WO2023189201A1 - 放射線撮像装置、放射線撮影システム、および制御方法 - Google Patents

放射線撮像装置、放射線撮影システム、および制御方法 Download PDF

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WO2023189201A1
WO2023189201A1 PCT/JP2023/007957 JP2023007957W WO2023189201A1 WO 2023189201 A1 WO2023189201 A1 WO 2023189201A1 JP 2023007957 W JP2023007957 W JP 2023007957W WO 2023189201 A1 WO2023189201 A1 WO 2023189201A1
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WO
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radiation
imaging
pixel
correction value
irradiated
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PCT/JP2023/007957
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English (en)
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秀明 森田
亮介 三浦
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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30—Controlling
    • H05G1/38—Exposure time
    • H05G1/42—Exposure time using arrangements for switching when a predetermined dose of radiation has been applied, e.g. in which the switching instant is determined by measuring the electrical energy supplied to the tube
    • H05G1/44—Exposure time using arrangements for switching when a predetermined dose of radiation has been applied, e.g. in which the switching instant is determined by measuring the electrical energy supplied to the tube in which the switching instant is determined by measuring the amount of radiation directly

Definitions

  • the present disclosure relates to a radiation imaging device, a radiation imaging system, and a control method.
  • Radiographic apparatuses having an automatic exposure control (AEC) function are known.
  • AEC automatic exposure control
  • Such a radiation imaging device can measure the radiation dose during irradiation and terminate the radiation irradiation according to the measurement result.
  • a radiation imaging device monitors the radiation dose by operating only pixels set for radiation detection at high speed during radiation irradiation. Furthermore, until a request to start radiation irradiation is received, the radiation imaging apparatus performs a reset operation in which each pixel is operated one after another in order to reset the dark charge accumulated in each pixel.
  • Patent Document 1 describes a radiation imaging apparatus that acquires an offset component used when monitoring the radiation dose during radiation irradiation during a reset operation of each pixel before receiving a request to start radiation irradiation. There is.
  • the radiation imaging apparatus of Patent Document 1 cannot irradiate radiation while acquiring the offset component, so depending on the timing at which the user instructs imaging, the timing of the start and end of imaging may be delayed.
  • the present disclosure has been made in view of the problems of the prior art, and provides a technology for accurately acquiring an offset component used for monitoring the radiation dose during radiation irradiation while suppressing delays in the timing of the start and end of imaging.
  • the purpose is to
  • the above problem is solved by radiation imaging equipped with a plurality of pixels including a pixel that outputs a signal based on the irradiated radiation, and an exposure determining section that determines the amount of radiation irradiated from the radiation generating device to the radiation imaging device.
  • the exposure determining unit determines the amount of radiation irradiated to the radiation imaging device based on a signal read from the pixel while the radiation imaging device is irradiated with radiation from the radiation generating device.
  • a radiation imaging device characterized by the following.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a radiation imaging apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an amplification section according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of each pixel according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of each pixel according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of each pixel according to the first embodiment.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of a radiation imaging system including a radiation imaging apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the operation of the radiation imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a correction value acquisition operation according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a correction value acquisition operation according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a correction value acquisition operation according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flow diagram illustrating a correction value acquisition operation according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flow diagram showing the operation of the radiation imaging apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flow diagram showing the operation of the radiation imaging apparatus according to the third embodiment. It is a figure showing the example of composition of the radiography system concerning a 4th embodiment.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a radiation imaging apparatus 100 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the radiation imaging apparatus 100 includes a plurality of pixels arranged in the imaging region IR so as to constitute a plurality of rows and a plurality of columns, a plurality of drive lines 110, and a plurality of signal lines 120.
  • the plurality of drive lines 110 are arranged corresponding to the plurality of rows of pixels, and each drive line 110 corresponds to any one pixel row.
  • the plurality of signal lines 120 are arranged corresponding to the plurality of columns of pixels, and each signal line 120 corresponds to any one pixel column.
  • the plurality of pixels includes a plurality of imaging pixels 101 used for acquiring radiation images, one or more detection pixels 104 used for monitoring the radiation dose, and one or more detection pixels 104 used for correcting the radiation dose. and one or more correction pixels 107 used.
  • the sensitivity of the correction pixel 107 to radiation is lower than the sensitivity of the detection pixel 104 to radiation.
  • the imaging pixel 101 includes a conversion element 102 that converts radiation into an electrical signal, and a switch element 103 that connects the corresponding signal line 120 and the conversion element 102 to each other.
  • the detection pixel 104 includes a conversion element 105 that converts radiation into an electrical signal, and a switch element 106 that connects the corresponding signal line 120 and the conversion element 105 to each other.
  • the detection pixels 104 are arranged so as to be included in rows and columns formed by the plurality of imaging pixels 101.
  • the correction pixel 107 includes a conversion element 108 that converts radiation into an electrical signal, and a switch element 109 that connects the signal line 120 and the conversion element 108 to each other.
  • the correction pixels 107 are arranged so as to be included in rows and columns formed by the plurality of imaging pixels 101.
  • the imaging pixel 101, the detection pixel 104, and the correction pixel 107 are distinguished by providing different hatching to the conversion element 102, conversion element 105, and conversion element 108.
  • the conversion element 102, the conversion element 105, and the conversion element 108 may be constituted by a scintillator that converts radiation into light and a photoelectric conversion element that converts light into an electrical signal.
  • the scintillator is generally formed in a sheet shape so as to cover the imaging region IR, and is shared by a plurality of pixels.
  • the conversion element 102, the conversion element 105, and the conversion element 108 may be configured with conversion elements that directly convert radiation into electrical signals.
  • the switch element 103, the switch element 106, and the switch element 109 may include, for example, thin film transistors (TFTs) whose active regions are made of a semiconductor such as amorphous silicon or polycrystalline silicon.
  • TFTs thin film transistors
  • the first electrode of the conversion element 102 is connected to the first main electrode of the switch element 103, and the second electrode of the conversion element 102 is connected to the bias line 130.
  • One bias line 130 extends in the column direction and is commonly connected to the second electrodes of the plurality of conversion elements 102 arranged in the column direction.
  • Bias line 130 receives bias voltage Vs from power supply circuit 140.
  • the second main electrodes of the switch elements 103 of one or more imaging pixels 101 included in one column are connected to one signal line 120.
  • Control electrodes of switch elements 103 of one or more imaging pixels 101 included in one row are connected to one drive line 110.
  • the detection pixel 104 and the correction pixel 107 also have the same pixel configuration as the imaging pixel 101, and are connected to the corresponding drive line 110 and the corresponding signal line 120.
  • the detection pixel 104 and the correction pixel 107 are exclusively connected to the signal line 120. That is, the correction pixel 107 is not connected to the signal line 120 to which the detection pixel 104 is connected. Further, the detection pixel 104 is not connected to the signal line 120 to which the correction pixel 107 is connected.
  • the imaging pixel 101 may be connected to the same signal line 120 as the detection pixel 104 or the correction pixel 107.
  • the drive circuit 150 is configured to supply drive signals to pixels to be driven through the plurality of drive lines 110 in accordance with control signals from the control unit 180.
  • the drive signal is a signal for turning on a switch element included in a pixel to be driven.
  • the switch element of each pixel is turned on by a high level signal and turned off by a low level signal. Therefore, this high-level signal is called a drive signal.
  • this high-level signal is called a drive signal.
  • the drive line 110 is connected to at least one of the detection pixel 104 and the correction pixel 107, the drive line 110 is called a detection drive line 111.
  • the readout circuit 160 is configured to read signals from the plurality of pixels through the plurality of signal lines 120.
  • the readout circuit 160 includes a plurality of amplification sections 161, a multiplexer 162, and an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as an AD converter) 163.
  • Each of the plurality of signal lines 120 is connected to a corresponding one of the plurality of amplification sections 161 of the readout circuit 160.
  • One signal line 120 corresponds to one amplification section 161.
  • the multiplexer 162 selects a plurality of amplification sections 161 in a predetermined order and supplies the signal from the selected amplification sections 161 to the AD converter 163.
  • the AD converter 163 converts the supplied signal into a digital signal and outputs the digital signal.
  • the signal read out from the imaging pixel 101 is supplied to the signal processing unit 170, where it undergoes processing such as calculation and storage.
  • the signal processing unit 170 includes a calculation unit 171 and a storage unit 172, and the calculation unit 171 generates a radiation image based on the signal read from the imaging pixel 101 and supplies it to the control unit 180.
  • the signals read from the detection pixels 104 and the correction pixels 107 are supplied to the signal processing unit 170, and the calculation unit 171 performs processing such as calculation and storage. Specifically, the signal processing unit 170 outputs information indicating radiation irradiation to the radiation imaging apparatus 100 based on the signals read from the detection pixels 104 and the correction pixels 107. For example, the signal processing unit 170 detects the irradiation of radiation onto the radiation imaging apparatus 100, and determines the amount of radiation and/or the cumulative amount of radiation.
  • the control unit 180 controls the drive circuit 150 and the readout circuit 160 based on information from the signal processing unit 170.
  • the control unit 180 controls, for example, the start and end of exposure (accumulation of charges corresponding to radiation irradiated by the imaging pixel 101) based on information from the signal processing unit 170.
  • the control unit 180 controls the drive circuit 150 to scan only the detection drive line 111 so that only the signals from the detection pixel 104 and the correction pixel 107 can be read out. do.
  • the control unit 180 controls the readout circuit 160 to read the signals of the columns corresponding to the detection pixels 104 and the correction pixels 107, and outputs them as information indicating the radiation dose.
  • the radiation imaging apparatus 100 can obtain irradiation information on the detection pixels 104 during radiation irradiation.
  • FIG. 2 shows a detailed circuit configuration example of the amplifier section 161.
  • Amplification section 161 includes a differential amplifier circuit AMP and a sample hold circuit SH.
  • the differential amplifier circuit AMP amplifies the signal appearing on the signal line 120 and outputs the amplified signal.
  • the control unit 180 can reset the potential of the signal line 120 by supplying the control signal ⁇ R to the switch element of the differential amplifier circuit AMP.
  • the output from the differential amplifier circuit AMP can be held by the sample and hold circuit SH.
  • the control unit 180 causes the sample and hold circuit SH to hold the signal by supplying the control signal ⁇ SH to the switch element of the sample and hold circuit SH.
  • the signal held in the sample hold circuit SH is read out by the multiplexer 162.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the imaging pixel 101, the detection pixel 104, and the correction pixel 107 in the radiation imaging apparatus 100.
  • the plan view is equivalent to orthogonal projection onto a plane parallel to the imaging region IR of the radiation imaging apparatus 100.
  • a metal layer is placed on the conversion element 108 of the corrected pixel 107, and the conversion element 108 is shielded from light by this metal layer.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the imaging pixel 101 taken along line A-A' in FIG. 3.
  • the cross-sectional view of the detection pixel 104 is similar to the cross-sectional view of the imaging pixel 101.
  • a switch element 103 is arranged on an insulating support substrate 400 such as a glass substrate.
  • the switch element 103 may be a TFT (thin film transistor).
  • An interlayer insulating layer 401 is arranged on the switch element 103.
  • Conversion element 102 is arranged on interlayer insulating layer 401 .
  • This conversion element 102 is a photoelectric conversion element that can convert light into an electrical signal.
  • the conversion element 102 includes, for example, an electrode 402, a PIN photodiode 403, and an electrode 404.
  • the conversion element 102 may be configured by an MIS type sensor instead of a PIN type photodiode.
  • a protective film 405, an interlayer insulating layer 406, a bias line 130, and a protective film 407 are arranged in this order on the conversion element 102.
  • a planarization film and a scintillator (not shown) are arranged on the protective film 407.
  • Electrode 404 is connected to bias line 130 via a contact hole.
  • ITO which has optical transparency, is used and can transmit light converted from radiation by a scintillator (not shown).
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the correction pixel 107 taken along line B-B' in FIG. 3.
  • the correction pixel 107 differs from the imaging pixel 101 and the detection pixel 104 in that the conversion element 108 is covered with a light shielding member 408, and may be the same in other respects.
  • the light shielding member 408 is formed of, for example, a metal layer in the same layer as the bias line 130. Since the conversion element 108 of the correction pixel 107 is covered by the light shielding member 408, the sensitivity of the correction pixel 107 to radiation is significantly lower than the sensitivity of the imaging pixel 101 and the detection pixel 104. It can also be said that the charge accumulated in the conversion element 108 of the correction pixel 107 is not caused by radiation.
  • FIG. 5 shows a configuration example of a radiation imaging system 500 including the radiation imaging device 100.
  • the radiation imaging system 500 includes a radiation imaging apparatus 100, a radiation source 501, a radiation source interface 502, a communication interface 503, and a controller 504.
  • the controller 504 receives inputs such as dose, upper limit irradiation time (ms), tube current (mA), tube voltage (kV), and region of interest (ROI), which is the area where radiation should be monitored.
  • ms upper limit irradiation time
  • mA tube current
  • kV tube voltage
  • ROI region of interest
  • the radiation imaging apparatus 100 starts preparations to accept radiation irradiation in response to receiving the start request signal.
  • the radiation imaging apparatus 100 transmits a start enable signal to the radiation source interface 502 via the communication interface 503.
  • the start enable signal is a signal that notifies that it is possible to start radiation irradiation.
  • the radiation source interface 502 causes the radiation source 501 to start emitting radiation in response to receiving the start enable signal.
  • the controller 504 may transmit a start request signal to the radiation imaging apparatus 100.
  • the radiation imaging apparatus 100 starts preparations to accept radiation irradiation in response to receiving the start request signal.
  • the radiation source interface 502 transmits a start request signal to the radiation imaging apparatus 100.
  • the radiation imaging apparatus 100 transmits information that imaging has started to the controller 504 via the communication interface 503.
  • the information may be a signal or abstracted information such as a packet.
  • the radiation imaging apparatus 100 when the radiation imaging apparatus 100 is ready, it sends a start ready signal to the radiation source interface 502 via the communication interface 503.
  • the radiation imaging apparatus 100 transmits a predetermined preparation time, and the radiation source interface 502 transmits an irradiation start signal to the radiation source 501 after waiting for the preparation time after receiving the start enable signal. It's okay. This has the effect that the amount of communication immediately after the exposure switch can be reduced and the exposure delay described below can be suppressed.
  • the radiation imaging apparatus 100 When the radiation imaging apparatus 100 reaches the threshold value of the integrated dose of irradiated radiation, it transmits a termination request signal to the radiation source interface 502 via the communication interface 503.
  • the termination request signal is a signal requesting termination of radiation irradiation.
  • the radiation source interface 502 causes the radiation source 501 to terminate radiation irradiation in response to receiving the termination request signal.
  • the dose threshold is determined by the control unit 180 based on the input dose value, radiation irradiation intensity, communication delay between each unit, processing delay, etc.
  • the radiation source 501 stops radiation irradiation even if it has not received the termination request signal.
  • the radiation imaging apparatus 100 After radiation irradiation is stopped, the radiation imaging apparatus 100 sequentially scans the drive lines 110 (drive lines 110 other than the detection drive line 111) to which only the imaging pixels 101 are connected, and reads the image signal of each imaging pixel 101 to the readout circuit 160. A radiographic image is acquired by reading the image.
  • the charges accumulated in the detection pixels 104 are read out during radiation irradiation, and the correction pixels 107 are shielded from light, so signals from these pixels cannot be used to form a radiation image. Therefore, the signal processing unit 170 of the radiation imaging apparatus 100 performs interpolation processing using the pixel values of the imaging pixels 101 around the detection pixel 104 and the correction pixel 107 to interpolate the pixel values at the positions of these pixels. .
  • the radiation imaging apparatus 100 can perform imaging using synchronous imaging and asynchronous imaging.
  • Synchronous imaging is imaging in which imaging timing is synchronized by exchanging electrical synchronization signals and the like between the radiation imaging apparatus 100 and the radiation source 501 via the radiation source interface 502.
  • Asynchronous imaging is imaging in which the radiation imaging apparatus 100 detects the incidence of radiation and starts imaging without exchanging electrical synchronization signals or the like between the radiation imaging apparatus 100 and the radiation source 501.
  • the radiation imaging apparatus 100 In asynchronous imaging, when radiation 600 is irradiated from the radiation source 501 without providing the radiation source interface 502, the radiation imaging apparatus 100 automatically accumulates image signals (charges) to generate a radiation image. In this embodiment, it is also possible to apply a radiographic imaging system in automatic detection mode that does not include this radiation source interface 502. In asynchronous imaging, the radiographic apparatus may transfer a radiographic image for each imaging, or may store the captured image in the storage unit 172 without transferring it for each imaging.
  • the radiation imaging apparatus 100 may have multiple imaging modes.
  • the imaging mode of the radiation imaging apparatus 100 during synchronous imaging may be set to the first imaging mode.
  • the second imaging mode may be an imaging mode in which asynchronous imaging is performed and a radiation image is transferred to the controller 504 for each imaging.
  • the third imaging mode may be an imaging mode that performs asynchronous imaging and does not transfer a radiation image for each imaging.
  • the first imaging mode is a mode in which the radiation imaging apparatus 100 and the radiation source 501 are operated cooperatively by the controller 504 in the configuration of the radiation imaging apparatus 100 to perform imaging.
  • the radiation source interface 502 is not provided in the configuration of the radiation imaging apparatus 100, and when radiation 600 is irradiated from the radiation source 501, the radiation imaging apparatus 100 automatically accumulates image signals (charges).
  • This is an imaging mode in which radiation images are generated by performing the following steps.
  • the radiation imaging apparatus 100 and the controller 504 do not need to communicate information such as images and imaging protocols for each imaging, and the radiation generating apparatus 101 can independently acquire radiation images. Furthermore, in the third imaging mode, the radiation imaging apparatus 100 does not communicate with the controller 504 for each imaging, and stores the radiographic image taken in the storage unit 172, thereby allowing efficient imaging.
  • This operation is executed by the control section 180 that controls the drive circuit 150 and the readout circuit 160, and the signal processing section 170 working together. Furthermore, this operation determines the amount of radiation irradiated to the radiation imaging apparatus 100. Therefore, the combination of the signal processing section 170 and the control section 180 may be called an exposure determining section.
  • radiation indicates whether the radiation imaging apparatus 100 is irradiated with radiation. If it is low, no radiation is being irradiated, and if it is high, radiation is being irradiated.
  • Vg1 to “Vgn” indicate drive signals supplied from the drive circuit 150 to the plurality of drive lines 110.
  • some of the plurality of drive lines 110 are also referred to as detection drive lines 111.
  • ⁇ SH indicates the level of the control signal supplied to the sample and hold circuit SH of the amplifier section 161.
  • ⁇ R indicates the level of the control signal supplied to the differential amplifier circuit AMP of the amplifier section 161.
  • Detection pixel signal indicates the value of the signal read from the detection pixel 104.
  • Corrected pixel signal indicates the value of the signal read from the corrected pixel 107.
  • the “integrated dose” indicates the cumulative value of radiation irradiated to the radiation imaging apparatus 100. A method for determining this integrated value will be described later.
  • the control unit 180 starts a reset operation for a plurality of pixels.
  • the reset operation is an operation to remove the charge accumulated in the conversion element of each pixel, and specifically, by supplying a drive signal to the drive line 110, the switch element of each pixel is turned on. be.
  • the control unit 180 resets each pixel connected to the first row drive line 110 by controlling the drive circuit 150.
  • control unit 180 resets each pixel connected to the second row drive line 110.
  • the control unit 180 repeats this operation up to the last row of drive lines 110.
  • the control unit 180 completes the reset operation for the drive line 110 in the last row, and then repeats the reset operation again starting from the drive line 110 in the first row.
  • the control unit 180 receives a start request signal from the controller 504. In response to receiving the start request signal, the control unit 180 performs the reset operation up to the last row and ends the reset operation. The control unit 180 may end the reset operation before performing the reset operation to the last row and move on to the next process.
  • the controller 180 moves to the next process without performing the reset operation on the drive lines 110 on and after the k+1-th row.
  • steps that may occur in the radiation image may be reduced by adjusting the drive for acquiring the radiation image or performing image processing on the radiation image.
  • the control unit 180 starts a determination operation to determine the amount of radiation being irradiated to the radiation imaging apparatus 100.
  • the control unit 180 repeatedly performs a readout operation to read out from the detection pixel 104 and the correction pixel 107.
  • the first half of one or more readout operations is performed to determine a correction value
  • the second half of repeated readout operations is performed to continuously determine the amount of radiation at each point in time. be exposed.
  • the read operation is performed on the detection drive line 111 and not on the other drive lines 110.
  • the drive circuit 150 supplies a drive signal to the drive line 110 (that is, the detection drive line 111) connected to at least one of the detection pixel 104 and the correction pixel 107 among the plurality of drive lines 110.
  • the drive circuit 150 does not supply a drive signal to a drive line 110 that is not connected to either the detection pixel 104 or the correction pixel 107 among the plurality of drive lines 110. Further, the drive circuit 150 simultaneously supplies drive signals to the drive lines 110 connected to at least one of the detection pixel 104 and the correction pixel 107 among the plurality of drive lines 110 . Thereby, signals from a plurality of pixels connected to the same signal line 120 are combined and read out to the readout circuit 160. Since the detection pixel 104 and the correction pixel 107 are exclusively connected to the signal line 120, the readout circuit 160 can separate and read out signals from pixels having different sensitivities.
  • the control unit 180 performs operations from time t3 to time t4. Specifically, the control unit 180 temporarily supplies a drive signal to one or more detection drive lines 111. Thereafter, the control unit 180 temporarily sets the control signal ⁇ SH to a high level, so that the signal read out from the pixel to the readout circuit 160 through the signal line 120 is held in the sample and hold circuit SH.
  • control unit 180 resets the readout circuit 160 (specifically, the differential amplifier circuit AMP of the amplifier unit 161) by temporarily setting the control signal ⁇ R to a high level.
  • the control unit 180 resets the readout circuit 160 (specifically, the differential amplifier circuit AMP of the amplifier unit 161) by temporarily setting the control signal ⁇ R to a high level.
  • the control unit 180 performs the read operation a predetermined number of times, one or more times, in order to determine the correction value.
  • the signal processing unit 170 generates a correction value Od based on a signal read out from the detection pixel 104 by a predetermined number of readout operations, and a correction value based on a signal read out from the correction pixel 107 by the predetermined number of readout operations. Determine Oc.
  • the determination of the correction value Od will be explained in detail. If the predetermined number of times is one, the number of signals read from the detection pixel 104 is one, so the signal processing unit 170 sets the value of that signal as the correction value Od. When the predetermined number of times is a plurality of times, the signal processing unit 170 sets the average value of the plurality of read signals as the correction value Od. Other statistical values may be used instead of the average value. Based on the signal read from the correction pixel 107, the correction value Oc is similarly determined. The signal processing unit 170 stores the correction values Od and Oc determined in this way in the storage unit 172, and makes them usable for subsequent processing.
  • the control unit 180 After completing one or more read operations, the control unit 180 transmits a start enable signal to the radiation source interface 502 at time t5.
  • the above-mentioned correction values Od and Oc may be determined before or after transmitting the start enable signal.
  • the control unit 180 After transmitting the start enable signal, the control unit 180 repeatedly executes the above-described read operation.
  • the signal processing unit 170 measures the radiation dose DOSE for each read operation, and determines whether the integrated value exceeds a threshold value. Radiation irradiation is started from time t6 after time t5.
  • the signal processing unit 170 calculates DOSE by applying Sd, Sc, Od, and Oc to the following equation (1).
  • DOSE (Sd-Od)-(Sc-Oc)...Formula (1)
  • DOSE is determined based on the difference with Oc.
  • the signal processing unit 170 may calculate DOSE by applying Sd, Sc, Od, and Oc to the following equation (1) instead of equation (1).
  • DOSE Sd-Od ⁇ Sc/Oc...Formula (2)
  • DOSE is determined based on the ratio with Oc.
  • the signal read from the detection pixel 104 changes significantly over time immediately after the reset operation ends (immediately after time t3), and stabilizes over time (for example, in about 100 ms). Therefore, even if DOSE is calculated using only Sd and Od obtained from the detection pixel 104, the offset amount cannot be sufficiently removed. If the start of the readout operation for obtaining the correction value Od is delayed until the signal read out from the detection pixel 104 becomes stable, the time from the transmission of the start request signal to the actual start of radiation irradiation (the time from time t2 to t6) , the so-called exposure delay) becomes longer.
  • the dose DOSE is determined by further using the signal values (Sc and Oc) read out from the correction pixel 107. Since the correction pixel 107 has very low sensitivity to radiation, the signal value Sc read out from the correction pixel 107 after the start of radiation irradiation represents an offset component of the signal value Sd read out from the detection pixel 104. It can be considered.
  • the dose DOSE is determined using correction values Od and Oc based on signals read from the detection pixel 104 and the correction pixel 107 before the start of radiation irradiation.
  • the control unit 180 transmits a termination request signal to the radiation source interface 502.
  • the control unit 180 may estimate the time when the cumulative dose reaches the threshold value, and transmit the termination request signal at this estimated time.
  • the radiation source interface 502 causes the radiation source 501 to terminate radiation irradiation in response to receiving the termination request signal.
  • control unit 180 starts the readout operation a predetermined number of times to determine the correction values Od and Oc immediately after the reset operation ends.
  • control unit 180 may start the read operation a predetermined number of times after a predetermined time (for example, several ms to several tens of ms) has elapsed after the reset operation is completed. This makes it possible to suppress reading out signals during a period in which signal value fluctuations are particularly large due to operation switching.
  • control unit 180 After the radiation irradiation ends at time t8, the control unit 180 performs the reset operation of the plurality of pixels until time t9 in the same manner as time t0.
  • the control unit 180 After the reset operation ends at time t9, the control unit 180 performs a readout operation of the detection pixels 104 and correction pixels 107 a predetermined number of times, one or more, so that the accumulation time is the same between t3 and t8 and between t9 and t10. .
  • the signal processing unit 170 generates a correction value Od based on a signal read out from the detection pixel 104 by a predetermined number of readout operations, and a correction value based on a signal read out from the correction pixel 107 by the predetermined number of readout operations. Determine Oc.
  • imaging is performed after t10, but a case in which imaging is performed after t10 will be described below.
  • t10 When there is a next imaging to end radiation irradiation based on reaching the threshold value of the cumulative dose performed at time t7, by acquiring the above-mentioned correction values Od and Oc during the imaging, the influence on the imaging timing is suppressed, and Highly accurate AEC control can be performed.
  • Such imaging is performed, for example, when imaging is performed multiple times in succession, such as during group medical examinations.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of acquiring correction values during shooting.
  • the readout operation for determining the correction values Od and Oc is a processing operation for acquiring the offset output from the imaging pixel 101 between t72 and t74 from the start of radiation irradiation to the end of imaging. Do this in parallel.
  • control unit 180 controls the image pickup pixel 101 to accumulate electric charge, and also performs an operation of reading out the irradiation amount from the detection pixel 104 and the correction pixel 107.
  • the control unit 180 controls the charge based on the radiation accumulated in the imaging pixel 101 to be read out as an image. From t72 to t73, the control unit 180 performs the reset operation described above as the operation from t8 to t9 in FIG. From t73 to t74, the control unit 180 performs the offset signal reading operation described above as the operation from t9 to t10 in FIG. From t74 to t75, the control unit 180 performs a charge reading operation for the purpose of performing image offset correction on the charges accumulated in the imaging pixel 101 from t73 to t74.
  • the read operation for determining the correction values Od and Oc may be performed at any time during the period from t72 to t74.
  • the frequency of acquiring the correction value before starting radiation irradiation is reduced, which has the effect of suppressing exposure delay.
  • the correction values may be acquired only for the pixels read out from the detection pixel 104 and correction pixel 107 that were read out from t70 to t71. By doing so, correction values can be obtained without reading out unnecessary correction values, thereby suppressing an extension of the cycle time until the next imaging.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of acquiring correction values in parallel with post-photographing processing operations such as image transfer.
  • control unit 180 performs the same processing as from t70 to t73 in FIG. From t83 to t84, the control unit 180 performs control so that charge is accumulated in the imaging pixel 101. From t84 to t85, the same processing as from t74 to t75 in FIG. 7 is performed.
  • the control unit 180 stores in the storage unit 172 the photographed image based on the radiation read from t81 to t82 and the offset image read from t84 to t85. Thereafter, the image is transferred to the controller 504 via the communication interface 503.
  • the image to be saved or transmitted may be an image obtained by performing image processing such as offset correction on a radiographed image.
  • control unit 180 performs the operation to save the above-mentioned image, and also performs a readout operation to determine correction values Od and Oc from the detection pixels 104 and correction pixels 107.
  • FIG. 9 describes a flow for acquiring correction values in parallel with a processing operation for displaying an image on the controller 504 during shooting.
  • the control unit 180 receives a radiation irradiation start request from the radiation source interface 502 at t90, and transmits information that imaging has started to the controller 504.
  • the controller 504 enters a shooting state, which is a state in which shooting has started.
  • the control unit 180 performs the same processing as in FIG. 8 from t90 to t96. However, at t96, when the controller 504 receives all image data from the radiation imaging apparatus 100 or receives information that all image storage has been completed, the controller 504 enters a state in which images can be displayed. The control unit 180 continues the readout operation for determining correction values Od and Oc from the detection pixel 104 and the correction pixel 107.
  • the controller 504 transmits information to the radiation imaging apparatus 100 that it is no longer possible to display images due to preparations for the next imaging, etc.
  • the control unit 180 receives information that the controller 504 is no longer capable of displaying an image, the control unit 180 stops the read operation for determining the correction values Od and Oc from the detection pixels 104 and the correction pixels 107.
  • FIG. 10 is a flowchart of the operation for acquiring correction values during shooting.
  • step S1 the radiation imaging device 100 first turns on the power of the control unit 180 and transitions to a state where it can communicate with the radiation generating device.
  • step S2 when imaging information is transmitted from the radiation generating apparatus to the radiation imaging apparatus 100 via the communication interface 503, a reset operation in step S3 is started to prepare for imaging, and a start-up operation of the imaging region IR is started. conduct. If the photographing information is not transmitted, only the control unit 180 in step S1 remains powered on and waits until the photographing information is transmitted while suppressing power consumption.
  • step S3 power is supplied to the readout circuit and the drive circuit, and a reset operation is started to remove the charges accumulated in each pixel. This reset operation is repeated until a start request is received.
  • radiographic image capturing in step S4 is started.
  • step S5 which is a period from the acquisition of the radiation-based image until the end of the imaging, an offset output is acquired during the imaging.
  • the offset output may be obtained directly by performing a read operation, or indirectly obtained by estimating it from an output correlated with the offset output.
  • step S6 a correction value for determining whether to stop radiation irradiation for the next imaging is determined.
  • step S7 if there is a next consecutive photograph, the process returns to S3; if there is no next photograph, the process returns to S1.
  • the timing referred to by the term “photographing” refers to steps S4 to S7 in the flow of FIG. Refers to the period until each process is completed.
  • the correction value is estimated and determined. You may. For example, it is possible to determine a correction value with a reduced residual charge component based on the results of two or more offset outputs using a least squares method or a data interpolation method.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the radiation imaging apparatus in the second embodiment.
  • a correction value is acquired before the start of imaging.
  • Steps S111 to S113 are the same as steps S1 to S3 in FIG. 10. In this embodiment, during the reset operation, it is determined whether or not it is necessary to acquire the correction value in step S114.
  • the criterion for determination is whether the parameters that affect the correction value are within a desired range compared to the previous acquisition.
  • Parameters that affect the correction value include the elapsed time since the previous correction value was obtained, the temperature of the sensor, and the like.
  • the outputs of the detection pixel 104 and the correction pixel 107 may be obtained in the same manner as the correction value is obtained, and the determination may be made based on the amount of variation from the previously obtained correction value.
  • the outputs of the detection pixel 104 and the correction pixel 107 may be acquired directly by performing a readout operation, or indirectly by estimating them from outputs that are correlated with the offset output.
  • the reset operation is continued to stabilize the imaging region IR, and then the state shifts to a state in which a start request can be received in step S116, and the start request is received in step S117. Repeat the reset operation until
  • step S115 If it is necessary to obtain a correction value, in order to obtain the correction value in step S115, the reset operation is shifted to the operation of determining the correction value, and the correction value is obtained. After the acquisition of the correction value is completed, the process switches to the reset operation again, moves to a state in which the start request can be received in step S116, and repeats the reset operation until the start request is received in step S117.
  • step S117 When the start request is received in step S117, a radiation image is taken in step S118. After shooting, if the next shooting information is received, it is determined again in step S114 whether it is necessary to acquire a correction value, and if necessary, after acquiring the correction value, the process moves to a state in which a start request can be received. Take pictures.
  • step S116 After the start request in step S116 becomes receivable, if the shooting information in step S119 is not transmitted, or if a certain period of time in step S1110 has elapsed, the controller 180 in step S1 acquires the correction value. only to switch to the power ON state. By doing so, the radiation imaging apparatus 100 can stand by while suppressing power consumption.
  • step S118 imaging starts, and in step S1112, a correction value for determining whether to stop radiation irradiation for the next imaging is determined, similar to step 6 in FIG. If the photographing ends in step S119, a correction value is acquired in step S1111 in the same process as S1112. If the photographing is not completed, the process similar to step S4 is performed again.
  • the correction values obtained in step S1111 and step S1112 may be integrated or averaged.
  • step S114 it is possible to suppress the frequency with which correction values need to be acquired, so it is possible to reduce the influence on the photographing timing while maintaining the accuracy of AEC.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the radiation imaging apparatus in the third embodiment.
  • correction values are acquired only in a specific operation mode in a radiation imaging apparatus 100 that can perform imaging in a plurality of imaging modes.
  • the radiation imaging apparatus 100 has multiple imaging modes. For example, when the camera has the first to third shooting modes described above, the exposure determining section does not acquire at least one of the first correction value and the second correction value in modes other than the first shooting mode.
  • Steps S121 to S1212 are similar to steps S111 to S1112 in FIG. 11, which is the second embodiment.
  • control unit 180 if the control unit 180 is in the first imaging mode, it performs S124, and if it is not in the first imaging mode, for example, in the second imaging mode, in S1214, the control unit 180 performs imaging based on the presence or absence of radiation irradiation. Determine the start. If photographing does not start, step S1213 is performed. When photographing is started in S1214, photographing is performed in S1215. If the photographing is completed in S1216, S1 is performed, and if the photographing is not completed, S1213 is performed again.
  • X-rays 6060 generated by an X-ray tube 6050 that is a radiation source pass through a chest 6062 of a patient or subject 6061 and enter a radiation imaging device 6040 typified by the radiation imaging device 100 described above.
  • the incident X-rays contain information about the inside of the body of the subject 6061.
  • the scintillator emits light in response to the incidence of X-rays, which is photoelectrically converted by a photoelectric conversion element to obtain electrical information.
  • This information is converted into digital data, processed by an image processor 6070 serving as a signal processing unit, and can be viewed on a display 6080 serving as a display unit in the control room.
  • this information can be transferred to a remote location using a transmission processing unit such as a telephone line 6090, displayed on a display 6081 serving as a display unit such as a doctor's room in another location, or saved in a recording unit such as an optical disk.
  • the diagnosis can also be made by a doctor. It is also possible to record on a film 6110, which is a recording medium, by a film processor 6100, which is a recording unit.
  • the present disclosure can also be realized by a process in which a program that implements the above functions is supplied to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or device read and execute the program. be.
  • various recording media can be used as the recording medium, such as a flexible disk, an optical disk (e.g., CD-ROM, DVD-ROM), a magneto-optical disk, a magnetic tape, a non-volatile memory (e.g., USB memory), a ROM, etc. .
  • a program that implements the above-mentioned functions may be downloaded via a network and executed by a computer.
  • the functions of the embodiments described above are not limited to being realized by executing program codes read by a computer. This also includes cases where the OS (operating system) etc. running on the computer performs part or all of the actual processing based on the instructions of the program code, and the functions of the above-mentioned embodiments are realized by that processing. .
  • the program code read from the recording medium may be written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer.
  • This also includes a case where a CPU or the like provided in the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing based on the instructions of the program code, and the above-mentioned functions are realized by the processing.

Abstract

照射量を検出するための検出画素を含む複数の画素と、放射線発生装置より照射される放射線の量を決定する露出決定部と、を備えた放射線撮像装置である。露出決定部は、照射される放射線の量を、放射線照射中の検出画素の出力と、放射線照射中でない間の検出画素の出力である補正値と、から決定する。露出決定部は、撮影中における放射線に基づく信号の読み出し動作を行った後に補正値の取得を行い、次の撮影において、放射線照射中の検出画素の出力と、補正値と、から照射される放射線の量を決定する。

Description

放射線撮像装置、放射線撮影システム、および制御方法
　本開示は、放射線撮像装置、放射線撮影システム、および制御方法に関する。
　自動露出制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＥＣ）機能を有する放射線撮影装置が知られている。このような放射線撮像装置は、照射中の放射線量を測定し、その結果に応じて放射線の照射を終了させることができる。
　例えば、放射線撮像装置は、放射線検出用に設定された画素のみを放射線照射中に高速に動作させることによって放射線量のモニターを行う。また、放射線撮像装置は、放射線の照射開始の要求を受信するまで、各画素に蓄積したダーク電荷をリセットするために、各画素を順々に動作させるリセット動作を行う。
　特許文献１には、放射線の照射開始の要求を受信する前の各画素のリセット動作中に、放射線照射中の放射線量のモニターを行う際に用いるオフセット成分を取得する放射線撮像装置が記載されている。
特開２０２０－８９７１４号公報
　特許文献１の放射線撮像装置は、オフセット成分を取得している間は放射線の照射ができないため、ユーザが撮影を指示するタイミングによっては、撮影の開始及び終了のタイミングが遅延する可能性がある。
　本開示は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、放射線照射中の放射線量のモニターに用いるオフセット成分を、撮影の開始及び終了のタイミングの遅延を抑制しつつ精度良く取得する技術を提供することを目的とする。
　上記の課題は、照射された放射線に基づく信号を出力する画素を含む複数の画素と、放射線発生装置より放射線撮像装置に照射される放射線の量を決定する露出決定部と、を備えた放射線撮像装置であって、前記露出決定部は、前記放射線撮像装置に照射される放射線の量を、前記放射線撮像装置に前記放射線発生装置からの放射線が照射されている間に前記画素から読み出した信号の値と、前記放射線撮像装置に前記放射線発生装置からの放射線が照射されていない間に前記画素から読み出された信号に基づき取得された第１補正値を用いて決定し、前記露出決定部は、放射線に基づく画像を撮影する第１の撮影において前記放射線発生装置から照射された放射線に基づく信号の読み出し動作を行った後に前記第１補正値の取得を行い、前記第１の撮影の後に行われる放射線に基づく画像を取得する第２の撮影を行う際に前記放射線撮像装置に照射される放射線の量を、前記画素から読み出した信号の値と、前記第１補正値と、を用いて決定することを特徴とする放射線撮像装置によって解決される。
　本開示の少なくとも一つの実施形態によれば、放射線照射中の放射線量のモニターを行う際に用いるオフセット成分を、撮影の開始及び終了タイミングが遅延することを抑制しつつ精度良く取得することができる。
第１の実施形態に係る放射線撮像装置の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る増幅部の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る各画素の構成を示す平面図である。 第１の実施形態に係る各画素の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る各画素の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示す図である。 第１の実施形態に係る補正値の取得動作を説明する図である。 第１の実施形態に係る補正値の取得動作を説明する図である。 第１の実施形態に係る補正値の取得動作を説明する図である。 第１の実施形態に係る補正値の取得動作を説明するフロー図である。 第２の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すフロー図である。 第３の実施形態に係る放射線撮像装置の動作を示すフロー図である。 第４の実施形態に係る放射線撮影システムの構成例を示す図である。
　添付の図面を参照しつつ本開示の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
　（第１の実施形態）
　図１は、本開示の第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００の構成例を示す。放射線撮像装置１００は、複数の行及び複数の列を構成するように撮像領域ＩＲに配列された複数の画素と、複数の駆動線１１０と、複数の信号線１２０とを有する。複数の駆動線１１０は、画素の複数の行に対応して配置されており、各駆動線１１０が何れか１つの画素行に対応する。複数の信号線１２０は、画素の複数の列に対応して配置されており、各信号線１２０が何れか１つの画素列に対応する。
　複数の画素は、放射線画像を取得するために用いられる複数の撮像画素１０１と、放射線の照射量をモニターするために用いられる１つ以上の検出画素１０４と、放射線の照射量を補正するために用いられる１つ以上の補正画素１０７とを含む。放射線に対する補正画素１０７の感度は、放射線に対する検出画素１０４の感度よりも低い。
　撮像画素１０１は、放射線を電気信号に変換する変換素子１０２と、対応する信号線１２０と変換素子１０２とを互いに接続するスイッチ素子１０３とを含む。検出画素１０４は、放射線を電気信号に変換する変換素子１０５と、対応する信号線１２０と変換素子１０５とを互いに接続するスイッチ素子１０６とを含む。
　検出画素１０４は、複数の撮像画素１０１によって構成される行及び列に含まれるように配置される。補正画素１０７は、放射線を電気信号に変換する変換素子１０８と、信号線１２０と変換素子１０８とを互いに接続するスイッチ素子１０９とを含む。補正画素１０７は、複数の撮像画素１０１によって構成される行及び列に含まれるように配置される。
　図１及び後続の図面では、変換素子１０２、変換素子１０５及び変換素子１０８に対して相異なるハッチングを付すことによって撮像画素１０１、検出画素１０４及び補正画素１０７を区別する。
　変換素子１０２、変換素子１０５及び変換素子１０８は、放射線を光に変換するシンチレータ及び光を電気信号に変換する光電変換素子によって構成されてもよい。シンチレータは、一般的に、撮像領域ＩＲを覆うようにシート状に形成され、複数の画素によって共有される。これに代えて、変換素子１０２、変換素子１０５及び変換素子１０８は、放射線を直接に電気信号に変換する変換素子で構成されてもよい。
　スイッチ素子１０３、スイッチ素子１０６及びスイッチ素子１０９は、例えば、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどの半導体で活性領域が構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含んでもよい。
　変換素子１０２の第１電極は、スイッチ素子１０３の第１主電極に接続され、変換素子１０２の第２電極は、バイアス線１３０に接続される。１つのバイアス線１３０は、列方向に延びていて、列方向に配列された複数の変換素子１０２の第２電極に共通に接続される。バイアス線１３０は、電源回路１４０からバイアス電圧Ｖｓを受ける。１つの列に含まれる１つ以上の撮像画素１０１のスイッチ素子１０３の第２主電極は、１つの信号線１２０に接続される。１つの行に含まれる１つ以上の撮像画素１０１のスイッチ素子１０３の制御電極は、１つの駆動線１１０に接続される。
　検出画素１０４及び補正画素１０７も撮像画素１０１と同様の画素構成を有しており、対応する駆動線１１０及び対応する信号線１２０に接続される。検出画素１０４と補正画素１０７とは、信号線１２０に排他的に接続されている。すなわち、検出画素１０４が接続されている信号線１２０に補正画素１０７は接続されていない。また、補正画素１０７が接続されている信号線１２０に検出画素１０４は接続されていない。撮像画素１０１は、検出画素１０４又は補正画素１０７と同じ信号線１２０に接続されてもよい。
　駆動回路１５０は、制御部１８０からの制御信号に従って、複数の駆動線１１０を通じて、駆動対象の画素に対して駆動信号を供給するように構成される。本実施形態では、駆動信号は、駆動対象の画素に含まれるスイッチ素子をオンにするための信号である。
　各画素のスイッチ素子は、ハイレベルの信号でオンとなり、ローレベルの信号でオフとなる。そのため、このハイレベルの信号を駆動信号と呼ぶ。画素に駆動信号が供給されることによって、この画素の変換素子に蓄積された信号が読出し回路１６０によって読み出し可能な状態となる。駆動線１１０が検出画素１０４及び補正画素１０７の少なくとも一方に接続されている場合に、その駆動線１１０を検出駆動線１１１と呼ぶ。
　読出し回路１６０は、複数の信号線１２０を通じて、複数の画素から信号を読み出すように構成される。読出し回路１６０は、複数の増幅部１６１と、マルチプレクサ１６２と、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器）１６３とを含む。複数の信号線１２０のそれぞれは、読出し回路１６０の複数の増幅部１６１のうち対応する増幅部１６１に接続される。１つの信号線１２０は、１つの増幅部１６１に対応する。
　マルチプレクサ１６２は、複数の増幅部１６１を所定の順番で選択し、選択した増幅部１６１からの信号をＡＤ変換器１６３に供給する。ＡＤ変換器１６３は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。
　撮像画素１０１から読み出された信号は、信号処理部１７０に供給され、信号処理部１７０によって演算、記憶などの処理がなされる。具体的に、信号処理部１７０は演算部１７１及び記憶部１７２を含んでおり、演算部１７１が撮像画素１０１から読み出された信号に基づいて放射線画像を生成し、制御部１８０へ供給する。
　検出画素１０４及び補正画素１０７から読み出された信号は、信号処理部１７０に供給され、その演算部１７１によって演算、記憶などの処理がなされる。具体的に、信号処理部１７０は、検出画素１０４及び補正画素１０７から読み出された信号に基づいて、放射線撮像装置１００に対する放射線の照射を示す情報を出力する。例えば、信号処理部１７０は、放射線撮像装置１００に対する放射線の照射を検出したり、放射線の照射量及び／または積算照射量を決定したりする。
　制御部１８０は、信号処理部１７０からの情報に基づいて、駆動回路１５０及び読出し回路１６０を制御する。制御部１８０は、信号処理部１７０からの情報に基づいて、例えば、露出（撮像画素１０１による照射された放射線に対応する電荷の蓄積）の開始及び終了を制御する。
　放射線の照射量を決定するために、制御部１８０は、駆動回路１５０を制御することによって、検出駆動線１１１のみを走査し、検出画素１０４及び補正画素１０７からの信号だけを読み出し可能な状態にする。次に、制御部１８０は、読出し回路１６０を制御することによって、検出画素１０４及び補正画素１０７に対応する列の信号を読み出し、放射線の照射量を示す情報として出力する。そのような動作により、放射線撮像装置１００は、検出画素１０４における照射情報を放射線照射中に得ることができる。
　図２は、増幅部１６１の詳細な回路構成例を示す。増幅部１６１は、差動増幅回路ＡＭＰ及びサンプルホールド回路ＳＨを含む。差動増幅回路ＡＭＰは、信号線１２０に現れた信号を増幅して出力する。制御部１８０は、差動増幅回路ＡＭＰのスイッチ素子に制御信号φＲを供給することによって、信号線１２０の電位をリセットできる。
　差動増幅回路ＡＭＰからの出力は、サンプルホールド回路ＳＨによって保持可能である。制御部１８０は、サンプルホールド回路ＳＨのスイッチ素子に制御信号φＳＨを供給することによって、サンプルホールド回路ＳＨに信号を保持させる。サンプルホールド回路ＳＨに保持された信号は、マルチプレクサ１６２によって読み出される。
　図３及び図４Ａ、図４Ｂを参照して、放射線撮像装置１００の画素の構造例について説明する。図３は、放射線撮像装置１００における撮像画素１０１、検出画素１０４及び補正画素１０７の構成を示す平面図である。平面図は、放射線撮像装置１００の撮像領域ＩＲに平行な面への正投影と等価である。ハッチングで示すように、補正画素１０７の変換素子１０８の上に金属層が配置されており、この金属層によって変換素子１０８が遮光されている。
　図４Ａは、図３のＡ－Ａ’線に沿った撮像画素１０１の断面図である。検出画素１０４の断面図は撮像画素１０１の断面図と同様である。ガラス基板等の絶縁性の支持基板４００の上にスイッチ素子１０３が配置されている。スイッチ素子１０３は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であってもよい。スイッチ素子１０３の上に、層間絶縁層４０１が配置されている。層間絶縁層４０１の上に変換素子１０２が配置されている。この変換素子１０２は、光を電気信号に変換可能な光電変換素子である。
　変換素子１０２は、例えば電極４０２、ＰＩＮフォトダイオード４０３、電極４０４で構成される。変換素子１０２は、ＰＩＮ型のフォトダイオードであるかわりに、ＭＩＳ型のセンサによって構成されてもよい。
　変換素子１０２の上に、保護膜４０５、層間絶縁層４０６、バイアス線１３０、保護膜４０７が順に配置されている。保護膜４０７の上に、不図示の平坦化膜及びシンチレータが配置されている。電極４０４は、コンタクトホールを介してバイアス線１３０に接続されている。電極４０４の材料として、光透過性を有するＩＴＯが用いられ、不図示のシンチレータで放射線から変換された光を透過可能である。
　図４Ｂは、図３のＢ－Ｂ’線に沿った補正画素１０７の断面図である。補正画素１０７は、変換素子１０８が遮光部材４０８によって覆われている点で撮像画素１０１及び検出画素１０４とは異なり、他の点は同じであってもよい。
　遮光部材４０８は、例えばバイアス線１３０と同層の金属層によって形成される。補正画素１０７の変換素子１０８は遮光部材４０８によって覆われているので、放射線に対する補正画素１０７の感度は、撮像画素１０１及び検出画素１０４の感度と比べて著しく低い。補正画素１０７の変換素子１０８に蓄積される電荷は放射線に起因しないということもできる。
　図５は、放射線撮像装置１００を含む放射線撮像システム５００の構成例を示す。放射線撮像システム５００は、放射線撮像装置１００と、放射線源５０１と、放射線源インターフェース５０２と、通信インターフェース５０３と、コントローラ５０４とを備える。
　コントローラ５０４には、線量、照射上限時間（ｍｓ）、管電流（ｍＡ）、管電圧（ｋＶ）、放射線をモニターすべき領域である関心領域（ＲＯＩ）などが入力される。放射線源５０１に付属された曝射スイッチが操作されると、コントローラ５０４は、放射線撮像装置１００に開始要求信号を送信する。開始要求信号は、放射線の照射開始を要求する信号である。
　放射線撮像装置１００は、開始要求信号を受信したことに応じて、放射線の照射を受け入れる準備を開始する。放射線撮像装置１００は、準備が整ったら、通信インターフェース５０３を介して放射線源インターフェース５０２に開始可能信号を送信する。開始可能信号は、放射線の照射開始が可能であることを通知する信号である。放射線源インターフェース５０２は、開始可能信号を受信したことに応じて、放射線源５０１に放射線の照射を開始させる。
　ここで、放射線源５０１に付属された曝射スイッチが操作される前に、コントローラ５０４は、放射線撮像装置１００に開始要求信号を送信してもよい。放射線撮像装置１００は、開始要求信号を受信したことに応じて、放射線の照射を受け入れる準備を開始する。放射線源５０１に付属された曝射スイッチが操作されると、放射線源インターフェース５０２は、放射線撮像装置１００に開始要求信号を送信する。
　放射線撮像装置１００は、通信インターフェース５０３を介してコントローラ５０４に撮影を開始したという情報を送信する。ここで、情報は信号でもよいし、パケットなどの抽象化された情報でもよい。さらに、放射線撮像装置１００は、準備が整ったら、通信インターフェース５０３を介して放射線源インターフェース５０２に開始可能信号を送信する。
　このとき、放射線撮像装置１００は予め決められた準備時間を送信しておき、放射線源インターフェース５０２は、開始可能信号を受信してから準備時間待ったあとに、放射線源５０１に照射開始信号を送信してもよい。このようにすることで、曝射スイッチ直後の通信量が低減でき後述の曝射ディレイが抑制されうる効果がある。
　放射線撮像装置１００は、照射された放射線の線量の積算値の閾値に到達したら、通信インターフェース５０３を介して放射線源インターフェース５０２に終了要求信号を送信する。終了要求信号は、放射線の照射終了を要求する信号である。放射線源インターフェース５０２は、終了要求信号を受信したことに応じて、放射線源５０１に放射線の照射を終了させる。
　線量の閾値は、線量の入力値、放射線照射強度、各ユニット間の通信ディレイ、処理ディレイ等に基づいて、制御部１８０によって決定される。放射線の照射時間が、入力された照射上限時間に達した場合に、放射線源５０１は、終了要求信号を受信していなくても、放射線の照射を停止する。
　放射線の照射停止後、放射線撮像装置１００は、撮像画素１０１のみが接続された駆動線１１０（検出駆動線１１１以外の駆動線１１０）を順次走査し、各撮像画素１０１の画像信号を読出し回路１６０により読み出すことによって、放射線画像を取得する。
　検出画素１０４に蓄積された電荷は放射線の照射中に読み出されており、補正画素１０７は遮光されているため、これらの画素からの信号は放射線画像の形成に使用できない。そこで、放射線撮像装置１００の信号処理部１７０は、検出画素１０４及び補正画素１０７の周囲の撮像画素１０１の画素値を用いて補間処理を行うことによって、これらの画素の位置における画素値を補間する。
　ここで、放射線撮像装置１００は、同期撮影と非同期撮影により撮影を行い得る。同期撮影は、放射線撮像装置１００と放射線源インターフェース５０２を介して、放射線源５０１との間で電気的な同期信号などをやり取りすることで撮影タイミングをあわせる撮影である。非同期撮影は、放射線撮像装置１００と放射線源５０１との間で、電気的な同期信号などをやりとりすることなく、放射線撮像装置１００が、放射線の入射を検知し、撮影を開始する撮影である。
　非同期撮影は、放射線源インターフェース５０２を設けずに、放射線源５０１から放射線６００が照射されると、放射線撮像装置１００が自動的に画像信号（電荷）の蓄積を行って放射線画像を生成する。本実施形態では、この放射線源インターフェース５０２を設けない、自動検出モードの放射線画像撮影システムを適用することも可能である。放射線撮影装置は、非同期撮影において、撮影毎に放射線画像を転送してもよいし、撮影した画像を、撮影毎に転送せずに記憶部１７２に保存しておいてもよい。
　放射線撮影装置１００は複数の撮影モードを有していてもよい。例えば、同期撮影における放射線撮像装置１００の撮影モードを第１の撮影モードとしてもよい。また例えば、非同期撮影で且つ、撮影毎にコントローラ５０４に放射線画像を転送する撮影モードを第２の撮影モードとしてもよい。さらに、非同期撮影で且つ、撮影毎に放射線画像を転送しない撮影モードを第３の撮影モードとしてもよい。
　つまり、第１の撮影モードは、放射線撮像装置１００の構成において、コントローラ５０４によって、放射線撮像装置１００および放射線源５０１間で協調動作させて撮影するモードである。
　第２の撮影モードは、放射線撮像装置１００の構成において、放射線源インターフェース５０２を設けず、放射線源５０１から放射線６００が照射されると、放射線撮像装置１００が自動的に画像信号（電荷）の蓄積を行って放射線画像を生成する撮影モードである。
　第３の撮影モードは、放射線源インターフェース５０２に加え、コントローラ５０４、通信インターフェース５０３が存在しない構成で撮影を行うことが可能である。この場合、放射線撮像装置１００とコントローラ５０４は、撮影毎に画像や撮影プロトコルといった情報の通信は行わなくてもよく、放射線発生装置１０１単独で放射線画像を取得することができる。また、第３の撮影モードにおいて、放射線撮像装置１００は、撮影毎にコントローラ５０４と通信を行わず、撮影された放射線画像を記憶部１７２に記憶することで、効率よく撮影を行うことができる。
　図６を参照して、放射線撮像装置１００の動作例について説明する。この動作は、駆動回路１５０及び読出し回路１６０を制御する制御部１８０と、信号処理部１７０とが連携することによって実行される。また、この動作により、放射線撮像装置１００に照射される放射線の量が決定される。そのため、信号処理部１７０と制御部１８０との組み合わせを露出決定部と呼んでもよい。
　図６において、「放射線」は、放射線撮像装置１００に放射線が照射されているか否かを示す。ローの場合に放射線が照射されておらず、ハイの場合に放射線が照射されている。
　「Ｖｇ１」～「Ｖｇｎ」は、駆動回路１５０から複数の駆動線１１０に供給される駆動信号を示す。「Ｖｇｋ」はｋ行目（ｋ＝１，．．．，駆動線の合計本数）の駆動線１１０に対応する。上述のように、複数の駆動線１１０の一部は、検出駆動線１１１とも呼ばれる。ｊ番目の検出駆動線１１１を「Ｖｄｊ」（ｊ＝１，．．．，検出駆動線の合計本数）と表す。
　φＳＨは、増幅部１６１のサンプルホールド回路ＳＨに供給される制御信号のレベルを示す。φＲは、増幅部１６１の差動増幅回路ＡＭＰに供給される制御信号のレベルを示す。「検出画素信号」は、検出画素１０４から読み出された信号の値を示す。「補正画素信号」は、補正画素１０７から読み出された信号の値を示す。「積算照射量」は、放射線撮像装置１００に照射された放射線の積算値を示す。この積算値の決定方法については後述する。
　時刻ｔ０で、制御部１８０は、複数の画素のリセット動作を開始する。リセット動作とは、各画素の変換素子に蓄積した電荷を除去する動作のことであり、具体的には駆動線１１０に駆動信号を供給することによって各画素のスイッチ素子を導通状態にすることである。制御部１８０は、駆動回路１５０を制御することによって、１行目の駆動線１１０に接続された各画素をリセットする。
　続いて、制御部１８０は、２行目の駆動線１１０に接続された各画素をリセットする。制御部１８０は、この動作を最後の行の駆動線１１０まで繰り返す。時刻ｔ１において、制御部１８０は、最後の行の駆動線１１０のリセット動作を終了した後、再び１行目の駆動線１１０からリセット動作を繰り返す。
　時刻ｔ２で、制御部１８０は、コントローラ５０４から開始要求信号を受信する。開始要求信号の受信に応じて、制御部１８０は、最後の行までリセット動作を行い、リセット動作を終了する。制御部１８０は、最後の行までリセット動作を行う前にリセット動作を終了し、次の処理に移行してもよい。
　例えば、制御部１８０は、ｋ行目の駆動線１１０のリセット動作中に開始要求信号の受信した場合に、ｋ＋１行目以降の駆動線１１０のリセット動作を行わずに次の処理に移行してもよい。この場合に、放射線画像を取得するための駆動の調整や放射線画像に対する画像処理を行うことによって、放射線画像に発生しうる段差を軽減してもよい。
　時刻ｔ３で、制御部１８０は、放射線撮像装置１００に照射中の放射線の量を決定するための決定動作を開始する。決定動作において、制御部１８０は、検出画素１０４及び補正画素１０７から読み出す読出し動作を繰り返し実行する。複数回の読出し動作のうち、前半の１回以上の読出し動作は補正値を決定するために行われ、後半の繰り返される読出し動作は、各時点の放射線の量を継続的に決定するために行われる。
　読出し動作は、検出駆動線１１１に対して実行され、それ以外の駆動線１１０に対しては実行されない。具体的に、駆動回路１５０は、複数の駆動線１１０のうち検出画素１０４及び補正画素１０７の少なくとも一方に接続された駆動線１１０（すなわち検出駆動線１１１）に駆動信号を供給する。
　しかし、駆動回路１５０は、複数の駆動線１１０のうち検出画素１０４及び補正画素１０７の何れにも接続されていない駆動線１１０に駆動信号を供給しない。また、駆動回路１５０は、複数の駆動線１１０のうち検出画素１０４及び補正画素１０７の少なくとも一方に接続された駆動線１１０に同時に駆動信号を供給する。それによって、同じ信号線１２０に接続されている複数の画素からの信号が合わさって読出し回路１６０に読み出される。検出画素１０４と補正画素１０７とは排他的に信号線１２０に接続されているので、読出し回路１６０は、感度の異なる画素の信号を分離して読み出せる。
　１回の読出し動作において、制御部１８０は、時刻ｔ３～時刻ｔ４の動作を行う。具体的に制御部１８０は、１つ以上の検出駆動線１１１に一時的に駆動信号を供給する。その後、制御部１８０は、制御信号φＳＨを一時的にハイレベルにすることによって、信号線１２０を通じて画素から読出し回路１６０に読み出された信号をサンプルホールド回路ＳＨに保持する。
　その後、制御部１８０は、制御信号φＲを一時的にハイレベルにすることによって、読出し回路１６０（具体的にはその増幅部１６１の差動増幅回路ＡＭＰ）をリセットする。撮像領域ＩＲ内に関心領域が設定されている場合に、この関心領域に含まれない検出画素１０４から信号を読み出さなくてもよい。
　制御部１８０は、補正値を決定するために、読出し動作を１回以上の所定の回数行う。信号処理部１７０は、所定の回数の読出し動作によって検出画素１０４から読み出された信号に基づく補正値Ｏｄと、この所定の回数の読出し動作によって補正画素１０７から読み出された信号に基づく補正値Ｏｃとを決定する。
　補正値Ｏｄの決定について詳細に説明する。所定の回数が１回であれば、検出画素１０４から読み出される信号は１つであるので、信号処理部１７０はその信号の値を補正値Ｏｄとする。所定の回数が複数回の場合に、信号処理部１７０は、読み出された複数個の信号の平均値を補正値Ｏｄとする。平均値に代えて他の統計値が用いられてもよい。補正画素１０７から読み出された信号に基づいて、補正値Ｏｃも同様に決定される。信号処理部１７０は、このようにして決定した補正値Ｏｄ、Ｏｃを記憶部１７２に格納し、後続の処理に使用可能にする。
　１回以上読出し動作を終了すると、制御部１８０は、時刻ｔ５で、放射線源インターフェース５０２へ開始可能信号を送信する。上述の補正値Ｏｄ、Ｏｃの決定は、開始可能信号の送信前に行われてもよいし、送信後に行われてもよい。制御部１８０は、開始可能信号を送信した後に、上述の読出し動作を繰り返し実行する。信号処理部１７０は、読出し動作ごとに放射線の照射量ＤＯＳＥを測定し、その積算値が閾値を超えたか否かを判定する。時刻ｔ５の後に時刻ｔ６から放射線の照射が開始される。
　照射量ＤＯＳＥの決定方法について以下に説明する。直近の読出し動作によって検出画素１０４から読み出された信号の値をＳｄと表す。直近の読出し動作によって補正画素１０７から読み出された信号の値をＳｃと表す。信号処理部１７０は、Ｓｄ、Ｓｃ、Ｏｄ及びＯｃを以下の式（１）に適用することによって、ＤＯＳＥを算出する。
ＤＯＳＥ＝（Ｓｄ－Ｏｄ）－（Ｓｃ－Ｏｃ）　　…式（１）
　この式では、開始可能信号を送信した後に補正画素１０７から読み出された信号の値Ｓｃと、開始可能信号を送信する前に補正画素１０７から読み出された信号に基づいて決定された補正値Ｏｃとの差分に基づいてＤＯＳＥが決定される。
　また、信号処理部１７０は、式（１）に代えて、Ｓｄ、Ｓｃ、Ｏｄ及びＯｃを以下の式（１）に適用することによって、ＤＯＳＥを算出してもよい。
ＤＯＳＥ＝Ｓｄ－Ｏｄ×Ｓｃ／Ｏｃ　　…式（２）
　この式では、開始可能信号を送信した後に補正画素１０７から読み出された信号の値Ｓｃと、開始可能信号を送信する前に補正画素１０７から読み出された信号に基づいて決定された補正値Ｏｃとの比率に基づいてＤＯＳＥが決定される。
　図６に示すように、検出画素１０４から読み出される信号は、リセット動作の終了直後（時刻ｔ３の直後）に大きく時間変化し、時間の経過とともに（例えば１００ｍｓ程度で）安定する。そのため、検出画素１０４から得られるＳｄ及びＯｄだけを用いてＤＯＳＥを算出しても、オフセット量を十分に除去できない。検出画素１０４から読み出される信号が安定するまで補正値Ｏｄを取得するための読出し動作の開始を遅らせると、開始要求信号の送信から実際の放射線の照射開始までの時間（時刻ｔ２～ｔ６までの時間、いわゆる曝射ディレイ）が長くなる。
　本実施形態では、補正画素１０７から読み出された信号の値（Ｓｃ及びＯｃ）をさらに用いて照射量ＤＯＳＥを決定する。補正画素１０７は放射線に対する感度が非常に低いため、放射線の照射開始後に補正画素１０７から読み出された信号の値Ｓｃは、検出画素１０４から読み出された信号の値Ｓｄのオフセット成分を表すとみなせる。
　さらに、本実施形態では、放射線の照射開始前に検出画素１０４及び補正画素１０７から読み出された信号に基づく補正値Ｏｄ及びＯｃを用いて照射量ＤＯＳＥを決定している。それによって、各画素の固有の特性違い（検出回路のチャネルの差異、各画素寄生抵抗、寄生容量の差異など）を補正できる。
　制御部１８０は、時刻ｔ７で積算照射量が閾値に到達したら、放射線源インターフェース５０２に終了要求信号を送信する。これに代えて、制御部１８０は、積算照射量が閾値に到達する時刻を推定し、この推定時間に終了要求信号を送信してもよい。時刻ｔ８で、放射線源インターフェース５０２は、終了要求信号の受信に応じて、放射線源５０１に放射線の照射を終了させる。
　上述の例で、制御部１８０は、リセット動作の終了直後に、補正値Ｏｄ及びＯｃを決定するための所定の回数の読出し動作を開始している。これに代えて、制御部１８０は、リセット動作の終了後、所定の時間（例えば、数ｍｓ～数十ｍｓ）経過してから所定の回数の読出し動作を開始してもよい。これによって、動作の切り換えにより信号の値の変動が特に大きい期間に信号を読み出すことを抑制できる。
　制御部１８０は、時刻ｔ８で放射線の照射が終了したら、時刻ｔ９まで時刻ｔ０同様に複数の画素のリセット動作を行う。
　制御部１８０は、時刻ｔ９でリセット動作が終了したら、ｔ３～ｔ８とｔ９～ｔ１０で蓄積時間が同じになるように、検出画素１０４と補正画素１０７の読出し動作を１回以上の所定の回数行う。信号処理部１７０は、所定の回数の読出し動作によって検出画素１０４から読み出された信号に基づく補正値Ｏｄと、この所定の回数の読出し動作によって補正画素１０７から読み出された信号に基づく補正値Ｏｃとを決定する。
　ここまでの説明においては１回の撮影の例を記載したが、ｔ１０以降の撮影を行う場合について以下に説明する。時刻ｔ７で行う積算照射量の閾値到達に基づき放射線の照射を終了する次撮影がある場合、撮影中に上述の補正値Ｏｄ、Ｏｃを取得することで、撮影タイミングへの影響を抑制しつつ、高精度なＡＥＣの制御を行うことができる。このような撮影は、例えば、集団検診など連続で複数回撮影する場合に行われる。
　図７は、撮影中に補正値を取得する動作を説明する図である。図７において、補正値Ｏｄ、Ｏｃを決定するための読出し動作は、放射線照射を開始してから撮影が終了するまでのｔ７２～ｔ７４の間の、撮像画素１０１からのオフセット出力を取得する処理動作と並行して行う。
　ｔ７０～ｔ７１において、制御部１８０は撮像画素１０１の電荷を蓄積するように制御すると共に、検出画素１０４と補正画素１０７からの照射量の読み出し動作を行う。
　ｔ７１～ｔ７２において、制御部１８０は、撮像画素１０１に蓄積された放射線に基づく電荷を画像として読み出すように制御する。ｔ７２～ｔ７３において、制御部１８０は、図６のｔ８～ｔ９の動作として前述したリセット動作を行う。ｔ７３～ｔ７４において、制御部１８０は、図６のｔ９～ｔ１０の動作として前述したオフセット信号の読み出し動作を行う。ｔ７４～ｔ７５において、制御部１８０は、ｔ７３～ｔ７４で蓄積された撮像画素１０１の電荷を画像のオフセット補正を行う目的で電荷の読み出し動作を行う。
　ここで、補正値Ｏｄ、Ｏｃを決定するための読出し動作は、ｔ７２～ｔ７４の期間であればいつ実施してもよい。この期間に行われる処理動作と並行して補正値を取得することで、放射線照射を開始する前に補正値を取得する頻度が低減されるので、曝射ディレイが抑制されうる効果がある。
　また、ＲＯＩの指定がある場合、補正値を取得する対象は、ｔ７０～ｔ７１で読み出し対象とした検出画素１０４と補正画素１０７から読み出した画素のみを対象としてもよい。そうすることで、不要な補正値を読み出すことなく補正値を取得できるため、次撮影までのサイクルタイムの延長を抑制しうる。
　図８は、画像転送等の撮影後の処理動作と並行して補正値を取得する動作を説明する図である。
　ｔ８０～ｔ８３において、制御部１８０は、図７のｔ７０～ｔ７３と同様の処理を行う。ｔ８３～ｔ８４において、制御部１８０は、撮像画素１０１に電荷が蓄積されるように制御を行う。ｔ８４～ｔ８５において、図７のｔ７４～ｔ７５と同様の処理を行う。
　ｔ８５～ｔ８６において、制御部１８０は、ｔ８１～ｔ８２で読み出した放射線に基づく撮影画像と、ｔ８４～ｔ８５にて読み出したオフセット画像とを、記憶部１７２に記憶する。その後、通信インターフェース５０３を介して、コントローラ５０４に画像を転送する。ここで、保存若しくは送信する画像は、放射線に基づく撮影画像をオフセット補正等の画像処理を行った画像としてもよい。
　また、ｔ８５～ｔ８６において制御部１８０は、上述の画像を保存する動作を行うとともに、検出画素１０４及び補正画素１０７から補正値Ｏｄ、Ｏｃを決定するための読出し動作を行う。
　以上説明したように、撮影中の後処理と並行して補正値を取得するようにしても、図７同様に曝射ディレイが抑制されうる効果がある。
　図９は、撮影中であるコントローラ５０４への画像表示を行う処理動作と並行して補正値を取得するフローを説明する。制御部１８０は、ｔ９０にて放射線源インターフェース５０２からの放射線照射開始要求を受け、コントローラ５０４へ撮影が開始した情報を送信する。コントローラ５０４は、撮影が開始している状態である撮影中状態になる。
　制御部１８０は、ｔ９０～ｔ９６において、図８と同様の処理を行う。ただし、ｔ９６において、コントローラ５０４は画像データを放射線撮像装置１００から全て受け取る、若しくは画像保存が全て完了した情報を受信すると、画像表示可能である状態になる。制御部１８０は、検出画素１０４及び補正画素１０７から補正値Ｏｄ、Ｏｃを決定するための読出し動作を継続する。
　ｔ９７において、次撮影を行う準備等によりコントローラ５０４が画像表示可能でなくなった情報を放射線撮像装置１００へ送信する。制御部１８０は、コントローラ５０４が画像表示可能ではなくなった情報を受信すると、制御部１８０は、検出画素１０４及び補正画素１０７から補正値Ｏｄ、Ｏｃを決定するための読出し動作を停止する。
　図１０は、撮影中の補正値の取得動作のフローである。
　ステップＳ１において、放射線撮像装置１００は、初めに制御部１８０の電源をＯＮして、放射線発生装置と通信ができる状態に移行する。
　ステップＳ２において、通信インターフェース５０３を介して、放射線発生装置から放射線撮像装置１００に撮影情報が送信された場合、撮影準備のためにステップＳ３のリセット動作を開始し、撮像領域ＩＲの立ち上げ動作を行う。撮影情報が送信されない場合は、ステップＳ１の制御部１８０のみが電源をＯＮした状態を保ち、消費電力を抑えつつ撮影情報が送信されるまで待機する。
　ステップＳ３では、読み出し回路と駆動回路に電力を供給し、各画素に蓄積した電荷を除去するためのリセット動作を開始する。このリセット動作は、開始要求を受信するまで繰り返し行われる。開始要求を受信すると、ステップＳ４の放射線画像の撮影を開始する。放射線に基づく画像を取得後、撮影が終了するまでの間であるステップＳ５では、撮影中にオフセット出力を取得する。オフセット出力の取得方法は、読み出し動作を行い直接的に取得する方法や、オフセット出力と相関のある出力から推定して間接的に取得してもよい。
　ステップＳ６において次撮影の放射線照射停止判定を行うための補正値を決定する。
　ステップＳ７において、連続して次撮影があればＳ３に戻り、次撮影がなければＳ１に戻る。なお、本実施形態の説明における「撮影中」という語が指すタイミングは、図１０のフローにおけるステップＳ４～Ｓ７、すなわち制御部１８０が開始要求信号を受けた時点から、制御部１８０が行う撮影に関する各処理が終了するまでを指す。
　放射線に基づく撮影画像の取得直後では、検出画素１０４に電荷が残存する場合がある一方で、オフセット画像を取得するための蓄積時間等の時間が短い場合があるため、推定して補正値を決定してもよい。例えば、２回以上のオフセット出力の結果から、最小二乗法やデータ補完手法を用いて、残存電荷成分を低減した補正値を決定することが可能である。
　以上のように本実施形態では、撮影中に補正値を取得することで、補正値取得の頻度を必要最小限にし、ＡＥＣの精度を保ちつつ、撮影タイミングへの影響を抑制することができる。
　（第２の実施形態）
　図１１は、第２の実施形態における放射線撮像装置の動作を説明するフローである。本実施形態では、第１の実施形態に加えて、撮影開始前に補正値の取得を行う。
　ステップＳ１１１～Ｓ１１３までは図１０のステップＳ１～Ｓ３と同様である。本実施形態では、リセット動作中に、ステップＳ１１４の補正値の取得が必要かどうかの判定を行う。
　判定の基準は、前回取得時と比較して、補正値に影響があるパラメータが所望の範囲にあるかで判定する。補正値に影響があるパラメータとしては、前回補正値を取得してからの経過時間、センサの温度、などがある。また、補正値の取得と同様に検出画素１０４と補正画素１０７の出力を取得して、前回取得した補正値からの変動量で判定してもよい。検出画素１０４と補正画素１０７の出力の取得方法は、読み出し動作を行い直接的に取得する方法や、オフセット出力と相関のある出力から推定して間接的に取得してもよい。
　判定の結果、補正値の取得が必要でない場合は、リセット動作を継続して撮像領域ＩＲが安定した後、ステップＳ１１６の開始要求が受信可能な状態に移行し、ステップＳ１１７で開始要求を受信するまでリセット動作を繰り返す。
　補正値の取得が必要な場合は、ステップＳ１１５の補正値の取得を行うために、リセット動作から補正値を決定する動作に移行して補正値を取得する。補正値の取得が完了した後は再びリセット動作に切り替わり、ステップＳ１１６の開始要求が受信可能な状態に移行し、ステップＳ１１７で開始要求を受信するまでリセット動作を繰り返す。
　本実施形態では、リセット動作の開始後に補正値を取得するかの判定をする例を示したが、放射線発生装置からの撮影情報を受信した時点で補正値の取得が必要かどうかの判定を行ってもよい。この場合判定を行った後にリセット動作に移行し、必要であれば補正値の取得を行う。
　ステップＳ１１７で開始要求を受信すると、ステップＳ１１８の放射線画像の撮影を行う。撮影の後、次の撮影情報を受信した場合は、再びステップＳ１１４の補正値の取得が必要かを判定し、必要であれば補正値を取得した後に開始要求が受信可能な状態に移行して撮影を行う。
　ステップＳ１１６の開始要求が受信可能な状態に移行した後、ステップＳ１１９の撮影情報が送信されない場合、あるいは、ステップＳ１１１０の一定時間経過した場合には、補正値を取得した後にステップＳ１の制御部１８０のみ電源ＯＮ状態に移行する。このようにすることで、放射線撮像装置１００の消費電力を抑えつつ待機することができる。
　ステップＳ１１８にて、撮影が開始し、図１０のステップ６と同様に、ステップＳ１１１２において次撮影の放射線照射停止判定を行うための補正値を決定する。ステップＳ１１９にて撮影が終了する場合はＳ１１１２と同様の処理でステップＳ１１１１にて補正値の取得を行う。撮影が終了でない場合は、再びステップＳ４と同様の処理を行う。ここで、ステップＳ１１１１とステップＳ１１１２とで取得した補正値に対して、積算や平均をとるなどしてもよい。
　このようにすることで、撮影のタイミングに影響を与えずに補正値を取得することができる。また、ステップＳ１１４の判定を行うことで、補正値の取得が必要となる頻度も抑制することができるので、ＡＥＣの精度を保ちつつ、撮影タイミングへの影響を低減することができる。
　（第３の実施形態）
　図１２は、第３の実施形態における放射線撮像装置の動作を説明するフローである。本実施形態では、第２の実施形態に加えて、複数の撮影モードで撮影可能な放射線撮像装置１００において、特定の動作モードだけで補正値の取得を行う。
　本実施形態において、第１の実施形態で説明したように、放射線撮像装置１００は複数の撮影モードを有する。例えば、前述した第１～第３の撮影モードを有する場合、露出決定部は、第１の撮影モード以外では、第１補正値および第２補正値の少なくとも一方の取得を行わない。
　ステップＳ１２１～Ｓ１２１２までは、第２の実施形態である図１１のステップＳ１１１～Ｓ１１１２と同様の処理を行う。
　Ｓ１２１３において、制御部１８０は、第１の撮影モードである場合は、Ｓ１２４を行い、第１の撮影モードでない場合、例えば第２の撮影モードの場合は、Ｓ１２１４にて放射線の照射有無などによる撮影開始を判定する。撮影が開始しない場合は、Ｓ１２１３を行う。Ｓ１２１４にて撮影開始した場合は、Ｓ１２１５にて撮影を行う。Ｓ１２１６にて撮影が終了した場合、Ｓ１を実施し、撮影が終了していない場合は、再度Ｓ１２１３を行う。
　第１の撮影モード以外は補正値取得を実施しないことで、補正値の取得が必要となる頻度も抑制することができるので撮影タイミングへの影響を低減することができる。
　（第４の実施形態）
　以下、図１３を参照しながら放射線撮像装置１００を放射線撮影システムに応用した例を説明する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、前述の放射線撮像装置１００に代表される放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には被験者６０６１の体内部の情報が含まれている。
　Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換素子で光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換され信号処理部となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示部となるディスプレイ６０８０で観察できる。
　また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理部により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示部となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録部に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録部となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
　（その他の実施形態）
　本開示は、上述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、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。
　また、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク（例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ）、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリ（例えばＵＳＢメモリ）、ＲＯＭ等、種々の記録媒体を用いることができる。また、上述の機能を実施するプログラムを、ネットワークを介してダウンロードしてコンピュータにより実行するようにしてもよい。
　また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけに限定するものではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
　さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれてもよい。そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述の機能が実現される場合も含まれる。
　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、２０２２年３月２８日提出の日本国特許出願特願２０２２－０５１８７０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　放射線撮像装置
　１０１　撮像画素
　１０４　検出画素
　１０７　補正画素
　１７０　信号処理部
　１８０　制御部

Claims (20)

  1. 　照射された放射線に基づく信号を出力する画素を含む複数の画素と、
    　放射線発生装置より放射線撮像装置に照射される放射線の量を決定する露出決定部と、を備えた放射線撮像装置であって、
    　前記露出決定部は、前記放射線撮像装置に照射される放射線の量を、前記放射線撮像装置に前記放射線発生装置からの放射線が照射されている間に前記画素から読み出した信号の値と、前記放射線撮像装置に前記放射線発生装置からの放射線が照射されていない間に前記画素から読み出された信号に基づき取得された第１補正値を用いて決定し、
    　前記露出決定部は、放射線に基づく画像を撮影する第１の撮影において前記放射線発生装置から照射された放射線に基づく信号の読み出し動作を行った後に前記第１補正値の取得を行い、前記第１の撮影の後に行われる放射線に基づく画像を取得する第２の撮影を行う際に前記放射線撮像装置に照射される放射線の量を、前記画素から読み出した信号の値と、前記第１補正値と、を用いて決定すること
    　を特徴とする放射線撮像装置。
  2. 　前記露出決定部は、前記第１の撮影における前記読み出し動作が終了した後に行われる処理動作と並行して前記第１補正値の取得を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。
  3. 　前記処理動作は、前記第１の撮影で取得した画像を補正するオフセット画像の取得であることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
  4. 　前記処理動作は、前記第１の撮影で取得した画像の前記放射線撮像装置から外部への転送であることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
  5. 　前記処理動作は、前記放射線撮像装置から外部機器へ転送した前記第１の撮影で取得した画像を前記外部機器が表示する処理であることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
  6. 　前記露出決定部は、前記第１補正値を、前記読み出し動作の後に前記第１画素に残存する電荷に応じて決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  7. 　前記露出決定部は、前記読み出し動作の後に前記第１画素に蓄積した電荷を除去する動作により前記第１画素の複数のオフセット出力を取得し、前記複数のオフセット出力から補正値を推定することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
  8. 　前記露出決定部は、前記第１の撮影の前に取得した前記第１補正値を取得してからの経過時間、前記放射線撮像装置の温度、前記第１の撮影の前に前記第１補正値を取得してから放射線が照射されていない間の前記画素の出力の変動、の少なくともいずれか一つに基づいて、前記第１補正値を取得するか否かを判定す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. 　前記露出決定部は、前記第１の撮影の前に前記画素より放射線が照射されていない間に取得した値と、前記第１の撮影で前記画素より放射線が照射されていない間に取得した値とから、前記第１補正値を決定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  10. 　前記放射線撮像装置は、
    　前記放射線撮像装置に照射中の放射線の量を決定して前記放射線発生装置からの放射線の照射を停止する撮影を行う第１の撮影モードと、該第１の撮影モードとは異なる撮影モードとを有し、
    　前記露出決定部は、前記異なる撮影モードにおいて、前記第１補正値の取得を行わないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  11. 　前記複数の画素は、前記第１画素を少なくとも一つ有する関心領域を有し、
    　前記露出決定部は、前記関心領域のみを対象として前記第１補正値を取得することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  12. 　前記複数の画素は、照射された放射線に基づく信号を出力する前記画素と、前記画素よりも放射線に対する感度が低く前記画素からの信号の補正に用いる値を出力する補正画素と、を含み、
    　前記露出決定部は、前記放射線撮像装置に照射される放射線の量を、前記放射線撮像装置に前記放射線発生装置からの放射線が照射されている間に前記画素および前記補正画素から読み出した信号の値と、前記放射線撮像装置に前記放射線発生装置からの放射線が照射されていない間に前記画素から読み出された信号に基づき取得された第１補正値および前記補正画素から読み出された信号に基づき取得された第２補正値を用いて決定し、
    　前記露出決定部は、放射線に基づく画像を撮影する第１の撮影において前記放射線発生装置から照射された放射線に基づく信号の読み出し動作を行った後に前記第１補正値および前記第２補正値の取得を行い、前記第１の撮影の後に行われる放射線に基づく画像を取得する第２の撮影を行う際に前記放射線撮像装置に照射される放射線の量を、前記画素および前記補正画素から読み出した信号の値、前記第１補正値、および前記第２補正値を用いて決定すること
    　を特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  13. 　前記露出決定部は、前記第１の撮影における前記読み出し動作が終了した後に行われる処理動作と並行して前記第１補正値および前記第２補正値の取得を行うことを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
  14. 　前記露出決定部は、前記第１の撮影の前に取得した前記第１補正値および前記第２補正値を取得してからの経過時間、前記放射線撮像装置の温度、前記第１の撮影の前に第１補正値および前記第２補正値を取得してからの放射線が照射されていない間の前記画素および前記補正画素の出力の変動、の少なくともいずれか一つに基づいて、前記第１補正値および前記第２補正値を取得するか否かを判定することを特徴とする請求項１２または１３に記載の放射線撮像装置。
  15. 　前記露出決定部は、前記第１の撮影の前に前記画素および前記補正画素より放射線が照射されていない間に取得した値と、前記第１の撮影で前記画素および前記補正画素より放射線が照射されていない間に取得した値とから、前記第１補正値および前記第２補正値を決定することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  16. 　前記放射線撮像装置は、
    　前記放射線撮像装置に照射中の放射線の量を決定して前記放射線発生装置からの放射線の照射を停止する撮影を行う第１の撮影モードと、該第１の撮影モードとは異なる撮影モードとを有し、
    　前記露出決定部は、前記異なる撮影モードにおいて、前記第１補正値および前記第２補正値の少なくとも一方の取得を行わないことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  17. 　前記複数の画素は、前記第１画素と前記第２画素とをそれぞれ少なくとも一つ有する関心領域を有し、
    　前記露出決定部は、前記関心領域のみを対象として前記第１補正値および前記第２補正値を取得することを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  18. 　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と、
    　前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
    　を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
  19. 　照射された放射線に基づく信号を出力する画素を含む複数の画素と、放射線撮像装置に照射される放射線の量を前記放射線撮像装置に放射線発生装置からの放射線が照射されている間に前記画素から読み出した信号の値と前記放射線撮像装置に前記放射線発生装置からの放射線が照射されていない間に前記画素から読み出された信号に基づき取得された第１補正値とを用いて決定する露出決定部と、を備えた放射線撮像装置の制御方法であって、
    　放射線に基づく画像を撮影する第１の撮影において前記放射線発生装置から照射された放射線に基づく信号の読み出し動作を行った後に前記第１補正値の取得を行い、前記第１の撮影の後に行われる放射線に基づく画像を取得する第２の撮影を行う際に前記放射線撮像装置に照射される放射線の量を、前記画素から読み出した信号の値および前記第１補正値を用いて前記露出決定部が決定する決定工程と、を行う
    　ことを特徴とする制御方法。
  20. 　請求項１９に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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