JP2010264085A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の曝射開始を迅速に検出して無駄に電荷が捨てられることを防止するとともに、バッテリの消費量を抑えつつ効率的にリセット処理を行うことのできる放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線画像撮影装置１は、バイアス線を流れる電流の電流値を検出する電流検出手段４３と、電流値について常時積分処理を行い、その積分値の変化量を検出するとともに、検出された積分値の変化量から放射線の曝射が開始されたか否かを判断する制御手段２２とを備え、走査駆動手段１５は、非撮影時に、スイッチ手段８にオン電圧を印加して、放射線検出素子のリセット処理を間欠的に行わせ、制御手段２２は、放射線の曝射が開始されたと判断するときは、走査駆動手段１５に対して、リセット処理の中止を指示する。
【選択図】図９

Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、放射線検出素子内に蓄積された余分な電荷を放出させる放射線検出素子のリセット処理を行う放射線画像撮影装置に関する。

照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。

このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られており、従来は支持台（或いはブッキー装置）と一体的に形成されていたが、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納した可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている。
可搬型の放射線画像撮影装置は、内部にバッテリを内蔵し、ケーブルレスで駆動可能となっており、患者のベッドサイド等におけるポータブル撮影をはじめとする自由度の高い撮影が可能となる。

ところで、放射線画像撮影装置の内部構造は、後述する図４や図７等に示すように、通常、基板上に互いに交差するように配設された複数の走査線５と複数の信号線６とで区画された各小領域ｒにそれぞれ放射線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列されて形成されている。そして、前述したように、放射線検出素子７では照射された放射線の線量に応じてその内部に電荷が発生し、各放射線検出素子７の電荷がそれぞれ読み出され、読み出し回路１７で電荷電圧変換され増幅される等して画像データとして取り出される。

しかし、放射線画像撮影装置に放射線が照射されない場合でも、放射線検出素子７自体の熱による熱励起等によりその内部で電荷が発生しており、その電荷はいわゆる暗電荷として各放射線検出素子７内に蓄積される。また、前回の放射線画像撮影での放射線の照射より発生した電荷の読み残し分が各放射線検出素子７内に残存している場合もある。そして、各放射線検出素子７内に暗電荷や読み残し分の電荷が残存した状態で放射線画像撮影を行うと、それらの暗電荷や読み残し分の電荷が今回の放射線画像撮影で各放射線検出素子７から読み出される画像データにノイズ成分として重畳されてしまう。

そこで、この暗電荷等によるノイズ成分を可能な限り除去するため、通常、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射される直前や放射線照射後等に、放射線検出素子７内等に蓄積された暗電荷等の余分な電荷を除去するためのリセット処理が行われる。

放射線検出素子７のリセット処理では、図４や図７等に示したように各走査線５に接続された各放射線検出素子７のスイッチ手段であるＴＦＴ８（Thin Film Transistor）のゲート電極８ｇに走査線５を介してオン電圧を印加してＴＦＴ８のゲートを開き、ＴＦＴ８を介して放射線検出素子７内に蓄積された余分な電荷を信号線６に放出させる。

撮影の際に、暗電荷等によるノイズ成分が除去された撮影に適した状態にしておくためには、このようなリセット処理をできるだけ撮影直前に行うことが好ましい。そこで、常時リセット処理を行い、放射線の曝射が開始されたらリセット処理を中止してＴＦＴ８のゲートを閉じるという手法も考えられる。
この点、放射線の曝射開始を検出するためには、従来、例えばバイアス線を流れる電流の電流値を検出し、Ａ／Ｄ変換後にこの電流値を積分処理して、得られた積分値により放射線の曝射が開始されたと判断する手法がとられていた。なお、バイアス線又は信号線を流れる電流を検出する手法は、特許文献１等において公知である。

特許第３１７８８６８号公報

しかしながら、このようにＡ／Ｄ変換後に積分処理を行う手法では放射線の曝射が開始されたか否かの判定が遅れてしまい、常時リセット処理を行っている場合には、リセット処理を中止する判断が遅くなってしまう。このため、積分処理を行って放射線の曝射開始時の検出をしている間、すなわち、放射線の曝射が開始されてからリセット処理が中止されるまでの間にＴＦＴ８に溜まるはずだった電荷が捨てられる結果となってしまう。これにより、撮影における放射線の蓄積量が減って、画質にも影響を及ぼす可能性がある。

また、常時リセット処理を行うことは、暗電荷等によるノイズ成分の蓄積を防ぐ点において優れているが、他方で消費電力が多くなるため、バッテリの消耗が激しくなり、撮影や画像データの転送処理等の途中でバッテリ容量が足りなくなる等の事態が起こり得るという問題もある。

そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、放射線の曝射開始を迅速に検出して無駄に電荷が捨てられることを防止するとともに、バッテリの消費量を抑えつつ効率的にリセット処理を行うことのできる放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記放射線検出素子ごとに配置され、接続された前記走査線にオン電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を放出させ、接続された前記走査線にオフ電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を前記放射線検出素子内に蓄積させるスイッチ手段と、
前記各走査線を介して前記スイッチ手段に印加する電圧を制御する走査駆動手段と、
前記各放射線検出素子に接続されたバイアス線と、
前記バイアス線を介して前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記バイアス線を流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流値について常時積分処理を行い、その積分値の変化量を検出する積分変化量検出手段と、
前記積分変化量検出手段により検出された積分値の変化量から放射線の曝射が開始されたか否かを判断する曝射開始判断手段と、
を備え、
前記走査駆動手段は、非撮影時に、前記各走査線を介して前記スイッチ手段に前記オン電圧を間欠的に印加して、前記放射線検出素子内に蓄積された余分な電荷を放出させる前記放射線検出素子のリセット処理を間欠的に行わせ、
前記曝射開始判断手段は、放射線の曝射が開始されたと判断するときは、前記走査駆動手段に対して、前記リセット処理の中止を指示することを特徴とする。

本発明の放射線画像撮影装置によれば、電流検出手段によって検出された電流値を常時積分処理して得られる積分値の変化量に基づいて放射線の曝射開始を判断するので、放射線の曝射が開始されたか否かの判断を迅速に行うことができる。
また、短時間のリセット処理を間欠的に行うため、放射線の曝射があった場合に無駄に捨てられる電荷量を少なくすることができる。
さらに、常時リセット処理を行う場合と比較して消費電力を抑えることが可能となる。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本実施形態に係る基板の構成を示す平面図である。 図３の基板上の小領域に形成された放射線検出素子とスイッチ素子等の構成を示す拡大図である。 図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 ＣＯＦやＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。 本実施形態に係る放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。 検出部を構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。 本実施形態における常時積分処理の結果と間欠リセットのタイミングと、単位時間当たりに蓄積される電荷量の変化とを模式的に示した説明図である。 常時リセット処理を行う従来の手法における積分処理の結果とリセットのタイミングと、単位時間当たりに蓄積される電荷量の変化とを模式的に示した説明図である。

以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、放射線画像撮影装置が、シンチレータ等を備え、照射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置である場合について説明するが、本発明は、直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することが可能である。また、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された放射線画像撮影装置に対しても適用される。

図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体２内にシンチレータ３や基板４等が収納された可搬型（カセッテ型）の装置として構成されている。

筐体２は、少なくとも放射線の照射を受ける側の面Ｒ（以下、放射線入射面Ｒという。）が放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図１や図２では、筐体２がフレーム板２Ａとバック板２Ｂとで形成された、いわゆる弁当箱型である場合が示されているが、筐体２を一体的に角筒状に形成した、いわゆるモノコック型とすることも可能である。

また、図１に示すように、筐体２の側面部分には、電源スイッチ３６や、ＬＥＤ等で構成されたインジケータ３７、図示しないバッテリ４１（後述する図７参照）の交換等のために開閉可能とされた蓋部材３８等が配置されている。また、本実施形態では、蓋部材３８の側面部には、外部と無線で通信するための通信手段であるアンテナ装置３９が埋め込まれている。

また、図２に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台３１が配置され、基台３１には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３や緩衝部材３４等が取り付けられている。なお、本実施形態では、基板４やシンチレータ３の放射線入射面Ｒには、それらを保護するためのガラス基板３５が配設されている。

シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに貼り合わされるようになっている。シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。

基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、それぞれ放射線検出素子７がそれぞれ設けられている。

このように、走査線５と信号線６で区画された各小領域ｒに二次元状に配列された複数の放射線検出素子７が設けられた領域ｒ全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。

本実施形態では、放射線検出素子７としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各放射線検出素子７は、図３や図４の拡大図に示すように、スイッチ手段であるＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。

そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５により、接続された走査線５にオン電圧が印加され、ゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、放射線検出素子７内で発生し蓄積されている電荷を信号線６に放出させるようになっている。また、ＴＦＴ８は、接続された走査線５にオフ電圧が印加され、ゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止して、放射線検出素子７内で発生した電荷を放射線検出素子７内に蓄積させるようになっている。

ここで、本実施形態における放射線検出素子７やＴＦＴ８の構造について、図５に示す断面図を用いて簡単に説明する。図５は、図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２を介して、放射線検出素子７の第１電極７４と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。

ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。

また、放射線検出素子７の部分では、基板４の面４ａ上に前記ゲート絶縁層８１と一体的に形成される絶縁層７１の上にＡｌやＣｒ等が積層されて補助電極７２が形成されており、補助電極７２上に前記第１パッシベーション層８３と一体的に形成される絶縁層７３を挟んでＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７４が積層されている。第１電極７４は、第１パッシベーション層８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。

第１電極７４の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７５、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７６、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７７が下方から順に積層されて形成されている。

放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子７のｉ層７６に到達して、ｉ層７６内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子７は、このようにして、シンチレータ３から照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。

また、ｐ層７７の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７８が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層７６等に到達するように構成されている。本実施形態では、以上のようにして放射線検出素子７が形成されている。なお、ｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子７として、上記のようにｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の順に積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。

放射線検出素子７の第２電極７８の上面には、第２電極７８を介して放射線検出素子７にバイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、放射線検出素子７の第２電極７８やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７４、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわち放射線検出素子７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第２パッシベーション層７９で被覆されている。

図３や図４に示すように、本実施形態では、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子７に１本のバイアス線９が接続されており、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で１本の結線１０に結束されている。

本実施形態では、図３に示すように、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう）１１に接続されている。各入出力端子１１には、図６に示すように、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂとして機能するゲートＩＣ１２ａ等のチップが組み込まれたＣＯＦ（Chip On Film）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。

また、ＣＯＦ１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板３３に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１の基板４部分が形成されている。なお、図６では、電子部品３２等の図示が省略されている。

ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図７は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図であり、図８は検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。

前述したように、基板４の検出部Ｐの各放射線検出素子７は、その第２電極７８にそれぞれバイアス線９が接続されており、各バイアス線９は結線１０に結束されてバイアス電源１４に接続されている。バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各放射線検出素子７の第２電極７８にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。

また、バイアス電源１４は、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２は、バイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を制御するようになっている。なお、本実施形態では、バイアス線９の結線１０に、結線１０（バイアス線９）を流れる電流の電流量（電流値）を検出する電流検出手段４３が設けられている。
後述するように、電流検出手段４３は、常に結線１０を流れる電流の電流値を検出して、その検出結果を制御手段２２に出力するようになっている。

また、本実施形態では、放射線検出素子７のｐ層７７側（図５参照）に第２電極７８を介してバイアス線９が接続されていることからも分かるように、バイアス電源１４からは、放射線検出素子７の第２電極７８にバイアス線９を介してバイアス電圧として放射線検出素子７の第１電極７４側にかかる電圧以下の電圧（すなわちいわゆる逆バイアス電圧）が印加されるようになっている。

各放射線検出素子７の第１電極７４はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図７、図８中ではＳと表記されている。）に接続されており、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図７、図８中ではＧと表記されている。）は、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから延びる各走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図７、図８中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。

走査駆動手段１５は、本実施形態では、電源回路１５ａとゲートドライバ１５ｂとを備えており、本実施形態では、ゲートドライバ１５ｂは、前述したゲートＩＣ１２ａが複数並設されて形成されている。また、走査駆動手段１５は、ゲートドライバ１５ｂに接続されている各走査線５を介してＴＦＴ８のゲート電極８ｇに印加する電圧を制御するようになっている。

具体的には、走査駆動手段１５の電源回路１５ａは、ゲートドライバ１５ｂから各走査線５に印加するオン電圧やオフ電圧の電圧値をそれぞれ所定の電圧値に設定して、ゲートドライバ１５ｂに供給するようになっている。また、走査駆動手段１５は、各放射線検出素子７のリセット時には、前述したように各放射線検出素子７を一括リセット処理するようになっているが、この点については後で詳しく説明する。

各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。なお、読み出しＩＣ１６には所定個数の読み出し回路１７が設けられており、読み出しＩＣ１６が複数設けられることにより、信号線６の本数分の読み出し回路１７が設けられるようになっている。

読み出し回路１７は、増幅回路１８と、相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）回路１９と、アナログマルチプレクサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とで構成されている。なお、図７や図８中では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。また、図８中では、アナログマルチプレクサ２１は省略されている。

本実施形態では、増幅回路１８はチャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサ１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続されて構成されている。また、増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されており、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子には初期電圧Ｖ_０が印加されるようになっている。なお、初期電圧Ｖ_０は適宜の値に設定される。

また、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２によりオン／オフが制御されるようになっている。電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフの状態で、放射線検出素子７のＴＦＴ８がオン状態とされると（すなわち、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに走査線５を介してオン電圧が印加されると）、当該放射線検出素子７から放出された電荷がコンデンサ１８ｂに流入して蓄積され、蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力されるようになっている。

増幅回路１８は、このようにして、各放射線検出素子７から出力された電荷量に応じて電圧値を出力して電荷電圧変換して増幅するようになっている。また、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされると、増幅回路１８の入力側と出力側とが短絡されてコンデンサ１８ｂに蓄積された電荷が放電されて増幅回路１８がリセットされるようになっている。なお、増幅回路１８を、放射線検出素子７から出力された電荷に応じて電流を出力するように構成することも可能である。

増幅回路１８の出力側には、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９が接続されている。相関二重サンプリング回路１９は、本実施形態では、サンプルホールド機能を有しており、この相関二重サンプリング回路１９におけるサンプルホールド機能は、制御手段２２から送信されるパルス信号によりそのオン／オフが制御されるようになっている。

すなわち、相関二重サンプリング回路１９は、増幅回路１８がリセットされ、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態とされた後、各放射線検出素子７からの画像データの読み出し時に、放射線検出素子７から放出された電荷がコンデンサ１８ｂに流入して蓄積され始めた時点で制御手段２２から１回目のパルス信号を受信すると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値を保持する。

そして、その時点から所定時間経過した後、放射線検出素子７から放出された電荷がコンデンサ１８ｂに流入して蓄積された時点で制御手段２２から２回目のパルス信号を受信すると、その時点で再び増幅回路１８から出力されている電圧値を保持して、それらの電圧値の差分値を下流側に画像データとして出力するようになっている。

相関二重サンプリング回路１９から出力された各放射線検出素子７の画像データは、アナログマルチプレクサ２１に送信され、アナログマルチプレクサ２１から順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信される。そして、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データに変換されて記憶手段４０に出力されて順次保存されるようになっている。

制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段２２は、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、制御手段２２には、ＤＲＡＭ（Dynamic ＲＡＭ）等で構成される記憶手段４０が接続されている。

また、本実施形態では、制御手段２２には、前述したアンテナ装置３９が接続されており、さらに、検出部Ｐや走査駆動手段１５、読み出し回路１７、記憶手段４０、バイアス電源１４等の各部材に電力を供給するためのバッテリ４１が接続されている。このように、バッテリ４１は、放射線画像撮影装置１のハウジング２内に内蔵されており、バッテリ４１には、外部装置からバッテリ４１に電力を供給してバッテリ４１を充電する際の接続端子４２が取り付けられている。

また、前述したように、制御手段２２は、バイアス電源１４を制御してバイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を設定したり、読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御したり、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン／オフを制御する等の各種の処理を実行するようになっている。

また、制御手段２２は、各放射線検出素子７のリセット処理時や放射線画像撮影後の各放射線検出素子７からの画像データの読み出し時に、走査駆動手段１５に対して、走査駆動手段１５から各走査線５を介して各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えさせるためのパルス信号を送信するようになっている。

本実施形態において、リセット処理は、短時間に各放射線検出素子７に対し一括して行われるようになっており、このような短時間のリセット処理を間欠的に繰り返すようになっている。１回のリセット処理に要する時間（以下、リセット処理時間という。）は、例えば０．１ミリ秒から０．５ミリ秒程度であり、撮影時における放射線の照射時間よりも短いことが好ましい。また、リセット処理を行う間隔（以下、リセット処理間隔という。）は、例えば１０ミリ秒程度であることが好ましい。
なお、リセット処理時間は、リセット処理間隔の時間内に放射線検出素子７内に蓄積された電荷を間欠的なリセット処理によってリセットできるだけの長さが確保されていればよく、リセット処理時間及びリセット処理間隔は、ここに例示したものに限定されない。リセット処理時間は、短いほど好ましいが、リセット処理間隔を長く取るとその分多くの電荷が蓄積するため、リセット処理時間が短すぎると放射線検出素子７内に蓄積された電荷を十分に放出させることができない。そこで、リセット処理時間とリセット処理間隔とのバランスは、リセット処理間隔の時間内に放射線検出素子７内に蓄積される電荷の量と、蓄積された電荷をリセットする能力（すなわち、どの程度の処理時間があれば蓄積された電荷を放出させることができるかの能力）とに応じて決定されることが好ましい。

また、前述のように、本実施形態では、制御手段２２には、電流検出手段４３から結線１０（バイアス線９）を流れる電流の電流値の検出結果が出力されるようになっている。制御手段２２は、電流検出手段４３によって検出された電流値について常時積分処理を行い、その積分値の変化量を検出する積分変化量検出手段として機能する。

さらに、制御手段２２は、この積分値の変化量から放射線の曝射開始時点を判断する曝射開始判断手段として機能する。
すなわち、放射線の曝射があったときには積分値が大きく変化するため、積分値の変化量を常時検出することにより、放射線の曝射開始時点を判断することができる。
具体的には、例えば、放射線の曝射のない状態において０．１ミリ秒ごとに１ずつ積分値が変化する場合、この積分値の変化量を予めＲＡＭ等に記憶させておき、積分値の変化量がこれを超えたときに放射線の曝射が開始されたと判断する。
なお、積分値の変化量から放射線の曝射開始の有無を判断する手法はこれに限定されない。例えば、予め積分値の変化のパターンをＲＡＭ等に記憶させておき、積分値の変化がこのパターンから一定以上ずれたときに放射線の曝射が開始されたと判断してもよい。
そして、制御手段２２は、放射線が曝射されたと判断すると、リセット処理を停止するように各部に指示信号を送信する。これにより、現にリセット処理を行っている場合にはその処理が中止され、リセット処理を行っていない場合には、放射線画像撮影後の各放射線検出素子７からの画像データの読み出し処理が終了するまでリセット処理を行わないように装置各部を制御する。

次に、図９及び図１０を参照しつつ、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の作用について説明する。

図９は、本実施形態における常時積分処理の結果と間欠リセットのタイミングと、単位時間当たりに蓄積される電荷量の変化とを模式的に示した説明図である。
なお、図９では、単位時間当たりに一定量の電荷が蓄積されていく場合（すなわち、単位時間当たりに蓄積される電荷量が一定の場合）を示している。

本実施形態では、撮影後の読み出し時及びリセット処理時以外はＴＦＴ８をＯＦＦとするようになっており、放射線が照射されていないときでもリセット処理がされない限りＴＦＴ８には暗電荷が蓄積されていく。
図９に示すように、本実施形態では、１０ミリ秒の間隔で０．１ミリ秒間のリセット処理を間欠的に行っており、リセット処理が行われると、放射線検出素子７から電荷が放出されて、放射線検出素子７内の電荷の蓄積量が０又はそれに近い値まで下がる。そして、次のリセット処理までの間に再び蓄積時間に比例して徐々に電荷が蓄積されていき、リセット処理によって電荷が放出されることが繰り返される。

電流検出手段４３は、結線１０（バイアス線９）に流れる電流の電流値を常時検出して検出結果を制御手段２２に出力する。
なお、ＴＦＴ８がＯＦＦとなっている場合には、結線１０（バイアス線９）には本来電流が流れないが、実際には僅かに漏れてくるリーク分の電流が結線１０を流れている。電流検出手段４３は、このリーク分の電流の電流値を常時検出して制御手段２２に送るようになっている。

制御手段２２は、電流検出手段４３から送られた電流値を常時積分処理して積分値の変化量を検出し、この変化量が放射線の曝射のない状態（すなわち、暗電荷のみが蓄積されていく状態）における積分値の変化量（所定の変化量）を超えているか否かを判断する。そして、検出された変化量が所定の変化量を超えたと判断される場合には、放射線の曝射が開始されたものと判断し、制御手段２２は、現にリセット処理を行っている場合にはその処理が中止するように装置各部を制御する。また、リセット処理を行っていない場合には、撮影により放射線検出素子７内に蓄積された電荷の読取処理が終了するまでリセット処理を行わないように装置各部を制御する。

なお、撮影後に放射線を照射しない状態で撮影と同じ時間暗電荷を蓄積させ、この暗電荷の蓄積量を検出することにより、オフセット補正値を取得することが好ましい。

ここで、従来の場合及び本実施形態の場合の、リセット処理のタイミングと電荷の蓄積とについて比較して説明する。

図１０は、常時リセット処理を行う従来の手法における積分処理の結果とリセットのタイミングと、単位時間当たりに蓄積される電荷量の変化とを模式的に示した説明図である。
図１０に示すように、従来の手法では、撮影時以外は常時リセット処理を行っているため、放射線検出素子７内に暗電荷が蓄積されることはない。しかし、この手法では、例えば電流検出手段によって検出された電流値がオフセット量を減じても０（又は所定の閾値以下）にならなかった時点を検出し、その後電流値が上昇している場合に、Ａ／Ｄ変換後、制御手段がこの電流値を積分処理して、得られた積分値によって、放射線の曝射開始時点ｔ１（図１０参照）に放射線の曝射が開始されたと判断することとなる。そして、放射線の曝射が開始されたと判断すると、制御手段からリセット処理の停止が指示される。
この場合、制御手段による放射線の曝射開始の判断時点をｔ２とすると、電流検出手段により電流値が０（又は所定の閾値以下）にならなかった時点ｔ１が検出されてから制御手段による積分処理が行われて放射線の曝射開始が判断される時点ｔ２までの間、リセット処理が続けられ、この間に蓄積されるはずだった電荷は捨てられてしまうこととなる。例えば、積分処理に要する時間（すなわち、図１０においてｔ１からｔ２までの時間）が１ミリ秒である場合には、この１ミリ秒間に蓄積されるはずだった電荷が無駄になってしまう。
また、リセット処理を常時行っているため、バッテリの消費電力量も多くなる。

これに対して、本実施形態の場合、放射線の曝射開始時点ｔ１（図９参照）に現にリセット処理を行っていた場合には、放射線の曝射開始からリセット処理が中止されるまでの間に蓄積されるはずだった電荷は捨てられることとなるが、１回のリセット処理時間は０．１ミリ秒間であるため、捨てられる電荷もこの間に蓄積されるはずだったものに限定される。
また、放射線の曝射開始時点ｔ１にリセット処理を行っていなかった場合には、放射線検出素子７内に蓄積された電荷はすべて捨てられることなく読取られる。なお、この場合、読取られた電荷には、本来の放射線照射による電荷と放射線曝射前に蓄積されていた暗電荷とが含まれている。そこで、直前のリセット処理から放射線曝射開始までの間の時間にどれだけの暗電荷が蓄積するかを算出し、これを読取った電荷から差し引く処理を行うことが必要となる。暗電荷の算出は、例えば、放射線非照射時に、直前のリセット処理から放射線曝射開始までの間と同じ時間暗電荷を蓄積してみる等の手法により求めることができるが、暗電荷を算出する手法はこれに限定されない。
また、リセット処理を間欠的に行っているため、バッテリの消費電力量を低く抑えることができる。

以上のように、本実施形態によれば、電流検出手段４３によって検出された電流値を積分処理して得られる積分値の変化量に基づいて放射線の曝射開始を判断するので、従来の手法と比べて放射線の曝射開始の判断を迅速に行うことができる。
また、短時間のリセット処理を間欠的に行うため、放射線の曝射があった場合に無駄に捨てられる電荷量を少なくすることができるとともに、短い時間でも繰り返しリセット処理を行うことにより放射線検出素子７内に蓄積された電荷を適切に放出させることができる。
さらに、本実施形態における放射線画像撮影装置１は、バッテリ４１により駆動するようになっているため、ケーブルレスでの使用が可能である。そしてこのようなバッテリ４１で駆動する放射線画像撮影装置１の場合でも、短時間のリセット処理を間欠的に行うことにより、常時リセット処理を行う場合と比較して消費電力を抑えることができ、バッテリ４１の長寿命化を実現することができる。
また、本実施形態では、リセット処理の１回あたりの時間は、０．１ミリ秒程度であり、撮影時における放射線の照射時間よりも短いため、たとえリセット処理中に放射線の曝射が開始されたとしても、無駄になる電荷は少なくてすむ。このため、取得される画像の品質を保つことができる。

なお、本実施形態では、撮影後に放射線を照射しない状態で撮影と同じ時間暗電荷を蓄積させ、暗電荷の蓄積量を検出することにより、オフセット補正値を取得するようにしたが、間欠的なリセット処理の間に蓄積される暗電荷の量を検出することにより、オフセット補正値を取得するようにしてもよい。
すなわち、間欠的にリセット処理を行う場合、リセット処理を行うタイミングが分かっているため、どの程度の時間にどの程度の傾きで暗電荷の蓄積量が増加していくかを検出することによってオフセット補正値を算出することができる。このような構成とした場合には、撮影後に別途オフセット補正値の取得を行う必要がなく便宜である。

１ 放射線画像撮影装置
５ 走査線
６ 信号線
７ 放射線検出素子
８ ＴＦＴ（スイッチ手段）
１２ｃ、１２ｄ 抵抗器
１５ 走査駆動手段
１５ａ 電源回路
１５ｂ ゲートドライバ
Ｐ 検出部
ｒ 領域

Claims (4)

1. 互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
   前記放射線検出素子ごとに配置され、接続された前記走査線にオン電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を放出させ、接続された前記走査線にオフ電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を前記放射線検出素子内に蓄積させるスイッチ手段と、
   前記各走査線を介して前記スイッチ手段に印加する電圧を制御する走査駆動手段と、
   前記各放射線検出素子に接続されたバイアス線と、
   前記バイアス線を介して前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
   前記バイアス線を流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された電流値について常時積分処理を行い、その積分値の変化量を検出する積分変化量検出手段と、
   前記積分変化量検出手段により検出された積分値の変化量から放射線の曝射が開始されたか否かを判断する曝射開始判断手段と、
   を備え、
   前記走査駆動手段は、非撮影時に、前記各走査線を介して前記スイッチ手段に前記オン電圧を間欠的に印加して、前記放射線検出素子内に蓄積された余分な電荷を放出させる前記放射線検出素子のリセット処理を間欠的に行わせ、
   前記曝射開始判断手段は、放射線の曝射が開始されたと判断するときは、前記走査駆動手段に対して、前記リセット処理の中止を指示することを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記各機能部に電力を供給するバッテリを備え、前記バッテリにより駆動することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記リセット処理の１回あたりの時間は、撮影時における放射線の照射時間よりも短いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記リセット処理は、前記各放射線検出素子に対して一括して行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。

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