JP7157699B2 - 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および当該方法を実行させるプログラム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

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。このような放射線撮像装置を用いて、エネルギ成分が異なる放射線を用いた放射線画像を複数取得し、取得した放射線画像の差分などから、特定の被写体部分を分離または強調したエネルギサブトラクション画像を取得する方法が知られている。特許文献１には、基板の両面にシンチレータを配し、一方の側のシンチレータが発する光を検出するフォトダイオードと他方の側のシンチレータが発する光を検出するフォトダイオードとを配することが示されている。互いに異なるシンチレータが発する光を検出するフォトダイオードによって、１回の放射線の照射で２つの異なるエネルギ成分の信号を取得し、エネルギサブトラクション画像が生成できる。

特開２０１０－０５６３９６号公報

基板の両面に配されたシンチレータのうち、放射線が入射する側のシンチレータでは入射した放射線のうち低エネルギの放射線が光に変換され、放射線が入射する側とは反対の側に配されたシンチレータでは高エネルギの放射線が光に変換される。高エネルギの放射線は、入射側のシンチレータや基板を透過した後に、入射側とは反対側のシンチレータで光に変換されるため、放射線の線量が減弱してしまう。このため、高エネルギの放射線に応じた信号の信号値が小さくなり、生成されるエネルギサブトラクション画像の画質が低下してしまう可能性がある。

本発明は、エネルギサブトラクション画像の画質の低下を抑制するの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、第１シンチレータと、第１シンチレータを透過した放射線が入射する第２シンチレータと、複数の変換素子と、制御部と、を含む放射線撮像装置であって、複数の変換素子は、第１シンチレータおよび第２シンチレータのうち少なくとも一方が発する光を検出する感度が互いに異なる複数の第１変換素子と複数の第２変換素子とを含み、放射線の照射中に、制御部は、複数の第１変換素子および複数の第２変換素子のうち入射する放射線の線量を計測するための１つ以上の計測用素子から出力される信号から、第１シンチレータおよび第２シンチレータのうち第２シンチレータで放射線から変換された光に応じた第１信号を取得し、第１信号に基づいて、放射線撮像装置への放射線の照射を停止させるための停止信号を出力し、複数の第１変換素子および複数の第２変換素子から出力される信号に基づいて、エネルギサブトラクション画像が生成されることを特徴とする。

上記手段によって、エネルギサブトラクション画像の画質の低下を抑制するの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を用いた放射線撮像システムの構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の撮像パネルの構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の画素の断面の構造例を示す図。 図１の放射線撮像装置の画素の配置例を示す図。 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。 図１の放射線撮像装置の動作フローを示す図。 図１の放射線撮像装置の画素補間の例を示す図。 図１の放射線撮像装置の画素の断面の構造例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

また、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。

図１～８を参照して、本実施形態による放射線撮像装置の構成および動作について説明する。図１は、本発明の実施形態における放射線撮像装置２１０を用いた放射線撮像システム２００の構成例を示す図である。放射線撮像システム２００は、放射線から変換される光学像を電気的に撮像し、放射線画像を生成するための電気的な信号（放射線画像データ）を得るように構成される。放射線撮像システム２００は、例えば、放射線撮像装置２１０、放射線源２３０、照射制御部２２０およびコンピュータ２４０を含む。

放射線源２３０は、照射制御部２２０からの曝射指令（放射指令）に従って放射線の放射を開始する。放射線源２３０から放射された放射線は、不図示の被険体を通って放射線撮像装置２１０に照射される。放射線源２３０はまた、照射制御部２２０からの停止指令に従って放射線の放射を停止する。

放射線撮像装置２１０は、撮像パネル２１２と、撮像パネル２１２を制御する制御部２１４とを含む。制御部２１４は、撮像パネル２１２から得られる信号に基づいて、放射線源２３０からの放射線の放射を停止させるための停止信号を発生する。停止信号は、照射制御部２２０に供給され、照射制御部２２０は、停止信号に応答して、放射線源２３０に対して停止指令を送る。制御部２１４は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、または、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、または、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、または、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うる。

コンピュータ２４０は、放射線撮像装置２１０および照射制御部２２０を制御する。また、コンピュータ２４０は、放射線撮像装置２１０から出力される放射線画像データを受信し、放射線画像データを処理する信号処理部２４１を含む。信号処理部２４１は、放射線画像データから放射線画像を生成しうる。

照射制御部２２０は、一例として曝射スイッチ（不図示）を有し、ユーザによって曝射スイッチがオンされると、曝射指令を放射線源２３０に送るほか、放射線の放射の開始を示す開始通知をコンピュータ２４０に送る。該開始通知を受けたコンピュータ２４０は、該開始通知に応答して、放射線の放射の開始を放射線撮像装置２１０の制御部２１４に通知する。

図２には、撮像パネル２１２の構成例が示される。撮像パネル２１２は、画素アレイ１１２を備える。画素アレイ１１２は、放射線を検出するための２次元アレイ状に配された変換素子Ｓ（光電変換素子）をそれぞれ含む複数の画素ＰＩＸを備える。また、画素アレイ１１２は、変換素子Ｓで生成された信号を出力するための列方向（図２の縦方向）に沿った複数の列信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４を有する。さらに、撮像パネル２１２は、画素アレイ１１２を駆動する駆動回路（行選択回路）１１４、および、画素アレイ１１２の列信号線Ｓｉｇに現れる信号を検出するための読出回路１１３を備える。図２に示す構成では、記載の簡単化のために、画素アレイ１１２は、４行×４列の画素ＰＩＸで構成されているが、実際には、より多くの画素ＰＩＸが配列されうる。一例において、撮像パネル２１２は、１７インチの寸法を有し、約３０００行×約３０００列の画素ＰＩＸを有しうる。

それぞれの画素ＰＩＸは、放射線を検出するための変換素子Ｓと、変換素子Ｓと列信号線Ｓｉｇ（複数の信号線Ｓｉｇのうち変換素子Ｃに対応する信号線Ｓｉｇ）とを接続するスイッチＴとを含む。それぞれの変換素子Ｓは、入射した放射線の量に対応する信号を列信号線Ｓｉｇに出力する。変換素子Ｓ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ＭＩＳ型フォトダイオードであってもよい。また、変換素子Ｓは、ＰＩＮ型フォトダイオードであってもよい。本実施形態において、変換素子Ｓは、放射線をシンチレータで光に変換した後に、光を検出する間接型の素子として構成されうる。間接型の素子において、シンチレータは、複数の画素ＰＩＸ（複数の変換素子Ｓ）によって共有されうる。

スイッチＴは、例えば、制御端子（ゲート）と２つの主端子（ソース、ドレイン）とを有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのトランジスタによって構成されうる。変換素子Ｓは、２つの主電極を有し、変換素子Ｓの一方の主電極は、スイッチＴの２つの主端子のうちの一方に接続され、変換素子Ｓの他方の主電極は、共通のバイアス線Ｂｓを介してバイアス電源１０３に接続されている。バイアス電源１０３は、バイアス電圧Ｖｓを供給する。第１行に配されるそれぞれの画素ＰＩＸのスイッチＴの制御端子は、行方向（図２の横方向）に沿って配されたゲート線Ｖｇ１に接続される。同様に、第２～４行に配されるそれぞれの画素ＰＩＸのスイッチＳＷの制御端子は、それぞれゲート線Ｖｇ２～Ｖｇ４に接続される。ゲート線Ｖｇ１～Ｖｇ４には、駆動回路１１４によってゲート信号が供給される。

第１列に配されるそれぞれの画素ＰＩＸは、スイッチＴの変換素子Ｓと接続されない側の主端子が、第１列の列信号線Ｓｉｇ１に接続される。同様に、第２～４列に配されるそれぞれの画素ＰＩＸは、スイッチＴの変換素子Ｓと接続されない側の主端子が、それぞれ第２～４列の列信号線Ｓｉｇ２～Ｓｉｇ４に接続される。

読出回路１１３は、１つの列信号線Ｓｉｇに１つの列増幅部ＣＡが対応するように複数の列増幅部ＣＡを有する。それぞれの列増幅部ＣＡは、積分増幅器１０５、可変増幅器１０４、サンプルホールド回路１０７、バッファ回路１０６を含みうる。積分増幅器１０５は、列信号線Ｓｉｇに現れた信号を増幅する。積分増幅器１０５は、演算増幅器と、演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続された積分容量およびリセットスイッチとを含みうる。演算増幅器の非反転入力端子には、基準電位Ｖｒｅｆが供給される。リセットスイッチをオンさせることによって積分容量がリセットされるとともに、列信号線Ｓｉｇの電位が基準電位Ｖｒｅｆにリセットされる。リセットスイッチは、制御部２１４から供給されるリセットパルスＲＣによって制御されうる。

可変増幅器１０４は、積分増幅器１０５から出力された信号を設定された増幅率で増幅する。サンプルホールド回路１０７は、可変増幅器１０４から出力された信号をサンプルホールドする。サンプルホールド回路１０７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うる。バッファ回路１０６は、サンプルホールド回路１０７から出力された信号をバッファリング（インピーダンス変換）して出力する。サンプリングスイッチは、制御部２１４から供給されるサンプリングパルスによって制御されうる。

また、読出回路１１３は、それぞれの列信号線Ｓｉｇに対応するように設けられた複数の列増幅部ＣＡからの信号を所定の順序で選択して出力するマルチプレクサ１０８を含む。マルチプレクサ１０８は、例えば、シフトレジスタを含む。シフトレジスタは、制御部２１４から供給されるクロック信号ＣＬＫに従ってシフト動作を行い、シフトレジスタによって複数の列増幅部ＣＡからの１つの信号が選択される。読出回路１１３は、さらに、マルチプレクサ１０８から出力される信号をバッファリング（インピーダンス変換）するバッファ１０９、および、バッファ１０９から出力される信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１１０を含みうる。ＡＤ変換器１１０の出力、即ち、放射線画像データは、コンピュータ２４０に転送される。

本実施形態において、後述するように、基板の放射線を入射させるための入射面の側と、入射面とは反対の側の裏面と、の両方に、放射線を可視光に変換するシンチレータが、それぞれの面を覆うように配される。また、それぞれの画素ＰＩＸに含まれる変換素子Ｓは、２種類の変換素子Ｓを含む。図２に示す構成において、変換素子Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ４１、Ｓ４３は、２つのシンチレータからの光を受光するように配される。以下において、変換素子Ｓのうち２つのシンチレータからの光を受光するこれらの変換素子を特定する場合、変換素子９０１と呼ぶ。また、変換素子Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ３１、Ｓ３３、Ｓ４２、Ｓ４４には、一方のシンチレータと当該変換素子Ｓのそれぞれとの間に遮光層９０３が配される。これによって、変換素子Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ３１、Ｓ３３、Ｓ４２、Ｓ４４は、一方のシンチレータからの光が遮断または減光され、他方のシンチレータからの光を受光するように配される。以下において、変換素子Ｓのうち片方のシンチレータからの光が遮断または減光されるこれらの変換素子を特定する場合、変換素子９０２と呼ぶ。遮光層９０３は、シンチレータで発光した光を遮る層であり、基板の入射面の側または裏面の側を覆うシンチレータの何れか一方と、変換素子９０２との間を遮光すればよい。このとき、変換素子９０２において、一方のシンチレータからの光が完全に遮断されなくてもよい。変換素子９０１よりも一方のシンチレータから受光できる光の量が少なくなるように、基板の入射面の側または裏面の側を覆うシンチレータの何れか一方と、変換素子９０２との間に遮光層９０３が配されればよい。

ここでは、基板の入射面の側に配されたシンチレータと変換素子９０２との間に遮光層９０３が配されるとする。基板の入射面の側から入射した放射線のうち、エネルギの低い成分は、基板の入射面の側を覆うシンチレータで吸収され、可視光に変換されて、それぞれの画素ＰＩＸに入射する。変換素子９０２は基板の入射面の側に配されたシンチレータと変換素子９０２との間に遮光層９０３が配されているため、基板の入射面の側のシンチレータで発光した光が入射しない。そのため、放射線のエネルギの低い成分から変換された光は、変換素子９０２に入射しない。一方、変換素子９０１は、遮光層９０３が配されないため、放射線のエネルギの低い成分から変換された光が入射する。

また、放射線のうち、基板の入射面の側に配されたシンチレータで吸収されなかったエネルギの高い成分は、基板の裏面の側を覆うシンチレータで吸収され、可視光に変換される。変換素子９０１および変換素子９０２において、基板の裏面の側は遮光されていないため、放射線のうちエネルギが高い成分から変換された光は、変換素子９０１、変換素子９０２の両方に入射する。これによって、変換素子Ｓは、簡便な素子構造で、入射面と裏面とに配されたシンチレータからの発光を、効率よく受光することが可能となる。

このように、変換素子９０１において、放射線のうちエネルギが高い成分およびエネルギが低い成分に起因する信号、変換素子９０２において、放射線のうちエネルギが高い成分に起因する信号が、それぞれ取得できる。つまり、互いに隣接する画素ＰＩＸで、異なる放射線エネルギの情報を保持することができる。このように隣接する画素ＰＩＸで、異なるエネルギ成分の放射線から取得される情報を保持することによって、後述する方法を用いてエネルギサブトラクションを行うことができる。

図３は、撮像パネル２１２に配される、変換素子９０１を有する画素ＰＩＸＡと変換素子９０２を有する画素ＰＩＸＢおよび画素ＰＩＸＣとの断面構造の一例が模式的に示される。ここでは、図面の上側から放射線を入射させるとして説明するが、図面の下側から放射線を入射させてもよい。何れの場合においても、放射線が入射する側に配されたシンチレータが、主に放射線の低エネルギ成分に起因する光を発し、他方の側に配されたシンチレータが、主に放射線の高エネルギ成分に起因する光を発することになる。図３（ａ）において、変換素子９０１および変換素子９０２が基板３１０と基板３１０の入射面の側に配されたシンチレータ９０４との間に配される。さらに、図３（ａ）では、画素ＰＩＸＢにおいて、遮光層９０３が、変換素子９０２とシンチレータ９０４との間に配される場合を示す。また、図３（ｂ）は、変換素子９０１および変換素子９０２が基板３１０と基板３１０の入射面の側を覆うシンチレータ９０４との間に配されることは図３（ａ）と同じである。一方、図３（ｂ）の構成において、画素ＰＩＸＣにおいて、遮光層９０３が、変換素子９０２と基板３１０の入射面とは反対の裏面の側に配されたシンチレータ９０５との間に配される場合を示す。

それぞれの画素ＰＩＸの変換素子Ｓは、シンチレータ９０４、９０５で発光した光を透過するガラス基板などの絶縁性を有する基板３１０の上に配される。画素ＰＩＸは、基板３１０の上に配された導電層３１１、導電層３１１の上に配された絶縁層３１２、絶縁層３１２の上に配された半導体層３１３、半導体層３１３の上に配された不純物半導体層３１４、不純物半導体層３１４の上に配された導電層３１５を含む。導電層３１１は、スイッチＴを構成するトランジスタ（例えばＴＦＴ）のゲート電極を構成する。絶縁層３１２は、導電層３１１を覆うように配置され、半導体層３１３は、絶縁層３１２を介して導電層３１１のうちゲート電極を構成する部分の上に配されている。不純物半導体層３１４は、スイッチＴを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）を構成するように半導体層３１３の上に配されている。導電層３１５は、スイッチＴを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）にそれぞれ接続された配線パターンを構成している。導電層３１５の一部は、列信号線Ｓｉｇを構成し、他の一部は、変換素子ＳとスイッチＴとを接続するための配線パターンを構成する。

それぞれの画素ＰＩＸは、さらに、絶縁層３１２および導電層３１５を覆う層間絶縁膜３１６を含む。層間絶縁膜３１６には、導電層３１５のうちスイッチＴを構成する部分と接続するためのコンタクトプラグ３１７が設けられている。また、それぞれの画素ＰＩＸは、層間絶縁膜３１６の上に配された変換素子Ｓを含む。図３に示される例では、変換素子Ｓは、シンチレータ９０４、９０５で放射線から変換された光を電気信号に変換する間接型の光電変換素子として構成されている。変換素子Ｓは、層間絶縁膜３１６の上に積層された導電層３１８、絶縁層３１９、半導体層３２０、不純物半導体層３２１、導電層３２２、電極層３２５を含む。変換素子Ｓの上には、保護層３２３および接着層３２４が配される。シンチレータ９０４は、接着層３２４の上に、基板３１０の入射面の側を覆うように配される。また、シンチレータ９０５は、基板３１０の入射面とは反対の裏面の側を覆うように配される。

導電層３１８は、それぞれ変換素子Ｓの下部電極を構成する。また、導電層３２２および電極層３２５は、それぞれの変換素子Ｓの上部電極を構成する。導電層３１８、絶縁層３１９、半導体層３２０、不純物半導体層３２１、および、導電層３２２は、変換素子ＳとしてＭＩＳ型センサを構成している。例えば、不純物半導体層３２１は、ｎ型の不純物半導体層で形成される。

シンチレータ９０４、９０５は、ＧＯＳ（酸硫化ガドリニウム）やＣｓＩ（ヨウ化セシウム）などの材料を用いて構成されうる。これらの材料は、貼り合わせや印刷、蒸着などによって形成されうる。シンチレータ９０４とシンチレータ９０５とは、同じ材料を用いてもよいし、取得する放射線のエネルギに応じて異なる材料を用いてもよい。

本実施形態において、変換素子Ｓは、ＭＩＳ型のセンサを用いる例を示しているが、これに限定されることはない。変換素子Ｓは、例えば、ｐｎ型やＰＩＮ型のフォトダイオードであってもよい。

次いで、変換素子９０２に対応して配される、シンチレータ９０４またはシンチレータ９０５から入射する光を遮断するための遮光層９０３の配置について説明する。図３（ａ）に示す構成において、画素ＰＩＸＢで示される変換素子９０２は、半導体層３２０と、半導体層３２０の基板３１０の入射面の側に配される下部電極を構成する導電層３１８と、半導体層３２０のシンチレータ９０４の側に配される上部電極を構成する導電層３２２と、を含む。この上部電極を構成する導電層３２２が、遮光層９０３として機能する。具体的には、導電層３２２をＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕなど、シンチレータ９０４で発せられる光に対して不透明な材料で形成することによって、導電層３２２が遮光層９０３として機能する。つまり、画素ＰＩＸＢの変換素子９０２は、変換素子９０１よりもシンチレータ９０４から受光できる光の量が少なくなるように、シンチレータ９０４と変換素子９０２との間に遮光層９０３が配される。また、画素ＰＩＸＢの変換素子９０２は、画素ＰＩＸＡで示される変換素子９０１と同様に、シンチレータ９０５からの光を受光するように配される。また、図３（ｂ）に示す構成において、画素ＰＩＸＣで示される変換素子９０２は、半導体層３２０と、半導体層３２０の基板３１０の入射面の側に配される下部電極を構成する導電層３１８と、半導体層３２０のシンチレータ９０４の側に配される上部電極を構成する導電層３２２と、を含む。この下部電極を構成する導電層３１８が、遮光層９０３として機能する。具体的には、導電層３１８をＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕなど、シンチレータ９０５で発せられる光に対して不透明な材料で形成することによって、導電層３２２が遮光層９０３として機能する。つまり、画素ＰＩＸＣの変換素子９０２は、変換素子９０１よりもシンチレータ９０５から受光できる光の量が少なくなるように、シンチレータ９０５と変換素子９０２との間に遮光層９０３が配される。また、画素ＰＩＸＣの変換素子９０２は、画素ＰＩＸＡの変換素子９０１と同様に、シンチレータ９０４からの光を受光するように配される。

一方、画素ＰＩＸＡの変換素子９０１において、導電層３１８および電極層３２５には、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）など、シンチレータ９０４で発せられる光に対して透明な材料が用いられる。これによって、隣接する画素ＰＩＸＡと画素ＰＩＸＢまたは画素ＰＩＸＣとの間でエネルギ成分の異なる信号を取得することができる。このように、複数の変換素子Ｓは、シンチレータ９０４とシンチレータ９０５のうち少なくとも一方が発する光を検出する感度が互いに異なる複数の変換素子９０１と複数の変換素子９０２とを含むこととなる。

また、本実施形態において、画素ＰＩＸＢの導電層３２２および画素ＰＩＸＣの導電層３１８を単層構造とする例を示したが、これに限られることはない。例えば、画素ＰＩＸＢの導電層３２２および画素ＰＩＸＣの導電層３１８において、透明な材料と不透明な材料とを積層させてもよく、その場合、不透明な材料の面積で遮光量が決定する。また、本実施形態において、画素ＰＩＸＢの導電層３２２および画素ＰＩＸＣの導電層３１８を遮光層９０３として機能させたが、遮光層９０３の配置はこれに限られることはない。例えば、画素ＰＩＸＢにおいて、保護層３２３の中にシンチレータ９０４から入射する光に対し、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕなどを用いた専用の遮光層９０３を配してもよい。この場合、遮光層９０３の電位を一定の電位に固定して用いてもよい。

また、図３（ｂ）に示す画素ＰＩＸＣのように、シンチレータ９０５からの光を遮断する場合、シンチレータ９０５からの光を受光する画素ＰＩＸＡのスイッチＴや列信号線Ｓｉｇの位置を画素ＰＩＸＣの側に寄せて配してもよい。このような配置にすることによって、画素ＰＩＸＡにおいて、変換素子９０１のシンチレータ９０５に対する開口率を上げることができる。

また、遮光層９０３は、上述のようにシンチレータ９０４またはシンチレータ９０５から変換素子９０２への光を完全に遮光する必要はない。隣接する画素ＰＩＸＡと、画素ＰＩＸＢまたは画素ＰＩＸＣと、の間で、遮光層９０３が配される側のシンチレータ９０４またはシンチレータ９０５からの受光する量が異なるようにすれば、エネルギサブトラクションは可能である。このような場合、画素ＰＩＸＡの変換素子９０１が受光する光に対して何％の光が、画素ＰＩＸＢまたは画素ＰＩＸＣの変換素子９０２に入射するかを予めに調べておき、変換素子９０１の出力を基準に差分処理をすることによって補正可能である。

図３（ａ）、３（ｂ）に示されるように、基板３１０の入射面に対する正射影において、列信号線Ｓｉｇのそれぞれが、画素ＰＩＸの一部と重なるように配される。このような構成は、それぞれの画素ＰＩＸの変換素子Ｓの面積を大きくする点において有利であるが、一方、列信号線Ｓｉｇと変換素子Ｓとの間の容量結合が大きくなるという点で不利である。変換素子Ｓに放射線が入射し、変換素子Ｓに電荷が蓄積されて下部電極である導電層３１８の電位が変化すると、列信号線Ｓｉｇと変換素子Ｓとの間の容量結合によって列信号線Ｓｉｇの電位が変化するクロストークが発生してしまう。図４（ａ）～４（ｄ）は、このクロストークへの対応方法を示している。複数の変換素子Ｓのうち列方向と交差する行方向に並ぶ変換素子Ｓにおいて、含まれる遮光層９０３が配される変換素子９０２を有する画素ＰＩＸの数が、行ごとに同じになるように配置する。また、複数の変換素子Ｓのうち列方向に並ぶ変換素子Ｓにおいて、含まれる複数の変換素子９０２を有する画素ＰＩＸの数が、列ごとに同じになるように配置する。このように配置することによって、行、列単位でのクロストークによるアーチファクトの発生が抑制できる。

また、放射線撮像装置２１０が、放射線の照射開始を自動で検知する機能を有していてもよい。この場合、例えば、ゲート線ＶｇをスイッチＴがオン／オフするように動作させ、当該変換素子Ｓからの信号を読み出し、出力信号から放射線照射の有無を判定する。遮光層９０３を備える変換素子９０２を有する画素ＰＩＸの数が行ごとに異なる場合、行ごとに出力される信号量が変わり、検知精度がばらついてしまう。そのため、図４（ａ）～４（ｄ）に示されるように、複数の変換素子Ｓのうち列方向と交差する行方向に並ぶ変換素子Ｓにおいて、遮光層９０３が配される変換素子９０２を有する画素ＰＩＸの数が、行ごとに同じになるように配置する。このような配置をすることによって、放射線の照射開始を自動で検知する検知精度が安定する。

また、図４（ｂ）、４（ｄ）の画素ＰＩＸの配置例は、図４（ａ）、４（ｃ）の画素ＰＩＸの配置例に比べて、変換素子９０２を有する画素ＰＩＸの密度を減らしている。シンチレータ９０５からの光は、基板３１０を介して変換素子Ｓに入射するため、基板３１０の厚さによって光が拡散し、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が低下してしまう。このため、変換素子９０２を有する画素ＰＩＸの密度を減らしても実質的に解像力の低下が起こらない。つまり、変換素子９０２が、２つのシンチレータのうち基板３１０を介して対向するシンチレータ９０５が発する光を受光する場合、変換素子９０１を備える画素ＰＩＸの数よりも、変換素子９０２を備える画素ＰＩＸの数の方が少なくてもよい。

次に、図５を用いて放射線撮像装置２１０の動作について説明する。放射線撮像システム２００の動作は、例えば、コンピュータ２４０によって制御される。放射線撮像装置２１０の動作は、コンピュータ２４０による制御の下で、制御部２１４によって制御される。ここでは、図３（ａ）に示される構成のように、変換素子９０２とシンチレータ９０４との間に遮光層９０３が配されている場合について説明する。

期間Ｔ１では、ゲート線Ｖｇ１～Ｖｇ４にスイッチＴが順次オン動作するようにゲート信号Ｖｏｎが供給され、それぞれの変換素子Ｓがリセットされるリセット動作が行われる。次いで、放射線の照射が開始されると、例えば、バイアス線Ｂｓや列信号線Ｓｉｇなどを流れる電流を検出する検出回路２１６によって放射線の照射開始を検知することができる。しかしながら、これに限られることはなく、放射線照射開始は、コンピュータ２４０から放射線撮像装置２１０に供給される信号によって検知されてもよい。放射線の照射が開始されると、放射線撮像装置２１０は、期間Ｔ１から期間Ｔ２に遷移する。

次いで、期間Ｔ２について説明する。期間Ｔ２は、放射線が照射されている期間である。例えば、期間Ｔ２は、放射線の照射の開始が検知されてから放射線の照射量が、放射線画像データの取得に適当な線量となるまでの期間である。このため、期間Ｔ２は、放射線の照射量をモニタする期間であるともいえる。つまり、本実施形態において、放射線撮像装置２１０は、自動露出制御（ＡＥＣ）の機能を備えているともいえる。ここでは、ゲート線Ｖｇ４に接続された変換素子Ｓ４１～Ｓ４４を、入射する放射線の線量を計測（モニタ）する計測用素子として用いる（選択する）場合について説明する。

期間Ｔ２では、ゲート線Ｖｇ４に、スイッチＴ４１～Ｔ４４が、それぞれオン動作するようにゲート信号Ｖｏｎが印加され、変換素子Ｓ４１～Ｓ４４に蓄積された信号が順次読み出されている。また、ゲート線Ｖｇ１～Ｖｇ３には、スイッチＴ１１～Ｔ１４、Ｔ２１～Ｔ２４、Ｔ３１～Ｔ３４がオフ動作するように、ゲート信号Ｖｏｆｆが供給される。このため、変換素子Ｓ１１～Ｓ１４、Ｓ２１～Ｓ２４、Ｓ３１～Ｓ３４には、入射した放射線からシンチレータ９０４、９０５で変換された光に基づいた電荷が蓄積される。

ここで、放射線のエネルギが高い成分は、被検体（不図示）およびシンチレータ９０４を透過した後、シンチレータ９０５へ吸収されて光に変換されるため、シンチレータ９０５に入射する放射線の線量が減弱してしまう。このため、シンチレータ９０５で変換された光に応じた信号の信号値が小さくなってしまい、例えば、変換素子ＳやスイッチＴなどのオフセット信号などのノイズや、このようなノイズの面内でのばらつきなどに信号が埋もれてしまう可能性がある。結果として、放射線の高エネルギの成分の信号を取得する精度が低下し、生成されるエネルギサブトラクション画像の画質が低下してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態において、制御部２１４は、放射線の照射中に、シンチレータ９０５で放射線から変換される光に応じた信号、換言すると、放射線の高エネルギの成分に応じた信号を取得する。つまり、制御部２１４は、放射線が照射される期間Ｔ２において、シンチレータ９０５で変換された光を受光する変換素子９０２から選択される計測用素子として用いられる変換素子Ｓ４２、Ｓ４４から出力される信号を取得する。このシンチレータ９０５で放射線から変換された光に応じた信号に基づいて、制御部２１４は、放射線撮像装置２１０への放射線の照射を停止させるための信号を出力する。

より具体的には、シンチレータ９０５で放射線から変換された光に応じた信号の累積値が、あらかじめ設定された設定値に達したか否かを制御部２１４が判定する。制御部２１４は、シンチレータ９０５で放射線から変換された光に応じた信号の累計値が設定値に達することに応じて、照射制御部２２０へ放射線の照射を停止させるための停止信号を出力する。制御部２１４は、コンピュータ２４０を介して照射制御部２２０へ停止信号を送信してもよいし、照射制御部２２０や放射線源２３０に直接、停止信号を送信してもよい。この設定値は、例えば、放射線を照射しない場合の変換素子ＳやスイッチＴなどの画素ＰＩＸのノイズレベル（ここでは、単に「変換素子Ｓのノイズレベル」と表記する。）に基づいて予め設定されうる。例えば、この設定値は、変換素子Ｓのノイズレベルに対応する信号値の５倍以上の値にしてもよい（ＳＮＲが５以上となる）。また、設定値は、変換素子Ｓのノイズレベルに対応する信号値の１０倍以上の値にしてもよい（ＳＮＲが１０以上となる）。また、さらに、設定値は、変換素子Ｓのノイズレベルに対応する信号値の２０倍以上の値にしてもよい（ＳＮＲが２０以上となる）。これによって、シンチレータ９０５で放射線から変換された光に応じた信号が十分に確保でき、ノイズの影響を抑制することができる。これによって、得られるエネルギサブトラクション画像の画質が低下を抑制することができる。

また、期間Ｔ２において、シンチレータ９０４で放射線から変換された光による信号、換言すると、低エネルギの放射線に起因する信号（計測用素子として用いられる変換素子Ｓ４１、Ｓ４３から出力される信号。）も、同様にモニタしてもよい。シンチレータ９０４で変換される光に応じた信号は、シンチレータ９０５で変換される光に応じた信号と比較して変換素子Ｓへの到達光量が多くなりうる。このため、シンチレータ９０５で変換された光に応じて取得された信号の累計値が、上述の設定値に達する前に、シンチレータ９０４で変換された光に応じた信号（電荷）が飽和してしまう可能性がある。信号が飽和してしまった場合、得られる放射線画像の画質が低下してしまう可能性がある。本実施形態において、変換素子Ｓ４１、Ｓ４３を含む変換素子９０１は、シンチレータ９０４、９０５で変換された双方の光を受光するため、より飽和してしまう可能性が高くなりうる。このため、制御部２１４は、シンチレータ９０４、９０５からの光に応じた信号の累計値も取得し、変換素子９０１から計測用素子として選択される変換素子Ｓ４１、Ｓ４３の飽和レベルに基づいてあらかじめ設定された設定値に到達したか否かを判定する。つまり、制御部２１４は、シンチレータ９０５で変換された光に応じた信号だけでなく、シンチレータ９０４で変換された光に応じた信号を取得し、これらの信号に基づいて放射線の照射を停止させるための停止信号を出力してもよい。ここで、飽和線量は、読出回路１１３のゲインなどによって変化するため、制御部２１４は、撮影条件に応じた複数の設定値を予め、例えば、制御部２１４内のメモリなどに備えていてもよい。

これらの２種類の設定値は、上述のようにそれぞれ別々の値が設定されていてもよいが、これに限られることはなく、同じ値が設定されていてもよい。例えば、変換素子９０１の信号から見積もられる飽和レベルの信号値と、変換素子９０２の信号から見積もられるノイズレベルの信号値の中間の値にそれぞれの設定値が設定されてもよい。

このように、放射線撮像装置２１０は、高エネルギの放射線に起因するシンチレータ９０５で変換された光に応じた信号に基づいて放射線の照射を制御する。これによって、高エネルギの放射線に起因する信号の精度を高めることが可能となる。さらに、低エネルギの放射線に起因するシンチレータ９０４で変換された光に応じた信号の計測も行う。これによって、変換素子９０１が飽和してしまい、撮影のやり直しなど、患者などへの不要な被爆などを抑制できる。これらの結果として、得られるエネルギサブトラクション画像の精度が向上した放射線撮像装置２１０を得ることができる。

次に、図５の期間Ｔ３、Ｔ４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、放射線から変換された光に応じて変換素子Ｓ１１～Ｓ１４、Ｓ２１～Ｓ２４、Ｓ３１～Ｓ３４に蓄積された信号を読み出す期間である。ゲート線Ｖｇ１～Ｖｇ３に、スイッチＴ１１～Ｔ１４、Ｔ２１～Ｔ２４、Ｔ３１～Ｔ３４を順次オン動作させるゲート信号Ｖｏｎが供給され、読み出しを実施する。このとき、ゲート線Ｖｇ４には、スイッチＴ４１～Ｔ４４がオフ動作するように、ゲート信号Ｖｏｆｆが供給される。

期間Ｔ４は、オフセットデータの取得期間である。変換素子Ｓは、放射線を照射しない状態においても、ダーク電荷が溜まり続ける。このため、制御部２１４は、放射線を照射せずに放射線画像データを取得する際と同様の動作を行うことによって、オフセット画像データを取得する。放射線画像データからオフセット画像データを引き算することで、ダーク電荷によるオフセット成分が除去できる。

このように、期間Ｔ３、Ｔ４は、放射線の照射後に、制御部２１４が、変換素子９０１および変換素子９０２にエネルギサブトラクション画像を生成するための信号を出力させる期間でありうる。変換素子９０１および変換素子９０２から出力された信号は、例えば、コンピュータ２４０の信号処理部２４１に送信される。信号処理部２４１は、変換素子９０１のそれぞれから出力される信号および変換素子９０２のそれぞれから出力される信号に基づいて、エネルギサブトラクション画像を生成し、コンピュータ２４０に接続されたディスプレイ（不図示）などに表示する。これによって、ユーザは、放射線画像（サブトラクション画像）を観察することができる。

次に、本実施形態における画像処理フローについて、図６を用いて説明する。ここでは、変換素子９０２は、図３（ｂ）に示される構成において、図の上方から放射線が入射し、シンチレータ９０５からの光が遮光され、シンチレータ９０４からの低エネルギの放射線に起因する光を受光するものとして説明する。また、以下において、変換素子９０１から出力される放射線画像データを両面画像データ、変換素子９０２から出力される放射線画像データを片面画像データとそれぞれ表記する場合がある。

まず、Ｓ９１０において、制御部２１４は、上述したように放射線の照射開始を検知すると、Ｓ９３０に遷移する。Ｓ９３０では、制御部２１４は、放射線画像（エネルギサブトラクション画像）を得るために、変換素子Ｓのうち入射する放射線の線量を計測するために選択された計測用素子（例えば、上述のＳ４１～４４）からの信号の取得を開始する。また、計測用素子以外の変換素子Ｓは、放射線画像データを取得するために、入射した放射線から変換された光に応じた電荷を蓄積する蓄積動作を開始する。

次いで、制御部２１４は、シンチレータ９０４を透過した放射線が入射するシンチレータ９０５で放射線から変換された光に応じた信号を取得し、この信号に基づいて放射線の照射の継続または停止を判定する（Ｓ９５０）。ここで、上述のように、変換素子９０１は、シンチレータ９０４およびシンチレータ９０５で変換された光に応じた信号を出力し、変換素子９０２は、シンチレータ９０４で変換された光に応じた信号を出力する。このため、制御部２１４は、変換素子９０１から選択される計測用素子（例えば、変換素子Ｓ４１、Ｓ４３）から出力される信号と変換素子９０２（例えば、変換素子Ｓ４２、Ｓ４４）から出力される信号との差分に基づいて、シンチレータ９０５で変換された光に応じた信号を取得する。

さらに、上述のように、制御部２１４は、シンチレータ９０５だけではなく、シンチレータ９０４で放射線から変換された光に応じた信号も取得し、この信号に基づいて放射線の照射の継続または停止を判定してもよい（Ｓ９４０）。ここで、変換素子９０１は、シンチレータ９０４およびシンチレータ９０５で変換された光に応じた信号を出力し、変換素子９０２は、シンチレータ９０４で変換された光に応じた信号を出力する。このため、制御部２１４は、変換素子９０１から選択される計測用素子（例えば、変換素子Ｓ４１、Ｓ４３）から出力される信号と変換素子９０２（例えば変換素子Ｓ４２、Ｓ４４）から出力される信号との両方を使ってＳ９４０の判定をしてもよい。また、制御部２１４は、変換素子９０１から選択される計測用素子（例えば、変換素子Ｓ４１、Ｓ４３）から出力される信号だけを用いてＳ９４０の判定をしてもよい。

Ｓ９５０の判定とＳ９４０との判定は、Ｓ９５０またはＳ９４０において、それぞれの信号値の何れかが、それぞれ対応する設定値に達すると判定されるまで、図６に示されるように、交互に行われてもよい（Ｓ９５０、Ｓ９４０のＮＯ）。また、Ｓ９５０の判定とＳ９４０の判定とを行う場合、設定の間違いなどによって線量が非常に多い放射線が照射されてしまう場合を考慮し、図６に示されるように、感度が高いＳ９４０の判定が、放射線の照射開始後、最初に行なわれてもよい。Ｓ９５０またはＳ９４０において、それぞれの信号値の何れかが、それぞれ対応する設定値に達すると制御部２１４が判定すると（Ｓ９５０、Ｓ９４０のＹＥＳ）、制御部２１４は、放射線の照射を停止させるための停止信号を出力し、Ｓ９１１に遷移する。また、停止信号に応じて、放射線源２３０は、放射線の照射を停止する。

Ｓ９１１では、制御部２１４は、駆動回路１１４および読出回路１１３を介して変換素子Ｓで生成された信号を出力させ、放射線画像データを読み出す。このＳ９１１において、放射線画像データがコンピュータ２４０に出力される。次いで、制御部２１４は、Ｓ９１２においてオフセット画像データを取得するための蓄積動作を行い、Ｓ９１３において、オフセット画像データを駆動回路１１４および読出回路１１３に読み出させ、コンピュータ２４０に出力させる。

次いで、コンピュータ２４０の信号処理部２４１は、Ｓ９１１で取得した放射線画像データを、Ｓ９１３で取得したオフセット画像データで引き算することによってオフセット補正を行う。信号処理部２４１は、次に、Ｓ９１５において、オフセット補正後の放射線画像データを、変換素子９０１から出力される放射線画像データと、変換素子９０２から出力される放射線画像データに分離する。

信号処理部２４１は、次いで、Ｓ９１６において、被写体が無い状態で撮影したゲイン補正用画像データを用いて、両面画像データのゲイン補正を行う。また、信号処理部２４１は、Ｓ９１７において、ゲイン補正用画像データを用いて、片面画像データのゲイン補正を行う。

ゲイン補正を行った後、信号処理部２４１は、Ｓ９１８において、変換素子９０１を含まない画素ＰＩＸ、換言すると変換素子９０２を有する画素ＰＩＸの両面画像データの欠落を補うための画素補間を行う。同様に信号処理部２４１は、Ｓ９１９において、変換素子９０２を含まない画素ＰＩＸ、換言すると変換素子９０１を有する画素ＰＩＸの片面画像データの欠落を補うための画素補間を行う。このＳ９１８、Ｓ９１９での画素補間について、図７（ａ）、７（ｂ）を用いて説明する。ここでは、図４（ｄ）に示されるように、変換素子９０１を備える画素ＰＩＸの方が、変換素子９０２を備える画素ＰＩＸよりも多い場合の配置を例に説明する。

まず、図７（ａ）を用いて、両面画像データの画素補間について説明する。片面画像データを出力する変換素子９０２を有する画素Ｅの両面画像データは、画素Ｅに隣接する両面画像データを出力する変換素子９０１を有する画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉの両面画像データを用いて補間する。例えば、信号処理部２４１は、画素Ｅに隣接する８画素の両面画像データの平均値を用いて、画素Ｅの両面画像データを補間してもよい。また例えば、信号処理部２４１は、画素Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈのように、隣接する一部の画素の両面画像データの平均値を用いて、画素Ｅの両面画像データを補間してもよい。Ｓ９１８において、画素補間を行うことによって、それぞれの画素ＰＩＸの放射線の高エネルギ成分および低エネルギ成分によって生成された放射線画像データが生成される。

次に、図７（ｂ）を用いて、片面画像データの画素補間について説明する。両面画像データを出力する変換素子９０１を有する画素Ｊの片面画像データは、画素Ｊに隣接する片面画像データを出力する変換素子９０２を有する画素Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎの片面画像データを用いて補間する。例えば、信号処理部２４１は、画素Ｊに隣接する４画素の片面画像データの平均値を用いて、画素Ｊの片面画像データを補間してもよい。この場合、例えば、画素Ｊの配される位置から画素Ｋまでの距離と画素Ｎまでの距離とは異なる。そのため、距離に応じて、それぞれ画素Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎから出力される片面画像データに対して重みづけをして平均化してもよい。Ｓ９１９において、画素補間を行うことによって、それぞれの画素ＰＩＸの放射線の低エネルギ成分によって生成された放射線画像データが生成される。

次いで、信号処理部２４１は、Ｓ９２０において、放射線の高エネルギ成分による放射線画像データを生成する。上述のように、変換素子９０２とシンチレータ９０５との間に遮光層９０３を設けた場合、片面画像データは、低エネルギ成分による放射線画像データとなる。また、両面画像データは、高エネルギと低エネルギの両方の成分を有する放射線画像データとなる。このため、画素補間された両面画像データのから画素保管された片面画像データを引き算することによって、高エネルギ成分の放射線画像データを生成することができる。

また、変換素子９０２の放射線が入射する側に遮光層９０３を設けた場合、片面画像データは、高エネルギ成分による放射線画像データとなる。このため、画素補間された両面画像データのから画素保管された片面画像データを引き算することによって、低エネルギ成分の放射線画像データを生成することができる。

ここで、高エネルギ成分による放射線画像は、上述のように、放射線の入射する側のシンチレータ９０４で吸収しきれなかった放射線の成分のため、シンチレータ９０５からの光量は、シンチレータ９０４からの光量よりも少ない。そのため、両面画像データから片面画像データを減算して、高エネルギ成分の放射線画像データを生成すると、低エネルギ成分の放射線画像データのノイズが、高エネルギ成分の放射線画像データに乗ってしまう。結果として、高エネルギ成分の放射線画像データのＳ／Ｎ比が低くなってしまう。このため、変換素子９０２の放射線が入射する側を遮光し、両面画像データを高エネルギ成分＋低エネルギ成分、片面画像データを高エネルギ成分の画像データとする。そして、両面画像データから片面画像データを減算し、低エネルギ画像を生成する方が、Ｓ／Ｎ比が向上しうる。

信号処理部２４１は、Ｓ９２２において、エネルギサブトラクション画像の生成を行う。具体的には、信号処理部２４１は、Ｓ９２０で取得した変換素子９０１から出力される信号と変換素子９０２から出力される信号との差分と、変換素子９０２から出力される信号と、の差分をとる。これによって、高エネルギ成分の放射線画像データと低エネルギ成分の放射線画像データとの差分であるエネルギサブトラクション画像が生成される。

また、信号処理部２４１は、Ｓ９１８において変換素子９０１からそれぞれ出力された両面画像データに基づいて、Ｓ９２０においてエネルギサブトラクションをしない通常の放射線画像を生成してもよい。変換素子９０１は、放射線の入射する側のシンチレータ９０４からの光と、放射線が入射する側と反対側のシンチレータ９０５からの光とを受光する。これによって、一方のシンチレータで発光する光のみを受光する場合よりも、通常の放射線画像において、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。

ここで、特許文献１に示されるような、放射線画像の１つの画素データを生成するために、放射線の入射する側のシンチレータの光のみを受光する光電変換素子と反対側のシンチレータの光のみを受光する光電変換素子とを配する放射線撮像装置を考える。この２つの光電変換素子から出力される２つの信号の差分をとりエネルギサブトラクション画像を生成し、また、２つの信号を加算することによって通常の放射線画像を生成することができる。しかしながら、１つの画素データを生成するために、２つの光電変換素子が必要となることによって、構造が複雑になり、製造コストが上昇してしまう可能性がある。また、１つ１つの光電変換素子の大きさが小さくなり、得られる信号のＳ／Ｎ比が低下してしまう可能性がある。また、通常の放射線画像を生成する際、２つの信号を加算する際、それぞれの信号に重畳するノイズも加算されてしまうため、Ｓ／Ｎ比が低くなる可能性がある。一方、図３（ａ）、３（ｂ）に示されるような構成の場合、複数の画素ＰＩＸのうち、変換素子９０２を備える一部の画素ＰＩＸにのみ、シンチレータ９０４またはシンチレータ９０５からの光を遮断するための遮光層９０３が配される。つまり、一部の画素ＰＩＸに遮光層９０３を追加するだけでよいため、構造が複雑にならず、製造コストを抑制しつつ、エネルギサブトラクション画像を取得できる放射線撮像装置が実現できる。また、変換素子９０１は、シンチレータ９０４およびシンチレータ９０５から発せられる光を受光するため、入射する放射線に対する感度が向上し、結果として、得られる放射線画像の画質が向上しうる。さらに、通常の放射線画像を生成する際においても、２つのシンチレータ９０４、９０５で発光した光を受光することで生成される信号から放射線画像が生成される。このため、特許文献１のような構造と比較して、通常の放射線画像を撮影した際のＳ／Ｎ比が向上する。

また、本実施形態において、１つの撮像パネル２１２を用いて、被写体に対して１回の放射線照射（ワンショット法）で２つの異なるエネルギ成分の放射線の放射線画像を記録することができる。このため、２つの撮像パネルを用いてエネルギサブトラクション画像を生成する放射線撮像装置と比較して、放射線撮像装置の部品点数が少なくなり製造コストが低減できる。また、放射線撮像装置２１０の重量を削減することが可能となるため、可搬型のユーザにとって使い勝手のよい放射線撮像装置が実現できる。また、１つの撮像パネルでエネルギサブトラクション画像を生成するため、２つの撮像パネル間での光電変換素子同士の位置ずれの問題が発生しない放射線撮像装置が実現できる。さらに、エネルギサブトラクション画像だけでなく、通常の放射線画像を生成において、高いＳ／Ｎ比の放射線画像の生成が可能な放射線撮像装置が実現できる。

さらに、上述のように、放射線から変換される光量が小さくなるシンチレータ９０５に起因する信号を放射線の照射中に制御部２１４が計測する。これによって、シンチレータ９０５で変換された光に応じた信号がノイズに埋もれることなく取得できる。結果として、得られるサブトラクション画像の画質が向上し、例えば、医師による画像診断などの精度を向上させることが可能となる。

上述の実施形態では、放射線撮像装置２１０の撮像パネル２１２として、１つの基板３１０の両面を覆うようにシンチレータ９０４、９０５０が配される例を示したが、これに限られることはない。例えば、図８に示されるように、２つの撮像パネルＰ１、Ｐ２を放射線撮像装置２１０の撮像パネル２１２として適用してもよい。２つの撮像パネルＰ１、Ｐ２は、互いに同じ構造をしているパネルであってもよい。また、この場合、それぞれの画素ＰＩＸは、上述のような遮光層９０３を含まなくてもよい。つまり、図８に示される構成において、それぞれの変換素子Ｓは、図３（ａ）、３（ｂ）に示される変換素子９０１と同等の構成を備えうる。また、図８に示される構成において、放射線の入射する側に配される撮像パネルＰ１に配されるシンチレータが、上述のシンチレータ９０４に対応し、もう一方の撮像パネルＰ２に配されるシンチレータが、上述のシンチレータ９０５に対応することになる。

図８に示される構成においても、制御部２１４は、シンチレータ９０５で放射線から変換された光に応じた信号を取得し、この信号に基づいて、放射線撮像装置２１０への放射線の照射を停止させるための判定を行う。つまり、制御部２１４は、撮像パネルＰ２に配された変換素子９０１２から出力される信号を取得し、変換素子９０１２から出力される信号に基づいて、放射線の照射の継続または停止の判定を行えばよい。このとき、変換素子９０１２に撮像パネルＰ１のシンチレータ９０４で変換された光が入射しないように、例えば、撮像パネルＰ１の基板３１０が、シンチレータ９０４で生成される光に対して不透明であってもよい。また、例えば、撮像パネルＰ１、撮像パネルＰ２が、それぞれ、遮光膜などによって覆われていてもよい。また、上述と同様に、撮像パネルＰ１に配された変換素子９０１１から出力される信号も並行して用いて、放射線の照射の継続または停止の判定を行ってもよい。

図８に示される構成においても、上述の実施形態と同様に、放射線の高エネルギ成分に起因するシンチレータ９０５で変換された光に応じた信号が、ノイズに埋もれることなく取得できる。結果として、得られるエネルギサブトラクション画像の画質を向上させることが可能となる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

２１０：放射線撮像装置、２１４：制御部、９０４，９０５：シンチレータ、Ｓ：変換素子

Claims (21)

1. 第１シンチレータと、前記第１シンチレータを透過した放射線が入射する第２シンチレータと、複数の変換素子と、制御部と、を含む放射線撮像装置であって、
   前記複数の変換素子は、前記第１シンチレータおよび前記第２シンチレータのうち少なくとも一方が発する光を検出する感度が互いに異なる複数の第１変換素子と複数の第２変換素子とを含み、
   放射線の照射中に、前記制御部は、
   前記複数の第１変換素子および前記複数の第２変換素子のうち入射する放射線の線量を計測するための１つ以上の計測用素子から出力される信号から、前記第１シンチレータおよび前記第２シンチレータのうち前記第２シンチレータで放射線から変換された光に応じた第１信号を取得し、
   前記第１信号に基づいて、前記放射線撮像装置への放射線の照射を停止させるための停止信号を出力し、
   前記複数の第１変換素子および前記複数の第２変換素子から出力される信号に基づいて、エネルギサブトラクション画像が生成されることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 放射線の照射中に、前記制御部は、
   前記計測用素子から出力される信号から、少なくとも前記第１シンチレータで放射線から変換された光に応じた第２信号を取得し、
   前記第１信号および前記第２信号に基づいて、前記停止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. 前記第２信号が、前記第１シンチレータで放射線から変換された光、および、前記第２シンチレータで放射線から変換された光に応じた信号であ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、前記複数の変換素子のノイズレベルに基づいて予め設定された第１設定値に前記第１信号の累積値が達することに応じて、前記停止信号を出力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. 前記制御部は、前記複数の変換素子のノイズレベルに基づいて予め設定された第１設定値に前記第１信号の累積値が達する、または、前記複数の変換素子の飽和レベルに基づいて予め設定された第２設定値に前記第２信号の累積値が達することに応じて前記停止信号を出力することを特徴とする請求項２または３に記載の放射線撮像装置。
6. 前記制御部は、放射線の照射中に、前記第１信号の累積値が前記第１設定値に達するか否かを判定する第１判定と前記第２信号の累積値が前記第２設定値に達するか否かを判定する第２判定とを交互に行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記制御部は、放射線の照射の開始に応じて、前記第２判定を行った後に、前記第１判定と前記第２判定とを交互に行うことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記第１設定値が、前記複数の変換素子のノイズレベルに対応する信号値の１０倍以上の値であることを特徴とする請求項４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、前記複数の変換素子が配された基板をさらに含み、
   前記第１シンチレータは、前記基板の第１面を覆うように配され、
   前記第２シンチレータは、前記基板のうち前記第１面とは反対側の第２面を覆うように配され、
   前記複数の第１変換素子は、前記第１シンチレータおよび前記第２シンチレータからの光を受光するように配され、
   前記複数の第２変換素子は、前記複数の第１変換素子よりも前記第１シンチレータから受光できる光の量が少なくなるように、前記第１シンチレータと前記複数の第２変換素子のそれぞれとの間に遮光層が配され、かつ、前記第２シンチレータからの光を受光するように配され、
   前記計測用素子は、前記複数の第１変換素子から選択される第１計測用素子と、前記複数の第２変換素子から選択される第２計測用素子とを含み、
   前記制御部は、前記第１計測用素子および前記第２計測用素子から出力される信号、または、前記第２計測用素子から出力される信号に基づいて、前記第１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. 前記制御部は、前記第２計測用素子から出力される信号を前記第１信号として取得することを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
11. 前記第２計測用素子は、前記第１シンチレータからの光を受光しないことを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像装置。
12. 前記複数の変換素子は、
    前記第１面と前記第１シンチレータとの間に配され、
    半導体層と、前記半導体層の前記第１面の側に配される第１電極と、前記半導体層の前記第１シンチレータの側に配される第２電極と、を含み、
    前記複数の第２変換素子において、前記第２電極が前記遮光層として機能することを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
13. 前記放射線撮像装置は、前記複数の変換素子が配された基板をさらに含み、
    前記第１シンチレータは、前記基板の第１面を覆うように配され、
    前記第２シンチレータは、前記基板のうち前記第１面とは反対側の第２面を覆うように配され、
    前記複数の第１変換素子は、前記第１シンチレータおよび前記第２シンチレータからの光を受光するように配され、
    前記複数の第２変換素子は、前記複数の第１変換素子よりも前記第２シンチレータから受光できる光の量が少なくなるように、前記第２シンチレータと前記複数の第２変換素子のそれぞれとの間に遮光層が配され、かつ、前記第１シンチレータからの光を受光するように配され、
    前記計測用素子は、前記複数の第１変換素子から選択される第１計測用素子と、前記複数の第２変換素子から選択される第２計測用素子とを含み、
    前記制御部は、前記第１計測用素子および前記第２計測用素子から出力される信号に基づいて、前記第１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。
14. 前記制御部は、前記第１計測用素子から出力される信号と前記第２計測用素子から出力される信号との差分に基づいて、前記第１信号を取得することを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
15. 前記複数の変換素子は、
    前記第１面と前記第１シンチレータとの間に配され、
    半導体層と、前記半導体層の前記第１面の側に配される第１電極と、前記半導体層の前記第１シンチレータの側に配される第２電極と、を含み、
    前記複数の第２変換素子において、前記第１電極が前記遮光層として機能することを特徴とする請求項１３または１４に記載の放射線撮像装置。
16. 前記放射線撮像装置は、前記複数の第１変換素子が配された第１基板と、前記複数の第２変換素子が配された第２基板と、をさらに含み、
    前記第１基板と前記第２基板とは、互いに重なるように配され、
    前記第１シンチレータは、前記第１基板を覆うように配され、
    前記複数の第１変換素子は、前記第１シンチレータからの光を受光し、
    前記第２シンチレータは、前記第２基板を覆うように配され、
    前記複数の第２変換素子は、前記第２シンチレータからの光を受光し、
    前記制御部は、前記複数の第２変換素子から選択される前記計測用素子から出力される信号を前記第１信号として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。
17. 光を検出する感度が互いに異なる第１変換素子および第２変換素子と、
    放射線撮像装置に入射する放射線の線量を計測するための計測用素子から出力される信号を用いて、前記放射線撮像装置への放射線の照射を停止させるための停止信号を出力する制御部と、を含み、
    前記第１変換素子および前記第２変換素子から出力される信号に基づいて、エネルギサブトラクション画像が生成されることを特徴とする放射線撮像装置。
18. 請求項１乃至１７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。
19. 前記信号処理部は、前記第１変換素子から出力される信号および前記第２変換素子から出力される信号に基づいて、エネルギサブトラクション画像を生成することを特徴とする請求項１８に記載の放射線撮像システム。
20. 光を検出する感度が互いに異なる第１変換素子および第２変換素子を含む放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記放射線撮像装置に入射する放射線の線量を計測するための計測用素子から出力される信号を用いて、前記放射線撮像装置への放射線の照射を停止させるための停止信号を出力する工程と、
    前記第１変換素子および前記第２変換素子から出力される信号に基づいて、エネルギサブトラクション画像を生成する工程と、
    を含むことを特徴とする制御方法。
21. 請求項２０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。

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