JP6549918B2 - 放射線撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置及びその制御方法に関する。

放射線撮像装置は、例えば、複数のセンサが配列されたセンサアレイと、各センサから信号を読み出す読出部とを備えうる。放射線撮像装置のなかには、センサアレイへの放射線の照射量が目標値に達した場合に放射線の照射を終了させる自動露光制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＥＣ））を行うように構成されたものがある。

特許文献１には、複数のセンサのうちの一部のセンサを放射線の照射量をモニタするためのモニタ用センサとして用い、放射線の照射が開始された後、該モニタ用センサからの信号を所定周期でサンプリングすることが記載されている。特許文献１によると、該所定周期で為されたサンプリングの結果に基づいて上記ＡＥＣを行う。

特許文献２には、複数のセンサのうちの一部のセンサをモニタ用センサとして用い、放射線の照射が開始された後、該モニタ用センサからの信号のサンプリングを２回以上行うことが記載されている。特許文献２によると、これらのサンプリングのタイミングおよびそれらのサンプリングの結果に基づいて、放射線の照射の終了のタイミングを決定し、上記ＡＥＣを行う。

特開平７−２０１４９０号公報 特開２０１０−７５５５６号公報

放射線のパルス波形にはリンギングや波形の鈍りが生じる場合があるため、特許文献１および特許文献２の方法によると、放射線の過剰照射、サンプリング回数の増大に伴うランダムノイズの混入等の問題が生じうる。これらのことは、ＡＥＣ精度の低下をもたらしうる。

本発明の目的は、ＡＥＣを高精度化するのに有利な技術を提供することにある。

本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、複数のセンサと、前記複数のセンサを駆動する駆動部と、前記駆動部により駆動された各センサから信号を読み出す読出部と、制御部とを備える放射線撮像装置であって、前記制御部は、前記複数のセンサに対する放射線の照射が開始された後、前記複数のセンサのうちの第１センサを前記駆動部により駆動しながら前記第１センサの信号を前記読出部により読み出すことにより前記第１センサの信号をモニタし、該モニタされた前記第１センサの信号を累積加算する第１制御と、前記第１制御において前記累積加算により得られた演算値と目標値とに基づいて、前記放射線の照射を終了させるための制御信号を出力する第２制御と、前記第２制御により前記放射線の照射が終了された後、前記複数のセンサのそれぞれを前記駆動部により駆動しながら前記複数のセンサのそれぞれの信号を前記読出部により読み出す第３制御と、を行い、前記制御部は、前記第１制御での前記モニタの周期を、前記放射線の照射が開始されてからの時間の経過と共に大きくなるように変更することを特徴とする。

本発明によれば、ＡＥＣを高精度化することができる。

撮像システムの構成例を説明するための図である。 放射線撮像装置の構成例を説明するための図である。 ＡＥＣのタイミングチャートの参考例を説明するための図である。 ＡＥＣのフローチャートの例を説明するための図である。 ＡＥＣのタイミングチャートの例を説明するための図である。 ＡＥＣのタイミングチャートの例を説明するための図である。 ＡＥＣのフローチャートの例を説明するための図である。 次にサンプリングを行う時刻の算出方法の例を説明するための図である。 ＡＥＣのタイミングチャートの例を説明するための図である。

（撮像システムの構成例）
図１は、放射線撮影を行うための撮像システムＳＹＳの構成例を示している。撮像システムＳＹＳは、例えば、放射線撮像装置１００と、プロセッサ２００と、放射線制御部３００と、放射線源４００とを具備する。プロセッサ２００は、例えば、端末２１０を介してユーザにより入力された撮影条件に基づいて、放射線撮像装置１００および放射線制御部３００を制御する。放射線制御部３００は、プロセッサ２００からの信号に基づいて放射線源４００を駆動し、該駆動された放射線源４００は放射線（Ｘ線、α線、β線等）を発生する。放射線は、不図示の被検体を透過し、該被検体の情報を含む放射線は放射線撮像装置１００により検出される。放射線撮像装置１００は、該検出された放射線に基づいて画像データを生成し、該画像データをプロセッサ２００に出力する。プロセッサ２００は、該画像データに基づく放射線画像をディスプレイ等の表示部２２０に出力する。

放射線撮像装置１００は、例えば、センサアレイ１１０と、駆動部１２０と、読出部１３０と、処理部１４０と、保持部１５０と、通信部１６０と、制御部１７０と、電力供給部１８０とを備える。

センサアレイ１１０は、基板上に複数の行および複数の列を形成するように配列された複数のセンサを含む。センサは、放射線を検出するための検出素子を含み、例えば、ガラス基板等の絶縁性の基板の上にアモルファスシリコンで形成された光電変換素子（ＰＩＮフォトダイオード、ＭＩＳセンサ等）を含みうる。この場合、センサアレイ１１０の放射線の照射面の側には、放射線を光に変換するシンチレータが配されうる。

駆動部１２０は、センサアレイ１１０の各センサを行単位で駆動する。駆動部１２０は、例えばシフトレジスタ等を用いて構成された走査回路を含み、各行のセンサを順番に選択しながら駆動する。読出部１３０は、駆動部１２０により駆動された複数のセンサのそれぞれから信号を読み出す。該信号の値は、対応センサで検出された放射線量に従い、本例ではシンチレータから対応センサに入射した光量に従う。

処理部１４０は、例えば、ＡＳＩＣ等の集積回路で構成され、読出部１３０により読み出された信号に基づいて画像データを生成し、また、該画像データに対して例えば補正処理等のデータ処理を行う。保持部１５０は、画像データを保持するためのメモリであり、例えば、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリが用いられるが、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、その他の公知の記憶手段が用いられてもよい。通信部１６０は、プロセッサ２００との間で信号ないしデータの授受を行うための外部インターフェースであり、有線の通信手段が用いられてもよいし、無線の通信手段が用いられてもよい。通信部１６０は、不図示の他のユニットとの間で信号ないしデータの授受を行ってもよい。

制御部１７０は、放射線撮影が適切に為されるように、放射線撮像装置１００を構成する上記各ユニットの動作を制御し、例えばクロック信号等の基準信号を用いて上記各ユニットの同期制御を行う。電力供給部１８０は、上記各ユニットが適切に動作するための電力を上記各ユニットにそれぞれ供給する。例えば、電力供給部１８０は、外部電力に基づいて１以上の電圧を生成し、該生成された電圧を対応ユニットに供給する。

放射線撮像装置１００は、放射線の照射の開始を検知して放射線撮影を開始する。例えば、プロセッサ２００は、放射線源４００を駆動するための制御信号を放射線制御部３００に供給すると共に、放射線の照射の開始を示す信号を放射線撮像装置１００に供給する。他の例では、放射線の照射を開始するための曝射スイッチ（不図示）が放射線制御部３００に接続されており、ユーザが該曝射スイッチを押したことに応じて、放射線の照射の開始を示す信号が放射線撮像装置１００に供給されてもよい。或いは、放射線の照射の開始を検知するための専用センサが放射線撮像装置１００に設けられてもよいし、放射線撮像装置１００はそれ自身で放射線の照射の開始を検知するための他の公知の構成をとってもよい。

撮像システムＳＹＳの構成および放射線撮像装置１００の構成は、上述の例に限られるものではなく、上記各ユニットの構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、あるユニットの一部の機能は他のユニットによって達成されてもよいし、２以上のユニットの各機能は１つのユニットによって達成されてもよい。例えば、処理部１４０の一部の機能は、プロセッサ２００により実現されてもよいし、処理部１４０およびプロセッサ２００は単一のユニットで構成されてもよい。

（センサアレイおよび読出部の構成例）
図２は、センサアレイ１１０および読出部１３０の構成例を示している。センサアレイ１１０は、本例では、Ｍ行およびＮ列を形成するように配列された複数のセンサＰＸ（ＰＸ＿１１、ＰＸ＿１２、・・・、ＰＸ＿ＭＮ）を含む。センサＰＸは「画素」と称されてもよい。

例えば、第１行かつ第１列に位置するセンサＰＸ＿１１は、光電変換素子Ｓと薄膜トランジスタＷとを含む。例えば、光電変換素子Ｓの一方の端子は、薄膜トランジスタＷに接続され、光電変換素子Ｓの他方の端子は、電力供給部１８０から受けた基準電圧ＶＳを伝搬する電源線に接続される。薄膜トランジスタＷは、駆動部１２０から信号線Ｇ１を介して受けた信号に応答して、導通状態又は非導通状態になる。薄膜トランジスタＷが非導通状態の間、光電変換素子Ｓでは電荷が蓄積され、薄膜トランジスタＷが導通状態になると、該蓄積された電荷の量に応じた信号が、対応する列信号線Ｌ１を介して読出部１３０に転送される。他のセンサＰＸ＿１２、・・・、ＰＸ＿ＭＮについても同様である。

読出部１３０は、例えば、信号増幅部１３１と、サンプリング部１３２と、走査回路１３３と、出力部１３４とを含む。信号増幅部１３１は、各列に対応するように配され、対応するセンサＰＸからの信号を増幅する。信号増幅部１３１は、例えば、積分増幅器、可変増幅器、その他の公知の信号増幅回路を含みうる。サンプリング部１３２は、各列に対応するように配され、対応する信号増幅部１３１からの信号をサンプリングする。サンプリング部１３２は、例えば、スイッチ素子とキャパシタとを含み、また、該サンプリングされた信号を増幅するためのバッファアンプをさらに含んでもよい。走査回路１３３は、例えばシフトレジスタ等を用いて構成され、各列に対応するサンプリング部１３２に制御信号を供給する。サンプリング部１３２は、走査回路１３３からの制御信号に応答して、該サンプリングされた信号を出力部１３４に転送する。出力部１３４は、該サンプリングされた信号を外部ユニット（例えば処理部１４０）に出力するための出力回路を含み、例えば、バッファアンプ、Ａ／Ｄコンバータ等を含みうる。

このようにして読出部１３０により読み出された複数のセンサＰＸのそれぞれから信号は、例えば、処理部１４０により１フレーム分の画像データとして処理される。即ち、複数のセンサＰＸのそれぞれからの１回の信号読出により、１フレーム分の画像データが得られる。

（自動露光制御の参考例）
図３を参照しながら放射線撮像装置１００におけるＡＥＣ（自動露光制御）の参考例を説明する。図３は、ＡＥＣのタイミングチャートを示している。図中の横軸は時間軸を示す。図中の縦軸には、放射線の強度、動作、Ｖ＿Ｇ１等（Ｖ＿Ｇ１、Ｖ＿Ｇ２、・・・、Ｖ＿ＧＭ）、モニタ値ａ、および、演算値Ｄａを示す。

図中の「放射線の強度」は、放射線の照射強度または照射レートを示す。即ち、放射線の強度は、単位時間あたりの放射線の照射量を示しており、放射線の強度を時間積分した結果が放射線の照射量となる。ここでは理解を容易にするため、理想的な矩形形状の放射線パルスが供給される場合を考え、図中において、Ｌレベルは放射線が照射されていない状態を示し、Ｈレベルは放射線が照射されている状態を示す。

図中の「動作」は、放射線撮影を行う際に放射線撮像装置１００において為される各動作を示し、放射線撮像装置１００の動作モード又は状態に対応する。詳細は後述するが、放射線の照射の開始前においては初期化動作ＯＰ１が為される。そして、放射線の照射が開始されたことに応じて初期化動作ＯＰ１が中止されて蓄積／モニタ動作ＯＰ２が開始される。その後、該放射線の照射の終了に応じて蓄積／モニタ動作ＯＰ２が中止されて読出動作ＯＰ３が開始される。

図中の「Ｖ＿Ｇ１」は、信号線Ｇ１（図２参照）を伝搬する制御信号であり、信号Ｖ＿Ｇ１が活性化されると、第１行のセンサＰＸ＿１１〜ＰＸ＿１Ｎのそれぞれは駆動される。即ち、信号Ｖ＿Ｇ１がＨレベルになると、第１行のセンサＰＸ＿１１〜ＰＸ＿１Ｎにおいて、トランジスタＷが導通状態になり、光電変換素子Ｓの信号が列信号線Ｌ１等を介して読出部１３０に転送される。他の信号Ｖ＿Ｇ２〜Ｖ＿ＧＭについても同様である。

図中の「モニタ値ａ」は、蓄積／モニタ動作ＯＰ２における読出部１３０の出力を示している（初期化動作ＯＰ１及び読出動作ＯＰ３における出力を含まない。）。また、図中の「演算値Ｄａ」は、モニタ値ａを累積加算することにより得られた値であり、「積分値」と称されてもよい。

まず、放射線の照射の開始前においては初期化動作ＯＰ１が為される。初期化動作ＯＰ１は、例えば、列信号線Ｌ１〜ＬＮが定電位に固定された状態で信号Ｖ＿Ｇ１、Ｖ＿Ｇ２、・・・、Ｖ＿ＧＭをこの順に活性化し（薄膜トランジスタＷを導通状態にし）、該活性化を繰り返し行うことによって為されうる。これにより、基板の暗電流に起因する電荷が各光電変換素子Ｓから除去され、各光電変換素子Ｓの電位が初期化される。なお、初期化の方法ないし初期化するための構成は上述の例に限られるものではなく、各センサＰＸにリセットトランジスタが設けられてもよいし、他の公知の初期化手段が用いられてもよい。

次に、放射線の照射の開始に応答して、初期化動作ＯＰ１が終了され、蓄積／モニタ動作ＯＰ２が開始される。放射線の照射の開始は、前述のとおり、それを示す信号を放射線撮像装置１００が受けることによって検知されればよい。蓄積／モニタ動作ＯＰ２では、複数のセンサＰＸにおいて電荷が蓄積されると共に、複数のセンサＰＸのうちの一部から所定周期で信号を読み出すことによって該一部での蓄積電荷量がモニタされる。具体的には、例えば、ｍを１からＭまでの任意の整数として、信号Ｖ＿Ｇｍを所定周期で活性化して第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれを駆動する。該駆動された第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれからの信号は、読出部１３０により、上記モニタ値ａとして読み出される。

即ち、第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれは、蓄積／モニタ動作ＯＰ２では、放射線の照射量またはその経時的変化をモニタするためのモニタ用センサ（第１センサ）として機能すると表現してもよい。なお、上記モニタ値ａは、本構成例では、該モニタ用センサの信号が、信号増幅部１３１により増幅され、サンプリング部１３２によりサンプリングされ、出力部１３４により出力されたものであるが、該モニタ用センサの信号の値に対応するものであればよい。

モニタ値ａの累積加算値である演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨ（ここで、目標値Ｄ_ＴＨは、放射線の照射量の目標値、許容値、上限値等に対応する値であり、例えば、ユーザにより予め設定されればよい。）に達したことに応じて、放射線の照射を終了させるための制御信号が、例えばプロセッサ２００を介して放射線制御部３００に出力される。このようにしてＡＥＣが為され、放射線の照射が停止される。

また、放射線の照射が終了したことに応じて蓄積／モニタ動作ＯＰ２が終了され、読出動作ＯＰ３が開始される。読出動作ＯＰ３では、信号Ｖ＿Ｇ１、Ｖ＿Ｇ２、・・・、Ｖ＿ＧＭをこの順に活性化し（薄膜トランジスタＷを導通状態にし）、読出部１３０により複数のセンサＰＸから信号を読み出す。処理部１４０は、該読み出された信号に基づいて画像データを生成する。

なお、信号Ｖ＿Ｇ１等について、初期化動作ＯＰ１でのパルス幅と、蓄積／モニタ動作ＯＰ２でのパルス幅と、読出動作ＯＰ３でのパルス幅とは、互いに異なっていてもよいが、互いに等しくてもよく、又は、それらの一部が互いに等しくてもよい。

読出動作ＯＰ３で第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれから読み出された信号は、蓄積／モニタ動作ＯＰ２においてモニタ値ａとして信号が読み出されたことにより、信号成分の一部を失っていることになる。そこで、読出動作ＯＰ３で第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれから読み出された信号に、モニタ値ａの累積加算値である演算値Ｄａが加算されるとよい。他の例では、第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれから読み出された信号は、隣接行（第（ｍ−１）行及び／又は第（ｍ＋１）行）のセンサＰＸから読み出された信号に基づいて補正されてもよい。更に他の例では、第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれから読み出された信号は、該隣接行のセンサＰＸから読み出された信号により補完されてもよい。

ところで、本参考例によると、蓄積／モニタ動作ＯＰ２では、第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれから信号をモニタ値ａとして所定周期で読み出す。なお、この読み出しの周期は、「モニタ周期」と表現されてもよい。ここで、放射線の強度が比較的大きく且つモニタ周期が十分に高くない場合に、演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨを大幅に超えてしまう可能性がある。一方、モニタ周期を比較的高く設定すると、放射線の強度が比較的小さい場合に、過剰な回数の信号読出が為され、その結果、モニタ値ａ及びそれに基づいて得られる演算値Ｄａに相当量のノイズ成分（該信号読出に伴うランダムノイズ）が重畳してしまう。

そこで、本発明に係るＡＥＣの例では、モニタ周期を所定条件に基づいて変更する。以下、図４〜９を参照しながらいくつかの実施例を例示する。

（自動露光制御の第１の例）
図４は、第１の例におけるＡＥＣのフローチャートを示している。まず、ステップＳ１００（以下、単に「Ｓ１００」と示す。他のステップについても同様である。）では、放射線撮影を開始するための撮影準備を行う。撮影準備では、例えば、放射線撮像装置１００が起動された後、放射線撮像装置１００を構成する各ユニットを活性状態にするためのスタンバイ駆動が為される。例えば、電力供給部１８０は、制御部１７０からの制御信号に基づいて、外部電力に基づいて生成した電圧を対応ユニットに供給する。また、Ｓ１００では、パラメータＫに「１」を設定する。パラメータＫは、１以上の整数とし、モニタが何回目であるかを示す情報である。

Ｓ１１０では、初期化動作ＯＰ１を行う。初期化動作ＯＰ１は、図３（参考例）を参照しながら述べた内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。

Ｓ１２０では、放射線の照射が開始されたか否かを判定し、該照射が開始された場合にはＳ１３０に進み、該照射が開始されていない場合にはＳ１１０に戻る。即ち、放射線の照射が開始されるまで初期化動作ＯＰ１により各センサＰＸの初期化を繰り返し行う。

Ｓ１３０〜Ｓ１７０は、蓄積／モニタ動作ＯＰ２に対応する。

Ｓ１３０では、期間Δｔ（Ｋ）にわたって待機し、その後、Ｓ１４０に進む。期間Δｔ（Ｋ）は、第Ｋ回目のモニタのタイミングである時刻ｔ（Ｋ）と、第（Ｋ−１）回目のモニタのタイミングである時刻ｔ（Ｋ−１）との間の期間を示す。即ち、時刻ｔ（Ｋ）は、ｔ（Ｋ）＝ｔ（Ｋ−１）＋Δｔ（Ｋ）とする。

なお、放射線の照射が開始された時刻を時刻ｔ（０）とする。また、第１回目のモニタは、それにより得られる演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨよりも十分に小さくなるように、十分に早いタイミングで為されればよい。即ち、期間Δｔ（１）及び時刻ｔ（ｔ）（＝ｔ（０）＋Δｔ（１））には、第１回目のモニタにより得られる演算値Ｄａを目標値Ｄ_ＴＨよりも十分に小さくする適切な値が与えられればよい。

本例では、期間Δｔ（Ｋ）は、放射線の照射が開始されてからの経過時間に比例して大きく設定される。これにより、蓄積／モニタ動作ＯＰ２の開始後、前述のモニタ周期は時間の経過と共に大きくなる。これにより、強度が比較的大きい放射線が照射された場合には、演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨを大きく超えてしまう事態を防ぐことができ、即ち、放射線の過剰照射を防ぐことができる。また、強度が比較的小さい放射線が照射された場合には、過剰な回数の信号読出を防ぐことができ、モニタ値ａ及び演算値Ｄａに重畳しうるノイズ成分を低減することができる。

例えば、第Ｋ回目のモニタを行った時の放射線の照射が開始されてからの経過時間をＴ（Ｋ）（即ち、Ｔ（Ｋ）＝ｔ（Ｋ）―ｔ（０））とする。第（Ｋ＋１）回目のモニタの時刻ｔ（Ｋ＋１）は、ｔ（Ｋ＋１）＝ｔ（Ｋ）＋Δｔ（Ｋ＋１）で与えられ、このとき、Δｔ（Ｋ＋１）は、例えば、
Δｔ（Ｋ＋１）∝Ｔ（Ｋ）
の関係が成立するように決定されうる。即ち、第Ｋ回目のモニタの結果、第１回目から第Ｋ回目までのモニタにより得られた演算値が目標値Ｄ_ＴＨに達しなかった場合、第（Ｋ＋１）回目のモニタを行う時刻ｔ（Ｋ＋１）は、
｛ｔ（Ｋ＋１）−ｔ（Ｋ）｝∝Ｔ（Ｋ）
の関係が成立するように決定されうる。

次に、Ｓ１４０では、第Ｋ回目のモニタを行い、モニタ値ａを取得する。前述のとおり、Ｓ１００においてＫ＝１が設定されているため、Ｓ１３０で期間Δｔ（１）だけ待機した後、Ｓ１４０で第１回目のモニタを行い、モニタ値ａを取得する。

Ｓ１５０では、その時点でのモニタ値ａの累積加算値である演算値（他のタイミングでの演算値Ｄａと区別するため「演算値Ｄ（Ｋ）」とする。）を算出する。

Ｓ１６０では、Ｓ１５０で得られた演算値Ｄ（Ｋ）が目標値Ｄ_ＴＨに達しているか否かを判定し、Ｄ（Ｋ）＜Ｄ_ＴＨであればＳ１６５に進み、Ｄ（Ｋ）≧Ｄ_ＴＨであればＳ１７０に進む。Ｓ１６５では、パラメータＫに１を加算して（Ｋ＝２を設定して）Ｓ１３０に戻る。その後、Ｋ≧２の場合についても同様にＳ１３０〜Ｓ１６０を行う。

Ｓ１７０では、放射線の照射を停止させる。これは、前述のとおり、例えば、放射線の照射を終了させるための制御信号を放射線制御部３００に出力することによって為されればよい。

Ｓ１８０では、読出動作ＯＰ３を行う。読出動作ＯＰ３は、図３を参照しながら述べた内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。

図５は、本例におけるＡＥＣのタイミングチャートを、図３同様に示している。本タイミングチャートでは、参考例の図３のタイミングチャートと比較すると、主に、蓄積／モニタ動作ＯＰ２におけるモニタのタイミング（即ち、信号Ｖ＿Ｇｍの活性化のタイミング、並びに、それに伴うモニタ値ａ及び演算値Ｄａ）が異なる。

時刻ｔ（０）で放射線の照射が開始され、初期化動作ＯＰ１が終了して蓄積／モニタ動作ＯＰ２が開始された後、期間Δｔ（１）が経過した後の時刻ｔ（１）で第１回目のモニタが為される。即ち、時刻ｔ（１）で、信号Ｖ＿Ｇｍが活性化され、それにより第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれから読み出された信号がモニタ値ａとして得られ、そのときの演算値Ｄａ（＝Ｄ（１））が目標値Ｄ_ＴＨに達したか否かが判定される。

演算値Ｄａ（＝Ｄ（１））は目標値Ｄ_ＴＨに達していないため、その後、期間Δｔ（２）が経過した後の時刻ｔ（２）で第２回目のモニタが為され、そのときの演算値Ｄａ（＝Ｄ（２））が目標値Ｄ_ＴＨに達したか否かが判定される。

このようにして、モニタ動作と、演算値Ｄａと目標値Ｄ_ＴＨとの比較動作との一連の動作を、演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨに達するまで行う。本例では、第６回目のモニタにおいて演算値Ｄａ（＝Ｄ（６））が目標値Ｄ_ＴＨに達し、即ち、Ｋ＝６で蓄積／モニタ動作ＯＰ２を終了する。

以上、本例によると、蓄積／モニタ動作ＯＰ２でのモニタ周期を時間の経過と共に大きくする。これにより、強度が比較的大きい放射線が照射された場合には、演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨを大きく超えてしまう事態を防ぐことができ、即ち、放射線の過剰照射を防ぐことができる。また、強度が比較的小さい放射線が照射された場合には、過剰な回数の信号読出を防ぐことができ、モニタ値ａ及び演算値Ｄａに重畳しうるノイズ成分を低減することができる。よって、本例によると、ＡＥＣの高精度化に有利である。

なお、本例では、モニタ周期（又は、モニタの間隔）に着目し、モニタ周期を時間の経過と共に大きくすることを述べた。しかしながら、モニタ周期は、駆動部１２０、読出部１３０及びそれらを構成する構成要素の各動作によって定まるものであり、他の観点で表現されてもよい。例えば、駆動部１２０による駆動周期（又は駆動間隔）及び読出部１３０による読出周期（又は読出間隔）を時間の経過と共に大きくすると表現されてもよいし、その他の構成要素を用いて表現されてもよい。

（第１の例の変形例）
前述の第１の例では、期間Δｔ（Ｋ）が、放射線の照射が開始されてからの経過時間に比例して大きく設定され、即ち、第（Ｋ＋１）回目のモニタを行う時刻ｔ（Ｋ＋１）を｛ｔ（Ｋ＋１）−ｔ（Ｋ）｝∝Ｔ（Ｋ）の関係が成立するように決定する例を示した。比例係数は、例えば、放射線撮影における諸条件に基づいて決定されればよい。例えば、時刻ｔ（Ｋ＋１）は、
｛ｔ（Ｋ＋１）−ｔ（Ｋ）｝＝α×（ΔＤ_ＴＨ／Ｄ_ＴＨ）×Ｔ（Ｋ）
（ΔＤ_ＴＨ：目標値Ｄ_ＴＨからの誤差許容範囲、
α：撮影条件、動作モード、回路構成等に応じて設定される係数）
の関係が成立するように決定されてもよい。以下、具体的な数値を用いて、前述の参考例と比較しながら本例を述べる。

まず、放射線の強度が比較的大きい場合について考える。放射線の強度を１０００［ＬＳＢ／ｍｓｅｃ］とし、目標照射量を２０００［ＬＳＢ］とする。

前述の参考例では、モニタ周期の逆数であるモニタ間隔を０．３［ｍｓｅｃ］とする。この場合、１回のモニタを行っている間の放射線の照射量は３００［ＬＳＢ］であり、該１回のモニタで読み出されるモニタ値ａは３００［ＬＳＢ］相当の値となる。ここで、放射線の照射量が目標照射量に達したこと（演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨに達したこと）に応じて放射線の照射を終了させる場合、そのタイミングがずれる可能性があり、最大でモニタ１周期分のずれが生じうる。そのため、このことによる放射線の実際の照射量の目標照射量からの最大ずれ量は３００［ＬＳＢ］と考えられる。また、参考例では、放射線の照射時間が約２［ｍｓｅｃ］であり、モニタの回数は７回になる。ここで、１回のモニタによって重畳されうるランダムノイズを±５［ＬＳＢ］とすると、７回のモニタによって重畳されうるランダムノイズは±１３［ＬＳＢ］（＝（±５［ＬＳＢ］）×ｓｑｒｔ（７））である。したがって、これらを考慮した場合の放射線の実際の照射量の目標照射量（２０００［ＬＳＢ］）からの最大ずれ量は計３１３［ＬＳＢ］となり、即ち、約１５．７％の誤差が生じうる。

これに対して、本例では、ΔＤ_ＴＨ＝５０［ＬＳＢ］とし、α＝１とすると、放射線の照射量が目標照射量に達する直前（演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨに達する直前）において、モニタ間隔は０．１５［ｍｓｅｃ］程度である。この場合、放射線の実際の照射量の目標照射量からの最大ずれ量は１５０［ＬＳＢ］と考えられる。また、本例では、モニタの回数は１７回になり、１７回のモニタによって重畳されうるランダムノイズは±２１［ＬＳＢ］（＝（±５［ＬＳＢ］）×ｓｑｒｔ（１７））である。したがって、これらを考慮した場合の放射線の実際の照射量の目標照射量（２０００［ＬＳＢ］）からの最大ずれ量は計１７１［ＬＳＢ］となり、即ち、約８．５％の誤差に抑えることができる。

次に、放射線の強度が比較的小さい場合について考える。放射線の強度を２［ＬＳＢ／ｍｓｅｃ］とし、目標照射量を２０００［ＬＳＢ］とする。

参考例では、前述同様、モニタ間隔を０．３［ｍｓｅｃ］とすると、放射線の実際の照射量の目標照射量からの最大ずれ量は０．６［ＬＳＢ］と考えられる。また、参考例では、放射線の照射時間が約１０００［ｍｓｅｃ］であり、モニタの回数は３３３３回になり、３３３３回のモニタによって重畳されうるランダムノイズは±２８９［ＬＳＢ］（＝（±５［ＬＳＢ］）×ｓｑｒｔ（３３３３））である。したがって、これらを考慮した場合の放射線の実際の照射量の目標照射量（２０００［ＬＳＢ］）からの最大ずれ量は計２９０［ＬＳＢ］程度となり、即ち、約１４．５％の誤差が生じうる。

これに対して、本例では、前述同様、ΔＤ_ＴＨ＝５０［ＬＳＢ］とし、α＝１とすると、放射線の照射量が目標照射量に達する直前において、モニタ間隔は２５［ｍｓｅｃ］程度である。この場合、該モニタで読み出されるモニタ値ａは５０［ＬＳＢ］相当の値となり、放射線の実際の照射量の目標照射量からの最大ずれ量は５０［ＬＳＢ］と考えられる。また、本例では、モニタの回数は２２４回になり、２２４回のモニタによって重畳されうるランダムノイズは±７５［ＬＳＢ］（＝（±５［ＬＳＢ］）×ｓｑｒｔ（２２４））である。したがって、これらを考慮した場合の放射線の実際の照射量の目標照射量（２０００［ＬＳＢ］）からの最大ずれ量は計１２５［ＬＳＢ］となり、即ち、約６．３％の誤差に抑えることができる。

以上、本例によると、放射線の強度が比較的大きい場合および該強度が比較的小さい場合の双方において、放射線の照射量の目標照射量からの誤差を低減することができ、ＡＥＣの高精度化に有利である。

（自動露光制御の第２の例）
前述の第１の例では、蓄積／モニタ動作ＯＰ２において、第ｍ行のセンサＰＸ＿ｍ１〜ＰＸ＿ｍＮのそれぞれをモニタ用センサとして機能させたが、モニタ用センサの対象となるセンサＰＸは変更されてもよい。例えば、センサアレイ１１０上の領域のうち放射線が被検体を通過しないで入射する部分（又はその可能性が高い部分）、ユーザが関心を有するその他の部分等に対応するセンサＰＸをモニタ用センサとして機能させてもよい。

図６は、第２の例におけるＡＥＣのタイミングチャートを、図５（第１の例）同様に示している。本例では、ｍ_１及びｍ_２を１からＭまでの整数であって互いに異なる整数として、第ｍ_１行のセンサＰＸ（即ち、センサＰＸ＿ｍ_１１〜ＰＸ＿ｍ_１Ｎ）及び第ｍ_２行のセンサＰＸ（即ち、センサＰＸ＿ｍ_２１〜ＰＸ＿ｍ_２Ｎ）をモニタ用センサとして機能させる。図中において、第ｍ_１行のセンサＰＸについてのモニタ値をモニタ値ａと示し、それに対応する演算値を演算値Ｄａと示し、また、第ｍ_２行のセンサＰＸについてのモニタ値をモニタ値ｂと示し、それに対応する演算値を演算値Ｄｂと示す。

本例において、第ｍ_１行のセンサＰＸについての駆動と、第ｍ_２行のセンサＰＸについての駆動とは、交互に為されるとよい。本例では、第ｍ_１行のセンサＰＸについての第６回目のモニタにおいて演算値Ｄａ（＝Ｄ（６））が目標値Ｄ_ＴＨに達し、蓄積／モニタ動作ＯＰ２を終了する。本例によっても、前述の第１の例と同様の効果が得られる。

ここでは、第ｍ_１行及び第ｍ_２行の２行分のセンサＰＸを、蓄積／モニタ動作ＯＰ２においてモニタ用センサとして機能させたが、３行分以上のセンサＰＸをモニタ用センサとして機能させてもよい。また、ある行のセンサＰＸのうちの一部のみをモニタ用センサとして機能させてもよく、即ち、ある行のセンサＰＸからの信号のうちの一部のみをモニタ値ａとして採用してもよい。

（自動露光制御の第３の例）
前述の第１の例では、モニタ周期を時間の経過と共に大きくしたが、他の基準に基づいてモニタ周期を変更させてもよい。第３の例では、過去のモニタのタイミング（時刻）と、それらのモニタ結果とに基づいて、次のモニタのタイミングを決定する。

図７は、本例におけるＡＥＣのフローチャートを、図４（第１の例）同様に示している。Ｓ２００〜Ｓ２２０については、図４のＳ１００〜Ｓ１２０の内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。Ｓ２３０〜Ｓ２６０は、蓄積／モニタ動作ＯＰ２に対応する。

Ｓ２３０では、時刻ｔ（Ｋ）で第Ｋ回目のモニタを行い、モニタ値ａを取得する。詳細は後述するが、時刻ｔ（Ｋ）は、過去の（それまでの）モニタのタイミング（時刻）と、それらのモニタ結果とに基づいて決定される。ここでは、Ｋ＝１であるので（即ち、第１回目のモニタであり、それ以前にモニタが為されていないので）、第１回目のモニタは予め設定された時刻（時刻ｔ（１））に為されればよい。

Ｓ２４０、Ｓ２５０、Ｓ２６０及びＳ２７０は、それぞれ、図４のＳ１５０、Ｓ１６０、Ｓ１７０及びＳ１８０の内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。

Ｓ２５１では、第（Ｋ＋１）回目のモニタを行う時刻ｔ（Ｋ＋１）、即ち、次のモニタを行うべきタイミングを算出ないし決定する。このことを、図８を参照しながら述べる。

図８は、時刻ｔ（Ｋ＋１）の算出方法を説明するためのグラフである。横軸は時間軸を示し、縦軸は演算値Ｄａを示す。例えば、時刻ｔ（Ｋ−１）は、第（Ｋ−１）回目のモニタを行った時刻である。演算値Ｄ（Ｋ−１）は、第１回目から第（Ｋ−１）回目までのモニタにより得られた演算値Ｄａを示す。時刻ｔ（Ｋ）は、第Ｋ回目のモニタを行った時刻である。演算値Ｄ（Ｋ）は、第１回目から第Ｋ回目までのモニタにより得られた演算値Ｄａを示す。

本例では、係数Ｇ（Ｋ）（ここで、Ｇ（Ｋ）は、０＜Ｇ（Ｋ）≦１かつＧ（Ｋ−１）＜Ｇ（Ｋ）＜Ｇ（Ｋ＋１）を満たす。）を用いて、時刻ｔ（Ｋ＋１）の算出方法の一例を述べる。図中のＧ（Ｋ＋１）は、第（Ｋ＋１）回目のモニタを行ったときの演算値Ｄａに対する目標係数を示す。即ち、｛Ｇ（Ｋ＋１）×Ｄ_ＴＨ｝は、第１回目から第（Ｋ＋１）回目までのモニタにより得られる演算値Ｄａの目標値を示す。

このとき、時刻ｔ（Ｋ＋１）は、例えば、
ｔ（Ｋ＋１）−ｔ（Ｋ）＝｛（ｔ（Ｋ）−ｔ（Ｋ−１））／（Ｄ（Ｋ）−Ｄ（Ｋ−１））｝×｛Ｇ（Ｋ＋１）×Ｄ_ＴＨ−Ｄ（Ｋ）｝
の関係が成立するように決定されてもよい。

目標係数Ｇ（Ｋ）は、予め設定されていればよく、モニタを行うたびに徐々に演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨに近づくように設定されているとよい。例えば、Ｇ（２）を０．５（５０％）とし、Ｇ（３）を０．７５（７５％）とし、Ｇ（４）を０．８８（８８％）とし、Ｇ（５）を０．９４（９４％）とし、Ｇ（６）以降を１（１００％）としてもよい。本例によると、モニタを行うたびに演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨに近づくことが期待でき、演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨを大幅に超えてしまうような事態を防ぐことができる。

なお、第１回目のモニタは、それにより得られる演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨを超えないように、十分に早いタイミングで為されればよく、特に、該演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨの半分の値よりも小さい値になるタイミングで為されるとよい。

再び図７を参照すると、Ｓ２５２では、パラメータＫに１を加算して（Ｋ＝２を設定して）Ｓ２３０に戻る。その後、Ｋ≧２の場合についても同様にＳ２３０〜Ｓ２５０を行う。

図９は、本例におけるＡＥＣのタイミングチャートを、図５（第１の例）同様に示している。本例では、目標係数Ｇ（Ｋ）が、モニタを行うたびに徐々に演算値Ｄａが目標値Ｄ_ＴＨに近づくように設定されている。その結果、本タイミングチャートでは、図５のタイミングチャートと比較すると、主に蓄積／モニタ動作ＯＰ２におけるモニタのタイミングが異なり、蓄積／モニタ動作ＯＰ２でのモニタ周期が時間の経過と共に小さくなる。

本例によると、放射線の強度が比較的大きい場合および該強度が比較的小さい場合の双方において、過去のモニタのタイミング及びそれらのモニタ結果に基づいて、次のモニタのタイミング（次にモニタを行うべきタイミング）を適切に決定することができる。よって、本例によっても、ＡＥＣの高精度化に有利である。

（その他）
以上では、本発明に係るいくつかの好適な実施例を示したが、本発明は上述の各例に限られるものではなく、本発明の趣旨に逸脱しない範囲でその一部が変更されてもよい。例えば、以上の各例では、放射線をシンチレータにより光に変換して該光をセンサにより電気信号に変換する所謂「間接変換型」の構成を参照したが、本発明は、放射線を直接的に電気信号に変換する所謂「直接変換型」の構成に適用されてもよい。

また、本発明は、上述の各例における１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、該システム又は装置のコンピュータにおける１以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理により実現されてもよい。例えば、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によって実現されてもよい。

１００：放射線撮像装置、１１０：センサアレイ、ＰＸ：センサ、１２０：駆動部、１３０：読出部、１３２：サンプリング部、１７０：制御部。

Claims (10)

1. 複数のセンサと、前記複数のセンサを駆動する駆動部と、前記駆動部により駆動された各センサから信号を読み出す読出部と、制御部とを備える放射線撮像装置であって、
   前記制御部は、
   前記複数のセンサに対する放射線の照射が開始された後、前記複数のセンサのうちの第１センサを前記駆動部により駆動しながら前記第１センサの信号を前記読出部により読み出すことにより前記第１センサの信号をモニタし、該モニタされた前記第１センサの信号を累積加算する第１制御と、
   前記第１制御において前記累積加算により得られた演算値と目標値とに基づいて、前記放射線の照射を終了させるための制御信号を出力する第２制御と、
   前記第２制御により前記放射線の照射が終了された後、前記複数のセンサのそれぞれを前記駆動部により駆動しながら前記複数のセンサのそれぞれの信号を前記読出部により読み出す第３制御と、
   を行い、
   前記制御部は、前記第１制御での前記モニタの周期を、前記放射線の照射が開始されてからの時間の経過と共に大きくなるように変更する
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記制御部は、前記第１制御での前記モニタの周期を前記放射線の照射が開始されてからの経過時間に比例して大きくし、前記第２制御において前記演算値が前記目標値に達したことに応じて前記制御信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. １以上の整数Ｋを用いて、
   第Ｋ回目のモニタを行った時刻をｔ（Ｋ）とし、
   前記第Ｋ回目のモニタを行った時の前記経過時間をＴ（Ｋ）としたとき、
   前記制御部は、第（Ｋ＋１）回目のモニタを行う時刻ｔ（Ｋ＋１）を
   ｛ｔ（Ｋ＋１）−ｔ（Ｋ）｝∝Ｔ（Ｋ）
   の関係が成立するように決定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記制御部は、前記第１制御において、前記第１センサの信号のモニタのタイミングを、それまでにモニタされた前記第１センサの信号の値に基づいて決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
5. ２以上の整数Ｋを用いて、
   第（Ｋ−１）回目のモニタを行った時刻をｔ（Ｋ−１）とし、
   第Ｋ回目のモニタを行った時刻をｔ（Ｋ）とし、
   第１回目から前記第（Ｋ−１）回目までのモニタにより得られた前記演算値をＤ（Ｋ−１）とし、
   前記第１回目から前記第Ｋ回目までのモニタにより得られた前記演算値をＤ（Ｋ）とし、
   前記目標値をＤ_ＴＨとし、
   係数Ｇ（Ｋ）であって０＜Ｇ（Ｋ）≦１かつＧ（Ｋ−１）＜Ｇ（Ｋ）＜Ｇ（Ｋ＋１）を満たす係数Ｇ（Ｋ）を用いて、第（Ｋ＋１）回目のモニタを行った場合の前記第１回目から前記第（Ｋ＋１）回目までのモニタにより得られる前記演算値の目標値をＧ（Ｋ＋１）×Ｄ_ＴＨとしたときに、
   前記制御部は、前記第（Ｋ＋１）回目のモニタを行う時刻ｔ（Ｋ＋１）を、
   ｔ（Ｋ＋１）−ｔ（Ｋ）＝｛（ｔ（Ｋ）−ｔ（Ｋ−１））／（Ｄ（Ｋ）−Ｄ（Ｋ−１））｝×｛Ｇ（Ｋ＋１）×Ｄ_ＴＨ−Ｄ（Ｋ）｝
   の関係が成立するように決定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記制御部は、前記第１制御で得られた前記演算値と、前記第３制御で前記第１センサから読み出された信号の値とを加算する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記複数のセンサは、複数の行および複数の列を形成するように配列されており、
   前記制御部は、前記第１制御では、前記複数の行の一部に配された各センサを前記第１センサとして前記駆動部により駆動する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記複数の行の前記一部は２以上の行であり、
   前記制御部は、前記第１制御では、前記２以上の行のうちのある行に配された各センサの前記駆動部による駆動と、前記２以上の行のうちの前記ある行とは異なる他の行に配された各センサの前記駆動部による駆動とを順に行う
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記制御部は、前記第１制御を開始する前、前記複数のセンサのそれぞれを前記駆動部により駆動して前記複数のセンサのそれぞれを初期化する動作を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 複数のセンサと、前記複数のセンサを駆動する駆動部と、前記駆動部により駆動された各センサから信号を読み出す読出部とを備える放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記複数のセンサに対する放射線の照射が開始された後、前記複数のセンサのうちの第１センサを前記駆動部により駆動しながら前記第１センサの信号を前記読出部により読み出すことにより前記第１センサの信号をモニタし、該モニタされた前記第１センサの信号を累積加算する第１工程と、
    前記第１工程において前記累積加算により得られた演算値と目標値とに基づいて、前記放射線の照射を終了させるための制御信号を出力する第２工程と、
    前記第２工程により前記放射線の照射が終了された後、前記複数のセンサのそれぞれを前記駆動部により駆動しながら前記複数のセンサのそれぞれの信号を前記読出部により読み出す第３工程と、を含み、
    前記第１工程では、前記モニタの周期を、前記放射線の照射が開始されてからの時間の経過と共に大きくなるように変更する
    ことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
    

Images