JP5820009B2 - 放射線画像検出装置及び放射線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像検出装置及び放射線撮影システムに関する。

Ｘ線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査などの分野において広く普及している。一般的なＸ線撮影においては、被写体にＸ線を照射し、被写体の各部において減衰を受けて該被写体を透過したＸ線を検出し、その強度分布に基づいて被写体のＸ線画像を得ている。

Ｘ線を検出する検出媒体として、近年では、Ｘ線が照射されることによって電荷を発生させる画素の二次元配列を有し、各画素から出力される電気信号に基づいて画像データを生成するフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が用いられている。そして、Ｘ線撮影には、上記のＦＰＤが可搬型の筐体に収納されて構成された、いわゆる電子カセッテも広く用いられている。

そして、画素から出力される電気信号に基づいてＸ線の照射を検出するように構成されたＦＰＤも知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載されたＦＰＤにおいては、全ての画素が画像取得及び照射検出に兼用されており、また、特許文献２に記載されたＦＰＤにおいては、画像検出用の画素とは別に照射検出用の画素が設けられている。

画素から出力される電気信号に基づいてＸ線の照射を検出するように構成されたＦＰＤによれば、Ｘ線照射装置やＸ線照射装置の動作を制御するコンソールとＦＰＤとを同期させる必要がなくなり、操作性が高まる。

特開２００３−１２６０７２号公報 特開２０１１−１７４９０８号公報

電子カセッテにおいては、その可搬性を担保するためにバッテリが搭載され、ＦＰＤの各部の動作電力はバッテリによって供給される。そのため、消費電力の低減が要請される。

各画素の出力信号はアンプによって増幅され、画像検出用画素の出力信号を増幅するためのアンプは、典型的には画素の二次元配列における画素列毎に設けられる。よって、画像検出用画素の出力信号に基づいて画像データを生成する信号処理回路には、多数のアンプや、これらのアンプから出力される信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器などのアナログ素子が設けられ、その動作電力は比較的大きい。

特許文献１に記載されたＦＰＤのように、全ての画素を画像取得及び照射検出に兼用する場合に、Ｘ線が照射されるまでの間、多数のアンプを含む画像データ生成用の信号処理回路に対して動作電力の供給を継続する必要があるため、バッテリの消耗が懸念される。

一方、特許文献２に記載されたＦＰＤのように、照射検出用画素及び照射検出用画素の出力信号に基づいてＸ線の照射を検出する信号処理回路を別に設ける場合に、照射検出用画素は画像検出用画素に比べて極少数で足り、それらの照射検出用画素の出力信号を増幅するためのアンプも極少数で済むため、照射検出用の信号処理回路の動作電力は、画像データ生成用の信号処理回路の動作電力に比べて小さい。よって、Ｘ線が照射されるまでの間、照射検出用の信号処理回路に対して動作電力の供給を継続したとしても、消費電力を低減することが可能となる。

しかし、待機期間が比較的長期に及ぶと暗電流等によって画素に電荷が蓄積される。暗電流等によって照射検出用画素に蓄積される電荷は、Ｘ線の照射検出に影響を与える虞があり、正確な照射検出を行ううえでは改善の余地があった。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、画素から出力される電気信号に基づいて放射線の照射を検出する放射線画像検出装置において、より正確に照射検出を行うことにある。

放射線が照射されることによって電荷を発生させる複数の画像検出用画素及び少なくとも一つの照射検出用画素の二次元配列を有する受像部と、前記各画像検出用画素から出力される電気信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、前記各照射検出用画素から出力される電気信号に基づいて放射線の照射を検出する照射検出部と、画像データ生成を行う撮影モード及び放射線の照射検出を行う照射検出モードを含む複数の制御モードを有する制御部と、を備え、前記照射検出部は、放射線の照射検出動作を周期的に行い、前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、前回の照射検出動作の際に前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、を比較して放射線の照射を検出し、前記制御部は、前記照射検出モードにおいて前記照射検出部によって放射線の照射が検出されると、前記撮影モードに移行する放射線画像検出装置。

本発明によれば、画素から出力される電気信号に基づいて放射線の照射を検出する放射線画像検出装置において、その消費電力を低減することができる。

本発明の実施形態を説明するための、放射線撮影システムの一例の構成を模式的に示す図である。 図１の放射線撮影システムの制御ブロックを示す図である。 図１の放射線撮影システムにおける放射線画像検出装置の構成を示す図である。 図３の放射線画像検出装置における放射線画像検出器の構成を示す図である。 図４の放射線画像検出器の画像データ生成部の回路構成を示す図である。 図４の放射線画像検出器の照射検出部の回路構成を示す図である。 図１の放射線撮影システムにおけるコンソールの動作フローを示す図である。 図１の放射線撮影システムにおける放射線画像検出装置の動作フローを示す図である。 図１の放射線撮影システムにおける放射線画像検出装置の各部の動作タイミングを示す図である。 図３の放射線画像検出装置の変形例における照射検出部の回路構成を示す図である。 図１０の放射線画像検出装置の各部の動作タイミングを示す図である。

Ｘ線撮影システム１は、Ｘ線撮影装置２と、コンソール３とに大別される。Ｘ線撮影装置２は、被写体ＨにＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１から放射されて被検者Ｈを透過したＸ線を検出し、画像データを生成する電子カセッテ（Ｘ線画像検出装置）１２とを備えている。コンソール３は、操作者の操作に基づいてＸ線源１１や電子カセッテ１２などのＸ線撮影装置２の各部の動作を制御する。

Ｘ線撮影装置２が設置される撮影室には、立位撮影を行う際に用いられる立位撮影台１３と、臥位撮影を行う際に用いられる臥位撮影台１４とが設置されている。電子カセッテ１２は、立位撮影を行う際には立位撮影台１３に保持され、臥位撮影を行う際には臥位撮影台１４に保持される。

また、撮影室には、単一のＸ線源１１によって立位撮影も臥位撮影も可能とするために、Ｘ線源１１を、水平な軸回り（図１の矢印ａ方向）に回動可能、鉛直方向（図１の矢印ｂ方向）に移動可能、さらに水平方向（図１の矢印ｃ方向）に移動可能に支持する支持移動機構１５が設けられている。支持移動機構１５は、Ｘ線源１１を水平な軸回りに回動させる駆動源、Ｘ線源１１を鉛直方向に移動させる駆動源、及びＸ線源１１を水平方向に移動させる駆動源を各々備えており（何れも図示省略。）、これらの駆動源はコンソール３における操作者の設定操作に基づき、コンソール３によって制御される。

コンソール３は、サーバ・コンピュータとして構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御装置２０と、操作者が撮影情報の入力や曝射指示を行う入力装置２１と、電子カセッテ１２により取得されたＸ線画像データに対して適宜な画像処理を施す画像処理部２２と、画像処理が施されたＸ線画像データを記憶する画像記憶部２３と、入力装置２１において入力された撮影情報や画像処理部２２において生成されたＸ線画像データなどを表示するモニタ２４と、Ｘ線撮影システム１の各部と接続されるインターフェース（Ｉ／Ｆ）２５と、を備え、これらがバス２６を介して接続されている。

インターフェース２５は、有線又は無線通信により、Ｘ線源１１との間で後述する曝射条件等の各種情報の送受信を行うと共に、電子カセッテ１２との間で画像データ等の各種情報の送受信を行う。

図３は、電子カセッテ１２の構成を示す。

電子カセッテ１２は、ＦＰＤ３０と、ＦＰＤ３０の各部に動作電力を供給するバッテリ３１と、これらＦＰＤ３０及びバッテリ３１を収納する筐体３２とを備えている。被写体を透過したＸ線は、筐体３２の天板部３２ａを透過して、筐体内部に収納されたＦＰＤ３０の受像部に入射する。

筐体３２を形成する材料としては、Ｘ線透過率に優れる材料によって形成され、強度重量比なども考慮して、例えば、カーボンファイバ（炭素繊維）、アルミニウム、マグネシウム、バイオナノファイバ（セルロースミクロフィブリル）、または複合材料等で構成されている。複合材料としては、例えば、強化繊維樹脂を含む材料が用いられ、強化繊維樹脂には、カーボンやセルロース等が含まれる。具体的には、複合材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）や、発泡材をＣＦＲＰでサンドイッチした構造のもの、または発泡材の表面にＣＦＲＰをコーティングしたもの等が用いられる。

図４は、ＦＰＤ３０の構成を示す。

ＦＰＤ３０は、Ｘ線を受光して電荷を発生させる複数の画素４１が、アクティブマトリクス型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）アレイ基板に２次元状に配列されてなる受像部４０を備えている。

画素４１は、アモルファスセレン等の変換層（図示せず）でＸ線を電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部電極に接続されたキャパシタ４２に蓄積する直接変換型のＸ線検出素子として構成されている。なお、画素４１は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）や硫酸化ガドリウム(Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ)やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などからなるシンチレータでＸ線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオードで電荷に変換して蓄積する間接変換型のＸ線検出素子として構成することも可能である。

上記の画素群のうち、少なくとも一つの画素４１は、Ｘ線の照射を検出するために用いられ、残りの画素４１が、Ｘ線画像を検出するために用いられる。以下では、Ｘ線画像を検出するための画素４１を画像検出用画素４１ａといい、Ｘ線の照射を検出するための画素４１を照射検出用画素４１ｂという。

照射検出用画素４１ｂは、画素４１の二次元配列において少なくとも一つ設けられていれば足りるが、好ましくは、分散して複数設けられる。例えば被写体Ｈの骨部などのＸ線吸収能が比較的高い物質が一部の照射検出用画素４１ｂの上に配置された場合にも、そのようなＸ線高吸収物質が重ならない照射検出用画素４１ｂにおいて、Ｘ線照射に伴い十分な電荷が発生し、それらの画素４１ｂに発生する電荷に基づいてＸ線の照射検出が確実に行える。

ＴＦＴアレイ基板には、各画素４１に対応してＴＦＴスイッチ素子４３が設けられ、また、画素４１の二次元配列における行毎にゲートライン４４が、また列毎にデータライン４５が設けられている。各ＴＦＴスイッチ素子４３のゲート電極はゲートライン４４に、ソース電極は対応する画素４１のキャパシタ４２に、ドレイン電極はデータライン４５にそれぞれ接続されている。

さらに、ＴＦＴアレイ基板には、各照射検出用画素４１ｂのキャパシタ４２とＴＦＴスイッチ素子４３との間に接続される信号線４６が設けられている。図示の例において、複数の行の各々に一つの照射検出用画素４１ｂが設けられ、照射検出用画素４１ｂが設けられる行の各々に信号線４６が設けられており、各信号線４６には一つの照射検出用画素４１ｂが接続されている。なお、各信号線４６に複数の照射検出用画素４１ｂを接続するようにしてもよい。

そして、ＦＰＤ３０は、各画像検出用画素４１ａに蓄積された電荷を読み出すタイミングを制御する走査部５０と、各画像検出用画素４１ａから読み出される電荷に基づいて画像データを生成する画像データ生成部５１と、画像データ生成部５１において生成された画像データをコンソール３に送信する通信部５２と、各照射検出用画素４１ｂから読み出される電荷に基づいてＸ線の照射を検出する照射検出部５３と、バッテリ３１を含み、ＦＰＤ３０の各部の動作電力を供給する電源部５４と、電源部５４からＦＰＤ３０の各部への動作電力の供給を制御し、ＦＰＤ３０の各部の動作を制御する制御部５５と、を備えている。

各ゲートライン４４は走査部５０に接続されており、また、各データライン４５は画像データ生成部５１に接続されている。走査部５０は、ゲートライン４４を介してＴＦＴスイッチ素子４３に駆動パルスを供給し、ＴＦＴスイッチ素子４３をＯＮ状態とする。ＯＮ状態とされたＴＦＴスイッチ素子４３が接続している画像検出用画素４１ａに蓄積された電荷は、ＴＦＴスイッチ素子４３がＯＮ状態となるのに伴って読み出され、そのＴＦＴスイッチ素子４３に接続されているデータライン４５を電気信号として伝送され、画像データ生成部５１に入力される。

一方、各信号線４６は照射検出部５３に接続されている。各照射検出用画素４１ｂに蓄積された電荷は、その画素４１ｂに対応するＴＦＴスイッチ素子４３のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、電気信号として信号線４６を伝送され、照射検出部５３に入力される。

図５は、画像データ生成部５１の回路構成を示す。

画像データ生成部５４は、各画像検出用画素４１ａから出力される電気信号を増幅するアンプ部６０と、アンプ部６０によって増幅された電気信号を画像データに変換するデータ処理部６１と、を備えている。

アンプ部６０は、複数のデータライン４５の各々に対応して設けられた複数の可変ゲインプリアンプ（チャージアンプ）６２を有しており、各可変ゲインプリアンプ６２は、正入力側が接地されたオペアンプ６２ａと、オペアンプ６２ａの負入力側と出力側との間に並列に接続されるコンデンサ６２ｂと、リセットスイッチ６２ｃとを含んで構成されており、オペアンプ６２ａの負入力側にデータライン４５が接続されている。リセットスイッチ６２ｃのＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、制御部５５によって制御される。

データ処理部６１は、アンプ部６０の複数の可変ゲインプリアンプ６２の各々に対応して設けられた複数のサンプルホールド回路６３と、マルチプレクサ６４と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換機６５とを有している。マルチプレクサ６４は、複数のサンプルホールド回路６３からの入力を順に選択するためのスイッチ６４ａを含んで構成されている。サンプルホールド回路６３のサンプルタイミング、及びマルチプレクサ６４のスイッチ６４ａによる入力選択は、制御部５５によって制御される。

本電子カセッテ１２においては、アンプ部６０及びデータ処理部６１に対して互いに独立して動作電力を供給可能に構成されており、アンプ部６０及びデータ処理部６１への動作電力の供給は、制御部５５によって制御される。

Ｘ線画像を検出する際には、走査部５０からゲートライン４４を介してＴＦＴスイッチ素子４３に駆動パルスが供給され、行単位でＴＦＴスイッチ素子４３がＯＮ状態とされる。Ｘ線が照射されることによってキャパシタ４２に電荷を蓄積した画像検出用画素４１ａのうち、ＯＮ状態とされた各ＴＦＴスイッチ素子４３が接続している画像検出用画素４１ａから電荷が読み出され、読み出された電荷は、そのＴＦＴスイッチ素子４３に接続されているデータライン４５を電気信号として伝送され、対応する可変ゲインプリアンプ６２に入力される。

可変ゲインプリアンプ６２に入力された電気信号は、可変ゲインプリアンプ６２において予め定められた増幅率で増幅される。

各サンプルホールド回路６３が所定期間駆動され、対応する可変ゲインプリアンプ６２によって増幅された電気信号（電圧信号）の信号レベルがサンプルホールド回路６３に保持される。各サンプルホールド回路６３に保持された信号レベルは、マルチプレクサ６４のスイッチ６４ａによって順に選択されてＡ／Ｄ変換器６５に入力され、Ａ／Ｄ変換される。

画像データ生成部５１には画像メモリ５６が接続されており、Ａ／Ｄ変換器６５から出力される画素データは、画像メモリ５６に順に記憶される。

そして、各可変ゲインプリアンプ６２のリセットスイッチ６２ｃが所定期間ＯＮ状態とされる。それにより、画像検出用画素４１ａから読み出されてコンデンサ６２ｂに蓄積されていた電荷が放電される。各画像検出用画素４１ａは、そのキャパシタ４２からの電荷が読み出され、読み出された電荷を蓄積したコンデンサ６２ｂにおける放電を経て、リセットされる。

以上の画像検出用画素４１ａからの電荷の読み出しが一行ずつ順に行われ、Ｘ線画像データが生成される。

なお、各照射検出用画素４１ｂの配置位置におけるＸ線画像の画素データは、その照射検出用画素４１ｂの周囲に位置する画像検出用画素４１ａにより得られた画素データを用いて補間することによって生成される。かかる欠陥画素補正処理は、例えばコンソール３の画像処理部２２において行うことができる。

図６は、照射検出部５３の回路構成を示す。

照射検出部５３は、各照射検出用画素４１ｂから出力される電気信号を増幅するアンプ部７０と、アンプ部７０によって増幅された電気信号に基づいてＸ線の照射状態を判定する判定部７１と、を備えている。

アンプ部７０は、複数の信号線４６の各々に対応して設けられた複数の可変ゲインプリアンプ（チャージアンプ）７２を有しており、各可変ゲインプリアンプ７２は、正入力側が接地されたオペアンプ７２ａと、オペアンプ７２ａの負入力側と出力側との間に並列に接続されるコンデンサ７２ｂと、リセットスイッチ７２ｃとを含んで構成されている。リセットスイッチ７２ｃのＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、制御部５５によって制御される。

判定部７１は、コンパレータ７３を有しており、コンパレータ７３は、オペアンプ７３ａと、オペアンプ７３ａの正入力側に接続され、正入力側に基準となる電気信号を供給するコンデンサ７３ｂと、オペアンプ７３ａの負入力側とコンデンサ７３ｂとを接続するスイッチ７３ｃとを含んで構成されており、オペアンプ７３ａの負入力側には、アンプ部７０の複数の可変ゲインプリアンプ７２の各々の出力端が並列に接続されている。スイッチ７３ｃのＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、制御部５５によって制御され、スイッチ７３ｃが所定期間ＯＮ状態とされることにより、オペアンプ７３ａの負入力側に入力される電気信号の信号レベルがコンデンサ７３ｂに保持される。

アンプ部７０及び判定部７１への動作電力の供給は制御部５５によって制御され、アンプ部７０及び判定部７１には所定の周期で動作電力が供給される。従って、周期的に照射検出動作が行われる。

照射検出動作は、アンプ部７０及び判定部７１が駆動され、それに伴い、各照射検出用画素４１ｂのキャパシタ４２に蓄積された電荷が、その照射検出用画素４１ｂに接続されている信号線４６を電気信号として伝送され、対応する可変ゲインプリアンプ７２に入力される。

各可変ゲインプリアンプ７２に入力された電気信号は、可変ゲインプリアンプ７２によって予め定められた増幅率で増幅される。

各可変ゲインプリアンプ７２によって増幅された電気信号（電圧信号）は、判定部７１のコンパレータ７３に並列に入力される。コンパレータ７３において、入力された電気信号の信号レベル（以下、入力信号レベルという）と、コンデンサ７３ｂに保持されている基準となる電気信号の信号レベル（以下、基準信号レベルという）との比較が行われる。

ここで、コンデンサ７３ｂには、前回の照射検出動作の際の入力信号レベルが保持されている。そして、入力信号レベルと基準信号レベルとの比較が済んだ後には、コンパレータ７３のスイッチ７３ｃが所定期間ＯＮ状態とされ、その際の入力信号レベルがコンデンサ７３ｂに保持される。ここでコンデンサ７３ｂに保持された信号レベルは、次回の照射検出動作における基準信号レベルとなる。

Ｘ線の照射がなされると、少なくとも一つの照射検出用画素４１ｂにおいて受光Ｘ線量に応じた電荷が蓄積され、コンパレータ７３への入力信号レベルが基準信号レベルに比べて大きくなり、コンパレータ７３から検出信号（典型的には、コンパレータ７３に供給される動作電圧の正電圧又は負電圧のいずれか一方の信号レベルの電気信号）が出力される。

コンパレータ７３から出力された検出信号は制御部５５に入力され、制御部５５は、入力された検出信号に基づいて制御モードの切り替えを行う。制御モードについては後述する。

そして、各可変ゲインプリアンプ７２のリセットスイッチ７２ｃが所定期間ＯＮ状態とされ、照射検出用画素４１ｂから読み出されてコンデンサ７２ｂに蓄積されていた電荷が放電される。各照射検出用画素４１ｂは、そのキャパシタ４２からの電荷が読み出され、読み出された電荷を蓄積したコンデンサ７２ｂにおける放電を経て、リセットされる。

図７は、コンソール３の動作フローを示す。

まず、コンソール３において、撮影情報の入力がなされる（ステップＳ１）。撮影情報としては、これから撮影が行われる被検者の氏名、撮影対象部位、撮影時の放射線Ｘの曝射条件（本実施の形態では、放射線Ｘを曝射する際の管電圧、管電流、および曝射期間）が例示される。

撮影情報の入力が終了すると、コンソール３は、入力終了を示す制御信号を電子カセッテ１２に送信する。また、コンソール３は、撮影情報に含まれる曝射条件をＸ線源１１に送信する（ステップＳ２）。Ｘ線源１１において、受信した曝射条件に従って曝射準備が行われる。

そして、Ｘ線源１１及び電子カセッテ１２並びに被験者の位置決めなどの撮影準備が整った後、コンソール３において曝射指示が行われる。コンソール３は、曝射指示を示す制御信号をＸ線源１１に送信する（ステップＳ３）。Ｘ線源１１において、先に設定された曝射条件に従ってＸ線が照射され、電子カセッテ１２によってＸ線画像データが取得される。

次いで、当該撮影で取得されたＸ線画像データが電子カセッテ１２からコンソール３に送信され（ステップＳ４）、コンソール３は、受信したＸ線画像データに対し、上述した欠陥画素補等の画像処理を施し（ステップＳ５）、画像処理が施されたＸ線画像データを画像記憶部２３に記憶させるとともに、Ｘ線画像データより示されるＸ線画像をモニタ２４に表示させる（ステップＳ６）。

図８は、電子カセッテ１２の動作フローを示す。

まず、電子カセッテ１２の主電源がＯＮとされ、電子カセッテ１２の各部の初期化がなされる（スッテプＳＳ１）。そして、電子カセッテ１２は、初期化が済んだ後に待機モードに移行する（スッテプＳＳ２）。待機モードにおいては、通信部５２及び制御部５５にのみ動作電力が供給され、電子カセッテ１２は、コンソール３から撮影情報の入力終了を示す制御信号を受信するまで待機する（スッテプＳＳ３）。

電子カセッテ１２は、コンソール３における撮影情報の入力終了を示す制御信号を受信すると、待機モードから照射検出モードに移行する（スッテプＳＳ４）。

照射検出モードでは、Ｘ線の照射を検出するまでの間、電子カセッテ１２は、暗電流によって各画像検出用画素４１ａに蓄積された電荷を放電するため、周期的に後述する画像検出用画素４１ａのリセット動作を行う（スッテプＳＳ５）。また、電子カセッテ１２は、周期的に照射検出動作を行う（スッテプＳＳ６）。

電子カセッテ１２は、Ｘ線の照射を検出すると（スッテプＳＳ７）、照射検出モードから撮影モードに移行し（スッテプＳＳ８）、上述したＸ線画像の検出動作を開始し、Ｘ線画像データを生成する（ステップＳＳ９）。そして、電子カセッテ１２は、当該撮影で生成したＸ線画像データを、コンソール３に送信する（ステップＳＳ１０）。

なお、Ｘ線画像データの送信が済んだ後、例えば、待機モードに移行するように電子カセッテ１２を構成してもよいし、再撮影（撮りなおし）に備えて一旦は照射検出モードに移行し、所定時間経過した後に待機モードに移行するように電子カセッテ１２を構成してもよい。

図９は、照射検出モード及び撮影モードにおける電子カセッテ１２の各部の動作タイミングを示す。

照射検出モードでは、上述の通り、周期的に照射検出動作が行われる。即ち、制御部５５による制御に従って、電源部５４から照射検出部５３（アンプ部７０及び判定部７１）に動作電力が周期的に供給され、照射検出部５３が周期的に駆動される。このように、周期的に照射検出動作を行い、電源部５４から照射検出部５３に動作電力を周期的に供給することによって、照射検出部５３における消費電力を低減することができる。

照射検出部５３の駆動に伴い、各照射検出用画素４１ｂに蓄積された電荷が読み出され、アンプ部７０において増幅された後、判定部７１に入力される。そして、判定部７１のコンパレータ７３において、入力信号レベルと、コンパレータ７３のコンデンサ７３ｂに保持されている基準信号レベルとの比較が行われる。

照射検出動作毎に、その動作期間の終期において、制御部５５による書込制御に従ってコンパレータ７３のスイッチ７３ｃが所定期間ＯＮ状態とされ、その際の入力信号レベルがコンデンサ７３ｂに保持される。従って、入力信号レベルは、前回の照射検出動作における入力信号レベルと比較され、両信号レベルの差分に基づいて照射検出が行われる。

Ｘ線の照射がなされていない場合にも、照射検出用画素４１ｂには、照射検出動作の休止期間において暗電流による電荷が蓄積される。周期的に照射検出動作を行うにあたって、上記の通り、入力信号レベルと前回の照射検出動作における入力信号レベルとの差分に基づいて照射検出を行うことにより、暗電流に伴う電荷の影響を排除して、より正確に照射検出を行うことができる。

そして、Ｘ線の照射がなされると、少なくとも一つの照射検出用画素４１ｂにおいて受光Ｘ線量に応じた電荷が蓄積されるので、入力信号レベルと基準信号レベルとに一定以上の差分が生じ、それに伴って判定部７１から制御部５５に検出信号が出力される。制御部５５は、入力された検出信号に基づいて撮影モードに移行する。

また、照射検出モードにおいては、周期的に画像検出用画素４１ａのリセット動作が行われる。図示の例においては、走査部５０からゲートライン４４を介してＴＦＴスイッチ素子４３に駆動パルスが供給され、一行ずつ順にＴＦＴスイッチ素子４３がＯＮ状態とされている。ＯＮ状態とされた各ＴＦＴスイッチ素子４３が接続している画像検出用画素４１ａから暗電流によって蓄積された電荷が読み出され、読み出された電荷は、そのＴＦＴスイッチ素子４３に接続されているデータライン４５を介して、アンプ部６０の対応する可変ゲインプリアンプ６２のコンデンサ６２ｂに蓄積される。そして、各可変ゲインプリアンプ６２のリセットスイッチ６２ｃが所定期間ＯＮ状態とされ、コンデンサ６２ｂに蓄積されていた電荷が放電され、画像検出用画素４１ａはリセットされる。なお、可変ゲインプリアンプ６２の定格入力との関係において、複数行又は全ての行のＴＦＴスイッチ素子４３をＯＮ状態として、複数行又は全ての行の画像検出用画素４１ａを一度にリセットするようにしてもよい。

ここで、上記の画像検出用画素４１ａのリセット動作において、画像データの生成を行う必要はなく、従ってデータ処理部６１を動作させる必要もない。そこで、本電子カセッテ１２においては、上述の通り、電源部５４からアンプ部６０及びデータ処理部６１への動作電力の供給が制御部５５によって互いに独立に制御可能に構成され、照射検出モードでは、アンプ部６０にのみ動作電力が供給される。それにより、画像データ生成部５１における消費電力を低減することができる。

また、本電子カセッテ１２においては、アンプ部６０への動作電力の供給は、画像検出用画素４１ａのリセット動作に同期して、周期的に行われる。それにより、画像データ生成部５１における消費電力をさらに低減することができる。

また、照射検出動作の動作周期Ｔ_１を、画像検出用画素４１ａのリセット動作の動作周期Ｔ_２よりも短くすることが好ましい。照射されるＸ線エネルギーを有効利用するために、照射は出来るだけ高速に検出し、画素リセットからの電荷蓄積を迅速に開始することが好ましい。画像検出用画素４１ａは照射検出用画素４１ｂより画素数が非常に多いため、画像検出用画素４１ａのリセット動作の動作周期Ｔ_２より照射検出動作の動作周期Ｔ_１を短くすることにより、照射検出を高速に行うことができる。

照射検出部５３によってＸ線の照射が検出され、撮影モードに移行すると、Ｘ線の照射期間中、各画像検出用画素４１ａにおいて電荷の蓄積がなされる。

撮影モードに移行した後は、照射検出部５３（アンプ部７０及び判定部７１）への動作電力の供給も停止される。また、Ｘ線の照射期間中、各画像検出用画素４１ａからの電荷の読み出しはなされず、画像データ生成部５１（アンプ部６０及びデータ処理部６１）への動作電力の供給は停止される。それにより、消費電力が低減される。

Ｘ線の照射が終了した後、画像データ生成部５１のアンプ部６０及びデータ処理部６１に動作電力が供給され、各画像検出用画素４１ａからの電荷の読み出しが一行ずつ順に行われ、Ｘ線画像データが生成される。そして、生成されたＸ線画像データは、コンソール３に送信される。

図１０は、上述した電子カセッテ１２の変形例の照射検出部の回路構成を示す。

上述した電子カセッテ１２においては、ＦＰＤ３０の照射検出部５３への動作電力の供給に伴い、照射検出部５３のアンプ部７０に含まれる全ての可変ゲインプリアンプ７２が駆動される構成であるが、図１０に示す電子カセッテ１１２においては、可変ゲインプリアンプ７２の各々に対して独立して動作電力を供給可能に構成され、各可変ゲインプリアンプ７２に対する動作電力の供給は制御部５５によって制御される。その他の構成は、上述した電子カセッテ１２と共通するので、説明は省略する。

図１１は、照射検出モード及び撮影モードにおける電子カセッテ１１２の各部の動作タイミングを示す。

照射検出モードでは、周期的に照射検出動作が行われる。ただし、照射検出動作毎に、照射検出部５３のアンプ部７０において一つの可変ゲインプリアンプ７２が順に選択され、選択された可変ゲインプリアンプ７２にのみ動作電力が供給される。なお、判定部７１には照射検出動作毎に動作電力が供給される。

この場合、選択された可変ゲインプリアンプ７２に対応する信号線４６に接続している照射検出用画素４１ｂに蓄積された電荷が読み出され、選択された可変ゲインプリアンプ７２において増幅された後、判定部７１に入力される。そして、判定部７１のコンパレータ７３において、入力信号レベルと、コンパレータ７３のコンデンサ７３ｂに保持されている基準信号レベルとの比較が行われ、両信号レベルの差分に基づいて照射検出が行われる。

以上の構成によれば、照射検出動作毎にアンプ部７０に含まれる全ての可変ゲインプリアンプ７２を駆動する場合に比べて、照射検出部５３の消費電力を低減することができる。なお、本例においては、照射検出動作毎に、照射検出部５３のアンプ部７０において一つの可変ゲインプリアンプ７２を選択して駆動するものとして説明したが、アンプ部７０に含まれる一部の可変ゲインプリアンプ７２を選択して駆動する限りにおいて、上記の効果を得ることができる。

以上の説明においては、放射線として一般的なＸ線を用いる場合について説明したが、本発明はＸ線に限られるものではなく、α線、γ線等のＸ線以外の放射線を用いることも可能である。

以上、説明したように、本明細書には、下記（１）〜（１３）の放射線画像検出装置、及び下記（１４）の放射線撮影システムが開示されている。

（１） 放射線が照射されることによって電荷を発生させる複数の画像検出用画素及び少なくとも一つの照射検出用画素の二次元配列を有する受像部と、前記各画像検出用画素から出力される電気信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、前記各照射検出用画素から出力される電気信号に基づいて放射線の照射を検出する照射検出部と、画像データ生成を行う撮影モード及び放射線の照射検出を行う照射検出モードを含む複数の制御モードを有する制御部と、を備え、前記画像データ生成部は、前記各画像検出用画素から出力される電気信号を増幅する第１アンプ部と、前記第１アンプ部によって増幅された電気信号を画像データに変換するデータ処理部と、を有し、前記第１アンプ部及び前記データ処理部の各々に独立して動作電力を供給可能に構成されており、前記制御部は、前記照射検出モードにおいて、前記照射検出部によって放射線の照射が検出されるまでの間、前記データ処理部への動作電力の供給を停止し、前記照射検出部によって放射線の照射が検出されると、前記撮影モードに移行し、前記データ処理部への動作電力の供給を開始する放射線画像検出装置。
（２） 上記（１）の放射線画像検出装置であって、前記制御部は、前記照射検出モードにおいて、前記照射検出部に周期的に動作電力を供給して該照射検出部を周期的に動作させる放射線画像検出装置。
（３） 上記（２）の放射線画像検出装置であって、前記照射検出部は、入力される電気信号に対応した信号値を記憶しておく記憶部を有し、前記記憶部に記憶された信号値と、入力された電気信号に対応する信号値との差分に基づいて、放射線の照射を検出する放射線画像検出装置。
（４） 上記（２）又は（３）の放射線画像検出装置であって、前記受像部は、複数の照射検出用画素を有しており、前記照射検出部は、前記照射検出用画素毎に又は複数の前記照射検出用画素からなる照射検出用画素群毎に設けられ、対応する照射検出用画素又は照射検出用画素群から出力される電気信号を増幅する複数のアンプを有する第２アンプ部と、前記第２アンプ部によって増幅された電気信号に基づいて放射線の照射を検出する判定部とを有しており、前記第２アンプ部は、前記複数のアンプの各々に独立して動作電力を供給可能に構成されており、前記制御部は、前記照射検出部の周期的動作における動作期間毎に、前記複数のアンプから順に選択される一部のアンプに動作電力を供給する放射線画像検出装置。
（５） 上記（２）から（４）のいずれか一つの放射線画像検出装置であって、前記制御部は、前記照射検出モードにおいて、前記照射検出部によって放射線の照射が検出されるまでの間、前記各画像検出用画素に発生した電荷を取り出すリセット動作が周期的に行われるように、前記第１アンプ部に周期的に動作電力を供給して該第１アンプ部を周期的に動作させる放射線画像検出装置。
（６） 上記（５）の放射線画像検出装置であって、前記照射検出部の動作周期は、前記各画像検出用画素のリセット動作の周期よりも短い放射線画像検出装置。
（７） 上記（１）から（６）のいずれか一つの放射線画像検出装置であって、前記制御部は、前記照射検出部によって放射線の照射が検出された後、前記照射検出部への動作電力の供給を停止する放射線画像検出装置。
（８） 放射線が照射されることによって電荷を発生させる複数の画像検出用画素及び少なくとも一つの照射検出用画素の二次元配列を有する受像部と、前記各画像検出用画素から出力される電気信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、前記各照射検出用画素から出力される電気信号に基づいて放射線の照射を検出する照射検出部と、画像データ生成を行う撮影モード及び放射線の照射検出を行う照射検出モードを含む複数の制御モードを有する制御部と、を備え、前記照射検出部は、放射線の照射検出を周期的に行い、前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、前回の照射検出の際に前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、を比較して放射線の照射を検出し、前記制御部は、前記照射検出モードにおいて前記照射検出部によって放射線の照射が検出されると、前記撮影モードに移行する放射線画像検出装置。
（９） 上記（８）記載の放射線画像検出装置であって、前記照射検出部は、前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、前回の照射検出動作の際に前記各照射検出用画素から出力された電気信号との差分に基づいて放射線の照射を検出する放射線画像検出装置。
（１０） 上記（８）又は（９）記載の放射線画像検出装置であって、前記制御部は、前記照射検出モードにおいて、前記照射検出部によって放射線の照射が検出されるまでの間、前記各画像検出用画素を周期的にリセットさせる放射線画像検出装置。
（１１） 上記（１０）記載の放射線画像検出装置であって、前記照射検出部による放射線の照射検出の周期は、前記各画像検出用画素のリセットの周期よりも短い放射線画像検出装置。
（１２） 上記（８）から（１１）のいずれか一つの放射線画像検出装置であって、前記受像部は、複数の照射検出用画素を有しており、前記照射検出部は、放射線の照射検出の周期毎に、前記複数の照射検出用画素から順に選択される一部の照射検出用画素から出力された電気信号に基づいて放射線の照射検出を行う放射線画像検出装置。
（１３） 上記（１）から（１２）のいずれか一つの可搬型の放射線画像検出装置。
（１４） 上記（１）から（１３）のいずれか一つの放射線画像検出装置と、撮影情報が入力されるコンソールと、を備え、前記制御部は、前記コンソールにおいて前記撮影条件情報の入力が終了したタイミングを前記照射検出モードの開始のタイミングとする放射線撮影システム。

１ Ｘ線撮影システム
２ Ｘ線撮影装置
３ コンソール
１１ Ｘ線源
１２ 電子カセッテ
４０ 受像部
４１ 画素
４１ａ 画像検出用画素
４１ｂ 照射検出用画素
５１ 画像データ生成部
５３ 照射検出部
６０ アンプ部（第１アンプ部）
６１ データ処理部
７０ アンプ部（第２アンプ部）
７１ 判定部

Claims (7)

1. 放射線が照射されることによって電荷を発生させる複数の画像検出用画素及び少なくとも一つの照射検出用画素の二次元配列を有する受像部と、
   前記各画像検出用画素から出力される電気信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、
   前記各照射検出用画素から出力される電気信号に基づいて放射線の照射を検出する照射検出部と、
   画像データ生成を行う撮影モード及び放射線の照射検出を行う照射検出モードを含む複数の制御モードを有する制御部と、
   を備え、
   前記照射検出部は、放射線の照射検出動作を周期的に行い、前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、前回の照射検出動作の際に前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、を比較して放射線の照射を検出し、
   前記制御部は、前記照射検出モードにおいて前記照射検出部によって放射線の照射が検出されると、前記撮影モードに移行する放射線画像検出装置。
2. 請求項１記載の放射線画像検出装置であって、
   前記照射検出部は、前記各照射検出用画素から出力された電気信号と、前回の照射検出動作の際に前記各照射検出用画素から出力された電気信号との差分に基づいて放射線の照射を検出する放射線画像検出装置。
3. 請求項１又は２記載の放射線画像検出装置であって、
   前記制御部は、前記照射検出モードにおいて、前記照射検出部によって放射線の照射が検出されるまでの間、前記各画像検出用画素を周期的にリセットさせる放射線画像検出装置。
4. 請求項３記載の放射線画像検出装置であって、
   前記照射検出部による放射線の照射検出動作の周期は、前記各画像検出用画素のリセットの周期よりも短い放射線画像検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載の放射線画像検出装置であって、
   前記受像部は、複数の照射検出用画素を有しており、
   前記照射検出部は、放射線の照射検出動作の周期毎に、前記複数の照射検出用画素から順に選択される一部の照射検出用画素から出力された電気信号に基づいて放射線の照射検出を行う放射線画像検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の可搬型の放射線画像検出装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置と、
   撮影情報が入力されるコンソールと、
   を備え、
   前記制御部は、前記コンソールにおいて前記撮影情報の入力が終了したタイミングを前記照射検出モードの開始のタイミングとする放射線撮影システム。

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