WO2010150381A1 - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム、それらの制御方法及びそのプログラム - Google Patents

放射線撮像装置及び放射線撮像システム、それらの制御方法及びそのプログラム Download PDF

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radiation
bias light
imaging
detector
irradiation field
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PCT/JP2009/061610
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啓吾 横山
忠夫 遠藤
登志男 亀島
正喜 秋山
朋之 八木
克郎 竹中
翔 佐藤
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キヤノン株式会社
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    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/30—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming X-rays into image signals

Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus, a radiation imaging apparatus, and a radiation imaging system. More specifically, the present invention relates to a radiation imaging apparatus and an imaging apparatus used in a radiation imaging system, which are preferably used for still image shooting such as general shooting in medical diagnosis and moving image shooting such as fluoroscopic shooting.
  • radiation is a beam having energy of the same degree or more, for example, X-rays, in addition to ⁇ -rays, ⁇ -rays, ⁇ -rays, etc., which are beams formed by particles (including photons) emitted by radiation decay. , Particle beams, cosmic rays, etc. are also included.
  • a radiation imaging apparatus using a flat panel detector (hereinafter, abbreviated as FPD) formed of a semiconductor material has started to be put into practical use as an imaging apparatus used for medical image diagnosis and nondestructive inspection using X-rays.
  • FPD flat panel detector
  • Such a radiation imaging apparatus is used as a digital imaging apparatus for still image shooting such as general shooting or moving image shooting such as fluoroscopic shooting in medical image diagnosis, for example.
  • Patent Document 1 In such a radiation imaging apparatus, as disclosed in Patent Document 1, it has been studied to be able to switch between an FPD reading area (field size) and an X-ray irradiation area. However, when the irradiation area is switched to become wider, the sensitivity and dark output of the pixel differ between the area irradiated with FPD and the area not irradiated. For this reason, a ghost (image step) affected by the irradiation area is generated in the acquired image, and there is a possibility that the image quality is deteriorated.
  • Patent Document 2 it is considered to perform image processing for correcting a ghost affected by such an irradiation area. Specifically, for each X-ray irradiation condition, the X-ray irradiation condition and the start of X-ray irradiation when collecting data related to the examination target region, which is the irradiation region, based on the data of ghosted uniform irradiation And a required ghost correction coefficient corresponding to the time from. As a result, corrected image data is generated by correcting the data related to the examination target portion with a required ghost correction coefficient.
  • the inventor of the present application provides an imaging apparatus and system capable of reducing an image step affected by an irradiation area that can occur in an acquired image without performing complicated image processing and preventing a significant deterioration in image quality. As a result of extensive studies, the inventors have arrived at the following aspects of the invention.
  • a plurality of pixels having conversion elements that convert radiation or light into electric charges are arranged in a matrix, and detection for performing an imaging operation for outputting image data according to the irradiated radiation or light.
  • a bias light source that irradiates the detector with a bias light different from the radiation or light, and a controller for controlling the operation of the detector including the imaging operation and the operation of the bias light source.
  • a radiation imaging system including an imaging device and a control computer that controls the imaging device, wherein the imaging operation is detected in a first irradiation field corresponding to some pixels included in the plurality of pixels.
  • a control signal based on the determined integrated dose of the bias light is provided to the control unit, and the control unit is configured to change the first irradiation field to the second irradiation field in accordance with the change from the first irradiation field to the second irradiation field.
  • the operation of the bias light source is controlled such that the bias light is irradiated with the determined integrated dose of the bias light during a period between the imaging operation and the second imaging operation.
  • the imaging apparatus includes a plurality of pixels having conversion elements that convert radiation or light into electric charges, arranged in a matrix, and detection for performing an imaging operation for outputting image data corresponding to the irradiated radiation or light.
  • An imaging device a bias light source that irradiates the pixels with a bias light different from the radiation or light, and a controller that controls the operation of the detector including the imaging operation and the operation of the bias light source
  • the imaging operation is for outputting image data corresponding to radiation or light irradiated to the detector in a first irradiation field corresponding to some of the pixels included in the plurality of pixels.
  • the control unit In connection with the change from the first irradiation field to the second irradiation field, the integrated radiation dose in the first imaging operation is related to the period between the first imaging operation and the second imaging operation.
  • the operation of the bias light source is controlled such that the bias light is irradiated with the integrated dose of the bias light determined based on the information.
  • a plurality of pixels having conversion elements that convert radiation or light into electric charges are arranged in a matrix, and detection for performing an imaging operation for outputting image data corresponding to the irradiated radiation or light.
  • a bias light source that irradiates the pixels with a bias light different from the radiation or light, and a method of controlling an imaging apparatus that controls the operation of the detector including the imaging operation and the operation of the bias light source A first imaging operation for outputting image data corresponding to radiation or light irradiated to the detector in a first irradiation field corresponding to some pixels included in the plurality of pixels.
  • the bias light irradiation is performed with the determined integrated dose of the bias light, and the second light irradiation is performed after the bias light irradiation.
  • a second imaging operation for outputting image data corresponding to radiation or light irradiated to the detector in the irradiation field is performed.
  • a program according to the present invention is a detector for performing an imaging operation in which a plurality of pixels having conversion elements that convert radiation or light into electric charge are arranged in a matrix and output image data corresponding to the irradiated radiation or light. And a bias light source that irradiates the pixels with a bias light different from the radiation or light, and controls the operation of the detector including the imaging operation and the control of the imaging device that controls the operation of the bias light source.
  • Control for performing the imaging operation control for determining the integrated dose of the bias light based on information on the integrated dose of radiation in the first imaging operation, and from the first irradiation field
  • the integrated dose of the bias light determined during the period between the first imaging operation and the second imaging operation is used.
  • a control for performing irradiation of bias light and a second imaging operation for outputting image data corresponding to radiation or light irradiated to the detector in the second irradiation field after irradiation of the bias light are performed. Control is executed by a computer.
  • the present invention it is possible to reduce a ghost (image step) affected by an irradiation area generated in an acquired image and prevent a significant deterioration in image quality by performing an FPD driving operation without performing complicated image processing. It becomes.
  • FIG. 1 is a conceptual block diagram of an imaging system including an imaging device according to the present invention.
  • 1 is a conceptual equivalent circuit diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a flowchart illustrating operations of the imaging apparatus and the imaging system according to the present invention.
  • 6 is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus and imaging system of the present invention.
  • 6 is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus and imaging system of the present invention.
  • 6 is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus and imaging system of the present invention.
  • 6 is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus and imaging system of the present invention.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the changing operation of the present invention and a characteristic diagram of time vs. step amount for explaining the effect.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the changing operation of the present invention and a characteristic diagram of time vs. step amount for explaining the effect.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the changing operation of the present invention and a characteristic diagram of time vs. step amount for explaining the effect.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the changing operation of the present invention and a characteristic diagram of time vs. step amount for explaining the effect.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the changing operation of the present invention and a characteristic diagram of time vs. step amount for explaining the effect.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the changing operation of the present invention and a characteristic diagram of time vs. step amount for explaining the effect.
  • It is a notional equivalent circuit diagram of another imaging device according to the present invention. It is a notional equivalent circuit diagram of another imaging device according to the present invention. It is a timing chart explaining operation of other imaging devices and an imaging system concerning the present invention. It is a timing chart explaining operation of other imaging devices and an imaging system concerning the present invention. It is a timing chart explaining operation of other imaging devices and an imaging system concerning the present invention. It is a timing
  • the radiation imaging system of this embodiment shown in FIG. 1 includes an imaging device 100, a control computer 108, a radiation control device 109, a radiation generation device 110, a display device 113, and a control console 114.
  • the imaging apparatus 100 includes a detection unit 101 including a plurality of pixels that convert radiation or light into an electrical signal, a drive circuit 102 that drives the detection unit 101, and a readout that outputs an electrical signal from the driven detection unit 101 as image data.
  • An FPD (Flat Detector) 104 having a circuit 103 is included.
  • the imaging apparatus 100 further includes a signal processing unit 105 that processes and outputs image data from the FPD 104, and a control unit 106 that supplies control signals to each component to control operations of the FPD 104 and a bias light source 115 described later. Including.
  • the imaging apparatus 100 also includes a power supply unit 107 that supplies a bias to each component and the bias light source 115.
  • the imaging apparatus 100 includes a bias light source 115 that irradiates the FPD 104 with bias light separately from radiation generated from a radiation source 111 described later or light converted from radiation by a wavelength converter described later.
  • the signal processing unit 105 receives a control signal from a control computer 108 described later and provides the control unit 106 with the control signal.
  • the power supply unit 107 receives a voltage from an external power supply (not shown) or a built-in battery and supplies a power supply circuit such as a regulator or an inverter that supplies a voltage necessary for the detection unit 101, the drive circuit 102, the readout circuit 103, and the bias light source 115.
  • a power supply circuit such as a regulator or an inverter that supplies a voltage necessary for the detection unit 101, the drive circuit 102, the readout circuit 103, and the bias light source 115.
  • the bias light source 115 is provided opposite to a surface (back surface) opposite to a light receiving surface on which pixels described later are provided with respect to the substrate on which the detection unit 101 is provided, and bias light is applied to the entire detection unit 101 from the back side. Arranged to irradiate.
  • the bias light source 115 is disposed so as to be able to irradiate the bias light on an area equal to or wider than an irradiation field B of the detection unit 101 described later.
  • the control computer 108 synchronizes the radiation generator 110 and the imaging device 100, transmits a control signal for determining the state of the imaging device 100, and corrects, stores, and displays an image for the image data from the imaging device 100. Process. In addition, the control computer 108 transmits a control signal for determining radiation irradiation conditions to the radiation control device 109 based on information from the control console 114.
  • the radiation control device 109 receives a control signal from the control computer 108 and controls the operation of irradiating radiation from the radiation source 111 included in the radiation generation device 110 and the operation of the irradiation field stop mechanism 112.
  • the irradiation field stop mechanism 112 has a function capable of changing a predetermined irradiation field that is a region where the detection unit 101 of the FPD 104 is irradiated with radiation or light corresponding to the radiation.
  • the irradiation field A And irradiation field B can be switched.
  • the irradiation field A corresponding to the first irradiation field of the present invention some pixels included in a plurality of pixels, for example, about 1000 rows ⁇ about 1000 columns when the total number of pixels is about 2800 rows ⁇ about 2800 columns. Radiation equivalent to a minute pixel is irradiated.
  • the irradiation field B corresponding to the second irradiation field of the present invention is irradiated with radiation that is wider than the irradiation field A, for example, corresponding to all pixels.
  • the control console 114 inputs subject information and imaging conditions as parameters for various controls of the control computer 108 and transmits them to the control computer 108.
  • the display device 113 displays the image data processed by the control computer 108.
  • FIG. 2 shows an imaging device including an FPD having 3 rows ⁇ 3 columns of pixels for the sake of simplicity of explanation.
  • an actual imaging device has a larger number of pixels.
  • a 17-inch imaging device has about 2800 rows ⁇ about 2800 columns of pixels.
  • the detection unit 101 has a plurality of pixels arranged in a matrix.
  • the pixel includes a conversion element 201 that converts radiation or light into electric charge, and a switch element 202 that outputs an electrical signal corresponding to the electric charge.
  • a photoelectric conversion element that converts light applied to the conversion element into an electric charge a PIN photodiode that is disposed on an insulating substrate such as a glass substrate and has amorphous silicon as a main material is used.
  • the conversion element an indirect type conversion element provided with a wavelength conversion body that converts radiation into light in a wavelength band that can be detected by the photoelectric conversion element on the radiation incident side of the photoelectric conversion element described above, or directly converts radiation into electric charge.
  • a direct type conversion element is preferably used.
  • the switch element 202 a transistor having a control terminal and two main terminals is preferably used, and in this embodiment, a thin film transistor (TFT) is used.
  • One electrode of the conversion element 201 is electrically connected to one of the two main terminals of the switch element 202, and the other electrode is electrically connected to the bias power source 107a via the common bias wiring Bs.
  • a plurality of switch elements in the row direction for example, T11 to T13, have their control terminals connected in common to the drive wiring G1 in the first row, and drive that controls the conduction state of the switch elements from the drive circuit 102.
  • a signal is given in units of rows through the drive wiring.
  • a plurality of switch elements in the column direction for example, T11 to T31, have the other main terminal electrically connected to the signal wiring Sig1 in the first column, and while the switch element is in a conductive state, A corresponding electrical signal is output to the readout circuit 103 via the signal wiring.
  • a plurality of signal wirings Sig1 to Sig3 arranged in the column direction transmit electric signals output from a plurality of pixels to the readout circuit 103 in parallel.
  • the readout circuit 103 is provided with an amplification circuit 207 that amplifies the electrical signal output in parallel from the detection unit 101 corresponding to each signal wiring.
  • Each amplifier circuit 207 includes an integrating amplifier 203 that amplifies the output electric signal, a variable amplifier 204 that amplifies the electric signal from the integrating amplifier 203, and a sample hold circuit 205 that samples and holds the amplified electric signal. And a buffer amplifier 206.
  • the integrating amplifier 203 includes an operational amplifier that amplifies and outputs the read electrical signal, an integrating capacitor, and a reset switch. The integration amplifier 203 can change the amplification factor by changing the value of the integration capacitance.
  • the output electric signal is input to the inverting input terminal of the operational amplifier, the reference voltage Vref is input from the reference power supply 107b to the normal input terminal, and the amplified electric signal is output from the output terminal.
  • the integration capacitor is disposed between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier.
  • the sample hold circuit 205 is provided corresponding to each amplifier circuit, and includes a sampling switch and a sampling capacitor.
  • the readout circuit 103 sequentially outputs the electrical signals read in parallel from the amplifier circuits 207 and outputs them as serial image signals, a buffer amplifier 209 that converts the impedance of the image signals and outputs them, Have The analog image signal Vout output from the buffer amplifier 209 is converted into digital image data by the A / D converter 210, output to the signal processing unit 105, and processed by the signal processing unit 105 shown in FIG. Data is output to the control computer 108.
  • the drive circuit 102 In response to the control signals (D-CLK, OE, DIO) input from the control unit 106 shown in FIG. 1, the drive circuit 102 conducts the switch element in a conducting state Vcom and the non-conducting voltage in a non-passing state. A drive signal having Vss is output to each drive wiring. Thereby, the drive circuit 102 controls the conduction state and non-conduction state of the switch element, and drives the detection unit 101.
  • the bias power supply 107a supplies a bias voltage Vs in common to the other electrode of each conversion element via the bias wiring Bs. This bias voltage Vs corresponds to the first voltage of the present invention.
  • the reference power supply 107b supplies the reference voltage Vref to the normal rotation input terminal of each operational amplifier. 1 further includes a bias light source power supply circuit such as an inverter for supplying a voltage necessary for the operation of the bias light source 115.
  • the control unit 106 shown in FIG. 1 receives control signals from the control computer 108 and the like outside the apparatus via the signal processing unit 105, and gives various control signals to the drive circuit 102, the power supply unit 107, and the readout circuit 103.
  • the operation of the FPD 104 and the bias light source 115 is controlled.
  • the control unit 106 controls the operation of the drive circuit 102 by providing the drive circuit 102 with a control signal D-CLK, a control signal OE, and a control signal DIO.
  • the control signal D-CLK is a shift clock of a shift register used as a drive circuit
  • the control signal DIO is a pulse transferred by the shift register
  • OE controls an output terminal of the shift register.
  • control unit 106 controls the operation of each component of the reading circuit 103 by giving the reading circuit 103 a control signal RC, a control signal SH, and a control signal CLK.
  • control signal RC controls the operation of the reset switch of the integrating amplifier
  • control signal SH controls the operation of the sample hold circuit 205
  • control signal CLK controls the operation of the multiplexer 208.
  • An irradiation condition is determined by the control computer 108 by the operation of the control console 114 by the operator, and imaging is started.
  • the subject is irradiated with desired radiation from the radiation generator 110 controlled by the radiation controller 109 under the irradiation condition.
  • the imaging apparatus 100 outputs image data corresponding to the radiation transmitted through the subject, and the output image data is subjected to image processing by the control computer 108 and displayed on the display device 113.
  • control computer 108 confirms whether or not it is necessary to continue shooting.
  • control computer 108 receives an instruction from the operator regarding whether or not to continue shooting (NO)
  • the control computer 108 terminates shooting and instructs the operator to continue shooting (YES). If received, the operator confirms whether or not the irradiation field needs to be changed.
  • control computer 108 controls the radiation control device 109 and the radiation generation device 110 under the previously determined imaging conditions, and radiation irradiation is performed again under the same conditions. Made.
  • the control computer 108 determines an irradiation condition in which the irradiation field is changed, and the radiation control device 109 determines the irradiation field stop of the radiation generator 110 based on the irradiation condition.
  • the mechanism 112 is controlled.
  • the control computer 108 gives a control signal to the control unit 106 so that the imaging apparatus 100 performs a bias light processing operation described in detail later.
  • the control computer 108 controls the radiation control device 109 and the radiation generation device 110 under the irradiation conditions including the irradiation field change, and the irradiation is performed under the changed irradiation conditions. The Thereby, the imaging apparatus 100 performs the next imaging on the changed irradiation field.
  • the imaging device 100 when the bias voltage Vs is supplied to the conversion element 201, the imaging device 100 performs an idling operation during an idling period.
  • the idling operation is an operation in which the initialization operation K1 is repeated at least a plurality of times in order to stabilize the characteristic fluctuation of the detector 104 due to the start of application of the bias voltage Vs.
  • the initialization operation is an operation for initializing the conversion element by applying an initial bias before the accumulation operation to the conversion element.
  • an operation of repeatedly performing one set of the accumulation operation W1 and the initialization operation K1 a plurality of times is performed as the idling operation.
  • FIG. 4B is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus according to the period A-A ′ in FIG. 4A.
  • the non-conduction voltage Vss is applied to the switch element 202 in a state where the bias voltage Vs is applied to the conversion element 201, and the switch elements of all the pixels are non-passing.
  • the initialization operation K1 first, the integration capacitor and signal wiring of the integration amplifier are reset by the reset switch, the conduction voltage Vcom is applied from the drive circuit 102 to the drive wiring G1, and the switch elements T11 to T13 of the pixels in the first row are conducted.
  • the conversion element is initialized by the conduction state of the switch element.
  • the electric charge of the conversion element is output as an electric signal by the switch element.
  • the circuit after the sample hold circuit since the circuit after the sample hold circuit is not operated, data corresponding to the electric signal is not output from the reading circuit 103. . Thereafter, the integration capacitor and the signal wiring are reset again, whereby the output electric signal is processed.
  • the circuits after the sample hold circuit may be operated in the same manner as an image output operation and a dark image output operation described later. Such control and reset of the conduction state of the switch element are repeatedly performed in the second row and the third row, whereby the initialization operation of the detector 101 is performed.
  • the reset switch in the initialization operation, may be kept in the conducting state at least during the conducting state of the switch element and may continue to be reset. Further, the conduction time of the switch element in the initialization operation may be shorter than the conduction time of the switch element in the image output operation described later. Further, in the initialization operation, a plurality of rows of switch elements may be made to conduct simultaneously. In these cases, the time required for the entire initialization operation can be shortened, and the characteristic fluctuation of the detector can be stabilized more quickly. Note that the initialization operation K1 of the present embodiment is performed in the same period as the image output operation included in the fluoroscopic imaging operation performed after the idling operation.
  • FIG. 4C is a timing chart illustrating the operation of the imaging device according to the period B-B ′ in FIG. 4A.
  • the imaging apparatus 100 receives a control signal from the control computer 108, and the FPD 104 is irradiated with radiation in the area of the irradiation field A. Perform the action.
  • This fluoroscopic imaging operation corresponds to the first imaging operation of the present invention.
  • a period during which the imaging apparatus 100 performs the fluoroscopic imaging operation is referred to as a fluoroscopic imaging period.
  • the imaging apparatus 100 is generated by an accumulation operation W1 performed in a period corresponding to the time of radiation irradiation in order for the conversion element 201 to generate electric charges according to the irradiated radiation, and an accumulation operation W1. And an image output operation X1 for outputting image data based on the charges.
  • the image output operation first, the integration capacitor and the signal wiring are reset, the conduction voltage Vcom is applied from the driving circuit 102 to the driving wiring G1, and the switch elements T11 to T13 in the first row are in the conducting state. Is done. As a result, electrical signals based on the charges generated by the conversion elements S11 to S13 in the first row are output to each signal wiring.
  • the electric signals output in parallel through the signal lines are amplified by the operational amplifier 203 and the variable amplifier 204 of each amplifier circuit 206, respectively.
  • Each of the amplified electrical signals is held in parallel in the sample and hold circuit 205 in each amplifier circuit by operating the sample and hold circuit according to the control signal SH.
  • the integration capacitor and the signal wiring are reset.
  • the conduction voltage Vcom is applied to the drive wiring G2 in the second row as in the first row, and the switch elements T21 to T23 in the second row are turned on.
  • the multiplexer 208 sequentially outputs the electrical signals held in the sample-and-hold circuit 205 during the period in which the switch elements T21 to T23 in the second row are in the conductive state.
  • the electrical signals from the pixels in the first row read out in parallel are converted into serial image signals and output, and the A / D converter 210 converts them into image data for one row and outputs them.
  • image data for one frame is output from the imaging device.
  • a dark image output operation F1 for outputting dark image data is performed. In the dark image output operation F1, an operation similar to the image output operation X1 is performed by the imaging device 100.
  • bias light processing operation when an irradiation field change instruction is sent from the control console 114 to the control computer 108, the imaging apparatus 100 performs a bias light processing operation accordingly.
  • a period during which the bias light processing operation is performed is referred to as a bias light processing period.
  • the bias light processing operation will be described later in detail with reference to FIG.
  • FIG. 4D is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus according to the period C-C ′ in FIG. 4A.
  • the imaging apparatus 100 After the bias light processing operation, the imaging apparatus 100 performs a general (still image) photographing operation in which the FPD 104 is irradiated with radiation in an irradiation field B wider than the irradiation field A.
  • This general photographing operation corresponds to the second photographing operation of the present invention. Further, a period during which the imaging apparatus 100 performs this general photographing operation is referred to as a general photographing period.
  • the imaging apparatus 100 is generated by the accumulation operation W2 performed in a period corresponding to the radiation irradiation time in order for the conversion element to generate charges according to the irradiated radiation, and the accumulation operation W2.
  • An image output operation X2 for outputting image data based on the charge is performed.
  • the accumulation operation W2 and the image output operation W2 in this embodiment are the same as the accumulation operation W1 and the image output operation W1, respectively, and are different because the period is long in this embodiment. The notation is used. However, they may be performed with the same period length.
  • the conversion element in order to generate charges in the dark state where no radiation is applied, the conversion element generates charge in the accumulation operation W2 performed in the same period as the accumulation operation W2 before the image output operation X2, and the accumulation operation W2.
  • a dark image output operation F2 for outputting dark image data based on the charge is performed.
  • the same operation as the image output operation X2 is performed by the imaging device 100.
  • the imaging apparatus 100 performs the initialization operation K2 before each accumulation operation W2.
  • the initialization operation K2 is the same operation as the initialization operation K1 described above, and a different notation is used in this embodiment because the period is long. However, it may be performed for the same period.
  • the horizontal axis indicates the integrated dose of radiation irradiated to the FPD 104.
  • This integrated dose is a value normalized by the dose at which the conversion element 201 with zero integrated dose of radiation or bias light is saturated.
  • the vertical axis in FIG. 5A indicates pixel output data obtained in the dark state as the dark output amount. This dark output amount is normalized by the dark output amount when the integrated dose of radiation is zero.
  • the area of the detector that is irradiated with radiation in the irradiation field A is the first area
  • the area of the detector that is irradiated with radiation in the irradiation field B is the area excluding the first area. This is referred to as a second region.
  • the inventor of the present application indicates that the dark detector output depends on the radiation irradiation history, more specifically, the radiation output after the bias voltage is applied to the conversion element of the flat detector. It was found to depend on the integrated dose.
  • the dark output of the pixel included in the second area is indicated by A in FIG. 5A
  • the pixel included in the first area is dark.
  • Outputs are indicated by BD.
  • the dark output of the pixels included in the first region shows B to D in FIG. 5A depending on the integrated dose depending on the length of the fluoroscopic operation period.
  • the inventor of the present application has found that the image step can be reduced by the following bias light processing operation.
  • the bias light source 115 is changed during the period between the first imaging operation and the second imaging operation based on the information on the integrated radiation dose in the first imaging operation.
  • the flat detector 104 is irradiated with bias light. Therefore, the control computer 108 determines the integrated dose of bias light based on the information related to the integrated dose of radiation in the first imaging operation. Then, the control computer 108 gives a control signal based on the determined integrated dose of bias light to the control unit 106. Upon receiving the control signal, the control unit 106 controls the operation of the bias light source 115 based on the control signal.
  • the dark output of the pixels included in the second region when changing the irradiation field is considered as A in FIG. 5A and the dark output of the pixels included in the first region as B.
  • the difference between the dark output amounts of the two pixels due to the image level difference is 60%. Therefore, the bias light processing operation is performed by selectively irradiating the second region with bias light with an integrated dose of 500%.
  • the dark output of the pixels included in the second area immediately before the second photographing operation is B
  • the dark output amount of the pixels included in the first area and the pixels included in the second area is B.
  • the bias light is irradiated to the pixel located in the vicinity of the second region among the pixels included in the first region. .
  • the pixel is irradiated with radiation or light with an integrated dose of about 1000% in total, and the dark output amount immediately before the second imaging operation is C in FIG. 5A.
  • the dark output amount of the pixels included in the second region is B, the difference between the dark output amounts of both pixels is about 30% at the maximum, which is half that before the bias light processing operation. To do.
  • the integrated dose of the bias light that is selectively applied to the second region may not necessarily match the integrated dose of the radiation that is applied to the first region in the first imaging operation.
  • the difference in dark output amount from the pixel included in the first region is reduced to about 10%. If these differences are permissible differences in the dark output amount, the image level difference is not visually recognized in the acquired image data. It has been experimentally obtained that if the difference in dark output amount is 30% or less, the image step becomes 1/10 or less of the random noise effective value of the image data, and the image step is not visually recognized.
  • image data with a reduced image step can be obtained by performing the bias light processing operation so as to be equal to or less than a predetermined allowable difference in the dark output amount. It was.
  • a predetermined difference in allowable dark output amount is referred to as an allowable amount.
  • an LED array in which a plurality of LED elements are arranged in a matrix as a bias light source.
  • the LED array is provided with a driver that can selectively operate, and the LED array can be configured to selectively emit light in accordance with the second region. Therefore, the cost of the driver is high, and the control of the driver and the LED array becomes complicated.
  • both the first and second regions are irradiated with bias light in the bias light processing operation.
  • a bias light processing operation is performed by irradiating both the first and second regions with bias light at an integrated dose of 500%.
  • the dark output of the pixels included in the first region is C in FIG. 5A
  • the dark output amount of the pixels included in the second region is B.
  • the difference between the dark output amounts of both pixels is about 30% at the maximum, which is halved compared to before the bias light processing operation.
  • the bias light is further irradiated at an integrated dose of 500% and a total of 1000% of the bias light is irradiated, the dark output of the pixels included in the first region becomes D in FIG. 5A and is included in the second region.
  • the dark output amount of the pixel is C. Therefore, the difference between the dark output amounts of both pixels is about 20% at the maximum, which is further reduced. If these differences are less than the allowable amount, it is difficult to visually recognize the image step in the acquired image data. It has been experimentally obtained that if the difference in dark output amount is 30% or less, the image step becomes 1/10 or less of the random noise effective value of the image data, and the image step is not visually recognized.
  • image data with a reduced image step can be obtained by performing a bias light processing operation so as to be equal to or less than a predetermined allowable amount.
  • FIG. 5B is a graph showing the relationship between the integrated dose of radiation in the first imaging operation and the integrated dose of bias light in the bias light processing operation for each allowable amount. Note that the vertical axis in FIG. 5B is a value normalized by the irradiation amount at which the conversion element 201 with zero integrated dose of radiation or bias light is saturated. This figure shows the case where the first and second regions are irradiated with bias light. As shown in FIG. 5B, the present inventor determines that the integrated dose of the bias light irradiated in the bias light processing operation is determined if each allowable amount is determined and the integrated dose of the radiation in the first imaging operation is known. I found it.
  • the control computer 108 includes an image data processing unit 501, a dose detection unit 502, a processing determination unit 503, and a characteristic storage unit 504.
  • the characteristic storage unit 504 stores data relating to the integrated dose and allowable dose of radiation and the necessary integrated dose of bias light in the first imaging operation as shown in FIG. 5B.
  • a lookup table storing these data is preferably used.
  • the processing determination unit 503 and the characteristic storage unit 504 are collectively referred to as an arithmetic processing unit 505.
  • the image data output from the imaging device 100 is subjected to image processing by the image data processing unit 501 and transmitted to the display device 113.
  • image data corresponding to the pixels included in the first region is transmitted as dose detection data to the dose detection unit 502, and the dose detection unit 502 performs radiation dose in units of one frame based on the dose detection data. Seeking and accumulating.
  • dose detection data image data corresponding to a specific pixel included in the first region may be used, or an average of image data output from a plurality of pixels included in the first region. A value may be used.
  • the dose detection unit 502 adds the accumulated radiation dose in units of frames for each frame, and creates information related to the integrated dose in the imaging operation. Further, information regarding the integrated dose of radiation in the first imaging operation may be created based on information on imaging conditions in the first imaging operation acquired from the control console 114. The dose detection unit 502 outputs the generated integrated dose to the processing determination unit 503.
  • the processing determination unit 503 performs bias light in the bias light processing operation based on the information regarding the integrated dose of radiation output from the dose detection unit 502 and the information regarding the integrated dose of bias light stored in the characteristic storage unit 504. Determine the integrated dose.
  • the arithmetic processing unit 505 gives a control signal to the control unit 106 of the imaging apparatus 100 according to the determined integrated dose of bias light.
  • the control unit 106 controls the operation of the bias light source 115 based on the control signal.
  • the control computer 108 determines the process, but the present invention is not limited to this.
  • the control unit 106 of the imaging apparatus 100 may determine the process.
  • the bias light source 115 irradiates the FPD 104 with bias light. After the bias light irradiation, the FPD 104 performs the initialization operation of the conversion element. Further, it has been found that the effect of reducing the level difference is further improved by performing a combination of bias light irradiation and conversion element initialization operation a plurality of times.
  • the bias light processing operation in which one or more pairs of bias light irradiation and conversion element initialization operation are performed prevents deterioration in image quality due to a step in an image that may occur in an acquired image due to a change in irradiation field. It becomes possible.
  • the bias light source 115 irradiates the bias light in accordance with the radiation irradiation in the fluoroscopic imaging operation performed before the irradiation field change described in FIG. 4C.
  • the FPD 104 performs one set or a plurality of sets of the fluoroscopic imaging operation accumulation operation W1 and the initialization operation K1. That is, the FPD 104 performs one set or a plurality of sets of the accumulation operation W1 and the initialization operation K1 corresponding to the fluoroscopic imaging operation performed after the irradiation field change.
  • the time required for the operation is shortened, and the operability of the apparatus is further improved.
  • the initialization operation performed in the bias light processing operation does not correspond to the imaging operation after the irradiation field change and is performed with a length of a period different from the initialization operation performed in the imaging operation after the irradiation field change
  • the characteristic stability of the conversion element in the accumulation operation of the photographing operation is lowered.
  • image data with many artifacts may be acquired.
  • the bias light source 115 performs the irradiation of the bias light in accordance with the irradiation of the radiation in the general imaging operation performed after the irradiation field change described with reference to FIG. 4D.
  • the FPD 104 performs one set or a plurality of sets of the accumulation operation W2 and the initialization operation K2 of the general imaging operation performed after the irradiation field change. That is, the FPD 104 performs one set or a plurality of sets of the accumulation operation W2 and the initialization operation K2 corresponding to the general imaging operation performed after the irradiation field change.
  • the irradiation of the bias light and the initialization operation K2 corresponding to the accumulation operation W2 are performed before the combination of the accumulation operation W2 and the dark image output operation F2.
  • bias light irradiation and initialization operation K2 in the bias light processing operation are performed before radiation irradiation. Therefore, by performing bias light irradiation and initialization operation K2 before the set of the accumulation operation W2 and the dark image output operation F2, the set of the accumulation operation W2 and the image output operation F1, the accumulation operation W2, and the dark image output operation F2 are performed. It is possible to match the operation with the pair. Thereby, the influence of the dark output on the radiation image data and the dark image data can be combined, and good image data with fewer artifacts can be acquired.
  • a PIN photodiode is used for the conversion element 201, but the present invention is not limited to this.
  • a MIS type photoelectric conversion element is used as the MIS type conversion element for the conversion element 601, and a pixel provided with a refresh switch element 603 in addition to the output switch element 602 is used.
  • An imaging device may be used.
  • one of the main terminals of the switching element 603 for refreshing is electrically connected to one of the two main terminals of the first electrode 604 and the switching element 602 of the conversion element 601.
  • the other main terminal of the switch element 603 is electrically connected to a refresh power supply 107 c included in the power supply unit 107 through a common wiring.
  • the plurality of switch elements 603 in the row direction are electrically connected in common to the refresh drive wiring Gr, and a drive signal is given from the refresh drive circuit 102r in row units via the refresh drive wiring Gr.
  • the conversion element 601 includes a semiconductor layer 606 between the first electrode 604 and the second electrode 608, and an insulating layer 605 between the first electrode 604 and the semiconductor layer 606.
  • An impurity semiconductor layer is provided between the semiconductor layer 606 and the second electrode 608, respectively.
  • the second electrode 608 is electrically connected to the bias power source 107a 'via the bias wiring Bs.
  • the conversion element 601 is supplied with the bias voltage Vs from the bias power supply 107 a ′ to the second electrode 608 and supplied with the reference voltage Vref via the switch element 602 to the first electrode 604.
  • An accumulation operation is performed.
  • the refresh voltage Vt is supplied to the first electrode 604 via the switch element 603, and the conversion element 601 is refreshed by the bias
  • . 2 that are the same as those in FIG. 2 are assigned the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 7A to 7C show the operation of the imaging apparatus of FIG.
  • FIG. 7A is a timing chart for explaining the operation of the imaging device in the period A-A ′ in FIG. 4A.
  • FIG. 7B is a timing chart for explaining the operation of the imaging device in the period B-B ′ in FIG. 4A.
  • FIG. 7C is a timing chart for explaining the operation of the imaging device in the period C-C ′ in FIG. 4A.
  • an initialization operation K1 ′, an image output operation X1 ′, and a dark image output operation F1 ′ are performed. Is called.
  • an image output operation X2 'and a dark image output operation F2' are performed, respectively.
  • Other operations are the same as those in FIG. 4A, and a detailed description thereof is omitted.
  • each embodiment of the present invention can also be realized by a computer included in the control unit 106 executing a program, for example.
  • a means for supplying the program to the computer for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM in which such a program is recorded, or a transmission medium such as the Internet for transmitting such a program is also applied as an embodiment of the present invention.
  • a computer-readable recording medium such as a CD-ROM in which such a program is recorded
  • a transmission medium such as the Internet for transmitting such a program
  • the above program can also be applied as an embodiment of the present invention.
  • the above program, recording medium, transmission medium, and program product are included in the scope of the present invention.
  • an invention based on a combination that can be easily imagined from the present embodiment is also included in the category of the present invention.

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Abstract

　複雑な画像処理を行うことなく、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けた画像段差を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能な撮像装置を提供する。　画素が行列状に複数配置されて撮影動作を行うための検出器１０４と、バイアス光源１１５と、検出器１０４の動作とバイアス光源１１５の動作を制御する制御部１０６と、を有する撮像装置１００に係る。撮影動作は、一部の画素に相当する照射野Ａで検出器に照射された放射線に応じた画像データを出力する第１の撮影動作と、照射野Ａより広い照射野Ｂで照射された放射線に応じた画像データを出力する第２の撮影動作と、を含む。制御部１０６は、照射野ＡからＢへの変更に伴い、第１の撮影動作と第２の撮影動作の間に、第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて決定されたバイアス光の積分線量でバイアス光の照射を行うように、バイアス光源１１５の動作を制御する。

Description

放射線撮像装置及び放射線撮像システム、それらの制御方法及びそのプログラム
　本発明は、撮像装置、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関するものである。より具体的には、医療診断における一般撮影などの静止画撮影や透視撮影などの動画撮影に好適に用いられる、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに用いられる撮像装置に関する。なお、本発明において放射線は、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ーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。
　近年、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。
　このような放射線撮像装置において、特許文献１に開示されているように、ＦＰＤの読み出すエリア（視野サイズ）とＸ線の照射領域を切替え可能とすることが検討されている。しかしながら、照射領域が広くなるよう切り替わった場合、ＦＰＤの照射されていた領域と照射されていなかった領域との間で画素の感度や暗時出力が異なる。そのため、取得された画像に照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）が発生してしまい、画質低下を招くおそれがあった。
　そのような照射領域の影響を受けたゴーストに対し、特許文献２では、補正を行う画像処理を行うことを検討している。具体的には、Ｘ線の照射条件毎に、ゴーストのある均一照射によるデータを基に、照射領域である検査対象部位に関するデータを収集する際のＸ線の照射条件と、Ｘ線の照射開始からの時間と、に対応する所要のゴースト補正係数を取得する。それにより検査対象部位に関するデータを所要のゴースト補正係数にて補正して補正画像データを生成する。
特開平１１－１２８２１３号公報 特開２００８－１６７８４６号公報
　しかしながら、特許文献２の補正技術では、画像処理で補正するため、パラメータの管理や補正処理が複雑であり装置全体を複雑化してしまう。また、予め補正のためのデータ取りを必要とする等、作業が煩雑な上、安定した画質を得る為にはデータの採取の方法を徹底するなど管理が難しい。更に、上記ゴーストの原因となる、ＦＰＤから得られる画像信号に含まれる残像量自体を小さくするものでは無いので、様々な状況化で最適な効果を得ることが難しい。
　本願発明者は、複雑な画像処理を行うことなく、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けた画像段差を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能な撮像装置及びシステムを提供すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
　本発明に係る撮像システムは、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、前記検出器に前記放射線又は光と異なるバイアス光の照射を行うバイアス光源と、前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御するための制御部と、を有する撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御コンピュータと、を含む放射線撮像システムであって、前記撮影動作は、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、を含み、前記制御コンピュータは、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて前記バイアス光の積分線量を決定し、決定された前記バイアス光の積分線量に基づいた制御信号を前記制御部に与え、前記制御部は、前記第１の照射野から前記第２の照射野への変更に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行うように、前記バイアス光源の動作を制御することを特徴とする。
　本発明に係る撮像装置は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、前記放射線又は光と異なるバイアス光で前記画素の照射を行うバイアス光源と、前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御するための制御部と、を有する撮像装置であって、前記撮影動作は、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、を含み、前記制御部は、前記第１の照射野から前記第２の照射野への変更に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行うように、前記バイアス光源の動作を制御することを特徴とする。
　本発明に係る制御方法は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、前記放射線又は光と異なるバイアス光で前記画素の照射を行うバイアス光源と、を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御する撮像装置の制御方法であって、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作を行い、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて前記バイアス光の積分線量を決定し、前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行い、前記バイアス光の照射の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作を行うことを特徴とする。
　本発明に係るプログラムは、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、前記放射線又は光と異なるバイアス光で前記画素の照射を行うバイアス光源と、を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御する撮像装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムであって、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作を行う制御と、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づく前記バイアス光の積分線量を決定する制御と、前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行う制御と、前記バイアス光の照射の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作を行う制御と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
　本願発明により、複雑な画像処理を行うことなく、ＦＰＤの駆動動作により、取得された画像に発生する照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能となる。
本発明に係る撮像装置を含む撮像システムの概念的ブロック図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の概念的等価回路図である。 本発明に係る撮像装置及び撮像システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の変更動作を説明するタイミングチャート及び効果を説明するための時間対段差量の特性図である。 本発明の変更動作を説明するタイミングチャート及び効果を説明するための時間対段差量の特性図である。 本発明の変更動作を説明するタイミングチャート及び効果を説明するための時間対段差量の特性図である。 本発明の変更動作を説明するタイミングチャート及び効果を説明するための時間対段差量の特性図である。 本発明の変更動作を説明するタイミングチャート及び効果を説明するための時間対段差量の特性図である。 本発明に係る他の撮像装置の概念的等価回路図である。 本発明に係る他の撮像装置の概念的等価回路図である。 本発明に係る他の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明に係る他の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明に係る他の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。
　以下、本発明を好適に適用可能な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示す本実施形態の放射線撮像システムは、撮像装置１００、制御コンピュータ１０８、放射線制御装置１０９、放射線発生装置１１０、表示装置１１３、制御卓１１４を含むものである。撮像装置１００は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を複数備えた検出部１０１、検出部１０１を駆動する駆動回路１０２、駆動された検出部１０１からの電気信号を画像データとして出力する読出回路１０３、を有するＦＰＤ（平面検出器）１０４を含む。撮像装置１００は更に、ＦＰＤ１０４からの画像データを処理して出力する信号処理部１０５と、各構成要素に夫々制御信号を供給してＦＰＤ１０４と後述するバイアス光源１１５の動作を制御する制御部１０６を含む。また撮像装置１００は、各構成要素及びバイアス光源１１５に夫々バイアスを供給する電源部１０７を含む。更に撮像装置１００は、後述する放射線源１１１から発生される放射線又は後述する波長変換体によって放射線から変換された光とは別にバイアス光でＦＰＤ１０４に対して照射を行うバイアス光源１１５を備えている。信号処理部１０５は、後述する制御コンピュータ１０８から制御信号を受けて制御部１０６に提供する。電源部１０７は、不図示の外部電源や内蔵バッテリーから電圧を受けて、検出部１０１、駆動回路１０２、読出回路１０３、及びバイアス光源１１５で必要な電圧を供給するレギュレータやインバータ等の電源回路を内包している。バイアス光源１１５は、検出部１０１が設けられる基板に対して、後述する画素が設けられる受光面と反対側の面（裏面）に対向して設けられ、裏面側から検出部１０１全体にバイアス光を照射するよう配置される。ここで、バイアス光源１１５は、後述する検出部１０１の照射野Ｂと同等若しくはより広い領域にバイアス光を照射することが可能であるように配置される。
　制御コンピュータ１０８は、放射線発生装置１１０と撮像装置１００との同期や、撮像装置１００の状態を決定する制御信号の送信、撮像装置１００からの画像データに対して補正や保存・表示のための画像処理を行う。また、制御コンピュータ１０８は、制御卓１１４からの情報に基づき放射線の照射条件を決定する制御信号を放射線制御装置１０９に送信する。
　放射線制御装置１０９は制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、放射線発生装置１１０に内包される放射線源１１１から放射線を照射する動作や照射野絞り機構１１２の動作の制御を行う。照射野絞り機構１１２は、ＦＰＤ１０４の検出部１０１に放射線又は放射線に応じた光が照射される領域である所定の照射野を変更することが可能な機能を有し、本実施形態では照射野Ａと照射野Ｂとを切り替え可能な機能を有している。本発明の第１の照射野に相当する照射野Ａでは、複数の画素に含まれる一部の画素、例えば総画素数が約２８００行×約２８００列であるときに約１０００行×約１０００列分の画素に相当する放射線が照射される。また、本発明の第２の照射野に相当する照射野Ｂでは照射野Ａより広い、例えば全ての画素に相当する放射線が照射される。制御卓１１４は、制御コンピュータ１０８の各種制御のためのパラメータとして被検体の情報や撮影条件の入力を行い制御コンピュータ１０８に伝送する。表示装置１１３は、制御コンピュータ１０８で画像処理された画像データを表示する。
　次に、図２を用いて本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を説明する。なお、図１を用いて説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。また、図２では説明の簡便化のために３行×３列の画素を有するＦＰＤを含む撮像装置を示す。しかしながら、実際の撮像装置はより多画素であり、例えば１７インチの撮像装置では約２８００行×約２８００列の画素を有している。
　検出部１０１は、行列状に複数配置された画素を有する。画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子２０１と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子２０２と、を有する。本実施形態では、変換素子に照射された光を電荷に変換する光電変換素子として、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ＰＩＮ型フォトダイオードを用いる。変換素子としては、上述の光電変換素子の放射線入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が好適に用いられる。スイッチ素子２０２としては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、本実施形態では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。変換素子２０１の一方の電極はスイッチ素子２０２の２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は共通のバイアス配線Ｂｓを介してバイアス電源１０７ａと電気的に接続される。行方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１～Ｔ１３は、それらの制御端子が１行目の駆動配線Ｇ１に共通に電気的に接続されており、駆動回路１０２からスイッチ素子の導通状態を制御する駆動信号が駆動配線を介して行単位で与えられる。列方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１～Ｔ３１は、他方の主端子が１列目の信号配線Ｓｉｇ１に電気的に接続されており、スイッチ素子が導通状態である間に、変換素子の電荷に応じた電気信号を、信号配線を介して読出回路１０３に出力する。列方向に複数配列された信号配線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ３は、複数の画素から出力された電気信号を並列に読出回路１０３に伝送する。
　読出回路１０３は、検出部１０１から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路２０７を信号配線毎に対応して設けられている。また、各増幅回路２０７は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器２０３と、積分増幅器２０３からの電気信号を増幅する可変増幅器２０４と、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路２０５と、バッファアンプ２０６とを含む。積分増幅器２０３は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチと、を有する。積分増幅器２０３は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器の反転入力端子には出力された電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源１０７ｂから基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路２０５は、各増幅回路に対応して設けられ、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る。また読出回路１０３は、各増幅回路２０７から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ２０８と、画像信号をインピーダンス変換して出力するバッファ増幅器２０９と、を有する。バッファ増幅器２０９から出力されたアナログな画像信号Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器２１０によってデジタルの画像データに変換されて信号処理部１０５へ出力され、図１に示す信号処理部１０５で処理された画像データが制御コンピュータ１０８へ出力される。
　駆動回路１０２は、図１に示す制御部１０６から入力された制御信号（Ｄ－ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ）に応じて、スイッチ素子を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非道通状態とする非導通電圧Ｖｓｓを有する駆動信号を、各駆動配線に出力する。これにより、駆動回路１０２はスイッチ素子の導通状態及び非導通状態を制御し、検出部１０１を駆動する。
　図１における電源部１０７は、図２に示すバイアス電源１０７ａ、増幅回路の基準電源１０７ｂを含む。バイアス電源１０７ａは、バイアス配線Ｂｓを介して各変換素子の他方の電極に共通にバイアス電圧Ｖｓを供給する。このバイアス電圧Ｖｓは、本発明の第１の電圧に相当するものである。基準電源１０７ｂは、各演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。また、図１における電源部１０７は更にバイアス光源１１５の動作に必要な電圧を供給するインバータ等のバイアス光源用電源回路を含む。
　図１に示す制御部１０６は、信号処理部１０５を介して装置外部の制御コンピュータ１０８等からの制御信号を受けて、駆動回路１０２、電源部１０７、読出回路１０３に各種の制御信号を与えてＦＰＤ１０４及びバイアス光源１１５の動作を制御する。制御部１０６は、駆動回路１０２に制御信号Ｄ－ＣＬＫと制御信号ＯＥ、制御信号ＤＩＯを与えることによって、駆動回路１０２の動作を制御する。ここで、制御信号Ｄ－ＣＬＫは駆動回路として用いられるシフトレジスタのシフトクロックであり、制御信号ＤＩＯはシフトレジスタが転送するパルス、ＯＥはシフトレジスタの出力端を制御するものである。また、制御部１０６は、読出回路１０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ、及び制御信号ＣＬＫを与えることによって、読出回路１０３の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号ＲＣは積分増幅器のリセットスイッチの動作を、制御信号ＳＨはサンプルホールド回路２０５の動作を、制御信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０８の動作を制御するものである。
　次に、図１～３、特に図３を用いて、本発明の撮像装置及び撮像システム全体の動作を説明する。オペレータによる制御卓１１４の操作によって制御コンピュータ１０８により照射条件が決定されて撮影開始がなされ、その照射条件で放射線制御装置１０９によって制御された放射線発生装置１１０から被写体に所望の放射線照射がなされる。撮像装置１００は、被写体を透過した放射線に応じた画像データを出力し、出力された画像データは制御コンピュータ１０８によって画像処理されて表示装置１１３に表示される。
　制御コンピュータ１０８は、次に撮影継続の要否の確認をオペレータに対して行い、オペレータから撮影継続否（ＮＯ）の指示を受けた場合には撮影終了とし、撮影継続要（ＹＥＳ）の指示を受けた場合には、照射野変更の要否の確認をオペレータに対して行う。オペレータから照射野変更否（ＮＯ）の指示を受けた場合には、制御コンピュータ１０８が先に決定された撮影条件で放射線制御装置１０９及び放射線発生装置１１０を制御して再度同じ条件で放射線照射がなされる。一方オペレータから照射野変更要（ＹＥＳ）の指示を受けた場合に、制御コンピュータ１０８は照射野が変更された照射条件を決定し、放射線制御装置１０９はそれに基づいて放射線発生装置１１０の照射野絞り機構１１２を制御する。また制御コンピュータ１０８は、後で詳細に説明するバイアス光処理動作を撮像装置１００に行わせるように、制御部１０６に対して制御信号を与える。撮像装置１００がバイアス光処理動作を終了した後、制御コンピュータ１０８は照射野の変更を含む照射条件で放射線制御装置１０９及び放射線発生装置１１０を制御して、変更された照射条件で放射線照射がなされる。それにより撮像装置１００は変更された照射野に対して次の撮影を行う。
　次に、図４Ａ～Ｄを用いて、本発明の撮像システムの動作について説明する。図４Ａにおいて、変換素子２０１にバイアス電圧Ｖｓが供給されると、撮像装置１００はアイドリング期間にアイドリング動作を行う。ここで、アイドリング動作とは、バイアス電圧Ｖｓの印加開始に起因する検出器１０４の特性変動を安定化させるために、少なくとも初期化動作Ｋ１を複数回繰り返し行う動作である。また、初期化動作とは、変換素子に蓄積動作前の初期のバイアスを与え、変換素子を初期化するための動作である。なお、図４Ａでは、アイドリング動作として蓄積動作Ｗ１及び初期化動作Ｋ１の一組を複数回繰り返し行う動作を行っている。
　図４Ｂは、図４Ａの期間Ａ－Ａ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図４Ｂに示すように、蓄積動作Ｗ１では、変換素子２０１にバイアス電圧Ｖｓが与えられた状態で、スイッチ素子２０２には非導通電圧Ｖｓｓが与えられており、全ての画素のスイッチ素子は非道通状態とされる。初期化動作Ｋ１では、まずリセットスイッチにより積分増幅器の積分容量及び信号配線がリセットされ、駆動回路１０２から駆動配線Ｇ１に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、１行目の画素のスイッチ素子Ｔ１１～Ｔ１３が導通状態とされる。このスイッチ素子の導通状態により、変換素子が初期化される。その際に変換素子の電荷がスイッチ素子により電気信号として出力されるが、本実施形態ではサンプルホールド回路以降の回路を動作させていないため、読出回路１０３からその電気信号に応じたデータは出力されない。その後に再び積分容量及び信号配線がリセットされることにより、出力された電気信号は処理される。ただし、そのデータを補正などに使用したい場合には、サンプルホールド回路以降の回路を後述する画像出力動作や暗画像出力動作と同様に動作させてもよい。このようなスイッチ素子の導通状態の制御とリセットが２行目、３行目と繰り返し行われることにより、検出器１０１の初期化動作がなされる。ここで、初期化動作においては、少なくともスイッチ素子の導通状態の間もリセットスイッチを導通状態に保ちリセットし続けていてもよい。また、初期化動作におけるスイッチ素子の導通時間は、後述する画像出力動作におけるスイッチ素子の導通時間より短くてもよい。また、初期化動作では複数行のスイッチ素子を同時に導通させてもよい。これらの場合には、初期化動作全体にかかる時間を短くすることが可能となり、より早く検出器の特性変動を安定化させることが可能となる。なお、本実施形態の初期化動作Ｋ１は、アイドリング動作の後に行われる透視撮影動作に含まれる画像出力動作と同じ期間で行われている。
　図４Ｃは、図４Ａの期間Ｂ－Ｂ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。アイドリング動作が行われて検出器１０１が撮影可能な状態となった後、撮像装置１００は、制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、照射野Ａの領域でＦＰＤ１０４に放射線が照射される透視撮影動作を行う。この透視撮影動作は、本発明の第１の撮影動作に相当する。また、撮像装置１００がこの透視撮影動作を行う期間を透視撮影期間と称する。透視撮影期間では、撮像装置１００は、照射された放射線に応じて変換素子２０１が電荷を生成するために放射線の照射の時間に応じた期間で行われる蓄積動作Ｗ１と、蓄積動作Ｗ１で生成された電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作Ｘ１と、を行う。図４Ｃに示すように、画像出力動作では、まず積分容量及び信号配線がリセットされ、駆動回路１０２から駆動配線Ｇ１に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、１行目のスイッチ素子Ｔ１１～Ｔ１３が導通状態とされる。これにより１行目の変換素子Ｓ１１～Ｓ１３で発生された電荷に基づく電気信号が各信号配線に出力される。各信号配線を介して並列に出力された電気信号は、それぞれ各増幅回路２０６の演算増幅器２０３及び可変増幅器２０４で増幅される。増幅された電気信号はそれぞれ、制御信号ＳＨによりサンプルホールド回路が動作され、各増幅回路内のサンプルホールド回路２０５に並列に保持される。保持された後、積分容量及び信号配線がリセットされる。リセットされた後、１行目と同様に２行目の駆動配線Ｇ２に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、２行目のスイッチ素子Ｔ２１～Ｔ２３が導通状態とされる。２行目のスイッチ素子Ｔ２１～Ｔ２３が導通状態とされている期間内に、マルチプレクサ２０８がサンプルホールド回路２０５に保持された電気信号を順次出力する。これにより並列に読み出された１行目の画素からの電気信号は直列の画像信号に変換して出力され、Ａ／Ｄ変換器２１０が１行分の画像データに変換して出力する。以上の動作を１行目から３行目に対して行単位で行うことにより、１フレーム分の画像データが撮像装置から出力される。更に本実施形態では、放射線の照射が行われない暗状態で変換素子２０１が電荷を生成するために蓄積動作Ｗ１と同じ期間で行われる蓄積動作Ｗ１と、蓄積動作Ｗ１で生成された電荷に基づいて暗画像データを出力する暗画像出力動作Ｆ１と、を行う。暗画像出力動作Ｆ１では、画像出力動作Ｘ１と同様の動作が撮像装置１００で行われる。
　次に、制御卓１１４から制御コンピュータ１０８に照射野変更指示が送られると、それに応じて撮像装置１００はバイアス光処理動作を行う。このバイアス光処理動作を行う期間をバイアス光処理期間と称する。バイアス光処理動作は図５を用いて後で詳細に説明する。
　図４Ｄは、図４Ａの期間Ｃ－Ｃ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。バイアス光処理動作の後、撮像装置１００は照射野Ａの領域より広い領域の照射野ＢでＦＰＤ１０４に放射線が照射される一般（静止画）撮影動作を行う。この一般撮影動作は、本発明の第２の撮影動作に相当する。また、撮像装置１００がこの一般撮影動作を行う期間を一般撮影期間と称する。一般撮影期間では、撮像装置１００は、照射された放射線に応じて変換素子が電荷を生成するために放射線の照射の時間に応じた期間で行われる蓄積動作Ｗ２と、蓄積動作Ｗ２で生成された電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作Ｘ２と、を行う。図４Ｄに示すように、ここで本実施形態において蓄積動作Ｗ２及び画像出力動作Ｗ２は、それぞれ蓄積動作Ｗ１及び画像出力動作Ｗ１と同様の動作であり、本実施形態ではその期間が長いため、異なる表記を用いている。ただし、それぞれ同じ期間の長さで行われてもよい。また、放射線の照射が行われない暗状態で変換素子が電荷を生成するために、画像出力動作Ｘ２の前の蓄積動作Ｗ２と同じ期間で行われる蓄積動作Ｗ２と、蓄積動作Ｗ２で生成された電荷に基づいて暗画像データを出力する暗画像出力動作Ｆ２と、を行う。暗画像出力動作Ｆ２では、画像出力動作Ｘ２と同様の動作が撮像装置１００で行われる。更に本実施形態では、撮像装置１００は、初期化動作Ｋ２を各蓄積動作Ｗ２の前に行う。ここで初期化動作Ｋ２は、先に説明した初期化動作Ｋ１と同様の動作であり、本実施形態ではその期間が長いため、異なる表記を用いている。ただし、同じ期間の長さで行われてもよい。
　次に図５Ａ～Ｃを用いて、本発明の処理の基となる画像段差の発生メカニズムを説明する。なお、図５Ａ～Ｃにおいて、横軸は、ＦＰＤ１０４に照射された放射線の積分線量を示す。この積分線量は、放射線又はバイアス光の積分線量が０の変換素子２０１が飽和する照射量で規格化した値である。図５Ａの縦軸は、暗時出力量として暗状態で得られた画素の出力データを示す。この暗時出力量は、放射線の積分線量が０の時の暗時出力量で規格化したものである。なお、本実施形態では、照射野Ａで放射線が照射される検出器の領域を第１の領域と、照射野Ｂで放射線が照射される検出器の領域で第１の領域を除いた領域を第２の領域と称する。
　図５Ａに示すように、本願発明者は、平面検出器の暗時出力が、放射線照射履歴に依存すること、より具体的には平面検出器の変換素子へバイアス電圧を印加した以後の放射線の積分線量に依存することを見出した。本実施形態では照射野Ａで撮影動作が行われているため、第２の領域に含まれる画素の暗時出力は図５Ａ中のＡで示され、第１の領域に含まれる画素の暗時出力はＢ～Ｄで示される。また、第１の領域に含まれる画素の暗時出力は、透視撮影の動作期間の長さに依存する積分線量に依存して、図５Ａ中のＢ～Ｄを示すこととなる。そのため、例えば透視撮影動作における放射線の積分線量が５００％の場合、第２の領域の暗時出力Ａと第１の領域の暗時出力Ｃで約６０％の差が生じ、暗時出力の差が画像段差となる。特に、透視撮影の動作期間が長くなるほど、第１の領域と第２の領域の暗時出力差が大きくなり、画像上の段差がより顕著となる。このように、平面検出器の暗時出力が、放射線照射履歴に依存するため、平面検出器内で放射線が照射される領域と照射されない領域の間で暗時出力に差が生じ、それにより画像段差が発生することを本願発明者は見出した。
　図５Ａに示す特性より本願発明者は、以下に示すバイアス光処理動動作により画像段差を低減し得ることを見出した。照射野Ａから照射野Ｂへの変更に伴い、第１の撮影動作と第２の撮影動作の間の期間に、第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて、バイアス光源１１５が平面検出器１０４に対してバイアス光の照射を行う。そのため制御コンピュータ１０８は、第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいてバイアス光の積分線量を決定する。そして制御コンピュータ１０８は決定されたバイアス光の積分線量に基づいた制御信号を制御部１０６に与える。制御信号を受けた制御部１０６は、制御信号に基づいてバイアス光源１１５の動作を制御する。
　ここで、照射野を変更する際の第２の領域に含まれる画素の暗時出力を図５Ａ中のＡと、第１の領域に含まれる画素の暗時出力をＢとして考察する。この場合、画像段差に起因する両画素の暗時出力量の差分は６０％となる。そこで、第２の領域に対して選択的にバイアス光を５００％の積分線量で照射してバイアス光処理動作を行う。これにより、第２の撮影動作を行う直前の第２の領域に含まれる画素の暗時出力がＢとなり、第１の領域に含まれる画素と第２の領域に含まれる画素の暗時出力量がほぼ同等となる。それにより、第２の撮影動作における両領域の暗時出力の差が低減され、画像段差の影響が低減される。
　ただし、選択的なバイアス光の照射精度が不十分な場合には、第１の領域に含まれる画素のうち第２の領域に近接して位置する画素にバイアス光が照射されてしまうおそれがある。その場合には、その画素は合計約１０００％の積分線量で放射線又は光が照射されたこととなり、第２の撮影動作を行う直前の暗時出力量は図５Ａ中のＣとなる。しかしながら、第２の領域に含まれる画素の暗時出力量はＢとなっているため、両画素の暗時出力量の差分は最大でも約３０％となり、バイアス光処理動作の前に比べて半減する。
　また、第２の領域に選択的に照射されるバイアス光の積分線量は、第１の撮影動作において第１の領域に照射される放射線の積分線量に必ずしも一致していなくてもよい。例えば、４００％の積分線量で第２の領域に含まれる画素を選択的に照射すると、第１の領域に含まれる画素との暗時出力量の差分が約１０％に低減される。これらの差分が許容され得る暗時出力量の差分であれば、取得された画像データにおいて画像段差が視認されなくなる。暗時出力量の差分が３０％以下であれば、画像段差は画像データのランダムノイズ実効値の１／１０以下となり、画像段差が視覚的に認識されないことが実験の結果から得られている。このように、予め定められた許容され得る暗時出力量の差分以下となるようにバイアス光処理動作を行うことにより、画像段差が低減された画像データを取得し得ることを本願発明者は見出した。以下、予め定められた許容され得る暗時出力量の差分を許容量と称する。
　選択的なバイアス光の照射を行う場合、バイアス光源としては複数のＬＥＤ素子が行列状にマトリクス配置されたＬＥＤアレイを用いることが好ましい。ＬＥＤアレイは、選択的に動作可能なドライバが備えられ、ＬＥＤアレイを第２の領域にあわせて選択的に発光させ得る構成とする。そのため、ドライバのコストは高く、またドライバ及びＬＥＤアレイの制御が複雑となる。
　また、バイアス光処理動作において第１及び第２の領域の両方にバイアス光を照射する形態でもよい。再び照射野を変更する際の第２の領域に含まれる画素の暗時出力を図５Ａ中のＡと、第１の領域に含まれる画素の暗時出力をＢとして考察する。第１及び第２の領域の両方に対して、バイアス光を５００％の積分線量で照射してバイアス光処理動作を行う。それにより第１の領域に含まれる画素の暗時出力は図５Ａ中のＣとなり、第２の領域に含まれる画素の暗時出力量はＢとなる。そのため両画素の暗時出力量の差分は最大でも約３０％となり、バイアス光処理動作の前に比べて半減する。バイアス光を更に５００％の積分線量で照射し合計１０００％のバイアス光照射を行えば、第１の領域に含まれる画素の暗時出力は図５Ａ中のＤとなり、第２の領域に含まれる画素の暗時出力量はＣとなる。そのため両画素の暗時出力量の差分は最大でも約２０％となり、更に低減される。これらの差分が許容量以下であれば、取得された画像データにおいて画像段差の視認が困難となる。暗時出力量の差分が３０％以下であれば、画像段差は画像データのランダムノイズ実効値の１／１０以下となり、画像段差が視覚的に認識されないことが実験の結果から得られている。このように、予め定められた許容量以下となるようにバイアス光処理動作を行うことにより、画像段差が低減された画像データを取得し得ることを本願発明者は見出した。
　図５Ｂは、各許容量に対する、第１の撮影動作における放射線の積分線量と、バイアス光処理動作におけるバイアス光の積分線量の関係を示すグラフである。なお、図５Ｂの縦軸は、放射線又はバイアス光の積分線量が０の変換素子２０１が飽和する照射量で規格化した値である。なお本図は、第１及び第２の領域に対してバイアス光を照射した場合のものである。図５Ｂに示すように、各許容量が決定し、第１の撮影動作における放射線の積分線量がわかれば、バイアス光処理動作において照射されるバイアス光の積分線量が決定することを本願発明者は見出した。
　次に、図５Ｃを用いて本発明の演算処理を行う構成及び具体的な演算処理を説明する。制御コンピュータ１０８は、画像データ処理部５０１、線量検知部５０２、処理決定部５０３、特性格納部５０４を有している。ここで特性格納部５０４には、図５Ｂに示すような、第１の撮影動作における放射線の積分線量、許容量、及び必要なバイアス光の積分線量に関するデータが格納されている。特性格納部５０４としては、これらのデータが格納されたルックアップテーブルが好適に用いられる。本発明では、処理決定部５０３及び特性格納部５０４を含めて演算処理部５０５と称する。
　撮像装置１００から出力された画像データは、画像データ処理部５０１にて画像処理され、表示装置１１３に送信される。その画像データのうち第１の領域に含まれる画素に対応する画像データが線量検知用データとして線量検知部５０２に伝送され、線量検知部５０２は線量検知用データに基づいて１フレーム単位で放射線量を求め、蓄積する。ここで、線量検知用データとしては、第１の領域に含まれる特定の画素に対応する画像データを用いても良いし、第１の領域に含まれる複数の画素から出力される画像データの平均値を用いてもよい。また、画像データを用いる代わりに、撮像装置に検出部とは別途設けられたフォトタイマー（不図示）からのデータを用いることも可能である。線量検知部５０２は、蓄積された１フレーム単位の放射線量をフレーム毎に加算して、撮影動作における積分線量に関する情報を作成する。また、第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報を制御卓１１４から取得された第１の撮影動作における撮影条件の情報を基に作成してもよい。線量検知部５０２は作成された積分線量に関する処理決定部５０３に出力する。
　そして処理決定部５０３は、線量検知部５０２から出力された放射線の積分線量に関する情報と、特性格納部５０４に格納されたバイアス光の積分線量に関する情報と、に基づいてバイアス光処理動作におけるバイアス光の積分線量を決定する。そして演算処理部５０５は、決定されたバイアス光の積分線量に応じて制御信号を撮像装置１００の制御部１０６に与える。制御信号を受けた制御部１０６は、制御信号に基づいてバイアス光源１１５の動作を制御する。なお本実施形態では、制御コンピュータ１０８が処理の決定を行っているが、本発明はそれに限定されるものではない。制御コンピュータからの制御信号を受けて、撮像装置１００の制御部１０６が処理の決定を行ってもよい。
　次に、図５Ｄ～Ｅを用いて、本実施形態のバイアス光処理動作について説明する。本発明のバイアス光処理動作は、バイアス光源１１５がＦＰＤ１０４に対してバイアス光の照射を行う。そしてバイアス光の照射の後に、ＦＰＤ１０４は変換素子の初期化動作を行う。また、バイアス光の照射と変換素子の初期化動作の組を複数回行うことにより、より段差低減効果が向上することを見出した。このようなバイアス光の照射と変換素子の初期化動作の組を１回又は複数行うバイアス光処理動作により、照射野の変更に伴い取得画像に発生し得る画像の段差に起因する画質低下を防ぐことが可能となる。
　図５Ｄに示すバイアス光処理動作において、バイアス光源１１５は、図４Ｃで説明した、照射野変更前に行われる透視撮影動作における放射線の照射にあわせてバイアス光の照射を行う。そしてＦＰＤ１０４は、透視撮影動作の蓄積動作Ｗ１と初期化動作Ｋ１の一組を１回又は複数回行う。つまり、ＦＰＤ１０４は照射野変更後に行われる透視撮影動作に対応した蓄積動作Ｗ１と初期化動作Ｋ１の一組を１回又は複数回行う。図５Ｄのバイアス光処理動作では、動作に要する時間が短くなり、装置の操作性がより向上することとなる。ただし、バイアス光処理動作で行われる初期化動作が照射野変更後の撮影動作に対応せず、照射野変更後の撮影動作で行われる初期化動作と異なる期間の長さで行われる場合には、撮影動作の蓄積動作における変換素子の特性安定性が低下するおそれがある。それにより、アーチファクトの多い画像データが取得されるおそれがある。
　図５Ｅに示す変更動作において、バイアス光源１１５は、図４Ｄで説明した、照射野変更後に行われる一般撮影動作における放射線の照射にあわせてバイアス光の照射を行う。そしてＦＰＤ１０４は、照射野変更後に行われる一般撮影動作の蓄積動作Ｗ２と初期化動作Ｋ２の一組を１回又は複数回行う。つまり、ＦＰＤ１０４は照射野変更後に行われる一般撮影動作に対応した蓄積動作Ｗ２と初期化動作Ｋ２の一組を１回又は複数回行う。このように、変更後になされる撮影動作の画像出力動作より前の動作に含まれる動作にあわせて変更動作を行うことにより、撮影動作の蓄積動作Ｗ２における変換素子の特性が安定し、アーチファクトの少ない良好な画像データを取得することができる。また図５Ｅでは、透視撮影動作において、蓄積動作Ｗ１及び画像出力動作Ｘ１の組、及び蓄積動作Ｗ１及び暗画像出力動作Ｆ１の組の前に、蓄積動作Ｗ１にあわせたバイアス光の照射及び初期化動作Ｋ１を行っている。更に、一般撮影動作において、蓄積動作Ｗ２及び暗画像出力動作Ｆ２の組の前に、蓄積動作Ｗ２にあわせたバイアス光の照射及び初期化動作Ｋ２を行っている。特に一般撮影動作においては、放射線の照射の前にバイアス光処理動作におけるバイアス光の照射及び初期化動作Ｋ２を行っている。そのため、蓄積動作Ｗ２及び暗画像出力動作Ｆ２の組の前にバイアス光の照射及び初期化動作Ｋ２を行うことにより、蓄積動作Ｗ２及び画像出力動作Ｆ１の組と蓄積動作Ｗ２及び暗画像出力動作Ｆ２の組との動作をあわせることができる。それにより、放射線の画像データと暗画像データに対する暗出力の影響をあわせることができ、よりアーチファクトの少ない良好な画像データを取得することができる。
　このように、照射野変更後の撮影動作を開始する前にバイアス光処理動作を行うことにより、複雑な画像処理を行うことなく、取得された画像に発生し得る照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）を低減させ、著しい画質低下を防ぐことが可能となる。
　なお、本実施形態において、変換素子２０１にＰＩＮ型フォトダイオードを用いていたが、本発明はそれに限定されるものではない。図６Ａ、Ｂに示すような、変換素子６０１にＭＩＳ型変換素子としてＭＩＳ型光電変換素子を用い、出力用のスイッチ素子６０２に加えてリフレッシュ用のスイッチ素子６０３が設けられている画素を用いた撮像装置を用いてもよい。ここで図６Ａにおいて、リフレッシュ用のスイッチ素子６０３の主端子の一方は変換素子６０１の第１の電極６０４とスイッチ素子６０２の２つの主端子の一方に電気的に接続される。また、スイッチ素子６０３の主端子の他方は、共通の配線を介して電源部１０７に内包されたリフレッシュ用電源１０７ｃと電気的に接続される。行方向の複数のスイッチ素子６０３は、制御端子がリフレッシュ用駆動配線Ｇｒに共通に電気的に接続され、リフレッシュ用駆動回路１０２ｒから駆動信号がリフレッシュ用駆動配線Ｇｒを介して行単位で与えられる。また、図６Ｂのように、変換素子６０１は、第１の電極６０４と第２の電極６０８の間に半導体層６０６が、第１の電極６０４と半導体層６０６との間に絶縁層６０５が、半導体層６０６と第２の電極６０８との間に不純物半導体層が、それぞれ設けられている。第２の電極６０８は、バイアス配線Ｂｓを介してバイアス電源１０７ａ’と電気的に接続される。変換素子６０１は、変換素子２０１と同様に、第２の電極６０８にバイアス電源１０７ａ’からバイアス電圧Ｖｓが供給され、第１の電極６０４にスイッチ素子６０２を介して基準電圧Ｖｒｅｆが供給されて、蓄積動作がなされる。ここで、透視及び一般撮影動作において、第１の電極６０４にスイッチ素子６０３を介してリフレッシュ用電圧Ｖｔが供給され、変換素子６０１はそのバイアス｜Ｖｓ－Ｖｔ｜によりリフレッシュされる。なお、図２の構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。
　図７Ａ～Ｃに、図６の撮像装置の動作を示す。図７Ａは、図４Ａの期間Ａ－Ａ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図７Ｂは、図４Ａの期間Ｂ－Ｂ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図７Ｃは、図４Ａの期間Ｃ－Ｃ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図４Ａに示す第１の実施形態の初期化動作Ｋ１、画像出力動作Ｘ１、暗画像出力動作Ｆ１の代わりに、それぞれ初期化動作Ｋ１’、画像出力動作Ｘ１’、暗画像出力動作Ｆ１’が行われる。また、図４Ａに示す第１の実施形態の画像出力動作Ｘ２、暗画像出力動作Ｆ２の代わりに、それぞれ画像出力動作Ｘ２’、暗画像出力動作Ｆ２’が行われる。それ以外の動作は図４Ａと同様であり、詳細な説明は割愛する。
　なお、本発明の各実施形態は、例えば制御部１０６に含まれるコンピュータがプログラムを実行することによって実現することもできる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。また、本実施形態から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。
　１００　撮像装置
　１０１　検出部
　１０２　駆動回路
　１０３　読出回路
　１０４　平面検出器
　１０５　信号処理部
　１０６　制御部
　１０７　電源部
　１０８　制御コンピュータ
　１０９　放射線制御装置
　１１０　放射線発生装置
　１１１　放射線源
　１１２　照射野絞り機構
　１１３　表示装置
　１１４　制御卓
　１１５　バイアス光源

Claims (12)

  1. 　放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、
    　前記検出器に前記放射線又は光とは別にバイアス光の照射を行うバイアス光源と、
    　前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御するための制御部と、
    を有する撮像装置と、
    　前記撮像装置を制御する制御コンピュータと、
    を含む放射線撮像システムであって、
    　前記撮影動作は、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、を含み、
    　前記制御コンピュータは、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて前記バイアス光の積分線量を決定し、決定された前記バイアス光の積分線量に基づいた制御信号を前記制御部に与え、
    　前記制御部は、前記第１の照射野から前記第２の照射野への変更に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行うように、前記バイアス光源の動作を制御することを特徴とする撮像システム。
  2. 　前記制御部は、前記バイアス光の照射の後に、前記変換素子を初期化するための初期化動作を前記検出器が行うように、前記検出器の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
  3. 　前記制御部は、前記バイアス光の照射と前記初期化動作を複数回行い、複数回の前記バイアス光の照射の積分線量が、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて決定された積分線量となるように、前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
  4. 　前記検出器は、前記第１の照射野で放射線が照射される第１の領域と、前記第２の照射野で放射線が照射される前記検出器の領域における前記第１の領域を除いた第２の領域と、を有し、
    　前記バイアス光源は、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、前記第２の領域に対して選択的に前記バイアス光を照射することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
  5. 　前記検出器は、前記第１の照射野で放射線が照射される第１の領域と、前記第２の照射野で放射線が照射される前記検出器の領域における前記第１の領域を除いた第２の領域と、を有し、
    　前記バイアス光源は、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、前記第１及び第２の領域に対して前記バイアス光を照射することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
  6. 　前記第１の撮影動作における撮影条件の情報を前記制御コンピュータに出力する制御卓を更に有し、
    　前記制御コンピュータは、格納部、線量検知部及び処理決定部を有し、
    　前記格納部は、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に応じて必要となる前記バイアス光の積分線量に関する情報を格納しており、
    　前記線量検知部は、前記第１の撮影動作における撮影条件の情報を基に作成された前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報を前記演算処理部に出力し、
    　前記処理決定部は、前記線量検知部から出力された前記放射線の積分線量に関する情報と、前記格納部に格納された前記バイアス光の積分線量に関する情報と、に基づいて前記バイアス光の積分線量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システム。
  7. 　前記制御コンピュータは、格納部、線量検知部及び処理決定部を有し、
    　前記格納部は、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に応じて必要となる前記バイアス光の積分線量に関する情報を格納しており、
    　前記線量検知部は、前記画像データもしくは前記検出器とは別に設けられたフォトタイマーからのデータを用いて求められた前記第１の撮影動作における積分線量に関する情報を前記演算処理部に出力し、
    　前記演算処理部は、前記線量検知部から出力された前記放射線の積分線量に関する情報と、前記格納部に格納された前記バイアス光の積分線量に関する情報と、に基づいて前記バイアス光の積分線量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システム。
  8. 　前記画素は、前記電荷に応じた電気信号を出力するためのスイッチ素子を更に有し、
    　前記検出器は、前記画素が行列状に複数配列された検出部と、前記検出部を駆動するために前記スイッチ素子の導通状態を制御する駆動回路と、前記スイッチ素子に接続された信号配線を介して前記検出部から出力された前記電気信号を画像データとして出力する読出回路と、を含み、
    　前記読出回路は、前記信号配線のリセットを行うリセットスイッチを含み、
    　前記制御部は、前記バイアス光の照射の後に、前記変換素子を初期化するための初期化動作を前記検出器が行うように、前記駆動回路及び前記リセットスイッチを制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
  9. 　前記変換素子は、ＭＩＳ型変換素子であり、
    　前記画素は、前記電荷に応じた電気信号を出力するためのスイッチ素子と、前記スイッチ素子とは別の他のスイッチ素子と、を更に含み、
    　前記検出器は、前記画素が行列状に複数配列された検出部と、前記検出部を駆動するために前記スイッチ素子の導通状態を制御する駆動回路と、前記スイッチ素子に接続された信号配線を介して前記検出部から出力された前記電気信号を画像データとして出力する読出回路と、前記他のスイッチ素子の導通状態を制御する他の駆動回路と、前記変換素子の一方の電極に前記スイッチ素子を介して基準電圧を与える基準電源と、前記一方の電極に前記他のスイッチ素子を介してリフレッシュ用電圧を与えるリフレッシュ用電源と、前記変換素子の他方の電極にバイアス電圧を与えるバイアス電源と、を含む電源部と、を更に含み、
    　前記検出器は、前記スイッチ素子を非導通状態に保ち且つ前記他のスイッチ素子を導通状態とし、前記他方の電極に前記バイアス電圧を与え且つ前記他方の電極に前記他のスイッチ素子を介して前記リフレッシュ用電圧を与えることにより、前記変換素子をリフレッシュすることを特徴とする請求項８に記載の撮像システム。
  10. 　放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、
    　前記放射線又は光とは別にバイアス光で前記画素の照射を行うバイアス光源と、
    　前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御するための制御部と、
    を有する撮像装置であって、
    　前記撮影動作は、複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作と、を含み、
    　前記制御部は、前記第１の照射野から前記第２の照射野への変更に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行うように、前記バイアス光源の動作を制御することを特徴とする撮像装置。
  11. 　放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、前記放射線又は光とは別にバイアス光で前記画素の照射を行うバイアス光源と、を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御する撮像装置の制御方法であって、
    　複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作を行い、
    　前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づいて前記バイアス光の積分線量を決定し、
    　前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行い、
    　前記バイアス光の照射の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作を行うことを特徴とする制御方法。
  12. 　放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が行列状に複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮影動作を行うための検出器と、前記放射線又は光とは別にバイアス光で前記画素の照射を行うバイアス光源と、を有し、前記撮影動作を含む前記検出器の動作と前記バイアス光源の動作を制御する撮像装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    　複数の前記画素に含まれる一部の画素に相当する第１の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第１の撮影動作を行う制御と、
    　前記第１の撮影動作における放射線の積分線量に関する情報に基づく前記バイアス光の積分線量を決定する制御と、
    　前記第１の照射野から前記第１の照射野より広い第２の照射野への変更指示に伴い、前記第１の撮影動作と前記第２の撮影動作の間の期間に、決定された前記バイアス光の積分線量で前記バイアス光の照射を行う制御と、
    　前記バイアス光の照射の後に前記第２の照射野で前記検出器に照射された放射線又は光に応じた画像データを出力するための第２の撮影動作を行う制御と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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