JP7262237B2 - Radiation imaging device and radiation imaging system - Google Patents

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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。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus and a radiation imaging system.

医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器(フラットパネルディテクタ:FPD)を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。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。放射線量をリアルタイムで検出することによって、放射線の照射の開始や終了の検出や、放射線の照射中に入射した放射線の積算線量を把握し自動露出制御(Automatic Exposure Control:AEC)を行うことが可能となる。特許文献1には、放射線検出素子から読み出した画像データが所定の閾値以上になった時点で、放射線発生装置に対して放射線の照射終了を指示する放射線画像撮影装置が示されている。また、特許文献1には、ユーザが曝射スイッチを押下したことに応じて、放射線検出素子内で発生する暗電流などに起因するオフセット成分の取得を開始し、オフセット成分の取得後、放射線発生装置に放射線を照射するための信号を送信することが示されている。放射線の照射中に放射線検出素子から読み出した画像データからオフセット成分を除去することによって、AECの精度を高めることが可能となる。 2. Description of the Related Art In medical image diagnosis and non-destructive inspection, radiation imaging apparatuses using flat panel detectors (FPDs) made of semiconductor materials are widely used. In such a radiation imaging apparatus, it is known to monitor radiation incident on the radiation imaging apparatus. By detecting radiation dose in real time, it is possible to detect the start and end of radiation irradiation, grasp the cumulative dose of incident radiation during radiation irradiation, and perform automatic exposure control (AEC). becomes. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-100001 discloses a radiographic image capturing apparatus that instructs a radiation generating apparatus to terminate radiation irradiation when image data read from a radiation detection element reaches or exceeds a predetermined threshold value. Further, in Patent Document 1, when a user presses an exposure switch, acquisition of an offset component caused by dark current or the like generated in a radiation detection element is started, and after acquisition of the offset component, radiation is generated. Sending a signal to irradiate the device is shown. By removing the offset component from the image data read from the radiation detection element during radiation irradiation, it is possible to improve the accuracy of AEC.

特開2015-213546号公報JP 2015-213546 A

放射線の積算線量を測定する際に必要とされるオフセット成分の精度は、信号をサンプリングした際の信号値に依存する。つまり、信号値が小さい場合、信号値が大きい場合よりもオフセット成分の精度の影響は、相対的に大きくなりうる。このため、放射線の照射条件によって、オフセット成分の精度が十分でない可能性がある。また、放射線の照射条件によって、オフセット成分の精度を高めるためにオフセット成分のサンプリングを必要以上に行い、ユーザの曝射スイッチの押下から撮像までに本来は必要のないディレイが生じてしまう可能性がある。 The accuracy of the offset component required when measuring the cumulative dose of radiation depends on the signal value when the signal is sampled. That is, when the signal value is small, the influence of the accuracy of the offset component can be relatively greater than when the signal value is large. Therefore, depending on the radiation irradiation conditions, the accuracy of the offset component may not be sufficient. In addition, depending on the radiation irradiation conditions, the offset components may be sampled more than necessary in order to increase the accuracy of the offset components. be.

本発明は、撮像条件に対して適切なオフセット成分を取得するのに有利な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique that is advantageous in obtaining offset components suitable for imaging conditions.

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検出部に配され、入射する放射線を検出する検出素子と、放射線の照射中に検出素子から出力される信号に基づいて、入射した放射線量を測定するための演算部と、を含む放射線撮像装置であって、演算部は、放射線の照射前に、設定された撮像情報から推定される、検出素子が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値に応じて、検出素子のオフセット成分をサンプリングする回数を決定し、サンプリングする回数にわたってサンプリングされた検出素子のオフセット成分からオフセット補正値を取得し、放射線の照射中に、検出素子から出力される信号値をオフセット補正値に従って補正した補正値に基づいて、入射した放射線量を測定することを特徴とする。 In view of the above problems, a radiation imaging apparatus according to an embodiment of the present invention is arranged in a detection unit for acquiring a radiographic image, and includes a detection element for detecting incident radiation, and an output from the detection element during radiation irradiation. and a calculation unit for measuring the amount of incident radiation based on the signal obtained, wherein the calculation unit detects, before irradiation with radiation, estimated from set imaging information. The number of times the offset component of the detection element is sampled is determined according to the signal value that the element outputs in one sampling during radiation irradiation, and the offset correction value is calculated from the offset component of the detection element sampled over the number of sampling times. The amount of incident radiation is measured based on a correction value obtained by correcting the signal value output from the detection element according to the offset correction value during radiation irradiation.

上記手段によって、撮像条件に対して適切なオフセット成分を取得するのに有利な技術を提供する。 The above means provide an advantageous technique for acquiring an offset component suitable for imaging conditions.

本発明に係る放射線撮像装置を用いたシステムの構成例を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration example of a system using a radiation imaging apparatus according to the present invention; FIG. 図1の放射線撮像装置の検出部の構成例を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a detection unit of the radiation imaging apparatus in FIG. 1; 図1の放射線撮像装置の画素の構成例を示す平面図および断面図。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration example of a pixel of the radiation imaging apparatus of FIG. 1; 図1の放射線撮像装置を用いたシステムの動作例を示すフロー図。FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of a system using the radiation imaging apparatus of FIG. 1; 図1の放射線撮像装置を用いたシステムの動作例を示すタイミング図。FIG. 2 is a timing chart showing an operation example of a system using the radiation imaging apparatus of FIG. 1; 図5のタイミング図の変形例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a modification of the timing diagram of FIG. 5; 図4のフロー図の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the flowchart of FIG. 本発明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説明する図。1 is a diagram for explaining a configuration example of a radiation imaging system using a radiation imaging apparatus according to the present invention; FIG.

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。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

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。 Radiation in the present invention includes alpha rays, beta rays, and gamma rays, which are beams produced by particles (including photons) emitted by radioactive decay, as well as beams having energy equal to or higher than the same level, such as X rays. It can also include rays, particle rays, and cosmic rays.

第1の実施形態
図1(a)、2~6を参照して、本発明の実施形態における放射線撮像装置について説明する。図1(a)は、本発明の第1の実施形態における放射線撮像装置200を用いた放射線撮像システムSYSの構成例を示す図である。放射線撮像システムSYSは、放射線撮像装置200と放射線撮像装置200に放射線を照射するための放射線源227とを含む。
First Embodiment A radiation imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a diagram showing a configuration example of a radiation imaging system SYS using a radiation imaging apparatus 200 according to the first embodiment of the present invention. The radiation imaging system SYS includes a radiation imaging device 200 and a radiation source 227 for irradiating the radiation imaging device 200 with radiation.

放射線撮像装置200は、検出部223、信号処理部224、制御部225、電源回路226を含む。制御部225は、検出部223、信号処理部224および電源回路226のそれぞれに制御信号を供給し、放射線撮像装置200の各構成要素を制御する。検出部223は、支持基板100、画素アレイ228、駆動回路221、読出回路222を含む。画素アレイ228は、検出部223の支持基板100上に配される。画素アレイ228には、放射線画像を生成するための複数の画素が配される。また、放射線画像を取得するための検出部223には、入射する放射線を検出するための検出素子が配される。制御部225は、入射する放射線量を測定するための信号を取得するために、放射線の照射中に検出素子を制御する。本実施形態において、検出素子は、後述するように画素アレイ228に配される。また、例えば、放射線画像を生成するための複数の画素のうち何れかが、検出素子として機能してもよい。また、検出素子は、画素アレイ228の中ではなく、検出部223の画素アレイ228の周辺部に配されていてもよい。 The radiation imaging apparatus 200 includes a detector 223 , a signal processor 224 , a controller 225 and a power supply circuit 226 . The control unit 225 supplies a control signal to each of the detection unit 223 , the signal processing unit 224 and the power supply circuit 226 to control each component of the radiation imaging apparatus 200 . The detection section 223 includes a support substrate 100 , a pixel array 228 , a drive circuit 221 and a readout circuit 222 . The pixel array 228 is arranged on the support substrate 100 of the detection section 223 . A plurality of pixels for generating a radiographic image are arranged in the pixel array 228 . A detection element for detecting incident radiation is arranged in the detection unit 223 for acquiring a radiographic image. The control unit 225 controls the detector elements during radiation irradiation to acquire signals for measuring the amount of incident radiation. In this embodiment, the sensing elements are arranged in a pixel array 228 as described below. Also, for example, any one of a plurality of pixels for generating a radiographic image may function as a detection element. Also, the detection elements may be arranged in the periphery of the pixel array 228 of the detection section 223 instead of in the pixel array 228 .

駆動回路221は、制御部225に従って、画素アレイ228を駆動する。読出回路222は、制御部225に従って、画素アレイ228の各画素および検出素子に入射した放射線によって生成された信号を電気信号として読み出す。信号処理部224は、読出回路222から読み出された検出素子の電気信号を制御部225に転送する。制御部225は、この検出素子からの電気信号に応じて、検出部223での放射線のサンプリング動作や、放射線源227の放射線の照射を制御するための信号を出力する。また、信号処理部224は、制御部225から供給される制御信号に応じて、読出回路222から読み出された電気信号を放射線撮像装置200の外部に配された画像処理部(不図示)に供給する。電気信号の供給を受けた画像処理部(不図示)は、電気信号から画像を生成しディスプレイ(不図示)などに出力してもよい。これによって、放射線撮像装置200のユーザは、撮像した放射線画像を観察することができる。また、電気信号の画像化処理は、信号処理部224で行ってもよい。電源回路226は、放射線撮像装置200の各構成要素にバイアス電圧を供給する。本実施形態において、信号処理部224および制御部225は、それぞれ別の構成になっているが、例えば制御部225が信号処理部224で実施される処理を行う一体の構成になっていてもよい。 The drive circuit 221 drives the pixel array 228 according to the controller 225 . The readout circuit 222 reads, as an electric signal, a signal generated by radiation incident on each pixel of the pixel array 228 and the detection element according to the control unit 225 . The signal processing unit 224 transfers the electric signal of the detection element read out from the readout circuit 222 to the control unit 225 . The control unit 225 outputs a signal for controlling the radiation sampling operation in the detection unit 223 and the irradiation of radiation from the radiation source 227 according to the electric signal from the detection element. In addition, the signal processing unit 224 transmits the electrical signal read from the readout circuit 222 to an image processing unit (not shown) provided outside the radiation imaging apparatus 200 according to a control signal supplied from the control unit 225. supply. An image processing unit (not shown) supplied with the electric signal may generate an image from the electric signal and output it to a display (not shown) or the like. This allows the user of the radiation imaging apparatus 200 to observe the captured radiation image. Also, the image processing of the electrical signal may be performed by the signal processing unit 224 . A power supply circuit 226 supplies a bias voltage to each component of the radiation imaging apparatus 200 . In this embodiment, the signal processing unit 224 and the control unit 225 have different configurations, but for example, the control unit 225 may have an integrated configuration that performs the processing performed by the signal processing unit 224. .

放射線撮像装置200には、放射線を照射する放射線源227と放射線源227を制御する放射線制御部229とが接続されている。放射線制御部229は、制御部225から供給される制御信号に応じて放射線源227を制御する。本実施形態において、放射線制御部229によって放射線源227が制御されているが、制御部225が、放射線制御部229を介さずに放射線源227に制御信号を直接、供給してもよい。また、例えば、本実施形態において、放射線撮像装置200と放射線制御部229とは、それぞれ別個に配される構成となっているが、放射線撮像装置200が、次に述べる放射線制御部229の機能の少なくとも一部を含んでいてもよい。また、放射線撮像装置200と放射線制御部229とが、一体で構成されていてもよい。つまり、放射線撮像装置200と放射線制御部229とをあわせて、本発明の「放射線撮像装置」といってもよい。 A radiation source 227 that emits radiation and a radiation control unit 229 that controls the radiation source 227 are connected to the radiation imaging apparatus 200 . The radiation controller 229 controls the radiation source 227 according to control signals supplied from the controller 225 . Although the radiation source 227 is controlled by the radiation controller 229 in this embodiment, the controller 225 may directly supply the control signal to the radiation source 227 without going through the radiation controller 229 . Further, for example, in the present embodiment, the radiation imaging apparatus 200 and the radiation control unit 229 are arranged separately, but the radiation imaging apparatus 200 performs the functions of the radiation control unit 229 described below. At least a part may be included. Alternatively, the radiation imaging apparatus 200 and the radiation control unit 229 may be integrated. In other words, the radiation imaging apparatus 200 and the radiation control unit 229 may be collectively referred to as the "radiation imaging apparatus" of the present invention.

放射線撮像の際、管電流や管電圧などの条件は、放射線制御部229に外部から入力されうる。また放射線の照射時間などの条件も、放射線制御部229に外部から入力され、放射線源227の制御に用いられうる。管電流、管電圧、照射時間などの撮像情報は、ユーザによって放射線制御部229に値を直接入力されてもよい。また、撮像情報は、撮像モードごとに予め設定され、例えば放射線制御部229に保存された撮像情報のレシピからユーザによって選択されてもよい。放射線制御部229は、ユーザから撮像の条件などの情報の入力を受け付けるユーザインターフェースを有し、構成の一部に例えばパソコンを用いてもよいし、また、放射線源227を含む放射線発生装置に付属の制御卓を含んでいてもよい。 Conditions such as tube current and tube voltage can be input to the radiation control unit 229 from the outside during radiographic imaging. Conditions such as radiation irradiation time can also be externally input to the radiation control unit 229 and used to control the radiation source 227 . Imaging information such as tube current, tube voltage, and irradiation time may be input directly into the radiation control unit 229 by the user. Alternatively, the imaging information may be preset for each imaging mode, and may be selected by the user from a recipe of imaging information stored in the radiation control unit 229, for example. The radiation control unit 229 has a user interface for accepting input of information such as imaging conditions from the user. control console.

次に、図2を用いて検出部223について説明する。検出部223は、上述したように画素アレイ228の配された支持基板100、駆動回路221、読出回路222を含む。画素アレイ228は、行列状に配された複数の画素を含む。本実施形態において、複数の画素は、互いに形状が異なる画素101と画素121とを含む。 Next, the detector 223 will be described with reference to FIG. The detection unit 223 includes the support substrate 100 on which the pixel array 228 is arranged, the drive circuit 221, and the readout circuit 222, as described above. Pixel array 228 includes a plurality of pixels arranged in a matrix. In this embodiment, the plurality of pixels includes pixels 101 and pixels 121 having different shapes.

画素101は、放射線画像を取得するために、入射した放射線又は光を入射した量に応じた電荷に変換する変換素子102と、変換素子102で生成された電荷を信号線に出力するスイッチ素子103とを含む。変換素子102は、例えば放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを用いた間接型の変換素子であってもよい。この場合、シンチレータは、複数の画素101で共有されていてもよい。また、変換素子102として、例えば放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子を用いてもよい。スイッチ素子103として、例えば非晶質シリコンまたは多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ(TFT)を用いることができる。例えば、TFTに求められる特性に応じて、多結晶シリコンを用いてもよい。また、TFTに用いる半導体材料は、シリコンに限られるものではなく、ゲルマニウムや化合物半導体などの他の半導体材料を用いてもよい。 In order to acquire a radiographic image, the pixel 101 includes a conversion element 102 that converts incident radiation or light into electric charge corresponding to the amount of incident light, and a switch element 103 that outputs the electric charge generated by the conversion element 102 to a signal line. including. The conversion element 102 may be an indirect conversion element using, for example, a scintillator that converts radiation into light and a photoelectric conversion element that converts the light converted by the scintillator into charge. In this case, the scintillator may be shared by multiple pixels 101 . Further, as the conversion element 102, for example, a direct conversion element that directly converts radiation into an electric charge may be used. A thin film transistor (TFT) using amorphous silicon or polycrystalline silicon, for example, can be used as the switch element 103 . For example, polycrystalline silicon may be used depending on the characteristics required for the TFT. Further, the semiconductor material used for the TFT is not limited to silicon, and other semiconductor materials such as germanium and compound semiconductors may be used.

変換素子102の第1電極には、スイッチ素子103の第1主電極が電気的に接続され、変換素子102の第2電極には、バイアス線108が電気的に接続される。バイアス線108は、列に沿って配された複数の変換素子102の第2電極に共通して接続される。各列に配されたバイアス線108には、共通のバイアス電圧が供給される。バイアス線108は、図1に示す電源回路226からバイアス電圧の供給を受ける。 A first main electrode of the switching element 103 is electrically connected to the first electrode of the conversion element 102 , and a bias line 108 is electrically connected to the second electrode of the conversion element 102 . A bias line 108 is commonly connected to the second electrodes of the plurality of conversion elements 102 arranged along the columns. A common bias voltage is supplied to the bias lines 108 arranged in each column. Bias line 108 receives a bias voltage from power supply circuit 226 shown in FIG.

スイッチ素子103の第2主電極には、信号線106が電気的に接続される。信号線106には、列に沿って配された画素のスイッチ素子103の第2主電極が共通に接続される。信号線106は、画素の列ごとに配される。それぞれの信号線106は、読出回路222に電気的に接続される。スイッチ素子103の制御電極には、駆動線104が電気的に接続される。駆動線104は、行に沿って配された複数の画素101のスイッチ素子103の制御電極に共通に接続され、駆動線104には、駆動回路221からゲート制御電圧Vg1~Vgnが印加される。 A signal line 106 is electrically connected to the second main electrode of the switch element 103 . The signal line 106 is commonly connected to the second main electrodes of the switching elements 103 of the pixels arranged along the columns. The signal line 106 is arranged for each column of pixels. Each signal line 106 is electrically connected to a readout circuit 222 . A drive line 104 is electrically connected to the control electrode of the switch element 103 . The drive line 104 is commonly connected to the control electrodes of the switch elements 103 of the plurality of pixels 101 arranged along the row, and the drive circuit 221 applies gate control voltages Vg1 to Vgn to the drive line 104 .

画素121は、入射する放射線の総量を放射線の照射中に取得するために、入射した放射線または光を入射した量に応じた電荷に変換する検出素子122と、検出素子122で生成された電荷を信号線に出力するスイッチ素子123とを含む。また、画素121は、図2に示されるように、放射線画像を生成するための変換素子102とスイッチ素子103とを含んでいてもよい。検出素子122は変換素子102と、スイッチ素子123はスイッチ素子103と、それぞれ同様の構成を有していてもよい。 The pixel 121 includes a detector element 122 that converts the incident radiation or light into an electric charge corresponding to the incident amount, and the electric charge generated by the detector element 122 in order to obtain the total amount of incident radiation during radiation irradiation. and a switch element 123 that outputs to the signal line. Pixels 121 may also include conversion elements 102 and switch elements 103 for generating radiographic images, as shown in FIG. The detection element 122 and the switch element 123 may have the same configuration as the conversion element 102 and the switch element 103, respectively.

検出素子122の第1電極には、スイッチ素子123の第1主電極が電気的に接続され、検出素子122の第2電極には、列ごとに配されたバイアス線108が電気的に接続される。検出線110には、列に沿って配されたスイッチ素子123の第2主電極が接続される。それぞれの検出線110は、読出回路222に電気的に接続される。スイッチ素子123の制御電極には、行ごとに配された駆動線124が接続される。駆動線124には、駆動回路221からゲート制御電圧Vd1~Vdnが印加される。 The first electrode of the detection element 122 is electrically connected to the first main electrode of the switch element 123, and the second electrode of the detection element 122 is electrically connected to the bias line 108 arranged for each column. be. The detection line 110 is connected to the second main electrodes of the switch elements 123 arranged along the columns. Each sense line 110 is electrically connected to a readout circuit 222 . Drive lines 124 arranged for each row are connected to the control electrodes of the switch elements 123 . Gate control voltages Vd 1 to Vdn are applied to the drive lines 124 from the drive circuit 221 .

検出素子122を含む画素121は、図2に示すように撮像領域に複数配されていてもよいし、例えば、1つだけ配されていてもよい。複数の画素121が配されている場合、入射する放射線量の検出は、複数配されている画素121の検出素子122のうち1つだけで行われてもよいし、複数の検出素子122によって行われてもよい。また、画素121を配置せず、放射線の照射中に駆動線104を駆動させることによって、上述したように、画素101を検出素子として機能させ、入射する放射線量を取得してもよい。 A plurality of pixels 121 including the detection element 122 may be arranged in the imaging region as shown in FIG. 2, or, for example, only one may be arranged. When a plurality of pixels 121 are arranged, the amount of incident radiation may be detected by only one of the detection elements 122 of the plurality of pixels 121 arranged, or by a plurality of detection elements 122 . may be broken. Further, by driving the drive line 104 during radiation irradiation without arranging the pixel 121, the pixel 101 may function as a detection element as described above, and the amount of incident radiation may be obtained.

読出回路222では、信号線106および検出線110が、それぞれオペアンプ150の反転入力端子に接続される。また、オペアンプ150の反転入力端子は、帰還容量を介し出力端子に接続され、非反転入力端子は、任意の固定電位に接続される。オペアンプ150は、電荷電圧変換回路として機能する。オペアンプ150の後段には、サンプルホールド回路151、マルチプレクサ152を介してADコンバータ153が接続される。読出回路222は、信号線106および検出線110を介して画素101、画素121それぞれの変換素子102および検出素子122から転送される電荷をデジタル信号の電気信号に変換するデジタル変換回路を構成する。読出回路222は、各回路を集積化していてもよいし、回路ごとに個別に配置されていてもよい。 In readout circuit 222 , signal line 106 and detection line 110 are each connected to the inverting input terminal of operational amplifier 150 . Also, the inverting input terminal of the operational amplifier 150 is connected to the output terminal via a feedback capacitor, and the non-inverting input terminal is connected to an arbitrary fixed potential. The operational amplifier 150 functions as a charge-voltage conversion circuit. After the operational amplifier 150 , an AD converter 153 is connected via a sample hold circuit 151 and a multiplexer 152 . The readout circuit 222 constitutes a digital conversion circuit that converts electric charges transferred from the conversion elements 102 and the detection elements 122 of the pixels 101 and 121 through the signal lines 106 and the detection lines 110 into digital electric signals. The readout circuit 222 may be integrated with each circuit, or may be arranged individually for each circuit.

次いで、図3を用いて、画素101および画素121の構造について説明する。図3(a)は、画素101の平面図、図3(b)は、画素121の平面図、図3(c)は、図3(b)のA-A’間の画素121の断面図をそれぞれ示す。本実施形態において、画素101、121には、放射線を光に変換するシンチレータとシンチレータで変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを用いた間接型の変換素子が用いられる。図3(a)に示されるように、画素101には、変換素子102とスイッチ素子103とが配されている。また、図3(b)に示されるように、画素121には、変換素子102およびスイッチ素子103と、検出素子122およびスイッチ素子123とが配されている。図3(c)に示されるように、変換素子102には、PIN型のフォトダイオード134が用いられてもよい。また、検出素子122にも、変換素子102と同様に、PIN型のフォトダイオード135が用いられてもよい。変換素子102は、ガラス基板などの絶縁性の支持基板100の上に設けられたTFTを用いたスイッチ素子103の上に、層間絶縁層130を挟んで積層されうる。同様に、検出素子122は、支持基板100の上に設けられたTFTを用いたスイッチ素子123の上に、層間絶縁層130を挟んで積層されうる。 Next, structures of the pixel 101 and the pixel 121 are described with reference to FIG. 3(a) is a plan view of the pixel 101, FIG. 3(b) is a plan view of the pixel 121, and FIG. 3(c) is a cross-sectional view of the pixel 121 between AA' in FIG. 3(b). respectively. In this embodiment, the pixels 101 and 121 use indirect conversion elements that use a scintillator that converts radiation into light and a photoelectric conversion element that converts the light converted by the scintillator into charges. As shown in FIG. 3A, a pixel 101 is provided with a conversion element 102 and a switch element 103 . Further, as shown in FIG. 3B, the pixel 121 is provided with the conversion element 102, the switch element 103, and the detection element 122 and the switch element 123. As shown in FIG. As shown in FIG. 3C, a PIN-type photodiode 134 may be used as the conversion element 102 . Also, the PIN-type photodiode 135 may be used for the detection element 122 as well as the conversion element 102 . The conversion element 102 can be stacked with an interlayer insulating layer 130 interposed on the switch element 103 using a TFT provided on an insulating support substrate 100 such as a glass substrate. Similarly, the detection element 122 can be laminated on the switching element 123 using a TFT provided on the supporting substrate 100 with the interlayer insulating layer 130 interposed therebetween.

変換素子102と検出素子122とは、互いに隣接する変換素子102の第1電極131と検出素子122の第1電極132とが導通しないように絶縁される。第1電極131と第1電極132との間に設置された素子間絶縁膜133によって、第1電極131と第1電極132との間の絶縁性が高められている。第1電極131、132および素子間絶縁膜133上には、それぞれPIN型のフォトダイオード134、135がn層-i層-p層の順で積層される。フォトダイオード134、135上には、それぞれの第2電極136、137が配置される。さらに、フォトダイオード134、135を覆うように保護膜138、第2層間絶縁層139、バイアス線108、保護膜140が配される。保護膜140上には、平坦化膜(不図示)およびシンチレータ(不図示)が配される。第2電極136、137は、共にバイアス線108に接続される。本実施形態において、第2電極136、137には、例えば酸化インジウムスズ(ITO)などの光透過性を有する電極が用いられる。第2電極136、137は、保護膜140上のシンチレータ(不図示)で放射線から変換された光がフォトダイオード134、135に透過可能な構成となっている。 The conversion element 102 and the detection element 122 are insulated so that the first electrode 131 of the conversion element 102 and the first electrode 132 of the detection element 122 adjacent to each other are not electrically connected. The insulation between the first electrodes 131 and 132 is enhanced by the inter-element insulating film 133 provided between the first electrodes 131 and 132 . PIN-type photodiodes 134 and 135 are laminated in the order of n-layer-i-layer-p-layer on the first electrodes 131 and 132 and the inter-element insulating film 133, respectively. Second electrodes 136, 137 are disposed on the photodiodes 134, 135, respectively. Furthermore, a protective film 138 , a second interlayer insulating layer 139 , a bias line 108 and a protective film 140 are arranged to cover the photodiodes 134 and 135 . A planarizing film (not shown) and a scintillator (not shown) are arranged on the protective film 140 . The second electrodes 136 , 137 are both connected to the bias line 108 . In this embodiment, the second electrodes 136 and 137 are made of light-transmissive electrodes such as indium tin oxide (ITO). The second electrodes 136 and 137 are configured so that light converted from radiation by a scintillator (not shown) on the protective film 140 can pass through the photodiodes 134 and 135 .

図3(a)および図3(b)に示されるように、画素101と画素121とでは、放射線画像を生成するための変換素子102の大きさが異なる。このため、画素101と画素121とに入射する放射線の線量が同一であった場合においても、それぞれの変換素子102から出力される電荷量が異なる。画素121の変換素子102から出力された電荷から読出回路222で読み出された電気信号を放射線画像に用いる場合、白補正(ゲイン補正)など、適宜必要な補正が行なわれてもよい。また、例えば、画素121に変換素子102を配置せず、検出素子122のみを配置してもよい。この場合、放射線画像を形成するための電気信号を出力しない画素が生じるが、画素121の周囲に配された画素101から出力される電気信号を用いて放射線画像における画素121の信号を補間(生成)してもよい。また、検出素子122において、入射する放射線量の検出に用いた電気信号を放射線画像の形成に用いてもよい。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the pixels 101 and 121 have different sizes of conversion elements 102 for generating radiation images. Therefore, even when the dose of radiation incident on the pixel 101 and the pixel 121 is the same, the amount of charge output from each conversion element 102 is different. When the electrical signal read out by the readout circuit 222 from the charge output from the conversion element 102 of the pixel 121 is used for the radiation image, necessary correction such as white correction (gain correction) may be performed as appropriate. Further, for example, only the detection element 122 may be arranged without arranging the conversion element 102 in the pixel 121 . In this case, some pixels do not output electrical signals for forming a radiographic image, but the electrical signals output from the pixels 101 arranged around the pixels 121 are used to interpolate (generate) the signals of the pixels 121 in the radiographic image. ). Also, in the detection element 122, the electrical signal used for detecting the amount of incident radiation may be used for forming a radiographic image.

次いで、放射線画像の撮像における各構成要素の動作フローについて、図4(a)を用いて説明する。図4(a)は、本実施形態における撮像時のフロー図である。まず、ユーザが、放射線制御部229のユーザインターフェース上で、撮像情報の入力を行う(S401)。撮像情報には、例えば、放射線撮像装置200に放射線を照射するための放射線源227の管電圧および管電流や、放射線の照射時間、目標放射線量などが含まれる。また、複数の検出素子122が画素アレイ228に配されている場合、撮像情報に、複数の検出素子122のうち入射した放射線量を求める検出素子122、換言すると入射する放射線量を取得する位置の情報、つまり、関心領域の位置の情報が含まれていてもよい。また、撮像情報に、放射線源227の管電圧指数、グリッド露出倍数および付加フィルタの放射線吸収率、放射線源227と被写体との距離、被写体厚および被写体の放射線透過率などの情報が含まれていてもよい。また、例えば、撮像情報に、放射線画像の1つの画素を複数の画素101や画素121の変換素子102の出力を用いて形成する場合のビニング数や、読出回路222におけるゲインの設定などが含まれていてもよい。また、撮像情報は、ユーザが1つ1つ入力し設定するのではなく、例えば、予め設定された撮像情報の組み合わせを、放射線制御部229に保存されたレシピからユーザが選択してもよい。また、例えば、ユーザが撮像部位や被写体の年齢、体格などを入力することで、撮像情報の組み合わせを放射線制御部229が自動的に決定してもよい。また、放射線撮像装置200、放射線制御部229および放射線源227の各部にセンサなどを設け、自動で撮像情報の何れかを取得してもよい。例えば、放射線源227に取り付けた赤外線センサによって、放射線源227と被写体との間の距離を測ってもよい。また、例えば、放射線制御部229に接続されたカメラによって、被写体厚が推定されてもよいし、関心領域となる被写体の部位を特定し、被写体関心領域の放射線透過率が推定されてもよい。また、例えば、事前のキャリブレーションによって、放射線源と被写体との距離、グリット露出倍数、付加フィルタの放射線吸収率などが取得されていてもよい。また、例えば、放射線撮像装置200が、ユーザインターフェースを有し、これを用いてユーザが撮像情報を入力してもよい。 Next, the operation flow of each component in radiographic imaging will be described with reference to FIG. 4(a). FIG. 4(a) is a flow chart of imaging in this embodiment. First, the user inputs imaging information on the user interface of the radiation control unit 229 (S401). The imaging information includes, for example, the tube voltage and tube current of the radiation source 227 for irradiating the radiation imaging apparatus 200 with radiation, the irradiation time of radiation, the target radiation dose, and the like. In addition, when a plurality of detection elements 122 are arranged in the pixel array 228, the detection element 122 for obtaining the incident radiation dose among the plurality of detection elements 122, in other words, the position for obtaining the incident radiation dose is included in the imaging information. Information may also be included, namely the location of the region of interest. The imaging information also includes information such as the tube voltage index of the radiation source 227, the grid exposure multiple, the radiation absorption rate of the additional filter, the distance between the radiation source 227 and the object, the thickness of the object, and the radiation transmittance of the object. good too. Further, for example, the imaging information includes the number of binnings when forming one pixel of a radiographic image using the outputs of the conversion elements 102 of the plurality of pixels 101 and pixels 121, the setting of the gain in the readout circuit 222, and the like. may be In addition, instead of the user inputting and setting the imaging information one by one, for example, the user may select a combination of preset imaging information from recipes stored in the radiation control unit 229 . Further, for example, the radiation control unit 229 may automatically determine the combination of imaging information by the user inputting the body part to be imaged and the age and physique of the subject. Further, a sensor or the like may be provided in each unit of the radiation imaging apparatus 200, the radiation control unit 229, and the radiation source 227 to automatically acquire any of the imaging information. For example, an infrared sensor attached to the radiation source 227 may measure the distance between the radiation source 227 and the subject. Further, for example, a camera connected to the radiation control unit 229 may estimate the thickness of the subject, or may specify the part of the subject that is the region of interest and estimate the radiation transmittance of the region of interest of the subject. Further, for example, the distance between the radiation source and the subject, the grid exposure factor, the radiation absorption rate of the additional filter, and the like may be obtained by pre-calibration. Further, for example, the radiation imaging apparatus 200 may have a user interface, through which the user may input imaging information.

放射線制御部229は、管電圧、管電流、照射時間、目標放射線量などの放射線の照射情報を含む撮像情報を、放射線撮像装置200の制御部225に供給する。また、放射線制御部229は、撮像情報を放射線撮像装置200の制御部225に配された演算部240に供給する。本実施形態において、演算部240は、制御部225の中に配され、制御部225の機能の一部として示されているが、これに限られることはない。演算部240は、制御部225とは独立して配されたFPGAなどを含む処理回路であってもよい。演算部240は、放射線の照射中に検出素子122から出力される信号に基づいて、入射した放射線量を測定する。また、演算部240は、詳細は後述するが、入射した放射線量を測定する際の、撮像条件に応じたオフセット補正値を得るために配される。撮像情報は、放射線制御部229に入力された情報に変更がある度に、制御部225および演算部240に供給されうる。また、撮像情報は、ある一定の時間周期で供給されてもよいし、放射線の照射をユーザが指示する曝射スイッチが押されたタイミングで供給されてもよい。 The radiation control unit 229 supplies imaging information including radiation irradiation information such as tube voltage, tube current, irradiation time, and target radiation dose to the control unit 225 of the radiation imaging apparatus 200 . The radiation control unit 229 also supplies imaging information to the calculation unit 240 arranged in the control unit 225 of the radiation imaging apparatus 200 . In this embodiment, the arithmetic unit 240 is arranged in the control unit 225 and is shown as part of the functions of the control unit 225, but is not limited to this. The arithmetic unit 240 may be a processing circuit including an FPGA arranged independently of the control unit 225 . The calculation unit 240 measures the amount of incident radiation based on the signal output from the detection element 122 during radiation irradiation. Further, although the details will be described later, the calculation unit 240 is arranged to obtain an offset correction value according to imaging conditions when measuring the amount of incident radiation. The imaging information can be supplied to the control unit 225 and the calculation unit 240 each time the information input to the radiation control unit 229 changes. Also, the imaging information may be supplied at a certain time cycle, or may be supplied at the timing when the user presses an exposure switch for instructing irradiation of radiation.

次いで、撮像条件に応じたオフセット補正値を得るために、演算部240で行われる処理について説明する。まず、演算部240は、放射線制御部229から供給される、ユーザによって設定された撮像情報から、放射線撮像装置200に入射する放射線量を推定し、検出素子122が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値Sを推定する(S421)。 Next, processing performed by the calculation unit 240 in order to obtain offset correction values according to imaging conditions will be described. First, the calculation unit 240 estimates the dose of radiation incident on the radiation imaging apparatus 200 from imaging information set by the user and supplied from the radiation control unit 229. A signal value S output by sampling is estimated (S421).

例えば、演算部240は、放射線制御部229から供給された撮像情報のうち放射線の照射時間と目標放射線量とから、単位時間当たりに放射線撮像装置200に入射すると推定される放射線量を算出する。単位時間当たりに入射する放射線量は、単位時間当たりに検出素子122で検出される信号値と比例する。そのため、演算部240は、撮像情報から推定した単位時間当たりに入射する放射線量と、放射線照射中に放射線信号を検出するサンプリング周期から、1回のサンプルリングで出力される信号値Sを推定してもよい。 For example, the calculation unit 240 calculates the radiation dose estimated to be incident on the radiation imaging apparatus 200 per unit time from the radiation irradiation time and the target radiation dose in the imaging information supplied from the radiation control unit 229 . The amount of radiation incident per unit time is proportional to the signal value detected by the detection element 122 per unit time. Therefore, the calculation unit 240 estimates the signal value S output by one sampling from the amount of incident radiation per unit time estimated from the imaging information and the sampling period for detecting the radiation signal during radiation irradiation. may

また、例えば、演算部240は、放射線制御部229から供給された撮像情報に基づき、以下に示す式(1)を用いて演算を行い、単位時間当たりに入射する放射線量を推定する。そして、放射線の照射中に検出素子122から信号を検出するサンプリング周期から、1回のサンプリングで検出素子122が出力する信号値Sを推定してもよい。

Figure 0007262237000001
ここで、V:管電圧、n:管電圧指数、I:管電流、SID:被写体距離、B:グリット露出倍数、d:被写体厚、μ:被写体関心領域の放射線透過率、Al(V):付加フィルタの放射線吸収率、E(t):単位時間あたりに入射する放射線の推定される線量である。 Also, for example, the calculation unit 240 performs calculation using the following formula (1) based on the imaging information supplied from the radiation control unit 229, and estimates the radiation dose incident per unit time. Then, the signal value S output by the detection element 122 in one sampling may be estimated from the sampling period for detecting the signal from the detection element 122 during radiation irradiation.
Figure 0007262237000001
Here, V: tube voltage, n: tube voltage index, I: tube current, SID: subject distance, B: grid exposure multiple, d: subject thickness, μ: radiation transmittance of subject region of interest, Al (V): Radiation Absorption Rate of Additional Filter, E(t): Estimated dose of incident radiation per unit time.

式(1)に示されるすべての撮像情報が得られない場合、情報が得られなかったパラメータに関しては、例えば、標準的な値を入力すればよい。少なくとも1つの撮像情報を入力することによって、推定される放射線量は実際の放射線量に近付き、入射する放射線量をより精度よく求めることが可能となる。 If all the imaging information shown in Equation (1) cannot be obtained, for example, standard values may be input for the parameters for which information was not obtained. By inputting at least one piece of imaging information, the estimated radiation dose approaches the actual radiation dose, making it possible to more accurately determine the incident radiation dose.

また、例えば、連続撮像時や、動画の撮像から静止画の撮像に切り替えた場合など、直前の撮像時の照射線量の実測値に基づいて、現在の撮像の1回のサンプリングで得られる信号値Sを推定してもよい。つまり、放射線撮像装置200は、第1の撮像と第1の撮像の次に第2の撮像とを実施する。この場合、演算部240は、第1の撮像において入射した放射線量の実測値に応じて、第2の撮像において検出素子122が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値を取得する。このとき、放射線撮像装置200の制御部225は、図4(a)に示されるように、直前の撮像で取得した放射線量の実測値を記憶するメモリ231をさらに含んでいてもよい。メモリ231は、演算部240と同様に、制御部225から独立した構成であってもよい。演算部240は、例えば、連続撮像では前のフレームで撮像した際の放射線量の実測値、動画から静止画の撮像に切り替えた場合は、動画の撮像時の入射した放射線の実測値をそれぞれメモリ231に記憶させ、次の撮像で信号値Sを推定する際に用いてもよい。前の撮像と現在の撮像とで撮像条件が同一の場合、前の撮像において実測した放射線量から、1回のサンプリングあたりの信号値Sを精度よく演算することが可能である。また、前の撮像と現在の撮像とで撮像条件が異なる場合、前の撮像時に実測した放射線量と撮像情報とを、式(1)に代入することで、各パラメータを修正してもよい。修正された式(1)を用いて、現在の撮像情報から放射線量を推定することによって、1回のサンプルリングで検出素子122から出力される信号値Sの推定精度を向上させることができる。 Also, for example, during continuous imaging or when switching from moving image imaging to still image imaging, the signal value obtained by one sampling of the current imaging based on the actual measurement value of the irradiation dose at the time of immediately preceding imaging. S may be estimated. That is, the radiation imaging apparatus 200 performs the first imaging and the second imaging after the first imaging. In this case, the calculation unit 240 acquires the signal value output by one sampling during irradiation of the radiation by the detection element 122 in the second imaging according to the measured value of the radiation dose incident in the first imaging. . At this time, as shown in FIG. 4A, the control unit 225 of the radiation imaging apparatus 200 may further include a memory 231 that stores the actual measurement value of the radiation dose obtained in the immediately preceding imaging. The memory 231 may be configured independently from the control unit 225, similar to the calculation unit 240. FIG. The calculation unit 240 stores, for example, the actual measurement value of the radiation dose when the image was captured in the previous frame in the case of continuous imaging, and the actual measurement value of the incident radiation during the imaging of the moving image in the case of switching from the moving image to the still image. 231 and used to estimate the signal value S in the next imaging. When the imaging conditions are the same between the previous imaging and the current imaging, it is possible to accurately calculate the signal value S per sampling from the radiation dose actually measured in the previous imaging. Also, if the imaging conditions differ between the previous imaging and the current imaging, each parameter may be corrected by substituting the radiation dose and imaging information actually measured during the previous imaging into Equation (1). By estimating the radiation dose from the current imaging information using the modified formula (1), it is possible to improve the estimation accuracy of the signal value S output from the detection element 122 in one sampling.

続いて、演算部240は、放射線の照射の前に、撮像情報から推定される検出素子122が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値Sに応じて、検出素子122のオフセット成分をサンプリングする回数nを決定する(S422)。放射線の積算線量を取得する際に必要とされるオフセット成分の精度は、放射線の照射中に信号をサンプリングした際の信号値に依存する。例えば、信号値が小さい場合、信号値が大きい場合よりもオフセット成分の精度の影響は、相対的に大きくなりうる。つまり、弱い放射線が入射する撮像条件の場合、1回のサンプリングによって取得される信号値Sが小さくなるため、オフセット成分を取得する精度を高める必要がある。このため、オフセット成分をサンプリングする回数nを多くする必要がある。一方、強い放射線が入射する撮像条件の場合、1回のサンプリングによって取得される信号値Sが大きくなるため、オフセット成分を取得する精度は、弱い放射線が入射する撮像条件よりも相対的に低くてもよい。このため、オフセット成分をサンプリングする回数nは、弱い放射線が入射する撮像条件よりも少なくてもよく、後述する曝射スイッチがONされてから放射線の曝射開始までのディレイを短くできる。 Subsequently, before radiation irradiation, the calculation unit 240 calculates the offset component of the detection element 122 according to the signal value S output by one sampling during radiation irradiation by the detection element 122 estimated from the imaging information. is determined (S422). The accuracy of the offset component required when obtaining the integrated dose of radiation depends on the signal value when the signal is sampled during radiation irradiation. For example, when the signal value is small, the accuracy of the offset component may be affected relatively more than when the signal value is large. In other words, under imaging conditions in which weak radiation is incident, the signal value S acquired by one sampling is small, so it is necessary to improve the accuracy of acquiring the offset component. Therefore, it is necessary to increase the number of times n of sampling the offset component. On the other hand, in the case of imaging conditions in which strong radiation is incident, the signal value S acquired by one sampling is large, so the accuracy of acquiring the offset component is relatively lower than in imaging conditions in which weak radiation is incident. good too. Therefore, the number of times n for sampling the offset component may be smaller than the imaging condition under which weak radiation is incident, and the delay from turning on an exposure switch described later to starting radiation exposure can be shortened.

例えば、信号値Sと、検出素子122が出力する暗電流などに起因するオフセット成分のノイズ値σと、に基づいて、演算部240は、オフセット成分をサンプリングする回数nを決定する。オフセット成分をサンプリングする回数nは、推定される1回のサンプリングで出力される信号値Sに対して、オフセット成分の取得精度の影響が十分に小さくなるように決定される。 For example, based on the signal value S and the noise value σ of the offset component caused by the dark current or the like output by the detection element 122, the calculation unit 240 determines the number of times n to sample the offset component. The number n of times the offset component is sampled is determined so that the effect of the acquisition accuracy of the offset component on the estimated signal value S output by one sampling is sufficiently small.

例えば、オフセット成分をサンプリングする回数nは、以下に示す式(2)のような判定基準で決定されてもよい。

Figure 0007262237000002
ここで、Tは、精度基準となるしきい値である。Tの値は、所望の放射線信号検出精度に合わせて任意に設定できる。オフセット成分のノイズσは、メモリ231内に事前に記憶されていてもよいし、オフセット成分をサンプリングする回数を決定する動作に入る前に、実測して取得してもよい。また、メモリ231内にオフセット成分のノイズσを記憶している場合、実測した値を元にノイズσの値を更新してもよい。 For example, the number of times n to sample the offset component may be determined by a criterion such as Equation (2) shown below.
Figure 0007262237000002
Here, T is a threshold that serves as an accuracy standard. The value of T can be arbitrarily set according to the desired radiation signal detection accuracy. The noise σ of the offset component may be stored in the memory 231 in advance, or may be obtained by actual measurement before starting the operation of determining the number of times the offset component is sampled. Further, when the noise σ of the offset component is stored in the memory 231, the value of the noise σ may be updated based on the actually measured value.

検出素子122が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値Sや、検出素子122のオフセット成分をサンプリングする回数nは、例えば、演算部240に搭載されたFPGAなどの演算素子を用いて演算されてもよい。また、例えば、放射線撮像装置200が、撮像情報から推定される検出素子122が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値Sと、オフセット成分をサンプリングする回数と、の関係を示すルックアップテーブル(LUT)をさらに含んでいてもよい。LUTは、例えば、メモリ231内に格納されていてもよい。演算部240は、例えば、放射線制御部229から供給された照射時間および目標放射線量とオフセット成分のノイズσとの関係から、このルックアップテーブルを参照し、オフセット成分サンプリングする回数nを決定してもよい。 The signal value S that the detection element 122 outputs in one sampling during radiation irradiation and the number of times n that the offset component of the detection element 122 is sampled are determined, for example, by an arithmetic element such as an FPGA mounted in the arithmetic unit 240. may be computed as Further, for example, a look indicating the relationship between the signal value S output by the detection element 122 during irradiation of radiation, which is estimated from the imaging information, by the radiation imaging apparatus 200 and the number of times the offset component is sampled. An up-table (LUT) may also be included. The LUT may be stored in memory 231, for example. The calculation unit 240 refers to the lookup table based on the relationship between the irradiation time and the target radiation dose supplied from the radiation control unit 229 and the noise σ of the offset component, and determines the number n of times the offset component is sampled. good too.

演算部240は、ユーザが撮像情報を設定した後、ユーザによる放射線画像の撮像の開始を指示する信号を受信する前、つまり、ユーザによって曝射スイッチがONされるまでの期間に、オフセット成分をサンプリングする回数nの決定をしてもよい。曝射スイッチがONされた後にオフセット成分をサンプリングする回数nを決定してもよいが、この場合、曝射スイッチがONされてからオフセット成分サンプリングする回数nが決定するまでの時間が、そのまま曝射ディレイとなる。 The calculation unit 240 calculates the offset component after the user sets the imaging information and before the user receives a signal instructing the user to start imaging a radiographic image, that is, until the user turns on the exposure switch. The number n of times to sample may be determined. The number of times n for sampling the offset component may be determined after the exposure switch is turned on. It becomes a shooting delay.

ユーザによって、撮像情報が設定された後、ユーザが放射線制御部229に設けられた曝射スイッチをONにすると(S402)、放射線制御部229から放射線撮像装置200へと放射線画像の撮像の開始を指示する信号が送信される(S403)。放射線撮像装置200の制御部225は、放射線制御部229から撮像の開始を指示する信号の受信に応じて、検出素子122から事前に演算部240によって決定されたサンプリングする回数nにわたってオフセット成分をサンプリングする(S423)。演算部240は、n回にわたってサンプリングされたオフセット成分から、放射線の照射中に1回のサンプリングで検出素子122から出力される信号値Sに応じた精度を有するオフセット補正値を取得する。制御部225は、演算部240がオフセット補正値を取得したことに応じて、放射線撮像装置200に放射線を照射するための放射線源227に放射線の照射を許可する信号を出力する。より具体的には、制御部225は、放射線制御部229へと照射許可信号を送信する。オフセット補正値の取得は、曝射スイッチが押される前に完了していてもよい。また、曝射スイッチが、放射線源227の放射線管球のアイドリングを開始させるスイッチと、放射線の被写体への照射を行うスイッチの2段スイッチになっていてもよい。 After the imaging information is set by the user, when the user turns on the exposure switch provided in the radiation control unit 229 (S402), the radiation control unit 229 instructs the radiation imaging apparatus 200 to start imaging a radiographic image. An instruction signal is transmitted (S403). The control unit 225 of the radiation imaging apparatus 200 samples the offset component from the detection element 122 for the number of times n of sampling determined in advance by the calculation unit 240 in response to the reception of the signal instructing the start of imaging from the radiation control unit 229. (S423). The calculation unit 240 acquires an offset correction value having an accuracy corresponding to the signal value S output from the detection element 122 in one sampling during radiation irradiation from the offset components sampled n times. When the calculation unit 240 acquires the offset correction value, the control unit 225 outputs a signal for permitting the radiation source 227 to irradiate the radiation imaging apparatus 200 with radiation. More specifically, the controller 225 transmits an irradiation permission signal to the radiation controller 229 . Acquisition of the offset correction value may be completed before the exposure switch is pressed. Also, the exposure switch may be a two-step switch, one for starting the idling of the radiation tube of the radiation source 227 and the other for irradiating the subject with radiation.

放射線制御部229は、放射線撮像装置200から照射許可信号を受信すると、曝射命令を放射線源227および放射線撮像装置200の制御部225に出力する(S404)。放射線源227は、曝射命令に従って放射線の照射を開始する(S411)。また、制御部225は、曝射命令に従って検出部223を動作させ、放射線画像の取得を開始する(S424)。具体的には、検出部223の画素アレイ228に配された画素101、121の変換素子102のそれぞれに入射した放射線量に応じた電荷を蓄積させる。また同時に、画素121の検出素子122に入射する放射線量を取得する検出動作を開始させる。 Upon receiving the irradiation permission signal from the radiation imaging apparatus 200, the radiation control unit 229 outputs an irradiation command to the radiation source 227 and the control unit 225 of the radiation imaging apparatus 200 (S404). The radiation source 227 starts emitting radiation according to the exposure command (S411). In addition, the control unit 225 operates the detection unit 223 according to the exposure command to start obtaining a radiographic image (S424). Specifically, the conversion elements 102 of the pixels 101 and 121 arranged in the pixel array 228 of the detection unit 223 accumulate electric charges according to the amount of incident radiation. At the same time, a detection operation for acquiring the amount of radiation incident on the detection element 122 of the pixel 121 is started.

放射線の照射が開始されると、演算部240は、画素121の検出素子122から出力される信号値を、放射線の照射前に取得したオフセット成分から取得したオフセット補正値に従って補正した補正値に基づいて、入射した放射線量を測定する(S425)。制御部225は、演算部240によって測定された放射線量を、放射線制御部229から供給された撮像情報のうち目標放射線量の情報と比較する。具体的には、制御部225は、演算部240が信号値をオフセット補正値に従って補正した補正値から求めた放射線量の累計値を、目標放射線量と比較する。この比較結果に基づいて、放射線の照射を継続させるか、または、停止させるかを判定する曝射停止判定を行う(S426)。ここでは、演算部240が放射線量の累計値を算出するとして説明するが、制御部225が、演算部240によって取得された補正値を積分することによって、入射した放射線量の累計値を求めてもよい。画素121の検出素子122で検出された放射線量の累計値が、目標放射線量に達していない場合、制御部225は、放射線の照射の継続が必要と判定し、放射線画像の取得および検出動作を継続する(S426のNO)。制御部225は、検出素子122で検出された放射線量の累計値が、目標放射線量に達した場合、または、目標放射線量に達すると予想した場合、放射線撮像装置200に放射線を照射する放射線源227に、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、制御部225は、放射線の照射を停止させるため照射停止信号を放射線制御部229に出力する(S426のYES)。放射線制御部229は、制御部225から出力される照射停止信号に基づいて曝射停止命令を放射線源227に対して出力する(S405)。曝射停止命令に従い、放射線源227は放射線の照射を停止する(S412)。放射線の照射の停止は、曝射停止命令を出力するのではなく、例えば放射線制御部229から放射線源227に出力していた曝射命令を停止することによって、照射を停止してもよい。また曝射停止命令の出力に応じて、検出部223は、検出動作を停止してもよい。 When irradiation of radiation is started, the calculation unit 240 corrects the signal value output from the detection element 122 of the pixel 121 according to the offset correction value obtained from the offset component obtained before irradiation of radiation, based on the correction value. to measure the incident radiation dose (S425). The control unit 225 compares the radiation dose measured by the calculation unit 240 with the target radiation dose information among the imaging information supplied from the radiation control unit 229 . Specifically, the control unit 225 compares the cumulative value of the radiation dose obtained from the correction value obtained by correcting the signal value according to the offset correction value by the calculation unit 240 with the target radiation dose. Based on this comparison result, an irradiation stop determination is performed to determine whether to continue or stop radiation irradiation (S426). Here, it is assumed that the calculation unit 240 calculates the cumulative value of the radiation dose. good too. When the cumulative value of the radiation dose detected by the detection elements 122 of the pixels 121 has not reached the target radiation dose, the control unit 225 determines that radiation irradiation needs to be continued, and performs radiographic image acquisition and detection operations. Continue (NO in S426). When the cumulative value of the radiation dose detected by the detection elements 122 reaches the target radiation dose, or when it is predicted that the target radiation dose will be reached, the control unit 225 controls the radiation source that irradiates the radiation imaging apparatus 200 with radiation. 227 outputs a signal for stopping radiation irradiation. More specifically, the control unit 225 outputs an irradiation stop signal to the radiation control unit 229 to stop irradiation of radiation (YES in S426). The radiation control unit 229 outputs an irradiation stop command to the radiation source 227 based on the irradiation stop signal output from the control unit 225 (S405). In accordance with the irradiation stop command, the radiation source 227 stops radiation irradiation (S412). Radiation irradiation may be stopped by, for example, stopping the irradiation command output from the radiation control unit 229 to the radiation source 227 instead of outputting the irradiation stop command. Further, the detection unit 223 may stop the detection operation in response to the output of the irradiation stop command.

本実施形態において、曝射停止判定は、放射線撮像装置200の制御部225で行うが、これに限られるものではない。例えば、図4(b)に示すように、演算部240が、検出素子122から出力される信号値をオフセット補正値に従って補正した補正値を放射線制御部229に出力する。この補正値に基づいて放射線制御部229が、停止判定を行い曝射停止命令を出力してもよい(S406)。この場合、放射線の照射前に、放射線制御部229は、目標放射線量の情報を制御部225に送らなくてもよい。また、放射線画像の取得および放射線量の検出動作は、放射線制御部229が曝射停止判定を行い曝射停止命令を出力したことに応じて停止してもよい。 In the present embodiment, the irradiation stop determination is performed by the control unit 225 of the radiation imaging apparatus 200, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4B, the calculation unit 240 outputs to the radiation control unit 229 a correction value obtained by correcting the signal value output from the detection element 122 according to the offset correction value. Based on this correction value, the radiation control unit 229 may make a stop determination and output an irradiation stop command (S406). In this case, the radiation control unit 229 does not need to send information on the target radiation dose to the control unit 225 before radiation irradiation. In addition, the operation of obtaining a radiographic image and detecting a radiation dose may be stopped in response to the radiation control unit 229 making a decision to stop the irradiation and outputting a command to stop the irradiation.

また、制御部225は、放射線源227による放射線の被写体に対する照射時間が、放射線の照射前に放射線制御部229から供給された撮像情報のうち照射時間の上限に到達した場合、照射停止信号を出力してもよい。照射停止信号に従って放射線制御部229は、曝射停止命令を放射線源227に出力し、放射線源227は、放射線の照射を停止する。検出素子122に入射した放射線量の累計値が、目標放射線量に達する前、または、目標放射線量に達すると予想する前であっても照射時間の上限に従って放射線の照射を停止する。これによって、例えば、画素121の検出素子122に入射する放射線量の検出が正常にできていない場合であっても、被写体への過剰な放射線照射を避けることができる。 Further, the control unit 225 outputs an irradiation stop signal when the irradiation time of the subject with the radiation from the radiation source 227 reaches the upper limit of the irradiation time in the imaging information supplied from the radiation control unit 229 before irradiation with radiation. You may According to the irradiation stop signal, the radiation control unit 229 outputs an irradiation stop command to the radiation source 227, and the radiation source 227 stops irradiation of radiation. Radiation irradiation is stopped according to the upper limit of the irradiation time before the cumulative value of the radiation dose incident on the detection element 122 reaches the target radiation dose, or even before it is expected to reach the target radiation dose. As a result, for example, even if the amount of radiation incident on the detection elements 122 of the pixels 121 is not normally detected, it is possible to avoid excessive irradiation of the subject.

放射線撮像装置200の制御部225は、放射線の照射後に、画素101、121の変換素子102に蓄積された電荷に応じた信号を読み出す。これによって、放射線画像を取得することができる(S427)。 The control unit 225 of the radiation imaging apparatus 200 reads out signals corresponding to charges accumulated in the conversion elements 102 of the pixels 101 and 121 after irradiation with radiation. Thereby, a radiographic image can be acquired (S427).

次に、本実施形態において、放射線画像の撮像における各構成要素の動作タイミングについて、上述の図4(a)、4(b)、および、図5を用いて説明する。図5は、放射線撮像装置200の各構成要素の動作タイミングを示すタイミング図である。図4(a)、4(b)、5に示す期間T1は、待機中のアイドリング期間を表す。この期間T1において、図5に示されるように、駆動回路221から印加される信号によって画素アレイ228に配される画素101、121は、アイドリング動作(リセット動作)を繰り返す。アイドリング動作は、例えば検出部223の電源投入後、オフセット成分のサンプリングが開始されるまで行われてもよい。また、図4(a)、4(b)に示されるように、期間T1は、ユーザが撮像情報の入力をしている時間や、ユーザが曝射スイッチを押すまでの時間、放射線撮像装置200の演算部240がオフセット成分をサンプリングする回数nを決定する時間である。 Next, in this embodiment, operation timing of each component in radiographic imaging will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a timing chart showing operation timing of each component of the radiation imaging apparatus 200. As shown in FIG. A period T1 shown in FIGS. 4(a), 4(b), and 5 represents an idling period during standby. During this period T1, as shown in FIG. 5, the pixels 101 and 121 arranged in the pixel array 228 repeat the idling operation (reset operation) by the signal applied from the driving circuit 221. FIG. The idling operation may be performed, for example, after the detector 223 is powered on until sampling of the offset component is started. Also, as shown in FIGS. 4A and 4B, the period T1 is the time during which the user inputs the imaging information, the time until the user presses the exposure switch, and the radiation imaging apparatus 200. is the time for determining the number of times n that the calculation unit 240 samples the offset component.

期間T1の間、画素101、121の変換素子102で発生する暗電流などに起因するオフセット成分を定期的に除去(リセット)するために、ゲート制御電圧Vg1~Vgnに定期的にHi信号が印加される。同様に、画素121の検出素子122で発生する暗電流などに起因するオフセット成分を除去するために、ゲート制御電圧Vd1~Vdnには常にHi信号が印加され、画素121のスイッチ素子123が導通した状態となる。ここでHi信号は、スイッチ素子103、123がONとなる電圧であり、Lo信号は、スイッチ素子103、123がOFFとなる電圧(例えば、0V)である。また、図5に示す本実施形態のタイミング図において、複数の検出素子122を用いて入射する放射線量を検出する例が示されている。この場合、それぞれの検出素子122には、同じ目標放射線量が設定されていてもよいし、それぞれ異なる目標放射線量が設定されていてもよい。また、制御部225は、複数の画素121の検出素子122のうち1つが目標放射線量に達したときに停止判定信号を出力してもよいし、複数の検出素子122の平均値が目標放射線量に達したときに停止判定信号を出力してもよい。また、制御部225は、すべての検出素子122が目標放射線量に達したときに停止判定信号を出力してもよい。これらの設定は、被写体や撮像条件、検出素子122の画素アレイ228内での位置などによって、適宜設定すればよい。 During the period T1, in order to periodically remove (reset) offset components caused by dark current and the like generated in the conversion elements 102 of the pixels 101 and 121, a Hi signal is periodically applied to the gate control voltages Vg1 to Vgn. be done. Similarly, in order to remove an offset component caused by dark current or the like generated in the detection element 122 of the pixel 121, a high signal is always applied to the gate control voltages Vd1 to Vdn, and the switch element 123 of the pixel 121 is turned on. state. Here, the Hi signal is a voltage at which the switch elements 103 and 123 are turned on, and the Lo signal is a voltage (for example, 0 V) at which the switch elements 103 and 123 are turned off. Also, in the timing chart of this embodiment shown in FIG. 5, an example of detecting the amount of incident radiation using a plurality of detection elements 122 is shown. In this case, the respective detection elements 122 may be set with the same target radiation dose, or may be set with different target radiation doses. Further, the control unit 225 may output a stop determination signal when one of the detection elements 122 of the plurality of pixels 121 reaches the target radiation dose, or the average value of the plurality of detection elements 122 may be equal to the target radiation dose. A stop determination signal may be output when the Also, the control unit 225 may output a stop determination signal when all the detection elements 122 reach the target radiation dose. These settings may be appropriately set depending on the subject, imaging conditions, the position of the detection element 122 within the pixel array 228, and the like.

次に、曝射スイッチが押され、放射線撮像装置200が、放射線制御部229から放射線画像の撮像の開始を指示する信号を受信すると、放射線撮像システムSYSは期間T2に移行する。期間T2は、検出素子122からオフセット成分をサンプリングし、オフセット補正値を取得する期間である。期間T2では、放射線が照射されていない状態で、ゲート制御電圧Vd1~Vdnに定期的にHi信号が印加され、検出素子122からオフセット成分が取得される。Hi信号が印加される回数は、期間T1で演算部240によって決定されたオフセット成分をサンプリングする回数nに基づく。ゲート制御電圧Vd1~VdnにHi信号が印加される周期は、放射線の照射中に検出素子122から信号を検出する周期と同じにしてもよい。つまり、制御部225は、検出素子122から同じサンプリング周期で、オフセット成分のサンプリングおよび入射する放射線量の検出を行う。オフセット成分をサンプリングする際と入射する放射線量を検出する際とで同じ駆動を行うことによって、オフセット補正値を取得する際のオフセット信号量と、入射する放射線量を検出する際のオフセット信号量と、が、互いに近似した値となりうる。これによって、演算部240は、オフセット補正値を精度よく取得し、信頼性の高いオフセット補正を行うことができる。オフセット補正値は、サンプリングされたオフセット成分の複数の信号値の平均値や最頻値であってもよい。また、例えば、オフセット補正値は、サンプリングされたオフセット成分の複数の信号値の最大値と最小値とを除いた平均値であってもよい。オフセット補正値は、サンプリングされたオフセット成分の複数の信号値の統計値に基づいて適宜取得されうる。 Next, when the exposure switch is pressed and the radiation imaging apparatus 200 receives a signal instructing the start of imaging of a radiation image from the radiation control unit 229, the radiation imaging system SYS shifts to period T2. A period T2 is a period for sampling an offset component from the detection element 122 and obtaining an offset correction value. In the period T2, a Hi signal is periodically applied to the gate control voltages Vd1 to Vdn while radiation is not applied, and the offset component is obtained from the detection element 122. FIG. The number of times the Hi signal is applied is based on the number n of times the offset component determined by the calculator 240 is sampled during the period T1. The period in which the Hi signal is applied to the gate control voltages Vd1 to Vdn may be the same as the period in which signals are detected from the detection elements 122 during radiation irradiation. That is, the control unit 225 performs sampling of the offset component and detection of the incident radiation dose from the detection element 122 at the same sampling period. By performing the same drive when sampling the offset component and when detecting the incident radiation dose, the offset signal amount when acquiring the offset correction value and the offset signal amount when detecting the incident radiation dose are obtained. , can be values close to each other. As a result, the calculation unit 240 can accurately acquire the offset correction value and perform highly reliable offset correction. The offset correction value may be an average value or mode value of a plurality of signal values of the sampled offset components. Also, for example, the offset correction value may be an average value excluding the maximum and minimum values of a plurality of sampled offset component signal values. The offset correction value can be obtained as appropriate based on statistics of multiple signal values of the sampled offset components.

オフセット補正値の取得は、上述したように、期間T1において完了していてもよいが、放射線の照射が開始され、かつ、放射線の検出が開始される直前の方が、精度が向上しうる。放射線の照射の直前にオフセット補正値を取得することによって、オフセット成分の時間的な変化の影響を小さくし、オフセット補正値を取得する際のオフセット信号量と、入射する放射線量を検出する際のオフセット信号量とを近しい値にすることができる。また、放射線が照射される直前にオフセット成分のサンプリングを行い、そのまま同一の駆動を続けて入射する放射線量を検出することで、駆動を切り替える際に発生する信号の変動を抑制でき、検出精度の低下を抑制することができる。 Acquisition of the offset correction value may be completed in the period T1 as described above, but the accuracy can be improved immediately before the irradiation of radiation and the detection of radiation are started. By obtaining the offset correction value immediately before radiation irradiation, the effect of temporal changes in the offset component is reduced, and the amount of offset signal when obtaining the offset correction value and the amount of incident radiation when detecting the radiation dose are reduced. and the amount of offset signal can be made close to each other. In addition, the offset component is sampled immediately before the radiation is irradiated, and the same drive is continued to detect the amount of incident radiation. This suppresses signal fluctuations that occur when the drive is switched, improving detection accuracy. Decrease can be suppressed.

次に、放射線制御部229が、放射線撮像装置200から照射許可信号を受信すると、放射線撮像システムSYSは、期間T3に移行する。期間T3は、放射線を照射し放射線画像を取得する期間である。図5は、放射線制御部229が、放射線撮像装置200から照射許可信号を受信することで、撮像が開始される場合のタイミング図を示す。期間T3において、スイッチ素子103を駆動するゲート制御電圧Vg1~VgnにLo信号が印加され、変換素子102のそれぞれは、入射した放射線量に応じた電荷を蓄積する。また、スイッチ素子123を駆動するゲート制御電圧Vd1~VdnにHi信号が一定のサンプリング周期で印加され、検出素子122で検出された電荷が、検出線110を介して読出回路222に送られる。読出回路222は、検出された電荷に基づいた信号を、信号処理部224を介して制御部225の演算部240に供給する。演算部240は、検出素子122から出力された信号値をオフセット補正値に従って補正し、検出素子122に入射する放射線量をサンプリング周期ごとに取得する。図5では、期間T3中に常に入射する放射線量をサンプリング周期ごとに取得する場合を示しているが、照射された放射線の累計値が目標放射線量に達すると予想できた場合、途中で検出を終了し、電荷を蓄積しても良い。また、期間T2~T3において、上述のように、スイッチ素子123は同一のサンプリング周期で駆動し続けてもよい。期間T2から期間T3に移行する際に、サンプリング周期が変更される、または、サンプリングが一時的に停止する場合、駆動の切り替わりによって信号の変動が生じうる。これによって、期間T3の初期の放射線量を検出するための信号値が影響を受け、検出精度が低下する可能性がある。 Next, when the radiation control unit 229 receives an irradiation permission signal from the radiation imaging apparatus 200, the radiation imaging system SYS shifts to period T3. A period T3 is a period for irradiating radiation and acquiring a radiographic image. FIG. 5 shows a timing chart when imaging is started when the radiation control unit 229 receives an irradiation permission signal from the radiation imaging apparatus 200 . In the period T3, Lo signals are applied to the gate control voltages Vg1 to Vgn that drive the switch elements 103, and each of the conversion elements 102 accumulates electric charge according to the amount of incident radiation. Also, a Hi signal is applied to the gate control voltages Vd1 to Vdn for driving the switch element 123 at a constant sampling period, and the charge detected by the detection element 122 is sent to the readout circuit 222 via the detection line 110. FIG. The readout circuit 222 supplies a signal based on the detected charges to the calculation section 240 of the control section 225 via the signal processing section 224 . The calculation unit 240 corrects the signal value output from the detection element 122 according to the offset correction value, and obtains the radiation dose incident on the detection element 122 for each sampling period. FIG. 5 shows a case where the dose of radiation that is always incident during the period T3 is acquired for each sampling cycle. It may terminate and accumulate charge. Also, during the period T2 to T3, the switch element 123 may continue to be driven at the same sampling period as described above. When the sampling period is changed or the sampling is temporarily stopped when the period T2 shifts to the period T3, the signal may fluctuate due to the switching of driving. This may affect the signal value for detecting the radiation dose at the beginning of the period T3 and reduce the detection accuracy.

また、図5では、スイッチ素子123の制御電極に印加されるゲート制御電圧Vd1~Vdnが、同時にHi信号となるが、期間T2における動作は、これに限られるものではない。例えば、図6に示されるように、同じ検出線110に接続された検出素子122用のスイッチ素子123に対応するゲート制御電圧Vd1~VdnのHi信号のタイミングを分けてもよい。この場合、1度に読み出し可能な信号量が減るものの、検出領域の空間解像度を上げることが可能となる。また、検出素子122のオフセット成分のサンプリングは、ぞれぞれのスイッチ素子123の駆動周期と同一の周期で取得される。 Further, in FIG. 5, the gate control voltages Vd1 to Vdn applied to the control electrodes of the switch elements 123 simultaneously become Hi signals, but the operation during the period T2 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, the timings of the Hi signals of the gate control voltages Vd1 to Vdn corresponding to the switch elements 123 for the detection elements 122 connected to the same detection line 110 may be separated. In this case, the spatial resolution of the detection area can be increased, although the amount of signal that can be read at one time is reduced. Also, sampling of the offset component of the detection element 122 is obtained at the same period as the drive period of each switch element 123 .

検出素子122から読出回路222に送られた電荷は、オペアンプ150で電圧情報に変換される。次いで、サンプルホールド回路151によってサンプリング周期に基づいてサンプリングされ、マルチプレクサ152を介してADコンバータ153でデジタルデータの電気信号に変換される。 The charge sent from the detection element 122 to the readout circuit 222 is converted into voltage information by the operational amplifier 150 . Next, it is sampled by the sample hold circuit 151 based on the sampling period, and converted into an electric signal of digital data by the AD converter 153 via the multiplexer 152 .

演算部240は、検出素子122で検出し電荷から電気信号に変換された放射線量を示す信号値を、事前に取得したオフセット補正値を用いて補正する。その後、制御部225は、演算部240が検出素子122から出力された信号値を補正した補正値に基づいて求めた放射線量の累計値と、事前に放射線制御部229から制御部225に転送された目標放射線量の情報とに基づいて、放射線の曝射停止判定を行う。制御部225は、照射された放射線の累計値が目標放射線量に達した場合、または、目標放射線量に達すると予想した場合、放射線の照射を停止させる停止判定信号を放射線制御部229に出力する。これに従って、放射線制御部229は、放射線源227に放射線の照射を停止させる。また、期間T3は、撮像モードや事前に入力された照射時間ごとに、期間の長さが予め決められていてよい。例えば、上述のように目標放射線量に達しない場合でも、照射情報として入力された照射時間の上限になった場合、放射線の照射を停止させてもよい。検出素子122で検出された放射線量の累計値が目標放射線量に達した後、または、所定の時間が経過した後、放射線撮像システムSYSは、期間T3から期間T4に移行する。 The calculation unit 240 corrects the signal value indicating the radiation dose detected by the detection element 122 and converted from the charge to the electric signal using the offset correction value obtained in advance. After that, the control unit 225 calculates the cumulative value of the radiation dose obtained by the calculation unit 240 based on the correction value obtained by correcting the signal value output from the detection element 122, and the radiation dose transferred in advance from the radiation control unit 229 to the control unit 225. Radiation irradiation stop determination is performed based on the information on the target radiation dose obtained. When the cumulative value of the irradiated radiation reaches the target radiation dose, or when it is predicted that the target radiation dose will be reached, the control unit 225 outputs a stop determination signal for stopping radiation irradiation to the radiation control unit 229. . Accordingly, the radiation control unit 229 causes the radiation source 227 to stop emitting radiation. In addition, the length of the period T3 may be determined in advance for each imaging mode or irradiation time input in advance. For example, even if the target radiation dose is not reached as described above, radiation irradiation may be stopped when the upper limit of the irradiation time input as the irradiation information is reached. After the cumulative value of the radiation dose detected by the detection elements 122 reaches the target radiation dose, or after a predetermined time has passed, the radiation imaging system SYS shifts from period T3 to period T4.

期間T4は、放射線の照射後に、撮像した放射線画像を取得する期間である。期間T4の間、制御部225は、変換素子102に蓄積された信号電荷を読み出すための制御信号を駆動回路221に出力する。駆動回路221は、制御信号に応じてゲート制御電圧Vg1~Vgnに順次Hi信号を印加し、画素101、121のスイッチ素子103を順次走査する。変換素子102に蓄積された電荷は、オペアンプ150で電圧情報に変換され、サンプルホールド回路151によってサンプリングされ、マルチプレクサ152を介してADコンバータ153でデジタルデータの電気信号に変換される。変換素子102によって取得され、読み出された電気信号に基づいて、放射線画像が形成される。 A period T4 is a period for obtaining a captured radiographic image after radiation irradiation. During the period T4, the control section 225 outputs a control signal for reading the signal charge accumulated in the conversion element 102 to the driving circuit 221. FIG. The drive circuit 221 sequentially applies Hi signals to the gate control voltages Vg1 to Vgn according to the control signal, and sequentially scans the switch elements 103 of the pixels 101 and 121. FIG. The electric charge accumulated in the conversion element 102 is converted into voltage information by the operational amplifier 150 , sampled by the sample-and-hold circuit 151 , and converted into an electric signal of digital data by the AD converter 153 via the multiplexer 152 . A radiographic image is formed based on the electrical signals acquired and read out by the conversion elements 102 .

ここで、本実施形態の効果について説明する。図5に示す期間T2において、放射線検出信号に重畳するオフセット成分を取得する。検出素子122から出力されるオフセット成分は、検出素子122やスイッチ素子123の動作条件によって変化しうる。例えば、サンプリング周期や撮像時の温度などによって、検出素子122の暗電流やスイッチ素子123のオフセットレベルが変化する可能性がある。これらの影響によって検出素子122から出力されるオフセット信号量が変化しうる。そこで、本実施形態において、放射線の照射前に、制御部225は、放射線を検出する際と同じサンプリング周期で、放射線照射の直前に検出素子122が出力するオフセット成分を取得する。このため、検出素子122のサンプリング周期や撮像環境に合わせたオフセット成分を取得することができる。このオフセット成分をサンプリングする回数nは、放射線の照射情報などユーザによって設定される撮像情報に基づき演算部240によって決定される。これによって、それぞれの撮像が行われる条件に対して、より適した精度でオフセット成分を取得することができる。また、例えば、オフセット成分の精度を高めるためにオフセット成分のサンプリングを必要以上に行い、ユーザの曝射スイッチの押下から撮影までに本来は必要のないディレイが生じてしまう可能性を抑制できる。このオフセット成分から取得したオフセット補正値を用いることで、期間T3において、放射線の照射中に入射した放射線量を検出するAECの精度を向上させることができる。 Here, the effect of this embodiment will be described. During the period T2 shown in FIG. 5, the offset component superimposed on the radiation detection signal is obtained. The offset component output from the detection element 122 can change depending on the operating conditions of the detection element 122 and the switch element 123 . For example, the dark current of the detection element 122 and the offset level of the switch element 123 may change depending on the sampling period, the temperature at the time of imaging, and the like. These effects can change the amount of offset signal output from the detection element 122 . Therefore, in the present embodiment, before irradiation of radiation, the control unit 225 acquires the offset component output by the detection element 122 immediately before irradiation of radiation at the same sampling period as when detecting radiation. Therefore, it is possible to acquire an offset component that matches the sampling period of the detection element 122 and the imaging environment. The number of times n to sample the offset component is determined by the calculation unit 240 based on imaging information set by the user, such as radiation irradiation information. This makes it possible to acquire the offset component with more suitable accuracy for each imaging condition. Also, for example, the offset component is sampled more than necessary in order to improve the accuracy of the offset component, and the possibility of an unnecessary delay occurring between the user's depression of the exposure switch and imaging can be suppressed. By using the offset correction value acquired from this offset component, it is possible to improve the accuracy of AEC for detecting the dose of radiation incident during irradiation of radiation during period T3.

第2の実施形態
図1(b)および図7を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図1(b)は、本発明の第2の実施形態における放射線撮像装置200aの構成例を示す。図1(a)に示す第1の実施形態の放射線撮像装置200と比較して、放射線撮像装置200aに接続された放射線源227を制御する放射線制御部229がデータベース230(記録部)と接続される。これ以外の点は、上述した図1(a)に示す放射線撮像装置200と同様であってよい。
Second Embodiment A radiation imaging apparatus according to some embodiments of the present invention will now be described with reference to FIGS. 1(b) and 7. FIG. FIG. 1B shows a configuration example of a radiation imaging apparatus 200a according to the second embodiment of the present invention. Compared to the radiation imaging apparatus 200 of the first embodiment shown in FIG. 1A, a radiation control unit 229 that controls the radiation source 227 connected to the radiation imaging apparatus 200a is connected to the database 230 (recording unit). be. Points other than this may be the same as the radiation imaging apparatus 200 shown in FIG.

データベース230には、過去の撮像における撮像情報である過去情報と、過去情報において入射した放射線量の実測値と、が記録(保存)されている。本実施形態において、演算部240は、データベース230から過去情報のうち現在の撮像情報に類似する情報における放射線量の実測値から、検出素子122が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する推定される信号値を取得する。この信号値に応じて、演算部240は、オフセット成分をサンプリングする回数nを決定する。 The database 230 records (stores) past information, which is imaging information in past imaging, and actually measured values of incident radiation doses in the past information. In this embodiment, the calculation unit 240 uses the measured values of the radiation dose in the information similar to the current imaging information among the past information from the database 230 to estimate the detection element 122 to output in one sampling during radiation irradiation. get the value of the signal According to this signal value, the calculation unit 240 determines the number of times n to sample the offset component.

より具体的には、図7のフロー図に示すように、まず、ユーザによって放射線制御部229に入力された撮像情報を、放射線制御部229が、データベース230に保存された過去情報と比較する(S701)。例えば、ユーザが、放射線制御部229に、放射線源227の管電圧および管電流、照射時間、撮像部位、被写体厚などに関わる撮像情報を入力する。放射線制御部229は、入力された撮像情報に類似する撮像情報を有する過去情報をデータベース230から検索し、実際に放射線を照射したときの単位時間当たりの放射線量の実測値を調査する。次いで、放射線制御部229は、単位時間当たりの放射線量の実測値を演算部240に転送し、この実測値に基づいて演算部240は、オフセット成分をサンプリングする回数nを決定する。また、データベース230に、過去情報においてオフセット成分をサンプリングした回数nが記録されていてもよい。演算部240は、データベース230に記録された回数nに基づいて、現在の撮像におけるオフセット成分をサンプリングする回数nを決定してもよい。 More specifically, as shown in the flowchart of FIG. 7, first, the radiation control unit 229 compares imaging information input by the user to the radiation control unit 229 with past information stored in the database 230 ( S701). For example, the user inputs imaging information related to the tube voltage and tube current of the radiation source 227 , irradiation time, imaging region, subject thickness, and the like to the radiation control unit 229 . The radiation control unit 229 searches the database 230 for past information having imaging information similar to the input imaging information, and investigates the measured radiation dose per unit time when radiation is actually applied. Next, the radiation control unit 229 transfers the measured value of the radiation dose per unit time to the calculation unit 240, and based on this measured value, the calculation unit 240 determines the number of times n to sample the offset component. Also, the database 230 may record the number n of times the offset component is sampled in the past information. The calculation unit 240 may determine the number of times n to sample the offset component in the current imaging based on the number of times n recorded in the database 230 .

本実施形態では、ユーザによって入力された撮像情報に対して、放射線制御部229がデータベース230の撮像条件を検索するが、これに限られるものではない。例えば、放射線制御部229が、ユーザによって入力された撮像情報のうち、放射線の照射に関する情報を演算部240に転送し、演算部240が、データベース230の過去情報を検索してもよい。 In this embodiment, the radiation control unit 229 searches the database 230 for imaging conditions for imaging information input by the user, but the present invention is not limited to this. For example, the radiation control unit 229 may transfer information regarding irradiation of radiation among the imaging information input by the user to the calculation unit 240 , and the calculation unit 240 may search the database 230 for past information.

また、データベース230を用いたオフセット成分をサンプリングする回数nの決定方法は、上述の方法に限られるものではない。例えば、経過観察などで同一患者、同一部位の撮像を行う場合、放射線制御部229に患者名や患者識別IDなどを入力することによって、放射線制御部229は、データベース230より過去の撮像時の放射線の照射条件などの撮像情報を取得する。この撮像情報に基づき、放射線制御部229から放射線撮像装置200の制御部225および演算部240に、放射線撮像装置200に照射される放射線の照射量に関わる情報を転送する。演算部240は、この情報に基づいてオフセット成分をサンプリングする回数nを決定してもよい。 Also, the method of determining the number of times n to sample the offset component using the database 230 is not limited to the above method. For example, when the same patient and the same site are imaged for follow-up observation, the radiation control unit 229 inputs the patient name, patient identification ID, etc. to the radiation control unit 229, and the radiation at the time of past imaging from the database 230. Acquire imaging information such as the irradiation conditions of Based on this imaging information, the radiation control unit 229 transfers information about the dose of radiation applied to the radiation imaging apparatus 200 to the control unit 225 and the calculation unit 240 of the radiation imaging apparatus 200 . The calculation unit 240 may determine the number of times n to sample the offset component based on this information.

データベース230に保存される過去の撮像条件に関わる撮像情報(過去情報)は、実際に撮像を行った被写体の撮像ごとに蓄積してもよい。また例えば、データベース230の工場出荷時やメンテナンス時に人為的に作成した撮像情報を記録していてもよい。 The imaging information (past information) related to past imaging conditions stored in the database 230 may be accumulated for each imaging of a subject that has actually been imaged. Further, for example, imaging information manually created at the time of factory shipment or maintenance of the database 230 may be recorded.

以上、本発明に係る実施形態を2形態示したが、上述した各実施形態は、適宜変更、組み合わせが可能である。例えば、演算部240が、撮像情報に対して、オフセット成分をサンプリングする回数nを決定できない場合、放射線撮像装置200は、放射線源227に放射線の照射を許可しなくてもよい。より具体的には、入力された撮像情報が、被写体の撮像部位、性別、年齢などによって決まるおおよその推奨値から大きく離れている場合、演算部240は、インターロックなどの機構によってオフセット成分をサンプリングする回数nの決定をできなくてもよい。制御部225は、演算部240がオフセット成分をサンプリングする回数nを決定できない場合、放射線制御部229や放射線源227に放射線の照射の開始を許可しなくてもよい。また、例えば、放射線量の実測値がデータベース230に保存されていない場合も、制御部225は放射線の照射の開始を許可しなくてもよい。 As described above, two embodiments according to the present invention have been shown, but each embodiment described above can be modified and combined as appropriate. For example, if the calculation unit 240 cannot determine the number of times n to sample the offset component for the imaging information, the radiation imaging apparatus 200 may not permit the radiation source 227 to emit radiation. More specifically, when the input imaging information greatly deviates from the approximate recommended value determined by the subject's imaging region, sex, age, etc., the calculation unit 240 samples the offset component using a mechanism such as an interlock. It may not be possible to determine the number of times n to perform. The control unit 225 does not have to permit the radiation control unit 229 or the radiation source 227 to start radiation irradiation when the calculation unit 240 cannot determine the number of times n to sample the offset component. Further, for example, even if the measured value of the radiation dose is not stored in the database 230, the control unit 225 does not have to permit the start of radiation irradiation.

以下、図8を参照しながら本発明の放射線撮像装置200、200a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。放射線撮像装置6040(上述の放射線撮像装置200、200aに相当する)に放射線を照射するための放射線源である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、放射線撮像装置6040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。 A radiation imaging system in which the radiation imaging apparatuses 200 and 200a of the present invention are incorporated will be exemplified below with reference to FIG. X-rays 6060 generated by an X-ray tube 6050, which is a radiation source for irradiating a radiation imaging device 6040 (corresponding to the radiation imaging devices 200 and 200a described above), pass through a chest 6062 of a patient or subject 6061. , enter the radiation imaging device 6040 . The incident X-rays contain information about the inside of the patient's or subject's 6061 body. In the radiation imaging device 6040, the scintillator emits light in response to the incidence of the X-rays 6060, and the light is photoelectrically converted by the photoelectric conversion element to obtain electrical information. This information is converted into digital data, image-processed by an image processor 6070 as a signal processing unit, and can be observed on a display 6080 as a display unit in the control room.

また、この情報は、電話回線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。 This information can also be transferred to a remote location by a transmission processor such as telephone line 6090 . This allows the display 6081, which is a display unit in a doctor's room or the like, in another location to allow a doctor in a remote location to make a diagnosis. Also, this information can be recorded on a recording medium such as an optical disc, or can be recorded on a film 6110 as a recording medium by the film processor 6100 .

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。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the claims are appended to make public the scope of the invention.

122:検出素子、200、200a:放射線撮像装置、223:検出部、225:制御部 122: detection element, 200, 200a: radiation imaging device, 223: detection unit, 225: control unit

Claims (14)

放射線画像を取得するための検出部に配され、入射する放射線を検出する検出素子と、
放射線の照射中に前記検出素子から出力される信号に基づいて、入射した放射線量を測定するための演算部と、を含む放射線撮像装置であって、
前記演算部は、
放射線の照射前に、
設定された撮像情報から推定される、前記検出素子が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値に応じて、前記検出素子のオフセット成分をサンプリングする回数を決定し、
前記サンプリングする回数にわたってサンプリングされた前記検出素子の前記オフセット成分からオフセット補正値を取得し、
放射線の照射中に、前記検出素子から出力される信号値を前記オフセット補正値に従って補正した補正値に基づいて、入射した放射線量を測定することを特徴とする放射線撮像装置。
a detection element arranged in a detection unit for acquiring a radiographic image and detecting incident radiation;
A radiation imaging apparatus comprising: a calculation unit for measuring the amount of incident radiation based on a signal output from the detection element during radiation irradiation,
The calculation unit is
Before irradiation,
determining the number of times the offset component of the detection element is sampled according to the signal value output by the detection element in one sampling during radiation irradiation, which is estimated from the set imaging information;
obtaining an offset correction value from the offset component of the detection element sampled over the number of times of sampling;
1. A radiation imaging apparatus that measures an incident radiation dose based on a correction value obtained by correcting a signal value output from said detection element according to said offset correction value during radiation irradiation.
前記演算部は、前記撮像情報から推定される前記検出素子に入射する単位時間あたりの放射線量を算出することによって、前記検出素子が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値を推定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。 The calculation unit estimates a signal value output by the detection element in one sampling during radiation irradiation by calculating a radiation dose per unit time incident on the detection element estimated from the imaging information. 2. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein: 前記放射線撮像装置は、第1の撮像と前記第1の撮像の次に第2の撮像とを行い、
前記演算部は、前記第1の撮像において入射した放射線量の実測値に応じて、前記第2の撮像において前記検出素子が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値を推定することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮像装置。
The radiation imaging device performs a first imaging and a second imaging after the first imaging,
The computing unit estimates a signal value output by one sampling during irradiation of radiation by the detection element in the second imaging according to the measured value of the radiation dose incident in the first imaging. 3. The radiation imaging apparatus according to claim 1 or 2, characterized by:
前記放射線撮像装置は、過去の撮像における前記撮像情報である過去情報と、前記過去情報において入射した放射線量の実測値と、を記録した記録部をさらに含み、
前記演算部は、前記記録部から前記過去情報のうち現在の前記撮像情報に類似する情報における放射線量の実測値から、前記検出素子が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値を推定することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮像装置。
The radiation imaging apparatus further includes a recording unit that records past information, which is the imaging information in past imaging, and actual measurement values of incident radiation dose in the past information,
The calculation unit calculates a signal value output by one sampling from the detection element during irradiation of radiation from an actual measurement value of a radiation dose in information similar to the current imaging information among the past information from the recording unit. 3. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the estimation is performed.
前記放射線撮像装置が、前記撮像情報から推定される前記検出素子が放射線の照射中に1回のサンプリングで出力する信号値と、前記オフセット成分をサンプリングする回数と、の関係を示すルックアップテーブルをさらに含み、
前記演算部は、前記ルックアップテーブルからオフセット成分サンプリングする回数を決定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。
The radiation imaging apparatus creates a lookup table indicating a relationship between a signal value output by one sampling from the detection element during radiation irradiation estimated from the imaging information and the number of times the offset component is sampled. further includes
2. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein said calculation unit determines the number of times of offset component sampling from said lookup table.
前記撮像情報が、放射線の照射時間および目標放射線量を含む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。 6. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the imaging information includes a radiation irradiation time and a target radiation dose. 前記撮像情報が、前記放射線撮像装置に放射線を照射するための放射線源の管電圧、管電圧指数、管電流、グリッド露出倍数および付加フィルタの放射線吸収率、関心領域の位置、放射線源と被写体との距離、被写体厚および被写体の放射線透過率のうち少なくとも1つを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。 The imaging information includes tube voltage, tube voltage exponent, tube current, grid exposure multiple of a radiation source for irradiating radiation to the radiation imaging apparatus, radiation absorption rate of an additional filter, position of a region of interest, radiation source and subject. 7. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of a distance of .theta. 前記演算部は、前記撮像情報を設定した後、かつ、放射線画像の撮像の開始を指示する信号を受信する前に、オフセット成分をサンプリングする回数を決定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。 8. The calculation unit determines the number of times the offset component is sampled after setting the imaging information and before receiving a signal instructing start of radiographic imaging. The radiation imaging apparatus according to any one of . 前記放射線撮像装置は、
放射線画像の撮像の開始を指示する信号の受信に応じて、前記検出素子から前記オフセット成分のサンプリングを開始し、
前記演算部が前記オフセット補正値を取得したことに応じて、前記放射線撮像装置に放射線を照射するための放射線源に放射線の照射を許可する信号を出力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。
The radiation imaging device is
starting sampling of the offset component from the detection element in response to receiving a signal instructing start of imaging of a radiographic image;
10. A signal for permitting irradiation of radiation to a radiation source for irradiating said radiographic imaging device with radiation is output by said computing unit in response to acquisition of said offset correction value. The radiation imaging apparatus according to any one of .
前記放射線撮像装置は、前記演算部によって測定された放射線量が、目標放射線量に達した場合、または、目標放射線量に達すると予想した場合、前記放射線撮像装置に放射線を照射する放射線源に、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9の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 When the radiation dose measured by the calculation unit reaches the target radiation dose or is expected to reach the target radiation dose, the radiation imaging device irradiates the radiation imaging device with radiation, 10. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein a signal for stopping irradiation of radiation is output. 前記放射線撮像装置が、前記検出素子から同じサンプリング周期で、前記オフセット成分のサンプリングおよび入射する放射線量の検出を行うことを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の放射線撮像装置。 11. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein said radiation imaging apparatus performs sampling of said offset component and detection of an incident radiation dose at the same sampling period from said detection element. . 前記検出部は、放射線画像を生成するための複数の画素が配された画素アレイを含み、
前記検出素子が、前記画素アレイに配されることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の放射線撮像装置。
The detection unit includes a pixel array in which a plurality of pixels for generating a radiographic image are arranged,
12. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein said detection elements are arranged in said pixel array.
前記検出部は、放射線画像を生成するための複数の画素が配された画素アレイを含み、
前記複数の画素のうち何れかが、前記検出素子として機能することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の放射線撮像装置。
The detection unit includes a pixel array in which a plurality of pixels for generating a radiographic image are arranged,
12. The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein one of the plurality of pixels functions as the detection element.
請求項1乃至13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。
a radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 13;
a signal processing unit that processes a signal from the radiation imaging device;
A radiation imaging system comprising:
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