放射線検出装置及び方法、並びに放射線画像撮影システム
【課題】ＦＰＤのリセット動作によって、様々な特殊撮影に必要な機能、性能を満たすことができるようにする。
【解決手段】一般撮影、小児撮影、整形診断撮影等の撮影内容に応じて、撮影要求を受けるまでＦＰＤの不要な信号電荷を読み出す定常リセットモードと、撮影要求を受けたときにＦＰＤの不要な信号電荷を読み出す追加リセットモードとで実行するリセットを選択できるようにする。並列リセットは、複数行ずつ順次に不要な信号電荷を読み出すので、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグを短くし、フレームレートが向上する。順次リセットは、１行ずつ順次に不要な信号電荷を読み出すので、電流変動による画質の劣化が発生せず、高画質な撮影を行うことができる。
【解決手段】一般撮影、小児撮影、整形診断撮影等の撮影内容に応じて、撮影要求を受けるまでＦＰＤの不要な信号電荷を読み出す定常リセットモードと、撮影要求を受けたときにＦＰＤの不要な信号電荷を読み出す追加リセットモードとで実行するリセットを選択できるようにする。並列リセットは、複数行ずつ順次に不要な信号電荷を読み出すので、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグを短くし、フレームレートが向上する。順次リセットは、１行ずつ順次に不要な信号電荷を読み出すので、電流変動による画質の劣化が発生せず、高画質な撮影を行うことができる。
【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を検出して放射線画像を生成する放射線検出装置及び方法と、放射線検出装置を用いた放射線画像撮影システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線等の放射線を被写体に照射し、被写体を透過した放射線を受像して被写体の内部構造を表す放射線画像（以下、画像と呼ぶ）を撮影する医療用の放射線画像撮影システムが普及している。従来、放射線の受像にはフイルムが用いられていたが、現在ではイメージングプレート（以下、ＩＰと呼ぶ）やフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤと呼ぶ）等の放射線検出器の利用が進んでいる。
【０００３】
ＦＰＤは、ガラス基板上に設けられた薄膜トランジスタアレイ（以下、ＴＦＴアレイと省略する）と、その上に設けられたＸ線変換層とを備えている。Ｘ線変換層は、被写体を透過したＸ線をその透過強度に比例した信号電荷に変換する。ＴＦＴアレイは、信号電荷を蓄積し、デジタルの画像データとして出力する。ＦＰＤを用いることにより、Ｘ線を連続的に曝射して人体を透視しながら行う撮影を行う透視撮影も可能となる。
【０００４】
ＴＦＴアレイは、行方向に沿って配列した複数本のゲートラインと、行方向に直交する列方向に沿って配列した複数本のデータラインと、ゲートラインとデータラインとの交点近傍に設けられ、行方向及び列方向に沿って配列された複数の画素とを備えている。画素は、信号電荷を蓄積するコンデンサと、コンデンサからデータラインに信号電荷を読み出す薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと省略する）とを備えている。同じ行に配列された複数のＴＦＴは、共通のゲートラインに接続され、同じ列に配列された複数のＴＦＴは、共通のデータラインに接続されている。
【０００５】
各ゲートラインには、順次にゲート信号が入力される。ゲート信号が入力されたゲートラインに接続している複数のＴＦＴは、同時にオンし、コンデンサからデータラインに信号電荷が出力される。データラインに出力された１行分の画素の信号電荷は、データラインに接続されたチャージアンプによって電機信号としてのアナログ電圧に変換され、Ａ／Ｄコンバータによってアナログ電圧がデジタル信号に変換される。これにより、全画素の信号電荷が１行ずつデジタルの画像データに変換される。
【０００６】
放射線画像撮影システムには、被写体を透過する際に散乱したＸ線によって画像のコントラストが低下するのを防止するため、ブッキーユニットを備えているものがある。ブッキーユニットは、ＦＰＤの前方で散乱Ｘ線を除去するグリッドと、このグリッドが撮影されないように、ＦＰＤのＸ線検出面と平行な方向に移動させる駆動機構とからなる。グリッドは、放射線画像撮影システムに撮影を行わせる操作（以下、撮影要求と呼ぶ）に応じて移動を開始し、Ｘ線は、グリッドの移動開始から静定時間の経過を待って曝射される。静定時間とは、グリッドが所定の速度に達する時間、またはグリッドの移動によってＦＰＤに生じた振動が撮影に悪影響を与えないレベルまで収束するために必要な時間である。
【０００７】
ＦＰＤには、放射線が照射されていないときに流れる暗電流によって、コンデンサに微量の信号電荷が蓄積される。暗電流による不要な信号電荷は、ＦＰＤによって撮影した画像にノイズとなって現れてしまう。この不要な信号電荷による画像のノイズを防止するため、従来は、撮影要求と同時に、ＦＰＤから不要な信号電荷を放出するリセット動作を行い、このリセット動作の終了後にＸ線を曝射していた。また、ＦＰＤの撮影待機中にリセット動作を繰り返し行い、撮影要求を受けたときには、実行中のリセット動作が終了してからＸ線を曝射させるものもあった。リセット動作は、撮影後の信号電荷の読み出しと略同じシーケンスであり、不要な信号電荷が１行ずつ読み出される。
ていた。
【０００８】
撮影要求と同時に行われるリセット動作は、撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグが長く、ユーザの操作が制約され、誤操作の原因となる可能性があった。また、連続撮影、透視撮影等のフレームレート低下の原因にもなっていた。更に、撮影直前にリセット動作を１回行っても、不要な信号電荷が十分に放出されず、ＦＰＤに残留することもあった。また、撮影待機中に繰り返し行われるリセット動作では、撮影要求のタイミングによって、撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグにバラツキが生じるという問題があった。
【０００９】
上述したリセット動作に係る問題を解決するため、例えば、以下で説明する特許文献１〜６の発明がなされている。特許文献１のリセット動作は、Ｘ線曝射スイッチの操作時にＦＰＤの全ゲートラインにゲート信号を同時に入力し、全てのＴＦＴを同時にオンさせ、全画素の不要な信号電荷を同時に放出している。これによれば、リセット動作にかかる時間がＸ線の曝射時間に比べて十分に短くなるので、フレームレートが向上する。
【００１０】
特許文献２は、第１スイッチの操作時にＦＰＤにリセット動作を行わせ、第２スイッチの操作時にＸ線源にＸ線を曝射させている。これによれば、第２スイッチの操作からＸ線が曝射されるまでのタイムラグを無くすことができる。
【００１１】
特許文献３は、ＦＰＤの各画素を複数の画素群に分け、一方の画素群がリセット動作である空読み動作を行っている間に、他方の画素群によりＸ線を検出して信号電荷を読み出す本読み動作を行っている。これによれば、フレームレートが向上する。また、本読み動作で得た信号電荷を加算して平均化しているので、ノイズが低減する。
【００１２】
特許文献４は、Ｘ線が曝射される前のアイドリング動作期間中にＦＰＤのリセット動作を繰り返し行い、各リセット動作の終了後に、撮影者に対して曝射可能であることを知らせる曝射誘導信号を発生している。これによれば、曝射の遅延を抑えつつ安定した画像を取得することができる。
【００１３】
特許文献５は、ＦＰＤとは別にＸ線を検出するセンサを設け、センサがＸ線を検出するまでＦＰＤのリセット動作を繰り返し行い、Ｘ線が検出されたときにリセット動作を途中で中止し、Ｘ線源にＸ線を曝射させている。これによれば、Ｘ線源とＦＰＤとを電気的に接続して制御しなくても適切な画像を得ることができる。
【００１４】
特許文献６には、ＦＰＤの各画素を複数行ずつに分けた複数の画素群とし、各画素群のリセット動作を別々のシフトレジスタで同時に行わせている。これによれば、リセット動作にかかる時間を短縮し、また、特許文献１のように全画素の不要な信号電荷を同時に放出する場合に比べ、ＦＰＤの電流変動を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−３４０３２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１０３３７８号公報
【特許文献３】特開平１０−１７０６５６号公報
【特許文献４】特開２００５−３１２９４９号公報
【特許文献５】特開２００７−１５１７６１号公報
【特許文献６】特許第３２６４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
放射線画像撮影装置による撮影には、被写体の内部構造を通常の静止画として撮影する一般撮影の他、整形診断撮影、透視撮影等の特殊な撮影がある。整形診断撮影は、人体の骨、関節、筋肉等の運動器系の診断に用いられる撮影であり、画像の先鋭性が求められる。また、透視撮影は、Ｘ線を連続的に曝射して人体を透視しながら行う撮影であり、高感度、高い検出量子効率（ＤＱＥ）、高フレームレートが求められる。また、一般撮影も被写体によって特殊な撮影となる場合がある。例えば、小児を撮影する小児撮影では、長時間静止していることができない小児を適切なタイミングで撮影するため、撮影要求からＸ線曝射までのタイムラグが短いこと、タイムラグのバラツキが小さいことが求められる。
【００１７】
特許文献１〜６記載の発明では、撮影要求からＸ線曝射までのタイムラグを短くし、またはタイムラグのバラツキを小さくし、あるいは画像のノイズを低減することができる。しかし、上述した色々な特殊撮影の要求を適切に満たすことはできなかった。
【００１８】
また、小児撮影や透視撮影のように短いタイムラグや高フレームレートを必要としない一般撮影、整形診断撮影では、ブッキーユニットが用いられる。しかし、特許文献１〜６記載の発明では、撮影前にブッキーユニットの静定時間を確保するのが難しい。
【００１９】
本発明の目的は、ＦＰＤのリセット動作によって、様々な特殊撮影に必要な機能、性能を満たすことができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の放射線検出装置は、放射線検出器、複数のスイッチング手段、読出制御手段、制御手順選択手段を備えている。放射線検出器は、被写体を透過した放射線を検出して信号電荷に変換し、行方向及び列方向に沿って配列した複数の画素により前記信号電荷を蓄積する。複数のスイッチング手段は、各画素を複数行ずつに分けた複数の画素群のそれぞれから、各画素に蓄積された信号電荷を１行ずつ順次に読み出す。読出制御手段は、各スイッチング手段の制御に用いる第１制御手順及び第２制御手順を少なくとも有しており、放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、第１制御手順または第２制御手順を繰り返す定常リセットモードと、撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、第１制御手順または第２制御手順を少なくとも１フレーム実行する追加リセットモードとを有している。制御手順選択手段は、定常リセットモードと追加リセットモードとに用いられる制御手順をそれぞれ選択する。
【００２１】
第１制御手順は、各スイッチング手段を同時に駆動させて各画素に蓄積された不要な信号電荷を複数行ずつ順次に読み出す並列リセットであり、第２制御手順は、各スイッチング手段を１つずつ順次に駆動させて各画素に蓄積された不要な信号電荷を１行ずつ順次に読み出す順次リセットである。
【００２２】
追加リセットモードの制御手順の１フレーム周期、またはフレーム数を設定する追加リセットモード調整手段を備えてもよい。また、定常リセットモード及び追加リセットモードの実行または停止を設定するリセットモード設定手段を備えてもよい。
【００２３】
被写体または撮影目的に基づいて設定された複数種類の撮影モードの中から１つを選択する撮影モード選択手段を有する場合、制御手順選択手段は、撮影モード選択手段により選択された撮影モードに基づいて、待機リセットモードと追加リセットモードに用いられる制御手順を選択するようにしてもよい。
【００２４】
また、放射線を検出した放射線検出器から読み出された信号電荷を電気的情報に変換する情報変換手段と、情報変換手段に蓄積された不要な信号電荷が放出されるように、情報変換手段をリセット状態にするリセット手段とを設け、信号電荷の読み出し開始に連動して、読出制御手段によりリセット手段を制御して、情報変換手段のリセット状態を解除させてもよい。
【００２５】
本発明の放射線検出方法は、被写体を透過した放射線を検出して信号電荷を蓄積する放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、放射線検出器から信号電荷を読み出す第１制御手順または第２制御手順を繰り返し、放射線検出器の複数の画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップと、撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、第１制御手順または第２制御手順を少なくとも１フレーム実行し、放射線検出器の各画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップとを備えている。
【００２６】
本発明の放射線画像撮影システムは、被写体に放射線を曝射する放射線曝射装置と、請求項１〜６いずれか記載の放射線検出装置と、放射線曝射装置と放射線検出装置とを制御する制御装置とを備えている。放射線検出装置の読出制御手段は、追加リセットモードの終了時に制御装置に放射線曝射許可信号を送信し、制御装置は、放射線曝射許可信号に応じて、放射線曝射装置に放射線を曝射させる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、定常リセットモードと追加リセットモードとで実行する制御手順を任意に選択して組み合わせることにより、例えば、撮影要求から放射線の曝射までのタイムラグの短縮、画像の先鋭性の向上、感度、ＤＱＥ、フレームレートの向上等、各種撮影に求められる機能、性能等を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ｘ線画像撮影システムの構成を示す概略図である。
【図２】ＦＰＤの構成を示す分解斜視図である。
【図３】ＦＰＤの構成を示す模式図である。
【図４】ＴＦＴアレイの構成を示す斜視図である。
【図５】パネルユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】ＴＦＴゲート制御回路の構成を示すブロック図である。
【図７】ＴＦＴゲート制御回路による並列リセット駆動を示すタイミングチャートである。
【図８】ＴＦＴゲート制御回路による順次リセット駆動を示すタイミングチャートである。
【図９】順次リセット駆動と並列リセット駆動の特徴を示した表である。
【図１０】各種撮影に適したリセット駆動の組み合わせを示した表である。
【図１１】パネルユニット制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】一般撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１３】一般撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図１４】小児撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】小児撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図１６】精鋭診断撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１７】整形診断撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図１８】透視撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１９】透視撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示すＸ線画像撮影システム１０は、起立状態の被写体ＨにＸ線を曝射し、被写体Ｈを透過したＸ線を検出して、被写体Ｈの内部構造を表す画像をリアルタイムに表示する。Ｘ線画像撮影システム１０は、被写体Ｈの内部構造をそのまま撮影する一般撮影の他、小児撮影、整形診断撮影、透視撮影等の特殊な撮影も行うことができる。
【００３０】
Ｘ線画像撮影システム１０は、Ｘ線曝射装置１１、パネルユニット１２、コンソール装置１３及びシステムコントローラ１４等を備えている。Ｘ線曝射装置１１は、被写体ＨにＸ線を曝射し、パネルユニット１２は被写体Ｈを透過したＸ線を検出する。システムコントローラ１４は、Ｘ線曝射装置１１及びパネルユニット１２を統轄的に制御し、コンソール装置１３はシステムコントローラ１４の操作に用いられる。
【００３１】
Ｘ線曝射装置１１は、Ｘ線源１７と、Ｘ線源１７を制御するＸ線源制御回路１８とを備えている。Ｘ線源１７は、陰極のフィラメントからタングステンやモリブデン等のターゲットに電子を加速して入射させることによりＸ線を発生させるＸ線管である。Ｘ線源制御回路１８は、システムコントローラ１４の制御に基づいて、所定の線質、線量のＸ線が曝射されるように、陰極に流す電流（管電流）や加速電圧（管電圧）を調節し、Ｘ線源１７にＸ線を曝射させる。
【００３２】
パネルユニット１２は、被写体Ｈを透過したＸ線を検出し、被写体Ｈの内部構造を表す画像データをシステムコントローラ１４に送信する。パネルユニット１２は、床に据え付けられた支柱（図示せず）に対し、上下動できるように取り付けられた筐体２１を備えている。筐体２１には、被写体Ｈの撮影部位が当接されるＸ線入射面２１ａが設けられている。Ｘ線源１７は、Ｘ線入射面２１ａに対面するように配置されており、Ｘ線源１７により曝射されて被写体Ｈを透過したＸ線は、Ｘ線入射面２１ａに入射する。
【００３３】
筐体２１内には、被写体Ｈによって散乱したＸ線を除去するブッキーユニット２４と、ブッキーユニット２４を通過したＸ線を検出するＦＰＤ２５とともに、ＴＦＴゲート制御回路２６、読出回路２７、パネルユニット制御回路２８等が設けられている。
【００３４】
ブッキーユニット２４は、ＦＰＤ２５の前方に配置されたグリッド３１と、グリッド３１をＦＰＤ２５のＸ線検出面２５ａに並行な矢印方向に移動させる駆動機構３２とを備えている。グリッド３１は、Ｘ線を遮蔽する多数の鉛の箔がＸ線検出面２５ａに略直交する方向に沿って、間隙を設けながら積層されたグリッド構造を有している。Ｘ線源１７から曝射されたＸ線のうち、被写体Ｈを透過して減衰しながら直進したＸ線は、鉛箔の間隙を通過してＦＰＤ２５のＸ線検出面２５ａに到達する。これに対し、被写体Ｈ内で散乱して方向を変えた散乱Ｘ線は、鉛箔により遮断されるので、コントラストの低下が防止される。
【００３５】
駆動機構３２は、Ｘ線の照射中にグリッド３１を右方にスライドさせ、グリッド３１のグリッド構造がＦＰＤ２５により撮像されないようにする。駆動機構３２は、モータ等のアクチュエータと、モータの回転によってグリッド３１を移動させる機構部品とによって構成されている。
【００３６】
放射線検出器であるＦＰＤ２５は、Ｘ線検出面２５ａに入射したＸ線を検出し、Ｘ線量に応じた信号電荷を蓄積する直接変換型のフラットパネルディテクタである。ＦＰＤ２５は、Ｘ線検出面２５ａがＸ線入射面２１ａに向くように配置されている。Ｘ線検出面２５ａは、例えば、被写体Ｈの胸部全体をカバーすることができる程度の面積を有している。図２に示すように、ＦＰＤ２５は、ガラス基板３５と、ガラス基板３５上に積層されたＴＦＴアレイ３６、Ｘ線変換層３７、共通電極３８とを備えている。
【００３７】
図３に示すように、Ｘ線変換層３７は、アモルファスセレン等の光導電膜からなり、Ｘ線が入射したときに、電子とホールの対を生じさせる。共通電極３８は、Ｘ線変換層３７の表面に設けられていて、直流高電圧が印加されている。Ｘ線変換層３７にて生じた電子ホール対は、共通電極３８に印加された高電圧により、ホールがＴＦＴアレイ３６に収束され、信号電荷が発生する。
【００３８】
図４に示すように、ＴＦＴアレイ３６は、行方向に沿って配列された複数本のゲートラインＧＬと、行方向に直交する列方向に沿って配列された複数本のデータラインＤＬとを備えている。ゲートラインＧＬとデータラインＤＬとで構成された格子状の配線の交点近傍には、行列方向に沿って配列された複数個の画素４１が設けられている。
【００３９】
画素４１は、画素電極４４、コンデンサ４５（図３参照）、ＴＦＴ４６により構成されている。画素電極４４は、行列方向に沿って配列されており、Ｘ線変換層３７によって生成された信号電荷を収集する。コンデンサ４５は、画素電極４４の下層に設けられており、画素電極４４により収集された信号電荷を蓄積する。ＴＦＴ４６は、同じ画素４１内のコンデンサ４５と、近傍のゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬとに接続されている。ＴＦＴ４６は、ゲートラインＧＬからゲート信号が入力されたときにオンし、コンデンサ４５内の信号電荷をデータラインＤＬに読み出す。
【００４０】
図５に示すように、ＦＰＤ２５には、例えば、画素４１が行方向及び列方向に沿ってそれぞれ３０７２個ずつ配列されている。ゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬは、画素４１の配列数に合わせてそれぞれ３０７２本ずつ設けられている。ＴＦＴ４６は、同じ行に配列されたものが共通のゲートラインＧＬに接続され、同じ列に配列されたものが共通のデータラインＤＬに接続されている。したがって、ゲートラインＧＬ３にゲート信号が入力されると、そのゲートラインＧＬ３に接続されている３０７２個のＴＦＴ４６が同時にオンし、１行分の画素４１の信号電荷がデータラインＤＬ１〜ＤＬ３０７２にそれぞれ読み出される。
【００４１】
ＴＦＴゲート制御回路２６は、接続されているゲートラインＧＬ１〜ＧＬ３０７２を介して、ＦＰＤ２５の各ＴＦＴ４６を駆動する。図６に示すように、ＴＦＴゲート制御回路２６は、信号発生回路４９と、セレクタ５０と、１２個のゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２とを備えている。
【００４２】
信号発生回路４９は、所定周期のシフトクロック信号ＣＰＶをゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２に入力し、ストローブ信号ＳＴＶをセレクタ５０に入力する。セレクタ５０は、ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２に対し、信号発生回路４９から入力されたストローブ信号ＳＴＶを選択的に入力する。
【００４３】
スイッチング手段であるゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２は、いわゆるシフトレジスタであり、出力側に２５６本のゲートラインＧＬがそれぞれ接続されている。例えば、ゲート制御ＩＣ５１１には、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬ２５６が接続されており、ゲート制御ＩＣ５１１２には、ゲートラインＧＬ２８１７〜ＧＬ３０７２が接続されている。ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２は、信号発生回路４９から入力されたシフトクロック信号ＣＰＶに基づいて、セレクタ５０から入力されたストローブ信号ＳＴＶをシフトし、２５６本のゲートラインＧＬに対し順次にゲート信号として出力する。
【００４４】
ＴＦＴゲート制御回路２６は、パネルユニット１２の動作モードに応じて駆動シーケンスが切り換えられる。例えば、ＦＰＤ２５から不要な信号電荷を放出するリセットモードは、撮影要求受けるまで実行される定常リセットモードと、撮影要求後に実行される追加リセットモードからなり、並列リセット駆動または順次リセット駆動が選択的に実行される。また、ＦＰＤ２５にＸ線を検出させる一般撮影モードでは、信号電荷を蓄積する蓄積駆動と、蓄積された信号電荷を読み出す読出駆動を行う。
【００４５】
図７は、並列リセット駆動時のシフトクロック信号ＣＰＶ、ストローブ信号ＳＴＶ、各ゲートラインＧＬに入力されるゲート信号を示している。セレクタ５０は、各ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２に対して同時にストローブ信号ＳＴＶを入力する。各ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２は、シフトクロック信号ＣＰＶに基づいてストローブ信号ＳＴＶをシフトし、接続されている２５６本のゲートラインＧＬに対して順次にゲート信号として出力する。
【００４６】
ＴＦＴゲート制御回路２６の並列リセット駆動に基づく並列リセットでは、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が、複数行ずつ、すなわち１２行ずつ順次に読み出される。
【００４７】
図８は、順次リセット駆動時のシフトクロック信号ＣＰＶ、ストローブ信号ＳＴＶ、各ゲートラインＧＬに入力されるゲート信号を示している。セレクタ５０は、ゲート制御ＩＣ５１１にストローブ信号ＳＴＶを入力する。ゲート制御ＩＣ５１１は、シフトクロック信号ＣＰＶに基づいてストローブ信号ＳＴＶをシフトし、接続されているデータラインＧＬ１〜ＧＬ２５６に対して順次にゲート信号として出力する。シフトを終えてゲート制御ＩＣ５１１から出力されたストローブ信号ＳＴＶは、セレクタ５０を介して次のゲート制御ＩＣ５１２に入力される。以降、セレクタ５０により、ストローブ信号ＳＴＶが各ゲート制御ＩＣ５１３〜５１１２に対して順次に入力される。
【００４８】
ＴＦＴゲート制御回路２６の順次リセット駆動に基づく順次リセットでは、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が、１行ずつ順次に読み出される。
【００４９】
蓄積駆動は、ＦＰＤ２５の全ＴＦＴ４６をオフ状態にして、各画素４１のコンデンサ４５に信号電荷を蓄積する。読出駆動は、順次リセット駆動と略同じシーケンスである。読出駆動によるデータ読み出しでは、ＦＰＤ２５の各画素４１から１行ずつ順次に信号電荷が読み出される。なお、読出駆動において読み出される信号電荷の量は、暗電流による信号電荷よりも格段に多いので、１フレーム周期が順次リセット駆動よりも長くなっている。
【００５０】
セレクタ５０は、並列リセット駆動時にゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２からストローブ信号ＳＴＶが入力されたとき、または順次リセット駆動及び読出駆動時にゲート制御ＩＣ５１１２からストローブ信号ＳＴＶが入力されたときに、１フレーム完了信号ＦＣをパネルユニット制御回路２８に送信する。
【００５１】
ＴＦＴゲート制御回路２６は、パネルユニット制御回路２８の制御に基づいて、定常リセットモード時に、並列リセット駆動または順次リセット駆動を繰り返す。また、定常リセットモード時に撮影要求を受けたときには、実行中のリセット駆動の１フレームが終了するのを待って追加リセットモードに移行し、並列リセット駆動または順次リセット駆動を少なくとも１フレーム実行する。
【００５２】
定常リセットモードと追加リセットモードで、並列リセット駆動と順次リセット駆動とのいずれを実行するかは、各リセット駆動の特徴と撮影内容とに基づいてユーザが任意に選択できるようになっている。図９に示すように、不要電荷の放出特性は、順次リセット駆動及び並列リセット駆動と、参考として記載した全ライン一括リセットとで同等である。なお、全ライン一括リセットは、ＦＰＤ２５の全ＴＦＴ４６を同時にオンさせて不要な信号電荷を読み出すリセットである。
【００５３】
順次リセット駆動では、ＦＰＤ２５の電流変動が発生しない。これに対し、並列リセット駆動は、ＦＰＤ２５の電流変動が僅かに発生し、１フレーム周期は順次リセット駆動よりも短くなる。全ライン一括リセットは、電流変動が並列リセット駆動よりも大きいが、１フレーム周期は並列リセット駆動よりも格段に短い。リセット時の電流変動は、画像のノイズに影響する。そのため、電流変動の発生しない順次リセット駆動の画質が最もよく、並列リセット駆動は、全ライン一括リセットよりも画質への影響を低減することができる。
【００５４】
撮影内容としては、例えば、上述した一般撮影、小児撮影、整形診断撮影、透視撮影等である。図１０には、上述した各撮影に最適なリセット駆動の組み合わせが記されている。なお、表中の「順次」、「並列」は、それぞれ順次リセット駆動、並列リセット駆動を表している。
【００５５】
一般撮影では、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグがある程度短く、かつタイムラグのバラツキが小さいこと、撮影直前にブッキーユニット２４の静定時間が確保できること等が求められる。一般撮影に必要な条件を満たすには、例えば、定常リセットモードでは並列リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは、静定時間よりも１フレーム周期が長い順次リセット駆動を行うのが好ましい。
【００５６】
また、小児撮影では、小児を長時間静止させておくことが難しいので、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグ及びタイムラグのバラツキが、一般撮影よりも短いことが求められる。また、ブッキーユニット２４は、静定時間が必要となるため使用しない。この小児撮影に必要な条件を満たすためには、例えば定常リセットモードでは並列リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは、並列リセット駆動を数フレーム行うのが好ましい。
【００５７】
整形診断撮影では、人体の骨、関節、筋肉等を診断するので、画像の先鋭性が求められる。よって、整形診断撮影では、ブッキーユニット２４が使用される。整形診断撮影では、できるだけ画像の劣化を抑えるため、例えば定常リセットモードでは画質の良い順次リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは、順次リセット駆動を１フレーム行うのが好ましい。
【００５８】
透視撮影では、感度、ＤＱＥ、高フレームレート等が求められる。そこで、透視撮影は、定常リセットモードでは順次リセット駆動を繰り返して感度、ＤＱＥの向上を図り、追加リセットモードで並列リセット駆動を１フレーム行ってフレームレートを向上させるのが好ましい。なお、連続して撮影を行う透視撮影では、２回目移行の撮影でリセットが行われない。したがって、追加リセットモードとして設定するのは、１回目の撮影直前のリセットのみである。
【００５９】
また、追加リセットモードの順次リセット駆動は、１フレーム周期Ｔを任意に設定することができる。同様に、追加リセットモードの並列リセット駆動は、実行するフレーム数を任意に設定することができる。これは、撮影前にブッキーユニット２４の静定時間を確保するためである。なお、グリッド３１が交換された場合、グリッド３１の重量等によって静定時間が変化するが、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔ、または並列リセット駆動のフレーム数を調整することにより対応が可能である。
【００６０】
図５に示す読出回路２７は、接続されているデータラインＤＬ１〜ＤＬ３０７２を介して、ＦＰＤ２５の各コンデンサ４５から信号電荷を読み出す。読出回路２７は、チャージアンプ５４、マルチプレクサ５５、Ａ／Ｄコンバータ５６を備えている。
【００６１】
情報変換手段であるチャージアンプ５４は、例えば２５６ｃｈ×１２の系統を有し、データラインＤＬ１〜ＤＬ３０７２から読み出した信号電荷を同時にアナログ電圧に変換する。チャージアンプ５４の１ｃｈは、オペアンプ５４ａ，コンデンサ５４ｂ，リセットスイッチ５４ｃで構成されている。リセットスイッチ５４ｃは、コンデンサ５４ｂをショート状態にして蓄積されている不要な電荷を放出させるリセット手段である。
【００６２】
マルチプレクサ５５は、チャージアンプ５４から入力されたアナログ電圧を所定数ずつ選択してＡ／Ｄコンバータ５６に入力する。Ａ／Ｄコンバータ５６は、マルチプレクサ５５から入力されたアナログ電圧を画素４１ごとのデジタルの画素データに変換し、パネルユニット制御回路２８に入力する。
【００６３】
パネルユニット制御回路２８は、パネルユニット１２のブッキーユニット２４、ＦＰＤ２５、ＴＦＴゲート制御回路２６、読出回路２７等を統括的に制御する。パネルユニット制御回路２８は、光ファイバを用いた高速シリアル通信回線によってシステムコントローラ１４に接続されている。システムコントローラ１４からパネルユニット制御回路２８には、レジスタへのアクセスや各種制御コマンド等が送信され、パネルユニット制御回路２８からシステムコントローラ１４には、各種応答コマンドや画像データ等が送信される。
【００６４】
図１１に示すように、パネルユニット制御回路２８は、命令レジスタ５９、状態レジスタ６０、パラメータレジスタ６１等の複数のレジスタを備えている。命令レジスタ５９には、システムコントローラ１４によって制御命令が書き込まれる。パネルユニット制御回路２８は、命令レジスタに書き込まれた制御命令と、システムコントローラ１４から送信された制御コマンドとに基づいてパネルユニット１２の各部を制御する。
【００６５】
状態レジスタ６０には、パネルユニット１２の動作状態（例えば、現在の動作モード等）や、制御命令及び制御コマンドに基づいて実行した制御の結果等がパネルユニット制御回路２８自身によって書き込まれる。システムコントローラ１４は、状態レジスタ６０を参照してパネルユニット１２の状態を知ることができる。
【００６６】
パラメータレジスタ６１には、パネルユニット１２の各部の制御に用いられるパラメータが記憶されている。パネルユニット制御回路２８は、制御命令及び制御コマンドにしたがって各種制御を行う際に、パラメータレジスタ６１を適宜参照する。パラメータレジスタ６１は、例えばＡ面６１ａ、Ｂ面６１ｂ等の複数面を有しており、パネルユニット１２の動作モードに応じて切り換えられる。
【００６７】
例えば、パラメータレジスタ６１のＡ面６１ａには、リセットモードに必要なパラメータが記憶され、Ｂ面６１ｂには、一般撮影モードに必要なパラメータが記憶されている。リセットモード、一般撮影モード等の動作内容を変更する際には、システムコントローラ１４によってパラメータレジスタ６１の内容が適宜書き換えられる。なお、パラメータレジスタ６１にＣ面、Ｄ面等を設け、それぞれエネルギーサブストラクション撮影や透視撮影等に用いてもよい。
【００６８】
パネルユニット制御回路２８は、読出回路２７から送信されてきた画素データを集積して並べ替え、１ラインずつの画像データを生成し、内蔵するラインメモリ６４に記憶する。１ラインの画像データは、ラインメモリ６４から読み出されてシステムコントローラ１４に送信される。ラインメモリ６４の記憶容量は、１フレーム分の画像データを記憶できるサイズでもよいし、１フレーム未満の画像データを記憶できるサイズでもよい。本実施形態では、読出回路２７からの画素データの読み出しと、システムコントローラ１４への画像データの送信とを並行して行うので、１フレーム未満の記憶容量、例えば１０ライン分の画像データが記憶可能なラインメモリ６４を使用している。
【００６９】
図１に示すコンソール装置１３は、一般的なパーソナルコンピュータであり、光ファイバを用いた高速シリアル通信回線によって、システムコントローラ１４に接続している。コンソール装置１３は、インストールされているＸ線撮影システム用操作プログラムにより、システムコントローラ１４を操作する。また、コンソール装置１３は、パネルユニット１２から出力された画像データを、システムコントローラ１４を介して受信し、画像データに基づく画像をモニタに表示する。
【００７０】
コンソール装置１３によるシステムコントローラ１４の操作としては、例えば、Ｘ線曝射装置１１に対するＸ線の線種・線質設定、パネルユニット１２のリセットモードの実施または解除、定常リセットモード及び追加リセットモードで実行するリセット駆動の種類、追加リセットモードで順次リセット駆動を行う際の１フレーム周期Ｔ、追加リセットモードで並列リセット駆動を行う際のフレーム数、撮影条件設定、撮影要求等がある。これらの操作は、コンソール装置１３を構成するキーボードや、マウス等のポインティングデバイスによって行われる。
【００７１】
撮影条件設定では、例えば、実施する撮影の種類や、Ｘ線の曝射時間、ブッキーユニット２４の使用／不使用、画像サイズ等が設定される。撮影の種類は、例えば、一般撮影、エネルギーサブストラクション撮影及び透視撮影等である。Ｘ線の曝射時間、ブッキーユニット２４の使用／不使用、画像サイズ等は、被写体Ｈの年齢、性別、撮影部位、撮影モード等に基づいてコンソール装置１３から入力される。撮影要求は、例えばコンソール装置１３に接続された撮影スイッチ６６の操作によって行われる。
【００７２】
システムコントローラ１４は、一般的なパーソナルコンピュータであり、インストールされているＸ線撮影システム制御プログラムに基づいて、Ｘ線曝射装置１１及びパネルユニット１２を統轄的に制御する。システムコントローラ１４は、通信Ｉ／Ｆ６７、ＣＰＵ６８、メモリ６９、ＤＳＰ７０、ストレージ７１、曝射制御回路７２等から構成されており、これらはデータバス７３によって接続されている。
【００７３】
通信Ｉ／Ｆ６７は、光ファイバを用いた高速シリアル通信回線を行う通信回路であり、パネルユニット１２とコンソール装置１３とに接続されている。ＣＰＵ６８は、コンソール装置１３によってＸ線の線種・線質、曝射時間等が設定されたときに、Ｘ線曝射装置１１に接続されている曝射制御回路７２を制御し、Ｘ線源制御回路１８にＸ線の線種・線質、曝射時間を設定する。曝射制御回路７２は、Ｘ線曝射装置１１を制御するための専用回路であり、システムコントローラ１４の外部基板接続端子に接続されている。
【００７４】
ＣＰＵ６８は、コンソール装置１３によってリセットモードの実施または解除、撮影要求等の制御要求が入力されたときに、通信Ｉ／Ｆ６７を介してパネルユニット制御回路２８の制御コマンドを送信し、または命令レジスタ５９に制御命令を書き込む。なお、制御命令とは、パネルユニット制御回路２８に規定動作を行わせるための命令であり、制御コマンドとは、制御命令に基づいて動作中のパネルユニット制御回路２８に割り込み動作を行わせるための命令である。
【００７５】
ＣＰＵ６８は、定常リセットモード及び追加リセットモードで実行するリセット駆動の種類、追加リセットモードで順次リセット駆動を行う際の１フレーム周期Ｔ、追加リセットモードで並列リセット駆動を行う際のフレーム数、Ｘ線の曝射時間、ブッキーユニット２４の使用／不使用、画像サイズ等、パネルユニット１２の制御に用いるパラメータがコンソール装置１３から入力されたときには、パラメータレジスタ６１の当該パラメータを書き換える。
【００７６】
メモリ６９は、ＣＰＵ６８が各部の制御時に各種データや、パネルユニット１２から送信されてきた画像データ等を記憶する。デジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰと省略する）７０は、メモリ６９に記憶された複数ラインの画像データから１フレームの画像データを生成し、この画像データに階調調節、ガンマ補正等の各種画像処理を施して、コンソール装置１３のモニタへの表示に適した画像を生成する。ＤＳＰ７０で各種画像処理が施された画像（以下、単に画像または撮影した画像という）は、メモリやＨＤＤ等で構成されたストレージ７１に記憶され、コンソール装置１３によって適宜読み出される。
【００７７】
一般撮影を行う際の作用について、図１２のフローチャートと図１３のタイミングチャートとを参照しながら説明する。図１に示すように、Ｘ線画像撮影システム１０が起動すると、パネルユニット制御回路２８は、パネルユニット１２の各部を動作可能な状態にする初期状態を経て、ＮＯＰ（Ｎｏｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ：非動作）状態となる。
【００７８】
ＮＯＰ状態では、ＦＰＤ２５及びＴＦＴゲート制御回路２６は停止されている。しかし、読出回路２７のチャージアンプ５４は、パネルユニット制御回路２８によってリセットスイッチ５４ｃがオンされてリセット状態となっている。これにより、チャージアンプ５４内の不要な信号電荷が放出される。
【００７９】
ＮＯＰ状態の命令レジスタ５９には、制御命令が書き込まれておらず、状態レジスタ６０には、ＮＯＰ状態であることが書き込まれている。また、起動直後のパラメータレジスタ６１は、リセットモード用のＡ面６１ａが適用される。
【００８０】
システムコントローラ１４は、システム動作の準備完了後、パネルユニット制御回路２８の命令レジスタ５９に、制御命令「リセットモード設定」を書き込む。
【００８１】
パネルユニット制御回路２８は、命令レジスタ５９の制御命令「リセットモード設定」に基づいて、ＮＯＰ状態からリセットモードに移行し、状態レジスタ６０の内容を「リセットモード」に書き換える。また、パネルユニット制御回路２８は、パラメータレジスタ６１を参照して順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔを取得し、この１フレーム周期Ｔから、並列リセット駆動の１フレーム周期ｔと、シフトクロック信号ＣＰＶの周期とを決定する。例えば、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔが５０ｍｓｅｃのとき、並列リセット駆動の１フレーム周期ｔは、１／１２の４ｍｓｅｃとなる。
【００８２】
パネルユニット制御回路２８は、ＴＦＴゲート制御回路２６に定常リセットモードを開始させる。定常リセットモードでは、並列リセット駆動が繰り返される。これにより、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が、１２行分ずつ順次に読み出される並列リセットが開始される。セレクタ５０は、各ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２からシフトを終えたストローブ信号ＳＴＶが入力されたときに、パネルユニット制御回路２８に１フレーム完了信号ＦＣを送信する。
【００８３】
パネルユニット制御回路２８は、１フレーム完了信号ＦＣが入力されたときに命令レジスタ５９を参照し、「リセットモード」であることを確認して、ＴＦＴゲート制御回路２６に定常リセットモードを実行させる。これにより、リセットモード中のパネルユニット１２では、並列リセットが繰り返し実行されるので、ＦＰＤ２５の残留電荷を最小限にすることができる。
【００８４】
コンソール装置１３によって順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔが設定されると、その設定内容はシステムコントローラ１４によってパネルユニット制御回路２８に送信され、パラメータレジスタ６１の当該項目が書き換えられる。パネルユニット制御回路２８は、書き換えられた１フレーム周期Ｔに基づいて、新たなシフトクロック信号ＣＰＶと並列リセット駆動の１フレーム周期ｔとを決定し、これらに基づいて並列リセット駆動を継続する。
【００８５】
システムコントローラ１４は、パネルユニット制御回路２８の状態レジスタ６０を参照し、撮影可能な状態であるか否かを確認している。例えば、状態レジスタ６０が「リセットモード」であるときには、システムコントローラ１４は撮影可能であると判断し、コンソール装置１３にその旨を送信する。コンソール装置１３は、撮影可能である旨をモニタ等に表示し、ユーザに報知する。
【００８６】
システムコントローラ１４は、コンソール装置１３に接続された撮影スイッチ６６がユーザにより操作されたときに、制御コマンド「撮影要求」をパネルユニット制御回路２８に送信する。
【００８７】
パネルユニット制御回路２８は、制御コマンド「撮影要求」を受信したときに、現在実行中の並列リセット駆動が１フレームするのを待って、定常リセットモードから追加リセットモードに移行する。一般撮影の追加リセットモードでは、ＴＦＴゲート制御回路２６により、順次リセット駆動が開始される。これにより、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が１行ずつ順次に読み出される順次リセットが開始される。順次リセットは、並列リセットよりも信号電荷の放出特性がよいので、並列リセットで残留した不要な信号電荷を放出することができる。また、順次リセットは、ＦＰＤ２５の電流変動が発生しないので、並列リセットのみを繰り返す場合に比べ、電流変動に起因する画像のノイズを小さくすることができる。
【００８８】
パネルユニット制御回路２８は、追加リセットモードへの移行と同時に、ブッキーユニット２４の駆動機構３２を駆動させ、グリッド３１をＦＰＤ２５のＸ線検出面２５ａと平行な方向に移動させる。グリッド３１の移動によりパネルユニット１２に発生した振動は、静定時間の経過後に撮影に影響を及ぼさない程度まで収束する。そのため、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔを静定時間よりも長く設定しておけば、ブッキーユニット２４による振動の影響を防止することができる。
【００８９】
パネルユニット制御回路２８は、セレクタ５０から順次リセット駆動の１フレーム完了信号ＦＣが入力されたときに、動作モードをリセットモードから一般撮影モードに切り換え、状態レジスタ６０を「一般撮影モード」に書き換える。また、パラメータレジスタ６１を、Ａ面６１ａからＢ面６１ｂに切り換える。パネルユニット制御回路２８は、ＴＦＴゲート制御回路２６を初期化した後、パラメータレジスタ６１に記憶されているＸ線曝射時間の間、全てのＴＦＴ４６をオフ状態で保持する蓄積駆動をＴＦＴゲート制御回路２６に行わせる。なお、ＴＦＴゲート制御回路２６の初期化は、パラメータレジスタ６１の切り換えによる動作不良を解消するために行っている。
【００９０】
パネルユニット制御回路２８は、リセットモードの終了時に、システムコントローラ１４に対して、応答コマンド「Ｘ線曝射許可」を送信する。応答コマンド「Ｘ線曝射許可」を受信したシステムコントローラ１４は、曝射制御回路７２によりＸ線源制御回路１８を制御し、Ｘ線源１７にＸ線を曝射させる。
【００９１】
本実施形態では、システムコントローラ１４がパネルユニット１２の状態を確認し、あるいはコマンドを受信することにより、最適なタイミングでＸ線を曝射させることができる。したがって、パネルユニット１２をＸ線曝射装置１１と電気的に接続させて制御する必要がない。よって、本発明のパネルユニット１２は、各種レジスタへのアクセス、またはコマンド受信ができるように構成された様々な診断システムにも適用することができる。
【００９２】
撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグは、最大で並列リセット駆動の１フレーム周期ｔと、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔとを加算した時間となる。本実施形態では、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔが５０ｍｓｅｃ、並列リセット駆動の１フレーム周期ｔが４ｍｓｅｃなので、タイムラグは最大で５４ｍｓｅｃとなる。このタイムラグは、従来の放射線画像撮影装置の１行ずつ順次に信号電荷を読み出すリセット動作に比べ、格段に短くなる。
【００９３】
また、撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグのバラツキは、最大で並列リセット駆動の１フレーム周期ｔの４ｍｓｅｃとなる。これにより、タイムラグが長すぎること、タイムラグのバラツキが大きいことを原因とする誤操作を防止することができる。
【００９４】
Ｘ線源１７により曝射されたＸ線は、被写体Ｈを透過し、Ｘ線検出面２５ａに入射し、Ｘ線変換層により信号電荷に変換される。発生した信号電荷は、各画素４１の画素電極４４に収集され、コンデンサ４５により蓄積される。
【００９５】
パネルユニット制御回路２８は、Ｘ線曝射時間の経過後、ＴＦＴゲート制御回路２６に読出駆動を開始させる。また、パネルユニット制御回路２８は、チャージアンプ５４のリセットスイッチ５４ｃをオフさせて、リセット状態を解除する。チャージアンプ５４は、ＦＰＤ２５から信号電荷を読み出す直前までリセットされているので、不要な信号電荷の影響を小さくすることができる。
【００９６】
ＴＦＴゲート制御回路２６の読出駆動により、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積された信号電荷を１行ずつデータラインＤＬに読み出すデータ読み出しが開始される。読み出された信号電荷は、チャージアンプ５４によりアナログ電圧に変換され、マルチプレクサ５５により選択されて、Ａ／Ｄコンバータ５６によりデジタルの画素データに変換される。パネルユニット制御回路２８は、Ａ／Ｄコンバータ５６から送信されてきた画素データから１ラインごとの画像データを生成し、ラインメモリ６４に記憶していく。
【００９７】
パネルユニット制御回路２８は、読出駆動の開始と同時に、システムコントローラ１４に対して「１フレームデータ開始」コマンドを送信している。「１フレームデータ開始」コマンドを受信したシステムコントローラ１４は、画像データの受信が可能であるときに、パネルユニット制御回路２８に制御コマンド「１ラインデータ要求」を送信する。
【００９８】
制御コマンド「１ラインデータ要求」を受信したパネルユニット制御回路２８は、ラインメモリ６４から１ラインの画像データを読み出し、シリアルデータに変換し、１ラインごとのパケット単位でシステムコントローラ１４に送信する。システムコントローラ１４は、受信した１ライン分の画像データをメモリ６９に記憶し、受信可能であれば、次の制御コマンド「１ラインデータ要求」をパネルユニット制御回路２８に送信する。システムコントローラ１４は、所定ライン数、すなわち１フレーム分の画像データを受信すると、パネルユニット制御回路２８に対する制御コマンド「１ラインデータ要求」の送信を中止する。
【００９９】
システムコントローラ１４では、ＤＳＰ７０がメモリ６９内に記憶されている複数ラインの画像データから１フレームの画像データを生成し、各種画像処理を施してストレージ７１に記憶する。コンソール装置１３は、ストレージ７１から画像データを読み出し、モニタに画像を表示する。
【０１００】
パネルユニット制御回路２８は、画像データの送信完了後、一般撮影モードからリセットモードに切り替わり、状態レジスタ６０を「リセットモード」に書き換える。また、パラメータレジスタ６１をＡ面６１ａに切り換える。パネルユニット制御回路２８は、ＴＦＴゲート制御回路２６に並列リセット駆動を開始させ、チャージアンプ５４のリセットスイッチ５４ｃをオンさせることにより、不要な信号電荷を放出する。
【０１０１】
リセットモード中に、コンソール装置１３によりリセットモードの解除が設定されたときには、システムコントローラ１４からパネルユニット制御回路２８に制御コマンド「リセットモード解除」が送信される。制御コマンド「リセットモード解除」を受信したパネルユニット制御回路２８は、直ちにリセットモードを解除し、ＮＯＰ状態に移行する。これにより、動作不良等によって緊急にパネルユニット１２の動作を停止させたいときには、迅速にパネルユニット１２をＮＯＰ状態にすることができる。
【０１０２】
上述した一般撮影と同様に、定常リセットモード及び追加リセットモードのリセット駆動を選択し、追加リセットモードで実行する順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔ、または並列リセット駆動のフレーム数を設定することにより、小児撮影、整形診断撮影、透視撮影等の特殊な撮影を適切に行うことができる。
【０１０３】
図１４及び図１５に示すように、小児撮影では、定常リセットモードにおいて並列リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは設定したフレーム数だけ並列リセット駆動が実行される。また、Ｘ線曝射までのタイムラグを優先するため、ブッキーユニット２４は使用しない。並列リセット駆動の１フレーム周期ｔが例えば８ｍｓｅｃであり、追加リセットモードのフレーム数が例えば１フレームであるとき、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグは最大で１６ｍｓｅｃとなり、タイムラグのバラツキは最大で８ｍｓｅｃとなる。これにより、長時間静止するのが難しい小児を最適なタイミングで撮影することができる。
【０１０４】
図１６及び図１７に示すように、整形診断撮影では、定常リセットモードにおいて順次リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは順次リセット駆動が１フレーム実行される。画像の先鋭性を優先するため、ブッキーユニット２４が使用される。これによれば、電流変動による画質の劣化が発生しない順次リセット駆動のみを使用するので、整形診断に最適な高画質を得ることができる。
【０１０５】
図１８及び図１９に示すように、透視撮影では、定常リセットモードにおいて順次リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは設定したフレーム数だけ並列リセット駆動が実行される。また、連写のフレームレートを維持するため、ブッキーユニット２４は使用しない。これによれば、定常リセットモードで順次リセット駆動を用いているため、並列リセット駆動を用いる場合よりＸ線曝射までのタイムラグは長くなるものの、高感度、高いＤＱＥ、高フレームレートで撮影を行うことができる。
【０１０６】
上記実施形態では、ユーザが撮影内容に応じて、定常リセットモード及び追加リセットモードで実行するリセット駆動の種類、追加リセットモードで実行する順次リセット駆動の１フレーム周期、または並列リセット駆動のフレーム数等を設定している。しかし、一般撮影、小児撮影等の撮影モードの設定が可能なＸ線画像撮影装置に適用する場合には、選択された撮影モードに合わせて、パネルユニット制御回路２８が上記リセットに関する項目を自動的に設定するようにしてもよい。これによれば、リセットに関するユーザの設定が不要になる。
【０１０７】
上記実施形態では、システムコントローラ１４が、Ｘ線画像撮影システム１０の起動後に、制御命令「リセットモード設定」を命令レジスタ５９に自動的に書き込んでいるが、コンソール装置１３での設定を待ってから命令レジスタ５９に書き込んでもよい。また、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔを設定できるようにしたが、例えばゲート制御ＩＣ５１の１個あたりの１フレーム周期を設定できるようにしてもよい。
【０１０８】
また、パネルユニット制御回路２８は、１ラインの画像データをそのままシステムコントローラ１４に送信しているが、パネルユニット制御回路２８で可能な程度のフィルタ処理等の画像処理を行ってから送信してもよい。また、１ラインの画像データは、ラインメモリ６４に記憶させずに、そのままシステムコントローラ１４に送信してもよい。
【０１０９】
また、チャージアンプ５４は、ＴＦＴゲート制御回路２６が読出駆動を実行するとき以外は、常にリセット状態としたが、リセットモードの間だけリセット状態にしてもよい。
【０１１０】
上記各実施形態は、直接変換型のＦＰＤを例に説明したが、間接変換型のＦＰＤにも適用可能である。また、被写体が起立した状態で撮影を行う立位式のＸ線画像撮影装置を例に説明したが、診察台に横たわった状態で撮影を行う臥位式の放射線画像撮影装置や、乳ガンの検診に用いるマンモグラフィ等にも適用可能である。
【０１１１】
以上、本発明に係るＸ線画像撮影システムについて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ Ｘ線画像撮影システム
１１ Ｘ線曝射装置
１２ パネルユニット
１３ コンソール装置
１４ システムコントローラ
２４ ブッキーユニット
２５ ＦＰＤ
２６ ＴＦＴゲート制御回路
２７ 読出回路
２８ パネルユニット制御回路
３６ ＴＦＴアレイ
４１ 画素
４５ コンデンサ
４６ ＴＦＴ
５４ チャージアンプ
５４ｃ リセットスイッチ
５０ セレクタ
５１ ゲート制御ＩＣ
５５ セレクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を透過した放射線を検出して放射線画像を生成する放射線検出装置及び方法と、放射線検出装置を用いた放射線画像撮影システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線等の放射線を被写体に照射し、被写体を透過した放射線を受像して被写体の内部構造を表す放射線画像（以下、画像と呼ぶ）を撮影する医療用の放射線画像撮影システムが普及している。従来、放射線の受像にはフイルムが用いられていたが、現在ではイメージングプレート（以下、ＩＰと呼ぶ）やフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤと呼ぶ）等の放射線検出器の利用が進んでいる。
【０００３】
ＦＰＤは、ガラス基板上に設けられた薄膜トランジスタアレイ（以下、ＴＦＴアレイと省略する）と、その上に設けられたＸ線変換層とを備えている。Ｘ線変換層は、被写体を透過したＸ線をその透過強度に比例した信号電荷に変換する。ＴＦＴアレイは、信号電荷を蓄積し、デジタルの画像データとして出力する。ＦＰＤを用いることにより、Ｘ線を連続的に曝射して人体を透視しながら行う撮影を行う透視撮影も可能となる。
【０００４】
ＴＦＴアレイは、行方向に沿って配列した複数本のゲートラインと、行方向に直交する列方向に沿って配列した複数本のデータラインと、ゲートラインとデータラインとの交点近傍に設けられ、行方向及び列方向に沿って配列された複数の画素とを備えている。画素は、信号電荷を蓄積するコンデンサと、コンデンサからデータラインに信号電荷を読み出す薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと省略する）とを備えている。同じ行に配列された複数のＴＦＴは、共通のゲートラインに接続され、同じ列に配列された複数のＴＦＴは、共通のデータラインに接続されている。
【０００５】
各ゲートラインには、順次にゲート信号が入力される。ゲート信号が入力されたゲートラインに接続している複数のＴＦＴは、同時にオンし、コンデンサからデータラインに信号電荷が出力される。データラインに出力された１行分の画素の信号電荷は、データラインに接続されたチャージアンプによって電機信号としてのアナログ電圧に変換され、Ａ／Ｄコンバータによってアナログ電圧がデジタル信号に変換される。これにより、全画素の信号電荷が１行ずつデジタルの画像データに変換される。
【０００６】
放射線画像撮影システムには、被写体を透過する際に散乱したＸ線によって画像のコントラストが低下するのを防止するため、ブッキーユニットを備えているものがある。ブッキーユニットは、ＦＰＤの前方で散乱Ｘ線を除去するグリッドと、このグリッドが撮影されないように、ＦＰＤのＸ線検出面と平行な方向に移動させる駆動機構とからなる。グリッドは、放射線画像撮影システムに撮影を行わせる操作（以下、撮影要求と呼ぶ）に応じて移動を開始し、Ｘ線は、グリッドの移動開始から静定時間の経過を待って曝射される。静定時間とは、グリッドが所定の速度に達する時間、またはグリッドの移動によってＦＰＤに生じた振動が撮影に悪影響を与えないレベルまで収束するために必要な時間である。
【０００７】
ＦＰＤには、放射線が照射されていないときに流れる暗電流によって、コンデンサに微量の信号電荷が蓄積される。暗電流による不要な信号電荷は、ＦＰＤによって撮影した画像にノイズとなって現れてしまう。この不要な信号電荷による画像のノイズを防止するため、従来は、撮影要求と同時に、ＦＰＤから不要な信号電荷を放出するリセット動作を行い、このリセット動作の終了後にＸ線を曝射していた。また、ＦＰＤの撮影待機中にリセット動作を繰り返し行い、撮影要求を受けたときには、実行中のリセット動作が終了してからＸ線を曝射させるものもあった。リセット動作は、撮影後の信号電荷の読み出しと略同じシーケンスであり、不要な信号電荷が１行ずつ読み出される。
ていた。
【０００８】
撮影要求と同時に行われるリセット動作は、撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグが長く、ユーザの操作が制約され、誤操作の原因となる可能性があった。また、連続撮影、透視撮影等のフレームレート低下の原因にもなっていた。更に、撮影直前にリセット動作を１回行っても、不要な信号電荷が十分に放出されず、ＦＰＤに残留することもあった。また、撮影待機中に繰り返し行われるリセット動作では、撮影要求のタイミングによって、撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグにバラツキが生じるという問題があった。
【０００９】
上述したリセット動作に係る問題を解決するため、例えば、以下で説明する特許文献１〜６の発明がなされている。特許文献１のリセット動作は、Ｘ線曝射スイッチの操作時にＦＰＤの全ゲートラインにゲート信号を同時に入力し、全てのＴＦＴを同時にオンさせ、全画素の不要な信号電荷を同時に放出している。これによれば、リセット動作にかかる時間がＸ線の曝射時間に比べて十分に短くなるので、フレームレートが向上する。
【００１０】
特許文献２は、第１スイッチの操作時にＦＰＤにリセット動作を行わせ、第２スイッチの操作時にＸ線源にＸ線を曝射させている。これによれば、第２スイッチの操作からＸ線が曝射されるまでのタイムラグを無くすことができる。
【００１１】
特許文献３は、ＦＰＤの各画素を複数の画素群に分け、一方の画素群がリセット動作である空読み動作を行っている間に、他方の画素群によりＸ線を検出して信号電荷を読み出す本読み動作を行っている。これによれば、フレームレートが向上する。また、本読み動作で得た信号電荷を加算して平均化しているので、ノイズが低減する。
【００１２】
特許文献４は、Ｘ線が曝射される前のアイドリング動作期間中にＦＰＤのリセット動作を繰り返し行い、各リセット動作の終了後に、撮影者に対して曝射可能であることを知らせる曝射誘導信号を発生している。これによれば、曝射の遅延を抑えつつ安定した画像を取得することができる。
【００１３】
特許文献５は、ＦＰＤとは別にＸ線を検出するセンサを設け、センサがＸ線を検出するまでＦＰＤのリセット動作を繰り返し行い、Ｘ線が検出されたときにリセット動作を途中で中止し、Ｘ線源にＸ線を曝射させている。これによれば、Ｘ線源とＦＰＤとを電気的に接続して制御しなくても適切な画像を得ることができる。
【００１４】
特許文献６には、ＦＰＤの各画素を複数行ずつに分けた複数の画素群とし、各画素群のリセット動作を別々のシフトレジスタで同時に行わせている。これによれば、リセット動作にかかる時間を短縮し、また、特許文献１のように全画素の不要な信号電荷を同時に放出する場合に比べ、ＦＰＤの電流変動を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−３４０３２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１０３３７８号公報
【特許文献３】特開平１０−１７０６５６号公報
【特許文献４】特開２００５−３１２９４９号公報
【特許文献５】特開２００７−１５１７６１号公報
【特許文献６】特許第３２６４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
放射線画像撮影装置による撮影には、被写体の内部構造を通常の静止画として撮影する一般撮影の他、整形診断撮影、透視撮影等の特殊な撮影がある。整形診断撮影は、人体の骨、関節、筋肉等の運動器系の診断に用いられる撮影であり、画像の先鋭性が求められる。また、透視撮影は、Ｘ線を連続的に曝射して人体を透視しながら行う撮影であり、高感度、高い検出量子効率（ＤＱＥ）、高フレームレートが求められる。また、一般撮影も被写体によって特殊な撮影となる場合がある。例えば、小児を撮影する小児撮影では、長時間静止していることができない小児を適切なタイミングで撮影するため、撮影要求からＸ線曝射までのタイムラグが短いこと、タイムラグのバラツキが小さいことが求められる。
【００１７】
特許文献１〜６記載の発明では、撮影要求からＸ線曝射までのタイムラグを短くし、またはタイムラグのバラツキを小さくし、あるいは画像のノイズを低減することができる。しかし、上述した色々な特殊撮影の要求を適切に満たすことはできなかった。
【００１８】
また、小児撮影や透視撮影のように短いタイムラグや高フレームレートを必要としない一般撮影、整形診断撮影では、ブッキーユニットが用いられる。しかし、特許文献１〜６記載の発明では、撮影前にブッキーユニットの静定時間を確保するのが難しい。
【００１９】
本発明の目的は、ＦＰＤのリセット動作によって、様々な特殊撮影に必要な機能、性能を満たすことができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の放射線検出装置は、放射線検出器、複数のスイッチング手段、読出制御手段、制御手順選択手段を備えている。放射線検出器は、被写体を透過した放射線を検出して信号電荷に変換し、行方向及び列方向に沿って配列した複数の画素により前記信号電荷を蓄積する。複数のスイッチング手段は、各画素を複数行ずつに分けた複数の画素群のそれぞれから、各画素に蓄積された信号電荷を１行ずつ順次に読み出す。読出制御手段は、各スイッチング手段の制御に用いる第１制御手順及び第２制御手順を少なくとも有しており、放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、第１制御手順または第２制御手順を繰り返す定常リセットモードと、撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、第１制御手順または第２制御手順を少なくとも１フレーム実行する追加リセットモードとを有している。制御手順選択手段は、定常リセットモードと追加リセットモードとに用いられる制御手順をそれぞれ選択する。
【００２１】
第１制御手順は、各スイッチング手段を同時に駆動させて各画素に蓄積された不要な信号電荷を複数行ずつ順次に読み出す並列リセットであり、第２制御手順は、各スイッチング手段を１つずつ順次に駆動させて各画素に蓄積された不要な信号電荷を１行ずつ順次に読み出す順次リセットである。
【００２２】
追加リセットモードの制御手順の１フレーム周期、またはフレーム数を設定する追加リセットモード調整手段を備えてもよい。また、定常リセットモード及び追加リセットモードの実行または停止を設定するリセットモード設定手段を備えてもよい。
【００２３】
被写体または撮影目的に基づいて設定された複数種類の撮影モードの中から１つを選択する撮影モード選択手段を有する場合、制御手順選択手段は、撮影モード選択手段により選択された撮影モードに基づいて、待機リセットモードと追加リセットモードに用いられる制御手順を選択するようにしてもよい。
【００２４】
また、放射線を検出した放射線検出器から読み出された信号電荷を電気的情報に変換する情報変換手段と、情報変換手段に蓄積された不要な信号電荷が放出されるように、情報変換手段をリセット状態にするリセット手段とを設け、信号電荷の読み出し開始に連動して、読出制御手段によりリセット手段を制御して、情報変換手段のリセット状態を解除させてもよい。
【００２５】
本発明の放射線検出方法は、被写体を透過した放射線を検出して信号電荷を蓄積する放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、放射線検出器から信号電荷を読み出す第１制御手順または第２制御手順を繰り返し、放射線検出器の複数の画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップと、撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、第１制御手順または第２制御手順を少なくとも１フレーム実行し、放射線検出器の各画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップとを備えている。
【００２６】
本発明の放射線画像撮影システムは、被写体に放射線を曝射する放射線曝射装置と、請求項１〜６いずれか記載の放射線検出装置と、放射線曝射装置と放射線検出装置とを制御する制御装置とを備えている。放射線検出装置の読出制御手段は、追加リセットモードの終了時に制御装置に放射線曝射許可信号を送信し、制御装置は、放射線曝射許可信号に応じて、放射線曝射装置に放射線を曝射させる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、定常リセットモードと追加リセットモードとで実行する制御手順を任意に選択して組み合わせることにより、例えば、撮影要求から放射線の曝射までのタイムラグの短縮、画像の先鋭性の向上、感度、ＤＱＥ、フレームレートの向上等、各種撮影に求められる機能、性能等を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ｘ線画像撮影システムの構成を示す概略図である。
【図２】ＦＰＤの構成を示す分解斜視図である。
【図３】ＦＰＤの構成を示す模式図である。
【図４】ＴＦＴアレイの構成を示す斜視図である。
【図５】パネルユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】ＴＦＴゲート制御回路の構成を示すブロック図である。
【図７】ＴＦＴゲート制御回路による並列リセット駆動を示すタイミングチャートである。
【図８】ＴＦＴゲート制御回路による順次リセット駆動を示すタイミングチャートである。
【図９】順次リセット駆動と並列リセット駆動の特徴を示した表である。
【図１０】各種撮影に適したリセット駆動の組み合わせを示した表である。
【図１１】パネルユニット制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】一般撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１３】一般撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図１４】小児撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】小児撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図１６】精鋭診断撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１７】整形診断撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図１８】透視撮影時のパネルユニットの動作手順を示すフローチャートである。
【図１９】透視撮影時のＸ線画像撮影システムの動作手順を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示すＸ線画像撮影システム１０は、起立状態の被写体ＨにＸ線を曝射し、被写体Ｈを透過したＸ線を検出して、被写体Ｈの内部構造を表す画像をリアルタイムに表示する。Ｘ線画像撮影システム１０は、被写体Ｈの内部構造をそのまま撮影する一般撮影の他、小児撮影、整形診断撮影、透視撮影等の特殊な撮影も行うことができる。
【００３０】
Ｘ線画像撮影システム１０は、Ｘ線曝射装置１１、パネルユニット１２、コンソール装置１３及びシステムコントローラ１４等を備えている。Ｘ線曝射装置１１は、被写体ＨにＸ線を曝射し、パネルユニット１２は被写体Ｈを透過したＸ線を検出する。システムコントローラ１４は、Ｘ線曝射装置１１及びパネルユニット１２を統轄的に制御し、コンソール装置１３はシステムコントローラ１４の操作に用いられる。
【００３１】
Ｘ線曝射装置１１は、Ｘ線源１７と、Ｘ線源１７を制御するＸ線源制御回路１８とを備えている。Ｘ線源１７は、陰極のフィラメントからタングステンやモリブデン等のターゲットに電子を加速して入射させることによりＸ線を発生させるＸ線管である。Ｘ線源制御回路１８は、システムコントローラ１４の制御に基づいて、所定の線質、線量のＸ線が曝射されるように、陰極に流す電流（管電流）や加速電圧（管電圧）を調節し、Ｘ線源１７にＸ線を曝射させる。
【００３２】
パネルユニット１２は、被写体Ｈを透過したＸ線を検出し、被写体Ｈの内部構造を表す画像データをシステムコントローラ１４に送信する。パネルユニット１２は、床に据え付けられた支柱（図示せず）に対し、上下動できるように取り付けられた筐体２１を備えている。筐体２１には、被写体Ｈの撮影部位が当接されるＸ線入射面２１ａが設けられている。Ｘ線源１７は、Ｘ線入射面２１ａに対面するように配置されており、Ｘ線源１７により曝射されて被写体Ｈを透過したＸ線は、Ｘ線入射面２１ａに入射する。
【００３３】
筐体２１内には、被写体Ｈによって散乱したＸ線を除去するブッキーユニット２４と、ブッキーユニット２４を通過したＸ線を検出するＦＰＤ２５とともに、ＴＦＴゲート制御回路２６、読出回路２７、パネルユニット制御回路２８等が設けられている。
【００３４】
ブッキーユニット２４は、ＦＰＤ２５の前方に配置されたグリッド３１と、グリッド３１をＦＰＤ２５のＸ線検出面２５ａに並行な矢印方向に移動させる駆動機構３２とを備えている。グリッド３１は、Ｘ線を遮蔽する多数の鉛の箔がＸ線検出面２５ａに略直交する方向に沿って、間隙を設けながら積層されたグリッド構造を有している。Ｘ線源１７から曝射されたＸ線のうち、被写体Ｈを透過して減衰しながら直進したＸ線は、鉛箔の間隙を通過してＦＰＤ２５のＸ線検出面２５ａに到達する。これに対し、被写体Ｈ内で散乱して方向を変えた散乱Ｘ線は、鉛箔により遮断されるので、コントラストの低下が防止される。
【００３５】
駆動機構３２は、Ｘ線の照射中にグリッド３１を右方にスライドさせ、グリッド３１のグリッド構造がＦＰＤ２５により撮像されないようにする。駆動機構３２は、モータ等のアクチュエータと、モータの回転によってグリッド３１を移動させる機構部品とによって構成されている。
【００３６】
放射線検出器であるＦＰＤ２５は、Ｘ線検出面２５ａに入射したＸ線を検出し、Ｘ線量に応じた信号電荷を蓄積する直接変換型のフラットパネルディテクタである。ＦＰＤ２５は、Ｘ線検出面２５ａがＸ線入射面２１ａに向くように配置されている。Ｘ線検出面２５ａは、例えば、被写体Ｈの胸部全体をカバーすることができる程度の面積を有している。図２に示すように、ＦＰＤ２５は、ガラス基板３５と、ガラス基板３５上に積層されたＴＦＴアレイ３６、Ｘ線変換層３７、共通電極３８とを備えている。
【００３７】
図３に示すように、Ｘ線変換層３７は、アモルファスセレン等の光導電膜からなり、Ｘ線が入射したときに、電子とホールの対を生じさせる。共通電極３８は、Ｘ線変換層３７の表面に設けられていて、直流高電圧が印加されている。Ｘ線変換層３７にて生じた電子ホール対は、共通電極３８に印加された高電圧により、ホールがＴＦＴアレイ３６に収束され、信号電荷が発生する。
【００３８】
図４に示すように、ＴＦＴアレイ３６は、行方向に沿って配列された複数本のゲートラインＧＬと、行方向に直交する列方向に沿って配列された複数本のデータラインＤＬとを備えている。ゲートラインＧＬとデータラインＤＬとで構成された格子状の配線の交点近傍には、行列方向に沿って配列された複数個の画素４１が設けられている。
【００３９】
画素４１は、画素電極４４、コンデンサ４５（図３参照）、ＴＦＴ４６により構成されている。画素電極４４は、行列方向に沿って配列されており、Ｘ線変換層３７によって生成された信号電荷を収集する。コンデンサ４５は、画素電極４４の下層に設けられており、画素電極４４により収集された信号電荷を蓄積する。ＴＦＴ４６は、同じ画素４１内のコンデンサ４５と、近傍のゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬとに接続されている。ＴＦＴ４６は、ゲートラインＧＬからゲート信号が入力されたときにオンし、コンデンサ４５内の信号電荷をデータラインＤＬに読み出す。
【００４０】
図５に示すように、ＦＰＤ２５には、例えば、画素４１が行方向及び列方向に沿ってそれぞれ３０７２個ずつ配列されている。ゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬは、画素４１の配列数に合わせてそれぞれ３０７２本ずつ設けられている。ＴＦＴ４６は、同じ行に配列されたものが共通のゲートラインＧＬに接続され、同じ列に配列されたものが共通のデータラインＤＬに接続されている。したがって、ゲートラインＧＬ３にゲート信号が入力されると、そのゲートラインＧＬ３に接続されている３０７２個のＴＦＴ４６が同時にオンし、１行分の画素４１の信号電荷がデータラインＤＬ１〜ＤＬ３０７２にそれぞれ読み出される。
【００４１】
ＴＦＴゲート制御回路２６は、接続されているゲートラインＧＬ１〜ＧＬ３０７２を介して、ＦＰＤ２５の各ＴＦＴ４６を駆動する。図６に示すように、ＴＦＴゲート制御回路２６は、信号発生回路４９と、セレクタ５０と、１２個のゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２とを備えている。
【００４２】
信号発生回路４９は、所定周期のシフトクロック信号ＣＰＶをゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２に入力し、ストローブ信号ＳＴＶをセレクタ５０に入力する。セレクタ５０は、ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２に対し、信号発生回路４９から入力されたストローブ信号ＳＴＶを選択的に入力する。
【００４３】
スイッチング手段であるゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２は、いわゆるシフトレジスタであり、出力側に２５６本のゲートラインＧＬがそれぞれ接続されている。例えば、ゲート制御ＩＣ５１１には、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬ２５６が接続されており、ゲート制御ＩＣ５１１２には、ゲートラインＧＬ２８１７〜ＧＬ３０７２が接続されている。ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２は、信号発生回路４９から入力されたシフトクロック信号ＣＰＶに基づいて、セレクタ５０から入力されたストローブ信号ＳＴＶをシフトし、２５６本のゲートラインＧＬに対し順次にゲート信号として出力する。
【００４４】
ＴＦＴゲート制御回路２６は、パネルユニット１２の動作モードに応じて駆動シーケンスが切り換えられる。例えば、ＦＰＤ２５から不要な信号電荷を放出するリセットモードは、撮影要求受けるまで実行される定常リセットモードと、撮影要求後に実行される追加リセットモードからなり、並列リセット駆動または順次リセット駆動が選択的に実行される。また、ＦＰＤ２５にＸ線を検出させる一般撮影モードでは、信号電荷を蓄積する蓄積駆動と、蓄積された信号電荷を読み出す読出駆動を行う。
【００４５】
図７は、並列リセット駆動時のシフトクロック信号ＣＰＶ、ストローブ信号ＳＴＶ、各ゲートラインＧＬに入力されるゲート信号を示している。セレクタ５０は、各ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２に対して同時にストローブ信号ＳＴＶを入力する。各ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２は、シフトクロック信号ＣＰＶに基づいてストローブ信号ＳＴＶをシフトし、接続されている２５６本のゲートラインＧＬに対して順次にゲート信号として出力する。
【００４６】
ＴＦＴゲート制御回路２６の並列リセット駆動に基づく並列リセットでは、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が、複数行ずつ、すなわち１２行ずつ順次に読み出される。
【００４７】
図８は、順次リセット駆動時のシフトクロック信号ＣＰＶ、ストローブ信号ＳＴＶ、各ゲートラインＧＬに入力されるゲート信号を示している。セレクタ５０は、ゲート制御ＩＣ５１１にストローブ信号ＳＴＶを入力する。ゲート制御ＩＣ５１１は、シフトクロック信号ＣＰＶに基づいてストローブ信号ＳＴＶをシフトし、接続されているデータラインＧＬ１〜ＧＬ２５６に対して順次にゲート信号として出力する。シフトを終えてゲート制御ＩＣ５１１から出力されたストローブ信号ＳＴＶは、セレクタ５０を介して次のゲート制御ＩＣ５１２に入力される。以降、セレクタ５０により、ストローブ信号ＳＴＶが各ゲート制御ＩＣ５１３〜５１１２に対して順次に入力される。
【００４８】
ＴＦＴゲート制御回路２６の順次リセット駆動に基づく順次リセットでは、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が、１行ずつ順次に読み出される。
【００４９】
蓄積駆動は、ＦＰＤ２５の全ＴＦＴ４６をオフ状態にして、各画素４１のコンデンサ４５に信号電荷を蓄積する。読出駆動は、順次リセット駆動と略同じシーケンスである。読出駆動によるデータ読み出しでは、ＦＰＤ２５の各画素４１から１行ずつ順次に信号電荷が読み出される。なお、読出駆動において読み出される信号電荷の量は、暗電流による信号電荷よりも格段に多いので、１フレーム周期が順次リセット駆動よりも長くなっている。
【００５０】
セレクタ５０は、並列リセット駆動時にゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２からストローブ信号ＳＴＶが入力されたとき、または順次リセット駆動及び読出駆動時にゲート制御ＩＣ５１１２からストローブ信号ＳＴＶが入力されたときに、１フレーム完了信号ＦＣをパネルユニット制御回路２８に送信する。
【００５１】
ＴＦＴゲート制御回路２６は、パネルユニット制御回路２８の制御に基づいて、定常リセットモード時に、並列リセット駆動または順次リセット駆動を繰り返す。また、定常リセットモード時に撮影要求を受けたときには、実行中のリセット駆動の１フレームが終了するのを待って追加リセットモードに移行し、並列リセット駆動または順次リセット駆動を少なくとも１フレーム実行する。
【００５２】
定常リセットモードと追加リセットモードで、並列リセット駆動と順次リセット駆動とのいずれを実行するかは、各リセット駆動の特徴と撮影内容とに基づいてユーザが任意に選択できるようになっている。図９に示すように、不要電荷の放出特性は、順次リセット駆動及び並列リセット駆動と、参考として記載した全ライン一括リセットとで同等である。なお、全ライン一括リセットは、ＦＰＤ２５の全ＴＦＴ４６を同時にオンさせて不要な信号電荷を読み出すリセットである。
【００５３】
順次リセット駆動では、ＦＰＤ２５の電流変動が発生しない。これに対し、並列リセット駆動は、ＦＰＤ２５の電流変動が僅かに発生し、１フレーム周期は順次リセット駆動よりも短くなる。全ライン一括リセットは、電流変動が並列リセット駆動よりも大きいが、１フレーム周期は並列リセット駆動よりも格段に短い。リセット時の電流変動は、画像のノイズに影響する。そのため、電流変動の発生しない順次リセット駆動の画質が最もよく、並列リセット駆動は、全ライン一括リセットよりも画質への影響を低減することができる。
【００５４】
撮影内容としては、例えば、上述した一般撮影、小児撮影、整形診断撮影、透視撮影等である。図１０には、上述した各撮影に最適なリセット駆動の組み合わせが記されている。なお、表中の「順次」、「並列」は、それぞれ順次リセット駆動、並列リセット駆動を表している。
【００５５】
一般撮影では、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグがある程度短く、かつタイムラグのバラツキが小さいこと、撮影直前にブッキーユニット２４の静定時間が確保できること等が求められる。一般撮影に必要な条件を満たすには、例えば、定常リセットモードでは並列リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは、静定時間よりも１フレーム周期が長い順次リセット駆動を行うのが好ましい。
【００５６】
また、小児撮影では、小児を長時間静止させておくことが難しいので、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグ及びタイムラグのバラツキが、一般撮影よりも短いことが求められる。また、ブッキーユニット２４は、静定時間が必要となるため使用しない。この小児撮影に必要な条件を満たすためには、例えば定常リセットモードでは並列リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは、並列リセット駆動を数フレーム行うのが好ましい。
【００５７】
整形診断撮影では、人体の骨、関節、筋肉等を診断するので、画像の先鋭性が求められる。よって、整形診断撮影では、ブッキーユニット２４が使用される。整形診断撮影では、できるだけ画像の劣化を抑えるため、例えば定常リセットモードでは画質の良い順次リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは、順次リセット駆動を１フレーム行うのが好ましい。
【００５８】
透視撮影では、感度、ＤＱＥ、高フレームレート等が求められる。そこで、透視撮影は、定常リセットモードでは順次リセット駆動を繰り返して感度、ＤＱＥの向上を図り、追加リセットモードで並列リセット駆動を１フレーム行ってフレームレートを向上させるのが好ましい。なお、連続して撮影を行う透視撮影では、２回目移行の撮影でリセットが行われない。したがって、追加リセットモードとして設定するのは、１回目の撮影直前のリセットのみである。
【００５９】
また、追加リセットモードの順次リセット駆動は、１フレーム周期Ｔを任意に設定することができる。同様に、追加リセットモードの並列リセット駆動は、実行するフレーム数を任意に設定することができる。これは、撮影前にブッキーユニット２４の静定時間を確保するためである。なお、グリッド３１が交換された場合、グリッド３１の重量等によって静定時間が変化するが、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔ、または並列リセット駆動のフレーム数を調整することにより対応が可能である。
【００６０】
図５に示す読出回路２７は、接続されているデータラインＤＬ１〜ＤＬ３０７２を介して、ＦＰＤ２５の各コンデンサ４５から信号電荷を読み出す。読出回路２７は、チャージアンプ５４、マルチプレクサ５５、Ａ／Ｄコンバータ５６を備えている。
【００６１】
情報変換手段であるチャージアンプ５４は、例えば２５６ｃｈ×１２の系統を有し、データラインＤＬ１〜ＤＬ３０７２から読み出した信号電荷を同時にアナログ電圧に変換する。チャージアンプ５４の１ｃｈは、オペアンプ５４ａ，コンデンサ５４ｂ，リセットスイッチ５４ｃで構成されている。リセットスイッチ５４ｃは、コンデンサ５４ｂをショート状態にして蓄積されている不要な電荷を放出させるリセット手段である。
【００６２】
マルチプレクサ５５は、チャージアンプ５４から入力されたアナログ電圧を所定数ずつ選択してＡ／Ｄコンバータ５６に入力する。Ａ／Ｄコンバータ５６は、マルチプレクサ５５から入力されたアナログ電圧を画素４１ごとのデジタルの画素データに変換し、パネルユニット制御回路２８に入力する。
【００６３】
パネルユニット制御回路２８は、パネルユニット１２のブッキーユニット２４、ＦＰＤ２５、ＴＦＴゲート制御回路２６、読出回路２７等を統括的に制御する。パネルユニット制御回路２８は、光ファイバを用いた高速シリアル通信回線によってシステムコントローラ１４に接続されている。システムコントローラ１４からパネルユニット制御回路２８には、レジスタへのアクセスや各種制御コマンド等が送信され、パネルユニット制御回路２８からシステムコントローラ１４には、各種応答コマンドや画像データ等が送信される。
【００６４】
図１１に示すように、パネルユニット制御回路２８は、命令レジスタ５９、状態レジスタ６０、パラメータレジスタ６１等の複数のレジスタを備えている。命令レジスタ５９には、システムコントローラ１４によって制御命令が書き込まれる。パネルユニット制御回路２８は、命令レジスタに書き込まれた制御命令と、システムコントローラ１４から送信された制御コマンドとに基づいてパネルユニット１２の各部を制御する。
【００６５】
状態レジスタ６０には、パネルユニット１２の動作状態（例えば、現在の動作モード等）や、制御命令及び制御コマンドに基づいて実行した制御の結果等がパネルユニット制御回路２８自身によって書き込まれる。システムコントローラ１４は、状態レジスタ６０を参照してパネルユニット１２の状態を知ることができる。
【００６６】
パラメータレジスタ６１には、パネルユニット１２の各部の制御に用いられるパラメータが記憶されている。パネルユニット制御回路２８は、制御命令及び制御コマンドにしたがって各種制御を行う際に、パラメータレジスタ６１を適宜参照する。パラメータレジスタ６１は、例えばＡ面６１ａ、Ｂ面６１ｂ等の複数面を有しており、パネルユニット１２の動作モードに応じて切り換えられる。
【００６７】
例えば、パラメータレジスタ６１のＡ面６１ａには、リセットモードに必要なパラメータが記憶され、Ｂ面６１ｂには、一般撮影モードに必要なパラメータが記憶されている。リセットモード、一般撮影モード等の動作内容を変更する際には、システムコントローラ１４によってパラメータレジスタ６１の内容が適宜書き換えられる。なお、パラメータレジスタ６１にＣ面、Ｄ面等を設け、それぞれエネルギーサブストラクション撮影や透視撮影等に用いてもよい。
【００６８】
パネルユニット制御回路２８は、読出回路２７から送信されてきた画素データを集積して並べ替え、１ラインずつの画像データを生成し、内蔵するラインメモリ６４に記憶する。１ラインの画像データは、ラインメモリ６４から読み出されてシステムコントローラ１４に送信される。ラインメモリ６４の記憶容量は、１フレーム分の画像データを記憶できるサイズでもよいし、１フレーム未満の画像データを記憶できるサイズでもよい。本実施形態では、読出回路２７からの画素データの読み出しと、システムコントローラ１４への画像データの送信とを並行して行うので、１フレーム未満の記憶容量、例えば１０ライン分の画像データが記憶可能なラインメモリ６４を使用している。
【００６９】
図１に示すコンソール装置１３は、一般的なパーソナルコンピュータであり、光ファイバを用いた高速シリアル通信回線によって、システムコントローラ１４に接続している。コンソール装置１３は、インストールされているＸ線撮影システム用操作プログラムにより、システムコントローラ１４を操作する。また、コンソール装置１３は、パネルユニット１２から出力された画像データを、システムコントローラ１４を介して受信し、画像データに基づく画像をモニタに表示する。
【００７０】
コンソール装置１３によるシステムコントローラ１４の操作としては、例えば、Ｘ線曝射装置１１に対するＸ線の線種・線質設定、パネルユニット１２のリセットモードの実施または解除、定常リセットモード及び追加リセットモードで実行するリセット駆動の種類、追加リセットモードで順次リセット駆動を行う際の１フレーム周期Ｔ、追加リセットモードで並列リセット駆動を行う際のフレーム数、撮影条件設定、撮影要求等がある。これらの操作は、コンソール装置１３を構成するキーボードや、マウス等のポインティングデバイスによって行われる。
【００７１】
撮影条件設定では、例えば、実施する撮影の種類や、Ｘ線の曝射時間、ブッキーユニット２４の使用／不使用、画像サイズ等が設定される。撮影の種類は、例えば、一般撮影、エネルギーサブストラクション撮影及び透視撮影等である。Ｘ線の曝射時間、ブッキーユニット２４の使用／不使用、画像サイズ等は、被写体Ｈの年齢、性別、撮影部位、撮影モード等に基づいてコンソール装置１３から入力される。撮影要求は、例えばコンソール装置１３に接続された撮影スイッチ６６の操作によって行われる。
【００７２】
システムコントローラ１４は、一般的なパーソナルコンピュータであり、インストールされているＸ線撮影システム制御プログラムに基づいて、Ｘ線曝射装置１１及びパネルユニット１２を統轄的に制御する。システムコントローラ１４は、通信Ｉ／Ｆ６７、ＣＰＵ６８、メモリ６９、ＤＳＰ７０、ストレージ７１、曝射制御回路７２等から構成されており、これらはデータバス７３によって接続されている。
【００７３】
通信Ｉ／Ｆ６７は、光ファイバを用いた高速シリアル通信回線を行う通信回路であり、パネルユニット１２とコンソール装置１３とに接続されている。ＣＰＵ６８は、コンソール装置１３によってＸ線の線種・線質、曝射時間等が設定されたときに、Ｘ線曝射装置１１に接続されている曝射制御回路７２を制御し、Ｘ線源制御回路１８にＸ線の線種・線質、曝射時間を設定する。曝射制御回路７２は、Ｘ線曝射装置１１を制御するための専用回路であり、システムコントローラ１４の外部基板接続端子に接続されている。
【００７４】
ＣＰＵ６８は、コンソール装置１３によってリセットモードの実施または解除、撮影要求等の制御要求が入力されたときに、通信Ｉ／Ｆ６７を介してパネルユニット制御回路２８の制御コマンドを送信し、または命令レジスタ５９に制御命令を書き込む。なお、制御命令とは、パネルユニット制御回路２８に規定動作を行わせるための命令であり、制御コマンドとは、制御命令に基づいて動作中のパネルユニット制御回路２８に割り込み動作を行わせるための命令である。
【００７５】
ＣＰＵ６８は、定常リセットモード及び追加リセットモードで実行するリセット駆動の種類、追加リセットモードで順次リセット駆動を行う際の１フレーム周期Ｔ、追加リセットモードで並列リセット駆動を行う際のフレーム数、Ｘ線の曝射時間、ブッキーユニット２４の使用／不使用、画像サイズ等、パネルユニット１２の制御に用いるパラメータがコンソール装置１３から入力されたときには、パラメータレジスタ６１の当該パラメータを書き換える。
【００７６】
メモリ６９は、ＣＰＵ６８が各部の制御時に各種データや、パネルユニット１２から送信されてきた画像データ等を記憶する。デジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰと省略する）７０は、メモリ６９に記憶された複数ラインの画像データから１フレームの画像データを生成し、この画像データに階調調節、ガンマ補正等の各種画像処理を施して、コンソール装置１３のモニタへの表示に適した画像を生成する。ＤＳＰ７０で各種画像処理が施された画像（以下、単に画像または撮影した画像という）は、メモリやＨＤＤ等で構成されたストレージ７１に記憶され、コンソール装置１３によって適宜読み出される。
【００７７】
一般撮影を行う際の作用について、図１２のフローチャートと図１３のタイミングチャートとを参照しながら説明する。図１に示すように、Ｘ線画像撮影システム１０が起動すると、パネルユニット制御回路２８は、パネルユニット１２の各部を動作可能な状態にする初期状態を経て、ＮＯＰ（Ｎｏｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ：非動作）状態となる。
【００７８】
ＮＯＰ状態では、ＦＰＤ２５及びＴＦＴゲート制御回路２６は停止されている。しかし、読出回路２７のチャージアンプ５４は、パネルユニット制御回路２８によってリセットスイッチ５４ｃがオンされてリセット状態となっている。これにより、チャージアンプ５４内の不要な信号電荷が放出される。
【００７９】
ＮＯＰ状態の命令レジスタ５９には、制御命令が書き込まれておらず、状態レジスタ６０には、ＮＯＰ状態であることが書き込まれている。また、起動直後のパラメータレジスタ６１は、リセットモード用のＡ面６１ａが適用される。
【００８０】
システムコントローラ１４は、システム動作の準備完了後、パネルユニット制御回路２８の命令レジスタ５９に、制御命令「リセットモード設定」を書き込む。
【００８１】
パネルユニット制御回路２８は、命令レジスタ５９の制御命令「リセットモード設定」に基づいて、ＮＯＰ状態からリセットモードに移行し、状態レジスタ６０の内容を「リセットモード」に書き換える。また、パネルユニット制御回路２８は、パラメータレジスタ６１を参照して順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔを取得し、この１フレーム周期Ｔから、並列リセット駆動の１フレーム周期ｔと、シフトクロック信号ＣＰＶの周期とを決定する。例えば、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔが５０ｍｓｅｃのとき、並列リセット駆動の１フレーム周期ｔは、１／１２の４ｍｓｅｃとなる。
【００８２】
パネルユニット制御回路２８は、ＴＦＴゲート制御回路２６に定常リセットモードを開始させる。定常リセットモードでは、並列リセット駆動が繰り返される。これにより、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が、１２行分ずつ順次に読み出される並列リセットが開始される。セレクタ５０は、各ゲート制御ＩＣ５１１〜５１１２からシフトを終えたストローブ信号ＳＴＶが入力されたときに、パネルユニット制御回路２８に１フレーム完了信号ＦＣを送信する。
【００８３】
パネルユニット制御回路２８は、１フレーム完了信号ＦＣが入力されたときに命令レジスタ５９を参照し、「リセットモード」であることを確認して、ＴＦＴゲート制御回路２６に定常リセットモードを実行させる。これにより、リセットモード中のパネルユニット１２では、並列リセットが繰り返し実行されるので、ＦＰＤ２５の残留電荷を最小限にすることができる。
【００８４】
コンソール装置１３によって順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔが設定されると、その設定内容はシステムコントローラ１４によってパネルユニット制御回路２８に送信され、パラメータレジスタ６１の当該項目が書き換えられる。パネルユニット制御回路２８は、書き換えられた１フレーム周期Ｔに基づいて、新たなシフトクロック信号ＣＰＶと並列リセット駆動の１フレーム周期ｔとを決定し、これらに基づいて並列リセット駆動を継続する。
【００８５】
システムコントローラ１４は、パネルユニット制御回路２８の状態レジスタ６０を参照し、撮影可能な状態であるか否かを確認している。例えば、状態レジスタ６０が「リセットモード」であるときには、システムコントローラ１４は撮影可能であると判断し、コンソール装置１３にその旨を送信する。コンソール装置１３は、撮影可能である旨をモニタ等に表示し、ユーザに報知する。
【００８６】
システムコントローラ１４は、コンソール装置１３に接続された撮影スイッチ６６がユーザにより操作されたときに、制御コマンド「撮影要求」をパネルユニット制御回路２８に送信する。
【００８７】
パネルユニット制御回路２８は、制御コマンド「撮影要求」を受信したときに、現在実行中の並列リセット駆動が１フレームするのを待って、定常リセットモードから追加リセットモードに移行する。一般撮影の追加リセットモードでは、ＴＦＴゲート制御回路２６により、順次リセット駆動が開始される。これにより、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積されている不要な信号電荷が１行ずつ順次に読み出される順次リセットが開始される。順次リセットは、並列リセットよりも信号電荷の放出特性がよいので、並列リセットで残留した不要な信号電荷を放出することができる。また、順次リセットは、ＦＰＤ２５の電流変動が発生しないので、並列リセットのみを繰り返す場合に比べ、電流変動に起因する画像のノイズを小さくすることができる。
【００８８】
パネルユニット制御回路２８は、追加リセットモードへの移行と同時に、ブッキーユニット２４の駆動機構３２を駆動させ、グリッド３１をＦＰＤ２５のＸ線検出面２５ａと平行な方向に移動させる。グリッド３１の移動によりパネルユニット１２に発生した振動は、静定時間の経過後に撮影に影響を及ぼさない程度まで収束する。そのため、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔを静定時間よりも長く設定しておけば、ブッキーユニット２４による振動の影響を防止することができる。
【００８９】
パネルユニット制御回路２８は、セレクタ５０から順次リセット駆動の１フレーム完了信号ＦＣが入力されたときに、動作モードをリセットモードから一般撮影モードに切り換え、状態レジスタ６０を「一般撮影モード」に書き換える。また、パラメータレジスタ６１を、Ａ面６１ａからＢ面６１ｂに切り換える。パネルユニット制御回路２８は、ＴＦＴゲート制御回路２６を初期化した後、パラメータレジスタ６１に記憶されているＸ線曝射時間の間、全てのＴＦＴ４６をオフ状態で保持する蓄積駆動をＴＦＴゲート制御回路２６に行わせる。なお、ＴＦＴゲート制御回路２６の初期化は、パラメータレジスタ６１の切り換えによる動作不良を解消するために行っている。
【００９０】
パネルユニット制御回路２８は、リセットモードの終了時に、システムコントローラ１４に対して、応答コマンド「Ｘ線曝射許可」を送信する。応答コマンド「Ｘ線曝射許可」を受信したシステムコントローラ１４は、曝射制御回路７２によりＸ線源制御回路１８を制御し、Ｘ線源１７にＸ線を曝射させる。
【００９１】
本実施形態では、システムコントローラ１４がパネルユニット１２の状態を確認し、あるいはコマンドを受信することにより、最適なタイミングでＸ線を曝射させることができる。したがって、パネルユニット１２をＸ線曝射装置１１と電気的に接続させて制御する必要がない。よって、本発明のパネルユニット１２は、各種レジスタへのアクセス、またはコマンド受信ができるように構成された様々な診断システムにも適用することができる。
【００９２】
撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグは、最大で並列リセット駆動の１フレーム周期ｔと、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔとを加算した時間となる。本実施形態では、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔが５０ｍｓｅｃ、並列リセット駆動の１フレーム周期ｔが４ｍｓｅｃなので、タイムラグは最大で５４ｍｓｅｃとなる。このタイムラグは、従来の放射線画像撮影装置の１行ずつ順次に信号電荷を読み出すリセット動作に比べ、格段に短くなる。
【００９３】
また、撮影要求からＸ線が曝射されるまでのタイムラグのバラツキは、最大で並列リセット駆動の１フレーム周期ｔの４ｍｓｅｃとなる。これにより、タイムラグが長すぎること、タイムラグのバラツキが大きいことを原因とする誤操作を防止することができる。
【００９４】
Ｘ線源１７により曝射されたＸ線は、被写体Ｈを透過し、Ｘ線検出面２５ａに入射し、Ｘ線変換層により信号電荷に変換される。発生した信号電荷は、各画素４１の画素電極４４に収集され、コンデンサ４５により蓄積される。
【００９５】
パネルユニット制御回路２８は、Ｘ線曝射時間の経過後、ＴＦＴゲート制御回路２６に読出駆動を開始させる。また、パネルユニット制御回路２８は、チャージアンプ５４のリセットスイッチ５４ｃをオフさせて、リセット状態を解除する。チャージアンプ５４は、ＦＰＤ２５から信号電荷を読み出す直前までリセットされているので、不要な信号電荷の影響を小さくすることができる。
【００９６】
ＴＦＴゲート制御回路２６の読出駆動により、ＦＰＤ２５の各画素４１に蓄積された信号電荷を１行ずつデータラインＤＬに読み出すデータ読み出しが開始される。読み出された信号電荷は、チャージアンプ５４によりアナログ電圧に変換され、マルチプレクサ５５により選択されて、Ａ／Ｄコンバータ５６によりデジタルの画素データに変換される。パネルユニット制御回路２８は、Ａ／Ｄコンバータ５６から送信されてきた画素データから１ラインごとの画像データを生成し、ラインメモリ６４に記憶していく。
【００９７】
パネルユニット制御回路２８は、読出駆動の開始と同時に、システムコントローラ１４に対して「１フレームデータ開始」コマンドを送信している。「１フレームデータ開始」コマンドを受信したシステムコントローラ１４は、画像データの受信が可能であるときに、パネルユニット制御回路２８に制御コマンド「１ラインデータ要求」を送信する。
【００９８】
制御コマンド「１ラインデータ要求」を受信したパネルユニット制御回路２８は、ラインメモリ６４から１ラインの画像データを読み出し、シリアルデータに変換し、１ラインごとのパケット単位でシステムコントローラ１４に送信する。システムコントローラ１４は、受信した１ライン分の画像データをメモリ６９に記憶し、受信可能であれば、次の制御コマンド「１ラインデータ要求」をパネルユニット制御回路２８に送信する。システムコントローラ１４は、所定ライン数、すなわち１フレーム分の画像データを受信すると、パネルユニット制御回路２８に対する制御コマンド「１ラインデータ要求」の送信を中止する。
【００９９】
システムコントローラ１４では、ＤＳＰ７０がメモリ６９内に記憶されている複数ラインの画像データから１フレームの画像データを生成し、各種画像処理を施してストレージ７１に記憶する。コンソール装置１３は、ストレージ７１から画像データを読み出し、モニタに画像を表示する。
【０１００】
パネルユニット制御回路２８は、画像データの送信完了後、一般撮影モードからリセットモードに切り替わり、状態レジスタ６０を「リセットモード」に書き換える。また、パラメータレジスタ６１をＡ面６１ａに切り換える。パネルユニット制御回路２８は、ＴＦＴゲート制御回路２６に並列リセット駆動を開始させ、チャージアンプ５４のリセットスイッチ５４ｃをオンさせることにより、不要な信号電荷を放出する。
【０１０１】
リセットモード中に、コンソール装置１３によりリセットモードの解除が設定されたときには、システムコントローラ１４からパネルユニット制御回路２８に制御コマンド「リセットモード解除」が送信される。制御コマンド「リセットモード解除」を受信したパネルユニット制御回路２８は、直ちにリセットモードを解除し、ＮＯＰ状態に移行する。これにより、動作不良等によって緊急にパネルユニット１２の動作を停止させたいときには、迅速にパネルユニット１２をＮＯＰ状態にすることができる。
【０１０２】
上述した一般撮影と同様に、定常リセットモード及び追加リセットモードのリセット駆動を選択し、追加リセットモードで実行する順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔ、または並列リセット駆動のフレーム数を設定することにより、小児撮影、整形診断撮影、透視撮影等の特殊な撮影を適切に行うことができる。
【０１０３】
図１４及び図１５に示すように、小児撮影では、定常リセットモードにおいて並列リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは設定したフレーム数だけ並列リセット駆動が実行される。また、Ｘ線曝射までのタイムラグを優先するため、ブッキーユニット２４は使用しない。並列リセット駆動の１フレーム周期ｔが例えば８ｍｓｅｃであり、追加リセットモードのフレーム数が例えば１フレームであるとき、撮影要求からＸ線の曝射までのタイムラグは最大で１６ｍｓｅｃとなり、タイムラグのバラツキは最大で８ｍｓｅｃとなる。これにより、長時間静止するのが難しい小児を最適なタイミングで撮影することができる。
【０１０４】
図１６及び図１７に示すように、整形診断撮影では、定常リセットモードにおいて順次リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは順次リセット駆動が１フレーム実行される。画像の先鋭性を優先するため、ブッキーユニット２４が使用される。これによれば、電流変動による画質の劣化が発生しない順次リセット駆動のみを使用するので、整形診断に最適な高画質を得ることができる。
【０１０５】
図１８及び図１９に示すように、透視撮影では、定常リセットモードにおいて順次リセット駆動を繰り返し、追加リセットモードでは設定したフレーム数だけ並列リセット駆動が実行される。また、連写のフレームレートを維持するため、ブッキーユニット２４は使用しない。これによれば、定常リセットモードで順次リセット駆動を用いているため、並列リセット駆動を用いる場合よりＸ線曝射までのタイムラグは長くなるものの、高感度、高いＤＱＥ、高フレームレートで撮影を行うことができる。
【０１０６】
上記実施形態では、ユーザが撮影内容に応じて、定常リセットモード及び追加リセットモードで実行するリセット駆動の種類、追加リセットモードで実行する順次リセット駆動の１フレーム周期、または並列リセット駆動のフレーム数等を設定している。しかし、一般撮影、小児撮影等の撮影モードの設定が可能なＸ線画像撮影装置に適用する場合には、選択された撮影モードに合わせて、パネルユニット制御回路２８が上記リセットに関する項目を自動的に設定するようにしてもよい。これによれば、リセットに関するユーザの設定が不要になる。
【０１０７】
上記実施形態では、システムコントローラ１４が、Ｘ線画像撮影システム１０の起動後に、制御命令「リセットモード設定」を命令レジスタ５９に自動的に書き込んでいるが、コンソール装置１３での設定を待ってから命令レジスタ５９に書き込んでもよい。また、順次リセット駆動の１フレーム周期Ｔを設定できるようにしたが、例えばゲート制御ＩＣ５１の１個あたりの１フレーム周期を設定できるようにしてもよい。
【０１０８】
また、パネルユニット制御回路２８は、１ラインの画像データをそのままシステムコントローラ１４に送信しているが、パネルユニット制御回路２８で可能な程度のフィルタ処理等の画像処理を行ってから送信してもよい。また、１ラインの画像データは、ラインメモリ６４に記憶させずに、そのままシステムコントローラ１４に送信してもよい。
【０１０９】
また、チャージアンプ５４は、ＴＦＴゲート制御回路２６が読出駆動を実行するとき以外は、常にリセット状態としたが、リセットモードの間だけリセット状態にしてもよい。
【０１１０】
上記各実施形態は、直接変換型のＦＰＤを例に説明したが、間接変換型のＦＰＤにも適用可能である。また、被写体が起立した状態で撮影を行う立位式のＸ線画像撮影装置を例に説明したが、診察台に横たわった状態で撮影を行う臥位式の放射線画像撮影装置や、乳ガンの検診に用いるマンモグラフィ等にも適用可能である。
【０１１１】
以上、本発明に係るＸ線画像撮影システムについて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ Ｘ線画像撮影システム
１１ Ｘ線曝射装置
１２ パネルユニット
１３ コンソール装置
１４ システムコントローラ
２４ ブッキーユニット
２５ ＦＰＤ
２６ ＴＦＴゲート制御回路
２７ 読出回路
２８ パネルユニット制御回路
３６ ＴＦＴアレイ
４１ 画素
４５ コンデンサ
４６ ＴＦＴ
５４ チャージアンプ
５４ｃ リセットスイッチ
５０ セレクタ
５１ ゲート制御ＩＣ
５５ セレクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を透過した放射線を検出して信号電荷に変換し、行方向及び列方向に沿って配列した複数の画素により前記信号電荷を蓄積する放射線検出器と、
前記各画素を複数行ずつに分けた複数の画素群のそれぞれから、前記各画素に蓄積された前記信号電荷を１行ずつ順次に読み出す複数のスイッチング手段と、
前記各スイッチング手段の制御に用いる第１制御手順及び第２制御手順を少なくとも有し、前記放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、前記第１制御手順または前記第２制御手順を繰り返す定常リセットモードと、前記撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、前記第１制御手順または前記第２制御手順を少なくとも１フレーム実行する追加リセットモードとを有する読出制御手段と、
前記定常リセットモードと前記追加リセットモードとに用いられる前記制御手順をそれぞれ選択する制御手順選択手段とを備えたことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記第１制御手順は、前記各スイッチング手段を同時に駆動させて前記各画素に蓄積された不要な信号電荷を複数行ずつ順次に読み出す並列リセットであり、前記第２制御手順は、前記各スイッチング手段を１つずつ順次に駆動させて前記各画素に蓄積された不要な信号電荷を１行ずつ順次に読み出す順次リセットであることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記追加リセットモードの制御手順の１フレーム周期、またはフレーム数を設定する追加リセットモード調整手段を備えたことを特徴とする請求項１または２いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記定常リセットモード及び前記追加リセットモードの実行または停止を設定するリセットモード設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記被写体または撮影目的に基づいて設定された複数種類の撮影モードの中から１つを選択する撮影モード選択手段を有し、前記制御手順選択手段は、前記撮影モード選択手段により選択された前記撮影モードに基づいて、前記待機リセットモードと前記追加リセットモードに用いられる前記制御手順を選択することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項６】
放射線を検出した前記放射線検出器から読み出された信号電荷を電気的情報に変換する情報変換手段と、前記情報変換手段に蓄積された不要な信号電荷が放出されるように、前記情報変換手段をリセット状態にするリセット手段とを有し、前記読出制御手段は、前記信号電荷の読み出し開始に連動して前記リセット手段による前記情報変換手段のリセット状態を解除させることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項７】
被写体を透過した放射線を検出して信号電荷を蓄積する放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、前記放射線検出器から信号電荷を読み出す第１制御手順または第２制御手順を繰り返して前記放射線検出器の複数の画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップと、
前記撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、前記第１制御手順または前記第２制御手順を少なくとも１フレーム実行し、前記放射線検出器の各画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップとを備えたことを特徴とする放射線検出方法。
【請求項８】
被写体に放射線を曝射する放射線曝射装置と、
請求項１〜６いずれか記載の放射線検出装置と、
前記放射線曝射装置と前記放射線検出装置とを制御する制御装置とを備え、
前記放射線検出装置の読出制御手段は、前記追加リセットモードの終了時に前記制御装置に放射線曝射許可信号を送信し、前記制御装置は、前記放射線曝射許可信号に応じて、前記放射線曝射装置に放射線を曝射させることを特徴とする放射線画像撮影システム。
【請求項１】
被写体を透過した放射線を検出して信号電荷に変換し、行方向及び列方向に沿って配列した複数の画素により前記信号電荷を蓄積する放射線検出器と、
前記各画素を複数行ずつに分けた複数の画素群のそれぞれから、前記各画素に蓄積された前記信号電荷を１行ずつ順次に読み出す複数のスイッチング手段と、
前記各スイッチング手段の制御に用いる第１制御手順及び第２制御手順を少なくとも有し、前記放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、前記第１制御手順または前記第２制御手順を繰り返す定常リセットモードと、前記撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、前記第１制御手順または前記第２制御手順を少なくとも１フレーム実行する追加リセットモードとを有する読出制御手段と、
前記定常リセットモードと前記追加リセットモードとに用いられる前記制御手順をそれぞれ選択する制御手順選択手段とを備えたことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記第１制御手順は、前記各スイッチング手段を同時に駆動させて前記各画素に蓄積された不要な信号電荷を複数行ずつ順次に読み出す並列リセットであり、前記第２制御手順は、前記各スイッチング手段を１つずつ順次に駆動させて前記各画素に蓄積された不要な信号電荷を１行ずつ順次に読み出す順次リセットであることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記追加リセットモードの制御手順の１フレーム周期、またはフレーム数を設定する追加リセットモード調整手段を備えたことを特徴とする請求項１または２いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記定常リセットモード及び前記追加リセットモードの実行または停止を設定するリセットモード設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記被写体または撮影目的に基づいて設定された複数種類の撮影モードの中から１つを選択する撮影モード選択手段を有し、前記制御手順選択手段は、前記撮影モード選択手段により選択された前記撮影モードに基づいて、前記待機リセットモードと前記追加リセットモードに用いられる前記制御手順を選択することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項６】
放射線を検出した前記放射線検出器から読み出された信号電荷を電気的情報に変換する情報変換手段と、前記情報変換手段に蓄積された不要な信号電荷が放出されるように、前記情報変換手段をリセット状態にするリセット手段とを有し、前記読出制御手段は、前記信号電荷の読み出し開始に連動して前記リセット手段による前記情報変換手段のリセット状態を解除させることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項７】
被写体を透過した放射線を検出して信号電荷を蓄積する放射線検出器に放射線の検出を要求する撮影要求を受けるまで、前記放射線検出器から信号電荷を読み出す第１制御手順または第２制御手順を繰り返して前記放射線検出器の複数の画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップと、
前記撮影要求を受けたときに、実行中の制御手順が終了するのを待って、前記第１制御手順または前記第２制御手順を少なくとも１フレーム実行し、前記放射線検出器の各画素に蓄積された不要な信号電荷を読み出すステップとを備えたことを特徴とする放射線検出方法。
【請求項８】
被写体に放射線を曝射する放射線曝射装置と、
請求項１〜６いずれか記載の放射線検出装置と、
前記放射線曝射装置と前記放射線検出装置とを制御する制御装置とを備え、
前記放射線検出装置の読出制御手段は、前記追加リセットモードの終了時に前記制御装置に放射線曝射許可信号を送信し、前記制御装置は、前記放射線曝射許可信号に応じて、前記放射線曝射装置に放射線を曝射させることを特徴とする放射線画像撮影システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−２２７５１０（Ｐ２０１０−２２７５１０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１５２２（Ｐ２００９−８１５２２）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【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２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【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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