放射線画像検出装置
【課題】ＴＦＴ読取方式を用いた放射線画像検出装置においては、電源から供給される電力には電源ノイズが含まれているため、走査駆動回路からＴＦＴスイッチ素子へと出力される読出信号にもノイズが含まれる。このノイズは、ノイズ信号として信号線に流れ出し、読出回路で読出された電荷に加算されてしまい、放射線画像の粒状性を悪化させてしまう。そこで、本発明は、放射線画像の粒状性を改善した放射線画像検出装置を提供する。
【解決手段】ＴＦＴスイッチ素子へ、所定のＯＦＦ電圧を供給するＯＦＦ電圧源３０２との間にスイッチＳＷ１を設け、信号変換器６７１において、少なくともＣＤＳを実施している間は、スイッチＳＷ１をＯＦＦにすることで、ＯＦＦ電圧源３０２に発生するノイズを遮断する。
【解決手段】ＴＦＴスイッチ素子へ、所定のＯＦＦ電圧を供給するＯＦＦ電圧源３０２との間にスイッチＳＷ１を設け、信号変換器６７１において、少なくともＣＤＳを実施している間は、スイッチＳＷ１をＯＦＦにすることで、ＯＦＦ電圧源３０２に発生するノイズを遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体を透過した放射線を検出する放射線画像検出装置であるＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）に関し、特に画質を向上させたＦＰＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて被写体に関する放射線画像を記録し、その記録された放射線画像に応じた画像信号を検出する放射線画像検出装置が各種提案、実用化されている。
【０００３】
上記放射線画像検出装置としては、例えば、放射線の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出装置があり、そのような放射線画像検出装置として、いわゆるＴＦＴ読取方式のものが提案されている。
【０００４】
ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出装置としては、例えば、放射線の照射を受けて発光する発光層と、発光した光を電荷に変換して蓄積する検出素子と、蓄積された電荷を読み出すための導通制御手段であるＴＦＴスイッチ素子とを有する撮像部を備えたものが提案されている。
【０００５】
該検出素子は直交する方向に２次元状に配列されている。そして、さらに、撮像部は、検出素子の列毎に並列して設けられた多数の信号線と、信号線に直交して、検出素子の行毎に並列して設けられた多数の走査線とを備えている。
【０００６】
そして、上記のようにして構成された放射線画像検出装置を用いて放射線画像の記録を行い、放射線画像の読取りを行う際には、走査駆動回路から走査線に選択的に読出信号が出力され、その読出信号に応じて走査線に接続されたＴＦＴスイッチ素子がオンされ、その検出素子に備えた蓄電部としてのコンデンサから信号線に流れ出した電荷は、信号線に接続された読出回路におけるアンプ（例えばチャージアンプ）などにより画像信号として検出され、放射線画像の読取りが行われる。走査駆動回路からＴＦＴスイッチ素子へと出力される読出信号は、走査駆動回路に入力される電源からの電力に基づく。
【０００７】
ここで、上記のような放射線画像検出装置においては、走査線と信号線とが絶縁層を介して直交して設けられているため、走査線と信号線との交差点近傍において寄生容量が形成される。
【０００８】
そして、電源から供給される電力には電源ノイズが含まれているため、走査駆動回路からＴＦＴスイッチ素子へと出力される読出信号にも電源ノイズが含まれる。この電源ノイズは、ノイズ信号として信号線に流れ出し、このノイズ信号が検出素子の蓄電部から流れ出した電荷に加算されてしまう。
【０００９】
この問題を解決するために、例えば、特許文献１においては、蓄電部に蓄積された電荷を一旦読み出した後に、極性を反転させた読出信号を走査線に入力することでノイズを相殺する、という技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１０１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の技術では、極性を反転させることで、オフセット的に生じるノイズを減少させることはできるが、ランダムに発生しているノイズを除去することができない。そのため、読出信号におけるノイズを取りきることができず、得られた放射線画像の粒状性が悪化する。
【００１１】
そこで、本発明は、放射線画像の粒状性を改善した放射線画像検出装置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】
【００１２】
前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１３】
１．照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
前記ＯＦＦ電圧源と前記導通制御手段との間の経路に配置されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段と前記導通制御手段との間の経路に一端が接続され、他端が仮想接地された電荷蓄積手段と、
前記検出素子から出力された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換手段と、
前記電荷電圧変換手段により変換された第１の電圧と第２の電圧との差を演算する差分手段と、
前記導通制御手段に前記ＯＦＦ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替えた状態で、前記電荷電圧変換手段により前記第１の電圧を取得し、その後前記導通制御手段に前記ＯＮ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替え、前記検出素子に保持された電荷を出力させた後、前記電荷電圧変換手段により前記第２の電圧を取得し、前記差分手段に前記第１の電圧と第２電圧との差を演算させ、演算結果に基づいて放射線画像データを生成する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１の電圧を取得する際に、少なくとも一の走査線に対応する前記スイッチ手段をＯＦＦ状態とし、前記第２の電圧を取得するまで当該一の走査線に対応する前記スイッチ手段のＯＦＦ状態を継続することを特徴とする放射線画像検出装置。
【００１４】
２．前記制御部は、前記一の走査線に対して前記スイッチ手段をＯＦＦ状態としている間、他の走査線に対応する前記スイッチ手段もＯＦＦ状態とすることを特徴とする前記１記載の放射線画像検出装置。
【００１５】
３．照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される複数の走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
を有し、
前記ＯＦＦ電圧源は、複数のＯＦＦ電圧源を含み、
前記複数の走査線のうち少なくとも１つの走査線には、他と異なるＯＦＦ電圧源が接続されていることを特徴とする放射線画像検出装置。
【００１６】
４．前記複数のＯＦＦ電圧源は２つの電圧源からなり、一方の電圧源の出力電圧は、他方の電圧源の出力電圧の変動とは逆の変動を有することを特徴とする前記３記載の放射線画像検出装置。
【００１７】
５．前記複数の走査線のうち、半分の走査線は前記一方の電圧源に接続され、残り半分の走査線は前記他方の電圧源に接続されていることを特徴とする前記４に記載の放射線画像検出装置。
【００１８】
６．前記他方の電圧源は、一方の電圧源の波形に基づいて当該波形と逆の波形を生成する逆相波形生成手段から構成されることを特徴とする前記４又は５に記載の放射線画像検出装置。
【００１９】
７．前記逆相波形生成手段は、前記一方の電圧源の交流成分を抽出するコンデンサ、コンデンサからの出力波形の極性を反転させ振幅を２倍にする乗算器、及び乗算器からの波形と前記一方の電圧源の波形とを加算する加算器を有することを特徴とする前記６に記載の放射線画像検出装置。
【発明の効果】
【００２０】
放射線画像検出装置において、導通制御手段へＯＦＦ電圧を供給するＯＦＦ電圧源に発生する電源ノイズを遮断若しくは相殺し、または、電源ノイズ同士を打ち消し合わせることで、画像信号に電源ノイズが重畳することを低減することができ、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。本実施形態における放射線画像検出装置について図１乃至図７に基づいて説明する。図１は、本実施形態における放射線画像撮影システム１の概略構成を示す図である。
【００２２】
放射線画像撮影システム１は、図１に示すように、放射線撮影に関する操作を行う撮影操作装置４と、例えば無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）により無線通信を行うためのアクセスポイント５と、放射線画像検出装置６（以下、単にＦＰＤ６と称す）により生成された放射線画像信号に画像処理を行うコンソール７とがネットワークＮを通じて接続されて構成されている。なお、ここでは図示してないが、放射線画像撮影システム１は、患者診断情報や会計情報を一元管理するＨＩＳ（Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）や放射線診療の情報を管理するＲＩＳ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）とネットワークＮを介して接続されている。ネットワークＮは、当該システム専用の通信回線であってもよいが、システム構成の自由度が低くなってしまう等の理由のため、イーサネット（登録商標）等の既存の回線である方が好ましい。
【００２３】
１００は撮影室である。撮影室１００には放射線照射装置３、撮影操作装置４、無線通信を行うアクセスポイント５、当該アクセスポイントと接続されているルータ９を備えている。
【００２４】
放射線照射装置３は、臥位撮影台１１に横たわっている被検体である患者１２に対して放射線を照射するようになっており、臥位撮影台１１の下方には、ＦＰＤ６を装着する検出装置装着口１１ａが設けられている。放射線照射装置３は、撮影操作装置４により制御されて所定の撮影条件で放射線撮影を行うようになっている。なお放射線照射装置３と検出装置装着口１１ａに装着したＦＰＤ６との撮影タイミングの同期は、両者間でアクセスポイント５を経由した無線通信により行うようにしてもよい。
【００２５】
アクセスポイント５は、放射線照射装置３を備えた撮影室の所定領域内でＦＰＤ６とコンソール７とが無線通信する際に、これらの通信を中継する機能をもつ。なお、無線通信としては無線ＬＡＮ（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｎ準拠の通信方式）により行う例について説明するが、これに限られず、電波（空間波）を用いるものの他に、赤外線や可視光線等（レーザ等）を用いた光無線通信（例えば、ＩｒＤＡ）、音波または超音波を用いた音響通信により無線通信するようにしてもよい。
【００２６】
なお、図１の説明においては、アクセスポイント５を経由した無線通信により通信を行う例について説明したが、これに限られず、検出装置装着口１１ａにネットワークＮと接続する通信コネクタを設け、ＦＰＤ６を当該検出装置装着口１１ａに装着することにより、ネットワークＮと有線通信するようにしてもよい。
【００２７】
［ブロック図］
次にＦＰＤ６とコンソール７の要部構成について、ブロック図である図２を用いて説明する。ＦＰＤ６は撮像部６Ａ、制御部６０、画像記憶部６６０、電源部３００、及び送受信部６５などからなる。撮像部６Ａは放射線画像信号を取得する機能を有す。詳しくは後述する。制御部６０は、ＦＰＤ６の各部を統括的に制御する機能を有し、制御プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、制御プログラムに従って制御部６０の制御を実行するＣＰＵ、ＣＰＵがワークエリアとして利用するＲＡＭ、等から構成されている。画像記憶部６６０は、撮像部６Ａが撮像した画像信号を記憶するＲＡＭ、ハードディスク、フラッシュメモリなどからなる。送受信部６５は、コンソール７等との通信を行う。電源部３００は、ＦＰＤ６を構成する電気回路、例えば本発明の導通制御手段であるＴＦＴスイッチ素子へ電力を供給する。
【００２８】
コンソール７はコンソール制御部７０、送受信部７５、表示部７７、入力操作部７８、画像記憶部７６０を備えて構成されている。コンソール制御部７０は、コンソールの各部を統括的に制御する機能を有し、制御プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、制御プログラムに従ってコンソール制御部７０の制御を実行するＣＰＵ、ＣＰＵがワークエリアとして利用するＲＡＭ、等から構成されている。
【００２９】
表示部７７は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を備えて構成され、コンソール制御部７０から送られる表示信号の指示に従って、ＦＰＤ６で撮影した画像信号、撮影条件の情報、患者リスト、各種のメッセージや画像等、各種画面を表示するものである。
【００３０】
入力操作部７８は、例えば、キーボードやマウス等から構成されており、キーボードで押下操作されたキーの押下信号やマウスによる操作信号を入力信号としてコンソール制御部７０に対して出力するものである。なお、入力操作部７８は、前記表示部７７の表示画面を覆う透明なシートパネルに、指先、または専用のスタイラスペンで触れることにより入力される位置情報を入力信号としてコンソール制御部７０に出力する、いわゆる、タッチパネルにより構成されていてもよい。そして当該入力操作部７８により撮影条件の情報の入力を行う。ここでいう撮影条件の情報とは、放射線量や放射線検出感度情報等のことである。例えば、放射線照射装置３から照射する放射線量は、撮影部位や患者の条件によって異なる。また放射線検出感度情報は撮影に用いるＦＰＤ６に対応しており、当該ＦＰＤ６に使用されている発光層６４の種類（後述のＧＯＳ、ＣＳＩ等）や検出素子６２０の性能によって異なる放射線検出感度を有することになる。
【００３１】
画像記憶部７６０は、撮像部６Ａが撮像した画像信号や、コンソール７が処理を施して得た画像信号などを記憶するハードディスクやフラッシュメモリなどからなる。送受信部７５は、ＦＰＤ６等との通信を行う。
【００３２】
［ＦＰＤ６］
ＦＰＤ６は、放射線画像信号（以下、単に画像信号という）を取得するものであり、カセッテに撮像パネルが収容されてなる可搬型のカセッテＦＰＤ装置である。
【００３３】
以下、図３及び図４を用いて、ＦＰＤ６の構成について説明する。図３は、ＦＰＤ６の斜視図である。図４は、ＦＰＤ６の撮像部６Ａの回路構成図である。
【００３４】
図３に示すように、ＦＰＤ６は、内部を保護する筐体６１を備えており、カセッテとして運搬可能に、すなわち可搬に構成されている。筐体６１の内部には、入射された放射線の強度に応じた光強度の発光を行う発光層６４が設けられている。発光層６４で発光した光を電気信号に変換する撮像パネル６２が層を成して形成されている。また撮像パネル全体の大きさは、例えば大角、半切、六切り等の撮影サイズに対応している。入射された放射線を直接電気信号に変換する直接型の撮像パネルを用いても良い。
【００３５】
発光層６４は、一般にシンチレータ層と呼ばれるものであり、例えば、蛍光体を主たる成分とし、入射した放射線に基づいて、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を出力する。
【００３６】
この発光層６４で用いられる蛍光体は、例えば、ＣａＷＯ４等を母体とするものや、ＣｓＩ：ＴｌやＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ａｇ等の母体内に発光中心物質が賦活されたものを用いることができる。また、希土類元素をＭとしたとき、（Ｇｄ，Ｍ，Ｅｕ）２Ｏ３の一般式で示される蛍光体を用いることができる。特に、放射線吸収及び発光効率が高いことよりセシウムアイオダイドＣｓＩ：Ｔｌ（以下、ＣＳＩと称す）、ガドリニウムオキシサルファイドＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（以下、ＧＯＳと称す）、が好ましく、これらを用いることで、ノイズの低い高画質の画像を得ることができる。
【００３７】
またこれらの蛍光体の発光効率により、ＦＰＤ６へ照射された放射線量に対する放射線検出感度が異なることになる。当該放射線検出感度情報はそれぞれのＦＰＤ６に付与した識別情報により、後述のコンソール７により管理されている。
【００３８】
撮像パネル６２は、この発光層の放射線が照射される側の面と反対側の面に設けられ、発光層から出力された電磁波（光）を電気エネルギーに変換して蓄積し、蓄積された電気エネルギーに基づく画像信号の出力を行う検出素子がマトリクス状に配列されている。
【００３９】
接続端子６９は、不図示のクレードル端子と接続するための端子であり、クレードル端子と接続することにより電源部３００への充電を行う。
【００４０】
６０及び６５は、各々上記した制御部及び送受信部である。６０９は走査駆動回路、６０８は読出回路である。
【００４１】
［撮像部６Ａ］
撮像部６Ａの回路構成図である図４に示すとおり撮像部６Ａは、撮像パネル６２、走査駆動回路６０９、読出回路６０８、制御部６０、電源部３００、画像記憶部６６０などから構成されている。撮像パネル６２は光を電気信号に変換する複数の受光素子（以下検出素子と称す）６２０が２次元配置されており、１つの検出素子６２０は放射線画像の１画素に対応する。これらの画素は例えば１００〜６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の密度で、被検体の撮影領域の大きさに渡って配置されている。
【００４２】
また、検出素子６２０間には走査線（横ライン）６２３と信号線（縦ライン）６２４とが配設されており、同図では両者が直交する様に格子状に配設されている。ここで、走査線６２３と信号線６２４とで囲まれた１つの区画を１画素とすると、撮像パネル６２の画素数は、例えば、一方向にｍ個、もう一方向にｎ個配置してなる場合にはｍ×ｎ個の画素数より構成されている。そして、撮像パネル６２には、ｍ×ｎ個の画素数分に対応するフォトダイオード６２１−（１，１）〜６２１−（ｍ，ｎ）と導通制御手段であるスイッチ素子のＴＦＴ６２２−（１，１）〜６２２−（ｍ，ｎ）が配置され、画素間には、走査線６２３−１〜６２３−ｍ及び信号線６２４−１〜６２４−ｎが直交する様に配設されることになる。
【００４３】
例えば、１つ目の受光素子内では、フォトダイオード６２１−（１，１）にシリコン積層構造あるいは有機半導体で構成された導通制御手段であるＴＦＴ６２２−（１，１）が接続される。ＴＦＴ６２２−（１，１）は、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用される。ＴＦＴ６２２−（１，１）のドレイン電極あるいはソース電極が検出素子６２０−（１，１）に接続されるとともに、ゲート電極は走査線６２３−ｍと接続される。ドレイン電極が検出素子６２０−（１，１）と接続する場合はソース電極が信号線６２４−１と接続し、ソース電極が検出素子６２０−（１，１）に接続する場合はドレイン電極が信号線６２４−１と接続する。また、他の画素における検出素子６２０、フォトダイオード６２１及びＴＦＴ６２２も同様に走査線６２３や信号線６２４と接続する。
【００４４】
撮像パネル６２では、これらの回路を介して放射線画像を画像信号に変換する。すなわち、制御部６０が、走査線６２３−１〜６２３−ｍ各々に、走査駆動回路６０９を介して読出信号ＲＳを供給して画像走査を行い、走査線毎の画像信号を取り込み、放射線画像をデジタルの画像信号に変換する。
【００４５】
［電源ノイズ除去の第１処理］
撮像パネル６２において放射線画像を画像信号に変換するに際し電源ノイズを除去する第１処理について説明する。
【００４６】
走査駆動回路６０９は主にＴＦＴ６２２のＯＮ、ＯＦＦ動作を制御する。ＴＦＴ６２２をＯＮさせるには走査駆動回路６０９から走査線６２３を介してＴＦＴ６２２のゲート端子にＯＮ電圧を供給し、ＴＦＴ６２２をＯＦＦさせるには走査駆動回路６０９から走査線６２３を介してＴＦＴ６２２のゲート端子にＯＦＦ電圧を供給する。スイッチ素子にＴＦＴを採用した場合、ＯＮ電源の電圧は例えば１５Ｖに設定される。また、ＯＦＦ電源の電圧は例えば−１０Ｖに設定される。ＯＮ電圧の供給は、ＯＮ電圧源３０１を用い、ＯＦＦ電圧の供給にはＯＦＦ電圧源３０２を用いる。ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の供給を選択させて各走査線へ接続する本発明の切替手段としての後述の切替回路３０３が用いられる。２入力のいずれかを１出力に選択する切替回路は一般に知られている技術であることからここでの説明を省略する。
【００４７】
撮像パネル６２の走査線６２３−１〜６２３−ｍは、図４に示すように走査駆動回路６０９と接続する。走査駆動回路６０９から走査線６２３−１〜６２３−ｍのうち、任意の走査線６２３−ｐ（ｐは１〜ｍのいずれかの値）に読出信号ＲＳであるＯＮ電圧が供給されると、この走査線６２３−ｐに接続したＴＦＴ６２２−（ｐ，１）〜６２２−（ｐ，ｎ）がオン（ＯＮ抵抗を持っているが導通）の状態になり、フォトダイオード６２１−（ｐ，１）〜６２１−（ｐ，ｎ）とＴＦＴ６２２−（ｐ，１）〜６２２−（ｐ，ｎ）間に蓄積した電荷を信号線６２４−１〜６２４−ｎ上に出力する。
【００４８】
信号線６２４−１〜６２４−ｎは、読出回路６０８の信号変換器６７１−１〜６７１−ｎに接続される。信号変換器は本発明の電荷電圧変換手段として機能する。信号変換器６７１−１〜６７１−ｎはいわゆる相関二重サンプリング（ＣＤＳとも称す）を用いた回路で構成する（詳細は後述する）。信号変換器６７１の出力結果は、マルチプレクサ６７２に供給される。
【００４９】
読出回路６０８における信号変換器６７１について図５及び図６を用いて説明する。図５はＯＮ電圧源３０１、ＯＦＦ電圧源３０２の二つの電圧源から画素信号をアナログの電圧値に変換するまでの信号変換器６７１における一部の回路構成を示す図である。図６は前記回路構成における動作を示すタイムチャートである。
【００５０】
図５（ａ）に示す信号変換器６７１における一部の回路構成について説明する。ＴＦＴ６２２のスイッチング動作を実施するための電圧源であるＯＮ電圧源３０１とＯＦＦ電圧源３０２の選択は走査駆動回路６０９内に設けた切替回路３０３を用いて行う。切替回路３０３の切替動作は、制御部６０の指示で制御される。ＯＦＦ電圧源３０２と切替回路３０３の間にはスイッチ手段であるスイッチＳＷ１が直列に備えられている。切替回路３０３とスイッチＳＷ１の間に一端が仮想接地された電荷蓄積手段であるコンデンサＣ１の他端を接続する。切替回路３０３によって切替えられた出力はＴＦＴ６２２のゲートに接続される。ＴＦＴのソース側には電源３０４に電力供給されたフォトダイオード６２１が接続されている。フォトダイオード６２１に蓄積された電荷はＴＦＴ６２２のスイッチング動作によってドレイン側から出力される。ＴＦＴ６２２のドレインはアンプ３０５の入力端に接続される。アンプ３０５の入出力端にはコンデンサＣ２が並列に配置されており、コンデンサＣ２に蓄積された電荷によって電位差が発生するので、コンデンサＣ２とアンプ３０５の組み合わせで本発明の電荷電圧変換手段（以下、ＣＶ変換器）３０７として動作する。コンデンサＣ２にはリセットスイッチ３０６が並列に配置されている。
【００５１】
アンプ３０５の出力端には、ＳＷ２とコンデンサＣ３とが出力電圧を保持する保持手段として接続され、また、並列に、ＳＷ３とコンデンサＣ４とが同じく保持手段として接続されている。
【００５２】
コンデンサＣ３及びＣ４に蓄積された電荷によって電圧を保持し各コンデンサに生じる電位の差を差分回路（差分手段）である差動アンプ３０８が増幅し、後段のマルチプレクサ６０８（不図示）を介してＡＤ変換器（不図示）へと出力する。なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は制御部６０が制御する。
【００５３】
次に図６を用いて本回路構成の動作について説明する。最初に、リセットスイッチ３０６をＯＮにして、フォトダイオード６２１に蓄積された電荷を受ける前に、ＣＶ変換器３０７におけるコンデンサＣ２に残存する電荷を、消滅させておく。次に、リセットスイッチ３０６をオフにし、フォトダイオード６２１に蓄積された電荷を、アンプ３０５を用いて電圧に変換する段階に備える。
【００５４】
次に、導通制御手段であるＴＦＴ６２２とＯＦＦ電源３０２の間に配置したスイッチＳＷ１をＯＦＦにする。ここで、リセットスイッチ３０６のＯＦＦと順番が入れ替わっても良く、同時でも良い。スイッチＳＷ１をＯＦＦにすることで、その瞬間でのＯＦＦ電圧源３０２のノイズ電圧が加算されたＯＦＦ電圧がコンデンサＣ１の両端に保持される。
【００５５】
次に、フォトダイオード６２１に蓄積された電荷を、コンデンサＣ２に蓄積する前に、スイッチＳＷ２を所定の時間、オフからオンに切替える。ＣＶ変換器におけるアンプ３０５の出力電圧が保持手段であるコンデンサＣ３に初期電圧として保持される。初期電圧として、ＯＦＦ電圧源のノイズとコンデンサＣ２の熱雑音であるＫＴＣノイズが保持される。ＫＴＣノイズとは、リセットスイッチ３０６をＯＦＦしてコンデンサＣ２の両端を開放した際に発生するノイズである。ＫＴＣノイズによってコンデンサＣ２に生じたノイズ電圧を、スイッチＳＷ２をＯＮにすることで、コンデンサＣ３にノイズ電圧として保持しておく。
【００５６】
次に切替回路３０３を切替えてＯＮ電圧源３０１を走査線６２３に接続し、ＴＦＴ６２２のゲート電圧にＯＮ電圧を供給し、ＴＦＴ６２２をＯＮにする。ＴＦＴ６２２をＯＮにすることで撮像によって蓄積された電荷が信号線を介してＣＶ変換器３０７に出力され、ＣＶ変換器３０７で電圧に変換する。
【００５７】
次に、撮像によって蓄積された電荷がＴＦＴ６２２と信号線を介して出力された後で切替回路３０３を切替えてＯＦＦ電圧源３０２側に接続し、ＴＦＴ６２２をＯＦＦにする。
【００５８】
次にスイッチＳＷ３をＯＮにすることで、第２の保持手段であるコンデンサＣ４でＣＶ変換器から出力されている電圧を保持する。コンデンサＣ４には、撮像時の放射線量に相当する電圧と、スイッチＳＷ１をＯＦＦにした際のＯＦＦ電圧源のノイズ電圧と、ＫＴＣノイズ電圧が保持される。コンデンサＣ３、Ｃ４には、スイッチＳＷ１をＯＦＦにした際のＯＦＦ電圧源のノイズ電圧で、同じ量重畳されている。従って、差動アンプ３０８の出力にはＯＦＦ電圧源のノイズとＫＴＣノイズが相殺され、撮像時の放射線量に相当する画素信号が出力されることとなる。
【００５９】
以上のように、コンデンサＣ３、Ｃ４に電圧を各々保持させてＫＴＣノイズを相殺する手法がＣＤＳである。そして、本発明の構成によって、ＫＴＣノイズだけでなく、ＯＦＦ電圧源のノイズを相殺することができる。
【００６０】
説明を簡略化するため、一般的なＣＤＳの動作原理の構成を用いたが、第２の保持手段であるスイッチＳＷ３とコンデンサＣ４を持たずに、アンプ３０５の出力を差分回路である差動アンプ３０８の入力に直接接続し、ＳＷ３がＯＮからＯＦＦになるタイミングで差分演算して出力してもよく、限定されるものではない。
【００６１】
なお、上記のように、走査線６２３−１上のフォトダイオード６２１−（１，１）〜６２１−（１，ｎ）から電荷を読み出しているときには、図６のスイッチＳＷ１−２〜ＳＷ１−ｍのタイムチャート又は図７に示すように、ＯＦＦ電圧源３０２から他の走査線を経由しての電源ノイズが画像信号に影響を与えないように、他の走査線に関連するスイッチＳＷ１−２〜ＳＷ１−ｍはＯＦＦしておくことが好ましい。
【００６２】
このように、ＯＦＦ電圧源３２２のＯＦＦ電圧に重畳されているノイズを低減（除去）することができる。
【００６３】
読出回路６０８における動作は制御部６０からの指示で行われる。マルチプレクサ６７２は、信号変換器６７１より供給された電圧信号を順次選択し、選択された電圧信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器６７３により、例えば、１２ビットのデジタル画像信号に変換される。
【００６４】
以上のように、電源ノイズ除去の第１処理によれば、少なくともＳＷ１をＯＦＦした後の初期電圧を保持手段であるコンデンサＣ３で保持し、蓄積された電荷を電圧に変換して初期電圧と差分を演算し出力するまでＳＷ１のＯＦＦを継続することで、ＯＦＦ電源に重畳された電圧ノイズを低減（除去）することができ、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【００６５】
ＳＷ１とコンデンサＣ１は走査駆動回路６０９よりＯＦＦ電圧源側に配置しているが、図５（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１のみ走査駆動回路６０９とＴＦＴ６２２間に配置しても良い。また、図５（ｃ）に示すように、ＳＷ１とコンデンサＣ１を走査駆動回路６０９とＴＦＴ６２２間に配置しても良いが、これらの場合は、電荷を読み出す走査線のＳＷ１は少なくともＯＦＦにしないで、電荷を読み出さない走査線に対して本発明の制御をする。
【００６６】
ノイズの低減効果は小さくなるが、一部の走査線を選択して本発明の制御をしても良い。例えば、走査駆動回路を複数の群から構成し、各群に対してそれぞれＳＷ１とＣ１を構成し、ＯＮしない走査線のみの群を制御してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、読み出しを行っている走査線に対して、本発明の制御を行う例を示したが、必ずしも読み出しを行っている走査線に対して本発明の制御を行う必要はない。例えば、１行目の読み出しを行っているときに、１行目に対しては本発明の制御を行わず、他の少なくとも１行に対して本発明の制御を行ってもよい。
【００６８】
説明を簡略化するために、ＯＮ電源は１つで構成しているが、複数のＯＮ電源を切替手段で切り替える構成にしても良く、限定されるものではない。
【００６９】
［電源ノイズ除去の第２処理］
以下、図８、図９を用いて説明する。図８は撮像パネル６２の電源部３００の詳細な回路構成の概略図であり、図９は出力電圧の概略説明図である。
【００７０】
電源ノイズ除去の第２処理においては、走査駆動回路６０９を少なくとも２つの走査駆動回路６０９ａと走査駆動回路６０９ｂに分割し、走査駆動回路６０９ａに接続するＯＦＦ電圧源３０２ａの出力電圧に発生する電圧変動と逆の電圧変動を有する電圧を作り出して、ＯＦＦ電圧源３０２ｂとして走査駆動回路６０９ｂに供給することで、該ノイズを相殺し、画質の低下を減じさせる。
【００７１】
図８において、走査駆動回路６０９ａ内には電圧源を切替える手段である切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｘを設け、走査駆動回路６０９ｂ内には切替回路３０３−ｘ＋１から切替回路３０３−ｍとを設ける。切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｘはＯＮ電圧源３０１のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧源３０２ａからの第１のＯＦＦ電圧とのどちらかを選択する回路である。切替回路３０３−（ｘ＋１）から切替回路３０３−ｍはＯＮ電圧源３０１のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧源３０２ａからの第２のＯＦＦ電圧とのどちらかを選択する回路である。切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｍは制御部６０の指示により切替えられる。
【００７２】
切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｍは各走査線ごとに対応させて設ける。走査駆動回路６０９においては、切替回路３０３−ｘは例えば走査線６２３−ｘに接続されている。ＯＦＦ電圧源３０２ａとＯＦＦ電圧源３０２ｂに乗ったノイズは、走査線を介して読出回路６０８に伝達され、画像信号に影響を与える。
【００７３】
一般に電圧源の出力電圧には、種々の要因により生じたランダムノイズが乗っている。また、ＤＣ／ＤＣ変換器を用いて作成した電圧源では出力電圧にリップルノイズが乗っている。図８に示す回路構成においては、これらのノイズは画像信号に重畳されずに相殺される。以下に説明する。
【００７４】
図８において、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力を、ルート７０３とルート７０４の２系統に並列に分ける。一方のルート７０３には、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力である電圧ＶＡが印加され、走査駆動回路６０９ａに接続すると共に、加算器７０２に接続される。他方のルート７０４には、コンデンサＣ５、入力電圧の極性を反転させ且つ振幅を２倍にする乗算器７０１、加算器７０２とが設けられている。加算器７０２では、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力と乗算器７０１の出力とが加算される。加算された出力は走査駆動回路６０９ｂに接続される。ここで、コンデンサＣ５は画像の粒状性の低下が視認される空間周波数に相当する周波数帯域が通過するように値を決めることが好ましく、画素の大きさと演算処理速度等から決めると良い。
【００７５】
ルート７０３における電圧ＶＡは図９（ａ）に示すように、所定の出力電圧値Ｖ０に、ＯＦＦ電圧源３０２ａ内で種々の要因により生じたノイズが重畳された状態にある。なお、出力電圧値とは、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力電圧として使用者が設定した電圧のことを称す。
【００７６】
ルート７０４における電圧ＶＢは、電圧ＶＡがコンデンサＣ５に入力されると交流成分のみ出力されるので、図９（ｂ）に示すように、ノイズの成分のみ有する。電圧ＶＣは、図９（ｃ）に示すように、乗算器７０１により、電圧ＶＢの極性が反転され、振幅が２倍にされて出力される。加算器７０２では電圧ＶＡと電圧ＶＣとが加算されて、図９（ｄ）に示すような電圧ＶＤが出力される。電圧ＶＤは、電圧ＶＡと同じ電圧値ＶＯを有し、ノイズが反転された位相、すなわち逆のノイズが乗った状態になる。走査駆動回路６０９ａ内にはＯＦＦ電圧源３０２ａからのＯＦＦ電圧が供給され、走査駆動回路６０９ｂ内にはＯＦＦ電圧源３０２ｂからのＯＦＦ電圧が供給されることとなる。従って、逆の電圧を有するノイズ同士が打ち消しあうので、撮像パネル６Ａ内の画像信号には、ＯＦＦ電圧源３０２ａで発生するノイズが影響しないこととなる。前記コンデンサＣ５、乗算器７０１及び加算器７０２は、本発明の逆相波形生成手段として機能する。
【００７７】
なお、逆のノイズを持つ電圧を生成する回路の例は上記に限定されない。
【００７８】
ＯＦＦ電圧源３０２ａとＯＦＦ電圧源３０２ｂの各々の数が異なると、画像信号に与える影響が偏るので、ノイズの影響が残ることから、切替回路３０３−１〜３０３−ｘと切替回路３０３−（ｘ＋１）〜３０３−ｍの数は同数であることが好ましい。
【００７９】
以上のように、電源ノイズ除去の第２処理によれば、ＯＦＦ電圧源３０２ａの電圧変動を検出することでＯＦＦ電圧源３０２ａに発生するノイズと逆に変化する電圧を作り出して、走査駆動回路６０９ａと走査駆動回路６０９ｂを介して走査線３０３−１〜３０３−ｍへ伝達させて該ノイズを相殺し、読出回路６０８への影響を減じることで、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【００８０】
［電源ノイズ除去の第３処理］
電源ノイズ除去の第３処理においては、お互いに独立したランダムノイズを有する複数のＯＦＦ電圧源３０２を設けることで、各々の電圧源で発生するランダムノイズを加算して影響が減じられるようにする。以下、図１０を用いて説明する。図１０はランダムノイズを加算して減じる方法を説明する図である。
【００８１】
最初にランダムノイズを除去する方法について図１０（ａ）を用いて説明する。同図においてはＶ１、Ｖ２とはランダムノイズであり、Ｖ３はＶ１とＶ２とを加算した場合の電圧である。横軸が時間を表し縦軸は電圧の振幅を表す。Ｖ１とＶ２とは一部のノイズ部分は同じ振幅値であって極性が反転しているとすると、Ｖ１とＶ２とを加算したＶ３は、同じ振幅値であって極性が反転している部分がうち消しあうこととなる。このようにランダムノイズ同士が打ち消しあった結果、ノイズを減じられる。
【００８２】
電圧源の出力電圧におけるランダムノイズの位相は相異なるので、統計的処理を行うと、読出回路６０８に到達したノイズは、ｎ１／２で除した値に小さくなる。ここでｎはＯＦＦ電圧源３０２の数である。従って、ランダムノイズの発生源の数は多いほど、ノイズを減じる効果は大きくなる。
【００８３】
図１０（ｂ）は、ランダムノイズの発生源であるＯＦＦ電圧源を走査線の数と同数用意した電源部３００を有する撮像部６Ａの一部を示している。例えば、切替回路３０３−１にはＯＦＦ電圧源３０２ａが接続され、切替回路３０３−２にはＯＦＦ電圧源３０２ｂが接続され、切替回路３０３−３にはＯＦＦ電圧源３０２ｃが接続されている。このように、異なるランダムノイズを発生させるＯＦＦ電圧源３０２を複数個設けて、結果として、ランダムノイズの影響を減少させる。
【００８４】
ＤＣ／ＤＣ変換器を用いたリップルノイズが重畳されている電源では、ＤＣ／ＤＣ変換器の動作周波数がお互いに異なるように動作させたり、動作周波数は同じでもリップルノイズが重畳されるタイミング（位相）がお互いにずれるように動作させた電源を構成することで、リップルノイズに対しても画質の低下を改善することができる。
【００８５】
以上のように、電源ノイズ除去の第３処理によれば、異なるＯＦＦ電圧源３０２を用いることで、各々のＯＦＦ電圧源３０２に発生した位相の異なるランダムノイズを発生させ、走査駆動回路６０９へ伝達させ、読出回路６０８への影響を減少させることで、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】放射線画像撮影システム１の概略構成を示す図である。
【図２】ＦＰＤ６とコンソール７の要部構成について、ブロック図である。
【図３】ＦＰＤ６の斜視図である。
【図４】ＦＰＤ６の撮像部６Ａの回路構成図である。
【図５】ＯＮ電圧源３０１、ＯＦＦ電圧源３０２の二つの電圧源から画素信号をアナログの電圧値に変換するまでの回路構成を示す図である。
【図６】回路構成における動作を示すタイムチャートである。
【図７】撮像パネル６２の電源部３００と走査駆動回路６０９の概略図である。
【図８】撮像パネル６２の電源部３００の回路構成の概略図である。
【図９】撮像パネル６２の電源部３００の出力電圧の概略説明図である。
【図１０】ランダムノイズを加算して減じる方法と回路構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 放射線画像撮影システム
３ 放射線照射装置
４ 撮影操作装置
５ アクセスポイント
６ 放射線画像検出装置
７ コンソール
９ ルータ
１１ａ 検出装置装着口
１１ 臥位撮影台
１２ 患者
６０ 制御部
６１ 筐体
６２ 撮像パネル
６４ 発光層
６５、７５ 送受信部
７０ コンソール制御部
７７ 表示部
７８ 入力操作部
１００ 撮影室
３００ 電源部
３０１ ＯＮ電圧源
３０２ ＯＦＦ電圧源
３０３ 切替回路
３０４ 電源
３０５ アンプ
３０６ 差動アンプ
３０６ リセットスイッチ
３０７ ＣＶ変換器
６０８ 読出回路
６０９ 走査駆動回路
６２０ 検出素子
６２３ 走査線
６２４ 信号線
６６０ 画像記憶部
６７１ 信号変換器
６７２ マルチプレクサ
６７３ Ａ／Ｄ変換器
７０１ 乗算器
７０２ 加算器
７０３、７０４ ルート
７６０ 画像記憶部
６Ａ 撮像パネル
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体を透過した放射線を検出する放射線画像検出装置であるＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）に関し、特に画質を向上させたＦＰＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて被写体に関する放射線画像を記録し、その記録された放射線画像に応じた画像信号を検出する放射線画像検出装置が各種提案、実用化されている。
【０００３】
上記放射線画像検出装置としては、例えば、放射線の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出装置があり、そのような放射線画像検出装置として、いわゆるＴＦＴ読取方式のものが提案されている。
【０００４】
ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出装置としては、例えば、放射線の照射を受けて発光する発光層と、発光した光を電荷に変換して蓄積する検出素子と、蓄積された電荷を読み出すための導通制御手段であるＴＦＴスイッチ素子とを有する撮像部を備えたものが提案されている。
【０００５】
該検出素子は直交する方向に２次元状に配列されている。そして、さらに、撮像部は、検出素子の列毎に並列して設けられた多数の信号線と、信号線に直交して、検出素子の行毎に並列して設けられた多数の走査線とを備えている。
【０００６】
そして、上記のようにして構成された放射線画像検出装置を用いて放射線画像の記録を行い、放射線画像の読取りを行う際には、走査駆動回路から走査線に選択的に読出信号が出力され、その読出信号に応じて走査線に接続されたＴＦＴスイッチ素子がオンされ、その検出素子に備えた蓄電部としてのコンデンサから信号線に流れ出した電荷は、信号線に接続された読出回路におけるアンプ（例えばチャージアンプ）などにより画像信号として検出され、放射線画像の読取りが行われる。走査駆動回路からＴＦＴスイッチ素子へと出力される読出信号は、走査駆動回路に入力される電源からの電力に基づく。
【０００７】
ここで、上記のような放射線画像検出装置においては、走査線と信号線とが絶縁層を介して直交して設けられているため、走査線と信号線との交差点近傍において寄生容量が形成される。
【０００８】
そして、電源から供給される電力には電源ノイズが含まれているため、走査駆動回路からＴＦＴスイッチ素子へと出力される読出信号にも電源ノイズが含まれる。この電源ノイズは、ノイズ信号として信号線に流れ出し、このノイズ信号が検出素子の蓄電部から流れ出した電荷に加算されてしまう。
【０００９】
この問題を解決するために、例えば、特許文献１においては、蓄電部に蓄積された電荷を一旦読み出した後に、極性を反転させた読出信号を走査線に入力することでノイズを相殺する、という技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１０１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の技術では、極性を反転させることで、オフセット的に生じるノイズを減少させることはできるが、ランダムに発生しているノイズを除去することができない。そのため、読出信号におけるノイズを取りきることができず、得られた放射線画像の粒状性が悪化する。
【００１１】
そこで、本発明は、放射線画像の粒状性を改善した放射線画像検出装置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】
【００１２】
前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１３】
１．照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
前記ＯＦＦ電圧源と前記導通制御手段との間の経路に配置されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段と前記導通制御手段との間の経路に一端が接続され、他端が仮想接地された電荷蓄積手段と、
前記検出素子から出力された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換手段と、
前記電荷電圧変換手段により変換された第１の電圧と第２の電圧との差を演算する差分手段と、
前記導通制御手段に前記ＯＦＦ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替えた状態で、前記電荷電圧変換手段により前記第１の電圧を取得し、その後前記導通制御手段に前記ＯＮ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替え、前記検出素子に保持された電荷を出力させた後、前記電荷電圧変換手段により前記第２の電圧を取得し、前記差分手段に前記第１の電圧と第２電圧との差を演算させ、演算結果に基づいて放射線画像データを生成する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１の電圧を取得する際に、少なくとも一の走査線に対応する前記スイッチ手段をＯＦＦ状態とし、前記第２の電圧を取得するまで当該一の走査線に対応する前記スイッチ手段のＯＦＦ状態を継続することを特徴とする放射線画像検出装置。
【００１４】
２．前記制御部は、前記一の走査線に対して前記スイッチ手段をＯＦＦ状態としている間、他の走査線に対応する前記スイッチ手段もＯＦＦ状態とすることを特徴とする前記１記載の放射線画像検出装置。
【００１５】
３．照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される複数の走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
を有し、
前記ＯＦＦ電圧源は、複数のＯＦＦ電圧源を含み、
前記複数の走査線のうち少なくとも１つの走査線には、他と異なるＯＦＦ電圧源が接続されていることを特徴とする放射線画像検出装置。
【００１６】
４．前記複数のＯＦＦ電圧源は２つの電圧源からなり、一方の電圧源の出力電圧は、他方の電圧源の出力電圧の変動とは逆の変動を有することを特徴とする前記３記載の放射線画像検出装置。
【００１７】
５．前記複数の走査線のうち、半分の走査線は前記一方の電圧源に接続され、残り半分の走査線は前記他方の電圧源に接続されていることを特徴とする前記４に記載の放射線画像検出装置。
【００１８】
６．前記他方の電圧源は、一方の電圧源の波形に基づいて当該波形と逆の波形を生成する逆相波形生成手段から構成されることを特徴とする前記４又は５に記載の放射線画像検出装置。
【００１９】
７．前記逆相波形生成手段は、前記一方の電圧源の交流成分を抽出するコンデンサ、コンデンサからの出力波形の極性を反転させ振幅を２倍にする乗算器、及び乗算器からの波形と前記一方の電圧源の波形とを加算する加算器を有することを特徴とする前記６に記載の放射線画像検出装置。
【発明の効果】
【００２０】
放射線画像検出装置において、導通制御手段へＯＦＦ電圧を供給するＯＦＦ電圧源に発生する電源ノイズを遮断若しくは相殺し、または、電源ノイズ同士を打ち消し合わせることで、画像信号に電源ノイズが重畳することを低減することができ、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。本実施形態における放射線画像検出装置について図１乃至図７に基づいて説明する。図１は、本実施形態における放射線画像撮影システム１の概略構成を示す図である。
【００２２】
放射線画像撮影システム１は、図１に示すように、放射線撮影に関する操作を行う撮影操作装置４と、例えば無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）により無線通信を行うためのアクセスポイント５と、放射線画像検出装置６（以下、単にＦＰＤ６と称す）により生成された放射線画像信号に画像処理を行うコンソール７とがネットワークＮを通じて接続されて構成されている。なお、ここでは図示してないが、放射線画像撮影システム１は、患者診断情報や会計情報を一元管理するＨＩＳ（Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）や放射線診療の情報を管理するＲＩＳ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）とネットワークＮを介して接続されている。ネットワークＮは、当該システム専用の通信回線であってもよいが、システム構成の自由度が低くなってしまう等の理由のため、イーサネット（登録商標）等の既存の回線である方が好ましい。
【００２３】
１００は撮影室である。撮影室１００には放射線照射装置３、撮影操作装置４、無線通信を行うアクセスポイント５、当該アクセスポイントと接続されているルータ９を備えている。
【００２４】
放射線照射装置３は、臥位撮影台１１に横たわっている被検体である患者１２に対して放射線を照射するようになっており、臥位撮影台１１の下方には、ＦＰＤ６を装着する検出装置装着口１１ａが設けられている。放射線照射装置３は、撮影操作装置４により制御されて所定の撮影条件で放射線撮影を行うようになっている。なお放射線照射装置３と検出装置装着口１１ａに装着したＦＰＤ６との撮影タイミングの同期は、両者間でアクセスポイント５を経由した無線通信により行うようにしてもよい。
【００２５】
アクセスポイント５は、放射線照射装置３を備えた撮影室の所定領域内でＦＰＤ６とコンソール７とが無線通信する際に、これらの通信を中継する機能をもつ。なお、無線通信としては無線ＬＡＮ（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｎ準拠の通信方式）により行う例について説明するが、これに限られず、電波（空間波）を用いるものの他に、赤外線や可視光線等（レーザ等）を用いた光無線通信（例えば、ＩｒＤＡ）、音波または超音波を用いた音響通信により無線通信するようにしてもよい。
【００２６】
なお、図１の説明においては、アクセスポイント５を経由した無線通信により通信を行う例について説明したが、これに限られず、検出装置装着口１１ａにネットワークＮと接続する通信コネクタを設け、ＦＰＤ６を当該検出装置装着口１１ａに装着することにより、ネットワークＮと有線通信するようにしてもよい。
【００２７】
［ブロック図］
次にＦＰＤ６とコンソール７の要部構成について、ブロック図である図２を用いて説明する。ＦＰＤ６は撮像部６Ａ、制御部６０、画像記憶部６６０、電源部３００、及び送受信部６５などからなる。撮像部６Ａは放射線画像信号を取得する機能を有す。詳しくは後述する。制御部６０は、ＦＰＤ６の各部を統括的に制御する機能を有し、制御プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、制御プログラムに従って制御部６０の制御を実行するＣＰＵ、ＣＰＵがワークエリアとして利用するＲＡＭ、等から構成されている。画像記憶部６６０は、撮像部６Ａが撮像した画像信号を記憶するＲＡＭ、ハードディスク、フラッシュメモリなどからなる。送受信部６５は、コンソール７等との通信を行う。電源部３００は、ＦＰＤ６を構成する電気回路、例えば本発明の導通制御手段であるＴＦＴスイッチ素子へ電力を供給する。
【００２８】
コンソール７はコンソール制御部７０、送受信部７５、表示部７７、入力操作部７８、画像記憶部７６０を備えて構成されている。コンソール制御部７０は、コンソールの各部を統括的に制御する機能を有し、制御プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、制御プログラムに従ってコンソール制御部７０の制御を実行するＣＰＵ、ＣＰＵがワークエリアとして利用するＲＡＭ、等から構成されている。
【００２９】
表示部７７は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を備えて構成され、コンソール制御部７０から送られる表示信号の指示に従って、ＦＰＤ６で撮影した画像信号、撮影条件の情報、患者リスト、各種のメッセージや画像等、各種画面を表示するものである。
【００３０】
入力操作部７８は、例えば、キーボードやマウス等から構成されており、キーボードで押下操作されたキーの押下信号やマウスによる操作信号を入力信号としてコンソール制御部７０に対して出力するものである。なお、入力操作部７８は、前記表示部７７の表示画面を覆う透明なシートパネルに、指先、または専用のスタイラスペンで触れることにより入力される位置情報を入力信号としてコンソール制御部７０に出力する、いわゆる、タッチパネルにより構成されていてもよい。そして当該入力操作部７８により撮影条件の情報の入力を行う。ここでいう撮影条件の情報とは、放射線量や放射線検出感度情報等のことである。例えば、放射線照射装置３から照射する放射線量は、撮影部位や患者の条件によって異なる。また放射線検出感度情報は撮影に用いるＦＰＤ６に対応しており、当該ＦＰＤ６に使用されている発光層６４の種類（後述のＧＯＳ、ＣＳＩ等）や検出素子６２０の性能によって異なる放射線検出感度を有することになる。
【００３１】
画像記憶部７６０は、撮像部６Ａが撮像した画像信号や、コンソール７が処理を施して得た画像信号などを記憶するハードディスクやフラッシュメモリなどからなる。送受信部７５は、ＦＰＤ６等との通信を行う。
【００３２】
［ＦＰＤ６］
ＦＰＤ６は、放射線画像信号（以下、単に画像信号という）を取得するものであり、カセッテに撮像パネルが収容されてなる可搬型のカセッテＦＰＤ装置である。
【００３３】
以下、図３及び図４を用いて、ＦＰＤ６の構成について説明する。図３は、ＦＰＤ６の斜視図である。図４は、ＦＰＤ６の撮像部６Ａの回路構成図である。
【００３４】
図３に示すように、ＦＰＤ６は、内部を保護する筐体６１を備えており、カセッテとして運搬可能に、すなわち可搬に構成されている。筐体６１の内部には、入射された放射線の強度に応じた光強度の発光を行う発光層６４が設けられている。発光層６４で発光した光を電気信号に変換する撮像パネル６２が層を成して形成されている。また撮像パネル全体の大きさは、例えば大角、半切、六切り等の撮影サイズに対応している。入射された放射線を直接電気信号に変換する直接型の撮像パネルを用いても良い。
【００３５】
発光層６４は、一般にシンチレータ層と呼ばれるものであり、例えば、蛍光体を主たる成分とし、入射した放射線に基づいて、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を出力する。
【００３６】
この発光層６４で用いられる蛍光体は、例えば、ＣａＷＯ４等を母体とするものや、ＣｓＩ：ＴｌやＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ａｇ等の母体内に発光中心物質が賦活されたものを用いることができる。また、希土類元素をＭとしたとき、（Ｇｄ，Ｍ，Ｅｕ）２Ｏ３の一般式で示される蛍光体を用いることができる。特に、放射線吸収及び発光効率が高いことよりセシウムアイオダイドＣｓＩ：Ｔｌ（以下、ＣＳＩと称す）、ガドリニウムオキシサルファイドＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（以下、ＧＯＳと称す）、が好ましく、これらを用いることで、ノイズの低い高画質の画像を得ることができる。
【００３７】
またこれらの蛍光体の発光効率により、ＦＰＤ６へ照射された放射線量に対する放射線検出感度が異なることになる。当該放射線検出感度情報はそれぞれのＦＰＤ６に付与した識別情報により、後述のコンソール７により管理されている。
【００３８】
撮像パネル６２は、この発光層の放射線が照射される側の面と反対側の面に設けられ、発光層から出力された電磁波（光）を電気エネルギーに変換して蓄積し、蓄積された電気エネルギーに基づく画像信号の出力を行う検出素子がマトリクス状に配列されている。
【００３９】
接続端子６９は、不図示のクレードル端子と接続するための端子であり、クレードル端子と接続することにより電源部３００への充電を行う。
【００４０】
６０及び６５は、各々上記した制御部及び送受信部である。６０９は走査駆動回路、６０８は読出回路である。
【００４１】
［撮像部６Ａ］
撮像部６Ａの回路構成図である図４に示すとおり撮像部６Ａは、撮像パネル６２、走査駆動回路６０９、読出回路６０８、制御部６０、電源部３００、画像記憶部６６０などから構成されている。撮像パネル６２は光を電気信号に変換する複数の受光素子（以下検出素子と称す）６２０が２次元配置されており、１つの検出素子６２０は放射線画像の１画素に対応する。これらの画素は例えば１００〜６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の密度で、被検体の撮影領域の大きさに渡って配置されている。
【００４２】
また、検出素子６２０間には走査線（横ライン）６２３と信号線（縦ライン）６２４とが配設されており、同図では両者が直交する様に格子状に配設されている。ここで、走査線６２３と信号線６２４とで囲まれた１つの区画を１画素とすると、撮像パネル６２の画素数は、例えば、一方向にｍ個、もう一方向にｎ個配置してなる場合にはｍ×ｎ個の画素数より構成されている。そして、撮像パネル６２には、ｍ×ｎ個の画素数分に対応するフォトダイオード６２１−（１，１）〜６２１−（ｍ，ｎ）と導通制御手段であるスイッチ素子のＴＦＴ６２２−（１，１）〜６２２−（ｍ，ｎ）が配置され、画素間には、走査線６２３−１〜６２３−ｍ及び信号線６２４−１〜６２４−ｎが直交する様に配設されることになる。
【００４３】
例えば、１つ目の受光素子内では、フォトダイオード６２１−（１，１）にシリコン積層構造あるいは有機半導体で構成された導通制御手段であるＴＦＴ６２２−（１，１）が接続される。ＴＦＴ６２２−（１，１）は、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用される。ＴＦＴ６２２−（１，１）のドレイン電極あるいはソース電極が検出素子６２０−（１，１）に接続されるとともに、ゲート電極は走査線６２３−ｍと接続される。ドレイン電極が検出素子６２０−（１，１）と接続する場合はソース電極が信号線６２４−１と接続し、ソース電極が検出素子６２０−（１，１）に接続する場合はドレイン電極が信号線６２４−１と接続する。また、他の画素における検出素子６２０、フォトダイオード６２１及びＴＦＴ６２２も同様に走査線６２３や信号線６２４と接続する。
【００４４】
撮像パネル６２では、これらの回路を介して放射線画像を画像信号に変換する。すなわち、制御部６０が、走査線６２３−１〜６２３−ｍ各々に、走査駆動回路６０９を介して読出信号ＲＳを供給して画像走査を行い、走査線毎の画像信号を取り込み、放射線画像をデジタルの画像信号に変換する。
【００４５】
［電源ノイズ除去の第１処理］
撮像パネル６２において放射線画像を画像信号に変換するに際し電源ノイズを除去する第１処理について説明する。
【００４６】
走査駆動回路６０９は主にＴＦＴ６２２のＯＮ、ＯＦＦ動作を制御する。ＴＦＴ６２２をＯＮさせるには走査駆動回路６０９から走査線６２３を介してＴＦＴ６２２のゲート端子にＯＮ電圧を供給し、ＴＦＴ６２２をＯＦＦさせるには走査駆動回路６０９から走査線６２３を介してＴＦＴ６２２のゲート端子にＯＦＦ電圧を供給する。スイッチ素子にＴＦＴを採用した場合、ＯＮ電源の電圧は例えば１５Ｖに設定される。また、ＯＦＦ電源の電圧は例えば−１０Ｖに設定される。ＯＮ電圧の供給は、ＯＮ電圧源３０１を用い、ＯＦＦ電圧の供給にはＯＦＦ電圧源３０２を用いる。ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の供給を選択させて各走査線へ接続する本発明の切替手段としての後述の切替回路３０３が用いられる。２入力のいずれかを１出力に選択する切替回路は一般に知られている技術であることからここでの説明を省略する。
【００４７】
撮像パネル６２の走査線６２３−１〜６２３−ｍは、図４に示すように走査駆動回路６０９と接続する。走査駆動回路６０９から走査線６２３−１〜６２３−ｍのうち、任意の走査線６２３−ｐ（ｐは１〜ｍのいずれかの値）に読出信号ＲＳであるＯＮ電圧が供給されると、この走査線６２３−ｐに接続したＴＦＴ６２２−（ｐ，１）〜６２２−（ｐ，ｎ）がオン（ＯＮ抵抗を持っているが導通）の状態になり、フォトダイオード６２１−（ｐ，１）〜６２１−（ｐ，ｎ）とＴＦＴ６２２−（ｐ，１）〜６２２−（ｐ，ｎ）間に蓄積した電荷を信号線６２４−１〜６２４−ｎ上に出力する。
【００４８】
信号線６２４−１〜６２４−ｎは、読出回路６０８の信号変換器６７１−１〜６７１−ｎに接続される。信号変換器は本発明の電荷電圧変換手段として機能する。信号変換器６７１−１〜６７１−ｎはいわゆる相関二重サンプリング（ＣＤＳとも称す）を用いた回路で構成する（詳細は後述する）。信号変換器６７１の出力結果は、マルチプレクサ６７２に供給される。
【００４９】
読出回路６０８における信号変換器６７１について図５及び図６を用いて説明する。図５はＯＮ電圧源３０１、ＯＦＦ電圧源３０２の二つの電圧源から画素信号をアナログの電圧値に変換するまでの信号変換器６７１における一部の回路構成を示す図である。図６は前記回路構成における動作を示すタイムチャートである。
【００５０】
図５（ａ）に示す信号変換器６７１における一部の回路構成について説明する。ＴＦＴ６２２のスイッチング動作を実施するための電圧源であるＯＮ電圧源３０１とＯＦＦ電圧源３０２の選択は走査駆動回路６０９内に設けた切替回路３０３を用いて行う。切替回路３０３の切替動作は、制御部６０の指示で制御される。ＯＦＦ電圧源３０２と切替回路３０３の間にはスイッチ手段であるスイッチＳＷ１が直列に備えられている。切替回路３０３とスイッチＳＷ１の間に一端が仮想接地された電荷蓄積手段であるコンデンサＣ１の他端を接続する。切替回路３０３によって切替えられた出力はＴＦＴ６２２のゲートに接続される。ＴＦＴのソース側には電源３０４に電力供給されたフォトダイオード６２１が接続されている。フォトダイオード６２１に蓄積された電荷はＴＦＴ６２２のスイッチング動作によってドレイン側から出力される。ＴＦＴ６２２のドレインはアンプ３０５の入力端に接続される。アンプ３０５の入出力端にはコンデンサＣ２が並列に配置されており、コンデンサＣ２に蓄積された電荷によって電位差が発生するので、コンデンサＣ２とアンプ３０５の組み合わせで本発明の電荷電圧変換手段（以下、ＣＶ変換器）３０７として動作する。コンデンサＣ２にはリセットスイッチ３０６が並列に配置されている。
【００５１】
アンプ３０５の出力端には、ＳＷ２とコンデンサＣ３とが出力電圧を保持する保持手段として接続され、また、並列に、ＳＷ３とコンデンサＣ４とが同じく保持手段として接続されている。
【００５２】
コンデンサＣ３及びＣ４に蓄積された電荷によって電圧を保持し各コンデンサに生じる電位の差を差分回路（差分手段）である差動アンプ３０８が増幅し、後段のマルチプレクサ６０８（不図示）を介してＡＤ変換器（不図示）へと出力する。なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は制御部６０が制御する。
【００５３】
次に図６を用いて本回路構成の動作について説明する。最初に、リセットスイッチ３０６をＯＮにして、フォトダイオード６２１に蓄積された電荷を受ける前に、ＣＶ変換器３０７におけるコンデンサＣ２に残存する電荷を、消滅させておく。次に、リセットスイッチ３０６をオフにし、フォトダイオード６２１に蓄積された電荷を、アンプ３０５を用いて電圧に変換する段階に備える。
【００５４】
次に、導通制御手段であるＴＦＴ６２２とＯＦＦ電源３０２の間に配置したスイッチＳＷ１をＯＦＦにする。ここで、リセットスイッチ３０６のＯＦＦと順番が入れ替わっても良く、同時でも良い。スイッチＳＷ１をＯＦＦにすることで、その瞬間でのＯＦＦ電圧源３０２のノイズ電圧が加算されたＯＦＦ電圧がコンデンサＣ１の両端に保持される。
【００５５】
次に、フォトダイオード６２１に蓄積された電荷を、コンデンサＣ２に蓄積する前に、スイッチＳＷ２を所定の時間、オフからオンに切替える。ＣＶ変換器におけるアンプ３０５の出力電圧が保持手段であるコンデンサＣ３に初期電圧として保持される。初期電圧として、ＯＦＦ電圧源のノイズとコンデンサＣ２の熱雑音であるＫＴＣノイズが保持される。ＫＴＣノイズとは、リセットスイッチ３０６をＯＦＦしてコンデンサＣ２の両端を開放した際に発生するノイズである。ＫＴＣノイズによってコンデンサＣ２に生じたノイズ電圧を、スイッチＳＷ２をＯＮにすることで、コンデンサＣ３にノイズ電圧として保持しておく。
【００５６】
次に切替回路３０３を切替えてＯＮ電圧源３０１を走査線６２３に接続し、ＴＦＴ６２２のゲート電圧にＯＮ電圧を供給し、ＴＦＴ６２２をＯＮにする。ＴＦＴ６２２をＯＮにすることで撮像によって蓄積された電荷が信号線を介してＣＶ変換器３０７に出力され、ＣＶ変換器３０７で電圧に変換する。
【００５７】
次に、撮像によって蓄積された電荷がＴＦＴ６２２と信号線を介して出力された後で切替回路３０３を切替えてＯＦＦ電圧源３０２側に接続し、ＴＦＴ６２２をＯＦＦにする。
【００５８】
次にスイッチＳＷ３をＯＮにすることで、第２の保持手段であるコンデンサＣ４でＣＶ変換器から出力されている電圧を保持する。コンデンサＣ４には、撮像時の放射線量に相当する電圧と、スイッチＳＷ１をＯＦＦにした際のＯＦＦ電圧源のノイズ電圧と、ＫＴＣノイズ電圧が保持される。コンデンサＣ３、Ｃ４には、スイッチＳＷ１をＯＦＦにした際のＯＦＦ電圧源のノイズ電圧で、同じ量重畳されている。従って、差動アンプ３０８の出力にはＯＦＦ電圧源のノイズとＫＴＣノイズが相殺され、撮像時の放射線量に相当する画素信号が出力されることとなる。
【００５９】
以上のように、コンデンサＣ３、Ｃ４に電圧を各々保持させてＫＴＣノイズを相殺する手法がＣＤＳである。そして、本発明の構成によって、ＫＴＣノイズだけでなく、ＯＦＦ電圧源のノイズを相殺することができる。
【００６０】
説明を簡略化するため、一般的なＣＤＳの動作原理の構成を用いたが、第２の保持手段であるスイッチＳＷ３とコンデンサＣ４を持たずに、アンプ３０５の出力を差分回路である差動アンプ３０８の入力に直接接続し、ＳＷ３がＯＮからＯＦＦになるタイミングで差分演算して出力してもよく、限定されるものではない。
【００６１】
なお、上記のように、走査線６２３−１上のフォトダイオード６２１−（１，１）〜６２１−（１，ｎ）から電荷を読み出しているときには、図６のスイッチＳＷ１−２〜ＳＷ１−ｍのタイムチャート又は図７に示すように、ＯＦＦ電圧源３０２から他の走査線を経由しての電源ノイズが画像信号に影響を与えないように、他の走査線に関連するスイッチＳＷ１−２〜ＳＷ１−ｍはＯＦＦしておくことが好ましい。
【００６２】
このように、ＯＦＦ電圧源３２２のＯＦＦ電圧に重畳されているノイズを低減（除去）することができる。
【００６３】
読出回路６０８における動作は制御部６０からの指示で行われる。マルチプレクサ６７２は、信号変換器６７１より供給された電圧信号を順次選択し、選択された電圧信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器６７３により、例えば、１２ビットのデジタル画像信号に変換される。
【００６４】
以上のように、電源ノイズ除去の第１処理によれば、少なくともＳＷ１をＯＦＦした後の初期電圧を保持手段であるコンデンサＣ３で保持し、蓄積された電荷を電圧に変換して初期電圧と差分を演算し出力するまでＳＷ１のＯＦＦを継続することで、ＯＦＦ電源に重畳された電圧ノイズを低減（除去）することができ、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【００６５】
ＳＷ１とコンデンサＣ１は走査駆動回路６０９よりＯＦＦ電圧源側に配置しているが、図５（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１のみ走査駆動回路６０９とＴＦＴ６２２間に配置しても良い。また、図５（ｃ）に示すように、ＳＷ１とコンデンサＣ１を走査駆動回路６０９とＴＦＴ６２２間に配置しても良いが、これらの場合は、電荷を読み出す走査線のＳＷ１は少なくともＯＦＦにしないで、電荷を読み出さない走査線に対して本発明の制御をする。
【００６６】
ノイズの低減効果は小さくなるが、一部の走査線を選択して本発明の制御をしても良い。例えば、走査駆動回路を複数の群から構成し、各群に対してそれぞれＳＷ１とＣ１を構成し、ＯＮしない走査線のみの群を制御してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、読み出しを行っている走査線に対して、本発明の制御を行う例を示したが、必ずしも読み出しを行っている走査線に対して本発明の制御を行う必要はない。例えば、１行目の読み出しを行っているときに、１行目に対しては本発明の制御を行わず、他の少なくとも１行に対して本発明の制御を行ってもよい。
【００６８】
説明を簡略化するために、ＯＮ電源は１つで構成しているが、複数のＯＮ電源を切替手段で切り替える構成にしても良く、限定されるものではない。
【００６９】
［電源ノイズ除去の第２処理］
以下、図８、図９を用いて説明する。図８は撮像パネル６２の電源部３００の詳細な回路構成の概略図であり、図９は出力電圧の概略説明図である。
【００７０】
電源ノイズ除去の第２処理においては、走査駆動回路６０９を少なくとも２つの走査駆動回路６０９ａと走査駆動回路６０９ｂに分割し、走査駆動回路６０９ａに接続するＯＦＦ電圧源３０２ａの出力電圧に発生する電圧変動と逆の電圧変動を有する電圧を作り出して、ＯＦＦ電圧源３０２ｂとして走査駆動回路６０９ｂに供給することで、該ノイズを相殺し、画質の低下を減じさせる。
【００７１】
図８において、走査駆動回路６０９ａ内には電圧源を切替える手段である切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｘを設け、走査駆動回路６０９ｂ内には切替回路３０３−ｘ＋１から切替回路３０３−ｍとを設ける。切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｘはＯＮ電圧源３０１のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧源３０２ａからの第１のＯＦＦ電圧とのどちらかを選択する回路である。切替回路３０３−（ｘ＋１）から切替回路３０３−ｍはＯＮ電圧源３０１のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧源３０２ａからの第２のＯＦＦ電圧とのどちらかを選択する回路である。切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｍは制御部６０の指示により切替えられる。
【００７２】
切替回路３０３−１から切替回路３０３−ｍは各走査線ごとに対応させて設ける。走査駆動回路６０９においては、切替回路３０３−ｘは例えば走査線６２３−ｘに接続されている。ＯＦＦ電圧源３０２ａとＯＦＦ電圧源３０２ｂに乗ったノイズは、走査線を介して読出回路６０８に伝達され、画像信号に影響を与える。
【００７３】
一般に電圧源の出力電圧には、種々の要因により生じたランダムノイズが乗っている。また、ＤＣ／ＤＣ変換器を用いて作成した電圧源では出力電圧にリップルノイズが乗っている。図８に示す回路構成においては、これらのノイズは画像信号に重畳されずに相殺される。以下に説明する。
【００７４】
図８において、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力を、ルート７０３とルート７０４の２系統に並列に分ける。一方のルート７０３には、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力である電圧ＶＡが印加され、走査駆動回路６０９ａに接続すると共に、加算器７０２に接続される。他方のルート７０４には、コンデンサＣ５、入力電圧の極性を反転させ且つ振幅を２倍にする乗算器７０１、加算器７０２とが設けられている。加算器７０２では、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力と乗算器７０１の出力とが加算される。加算された出力は走査駆動回路６０９ｂに接続される。ここで、コンデンサＣ５は画像の粒状性の低下が視認される空間周波数に相当する周波数帯域が通過するように値を決めることが好ましく、画素の大きさと演算処理速度等から決めると良い。
【００７５】
ルート７０３における電圧ＶＡは図９（ａ）に示すように、所定の出力電圧値Ｖ０に、ＯＦＦ電圧源３０２ａ内で種々の要因により生じたノイズが重畳された状態にある。なお、出力電圧値とは、ＯＦＦ電圧源３０２ａの出力電圧として使用者が設定した電圧のことを称す。
【００７６】
ルート７０４における電圧ＶＢは、電圧ＶＡがコンデンサＣ５に入力されると交流成分のみ出力されるので、図９（ｂ）に示すように、ノイズの成分のみ有する。電圧ＶＣは、図９（ｃ）に示すように、乗算器７０１により、電圧ＶＢの極性が反転され、振幅が２倍にされて出力される。加算器７０２では電圧ＶＡと電圧ＶＣとが加算されて、図９（ｄ）に示すような電圧ＶＤが出力される。電圧ＶＤは、電圧ＶＡと同じ電圧値ＶＯを有し、ノイズが反転された位相、すなわち逆のノイズが乗った状態になる。走査駆動回路６０９ａ内にはＯＦＦ電圧源３０２ａからのＯＦＦ電圧が供給され、走査駆動回路６０９ｂ内にはＯＦＦ電圧源３０２ｂからのＯＦＦ電圧が供給されることとなる。従って、逆の電圧を有するノイズ同士が打ち消しあうので、撮像パネル６Ａ内の画像信号には、ＯＦＦ電圧源３０２ａで発生するノイズが影響しないこととなる。前記コンデンサＣ５、乗算器７０１及び加算器７０２は、本発明の逆相波形生成手段として機能する。
【００７７】
なお、逆のノイズを持つ電圧を生成する回路の例は上記に限定されない。
【００７８】
ＯＦＦ電圧源３０２ａとＯＦＦ電圧源３０２ｂの各々の数が異なると、画像信号に与える影響が偏るので、ノイズの影響が残ることから、切替回路３０３−１〜３０３−ｘと切替回路３０３−（ｘ＋１）〜３０３−ｍの数は同数であることが好ましい。
【００７９】
以上のように、電源ノイズ除去の第２処理によれば、ＯＦＦ電圧源３０２ａの電圧変動を検出することでＯＦＦ電圧源３０２ａに発生するノイズと逆に変化する電圧を作り出して、走査駆動回路６０９ａと走査駆動回路６０９ｂを介して走査線３０３−１〜３０３−ｍへ伝達させて該ノイズを相殺し、読出回路６０８への影響を減じることで、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【００８０】
［電源ノイズ除去の第３処理］
電源ノイズ除去の第３処理においては、お互いに独立したランダムノイズを有する複数のＯＦＦ電圧源３０２を設けることで、各々の電圧源で発生するランダムノイズを加算して影響が減じられるようにする。以下、図１０を用いて説明する。図１０はランダムノイズを加算して減じる方法を説明する図である。
【００８１】
最初にランダムノイズを除去する方法について図１０（ａ）を用いて説明する。同図においてはＶ１、Ｖ２とはランダムノイズであり、Ｖ３はＶ１とＶ２とを加算した場合の電圧である。横軸が時間を表し縦軸は電圧の振幅を表す。Ｖ１とＶ２とは一部のノイズ部分は同じ振幅値であって極性が反転しているとすると、Ｖ１とＶ２とを加算したＶ３は、同じ振幅値であって極性が反転している部分がうち消しあうこととなる。このようにランダムノイズ同士が打ち消しあった結果、ノイズを減じられる。
【００８２】
電圧源の出力電圧におけるランダムノイズの位相は相異なるので、統計的処理を行うと、読出回路６０８に到達したノイズは、ｎ１／２で除した値に小さくなる。ここでｎはＯＦＦ電圧源３０２の数である。従って、ランダムノイズの発生源の数は多いほど、ノイズを減じる効果は大きくなる。
【００８３】
図１０（ｂ）は、ランダムノイズの発生源であるＯＦＦ電圧源を走査線の数と同数用意した電源部３００を有する撮像部６Ａの一部を示している。例えば、切替回路３０３−１にはＯＦＦ電圧源３０２ａが接続され、切替回路３０３−２にはＯＦＦ電圧源３０２ｂが接続され、切替回路３０３−３にはＯＦＦ電圧源３０２ｃが接続されている。このように、異なるランダムノイズを発生させるＯＦＦ電圧源３０２を複数個設けて、結果として、ランダムノイズの影響を減少させる。
【００８４】
ＤＣ／ＤＣ変換器を用いたリップルノイズが重畳されている電源では、ＤＣ／ＤＣ変換器の動作周波数がお互いに異なるように動作させたり、動作周波数は同じでもリップルノイズが重畳されるタイミング（位相）がお互いにずれるように動作させた電源を構成することで、リップルノイズに対しても画質の低下を改善することができる。
【００８５】
以上のように、電源ノイズ除去の第３処理によれば、異なるＯＦＦ電圧源３０２を用いることで、各々のＯＦＦ電圧源３０２に発生した位相の異なるランダムノイズを発生させ、走査駆動回路６０９へ伝達させ、読出回路６０８への影響を減少させることで、粒状性のよい放射線画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】放射線画像撮影システム１の概略構成を示す図である。
【図２】ＦＰＤ６とコンソール７の要部構成について、ブロック図である。
【図３】ＦＰＤ６の斜視図である。
【図４】ＦＰＤ６の撮像部６Ａの回路構成図である。
【図５】ＯＮ電圧源３０１、ＯＦＦ電圧源３０２の二つの電圧源から画素信号をアナログの電圧値に変換するまでの回路構成を示す図である。
【図６】回路構成における動作を示すタイムチャートである。
【図７】撮像パネル６２の電源部３００と走査駆動回路６０９の概略図である。
【図８】撮像パネル６２の電源部３００の回路構成の概略図である。
【図９】撮像パネル６２の電源部３００の出力電圧の概略説明図である。
【図１０】ランダムノイズを加算して減じる方法と回路構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 放射線画像撮影システム
３ 放射線照射装置
４ 撮影操作装置
５ アクセスポイント
６ 放射線画像検出装置
７ コンソール
９ ルータ
１１ａ 検出装置装着口
１１ 臥位撮影台
１２ 患者
６０ 制御部
６１ 筐体
６２ 撮像パネル
６４ 発光層
６５、７５ 送受信部
７０ コンソール制御部
７７ 表示部
７８ 入力操作部
１００ 撮影室
３００ 電源部
３０１ ＯＮ電圧源
３０２ ＯＦＦ電圧源
３０３ 切替回路
３０４ 電源
３０５ アンプ
３０６ 差動アンプ
３０６ リセットスイッチ
３０７ ＣＶ変換器
６０８ 読出回路
６０９ 走査駆動回路
６２０ 検出素子
６２３ 走査線
６２４ 信号線
６６０ 画像記憶部
６７１ 信号変換器
６７２ マルチプレクサ
６７３ Ａ／Ｄ変換器
７０１ 乗算器
７０２ 加算器
７０３、７０４ ルート
７６０ 画像記憶部
６Ａ 撮像パネル
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
前記ＯＦＦ電圧源と前記導通制御手段との間の経路に配置されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段と前記導通制御手段との間の経路に一端が接続され、他端が仮想接地された電荷蓄積手段と、
前記検出素子から出力された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換手段と、
前記電荷電圧変換手段により変換された第１の電圧と第２の電圧との差を演算する差分手段と、
前記導通制御手段に前記ＯＦＦ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替えた状態で、前記電荷電圧変換手段により前記第１の電圧を取得し、その後前記導通制御手段に前記ＯＮ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替え、前記検出素子に保持された電荷を出力させた後、前記電荷電圧変換手段により前記第２の電圧を取得し、前記差分手段に前記第１の電圧と第２電圧との差を演算させ、演算結果に基づいて放射線画像データを生成する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１の電圧を取得する際に、少なくとも一の走査線に対応する前記スイッチ手段をＯＦＦ状態とし、前記第２の電圧を取得するまで当該一の走査線に対応する前記スイッチ手段のＯＦＦ状態を継続することを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記一の走査線に対して前記スイッチ手段をＯＦＦ状態としている間、他の走査線に対応する前記スイッチ手段もＯＦＦ状態とす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】
照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される複数の走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
を有し、
前記ＯＦＦ電圧源は、複数のＯＦＦ電圧源を含み、
前記複数の走査線のうち少なくとも１つの走査線には、他と異なるＯＦＦ電圧源が接続されていることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記複数のＯＦＦ電圧源は２つの電圧源からなり、一方の電圧源の出力電圧は、他方の電圧源の出力電圧の変動とは逆の変動を有することを特徴とする請求項３記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記複数の走査線のうち、半分の走査線は前記一方の電圧源に接続され、残り半分の走査線は前記他方の電圧源に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記他方の電圧源は、一方の電圧源の波形に基づいて当該波形と逆の波形を生成する逆相波形生成手段から構成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像検出装置。
【請求項７】
前記逆相波形生成手段は、前記一方の電圧源の交流成分を抽出するコンデンサ、コンデンサからの出力波形の極性を反転させ振幅を２倍にする乗算器、及び乗算器からの波形と前記一方の電圧源の波形とを加算する加算器を有することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１】
照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
前記ＯＦＦ電圧源と前記導通制御手段との間の経路に配置されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段と前記導通制御手段との間の経路に一端が接続され、他端が仮想接地された電荷蓄積手段と、
前記検出素子から出力された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換手段と、
前記電荷電圧変換手段により変換された第１の電圧と第２の電圧との差を演算する差分手段と、
前記導通制御手段に前記ＯＦＦ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替えた状態で、前記電荷電圧変換手段により前記第１の電圧を取得し、その後前記導通制御手段に前記ＯＮ電圧を印加させるよう前記切替手段を切替え、前記検出素子に保持された電荷を出力させた後、前記電荷電圧変換手段により前記第２の電圧を取得し、前記差分手段に前記第１の電圧と第２電圧との差を演算させ、演算結果に基づいて放射線画像データを生成する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１の電圧を取得する際に、少なくとも一の走査線に対応する前記スイッチ手段をＯＦＦ状態とし、前記第２の電圧を取得するまで当該一の走査線に対応する前記スイッチ手段のＯＦＦ状態を継続することを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記一の走査線に対して前記スイッチ手段をＯＦＦ状態としている間、他の走査線に対応する前記スイッチ手段もＯＦＦ状態とす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】
照射された放射線を電荷に変換する複数の検出素子が２次元状に配置された撮像パネルと、
前記検出素子で変換された電荷の保持と出力とを制御し、前記検出素子毎に配置された導通制御手段と、
前記導通制御手段が行毎に接続される複数の走査線と、
前記検出素子で変換された電荷を出力するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＮ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＮ電圧源と、
前記検出素子で変換された電荷を保持するように、前記導通制御手段を制御するためのＯＦＦ電圧を、前記走査線を通じて前記導通制御手段に供給するＯＦＦ電圧源と、
前記ＯＮ電圧源または前記ＯＦＦ電圧源の一方を選択して前記導通制御手段へ接続する切替手段を前記走査線毎に対応して備える走査駆動回路と、
を有し、
前記ＯＦＦ電圧源は、複数のＯＦＦ電圧源を含み、
前記複数の走査線のうち少なくとも１つの走査線には、他と異なるＯＦＦ電圧源が接続されていることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記複数のＯＦＦ電圧源は２つの電圧源からなり、一方の電圧源の出力電圧は、他方の電圧源の出力電圧の変動とは逆の変動を有することを特徴とする請求項３記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記複数の走査線のうち、半分の走査線は前記一方の電圧源に接続され、残り半分の走査線は前記他方の電圧源に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記他方の電圧源は、一方の電圧源の波形に基づいて当該波形と逆の波形を生成する逆相波形生成手段から構成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像検出装置。
【請求項７】
前記逆相波形生成手段は、前記一方の電圧源の交流成分を抽出するコンデンサ、コンデンサからの出力波形の極性を反転させ振幅を２倍にする乗算器、及び乗算器からの波形と前記一方の電圧源の波形とを加算する加算器を有することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−９８６２１（Ｐ２０１０−９８６２１Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６９２３６（Ｐ２００８−２６９２３６）
【出願日】平成２０年１０月１８日（２００８．１０．１８）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１８日（２００８．１０．１８）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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