JP6853729B2 - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラムに関する。

医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、放射線を電荷に変換する変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子とを組み合わせた画素がアレイ状に配された撮像パネルを含む放射線撮像装置が広く利用されている。こうした放射線撮像装置において、放射線撮像装置に入射する放射線をモニタすることが知られている。特許文献１には、入射する放射線をモニタするための検出素子から出力される信号を用いて、放射線の照射の開始の検出と、検出素子に入射した放射線の積算線量の測定と、を行うことが示されている。

特開２０１６−４０８８０号公報

特許文献１は、複数の検出素子からの信号を共通の信号線に出力させ、合成された信号を取得することによって、高い感度で放射線の照射の開始を検出することが示されている。また、特許文献１は、放射線の照射の開始を検出後、検出素子ごとに信号を出力させ、検出素子ごとに入射する放射線の積算線量を測定することが示されている。しかしながら、特許文献１は、入射する放射線の線量を測定する際、放射線の照射の開始を検出するために取得した合成された信号の取り扱いについて言及していない。放射線の積算線量を測定する際に、放射線の照射の開始を検出するまでの合成された信号を使用しない場合、実際に放射線が照射され始めてから放射線の照射の開始を検出するまでに入射した線量が反映されず、積算線量の測定の精度が低下する可能性がある。入射する放射線の強度が強く、放射線の照射時間が短い撮影を行う場合など、この影響は顕著となりうる。

本発明は、放射線撮像装置に入射する放射線の積算線量の測定に有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための複数の変換素子を含む撮像領域と、撮像領域に配され、入射する放射線をモニタするための複数の検出部と、複数の検出部から信号を読み出すための読出部と、制御部と、を備える放射線撮像装置であって、制御部は、第１の動作および第２の動作を実行し、第１の動作では、読出部に複数の検出部のそれぞれの信号を合成した合成信号を出力させ、合成信号に基づいて放射線の照射の開始を検出した後、第２の動作に移行し、第２の動作では、読出部に複数の検出部のそれぞれから個別に読み出させた複数の第１の信号を取得し、複数の検出部のうち選択された検出部からの第１の信号が複数の第１の信号の合計に占める割合に応じて、合成信号のうち選択された検出部が出力した信号成分を決定し、信号成分と、複数の第１の信号のうち選択された検出部が出力した第１の信号と、に基づいて、選択された検出部に入射する放射線の積算線量を取得することを特徴とする。

上記手段によって、放射線撮像装置に入射する放射線の積算線量の測定に有利な技術を提供する。

本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置を用いたシステムの構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の画素の平面図および断面図。 図１の放射線撮像装置の検出画素の平面図および断面図。 図１の放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャート。 照射開始の検出時の信号を積算線量の測定時に加算する概念図。 本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の構成例を示す図。 図７の放射線撮像装置の検知部の構成例を示す図。 図７の放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャート。 図７の放射線撮像装置の動作を示すフローチャート。 図７の放射線撮像装置の制御部の構成例を示す図。 本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の構成例を示す図。 図１１の放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャート。 本発明の実施形態に係る放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を示す図。

以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

第１の実施形態
図１〜１１を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置２００の構成例を示す図である。放射線撮像装置２００は、放射線画像を取得するために、放射線を電気信号に変換する複数の変換素子が２次元アレイ状に配された撮像領域１１４、読出部１５１、バイアス電源１５３、制御部１５５、および、メモリ部１２５を含む。制御部１５５は、詳細については後述するが、放射線撮像装置２００の各構成要素を制御しうる。

撮像領域１１４には、画素１０１と検出画素１０２とが配される。画素１０１は、放射線画像を取得するための画素であり、入射した放射線を電気信号に変換する変換素子１０４を含む。検出画素１０２は、放射線画像を取得するための変換素子１０４’と、入射する放射線をモニタするための検出部として機能する変換素子１０６と、をそれぞれ含む。換言すると撮像領域１１４は、複数の画素を含み、複数の画素のそれぞれは、変換素子１０４または変換素子１０４’を１つずつ含み、複数の画素のうち一部の画素は、検出部として機能する変換素子１０６をさらに１つずつ含む。変換素子１０４、１０４’で放射線から変換された信号は、スイッチ素子１０５、１０５’を介して信号線１１０に出力される。変換素子１０６で放射線から変換された信号は、スイッチ素子１０７を介して検出信号線１１２に出力される。本実施形態において、検出画素１０２は、放射線の入射をモニタするための機能と、放射線画像を取得するための機能と、の両方を有しているが、これに限られることはない。例えば、検出画素１０２が、変換素子１０６およびスイッチ素子１０７を含み、変換素子１０４’およびスイッチ素子１０５’を含まない構成であってもよい。この場合、検出画素１０２の変換素子１０６は、画素１０１の変換素子１０４と同等の大きさで配してもよい。画素１０１および検出画素１０２の構造については、後述する。

図１に示す構成において、画素１０１および検出画素１０２が、撮像領域１１４に１２行９列で配列されている例を示すが、例えば、１０００行１０００列で配列されてもよいし、５０００行５０００列で配列されてもよい。本明細書において、複数の画素１０１および複数の検出画素１０２において、信号線１１０が延びる方向に並ぶ画素の配列を列方向とし、列方向と交差（直交）する方向に並ぶ画素の配列を行方向と呼ぶ。

変換素子１０４、１０４’、１０６は、放射線を光に変換するシンチレータ（不図示）および光を電気信号に変換する光電変換素子とで構成されうる。シンチレータは、一例として、撮像領域１１４を覆うようにシート状に形成され、複数の画素１０１および複数の検出画素１０２によって共有されうる。また例えば、変換素子１０４、１０４’、１０６は、放射線を直接に電気信号に変換する変換素子で構成されていてもよい。スイッチ素子１０５、１０５’、１０７は、例えば、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどの半導体で活性領域が構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含みうる。

全ての画素１０１、検出画素１０２は、共通のバイアス配線１１１に接続されており、バイアス電源１５３から所定のバイアス電圧が印加される。各行に配されたスイッチ素子１０５、１０５’は、制御線１０８（Ｖｇ１〜Ｖｇ１２）に接続される。また、スイッチ素子１０７は、制御線１０８とは独立した制御線１０９（Ｖｄ）と接続される。

図１に示す構成において、放射線をモニタする検出部として機能する変換素子１０６が配された関心領域（ＲＯＩ）が、４か所設けられている。また、１つのＲＯＩには検出画素１０２が、２つずつ配されている。このため、１つのＲＯＩに含まれる２つの検出画素１０２の２つの変換素子１０６が、入射する放射線をモニタするための１つの検出部として機能する。このため、本明細書において「ＲＯＩ」と示されている場合、検出部のことを表す。また、それぞれのＲＯＩのうち特定のＲＯＩを示す場合、例えば、図１に示されるように検出部Ｒ１〜Ｒ４と呼ぶ。図１に示す構成において、ＲＯＩが２×２の４か所に設けられているが、これに限られるわけではない。例えば、ＲＯＩは、５×５の２５か所に設けられてもよいし、１０×１０の１００か所に設けられてもよい。また、ＲＯＩは、撮像領域１１４の全域にわたって均等に配されてもよいし、特定の範囲に偏るように配されてもよい。図１に示される画素１０１および検出画素１０２の配置は、一例であり、この配置に限定されるものではない。

読出部１５１は、処理回路１５１ａおよび駆動回路１５１ｂを含む。読出部１５１は、制御部１５５に従って、撮像領域１１４に配された画素１０１の変換素子１０４、検出画素１０２の変換素子１０４’、および、検出部として機能する変換素子１０６から信号を読み出す。

処理回路１５１ａは、検知部１３２、マルチプレクサ１４４、アナログデジタル（ＡＤ）変換器１４６、信号処理部１２４を含む。複数の信号線１１０および複数の検出信号線１１２のそれぞれは、処理回路１５１ａに配される複数の検知部１３２のうち対応する検知部１３２に接続される。検知部１３２は、例えば、差動増幅器、サンプルホールド回路を含む。マルチプレクサ１４４は、複数の検知部１３２を所定の順番で選択し、選択された検知部１３２の信号をＡＤ変換器１４６に供給する。ＡＤ変換器１４６は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。ＡＤ変換器１４６の出力は、信号処理部１２４に供給され、信号処理される。

駆動回路１５１ｂは、制御線１０８を介して画素１０１のスイッチ素子１０５、および、画素１２０のスイッチ素子１０５’をそれぞれ駆動する。また、駆動回路１５１ｂは、制御線１０９を介して検出画素１０２のスイッチ素子１０７を駆動する。駆動回路１５１ｂと制御線１０８および制御線１０９とは、電気的に接続されている。

制御部１５５は、変換素子１０４、１０４’、１０６から信号を読み出すために、読出部１５１を制御する。また、制御部１５５は、信号処理部１２４で信号処理された変換素子１０４、１０４’、１０６から出力された信号の情報に基づいて、例えば、放射線の照射の開始および終了を制御する。つまり、制御部１５５は、検出部として機能する変換素子１０６で検出された放射線の線量に基づいて、放射線の入射量を測定しうる。制御部１５５は、例えば、読出部１５１を制御するためのプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１５９と、撮像動作を行うためのプログラムが保存されたメモリ１５８とを含みうる。また例えば、制御部１５５は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）によって構成されてもよい。また例えば、制御部１５５は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータによって構成されてもよい。また、制御部１５５は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されてもよい。

図２は、放射線撮像装置２００を含むシステム２０１の構成例を示す。システム２０１は、放射線撮像装置２００の他、コントローラ２０２、インターフェース２０３、放射線源インターフェース２０４、放射線源２０５を含む。

コントローラ２０２には、目標線量Ａ、照射時間Ｂ［ｍｓ］、管電流Ｃ［ｍＡ］、管電圧Ｄ［ｋＶ］、放射線をモニタするＲＯＩなどが、ユーザによって入力されうる。コントローラ２０２または放射線源２０５に付属された爆射スイッチが、ユーザによって操作されると、放射線源２０５から放射線が、被検体（不図示）を介して放射線撮像装置２００に照射される。放射線撮像装置２００の制御部１５５は、例えば、ＲＯＩに配された検出画素１０２の変換素子１０６から読み出された信号の積分値が、線量Ａ’に到達した場合、放射線源インターフェース２０４に曝射を停止させるための信号（曝射停止信号）を送る。曝射を停止させるための信号は、制御部１５５からインターフェース２０３を介して放射線源インターフェース２０４に送られうる。これに応じて、放射線源インターフェース２０４は、放射線源２０５に放射線の照射を停止させる。ここで、線量Ａ’は、目標線量Ａ、放射線照射強度、各ユニット間の通信ディレイ、処理ディレイなどに基づいて、制御部１５５によって決定されうる。放射線の照射時間が照射時間Ｂに達した場合、放射線源２０５は、爆射停止信号の有無にかかわらず、放射線の照射を停止する。

次に、図３を用いて画素１０１の構成について説明する。図３（ａ）は、画素１０１の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ’間の断面図である。本実施形態において、画素１０１は、変換素子１０４と、変換素子１０４の電荷に応じた電気信号を信号線１１０に出力するスイッチ素子１０５とを含む。変換素子１０４は、例えばガラス基板などの絶縁性の基板３００の上に設けられたスイッチ素子１０５の上に、層間絶縁層３１０を介して積層され配される。

スイッチ素子１０５は、基板３００の上に、基板３００の側から順に、制御電極３０１、絶縁層３０２、半導体層３０３、半導体層３０３よりも不純物濃度の高い不純物半導体層３０４、主電極３０５、および、主電極３０６を含む。不純物半導体層３０４は、その一部領域が主電極３０５および主電極３０６と接しており、半導体層３０３のうち、不純物半導体層３０４の一部領域と接する領域の間が、スイッチ素子１０５のチャネル領域となる。制御電極３０１は制御線１０８と電気的に接続され、主電極３０５は信号線１１０と電気的に接続され、主電極３０６は変換素子の個別電極３１１と電気的に接続される。図３（ｂ）に示す構成において、主電極３０５と主電極３０６と信号線１１０とは、同じ導電層で一体的に構成されており、主電極３０５が信号線１１０の一部をなしている。主電極３０５、主電極３０６、および、信号線１１０の上には、信号線１１０の側から順に、絶縁層３０７と層間絶縁層３１０とが配される。本実施形態において、スイッチ素子１０５として非晶質シリコンを主材料とした半導体層および不純物半導体層を用いた逆スタガ型のスイッチ素子を用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、多結晶シリコンを主材料としたスタガ型のスイッチ素子を用いてもよいし、有機ＴＦＴ、酸化物ＴＦＴ等をスイッチ素子として用いてもよい。また、本実施形態において、基板３００にガラス基板などの絶縁性の基板を用いる例を示すが、基板３００にシリコンなどの半導体基板が用いられ、スイッチ素子１０５は、基板３００に形成されたトランジスタであってもよい。

層間絶縁層３１０は、スイッチ素子１０５を覆うように、基板３００と、画素１０１ごとに配される複数の個別電極３１１と、の間に配されており、コンタクトホールを有している。個別電極３１１と主電極３０６とは、層間絶縁層３１０に設けられたコンタクトホールに配される導電体のビアを介して、電気的に接続される。変換素子１０４は、層間絶縁層３１０の上に、層間絶縁層３１０の側から順に、個別電極３１１、不純物半導体層３１２、半導体層３１３、不純物半導体層３１４、および、共通電極３１５を含む。変換素子１０４の共通電極３１５の上には、絶縁層３１６が配される。また、変換素子１０４の共通電極３１５は、層間絶縁層３２０上に配されたバイアス配線１１１に電気的に接続される。バイアス配線１１１の上には、保護膜として、絶縁層３２１が配される。本実施形態において、変換素子１０４は、ＰＩＮ型の光電変換素子を用いる例を示しているが、これに限られるものではなく、ＭＩＳ型、ＴＦＴ型の光電変換素子を用いてもよい。絶縁層３２１の上には、入射した放射線を、変換素子１０４で光電変換可能な光に変換するシンチレータ（不図示）が配される。

次いで、図４を用いて検出画素１０２の構成について説明する。図４（ａ）は、検出画素１０２の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＢ−Ｂ’間の断面図である。本実施形態において、検出画素１０２は、放射線画像を取得するための変換素子１０４’およびスイッチ素子１０５’と、放射線をモニタするための検出部として機能する変換素子１０６およびスイッチ素子１０７と、を含む。変換素子１０４’、１０６は、層間絶縁層３１０の上に、画素１０１の変換素子１０４と同様の積層構造を有しうる。変換素子１０４’、１０６の共通電極３１５には、層間絶縁層３２０上に配置されたバイアス配線１１１が電気的に接続される。変換素子１０４’の個別電極３１１は、層間絶縁層３１０に設けられたコンタクトホールの配される導電性のビアを介して、主電極３０６に接続される。変換素子１０６の個別電極３１１は、層間絶縁層３１０に設けられたコンタクトホールの配される導電性のビアを介して、検出信号線１１２に接続される。また、検出信号線１１２上には検出信号線１１２側から順に、絶縁層３０７と層間絶縁層３１０とが配置される。

本実施形態において、検出画素１０２の変換素子１０４’の開口面積（撮像領域１１４に対する平面視における受光可能な面積。）は、画素１０１の変換素子１０４の開口面積よりも小さいため、検出画素１０２から出力される放射線画像を生成するための信号量が減少してしまう。しかしながら、この面積の差に起因する影響は、検知部１３２のゲインを調整することや、放射線画像を適宜補正することによって、低減することができる。この補正は、例えば、検出画素１０２の周囲に配された画素１０１から出力される信号を用いて補間する処理などにより実現可能である。

次いで、本実施形態の第１モードにおける放射線撮像装置２００の動作を、図５のタイミングチャートを用いて説明する。第１モードは、１つの検出信号線１１２に対して、検出部Ｒ１〜Ｒ４のうち何れか１つの検出部が接続されている場合のモードである。以下の説明において、画素１０１のスイッチ素子１０５および検出画素１０２のスイッチ素子１０５’を駆動するために制御線１０８に印加される信号を、信号Ｖｇ１〜Ｖｇｍ（ｍは、図１に示す構成の場合１２）とする。また、検出画素１０２のスイッチ素子１０７を駆動するために制御線１０９に印加される信号を、信号Ｖｄとする。信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２、Ｖｄに印加される電圧Ｖｏｎは、スイッチ素子１０５、１０５’、１０７を導通状態（オン状態）にする電圧のことを指し、電圧Ｖｏｆｆは、スイッチ素子１０５、１０５’、１０７を非導通状態（オフ状態）にする電圧のことを指す。信号の電圧と、スイッチ素子１０５、１０５’、１０７の導通状態との組み合わせは、回路構成及びスイッチ素子の導電型の組み合わせによって決定することもできる。また、図１に示す処理回路１５１ａおよび駆動回路１５１ｂは、読出部１５１として上述したように制御部１５５の制御に基づいて動作する。

まず、図５の期間Ｔ１について説明する。期間Ｔ１において、制御部１５５は、読出部１５１に検出部Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれからの信号を一斉に出力させ、放射線の照射の開始を検出する動作を実行する。期間Ｔ１では、信号Ｖｄが電圧Ｖｏｎに固定されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、検出画素１０２のスイッチ素子１０７が導通状態に固定される。これによって、検出部Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの検出画素１０２の変換素子１０６から出力され、処理回路１５１ａに読み出された信号に基づいて、制御部１５５は、放射線の照射の開始を検出する。放射線の照射の開始が検出されると、制御部１５５は、期間Ｔ２の動作に移行する。期間Ｔ１では、変換素子１０４、１０４’において発生するダーク電流を除去するために、制御部１５５は、駆動回路１５１ｂを制御することによって、個別電極３１１を定期的に定電位にリセットしてもよい。図５に示す構成において、制御線１０８（信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２）に順次、電圧Ｖｏｎが印加されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、変換素子１０４、１０４’は、定電圧に固定された信号線１１０（Ｓ１〜Ｓ９）に電気的に接続される。これによって、ダーク電流による電荷が、変換素子１０４、１０４’に長時間にわたって蓄積されることが防止される。期間Ｔ１の長さは、撮影手法や条件などによって大きく異なるが、例えば、数ｓｅｃ〜数ｍｉｎでありうる。

次に、図５の期間Ｔ２について説明する。期間Ｔ２は、放射線が照射される期間である。一例として、期間Ｔ２は、放射線の照射の開始が検出されてから、入射した放射線の積算線量が目標線量となるまでの期間である。期間Ｔ２は、入射した放射線の積算線量をモニタする期間であるとも言える。期間Ｔ２では、信号Ｖｄに電圧Ｖｏｎが断続的に印加されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、検出画素１０２のスイッチ素子１０７が断続的に導通状態にされる。信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２には、常時、電圧Ｖｏｆｆが印加されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御するため、スイッチ素子１０５は非導通状態となり、それぞれの変換素子１０４、１０４’には入射した放射線に応じた電荷が蓄積される。そして、検出信号線１１２（例えば、検出信号線１１２（Ｄ１）のライン）において、スイッチ素子１０７（例えば、検出部Ｒ１）の導通する期間が終了したタイミングで、検知部１３２によりサンプルホールドを行い、検出信号線１１２の電荷をリセットする。この制御によって、制御部１５５は、寄生容量に起因して発生した電荷を抑制しつつ、変換素子１０６から出力される信号を、処理回路１５１ａに高い精度で読みだすことができる。処理回路１５１ａに読み出された放射線の積算線量が目標線量に達した後、制御部１５５は、例えばインターフェース２０３に曝射を停止させるための信号を送り、放射線の照射の制御などを行うことができる。

ここで、図６に示すように、期間Ｔ１において、放射線の照射の開始の検出のために変換素子１０６に蓄積された信号電荷を直接読み出し、さらに、同じ検出画素１０２を使用して、入射する放射線の積算線量の測定をする場合を考える。期間Ｔ１において放射線の照射の開始の検出の後に、変換素子１０６および検出信号線１１２をリセットすると、期間Ｔ１で読み出され分の信号がリセットされてしまい、期間Ｔ２で実施する放射線の積算線量の測定の定量性が損なわれてしまう。図６において、信号Ｑ１は、期間Ｔ１で読み出される信号、信号Ｑ２は、期間Ｔ２で読み出される信号、信号Ｑは、期間Ｔ１および期間Ｔ２の累積の信号とする。期間Ｔ１において、信号Ｑ１が読み出されてしまうため、期間Ｔ２では信号Ｑ２しか読み出せず、制御部１５５は、正確な放射線の積算線量の測定が実施できない。これは、入射する放射線の強度が強く、放射線の照射時間が短い撮影を行う場合に顕著になる。そこで本実施形態において、制御部１５５は、期間Ｔ１の放射線の照射の開始の検出の際に得られた信号を、一旦、メモリ部１２５に記憶させ、期間Ｔ２の積算線量の測定の際に合計することによって、定量的に放射線の積算線量の測定を実施することが可能となる。図１に示す構成において、メモリ部１２５は、制御部１５５や読出部１５１とは、独立して配されるが、これに限られることはない。メモリ部１２５は、例えば、制御部１５５内に配されていてもよいし、また例えば、読出部１５１の処理回路１５１ａ内に配されていてもよい。また例えば、メモリ部１２５の機能を信号処理部１２４が有していてもよい。

図１に示す構成において、ＲＯＩの検出部Ｒ１〜Ｒ４の信号は、それぞれ異なる検出信号線１１２へ出力される。よって、それぞれのＲＯＩごとに、放射線の照射開始の検出の際に取得した信号を、制御部１５５は、メモリ部１２５に記憶させることが可能である。複数のＲＯＩからの信号が、同じの検出信号線１１２に一斉に出力される場合については、後述の第２モードにおいて説明する。また、第１モードにおいても、制御部１５５は、放射線の照射開始を検出する際、読出部１５１にＲＯＩの検出部Ｒ１〜Ｒ４からの信号を合成した合成信号を出力させ、この合成信号をメモリ部１２５に記憶してもよい。入射した放射線の積算線量を測定する際、制御部１５５は、後述する第２モードと同様の方法を用いてメモリ部１２５に記憶させた合成信号を分配し、それぞれのＲＯＩに入射した放射線の積算線量の測定を行う。

次いで、図５の期間Ｔ３について説明する。期間Ｔ３は、放射線の照射が終了した後に、放射線により画素１０１の変換素子１０４および検出画素１０２の変換素子１０４’に蓄積された放射線画像用の信号を読み出す期間である。制御線１０８を走査するために、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２に順次、電圧Ｖｏｎが印加されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、信号線１１０を介して変換素子１０４、１０４’に蓄積された信号を処理回路１５１ａに転送する。また、期間Ｔ３では、信号Ｖｄに電圧Ｖｏｆｆが印加されるように、制御部１５５は、駆動回路１５１ｂを制御する。また、期間Ｔ３において、検出信号線１１２が、フローティングになることを防ぐために、検出信号線１１２を固定電位に接続してもよい。

放射線の照射開始を検出するための動作を行う際に取得する信号と、放射線の積算線量の測定を行う動作を行う際に取得する信号との両方の信号に基づいて、検出部として機能する変換素子１０６に入射する放射線の積算線量を取得する。これによって、放射線撮像装置２００の検出部として機能するＲＯＩの変換素子１０６に入射した放射線の積算線量の定量性が向上し、得られる放射線画像の画質が向上しうる。

次に、同じ検出信号線１１２に複数のＲＯＩが接続され、放射線の照射の開始を検出する際、複数のＲＯＩから同時に１つの検出信号線１１２に信号が出力される本実施形態の第２モードについて説明する。図７は、放射線撮像装置７００の構成例を示す図である。放射線撮像装置７００には、ＲＯＩが、９か所（検出部Ｒ１〜Ｒ９）設けられている。また、放射線の照射の開始の検出、放射線の積算線量の測定において発生するクロストークを補正するために、放射線撮像装置７００には、補正線１１３と補正線１１３から信号を読み出すクロストーク補正用回路１５７が配される。これ以外の構成は、上述の放射線撮像装置２００と同様であってもよい。

図７に示す構成において、撮像領域１１４には、画素１０１および検出画素１０２が、１２行９列に配列される。上述のように、撮像領域１１４には、放射線をモニタする検出部であるＲＯＩが９か所設けられ、それぞれのＲＯＩには、検出画素１０２が、２画素ずつ配される。このため、１つのＲＯＩに含まれる２つの検出画素１０２の２つの変換素子１０６が、入射する放射線をモニタするための１つの検出部として機能する。９つのＲＯＩのうち検出部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の検出画素１０２は、検出信号線１１２（Ｄ１）に接続される。また、検出部Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の検出画素１０２は、検出信号線１１２（Ｄ２）に接続される。また、検出部Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９の検出画素１０２は、検出信号線１１２（Ｄ３）に接続される。ここで、本明細書において、互いに同じ検出信号線１１２に接続される複数のＲＯＩのことを検出部群と呼ぶ場合がある。図７に示す構成において、撮像領域１１４には、検出部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を含む検出部群、検出部Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を含む検出部群、検出部Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９を含む検出部群の３つの検出部群が配されている。

次いで、図８を用いて、検知部１３２の構成について説明する。検知部１３２は、増幅回路ＡＭＰ、保持容量ＨＣ、および、サンプリングスイッチＳＷを含む。増幅回路ＡＭＰは、第１入力端子、第２入力端子および出力端子を含む差動増幅器ＤＡ、第１入力端子と出力端子との間に並列に設けられた帰還容量Ｃｆ１、Ｃｆ２、および、リセットスイッチ（リセット部）ＲＳを含む。第１入力端子には、検出信号線１１２が接続され、第２端子には基準電位Ｖｒｅｆが供給される。サンプリングスイッチＳＷは、差動増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子と保持容量ＨＣとの間に配される。ここで、本実施形態における検知部１３２は、複数の帰還容量Ｃｆを有する。これによって、検出信号線１１２に出力される信号を、複数の異なるゲインで読み出すことが可能となる。これは、放射線の照射開始の検出の際は、感度良く信号を読み出すために、複数のＲＯＩの検出画素１０２の変換素子１０６から出力される信号を同時に読み出す。一方、放射線の積算線量の測定の際は、ＲＯＩごとの分解能が求められるため、それぞれのＲＯＩごとに信号を読み出す必要がある。特に、放射線の照射開始を検出する際に取得された信号を、上述の第モードと同様に、放射線の積算線量の測定において合計するため、放射線の照射開始の検出においても定量性が求められる。そのため、放射線の照射の開始の検出の際は、帰還容量Ｃｆが飽和しないように、帰還容量Ｃｆの値を大きくする。一方、放射線の積算線量の測定の際は、取得できる信号が小さくなるため、帰還容量Ｃｆの値を小さくする。そこで、本実施形態における検知部１３２において、複数の帰還容量Ｃｆを設ける。そして、制御部１５５は、例えば放射線の照射開始の検出する際、ゲインが低い帰還容量Ｃｆ１（容量大）のスイッチを導通状態（オン状態）にし、ゲインが高い帰還容量Ｃｆ２（容量小）のスイッチを非導通状態（オフ状態）にする。その後、制御部１５５は、放射線の照射開始を検出すると、放射線の積算線量の測定に際して、ハイゲイン帰還容量Ｃｆ２のスイッチを導通状態にし、ローゲインの帰還容量Ｃｆ１のスイッチをオフ状態にする。このように、帰還容量Ｃｆを複数設けて適宜切り替えることによって、放射線の照射開始の検出を感度良く、また、定量的に実施可能になり、また、その後の放射線の積算線量の測定を精度よく実施することが可能となる。

次に、図９のタイミングチャートを用いて、本実施形態における放射線撮像装置７００の動作について説明する。期間Ｔ１において、制御部１５５は、読出部１５１に検出部Ｒ１〜Ｒ９のそれぞれから一斉に出力させた信号を取得し、放射線の照射の開始を検出する動作を実行する。信号Ｖｄ１〜Ｖｄ３には電圧Ｖｏｎが印加されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、検出画素１０２のスイッチ素子１０７は、導通状態に固定される。このため、制御部１５５は、読出部１５１に複数の検出部Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれから信号を検出信号線１１２（Ｄ１）を介して出力させ、検出部Ｒ１〜Ｒ３から一斉に出力された信号を合成した合成信号を処理回路１５１ａに出力させる。また、制御部１５５は、読出部１５１に複数の検出部Ｒ４〜Ｒ６のそれぞれからの信号を合成した合成信号を出力させる。同様に、制御部１５５は、読出部１５１に複数の検出部Ｒ７〜Ｒ９のそれぞれからからの信号を合成した合成信号を出力させる。本実施形態において、制御部１５５は、これら３つの合成信号に基づいて放射線の照射の開始を検出する。例えば、制御部１５５は、３つの合成信号のうち何れか１つが所定の値を超えたことに応じて照射開始を検出したと判定してもよいし、３つの合成信号を合算した値が所定の値を超えたことに応じて照射開始を検出したと判定してもよい。このとき、制御部１５５は、読出部１５１（処理回路１５１ａ）に検知部１３２の帰還容量Ｃｆとしてゲインが低い帰還容量Ｃｆ１を用いて合成信号を読み出させ、帰還容量Ｃｆが飽和しないようにしている。制御部１５５は、放射線の照射開始が検出され、期間Ｔ２での放射線の積算線量の測定を行うために、検出画素１０２の変換素子１０６および検出信号線１１２がリセットされる前に、検出部群ごとに、この合成信号をメモリ部１２５に記憶させる。

制御部１５５は、検出部群ごとの合成信号をメモリ部１２５に記憶させた後、期間Ｔ２では、信号Ｖｄ１〜Ｖｄ３に順次、電圧Ｖｏｎが断続的に印加されるように駆動回路１５１ｂを制御し、検出画素１０２のスイッチ素子１０７が断続的に導通状態にされる。これによって、制御部１５５は、読出部１５１に検出部Ｒ１〜Ｒ９のそれぞれから個別に読み出させた検出部Ｒ１〜Ｒ９ごとの信号（検出部Ｒ１からの信号、検出部Ｒ２からの信号、・・・、および、検出部Ｒ９からの信号の複数の信号）を取得する。また、制御部１５５は、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２に、常時、電圧Ｖｏｆｆを印加するように駆動回路１５１ｂを制御し、これによってスイッチ素子１０５は非導通状態となり、それぞれの変換素子１０４、１０４’には入射した放射線に応じた電荷が蓄積される。このとき、制御部１５５は、精度よく放射線の積算線量の測定を実施するために、読出部１５１（処理回路１５１ａ）に検知部１３２の帰還容量Ｃｆとしてゲインが高い帰還容量Ｃｆ２を用いて信号を読み出させる。

第２モードにおいても、制御部１５５は、期間Ｔ１の放射線の照射開始の検出の際に取得しメモリ部１２５に記憶させた信号と、期間Ｔ２の積算線量の測定の際に取得した信号とを用いて、より定量的な放射線の積算線量の測定を実施する。第２モードにおいて、放射線の照射開始の検出と積算線量の測定とで、検知部１３２の帰還容量Ｃｆが、変更されている。また、放射線の照射開始を検出する際、検出部群ごとに複数のＲＯＩの検出画素１０２の変換素子１０６から出力される信号が合成された合成信号が、制御部１５５に取得される。放射線の照射開始を検出する際に制御部１５５が取得した合成信号を、放射線の積算線量の測定の際に、それぞれの検出部Ｒ１〜Ｒ９から個別に出力される信号に加算し合計する方法について、次に説明する。

例えば、期間Ｔ１の放射線の照射開始の検出の際に得られた、各検出部群に含まれる複数のＲＯＩの変換素子１０６から出力された合成信号を、
検出信号線１１２（Ｄ１）に接続された検出部群（検出部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）からの合成信号：Ｘ
検出信号線１１２（Ｄ２）に接続された検出部群（検出部Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６）からの合成信号：Ｙ
検出信号線１１２（Ｄ３）に接続された検出部群（検出部Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９）からの合成信号：Ｚ
とする。さらに、期間Ｔ２の放射線の積算線量の測定の際に、それぞれのＲＯＩの変換素子１０６から得られた信号を、
検出部Ｒ１からの信号：ｘ１
検出部Ｒ２からの信号：ｘ２
検出部Ｒ３からの信号：ｘ３
検出部Ｒ４からの信号：ｙ１
検出部Ｒ５からの信号：ｙ２
検出部Ｒ６からの信号：ｙ３
検出部Ｒ７からの信号：ｚ１
検出部Ｒ８からの信号：ｚ２
検出部Ｒ９からの信号：ｚ３
とする。また、帰還容量Ｃｆ１、Ｃｆ２の値を、
帰還容量Ｃｆ１：Ｃ１
帰還容量Ｃｆ２：Ｃ２
とする。

放射線の照射開始を検出する際に取得した合成信号を、放射線の積算線量の測定の際に用いるためには、検出部群ごとに複数のＲＯＩの出力が一度に読み出された合成信号を、それぞれのＲＯＩの変換素子１０６が出力した信号成分に分配する必要がある。そこで、制御部１５５は、検出部群ごとに、複数のＲＯＩのうち選択されたＲＯＩからの積算線量の測定で出力される信号が各ＲＯＩから出力される信号の合計に占める割合に応じて、合成信号のうち選択したＲＯＩの変換素子１０６が出力した信号成分を決定する。例えば、同じ検出信号線１１２（Ｄ１）に接続される検出部Ｒ１〜Ｒ３注目する。制御部１５５は、選択した検出部Ｒ１から出力された信号ｘ１が、積算線量の測定で検出部Ｒ１〜Ｒ３から読み出された信号ｘ１〜ｘ３の合計に占める割合に応じて、メモリ部１２５に記憶した検出部Ｒ１〜Ｒ３の合成信号Ｘを分配する。これによって、検出部Ｒ１〜Ｒ３のうち選択した検出部Ｒ１の変換素子１０６が出力した信号成分を決定する。制御部１５５は、検出部群のなかの複数のＲＯＩのそれぞれのＲＯＩを順次または並行して選択し、選択されたＲＯＩの変換素子１０６が出力した信号成分をそれぞれ決定しうる。また、制御部１５５は、帰還容量Ｃｆを切り替え、異なるゲインで信号を読み出させたことに応じた補正も行う。例えば、検出部Ｒ１〜Ｒ９のうち検出部Ｒ１に注目する。検出部Ｒ１における放射線の照射開始の検出、および、放射線の積算線量の測定で得られた信号の合計を「Ｓ１」とすると、Ｓ１は（１）式で表される。
Ｓ１＝Σｘ１＋［Ｘ×（Ｃ１／Ｃ２）×｛ｘ１／(ｘ１＋ｘ２＋ｘ３)｝］・・・（１）
ＲＯＩのうち検出部Ｒ２〜Ｒ９に関しても、（１）式と同様の式を用いることによって、制御部１５５は、それぞれ選択されたＲＯＩの変換素子１０６が出力した信号成分を決定することができる。この信号成分を決定する際に用いる検出部Ｒ１〜Ｒ９からの信号ｘ１〜ｚ３は、各ＲＯＩから断続的に出力される信号のうち、１回の出力によって得られた信号であってもよいし、各ＲＯＩにおいて数回分の出力によって得られた信号を合計したものであってもよい。

制御部１５５は、選択された検出部（ここでは検出部Ｒ１として説明する。）の決定した信号成分と、放射線の積算線量の測定で複数の検出部Ｒ１〜Ｒ３からそれぞれ個別に読み出された信号うち選択された検出部Ｒ１が出力した信号ｘ１と、に基づいて、選択された検出部Ｒ１に入射する放射線の積算線量を取得する。より具体的には、制御部１５５は、合成信号Ｘのうち検出部Ｒ１が出力したと決定した信号成分を、放射線の照射開始を検出するための読み出しで使用したゲインと積算線量の測定するための読み出しで使用したゲインとの比（Ｃ１／Ｃ２）に応じて補正する。制御部１５５は、この補正された信号成分と、放射線の積算線量の測定で複数の検出部Ｒ１〜Ｒ３からそれぞれ個別に読み出された信号うち選択された検出部Ｒ１が出力した信号ｘ１と、の合計に基づいて、放射線の積算線量を取得する。放射線の照射開始の検出と積算線量の測定とで、同じゲインを用いて信号を読み出させた場合（検知部１３２の期間容量Ｃｆを変更しなかった場合）、信号成分をゲインの比に応じて補正する必要はない。この場合、制御部１５５は、検出部Ｒ１が出力したと決定した信号成分と、放射線の積算線量の測定で複数の検出部Ｒ１〜Ｒ３からそれぞれ個別に読み出された信号うち選択された検出部Ｒ１が出力した信号ｘ１と、の合計に基づいて、放射線の積算線量を取得する。制御部１５５は、取得した放射線の積算線量に基づいて、放射線の曝射の停止の判定を行いうる。制御部１５５は、入射した放射線の積算線量が所定の値に達したと判定した場合、この判定の結果に応じて放射線の曝射を停止させるための信号を出力し、これに応じて放射線源２０５は、放射線の照射を停止する。

次いで、放射線の照射が終了した後、期間Ｔ３において、制御部１５５は、読出部１５１に放射線により画素１０１の変換素子１０４および検出画素１０２の変換素子１０４’に蓄積された放射線画像用の信号を読み出させる。制御線１０８を走査するために、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２に順次、電圧Ｖｏｎが印加されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、信号線１１０を介して変換素子１０４、１０４’に蓄積された信号を処理回路１５１ａに順次、転送する。放射線の照射開始を検出する際に取得した信号を、積算線量を取得する際の信号に反映させることによって、放射線撮像装置７００のそれぞれのＲＯＩに入射した放射線の積算線量を測定する際の定量性が向上し、得られる放射線画像の画質が向上しうる。

また、期間Ｔ１および期間Ｔ２では、放射線の照射中に信号を読み出すため、変換素子１０４、１０４’の個別電極３１１の電位が変動している間に信号を読み出すことになる。この場合、変換素子１０４、１０４’の個別電極３１１と、検出信号線１１２の容量結合によって、クロストークが発生する。期間Ｔ１および期間Ｔ２に発生するクロストークを補正するために、検出信号線１１２が配される場所の近傍に、補正線１１３が配されていてもよい。ここで、近傍とは、ある検出信号線１１２に発生するクロストークと略同一のクロストークが発生する領域のことを指す。これによって、検出信号線１１２に発生したクロストークと略同一のクロストークが補正線１１３からクロストーク補正用回路１５７に転送される。制御部１５５は、読出部１５１によって処理回路１５１ａに読み出された信号から、クロストーク補正用回路１５７によって読み出されたクロストークを減算することで、クロストークの影響を抑制することが可能となる。

図１０は、放射線撮像装置７００の動作について説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１００１において、制御部１５５は、医師や技師などのユーザによってコントローラ２０２に入力された撮像情報を、インターフェース２０３を介して取得する。撮像情報には、放射線を照射する積算の目標線量、放射線の照射時間、放射線源２０５の管電流や管電圧、放射線をモニタする検出部となるＲＯＩの設定位置などが含まれうる。次いで、制御部１５５は、例えば、コントローラ２０２に入力された撮像情報に適合する動作プログラムをメモリ１５８からＣＰＵ１５９に読み出すことによって、撮像条件の設定が行われる。

撮像条件が設定されると、制御部１５５は、ステップＳ１００２に移行し、図９の期間Ｔ１に示される読出部１５１によって検出部Ｒ１〜Ｒ９のそれぞれから一斉に読み出された信号を取得し、放射線の照射の開始を検出する動作を開始する。具体的には、制御部１５５は、信号Ｖｄ１〜Ｖｄ３が電圧Ｖｏｎに固定されるように駆動回路１５１ｂを制御し、検出画素１０２のスイッチ素子１０７を導通状態にする。読出部１５１は、制御部１５５の制御に従って、複数の検出部Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれからの信号を一斉に検出信号線１１２（Ｄ１）を介して処理回路１５１ａに読み出す。これによって、制御部１５５は、検出部Ｒ１〜Ｒ３から出力される信号が合成された合成信号を取得する。また、制御部１５５は、複数の検出部Ｒ４〜Ｒ６のそれぞれから一斉に検出信号線１１２（Ｄ２）を介して処理回路１５１ａに読み出され合成された合成信号を取得する。同様に、制御部１５５は、複数の検出部Ｒ７〜Ｒ９のそれぞれから一斉に検出信号線１１２（Ｄ３）を介して処理回路１５１ａに読み出され合成された合成信号を取得する。また、制御部１５５は、制御線１０８（信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２）に順次、電圧Ｖｏｎが印加されるように駆動回路１５１ｂを制御し、画素１０１の変換素子１０４および検出画素１０２の変換素子１０４’のリセットを開始する。

次いで、制御部１５５は、ステップ１００３で、検出部群ごとに取得した合成信号に基づいて、放射線の照射開始の判定を行う。制御部１５５は、例えば、取得した合成信号が所定の値を超えたことに応じて、照射線の照射が開始されたと判定する。制御部１５５は、放射線の照射の開始を検出すると、ステップＳ１００４に移行し、放射線の照射の開始の判定に用いた各検出部群に含まれる複数のＲＯＩの変換素子１０６から出力された合成信号を、検出部群ごとにメモリ部１２５に記憶させる。このステップＳ１００２からステップＳ１００４までの工程が、図９に示す期間Ｔ１に相当する。

制御部１５５は、合成信号をメモリ部１２５に記憶させた後、ステップＳ１００５に移行し、図９の期間Ｔ２に示される動作を開始する。制御部１５５は、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２に、常時、電圧Ｖｏｆｆが印加されるように駆動回路１５１ｂを制御し、スイッチ素子１０５、１０５’のリセット動作を終了させ、それぞれの変換素子１０４、１０４’に入射した放射線に応じた電荷を蓄積させる。また、制御部１５５は、信号Ｖｄ１〜Ｖｄ３に電圧Ｖｏｎが断続的に印加されるように駆動回路１５１ｂを制御し、検出画素１０２のスイッチ素子１０７を断続的に導通状態にさせる。検出部Ｒ１〜Ｒ９の変換素子１０６から、検出部Ｒ１〜Ｒ９ごとに個別に信号を断続的に出力させることによって、制御部１５５は、それぞれのＲＯＩの変換素子１０６に入射する放射線の線量をリアルタイムで検出する。制御部１５５は、それぞれの検出部Ｒ１〜Ｒ９の変換素子１０６に入射する放射線の線量を積算することによって、入射した放射線の積算線量の測定を開始する。

次いで、制御部１５５は、ステップＳ１００６で、放射線の照射開始を検出する際に取得し、メモリ部１２５に記憶させた検出部群ごとの合成信号を、上述の（１）式を用いて、検出部群に含まれるＲＯＩのそれぞれのＲＯＩごとの信号成分に振り分ける。制御部１５５は、積算線量の測定で複数の検出部Ｒ１〜Ｒ３からそれぞれ個別に読み出された信号ｘ１〜ｘ３の合計に占める信号ｘ１、ｘ２、ｘ３の割合に応じて、合成信号Ｘのうち検出部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれが出力した信号成分をそれぞれ決定する。同様に、制御部１５５は、検出部Ｒ４〜Ｒ６からそれぞれ個別に読み出された信号ｙ１〜ｙ３の合計に占める信号ｙ１、ｙ２、ｙ３の割合に応じて、合成信号Ｙのうち検出部Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６のそれぞれが出力した信号成分をそれぞれ決定する。また同様に、制御部１５５は、検出部Ｒ７〜Ｒ９からそれぞれ個別に読み出された信号ｚ１〜ｚ３の合計に占める信号ｚ１、ｚ２、ｚ３の割合に応じて、合成信号Ｚのうち検出部Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９のそれぞれが出力した信号成分をそれぞれ決定する。

次いで、ステップＳ１００７において、制御部１５５は、積算線量の測定で、それぞれのＲＯＩごとに個別に出力される信号と、それぞれのＲＯＩに分配された信号成分と、に基づいて、それぞれのＲＯＩの変換素子１０６に入射した積算線量を取得する。このとき、上述のように、制御部１５５は、放射線の照射開始の検出の信号および積算線量の測定の信号を、互いに異なるゲインで読出部１５１に読み出させた場合、まず、信号成分をそれぞれのゲインの比で補正する。次いで、制御部１５５は、この補正された信号成分と、放射線の積算線量の測定でそれぞれのＲＯＩごとに個別に読み出された信号と、の合計に基づいて、放射線の積算線量を取得する。

制御部１５５は、ステップＳ１００７で取得される積算線量に基づいて、ステップＳ１００８で、放射線の曝射の停止の判定を行いうる。曝射停止の判定の結果に応じて、制御部１５５は、放射線の曝射を停止させるための信号を出力する。例えば、制御部１５５は、放射線の積算線量が、ステップＳ１００１で設定した目標線量に達したと判定した場合、曝射を停止させるための信号を出力してもよい。また例えば、制御部１５５は、放射線の積算線量の時間変化から、積算線量がステップＳ１００１で設定した目標線量になる時間を取得し、これに応じて曝射を停止させるための信号を出力してもよい。制御部１５５から出力された放射線の曝射を停止させるための信号は、インターフェース２０３、放射線源インターフェース２０４を介して放射線源２０５に入力され、放射線源２０５は、放射線の照射を停止する。制御部１５５は、例えば、複数のＲＯＩのうち何れかのＲＯＩから取得した積算線量が目標線量に達した場合、放射線の曝射を停止する信号を出力してもよい。また例えば、複数のＲＯＩに、それぞれ目標線量が設定され、制御部１５５は、すべてのＲＯＩの積算線量がそれぞれの目標線量に達した場合、放射線の曝射を停止する信号を出力してもよい。制御部１５５は、放射線の曝射を停止する信号をした後、ステップＳ１００９に移行する。このステップＳ１００５からステップＳ１００８までの工程が、図９に示す期間Ｔ２に相当する。

制御部１５５は、ステップＳ１００９において、図９の期間Ｔ３に示される動作を行う。具体的には、制御部１５５は、制御線１０８を走査するために、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２に順次、電圧Ｖｏｎが印加されるように駆動回路１５１ｂを制御し、信号線１１０を介して変換素子１０４、１０４’に蓄積された信号を処理回路１５１ａに転送する。これによって、入射した放射線に応じて画素１０１の変換素子１０４および検出画素１０２の変換素子１０４’に蓄積された放射線画像用の信号が読み出される。

制御部１５５は、ＣＰＵ１５９およびメモリ１５８を含む構成に限られるものではなく、上述の各ステップを実行するために、図１１に示すように、駆動制御部１１０１、露出制御部１１０２、設定部１１０３を含む構成を有していてもよい。ステップＳ１００１において、設定部１１０３は、ユーザによってコントローラ２０２に入力された撮像情報を、インターフェース２０３を介して取得する。設定部１１０３は、撮像情報に応じて、駆動制御部１１０１および露出制御部１１０２の動作条件を設定する。次いで、ステップＳ１００２〜Ｓ１００４において、駆動制御部１１０１は、変換素子１０４、１０４’にリセット動作を行わせ、また、放射線の照射の開始を検出するために、ＲＯＩとして選択された検出画素１０２の変換素子１０６から合成信号を取得する。

次いで、ステップＳ１００５〜Ｓ１００８において、駆動制御部１１０１は、変換素子１０４、１０４’に、放射線の入射に応じた電荷の蓄積を行わせる。また、駆動制御部１１０１は、それぞれのＲＯＩの変換素子１０６から個別に信号を断続的に出力させる。露出制御部１１０２は、分配部１１１２と判定部１１２２とを含む。分配部１１１２は、それぞれのＲＯＩの変換素子１０６から個別に出力される信号の割合に応じて、メモリ部１２５に記憶させた合成信号から、それぞれのＲＯＩから出力された信号成分を決定する。判定部１１２２は、それぞれのＲＯＩの変換素子１０６から出力される信号と、分配部１１１２において決定された信号成分と、の合計に基づいて、放射線の曝射の停止の判定を行う。判定部１１２２は、放射線の積算線量が、ステップＳ１００１で設定した目標線量に達したと判定した場合、曝射を停止させるための信号を出力する。判定部１１２２が、曝射を停止させるための信号を出力すると、ステップＳ１００９に移行し、駆動制御部１１０１は、画素１０１の変換素子１０４および検出画素１０２の変換素子１０４’に蓄積された放射線画像を生成する信号を読み出す。

１つの検出信号線１１２に複数のＲＯＩが接続される場合、放射線の照射開始を検出する際に、読出部１５１によって、それぞれのＲＯＩの変換素子から一斉（同時）に出力された信号が合成された合成信号を制御部１５５は取得する。この場合であっても、制御部１５５は、積算線量を測定する際に読出部１５１によって読み出されるそれぞれのＲＯＩから個別に出力される信号に応じて合成信号を分配し、それぞれのＲＯＩが出力した信号成分として決定する。この信号成分と、それぞれのＲＯＩから個別に出力される信号とを用いて、制御部１５５が、入射した放射線の積算線量を取得することで、放射線撮像装置７００のＲＯＩに入射した放射線の積算線量の定量性が向上する。また、検知部１３２において、放射線の照射の開始を検出する際と、入射する放射線の積算線量を測定する際と、で異なるゲインで信号を読み出す。これによって、放射線の照射開始の検出を感度良く、また、定量的に実施可能になり、また、放射線の積算線量の測定を精度よく実施することが可能となる。さらに、補正線１１３およびクロストーク補正用回路１５７を配することによって、クロストークの影響を抑制することが可能となる。

第２の実施形態
図１２、１３を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像装置の構成について説明する。図１２は、本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置１２００の構成例を示す図である。上述の放射線撮像装置２００、７００と比較して、放射線の照射開始の検出をバイアス配線１１１から得られる信号をバイアス電源１５３で読み出す点、および、検出画素１０２が配されない点が異なる。これ以外の構成は、上述の第１の実施形態と同様であってもよい。

図１２に示す構成において、撮像領域１１４には、画素１０１が、１２行９列に配列される。撮像領域１１４には、上述したように検出画素１０２は配置されないが、複数の画素１０１の変換素子１０４のうち一部の画素１０１の変換素子１０４が、検出部として機能する。検出部として機能させる変換素子１０４は、何れの変換素子１０４であってもよい。被検体の配置などによって適宜決定すればよい。図１２に示す構成において、放射線をモニタする検出部であるＲＯＩは、検出部Ｒ１〜Ｒ９の９か所設けられる。

次に、図１３のタイミングチャートを用いて、本実施形態における放射線撮像装置１２００動作を説明する。期間Ｔ１において、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２に順次、電圧Ｖｏｎを印加するように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、画素１０１の個別電極３１１を定期的に定電位にリセットする。ここで、ＲＯＩとして設定された変換素子１０４を制御する信号Ｖｇ３（Ｖｄ１）、Ｖｇ６（Ｖｄ２）、Ｖｇ９（Ｖｄ３）に電圧Ｖｏｎが印加されると、それぞれのＲＯＩ（検出部Ｒ１〜Ｒ９）に対応する画素１０１から信号線１１０に電荷が流れる。このとき、電荷が流れることに応じて、スイッチ素子１０５を介してバイアス配線１１１にも電荷が流れる（電流が生じる）。本実施形態では、このバイアス配線１１１の電流の変化を、制御部１５５がバイアス電源１５３を介してモニタすることによって、放射線の照射開始を検出する。つまり、本実施形態において、バイアス電源１５３は、読出部１５１の一部として機能する。このとき、例えば信号Ｖｇ３（Ｖｄ１）に電圧Ｖｏｎが印加されることで得られる信号は、ＲＯＩのうち検出部Ｒ１、Ｒ４、Ｒ７を含む、制御線１０８（Ｖｇ３（Ｖｄ１））に接続された画素１０１の変換素子１０４から出力され合成された合成信号でありうる。制御部１５５は、放射線の照射開始を検出すると、バイアス電源１５３をモニタすることによって取得した合成信号をメモリ部１２５に記憶させる。

放射線の照射開始を検出した後、期間Ｔ２において、制御部１５５は、信号Ｖｇ３（Ｖｄ１）、Ｖｇ６（Ｖｄ２）、Ｖｇ９（Ｖｄ３）に順次、電圧Ｖｏｎが印加されるように駆動回路１５１ｂを制御し、入射する放射線の積算線量の測定を行う。ＲＯＩとして設定された画素１０１のスイッチ素子１０５が断続的に導通状態にされることによって、制御部１５５は、それぞれのＲＯＩから個別に出力される信号を、処理回路１５１ａを介して取得する。また、制御部１５５は、信号Ｖｇ１、２、４、５、７、８に、常時、電圧Ｖｏｆｆが印加されるように駆動回路１５１ｂを制御する。これによって、ＲＯＩとして設定された行以外の画素１０１のスイッチ素子１０５は非導通状態となり、それぞれの変換素子１０４には入射した放射線に応じた電荷が蓄積される。

本実施形態においても、制御部１５５は、期間Ｔ１の放射線の照射開始の検出の際に取得しメモリ部１２５に記憶させた合成信号を、期間Ｔ２の積算線量の測定の際に用いて、より定量的な放射線の積算線量の測定を実施する。ここで、信号Ｖｇ９（Ｖｄ３）が電圧Ｖｏｎのタイミングに注目する。期間Ｔ１において、信号Ｖｇ９（Ｖｄ３）が電圧Ｖｏｎのとき、検出部Ｒ３、Ｒ６、Ｒ９の３つの画素１０１の変換素子１０４に加えて、制御線１０８（Ｖｇ９（Ｖｄ３））に接続された他の画素１０１の変換素子１０４からの信号が出力され合成される。そこで、制御部１５５は、期間Ｔ２において、制御線１０８（Ｖｇ９（Ｖｄ３））に接続されたそれぞれの画素１０１の変換素子１０４の出力した信号の割合に応じて、期間Ｔ１で取得した合成信号のそれぞれのＲＯＩの信号成分を決定する。

例えば、期間Ｔ１において、信号Ｖｇ９（Ｖｄ３）が電圧Ｖｏｎのタイミングでバイアス電源１５３を介して制御部１５５が取得した信号を「Ｘ」とする。また、期間Ｔ２において、信号Ｖｇ９（Ｖｄ３）が電圧Ｖｏｎのタイミングで制御部１５５が取得した制御線１０８（Ｖｇ９（Ｖｄ３））に接続された画素１０１（Ｐ１〜Ｐ９）の変換素子１０４の出力を、
画素Ｐ１：ｘ１
画素Ｐ２（検出部Ｒ３）：ｘ２
画素Ｐ３：ｘ３
画素Ｐ４：ｘ４
画素Ｐ５（検出部Ｒ６）：ｘ５
画素Ｐ６：ｘ６
画素Ｐ７：ｘ７
画素Ｐ８（検出部Ｒ９）：ｘ８
画素Ｐ９：ｘ９
とする。この場合、例えば期間Ｔ１で得られた信号「Ｘ」のうち検出部Ｒ３の信号成分「ｓ３」は、（２）式で表される。
ｓ３＝Ｘ×｛ｘ２／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４＋ｘ５＋ｘ６＋ｘ７＋ｘ８＋ｘ９）｝・・・（２）
他のＲＯＩに関しても、（２）式と同様の式を用いることによって、制御部１５５は、期間Ｔ１で取得した合成信号を分配し、それぞれ選択されたＲＯＩの変換素子１０６が出力した信号成分を決定することができる。制御部１５５は、決定した信号成分と、放射線の積算線量の測定時に出力された信号と、を合計した値を用いて、入射した放射線の積算線量を取得する。上述と同様に、制御部１５５は、取得した積算線量に基づいて、放射線の曝射の終了の制御を行ってもよい。また、放射線の照射の終了後、期間Ｔ３において、制御部１５５は、読出部１５１に放射線により画素１０１の変換素子１０４に蓄積された放射線画像用の信号を読み出させる。制御線１０８を走査するために、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２に順次、電圧Ｖｏｎが印加されるように、制御部１５５は駆動回路１５１ｂを制御し、信号線１１０を介して変換素子１０４に蓄積された信号を処理回路１５１ａに順次、転送する。このとき、制御部１５５は、制御線１０８のうち、ＲＯＩとして設定された画素１０１のある行を読出部１５１に走査させなくてもよい。

本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様に、バイアス電源１５３と検知部１３２とにおいて、読み出しのゲインなど、読み出しに関わるパラメータが異なる場合が考えられる。この場合、パラメータの差異に応じて信号成分を補正した上で、それぞれのＲＯＩから出力される信号と合計することによって、定量性の高い放射線の積算線量の測定が可能になる。

また、制御線１０８（Ｖｇ３、６、９（Ｖｄ１、２、３））に接続されている画素１０１の信号は、期間Ｔ２の間、断続的に信号の出力とリセットとを繰り返している。このため、これらの画素１０１から期間Ｔ３で出力される信号は、放射線画像用の信号として用いることが難しい。そこで、放射線画像を生成する際、制御線１０８（Ｖｇ３、６、９（Ｖｄ１、２、３））に接続されている画素１０１の放射線画像用の信号は、例えば、周囲の画素１０１から出力される信号を用いて補間すればよい。また、制御線１０８（Ｖｇ３、６、９（Ｖｄ１、２、３））に接続されている画素１０１のＲＯＩとして指定されない画素１０１の変換素子１０４も、上述のように、ＲＯＩとして指定された画素１０１の変換素子１０４の信号成分を決定するうえで必要不可欠である。このため、制御線１０８（Ｖｇ３、６、９（Ｖｄ１、２、３））に接続されている画素１０１のうちＲＯＩとして指定されない画素１０１の変換素子１０４も検出部と言える。

本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様に放射線撮像装置１２００の検出部（ＲＯＩ）に入射した放射線の積算線量の定量性が向上し、得られる放射線画像の画質が向上しうる。

以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。

以下、図１４を参照しながら本発明の放射線撮像装置２００、７００、１２００が組み込まれた放射線撮像システムを例示的に説明する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、図１４に示す放射線撮像装置６０４０（上述の放射線撮像装置２００、７００、１２００に対応）に入射する。この入射したＸ線に患者又は被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置６０４０において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０４，１０４’，１０６：変換素子、１１４：撮像領域、１５１：読出部、１５５：制御部、２００，７００，１２００：放射線撮像装置、Ｒ：検出部

Claims (14)

1. 放射線画像を取得するための複数の変換素子を含む撮像領域と、前記撮像領域に配され、入射する放射線をモニタするための複数の検出部と、前記複数の検出部から信号を読み出すための読出部と、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、第１の動作および第２の動作を実行し、
   前記第１の動作では、前記読出部に前記複数の検出部のそれぞれの信号を合成した合成信号を出力させ、前記合成信号に基づいて放射線の照射の開始を検出した後、第２の動作に移行し、
   前記第２の動作では、
   前記読出部に前記複数の検出部のそれぞれから個別に読み出させた複数の第１の信号を取得し、
   前記複数の検出部のうち選択された検出部からの第１の信号が前記複数の第１の信号の合計に占める割合に応じて、前記合成信号のうち前記選択された検出部が出力した信号成分を決定し、
   前記信号成分と、前記複数の第１の信号のうち前記選択された検出部が出力した第１の信号と、に基づいて、前記選択された検出部に入射する放射線の積算線量を取得する
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記制御部は、前記信号成分と、前記複数の第１の信号のうち前記選択された検出部が出力した第１の信号と、の合計に基づいて、前記積算線量を取得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. 前記制御部は、
   前記第１の動作において、前記読出部に前記合成信号を第１のゲインで読み出させ、
   前記第２の動作において、前記読出部に前記第１のゲインとは異なる第２のゲインで、前記複数の第１の信号を読み出させ、
   前記第１のゲインと前記第２のゲインとの比に応じて、前記信号成分を補正し、
   補正された前記信号成分と、前記複数の第１の信号のうち前記選択された検出部が出力した第１の信号と、の合計に基づいて、前記積算線量を取得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。
4. 前記第１のゲインが、前記第２のゲインよりもゲインが低いことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記放射線撮像装置は、前記第１の動作によって取得した前記合成信号を記憶するメモリ部をさらに含み、
   前記制御部は、前記第２の動作において、前記メモリ部に記憶された前記合成信号を、前記割合に応じて分配することによって、前記信号成分を決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記制御部は、前記積算線量に基づいて放射線の曝射の停止の判定を行い、前記判定の結果に応じて放射線の照射を停止させるための信号を出力することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記撮像領域は、複数の画素を含み、
   前記複数の画素のそれぞれは、前記複数の変換素子のうち何れか１つを含み、
   前記複数の画素のうち一部の画素のそれぞれは、前記複数の検出部のうち何れか１つをさらに含む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. 前記複数の変換素子の一部が、前記複数の検出部のそれぞれの検出部として機能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. 前記放射線撮像装置は、前記複数の検出部に共通のバイアス電圧を供給するバイアス電源と、前記バイアス電源と前記複数の検出部との間を接続するバイアス配線と、をさらに含み、
   前記制御部は、前記第１の動作において、前記バイアス配線の電流の変化に基づいて前記合成信号を取得することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記複数の検出部は、互いに同じ信号線に信号を出力することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記放射線撮像装置は、それぞれが前記複数の検出部を含む複数の検出部群を備えることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像装置。
12. 請求項１乃至１１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からの信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
13. 放射線画像を取得するための複数の変換素子を含む撮像領域と、前記撮像領域に配され、入射する放射線をモニタするための複数の検出部と、前記複数の検出部から信号を読み出すための読出部と、を備える放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記制御方法は、第１の工程および第２の工程を含み、
    前記第１の工程は、前記読出部に前記複数の検出部のそれぞれの信号を合成した合成信号を出力させ、前記合成信号に基づいて放射線の照射の開始を検出した後、第２の工程に移行し、
    前記第２の工程は、
    前記読出部に前記複数の検出部のそれぞれから個別に読み出させた複数の第１の信号を取得し、
    前記複数の検出部のうち選択された検出部からの第１の信号が前記複数の第１の信号の合計に占める割合に応じて、前記合成信号のうち前記選択された検出部が出力した信号成分を決定し、
    前記信号成分と、前記複数の第１の信号のうち前記選択した検出部が出力した第１の信号と、に基づいて、前記選択した検出部に入射する放射線の積算線量を取得する
    ことを特徴とする制御方法。
14. 請求項１３に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images