JP7769662B2

JP7769662B2 - 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム

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Publication number: JP7769662B2
Application number: JP2023097247A
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Inventors: 克郎竹中
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Publication date: 2025-11-13
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Description

本発明は、放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システムに関する。

医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として放射線撮像装置が実用化されている。放射線撮像装置によって生成される放射線画像は、フォトダイオードに流れる暗電流や、前回の放射線照射による残像などに起因するノイズを含む。このようなノイズを低減するために、放射線撮像装置に放射線が照射されていない状態で取得されたオフセット画像を用いて放射線画像が補正される。特許文献１には、高フレーム化及び低残像化を実現するために、撮影開始前に取得した一次オフセットデータ及び基準二次オフセットデータと、撮影開始後に取得した直前二次オフセットデータとを用いて放射線画像を補正する技術が記載されている。直前二次オフセットデータは、放射線画像よりも短い露光時間で取得される。一次オフセットデータは、放射線画像と同じ露光時間で取得される。基準二次オフセットデータは、直前二次オフセットデータと同じ露光時間で取得される。

特開２０１４－１６８６０２号公報

特許文献１に記載された技術では、一次オフセットデータの取得に対する基準二次オフセットデータの取得の時間的関係が、放射線画像の取得に対する直前二次オフセットデータの取得の時間的関係と異なる。そのため、放射線画像のノイズを精度よく低減することが困難である。本発明の一部の側面は、放射線画像のノイズを精度よく低減するための技術を提供することを目的とする。

一部の実施形態によれば、動画撮影が可能な放射線撮像装置であって、複数の画素行及び複数の画素列を構成するように配置されており、電荷を生成し蓄積する複数の画素と、前記複数の画素の何れかを選択するための駆動信号を前記複数の画素に供給する駆動回路と、前記駆動信号によって選択された画素に蓄積された電荷に基づく信号を読み出す読出し回路と、前記読出し回路及び前記駆動回路を制御する制御回路と、放射線画像を生成する画像生成回路と、を備え、前記制御回路は、前記複数の画素のうちの少なくとも第１の画素について、撮像の準備中に、第１の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第１のオフセット信号を読み出す第１の読出し動作と、前記第１の時間長よりも短い第２の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第２のオフセット信号を読み出す第２の読出し動作と、を交互に複数回連続して実行し、撮像の準備が終了した後に、前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含む第３の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく放射線信号を読み出す第３の読出し動作と、前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず前記第３の時間長よりも短い第４の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第３のオフセット信号を読み出す第４の読出し動作と、を交互に複数回連続して実行するように前記読出し回路及び前記駆動回路を制御し、前記画像生成回路は、前記第１のオフセット信号と、前記第２のオフセット信号と、前記第３のオフセット信号とを用いて前記放射線信号を補正することに基づいて、前記放射線画像を生成する、放射線撮像装置が提供される。

上記実施形態により、放射線画像のノイズを精度よく低減できる。

一部の実施形態の放射線撮像システムの構成例を説明するブロック図。一部の実施形態の放射線検出パネルの構成例を説明する等価回路図。一部の実施形態の画素の構造例を説明する模式図。一部の実施形態の放射線撮像システムの動作例を説明する図。一部の実施形態の放射線撮像システムの動作例を説明する図。一部の実施形態の放射線撮像システムの動作例を説明する図。一部の実施形態の放射線撮像システムの動作例を説明する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、一部の実施形態に係る放射線撮像システム１００の構成例を示す。放射線撮像システム１００は、放射線で形成される光学像を電気的に撮像することによって、電気的な放射線画像を生成するように構成されている。放射線は、典型的にはＸ線であるが、α線、β線、γ線などであってもよい。放射線撮像システム１００は、例えば、放射線撮像装置１１０、コンピュータ１２０、ディスプレイ１１４、曝射制御装置１３０及び放射線発生装置１４０を備える。

放射線発生装置１４０は、曝射制御装置１３０からの曝射指令（放射指令）に従って放射線１６０の照射を開始する。放射線発生装置１４０から照射された放射線１６０は、被写体１５０を通って放射線撮像装置１１０に入射する。放射線発生装置１４０はまた、曝射制御装置１３０からの停止指令に従って放射線１６０の照射を停止する。

放射線撮像装置１１０は、放射線検出パネル１１１と、制御回路１１２、画像生成回路１１３とを含む。放射線検出パネル１１１は、放射線撮像装置１１０に入射した放射線１６０に応じた放射線画像を生成し、コンピュータ１２０へ送信する。制御回路１１２は、放射線検出パネル１１１の動作を制御する。例えば、制御回路１１２は、放射線検出パネル１１１から得られる画像信号に基づいて、放射線発生装置１４０からの放射線１６０の照射を停止させるための停止信号を生成する。停止信号は、曝射制御装置１３０に供給される。曝射制御装置１３０は、停止信号に応答して、放射線発生装置１４０に対して停止指令を送る。

制御回路１１２は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のような専用回路で構成されてもよい。これに代えて、制御回路１１２は、プロセッサのような汎用処理回路とメモリのような記憶回路との組み合わせによって構成されてもよい。この場合に、記憶回路に格納されたプログラムを汎用処理回路が実行することによって、制御回路１１２の機能が実現されてもよい。

画像生成回路１１３は、放射線検出パネル１１１から供給された信号をメモリに記憶し、この信号に基づいて放射線画像を生成する。放射線画像の生成方法の詳細については後述する。画像生成回路１１３は、生成した放射線画像をコンピュータ１２０へ送信する。

コンピュータ１２０は、放射線撮像装置１１０及び曝射制御装置１３０を制御する制御部と、放射線撮像装置１１０から放射線画像を受信する受信部と、放射線撮像装置１１０によって得られた放射線画像を処理する信号処理部とを有する。制御部、受信部及び信号処理部はそれぞれ、制御回路１１２と同様に、専用回路によって構成されてもよいし、汎用処理回路と記憶回路との組み合わせによって構成されてもよい。一例において、曝射制御装置１３０は、曝射スイッチを有し、ユーザによって曝射スイッチがオンされると、曝射指令を放射線発生装置１４０に送るとともに、放射線の照射開始を示す開始通知をコンピュータ１２０に送る。開始通知を受けたコンピュータ１２０は、開始通知に応答して、放射線の照射開始を放射線撮像装置１１０の制御回路１１２に通知する。曝射制御装置１３０とコンピュータ１２０とが同期接続されていない場合に、放射線検出パネル１１１は、画素信号に基づいて放射線１６０の照射開始を検知してもよい。

図２は、放射線検出パネル１１１の構成例を示す。放射線検出パネル１１１は、例えば、画素アレイ２００、駆動回路２１０、読出し回路２２０、バッファ回路２３０及びアナログ・デジタル（ＡＤ）変換器２４０を備える。駆動回路２１０及び読出し回路２２０は、画素アレイ２００の周辺回路として機能する。画素アレイ２００は、例えば、複数の画素Ｐと、複数の駆動線Ｖｇ１～Ｖｇｍと、複数の信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎと、バイアス線Ｂｓとによって構成される。駆動線Ｖｇ１～Ｖｇｍ及び信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎを総称して、それぞれ駆動線Ｖｇ及び信号線Ｓｉｇと表す。複数の画素Ｐは、複数の画素行及び複数の画素列を構成するように配置されている。画素行とは、図２において横方向に並んだ複数の画素の集合のことである。画素列とは、図２において縦方向に並んだ複数の画素の集合のことである。一例において、放射線検出パネル１１１は、１７インチの寸法を有し、画素アレイ２００は、約３０００の画素行及び約３０００の画素列を有する。

画素アレイ２００の各画素行を図面の上側から順に１行目からｍ行目（ｍは１以上の整数）と呼び、画素アレイ２００の各画素列を図面の左側から順に１列目からｎ列目（ｎは１以上の整数）と呼ぶ。各画素Ｐは、１つの変換素子Ｃと１つのスイッチ素子Ｓとの組み合わせによって構成される。画素アレイ２００のうちｉ行目かつｊ列目に位置する画素Ｐを画素Ｐ（ｉ，ｊ）と表す。画素Ｐ（ｉ，ｊ）に含まれる変換素子Ｃ及びスイッチ素子Ｓをそれぞれ変換素子Ｃ（ｉ，ｊ）及びスイッチ素子Ｓ（ｉ，ｊ）と表す。例えば、画素Ｐ（１、２）は、１行目かつ２列目に位置する画素Ｐを表す。

変換素子Ｃは、画素Ｐに入射した放射線に応じた電荷を生成し、この電荷を蓄積する。変換素子Ｃは、放射線に応じた電荷だけでなく、暗電流によって発生した電荷も蓄積しうる。画素Ｐの変換素子Ｃが電荷を生成し蓄積することを、画素Ｐが電荷を生成し蓄積すると表す。

スイッチ素子Ｓは、変換素子Ｃと、この変換素子Ｃに対応する信号線Ｓｉｇとの間に接続されている。例えば、複数の変換素子Ｃ（１，１）～Ｃ（ｍ，１）と信号線Ｓｉｇ１との間にスイッチ素子Ｓ（１，１）～Ｓ（ｍ，１）がそれぞれ接続されている。スイッチ素子Ｓがオンになると、変換素子Ｃと信号線Ｓｉｇとの間が導通状態となり、変換素子Ｃで得られた電荷（例えば、変換素子Ｃに蓄積された電荷）が信号線Ｓｉｇに転送される。変換素子Ｃは、例えば、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするＭＩＳ型フォトダイオードであってもよい。これに代えて、変換素子Ｃは、ＰＩＮ型フォトダイオードであってもよい。変換素子Ｃは、放射線を直接に電荷に変換する直接型として構成されてもよいし、放射線を光に変換した後に、この光を検出する間接型として構成されてもよい。間接型では、シンチレータが複数の画素Ｐによって共有されてもよい。

スイッチ素子Ｓは、例えば、制御端子（ゲート）と２つの主端子（ソース、ドレイン）とを有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのトランジスタで構成される。変換素子Ｃは、２つの主電極を有する。変換素子Ｃの一方の主電極は、スイッチ素子Ｓの２つの主端子のうちの一方に接続され、変換素子の他方の主電極は、共通のバイアス線Ｂｓを介してバイアス電源Ｖｓに接続されている。バイアス電源Ｖｓは、バイアス電圧を生成する。

１行目の画素Ｐのスイッチ素子Ｓの制御端子は駆動線Ｖｇ１に接続されている。２行目の画素Ｐのスイッチ素子Ｓの制御端子は駆動線Ｖｇ２に接続されている。３～ｍ行目についても同様である。

駆動回路２１０は、制御回路１１２から供給される駆動信号に従って、駆動線Ｖｇを通じて各画素Ｐのスイッチ素子Ｓの制御端子に駆動信号を供給する。駆動信号は、スイッチ素子Ｓをオンにするためのオン信号（以下の説明ではハイレベルの電圧）と、スイッチ素子Ｓをオフにするためのオフ信号（以下の説明ではローレベルの電圧）とを含む。駆動回路２１０は、例えばシフトレジスタを含み、このシフトレジスタは、制御回路１１２から供給される制御信号（例えば、クロック信号）に従ってシフト動作を実行する。

画素Ｐにオン信号（すなわち、ハイレベルの駆動信号）を供給することを、画素Ｐを選択すると表す。すなわち、駆動信号は、複数の画素Ｐの何れかを選択するための信号である。同一の画素行に含まれる複数の画素に同じ駆動信号が供給される。１つの画素行に含まれる複数の画素を選択することを、この画素行を選択すると表す。

読出し回路２２０は、画素Ｐを選択することによって信号線Ｓｉｇに現れた信号を増幅して読み出す。この信号は、変換素子Ｃに蓄積された電荷に基づく。画素Ｐの変換素子Ｃに蓄積された電荷に基づく信号を読み出すことを、画素Ｐに蓄積された電荷に基づく信号を読み出すと表す。

読出し回路２２０は、１本の信号線Ｓｉｇごとに１つの増幅回路２２１を含む。図２の例では画素アレイ２００がｎ本の信号線Ｓｉｇを有するので、読出し回路２２０はｎ個の増幅回路２２１を含む。増幅回路２２１は、例えば、積分増幅器２２２、可変増幅器２２３、スイッチ素子２２４、容量２２５及びバッファ回路２２６を含む。スイッチ素子２２４及び容量２２５はサンプルホールド回路を構成する。積分増幅器２２２は、例えば、演算増幅器と、この演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続された積分容量及びリセットスイッチとを含む。演算増幅器の非反転入力端子には、基準電源Ｖｒｅｆから基準電圧が供給される。制御回路１１２から供給される制御信号ＲＣ（リセットパルス）に応じてリセットスイッチがオンになると、積分容量がリセットされるとともに信号線Ｓｉｇの電位が基準電位にリセットされる。可変増幅器２２３は、積分増幅器２２２からの信号を、設定された増幅率で増幅する。サンプルホールド回路は、可変増幅器２２３からの信号をサンプルホールドする。サンプルホールド回路を構成するスイッチ素子２２４のオンオフは、制御回路１１２から供給される制御信号ＳＨによって制御される。バッファ回路２２６は、サンプルホールド回路からの信号をバッファリング（インピーダンス変換）して出力する。

読出し回路２２０はまた、複数の増幅回路２２１からの信号を所定の順序で選択して出力するマルチプレクサ２２７を含む。マルチプレクサ２２７は、例えば、シフトレジスタを含み、このシフトレジスタは、制御回路１１２から供給される制御信号（例えば、クロック信号）に従ってシフト動作を実行する。このシフト動作によって、複数の増幅回路２２１からの１つの信号が選択される。

バッファ回路２３０は、マルチプレクサ２２７から出力される信号をバッファリング（インピーダンス変換）する。ＡＤ変換器２４０は、バッファ回路２３０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２４０の出力、すなわち画素信号は、コンピュータ１２０に送信される。

図３は、１つの画素Ｐの断面構造の一例を模式的に示す。画素Ｐは、ガラス基板等の絶縁性基板３０１の上に形成される。画素Ｐは、絶縁性基板３０１の上に、導電層３０２、絶縁層３０３、半導体層３０４、不純物半導体層３０５及び導電層３０６を有する。導電層３０２は、スイッチ素子Ｓを構成するトランジスタ（例えばＴＦＴ）のゲートを構成する。絶縁層３０３は、導電層３０２を覆うように配置される。半導体層３０４は、導電層３０２のうちゲートを構成する部分の上に絶縁層３０３を介して配置されている。不純物半導体層３０５は、スイッチ素子Ｓを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）を構成するように半導体層３０４の上に配置されている。導電層３０６は、スイッチ素子Ｓを構成するトランジスタの２つの主端子（ソース、ドレイン）にそれぞれ接続された配線パターンを構成している。導電層３０６の一部は信号線Ｓｉｇを構成し、他の一部は変換素子Ｃとのスイッチ素子Ｓとを接続するための配線パターンを構成している。

画素Ｐは、絶縁層３０３及び導電層３０６を覆う層間絶縁膜３０７を更に有する。層間絶縁膜３０７には、導電層３０６（スイッチ素子Ｓ）と接続するためのコンタクトプラグ３０８が設けられている。画素Ｐは、層間絶縁膜３０７の上に、導電層３０９、絶縁層３１０、半導体層３１１、不純物半導体層３１２、導電層３１３、保護層３１４、接着層３１５及びシンチレータ３１６をこの順に更に有する。これらの層によって、間接型の変換素子Ｃが構成される。導電層３０９及び導電層３１３は、変換素子Ｃを構成する光電変換素子の下部電極及び上部電極をそれぞれ構成する。導電層３１３は、例えば、透明材料で構成される。導電層３０９、絶縁層３１０、半導体層３１１、不純物半導体層３１２及び導電層３１３は、光電変換素子としてのＭＩＳ型センサを構成している。不純物半導体層３１２は、例えば、ｎ型の不純物半導体層で形成される。シンチレータ３１６は、例えば、ガドリニウム系の材料、または、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）の材料で構成され、放射線を光に変換する。

上述の例にかえて、変換素子Ｃは、入射した放射線を直接に電荷に変換する直接型の変換素子として構成されてもよい。直接型の変換素子Ｃとして、例えば、アモルファスセレン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等を主材料とする変換素子がある。変換素子Ｃは、ＭＩＳ型に限定されず、例えば、ｐｎ型やＰＩＮ型のフォトダイオードでもよい。

図３に示された例では、画素アレイ２００が形成された絶縁性基板３０１の面に対する正投影（平面視）において、複数の信号線Ｓｉｇのそれぞれが変換素子Ｃの一部と重なっている。このような構成は、各画素Ｐの変換素子Ｃの面積を大きくできる点で有利である。

図４を参照して、放射線撮像システム１００の動作例を説明する。図４の上側はタイミングチャートを示し、図４の下側は信号処理のフローを示す。後述する図５～図７についても同様である。図４に示される動作は、例えば、放射線撮像システム１００のユーザが指示することによって開始される。放射線撮像システム１００の動作は、コンピュータ１２０によって制御される。放射線撮像装置１１０の動作は、コンピュータ１２０による制御の下で、制御回路１１２によって実行される。具体的に、制御回路１１２は、駆動回路２１０及び読出し回路２２０を制御することによって、図４の動作を実行する。以下の説明において、制御回路１１２が駆動回路２１０又は読出し回路２２０を制御することによって特定の動作を実行させることを、単に制御回路１１２が特定の動作を実行すると表すことがある。

図４のタイミングチャートの「放射線」は、放射線撮像装置１１０に放射線１６０が照射されているかどうかを示す。ローレベルは放射線１６０が照射されていないことを示し、ハイレベルは放射線１６０が照射されていることを示す。

図４のタイミングチャートの「Ｖｇ１」～「Ｖｇ８」は、駆動回路２１０から各駆動線Ｖｇ１～Ｖｇ８に供給される駆動信号のレベルを示す。図４の例では画素アレイ２００が８つの画素行を含む場合について説明するが、画素行の数はこれに限られない。

図４のタイミングチャートの「期間」は、特定の動作が実行される期間を表す。放射線撮像装置１１０による撮像は、蓄積動作が実行される蓄積期間（図４の「Ａ」）と、読出し動作が実行される読出し期間（図４の「Ｒ］）とを含む。制御回路１１２は、蓄積期間に、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐの何れも選択しない。具体的に、駆動回路２１０は、駆動線Ｖｇ１～Ｖｇ８のそれぞれにオフ信号が供給されている状態を維持する。これによって、各変換素子Ｃにおいて生成された電荷が変換素子Ｃに蓄積されると同時に、各変換素子Ｃに流れる暗電流に応じた電荷も蓄積される。

制御回路１１２は、読出し期間に、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐのそれぞれを選択し、選択した画素Ｐから信号を読み出す。具体的に、駆動回路２１０は、駆動線Ｖｇ１～Ｖｇ８に１つずつ順番にオン信号を供給する。まず、駆動回路２１０は、駆動線Ｖｇ１のみにオン信号を供給する。これにより、スイッチ素子Ｓ（１，ｊ）（ｊ＝１，…，ｎ）がオンとなり、変換素子Ｃ（１，ｊ）と信号線Ｓｉｇｊとの間が導通状態になるため、変換素子Ｃ（１，ｊ）に蓄積された電荷が信号線Ｓｉｇｊに読み出される。次に、駆動回路２１０は、駆動線Ｖｇ２のみにオン信号を供給する。これにより、スイッチ素子Ｓ（２，ｊ）がオンとなり、変換素子Ｃ（２，ｊ）と信号線Ｓｉｇｊとの間が導通状態になるため、変換素子Ｃ（２，ｊ）に蓄積された電荷が信号線Ｓｉｇｊに読み出される。駆動回路２１０がこのような動作を駆動線Ｖｇ８まで繰り返すことによって、変換素子Ｃに蓄積された電荷に基づく電荷が信号線Ｓｉｇｊを通じて読出し回路２２０によって読み出される。以下の説明において、複数の画素Ｐに対して読出し動作を実行するとは、複数の画素Ｐのそれぞれに対して読出し動作を実行することを意味する。

放射線撮像装置１１０による動作は、撮像の準備中に実行される動作と、撮像の準備が終了した後に実行される動作とを含む。撮像の準備が終了した後の期間は、放射線画像が撮像される期間を含んでもよく、さらに動画像が撮像される期間を含んでもよい。放射線画像が撮像される期間は撮像期間と呼ばれてもよい。後述するように、撮像期間中に、放射線１６０が常に放射線撮像装置１１０に照射されている必要はなく、放射線１６０は間欠的に照射されてもよい。

撮像の準備中に、放射線撮像装置１１０に放射線１６０は照射されない。撮像の準備は、所定の条件を満たすことによって終了してもよい。所定の条件は、例えば後述するオフセット画像を所定の数だけ生成することであってもよい。撮像の準備が終了したことに応じて、放射線撮像装置１１０は、放射線の照射が可能であることをコンピュータ１２０に通知してもよい。

撮像の準備が終了した後に、放射線撮像装置１１０に放射線１６０が照射され、放射線１６０に応じた放射線画像が生成される。図４に示されるように、放射線１６０は、複数のパルスとして放射線撮像装置１１０に照射されてもよい。放射線撮像装置１１０は、パルスごとに放射線画像を生成してもよい。放射線撮像装置１１０が動画撮像を実行する場合に、パルスごとの放射線画像が動画のフレームを構成してもよい。

制御回路１１２は、撮像の準備中に、蓄積動作と読出し動作とを交互に実行する。図４に示されるように、蓄積期間４１１の間に蓄積動作を実行し、その後の読出し期間４１２の間に、複数の画素Ｐに蓄積された電荷に基づく信号を読み出す。蓄積期間４１３～読出し期間４１８についても同様に、制御回路１１２は、少なくとも蓄積期間に蓄積された電荷に基づく信号を、その後の読出し期間において読み出す。撮像の準備中に画素Ｐから読み出される信号は、オフセット画像を生成するために使用される。

読出し期間４１２において、時間長４０１にわたって蓄積された電荷に基づく信号が画素Ｐから読み出される。時間長４０１は、画素Ｐの前回の読出し動作が終了してから（すなわち、駆動信号がローレベルに変化してから）画素Ｐの今回の読出し動作が終了するまで（すなわち、駆動信号が再びローレベルに変化するまで）の時間の長さである。電荷が蓄積される他の時間長についても同様である。時間長４０１は、蓄積期間４１１を含む。読出し期間４１４において、時間長４０２にわたって蓄積された電荷に基づく信号が画素Ｐから読み出される。時間長４０２は、蓄積期間４１３を含む。

図４に示される例では、蓄積期間４１３は、蓄積期間４１１よりも短い。これに起因して、時間長４０２は、時間長４０１よりも短い。そこで、読出し期間４１２に画素Ｐから読み出された信号を長時間オフセット信号と表し、読出し期間４１４に画素Ｐから読み出された信号を短時間オフセット信号と表す。

画像生成回路１１３は、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐのそれぞれから読み出された長時間オフセット信号に基づいて、長期間オフセット画像Ｓを生成する。長期間オフセット画像Ｓはｍ行ｎ列の行列として表され、画素Ｐ（ｉ，ｊ）から読み出された信号がこの行列の（ｉ，ｊ）成分となる。画像生成回路１１３は、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐのそれぞれから読み出された短時間オフセット信号に基づいて、短期間オフセット画像Ｔを生成する。短期間オフセット画像Ｔは、ｍ行ｎ列の行列として表され、画素Ｐ（ｉ，ｊ）から読み出された信号がこの行列の（ｉ，ｊ）成分となる。

制御回路１１２は、蓄積期間４１１～読出し期間４１４における動作を繰り返し実行する。すなわち、蓄積期間４１５～読出し期間４１８においても蓄積期間４１１～読出し期間４１４と同じ動作が実行される。このように、制御回路１１２は、撮像の準備中に、長時間オフセット信号を読み出す読出し動作と、短時間オフセット信号を読み出す読出し動作とを交互に実行する。

制御回路１１２は、撮像の準備が終了した後に、動画像の撮像（すなわち、複数の放射線画像の撮像）を開始する。具体的に、制御回路１１２は、蓄積動作と読出し動作とを交互に実行する。図４に示されるように、蓄積期間４２１の間に蓄積動作を実行し、その後の読出し期間４２２の間に、複数の画素Ｐに蓄積された電荷に基づく信号を読み出す。蓄積期間４２３～読出し期間４２８についても同様に、制御回路１１２は、少なくとも蓄積期間に蓄積された電荷に基づく信号を、その後の読出し期間において読み出す。撮像の準備が終了した後に画素Ｐから読み出される信号は、放射線画像及びオフセット画像を生成するために使用される。

読出し期間４２２において、時間長４０３にわたって蓄積された電荷に基づく信号が画素Ｐから読み出される。時間長４０３は、蓄積期間４２１を含む。蓄積期間４２１は、放射線撮像装置１１０に放射線１６０が照射されている期間を含む。したがって、時間長４０３は、放射線撮像装置１１０に放射線１６０が照射されている期間を含む。時間長４０３は、時間長４０１に等しくてもよい。読出し期間４２４において、時間長４０４にわたって蓄積された電荷に基づく信号が画素Ｐから読み出される。時間長４０４は、蓄積期間４２３を含む。時間長４０４は、放射線撮像装置１１０に放射線１６０が照射されている期間を含まない。時間長４０４は、時間長４０２に等しくてもよい。

図４に示される例では、蓄積期間４２３は、蓄積期間４２１よりも短い。これに起因して、時間長４０４は、時間長４０３よりも短い。読出し期間４２２に画素Ｐから読み出された信号を放射線信号と表し、読出し期間４２４に画素Ｐから読み出された信号を撮像時オフセット信号と表す。放射線信号は、蓄積期間４２１に放射線撮像装置１１０に照射された放射線１６０に応じた成分を含む。蓄積期間４２３を蓄積期間４２１よりも短くすることによって、放射線撮像装置１１０によって生成される動画像のフレームレートを向上できる。

画像生成回路１１３は、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐのそれぞれから読み出された放射線信号に基づいて、放射線画像Ｘを生成する。放射線画像Ｘはｍ行ｎ列の行列として表され、画素Ｐ（ｉ，ｊ）から読み出された信号がこの行列の（ｉ，ｊ）成分となる。画像生成回路１１３は、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐのそれぞれから読み出された撮像時オフセット信号に基づいて、撮像時オフセット画像Ｕを生成する。撮像時オフセット画像Ｕは、ｍ行ｎ列の行列として表され、画素Ｐ（ｉ，ｊ）から読み出された信号がこの行列の（ｉ，ｊ）成分となる。

制御回路１１２は、蓄積期間４２１～読出し期間４２４における動作を繰り返し実行する。すなわち、蓄積期間４２５～読出し期間４２８においても蓄積期間４２１～読出し期間４２４と同じ動作が実行される。このように、制御回路１１２は、撮像の準備が終了した後に（例えば、動画像の撮像中に）、放射線信号を読み出す読出し動作と、撮像時オフセット信号を読み出す読出し動作とを交互に実行する。

続いて、画像生成回路１１３が、長期間オフセット画像Ｓと、短期間オフセット画像Ｔと、撮像時オフセット画像Ｕとを用いて放射線画像Ｘを補正する方法について説明する。上述したように、長期間オフセット画像Ｓ、短期間オフセット画像Ｔ、撮像時オフセット画像Ｕ及び放射線画像Ｘの各成分は、長時間オフセット信号、短時間オフセット信号、撮像時オフセット信号及び放射線信号によってそれぞれ与えられる。以下の方法では、放射線信号が長時間オフセット信号、短時間オフセット信号及び撮像時オフセット信号を用いて補正される。

上述したように、制御回路１１２は、撮像の準備中に、長期間オフセット画像Ｓの生成と短期間オフセット画像Ｔの生成とを交互に実行する。これによって、複数の長期間オフセット画像Ｓと複数の短期間オフセット画像Ｔとが生成される。画像生成回路１１３は、撮像の準備中に、複数の長期間オフセット画像Ｓを平均化することによって１つの長期間オフセット画像Ｓを作成し、後続の処理のために画像生成回路１１３のメモリに記憶する。同様に、画像生成回路１１３は、撮像の準備中に、複数の短期間オフセット画像Ｔを平均化することによって１つの短期間オフセット画像Ｔを作成し、後続の処理のために画像生成回路１１３のメモリに記憶する。このように複数のオフセット画像を平均化することによって、オフセット画像に含まれるノイズを低減できる。平均化に使用されるオフセット画像の数は、図４に示されるように２つであってもよいし、３つ以上であってもよい。平均化に使用されるオフセット画像の数は、事前に設定されていてもよい。

撮像の準備が終了した後に、画像生成回路１１３は、放射線画像Ｘと撮像時オフセット画像Ｕとを生成し、画像生成回路１１３のメモリに記憶する。画像生成回路１１３は、メモリから長時間オフセット画像Ｓを読み出し、放射線画像Ｘから長時間オフセット画像Ｓを減算することによって、放射線残像画像（図の「Ｘ－Ｓ」）を生成する。また、画像生成回路１１３は、メモリから短時間オフセット画像Ｔを読み出し、撮像時オフセット画像Ｕから短時間オフセット画像Ｔを減算することによって、オフセット残像画像（図の「Ｕ－Ｔ」）を生成する。

放射線残像画像及びオフセット残像画像のそれぞれに含まれる残像成分は、画素Ｐに電荷が蓄積される時間長に比例する。そこで、画像生成回路１１３は、時間長４０４に対する時間長４０３の比率（すなわち、時間長４０３を時間長４０４で除算した値）に等しい係数ｋをオフセット残像画像の各要素に乗算することによって、調整残像画像（図の「ｋ（Ｕ－Ｔ）」）を生成する。その後、画像生成回路１１３は、放射線残像画像から調整残像画像を減算することによって、放射線画像Ｘ’（＝Ｘ－ｋＵ＋（ｋＴ－Ｓ））を生成する。放射線画像Ｘ’は、長時間オフセット画像Ｓと、短時間オフセット画像Ｔと、撮像時オフセット画像Ｕと、係数ｋとを用いて放射線画像Ｘを補正することによって得られる画像である。画像生成回路１１３は、補正後の放射線画像Ｘ’をコンピュータ１２０へ送信する。

上述の放射線画像Ｘ’を生成するための計算順序は一例であり、他の順序で計算されてもよい。放射線画像Ｘ’、すなわちＸ－Ｓ－ｋ（Ｕ－Ｔ）は、Ｘ－ｋＵ＋（ｋＴ－Ｓ）と変形される。そこで、画像生成回路１１３は、撮像の準備中に、長時間オフセット画像Ｓと、短時間オフセット画像Ｔと、係数ｋとを用いてｋＴ－Ｓを算出し、この値を補正値として画像生成回路１１３のメモリに記憶してもよい。係数ｋは、駆動回路２１０が画素アレイ２００にオン信号を供給するタイミングの事前の設定に基づいて決定されうる。画像生成回路１１３は、動画像の撮像中に、撮像時オフセット画像Ｕと、メモリに記憶されている補正値と、係数ｋとを用いて、放射線画像Ｘを補正してもよい。このように、長時間オフセット画像Ｓ及び短時間オフセット画像Ｔを記憶する代わりに補正値を記憶することによって、画像生成回路１１３のメモリ消費量を低減できる。

続いて、長時間オフセット画像Ｓの取得と短時間オフセット画像Ｔの取得とを交互に実行することの技術的意義について説明する。駆動線Ｖｇ１～Ｖｇｍは、画素アレイ２００内で、様々な容量結合を有する。例えば、駆動線Ｖｇ２は、信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇｎと画素アレイ２００の複数箇所で交差し、この交点で容量結合を有する。駆動線Ｖｇ２は、駆動線Ｖｇ３に平行に延在するため、駆動線Ｖｇ３とも容量結合を有する。駆動線Ｖｇ２は、バイアス線Ｂｓの一部に平行に延在するため、バイアス線Ｂｓとも容量結合を有する。さらに、駆動線Ｖｇ２は、スイッチ素子Ｓと変換素子Ｃとの接続部のノードと容量結合を有する。

このような容量結合に起因して、駆動線Ｖｇに供給される駆動信号のレベルを変化することに応じて、信号線Ｓｉｇやバイアス配線Ｂｓ、他の駆動線Ｖｇ、スイッチ素子Ｓと変換素子Ｃとの接続部のノードの電位も変動してしまう。電位が変動した信号線Ｓｉｇ、バイアス配線Ｂｓ、駆動線Ｖｇ、スイッチ素子Ｓと変換素子Ｃとの接続部のノードは、時間の経過とともに元の電位に戻る。しかし、蓄積期間の長さによって戻る量が異なる。

また、スイッチ素子Ｓは、オフ状態であったとしても、リーク電流が流れうる。スイッチ素子Ｓをオフした際に、制御端子（ゲート）からの電荷注入に起因して、変換素子Ｃとスイッチ素子Ｓとの間のノードがローレベル側に変化する。そのため、スイッチ素子Ｓをオフした直後に、主端子（ソース、ドレイン）間に電位差が発生し、リーク電流が流れる。リーク電流は、スイッチ素子の２つの主端子（ソース、ドレイン）間の電位差に依存する。蓄積期間にリーク電流が流れると、この電位差が小さくなるため、蓄積期間の長さに応じたリーク電流が異なる。また、スイッチ素子Ｓにリーク電流が流れると、信号線Ｓｉｇやバイアス配線Ｂｓにも電流が流れる。

以上の理由から、長時間オフセット画像Ｓと短時間オフセット画像Ｔとをそれぞれ複数回連続して取得する場合と、長時間オフセット画像Ｓと短時間オフセット画像Ｔとを交互に取得する場合で、取得されるオフセット画像が異なりうる。上述の放射線撮像装置１１０の動作では、撮像の準備中に、長時間オフセット画像Ｓと短時間オフセット画像Ｔとが交互に取得され、撮像の準備が終了した後に、放射線画像Ｘと撮像時オフセット画像Ｕとが交互に取得される。それによって、撮像の準備中の画素アレイ２００内の容量結合の状態と、放射線画像の撮像中の画素アレイ２００内の容量結合の状態とを近づけることができるため、放射線画像Ｘに含まれるノイズを精度よく低減できる。

図４の動作において、画像生成回路１１３は、放射線信号よりも後に取得された撮像時オフセット信号を用いてこの放射線信号を補正する。これに代えて、画像生成回路１１３は、放射線信号よりも前に取得された撮像時オフセット信号を用いてこの放射線信号を補正してもよい。

上述の例では、時間長４０１は時間長４０３に等しい。これに代えて、これらの時間長は互いに異なってもよい。このように時間長が異なる場合に、画像生成回路１１３は、時間長４０１に対する時間長４０３の比率を長時間オフセット画像Ｓの各要素に乗算した後に、放射線画像Ｘから減算してもよい。上述の例では、時間長４０２は時間長４０４に等しい。これに代えて、これらの時間長は互いに異なってもよい。このように時間長が異なる場合に、画像生成回路１１３は、時間長４０２に対する時間長４０４の比率を短時間オフセット画像Ｔの各要素に乗算した後に、撮像時オフセット画像Ｕから減算してもよい。

続いて、図５を参照して、上述の図４の動作とは異なる放射線撮像装置１１０の動作例を説明する。図４の動作において、短時間オフセット画像Ｔ及び撮像時オフセット画像Ｕを生成するために、制御回路１１２は、複数の画素行を１つずつ選択する。図５の動作において、短時間オフセット画像Ｔ及び撮像時オフセット画像Ｕを生成するために、制御回路１１２は、複数の画素行を２つずつ選択する。具体的に、制御回路１１２は、（２ｈ－１）行目の画素行と２ｈ行目の画素行とを同時に選択する（ｈ＝１，…，ｍ／２）。このように複数の画素行を同時に選択する動作はビニング動作と呼ばれうる。図５の例では２つの画素行が同時に選択されるが、３つ以上の画素行が同時に選択されてもよい。

例えば、制御回路１１２は、読出し期間４２４において駆動線Ｖｇ１に供給される駆動信号がハイレベルになる期間（１行目の画素行の選択期間と呼ばれてもよい）に、１行目の画素行と２行目の画素行とを選択する。これによって、画素Ｐ（１，ｊ）に蓄積された電荷と画素Ｐ（２，ｊ）に蓄積された電荷とに基づく撮像時オフセット信号が読み出される。

ビニング動作によって撮像時オフセット信号を読み出すことによって、撮像時オフセット信号を読み出すための読出し期間（例えば、読出し期間４２４）を短縮できる。その結果、動画像のフレームレートを向上できる。蓄積期間４２３は、蓄積期間４２１よりも短くてもよいし、蓄積期間４２１と同じ長さであってもよい。蓄積期間４２３が蓄積期間４２１と同じ長さであったとしても、撮像時オフセット信号をビニング動作によって読み出すことによって、動画像のフレームレートを向上できる。撮像時オフセット信号をビニング動作によって読み出すため、撮像時オフセット信号との差分に使用される短期間オブセット信号もビニング動作によって読み出されてもよい。これに代えて、短期間オブセット信号が通常の動作（１行ずつの選択）によって読み出されてもよい。この場合に画素Ｐに電荷が蓄積される時間長を調整するための係数が短期間オフセット信号に乗算されてもよい。

図５の動作において、長時間オフセット画像Ｓ及び放射線画像Ｕを生成するために、制御回路１１２は、図４の動作と同様に、複数の画素行を１つずつ選択してもよい。例えば、制御回路１１２は、読出し期間４２２において駆動線Ｖｇ１に供給される駆動信号がハイレベルになる期間（１行目の画素行の選択期間と呼ばれてもよい）に、１行目の画素行を選択し、他の行（例えば、２行目の画素行）を選択しない。これによって、画素Ｐ（１，ｊ）に蓄積された電荷に基づく放射線信号が読み出される。図５の動作に代えて、長時間オフセット画像Ｓ及び放射線画像Ｕを生成するために、ビニング動作が行われてもよい。

続いて、図５の動作における放射線画像の生成方法について説明する。画像生成回路１１３は、図４の説明と同様にして、撮像の準備中に、長時間オフセット画像Ｓを生成する。また、画像生成回路１１３は、撮像の準備中に、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐからビニング動作によって読み出された短時間オフセット信号に基づいて、短期間オフセット画像Ｔ’を生成する。短期間オフセット画像Ｔ’は（ｍ／２）行ｎ列の行列として表され、画素Ｐ（２ｉ－１，ｊ）及び画素Ｐ（２ｉ，ｊ）から読み出された信号がこの行列の（ｉ，ｊ）成分となる（ｉ＝１，…，ｍ／２、ｊ＝１，…，ｎ）。画像生成回路１１３は、複数の短期間オフセット画像Ｔ’を平均化することによって１つの短期間オフセット画像Ｔ’を生成してもよい。

その後、画像生成回路１１３は、短期間オフセット画像Ｔ’を放射線画像Ｘと同じサイズにするために、短期間オフセット画像Ｔ’のサイズを調整することによって短期間オフセット画像Ｔを生成する。具体的に、画像生成回路１１３は、短期間オフセット画像Ｔ’の（Ｃｅｉｌｉｎｇ（ｉ／２），ｊ）成分を１／２倍した値を短期間オフセット画像Ｔの（ｉ，ｊ）成分とする（ｉ＝１，…，ｍ、ｊ＝１，…，ｎ）。ここで、Ｃｅｉｌｉｎｇは天井関数、すなわち小数点の切り上げを表す。１／２倍にするのは、短期間オフセット画像Ｔ’の各成分が２つの画素の信号の合計を表すためである。

その後、画像生成回路１１３は、図４の説明と同様にして、撮像の準備が終了した後に、放射線画像Ｘを生成する。また、画像生成回路１１３は、撮像の準備が終了した後に、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐからビニング動作によって読み出された撮像時オフセット信号に基づいて、撮像時オフセット画像Ｕ’を生成する。撮像時オフセット画像Ｕ’の生成方法は、短時間オフセット画像Ｔ’の生成方法と同様のため、説明を省略する。その後、画像生成回路１１３は、撮像時オフセット画像Ｕ’を放射線画像Ｘと同じサイズにするために、撮像時オフセット画像Ｕ’のサイズを調整することによって撮像時オフセット画像Ｕを生成する。撮像時オフセット画像Ｕの生成方法は、短時間オフセット画像Ｔの生成方法と同様のため、説明を省略する。

画像生成回路１１３は、以上のように生成された長時間オフセット画像Ｓと、短時間オフセット画像Ｔと、撮像時オフセット画像Ｕとを用いて放射線画像Ｘを補正することによって、放射線画像Ｘ’を生成する。放射線画像Ｘの補正処理は、図４の補正処理４００と同様であってもよいため、説明を省略する。

オフセット画像のサイズの調整は、他の順序で行われてもよい。例えば、画像生成回路１１３は、オフセット画像のサイズを調整せずに補正処理４００の調整画像を生成し、この調整画像のサイズを調整してもよい。

図５に示されるように、撮像時オフセット信号として読み出される電荷の蓄積時間の長さに対する、放射線信号として読み出される電荷の蓄積時間の長さの比率は、画素行ごとに異なる。この相違は、放射線信号を通常の動作（すなわち、１つの画素行ずつ）によって読出し、撮像時オフセット信号をビニング動作によって読み出すことに起因する。例えば、１行目の画素行では、時間長５０３にわたって画素Ｐに蓄積された電荷に基づく放射線信号が読み出され、時間長５０４にわたって画素Ｐに蓄積された電荷に基づく撮像時オフセット信号が読み出される。８行目の画素行では、時間長５０７にわたって画素Ｐに蓄積された電荷に基づく放射線信号が読み出され、時間長５０８にわたって画素Ｐに蓄積された電荷に基づく撮像時オフセット信号が読み出される。時間長５０７は時間長５０３と異なる。時間長５０８は時間長５０４と異なる。また、時間長５０７に対する時間長５０８の比率は、時間長５０４に対する時間長５０３の比率と異なる。

そこで、画像生成回路１１３は、補正処理４００において、画素行ごとに個別の係数ｋを使用してもよい。具体的に、画像生成回路１１３は、１行目の画素行に含まれる画素Ｐについて、時間長５０４に対する時間長５０３の比率を係数ｋとして使用してもよい。画像生成回路１１３は、８行目の画素行に含まれる画素Ｐについて、時間長５０８に対する時間長５０７の比率を係数ｋとして使用してもよい。

複数の画素行のそれぞれについて、長時間オフセット信号として読み出される電荷の蓄積時間の長さは、放射線信号として読み出される電荷の蓄積時間の長さに等しくてもよい。例えば、１行目の画素行について、時間長５０１は時間長５０３に等しくてもよく、時間長５０２は時間長５０４に等しくてもよい。８行目の画素行について、時間長５０５は時間長５０７に等しくてもよく、時間長５０６は時間長５０８に等しくてもよい。

続いて、図６を参照して、上述の図４の動作とは異なる放射線撮像装置１１０の動作例を説明する。図６の動作では、図５の動作と同様に、ビニング動作によって短時間オフセット信号及び撮像時オフセット信号を読み出す。図６の動作では、画素アレイ２００に含まれる複数の画素Ｐのそれぞれから信号を読み出すために、複数の画素行の中央から外側に向けて画素行を選択する。具体的に、図５の例では、制御回路１１２は、長期間オフセット信号及び放射線信号を読み出すために、４行目、５行目、３行目、６行目、２行目、７行目、１行目、８行目の順に画素行を選択する。制御回路１１２は、短期間オフセット信号及び撮像時オフセット信号を読み出すために、３行目及び４行目、５行目及び６行目、１行目及び２行目、７行目及び８行目の順に画素行を選択する。このように、図６の動作において、制御回路１１２は、複数の画素行の両端に位置する２つの画素行よりも先に、複数の画素行の中央に位置する画素行を選択する。

図６の動作では、先に選択される画素行に対する係数ｋが、後に選択される画素行に対する係数ｋよりも小さくなる。係数ｋが大きいほど、短時間オフセット信号及び撮像時オフセット信号に含まれるノイズが拡大されうる。そのため、放射線画像の関心領域になる可能性が高い画像の中央に位置する画素Ｐに対する係数ｋが小さくなるように画素行を選択することによって、ノイズによる放射線画像の画質の低下をさらに低減できる。係数ｋは、大きいとノイズを増加させる場合がある。そのため、係数ｋは、残像の影響度合いに応じて、電荷の蓄積時間の長さの比率よりも小さい値に設定されてもよい。

続いて、図７を参照して、上述の図４の動作とは異なる放射線撮像装置１１０の動作例を説明する。図７の動作では、図５の動作と同様に、ビニング動作によって短時間オフセット信号及び撮像時オフセット信号を読み出す。図７の動作では、制御回路１１２は、ビニング動作によって撮像時オフセット信号を読み出すために選択する画素行の組み合わせを読出し期間ごとに切り替える。同様に、制御回路１１２は、ビニング動作によって撮像時オフセット信号を読み出すために選択する画素行の組み合わせを読出し期間ごとに切り替える。

まず、撮像準備中の動作について説明する。蓄積期間７１１～読出し期間７１３の動作と、蓄積期間７１５～読出し期間７１７の動作とは、図４の蓄積期間４１１～読出し期間４１３の動作と同様であってもよいため、説明を省略する。読出し期間７１４において、制御回路１１２は、制御回路１１２は、（２ｈ－１）行目の画素行と２ｈ行目の画素行とを同時に選択する（ｈ＝１，…，ｍ／２）。これによって、画素Ｐ（２ｈ－１，ｊ）に蓄積された電荷と画素Ｐ（２ｈ，ｊ）に蓄積された電荷とに基づく撮像時オフセット信号が読み出される。読出し期間７１８において、制御回路１１２は、制御回路１１２は、２ｈ行目の画素行と（２ｈ＋１）行目の画素行とを同時に選択する（ｈ＝１，…，ｍ／２－１）。これによって、画素Ｐ（２ｈ－１，ｊ）に蓄積された電荷と画素Ｐ（２ｈ，ｊ）に蓄積された電荷とに基づく撮像時オフセット信号が読み出される。なお、複数の画素行の両端に位置する画素行（すなわち、１行目及びｍ行目）は１行ずつ選択される。

画像生成回路１１３は、図４の動作と同様にして、長時間オフセット画像Ｓを生成する。画像生成回路１１３は、読出し期間７１４に読み出された短時間オフセット信号を用いて短時間オフセット画像Ｔ１’を生成し、読出し期間７１８に読み出された短時間オフセット信号を用いて短時間オフセット画像Ｔ２’を生成する。画像生成回路１１３は、短時間オフセット画像Ｔ１’及び短時間オフセット画像Ｔ２’のサイズを調整することによって、短時間オフセット画像Ｔ１及び短時間オフセット画像Ｔ２をそれぞれ生成する。画像生成回路１１３は、短時間オフセット画像Ｔ１と短時間オフセット画像Ｔ２とを平均化することによって、短時間オフセット画像Ｔを生成する。このように異なる画素行の組み合わせを平均化することによって、短時間オフセット画像Ｔの列方向（図の縦方向）の解像度を向上できる。図７の例では、１つの短時間オフセット画像Ｔ１’及び１つの短時間オフセット画像Ｔ２’のみを示している。短時間オフセット画像Ｔを生成するために、複数の短時間オフセット画像Ｔ１’及び短時間オフセット画像Ｔ２’が平均化されてもよい。

続いて、撮像の準備が終了した後（例えば、動画像の撮像中）の動作について説明する。読出し期間７２１～読出し期間７２７の動作は、読出し期間７１２～読出し期間７１８の動作と同様であってもよいため、説明を省略する。

画像生成回路１１３は、図４の動作と同様にして、放射線画像Ｘを生成する。画像生成回路１１３は、読出し期間７２３に読み出された撮像時オフセット信号を用いて撮像時オフセット画像Ｕ１’を生成し、読出し期間７２７に読み出された撮像時オフセット信号を用いて撮像時オフセット画像Ｕ２’を生成する。画像生成回路１１３は、撮像時オフセット画像Ｕ１’及び撮像時オフセット画像Ｕ２’のサイズを調整することによって、撮像時オフセット画像Ｕ１及び撮像時オフセット画像Ｕ２をそれぞれ生成する。画像生成回路１１３は、撮像時オフセット画像Ｕ１と撮像時オフセット画像Ｕ２とを平均化することによって、撮像時オフセット画像Ｕを生成する。このように異なる画素行の組み合わせを平均化することによって、撮像時オフセット画像Ｕの列方向（図の縦方向）の解像度を向上できる。

その後、画像生成回路１１３は、以上のように生成された長時間オフセット画像Ｓと、短時間オフセット画像Ｔと、撮像時オフセット画像Ｕとを用いて放射線画像Ｘを補正することによって、放射線画像Ｘ’を生成する。放射線画像Ｘの補正処理は、図４の補正処理４００と同様であってもよいため、説明を省略する。上述のように、撮像時オフセット画像Ｕは、放射線１６０が照射される蓄積期間７２４の前の読出し期間７２３に読み出された撮像時オフセット信号と、蓄積期間７２４の後の読出し期間７２７に読み出された撮像時オフセット信号とを用いて生成される。これによって、放射線画像Ｘのノイズをさらに精度よく低減できる。

上述の実施形態では、画素アレイ２００が放射線画像の生成に使用される画素Ｐのみを含む。これに代えて、画素アレイ２００は、自動露出制御に使用される画素のように、放射線画像の生成以外のために使用される画素を含んでもよい。

＜実施形態のまとめ＞
［項目１］
放射線撮像装置であって、
複数の画素行及び複数の画素列を構成するように配置されており、電荷を生成し蓄積する複数の画素と、
前記複数の画素の何れかを選択するための駆動信号を前記複数の画素に供給する駆動回路と、
前記駆動信号によって選択された画素に蓄積された電荷に基づく信号を読み出す読出し回路と、
前記読出し回路及び前記駆動回路を制御する制御回路と、
放射線画像を生成する画像生成回路と、を備え、
前記制御回路は、前記複数の画素のうちの少なくとも第１の画素について、
撮像の準備中に、
第１の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第１のオフセット信号を読み出す第１の読出し動作と、
前記第１の時間長よりも短い第２の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第２のオフセット信号を読み出す第２の読出し動作と、
を交互に実行し、
撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含む第３の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく放射線信号を読み出す第３の読出し動作と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず前記第３の時間長よりも短い第４の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第３のオフセット信号を読み出す第４の読出し動作と、
を交互に実行するように前記読出し回路及び前記駆動回路を制御し、
前記画像生成回路は、前記第１のオフセット信号と、前記第２のオフセット信号と、前記第３のオフセット信号とを用いて前記放射線信号を補正することに基づいて、前記放射線画像を生成する、放射線撮像装置。
［項目２］
前記複数の画素行は、前記第１の画素を含む第１の画素行と、第２の画素を含む第２の画素行とを含み、
前記駆動回路は、第１の選択期間に、前記第１の画素行と前記第２の画素行とを選択することによって、前記第１の画素に蓄積された電荷と前記第２の画素に蓄積された電荷とに基づく前記第３のオフセット信号を読み出す、項目１に記載の放射線撮像装置。
［項目３］
前記駆動回路は、第２の選択期間に、前記第１の画素行を選択することによって、前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく前記放射線画像を読み出し、
前記駆動回路は、前記第２の選択期間に、前記第２の画素行を選択しない、項目２に記載の放射線撮像装置。
［項目４］
前記複数の画素行は、第３の画素を含む第３の画素行をさらに含み、
前記駆動回路は、第３の選択期間に、前記第１の画素行と前記第３の画素行とを選択することによって、前記第１の画素に蓄積された電荷と前記第３の画素に蓄積された電荷とに基づく前記第３のオフセット信号を読み出し、
前記駆動回路は、前記第１の選択期間に、前記第３の画素行を選択せず、前記第３の選択期間に、前記第２の画素行を選択しない、項目３に記載の放射線撮像装置。
［項目５］
前記画像生成回路は、前記第１のオフセット信号と、前記第２のオフセット信号と、前記第１の選択期間に読み出された前記第３のオフセット信号と、前記第３の選択期間に読み出された前記第３のオフセット信号とを用いて、前記第２の選択期間に読み出された前記放射線信号を補正する、項目４に記載の放射線撮像装置。
［項目６］
前記放射線撮像装置による撮像は、撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含み、前記複数の画素が何れも選択されない第１の蓄積期間と、
少なくとも前記第１の蓄積期間に蓄積した電荷に基づく信号を読み出すために、前記複数の画素のそれぞれが選択される第１の読出し期間と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず、前記複数の画素が何れも選択されない第２の蓄積期間と、
少なくとも前記第２の蓄積期間に蓄積した電荷に基づく信号を読み出すために、前記複数の画素のそれぞれが選択される第２の読出し期間と、
を含み、
前記第２の蓄積期間は、前記第１の蓄積期間よりも短い、項目１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
［項目７］
前記駆動回路は、前記複数の画素行のそれぞれが選択される１つの読出し期間において、前記複数の画素行の両端に位置する２つの画素行よりも先に、前記複数の画素行の中央に位置する画素行を選択する、項目１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
［項目８］
前記画像生成回路は、
撮像の準備中に、前記第１のオフセット信号及び前記第２のオフセット信号を用いて算出した補正値をメモリに記憶し、
撮像の準備が終了した後に、前記第３のオフセット信号と、前記メモリに記憶されている前記補正値とを用いて、前記放射線信号を補正する、項目１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
［項目９］
前記画像生成回路は、前記第４の時間長に対する前記第３の時間長の比率をさらに用いて前記放射線信号を補正する、項目１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
［項目１０］
前記制御回路は、前記複数の画素のうちの第４の画素について、
撮像の準備中に、
第５の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第４のオフセット信号を読み出す第５の読出し動作と、
前記第５の時間長よりも短い第６の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第５のオフセット信号を読み出す第６の読出し動作と、
を交互に実行し、
撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含む第７の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第２の放射線信号を読み出す第７の読出し動作と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず前記第７の時間長よりも短い第８の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第６のオフセット信号を読み出す第８の読出し動作と、
を実行するように前記読出し回路及び前記駆動回路を制御し、
前記画像生成回路は、前記第４のオフセット信号と、前記第５のオフセット信号と、前記第６のオフセット信号と、前記第８の時間長に対する前記第７の時間長の比率を用いて前記第２の放射線信号を補正することにさらに基づいて、前記放射線画像を生成し、
前記第８の時間長に対する前記第７の時間長の前記比率は、前記第４の時間長に対する前記第３の時間長の前記比率とは異なる、項目９に記載の放射線撮像装置。
［項目１１］
前記画像生成回路は、前記放射線信号よりも後に取得された前記第３のオフセット信号を用いて前記放射線信号を補正する、項目１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
［項目１２］
前記第３の時間長は前記第１の時間長に等しく、前記第４の時間長は前記第２の時間長に等しい、項目１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
［項目１３］
項目１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置によって得られた放射線画像を処理する信号処理手段と
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
［項目１４］
複数の画素行及び複数の画素列を構成するように配置されており、電荷を生成し蓄積する複数の画素を備える放射線撮像装置の制御方法であって、
前記複数の画素のうちの少なくとも第１の画素について、
撮像の準備中に、
第１の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第１のオフセット信号を読み出す第１の読出し動作と、
前記第１の時間長よりも短い第２の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第２のオフセット信号を読み出す第２の読出し動作と、
を交互に実行する工程と、
撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含む第３の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく放射線信号を読み出す第３の読出し動作と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず前記第３の時間長よりも短い第４の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第３のオフセット信号を読み出す第４の読出し動作と、
を交互に実行する工程と、
前記第１のオフセット信号と、前記第２のオフセット信号と、前記第３のオフセット信号とを用いて前記放射線信号を補正することに基づいて、放射線画像を生成する工程と、を有する制御方法。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００放射線撮像システム、１１０放射線撮像装置、２００画素アレイ

Claims

動画撮影が可能な放射線撮像装置であって、
複数の画素行及び複数の画素列を構成するように配置されており、電荷を生成し蓄積する複数の画素と、
前記複数の画素の何れかを選択するための駆動信号を前記複数の画素に供給する駆動回路と、
前記駆動信号によって選択された画素に蓄積された電荷に基づく信号を読み出す読出し回路と、
前記読出し回路及び前記駆動回路を制御する制御回路と、
放射線画像を生成する画像生成回路と、を備え、
前記制御回路は、前記複数の画素のうちの少なくとも第１の画素について、
撮像の準備中に、
第１の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第１のオフセット信号を読み出す第１の読出し動作と、
前記第１の時間長よりも短い第２の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第２のオフセット信号を読み出す第２の読出し動作と、
を交互に複数回連続して実行し、
撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含む第３の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく放射線信号を読み出す第３の読出し動作と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず前記第３の時間長よりも短い第４の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第３のオフセット信号を読み出す第４の読出し動作と、
を交互に複数回連続して実行するように前記読出し回路及び前記駆動回路を制御し、
前記画像生成回路は、前記第１のオフセット信号と、前記第２のオフセット信号と、前記第３のオフセット信号とを用いて前記放射線信号を補正することに基づいて、前記放射線画像を生成する、放射線撮像装置。
前記複数の画素行は、前記第１の画素を含む第１の画素行と、第２の画素を含む第２の画素行とを含み、
前記駆動回路は、第１の選択期間に、前記第１の画素行と前記第２の画素行とを選択することによって、前記第１の画素に蓄積された電荷と前記第２の画素に蓄積された電荷とに基づく前記第３のオフセット信号を読み出す、請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記駆動回路は、第２の選択期間に、前記第１の画素行を選択することによって、前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく前記放射線画像を読み出し、
前記駆動回路は、前記第２の選択期間に、前記第２の画素行を選択しない、請求項２に記載の放射線撮像装置。
前記複数の画素行は、第３の画素を含む第３の画素行をさらに含み、
前記駆動回路は、第３の選択期間に、前記第１の画素行と前記第３の画素行とを選択することによって、前記第１の画素に蓄積された電荷と前記第３の画素に蓄積された電荷とに基づく前記第３のオフセット信号を読み出し、
前記駆動回路は、前記第１の選択期間に、前記第３の画素行を選択せず、前記第３の選択期間に、前記第２の画素行を選択しない、請求項３に記載の放射線撮像装置。
前記画像生成回路は、前記第１のオフセット信号と、前記第２のオフセット信号と、前記第１の選択期間に読み出された前記第３のオフセット信号と、前記第３の選択期間に読み出された前記第３のオフセット信号とを用いて、前記第２の選択期間に読み出された前記放射線信号を補正する、請求項４に記載の放射線撮像装置。
前記放射線撮像装置による撮像は、撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含み、前記複数の画素が何れも選択されない第１の蓄積期間と、
少なくとも前記第１の蓄積期間に蓄積した電荷に基づく信号を読み出すために、前記複数の画素のそれぞれが選択される第１の読出し期間と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず、前記複数の画素が何れも選択されない第２の蓄積期間と、
少なくとも前記第２の蓄積期間に蓄積した電荷に基づく信号を読み出すために、前記複数の画素のそれぞれが選択される第２の読出し期間と、
を含み、
前記第２の蓄積期間は、前記第１の蓄積期間よりも短い、請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記駆動回路は、前記複数の画素行のそれぞれが選択される１つの読出し期間において、前記複数の画素行の両端に位置する２つの画素行よりも先に、前記複数の画素行の中央に位置する画素行を選択する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記画像生成回路は、
撮像の準備中に、前記第１のオフセット信号及び前記第２のオフセット信号を用いて算出した補正値をメモリに記憶し、
撮像の準備が終了した後に、前記第３のオフセット信号と、前記メモリに記憶されている前記補正値とを用いて、前記放射線信号を補正する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記画像生成回路は、前記第４の時間長に対する前記第３の時間長の比率をさらに用いて前記放射線信号を補正する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記制御回路は、前記複数の画素のうちの第４の画素について、
撮像の準備中に、
第５の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第４のオフセット信号を読み出す第５の読出し動作と、
前記第５の時間長よりも短い第６の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第５のオフセット信号を読み出す第６の読出し動作と、
を交互に実行し、
撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含む第７の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第２の放射線信号を読み出す第７の読出し動作と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず前記第７の時間長よりも短い第８の時間長にわたって前記第４の画素に蓄積された電荷に基づく第６のオフセット信号を読み出す第８の読出し動作と、
を実行するように前記読出し回路及び前記駆動回路を制御し、
前記画像生成回路は、前記第４のオフセット信号と、前記第５のオフセット信号と、前記第６のオフセット信号と、前記第８の時間長に対する前記第７の時間長の比率を用いて前記第２の放射線信号を補正することにさらに基づいて、前記放射線画像を生成し、
前記第８の時間長に対する前記第７の時間長の前記比率は、前記第４の時間長に対する前記第３の時間長の前記比率とは異なる、請求項９に記載の放射線撮像装置。
前記画像生成回路は、前記放射線信号よりも後に取得された前記第３のオフセット信号を用いて前記放射線信号を補正する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記第３の時間長は前記第１の時間長に等しく、前記第４の時間長は前記第２の時間長に等しい、請求項１に記載の放射線撮像装置。
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置によって得られた放射線画像を処理する信号処理手段と
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
複数の画素行及び複数の画素列を構成するように配置されており、電荷を生成し蓄積する複数の画素を備える動画撮影が可能な放射線撮像装置の制御方法であって、
前記複数の画素のうちの少なくとも第１の画素について、
撮像の準備中に、
第１の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第１のオフセット信号を読み出す第１の読出し動作と、
前記第１の時間長よりも短い第２の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第２のオフセット信号を読み出す第２の読出し動作と、
を交互に複数回連続して実行する工程と、
撮像の準備が終了した後に、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含む第３の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく放射線信号を読み出す第３の読出し動作と、
前記放射線撮像装置に放射線が照射されている期間を含まず前記第３の時間長よりも短い第４の時間長にわたって前記第１の画素に蓄積された電荷に基づく第３のオフセット信号を読み出す第４の読出し動作と、
を交互に複数回連続して実行する工程と、
前記第１のオフセット信号と、前記第２のオフセット信号と、前記第３のオフセット信号とを用いて前記放射線信号を補正することに基づいて、放射線画像を生成する工程と、を有する制御方法。