WO2017138219A1 - 放射線撮像装置、その駆動方法及び撮像システム - Google Patents

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翔 佐藤
貴司 岩下
晃介 照井
孔明 石井
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キヤノン株式会社
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    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32—Transforming X-rays

Definitions

  • the present invention relates to a radiation imaging apparatus, a driving method thereof, and an imaging system.
  • the radiation imaging apparatus obtains image data by processing a pixel array in which a plurality of pixels for detecting radiation (X-rays or the like) are arranged and a pixel signal read from each of the plurality of pixels. It is equipped with a processing unit and is used for image diagnosis (radiography), nondestructive inspection, and the like.
  • Some radiation imaging apparatuses perform radiation imaging by a photon counting method in which individual radiation photons incident on a pixel array are detected and the number thereof is measured (see Patent Document 1). Specifically, when radiation photons are incident on the pixel array, the pixel corresponding to the radiation photon incidence position in the pixel array outputs a pixel signal corresponding to the energy amount of the radiation photons.
  • the processing unit reads, for example, a group of pixel signals from a plurality of pixels as one (one frame) of pixel data at a predetermined period, thereby acquiring pixel data of a plurality of frames, and then the pixels of the plurality of frames. Radiation image data is generated based on the data.
  • the pixel signal may include a noise component having temperature dependency in addition to a signal component based on radiation photons.
  • a noise component having temperature dependency in addition to a signal component based on radiation photons.
  • correction data is acquired during each acquisition of image data of a plurality of frames (that is, before or after acquiring pixel data of each frame).
  • the method of acquiring is conceivable.
  • the correction data is, for example, pixel data that is read from the pixel array in a state where radiation is not irradiated and does not substantially include a signal component, and is also referred to as offset data, dark image data, FPN image data, or the like.
  • the noise component can be removed from the pixel data of each frame by correcting the pixel data of each frame using the correction data acquired immediately before or after.
  • the amount of data to be acquired increases and the photographing time becomes long.
  • An object of the present invention is to provide a technique advantageous in shortening the imaging time while maintaining the quality of an image in a configuration for performing photon counting type radiography.
  • the radiation imaging apparatus includes: a pixel array in which a plurality of pixels are arranged; and a processing unit that processes pixel signals read from each pixel by nondestructive readout.
  • Each of the plurality of pixels includes a detection element for detecting radiation photons, a holding unit that holds a voltage that changes according to the radiation photons detected by the detection element, and a holding unit that holds the voltage.
  • An output unit that outputs a pixel signal as a pixel signal, and after the output unit outputs a pixel signal, when the radiation photon is not newly detected by the detection element, the voltage of the holding unit is
  • the pixel signal is held as it is output, and the processing unit uses the group of pixel signals from the plurality of pixels as image data for one frame and outputs radiation to the pixel array.
  • the image data is repeatedly read while being irradiated, and is incident on the pixel array based on a first process for acquiring a plurality of frames of image data and a data difference between the plurality of frames of image data. And performing a second process of generating data for radiation images based on at least one of the number of radiation photons and the amount of energy, and the incident position of the radiation photons in the pixel array.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an imaging system 100 for performing diagnosis / examination using radiation (typically, X-rays are used, and ⁇ -rays, ⁇ -rays, etc. may also be used).
  • the imaging system 100 is a radiation imaging apparatus for performing radiation imaging using a photon counting method, and includes, for example, a radiation source 101, a radiation source control unit 102, a processing unit 103, and an imaging unit 104.
  • the imaging unit 104 includes, for example, a scintillator 105 that converts radiation into light, and a pixel array 106 in which a plurality of pixels 20 are arranged in a matrix. More specifically, in the pixel array 106, a plurality of pixels 20 that detect light (scintillation light) from the scintillator 105 are arranged so as to form a plurality of rows and a plurality of columns.
  • the pixel 20 may be referred to as a “sensor”, and the pixel array 106 may be referred to as a “sensor array”.
  • an indirect detection method that detects radiation by converting radiation into light is illustrated here, but a direct detection method that directly detects radiation may be employed.
  • the processing unit 103 controls the imaging unit 104 and the radiation source control unit 102 to perform radiation imaging.
  • the processing unit 103 receives a signal indicating permission to start radiation irradiation from the imaging unit 104 and controls the radiation source control unit 102 to start radiation irradiation.
  • the processing unit 103 receives image data (or a group of pixel signals forming the same) based on the irradiated radiation from the imaging unit 104. Then, based on the image data, the processing unit 103 calculates the number of radiation photons (hereinafter simply referred to as “photons”) incident on the pixel array 106 and the incident position of the photons in the pixel array 106. .
  • photons the number of radiation photons
  • the processing unit 103 Based on the calculation result, the processing unit 103 generates data for displaying a radiographic image on a display unit (not shown) such as a display. Although details will be described later, the processing unit 103 includes, for example, a first calculation unit 103a and a second calculation unit 103b, and performs calculation processing for generating the data using these. The processing unit 103 may further perform a predetermined correction process on the data.
  • the processing unit 103 may also function as a driving unit that drives each of the above-described units and the elements that constitute the unit while synchronously controlling the units.
  • the driving unit is arranged separately from the processing unit 103. May be.
  • the processing unit 103 may be a computer including a CPU and a memory, for example, a personal computer in which a program or software for realizing each operation described in this specification is stored.
  • the processing unit 103 may be an arithmetic device including a dedicated integrated circuit (for example, ASIC) for realizing this operation. That is, the function of the processing unit 103 may be realized by hardware and / or software.
  • the configuration of the imaging system 100 is not limited to the above-described example, and other units may have a part of the functions of a unit, or some units may be integrated. It may be configured.
  • the configuration in which the processing unit 103 and the imaging unit 104 are individually arranged is illustrated, but these may be realized by a single unit.
  • the configuration in which the radiation source control unit 102 and the processing unit 103 are individually arranged is illustrated, but these may be realized by a single unit.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the imaging unit 104.
  • the imaging unit 104 includes, for example, a plurality of pixels 20 forming the pixel array 106, a vertical scanning circuit 303 that drives each pixel 20, and horizontal scanning that performs horizontal transfer for outputting a signal from each pixel 20 to the outside. Circuit 304.
  • the plurality of pixels 20 are arranged in m rows ⁇ n columns, and information indicating the respective pixel positions is shown in the drawing. For example, the pixel in the first row and the second column is indicated as (2, 1) as information indicating the pixel position.
  • each pixel 20 receives a signal (N signal) corresponding to a noise component in the pixel 20 and a signal (with a noise component included when the photon is incident on the pixel 20).
  • S signal is read by nondestructive reading.
  • the signal component indicates a level corresponding to the amount of energy of incident photons, and is obtained by calculating a difference between the S signal and the N signal.
  • the N signal and the S signal can be independently output from the terminal tn and the terminal ts illustrated in each pixel 20.
  • the vertical scanning circuit 303 and the horizontal scanning circuit 304 are constituted by shift registers, for example, and operate based on a predetermined reference signal (for example, a clock signal, a drive signal from the processing unit 103, etc.).
  • the vertical scanning circuit 303 corresponds to a drive unit that inputs a control signal to each pixel 20 via the control line 305 and drives each pixel 20 in units of rows based on the control signal. That is, the vertical scanning circuit 303 functions as a row selection unit, and selects the pixel 20 to be read out for each row.
  • the horizontal scanning circuit 304 functions as a column selection unit, and sequentially outputs signals from the selected pixels 20 while selecting each pixel 20 for each column based on the control signal (horizontal transfer).
  • the imaging unit 104 can have a terminal ES and a terminal EN for reading out the S signal and the N signal from each pixel 20, respectively.
  • the imaging unit 104 may further include a select terminal ECS, and when the signal received by the terminal ECS is activated, the S signal and the N signal of each pixel 20 can be read out via the terminals ES and EN, respectively.
  • the terminals ts and tn are connected to the column signal lines 306 and 307, respectively.
  • the column signal lines 306 and 307 are connected to analog output lines 308 and 309, respectively, via a switch SWH that is turned on in response to a control signal from the horizontal scanning circuit 304.
  • the signals on the analog output lines 308 and 309 are output as the S signal and the N signal from the terminals ES and EN, respectively, via the switch SWCS that becomes conductive in response to the signal received by the terminal ECS.
  • the imaging unit 104 further has terminals HST, CLKH, VST, and CLKV that receive control signals for controlling the vertical scanning circuit 303 and the horizontal scanning circuit 304.
  • Terminal HST receives a start pulse input to horizontal scanning circuit 304.
  • Terminal CLKH receives a clock signal input to horizontal scanning circuit 304.
  • Terminal VST receives a start pulse input to vertical scanning circuit 303.
  • Terminal CLKV receives a clock signal input to vertical scanning circuit 303.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the signal output unit UOUT .
  • the signal output unit U OUT can be included in the imaging unit 104 and can include a differential amplification unit 107 and an analog digital conversion unit 151 (hereinafter referred to as “AD conversion unit”).
  • the differential amplifier 107 receives the N signal and the S signal via terminals EN and ES. Specifically, the S signal is input to the inverting input terminal of the differential amplifier 107, and the N signal is input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 107.
  • the differential amplifier 107 amplifies the difference between the N signal and the S signal, and the AD converter 151 converts the difference from analog to digital (AD conversion) based on a clock signal input via the CLKAD terminal. With such a configuration, noise components are removed, individual groups of pixel signals forming image data are obtained, and the image data is output via the ADOUT terminal.
  • FIG. 4 shows a timing chart for performing an image data reading operation (referred to as “reading operation RO” in this specification).
  • Each control signal (VST, CLKV, HST, CLKH, and CLKAD) shown on the vertical axis in the figure indicates a control signal input to each terminal.
  • the control signal VST indicates a control signal input to the terminal VST (the same applies to other control signals).
  • the signal VST is a start pulse signal, and each pixel 20 in the first row is selected by the vertical scanning circuit 303 based on this signal.
  • the signal CLKV is a clock signal, and each time the clock signal is received at the terminal CLKV, the selected row is sequentially shifted from the first row to the m-th row (that is, each pixel 20 is shifted to the first row). From the first to the m-th row are selected in order line by line).
  • the signal HST is a start pulse signal. By receiving the start pulse signal at the terminal HST, each pixel 20 in the first column is selected by the horizontal scanning circuit 304.
  • the signal CLKH is a clock signal, and each time the clock signal is received at the terminal CLKH, the selected column is sequentially shifted from the first column to the nth column (that is, each pixel 20 is shifted to the first column). Are selected in order from the first to the nth column).
  • the signal CLKAD is a clock signal. By receiving the clock signal at the terminal CLKAD, the AD conversion unit 151 performs AD conversion.
  • the high-level (H-level) pulses of the signals VST and CLKV are supplied, whereby each pixel 20 in the first row is selected.
  • an H level pulse of the signal HST is supplied (that is, the pixel 20 in the first column is selected), and then the first column to the nth column are sequentially selected based on the clock signals CLKH and CLKAD. Is done.
  • pixel signals are sequentially read from the respective pixels 20 from the first column to the n-th column for the first row.
  • the H level pulse of the signal CLKV is supplied, so that each pixel 20 in the second row is selected.
  • an H level pulse of the signal HST is supplied (that is, the pixel 20 in the first column is selected), and then from the first column to the nth column based on the clock signals CLKH and CLKAD.
  • the items are selected in order.
  • pixel signals are sequentially read from the pixels 20 from the first column to the n-th column for the second row.
  • pixel signals are sequentially read from the pixels 20 from the first column to the n-th column for the third row.
  • FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of the unit pixel 20.
  • the pixel 20 can include, for example, a first portion ps1, a second portion ps2, and a third portion ps3.
  • the first portion ps1 includes a photodiode PD, the transistors M1 and M2, the floating diffusion capacitance C FD (hereinafter, FD capacitance C FD), and may have a capacitance C FD 'for sensitivity switching.
  • the photodiode PD is a photoelectric conversion element, and photons incident on the pixels 20 are detected by the photodiode PD based on light (scintillation light) generated by the scintillator 105 (see FIG.
  • the photodiode PD forms a detection element for detecting radiation together with the scintillator 105. That is, an amount of charge corresponding to the amount of scintillation light is generated in the photodiode PD, and the voltage of the FD capacitor C FD corresponding to the amount of generated charge is output to the second portion ps2.
  • the sensitivity switching capacitor C FD ′ is used to switch the sensitivity of the pixel 20 to radiation, and is connected to the photodiode PD via the transistor M1.
  • the transistor M1 When the signal WIDE is activated, the transistor M1 is turned on, and the voltage of the combined capacitance of the FD capacitor CFD and the capacitor CFD ′ is output to the second portion ps2.
  • the pixel 20 is in the low sensitivity mode when the signal WIDE is at the Hi level, and is in the high sensitivity mode when the signal WIDE is at the Low level.
  • the pixel 20 can change the sensitivity to radiation depending on whether or not the capacitor C FD ′ is used.
  • the transistor M2 initializes the charge of the photodiode PD when the PRES signal is activated, and resets the voltage output to the second portion ps2.
  • the second portion ps2 can include transistors M3 to M7, a clamp capacitor CCL, and a constant current source.
  • the transistor M3, the transistor M4, and a constant current source are connected in series so as to form a current path.
  • the enable signal EN input to the gate of the transistor M3 is activated, the transistor M4 that receives the voltage from the first portion ps1 is activated. In this way, a source follower circuit is formed, and a voltage corresponding to the voltage from the first portion ps1 is output.
  • a clamp circuit composed of transistors M5 to M7 and a clamp capacitor CCL is provided.
  • one terminal n1 of the clamp capacitor C CL are connected to a node between the transistors M3 and M4 of the first portion ps1, the other terminal n2, functions as a clamp switch transistor M5 It is connected to the.
  • the transistors M6, M7, and the constant current source are connected in series so as to form a current path, and the other terminal n2 is connected to the gate of the transistor M7.
  • a voltage corresponding to the voltage from the first portion ps1 during the aforementioned reset is input to the terminal n1 of the clamp capacitor C CL.
  • the transistor M5 is rendered conductive by the clamp signal PCL is activated, the clamp voltage VCL is supplied to the terminal n2 of the clamp capacitor C CL.
  • clamp the potential difference generated between both terminals n1-n2 capacity C CL clamped as a noise component outputs the variation of the generation and voltage due to charge accumulation in the subsequent photodiode PD as the signal component To do.
  • the enable signal EN is also input to the gate of the transistor M6.
  • the enable signal EN is activated, the transistor M7 is activated. In this way, a source follower circuit is formed, and a voltage corresponding to the gate voltage of the transistor M7 is output to the third portion ps3.
  • the third part ps3 can include transistors M8, M10, M11 and M13, analog switches SW9 and SW12, and capacitors CS and CN.
  • a unit formed by the transistors M8 and M10, the analog switch SW9, and the capacitor CS is referred to as a “first unit U SHS ”.
  • the transistor M8 and the capacitor CS form a sample and hold circuit, and function as a holding unit that holds the output value from the second portion ps2. Specifically, a signal (a signal according to the amount of scintillation light) obtained from the second portion ps2 is held in the capacitor CS by switching the state (conductive state or nonconductive state) of the transistor M8 using the control signal TS. is doing.
  • the transistor M10 functions as an amplifier by its source follower operation, whereby the signal is amplified. The amplified signal is output from the terminal ts as the S signal described above by using the control signal VSR to turn on the analog switch SW9.
  • the transistors M11 and M13, the analog switch SW12, and the capacitor CN form a “second unit U SHN ” that outputs a signal from the terminal tn.
  • the above-mentioned N signal (corresponding voltage) is held by the capacitor CN, and is similarly output from the terminal tn by bringing the analog switch SW12 into a conductive state.
  • a voltage based on the amount of charge generated in the pixel 20 is held in the capacitor CS, and the voltage based on the amount of charge can be read as an S signal at an arbitrary timing.
  • the voltage based on the amount of charge remains in the capacitor CS and does not disappear by reading the S signal.
  • the S signal is read from the first unit USSHS by nondestructive reading.
  • the N signal is read from the second unit USHN by nondestructive reading.
  • the vertical scanning circuit 303 that controls the units U SHS and U SHN forms part of a reading unit for reading out pixel signals. Thereafter, by obtaining the difference between the S signal and the N signal by the signal output unit U OUT (see FIG. 3), noise components caused by thermal noise, 1 / f noise, temperature difference, process variation, and the like. Are removed, and a pixel signal is obtained.
  • a group of pixel signals is acquired by nondestructive readout, and image data is formed based on the group. That is, each pixel signal is obtained from the pixel 20 at the corresponding pixel position in the pixel array 106, and the group of pixel signals read from the plurality of pixels 20 in this way forms image data for one frame.
  • read operation RO the above-described series of operations for obtaining image data for one frame.
  • the H level in the “read operation” in the figure indicates that the read operation RO is being executed. Further, the H level in “Radiation” in the figure indicates a state in which radiation is being applied.
  • the intensity (irradiation amount per unit time) is relatively low when performing photon counting radiation imaging (specifically, two or more per pixel 20 while acquiring image data for one frame). To the extent that no photon is incident).
  • FIG. 6A the reset driving RD is performed before the irradiation of the radiation to the pixel array 106 is started.
  • FIG. 6B is an enlarged view of a timing chart for explaining the reset driving RD more specifically.
  • the reset driving RD can be repeatedly executed at a predetermined cycle, for example, before the start of radiation irradiation. Thereafter, in response to the start of radiation irradiation, the sampling drive SD and the read operation RO can be repeatedly executed.
  • FIG. 6C is an enlarged view of a timing chart for explaining the sampling drive SD more specifically.
  • reset driving RD is performed, whereby each pixel 20 is reset. Specifically, at time t51, the enable signal EN is set to H level, and the transistors M3 and M6 are turned on. As a result, the transistors M4 and M7 enter a state in which the source follower operation is performed.
  • the signal PRES is set to H level, and the resetting transistor M2 is turned on.
  • the photodiode PD is connected to the reference voltage VRES, the voltage of the capacitor C FD with the photodiode PD is reset is reset.
  • a voltage corresponding to the gate voltage of the transistor M4 immediately after reset is input to a terminal of the clamp capacitor C CL n1 (transistor M4 side terminal).
  • the signal WIDE may be set to the H level so that the sensitivity switching transistor M1 is turned on, and the voltage of the capacitor CFD ′ may be reset.
  • the signal PCL is set to the H level, and the transistor M5 for performing the above-described clamping is turned on. Accordingly, the clamp voltage VCL is supplied to the terminal n2 (terminal of the transistor M7 side) of the clamp capacitor C CL.
  • the signals TS and TN may be set to H level, the transistors M8 and M11 for performing the above-described sampling may be turned on, and the capacitors CS and CN may be initialized.
  • terminal n1 of the clamp capacitor C CL is set to a voltage corresponding to the gate voltage of the transistor M4 after reset. Note that in the low sensitivity mode, the capacitor C FD ′ is fixed at the voltage immediately after the reset by setting the signal WIDE to the L level and turning off the transistor M1.
  • the signal PCL is set to L level, and the transistor M5 is turned off. Accordingly, charge corresponding to the potential difference between the terminal n1 and the terminal n2 (potential difference between the voltage according to the reference voltage VRES and the reference voltage VCL) is held by the clamp capacitance C CL, is completed clamp of the aforementioned kTC noise.
  • the voltages of the capacitors CS and CN are fixed by setting the signals TS and TN to L level at time t55 to turn off the transistors M8 and M11. Is done.
  • the enable signal EN is set to L level, and the transistors M3 and M6 are turned off. This puts the transistors M4 and M7 into a non-operating state. Thereafter, a signal for permitting the start of radiation irradiation is set to an active level (set to a permitted state). When radiation irradiation is started, charges corresponding to the amount of irradiated radiation are generated and accumulated in the photodiode PD.
  • the reset driving RD resets the photodiode PD
  • a voltage corresponding to the kTC noise caused by the photodiode PD of the first portion ps1 is held by the clamp capacitance C CL
  • the capacitor CS and optionally CN is initialized.
  • Sampling drive SD is performed from time t60 to t70, whereby the S signal and the N signal are sampled in each pixel 20. Specifically, the signal level corresponding to the charge amount of the pixel 20 is held in the capacitor CS (S signal), and thermal noise, 1 / f noise, temperature difference, process depending on the circuit configuration of the second part ps2. A noise level corresponding to fixed pattern noise such as variation is held in the capacitor CN (N signal).
  • the enable signal EN is set to the H level, the transistors M3 and M6 are turned on, and the transistors M4 and M7 perform the source follower operation.
  • the gate voltage of the transistor M4 is changed in response to the generated amount of charge stored in the photodiode PD, a voltage corresponding to the gate voltage said alteration is input to the terminal n1 of the clamp capacitor C CL, the terminals n1
  • Potential change in the terminal n2 of the clamp capacitor C CL in accordance with the potential change in the terminal n1.
  • the voltage corresponding to the kTC noise is held in the clamp capacitor C CL, the amount of the potential change is output as a signal component in the third part ps3.
  • the signal TS is set to H level to turn on the transistor M8, whereby the output voltage from the second part ps2 is held in the capacitor CS. That is, the voltage of the capacitor CS becomes the output voltage of the second portion ps2 (voltage according to the gate voltage of the transistor M7).
  • a signal for permitting the start of radiation irradiation is set to a non-active level (inhibited state).
  • the output voltage of the second part ps2 is fixed to the capacitor CS by setting the signal TS to the L level and turning off the transistor M8.
  • the signal PRES is set to H level, the resetting transistor M2 is turned on, the voltage of the FD capacitor C FD (and C FD ') is reset to the reference voltage VRES, and the voltage of the terminal n1 is also set.
  • the state is the same as at time t52.
  • the clamp voltage VCL is supplied to the other terminal n2 (transistors M7 side terminal) of the clamp capacitor C CL.
  • the terminal n1 of the clamp capacitor C CL is set to a voltage corresponding to the gate voltage of the transistor M4 after reset.
  • the capacitor C FD ′ can be fixed at the voltage immediately after the reset by setting the signal WIDE to the L level and turning off the transistor M1.
  • the voltage of the capacitor CN becomes the output voltage of the second part ps2 when the gate voltage of the transistor M7 is the reference voltage VCL.
  • the voltage of the capacitor CN is fixed by setting the signal TN to the L level and turning off the transistor M14.
  • a noise level corresponding to fixed pattern noise such as thermal noise, 1 / f noise, temperature difference, process variation, etc. depending on the circuit configuration of the second part ps2 is held in the capacitor CN.
  • the signal PCL is set to L level to turn off the transistor M5
  • the enable signal EN is set to L level to turn off the transistors M3 and M6 (transistors M4 and M7 are in a non-operating state).
  • the sampling drive SD As described above, a series of operations of the sampling drive SD is completed. That is, in the sampling drive SD, the signal level (S signal) corresponding to the charge amount of the pixel 20 is held in the capacitor CS, and the noise level (N signal) corresponding to the fixed pattern noise caused by the second portion ps2.
  • the capacitor CN is held.
  • FIG. 7 shows a simplified version of the timing chart illustrated in FIG. 6A, a pixel value of a pixel signal obtained by a driving method according to the timing chart, and a result obtained by calculating the pixel value. It is a figure for demonstrating.
  • the pixel value is a digital value of a pixel signal obtained from a single pixel 20, and for the sake of easy explanation, the pixel value is described here while focusing on the single pixel 20.
  • pixel values are obtained and calculation processing is performed in the same procedure. That is, the following arithmetic processing is performed for each group of pixel signals constituting the image data.
  • the radiation intensity (irradiation amount per unit time) can be set relatively low in the photon counting method.
  • whether one photon is incident on one pixel 20 and one photon is not incident on one pixel 20 during acquisition of image data for one frame is assumed. That is, in the following description, it is assumed that two or more photons do not enter one pixel 20 during a period in which image data for one frame is acquired.
  • the reset driving RD is terminated in response to the start of radiation irradiation, and thereafter, while radiation is being irradiated (or until it is detected that the irradiation has been completed), N in this example Frames are obtained.
  • the pixel value X (1) at that time remains the initial value (for example, 0). It becomes.
  • the period Tf (2) one photon enters the pixel 20, and the pixel value X (2) at that time increases from X (1). This increase amount corresponds to the energy amount of one incident photon.
  • the period Tf (3) no photon enters the pixel 20, and the pixel value X (3) at that time remains the same value as the pixel value X (2).
  • the period Tf (4) one photon enters the pixel 20, and the pixel value X (4) at that time increases from X (3). This increase amount corresponds to the energy amount of one incident photon.
  • FIG. 8 shows a graph in which the calculation results are summarized for each frame.
  • threshold values Eth (1) and Eth (2) which are reference values for calculating the amount of photon energy, are also shown.
  • this may not be adopted as being noise (eg, system noise, etc.).
  • the threshold Eth (1) may be set to 4 ⁇ using the standard deviation ⁇ in the variation caused by noise, thereby removing the noise.
  • the threshold Eth (1) may be used, for example, for removing a scattered component of radiation in addition to removing noise.
  • the irregular photons may include non-detected photons such as incident cosmic rays or incident photons that have not been converted into light by the scintillator 105 (so-called direct hit).
  • ⁇ X (1) to ⁇ X (N) those within the range from Eth (1) to Eth (2) are employed, and those outside the range are not employed. Good.
  • three or more threshold values Eth may be provided, and it becomes possible to discriminate photons by comparing each threshold value Eth with the difference ⁇ X (k), for example, photons pass through. Thus, it is possible to identify the material of the subject.
  • the difference ⁇ X (k) between the two frames can be calculated by, for example, the calculation unit 103a (see FIG. 1) included in the processing unit 103, and the calculation of the photon energy amount based on the difference ⁇ X (k).
  • the calculation unit 103 b included in the processing unit 103 can perform the above.
  • FIG. 1 illustrates a configuration in which these calculation processes are realized by the calculation units 103a and 103b, these may be realized by a single means.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a mode in which data for one radiographic image is generated based on a plurality of pieces of image data that have been subjected to arithmetic processing in the above procedure. That is, the plurality of pieces of image data are combined into one piece of radiographic image data (hereinafter, the radiographic image data may be referred to as “composite data”).
  • a white dot in each image data is a difference ⁇ X (k) calculated by the above-described calculation process (that is, a signal component accompanying photon incidence on the pixel 20 in the period Tf (k)), and the amount of energy of the photon Signal component).
  • ⁇ X (k) that is, the greater the difference ⁇ X (k)
  • the greater the difference ⁇ X (k) that is, the greater the amount of photon energy
  • the energy amount calculated based on the difference ⁇ X (k) is E (k)
  • E (k) the total energy amount of all the photons incident on the pixel 20.
  • the calculation of the average energy amount EAVG is performed for each of a plurality of pixels, and composite data can be generated based on the calculation result.
  • the composite data is generated using the average energy amount EAVG.
  • those statistical values in addition to the average value, the median value, the mode value, etc. may be used.
  • the above total value ⁇ ⁇ E (k) ⁇ may be used as it is.
  • the time required for the sampling drive SD is about 1 [msec]
  • the time required for the read operation RO (approximately 1000 rows when the time required per row is 10 [ ⁇ sec]).
  • Time is about 10 [msec]. Therefore, the time required to acquire image data for one frame is about 11 [msec], that is, the frame rate is about 90 [FPS] (driving speed at which 90 frames can be obtained in one second).
  • FIG. 10 shows, as a reference example, timing when acquiring correction data while acquiring image data of a plurality of frames (after acquiring image data of a certain frame and before acquiring image data of the next frame).
  • the chart is shown so that it can be compared with FIG.
  • the correction data is image data obtained in a state in which radiation is not irradiated (that is, image data that does not substantially include a signal component), and includes offset data, dark image data, FPN (fixed pattern noise) data, and the like. May be referred to.
  • the image data is corrected using the correction data acquired immediately after (or immediately before).
  • the correction is performed by acquiring the difference between the image data and the correction data. More specifically, this is done by acquiring individual signal value differences between a plurality of pixel signals constituting the image data and a plurality of pixel signals constituting the correction data.
  • noise for example, noise that may cause artifacts and unevenness in the image
  • the correction may be performed by the processing unit 103.
  • the image data for one frame is acquired by sequentially performing the reset driving RD, the accumulating operation ACC for receiving charges and accumulating charges in each pixel 20, the sampling driving SD, and the reading operation RO.
  • a period during which this series of operations is performed is indicated as “period TA1” in the drawing.
  • the same operation is performed in a state where no radiation is irradiated, that is, the correction data is acquired by sequentially performing the reset driving RD, the accumulation operation ACC, the sampling driving SD, and the reading operation RO separately.
  • a period during which this series of operations is performed is indicated as “period TA2” in the drawing.
  • the period TA1 and the period TA2 are collectively referred to as “period TA”. That is, one frame of corrected image data is obtained in a single period TA.
  • the frame rate in the reference example is about 20 [FPS].
  • the frame rate in the reference example is about 20 [FPS].
  • the time from one sampling drive SD to the next sampling drive SD corresponds to the time of the above-described accumulation operation ACC, and there is no need to separately provide the accumulation operation ACC. RD is not performed.
  • image data for 4000 frames can be acquired at a frame rate of about 90 [FPS], and the shooting time can be reduced to about 1/5 compared to the reference example. . Therefore, according to this embodiment, it is advantageous to shorten the shooting time while maintaining the image quality.
  • a program that realizes one or more functions of the embodiment is supplied to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. It may be realized.
  • the present invention may be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
  • the storage medium may include a CD-ROM, a USB memory, and the like.
  • imaging system 100: imaging system, 103: processor, 104: imaging unit, 106: pixel array, 20: pixel.

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Abstract

本発明は、フォトンカウンティング方式の放射線撮影を行う構成において画像の品質を維持しながら撮影時間を短くするのに有利な技術を提供する。　本発明に係る複数の画素が配列された画素アレイと、各画素から非破壊読出で読み出された画素信号を処理する処理部とを備え、前記処理部は、前記複数の画素からの画素信号の群を１フレーム分の画像データとして、前記画素アレイに対して放射線が照射されている間に画像データの読み出しを繰り返し行って、複数フレームの画像データを取得する第１処理と、前記複数フレームの画像データの間でのデータの差に基づく、前記画素アレイに入射した放射線フォトンの数及びエネルギー量の少なくとも一方、並びに、その入射位置に基づいて放射線画像用のデータを生成する第２処理と、を行うことを特徴とする放射線撮像装置。

Description

放射線撮像装置、その駆動方法及び撮像システム
　本発明は、放射線撮像装置、その駆動方法及び撮像システムに関する。
　放射線撮像装置は、例えば、放射線（Ｘ線等）を検知するための複数の画素が配列された画素アレイと、複数の画素のそれぞれから読み出された画素信号を処理して画像データを取得する処理部とを備え、画像診断（レントゲン撮影）や非破壊検査等に用いられる。
　放射線撮像装置のなかには、画素アレイに入射した放射線フォトンの個々を検出し、その数を計測するフォトンカウンティング方式により放射線撮影を行うものがある（特許文献１参照）。具体的には、画素アレイに放射線フォトンが入射することにより、画素アレイにおける該放射線フォトンの入射位置に対応する画素は、該放射線フォトンのエネルギー量に応じた画素信号を出力する。処理部は、例えば、複数の画素からの画素信号の群を１つ（１フレーム分）の画素データとして所定周期で読み出し、それにより複数フレームの画素データを取得し、その後、該複数フレームの画素データに基づいて放射線画像用のデータを生成する。
特開２００３－２７９４１１号公報
　画素信号は、放射線フォトンに基づく信号成分の他、温度依存性を有するノイズ成分を含みうる。ここで、上述の手法で複数フレームの画素データを取得している間（画像データを所定周期で読み出している間）には、放射線撮像装置（特に画素アレイ）の温度が変化する可能性があり、温度が変化した場合にはノイズ成分が変化してしまう。このことは、画像の品質の低下の原因となりうる。
　一方、上記温度の変化に伴って変化したノイズ成分を適切に除去するため、複数フレームの画像データを取得する間のそれぞれにおいて（即ち、各フレームの画素データを取得する前または後に）補正用データを取得する方法が考えられる。この補正用データは、例えば、放射線の照射がされていない状態で画素アレイから読み出され且つ信号成分を実質的に含まない画素データであり、オフセットデータ、暗画像データ、ＦＰＮ画像データ等とも称されうる。例えば、各フレームの画素データを、その直前または直後に取得された補正用データを用いて補正することにより、各フレームの画素データからノイズ成分を除去することができる。しかしながら、この方法によると、取得するべきデータ量が多くなり、撮影時間が長くなってしまう。
　本発明の目的は、フォトンカウンティング方式の放射線撮影を行う構成において画像の品質を維持しながら撮影時間を短くするのに有利な技術を提供することにある。
　本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、複数の画素が配列された画素アレイと、各画素から非破壊読出で読み出された画素信号を処理する処理部とを備え、前記複数の画素のそれぞれは、放射線フォトンを検知するための検知素子と、該検知素子で検知された放射線フォトンに応じて変化する電圧を保持する保持部と、該保持部により保持されている電圧を画素信号として出力する出力部とを含み、前記出力部が画素信号を出力した後において前記検知素子により新たに放射線フォトンが検知されていない場合には、前記保持部の電圧は、該画素信号が出力されたときのまま保持され、前記処理部は、前記複数の画素からの画素信号の群を１フレーム分の画像データとして、前記画素アレイに対して放射線が照射されている間に画像データの読み出しを繰り返し行って、複数フレームの画像データを取得する第１処理と、前記複数フレームの画像データの間でのデータの差に基づく、前記画素アレイに入射した放射線フォトンの数及びエネルギー量の少なくとも一方、並びに、該放射線フォトンの前記画素アレイにおける入射位置に基づいて放射線画像用のデータを生成する第２処理と、を行うことを特徴とする。
　本発明によれば、画像の品質を維持しながら撮影時間を短くするのに有利である。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は、明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
撮像システムの構成の例を説明するためのブロック図である。 撮像部の構成の例を説明するためのブロック図である。 信号出力部の構成の例を説明するためのブロック図である。 撮像部の駆動方法の例を説明するためのタイミングチャートである。 単位画素の構成の例を説明するためのブロック図である。 単位画素の駆動方法の例を説明するためのタイミングチャートである。 単位画素の駆動方法の例を説明するためのタイミングチャートである。 単位画素の駆動方法の例を説明するためのタイミングチャートである。 読み出された画像データを構成する画素信号を説明するための図である。 読み出された画像データの処理結果を説明するための図である。 放射線画像用のデータの生成方法を説明するための図である。 単位画素の駆動方法の参考例を説明するための図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を述べる。なお、各図は、構造ないし構成を説明する目的で記載されたものに過ぎず、図示された各要素の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において、同一の要素には同一の参照番号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。
　図１は、放射線（典型的にはＸ線が用いられ、その他、α線、β線等が用いられてもよい。）を用いた診断・検査等を行うための撮像システム１００の構成例を示すブロック図である。撮像システム１００は、フォトンカウンティング方式により放射線撮影を行うための放射線撮像装置であり、例えば、放射線源１０１、放射線源制御部１０２、処理部１０３、撮像部１０４を具備する。
　撮像部１０４は、例えば、放射線を光に変換するシンチレータ１０５と、複数の画素２０が行列状に配列された画素アレイ１０６とを含む。より具体的には、画素アレイ１０６には、シンチレータ１０５からの光（シンチレーション光）を検出する複数の画素２０が、複数の行および複数の列を形成するように配列されている。画素２０は「センサ」と称されてもよく、また、画素アレイ１０６は「センサアレイ」と称されてもよい。なお、ここでは、放射線を光に変換して該光を検出する間接型の検出方式を例示するが、放射線を直接的に検出する直接型の検出方式が採用されてもよい。
　処理部１０３は、例えば、撮像部１０４および放射線源制御部１０２を制御し、放射線撮影を行う。処理部１０３は、例えば、放射線の照射開始の許可を示す信号を撮像部１０４から受けて放射線源制御部１０２を制御し、放射線の照射を開始させる。処理部１０３は、例えば、撮像部１０４から該照射された放射線に基づく画像データ（またはそれを形成する画素信号の群）を受ける。そして、処理部１０３は、該画像データに基づいて、画素アレイ１０６に入射した放射線フォトン（本明細書において、単に「フォトン」という。）の数および画素アレイ１０６における該フォトンの入射位置を算出する。処理部１０３は、該算出結果に基づいて、例えばディスプレイ等の表示部（不図示）に放射線画像を表示させるためのデータを生成する。詳細は後述とするが、処理部１０３は、例えば、第１演算部１０３ａと第２演算部１０３ｂとを含み、これらを用いて該データを生成するための演算処理を行う。処理部１０３は、更に、該データに対して所定の補正処理を行ってもよい。
　処理部１０３は、上述の各ユニットおよびそれを構成する各要素を同期制御しながらそれらを駆動する駆動部としての機能を兼ねてもよいが、該駆動部は、処理部１０３とは別に配置されてもよい。処理部１０３は、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータでもよく、例えば、本明細書で説明される各動作を実現するためのプログラム又はソフトウェアが格納されたパーソナルコンピュータでもよい。或いは、処理部１０３は、この動作を実現するための専用の集積回路（例えばＡＳＩＣ）を備える演算装置でもよい。即ち、処理部１０３の機能は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現されればよい。
　撮像システム１００の構成は、上述の例に限られるものではなく、あるユニットの一部の機能を、他のユニットが有するように構成されてもよいし、いくつかのユニットが一体になるように構成されてもよい。例えば、ここでは処理部１０３と撮像部１０４とが個別に配された構成を例示したが、これらは単一のユニットで実現されてもよい。また、ここでは放射線源制御部１０２と処理部１０３とが個別に配された構成を例示したが、これらは単一のユニットで実現されてもよい。
　図２は、撮像部１０４の構成例を示すブロック図である。撮像部１０４は、例えば、画素アレイ１０６を形成する複数の画素２０と、各画素２０を駆動する垂直走査回路３０３と、各画素２０からの信号を外部に出力するための水平転送を行う水平走査回路３０４とを含む。複数の画素２０は、ｍ行×ｎ列で配列されており、図中には、それぞれの画素位置を示す情報を示している。例えば第１行かつ第２列の画素には、画素位置を示す情報として（２，１）と図示される。
　なお、詳細は後述とするが、各画素２０からは、画素２０におけるノイズ成分に相当する信号（Ｎ信号）と、画素２０にフォトンが入射したことに伴う信号成分を該ノイズ成分と共に含む信号（Ｓ信号）とが、非破壊読出でそれぞれ読み出される。該信号成分は、入射したフォトンのエネルギー量に相当するレベルを示し、Ｓ信号とＮ信号との差を算出することにより得られる。Ｎ信号およびＳ信号は、各画素２０において図示された端子ｔｎおよび端子ｔｓから、それぞれ独立して出力されうる。
　垂直走査回路３０３および水平走査回路３０４は、例えばシフトレジスタで構成されており、所定の基準信号（例えば、クロック信号、処理部１０３からの駆動信号等）に基づいて動作する。例えば、垂直走査回路３０３は、制御線３０５を介して各画素２０に制御信号を入力し且つ該制御信号に基づいて各画素２０を行単位で駆動する駆動部に相当する。即ち、垂直走査回路３０３は行選択部として機能し、信号読出の対象となる画素２０を行ごとに選択する。また、水平走査回路３０４は列選択部として機能し、制御信号に基づいて各画素２０を列ごとに選択しながら、該選択された画素２０からの信号を順に出力する（水平転送）。
　また、撮像部１０４は、各画素２０からのＳ信号およびＮ信号をそれぞれ読み出すための端子ＥＳおよび端子ＥＮを有しうる。また、撮像部１０４はセレクト端子ＥＣＳをさらに有し得、端子ＥＣＳが受ける信号が活性化されることによって、各画素２０のＳ信号およびＮ信号が端子ＥＳ及びＥＮを介してそれぞれ読み出されうる。具体的には、端子ｔｓ及びｔｎは、列信号線３０６及び３０７にそれぞれ接続されている。列信号線３０６及び３０７は、水平走査回路３０４からの制御信号に応答して導通状態になるスイッチＳＷＨを介して、アナログ出力線３０８及び３０９にそれぞれ接続されている。アナログ出力線３０８及び３０９の信号は、端子ＥＣＳが受ける信号に応答して導通状態になるスイッチＳＷＣＳを介して、端子ＥＳ及びＥＮからそれぞれＳ信号およびＮ信号として出力される。
　また、撮像部１０４は、垂直走査回路３０３および水平走査回路３０４を制御するための各制御信号を受ける端子ＨＳＴ、ＣＬＫＨ、ＶＳＴおよびＣＬＫＶをさらに有する。端子ＨＳＴは、水平走査回路３０４に入力されるスタートパルスを受ける。端子ＣＬＫＨは、水平走査回路３０４に入力されるクロック信号を受ける。端子ＶＳＴは、垂直走査回路３０３に入力されるスタートパルスを受ける。端子ＣＬＫＶは、垂直走査回路３０３に入力されるクロック信号を受ける。
　図３は、信号出力部ＵＯＵＴを説明するための図である。信号出力部ＵＯＵＴは、撮像部１０４に含まれ得、差動増幅部１０７およびアナログテジタル変換部１５１（以下、「ＡＤ変換部」と記載する。）を含みうる。差動増幅部１０７は、端子ＥＮ及びＥＳを介してＮ信号およびＳ信号を受ける。具体的には、Ｓ信号は差動増幅部１０７の反転入力端子に入力され、Ｎ信号は差動増幅部１０７の非反転入力端子に入力される。差動増幅部１０７では、Ｎ信号とＳ信号との差分が増幅され、該差分はＡＤ変換部１５１でＣＬＫＡＤ端子を介して入力されるクロック信号に基づいてアナログデジタル変換（ＡＤ変換）される。このような構成により、ノイズ成分が除去され、画像データを形成する画素信号の群の個々が得られ、そして、該画像データはＡＤＯＵＴ端子を介して出力される。
　図４は、画像データの読出動作（本明細書において「読出動作ＲＯ」とする。）を行うためのタイミングチャートを示している。図中の縦軸に示された各制御信号（ＶＳＴ、ＣＬＫＶ、ＨＳＴ、ＣＬＫＨ及びＣＬＫＡＤ）は、各端子に入力される制御信号を示す。例えば、制御信号ＶＳＴは、端子ＶＳＴに入力される制御信号を示す（他の制御信号についても同様である）。
　信号ＶＳＴはスタートパルス信号であり、この信号により、第１行目の各画素２０が垂直走査回路３０３により選択される。信号ＣＬＫＶはクロック信号であり、端子ＣＬＫＶで該クロック信号を受けるたびに、選択されている行が第１行目から第ｍ行目まで順にシフトされる（即ち、各画素２０が、第１行目から第ｍ行目まで行ごとに順に選択される）。信号ＨＳＴはスタートパルス信号であり、端子ＨＳＴで該スタートパルス信号を受けることにより、第１列目の各画素２０が水平走査回路３０４により選択される。信号ＣＬＫＨはクロック信号であり、端子ＣＬＫＨで該クロック信号を受けるたびに、選択されている列が第１列目から第ｎ列目まで順にシフトされる（即ち、各画素２０が、第１列目から第ｎ列目まで行ごとに順に選択される）。信号ＣＬＫＡＤはクロック信号であり、端子ＣＬＫＡＤで該クロック信号を受けることにより、前述のＡＤ変換部１５１によりＡＤ変換が為される。
　第１期間Ｔ１において、まず、信号ＶＳＴ及びＣＬＫＶのハイレベル（Ｈレベル）のパルスが供給され、それにより、第１行目の各画素２０が選択された状態になる。そして、信号ＨＳＴのＨレベルのパルスが供給され（即ち、第１列目の画素２０が選択され）、その後、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＡＤに基づいて、第１列目から第ｎ列目まで順に選択される。これにより、第１行目について、第１列目から第ｎ列目までの各画素２０から画素信号が順に読み出される。
　次に、第２期間Ｔ２において、信号ＣＬＫＶのＨレベルのパルスが供給され、それにより、第２行目の各画素２０が選択された状態になる。そして、期間Ｔ１同様、信号ＨＳＴのＨレベルのパルスが供給され（即ち、第１列目の画素２０が選択され）、その後、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＡＤに基づいて、第１列目から第ｎ列目まで順に選択される。これにより、第２行目について、第１列目から第ｎ列目までの各画素２０から画素信号が順に読み出される。
　その後の第３期間Ｔ３では、同様に、第３行目について、第１列目から第ｎ列目までの各画素２０から画素信号が順に読み出される。不図示の第４期間以降についても同様である。このようにして、全ての画素２０（第ｍ行×第ｎ列の各画素２０）から画素信号が読み出され、それらに基づいて１フレーム分の画像データが形成される。
　図５は、単位画素２０の等価回路図を示す。画素２０は、例えば、第１部分ｐｓ１と第２部分ｐｓ２と第３部分ｐｓ３とを含みうる。第１部分ｐｓ１は、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＭ１及びＭ２、フローティングディフュージョン容量ＣＦＤ（以下、ＦＤ容量ＣＦＤ）、並びに、感度切り替え用の容量ＣＦＤ’を有しうる。フォトダイオードＰＤは光電変換素子であり、画素２０に入射したフォトンは、それに起因してシンチレータ１０５（図１参照）で発生した光（シンチレーション光）に基づいてフォトダイオードＰＤにより検出され、電気信号に変換される。この観点で、フォトダイオードＰＤは、シンチレータ１０５と共に放射線を検知するための検知素子を形成している。即ち、シンチレーション光の光量に応じた量の電荷がフォトダイオードＰＤで発生し、該発生した電荷量に応じたＦＤ容量ＣＦＤの電圧が第２部分ｐｓ２に出力される。
　感度切り替え用の容量ＣＦＤ’は、画素２０の放射線に対する感度を切り替えるために用いられ、トランジスタＭ１を介してフォトダイオードＰＤに接続されている。信号ＷＩＤＥが活性化されることによってトランジスタＭ１が導通状態になり、ＦＤ容量ＣＦＤと容量ＣＦＤ’との合成容量の電圧が第２部分ｐｓ２に出力される。画素２０は、ここでは、信号ＷＩＤＥがＨｉレベルのときには低感度モードとなり、Ｌｏｗレベルのときには高感度モードとなる。このように、画素２０は、容量ＣＦＤ’を用いるか否かで放射線に対する感度を変更することが可能である。
　トランジスタＭ２は、ＰＲＥＳ信号が活性化されることによってフォトダイオードＰＤの電荷を初期化し、第２部分ｐｓ２に出力される電圧をリセットする。
　第２部分ｐｓ２は、トランジスタＭ３～Ｍ７とクランプ容量ＣＣＬと定電流源とを有しうる。トランジスタＭ３とトランジスタＭ４と定電流源（例えばカレントミラー構成のトランジスタ）とは電流経路を形成するように直列に接続されている。トランジスタＭ３のゲートに入力されるイネーブル信号ＥＮが活性化されることによって、第１部分ｐｓ１からの電圧を受けるトランジスタＭ４が動作状態となる。このようにしてソースフォロワ回路が形成され、第１部分ｐｓ１からの電圧に応じた電圧が出力される。
　その後段には、トランジスタＭ５～Ｍ７とクランプ容量ＣＣＬとで構成されたクランプ回路が設けられている。具体的には、クランプ容量ＣＣＬの一方の端子ｎ１が、第１部分ｐｓ１のトランジスタＭ３とトランジスタＭ４との間のノードに接続されており、他方の端子ｎ２が、クランプスイッチとして機能するトランジスタＭ５に接続されている。また、トランジスタＭ６とトランジスタＭ７と定電流源とは電流経路を形成するように直列に接続されており、他方の端子ｎ２は、トランジスタＭ７のゲートに接続されている。この構成により、第１部分ｐｓ１のフォトダイオードＰＤで生じるｋＴＣノイズ（いわゆるリセットノイズ）が除去される。
　具体的には、前述のリセット時における第１部分ｐｓ１からの電圧に応じた電圧がクランプ容量ＣＣＬの端子ｎ１に入力される。また、クランプ信号ＰＣＬが活性化されることによりトランジスタＭ５が導通状態になり、クランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量ＣＣＬの端子ｎ２に入力される。このようにして、クランプ容量ＣＣＬの両端子ｎ１－ｎ２間で生じた電位差をノイズ成分としてクランプし、その後のフォトダイオードＰＤでの電荷の発生および蓄積に伴う電圧の変化分を信号成分として出力する。
　イネーブル信号ＥＮはトランジスタＭ６のゲートにも入力され、イネーブル信号ＥＮが活性化されることによってトランジスタＭ７が動作状態となる。このようにしてソースフォロワ回路が形成され、トランジスタＭ７のゲート電圧に応じた電圧が第３部分ｐｓ３に出力される。
　第３部分ｐｓ３は、トランジスタＭ８、Ｍ１０、Ｍ１１及びＭ１３、アナログスイッチＳＷ９及びＳＷ１２、並びに、容量ＣＳ及びＣＮを有しうる。トランジスタＭ８及びＭ１０とアナログスイッチＳＷ９と容量ＣＳとが形成するユニットを「第１のユニットＵＳＨＳ」と称する。
　第１のユニットＵＳＨＳにおいて、トランジスタＭ８と容量ＣＳとはサンプルホールド回路を形成しており、第２部分ｐｓ２からの出力値を保持する保持部として機能する。具体的には、制御信号ＴＳを用いてトランジスタＭ８の状態（導通状態または非導通状態）を切り替えることによって、第２部分ｐｓ２から得られる信号（シンチレーション光の光量にしたがう信号）を容量ＣＳに保持している。トランジスタＭ１０は、そのソースフォロワ動作によってアンプとして機能し、これによって該信号は増幅される。該増幅された信号は、制御信号ＶＳＲを用いてアナログスイッチＳＷ９を導通状態にすることより、前述のＳ信号として、端子ｔｓから出力される。
　第１のユニットＵＳＨＳと同様にして、トランジスタＭ１１及びＭ１３とアナログスイッチＳＷ１２と容量ＣＮとは、端子ｔｎから信号を出力する「第２のユニットＵＳＨＮ」を形成している。第２のユニットＵＳＨＮでは、前述のＮ信号（に相当する電圧）が容量ＣＮにより保持され、同様に、アナログスイッチＳＷ１２を導通状態にすることより端子ｔｎから出力される。
　まとめると、画素２０で生じた電荷量に基づく電圧が容量ＣＳに保持され、該電荷量に基づく電圧は、任意のタイミングでＳ信号として読み出されうる。ここで、該電荷量に基づく電圧は、容量ＣＳに保持されたままの状態であり、該Ｓ信号の読み出しによって消失しない。換言すると、Ｓ信号は、第１のユニットＵＳＨＳから非破壊読出で読み出される。同様に、Ｎ信号は、第２のユニットＵＳＨＮから非破壊読出で読み出される。この観点で、ユニットＵＳＨＳ及びＵＳＨＮを制御する垂直走査回路３０３は、画素信号を読み出すための読出部の一部を形成している。その後、前述の信号出力部ＵＯＵＴ（図３参照）によりＳ信号とＮ信号との間の差を取得することにより、熱ノイズ、１／ｆノイズ、温度差、プロセスばらつき等に起因するノイズ成分が除去され、画素信号が得られる。
　以上のようにして画素信号の群が非破壊読出で取得され、それらに基づいて画像データが形成される。即ち、各画素信号は、画素アレイ１０６のうち対応する画素位置の画素２０から得られ、このようにして複数の画素２０から読み出された画素信号の群は、１フレーム分の画像データを形成する。以下において、１フレーム分の画像データを得るための上述の一連の動作を「読出動作ＲＯ」と示す場合がある。
　図６Ａ～６Ｃは、本実施形態に係る単位画素２０の駆動方法の例を説明するためのタイミングチャートを示す。図中の「読出動作」におけるＨレベルは読出動作ＲＯを実行していることを示す。また、図中の「放射線」におけるＨレベルは放射線が照射されている状態を示す。その強度（単位時間あたりの照射量）は、フォトンカウンティング方式の放射線撮影を行う場合、比較的低く（具体的には、１フレーム分の画像データを取得する間に、１つの画素２０に２以上のフォトンが入射しない程度に）設定されうる。
　図６Ａに例示されるように、画素アレイ１０６に対する放射線の照射が開始される前、リセット駆動ＲＤが為される。図６Ｂは、より具体的にリセット駆動ＲＤを説明するためのタイミングチャートの拡大図である。リセット駆動ＲＤは、放射線の照射開始前において例えば所定周期で繰り返し実行されうる。その後、放射線の照射開始に応答して、サンプリング駆動ＳＤと読出動作ＲＯとが繰り返し実行されうる。図６Ｃは、より具体的にサンプリング駆動ＳＤを説明するためのタイミングチャートの拡大図である。
　時刻ｔ５１～ｔ５６ではリセット駆動ＲＤが為され、それにより各画素２０がリセットされる。具体的には、時刻ｔ５１では、イネーブル信号ＥＮをＨレベルにして、トランジスタＭ３及びＭ６を導通状態にする。これにより、トランジスタＭ４及びＭ７がソースフォロア動作を行う状態になる。
　時刻ｔ５２では、信号ＰＲＥＳをＨレベルにしてリセット用のトランジスタＭ２を導通状態にする。これにより、フォトダイオードＰＤが基準電圧ＶＲＥＳに接続され、フォトダイオードＰＤがリセットされると共に容量ＣＦＤの電圧もリセットされる。また、リセット直後のトランジスタＭ４のゲート電圧に応じた電圧が、クランプ容量ＣＣＬの端子ｎ１（トランジスタＭ４側の端子）に入力される。なお、低感度モードの場合には、時刻ｔ５２で、信号ＷＩＤＥをＨレベルにして感度切替え用のトランジスタＭ１を導通状態にし、容量ＣＦＤ’の電圧をリセットしてもよい。
　時刻ｔ５３では、信号ＰＣＬをＨレベルにして、前述のクランプを行うためのトランジスタＭ５を導通状態にする。これにより、クランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量ＣＣＬの端子ｎ２（トランジスタＭ７側の端子）に入力される。また、時刻ｔ５３では、信号ＴＳ及びＴＮをＨレベルにして、前述のサンプリングを行うためのトランジスタＭ８及びＭ１１を導通状態にし、容量ＣＳ及びＣＮを初期化してもよい。
　時刻ｔ５４では、信号ＰＲＥＳをＬレベルにして、トランジスタＭ２を非導通状態にすることにより、クランプ容量ＣＣＬの端子ｎ１は、リセット直後のトランジスタＭ４のゲート電圧に応じた電圧にセットされる。なお、低感度モードの場合は、信号ＷＩＤＥをＬレベルにしてトランジスタＭ１を非導通状態にすることにより、容量ＣＦＤ’は、リセット直後の電圧で固定される。
　時刻ｔ５５では、信号ＰＣＬをＬレベルにして、トランジスタＭ５を非導通状態にする。これにより、端子ｎ１と端子ｎ２との電位差（基準電圧ＶＲＥＳにしたがう電圧と基準電圧ＶＣＬとの電位差）に応じた電荷がクランプ容量ＣＣＬに保持され、前述のｋＴＣノイズのクランプが完了する。また、時刻ｔ５３で容量ＣＳ及びＣＮを初期化した場合には、時刻ｔ５５で信号ＴＳ及びＴＮをＬレベルにしてトランジスタＭ８及びＭ１１を非導通状態にすることにより、容量ＣＳ及びＣＮの電圧が固定される。
　時刻ｔ５６では、イネーブル信号ＥＮをＬレベルにして、トランジスタＭ３及びＭ６を非導通状態にする。これにより、トランジスタＭ４及びＭ７を非動作状態にする。その後、放射線の照射開始を許可する信号をアクティブレベルにする（許可状態にする）。放射線の照射が開始された場合、フォトダイオードＰＤでは、照射された放射線量に応じた電荷が発生し蓄積される。
　以上のようにして、リセット駆動ＲＤの一連の動作が終了する。即ち、リセット駆動ＲＤでは、フォトダイオードＰＤをリセットすると共に、第１部分ｐｓ１のフォトダイオードＰＤに起因するｋＴＣノイズに相当する電圧がクランプ容量ＣＣＬに保持され、また、必要に応じて容量ＣＳ及びＣＮが初期化される。
　時刻ｔ６０～ｔ７０ではサンプリング駆動ＳＤが為され、それにより各画素２０ではＳ信号およびＮ信号がサンプリングされる。具体的には、画素２０の電荷量に応じた信号レベルを容量ＣＳに保持し（Ｓ信号）、また、第２部分ｐｓ２の回路構成に依存する熱ノイズ、１／ｆノイズ、温度差、プロセスばらつき等の固定パターンノイズに相当するノイズレベルを容量ＣＮに保持する（Ｎ信号）。
　時刻ｔ６０では、イネーブル信号ＥＮをＨレベルにしてトランジスタＭ３及びＭ６を導通状態にし、トランジスタＭ４及びＭ７がソースフォロア動作を行う状態になる。トランジスタＭ４のゲート電圧は、フォトダイオードＰＤで発生し蓄積された電荷量に応じて変化しており、該変化したゲート電圧に応じた電圧がクランプ容量ＣＣＬの端子ｎ１に入力され、端子ｎ１の電位が変化する。クランプ容量ＣＣＬの端子ｎ２の電位変化は、端子ｎ１の電位変化にしたがう。ここで、前述のとおり、クランプ容量ＣＣＬにはｋＴＣノイズに相当する電圧が保持されているため、この電位変化の量が信号成分として第３部分ｐｓ３に出力される。
　時刻ｔ６１では、信号ＴＳをＨレベルにしてトランジスタＭ８を導通状態にすることにより、第２部分ｐｓ２からの出力電圧が容量ＣＳに保持される。即ち、容量ＣＳの電圧は、第２部分ｐｓ２の出力電圧（トランジスタＭ７のゲート電圧に応じた電圧）になる。
　時刻ｔ６２では、時刻ｔ６１でサンプリングを開始したので、放射線の照射開始を許可する信号をノンアクティブレベルにする（禁止状態にする）。
　時刻ｔ６３では、信号ＴＳをＬレベルにしてトランジスタＭ８を非導通状態にすることにより、第２部分ｐｓ２の出力電圧が容量ＣＳに固定される。
　即ち、時刻ｔ６０～ｔ６３では、画素２０で生じた電荷量に応じた信号レベルが、容量ＣＳに保持される。
　時刻ｔ６４では、信号ＰＲＥＳをＨレベルにして、リセット用のトランジスタＭ２を導通状態にし、ＦＤ容量ＣＦＤ（及びＣＦＤ’）の電圧をリセットして基準電圧ＶＲＥＳにすると共に、端子ｎ１の電圧も時刻ｔ５２と同じ状態になる。
　時刻ｔ６５では、信号ＰＣＬをＨレベルにしてトランジスタＭ５を導通状態にすることにより、クランプ電圧ＶＣＬがクランプ容量ＣＣＬの他方の端子ｎ２（トランジスタＭ７側の端子）に入力される。
　時刻ｔ６６では、信号ＰＲＥＳをＬレベルにしてトランジスタＭ２を非導通状態にすることにより、クランプ容量ＣＣＬの端子ｎ１は、リセット直後のトランジスタＭ４のゲート電圧に応じた電圧にセットされる。なお、低感度モードの場合は、信号ＷＩＤＥをＬレベルにしてトランジスタＭ１を非導通状態にすることにより、容量ＣＦＤ’はリセット直後の電圧で固定されうる。
　時刻ｔ６７では、信号ＴＮをＨレベルにしてトランジスタＭ１４を導通状態にすることにより、容量ＣＮの電圧は、トランジスタＭ７のゲート電圧が基準電圧ＶＣＬのときの第２部分ｐｓ２の出力電圧になる。
　時刻ｔ６８では、信号ＴＮをＬレベルにしてトランジスタＭ１４を非導通状態にすることにより、容量ＣＮの電圧が固定される。
　即ち、時刻ｔ６４～ｔ６８では、第２部分ｐｓ２の回路構成に依存する熱ノイズ、１／ｆノイズ、温度差、プロセスばらつき等の固定パターンノイズに相当するノイズレベルが容量ＣＮに保持される。
　最後に、時刻ｔ６９では信号ＰＣＬをＬレベルにしてトランジスタＭ５を非導通状態にし、時刻ｔ７０では、イネーブル信号ＥＮをＬレベルにしてトランジスタＭ３及びＭ６を非導通状態（トランジスタＭ４及びＭ７を非動作状態）にする。
　以上のようにして、サンプリング駆動ＳＤの一連の動作が終了する。即ち、サンプリング駆動ＳＤでは、画素２０の電荷量に応じた信号レベル（Ｓ信号）が容量ＣＳに保持されると共に、第２部分ｐｓ２に起因する固定パターンノイズに相当するノイズレベル（Ｎ信号）が容量ＣＮに保持される。
　図７は、図６Ａに例示されたタイミングチャートを簡略化したものと、該タイミングチャートに従う駆動方法により得られた画素信号の画素値と、該画素値を演算処理して得られた結果とを説明するための図である。画素値は、単一の画素２０から得られた画素信号のデジタル値であり、説明の容易化のため、ここでは単一の画素２０に着目して述べるが、他の複数の画素２０についても、それぞれ、同様の手順で画素値が得られ且つ演算処理が為される。即ち、以下の演算処理は、画像データを構成する画素信号の群の個々について為される。
　前述のとおり、放射線の強度（単位時間あたりの照射量）は、フォトンカウンティング方式では比較的低く設定されうる。ここでは説明の容易化のため、１フレーム分の画像データを取得する間において、１つの画素２０に１つのフォトンが入射するか、及び、該１つの画素２０にフォトンが１つも入射しないか、のいずれかが生じる場合を考える。即ち、以下の説明において、１フレーム分の画像データを取得している期間に、１つの画素２０に２以上のフォトンが入射することはないものとする。
　放射線の照射が開始されたことに応じてリセット駆動ＲＤを終了し、その後、放射線が照射されている間（或いは、該照射が終了されたことが検知されるまで）、本例では、Ｎ個のフレームが得られる。図中において、第ｋフレームを取得する期間を「期間Ｔｆ（ｋ）」と示し（ｋ＝１～Ｎ）、期間Ｔｆ（ｋ）におけるサンプリング駆動ＳＤ及び読出動作ＲＯをそれぞれ「ＳＤ（ｋ）」及び「ＲＯ（ｋ）」と示す。
　本例では、期間Ｔｆ（１）では、画素２０にフォトンは入射せず（画素２０ではフォトンが検知されず）、したがって、そのときの画素値Ｘ（１）は初期値（例えば０）のままとなる。期間Ｔｆ（２）では、画素２０に１つのフォトンが入射し、それに伴い、そのときの画素値Ｘ（２）はＸ（１）から増加する。この増加量は、該入射した１つのフォトンのエネルギー量に相当する。期間Ｔｆ（３）では、画素２０にフォトンは入射せず、そのときの画素値Ｘ（３）は、画素値Ｘ（２）と同じ値のままである。期間Ｔｆ（４）では、画素２０に１つのフォトンが入射し、それに伴い、そのときの画素値Ｘ（４）はＸ（３）から増加する。この増加量は、該入射した１つのフォトンのエネルギー量に相当する。
　即ち、期間Ｔｆ（ｋ）において画素２０に１つのフォトンが入射した場合、該入射した１つのフォトンのエネルギー量に相当する量を画素値Ｘ（ｋ－１）に加えた値が、画素値Ｘ（ｋ）として得られる。一方、期間Ｔｆ（ｋ）において画素２０にフォトンが入射しなかった場合、Ｘ（ｋ）＝Ｘ（ｋ－１）となる。
　図中の演算結果は、連続する２フレーム間での画素値の差を算出した結果を示し、例えば、期間Ｔｆ（ｋ）において得られる差をΔＸ（ｋ）とすると、ΔＸ（ｋ）＝Ｘ（ｋ）－Ｘ（ｋ－１）で与えられる。ΔＸ（ｋ）は、期間Ｔｆ（ｋ）において画素２０に入射した１つのフォトンのエネルギー量に相当する。
　図８は、上記演算結果をフレームごとにまとめたグラフを示しており、横軸を、フレームの番号（ｋ＝１～Ｎ）とし、縦軸を、演算結果の値（即ち、画素値の差ΔＸ（ｋ））とする。例えば、差ΔＸ（ｋ）に基づいて、期間Ｔｆ（ｋ）において画素２０に入射したフォトンのエネルギー量が算出される。なお、期間Ｔｆ（ｋ）において画素２０にフォトンが入射しなかった場合、差ΔＸ（ｋ）＝０となる。
　図中には、フォトンのエネルギー量を算出するための基準値である閾値Ｅｔｈ（１）及びＥｔｈ（２）を合わせて示している。ある実施形態では、差ΔＸ（ｋ）が閾値Ｅｔｈ（１）より小さい場合には、これはノイズ（例えばシステムノイズ等）であるものとして採用されなくてもよい。例えば、ノイズに起因するばらつきにおける標準偏差σを用いて閾値Ｅｔｈ（１）を４σに設定し、それによりノイズを除去してもよい。閾値Ｅｔｈ（１）は、例えば、ノイズの除去の他、放射線の散乱成分の除去等のために用いられてもよい。
　また、差ΔＸ（ｋ）が閾値Ｅｔｈ（２）より大きい場合には、これはイレギュラーなフォトンが入射したことに起因するものとして採用されなくてもよい。なお、該イレギュラーなフォトンは、例えば、宇宙線等の入射、シンチレータ１０５により光に変換されなかったフォトンの入射（いわゆるダイレクトヒット）等、検知対象外のフォトンを含みうる。
　他の実施形態では、差ΔＸ（１）～ΔＸ（Ｎ）のうち、Ｅｔｈ（１）からＥｔｈ（２）までの範囲内のものについて採用され、該範囲外のものについては採用されなくてもよい。さらに他の実施形態では、３以上の閾値Ｅｔｈが設けられてもよく、各閾値Ｅｔｈと差ΔＸ（ｋ）とを比較することにより、フォトンを弁別することが可能になり、例えば、フォトンが通過した被検体の材料の識別等を行うことが可能になる。
　２フレーム間の差ΔＸ（ｋ）の算出は、例えば、処理部１０３に包含される演算部１０３ａ（図１参照）によって為され得、また、差ΔＸ（ｋ）に基づくフォトンのエネルギー量の算出は、例えば、処理部１０３に包含される演算部１０３ｂによって為されうる。図１には、これらの演算処理が演算部１０３ａ及び１０３ｂによってそれぞれ実現される構成を例示したが、これらは単一の手段によって実現されてもよい。
　図９は、以上の手順で演算処理が為された複数の画像データに基づいて１つの放射線画像用のデータを生成する態様を示す概念図である。即ち、該複数の画像データは、１つの放射線画像用のデータに合成される（以下において、該放射線画像用のデータを「合成データ」という場合がある。）。
　各画像データにおける白いドットは、上述の演算処理で算出された差ΔＸ（ｋ）（即ち、期間Ｔｆ（ｋ）において画素２０にフォトンが入射したことに伴う信号成分であって該フォトンのエネルギー量に基づく信号成分）に相当する。例えば、差ΔＸ（ｋ）が大きいほど（即ち、フォトンのエネルギー量が大きいほど）、図中のドットの輝度は大きくなる。一方、白いドットが付されていない黒い領域は、差ΔＸ（ｋ）＝０（即ち、期間Ｔｆ（ｋ）においてフォトンが入射しなかった領域）を示す。
　ここで、例えば、ある画素２０に着目した場合において、差ΔＸ（ｋ）に基づいて算出されたエネルギー量をＥ（ｋ）としたとき、その画素２０に入射した全てのフォトンのエネルギー量の合計値は、Σ｛Ｅ（ｋ）｝（ｋ＝１～Ｎ）と表せる。また、その画素２０に入射したフォトンの数をｄとすると（１≦ｄ≦Ｎを満たす整数）、その画素２０に入射したフォトンの平均エネルギー量ＥＡＶＧは、ＥＡＶＧ＝Σ｛Ｅ（ｋ）｝／ｄである。なお、その画素２０にフォトンが１つも入射していない場合（ｄ＝０の場合）、実質的にＥＡＶＧ＝０である。
　上記平均エネルギー量ＥＡＶＧの算出は、複数の画素のそれぞれについて為され、該算出の結果に基づいて合成データが生成されうる。なお、本実施形態では、平均エネルギー量ＥＡＶＧを用いて合成データを生成したが、他の例では、それらの統計値（平均値の他、中央値、最頻値等）が用いられてもよいし、上述の合計値Σ｛Ｅ（ｋ）｝がそのまま用いられてもよい。
　本実施形態によると、例えば、サンプリング駆動ＳＤに要する時間は１［ｍｓｅｃ］程度であり、読出動作ＲＯに要する時間（１行あたりに要する時間を１０［μｓｅｃ］としたときに約１０００行に要する時間）は１０［ｍｓｅｃ］程度である。よって、１フレーム分の画像データを取得するのに要する時間は１１［ｍｓｅｃ］程度であり、即ち、フレームレートは約９０［ＦＰＳ］（１秒で９０フレームが得られる駆動速度）となる。
　図１０は、参考例として、複数フレームの画像データを取得する間（あるフレームの画像データを取得した後かつその次のフレームの画像データを取得する前）に補正用データを取得する場合のタイミングチャートを、図７と対比できるように示している。補正用データは、放射線を照射していない状態で得られる画像データ（即ち、信号成分を実質的に含まない画像データ）であり、オフセットデータ、暗画像データ、ＦＰＮ（固定パターンノイズ）データ等とも称されうる。
　参考例によると、あるフレームの画像データを取得した後、その直後（又は、直前でもよい。）に取得した補正用データを用いて該画像データを補正する。該補正は、画像データと補正用データとの差を取得することにより為される。より具体的には、画像データを構成する複数の画素信号と、補正用データを構成する複数の画素信号との間の個々の信号値の差を取得することにより為される。該補正を行うことにより、複数フレームの画像データを取得する間に生じた温度変化に起因するノイズ（例えば、画像においてアーチファクトやムラの原因となりうるノイズ）を適切に除去することが可能である。該補正は、処理部１０３で為されればよい。
　参考例によると、リセット駆動ＲＤ、放射線を受けて各画素２０に電荷を蓄積させる蓄積動作ＡＣＣ、サンプリング駆動ＳＤおよび読出動作ＲＯを順に行うことにより、１フレーム分の画像データを取得する。この一連の動作を行う期間を図中において「期間ＴＡ１」と示す。期間ＴＡ１の後、同様の動作を、放射線が照射されていない状態で行い、即ち、別途、リセット駆動ＲＤ、蓄積動作ＡＣＣ、サンプリング駆動ＳＤおよび読出動作ＲＯを順に行うことにより、補正用データを取得する。この一連の動作を行う期間を図中において「期間ＴＡ２」と示す。上記期間ＴＡ１および期間ＴＡ２をまとめて「期間ＴＡ」とする。即ち、単一の期間ＴＡで、補正された１フレーム分の画像データが得られる。
　しかし、参考例によると、補正された１フレーム分の画像データを取得するのに、期間ＴＡ１で得られる画像データと、期間ＴＡ２で得られる補正用データとの２フレーム分のデータが必要になるため、撮影時間が長くなってしまう。そのため、参考例でのフレームレートは２０［ＦＰＳ］程度になってしまう。例えば、図９の合成データを生成するのに４０００フレーム分の補正された画像データを要するとした場合、２０［ＦＰＳ］のフレームレートの下では、２００秒もの時間がかかってしまう。また、参考例によると、１つの合成データを取得するのに、放射線の照射と非照射とを繰り返す必要があり、各ユニットの制御が複雑になってしまう。
　これに対して、本実施形態によると、あるサンプリング駆動ＳＤから次のサンプリング駆動ＳＤまでの時間が上述の蓄積動作ＡＣＣの時間に対応し、蓄積動作ＡＣＣを別途設ける必要がなく、また、リセット駆動ＲＤも行わない。その結果、本実施形態によると、４０００フレーム分の画像データを約９０［ＦＰＳ］のフレームレートで取得することが可能となり、参考例に比べて撮影時間を約５分の１にすることができる。よって、本実施形態によると、画像の品質を維持しながら撮影時間を短くするのに有利である。
　また、本実施形態によると、２フレーム間の差を算出する際に、それらが有しうるノイズ（互いに略等しい量のノイズ）がキャンセルされるため、上記補正用データを別途取得する必要がなく、即ち、放射線の照射と非照射とを繰り返す必要がない。よって、本実施形態によると、各ユニットの制御も上記参考例に比べて容易である。
　以上では、本発明に係る実施形態をその変形例と共に例示したが、本発明は、例示された態様に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更されてもよい。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。
　本発明は、実施形態の１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、該システム又は装置のコンピュータにおける１以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理により実現されてもよい。例えば、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によって実現されてもよい。なお、記憶媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等を含みうる。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
　本願は、２０１６年２月１０日提出の日本国特許出願特願２０１６－０２３９８０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。
　１００：撮像システム、１０３：プロセッサ、１０４：撮像部、１０６：画素アレイ、２０：画素。

Claims (10)

  1. 　複数の画素が配列された画素アレイと、処理部とを備え、
    　前記複数の画素のそれぞれは、放射線フォトンを検知するための検知素子と、該検知素子で検知された放射線フォトンに応じて変化する電圧を保持する保持部と、該保持部により保持されている電圧を画素信号として出力する出力部とを含み、
    　前記出力部が画素信号を出力した後において前記検知素子により新たに放射線フォトンが検知されていない場合には、前記保持部の電圧は、該画素信号が出力されたときのまま保持され、
    　前記処理部は、
    　　前記複数の画素から非破壊読出で読み出された画素信号の群を１フレーム分の画像データとして、前記画素アレイに対して放射線が照射されている間に画像データの読み出しを繰り返し行って、複数フレームの画像データを取得する第１処理と、
    　　前記複数フレームの画像データの間でのデータの差に基づく、前記画素アレイに入射した放射線フォトンの数及びエネルギー量の少なくとも一方、並びに、該放射線フォトンの前記画素アレイにおける入射位置に基づいて、放射線画像用のデータを生成する第２処理と、
    　を行う
    　ことを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 　前記処理部は、前記第２処理では、前記第１処理において連続で取得された２フレームの画像データの間でのデータの差に基づいて、該２フレームの画像データを取得する間に前記画素アレイに入射した放射線フォトンの数および該放射線フォトンの入射位置を算出する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  3. 　前記処理部は、前記第２処理では、前記複数の画素のそれぞれに入射した放射線フォトンの数及びエネルギー量の少なくとも一方に基づいて、前記複数の画素のそれぞれに対応する信号値であって放射線画像用のデータを構成する信号値を算出する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  4. 　前記処理部は、前記第２処理では、前記エネルギー量のうち所定の基準値より小さいものについては放射線画像用のデータの生成に用いない
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  5. 　前記処理部は、前記第２処理では、前記エネルギー量のうち所定の範囲内のものを用いて放射線画像用のデータを生成する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  6. 　前記複数の画素のそれぞれから画素信号を読み出すための読出部をさらに備え、
    　前記読出部は、１フレーム分の画像データの読み出しを、前記複数の画素のそれぞれからの信号をサンプリングする動作と、該サンプリングされた信号を前記処理部に出力する動作とにより行う
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  7. 　前記複数の画素を駆動する駆動部をさらに備え、
    　前記駆動部は、前記画素アレイに対する放射線の照射が開始される前に、前記複数の画素をリセットし、前記処理部が前記第１処理を行っている間には前記複数の画素をリセットしない
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  8. 　請求項１に記載の放射線撮像装置と、放射線を発生する放射線源とを具備する
    　ことを特徴とする撮像システム。
  9. 　複数の画素が配列された画素アレイを備える放射線撮像装置の駆動方法であって、
    　前記複数の画素のそれぞれは、放射線フォトンを検知するための検知素子と、該検知素子で検知された放射線フォトンに応じて変化する電圧を保持する保持部と、該保持部により保持されている電圧を画素信号として出力する出力部とを含み、
    　前記出力部が画素信号を出力した後において前記検知素子により新たに放射線フォトンが検知されていない場合には、前記保持部の電圧は、該画素信号が出力されたときのまま保持され、
    　前記駆動方法は、
    　前記複数の画素から非破壊読出で読み出された画素信号の群を１フレーム分の画像データとして、前記画素アレイに対して放射線が照射されている間に画像データの読み出しを繰り返し行って、複数フレームの画像データを取得する工程と、
    　前記複数フレームの画像データの間でのデータの差に基づく、前記画素アレイに入射した放射線フォトンの数及びエネルギー量の少なくとも一方、並びに、該放射線フォトンの前記画素アレイにおける入射位置に基づいて、放射線画像用のデータを生成する工程と、
    　を含む
    　ことを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
  10. 　コンピュータに、請求項９に記載の放射線撮像装置の駆動方法の各工程を実行させるためのプログラム。
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