WO2015005259A1 - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム - Google Patents

放射線撮像装置及び放射線撮像システム Download PDF

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WO2015005259A1
WO2015005259A1 PCT/JP2014/068014 JP2014068014W WO2015005259A1 WO 2015005259 A1 WO2015005259 A1 WO 2015005259A1 JP 2014068014 W JP2014068014 W JP 2014068014W WO 2015005259 A1 WO2015005259 A1 WO 2015005259A1
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radiation
reading operation
signal
rows
row
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PCT/JP2014/068014
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓哉 笠
登志男 亀島
八木　朋之
竹中　克郎
英之 岡田
翔 佐藤
貴司 岩下
恵梨子 佐藤
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71—Circuitry for evaluating the brightness variation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/30—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from X-rays

Definitions

  • the present invention relates to a radiation imaging apparatus and a radiation imaging system that are preferably used for still image shooting such as general shooting in medical diagnosis and moving image shooting such as fluoroscopic shooting.
  • FPD Planar detector
  • This radiation imaging apparatus using an FPD converts a radiation such as a radiation transmitted through a subject such as a patient into an analog electric signal by the FPD, and converts the analog electric signal into an analog-digital signal to obtain a digital image signal. It is a device that can. FPDs used in this radiation imaging apparatus are roughly classified into direct conversion type and indirect conversion type.
  • the direct conversion type radiation imaging apparatus is an apparatus having an FPD in which a plurality of pixels including a conversion element using a semiconductor material capable of directly converting a radiation such as a-Se into a charge is two-dimensionally arranged.
  • An indirect conversion type radiation imaging apparatus includes a wavelength converter such as a phosphor capable of converting radiation into light, and a photoelectric conversion element using a semiconductor material such as a-Si capable of converting light into electric charge.
  • a device having an FPD in which a plurality of pixels including elements are two-dimensionally arranged.
  • a radiation imaging apparatus having such an FPD is used as a digital imaging apparatus for still image shooting such as general shooting or moving image shooting such as fluoroscopic shooting.
  • the radiation imaging apparatus performs imaging while synchronizing with the radiation generating apparatus.
  • a synchronization method there are a method of electrically connecting a radiation generator and a radiation imaging device, and a means for detecting and synchronizing the radiation emitted from the radiation generator.
  • the service person since the service person connects the radiation generating apparatus and the radiation imaging apparatus with a cable, it takes time for connection work, and the radiation generating apparatus and the radiation imaging apparatus must be fixed and used as a set.
  • a method is known in which a radiation detector is provided inside or outside the radiation imaging apparatus, or detection is performed by the radiation imaging apparatus itself. In this case, there is an advantage that the radiation imaging apparatus can be carried and used in combination with various radiation generating apparatuses without the need for connection work.
  • FPD Fluorescence Desorption Detection
  • Patent Document 1 uses the following method.
  • the reset process of each conversion element is repeatedly performed while sequentially switching the scanning lines, and the start of radiation irradiation is detected based on the value of the current value detected by the current detection unit that detects the current flowing through the bias line.
  • Patent Document 2 uses a method of detecting when radiation is incident using an output signal.
  • the idle reading operation is repeated while waiting for radiation, the radiation is detected by the current flowing in the bias line, and the idle reading operation is stopped when the radiation is detected.
  • the current flowing through the bias line becomes very small, so the detection of radiation is delayed or cannot be detected, On the other hand, there are cases where radiation is wasted.
  • Patent Document 2 it is necessary to always read out a signal through a circuit such as an amplifier.
  • the signal-to-noise ratio of the signal used for detection is better than that of the detection method using bias current in Patent Document 1, and detection is possible even with weak radiation.
  • the amplifier since the amplifier is always operated, power consumption increases. There is a problem.
  • An object of the present invention is to provide a radiation imaging apparatus and a radiation imaging system capable of detecting radiation even with radiation having low irradiation intensity and suppressing increase in power consumption.
  • the radiation imaging apparatus includes a plurality of conversion elements arranged in a matrix and converting radiation into charges, and a plurality of signals based on the charges of the plurality of conversion elements respectively output to a plurality of signal lines in units of rows. Detecting the start of radiation exposure based on a switch element, a bias wiring for supplying a bias voltage to the plurality of conversion elements, a readout circuit for reading out signals of the plurality of signal lines, and a current flowing in the bias wiring And a signal detector for detecting the start of radiation exposure based on a signal read by the readout circuit.
  • Detecting sensitivity can be increased, the start of radiation exposure can be detected quickly, wasteful exposure due to detection delay can be reduced, and image artifacts can be reduced. In addition, an increase in power consumption can be suppressed while increasing detection sensitivity.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a radiation imaging apparatus according to a first embodiment. It is a figure which shows operation
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a radiation imaging system according to the first embodiment of the present invention.
  • the radiation imaging system includes a radiation imaging apparatus 100, a computer 111, a radiation control apparatus 112, a radiation generation apparatus 113, a display apparatus 116, a control console 117, and a wireless communication unit 118.
  • the imaging apparatus 100 outputs, as image data, a detection unit 101 having a plurality of pixels that convert radiation or light into an electrical signal, a drive circuit 102 that drives the detection unit 101, and an electrical signal from the driven detection unit 101.
  • a flat detector 104 having a readout circuit 103.
  • the imaging apparatus 100 further includes a signal processing unit 105 that processes and outputs image data from the flat detector 104, and a control unit 106 that controls the operation of the flat detector 104 by supplying a control signal to each component.
  • the power supply unit 107 supplies a bias to each component.
  • the signal processing unit 105 receives a control signal from the computer 111 described later by the wireless communication unit 118 and provides the control unit 106 with the control signal. In response to the control signal from the computer 111, the control unit 106 controls at least one of the drive circuit 102, the readout circuit 103, the signal processing unit 105, and the power supply unit 107.
  • the power supply unit 107 includes a power supply circuit such as a regulator that receives a voltage from an external power supply (not shown) or a built-in battery and supplies a voltage necessary for the detection unit 101, the drive circuit 102, and the readout circuit 103.
  • the power supply unit 107 supplies a bias voltage to the conversion element of the detection unit 101 via the bias current detection unit 108.
  • the imaging apparatus 100 further includes a bias current detection unit 108, a calculation unit 109, a communication detection unit 110, and a wireless communication unit 118.
  • the bias current detection unit 108 detects a current flowing through the bias wiring of the detection unit 101.
  • the calculation unit 109 performs various calculations by inputting the current or voltage detected by the bias current detection unit 108, and transmits a detection signal to the control unit 106.
  • the signal detection unit 110 is a circuit that detects whether radiation has been exposed based on the signal read by the reading circuit 103.
  • the signal detection unit 110 has a frame memory 119 and can temporarily store the read pixel values.
  • the signal detection unit 110 performs various calculations using these, and transmits a detection signal to the control unit 106.
  • the computer 111 transmits a control signal for determining the state of the imaging apparatus 100 and performs image processing for correcting, storing, and displaying image data from the imaging apparatus 100. In addition, the computer 111 transmits a control signal for determining radiation irradiation conditions to the radiation control device 112 based on information from the control console 117.
  • the radiation generator 113 includes a radiation source 114 and an irradiation field stop mechanism 115.
  • the radiation controller 112 controls the operation of irradiating radiation (for example, X-rays) from the radiation source 114 included in the radiation generator 113 and the operation of the irradiation field stop mechanism 115.
  • the irradiation field stop mechanism 115 has a function capable of changing a predetermined irradiation field that is a region where the detection unit 101 of the flat panel detector 104 is irradiated with radiation or light corresponding to the radiation.
  • the control console 117 inputs subject information and imaging conditions as parameters for various controls of the computer 111, and transmits them to the computer 111.
  • the display device 116 displays the image data processed by the computer 111.
  • the wireless communication unit 118 transmits and receives signals between the computer 111 and the control unit 106.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the photographing apparatus 100 of FIG.
  • the detection unit 101 has a plurality of pixels arranged in a matrix.
  • the pixel includes a plurality of conversion elements 201 that convert radiation into charges, and a plurality of switch elements 202 that output electric signals based on the charges of the conversion elements 201 to the plurality of signal lines Sig1 to Sign, respectively, in units of rows. .
  • an indirect type conversion element including a photoelectric conversion element that converts light into an electric charge and a wavelength conversion body that converts radiation into light in a wavelength band that can be sensed by the photoelectric conversion element on the radiation incident side
  • a direct type conversion element that directly converts radiation into electric charge is preferably used.
  • a photodiode that is a kind of photoelectric conversion element 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 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 (first 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 (second electrode) is supplied via a common bias wiring Vs. It is electrically connected to the unit 107.
  • the bias wiring Vs supplies the bias voltage from the power supply unit 107 to all the conversion elements 201.
  • the plurality of switch elements T11 to T1n in the first row have their control terminals electrically connected in common to the drive line G1 in the first row, and control the conduction state of the switch elements T11 to T1n from the drive circuit 102.
  • the drive signal to be applied is given in units of rows via the drive line G1.
  • the plurality of switch elements T21 to T2n in the second row have their control terminals electrically connected in common to the drive line G2 in the second row, and the conduction state of the switch elements T21 to T2n from the drive circuit 102 is controlled.
  • the drive signal to be applied is given in units of rows via the drive line G2.
  • the plurality of switch elements Tm1 to Tmn in the m-th row have their control terminals electrically connected in common to the drive line Gm in the m-th row, and control the conduction state of the switch elements Tm1 to Tmn from the drive circuit 102.
  • the drive signal to be applied is given in units of rows via the drive line Gm.
  • the drive circuit 102 outputs a drive signal having a conduction voltage for turning on the switch elements T11 to Tmn and a non-conduction voltage for turning off the switch elements T11 to Tmn in accordance with the control signal input from the control unit 106. Output to ⁇ Gm.
  • the drive circuit 102 controls the conduction state and the non-conduction state of the switch elements T11 to Tmn, and drives the detection unit 101.
  • the other main terminals of the plurality of switch elements T11 to Tm1 in the first column are electrically connected to the signal line Sig1 in the first column. While the switch elements T11 to Tm1 are in the conductive state, an electrical signal corresponding to the charges of the conversion elements S11 to Sm1 is output to the readout circuit 103 via the signal line Sig1.
  • the other main terminals of the plurality of switch elements T12 to Tm2 in the second column are electrically connected to the signal line Sig2 in the second column. While the switch elements T12 to Tm2 are in the conductive state, an electrical signal corresponding to the charges of the conversion elements S12 to Sm2 is output to the readout circuit 103 via the signal line Sig2.
  • the other main terminals of the plurality of switch elements T1n to Tmn in the n-th column are electrically connected to the signal line Sign in the n-th column. While the switch elements T1n to Tmn are in a conductive state, an electrical signal corresponding to the charges of the conversion elements S1n to Smn is output to the readout circuit 103 via the signal line Sign.
  • a plurality of signal lines Sig1 to Sign arranged in the column direction output electric signals output from a plurality of pixels to the readout circuit 103 in parallel.
  • the read circuit 103 reads signals from the plurality of signal lines Sig1 to Sign.
  • the readout circuit 103 is provided with an amplification circuit 210 that amplifies the electrical signal output in parallel from the detection unit 101 for each of the signal lines Sig1 to Sign.
  • Each amplifier circuit 210 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 211 that amplifies and outputs the read electrical signal, an integrating capacitor 212, and a reset switch 123. The integrating amplifier 203 can change the amplification factor by changing the value of the integrating capacitor 212.
  • the inverting input terminal of the operational amplifier 211 receives the electric signals of the signal lines Sig1 to Sign, the normal rotation input terminal receives the reference potential Vref, and the output terminal outputs an amplified electric signal.
  • the integration capacitor 212 is disposed between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 211.
  • the sample hold circuit 205 is provided corresponding to each amplifier circuit 210 and includes a sampling switch 214 and a sampling capacitor 215. Further, the readout circuit 103 sequentially outputs the electrical signals read in parallel from the respective amplification circuits 210 and outputs them as serial signal image signals, and a buffer amplifier 208 that converts the impedance of the image signals and outputs them.
  • An image signal Vout that is an analog electric signal output from the buffer amplifier 208 is converted into digital image data by an analog / digital (A / D) converter 209 and output to the signal detection unit 110 and the signal processing unit 105. .
  • the image data processed by the signal processing unit 105 is output to the computer 111.
  • FIG. 3 is a time chart showing the operation of the imaging apparatus 100.
  • the imaging apparatus 100 performs an exposure standby operation in a standby period before radiation exposure. Thereafter, radiation exposure is started at time t2, and when the imaging apparatus 100 detects radiation exposure at time t3 immediately after that, the imaging apparatus 100 shifts to an imaging operation, and imaging operation is performed during a period until time t6. To finish one shooting.
  • the details of the exposure standby operation, radiation detection operation, and imaging operation will be described in detail below.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an exposure standby operation during a standby period before radiation exposure of the imaging apparatus 100.
  • the exposure standby operation from time t1 to t2 is a reset operation for resetting the dark current component accumulated in the conversion element 201 (“empty reading operation”) and a signal from the pixel is preliminarily read for radiation detection. Operation (“pre-book reading operation”)). During the standby period before the radiation exposure from time t1 to t2, these two operations are alternately repeated.
  • the drive circuit 102 sequentially applies a conduction voltage to the gates of the switch elements (TFTs) 202 in units of rows, and switches the units in units of rows.
  • the elements 202 are sequentially turned on.
  • the idle reading operation performs an operation of discharging (discarding) the charges of the dark current component accumulated in the conversion element 201 to the signal lines Sig1 to Sign.
  • the switch 123 of the integrating amplifier 203 of the reading circuit 103 is closed, and reading is not performed.
  • FIG. 4 shows that conduction voltages are sequentially applied to the drive lines G1 to Gm.
  • the power supply of the reading circuit 103 is off (non-operating state), and the reading circuit 103 is in a low power consumption state.
  • the pre-book reading operation is performed after the idle reading operation for all the rows is performed.
  • the power supply of the reading circuit 103 is turned on (operating state), and a conduction voltage is sequentially applied to the drive lines G1, G4, G7, etc. of all or a part of the selected rows, and the switch element 202 is turned on.
  • the conduction state is set, and the charge stored in the conversion element 201 is read.
  • the readout operation is the same as the readout operation after radiation detection described later, and outputs a signal as digital data.
  • the ON time of the switch element 202 in the pre-main reading operation is preferably shorter than that in the reading operation after radiation detection.
  • the pre-main reading operation is an operation for preliminarily reading out signals from the pixels for radiation detection as described above, and thus it is not necessary to read out the charges of the pixels in all rows.
  • the switch elements 202 in some rows are turned on.
  • the power supply of the reading circuit 103 is on, and the power consumption of the reading circuit 103 is high. Therefore, the number of rows from which charges are read in the pre-reading operation is limited to selected rows every several rows, and the driving time of the reading circuit 103 is shortened, thereby suppressing an increase in power consumption. Note that in order to detect radiation with the charges read in the pre-main reading operation, it is an essential condition that the selected row is irradiated with radiation.
  • the optimum ratio of the lines for performing the pre-book reading operation is about 1 line in 20 lines to 200 lines. With this ratio, the pre-main reading operation is performed in rows of several centimeters in the imaging apparatus 100, and it is possible to cope with a case where the radiation irradiation area is narrow.
  • the ratio is about 1 to 20 lines to 200 lines, the power consumption during the exposure standby operation is only a few percent increase compared to the case where the idle reading operation is always performed during the exposure standby operation. , Increase in power consumption can be suppressed.
  • the drive lines G1, G4, G7, etc. are arbitrarily selected.
  • the pre-reading operation for one frame is performed by applying a conduction voltage. This operation is repeated during the radiation exposure standby operation period.
  • the bias current detector 108 detects the current of the bias wiring Vs mainly during the idle reading operation during the exposure standby operation.
  • the bias current detection unit 108 may be configured to detect a current value, or may be configured to convert a current into a voltage. Further, in order to reduce various noises generated in the current of the bias wiring Vs, an analog filter such as a low-pass filter or a band-pass filter can be configured. Then, the bias current detection unit 108 outputs a current signal of the bias wiring Vs to the calculation unit 109.
  • the calculation unit 109 performs calculation processing on the current signal of the bias wiring Vs.
  • the arithmetic processing is performed using a method such as taking a difference from the current signal of the bias wiring Vs one frame before, and then starting radiation exposure in comparison with a preset first threshold value. to decide. That is, the calculation unit 109 detects the start of radiation exposure based on the current flowing through the bias wiring Vs. When the calculation unit 109 determines that radiation irradiation has started, the calculation unit 109 outputs an exposure start detection signal to the control unit 106.
  • the signal detection unit 110 detects the start of radiation exposure based on a signal read out by the pre-main reading operation during the pre-main reading operation during the exposure standby operation. When the radiation exposure has not started, the charge accumulated by the dark current is read in the pre-reading. When radiation exposure has been started, in addition to the charge due to the dark current in the pre-reading, the charge generated by the radiation irradiation is read out.
  • the signal detection unit 110 has a frame memory 119 and can accumulate information on the amount of charge read by pre-main reading one frame before. The signal detection unit 110 performs a process of calculating a difference between the charge amount read by the pre-main reading of the previous frame and the charge amount read by the pre-main reading of the current frame, and sets the result value in advance.
  • the second threshold value is compared, and when the signal exceeds the threshold value, the start of radiation exposure is determined. That is, the signal detection unit 110 detects the start of radiation exposure based on the signal read by the reading circuit 103. As a result, the influence of the fluctuation of the dark current charge can be removed, and the start of radiation exposure can be determined more reliably.
  • the signal detection unit 110 may sequentially add the values of the difference processing results for each row and compare the added value with a threshold value to determine the start of radiation exposure. Then, when the signal detection unit 110 detects the start of radiation exposure, the signal detection unit 110 outputs an exposure start detection signal to the control unit 106.
  • the data stored in the frame memory 119 can also be used for image correction when detection by the signal detection unit 110 is delayed.
  • the control unit 106 immediately shifts the operation of the radiation imaging apparatus 100 from the exposure standby operation to the accumulation operation.
  • FIG. 4 radiation exposure is started from time t2 when the imaging apparatus 100 is in the idle reading operation, and the start of radiation exposure is detected by pre-reading of the row of the drive line G4 (time t3), and imaging is performed immediately thereafter. It shows that the operation of the apparatus 100 shifts to the accumulation operation.
  • the Vs current detection method is a method of detecting the start of radiation exposure using the current of the bias wiring Vs performed by the bias current detection unit 108 and the calculation unit 109.
  • the readout detection method is a method of detecting the start of radiation exposure using the electric charge read out by pre-main reading performed by the signal detection unit 110. The difference between the Vs current detection method and the read detection method and the role in this embodiment will be described in detail.
  • the principle of the Vs current detection method will be described.
  • the imaging device 100 is irradiated with radiation, electron-hole pairs of the pixel conversion element 201 are generated and accumulated. Thereafter, when the pixel switch element 202 is turned on by an idle reading operation, a pre-main reading operation, or the like, a current flows through the bias wiring Vs in accordance with the amount of generated electron-hole pairs. In the Vs current detection method, this current is used to detect the start of radiation exposure.
  • the advantage of the Vs current detection method is that it is not necessary to drive the readout circuit 103 for radiation detection, so that the power consumption can be suppressed. There is a point that can be detected immediately after the start of irradiation. However, since the Vs current detection method does not use a special amplifier or circuit for current detection, it is easily affected by external noise, and the signal-to-noise ratio of the signal used for detection is not so high. Therefore, there is a possibility that detection cannot be performed or detection may be delayed when weak radiation is irradiated.
  • the readout detection method is a method in which the charge accumulated in the pixel is read out via the readout circuit 103 and the start of radiation irradiation is detected, and it is determined from the amount of the readout charge whether radiation exposure has started.
  • the reading detection method since the charge is read out through the reading circuit 103 in which noise countermeasures are sufficiently taken for reading out the charge, the SN ratio of the signal used for detection is high. Therefore, the readout detection method can detect even weak radiation that could not be detected by the Vs current detection method.
  • the disadvantage is that the power consumption increases because the readout circuit 103 needs to be driven at the time of readout.
  • the respective drawbacks can be compensated, and compared with the case where one of them is used alone, the detection sensitivity can be increased, rapid detection can be performed, and the increase in power consumption can be suppressed. it can.
  • FIG. 5 is a timing chart of the shooting operation of the imaging apparatus 100.
  • the imaging device 100 starts the first imaging operation.
  • the imaging apparatus 100 performs an accumulation operation and a charge readout operation (“main reading operation”) in the imaging operation.
  • main reading operation a charge readout operation
  • a non-conduction voltage is applied to the drive lines G1 to Gm, all the switch elements 202 are made non-conductive, and the conversion element 201 is performed in a period corresponding to the irradiation of radiation in order to generate and accumulate charges. It is.
  • the accumulation operation is a time sufficiently longer than a preset radiation exposure time.
  • the main reading operation is performed after the accumulation operation and after the radiation exposure is completed.
  • the main reading operation is an operation in which the switch elements 202 are sequentially turned on in units of rows, and the reading circuit 103 reads an image signal of one frame based on an electric signal corresponding to the electric charge generated by the accumulation operation.
  • a conduction voltage is applied to the drive line G1, and the switch elements T11 to T1n in the first row are turned on.
  • the charges accumulated in the pixels by radiation are input to the integrating amplifier 203, amplified and output, processed via the variable amplifier 204, the sample hold circuit 205, and the buffer amplifier 206 in the subsequent stage, and input to the multiplexer 207.
  • the multiplexer 207 sequentially outputs the electrical signals read out in parallel from each amplifier circuit 210 and outputs them as a serial signal.
  • the output signal is converted into digital data by the A / D converter 209 and output to the signal processing unit 105.
  • a conduction voltage is applied to the drive line G2, and the same operation is repeated. In this manner, scanning is sequentially performed from the drive line G1 to the drive Gm, the signal is read, an image is generated by the signal processing unit 105, and is output to the computer 111.
  • time t4 and time t5 After performing the same idle reading operation and pre-book reading operation as the exposure standby operation in FIG. 4 a plurality of times, Perform the same number of lines.
  • the same operation as this exposure standby operation is performed at least once, and the number of times is adjusted so that image artifacts do not occur at the line where the scanning drive of the exposure standby operation is stopped.
  • the period corresponding to the pre-main reading operation in the same operation as the exposure standby operation it is not necessary to turn on the power of the reading circuit 103 and read out the charge, and the power of the reading circuit 103 may be off.
  • the readout circuit 103 reads out one frame of dark current components by performing the same operation as the accumulation operation and the main reading operation from time t3 to t4 in a state in which no radiation is exposed. This is performed in order to remove the influence in the subsequent image processing because dark current is generated in the conversion element 201 in a state where radiation is not irradiated.
  • the same operation as the first shooting operation is performed. Thereafter, the dark current component can be removed by subtracting the image of the second shooting operation from the image of the first shooting operation.
  • a detection method using the current of the bias wiring Vs and a method of detecting from the read charge are combined, and during the exposure standby operation, the detection is performed.
  • the reading operation and the pre-book reading operation are alternately repeated.
  • the radiation imaging system according to the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described in FIGS. 1 and 2, and detailed description thereof is omitted.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in an exposure standby operation portion of the operation of the imaging apparatus 100.
  • the exposure standby operation includes a reset operation that resets the dark current component accumulated in the conversion element 201 (“empty reading operation”), and radiation detection. Therefore, it is configured by an operation for preliminarily reading a signal from the pixel (“pre-main reading operation”).
  • a conduction voltage is sequentially applied to the drive lines G1 to Gm, and after the idle reading operation of one frame is completed, the drive lines G1, G4, G7, etc. arbitrarily selected are sequentially selected.
  • a conducting voltage was applied to perform one frame pre-reading operation, and this operation was repeated thereafter.
  • an operation in such a case will be described.
  • FIG. 6 is a timing chart of the exposure standby operation in the second embodiment of the present invention.
  • the scanning period of the driving lines G1 and G2 performs the idle reading operation
  • the scanning period of the driving line G3 is Perform pre-book reading.
  • the idle reading operation is performed during the scanning period of the drive lines G4 and G5
  • the pre-main reading operation is performed during the scanning period of the driving line G6.
  • Scanning is performed line by line, pre-reading operation is performed for some lines, and idle reading operation is performed for other lines.
  • the idle reading operation and the pre-main reading operation are switched and repeated in units of the scanning period of one row.
  • the conduction time of the switch element 202 in the row performing the idle reading operation and the conduction time of the switch element 202 in the row performing the pre-main reading operation be the same.
  • the optimum ratio between the line that performs the idle reading operation and the line that performs the pre-book reading operation is desirably a ratio of about one pre-main reading operation per 10 to 200 lines of the idle reading operation. With this ratio, in the present embodiment, the pre-reading operation is performed in rows of every few centimeters in the imaging apparatus 100 as in the first embodiment, and the radiation irradiation region is determined. It is possible to cope even in a narrow case.
  • the ratio is about 1 to 10 lines to 200 lines, the power consumption during the exposure standby operation will only increase by a few percent compared to when the idle reading operation is always performed during the exposure standby operation. , Increase in power consumption can be suppressed.
  • movement in 2nd Embodiment it is the same as that of 1st Embodiment, and omits detailed description.
  • the radiation imaging system according to the third embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described in FIGS. 1 and 2, and detailed description thereof is omitted.
  • the difference between the present embodiment and the first embodiment is a portion related to the driving method of the pre-reading operation of the exposure standby operation in the operation of the imaging apparatus 100.
  • a conduction voltage is sequentially applied to the drive lines G1, G4, G7, etc. of the selected row in units of rows, and the drive lines G1, G4, The reading operation was performed by scanning G7 and the like.
  • the conduction voltage may be applied simultaneously to the drive lines in a plurality of rows so that the switch elements 202 in the plurality of rows are simultaneously turned on.
  • the third embodiment an operation in such a case will be described.
  • FIG. 7 is a timing chart of the exposure standby operation in the third embodiment.
  • a pre-main reading operation is performed on the selected row of the drive lines G1, G4, G7, and the like.
  • the conduction voltage is simultaneously applied to the plurality of drive lines G1, G4, G7, etc. in the selected row, the switch elements 202 in the plurality of rows are simultaneously turned on, and the charge in the selected row is read out. Do it at once.
  • the charges in the row to which the conduction voltage is simultaneously applied are added and read by the signal lines Sig1 to Sign.
  • the switching elements 202 in a plurality of rows are simultaneously turned on and read, dark current is also added and read. Therefore, if more rows are turned on at the same time, reading is performed by, for example, dark current charges.
  • the amplifier of the circuit 103 is saturated. Therefore, it is desirable that the optimal number of rows that make the switch element 202 conductive at one time in the pre-reading operation in this embodiment is about 20 to 200 rows.
  • this embodiment can cope with a case where the radiation irradiation area is narrow, suppresses an increase in power consumption, and suppresses saturation of the amplifier due to dark current. Can be avoided.
  • movement in 3rd Embodiment it is the same as 1st Embodiment, and omits detailed description.
  • the radiation imaging system according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described in FIGS. 1 and 2, and detailed description thereof is omitted.
  • the difference between the present embodiment and the first embodiment is a portion related to the exposure standby operation in the operation of the imaging apparatus 100.
  • the conducting voltage is applied to the driving lines G1 to Gm one row at a time in the order of the driving lines G1, G2, G3.
  • the idle reading operation is conducted only in the order of the drive lines G1, G3, G5... Gm-1, that is, the odd-numbered drive lines G1, G3, G5, etc. Apply voltage sequentially.
  • the idle read operation is next performed on the drive line G2 in the first row of the even number rows, and the drive lines G4, G6. Performs empty reading of even lines.
  • the operation returns to the first drive line G1 in the odd-numbered row again, and the idle reading operation is performed on the odd-numbered drive lines G1, G3, and G5.
  • interlace driving an operation in the case where idle reading is performed by such so-called interlace driving will be described.
  • the idle reading operation and the pre-book reading operation are performed in the exposure standby operation.
  • interlaced driving since interlaced driving is performed, the idle reading operation of the odd-numbered drive lines G1, G3, G5, etc. in FIG. 8A and the empty read-out operation of the even-numbered drive lines G2, G4, G6, etc. of FIG.
  • interlaced driving may be performed.
  • Pre-book reading operations such as G6 exist. Note that the pre-reading operation is performed by selecting some of the odd or even rows.
  • the radiation exposure standby operation is performed in the order of the first idle reading operation, the first pre-book reading operation, the second idle reading operation, and the second pre-book reading operation. These operations are repeatedly performed during the radiation exposure standby. .
  • the idle reading of the odd rows in FIG. 8A or the idle reading of the even rows in FIG. 8B is performed.
  • the first or second pre-book reading operation the odd-number row pre-book reading in FIG. 8C or the even-number pre-book reading in FIG. 8D is performed.
  • the exposure standby operation in the present embodiment is performed by combining these operations.
  • FIGS. 8A to 8C are timing charts of the idle reading operation and the pre-main reading operation during interlaced driving.
  • FIG. 8A is an odd row idle reading
  • FIG. 8B is an even row empty reading
  • FIG. 8C is an odd row pre-reading
  • FIG. 8D is an even row pre-reading timing chart. Is shown.
  • the first idle reading operation and the second idle reading operation must always perform different even or odd idle reading operations. Further, from the viewpoint of image correction, it is desirable that the first pre-book reading operation and the second pre-book reading operation also perform different even or odd pre-book reading operations. Then, the combinations are generally summarized into the following two types of operations (1) and (2).
  • (1) The same even or odd operation is performed in the first idle reading operation and the first pre-main reading operation.
  • the even-numbered row has an artifact associated with the idle reading stop.
  • correct data with no artifacts is read out in odd rows. That is, there is an advantage that image correction after reading is simplified because every other line in which artifacts occur.
  • the idle reading operation includes the first idle reading operation for performing the idle reading operation for the odd-numbered row or the even-numbered row and the second idle-reading operation for performing the idle reading operation for the even-numbered row or the odd-numbered row.
  • One of the first idle reading operation and the second idle reading operation performs the idle reading operation for the odd-numbered rows, and the other performs the idle reading operation for the even-numbered rows.
  • the pre book reading operation includes a first pre book reading operation and a second pre book reading operation. After the first idle reading operation, the first pre-book reading operation is performed, then the second idle reading operation is performed, and then the second pre-book reading operation is performed.
  • the row performed in the first pre-book reading operation is a row included in the row performed in the first idle reading operation
  • the row performed in the second pre-book reading operation is the second empty reading operation. This is a line included in
  • the row performed in the first pre-book reading operation is a row included in the row performed in the second empty book reading operation
  • the row performed in the second pre-book reading operation is the first empty reading operation. This is a line included in
  • the lines performed in the first pre-book reading operation and the second pre-book reading operation may be lines included in the line performed in the first idle reading operation.
  • the rows performed in the first pre-book reading operation and the second pre-main reading operation may be rows included in the row performed in the second idle reading operation.
  • a conduction voltage is simultaneously applied to the driving lines in a plurality of selected rows, and the charges in the selected rows are read at a time. Also good.
  • movement in 4th Embodiment it is the same as that of 1st Embodiment, and omits detailed description.
  • the radiation imaging system according to the fifth embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.
  • the difference of this embodiment from the first embodiment is a portion related to the readout circuit 103 in the imaging apparatus 100 shown in FIG. 2, and more specifically, a signal is sent to the multiplexer 207 in the readout circuit 103.
  • Use a type that can be added The operation of the imaging apparatus 100 when the multiplexer 207 of the type that can add these signals is used will be described.
  • the configuration of the imaging apparatus 100 is the same as that of the first embodiment described in FIG. 2, and detailed description thereof is omitted.
  • the type of multiplexer 207 that can add signals, it is possible to add the signals for each column output from the buffer amplifier 206 and output them to the buffer amplifier 208. Therefore, by using this signal addition function, during the pre-reading operation during the exposure standby operation, the signal for each column is added and output, thereby increasing the signal-to-noise ratio of the signal and detecting the start of radiation exposure. The accuracy can be further improved. In addition, the driving time of the reading circuit 103 can be shortened and power consumption can be further suppressed.
  • the read operation during the pre-book read operation in the fifth embodiment will be described in more detail.
  • a conduction voltage is applied to the drive line of the selected row, and the switch element 202 is turned on.
  • the charges accumulated in the pixels by radiation are input to the integrating amplifier 203, amplified and output, processed and amplified via the variable amplifier 204, the sample hold circuit 205, and the buffer amplifier 206, and input to the multiplexer 207.
  • the multiplexer 207 adds the signals of the conversion elements 201 in a plurality of columns in the pre-main reading operation.
  • Control of signal addition of the multiplexer 207 is performed by control of the control unit 106, and a mode in which signals are added and output and a mode in which signals are output as a multiplexer can be switched and used.
  • the signal input to the multiplexer 207 is added to the signal for each column input to the multiplexer 207 and is output to the buffer amplifier 208.
  • the A / D converter 209 converts this signal into digital data and outputs it to the signal detection unit 110.
  • the signal detection unit 110 calculates the input signal and determines the start of radiation irradiation.
  • a multiplexer capable of adding signals is used for the multiplexer 207, and by performing such an operation, signals for each column are added and output in the pre-reading operation during the exposure standby operation.
  • the signal-to-noise ratio of the signal can be increased, the detection accuracy of the start of radiation exposure can be further improved, the driving time of the readout circuit 103 can be shortened, and the power consumption can be further suppressed.
  • the idle reading operation, the radiation detection operation, and the imaging operation in the radiation standby operation in the fifth embodiment are the same as those in the first to fourth embodiments, and a detailed description thereof is omitted.

Landscapes

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Abstract

　照射強度が弱い放射線でも放射線の検知が可能でかつ消費電力の増大を抑制することができる放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供することを課題とする。　放射線撮像装置は、行列状に配列され、放射線を電荷に変換する複数の変換素子（２０１）と、前記複数の変換素子の電荷に基づく信号をそれぞれ複数の信号線に行単位で出力する複数のスイッチ素子（２０２）と、前記複数の変換素子にバイアス電圧を供給するバイアス配線（Ｖｓ）と、前記複数の信号線の信号を読み出すための読出回路（１０３）と、前記バイアス配線に流れる電流を基に放射線の曝射開始を検知する電流検知部（１０８）と、前記読出回路により読み出される信号を基に放射線の曝射開始を検知する信号検知部（１１０）とを有することを特徴とする。

Description

放射線撮像装置及び放射線撮像システム
　本発明は、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関する。
　近年、放射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型の検出器（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ＦＰＤを用いた放射線撮像装置は、患者などの被検体を透過した放射線などの放射線をＦＰＤでアナログ電気信号に変換し、そのアナログ電気信号をアナログデジタル変換してデジタル画像信号を取得するデジタル撮影が可能な装置である。この放射線撮像装置に用いられるＦＰＤとしては、直接変換型と間接変換型に大別される。直接変換型の放射線撮像装置は、ａ－Ｓｅなどの放射線を直接電荷に変換可能な半導体材料を用いた変換素子を含む画素が、二次元に複数配列されたＦＰＤを有する装置である。間接変換型の放射線撮像装置は、放射線を光に変換可能な蛍光体などの波長変換体と、光を電荷に変換可能なａ－Ｓｉなどの半導体材料を用いた光電変換素子と、を有する変換素子を含む画素が、二次元に複数配列されたＦＰＤを有する装置である。このようなＦＰＤを有する放射線撮像装置は、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。
　放射線撮像装置は、撮影をする際、放射線発生装置と同期を取りながら撮影を行う。同期方法としては、放射線発生装置と放射線撮像装置を電気的に接続する方法や放射線発生装置から照射された放射線を検知して同期を取る手段がある。前者の場合、サービスマンが放射線発生装置と放射線撮像装置をケーブルで接続するため、接続作業の工数が掛り、さらに放射線発生装置と放射線撮像装置をセットで固定して使用しなければならない。後者の場合、放射線の検出器を放射線撮像装置内外に設ける、もしくは放射線撮像装置自体で検知を行う方法が知られている。この場合、接続作業の工数が不要で放射線撮像装置を持ち運び、さまざまな放射線発生装置と組み合わせて使用できるメリットがある。
　通常、ＦＰＤは、変換素子とスイッチ素子で構成された画素が二次元に配列され、変換素子からの信号の読み出しや変換をリセットする場合は行単位で行われる。放射線が照射される前は、走査線を切り替えながらスイッチ素子を行単位でオン及びオフを繰り返し、変換素子のリセット処理を繰り返し行う（「空読み動作」）。空読み動作中に放射線が照射された場合、放射線の照射開始を直ちに検知し、空読み動作を停止させ、蓄積動作に移行する。蓄積動作終了後に、溜まった電荷を読み出す読み出し動作を行う（「本読み動作」）。放射線の照射開始を直ちに検出できない場合、空読み動作を継続してしまい、変換素子で発生した放射線信号をリセットしてしまうため、被験者に対し無駄に放射線を照射し、被ばく量を増加させてしまう場合がある。
　放射線を放射線撮像装置自体で検知する方法として、特許文献１では以下の手法が用いられている。走査線を順次切り替えながら各変換素子のリセット処理を繰り返し行うとともに、バイアス線に流れる電流を検知する電流検知手段で検出された電流値の値に基づいて放射線の照射開始を検知する。また、特許文献２では、出力信号を使用して、放射線が入射した時を検出する方法が用いられている。
特開２０１０－２６８１７１号公報 特開平９－１０７５０３号公報
　特許文献１では、放射線待機中に空読み動作を繰り返して行い、バイアス線に流れる電流によって放射線を検知し、放射線を検知したら空読み動作を停止させる。その場合、例えば放射線強度が弱く照射時間が長い放射線が曝射された場合に、バイアス線に流れる電流が微小なものとなるため、放射線の検知が遅れたり、検知できなかったりして、被験者に対して無駄に放射線を曝射してしまう場合がある。
　また、特許文献２では、アンプ等の回路を介して常に信号を読み出している必要がある。特許文献２では、特許文献１のバイアス電流による検知方法に比べて、検知に用いる信号のＳＮ比が良く、弱い放射線でも検知が可能だが、常にアンプを動作させているため、消費電力が大きくなるという課題がある。
　本発明の目的は、照射強度が弱い放射線でも放射線の検知が可能でかつ消費電力の増大を抑制することができる放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供することである。
　本発明の放射線撮像装置は、行列状に配列され、放射線を電荷に変換する複数の変換素子と、前記複数の変換素子の電荷に基づく信号をそれぞれ複数の信号線に行単位で出力する複数のスイッチ素子と、前記複数の変換素子にバイアス電圧を供給するバイアス配線と、前記複数の信号線の信号を読み出すための読出回路と、前記バイアス配線に流れる電流を基に放射線の曝射開始を検知する電流検知部と、前記読出回路により読み出される信号を基に放射線の曝射開始を検知する信号検知部とを有することを特徴とする。
　検知感度を高めることができ、素早く放射線の曝射開始を検知可能にするとともに、検知遅れに伴う無駄な曝射を低減し、画像のアーチファクトを低減することができる。また、検知感度を高めながら、消費電力の増大を抑制することができる。
第１の実施形態における放射線撮像システムのブロック図である。 第１の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。 第１の実施形態における撮像装置の動作を示す図である。 放射線曝射待機駆動のタイミングチャートである。 撮像装置の撮影動作のタイミングチャートである。 放射線曝射待機駆動のタイミングチャートである。 放射線曝射待機駆動のタイミングチャートである。 放射線曝射待機駆動時の駆動と各駆動のタイミングチャートである。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。放射線撮像システムは、放射線撮像装置１００、コンピュータ１１１、放射線制御装置１１２、放射線発生装置１１３、表示装置１１６、制御卓１１７及び無線通信部１１８を有する。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有する検出部１０１と、検出部１０１を駆動する駆動回路１０２と、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と、を有する平面検出器１０４を含む。撮像装置１００は更に、平面検出器１０４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平面検出器１０４の動作を制御する制御部１０６と、各構成要素に夫々バイアスを供給する電源部１０７を含む。信号処理部１０５は、後述するコンピュータ１１１から無線通信部１１８により制御信号を受けて制御部１０６に提供する。制御部１０６は、コンピュータ１１1からの制御信号を受けて、駆動回路１０２、読出回路１０３、信号処理部１０５、及び、電源部１０７のうちの少なくとも一つを制御する。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で必要な電圧を供給するレギュレータ等の電源回路を内包する。電源部１０７は、検出部１０１の変換素子に対して、バイアス電流検知部１０８を介してバイアス電圧を供給する。撮像装置１００は更に、バイアス電流検知部１０８、演算部１０９、通信検知部１１０、及び無線通信部１１８を有する。バイアス電流検知部１０８は、検出部１０１のバイアス配線に流れる電流を検知する。演算部１０９は、バイアス電流検知部１０８で検知された電流又は電圧を入力して各種演算を行い、制御部１０６に検知信号を送信する。信号検知部１１０は、読出回路１０３で読み出された信号を基に放射線が曝射されたかを検知する回路である。信号検知部１１０は、フレームメモリ１１９を有し、読み出した画素値を一時的に保存しておくことができる。信号検知部１１０は、これらを利用して各種演算を行い、制御部１０６に検知信号を送信する。コンピュータ１１１は、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する補正・保存・表示のための画像処理を行う。また、コンピュータ１１１は、制御卓１１７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１１２に送信する。
　放射線発生装置１１３は、放射線源１１４及び照射野絞り機構１１５を有する。放射線制御装置１１２は、放射線発生装置１１３に内包される放射線源１１４から放射線（例えばＸ線）を照射する動作や、照射野絞り機構１１５の動作の制御を行う。照射野絞り機構１１５は、平面検出器１０４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ている。制御卓１１７は、コンピュータ１１１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像条件の入力を行い、コンピュータ１１１に送信する。表示装置１１６は、コンピュータ１１１で画像処理された画像データを表示する。無線通信部１１８は、コンピュータ１１１と制御部１０６間の信号の送受信を行う。
　図２は、図１の撮影装置１００の構成例を示す回路図である。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おり、詳細な説明は省略する。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、放射線を電荷に変換する複数の変換素子２０１と、複数の変換素子２０１の電荷に基づく電気信号をそれぞれ複数の信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎに行単位で出力する複数のスイッチ素子２０２とを有する。変換素子２０１としては、光を電荷に変換する光電変換素子とそ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と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。本実施形態では、光電変換素子の一種であるフォトダイオードとして、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。なお、ＭＩＳ型等の他の形式の変換素子で構成することも可能であり、限定されない。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（第１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（第２の電極）は共通のバイアス配線Ｖｓを介して電源部１０７と電気的に接続される。バイアス配線Ｖｓは、電源部１０７からのバイアス電圧をすべての変換素子２０１に供給する。１行目の複数のスイッチ素子Ｔ１１～Ｔ１ｎは、それらの制御端子が１行目の駆動線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Ｔ１１～Ｔ１ｎの導通状態を制御する駆動信号が駆動線Ｇ１を介して行単位で与えられる。２行目の複数のスイッチ素子Ｔ２１～Ｔ２ｎは、それらの制御端子が２行目の駆動線Ｇ２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Ｔ２１～Ｔ２ｎの導通状態を制御する駆動信号が駆動線Ｇ２を介して行単位で与えられる。ｍ行目の複数のスイッチ素子Ｔｍ１～Ｔｍｎは、それらの制御端子がｍ行目の駆動線Ｇｍ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Ｔｍ１～Ｔｍｎの導通状態を制御する駆動信号が駆動線Ｇｍを介して行単位で与えられる。なお、駆動回路１０２は、制御部１０６から入力された制御信号に応じて、スイッチ素子Ｔ１１～Ｔｍｎを導通状態にする導通電圧と非道通状態とする非導通電圧を有する駆動信号を各駆動線Ｇ１～Ｇｍに出力する。これにより、駆動回路１０２は、スイッチ素子Ｔ１１～Ｔｍｎ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。
　１列目の複数のスイッチ素子Ｔ１１～Ｔｍ１は、他方の主端子が１列目の信号線Ｓｉｇ１に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｔ１１～Ｔｍ１が導通状態である間に、変換素子Ｓ１１～Ｓｍ１の電荷に応じた電気信号は、信号線Ｓｉｇ１を介して読出回路１０３に出力される。２列目の複数のスイッチ素子Ｔ１２～Ｔｍ２は、他方の主端子が２列目の信号線Ｓｉｇ２に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｔ１２～Ｔｍ２が導通状態である間に、変換素子Ｓ１２～Ｓｍ２の電荷に応じた電気信号は、信号線Ｓｉｇ２を介して読出回路１０３に出力される。ｎ列目の複数のスイッチ素子Ｔ１ｎ～Ｔｍｎは、他方の主端子がｎ列目の信号線Ｓｉｇｎに電気的に接続されている。スイッチ素子Ｔ１ｎ～Ｔｍｎが導通状態である間に、変換素子Ｓ１ｎ～Ｓｍｎの電荷に応じた電気信号は、信号線Ｓｉｇｎを介して読出回路１０３に出力される。列方向に複数配列された信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎ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に出力する。読出回路１０３は、複数の信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎの信号を読み出す。
　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２１０を信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎ毎に対応して設けられている。また、各増幅回路２１０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２１１と、積分容量２１２と、リセットスイッチ１２３とを有する。積分増幅器２０３は、積分容量２１２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２１１の反転入力端子にはそれぞれ信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎの電気信号が入力され、正転入力端子には基準電位Ｖｒｅｆが入力され、出力端子からが増幅された電気信号が出力される。また、積分容量２１２が演算増幅器２１１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２１０に対応して設けられ、サンプリングスイッチ２１４とサンプリング容量２１５とによって構成される。また、読出回路１０３は、各増幅回路２１０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２０７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２０８とを有する。バッファ増幅器２０８から出力されたアナログ電気信号である画像信号Ｖｏｕｔは、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０９によってデジタルの画像データに変換され、信号検知部１１０及び信号処理部１０５へ出力される。信号処理部１０５で処理された画像データは、コンピュータ１１１へ出力される。
　図３は、撮像装置１００の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ１において、変換素子２０１にバイアス電位が与えられると、撮像装置１００は放射線曝射前の待機期間に曝射待機動作を行う。その後、時刻ｔ２において、放射線の曝射が開始され、その直後の時刻ｔ３に撮像装置１００が放射線の曝射を検知すると、撮像装置１００は撮影動作に移行し、時刻ｔ６までの期間に撮影動作を終え、１回の撮影を終了する。曝射待機動作、放射線検知動作、撮影動作の詳細については次で詳しく述べる。
　図４は、撮像装置１００の放射線曝射前の待機期間の曝射待機動作を示すタイミングチャートである。時刻ｔ１～ｔ２の曝射待機動作は、変換素子２０１に蓄積されていく暗電流成分をリセットするリセット動作（「空読み動作」）と、放射線検知のために画素からの信号を予備的に読み出す動作（「プリ本読み動作」）とで構成される。時刻ｔ１～ｔ２の放射線曝射前の待機期間中は、この２つの動作を交互に繰り返し行う。
　空読み動作では、変換素子２０１に常時蓄積されていく暗電流をリセットするために、駆動回路１０２により行単位でスイッチ素子（ＴＦＴ）２０２のゲートに順次、導通電圧を印加し、行単位でスイッチ素子２０２を順次導通状態にする。これにより、空読み動作は、変換素子２０１に蓄積されている暗電流成分の電荷を信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎへ放出させる（捨てる）動作を行う。この時、読出回路１０３の積分増幅器２０３のスイッチ１２３は閉じており、読み出しは行われない。図４では、駆動線Ｇ１～Ｇｍに順次、導通電圧を印加していることを示している。また、この空読み動作中は、読出回路１０３の電源がオフ（非動作状態）になっており、読出回路１０３は低消費電力状態にある。すべての行についての空読み動作が行われた後に、プリ本読み動作が行われる。
　プリ本読み動作では、読出回路１０３の電源をオン（動作状態）にし、全部又は任意に選択した一部の行の駆動線Ｇ１，Ｇ４，Ｇ７等に順次、導通電圧を印加し、スイッチ素子２０２を導通状態にし、変換素子２０１に蓄積されている電荷の読み出し動作を行う。読み出し動作は、後述する放射線検知後の読み出し動作と同様の動作を行い、デジタルデータとして信号を出力する。ただし、プリ本読み動作でのスイッチ素子２０２のオン時間は放射線検知後の読み出し動作のものよりも短いことが好ましい。プリ本読み動作は、前述したように放射線検知のために画素からの信号を予備的に読み出す動作であるため、全ての行の画素の電荷を読み出す必要はない。プリ本読み動作では、一部の行のスイッチ素子２０２が導通状態になる。また、プリ本読み動作中は、読出回路１０３の電源がオンになっており、読出回路１０３の消費電力が高い状態となっている。そこで、プリ本読み動作で電荷を読み出す行を数行おきの選択された行に限定し、読出回路１０３の駆動時間を短くすることで、消費電力の増大を抑制する。なお、プリ本読み動作で読み出された電荷で放射線を検知するためには、選択した行に放射線が照射されていることが必須条件となる。
　プリ本読み動作を行う行は、少なすぎると放射線の照射領域が狭い場合に選択した行に放射線が照射されない恐れがあり、多すぎると曝射待機動作中の消費電力の増大を招く。そこで、プリ本読み動作を行う行の最適な割合は、２０行～２００行に１行程度が望ましい。この割合にすることで、プリ本読み動作が撮像装置１００の中で数センチメートルおきの行で行われることになり、放射線の照射領域が狭い場合においても対応が可能となる。また、２０行～２００行に１行程度の割合ならば、曝射待機動作中の消費電力は曝射待機動作中、常に空読み動作を行っている場合に比べても数％の増加にとどまり、消費電力の増大を抑えることができる。
　また、図４に示すように、駆動線Ｇ１～Ｇｍに順次、導通電圧を印加して１フレームの空読み動作終了後に、任意に選択された一部の駆動線Ｇ１，Ｇ４，Ｇ７等に順次、導通電圧を印加して１フレームのプリ本読み動作を行う。放射線曝射待機動作期間は、この動作を繰り返して行う。
　次に、放射線の曝射の検知とそれに基づく制御について説明する。バイアス電流検知部１０８は、曝射待機動作中の主に空読み動作中の期間に、バイアス配線Ｖｓの電流を検出する。バイアス電流検知部１０８は、電流値を検出するように回路を構成してもよいし、電流を電圧に変換するように回路を構成してもよい。また、バイアス配線Ｖｓの電流に生じる様々なノイズを低減するため、ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどのアナログフィルタ等を構成することもできる。そして、バイアス電流検知部１０８は、演算部１０９にバイアス配線Ｖｓの電流信号を出力する。演算部１０９は、バイアス配線Ｖｓの電流信号に対して演算処理を行う。演算処理は、１フレーム前のバイアス配線Ｖｓの電流信号との差を取るなどの方法を用いて処理を行った後、予め設定しておいた第１の閾値と比較し放射線の曝射開始を判断する。すなわち、演算部１０９は、バイアス配線Ｖｓに流れる電流を基に放射線の曝射開始を検知する。そして、演算部１０９で放射線の照射が開始されたことを判断すると、演算部１０９から制御部１０６へ曝射開始検知信号を出力する。
　信号検知部１１０は、曝射待機動作中のプリ本読み動作中の期間に、プリ本読み動作により読み出される信号を基に放射線の曝射開始を検知する。放射線の曝射が開始されていない場合は、プリ本読みでは暗電流によって蓄積される電荷が読み出される。放射線の曝射が開始されていた時には、プリ本読みで暗電流による電荷に加えて、放射線の照射によって発生した電荷が読み出される。信号検知部１１０は、フレームメモリ１１９を有し、１フレーム前のプリ本読みで読み出された電荷量の情報を蓄積できる。信号検知部１１０は、１フレーム前のプリ本読みで読み出された電荷量と今回のフレームのプリ本読みで読み出された電荷量との差分をとる処理を行い、その結果の値と予め設定しておいた第２の閾値とを比較し、信号が閾値を越えた時に放射線の曝射開始を判断する。すなわち、信号検知部１１０は、読出回路１０３により読み出される信号を基に放射線の曝射開始を検知する。これにより、暗電流電荷の変動による影響を除去し、より確実に放射線の曝射開始を判断できるようになる。なお、信号検知部１１０は、行ごとの差分処理の結果の値を逐次加算していき、加算した値と閾値とを比較し、放射線の曝射開始を判断してもよい。そして、信号検知部１１０は、放射線の曝射開始を検知すると、制御部１０６へ曝射開始検知信号を出力する。また、フレームメモリ１１９に蓄積されたデータは、信号検知部１１０での検知が遅れてしまった場合に、画像補正に利用することもできる。
　本実施形態では、上記した２つの放射線の曝射開始の検知方法を組み合わせて使用する。制御部１０６は、演算部１０９及び信号検知部１１０のいずれかから曝射開始検知信号を入力すると、直ちに放射線撮像装置１００の動作を、曝射待機動作から蓄積動作に移行させる。図４では、撮像装置１００が空読み動作中の時刻ｔ２から放射線の曝射が開始され、駆動線Ｇ４の行のプリ本読みで放射線の曝射開始を検知し（時刻ｔ３）、その直後に撮像装置１００の動作が蓄積動作に移行することを示している。
　ここで、Ｖｓ電流検知法は、バイアス電流検知部１０８及び演算部１０９にて行われるバイアス配線Ｖｓの電流を用いた放射線の曝射開始を検知する方法である。読み出し検知法は、信号検知部１１０にて行われるプリ本読みによって読み出された電荷を用いて放射線の曝射開始を検知する方法である。Ｖｓ電流検知法と読み出し検知法との違いと、本実施形態における役割について詳しく述べる。
　まず、Ｖｓ電流検知法の原理について説明する。放射線が撮像装置１００に照射されると、画素の変換素子２０１の電子正孔対が発生し蓄積される。その後、空読み動作・プリ本読み動作等で画素のスイッチ素子２０２がオンの状態になると、発生した電子正孔対の量に応じてバイアス配線Ｖｓに電流が流れる。Ｖｓ電流検知法では、この電流を利用して放射線の曝射開始を検知する。
　Ｖｓ電流検知法の利点は、放射線検知のために、読出回路１０３を駆動させなくて良いため、消費電力を抑えることができ、また、空読み等の動作を連続で行っている場合は放射線の照射開始後すぐに検知が可能である点がある。しかし、Ｖｓ電流検知法では、電流検知のために特別なアンプや回路を使用していないために、外来からのノイズの影響を受けやすく、検知に利用する信号のＳＮ比があまり高くない。従って、弱い放射線が照射されたときに検知できなかったり、検知が遅れたりする可能性がある。
　読み出し検知法は、画素に蓄積された電荷を読出回路１０３を介して読み出し、放射線の照射開始を検知する方法であり、読み出された電荷量から放射線の曝射が開始されたかを判断する。読み出し検知法では、電荷読み出しのためにノイズ対策等が十分に行われた読出回路１０３を介して、電荷を読み出すため、検知に利用する信号のＳＮ比が高い。よって、読み出し検知法では、Ｖｓ電流検知法で検知できなかった弱い放射線でも検知が可能となる。欠点は、読み出す際に、読出回路１０３を駆動させる必要があるため、消費電力が大きくなることである。
　従って、この２つの検知方法を組み合わせることによって、それぞれの欠点を補い、どちらかを単独に用いる場合に比べて、より検知感度を高め、迅速な検知を可能にし、消費電力の増大も抑えることができる。
　図５は、撮像装置１００の撮影動作のタイミングチャートである。図４に続き、放射線照射開始検知後の時刻ｔ３において、撮像装置１００は、第１の撮影動作を開始する。時刻ｔ３から時刻ｔ６の間の撮影期間のうち時刻ｔ３から時刻ｔ４の間では、撮像装置１００は、撮影動作において、蓄積動作と電荷読み出し動作（「本読み動作」）を行う。蓄積動作は、駆動線Ｇ１～Ｇｍに非導通電圧を印加し、全スイッチ素子２０２を非導通状態にし、変換素子２０１が電荷を生成及び蓄積するために放射線の照射に応じた期間で行われる動作である。蓄積動作は、予め設定しておいた放射線の曝射時間より十分に長い時間である。蓄積動作の後かつ放射線の曝射終了後、本読み動作が行われる。本読み動作は、スイッチ素子２０２が行単位で順次導通状態になり、読出回路１０３が蓄積動作で生成された電荷に応じた電気信号に基づいて１フレームの画像信号を読み出す動作である。
　本読み動作について詳細に説明する。本読み動作では、まず、駆動線Ｇ１に導通電圧を印加し、１行目のスイッチ素子Ｔ１１～Ｔ１ｎを導通状態にする。放射線によって画素に蓄積された電荷は、積分増幅器２０３に入力され、増幅して出力され、後段の可変増幅器２０４、サンプルホールド回路２０５、バッファアンプ２０６を介して処理され、マルチプレクサ２０７に入力される。マルチプレクサ２０７は、各増幅回路２１０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。出力された信号は、Ａ／Ｄ変換器２０９でデジタルデータに変換され、信号処理部１０５に出力される。次に、駆動線Ｇ２に導通電圧を印加し、同様の動作を繰り返す。このようにして、駆動線Ｇ１から駆動Ｇｍまで順次走査し、信号を読み出し、信号処理部１０５で画像を生成し、コンピュータ１１１へ出力される。
　次に、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間では、図４の曝射待機動作と同じ空読み動作とプリ本読み動作を複数回行った後、撮影動作直前の中止された空読み動作もしくはプリ本読み動作と同じ行数分の動作を行う。この曝射待機動作と同じ動作は少なくとも１回行い、曝射待機動作の走査駆動をストップさせた行を境に画像アーチファクトが発生しないよう回数を調整する。なお、次に、この曝射待機動作と同じ動作におけるプリ本読み動作に相当する期間で、読出回路１０３の電源をオンにして、電荷を読み出す必要はなく、読出回路１０３の電源はオフでよい。
　時刻ｔ５から時刻ｔ６の間では、第２の撮影動作として、時刻ｔ３～ｔ４の第１の撮影動作の蓄積動作と同じ時間の長さで行われる蓄積動作と、その蓄積動作で生成された電荷に基づいて暗画像データを出力するための本読み動作を行う。すなわち、時刻ｔ５～ｔ６では、放射線が曝射されない状態で、時刻ｔ３～ｔ４の蓄積動作及び本読み動作と同じ動作を行うことにより、読出回路１０３は１フレームの暗電流成分を読み出す。これは、放射線の照射が行われない状態で、変換素子２０１に暗電流が発生するために、この後の画像処理でその影響を除去するために行われるものである。第２の撮影動作では、第１の撮影動作と同様の動作が行われる。その後、第１の撮影動作の画像から第２の撮影動作の画像を減算することにより、暗電流成分を除去することができる。
　以上、説明したように、本実施形態では、放射線曝射開始検知手段として、バイアス配線Ｖｓの電流を用いた検知方法と、読み出した電荷から検知する方法を組み合わせ、曝射待機動作中には空読み動作とプリ本読み動作を交互に繰り返して行う。これにより、放射線の曝射開始の検知において、高感度、低消費電力、高速検知の両立を達成することができる。そして、本実施形態によれば、放射線発生装置１１３と放射線撮像装置１００との間に配線を設けることなく、比較的簡易な構成により、被験者への無駄な曝射を抑止し、アーチファクトの少ない良質な画像を提供することが可能となる。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像システムは、図１及び図２に記載した第１の実施形態と同じものであり、詳細な説明は割愛する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、撮像装置１００の動作のうち曝射待機動作の部分である。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、曝射待機動作は、変換素子２０１に蓄積されていく暗電流成分をリセットするリセット動作（「空読み動作」）と、放射線検知のために画素からの信号を予備的に読み出す動作（「プリ本読み動作」）で構成される。第１の実施形態では、駆動線Ｇ１～Ｇｍに順次、導通電圧を印加して、１フレームの空読み動作終了後に、任意に選択された一部の駆動線Ｇ１，Ｇ４，Ｇ７等に順次、導通電圧を印加して、１フレームのプリ本読み動作を行い、以後この動作を繰り返していた。しかし、１フレームの駆動線Ｇ１～Ｇｍの走査の中で、空読みとプリ本読みを繰り返し行っても良い。第２の実施形態では、このような場合の動作について説明する。
　図６は、本発明の第２の実施形態における曝射待機動作のタイミングチャートである。第２の実施形態では、図６に示すように、１フレームの駆動線Ｇ１～Ｇｍの走査の中で、駆動線Ｇ１及びＧ２の走査期間は空読み動作を行い、駆動線Ｇ３の走査期間はプリ本読み動作を行う。そして、駆動線Ｇ４及びＧ５の走査期間は空読み動作を行い、駆動線Ｇ６の走査期間はプリ本読み動作を行う。行単位で走査され、一部の行についてはプリ本読み動作が行われ、他の行については空読み動作が行われる。以上のように、１行の走査の期間の単位で、空読み動作とプリ本読み動作を切り替え、繰り返し行う。このような動作を行うことで、画素のスイッチ素子２０２をオン及びオフする間隔がどの行でも同じになり、放射線検知での走査ストップによるアーチファクトの補正がしやすくなるという利点がある。
　なお、上記利点を生かすために、空読み動作を行う行のスイッチ素子２０２の導通時間と、プリ本読み動作を行う行のスイッチ素子２０２の導通時間は同じにするのが望ましい。また、空読み動作を行う行とプリ本読み動作を行う行との最適な割合は、空読み動作１０行～２００行につきプリ本読み動作１行程度の割合が望ましい。この割合にすることで、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、プリ本読み動作が撮像装置１００の中で数センチメートルのおきの行で行われることになり、放射線の照射領域が狭い場合においても対応が可能となる。また、１０行～２００行に１行程度の割合ならば、曝射待機動作中の消費電力は曝射待機動作中常に空読み動作を行っている場合に比べても、数％の増加にとどまり、消費電力の増大を抑えることができる。第２の実施形態における放射線検知動作や撮影動作については、第１の実施形態と同じものであり、詳細な説明は割愛する。
　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像システムは、図１及び図２に記載した第１の実施形態と同じものであり、詳細な説明は割愛する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、撮像装置１００の動作のうち曝射待機動作のプリ本読み動作の駆動方法に関する部分である。第１の実施形態では、曝射待機動作期間のうち、プリ本読み動作では選択した行の駆動線Ｇ１，Ｇ４，Ｇ７等に１行単位で導通電圧を順次印加して、駆動線Ｇ１，Ｇ４，Ｇ７等を走査し、読み出し動作を行っていた。しかし、１行単位で導通電圧を順次印加するのでなく、複数行の駆動線に同時に導通電圧を印加し、複数行のスイッチ素子２０２を同時に導通状態にするようにしても良い。第３の実施形態では、このような場合の動作について説明する。
　図７は、第３の実施形態における曝射待機動作のタイミングチャートである。第３の実施形態では、図７に示すように、１フレームの空読み動作終了後に、選択した複数の駆動線Ｇ１，Ｇ４，Ｇ７等の行においてプリ本読み動作を行う。このとき、プリ本読み動作は、選択した行の複数の駆動線Ｇ１，Ｇ４，Ｇ７等に同時に導通電圧を印加し、複数行のスイッチ素子２０２を同時に導通状態にし、選択した行における電荷の読み出しを一度に行う。このような動作をすることで、同時に導通電圧を印加した行の電荷が信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎで足されて読み出されることになる。従って、放射線によって発生した電荷が加算されて読み出されるので、信号のＳＮ比が上がり、放射線曝射開始の検知精度をさらに向上させることができるという利点がある。また、プリ本読み動作を行う時間を短くでき、読出回路１０３の駆動時間を短くできるため、消費電力もさらに抑えることができるという利点を有する。
　複数の行のスイッチ素子２０２を同時に導通状態にして読み出す場合は、暗電流も加算されて読み出されてしまうので、同時に導通状態にする行を多くしてしまうと、例えば暗電流の電荷によって読出回路１０３のアンプ等が飽和してしまう。そこで、本実施形態におけるプリ本読み動作で一度にスイッチ素子２０２を導通状態にする行の最適な本数は、２０～２００行程度が望ましい。この本数にすることで、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、放射線の照射領域が狭い場合においても対応が可能となり、消費電力の増大も抑え、かつ暗電流によるアンプの飽和を回避できる。第３の実施形態における放射線検知動作や撮影動作については、第１の実施形態と同じものであり、詳細な説明は割愛する。
　（第４の実施形態）
　本発明の第４の実施形態に係る放射線撮像システムは、図１及び図２に記載した第１の実施形態と同じものであり、詳細な説明は割愛する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、撮像装置１００の動作のうち曝射待機動作に関する部分である。第１及び第３の実施形態における空読み動作では、駆動線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３・・・Ｇｍの順に１行ずつ駆動線Ｇ１～Ｇｍに導通電圧を印加し、空読み動作を行っていた。しかし、第４の実施形態では、図８に示すように、空読み動作を駆動線Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５・・・Ｇｍ－１の順すなわち奇数行の駆動線Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５等のみに導通電圧を順次印加する。そして、奇数行の最終行の駆動線Ｇｍ－１に到達した場合は、次に偶数行の先頭行の駆動線Ｇ２で空読み動作を行い、以後、駆動線Ｇ４，Ｇ６・・・Ｇｍと順次偶数行の空読み動作を行う。駆動線Ｇｍまで到達した場合は、再度、奇数行の先頭の駆動線Ｇ１に戻り、奇数行の駆動線Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５等の空読み動作を行う。本実施形態では、このような所謂インターレース駆動によって空読みを行う場合についての動作について説明する。
　本実施形態では、第１の実施形態と同様に、曝射待機動作では空読み動作とプリ本読み動作を行う。ただし、インターレース駆動を行うため、図８（ａ）の奇数行の駆動線Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５等の空読み動作と、図８（ｂ）の偶数行の駆動線Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６等の空読み動作が存在する。また、プリ本読み動作においても、インターレース駆動を行っても良く、図８（ｃ）の奇数行の駆動線Ｇ１，Ｇ５等のプリ本読み動作と、図８（ｄ）の偶数行の駆動線Ｇ２，Ｇ６等のプリ本読み動作が存在する。なお、プリ本読み動作においては、奇数行又は偶数行の中で一部の行を選択して行う。
　図８の上部は、放射線曝射待機中の動作を示すタイムチャートである。放射線曝射待機動作は、第１の空読み動作、第１のプリ本読み動作、第２の空読み動作、第２のプリ本読み動作の順で行われ、放射線曝射待機中はこれらを繰り返し行う。第１又は第２の空読み動作では、図８（ａ）の奇数行の空読み又は図８（ｂ）の偶数行の空読みが行われる。第１又は第２のプリ本読み動作では、図８（ｃ）の奇数行のプリ本読み又は図８（ｄ）の偶数行のプリ本読みが行われる。本実施形態における曝射待機動作は、これらの動作を組み合わせて行うことになる。
　図８（ａ）～（ｃ）は、インターレース駆動時における空読み動作とプリ本読み動作のタイミングチャートである。図８（ａ）は奇数行の空読み、図８（ｂ）は偶数行の空読み、図８（ｃ）は奇数行のプリ本読み、図８（ｄ）は偶数行のプリ本読みのタイミングチャートを示している。第１の空読み動作と第２の空読み動作は、必ず異なる偶数又は奇数の空読み動作を行わなければならない。また、画像補正の観点から、第１のプリ本読み動作と第２のプリ本読み動作も、異なる偶数又は奇数のプリ本読み動作を行うことが望ましい。すると、組み合わせは、概ね次の２種類の動作（１）及び（２）に集約される。
（１）第１の空読み動作と第１のプリ本読み動作で同じ偶数又は奇数の動作を行うもの。
（２）第１の空読み動作と第１のプリ本読み動作で異なる偶数又は奇数の動作を行うもの。
　動作（１）を行う場合は、例えば偶数行の空読み動作で放射線を検知し、空読みをストップし、蓄積動作に移行した場合に、偶数行は空読みストップに伴うアーチファクトが発生しているが、奇数行はアーチファクトがない正しいデータが読み出される。つまりアーチファクトが発生する行が１行おきになるため、読み出し後の画像補正が簡単になるという利点がある。
　動作（２）を行う場合は、例えば奇数行の空読み動作時から放射線が照射されていて検知できていなかった場合に、奇数行は放射線で発生した電荷が空読み動作によって一部消失してしまっているのに対して、偶数行は電荷の消失がない。このため、奇数行の空読み動作の次に行う偶数行のプリ本読み動作で放射線の曝射開始を検知しやすいという利点がある。この場合には、プリ本読みで読み出したデータを利用して画像補正を行う。コンピュータ（補正部）１１１は、プリ本読み動作により読み出された信号を用いて、本読み動作により読み出された画像信号を補正する。
　以上のように、空読み動作は、奇数行又は偶数行について空読み動作を行う第１の空読み動作及び偶数行又は奇数行について空読み動作を行う第２の空読み動作を有する。第１の空読み動作及び第２の空読み動作は、一方が奇数行について空読み動作を行い、他方が偶数行について空読み動作を行う。プリ本読み動作は、第１のプリ本読み動作及び第２のプリ本読み動作を有する。第１の空読み動作の後に、第１のプリ本読み動作を行い、その後、第２の空読み動作を行い、その後、第２のプリ本読み動作を行う。
　動作（１）では、第１のプリ本読み動作で行う行は、第１の空読み動作で行う行に含まれる行であり、第２のプリ本読み動作で行う行は、第２の空読み動作で行う行に含まれる行である。
　動作（２）では、第１のプリ本読み動作で行う行は、第２の空読み動作で行う行に含まれる行であり、第２のプリ本読み動作で行う行は、第１の空読み動作で行う行に含まれる行である。
　また、第１のプリ本読み動作及び第２のプリ本読み動作で行う行は、第１の空読み動作で行う行に含まれる行であってもよい。また、第１のプリ本読み動作及び第２のプリ本読み動作で行う行は、第２の空読み動作で行う行に含まれる行であってもよい。また、第１のプリ本読み動作及び第２のプリ本読み動作で行う行は、偶数及び奇数の区別なく全部又は一部の行について行ってもよい。
　なお、本実施形態におけるプリ本読み動作は、第３の実施形態と同様に、選択した複数の行の駆動線に同時に導通電圧を印加し、選択した複数の行における電荷の読み出しを一度に行っても良い。第４の実施形態における放射線検知動作や撮影動作については、第１の実施形態と同じものであり、詳細な説明は割愛する。
　（第５の実施形態）
　本発明の第５の実施形態に係る放射線撮像システムは、図１に記載した第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、図２に記載した撮像装置１００のうちの読出回路１０３に関する部分であり、より具体的には、読出回路１０３のうちのマルチプレクサ２０７に信号を加算できるタイプのものを使用することである。この信号を加算できるタイプのマルチプレクサ２０７を使用した場合についての撮像装置１００の動作について説明する。なお、撮像装置１００の構成は、図２に記載した第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。
　信号を加算できるタイプのマルチプレクサ２０７を使用することで、バッファアンプ２０６から出力される列ごとの信号を加算し、バッファアンプ２０８へ出力することが可能となる。そこで、この信号加算機能を利用することで、曝射待機動作時のプリ本読み動作時において、列ごとの信号を加算して出力することで、信号のＳＮ比を上げ、放射線曝射開始の検知精度をさらに向上させることができる。また、読出回路１０３の駆動時間を短くし、消費電力をさらに抑えることができる。
　第５の実施形態におけるプリ本読み動作時の読み出し動作について、より詳しく説明する。プリ本読みでの読み出しは、選択された行の駆動線に導通電圧を印加し、スイッチ素子２０２を導通状態にする。放射線によって画素に蓄積された電荷は、積分増幅器２０３に入力され、増幅して出力され、可変増幅器２０４、サンプルホールド回路２０５、バッファアンプ２０６を介して処理・増幅され、マルチプレクサ２０７に入力される。マルチプレクサ２０７は、プリ本読み動作では複数列の変換素子２０１の信号を加算する。マルチプレクサ２０７の信号加算の制御は、制御部１０６の制御により行われ、信号を加算して出力するモードと、マルチプレクサとして信号を出力するモードとを切り替えて使用することができる。マルチプレクサ２０７に入力された信号は、制御部１０６の制御に基づいて、マルチプレクサ２０７に入力された列ごとの信号を加算し、バッファアンプ２０８へ出力する。Ａ／Ｄ変換器２０９は、この信号をデジタルデータに変換し、信号検知部１１０に出力する。信号検知部１１０は、入力された信号を演算し、放射線の照射開始の判定を行う。
　このように、マルチプレクサ２０７に信号加算ができるタイプのものを使用し、このような動作をすることで、曝射待機動作時のプリ本読み動作時において、列ごとの信号を加算して出力する。これにより、信号のＳＮ比を上げ、放射線曝射開始の検知精度をさらに向上させることができ、また読出回路１０３の駆動時間を短くし、消費電力をさらに抑えることができる。第５の実施形態における放射線待機動作のうちの空読み動作、放射線検知動作、撮影動作については、第１～第４の実施形態と同じものであり、詳細な説明は割愛する。
　なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
　本願は、2013年07月09日提出の日本国特許出願特願2013-143931を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
　１０３　読出回路
　１０８　バイアス電流検知部
　１１０　信号検知部
　２０１　変換素子
　２０２　スイッチ素子
　Ｖｓ　バイアス配線

Claims (16)

  1. 　行列状に配列され、放射線を電荷に変換する複数の変換素子と、
    　前記複数の変換素子の電荷に基づく信号をそれぞれ複数の信号線に行単位で出力する複数のスイッチ素子と、
    　前記複数の変換素子にバイアス電圧を供給するバイアス配線と、
    　前記複数の信号線の信号を読み出すための読出回路と、
    　前記バイアス配線に流れる電流を基に放射線の曝射開始を検知する電流検知部と、
    　前記読出回路により読み出される信号を基に放射線の曝射開始を検知する信号検知部とを有することを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 　放射線曝射前の待機期間において、
    　前記複数のスイッチ素子の導通状態及び前記読出回路の非動作状態により、前記複数の変換素子に蓄積された電荷を放出させるリセット動作と、
    　前記複数のスイッチ素子の導通状態及び前記読出回路の動作状態により、前記信号線の信号を読み出すプリ本読み動作とを交互に行い、
    　前記信号検知部は、前記プリ本読み動作により読み出される信号を基に放射線の曝射開始を検知することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
  3. 　前記プリ本読み動作では、前記複数のスイッチ素子のうちの一部の行のスイッチ素子が導通状態になることを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
  4. 　前記複数のスイッチ素子は、前記電流検知部又は前記信号検知部により放射線の曝射開始が検知されると、非導通状態になり、前記複数の変換素子の電荷を蓄積する蓄積動作を行い、
    　前記蓄積動作の後かつ前記放射線の曝射終了後、前記複数のスイッチ素子は行単位で順次導通状態になり、前記読出回路は１フレームの画像信号を読み出す本読み動作を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の放射線撮像装置。
  5. 　前記本読みの後、前記リセット動作及び前記プリ本読み動作と同じ動作を行い、
    　その後、放射線が曝射されない状態で、前記蓄積動作及び前記本読みと同じ動作を行うことにより、前記読出回路は１フレームの暗電流成分を読み出すことを特徴とする請求項４記載の放射線撮像装置。
  6. 　すべての行についての前記リセット動作が行われた後に、前記プリ本読み動作が行われることを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  7. 　行単位で走査され、一部の行については前記プリ本読み動作が行われ、他の行については前記リセット動作が行われることを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  8. 　前記プリ本読み動作では、複数行の前記スイッチ素子が同時に導通状態になることを特徴とする請求項２～６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  9. 　前記読出回路は、前記プリ本読み動作では複数列の前記変換素子の信号を加算するマルチプレクサを有することを特徴とする請求項２～８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  10. 　前記リセット動作は、奇数行又は偶数行について前記リセット動作を行う第１のリセット動作及び偶数行又は奇数行について前記リセット動作を行う第２のリセット動作を有し、
    　前記第１のリセット動作及び前記第２のリセット動作は、一方が奇数行について前記リセット動作を行い、他方が偶数行について前記リセット動作を行うことを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  11. 　前記プリ本読み動作は、第１のプリ本読み動作及び第２のプリ本読み動作を有し、
    　前記第１のリセット動作の後に、前記第１のプリ本読み動作を行い、その後、前記第２のリセット動作を行い、その後、前記第２のプリ本読み動作を行うことを特徴とする請求項１０記載の放射線撮像装置。
  12. 　前記第１のプリ本読み動作で行う行は、前記第１のリセット動作で行う行に含まれる行であり、
    　前記第２のプリ本読み動作で行う行は、前記第２のリセット動作で行う行に含まれる行であることを特徴とする請求項１１記載の放射線撮像装置。
  13. 　前記第１のプリ本読み動作で行う行は、前記第２のリセット動作で行う行に含まれる行であり、
    　前記第２のプリ本読み動作で行う行は、前記第１のリセット動作で行う行に含まれる行であることを特徴とする請求項１１記載の放射線撮像装置。
  14. 　前記第１のプリ本読み動作及び前記第２のプリ本読み動作で行う行は、前記第１のリセット動作で行う行に含まれる行であることを特徴とする請求項１１記載の放射線撮像装置。
  15. 　前記第１のプリ本読み動作及び前記第２のプリ本読み動作で行う行は、前記第２のリセット動作で行う行に含まれる行であることを特徴とする請求項１１記載の放射線撮像装置。
  16. 　請求項４又は５記載の放射線撮像装置と、
    　前記プリ本読み動作により読み出された信号を用いて、前記本読み動作により読み出された画像信号を補正する補正部と
    を有することを特徴とする放射線撮像システム。
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