JP6008430B2 - 放射線画像検出装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被写体の放射線画像を検出する放射線画像検出装置とその制御方法とに関する。

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線源を有するＸ線発生装置と、Ｘ線源が発生し被写体を透過したＸ線の照射を受けて、被写体の画像情報を表すＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置とからなる。Ｘ線源には、Ｘ線の単位時間当たりの線量を決める管電流や、Ｘ線の線質（エネルギースペクトル）を決める管電圧が撮影条件として与えられ、撮影条件は、被写体となるＸ線検査の被検者の撮影部位や年齢などに応じて撮影毎に決められる。Ｘ線源は、与えられた撮影条件に応じたＸ線を照射する。

Ｘ線画像検出装置としては、従来のＸ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）の代わりに、Ｘ線画像検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）を利用したものが実用化されている（特許文献１参照）。ＦＰＤは、マトリクスに配列され、Ｘ線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素と、各画素に接続され信号電荷を読み出すための信号線とが配設された撮像領域を有する検出パネルと、各画素が蓄積した信号電荷を電圧信号として読み出して、読み出した電圧信号をデジタルな画像データに変換する信号処理回路とを備えている。これにより、ＦＰＤを用いたＸ線画像検出装置では、撮影後すぐにＸ線画像を観察することができる。

検出パネルは、撮像領域内の各画素が、光電変換素子であるフォトダイオードとＴＦＴ（Thin Film Transistor）とから構成され、撮像領域上にはＸ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）が設けられている。ＴＦＴは、フォトダイオードと信号線の電気的な接続をオンオフすることで、画素の動作を切り替えるスイッチング素子である。ＴＦＴがオフされると、フォトダイオードと信号線が非導通状態となり、フォトダイオードに信号電荷が蓄積される蓄積動作が開始され、ＴＦＴがオンされると、フォトダイオードと信号線が導通状態になり、フォトダイオードからＴＦＴ及び信号線を通じて信号電荷を読み出す読み出し動作が開始される。

ＦＰＤは、Ｘ線フイルムやＩＰプレートと異なり、Ｘ線の照射タイミングに同期させて蓄積動作や読み出し動作を開始させる同期制御が必要となる。同期制御の方法としては、Ｘ線発生装置とＸ線画像検出装置との間で同期信号を通信する方法や、Ｘ線の照射量を検出して、Ｘ線の照射開始や照射終了の各タイミングを検出する方法等がある。

特許文献１には、ＦＰＤの撮像領域内に設けられたＸ線検出手段によって、Ｘ線の照射量を検出し、各種制御に利用することが開示されている。具体的には、Ｘ線の照射によりフォトダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス線のバイアス電流が変化することを利用してＸ線の照射開始及び照射終了を検出し、この照射開始及び照射終了の検出に同期させてＦＰＤを制御する同期制御を行なうことが記載されている。また、特許文献１には、バイアス電流の変化からＸ線の総照射量を測定し、この総照射量が予め決められた閾値に達したときにＸ線源にＸ線照射を停止させる露出制御（ＡＥＣ：Automatic Exposure Control）を行なうことが記載されている。

バイアス線は、ＦＰＤの撮像領域内の全画素に配設されているため、特許文献１に記載のＦＰＤでは、同期制御及び露出制御に際して、撮像領域の全域を検出領域として使用してバイアス電流の変化を監視する他、撮像領域を複数の領域に分割し、分割された領域を検出領域として使用してバイアス電流の変化を監視して、同期制御と露出制御を行っている。撮像領域の全域を検出領域とする場合も分割された領域を検出領域とする場合も、同期制御と露出制御は同じ検出領域を使用して行われている。

特開２０１０−２１４０５６号公報

撮影の際には、被写体はＦＰＤの撮像領域に対して位置決めされるが、例えば、被写体が手足である場合のように、被写体の大きさが撮像領域よりも小さく、被写体が撮像領域の全面と対面しない場合には、撮像領域に照射されるＸ線の照射量は、撮像領域内の場所によって変化する。具体的には、撮像領域において被写体が対面しない領域は、Ｘ線が被写体を透過することなく直接照射される素抜け領域となる。素抜け領域は、被写体によるＸ線の吸収が無いため照射量が多い。これに対して、撮像領域において被写体が対面する領域は、被写体を透過したＸ線が照射される領域であるので、被写体によるＸ線の吸収があるため照射量が少なくなる。

また、図１２に示すように、横軸に時間、縦軸にＸ線の照射量をとったグラフにおいて、Ｘ線の照射量は、照射開始から徐々に増加し、照射量が所定値に達すると照射が停止されるまでの間その照射量がしばらく継続する。図中に実線で示すように、素抜け領域に照射されたＸ線は、被写体による吸収が無いので、照射量が急激に立ち上がりすぐに閾値に到達する。一方、破線で示すように被写体が対面する領域に照射されたＸ線は、被写体による吸収があるため、照射量が閾値に達するまで時間がかかる。そのため、被写体が対面する領域を検出領域とした場合には、素抜け領域を検出領域とした場合と比較して、検出時間が長く掛かることに加えて、照射量に応じた信号の出力値が低いためノイズの影響を受けやすく、検出精度が低下する。同期制御においてはＸ線の立ち上がりを短時間で確実に検出できるのが望ましいため、同期制御を行なうための検出領域としては、素抜け領域が使用されることが好ましい。

これに対し、露出制御のために行なわれるＸ線の総照射量の測定は、ＦＰＤの撮像領域において被写体に対面している領域を検出領域として使用することが好ましい。これは、素抜け領域でＸ線の総照射量を測定して露出制御を行なうと、被写体に必要な量のＸ線が照射される前にＸ線の総照射量が閾値に達してしまうため、撮影されたＸ線画像は露出アンダーとなってしまうからである。

特許文献１では、同期制御と露出制御とを同じ検出領域を使用して行なっているため、検出領域の大部分が素抜け領域である場合には同期制御の精度は向上するが、露出制御時に露出アンダーが発生する可能性がある。また、これとは逆に、検出領域の大部分が被写体に対面している領域であるときには、露出制御の精度は向上するものの、同期制御の精度が低下してしまう。

本発明は、放射線の照射開始のタイミングとの同期制御と、放射線の総照射量を制御する露出制御とを高精度に行なえる放射線画像検出装置及びその制御方法を提供することを目的としている。

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、画像検出部と、放射線検出部と、制御部とを有する。画像検出部は、放射線源によって照射される放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出する。放射線検出部は、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する。放射線検出部は、複数個有り、撮像領域内に配置される。制御部は、放射線検出部の検出信号に基づいて画像検出部の動作を放射線の照射開始のタイミングに同期させる同期制御と、放射線検出部の検出信号に基づいて放射線の総照射量を制御する露出制御とを行なう。制御部は、同期制御時には、撮像領域内の第１検出領域に配置される放射線検出部の検出信号を使用し、露出制御時には、第１検出領域よりも面積が狭い第２検出領域に配置される放射線検出部の検出信号を使用する。

第２検出領域は、第１検出領域内に含まれていることが好ましい。制御部は、第１検出領域内の複数の放射線検出部が出力する検出信号に基づいて、第２検出領域を特定することが好ましい。制御部は、同期制御の際に読み出された検出信号を利用して第２検出領域の特定することが好ましい。

制御部は、第１検出領域内の複数の放射線検出部が出力した検出信号を比較して、比較的小さい検出信号を出力する放射線検出部が配置されている領域を、被写体と対面している領域と判定し、当該領域を第２検出領域と特定することが好ましい。

撮像領域は、放射線検出部がそれぞれ配置された複数の分割領域からなり、第１検出領域及び第２検出領域は、複数の分割領域が組み合わされてなることが好ましい。

各分割領域には、放射線検出部が同じ数配置されていることが好ましい。なお、同じ数には、完全に同数に加えて、ほぼ同数も含まれる。

制御部は、同期制御時に放射線検出部の検出信号に基づいて放射線源による放射線の照射開始を監視し、放射線源による放射線の照射開始を検出したときに、画像検出部に信号電荷の蓄積を開始させることが好ましい。

制御部は、同期制御において、第１検出領域内の複数の放射線検出部の検出信号のうち、いずれかが閾値を超えたときに照射開始を検出することが好ましい。

制御部は、露出制御時に放射線検出部の検出信号を積算して放射線の総照射量を測定し、総照射量が閾値に達したときに、放射線源に放射線の照射を停止させることが好ましい。また、制御部は、放射線の総照射量が閾値に達したときに、画像検出部による信号電荷の蓄積を終了させることが好ましい。

制御部は、露出制御時に放射線検出部の検出信号を積算して放射線の総照射量を測定し、総照射量に基づいて、画素から信号電荷を読み出す際のゲインを制御することが好ましい。

放射線検出部は、例えば、画素と画素から信号電荷を読み出すための信号線とを常時短絡させた短絡画素であり、放射線の照射量に応じた信号電荷を信号線に常時出力する短絡画素である。

放射線検出部は、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する複数の検出素子が配置され、画像検出部に積層されたフォトセンサアレイであってもよい。フォトセンサアレイは、有機光電変換材料で形成されていることが好ましい。フォトセンサアレイは、撮像領域よりも放射線源側に配置されていてもよい。

静止画撮影に加えて動画撮影も可能であることが好ましい。放射線源は複数個の放射線パルスを連続照射し、制御部は、同期制御と露出制御を、放射線パルス毎に実行してもよい。

本発明の放射線画像検出装置の制御方法は、放射線源によって照射される放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置の制御方法において、撮像領域の第１検出領域内に配置されている放射線検出部の検出信号に基づいて、画像検出部の動作を放射線の照射開始のタイミングに同期させる同期制御を行ない、第１検出領域内の一部であり第１検出領域よりも面積が狭い第２検出領域に配置されている放射線検出部の検出信号に基づいて、放射線の総照射量を制御する露出制御を行なう。

本発明は、同期制御時に使用する第１検出領域の面積を相対的に広く、露出制御時に使用する第２検出領域の面積を相対的に狭くしている。第１検出領域の面積が広いほど、第１検出領域内に被写体に対面しない素抜け領域が含まれる可能性が高くなる。素抜け領域の検出信号に基づいて同期制御を行なえば、同期制御の精度を向上させることができる。また、露出制御は、同期制御時の第１検出領域内の一部であり第１検出領域よりも面積が狭い第２検出領域で行なうので、第２検出領域から素抜け領域が排除される可能性が高くなる。被写体が対面する領域の検出信号に基づいて露出制御が行われれば、露出制御の精度を向上させることができる。このため、本発明によれば、放射線の照射開始のタイミングとの同期制御と、放射線の総照射量を制御する露出制御とを高精度に行なえる放射線画像検出装置及びその制御方法を提供することができる。

Ｘ線撮影システムの概略的構成を示す説明図である。 Ｘ線画像検出装置の構成を示す外観斜視図である。 ＦＰＤの構成を示す説明図である。 分割領域の構成を示す説明図である。 短絡画素の構成を示す説明図である。 第１実施形態の同期制御の手順を示す説明図である。 撮像領域に対する被写体の配置例を示す説明図である。 各分割領域の短絡画素の検出信号を示すグラフである。 第１実施形態のＦＰＤの制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のＦＰＤの制御手順を示すフローチャートである。 第３実施形態のＦＰＤの構成を示す外観斜視図である。 素抜け領域に照射されたＸ線と被写体を透過したＸ線による照射開始の検出を比較した説明図である。

［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線発生装置１１と、Ｘ線撮影装置１２とからなる。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１３と、Ｘ線源１３を制御する線源制御装置１４と、照射スイッチ１５とで構成される。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とを有する。

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枚の鉛板を有しており、４枚の鉛板によってＸ線を透過させる矩形状の照射開口を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。４枚の鉛板は２枚１組にされて各組の鉛板はそれぞれの対向配置される。各組を直交する２方向にそれぞれ配置することで、矩形状の照射開口が形成される。

線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に対して高電圧を供給する高電圧発生器１４ａと、Ｘ線源１３が照射するＸ線の線質（エネルギースペクトル）を決める管電圧、単位時間当たりの線量を決める管電流、及びＸ線の照射時間を制御する線源制御部１４ｂと、有線方式または無線方式によって撮影制御装置２３と通信可能な通信部１４ｃとを備えている。高電圧発生器１４ａ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に駆動電力を供給する。管電圧、管電流等の撮影条件は、線源制御装置１４の操作パネルを通じて放射線技師などのオペレータにより手動で線源制御部１４ｂに設定される。

照射スイッチ１５は、線源制御装置１４に信号ケーブルによって接続されている。照射スイッチ１５は、放射線技師によって操作可能な二段階押しのスイッチであり、一段階押しで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、二段階押しでＸ線源１３に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。

線源制御部１４ｂは、照射スイッチ１５からの制御信号に基づいて、Ｘ線源１３の動作を制御する。照射スイッチ１５から照射開始信号を受けると、線源制御部１４ｂは、Ｘ線源１３に対して開始指令を発して電力供給を開始する。これによりＸ線源１３は照射を開始する。また、線源制御部１４ｂは、ＦＰＤ３６の蓄積動作の終了とＸ線照射の終了とを同期させるために、撮影制御装置２３から通信部１４ｃに停止信号が入力されたときに、Ｘ線源１３に対して停止指令を発して電力供給を停止する。Ｘ線源１３は、停止指令を受けるとＸ線の照射を停止する。

撮影台２２は、フイルム用カセッテやＩＰ用カセッテが着脱自在に取り付けられるスロットを有し、Ｘ線が入射する入射面がＸ線源１３と対向するように配置されている。なお、撮影台２２として、被検者Ｈを立位姿勢で撮影する立位撮影台を例示しているが、被検者Ｈを臥位姿勢で撮影する臥位撮影台でもよい。

Ｘ線撮影装置１２は、Ｘ線画像検出装置２１、撮影制御装置２３、およびコンソール２４から構成される。Ｘ線画像検出装置２１は、ＦＰＤ３６（図３参照）と、ＦＰＤ３６を収容する可搬型の筐体とからなり、Ｘ線源１３から照射されて被検者（被写体）Ｈを透過したＸ線を受けて被検者ＨのＸ線画像を検出する、可搬型の放射線画像検出装置である。Ｘ線画像検出装置２１は、平面形状が略矩形の偏平な筐体を有し、平面サイズはフイルム用カセッテやＩＰ用カセッテと略同様の大きさであるため、撮影台２２にも取り付け可能である。

撮影制御装置２３は、有線方式や無線方式によりＸ線発生装置１１、Ｘ線画像検出装置２１及びコンソール２４と通信を行なう通信部２３ａと、通信部２３ａを介してＸ線画像検出装置２１を制御する撮影制御部２３ｂとを有している。撮影制御部２３ｂは、Ｘ線画像検出装置２１に対して撮影条件を送信して、ＦＰＤ３６の信号処理の条件を設定させる。また、撮影制御装置２３は、ＦＰＤ３６の蓄積動作の終了とＸ線照射の終了とを同期させるために、Ｘ線画像検出装置２１から送信された停止信号を線源制御装置１４に送信する。更に、撮影制御部２３ｂは、Ｘ線画像検出装置２１が出力する画像データを通信部２３ａにより受信してコンソール２４に送信する。

コンソール２４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、放射線技師などのオペレータにより手動入力される。オペレータは、検査オーダの内容をディスプレイで確認し、その内容に応じた撮影条件をコンソール２４の操作画面を通じて入力する。

コンソール２４は、撮影制御装置２３に対して撮影条件を送信するとともに、撮影制御装置２３から送信されるＸ線画像のデータに対して、ガンマ補正、周波数処理等の各種画像処理を施す。画像処理済みのＸ線画像はコンソール２４のディスプレイに表示される他、そのデータがコンソール２４内のハードディスクやメモリ、あるいはコンソール２４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デバイスに格納される。

図２に示すように、Ｘ線画像検出装置２１は、矩形状の上面が放射線の照射面とされた筐体２５を備えている。筐体２５は、照射面が設けられている天板２６と、天板２６以外を構成する筐体本体２７とからなり、例えば、天板２６はカーボン等から構成され、筐体本体２７は金属や樹脂等から構成されている。これにより、天板２６によるＸ線の吸収を抑制しつつ、筐体本体２７の強度が確保される。

筐体２５の上面には、Ｘ線画像検出装置２１の動作状態等を報知する報知部であるインジケータ２８が設けられている。インジケータ２８は、例えば複数の発光部からなり、各発光部の発光状態の組み合わせによって、Ｘ線画像検出装置２１の動作状態やバッテリの残容量等が表示される。動作状態としては、例えば撮影待機状態を表す「レディ状態」や、撮影後の画像データを送信中であることを表す「データ送信中」等がある。インジケータ２８には、ＬＣＤ等の表示装置を用いてもよい。

Ｘ線画像検出装置２１の筐体２５内には、照射面に対面するように、Ｘ線画像を検出する画像検出部であるＦＰＤ３６が配置されている。ＦＰＤ３６は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ２９と、シンチレータ２９によって変換された可視光を光電変換する検出パネル３０とを備えた間接変換型であり、シンチレータ２９のＸ線照射面側に検出パネル３０を配置した「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling)」となっている。なお、ＦＰＤ３６は、シンチレータ２９と検出パネル３０との配置を逆にした「裏面読取方式(ＰＳＳ：Penetration Side Sampling)」であってもよい。

筐体２５の内部には、照射面の短手方向に沿った一端側に、各種電子回路３１、バッテリ３２、通信部３３が配置されている。各種電子回路３１は、ＦＰＤ３６を制御するための電子回路であり、各種電子部品がＸ線の照射によって損傷しないようにＸ線遮蔽性を有する材料によって保護されている。バッテリ３２は、充電可能かつ着脱自在なように筐体２５に組み込まれており、ＦＰＤ３６、各種電子回路３１及び通信部３３に電力を供給する。通信部３３は、有線方式または無線方式により、撮影制御装置２３と通信を行なう。

図３において、ＦＰＤ３６は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素３７を配列してなる撮像領域３８を有する検出パネル３０と、画素３７を駆動して信号電荷の読み出しを制御するゲートドライバ３９と、画素３７から読み出された信号電荷をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路４０と、ゲートドライバ３９と信号処理回路４０を制御して、ＦＰＤ３６の動作を制御する制御部４１とを備えている。制御部４１には、有線方式または無線方式によって撮影制御装置２３と通信を行なう通信部４５が接続されている。複数の画素３７は、所定のピッチで二次元にｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）のマトリクスに配列されている。

ＦＰＤ３６は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（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３７で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、画素３７が配列された撮像領域３８の全面と対向するように配置されている。シンチレータは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリニウムオキシサルファイド）などの蛍光体からなる。なお、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ＦＰＤを用いてもよい。

画素３７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４２、フォトダイオード４２が発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示せず）、およびスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を備える。

フォトダイオード４２は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）などの半導体層（例えばＰＩＮ型）を有し、その上下に上部電極および下部電極が配されている。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極にはバイアス線（図示せず）が接続される。

バイアス線を通じて、撮像領域３８内の全画素３７に対して、フォトダイオード４２の上部電極にバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の印加によりフォトダイオード４２の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、キャパシタに電荷が蓄積される。

ＴＦＴ４３は、ゲート電極が走査線４７に、ソース電極が信号線４８に、ドレイン電極がフォトダイオード４２にそれぞれ接続される。走査線４７と信号線４８は格子状に配線されている。走査線４７は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）設けられ、各走査線４７は各行の複数の画素３７に接続される共通配線である。信号線４８は画素３７の列数分（ｍ列分）設けられ、各信号線４８は各列の複数の画素３７に接続される共通配線である。各走査線４７はゲートドライバ３９に接続され、各信号線４８は信号処理回路４０に接続される。

ゲートドライバ３９は、ＴＦＴ４３を駆動することにより、Ｘ線の照射量に応じた信号電荷を画素３７に蓄積する蓄積動作と、画素３７から信号電荷を読み出す読み出し動作と、画素３７に蓄積される電荷をリセットするリセット動作とを行わせる。制御部４１は、ゲートドライバ３９によって実行される上記各動作の開始タイミングを制御する。

蓄積動作ではＴＦＴ４３がオフ状態にされ、その間に画素３７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３９から同じ行のＴＦＴ４３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４７を一行ずつ順に活性化し、走査線４７に接続されたＴＦＴ４３を一行分ずつオン状態とする。

一行分のＴＦＴ４３がオン状態になると、一行分の画素３７のそれぞれに蓄積された信号電荷が、各信号線４８を通じて信号処理回路４０に入力される。信号処理回路４０において、一行分の信号電荷は電圧に変換されて出力され、各信号電荷に応じた出力電圧が、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍとして読み出される。アナログの電圧信号Ｄ１〜Ｄｍはデジタルデータに変換されて、一行分の各画素の濃度を表すデジタルな画素値である画像データが生成される。画像データは、Ｘ線画像検出装置２１の筐体に内蔵されるメモリ５６に出力される。

フォトダイオード４２の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電流が発生する。暗電流に応じた電荷である暗電荷はバイアス電圧が印加されているためにキャパシタに蓄積される。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３７において発生する暗電荷を、画素３７から信号線４８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３７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３９から走査線４７に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素３７のＴＦＴ４３を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、画素３７から暗電荷が信号線４８を通じて信号処理回路４０に入力される。

リセット動作では、読み出し動作と異なり、信号処理回路４０において、暗電荷に応じた出力電圧の読み出しは行われない。リセット動作では、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御部４１から信号処理回路４０にリセットパルスＲＳＴが出力される。信号処理回路４０においてリセットパルスＲＳＴが入力されると、後述する積分アンプ４９のリセットスイッチ４９ａがオンされて、入力された暗電荷がリセットされる。

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。

信号処理回路４０は、積分アンプ４９、ＭＵＸ５０およびＡ／Ｄ変換器５１等からなる。積分アンプ４９は、各信号線４８に対して個別に接続される。積分アンプ４９は、オペアンプとオペアンプの入出力端子間に接続されたキャパシタとからなり、信号線４８はオペアンプの一方の入力端子に接続される。積分アンプ４９のもう一方の入力端子（図示せず）はグランド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ４９は、信号線４８から入力される信号電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。

各列の積分アンプ４９の出力端子は、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを増幅する増幅器（図示せず）や、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを保持するサンプルホールド部（図示せず）を介して、ＭＵＸ５０に接続されている。ＭＵＸ５０は、パラレルに接続される複数の積分アンプ４９から１つを選択し、選択した積分アンプ４９から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器５１に入力する。Ａ／Ｄ変換器５１は、アナログの電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをそれぞれの信号レベルに応じたデジタルな画素値に変換する。

蓄積動作後、信号電荷を読み出す読み出し動作においては、ゲートパルスによってＴＦＴ４３が一行ずつオン状態にされ、一行内の各列の画素３７のキャパシタに蓄積された信号電荷が信号線４８を介して積分アンプ４９に入力される。

積分アンプ４９から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが出力されると、制御部４１は、積分アンプ４９に対してリセットパルス（リセット信号）ＲＳＴを出力し、積分アンプ４９のリセットスイッチ４９ａをオンする。これにより、積分アンプ４９に蓄積された一行分の信号電荷がリセットされる。積分アンプ４９がリセットされると、ゲートドライバ３９から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素３７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３７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５６に記録される。メモリ５６に記録された画像データに対しては、ＦＰＤ３６の個体差や環境に起因して生じる固定パターンノイズであるオフセット成分を除去するオフセット補正や、各画素３７のフォトダイオード４２の感度のばらつきや信号処理回路４０の出力特性のばらつきなどを補正するための感度補正といった画像補正処理が施される。画像データは、メモリ５６から読み出されて撮影制御装置２３に出力され、コンソール２４に送信される。こうして被検者ＨのＸ線画像が検出される。

図４に示すように、ＦＰＤ３６の撮像領域３８は、複数の分割領域、例えば二次元に３行（ｘ方向）×３列（ｙ方向）の分割領域Ａ〜Ｉに区画されている。各分割領域Ａ〜Ｉ内には、本発明の放射線検出部に相当する短絡画素６２ａ〜６２ｉが少なくとも１つずつ配置されている。なお、分割領域の数は、９個より少なくてもよいし、多くてもよい。更に、短絡画素は、各分割領域に複数個ずつ配置してもよいが、各分割領域の感度を同じにするために、各分割領域で同数であることが好ましい。

図５に示すように、短絡画素６２ａの構造は、画素３７とほぼ同様であり、フォトダイオード４２とＴＦＴ４３とを有しており、フォトダイオード４２はＸ線の照射量に応じた信号電荷を発生する。しかし、短絡画素６２ａは、ＴＦＴ４３のオンオフによって信号線４８との電気的な接続のオンオフが切り替えられる画素３７とは異なり、ＴＦＴ４３のソースとドレインが結線により短絡されてスイッチング機能が失われ、かつ画素３７や他の分割領域の短絡画素が接続されていない専用信号線６４ａに接続されている。これにより、短絡画素６２のフォトダイオード４２が発生する信号電荷は、専用信号線６４ａに常に流出して積分アンプ４９に入力される。なお、短絡画素６２ａのＴＦＴ４３のソースとドレインを結線する代わりに、短絡画素６２ａについてはＴＦＴ４３そのものを設けずに、フォトダイオード４２と専用信号線６４ａを直接接続してもよい。また、他の分割領域の短絡画素６２ｂ〜６２ｉは、短絡画素６２ａと同様の構成であるため詳しい説明は省略する。

制御部４１は、各短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力に基づいて、Ｘ線源１３からＦＰＤ３６に照射されたＸ線の照射量を測定する。Ｘ線の照射量は、単位時間当たりの照射量であり、Ｘ線の強度とも呼ばれる。制御部４１は、ＭＵＸ５０によって、短絡画素６２ａ〜６２ｉからの信号電荷が入力された積分アンプ４９を選択して、積分アンプ４９の電圧信号を、短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔ（検出信号）として読み出す。出力電圧ＶｏｕｔはＸ線の単位時間当たりの照射量に相当する。制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔを１回読み出すと、積分アンプ４９をリセットする。制御部４１は、照射中のＸ線の照射量の変化を監視できるように、蓄積動作中において、出力電圧Ｖｏｕｔを読み出す動作をＸ線の照射時間に対して非常に短い間隔で繰り返す。

制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔの値をデジタルデータに変換してメモリ５６に記録する。制御部４１は、メモリ５６に記録された出力電圧Ｖｏｕｔの経時変化に基づいて、Ｘ線源１３から照射されるＸ線の照射量の変化を監視して、Ｘ線の照射開始のタイミングを検出する。

また、制御部４１は、短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力に基づいて、Ｘ線源１３からＦＰＤ３６に照射されたＸ線の総照射量を測定することができる。制御部４１は、Ｘ線の照射開始後に、上述した照射開始検出と同様に短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔを短い間隔で読み出し、出力電圧Ｖｏｕｔの値を積算することによりＸ線の総照射量を測定する。

制御部４１は、短絡画素６２ａ〜６２ｉによってＸ線の照射開始を検出して、そのタイミングに同期させてＦＰＤ３６の蓄積動作を開始させる同期制御を行なう。また、Ｘ線の照射開始後、短絡画素６２ａ〜６２ｉによって測定したＸ線の総照射量に基づいて、Ｘ線源１３のＸ線照射を停止させる露出制御を行なう。

このように、制御部４１は、同期制御と露出制御をともに短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて行なうが、同期制御に使用する、照射開始のタイミングを検出するための領域（第１検出領域）と、露出制御に使用する、総照射量を測定するための領域（第２検出領域）の面積を変化させる。具体的には、同期制御時には、ＦＰＤ３６の撮像領域３８の全面に相当する分割領域Ａ〜Ｉの全体を第１検出領域に使用し、露出制御時には、複数の分割領域Ａ〜Ｉの一部の分割領域（第２検出領域）のみを使用する。つまり、露出制御時には、同期制御時に使用される第１検出領域の一部を第２検出領域として使用する。これにより、第１検出領域の面積は第２検出領域に比べて相対的に広く、第２検出領域の面積は第１検出領域に比べて狭くなる。

図６は、Ｘ線の照射量と、この照射量に基づいて制御されるＦＰＤ３６の動作状態とを表している。Ｘ線の照射量は、横軸に時間、縦軸にＸ線の照射量（出力電圧Ｖｏｕｔ）をとったグラフにおいてほぼ台形状になる。Ｘ線源１３が開始指令を受けてＸ線の照射を開始すると、Ｘ線の照射量は徐々に増加し、撮影条件として設定された管電流に応じたピーク値まで上昇し、停止指令を受けるまでの間は、ピーク値付近でほぼ定常な状態を保つ。そして、Ｘ線源１３が停止指令を受けてＸ線の照射が停止されると、Ｘ線の照射量は徐々に下降してやがて「０」になり、Ｘ線の照射が完全に停止する。

制御部４１は、コンソール２４から入力された患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的等の検査オーダに基づいてＸ線の総照射量の閾値を設定する。制御部４１は、撮影制御装置２３から撮影準備の指示が入力されると、ＦＰＤ３６を待機状態に移行させる。待機状態においては、制御部４１は、ＦＰＤ３６にリセット動作を実行させる。

制御部４１は、待機状態において、分割領域Ａ〜Ｉを全て使用してＸ線源１３のＸ線の照射開始を検出する。具体的には、制御部４１は、短絡画素６２ａ〜６２ｉの中から、信号電荷に相当する出力電圧Ｖｏｕｔが最大となる分割領域を特定し、その分割領域の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射量を測定し、Ｘ線照射量の変動の監視を開始する。制御部４１は、特定した分割領域の短絡画素の出力電圧Ｖｏｕｔと、予め設定された閾値Ｖｔｈとを比較して、出力電圧Ｖｏｕｔが閾値Ｖｔｈを上回ったときにＸ線の照射が開始されたことを検出する。

図７において、被写体Ｈが手や足など、撮像領域３８の大きさに対して小さな場合には、例えば、被写体Ｈは撮像領域３８のほぼ中央部に位置決めされて、被写体Ｈは撮像領域３８内の分割領域Ｂ，Ｅ，Ｈと対面する。図８は、分割領域Ａ〜Ｉにそれぞれ配置された短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔを表すグラフである。このグラフから分るように、被写体Ｈと対面していない分割領域Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｉは、Ｘ線が直接照射される素抜け領域となるため、被写体Ｈと対面している分割領域Ｂ，Ｅ，Ｈよりも出力電圧Ｖｏｕｔが高くなる。

同期制御においては分割領域Ａ〜Ｉのすべてが第１検出領域として使用されるため、制御部４１は、分割領域Ａ〜Ｉ内の短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔをすべて監視する。そして、例えば、短絡画素６２ａ〜６２ｉの中のいずれかの出力電圧Ｖｏｕｔが閾値に達した時点で、Ｘ線の照射が開始されたと判定して、Ｘ線の照射開始を検出する。図７及び図８の例において、素抜け領域に相当する、分割領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉに存在する短絡画素は、被写体Ｈが対面する領域に相当する、分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈに存在する短絡画素よりも先に出力電圧Ｖｏｕｔが閾値に到達する。同期制御時に使用する第１検出領域を、分割領域Ａ〜Ｉの全てとすることで、結果的に、Ｘ線の照射開始の検出にＦＰＤ３６の素抜け領域を使用することができる。このため、Ｘ線の照射開始を高い精度で検出することができる。

制御部４１は、Ｘ線の照射開始を検出すると、画素３７のＴＦＴ４３をオフして待機状態から蓄積動作に移行させる。ＴＦＴ４３がオフされるため、画素３７には照射されたＸ線の線量に応じた信号電荷が蓄積される。

画素３７のＴＦＴ４３がオフされても、短絡画素６２ａ〜６２ｉは専用信号線６４ａ〜６４ｉと常時短絡している。制御部４１は、Ｘ線の照射が開始されてＦＰＤ３６が蓄積動作に移行した後、専用信号線６４ａ〜６４ｉに流出する短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力に基づいて、Ｘ線の照射量を測定する露出制御を開始する。

制御部４１は、露出制御に際して、第１検出領域である分割領域Ａ〜Ｉの中から、露出制御に使用する第２検出領域を特定する。図７及び図８に示すように、分割領域Ａ〜Ｉのうち、分割領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉは素抜け領域である。素抜け領域は照射量が多いので、そこに存在する短絡画素の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて露出制御を行なうと露出アンダーになってしまう懸念がある。露出制御を適切に行なうためには、被写体Ｈと対面する領域である分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈを使用することが好ましい。制御部４１は、分割領域Ａ〜Ｉ内の短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔが相対的に低い短絡画素６２ｂ、６２ｅ、６２ｈが存在する分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈを特定する。そして、特定した分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈを第２検出領域として選択する。

こうした第２検出領域の特定処理は、例えば、露出制御の際にすべての分割領域Ａ〜Ｉに対応する短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔを読み出して行ってもよい。しかし、短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔについては、露出制御の前に行われる同期制御において読み出しが行われているので、同期制御に際して読み出した出力電圧Ｖｏｕｔを利用して、第２検出領域の特定処理を行ってもよい。同期制御の際に読み出した出力電圧Ｖｏｕｔを利用する方が、特定処理において新たに読み出しを行なわずに済むので、処理時間の短縮になり、好ましい。

露出制御において、制御部４１は、第２検出領域として特定された分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈの短絡画素６２ｂ、６２ｅ、６２ｈの出力電圧Ｖｏｕｔに相当する信号値を積算してＸ線の総照射量を測定し、その測定結果を閾値と比較する。制御部４１は、Ｘ線の総照射量が閾値に達したときには、撮影制御装置２３を介して線源制御装置１４に停止信号を送信する。停止信号を受けた線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に停止指令を送信し、Ｘ線の照射を停止させる。また、制御部４１は、停止信号の送信と同時にＦＰＤ３６の蓄積動作を終了させ、読み出し動作に移行させる。

露出制御は、素抜け領域を除外した、被写体Ｈと対面している分割領域Ｂ，Ｅ，Ｈの短絡画素６２ｂ，６２ｅ，６２ｈのみを使用して行われるため、露出制御の精度が向上する。

図９のフローチャートを参照して、図１のＸ線撮影システム１０に組み込まれたＸ線画像検出装置２１の作用について説明する。Ｘ線画像検出装置２１がセットされた撮影台２２に対して、被検者Ｈの撮影部位とＸ線源１３の照射位置を位置合わせする。Ｘ線源１３には、管電圧、管電流、照射時間などの撮影条件が設定され、撮影制御装置２３にはコンソール２４から、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的等の検査オーダが入力される。Ｘ線画像検出装置２１の制御部４１は、検査オーダに基づいてＸ線の総照射量の閾値を設定する（Ｓ１０１）。

Ｘ線画像検出装置２１の制御部４１に、撮影制御装置２３から撮影準備指示が入力されると、ＦＰＤ３６は待機状態に移行する（Ｓ１０２）。照射スイッチ１５の押下によってＸ線源１３に対して照射開始指令が入力されると、Ｘ線源１３は、被検者Ｈに向けてＸ線の照射を開始する。制御部４１は、ＦＰＤ３６の分割領域Ａ〜Ｉの全てを第１検出領域として使用して同期制御を行なう。制御部４１は、各分割領域Ａ〜Ｉに存在する短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射量の変化を監視する（Ｓ１０３）。そして、Ｘ線の照射量が上昇して、各短絡画素６２ａ〜６２ｉのいずれかの出力電圧Ｖｏｕｔが閾値Ｖｔｈを超えたときにＸ線の照射が開始されたことを検出する（Ｓ１０４）。制御部４１は、照射開始を検出すると、画素３７のＴＦＴ４３をオフ状態にして、蓄積動作を開始する（Ｓ１０５）。

制御部４１は、同期制御の際に読み出した各短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて被写体Ｈが対面する分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈを特定する（Ｓ１０６）。制御部４１は、特定した分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈを第２検出領域として露出制御に使用する。制御部４１は、特定した分割領域Ｂ、Ｅ、Ｈの短絡画素６２ｂ、６２ｅ、６２ｈの出力電圧Ｖｏｕｔを積算して、Ｘ線の総照射量を測定し（Ｓ１０７）、Ｘ線の総照射量と閾値とを比較する（Ｓ１０８）。そして、Ｘ線の総照射量が閾値に達したときには、制御部４１は、撮影制御装置２３を介して線源制御装置１４に停止信号を送信する（Ｓ１０９）。停止信号を受けた線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に停止指令を送信してＸ線の照射を停止させる。また、制御部４１は、停止信号の送信と同時にＦＰＤ３６の蓄積動作を終了させ、読み出し動作に移行させる（Ｓ１１０）。読み出されたＸ線画像は、メモリ５６に記録され、コンソール２４に送信される。

上述したように、本実施形態では、同期制御においては、素抜け領域を含む全ての分割領域Ａ〜Ｉを第１検出領域とし、そこに存在する短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔを監視しているため、結果として素抜け領域に存在する短絡画素の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射開始を検出することできる。素抜け領域が使用されるため、精度の高い検出が行なえる。また、露出制御時においては、第１検出領域のうち、被写体に対面している分割領域を第２検出領域として使用してＸ線の総照射量を測定する。そのため、被写体に照射されたＸ線の総照射量に基づいて適切な露出制御を行うことができるため、精度の高い露出制御を行なうことできる。

また、撮像領域３８内に設けられた短絡画素６２ａ〜６２ｉによって、Ｘ線の照射量を測定しているが、短絡画素６２ａ〜６２ｉは、通常の画素３７とほぼ同一構造であり、Ｘ線に対する感度もほぼ同一であるため、Ｘ線の照射量を正確に測定することが可能であり、照射開始及び照射終了、総照射量を精度良く検出することができる。また、構造がほぼ同一であるので、製造もしやすく、製造コストの増加も少ない。

また、本実施形態では、露出制御に使用する第２検出領域の特定処理を、同期制御の際に読み出された短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔを利用しているため、露出制御に際して新たに出力電圧Ｖｏｕｔを読み出す場合と比べて、迅速な制御を行なうことができる。

また、本実施形態では、同期制御において撮像領域３８内のすべての分割領域Ａ〜Ｉを選択して、撮像領域３８の全域を第１検出領域として使用している。被写体Ｈの大きさが撮像領域３８よりも小さい場合には、撮像領域３８内に素抜け領域が存在することになるため、撮像領域３８の全域を第１検出領域とすることにより、第１検出領域内に確実に素抜け領域を含めることができる。同期制御は、素抜け領域の検出信号に基づいて行われることが好ましいので、撮像領域３８の全域を第１検出領域とすることで、精度の高い同期制御を確実に実行することができる。

しかし、第１検出領域は、必ずしも撮像領域３８の全域でなくてもよく、例えば、分割領域Ａ〜Ｉの一部でもよい。撮像領域３８の周辺の一部が第１検出領域３８から除外されていても、第１検出領域に素抜け領域を含めることができる場合も多いからである。撮像領域３８の周辺を除外した領域を第１検出領域とする場合には、例えば、１６分割（４×４）、２５分割（５×５）、３６分割（６×６）など、分割数を９個よりもさらに多くして、個々の分割領域のサイズを小さくし、周辺に位置する分割領域を除外した領域を第１検出領域とする。

また、本実施形態では、第２検出領域の特定処理を、第１検出領域内の短絡画素から読み出した出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて行なう例で説明したが、例えば検査オーダの内容に応じて露出制御に使用される第２検出領域が自動的に選択されるようにしてもよいし、ユーザーが第２検出領域を自由に指定できるようにしてもよい。撮像領域３８内において被写体が配置される位置は、撮影部位等によってある程度決まっているため、同期制御で被写体の位置を検出しなくても推測は可能である。

また、本実施形態において、第２検出領域を第１検出領域の一部としているが、第２検出領域を検査オーダの内容に応じて選択したり、ユーザーが指定する場合には、第２検出領域の全部又は一部が第１検出領域と重なっていなくてもよい。第１検出領域を相対的に広げておけば、第１検出領域に素抜け領域が含まれる可能性が高くなるからである。

また、本実施形態では、同期制御時に、分割領域毎の短絡画素の出力電圧Ｖｏｕｔと閾値とを比較してＸ線の照射開始を検出しているが、複数の分割領域の短絡画素の出力電圧Ｖｏｕｔを加算して、その加算値に基づいてＸ線の照射開始を検出してもよい。これによれば、短絡画素の検出感度が向上したのと同様の効果が得られるため、同期制御の精度を高めることができる。

［第２実施形態］
第１実施形態は、静止画像の撮影を例に説明したが、透視撮影等の動画撮影を行なう際にも本発明を適用することができる。図１０に示すように、動画撮影の際には、例えば、Ｘ線をパルス状に連続照射して、Ｘ線パルス毎に、動画を構成する画像である１フレームを取得する。この場合においても、同期制御に際しては、全分割領域Ａ〜Ｉを第１検出領域とし使用し、その中の短絡画素６２ａ〜６２ｉの出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、連続的に照射される各Ｘ線パルスの照射開始を検出する。そして、照射開始のタイミングに同期させてＦＰＤ３６を待機状態から蓄積動作に移行させる。次いで、各Ｘ線パルスの照射中に露出制御が行われる。露出制御に際しては、被写体に対面している分割領域を第２検出領域として使用して、第２検出領域内の短絡画素の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、各Ｘ線パルス毎にＸ線の総照射量を測定し、Ｘ線の総照射量が閾値に達したときにＸ線源１３のＸ線照射を停止させ、ＦＰＤ３６を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。

なお、ＦＰＤ３６側からＸ線源１３に対する停止制御ができない場合には、Ｘ線源１３に対する停止信号の送信は行なわずに、ＦＰＤ３６を蓄積動作から読み出し動作に移行させるだけでもよい。

また、制御部４１が、蓄積期間中に、第２検出領域の短絡画素６２の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて１回のＸ線パルスによって照射される照射量を測定し、読み出し動作の際に、その測定結果に基づいて読み出し動作時のアンプのゲインをコントロールしてもよい。ゲインコントロールは、例えば積分アンプ４９、または電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを増幅するために積分アンプ４９の出力端子に接続された増幅器（図示せず）等によって行なうことができる。また、複数の短絡画素６２は、第２検出領域内に分散して配置されているので、位置が異なる複数の短絡画素６２の出力に基づいてＸ線画像のコントラストを推定して、推定されたコントラストに基づいてゲインをコントロールしてもよい。なお、このようなゲインコントロールは、静止画撮影の際に実行してもよい。

［第３実施形態］
上記各実施形態では、放射線検出部として短絡画素を用いたが、図１１に示すＦＰＤ７０のように、複数のフォトダイオードがマトリクスに配列された複数のフォトセンサアレイ７１を短絡画素の代わりに用いてもよい。フォトセンサアレイ７１は、第１実施形態の検出パネル３０と同様の検出パネル７２の上に積層される。検出パネル７２は、短絡画素が設けられていない点で検出パネル３０と相違するが、それ以外の構造は検出パネル３０と同様である。フォトセンサアレイ７１としては、例えばＯＰＣ（有機光電変換材料）で形成されたものであることが好ましい。ＯＰＣは、非常に薄く形成することができ、Ｘ線吸収がほとんど無いという特徴を持つ。そのため、検出パネル７２の撮像領域よりもＸ線照射側にＯＰＣを配置しても、Ｘ線画像の画質への影響が少ないというメリットがある。

また、放射線検出部の形態は、短絡画素やフォトセンサアレイに限らず、各種の形態がある。例えば、画素を構成するフォトダイオードにはバイアス電圧が印加されるが、フォトダイオードで発生する信号電荷の量に応じてバイアス線に流れるバイアス電流も変化する。こうしたバイアス電流を検出して、Ｘ線の照射量を測定してもよい。また、画素のＴＦＴをオフした状態でも、フォトダイオードで発生する信号電荷の量に応じて、僅かであるが信号線にリーク電流が流れる。このリーク電流を検出して、Ｘ線の照射量を測定してもよい。バイアス電流やリーク電流を検出する方法では、各電流を検出する検出部が放射線検出部となる。

また、ガラス基板を使用してＴＦＴマトリックス基板を形成したＴＦＴ型のＦＰＤを例に説明したが、半導体基板を使用したＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを使用したＦＰＤでもよい。このうちＣＭＯＳイメージセンサを使用すると、次のようなメリットがある。ＣＭＯＳイメージセンサの場合、画素に蓄積される信号電荷を読み出し用の信号線に流出させることなく、各画素に設けられたアンプを通じて電圧信号として読み出す、いわゆる非破壊読み出しが可能である。これによれば、蓄積動作中においても、撮像領域内の任意の画素を選択して、その画素から信号電荷を読み出すことによりＸ線の照射量の測定が可能である。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサを使用する場合には、上記短絡画素のように、Ｘ線の照射量測定用の専用の放射線検出部を用いることなく、通常の画素のいずれかを、照射量測定用の放射線検出部として兼用させることが可能となる。

さらに、本発明に係るＸ線画像検出装置は、上記実施形態に限らず、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。

Ｘ線画像検出装置は、病院の撮影室に据え置かれるＸ線撮影システムに用いられる他、病室を巡回して撮影が可能な回診車に搭載してもよいし、事故、災害等の緊急医療対応が必要な現場や在宅診療を受ける患者の自宅に持ち運んでＸ線撮影を行うことが可能な可搬型のシステムに適用してもよい。

上記例では、Ｘ線画像検出装置と、撮影制御装置を別体で構成した例で説明したが、撮影制御装置の機能をＸ線画像検出装置の制御部に内蔵する等、Ｘ線画像検出装置と撮影制御装置を一体化してもよい。

上記実施形態では、可搬型のＸ線画像検出装置を例に説明したが、据え置き型のＸ線画像検出装置に本発明を適用してもよい。

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
２１ Ｘ線画像検出装置
２２ 撮影台
２３ 撮影制御装置
２４ コンソール
２８ インジケータ
３６ ＦＰＤ
３７ 画素
６２ａ〜６２ｉ 短絡画素

Claims (16)

1. 放射線源によって照射される放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出する画像検出部と、
   前記撮像領域内に配置され、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する複数の放射線検出部と、
   前記放射線検出部の検出信号に基づいて前記画像検出部の動作を前記放射線の照射開始のタイミングに同期させる同期制御と、前記放射線検出部の検出信号に基づいて放射線の総照射量を制御する露出制御とを行なう制御部とを備えており、
   前記制御部は、
   前記同期制御時には、前記撮像領域内の第１検出領域に配置される前記放射線検出部の検出信号を使用し、
   さらに、前記第１検出領域内の複数の前記放射線検出部によって出力され、かつ、前記同期制御の際に読み出された前記検出信号を利用して、前記第１検出領域の一部である第２検出領域を特定し、
   前記露出制御時には、特定された前記第２検出領域に配置される前記放射線検出部の検出信号を使用する放射線画像検出装置。
2. 前記制御部は、前記第１検出領域内の複数の前記放射線検出部が出力した前記検出信号を比較して、比較的小さい前記検出信号を出力する前記放射線検出部が配置されている領域を、前記被写体と対面している領域と判定し、当該領域を前記第２検出領域と特定する請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記撮像領域は、前記放射線検出部がそれぞれ配置された複数の分割領域からなり、前記第１検出領域及び前記第２検出領域は、複数の前記分割領域が組み合わされてなる請求項１又は２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記各分割領域には、前記放射線検出部が同じ数配置されている請求項３に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記制御部は、前記同期制御時に、前記第１検出領域内の前記放射線検出部の検出信号に基づいて前記放射線源による放射線の照射開始を監視し、前記放射線源による放射線の照射開始を検出したときに、前記画像検出部に信号電荷の蓄積を開始させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記制御部は、前記同期制御において、前記第１検出領域内の複数の前記放射線検出部の検出信号のうち、いずれかが閾値を超えたときに前記照射開始を検出する請求項５に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記制御部は、前記露出制御時に前記放射線検出部の検出信号を積算して放射線の総照射量を測定し、前記総照射量が閾値に達したときに、前記放射線源に放射線の照射を停止させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記制御部は、放射線の前記総照射量が閾値に達したときに、前記画像検出部による信号電荷の蓄積を終了させる請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
9. 前記制御部は、前記露出制御時に前記放射線検出部の検出信号を積算して放射線の総照射量を測定し、前記総照射量に基づいて、前記画素から信号電荷を読み出す際のゲインを制御する請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記放射線検出部は、前記画素と前記画素から前記信号電荷を読み出すための信号線とを常時短絡させた短絡画素であり、前記放射線の照射量に応じた信号電荷を前記信号線に常時出力する短絡画素である請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記放射線検出部は、放射線の照射量に応じた検出信号を出力する複数の検出素子が配置され、前記画像検出部に積層されたフォトセンサアレイである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記フォトセンサアレイは、有機光電変換材料で形成されている請求項１１に記載の放射線画像検出装置。
13. 前記フォトセンサアレイは、前記撮像領域よりも放射線源側に配置されている請求項１２に記載の放射線画像検出装置。
14. 静止画撮影に加えて動画撮影も可能である請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
15. 前記放射線源は複数個の放射線パルスを連続照射し、
    前記制御部は、前記同期制御と前記露出制御を、前記放射線パルス毎に実行する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
16. 放射線源によって照射される放射線の照射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素がマトリクスに配列された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出する画像検出部を有する放射線画像検出装置の制御方法において、
    前記撮像領域の第１検出領域内に配置されている放射線検出部の検出信号に基づいて、前記画像検出部の動作を前記放射線の照射開始のタイミングに同期させる同期制御を行ない、
    さらに、前記第１検出領域内の複数の前記放射線検出部によって出力され、かつ、前記同期制御の際に読み出された前記検出信号を利用して、前記第１検出領域の一部である第２検出領域を特定し、
    特定された前記第２検出領域に配置されている前記放射線検出部の検出信号に基づいて、放射線の総照射量を制御する露出制御を行なう放射線画像検出装置の制御方法。
    

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