JP2004305480A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換して得られた撮像画像に残像が残ってしまうことにより、撮影を何度も行わなければならなくなることを防止するようにする。
【解決手段】２次元センサー１０３の暗状態における暗電流の信号を画像化したＦＰＮ画像を取得し、取得したＦＰＮ画像の信号値のヒストグラムを計算して、ＦＰＮ画像の信号値の最大値と最小値とを抽出し、抽出した最大値と最小値との差が基準値以内であるかどうかを判定して、次のＸ線撮影に支障がないかどうかを判断することにより、残像が残ってしまうかどうかを撮影前に把握することができるようにし、撮像を何度も行わなければならなくなる事態を防止することができるようにする。
【選択図】 図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線撮像装置に関し、特に、放射線を照射して被写体を撮像するために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の進歩により、フラットパネルディテクター（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；以下、ＦＰＤと称する）と呼ばれる光電変換素子を用いて、光を電気信号へ変換するデジタルＸ線撮像装置が実用化され普及しはじめている。
【０００３】
デジタルＸ線撮像装置は、従来のフィルム式のＸ線撮像装置よりも優れた感度や画質を有する。また、デジタルＸ線撮像装置を用いれば、短時間に画像が得られるようになるとともに、画像のデジタル化によって画像の管理が容易になる。この他、デジタルＸ線撮像装置は、ネットワークを利用した遠隔診断などの新たな医療サービスを提供することが可能になるなど、従来のフィルム式のＸ線撮像装置に比べ多くの利点を持っている。
【０００４】
したがって、デジタルＸ線撮像装置を用いることにより、診断精度の向上や診断の効率化などを行って、新たな医療サービスの展開を行うことなどが期待されている。
【０００５】
このような多くの利点を有するデジタルＸ線撮像装置では、上述したように、光電変換素子を用いている。具体的に説明すると、蛍光体でＸ線を可視光に変換し、この変換した可視光を水酸化アモルファスシリコンなどからなる光電変換層で光電変換し、電荷を発生させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記光電変換素子を用いた従来のデジタルＸ線撮像装置では、短い撮影間隔で被写体を撮影すると、１枚前の撮影画像が残像として見えるという問題がある。
【０００７】
この残像には、上記光電変換層や、上記光電変換層と絶縁層の界面に在る深い局在準位が関与している。
上記光電変換素子で光電変換することにより発生した電荷が、上記局在準位にトラップされると、その電荷は熱的励起によって少しずつ局在準位から放出される。
しかし、このような電荷の放出は、長い時定数を持っているため、撮影間隔が短いと、上記局在準位から放出される電荷による画像が残像として見える。
【０００８】
残像が強く現れる条件の１つは、被写体に照射された光の量が大きい場合である。
光電効果で発生した電荷が多いほど、上記局在準位にトラップされる電荷も多くなり、発生する残像も大きくなる。つまり、Ｘ線の照射が強い巣抜けの部分のようなところでは残像が大きく、前回の撮影で巣抜けの部分とそうでなかった部分が次の撮影で残像として見えやすい。
【０００９】
また、部位の右／左を判断するために、鉛でできた文字を撮影時にセンサー面に置くような場合や、患者の身体に入れられた金属のように、Ｘ線を良く遮蔽する物質が被写体に含まれている場合の様に、光の照射量が極端に異なる場所があると、残像が見えやすい。
【００１０】
しかし、従来のデジタルＸ線撮像装置には、残像が起きているかどうかを撮影前に判定する手段がないために、オペレータは、撮影された画像を見るまで、残像が発生しているか否かが分からない。
【００１１】
そのため、もし、撮影した画像に前回撮影した画像が残像として見えた場合、十分な時間待って、残像が十分小さくなってから再撮影を行わなければならい。
再撮影を行うことは、患者の被爆線量が増すだけでなく、残像が十分小さくなり再撮影ができるようになるまで患者は待たされるので、精神的にも、肉体的にも大きな負担を患者にかけることとなる。
【００１２】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、光電変換して得られた撮像画像に残像が残ってしまうことにより、撮影を何度も行わなければならなくなることを防止するようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線撮像装置は、放射線または可視光を電気信号に変換する光電変換手段と、上記光電変換手段から出力される電気信号を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組み合わせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、上記光電変換手段で得た電気信号を増幅しデジタルデータに変換する回路と、上記転送手段及び上記光電変換手段を駆動する回路とを接続して成る光電変換装置を有する放射線撮像装置であって、上記２次元センサーに発生する残像を検知する残像検知手段を有することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
次に、図面を参照しながら、本発明の放射線撮像装置の第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示し、放射線撮像装置として配設されるデジタルＸ線撮像装置の構成の一例を示した図である。
【００１５】
本実施の形態のデジタルＸ線撮像装置では、図１に示すように、人体１２１を透過したＸ線１２０を蛍光体１０１で可視光１０２に変換し、その変換した可視光１０２に基づく画像を、ガラス基板上にアモルファスシリコンプロセスを用いて作られた２次元センサー１０３によって等倍で読み取るようにしている。
【００１６】
２次元センサー１０３は、光を電気信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子からの信号をＯＮ／ＯＦＦ（オン及びオフ）するためのスイッチング素子とからなる画素が、２次元状（マトリックス状）に複数配置されたものである。上記スイッチング素子としては、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が挙げられる。
【００１７】
この２次元センサー１０３では、蛍光体１０１が発した人体１２１の情報を担った可視光１０２を上記光電変換素子によって電気信号へ変換して、蓄積する。そして、蓄積した電気信号は、垂直駆動回路１０５によって駆動される上記ＴＦＴによって出力される。
【００１８】
上記ＴＦＴから出力された電気信号は、信号増幅回路１０４で増幅された後、中継基板１２３を介して、制御基板１２４へ送られ、この制御基板１２４に設けられたＡＤコンバータ１０６でデジタル信号へ変換される。
【００１９】
制御基板１２４は、２次元センサー１０３を駆動するための制御信号を、信号増幅回路１０４や、垂直駆動回路１０５へ送るための制御用コンピュータのほかに、２次元センサー１０３、垂直駆動回路１０５、及び信号増幅回路１０４で必要な電源を作ることができるレギュレータを内包している。
【００２０】
ＡＤコンバータ１０６でデジタル信号へ変換されることにより得られた画像データは、画像処理装置１０９に送られて、診断に適したコントラストが得られるように処理され、モニター１１８へ表示される。
【００２１】
また、上記のようにして画像処理装置１０９で処理された画像データに基づく画像は、オペレータの操作によってプリンター１１６に出力することもできる。
【００２２】
さらに、上記のようにして画像処理装置１０９で処理された画像データは、コントロールＰＣ（パーソナルコンピュータ）１１１内の記録装置１２２や、外部記録装置１１７や、病院のネットワーク１２６上にある記録装置などに適宜保存される。
【００２３】
以上のようなデジタルＸ線像撮影装置における制御は、コントロールＰＣ１１１によってすべて行われる。また、Ｘ線源１１９との同期や、画像の保存や、画像の印刷や、病院内ネットワーク１２６との接続などもこのコントロールＰＣ１１１で行うことができる。
【００２４】
制御卓１１３は、患者ＩＤ、撮影部位の情報、Ｘ線源１１９の設定、ならびに撮影した画像の画像処理の方法などを入力し、コントロールＰＣ１１１に伝える。
また、ＦＰＤ１１２の動作状態は、動作表示灯１２５や、モニター１１８によって表示される。
【００２５】
図２は、デジタルＸ線撮像装置に用いられる２次元センサー１０３の１画素のパターンの一例を示した図である。
２次元センサー１０３の１画素は、蛍光体１０１から発せられた可視光１０２を電気信号へ変換蓄積する光電変換素子として配設されるＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型光電変換素部２０２と、ＭＩＳ型光電変換部２０２に蓄積された電荷を転送する転送手段として配設されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２０１とをそれぞれ一つずつ有している。
【００２６】
そして、ＴＦＴ２０１を駆動する為のゲート電極３０２と、光電変換や電荷蓄積に必要な電圧をＭＩＳ型光電変換部２０２に供給する為のセンサーバイアス線３１４と、ＴＦＴ２０１から図２には図示していない読み出し回路へ電気信号を伝送する為の信号線３０８とが上記画素に接続されている。
【００２７】
図３は、図２のＡ−Ａ´間の断面図を示したものである。
上記画素はガラス基板３０１上に形成される。具体的に説明すると、ＴＦＴ２０１は、クロムまたはアルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるゲート電極３０２と、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜３０３と、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によって形成されるチャネル層３０４と、チャネル層３０４と金属電極とのオーミックコンタクトをとるためのＮ＋アモルファスシリコン層３０５と、アルミニウムまたはアルミニウムの合金などの金属によって形成されるソース電極３０６及びドレイン電極３０７とを有して構成される。
【００２８】
本実施の形態のＭＩＳ型光電変換素子２０２は、ＭＩＳ型アモルファスシリコンフォトセンサーであり、クロムまたはアルミニウムやアルミニウムの合金などの金属によってガラス基板３０１上に形成されるセンサー下部電極３０９と、ＭＩＳ型光電変換部（フォトセンサー）２０２の絶縁層となる窒化シリコン薄膜からなる絶縁層３１０と、可視光１０２を電気信号へ変換する水素化アモルファスシリコンによって形成される光電変換層３１１と、光電変換層３１１と電極とのオーミックコンタクトをとるとともに、センサーバイアス線３１４からの正孔の注入をブロックするＮ＋型アモルファスシリコン層３１２と、ＭＩＳ型光電変換部（フォトセンサー）２０２に電圧を供給するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム酸化第一錫）からなる透明電極３１３と、アルミニウムやクロムで形成されるセンサーバイアス線３１４とを有して構成される。
【００２９】
さらに、ＭＩＳ型光電変換部（光電変換素子）２０２と、ＴＦＴ２０１とを湿度や異物から保護するための保護層３１５と、放射線を可視光に変換する蛍光体３１７と、蛍光体３１７を保護層３１５に接着するための接着層３１６と、蛍光体３１７とを湿度から保護するための蛍光体保護層３１８とが、ＴＦＴ２０１とＭＩＳ型光電変換部２０２の上方に形成されている。なお、図３に示した蛍光体３１７と、図１に示した蛍光体１０１とは同じものである。
【００３０】
このように、２次元センサー１０３を形成する際にアモルファスシリコンプロセスが用いられる理由は、大面積を均一に成膜でき、ＭＩＳ型光電変換部２０２やＴＦＴ２０１の特性を均一にすることができるためである。
【００３１】
次に、ＭＩＳ型光電変換部２０２の動作原理を、図４に示すＭＩＳ型光電変換部２０２のエネルギーバンド図を用いて説明する。
図４（ａ）では、ＭＩＳ型光電変換部２０２のセンサーバイアス線３１４側に正の電圧を印加した蓄積動作時（光電変換モード）の状態を示している。
【００３２】
この光電変換モードでは、光電変換層３１１内で光電効果によって発生した正孔４０３は、光電変換層３１１間の電界によって、絶縁層３１０と光電変換層３１１の界面（光電変換層−絶縁層界面）に移動し、電子４０２はＮ＋アモルファスシリコン層３１２側へと移動する。
【００３３】
このとき、正孔４０３は、絶縁層３１０を抜けて移動することができないため、光電変換層―絶縁層界面に蓄積することになる。よって、光４０１の照射量や時間に比例した電圧がＭＩＳ型光電変換部２０２に発生する。
【００３４】
しかしながら、ある一定量の正孔４０３を蓄積すると、図４（ｂ）に示すように、光電変換層−絶縁層界面に蓄積した正孔４０３に起因する電圧と、ＭＩＳ型光電変換部（フォトセンサー）２０２に印加している電圧とが等しくなり、光電変換層３１１に電界が発生しなくなる。
【００３５】
この状態では、光電変換層３１１で発生した正孔４０３は、光電変換層―絶縁層界面に移動できず、電子４０２と再結合し消滅してしまうため、光４０１の照射量や時間に比例した電圧が発生しなくなる。この状態を飽和状態と呼ぶ。
【００３６】
飽和状態になったＭＩＳ型光電変換部２０２では、光４０１の照射量や時間に比例した電圧が発生しないため、この状態で撮影を行っても正常なＸ線画像を得ることができない。
【００３７】
ＭＩＳ型光電変換部２０２を再び図４（ａ）の状態（光電変換モード）にするためには、図４（ｃ）に示すように、センサーバイアス線３１４の電圧を図４（ａ）および図４（ｂ）の状態より低い電圧にして、光電変換層―絶縁層界面に蓄積した正孔４０３を掃き出す動作が必要である。この動作をリフレッシュ動作という。
【００３８】
このとき、センサーバイアス線３１４の電圧を上記蓄積動作時よりも低い電圧にすることで正孔４０３を掃き出すことができる。そして、掃き出した正孔４０３の量だけ、光電変換モード時に新たに正孔４０３を蓄積できるようになる。
【００３９】
よって、センサーバイアス線３１４の電圧をより低く設定することで、多くの光が照射されてもセンサーが飽和状態になりにくくすることができる。
しかし、リフレッシュ動作から光電変換モードに変わった直後は、リフレッシュ動作時に光電変換層３１１に注入された電子に起因する電流が流れ、一時的に暗電流が大きくなる。
【００４０】
また、リフレッシュ動作時のセンサーバイアス線３１４の電圧を低くすればするほど、リフレッシュ動作時に光電変換層３１１へ注入される電子が多くなるため、センサーバイアス線３１４の電圧（バイアス）を蓄積動作時における電圧（バイアス）に再び戻すと、多くの電流が発生する。
【００４１】
よって、リフレッシュ動作時及び光電変換モード時におけるセンサーバイアスは、ＭＩＳ型光電変換部（光電変換素子）２０２がデジタルＸ線撮像装置として望まれるダイナミックレンジと暗電流とが確保されるように最適化される。
【００４２】
ＭＩＳ型光電変換部２０２でＸ線画像（撮像画像）を得るには、リフレッシュ動作を行った後、光電変換モードとし、光電変換モード時にＸ線を照射する。その後、ＴＦＴ２０１を順次ＯＮしてＭＩＳ型光電変換部（光電変換素子）２０２に蓄積した電荷を信号増幅回路１０４へ転送する必要がある。
【００４３】
また、デジタルＸ線撮像装置では、上記ＭＩＳ型光電変換部（ＭＩＳ型光電変換素子）２０２を光電変換素子として用いる以外に、ＰＩＮ型光電変換部（ＰＩＮ型光電変換素子）を光電変換素子として用いてもよい。
【００４４】
図５に、ＰＩＮ型光電変換部を用いた画素の断面図を示す。
ＴＦＴは、ガラス基板５０１上に形成されたクロムまたはアルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるゲート電極５０２と、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜５０３と、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によって形成されるチャネル層５０４と、チャネル層５０４と金属電極とのオーミックコンタクトをとるための負の導電性を持つＮ＋アモルファスシリコン層５０５と、アルミニウムまたはアルミニウムの合金などの金属によって形成されるソース電極５０６及びドレイン電極５０７とを有して構成される。
【００４５】
ＰＩＮ型光電変換部は、アルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるセンサー下部電極層５０９と、センサー下部電極層５０９から光電変換層５１１への正孔の注入を阻止するための、負の導電性を持つＮ＋アモルファスシリコン層５１０と、水素化アモルファスシリコンからなる光電変換層５１１と、センサーバイアス線５１４ならびに透明電極５１３から、光電変換層５１１への電子の注入を阻止するための、正の導電性をもつＰ＋型アモルファスシリコン層５１２と、ＰＩＮ型光電変換部に電圧を供給するための、アルミニウムやアルミニウム合金からなるセンサーバイアス線５１４と、ＩＴＯなどの透明電極材料で形成される透明電極層５１３とを有して構成される。
【００４６】
図６に、ＰＩＮ型光電変換部の動作原理を説明するためのエネルギーバンド図を示す。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ＰＩＮ型光電変換部のＰ＋アモルファスシリコン層５１２に負の電圧を印加した状態、またはＮ＋アモルファスシリコン層５１０に正の電圧を印加した状態のＰＩＮ型光電変換部のバンドダイアグラムを示している。
【００４７】
図６（ａ）では、ＰＩＮ型光電変換部に光が照射されていない状態を示している。ＰＩＮ型光電変換部の両端にかかる電圧によって、Ｐ＋アモルファスシリコン層５１２側からは電子が、Ｎ＋アモルファスシリコン層５１０側からは正孔がそれぞれ注入される。
【００４８】
しかし、上記注入された電子と正孔は、Ｎ＋アモルファスシリコン層５１０やＰ＋アモルファスシリコン層５１２内で再結合し、光電変換層５１１を通って対極へと流れることができないため、この状態では、ＰＩＮ型光電変換部は電流を流さない。
【００４９】
しかしながら、光電変換層５１１にトラップされている電荷６０１が熱的に放出され、放出された電子６０２が、ＰＩＮ型光電変換部にかかっている電圧によって光電変換層５１１の外へと流れ出るため、光電変換で発生する電流より微量ではあるが電流（暗電流）が流れる。
【００５０】
図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態のＰＩＮ型光電変換部に光を照射した状態を示している。
光が照射されると光電変換層５１１では、電子・正孔対が発生し光電変換層５１１にかかっている電圧によって電子６０３はＮ＋アモルファスシリコン層５１０へ、正孔はＰ＋アモルファスシリコン層５１２へドリフトする。このとき、光電変換層５１１を移動する時間を電子及び正孔の寿命より十分短くなるようＰＩＮ型光電変換部に印加する電圧を設定することで光量に比例した電流を得ることができる。
【００５１】
ＰＩＮ型光電変換部の特長は、ＭＩＳ型光電変換部のようにリフレッシュ動作が必要ないことである。
【００５２】
また、実用化はされていないが、結晶半導体材料で構成されるＰＩＮ型光電変換部を用いてＸ線を電気信号に直接変換するものや、アモルファスセレンを用いたものも研究されており、このような光電変換部を光電変換素子として用いてもよい。
【００５３】
なお、上述したアモルファスシリコンと蛍光体とを用いたものは間接型と呼ばれ、上記結晶半導体材料などを用いてＸ線を電気信号に直接変換するものは直接型と呼ばれる。
【００５４】
ところで、上述したような残像を無くすためには、アモルファスシリコン（光電変換層３１１、５１１）や、アモルファスシリコン窒化膜（絶縁層３１０）の局在準位を減らすことが必要であるが、アモルファスシリコンより局在準位の少ないポリシリコンや結晶シリコンによって、アモルファスシリコンと同等の均一性でＦＰＤを作ることは技術的に困難である。
【００５５】
また、研究段階であるが、直接型の光電変換素子に用いられている材料で有用なものは、結晶半導体であるが、この結晶半導体であっても局在準位が多いものがほとんどである。
残像の問題を解決するためには、これら材料の改善が必要であるが、局在準位を減らすことは非常に困難である。
【００５６】
よって、本実施の形態のデジタルＸ線撮像装置においては、残像の発生による再撮影を回避するために、デジタルＸ線撮像装置自らが残像の発生を判断するとともに、残像の発生をオペレータに告知し、さらに、残像を無くすための方法や処理を行うようにする。
【００５７】
図７に、上記ＦＰＤを用いた本実施の形態のデジタルＸ線撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートを示す。
【００５８】
まず、ステップＳ７０１において、Ｘ線画像を撮影した直後に、後述する残像検知処理を行う。
次に、ステップＳ７０２において、この残像検知処理の結果に基づいて、直前の撮影によって発生した残像が、その後の撮影に影響が出る量か、それとも問題とならない量なのかを判定する。
【００５９】
この結果、問題とならないと判定された場合にはステップＳ７０１に戻り、Ｘ線撮影を続けて行える。一方、問題有りと判定された場合には、ステップＳ７０３に進み、動作表示灯１２５やモニター１１８を用いて、後述する残像除去処理を行うようオペレータに警告を発する。
【００６０】
オペレータに警告を発した後（オペレータコールの後）、ステップＳ７０４に進み、デジタルＸ線撮像装置は、オペレータに残像を除去する方法を指示し、これに従い後述する残像除去処理を行う。そして、この残像除去処理が終了した後、ステップＳ７０１に戻り、Ｘ線撮影を正常に行うことができる。
【００６１】
図８に、上記残像検知処理を行う際のデジタルＸ線撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートを示す。
まず、ステップＳ８０１において、Ｘ線を照射せずに読み出し動作を行って、図９（ａ）に示すようなＦＰＮ（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）画像を得る。このＦＰＮ画像では、２次元センサー１０３の暗状態における暗電流の信号を画像化するので、画素の暗電流のばらつきや残像などの情報を得ることができる。
【００６２】
診断用のＸ線画像では、黒いほど被写体でのＸ線の吸収が少なく、蛍光体１０１の発光量が大きいことを示している。一方、ＦＰＮ画像では、白くなるほどデジタルＸ線撮像装置のＦＰＮ出力が高いことを示している。
【００６３】
このようなＦＰＮ画像を撮影する場合において、３秒程度の長時間の蓄積動作を行うことで上述した情報が明確に得られるようになる。つまり、光電変換に必要なセンサーバイアスを光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）に与え、ＴＦＴ２０１をＯＦＦにした状態を続けた後、光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）に蓄積した電荷を読み出すことで、上述した情報が明確になる。なお、上記において、長時間の蓄積動作とは、一般のＸ線撮影での蓄積時間に比べて長時間の蓄積動作ということであり、この蓄積動作における蓄積時間は、３秒程度に限定されるものではない。
【００６４】
Ｘ線撮影を行った直後のＦＰＮ画像は残像が支配的になっているため、図９（ａ）に示したＦＰＮ画像では、被写体の無い四隅や、Ｘ線が透過しやすい肺野の部分でＦＰＮ出力が高くなっている。
【００６５】
このＦＰＮ出力から、実際の撮影時に発生する残像量を割りだし、この割り出した残像量と、一般のＸ線撮影での蓄積時間における残像量との関係から、次のＸ線撮影に支障がないかどうかを判断する。
【００６６】
この判断を行うための具体的な方法は、ステップＳ８０２において、図９（ｂ）に示すようなＦＰＮ画像のヒストグラムを計算し、ステップＳ８０３において、その最大値と最小値とを抽出し、ステップＳ８０４において、抽出した最大値と最小値との差が基準値以内であるかどうか判定する方法がとられる。
【００６７】
そして、この判定の結果、上記最大値と最小値との差が基準値以内である場合には、後述するステップＳ１００１〜ステップＳ１００３における残像除去作業が既に行われているかどうかを判定するステップＳ８０５に進む。
【００６８】
ここで、後述する残像除去作業が既に行われている場合は、ステップＳ８０７（後述するステップＳ１００４〜ステップＳ１００６）の画像補正データを取得する作業に進み、そうでない場合は、正常に撮影が行えるので、撮影が可能であることをオペレータに知らせる。
一方、上記最大値と最小値との差が基準値以内でない場合には、ステップＳ８０６（後述するステップＳ１００１〜ステップＳ１００３）に進み、後述する残像除去作業のＸ線撮影を行う。
なお、この残像除去作業を行った後は、ステップＳ８０７における画像補正データを取得する作業に進むようにしたり、ステップＳ８０１に戻り、上記最大値と最小値との差が基準値以内になるまでステップＳ８０１からステップＳ８０４までの処理を繰り返すようにしたりすればよい。
【００６９】
以上の処理は画像処理装置１０９によって行われ、また、次のＸ線撮影に支障がないかどうかを判断するための基準値は、２次元センサー１０３の特性評価で得られたものを用いる。
【００７０】
図１０に、上記残像除去処理を行う際のデジタルＸ線撮像装置の動作の一例を、作業手順を含めて説明するフローチャートを示す。
残像除去作業には、大きく分けて、デジタルＸ線撮像装置に発生した残像を除去する作業と、診断に最適なＸ線画像に処理する際に必要な画像補正データを取得する作業との２つの作業に分かれる。
【００７１】
まず、ステップＳ１００１において、オペレータは、撮像装置のダイナミックレンジを越えるような、強いＸ線を照射するよう、Ｘ線源１１９の管電圧と、管電流を設定する（第１の曝射条件）。
【００７２】
次に、ステップＳ１００２において、オペレータは、デジタルＸ線撮像装置の全面にＸ線が照射されるように調整し、被写体を何も置かないで、Ｘ線撮影を行うための操作を行う。この操作に従って、デジタルＸ線撮像装置は、Ｘ線撮影を行う。
【００７３】
その後、ステップＳ１００３において、デジタルＸ線撮像装置は、上述した残像検知処理によって、残像が除去されているかどうかを判定する。
【００７４】
この判定の結果、残像が除去されていれば、画像補正データ取得作業に移る。一方、残像が除去されていない場合には、ステップＳ１００２に戻り、Ｘ線撮影を再度行う。そして、デジタルＸ線撮像装置が、残像が除去されたと判断するまでステップＳ１００２とステップＳ１００３とを繰り返し行う。
【００７５】
画像補正データ取得作業を行うのは、上述したステップＳ１００２で行うＸ線撮影のように、強いＸ線が照射され光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）に多量の光が照射されると、光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）の感度特性が、Ｘ線を照射する以前と変わってしまい、今まで使用していた補正データを使用することができなくなるからである。
【００７６】
画像補正データを取得するために、ステップＳ１００５及びステップＳ１００６に示すように、白補正データの作成と、ＦＰＮ補正データの作成とを行う。
【００７７】
上記白補正データの作成は、まず、ステップＳ１００４において、オペレータは、デジタルＸ線撮像装置のダイナミックレンジに対し、２０〜３０％の画像出力となるようにＸ線の条件を設定する（第２の曝射条件）。
【００７８】
そして、ステップＳ１００５において、デジタルＸ線撮像装置は、上記設定された条件に従ってＸ線画像を数枚撮影する。
このＸ線画像から、信号増幅回路１０４におけるゲインのばらつきや、光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）における感度のばらつきの補正に使用される白補正データを作成する。
【００７９】
ＦＰＮ補正データは、上述したＦＰＮ画像から得られ、光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）や信号増幅回路１０４のばらつき、またはオフセットのばらつきの補正に使用される。
【００８０】
以上のような一連の作業と処理により、残像を除去し、かつ、デジタルＸ線撮像装置を撮影に適した状態にすることができる。
また、これら一連の作業において、作業方法をモニター１１８へ表示し、オペレータが対話的に作業を進めていくことができる。
【００８１】
以上のように本実施の形態によれば、アモルファスシリコンプロセスを用いて構成された光電変換素子を有するデジタルＸ線撮像装置に内在する残像の発生を検知して、オペレータに警告し、速やかに除去することができる。したがって、残像による撮影の失敗を未然に防ぐことができるとともに、発生した残像を早急に除去して正常な撮影を行うことができる。これにより、患者やオペレータの肉体的な負担や、精神的な負担の少ないデジタルＸ線撮像装置を提供することができる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
次に、図面を参照しながら、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態と残像検知処理が異なるだけであり、その他については、上述した第１の実施の形態と同じである。したがって、上述した第１の実施の形態と同一の部分については、図１〜図１０に付した符号と同一の符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
【００８３】
図１１に、本実施の形態における残像検知処理を行う際のデジタルＸ線撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートを示す。
また、図１２（ａ）に、残像検知処理を行う直前に撮影したＸ線画像を示し、図１２（ｂ）に、長時間電荷を蓄積して得られるＦＰＮ画像を示す。図１２（ｃ）に、図１２（ｂ）に示したＦＰＮ画像の出力値を表したグラフを示す。
【００８４】
本実施の形態における残像検知処理は、まず、ステップＳ１１０１において、直前に撮影したＸ線画像で最も白い箇所、つまり、Ｘ線の照射量が最小で光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）に蓄積される電荷量が最小の場所と、最も黒い箇所、つまり、Ｘ線の照射量が最大で光電変換素子（ＭＩＳ型光電変換部やＰＩＮ型光電変換部など）に蓄積される電荷量が最大の場所とを割り出す。
【００８５】
その後、ステップＳ１１０２において、上述した第１の実施の形態で説明した電荷を長時間蓄積することにより得られるＦＰＮ画像を撮影する（図８のステップＳ８０１を参照）。
【００８６】
そして、ステップＳ１１０３において、ステップＳ１１０１で割り出した電荷量が最大値であった箇所と最小値であった箇所とに対応するＦＰＮ画像の出力を抽出する。
【００８７】
そして、ステップＳ１１０４において、抽出したＦＰＮ画像の出力の差が基準値以内であるかどうかを判定し、次のＸ線撮影に支障がないかどうかを判断する。
【００８８】
すなわち、抽出したＦＰＮ画像の出力の差が基準値以内である場合には、次のＸ線撮影に支障がないと判断して、ステップＳ１１０５に進み、上記ステップＳ１００１〜ステップＳ１００３における残像除去作業が既に行われているかどうかを判定する。
【００８９】
そして、上記残像除去作業が既に行われている場合は、ステップＳ１００７（上記ステップＳ１００４〜ステップＳ１００６）に進み、上述したステップＳ８０７と同様に、画像補正データを取得し、そうでない場合は、正常に撮影が行えるので、撮影が可能であることをオペレータに知らせる。
【００９０】
一方、抽出したＦＰＮ画像の出力の差が基準値以内でない場合には、次のＸ線撮影に支障があると判断して、ステップＳ１１０６に進み、上述したステップＳ８０６（上記ステップＳ１００１〜ステップＳ１００３）と同様に、残像除去作業を行う。
なお、この残像除去作業を行った後は、上述した第１の実施の形態と同様に、ステップＳ１１０７における画像補正データを取得する作業に進むようにしたり、ステップＳ１１０１に戻り、上記最大値と最小値との差が基準値以内になるまでステップＳ１１０１からステップＳ１１０４までの処理を繰り返すようにしたりすればよい。
【００９１】
以上の処理は、画像処理装置１０９によって行われ、また、次のＸ線撮影に支障がないかどうかを判断するための基準値は２次元センサー１０３の特性評価で得られたものを用いる。
【００９２】
以上のような残像検知処理により、画像診断に悪影響を及ぼす量の残像を撮影部位や条件に依らず検知できることが可能となる。
また、上述した図１０に示したフローチャートに従って残像を除去することによって、上述した第１の実施の形態と同様に残像による撮影の失敗を未然に防ぐことができるとともに、発生した残像を早急に除去して正常な撮影を行うことができる。
【００９３】
（本発明の他の実施形態）
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【００９４】
また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００９５】
また、コンピュータが供給されたプログラムコード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、そのプログラムコード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にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【００９６】
さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。
【００９７】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
（実施態様１） 放射線または可視光を電気信号に変換する光電変換手段と、上記光電変換手段から出力される電気信号を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組み合わせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、上記光電変換手段で得た電気信号を増幅しデジタルデータに変換する回路と、上記転送手段及び上記光電変換手段を駆動する回路とを接続して成る光電変換装置を有する放射線撮像装置であって、
上記２次元センサーに発生する残像を検知する残像検知手段を有することを特徴とする放射線撮像装置。
（実施態様２） 上記残像検知手段は、上記２次センサーにおける暗電流の信号を画像化することにより得られた画像データに基づいて、上記残像を検知することを特徴とする実施態様１に記載の放射線撮像装置。
【００９８】
（実施態様３） 上記残像検知手段は、上記２次元センサーの暗電流を画像化することによって得られた画像データの最大値と最小値とから、上記残像が次に撮像される撮像画像に与える影響を判断する判断手段を有し、
上記判断手段による判断の結果に基づいて、上記残像を検知することを特徴とする実施態様１または２に記載の放射線撮像装置。
【００９９】
（実施態様４） 上記残像検知手段は、上記２次元センサーの暗電流を画像化することによって画像データを得るとともに、直前に撮像された撮像画像から、可視光または放射線の照射量が最も多い照射領域と、最も少ない照射領域とを判別し、判別した２つの照射領域に対応する画像データの差から、上記残像が次に撮像される撮像画像に与える影響を判断する判断手段を有し、
上記判断手段による判断の結果に基づいて、上記残像を検知することを特徴とする実施態様１または２に記載の放射線撮像装置。
【０１００】
（実施態様５） 被写体が無い状態でＸ線を曝射してＸ線画像を取得し、取得したＸ線画像に基づいて、上記２次元センサーに発生した残像を除去する残像除去手段を有することを特徴とする実施態様１〜４の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０１】
（実施態様６） 上記残像検知手段により残像が検知された後に、上記残像の発生をオペレータに知らせる報知手段を有することを特徴とする実施態様１〜５の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０２】
（実施態様７） 上記光電変換手段は、絶縁性の基板上に、
第１の電極層と、
第１の導電型のキャリア、および上記第１の導電型のキャリアとは正負の異なる第２の導電型のキャリアの両方のキャリアの通過を阻止する第１の非単結晶の絶縁層と、
非単結晶の半導体で形成される光電変換半導体層と、
第２の電極層と、
上記第２の電極層と上記光電変換半導体層の間に形成され、上記光電変換半導体層に第１の導電型のキャリアが注入されることを阻止する注入阻止層と、
金属で形成された第３の電極層とを少なくとも有し、
上記第２の電極層は、上記注入阻止層上に形成され、可視光に対し透明であることを特徴とする実施態様１〜６の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０３】
（実施態様８） 上記光電変換手段は、
絶縁性の基板と、
上記絶縁性の基板上に形成される第１の電極層と、
上記第１の電極層上に形成され、第１の導電型のキャリア、および上記第１の導電型のキャリアとは正負の異なる第２の導電型のキャリアの両方のキャリアの通過を阻止する第１の絶縁層と、
上記第１の絶縁層上に、非単結晶の半導体を用いて形成される光電変換半導体層と、
上記光電変換半導体層上に形成され、上記光電変換半導体層に第１の導電型のキャリアが注入されることを阻止する注入阻止層と、
上記注入素子層上に形成され、可視光に対し透明である第２の電極層と、
上記第２の電極層と上記光電変換半導体層との間に、金属を用いて形成される第３の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜６の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０４】
（実施態様９） 上記光電変換手段は、絶縁性の基板上に、
第１の電極層と、
第１の導電型の電荷の注入を阻止する第１の注入阻止層と、
非結晶の半導体で形成される光電変換半導体層と、
上記第１の導電型の電荷とは正負の異なる第２の導電型の電荷の注入を阻止する第２の注入阻止層と、
上記第２の注入阻止層上に形成され、可視光に対し透明である第２の電極層と、
金属で形成される第３の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜６の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０５】
（実施態様１０） 上記光電変換手段は、
絶縁性の基板と、
上記絶縁性の基板上に形成される第１の電極層と、
上記第１の電極層上に形成され、第１の導電型のキャリアの注入を阻止する第１の注入阻止層と、
上記第１の注入阻止層上に、非結晶の半導体を用いて形成される光電変換半導体層と、
上記光電変換半導体層上に形成され、上記第１の導電型のキャリアとは正負の異なる第２の導電型のキャリアの注入を阻止する第２の注入阻止層と、
上記第２の注入阻止層上に形成され、可視光に対し透明である第２の電極層と、
上記第２の電極層と、上記第２の注入阻止層との間に、金属を用いて形成される第３の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜６の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０６】
（実施態様１１） 上記光電変換手段は、
第１の電極層と、
第１の導電型の電荷の注入を阻止する第１の注入阻止層と、
半絶縁性を有する結晶基板を用いて形成される光電変換半導体層と、
上記第１の導電型の電荷とは正負の異なる第２の導電型の電荷の注入を阻止する第２の注入阻止層と、
上記第２の注入阻止層上に、金属を用いて形成される第２の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜６の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０７】
（実施態様１２） 上記光電変換手段は、
第１の電極層と、
上記第１の電極層上に形成され、第１の導電型の電荷の注入を阻止する第１の注入阻止層と、
上記第１の注入阻止層上に、半絶縁性を有する結晶基板を用いて形成される光電変換半導体層と、
上記光電変換半導体層上に形成され、上記第１の導電型の電荷とは正負の異なる第２の導電型の電荷の注入を阻止する第２の注入阻止層と、
上記第２の注入阻止層上に、金属を用いて形成される第２の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜６の何れか１態様に記載の放射線撮像装置。
【０１０８】
（実施態様１３） 上記光電変換装置の照射面に張り合わされる蛍光体を有し、
上記蛍光体は、人体を透過したＸ線を可視光に変換することを特徴とする放射線撮像装置。
【０１０９】
（実施態様１４） 放射線または可視光を電気信号に変換する光電変換手段と、上記光電変換手段から出力される電気信号を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組み合わせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、上記光電変換手段で得た電気信号を増幅しデジタルデータに変換する回路と、上記転送手段及び上記光電変換手段を駆動する回路とを接続して成る光電変換装置を有する放射線撮像装置の制御方法であって、
上記２次元センサーに発生する残像を検知する残像検知処理を行うことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
【０１１０】
（実施態様１５） 上記残像検知処理は、上記２次センサーにおける暗電流の信号を画像化することにより得られた画像データに基づいて、上記残像を検知することを特徴とする実施態様１４に記載の放射線撮像装置の制御方法。
【０１１１】
（実施態様１６） 上記残像検知処理は、上記２次元センサーの暗電流を画像化することによって得られた画像データの最大値と最小値とから、上記残像が次に撮像される撮像画像に与える影響を判断する判断処理を行い、
上記判断処理による判断の結果に基づいて、上記残像を検知することを特徴とする実施態様１４または１５に記載の放射線撮像装置の制御方法。
【０１１２】
（実施態様１７） 上記残像検知手段は、上記２次元センサーの暗電流を画像化することによって画像データを得るとともに、直前に撮像された撮像画像から、可視光または放射線の照射量が最も多い照射領域と、最も少ない照射領域とを判別し、判別した２つの照射領域に対応する画像データの差から、上記残像が次に撮像される撮像画像に与える影響を判断する判断処理を行い、
上記判断処理による判断の結果に基づいて、上記残像を検知することを特徴とする実施態様１４または１５に記載の放射線撮像装置の制御方法。
【０１１３】
（実施態様１８） 被写体が無い状態でＸ線を曝射してＸ線画像を取得し、取得したＸ線画像に基づいて、上記２次元センサーに発生した残像を除去する残像除去処理を行うことを特徴とする実施態様１４〜１７の何れか１態様に記載の放射線撮像装置の制御方法。
【０１１４】
（実施態様１９） 上記残像検知処理により残像が検知された後に、上記残像の発生をオペレータに知らせる報知処理を行うことを特徴とする実施態様１４〜１８の何れか１態様に記載の放射線撮像装置の制御方法。
【０１１５】
（実施態様２０） 放射線または可視光を電気信号に変換する光電変換手段と、上記光電変換手段から出力される電気信号を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組み合わせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、上記光電変換手段で得た電気信号を増幅しデジタルデータに変換する回路と、上記転送手段及び上記光電変換手段を駆動する回路とを接続して成る光電変換装置を有する放射線撮像装置を制御することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
上記２次元センサーに発生する残像を検知する残像検知処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【０１１６】
（実施態様２１） 前記実施態様２０に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、放射線または可視光を電気信号に変換する光電変換手段と、上記光電変換手段から出力される電気信号を転送するための転送手段とを組み合わせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに発生する残像を検知するようにしたので、残像による撮影の失敗を未然に防ぐことができ、撮像画像に残像が残ってしまうことにより、撮影を何度も行わなければならなくなることを防止することができる。これにより、使用者の肉体的な負担や、精神的な負担を可及的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、デジタルＸ線撮像装置の構成の一例を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示し、２次元センサーの１画素の一例を示した平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示し、図２に示した２次元センサーの１画素のＡ−Ａ´間の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示し、ＭＩＳ型光電変換部のエネルギーバンドを示した図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示し、ＰＩＮ型光電変換部と、ＴＦＴとを組みあわせた画素の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示し、ＰＩＮ型光電変換部のエネルギーバンドを示した図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示し、デジタルＸ線撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示し、残像検知処理を行う際のデジタルＸ線撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態を示し、ＦＰＮ画像と、そのヒストグラムとを示した図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態を示し、残像除去処理を行う際のデジタルＸ線撮像装置の動作の一例を、作業手順を含めて説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示し、残像検知処理を行う際のデジタルＸ線撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示し、Ｘ線画像と、ＦＰＮ画像と、ＦＰＮ画像の信号値とを示した図である。
【符号の説明】
１０１ 蛍光体
１０２ 可視光
１０３ ２次元センサー
１０４ 信号増幅回路
１０５ 垂直駆動回路
１０６ Ａ／Ｄコンバータ
１０９ 画像処理装置
１１８ モニター
１１９ Ｘ線源
１２０ Ｘ線
１２１ 人体

Claims (1)

1. 放射線または可視光を電気信号に変換する光電変換手段と、上記光電変換手段から出力される電気信号を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組み合わせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、上記光電変換手段で得た電気信号を増幅しデジタルデータに変換する回路と、上記転送手段及び上記光電変換手段を駆動する回路とを接続して成る光電変換装置を有する放射線撮像装置であって、
   上記２次元センサーに発生する残像を検知する残像検知手段を有することを特徴とする放射線撮像装置。

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