WO2019239755A1 - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、放射線撮像装置の制御方法 - Google Patents

放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、放射線撮像装置の制御方法 Download PDF

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WO2019239755A1
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radiation
period
pixels
imaging apparatus
energy
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PCT/JP2019/018671
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Inventor
竹中　克郎
貴司 岩下
尚志郎 猿田
晃介 照井
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment

Definitions

  • the present invention relates to a radiation imaging apparatus, a radiation imaging system, and a method for controlling the radiation imaging apparatus.
  • the energy subtraction method is a method of obtaining a new image (for example, a bone image and a soft tissue image) by processing a plurality of images obtained by imaging a plurality of times with different energy of radiation irradiated to a subject. is there.
  • JP 2012-125409 A describes a radiation imaging apparatus that performs energy subtraction imaging.
  • the sensor unit of the radiation imaging apparatus described in JP 2012-125409 A has two types of pixels.
  • the radiation imaging apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-125409 will be described with one of the two types of pixels being a first pixel and the other being a second pixel.
  • the radiation imaging apparatus Based on the digital data sampled by the signal detection unit, the radiation imaging apparatus removes the charge accumulated by the dark current or the like in the first pixel after the radiation irradiation is started, and the radiation dose irradiated Accumulation of electric charge according to is started.
  • the radiation imaging apparatus reads the signal from the first pixel, converts it into image data, and stores it. . Thereafter, the radiation imaging apparatus removes the charge accumulated in the second pixel by dark current or the like, and starts accumulating the charge according to the radiation dose irradiated. Thereafter, the radiographic apparatus reads a signal from the second pixel, converts it into image data, and stores it after a predetermined timing has elapsed since the detection of the inflection point.
  • radiographic images are radiographic images having different energies.
  • the difference in imaging time between consecutive radiographic images depends on the time required for imaging one radiographic image (including signal readout time).
  • the time required for capturing one radiographic image is, for example, several seconds or more for a radiographic image capturing device for still image capturing, and about 100 milliseconds for a radiographic image capturing device for normal moving images. But it is about 10 milliseconds. If the subject moves during the radiographic time difference between successive radiographic images, artifacts due to the movement will occur. Therefore, it is difficult to obtain a radiographic image of a subject such as the heart that moves quickly by the energy subtraction method.
  • the present invention provides an advantageous technique for reducing artifacts.
  • One aspect of the present invention relates to a radiation imaging apparatus including a pixel array having a plurality of imaging pixels for capturing a radiation image and a drive circuit that drives the pixel array, and the plurality of imaging pixels includes a plurality of imaging pixels.
  • the first pixel and a plurality of second pixels, and the drive circuit starts a storage period in which signals are stored by at least one of the plurality of imaging pixels in response to the start of radiation irradiation, After the accumulation period ends, a signal corresponding to the radiation irradiated in the first period included in the accumulation period is output from the plurality of first pixels, is included in the accumulation period, and is different from the first period.
  • the pixel array is driven so that a signal corresponding to the radiation irradiated in the second period is output from the plurality of second pixels.
  • the figure which shows the structural example of the radiation detection panel in the radiation imaging device of the radiation imaging system of 2nd Embodiment of this invention The timing chart which shows operation
  • positioning figure of the radiation imaging system of 4th Embodiment of this invention The figure which shows the structural example of the imaging pixel which can be employ
  • FIG. 1 shows the configuration of a radiation imaging system 200 according to the first embodiment of the present invention.
  • the radiation imaging system 200 is configured to electrically capture an optical image formed by radiation and obtain an electrical radiation image (ie, radiation image data).
  • the radiation may typically be X-rays, but may be alpha rays, beta rays, gamma rays, and the like.
  • the radiation imaging system 200 can include, for example, a radiation imaging apparatus 210, a radiation source 430, a radiation source control unit 420, and a computer 440.
  • the radiation source 430 starts radiation emission according to an exposure command (radiation command) from the radiation source control unit 420.
  • the radiation emitted from the radiation source 430 is irradiated to the radiation imaging apparatus 210 through a subject (not shown).
  • the radiation source 430 also stops radiation emission according to a stop command from the radiation source control unit 420.
  • the radiation imaging apparatus 210 can include a radiation detection panel 212 and a control unit 214 that controls the radiation detection panel 212.
  • the control unit 214 can generate a stop signal for stopping radiation emission from the radiation source 430 based on a signal obtained from the radiation detection panel 212.
  • the stop signal can be provided to the radiation source controller 420.
  • the radiation source control unit 420 can send a stop command to the radiation source 430 in response to the stop signal.
  • the control unit 214 is, for example, a PLD (an abbreviation for Programmable Logic Device) such as an FPGA (an abbreviation for Field Programmable Gate Array), or an ASIC (an abbreviation for Application Specific Integrated, or an abbreviation for a generalized circuit program). It can be constituted by a computer or a combination of all or part of them.
  • the computer 440 can control the radiation imaging apparatus 210 and the radiation source control unit 420, receive radiation image data from the radiation imaging apparatus 210, and process it.
  • the radiation source control unit 420 includes an exposure switch. When the exposure switch is turned on by the user, the radiation source control unit 420 sends an exposure command to the radiation source 430 and sends a start notification indicating the start of radiation emission to the computer. 440 may be configured to be sent. The computer 440 that has received the start notification can be configured to notify the control unit 214 of the radiation imaging apparatus 210 of the start of radiation emission in response to the start notification.
  • All or part of the functions of the control unit 214 may be incorporated in the computer 440. Alternatively, all or part of the functions of the computer 440 may be incorporated in the radiation imaging apparatus 210. All or some of the functions of the radiation source control unit 420 may be incorporated in the computer 440 or the radiation imaging apparatus 210.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the radiation detection panel 212.
  • the radiation detection panel 212 includes a pixel array 112.
  • the pixel array 112 includes a plurality of imaging pixels PIX that detect radiation, and a plurality of column signal lines Sig (Sig1 to Sig4).
  • the plurality of imaging pixels PIX are arranged to form a plurality of rows and a plurality of columns.
  • the radiation detection panel 212 also includes a drive circuit 114 that drives the pixel array 112 and a readout circuit 113 that detects signals appearing on a plurality of column signal lines Sig of the pixel array 112.
  • a drive circuit 114 that drives the pixel array 112
  • a readout circuit 113 that detects signals appearing on a plurality of column signal lines Sig of the pixel array 112.
  • the pixel array 112 is configured by 4 rows ⁇ 4 columns of imaging pixels PIX, but in reality, more imaging pixels PIX can be arranged.
  • the radiation detection panel 212 has a dimension of 17 inches and may have an imaging pixel PIX of about 3000 rows by about 3000 columns.
  • Each imaging pixel PIX includes, for example, a switch SW that connects the conversion element C that detects radiation, and the conversion element C and a column signal line Sig (a column signal line Sig corresponding to the conversion element C among the plurality of signal lines Sig). Can be included.
  • the conversion element C can output an electrical signal corresponding to the amount of radiation incident thereon to the signal line Sig via the switch SW.
  • the conversion element C can include, for example, a MIS photodiode that is disposed on an insulating substrate such as a glass substrate and mainly contains amorphous silicon.
  • the conversion element C can include a PIN photodiode.
  • the conversion element C is configured as an indirect type that detects light after the radiation is converted into light by a scintillator. In the indirect type, the scintillator can be shared by a plurality of pixels PIX.
  • the switch SW can be composed of, for example, a transistor such as a thin film transistor (TFT) having a control terminal (gate) and two main terminals (source and drain).
  • the conversion element C has two main electrodes, one main electrode of the conversion element C is connected to one of the two main terminals of the switch SW, and the other main electrode of the conversion element has a common bias.
  • the bias power supply 103 can be connected via the line Bs.
  • the bias power supply 103 generates a bias voltage Vs.
  • the control terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the first row is connected to the gate line Vg1.
  • the control terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the second row is connected to the gate line Vg2.
  • the control terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the third row is connected to the gate line Vg3.
  • the control terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the fourth row is connected to the gate line Vg4.
  • a gate signal is supplied to the gate lines Vg1, Vg2, Vg3,. That is, the gate lines Vg1, Vg2, and Vg3 are driven by the drive circuit 114.
  • One main terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the first column is connected to the column signal line Sig1 in the first column.
  • One main terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the second column is connected to the column signal line Sig2 in the second column.
  • One main terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the third column is connected to the column signal line Sig3 in the third column.
  • One main terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX in the fourth column is connected to the column signal line Sig4 in the fourth column.
  • symbols P11 to P44 are used to distinguish a plurality of imaging pixels PIX from each other.
  • reference signs C11 to C44 are used to distinguish the plurality of conversion elements C from each other
  • reference signs T11 to T44 are used to distinguish the plurality of switches SW from each other.
  • P11 indicates the imaging pixels PIX arranged in the first row and the first column.
  • C11 represents the conversion element C of the imaging pixel PIX arranged in the first row and the first column
  • T11 represents the switch SW of the imaging pixel PIX arranged in the first row and the first column.
  • the readout circuit 113 can have a plurality of column amplifiers CA so that one column amplifier CA corresponds to one column signal line Sig.
  • Each column amplifier CA may include, for example, an integrating amplifier 105, a variable amplifier 104, a sample hold circuit 107, and a buffer circuit 106.
  • the integrating amplifier 105 amplifies the signal appearing on the corresponding column signal line Sig.
  • the integrating amplifier 105 can include, for example, an operational amplifier and an integrating capacitor and a reset switch connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier.
  • a reference potential Vref is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier.
  • the reset switch can be controlled by a reset pulse RC supplied from the control unit 214.
  • the variable amplifier 104 amplifies the signal supplied from the integrating amplifier 105 with a set amplification factor.
  • the sample hold circuit 107 samples and holds the signal from the variable amplifier 104.
  • the sample hold circuit 107 can be configured by a sampling switch and a sampling capacitor, for example.
  • the buffer circuit 106 buffers the signal from the sample and hold circuit 107 (impedance conversion) and outputs it.
  • the sampling switch can be controlled by a sampling pulse supplied from the control unit 214.
  • the read circuit 113 can also include a multiplexer 108 that selects and outputs signals from a plurality of column amplifiers CA provided in correspondence with each of the plurality of column signal lines Sig in a predetermined order.
  • the multiplexer 108 includes, for example, a shift register, and the shift register performs a shift operation in accordance with a clock signal supplied from the control unit 214, and one signal from a plurality of column amplification units CA is selected by the shift register. .
  • the readout circuit 113 also includes a buffer 109 that buffers a signal output from the multiplexer 108, and an AD converter 110 that converts an analog signal output from the buffer 109 into a digital signal (radiation image data). sell. The output of the AD converter 110, that is, radiation image data is supplied to the computer 440.
  • FIG. 3 schematically shows an example of a cross-sectional structure of one pixel PIX.
  • the pixel PIX is formed on an insulating substrate 10 such as a glass substrate.
  • the pixel PIX includes a first conductive layer 11, a first insulating layer 12, a first semiconductor layer 13, a first impurity semiconductor layer 14, and a second conductive layer 15 on an insulating substrate 10.
  • the first conductive layer 11 constitutes a gate of a transistor (for example, TFT) constituting the switch SW.
  • the first insulating layer 12 is disposed so as to cover the first conductive layer 11, and the first semiconductor layer 13 constitutes a gate of the first conductive layer 11 through the first insulating layer 12.
  • the first impurity semiconductor layer 14 is disposed on the first semiconductor layer 13 so as to constitute two main terminals (source and drain) of the transistor constituting the switch SW.
  • the second conductive layer 15 constitutes a wiring pattern connected to each of two main terminals (source and drain) of the transistor constituting the switch SW.
  • a part of the second conductive layer 15 constitutes the column signal line Sig, and the other part constitutes a wiring pattern for connecting the conversion element C and the switch SW.
  • the pixel PIX further includes an interlayer insulating film 16 that covers the first insulating layer 12 and the second conductive layer 15.
  • the interlayer insulating film 16 includes the second conductive layer 15 (switch SW) and the conversion element C.
  • a contact plug 17 is provided for connecting the two.
  • Pixel PIX further includes a conversion element C disposed on interlayer insulating film 16.
  • the conversion element C is configured as an indirect conversion element including a scintillator layer 25 that converts radiation into light.
  • the conversion element C includes a third conductive layer 18, a second insulating layer 19, a second semiconductor layer 20, a second impurity semiconductor layer 21, and a fourth conductive layer 22 stacked on the interlayer insulating film 16.
  • a protective layer 23, an adhesive layer 24, and a scintillator layer 25 The third conductive layer 18, the second insulating layer 19, the second semiconductor layer 20, the second impurity semiconductor layer 21, the fourth conductive layer 22, the protective layer 23, the adhesive layer 24, and the scintillator layer 25 are converted.
  • Element C is configured.
  • the third conductive layer 18 and the fourth conductive layer 22 constitute the lower electrode and the upper electrode of the photoelectric conversion element that constitutes the conversion element C, respectively.
  • the fourth conductive layer 22 is made of, for example, a transparent material.
  • the third conductive layer 18, the second insulating layer 19, the second semiconductor layer 20, the second impurity semiconductor layer 21, and the fourth conductive layer 22 constitute an MIS type sensor as the photoelectric conversion element. Yes.
  • the second impurity semiconductor layer 21 is formed of, for example, an n-type impurity semiconductor layer.
  • the scintillator layer 25 can be made of, for example, a gadolinium-based material or a CsI (cesium iodide) material.
  • the conversion element C may be configured as a direct conversion element that directly converts incident radiation into an electrical signal (charge).
  • Examples of the direct type conversion element C include conversion elements mainly composed of amorphous selenium, gallium arsenide, gallium phosphide, lead iodide, mercury iodide, CdTe, CdZnTe, and the like.
  • the conversion element C is not limited to the MIS type, and may be, for example, a pn type or PIN type photodiode.
  • the operation of the radiation imaging system 200 is controlled by a computer 440.
  • the operation of the radiation imaging apparatus 210 is controlled by the control unit 214 under the control of the computer 440.
  • the control unit 214 causes the drive circuit 114 and the readout circuit 113 to perform idle reading until radiation of radiation from the radiation source 430 (in other words, irradiation of radiation to the radiation imaging apparatus 210) is started.
  • the driving circuit 114 sequentially drives the gate signals supplied to the gate lines Vg1, Vg2, Vg3, and Vg4 of the plurality of rows of the pixel array 112 to the active level, thereby the darkness accumulated in the conversion element C. This is an operation to reset the electric charge.
  • an active level reset pulse is supplied to the reset switch of the integrating amplifier 105, and the column signal line Sig is reset to the reference potential Vref.
  • the dark charge is a charge generated even though no radiation is incident on the conversion element C.
  • the control unit 214 can recognize the start of radiation emission from the radiation source 430 based on the start notification supplied from the radiation source control unit 420 via the computer 440, for example.
  • a detection circuit that detects a current flowing through the bias line Bs or the column signal line Sig of the pixel array 112 may be provided.
  • the control unit 214 can recognize the start of radiation emission from the radiation source 430 based on the output of the detection circuit.
  • the drive circuit 114 outputs a signal corresponding to the radiation irradiated in the first period from the plurality of first pixels after the radiation irradiation period ends, and responds to the radiation irradiated in the second period.
  • the pixel array 112 is driven so that the received signal is output from the plurality of second pixels.
  • the drive circuit 114 is configured to drive the pixel array 112 in units of rows, and the first pixels and the second pixels can be alternately arranged in the column direction of the pixel array 112.
  • the plurality of imaging pixels PIX of the pixel array 112 includes a plurality of first pixels and a plurality of second pixels.
  • the plurality of first pixels are a part of the plurality of imaging pixels PIX
  • the plurality of second pixels are another part of the plurality of imaging pixels PIX.
  • the plurality of first pixels and the plurality of second pixels have different driving timings by the driving circuit 114, more specifically, a period (period length) in which the switch SW is turned on.
  • the imaging pixels PIX in the odd rows, that is, the first row and the third row are the first pixels
  • the imaging pixels PIX in the even rows that is, the second row and the fourth row are the second pixels. It is.
  • the imaging pixels PIX in the odd rows, that is, the first row and the third row may be the second pixels
  • the imaging pixels PIX in the even rows that is, the second row and the fourth row may be the first pixels.
  • the plurality of first pixels and the plurality of second pixels may have the same structure or different structures.
  • the radiation energy generated by the radiation source 430 is controlled in two stages by the radiation source control unit 420 in each frame. More specifically, the radiation energy generated by the radiation source 430 is controlled in two stages of the first energy R and the second energy B by the radiation source control unit 420 in each frame of moving image capturing. In this example, the second energy B is larger than the first energy R.
  • the energy of the radiation generated by the radiation source 430 can be changed by the radiation source control unit 420 changing the tube voltage of the radiation source 430.
  • the radiation source 430 may include a filter, and the radiation source control unit 420 may be changed by controlling the filter of the radiation source 430.
  • the filter is configured as a turret in which a plurality of filter elements having different transmission wavelengths are arranged, and the filter element to be used can be selected depending on the rotation angle of the turret.
  • the radiation energy generated by the radiation source 430 is controlled in two stages by the radiation source control unit 420 for one imaging. More specifically, in still image imaging, the radiation energy generated by the radiation source 430 is converted into two stages of first energy R and second energy B by the radiation source control unit 420 for one imaging. Controlled.
  • the operation period of the pixel array 112 may include an idle reading period, an accumulation period, and a main reading period.
  • the operation period of one frame of the pixel array 112 can include at least an accumulation period and a main reading period.
  • the operation period of one frame of the pixel array 112 may include an empty reading period, an accumulation period, and a main reading period.
  • the idle reading period is a period in which idle reading is performed. In other words, the idle reading period is a standby period in which the operation of resetting the plurality of imaging pixels PIX is repeated.
  • the accumulation period is a period during which signals are accumulated by at least one of the plurality of imaging pixels PIX.
  • the main reading period is a period in which signals are read from the pixel array 112 (a plurality of imaging pixels PIX) by the reading circuit 113, in other words, an output period in which signals are output from the pixel array 112 (a plurality of imaging pixels PIX). is there.
  • the drive circuit 114 drives the pixel array 112 so that the accumulation period starts in response to the start of radiation irradiation.
  • the control unit 214 can recognize that radiation irradiation starts based on the start notification from the computer 440, and can shift from the idle reading period to the accumulation period.
  • the irradiation period IP which is a period during which the radiation source 430 irradiates radiation, may start, for example, after the start of the accumulation period and end before the end of the accumulation period.
  • the drive circuit 114 operates for the imaging pixels PIX (first pixels) in the odd rows, that is, the first row and the third row, with the column signal line Sig being reset to the reference potential Vref.
  • the gate lines Vg1 and Vg3 are driven to the active level. Thereby, the switches T11, T12, T13, T14, T31, T32, T33, and T34 are closed, and the conversion elements C11, C12, C13, C14, C31, C32, C33, and C34 are reset.
  • the drive circuit 114 maintains the inactive level for the gate lines Vg2 and Vg4 for the imaging pixels PIX (second pixels) in the even-numbered rows, that is, the second and fourth rows. Therefore, in the imaging pixels PIX (second pixels) in the even-numbered rows, that is, the second row and the fourth row, as the irradiation period IP or the accumulation period starts, signal accumulation corresponding to the radiation irradiation is converted into the conversion elements C21, C22, It starts at C23, C24, C41, C42, C43, C44.
  • the radiation source 430 changes the radiation energy from the first energy R to the second energy B in accordance with control by the radiation source control unit 420.
  • the drive circuit 114 drives the gate lines Vg1 and Vg3 for the imaging pixels PIX (first pixels) in the odd rows, that is, the first row and the third row to the inactive level. Thereby, the switches T11, T12, T13, T14, T31, T32, T33, and T34 are opened. Therefore, at a predetermined timing tt, signal accumulation corresponding to radiation irradiation is started in the conversion elements C11, C12, C13, C14, C31, C32, C33, and C34.
  • the timing for setting the gate lines Vg1 and Vg3 to the active level is the irradiation period IP or It may be after the start of the accumulation period.
  • the drive circuit 114 switches the imaging pixels PIX (first pixels) in the odd rows so that the signals accumulated in the imaging pixels PIX in the odd rows are reset by the predetermined timing tt in the radiation irradiation period IP. It can be configured to control the SW.
  • the start timing of the period T1 (first period) in which the imaging pixels PIX (first pixels) in the odd-numbered rows accumulate signals corresponding to radiation irradiation is a predetermined timing tt.
  • the driving circuit 114 causes the odd-numbered imaging pixels PIX to accumulate signals in the odd-numbered imaging pixels PIX (first pixels) in accordance with the radiation irradiated after the predetermined timing tt in the irradiation period IP.
  • the switch SW of (first pixel) is controlled.
  • the end timing of the accumulation period can be defined by the start timing of the main reading period.
  • the end timing of the period T1 (first period) in which the imaging pixels PIX (first pixels) in the odd-numbered rows, that is, the first row and the third row accumulate signals corresponding to the irradiation of radiation This is the earlier timing of the end timing of the accumulation period.
  • the start timing of the period T2 (second period) in which the imaging pixels PIX (second pixels) in the even-numbered rows, that is, the second and fourth rows accumulate signals corresponding to the irradiation of radiation is the start timing of the irradiation period IP. is there.
  • the end timing of the period T2 (second period) in which the imaging pixels PIX (second pixels) in the even-numbered rows, that is, the second row and the fourth row accumulate signals corresponding to the irradiation of radiation is the end of the irradiation period IP. It is an earlier timing among the timing and the end timing of the accumulation period.
  • the period T1 (first period) and the period T2 (second period) are periods included in the accumulation period.
  • the period T1 (first period) is shorter than the period T2 (second period), and a part of the period T2 overlaps with the period T1.
  • the maximum value of the energy of the radiation irradiated in the period T1 is different from the maximum value of the energy of the radiation irradiated in the period belonging to the period T2 and not belonging to the first period T1. More specifically, in this example, the maximum value of the energy of radiation irradiated in the period T1 is larger than the maximum value of the energy of radiation irradiated in the period belonging to the period T2 and not belonging to the first period T1.
  • the driving circuit 114 sequentially drives the gate lines Vg1 to Vg4 from the first row to the fourth row to the active level.
  • the readout circuit 113 reads out signals output to the column signal lines Sig1 to Sig4 from the imaging pixels PIX in the first to fourth rows. Specifically, signals corresponding to radiation of the second energy B are output from the first row of pixels PIX (first pixel) to the column signal lines Sig1 to Sig4 and read by the reading circuit 113. Next, signals corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B are output from the second row of pixels PIX (second pixel) to the column signal lines Sig1 to Sig4 and read out by the readout circuit 113.
  • signals corresponding to the radiation of the second energy B are output from the third row of pixels PIX (first pixel) to the column signal lines Sig 1 to Sig 4 and read out by the reading circuit 113.
  • signals corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B are output from the fourth row of pixels PIX (second pixel) to the column signal lines Sig1 to Sig4 and read out by the readout circuit 113.
  • the signal read by the read circuit 113 is supplied to the AD converter 110 via the multiplexer 108 and the buffer 109.
  • the AD converter 110 can AD-convert the signal and supply it to the computer 440 as radiation image data.
  • signals are read from the plurality of imaging pixels PIX (the plurality of first pixels and the plurality of second pixels) of the pixel array 112 after the accumulation period (in other aspects, the irradiation period) ends.
  • the irradiation period IP can be shortened. As a result, the difference in readout time between the radiographic image formed by the radiation of the second energy B and the radiographic image formed by the radiation of the first energy R and the second energy B can be reduced. Therefore, artifacts due to the movement of the subject can be reduced.
  • the offset correction may be performed on the radiation image formed by the radiation of the second energy B and the radiation image formed by the radiation of the first energy R and the second energy B. Offset correction of the radiographic image formed by the radiation of the second energy B can be made by subtracting the offset image from the radiographic image. Offset correction of the radiographic image formed by the radiation of the first energy R and the second energy B can be made by subtracting the offset image from the radiographic image.
  • the offset image can be made by executing the above-described operation of the idle reading period, the accumulation period, and the main reading period in a state where no radiation is irradiated as in the second frame of FIG.
  • the radiation image formed by the radiation of the second energy B and the radiation image formed by the radiation of the first energy R and the second energy B can be further subjected to gain correction.
  • one radiation image is captured in the first frame, and an offset image is acquired in the second frame.
  • radiation is irradiated so that the start of the accumulation period of the second frame and the start of radiation irradiation are synchronized.
  • the computer 440 can perform offset correction and gain correction on the radiation image data supplied from the radiation detection panel 212 to the computer 440.
  • FIG. 5A schematically shows a radiographic image supplied from the radiation detection panel 212 to the computer 240 or radiographic image data obtained by performing offset correction and gain correction on the radiographic image.
  • the computer 440 converts the radiation image shown in FIG. 5a into the radiation image of the second energy B shown in FIG. 5b and the first energy R and the second energy shown in FIG. 5c. Separated into B radiographic image.
  • the computer 240 generates even-row pixel data in the radiation image of the second energy B shown in FIG. 5b by interpolation, and generates the radiation image of the second energy B shown in FIG. 5d. To do.
  • the computer 240 generates pixel data of odd-numbered rows in the radiation image of the first energy R and the second energy B shown in FIG. 5c by interpolation, and the first data shown in e of FIG. A radiation image of energy R and second energy B is generated.
  • the computer 240 subtracts the radiation image of the second energy B shown in FIG. 5d from the radiation image of the first energy R and the second energy B shown in FIG.
  • the process of generating the radiation image of the first energy R shown in g of FIG. 5 is an example of the image process by the energy subtraction method.
  • the energy subtraction method obtains a new radiological image (for example, a bone image and a soft tissue image) by processing a plurality of radiographic images obtained by imaging a plurality of times with different energies of radiation irradiated to a subject. Is the method.
  • the energy of the radiation generated by the radiation source 430 is controlled in two stages by the radiation source control unit 420 for one imaging.
  • the energy of the radiation generated by the radiation source 230 may be controlled in three or more stages by the radiation source control unit 420 for one imaging.
  • FIG. 6 shows an example in which the radiation energy generated by the radiation source 430 is controlled in three stages by the radiation source control unit 420 for one imaging.
  • the three stages are composed of a first energy R, a second energy G greater than the first energy R, and a third energy B greater than the second energy G.
  • the first pixel of the plurality of imaging pixels PIX can be used to capture a radiation image of the second energy G and the third energy B.
  • the second pixel among the plurality of imaging pixels PIX can be used to capture a radiation image of the third energy B.
  • the third pixel of the plurality of imaging pixels PIX can be used to capture a radiation image of the first energy R, the second energy G, and the third energy B.
  • the first pixel, the second pixel, and the third pixel can be alternately arranged in the pixel array 112.
  • the radiation source control unit 420 controls the radiation source 430 to change the radiation energy from the first energy R to the second energy B in one irradiation period IP.
  • a waveform of the energy of the radiation emitted from the radiation source 430 under one set energy may be used.
  • FIG. 7 shows an example in which a radiation image of two energies is obtained using a waveform of the energy of radiation emitted by the radiation source 430 under one set energy. Items not mentioned here can follow the items described with reference to FIG. It can take a considerable amount of time for the energy of the radiation emitted from the radiation source 430 to rise to the set energy.
  • the above embodiment may be applied by setting the radiation energy from the start of radiation irradiation until the radiation energy reaches a predetermined level as the first energy R and the subsequent radiation energy as the second energy B. it can. According to such a system, a radiation image for the energy subtraction method can be obtained without using a special radiation source.
  • the radiation source 430 is configured so that the maximum value of the energy of radiation irradiated in the period T1 is larger than the maximum value of the energy of radiation irradiated in the period T2 that does not belong to the period T1. It is configured. The present invention is not limited to this.
  • the radiation source 430 is configured such that the maximum value of the energy of the radiation irradiated in the period T1 that does not belong to the period T1 is larger than the maximum value of the radiation energy irradiated in the period T1. May be configured.
  • an energy subtraction process can be performed by preparing a signal corresponding to radiation having a large energy and a signal corresponding to radiation having a small energy.
  • a signal corresponding to radiation of the second energy B having a large energy and a signal corresponding to radiation of the first energy R and the second energy B are read out by the readout circuit 113. Based on these signals, a signal corresponding to the radiation of the second energy B and a signal corresponding to the radiation of the first energy R can be prepared. At that time, the signal corresponding to the radiation of the first energy R having a small energy can be affected by the influence of the large noise (shot noise or quantum noise) that the second energy B having a large energy can have. Therefore, the S / N of the signal corresponding to the radiation of the first energy R can be reduced. Thereby, the S / N of the signal obtained by the energy subtraction process performed using the signal corresponding to the radiation of the first energy R and the signal corresponding to the radiation of the second energy B can also be reduced.
  • a signal corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B and a signal corresponding to the radiation of the first energy R are read out by the readout circuit 113. That is, in the example shown in FIG. 16, the signal corresponding to the radiation of the first energy R having a small energy is prepared without performing the calculation using the signal corresponding to the radiation of the second energy B having a large energy. Can do. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the S / N ratio of the signal corresponding to the radiation of the first energy R having low energy. Therefore, compared with the example shown in FIG. 4, in the example shown in FIG. 16, energy subtraction processing is performed using a signal corresponding to the radiation of the first energy R and a signal corresponding to the radiation of the second energy B. The signal S / N is prevented from decreasing.
  • FIG. 17 shows an advantageous method for solving such a problem.
  • FIG. 18 illustrates an evaluation result of the signal subjected to the energy subtraction process.
  • a signal corresponding to the radiation of the first energy R which is accumulated in the period T2 S and R the radiation of the signal S R and the second energy B corresponds to the radiation of the first energy R which is accumulated in the period T2
  • the sum (S R + S B ) with the corresponding signal S B is S R + B.
  • Signal S R and the signal S R + B is read by the read circuit 113.
  • the radiation of the second energy B can be obtained a corresponding signal S B, obtained an energy subtraction image by performing the energy subtraction processing based on the signal S R and the signal S B be able to.
  • the vertical axis in FIG. 18 represents the S / N of the energy subtraction image obtained by the energy subtraction process.
  • S R / S R + B is 0.3, the S / N of the energy subtraction image is the highest. Further, if S R / S R + B is in the range of 0.1 to 0.5, the S / N of the energy subtraction image is not significantly reduced.
  • the S / N of the energy subtraction image can be improved by making the signal output from the first pixel smaller than half of the signal output from the second pixel.
  • the drive circuit 114 that drives the pixel array 112 can drive the gate line so that the signal output from the first pixel is smaller than half of the signal output from the second pixel.
  • the radiation source 430 may be configured so that the drive circuit 114 that drives the pixel array 112 has a signal output from the first pixel smaller than half of a signal output from the second pixel.
  • the radiation detection panel 212 includes a detection circuit 150.
  • the detection circuit 150 detects the energy of radiation applied to the radiation detection panel 212.
  • the detection circuit 150 can detect the energy of the radiation applied to the radiation detection panel 212 and supply information indicating the energy to the control unit 214.
  • the control unit 214 detects the timing at which the radiation energy changes from the first energy R to the second energy B based on the information supplied from the detection circuit 150 and notifies the radiation detection panel 212 of the result. can do.
  • the drive circuit 114 of the radiation detection panel 212 can change the gate signal supplied to the gate lines Vg1 and Vg3 of the imaging pixels PIX (first pixels) in the odd rows from the active level to the inactive level. .
  • the detection circuit 150 can detect the energy of the radiation applied to the radiation detection panel 212 by detecting the current flowing through the bias line Bs.
  • the readout circuit 113 may detect the energy of the radiation applied to the radiation detection panel 212 by detecting the current flowing through the column signal lines Sig1 to Sig4.
  • the readout circuit 113 may detect the energy of the radiation applied to the radiation detection panel 212 by detecting the current flowing through the column signal lines Sig1 to Sig4.
  • the gate signals supplied to the gate lines Vg1 and Vg3 of the imaging pixels PIX in the odd rows are at the active level
  • a signal corresponding to is output.
  • the active level and the inactive level may be alternately repeated.
  • the energy level of the radiation can be detected while the gate signal is at the active level, and the noise level can be detected when the gate signal is at the inactive level.
  • the noise level can be detected when the gate signal is at the inactive level.
  • FIGS. 10 shows the configuration of the radiation detection panel 212
  • FIG. 11 shows the operations of the radiation imaging apparatus 210 and the radiation imaging system 200 having the radiation detection panel 212. Matters not mentioned in the third embodiment can follow the first or second embodiment.
  • the radiation detection panel 212 includes two readout circuits, that is, a first readout circuit 113a and a second readout circuit 113b.
  • the pixel array 112 has a plurality of rows from the first row to the second n-th row (n is a natural number).
  • the first readout circuit 113a reads out signals from the imaging pixels PIX arranged in the first to nth rows among the plurality of imaging pixels PIX.
  • the second readout circuit 113b reads out signals from the imaging pixels PIX arranged in the (n + 1) th row to the 2nth row among the plurality of imaging pixels PIX.
  • the first readout circuit 113a reads out the signals of the imaging pixels PIX in the rows from the first row to the n-th row in order from the first row, and the second readout circuit 113a from the (n + 1) -th row to the second n-th row.
  • the signals of the imaging pixels PIX in the row can be read in order from the 2nth row.
  • the energy of radiation detected by the imaging pixel PIX in the nth row and the imaging pixel PIX in the (n + 1) th row adjacent to the nth row Is preferably different from the energy of the radiation detected.
  • the energy of radiation detected by the imaging pixel PIX in the n-th row is the first energy R
  • the energy of radiation detected by the imaging pixel PIX in the (n + 1) -th row adjacent to the n-th row is the second energy B.
  • the energy of radiation detected by the imaging pixel PIX in the (n + 1) th row adjacent to the nth row is the first energy R.
  • it is preferable that one of the imaging pixels PIX in the nth row and the (n + 1) th row belonging to the same column is the first pixel and the other is the second pixel.
  • an odd-numbered row is a first pixel and an even-numbered row is a second pixel in a certain frame
  • an even-numbered row is a first pixel and an odd-numbered row is a second pixel in the next frame. It is preferable to replace the energy of the radiation detected by each imaging pixel PIX for each frame. In this case, it is preferable to prepare two types of offset images.
  • FIG. 14 illustrates an arrangement of the first pixel and the second pixel.
  • the first pixels P11, P13, P22, P24, P31, P33, P42, and P44 are imaging pixels that detect radiation of the second energy B.
  • the second pixels P12, P14, P21, P23, P32, P34, P41, and P43 are imaging pixels that detect radiation of the first energy R and the second energy B.
  • the first pixels and the second pixels are alternately arranged in the column direction of the pixel array 112 and are alternately arranged in the row direction of the pixel array 112.
  • the imaging pixels P11 and P13 as the first pixels and the imaging pixels P12 and P14 as the second pixels are alternately arranged, that is, the first pixel, the second pixel, the first pixel, and the second pixel.
  • the imaging pixels P11 and P31 as the first pixels and the imaging pixels P21 and P41 as the second pixels are alternately arranged, that is, the first pixel, the second pixel, the first pixel, and the second pixel.
  • Such a configuration is advantageous for favorably performing the interpolation described with reference to FIG.
  • the first pixels for example, P22, P24, P31, and P33
  • the first pixels can be driven by the drive circuit 114 through the same gate line (signal line).
  • Such a configuration is advantageous for reducing the number of gate lines.
  • each imaging pixel PIX includes a conversion element C that converts radiation into an electrical signal, and a signal corresponding to the signal from the conversion element C that corresponds to a column signal line Sig among a plurality of column signal lines. And an output circuit unit 202 for outputting to the output.
  • the drive circuit 114 outputs signals corresponding to the radiation irradiated in the first period from the plurality of first pixels, and outputs signals corresponding to the radiation irradiated in the second period from the plurality of second pixels.
  • the output circuit unit 202 of each of the plurality of imaging pixels PIX is controlled.
  • the output circuit unit 202 includes a reset switch 221 (reset unit), an amplifier circuit 230, a sensitivity change unit 240, a clamp circuit 260, sample hold circuits (hold units) 270 and 280, and an output circuit 310.
  • Conversion element C converts radiation into an electrical signal.
  • the conversion element C can be composed of, for example, a scintillator that can be shared by a plurality of pixels and a photoelectric conversion element.
  • the conversion element C includes a charge storage unit that stores the converted electrical signal (charge), that is, an electrical signal corresponding to radiation, and the charge storage unit is connected to an input terminal of the amplifier circuit 230.
  • the amplifier circuit 230 can include MOS transistors 235 and 236 and a current source 237.
  • the MOS transistor 235 is connected to the current source 237 via the MOS transistor 236.
  • MOS transistor 235 and current source 237 constitute a source follower circuit.
  • the MOS transistor 236 is an enable switch that is turned on when the enable signal EN is activated to bring the source follower circuit constituted by the MOS transistor 235 and the current source 237 into an operating state.
  • the charge-voltage conversion unit CVC is connected to the reset potential Vres via the reset switch 221. When the reset signal PRES is activated, the reset switch 221 is turned on, and the potential of the charge-voltage converter is reset to the reset potential Vres.
  • the reset switch 221 includes a transistor having a first main electrode (drain) connected to the charge storage portion of the conversion element C, a second main electrode (source) to which a reset potential Vres is applied, and a control electrode (gate). May be included.
  • the transistor causes the first main electrode and the second main electrode to conduct when the on-voltage is applied to the control electrode, and resets the charge storage portion of the conversion element C.
  • the clamp circuit 260 clamps the reset noise level output from the amplifier circuit 230 by the clamp capacitor 261 in accordance with the reset potential of the charge-voltage converter CVC.
  • the clamp circuit 260 is a circuit for canceling the reset noise level from the signal (radiation signal) output from the amplification circuit 230 in accordance with the electric charge (electric signal) converted by the conversion element C.
  • the reset noise bell includes kTC noise when the charge-voltage conversion unit CVC is reset.
  • the clamping operation is performed by turning off the MOS transistor 262 by deactivating the clamp signal PCL after the MOS transistor 262 is turned on by activating the clamp signal PCL.
  • the output side of the clamp capacitor 261 is connected to the gate of the MOS transistor 263.
  • the source of the MOS transistor 263 is connected to the current source 265 via the MOS transistor 264.
  • the MOS transistor 263 and the current source 265 constitute a source follower circuit.
  • the MOS transistor 264 is an enable switch that is turned on when the enable signal EN0 supplied to its gate is activated, and puts the source follower circuit constituted by the MOS transistor 263 and the current source 265 into an operating state.
  • the output circuit 310 includes MOS transistors 311, 313 and 315, and row selection switches 312 and 314.
  • the MOS transistors 311, 313, and 315 form a source follower circuit together with a current source (not shown) connected to the column signal lines 321 and 322, respectively.
  • the radiation signal which is a signal output from the clamp circuit 260 in accordance with the charge generated in the conversion element C, can be sampled and held by the sample and hold circuit 280.
  • the sample and hold circuit 280 can include a switch 281 and a capacitor 282. The switch 281 is turned on when the sample hold signal TS is activated. The radiation signal output from the clamp circuit 260 is written into the capacitor 282 via the switch 281 when the sample hold signal TS is activated.
  • the noise level (offset component) of the clamp circuit 260 is output from the clamp circuit 260.
  • the noise level of the clamp circuit 260 can be sampled and held by the sample and hold circuit 270.
  • the sample and hold circuit 270 can include a switch 271 and a capacitor 272. The switch 271 is turned on when the sample hold signal TN is activated. The noise level output from the clamp circuit 260 is written into the capacitor 272 via the switch 271 when the sample hold signal TN is activated.
  • signals corresponding to the signals held in the sample hold circuits 270 and 280 are output to the first column signal line 321 and the second column signal line 322 as the column signal lines Sig.
  • a signal N corresponding to the noise level held by the sample hold circuit 270 is output to the column signal line 321 via the MOS transistor 311 and the row selection switch 312.
  • a signal S corresponding to the radiation signal held by the sample hold circuit 280 is output to the column signal line 322 via the MOS transistor 313 and the row selection switch 314.
  • the imaging pixel PIX may include addition switches 301 and 302 for adding signals of the plurality of imaging pixels PIX.
  • the addition mode signals ADDN and ADDS are activated.
  • the addition mode signal ADDN By activating the addition mode signal ADDN, the capacitors 272 of the plurality of imaging pixels PIX are connected to each other, and the signal (noise level or radiation signal) is averaged.
  • the activation mode of the addition mode signal ADDS connects the capacitors 282 of the plurality of imaging pixels PIX, and the radiation signals are averaged.
  • the imaging pixel PIX can include a sensitivity changing unit 240.
  • the sensitivity changing unit 240 can include switches 241 and 242, capacitors 243 and 244, and MOS transistors 245 and 246.
  • the switch 241 When the first change signal WIDE is activated, the switch 241 is turned on, and the capacitance value of the first additional capacitor 243 is added to the capacitance value of the charge voltage conversion unit CVC. As a result, the sensitivity of the imaging pixel PIX decreases.
  • the second change signal WIDE2 is activated, the switch 242 is also turned on, and the capacitance value of the second additional capacitor 244 is added to the capacitance value of the charge voltage conversion unit CVC. As a result, the sensitivity of the imaging pixel PIX further decreases.
  • the dynamic range can be expanded.
  • the enable signal ENW may be activated.
  • the MOS transistor 246 performs a source follower operation.
  • the reading circuit 113 reads a signal from the imaging pixel PIX as described above via the column signal line Sig and supplies the signal to the AD converter 110 via the buffer 109.
  • the AD converter 110 can AD convert the signal and supply it to the computer 240 as radiation image data.
  • the signal corresponding to the radiation of the second energy B, the first energy R, and the second energy are controlled by controlling the gate signal supplied to the control terminal of the switch SW of the imaging pixel PIX.
  • a signal corresponding to the B radiation is detected.
  • a signal corresponding to the radiation of the second energy B and a signal corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B are detected by controlling the output circuit unit 202 of the imaging pixel PIX. .
  • a signal corresponding to radiation of the first energy R and a signal corresponding to radiation of the first energy R and the second energy B are detected by controlling the output circuit unit 202 of the imaging pixel PIX. Is done.
  • the control of the output circuit unit 202 of the imaging pixel PIX can be performed by the following driving method, for example, in units of rows or columns.
  • the clamp signal PCL of the imaging pixels PIX in the odd-numbered rows is set to the active level, the MOS transistor 262 is turned on, and the transition to the second energy B is performed.
  • the clamp signal PCL is set to an inactive level.
  • the signal output from the amplifier circuit 230 according to the radiation of the first energy R is clamped by the clamp capacitor 261.
  • a signal corresponding to the radiation of the second energy B is supplied from the amplifier circuit 230 to the clamp capacitor 261, and a signal corresponding to the radiation of the second energy B is output from the clamp circuit 260.
  • the clamp signal PCL is set to the inactive level before the radiation of the first energy R is irradiated. Therefore, the clamp circuit 260 outputs a signal corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B. Thereby, a signal corresponding to the radiation of the second energy B is output from the imaging pixels PIX in the odd rows, and a signal corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B is output from the imaging pixels PIX in the even rows. Is output.
  • the driving method for the odd-numbered imaging pixels PIX and the driving method for the even-numbered imaging pixels PIX may be interchanged.
  • the reset signal PRES in the odd number column is set to the active level, the reset switch 221 is turned on, and the conversion element C is maintained in the reset state. Then, the reset signal PRES of the odd number column is changed to an inactive level in response to the start of irradiation with the radiation of the second energy B, and the signal corresponding to the radiation of the second energy B is changed to the capacitance 282 of the imaging pixel PIX in the odd number column. Write to. On the other hand, for even columns, the reset signal PRES is set to an inactive level before irradiation with radiation of the first energy R.
  • signals corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B are written in the capacitors 282 of the imaging pixels PIX in the even-numbered columns.
  • a signal corresponding to the radiation of the second energy B is output from the imaging pixels PIX in the odd rows, and the radiation of the first energy R and the second energy B is output from the imaging pixels PIX in the even rows.
  • a corresponding signal is output.
  • the optical signal sampling signal TS of the odd-numbered column is set to the active level during the irradiation of the radiation of the first energy R, so that the signal corresponding to the radiation of the first energy R is imaged in the odd-numbered column.
  • the optical signal sampling signals TS in the odd-numbered columns are set to the inactive level immediately before the irradiation with the radiation of the second energy B. As a result, only the signal corresponding to the radiation of the first energy R is written in the capacitors 282 of the imaging pixels PIX in the odd-numbered columns.
  • the optical signal sampling signal TS is set to the active level and then set to the inactive level.
  • signals corresponding to the radiation of the first energy R and the second energy B are written into the capacitors 282 of the imaging pixels PIX in the even columns.
  • 212 Radiation detection panel
  • 214 Control unit
  • 112 Pixel array
  • 113 Reading circuit
  • 114 Drive circuit
  • PIX Imaging pixel
  • C Conversion element
  • SW Switch
  • Sig Column signal line

Abstract

放射線撮像装置は、放射線画像を撮像するための複数の撮像画素を有する画素アレイと、前記画素アレイを駆動する駆動回路とを備える。前記複数の撮像画素は、複数の第１画素と、複数の第２画素とを含む。前記駆動回路は、放射線の照射の開始に応じて前記複数の撮像画素の少なくとも１つによる信号の蓄積がなされる蓄積期間が開始され、前記蓄積期間の終了後に、前記蓄積期間に含まれる第１期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第１画素から出力され、前記蓄積期間に含まれ、前記第１期間とは異なる第２期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第２画素から出力されるように、前記画素アレイを駆動する。

Description

放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、放射線撮像装置の制御方法
　本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、放射線撮像装置の制御方法に関する。
　放射線撮像装置を応用した撮影方法としてエネルギーサブトラクション法がある。エネルギーサブトラクション法は、被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の画像を処理することによって新たな画像（例えば、骨画像および軟部組織画像）を得る方法である。
　特開２０１２－１２５４０９号公報には、エネルギーサブトラクション撮影を行う放射線撮影装置が記載されている。特開２０１２－１２５４０９号公報に記載された放射線撮影装置のセンサ部は、２種類の画素を有する。以下、２種類の画素の一方を第１画素、他方を第２画素として、特開２０１２－１２５４０９号公報に記載された放射線撮影装置を説明する。該放射線撮影装置は、信号検出部によってサンプリングされたデジタルデータに基づいて、放射線の照射が開始された後に、第１画素に暗電流等によって蓄積されていた電荷を除去し、照射された放射線量に応じた電荷の蓄積を開始する。その後、該放射線撮影装置は、信号検出部からのデジタルデータの累積値の変化量（微分値）が減少する変曲点を検出したら、第１画素から信号を読み出して画像データに変換し記憶する。その後、該放射線撮影装置は、第２画素に暗電流等によって蓄積されていた電荷を除去し、照射された放射線量に応じた電荷の蓄積を開始する。その後、該放射線撮影装置は、変曲点の検出から所定タイミングが経過した後に、第２画素から信号を読み出して画像データに変換し記憶する。これにより、放射線の照射の開始から変曲点までの放射線の照射による放射線画像と、変曲点以降の放射線の照射による放射線画像とが得られる。これらの放射線画像は、互いに異なるエネルギーの放射線画像である。
　複数の放射線画像を撮像する場合において、連続する放射線画像の撮影時間差は、１枚の放射線画像の撮像に要する時間（信号の読出時間を含む）に依存する。１枚の放射線画像の撮像に要する時間は、例えば、静止画撮像用の放射線撮像装置では数秒以上、通常の動画用の放射線撮像装置では１００ミリ秒程度であり、高速の動画用の放射線撮像装置でも１０ミリ秒程度である。連続する放射線画像の撮影時間差の間に被検体が動くと、その動きによるアーチファクトが生じてしまう。したがって、心臓などのように動きが速い被検体の放射線画像をエネルギーサブトラクション法によって得ることは困難である。
　特開２０１２－１２５４０９号公報に記載された放射線撮影装置では、放射線が照射されている間に、変曲点までに照射された放射線に対応する信号を第１画素から読み出す。したがって、放射線の照射期間は、第１画素からの信号の読み出しに要する時間よりも十分に長くなくてはならない。この照射期間に被検体が動くと、第１画素によって得られる放射線画像と第２画素によって得られる放射線画像とからエネルギーサブトラクション法によって得られる放射線画像にアーチファクトが生じてしまう。
　本発明は、アーチファクトを低減するために有利な技術を提供する。
　本発明の１つの側面は、放射線画像を撮像するための複数の撮像画素を有する画素アレイと、前記画素アレイを駆動する駆動回路とを備える放射線撮像装置に係り、前記複数の撮像画素は、複数の第１画素と、複数の第２画素とを含み、前記駆動回路は、放射線の照射の開始に応じて前記複数の撮像画素の少なくとも１つによる信号の蓄積がなされる蓄積期間が開始され、前記蓄積期間の終了後に、前記蓄積期間に含まれる第１期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第１画素から出力され、前記蓄積期間に含まれ、前記第１期間とは異なる第２期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第２画素から出力されるように、前記画素アレイを駆動する。
本発明の第１実施形態の放射線撮像システムの構成を示す図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像システムの放射線撮像装置における放射線検出パネルの構成例を示す図。 撮像画素の断面構造の一例を模式的に示す図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 放射線画像の処理を例示する図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明の第１実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明の第２実施形態の放射線撮像システムの放射線撮像装置における放射線検出パネルの構成例を示す図。 本発明の第２実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明の第３実施形態の放射線撮像システムの放射線撮像装置における放射線検出パネルの構成例を示す図。 本発明の第３実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明の第４実施形態の放射線撮像システムの放射線撮像装置における放射線検出パネルの構成例を示す図。 本発明の第４実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明の第４実施形態の放射線撮像システムの画素の配置図。 本発明の第２実施形態の放射線撮像システムの放射線撮像装置における放射線検出パネルで採用されうる撮像画素の構成例を示す図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明の第１実施形態の放射線撮像システムの動作を示すタイミングチャート。 エネルギーサブトラクション処理された信号の評価結果を例示する図。
　以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
　図１には、本発明の第１実施形態の放射線撮像システム２００の構成が示されている。放射線撮像システム２００は、放射線で形成される光学像を電気的に撮像し、電気的な放射線画像（即ち、放射線画像データ）を得るように構成されている。放射線は、典型的には、Ｘ線でありうるが、α線、β線、γ線などであってもよい。放射線撮像システム２００は、例えば、放射線撮像装置２１０、放射線源４３０、放射線源制御部４２０およびコンピュータ４４０を備えうる。
　放射線源４３０は、放射線源制御部４２０からの曝射指令（放射指令）に従って放射線の放射を開始する。放射線源４３０から放射された放射線は、不図示の被検体を通って放射線撮像装置２１０に照射される。放射線源４３０はまた、放射線源制御部４２０からの停止指令に従って放射線の放射を停止する。放射線撮像装置２１０は、放射線検出パネル２１２と、放射線検出パネル２１２を制御する制御部２１４とを含みうる。
　制御部２１４は、放射線検出パネル２１２から得られる信号に基づいて、放射線源４３０からの放射線の放射を停止させるための停止信号を発生しうる。停止信号は、放射線源制御部４２０に提供されうる。放射線源制御部４２０は、停止信号に応答して、放射線源４３０に対して停止指令を送りうる。制御部２１４は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
　コンピュータ４４０は、放射線撮像装置２１０および放射線源制御部４２０を制御したり、放射線撮像装置２１０から放射線画像データを受信し、それを処理したりしうる。一例において、放射線源制御部４２０は、曝射スイッチを有し、ユーザによって曝射スイッチがオンされると、曝射指令を放射線源４３０に送るほか、放射線の放射の開始を示す開始通知をコンピュータ４４０に送るように構成されうる。該開始通知を受けたコンピュータ４４０は、該開始通知に応じて、放射線の放射の開始を放射線撮像装置２１０の制御部２１４に通知するように構成されうる。
　制御部２１４の機能の全部または一部は、コンピュータ４４０に組み込まれてもよい。あるいは、コンピュータ４４０の機能の全部または一部は、放射線撮像装置２１０に組み込まれてもよい。放射線源制御部４２０の機能の全部または一部は、コンピュータ４４０または放射線撮像装置２１０に組み込まれてもよい。
　図２には、放射線検出パネル２１２の構成例が示されている。放射線検出パネル２１２は、画素アレイ１１２を備えている。画素アレイ１１２は、放射線を検出する複数の撮像画素ＰＩＸ、および、複数の列信号線Ｓｉｇ（Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４）を有する。複数の撮像画素ＰＩＸは、複数の行および複数の列を構成するように配置されている。放射線検出パネル２１２はまた、画素アレイ１１２を駆動する駆動回路１１４、および、画素アレイ１１２の複数の列信号線Ｓｉｇに現れる信号を検出する読出回路１１３を備えている。なお、図２では、記載の簡単化のために、画素アレイ１１２は、４行×４列の撮像画素ＰＩＸで構成されているが、実際には、より多くの撮像画素ＰＩＸが配列されうる。一例において、放射線検出パネル２１２は、１７インチの寸法を有し、約３０００行×約３０００列の撮像画素ＰＩＸを有しうる。
　各撮像画素ＰＩＸは、例えば、放射線を検出する変換素子Ｃと、変換素子Ｃと列信号線Ｓｉｇ（複数の信号線Ｓｉｇのうち変換素子Ｃに対応する列信号線Ｓｉｇ）とを接続するスイッチＳＷとを含みうる。変換素子Ｃは、それに入射した放射線の量に対応する電気的な信号をスイッチＳＷを介して信号線Ｓｉｇに出力しうる。変換素子Ｃは、例えば、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ＭＩＳ型フォトダイオードを含みうる。あるいは、変換素子Ｃは、ＰＩＮ型フォトダイオードを含みうる。変換素子Ｃは、放射線をシンチレータで光に変換した後に、光を検出する間接型として構成される。間接型においては、シンチレータが複数の画素ＰＩＸによって共有されうる。
　スイッチＳＷは、例えば、制御端子（ゲート）と２つの主端子（ソース、ドレイン）とを有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのトランジスタで構成されうる。変換素子Ｃは、２つの主電極を有し、変換素子Ｃの一方の主電極は、スイッチＳＷの２つの主端子のうちの一方に接続され、変換素子の他方の主電極は、共通のバイアス線Ｂｓを介してバイアス電源１０３に接続されうる。バイアス電源１０３は、バイアス電圧Ｖｓを発生する。第１行の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの制御端子は、ゲート線Ｖｇ１に接続されている。第２行の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの制御端子は、ゲート線Ｖｇ２に接続されている。第３行の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの制御端子は、ゲート線Ｖｇ３に接続されている。第４行の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの制御端子は、ゲート線Ｖｇ４に接続されている。ゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３・・・には、駆動回路１１４によってゲート信号が供給される。つまり、ゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３は、駆動回路１１４によって駆動される。
　第１列の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの１つの主端子は、第１列の列信号線Ｓｉｇ１に接続されている。第２列の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの１つの主端子は、第２列の列信号線Ｓｉｇ２に接続されている。第３列の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの１つの主端子は、第３列の列信号線Ｓｉｇ３に接続されている。第４列の撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの１つの主端子は、第４列の列信号線Ｓｉｇ４に接続される。
　図２では、複数の撮像画素ＰＩＸを相互に区別するために、符号Ｐ１１～Ｐ４４が使用されている。また、図２では、複数の変換素子Ｃを相互に区別するために、符号Ｃ１１～Ｃ４４が使用され、複数のスイッチＳＷを相互に区別するために、符号Ｔ１１～Ｔ４４が使用されている。例えば、Ｐ１１は、第１行かつ第１列に配置された撮像画素ＰＩＸを示す。また、Ｃ１１は、第１行かつ第１列に配置された撮像画素ＰＩＸの変換素子Ｃを示し、Ｔ１１は、第１行かつ第１列に配置された撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷを示す。
　読出回路１１３は、１つの列信号線Ｓｉｇに１つの列増幅部ＣＡが対応するように複数の列増幅部ＣＡを有しうる。各列増幅部ＣＡは、例えば、積分増幅器１０５、可変増幅器１０４、サンプルホールド回路１０７およびバッファ回路１０６を含みうる。積分増幅器１０５は、それに対応する列信号線Ｓｉｇに現れた信号を増幅する。積分増幅器１０５は、例えば、演算増幅器と、該演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続された積分容量およびリセットスイッチとを含みうる。該演算増幅器の非反転入力端子には、基準電位Ｖｒｅｆが供給される。該リセットスイッチをオンさせることによって該積分容量がリセットされるとともに列信号線Ｓｉｇの電位が基準電位Ｖｒｅｆにリセットされる。該リセットスイッチは、制御部２１４から供給されるリセットパルスＲＣによって制御されうる。
　可変増幅器１０４は、積分増幅器１０５から供給される信号を設定された増幅率で増幅する。サンプルホールド回路１０７は、可変増幅器１０４からの信号をサンプルホールドする。サンプルホールド回路１０７は、例えば、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成されうる。バッファ回路１０６は、サンプルホールド回路１０７からの信号をバッファリング（インピーダンス変換）して出力する。該サンプリングスイッチは、制御部２１４から供給されるサンプリングパルスによって制御されうる。
　読出回路１１３はまた、複数の列信号線Ｓｉｇのそれぞれに対応するように設けられた複数の列増幅部ＣＡからの信号を所定の順序で選択して出力するマルチプレクサ１０８を含みうる。マルチプレクサ１０８は、例えば、シフトレジスタを含み、該シフトレジスタは、制御部２１４から供給されるクロック信号に従ってシフト動作を行い、該シフトレジスタによって複数の列増幅部ＣＡからの１つの信号が選択される。読出回路１１３はまた、マルチプレクサ１０８から出力される信号をバッファリングするバッファ１０９、および、バッファ１０９から出力される信号であるアナログ信号をデジタル信号（放射線画像データ）に変換するＡＤ変換器１１０を含みうる。ＡＤ変換器１１０の出力、即ち、放射線画像データは、コンピュータ４４０に供給される。
　図３には、１つの画素ＰＩＸの断面構造の一例が模式的に示されている。以下、図３に示された例について説明する。画素ＰＩＸは、ガラス基板等の絶縁性基板１０の上に形成される。画素ＰＩＸは、絶縁性基板１０の上に、第１の導電層１１、第１の絶縁層１２、第１の半導体層１３、第１の不純物半導体層１４および第２の導電層１５を有する。第１の導電層１１は、スイッチＳＷを構成するトランジスタ（例えばＴＦＴ）のゲートを構成する。第１の絶縁層１２は、第１の導電層１１を覆うように配置され、第１の半導体層１３は、第１の絶縁層１２を介して第１の導電層１１のうちゲートを構成する部分の上に配置されている。第１の不純物半導体層１４は、スイッチＳＷを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）を構成するように第１の半導体層１３の上に配置されている。第２の導電層１５は、スイッチＳＷを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）にそれぞれ接続された配線パターンを構成している。第２の導電層１５の一部は、列信号線Ｓｉｇを構成し、他の一部は、変換素子ＣとスイッチＳＷとを接続するための配線パターンを構成している。
　画素ＰＩＸは、更に、第１の絶縁層１２および第２の導電層１５を覆う層間絶縁膜１６を有し、層間絶縁膜１６には、第２の導電層１５（スイッチＳＷ）と変換素子Ｃとを接続するためのコンタクトプラグ１７が設けられている。画素ＰＩＸは、更に、層間絶縁膜１６の上に配置された変換素子Ｃを含む。図３に示された例では、変換素子Ｃは、放射線を光に変換するシンチレータ層２５を含む間接型の変換素子として構成されている。変換素子Ｃは、層間絶縁膜１６の上に積層された第３の導電層１８、第２の絶縁層１９、第２の半導体層２０、第２の不純物半導体層２１、第４の導電層２２、保護層２３、接着層２４およびシンチレータ層２５を有する。第３の導電層１８、第２の絶縁層１９、第２の半導体層２０、第２の不純物半導体層２１、第４の導電層２２、保護層２３、接着層２４およびシンチレータ層２５は、変換素子Ｃを構成している。
　第３の導電層１８、第４の導電層２２は、それぞれ、変換素子Ｃを構成する光電変換素子の下部電極、上部電極を構成する。第４の導電層２２は、例えば、透明材料で構成される。第３の導電層１８、第２の絶縁層１９、第２の半導体層２０、第２の不純物半導体層２１、第４の導電層２２は、該光電変換素子としてのＭＩＳ型センサを構成している。第２の不純物半導体層２１は、例えば、ｎ型の不純物半導体層で形成される。シンチレータ層２５は、例えば、ガドリニウム系の材料、または、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）の材料で構成されうる。
　変換素子Ｃは、入射した放射線を直接に電気信号（電荷）に変換する直接型の変換素子として構成されてもよい。直接型の変換素子Ｃとしては、例えば、アモルファスセレン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等を主材料とする変換素子を挙げることができる。変換素子Ｃは、ＭＩＳ型に限定されず、例えば、ｐｎ型やＰＩＮ型のフォトダイオードでもよい。
　以下、図４を参照しながら放射線撮像装置２１０および放射線撮像システム２００の動作を説明する。放射線撮像システム２００の動作は、コンピュータ４４０によって制御される。放射線撮像装置２１０の動作は、コンピュータ４４０による制御の下で、制御部２１４によって制御される。
　まず、放射線源４３０からの放射線の放射（換言すると、放射線撮像装置２１０への放射線の照射）が開始されるまで、制御部２１４は、駆動回路１１４および読出回路１１３に空読みを実施させる。空読みは、駆動回路１１４が画素アレイ１１２の複数の行のゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、Ｖｇ４に供給されるゲート信号を順にアクティブレベルに駆動することによって、変換素子Ｃに蓄積されているダーク電荷をリセットする動作である。ここで、空読みの際、積分増幅器１０５のリセットスイッチには、アクティブレベルのリセットパルスが供給され、列信号線Ｓｉｇが基準電位Ｖｒｅｆにリセットされる。ダーク電荷とは、変換素子Ｃに放射線が入射しないにも拘わらず発生する電荷である。
　制御部２１４は、例えば、放射線源制御部４２０からコンピュータ４４０を介して供給される開始通知に基づいて、放射線源４３０からの放射線の放射の開始を認識することができる。あるいは、画素アレイ１１２のバイアス線Ｂｓまたは列信号線Ｓｉｇ等を流れる電流を検知する検知回路を設けてもよい。制御部２１４は、該検知回路の出力に基づいて放射線源４３０からの放射線の放射の開始を認識することができる。
　本実施形態では、駆動回路１１４は、放射線の照射期間の終了後に、第１期間に照射された放射線に応じた信号が複数の第１画素から出力され、第２期間に照射された放射線に応じた信号が複数の第２画素から出力されるように、画素アレイ１１２を駆動する。駆動回路１１４は、画素アレイ１１２を行単位に駆動するように構成され、第１画素と第２画素は、画素アレイ１１２の列方向に交互に配置されうる。
　ここで、画素アレイ１１２の複数の撮像画素ＰＩＸは、複数の第１画素および複数の第２画素を含む。複数の第１画素は、複数の撮像画素ＰＩＸの一部であり、複数の第２画素は、複数の撮像画素ＰＩＸの他の一部である。複数の第１画素と複数の第２画素とは、駆動回路１１４による駆動のタイミング、より具体的には、スイッチＳＷがオン状態にされる期間（期間の長さ）が互いに異なる。図４に示された例では、奇数行、即ち第１行および第３行の撮像画素ＰＩＸが第１画素であり、偶数行、即ち第２行および第４行の撮像画素ＰＩＸが第２画素である。他の例において、奇数行、即ち第１行および第３行の撮像画素ＰＩＸを第２画素として、偶数行、即ち第２行および第４行の撮像画素ＰＩＸを第１画素とすることができる。複数の第１画素および複数の第２画素は、互いに同一の構造を有してもよいし、互いに異なる構造を有してもよい。
　本実施形態では、複数の放射線画像を連続的に撮像する動画撮像では、各フレームにおいて、放射線源４３０が発生する放射線のエネルギーが放射線源制御部４２０によって２段階に制御される。より具体的には、動画撮像の各フレームにおいて、放射線源４３０が発生する放射線のエネルギーが放射線源制御部４２０によって、第１エネルギーＲと第２エネルギーＢとの２段階に制御される。この例では、第２エネルギーＢは、第１エネルギーＲよりも大きい。放射線源４３０が発生する放射線のエネルギーは、放射線源制御部４２０が放射線源４３０の管電圧を変更することによって変更されうる。あるいは、放射線源４３０は、フィルタを備え、放射線源制御部４２０が放射線源４３０のフィルタを制御することによって変更されうる。フィルタは、例えば、透過させる波長が互いに異なる複数のフィルタ要素が配置されたターレットとして構成され、ターレットの回転角によって、使用するフィルタ要素が選択されうる。
　１つの放射線画像を撮像する静止画撮像においては、１回の撮像のために、放射線源４３０が発生する放射線のエネルギーが放射線源制御部４２０によって２段階に制御される。より具体的には、静止画撮像においては、１回の撮像のために、放射線源４３０が発生する放射線のエネルギーが放射線源制御部４２０によって、第１エネルギーＲと第２エネルギーＢとの２段階に制御される。
　画素アレイ１１２の動作期間は、空読み期間、蓄積期間および本読み期間を含みうる。動画撮像では、画素アレイ１１２の１フレームの動作期間は、少なくとも蓄積期間および本読み期間を含みうる。動画撮像の一例においては、画素アレイ１１２の１フレームの動作期間は、空読み期間、蓄積期間および本読み期間を含みうる。空読み期間は、空読みを行う期間であり、換言すると、複数の撮像画素ＰＩＸをリセットする動作を繰り返す待機期間である。蓄積期間は、複数の撮像画素ＰＩＸの少なくとも１つによる信号の蓄積がなされる期間である。本読み期間は、読出回路１１３によって画素アレイ１１２（の複数の撮像画素ＰＩＸ）から信号を読み出す期間であり、換言すると、画素アレイ１１２（の複数の撮像画素ＰＩＸ）から信号が出力される出力期間である。駆動回路１１４は、放射線の照射の開始に応じて蓄積期間が開始されるように画素アレイ１１２を駆動する。
　以下、図４に示された動作を説明する。最初のフレームの開始前は、空読み期間（待機期間）であり、空読みが繰り返される。放射線源４３０による第１エネルギーＲでの放射線の照射の開始に応じて、空読み期間から蓄積期間に移行する。図４に示された例では、コンピュータ４４０からの開始通知に基づいて、制御部２１４が放射線の照射が開始されることを認識し、空読み期間から蓄積期間に移行しうる。放射線源４３０が放射線を照射する期間である照射期間ＩＰは、例えば、蓄積期間の開始後に開始し、蓄積期間の終了前に終了してもよい。
　蓄積期間の開始に応じて、駆動回路１１４は、列信号線Ｓｉｇが基準電位Ｖｒｅｆにリセットされた状態で、奇数行、即ち第１行および第３行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）のためのゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ３をアクティブレベルに駆動する。これにより、スイッチＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４が閉じられ、変換素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４がリセット状態にされる。したがって、第１行および第３行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）の変換素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４では、放射線の照射により発生する電荷が蓄積されない。列信号線Ｓｉｇを基準電位Ｖｒｅｆにリセットする動作は、制御部２１４によって積分増幅器１０５のリセットスイッチにアクティブレベルが供給されることによってなされる。
　一方、駆動回路１１４は、偶数行、即ち第２行および第４行の撮像画素ＰＩＸ（第２画素）のためのゲート線Ｖｇ２、Ｖｇ４については、インアクティブレベルに維持する。したがって、偶数行、即ち第２行および第４行の撮像画素ＰＩＸ（第２画素）では、照射期間ＩＰまたは蓄積期間の開始とともに、放射線の照射に応じた信号の蓄積が変換素子Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４において開始される。
　照射期間ＩＰまたは蓄積期間の所定タイミングｔｔにおいて、放射線源４３０は、放射線源制御部４２０による制御に従って、放射線のエネルギーを第１エネルギーＲから第２エネルギーＢに変更する。所定タイミングｔｔにおいて、駆動回路１１４は、奇数行、即ち第１行および第３行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）のためのゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ３をインアクティブレベルに駆動する。これにより、スイッチＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４が開かれる。したがって、所定タイミングｔｔにおいて、放射線の照射に応じた信号の蓄積が変換素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４において開始される。
　ここで、ゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ３をアクティブレベルにするタイミングは、変換素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４が所定タイミングｔｔまでにリセットされるのであれば、照射期間ＩＰまたは蓄積期間の開始後であってもよい。換言すると、駆動回路１１４は、放射線の照射期間ＩＰにおける所定タイミングｔｔまでに奇数行の撮像画素ＰＩＸに蓄積された信号がリセットされるように、奇数行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）のスイッチＳＷを制御するように構成されうる。
　奇数行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）が放射線の照射に応じた信号を蓄積する期間Ｔ１（第１期間）の開始タイミングは、所定タイミングｔｔである。換言すると、駆動回路１１４は、照射期間ＩＰのうち所定タイミングｔｔの後に照射された放射線に応じた信号が奇数行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）で蓄積されるように奇数行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）のスイッチＳＷを制御する。
　その後、例えば、照射期間ＩＰの終了後に蓄積期間が終了する。蓄積期間の終了タイミングは、本読み期間の開始タイミングによって規定されうる。奇数行、即ち第１行および第３行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）が放射線の照射に応じた信号を蓄積する期間Ｔ１（第１期間）の終了タイミングは、照射期間ＩＰの終了タイミングおよび蓄積期間の終了タイミングのうち早いタイミングである。偶数行、即ち第２行および第４行の撮像画素ＰＩＸ（第２画素）が放射線の照射に応じた信号を蓄積する期間Ｔ２（第２期間）の開始タイミングは、照射期間ＩＰの開始タイミングである。また、偶数行、即ち第２行および第４行の撮像画素ＰＩＸ（第２画素）が放射線の照射に応じた信号を蓄積する期間Ｔ２（第２期間）の終了タイミングは、照射期間ＩＰの終了タイミングおよび蓄積期間の終了タイミングのうち早いタイミングである。期間Ｔ１（第１期間）および期間Ｔ２（第２期間）は、蓄積期間に含まれる期間である。
　この例では、期間Ｔ１（第１期間）は、期間Ｔ２（第２期間）より短く、期間Ｔ２の一部と期間Ｔ１とが重複している。また、期間Ｔ１に照射される放射線のエネルギーの最大値と、期間Ｔ２に属し第１期間Ｔ１に属しない期間に照射される放射線のエネルギーの最大値とが互いに異なる。より具体的には、この例では、期間Ｔ１に照射される放射線のエネルギーの最大値は、期間Ｔ２に属し第１期間Ｔ１に属しない期間に照射される放射線のエネルギーの最大値より大きい。
　本読み期間（出力期間）では、駆動回路１１４は、第１行から第４行のゲート線Ｖｇ１～Ｖｇ４を順次にアクティブレベルに駆動する。これに同期して、読出回路１１３は、第１行から第４行の撮像画素ＰＩＸから列信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４に出力される信号を読み出す。具体的には、第１行の画素ＰＩＸ（第１画素）から第２エネルギーＢの放射線に対応する信号が列信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４に出力され、読出回路１１３によって読み出される。次いで、第２行の画素ＰＩＸ（第２画素）から第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号が列信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４に出力され、読出回路１１３によって読み出される。次いで、第３行の画素ＰＩＸ（第１画素）から第２エネルギーＢの放射線に対応する信号が列信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４に出力され、読出回路１１３によって読み出される。次いで、第４行の画素ＰＩＸ（第２画素）から第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号が列信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４に出力され、読出回路１１３によって読み出される。
　読出回路１１３によって読み出された信号は、マルチプレクサ１０８およびバッファ１０９を介してＡＤ変換器１１０に供給される。ＡＤ変換器１１０は、その信号をＡＤ変換して、放射線画像データとして、コンピュータ４４０に供給しうる。
　本実施形態によれば、蓄積期間（他の観点では照射期間）の終了後に画素アレイ１１２の複数の撮像画素ＰＩＸ（複数の第１画素および複数の第２画素）からの信号の読み出しを行うので、照射期間ＩＰを短くすることができる。これにより、第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像と第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像との読出時間差を小さくすることができる。したがって、被検体の動きによるアーチファクトを低減することができる。
　第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像、および、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像は、オフセット補正がなされてもよい。第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像のオフセット補正は、該放射線画像からオフセット画像を減じることによってなされうる。第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像のオフセット補正は、該放射線画像からオフセット画像を減じることによってなされうる。オフセット画像は、図４の２つ目のフレームのように、放射線が照射されない状態で、上記の空読み期間、蓄積期間および本読み期間で構成される動作を実行することによってなされうる。第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像、および、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線によって形成される放射線画像は、更にゲイン補正がなされうる。
　図４の例では、１フレーム目で１つの放射線画像が撮像され、２フレーム目では、オフセット画像が取得される。動画を撮像する際には、２フレーム目の蓄積期間の開始と放射線の照射の開始とが同期するように放射線が照射される。
　図５を参照しながら、放射線検出パネル２１２からコンピュータ２４０に供給された放射線画像データをコンピュータ４４０が処理する例を説明する。コンピュータ２４０は、放射線検出パネル２１２からコンピュータ４４０に供給された放射線画像データに対してオフセット補正およびゲイン補正を実行しうる。
　図５のａには、放射線検出パネル２１２からコンピュータ２４０に供給された放射線画像、あるいは、該放射線画像にオフセット補正およびゲイン補正がなされた放射線画像データが模式的に示されている。コンピュータ４４０は、図５のａに示された放射線画像を、図５のｂに示された第２エネルギーＢの放射線画像と、図５のｃに示された、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線画像とに分離する。
　また、コンピュータ２４０は、図５のｂに示された第２エネルギーＢの放射線画像における偶数行の画素データを補間によって生成し、図５のｄに示された第２エネルギーＢの放射線画像を生成する。また、コンピュータ２４０は、図５のｃに示された、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線画像における奇数行の画素データを補間によって生成し、図５のｅに示された、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線画像を生成する。
　更に、コンピュータ２４０は、図５のｅに示された、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線画像から図５のｄに示された第２エネルギーＢの放射線画像を減じることによって、図５のｇに示された第１エネルギーＲの放射線画像を生成する。図５のｇに示された第１エネルギーＲの放射線画像を生成する処理は、エネルギーサブトラクション法による画像処理の一例である。エネルギーサブトラクション法は、被検体に照射する放射線のエネルギーを異ならせて複数回にわたって撮像して得た複数の放射線画像を処理することによって新たな放射線画像（例えば、骨画像および軟部組織画像）を得る方法である。
　以上の例では、１回の撮像のために、放射線源４３０が発生する放射線のエネルギーが放射線源制御部４２０によって２段階に制御される。しかし、１回の撮像のために、放射線源２３０が発生する放射線のエネルギーが放射線源制御部４２０によって３段階以上に制御されてもよい。図６には、１回の撮像のために、放射線源４３０が発生する放射線のエネルギーが放射線源制御部４２０によって３段階に制御される例が示されている。この３段階は、第１エネルギーＲと、第１エネルギーＲより大きい第２エネルギーＧと、第２エネルギーＧより大きい第３エネルギーＢとで構成される。
　例えば、複数の撮像画素ＰＩＸのうち第１画素は、第２エネルギーＧおよび第３エネルギーＢの放射線画像を撮像するために使用されうる。また、複数の撮像画素ＰＩＸのうち第２画素は、第３エネルギーＢの放射線画像を撮像するために使用されうる。複数の撮像画素ＰＩＸのうち第３画素は、第１エネルギーＲ、第２エネルギーＧおよび第３エネルギーＢの放射線画像を撮像するために使用されうる。第１画素、第２画素および第３画素は、画素アレイ１１２において、交互に配置されうる。
　上記の第１実施形態では、放射線源制御部４２０が放射線源４３０を制御することによって１つの照射期間ＩＰにおいて放射線のエネルギーが第１エネルギーＲから第２エネルギーＢに変更される。このような方式に代えて、１つの設定されたエネルギーの下で放射線源４３０が放射する放射線のエネルギーの波形が利用されてもよい。図７には、１つの設定されたエネルギーの下で放射線源４３０が放射する放射線のエネルギーの波形を利用して２つのエネルギーの放射線画像を得る例が示されている。ここで言及しない事項は、図４を参照しながら説明した事項に従いうる。放射線源４３０から放射される放射線のエネルギーが設定されたエネルギーまで立ち上がるには相当の時間を要しうる。そこで、放射線の照射の開始から放射線のエネルギーが所定レベルに到達するまでの放射線のエネルギーを第１エネルギーＲとし、それ以降の放射線のエネルギーを第２エネルギーＢとして上記の実施形態を適用することができる。このような方式によれば、特別な放射線源を用いることなくエネルギーサブトラクション法のための放射線画像を得ることができる。
　図４に示された例では、期間Ｔ１に照射される放射線のエネルギーの最大値が期間Ｔ２に属し期間Ｔ１に属しない期間に照射される放射線のエネルギーの最大値より大きいように放射線源４３０が構成されている。本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図１６に例示されるように期間Ｔ２に属し期間Ｔ１に属しない期間に照射される放射線のエネルギーの最大値が期間Ｔ１に照射される放射線のエネルギーの最大値より大きいように放射線源４３０が構成されてもよい。　エネルギーサブトラクションを行う場合、エネルギーが大きい放射線に応じた信号とエネルギーが小さい放射線に応じた信号とを準備し、エネルギーサブトラクション処理が行われうる。図４に示された例では、エネルギーが大きい第２エネルギーＢの放射線に対応する信号と、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号と、が読出回路１１３によって読み出される。そして、それらの信号に基づいて、第２エネルギーＢの放射線に対応する信号と第１エネルギーＲの放射線に対応する信号とが準備されうる。その際に、エネルギーが大きな第２エネルギーＢが有しうる大きなノイズ（ショットノイズや量子ノイズ）の影響を、エネルギーが小さな第１エネルギーＲの放射線に対応する信号が受けうる。そのため、第１エネルギーＲの放射線に対応する信号のＳ／Ｎが低下しうる。それにより、第１エネルギーＲの放射線に対応する信号と第２エネルギーＢの放射線に対応する信号とを用いてなされるエネルギーサブトラクション処理によって得られる信号のＳ／Ｎも低下しうる。
　一方、図１６に示された例では、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号と、第１エネルギーＲの放射線に対応する信号と、が読出回路１１３によって読み出される。すなわち、図１６に示された例では、エネルギーが小さい第１エネルギーＲの放射線に対応する信号を、エネルギーが大きい第２エネルギーＢの放射線に対応する信号を用いた演算を行わずに準備することができる。したがって、エネルギーが小さい第１エネルギーＲの放射線に対応する信号のＳ／Ｎ比の低下を抑えることができる。そのため、図４に示された例に比べて、図１６に示され例では、第１エネルギーＲの放射線に対応する信号と第２エネルギーＢの放射線に対応する信号とを用いてエネルギーサブトラクション処理された信号のＳ／Ｎの低下が抑制される。
　同様に、図７に示され例においても、エネルギーサブトラクション処理によって得られる信号のＳ／Ｎも低下しうる。図１７には、このような問題の解決に有利な方法が示されている。
　図１８には、エネルギーサブトラクション処理された信号の評価結果を例示されている。ここで、期間Ｔ２に蓄積された第１エネルギーＲの放射線に対応する信号をＳＲとし、期間Ｔ２に蓄積された第１エネルギーＲの放射線に対応する信号ＳＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号ＳＢとの和（ＳＲ＋ＳＢ）をＳＲ＋Ｂとする。信号ＳＲおよび信号ＳＲ＋Ｂは、読出回路１１３によって読み出される。図１８の横軸は、ＳＲ／ＳＲ＋Ｂ＝ＳＲ／（ＳＲ＋ＳＢ）である。信号ＳＲおよび信号ＳＲ＋Ｂに基づいて、第２エネルギーＢの放射線に対応する信号ＳＢを得ることができ、信号ＳＲおよび信号ＳＢに基づいてエネルギーサブトラクション処理を行ってエネルギーサブトラクション画像を得ることができる。図１８の縦軸は、エネルギーサブトラクション処理によって得られたエネルギーサブトラクション画像のＳ／Ｎである。ＳＲ／ＳＲ＋Ｂが０．３であるときにエネルギーサブトラクション画像のＳ／Ｎが最も高い。また、ＳＲ／ＳＲ＋Ｂが０．１～０．５の範囲であれば、エネルギーサブトラクション画像のＳ／Ｎが著しく低下することがない。すなわち、第１画素から出力される信号が第２画素から出力される信号の半分より小さくことにより、エネルギーサブトラクション画像のＳ／Ｎを良好にすることができる。例えば、画素アレイ１１２を駆動する駆動回路１１４は、第１画素から出力される信号が第２画素から出力される信号の半分より小さくなるようにゲート線を駆動しうる。あるいは、画素アレイ１１２を駆動する駆動回路１１４は、第１画素から出力される信号が第２画素から出力される信号の半分より小さくなるように放射線源４３０が構成されうる。
　図８、図９を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。図８には、放射線検出パネル２１２の構成が示され、図９には、放射線検出パネル２１２を有する放射線撮像装置２１０および放射線撮像システム２００の動作が示されている。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態（図７に示された例を含む）に従いうる。第２実施形態では、放射線検出パネル２１２が検知回路１５０を備えている。検知回路１５０は、放射線検出パネル２１２に照射された放射線のエネルギーを検知する。検知回路１５０は、例えば、放射線検出パネル２１２に照射された放射線のエネルギーを検知し、そのエネルギーを示す情報を制御部２１４に供給しうる。この場合、制御部２１４は、検知回路１５０から供給される情報に基づいて、放射線のエネルギーが第１エネルギーＲから第２エネルギーＢに変化するタイミングを検知し、放射線検出パネル２１２にその結果を通知することができる。放射線検出パネル２１２の駆動回路１１４は、この通知に応じて、奇数行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）のゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ３に供給されるゲート信号をアクティブレベルからインアクティブレベルに変化させうる。これにより、全てのフレームにおいて、奇数行の撮像画素ＰＩＸ（第１画素）のゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ３に供給されるゲート信号をアクティブレベルからインアクティブレベルに変化させる際の放射線のエネルギーを同じレベルにすることができる。これは、例えば、動画におけるチラツキを抑えるために有利である。検知回路１５０は、例えば、バイアス線Ｂｓを流れる電流を検出することによって放射線検出パネル２１２に照射されている放射線のエネルギーを検知することができる。
　あるいは、読出回路１１３が列信号線Ｓｉｇ１～４を流れる電流を検知することによって放射線検出パネル２１２に照射されている放射線のエネルギーを検知してもよい。ここで、奇数行の撮像画素ＰＩＸのゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ３に供給されるゲート信号がアクティブレベルである状態では、奇数行の撮像画素ＰＩＸから列信号線Ｓｉｇ１～４に、照射された放射線のエネルギーに応じた信号が出力される。奇数行の撮像画素ＰＩＸのゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ３に供給されるゲート信号を継続してアクティブレベルにする代わりに、アクティブレベルとインアクティブレベルとを交互に繰り返してもよい。この場合には、ゲート信号がアクティブレベルにされている状態で放射線のエネルギーレベルが検出され、インアクティブレベルにされている状態でノイズレベルが検出されうる。エネルギーレベルとノイズレベルとの差分を演算することによって、ノイズレベルが除去されたエネルギーレベルを得ることができる。
　図１０、図１１を参照しながら本発明の第３実施形態を説明する。図１０には、放射線検出パネル２１２の構成が示され、図１１には、放射線検出パネル２１２を有する放射線撮像装置２１０および放射線撮像システム２００の動作が示されている。第３実施形態として言及しない事項は、第１又は第２実施形態に従いうる。第３実施形態では、放射線検出パネル２１２は、２つの読出回路、即ち、第１読出回路１１３ａおよび第２読出回路１１３ｂを備えている。ここで、画素アレイ１１２は、第１行から第２ｎ行（ｎは自然数）までの複数の行を有するものとする。この場合、第１読出回路１１３ａは、複数の撮像画素ＰＩＸのうち第１から第ｎ行までに配置された撮像画素ＰＩＸから信号を読み出す。また、第２読出回路１１３ｂは、複数の撮像画素ＰＩＸのうち第（ｎ＋１）行から第２ｎ行までに配置された撮像画素ＰＩＸから信号を読み出す。図１０に示された例は、説明の便宜のために、ｎ＝４とされている。
　一例において、第１読出回路１１３ａは第１行から第ｎ行までの行の撮像画素ＰＩＸの信号を第１行から順に読み出し、第２読出回路１１３ａは第（ｎ＋１）行から第２ｎ行までの行の撮像画素ＰＩＸの信号を第２ｎ行から順に読み出しうる。この場合、図５を参照して説明した補間を良好に行うためには、第ｎ行の撮像画素ＰＩＸが検出する放射線のエネルギーと、第ｎ行の隣の第（ｎ＋１）行の撮像画素ＰＩＸが検出する放射線のエネルギーとは異なることが好ましい。例えば、第ｎ行の撮像画素ＰＩＸが検出する放射線のエネルギーが第１エネルギーＲである場合、第ｎ行の隣の第（ｎ＋１）行の撮像画素ＰＩＸが検出する放射線のエネルギーは第２エネルギーＢであることが好ましい。また、第ｎ行の撮像画素ＰＩＸが検出する放射線のエネルギーが第２エネルギーＢである場合、第ｎ行の隣の第（ｎ＋１）行の撮像画素ＰＩＸが検出する放射線のエネルギーは第１エネルギーＲであることが好ましい。換言すると、同一の列に属する第ｎ行の撮像画素ＰＩＸと第（ｎ＋１）行の撮像画素ＰＩＸの一方は第１画素であり、他方は第２画素であることが好ましい。
　図１１に例示されるように、あるフレームで奇数行を第１画素、偶数行を第２画素とした場合、次のフレームでは偶数行を第１画素、奇数行を第２画素とするように、フレームごとに各撮像画素ＰＩＸが検出する放射線のエネルギーを入れ替えることが好ましい。この場合は、２種類のオフセット画像を準備することが好ましい。
　図１２、図１３、図１４を参照しながら本発明の第４実施形態を説明する。図１２には、放射線検出パネル２１２の構成が示され、図１３には、放射線検出パネル２１２を有する放射線撮像装置２１０および放射線撮像システム２００の動作が示されている。図１４には、第１画素および第２画素の配置が例示されている。この例では、第１画素Ｐ１１、Ｐ１３、Ｐ２２、Ｐ２４、Ｐ３１、Ｐ３３、Ｐ４２、Ｐ４４が第２エネルギーＢの放射線を検出する撮像画素である。また、第２画素Ｐ１２、Ｐ１４、Ｐ２１、Ｐ２３、Ｐ３２、Ｐ３４、Ｐ４１、Ｐ４３が第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線を検出する撮像画素である。
　第４実施形態として言及しない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。第４実施形態では、第１画素と第２画素とは、画素アレイ１１２の列方向に交互に配置され、かつ、画素アレイ１１２の行方向に交互に配置されている。例えば、第１行には、第１画素としての撮像画素Ｐ１１、Ｐ１３と第２画素としての撮像画素Ｐ１２、Ｐ１４が交互に、即ち、第１画素、第２画素、第１画素、第２画素の順に配置されている。また、第１列には、第１画素としての撮像画素Ｐ１１、Ｐ３１と第２画素としての撮像画素Ｐ２１、Ｐ４１が交互に、即ち、第１画素、第２画素、第１画素、第２画素の順に配置されている。このような構成は、図５を参照して説明した補間を良好に行うために有利である。
　また、互いに隣り合う行にそれぞれ配置された第１画素（例えば、Ｐ２２、Ｐ２４、Ｐ３１、Ｐ３３）が同一のゲート線（信号線）を介して駆動回路１１４によって駆動されうる。このような構成は、ゲート線の数を減らすために有利である。
　図１５を参照しながら本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態として言及しない事項は、第１乃至第４実施形態に従いうる。第５実施形態では、各撮像画素ＰＩＸが、放射線を電気的な信号に変換する変換素子Ｃと、変換素子Ｃからの信号に応じた信号を複数の列信号線のうち対応する列信号線Ｓｉｇに出力する出力回路部２０２とを含む。駆動回路１１４は、第１期間に照射された放射線に応じた信号が複数の第１画素から出力され、第２期間に照射された放射線に応じた信号が複数の第２画素から出力されるように、複数の撮像画素ＰＩＸの各々の出力回路部２０２を制御する。
　出力回路部２０２は、リセットスイッチ２２１（リセット部）、増幅回路２３０、感度変更部２４０、クランプ回路２６０、サンプルホールド回路（保持部）２７０、２８０、出力回路３１０を含む。
　変換素子Ｃは、放射線を電気信号に変換する。変換素子Ｃは、例えば、複数の画素で共有されうるシンチレータと、光電変換素子とで構成されうる。変換素子Ｃは、変換された電気信号（電荷）、即ち放射線に応じた電気信号を蓄積する電荷蓄積部を有し、電荷蓄積部は、増幅回路２３０の入力端子に接続されている。
　増幅回路２３０は、ＭＯＳトランジスタ２３５、２３６、電流源２３７を含みうる。ＭＯＳトランジスタ２３５は、ＭＯＳトランジスタ２３６を介して電流源２３７に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２３５および電流源２３７によってソースフォロア回路が構成される。ＭＯＳトランジスタ２３６は、イネーブル信号ＥＮが活性化されることによってオンして、ＭＯＳトランジスタ２３５および電流源２３７によって構成されるソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
　変換素子Ｃの電荷蓄積部およびＭＯＳトランジスタ２３５のゲートは、電荷蓄積部に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部ＣＶＣとして機能する。即ち、電荷電圧変換部ＣＶＣには、電荷蓄積部に蓄積された電荷Ｑと電荷電圧変換部が有する容量値Ｃとによって定まる電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が現れる。電荷電圧変換部ＣＶＣは、リセットスイッチ２２１を介してリセット電位Ｖｒｅｓに接続されている。リセット信号ＰＲＥＳが活性化されるとリセットスイッチ２２１がオンして、電荷電圧変換部の電位がリセット電位Ｖｒｅｓにリセットされる。リセットスイッチ２２１は、変換素子Ｃの電荷蓄積部に接続された第１主電極（ドレイン）と、リセット電位Ｖｒｅｓが与えられる第２主電極（ソース）と、制御電極（ゲート）とを有するトランジスタを含みうる。該トランジスタは、該制御電極にオン電圧が与えられることによって該第１主電極と該第２主電極とを導通させて変換素子Ｃの電荷蓄積部をリセットする。
　クランプ回路２６０は、リセットされた電荷電圧変換部ＣＶＣの電位に応じて増幅回路２３０から出力されるリセットノイズレベルをクランプ容量２６１によってクランプする。クランプ回路２６０は、変換素子Ｃで変換された電荷（電気信号）に応じて増幅回路２３０から出力される信号（放射線信号）からリセットノイズレベルをキャンセルするための回路である。リセットノイズベルは、電荷電圧変換部ＣＶＣのリセット時のｋＴＣノイズを含む。クランプ動作は、クランプ信号ＰＣＬを活性化することによってＭＯＳトランジスタ２６２をオンさせた後に、クランプ信号ＰＣＬを非活性化することによってＭＯＳトランジスタ２６２をオフさせることによってなされる。
　クランプ容量２６１の出力側は、ＭＯＳトランジスタ２６３のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２６３のソースは、ＭＯＳトランジスタ２６４を介して電流源２６５に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２６３と電流源２６５とによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２６４は、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮ０が活性化されることによってオンして、ＭＯＳトランジスタ２６３と電流源２６５とによって構成されるソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
　出力回路３１０は、ＭＯＳトランジスタ３１１、３１３、３１５、行選択スイッチ３１２、３１４を含む。ＭＯＳトランジスタ３１１、３１３、３１５は、それぞれ、列信号線３２１、３２２に接続された不図示の電流源とともにソースフォロア回路を構成する。
　変換素子Ｃで発生した電荷に応じてクランプ回路２６０から出力される信号である放射線信号は、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールド（保持）されうる。サンプルホールド回路２８０は、スイッチ２８１および容量２８２を有しうる。スイッチ２８１は、サンプルホールド信号ＴＳが活性化されることによってオンする。クランプ回路２６０から出力される放射線信号は、サンプルホールド信号ＴＳが活性化されることによって、スイッチ２８１を介して容量２８２に書き込まれる。
　リセットスイッチ２２１によって電荷電圧変換部ＣＶＣの電位がリセットされ、ＭＯＳトランジスタ２６２がオンした状態では、クランプ回路２６０からは、クランプ回路２６０のノイズレベル（オフセット成分）が出力される。クランプ回路２６０のノイズレベルは、サンプルホールド回路２７０によってサンプルホールド（保持）されうる。サンプルホールド回路２７０は、スイッチ２７１および容量２７２を有しうる。スイッチ２７１は、サンプルホールド信号ＴＮが活性化されることによってオンする。クランプ回路２６０から出力されるノイズレベルは、サンプルホールド信号ＴＮが活性化されることによって、スイッチ２７１を介して容量２７２に書き込まれる。
　行選択信号ＶＳＴが活性化されると、サンプルホールド回路２７０、２８０に保持されている信号に応じた信号が列信号線Ｓｉｇとしての第１列信号線３２１、第２列信号線３２２に出力される。具体的には、サンプルホールド回路２７０によって保持されているノイズレベルに応じた信号ＮがＭＯＳトランジスタ３１１および行選択スイッチ３１２を介して列信号線３２１に出力される。また、サンプルホールド回路２８０によって保持されている放射線信号に応じた信号ＳがＭＯＳトランジスタ３１３および行選択スイッチ３１４を介して列信号線３２２に出力される。
　撮像画素ＰＩＸは、複数の撮像画素ＰＩＸの信号を加算するための加算スイッチ３０１、３０２を含んでもよい。加算モード時は、加算モード信号ＡＤＤＮ、ＡＤＤＳが活性化される。加算モード信号ＡＤＤＮの活性化により複数の撮像画素ＰＩＸの容量２７２同士が接続され、信号（ノイズレベルまたは放射線信号）が平均化される。加算モード信号ＡＤＤＳの活性化により複数の撮像画素ＰＩＸの容量２８２同士が接続され、放射線信号が平均化される。
　撮像画素ＰＩＸは、感度変更部２４０を含みうる。感度変更部２４０は、スイッチ２４１、２４２、容量２４３、２４４、ＭＯＳトランジスタ２４５、２４６を含みうる。第１変更信号ＷＩＤＥが活性化されると、スイッチ２４１がオンして、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第１付加容量２４３の容量値が付加される。これによって、撮像画素ＰＩＸの感度が低下する。更に第２変更信号ＷＩＤＥ２も活性化されると、スイッチ２４２もオンして、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第２付加容量２４４の容量値が付加される。これによって撮像画素ＰＩＸの感度が更に低下する。撮像画素ＰＩＸの感度を低下させる機能を追加することによって、ダイナミックレンジを広げることができる。第１変更信号ＷＩＤＥが活性化される場合には、イネーブル信号ＥＮＷが活性化されてもよい。この場合、ＭＯＳトランジスタ２４６がソースフォロア動作をする。
　読出回路１１３は、以上のような撮像画素ＰＩＸから列信号線Ｓｉｇを介して信号を読み出してバッファ１０９を介してＡＤ変換器１１０に供給する。ＡＤ変換器１１０は、その信号をＡＤ変換して、放射線画像データとして、コンピュータ２４０に供給しうる。
　第１乃至第４実施形態では、撮像画素ＰＩＸのスイッチＳＷの制御端子に供給されるゲート信号を制御することによって、第２エネルギーＢの放射線に対応する信号と、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号とが検出される。第５実施形態では、撮像画素ＰＩＸの出力回路部２０２を制御によって、第２エネルギーＢの放射線に対応する信号と、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号とが検出される。あるいは、第５実施形態では、撮像画素ＰＩＸの出力回路部２０２を制御によって、第１エネルギーＲの放射線に対応する信号と、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に対応する信号とが検出される。撮像画素ＰＩＸの出力回路部２０２の制御は、例えば、行単位または列単位で以下のような駆動方法になされうる。
　第１の駆動方法では、第１エネルギーＲの放射線の照射中は奇数行の撮像画素ＰＩＸのクランプ信号ＰＣＬをアクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２６２をオン状態にし、第２エネルギーＢへの遷移に応じてクランプ信号ＰＣＬをインアクティブレベルにする。これにより、第１エネルギーＲの放射線に応じて増幅回路２３０から出力される信号がクランプ容量２６１によってクランプされる。次いで、第２エネルギーＢの放射線の照射に応じた信号が増幅回路２３０からクランプ容量２６１に供給され、クランプ回路２６０からは、第２エネルギーＢの放射線の照射に応じた信号が出力される。一方、偶数行の撮像画素ＰＩＸについては、第１エネルギーＲの放射線の照射の前にクランプ信号ＰＣＬがインアクティブレベルにされる。したがって、クランプ回路２６０からは、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に応じた信号が出力される。これにより、奇数行の撮像画素ＰＩＸからは、第２エネルギーＢの放射線に応じた信号が出力され、偶数行の撮像画素ＰＩＸからは、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に応じた信号が出力される。以上の動作において、奇数行の撮像画素ＰＩＸの駆動方法と偶数行の撮像画素ＰＩＸの駆動方法とを入れ替えてもよい。
　第２の駆動方法では、第１エネルギーＲの放射線の照射中は、奇数列のリセット信号ＰＲＥＳをアクティブレベルにして、リセットスイッチ２２１をオン状態にし、変換素子Ｃをリセット状態に維持する。そして、第２エネルギーＢの放射線の照射の開始に応じて、奇数列のリセット信号ＰＲＥＳをインアクティブレベルに変更し、第２エネルギーＢの放射線に応じた信号を奇数列の撮像画素ＰＩＸの容量２８２に書き込む。一方、偶数列については、第１エネルギーＲの放射線の照射の前に、リセット信号ＰＲＥＳをインアクティブレベルにする。これにより、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に応じた信号を偶数列の撮像画素ＰＩＸの容量２８２に書き込む。このような動作により、奇数行の撮像画素ＰＩＸからは、第２エネルギーＢの放射線に応じた信号が出力され、偶数行の撮像画素ＰＩＸからは、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に応じた信号が出力される。
　第３の駆動方法では、第１エネルギーＲの放射線の照射中に、奇数列の光信号サンプリング信号ＴＳをアクティブレベルにすることにより、第１エネルギーＲの放射線に応じた信号を奇数列の撮像画素ＰＩＸの容量２８２に書き込む。その後、第２エネルギーＢの放射線の照射の直前に、奇数列の光信号サンプリング信号ＴＳをインアクティブレベルにする。これにより、奇数列の撮像画素ＰＩＸの容量２８２には、第１エネルギーＲの放射線に応じた信号のみが書き込まれる。一方、偶数列については、第２エネルギーＢの放射線の照射の終了後に、光信号サンプリング信号ＴＳをアクティブレベルにした後にインアクティブレベルにする。これにより、偶数列の撮像画素ＰＩＸの容量２８２には、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に応じた信号が書き込まれる。このような動作により、奇数行の撮像画素ＰＩＸからは、第１エネルギーＲの放射線に応じた信号が出力され、偶数行の撮像画素ＰＩＸからは、第１エネルギーＲおよび第２エネルギーＢの放射線に応じた信号が出力される。
　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、２０１８年６月１３日提出の日本国特許出願特願２０１８－１１３１０２、および、２０１８年９月１９日提出の日本国特許出願特願２０１８－１７５２５０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。
２１２：放射線検出パネル、２１４：制御部、１１２：画素アレイ、１１３：読出回路、１１４：駆動回路、ＰＩＸ：撮像画素、Ｃ：変換素子、ＳＷ：スイッチ、Ｓｉｇ：列信号線

Claims (23)

  1. 　放射線画像を撮像するための複数の撮像画素を有する画素アレイと、前記画素アレイを駆動する駆動回路とを備える放射線撮像装置であって、
    　前記複数の撮像画素は、複数の第１画素と、複数の第２画素とを含み、
    　前記駆動回路は、放射線の照射の開始に応じて前記複数の撮像画素の少なくとも１つによる信号の蓄積がなされる蓄積期間が開始され、前記蓄積期間の終了後に、前記蓄積期間に含まれる第１期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第１画素から出力され、前記蓄積期間に含まれ、前記第１期間とは異なる第２期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第２画素から出力されるように、前記画素アレイを駆動する、
    　ことを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 　前記第２期間に属し前記第１期間に属しない期間に照射される放射線のエネルギーの最大値は、前記第１期間に照射される放射線のエネルギーの最大値より大きい、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  3. 　放射線の照射の開始に応じて、前記複数の撮像画素の少なくとも１つによる信号の蓄積がなされる蓄積期間が開始され、前記第１期間および前記第２期間は、前記蓄積期間に属する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
  4. 　前記画素アレイの動作期間は、前記複数の撮像画素をリセットする動作を繰り返す待機期間、前記複数の撮像画素の少なくとも１つによる信号の蓄積がなされる蓄積期間、および、前記画素アレイから信号が出力される出力期間を含み、
    　前記第１期間および前記第２期間は、前記蓄積期間に属する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
  5. 　前記第１期間は、前記第２期間より短く、前記第２期間の一部と前記第１期間とが重複している、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  6. 　前記駆動回路は、前記第１画素から出力される信号が前記第２画素から出力される信号の半分よりも小さくなるように、前記画素アレイを駆動する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
  7. 　前記第１期間に照射される放射線のエネルギーの最大値と、前記第２期間に属し前記第１期間に属しない期間に照射される放射線のエネルギーの最大値とが互いに異なる、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
  8. 　前記第１画素と前記第２画素とは、交互に配置されている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  9. 　前記駆動回路は、前記画素アレイを行単位に駆動するように構成され、
    　前記第１画素と前記第２画素は、前記画素アレイの列方向に交互に配置されている、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
  10. 　前記第１画素と前記第２画素とは、前記画素アレイの列方向に交互に配置され、かつ、前記画素アレイの行方向に交互に配置されている、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
  11. 　前記複数の撮像画素は、複数の第３画素を更に含み、前記第１画素、前記第２画素および前記第３画素は、交互に配置されている、
    　ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  12. 　前記画素アレイは、複数の列信号線を含み、
    　前記複数の撮像画素の各々は、放射線を検出する変換素子と、前記変換素子と前記複数の列信号線のうち対応する列信号線とを電気的に接続するスイッチと、を含む、
    　ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  13. 　前記画素アレイの各行には、前記第１画素と前記第２画素とが交互に配置され、
    　互いに隣り合う行にそれぞれ配置された前記第１画素が同一の信号線を介して前記駆動回路によって駆動される、
    　ことを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
  14. 　前記駆動回路は、前記蓄積期間の開始後に開始し前記蓄積期間の終了前に終了する放射線の照射期間における所定タイミングまでに前記複数の第１画素で蓄積された信号がリセットされ、前記照射期間のうち前記所定タイミングの後に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第１画素で蓄積されるように前記複数の第１画素の前記スイッチを制御し、前記第１期間は、前記照射期間のうち前記所定タイミングの後の期間である、
    　ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の放射線撮像装置。
  15. 　前記画素アレイは、第１行から第２ｎ行（ｎは自然数）までの複数の行を有し、
    　前記放射線撮像装置は、前記複数の撮像画素のうち第１から第ｎ行までに配置された撮像画素から信号を読み出す第１読出回路と、前記複数の撮像画素のうち第（ｎ＋１）行から第２ｎ行までに配置された撮像画素から信号を読み出す第２読出回路とを更に備える、
    　ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  16. 　同一の列に属する前記第ｎ行の撮像画素と前記第（ｎ＋１）行の撮像画素の一方が前記第１画素であり、他方が前記第２画素である、
    　ことを特徴とする請求項１５に記載の放射線撮像装置。
  17. 　前記画素アレイは、複数の列信号線を含み、
    　前記複数の撮像画素の各々は、放射線を電気的な信号に変換する変換素子と、前記変換素子からの信号に応じた信号を前記複数の列信号線のうち対応する列信号線に出力する出力回路部と、を含み、
    　前記駆動回路は、前記第１期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第１画素から出力され、前記第２期間に照射された放射線に応じた信号が前記複数の第２画素から出力されるように、前記複数の撮像画素の各々の前記出力回路部を制御する、
    　ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  18. 　前記複数の第１画素から出力された信号と前記複数の第２画素から出力された信号とに基づいてエネルギーサブトラクションによる画像が生成される、
    　ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  19. 　放射線を発生する放射線源と、
    　前記放射線源を制御する放射線源制御部と、
    　請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、を備え、
    　前記放射線源制御部は、前記放射線源によって前記放射線撮像装置に照射される放射線のエネルギーを制御する機能を有する、
    　ことを特徴とする放射線撮像システム。
  20. 　前記放射線源制御部は、前記放射線源の管電圧を制御することによって前記放射線撮像装置に照射される放射線のエネルギーを制御する、
    　ことを特徴とする請求項１９に記載の放射線撮像システム。
  21. 　前記放射線源は、フィルタを有し、
    　前記放射線源制御部は、前記フィルタを制御することによって前記放射線撮像装置に照射される放射線のエネルギーを制御する、
    　ことを特徴とする請求項１９に記載の放射線撮像システム。
  22. 　複数の第１画素および複数の第２画素を有する画素アレイを有する放射線撮像装置の制御方法であって、
    　放射線の照射の開始に応じて前記複数の第１画素および前記複数の第２画素の少なくとも１つによる信号の蓄積がなされる蓄積期間が開始され、前記蓄積期間の終了後に、前記蓄積期間に含まれる第１期間に照射された放射線に応じた信号を前記複数の第１画素から出力し、前記蓄積期間に含まれ、前記第１期間と長さが異なる第２期間に照射された放射線に応じた信号を前記複数の第２画素から出力する、
    　ことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
  23. 　前記第２期間に属し前記第１期間に属しない期間に照射される放射線のエネルギーの最大値は、前記第１期間に照射される放射線のエネルギーの最大値より大きい、
    　ことを特徴とする請求項２２に記載の放射線撮像装置の制御方法。
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