JP2005028113A - 放射線撮影装置及び放射線撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 残留電荷の状態を判断することで、残留電荷に基づくノイズが画像データに重畳される低減することができる放射線撮影装置及び放射線撮影方法を得ることにある。
【解決手段】 放射線照射手段１１０が放射線を照射し、放射線撮像手段１２０が放射線を画像データに変換し、判断手段１４０が前記画像データに基づいて放射線撮像手段１２０の残留電荷の分布状態を判断し、制御手段１３０が前記判断に基づき放射線撮像手段１２０の駆動状態を変更するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線撮像手段を有する放射撮影装置に関わり、特に、放射線撮像手段の状態に基づき放射線撮影を制御する放射線撮影装置及び放射線撮影方法に関する。

近年、放射線像をリアルタイムで直接にデジタル出力に変換できる放射線撮像センサが提案されている。例えば、石英ガラスから成る基板上にアモルファス半導体を挟んで、透明導電膜と導電膜から成る固体光検出素子をマトリクス状に配列した固体光検出器の製作が可能になり、この固体光検出器と放射線を可視光に変換する蛍光体を積層した放射線撮像センサである。この放射線撮像センサを用いた場合の画像データの取得過程は、放射線撮像センサに対象物を透過した放射線を照射することにより、放射線が蛍光体で可視光に変換され、この可視光が固体光検出素子の光電変換部により電気信号として検出される。この電気信号は各固体光検出素子から所定の読み出し方法により読み出され、この信号をＡ／Ｄ変換し、画像信号を得るという過程である（特許文献１）。また蛍光体を用いずに直接放射線を固体光検出器で取得する放射線撮像センサも提案されている。

これらの放射線撮像センサは放射線強度を電荷量として検出するものである。そのため、放射線信号を正確に蓄積するために放射線撮像センサの状態を安定して駆動する必要がある。例えば、暗電流の吐き出し、蓄積電荷の吐き出し等の駆動を行っている。

しかし、大強度の放射線が照射されると、固体光検出素子中の信号電荷の蓄積が飽和する。信号電荷が飽和した後、通常撮影時の駆動では完全に電荷を吐き出すことができず、ノイズが重畳される。この様に、放射線撮像センサの電荷蓄積状態や電荷吐き出し状態に基づくノイズを残像と呼ぶ（特許文献２）。ここでは、光リセットにより残留電荷による残像を無くす解決手段が提案されている。この方法では光リセットデバイスが放射線撮像センサに備えられる必要があり、光リセットデバイス分のスペースやコストがかかるという問題がある。また、大強度の放射線照射に備え、常に残留電荷を完全に吐き出す駆動を撮影間に追加すると、撮影サイクルが長くなり、病院等でのＸ線撮影の回転率が悪くなるという問題がある。
特開平８−１１６０４４号公報 特開２０００−０２３９６８号公報

従来は、強度の強い放射線が照射された場合に残留電荷に基づくノイズが画像データに重畳される場合があり、それに対する種々の対策が望まれていた。
そこで、残留電荷の状態を判断することで、残留電荷に基づくノイズが画像データに重畳されることを抑制することができる放射線撮影装置及び放射線撮影方法を得ることを目的とする。

上記問題を解決するために本発明の放射線撮影装置は、放射線を照射するための放射線照射手段と、
複数の撮像素子から構成され、前記放射線を画像データに変換するための放射線撮像手段と、
前記画像データに基づいて放射線撮像手段の残留電荷の分布状態から残留電荷に起因するノイズが生じるか否かを判断するための判断手段と、
前記判断に基づき放射線撮像手段の駆動状態を変更する制御手段とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、残留電荷の状態を判断することで、残留電荷に基づくノイズが画像データに重畳される低減することができる放射線撮影装置及び放射線撮影方法を得ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る放射線撮影装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置の構成を示すブロック図である。

この放射線撮影装置には、被写体に放射線を照射する放射線照射手段１１０と、被写体から透過して得られる放射線投影像をデジタル信号に変換する放射線撮像手段１２０としての放射線撮像センサと、前記放射線撮像手段１２０の状態を判断する判断手段１４０と、放射線撮影装置の駆動に必要な撮影条件等の撮影情報を入力する撮影操作手段１２５と、前記放射線照射手段１１０と放射線撮像手段１２０を制御する制御手段１３０が設けられている。以下の説明中で放射線撮像手段１２０への印加電圧が低電圧であり、撮影の準備が完了していない状態をＳｌｅｅｐ状態と呼ぶ。また、通常電圧が印加され撮影の準備が完了している状態をＲｅａｄｙ状態と呼ぶ。その詳しい説明は図２および図３を用いて後述する。

以下この放射線撮影装置における撮影を説明する。

まず、撮影操作手段１２５から撮影情報が入力される。撮影情報の入力後、撮影のために放射線撮像手段１２０は、電圧が印加されていないＳｌｅｅｐ状態から電圧が印加されたＲｅａｄｙ状態にされる。次に撮影者が撮影操作手段１２５から放射線照射開始信号を制御手段１３０に送信する。制御手段１３０は、放射線撮像手段１２０が放射線信号を蓄積できる状態にし、同期をとって放射線照射手段１１０から放射線を照射させる。放射線撮像手段１２０は放射線を画像データに変換して取得する。取得された画像データは判断手段１４０、画像処理手段１５０に送られる。画像処理手段１５０により画像処理された画像データは、画像保存手段１６０で保存され、また画像表示手段１７０に表示される。撮影操作手段１２５から画像の確認ボタンを押すことで、１つの撮影が終了する。

撮影が終了した後、一定時間内に続けて撮影が行われる場合、放射線撮像手段１２０はＳｌｅｅｐ状態になることなく、Ｒｅａｄｙ状態を保つ。連続した撮影中のある撮影で大強度の放射線が照射され、放射線撮像手段１２０の撮影領域に放射線がある程度遮蔽された部分と、大強度の放射線が照射された部分が存在する場合、そのまま次の撮影を行うと、画像データにノイズが重畳する残像が生じる場合がある。そこで、判断手段１４０は、放射線撮像手段１２０で取得された画像データを解析し、残像の出現判断をして、制御手段１３０に残像の出現判断の情報を送信する。特に、画像データ中の放射線がある程度遮蔽された部分と、大強度の放射線が照射された部分の解析を行う。残像が出現すると判断された場合、制御手段１３０は放射線撮像手段１２０を電圧が印加されていないＳｌｅｅｐ状態にする。電圧が印加されていないＳｌｅｅｐ状態は、残像の原因となる残留電荷をリセットする効果を持つ。制御手段１３０は放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態からＲｅａｄｙ状態にして、次の撮影ができる状態にする。

撮影毎に放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態にすると、Ｓｌｅｅｐ状態からＲｅａｄｙ状態までの時間が撮影毎にかかってしまい、撮影サイクルが遅くなる。上記で説明したように、連続した撮影中に残像の原因となる画像データが取得された時のみ、放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態にし、残留電荷をリセットすることにより、残像のない放射線撮影を効率良い撮影サイクルで行うことができるという効果がある。

図２では、図１で説明した放射線撮像手段１２０の構成と、放射線を電荷に変換して蓄積し、電荷を読み出すために必要な駆動と、Ｓｌｅｅｐ状態を説明する。

放射線撮像手段１２０は、信号を検出する画素をアレー状に組み合わせて構成されている。これを検出器アレーと呼び、２００は検出器アレーである。

２０１は１画素であり、放射線または光の信号を検出する信号検出部と、信号の蓄積と読み取りを切り替えるスイッチングＴＦＴから構成されている。ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）は信号検出部に対応する光電変換素子である。ＳＷ（１、１）〜（４０９６、４０９６）はスイッチングＴＦＴに対応するスイッチである。つまり、この信号検出部は４０９６Ｘ４０９６個の画素から構成されている。以下においてｍ行ｎ列の画素に対して、光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）、スイッチＳＷ（ｍ、ｎ）と記す。Ｇ（電極）、Ｄ（電極）はそれぞれ光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）のゲート電極と共通電極であり、それぞれの電極に違う電圧を印加することにより電荷の蓄積、吐き出しを行う。光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）の光電変換部は絶縁物を挟みゲート電極Ｇに接続されている。また、光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）の光電変換部は半導体を挟み共通電極Ｄに接続されている。Ｌｃｍはｍ列の列信号線であり、Ｌｒｎはｎ行の行選択線である。Ｌｂはバイアス配線であり、２０５はバイアス電源である。２０６はバイアス配線Ｌｂをグランドレベルにするためのスイッチである。ゲート電極Ｇ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に接続し、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。すべての光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）の共通電極Ｄは、バイアス配線Ｌｂを介してバイアス電源２０５に接続する。

２３２はどの行の画素群の信号電荷を読み出すかを選択するラインセレクタであり、行選択線Ｌｒ１〜４０９６が接続されている。２３４は検出器制御手段１２０からの制御信号を解読し、どのラインの光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）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ーである。２３６はアドレスデコーダー２３４の出力に従って開閉されるスイッチ素子である。ラインセレクタ２３２は、アドレスデコーダ２３４と、４０９６個のスイッチ素子群２３６−１〜４０９６から構成されている。

２４０は画素群の信号電荷を読み出す信号読み出し回路である。２４１は光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）の蓄積電荷をリセットするリセット基準電位であり、その電圧はＶｂである。２４２はリセット用スイッチであり、２４６は列信号線Ｌｃｍからの信号電位を増幅するプリアンプである。２４８はプリアンプ２４６の出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路である。２５０はサンプルホールド回路２４８の出力を時間軸で多重化するアナログ・マルチプレクサである。２５２はアナログ・マルチプレクサ２５０のアナログ出力をディジタル化するＡ／Ｄ変換器である。２６２は実際に放射線撮像手段１２０の駆動をする駆動器である。

以下に光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）から蓄積された電荷を吐き出し、蓄積電荷を消去中の状態であるリフレッシュ、電荷の蓄積、電荷の読み出し、空読み出し等の放射線撮像手段１２０における最も基本的な駆動を説明する。ここでリフレッシュは、光電変換素子の構造により必要である場合と必要でない場合がある。例えば、リフレッシュが必要な光電変換素子の構造の１つにＭＩＳ構造がある。

まず光電変換素子のリフレッシュについて説明する。

駆動器２６２は、バイアス電源２０５に電圧をかけることにより、バイアス配線に接続されたすべての共通電極Ｄの電位をリフレッシュ電位Ｖｒに設定する。また駆動器２６２は、すべてのリセット用スイッチ２４２をＯＮにして、すべての列信号線Ｌｃ１〜４０９６をリセット基準電位２４１Ｖｂｔに接続する。さらに駆動器２６２は、すべての行選択線Ｌｒ１〜４０９６に電位Ｖｇｈをかけることにより、すべてのスイッチＳＷ（１、１）〜（４０９６、４０９６）をＯＮすることで、すべてのゲート電極Ｇの電位をＶｂｔに設定する。するとゲート電極Ｇの電位Ｖｂｔと共通電極Ｄの電位Ｖｒの電位差Ｖｂｔ−Ｖｒにより、光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）の容量における余分な電荷が共通電極Ｄから吐き出され、光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）の容量における電荷がある基準にリセットされ、リフレッシュされる。

次に電荷の蓄積について説明する。

駆動器２６２は、バイアス電源２０５の電圧を変更することにより、バイアス配線に接続されたすべての共通電極Ｄの電位を光電変換時のバイアス電位Ｖｓに設定する。また駆動器２６２は、すべてのリセット用スイッチ２４２をＯＦＦにして、すべての列信号線Ｌｃ１〜４０９６をリセット基準電位２４１Ｖｂｔから開放する。さらに駆動器２６２は、すべての行選択線Ｌｒ１〜４０９６に電位Ｖｇｌをかけることにより、すべてのスイッチＳＷ（１、１）〜（４０９６、４０９６）をＯＦＦにする。ゲート電極Ｇと光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）は絶縁され、共通電極Ｄと光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）は半導通であるので、ゲート電極Ｇの電位と共通電極Ｄの電位Ｖｓの大小をリフレッシュ時の逆にすることにより、光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）は光電変換による電荷を蓄積できる状態になる。ここで放射線が放射線撮像手段１２０に照射されると放射線量に比例した電荷が、光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）に蓄積される。光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）には、放射線信号以外に温度によって励起され流れる暗電流があり、この暗電流による電荷も放射線量に比例する電荷と共に蓄積する。

次に電荷の読み出しについて説明する。

すべての共通電極Ｄの電位を光電変換時のバイアス電位Ｖｓに設定した状態で、駆動器２６２は、すべてのリセット用スイッチ２４２をＯＮにして、すべての列信号線Ｌｃ１〜４０９６をリセット基準電位２４１Ｖｂｔにする。その状態のまま駆動器２６２は、すべてのリセット用スイッチ２４２をＯＦＦにする。さらに駆動器２６２は、行選択線Ｌｒ１に電位Ｖｇｈをかけることにより、スイッチＳＷ（１、１）〜（１、４０９６）をＯＮする。これにより電位Ｖｂｔの列信号線Ｌｃ１〜４０９６とゲート電極Ｇが接続されるが、光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）に電荷が蓄積されているので、その電荷に誘導され列信号線Ｌｃ１〜４０９６の電位がＶｂｔよりずれてＶｂｔ’となる。そのずれ量Ｖｂｔ−Ｖｂｔ’は蓄積電荷量に比例しているので、そのずれ量Ｖｂｔ−Ｖｂｔ’をプリアンプ２４６で増幅する。プリアンプ２４６の出力をサンプルホールド回路２４８でサンプルホールドして、サンプルホールド回路２４８の出力をアナログ・マルチプレクサ２５０により時間軸で多重化して、Ａ／Ｄ変換器２５２でアナログ・マルチプレクサ２５０のアナログ出力をデジタル化して読み出す。この動作をすべての１〜４０９６行まで繰り返して行うことにより、全画素の蓄積電荷を読み出す。このとき共通電極Ｄのバイアス電位Ｖｓとゲート電極の電位Ｖｂｔ、Ｖｂｔ’の大小関係は、電荷の蓄積時と同じである。

放射線量に比例する蓄積電荷のみを読み出すためには、暗電流による電荷を同じ時間もう一度蓄積して読み出し、差し引けば良い。すなわち、駆動器２６２において本読みで読み出された放射線像に基づく画像データから補正読みで読み出された暗電流画像を差し引くことにより、放射線量に比例した画像データが得られる。画像データまたは暗電流画像は、駆動器２６２より判断手段１４０と画像処理手段１５０に送られる。

Ｓｌｅｅｐ状態とは、スイッチＳＷ（１、１）〜（１、４０９６）をＯＦＦにして、スイッチ２０６をＯＮにしてバイアス配線Ｌｂをグランドレベルにすることで、すべての共通電極Ｄの電位をグランドレベルにした状態である。Ｓｌｅｅｐ状態は、光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）にある残像の原因となる残留電荷を、グランドレベルの共通電極Ｄによりリセットする効果をもつ。

以上図２で説明したように、放射線撮像手段１２０が画像データを取得するためには、検出器アレー２００に電圧を印加して、放射線信号の蓄積、読み出し等の駆動を行う必要がある。

大強度の放射線が照射された後には、画素群に多量の電荷が蓄積され、上記で説明したリフレッシュでも十分には電荷を吐き出すことができない場合がある。そこで、大強度の放射線が照射された画素とそうでない画素で、信号電荷の読み出し出力に違いが生じて、残留電荷の影響を受けたノイズ、つまり残像を引き起こす場合がある。放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態にすることで、この残留電荷に起因したノイズである残像を消去することができる。さらに、このＳｌｅｅｐ状態の時間を長くする程、残留電荷を吐き出す効果が大きくなるため、強い残像が検知された場合はＳｌｅｅｐ状態にする時間を長くすることで対応できる。

図３では、制御手段１３０による放射線撮像手段１２０の駆動制御を説明したタイムチャート図である。

図３に示す３１０、３１５、３４０の凸状信号はＯＮ状態を表わし、下段の平ら部分はＯＦＦ状態を表わす。

３１０は放射線照射手段１１０による放射線照射を示している。３１５は図２で説明したリフレッシュ（蓄積された電荷を吐き出すこと）を示している。３４０は図２に示した検出器アレー２００におけるスイッチングＴＦＴに対応するスイッチＳＷ（ｍ、ｎ）のＯＮ、ＯＦＦ状態を示している。３５０は図２に示した検出器アレー２００における、アナログ・マルチプレクサ２５０の信号読み出しを示している。３５０から３４０に示す１行のスイッチＳＷ（ｍ、ｎ）のＯＮで、１〜４０９６個の画素群の蓄積電荷が読み出される。

図３のａの期間は、放射線撮像手段１２０がＳｌｅｅｐ状態であることを表している。Ｓｌｅｅｐ状態中に、撮影操作手段１２５から撮影情報が入力されると、図３のｂの期間で示すＲｅａｄｙ状態となる。Ｒｅａｄｙ状態は、図２で説明した蓄積と読み出しの駆動を１サイクルとして、このサイクルを繰り返して行っている状態である。ここで、放射線の放射がされていない時点での読出しの駆動を空読みと呼ぶこととする。この空読みは簡便に暗電流を放出する方法として用いられる。特に、Ｒｅａｄｙ状態では、蓄積と読み出しを繰り返し行うことで、放射線撮像手段１２０の暗電流のレベルを安定させる効果をもつ。しかし、空読みだけで、強度な残留電荷の吐き出しを行うのは困難である。

Ｓｌｅｅｐ状態の後は、暗電流の出力レベルが高くなるので、上記サイクルを繰り返してＲｅａｄｙ状態をある程度長くする必要がある。暗電流の出力レベルが安定すると、撮影者が放射線の照射開始を行うことができる許可を表す信号が、撮影操作手段１２５から表示される。Ｒｅａｄｙ状態のときの蓄積は、所定時間の蓄積である。Ｒｅａｄｙ状態のときに、撮影操作手段１２５から放射線の照射開始の入力があった場合には、上記の１サイクルが終了した時点で、制御手段１３０は放射線撮像手段１２０を一度リフレッシュ状態とし、光電変換素子ＰＤ（ｍ、ｎ）の電荷を吐き出させる。次に放射線撮像手段１２０は蓄積状態となる。放射線撮像手段１２０が蓄積開始になったことを受けて、制御手段１３０は同期をとり放射線撮像手段１２０に放射線照射をさせる。制御手段１３０は放射線照射が終了したことを受けて、放射線撮像手段１２０から電荷を画像データとして読み出す。この場合は、放射線の放射をした後であり信号電荷が蓄積された状態であるので、この読出しを本読みと呼ぶこととする。次に、制御手段１３０は放射線撮像手段１２０にリフレッシュを行わせ、直前の蓄積と本読みのサイクルと同じ時間間隔で蓄積と暗電流画像の読出しを行う。この読出しは本撮影時の暗電流の値を推定するために行うもので、補正読みと呼ぶこととする。補正読みの終了後、本読みで読み出された画像データ、または補正読みで読み出された暗電流画像をもとに、判断手段１４０は残像の有無を判断する。制御手段１３０は判断手段１４０の判断を受けて、放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態にするか、Ｒｅａｄｙ状態にするか決める。すなわち連続した撮影で２回目の撮影以降において、判断手段１４０が残像が生じると判断すれば、図３に示すａはＳｌｅｅｐ状態となる。Ｓｌｅｅｐ状態の後は、暗電流の出力が大きい。そこで、ｂのＲｅａｄｙ状態は、暗電流の出力が安定するまで続けられので、長くなる。判断手段１４０が残像は出ないと判断すれば、図３に示すａはＲｅａｄｙ状態となり、ａがＳｌｅｅｐ状態のときに比べ大幅にａの時間を短くできる。また、判断手段１４０が残像は出ないと判断すれば、図３に示すａをなくすこともできる。Ｓｌｅｅｐ状態にしなければ、暗電流の出力レベルはすでに安定しているので、ｂのＲｅａｄｙ状態は、Ｓｌｅｅｐ状態の後に比べ大幅に短くできる。連続した撮影が終了する、もしくは撮影情報の入力がなくタイムアウトすると、制御手段１３０は放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態にする。

このように、残像が出ないと判断された場合はＳｌｅｅｐ状態にすることなく、Ｒｅａｄｙ状態のまま撮影を続けることにより、撮影サイクルが速くなるという効果がある。また、残像が出ると判断された場合はＳｌｅｅｐ状態にすることで、残像の原因となる残留電荷をリセットし、残像のない画像データを取得することができるという効果がある。

図２で説明したが、本読みで読み出された放射線像に基づく画像データから補正読みで読み出された暗電流画像を差し引くことにより、放射線量に比例した画像データが得られる。

図２、３で説明したＳｌｅｅｐ状態は、スイッチＳＷ（１、１）〜（１、４０９６）をＯＦＦにして、スイッチ２０６をＯＮにしてバイアス配線Ｌｂをグランドレベルにすることで、すべての共通電極Ｄの電位をグランドレベルにした状態であり、光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）にある残像の原因となる残留電荷を、グランドレベルの共通電極Ｄに基づいてリセットする効果をもっていた。Ｓｌｅｅｐ状態が長ければ長いほどこの効果は大きい。

同様な効果は、図２で説明したリフレッシュにおいて電位差Ｖｂｔ−Ｖｒを通常よりも大きくすることでも達成できる。電位差Ｖｂｔ−Ｖｒを通常よりも大きくすることは、光電変換素子ＰＤ（１、１）〜（４０９６、４０９６）の容量における残留電荷を共通電極Ｄから吐き出させる効果をより強くするからである。

したがって、図３に示すａは、特にＳｌｅｅｐ状態とは限らず、残像の原因となる残留電荷を吐き出す効果があるものであれば良い。重要なのは、判断手段１４０により残像が出ると判断された場合に、残像の原因となる残留電荷を吐き出す駆動を放射線撮像手段１２０にさせ、判断手段１４０により残像が出ないと判断された場合には、残留電荷を吐き出す駆動のような撮影サイクルを遅くする駆動を行わないことである。これにより、残像は出ないと判断された場合は、Ｒｅａｄｙ状態のまま撮影を続けることにより、撮影サイクルが速くなるという効果がある。さらに、残像は出ると判断された場合は、残留電荷を吐き出す駆動を追加することで、残像の原因となる残留電荷をリセットし、残像のない画像データを取得することができるという効果がある。

以上図２および３で示した放射線撮像手段１２０の駆動は、ＭＩＳ型の光電変換素子を用いた放射線撮像手段１２０のであったが、同様な残像現象はｎ−ｉ−ｐ型の光電変換素子、アモルファスセレンを用いた積層型の光電変換素子を用いた放射線撮像手段１２０でも起こる。これらの放射線撮像手段１２０の詳しい説明は、文献「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｖｏｌｕｍｅ １．Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｐｓｙｃｈｏｐｐｈｙｓｉｃｓ Ｃａｐｔｅｒ４ ｐ２７４」にある。また、図３に示したようなｎ−ｉ−ｐ型の光電変換素子の駆動例は、文献「”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｃｈｅｓｔ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌａｔｅｎｃｙ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ”ＳＰＩＥ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ：Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｖｏｌ．３６５９ １９９９」に説明してある。

図４は、本発明の実施形態に係る放射線撮影装置における撮影フローチャートである。

制御手段１３０は放射線撮像手段１２０が一定期間、撮影に使用されていない場合に放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態にする（ｓ４０５）。制御手段１３０は撮影操作手段１２５から撮影の開始に関する情報が入力された時点で、放射線撮像手段１２０をＲｅａｄｙ状態にする（Ｓ４１０）。次に、制御手段１３０は放射線照射手段１１０に放射線の照射をさせる様に制御する（ｓ４１５）。そして、放射線を受講した放射線撮像手段１２０は制御手段１３０の制御に従い画像データを取得する（Ｓ４２０）。さらに制御手段１３０は連続した撮影が終了しているかどうか判定する（Ｓ４２５）。ここで撮影終了している場合には直ちに放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態とする（Ｓ４４０）。そうでない場合に判断手段１４０は取得した画像データから残像が出るかどうかを判断する（Ｓ４３０）。残像がでない場合にはそのままＲｅａｄｙ状態として撮影を継続する（Ｓ４１０）。一方、残像が出ると判断された場合には、制御手段１３０は図示しない表示手段等を介して警告を出す（Ｓ４３５）。そして、残像が生じると判断された場合に、制御手段１３０は放射線撮像手段１２０をＳｌｅｅｐ状態とする（Ｓ４０５）。

上記に説明したフローにより撮影を行うことで、残像が出ないと判断された場合は、撮影サイクルが速い撮影が可能となり、残像が出ると判断された場合は、残像がない画像データを取得することができるという効果がある。

図５は、判断手段１４０で判断される残像の原因を説明した図である。

５１０は点線で示されたラインの画像データプロファイルであり、暗電流画像が差し引かれた画像データのプロファイルである。５２０はプロファイルに対応する画素群の残留電荷分布を表している。

放射線撮像手段１２０上の一部に図で示す遮蔽物がある場合に、大強度の放射線が照射されると、画像データプロファイル５１０に示すように、取得された画像データは強いコントラストを持つ画像となる。一度読出しが行われた後の、プロファイル５１０に対応する画素群の残留電荷の分布は、残留電荷分布５２０のようになる。この残留電荷を起因として、図５のＡ、Ｃの画素と、Ｂの画素のＸ線に対する応答が違うため、次の撮影の画像データに残像が生じるのである。つまり、残留電荷の分布にばらつきが無く均等であれば残像が生じないものであり、逆に残留電荷の分布にばらつきがある場合に、残像としてノイズが重畳されることになる。さらに、残留電荷を０に近づく様に減少することで残像が生じないものである。この場合にも結果として残留電荷の分布が均等となっている。

また、暗電流画像にも残留電荷分布と相関の高い画素値分布のばらつきが生じる事もわかっている。

特に、残留電荷の分布は、撮影画像の画素値分布と近似しており、次回の撮影画像にあたかも前回の画像が足しこまれた様な画像が撮像されるため残像と呼ばれるのである。

図６は、判断手段１４０で残像の判断を行うための画像データの解析フローを表している。

図６で解析して残像が出ると判断する判断の基準は、図５で示したように大強度のＸ線照射により、Ｘ線量に比例する画像データが高いコントラストをもつ画像であるかどうかである。

まず、判断手段１４０は画像データを縮小する（Ｓ６０５）。次に判断手段１４０は縮小された画像データから放射線の照射野領域を抽出する（Ｓ６１０）。照射野は放射線照射手段１１０にある絞りによってできる放射線が照射される領域である。照射野領域の詳しい抽出方法は、特開２０００−２７１１０７にある。照射野領域が抽出された後、判断手段１４０は、照射野領域中の画像データから最大値を示すとなる領域を画像データから抽出する（Ｓ６１５）。ここで、受光した放射線量が大きいほど、画像データは大きな値を示すものとする。最大値となる領域は、最大値からの差が例えば５％以内となる領域である。判断手段１４０は、照射野領域中で画素値の累積ヒストグラムを作成し、例えば上位１０％までの画素値を求め、その画素値に対応する画素を識別していくことにより、高画素値を示す領域Ａを抽出する。そして、判断手段１４０は領域Ａ中の各画素において、画素値と周辺画素値とのコントラスト（ＣＮＴ）を計算する（Ｓ６２０）。Ｆ（Ｘ、Ｙ）を縮小した画像データ、（Ｘ、Ｙ）を画像データ中の座標として、コントラストＣＮＴ（Ｘ、Ｙ）は（１）式で定義される。

ここで、ＣＮＴ（Ｘ、Ｙ）は、座標（Ｘ，Ｙ）を中心として距離ｄ内にある画素Ｆ（Ｘ＋ｋ×ｄ、Ｙ＋ｋ×ｄ）と画素Ｆ（Ｘ，Ｙ）の間で計算したコントラスト値の中で、最大値を示している値を示している。

ＣＮＴ（Ｘ、Ｙ）＝ｍａｘ［｛Ｆ（Ｘ、Ｙ）−Ｆ（Ｘ＋ｋ×ｄ、Ｙ＋ｋ×ｄ）｝／Ｆ（Ｘ、Ｙ）］・・・（１）
（Ｘ、Ｙ）∈Ａ、ｋ：−２〜２までの整数、ｄ：距離（例えば３ｍｍ）
さらに、判断手段１４０は（２）式で閾値判定を行う（ｓ６２５）。この式は領域Ａ内で計算したコントラストＣＮＴ（Ｘ、Ｙ）の内、閾値Ｈを超える画素の数がＮＨを超える場合に残像が生じると判断するものである（ｓ６３０）。

Σ１（Ｘ１、Ｙ１）≧ＮＨ・・・（２）
（Ｘ１、Ｙ１）∈｛ＣＮＴ（Ｘ、Ｙ）≧Ｈ、（Ｘ，Ｙ）∈Ａ｝
１（Ｘ，Ｙ）：値１の定数関数
Ｈ：コントラストの閾値、ＮＨ：残像が出ると判断するときの閾値
判断手段１４０は、残像が生じるか否かの判断結果を制御手段１３０に送信し、制御手段１３０は残像の判断結果に基づいて、図１〜４に説明した制御を行う。

以上説明したように画像データにより残留電荷の分布状態を判断することで、残像出現の判断が的確にできるという効果がある。特にコントラストの値から残留電荷の分状態のばらつきを判断することにより、残像出現又は残留電荷に基づくノイズの重畳、を的確に判断できるという効果がある。

図７は、判断手段１４０で残像の判断を行うための暗電流画像の解析フローを表している。

図５で示したように大強度のＸ線照射により、画素群に残留電荷の分布が生じる。暗電流量は、光電変換素子ＰＤの内部の容量にある残留電荷の量に依存する。そこで、暗電流画像は、残留電荷分布と同様な分布を持つ。つまり、本読み直後の補正読みで読み出された暗電流画像の分布を解析することにより、次の撮影で残像が出るかどうかを判断することができる。以下に残像の判断を行うための暗電流画像の解析フローを説明する。

まず、判断手段１４０は、暗電流画像のＸ方向、Ｙ方向のライン平均を行った２つの画像を取得する。次に、その２つのライン平均画像で、暗電流画像を２回割り算することにより暗電流画像のトレンドを補正する（ｓ７０５）。さらに、判断手段１４０はトレンド補正された暗電流画像において、各ラインのプロファイルを走査してエッジを検出する。エッジの抽出方法は、特開２０００−２７１１０７に示される照射野領域のエッジの抽出方法と同様である。例えば、Ｆ（Ｘ、Ｙ）をトレンド補正された暗電流画像として、Ｙ＝Ｙ２のＸ方向ラインのエッジを抽出するには、以下の（３）、（４）式に示すようにしている。

（４）式で一定値Ｅ以上の値を示すＳ２（Ｘ、Ｙ２）の座標（Ｘ，Ｙ２）がエッジ付近であることを示している（ｓ７１５）。

Ｓ１（Ｘ、Ｙ２）＝Ｆ（Ｘ、Ｙ２）−Ｆ（Ｘ−ｄ、Ｙ２）・・・（３）
ｄ：距離（例えば３ｍｍ）
Ｓ２（Ｘ、Ｙ２）＝｜｛Ｓ１（Ｘ＋ｄ、Ｙ２）−Ｓ１（Ｘ、Ｙ２）｝｜≧Ｅ・・・（３）
Ｅ：エッジ抽出を行うときの閾値
（４）式を満たすＸの値を各ラインにおいて保持しておく。これをＹ方向ラインに対しても行う。判断手段１４０は、抽出されたすべてのエッジ領域に対して、コントラスト値を算出する。例えば、Ｙ＝Ｙ２のＸ方向ラインにおいて、エッジ抽出されたＸ＝Ｘ２のコントラストＣＮＴ２は以下の（５）式で算出される（Ｓ７２０）。

ＣＮＴ２（Ｘ２、Ｙ２）＝｛Ｆ（Ｘ２＋ｄ２、Ｙ２）−Ｆ（Ｘ２、Ｙ２）｝／Ｆ（Ｘ２、Ｙ２）・・・（５）
ｄ２：距離（例えば３ｍｍ）
次に、抽出し算出されたすべてのエッジのコントラストに対して、以下の（６）式で閾値判定を行う（Ｓ７２５）。

Σ１（Ｘ３、Ｙ３）≧ＮＥＨ・・・（６）
（Ｘ３、Ｙ３）∈｛｜ＣＮＴ２（Ｘ、Ｙ）｜≧ＥＨ、（Ｘ、Ｙ）：暗電流画像の全領域｝
１（Ｘ，Ｙ）：値１の定数関数
ＥＨ：コントラストの閾値、ＮＥＨ：残像が出ると判断するときの閾値
すなわち、値１の定数関数の和Σ１（Ｘ３、Ｙ３）が、ＮＥＨ以上のときに残像が出ると判断される。判断手段１４０は判断の結果を制御手段１３０に送信し、制御手段１３０は残像の判断結果に基づいて、図１〜４に説明した制御を行う。

以上説明したように暗電流画像により残像電荷の分布を判断することで、残像出現の判断又は残留電荷に基づくノイズの重畳を判断できるという効果がある。本実施例における放射線撮影装置によれば、大強度の放射線照射後に、残像が生じるかどうかを判断して、必要なら残留電荷を吐き出す駆動を撮影間に追加することにより、残像のない撮影ができるという効果がある。また、残像がでない通常の撮影時は、撮影サイクルが短く、効率の良い放射線撮影ができるという効果がある。さらに、光リセットデバイスを追加する必要もなく、光リセットデバイス分のスペース、コストが削減できるといいう効果がある。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された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書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明の第１の実施形態である放射線撮影装置の構成図である。 放射線撮像手段１２０の動作原理例と駆動例を説明した図である。 放射線撮像手段１２０の駆動の順序とタイミングを説明した図である。 本発明の第１の実施形態である放射線撮影装置における撮影フローを説明する図である。 残像と残像原因について説明した図である。 判断手段１４０における、画像データに基づく判断処理の流れについて説明した図である。 判断手段１４０における、暗電流画像に基づく判断処理の流れについて説明した図である。

符号の説明

１１０ 放射線照射手段
１２０ 放射線撮像手段
１３０ 制御手段
１４０ 判断手段

Claims (10)

1. 放射線を照射するための放射線照射手段と、
   複数の撮像素子から構成され、前記放射線を画像データに変換するための放射線撮像手段と、
   前記画像データに基づいて、放射線撮像手段の残留電荷に起因するノイズが生じるか否かを判断するための判断手段と、
   前記判断に基づき放射線撮像手段の駆動状態を変更する制御手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記判断手段は、前記残留電荷の分布状態のばらつきがある場合に前記ノイズが生じると判断することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記判断手段は、前記画像データのコントラストに基づいて残留電荷の分布状態のばらつきを判断することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記判断手段は、前記放射線を照射しない状態で放射線撮像手段から取得された画像データのコントラストに基づいて残留電荷の分布状態のばらつきを判断することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
5. 前記判断手段は、前記画像データの高画素値領域のコントラストに基づいて残留電荷の分布状態のばらつきを判断することを特徴とする請求項３又は４に記載の放射線撮影装置。
6. 前記判断手段は、前記画像データのコントラストがあらかじめ定まる値を超えている場合に残留電荷の分布状態にばらつきがあると判断することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
7. 前記制御手段は、前記判断判断手段が残留電荷の分布状態にばらつきがあると判断した場合に、放射線撮像手段の残留電荷の分布が平坦化又は残留電荷が減少するように駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
8. 前記制御手段は、前記判断判断手段が残留電荷の分布状態にばらつきがあると判断した場合に、放射線撮像手段への供給電圧、供給電流のいずれか１つ以上を低減することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
9. 前記制御手段は、前記判断判断手段が残留電荷の分布状態にばらつきがあると判断した場合に、放射線撮像手段をＳＬＥＥＰ状態とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
10. 放射線を照射するための放射線照射工程と、
    複数の撮像素子から構成され、前記放射線を画像データに変換するための放射線撮像工程と、
    前記画像データに基づいて放射線撮像手段の残留電荷の分布状態から残留電荷に起因するノイズが生じるか否かを判断するための判断工程と、
    前記判断に基づき放射線撮像工程の駆動状態を変更する制御工程とを備えることを特徴とする放射線撮影方法。
    

Images