JP6041669B2 - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。

近年、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面型の検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このＦＰＤを用いた放射線撮像装置は、患者などの被検体を透過したＸ線などの放射線をＦＰＤでアナログ電気信号に変換し、そのアナログ電気信号をアナログデジタル変換してデジタル画像信号を取得するデジタル撮影が可能な装置である。この放射線撮像装置に用いられるＦＰＤとしては、直接変換型と間接変換型に大別される。直接変換型の放射線撮像装置は、ａ−Ｓｅなどの放射線を直接電荷に変換可能な半導体材料を用いた変換素子を含む画素が、二次元状に複数配列されたＦＰＤを有する装置である。間接変換型の放射線撮像装置は、放射線を光に変換可能な蛍光体などの波長変換体と、光を電荷に変換可能なａ−Ｓｉなどの半導体材料を用いた光電変換素子と、を有する変換素子を含む画素が、二次元状に複数配列されたＦＰＤを有する装置である。このようなＦＰＤを有する放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。Ｘ線撮影では、被写体を透過したＸ線量が、放射線撮像装置の検出できる撮影レンジ内に入り、かつ被写体の被爆量を最小限に抑えるため、ＡＥＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を使用する。

特開平１１−１８８０２１号公報 特開２００４−７３２５６号公報

特許文献１では、被写体を撮像するための検出器とは別にＡＥＣセンサを用意し、放射線撮像装置の背面に配置し、Ｘ線発生装置を制御している。そのため、可搬型の放射線撮像装置の場合、放射線撮像装置が厚くなり、持ち運びにくい課題がある。また、特許文献２では、被写体を撮像するための画素の間にＡＥＣセンサを形成している。画素の間にＡＥＣセンサを配置すると、ＡＥＣセンサを配置した領域では画素レイアウトが不均一になるため、撮影した画像にムラが発生してしまう場合がある。

本発明の目的は、大型化せず、かつ撮影画像のムラを防止することができるＡＥＣ機能を有する撮像装置及び撮像システムを提供することである。

本発明の撮像装置は、放射線を電気信号に変換するための、行列状に配列された複数の画素と、前記複数の画素に接続された、互いに異なる方向に延びる２つ以上の配線に流れる電流をモニタする電流モニタ回路と、前記電流モニタ回路によりモニタされた前記２つ以上の配線に流れる電流を逆投影処理することにより、２次元分布を演算する演算部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、大型化せず、かつ撮影画像のムラを防止することができるＡＥＣ機能を有する撮像装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る撮像システムの図である。 第１の実施形態に係る撮像装置の図である。 第１の実施形態に係る第１の読出回路の図である。 第１の実施形態に係る撮像装置の図である。 第１の実施形態に係る撮像システムのフローチャートである。 第１の実施形態に係る撮像システムの処理方法を示す図である。 第１の実施形態に係る撮像システムの処理方法を示す図である。 第１の実施形態に係る撮像システムの処理方法を示す図である。 第２の実施形態に係る撮像装置の図である。 第３の実施形態に係る撮像装置の図である。 第３の実施形態に係る演算部の処理を示す図である。 第４の実施形態に係る画素の図である。 第４の実施形態に係る撮像装置の図である。 第５の実施形態に係る撮像システムの図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置及びＸ線発生装置を含む撮像システムのブロック図である。撮像システムは、医療用の診断や工業用の非破壊検査に用いることができる。撮像装置１００は、放射線又は光をアナログ電気信号に変換するための画素を行列状に複数備えた検出部１０１と、検出部１０１からアナログ電気信号を出力するために検出部１０１を駆動する駆動回路１０２とを有する。放射線は、Ｘ線、γ線などの電磁波やα線、β線を含む。本実施形態では、説明の簡便化のために検出部１０１は、８行８列の画素を有する形態とし、４画素列分を一組とする第１の画素群１０１ａ、第２の画素群１０１ｂに分割されている。第１の画素群１０１ａから出力されたアナログ電気信号１１２は、対応する第１の読出回路１０３ａによって読み出される。第１の読出回路１０３ａからのアナログ電気信号１１３は、対応する第１のＡ／Ｄ変換器１０４ａによってデジタル信号１１４に変換される。同様に、第２の画素群１０１ｂからのアナログ電気信号１１２は、対応する第２の読出回路１０３ｂによって読み出される。第２の読出回路１０３ｂからのアナログ電気信号は、対応する第２のＡ／Ｄ変換器１０４ｂによってデジタル信号に変換される。第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ及び１０４ｂからのデジタル信号は、デジタル信号処理手段１０５によって、デジタルマルチプレックス処理やオフセット補正等の簡易なデジタル信号処理が行われ、デジタル画像信号１１５が出力される。

信号処理部１０６は、第１及び第２の読出回路１０３ａ，１０３ｂを含む読出回路部１０３と、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，１０４ｂを含むＡ／Ｄ変換部１０４と、デジタル信号処理手段１０５とを有する。撮像装置１００は、さらに、信号処理部１０６に対してバイアスを与える電源部１０７を有する。電源部１０７は、読出回路部１０３第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１及び第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力し、Ａ／Ｄ変換部１０４に第３の基準電圧Ｖｒｅｆ３を出力する。また、電源部１０７は、駆動回路１０２に対して、画素内のスイッチ素子をオンするためのオンバイアスＶｏｎとスイッチ素子をオフするためのオフバイアスＶｏｆｆとを供給する。電源部１０７は、さらに、検出部１０１の光電変換素子に印加するセンサバイアスＶｓを供給する。電源部１０７は、センサバイアスＶｓとオフバイアスＶｏｆｆに流れる電流をモニタすることによりＡＥＣ機能を有するＡＥＣモニタ部５０８を含む。撮像装置１００は、さらに、信号処理部１０６及び電源部１０７の少なくとも一方を制御するための制御部１０８を有する。制御部１０８は、駆動回路１０２に駆動制御信号１１９を供給し、駆動回路１０２は駆動制御信号１１９に基づいて検出部１０１に駆動信号１１１を供給している。制御部１０８は、電源部１０７に動作制御信号１１８を供給し、電源部１０７は検出部１０１、駆動回路１０２及び読出回路部１０３へ供給するバイアスを制御している。さらに、制御部１０８は、読出回路部１０３を制御するための信号１１６、１１７、１２０を供給している。

また、５０１はＸ線発生装置（放射線発生装置）、５０２はＸ線発生装置５０１を制御するためのＸ線制御装置、５０３はユーザーがＸ線の照射を行うための曝射ボタンである。５５２は撮像装置１００とＸ線制御装置５０２を通信するための通信信号、５０５はＸ線ビームである。ユーザーが曝射ボタン５０３を押すと、Ｘ線制御装置５０２は、撮像装置１００に対し、通信信号５５２を介して、Ｘ線が照射可能か否かの確認信号を出力し、撮像装置１００から許可信号を入力すると、Ｘ線発生装置５０１にＸ線ビーム５０５の照射を開始させる。Ｘ線照射開始後、ＡＥＣモニタ部５０８はＸ線照射量をモニタし、ある一定以上のＸ線照射があると、撮像装置１００はＸ線制御部５０２に停止信号を出力し、Ｘ線制御部５０２はＸ線発生装置５０１のＸ線ビーム５０５の照射を停止させる。

図２は、撮像装置１００の構成例を示す図である。なお、図１を用いて説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。検出部１０１は、行列状に複数配置された画素２０１を有する。図２には、８行８列にわたって８×８個の画素２０１が配置されている。複数の画素２０１は、それぞれ、放射線又は光を電荷に変換する変換素子Ｓと、変換素子Ｓの電荷に基づく電気信号を信号配線Ｓｉｇに出力するスイッチ素子Ｔとを有し、２次元行列状に配列されている。光を電荷に変換する変換素子Ｓとしては、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置され、アモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードやＭＩＳ型フォトダイオードなどの光電変換素子を用いることができる。放射線を電荷に変換する変換素子としては、上述の光電変換素子の放射線入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子を用いることができる。スイッチ素子Ｔとしては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタを用いることができ、光電変換素子Ｓが絶縁性基板上の備えられる画素の場合には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることができる。変換素子Ｓの一方の電極はスイッチ素子Ｔの２つの主端子のうちの一方に電気的に接続され、他方の電極は共通の配線を介してセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈と電気的に接続される。センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈にはセンサバイアスＶｓが供給され、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈は変換素子ＳにセンサバイアスＶｓを供給する。行方向の複数の画素のスイッチ素子Ｔ、例えばＴ₁₁〜Ｔ₁₈は、それらの制御端子が１行目の駆動配線Ｇ₁に共通に電気的に接続されている。駆動回路１０２からスイッチ素子Ｔの導通状態を制御する駆動信号が、駆動配線Ｇを介して行単位で与えられる。列方向の複数の画素のスイッチ素子Ｔ、例えばＴ₁₁〜Ｔ₈₁は、それらの他方の主端子が１列目の信号配線Ｓｉｇ₁に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｔが導通状態になっている間に、変換素子Ｓの電荷に応じた電気信号が、信号配線Ｓｉｇを介して読出回路１０３に出力される。

第１の実施形態では、水平方向に延びる駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈及び垂直方向に延びるセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈は、ＡＥＣモニタ部５０８に接続されている。ＡＥＣモニタ部５０８は、Ｘ線照射中に駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈及びセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈に流れる電流をモニタ（検出）する。列方向に複数配列された信号配線Ｓｉｇ₁〜Ｓｉｇ₈は、検出部１０１の複数の画素２０１から出力された電気信号を並列に読出回路部１０３に伝送する。本実施形態では、検出部１０１は４画素列分を一組とする第１の画素群１０１ａ及び第２の画素群１０１ｂに分割されている。第１の画素群１０１ａから出力されたアナログ電気信号は、読出回路１０３内の対応する第１の読出回路１０３ａによって並列に読み出され、第２の画素群１０１ｂから出力されたアナログ電気信号は、第２の読出回路１０３ｂによって並列に読み出される。

図３は、第１の読出回路１０３ａの構成例を示す図である。以下、第１の読出回路１０３ａの構成を例に説明するが、第２の読出回路１０３ｂの構成も第１の読出回路１０３ａの構成と同様である。第１の読出回路１０３ａは、第１の画素群１０１ａから並列に出力された電気信号を増幅する第１の増幅回路部２０２ａと、第１の増幅回路部２０２ａからの電気信号をサンプルしホールドするための第１のサンプルホールド回路部２０３ａとを有する。第２の読出回路１０３ｂも同様に、第２の増幅回路部２０２ｂと、第２のサンプルホールド回路部２０３ｂとを有する。第１及び第２の増幅回路部２０２ａ及び２０２ｂは、それぞれ、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器Ａと、積分容量群Ｃｆと、積分容量ＣｆをリセットするリセットスイッチＲＣとを有し、各信号配線Ｓｉｇに対応して設けられる。演算増幅器Ａの反転入力端子には信号配線Ｓｉｇの電気信号が入力され、演算増幅器Ａの出力端子からは増幅された電気信号が出力される。ここで、演算増幅器Ａの正転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。第１及び第２のサンプルホールド回路部２０３ａ及び２０３ｂは、サンプリングスイッチＳＨＯＮ，ＳＨＥＮ，ＳＨＯＳ，ＳＨＥＳと、サンプリング容量Ｃｈｏｎ，Ｃｈｅｎ，Ｃｈｏｓ，Ｃｈｅｓとを有し、各増幅回路部２０２ａ，２０２ｂに対応して設けられる。また、第１の読出回路１０３ａは、第１のサンプルホールド回路部２０３ａから並列に読み出された電気信号を、それぞれ順次出力して直列信号の画像信号として出力する第１のマルチプレクサ２０４ａを有する。同様に、第２の読出回路１０３ｂは、第２のサンプルホールド回路部２０３ｂから並列に読み出された電気信号を、それぞれ順次出力して直列信号の画像信号として出力する第２のマルチプレクサ２０４ｂを有する。第１のマルチプレクサ２０４ａは、サンプリング容量Ｃｈｏｎ，Ｃｈｅｎ，Ｃｈｏｓ，Ｃｈｅｓに対応してスイッチＭＳＯＮ，ＭＳＥＮ，ＭＳＯＳ，ＭＳＥＳを有し、各スイッチを順次選択することにより、並列信号を直列信号に変換する。さらに、第１の読出回路１０３ａは、第１のマルチプレクサ２０４ａの出力信号をインピーダンス変換して出力する出力バッファ回路ＳＦＮ，ＳＦＳと、スイッチＳＲＮ，ＳＲＳと、第１の可変増幅器２０５ａとを有する。図２において、Ａ／Ｄ変換器１０４ａは、第１の可変増幅器２０５ａの出力信号をアナログからデジタルに変換し、信号処理回路１０５に画像データを出力する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の構成例を示す図である。なお、図２を用いて説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。ＡＥＣモニタ部５０８は、センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈、駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈、フィルタ部５６０及び演算部５６１を有する。センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈は、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈に流れる電流をモニタする。駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈は、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流をモニタする。フィルタ部５６０は、センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈及び駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈のモニタ出力結果にフィルタ処理を施す。演算部５６１は、フィルタ部５６０の出力結果を逆投影処理し、関心領域の値を演算し、関心領域の値があらかじめ設定した閾値を超えている場合は、Ｘ線照射を停止させる停止信号５５１を制御部１０８へ出力する。また、関心領域情報及び閾値情報は、モニタ条件信号５５０により制御部１０８からＡＥＣモニタ部５０８へ出力される。

バイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈は、トランスインピーダンスアンプｍａｍｐ１、フィードバック抵抗ＭＲＦ１及びＭＲＦ２、スイッチＭＳＷ、計装アンプｍａｍｐ２、並びにＡＤコンバータＭＡＤＣを有する。同様に、駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈は、トランスインピーダンスアンプｍａｍｐ１、フィードバック抵抗ＭＲＦ１及びＭＲＦ２、スイッチＭＳＷ、計装アンプｍａｍｐ２、並びにＡＤコンバータＭＡＤＣを有する。トランスインピーダンスアンプｍａｍｐ１は、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈又は駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流を電圧に変換する。フィードバック抵抗ＭＲＦ１及びＭＲＦ２は、電流を電圧に変換する際の変換ゲインを設定する。計装アンプｍａｍｐ２は、トランスインピーダンスアンプｍａｍｐ１で変換された電圧にさらにゲインを掛ける。ＡＤコンバータＭＡＤＣは、計装アンプｍａｍｐ２からの電圧値をアナログからデジタルに変換する。ＡＥＣ機能を実現するには、ＡＤコンバータＭＡＤＣの入力範囲内に信号が入らないと正しくモニタすることができない。そのため、ＡＤコンバータＭＡＤＣがオーバーフローした際に電流−電圧変換ゲインを下げるためのゲイン切換えスイッチＭＳＷが設けられる。これにより、オーバーフロー信号ＯＦによりスイッチＭＳＷを切換えるＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が実現される。

図５は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のフローチャートであり、図６（ａ）〜（ｄ），図７（ａ）〜（ｃ）、図８は、モニタ出力結果の処理方法を示したものである。図５のフローチャートを参照しながら、第１の実施形態の動作について説明する。ステップＳ３０１では、撮影前に技師によりＡＥＣのモニタ位置（関心領域）を指定する。Ｘ線制御装置５０２は、指定したモニタ位置でＸ線量が最適な量になるようにＸ線発生装置５０１の制御を行う。モニタ位置の指定は、技師により指定するもしくは撮影部位を指定することにより自動的にモニタ位置を決定することができる。指定されたモニタ位置情報は、モニタ条件信号５５０で制御部１０８からＡＥＣモニタ部５０８へ出力される。

ステップＳ３０２では、撮影が開始される。ステップＳ３０３では、検出部１０１にセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈に電圧が供給され、撮像装置１００はアイドリング（Ｋ）を行う。アイドリング（Ｋ）は、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈を順次動作させ、スイッチ素子Ｔを行単位にオンし、変換素子Ｓに流れる暗電流のリセットを行う。次に、ステップＳ３０４では、Ｘ線照射スイッチ５０３が押される。次に、ステップＳ３０５では、最終駆動配線Ｇ₈までリセット動作を行い、蓄積動作（Ｗ）に移行する。次に、ステップＳ３０６では、ＡＥＣモニタ部５０８は、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈及び駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流のモニタを開始する。変換素子ＳにＸ線（光）が照射されると、変換素子Ｓに電子及び正孔が生成されるが、蓄積動作（Ｗ）期間中は、スイッチ素子Ｔがオフしているため、発生した電子及び正孔のほとんどが外部回路へは流れず、変換素子Ｓに蓄積される。一部、スイッチ素子Ｔの寄生容量に依存した電流がセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈及び駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈へ流れ、この電流を測定することにより蓄積動作（Ｗ）中に照射されたＸ線量をモニタする。

センサバイアス配線ＶＳ₁には、センサバイアス配線ＶＳ₁に接続された変換素子Ｓ₁₁〜Ｓ₈₁に照射されたＸ線量に比例する量の電流が流れ、駆動配線Ｇ₁には、変換素子Ｓ₁₁〜Ｓ₁₈に照射されたＸ線量に比例する量の電流が流れる。流れた電流はトランスインピーダンスアンプｍａｍｐ１、計装アンプｍａｍｐ２、ＡＤコンバータＭＡＤＣを介して、デジタル値に変換される。図６（ａ）は、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈に流れる電流、図６（ｂ）は、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流を表わしている。ステップＳ３０７では、バイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈及び駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈は、それぞれ、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈及び駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流のデジタル値を出力する。

次に、ステップＳ３０８では、フィルタ部５６０は、バイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈及び駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈から出力されたデジタル値をフィルタ処理する。バイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈及び駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈から出力されたデジタル値は、低周波のノイズ成分を多くもっているため、フィルタ部５６０のハイパスフィルタを介して低周波成分を取り除く。フィルタ部５６０から出力された値を図６（ｃ）及び（ｄ）に示す。図６（ｃ）は、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈の電流、図６（ｄ）は、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈の電流を表わしている。

次に、ステップＳ３０９では、演算部５６１は、フィルタ部５６０の出力値に対して、２次元データにするため、垂直方向に延びるセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈についての逆投影処理を行う。図７（ａ）は、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈ついての逆投影処理を示したものであり、２次元メモリ上にフィルタ部５６０から出力された１次元の出力結果を逆投影する。逆投影処理を行う際、バイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈及び駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈から出力されたデジタル値は、１列もしくは１行を積算した値になっているため、それぞれ、行数、列数で割った値を逆投影処理する。

次に、ステップＳ３１０では、演算部５６１は、図７（ｂ）に示すように、水平方向に延びる駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈についての逆投影処理を行う。次に、演算部５６１は、ステップＳ３１１では、垂直方向に延びるセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈についての逆投影処理の結果（図７（ａ））に、垂直方向に延びる駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈についての逆投影結果を加算する。フィルタ処理や逆投影処理については、ＣＴ装置で行われる再構成処理と同様の方法で行う。垂直方向に延びるセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈についての逆投影処理及び水平方向に延びる駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈についての逆投影処理を行うことにより、被写体を透過したＸ線の２次元分布を求めることができる。すなわち、バイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₈及び駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₈は、複数の画素２０１に接続される２つの異なる方向に延びるセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈及び駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流をモニタする。演算部５６１は、２つの異なる方向に延びるセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈及び駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流を逆投影処理することにより、２次元分布を演算する。次に、演算部５６１は、ＡＥＣ機能を実現するには、モニタ位置（関心領域）のＸ線量の積算値を算出する必要があるため、図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）の逆投影処理結果を加算メモリに積算する。

次に、ステップＳ３１２では、演算部５６１は、図８に示すように、図７（ｃ）の加算処理後の加算メモリの値に被写体補正係数を乗算することにより、被写体補正処理を行う。撮影する部位によっては、検出器１０１に対し一部に大きなＸ線が照射され、該当する列もしくは行の出力が大きくなってしまい、同じ列の中のＸ線量の小さい部分の値が正確に読み取れなくなる。そのため、撮影部位により、あらかじめ被写体補正係数を算出し、乗算することより、精度良く関心領域のＸ線量をモニタすることができる。図８は、胸部の撮影の例を示している。胸部撮影では、胴体の脇の部分でＸ線吸収が無いため出力が大きくなる（図８の１列及び８列の５行〜８行の領域）。しかし、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈には、１行の合計の電流が流れるため、１行が平均化されたように見える。そのため、逆投影処理を行うと、出力が大きい箇所は小さく、出力が小さい箇所は大きな値となる。撮影部位により、領域での出力の大小関係は決まるため、あらかじめ被写体補正係数を算出して補正することが可能となる。

次に、ステップＳ３１３では、演算部５６１は、あらかじめ設定されたモニタ位置で、被写体補正後の値が閾値を超えているか否かを判定し、超えていない場合は、ステップＳ３０７に戻り、モニタを続ける。閾値を超えている場合は、ステップＳ３１４において、演算部５６１は、Ｘ線照射を停止させるための停止信号５５１を制御部１０８へ出力し、制御部１０８はＸ線制御装置５０２を介してＸ線発生装置５０１のＸ線照射（放射線照射）を中止させる。判定方法は、あらかじめユーザーがモニタ位置を指定する、又は撮影部位によりモニタ位置を決定するなどがある。また、モニタ位置の大きさは、１領域（例えば、行３、列３）、複数領域（例えば、行３〜５、列３〜６）の平均値、最大値、最小値のいずれかと閾値を比較するなどがある。また、閾値もある１つの閾値を持つ、もしくは、行列状に領域で異なる閾値を持ち、どこか１つでも閾値を超える、全て閾値を超える、半分以上が閾値を超えるとＸ線を停止させるなどの方法がある。Ｘ線照射が中止された後は、ステップＳ３１５において、撮像装置１００は、診断で使用される被写体画像の読出し動作を開始する。

このように、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈及び駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈に流れる電流をモニタし、逆投影処理をすることにより、被写体を透過した関心領域のＸ線量を求めることができる。求められたＸ線量から、関心領域のＸ線量が最適になるようＸ線発生装置５０１を制御することにより、ＡＥＣ機能が実現できる。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置１００の構成例を示す図である。なお、第１の実施形態において説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。第１の実施形態においては、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈が１列共通に配線され、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈が１行共通に配線していた。検出器１０１に対して、１部に大きなＸ線が照射されると、該当する列もしくは行の出力が大きくなってしまい、同じ列の中のＸ線量の小さい部分の値が正確に読み取れなくなる。そのため、第２の実施形態では、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈をセンサバイアス配線ＶＳＵ₁〜ＶＳＵ₈及びＶＳＤ₁〜ＶＳＤ₈の上下に２分割し、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈を駆動配線ＧＲ₁〜ＧＲ₈及びＧＬ₁〜ＧＬ₈の左右に２分割する。これにより、本実施形態は、計４ブロックに検出器１０１を分割している。そのため、検出器１０１の一部に大きなＸ線が照射されても、他のブロックではＸ線を正確にモニタすることが可能となる。駆動回路１０２は、駆動配線ＧＲ₁〜ＧＲ₈及びＧＬ₁〜ＧＬ₈に駆動信号を供給する。センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳＵ₁〜ＭＶＳＵ₈は、センサバイアス配線ＶＳＵ₁〜ＶＳＵ₈に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳＤ₁〜ＭＶＳＤ₈は、センサバイアス配線ＶＳＤ₁〜ＶＳＤ₈に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧＬ₁〜ＭＶＧＬ₈は、駆動配線ＧＬ₁〜ＧＬ₈に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧＲ₁〜ＭＶＧＲ₈は、駆動配線ＧＲ₁〜ＧＲ₈に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。

上記のように、電流モニタ回路部は、２つ以上の異なる方向に延びる配線のうちの少なくとも１つの配線について、複数の画素２０１が分割された領域毎に電流をモニタするようにしてもよい。

（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置１００の構成例を示す図である。なお、第１の実施形態において説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。第１の実施形態においては、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₈と駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈が直交した配線になっているため、逆投影処理を２方向から行っていた。第３の実施形態では、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₇を斜め方向に配線する。センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₇は、斜め方向に延びるセンサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳＤ₇に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₄は、水平方向に延びる駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₄に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。

さらに、スイッチＲ₁〜Ｒ₄は、それぞれ、演算増幅器Ａ₁〜Ａ₄の正転入力端子及び出力端子間に接続される。信号配線電流モニタ回路部ＭＶｉ１〜ＭＶｉ４は、上記のセンサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₇と同じ構成を有し、垂直方向に延びる信号配線Ｓｉｇ₁〜Ｓｉｇ₄に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₇、駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₄及び信号配線電流モニタ回路部ＭＶｉ１〜ＭＶｉ４が電流をモニタすることにより、演算部５６１は３つの異なる方向の配線の逆投影処理を行う。逆投影処理は、逆投影処理の方向を多くするほど２次元分布が正確に求めることが可能となる。また、図１１に示すように、逆投影処理も斜め方向に行うが、積算している画素数が配線により異なるため、積算している画素数で割る必要がある。

なお、電流モニタ回路部は、信号配線Ｓｉｇ₁〜Ｓｉｇ₄、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₇及び駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈のうちの２つ以上の異なる方向に延びる配線に流れる電流をモニタするようにしてもよい。その場合、演算部５６１は、電流モニタ回路部によりモニタされた２つ以上の異なる方向に延びる配線に流れる電流を逆投影処理することにより、２次元分布を演算する。

（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る画素２０１（図２）の構成例を示す図である。なお、第３の実施形態において説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。図１２に示すように、ダミー配線Ｖｄは、容量Ｃｄを介して、変換素子Ｓとスイッチ素子Ｔとの相互接続点に接続される。これにより、照射されたＸ線による電流をダミー配線Ｖｄを介して外部回路に取り出すことができる。

図１３は、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図であり、ダミー配線Ｖｄの検出器１０１内の配線方法を示している。ダミー配線Ｖｄ₁〜Ｖｄ₇は、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₇に対して直交するように配置され、行列状の画素２０１の容量Ｃｄに対して斜め方向に接続される。ダミー配線電流モニタ回路部ＭＶＤ₁〜ＭＶＤ₇は、上記のセンサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₇及び駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₄と同じ構成を有し、ダミー配線ＶＳ₁〜ＶＳ₇に流れる電流をモニタし、フィルタ部５６０に出力する。センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳ₁〜ＭＶＳ₇、駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧ₁〜ＭＶＧ₄、信号配線電流モニタ回路部ＭＶｉ１〜ＭＶｉ４及びダミー配線電流モニタ回路部ＭＶＤ₁〜ＭＶＤ₇が電流をモニタする。これにより、演算部５６１は４つの異なる方向の配線の逆投影処理を行うことができ、２次元分布をより正確に求めることが可能となる。さらに、第２の実施形態のように、ブロックに分割して、４方向から配線を引き出すことにより、２次元分布をより正確に求めることが可能となる。

なお、電流モニタ回路部は、信号配線Ｓｉｇ₁〜Ｓｉｇ₄、センサバイアス配線ＶＳ₁〜ＶＳ₇、駆動配線Ｇ₁〜Ｇ₈及びダミー配線Ｖｄ₁〜Ｖｄ₇のうちの２つ以上の異なる方向に延びる配線に流れる電流をモニタするようにしてもよい。その場合、演算部５６１は、電流モニタ回路部によりモニタされた２つ以上の異なる方向に延びる配線に流れる電流を逆投影処理することにより、２次元分布を演算する。

（第５の実施形態）
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。なお、第１の実施形態において説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。第１の実施形態では、検出器１０１の全面のセンサバイアス配線ＶＳ及び駆動配線Ｇをモニタしていたが、第５の実施形態では、モニタ位置のセンサバイアス配線ＶＳに流れる電流と駆動配線Ｇに流れる電流だけを計測している。制御部１０８からＡＥＣモニタ部５０８に出力されるモニタ条件信号５５０により、列選択スイッチＭＳＷ３及び行選択スイッチＭＳＷ４をモニタ位置に合わせ、モニタ位置のみを計測する。列選択スイッチＭＳＷ３は、センサバイアス電流モニタ回路部ＭＶＳを、モニタ位置の列のセンサバイアス配線ＶＳに選択的に接続する。行選択スイッチＭＳＷ４は、駆動配線電流モニタ回路部ＭＶＧを、モニタ位置の行の駆動配線Ｇに選択的に接続する。このようにすることにより、回路の規模を小さくでき、消費電力が小さくなり、装置の大型化を防止することができる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００ 撮像装置、２０１ 画素、ＭＶＳ，ＭＶＧ 電流モニタ回路部、５６１ 演算部、Ｓ 変換素子、Ｔ スイッチ素子

Claims (7)

1. 放射線を電気信号に変換するための、行列状に配列された複数の画素と、
   前記複数の画素に接続された、互いに異なる方向に延びる２つ以上の配線に流れる電流をモニタする電流モニタ回路と、
   前記電流モニタ回路によりモニタされた前記２つ以上の配線に流れる電流を逆投影処理することにより、２次元分布を演算する演算部と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記画素は、前記放射線又は前記放射線に応じた光を電荷に変換するための変換素子と、前記電荷に基づく前記電気信号を信号配線に出力するスイッチ素子とを有し、
   前記２つ以上の配線は、前記信号配線と、前記変換素子にバイアスを供給するセンサバイアス配線と、前記スイッチ素子を制御するための駆動配線と、を含み、
   前記電流モニタ回路は、前記信号配線、前記センサバイアス配線及び前記駆動配線のうちの２つ以上の異なる方向に延びる配線に流れる電流をモニタすることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記２つ以上の配線は、さらに、容量を介して前記変換素子に接続されるダミー配線を含み、
   前記電流モニタ回路は、前記信号配線、前記センサバイアス配線、前記駆動配線及び前記ダミー配線のうちの２つ以上の異なる方向に延びる配線に流れる電流をモニタすることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記電流モニタ回路は、前記信号配線、前記センサバイアス配線及び前記駆動配線の３つの異なる方向に延びる配線に流れる電流をモニタすることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
5. 前記電流モニタ回路は、前記信号配線、前記センサバイアス配線、前記駆動配線及び前記ダミー配線の４つの異なる方向に延びる配線に流れる電流をモニタすることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
6. 前記電流モニタ回路は、前記複数の画素が分割された領域毎に電流をモニタすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置に放射線の照射を行う放射線発生装置と、
   前記放射線発生装置を制御するための制御装置と、
   を有する撮像システムであって、
   前記演算部は、前記演算された２次元分布に基づいて、前記制御装置を介して前記放射線発生装置の放射線照射を中止させるための信号を出力することを特徴とする撮像システム。

Images