JP6888416B2 - 放射線画像撮影装置及び放射線画像撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像撮影装置及びこの装置を備える放射線画像撮影システムに関する。

近年、放射線の照射を自動で検知し撮影に移行するＡＥＤ（Auto Exposure Detect）機能を有する放射線画像撮影装置が開発されている。このＡＥＤ機能を有する放射線画像撮影は、一般的に、放射線の照射を検知するまでの間、一本の走査線に接続された複数の画素の列（ゲートライン）にそれぞれ設けられた各ＴＦＴのオン／オフの切り替え動作（暗電荷リセット）を、ゲートラインを順次切り替えながら繰り返す。このため、放射線が照射されてからそれを検知するまでの間に走査されたゲートライン上の各画素には、暗電荷リセットによる信号値の低下が生じる（以下、信号値が低下したゲートラインを信号低下ラインと称する）。よって、ＡＥＤ機能は、信号低下ラインの信号値を補正する技術と組み合わせて使用される。

使用者の待ち時間を短くするため、ゲート走査時間を短くすると放射線照射開始から照射を検知するまでの時間は変わらないため、信号低下ライン数が増加することで補正性能が低下して画像品位が低下するという課題が生じる。この課題を解決するため、ゲートラインの走査を順番に走査（順次走査）する方法からゲートラインを離散的に所定本数おきに走査（離散走査）することで、補正性能を向上して画像品位が低下するのを低減する技術を開発した（特許第５４５９０６６号公報参照）。具体的には、離散走査することで、信号低下ラインの上下のラインは信号低下していないため、これらの信号値を利用することで、補正性能を向上することが可能となり、信号低下ラインを容易に精度よく補正することができる。

一方で、電気ノイズを低減する技術の進歩により、画像に離散走査周期の横スジ（周期ムラ）が視認され画像品位を低下させるという新たな課題が生じた。この原因としては、特許文献１にも記載されているようなリーク電流が考えられる。このリーク電流は、画素から信号電荷を読み出すにつれ、低減していく。Ｎ行おきの離散走査を行う場合には、１／Ｎ周目に読み出したゲートラインより、２／Ｎ周目に読み出したゲートラインの方が信号値に重畳されるリーク電流が低減し、離散走査周期の横スジになることが考えられる。
このようなリーク電流の影響を補正する技術として、特許文献１に記載されたような技術、すなわち、信号値を読み出す前のリーク電流の量（前期リーク量）を取得し、信号値を補正するという技術が提案されている。

特開２０１０−１１２７８１号公報

特許文献１に記載された技術は、フォトダイオード（ＰＤ）に電荷が蓄積されることでＰＤと信号線との間に生じる電位差（ＴＦＴのソースとドレイン間の電位差）によりＴＦＴを介して信号線に流れる電流（静的リーク電流）を求め補正を行うようになっている。
しかしながら、直接放射線が照射された画素数から１画素リーク量を求めると精度が不足して補正しきれないという課題がある。
また、特許文献１に記載されていない特性の電流が信号線に流れることを研究により突き止めた。ＰＤラグ成分やＰＤ順方向電流成分と呼んでいるものである。この成分は、特許文献１の技術を用いても補正することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ゲートラインを離散走査する放射線画像撮影装置において、画素のリーク電流等によって生じる周期ムラを高い精度で補正できるようにすることを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明に係る放射線画像撮影装置は、
放射線が照射されることで電荷を蓄積する放射線検出素子とスイッチ素子からなる画素が、行列状に複数配列された基板と、
複数のスイッチ素子をオン／オフ駆動する走査線と、
前記スイッチ素子を介して接続された信号線と、
前記複数の画素に蓄積された電荷を、所定行数おきに、画像データの信号値として読み出す読み出し部と、
信号線に流れるリーク電流を取得するデータ取得手段と、
少なくとも、前記電荷の読み出しが所定行数行われた後であって、この後行われる前記電荷の読み出しが所定行数残っている期間中に前記データ取得手段で取得したリーク電流値を含む、三か所以上のリーク電流値に基づいて、前記信号値を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、画素のリーク電流等によって生じる周期ムラを高い精度で補正することができる。

本発明の実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を表す斜視図である。 図１の放射線画像撮影装置に内蔵される放射線検出部の平面図である。 図１の放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。 図１の放射線画像撮影装置の動作を表すタイミングチャートである。である。 図１の放射線画像撮影装置が行う動作のフローチャートである。 図１の放射線画像撮影装置を備えた放射線画像撮影システムの模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

〔放射線画像撮影装置の構成〕
まず、本発明の実施形態に係る放射線画像撮影装置２０の具体的構成について説明する。図１は放射線画像撮影装置２０の斜視図、図２は放射線画像撮影装置２０が備える放射線検出部３の正面図、図３は放射線画像撮影装置２０の概略回路構成を表すブロック図、図４は放射線画像撮影装置２０の一部動作を表すタイミングチャートである。
なお、ここでは、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置を例にして説明するが、本発明は、放射線を検出素子で直接電気信号に変換する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置２０は、図１〜３に示したように、筐体１の他、この筐体１に収納される、シンチレーター２、放射線検出部３、走査駆動部４、読み出し部５、制御部６、記憶部７、通信部８、内蔵電源９Ａ等を備えている。
筐体１の一側面には、図１に示したように、電源スイッチ１１や切替スイッチ１２、インジケーター１３、コネクター８２等が設けられている。

シンチレーター２は、放射線を受けると可視光等の放射線よりも波長の長い電磁波を発するようになっている。
なお、放射線検出部３により多くの電磁波が伝わるように、放射線検出部３と対応する面に反射面を構成してもよい。
また、電磁波の拡散を低減するため、ＣｓＩを用いた柱状結晶とすることも可能である。

放射線検出部３は、図２に示したように、基板３１や、複数の走査線３２、複数の信号線３３、複数の放射線検出素子３４、複数のＴＦＴ３５（スイッチ素子）、複数のバイアス線３６、結線３７等で構成されている。

基板３１は、ガラスや、ベースフィルム、シリコン等の半導体材料等を用いて板状に形成され、シンチレーター２と並行になるよう配置されている。
基板３１上には、複数の放射線検出素子３４が二次元的に配置されている。
放射線検出素子３４の一方の端子には、スイッチ素子であるＴＦＴ３５のドレイン端子が、他方の端子にはバイアス線がそれぞれ接続されている。
走査線３２は、複数のＴＦＴ３５のゲート端子と接続されている。
各信号線３３は、走査線３２と直行する様に配置され、複数のＴＦＴ３５のソース端子と接続されている。
各走査線３２と各信号線３３のそれぞれの端部には、端子３２ａ、３３aが形成され、基板３１から配線を引き出せる構成となっている。

複数のバイアス線３６は、結線３７で接続され、同様に端子３７ａが形成されている。
なお、本実施形態のバイアス線３６は、結線３７で接続する構成としているが、各バイアス線に端子３７ａを構成しても良いし、所定の本数毎に結線３７で接続し、複数の端子３７ａを構成しても良い。結線３７で接続するとバイアス線３６を流れる電流が集中し、配線抵抗による電圧降下が大きくなってしまうが、分割することで、電圧降下を低減する効果が得られる。
また、バイアス線３６は、配線抵抗の影響を低減するため、全面に面形状となるように配置しても良いし、縦横に配置した配線が交差部で接続した井桁形状となるように配置しても良い。

放射線検出素子３４は、当該放射線検出素子に照射された放射線の線量（或いはシンチレーター２で変換された電磁波の光量）に応じた電気信号（電流、電荷）をそれぞれ発生させるもので、例えばフォトダイオードや、フォトトランジスター等で構成されている。なお、構成が異なるＣＣＤ方式で構成してもよい。
各放射線検出素子３４は、複数の走査線３２及び複数の信号線３３によって区画された複数の領域ｒにそれぞれ設けられている。すなわち、本実施形態の放射線検出素子３４は、二次元状（マトリクス状）に分布するよう配列されている。領域ｒが画素に相当し、放射線検出素子３４とＴＦＴ３５から構成されている。筐体１に収納された放射線検知部３の各放射線検出素子３４は、シンチレーター２と対向するようになっている。

ＴＦＴ３５は、放射線検出素子３４と同様、複数の領域ｒにそれぞれ設けられている。各ＴＦＴ３５は、ゲート電極が近接する走査線３２に、ソース電極が近接する信号線３３に、ドレイン電極が同じ領域ｒ内の放射線検出素子３４にそれぞれ接続されている。このため、放射線検出素子３４は、走査線３２や信号線３３と間接的に接続されることとなる。
なお、ＴＦＴ３５は、複数の領域ｒの内の幾つかに対しては、放射線検出素子３４と信号線３３を配線で接続し、ＴＦＴ３５を配置しないものを設けてもよい。
また、ＴＦＴ３５のソースとドレインは同じ機能をするため、入れ替えても良い。

また、複数のバイアス線３６は、各信号線３３と信号線３３との間に信号線３３と平行になるように、かつ交差する走査線３２と導通しないように設けられている。
結線３７は、基板３１の縁部において、走査線３２と平行に延びるように設けられている。結線３７には、複数のバイアス線３６が接続されている。また、結線３７の端部には、端子３７ａが形成されている。

走査駆動部４は、図３に示したように、電源回路４１や、ゲートドライバー４２等で構成されている。
電源回路４１は、それぞれ電圧の異なるオン電圧とオフ電圧を生成し、ゲートドライバー４２に供給するようになっている。
ゲートドライバー４２は、走査線３２の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧かオフ電圧に切り替えるようになっている。

読み出し部５は、複数の読み出し回路５１や、アナログマルチプレクサー５２、Ａ／Ｄ変換器５３等を備えている。
各読み出し回路５１は、各信号線３３にそれぞれ接続されている。
また、各読み出し回路５１は、積分回路５１ａと相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳ回路）５１ｂ等で構成されている。

積分回路５１ａは、信号線３３に放出された電荷を積分し、積分された電荷量に応じた電圧値をＣＤＳ回路５１ｂへ出力するようになっている。
ＣＤＳ回路５１ｂは、信号を読み出す対象の放射線検出素子３４が接続された走査線３２にオン電圧を印可する前（オフ電圧を印加している間）に、積分回路５１ａの出力電圧をサンプリングホールドし、該当の走査線３２にオン電圧を印可して放射線検出素子の信号電荷を読み出し、該当の走査線３２にオフ電圧を印加した後の積分回路５１ａの出力電圧の差分を出力するようになっている。
なお、信号電荷を読み出した後の積分回路５１ａの出力電圧もサンプリングホールドして差分するようにしても良い。

アナログマルチプレクサー５２は、ＣＤＳ回路５１ｂから出力された複数の差分信号を一つずつＡ／Ｄ変換器５３へ出力するようになっている。なお、複数の画素から１つの画素（例えば、４画素を平均化した１画素）を生成するため、入力された複数の入力信号のうち２つ以上をＡ／Ｄ変換器５３へ出力できるようにしても良い。
Ａ／Ｄ変換器５３は、入力されたアナログ電圧値の画像データをデジタル値の画像データに順次変換するようになっている。なお、アナログマルチプレクサー５２を利用する構成だけでなく、ＣＤＳ回路毎にＡ／Ｄ変換機を構成してもよい。

制御部６は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で構成されている。なお、専用の制御回路で構成されていてもよい。
制御部６は、所定の検知方式により放射線の照射開始を検知するようになっている。すなわち、制御部６は本発明における検知手段をなす。具体的な検知方法は特に限られるものでは無いが、例えば、図示しない放射線センサーや読み出し部５からの信号や、バイアス電源９Ｂの電流変化に基づいて行うようにすることができる。

記憶部７は、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリー、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成されている。
通信部８は、アンテナ８１やコネクター８２を介して外部と無線方式や有線方式で通信を行うようになっている。
内蔵電源９Ａは、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタ等で構成され、放射線検知部３や走査駆動部４等に電力を供給するようになっている。

このように構成された放射線画像撮影装置２０は、以下のような基本動作を行う。
まず、電源スイッチ１１が入れられると、バイアス電源から結線３７やバイアス線３６を介して、各放射線検出素子３４に逆バイアス電圧を印加する。また、読み出し回路５を介して、信号線に基準電圧を印可する。

そして、図４に示したように、暗電荷リセットを開始する。具体的には、走査駆動部４から一番上のゲートラインＬ１上の各ＴＦＴ３５にオン電圧をそれぞれ印加し、放射線検出素子３４に、信号線に印可された基準電圧とバイアス線に印可されたバイアス電圧の差の逆バイアス電圧を印可することにより、ゲートラインＬ１に蓄積された暗電荷を信号線３３に放出させる。以降、一番上（最も一端側）のゲートラインＬ１から下方（他端側）に向かってＮ行おき（図４は２行おきの場合）にゲートラインＬｘの暗電荷のリセットを行う。そして、下方に存在するゲートラインＬｘがＮ行未満となったら、今度はまだ暗電荷リセットがされていない中で最も上のゲートラインＬｘからＮ行おきに暗電荷リセットを行う。以降、この一連の動作を全てのゲートラインＬｘがリセットされるまで繰り返す。全てのゲートラインＬｘの暗電荷リセットを行ったら、再度最も上のゲートラインＬ１から暗電荷リセットを行う。

この暗電荷リセットが繰り返されている途中のあるタイミング（図４では３行目のゲートラインＬ３の暗電荷リセットを行っているとき）で、放射線照射装置１０から放射線が照射されると、放射線画像撮影装置２０は、内蔵しているＡＥＤ機能を用いて放射線の照射を検知する。このＡＥＤ機能は、例えば、信号線を流れる電流の増加分を積分して閾値以上になったことで判定するため、放射線照射が検知判定できるまで、時間遅れが生じる（図４では７行目のゲートラインＬ７の暗電荷リセットを行っているとき）。そして、放射線の照射を検知したことに基づいて、リセット処理を終了し、少なくとも診断画像に用いる領域の走査線へのオン電圧の印加を停止して電荷蓄積状態に移行する。すなわち、放射線の照射により各放射線検出素子３４内で発生した電荷を各画素ｒ内に蓄積する。

放射線の照射が終了した後は、画像データの読み出しを開始する。具体的には、放射線の照射を検知したときに暗電荷リセットを行っていたゲートライン（図４ではゲートラインＬ７）の次に走査するＮ行下方のゲートラインＬｘ（図４ではＬ９）（Ｎ行下方のゲートラインが無い場合、次に走査するｎ／Ｎ周目の上からｎ番目のゲートラインＬｎ）から暗電荷リセットと同じ流れで、Ｎ行おきにゲートライン上の各ＴＦＴ３５にオン電圧を印加し、ゲートラインＬｘに蓄積された電荷を信号線３３に放出させる。
なお、画像データの読み出しは、暗電荷リセットを行っていたゲートラインの次に走査するゲートラインではなく、例えば最初のラインＬ１から開始する等、走査のパターンから外れたゲートラインＬｘから始めるようにしてもよい。

そして、各読み出し回路５１の積分回路５１ａが信号線３３に放出された電荷を積分し、積分した電荷の量に応じた電圧値を出力する。そして、ＣＤＳ回路５１ｂが、アナログ電圧の画像データを出力する。出力された各画像データは、アナログマルチプレクサー５２を介してＡ／Ｄ変換器５３に順次送信される。そして、Ａ／Ｄ変換器５３が、アナログマルチプレクサー５２から出力されたアナログ値の画像データをデジタル値の画像データに順次変換する。こうして、画像データの読み出しが行われる。つまり、読み出し部５が、複数の画素ｒに蓄積された電荷を、所定行数おきに、画像データの信号値として読み出す。
そして、読み出したデジタル値の画像データに、必要に応じてオフセット成分を減算する等の補正処理を施し、記憶部７に順次保存する。

〔信号値の補正〕
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置２０が行う画素信号値の補正について説明する。以下、記載するリーク電流とは、静的リーク電流成分、ＰＤ順方電流成分、ＰＤラグ成分で構成される電流である。図５は、放射線画像撮影装置２０が行う動作のフローチャートである。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置２０の制御部６は、上述した基本動作の合間に、図５に示した動作（図５の一部ステップは上記基本動作）を行う。具体的には、暗電荷リセットを繰り返し（ステップＳ１）、放射線の照射を検知した（オン電圧の印加を停止した）後（ステップＳ２）、画素から信号電荷を読み出す前にリーク電流値を取得する補正データ取得（前期リーク量Ａ測定）を行う（ステップＳ３）。

次に、中期リーク量Ｂｎ測定のステップＳ４からステップＳ６について説明する。
略１／Ｎ周分のゲートラインの画素から信号値を読み出す（ステップＳ４）。
次にリーク電流値を取得する補正データ取得により中期リーク量Ｂｎ（Ｂ１）測定をする（ステップＳ５）。
次にステップＳ６の終了判定で、Ｎ＝２の場合はここで終了判定となり、ステップＳ７に移行する。
Ｎ＞２の場合は、更に略１／Ｎ周、トータルで略２／Ｎ周分のゲートラインの画素から信号値を読み出し（ステップＳ４）、リーク電流取得する補正データ取得により中期リーク量Ｂｎ（Ｂ２）測定をする（ステップＳ５）ことをステップ６の終了判定が成立するまで繰り返す。
ステップ７では、残りのゲートラインの画素から信号値を読み出し、全てのゲートラインの画素から信号値を読み出す。
ステップ８では、リーク電流取得する補正データ取得により後期リーク量Ｃ測定をする。

つまり、Ｎ＝２の場合、中期リーク量Ｂｎ測定は全てのゲートラインの画素から信号値を読み出す期間の中で１回だけであり、そこで測定されるのは中期リーク量Ｂ_１のみとなる。一方、Ｎ≧３の場合には、中期リーク量Ｂｎ測定は複数回あり、中期リーク量Ｂ_１・・Ｂ_Ｎ−１がそれぞれ測定される、すなわち、ステップＳ６において、ｎ＝Ｎ−１に達したと判定されるまでステップＳ４，Ｓ５が繰り返されることとなる。

このように、本実施形態の放射線画像撮影装置２０は、放射線の照射を検知してから少なくとも三つの時点で補正データ取得によりリーク電流値の測定を行う。
なお、補正データ取得（前期リーク量Ａ測定、中期リーク量Ｂｎ測定、後期リーク量Ｃ測定）におけるリーク電流値の測定はそれぞれ複数回行い、得られた複数の測定値の平均値、中央値、最頻値の何れかを計算したものを前期リーク量Ａ、中期リーク量Ｂ、後期リーク量Ｃとするのが好ましい。こうすることで、ノイズの影響を低減することができる。なお、ここでは、リーク電流値に適当な閾値を設け異常値をリーク量計算から除外する、あるいはある回数目に測定したデータのみに限定してリーク量を計算する、といった方法でノイズの影響を低減してもよい。
また、複数回の測定を行う代わりに、読み出し部５の駆動タイミングを変更し、リーク電流を積分する時間を例えば２倍に伸ばして、２で除算してノイズの影響を低減しても良い。

また、前期リーク量Ａの測定は、画素から信号電荷を読み出す前に限定されるものではなく、数ライン程度の読み出しが行われた後でも差し支えない。また、後期リーク量Ｃの測定は、全てのゲートラインの画素から信号値を読み出した後に限定されるものではなく、数ライン程度の画素の読み出しが残っている状態でも差し支えない。例えば、ゲートラインの総数が１１本で、Ｎ＝２ラインおきに（１ライン飛ばしで）離散走査する場合には、以下のようなパターンが考えられる。
・読み出し開始前、ゲートラインＬ_９の読み出し（５ライン分）後、及びゲートラインＬ_８の読み出し（１０ライン分）後（１ライン分の読み出しが残っている状態）に測定
・読み出し開始前、ゲートラインＬ_９の読み出し後、及び読み出し終了（１１ライン全て）後に測定
・読み出し開始前、ゲートラインＬ_１１の読み出し（６ライン分）後、及び読み出し終了後に測定
・ゲートラインＬ_１の読み出し（１ライン分）後、ゲートラインＬ_１１の読み出し後、及び読み出し終了後に測定

また、制御部６は、各リーク量Ａ〜Ｃを測定すると、各リーク量Ａ〜Ｃ及び下記式（１），（２）を用いて補正データｂ´，ｃ´をそれぞれ算出する（ステップＳ９）。
（１）補正データｂ_ｎ´＝中期リーク量Ｂ_ｎ−前期リーク量Ａ×ｎ／Ｎ
（２）補正データｃ´＝後期リーク量Ｃ
なお、Ｎ≧３の場合であって、中期リーク量Ｂ_ｎを複数測定した場合には、補正データｂ_ｎ´も複数算出する。補正データｂ_ｎ´が多いほど補正の精度を向上させることができる。

仮に、リーク電流が、線形に減少していくと考えた場合、途中のｎ／Ｎ周目の終わりに測定される中期リーク量Ｂ_ｎは、前期リーク量Ａの比率、すなわち、前期リーク量Ａ×ｎ／Ｎで表される。例えば、Ｎ＝２であれば、中期リーク量Ｂ_１＝前期リーク量Ａ／２となる。このため、上記式（１）によって得られる補正データｂ´は、リーク電流値の非線形成分ということになる。
また、リーク電流が、線形に減少していくと考えた場合、後期リーク量Ｃは信号の読み出しが終了した後になるのでほぼ０になる。すなわち、後期リーク量Ｃとして０より大きな数値が測定された場合、それがそのままリーク電流の非線形成分であるとみなすことができる。このため、上記式（２）によって得られる補正データｃ´は、読み出し後期におけるリーク電流値の非線形成分ということになる。

次に、制御部は、下記式（３）を用いて静的リーク量変換係数αを求める。この係数は、画素の信号値の何倍がリーク電流として信号線に流れ出すかを表したものである。
（３）静的リーク量変換係数α（Ｘ）＝リーク量Ａ（Ｘ）／Ｓ_ｓｕｍ（Ｘ）
・Ｓ_ｓｕｍ（Ｘ）：ある信号線Ｘ上の全画素の信号値の積算値
なお、Ｓ_ｓｕｍ（Ｘ）は、１／Ｎ周分の画素の信号値の積算値を求めＮ倍した値で求めても良い。例えば、Ｎ＝２の場合は、Ｌ１の画素の信号値＋Ｌ３の画素の信号値＋・・・で求め、２倍することで、処理時間を短縮することが可能である。
また、静的リーク量変換係数αは、信号線毎に求めても良いし、補正対象の信号線の平均値や中央値から全ての信号線に共通のものとして求めても良い。
また、Ｓ_ｓｕｍ（Ｘ）がある閾値以下の場合は、リーク電流等が小さく補正しなくても周期ムラが視認できないため、補正を行わない補正対象でない信号線としても良い。

次に、制御部は、算出した補正データｂ´，ｃ´及び下記式（４）又は（５）を用いて減衰係数κを算出する（ステップＳ１０）。この減衰係数κは、ゲートラインを１本読み出す度に非線形成分が減衰する割合である。なお、式（４）はＮ＝２の場合に、式（５）はＮ≧３の場合にそれぞれ用いる。
（４）減衰係数κ＝｛（補正データｃ´−補正データｂ_１´）／補正データｂ´｝∧（１／補正データ取得間ゲートライン数）
（５）減衰係数κ＝｛（補正データｂ_ｎ´−補正データｂ_ｎー１´）／補正データｂ_ｎ−１´｝∧（１／補正データ取得間ゲートライン数）
・補正データ取得間ゲートライン数：中期リーク量Ｂ_ｎ（Ｂ_ｎ―１）を取得してから後期リーク量Ｃ（中期リーク量Ｂ_ｎ）を取得するまでに走査（画像取得）したゲートラインの数
なお、減衰係数κは、ｅｘｐ（−ｔ／τ）（τ；時定数、ｔ：ゲート走査時間）に相当する。従って、時定数τを求めた補正演算に変形することも可能である。

減衰係数κの算出において、Ｎ≧２かつＮが偶数の場合は、下記式（４´）を用いて演算しても良い。
（４’）減衰係数κ＝｛（補正データｃ´−補正データｂ_ｎ／２´）／補正データｂ´｝∧（１／補正データ取得間ゲートライン数）
なお、減衰係数κは、上記に限定するものではなく、同様の考え方で算出できれば良い。
また、減衰係数κは、信号線毎にκ（Ｘ）として求めても良いし、共通のκとして求めてもよい。
また、共通のκを求める際には、補正対象でない信号線は除いて求めた方が好ましい。

また、Ｎ≧３の場合には、減衰係数κは複数演算できるので、複数の平均値を求めたり、重み付けをしたりして求めても良い。具体的には、ｂ_２’とｂ_１’から求めたκ１と、ｃ’とｂ_２’から求めたκ２を用いて、平均値のκを求めたり、重み付けとしてκ１×３／４＋κ２×１／４としたりして求めることができる。κ１の重みを大きくしているのは、κ１の方がκ２より精度が高めにでる結果から決めている。
減衰係数κは、例えば、上限値を１、下限値を０．９の様に、範囲を限定することが好ましい。減衰係数κは、温度により変化するため、使用の下限温度から上限温度での評価で得られた結果から範囲を求めることが可能である。

また、制御部６は、ステップＳ１０においてステップＳ９で求めた減衰係数κ及び下記式（６）を用いて、時間変化特性の変換係数βを算出する。この変換係数βは、ＰＤ順方向成分やＰＤラグ成分と呼んでいる成分へ変換するための係数である。
ここで、ＰＤラグ成分について説明する。放射線検出素子であるＰＤを構成する画素から信号電荷を読み出すと、信号電荷に応じた電流Ｉ_Ｌ（ｔ）が発生する。この電流は時間経過とともに減衰する特性を持っている。この電流のＰＤ部の容量ＣｐｄとＴＦＴのソース−ドレイン間の容量Ｃｓｄの略容量比に応じた電流Ｉ_Ｌ（ｔ）Ｃｓｄ／（Ｃｐｄ＋Ｃｓｄ）が信号線に流れる。これをＰＤラグ成分と呼ぶ。

変換係数βの説明に戻る。変換係数β算出の仕方は任意であり、例えば、適当な初期値β_０（β_０≠０）を設定して算出する方法がある。この場合、後述の式（９）を用いて仮後期リーク量Ｃ_０を算出し、後期リーク量Ｃと一致させるように求めてもよいし、仮中期リーク量Ｂｎ_０と仮後期リーク量Ｃ_０を算出し、中期リーク量Ｂｎと後期リーク量Ｃとの誤差が最小となるように求めてもよい。
（６）Ｈ（Ｘ，Ｙ）＝β_０×Ｓ_ｏｒｇ（Ｘ，Ｙ）＋κ×Ｈ（Ｘ，Ｙ−Ｎ）

例えば、Ｎ＝２の場合に、Ｈ（Ｘ，−１）＝０と初期化する。すると、式（６）を用いた演算は、以下のようになる。
（６）Ｈ（Ｘ，１）＝β_０×Ｓ_ｏｒｇ（Ｘ，１）＋κ×Ｈ（Ｘ，−１）
（６）Ｈ（Ｘ，３）＝β_０×Ｓ_ｏｒｇ（Ｘ，３）＋κ×Ｈ（Ｘ，１）
そして、１／Ｎ周目の位置で、Ｈ（Ｘ，Ｍ／Ｎ）であるＨ（Ｘ，Ｍ／２）と補正データｂ_１’の比である補正データｂ１’／Ｈ（Ｘ，Ｍ／２）をβ_０に掛ければ、βを求めることができる。ここで、Ｍは画素から信号を読み出す総走査数を表す。
なお、Ｎ／Ｎ周目の位置で、Ｈ（Ｘ，Ｍ）と補正データｃ’の比である補正データｃ’／Ｈ（Ｘ，Ｍ）をβ_０に掛けて、βを求めても良い。
また、上記の複数点の値に、最小二乗法を用いて線形近似して、βを求めてもよい。
また、変換係数βは、信号線毎にβ（Ｘ）と求めても良いし、共通のβとして求めても良い。
また、共通のβを求める際に、補正対象でない信号線は除いて求めた方が好ましい。

次に、制御部は、下記式（７）を用いてリーク電流成分の補正を行う（ステップＳ１１）。すなわち、画像劣化量補正後の画素信号値Ｓ_ｃｏｒ（Ｘ，Ｙ）を画素ごとに算出する。
（７）Ｓ_ｃｏｒ（Ｘ，Ｙ）＝Ｓ_ｏｒｇ（Ｘ，Ｙ）−｛Ｓ_{ｌｅａｋ１}（Ｘ，Ｙ）＋Ｓ_{ｌｅａｋ２}（Ｘ，Ｙ）｝
・Ｓ_ｏｒｇ（Ｘ，Ｙ）；実際に読み出した画素信号値
・Ｓ_{ｌｅａｋ１}（Ｘ，Ｙ）；静的リーク成分の補正量
・Ｓ_{ｌｅａｋ２}（Ｘ，Ｙ）；静的リーク成分以外の補正量

上記式（７）におけるＳ_{ｌｅａｋ１}（Ｘ，Ｙ）及びＳ_{ｌｅａｋ２}（Ｘ，Ｙ）は、算出した静的リーク量変換係数α、減衰係数κ、変換係数β及び下記式（８），（９）を用いて算出する。
（８）Ｓ_{ｌｅａｋ１}（Ｘ，Ｙ）＝α（Ｘ）×（Ｓ_ｓｕｍ（Ｘ）−Ｓ_{ｒｅａｄ＿ｓｕｍ}（Ｘ））
（９）Ｓ_{ｌｅａｋ２}（Ｘ，Ｙ）＝κ（Ｘ）×｛β（Ｘ）×Ｓ_ｏｒｇ（Ｘ，Ｙ−Ｎ）＋Ｓ_{ｌｅａｋ２}（Ｘ，Ｙ−Ｎ）｝
・Ｓ_{ｒｅａｄ＿ｓｕｍ}（Ｘ）；ある信号線Ｘ上の読み出し済み（処理したゲートライン）の画素の信号値の積算値
・Ｓ_ｓｕｍ（Ｘ）；ある信号線Ｘ上の全ての画素の信号値の積算値

こうして得られる補正後の画素信号値Ｓ_ｃｏｒ（Ｘ，Ｙ）は、各時点で取得した三つ以上のリーク量Ａ，Ｂ_ｎ，Ｃに基づいて演算した値である。すなわち、制御部６は、本発明における補正手段をなす。
そして、制御部６は、算出した画像劣化量補正後の画素信号値を用いて画像データを生成する（ステップＳ１２）。
なお、上記の補正は、放射線画像撮影装置２０の制御部６ではなく、コンソール３０上で行っても良い。

（変形例）
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態の説明では特に触れなかったが、上記の処理に先立ち、補正の有無を判断するようにしてもよい。すなわち、リーク量Ａ〜Ｃ、あるいは補正データｂ´、ｃ´と、記憶部に記憶された所定の閾値とを比較し、リーク量Ａ〜Ｃ、あるいは補正データｂ´、ｃ´が閾値よりも低い（以下でもよい）と判断した場合に、信号値の補正を行わないようにすることもできる。このようにした場合、制御部６は、本発明における比較手段をなすことになり画像補正を省略することでき、リーク電流が少ない場合に画像の表示を早めることもできる。

また、放射線照射の終了から読み出しの開始までに、待ち時間を設けることが好ましい。具体的には、検知手段が放射線照射の終了を検知してからの時間を測定するタイマー等の測定手段を備え、時間の測定を開始してから所定時間経過後に、初期リーク量Ａの取得を開始するようにする。具体的な待ち時間の長さは、０．１秒以上とするのが好ましい。
このような待ち時間を設けるのは、放射線検出素子に照射された放射線の照射量が大きく、放射線検出素子部に蓄積できる電荷以上の電荷が発生すると、放射線検出素子であるＰＤに順方向電位が発生する。放射線照射中は電荷の発生速度である電流とＰＤの順方向電位による順方向電流が釣り合う順方向電位まで上昇し収束する。放射線照射が終了すると、電荷の発生がなくなり、ＰＤの順方向電位による順方向電流が流れる。この順方向電流Ｉ_ＦのＰＤ部の容量ＣｐｄとＴＦＴのソース−ドレイン間の容量Ｃｓｄの略容量比に応じた電流Ｉ_Ｆ×Ｃｓｄ／（Ｃｐｄ＋Ｃｓｄ）が信号線に流れる。厳密には、他の寄生容量も考慮した電流が流れる。ダイオードの順方向電流の式とＰＤ部の容量Ｃｐｄ等を用いて、減衰関数を求め、適した待ち時間を求めることも可能である。
この順方向電流による信号線電流は、放射線照射直後の特性は指数関数とずれが大きい。しかし、待ち時間を設けることで、順方向電流が収まってくるだけでなく、指数関数からの誤差も小さくなり、より正確な補正を行うことができる。

また、信号線を流れるリーク電流以外に、周期ムラが生じることを研究により突き止めており、この補正を併せて行うようにしても良い。具体的には、放射線検出素子と隣接する走査線上の放射線検出素子間の寄生容量により、上下に隣接する走査線の画素から読み出しを行っていない場合の信号値Ａと、上下に隣接する走査線の何れか一方の画素のみ読み出しを行っている場合の信号値Ｂと、上下に隣接する走査線の両方の画素から読み出しを行っている場合の信号値Ｃとすると、Ａ＝Ｂ×α，Ｃ＝Ｂ／αの関係となる。従って、固定の補正係数αを用いて、補正することが可能である。

〔放射線画像撮影システムの構成〕
次に、上記放射線画像撮影装置２０を用いて構成した放射線画像撮影システム１００の構成について説明する。図６は、放射線画像撮影システム１００の模式図である。

本実施形態の放射線画像撮影システム１００は、図６に示したように、放射線照射装置１０や、放射線画像撮影装置２０、コンソール３０、中継器４０等で構成されている。
また、放射線画像撮影システム１００には、必要に応じて、図示しない放射線科情報システム（Radiology Information System、ＲＩＳ）や、画像保存通信システム（Picture Archiving and Communication System：ＰＡＣＳ）等が接続される。

放射線照射装置１０は、放射線源１０ａや、ジェネレーター１０ｂ、操作卓１０ｃ等を備えている。
放射線源１０ａは、放射線を生成可能な図示しない回転陽極や回転陽極に電子ビームを照射するフィラメント等を有している。
ジェネレーター１０ｂは、放射線源１０ａが設定された管電圧や管電流、照射時間（ｍＡｓ値）等に応じた線量の放射線を照射するように制御する。
操作卓１０ｃは、放射線技師等のユーザーが操作可能な曝射スイッチ１０ｄを備えている。そして、操作卓１０ｃは、曝射スイッチ１０ｄが操作されたことに基づいて、ジェネレーター１０ｂに対し放射線の照射開始等を指示するようになっている。

放射線画像撮影装置２０は、放射線が照射されたことを自ら検知する非連携方式のものとなっており、放射線照射装置１０から放射線の照射を受けると、画像データを読み出し、その画像データを外部（コンソール３０等）へ送信するようになっている。
なお、放射線画像撮影装置２０の詳細については後述する。

コンソール３０は、コンピューターや専用の装置等で構成されており、図示しない制御部や、記憶部等の他、表示部３０ａ、操作部３０ｂ等を備えている。
表示部３０ａは、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等で構成されている。
操作部３０ｂは、マウスやキーボード、タッチパネル等で構成されている。

中継器４０は、放射線画像撮影装置２０とコンソール３０の間で、無線方式や有線方式での通信等を中継するためのアクセスポイントやハブの機能を備えている。
なお、中継器４０を介すことなく、放射線画像撮影装置２０とコンソール３０間で直接に送受信するように構成してもよい。

このように構成された放射線画像撮影システム１００は、ユーザーが曝射スイッチ１０ｄを操作すると、放射線照射装置１０が、操作卓１０ｃで設定した条件で放射線を患者へと照射する。そして、患者の背後に位置する放射線画像撮影装置２０が患者を透過してきた放射線を受け、それに基づいて画像データを読み出し、読み出した画像データを、中継器４０を介してコンソール３０に送信するようになっている。

なお、本実施形態の放射線画像撮影システム１００は、例えば、図６に示したように、固定された放射線照射装置１０と組み合わせることも可能であるし、図示しない回診車と組み合わせて用いることも可能である。

放射線画像撮影システム１００を建物内に設置する場合は、例えば図６に示したように、放射線照射装置１０の放射線源１０ａや、ジェネレーター１０ｂ、放射線画像撮影装置２０、中継器４０等を撮影室Ｒａ内に配置し、放射線照射装置１０の操作卓１０ｃや、コンソール３０等を前室Ｒｂ（操作室等ともいう。）に設置するようにする。その際、放射線画像撮影装置２０を、撮影台（立位撮影用の撮影台５０Ａや臥位撮影用の撮影台５０Ｂ）のカセッテホルダー５０ａに装填して用いるように構成することが可能である。中継器４０を撮影室Ｒａ内に配置することで、コンソール３０を前室Ｒｂに設置しても、無線通信性能を維持したり、有線ケーブルの接続を容易にしたりすることが可能となる。

一方、放射線画像撮影システム１００を回診車と組み合わせる場合は、放射線画像撮影装置２０以外の構成を回診車の本体内に内蔵し、放射線画像撮影装置２０を持ち運べるようにしておく。そして、この回診車を用いて放射線画像の撮影を行う際には、放射線画像撮影装置２０を、例えば、ベッドとその上に横たわる患者との間に差し込んだり、患者にあてがったりする。放射線画像撮影装置２０とコンソール３０間を直接通信することで、中継器４０を必要としない構成としても良いし、図示しない中継器４０を介して通信することも可能である。

１００ 放射線画像撮影システム
１０ 放射線照射装置
１０ａ ジェネレーター
１０ｂ 放射線源
１０ｃ 操作卓
１０ｄ曝射スイッチ
２０ 放射線画像撮影装置
１筐体
１１ 電源スイッチ
１２ 切替スイッチ
１３ インジケーター
２シンチレーター
３放射線検出部
３１ 基板
ｒ 区画された領域（画素）
３２ 走査線
３３ 信号線
３４ 放射線検出素子
３５ ＴＦＴ（スイッチ素子）
３６ バイアス線
３７ 結線
４ 走査駆動部
４１ 電源回路
４２ ゲートドライバー
５ 読み出し部
５１ 読み出し回路
５１ａ 積分回路
５１ｂ 相関二重サンプリング回路
５２ アナログマルチプレクサー
５３ Ａ／Ｄ変換器
６ 制御部
７ 記憶部
８ 通信部
８１ アンテナ
８２ コネクター
９Ａ 内蔵電源
９Ｂ バイアス電源
３０ コンソール
３０ａ 表示部
３０ｂ 操作部
４０ 中継器
５０Ａ，５０Ｂ 撮影台
５０ａ カセッテホルダー

Claims (6)

1. 放射線が照射されることで電荷を蓄積する放射線検出素子とスイッチ素子からなる画素が、行列状に複数配列された基板と、
   複数のスイッチ素子をオン／オフ駆動する走査線と、
   前記スイッチ素子を介して接続された信号線と、
   前記複数の画素に蓄積された電荷を、所定行数おきに、画像データの信号値として読み出す読み出し部と、
   信号線に流れるリーク電流を取得するデータ取得手段と、
   少なくとも、前記電荷の読み出しが所定行数行われた後であって、この後行われる前記電荷の読み出しが所定行数残っている期間中に前記データ取得手段で取得したリーク電流値を含む、三か所以上のリーク電流値に基づいて、前記信号値を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記データ取得手段は、放射線の照射を検知してから所定回数よりも少ない回数の読み出しが行われるまでの間の一時点で、前記リーク電流値を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記データ取得手段は、この後行われる前記電荷の読み出しの残り回数が所定回数よりも少なくなった後の一時点で、前記リーク電流値を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記データ取得手段が取得した前記リーク電流値を所定の閾値と比較する比較手段を備え、
   前記補正手段は、前記比較手段が、前記リーク電流値が前記閾値よりも低いと判断した場合に、前記信号値の補正を行わないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記放射線の照射の有無を検知する検知手段と、
   前記検知手段が放射線を検知しなくなってからの時間を測定する測定手段と、を備え、
   前記データ取得手段は、前記測定手段が時間の測定を開始してから所定時間経過後に、前記リーク電流値の取得を開始することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置と、
   前記放射線画像撮影装置に放射線を照射する放射線照射装置と、を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。

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