WO2013125316A1

WO2013125316A1 - 放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラム

Info

Publication number: WO2013125316A1
Application number: PCT/JP2013/052107
Authority: WO
Inventors: 西納　直行; 北野　浩一; 岩切　直人; 中津川　晴康
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-08-29

Abstract

　本発明は、残像の影響及びダイナミックレンジの低下を抑制することができる。すなわち、動画撮影を行う場合は、電荷の読み出し時間を静止画撮影を行う場合の電荷の読み出し時間よりも短くして高フレームレート化する際に、読み出しきれずに残留する残留電荷の量を制御している。本制御では、残留電荷によって生じる残像の影響やダイナミックレンジの低下に基づいて所定の割合を予め定めておき、放射線Ｘの照射により発生した電荷の蓄積量に対して所定の割合で電荷を残留させる。蓄積量に対して一定の割合で電荷が残留することを考慮して、照射される放射線Ｘの線量が多いほど、残留する電荷そのものの量が多くならないように、所定の割合を小さくしている。

Description

放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラム

　本発明は、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラムに関する。特に、静止画及び動画を撮影することができる放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラムに関する。

　従来から放射線画像の撮影を行うために、放射線照射装置から照射され、被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出する放射線画像撮影装置が知られている。また、当該放射線画像撮影装置により、放射線画像として静止画の撮影に加えて、例えば、複数の放射線画像（静止画）を連続して撮影する動画の撮影が行われている。

　一般に、動画の撮影は、複数フレーム（複数枚）の静止画である放射線画像の撮影が連続して行われる。このような動画を撮影する場合は、フレームレートを向上することが望まれており、フレームレートを向上させる技術がある。例えば、特開２００１－９９９４４号公報には、放射線診断装置において、ゲート線１ラインあたりの読み出し時間を短くしてフレームレートを高くするモードを設け、ゲート線全ラインをゲート線単位で順次かつ逐次に読み出すモードと切り替え可能とする技術が記載されている。

　しかしながら、フレームレートを向上させた場合は、画素からの電荷の読み出し時間が短くなることにより、読み出されずに電荷が残留する、いわゆる残留電荷が発生する場合がある。電荷が残留することによりダイナミックレンジが小さくなるという問題がある。

　本発明は、残像の影響及びダイナミックレンジの低下を抑制することができる、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラムを提供する。

　本発明の第１に態様は、放射線画像撮影装置であって、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、センサ部で発生した電荷を蓄積する蓄積容量、及びセンサ部により発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素がマトリックス状に設けられ、放射線により示される放射線画像を検出する放射線検出器と、放射線検出器を用いて動画撮影を行う場合は、蓄積容量に蓄積される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする第１制御を行う制御手段と、を備える。

　本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、放射線検出器に照射される放射線の線量が多いほど、所定の割合が小さい。

　本発明の第３の態様は、上記第１の態様または第２の態様において、動画の撮影中に放射線検出器に照射される放射線の線量の変化量が閾値よりも減少した際には、所定の割合を小さくする。

　本発明の第４の態様は、上記第１の態様から上記第３の態様のいずれかにおいて、放射線検出器に照射される放射線の線量を検出する線量検出手段を備え、制御手段は、線量検出手段で検出された線量に基づいて、所定の割合で電荷を残留させて電荷を読み出す制御をする。

　本発明の第５の態様は、上記第４の態様において、放射線検出器の放射線が照射される領域の所定領域毎に線量検出手段を備え、制御手段は、所定領域毎に線量検出手段で検出された線量に基づいて、所定の割合で電荷を残留させて電荷を読み出す制御をする。

　本発明の第６の態様は、上記第１の態様から第５の態様のいずれかにおいて、動画撮影において放射線検出器に照射される放射線の線量に関する情報を受け付ける受付手段を備え、制御手段は、受付手段で受け付けた線量に関する情報に基づいて、所定の割合で電荷を残留させて読み出す制御をする。

　本発明の第７の態様は、上記第１の態様から第６の態様のいずれかにおいて、放射線検出器の各画素に対応して設けられ、電荷を積分するための蓄積手段である積分コンデンサの電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素からスイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段を備え、制御手段は、第１制御、蓄積容量に蓄積される電荷量に替えて積分コンデンサに積分される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする第２制御、及び蓄積容量に蓄積される電荷量及び積分コンデンサに積分される電荷量の両電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする第３制御のいずれかを行う。

　本発明の第８の態様は、上記第１の態様から第７の態様のいずれかにおいて、制御手段は、放射線検出器に照射された放射線の線量が動画撮影用の線量として予め定められた動画撮影用線量の条件を満たす場合は、所定の割合で電荷を残留させて読み出す制御をする。

　本発明の第９の態様は、上記第１の態様から第８の態様のいずれかにおいて、制御手段は、放射線検出器の温度が高くなるほど、蓄積手段からの読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする制御をする。

　本発明の第１０の態様は、放射線画像撮影システムであって、放射線照射装置と、放射線照射装置から照射された放射線を検出する本発明の放射線画像撮影装置と、を備える。

　本発明の第１１の態様は、放射線画像撮影装置の制御方法であって、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、センサ部で発生した電荷を蓄積する蓄積容量、及びセンサ部により発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素がマトリックス状に設けられ、放射線により示される放射線画像を検出する放射線検出器を用いて動画撮影を行う工程と、蓄積容量に蓄積される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする制御をする工程と、を備える。

　本発明の第１２の態様は、放射線画像撮影装置の制御プログラムであって、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、センサ部で発生した電荷を蓄積する蓄積容量、及びセンサ部により発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素がマトリックス状に設けられ、放射線により示される放射線画像を検出する放射線検出器を用いて動画撮影を行う場合は、蓄積容量に蓄積される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする制御をする制御手段と、を備えた放射線画像撮影装置の制御手段として、コンピュータを機能させるためのものである。

　本発明の上記態様によれば、残像の影響及びダイナミックレンジの低下を抑制することができる、という効果を有する。

第１の実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の全体構成を示す概略の概略構成図である。第１の実施の形態に係る間接変換型の放射線検出器の一例の断面の概略を示す概略図である。第１の実施の形態に係る直接変換型の放射線検出器の一例の断面の概略を示す概略図である。第１の実施の形態に係る電子カセッテの一例の概略を示す回路構成図である。第１の実施の形態に係る信号処理部の一例を示す概略構成図である。第１の実施の形態に係る電子カセッテにおける、カセッテ制御部の機能に対応した構成の一例の機能ブロック図である。第１の実施の形態に係る電子カセッテにおける基本的な制御処理の一例のフローチャートである。第１の実施の形態に係る静止画撮影の場合のタイムチャートの一例である。第１の実施の形態に係る放射線検出器の領域毎に線量検出部が設けられている場合の一例について説明するための説明図である。第１の実施の形態に係る低フレームレートの動画撮影の場合のタイムチャートの一例である。第１の実施の形態に係る制御処理のその他の一例のフローチャートである。第１の実施の形態に係る制御処理のその他の一例のフローチャートである。各画素のＴＦＴをオンするための電流（ゲートオン電流）、及びリーク電流の関係を示した説明図である。ゲートオン電流について説明するための概略図である。第２の実施の形態に係る電子カセッテにおける、カセッテ制御部の機能に対応した構成の一例の機能ブロック図である。第２の実施の形態に係る電子カセッテにおける基本的なゲートオン時間の制御処理の一例のフローチャートである。第２の実施の形態に係る静止画撮影の場合のタイムチャートの一例である。第２の実施の形態に係る中画質モードの動画撮影の場合のタイムチャートの一例である。第２の実施の形態に係る低画質モードの動画撮影の場合のタイムチャートの一例である。第２の実施に係る形態の制御処理のその他の一例のフローチャートである。第２の実施に係る形態の制御処理のその他の一例のフローチャートである。第２の実施に係る形態の制御処理のその他の一例のフローチャートである。

　以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。

　（第１の実施の形態）

　まず、本実施の形態の放射線画像処理装置を備えた放射線画像撮影システム全体の概略構成について説明する。図１には、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の全体構成の概略の概略構成図を示す。本実施の形態の放射線画像撮影システム１０は、動画に加え、静止画を撮影することが可能である。なお、本実施の形態において「放射線画像」とは、特に明記しない場合は、動画及び静止画の両者のことをいう。本実施の形態において動画とは、静止画を高速に次々と表示して、動画として認知させることをいい、静止画を撮影し、電気信号に変換し、伝送して当該電気信号から静止画を再生する、というプロセスを高速に繰り返すものである。従って、動画には、前記「高速」の度合いによって、予め定められた時間内に同一領域（一部または全部）を複数回撮影し、かつ連続的に再生する、いわゆる「コマ送り」も包含されるものとする。

　本実施の形態の放射線画像撮影システム１０は、コンソール１６を介して外部のシステム（例えば、ＲＩＳ：Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ：放射線情報システム）から入力された指示（撮影メニュー）に基づいて、医師や放射線技師等の操作により放射線画像の撮影を行う機能を有する。

　また、本実施の形態の放射線画像撮影システム１０は、撮影された放射線画像をコンソール１６のディスプレイ５０や放射線画像読影装置１８に表示させることにより、医師や放射線技師等に放射線画像を読影させる機能を有する。

　本実施の形態の放射線画像撮影システム１０は、放射線発生装置１２、放射線画像処理装置１４、コンソール１６、記憶部１７、放射線画像読影装置１８、及び電子カセッテ２０を備えている。

　放射線発生装置１２は、放射線照射制御ユニット２２を備えている。放射線照射制御ユニット２２は、放射線画像処理装置１４の放射線制御部６２の制御に基づいて放射線照射源２２Ａから放射線Ｘを撮影台３２上の被検者３０の撮影対象部位に照射させる機能を有している。

　被検者３０を透過した放射線Ｘは、撮影台３２内部の保持部３４に保持された電子カセッテ２０に照射される。電子カセッテ２０は、被検者３０を透過した放射線Ｘの線量に応じた電荷を発生し、発生した電荷量に基づいて放射線画像を示す画像情報を生成して出力する機能を有する。本実施の形態の電子カセッテ２０は、放射線検出器２６を備えている。

　本実施の形態では、電子カセッテ２０により出力された放射線画像を示す画像情報は、放射線画像処理装置１４を介してコンソール１６に入力される。本実施の形態のコンソール１６は、無線通信（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等を介して外部システム（ＲＩＳ）等から取得した撮影メニューや各種情報等を用いて、放射線発生装置１２及び電子カセッテ２０の制御を行う機能を有している。また、本実施の形態のコンソール１６は、放射線画像処理装置１４との間で放射線画像の画像情報を含む各種情報の送受信を行う機能と共に、電子カセッテ２０との間で各種情報の送受信を行う機能を有している。

　本実施の形態のコンソール１６は、サーバー・コンピュータである。コンソール１６は、制御部４０、ディスプレイドライバ４８、ディスプレイ５０、操作入力検出部５２、操作パネル５４、Ｉ／Ｏ部５６、及びＩ／Ｆ部５８を備えている。

　制御部４０は、コンソール１６全体の動作を制御する機能を有しており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを備えている。ＣＰＵは、コンソール１６全体の動作を制御する機能を有している。ＲＯＭには、ＣＰＵで使用される制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭは、各種データを一時的に記憶する機能を有している。ＨＤＤ（ハードディスク・ドライブ）は、各種データを記憶して保持する機能を有している。

　ディスプレイドライバ４８は、ディスプレイ５０への各種情報の表示を制御する機能を有している。本実施の形態のディスプレイ５０は、撮影メニューや撮影された放射線画像等を表示する機能を有している。操作入力検出部５２は、操作パネル５４に対する操作状態を検出する機能を有している。操作パネル５４は、放射線画像の撮影に関する操作指示を、医師や放射線技師等が入力するためのものである。本実施の形態では操作パネル５４は、例えば、タッチパネル、タッチペン、複数のキー、及びマウス等を含んでいる。なお、タッチパネルである場合は、ディスプレイ５０と同一としてもよい。

　また、Ｉ／Ｏ部５６及びＩ／Ｆ部５８は、無線通信により、放射線画像処理装置１４及び放射線発生装置１２との間で各種情報の送受信を行うと共に、電子カセッテ２０との間で画像情報等の各種情報の送受信を行う機能を有している。

　制御部４０、ディスプレイドライバ４８、操作入力検出部５２、及びＩ／Ｏ部５６は、システムバスやコントロールバス等のバス５９を介して相互に情報等の授受が可能に接続されている。従って、制御部４０は、ディスプレイドライバ４８を介したディスプレイ５０への各種情報の表示の制御、及びＩ／Ｆ部５８を介した放射線発生装置１２及び電子カセッテ２０との各種情報の送受信の制御を各々行うことができる。

　本実施の形態の放射線画像処理装置１４は、コンソール１６からの指示に基づいて、放射線発生装置１２及び電子カセッテ２０を制御する機能を有する。また、放射線画像処理装置１４は、電子カセッテ２０から受信した放射線画像の記憶部１７への記憶、及びコンソール１６のディスプレイ５０や放射線画像読影装置１８への表示を制御する機能を有する。

　本実施の形態の放射線画像処理装置１４は、システム制御部６０、放射線制御部６２、パネル制御部６４、画像処理制御部６６、及びＩ／Ｆ部６８を備えている。

　システム制御部６０は、放射線画像処理装置１４全体を制御する機能を有すると共に、放射線画像撮影システム１０を制御する機能を有している。システム制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを備えている。ＣＰＵは、放射線画像処理装置１４全体及び放射線画像撮影システム１０の動作を制御する機能を有している。ＲＯＭには、ＣＰＵで使用される制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭは、各種データを一時的に記憶する機能を有している。ＨＤＤは、各種データを記憶して保持する機能を有している。放射線制御部６２は、コンソール１６の指示に基づいて、放射線発生装置１２の放射線照射制御ユニット２２を制御する機能を有している。パネル制御部６４は、電子カセッテ２０からの情報を、無線または有線により受け付ける機能を有している。画像処理制御部６６は、放射線画像に対して各種画像処理を施す機能を有している。

　システム制御部６０、放射線制御部６２、パネル制御部６４、及び画像処理制御部６６は、システムバスやコントロールバス等のバス６９を介して相互に情報等の授受が可能に接続されている。

　本実施の形態の記憶部１７は、撮影された放射線画像及び当該放射線画像に関係する情報を記憶する機能を有する。記憶部１７としては、例えば、ＨＤＤ等が挙げられる。

　また、本実施の形態の放射線画像読影装置１８は、撮影された放射線画像を読影者が読影するための機能を有する装置である。放射線画像読影装置１８は、特に限定されないが、いわゆる、読影ビューワ、コンソール、及びタブレット端末等が挙げられる。本実施の形態の放射線画像読影装置１８は、パーソナル・コンピュータである。放射線画像読影装置１８は、コンソール１６や放射線画像処理装置１４と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ディスプレイドライバ、ディスプレイ２３、操作入力検出部、操作パネル２４、Ｉ／Ｏ部、及びＩ／Ｆ部を備えている。なお、図１では、記載が煩雑になるのを避けるため、これらの構成のうち、ディスプレイ２３及び操作パネル２４のみを示し、その他の記載を省略している。

　次に、電子カセッテ２０について詳細に説明する。まず、電子カセッテ２０に備えられた放射線検出器２６について説明する。本実施の形態の放射線検出器２６は、ＴＦＴ基板を備えている。

　放射線検出器２６の一例として、間接変換型の放射線検出器２６の一例の断面の概略図を図２に示す。図２に示した放射線検出器２６は、ＴＦＴ基板と、放射線変換層とを備えている。

　バイアス電極７２は、放射線変換層７４へバイアス電圧を印加する機能を有している。本実施の形態では、放射線検出器２６が正孔読取センサであるため、バイアス電極７２には、図示を省略した高圧電源からプラスのバイアス電圧が供給される。なお、放射線検出器２６が照射された放射線に応じて発生した電子を読み取る電子読取センサとして構成されている場合は、バイアス電極７２には、マイナスのバイアス電圧が供給される。

　放射線変換層７４はシンチレータであり、本実施の形態の放射線検出器２６では、バイアス電極７２と上部電極８２との間に、透明絶縁膜８０を介して積層されるように形成されている。放射線変換層７４は、上方または下方から入射してくる放射線Ｘを光に変換して発光する蛍光体を成膜したものである。このような放射線変換層７４を設けることで放射線Ｘを吸収して発光することになる。

　放射線変換層７４が発する光の波長域は、可視光域（波長３６０ｎｍ～８３０ｎｍ）であることが好ましい。この放射線検出器２６によってモノクロ撮像を可能とするためには、緑色の波長域を含んでいることがより好ましい。

　放射線変換層７４に用いるシンチレータとしては、ＴＦＴ基板７０で吸収可能な波長領域の光を発生できるような、比較的広範囲の波長領域を有した蛍光を発生するシンチレータが望ましい。このようなシンチレータとしては、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣａＷＯ_４、ＹＴａＯ_４：Ｎｂ、ＢａＦＸ：Ｅｕ（ＸはＢｒまたはＣｌ）、または、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ、及びＧＯＳ等がある。具体的には、放射線ＸとしてＸ線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含むものが好ましい。特に、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４００ｎｍ～７００ｎｍにあるＣｓＩ：Ｔｌ（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）やＣｓＩ：Ｎａを用いることが好ましい。なお、ＣｓＩ：Ｔｌの可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。なお、放射線変換層７４としてＣｓＩを含むシンチレータを用いる場合、真空蒸着法で短冊状の柱状結晶構造として形成したものを用いることが好ましい。

　上部電極８２は、放射線変換層７４により生じた光を光電変換膜８６に入射させる必要があるため、少なくとも放射線変換層７４の発光波長に対して透明な導電性材料が好ましい。具体的には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いることが好ましい。なお、上部電極８２としてＡｕ等の金属薄膜を用いることもできるが、透過率を９０％以上得ようとすると抵抗値が増大し易いため、ＴＣＯの方が好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ_２等を好ましく用いることができる。プロセス簡易性、低抵抗性、及び透明性の観点からはＩＴＯが最も好ましい。なお、上部電極８２は、全画素で共通の一枚構成としてもよく、画素毎に分割してもよい。

　光電変換膜８６は、放射線変換層７４が発する光を吸収して電荷が発生する有機光電変換材料を含む。光電変換膜８６は、有機光電変換材料を含み、放射線変換層７４から発せられた光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。このように有機光電変換材料を含む光電変換膜８６であれば、可視域にシャープな吸収スペクトルを持つ。そのため、放射線変換層７４による発光以外の電磁波が光電変換膜８６に吸収されることがほとんどなく、Ｘ線等の放射線Ｘが光電変換膜８６で吸収されることによって発生するノイズを効果的に抑制することができる。

　光電変換膜８６の有機光電変換材料は、放射線変換層７４で発光した光を最も効率よく吸収するために、その吸収ピーク波長が、放射線変換層７４の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長と放射線変換層７４の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければ放射線変換層７４から発された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、放射線変換層７４の放射線Ｘに対する発光ピーク波長との差が、１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、放射線変換層７４の材料としてＣｓＩ：Ｔｌを用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となる。これにより、光電変換膜８６で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。

　なお、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜８８及び正孔ブロッキング膜８４の少なくともいずれかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。電子ブロッキング膜８８は、下部電極９０と光電変換膜８６との間に設けることができる。電子ブロッキング膜８８は、下部電極９０と上部電極８２間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極９０から光電変換膜８６に電子が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。電子ブロッキング膜８８には、電子供与性有機材料を用いることができる。一方、正孔ブロッキング膜８４は、光電変換膜８６と上部電極８２との間に設けることができる。正孔ブロッキング膜８４は、下部電極９０と上部電極８２間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極８２から光電変換膜８６に正孔が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。正孔ブロッキング膜８４には、電子受容性有機材料を用いることができる。

　下部電極９０は、間隔を隔てて格子状（マトリックス状）に複数形成されており、１つの下部電極９０が１画素に対応している。各々の下部電極９０は、信号出力部９４の電界効果型薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、単にＴＦＴという）９８及び蓄積容量９６に接続されている。なお、信号出力部９４と下部電極９０との間には、絶縁膜９２が介在されている。

　信号出力部９４は、下部電極９０に対応して、下部電極９０に移動した電荷を蓄積する蓄積容量９６と、蓄積容量９６に蓄積された電荷を電気信号に変換して出力するスイッチング素子であるＴＦＴ９８と、が形成されている。蓄積容量９６及びＴＦＴ９８の形成された領域は、平面視において下部電極９０と重なる部分を有している。なお、放射線検出器２６（画素）の平面積を最小にするために、蓄積容量９６及びＴＦＴ９８の形成された領域が下部電極９０によって完全に覆われていることが望ましい。

　放射線検出器２６には、いわゆる裏面読取方式（ＰＳＳ（Ｐｅｎｔｒａｔｉｏｎ　Ｓｉｄｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ）方式）と、いわゆる表面読取方式（ＩＳＳ（Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｓｉｄｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ）方式）とがある。裏面読取方式は、図２に示すように、放射線変換層７４が形成された側から放射線Ｘが照射されて、当該放射線Ｘの入射面の裏面側に設けられたＴＦＴ基板７０により放射線画像を読み取る方式である。放射線検出器２６は、裏面読取方式とされた場合、放射線変換層７４の同図上面側でより強く発光する。一方、表面読取方式は、ＴＦＴ基板７０側から放射線Ｘが照射されて、当該放射線Ｘの入射面の表面側に設けられたＴＦＴ基板７０により放射線画像を読み取る方式である。放射線検出器２６は、表面読取方式とされた場合、ＴＦＴ基板７０を透過した放射線Ｘが放射線変換層７４に入射して放射線変換層７４のＴＦＴ基板７０側がより強く発光する。ＴＦＴ基板７０に設けられた各画素１００の光電変換部８７には、放射線変換層７４で発生した光により電荷が発生する。このため、放射線検出器２６は、表面読取方式とされた場合の方が裏面読取方式とされた場合よりもＴＦＴ基板７０に対する放射線変換層７４の発光位置が近いため、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高い。

　なお、放射線検出器２６は、図３に一例の断面の概略図を示すように直接変換型の放射線検出器２６であってもよい。図３に示した放射線検出器２６も、上述した間接変換型と同様に、ＴＦＴ基板１１０と、放射線変換層１１８とを備えている。

　ＴＦＴ基板１１０は、放射線変換層１１８で発生した電荷であるキャリア（正孔）を収集し読み出す（検出する）機能を有する。ＴＦＴ基板１１０は、絶縁性基板１２２、及び信号出力部１２４を備えている。なお、放射線検出器２６が電子読取センサである場合は、ＴＦＴ基板１１０は、電子を収集し読み出す機能を有する。

　絶縁性基板１２２は、放射線変換層１１８及び放射線変換層７６において放射線Ｘを吸収させるため、放射線Ｘの吸収性が低く、且つ、可撓性を有する電気絶縁性の薄厚の基板（数十μｍ程度の厚みを有する基板）が好ましい。具体的に絶縁性基板１２２は、合成樹脂、アラミド、バイオナノファイバ、あるいは、ロール状に巻き取ることが可能なフイルム状ガラス（超薄板ガラス）等であることが好ましい。

　信号検出部８５は、電荷蓄積容量である蓄積容量１２６、蓄積容量１２６に蓄積された電荷を電気信号に変換して出力するスイッチング素子であるＴＦＴ１２８、及び電荷収集電極１２１を備えている。

　電荷収集電極１２１は、間隔を隔てて格子状（マトリックス状）に複数形成されており、１つの電荷収集電極１２１が１画素に対応している。各々の電荷収集電極１２１は、ＴＦＴ１２８及び蓄積容量１２６に接続されている。

　蓄積容量１２６は、各電荷収集電極１２１で収集された電荷（正孔）を蓄積する機能を有する。この各蓄積容量１２６に蓄積された電荷が、ＴＦＴ１２８によって読み出される。これによりＴＦＴ基板１１０による放射線画像の撮影が行われる。

　下引層１２０は、放射線変換層１１８とＴＦＴ基板１１０との間に形成されている。下引層１２０は、暗電流、リーク電流低減の観点から、整流特性を有することが好ましい。そのため、下引層１２０の抵抗率は、１０^８Ωｃｍ以上であること、膜厚は、０．０１μｍ～１０μｍであることが好ましい。

　放射線変換層１１８は、照射された放射線Ｘを吸収して、放射線Ｘに応じてプラス及びマイナスの電荷（電子－正孔キャリア対）を発生する光導電物質である光電変換層である。放射線変換層１１８は、アモルファスＳｅ（ａ－Ｓｅ）を主成分とすることが好ましい。また、放射線変換層１１８としては、Ｂｉ_２ＭＯ_２０（Ｍ：Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ）、Ｂｉ_４Ｍ_３Ｏ_１２（Ｍ：Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ）、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＢｉＭＯ_４（Ｍ：Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）、Ｂｉ_２ＷＯ_６、Ｂｉ_２４Ｂ_２Ｏ_３９、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＭＮｂＯ_３（Ｍ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）、ＰｂＯ、ＨｇＩ_２、ＰｂＩ_２、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＢｉＩ_３、及びＧａＡｓ等のうち、少なくとも１つを主成分とする化合物を用いてもよい。なお、放射線変換層１１８は、暗抵抗が高く、放射線照射に対して良好な光導電性を示し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能な非晶質（アモルファス）材料が好ましい。

　放射線変換層１１８の厚みは、例えば本実施の形態のように、ａ－Ｓｅを主成分とする光導電物質の場合、１００μｍ以上、２０００μｍ以下の範囲であることが好ましい。特に、マンモグラフィ用途では、１００μｍ以上、２５０μｍ以下の範囲であることが好ましい。また、一般撮影用途においては、５００μｍ以上、１２００μｍ以下の範囲であることが好ましい。

　電極界面層１１６は、正孔の注入を阻止する機能と、結晶化を防止する機能と、を有している。電極界面層１１６は、放射線変換層１１８と上引層１１４との間に形成されている。電極界面層１１６としては、ＣｄＳ、ＣｅＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、及びＳｉＯ等の無機材料、または有機高分子が好ましい。無機材料からなる層は、その組成を化学量論組成から変化させ、または２種類以上の同族元素との多元組成とすることでキャリア選択性を調節して用いることが好ましい。有機高分子からなる層としては、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、及びポリシクロオレフィン等の絶縁性高分子に、低分子の電子輸送材料を５％～８０％の重量比で混合して用いることができる。こうした電子輸送材料としては、トリニトロフルオレンとその誘導体、ジフェノキノン誘導体、ビスナフチルキノン誘導体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、Ｃ_６０（フラーレン）、及びＣ_７０等のカーボンクラスターを混合したもの等が好ましい。具体的にはＴＮＦ、ＤＭＤＢ、ＰＢＤ、及びＴＡＺが挙げられる。一方、薄い絶縁性高分子層も好ましく用いることができる。絶縁性高分子層は、例えば、パリレン、ポリカーボネート、ＰＶＡ、ＰＶＰ、ＰＶＢ、ポリエステル樹脂、及びポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂が好ましい。この場合、膜厚は、２μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以下がより好ましい。

　上引層１１４は、電極界面層１１６とバイアス電極１１２との間に形成されている。上引層１１４は、暗電流、及びリーク電流低減の観点から、整流特性を有することが好ましい。そのため、上引層１１４の抵抗率は、１０^８Ωｃｍ以上であること、膜厚は、０．０１μｍ～１０μｍであることが好ましい。バイアス電極１１２は、上述の直接変換型におけるバイアス電極７２と略同様であり、放射線変換層１１８へバイアス電圧を印加する機能を有している。

　さらに、放射線検出器２６は、図２及び図３に示したものに限らず、種々の変形が可能である。例えば、裏面読取方式の場合、放射線Ｘが到達する可能性が低い信号出力部（９４、１２４）は、上述のものに代えて、放射線Ｘに対する耐性が低い、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ－ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の他の撮影素子とＴＦＴとを組み合わせてもよい。また、ＴＦＴのゲート信号に相当するシフトパルスにより電荷をシフトしながら転送するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）イメージセンサに置き換えるようにしてもよい。

　また例えば、フレキシブル基板を用いたものでもよい。フレキシブル基板としては、近年開発されたフロート法による超薄板ガラスを基材として用いたものを適用することが、放射線Ｘの透過率を向上させるうえで好ましい。なお、この際に適用できる超薄板ガラスについては、例えば、「旭硝子株式会社、"フロート法による世界最薄０．１ミリ厚の超薄板ガラスの開発に成功"、[online]、[平成２３年８月２０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.agc.com/news/2011/0516.pdf＞」に開示されている。

　次に上述の本実施の形態の放射線検出器２６を備えた、放射線画像撮影装置である電子カセッテ２０の回路構成について説明する。図４に、電子カセッテ２０の一例の概略の回路構成図を示す。なお、以下では、具体的例として図２に示した放射線検出器２６を備えた電子カセッテ２０について説明する。図４は、電子カセッテ２０を放射線Ｘの照射側から平面視した状態を示している。また、図４では、放射線変換層７４の図示を省略している。

　電子カセッテ２０は、カセッテ制御部１３０と、ゲート線ドライバ１３２と、信号処理部１３４と、行列方向にマトリックス状に配列された複数（本実施の形態では具体的一例としてｎ本とする）の画素１００と、を備えている。電子カセッテ２０は、画素１００の行方向に沿って複数のゲート線１３６を備えると共に、画素１００の列方向に沿って複数の信号線１３８を備えている。各ゲート線１３６はゲート線ドライバ１３２に接続され、各信号線１３８は信号処理部１３４に接続されている。

　電子カセッテ２０は、各行毎にＴＦＴ９８を順次オンにすることにより、放射線変換層７４で放射線から蛍光に変換され、光電変換膜８６で蛍光から変換され蓄積容量９６に蓄積された電荷を電気信号として読み出すことができる。具体的には、ゲート線１３６に、ゲート線ドライバ１３２から予め定められたフレームレート（ゲートオン時間）に応じて順次オン信号を出力することにより、ＴＦＴ９８のゲートにゲートオン電圧が印加されてＴＦＴ９８が順次オン状態になり、蓄積されていた電荷に応じた電気信号がそれぞれ信号線１３８に流れる。

　信号線１３８に流れた電荷（電気信号）は、信号処理部１３４に流出する。信号処理部１３４の一例の概略構成図を図５に示す。信号処理部１３４は、流入した電荷（アナログの電気信号）を増幅回路１４０により増幅した後にＡＤＣ（ＡＤコンバータ）１４４でＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換された電気信号をカセッテ制御部１３０に出力する。なお、図５では、図示を省略したが増幅回路１４０は、信号線１３８毎に設けられている。すなわち、信号処理部１３４は、放射線検出器２６の信号線１３８の数と同じ数の、複数の増幅回路１４０を備えている。

　増幅回路１４０は、チャージアンプ回路で構成されている。増幅回路１４０は、オペアンプ等のアンプ１４２と、アンプ１４２に並列に接続されたコンデンサＣと、アンプ１４２に並列に接続された電荷リセット用のスイッチＳＷ１と、を備えている。増幅回路１４０では、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオフの状態で画素１００のＴＦＴ９８により電荷が読み出され、コンデンサＣにＴＦＴ９８により読み出された電荷が蓄積され、蓄積される電荷量に応じてアンプ１４２から出力される電圧値が増加するようになっている。

　また、カセッテ制御部１３０は、電荷リセット用スイッチＳＷ１に電荷リセット信号を印加して電荷リセット用のスイッチＳＷ１のオン／オフを制御するようになっている。なお、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオン状態とされると、アンプ１４２の入力側と出力側とが短絡され、コンデンサＣの電荷が放電される。

　ＡＤＣ１４４は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）スイッチＳＷがオン状態において、増幅回路１４０から入力されたアナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換する機能を有する。ＡＤＣ１４４は、デジタル信号に変換した電気信号をカセッテ制御部１３０に順次出力する。

　なお、本実施の形態のＡＤＣ１４４には、信号処理部１３４に備えられた全ての増幅回路１４０から出力された電気信号が入力される。すなわち、本実施の形態の信号処理部１３４は、増幅回路１４０（信号線１３８）の数にかかわらず、１つのＡＤＣ１４４を備えている。

　カセッテ制御部１３０は、電子カセッテ２０全体の動作を制御する機能を有している。また、本実施の形態のカセッテ制御部１３０は、動画撮影を行う際に、照射された放射線Ｘの線量に応じた所定の割合の電荷を残留させることにより、電荷の読み出し時間を短くするよう制御する機能を有している（詳細後述）。図６には、本実施の形態の電子カセッテ２０における、カセッテ制御部１３０の当該機能に対応した構成の一例の機能ブロック図を示す。

　カセッテ制御部１３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤを備えている。ＣＰＵは、電子カセッテ２０全体の動作を制御する機能を有している。ＲＯＭには、ＣＰＵで使用される制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭは、各種データを一時的に記憶する機能を有している。ＨＤＤは、各種データを記憶して保持する機能を有している。

　通信制御部１５６は、無線通信または有線通信により、放射線画像処理装置１４やコンソール１６等との間で放射線画像の画像情報を含む各種情報の送受信を行う機能を有している。

　また、温度検出部１５４は、電子カセッテ２０の温度、より好ましくは、放射線検出器２６の温度を検出する機能を有する。温度検出部１５４で検出された温度は、カセッテ制御部１３０に出力される。

　線量検出部１５５は、電子カセッテ２０に照射された放射線の線量を検出する機能を有している。線量検出部１５５の構成は、特に限定されず、電子カセッテ２０に照射された放射線Ｘを予め定められた検出期間の間検出し、当該検出期間の間に照射された線量と、予め定められた閾値やプロファイル（いずれも詳細後述）とを比較できるものであればよい。線量検出部１５５の構成は、例えば、放射線検出器２６に、放射線Ｘを検出するための検出用画素を設けるようにしてもよいし、画素１００のうちの一部の画素を検出用の画素として用いてもよい。このような検出用の画素としては、短絡したＴＦＴ９８を備えた画素１００等が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、別途、線量を検出するセンサを設けてもよい。また、撮影の際に電子カセッテ２０側で放射線画像の撮影動作を制御するＡＥＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御処理を行う場合は、当該ＡＥＣ処理の構成を用いてもよい。なお、本実施の形態において「線量」とは、放射線を出力する際の管電流（ｍＡ）と、照射時間（ｓｅｃ）とを乗算した、いわゆるｍＡｓ値をいう。

　カセッテ制御部１３０は、通信制御部１５６で受信した放射線画像を撮影する際の撮影条件等を含む撮影メニューに基づいて、放射線画像の撮影を行うように、放射線検出器２６を制御する。また、カセッテ制御部１３０は、撮影する放射線画像が静止画及び動画のいずれであるか、また放射線検出器２６に照射される放射線Ｘの線量に応じた所定の割合で電荷が残留するように制御する。

　上述したように、動画撮影では、高フレームレートが要求される場合がある。例えば、一般的に動画撮影では、消化器系の撮影で１５ｆｐｓ、循環器系の撮影で３０ｆｐｓ、及び小児の撮影は６０ｆｐｓで足りるといわれている。しかし、より高速化、例えば１２０ｆｐｓ等まで高フレームレートにした場合は、心臓等の動きが滑らかに見えるようになる。特に小児の心臓撮影には１２０ｆｐｓ程度のフレームレートが好ましいとされている。さらに、高フレームレートにすることにより、造影剤を用いた撮影においてより少ない造影剤量であっても追跡可能とすることができる。なお、造影剤は、副作用を伴う場合があるため、投与量をより少なくすることが好ましい。

　動画撮影におけるフレームレートを、静止画撮影に比べて電荷の読取時間を短くすることにより、高フレームレート化させる方法としては、ＴＦＴ９８のゲートにゲートがオン状態となるためのゲートオン電圧を印加する時間であるゲートオン時間を短くすることが挙げられる。この際、ゲートオン時間が短くなることにより、蓄積容量９６から読み出される電荷量が少なくなる。その結果、蓄積容量９６に蓄積されている全電荷が読み出されず、一部が読み残され残留電荷となる。

　また、他の方法としては、増幅回路１４０のコンデンサＣに蓄積された電荷を放電させるために電荷リセット用のスイッチＳＷ１をオン状態にする時間（リセット時間、図８、及び図１０参照）を短くすることが挙げられる。この際、電荷リセット用のスイッチＳＷ１をオン状態にしてリセットする期間が短くなることにより、コンデンサＣから放電される電荷量が少なくなる。その結果、コンデンサＣに蓄積されている全電荷が読み出されず、一部が読み残され残留電荷となる。なお、フレームレートを向上させるためにいずれの方法とするかは特に限定されず、いずれか一方のみであってもよいし、両方を併用してもよい。

　このように電荷を読み出す際は、読み出し時間に応じて、電荷の蓄積量に対して一定の割合で電荷が読み出される。従って、読み出し時間に応じて、蓄積量に対して一定の割合で電荷が残留する。本実施の形態の電子カセッテ２０では、静止画撮影に比べて、動画撮影における電荷の読取時間を短くしているため、動画撮影の方が、静止画撮影に比べて、残留する電荷の割合が多くなる。

　残留電荷は、残像を発生させる要因となり、発生した残像が放射線画像に影響を与える場合がある。また、残留電荷によりダイナミックレンジが低下するという問題が発生する場合がある。蓄積された電荷量に応じた割合で電荷が残留するため、同じ割合であっても、放射線検出器２６に照射された放射線Ｘの線量が多い方が、残留する電荷の量は多くなる。そのため、線量が多いほど、残像の影響が大きくなると共に、ダイナミックレンジが低下する。また、大線量から小線量に切り替わった際は、小線量の放射線Ｘの照射により蓄積される電荷量に対して相対的に多い量の電荷が残留することになるため、残像の影響が大きくなると共に、ダイナミックレンジが低下する。

　このような問題に対して本実施の形態では、カセッテ制御部１３０が、動画撮影において、残像の影響やダイナミックレンジの低下を抑制しつつ、高フレームレートとするために電荷の蓄積量に対して所定の割合で電荷が残留するように電荷の読み出しを制御する。なお、以下は、この電荷が残留する所定の割合を単に「所定の割合」という。

　なお、所定の割合とは、残像やダイナミックレンジを考慮した割合であり、電子カセッテ２０の仕様や、所望の放射線画像の画質等により定められるものである。例えば、残像の影響に対しては、人間の目に認識できる濃度以下、または、認識しても、主の画像に対して影響をほとんど与えない濃度の残像が発生する残留電荷量となるように、所定の割合を予め定めておけばよい。また、所定の割合は、ユーザが設定可能としてもよい。

　また、所定の割合は、動画の種類や撮影条件に応じて定めるようにしてもよい。診断等に用いる放射線画像を撮影するための位置決めや、撮影タイミングを調整するためのポジショニング等の際に行われる透視画（以下、「ポジショニング動画」という）の動画撮影の場合では、残像の影響やダイナミックレンジの低下があまり問題にならない場合がある。一方、診断等に用いるための動画（以下、「診断用動画」という）では、正確に診断を行うために、より高画質な画像が求められる。そのため、診断用動画では、残像の影響が低減された高画質（例えば、ポジショニング動画よりも高画質）が求められる。このように、動画の種類に応じて、求められる画質が異なる。ポジショニング動画のような場合は、高フレームレートとすることにより、撮影時間を短縮し、被検者３０の被曝量を低減することができる。そのため、本実施の形態では、ポジショニング動画の場合は、診断用動画よりも所定の割合を多くして高フレームレート化している。

　本実施の形態の電子カセッテ２０における動画撮影の際の電荷の読出制御について図面を参照して詳細に説明する。図７には、当該制御処理の一例のフローチャートを示す。なお、図７では、電荷の読み出しの制御として、所定の割合に応じてＴＦＴ９８のゲートオン時間を制御する場合について示した。本実施の形態において当該制御処理は、カセッテ制御部１３０のＣＰＵにより制御処理の制御プログラムが実行されることにより行われる。本実施の形態では、当該制御プログラムは、カセッテ制御部１３０のＲＯＭや記憶部１５０等に予め記憶させておくが、外部システム（ＲＩＳ）やＣＤ－ＲＯＭ、及びＵＳＢ等からダウンロードするように構成してもよい。

　本制御処理は、放射線画像の撮影が指示されると実行される。ステップＳ１００では、撮影を指示された放射線画像が動画及び静止画のいずれであるか判断する。静止画及び動画のいずれであるかの判断方法は、例えば、放射線画像処理装置１４やコンソール１６等から指示された撮影メニューに、静止画または動画のいずれかを示す情報が含まれている場合は、当該情報に基づいて判断するようにしてもよい。また、一般に、動画撮影を行う場合に照射される放射線Ｘの線量は、静止画撮影を行う場合に照射される放射線の線量と異なることが多い。動画撮影においては、被検者３０の被曝量が多くなってしまうのを避けるため、１フレーム（１枚）当たりの線量を少なくする場合がある。そのため、静止画の場合に比べて線量が少ない場合がある。一方、複数フレーム（複数枚）の撮影を行うため、静止画の場合に比べて線量が高くなる場合がある。いずれにおいても、予め定められた期間の間に、電子カセッテ２０（被検者３０）に照射される線量が静止画と動画とでは異なる。そのため、判断方法としては、動画とみなす線量、または、静止画とみなす線量に基づいて閾値を予め定めておき、線量検出部１５５で検出された放射線Ｘの線量を当該閾値と比較することにより動画であるか否かを判断してもよい。

　ステップＳ１００で静止画であると判断された場合は、否定されてステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では、放射線照射源２２Ａから放射線Ｘの照射が開始されると、撮影を開始する。なお、撮影の開始は、放射線画像処理装置１４やコンソール１６等からの指示に基づいて判断してもよい。また、上述したように、電子カセッテ２０側で放射線Ｘを検知して検知した線量と照射開始検出用の閾値とを比較し、検知した線量が当該閾値を超えた場合に、撮影開始とみなすようにしてもよい。次のステップＳ１０４では、静止画用のゲートオン時間Ｔにより画素１００から電荷を読み出すように、撮影における制御を行う。具体的には、画素１００から電荷を読み出す場合は、ＴＦＴ９８がゲートオン時間Ｔの期間オン状態になるように、所定のゲートオン電圧を示すゲート信号をゲート線１３６（ＴＦＴ９８）に出力するよう、カセッテ制御部１３０からゲート線ドライバ１３２に制御信号を出力する。図８には、静止画撮影の場合のタイムチャートを示す。なお、実際の放射線画像の撮影においては、ＴＦＴ９８をオフ状態にして放射線Ｘの照射により発生した電荷を蓄積容量９６に蓄積させる蓄積期間の後、蓄積容量９６に蓄積された電荷を読み出す読出期間となるが、図８では、蓄積期間の図示を省略し、読み出期間のみを図示している。

　ゲート線ドライバ１３２からは、１行目からｎ行目まで順次、ゲート線１３６に、ＴＦＴ９８のゲートをオン状態にするためのゲート信号が出力される。ゲート電圧が印加されると、ゲートオン時間Ｔの期間、画素１００から電荷が読み出されて信号線１３８に電荷が出力され、信号線１３８を電気信号が流れる。信号線１３８に出力された電荷は、アンプサンプリング周期に応じて、増幅回路１４０のアンプ１４２によりサンプリングされる。また、サンプリング時間Ｒの期間に電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオン状態になり、増幅回路１４０のコンデンサＣに蓄積された電荷が放電される。

　このように、図８に示すように、静止画の撮影の場合は、ゲートオン時間Ｔ、及びＴＦＴ９８がオフになってから次ラインのＴＦＴ９８がオンになるまでの時間であるゲートオフ時間Ｆ、サンプリング時間Ｒとしたフレームレートで撮影が行われる。なお、複数枚の静止画を撮影する場合は、１枚目の撮影後、次撮影のための蓄積期間に移行した後、再び図８に示した読出期間となる。本実施の形態の電子カセッテ２０では、このようにして撮影メニューにより指示された枚数の撮影が終了すると本処理を終了する。

　一方、ステップＳ１００で動画と判断された場合は、肯定されてステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、上記ステップＳ１０２と同様に、放射線照射源２２Ａから放射線Ｘの照射が開始されると、撮影を開始する。次のステップＳ１０８では、電子カセッテ２０に照射された放射線Ｘの線量を取得する。線量の取得は、線量検出部１５５から線量を取得するようにしてもよいし、放射線画像処理装置１４やコンソール１６等から指示された撮影メニューに基づいて判断してもよい。なお、線量検出部１５５から線量を検出する場合において、線量検出部１５５が放射線検出器２６の領域毎に複数設けられている場合について図９を参照して説明する。なお、図９では、放射線検出器２６の放射線Ｘが照射される面を複数の領域（具体的一例として１６個）に分割した場合を示している。線量検出部１５５は、各領域（領域ＡＡ～ＤＤ）毎に設けられており、各領域毎の線量を検出し、カセッテ制御部１３０に出力するように構成されている。

　次のステップＳ１１０では、動画の種類を判断する。本実施の形態では、上述したように、動画の種類に応じて残留電荷の割合（所定の割合）を異ならせているため、ステップＳ１１０では、動画の種類が、ポジショニング動画及び診断用動画のいずれであるかを判断する。診断用動画の場合は、ステップＳ１１２へ進む。

　ステップＳ１１２では、取得した線量に応じた所定の割合を取得する。なお、本実施の形態では、線量と所定の割合との対応関係は、予め記憶部１５０に記憶させておく。また、所定の割合とゲートオン時間、及びリセット時間との対応関係も予め記憶部１５０に記憶させておく。次のステップＳ１１４では、取得した所定の割合に応じたゲートオン時間ｔ０を取得した後、ステップＳ１２０へ進む。本実施の形態では、診断用動画の場合は、静止画撮影と同等の画質を得るために、残留電荷の発生の抑制の観点からゲートオン時間ｔ０＝ゲートオン時間Ｔとしている。なお、これに限らず、ゲートオン時間ｔ０を、ゲートオン時間Ｔよりも短く、かつポジショニング動画用のゲートオン時間ｔ１よりも長い時間としてもよい。また、本実施の形態のように、ゲートオン時間ｔ０を静止画撮影用のゲートオン時間Ｔと同一とする場合は、上記ステップＳ１１２の処理を省略し、ステップＳ１１４でゲートオン時間Ｔを取得するようにしてもよい。

　一方、ステップＳ１１０でポジショニング動画と判断された場合は、ステップＳ１１６へ進む。ステップＳ１１６では、取得した線量に応じた所定の割合を取得する。上述したように、線量検出部１５５が放射線検出器２６の各領域毎に設けられており、各領域毎の線量を取得した場合、同一のゲート線１３６が配線されている領域（例えば、図９では、領域ＡＡ、ＢＡ、ＣＡ、ＤＡ等）毎に、制御するようにしてもよい。このような場合、これらの領域の線量の平均値を用いてもよいし、最大値等を用いてもよい。本実施の形態の電子カセッテ２０では、このように領域毎に取得した線量を用いることにより、より高フレームレート化することができると共に、残像の影響及びダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

　次のステップＳ１１８では、取得した所定の割合に応じたゲートオン時間ｔ１を取得した後、ステップＳ１２０へ進む。本実施の形態では、ポジショニング動画の場合は、診断用動画よりも所定の割合が大きく、ゲートオン時間ｔ０＞ゲートオン時間ｔ１である。

　ステップＳ１２０では、取得したゲートオン時間により電荷を読み出す。図１０には、ポジショニング動画の場合のタイムチャートを示す。なお、図１０では、各フレームの蓄積期間の図示を省略し、読出期間のみを図示している。

　ゲート線ドライバ１３２からは、１行目からｎ行目まで順次、ゲート線１３６に、ＴＦＴ９８のゲートをオン状態にするためのゲート信号が出力される。図１０に示すように、ポジショニング動画の場合は、ゲートオン時間ｔ１、ゲートオフ時間Ｆ１、及びリセット時間ｒ１としたフレームレートで撮影が行われる。なお、複数フレームの撮影を行う場合は、１枚目の撮影後、次の撮影のための蓄積期間に移行した後、再び図１０に示した読出期間となる。リセット時間ｒ１及びゲートオフ時間Ｆ１は、静止画撮影の場合におけるリセット時間Ｒ及びゲートオフ時間Ｆと同一であってもよいし、静止画よりも短くてもよい。なお、ポジショニング動画の場合では、静止画撮影に比べて蓄積容量９６から読み出した電荷量が少なく、増幅回路１４０のコンデンサＣに蓄積される電荷量も少ない。従って、ポジショニング動画の場合は、コンデンサＣに蓄積された電荷を放電させる時間が静止画撮影の場合に比べて短くても十分に放電することができる。そのため、リセット時間ｒ１及びゲートオフ時間Ｆ１を短くすることができ、これにより、ポジショニング動画の場合は、より高フレームレート化することができる。

　次のステップＳ１２２では、全フレームの撮影が終了したか否かを判断する。まだ全フレームの撮影が終了していない場合は、否定されてステップＳ１０８に戻り、本処理を繰り返す。一方、全フレームの撮影が終了した場合は、肯定されて本処理を終了する。

　図７にフローチャートを示した制御処理では、線量に応じた所定の割合に基づいて、ＴＦＴ９８をオン状態にするゲートオン時間の制御を行っていたがこれに限らない。上述したように、増幅回路１４０の電荷リセット用のスイッチＳＷ１をオン状態にする時間を制御するようにしてもよい。この場合の制御処理について説明する。図１１には、当該制御処理のフローチャートの一例を示す。なお、図１１では、図７に示した基本的な制御処理と略同様のステップについては、同一のステップ番号を記してここでは説明を省略し、異なる処理について説明する。

　図１１に示すように、診断用動画の場合では、図７に示したステップＳ１１４に替わりステップＳ１１３を設けた。ステップＳ１１３では、取得した所定の割合に応じた、リセット時間ｒ０を取得する。なお、本制御処理においても上述のＴＦＴ９８のゲートオン時間ｔ０と同様に、リセット時間ｒ０は、静止画撮影と同様としている。

　また、ポジショニング動画の場合は、図７に示したステップＳ１１８に替わりステップＳ１１７を設けた。ステップＳ１１７では、取得した所定の割合に応じた、リセット時間ｒ１を取得する。なお、本制御処理においても上述のＴＦＴ９８のゲートオン時間ｔ１と同様に、増幅回路１４０のコンデンサＣに蓄積された電荷を、診断用動画よりも高フレームレート化させるように、リセット時間ｒ０＞リセット時間ｒ１としている。

　さらに、本制御処理では、図７に示したステップＳ１２０に替わりステップＳ１２１を設けて、取得したリセット時間により電荷の読み出しを行う。なお、本制御処理では、動画撮影におけるゲートオン時間ｔ０、ｔ１は、静止画撮影におけるゲートオン時間Ｔと同一としている。従って、動画撮影の場合は、画素１００の蓄積容量９６からは、静止画撮影と同量の電荷が読み出される。しかしながら、ポジショニング動画の場合は、リセット時間ｒ１が短いため、増幅回路１４０のコンデンサＣに蓄積された電荷が十分に放電されず、コンデンサＣに残留電荷が生じる。

　このように、図１１に示した制御処理では、ポジショニング動画撮影の場合に、線量に応じた所定の割合に基づいた電荷がコンデンサＣに残留するように増幅回路１４０のリセット時間ｒ１（電荷リセット用のスイッチＳＷ１をオン状態にする期間）を短くする。

　次に、上記に加えて、温度検出部１５４から取得した温度に応じたゲートオン時間により動画の撮影を行う場合について説明する。図１２には、当該制御処理のフローチャートの一例を示す。なお、図１２では、図７に示した基本的な制御処理と略同様のステップについては、同一のステップ番号を記してここでは説明を省略し、異なる処理について説明する。

　図１３には、温度、ＴＦＴ９８をオンするための電流（ゲートオン電流）、及びリーク電流の関係を示す。図１３に示すように、温度が高いほど、ゲートオン電流は大きくなる。ゲートオン電流が大きいと、電荷を読み出しやすくなる。そのため、電子カセッテ２０では、温度が高いほど、同一の所定の割合の電荷を残留させる電荷の読み出し時間を短くすることができる。なお、ゲートオン時間は、短い方が暗電荷の吐き出し分を抑制する観点では好ましい。図１４にゲートオン電流の概略図を示す。ゲートオン電流は、図１４に示すような減衰カーブを示す。減衰の遅い成分は、浅いトラップから読み出された電荷であるので暗電荷の寄与が大きいと考えられる。そのため、電子カセッテ２０では、ゲートオン時間を短くすることにより、減衰分をカットすることができ、暗電荷成分の寄与を少なくすることができる。

　そのため、図１２に示した制御処理では、放射線検出器２６の温度として、温度検出部１５４から取得した温度及び所定の割合とに応じたゲートオン時間で撮影を行うように制御している。なお、温度及び所定の割合とゲートオン時間との関係は予め記憶部１５０に記憶させておく。

　図１２に示すように、本制御処理では、図７に示したステップＳ１００とステップＳ１０６との間に、ステップＳ１０５を設けた。ステップＳ１０５では、温度検出部１５４から検出した温度を取得する。

　さらに、図１２に示すように、診断用動画の場合では、図７に示したステップＳ１１４に替わりステップＳ１１５を設けた。ステップＳ１１５では、取得した温度と所定の割合とに応じた、ゲートオン時間ｔ０を取得する。なお、本制御処理においても上述の図７に示した制御処理と同様に、ゲートオン時間ｔ０を、静止画撮影のゲートオン時間Ｔと同様としている。また、ポジショニング動画の場合は、図７に示したステップＳ１１８に替わりステップＳ１１９を設けた。ステップＳ１１９では、取得した温度と所定の割合とに応じた、ゲートオン時間ｔ１を取得する。なお、本制御処理においても上述の図７に示した制御処理と同様に、診断用動画よりも高フレームレート化させるように、ゲートオン時間ｔ０＞ゲートオン時間ｔ１としている。

　このように図１２に示した制御処理のように、電子カセッテ２０では、放射線検出器２６の温度に応じたゲートオン時間により動画撮影を行うように制御することにより、より高フレームレート化させることができる。

　以上、説明したように本実施の形態の電子カセッテ２０では、動画撮影を行う場合、電荷の読み出し時間を静止画撮影を行う場合の電荷の読み出し時間よりも短くして高フレームレート化する際に、読み出しきれずに残留する残留電荷の量を制御している。具体的には、残留電荷によって生じる残像の影響やダイナミックレンジの低下に基づいて所定の割合を予め定めておき、放射線Ｘの照射により発生した電荷の蓄積量に対して所定の割合で電荷が残留するように制御しいている。

　また、本実施の形態の電子カセッテ２０では、では、蓄積量に対して一定の割合で電荷が残留することを考慮して、照射される放射線Ｘの線量が多いほど、残留する電荷そのものの量が多くならないように、所定の割合を小さくしている。

　さらに、本実施の形態の電子カセッテ２０では、放射線Ｘの線量が大線量から小線量に切り替わった際に、小線量の放射線Ｘの照射により発生した電荷に対して相対的に残留電荷の量が多くならないように、大線量から小線量に切り替わった際には、より所定の割合を小さくしている。なお、このように大線量から小線量に切り替わったか否かの検出方法は特に限定されないが、例えば、照射される放射線Ｘの線量の変化量（減少量）が、予め定めた閾値よりも大きいか否かにより判断するようにしてもよい。

　従って、本実施の形態の電子カセッテ２０では、残像の影響及びダイナミックレンジの低下を抑制することができる、動画撮影を行うことができる。

　なお、本実施の形態では、ゲートオン時間及びリセット時間を制御する場合についてそれぞれ別個に説明したが、双方を制御するようにしてもよい。また、本実施の形態では、ゲートオン時間を制御する場合について説明したが、ゲートオン電圧の振幅に応じて振幅が小さいと電荷が読み出しづらくなるため、さらにゲートオン電圧を制御するようにしてもよい。

　また、本実施の形態では、撮影の開始後に、照射された放射線Ｘの線量を取得するようにしているがこれに限らない。例えば、撮影メニューから線量を取得する場合は、予め撮影開始前に、線量を取得し、ゲートオン時間やリセット時間を決定して、記憶部１５０等に記憶させておくことにより、動画撮影中のカセッテ制御部１３０の制御の負荷を低減させることができる。

　また、本実施の形態では、各フレーム毎に、線量を取得しているがこれに限らない。例えば、線量検出部１５５から線量を取得する場合は、最初のフレームの撮影時に線量を取得し、その後の撮影中は、線量が変化した場合に変化した線量を線量検出部１５５がカセッテ制御部１３０に報知するようにしてもよい。このように構成することにより、線量を取得する処理の回数を削減することができる。また、現フレームの撮影時に照射された線量そのものに替えて、前フレーム時に照射された線量や、前フレーム時の電荷の蓄積量を用いるようにしてもよい。

　また、本実施の形態では、動画の種類としてポジショニング動画及び診断用動画について例示したがこれに限らず、その他の動画の種類や、撮影条件に応じて制御するようにしてもよい。

　（第２の実施の形態）

　本実施の形態は上記第１の実施の形態と同様の構成及び動作を含むため、同様な構成及び動作については、その旨を記し、詳細な説明を省略する。

　放射線画像撮影システム１０、放射線発生装置１２、放射線画像処理装置１４、放射線画像読影装置１８、放射線検出器２６、電子カセッテ２０の回路構成、及び信号処理部１３４については、第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明を省略する（図１～図５参照）。

　本実施の形態では、電子カセッテ２０の機能的構成が第１の実施の形態と異なる。本実施の形態のカセッテ制御部１３０は、電子カセッテ２０全体の動作を制御する機能を有している。また、本実施の形態のカセッテ制御部１３０は、放射線画像の撮影を行う際に、ＴＦＴ９８のゲートにゲートオン電圧を印加してゲートをオン状態にするオン時間を制御する機能を有している（詳細後述）。このように、本実施の形態では、ＴＦＴ９８をオン状態にするとは、ＴＦＴ９８をオン状態にするゲート電圧を印加してゲートをオン状態にすることに対応するため、以下では、ＴＦＴ９８をオン状態にする「オン時間」を「ゲートオン時間」という。図１５には、本実施の形態の電子カセッテ２０における、カセッテ制御部１３０の当該機能に対応した構成の一例の機能ブロック図を示す。

　動き量検出部１５２は、被検者３０、及び撮影部位の少なくとも一方の動き量を検出する機能を有する。本実施の形態で被検者３０の動き量とは、撮影台３２や放射線源２２Ａに対して被検者３０が動いた相対的な量をいう。また、本実施の形態で撮影部位の動き量とは、被検者３０の手や足等の身体部位だけではなく、撮影部位が心臓や肺等の内臓の場合は、内臓も含む撮影部位そのものが動いた量をいう。

　動き量検出部１５２の構成は特に限定されないが、例えば、撮影台３２に備えられた被検者３０の動きを検知するセンサや、被検者３０の動きを撮影するカメラ等を用いてもよい。また、電子カセッテ２０により撮影された放射線画像に対して既存の画像認識処理を適用して検出するようにしてもよい。動き量検出部１５２により検出された動き量は、カセッテ制御部１３０に出力される。少なくとも本実施の形態では、動き量検出部１５２は、動き量が予め定められた閾値以下となった場合に、その旨を表す信号をカセッテ制御部１３０に出力する。

　カセッテ制御部１３０は、通信制御部１５６で受信した放射線画像を撮影する際の撮影条件等を含む撮影メニューに基づいて、放射線画像の撮影を行うように、放射線検出器２６を制御する。

　カセッテ制御部１３０は、撮影する放射線画像が静止画及び動画のいずれであるか、また動画の種類や、温度検出部１５４で検出した温度等によって、撮影におけるＴＦＴ９８のオン時間（電荷を読み出す時間）を制御する。なお、動画の撮影においては、動画の種類等により予め定められた条件に応じたオン時間の期間、ＴＦＴ９８をオン状態にさせて、各画素１００から電荷を読み出す。具体的には、予め定められた条件に応じたオン時間の期間、ＴＦＴ９８をオン状態とするための制御信号をゲート線ドライバ１３２に出力する。なお、本実施の形態では、予め定められた条件とＴＦＴ９８のゲートのオン時間との対応関係は、予め記憶部１５０に記憶されている。

　一般に、動画である放射線画像は、静止画である放射線画像ほど高画質ではなくてもよい場合がある。例えば、診断等に用いる放射線画像を撮影するための位置決めや、撮影タイミングを調整するためのポジショニング等の際に行われる透視画（以下、「ポジショニング動画」という）の撮影では、診断等に用いる放射線画像よりも低画質でもよい場合がある。本実施の形態では、このように放射線画像の画質として高画質を要求されない動画撮影の場合は、ＴＦＴ９８のゲートオン時間を短くすることにより、フレームレートを向上させる。

　また、動画撮影では、画質の高低にかかわらず、高フレームレートが要求される場合がある。例えば、一般的に動画撮影では、消化器系の撮影で１５ｆｐｓ、循環器系の撮影で３０ｆｐｓ、及び小児の撮影は６０ｆｐｓで足りるといわれている。しかし、より高速化、例えば１２０ｆｐｓ等まで高フレームレートにした場合は、心臓等の動きが滑らかに見えるようになる。特に小児の心臓撮影には１２０ｆｐｓ程度のフレームレートが好ましいとされている。さらに、高フレームレートにすることにより、造影剤を用いた撮影においてより少ない造影剤量であっても追跡可能とすることができる。なお、造影剤は、副作用を伴う場合があるため、投与量をより少なくすることが好ましい。本実施の形態では、このように高フレームレートを要求される動画撮影の場合は、ＴＦＴ９８のゲートオン時間を短くすることにより、フレームレートを向上させる。

　このように、本実施の形態では、動画撮影の場合、ＴＦＴ９８のゲートオン時間を短くすることにより、フレームレートを向上させる制御を行うが、ゲートオン時間を短くすることにより、画素１００の蓄積容量９６から読み出されずに残留する残留電荷が発生する場合がある。そこで、本実施の形態では、動画の撮影中に、予め定められた条件を満たす場合は、ＴＦＴ９８のゲートオン時間を長くすることにより、画素１００の蓄積容量９６からより多くの電荷を読み出し、残留電荷を抑制するよう制御する。

　本実施の形態の電子カセッテ２０における動画撮影の際のＴＦＴ９８のゲートオン時間の制御について図面を参照して詳細に説明する。

　まず、基本的な制御について説明する。図１６には、本実施の形態における基本的なゲートオン時間の制御処理の一例のフローチャートを示す。なお、本実施の形態において当該制御処理は、カセッテ制御部１３０のＣＰＵにより制御処理の制御プログラムが実行されることにより行われる。本実施の形態では、当該制御プログラムは、カセッテ制御部１３０のＲＯＭや記憶部１５０等に予め記憶させておくが、外部システム（ＲＩＳ）やＣＤ－ＲＯＭ、及びＵＳＢ等からダウンロードするようにしてもよい。

　本制御処理は、放射線画像の撮影が指示されると実行される。ステップＳ２００では、撮影を指示された放射線画像が動画及び静止画のいずれであるか判断する。静止画及び動画のいずれであるかの判断方法は、例えば、放射線画像処理装置１４やコンソール１６等から指示された撮影メニューに、静止画または動画のいずれかを示す情報が含まれている場合は、当該情報に基づいて判断するようにしてもよい。

　また、判断方法は、線量検出部１５５で検出した線量に基づいて判断するようにしてもよい。一般に、動画撮影を行う場合に照射される放射線Ｘの線量は、静止画撮影を行う場合に照射される放射線Ｘの線量と異なることが多い。動画撮影においては、被検者３０の被曝量が多くなってしまうのを避けるため、１フレーム（１枚）当たりの線量を少なくする場合がある。そのため、静止画の場合に比べて線量が少ない場合がある。一方、動画撮影では、複数フレーム（複数枚）の撮影を行うため、静止画の場合に比べて線量が高くなる場合がある。いずれにおいても、予め定められた期間の間に、電子カセッテ２０（被検者３０）に照射される線量が静止画と動画とでは異なる。そのため、判断方法としては、動画とみなす線量、または、静止画とみなす線量に基づいて閾値を予め定めておき、線量検出部１５５で検出された放射線Ｘの線量を当該閾値とを比較した比較結果に応じて動画であるか否かをカセッテ制御部１３０で判断するようにしてもよい。なお、線量検出部１５５が複数設けられている場合は、全ての線量検出部１５５で検出された線量と当該閾値とを比較した比較結果を用いてもよいし、検出された線量の最大値または平均値等と当該閾値とを比較した比較結果を用いてもよい。また、静止画の場合と動画の場合とは照射される放射線Ｘの線量のプロファイルが異なるため、当該閾値と同様に線量のプロファイルを予め定めておき、当該プロファイルと線量検出部１５５で検出された線量のプロファイルとを比較した比較結果に応じて動画であるか否かを判断してもよい。また、両者を組み合わせて用いてもよい。

　なお、線量検出部１５５で検出した線量を用いる場合、撮影条件、被検者３０、及び撮影部位（関心領域を含む）の少なくとも一つに応じて予め定めた領域（全領域を含む）内に照射された放射線Ｘの線量のみを用いるようにしてもよい。

　ステップＳ２００で静止画であると判断された場合は、否定されてステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、放射線照射源２２Ａから放射線Ｘの照射が開始されると、撮影を開始する。なお、撮影の開始は、放射線画像処理装置１４やコンソール１６等からの指示に基づいて判断してもよい。また、上述したように、電子カセッテ２０側で放射線Ｘを検知して検知した放射線の線量と照射開始検出用の閾値やプロファイルとを比較し、検知した放射線の線量が当該閾値を超えた場合に、撮影開始とみなすようにしてもよい。次のステップＳ２０４では、静止画用のゲートオン時間Ｔにより画素１００から電荷を読み出すように、撮影における制御を行う。具体的には、画素１００から電荷を読み出す場合は、ＴＦＴ９８のゲートをオン状態にする期間をゲートオン時間Ｔとするためのゲート信号をゲート線１３６（ＴＦＴ９８）に出力するよう、カセッテ制御部１３０からゲート線ドライバ１３２に制御信号を出力する。図１７には、静止画撮影の場合のタイムチャートを示す。なお、実際の放射線画像の撮影においては、ＴＦＴ９８をオフ状態にして放射線Ｘの照射により発生した電荷を蓄積容量９６に蓄積させる蓄積期間の後、蓄積容量９６に蓄積された電荷を読み出す読出期間となるが、図１７では、蓄積期間の図示を省略し、読み出期間のみを図示している。

　ゲート線ドライバ１３２からは、１行目からｎ行目まで順次、ゲート線１３６に、ＴＦＴ９８のゲートをオン状態にするためのゲート信号が出力される。ゲートオン時間Ｔの間、画素１００から電荷が読み出されて信号線１３８に電荷が出力され、信号線１３８を電気信号が流れる。信号線１３８に出力された電荷は、アンプサンプリング周期に応じて、増幅回路１４０のアンプ１４２によりサンプリングされる。また、サンプリングされた電荷がリセットされる。

　このように、図１７に示すように、静止画の撮影の場合は、ゲートオン時間Ｔ及びゲートオフ時間Ｆとしたフレームレートで撮影が行われる。本実施の形態においてゲートオフ時間とは、ＴＦＴ９８がオフになってから次ラインのＴＦＴ９８がオンになるまでの時間をいう。なお、複数枚の静止画を撮影する場合は、１枚目の撮影後、次撮影のための蓄積期間に移行した後、再び図１７に示した読出期間となる。本実施の形態の電子カセッテ２０では、このようにして撮影メニューにより指示された枚数の撮影が終了すると本処理を終了する。

　一方、ステップＳ２００で動画と判断された場合は、肯定されてステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６では、撮影メニューに基づいて、撮影する動画の種類（モード）を判断する。上述したように動画撮影には複数の種類（条件）がある。ポジショニング動画の場合は、上述したように放射線画像の画質が低くてもよい場合があり、画質よりもフレームレートが重視されることがある。一方、診断等に用いる場合は、フレームレートよりも放射線画像の画質が高画質であることが求められる場合がある。また、複数のフレーム（複数枚）の撮影中、終止、放射線源２２Ａから放射線Ｘを照射し続ける連続照射を行う動画撮影や、各フレーム毎に断続的に放射線Ｘを照射し続けるいわゆるパルス照射を行う動画撮影がある。連続照射を行う場合は、パルス照射を行う場合よりも被検者３０の被曝量が多くなるため、高フレームレートとするこが望まれる場合がある。

　このように、動画撮影には、複数の種類（条件）があるため、本実施の形態では、これらを３種類（モード）に分類する。高画質モードは、フレームレートよりも放射線画像の画質を高画質とさせることが求められるモードである。低画質（フレームレート重視）は、放射線画像の画質よりもフレームレートを重視するモードである。中画質モードは、両者の中間であり、フレームレートを向上させるために静止画よりもやや画質がおちる一般的な動画撮影のモードである。当該モードと、上述の動画撮影の種類（条件）との対応関係は、予め記憶部１５０に記憶させておく。また、本実施の形態では、記憶部１５０には、各モード毎に、ゲートオン時間、及び残留電荷も読み出すためにゲートオン時間を長くする頻度（以下、「変更頻度」という）をさらに記憶させておく。

　ステップＳ２０６で高画質モードと判断した場合は、ステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８では、ゲートオン時間ｔ０を記憶部１５０に記憶させてある対応関係から取得した後、ステップＳ２１８へ進む。本実施の形態では、高画質モードでは、静止画撮影と同等の画質としているため、ゲートオン時間ｔ０＝ゲートオン時間Ｔとしている。また、高画質モードでは、ゲートオン時間ｔ０を静止画撮影と同等としており、十分に画素１００から電荷を読み出せる期間、ゲートがオン状態にあるため、全フレームに対して、ゲートオン時間ｔ０を適用している。

　一方、ステップＳ２０６で中画質モードと判断した場合は、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、ゲートオン時間ｔ１を記憶部１５０に記憶させてある対応関係から取得する。ここで、ゲートオン時間ｔ０＞ゲートオン時間ｔ１である。次のステップＳ２１２では、ゲートオン時間の変更頻度を取得した後、ステップＳ２１８へ進む。

　一方、ステップＳ２０６で低画質モードと判断した場合は、ステップＳ２１４へ進む。ステップＳ２１４では、ゲートオン時間ｔ２を記憶部１５０に記憶させてある対応関係から取得する。ここで、ゲートオン時間ｔ１＞ゲートオン時間ｔ２である。次のステップＳ２１６では、ゲートオン時間の変更頻度を取得した後、ステップＳ２１８へ進む。

　ステップＳ２１８では、上記ステップＳ２０２と同様に、放射線照射源２２Ａから放射線Ｘの照射が開始されると、撮影を開始する。次のステップＳ２２０では、取得したゲートオン時間により電荷を読み出す。図１８には、中画質モードの動画撮影の場合のタイムチャートを示す。また、図１９には、低画質モードの動画撮影の場合のタイムチャートを示す。なお、図１８及び図１９では、各フレームの蓄積期間の図示を省略し、読出期間のみを図示している。

　ゲート線ドライバ１３２からは、１行目からｎ行目まで順次、ゲート線１３６に、ＴＦＴ９８のゲートをオン状態にするためのゲート信号が出力される。中画質モードでは、図１８に示すように、ゲートオン時間ｔ１の間、画素１００から電荷が読み出されて信号線１３８に電荷が出力され、信号線１３８を電気信号が流れる。同様に、低画質モードでは、図１９に示すように、ゲートオン時間ｔ２の間、画素１００から電荷が読み出されて信号線１３８に電荷が出力され、信号線１３８を電気信号が流れる。信号線１３８に出力された電荷は、アンプサンプリング周期に応じて、増幅回路１４０のアンプ１４２によりサンプリングされる。また、サンプリングされた電荷がリセットされる。

　次のステップＳ２２２では、ゲートオン時間を変更するか否か判断する。本実施の形態では、各フレームの撮影終了毎に、ゲートオン時間の変更頻度に基づいて判断する。変更頻度としては、例えば、所定のフレーム（枚数）の撮影の終了毎や、１連の撮影に複数の撮影条件や種類が含まれる場合は、当該撮影条件や種類が切り替わるタイミング等が挙げられる。なお、変更頻度の設定はこれらに限らず、フレームレートや所望の画質を考慮して予め定めておいてもよい。また、中画質モードの変更頻度と、低画質モードの変更頻度とは同一であってもよいし、異なっていてもよい。

　ステップＳ２２２でゲートオン時間を変更すると判断した場合は、ステップＳ２２４に進み、ゲートオン時間を変更する。本実施の形態では、図１８及び図１９に示すように、中画質モード及び低画質モードのいずれにおいても、ゲートオン時間Ｔに変更している。なお、このように本実施の形態では、残留電荷を読み出すためのゲートオン時間を静止画撮影時と同じにしているが、それぞれゲートオン時間ｔ１、ｔ２よりも長ければ本実施の形態に限らない。例えば、フレームレートを重視する場合は、ゲートオン時間Ｔよりも短くしてもよい。また例えば、残留電荷をより確実に読み出すためには、ゲートオン時間Ｔよりも長くしてもよい。

　また、本実施の形態では、他のフレームよりもゲートオン時間を長くするのは、１フレームとしており、次フレームの撮影では、再びゲートオン時間を中画質モードではゲートオン時間ｔ１に戻し、また、低画質モードではゲートオン時間ｔ２に戻して撮影を行う。そのため、ステップＳ２２０に戻り、本処理を繰り返す。なお、ゲートオン時間を長くして撮影するフレーム数は１フレームに限らず、２フレーム以上としてもよい。

　一方、ステップＳ２２２でゲートオン時間を変更しないと判断した場合は、否定されてステップＳ２２６へ進む。ステップＳ２２６では、撮影を終了するか否か判断する。まだ全フレームの撮影が終了していない場合は、否定されてステップＳ２２０に戻り、本処理を繰り返す。一方、全フレームの撮影が終了した場合や、撮影を指示された一連の動画の撮影が終了した場合等は、肯定されて本処理を終了する。

　なお、図１６にフローチャートを示した、基本的なゲートオン時間の制御処理では、動画の種類（モード）に応じたゲートオン時間やゲートオン時間の変更頻度により動画の撮影を行っていたがこれに限らない。以下には、その他の制御処理の例について説明する。

　まず、上記に加えて、温度検出部１５４から取得した温度に応じたゲートオン時間やゲートオン時間の変更頻度により動画の撮影を行う場合について説明する。図２０には、当該制御処理のフローチャートの一例を示す。なお、図２０では、図１６に示した基本的な制御処理と略同様のステップについては、同一のステップ番号を記してここでは説明を省略し、異なる処理について説明する。

　上述の第１の実施の形態において、図１３には、温度、ＴＦＴ９８をオンするための電流（ゲートオン電流）、及びリーク電流の関係を示す。図１３に示すように、温度が高いほど、ゲートオン電流は大きくなる。ゲートオン電流が大きいと、電荷を読み出しやすくなる。そのため、電子カセッテ２０では、温度が高いほど、ゲートオン時間を短くすることができる。なお、このようにゲートオン時間を短くした方が暗電荷の吐き出し分を抑制することができるため好ましい。図１４には、ゲートオン電流の概略図を示す。ゲートオン電流は、図１４に示すような減衰カーブを示す。減衰の遅い成分は、浅いトラップから読み出された電荷であるので暗電荷の寄与が大きいと考えられる。そのため、電子カセッテ２０では、ゲートオン時間を短くすることにより、減衰分をカットすることができ、暗電荷成分の寄与を少なくすることができる。

　そのため、図２０に示した制御処理では、放射線検出器２６の温度として、温度検出部１５４から取得した温度に応じたゲートオン時間及びゲートオン時間の変更頻度で撮影を行うように制御している。なお、各モード毎に、温度と、ゲートオン時間及び変更頻度との関係は予め記憶部１５０に記憶させておく。

　図２０に示した制御処理では、ステップＳ２００で動画であると判断（肯定）されてステップＳ２０６へ進む前にステップＳ２０５を設けた。ステップＳ２０５では、温度検出部１５４から、検出した温度を取得する。さらに、本制御処理では、中画質モードの場合のステップＳ２１１及びステップＳ２１３を、図１６に示したステップＳ２１０及びステップＳ２１２に替わって設けた。ステップＳ２１１では、取得した温度に応じたゲートオン時間を取得する。さらに次のステップＳ２１３では、取得した温度に応じたゲートオン時間の変更頻度を取得する。また、同様に、本制御処理では、低画質モードの場合のステップＳ２１５及びステップＳ２１７を、図１６に示したステップＳ２１４及びステップＳ２１６に替わって設けた。ステップＳ２１５では、取得した温度に応じたゲートオン時間を取得する。さらに次のステップＳ２１７では、取得した温度に応じたゲートオン時間の変更頻度を取得する。本実施の形態では、いずれのモードにおいても、温度が高いほどゲートオン時間を短くし、変更頻度を少なくするようにしている。なお、本実施の形態に限らず、例えば温度が高いほどゲートオン時間は短くするが、変更頻度は温度にかかわらず同一としてもよい。また例えば、温度にかかわらずゲートオン時間は同一とし、変更頻度は温度が高くなるほど少なくするようにしてもよい。

　図２０に示した制御処理のように、電子カセッテ２０では、放射線検出器２６の温度に応じたゲートオン時間及び変更頻度により動画撮影を行うことにより、より高フレームレートとすることができると共に、画質を向上させることができる。

　次に、被検者３０や撮影部位の動きに応じてゲートオン時間を他フレームよりも長くする変更を行う場合の制御処理について説明する。図２１には、当該制御処理のフローチャートの一例を示す。なお、図２１においても図１６に示した基本的な制御処理と略同様のステップについては、同一のステップ番号を記してここでは説明を省略し、異なる処理について説明する。

　図２１に示した制御処理では、動き量検出部１５２で検出した被検者３０や撮影部位の動き量が少ない場合に、ゲートオン時間を他フレームよりも長くするように変更している。例えば、被検者３０のポジショニング中では、被検者３０の動きが止まった場合等、一般的に動き量が少ない場合は、フレームレートを低下させてもよい。そのため、本実施の形態では、閾値を予め定めておき、動き量検出部１５２で検出した動き量を当該閾値と比較し、動き量が閾値以下の場合は、ゲートオン時間を長くするように変更する。なお、当該閾値は予め記憶部１５０に記憶させておく。

　図２１に示した制御処理では、ステップＳ２２０からステップＳ２２２へ進む前にステップＳ２２１を設けた。ステップＳ２２１では、動き量検出部１５２から、動き量を取得し、閾値と比較する。次のステップＳ２２２では、動き量が閾値以下の場合は、ゲートオン時間を変更すると判断する。

　図２１に示した制御処理のように、電子カセッテ２０では、被検者３０や撮影部位の動き量が少ない場合にゲートオン時間を他フレームよりも長くすることにより、さらに適切なタイミングで残留電荷を読み出して排出させることができる。

　次に、ゲートオン時間に加えて、さらにゲート電圧を制御して撮影を行う場合の制御処理について説明する。図２２には、当該制御処理のフローチャートの一例を示す。なお、図２２においても図１６に示した基本的な制御処理と略同様のステップについては、同一のステップ番号を記してここでは説明を省略し、異なる処理について説明する。

　電子カセッテ２０では、ゲートオン電圧が大きいほど、電荷を読み出しやすくなり、残留電荷が少なくなる。そのため、図２２に示した制御処理では、ゲートオン時間を短くした場合は、ゲート電圧を大きくして、電荷を読み出しやすくしている。なお、各モード毎のゲートオン電圧は、予め記憶部１５０に記憶させておく。

　図２２に示した制御処理では、上述した図１６のステップＳ２０４に替わるステップＳ２０５に示すように、静止画撮影の場合は、ゲートオン電圧Ｖを、ゲートオン時間Ｔの期間、順次ＴＦＴ９８に印加して電荷を読み出す。

　一方、動画撮影の場合は、高画質モードでは、ステップＳ２０７を設けて、ゲートオン電圧ｖ０を取得する。なお、本実施の形態では、ゲートオン電圧ｖ０＝ゲートオン電圧Ｖ

としている。また、中画質モードでは、ステップＳ２０９を設けて、ゲートオン電圧ｖ１を取得する。中画質モードでは、上述したように電荷を読み出しやすくするため、ゲートオン電圧ｖ１＞ゲートオン電圧ｖ０としている。また、低画質モードでは、ステップＳ２１３を設けて、ゲートオン電圧ｖ２を取得する。低画質モードでは、さらに電荷を読み出しやすくするため、ゲートオン電圧ｖ２＞ゲートオン電圧ｖ１としている。

　さらに上述した図１６のステップＳ２２０に替わるステップＳ２１９に示すように、取得したゲートオン電圧及びゲートオン時間により順次ＴＦＴ９８にゲートオン電圧を印加して電荷を読み出す。

　図２２に示した制御処理のように、電子カセッテ２０では、ゲートオン時間が短くなるのに応じてゲートオン電圧を大きくすることにより、電荷が読み出しやすくなるため、より残留電荷を抑制することができるようになる。

　以上、説明したように本実施の形態の電子カセッテ２０では、動画撮影を行う場合は、動画のモード（動画の種類や撮影条件に応じて分類されたモード）に応じて、静止画撮影よりも各画素１００のＴＦＴ９８のゲートオン時間を短くするとともに、予め定められた変更頻度で、短くしたゲートオン時間を長く（静止画撮影時と同様）としている。

　具体的には、画質を重視する高画質モードの場合は、静止画撮影と同じゲートオン時間ｔ０としている。中画質モードの場合は、ゲートオン時間ｔ１（ｔ０＞ｔ１）としている。高フレームレートを重視する低画質モードの場合は、ゲートオン時間ｔ２（ｔ１＞ｔ２）としている。このようにゲートオン時間を短くすることにより、動画撮影の場合は、高フレームレート化することができる。

　また、電子カセッテ２０では、各モード毎に定められた変更頻度に基づいて、短くしたゲートオン時間を長くして撮影を行うようにしているため、ゲートオン時間を短くしたことにより発生した残留電荷を読み出して排出することができる。

　従って、本実施の形態の電子カセッテ２０では、動画撮影時のフレームレートを向上させると共に、残留電荷を抑制することができる。

　なお、本実施の形態では、ゲートオン時間を短くする場合について説明したが、ゲートオフ時間についてもゲートオン時間に応じて短くするように制御してもよい。

　さらに、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、カセッテ制御部１３０が、上述の各実施の形態で説明した制御処理を行うように機能していたがこれに限らない。ず例えば、放射線画像処理装置１４やコンソール１６が上述の制御処理を行って、カセッテ制御部１３０を介してゲート線ドライバ１３２に指示を出力するようにしてもよい。

　また、画素１００の形状は、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態に限定されない。例えば、本実施の形態では、矩形画素１００を図４に示したが画素１００の形状は、矩形状に限らずその他の形状でもよい。また、画素１００の配置も本実施の形態に限定されない。例えば、画素１００が行列状に配置される形態として、図４に示したように、矩形状に規則性を有して配置された場合を示したが、画素１００が２次元状に規則性を有して配置される形態であれば限定されない。

　また、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、画素１００の蓄積容量９６から電荷を読み出すＴＦＴ９８として、図８、図１０、及び図１７～図１９に示すように、プラスのゲートオン電圧が印加されるとゲートがオン状態になるＴＦＴを用いているが、これに限らない。例えば、マイナスのゲートオン電圧が印加されるとゲートがオン状態になるＴＦＴを用いるように構成してもよい。なお、ゲートオン電圧が「大きい」及び「小さい」とは、各々電圧の振幅が「大きい」及び「小さい」ことをいい、電圧値の絶対値が「大きい」及び「小さい」ことをいう。

　また、ゲート線１３６及び信号線１３８の配置は、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態とは逆に、信号線１３８が行方向、ゲート線１３６が列方向に配置される形態としてもよい。

　その他、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明した放射線画像撮影システム１０、電子カセッテ２０、及び放射線検出器２６等の構成、及び制御処理等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。例えば、第１の実施の形態において図７、図１１、及び図１２に示した制御処理を組み合わせて用いてもよいことはいうまでもない。また例えば、第２の実施の形態において図１６、図２０、図２１、及び図２２に示した制御処理を組み合わせて用いてもよいことはいうまでもない。

　さらに例えば、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせて用いてもよいことはいうまでもない。

　また、上記本実施の形態で説明した放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。

　日本出願２０１２－０３９３６９及び日本出願２０１２－０４４１１７の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。

　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

１０　放射線画像撮影システム
２０　電子カセッテ
２６　放射線検出器
９８、１２８　ＴＦＴ
１００　画素
１３０　カセッテ制御部
１５０　記憶部
１５２　動き量検出部
１５４　温度検出部
１５５　線量検出部
１５６　通信制御部
ＳＷ１　電荷リセット用のスイッチ

Claims

　照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、前記センサ部で発生した電荷を蓄積する蓄積容量、及び前記センサ部により発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素がマトリックス状に設けられ、前記放射線により示される放射線画像を検出する放射線検出器と、
　前記放射線検出器を用いて動画撮影を行う場合は、前記蓄積容量に蓄積される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする第１制御を行う制御手段と、
　を備えた放射線画像撮影装置。
　前記放射線検出器に照射される放射線の線量が多いほど、前記所定の割合が小さい、請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
　動画の撮影中に前記放射線検出器に照射される放射線の線量の変化量が閾値よりも減少した際には、前記所定の割合を小さくする、請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
　前記放射線検出器に照射される放射線の線量を検出する線量検出手段を備え、前記制御手段は、前記線量検出手段で検出された線量に基づいて、前記所定の割合で電荷を残留させて読み出す制御をする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
　前記放射線検出器の放射線が照射される領域の所定領域毎に前記線量検出手段を備え、前記制御手段は、前記所定領域毎に前記線量検出手段で検出された線量に基づいて、前記所定の割合で電荷を残留させて読み出す制御をする、請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
　動画撮影において前記放射線検出器に照射される放射線の線量に関する情報を受け付ける受付手段を備え、前記制御手段は、前記受付手段で受け付けた線量に関する情報に基づいて、前記所定の割合で電荷を残留させて読み出す制御をする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
　前記放射線検出器の各画素に対応して設けられ、前記電荷を積分するための積分コンデンサの電荷をリセットするリセット手段が設けられると共に、対応する画素から前記スイッチング素子によって読み出された電荷による電気信号を予め定めた増幅率で増幅する増幅手段を備え、前記制御手段は、前記第１制御、前記蓄積容量に蓄積される電荷量に替えて前記積分コンデンサに積分される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする第２制御、及び前記蓄積容量に蓄積される電荷量及び前記積分コンデンサに積分される電荷量の両電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする第３制御のいずれかを行う前記請求項１から前記請求項６のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
　前記制御手段は、前記放射線検出器に照射された放射線の線量が動画撮影用の線量として予め定められた動画撮影用線量の条件を満たす場合は、前記所定の割合で電荷を残留させて読み出す制御をする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
　前記制御手段は、前記放射線検出器の温度が高くなるほど、前記蓄積手段からの読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする制御をする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
　放射線照射装置と、
　前記放射線照射装置から照射された放射線を検出する前記請求項１から前記請求項９のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置と、
　を備えた放射線画像撮影システム。
　照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、前記センサ部で発生した電荷を蓄積する蓄積容量、及び前記センサ部により発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素がマトリックス状に設けられ、前記放射線により示される放射線画像を検出する放射線検出器を用いて動画撮影を行う工程と、
　前記蓄積容量に蓄積される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させて読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする制御をする工程と、
　を備えた放射線画像撮影装置の制御方法。
　照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、前記センサ部で発生した電荷を蓄積する蓄積容量、及び前記センサ部により発生された電荷を読み出すためのスイッチング素子を含んで構成された複数の画素がマトリックス状に設けられ、前記放射線により示される放射線画像を検出する放射線検出器を用いて動画撮影を行う場合は、前記蓄積容量に蓄積される電荷量に対して静止画撮影を行う場合に比べて多い所定の割合で電荷を残留させてするように読み出すことにより、電荷の読み出し時間を静止画撮影に比べて短くする制御をする制御手段と、を備えた放射線画像撮影装置の前記制御手段として、コンピュータを機能させるための、放射線画像撮影装置の制御プログラム。