放射線撮像装置、その制御方法、及びプログラム
【課題】撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させると共に、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制することができる放射線撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器（１０２，１０４）と、前記変換部に対して光の放出が可能な光源（１０５）と、前記平面検出器及び前記光源を制御する制御部（１０７）とを有し、前記制御部は、前記平面検出器からの信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする放射線撮像装置が提供される。
【解決手段】放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器（１０２，１０４）と、前記変換部に対して光の放出が可能な光源（１０５）と、前記平面検出器及び前記光源を制御する制御部（１０７）とを有し、前記制御部は、前記平面検出器からの信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする放射線撮像装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用の診断や工業用の非破壊検査に用いて好適な放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関する。なお、本明細書では、Ｘ線、γ線などの電磁波やα線、β線も放射線に含めるものとして説明する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アモルファスシリコンやアモルファスセレン等の非単結晶半導体を主材料とし、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を具備したデジタル放射線撮像装置が実用化されてきている。また、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど単結晶半導体を主材料とし放射線又は光を電荷に変換する変換素子を具備したデジタル放射線撮像装置が実用化されてきている。放射線撮像装置としては、放射線を可視光に変換する蛍光体と当該可視光を電荷に変換するアモルファスシリコン等を主材料とする光電変換素子によって構成された変換素子を具備する間接方式がある。また、アモルファスセレン等を主材料とする変換素子で放射線を直接電荷に変換する直接方式がある。どちらも、大面積で薄い放射線撮像装置を実現できることからフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）（平面検出器）とも呼ばれ、撮影から画像を観察するまでの時間が非常に短いという特徴を有している。
【０００３】
この放射線撮像装置は、装置に電源が投入され変換素子にバイアスが与えられてからの経過時間や、撮影の動作の時間や、装置に照射される放射線量又は光量等の影響を受けて、装置の特性の変動やそれにより取得される画像信号に変動が生じる恐れがある。例えば、変換素子のダングリングボンドや欠陥がトラップ準位として働くことにより暗電流が変動したり、過去の放射線又は光照射の履歴の影響で残像（ラグ）が発生又は変動したりする恐れがある。また、それらの少なくとも１つの要因により、変換素子における放射線又は光の入力と発生する電荷の出力との入出力特性である感度が変動する恐れがある。
【０００４】
そこで下記の特許文献１や特許文献２では、放射線撮像装置に被写体情報を担う放射線又は光を照射する前に、別途準備された光源から被写体情報を担わない光を照射することで、装置の特性や取得される画像信号の変動を抑制する変動抑制効果が得られる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４０１４４号公報
【特許文献２】特表平１１−５１３２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１又は特許文献２のように被写体情報を担わない光を照射した後で撮影までの時間が長くなると、時間の経過と共に上述の変動抑制効果が弱くなってしまう。
【０００７】
また、被写体情報を担わない光の放出量が多い、または光の放出回数が多いと、光を放射する光源に流れる電流量の増大に伴い光源の負荷が増大してしまう。また、電流量の増大に伴い光源の消費電力が増大し、更に光源の発熱も増大する。
【０００８】
また、光源からの光の照射量又は光の照射回数が多いと、光が照射される変換素子の素子劣化が促進されてしまう。
【０００９】
本発明は、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させると共に、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制することができる放射線撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の放射線撮像装置は、放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器と、前記変換部に対して光の放出が可能な光源と、前記平面検出器及び前記光源を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記平面検出器からの信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の放射線撮像装置の制御方法は、放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のプログラムは、放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させると共に、光源の負荷、消費電力、及び発熱量を低減することが可能となり、また変換素子の劣化の促進を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下に図面を用いて本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の構成要素と各機能を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。本実施形態の放射線撮像システムは、特に医療用として使われる。本願発明における平面検出器は、照射されたＸ線などの放射線を可視光に波長変換する波長変換体１０４と、当該可視光に応じた電気信号を出力するセンサ基板１０２とを含むものである。本願発明における平面検出器は、センサ基板１０２を駆動する駆動回路１１０と、センサ基板１０２からの電気信号を読み出してデジタル画像信号を出力する読み出し回路１０８とを更に含むものである。本実施形態における放射線撮像装置は、装置の特性や取得される画像信号の変動を抑制するために被写体情報を担わない光をセンサ基板１０２に放射する光源１０５を有している。本実施形態では、放射線撮像装置は、少なくとも平面検出器と光源１０５とを筐体（不図示）内に有している。放射線撮像システムは、放射線を放射する放射線源１０３と、照射された放射線に応じた電気信号に基づくデジタル画像信号を取得するための放射線撮像装置と、を少なくとも含むものである。放射線撮像システムは、取得されたデジタル画像信号に対して適宜画像処理を行う画像処理回路１２２と、放射線源１０３や駆動回路１１０及び読み出し回路１０８の制御を行う制御部１０７と、を更に含む。なお、画像処理回路１２２で行われる画像処理の具体的方法は、デジタル画像信号を利用するものであり、上記課題を解決できるものであれば何でも良い。ここで、制御部１０７は画像処理回路１２２で画像処理されたデジタル画像信号を入力し、入力されたデジタル画像信号に基づいて光源１０５の動作を制御する。なお、画像処理回路１２２と制御部１０７はそれらの少なくとも１つが読み出し回路１０８と同じＩＣ又は異なるＩＣに組み込まれて筐体内に保持され、放射線撮像装置に含まれていてもよい。放射線撮像装置は放射線源１０３との間に被写体１０１が存在するように設置され、被写体情報を担う被写体１０１を透過した放射線の線量に応じた電気信号に基づくデジタル画像信号が取得される。なお、本実施形態では波長変換体１０４を設け、波長変換体１０４で放射線から波長変換された可視光をセンサ基板１０２で電気信号に変換する間接方式の形態を用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。波長変換体１０４を用いずにセンサ基板１０２で放射線を直接電気信号に変換する直接方式の形態を用いても構わない。なお、本発明における光源の動作制御は制御部１０７によってなされるが、詳細な制御部１０７の制御動作は後述する。本実施形態では、放射線撮像装置と画像処理回路１２２と制御部１０７が、光源１０５からセンサ基板１０２へ光の照射の必要性を示す情報を検出する手段として機能している。
【００１５】
次に、図２を用いて本実施形態の放射線撮像装置について詳細に説明する。図２は本実施形態における放射線撮像装置の概略構成例を示す回路図である。なお、図２では画素の個数は説明の為便宜上３行３列の９個であるが、本発明はそれに限定されるものではなく画素数は必要に応じて適宜その行列数が決められるものである。
【００１６】
本実施形態における放射線撮像装置のセンサ基板１０２は、ガラス基板等の絶縁性基板上に画素Ｓ１１〜Ｓ３３が行列状に複数配置された変換部を有している。各画素Ｓ１１〜Ｓ３３は、それぞれ放射線又は光を電荷に変換する変換素子Ｄ１〜Ｄ９と、変換された電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３とを有している。各変換素子Ｄ１〜Ｄ９は、検出電荷を蓄積する容量Ｃ１を内部に又は別途有している。本実施形態における変換素子Ｄ１〜Ｄ９は、放射線を光電変換素子が感知可能な光に変換する波長変換体（不図示）と、光を電荷に変換する光電変換素子とで構成されている。波長変換体としてはＣｓＩ：ＴｌやＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ等が好適に用いられる。光電変換素子としてはアモルファスシリコンを主材料とするＭＩＳ型光電変換素子を用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、ＰＩＮ型フォトダイオードを用いてもよい。また、変換素子Ｄ１〜Ｄ９として、アモルファスセレンなどを主材料とした放射線を直接電荷に変換可能な素子をもちいてもよい。変換素子Ｄ１〜Ｄ９は、２つの電極と、その２つの電極の間に設けられた半導体層を少なくとも有するものである。本実施形態におけるスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３には、アモルファスシリコンを主材料とする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられているが、本発明はそれに限定されるものではなく、ポリシリコンを主材料とするＴＦＴを用いても良い。また、本実施形態では三端子の能動素子を用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、スイッチングダイオードなどの２端子の能動素子を用いても良い。また、本実施形態では、変換素子の一方の電極とスイッチ素子の２つの主電極であるソース又はドレインの一方が接続されている。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではなく、変換素子とスイッチ素子のゲートが接続されソース・フォロウ・アンプを構成するものであってもよい。その際には変換素子とスイッチ素子のゲートとの接続部の電位を初期化するためのスイッチ素子を別途設けてもよい。駆動配線Ｇ１〜Ｇ３は、行方向の複数の画素のスイッチ素子の制御端子であるゲートに行単位で共通に接続されており、駆動回路１１０からの駆動信号をスイッチ素子に伝送するものである。信号配線Ｍ１〜Ｍ３は、列方向の複数の画素のスイッチ素子のソース又はドレインの他方に列単位で共通に接続されており、スイッチ素子によって出力された電気信号を読み出し回路１０８に伝送するものである。また、変換素子の他方の電極には複数の画素に共通にバイアス配線（不図示）が接続されており、変換素子が放射線又は光を電荷に変換するためのバイアスが変換素子に供給される。センサ基板１０２は、絶縁性基板上に設けられた画素Ｓ１１〜Ｓ３３、駆動配線Ｇ１〜Ｇ３、信号配線Ｍ１〜Ｍ３、バイアス配線を有するものである。
【００１７】
駆動回路１１０は、駆動配線Ｇ１〜Ｇ３と電気的に接続され、駆動配線Ｇ１〜Ｇ３を介して駆動配線Ｇ１〜Ｇ３に接続されている複数の画素のスイッチ素子に行単位で駆動信号を印加し、スイッチ素子の導通状態と非道通状態を制御してセンサ基板１０２を駆動する。駆動回路１１０から出力される駆動信号は、スイッチ素子を導通状態とするパルス状の導通電圧を有している。例えば駆動回路１１０から１行目の駆動配線Ｇ１を介して駆動信号が印加されたスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３は導通状態となり、変換素子Ｄ１〜Ｄ３の電荷に応じた電気信号を信号配線にＭ１〜Ｍ３に行単位で並列に出力する。同様に２行目のスイッチ素子も３行目のスイッチ素子も順次駆動され、画素から行単位で出力された電気信号は、読み出し回路１０８で１フレームのデジタル画像信号に変換され出力される。
【００１８】
読み出し回路１０８は、信号配線Ｍ１〜Ｍ３と電気的に接続され、信号配線Ｍ１〜Ｍ３を介して出力された電気信号を行単位で並列に読み出し、並列の信号を直列の信号に変換し且つアナログの信号をデジタル信号へ変換してデジタル画像信号を出力する。読み出し回路１０８は、信号配線に電気的に接続され信号配線からの電気信号を増幅して出力する演算増幅器（Ａ１〜Ａ３）と、演算増幅器からの電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路を有している。サンプルホールド回路は、電気信号をサンプリングするスイッチ（Ｓｒ１〜Ｓｒ３）とサンプリングされた電気信号を保持する容量（ＣＬ１〜ＣＬ３）によって構成される。これら演算増幅器（Ａ１〜Ａ３）とサンプルホールド回路は信号配線Ｍ１〜Ｍ３毎に設けられている。並列に出力された電気信号はサンプルホールド回路まで並列に処理される。読み出し回路１０８は、信号配線毎に準備されたサンプルホールド回路に保持された電気信号を順次出力し直列の画像信号に変換するマルチプレクサＳｒ４と、マルチプレクサから出力された画像信号をインピーダンス変換する増幅器Ｂと、を更に有している。読み出し回路１０８は、増幅器Ａ４から出力されたアナログの画像信号をデジタル画像信号に変換するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２１を更に有している。なお、本実施形態ではＡ／Ｄ変換器１２１をマルチプレクサＳｒ４の後段に設けているが、本発明はそれに限定されるものではなく、Ａ／Ｄ変換器が信号配線Ｍ１〜Ｍ３毎にマルチプレクサＳｒ４の前段に設けられていてもよい。また読み出し回路１０８中の構成は一例であり様々な形態が考えられるが、信号配線Ｍ１〜Ｍ３からのアナログ信号を入力して、増幅、マルチプレクス、Ａ／Ｄ変換を行いデジタル画像信号として出力する機能があれば、前述の例以外でも構わない。
【００１９】
なお、図２には記載されていないが、本実施形態の放射線撮像装置には、センサ基板１０２の受光面と反対側の表面（裏面）と筐体との間に光源１０５が配置されている。ここで、センサ基板１０２の受光面は、画素が形成された表面であり、波長変換体１０４と対向しており、撮影時には放射線が照射される側の表面である。光源１０５は、有機ＥＬパネルやＬＥＤ、冷陰極管などが好適に用いられ、また、周知の導光体と組み合わせて用いてもよい。光源１０５の発光波長は、変換素子Ｄ１〜Ｄ３が吸収可能な帯域である事が望まれる。光源１０５から放出された光はセンサ基板１０２の裏面から直接入射して、各変換素子Ｄ１〜Ｄ３の半導体層に吸収される。
【００２０】
次に、図２を用いて放射線撮像装置の画像取得動作を説明する。放射線源から出射され被写体を透過した放射線が放射線撮像装置に照射される。照射された放射線は波長変換体１０４で変換素子Ｄ１〜Ｄ９が感知可能な波長帯域の光に波長変換され、波長変換された光が変換素子Ｄ１〜Ｄ９に照射される。変換素子Ｄ１〜Ｄ９は照射された光の量に応じて電荷を発生し、発生された電荷は容量Ｃ１に蓄積される。ここまでの動作を蓄積動作と称する。
【００２１】
次に、駆動回路１１０から駆動信号が駆動配線Ｇ１〜Ｇ３に与えられ、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３を導通状態にして画素から電荷に基づく電気信号を出力する読み出し動作を行う。本実施形態では駆動回路１１０からの駆動信号は１行目の駆動配線Ｇ１、２行目の駆動配線Ｇ２、３行目の駆動配線Ｇ３の順に順次印加されている。それにより読み出し動作のためのスイッチ素子の制御は行単位で行われ、行単位で画素から電気信号の出力が並列に行われる。まず１行目の駆動配線Ｇ１に駆動回路１１０から駆動信号が印加され、１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３の制御端子に導通電圧が与えられる。これにより、１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３がオン状態となり、１行目の画素Ｓ１１〜Ｓ１３の各容量Ｃ１に蓄積されていた電荷に基づく電気信号が、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に並列に出力される。信号配線Ｍ１〜Ｍ３に出力された電気信号は読み出し回路１０８で読み出される。読み出し回路１０８に読み出された電気信号は、演算増幅器Ａ１〜Ａ３で増幅される。ここで、演算増幅器Ａ１〜Ａ３に接続されたリセット用スイッチＳｗ１〜Ｓｗ４は、電気信号の読み出しを行っている時は開放されている。続いて、サンプルホールド回路のスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３を導通して、演算増幅器Ａ１〜Ａ３で増幅された電気信号をサンプルホールド回路の容量ＣＬ１〜ＣＬ３に蓄積する。容量ＣＬ１〜ＣＬ３に電気信号が蓄積された後、スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３を非導通とし、容量ＣＬ１〜ＣＬ３と信号配線Ｍ１〜Ｍ３の電気的接続を遮断する。その後、リセット用スイッチＳｗ１〜Ｓｗ４を用いて演算増幅器Ａ１〜Ａ３及び信号配線Ｍ１〜Ｍ３をリセットし、次の行からの電気信号の出力に備える。ここまでの動作を読み出し動作と称する。
【００２２】
容量ＣＬ１〜ＣＬ３にサンプルホールドされた電気信号は、マルチプレクサＳｒ４で順次出力されて並列直列変換され、増幅器Ｂに順次読み出される。これにより、容量ＣＬ１、ＣＬ２及びＣＬ３の順で、蓄積されていた電気信号を順次出力することができる。この際、増幅器Ｂの容量Ｃｆ４には出力する毎に蓄積される電荷量が変化するため、マルチプレクサＳｒ４で容量ＣＬ１〜ＣＬ３を選択する毎にスイッチＳｗ４を短絡して容量Ｃｆ４を初期状態に戻す必要がある。これにより１行目の画素Ｓ１１〜Ｓ１３の電荷に基づく電気信号が、マルチプレクサＳｒ４によりアナログ電気信号として増幅器Ｂに順次出力されることになる。そして、このアナログ電気信号は、増幅器Ｂでインピーダンス変換され、Ａ／Ｄ変換器１２１でデジタルアナログ変換され、１行分のデジタルの画像信号として出力される。ここまでの動作を出力動作と称する。
【００２３】
この読み出し動作と出力動作を２行目、３行目も同様に順次行うことにより、１行分のデジタル画像信号が読み出し回路１０８から出力される。また、本実施形態では、例えば１行目の出力動作と２行目の読み出し動作とを同じ期間内に時間的に重ねて行っている。これにより、１行目の出力動作の後に２行目の読み出し動作を行う形態に比べて、１画像分の画像信号を取得する撮影動作の時間を短くすることが可能となる。
【００２４】
次に、本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの制御方法を説明する。
【００２５】
放射線撮像装置及び放射線撮像システムでは、装置に電源が投入され変換素子にバイアスが与えられてからの経過時間や、撮影の動作の時間や、装置に照射される放射線量又は光量等の影響を受けて、装置の特性の変動や取得される画像信号に変動が生じる。これを解決するために、本願発明の放射線撮像装置及び放射線撮像システムでは、画像情報を有する放射線又は光とは別に、光源１０５から放出された画像情報を担わない光をセンサ基板１０２に照射する事で、装置の特性の変動や画像信号の変動を抑制している。ただし、撮影動作の度に画像情報を担わない光を照射すると、変換素子の劣化や光照射を行う光源１０５の劣化を招く。その為、必要な照射量を照射後は、光源１０５からの光の放出を一旦停止する事が望ましい。
【００２６】
しかしながら、本願発明者は誠意な検討の結果、光の照射終了後の時間経過と共に上述の変動を抑制する効果が弱くなってしまうことを見出した。ここで、図１４（ａ）〜（ｃ）を用いて、放射線撮像装置の感度の変化を検証した（一定の強度の光を連続撮影した際の出力の変化）実験例を示す。ここで、感度とは変換素子に一定の強度の放射線又は光を照射して取得された出力に基づいて得られる変換素子の入出力特性である。本実験では、変換素子にバイアスを印加して待機させ、画像情報を担わない光を照射した後、一定の強度の放射線又は光を繰り返し変換素子に照射して撮影動作を行い、その際の出力の変化を感度変化として観察した。図１４（ａ）は、本実験における放射線撮像システムのタイミングチャートを示すものである。図１４（ａ）では、横軸は時間を示している。また、縦軸では、上から順に、画像情報を担わない光の照射、一定の強度の放射線又は光の照射に対する撮影動作（連続撮影）、感度、暗出力値（ＦＰＮ値）を示している。ここで、本発明における暗出力値は、光または放射線が撮像装置に入力されない暗状態で撮像装置から取得された暗時の出力であり、撮像装置の固定パターンノイズの量が含まれるものである。この暗出力値は、先に説明した撮影動作において放射線が照射されずに蓄積動作を行い、その他は同様の動作シーケンスで取得されるものである。図１４（ｂ）は、画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と最初の画像信号の読み出し動作を開始してから安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２の変化を示したグラフである。図１４（ｂ）では、横軸は時間を示しており、縦軸は最初の画像信号の読み出し動作を開始してから安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２を示している。図１４（ｂ）において、画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の読み出し動作を開始するまでの時間Ｔ１が長いほど、安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２が長くなる。つまり、時間の経過と共に、画像情報を担わない光を照射することによって得られる変動抑制効果が弱くなってしまうことがわかる。これにより、連続して行われる撮影の間に画像情報を担わない光を照射せずに連続した撮影を行う際に、出力変動が起きて使い勝手を悪化させる可能性があることがわかる。また、時間Ｔ１が長くなるほどダーク電流が変動し、その変動に伴い暗出力値も感度が安定するまでの時間Ｔ２と同様に変動する。図１４（ｃ）は、画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と暗出力値の変動を示すグラフである。図１４（ｃ）では、時間Ｔ１が長くなると暗出力値が減少していることがわかる。つまり、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）から、感度の変動と暗出力値の変動とが相関していることがわかる。図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）より、時間Ｔ１が短ければ感度が安定するまでの時間Ｔ２は短くなり変動抑制効果は高くなるが、暗出力値は大きくなる。そして時間Ｔ１が長くなれば感度が安定するまでの時間Ｔ２は長くなり変動抑制効果は低下するが、暗出力値は小さくなる。つまり、感度の変動が安定する時間Ｔ２と暗出力値の変動は相関しており、暗出力値の変動を観察することにより感度の変動の安定化度合いがわかる。そして暗出力値が所定の値となったときに要求される変動抑制効果が得られなくなったと判断することができる。その所定の値を基準値に設定し、基準値と暗出力値とを比較することにより、要求される変動抑制効果が得られなくなったと判断することが可能となる。画質を評価した際に感度の不安定が問題となる場合は、光を照射直後に暗出力値は大きいが、感度の変動が早く安定し、安定した状態で撮影できる。ただし変換素子の種類や構造によっては、光を照射すると暗出力値が増加する形態もあり、この場合でも暗出力値が増加し且つ感度も早く安定する光照射直後の状態が好ましい。なお、上記実験は一例であり、上述の感度、ダーク電流の変動以外にも残像の発生等が、画像情報を担わない光を照射してからの時間と共に変動する。以上により、本願発明者は上述の実験で、画像情報を担わない光の照射終了後の時間経過と共に変動抑制効果が弱くなってしまうこと、及び感度の変動が安定する時間及びそれにより見受けられる変動抑制効果と、暗出力値の変動との間には相関があることを見出した。
【００２７】
本実施形態では、暗出力値に着目して予め取得した暗出力値もしくは１画像分の暗出力値に基づく暗出力画像の情報を基に、制御部１０７による制御を行う。なお、本発明において暗出力値もしくは１画像分の暗出力値に基づく暗出力画像を暗出力信号とする。センサ基板１０２の出力は、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加後に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を変換素子Ｄ１〜Ｄ９に照射すると、感度の変動抑制効果が得られる。しかし、画像情報を担わない光の照射からの時間の経過と共に感度の変動抑制効果が弱まる。撮影者や撮影画像の観察者は、これら感度の変動抑制効果の低下により取得される画像に違和感を覚える可能性がある。この為、感度の変動抑制効果の低下は、画像観察者が違和感を生じない程度に抑える必要がある。また、感度の変動抑制効果が低下すると残像の発生量も増加する。これらも画像観察者に違和感を与える。
【００２８】
感度の変動抑制効果がどの程度低下した場合に画像観察者に違和感を与えるか、もしくは、撮影と撮影の間で具体的に何％の感度の変化があった際に、画像観察者に違和感を与えるかは、主観評価を伴うため明確な定義は難しいが、許容値の線引きをする必要がある。本実施形態では、画像違和感を生じる際の暗出力値もしくは暗出力画像（暗出力信号）を基準値として制御を行う。この基準値は、予め取得された画像を画像観察者もしくは画像処理ソフトが測定及び評価する事により決定する。
【００２９】
次に、上記課題を解決するための本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システム及びその動作を説明する。図３は本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図であり、図４は放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【００３０】
図３において、医療用Ｘ線撮影及び透視を行うＣアーム１１８は、平面検出器（撮影部）１１９及び放射線源（Ｘ線源）１０３を有する。平面検出器１１９は、図１と同様に波長変換体１０４と、センサ基板１０２と、駆動回路１１０と、読み出し回路１０８と、光源１０５とを筐体（不図示）内に収容している。放射線源１０３は、Ｃアーム１１８の平面検出器１１９と対向した位置に取り付けられている。また、本実施形態において平面検出器１１９がＣアーム１１８に取り付けられている形態を説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、臥台のような固定位置に備え付けられてもいいし、カセッテとして自由に持ち運べる形態であっても構わない。
【００３１】
このＣアーム１１８に保持される平面検出器１１９は、ケーブル又は無線通信によってＰＣ（パーソナルコンピュータ）１１１につながれており、ＰＣ１１１を介して放射線源１０３と同期が取られている。ＰＣ１１１は、図１の制御部１０７を含むものである。撮影者（技師、医師）は、撮影画像をこのＰＣ１１１のディスプレイを通じて確認することが可能である。
【００３２】
また、ＰＣ１１１は、図１の画像処理回路１２２も含んであり、センサ基板１０２からの出力を読み出し回路１０８を経てデジタル画像信号として取得し、画像処理を行う。本実施形態においてＰＣ１１１は、得られた暗出力値及びそれが１画像分となった暗出力画像を用いた演算処理後の情報と、放射線源１０３の動作状態を基に、光源１０５の発光動作の制御を行う。光源１０５を発光させる条件等は後述する。次に、撮影のタイミングを含めた駆動例を説明する。
【００３３】
まず、放射線撮像装置の電源をオンして、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加する。次に、センサ基板１０２の変換素子Ｄ１〜Ｄ９に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を照射する。その後、先に説明した撮影動作において放射線が照射されずに蓄積動作を行い、その他は同様の動作シーケンスで暗出力値を定期的に取得する。本実施形態では、１分ごとに暗出力値を取得する。この際、放射線源１０３から放射された放射線及び光源１０５から放出された画像情報を担わない光はセンサ基板１０２に照射されない。得られた暗出力値及びそれに基づく暗出力画像（暗出力信号）は制御部１０７を含むＰＣ１１１に出力され処理され平均値が求められる。制御部１０７は取得された暗出力値もしくは暗出力画像と予め取得され設定された基準値とを比較する。取得された暗出力値もしくは暗出力画像の平均値が予め取得した基準値を下回ったと判定された場合、ＰＣ１１１の制御部１０７は、光源１０５を動作させ光源１０５から画像情報を担わない光を放出させる。放出された光が変換素子Ｄ１〜Ｄ９に照射され、変換素子中のトラップ準位が埋められて、ダーク電流、残像の発生、感度変化の抑制等、特性が安定した測定が可能となる。トラップ準位中の電荷は、熱による励起などで時間の経過と共に光照射前の状態に戻っていく。そのため、暗出力値もしくは暗出力画像を常に取得し、基準値との比較を行い光源１０５からの光の放出及びその変換素子への照射の必要性の有無を判定する。ただし、暗出力画像を取得するタイミングと放射線画像を取得するタイミングが重なった場合は、放射線画像の取得が優先する。それにより、放射線画像取得のスループットを落とさないですむ。撮影者が撮影ボタン１１５を押すと、放射線源１０３が放射線を曝射し、放射線撮像装置が撮影動作を行い、被写体画像が生成される。
【００３４】
なお本実施形態においては、暗出力値もしくは暗出力画像の基準値を取得する際や、撮影動作において変換素子にバイアスがかけられると１分おきに暗出力値もしくは暗出力画像を取得するとしている。ただし、暗出力値もしくは暗出力画像の基準値を取得する際に、何枚目に取得した暗出力値もしくは暗出力画像から違和感を生じるようになったか判定できれば、これより長くても短くてもよい。暗出力値もしくは暗出力画像を取得する間隔が長すぎて、１枚目の暗出力値もしくは暗出力画像を取得した際に、既に画像に違和感がある場合が考えられる。逆に取得する間隔が短すぎて、違和感を生じる暗出力値もしくは暗出力画像を見つける為に膨大な数の暗出力値もしくは暗出力画像を判別しなければならない場合がある。前者は課題を満たせない可能性があり、後者は作業効率が悪い為、好ましくない。
【００３５】
また本実施形態では、暗出力値もしくは暗出力画像が基準値を下回った場合に光照射を行うが、センサの種類によっては、光源１０５を照射して得られる効果が弱まると暗出力値もしくは暗出力画像が高くなり、何らかの画像違和感を生じる場合もある。このような場合は、暗出力値もしくは暗出力画像が基準値を上回った場合、光照射を行うとよい。また、本実施形態では暗出力値もしくは暗出力画像の平均としているが、センサ基板１０２中の一部の暗出力値もしくは暗出力画像でもよいし、暗出力値もしくは暗出力画像の最大値、最小値等を用いてもよい。
【００３６】
本実施形態では、暗出力値もしくは暗出力画像の平均のみを用いているが、暗出力値もしくは暗出力画像は温度にも依存する。そのため、構成要素として制御部１０７に温度センサを持ち、温度センサが検出する温度によって光を照射する基準値となる暗出力値もしくは暗出力画像を変更してもよい。また、光源１０５が存在せず、光源１０５から画像情報を担わない光を放出する代わりに、放射線源１０３から画像情報を担わない放射線の放射を行ってもよい。
【００３７】
以上により、特性が改善された撮影画像を撮影者の撮影意思と略同時に得る事ができる。具体的には、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、図５を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。本実施形態と第１の実施形態との相違点は、タイマ１０６を追加した点である。本実施形態では、画像処理回路１２２からの暗出力値もしくは暗出力画像を直接制御に用いるのではない。第１の実施形態と同様に放射線撮像装置からの暗出力値もしくは暗出力画像で画像違和感の判定を行い、画像情報を担わない光が照射されてから判定されるまでの時間を基準値としてタイマ１０６が記憶する。そしてタイマ１０６は、放射線画像の撮影動作において時間情報を制御部１０７に出力し、制御部１０７は時間情報に基づいて光源１０５からの光の放出及びその変換素子への照射の必要性の有無を判定し、光源１０５からの画像情報を担わない光の放出を制御する。具体的には、放射線画像の撮影動作において、光源１０５から画像情報を担わない光が照射されてからの時間をタイマ１０６が計測する。タイマ１０６は計測された時間が予め記憶された画像違和感が判定された時間である基準値に達したときに制御部１０７に時間情報として信号を与える。制御部１０７はその信号に基づいて光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、変換素子に光を照射する。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００３９】
次に、図６を用いて本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムを説明する。図６は、本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。放射線撮像システムは、この構成例以外でもかまわない。図３に示す第１の実施形態との相違点は、Ｃアーム１１８の替わりに臥台１１３が平面検出器１１９を支持しており、放射線源１０３は天井に固定されている点である。また、撮影者（技師、医師）は、ＰＣ１１１を介してプリンタ１１２で取得された放射線画像の印刷を行う事も可能である。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００４０】
本実施形態におけるタイマ１０６は平面検出器１１９内に設けられているが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えばＰＣ１１１内に設けられていてもよい。
【００４１】
本実施形態では、補正した画像を観察して、違和感が生じた際の前記経過時間を記録しても良い。例えば、取得した画像と１枚前に取得した画像との差分を観察して違和感の有無を判断しても良い。
【００４２】
次に図７を用いて本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの動作を説明する。図７は放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【００４３】
まず、放射線撮像装置の電源をオンして、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加する。次に、タイマ１０６は照射命令１を一度ＰＣ１１１内の制御部１０７に出力し、制御部１０７は光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、センサ基板１０２の変換素子Ｄ１〜Ｄ９に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を照射する。その際にタイマ１０６は光源１０５から画像情報を担わない光が照射されてからの時間の計測を開始する。そして計測された時間が予め記憶された画像違和感が判定された時間である基準値に達したときに、タイマ１０６は時間情報として照射命令１をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。そしてＰＣ１１１内の制御部１０７は、照射命令１に基づいて光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、変換素子に光を照射する。なお、計測された時間が基準値に達する前に放射線源１０３から放射線が照射された場合には、タイマ１０６は放射線が照射されてからの時間の計測を開始する。そしてタイマ１０６は放射線が照射されてからの時間を基準値と比較し、その時間が基準値を超えた場合に照射命令１を出力する。
【００４４】
照射命令１と放射線画像を取得するタイミングが重なった場合は、放射線画像の取得が優先する。それにより、放射線画像取得のスループットを落とさないですむ。以上により、第１の実施形態と同様に、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。それに加えて、第１の実施形態に比べて周期的に暗出力値もしくは暗出力画像を取得することなく制御することが可能となり、システムの負荷が低減する効果が得られる。
【００４５】
（第３の実施形態）
次に図８（ａ）及び（ｂ）を用いて本発明の第３の実施形態について説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の第３の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図であり、第２の実施形態の構成に加えて、被写体検出センサ（接触センサ）１１６が設けられている。被写体検出センサ１１６は、光照射の必要性を示す情報を検出する手段として働き、制御部１０７によって制御され、人の接触、接近の有無を制御部１０７に伝える。具体的には、圧力を感知可能な圧力センサ、人体との接触における電流変化を感知するセンサ、或いは、人の体温を検知可能な温度センサなどが適用可能である。被写体検出センサ１１６は、被写体が撮影時に触れる臥台１１３で顎を置く部位にとりつけられている。被写体検出センサ１１６は、撮影前に被写体（患者）１１４が顎を載せると、その圧力を検出し、被写体検出信号をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。本実施形態では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、タイマ１０６からの信号と、被写体検出センサ１１６の被写体検出信号と、放射線源１０３の状態を基に、光源１０５から画像情報を担わない光を放出させるか否かの制御を行う。その他の構成は、第２の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００４６】
次に、図９を用いて本実施形態の放射線撮像システムの制御方法を説明する。図９は、放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【００４７】
まず、放射線撮像装置の電源をオンして、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加する。次に、タイマ１０６は照射命令１を一度ＰＣ１１１内の制御部１０７に出力し、制御部１０７は光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、センサ基板１０２の変換素子Ｄ１〜Ｄ９に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を照射する。その際に、第２の実施形態と同様にタイマ１０６は光源１０５から画像情報を担わない光が照射されてからの時間の計測を開始する。そして計測された時間が予め記憶された画像違和感が判定された時間である基準値に達したときに、タイマ１０６は時間情報として照射命令１をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。また、被写体検出センサ１１６は、被写体（患者）１１４の顎が、臥台１１３の被写体検出センサ１１６に触れたことを検出すると、被写体検出信号としての照射命令２をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。そしてＰＣ１１１内の制御部１０７は、照射命令１が入力された後に照射命令２が入力されると、光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、変換素子に光を照射する。なお、計測された時間が基準値に達する前に放射線源１０３から放射線が照射された場合には、タイマ１０６は放射線が照射されてからの時間の計測を開始する。そしてタイマ１０６は放射線が照射されてからの時間を基準値と比較し、その時間が基準値を超えた場合に照射命令１を出力する。以後、次に照射命令１が出力されるまで、照射命令２の入力に関わらず、光源１０５は光の放出を行わない。撮影動作においては、撮影者が撮影ボタン１１５を押すと、ただちに、撮影動作に入り、放射線源１０３は放射線を曝射する。被写体検出センサ１１６からの照射命令２と放射線画像を取得するタイミングが重なった場合は、放射線画像の取得が優先する。それにより、放射線画像取得のスループットを落とさないですむ。タイマ１０６からの照射命令１が出力されていた場合は、光照射は撮影期間が終了後、もう一度、照射命令２が出力されると行われる。
【００４８】
図１０は、上記の本実施形態による制御方法を示すフローチャートである。ステップＳ１２０１では、電源オン又は光源１０５の光照射から基準値としての所定時間が経過すると、ステップＳ１２０２に進む。次に、ステップＳ１２０２では、タイマ１０６がＰＣ１１１内の制御部１０７に照射命令１を出力する。次に、ステップＳ１２０３では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、被写体検出センサ１１６から照射命令２の入力があるか否かを判断する。照射命令２の入力があるときにはステップＳ１２０５に進み、照射命令２の入力がないときにはステップＳ１２０４に進む。なお、照射命令３については、後に第４の実施形態で説明する。ステップＳ１２０４では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、照射命令２の入力があるまで平面検出器を待機させる。制御部１０７で照射命令２の入力が感知されればステップＳ１２０５に進む。ステップＳ１２０５では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は撮影動作の期間中か否かを判断する。撮影動作の期間中であればステップＳ１２０７に進み、撮影動作の期間中でなければステップＳ１２０６に進む。ステップＳ１２０７では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は撮影期間終了まで待ち、ステップＳ１２０３に戻る。ステップＳ１２０６では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、光源１０５に光を照射させる。
【００４９】
以上により、本実施形態では第１の実施形態と同様に、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。それに加えて、第１の実施形態に比べて周期的に暗出力値もしくは暗出力画像を取得することなく制御することが可能となり、システムの負荷が低減する効果が得られる。また、被写体検出センサ１１６を用いることで、第２の実施形態と比べて、被写体が撮影可能な位置に存在しない際の光源１０５による光照射回数を削減する事が可能である。
【００５０】
（第４の実施形態）
図１１を用いて本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムを説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。本発明の第４の実施形態と第３の実施形態との相違点は、被写体検出センサ１１６の替わりに位置検出センサ（位置センサ）１１７が追加されている点である。位置検出センサ１１７は、光照射の必要性を示す情報を検出する手段として働き、制御部１０７によって制御され、センサの位置に関する情報を制御部１０７に伝える。具体的には、赤外線センサ、ジャイロセンサなどがこの位置検出センサ１１７として適用可能であるが、センサ基板１０２の傾きや方向などを含めた位置情報が検出可能なセンサであればよい。また、制御部１０７に送信される位置情報は、撮影可能位置か撮影不可能位置かの２進値でもよいし、角度、位置などの情報を表すデジタル値、もしくはアナログ値でも良い。制御部１０７は、後者の情報の場合は、出荷時、或いは、操作者によって、予め設定された条件によって撮影可能位置か撮影不可能位置かを判断する。その他の構成は、第３の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００５１】
図１２は、本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。図１２は、本実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す外観図である。本実施形態の放射線撮像システムは、図３に示す本発明の第１の実施形態で説明した放射線撮像システムの平面検出器に位置検出センサ１１７を追加したものであり、その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。本実施形態の位置検出センサ１１７は、赤外線センサからなり、ベッド１２０が近傍にあるか検出可能である。Ｃアーム１１８中の位置検出センサ１１７がベッド１２０に近づき撮影可能な状態になると、ＰＣ１１１に信号を出力する。本実施形態では、赤外線センサを位置検出センサ１１７として用いているが、位置に関する情報をＰＣ１１１内の制御部１０７に伝える事ができるならば、他のセンサでもよい。ＰＣ１１１内の制御部１０７は、タイマ１０６からの信号と、位置検出センサ１１７の位置検出信号と、放射線源１０３の状態を基に、光源１０５から画像情報を担わない光を放出させるか否かの制御を行う。
【００５２】
次に、図１３を用いて本実施形態の放射線撮像システムの制御方法を説明する。図１３は、放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。本実施形態は、第３の実施形態における被写体検出センサ１１６からの照射命令２が位置検出センサ１１７からの位置検出信号である照射命令３に替わったものである。それ以外は第３の実施形態の制御方法と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００５３】
以上により、本実施形態では第１の実施形態と同様に、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。それに加えて、第１の実施形態に比べて周期的に暗出力値もしくは暗出力画像を取得することなく制御することが可能となり、システムの負荷が低減する効果が得られる。また第３の実施形態と同様に、位置検出センサ１１７を用いることで、第２の実施形態と比べて、被写体が撮影可能な位置に存在しない際の光源１０５による光照射回数を削減する事が可能である。
【００５４】
図１５は、第１〜第４の実施形態のＰＣ（パーソナルコンピュータ）１１１のハードウエア構成例を示すブロック図である。バス１８０１には、中央処理装置（ＣＰＵ）１８０２、ＲＯＭ１８０３、ＲＡＭ１８０４、ネットワークインタフェース１８０５、入力装置１８０６、出力装置１８０７及び外部記憶装置１８０８が接続されている。ＣＰＵ１８０２は、データの処理又は演算を行うと共に、バス１８０１を介して接続された各種構成要素を制御するものである。ＣＰＵ１８０２は制御部１０７に相当するものである。ＲＯＭ１８０３には、予めＣＰＵ１８０２の制御手順（コンピュータプログラム）を記憶させておき、このコンピュータプログラムをＣＰＵ１８０２が実行することにより、起動する。外部記憶装置１８０８にコンピュータプログラムが記憶されており、そのコンピュータプログラムがＲＡＭ１８０４にコピーされて実行される。ＲＡＭ１８０４は、データの入出力、送受信のためのワークメモリ、各構成要素の制御のための一時記憶として用いられる。外部記憶装置１８０８は、例えばハードディスク記憶装置やＣＤ−ＲＯＭ等であり、電源を切っても記憶内容が消えない。ＣＰＵ１８０２は、ＲＡＭ１８０４内のコンピュータプログラムを実行することにより、第１〜第４の実施形態の処理を行う。ネットワークインタフェース１８０５は、ネットワークに接続するためのインタフェースであり、放射線源１０３、平面検出器１１９及び撮影ボタン１１５に対して信号及びデータを入出力する。入力装置１８０６は、例えばキーボード及びマウス等であり、各種指定又は入力等を行うことができる。出力装置１８０７は、ディスプレイ及びプリンタ等であり、被写体画像を表示及び印刷することができる。
【００５５】
上記のように、第１〜第４の実施形態は、コンピュータ１１１がプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００５６】
以上のように、第１〜第４の実施形態によれば、被写体の撮影前に、予め被写体情報を担わない光を光電変換素子に照射した後、放射線撮像システムに設けた検出手段からの情報によって、再度、変換素子に光を照射する適切なタイミングを決定し照射を行う。
【００５７】
撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。
【００５８】
本発明の平面検出器１１９は、放射線を電荷に変換可能な変換素子Ｄ１〜Ｄ３を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む。前記変換素子は、放射線を光に変換する波長変換体１０４と、前記変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを有する。光電変換素子は、絶縁基板上のアモルファス半導体を有する。光源１０５は、前記変換部に前記変換素子が感知可能な波長帯域の光を照射可能である。制御部１０７は、平面検出器１１９及び光源１０５を制御する。具体的には、制御部１０７は、入力ステップで平面検出器１１９からの信号を入力し、制御ステップで前記入力した信号に基づいて光源１０５の照射を制御する。
【００５９】
本発明の平面検出器１１９は、駆動回路１１０と、読み出し回路１０８と、画像処理回路１２２とを有する。駆動回路１１０は、前記変換素子により変換された電荷に基づく電気信号を信号配線Ｍ１〜Ｍ３に出力ために画素のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３の導通状態と非導通状態とを行単位で制御してセンサ基板１０２を駆動する。読み出し回路１０８は、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に出力された電気信号を読み出してアナログ信号からデジタル画像信号に変換する。信号処理回路１２２は、前記変換されたデジタル画像信号を信号処理する。
【００６０】
第１の実施形態では、制御部１０７は、平面検出器１１９から所定の周期で取得された暗出力信号を基準値と比較し、（暗出力信号）が基準値を下回った場合に光源１０５が光を照射するよう光源１０５を制御する。
【００６１】
第２の実施形態では、制御部１０７は、光源１０５によって平面検出器１１９が照射されてから平面検出器１１９の（暗出力信号）が基準値を下回るまで時間があらかじめ記憶され設定されたタイマ１０６を有する。制御部１０７は、タイマ１０６で設定された時間が経過した場合に光源１０５が光を照射するよう光源１０５を制御する。
【００６２】
第３の実施形態では、被写体検出センサ１１６は、被写体の存在を検出し被写体検出信号を出力する。制御部１０７は、少なくとも平面検出器１１９からの信号及び被写体検出センサ１１６からの被写体検出信号に基づいて光源１０５の照射を制御する。
【００６３】
第４の実施形態では、位置検出センサ１１７は、平面検出器１１９が撮影可能な位置に配置されているかを検出して位置検出信号を出力する。制御部１０７は、少なくとも平面検出器１１９からの信号及び位置検出センサ１１７からの位置検出信号に基づいて光源１０５の照射を制御する。
【００６４】
以上、第１〜第４の実施形態を説明したが、その他実施形態として、本発明の課題解決を目的とし、前記第１〜第４の実施形態の組み合わせを行った場合や、安易に想像がつく応用を行った場合も本発明の範囲内とする。上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の放射線撮像装置の概略構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。
【図７】第２の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図１０】第３の実施形態による制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図１４】図１４（ａ）は実験における放射線撮像システムのタイミングチャートであり、図１４（ｂ）は画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と最初の画像信号の読み出し動作を開始してから安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２の変化を示したグラフであり、図１４（ｃ）は画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と暗出力値の変動を示すグラフである。
【図１５】第１〜第４の実施形態のパーソナルコンピュータのハードウエア構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１ 被写体
１０２ センサ基板
１０３ 放射線源
１０４ 波長変換体
１０５ 光源
１０６ タイマ
１０７ 制御部
１０８ 読み出し回路
１１０ 駆動回路
１１５ 撮影ボタン
１１６ 被写体検出センサ
１１７ 位置検出センサ
１１９ 平面検出器
１２１ Ａ／Ｄ変換器
１２２ 画像処理回路
Ｓ１１〜Ｓ３３ 画素
Ｔ１１〜Ｔ３３ スイッチ素子
Ｄ１〜Ｄ９ 変換素子
Ｇ１〜Ｇ３ 駆動配線
Ｍ１〜Ｍ３ 信号配線
Ａ１〜Ａ３ 演算増幅器
Ｂ 増幅器
Ｓｗ１〜Ｓｗ４ リセット用スイッチ
ＣＬ１〜ＣＬ３ サンプルホールド用容量
Ｓｒ１〜Ｓｒ３ サンプルホールド用スイッチ
Ｓｒ４ マルチプレクサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用の診断や工業用の非破壊検査に用いて好適な放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関する。なお、本明細書では、Ｘ線、γ線などの電磁波やα線、β線も放射線に含めるものとして説明する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アモルファスシリコンやアモルファスセレン等の非単結晶半導体を主材料とし、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を具備したデジタル放射線撮像装置が実用化されてきている。また、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど単結晶半導体を主材料とし放射線又は光を電荷に変換する変換素子を具備したデジタル放射線撮像装置が実用化されてきている。放射線撮像装置としては、放射線を可視光に変換する蛍光体と当該可視光を電荷に変換するアモルファスシリコン等を主材料とする光電変換素子によって構成された変換素子を具備する間接方式がある。また、アモルファスセレン等を主材料とする変換素子で放射線を直接電荷に変換する直接方式がある。どちらも、大面積で薄い放射線撮像装置を実現できることからフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）（平面検出器）とも呼ばれ、撮影から画像を観察するまでの時間が非常に短いという特徴を有している。
【０００３】
この放射線撮像装置は、装置に電源が投入され変換素子にバイアスが与えられてからの経過時間や、撮影の動作の時間や、装置に照射される放射線量又は光量等の影響を受けて、装置の特性の変動やそれにより取得される画像信号に変動が生じる恐れがある。例えば、変換素子のダングリングボンドや欠陥がトラップ準位として働くことにより暗電流が変動したり、過去の放射線又は光照射の履歴の影響で残像（ラグ）が発生又は変動したりする恐れがある。また、それらの少なくとも１つの要因により、変換素子における放射線又は光の入力と発生する電荷の出力との入出力特性である感度が変動する恐れがある。
【０００４】
そこで下記の特許文献１や特許文献２では、放射線撮像装置に被写体情報を担う放射線又は光を照射する前に、別途準備された光源から被写体情報を担わない光を照射することで、装置の特性や取得される画像信号の変動を抑制する変動抑制効果が得られる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４０１４４号公報
【特許文献２】特表平１１−５１３２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１又は特許文献２のように被写体情報を担わない光を照射した後で撮影までの時間が長くなると、時間の経過と共に上述の変動抑制効果が弱くなってしまう。
【０００７】
また、被写体情報を担わない光の放出量が多い、または光の放出回数が多いと、光を放射する光源に流れる電流量の増大に伴い光源の負荷が増大してしまう。また、電流量の増大に伴い光源の消費電力が増大し、更に光源の発熱も増大する。
【０００８】
また、光源からの光の照射量又は光の照射回数が多いと、光が照射される変換素子の素子劣化が促進されてしまう。
【０００９】
本発明は、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させると共に、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制することができる放射線撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の放射線撮像装置は、放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器と、前記変換部に対して光の放出が可能な光源と、前記平面検出器及び前記光源を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記平面検出器からの信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の放射線撮像装置の制御方法は、放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のプログラムは、放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させると共に、光源の負荷、消費電力、及び発熱量を低減することが可能となり、また変換素子の劣化の促進を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下に図面を用いて本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の構成要素と各機能を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。本実施形態の放射線撮像システムは、特に医療用として使われる。本願発明における平面検出器は、照射されたＸ線などの放射線を可視光に波長変換する波長変換体１０４と、当該可視光に応じた電気信号を出力するセンサ基板１０２とを含むものである。本願発明における平面検出器は、センサ基板１０２を駆動する駆動回路１１０と、センサ基板１０２からの電気信号を読み出してデジタル画像信号を出力する読み出し回路１０８とを更に含むものである。本実施形態における放射線撮像装置は、装置の特性や取得される画像信号の変動を抑制するために被写体情報を担わない光をセンサ基板１０２に放射する光源１０５を有している。本実施形態では、放射線撮像装置は、少なくとも平面検出器と光源１０５とを筐体（不図示）内に有している。放射線撮像システムは、放射線を放射する放射線源１０３と、照射された放射線に応じた電気信号に基づくデジタル画像信号を取得するための放射線撮像装置と、を少なくとも含むものである。放射線撮像システムは、取得されたデジタル画像信号に対して適宜画像処理を行う画像処理回路１２２と、放射線源１０３や駆動回路１１０及び読み出し回路１０８の制御を行う制御部１０７と、を更に含む。なお、画像処理回路１２２で行われる画像処理の具体的方法は、デジタル画像信号を利用するものであり、上記課題を解決できるものであれば何でも良い。ここで、制御部１０７は画像処理回路１２２で画像処理されたデジタル画像信号を入力し、入力されたデジタル画像信号に基づいて光源１０５の動作を制御する。なお、画像処理回路１２２と制御部１０７はそれらの少なくとも１つが読み出し回路１０８と同じＩＣ又は異なるＩＣに組み込まれて筐体内に保持され、放射線撮像装置に含まれていてもよい。放射線撮像装置は放射線源１０３との間に被写体１０１が存在するように設置され、被写体情報を担う被写体１０１を透過した放射線の線量に応じた電気信号に基づくデジタル画像信号が取得される。なお、本実施形態では波長変換体１０４を設け、波長変換体１０４で放射線から波長変換された可視光をセンサ基板１０２で電気信号に変換する間接方式の形態を用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。波長変換体１０４を用いずにセンサ基板１０２で放射線を直接電気信号に変換する直接方式の形態を用いても構わない。なお、本発明における光源の動作制御は制御部１０７によってなされるが、詳細な制御部１０７の制御動作は後述する。本実施形態では、放射線撮像装置と画像処理回路１２２と制御部１０７が、光源１０５からセンサ基板１０２へ光の照射の必要性を示す情報を検出する手段として機能している。
【００１５】
次に、図２を用いて本実施形態の放射線撮像装置について詳細に説明する。図２は本実施形態における放射線撮像装置の概略構成例を示す回路図である。なお、図２では画素の個数は説明の為便宜上３行３列の９個であるが、本発明はそれに限定されるものではなく画素数は必要に応じて適宜その行列数が決められるものである。
【００１６】
本実施形態における放射線撮像装置のセンサ基板１０２は、ガラス基板等の絶縁性基板上に画素Ｓ１１〜Ｓ３３が行列状に複数配置された変換部を有している。各画素Ｓ１１〜Ｓ３３は、それぞれ放射線又は光を電荷に変換する変換素子Ｄ１〜Ｄ９と、変換された電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３とを有している。各変換素子Ｄ１〜Ｄ９は、検出電荷を蓄積する容量Ｃ１を内部に又は別途有している。本実施形態における変換素子Ｄ１〜Ｄ９は、放射線を光電変換素子が感知可能な光に変換する波長変換体（不図示）と、光を電荷に変換する光電変換素子とで構成されている。波長変換体としてはＣｓＩ：ＴｌやＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ等が好適に用いられる。光電変換素子としてはアモルファスシリコンを主材料とするＭＩＳ型光電変換素子を用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、ＰＩＮ型フォトダイオードを用いてもよい。また、変換素子Ｄ１〜Ｄ９として、アモルファスセレンなどを主材料とした放射線を直接電荷に変換可能な素子をもちいてもよい。変換素子Ｄ１〜Ｄ９は、２つの電極と、その２つの電極の間に設けられた半導体層を少なくとも有するものである。本実施形態におけるスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３には、アモルファスシリコンを主材料とする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられているが、本発明はそれに限定されるものではなく、ポリシリコンを主材料とするＴＦＴを用いても良い。また、本実施形態では三端子の能動素子を用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、スイッチングダイオードなどの２端子の能動素子を用いても良い。また、本実施形態では、変換素子の一方の電極とスイッチ素子の２つの主電極であるソース又はドレインの一方が接続されている。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではなく、変換素子とスイッチ素子のゲートが接続されソース・フォロウ・アンプを構成するものであってもよい。その際には変換素子とスイッチ素子のゲートとの接続部の電位を初期化するためのスイッチ素子を別途設けてもよい。駆動配線Ｇ１〜Ｇ３は、行方向の複数の画素のスイッチ素子の制御端子であるゲートに行単位で共通に接続されており、駆動回路１１０からの駆動信号をスイッチ素子に伝送するものである。信号配線Ｍ１〜Ｍ３は、列方向の複数の画素のスイッチ素子のソース又はドレインの他方に列単位で共通に接続されており、スイッチ素子によって出力された電気信号を読み出し回路１０８に伝送するものである。また、変換素子の他方の電極には複数の画素に共通にバイアス配線（不図示）が接続されており、変換素子が放射線又は光を電荷に変換するためのバイアスが変換素子に供給される。センサ基板１０２は、絶縁性基板上に設けられた画素Ｓ１１〜Ｓ３３、駆動配線Ｇ１〜Ｇ３、信号配線Ｍ１〜Ｍ３、バイアス配線を有するものである。
【００１７】
駆動回路１１０は、駆動配線Ｇ１〜Ｇ３と電気的に接続され、駆動配線Ｇ１〜Ｇ３を介して駆動配線Ｇ１〜Ｇ３に接続されている複数の画素のスイッチ素子に行単位で駆動信号を印加し、スイッチ素子の導通状態と非道通状態を制御してセンサ基板１０２を駆動する。駆動回路１１０から出力される駆動信号は、スイッチ素子を導通状態とするパルス状の導通電圧を有している。例えば駆動回路１１０から１行目の駆動配線Ｇ１を介して駆動信号が印加されたスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３は導通状態となり、変換素子Ｄ１〜Ｄ３の電荷に応じた電気信号を信号配線にＭ１〜Ｍ３に行単位で並列に出力する。同様に２行目のスイッチ素子も３行目のスイッチ素子も順次駆動され、画素から行単位で出力された電気信号は、読み出し回路１０８で１フレームのデジタル画像信号に変換され出力される。
【００１８】
読み出し回路１０８は、信号配線Ｍ１〜Ｍ３と電気的に接続され、信号配線Ｍ１〜Ｍ３を介して出力された電気信号を行単位で並列に読み出し、並列の信号を直列の信号に変換し且つアナログの信号をデジタル信号へ変換してデジタル画像信号を出力する。読み出し回路１０８は、信号配線に電気的に接続され信号配線からの電気信号を増幅して出力する演算増幅器（Ａ１〜Ａ３）と、演算増幅器からの電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路を有している。サンプルホールド回路は、電気信号をサンプリングするスイッチ（Ｓｒ１〜Ｓｒ３）とサンプリングされた電気信号を保持する容量（ＣＬ１〜ＣＬ３）によって構成される。これら演算増幅器（Ａ１〜Ａ３）とサンプルホールド回路は信号配線Ｍ１〜Ｍ３毎に設けられている。並列に出力された電気信号はサンプルホールド回路まで並列に処理される。読み出し回路１０８は、信号配線毎に準備されたサンプルホールド回路に保持された電気信号を順次出力し直列の画像信号に変換するマルチプレクサＳｒ４と、マルチプレクサから出力された画像信号をインピーダンス変換する増幅器Ｂと、を更に有している。読み出し回路１０８は、増幅器Ａ４から出力されたアナログの画像信号をデジタル画像信号に変換するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２１を更に有している。なお、本実施形態ではＡ／Ｄ変換器１２１をマルチプレクサＳｒ４の後段に設けているが、本発明はそれに限定されるものではなく、Ａ／Ｄ変換器が信号配線Ｍ１〜Ｍ３毎にマルチプレクサＳｒ４の前段に設けられていてもよい。また読み出し回路１０８中の構成は一例であり様々な形態が考えられるが、信号配線Ｍ１〜Ｍ３からのアナログ信号を入力して、増幅、マルチプレクス、Ａ／Ｄ変換を行いデジタル画像信号として出力する機能があれば、前述の例以外でも構わない。
【００１９】
なお、図２には記載されていないが、本実施形態の放射線撮像装置には、センサ基板１０２の受光面と反対側の表面（裏面）と筐体との間に光源１０５が配置されている。ここで、センサ基板１０２の受光面は、画素が形成された表面であり、波長変換体１０４と対向しており、撮影時には放射線が照射される側の表面である。光源１０５は、有機ＥＬパネルやＬＥＤ、冷陰極管などが好適に用いられ、また、周知の導光体と組み合わせて用いてもよい。光源１０５の発光波長は、変換素子Ｄ１〜Ｄ３が吸収可能な帯域である事が望まれる。光源１０５から放出された光はセンサ基板１０２の裏面から直接入射して、各変換素子Ｄ１〜Ｄ３の半導体層に吸収される。
【００２０】
次に、図２を用いて放射線撮像装置の画像取得動作を説明する。放射線源から出射され被写体を透過した放射線が放射線撮像装置に照射される。照射された放射線は波長変換体１０４で変換素子Ｄ１〜Ｄ９が感知可能な波長帯域の光に波長変換され、波長変換された光が変換素子Ｄ１〜Ｄ９に照射される。変換素子Ｄ１〜Ｄ９は照射された光の量に応じて電荷を発生し、発生された電荷は容量Ｃ１に蓄積される。ここまでの動作を蓄積動作と称する。
【００２１】
次に、駆動回路１１０から駆動信号が駆動配線Ｇ１〜Ｇ３に与えられ、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３を導通状態にして画素から電荷に基づく電気信号を出力する読み出し動作を行う。本実施形態では駆動回路１１０からの駆動信号は１行目の駆動配線Ｇ１、２行目の駆動配線Ｇ２、３行目の駆動配線Ｇ３の順に順次印加されている。それにより読み出し動作のためのスイッチ素子の制御は行単位で行われ、行単位で画素から電気信号の出力が並列に行われる。まず１行目の駆動配線Ｇ１に駆動回路１１０から駆動信号が印加され、１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３の制御端子に導通電圧が与えられる。これにより、１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３がオン状態となり、１行目の画素Ｓ１１〜Ｓ１３の各容量Ｃ１に蓄積されていた電荷に基づく電気信号が、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に並列に出力される。信号配線Ｍ１〜Ｍ３に出力された電気信号は読み出し回路１０８で読み出される。読み出し回路１０８に読み出された電気信号は、演算増幅器Ａ１〜Ａ３で増幅される。ここで、演算増幅器Ａ１〜Ａ３に接続されたリセット用スイッチＳｗ１〜Ｓｗ４は、電気信号の読み出しを行っている時は開放されている。続いて、サンプルホールド回路のスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３を導通して、演算増幅器Ａ１〜Ａ３で増幅された電気信号をサンプルホールド回路の容量ＣＬ１〜ＣＬ３に蓄積する。容量ＣＬ１〜ＣＬ３に電気信号が蓄積された後、スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３を非導通とし、容量ＣＬ１〜ＣＬ３と信号配線Ｍ１〜Ｍ３の電気的接続を遮断する。その後、リセット用スイッチＳｗ１〜Ｓｗ４を用いて演算増幅器Ａ１〜Ａ３及び信号配線Ｍ１〜Ｍ３をリセットし、次の行からの電気信号の出力に備える。ここまでの動作を読み出し動作と称する。
【００２２】
容量ＣＬ１〜ＣＬ３にサンプルホールドされた電気信号は、マルチプレクサＳｒ４で順次出力されて並列直列変換され、増幅器Ｂに順次読み出される。これにより、容量ＣＬ１、ＣＬ２及びＣＬ３の順で、蓄積されていた電気信号を順次出力することができる。この際、増幅器Ｂの容量Ｃｆ４には出力する毎に蓄積される電荷量が変化するため、マルチプレクサＳｒ４で容量ＣＬ１〜ＣＬ３を選択する毎にスイッチＳｗ４を短絡して容量Ｃｆ４を初期状態に戻す必要がある。これにより１行目の画素Ｓ１１〜Ｓ１３の電荷に基づく電気信号が、マルチプレクサＳｒ４によりアナログ電気信号として増幅器Ｂに順次出力されることになる。そして、このアナログ電気信号は、増幅器Ｂでインピーダンス変換され、Ａ／Ｄ変換器１２１でデジタルアナログ変換され、１行分のデジタルの画像信号として出力される。ここまでの動作を出力動作と称する。
【００２３】
この読み出し動作と出力動作を２行目、３行目も同様に順次行うことにより、１行分のデジタル画像信号が読み出し回路１０８から出力される。また、本実施形態では、例えば１行目の出力動作と２行目の読み出し動作とを同じ期間内に時間的に重ねて行っている。これにより、１行目の出力動作の後に２行目の読み出し動作を行う形態に比べて、１画像分の画像信号を取得する撮影動作の時間を短くすることが可能となる。
【００２４】
次に、本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの制御方法を説明する。
【００２５】
放射線撮像装置及び放射線撮像システムでは、装置に電源が投入され変換素子にバイアスが与えられてからの経過時間や、撮影の動作の時間や、装置に照射される放射線量又は光量等の影響を受けて、装置の特性の変動や取得される画像信号に変動が生じる。これを解決するために、本願発明の放射線撮像装置及び放射線撮像システムでは、画像情報を有する放射線又は光とは別に、光源１０５から放出された画像情報を担わない光をセンサ基板１０２に照射する事で、装置の特性の変動や画像信号の変動を抑制している。ただし、撮影動作の度に画像情報を担わない光を照射すると、変換素子の劣化や光照射を行う光源１０５の劣化を招く。その為、必要な照射量を照射後は、光源１０５からの光の放出を一旦停止する事が望ましい。
【００２６】
しかしながら、本願発明者は誠意な検討の結果、光の照射終了後の時間経過と共に上述の変動を抑制する効果が弱くなってしまうことを見出した。ここで、図１４（ａ）〜（ｃ）を用いて、放射線撮像装置の感度の変化を検証した（一定の強度の光を連続撮影した際の出力の変化）実験例を示す。ここで、感度とは変換素子に一定の強度の放射線又は光を照射して取得された出力に基づいて得られる変換素子の入出力特性である。本実験では、変換素子にバイアスを印加して待機させ、画像情報を担わない光を照射した後、一定の強度の放射線又は光を繰り返し変換素子に照射して撮影動作を行い、その際の出力の変化を感度変化として観察した。図１４（ａ）は、本実験における放射線撮像システムのタイミングチャートを示すものである。図１４（ａ）では、横軸は時間を示している。また、縦軸では、上から順に、画像情報を担わない光の照射、一定の強度の放射線又は光の照射に対する撮影動作（連続撮影）、感度、暗出力値（ＦＰＮ値）を示している。ここで、本発明における暗出力値は、光または放射線が撮像装置に入力されない暗状態で撮像装置から取得された暗時の出力であり、撮像装置の固定パターンノイズの量が含まれるものである。この暗出力値は、先に説明した撮影動作において放射線が照射されずに蓄積動作を行い、その他は同様の動作シーケンスで取得されるものである。図１４（ｂ）は、画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と最初の画像信号の読み出し動作を開始してから安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２の変化を示したグラフである。図１４（ｂ）では、横軸は時間を示しており、縦軸は最初の画像信号の読み出し動作を開始してから安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２を示している。図１４（ｂ）において、画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の読み出し動作を開始するまでの時間Ｔ１が長いほど、安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２が長くなる。つまり、時間の経過と共に、画像情報を担わない光を照射することによって得られる変動抑制効果が弱くなってしまうことがわかる。これにより、連続して行われる撮影の間に画像情報を担わない光を照射せずに連続した撮影を行う際に、出力変動が起きて使い勝手を悪化させる可能性があることがわかる。また、時間Ｔ１が長くなるほどダーク電流が変動し、その変動に伴い暗出力値も感度が安定するまでの時間Ｔ２と同様に変動する。図１４（ｃ）は、画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と暗出力値の変動を示すグラフである。図１４（ｃ）では、時間Ｔ１が長くなると暗出力値が減少していることがわかる。つまり、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）から、感度の変動と暗出力値の変動とが相関していることがわかる。図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）より、時間Ｔ１が短ければ感度が安定するまでの時間Ｔ２は短くなり変動抑制効果は高くなるが、暗出力値は大きくなる。そして時間Ｔ１が長くなれば感度が安定するまでの時間Ｔ２は長くなり変動抑制効果は低下するが、暗出力値は小さくなる。つまり、感度の変動が安定する時間Ｔ２と暗出力値の変動は相関しており、暗出力値の変動を観察することにより感度の変動の安定化度合いがわかる。そして暗出力値が所定の値となったときに要求される変動抑制効果が得られなくなったと判断することができる。その所定の値を基準値に設定し、基準値と暗出力値とを比較することにより、要求される変動抑制効果が得られなくなったと判断することが可能となる。画質を評価した際に感度の不安定が問題となる場合は、光を照射直後に暗出力値は大きいが、感度の変動が早く安定し、安定した状態で撮影できる。ただし変換素子の種類や構造によっては、光を照射すると暗出力値が増加する形態もあり、この場合でも暗出力値が増加し且つ感度も早く安定する光照射直後の状態が好ましい。なお、上記実験は一例であり、上述の感度、ダーク電流の変動以外にも残像の発生等が、画像情報を担わない光を照射してからの時間と共に変動する。以上により、本願発明者は上述の実験で、画像情報を担わない光の照射終了後の時間経過と共に変動抑制効果が弱くなってしまうこと、及び感度の変動が安定する時間及びそれにより見受けられる変動抑制効果と、暗出力値の変動との間には相関があることを見出した。
【００２７】
本実施形態では、暗出力値に着目して予め取得した暗出力値もしくは１画像分の暗出力値に基づく暗出力画像の情報を基に、制御部１０７による制御を行う。なお、本発明において暗出力値もしくは１画像分の暗出力値に基づく暗出力画像を暗出力信号とする。センサ基板１０２の出力は、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加後に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を変換素子Ｄ１〜Ｄ９に照射すると、感度の変動抑制効果が得られる。しかし、画像情報を担わない光の照射からの時間の経過と共に感度の変動抑制効果が弱まる。撮影者や撮影画像の観察者は、これら感度の変動抑制効果の低下により取得される画像に違和感を覚える可能性がある。この為、感度の変動抑制効果の低下は、画像観察者が違和感を生じない程度に抑える必要がある。また、感度の変動抑制効果が低下すると残像の発生量も増加する。これらも画像観察者に違和感を与える。
【００２８】
感度の変動抑制効果がどの程度低下した場合に画像観察者に違和感を与えるか、もしくは、撮影と撮影の間で具体的に何％の感度の変化があった際に、画像観察者に違和感を与えるかは、主観評価を伴うため明確な定義は難しいが、許容値の線引きをする必要がある。本実施形態では、画像違和感を生じる際の暗出力値もしくは暗出力画像（暗出力信号）を基準値として制御を行う。この基準値は、予め取得された画像を画像観察者もしくは画像処理ソフトが測定及び評価する事により決定する。
【００２９】
次に、上記課題を解決するための本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システム及びその動作を説明する。図３は本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図であり、図４は放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【００３０】
図３において、医療用Ｘ線撮影及び透視を行うＣアーム１１８は、平面検出器（撮影部）１１９及び放射線源（Ｘ線源）１０３を有する。平面検出器１１９は、図１と同様に波長変換体１０４と、センサ基板１０２と、駆動回路１１０と、読み出し回路１０８と、光源１０５とを筐体（不図示）内に収容している。放射線源１０３は、Ｃアーム１１８の平面検出器１１９と対向した位置に取り付けられている。また、本実施形態において平面検出器１１９がＣアーム１１８に取り付けられている形態を説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、臥台のような固定位置に備え付けられてもいいし、カセッテとして自由に持ち運べる形態であっても構わない。
【００３１】
このＣアーム１１８に保持される平面検出器１１９は、ケーブル又は無線通信によってＰＣ（パーソナルコンピュータ）１１１につながれており、ＰＣ１１１を介して放射線源１０３と同期が取られている。ＰＣ１１１は、図１の制御部１０７を含むものである。撮影者（技師、医師）は、撮影画像をこのＰＣ１１１のディスプレイを通じて確認することが可能である。
【００３２】
また、ＰＣ１１１は、図１の画像処理回路１２２も含んであり、センサ基板１０２からの出力を読み出し回路１０８を経てデジタル画像信号として取得し、画像処理を行う。本実施形態においてＰＣ１１１は、得られた暗出力値及びそれが１画像分となった暗出力画像を用いた演算処理後の情報と、放射線源１０３の動作状態を基に、光源１０５の発光動作の制御を行う。光源１０５を発光させる条件等は後述する。次に、撮影のタイミングを含めた駆動例を説明する。
【００３３】
まず、放射線撮像装置の電源をオンして、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加する。次に、センサ基板１０２の変換素子Ｄ１〜Ｄ９に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を照射する。その後、先に説明した撮影動作において放射線が照射されずに蓄積動作を行い、その他は同様の動作シーケンスで暗出力値を定期的に取得する。本実施形態では、１分ごとに暗出力値を取得する。この際、放射線源１０３から放射された放射線及び光源１０５から放出された画像情報を担わない光はセンサ基板１０２に照射されない。得られた暗出力値及びそれに基づく暗出力画像（暗出力信号）は制御部１０７を含むＰＣ１１１に出力され処理され平均値が求められる。制御部１０７は取得された暗出力値もしくは暗出力画像と予め取得され設定された基準値とを比較する。取得された暗出力値もしくは暗出力画像の平均値が予め取得した基準値を下回ったと判定された場合、ＰＣ１１１の制御部１０７は、光源１０５を動作させ光源１０５から画像情報を担わない光を放出させる。放出された光が変換素子Ｄ１〜Ｄ９に照射され、変換素子中のトラップ準位が埋められて、ダーク電流、残像の発生、感度変化の抑制等、特性が安定した測定が可能となる。トラップ準位中の電荷は、熱による励起などで時間の経過と共に光照射前の状態に戻っていく。そのため、暗出力値もしくは暗出力画像を常に取得し、基準値との比較を行い光源１０５からの光の放出及びその変換素子への照射の必要性の有無を判定する。ただし、暗出力画像を取得するタイミングと放射線画像を取得するタイミングが重なった場合は、放射線画像の取得が優先する。それにより、放射線画像取得のスループットを落とさないですむ。撮影者が撮影ボタン１１５を押すと、放射線源１０３が放射線を曝射し、放射線撮像装置が撮影動作を行い、被写体画像が生成される。
【００３４】
なお本実施形態においては、暗出力値もしくは暗出力画像の基準値を取得する際や、撮影動作において変換素子にバイアスがかけられると１分おきに暗出力値もしくは暗出力画像を取得するとしている。ただし、暗出力値もしくは暗出力画像の基準値を取得する際に、何枚目に取得した暗出力値もしくは暗出力画像から違和感を生じるようになったか判定できれば、これより長くても短くてもよい。暗出力値もしくは暗出力画像を取得する間隔が長すぎて、１枚目の暗出力値もしくは暗出力画像を取得した際に、既に画像に違和感がある場合が考えられる。逆に取得する間隔が短すぎて、違和感を生じる暗出力値もしくは暗出力画像を見つける為に膨大な数の暗出力値もしくは暗出力画像を判別しなければならない場合がある。前者は課題を満たせない可能性があり、後者は作業効率が悪い為、好ましくない。
【００３５】
また本実施形態では、暗出力値もしくは暗出力画像が基準値を下回った場合に光照射を行うが、センサの種類によっては、光源１０５を照射して得られる効果が弱まると暗出力値もしくは暗出力画像が高くなり、何らかの画像違和感を生じる場合もある。このような場合は、暗出力値もしくは暗出力画像が基準値を上回った場合、光照射を行うとよい。また、本実施形態では暗出力値もしくは暗出力画像の平均としているが、センサ基板１０２中の一部の暗出力値もしくは暗出力画像でもよいし、暗出力値もしくは暗出力画像の最大値、最小値等を用いてもよい。
【００３６】
本実施形態では、暗出力値もしくは暗出力画像の平均のみを用いているが、暗出力値もしくは暗出力画像は温度にも依存する。そのため、構成要素として制御部１０７に温度センサを持ち、温度センサが検出する温度によって光を照射する基準値となる暗出力値もしくは暗出力画像を変更してもよい。また、光源１０５が存在せず、光源１０５から画像情報を担わない光を放出する代わりに、放射線源１０３から画像情報を担わない放射線の放射を行ってもよい。
【００３７】
以上により、特性が改善された撮影画像を撮影者の撮影意思と略同時に得る事ができる。具体的には、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、図５を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。本実施形態と第１の実施形態との相違点は、タイマ１０６を追加した点である。本実施形態では、画像処理回路１２２からの暗出力値もしくは暗出力画像を直接制御に用いるのではない。第１の実施形態と同様に放射線撮像装置からの暗出力値もしくは暗出力画像で画像違和感の判定を行い、画像情報を担わない光が照射されてから判定されるまでの時間を基準値としてタイマ１０６が記憶する。そしてタイマ１０６は、放射線画像の撮影動作において時間情報を制御部１０７に出力し、制御部１０７は時間情報に基づいて光源１０５からの光の放出及びその変換素子への照射の必要性の有無を判定し、光源１０５からの画像情報を担わない光の放出を制御する。具体的には、放射線画像の撮影動作において、光源１０５から画像情報を担わない光が照射されてからの時間をタイマ１０６が計測する。タイマ１０６は計測された時間が予め記憶された画像違和感が判定された時間である基準値に達したときに制御部１０７に時間情報として信号を与える。制御部１０７はその信号に基づいて光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、変換素子に光を照射する。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００３９】
次に、図６を用いて本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムを説明する。図６は、本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。放射線撮像システムは、この構成例以外でもかまわない。図３に示す第１の実施形態との相違点は、Ｃアーム１１８の替わりに臥台１１３が平面検出器１１９を支持しており、放射線源１０３は天井に固定されている点である。また、撮影者（技師、医師）は、ＰＣ１１１を介してプリンタ１１２で取得された放射線画像の印刷を行う事も可能である。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００４０】
本実施形態におけるタイマ１０６は平面検出器１１９内に設けられているが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えばＰＣ１１１内に設けられていてもよい。
【００４１】
本実施形態では、補正した画像を観察して、違和感が生じた際の前記経過時間を記録しても良い。例えば、取得した画像と１枚前に取得した画像との差分を観察して違和感の有無を判断しても良い。
【００４２】
次に図７を用いて本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの動作を説明する。図７は放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【００４３】
まず、放射線撮像装置の電源をオンして、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加する。次に、タイマ１０６は照射命令１を一度ＰＣ１１１内の制御部１０７に出力し、制御部１０７は光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、センサ基板１０２の変換素子Ｄ１〜Ｄ９に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を照射する。その際にタイマ１０６は光源１０５から画像情報を担わない光が照射されてからの時間の計測を開始する。そして計測された時間が予め記憶された画像違和感が判定された時間である基準値に達したときに、タイマ１０６は時間情報として照射命令１をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。そしてＰＣ１１１内の制御部１０７は、照射命令１に基づいて光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、変換素子に光を照射する。なお、計測された時間が基準値に達する前に放射線源１０３から放射線が照射された場合には、タイマ１０６は放射線が照射されてからの時間の計測を開始する。そしてタイマ１０６は放射線が照射されてからの時間を基準値と比較し、その時間が基準値を超えた場合に照射命令１を出力する。
【００４４】
照射命令１と放射線画像を取得するタイミングが重なった場合は、放射線画像の取得が優先する。それにより、放射線画像取得のスループットを落とさないですむ。以上により、第１の実施形態と同様に、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。それに加えて、第１の実施形態に比べて周期的に暗出力値もしくは暗出力画像を取得することなく制御することが可能となり、システムの負荷が低減する効果が得られる。
【００４５】
（第３の実施形態）
次に図８（ａ）及び（ｂ）を用いて本発明の第３の実施形態について説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の第３の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図であり、第２の実施形態の構成に加えて、被写体検出センサ（接触センサ）１１６が設けられている。被写体検出センサ１１６は、光照射の必要性を示す情報を検出する手段として働き、制御部１０７によって制御され、人の接触、接近の有無を制御部１０７に伝える。具体的には、圧力を感知可能な圧力センサ、人体との接触における電流変化を感知するセンサ、或いは、人の体温を検知可能な温度センサなどが適用可能である。被写体検出センサ１１６は、被写体が撮影時に触れる臥台１１３で顎を置く部位にとりつけられている。被写体検出センサ１１６は、撮影前に被写体（患者）１１４が顎を載せると、その圧力を検出し、被写体検出信号をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。本実施形態では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、タイマ１０６からの信号と、被写体検出センサ１１６の被写体検出信号と、放射線源１０３の状態を基に、光源１０５から画像情報を担わない光を放出させるか否かの制御を行う。その他の構成は、第２の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００４６】
次に、図９を用いて本実施形態の放射線撮像システムの制御方法を説明する。図９は、放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【００４７】
まず、放射線撮像装置の電源をオンして、変換素子Ｄ１〜Ｄ９にバイアスを印加する。次に、タイマ１０６は照射命令１を一度ＰＣ１１１内の制御部１０７に出力し、制御部１０７は光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、センサ基板１０２の変換素子Ｄ１〜Ｄ９に光源１０５から放出された画像情報を担わない光を照射する。その際に、第２の実施形態と同様にタイマ１０６は光源１０５から画像情報を担わない光が照射されてからの時間の計測を開始する。そして計測された時間が予め記憶された画像違和感が判定された時間である基準値に達したときに、タイマ１０６は時間情報として照射命令１をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。また、被写体検出センサ１１６は、被写体（患者）１１４の顎が、臥台１１３の被写体検出センサ１１６に触れたことを検出すると、被写体検出信号としての照射命令２をＰＣ１１１内の制御部１０７に出力する。そしてＰＣ１１１内の制御部１０７は、照射命令１が入力された後に照射命令２が入力されると、光源１０５から画像情報を担わない光を放出させ、変換素子に光を照射する。なお、計測された時間が基準値に達する前に放射線源１０３から放射線が照射された場合には、タイマ１０６は放射線が照射されてからの時間の計測を開始する。そしてタイマ１０６は放射線が照射されてからの時間を基準値と比較し、その時間が基準値を超えた場合に照射命令１を出力する。以後、次に照射命令１が出力されるまで、照射命令２の入力に関わらず、光源１０５は光の放出を行わない。撮影動作においては、撮影者が撮影ボタン１１５を押すと、ただちに、撮影動作に入り、放射線源１０３は放射線を曝射する。被写体検出センサ１１６からの照射命令２と放射線画像を取得するタイミングが重なった場合は、放射線画像の取得が優先する。それにより、放射線画像取得のスループットを落とさないですむ。タイマ１０６からの照射命令１が出力されていた場合は、光照射は撮影期間が終了後、もう一度、照射命令２が出力されると行われる。
【００４８】
図１０は、上記の本実施形態による制御方法を示すフローチャートである。ステップＳ１２０１では、電源オン又は光源１０５の光照射から基準値としての所定時間が経過すると、ステップＳ１２０２に進む。次に、ステップＳ１２０２では、タイマ１０６がＰＣ１１１内の制御部１０７に照射命令１を出力する。次に、ステップＳ１２０３では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、被写体検出センサ１１６から照射命令２の入力があるか否かを判断する。照射命令２の入力があるときにはステップＳ１２０５に進み、照射命令２の入力がないときにはステップＳ１２０４に進む。なお、照射命令３については、後に第４の実施形態で説明する。ステップＳ１２０４では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、照射命令２の入力があるまで平面検出器を待機させる。制御部１０７で照射命令２の入力が感知されればステップＳ１２０５に進む。ステップＳ１２０５では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は撮影動作の期間中か否かを判断する。撮影動作の期間中であればステップＳ１２０７に進み、撮影動作の期間中でなければステップＳ１２０６に進む。ステップＳ１２０７では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は撮影期間終了まで待ち、ステップＳ１２０３に戻る。ステップＳ１２０６では、ＰＣ１１１内の制御部１０７は、光源１０５に光を照射させる。
【００４９】
以上により、本実施形態では第１の実施形態と同様に、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。それに加えて、第１の実施形態に比べて周期的に暗出力値もしくは暗出力画像を取得することなく制御することが可能となり、システムの負荷が低減する効果が得られる。また、被写体検出センサ１１６を用いることで、第２の実施形態と比べて、被写体が撮影可能な位置に存在しない際の光源１０５による光照射回数を削減する事が可能である。
【００５０】
（第４の実施形態）
図１１を用いて本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムを説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。本発明の第４の実施形態と第３の実施形態との相違点は、被写体検出センサ１１６の替わりに位置検出センサ（位置センサ）１１７が追加されている点である。位置検出センサ１１７は、光照射の必要性を示す情報を検出する手段として働き、制御部１０７によって制御され、センサの位置に関する情報を制御部１０７に伝える。具体的には、赤外線センサ、ジャイロセンサなどがこの位置検出センサ１１７として適用可能であるが、センサ基板１０２の傾きや方向などを含めた位置情報が検出可能なセンサであればよい。また、制御部１０７に送信される位置情報は、撮影可能位置か撮影不可能位置かの２進値でもよいし、角度、位置などの情報を表すデジタル値、もしくはアナログ値でも良い。制御部１０７は、後者の情報の場合は、出荷時、或いは、操作者によって、予め設定された条件によって撮影可能位置か撮影不可能位置かを判断する。その他の構成は、第３の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００５１】
図１２は、本実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。図１２は、本実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す外観図である。本実施形態の放射線撮像システムは、図３に示す本発明の第１の実施形態で説明した放射線撮像システムの平面検出器に位置検出センサ１１７を追加したものであり、その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。本実施形態の位置検出センサ１１７は、赤外線センサからなり、ベッド１２０が近傍にあるか検出可能である。Ｃアーム１１８中の位置検出センサ１１７がベッド１２０に近づき撮影可能な状態になると、ＰＣ１１１に信号を出力する。本実施形態では、赤外線センサを位置検出センサ１１７として用いているが、位置に関する情報をＰＣ１１１内の制御部１０７に伝える事ができるならば、他のセンサでもよい。ＰＣ１１１内の制御部１０７は、タイマ１０６からの信号と、位置検出センサ１１７の位置検出信号と、放射線源１０３の状態を基に、光源１０５から画像情報を担わない光を放出させるか否かの制御を行う。
【００５２】
次に、図１３を用いて本実施形態の放射線撮像システムの制御方法を説明する。図１３は、放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。本実施形態は、第３の実施形態における被写体検出センサ１１６からの照射命令２が位置検出センサ１１７からの位置検出信号である照射命令３に替わったものである。それ以外は第３の実施形態の制御方法と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００５３】
以上により、本実施形態では第１の実施形態と同様に、撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。それに加えて、第１の実施形態に比べて周期的に暗出力値もしくは暗出力画像を取得することなく制御することが可能となり、システムの負荷が低減する効果が得られる。また第３の実施形態と同様に、位置検出センサ１１７を用いることで、第２の実施形態と比べて、被写体が撮影可能な位置に存在しない際の光源１０５による光照射回数を削減する事が可能である。
【００５４】
図１５は、第１〜第４の実施形態のＰＣ（パーソナルコンピュータ）１１１のハードウエア構成例を示すブロック図である。バス１８０１には、中央処理装置（ＣＰＵ）１８０２、ＲＯＭ１８０３、ＲＡＭ１８０４、ネットワークインタフェース１８０５、入力装置１８０６、出力装置１８０７及び外部記憶装置１８０８が接続されている。ＣＰＵ１８０２は、データの処理又は演算を行うと共に、バス１８０１を介して接続された各種構成要素を制御するものである。ＣＰＵ１８０２は制御部１０７に相当するものである。ＲＯＭ１８０３には、予めＣＰＵ１８０２の制御手順（コンピュータプログラム）を記憶させておき、このコンピュータプログラムをＣＰＵ１８０２が実行することにより、起動する。外部記憶装置１８０８にコンピュータプログラムが記憶されており、そのコンピュータプログラムがＲＡＭ１８０４にコピーされて実行される。ＲＡＭ１８０４は、データの入出力、送受信のためのワークメモリ、各構成要素の制御のための一時記憶として用いられる。外部記憶装置１８０８は、例えばハードディスク記憶装置やＣＤ−ＲＯＭ等であり、電源を切っても記憶内容が消えない。ＣＰＵ１８０２は、ＲＡＭ１８０４内のコンピュータプログラムを実行することにより、第１〜第４の実施形態の処理を行う。ネットワークインタフェース１８０５は、ネットワークに接続するためのインタフェースであり、放射線源１０３、平面検出器１１９及び撮影ボタン１１５に対して信号及びデータを入出力する。入力装置１８０６は、例えばキーボード及びマウス等であり、各種指定又は入力等を行うことができる。出力装置１８０７は、ディスプレイ及びプリンタ等であり、被写体画像を表示及び印刷することができる。
【００５５】
上記のように、第１〜第４の実施形態は、コンピュータ１１１がプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００５６】
以上のように、第１〜第４の実施形態によれば、被写体の撮影前に、予め被写体情報を担わない光を光電変換素子に照射した後、放射線撮像システムに設けた検出手段からの情報によって、再度、変換素子に光を照射する適切なタイミングを決定し照射を行う。
【００５７】
撮像装置のダーク電流、残像、及び感度を安定化させることができる。また、変換素子への光照射の時間を抑え、光源の消費電力及び発熱量を低減し、また変換素子の劣化の促進を抑制する効果が期待できる。
【００５８】
本発明の平面検出器１１９は、放射線を電荷に変換可能な変換素子Ｄ１〜Ｄ３を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む。前記変換素子は、放射線を光に変換する波長変換体１０４と、前記変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを有する。光電変換素子は、絶縁基板上のアモルファス半導体を有する。光源１０５は、前記変換部に前記変換素子が感知可能な波長帯域の光を照射可能である。制御部１０７は、平面検出器１１９及び光源１０５を制御する。具体的には、制御部１０７は、入力ステップで平面検出器１１９からの信号を入力し、制御ステップで前記入力した信号に基づいて光源１０５の照射を制御する。
【００５９】
本発明の平面検出器１１９は、駆動回路１１０と、読み出し回路１０８と、画像処理回路１２２とを有する。駆動回路１１０は、前記変換素子により変換された電荷に基づく電気信号を信号配線Ｍ１〜Ｍ３に出力ために画素のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３の導通状態と非導通状態とを行単位で制御してセンサ基板１０２を駆動する。読み出し回路１０８は、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に出力された電気信号を読み出してアナログ信号からデジタル画像信号に変換する。信号処理回路１２２は、前記変換されたデジタル画像信号を信号処理する。
【００６０】
第１の実施形態では、制御部１０７は、平面検出器１１９から所定の周期で取得された暗出力信号を基準値と比較し、（暗出力信号）が基準値を下回った場合に光源１０５が光を照射するよう光源１０５を制御する。
【００６１】
第２の実施形態では、制御部１０７は、光源１０５によって平面検出器１１９が照射されてから平面検出器１１９の（暗出力信号）が基準値を下回るまで時間があらかじめ記憶され設定されたタイマ１０６を有する。制御部１０７は、タイマ１０６で設定された時間が経過した場合に光源１０５が光を照射するよう光源１０５を制御する。
【００６２】
第３の実施形態では、被写体検出センサ１１６は、被写体の存在を検出し被写体検出信号を出力する。制御部１０７は、少なくとも平面検出器１１９からの信号及び被写体検出センサ１１６からの被写体検出信号に基づいて光源１０５の照射を制御する。
【００６３】
第４の実施形態では、位置検出センサ１１７は、平面検出器１１９が撮影可能な位置に配置されているかを検出して位置検出信号を出力する。制御部１０７は、少なくとも平面検出器１１９からの信号及び位置検出センサ１１７からの位置検出信号に基づいて光源１０５の照射を制御する。
【００６４】
以上、第１〜第４の実施形態を説明したが、その他実施形態として、本発明の課題解決を目的とし、前記第１〜第４の実施形態の組み合わせを行った場合や、安易に想像がつく応用を行った場合も本発明の範囲内とする。上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の放射線撮像装置の概略構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。
【図７】第２の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図１０】第３の実施形態による制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの概略構成図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態における放射線撮像装置及び放射線撮像システムの被写体撮影時のタイミングチャートである。
【図１４】図１４（ａ）は実験における放射線撮像システムのタイミングチャートであり、図１４（ｂ）は画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と最初の画像信号の読み出し動作を開始してから安定した感度が得られるまでの時間Ｔ２の変化を示したグラフであり、図１４（ｃ）は画像情報を担わない光を照射してから最初の画像信号の撮影動作を開始するまでの時間Ｔ１と暗出力値の変動を示すグラフである。
【図１５】第１〜第４の実施形態のパーソナルコンピュータのハードウエア構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１ 被写体
１０２ センサ基板
１０３ 放射線源
１０４ 波長変換体
１０５ 光源
１０６ タイマ
１０７ 制御部
１０８ 読み出し回路
１１０ 駆動回路
１１５ 撮影ボタン
１１６ 被写体検出センサ
１１７ 位置検出センサ
１１９ 平面検出器
１２１ Ａ／Ｄ変換器
１２２ 画像処理回路
Ｓ１１〜Ｓ３３ 画素
Ｔ１１〜Ｔ３３ スイッチ素子
Ｄ１〜Ｄ９ 変換素子
Ｇ１〜Ｇ３ 駆動配線
Ｍ１〜Ｍ３ 信号配線
Ａ１〜Ａ３ 演算増幅器
Ｂ 増幅器
Ｓｗ１〜Ｓｗ４ リセット用スイッチ
ＣＬ１〜ＣＬ３ サンプルホールド用容量
Ｓｒ１〜Ｓｒ３ サンプルホールド用スイッチ
Ｓｒ４ マルチプレクサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器と、
前記変換部に対して光の放出が可能な光源と、
前記平面検出器及び前記光源を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記平面検出器からの信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、予め設定された基準値と平面検出器から所定の周期で取得された前記信号とを比較し、比較した結果に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記基準値と前記平面検出器から所定の周期で取得された前記信号とを比較し、前記信号が基準値に達した場合に前記光源が光を放出するよう前記光源を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光源によって前記平面検出器へ前記光が放出されてから前記平面検出器の信号が基準値に達するまでの時間があらかじめ設定されたタイマを有し、前記タイマで設定された時間に達した場合に前記光源が光を放出するよう前記光源を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
さらに、被写体の存在を検出し被写体検出信号を出力する被写体検出センサを有し、
前記制御部は、少なくとも前記平面検出器からの信号及び前記被写体検出センサからの被写体検出信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
さらに、前記平面検出器が撮影可能な位置に配置されているかを検出して位置検出信号を出力する位置検出センサを有し、
前記制御部は、少なくとも前記平面検出器からの信号及び前記位置検出センサからの位置検出信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記平面検出器は、
前記変換素子により変換された電荷に基づく電気信号を信号配線に出力するための駆動回路と、
前記信号配線に出力された前記電気信号を読み出してアナログ信号からデジタル信号に変換する読み出し回路と、
前記変換されたデジタル信号を処理する処理回路とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記変換素子は、
放射線を光に変換する波長変換体と、
前記変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記光電変換素子は、絶縁基板上のアモルファス半導体を有することを特徴とする請求項８記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
請求項１記載の放射線撮像装置と、
放射線を照射するための放射線源と
を有することを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１１】
放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、
前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップと
を有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
【請求項１２】
放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、
前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器と、
前記変換部に対して光の放出が可能な光源と、
前記平面検出器及び前記光源を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記平面検出器からの信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、予め設定された基準値と平面検出器から所定の周期で取得された前記信号とを比較し、比較した結果に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記基準値と前記平面検出器から所定の周期で取得された前記信号とを比較し、前記信号が基準値に達した場合に前記光源が光を放出するよう前記光源を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光源によって前記平面検出器へ前記光が放出されてから前記平面検出器の信号が基準値に達するまでの時間があらかじめ設定されたタイマを有し、前記タイマで設定された時間に達した場合に前記光源が光を放出するよう前記光源を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
さらに、被写体の存在を検出し被写体検出信号を出力する被写体検出センサを有し、
前記制御部は、少なくとも前記平面検出器からの信号及び前記被写体検出センサからの被写体検出信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
さらに、前記平面検出器が撮影可能な位置に配置されているかを検出して位置検出信号を出力する位置検出センサを有し、
前記制御部は、少なくとも前記平面検出器からの信号及び前記位置検出センサからの位置検出信号に基づいて前記光源の光の放出を制御することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記平面検出器は、
前記変換素子により変換された電荷に基づく電気信号を信号配線に出力するための駆動回路と、
前記信号配線に出力された前記電気信号を読み出してアナログ信号からデジタル信号に変換する読み出し回路と、
前記変換されたデジタル信号を処理する処理回路とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記変換素子は、
放射線を光に変換する波長変換体と、
前記変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記光電変換素子は、絶縁基板上のアモルファス半導体を有することを特徴とする請求項８記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
請求項１記載の放射線撮像装置と、
放射線を照射するための放射線源と
を有することを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１１】
放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、
前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップと
を有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
【請求項１２】
放射線を電荷に変換可能な変換素子を含む画素が行列状に複数配置された変換部を含む平面検出器からの信号を入力する入力ステップと、
前記入力された信号に基づいて前記変換部に光を照射するよう光源を制御する制御ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２５６６７５（Ｐ２００８−２５６６７５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２２００（Ｐ２００８−３２２００）
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]