JP6818724B2 - 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システムに関する。

放射線撮像装置を多目的血管造影やＩＶＲ（Interventional Radiology）で用いる場合に、平面検出器(Flat Panel Detector)の一部のみを読出し対象領域（関心領域）とし、その領域から読み出した信号を用いて画像を生成する場合がある。特許文献１では、読出し対象領域を含む画素行を順に走査した後、その他の画素行を一括して読み出すことによって、フレームレートを向上する。特許文献２では、読出し対象領域を含む画素行を順に走査した後、それ以外の領域を走査中に次のフレームの放射線の照射を開始することによって、フレームレートを向上する。

特許第３８９７３８９号公報 特許第４６０７０９９号公報

特許文献１では、読出し対象領域を含む画素行を順に走査するのに対して、それ以外の画素行を一括して走査する。この走査方法の違いに起因して、読出し対象領域が広がった直後に生成される画像にアーチファクトが発生する場合がある。また、特許文献２のように放射線の照射を早めるだけでは、フレームレートを十分に向上できない場合がある。本発明は、アーチファクトの発生を抑制しつつ、検出器の一部の領域を読出し対象とする場合のフレームレートを向上することを目的とする。

上記課題に鑑みて、放射線撮像装置であって、ｎ行（ただし、ｎ≧３）の画素行を含む画素アレイと、１つのフレームを生成するために前記画素アレイの一端から数えて１行目からｎ行目に向かって前記画素アレイを走査する駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、関心領域がｉ行目からｊ行目まで（ただし、１＜ｉ≦ｊ＜ｎ）の画素行で構成される部分領域に含まれる場合に、１行目から前記画素アレイを走査することにより第１フレームの生成を開始し、ｊ＋１行目からｎ行目までの画素行を走査している間に、前記第１フレームの次のフレームである第２フレームを生成するために再び１行目から前記画素アレイの走査を開始することを特徴とする放射線撮像装置が提供される。

上記手段により、アーチファクトの発生を抑制しつつ、検出器の一部の領域を読出し対象とする場合のフレームレートを向できる。

本発明の実施形態の放射線撮像システムの構成を説明するブロック図。 本発明の実施形態の放射線撮像装置の構成を説明するブロック図。 本発明の実施形態の放射線撮像システムの動作を説明するフロー図。 本発明の実施形態の画素アレイを全体を走査する動作を説明するタイミング図。 本発明の実施形態の画素アレイを一部を走査する動作を説明する模式図。 本発明の実施形態の画素アレイを一部を走査する動作を説明するタイミング図。 本発明の実施形態の放射線発生装置の構成を説明するブロック図。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。以下の実施形態で、放射線は、Ｘ線、アルファ線、ベータ線、ガンマ線などを含んでもよい。

図１に示す放射線撮像システムは、放射線撮像装置１００と、制御コンピュータ１０８と、放射線制御装置１０９と、放射線発生装置１１０と、表示装置１１３と、制御卓１１４と、を含む。放射線撮像装置１００は、ＦＰＤ（平面検出器）１０４と、信号処理部１０５と、制御部１０６と、電源部１０７と、を含む。ＦＰＤ１０４は、検出部１０１と、駆動回路１０２と、読出回路１０３と、を含む。検出部１０１は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を複数備える。これらの複数の画素は、行列状に配置され、画素アレイを構成する。駆動回路１０２は、検出部１０１を駆動する。読出回路１０３は、駆動された検出部１０１からの電気信号を画像データとして読み出す。信号処理部１０５は、ＦＰＤ１０４からの画像データを処理し、それを制御コンピュータ１０８へ出力する。制御部１０６は、各構成要素にそれぞれ制御信号を供給することによってＦＰＤ１０４の動作を制御する。電源部１０７は、各構成要素にそれぞれバイアス電圧を供給する。

信号処理部１０５は、後述する制御コンピュータ１０８から制御信号を受けて制御部１０６に提供する。制御部１０６は、後述する制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、駆動回路１０２を制御する。電源部１０７は、不図示の外部電源や内蔵バッテリから電圧を受けて検出部１０１、駆動回路１０２、読出回路１０３で必要な電圧を供給するレギュレータ等の電源回路を含む。

制御コンピュータ１０８は、放射線発生装置１１０と放射線撮像装置１００との同期や、放射線撮像装置１００の状態を決定する制御信号の送信、放射線撮像装置１００からの画像データに対する補正や保存・表示のための画像処理を行う。また、制御コンピュータ１０８は、制御卓１１４からの情報に基づいて放射線の照射条件を決定する制御信号を放射線制御装置１０９に送信する。

放射線制御装置１０９は、制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、放射線発生装置１１０に含まれる放射線源１１１から放射線を照射する動作や照射野絞り機構１１２の動作の制御を行う。照射野絞り機構１１２は、ＦＰＤ１０４の検出部１０１に放射線又は放射線に応じた光が照射される領域である所定の照射野を変更することが可能な機能を有している。制御卓１１４は、制御コンピュータ１０８の各種制御のためのパラメータとして被検体の情報や撮影条件の入力を行い制御コンピュータ１０８に伝送する。表示装置１１３は、制御コンピュータ１０８で画像処理された画像データを表示する。

放射線撮像装置１００は、画素アレイの一部又は全部の画素を読出し対象領域として画像データを生成可能である。例えば、放射線撮像装置１００は、画素アレイの一部の領域１０１Ａを読出し対象領域（関心領域）としてもよいし、画素アレイの全体の領域１０１Ｂを読出し対象領域としてもよい。放射線撮像装置１００は、読出し対象領域（関心領域）を切り替え可能である。さらに、放射線撮像装置１００は、読出し対象領域の大きさを変更可能であってもよい。

本実施形態では、ＦＰＤ１０４の総画素数が約２８００行×約２８００列であるとする。領域１０１Ａは、複数の画素に含まれる一部の画素、例えば約１０００行×約１０００列分の画素で構成される領域である。読出回路１０３は、領域１０１Ａを含む複数の画素行で構成される部分領域から読み出された各行の信号の両側９００列分ずつを読み捨てることによって、領域１０１Ａのみの画像を制御コンピュータ１０８へ出力する。

続いて、図２を参照して、放射線撮像装置１００の詳細な構成について説明する。検出部１０１は、ｎ行×ｍ列（ただし、ｎ≧３、ｍ≧１）の行列状に配置された複数の画素を有する。例えば放射線撮像装置１００が１７インチである場合に、検出部１０１は、約２８００行×約２８００列の画素を有する。

画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子２０１と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子２０２とを有する。ｘ行ｙ列（１≦ｘ≦ｎ、１≦ｙ≦ｎ）に位置する変換素子２０１、スイッチ素子２０２をそれぞれＳｘｙ、Ｔｘｙで表す。変換素子２０１として、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（例えば、シンチレータ）を放射線入射側に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が用いられる。光電変換素子は、例えば、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である。

スイッチ素子２０２として、制御端子と２つの主端子とを有するトランジスタが用いられる。このようなトランジスタの一例は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。変換素子２０１の一方の電極はスイッチ素子２０２の２つの主端子の一方に電気的に接続され、変換素子２０１の他方の電極は共通のバイアス配線Ｂｓを介してバイアス電源１０７ａと電気的に接続される。ｘ行目に位置する複数のスイッチ素子２０２（Ｔｘ１〜Ｔｘｍ）の制御端子は、ｘ行目の駆動配線Ｇｘに共通に電気的に接続されている。駆動配線Ｇ１〜Ｇｎを総称して駆動配線Ｇと呼ぶ。これらの制御端子に、スイッチ素子２０２の導通状態を制御する駆動信号が駆動回路１０２から駆動配線Ｇｘを介して行単位で与えられる。駆動回路１０２が行単位でスイッチ素子２０２の導通状態と非導通状態とを切り替えることにより、駆動回路１０２は行単位で画素を走査する。

ｙ行目に位置するスイッチ素子２０２（Ｔ１ｙ〜Ｔｎｙ）の他方の主端子（変換素子２０１に接続されていない方の主端子）は、ｙ列目の信号配線Ｓｉｇｙに電気的に接続されている。信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｍを総称して信号配線Ｓｉｇと呼ぶ。スイッチ素子２０２（Ｔ１ｙ〜Ｔｎｙ）が導通状態である間に、変換素子２０１の電荷に応じた電気信号が、信号配線Ｓｉｇｙを介して読出回路１０３に読み出される。列方向に複数配列された信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇｍは、複数の画素から出力された電気信号を並列に読出回路１０３に伝送する。

読出回路１０３は、信号配線Ｓｉｇごとに、検出部１０１から出力された電気信号を増幅する増幅回路２０７を含む。各増幅回路２０７は、積分増幅器２０３と、可変増幅器２０４と、サンプルホールド回路２０５と、バッファアンプ２０６と、を含む。積分増幅器２０３は、検出部１０１から出力された電気信号を増幅する。可変増幅器２０４は、積分増幅器２０３からの電気信号を増幅する。サンプルホールド回路２０５は、可変増幅器２０４によって増幅された電気信号をサンプル及びホールドする。バッファアンプ２０６は、ホールドされた信号をインピーダンス変換して出力する。

積分増幅器２０３は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチと、を有する。積分増幅器２０３は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器の反転入力端子には検出部１０１から出力された電気信号が入力される。演算増幅器の正転入力端子には基準電源１０７ｂから基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。演算増幅器の出力端子から増幅された電気信号が出力される。積分容量は、演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に配置される。サンプルホールド回路２０５は、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。

読出回路１０３は、さらに、マルチプレクサ２０８と、バッファ増幅器２０９と、Ａ／Ｄ変換器２１０とを備える。マルチプレクサ２０８は、各増幅回路２０７から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力する。Ａ／Ｄ変換器２１０は、バッファ増幅器２０９から出力されたアナログ電気信号をデジタルデータに変換されて出力する。この出力されたデジタルデータは、信号処理部１０５で処理され、制御コンピュータ１０８へ出力される。

駆動回路１０２は、制御部１０６から入力された制御信号Ｄ−ＣＬＫ、制御信号ＯＥ及び制御信号ＤＩＯに応じて、スイッチ素子２０２を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと、非導通状態とする非導通電圧Ｖｓｓとを有する駆動信号を、各駆動配線Ｇに出力する。駆動回路１０２は、スイッチ素子２０２の導通状態及び非導通状態を制御することによって検出部１０１を駆動する。

バイアス電源１０７ａおよび基準電源１０７ｂは、電源部１０７に含まれる。バイアス電源１０７ａは、バイアス配線Ｂｓを介して各変換素子２０１の電極に共通にバイアス電圧Ｖｓを供給する。基準電源１０７ｂは、各積分増幅器２０３内の演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する
制御部１０６は、放射線撮像装置１００の外部の制御コンピュータ１０８等から信号処理部１０５を介して制御信号を受け、それに従って駆動回路１０２、電源部１０７、読出回路１０３に各種の制御信号を与えてＦＰＤ１０４の動作を制御する。制御部１０６は、駆動回路１０２に制御信号Ｄ−ＣＬＫ、制御信号ＯＥ及び制御信号ＤＩＯを与えることによって駆動回路１０２の動作を制御する。制御信号Ｄ−ＣＬＫは、駆動回路に含まれるシフトレジスタのシフトクロックである。制御信号ＤＩＯは、シフトレジスタが転送するパルスである。制御信号ＯＥは、シフトレジスタの出力端を制御する信号である。シフトレジスタは直列に接続された複数段のフリップフロップ回路によって構成される。制御信号Ｄ−ＣＬＫがＨレベルになると、シフトレジスタ内の各フリップフロップ回路は、自身が保持している信号を、前段のフリップフロップ回路からの入力に置き換える。制御信号ＯＥがＨレベルになると、各フリップフロップ回路は自身が保持している信号のレベルに応じた電圧を駆動信号Ｇに供給する。フリップフロップ回路は、Ｈレベルの信号を保持している場合に駆動配線ＧにＶｃｏｍ電圧を印加し、Ｌレベルの信号を印加している場合に駆動配線ＧにＶｓｓ電圧を印加する。Ｖｃｏｍ電圧が印加された駆動配線Ｇに接続された画素のスイッチ素子２０２は導通状態となり、対応する行の変換素子２０１から信号電荷が信号配線Ｓｉｇに転送される。制御信号ＯＥがＬレベルの場合に、各フリップフロップ回路は、自身が保持している信号のレベルに寄らず、駆動配線ＧにＶｓｓ電圧を印加する。

制御部１０６は、読出回路１０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ及び制御信号ＣＬＫを与えることによって、読出回路１０３の各構成要素の動作を制御する。制御信号ＲＣは積分増幅器のリセットスイッチの動作を制御する。制御信号ＳＨはサンプルホールド回路２０５の動作を制御する。制御信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０８の動作を制御する。

続いて、図３を参照して、図１の撮像システムの動作について説明する。この動作は、オペレータが制御卓１１４を操作することによって照射条件が決定された後、オペレータが撮影開始を指示することによって開始される。

Ｓ３０１で、放射線制御装置１０９は、放射線発生装置１１０を制御することによって、設定された照射条件で被写体に放射線照射を行う。Ｓ３０２で、放射線撮像装置１００は、被写体を透過した放射線に応じた画像データを出力する。出力された画像データは制御コンピュータ１０８によって画像処理され、表示装置１１３に表示される。

Ｓ３０３で、制御コンピュータ１０８は、撮影継続の要否の確認をオペレータに対して行う。オペレータから撮影継続否の指示を受けた場合（Ｓ３０３でＮＯ）に、制御コンピュータ１０８は、撮影を終了する。オペレータから撮影継続要の指示を受けた場合（Ｓ３０３でＹＥＳ）に、制御コンピュータ１０８は処理をＳ３０４へ進める。

Ｓ３０４で、制御コンピュータ１０８は、読出し対象領域の変更の要否の確認をオペレータに対して行う。オペレータから読出し対象領域の変更否の指示を受けた場合（Ｓ３０４でＮＯ）に、制御コンピュータ１０８は、先に決定された撮影条件で放射線制御装置１０９及び放射線発生装置１１０を制御する。オペレータから読出し対象領域の変更要の指示を受けた場合（Ｓ３０４でＹＥＳ）に、制御コンピュータ１０８は変更後の読出し対象領域を決定する。その後、制御コンピュータ１０８は、読出し対象領域の変更動作を行わせる制御信号を放射線撮像装置１００に与える。放射線撮像装置１００は、その制御信号に従って、変更動作を行う。変更動作が完了した後に、制御コンピュータ１０８は、決定された読出し対象領域に基づいた制御信号を放射線撮像装置１００に与え、決定された読出し対象領域で次の撮影がなされる。

続いて、図４を参照して、駆動回路１０２の読出し対象領域が領域１０１Ｂ（すなわち、画素アレイ全体）である場合の放射線撮像装置１００の動作について説明する。検出部１０１が撮影可能な状態となった後、放射線撮像装置１００は、制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、ＦＰＤ１０４を読み出す撮影動作を行う。放射線撮像装置１００は、照射された放射線に応じて変換素子２０１が電荷を生成し蓄積する蓄積動作（図中、「蓄積」）と、蓄積動作で生成された電荷に基づいて画像データを出力する読出し動作（図中、「読出し」）とを繰り返す。

時刻ｔ１で、放射線撮像装置１００は、１番目のフレームを生成するための蓄積動作を開始する。時刻ｔ１〜ｔ２にかけて、放射線発生装置１１０から放射線撮像装置１００へ放射線が照射される。時刻ｔ２をまたいで、制御部１０６は、制御信号ＤＩＯを一時的にＨレベルとする。これによって、駆動回路１０２のシフトレジスタにＨレベルの信号が供給される。時刻ｔ２に、制御部１０６は、制御信号Ｄ−ＣＬＫを一時的にＨレベルに切り替える。これによって、駆動回路１０２のシフトレジスタの各フリップフロップ回路の保持内容がシフトする。また、シフトレジスタの１段目のフリップフロップ回路の保持内容がＨレベルとなる。

続いて、制御部１０６は、制御信号ＯＥを一時的にＨレベルとする。これによって、１行目の駆動配線Ｇ１にＨレベル（Ｖｃｏｍ）の駆動信号が供給され、それ以外の行の駆動配線Ｇ２〜ＧｎにＬレベル（Ｖｓｓ）の駆動信号が供給される。これによって、１行目の画素行に含まれるスイッチ素子２０２（Ｔ１１〜Ｔ１ｍ）が導通状態となり、１行目の画素行に含まれる変換素子２０１（Ｓ１１〜Ｓ１ｍ）で発生した電荷に基づく電気信号が各信号配線Ｓｉｇに出力される。各信号配線Ｓｉｇを介して並列に出力された電気信号は、それぞれ各増幅回路２０７の積分増幅器２０３及び可変増幅器２０４で増幅される。増幅された電気信号はそれぞれ、制御信号ＳＨによりサンプルホールド回路が動作され、各増幅回路内のサンプルホールド回路２０５に並列に保持される。

電気信号がサンプルホールド回路２０５に保持された後、制御部１０６は、制御信号Ｄ−ＣＬＫを一時的にＨレベルに切り替える。これによって、駆動回路１０２のシフトレジスタの各フリップフロップ回路の保持内容がシフトする。その結果、シフトレジスタの２段目のフリップフロップ回路の保持内容がＨレベルとなる。また、制御信号ＤＩＯがＬレベルであるので、シフトレジスタの１段目のフリップフロップ回路の保持内容はＬレベルとなる。続いて、制御部１０６は、制御信号ＯＥを一時的にＨレベルとする。これによって、２行目の駆動配線Ｇ２にＨレベル（Ｖｃｏｍ）の信号が供給され、それ以外の行の駆動配線Ｇ１、Ｇ３〜ＧｎにＬレベル（Ｖｓｓ）の信号が供給される。その結果、２行目の画素行に含まれるスイッチ素子２０２（Ｔ１１〜Ｔ１ｍ）が導通状態となる。２行目のスイッチ素子２０２（Ｔ１１〜Ｔ１ｍ）が導通状態となっている期間内に、マルチプレクサ２０８がサンプルホールド回路２０５に保持された電気信号を順次出力する。これにより並列に読み出された１行目の画素からの電気信号が、直列の画像信号に変換されて出力され、Ａ／Ｄ変換器２１０がｍ列分の画像データに変換して出力する。制御部１０６は、この動作を、ｎ行目の駆動配線ＧｎにＨレベル（Ｖｃｏｍ）の信号が供給されるまで繰り返す。これによって、１フレーム分の画像データが放射線撮像装置１００から出力される。

ｎ行目の駆動配線ＧｎにＨレベル（Ｖｃｏｍ）の信号が供給された後、時刻ｔ３で、放射線撮像装置１００は、２番目のフレームを生成するための蓄積動作を開始し、時刻ｔ４で、２番目のフレームを生成するための読出し動作を開始する。これらの動作は１番目のフレームについてと同様であるので、説明を省略する。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間のように、あるフレームについての蓄積動作が開始されてから次のフレームについての蓄積動作が開始されるまでの期間をフレーム期間と呼ぶ。フレーム期間の逆数をフレームレートと呼ぶ。

続いて、図５を参照して、読出し対象領域が読出し領域１０１Ａ（すなわち、画素アレイの一部）の関心領域である場合の放射線撮像装置１００の動作の概要について説明する。説明のために、画素アレイ全体は２８００行×２８００列の画素を含み、領域１０１Ａが９０１行目から１９００行目まで及び９０１列目から１９００列目までの画素で構成されるとする。この場合に、領域１０１Ａは、９０１行目から１９００行目までの画素行で構成される部分領域に含まれる。領域１０１Ａの大きさは例えば１５ｃｍ×１５ｃｍとなる。

図５の右側において、パルスによって、走査される画素行を示す。走査される画素行とは、スイッチ素子２０２を導通状態とするためのＨレベル（Ｖｃｏｍ）の駆動信号が供給される画素行のことである。まず、駆動回路１０２は、１番目のフレームを生成するために、１行目の画素行からＨレベルの駆動信号の供給を開始する。時刻ｔ２に、Ｈレベルの駆動信号の供給は、９０１行目の画素行（すなわち、領域１０１Ａの最初の行）に到達する。

時刻ｔ３で、駆動回路１０２は、１９０１行目の画素行（すなわち、領域１０１Ａの次の行）へＨレベルの駆動信号を供給するとともに、２番目のフレームを生成するために１行目の画素行へのＨレベルの駆動信号を供給する。時刻ｔ３〜ｔ４では、Ｈレベルの駆動信号が２つの行へ同時に供給される。

時刻ｔ４に、２番目のフレームを生成するためのＨレベルの駆動信号の供給は、９０１行目の画素行（すなわち、領域１０１Ａの最初の行）に到達する。この時点で、１番目のフレームのためのＨレベルの駆動信号の供給は終了している。したがって、時刻ｔ４〜ｔ５では、Ｈレベルの駆動信号が各時点で１つの行のみに供給される。

続いて、図６を参照して、読出し対象領域が領域１０１Ａである場合の放射線撮像装置１００の動作の詳細について説明する。図６において「走査」は、各フレームを生成するために、１行目の画素行の走査開始からｎ行目の画素行の走査終了までの期間を示す。各期間において、ハッチングで示された部分が領域１０１Ａを構成する画素行の走査を示す。

時刻ｔ１のあと、撮影要求信号（図中、「撮影要求」）が有効（Ｌレベル）になると、制御部１０６は、制御信号ＤＩＯを一時的にＨレベルに切り替える。その後、駆動回路１０２は、画素アレイの１回目の走査を行う。この走査は検出部１０１のリセットのための走査であり、検出部１０１から出力された信号から画像データが生成されなくてもよい。画素アレイの走査は図４を用いて説明したものと同様である。

画素アレイの１回目の走査で領域１０１Ａの走査が終了すると、時刻ｔ２で、制御部１０６は、放射線制御装置１０９へ送信するレディー信号（図中、「Ｒｅａｄｙ」）を一時的にＨレベルに切り替える。これによって、放射線制御装置１０９は、放射線の照射を開始可能であると判断し、放射線発生装置１１０に放射線の照射を開始させる。それと並行して、制御部１０６は、制御信号ＤＩＯを一時的にＨレベルに切り替える。これによって、画素アレイの２回目の走査が開始する。

時刻ｔ２で、画素アレイの２回目の走査が領域１０１Ａに到達する。この時点で、画素アレイの１回目の走査と、放射線の照射は終了している。時刻ｔ２〜ｔ３にかけて、駆動回路１０２は、領域１０１Ａの走査を行い、読出し回路１０３が検出部１０１からの信号を読み出し、画像データを出力する。読出し回路１０３が出力した画像データは、画像転送のタイミング（図中、「画像転送」がＨレベルの期間）に制御コンピュータ１０８へ転送され、１枚のフレームとして表示装置１１３に表示される。以下、同様にして後続のフレームが処理される。その後、撮影要求信号が無効（Ｌレベル）になると、駆動回路１０２は、画素アレイの新たな走査を開始しない。

読出し対象領域が読出し領域１０１Ａの場合の上記の動作を一般的に説明する。検出部１０１の画素アレイはｎ行（ただし、ｎ≧３）の画素行を含む。上記の例では、ｎ＝２８００である。駆動回路１０２は、画素アレイの一端（図５では上端）から数えて１行目からｎ行目に向かって画素アレイを走査する。読出し対象領域である領域１０１Ａは、ｉ行目からｊ行目（ただし、１＜ｉ≦ｊ＜ｎ）の画素行で構成される部分領域に含まれる。上記の例では、ｉ＝９０１、ｊ＝１９００である。この場合に、駆動回路１０２は、１行目から画素アレイの走査を開始する。その後、ｊ＋１行目からｎ行目までの画素行を走査している間に、１行目から画素アレイの走査を再び開始する。

駆動回路１０２は、ｎ行の画素行に対応するｎ段のシフトレジスタを備えてもよい。ｎ段のシフトレジスタは、対応する行を駆動することを指示する駆動信号を１段目からｎ段目に向かって転送する。ｎ段のシフトレジスタは、読出し対象領域が領域１０１Ａである場合に、１段目からＨレベルの駆動信号の転送を開始する。ｊ＋１段目からｎ段目まで駆動信号を転送している間に、１段目からＨレベルの駆動信号の転送が再び開始される。

上記の動作では、あるフレームを生成するための画素アレイの走査の一部と、次のフレームを生成するための画素アレイの走査の一部とが重畳している。そのため、読出し対象領域が領域１０１Ａである場合のフレームレートが向上する。さらに、領域１０１Ａ以外の走査方法と、上述の領域１０１Ｂの走査方法とが同一であるので、読出し対象領域が領域１０１Ａから領域１０１Ｂに拡大された直後のアーチファクトの発生が抑制される。その結果、読出し対象領域が拡大された後の撮影に迅速に遷移可能となる。

駆動回路１０２は、読出し対象領域が領域１０１Ａである場合に、ｎ−ｉ＋１行目からｎ行目までの画素行を走査している間に、１行目から画素アレイの走査を再び開始してもよい。ｎ−ｉ＋１行目からｎ行目までの画素行の行数はｉである。したがって、この条件を満たすことによって、領域１０１Ａの走査が他の行の走査と重複することがなくなる。

ｉ＝ｎ−ｊ＋１を満たしてもよい。この条件は、領域１０１Ａの前段にある画素行の行数（ｉ）と、領域１０１Ａの後段の画素行の行数（ｎ−ｊ＋１）とが一致することを意味する。この場合に、領域１０１Ａの走査が終了した時点で、次のフレーム生成のために画素アレイの走査を開始できることになり、フレームレートを一層向上できる。

駆動回路１０２は、読出し対象領域が領域１０１Ａである場合に、ｎ−ｉ＋１行目の画素行の走査が終了した時点で、１行目から画素アレイの走査を再び開始してもよい。この時点で画素アレイの走査を再開することによって、あるフレームについての画素アレイの走査の完了直後に、次のフレームについての領域１０１Ａの走査を開始できる。

これに代えて、駆動回路１０２は、読出し対象領域が領域１０１Ａである場合に、ｎ−ｉ＋α行目（ただし、α≧２）の画素行の走査が終了した時点で、１行目から画素アレイの走査を再び開始してもよい。この時点で画素アレイの走査を再開することによって、あるフレームについての画素アレイの走査が完了してから、αー１行分の画素行の走査を経た後に、次のフレームについての領域１０１Ａの走査を開始できる。これによって、画素アレイが２行同時に走査されるエリアと１行のみが走査されるエリアとの境界部分のアーチファクトを低減できる。

上述の例では、駆動回路１０２が、１行目からｎ行目に向かって画素アレイを１行ずつ走査する。これに代えて、駆動回路１０２が、１行目からｎ行目に向かって画素アレイを複数行ずつ（例えば、２行ずつや３行ずつ）走査することによって、画素ビニングを行ってもよい。画素ビニングを行う場合であっても、上記と同様の動作によって、フレームレートを向上できる。

続いて、図７を参照して、放射線撮像装置１００と放射線発生装置１１０との連携について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、放射線発生装置１１０は、照射野絞り機構１１２を用いて放射線の照射領域を設定可能である。例えば、放射線発生装置１１０は、照射野絞り機構１１２を矢印で示す通り上下左右に移動することによって照射領域を設定する。

放射線撮像装置１００は、読出し対象領域を、放射線発生装置１１０の照射領域に応じて設定する。例えば、図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態へ、放射線発生装置１１０の照射領域が拡大したとする。この場合に、読出し対象領域の先頭の行番号が小さくなる（上述のｉが小さくなる）ため、放射線撮像装置１００は、次のフレームについて画素アレイの走査の開始を遅らせる。一方、図７（ｂ）の状態から図７（ａ）の状態へ、放射線発生装置１１０の照射領域が縮小したとする。読出し対象領域の先頭の行番号が大きくなる（上述のｉが大きくなる）ため、放射線撮像装置１００は、次のフレームについて画素アレイの走査の開始を早める。これによって、フレームレートが一層向上する。

１００ 放射線撮像装置、１０１ 検出部、１０２ 駆動回路、１０６ 制御部、１１０ 放射線発生装置

Claims (11)

1. 放射線撮像装置であって、
   ｎ行（ただし、ｎ≧３）の画素行を含む画素アレイと、
   １つのフレームを生成するために前記画素アレイの一端から数えて１行目からｎ行目に向かって前記画素アレイを走査する駆動回路と、
   を備え、
   前記駆動回路は、関心領域がｉ行目からｊ行目まで（ただし、１＜ｉ≦ｊ＜ｎ）の画素行で構成される部分領域に含まれる場合に、１行目から前記画素アレイを走査することにより第１フレームの生成を開始し、ｊ＋１行目からｎ行目までの画素行を走査している間に、前記第１フレームの次のフレームである第２フレームを生成するために再び１行目から前記画素アレイの走査を開始することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記駆動回路は、前記ｎ行の画素行に対応するｎ段のシフトレジスタを備え、
   前記ｎ段のシフトレジスタは、対応する行を走査することを指示する駆動信号を１段目からｎ段目に向かって転送し、
   前記ｎ段のシフトレジスタは、前記関心領域が前記部分領域に含まれる場合に、１段目から前記駆動信号を転送することにより前記第１フレームの生成を開始し、ｊ＋１段目からｎ段目まで前記駆動信号を転送している間に、前記第２フレームを生成するために再び１段目から前記駆動信号の転送を開始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. 前記画素アレイの画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子と、を有し、
   前記駆動回路は、前記スイッチ素子を導通状態とするレベルの前記駆動信号を供給することにより前記走査を開始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. 前記駆動回路は、前記関心領域が前記部分領域に含まれる場合に、前記第１フレームの生成においてｎ−ｉ＋１行目からｎ行目までの画素行を走査している間に、前記第２フレームを生成するために再び１行目から前記画素アレイの走査を開始することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記駆動回路は、前記関心領域が前記部分領域に含まれる場合に、前記第１フレームの生成においてｎ−ｉ＋１行目の画素行の走査が終了した時点で、前記第２フレームを生成するために再び１行目から前記画素アレイの走査を開始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. 前記駆動回路は、前記関心領域が前記部分領域に含まれる場合に、前記第１フレームの生成においてｎ−ｉ＋α行目（ただし、α≧２）の画素行の走査が終了した時点で、前記第２フレームを生成するために再び１行目から前記画素アレイの走査を開始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。
7. ｉ＝ｎ−ｊ＋１であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記駆動回路は、１行目からｎ行目に向かって複数行ずつ前記画素アレイを走査することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
   前記放射線撮像装置に向けて放射線を照射する放射線発生装置と、
   を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
10. 前記放射線発生装置は照射領域を設定可能であり、
    前記放射線撮像装置は、前記照射領域に応じて前記部分領域を設定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像システム。
11. ｎ行（ただし、ｎ≧３）の画素行を含む画素アレイと、１つのフレームを生成するために前記画素アレイの一端から数えて１行目からｎ行目に向かって前記画素アレイを走査する駆動回路と、を備える放射線撮像装置の制御方法であって、
    関心領域がｉ行目からｊ行目まで（ただし、１＜ｉ≦ｊ＜ｎ）の画素行で構成される部分領域に含まれる場合に、１行目から前記画素アレイを走査することにより第１フレームの生成を開始する工程と、ｊ＋１行目からｎ行目までの画素行を走査している間に、前記第１フレームの次のフレームである第２フレームを生成するために再び１行目から前記画素アレイの走査を開始する工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。

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