JP2005143802A - 放射線画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非破壊読出しによって得られた画像信号に基づいて画像信号の増幅率を決定する。
【解決手段】放射線画像読取装置１００は、照射される放射線の強度に応じて被写体の画像情報を蓄積するＣＭＯＳセンサ１と、ＣＭＯＳセンサ１からの非破壊読み出しにより取得された画像信号の増幅を行うアンプ２と、ＣＭＯＳセンサ１から取得された画像信号と、Ａ／Ｄ変換器３の入力レンジに基づいて、画像信号の増幅率を算出する増幅率算出回路９と、ＣＭＯＳセンサ１から取得された画像信号に基づいて、放射線の照射が終了したか否かを判定する露光終了判定回路８と、露光終了判定回路８により放射線の照射が終了したと判定された場合に、ＣＭＯＳセンサ１に蓄積された全画素分の読み出しを制御する読み出し回路７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線画像読取装置に関する。

従来、放射線画像読取装置の読取手段には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等の固体撮像素子を利用したものがある。これらの読取手段には、蓄えられる光情報量に上限があるため、この上限を超えるような放射線が照射された場合、過露光の状態になり、得られる画像が白飛びと呼ばれる画像になってしまう。そこで、放射線画像読取装置の操作者が、センサを飽和させない放射線量を予測して照射を行うようにしている。この場合、撮影条件によっては、放射線量が上限に満たない露光不足の撮影になってしまう可能性がある。露光不足になると、センサに蓄えられる電荷が不足し、黒潰れと呼ばれる画像になってしまう。このような事態を避けるため、放射線画像読取装置の読取手段では、読み取られた画像信号をアンプ等によって増幅することにより、補正した画像を得るようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−１７１１４２号公報

しかしながら、上述の従来の放射線画像読取装置では、予め、放射線量、撮影部位等の撮影条件データに基づいて読取信号の増幅率を決定しているため、被写体によっては、必ずしも最適な増幅率にはならないという問題があった。また、放射線照射を終了させるタイミングを把握することができないため、センサからデータが読み出せず、その結果、暗電流の発生等によりノイズ成分を増加させてしまう可能性があった。

本発明の課題は、非破壊読出しによって得られた画像信号に基づいて画像信号の増幅率を決定することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被写体に放射線を照射して被写体画像を読み取る放射線画像読取装置において、照射される放射線の強度に応じて被写体の画像情報を蓄積する非破壊読み出しが可能な撮像手段と、前記撮像手段から非破壊読み出しにより取得された画像信号の増幅を行う増幅手段と、前記撮像手段により取得された画像信号に基づいて、画像信号の増幅率を算出する算出手段と、を備え、前記増幅手段は、前記算出手段により算出された増幅率に基づいて、前記撮像手段により取得される画像信号を増幅させることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線画像読取装置において、前記撮像手段により取得された画像信号に基づいて、前記放射線の照射が終了したか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により、前記放射線の照射が終了したと判定された場合に、前記撮影手段に蓄積された被写体の画像情報の読み出しを制御する読み出し制御手段と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、非破壊読出しによって得られた画像信号に基づいて画像信号の増幅率を決定することにより、放射線の露光不足を最適に補正することが可能になる。

また、放射線の照射が終了したか否かを判定し、放射線の照射が終了したと判定された場合に、撮影手段に蓄積された画像情報の読み出しを行うようにしたことにより、最適なタイミングで被写体の画像情報の読み出しを開始することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。まず、本実施形態における構成について説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る放射線画像読取装置１００の構成を示す。放射線画像読取装置１００は、図１に示すように撮影装置１０１とＸ線発生装置１０２から構成される。

撮影装置１０１は、図１に示すように、ＣＭＯＳセンサ１、アンプ２、Ａ／Ｄ変換器３、判定画素情報メモリ４、判定画素指定回路５、基準判定画素検出回路６、読み出し回路７、露光終了判定回路８、増幅率算出回路９、信号処理回路１０、メモリ１１、通信器１２により構成されている。

ＣＭＯＳセンサ１は、Ｘ線源２０から被写体ＰへのＸ線照射によってフォトダイオードに入射された光の強度に応じた信号電荷に変換して蓄積し、フォトダイオードに蓄積された電荷を各画素毎に電圧に変換し、アンプ２に出力する。放射線画像の読取手段として、非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳセンサを用いることにより、画素を読み出しても電荷が保持されているため、Ｘ線照射中（露光中）であっても、電荷量を測定することが可能である。

アンプ２は、ＣＭＯＳセンサ１から入力された信号（電圧）を、増幅率算出回路９から設定された増幅率で増幅し、Ａ／Ｄ変換器３に出力する。なお、アンプ２は、ＬＯＧアンプであってもよいし、ＬＯＧ以外の折れ線のアンプであってもよい。

Ａ／Ｄ変換器３は、アンプ２から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換器３は、アンプ内蔵型であってもよい。

判定画素情報メモリ４は、露光中（Ｘ線照射中）であるか否かの判定に必要な複数の画素（以下、判定画素という。）の位置情報を格納する。即ち、判定画素情報メモリ４は、どの画素が判定画素であるかを示す情報を格納する。図２（ａ）に、判定画素の一例を示す。図２（ａ）において、画素１〜９が判定画素であり、各判定画素は所定の間隔で配置されている。

判定画素指定回路５は、判定画素情報メモリ４に格納された判定画素情報を読み出し、この読み出された情報に基づいて、読み出し回路７に対し、判定画素の読み出しを指示する信号を出力する。また、判定画素指定回路５は、読み出し回路７に対し、基準判定画素（後述）の読み出しを指示する信号を出力する。

基準判定画素検出回路６は、ＣＭＯＳセンサ１から読み出された複数の判定画素の信号値の中から、信号値が最大値の判定画素（以下、基準判定画素という。）を検出し、どの判定画素が基準判定画素であるかを示す信号を判定画素指定回路５に出力する。基準判定画素の検出は、各判定画素の信号値を順次比較することによって行う。図２（ａ）に示す判定画素１〜９のデータ値（信号値）を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）では、画素１〜９のデータ値の中で、画素５のデータ値が最大になっていることから、画素５が基準判定画素として検出される。

読み出し回路７は、画素の読み出しを指示する信号をＣＭＯＳセンサ１に出力する。例えば、読み出し回路７は、判定画素指定回路５からの指示により、ＣＭＯＳセンサ１に対し、判定画素又は基準判定画素の読み出しを指示する。基準判定画素の読み出しは、露光終了判定回路８により露光が終了と判断されるまで、周期的に行われる。また、読み出し回路７は、露光終了判定回路８から露光終了を示す信号が入力されると、ＣＭＯＳセンサ１に対し、全画素の読み出しを指示する。

露光終了判定回路８は、周期的にＡ／Ｄ変換器３から入力される基準判定画素の信号値を、一つ前の信号値（前回入力された基準判定画素の信号値）と比較し、基準判定画素の信号値が前回と同値になった場合、Ｘ線による露光が終了したと判断し、露光が終了したことを示す信号を読み出し回路７及び増幅率算出回路９に出力する。

増幅率算出回路９は、露光終了判定回路８から露光終了を示す信号が入力されると、露光終了時の基準判定画素の信号値と、Ａ／Ｄ変換器３の入力レンジから増幅率（ゲイン）を算出し、その算出された増幅率をアンプ２に設定する。

信号処理回路１０は、Ａ／Ｄ変換器３から入力された画像信号に所定の処理を施し、メモリ１１は、信号処理回路１０で処理された画像信号を格納する。通信器１２は、Ｘ線発生装置１０２と通信するための制御を行う。

Ｘ線発生装置１０２は、Ｘ線源２０、Ｘ線制御装置２１、通信器２２により構成される。Ｘ線源２０は、Ｘ線制御装置２１の制御に従って、被写体Ｐに対してＸ線を照射する。Ｘ線制御装置２１は、設定された照射条件により、Ｘ線源２０によるＸ線照射を制御する。通信器２２は、撮影装置１０１と通信するための制御を行う。

次に、本実施形態における動作について説明する。
図３のフローチャートを参照して、放射線画像読取装置１００により実行される画像読取処理について説明する。

Ｘ線（放射線）の照射が開始されると（ステップＳ１）、判定画素を指定するためのカウンタ値Ｎが１に設定され、判定画素の最大値Ｄmaxが０に設定され、基準判定画素が、カウンタＮの判定画素（判定画素Ｎ）に設定される（ステップＳ２）。

次いで、ＣＭＯＳセンサ１から判定画素Ｎが読み出され（ステップＳ３）、読み出された判定画素Ｎの信号値がＤnと設定される（ステップＳ４）。次いで、判定画素Ｎの信号値Ｄnが最大値Ｄmax以上であるか否かが判定される（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、判定画素Ｎの信号値Ｄnが最大値Ｄmax未満であると判定された場合（ステップＳ５；ＮＯ）、カウンタ値Ｎがインクリメントされ（ステップＳ８）、判定画素Ｎに対して、ステップＳ３〜Ｓ５の処理が繰り返される。

ステップＳ５において、判定画素Ｎの信号値Ｄnが最大値Ｄmax以上であると判定された場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、判定画素Ｎの信号値Ｄnが最大値Ｄmaxに設定されるとともに、判定画素Ｎが基準判定画素として設定される（ステップＳ６）。次いで、全ての判定画素の読み出しが完了したか否かが判定される（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、全ての判定画素の読み出しが完了していないと判定された場合（ステップＳ７；ＮＯ）、カウンタ値Ｎがインクリメントされ（ステップＳ８）、判定画素Ｎに対して、ステップＳ３〜Ｓ５の処理が繰り返される。

ステップＳ７において、全ての判定画素の読み出しが完了したと判定された場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ステップＳ６で設定されたＤmaxが、露光の終了を判定するための値（露光終了判定値）ＤＢとして設定される（ステップＳ９）。

次いで、ステップＳ６で設定された基準判定画素がＣＭＯＳセンサ１から読み出され（ステップＳ１０）、その読み出された基準判定画素の信号値がＤＢnと設定される（ステップＳ１１）。図４（ａ）に、ＣＭＯＳセンサ１に蓄積された基準判定画素に対応する電荷量（アナログ値）を示し、図４（ｃ）に、基準判定画素の電荷量に対応するデジタル値（判定値）ＤＢnの変移を示す。図４（ｂ）に、基準判定画素の読み出しタイミングを示す。図４（ｂ）に示すように、ステップＳ１０の基準判定画素の読み出しは周期的に行われる。

次いで、基準判定画素の信号値ＤＢnが露光終了判定値ＤＢより大きいか否かが判定される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、基準判定画素の信号値ＤＢnが露光終了判定値ＤＢより大きいと判定された場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、基準判定画素の現在の信号値ＤＢnが露光終了判定値ＤＢに設定され（ステップＳ１３）、再度、基準判定画素が読み出され（ステップＳ１０）、ステップＳ１１及びＳ１２の処理が繰り返される。

ステップＳ１２において、基準判定画素の信号値ＤＢnが露光終了判定値ＤＢと同値であると判定された場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、Ｘ線による露光が終了したと判断され（図４（ｄ）参照）、基準判定画素の信号値ＤＢnと、Ａ／Ｄ変換器３の入力レンジから増幅率（ゲイン）が算出され（ステップＳ１４）、その算出された増幅率がアンプ２に設定される（ステップＳ１５）。

増幅率が設定されると、ＣＭＯＳセンサ１から全画素が読み出され（ステップＳ１６）、本画像読出処理が終了する。図４（ｅ）に、全画素の読み出し開始タイミングを示す。図４（ｅ）に示すように、露光が終了したと判断されると、読み出し回路７からＣＭＯＳセンサ１に、全画素の読み出しの開始が指示される。

図５（ａ）に、増幅率の算出例を示す。基準判定画素を読み出すときの増幅率（ゲイン）を１ｄＢとする。Ａ／Ｄ変換器３の入力レンジを１００とし、露光が終了したときの基準判定画素の信号値を２５とすると、全画素読み出し時の増幅率（ゲイン）は、２０ｌｏｇ（１００/２５）＝１２ｄＢとなる。アンプ２の増幅率が１２ｄＢに設定されると、図５（ｂ）に示すように、アンプ２から出力された信号が、この設定された増幅率に従って増幅される。

以上のように、本実施形態の放射線画像読取装置１００によれば、非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳセンサ１によって画像信号を得て、その得られた画像信号及びＡ／Ｄ変換器３の入力レンジに基づいて画像信号の増幅率を決定するようにしたことにより、Ａ／Ｄ変換器３の入力レンジに見合った増幅率で画像信号を増幅することができ、露光不足を最適に補正することが可能になる。

また、ＣＭＯＳセンサ１から基準判定画素の信号値を周期的に取得し、信号値が不変になった時点で露光終了と判断して全画素を読み出すようにしたため、最適なタイミングで全画素の読み出しを開始することができる。

なお、本実施形態における記述内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施形態に係る放射線画像読取装置の構成を示すブロック図。 基準判定画素の検出方法を説明するための図。 本実施形態の放射線画像読取装置により実行される画像読取処理を示すフローチャート。 ＣＭＯＳセンサに蓄積される電荷量（アナログ値）と（同図（ａ））、基準判定画素の読出しタイミングと（同図（ｂ））、読み出された基準判定画素の信号値（デジタル値）と（同図（ｃ））、露光状態の判定結果（同図（ｄ））、全画素の読出しタイミング（同図（ｅ））を示す図。 読み取られた画像信号の増幅率の算出例を示す図（同図（ａ））と、算出された増幅率に基づく画像信号の増幅を説明するための図（同図（ｂ））。

符号の説明

１ ＣＭＯＳセンサ
２ アンプ
３ Ａ／Ｄ変換器
４ 判定画素情報メモリ
５ 判定画素指定回路
６ 基準判定画素検出回路
７ 読み出し回路
８ 露光終了判定回路
９ 増幅率算出回路
１０ 信号処理回路
１１ メモリ
１２ 通信器
２０ Ｘ線源
２１ Ｘ線制御装置
２２ 通信器
１００ 放射線画像読取装置
１０１ 撮影装置
１０２ Ｘ線発生装置
Ｐ 被写体

Claims (2)

1. 被写体に放射線を照射して被写体画像を読み取る放射線画像読取装置において、
   照射される放射線の強度に応じて被写体の画像情報を蓄積する非破壊読み出しが可能な撮像手段と、
   前記撮像手段から非破壊読み出しにより取得された画像信号の増幅を行う増幅手段と、
   前記撮像手段により取得された画像信号に基づいて、画像信号の増幅率を算出する算出手段と、を備え、
   前記増幅手段は、前記算出手段により算出された増幅率に基づいて、前記撮像手段により取得される画像信号を増幅させることを特徴とする放射線画像読取装置。
2. 前記撮像手段により取得された画像信号に基づいて、前記放射線の照射が終了したか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により、前記放射線の照射が終了したと判定された場合に、前記撮影手段に蓄積された被写体の画像情報の読み出しを制御する読み出し制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像読取装置。

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