放射線画像検出装置及び放射線画像検出方法
【課題】放射線の照射開始や照射終了を迅速かつ正確に自己検出する。
【解決手段】マトリクスに配列された複数の画素３７と画素３７から画像信号Ｄ１〜Ｄｍを読み出すための信号線４８が配設された撮像領域５１を有し、被写体を透過したＸ線の照射を受けてＸ線画像を検出するためのＦＰＤ２５と、撮像領域５１内に配置され、Ｘ線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出画素ＤＰと、複数の検出素子ＤＰの中から、感度が高い高感度素子を選択するための高感度素子情報を予め記憶するメモリ３８と、高感度素子情報に基づいて選択された高感度素子の出力を監視して、Ｘ線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出し、検出結果に基づいてＦＰＤ２５の動作を制御する制御部５４と、を備える。
【解決手段】マトリクスに配列された複数の画素３７と画素３７から画像信号Ｄ１〜Ｄｍを読み出すための信号線４８が配設された撮像領域５１を有し、被写体を透過したＸ線の照射を受けてＸ線画像を検出するためのＦＰＤ２５と、撮像領域５１内に配置され、Ｘ線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出画素ＤＰと、複数の検出素子ＤＰの中から、感度が高い高感度素子を選択するための高感度素子情報を予め記憶するメモリ３８と、高感度素子情報に基づいて選択された高感度素子の出力を監視して、Ｘ線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出し、検出結果に基づいてＦＰＤ２５の動作を制御する制御部５４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置及び放射線画像検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、画像診断を行うために、放射線、例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線源や、被写体を透過したＸ線の照射を受けて、Ｘ線画像を検出するＸ線画像検出装置等を備える。Ｘ線画像検出装置としては、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素が配列されたＴＦＴアクティブマトリクス基板を用いて、信号電荷を画素毎に蓄積することで被写体の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力するＦＰＤ（flat panel detedtor）を利用したものが実用化されている。
【０００３】
ＦＰＤを利用したＸ線画像検出装置は、フィルムやイメージングプレートを（ＩＰ）を利用したものと異なり、Ｘ線源がＸ線を照射する照射時間に合わせてＦＰＤが信号電荷を蓄積する蓄積動作を実行するように、Ｘ線源との同期制御を行う必要がある。Ｘ線画像検出装置を制御するコンソール等の制御装置は、Ｘ線源に接続された照射スイッチが照射され、Ｘの照射が開始されるタイミングと、ＦＰＤが信号電荷の蓄積動作を開始するタイミングとを同期させるために、照射スイッチが発生する照射開始信号を受信し、これを同期信号としてＸ線画像検出装置に対して出力する。Ｘ線画像検出装置は、同期信号を受信すると蓄積動作に移行してＸ線画像の検出を開始する。
【０００４】
しかし、Ｘ線画像検出装置とＸ線源とでメーカが異なるものを用いてＸ線撮影システムを構築する場合には、Ｘ線画像検出装置やその制御装置に標準で装備されている同期制御用のインターフェース（ケーブルやコネクタの規格、同期信号の型式等）が適合しない場合も有る。このため、同期信号を用いることなく、Ｘ線画像検出装置でＸ線の照射開始／照射終了を自己検出してＸ線源との同期をとる自己検出技術（いわゆるＡＥＣ：Automatic Exposure Control）が各種提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、Ｘ線検出装置の画素の一部をＡＥＣ用の判定画素として利用することによりＸ線の照射終了を検出する技術が開示されている。具体的には、Ｘ線の照射開始時に、複数の判定画素の中から検出されたＸ線の線量が最大のものを基準判定画素とし、基準判定画素の出力を定期的に取得して、基準判定画素の出力値が増大しなくなった時点をＸ線の照射終了として検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４３８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のＸ線検出装置のように、撮像領域の全域に分散配置された多数の判定画素の中から、線量が最大の基準判定画素を選択する処理には時間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、複数の判定画素には感度のばらつきが生じるのが通常であるが、ばらつきが大きく、選択された基準判定画素の感度が著しく低い場合には、照射終了を検出する精度が低下してしまうという問題もある。低線量で撮影する場合には特に問題である。
【０００９】
さらに、特許文献１ではＸ線の照射開始を検出していないが、基準判定画素を用いた同様の方法で照射開始を検出するとすれば、照射終了を検出する場合と同様の問題が生じる。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、放射線の照射開始や照射終了を迅速かつ正確に自己検出する放射線画像検出装置及び放射線検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の放射線画像検出装置は、マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段と、前記撮像領域内に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子と、複数の前記検出素子の中から、感度が高い高感度素子を選択するための高感度素子情報を予め記憶する記憶手段と、前記高感度素子情報に基づいて選択された前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出する照射検出手段と、前記照射検出手段の検出結果に基づいて前記画像検出手段の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
前記撮像領域の全域を複数の区画に分割した複数の分割領域が設定されており、複数の前記分割領域のそれぞれには、前記高感度画素が少なくとも１つ設けられていることが好ましい。
【００１３】
複数の前記分割領域のそれぞれに設けられた、前記高感度素子または前記高感度素子以外の前記検出素子の出力に基づいて、前記放射線の照射野を判定する照射野判定手段を有しており、前記照射検出手段は、前記照射野に対応する前記分割領域内の前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出することが好ましい。
【００１４】
前記分割領域は、前記撮像領域を升目状または短冊状に区画した領域であることことが好ましい。
【００１５】
前記検出素子は、前記画素とほぼ同一の構造を有し、かつ、前記信号線と常時短絡しており、前記照射検出手段は、前記信号線を通じて前記検出素子の出力を監視することが好ましい。
【００１６】
前記高感度素子はキャリブレーションによって、前記被写体の撮影前に予め選択されていることが好ましい。
【００１７】
前記キャリブレーションは、前記画素の感度を補正するために、前記画素から前記画像信号を読み出すときのゲインを決定するゲインキャリブレーションであり、前記ゲインキャリブレーション時に前記検出素子から得られる前記電気信号に基づいて前記高感度検出素子が選択されることが好ましい。
【００１８】
前記高感度素子は複数あり、前記照射検出手段は、前記高感度素子の出力をそれぞれ所定閾値と比較し、それぞれの前記高感度素子の出力のうちの一つが前記所定閾値以上になった時点を前記放射線の照射開始として検出することが好ましい。
【００１９】
前記前記検出手段は、前記照射開始の検出時に出力が最も早く前記所定閾値以上の値になった前記高感度素子の出力が、前記所定閾値未満の値になった時点を前記照射終了として検出することが好ましい。
【００２０】
本発明の放射線画像検出方法は、マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子の中から、感度が高い高感度素子を予め選択し、高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出し、前記検出の結果に基づいて前記撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段の動作を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放射線の照射開始や照射終了を迅速かつ正確に自己検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】Ｘ線撮影システムの概略的構成を示す説明図である。
【図２】ＦＰＤの構成を示す説明図である。
【図３】検出画素と高感度検出画素の配置例を示す説明図である。
【図４】検出画素から高感度検出画素を選択する態様を示す説明図である。
【図５】電子カセッテの作用を示すフローチャートである。
【図６】複数の高感度検出画素の電圧信号に基づいてＸ線の照射開始を検出する態様を示す説明図である。
【図７】Ｘ線の照射終了を検出する態様を示す説明図である。
【図８】撮像領域を複数の領域に分割し、各領域ごとに高感度検出画素を選択する態様を示す説明図である。
【図９】撮像領域を分割した領域毎に高感度検出画素を選択する態様を示す説明図である。
【図１０】撮像領域を縦横に分割する例を示す説明図である。
【図１１】フリー撮影でＸ線の照射野が撮像領域の一部に限られている例を示す説明図である。
【図１２】フリー撮影時の電子カセッテの動作態様を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１に示すように、Ｘ線撮影システム１０は、被写体Ｈを載置する天板１１を有する撮影台と、被写体Ｈに向けてＸ線焦点１３からＸ線を照射するＸ線源１２と、被写体Ｈを透過したＸ線の照射を受けて、被写体ＨのＸ線画像を検出する電子カセッテ１４（放射線画像検出装置）等を備える。Ｘ線源１２は、Ｘ線を発生するＸ線管とＸ線の照射野を限定するコリメータを備える。
【００２４】
また、Ｘ線撮影システム１０は、高電圧発生部１６、Ｘ線源制御部１７、コンソール２１、モニタ２２等を備える。
【００２５】
Ｘ線源制御部１７には、操作パネル（図示しない）が設けられており、操作パネルを通じてＸ線管の管電圧，管電流，照射時間といった撮影条件が入力される。また、Ｘ線制御部１７には、照射開始信号を入力する照射スイッチ２３が接続されており、Ｘ線制御部１７は照射スイッチ２３から入力される照射開始信号を撮影条件とともに高電圧発生部１６に与える。
【００２６】
高電圧発生部１６は、Ｘ線源制御部１７から入力される撮影条件にしたがった管電圧や管電流を発生し、発生した管電圧や管電流をＸ線源１２に与えることによってＸ線源１２からＸ線を照射させる。
【００２７】
コンソール２１は、電子カセッテ１４を制御する制御装置であり、通信部２４を介して電子カセッテ１４に対して制御信号を送信するとともに、電子カセッテ１４が検出したＸ線画像を受信する。なお、コンソール２１に対しては、照射スイッチ２３からの照射開始信号は入力されない。このため、コンソール２１には、Ｘ線源制御部１７と同様に撮影条件が入力され、コンソール２１は撮影条件を電子カセッテ１４に入力する。また、後述するように電子カセッテ１４はＸ線の照射開始及び照射終了を自己検出する。
【００２８】
また、コンソール２１は、補正部３１を有する。補正部３１は、電子カセッテ１４から入力されるＸ線画像に対して各種画像処理を施してモニタ２２に出力する。例えば、補正部３１は、Ｘ線画像に対して、欠陥補正処理やノイズ除去処理を施す。欠陥補正処理は、欠陥のある画素の画素値を補間により補正する画像処理であり、ノイズ除去処理は撮影したＸ線画像からオフセット画像を差し引くことにより暗電荷によるノイズを除去する画像処理である。オフセット画像は、電子カセッテ１４にＸ線を照射せずに取得された画像であり、予め取得され、記憶されている。なお、画素毎に出力値を調節するゲイン補正は、電子カセッテ１４の信号処理回路５３（後述）で行われる。
【００２９】
モニタ２２は、コンソール２１が受信したＸ線画像を表示する他、コンソール２１を操作するための操作画面の表示を行う。
【００３０】
電子カセッテ１４は、ほぼ直方体状の扁平な筐体内に、Ｘ線画像を検出するＦＰＤ２５と、ＦＰＤ２５が出力するＸ線画像を一時的に記憶するメモリ２６と、コンソール２１との間でメモリ２６内のデータや制御信号の通信を行う通信部２７を備える。電子カセッテ１４は、ＦＰＤ２５等の各部に給電を行うバッテリ（図示しない）を内蔵したワイヤレスタイプであり、通信部２７は、例えば赤外線などの光や電波によって無線通信を行う。
【００３１】
図２に示すように、ＦＰＤ２５は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（図示しない）や撮像領域５１が形成された撮像パネル、ゲートドライバ５２、信号処理回路５３、制御部５４等を備える。
【００３２】
ＦＰＤ２５はいわゆる間接変換型であり、入射したＸ線をシンチレータによって可視光に一旦変換し、シンチレータが発生する可視光を画素３７で光電変換することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素３７毎に蓄積する。図示しないが、シンチレータは、撮像領域５１の全面に対向するように設けられている。撮像パネルは、画素３７がＴＦＴアクティブマトリクス基板上に形成されたパネルであり、複数の画素３７が配列された領域が撮像領域５１である。
【００３３】
画素３７は、フォトダイオード４２と、フォトダイオード４２で発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示しない）を備え、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を備える。画素３７は、所定のピッチでｎ行（Ｘ方向）×ｍ列（Ｙ方向）の二次元上のマトリクスに配列されている。
【００３４】
フォトダイオード４２は、可視光の入射によって電荷（電子‐正孔対）を発生する半導体層と、その上下に上部電極及び下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極にはバイアス線が接続され、バイアス電圧が印加される。上部電極へのバイアス電圧の印加により、半導体層で発生した電荷である電子及び正孔は、それぞれ上部電極と下部電極に移動する。これにより、キャパシタに信号電荷が蓄積される。
【００３５】
ＴＦＴ４３は、ゲート電極が走査線４７に接続され、ソース電極が信号線４８に接続され、ドレイン電極がフォトダイオード４２に接続されている。走査線４７と信号線４８は格子状に配線されている。走査線４７は撮像領域５１内の画素３７の行数分（ｎ行分）、信号線４８は画素３７の列数分（ｍ列分）、それぞれ配線されている。走査線４７は、ゲートドライバ５２に接続され、信号線４８は信号処理回路５３に接続される。
【００３６】
ゲートドライバ５２は、制御部５４から入力される制御信号に基づいて走査線４７にゲートパルスＧ１〜Ｇｎを入力し、ＴＦＴ４３を駆動することにより、蓄積動作、読み出し動作、リセット動作の３つの動作態様でＦＰＤ２５を駆動する。
【００３７】
蓄積動作は、画素３７に信号電荷を蓄積する動作であり、ゲートドライバ５２は、ＴＦＴ４３をオフ状態にすることにより蓄積動作を行わせる。ＴＦＴ４３がオフにされると、画素３７のキャパシタと信号線４８の接続が切られるので、画素３７の半導体層で発生した電荷は、信号電荷として画素３７のキャパシタに蓄積される。
【００３８】
読み出し動作は、画素３７で蓄積された信号電荷に応じた電圧信号を信号線４８を通じて読み出す動作であり、ゲートドライバ５２は、走査線４７にゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次入力して１行ずつＴＦＴ４３をオン状態にすることにより読み出し動作を行わせる。ＴＦＴ４３がオン状態になると、画素３７のキャパシタに蓄積された信号電荷は、信号線４８に読み出されて、信号処理回路５３に入力される。そして、信号電荷の量に応じた電圧信号が読み出される。
【００３９】
リセット動作は、暗電荷を信号線４８を通じて掃き出す動作であり、ゲートドライバ５２は、走査線４７にゲートパルスＧ１〜Ｇｎを入力してＴＦＴ４３をオン状態にすることによりリセット動作を行わせる。暗電荷は、Ｘ線の入射がなくても発生するノイズとなる電荷であり、ＴＦＴ４３がオフ状態の場合、Ｘ線の入射によって発生する信号電荷と同様に画素３７のキャパシタに蓄積される。このため、蓄積動作の開始前にリセット動作を行うことにより、画素３７に蓄積された暗電荷は、信号線４８を通じて掃き出され、蓄積動作時には暗電荷によるノイズが低減された状態で信号電荷が蓄積される。
【００４０】
リセット動作は、例えば、１行ずつ画素３７をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式は、読み出し動作と同様に、ゲートドライバ５２が走査線４８に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順に入力し、ＴＦＴ４３を１行ずつオン状態にすることにより行われる。一方、ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、暗電荷が信号線を通じて積分アンプ６６に流れるが、リセット動作の場合、積分アンプ６６から電圧信号Ｄ１〜Ｄｍの読み出しは行われず、制御部５４は各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの入力と同期してリセットパルスＲＳＴ（後述）を出力し、積分アンプ６６をリセットする。
【００４１】
信号処理回路５３は、積分アンプ６６、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６７、Ａ／Ｄ変換器６８、リセットスイッチ６９等を備える。
【００４２】
積分アンプ６６は、オペアンプとオペアンプの入出力端子間に接続されたキャパシタとからなる。積分アンプ６６の一方の入力端子は信号線４８に接続され、他方の入力端子はグラウンド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ６６は、信号線４８から入力される信号電荷をキャパシタに蓄積し、蓄積された信号電荷の量に応じた電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを画像信号として出力する。各列の積分アンプ６６の出力端にはＭＵＸ６７が接続され、ＭＵＸ６７の出力側には、Ａ／Ｄ変換器６８が接続される。
【００４３】
ＭＵＸ６７は、パラレルに接続される複数の積分アンプ６６から、１つの積分アンプ６６を順に選択し、選択した積分アンプから出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器６８に入力する。例えば、ＭＵＸ６７によって積分アンプ６６から１行分の電圧信号Ｄ１が読み出されると、制御部５４は、積分アンプ６６に対してリセットパルス（リセット信号）ＲＳＴを出力し、積分アンプ６６のリセットスイッチ６９をオンにする。これにより、積分アンプ６６に蓄積された１行目の信号電荷がリセットされる。積分アンプ６６がリセットされると、制御部５４は、ゲートドライバ５２に対して２行目のゲートパルスＧ２の出力を指令して、２行目の画素３７の信号電荷の読み出しを開始させる。２行目以降の読み出しも１ライン目と同様の手順で行われる。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器６８は、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ１４の筐体内に内蔵されるメモリ２６に出力する。全行の読み出しが完了すると、１画面分のＸ線画像がメモリ２６に記録される。１画面分のＸ線画像は、メモリ２６から読み出されて、通信部２７を通じてコンソール２１に出力される。こうして被写体ＨのＸ線画像が検出される。
【００４５】
制御部５４（照射検出手段，制御手段）は、ゲートドライバ５２と信号処理回路５３を制御することにより、ＦＰＤ２５の動作を統括的に制御する。例えば、制御部５４は、通信部２７を通じて入力されるコンソール２１からの制御信号に基づいて、蓄積動作，読み出し動作，リセット動作をゲートドライバ５２によって実行させる。また、制御部５４は、後述するように、電子カセッテ１４はＸ線の照射開始及び照射終了を検出し、検出したＸ線の照射開始や照射終了に合わせて、ＦＰＤ２５の各動作の開始や終了のタイミングを制御する。
【００４６】
ＦＰＤ２５は、上述のようにＴＦＴ４３を介して信号線４８に接続された画素３７の他に、ＴＦＴ４３を介さず信号線４８に短絡して接続された検出画素ＤＰを同じ撮像領域５１内に複数備えている。
【００４７】
検出画素ＤＰは、発生した信号電荷が、Ｘ線の照射開始及び照射終了を自己検出するために利用される画素であり、後述するように撮像領域５１の全体に満遍なく分散して複数設けられている（図３参照）。例えば、撮像領域５１内の画素の数％程度が検出画素ＤＰであり、その他が通常の撮像用の画素３７となっている。
【００４８】
検出画素ＤＰは、信号線４８との間にＴＦＴ４３が設けられておらず、信号線４８に短絡接続されているので、検出画素ＤＰで発生した信号電荷は、直ちに信号線４８に読み出される。これは、同列にある通常の画素３７がＴＦＴ４３をオフ状態に制御され、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても同様である。このため検出画素ＤＰが接続された信号線４８上の積分アンプ６６には、検出画素ＤＰで発生した電荷が常に流入する。
【００４９】
制御部５４は、検出画素ＤＰが接続された信号線４８から、電圧信号Ｖｏｕｔ（図２では例えばＤ３）を取得し、その値を監視する。具体的には、制御部５４は、電圧信号ＶｏｕｔをＡ／Ｄ変換回路６８を介して取得するとともに、電圧信号ＶｏｕｔをＸ線の照射開始及び照射終了を検出可能な程度に十分に短い所定の時間間隔で次々と取得することにより、電圧信号Ｖｏｕｔを監視する。
【００５０】
そして、制御部５４は、電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射開始や照射終了を検出し、検出したＸ線の照射開始や照射終了に合わせてＦＰＤ２５の動作を制御する。例えば、Ｘ線の照射開始を検出するまではリセット動作を繰り返し行わせ、Ｘ線の照射開始を検出したときに蓄積動作を開始させる。また、Ｘ線の照射終了を検出したときには、蓄積動作を終了し、読み出し動作を開始させる。
【００５１】
なお、検出画素ＤＰは複数あるので、制御部５４は複数の信号線４８から電圧信号Ｖｏｕｔをそれぞれ取得し、これらを監視してＸ線の照射開始及び照射終了を検出する。但し、詳細は後述するが、制御部５４は、複数ある検出画素ＤＰに対応する全ての信号線４８から電圧信号Ｖｏｕｔを取得するわけではなく、複数の検出画素ＤＰの中から特に感度が良好な画素として予め選択された高感度検出画素ＳＤＰ（図３参照）に接続された信号線４８から電圧信号Ｖｏｕｔを読み出し、その値を監視することによって、Ｘ線の照射開始及び照射終了を検出する。
【００５２】
図３に示すように、検出画素ＤＰは、複数の画素３７が配列された撮像領域５１内に複数設けられているとともに、撮像領域５１内で局所的に偏ることなく撮像領域５１内に満遍なく散らばって設けられている。また、検出画素ＤＰの位置はＦＰＤ２５の製造時に既知であり、ＦＰＤ２５は全検出画素ＤＰの位置を不揮発性のメモリ３８（図２参照）に予め記憶している。以下では、説明のために、８行×６列＝４８個の検出画素ＤＰ（ＤＰｉｊ，ｉ＝１〜８，ｊ＝１〜６）が設けられているものとするが、撮像素子５１内の全画素数は、例えば約４００万画素あり、その数％程度が検出画素ＤＰとなっており、４８個よりも多くの画素が検出画素ＤＰが存在する。また、以下では簡単のために１つの信号線４８には１つの検出画素ＤＰが接続されているとする。
【００５３】
また、ＦＰＤ２５は、４８個の検出画素ＤＰのうち、８個の検出画素ＤＰを高感度検出画素ＳＤＰ（ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８）として選択し、その位置を記憶している。図３に示すとおり、高感度検出画素ＳＤＰは、検出画素ＤＰの配列の中で特別に偏ることなく、概ね全検出画素ＤＰ中に散らばって選択される。
【００５４】
高感度検出画素ＳＤＰは、ゲインキャリブレーション時に選択される。ゲインキャリブレーションは、各画素３７の読み出しを行うときの積分アンプ６６のゲインを決定するキャリブレーションである。例えば、被写体Ｈがいない状態で線量等が所定のＸ線をＦＰＤ２５に照射して撮像し、各画素３７の感度に応じて、信号電荷量を電圧信号に変換する積分アンプ６６のゲインを決定する。
【００５５】
図４に示すように、制御部５４は、ゲインキャリブレーション時に検出画素ＤＰが接続された各信号線４８の電圧信号Ｖｏｕｔを、積分アンプ６６のゲインを一定にして取得する。このとき、取得する電圧信号Ｖｏｕｔは、このとき取得する電圧信号Ｖｏｕｔは、積分アンプ６６のゲインが一定であるため、検出画素ＤＰの感度を表す。制御部５４は、複数ある検出画素ＤＰのなかでも電圧信号Ｖｏｕｔが高く、感度が高い順に所定数の検出画素ＤＰを高感度検出画素ＳＤＰとして選択する。図４においては、例として、８個の検出画素ＤＰ（ＤＰ１４，ＤＰ２１，ＤＰ３５，ＤＰ４３，ＤＰ５６，ＤＰ６２，ＤＰ７４，ＤＰ８１）を高感度検出画素ＳＤＰとして選択するが、選択する高感度検出画素ＳＤＰの個数は任意であり、１以上であれば良い。制御部５４は、選択した高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の位置及びこれらの高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８が接続された信号線４８を、高感度検出画素情報３８ａとして不揮発性のメモリ３８に記憶する（図２参照）。制御部５４は、高感度検出画素情報に基づいて、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８が接続された信号線４８を選択する。
【００５６】
上述のように構成されるＸ線撮影システム１０を用いてＸ線撮影を行う場合には、以下に説明するように、電子カセッテ１４（ＦＰＤ２５）がＸ線の照射開始及び照射終了を自己検出し、検出したＸ線の照射開始及び照射終了に合わせて、蓄積動作，読み出し動作，リセット動作を切り替える。
【００５７】
図５に示すように、電子カセッテ１４に電源を投入すると、電子カセッテ１４は待機動作を行う（ステップＳ１０）。待機動作は、ＦＰＤ２５がリセット動作を繰り返し行い、各画素３７で発生する暗電荷を掃き出し続け、Ｘ線画像の検出に備える動作である。
【００５８】
次いで、Ｘ線源制御部１７とコンソール２１にそれぞれ撮影条件が設定される。撮影条件は、Ｘ線源１２が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、Ｘ線の単位時間あたりの照射量を決める管電流、Ｘ線を照射する照射時間である。撮影条件は、撮影部位や被写体Ｈの年齢等によって変わる。コンソール２１は設定された撮影条件を電子カセッテ１４に入力する。制御部５４は、撮影条件の入力を撮影準備開始指示として受け取る（ステップＳ１１）。
【００５９】
撮影準備開始指示を受けると、制御部５４は、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８が接続された信号線４８の電圧信号Ｖｏｕｔ（以下、高感度画素の電圧信号という）の監視を開始する（ステップＳ１２）。このとき、ＦＰＤ２５はリセット動作を継続する。
【００６０】
制御部５４による高感度画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔの監視は、具体的には、高感度画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔを所定の時間間隔で所定の閾値Ｔｈと比較することにより行われる（ステップＳ１３）。なお、制御部５４は、所定間隔で積分アンプ６６にリセットパルスＲＳＴを入力するので、監視する高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号ＶｏｕｔはリセットパルスＲＳＴが入力されるたびに０にリセットされ、リセットパルスＲＳＴの入力間に高感度検出画素ＳＤＰで発生した信号電荷が電圧信号Ｖｏｕｔとなる。
【００６１】
高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ未満の場合には、制御部５４はリセット動作と高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔの監視を継続する。
【００６２】
一方、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値になった場合、制御部５４は、これをＸ線の照射開始として検出する。具体的には、図６に示すように、ある時刻ＴａにおいてＸ線源１２からＸ線の照射が開始され、時刻Ｔｂで所定線量のＸ線が照射されるとする。このとき、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは、Ｘ線の照射開始時Ｔａから上昇し始める。しかし、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各々の感度の違いや、被写体Ｈとの位置関係から、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは各々異なる。例えば、Ｘ線が透過し難い骨等の組織下にある場合には当然Ｘ線が到達し難いので、電圧信号Ｖｏｕｔは小さい。このため、制御部５４は、Ｘ線の照射開始を検出する場合、全ての高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔを監視する中で、最も早く閾値Ｔｈ以上の値になった高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号ＶｏｕｔにしたがってＸ線の照射開始を検出する。
【００６３】
例えば、高感度検出画素ＳＤＰ１は被写体Ｈの軟部組織下に、高感度検出画素ＳＤＰ２は被写体Ｈに遮られずに直接Ｘ線が入射する素抜け領域に、高感度検出画素ＳＤＰ３は被写体Ｈの骨部下にそれぞれあるとする。この場合、Ｘ線が比較的透過しやすい軟部組織下に位置する高感度検出画素ＳＤＰ１では、時刻Ｔａから電圧信号Ｖｏｕｔが上昇し始め、時刻Ｔｂ後の時刻Ｔ１において、電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値となる。一方、素抜け領域にある高感度検出画素ＳＤＰ２は、被写体Ｈに妨げられずに直接Ｘ線が入射するので、実質的な感度は軟部組織下の高感度ＳＤＰ１より高い。このため、高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔは、時刻Ｔａから上昇し始めると、時刻Ｔｂの前（Ｘ線の立ち上がる過渡期）の時刻Ｔ２に閾値Ｔｈ以上の値となる。また、高感度検出画素ＳＤＰ３は、骨部下にあるためにＸ線の入射量が少ないので、時刻Ｔａから上昇し始めるが、時刻Ｔｂ以降も閾値Ｔｈには達しない。
【００６４】
簡単のため、その他の高感度検出画素ＳＤＰ４〜ＳＤＰ８を考えないとすると、制御部５４は、高感度画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値となった時刻Ｔ２をＸ線の照射開始として検出する。
【００６５】
こうしてＸ線の照射開始を検出すると、制御部５４は、ゲートドライバ５２によるリセット動作用のゲートパルスＧ１〜Ｇｎの入力を中止させ、全画素３７のＴＦＴ４３をオフにすることにより蓄積動作を開始させる（ステップＳ１４）。
【００６６】
蓄積動作が開始されると、撮像用の各画素３７には信号電荷が蓄積される。一方、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８は信号線４８に短絡接続されているので、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８で発生した信号電荷は発生と同時に信号線４８に流入する。制御部５４は、照射終了の検出のために、蓄積動作中も信号処理回路５３を通じて高感度画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔとして読み出し、その値の監視を継続する（ステップＳ１５）。なお、蓄積動作中に高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視する場合も、制御部５４は、所定間隔で積分アンプ６６にリセットパルスＲＳＴを入力する。
【００６７】
高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の場合、制御部５４は、ＦＰＤ２５に蓄積動作を継続させる。一方、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号が閾値Ｔｈ未満になった場合、制御部５４は、これをＸ線の照射終了として検出する。
【００６８】
具体的には、図７に示すように、時刻ＴｃでＸ線の線量が立ち下がり始め、時刻ＴｄでＸ線の照射が完全に終了したとする。このとき、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは、時刻Ｔｃから下降し始め、時刻ＴｄでＸ線照射が完全に終了するとともに０になる。但し、照射開始時と同様に照射終了時も、被写体Ｈとの位置関係や各々の感度差等によって、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは、各々に異なる。このため、制御部５４は、照射開始の検出時に電圧信号Ｖｏｕｔが最も早く閾値Ｔｈ以上の値になった高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔを監視し、その値に基づいてＸ線の照射終了を検出する。前述したように（図６）、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ３がそれぞれ軟部組織下，素抜け領域，骨部下にあり、その他の高感度検出画素ＳＤＰ４〜８を考えない場合、素抜け領域の高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔによって照射開始が検出されるので、制御部５４は、高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ未満の値となった時点Ｔ４をＸ線の照射終了として検出する。
【００６９】
こうしてＸ線の照射終了を検出すると、制御部５４は、検出した照射終了時点Ｔ４で蓄積期間を終了し、ゲートドライバ５２によって読み出し動作用のゲートパルスＧ１〜Ｇｎを各走査線４７に順次入力させることにより、読み出し動作を行わせる（ステップＳ１６）。
【００７０】
読み出し動作によって得られたＸ線画像は、読み出し動作中にメモリ２６に一時的に記憶された後、コンソール２１に送信される。こうして得られたＸ線画像には、検出画素ＤＰに対応する画素が欠陥となっているので、補正部３１で欠陥補正処理が施される。また、補正部３１によってノイズ除去処理等の各種画像処理が施されることにより、観察用のＸ線画像となり、モニタ２２に表示されたり、図示しない画像サーバに送信して保存される。
【００７１】
上述のように、電子カセッテ１４では、検出画素ＤＰを全て監視するのではなく、検出画素ＤＰから予め選択された高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視することにより、ＦＰＤ２５によってＸ線の照射開始及び照射終了を検出する。このため、電子カセッテ１４は、全検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視するよりも迅速にＸ線の照射開始及び照射終了を検出することができる。また、電子カセッテ１４は、検出画素ＤＰの中でも、感度が高い高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射開始及び照射終了を検出するので、感度の低い（あるいは被写体Ｈの位置によってＸ線の入射量の少ない）検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射開始及び照射終了を検出することがなく、Ｘ線の照射開始及び照射終了を高精度に検出することができる。
【００７２】
電子カセッテ１４は、検出画素ＤＰの中でも感度が高い高感度検出画素ＳＤＰを用いてＸ線の照射開始及び照射終了を検出するので、照射されるＸ線が低線量の場合にも、照射開始及び照射終了を検出することができる。また、高感度検出画素ＳＤＰを用いることにより、Ｓ／Ｎ比が良く、暗電荷ノイズ等のノイズの影響を受けにくい。
【００７３】
さらに、電子カセッテ１４によるＸ線の照射開始の検出は、全ての高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視して行われるが、従来技術のように各電圧信号Ｖｏｕｔを相互比較する等の複雑なステップはなく、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの何れかが閾値Ｔｈを超えた時点を照射開始として検出する。このため、電子カセッテ１４は、迅速に照射開始を検出することができ、Ｘ線源１２からのＸ線の照射開始のタイミングからのタイムラグが殆ど無い。タイムラグが少ないため、被写体Ｈに照射されるＸ線を無駄にすることなくＸ線画像に利用できる。
【００７４】
また、電子カセッテ１４は、照射開始を検出した高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射終了を検出するので、迅速かつ正確にＸ線の照射終了を検出することができる。また、時刻Ｔｃ〜時刻Ｔｄ間に被写体Ｈに照射されたＸ線も無駄なくＸ線画像に利用される。
【００７５】
なお、上述の第１実施形態では、撮像領域５１の全体に満遍なく検出画素ＤＰ（及び高感度検出画素ＳＤＰ）がある例を説明したが、これに限らない。電子カセッテ１４は、概ね撮像領域５１の中央近傍で被写体Ｈを撮像するように使用される頻度が高く、撮像領域５１の中央近傍にだけ検出画素ＤＰを設けておいても良い。また、撮像領域５１の全体に検出画素ＤＰを設ける場合も、検出画素ＤＰが撮像領域５１内の全域において均一な密度で設けられていなくても良く、使用頻度が高い撮像領域５１の中央近傍により多くの検出画素ＤＰが設けられるようにしても良い。
【００７６】
［第２実施形態］
なお、上述の第１実施形態では、撮像領域５１内に満遍なく設けられた検出画素ＤＰの全体から高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、これに限らない。例えば、以下に第２実施形態として説明するように、撮像領域５１を複数の領域に分割し、各々の領域毎に高感度画素ＳＤＰを選択しても良い。
【００７７】
図８に示すように、撮像領域５１を信号線４８の方向（Ｙ方向）に長い長方形状の領域Ａ１〜Ａ６に分割し、これらの各領域Ａ１〜Ａ６毎に、検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを少なくとも１個ずつ選択する。領域Ａ１〜Ａ６のように、撮像領域５１を信号線４８の方向に長い長方形状（短冊状）の領域に分割するのは、検出画素ＤＰが信号線４８に短絡接続されているので、検出画素ＤＰがＹ方向のどの位置にあっても、得られる電圧信号ＶｏｕｔからはＹ方向の位置を識別できず、Ｙ方向には検出画素ＤＰによる分解能がないからである。
【００７８】
高感度検出画素ＳＤＰの選択方法は、第１実施形態で説明した方法と同様であり、高感度検出画素ＳＤＰは、ゲインキャリブレーション時に得られる各検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを互いに比較して選択される。このとき、第１実施形態では全検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔ（感度）を比較するが、ここでは、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、各領域Ａ１〜Ａ６毎に、各領域にある検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを比較する。そして、各領域Ａ１〜Ａ６毎に、１以上の検出画素ＤＰを高感度検出画素ＳＤＰとして選択する。
【００７９】
撮像領域５１を分割せずに、検出画素ＤＰの全体から高感度検出画素ＳＤＰを選択すると、例えば、高感度検出素子ＳＤＰが撮像領域５１の一角に集中するというように、選択された高感度検出画素ＳＤＰの配置が撮像領域５１内で意図せず偏ってしまうことがあるが、上述のように、撮像領域５１を分割した領域Ａ１〜Ａ６毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択するようにすることで、選択される高感度検出画素ＳＤＰを撮像領域５１の全域に分散させることができる。
【００８０】
なお、図９において、領域Ａ１（図９（Ａ））と領域Ａ４（図９（Ｄ））で２個の高感度検出画素ＳＤＰを選択し、その他の領域Ａ２，Ａ３，Ａ５，Ａ６（図９（Ｂ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｆ））で、１個の高感度検出画素ＳＤＰが選択される例を示しているように、各領域Ａ１〜Ａ６の各々で選択する高感度検出画素ＳＤＰの個数は、１以上であれば各々に定めることができる。このため、例えば、使用頻度が高い撮像領域５１の中央近傍を含む領域Ａ３及び領域Ａ４で、他の領域Ａ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６よりも多くの高感度検出画素ＳＤＰが選択されるようにしても良い。
【００８１】
なお、上述の第２実施形態では、撮像領域５１を長方形の領域Ａ１〜Ａ６に分割し、領域Ａ１〜Ａ６毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、撮像領域５１の分割の仕方はこれに限らない。例えば、撮像領域５１を分割する領域の数は６個に限らず、これよりも少なくてもよいし、より多くの領域に分割して、各領域毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。
【００８２】
また、図１０に示す領域Ｂ１〜Ｂ９のように、撮像領域５１を縦横に分割し、升目状の各領域Ｂ１〜Ｂ９毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。このように、撮像領域５１を縦横に分割して各領域Ｂ１〜Ｂ９内で高感度検出画素ＳＤＰを選択する態様は、各画素３７（及び各検出画素ＤＰ）に個別にアクセスして信号電荷の読み出しを行うことができる、いわゆるＣＭＯＳ型のＦＰＤに特に好適である。。上述のＦＰＤ２５のようにＴＦＴ型のＦＰＤでは、検出画素ＤＰに個別にアクセスする信号線を配設すれば良い。
【００８３】
［第３実施形態］
また、電子カセッテ１４でフリー撮影（撮影台を使わない撮影）を行う場合には、撮像領域５１の一部分にＸ線を照射してＸ線撮影を行うことがある。以下、第３実施形態として、撮像領域５１の一部にＸ線を照射して撮影を行う場合の電子カセッテ１４の動作について説明する。
【００８４】
図１１に示すように、第２実施形態と同様に、撮像領域５１を領域Ａ１〜Ａ６に分割し、各領域Ａ１〜Ａ６毎に高感度検出画素ＳＤＰが選択されているとする。また、撮像領域５１の左下がＸ線の照射野７１となるように、電子カセッテ１４が配置されているとする。
【００８５】
図１２に示すように、電子カセッテ１４に電源を投入すると、電子カセッテ１４は待機動作を行い（ステップＳ２０）、コンソール２１に撮影条件が入力されることによって撮影準備開始指示が入力される（ステップＳ２１）。撮影準備開始指示を受けると、制御部５４は、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの監視を開始する（ステップＳ２２）。
【００８６】
その後、Ｘ線源１２からＸ線が照射されると、制御部５４は、照射野７１を判定する（ステップＳ２３）。照射野７１の判定は、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいて行う。具体的には、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを、照射野判定用の所定閾値（照射検出用の閾値Ｔｈより小さい）と比較し、電圧信号Ｖｏｕｔがこの所定閾値以上の値になった高感度検出画素ＳＤＰが全て含まれる範囲を照射野７１として判定する。閾値は、暗電荷の発生によって電圧信号Ｖｏｕｔに重畳するノイズと識別できる程度に、極小さな値に設定される。
【００８７】
制御部５４は、監視する高感度検出画素ＳＤＰを照射野７１内に位置するものに絞り、検出した照射野７１内にある高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値になったか否かによってＸ線の照射開始を検出する（ステップＳ２４）。照射野の判定とＸ線の照射開始の検出は、ほぼ同時に行われ、監視する高感度検出画素ＳＤＰが照射野７１内のものに絞られるため、全ての高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視するよりも迅速にＸ線の照射開始を検出することができる。
【００８８】
例えば、第１実施形態では８個の高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔを監視してＸ線の照射開始を検出したが、本第３実施形態では、照射野７１には、領域Ａ１に属する高感度検出画素ＳＤＰ８と、領域Ａ２に属する高感度検出画素ＳＤＰ６の２つしかない。このため、制御部５４が電圧信号Ｖｏｕｔと閾値Ｔｈと比較する処理は１／４程度に低減されるので、制御部５４の処理速度のために、Ｘ線の照射開始の検出が遅延してしまう確率が低減する。
【００８９】
Ｘ線の照射開始を検出すると、制御部５４はＦＰＤ２５の動作を蓄積動作に移行させる（ステップＳ２５）。そして、照射開始の検出時に用いた高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ未満の値になったときにＸ線の照射終了を検出し（ステップＳ２６）、読み出し動作を行う（ステップＳ２７）。
【００９０】
上述のように、電子カセッテ１４は、フリー撮影を行う場合、照射野７１を判定し、Ｘ線の照射開始の検出のために閾値Ｔｈと比較する高感度検出画素ＳＤＰを照射野７１内に位置するものに絞るので、実際にＸ線が照射されるまで照射野７１が分からないフリー撮影であっても、迅速かつ正確にＸ線の照射開始及び照射終了を検出することができる。
【００９１】
第３実施形態で説明した態様は、第１実施形態で説明したように、撮像領域５１の全体から高感度検出画素ＳＤＰが選択されているＦＰＤを用いてもよいが、第２実施形態で説明したように、撮像領域５１内により確実に分散して高感度検出画素ＳＤＰが選択されているＦＰＤを用いる場合に特に好適である。
【００９２】
なお、上述の第３実施形態では、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視して照射野７１を判定する例を説明したが、照射野７１の判定には高感度検出画素ＳＤＰとして選択されてない他の検出画素ＤＰを用いても良い。また、高感度検出画素ＳＤＰと他の検出画素ＤＰをともに用いても良い。
【００９３】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、１つの信号線４８に検出画素ＤＰが１つ接続されている例を説明したが、１つの信号線４８に複数の検出画素ＤＰが設けられていても良い。例えば、１つの信号線４８上に２つの検出画素ＤＰが接続されている場合、制御部５４がこの信号線４８から取得する電圧信号Ｖｏｕｔは、２つの検出画素ＤＰの信号電荷の合計に応じた電圧信号Ｖｏｕｔとなるので、検出画素ＤＰの感度が２倍に向上するのと同等である。この場合、同じ信号線４８に接続された２つの検出画素ＤＰがともに高感度検出画素ＳＤＰに選択される。
【００９４】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、電子カセッテ１４がＸ線の照射開始と照射終了を両方とも検出する例を説明したが、照射開始または照射終了の一方だけを検出するようにしても良い。例えば、照射開始を検出して蓄積動作を開始するとともに、照射開始を起点として計時を開始し、照射終了は検出せずに、撮影条件に含まれる照射時間の経過後に蓄積動作を終了させるようにしても良い。
【００９５】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、検出画素ＤＰをＴＦＴ４３を介さずに信号線４８に短絡接続された画素で形成する例を説明したが、検出画素ＤＰは短絡画素でなくても良い。例えば、ＣＭＯＳ型のＦＰＤでは、画素３７毎に信号を読み出すことができるとともに、画素３７に蓄積された信号電荷を失わずに信号を読み出す非破壊読み出しが可能なので、通常の撮像用の画素３７を検出画素ＤＰとして利用することができる。また、上述の第１〜第３実施形態で説明したＦＰＤ２５では、撮像用の画素３７と検出画素ＤＰとで信号線４８を共用しているが、検出画素ＤＰから信号を読み出すための信号線を撮像用の画素３７の信号線４８とは別に設ければ、検出画素ＤＰを短絡画素とせず、検出画素ＤＰ用の信号線にＴＦＴ等を介して接続するようにしても良い。
【００９６】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、定期メンテナンスとして行われるゲインキャリブレーション時に検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、電子カセッテ１４の出荷検査時に検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。また、経時劣化等によって高感度検出画素ＳＤＰの感度が低下してしまうことがある。このため、定期メンテナンスでゲインキャリブレーションを行うときに、高感度検出画素ＳＤＰを再選択して、高感度検出画素ＳＤＰを更新するようにしておくことが好ましい。
【００９７】
なお、上述の実施形態では、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを閾値Ｔｈと比較することによって、Ｘ線の照射開始及び照射終了を検出する例を説明したが、これに限らない。例えば、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの変化率（傾き）に基づいてＸ線の照射開始及び照射終了を検出しても良い。具体的には、電圧信号Ｖｏｕｔの傾きがほぼ０から一定の傾き以上になった時点を照射開始と検出し、一定以下の傾きになった後、傾きがほぼ０になった時点を照射終了と検出する。こうすると、図５及び図６で説明した高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ３の場合、時刻Ｔａが照射開始として検出され（図５参照）、時刻Ｔｄが照射終了として検出される（図６）。但し、この場合も、実効的な感度が高い高感度検出画素ＳＤＰ（例えば素抜け領域の高感度検出画素ＳＤＰ２）を用いれば、検出精度がより良い。
【００９８】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、照射開始及び照射終了の検出に１個の高感度検出画素ＳＤＰ（図５及び図６では高感度検出画素ＳＤＰ２）を用いる例を説明したが、高感度検出画素ＳＤＰが複数選択されている場合には、複数の高感度検出画素ＳＤＰを用いて照射開始及び照射終了を検出しても良い。例えば、半数以上の高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上（未満）になった時点を照射開始（照射終了）として検出しても良い。また、例えば、全高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの平均値を閾値と比較して照射開始及び照射終了を検出しても良い。
【００９９】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、電圧信号Ｖｏｕｔ（感度）が高い順に所定数を選択することにより、検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択する方法はこれに限らない。例えば、検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを、高感度と定めるための所定閾値と比較して、高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。
【０１００】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、検出画素ＤＰ及び高感度検出画素ＳＤＰから得るを、Ａ／Ｄ変換器６８でデジタル化して、デジタルな電圧信号Ｖｏｕｔで照射開始及び照射終了の検出を行っているが、これに限らず、制御部５４は、検出画素ＤＰ及び高感度検出画素ＳＤＰから、検出画素ＤＰからアナログの電気信号を取得しても良い。
【０１０１】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、ＦＰＤ２５として間接変換型のパネルを例に説明したが、Ｘ線を直接電気信号に変換する直接変換型パネルを用いても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ 天板
１３ Ｘ線焦点
１２ Ｘ線源
１４ 電子カセッテ（放射線画像検出装置）
１６ 高電圧発生部
１７ Ｘ線源制御部
２１ コンソール
２２ モニタ
２３ 照射スイッチ
２４ 通信部
２５ ＦＰＤ
２６、３８ メモリ
２７ 通信部
３７ 画素
４２ フォトダイオード
４３ ＴＦＴ
４７ 走査線
４８ 信号線
５１ 撮像領域
５２ ゲートドライバ
５３ 信号処理回路
５４ 制御部
６６ 積分アンプ
６７ マルチプレクサ
６８ Ａ／Ｄ変換器
６９ リセットスイッチ
７１ 照射野
ＤＰ 検出画素
ＳＤＰ 高感度検出画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置及び放射線画像検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、画像診断を行うために、放射線、例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線源や、被写体を透過したＸ線の照射を受けて、Ｘ線画像を検出するＸ線画像検出装置等を備える。Ｘ線画像検出装置としては、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素が配列されたＴＦＴアクティブマトリクス基板を用いて、信号電荷を画素毎に蓄積することで被写体の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力するＦＰＤ（flat panel detedtor）を利用したものが実用化されている。
【０００３】
ＦＰＤを利用したＸ線画像検出装置は、フィルムやイメージングプレートを（ＩＰ）を利用したものと異なり、Ｘ線源がＸ線を照射する照射時間に合わせてＦＰＤが信号電荷を蓄積する蓄積動作を実行するように、Ｘ線源との同期制御を行う必要がある。Ｘ線画像検出装置を制御するコンソール等の制御装置は、Ｘ線源に接続された照射スイッチが照射され、Ｘの照射が開始されるタイミングと、ＦＰＤが信号電荷の蓄積動作を開始するタイミングとを同期させるために、照射スイッチが発生する照射開始信号を受信し、これを同期信号としてＸ線画像検出装置に対して出力する。Ｘ線画像検出装置は、同期信号を受信すると蓄積動作に移行してＸ線画像の検出を開始する。
【０００４】
しかし、Ｘ線画像検出装置とＸ線源とでメーカが異なるものを用いてＸ線撮影システムを構築する場合には、Ｘ線画像検出装置やその制御装置に標準で装備されている同期制御用のインターフェース（ケーブルやコネクタの規格、同期信号の型式等）が適合しない場合も有る。このため、同期信号を用いることなく、Ｘ線画像検出装置でＸ線の照射開始／照射終了を自己検出してＸ線源との同期をとる自己検出技術（いわゆるＡＥＣ：Automatic Exposure Control）が各種提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、Ｘ線検出装置の画素の一部をＡＥＣ用の判定画素として利用することによりＸ線の照射終了を検出する技術が開示されている。具体的には、Ｘ線の照射開始時に、複数の判定画素の中から検出されたＸ線の線量が最大のものを基準判定画素とし、基準判定画素の出力を定期的に取得して、基準判定画素の出力値が増大しなくなった時点をＸ線の照射終了として検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４３８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のＸ線検出装置のように、撮像領域の全域に分散配置された多数の判定画素の中から、線量が最大の基準判定画素を選択する処理には時間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、複数の判定画素には感度のばらつきが生じるのが通常であるが、ばらつきが大きく、選択された基準判定画素の感度が著しく低い場合には、照射終了を検出する精度が低下してしまうという問題もある。低線量で撮影する場合には特に問題である。
【０００９】
さらに、特許文献１ではＸ線の照射開始を検出していないが、基準判定画素を用いた同様の方法で照射開始を検出するとすれば、照射終了を検出する場合と同様の問題が生じる。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、放射線の照射開始や照射終了を迅速かつ正確に自己検出する放射線画像検出装置及び放射線検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の放射線画像検出装置は、マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段と、前記撮像領域内に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子と、複数の前記検出素子の中から、感度が高い高感度素子を選択するための高感度素子情報を予め記憶する記憶手段と、前記高感度素子情報に基づいて選択された前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出する照射検出手段と、前記照射検出手段の検出結果に基づいて前記画像検出手段の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
前記撮像領域の全域を複数の区画に分割した複数の分割領域が設定されており、複数の前記分割領域のそれぞれには、前記高感度画素が少なくとも１つ設けられていることが好ましい。
【００１３】
複数の前記分割領域のそれぞれに設けられた、前記高感度素子または前記高感度素子以外の前記検出素子の出力に基づいて、前記放射線の照射野を判定する照射野判定手段を有しており、前記照射検出手段は、前記照射野に対応する前記分割領域内の前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出することが好ましい。
【００１４】
前記分割領域は、前記撮像領域を升目状または短冊状に区画した領域であることことが好ましい。
【００１５】
前記検出素子は、前記画素とほぼ同一の構造を有し、かつ、前記信号線と常時短絡しており、前記照射検出手段は、前記信号線を通じて前記検出素子の出力を監視することが好ましい。
【００１６】
前記高感度素子はキャリブレーションによって、前記被写体の撮影前に予め選択されていることが好ましい。
【００１７】
前記キャリブレーションは、前記画素の感度を補正するために、前記画素から前記画像信号を読み出すときのゲインを決定するゲインキャリブレーションであり、前記ゲインキャリブレーション時に前記検出素子から得られる前記電気信号に基づいて前記高感度検出素子が選択されることが好ましい。
【００１８】
前記高感度素子は複数あり、前記照射検出手段は、前記高感度素子の出力をそれぞれ所定閾値と比較し、それぞれの前記高感度素子の出力のうちの一つが前記所定閾値以上になった時点を前記放射線の照射開始として検出することが好ましい。
【００１９】
前記前記検出手段は、前記照射開始の検出時に出力が最も早く前記所定閾値以上の値になった前記高感度素子の出力が、前記所定閾値未満の値になった時点を前記照射終了として検出することが好ましい。
【００２０】
本発明の放射線画像検出方法は、マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子の中から、感度が高い高感度素子を予め選択し、高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出し、前記検出の結果に基づいて前記撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段の動作を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放射線の照射開始や照射終了を迅速かつ正確に自己検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】Ｘ線撮影システムの概略的構成を示す説明図である。
【図２】ＦＰＤの構成を示す説明図である。
【図３】検出画素と高感度検出画素の配置例を示す説明図である。
【図４】検出画素から高感度検出画素を選択する態様を示す説明図である。
【図５】電子カセッテの作用を示すフローチャートである。
【図６】複数の高感度検出画素の電圧信号に基づいてＸ線の照射開始を検出する態様を示す説明図である。
【図７】Ｘ線の照射終了を検出する態様を示す説明図である。
【図８】撮像領域を複数の領域に分割し、各領域ごとに高感度検出画素を選択する態様を示す説明図である。
【図９】撮像領域を分割した領域毎に高感度検出画素を選択する態様を示す説明図である。
【図１０】撮像領域を縦横に分割する例を示す説明図である。
【図１１】フリー撮影でＸ線の照射野が撮像領域の一部に限られている例を示す説明図である。
【図１２】フリー撮影時の電子カセッテの動作態様を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１に示すように、Ｘ線撮影システム１０は、被写体Ｈを載置する天板１１を有する撮影台と、被写体Ｈに向けてＸ線焦点１３からＸ線を照射するＸ線源１２と、被写体Ｈを透過したＸ線の照射を受けて、被写体ＨのＸ線画像を検出する電子カセッテ１４（放射線画像検出装置）等を備える。Ｘ線源１２は、Ｘ線を発生するＸ線管とＸ線の照射野を限定するコリメータを備える。
【００２４】
また、Ｘ線撮影システム１０は、高電圧発生部１６、Ｘ線源制御部１７、コンソール２１、モニタ２２等を備える。
【００２５】
Ｘ線源制御部１７には、操作パネル（図示しない）が設けられており、操作パネルを通じてＸ線管の管電圧，管電流，照射時間といった撮影条件が入力される。また、Ｘ線制御部１７には、照射開始信号を入力する照射スイッチ２３が接続されており、Ｘ線制御部１７は照射スイッチ２３から入力される照射開始信号を撮影条件とともに高電圧発生部１６に与える。
【００２６】
高電圧発生部１６は、Ｘ線源制御部１７から入力される撮影条件にしたがった管電圧や管電流を発生し、発生した管電圧や管電流をＸ線源１２に与えることによってＸ線源１２からＸ線を照射させる。
【００２７】
コンソール２１は、電子カセッテ１４を制御する制御装置であり、通信部２４を介して電子カセッテ１４に対して制御信号を送信するとともに、電子カセッテ１４が検出したＸ線画像を受信する。なお、コンソール２１に対しては、照射スイッチ２３からの照射開始信号は入力されない。このため、コンソール２１には、Ｘ線源制御部１７と同様に撮影条件が入力され、コンソール２１は撮影条件を電子カセッテ１４に入力する。また、後述するように電子カセッテ１４はＸ線の照射開始及び照射終了を自己検出する。
【００２８】
また、コンソール２１は、補正部３１を有する。補正部３１は、電子カセッテ１４から入力されるＸ線画像に対して各種画像処理を施してモニタ２２に出力する。例えば、補正部３１は、Ｘ線画像に対して、欠陥補正処理やノイズ除去処理を施す。欠陥補正処理は、欠陥のある画素の画素値を補間により補正する画像処理であり、ノイズ除去処理は撮影したＸ線画像からオフセット画像を差し引くことにより暗電荷によるノイズを除去する画像処理である。オフセット画像は、電子カセッテ１４にＸ線を照射せずに取得された画像であり、予め取得され、記憶されている。なお、画素毎に出力値を調節するゲイン補正は、電子カセッテ１４の信号処理回路５３（後述）で行われる。
【００２９】
モニタ２２は、コンソール２１が受信したＸ線画像を表示する他、コンソール２１を操作するための操作画面の表示を行う。
【００３０】
電子カセッテ１４は、ほぼ直方体状の扁平な筐体内に、Ｘ線画像を検出するＦＰＤ２５と、ＦＰＤ２５が出力するＸ線画像を一時的に記憶するメモリ２６と、コンソール２１との間でメモリ２６内のデータや制御信号の通信を行う通信部２７を備える。電子カセッテ１４は、ＦＰＤ２５等の各部に給電を行うバッテリ（図示しない）を内蔵したワイヤレスタイプであり、通信部２７は、例えば赤外線などの光や電波によって無線通信を行う。
【００３１】
図２に示すように、ＦＰＤ２５は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（図示しない）や撮像領域５１が形成された撮像パネル、ゲートドライバ５２、信号処理回路５３、制御部５４等を備える。
【００３２】
ＦＰＤ２５はいわゆる間接変換型であり、入射したＸ線をシンチレータによって可視光に一旦変換し、シンチレータが発生する可視光を画素３７で光電変換することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素３７毎に蓄積する。図示しないが、シンチレータは、撮像領域５１の全面に対向するように設けられている。撮像パネルは、画素３７がＴＦＴアクティブマトリクス基板上に形成されたパネルであり、複数の画素３７が配列された領域が撮像領域５１である。
【００３３】
画素３７は、フォトダイオード４２と、フォトダイオード４２で発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示しない）を備え、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を備える。画素３７は、所定のピッチでｎ行（Ｘ方向）×ｍ列（Ｙ方向）の二次元上のマトリクスに配列されている。
【００３４】
フォトダイオード４２は、可視光の入射によって電荷（電子‐正孔対）を発生する半導体層と、その上下に上部電極及び下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極にはバイアス線が接続され、バイアス電圧が印加される。上部電極へのバイアス電圧の印加により、半導体層で発生した電荷である電子及び正孔は、それぞれ上部電極と下部電極に移動する。これにより、キャパシタに信号電荷が蓄積される。
【００３５】
ＴＦＴ４３は、ゲート電極が走査線４７に接続され、ソース電極が信号線４８に接続され、ドレイン電極がフォトダイオード４２に接続されている。走査線４７と信号線４８は格子状に配線されている。走査線４７は撮像領域５１内の画素３７の行数分（ｎ行分）、信号線４８は画素３７の列数分（ｍ列分）、それぞれ配線されている。走査線４７は、ゲートドライバ５２に接続され、信号線４８は信号処理回路５３に接続される。
【００３６】
ゲートドライバ５２は、制御部５４から入力される制御信号に基づいて走査線４７にゲートパルスＧ１〜Ｇｎを入力し、ＴＦＴ４３を駆動することにより、蓄積動作、読み出し動作、リセット動作の３つの動作態様でＦＰＤ２５を駆動する。
【００３７】
蓄積動作は、画素３７に信号電荷を蓄積する動作であり、ゲートドライバ５２は、ＴＦＴ４３をオフ状態にすることにより蓄積動作を行わせる。ＴＦＴ４３がオフにされると、画素３７のキャパシタと信号線４８の接続が切られるので、画素３７の半導体層で発生した電荷は、信号電荷として画素３７のキャパシタに蓄積される。
【００３８】
読み出し動作は、画素３７で蓄積された信号電荷に応じた電圧信号を信号線４８を通じて読み出す動作であり、ゲートドライバ５２は、走査線４７にゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次入力して１行ずつＴＦＴ４３をオン状態にすることにより読み出し動作を行わせる。ＴＦＴ４３がオン状態になると、画素３７のキャパシタに蓄積された信号電荷は、信号線４８に読み出されて、信号処理回路５３に入力される。そして、信号電荷の量に応じた電圧信号が読み出される。
【００３９】
リセット動作は、暗電荷を信号線４８を通じて掃き出す動作であり、ゲートドライバ５２は、走査線４７にゲートパルスＧ１〜Ｇｎを入力してＴＦＴ４３をオン状態にすることによりリセット動作を行わせる。暗電荷は、Ｘ線の入射がなくても発生するノイズとなる電荷であり、ＴＦＴ４３がオフ状態の場合、Ｘ線の入射によって発生する信号電荷と同様に画素３７のキャパシタに蓄積される。このため、蓄積動作の開始前にリセット動作を行うことにより、画素３７に蓄積された暗電荷は、信号線４８を通じて掃き出され、蓄積動作時には暗電荷によるノイズが低減された状態で信号電荷が蓄積される。
【００４０】
リセット動作は、例えば、１行ずつ画素３７をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式は、読み出し動作と同様に、ゲートドライバ５２が走査線４８に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順に入力し、ＴＦＴ４３を１行ずつオン状態にすることにより行われる。一方、ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、暗電荷が信号線を通じて積分アンプ６６に流れるが、リセット動作の場合、積分アンプ６６から電圧信号Ｄ１〜Ｄｍの読み出しは行われず、制御部５４は各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの入力と同期してリセットパルスＲＳＴ（後述）を出力し、積分アンプ６６をリセットする。
【００４１】
信号処理回路５３は、積分アンプ６６、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６７、Ａ／Ｄ変換器６８、リセットスイッチ６９等を備える。
【００４２】
積分アンプ６６は、オペアンプとオペアンプの入出力端子間に接続されたキャパシタとからなる。積分アンプ６６の一方の入力端子は信号線４８に接続され、他方の入力端子はグラウンド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ６６は、信号線４８から入力される信号電荷をキャパシタに蓄積し、蓄積された信号電荷の量に応じた電圧信号Ｄ１〜Ｄｍを画像信号として出力する。各列の積分アンプ６６の出力端にはＭＵＸ６７が接続され、ＭＵＸ６７の出力側には、Ａ／Ｄ変換器６８が接続される。
【００４３】
ＭＵＸ６７は、パラレルに接続される複数の積分アンプ６６から、１つの積分アンプ６６を順に選択し、選択した積分アンプから出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器６８に入力する。例えば、ＭＵＸ６７によって積分アンプ６６から１行分の電圧信号Ｄ１が読み出されると、制御部５４は、積分アンプ６６に対してリセットパルス（リセット信号）ＲＳＴを出力し、積分アンプ６６のリセットスイッチ６９をオンにする。これにより、積分アンプ６６に蓄積された１行目の信号電荷がリセットされる。積分アンプ６６がリセットされると、制御部５４は、ゲートドライバ５２に対して２行目のゲートパルスＧ２の出力を指令して、２行目の画素３７の信号電荷の読み出しを開始させる。２行目以降の読み出しも１ライン目と同様の手順で行われる。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器６８は、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ１４の筐体内に内蔵されるメモリ２６に出力する。全行の読み出しが完了すると、１画面分のＸ線画像がメモリ２６に記録される。１画面分のＸ線画像は、メモリ２６から読み出されて、通信部２７を通じてコンソール２１に出力される。こうして被写体ＨのＸ線画像が検出される。
【００４５】
制御部５４（照射検出手段，制御手段）は、ゲートドライバ５２と信号処理回路５３を制御することにより、ＦＰＤ２５の動作を統括的に制御する。例えば、制御部５４は、通信部２７を通じて入力されるコンソール２１からの制御信号に基づいて、蓄積動作，読み出し動作，リセット動作をゲートドライバ５２によって実行させる。また、制御部５４は、後述するように、電子カセッテ１４はＸ線の照射開始及び照射終了を検出し、検出したＸ線の照射開始や照射終了に合わせて、ＦＰＤ２５の各動作の開始や終了のタイミングを制御する。
【００４６】
ＦＰＤ２５は、上述のようにＴＦＴ４３を介して信号線４８に接続された画素３７の他に、ＴＦＴ４３を介さず信号線４８に短絡して接続された検出画素ＤＰを同じ撮像領域５１内に複数備えている。
【００４７】
検出画素ＤＰは、発生した信号電荷が、Ｘ線の照射開始及び照射終了を自己検出するために利用される画素であり、後述するように撮像領域５１の全体に満遍なく分散して複数設けられている（図３参照）。例えば、撮像領域５１内の画素の数％程度が検出画素ＤＰであり、その他が通常の撮像用の画素３７となっている。
【００４８】
検出画素ＤＰは、信号線４８との間にＴＦＴ４３が設けられておらず、信号線４８に短絡接続されているので、検出画素ＤＰで発生した信号電荷は、直ちに信号線４８に読み出される。これは、同列にある通常の画素３７がＴＦＴ４３をオフ状態に制御され、信号電荷を蓄積する蓄積動作中であっても同様である。このため検出画素ＤＰが接続された信号線４８上の積分アンプ６６には、検出画素ＤＰで発生した電荷が常に流入する。
【００４９】
制御部５４は、検出画素ＤＰが接続された信号線４８から、電圧信号Ｖｏｕｔ（図２では例えばＤ３）を取得し、その値を監視する。具体的には、制御部５４は、電圧信号ＶｏｕｔをＡ／Ｄ変換回路６８を介して取得するとともに、電圧信号ＶｏｕｔをＸ線の照射開始及び照射終了を検出可能な程度に十分に短い所定の時間間隔で次々と取得することにより、電圧信号Ｖｏｕｔを監視する。
【００５０】
そして、制御部５４は、電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射開始や照射終了を検出し、検出したＸ線の照射開始や照射終了に合わせてＦＰＤ２５の動作を制御する。例えば、Ｘ線の照射開始を検出するまではリセット動作を繰り返し行わせ、Ｘ線の照射開始を検出したときに蓄積動作を開始させる。また、Ｘ線の照射終了を検出したときには、蓄積動作を終了し、読み出し動作を開始させる。
【００５１】
なお、検出画素ＤＰは複数あるので、制御部５４は複数の信号線４８から電圧信号Ｖｏｕｔをそれぞれ取得し、これらを監視してＸ線の照射開始及び照射終了を検出する。但し、詳細は後述するが、制御部５４は、複数ある検出画素ＤＰに対応する全ての信号線４８から電圧信号Ｖｏｕｔを取得するわけではなく、複数の検出画素ＤＰの中から特に感度が良好な画素として予め選択された高感度検出画素ＳＤＰ（図３参照）に接続された信号線４８から電圧信号Ｖｏｕｔを読み出し、その値を監視することによって、Ｘ線の照射開始及び照射終了を検出する。
【００５２】
図３に示すように、検出画素ＤＰは、複数の画素３７が配列された撮像領域５１内に複数設けられているとともに、撮像領域５１内で局所的に偏ることなく撮像領域５１内に満遍なく散らばって設けられている。また、検出画素ＤＰの位置はＦＰＤ２５の製造時に既知であり、ＦＰＤ２５は全検出画素ＤＰの位置を不揮発性のメモリ３８（図２参照）に予め記憶している。以下では、説明のために、８行×６列＝４８個の検出画素ＤＰ（ＤＰｉｊ，ｉ＝１〜８，ｊ＝１〜６）が設けられているものとするが、撮像素子５１内の全画素数は、例えば約４００万画素あり、その数％程度が検出画素ＤＰとなっており、４８個よりも多くの画素が検出画素ＤＰが存在する。また、以下では簡単のために１つの信号線４８には１つの検出画素ＤＰが接続されているとする。
【００５３】
また、ＦＰＤ２５は、４８個の検出画素ＤＰのうち、８個の検出画素ＤＰを高感度検出画素ＳＤＰ（ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８）として選択し、その位置を記憶している。図３に示すとおり、高感度検出画素ＳＤＰは、検出画素ＤＰの配列の中で特別に偏ることなく、概ね全検出画素ＤＰ中に散らばって選択される。
【００５４】
高感度検出画素ＳＤＰは、ゲインキャリブレーション時に選択される。ゲインキャリブレーションは、各画素３７の読み出しを行うときの積分アンプ６６のゲインを決定するキャリブレーションである。例えば、被写体Ｈがいない状態で線量等が所定のＸ線をＦＰＤ２５に照射して撮像し、各画素３７の感度に応じて、信号電荷量を電圧信号に変換する積分アンプ６６のゲインを決定する。
【００５５】
図４に示すように、制御部５４は、ゲインキャリブレーション時に検出画素ＤＰが接続された各信号線４８の電圧信号Ｖｏｕｔを、積分アンプ６６のゲインを一定にして取得する。このとき、取得する電圧信号Ｖｏｕｔは、このとき取得する電圧信号Ｖｏｕｔは、積分アンプ６６のゲインが一定であるため、検出画素ＤＰの感度を表す。制御部５４は、複数ある検出画素ＤＰのなかでも電圧信号Ｖｏｕｔが高く、感度が高い順に所定数の検出画素ＤＰを高感度検出画素ＳＤＰとして選択する。図４においては、例として、８個の検出画素ＤＰ（ＤＰ１４，ＤＰ２１，ＤＰ３５，ＤＰ４３，ＤＰ５６，ＤＰ６２，ＤＰ７４，ＤＰ８１）を高感度検出画素ＳＤＰとして選択するが、選択する高感度検出画素ＳＤＰの個数は任意であり、１以上であれば良い。制御部５４は、選択した高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の位置及びこれらの高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８が接続された信号線４８を、高感度検出画素情報３８ａとして不揮発性のメモリ３８に記憶する（図２参照）。制御部５４は、高感度検出画素情報に基づいて、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８が接続された信号線４８を選択する。
【００５６】
上述のように構成されるＸ線撮影システム１０を用いてＸ線撮影を行う場合には、以下に説明するように、電子カセッテ１４（ＦＰＤ２５）がＸ線の照射開始及び照射終了を自己検出し、検出したＸ線の照射開始及び照射終了に合わせて、蓄積動作，読み出し動作，リセット動作を切り替える。
【００５７】
図５に示すように、電子カセッテ１４に電源を投入すると、電子カセッテ１４は待機動作を行う（ステップＳ１０）。待機動作は、ＦＰＤ２５がリセット動作を繰り返し行い、各画素３７で発生する暗電荷を掃き出し続け、Ｘ線画像の検出に備える動作である。
【００５８】
次いで、Ｘ線源制御部１７とコンソール２１にそれぞれ撮影条件が設定される。撮影条件は、Ｘ線源１２が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、Ｘ線の単位時間あたりの照射量を決める管電流、Ｘ線を照射する照射時間である。撮影条件は、撮影部位や被写体Ｈの年齢等によって変わる。コンソール２１は設定された撮影条件を電子カセッテ１４に入力する。制御部５４は、撮影条件の入力を撮影準備開始指示として受け取る（ステップＳ１１）。
【００５９】
撮影準備開始指示を受けると、制御部５４は、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８が接続された信号線４８の電圧信号Ｖｏｕｔ（以下、高感度画素の電圧信号という）の監視を開始する（ステップＳ１２）。このとき、ＦＰＤ２５はリセット動作を継続する。
【００６０】
制御部５４による高感度画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔの監視は、具体的には、高感度画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔを所定の時間間隔で所定の閾値Ｔｈと比較することにより行われる（ステップＳ１３）。なお、制御部５４は、所定間隔で積分アンプ６６にリセットパルスＲＳＴを入力するので、監視する高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号ＶｏｕｔはリセットパルスＲＳＴが入力されるたびに０にリセットされ、リセットパルスＲＳＴの入力間に高感度検出画素ＳＤＰで発生した信号電荷が電圧信号Ｖｏｕｔとなる。
【００６１】
高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ未満の場合には、制御部５４はリセット動作と高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔの監視を継続する。
【００６２】
一方、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値になった場合、制御部５４は、これをＸ線の照射開始として検出する。具体的には、図６に示すように、ある時刻ＴａにおいてＸ線源１２からＸ線の照射が開始され、時刻Ｔｂで所定線量のＸ線が照射されるとする。このとき、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは、Ｘ線の照射開始時Ｔａから上昇し始める。しかし、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の各々の感度の違いや、被写体Ｈとの位置関係から、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは各々異なる。例えば、Ｘ線が透過し難い骨等の組織下にある場合には当然Ｘ線が到達し難いので、電圧信号Ｖｏｕｔは小さい。このため、制御部５４は、Ｘ線の照射開始を検出する場合、全ての高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔを監視する中で、最も早く閾値Ｔｈ以上の値になった高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号ＶｏｕｔにしたがってＸ線の照射開始を検出する。
【００６３】
例えば、高感度検出画素ＳＤＰ１は被写体Ｈの軟部組織下に、高感度検出画素ＳＤＰ２は被写体Ｈに遮られずに直接Ｘ線が入射する素抜け領域に、高感度検出画素ＳＤＰ３は被写体Ｈの骨部下にそれぞれあるとする。この場合、Ｘ線が比較的透過しやすい軟部組織下に位置する高感度検出画素ＳＤＰ１では、時刻Ｔａから電圧信号Ｖｏｕｔが上昇し始め、時刻Ｔｂ後の時刻Ｔ１において、電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値となる。一方、素抜け領域にある高感度検出画素ＳＤＰ２は、被写体Ｈに妨げられずに直接Ｘ線が入射するので、実質的な感度は軟部組織下の高感度ＳＤＰ１より高い。このため、高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔは、時刻Ｔａから上昇し始めると、時刻Ｔｂの前（Ｘ線の立ち上がる過渡期）の時刻Ｔ２に閾値Ｔｈ以上の値となる。また、高感度検出画素ＳＤＰ３は、骨部下にあるためにＸ線の入射量が少ないので、時刻Ｔａから上昇し始めるが、時刻Ｔｂ以降も閾値Ｔｈには達しない。
【００６４】
簡単のため、その他の高感度検出画素ＳＤＰ４〜ＳＤＰ８を考えないとすると、制御部５４は、高感度画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値となった時刻Ｔ２をＸ線の照射開始として検出する。
【００６５】
こうしてＸ線の照射開始を検出すると、制御部５４は、ゲートドライバ５２によるリセット動作用のゲートパルスＧ１〜Ｇｎの入力を中止させ、全画素３７のＴＦＴ４３をオフにすることにより蓄積動作を開始させる（ステップＳ１４）。
【００６６】
蓄積動作が開始されると、撮像用の各画素３７には信号電荷が蓄積される。一方、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８は信号線４８に短絡接続されているので、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８で発生した信号電荷は発生と同時に信号線４８に流入する。制御部５４は、照射終了の検出のために、蓄積動作中も信号処理回路５３を通じて高感度画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔとして読み出し、その値の監視を継続する（ステップＳ１５）。なお、蓄積動作中に高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視する場合も、制御部５４は、所定間隔で積分アンプ６６にリセットパルスＲＳＴを入力する。
【００６７】
高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の場合、制御部５４は、ＦＰＤ２５に蓄積動作を継続させる。一方、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号が閾値Ｔｈ未満になった場合、制御部５４は、これをＸ線の照射終了として検出する。
【００６８】
具体的には、図７に示すように、時刻ＴｃでＸ線の線量が立ち下がり始め、時刻ＴｄでＸ線の照射が完全に終了したとする。このとき、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは、時刻Ｔｃから下降し始め、時刻ＴｄでＸ線照射が完全に終了するとともに０になる。但し、照射開始時と同様に照射終了時も、被写体Ｈとの位置関係や各々の感度差等によって、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔは、各々に異なる。このため、制御部５４は、照射開始の検出時に電圧信号Ｖｏｕｔが最も早く閾値Ｔｈ以上の値になった高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔを監視し、その値に基づいてＸ線の照射終了を検出する。前述したように（図６）、高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ３がそれぞれ軟部組織下，素抜け領域，骨部下にあり、その他の高感度検出画素ＳＤＰ４〜８を考えない場合、素抜け領域の高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔによって照射開始が検出されるので、制御部５４は、高感度検出画素ＳＤＰ２の電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ未満の値となった時点Ｔ４をＸ線の照射終了として検出する。
【００６９】
こうしてＸ線の照射終了を検出すると、制御部５４は、検出した照射終了時点Ｔ４で蓄積期間を終了し、ゲートドライバ５２によって読み出し動作用のゲートパルスＧ１〜Ｇｎを各走査線４７に順次入力させることにより、読み出し動作を行わせる（ステップＳ１６）。
【００７０】
読み出し動作によって得られたＸ線画像は、読み出し動作中にメモリ２６に一時的に記憶された後、コンソール２１に送信される。こうして得られたＸ線画像には、検出画素ＤＰに対応する画素が欠陥となっているので、補正部３１で欠陥補正処理が施される。また、補正部３１によってノイズ除去処理等の各種画像処理が施されることにより、観察用のＸ線画像となり、モニタ２２に表示されたり、図示しない画像サーバに送信して保存される。
【００７１】
上述のように、電子カセッテ１４では、検出画素ＤＰを全て監視するのではなく、検出画素ＤＰから予め選択された高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視することにより、ＦＰＤ２５によってＸ線の照射開始及び照射終了を検出する。このため、電子カセッテ１４は、全検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視するよりも迅速にＸ線の照射開始及び照射終了を検出することができる。また、電子カセッテ１４は、検出画素ＤＰの中でも、感度が高い高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射開始及び照射終了を検出するので、感度の低い（あるいは被写体Ｈの位置によってＸ線の入射量の少ない）検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射開始及び照射終了を検出することがなく、Ｘ線の照射開始及び照射終了を高精度に検出することができる。
【００７２】
電子カセッテ１４は、検出画素ＤＰの中でも感度が高い高感度検出画素ＳＤＰを用いてＸ線の照射開始及び照射終了を検出するので、照射されるＸ線が低線量の場合にも、照射開始及び照射終了を検出することができる。また、高感度検出画素ＳＤＰを用いることにより、Ｓ／Ｎ比が良く、暗電荷ノイズ等のノイズの影響を受けにくい。
【００７３】
さらに、電子カセッテ１４によるＸ線の照射開始の検出は、全ての高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視して行われるが、従来技術のように各電圧信号Ｖｏｕｔを相互比較する等の複雑なステップはなく、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの何れかが閾値Ｔｈを超えた時点を照射開始として検出する。このため、電子カセッテ１４は、迅速に照射開始を検出することができ、Ｘ線源１２からのＸ線の照射開始のタイミングからのタイムラグが殆ど無い。タイムラグが少ないため、被写体Ｈに照射されるＸ線を無駄にすることなくＸ線画像に利用できる。
【００７４】
また、電子カセッテ１４は、照射開始を検出した高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいてＸ線の照射終了を検出するので、迅速かつ正確にＸ線の照射終了を検出することができる。また、時刻Ｔｃ〜時刻Ｔｄ間に被写体Ｈに照射されたＸ線も無駄なくＸ線画像に利用される。
【００７５】
なお、上述の第１実施形態では、撮像領域５１の全体に満遍なく検出画素ＤＰ（及び高感度検出画素ＳＤＰ）がある例を説明したが、これに限らない。電子カセッテ１４は、概ね撮像領域５１の中央近傍で被写体Ｈを撮像するように使用される頻度が高く、撮像領域５１の中央近傍にだけ検出画素ＤＰを設けておいても良い。また、撮像領域５１の全体に検出画素ＤＰを設ける場合も、検出画素ＤＰが撮像領域５１内の全域において均一な密度で設けられていなくても良く、使用頻度が高い撮像領域５１の中央近傍により多くの検出画素ＤＰが設けられるようにしても良い。
【００７６】
［第２実施形態］
なお、上述の第１実施形態では、撮像領域５１内に満遍なく設けられた検出画素ＤＰの全体から高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、これに限らない。例えば、以下に第２実施形態として説明するように、撮像領域５１を複数の領域に分割し、各々の領域毎に高感度画素ＳＤＰを選択しても良い。
【００７７】
図８に示すように、撮像領域５１を信号線４８の方向（Ｙ方向）に長い長方形状の領域Ａ１〜Ａ６に分割し、これらの各領域Ａ１〜Ａ６毎に、検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを少なくとも１個ずつ選択する。領域Ａ１〜Ａ６のように、撮像領域５１を信号線４８の方向に長い長方形状（短冊状）の領域に分割するのは、検出画素ＤＰが信号線４８に短絡接続されているので、検出画素ＤＰがＹ方向のどの位置にあっても、得られる電圧信号ＶｏｕｔからはＹ方向の位置を識別できず、Ｙ方向には検出画素ＤＰによる分解能がないからである。
【００７８】
高感度検出画素ＳＤＰの選択方法は、第１実施形態で説明した方法と同様であり、高感度検出画素ＳＤＰは、ゲインキャリブレーション時に得られる各検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを互いに比較して選択される。このとき、第１実施形態では全検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔ（感度）を比較するが、ここでは、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、各領域Ａ１〜Ａ６毎に、各領域にある検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを比較する。そして、各領域Ａ１〜Ａ６毎に、１以上の検出画素ＤＰを高感度検出画素ＳＤＰとして選択する。
【００７９】
撮像領域５１を分割せずに、検出画素ＤＰの全体から高感度検出画素ＳＤＰを選択すると、例えば、高感度検出素子ＳＤＰが撮像領域５１の一角に集中するというように、選択された高感度検出画素ＳＤＰの配置が撮像領域５１内で意図せず偏ってしまうことがあるが、上述のように、撮像領域５１を分割した領域Ａ１〜Ａ６毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択するようにすることで、選択される高感度検出画素ＳＤＰを撮像領域５１の全域に分散させることができる。
【００８０】
なお、図９において、領域Ａ１（図９（Ａ））と領域Ａ４（図９（Ｄ））で２個の高感度検出画素ＳＤＰを選択し、その他の領域Ａ２，Ａ３，Ａ５，Ａ６（図９（Ｂ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｆ））で、１個の高感度検出画素ＳＤＰが選択される例を示しているように、各領域Ａ１〜Ａ６の各々で選択する高感度検出画素ＳＤＰの個数は、１以上であれば各々に定めることができる。このため、例えば、使用頻度が高い撮像領域５１の中央近傍を含む領域Ａ３及び領域Ａ４で、他の領域Ａ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６よりも多くの高感度検出画素ＳＤＰが選択されるようにしても良い。
【００８１】
なお、上述の第２実施形態では、撮像領域５１を長方形の領域Ａ１〜Ａ６に分割し、領域Ａ１〜Ａ６毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、撮像領域５１の分割の仕方はこれに限らない。例えば、撮像領域５１を分割する領域の数は６個に限らず、これよりも少なくてもよいし、より多くの領域に分割して、各領域毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。
【００８２】
また、図１０に示す領域Ｂ１〜Ｂ９のように、撮像領域５１を縦横に分割し、升目状の各領域Ｂ１〜Ｂ９毎に高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。このように、撮像領域５１を縦横に分割して各領域Ｂ１〜Ｂ９内で高感度検出画素ＳＤＰを選択する態様は、各画素３７（及び各検出画素ＤＰ）に個別にアクセスして信号電荷の読み出しを行うことができる、いわゆるＣＭＯＳ型のＦＰＤに特に好適である。。上述のＦＰＤ２５のようにＴＦＴ型のＦＰＤでは、検出画素ＤＰに個別にアクセスする信号線を配設すれば良い。
【００８３】
［第３実施形態］
また、電子カセッテ１４でフリー撮影（撮影台を使わない撮影）を行う場合には、撮像領域５１の一部分にＸ線を照射してＸ線撮影を行うことがある。以下、第３実施形態として、撮像領域５１の一部にＸ線を照射して撮影を行う場合の電子カセッテ１４の動作について説明する。
【００８４】
図１１に示すように、第２実施形態と同様に、撮像領域５１を領域Ａ１〜Ａ６に分割し、各領域Ａ１〜Ａ６毎に高感度検出画素ＳＤＰが選択されているとする。また、撮像領域５１の左下がＸ線の照射野７１となるように、電子カセッテ１４が配置されているとする。
【００８５】
図１２に示すように、電子カセッテ１４に電源を投入すると、電子カセッテ１４は待機動作を行い（ステップＳ２０）、コンソール２１に撮影条件が入力されることによって撮影準備開始指示が入力される（ステップＳ２１）。撮影準備開始指示を受けると、制御部５４は、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの監視を開始する（ステップＳ２２）。
【００８６】
その後、Ｘ線源１２からＸ線が照射されると、制御部５４は、照射野７１を判定する（ステップＳ２３）。照射野７１の判定は、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔに基づいて行う。具体的には、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを、照射野判定用の所定閾値（照射検出用の閾値Ｔｈより小さい）と比較し、電圧信号Ｖｏｕｔがこの所定閾値以上の値になった高感度検出画素ＳＤＰが全て含まれる範囲を照射野７１として判定する。閾値は、暗電荷の発生によって電圧信号Ｖｏｕｔに重畳するノイズと識別できる程度に、極小さな値に設定される。
【００８７】
制御部５４は、監視する高感度検出画素ＳＤＰを照射野７１内に位置するものに絞り、検出した照射野７１内にある高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上の値になったか否かによってＸ線の照射開始を検出する（ステップＳ２４）。照射野の判定とＸ線の照射開始の検出は、ほぼ同時に行われ、監視する高感度検出画素ＳＤＰが照射野７１内のものに絞られるため、全ての高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視するよりも迅速にＸ線の照射開始を検出することができる。
【００８８】
例えば、第１実施形態では８個の高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ８の電圧信号Ｖｏｕｔを監視してＸ線の照射開始を検出したが、本第３実施形態では、照射野７１には、領域Ａ１に属する高感度検出画素ＳＤＰ８と、領域Ａ２に属する高感度検出画素ＳＤＰ６の２つしかない。このため、制御部５４が電圧信号Ｖｏｕｔと閾値Ｔｈと比較する処理は１／４程度に低減されるので、制御部５４の処理速度のために、Ｘ線の照射開始の検出が遅延してしまう確率が低減する。
【００８９】
Ｘ線の照射開始を検出すると、制御部５４はＦＰＤ２５の動作を蓄積動作に移行させる（ステップＳ２５）。そして、照射開始の検出時に用いた高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ未満の値になったときにＸ線の照射終了を検出し（ステップＳ２６）、読み出し動作を行う（ステップＳ２７）。
【００９０】
上述のように、電子カセッテ１４は、フリー撮影を行う場合、照射野７１を判定し、Ｘ線の照射開始の検出のために閾値Ｔｈと比較する高感度検出画素ＳＤＰを照射野７１内に位置するものに絞るので、実際にＸ線が照射されるまで照射野７１が分からないフリー撮影であっても、迅速かつ正確にＸ線の照射開始及び照射終了を検出することができる。
【００９１】
第３実施形態で説明した態様は、第１実施形態で説明したように、撮像領域５１の全体から高感度検出画素ＳＤＰが選択されているＦＰＤを用いてもよいが、第２実施形態で説明したように、撮像領域５１内により確実に分散して高感度検出画素ＳＤＰが選択されているＦＰＤを用いる場合に特に好適である。
【００９２】
なお、上述の第３実施形態では、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを監視して照射野７１を判定する例を説明したが、照射野７１の判定には高感度検出画素ＳＤＰとして選択されてない他の検出画素ＤＰを用いても良い。また、高感度検出画素ＳＤＰと他の検出画素ＤＰをともに用いても良い。
【００９３】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、１つの信号線４８に検出画素ＤＰが１つ接続されている例を説明したが、１つの信号線４８に複数の検出画素ＤＰが設けられていても良い。例えば、１つの信号線４８上に２つの検出画素ＤＰが接続されている場合、制御部５４がこの信号線４８から取得する電圧信号Ｖｏｕｔは、２つの検出画素ＤＰの信号電荷の合計に応じた電圧信号Ｖｏｕｔとなるので、検出画素ＤＰの感度が２倍に向上するのと同等である。この場合、同じ信号線４８に接続された２つの検出画素ＤＰがともに高感度検出画素ＳＤＰに選択される。
【００９４】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、電子カセッテ１４がＸ線の照射開始と照射終了を両方とも検出する例を説明したが、照射開始または照射終了の一方だけを検出するようにしても良い。例えば、照射開始を検出して蓄積動作を開始するとともに、照射開始を起点として計時を開始し、照射終了は検出せずに、撮影条件に含まれる照射時間の経過後に蓄積動作を終了させるようにしても良い。
【００９５】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、検出画素ＤＰをＴＦＴ４３を介さずに信号線４８に短絡接続された画素で形成する例を説明したが、検出画素ＤＰは短絡画素でなくても良い。例えば、ＣＭＯＳ型のＦＰＤでは、画素３７毎に信号を読み出すことができるとともに、画素３７に蓄積された信号電荷を失わずに信号を読み出す非破壊読み出しが可能なので、通常の撮像用の画素３７を検出画素ＤＰとして利用することができる。また、上述の第１〜第３実施形態で説明したＦＰＤ２５では、撮像用の画素３７と検出画素ＤＰとで信号線４８を共用しているが、検出画素ＤＰから信号を読み出すための信号線を撮像用の画素３７の信号線４８とは別に設ければ、検出画素ＤＰを短絡画素とせず、検出画素ＤＰ用の信号線にＴＦＴ等を介して接続するようにしても良い。
【００９６】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、定期メンテナンスとして行われるゲインキャリブレーション時に検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、電子カセッテ１４の出荷検査時に検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。また、経時劣化等によって高感度検出画素ＳＤＰの感度が低下してしまうことがある。このため、定期メンテナンスでゲインキャリブレーションを行うときに、高感度検出画素ＳＤＰを再選択して、高感度検出画素ＳＤＰを更新するようにしておくことが好ましい。
【００９７】
なお、上述の実施形態では、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを閾値Ｔｈと比較することによって、Ｘ線の照射開始及び照射終了を検出する例を説明したが、これに限らない。例えば、高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの変化率（傾き）に基づいてＸ線の照射開始及び照射終了を検出しても良い。具体的には、電圧信号Ｖｏｕｔの傾きがほぼ０から一定の傾き以上になった時点を照射開始と検出し、一定以下の傾きになった後、傾きがほぼ０になった時点を照射終了と検出する。こうすると、図５及び図６で説明した高感度検出画素ＳＤＰ１〜ＳＤＰ３の場合、時刻Ｔａが照射開始として検出され（図５参照）、時刻Ｔｄが照射終了として検出される（図６）。但し、この場合も、実効的な感度が高い高感度検出画素ＳＤＰ（例えば素抜け領域の高感度検出画素ＳＤＰ２）を用いれば、検出精度がより良い。
【００９８】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、照射開始及び照射終了の検出に１個の高感度検出画素ＳＤＰ（図５及び図６では高感度検出画素ＳＤＰ２）を用いる例を説明したが、高感度検出画素ＳＤＰが複数選択されている場合には、複数の高感度検出画素ＳＤＰを用いて照射開始及び照射終了を検出しても良い。例えば、半数以上の高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔが閾値Ｔｈ以上（未満）になった時点を照射開始（照射終了）として検出しても良い。また、例えば、全高感度検出画素ＳＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔの平均値を閾値と比較して照射開始及び照射終了を検出しても良い。
【００９９】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、電圧信号Ｖｏｕｔ（感度）が高い順に所定数を選択することにより、検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択する例を説明したが、検出画素ＤＰから高感度検出画素ＳＤＰを選択する方法はこれに限らない。例えば、検出画素ＤＰの電圧信号Ｖｏｕｔを、高感度と定めるための所定閾値と比較して、高感度検出画素ＳＤＰを選択しても良い。
【０１００】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、検出画素ＤＰ及び高感度検出画素ＳＤＰから得るを、Ａ／Ｄ変換器６８でデジタル化して、デジタルな電圧信号Ｖｏｕｔで照射開始及び照射終了の検出を行っているが、これに限らず、制御部５４は、検出画素ＤＰ及び高感度検出画素ＳＤＰから、検出画素ＤＰからアナログの電気信号を取得しても良い。
【０１０１】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、ＦＰＤ２５として間接変換型のパネルを例に説明したが、Ｘ線を直接電気信号に変換する直接変換型パネルを用いても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ 天板
１３ Ｘ線焦点
１２ Ｘ線源
１４ 電子カセッテ（放射線画像検出装置）
１６ 高電圧発生部
１７ Ｘ線源制御部
２１ コンソール
２２ モニタ
２３ 照射スイッチ
２４ 通信部
２５ ＦＰＤ
２６、３８ メモリ
２７ 通信部
３７ 画素
４２ フォトダイオード
４３ ＴＦＴ
４７ 走査線
４８ 信号線
５１ 撮像領域
５２ ゲートドライバ
５３ 信号処理回路
５４ 制御部
６６ 積分アンプ
６７ マルチプレクサ
６８ Ａ／Ｄ変換器
６９ リセットスイッチ
７１ 照射野
ＤＰ 検出画素
ＳＤＰ 高感度検出画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段と、
前記撮像領域内に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子と、
複数の前記検出素子の中から、感度が高い高感度素子を選択するための高感度素子情報を予め記憶する記憶手段と、
前記高感度素子情報に基づいて選択された前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出する照射検出手段と、
前記照射検出手段の検出結果に基づいて前記画像検出手段の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記撮像領域の全域を複数の区画に分割した複数の分割領域が設定されており、複数の前記分割領域のそれぞれには、前記高感度画素が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
複数の前記分割領域のそれぞれに設けられた、前記高感度素子または前記高感度素子以外の前記検出素子の出力に基づいて、前記放射線の照射野を判定する照射野判定手段を有しており、
前記照射検出手段は、前記照射野に対応する前記分割領域内の前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項２記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記分割領域は、前記撮像領域を升目状または短冊状に区画した領域であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記検出素子は、前記画素とほぼ同一の構造を有し、かつ、前記信号線と常時短絡しており、
前記照射検出手段は、前記信号線を通じて前記検出素子の出力を監視することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記高感度素子はキャリブレーションによって、前記被写体の撮影前に予め選択されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の記載の放射線画像検出装置。
【請求項７】
前記キャリブレーションは、前記画素の感度を補正するために、前記画素から前記画像信号を読み出すときのゲインを決定するゲインキャリブレーションであり、前記ゲインキャリブレーション時に前記検出素子から得られる前記電気信号に基づいて前記高感度検出素子が選択されることを特徴とする請求項６記載の放射線画像検出装置。
【請求項８】
前記高感度素子は複数あり、
前記照射検出手段は、複数の前記高感度素子の出力をそれぞれ所定閾値と比較し、それぞれの前記高感度素子の出力のうちの一つが前記所定閾値以上になった時点を前記放射線の照射開始として検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の記載の放射線画像検出装置。
【請求項９】
前記前記検出手段は、前記照射開始の検出時に出力が最も早く前記所定閾値以上の値になった前記高感度素子の出力が、前記所定閾値未満の値になった時点を前記照射終了として検出することを特徴とする請求項８記載の放射線画像検出装置。
【請求項１０】
マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子の中から、感度が高い高感度素子を予め選択し、高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出し、前記検出の結果に基づいて前記撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段の動作を制御することを特徴とする放射線画像検出方法。
【請求項１】
マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段と、
前記撮像領域内に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子と、
複数の前記検出素子の中から、感度が高い高感度素子を選択するための高感度素子情報を予め記憶する記憶手段と、
前記高感度素子情報に基づいて選択された前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出する照射検出手段と、
前記照射検出手段の検出結果に基づいて前記画像検出手段の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記撮像領域の全域を複数の区画に分割した複数の分割領域が設定されており、複数の前記分割領域のそれぞれには、前記高感度画素が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
複数の前記分割領域のそれぞれに設けられた、前記高感度素子または前記高感度素子以外の前記検出素子の出力に基づいて、前記放射線の照射野を判定する照射野判定手段を有しており、
前記照射検出手段は、前記照射野に対応する前記分割領域内の前記高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項２記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記分割領域は、前記撮像領域を升目状または短冊状に区画した領域であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記検出素子は、前記画素とほぼ同一の構造を有し、かつ、前記信号線と常時短絡しており、
前記照射検出手段は、前記信号線を通じて前記検出素子の出力を監視することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記高感度素子はキャリブレーションによって、前記被写体の撮影前に予め選択されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の記載の放射線画像検出装置。
【請求項７】
前記キャリブレーションは、前記画素の感度を補正するために、前記画素から前記画像信号を読み出すときのゲインを決定するゲインキャリブレーションであり、前記ゲインキャリブレーション時に前記検出素子から得られる前記電気信号に基づいて前記高感度検出素子が選択されることを特徴とする請求項６記載の放射線画像検出装置。
【請求項８】
前記高感度素子は複数あり、
前記照射検出手段は、複数の前記高感度素子の出力をそれぞれ所定閾値と比較し、それぞれの前記高感度素子の出力のうちの一つが前記所定閾値以上になった時点を前記放射線の照射開始として検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の記載の放射線画像検出装置。
【請求項９】
前記前記検出手段は、前記照射開始の検出時に出力が最も早く前記所定閾値以上の値になった前記高感度素子の出力が、前記所定閾値未満の値になった時点を前記照射終了として検出することを特徴とする請求項８記載の放射線画像検出装置。
【請求項１０】
マトリクスに配列された複数の画素と画素から画像信号を読み出すための信号線が配設された撮像領域に配置され、前記放射線の入射量に応じた電気信号を出力する複数の検出素子の中から、感度が高い高感度素子を予め選択し、高感度素子の出力を監視して、前記放射線の照射開始及び照射終了の少なくとも一方を検出し、前記検出の結果に基づいて前記撮像領域を有し、被写体を透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出するための画像検出手段の動作を制御することを特徴とする放射線画像検出方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４７３５４（Ｐ２０１２−２４７３５４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０４５９（Ｐ２０１１−１２０４５９）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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