JP2002335446A

JP2002335446A - 撮像装置及び撮像方法

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Publication number: JP2002335446A
Application number: JP2001137718A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Tamura; 敏和田村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-22
Anticipated expiration: 2021-05-08
Also published as: JP4746762B2

Abstract

(57)【要約】【課題】実使用上、規定が困難であるアイドリング駆
動期間が長く続いても、装置の命短縮や検出に関する諸
特性の経年変化を抑止して信頼性の高い撮像を実現す
る。【解決手段】アイドリング駆動期間は、どの程度続
くかが実使用上、未定義（未規定）のため、光検出器ア
レー５８（特にＴＦＴ８２）に負荷のかかる読み出し動
作は極力少なくすることを考慮して、Ｔ１は通常の撮影
動作時よりも長く設定し、通常の読み出し駆動Ｆｒより
もＴＦＴ８２のＯＮ時間の短いアイドリング専用空読み
フレームＦｉを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体像の撮像す
る撮像装置及び撮像方法に関し、特に、Ｘ線を曝射する
ことにより被写体像を撮像するＸ線撮像装置を主な対象
とする。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線撮像装置では、Ｘ線源から医
療患者のような被分析対象を通してＸ線ビームを投射す
る。通常、ビームが被検体を通過した後、イメージ倍増
管がＸ線放射を可視光像に変換し、ビデオカメラが可視
像からアナログビデオ信号を作成し、モニタに表示す
る。アナログビデオ信号を作成するので、自動輝度調節
及び画像強調のための画像処理がアナログ領域で行われ
る。

【０００３】既に、高分解能の固体Ｘ線検出器が提案さ
れており、これは各次元に３０００〜４０００個のフォ
トダイオードなどに代表される検出素子を用いた２次元
アレーで構成される。各素子は検出器に投射されるＸ線
像の画素輝度に対応する電気信号を作成する。各検出素
子からの信号は個別に読み出されてディジタル化され、
その後で画像処理、記憶及び表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、大画面Ｘ線
検出器を使って医療用Ｘ線画像を得る際に、Ｘ線検出器
では、実Ｘ線曝射までに多少の時間を要するが、この時
間を小さくするためにＸ線検出器は準備状態で駆動され
る。

【０００５】検出器の準備状態では、暗電流が徐々に蓄
積されて検出器内部素子が飽和状態で保持されることを
避けるため、専用の読み出し駆動を所定間隔で繰り返
す。この繰り返す駆動を以後「アイドリング駆動」と呼
ぶ。このアイドリング駆動期間は、どの程度続くかが実
使用上、未定義のため、アイドリング期間が長く続く
と、装置の寿命を短縮させたり、検出に関する諸特性の
経年変化を促進することになる。

【０００６】そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、実使用上、規定が困難であるアイドリン
グ駆動期間が長く続いても、装置の命短縮や検出に関す
る諸特性の経年変化を抑止して信頼性の高い撮像を実現
することを可能とする撮像装置及び撮像方法を提供する
ことを目標とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る撮像装置は、被写体像を撮像するため
の撮像領域と、前記被写体像の撮像に関連する動作状態
において、前記撮像領域に対して第１の時間間隔で制御
を行い、前記被写体像の撮像に関連しない待機状態にお
いて、前記撮像領域に対して第２の時間間隔で制御を行
う駆動手段とを含み、前記第１の時間間隔と前記第２の
時間間隔とが異なることを特徴とする。

【０００８】本発明の撮像装置の一態様では、前記第２
の時間間隔が前記第１の時間間隔より長い。

【０００９】本発明の撮像装置は、被写体像を撮像する
ための撮像領域と、前記被写体像の撮像に関連する動作
状態において、前記撮像領域に対して第１の時間内で所
定間隔毎に制御を行い、前記被写体像の撮像に関連しな
い待機状態において、前記撮像領域に対して第２の時間
内で所定間隔毎に制御を行う駆動手段とを含み、前記第
１の時間と前記第２の時間とが異なることを特徴とす
る。

【００１０】本発明の撮像装置の一態様では、前記第２
の時間が前記第１の時間より短い。

【００１１】本発明の撮像装置は、被写体像を撮像する
ための撮像領域と、前記被写体像の撮像に関連する動作
状態において、前記撮像領域に対して第１の時間内で第
１の時間間隔毎に制御を行い、前記被写体像の撮像に関
連しない待機状態において、前記撮像領域に対して第２
の時間内で第２の時間間隔毎に制御を行う駆動手段とを
含み、前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔、及び
前記第１の時間と前記第２の時間について、少なくとも
どちらか一方の前者と後者とが異なることを特徴とす
る。

【００１２】本発明の撮像装置の一態様では、前記第２
の時間間隔が前記第１の時間間隔より長い。

【００１３】本発明の撮像装置の一態様では、前記第２
の時間が前記第１の時間より短い。

【００１４】本発明の撮像装置の一態様では、Ｘ線を曝
射することにより、前記被写体像を撮像する。

【００１５】本発明の撮像装置の一態様では、所定の周
期で２次元平面からなる１画面単位で駆動する。

【００１６】本発明の撮像装置の一態様では、前記駆動
手段は、当該駆動手段内における電荷のリセット動作を
行う。

【００１７】本発明の撮像装置の一態様では、前記駆動
手段は、所定の列方向に画像電荷信号を読み出し、所定
の行単位に所定の周期で駆動を行う。

【００１８】本発明の撮像方法は、被写体像の撮像に関
連する動作状態において、前記被写体像を撮像するため
の撮像領域に対して第１の時間間隔で制御を行うととも
に、前記被写体像の撮像に関連しない待機状態におい
て、前記撮像領域に対して第２の時間間隔で制御を行
い、前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔とが異な
るように制御することを特徴とする。

【００１９】本発明の撮像方法の一態様では、前記第２
の時間間隔が前記第１の時間間隔より長い。

【００２０】本発明の撮像方法は、被写体像の撮像に関
連する動作状態において、前記被写体像を撮像するため
の撮像領域に対して第１の時間内で所定間隔毎に制御を
行うとともに、前記被写体像の撮像に関連しない待機状
態において、前記撮像領域に対して第２の時間内で所定
間隔毎に制御を行い、前記第１の時間と前記第２の時間
とが異なるように制御することを特徴とする。

【００２１】本発明の撮像方法の一態様では、前記第２
の時間が前記第１の時間より短い。

【００２２】本発明の撮像方法は、被写体像の撮像に関
連する動作状態において、前記被写体像を撮像するため
の撮像領域に対して第１の時間内で第１の時間間隔毎に
制御を行うとともに、前記被写体像の撮像に関連しない
待機状態において、前記撮像領域に対して第２の時間内
で第２の時間間隔毎に制御を行い、前記第１の時間間隔
と前記第２の時間間隔、及び前記第１の時間と前記第２
の時間について、少なくともどちらか一方の前者と後者
とが異なるように制御することを特徴とする。

【００２３】本発明の撮像方法の一態様では、前記第２
の時間間隔が前記第１の時間間隔より長い。

【００２４】本発明の撮像方法の一態様では、前記第２
の時間が前記第１の時間より短い。

【００２５】本発明の撮像方法の一態様では、Ｘ線を曝
射することにより、前記被写体像を撮像する。

【００２６】本発明の撮像方法の一態様では、所定の周
期で２次元平面からなる１画面単位で駆動する。

【００２７】本発明の撮像方法の一態様では、前記制御
を行う駆動手段内における電荷のリセット動作を行う。

【００２８】本発明の撮像方法の一態様では、所定の列
方向に画像電荷信号を読み出し、所定の行単位に所定の
周期で駆動を行う。

【００２９】本発明の記憶媒体は、前記撮像装置を構成
する各手段としてコンピュータを機能させるためのプロ
グラムを格納したコンピュータ読み取り可能なものであ
る。

【００３０】本発明の記憶媒体は、前記撮像方法の処理
手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを格
納したコンピュータ読み取り可能なものである。

【００３１】本発明のプログラムは、前記撮像装置を構
成する各手段としてコンピュータを機能させるためのも
のである。

【００３２】本発明のプログラムは、前記撮像方法の処
理手順をコンピュータに実行させるためのものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
適用した好適な実施形態を詳細に説明する。

【００３４】図１は、本発明の一実施形態を示すＸ線撮
像システムの構成ブロック図である。図１において、１
０はＸ線室、１２はＸ線制御室、１４は診断室である。
Ｘ線制御室１２には、本Ｘ線撮像システムの全体的な動
作を制御するシステム制御器２０が配置される。Ｘ線曝
射要求スイッチ（ＳＷ）、タッチパネル、マウス、キー
ボード、ジョイスティック及びフットスイッチなどから
なる操作者インターフェース２２は、操作者２１が種々
の指令をシステム制御器２０に入力するために使用され
る。操作者２１の指示内容は、例えば、撮影条件（静止
画／動画、Ｘ線管電圧、管電流及びＸ線照射時間な
ど）、撮影タイミング、画像処理条件、被検者ＩＤ及び
取込み画像の処理方法などがある。撮像制御器２４は、
Ｘ線室１０に置かれるＸ線撮像系を制御し、画像処理器
２６はＸ線室１０のＸ線撮像系による画像を画像処理す
る。画像処理器２６における画像処理は、例えば、画像
データの補正、空間フィルタリング、リカーシブ処理、
階調処理、散乱線補正及びダイナミックレンジ（ＤＲ）
圧縮処理などである。

【００３５】２８は、画像処理器２６により処理された
基本画像データを記憶する大容量高速の記憶装置であ
り、例えば、（ＲＡＩＤ）等のハードディスクアレーか
らなる。３０は映像を表示するモニタディスプレイ（以
下、モニタと略す。）、３２はモニタ３０を制御して種
々の文字及び画像を表示させる表示制御器、３４は、大
容量の外部記憶装置（例えば、光磁気ディスク）、３６
はＸ線制御室１２の装置と診断室１４の装置を接続し、
Ｘ線室１０での撮影画像などを診断室１４の装置に転送
するＬＡＮボードである。

【００３６】Ｘ線室１０には、Ｘ線を発生するＸ線発生
器４０が置かれる。Ｘ線発生器４０は、Ｘ線を発生する
Ｘ線管球４２、撮像制御器２４により制御されてＸ線管
球４２を駆動する高圧発生源４４、及びＸ線管球４２に
より発生されたＸ線ビームを所望の撮像領域に絞り込む
Ｘ線絞り４６からなる撮影用寝台４８上に被検体として
の患者５０が横たわる。撮影用寝台４８は、撮像制御器
２４からの制御信号に従って駆動され、Ｘ線発生器４０
からのＸ線ビームに対する患者の向きを変更できる。撮
影用寝台４８の下には、被検体５０及び撮影用寝台４８
を透過したＸ線ビームを検出するＸ線検出器５２が配置
されている。

【００３７】Ｘ線検出器５２は、グリッド５４、シンチ
レータ５６、光検出器アレー５８及びＸ線露光量モニタ
６０の積層体と、光検出器アレー５８を駆動する駆動器
６２とからなる。グリッド５４は、被検体５０を透過す
ることによって生じるＸ線散乱の影響を低減するために
設けられている。グリッド５４はＸ線低吸収部材と高吸
収部材とから成り、例えば、ＡＬとＰｂのストライプ構
造から構成される。光検出器アレー５８とグリッド５４
との格子比の関係によりモアレが生じていることがない
ように、Ｘ線照射時には、Ｘ線検出器５２は、撮像制御
器２４からの設定に基づいて駆動器６２の制御信号に従
いグリッド５４を振動させる。

【００３８】シンチレータ５６では、エネルギーの高い
Ｘ線によって蛍光体の母体物質か励起（吸収）され、そ
の再結合エネルギーにより可視領域の蛍光が発生する。
即ち、Ｘ線を可視光に変換する。その蛍光はＣａＷｏ₄
やＣｄＷｏ₄などの母体自身によるものや、ＣｓＩ：Ｔ
ｉやＺｎＳ：Ａｇなどの母体内に付加された発光中心物
質によるものがある。光検出器アレー５８は、シンチレ
ータ５６による可視光を電気信号に変換する。

【００３９】また、本実施形態では、シンチレータ５６
と光検出器アレー５８とを別々の構成としたが、勿論、
直接Ｘ線を電子に変換する検出器で構成するものにも適
用される。例えば、アモルファスＳｅやＰｂＩ₂などの
受光部とアモルファスシリコンＴＦＴなどからなる放射
線（Ｘ線）検出器である。

【００４０】Ｘ線露光量モニタ６０は、Ｘ線透過量を監
視する目的で配置される。Ｘ線露光量モニタ６０として
は、結晶シリコンの受光素子などを用いて直接Ｘ線を検
出しても良いし、シンチレータ５６による蛍光を検出し
てもよい。本実施形態では、Ｘ線露光量モニタ６０は、
光検出器アレー５８の基板裏面に成膜されたアモルファ
ス・シリコン受光素子からなり、光検出器アレー５８を
透過した過視光（Ｘ線量に比例）を検知して、その光量
情報を撮像制御器２４に伝達する撮像制御器２４は、Ｘ
線露光量モニタ６０からの情報に基づいて高圧発生電源
４０を制御し、Ｘ線量を調節する。

【００４１】駆動器６２は、撮像制御器２４の制御下で
光検出器アレー５８を駆動し、各画素から信号を読み出
す。光検出器アレー５８及び駆動器６２の動作について
は、後で詳細に説明する。

【００４２】診断室１４には、ＬＡＮボード３６からの
画像を画像処理したり診断支援する画像処理端末７０、
ＬＡＮボード３６からの画像（動画像／静止画）を映像
表示モニタ７２、イメージ・プリンタ７４及び画像デー
タを格納するファイルサーバ７６が設けられている。

【００４３】なお、システム制御器２０からの各機器に
対する制御信号は、Ｘ線制御室１２内の操作者インター
フェース２２、或いは、診断室１４内にある画像処理端
末７０からの指示により発生可能である。

【００４４】次に、システム制御器２０の基本的な動作
を説明する。システム制御器２０は、Ｘ線撮像系のシー
ケンスを制御する撮像制御器２４に、操作者２１の指示
に基づいて撮影条件を指令し、撮像制御器２４はその指
令に基づき、Ｘ線発生器４０、撮影用寝台４８及びＸ線
検出器５２を駆動して、Ｘ線像を撮影させる。Ｘ線検出
器５２から出力されるＸ線画像信号は、画像処理器２６
に供給され、操作者２１指定の画像処理を施されてモニ
タ３０に画像表示され、同時に、基本画像データとして
記憶装置２８に格納される。システム制御器２０は更
に、操作者２１の指示に基づいて、再画像処理とその結
果の画像表示、ネットワーク上の装置への画像データの
転送、保存、映像表示及びフィルム印刷等を実行する。

【００４５】次に、信号の流れに従って、図１に示すシ
ステムの基本的な動作を説明する。Ｘ線発生器４０の高
圧電圧源４４は、撮像制御器２４からの制御信号に従い
Ｘ線管球４２にＸ線発生のための高圧を印加する。これ
により、Ｘ線管球４２はＸ線ビームを発生する。発生さ
れたＸ線ビームはＸ線絞り４６を介して被検体たる患者
５０に照射される。Ｘ線絞り４６は、Ｘ線ビームを照射
すべき位置に応じて撮像制御器２４により制御される。
即ち、Ｘ線絞り４６は、撮像領域の変更に伴い、不必要
なＸ線照射を行わないようにＸ線ビームを整形する。

【００４６】Ｘ線発生器４０が出力するＸ線ビームは、
Ｘ線透過性の撮影用寝台４８の上に横たわった被検体５
０、及び撮影用寝台４８を透過してＸ線検出器５２に入
射する。なお、撮影用寝台４８は、被検体の異なる部位
又は方向でＸ線ビームが透過するように撮像制御器２４
により制御される。

【００４７】Ｘ線検出器５２のグリッド５４は、被検体
５０を透過することによって生じるＸ線散乱の影響を低
減する。撮像制御器２４は、光検出器アレー５８とグリ
ッド５４との格子比の関係によりモアレが生じないよう
に、Ｘ線照射時にグリッド５４を振動させる。シンチレ
ータ５６では、エネルギーの高いＸ線によって蛍光体の
母体物質が励起（Ｘ線を吸収）され、その際に発生する
再結合エネルギーにより可視領域の蛍光を発生する。シ
ンチレータ５６に隣接して配置された光検出器アレー５
８は、シンチレータ５６で発生する蛍光を電気信号に変
換する。

【００４８】即ち、シンチレータ５６がＸ線像を過視光
像に変換し、光検出器アレー５８が過視光像を電気信号
に変換する。Ｘ線露光量モニタ６０は、光検出器アレー
５８を透過した過視光（Ｘ線量に比例）を検出し、その
検出量情報を撮像制御器２４に供給する。撮像制御器２
４は、このＸ線露光量情報に基づき高圧発生電源４４を
制御して、Ｘ線を遮断又は調節する。駆動器６２は、撮
像制御器２４の制御下で光検出器アレー５８を駆動し、
各光検出器から画素信号を読み出す。光検出器アレー５
８と駆動器６２の詳細については、後述する。

【００４９】Ｘ線検出器５２から出力される画素信号
は、Ｘ線制御室１２内の画像処理器２６に印加される。
Ｘ線室１０内はＸ線発生に伴うノイズが大きいので、Ｘ
線検出器５２から画像処理器２６への信号伝送路は耐雑
音性の高いものである必要があり、具体的には、高度の
誤り訂正機能を具備するディジタル伝送系としたり、差
動ドライバによるシールド付きより対線又は光ファイバ
を用いることが望ましいことはいうまでもない。

【００５０】画像処理器２６は、詳細は後述するが、シ
ステム制御器２０からの指令に基づき画像信号の表示形
式を切り換える。その他には、画像信号の補正、空間フ
ィルタリング及びリカーシブ処理などをリアルタイムで
行ない、階調処理、散乱線補正及びＤＲ圧縮処理などを
実行できる。画像処理器２６により処理された画像は、
モニタ３０の画面に表示される。

【００５１】リアルタイム画像処理と同時に、画像補正
のみが施された画像情報（基本画像）は、記憶装置２８
に保存される。また、操作者２１の指示に基づいて、記
憶装置２８に格納される画像情報は、所定の規格（例え
ば、ＩｍａｇｅＳａｖｅ＆Ｃａｒｒｙ（ＩＳ＆Ｃ））
を満たすように再構成された後に、外部記憶装置３４及
びファイル・サーバ７６内のハードディスクなどに格納
される。

【００５２】Ｘ線制御室１２の装置は、ＬＡＮボード３
６を介してＬＡＮ（又はＷＡＮ）に接続する。ＬＡＮに
は、複数のＸ線撮像システムを接続できることは勿論で
ある。ＬＡＮボード３６は、所定のプロトコル（例え
ば、ＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｉｎｇａｎｄＣｏｍｍ
ｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ（ＤＩ
ＣＯＭ））に従って、画像データを出力する。ＬＡＮ
（又はＷＡＮ）に接続されたモニタ７２の画面にＸ線画
像を高解像静止画及び動画を表示することにより、Ｘ線
撮影とほぼ同時に、医師によるリアルタイム遠隔診断が
可能になる。

【００５３】図２は、光検出器アレー５８の構成単位の
等価回路図である。１つの素子は、光検出部８０と電荷
の蓄積及び読み取りを制御するスイッチング薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）８２とからなり、一般には、ガラス基
板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）により形成さ
れる。光検出部８０は更に、光ダイオード８０ａとコン
デンサ８０ｂの並列回路、及び、前記コンデンサ８０ｂ
と直列に接続されたコンデンサ８０ｃとからなる。ま
た、光電効果による電荷を定電流源８１として記述して
いる。コンデンサ８０ｂは光ダイオード８０ａの寄生容
量でも、光ダイオード８０ａのダイナミックレンジを改
善する追加的なコンデンサでもよい。光検出部８０の共
通バイアス電極（以下Ｄ電極）はバイアス配線Ｌｂを介
してバイアス電源８４に接続する。光検出部８０のスイ
ッチングＴＦＴ８２側電極（以下Ｇ電極）は、スイッチ
ングＴＦＴ８２を介してコンデンサ８６及び電荷読出し
用プリアンプ８８に接続する。プリアンプ８８の入力は
また、リセット用スイッチ９０及び信号線バイアス電源
９１を介してアースに接続する。

【００５４】ここで、図３を用いて光検出部８０のデバ
イス動作について説明する。図３（ａ），（ｂ）はそれ
ぞれ本実施形態のリフレッシュ及び光電変換モード動作
を示す光電変換素子のエネルギバンド図であり、各層の
厚さ方向の状態を表している。３０１はＣｒで形成され
た下部電極（Ｇ電極）である。３０２は電子、ホール共
に通過を阻止するＳｉＮからなる絶縁層であり、その厚
みは、トンネル効果により電子、ホールが移動できない
ほどの厚みである５０ｎｍ程度以上に設定される。３０
３は水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の真性半
導体ｉ層で形成された光電変換半導体層、３０４は光電
変換半導体層３０３へのホールの注入を阻止するａ−Ｓ
ｉのｎ層の注入阻止層、３０５はＡｌで形成される上部
電極（Ｄ電極）である。本実施例ではＤ電極はｎ層を完
全には覆っていないがＤ電極とｎ層との間は電子の移動
が自由に行われるためＤ電極とｎ層の電位は常に同電位
であり、以下の説明ではそれを前提としている。光電変
換素子にはＤ電極、Ｇ電極の電圧の印加の仕方によりリ
フレッシュモードと光電変換モードとの２種類の動作が
ある。

【００５５】図３（ａ）において、Ｄ電極はＧ電極に対
して負の電位が与えられており、ｉ層３０３中の黒丸で
示されたホールは電界によりＤ電極に導かれる。同時に
白丸で示された電子はｉ層３０３に注入される。このと
き、一部のホールと電子はｎ層３０４、ｉ層３０３にお
いて再結合して消滅する。十分に長い時間、この状態が
続けば、ｉ層３０３内のホールはｉ層３０４から掃き出
される。

【００５６】この状態から光電変換モードの図３（ｂ）
にするには、Ｄ電極に、Ｇ電極に対する正の電位を与え
る。すると、ｉ層３０３中の電子は瞬時にＤ電極に導か
れる。しかしながら、ホールはｎ層３０４が注入阻止層
として働くため、ｉ層３０３に導かれる事はない。この
状態でｉ層３０３に光が入射すると、光は吸収され電子
・ホール対が発生する。この電子は電界によりＤ電極に
導かれ、ホールはｉ層３０３内を移動し、ｉ層３０３と
絶縁層３０２との界面に達する。ところが、絶縁層３０
２内には移動できないため、ｉ層３０３内の絶縁層３０
２界面に移動し、素子内の電気的中性を保つため電流が
Ｇ電極から流れる。この電流は光により発生した電子・
ホール対に対応するため、入射した光に比例する。

【００５７】ある期間、光電変換モードの図３（ｂ）の
状態を保った後、再びリフレッシュモードの図３（ａ）
の状態になると、ｉ層３０３に留まっていたホールは前
述のようにＤ電極に導かれ、同時にこのホールに対応し
た電流が流れる。このホールの量は光電変換モード期間
に入射した光の総量に対応する。この時、ｉ層３０３内
に注入される電子の量に対応した電流も流れるが、この
量はおよそ一定なため差し引いて検出すればよい。つま
り、本実施例においての光電変換素子はリアルタイムに
入射する光の量を出力すると同時に、ある期問に入射し
た光の総量も出力する事もできる。

【００５８】しかしながら、何等かの理由により光電変
換モードの期間が長くなったり、入射する光の照度が強
い場合、光の入射があるにもかかわらず電流が流れない
事がある。これは図３（ｃ）のように、ｉ層３０３内に
ホールが多数留まり、このホールのためｉ層３０３内の
ホールと再結合してしまうからである。この状態で光の
入射の状態が変化すると、電流が不安定に流れる事もあ
るが、再びリフレッシュモードにすればｉ層３０３のホ
ールは掃き出され、次の光電変換モードでは再び光に比
例した電流が流れる。

【００５９】また、前述の説明において、リフレッシュ
モードでｉ層３０３内のホールを掃き出す場合、全ての
ホールを掃き出すのが理想的であるが、一部のホールを
引き出すだけでも効果はあり、前述と等しい電流が得ら
れ、問題はない。つまり、次の光電変換モードでの検出
機会において図３（ｃ）の状態になっていなければよ
く、リフレッシュモードでのＤ電極のＧ電極に対する電
位、リフレッシュモードの期間及びｎ層３０４の注入阻
止層の特性を決めればよい。

【００６０】また、更にリフレッシュモードにおいてｉ
層３０３への電子の注入は必要条件ではなく、Ｄ電極の
Ｇ電極に対する電位は負に限定されるものでもない。ホ
ールが多数ｉ層３０３に留まっている場合には、たとえ
Ｄ電極のＧ電極に対する電位が正であっても、ｉ層３０
３内の電界はホールをＤ電極に導く方向に加わるからで
ある。ｎ層３０４の注入阻止層の特性も同様に電子をｉ
層３０３に注入できる事が必要条件ではない。

【００６１】図２に戻り、１画素の信号の読み出しにつ
いて述べる。先ず、スイッチングＴＦＴ８２とリセット
用スイッチ９０を一時的にオンにし、バイアス電源８４
をリフレッシュモード時の電位に設定する。コンデンサ
８０ｂ，８０ｃがリセットされた後に、バイアス電源８
４を光電変換モード時の電位に設定し、スイッチングＴ
ＦＴ８２とリセット用スイッチ９０を順次オフにする。
その後、Ｘ線を発生させて、被検体５０に曝射する。シ
ンチレータ５４が被検体５０を透過してＸ線像を可視光
線像に変換し、光ダイオード８０ａは、その可視光線像
により導通状態になり、コンデンサ８０ｂの電荷を放電
させる。スイッチングＴＦＴ８２をオンにして、コンデ
ンサ８０ｂとコンデンサ８６を接続する。これにより、
コンデンサ８０ｃの情報がコンデンサ８６にも伝達され
る。プリアンプ８８によりコンデンサ８６の蓄積電荷に
よる電圧の増幅、もしくは点線で示されたコンデンサ８
９により電荷一電圧変換され、外部に出力される。

【００６２】図４は、光検出器アレー５８の構成単位の
等価回路図である。１つの素子は、光検出部８０と電荷
の蓄積及び読み取りを制御するスイッチング薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）８２とからなり、一般には、ガラス基
板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）により形成さ
れる。光検出部８０は更に、光ダイオード８０ａとコン
デンサ８０ｂの並列回路からなり、光電効果による電荷
を定電流源８１として記述している。コンデンサ８０ｂ
は光ダイオード８０ａの寄生容量でも、光ダイオード８
０ａのダイナミックレンジを改善する追加的なコンデン
サでもよい。光検出部８０（光ダイオード８０ａ）のカ
ソードは共通電極（Ｄ電極）であるバイアス配線Ｌｂを
介してバイアス電源８５に接続する。光検出部８０（光
ダイオード８０ａ）のアノードは、ゲート電極（Ｇ電
極）からスイッチングＴＦＴ８２を介してコンデンサ８
６及び電荷読出し用プリアンプ８８に接続する。プリア
ンプ８８の入力はまた、リセット用スイッチ９０及び信
号線バイアス電源９１を介してアースに接続する。

【００６３】先ず、スイッチングＴＦＴ８２とリセット
用スイッチ９０を一時的にオンにして、コンデンサ８０
ｂをリセットし、スイッチングＴＦＴ８２とリセット用
スイッチ９０をオフにする。その後、Ｘ線を発生させ
て、被検体５０に曝射する。シンチレータ５４が被検体
５０を透過してＸ線像を可視光線像に変換し、光ダイオ
ード８０ａは、その可視光線像により導通状態になり、
コンデンサ８０ｂの電荷を放電させる。スイッチングＴ
ＦＴ８２をオンにして、コンデンサ８０ｂとコンデンサ
８６を接続する。これにより、コンデンサ８０ｂの放電
量の情報がコンデンサ８６にも伝達される。プリアンプ
８８によりコンデンサ８６の蓄積電荷による電圧の増
幅、もしくは点線で示されたコンデンサ８９により電荷
一電圧変換され、外部に出力される。

【００６４】次に、図２、図４に示す光電変換素子を２
次元に拡張して構成した場合の光電変換動作を説明す
る。図５は、２次元配列の光電変換素子を具備する光検
出器アレー５８の等価回路図である。２次元読み出し動
作は前記２種類の等価回路において同様であるので、図
５は、図４に示した等価回路を用いて現している。

【００６５】光検出器アレー５８は、２０００×２００
０〜４０００×４０００程度の画素から構成され、アレ
ー面積は２００ｍｍ×２００ｍｍ〜５００ｍｍ×５００
ｍｍ程度である。図３では、光検出器アレー５８は４０
９６×４０９６の画素から構成され、アレー面積は４３
０ｍｍ×４３０ｍｍである。従って、１画素のサイズは
約１０５μｍ×１０５μｍである。横方向に配置した４
０９６個の画素を１ブロックとし、４０９６個のブロッ
クを縦方向に配置して、２次元構成としている。

【００６６】図５では、４０９６×４０９６画素からな
る光検出器アレーを１枚の基板で構成しているが、２０
４８×２０４８画素を持つ４枚の光検出器アレーを組み
合わせてもよいことは勿論である。この場合、４つの光
検出器アレーを組み付ける手間がかかるものの、各光検
出器アレーの歩留まりが向上するので、全体としても歩
留まりが向上するという利点がある。

【００６７】図２、図４で説明したように、１画素は、
１つの光検出部８０とスイッチングＴＦＴ８２とからな
る。光電変換素子ＰＤ（１，１）〜（４０９６，４０９
６）は光検出部８０に対応し、転送用スイッチＳＷ
（１，１）〜（４０９６，４０９６）はスイッチングＴ
ＦＴ８２に対応する。光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）のゲ
ート電極（Ｇ電極）は、対応するスイッチＳＷ（ｍ，
ｎ）を介してその列に対する共通の列信号線Ｌｃｍに接
続する。例えば、第１列の光電変換素子ＰＤ（１，１）
〜（４０９６，１）は、第１の列信号線Ｌｃ１に接続す
る。各光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）の共通電極（Ｄ電
極）は全て、バイアス配線Ｌｂを介してバイアス電源８
５に接続する。

【００６８】同じ行のスイッチＳＷ（ｍ，ｎ）の制御端
子は、共通の行選択線Ｌｒｎに接続する。例えば、第１
行のスイッチＳＷ（１，１）〜（１，４０９６）は、行
選択線Ｌｒ１に接続する。行選択線Ｌｒ１〜４０９６
は、ラインセレクタ９２を介して撮像制御器２４に接続
する。

【００６９】ラインセレクタ９２は、撮像制御器２４か
らの制御信号を解読し、どのラインの光電変換素子の信
号電荷を読み出すべきかを決定するアドレスデコーダ９
４と、アドレスデコーダ９４の出力に従って開閉される
４０９６個のスイッチ素子９６から構成される。この構
成により、任意のラインＬｒｎに接続するスイッチＳＷ
（ｍ，ｎ）に接続する光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）の信
号電荷を読み出すことができる。ラインセレクタ９２
は、最も簡単な構成としては、単に液晶ディスプレイな
どに用いられているシフトレジスタによって構成しても
よい。

【００７０】列信号線Ｌｃ１〜４０９６は、撮像制御器
２４により制御される信号読出し回路１００に接続す
る。信号読出し回路１００で、１０２−１〜４０９６は
リセット用スイッチであり、それぞれ列信号線Ｌｃ１〜
４０９６をリセット基準電位１０１にリセットする。１
０６−１〜４０９６は、それぞれ列信号線Ｌｃ１〜４０
９６からの信号電位を増幅するプリアンプ、１０８−１
〜４０９６はそれぞれプリアンプ１０６−１〜４０９６
の出力をサンプルホールドするサンプルホールド（Ｓ／
Ｈ）回路１０８−１〜４０９６の出力を時間軸上で多重
化するアナログ・マルチプレクサ、１１２はマルチプレ
クサ１１０のアナログ出力をディジタル化するＡ／Ｄ変
換器である。Ａ／Ｄ変換器１１２の出力は画像処理器２
６に供給される。

【００７１】図５に示す光検出器アレーでは、４０９６
×４０９６個の画素を列信号線Ｌｃ１〜４０９６により
４０９６個の列に分け、１行あたりの４０９６画素の信
号電荷を同時に読み出し、各列信号線Ｌｃ１〜４０９
６、プリアンプ１０６−１〜４０９６及びＳ／Ｈ回路１
０８−１〜４０９６を介してアナログ・マルチプレクサ
１１０に転送し、ここで時間軸多重化して、順次、Ａ／
Ｄ変換器１１２によりディジタル信号に変換する。

【００７２】図５では、信号読出し回路１００が、１つ
のＡ／Ｄ変換器１１２のみを具備するように図示されて
いるが、実際には４〜３２系統で同時にＡ／Ｄ変換を実
行する。これは、アナログ信号帯域とＡ／Ｄ変換レート
を不必要に大きくすることなく、画像信号の読み取り時
間を短くすることが要求されるためである。信号電荷の
蓄積時間とＡ／Ｄ変換時間とは密接な関係にある。高速
にＡ／Ｄ変換を行なうと、アナログ回路の帯域が広くな
り所望のＳ／Ｎを達成することが難しくなるので、通常
は、Ａ／Ｄ変換速度を不必要に速くすることなく、画像
信号の読み取り時間を短くすることが要求される。多く
のＡ／Ｄ変換器でマルチプレクサ１１０の出力をＡ／Ｄ
変換すればよいが、Ａ／Ｄ変換器の数を増せば、それだ
け、コストが高くなる。よって、上述の点を考慮して適
当な数のＡ／Ｄ変換器を用いる。

【００７３】Ｘ線の照射時間はおよそ１０〜５００ｍｓ
ｅｃであるので、全画面の取り込み時間あるいは電荷蓄
積時間を１００ｍｓｅｃのオーダーあるいはやや短めに
することが適当である。

【００７４】例えば、全画素を順次駆動して、１００ｍ
ｓｅｃで画像を取り込むためには、アナログ信号帯域を
５０ＭＨｚ程度にし、例えば、１０ＭＨｚのサンプリン
グレートでＡ／Ｄ変換を行なうと、最低でも４系統のＡ
／Ｄ変換器が必要になる。本実施形態は、１６系統で同
時にＡ／Ｄ変換を行なう。１６系統のＡ／Ｄ変換器の出
力はそれぞれに対応する１６系統の図示しないメモリ
（ＦＩＦＯなど）に入力される。そのメモリを選択して
切り替えることにより、連続した１ラインの走査線にあ
たる画像データが画像処理器２６に転送される。

【００７５】図６はセンサ読み出しの概要を示すタイミ
ングチャートであり、図５と併せて１回のＸ線照射によ
り静止画撮像を行う場合の二次元駆動について述べる。

【００７６】６０１は、Ｘ線への曝射要求制御信号、６
０２はＸ線の曝射状態、６０３はセンサ内電流源８１の
電流、６０４は行選択線Ｌｒｎの制御状態、６０５はＡ
Ｄ変換器１１２へのアナログ入力をそれぞれ模式的に現
している。

【００７７】図２参照の等価回路センサでは、先ず、駆
動器６２はバイアス配線をリフレッシュモード時のバイ
アス値Ｖｒにし、全ての列信号配線Ｌｃ１〜４０９６
を、列信号配線Ｌｃの初期バイアス値に初期化するため
にリセット基準電位１０１に接続し、全ての行選択配線
Ｌｒ１〜４０９６に正電圧Ｖｇｈを印加する。すると、
ＳＷ（１，１）〜（４０９６，４０９６）がＯＮし、全
ての光電変換素子のＧ電極はＶｂｔに、Ｄ電極はＶｒに
リフレッシュされる。

【００７８】その後、駆動器６２はバイアス配線Ｌｂを
光電変換時のバイアス値Ｖｓにし、全ての列信号配線Ｌ
ｃ１〜４０９６をリセット基準電位１０１から開放に
し、ＳＷ（１，１）〜（４０９６，４０９６）をオフに
するために全ての行選択配線Ｌｒ１〜４０９６に電圧Ｖ
ｇ１を印加する。これにより、光電変換モードヘ移行す
る。

【００７９】ここからは図２、図４参照のそれぞれの等
価回路センサに共通の動作であるので、同時に説明を加
える。バイアス配線を光電変換時のバイアス値Ｖｓのま
ま、全ての列信号配線Ｌｃをリセット基準電位１０１に
接続し、列信号線をリセットする。その後、行選択配線
Ｌｒ１に正電圧Ｖｇｈを印加し、ＳＷ（１，１）〜
（１，４０９６）をオンとし、第１列の光電変換素子の
Ｇ電極をＶｂｔにリセットする。次に行選択配線Ｌｒ１
を正電圧Ｖｇ１にしてＳＷ（１，１）〜（１，４０９
６）をオフとする。行の選択を順次繰り返し、全ての画
素のリセットを行い撮影準備が完了する。以上の動作は
信号電荷の読み出し操作と同じであり、信号電荷を取り
込むか否かの差しかないので、このリセット操作を以後
「空読み」と呼ぶ。この空読み動作中で、行選択配線Ｌ
ｒを全て同時にＶｇｈにする事は可能であるが、この場
合では読み出し準備完了時に、信号配線電位がリセット
電圧Ｖｂｔから大きくずれることなり、高Ｓ／Ｎの信号
を得ることが難しい。また、前述の例では、行選択配線
Ｌｒを１から４０９６ヘリセットしたが、撮像制御器２
４の設定に基づいた駆動器６２の制御により任意の順番
でリセットを行うことが可能である。

【００８０】空読み動作を繰り返して、Ｘ線の曝射要求
を待つ。曝射要求が発生すると、画像取得準備のため
に、再度空読み動作を行い、Ｘ線曝射に備える。画像取
得準備が整った時に、撮像制御機２４の指示に従いＸ線
が曝射される。

【００８１】Ｘ線曝射後、光電変換素子８０の信号電荷
を読み出す。まず、光電変換素子アレーのある行（例え
ばＬｒ１）に対する行選択配線ＬｒにＶｇｈを印加し、
蓄積電荷信号を信号配線Ｌｃ１〜４０９６に出力する。
列信号配線Ｌｃ１〜４０９６から１列ずつ４０９６画素
分の信号を同時に読み出す。

【００８２】次に、異なる行選択配線Ｌｒ（例えばＬｒ
２）にＶｇｈを印加し、蓄積電荷信号を信号配線Ｌｃ１
〜４０９６に出力する。列信号配線Ｌｃ１〜４０９６か
ら１列ずつ４０９６画素分の信号を同時に読み出す。こ
の動作を４０９６の列信号配線に順次繰り返す事によ
り、すべての画像情報を読み出す。

【００８３】上記動作中、各センサの電荷蓄積時間はリ
セット動作が完了した時、即ち空読み時のＴＦＴ８２を
オフとしてから、次に電荷読み出しが行われるためにＴ
ＦＴ８２がオンにするまでの間である。従って、各行選
線毎に蓄積時間・時刻が異なる。

【００８４】Ｘ線画像を読み出した後、補正用画像を取
得する。これは、Ｘ線画像の補正に使用するためであ
り、高画質の画像を取得するために必要な補正データで
ある。基本的な画像取得方法はＸ線を曝射しない点以外
は同じである。電荷蓄積時間は、Ｘ線画像を読み出す際
と、補正画像を読み出す際とで同じにする。

【００８５】また、高分解能の画像情報が必要でない場
合や画像データ取り迅速度を速くしたい場合には、すべ
ての画像情報を常に取り込む必要はなく、操作者２１の
撮影方法の選択により、撮像制御器２４は、間引き、画
素平均、領域抽出の駆動指示を駆動器６２に設定する。

【００８６】間引きを行うには、まず、行選択配線Ｌｒ
１を選択し、列信号配線Ｌｃから信号を出力する際に、
例えばＬｃ２ｎ−１（ｎ：自然数）のｎを０から一つず
つ増加させるように１列の読み出しを行い、その後、行
を選択する際、行選択配線Ｌｒ２ｍ−１（ｍ：自然数）
のｍを１から一つずつ増加させて、１行の信号を読み出
す事により行われる。この例では画素数を１／４に間引
いたことになるが、撮像制御器２４の設定指示に従って
駆動器６２は、１／９，１／１６などに画素数を間引
く。

【００８７】また、画素平均について、上述の動作中、
行選択配線Ｌｒ２ｍとＬｒ２ｍ＋１とに同時にＶｇｈを
印加する事により、ＴＦＴ２ｍ，２ｎとＴＦＴ２ｍ＋
１，２ｎとが同時にターンオンし、列方向の２画素のア
ナログ加算を行う事が可能である。これは２画素の加算
に限ったものではなく、列信号配線方向の複数画素のア
ナログ加算を容易に行う事ができることを表している。
更に、行方向の加算については、Ａ／Ｄ変換出力後に隣
り合う画素（Ｌｃ２ｎとＬｃ２ｎ＋１）をディジタル加
算する事により、上述のアナログ加算と合わせて、２×
２の正方形画素の加算値を得る事ができる。これによ
り、照射されたＸ線を無駄にすることなく、高速にデー
タを読み出す事が可能である。その他、総画素数を減ら
して高速化を目指す方法として、画像の取込領域を制限
する方法がある。

【００８８】これは、操作者２１が必要な領域を操作者
インターフェース２２から入力し、それに基づいて撮像
制御器２４は駆動器６２に指示を出し、駆動器６２はデ
ータ取込範囲を変更して二次元検出器アレーを駆動す
る。

【００８９】本実施形態では、高速取込モードでは１０
２４×１０２４の画素を３０Ｆ／Ｓで取り込む。即ち、
２次元検出器アレーの全領域では４×４画素の加算処理
を行い、１／１６に間引き、最も小さい範囲では１０２
４×１０２４の領域で間引きなしで撮像する。このよう
に撮像する事で、ディジタルズーム画像が得られる。

【００９０】図７は、Ｘ線検出器５２の撮像動作を含む
タイミングチャートである。図７を中心にＸ線検出器５
２の動作について説明する。７０１は操作者インターフ
ェース２２に対する撮像要求信号、７０２は実Ｘ線曝射
状態、７０３は操作者２１の指示に基づいた撮像制御器
２４から駆動器６２への撮影要求信号、７０４はＸ線検
出器５２の撮影レディ信号、７０５はグリッド５４の駆
動信号、７０６はＸ線検出器５２内のパワー制御信号、
７０７はＸ線検出器の駆動状態（特に光検出器アレー５
８からの電荷読み出し動作）をそれぞれ現している。７
０８は画像データの転送状態や、画像処理や表示の状態
を概念的に表している。

【００９１】操作者２１からの検出器準備要求または撮
影要求があるまで駆動器６２は７０６に示すようにパワ
ー制御をオフ状態で待機する。具体的には、図５におい
て、行選択線Ｌｒ、列信号線Ｌｃ、バイアス配線Ｌｂの
電位を図示しないスイッチにより同電位（特に信号ＧＮ
Ｄレベル）に保ち、光検出器アレー５８にバイアスを印
加しない。更には、信号読出し回路１００、ラインセレ
クタ９２、バイアス電源８４または８５を含む電源を遮
断することにより、前記行選択線Ｌｒ、列信号線Ｌｃ、
バイアス配線Ｌｂの電位をＧＮＤ電位に保っても良い。

【００９２】操作者２１の操作者インターフェース２２
に対する撮影準備の要求指示（７０１：１ｓｔＳＷ）に
より、撮像制御器２４はＸ線発生器４０を撮影レディ状
態に遷移させるとともに、Ｘ線検出器５２に対して撮影
準備状態へ移行させる指示を出す。指示を受けた駆動器
６２は光検出器アレー５８にバイアスを印加するととも
に、（リフレッシュ及び）空読みフレームＦｉを繰り返
す。要求指示は、例えば、Ｘ線発生装置への曝射要求Ｓ
Ｗの１ｓｔスイッチ（通常は管球のロータアップなどが
開始される。）や、Ｘ線検出器５２が撮影準備のために
所定時間（数秒以上）を要する場合などは、Ｘ線検出撃
５２の準備を開始するための指示である。この場合、操
作者２１が、Ｘ線検出器５２に対して意識的に撮影準備
の要求指示を出さなくても良い。即ち、操作者インター
フェース２２に対して、患者情報、撮影情報などが入力
されたことをもって、撮像制御機２４は検出器準備の要
求指示と解釈して、Ｘ線検出器５２を検出器準備状態へ
移行させても良い。

【００９３】検出器準備状態では、光電変換モードにお
いて、空読み後、光検出部８０に暗電流が徐々に蓄積さ
れてコンデンサ８０ｂ（ｃ）が飽和状態で保持されるこ
とを避けるため、（リフレッシュＲ及び）空読みフレー
ムＦｉを所定間隔で繰り返す。この操作者２１からの撮
影準備要求が有りながら実際のＸ線曝射要求が発生して
いない期間に行う駆動、即ち、検出器準備状態に行う空
読みフレームＦｉを所定時間間隔Ｔ１で繰り返す駆動を
以後「アイドリング駆動」と呼び、アイドリング駆動を
行っている検出器準備状態の期間を「アイドリング駆動
期間」と呼ぶ。このアイドリング駆動期間は、どの程度
続くかが実使用上、未定義（未規定）のため、光検出器
アレー５８（特にＴＦＴ８２）に負荷のかかる読み出し
動作は極力少なくすることを考慮して、Ｔ１は通常の撮
影動作時よりも長く設定し、通常の読み出し駆動Ｆｒよ
りもＴＦＴ８２のＯＮ時間の短いアイドリング専用空読
みフレームＦｉを行う。また、リフレッシュＲ動作が必
要なセンサの場合には、空読みフレームＦｉ数回に対し
て１回リフレッシュＲ動作を行うようにする。

【００９４】次に、Ｘ線検出器５２を中心としたＸ線画
像取得について述べる。Ｘ線検出器５２のＸ線画像取得
時の駆動は大きく二つの画像取得からなる。７０７に示
した通り、１つはＸ線画像取得駆動であり、残りは補正
用暗画像取得駆動である。それぞれの駆動は概ね同じで
あり、Ｘ線曝射が行われる動作が有るか否かが主な違い
である。更にそれぞれの駆動とも、撮像準備シーケン
ス、電荷蓄積（曝射ウインドウ）、画像読み出しの３つ
の部分から構成される。

【００９５】以下順を追ってＸ線画像取得について述べ
る。操作者２１から操作者インターフェース２２に対す
る撮影要求指示（７０１：２ｎｄＳＷ）により、撮像制
御器２４はＸ線発生器４０とＸ線検出器５２との同期を
取りながら撮影動作を制御する。撮影要求指示（７０
１：２ｎｄＳＷ）に従いＸ線曝射要求信号７０３に示す
タイミングでＸ線検出器に対し、撮像要求信号をアサー
トする。駆動器は撮像要求信号に呼応して撮像駆動状態
７０７に示すように所定の撮像準備シーケンス駆動を行
う。

【００９６】具体的には、リフレッシュが必要な場合は
リフレッシュを行い、そして、撮像シーケンスのための
電荷吐き出し空読みフレームＦＰを所定回数及び電荷蓄
積開始専用空読みフレームＦＰｆを行って、電荷蓄積状
態（撮像ウインドウ：Ｔ４）に遷移する。その際、撮像
シーケンスのための電荷吐き出し空読みフレームＦｐの
回数及び時間間隔Ｔ２は、撮像制御機２４から撮像要求
に先んじて予め設定された値に基づいて行う。これは操
作者２１の要求により、操作性重視なのか画質重視なの
か、または撮像部位により自動的に最適な駆動を選択し
て切り替える。

【００９７】通常は、曝射要求に対する応答性を向上さ
せるために、１ｍｓ程度の短時間で駆動する。曝射要求
から撮影準備完了までの期間（Ｔ３）は所用時間が短い
ことが実使用上要求されるので、そのために撮像準備シ
ーケンス電荷吐き出し空読みフレームＦｐを行う。さら
に、アイドリング駆動のいかなる状態からも曝射要求が
発生した場合は、即時に撮像準備シーケンス駆動に入る
ことにより曝射要求から撮影準備完了までの期間（Ｔ
３）を短くすることにより、操作性の向上を図る。

【００９８】駆動器６２は、検出器アレー５８の撮像準
備を行うのと同期して、グリッド５４を移動させ始め
る。これは実Ｘ線曝射７０２に同期してグリッドを最適
な移動状態で撮像を行うためである。この場合も、駆動
器６２は撮像制御器により設定された、最適グリッド移
動開始タイミング、最適グリッド移動速度で動作する。

【００９９】本実施形態では、グリッド５４の動作によ
る振動を問題としているため、加速度の変化が小さくな
るようにグリッド５４の始動を制御するとともに、振動
の影響を受けやすい電荷蓄積開始専用空読みフレームＦ
ｐｆを行う際にはグリッド５４は定速運動を行うように
制御することが望ましい。

【０１００】Ｘ線検出器５２の撮像準備が整った時点
で、駆動器６２は撮像制御器２４に対し、Ｘ線検出器レ
ディ信号７０４を返し、撮像制御器２４はこの信号の遷
移を元にして、Ｘ線発生要求信号７０２としてＸ線発生
器４０にアサートする。Ｘ線発生器４０は、Ｘ線発生要
求信号７０２が与えられている間、Ｘ線を発生する。所
定Ｘ線量を発生したら撮像制御器２４はＸ線発生要求信
号７０２をネゲートするとともにＸ線撮像要求信号７０
３をネゲートすることによりＸ線検出器５２へ画像取得
タイミングを通知する。このタイミングを元にして、駆
動器６２は直ちにグリッド５４を静止し、それまで待機
状態だった信号読出し回路１００の動作を開始させる。
グリッド５４静止時間及び信号読み出し回路１００の安
定のための所定ウェイト時間後、駆動器６２に基づいて
Ｘ線検出器アレー５８から画像データを読み出して画像
処理器２６に生画像を取得する。転送が完了すると駆動
器６２は読み出し回路１００を再び待機状態に遷移させ
る。

【０１０１】本実施形態では、グリッド５４の動作によ
る振動を問題としているため、最も振動ノイズの影響を
受けやすいＸ線画像取得フレームＦｒｘｏ駆動前にグリ
ッド５４が（静止を含む）定速運動をしていることが望
ましい。更に、Ｘ線検出器５２内に振動を測定するため
の振動センサを取り付けて、グリッドもしくはその他の
要因による振動が所定値以下に収まったことを確認した
後に、Ｘ線画像取得フレームＦｒｘｏ駆動を開始しても
良い。

【０１０２】引き続き、Ｘ線検出器５２は補正画像取得
する。即ち、先の撮像のための撮像シーケンスを繰り返
し、Ｘ線照射の無い暗画像を取得し、画像処理器２６に
補正用暗画像を転送する。

【０１０３】この時、撮像シーケンスは撮影の度にＸ線
曝射時間など若干異なる可能性が有るが、それも含めて
全く同じ撮影シーケンスを再現して暗画像を取得するこ
とにより、より高画質な画像が得られる。但し、グリッ
ド５４の動作はこの限りでなく、暗画像取得時には振動
の影響を抑えるために静止させておく。暗画像取得後、
画質に影響しない所定のタイミングでグリッド５４の初
期化動作を行う。

【０１０４】図８は画像処理器２６であり、画像データ
の流れを示している。８０１はデータパスを選択するマ
ルチプレクサ、８０２及び８０３はそれぞれＸ線画像用
及び暗画像用フレームメモリ、８０４はオフセット補正
回路、８０５はゲイン補正データ用フレームメモリ、８
０６はゲイン補正用回路、８０７は欠陥補正回路、８０
８はその他の画像処理回路を代表してそれぞれ現してい
る。

【０１０５】図７において、Ｘ線画像取得フレームＦｒ
ｘｏフレームで取得されたＸ線画像が、マルチプレクサ
８０１を経由してＸ線画像用フレームメモリ８０２に記
憶され、続いて補正画像取得フレームＦｒｎｏフレーム
で取得された補正画像が、同様にマルチプレクサ８０１
を経由し、暗略画像用フレームメモリ８０３に記憶され
る。暗画像の記憶完了から、オフセット補正回路８０４
によりオフセット補正（例えばＦｒｘｏ−Ｆｒｎｏ）が
行われ、引き続き、予め取得されゲイン補正用フレーム
メモリに記憶してあるゲイン補正用データＦｇを用い
て、ゲイン補正回路８０６がゲイン補正（例えば、（Ｆ
ｒｘｏ−Ｆｒｎｏ）／Ｆｇ）を行う。

【０１０６】引き続き、欠陥補正回路８０７に転送され
たデータは、不感画素や複数パネルで構成されたＸ線検
出器５２のつなぎ目部位などに違和感を生じないように
画像を連続的に補間して、Ｘ線検出器５２に由来するセ
ンサ依存の補正処理を完了する。更に、その他の画像処
理回路８０８にて、一般的な画像処理、例えば、階調処
理、周波数処理、強調処理などの処理を施した後、表示
制御機３２に処理済データを転送して、モニタ３０に撮
影画像を表示する。

【０１０７】本実施形態の第７図の専用フレームの駆動
を述べるにあたり、図９を用いて画像取得について再度
解説を加える。９０１−１，２，３，…はＴＦＴ用スイ
ッチ素子９６−１，２，３，…の出力、９０２はプリア
ンプ１０６−ｎのアナログ出力、９０３はサンプルホー
ルド回路１０８−ｎの制御信号、９０４は列信号線Ｌｃ
のリセット用スイッチ１０２−ｎの制御信号をそれぞれ
現している。

【０１０８】まず、列信号線Ｌｃ−ｎをリセットしてお
き、信号電荷を列信号線Ｌｃ−ｎに出力可能な状態にし
ておく。次に、９０１−１をオンとして、行選択線Ｌｒ
−１を選択する。すると、電荷信号が列信号線Ｌｃ−ｎ
に出力されプリアンプ出力９０２は受光線量に応じた出
力を出す。この信号出力が安定するまでの時間は、ＴＦ
Ｔ８２の電荷転送能力（オン抵抗：数ＭΩ程度）、信号
線容量（コンデンサ８６：数ｐＦ〜数十ｐＦ）などによ
って決まるが、本実施形態では、数１０μｓ〜数１００
μｓの時間を要し、通常この期間ＴＦＴを導通状態とす
る。電荷転送の落ち着いた辺りでサンプルホールド回路
１０８−ｎを制御（９０３）して線量信号をサンプルホ
ールド回路１０８−ｎに取り込む。サンプルホールド以
降の取り込み系についてはここでは割愛する。

【０１０９】引き続き、行選択線Ｌｒ−２の電荷を読み
出すために、列信号線Ｌｃをリセットする（９０４）。
リセットが完了するタイミングで、行選択線Ｌｒ−２を
選択する（９０１−２）。同様に線量に応じた電荷信号
が列信号では緯線Ｌｃ−ｎに出力される。以下、同様に
してＬｒ−４０９６までの線量データを読み出す。空読
み動作では、上述の動作を、画像を取得しない場合に行
うことにより光検出器部８０の電荷リセットを行うこと
になる。

【０１１０】図１０は、電荷蓄積開始専用空読みフレー
ムＦｐｆ，Ｘ線画像取得フレームＦｒｘｏ、補正画像取
得フレームＦｒｎｏを、図１１はアイドリング専用空読
みフレームＦｉを、図１２は撮像シーケンスのための電
荷吐き出し空読みフレームＦｐのＴＦＴ８２の動作をそ
れぞれ示している。

【０１１１】Ｘ線画像取得フレームＦｒｘｏと補正画像
取得フレームＦｒｎｏとの駆動が同じであることは述べ
るまでも無いが、電荷蓄積開始専用空読みフレームＦｐ
ｆでは、それぞれの行選択線のＴＦＴがオフした後、そ
の行選択線Ｌｒに接続された光検出器８０の蓄積が開始
される。そのため、蓄積時間を各行間でそろえるために
は、必然的に画像取得フレームと電荷蓄積開始フレーム
とが同じ駆動であることを要する。

【０１１２】次に、アイドリング専用空読みフレームＦ
ｉでは、ＴＦＴのオン時間を短くするように駆動してい
る。図１１では１ライン当たりの読み取り時間も半分に
している。これは、本実施例の場合、ＴＦＴのオン電圧
は１２〜２０Ｖであるのに対して、オフ電圧は−５Ｖ〜
ＧＮＤレベルであり、ＴＦＴのオン時間が長い方がＴＦ
Ｔの閾値電圧が遷移し、ＴＦＴ転送能力の性能劣化につ
ながる。

【０１１３】ここで、アイドリング駆動期間は実使用上
どれだけ続くかが不明であるため、出来るだけＴＦＴの
オン時間が短い駆動が望ましい。図７で述べた通り、ア
イドリング専用空読みフレームＦｉ間隔Ｔ１を長く（＞
１秒）取ることは勿論、ＴＦＴのオン時間が短くなるよ
うにアイドリング専用空読みフレームＦｉでは通常撮影
駆動の半分の時間で駆動している。ＴＦＴのオン時間が
当然半分になっているが、転送される電荷は暗電流によ
るもののみのため、上述のような駆動でも特性上問題が
無い。参考までに図１３に示したように、１ラインあた
りの時間は通常画像取得フレームと同じで、ＴＦＴのオ
ン時間のみが短くなるように駆動しても良い。また、リ
フレッシュＲ動作が必要なセンサの場合においても、暗
電流が蓄積されてセンサ飽和状態に達するまでには数分
から数十分の時間を要するので、アイドリング専用空読
みフレームＦｉ複数回に対して１回の割合でリフレッシ
ュＲ動作を行えば良い。

【０１１４】撮像シーケンスのための電荷吐き出し空読
みフレームＦＰは、光検出部８０内の電荷の吐き出しが
主な目的である点と、Ｘ線曝射までの時間を小さくする
ために、１ラインの駆動に要する時間は短く設定し（図
１２では通常画像取得フレームの１／２）、電荷吐き出
しのためにＴＦＴのオン時間は１ラインの駆動時間の全
体にわたるようにする。

【０１１５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、実使用上、規定が困難であるアイドリング駆動期間
が長く続いても、Ｘ線撮像装置（システム）の命短縮や
検出に関する諸特性の経年変化を抑止して信頼性の高い
撮像を実現することを可能がなる。

【０１１６】図１４は、一般的なパーソナルユーザ端末
装置の内部構成を示す模式図である。図１４において、
１２００はコンピュータＰＣである。ＰＣ１２００は、
ＣＰＵ１２０１を備え、ＲＯＭ１２０２またはハードデ
ィスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、あるいはフレキ
シブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給され
るデバイス制御ソフトウェアを実行し、システムバス１
２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。

【０１１７】上記ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯ
Ｍ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記
憶されたプログラムにより、本実施形態のＸ線撮像装置
（システム）を構成する各構成要素の機能が実現され
る。

【０１１８】１２０３はＲＡＭで、ＣＰＵ１２０１の主
メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキ
ーボードコントローラ（ＫＢＣ）で、キーボード（Ｋ
Ｂ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制
御する。

【０１１９】１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴ
Ｃ）で、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示
を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫ
Ｃ）で、ブートプログラム（起動プログラム：パソコン
のハードやソフトの実行（動作）を開始するプログラ
ム）、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザ
ファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶す
るハードディスク（ＨＤ）１２１１、及びフレキシブル
ディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。

【０１２０】１２０８はネットワークインタフエースカ
ード（ＮＩＣ）で、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワ
ークプリンタ、他のネットワーク機器、あるいは他のＰ
Ｃと双方向のデータのやり取りを行う。

【０１２１】本実施形態で説明したＸ線撮像方法の手順
は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプ
ログラムが動作することによって実現できる。このプロ
グラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み
取り可能な記憶媒体は本発明の実施形態に含まれる。

【０１２２】具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ
−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒
体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラム
を記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フ
レキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光
磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることが
できる。他方、上記プログラムの伝送媒体としては、プ
ログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するための
コンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの
等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおけ
る通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を
用いることができる。

【０１２３】また、コンピュータが供給されたプログラ
ムを実行することにより上述の実施形態の機能が実現さ
れるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおい
て稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）ある
いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実
施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラ
ムの処理の全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張
ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形
態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発
明の実施形態に含まれる。

【０１２４】

【発明の効果】本発明の撮像装置及び撮像方法によれ
ば、実使用上、規定が困難であるアイドリング駆動期間
が長く続いても、装置の命短縮や検出に関する諸特性の
経年変化を抑止して信頼性の高い撮像を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すＸ線撮像システムの
構成ブロック図である。

【図２】光検出器アレーの構成単位の等価回路図であ
る。

【図３】光検出部のデバイス動作について説明するため
の模式図である。

【図４】光検出器アレーの構成単位の等価回路図であ
る。

【図５】２次元配列の光電変換素子を具備する光検出器
アレーの等価回路図である。

【図６】センサ読み出しの概要を示すタイミングチャー
トである。

【図７】Ｘ線検出器の撮像動作を含むタイミングチャー
トである。

【図８】画像処理器の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図９】専用フレームの駆動を説明するためのタイミン
グチャートである。

【図１０】電荷蓄積開始専用空読みフレームＦｐｆ，Ｘ
線画像取得フレームＦｒｘｏ、補正画像取得フレームＦ
ｒｎｏを示すタイミングチャートである。

【図１１】アイドリング専用空読みフレームＦｉを示す
タイミングチャートである。

【図１２】撮像シーケンスのための電荷吐き出し空読み
フレームＦｐのＴＦＴ８２の動作を示すタイミングチャ
ートである。

【図１３】１ラインあたりの時間は通常画像取得フレー
ムと同じとし、ＴＦＴのオン時間のみが短くなるように
駆動する一例を示すタイミングチャートである。

【図１４】一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構
成を示す模式図である。

【符号の説明】

１０：Ｘ線室１２：Ｘ線制御室１４：診断室２０：システム制御器２１：操作者２４：撮像制御器２６：画像処理器３０：モニタ４０：Ｘ線発生器４８：撮影用寝台５０：患者５２：Ｘ線検出器５４：グリッド５８：光検出器アレー６２：駆動器８０：光検出部８２：スイッチング薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）８４：バイアス電源８５：バイアス電凋９２：ラインセレクタ１００：信号読出し回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 27/14 ＫＦターム(参考） 2H013 AB05 4C093 AA16 CA41 EA02 EB12 EB13 FA32 FA48 FA52 FC30 4M118 AA10 AB01 BA05 CA02 CA11 CB05 CB11 DB09 FB09 FB13 GA10 HA23 5C024 AX12 BX00 CX51 DX04 GX03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を撮像するための撮像領域と、前記被写体像の撮像に関連する動作状態において、前記
撮像領域に対して第１の時間間隔で制御を行い、前記被
写体像の撮像に関連しない待機状態において、前記撮像
領域に対して第２の時間間隔で制御を行う駆動手段とを
含み、前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔とが異なるこ
とを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記第２の時間間隔が前記第１の時間間
隔より長いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装
置。
【請求項３】被写体像を撮像するための撮像領域と、前記被写体像の撮像に関連する動作状態において、前記
撮像領域に対して第１の時間内で所定間隔毎に制御を行
い、前記被写体像の撮像に関連しない待機状態におい
て、前記撮像領域に対して第２の時間内で所定間隔毎に
制御を行う駆動手段とを含み、前記第１の時間と前記第２の時間とが異なることを特徴
とする撮像装置。
【請求項４】前記第２の時間が前記第１の時間より短
いことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】被写体像を撮像するための撮像領域と、前記被写体像の撮像に関連する動作状態において、前記
撮像領域に対して第１の時間内で第１の時間間隔毎に制
御を行い、前記被写体像の撮像に関連しない待機状態に
おいて、前記撮像領域に対して第２の時間内で第２の時
間間隔毎に制御を行う駆動手段とを含み、前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔、及び前記第
１の時間と前記第２の時間について、少なくともどちら
か一方の前者と後者とが異なることを特徴とする撮像装
置。
【請求項６】前記第２の時間間隔が前記第１の時間間
隔より長いことを特徴とする請求項５に記載の撮像装
置。
【請求項７】前記第２の時間が前記第１の時間より短
いことを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
【請求項８】Ｘ線を曝射することにより、前記被写体
像を撮像することを特徴とする請求項１〜７のいずれか
１項に記載の撮像装置。
【請求項９】所定の周期で２次元平面からなる１画面
単位で駆動することを特徴とする請求項８に記載の撮像
装置。
【請求項１０】前記駆動手段は、当該駆動手段内にお
ける電荷のリセット動作を行うことを特徴とする請求項
１〜９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】前記駆動手段は、所定の列方向に画像
電荷信号を読み出し、所定の行単位に所定の周期で駆動
を行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項
に記載の撮像装置。
【請求項１２】被写体像の撮像に関連する動作状態に
おいて、前記被写体像を撮像するための撮像領域に対し
て第１の時間間隔で制御を行うとともに、前記被写体像の撮像に関連しない待機状態において、前
記撮像領域に対して第２の時間間隔で制御を行い、前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔とが異なるよ
うに制御することを特徴とする撮像方法。
【請求項１３】前記第２の時間間隔が前記第１の時間
間隔より長いことを特徴とする請求項１２に記載の撮像
方法。
【請求項１４】被写体像の撮像に関連する動作状態に
おいて、前記被写体像を撮像するための撮像領域に対し
て第１の時間内で所定間隔毎に制御を行うとともに、前記被写体像の撮像に関連しない待機状態において、前
記撮像領域に対して第２の時間内で所定間隔毎に制御を
行い、前記第１の時間と前記第２の時間とが異なるように制御
することを特徴とする撮像方法。
【請求項１５】前記第２の時間が前記第１の時間より
短いことを特徴とする請求項１４に記載の撮像方法。
【請求項１６】被写体像の撮像に関連する動作状態に
おいて、前記被写体像を撮像するための撮像領域に対し
て第１の時間内で第１の時間間隔毎に制御を行うととも
に、前記被写体像の撮像に関連しない待機状態において、前
記撮像領域に対して第２の時間内で第２の時間間隔毎に
制御を行い、前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔、及び前記第
１の時間と前記第２の時間について、少なくともどちら
か一方の前者と後者とが異なるように制御することを特
徴とする撮像方法。
【請求項１７】前記第２の時間間隔が前記第１の時間
間隔より長いことを特徴とする請求項１６に記載の撮像
方法。
【請求項１８】前記第２の時間が前記第１の時間より
短いことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の撮像
方法。
【請求項１９】Ｘ線を曝射することにより、前記被写
体像を撮像することを特徴とする請求項１２〜１８のい
ずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項２０】所定の周期で２次元平面からなる１画
面単位で駆動することを特徴とする請求項１９に記載の
撮像方法。
【請求項２１】前記制御を行う駆動手段内における電
荷のリセット動作を行うことを特徴とする請求項１２〜
２０のいずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項２２】所定の列方向に画像電荷信号を読み出
し、所定の行単位に所定の周期で駆動を行うことを特徴
とする請求項１２〜２１のいずれか１項に記載の撮像方
法。
【請求項２３】請求項１〜１１に記載の撮像装置を構
成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプ
ログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。
【請求項２４】請求項１２〜２２のいずれか１項に記
載の撮像方法の処理手順をコンピュータに実行させるた
めのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な
記録媒体。
【請求項２５】請求項１〜１１に記載の撮像装置を構
成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプ
ログラム。
【請求項２６】請求項１２〜２２のいずれか１項に記
載の撮像方法の処理手順をコンピュータに実行させるた
めのプログラム。