JP6951158B2 - 放射線撮像装置、その駆動方法および放射線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置、その駆動方法および放射線撮像システムに関する。

放射線撮像装置のなかには、複数のセンサが配列されたセンサアレイと、各センサを駆動する駆動部と、各センサの信号を水平転送する転送部と、該水平転送された信号の群を画像データとして読み出す読出部とを備えるものがある（特許文献１参照）。この画像データをディスプレイに出力することで、医師等のユーザは放射線画像を観察することができる。

一般に、読出部には１／ｆノイズ（フリッカノイズ）に起因する出力値の変動（揺らぎ）が生じることがあるため、放射線画像には、撮像のタイミングによって異なる度合いの濃淡が生じる場合がある。このことは、放射線画像の品質の低下の原因となりうる。

特許文献１の読出部は、各センサの信号を増幅する差動増幅部（１４１等）、該増幅された信号をアナログデジタル変換する変換部（１５１等）、及び、各センサの信号に基準電圧信号（Ｖｒｅｆ）に応じた信号を加算する加算部（４３１等）を含む。特許文献１によれば、各センサの信号に基準電圧信号に応じた信号を加算することで上記読出部の出力値の変動を補正し、これによって放射線画像の品質を向上させる。

特開２０１４−３０１４９号公報

本発明は、放射線画像の品質を更に向上させるための補正を比較的簡素な構成で実現することを目的とする。

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、放射線を検出可能な複数のセンサが配列されたセンサアレイと、前記複数のセンサの走査を行毎に行うことにより前記センサアレイを駆動する駆動部と、前記駆動部によって駆動された前記センサアレイのセンサからセンサ信号を読み出し、前記センサ信号に基づいてアナログデジタル変換することにより画像データを生成する変換部を含む読出部と、処理部と、を備える放射線撮像装置であって、前記画像データは、第１画像データと第２画像データとを含み、前記読出部は、前記第１画像データを、前記第２画像データに基づいて補正する補正部を含み、前記第１画像データは、放射線が照射された前記センサアレイに対して第１モードにおいて前記複数のセンサのそれぞれから個別に前記読出部へ読み出された前記センサ信号に基づいて生成され、前記第２画像データは、放射線が照射されていない前記センサアレイに対して前記第１モードよりも前記複数のセンサの走査が少ない第２モードにおいて前記複数のセンサから２以上の単位で各センサ信号を合算して、或いは、平均化して１つの信号としてまとめて前記読出部へ読み出された前記１つの信号に基づいて生成され、前記処理部は、放射線が照射されていない状態の前記センサアレイから前記第２モードで画像データを取得する第１動作と、前記第１動作で得られた画像データと基準データとに基づいて補正用データを生成する第２動作と、前記第２動作で生成された補正用データを前記補正部に設定する第３動作と、を行うことを特徴とする。

本発明によれば、放射線画像の品質を向上させることができる。

放射線撮像システムの構成例を説明するための図である。 放射線撮像装置の撮像部を形成する単一の半導体チップの構成例を説明するための図である。 単一のセンサの構成例を説明するための図である。 ビニングモードを実現するための構成例を説明するための図である。 読出部の構成例を説明するための図である。 放射線撮像装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。 各センサの信号の読出方法を説明するためのタイミングチャートである。 放射線撮像装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。 放射線撮像装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図は、構造ないし構成を例示する目的で記載された模式図に過ぎず、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照番号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放射線撮像システムＳＹＳの構成を示すシステムブロック図である。放射線撮像システムＳＹＳは、放射線撮像装置１、演算部２、放射線源３および放射線源制御部４を具備する。放射線撮像装置１は、撮像部１１、読出部１２および処理部１３を備え、このような構成により、放射線源３からの放射線を検出して画像データを生成し、この画像データを演算部２に出力する。

演算部２には、例えばＣＰＵ（中央演算装置）及びメモリを備える汎用コンピュータが用いられ、演算部２には、液晶ディスプレイ等の表示部２１、および、キーボード等の入力端末２２が接続される。演算部２は、放射線撮像装置１から受け取った画像データを表示部２１に出力し、この画像データに基づく放射線画像を表示部２１に表示させる。医師等のユーザは、入力端末２２を用いて、撮像を行うのに必要な情報を演算部２に入力することができる（以下「入力情報」という。）。入力情報は、例えば、患者等の被検者の情報、観察ないし検査の対象部位（組織）を示す情報、静止画あるいは動画等の撮像モードを示す情報、それらの関連情報を含む。

放射線撮像装置１と演算部２とは、通信可能に相互に接続されており、各種制御信号を授受可能である。放射線撮像装置１は、演算部２から、入力端末２２の入力情報に基づいて、例えば、撮像を開始することを示す信号、その撮像に必要な情報を示す信号等を受け取る。また、放射線撮像装置１は、演算部２に対して、例えば、装置１の撮像準備が完了したことを示す信号、放射線の照射の開始の要求を示す信号、放射線の照射の終了の要求を示す信号等を出力する。

放射線源３は、放射線（典型的にはＸ線が用いられるが、アルファ線等の他の電磁波が用いられてもよい。）を発生する。この放射線は、ここでは不図示の被検者を通過し、放射線撮像装置１の撮像部１１に入射する。演算部２は、放射線の照射の開始の要求を示す信号を放射線撮像装置１から受け取ったことに応じて、放射線源制御部４により放射線源３を駆動する。なお、放射線源制御部４は、演算部２の一部として構成されてもよいし、放射線源３に内蔵されてもよい。

放射線撮像装置１において、撮像部１１は、複数の半導体チップＤＩが配列されて構成される。ここでは、複数の半導体チップＤＩが２行×７列で配列された構成を例示するが、この配列の態様に限られるものではない。詳細については後述とするが、各半導体チップＤＩは、光電変換素子（ＣＭＯＳイメージセンサ等）を含むイメージセンサチップである。ここでは不図示とするが、複数の半導体チップＤＩは例えば基台上に配列され、また、基台上には、これら複数の半導体チップＤＩを覆うようにシンチレータが延設される。

読出部１２は、複数の半導体チップＤＩに対応して複数設けられており、各読出部１２は、対応の半導体チップＤＩからの信号の群に基づいて画像データを生成可能である。処理部１３は、複数の読出部１２から複数の画像データをそれぞれ受け取って単一の画像データに合成し、上記演算部２に出力する。処理部１３は、撮像を行う際には、撮像部１１および読出部１２を制御する制御部としても機能する。

処理部１３は、本実施形態ではＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）で構成されるものとするが、処理部１３の機能は、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）等の他の半導体集積回路で実現されてもよい。或いは、処理部１３の機能は、ＣＰＵ及びメモリで実現されてもよい。即ち、本明細書で説明される処理部１３の機能は、ハードウェア及びソフトウェアの何れによっても実現可能である。このことは演算部２についても同様とする。

なお、放射線撮像システムＳＹＳの構成は上述の例に限られるものではなく、各ユニットの機能の一部は他のユニットにより実現されてもよい。例えば、処理部１３の機能の一部は演算部２によって実現されてもよいし、読出部１３の機能の一部は処理部１３によって実現されてもよい。また、必要に応じて付随的に他のユニットが上述の構成に追加されてもよい。

図２は、単一の半導体チップＤＩの構成を示すブロック図である。半導体チップＤＩは、センサアレイ１１０、駆動部１１１および転送部１１２を含む。センサアレイ１１０は、アレイ状に（即ち、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ＳＥを含む。本実施形態では、センサアレイ１１０はｍ行×ｎ列で形成され、ここでは区別のため、第ｉ行かつ第ｊ列に位置するセンサＳＥを「ＳＥ_ｉｊ」と示す（ｉは１〜ｍの任意の整数とし、ｊは１〜ｎの任意の整数とする。）。例えば、第１行かつ第２列に位置するセンサＳＥを「ＳＥ_１２」と示す。なお、以下において、これらを特に区別しない場合には単に「センサＳＥ」と表現する。

駆動部１１１は、センサアレイ１１０の複数のセンサＳＥを行毎に駆動する。本実施形態では、センサアレイ１１０の各行には１以上の信号線１１３が配されており、駆動部１１１は、各行のセンサＳＥを、それらに対して対応の信号線１１３を介して各種駆動信号を供給することで、駆動する。駆動部１１１は、第１行〜第ｍ行を走査可能に或いはこれらを順に選択可能に構成され、垂直走査回路、行選択回路等とも称されうる。駆動部１１１は、例えばシフトレジスタやデコーダを用いて構成されうる。詳細については後述とするが、駆動部１１１は、スタートパルス信号ＶＳＴおよびクロック信号ＣＬＫＶを受け、それらに基づいて行の選択を行う（なお、図中には第１行〜第ｍ行に対応するＶ１〜Ｖｍを示す。）。

詳細については後述とするが、駆動部１１１により駆動された各センサＳＥは、Ｓ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号を出力する。センサアレイ１１０の各列には、列信号線１１４_Ｓ１、１１４_Ｓ２および１１４_Ｎが配されており、上記Ｓ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号は、それぞれ、列信号線１１４_Ｓ１、１１４_Ｓ２および１１４_Ｎを介して出力される。

列信号線１１４_Ｓ１、１１４_Ｓ２および１１４_Ｎは、スイッチＳＷ_Ｈを介して、それぞれ、出力線１１５_Ｓ１、１１５_Ｓ２および１１５_Ｎに接続されている。スイッチＳＷ_Ｈは、転送部１１２からの制御信号に基づいて導通状態／非導通状態に制御される。これにより、第１列〜第ｎ列のＳ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号は、それぞれ、出力線１１５_Ｓ１、１１５_Ｓ２および１１５_Ｎを介して、列毎に順に転送される（水平転送）。転送部１１２は、第１列〜第ｎ列を走査可能に或いはこれらを順に選択可能に構成され、水平走査回路、列選択回路等とも称されうる。詳細については後述とするが、転送部１１２は、スタートパルス信号ＨＳＴおよびクロック信号ＣＬＫＨを受け、それらに基づいて列の選択を行う（なお、図中には第１列〜第ｎ列に対応するＨ１〜Ｈｎを示す。）。

出力線１１５_Ｓ１、１１５_Ｓ２および１１５_Ｎは、スイッチＳＷ_ＣＳを介して、それぞれ、端子Ｅ_Ｓ１、Ｅ_Ｓ２およびＥ_Ｎに接続されている。スイッチＳＷ_ＣＳは、端子Ｅ_ＣＳで受けた制御信号に基づいて導通状態／非導通状態に制御される。これにより、出力線１１５_Ｓ１、１１５_Ｓ２および１１５_Ｎを伝搬するＳ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号は、それぞれ、端子Ｅ_Ｓ１、Ｅ_Ｓ２およびＥ_Ｎを介して、半導体チップＤＩ外に出力される。

図３は、単一のセンサＳＥの構成を示す回路図である。センサＳＥは、大きく３つの部分ＰＳ１〜ＰＳ３に分けられる。第１部分ＰＳ１は、主に、放射線を検出する検出部として作用する。第２部分ＰＳ２は、主に、該検出結果に応じた信号を増幅する増幅部として作用する。第３部分ＰＳ３は、主に、該増幅された信号をサンプリングするサンプリング部として作用する。

第１部分ＰＳ１は、光電変換部ＰＤ、ＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ２、並びに、キャパシタＣ_ＦＤ及びＣ_ＦＤ’を含む。本実施形態では、光電変換部ＰＤにはフォトダイオードが用いられ、アノードは接地電圧に固定され、また、カソードは、キャパシタＣ_ＦＤに接続されると共にトランジスタＭ１を介してキャパシタＣ_ＦＤ’に接続される。また、トランジスタＭ２は、上記カソードと電源電圧ＶＲＥＳとの間に接続される。第１部分ＰＳ１は、このような構成により、２つの感度モード（高感度モード、及び、低感度モード（ダイナミックレンジモード））のそれぞれで、放射線を検出可能である。

本実施形態では、光電変換部ＰＤには放射線に応じた光が入射し、それにより、その光に応じた電荷が発生する。該発生した電荷は、トランジスタＭ１が非導通状態の場合にはキャパシタＣ_ＦＤに転送され、トランジスタＭ１が導通状態の場合にはキャパシタＣ_ＦＤ及びＣ_ＦＤ’の双方に転送される。トランジスタＭ１は、制御信号ＷＩＤＥにより制御され、制御信号ＷＩＤＥがＨレベル（ハイレベル）のとき導通状態となり、制御信号ＷＩＤＥがＬレベル（ローレベル）のとき非導通状態となる。トランジスタＭ１が非導通状態の場合は高感度モードに対応し、キャパシタＣ_ＦＤの電圧が、光電変換部ＰＤで発生した電荷量に応じて変化する。トランジスタＭ１が導通状態の場合は低感度モードに対応し、キャパシタＣ_ＦＤ及びＣ_ＦＤ’が並列接続された状態であるため、これら双方の電圧が、光電変換部ＰＤで発生した電荷量に応じて変化する。

トランジスタＭ２は、制御信号ＰＲＥＳに基づいて、光電変換部ＰＤ、並びに、キャパシタＣ_ＦＤ及びＣ_ＦＤ’（の電圧）をリセット（或いは初期化）する。なお、キャパシタＣ_ＦＤ’は、トランジスタＭ１が導通状態の下でリセットされる。

第２部分ＰＳ２は、ＭＯＳトランジスタＭ３〜Ｍ７、及び、キャパシタＣ_ＣＬを含む。トランジスタＭ３〜Ｍ４は電流源素子と共に、電源電圧‐接地電圧間において直列接続されており、トランジスタＭ４のゲートは、第１部分ＰＳ１の光電変換部ＰＤに接続される（フォトダイオードのカソードに接続される。）。キャパシタＣ_ＣＬは、トランジスタＭ３及びＭ４間のノードｎ１と、他のノードｎ２との間に配される。トランジスタＭ５は、電源電圧ＶＣＬとノードｎ２との間に配される。トランジスタＭ６〜Ｍ７は電流源素子と共に、電源電圧‐接地電圧間において直列接続されており、トランジスタＭ７のゲートはノードｎ２に接続される。

トランジスタＭ３及びＭ６は、制御信号ＥＮに基づいて導通状態／非導通状態に制御される。トランジスタＭ３が導通状態となると、トランジスタＭ４は、そのゲートで受けた信号を増幅する増幅動作を示す。同様に、トランジスタＭ６が導通状態となると、トランジスタＭ７は、そのゲートで受けた信号を増幅する増幅作用を示す。また、トランジスタＭ５は、制御信号ＰＣＬに基づいて導通状態／非導通状態に制御される。トランジスタＭ５が導通状態となると、ノードｎ２（の電圧）がリセットされる。

トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ５及びＭ６が導通状態のとき、キャパシタＣ_ＣＬには回路構成に起因する所定の電圧が発生し、ここで、トランジスタＭ５を非導通状態にすると、キャパシタＣ_ＣＬは該電圧にクランプされる。その後、トランジスタＭ２を非導通状態にすると、トランジスタＭ４は、第１部分ＰＳ１から受けた電圧に応じた電圧をノードｎ１に伝達する。ノードｎ１の電圧変化はキャパシタＣ_ＣＬを介してノードｎ２に伝えられ、トランジスタＭ７は、このノードｎ２の電圧に応じた電圧を、後段の第３部分ＰＳ３に出力する。第２部分ＰＳ２は、このような構成により、第１部分ＰＳ１からの信号を増幅して第３部分ＰＳ３に出力する。

第３部分ＰＳ３は、本実施形態では３つのサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１、Ｕ_ＳＨＳ２及びＵ_ＳＨＮを含む。サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１は、トランジスタＭ８〜Ｍ９、キャパシタＣＳ１、及び、スイッチＳＷ１０を含む。トランジスタＭ８及びキャパシタＣＳ１はサンプルホールド回路を形成し、第２部分ＰＳ２から受けた電圧をサンプリング可能である。このサンプリングは、トランジスタＭ８の導通状態／非導通状態を制御信号ＴＳ１に基づいて切り替えることで実現可能である。スイッチＳＷ１０は、制御信号ＶＳＲに基づいて導通状態／非導通状態に制御される。トランジスタＭ９は、キャパシタＣＳ１の電圧をゲートで受けてソースフォロワ動作を行い、スイッチＳＷ１０を介して、キャパシタＣＳ１の電圧に応じた電圧を「Ｓ１信号」として前述の列信号線１１４_Ｓ１（図２参照）に出力する。

サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２およびＵ_ＳＨＮのそれぞれは、上記サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１同様の構成を有する。即ち、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１２、キャパシタＣＳ２、及び、スイッチＳＷ１３を含み、これらは、それぞれ、トランジスタＭ８〜Ｍ９、キャパシタＣＳ１、及び、スイッチＳＷ１０同様の動作を行う。トランジスタＭ１１は、制御信号ＴＳ２に基づいて導通状態／非導通状態に制御される。そして、トランジスタＭ１２は、キャパシタＣＳ２の電圧に応じた電圧を「Ｓ２信号」として列信号線１１４_Ｓ２に出力する。

同様に、サンプリング部Ｕ_ＳＨＮは、トランジスタＭ１４〜Ｍ１５、キャパシタＣＮ、及び、スイッチＳＷ１６を含み、これらは、それぞれ、トランジスタＭ８〜Ｍ９、キャパシタＣＳ１、及び、スイッチＳＷ１０同様の動作を行う。トランジスタＭ１４は、制御信号ＴＮに基づいて導通状態／非導通状態に制御される。そして、トランジスタＭ１５は、キャパシタＣＮの電圧に応じた電圧を「Ｎ信号」として列信号線１１４_Ｎに出力する。

このような構成により、本実施形態では、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１は、高感度モードにおける第２部分ＰＳ２からの信号をＳ１信号としてサンプリングする。また、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２は、低感度モードにおける第２部分ＰＳ２からの信号をＳ２信号としてサンプリングする。また、サンプリング部Ｕ_ＳＨＮは、制御信号ＰＣＬを導通状態としたときの第２部分ＰＳ２の出力信号（即ち、リセットされた第２部分ＰＳ２の出力信号）をＮ信号としてサンプリングする。なお、高感度モード／低感度モードは、第１感度モード／第２感度モード等と称されてもよい。

以上で説明されたトランジスタＭ１等は、本実施形態では何れもＮＭＯＳトランジスタとするが、他の実施形態として、それらの一部／全部にＰＭＯＳトランジスタが用いられてもよいし、或いは、他の構造のトランジスタが用いられてもよい。

ここで、本実施形態では、上述のセンサＳＥが配列されて成るセンサアレイ１１０は、２以上のセンサＳＥの信号をまとめて出力可能な「ビニングモード」を動作モードとして有する。例えば、互いに隣り合う２つのセンサＳＥの間にはスイッチが配されており、これにより、一方のセンサＳＥのＳ１信号と他方のセンサＳＥのＳ１信号とをまとめて（合算して、或いは、平均化して）１つの信号として出力可能となっている。同様に、一方のセンサＳＥのＳ２信号と他方のセンサＳＥのＳ２信号とをまとめて１つの信号として出力可能であり、また、一方のセンサＳＥのＮ信号と他方のセンサＳＥのＮ信号とをまとめて１つの信号として出力可能である。

図４（Ａ）は、上記ビニングモードを実現するためのセンサアレイ１１０の構成の一例を示す図である。本実施形態では、複数のセンサＳＥは、２行×２列の４つの単位で、Ｓ１信号、Ｓ２信号及びＮ信号のそれぞれについて合算可能に、スイッチで相互に接続される。例えば、図中に示されるように、列方向で隣り合う２つのセンサＳＥは、スイッチとしてのトランジスタを含む接続部９１で接続されている。

図４（Ｂ）は、上記接続部９１の構成を説明するための図である。ここでは、センサＳＥ_１１及びＳＥ_２１の間の接続部９１を例として説明する。接続部９１は、センサＳＥ_１１における第３部分ＰＳ３のサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１と、センサＳＥ_２１における第３部分ＰＳ３のサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１とを接続する。具体的には、接続部９１は、センサＳＥ_１１のキャパシタＣＳ１と、センサＳＥ_２１のキャパシタＣＳ１とを接続する。接続部９１は、トランジスタＭ９１１及びＭ９１２を含んでおり、これらが導通状態となることで、センサＳＥ_１１のＳ１信号と、センサＳＥ_２１のＳ１信号とを、１つの信号にまとめることができる。トランジスタＭ９１１及びＭ９１２は、制御信号ＡＤＤ０に基づいて導通状態／非導通状態に制御される。

ここでは図を見やすくするため、センサＳＥ_１１及びＳＥ_２１の２つのサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１を接続する接続部９１を示したが、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２についても同様に接続部９１が配され、また、サンプリング部Ｕ_ＳＨＮについても同様に接続部９１が配される。これにより、センサＳＥ_１１のＳ２信号と、センサＳＥ_２１のＳ２信号とを、１つの信号にまとめることができ、また、センサＳＥ_１１のＮ信号と、センサＳＥ_２１のＮ信号とを、１つの信号にまとめることができる。

再び図４（Ａ）を参照すると、複数のセンサＳＥは、更に、制御信号ＡＤＤ１で制御される接続部９１により、４行×４列の１６個の単位で、各センサ信号（Ｓ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号のそれぞれ）をまとめることが可能に接続され、また、制御信号ＡＤＤ２で制御される接続部９１により、８行×８列の６４個の単位で、各センサ信号をまとめることが可能に接続される。

上述の構成により上記ビニングモードを実現可能となり、等価的に全てのセンサＳＥの各センサ信号を比較的短い時間で出力可能となる。これに対して、複数のセンサＳＥのそれぞれから個別に各センサ信号を読み出す動作モードを、本明細書では「通常モード」と称する。

例えば、通常モードで各センサ信号を読み出す場合（複数のセンサＳＥのそれぞれから個別に各センサ信号を読み出す場合）、制御信号ＡＤＤ０〜ＡＤＤ２は何れもＬレベルに設定される。例えば、２行×２列の４個の単位で各センサ信号をまとめて読み出すビニングモードでは、制御信号ＡＤＤ０はＨレベルに設定され、制御信号ＡＤＤ１及びＡＤＤ２はＬレベルに設定される。例えば、４行×４列の１６個の単位で各センサ信号をまとめて読み出すビニングモードでは、制御信号ＡＤＤ０及びＡＤＤ１はＨレベルに設定され、制御信号ＡＤＤ２はＬレベルに設定される。例えば、８行×８列の６４個の単位で各センサ信号をまとめて読み出すビニングモードでは、制御信号ＡＤＤ０〜ＡＤＤ２は何れもＨレベルに設定される。

図５は、読出部１２の構成を示す図である。読出部１２は、差動増幅部１２１、変換部１２２および補正部１２３を含む。差動増幅部１２１は、反転入力端子（図中において「−」で示された入力端子）、及び、非反転入力端子（図中において「＋」で示された入力端子）を含み、これらで受けた２つの信号値の差を増幅可能である。

本実施形態では、差動増幅部１２１の反転入力端子には、半導体チップＤＩの端子Ｅ_Ｓ１からスイッチＭ５０を介して出力されたＳ１信号、又は、半導体チップＤＩの端子Ｅ_Ｓ２からスイッチＭ５１を介して出力されたＳ２信号が、入力される。即ち、Ｓ１信号およびＳ２信号は、選択的に、差動増幅部１２１の反転入力端子に入力される。スイッチＭ５０及びＭ５１は、制御信号Ｔ_ＲＯ１及びＴ_ＲＯ２に基づいて導通状態／非導通状態に制御される。また、差動増幅部１２１の非反転入力端子には、半導体チップＤＩの端子Ｅ_Ｎから出力されたＮ信号が入力される。

このような構成により、スイッチＭ５０が導通状態かつスイッチＭ５１が非導通状態のとき、Ｓ１信号とＮ信号との差に応じた信号が出力され、これにより、センサＳＥの構成に起因するノイズ成分（Ｎ信号相当の成分）が、Ｓ１信号から除去される。また、スイッチＭ５０が非導通状態かつスイッチＭ５１が導通状態のとき、Ｓ２信号とＮ信号との差に応じた信号が出力され、これにより、センサＳＥの構成に起因する上記ノイズ成分が、Ｓ２信号から除去される。

変換部１２２は、本実施形態では、差動増幅部１２１の出力信号をクロック信号ＡＤＣＬＫに基づいてアナログデジタル変換（ＡＤ変換）するアナログデジタルコンバータである。変換部１２２は、該ＡＤ変換された信号を端子ＡＤＯＵＴから前述の処理部１３（図１参照）に出力する。なお、変換部１２２には、例えばシリアルパラレル変換等、データ転送のための変換処理を行う機能が設けられてもよい。

補正部１２３は、変換部１２３１、増幅部１２３２および加算部１２３３を含む。本実施形態では、変換部１２３１は、処理部１３から端子ＤＡＩＮで受けたデジタル信号をクロック信号ＤＡＣＬＫに基づいてデジタルアナログ変換（ＤＡ変換）を行うデジタルアナログコンバータである。増幅部１２３２は、該ＤＡ変換された信号を増幅する。加算部１２３３は、増幅部１２３２からの信号を、差動増幅部１２１の反転入力端子に入力される信号に加算可能である。詳細については後述とするが、このような構成により、差動増幅部１２１の反転入力端子に入力される上述のＳ１信号あるいはＳ２信号は、差動増幅部１２１に入力される際、補正部１２３により補正されうる。

図６は、放射線撮像装置１の駆動方法を示すタイミングチャートである。図中の横軸は時間軸である。縦軸には、同期信号（「ＳＹＮＣ」とする。）、各種制御信号（制御信号ＥＮ、ＴＳ１、ＴＳ２、ＰＲＥＳ、ＰＣＬ、ＴＮ及びＷＩＤＥ（図３参照）、並びに、制御信号ＡＤＤ０（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照））、読出動作の状態を示す状態信号（「ＲＯ」とする。）、及び、放射線の照射の要求を示す照射要求信号（「ＥＮ＿ＩＲＲ」とする。）を示し、それらの信号レベル（信号の波形）を図中に示す。

本実施形態では、同期信号ＳＹＮＣのＨレベルパルスを受けるたびに１回分の撮像を行って１枚分の放射線画像を取得することで、複数の静止画を取得する、いわゆる連続撮影を行うものとする。

ここでは不図示とするが、前述の制御信号ＡＤＤ１及びＡＤＤ２は何れもＬレベルに固定されているものとする。即ち、本実施形態では、制御信号ＡＤＤ０がＨレベルのとき、センサアレイ１１０は、複数のセンサＳＥの各センサ信号（即ち、Ｓ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号）を２行×２列の４個の単位でまとめて読み出すビニングモードに設定されるものとする。そして、制御信号ＡＤＤ０がＬレベルのとき、センサアレイ１１０は、通常モードに設定されるものとする。

照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲは、演算部２より放射線源制御部４を用いて放射線源３に伝えられる。照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲがＬレベルからＨレベルに変わることは、放射線の照射の開始の要求を示し、照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲがＨレベルからＬレベルに変わることは、放射線の照射の終了の要求を示す。即ち、照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲがＨレベルの間、放射線が照射されているものとする。

また、状態信号ＲＯは、センサアレイ１１０から信号の読出動作を行うか否かを示し、詳細については後述とするが、状態信号ＲＯがＨレベルの間、センサアレイ１１０から信号読出が行われる。即ち、複数のセンサＳＥのそれぞれの各センサ信号は、制御信号ＡＤＤ０がＬレベルかつ状態信号ＲＯがＨレベルの間、通常モードで読み出され、また、制御信号ＡＤＤ０がＨレベルかつ状態信号ＲＯがＨレベルの間、ビニングモードで読み出される。

本実施形態に係る放射線撮像装置１の駆動方法の概要としては、先ず、放射線撮像装置１の起動後に初期設定が行われ、時刻ｔ１００〜ｔ１０４において基準データを準備する。その後、時刻ｔ１０５〜ｔ１１４では、同期信号ＳＹＮＣに応答して１枚分の放射線画像を取得する。より詳細には、時刻ｔ１０５〜ｔ１０９において、放射線非照射状態の下で画像データ（暗画像データ）を取得し、その後の時刻ｔ１１０〜ｔ１１５において、放射線照射状態の下で画像データ（放射線画像データ）を取得する。ここで、時刻ｔ１１０〜ｔ１１５で放射線画像データを読み出す際、時刻ｔ１０５〜ｔ１０９で読み出された暗画像データに基づいて補正する。

以下、本駆動方法の詳細について述べる。

先ず、時刻ｔ１００で、ユーザにより入力端末２２を用いて入力された入力情報に基づいて初期設定が行われる。例えば、放射線撮像装置１内の各ユニットに電源電圧が供給され、各ユニットを適切に動作可能な状態にする。

時刻ｔ１０１では、制御信号ＥＮ、ＰＲＥＳ、ＰＣＬ及びＷＩＤＥがＨレベルになる。これにより、各センサＳＥの第１部分ＰＳ１及び第２部分ＰＳ２がリセットされる。より詳細には、光電変換部ＰＤ並びにキャパシタＣ_ＦＤ及びＣ_ＦＤ’がリセットされ、それらに電圧ＶＲＥＳが供給され、また、ノードｎ２がリセットされ、ノードｎ２に電圧ＶＣＬが供給される。

時刻ｔ１０２では、制御信号ＴＳ１、ＴＳ２、ＴＮ及びＡＤＤ０がＨレベルになる。これにより、各センサＳＥにおいて、第３部分ＰＳ３のサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１、Ｕ_ＳＨＳ２及びＵ_ＳＨＮのそれぞれは初期状態となる。

時刻ｔ１０３では、制御信号ＥＮ、ＴＳ１、ＴＳ２、ＰＲＥＳ、ＰＣＬ、ＴＮ及びＷＩＤＥがＬレベルになる。制御信号ＴＳ１、ＴＳ２及びＴＮがＬレベルとなることで、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１、Ｕ_ＳＨＳ２及びＵ_ＳＨＮのそれぞれには初期状態の信号（即ち、第２部分ＰＳ２のリセット時の信号）がサンプリングされる。また、制御信号ＥＮ、ＰＲＥＳ、ＰＣＬ及びＷＩＤＥがＬレベルとなることで、第１部分ＰＳ１及び第２部分ＰＳ２のリセットが解除される形となる。

また、時刻ｔ１０３では、状態信号ＲＯがＨレベルとなる。時刻ｔ１０３では、制御信号ＡＤＤ０がＨレベルに維持されているため、状態信号ＲＯがＨレベルとなったことに応じて、ビニングモードでの信号読出が開始される。なお、この信号読出の方法の詳細については後述とする。

時刻ｔ１０４では、上記ビニングモードでの信号読出が完了して状態信号ＲＯがＬレベルとなると共に、制御信号ＡＤＤ０がＬレベルになる。時刻ｔ１０３〜ｔ１０４においてビニングモードで読み出されたセンサＳＥの各センサ信号（Ｓ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号）は、読出部１２および処理部１３において画像データとして処理される。ここで、時刻ｔ１０１〜ｔ１０４では、照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲはＬレベルに維持されており、即ち放射線は照射されていない。そのため、ここで得られる画像データは、放射線の検出に基づく光信号ないし信号成分を実質的に有しない。本明細書においては区別のため、放射線非照射状態の下で得られる画像データを「暗画像データ」と表現する。

小括すると、時刻ｔ１０１〜ｔ１０４では暗画像データをビニングモードで取得する。ここで得られた暗画像データを、図中において「Ｄ_０」と示す。このデータＤ_０は、処理部１３において基準データとして保持される。

時刻ｔ１０４の後、比較的長時間が経過した後の時刻ｔ１０５で、同期信号ＳＹＮＣのＨレベルパルスが与えられる。これに応答して、時刻ｔ１０６〜ｔ１０９では、ｔ１０１〜ｔ１０４同様の手順で、暗画像データをビニングモードで取得する。ここで、時刻ｔ１０８では、照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲがＨレベルとなって放射線の照射が開始されるが、このとき、各センサＳＥのサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１、Ｕ_ＳＨＳ２及びＵ_ＳＨＮのそれぞれでは初期状態の信号のサンプリングが完了している。そのため、ここで得られる画像データは暗画像データである。ここで得られた暗画像データを、図中において「Ｄ_Ｎ」と示す。

その後、時刻ｔ１１０では、制御信号ＥＮ及びＴＳ１がＨレベルとなる。制御信号ＥＮがＨレベルとなることで、第２部分ＰＳ２は、第１部分ＰＳ１からの信号（放射線に応じた信号）を増幅して第３部分ＰＳ３に出力する。ここでは制御信号ＷＩＤＥがＬレベルに維持されており、即ちセンサＳＥは高感度モードであるため、第１部分ＰＳ１のキャパシタＣ_ＦＤの電圧に応じた信号が、第２部分ＰＳ２により増幅され、第３部分ＰＳ３に出力される。また、制御信号ＴＳ１がＨレベルとなることで、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１のトランジスタＭ８が導通状態となり、これにより、第２部分ＰＳ２からの電圧（Ｓ１信号相当）がキャパシタＣＳ１に充電される。

時刻ｔ１１１では、照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲおよび制御信号ＴＳ１がＬレベルとなる。照射要求信号ＥＮ＿ＩＲＲがＬレベルとなることで、放射線の照射が終了となる。また、制御信号ＴＳ１がＬレベルとなることで、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１では、キャパシタＣＳ１に充電された上記電圧が保持（或いは固定）され、即ち、Ｓ１信号としてサンプリングされる。

また、時刻ｔ１１１では、制御信号ＷＩＤＥ及びＴＳ２がＨレベルとなる。制御信号ＷＩＤＥがＨレベルとなることで、センサＳＥは低感度モードとなる。より詳しくは、第１部分ＰＳ１においてトランジスタＭ１が導通状態となってキャパシタＣ_ＦＤ及びＣ_ＦＤ’が並列接続された状態となる。そのため、キャパシタＣ_ＦＤ及びＣ_ＦＤ’の合成容量に応じた電圧が発生し、この電圧に応じた信号が、第２部分ＰＳ２により増幅され、第３部分ＰＳ３に出力される。また、制御信号ＴＳ２がＨレベルとなることで、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２のトランジスタＭ１１が導通状態となり、これにより、第２部分ＰＳ２からの電圧（Ｓ２信号相当）がキャパシタＣＳ２に充電される。

時刻ｔ１１２では、制御信号ＴＳ２がＬレベルとなると共に、制御信号ＰＲＥＳ及びＰＣＬがＨレベルとなる。制御信号ＴＳ２がＬレベルとなることで、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２では、キャパシタＣＳ２に充電された上記電圧が保持され、即ち、Ｓ２信号としてサンプリングされる。また、制御信号ＰＲＥＳ及びＰＣＬがＨレベルとなることで、第１部分ＰＳ１及び第２部分ＰＳ２がリセットされる。

時刻ｔ１１３では、制御信号ＴＮがＨレベルとなると共に、制御信号ＰＲＥＳ及びＷＩＤＥがＬレベルとなる。制御信号ＴＮがＨレベルとなることで、サンプリング部Ｕ_ＳＨＮのトランジスタＭ１４が導通状態となり、上記リセットされた第２部分ＰＳ２からの電圧（Ｎ信号相当）がキャパシタＣＮに充電される。また、制御信号ＰＲＥＳ及びＷＩＤＥがＬレベルとなることで、第１部分ＰＳ１のリセットが解除される形となる。

時刻ｔ１１４では、制御信号ＴＮ及びＰＣＬがＬレベルとなる。制御信号ＴＮがＬレベルとなることで、サンプリング部Ｕ_ＳＨＮでは、キャパシタＣＮに充電された上記電圧が保持され、即ち、Ｎ信号としてサンプリングされる。また、制御信号ＰＣＬがＬレベルとなることで、第２部分ＰＳ２のリセットが解除される形となる。

また、時刻ｔ１１４では、状態信号ＲＯがＨレベルとなる。時刻ｔ１１４では、制御信号ＡＤＤ０がＬレベルに維持されているため、状態信号ＲＯがＨレベルとなったことに応じて、通常モードでの信号読出が開始される。

時刻ｔ１１５では、上記通常モードでの信号読出が完了して状態信号ＲＯがＬレベルとなる。時刻ｔ１１４〜ｔ１１５において通常モードで読み出されたセンサＳＥの各センサ信号（Ｓ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号）は、読出部１２および処理部１３において画像データとして処理される。ここで得られる画像データは、放射線の検出に基づく光信号ないし信号成分を有する。以下では、放射線照射状態の下で得られる画像データを「放射線画像データ」と表現し、放射線非照射状態の下で得られる前述の「暗画像データ」と区別する。

小括すると、時刻ｔ１１０〜ｔ１１５では放射線画像データを通常モードで取得する。ここで得られた放射線画像データを、図中において「Ｄ_Ｓ」と示す。

以上の説明では単一のセンサＳＥに着目して、その内部の動作を述べたが、このことは他のセンサＳＥにおいても同様であり、センサレイ１１０を形成するｍ行×ｎ列の全てのセンサＳＥについて一括で制御されうる。例えば、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１でのＳ１信号のサンプリングは、全てのセンサＳＥにおいて一括で行われる（Ｓ２信号およびＮ信号のサンプリングについても同様である。）。

その後の時刻ｔ１１６〜ｔ１２５については、上述の時刻ｔ１０６〜ｔ１１５の内容と同様である。即ち、同期信号ＳＹＮＣの２回目のＨレベルパルスを受けたことに応答して、時刻ｔ１１６〜ｔ１１９では暗画像データＤ_Ｎをビニングモードで取得し、時刻ｔ１２０〜ｔ１２５では放射線画像データＤ_Ｓを通常モードで取得する。同期信号ＳＹＮＣの３回目以降のＨレベルパルスを受けた場合も同様である。

ここで、状態信号ＲＯがＨレベルになったときの信号読出の態様を、以下、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照しながら説明する。

以下では、通常モードでの信号読出（時刻ｔ１１４〜ｔ１１５の信号読出）について述べるが、ビニングモードでの信号読出（時刻ｔ１０３〜ｔ１０４及びｔ１０８〜ｔ１０９の信号読出）の場合も同様に考えることができる。

図７（Ａ）は、信号読出を行う際の半導体チップＤＩ及び読出部１２の駆動方法を示すタイミングチャートである。図中の横軸は時間軸である。縦軸には、制御信号ＶＳＴ、ＣＬＫＶ、Ｔ_ＲＯ１、Ｔ_ＲＯ２、ＨＳＴ、ＣＬＫＨ及びＡＤＣＬＫ（図２及び図５参照）を示し、それらの信号レベルを図中に示す。

信号読出の方法の概要としては、先ず、時刻ｔ２００でスタートパルス信号ＶＳＴを受けた後、時刻ｔ２３０までの期間において、各種制御信号にはＨレベルパルスが周期的に与えられる。これにより、ｍ行×ｎ列の全てのセンサＳＥから各センサ信号（即ち、Ｓ１信号、Ｓ２信号およびＮ信号のそれぞれ）が順に出力され、読出部１２により読み出される。

スタートパルス信号ＶＳＴは、駆動部１１１による選択対象の行をリセットするための信号である。クロック信号ＣＬＫＶのＨレベルパルスを受けるたびに、選択対象の行が次の行にシフトする形となる。例えば、スタートパルス信号ＶＳＴを受けた後、クロック信号ＣＬＫＶのＨレベルパルスが与えられると、第１行が選択される。その後、クロック信号ＣＬＫＶのＨレベルパルスが与えられるたびに、第２行、第３行、・・・、第ｍ行と順に選択される。

スタートパルス信号ＨＳＴは、転送部１１２による選択対象の列をリセットするための信号である。クロック信号ＣＬＫＨのＨレベルパルスを受けるたびに、選択対象の列が次の列にシフトする形となる。例えば、スタートパルス信号ＨＳＴを受けた後、クロック信号ＣＬＫＨのＨレベルパルスが与えられると、第１列が選択される。その後、クロック信号ＣＬＫＶのＨレベルパルスが与えられるたびに、第２列、第３列、・・・、第ｎ列と順に選択される。

クロック信号ＣＬＫＨの周波数は、クロック信号ＣＬＫＶよりも高く、例えば、クロック信号ＣＬＫＶを受けて第ｉ行が選択されている間に、クロック信号ＣＬＫＨを受けて第１列から第ｎ列まで選択されることとなる。その後、クロック信号ＣＬＫＶを受けて第（ｉ＋１）行が次に選択され、その間に、クロック信号ＣＬＫＨを受けて第１列から第ｎ列まで同様に選択されることとなる。

スイッチＭ５０を導通状態にしてＳ１信号を読み出すことを可能とする制御信号Ｔ_ＲＯ１は、信号読出の間、クロック信号ＣＬＫＶと同様の周期でＨレベル／Ｌレベルを示す。また、スイッチＭ５１を導通状態にしてＳ２信号を読み出すことを可能とする制御信号Ｔ_ＲＯ２は、信号読出の間、制御信号Ｔ_ＲＯ１とは反対の論理レベルを示す。

例えば、第ｉ行が選択されている間、先ず、第１列から第ｎ列までのＳ１信号が順に読み出される。このようにして読み出されたＳ１信号は、前述のとおり、差動増幅部１２１により、対応のＮ信号との差がとられ、増幅される。そして、該Ｓ１信号は、変換部１２２によりクロック信号ＡＤＣＬＫに基づいてＡＤ変換される。

上記Ｓ１信号が読み出された後、次に、第１列から第ｎ列までのＳ２信号が順に読み出される。このようにして読み出されたＳ２信号は、前述のとおり、差動増幅部１２１により、対応のＮ信号との差がとられ、増幅される。そして、該Ｓ２信号は、変換部１２２によりクロック信号ＡＤＣＬＫに基づいてＡＤ変換される。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるクロック信号ＣＬＫＶの１サイクル分（時刻ｔ２１０〜２２０とする。）のタイミングチャートの拡大図である。

時刻ｔ２１０では、クロック信号ＣＬＫＶがＨレベルとなる（なお、他の信号はＬレベルとなっている。）。これにより、第１行が選択された状態となる。その後、時刻ｔ２１１では、制御信号Ｔ_ＲＯ１がＨレベルとなると共に、スタートパルス信号ＨＳＴが与えられる。これにより、選択対象の列がリセットされる。

時刻ｔ２１２では、クロック信号ＣＬＫＨのＨレベルパルスが与えられる。これにより、第１列が選択される。そして、時刻ｔ２１３では、クロック信号ＡＤＣＬＫのＨレベルパルスが与えられる。これにより、第１行かつ第１列のセンサＳＥからのＳ１信号およびＮ信号の差に応じたデジタル信号が生成される。

時刻ｔ２１４では、クロック信号ＣＬＫＨのＨレベルパルスが与えられる。これにより、第２列が選択される。その後、同様の手順で、第１行かつ第２列のセンサＳＥからのＳ１信号およびＮ信号の差に応じたデジタル信号が生成される。

上記動作を繰り返すことで、時刻ｔ２１２〜ｔ２１５では、第１行について、Ｓ１信号に対応するデジタル信号が、第１列〜第ｎ列について順に生成されることとなる。

時刻ｔ２１５〜ｔ２１８では、制御信号Ｔ_ＲＯ１がＬレベルかつ制御信号Ｔ_ＲＯ２がＨレベルの状態の下で、時刻ｔ２１１〜ｔ２１４同様の手順でＳ２信号を読み出される。即ち、時刻ｔ２１５〜ｔ２１８では、第１行について、Ｓ２信号に対応するデジタル信号が、第１列〜第ｎ列について順に生成されることとなる。

小括すると、通常モードの信号読出では、状態信号ＲＯがＨレベルになったことに応じて、先ず、第１行について第１列〜第ｎ列まで順に走査することで、Ｓ１信号に対応するデジタル信号が読み出される（時刻ｔ２１１〜ｔ２１５）。その後、第１行について第１列〜第ｎ列まで順に走査することで、Ｓ２信号に対応するデジタル信号が読み出される（時刻ｔ２１５〜ｔ２２０）。第２行以降についても同様の駆動制御が行われる（時刻ｔ２２０〜ｔ２３０）。このようにして、放射線画像データＤ_Ｓが取得される。

なお、処理部１３は、複数の読出部１２から複数の放射線画像データＤ_Ｓをそれぞれ受け取り、単一のデータに合成して演算部２に出力する。演算部２は、表示部２１に放射線画像を表示させる際、これら放射線画像データＤ_Ｓに含まれるＳ１信号の群およびＳ２信号の群の一方または双方を用いることができる。

ビニングモードの場合、本実施形態では、２行×２列の４個の単位でまとめて各センサ信号を読み出すため、奇数行および偶数行の一方のみを選択して走査し、かつ、奇数列および偶数列の一方のみを選択して走査すればよい。そのため、再び図６を参照すると、ビニングモードの信号読出に要する時間（時刻ｔ１０３〜ｔ１０４、ｔ１０８〜ｔ１０９）は、上記通常モードの信号読出に要する時間（時刻ｔ１１４〜ｔ１１５）の実質的に４分の１程度に留まる。

ここで、時刻ｔ１１４〜ｔ１１５での信号読出の際、それらの信号に対して補正部１２３（図５参照）による補正が行われる。この補正は、時刻ｔ１０８〜ｔ１０９のビニングモードで取得された暗画像データＤ_Ｎに基づいて行われ、より詳細には、暗画像データＤ_Ｎと基準データとの差に応じた補正用データ（或いはパラメータ）を用いて行われる。本実施形態では、この基準データとして、時刻ｔ１０３〜ｔ１０４のビニングモードで取得された暗画像データＤ_０が用いられる。

上記補正用データをＰとすると、例えば、
Ｐ＝｛（ΣＳＩＧ＿Ｎ）−（ΣＳＩＧ＿０）｝／（ｍ×ｎ／４）、
ΣＳＩＧ＿Ｎ：暗画像データＤ_Ｎを構成するデジタル信号の信号値の合計値、
ΣＳＩＧ＿０：基準データＤ_０を構成するデジタル信号の信号値の合計値、
ｍ：センサアレイ１１０の行数、
ｎ：センサアレイ１１０の列数、
により算出可能である。

なお、センサアレイ１１０に所望の特性を満たさないセンサＳＥが存する場合には、暗画像データＤ_Ｎその他の画像データには欠陥画素が存することとなる。その場合には、補正用データＰの算出は、暗画像データＤ_Ｎに含まれる欠陥画素からのデータを除いて行われればよく、付随的に、欠陥画素からのデータは他の画素からのデータに置換されてもよい。

上記データＰは補正部１２３に設定され、このデータＰに相当する信号補正値が、時刻ｔ１１４〜ｔ１１５において各センサＳＥから読み出される信号（Ｓ１信号又はＳ２信号）に加算される。本実施形態では、データＰは、変換部１２３１によりＤＡ変換され且つ増幅部１２３２により増幅され、これにより、データＰに相当する信号補正値が生成される。

この信号補正値は、１／ｆノイズに起因する読出部１２の出力値の変動量に相当する。１／ｆノイズは、フリッカノイズとも称され、本来出力されるべき信号成分に重畳され且つ経時的に変動するノイズ成分である。この原因としては、例えば、読出部１２における差動増幅部１２１や変換部１２２が定電流源素子を含んでおり、この定電流源素子での電荷のトラップおよびリリースが比較的低い周期で発生すること等が考えられる。そのため、或るタイミングでの読出部１２の出力値と、他のタイミングでの読出部１２の出力値とは、信号読出のタイミングを除いて同一条件であっても、互いに異なることがある。

このことを本実施形態の例で言い換えると、或る撮像条件における時刻ｔ１０３〜ｔ１０４での読出部１２の出力値と、同撮像条件における時刻ｔ１０８〜ｔ１０９での読出部１２の出力値とは、互いに異なっており、上記信号補正値は、これらの差に相当する。この信号補正値は、加算部１２３３により各センサＳＥから読み出された信号（Ｓ１信号又はＳ２信号）に加算される。

上記データＰは、時刻ｔ１０９の後、少なくとも、放射線画像データＤ_Ｓのための信号読出が開始される時刻ｔ１１４まで、好適には時刻ｔ１０９〜ｔ１１０の間、に算出されるとよい。本実施形態では、暗画像データＤ_Ｎはビニングモードにより比較的短い時間で取得されるため、データＰの算出に要する時間を短くすることができる。

以上、本実施形態では、センサアレイ１１０は、動作モードとして、複数のセンサＳＥのそれぞれの信号を個別に出力する通常モードと、２以上のセンサＳＥの信号をまとめて出力するビニングモードと有する。そして、読出部１２は、センサアレイ１１０からビニングモードで暗画像データＤ_Ｎを読み出し、その後、センサアレイ１１０から読み出された放射線画像データＤ_Ｓを、この暗画像データＤ_Ｎに基づいて補正部１２３により補正する。

本実施形態では、暗画像データＤ_Ｎを読み出す前に基準データＤ_０を予め取得しておく。例えば時刻ｔ１０１〜ｔ１０４においてビニングモードで読み出された暗画像データを、基準データＤ_０として取得する。そして、読出部１２により放射線画像データＤ_Ｓを読み出す際、それらを形成する信号の群を、暗画像データＤ_Ｎと基準データＤ_０との差に応じた信号補正値を加算して補正する。本実施形態では、この信号補正値は、基準データＤ_０を取得したタイミングから、暗画像データＤ_Ｎを取得したタイミングまでの間に、１／ｆノイズに起因して生じた読出部１２の出力値の変動量に相当する。

ここでは過去の１枚分の暗画像データを基準データＤ_０とする態様を例示したが、この例に限られるものではない。例えば、他の実施形態として、基準データＤ_０は、過去の複数の暗画像データに基づいて（例えば、それらを平均化あるいは荷重加算した結果に基づいて）生成されてもよい。その場合、基準データＤ_０は、新たな暗画像データＤ_Ｎが得られるたびに更新されてもよい。或いは、更に他の実施形態として、放射線撮像装置１の作製時に該放射線撮像装置１の所定の評価（放射線画像の品質評価）を行い、その評価結果に基づいて基準データＤ_０を決定してもよい。

本実施形態によれば、読出部１２の上記出力値の変動を補正することが可能となり、撮像のタイミングに関わらず品質のばらつきのない放射線画像を取得することができる。なお、本実施形態では、放射線画像データＤ_Ｓを通常モードで取得する態様を例示したが、放射線画像データＤ_Ｓをビニングモードで取得することも可能であり、その場合においても同様の補正を行うことが可能である。

また、図１を参照しながら述べたとおり、本実施形態では、放射線撮像装置１は、複数の半導体チップＤＩが配列され且つそれらに対応する複数の読出部１２が設けられた構成を有する。そのため、上述の補正を行わない場合、複数の読出部１２から得られる複数の放射線画像データＤ_Ｓには、互いに異なるノイズ成分が重畳することがあり、結果として、表示部２１に表示される放射線画像にはブロック単位の濃淡の差を生じることがある。これに対して、本実施形態によれば、上述の補正を行うことで、放射線画像に上記濃淡の差を生じさせることなく、医師等のユーザにとって観察しやすい放射線画像にすることが可能となる。よって、本実施形態によれば放射線画像の高品質化を比較的簡素な構成で実現可能となる。

（第２実施形態）
前述の第１実施形態では、各行について、第１列〜第ｎ列のＳ１信号に対応するデジタル信号を読み出し（時刻ｔ２１１〜ｔ２１５）、その後、第１列〜第ｎ列のＳ２信号に対応するデジタル信号を読み出す（時刻ｔ２１５〜ｔ２２０）、という態様を例示した。しかし、信号読出の方法はこの例に限られるものではない。即ち、他の方法で信号読出を行う場合においても第１実施形態で説明した補正を行うことが可能であり、第１実施形態同様の効果が得られる。

以下では、第２実施形態として、Ｓ１信号およびＳ２信号を何れも各センサＳＥにおける第３部分ＰＳ３のサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１によりサンプリングする態様、即ち、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２を用いないでＳ１信号およびＳ２信号を読み出す態様を説明する。

図８は、本実施形態に係る放射線撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートを、第１実施形態の図６同様に示す。本実施形態ではサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２を用いないため、制御信号ＴＳ２については図８において不図示とする（制御信号ＴＳ２はＬレベルに固定されているものとする。）。

時刻ｔ３００〜ｔ３１０までの制御内容は、時刻ｔ１００〜ｔ１１０同様の内容（第１実施形態の図６参照）であるため、ここでは説明を省略する。

時刻ｔ３１０、ｔ３１１、ｔ３１２では、時刻ｔ１１０、ｔ１１１、ｔ１１４同様の制御が行われ、この間、制御信号ＷＩＤＥはＬレベルに維持されているため、各センサＳＥではサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１においてＳ１信号がサンプリングされる。

時刻ｔ３１２〜ｔ３１３では、状態信号ＲＯがＨレベルとなり、複数のセンサＳＥのそれぞれからＳ１信号が通常モードで読み出され、これにより、放射線画像データ（区別のため「Ｄ_Ｓ１」とする。）が得られる。

時刻ｔ３１３では、制御信号ＷＩＤＥがＨレベルとなり、即ち、センサＳＥは低感度モードとなる。その後、時刻ｔ３１３〜ｔ３１５では、時刻ｔ３１０〜ｔ３１２同様の制御が行われ、各センサＳＥではサンプリング部Ｕ_ＳＨＳ１においてＳ２信号がサンプリングされる。

時刻ｔ３１５〜ｔ３１６では、状態信号ＲＯがＨレベルとなり、複数のセンサＳＥのそれぞれからＳ２信号が通常モードで読み出され、これにより、放射線画像データ（区別のため「Ｄ_Ｓ２」とする。）が得られる。

その後の時刻ｔ３１６〜ｔ３２０については、上述の時刻ｔ３０５〜ｔ３０９の内容と同様である。即ち、同期信号ＳＹＮＣの２回目のＨレベルパルスを受けたことに応答して、時刻ｔ３１６〜ｔ３２０では暗画像データＤ_Ｎをビニングモードで取得する。そして、その後、時刻ｔ３１２〜ｔ３１３及びｔ３１５〜ｔ３１６同様の手順で放射線画像データＤ_Ｓ１及びＤ_Ｓ２をそれぞれ通常モードで取得する。同期信号ＳＹＮＣの３回目以降のＨレベルパルスを受けた場合も同様である。

なお、本実施形態によれば、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２は実質的に不使用となるため、サンプリング部Ｕ_ＳＨＳ２は各センサＳＥ（の第３部分ＰＳ３）から削除されてもよい。

また、本実施形態では、放射線画像データＤ_Ｓ１を取得した後に放射線画像データＤ_Ｓ２を取得する形となるため、状態信号ＲＯがＨレベルになったときの信号読出の態様は、第１実施形態（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）のものから変更されうる。例えば、先ず、制御信号Ｔ_ＲＯ１がＨレベルかつ制御信号Ｔ_ＲＯ２がＬレベルの間に第１行〜第ｍ行の各行について第１列〜第ｎ列まで選択されて走査され、放射線画像データＤ_Ｓ１が得られる。そして、その後、制御信号Ｔ_ＲＯ１がＬレベルかつ制御信号Ｔ_ＲＯ２がＨレベルの間に第１行〜第ｍ行の各行について第１列〜第ｎ列まで選択されて走査され、放射線画像データＤ_Ｓ２が得られる。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る放射線撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。本実施形態は、主に、ビニングモードで暗画像データを基準データＤ_０として取得した後（時刻ｔ４０３〜ｔ４０４の後）、更に通常モードで暗画像データを補正用画像データＤ_１として取得する（時刻ｔ４０４〜ｔ４０５）、という点で前述の第１実施形態と異なる。この補正用画像データＤ_１は、各センサＳＥでの暗電流成分に相当するノイズ信号の群で構成され、各撮像で得られる放射線画像データＤ_Ｓを更に補正するのに用いられる。本実施形態においても第１実施形態で説明した補正を行うことが可能であり、第１実施形態同様の効果が得られ、本実施形態によれば、更に、放射線画像データＤ_Ｓから各センサＳＥの暗電流成分に相当するノイズ成分を除去することが可能となる。

なお、本実施形態では、制御信号ＷＩＤＥをＬレベルに維持し、即ち、各センサＳＥを高感度モードに固定的に設定するものとする。

時刻ｔ４００〜ｔ４０４までの制御内容は、時刻ｔ１００〜ｔ１０４同様の内容（第１実施形態の図６参照）であるため、ここでは説明を省略する。

時刻ｔ４０３〜ｔ４０４で、ビニングモードで暗画像データを基準データＤ_０として取得した後、時刻ｔ４０４で制御信号ＡＤＤ０をＬレベルにし、その後の時刻ｔ４０４〜ｔ４０５では、通常モードで暗画像データを補正用画像データＤ_１として取得する。

時刻ｔ４０６〜ｔ４１０では、暗画像データＤ_Ｎをビニングモードで取得する。その制御内容は、時刻ｔ１０５〜ｔ１０９同様の内容であるため、ここでは説明を省略する。

時刻ｔ４１１〜ｔ４１６では、放射線画像データを通常モードで取得する。その制御内容は、時刻ｔ１１０〜ｔ１１５同様の内容であるため、ここでは説明を省略する。本実施形態では、制御信号ＷＩＤＥをＬレベルに維持して各センサＳＥを高感度モードに固定的に設定するため、この期間では制御信号ＴＳ２はＬレベルに維持され、Ｓ２信号のサンプリングは行われないものとする。よって、ここで得られる放射線画像データを、図中において「Ｄ_Ｓ１」と示す。

その後の時刻ｔ４１７〜ｔ４２６については、上述の時刻ｔ４０７〜ｔ４１６の内容と同様である。即ち、同期信号ＳＹＮＣの２回目のＨレベルパルスを受けたことに応答して、同様の手順で、暗画像データＤ_Ｎをビニングモードで取得した後、放射線画像データＤ_Ｓ１を通常モードで取得する。同期信号ＳＹＮＣの３回目以降のＨレベルパルスを受けた場合も同様である。

本実施形態においても第１実施形態同様の補正を行うことが可能であり、第１実施形態同様の効果が得られる。更に、本実施形態によれば、放射線画像データＤ_Ｓから各センサＳＥの暗電流成分に相当するノイズ成分を除去することが可能となり、放射線画像の更なる高品質化に有利である。

本実施形態では、放射線画像データＤ_Ｓ１を取得する一方で放射線画像データＤ_Ｓ２を取得しないため、状態信号ＲＯがＨレベルになったときの信号読出の態様は、第１実施形態（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）のものから変更されうる。例えば、制御信号Ｔ_ＲＯ１がＨレベルに維持され且つ制御信号Ｔ_ＲＯ２がＬレベルに維持されている間に、第１行〜第ｍ行の各行について第１列〜第ｎ列まで選択されて走査され、これにより、放射線画像データＤ_Ｓ１が得られる。

（プログラム）
本発明は、上記実施形態の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。

（その他）
以上、いくつかの好適な態様を例示したが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その一部が変更されてもよい。例えば、或る実施形態の内容に、他の実施形態の内容の一部が組み合わされてもよいし、これと共に／これに代替して、必要に応じて公知の要素が追加され又は削除されてもよい。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。

１：放射線撮像装置、１１０：センサアレイ、１２：読出部、１２３：補正部。

Claims (10)

1. 放射線を検出可能な複数のセンサが配列されたセンサアレイと、
   前記複数のセンサの走査を行毎に行うことにより前記センサアレイを駆動する駆動部と、
   前記駆動部によって駆動された前記センサアレイのセンサからセンサ信号を読み出し、前記センサ信号に基づいてアナログデジタル変換することにより画像データを生成する変換部を含む読出部と、
   処理部と、を備える放射線撮像装置であって、
   前記画像データは、第１画像データと第２画像データとを含み、
   前記読出部は、前記第１画像データを、前記第２画像データに基づいて補正する補正部を含み、
   前記第１画像データは、放射線が照射された前記センサアレイに対して第１モードにおいて前記複数のセンサのそれぞれから個別に前記読出部へ読み出された前記センサ信号に基づいて生成され、
   前記第２画像データは、放射線が照射されていない前記センサアレイに対して前記第１モードよりも前記複数のセンサの走査が少ない第２モードにおいて前記複数のセンサから２以上の単位で各センサ信号を合算して、或いは、平均化して１つの信号としてまとめて前記読出部へ読み出された前記１つの信号に基づいて生成され、
   前記処理部は、
   放射線が照射されていない状態の前記センサアレイから前記第２モードで画像データを取得する第１動作と、
   前記第１動作で得られた画像データと基準データとに基づいて補正用データを生成する第２動作と、
   前記第２動作で生成された補正用データを前記補正部に設定する第３動作と、
   を行う
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記複数のセンサのそれぞれは、
   放射線を検出する検出部と、
   前記検出部からの信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部により増幅された信号を第１信号としてサンプリングし且つ前記増幅部をリセットしたときの該増幅部の出力信号を第２信号としてサンプリングするサンプリング部と、
   を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記センサアレイにおいて、前記２以上のセンサに対応する２以上のサンプリング部は、それらが保持する第１信号および第２信号をそれぞれ合算可能に、スイッチを含む接続部により接続されており、
   前記駆動部は、前記第２モードにおいて、前記接続部により前記２以上のセンサに対応する２以上のサンプリング部が接続された状態で、前記２以上のセンサのうちの一方のみを選択して前記複数のセンサの走査を行うように、前記センサアレイを駆動する
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記読出部は、前記第１信号と前記第２信号との差を増幅可能な差動増幅部
   を含み、
   前記変換部は、前記差動増幅部の出力信号を変換する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記処理部は、前記第２動作において、前記第１動作で得られた画像データに含まれる欠陥画素からのデータを除いて、前記補正用データを生成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記センサアレイを行毎に駆動する駆動部と、
   前記駆動部により駆動された前記センサアレイからの信号を列毎に転送する転送部と、
   を更に備え、
   前記補正部は、前記第３動作で設定された補正用データに応じた信号を、前記転送部により転送された各信号に対して加算する加算部を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記基準データは、前記第１動作の前に、放射線が照射されていない状態の前記センサアレイから前記第２モードで読み出された画像データである
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記基準データは、前記第１動作の前に、放射線が照射されていない状態の前記センサアレイから前記第２モードで読み出された複数の画像データに基づいて生成される
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記センサアレイは単一の半導体チップに設けられており、
   前記放射線撮像装置は、基台上に配列された複数の前記半導体チップを備え、
   前記読出部は、前記複数の半導体チップに対応するように複数設けられた
   ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 請求項１から請求項９の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
    放射線を発生する放射線源と、を具備する
    ことを特徴とする放射線撮像システム。
    

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