグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧと異なるようにすることで、個々の検出画素６５の出力値の変動幅が大きくても、複数の検出画素６５の出力値を分散させることができる。しかも、すべての検出画素６５の出力値が、最大出力値Ｄｍａｘや最小出力値Ｄｍｉｎにはならない。そして、ＡＥＣの際には、複数の検出画素６５の出力値が平均されるため、各検出画素６５のサイズが小さくなることによって個々の出力値の変動幅が大きくなっても、安定したＡＥＣを行うことができる。

さらに、検出画素６５を一定周期で配置するので、周期的に配置されていない場合と比べて、欠陥補正処理のアルゴリズムも単純化しやすい。また、製造時における検出画素６５の作成も容易である。そのため、製造コストが低下するというメリットもある。

また、検出画素６５のＸ２方向及びＹ２方向の配置周期Ｓ１、Ｓ２を同じにしており、配置周期Ｓ１、Ｓ２とグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧの関係は、どちらも「配置周期Ｓ１、Ｓ２≠Ｎ・（１／ＦＳＧ）」（Ｎは整数）となっているため、グリッド１８の配列方向Ｘ１と撮像面３６のＸ２方向が一致する姿勢で使用しても、配列方向Ｘ１と撮像面３６のＹ２方向が一致する姿勢で使用しても、どちらの姿勢でも同じように安定したＡＥＣを行うことができる。

また、本実施形態の電子カセッテ１６のように、平面形状が正方形である場合には、Ｘ２方向が水平方向と平行な縦姿勢になっているのか、Ｙ２方向が水平方向と平行となる横姿勢になっているのかが一見して確認しづらい。このような正方形の電子カセッテ１６及びグリッド１８に、特許文献１記載のストライプ状の線量検出センサを適用すると、線量検出センサのストライプの方向がグリッド１８のストライプの方向と非平行になるように慎重に確認しなければならないので、使い勝手が悪くなる。特に、ホルダ３０ａに電子カセッテ１６をセットした状態では姿勢の確認ができないため、電子カセッテ１６をホルダ３０ａから取り外さなければならず、さらに使い勝手が悪い。その点、本実施形態のように、検出画素６５のＸ２方向及びＹ２方向の配置周期Ｓ１、Ｓ２のどちらについても、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧと一致しないようにすることで、電子カセッテ１６の姿勢とグリッド１８の姿勢を慎重に確認する必要がなくなるため、利便性が高くなる。

なお、検出画素６５の配置周期Ｓ１及びＳ２は、必ずしも同一でなくてもよい。配置周期Ｓ１と、配置周期Ｓ２のそれぞれが、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧと異なってさえいれば、検出画素６５の平均値の変動幅は小さくなり、安定したＡＥＣを行えるからである。

ただし、配置周期Ｓ２と配置周期Ｓ１は同一の方が好ましい。というのも、安定したＡＥＣを行えるか否かは、配置周期Ｓ１、Ｓ２と、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧとの関係で決まるため、グリッド１８の種類（グリッド密度）によっては、配置周期Ｓ１、Ｓ２とグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧが一致してしまい、安定したＡＥＣを行うことができないグリッド１８もあり得る。そのため、電子カセッテ１６でグリッド撮影を行う場合には、電子カセッテ１６との組み合わせで安定したＡＥＣが行えるか否かを、グリッド１８の種類毎に検討を行う必要がある。こうした検討作業は、配置周期Ｓ１、Ｓ２とグリッド１８のグリッド密度に基づいて行う。配置周期Ｓ１、Ｓ２が一致していれば、配置周期Ｓ１、Ｓ２のどちらか１つについて検討すれば済むため、利便性が高い。また、配置周期Ｓ１、Ｓ２が異なると、同じグリッド１８でも、電子カセッテ１６の姿勢によって、安定したＡＥＣを行える場合と行えない場合が生じ得るため、配置周期Ｓ１、Ｓ２が同一の場合と比べて、使い勝手は悪い。

また、配置周期Ｓ１と配置周期Ｓ２が異なると、例えば、電子カセッテ１６の縦横の姿勢によって、同じサイズの採光野Ａａ、Ａｂの中に含まれる検出画素６５の個数が違ってしまうことも考えられる。そうすると、検出画素６５を使って積算値を算出するアルゴリズムなどを向きによって変更する必要も生じる。配置周期Ｓ１、Ｓ２が同一であれば、同じサイズの採光野であれば、その中に含まれる検出画素６５の個数も同じになるため、アルゴリズムを共通化できる。このような理由から、配置周期Ｓ１、Ｓ２は同一であることが好ましい。

上記実施形態では、平面形状が正方形の電子カセッテ１６及びグリッド１８を例に説明したが、平面形状が長方形の電子カセッテ及びグリッドでもよい。平面形状が長方形の電子カセッテとしては、例えば、フイルムカセッテやＩＰ（イメージングプレート）カセッテと同様の国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさのものがある。

平面形状が長方形の電子カセッテの場合においても、配置周期Ｓ１、Ｓ２を同一にすることが好ましい。長方形の電子カセッテの場合、標準的な体型の患者の胸部を撮影する際には、電子カセッテの長手方向が患者の身長の方向に沿うように電子カセッテを配置し、標準よりも太った患者の胸部を撮影する際には、電子カセッテを９０°回転させて長手方向が患者の身体の幅方向に沿うように電子カセッテを配置して使用することがある。このような長方形の電子カセッテに、特許文献１のストライプ状の線量検出センサを用いると、標準体型の撮影では線量検出センサのストライプの方向とグリッドのストライプの方向とが直交していても、電子カセッテを９０°回転させたときには、線量検出センサのストライプの方向とグリッドのストライプの方向とが一致してしまう。しかし、本実施形態のように、検出画素６５のＸ２方向及びＹ２方向の配置周期Ｓ１、Ｓ２を、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧと一致しないようにしておけば、このような問題は発生しない。

「第２実施形態」
図１９において、配置周期Ｓ１は、２つの検出画素６５の間に６個の画素４５の間隔が空けられているので、７個となる。また、グリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧは、画素４５の４個分の長さを持つため、画素４５の個数に換算した換算値は４個である。同様に、図２０に示す例では、配置周期Ｓ１は６個で、変動周期１／ＦＳＧは４個である。

図１９及び図２０のいずれも、配置周期Ｓ１≠変動周期１／ＦＳＧの関係になっているので、本発明に含まれる実施形態であるが、図１９及び図２０を比較した場合には、図１９に示す例が好ましい。理由は次のとおりである。図１９の例は、検出画素６５の配置周期Ｓ１が７個で、変動周期１／ＦＳＧが４個であり、両者が互いに素の関係になっている。これに対して、図２０の例では、検出画素６５が６個で、変動周期１／ＦＳＧは４個であり、互いに素の関係になっていない。

Ｘ線吸収部３３と複数の検出画素６５の重なり方は、例えばある検出画素６５はＸ線吸収部３３との重なり量が大きく、別の検出画素６５は重なり量が少ないというように、各検出画素６５の位置によって変化する。しかし、Ｘ線吸収部３３も検出画素６５も周期的に配置されているため、重なり方の状態が一巡して再び同一になる重なり方の周期Ｃを有している。重なり方の周期Ｃは、配置周期Ｓ１の画素周期と変動周期１／ＦＳＧの画素周期の最小公倍数となる。重なり方の周期Ｃが長い方ほど、周期Ｃの中に含まれる検出画素６５の数は多くなる。周期Ｃの中に含まれる検出画素６５の数が多いほど、各検出画素６５の出力値が分散するため、各検出画素６５の出力値の平均値は平準化されて、安定したＡＥＣを行うことができる。

図２０の例の場合は、重なり方の周期Ｃは、配置周期Ｓ１（６個）と変動周期１／ＦＳＧ（４個）の最小公倍数（１２）となる。図２０の例では、配置周期Ｓ１（６個）と変動周期１／ＦＳＧ（４個）が互いに素でないため、重なり方の周期Ｃは、配置周期Ｓ１（６個）と変動周期１／ＦＳＧ（４個）の積（４×６＝２４）よりも小さい。図２０の例の場合は、周期Ｃに含まれる検出画素６５の数は、最小公倍数（１２）を配置周期Ｓ１の画素周期（６個）で除算した２個となる。

対して、図１９の例の場合には、配置周期Ｓ１（７個）と変動周期１／ＦＳＧ（４個）とが互いに素であるため、最小公倍数は７×４＝２８となり、重なり方の周期Ｃは２８個となる。そのため、重なり方の周期Ｃは、配置周期Ｓ１（７個）と変動周期１／ＦＳＧ（４個）との積（７×４＝２８個）と同じになる。図１９の例では、周期Ｃに含まれる検出画素６５の数は、最小公倍数（２８）を配置周期Ｓ１（７個）で除算した４個となる。

図１９と図２０の例を比較すると、互いに素である図１９の周期Ｃ（２８個）の方が、互いに素でない図２０の周期Ｃ（１２個）よりも長くなるため、図２０の例の周期Ｃに含まれる検出画素６５の数（２個）と比べて、図１９の例の周期Ｃに含まれる検出画素６５の数（４個）が多くなる。重なり方の周期Ｃは繰り返されるため、周期Ｃに含まれる検出画素６５の数が多いほど、検出画素６５の出力値は分散する。そのため、検出画素６５の出力値の平均値の変動幅を抑えやすい。したがって、図１９の例のように、配置周期Ｓ１と変動周期１／ＦＳＧは、互いに素であることが好ましい。

以下では、検出パネル３５ａの別の実施形態について説明するが、各実施形態において第１及び第２実施形態と同じ構成については、同符号を用いて詳しい説明は省略する。

「第３実施形態」
図２１〜図２３に示す第３実施形態は、検出画素６５の線量検出信号の平均値を計算する一群の検出画素６５の配置を１つのセット２００として、このセット２００を同じ行や他の行に周期配置して、撮像面３６の全域にセット２００が分散配置される。セット２００はＡＥＣ部６７で検出画素６５の線量検出信号の平均値を計算する一群の検出画素６５の最小単位である。なお、セット２００を、撮像面３６の全域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領域に集中的にセット２００を配置してもよい。

図２１（Ａ）に示すセット２００ａは、複数の検出画素６５（本例では４個）を、Ｘ２方向の１行内に、配置周期Ｓ１＝５個で配置した例であり、各セット２００ａは、例えば等間隔で規則的に配列されている。セット２００ａはＡＥＣ部６７で線量検出信号の平均値を計算する一群の検出画素６５の最小単位である。このため、図２１（Ｂ）に示すように、２つのセット２００ａで形成される８個の検出画素６５をもつブロック２０１ａや、図２１（Ｃ）に示すように、３つのセット２００ａで構成される１２個の検出画素６５をもつブロック２０１ｂを、平均値を計算する最小単位としてもよい。また、各セット２００ａや、各ブロック２０１ａ、２０１ｂの間隔は不規則でもよい。

また、図２２に示すように、検出画素６５の配列方向がＹ２方向のセット２００ｂでもよい。セット２００ｂにおいて、画素ピッチΔ、検出画素６５の配置周期Ｓ２は、それぞれＹ２方向に関する長さである。また、撮像面３６内において、検出画素６５の配列方向がＸ２方向に沿う図２１に示すセット６０ａと、Ｙ２方向に沿うセット６０ｂを混在させてもよい。グリッド１８の取り付け姿勢によってセット２００ａ、２００ｂを使い分ければ、どちらの取り付け姿勢でも、安定したＡＥＣを行うことができる。

図２１に示すセット２００ａや図２２に示すセット２００ｂは、１行または１列内に配置された複数の検出画素６５で構成されるセットであるが、図２３に示すセット２００ｃのように、Ｘ２方向やＹ２方向にずらして配置した複数の検出画素６５で構成してもよい。

図２３に示すセット２００ｃ内において、複数の検出画素６５は、それぞれ配置される行は異なるが、Ｘ２方向に関しては、４列分の間隔を空けて、配置周期Ｓ１＝５個で配置されている。各検出画素６５の配置される行が異なっても、Ｘ２方向の配置周期Ｓ１とグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧが異なっていれば、各検出画素６５の出力値は分散するので、平均値の変動幅は抑えられる。このように、各検出画素６５が異なる行に配置されている場合でも、各検出画素６５の配置周期Ｓ１は、１行内に複数の検出画素６５が設けられる場合と同様に、Ｘ２方向（行方向）の長さが配置周期Ｓ１となる。

Ｘ２方向に関して、セット２００ｃ内の検出画素６５の画素ピッチΔＸ、配置周期Ｓ１は、図２１に示すセット２００ａ内の検出画素４１ｂの画素ピッチΔ、配置周期Ｓ１と同じである。そのため、セット２００ｃ内の一群の検出画素６５の出力値の平均値は、セット２００ａ内の一群の検出画素６５の出力値の平均値とほぼ同じになるので、セット２００ａの代わりにセット２００ｃを設けてもよい。

また、セット２００ｃ内の複数の検出画素６５は、Ｙ２方向に関しても、配置される列は異なるが、配置周期Ｓ２＝５個で配置されている。各検出画素６５の配置される列が異なっても、Ｙ２方向の配置周期Ｓ２とグリッド検出信号ＳＧの変動周期１／ＦＳＧが異なっていれば、各検出画素６５の出力値は分散するので、平均値の変動幅は抑えられる。Ｙ２方向に関して、セット２００ｃ内の検出画素６５の画素ピッチΔＹ、周期ＺＹは、図２２に示すセット２００ｂ内の検出画素６５の画素ピッチΔ、配置周期Ｓ１と同じである。そのため、セット２００ｂの代わりにセット２００ｃを設けてもよい。このように、各検出画素６５が異なる列に配置されている場合でも、各検出画素６５の配置周期Ｓ２は、１列内に複数の検出画素６５が設けられる場合と同様に、Ｙ２方向（列方向）の長さが配置周期Ｓ２となる。

また、セット２００ｃは、図２１に示すセット２００ａおよび図２２に示すセット２００ｂのどちらにも利用できるため、セット２００ｃを設ければ、セット２００ａとセット２００ｂを混在させた場合と同様に、グリッド１８の取り付け姿勢に関わらず、安定したＡＥＣを行うことができる。さらに、セット２００ａ、２００ｂを混在させる場合には、グリッド１８の取り付け姿勢によって各セット２００ａ、２００ｂの使い分けが必要になるが、セット２００ｃの場合はグリッド１８の取り付け姿勢による使い分けの必要もない。また、セット２００ｃの場合は、セット６０ａ、６０ｂを混在させる場合と比べて、検出画素６５の個数を半分に減らすことができる。

また、本例の検出画素６５のように、ＴＦＴと信号線５２が短絡されている場合には、検出画素６５の電荷が常時信号線５２に流れる。そのため、各検出画素６５が配置される行が異なっても、検出画素６５の電荷が信号処理回路５４内の積分アンプ６０に流入するタイミングはほぼ同じである。したがって、セット２００ｃ内の各検出画素６５の線量検出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、本例のセット２００ｃでは、各検出画素６５のＸ２方向およびＹ２方向に関するずらし量を同じ（５画素分）にしているが、Ｘ２方向とＹ２方向でずらし量を変えてもよい。

「第４実施形態」
上記各実施形態では、１個の線量検出センサが１個の検出画素で構成される例で説明したが、１個の線量検出センサを、図２４に示すように、隣接する複数の検出画素６５からなる検出画素群６６で構成してもよい。線量検出センサを検出画素群６６で構成する場合には、配置周期Ｓ１は間隔を空けて周期的に配置される複数の検出画素群６６の配置周期である。

図２４は、図８などと同様に、グリッド１８及び検出パネル３５ａの撮像面３６を側方（Ｙ１、Ｙ２方向）から見た状態を表している。撮像面３６ａは、個々の検出画素６５を線量検出センサとして用いた場合であり、撮像面３６ｂは、隣接する２つの検出画素６５からなる検出画素群６６を線量検出センサとして用いた場合を表している。検出画素６５及びＸ線吸収部３３は、ハッチングを施して区別している。

例えば、グリッド１８のＸ線透過部３２及びＸ線吸収部３３のＸ１方向の幅がそれぞれ５０μｍ及び２００μｍであり、検出画素６５の同方向の幅が１５０μｍであるとき、撮像面３６ａの検出画素６５の面積に対するＸ線透過部３２の割合は、２／３〜１の範囲となり、撮像面３６ｂの検出画素群６６の面積に対するＸ線透過部３２の割合は、４／６〜５／６の範囲となる。これらの面積比から同じ線量のＸ線を検出したときの検出画素６５及び検出画素群６６のそれぞれの最大出力値と最小出力値との最大出力差は、撮像面３６ａの検出画素６５では１÷２／３＝１．５となり、撮像面３６ｂの検出画素群６６では５／６÷４／６＝１．２５となる。

以上のように、検出画素群６６を線量検出センサとして用いた場合には、１個の検出画素６５を１個の線量検出センサとして用いた場合に比べて線量検出信号の最大出力差が小さくなる。最大出力差が小さいほど、出力値の変動幅は小さい。したがって、グリッド１８と検出パネル３５ａとの幾何学的配置がずれた場合でも、個々の検出画素群６６の出力値の変動幅は、１個の検出画素６５よりも小さくなるため、出力値が安定し、幾何学的配置のずれによる影響を受けない安定したＡＥＣが可能になる。また、検出画素群６６は、１個の検出画素６５よりも面積が大きい分だけ線量検出信号の信号量が増え、ＳＮ比がよくなる。なお、１個の線量検出センサを１個の検出画素群６６で構成する場合には、欠陥補正をした時に人が視認できない程度の数の画素によって構成することが好ましく、具体的には例えば１０画素程度である。この程度の大きさならば、特許文献１の５００画素分のストライプ状の線量検出センサと比較すれば、はるかに小さいため、Ｘ線画像の画質が低下することはない。

なお、図２４の例では、Ｘ２方向に隣接する複数の検出画素６５で検出画素群６６を構成したが、同様に、Ｙ２方向に隣接する複数の検出画素６５で検出画素群６６を構成してもよいし、Ｘ２方向及びＹ２方向の両方に隣接する複数の検出画素６５で検出画素群６６を構成してもよい。また、１個の線量検出センサを１個の検出画素群６６で構成する場合の配置周期Ｓ１、Ｓ２は、図２４に示すように、２個の検出画素群６６の間隔である。図２４の場合には、４個となる。

上各記実施形態では、画像検出用の画素４５と線量検出センサとして働く検出画素６５が各々独立し、かつ検出画素６５からの読み出しが破壊読出しであるため、検出画素６５の部分はいわゆる点欠陥となる。しかしながら１画素の大きさが充分に小さいことから、検出画素６５がある列の画素値を隣り合う検出画素６５がない列の画素値で補間する欠陥補正を行なえば、人の目には欠陥として視認しづらいことが実験の結果わかっており、実質的な問題はない。しかしながら、点欠陥はないにこしたことはないので、検出パネルを図２５に示す検出パネル１００のような構成とすることで、欠陥補正を不要にしてもよい。

「第５実施形態」
図２５において、検出パネル１００は、画像検出専用の第１画素１０１と画像検出兼ＡＥＣ用の第２画素１０２とを備えている。第１、第２画素１０１、１０２は、上記実施形態の画素４５と検出画素６５と同様に、適当な割合でマトリクス状に配列されており、第２画素１０２の配置周期は、グリッド１８のＸ線吸収部３３の配置周期と異なっている。第１、第２画素１０１、１０２は、それぞれ二つのフォトダイオード１０３、１０４を有する。第１画素１０１のフォトダイオード１０３、１０４は並列に接続され、一端がＴＦＴ４７を介して信号線５２に接続されている。一方、第２画素１０２のフォトダイオード１０３は第１画素１０１と同様に一端がＴＦＴ４７を介して信号線５２に接続されているが、フォトダイオード１０４はＴＦＴ４７を介さずに信号線５２に直接接続されている。つまり第２画素１０２のフォトダイオード１０４は上記実施形態の検出画素６５と同じ構成である。

第１画素１０１からは二つのフォトダイオード１０３、１０４で蓄積された電荷が読み出される。一方、第２画素１０２からはフォトダイオード１０３で蓄積された電荷のみが読み出される。第２画素１０２はフォトダイオード１０４がＡＥＣに用いられてＸ線画像の生成に寄与しない分、フォトダイオード１０３、１０４の開口面積が同じ場合は同じ入射線量では第１画素１０１よりも蓄積電荷量が略半分になるが、検出画素６５の場所からは画素値が得られず、欠陥補正を行うしかない上記実施形態と比べれば、Ｘ線画像の画質劣化が抑えられる。フォトダイオード１０３、１０４の開口面積等に基づいて、第２画素１０２の画素値に乗算すると第１画素１０１の画素値相当になる係数等を予め求めておき、第２画素１０２の出力に該係数を乗算して補正すれば、欠陥補正を行わずにＸ線画像を生成することができ、画素の一部をＡＥＣ用としたことによるＸ線画像の画質への悪影響を略完全に排除することができる。

「第６実施形態」
上記第１実施形態では、線量検出センサとしてＴＦＴ４７を介さず信号線５２に短絡して接続された検出画素６５を用いているが、例えば図２６に示す検出画素１１０のように、通常の画素４５とは別のゲートドライバ１１１および走査線１１２で駆動するＴＦＴ１１３を接続し、通常の画素４５とは独立して蓄積電荷を読み出すことが可能な構成としてもよい。

「第７実施形態」
また、各画素４５にバイアス電圧Ｖｂを供給するバイアス線４８に画素４５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４５に繋がるバイアス線４８の電流をモニタリングして線量を検出してもよく、全てのＴＦＴ４７をオフ状態にしたときに画素４５から漏れるリーク電荷に基づき線量を検出してもよい。さらに画素４５とは構成が異なる独立したＡＥＣ用の線量検出センサを撮像面３６と同一平面に設けてもよい。同一平面とは、ＴＦＴ４７が設けられているＴＦＴアクティブマトリクス基板の上に、ＡＥＣ用の別の層として積層する場合や、シンチレータに対してＴＦＴ４７とは反対側に設ける場合等を含み、Ｘ線入射方向に垂直なＴＦＴアクティブマトリクス基板と平行な面であればどこであってもよい。ただし、独立したＡＥＣ用の線量検出センサの場合は、視認できない程度のサイズとすることが好ましく、その大きさは具体的には１０画素程度である。

上記各実施形態では、ＡＥＣにおいて、複数の線量検出センサの出力値の平均値を算出し、平均値の積算値と照射停止閾値を比較する例で説明したが、複数の線量検出センサの出力値の平均値の代わりに、中間値や合計値を算出し、中間値や合計値の積算値と照射停止閾値を比較してもよい。本発明によれば、複数の線量検出センサの出力値は分散するため、中間値や合計値を用いても、平均値の場合と同様の効果が得られる。

上記各実施形態では、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテを例に説明したが、Ｘ線画像検出装置が撮影台に内蔵された据え置きタイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。また、コンソール１７と電子カセッテ１６が別体である例で説明したが、コンソール１７は独立した装置である必要はなく、電子カセッテ１６にコンソール１７の機能を搭載してもよい。同様に、線源制御装置１４とコンソール１７を一体化した装置としてもよい。

上記各実施形態では、検出画素６５の位置は、画像検出部３５の製造時に既知であり、画像検出部３５は全検出画素６５の位置（座標）を内部メモリ（図示せず）に予め記憶している場合について記載したが、これに限らない。具体的には、全ての画素４５が非破壊読み出しできるようになっており、その全ての画素４５の中から検出画素として使用する画素を随時選択して出力値を読み出せるようにしてもよい。例えば、撮影メニューで撮影部位を選択した場合に、適宜必要な場所の画素４５が検出画素として選択されるように構成し、その際に、検出画素あるいは検出画素群の配置周期Ｓ１，Ｓ２と、グリッド検出信号ＳＧの変動周期ＦＳＧとが一致しないように、画素４５の中から検出画素が選択されるようにしてもよい。

本発明は、上述した各実施形態に限らず、上記各実施形態同士を組み合わせるなど、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。

１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線撮影装置
１３ Ｘ線源
１４ 線源制御装置
１６ 電子カセッテ
１７ コンソール
１８ グリッド
３５、１００ 画像検出部
３５ａ 検出パネル ４５ 画素
６５ 検出画素
６７ ＡＥＣ部
７５ 採光野選択回路
７６ 積分回路
７７ 比較回路

Claims (15)

1. 放射線を吸収する放射線吸収部と放射線を透過する放射線透過部とが第１の方向に交互周期的に配された散乱線除去用グリッドを用いて撮影が可能な放射線画像検出装置において、
   放射線源から照射された放射線を受ける画素が複数設けられた撮像面を有し、前記画素が被写体を透過した放射線を受けて被写体の放射線画像を検出する検出パネルと、
   前記放射線画像の露出制御を行うために設けられ、前記撮像面内に間隔を空けて前記第１の方向に周期的に配置され、被写体を透過した放射線の線量を検出して前記線量に応じた信号を出力する複数の線量検出センサとを備えており、
   前記撮像面に一様に前記放射線を照射して前記散乱線除去用グリッドを前記検出パネルで撮影した場合に得られる前記散乱線除去用グリッドの像を表すグリッド検出信号であり、前記放射線吸収部と前記放射線透過部の前記第１の方向の配列状態を反映して、出力値が周期的に変動するグリッド検出信号の変動周期と、前記撮像面における前記複数の線量検出センサの前記第１の方向の配置周期とが異なっていることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記線量検出センサの配置周期は、前記グリッド検出信号の変動周期の整数倍ではない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. 前記線量検出センサの配置周期と、前記グリッド検出信号の変動周期とは、互いに素であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記線量検出センサは、前記第１の方向に直交する第２の方向の配置周期も前記グリッド検出信号の変動周期と異なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記線量検出センサは、前記第２の方向の配置周期が、前記第１の方向の配置周期と同じであることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。
6. １個の前記線量検出センサの最小サイズは、前記撮像面内の前記画素のサイズと同じであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記画素の画素ピッチは、前記散乱線除去用グリッドの１組の前記放射線吸収部と前記放射線透過部の幅の合計値であるグリッドピッチの１／２よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記線量検出センサは、前記撮像面に設けられた複数の前記画素の一部を利用した検出画素であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
9. 請求項４又は５を引用する請求項８に記載の放射線画像検出装置において、
   複数の前記検出画素が、前記第１の方向に相当する行方向及び前記第２の方向に相当する列方向のそれぞれに１行及び１列以上ずらして配置されている場合には、
   前記第１の方向の配置周期は、前記行方向の長さであり、前記第２の方向の配置周期は、前記列方向の長さであることを特徴とする。
10. １個の前記線量検出センサは、隣接した複数の前記検出画素からなる検出画素群であることを特徴とする請求項８又は９に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記配置周期は、間隔を空けて周期的に配置される複数の前記検出画素群の配置周期であることを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記線量検出センサは、単位時間当たりの線量に応じた信号を出力し、
    前記線量検出センサの出力値を積算して、積算された積算値と予め設定した照射停止閾値とを比較し、前記積算値が前記照射停止閾値に達した際に前記放射線源による放射線の照射を停止させる自動露出制御部を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
13. 前記自動露出制御部は、複数の前記線量検出センサの出力値を平均した平均値を算出し、算出した平均値を積算して前記積算値を求めることを特徴とする請求項１２に記載の放射線画像検出装置。
14. 前記散乱線除去用グリッドを着脱自在に取り付け可能であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
15. 放射線を照射する放射線源を備えた放射線発生装置と、放射線画像を検出する放射線画像検出装置とで構成される放射線撮影システムであり、放射線を吸収する放射線吸収部と放射線を透過する放射線透過部とが第１の方向に交互に周期的に配された散乱線除去用グリッドを用いて撮影が可能な放射線撮影システムにおいて、
    前記放射線画像検出装置は、
    前記放射線源から照射された放射線を受ける画素が複数設けられた撮像面を有し、前記画素で被写体を透過した放射線を受けて被写体の放射線画像を検出する検出パネルと、
    前記放射線画像の露出制御を行うために設けられ、前記撮像面内に間隔を空けて前記第１の方向に周期的に配置され、被写体を透過した放射線の線量を検出して前記線量に応じた信号を出力する複数の線量検出センサとを備えており、
    前記撮像面に一様に前記放射線を照射して前記散乱線除去用グリッドを前記検出パネルで撮影した場合に得られる前記散乱線除去用グリッドの像を表すグリッド検出信号であり、前記放射線吸収部と前記放射線透過部が交互に配列される配列状態を反映して、出力値が周期的に変動するグリッド検出信号の変動周期と、前記撮像面における前記複数の線量検出センサの前記第１の方向の配置周期とが異なっている、
    ことを特徴とする放射線撮影システム。

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