JP2009017476A - 撮影制御装置及びその制御方法、並びに、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】フレームレートを必要に応じて低下させて被写体の被爆線量を少なくした場合であっても、放射線画像のＳ／Ｎの悪化を防止すると共に、ダイナミックレンジが狭まることを回避する。
【解決手段】蓄積時間計算部３２では、フレーム時間決定部３１で決定された１フレームのフレーム時間に基づいて、放射線画像（Ｘ線画像）を得る際に行われるセンサ４の電荷の蓄積に係る第１の蓄積時間を計算する。そして、前記第１の蓄積時間が基準となる基準時間よりも大きい場合、蓄積時間変更部３５において、１フレームのフレーム時間内に電荷のダミーの蓄積時間を設定して、前記第１の蓄積時間を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間に変更する。そして、撮影処理部３６では、前記第２の蓄積時間に基づいて、放射線画像の撮影処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、照射された放射線を電荷として検出するセンサを制御する撮影制御装置及びその制御方法、並びに、当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

近年、１つの装置構成で、静止画の撮影だけでなく、動画撮影、エネルギーサブトラクション撮影等の多様な撮影モードに対応する放射線画像撮影装置が求められている。例えば、特許文献１には、こられの多様な撮影モードに対応する放射線画像撮影装置が示されている。

ここで、特許文献１に示されている動画撮影モードにおける動作について、図７及び図８を用いて説明する。
図７は、従来例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図７には、１フレームフレーム時間内に、Ｘ線の照射後のセンサの光電変換素子における電荷の読み出しを１回行い、続いて、Ｘ線の非照射時のセンサの光電変換素子における電荷の読み出しを１回行う場合のタイミングが示されている。

なお、図７に示す、Ｘ線の照射後の１回の読み出しとＸ線の非照射時の１回の読み出しとは、共に、センサの全光電変換素子（全画素）の電荷の読み出しである。したがって、図７では、これらの読み出し時間が同じ時間（Ｔｒ）となっている。また、Ｘ線の照射後の読み出しは、Ｘ線画像を得るための読み出しであり、Ｘ線の非照射時の読み出しは、オフセット補正を行うための読み出しである。

図７において、Ｘ線画像の１フレームのフレーム時間をＴｆ１０とし、また、電荷の読み出し時間をＴｒ、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１１、Ｘ線の非照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１２とすると、以下の（１）式の関係が成り立つ。この際、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１０は、Ｘ線照射の周期に等しい。
Ｔｆ１０＝（Ｔｗ１１＋Ｔｒ）＋（Ｔｗ１２＋Ｔｒ） ・・・（１）

また、Ｘ線の照射時に読み出した画素値をＶｘ、Ｘ線の非照射時に読み出した画素値をＶｆとし、また、オフセット補正値をＶｏ１０とすると、オフセット補正値Ｖｏ１０は、以下の（２）式で計算できる。
Ｖｏ１０＝Ｖｘ−Ｖｆ ・・・（２）

また、オフセット補正量は電荷蓄積時間に比例するために、完全にオフセットを除去するには、以下の（３）式を満たすことが望ましい。
Ｔｗ１１＝Ｔｗ１２ ・・・（３）
この場合、（３）式を（１）式に代入すると、電荷蓄積時間Ｔｗ１１は、以下の（４）式で計算できる。
Ｔｗ１１＝Ｔｆ１０／２−Ｔｒ ・・・（４）

また、図７に示すように、Ｘ線の照射時間をＴｘとすると、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１１は、Ｘ線の照射時間Ｔｘより大きいために、以下の（５）式を満たす必要がある。
Ｔｗ１１＞Ｔｘ ・・・（５）

図８は、従来例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図８には、１フレームのフレーム時間内に、Ｘ線の照射後のセンサの光電変換素子における電荷の読み出しを１回行い、かつ、Ｘ線の非照射時のセンサの光電変換素子における電荷の読み出しを３回行う場合のタイミングが示されている。

図８において、Ｘ線画像の１フレームのフレーム時間をＴｆ１１とし、また、電荷の読み出し時間をＴｒ、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１３、Ｘ線の非照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１４とする。この際、完全にオフセットを除去するために、（３）式と同様の趣旨で、以下の（６）式を満たすようにする。
Ｔｗ１３＝Ｔｗ１４ ・・・（６）

よって、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１１は、以下の（７）式のように示される。
Ｔｆ１１＝ｋ・（Ｔｗ１３＋Ｔｒ） ・・・（７）
ただし、ｋは、１フレームのフレーム時間内に行われる、電荷の蓄積及び読み出しの繰り返し数を示す正の整数であり、図８の場合にはｋ＝４となり、また、図７の場合にはｋ＝２となる。

そして、図８において、Ｘ線の照射時に読み出した画素値をＶｘ、Ｘ線の非照射時に読み出した画素値をＶｆ１、Ｖｆ２及びＶｆ３とし、また、オフセット補正値をＶｏ１１とすると、オフセット補正値Ｖｏ１１は、以下の（８）式で計算できる。
Ｖｏ１１＝Ｖｘ−Ｖｆｎ ・・・（８）
ただし、ｎは、１からｋ−１の間の整数である。

また、（７）式から、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１３は、以下の（９）式で計算できる。
Ｔｗ１３＝Ｔｆ１１／ｋ−Ｔｒ ・・・（９）

また、図８に示すように、Ｘ線の照射時間をＴｘとすると、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１３は、Ｘ線の照射時間Ｔｘより大きいために、以下の（１０）式を満たす必要がある。
Ｔｗ１３＞Ｔｘ ・・・（１０）

ここで、（４）式と（９）式とを比較すると、（４）式は、（９）式においてｋ＝２を代入した場合と等価であるため、（４）式は（９）式に含まれる。

また、特許文献１では、エネルギーサブトラクション撮影モードとして、各１回の低電圧のＸ線と高電圧のＸ線を照射した場合を示しているが、これを繰り返せば動画のエネルギーサブトラクション撮影が可能となる。ここで、この場合の動画のエネルギーサブトラクション撮影モードにおける動作について、図９及び図１０を用いて説明する。

図９は、従来例を示し、動画のエネルギーサブトラクション撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの光電変換素子における電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図９には、１フレームのフレーム時間内に、低電圧のＸ線の照射後の読み出しを１回行い、その後、高電圧のＸ線の照射後の読み出しを１回行い、かつ、Ｘ線の非照射時の読み出しを１回行う場合のタイミングが示されている。

図９において、Ｘ線画像の１フレームのフレーム時間をＴｆ１２とし、また、低電圧のＸ線の照射時間をＴｘｌ、高電圧のＸ線の照射時間をＴｘｈとする。さらに、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１５とし、高電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１６、Ｘ線の非照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１７とすると、以下の（１１）式の関係が成り立つ。
Ｔｆ１２＝（Ｔｗ１５＋Ｔｒ）＋（Ｔｗ１６＋Ｔｒ）＋（Ｔｗ１７＋Ｔｒ）
・・・（１１）

また、低電圧のＸ線の照射時に読み出した画素値をＶｘｌとし、高電圧のＸ線の照射時に読み出した画素値をＶｘｈ、Ｘ線の非照射時に読み出した画素値をＶｆとする。さらに、低電圧のＸ線の照射時のオフセット補正値をＶｏｌ、高電圧のＸ線の照射時のオフセット補正値をＶｏｈとすると、各オフセット補正値は、以下の（１２）式で計算できる。
Ｖｏｌ＝Ｖｘｌ−Ｖｆ，Ｖｏｈ＝Ｖｘｈ−Ｖｆ ・・・（１２）

また、完全にオフセットを除去するには、（３）式と同様の趣旨で、以下の（１３）式を満たすことが望ましい。
Ｔｗ１５＝Ｔｗ１６＝Ｔｗ１７ ・・・（１３）
この際、（１３）式が成り立てば、低電圧のＸ線の照射時間Ｔｘｌと高電圧のＸ線の照射時間Ｔｘｈは異なっていてもよい。

したがって、（１３）式を（１１）式に代入すると、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１５は、以下の（１４）式で計算できる。
Ｔｗ１５＝Ｔｆ１２／３−Ｔｒ ・・・（１４）

また、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１５は、各Ｘ線の照射時間Ｔｘｌ及びＴｘｈより大きいために、以下の（１５）式を満たす必要がある。
Ｔｗ１５＞Ｔｘｌ，Ｔｗ１５＞Ｔｘｈ ・・・（１５）

図１０は、従来例を示し、動画のエネルギーサブトラクション撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの光電変換素子における電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図１０には、１フレームのフレーム時間内に、低電圧のＸ線の照射後の読み出し及びＸ線の非照射時の読み出しを各１回行い、かつ、高電圧のＸ線の照射後の読み出し及びＸ線の非照射時の読み出しを各１回行う場合のタイミングが示されている。

図１０において、Ｘ線画像の１フレームのフレーム時間をＴｆ１３とし、また、低電圧のＸ線の照射時間をＴｘｌ、高電圧のＸ線の照射時間をＴｘｈとする。さらに、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１８、その後のＸ線の非照射時の電荷蓄積時間をＴｗ１９、高電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ２０、その後のＸ線の非照射時の電荷蓄積時間をＴｗ２１とすると、以下の（１６）式の関係が成り立つ。
Ｔｆ１３＝（Ｔｗ１８＋Ｔｒ）＋（Ｔｗ１９＋Ｔｒ）＋（Ｔｗ２０＋Ｔｒ）
＋（Ｔｗ２１＋Ｔｒ） ・・・（１６）

また、低電圧のＸ線の照射時に読み出した画素値をＶｘｌ、その後のＸ線の非照射時に読み出した画素値をＶｆｌとし、高電圧のＸ線の照射時に読み出した画素値をＶｘｈ、その後のＸ線の非照射時に読み出した画素値をＶｆｈとする。さらに、低電圧のＸ線の照射時のオフセット補正値をＶｏｌ、高電圧のＸ線の照射時のオフセット補正値をＶｏｈとすると、各オフセット補正値は、以下の（１７）式で計算できる。
Ｖｏｌ＝Ｖｘｌ−Ｖｆｌ，Ｖｏｈ＝Ｖｘｈ−Ｖｆｈ ・・・（１７）

また、完全にオフセットを除去するには、（３）式と同様の趣旨で、以下の（１８）式及び（１９）式を満たすことが望ましい。
Ｔｗ１８＝Ｔｗ１９ ・・・（１８）
Ｔｗ２０＝Ｔｗ２１ ・・・（１９）
この際、（１８）式と（１９）式が成り立てば、低電圧のＸ線の照射時間Ｔｘｌと高電圧のＸ線の照射時間Ｔｘｈは異なっていてもよい。

したがって、（１８）式と（１９）式を（１６）式に代入すると、以下の（２０）式のようになる。
Ｔｗ１８＋Ｔｗ２０＝Ｔｆ１３／２−２Ｔｒ ・・・（２０）

また、各Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間は、各Ｘ線の照射時間より大きいために、以下の（２１）式を満たす必要がある。
Ｔｗ１８＞Ｔｘｌ，Ｔｗ２０＞Ｔｘｈ ・・・（２１）

通常、低電圧のＸ線の照射時間Ｔｘｌと高電圧のＸ線の照射時間Ｔｘｈは、予め決まっており、例えば、以下の（２２）式及び（２３）式が成立するように決める場合が多い。
Ｔｗ１８＝Ｔｘｌ＋α ・・・（２２）
Ｔｗ２０＝Ｔｘｈ＋α ・・・（２３）
また、撮影フレームレートが高い場合（例えば、３０ＦＰＳ程度の場合）、αは数ｍｓの値をとることが多い。

（２０）式、（２２）式及び（２３）式を用いて整理すると、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１８は、下記の（２４）式で示され、高電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ２０は、下記の（２５）式で示される。
Ｔｗ１８＝Ｔｆ１３／４−Ｔｒ＋（Ｔｘｌ−Ｔｘｈ）／２ ・・・（２４）
Ｔｗ２０＝Ｔｆ１３／４−Ｔｒ＋（Ｔｘｈ−Ｔｘｌ）／２ ・・・（２５）

特開２００５−２８７７７３号公報

しかしながら、一般に、Ｘ線画像撮影装置では、被検者（被写体）の被爆線量を少なくするために、フレームレートを下げて撮影する場合がある。このフレームレートを下げる場合、即ち、１フレームの時間を長くして撮影する場合には、例えば、（７）式において、ｋの値を大きくする方法が考えられる。ここで、図７はｋ＝２の場合であり、図８はｋ＝４の場合である。

図８の場合において、以下の（２６）式を満たすようにすると、図８に示す１フレームのフレーム時間Ｔｆ１１は、図７のフレーム時間Ｔｆ１０の２倍になる。
Ｔｗ１１＝Ｔｗ１２＝Ｔｗ１３＝Ｔｗ１４ ・・・（２６）

しかしながら、このｋの値を変更する方法の場合では、長くできる１フレームのフレーム時間Ｔｆ１１は、図７に示すフレーム時間Ｔｆ１０の整数倍にしかできないという問題があった。即ち、この場合、被検者（被写体）の被爆線量を少なくするために、フレームレートを適宜に低下させることが困難であるという問題点があった。

また、被検者（被写体）の被爆線量を少なくするために、１フレームの時間を長くして撮影する他の方法には、電荷蓄積時間を長くする方法がある。そのタイミングチャートを図１１に示す。

図１１は、従来例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの光電変換素子における電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図１１には、ｋ＝２の場合であって、図７の例に対して、電荷蓄積時間を長くした場合のタイミングが示されている。

図１１において、Ｘ線画像の１フレームのフレーム時間をＴｆ１４とし、また、電荷の読み出し間時間をＴｒ、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間をＴｗ３１、Ｘ線の非照射時の電荷蓄積時間をＴｗ３２とする。
ここで、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１４が、図７のフレーム時間Ｔｆ１０より大きい場合には、以下の（２７）式の関係が成り立つ。
Ｔｗ３１＞Ｔｗ１１ ・・・（２７）

しかしながら、図１１に示すように、電荷蓄積時間が長くなると、センサの光電変換素子に流れ込む暗電流が多くなり、光電変換素子に蓄積される電荷量が多くなる。そして、このように、蓄積される電荷量が多くなると、Ｓ／Ｎが悪化して、ダイナミックレンジが狭まるという問題があった。また、同様に、エネルギーサブトラクション撮影モードとステレオ撮影モードに関しても同じ問題点が存在していた。

本発明は前述の問題点に鑑みてなされたもので、フレームレートを必要に応じて低下させて被写体の被爆線量を少なくした場合であっても、放射線画像のＳ／Ｎの悪化を防止すると共に、ダイナミックレンジが狭まることを回避できるようにすることを目的とする。

本発明の撮影制御装置は、画像を得るために電荷の蓄積および読み出しを行うためのセンサを制御する撮影制御装置であって、入力手段の入力に基づいて画像の撮影間隔を示すフレーム時間を決定する決定手段と、前記決定手段によって決定されたフレーム時間に基づいて、画像の生成処理に用いない電荷の蓄積および読み出しを設定するか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定に基づいて前記センサを制御する制御手段とを有する。

本発明によれば、フレームレートを必要に応じて低下させて被写体の被爆線量を少なくした場合であっても、放射線画像のＳ／Ｎの悪化を防止すると共に、ダイナミックレンジが狭まることを回避することができる。

次に、本発明に係る撮影制御装置の諸実施形態について説明する。
なお、以下に示す本発明に係る撮影制御装置の諸実施形態の説明においては、放射線としてＸ線を適用したＸ線画像撮影装置の例を示すが、本発明においてはこれに限定されない。本発明の放射線としては、Ｘ線に限らず、例えば、α線、β線、γ線、光線なども含まれるものとし、これらの放射線を用いて撮影された放射線画像を処理する装置も本発明に含まれるものとする。また、可視光を撮影するための撮影制御装置にも適用できる。

（第１の実施形態）
以下に、添付図面を用いて、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Ｘ線画像撮影装置（撮影制御装置）の概略構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、Ｘ線画像撮影装置１０は、Ｘ線発生部１と、操作入力部２と、制御部３と、センサ４と、表示部５と、ＲＯＭ６と、ＲＡＭ７と、蓄積部８を有して構成されている。また、制御部３には、フレーム時間決定部３１と、蓄積時間計算部３２と、基準時間（所定時間）設定部３３と、比較判定部３４と、蓄積時間変更部３５と、撮影処理部３６が機能構成として含まれている。

Ｘ線発生部（放射線発生部）１は、被写体（被検者）２０に対してパルス状にＸ線１ａを連続して発生することができるものであり、例えば、Ｘ線管球で構成されている。

操作入力部２は、ユーザがＸ線画像撮影装置１０に対して入力指示を行う際に操作されるものである。この操作入力部２には、Ｘ線発生部１からＸ線１ａを発生させる際にユーザが操作する照射スイッチ２ａが含まれている。

制御部３は、例えば、ＲＯＭ６に記憶されているプログラム等を読み出し、これに基づいてＸ線画像撮影装置１０の全体の制御を行うＣＰＵなどによって構成される。特に、本実施形態において、制御部３は、ＲＯＭ６に記憶されているプログラム等に基づいて、３１〜３６の各機能構成における処理を実現する。

ここで、フレーム時間決定部３１は、Ｘ線画像のフレーム単位の撮影間隔（フレーム時間）を決定する。蓄積時間計算部３２は、１フレームのＸ線画像を得る際に交互に繰り返し行われるセンサ４の電荷の蓄積及び読み出しのうち、電荷の蓄積に係る蓄積時間（第１の蓄積時間）を計算する。基準時間設定部３３は、基準となる基準時間（所定時間）を設定する。比較判定部３４は、第１の蓄積時間と基準時間とを比較判定する。蓄積時間変更部３５は、第１の蓄積時間が基準時間よりも大きい場合に、当該１フレームのフレーム時間内にダミーの蓄積時間および読み出し時間を設定して、第１の蓄積時間を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間に変更する。ここで、ダミーの蓄積時間およびダミーの読み出し時間とは、Ｘ線画像の生成処理に用いずに掃き捨てる電荷の蓄積時間および読み出し時間のことを指す。撮影処理部３６は、比較判定部３４による判定の結果、第１の蓄積時間が基準時間以下である場合には、ダミーの蓄積時間および読み出し時間の設定を行わずに第１の蓄積時間に基づいてセンサ４の制御を行う。一方、撮影処理部３６は、比較判定部３４による判定の結果、第１の蓄積時間が基準時間よりも大きい場合には、第２の蓄積時間に基づいてセンサ４の制御を行う。そして、ダミーの蓄積および読み出しを行う。なお、蓄積時間計算部３２、基準時間設定部３３、比較判定部３４及び蓄積時間変更部３５は、「判定手段」を構成する。また、撮影処理部３６は、「制御手段」を構成する。

センサ４は、制御部３の制御に基づいて、Ｘ線発生部１から照射され、被写体２０を透過したＸ線１ａを電気信号（電荷）として検出する。

このセンサ４には、例えば、光電変換素子とＴＦＴとを含む画素が２次元状に配列されており、この場合、各画素上には、例えば蛍光体が設けられて形成される。そして、この場合、センサ４に入射したＸ線は蛍光体で可視光に変換され、変換された可視光が各画素の光電変換素子に入射し、各光電変換素子において、可視光に応じた電荷が生成される。なお、本実施形態では、上述した蛍光体及び光電変換素子によって、入射したＸ線を電荷に変換する「変換素子」を構成する形態であるが、例えば蛍光体を設けずに、入射したＸ線を直接電荷に変換する、いわゆる直接変換型の変換素子を構成する形態であってもよい。したがって、以降の説明においては、センサ４に、「変換素子」が２次元状に配列されているものとして説明を行う。

また、既に背景技術で説明したように、センサ４は、各変換素子の電荷の蓄積と電荷の読み出しを交互に繰り返して、Ｘ線画像を撮影することができるものである。

表示部５は、制御部３の制御に基づいて、センサ４から読み出された電荷に基づくＸ線画像や、操作ＵＩ等を表示するものである。

ＲＯＭ６には、例えば、制御部３に、後述の図２に示す処理、並びに、その他のＸ線画像撮影装置１０の制御に必要なプログラム等が記憶されている。

ＲＡＭ７は、例えば、制御部３が各種の制御を行う時に用いられ、例えば、制御部３により計算処理された各種の情報や、ユーザが操作入力部２を介して入力した各種の情報等を一時的に記憶する。

蓄積部８は、例えば、センサ４で検出されたＸ線に基づく各Ｘ線画像（各放射線画像）の画像データ等を蓄積して記憶するものである。

図１において、制御部３は、照射スイッチ２ａが操作されオンとなると、Ｘ線発生部１からパルス状にＸ線１ａが照射されるように制御する。また、制御部３は、Ｘ線１ａのパルスに同期して、センサ４から、被写体（被検者）２０を透過したＸ線１ａに基づく電荷を読み出してＸ線画像を生成し、必要に応じて画像処理を行った後、当該Ｘ線画像を表示部５に表示する。

Ｘ線画像撮影装置１０でいわゆるパルスＸ線動画撮影を行う場合、パルス状のＸ線１ａを照射する時間間隔は、フレーム時間決定部３１によって決定される１フレームのフレーム時間によって定まる。また、センサ４の各変換素子における電荷の蓄積及び電荷の読み出しのタイミングは、フレーム時間決定部３１、蓄積時間計算部３２、比較判定部３４、及び、蓄積時間変更部３５によって定まる。

そして、制御部３（撮影処理部３６）は、蓄積時間計算部３２又は蓄積時間変更部３５で決まった変換素子における電荷蓄積時間に基づいて、センサ４を制御することによって、パルスＸ線動画撮影の処理を行う。

次に、第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０の処理手順について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の処理手順の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、ユーザから操作入力部２を介して撮影条件の入力がなされると、制御部３は、これを検知し、操作入力部２を介して入力した各種の情報を、例えば、ＲＡＭ７に記憶し設定する。ここで、本実施形態では、ユーザにより、フレームレートＦｒ、ｋ（ｋは電荷の蓄積及び読み出しの繰り返し数を示す正の整数）に係る値、Ｘ線の照射時間Ｔｘ等が撮影条件として入力され、これらの情報がＲＡＭ７に記憶されて設定されるものとする。

続いて、ステップＳ２において、制御部３は、ユーザにより照射スイッチ２ａが操作され、当該照射スイッチ２ａがオンとなったか否かを判定する。この判定の結果、照射スイッチ２ａがオンでない場合には、ステップＳ２で照射スイッチ２ａがオンとなったと判定されるまで、ステップＳ２で待機する。

一方、ステップＳ２の判定の結果、照射スイッチ２ａがオンとなった場合には、ステップＳ３に進む。なお、このステップＳ２は、後述のステップＳ７及びＳ８の間に設けてもよい。ステップＳ３に進むと、制御部３のフレーム時間決定部３１は、ステップＳ１において設定されたフレームレートに基づいて、Ｘ線画像のフレーム単位の撮影間隔（フレーム時間）を決定する。このステップＳ３の具体的な処理を以下に説明する。

動画撮影モードにおけるＸ線画像の撮影では、１フレームのフレーム時間を決める必要がある。ここで、以下の説明では、図７（又は後述する図３）に示す１フレームのフレーム時間Ｔｆ１０を決定する場合の例を説明する。

フレーム時間決定部３１は、ステップＳ１により得られたフレームレートＦｒの情報を用いて、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１０を、以下の（２８）を計算することにより決定する。
Ｔｆ１０＝１／Ｆｒ ・・・（２８）

そして、フレーム時間決定部３１は、算出された１フレームのフレーム時間Ｔｆ１０の情報を、例えば、ＲＡＭ７に記憶し設定する。

続いて、ステップＳ４において、制御部３の蓄積時間計算部３２は、１フレームのＸ線画像を得る際に交互に繰り返し行われるセンサ４の電荷の蓄積及び読み出しのうち、電荷の蓄積に係る第１の蓄積時間を計算する。このステップＳ４の具体的な処理を以下に説明する。

第１の実施形態は、１フレームのフレーム時間内に、電荷のダミーの蓄積及びその読み出し以外に、Ｘ線の照射時の電荷の蓄積及びその読み出しを１回とＸ線の非照射時の電荷の蓄積及びその読み出しをｋ−１回繰り返す場合の形態である。即ち、第１の実施形態は、１フレームのフレーム時間内に、電荷のダミーの蓄積及びその読み出し以外に、合計ｋ回の電荷の蓄積及び読み出しが繰り返し行われる場合の形態である。なお、以下の説明では、図７に示す例で説明を行う。

蓄積時間計算部３２は、上述した（９）式に基づく以下の（２９）式により、図７に示すＸ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１１を、第１の実施形態における第１の蓄積時間として計算する。
Ｔｗ１１＝Ｔｆ１０／ｋ−Ｔｒ ・・・（２９）
ここで、上述したように、Ｔｒは電荷の読み出し時間を示しており、蓄積時間に関わらず一定の値をとる。また、完全にオフセットを除去するために、（３）式に示すように、電荷蓄積時間Ｔｗ１１及びＴｗ１２は同じとしている。したがって、フレーム時間Ｔｆ１０が大きくなると、本実施形態の第１の蓄積時間Ｔｗ１１は大きくなる。

そして、蓄積時間計算部３２は、算出された第１の蓄積時間Ｔｗ１１の情報を電荷蓄積時間の情報として、例えば、ＲＡＭ７に記憶し設定する。

続いて、ステップＳ５において、制御部３の基準時間設定部３３は、基準となる基準時間（所定時間）を設定する。
具体的に、本実施形態では、基準時間設定部３３は、ステップＳ１により得られたｋに係る値及びＸ線の照射時間Ｔｘに基づいて、以下の（３０）式に示す基準時間（所定時間）Ｔｃを設定する。
Ｔｃ＝Ｔｘ＋Ｔｒ／ｋ ・・・（３０）

そして、基準時間設定部３３は、算出された基準時間Ｔｃの情報を、例えば、ＲＡＭ７に記憶し設定する。

続いて、ステップＳ６において、制御部３の比較判定部３４は、ステップＳ４で算出された第１の蓄積時間とステップＳ５で設定された基準時間とを比較し、第１の蓄積時間が基準時間よりも大きいか否かを判定する。
具体的に、本実施形態では、比較判定部３４は、以下に示す（３１）式を満たすか否かを判定する。
Ｔｗ１１＞Ｔｃ ・・・（３１）

ここで、（３０）式を（３１）式に代入すると、以下の（３２）式が成り立つ。
Ｔｗ１１＞Ｔｘ＋Ｔｒ／ｋ ・・・（３２）

また、（２９）式を（３２）式に代入すると、以下の（３３）式が成り立つ。
Ｔｆ１０＞（ｋ＋１）・Ｔｒ＋ｋ・Ｔｘ ・・・（３３）
したがって、（３３）式は（３２）式と同じ意味の式であり、（３２）式が成り立つ場合は、（３３）式も成り立つ。

そして、（３３）式が成り立つ場合、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１０）内に、電荷のダミーの蓄積及びその読み出しを更に挿入することができるようになる。

このステップＳ６の判定の結果、第１の蓄積時間が基準時間よりも大きい場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７に進むと、制御部３の蓄積時間変更部３５は、１フレームのフレーム時間内にダミーの蓄積時間を設定して、第１の蓄積時間を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間に変更する。このステップＳ７の具体的な処理を以下に説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図３は、例えば、従来例を示す図７に対して、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１０）内に、センサ４における電荷のダミーの蓄積及びダミーの読み出しを追加した場合のタイミングチャートであり、ｋ＝２の場合である。ここで、図３においては、（３）式の趣旨に基づいて、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間とＸ線の非照射時の電荷蓄積時間を同じ電荷蓄積時間Ｔｗ１としている。

蓄積時間変更部３５は、第２の蓄積時間をＴｗ１とし、フレーム時間をＴｆ１０、電荷の読み出し時間をＴｒとすると、ダミーの蓄積時間Ｔｗ２を以下の（３４）式のように設定する。
Ｔｗ２＝Ｔｆ１０−（ｋ・Ｔｗ１＋（ｋ＋１）・Ｔｒ） ・・・（３４）

この場合、上述した（５）式及び（１０）式と同様の趣旨により、第２の蓄積時間Ｔｗ１は、以下の（３５）式を満たすように設定される。
Ｔｗ１＞Ｔｘ ・・・（３５）
なお、ダミーの読み出し時間はＴｒである。

また、第２の蓄積時間Ｔｗ１は、蓄積時間変更部３５により、第１の蓄積時間（図７に示すＴｗ１１）よりも小さい蓄積時間として設定されるが、本実施形態では、例えば、基準時間Ｔｃ以下の時間（具体的に、例えば、基準時間Ｔｃ）として設定される。この際、第２の蓄積時間Ｔｗ１は、上述した（３５）式を満たすように設定されるため、本実施形態の場合には、第２の蓄積時間Ｔｗ１は、Ｘ線の照射時間Ｔｘよりも大きく、かつ基準時間Ｔｃ以下の時間として設定されることになる。

即ち、本実施形態では、図７の第１の蓄積時間Ｔｗ１１が基準時間Ｔｃよりも大きい場合、１フレームのフレーム時間内に、図３のダミーの蓄積時間Ｔｗ２を設定し、第１の蓄積時間Ｔｗ１１を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ１に変更される。

通常、Ｘ線の照射時間Ｔｘは、小さく一定の時間なので、第２の蓄積時間Ｔｗ１は、小さくすることができる。そのため、（３４）式より、フレーム時間Ｔｆ１０が大きくなると、第２の蓄積時間Ｔｗ１は大きくならずに、ダミーの蓄積時間Ｔｗ２が大きくなる。また、フレーム時間Ｔｆ１０は、ダミーの蓄積時間Ｔｗ２を調整することにより自由に設定できる。なお、本実施形態におけるオフセット補正に係るオフセット補正値に関しては、既に背景技術で説明したように、（２）式で計算できる。

（３１）式が成り立つ場合であって図３に示すｋ＝２の場合には、（３４）式は、以下の（３６）式のようになる。
Ｔｗ２＝Ｔｆ１０−（２Ｔｗ１＋３Ｔｒ） ・・・（３６）

また、上述したように、（３１）式が成立しない場合の電荷蓄積時間は、（２９）式で計算でき、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１０が大きくなると、基準時間Ｔｃまでは第１の蓄積時間Ｔｗ１１が大きくなる。

そして、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１０が更に大きくなると、（３１）式が成立し、この場合、ダミーの蓄積時間Ｔｗ２が設定され、電荷蓄積時間は、第１の蓄積時間Ｔｗ１１から、当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ１に変更される。図３に示す場合のダミーの蓄積時間Ｔｗ２は、上述した（３５）式で計算できる。

そして、ステップＳ７の処理が行われると、蓄積時間変更部３５は、第１の蓄積時間Ｔｗ１１の情報に替えて、第２の蓄積時間Ｔｗ１の情報及びダミーの蓄積時間Ｔｗ２の情報を電荷蓄積時間の情報として、例えば、ＲＡＭ７に記憶し設定する。

再び、図２の説明に戻る。
ステップＳ７の処理が終了した場合、或いは、ステップＳ６で第１の蓄積時間が基準時間よりも大きくないと判断された場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８に進むと、制御部３の撮影処理部３６は、ステップＳ１及びステップＳ３で設定された各種の情報、並びに、ステップＳ４又はステップＳ７で設定された電荷蓄積時間の情報に基づいて、Ｘ線画像の撮影処理を行う。このステップＳ８の具体的な処理を以下に説明する。

まず、撮影処理部３６は、ステップＳ１で設定されたＸ線の照射時間Ｔｘ及びステップＳ３で設定された１フレームのフレーム時間Ｔｆ１０に基づいて、Ｘ線発生部１から、被写体（被検者）２０にパルス状のＸ線１ａを連続して照射させる。

次に、撮影処理部３６は、ＲＡＭ７に設定されている電荷蓄積時間の情報に基づいて、センサ４の各変換素子における電荷の蓄積を制御し、Ｘ線画像の撮影処理を行う。
具体的に、撮影処理部３６は、例えば、ＲＡＭ７に電荷蓄積時間の情報として第１の蓄積時間Ｔｗ１１の情報が設定されている場合には、図７に示す電荷の蓄積及び読み出しのタイミングでセンサ４を制御する。また、撮影処理部３６は、例えば、ＲＡＭ７に電荷蓄積時間の情報として第２の蓄積時間Ｔｗ１の情報及びダミーの蓄積時間Ｔｗ２の情報が設定されている場合には、図３に示す電荷の蓄積及び読み出しのタイミングでセンサ４を制御する。

そして、ステップＳ８の処理が行われると、撮影処理部３６は、撮影により得られたＸ線画像の画像データを、例えば、蓄積部８に蓄積して記憶する。

なお、第１の実施形態では、第１の蓄積時間が基準時間より長い場合にダミーの蓄積および読み出し時間を設定するようにしている。このように間接的に１フレームのフレーム時間が予め定められた時間より長い場合にダミーの蓄積および読み出しの期間を設けるのではなく、例えば、直接的に行ってもよい。即ち、この場合、まず画像処理に用いる電荷の蓄積時間ＴｗＸおよび読み出し時間ＴｒＸを設定しておく。この時間は、Ｘ線の照射時間より少し長い時間である。そして、（フレーム時間Ｔｆ１１−２ＴｗＸ−３ＴｒＸ）をダミーの蓄積時間とする。そして、この時間がマイナスの場合は、ダミーの蓄積時間および読み出し時間の設定を行わないようにする。

また、第１の実施形態では、１フレームのフレーム時間の決定に際して、フレーム時間決定部３１が（２８）式を用いた計算により決定していたが、この形態に限定されるものではない。例えば、ステップＳ１においてユーザから操作入力部２を介して直接入力された１フレームのフレーム時間を検知して、これを１フレームのフレーム時間として決定する形態であってもよい。

また、第１の実施形態では、３１〜３６の各構成部を、制御部３がＲＯＭ６に記憶されているプログラムを実行することによりソフトウェアで実現するようにしているが、例えば、当該各構成部をハードウェアで実現するようにしてもよい。

また、第１実施形態では、図３に示すように、Ｘ線の照射時の電荷の蓄積、Ｘ線を非照射時の電荷の蓄積、ダミーの蓄積の順序で駆動する例を説明したが、駆動のタイミングの順序はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線の非照射時の電荷の蓄積、Ｘ線の照射時の電荷の蓄積、ダミーの蓄積の順序であってもよい。

（第２の実施形態）
以下に、添付図面を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。

ここで、第２の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０の概略構成と同様である。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図４は、例えば、従来例を示す図８に対して、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１１）内に、センサ４における電荷のダミーの蓄積及びダミーの読み出しを追加した場合のタイミングチャートであり、ｋ＝４の場合である。ここで、図４においては、（６）式の趣旨に基づいて、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間とＸ線の非照射時の電荷蓄積時間を同じ電荷蓄積時間Ｔｗ３としている。

即ち、図４には、１フレームのフレーム時間内に、電荷のダミーの蓄積及びその読み出し以外に、Ｘ線の照射時の電荷の蓄積及びその読み出しを１回とＸ線の非照射時の電荷の蓄積及びその読み出しを３回の合計４回繰り返す場合について示されている。

第２の実施形態の場合には、図８に示すＸ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１３を、第１の蓄積時間として適用する。

第２の実施形態の場合において、（３１）式に基づき、Ｔｗ１３＞Ｔｃが成り立つ場合、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１１）内に、電荷のダミーの蓄積及びその読み出しを更に挿入することができるようになる。そして、この場合には、制御部３の蓄積時間変更部３５は、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１１）内に、図４に示すダミーの蓄積時間Ｔｗ４を設定して、第１の蓄積時間Ｔｗ１３を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ３に変更する。

図４は、ｋ＝４の場合であり、（３４）式に対して、ダミーの蓄積時間をＴｗ２からＴｗ４とし、１フレームのフレーム時間をＴｆ１０からＴｆ１１とし、第２の蓄積時間をＴｗ１からＴｗ３とすると、ダミーの蓄積時間Ｔｗ４は、以下の（３７）式となる。
Ｔｗ４＝Ｔｆ１１−（４Ｔｗ３＋５Ｔｒ） ・・・（３７）

また、本実施形態におけるオフセット補正に係るオフセット補正値に関しては、既に背景技術で説明したように、（８）式で計算できる。

（第３の実施形態）
以下に、添付図面を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。

ここで、第３の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０の概略構成と同様である。

第３の実施形態は、従来例の図９に示された動画の撮影モードに対応する形態である。
即ち、１フレームのフレーム時間内に、低電圧のＸ線の照射後の読み出しを１回行い、その後、高電圧のＸ線の照射後の読み出しを１回行い、かつ、Ｘ線の非照射時の読み出しを１回行うエネルギーサブトラクション撮影を行う形態である。

第３の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０では、制御部３の制御により、Ｘ線発生部１からは、当該Ｘ線発生部の電圧が低電圧の場合のＸ線（第１の放射線）と高電圧の場合のＸ線（第２の放射線）とが、各フレーム毎にそれぞれ１回パルス状に照射される。

そして、この場合、フレーム時間決定部３１は、（２８）式に対して、１フレームのフレーム時間をＴｆ１０から図９に示すＴｆ１２として、第３の実施形態における１フレームのフレーム時間Ｔｆ１２を決定する。また、蓄積時間計算部３２は、第１の蓄積時間として、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１５を、上述した（１４）式により計算する。また、この場合、（１５）式が成り立つ必要がある。

また、基準時間設定部３３は、基準時間Ｔｃを、以下の（３８）式により設定する。
Ｔｃ＝Ｔｘ＋Ｔｒ／３ ・・・（３８）

そして、比較判定部３４は、第１の蓄積時間Ｔｗ１５と基準時間Ｔｃとを比較して、以下に示す（３９）式を満たすか否かを判定する。
Ｔｗ１５＞Ｔｃ ・・・（３９）

ここで、（３８）式を（３９）式に代入すると、以下の（４０）式が成り立つ。
Ｔｗ１５＞Ｔｘ＋Ｔｒ／３ ・・・（４０）

また、（４０）式は、（１４）式を考慮すると、以下の（４１）式のようになる。
Ｔｆ１２＞４Ｔｒ＋３Ｔｘ ・・・（４１）
この（４１）式は、（４０）式と同じ意味の式であるので、（４０）式が成り立つ場合は（４１）式も成り立つ。

そして、（４０）式が成り立つ場合、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１２）内に、電荷のダミーの蓄積及びその読み出しを更に挿入することができるようになる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図５は、例えば、従来例を示す図９に対して、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１２）内に、センサ４における電荷のダミーの蓄積及びダミーの読み出しを追加した場合のタイミングチャートである。ここで、図５においては、（６）式の趣旨に基づいて、Ｘ線の照射時の電荷蓄積時間とＸ線の非照射時の電荷蓄積時間を同じ電荷蓄積時間Ｔｗ５としている。

蓄積時間変更部３５は、（３９）式が成り立つ場合、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１２）内に、図５に示すダミーの蓄積時間Ｔｗ６を設定して、第１の蓄積時間Ｔｗ１５を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ５に変更する。

この場合、蓄積時間変更部３５は、電荷の読み出し時間をＴｒとすると、ダミーの蓄積時間Ｔｗ６を、以下の（４２）式により設定する。
Ｔｗ６＝Ｔｆ１２−（２Ｔｗ５＋３Ｔｒ） ・・・（４２）

この際、第２の蓄積時間Ｔｗ５は、各Ｘ線の照射時間Ｔｘｌ及びＴｘｈより大きいために、（１５）式と同様の趣旨により、以下の（４３）式を満たす必要がある。
Ｔｗ５＞Ｔｘｌ，Ｔｗ５＞Ｔｘｈ ・・・（４３）
また、各Ｘ線の照射時間Ｔｘｌ及びＴｘｈが同じ時間Ｔｘである場合には、（４３）式は、Ｔｗ５＞Ｔｘと表せる。

また、第２の蓄積時間Ｔｗ５は、蓄積時間変更部３５により、第１の蓄積時間（図９に示すＴｗ１５）よりも小さい蓄積時間として設定されるが、第１の実施形態と同様に、例えば、基準時間Ｔｃ以下の時間（具体的に、例えば、基準時間Ｔｃ）として設定される。この際、第２の蓄積時間Ｔｗ５は、上述した（４３）式を満たすように設定されるため、本実施形態の場合には、第２の蓄積時間Ｔｗ５は、Ｘ線の照射時間Ｔｘｌ及びＴｘｈよりも大きく、かつ基準時間Ｔｃ以下の時間として設定されることになる。

通常、Ｘ線の照射時間Ｔｘｌ及びＴｘｈは、小さく一定の時間なので、第２の蓄積時間Ｔｗ５は、小さくすることができる。そのため、（４２）式より、フレーム時間Ｔｆ１２が大きくなると、第２の蓄積時間Ｔｗ５は大きくならずに、ダミーの蓄積時間Ｔｗ６が大きくなる。また、フレーム時間Ｔｆ１２は、ダミーの蓄積時間Ｔｗ６を調整することにより自由に設定できる。なお、本実施形態におけるオフセット補正に係るオフセット補正値に関しては、既に背景技術で説明したように、（１２）式で計算できる。

また、（３９）式が成立しない場合の電荷蓄積時間は、（１４）式で計算でき、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１２が大きくなると、（３９）式が成立するようになる。この場合、ダミーの蓄積時間Ｔｗ６が設定され、電荷蓄積時間は、第１の蓄積時間Ｔｗ１５から、当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ５に変更される。そして、フレーム時間Ｔｆ１２が更に大きくなった場合には、ダミーの蓄積時間Ｔｗ６が大きくなる。

第３実施形態では、図５に示すように、低電圧に係るＸ線の照射時の蓄積、高電圧に係るＸ線の照射時の蓄積、Ｘ線の非照射時の蓄積、ダミーの蓄積の順序で駆動例を説明したが、駆動のタイミングの順序はこれに限定されるものではない。例えば、高電圧に係るＸ線の照射時の蓄積、低電圧に係るＸ線の照射時の蓄積、Ｘ線の非照射時の蓄積、ダミーの蓄積の順序であってもよい。

また、例えば、Ｘ線発生部１に左右の２つのＸ線管球を構成し、低電圧のＸ線の照射に替えて一方（例えば左）のＸ線管球からＸ線の照射を行い、高電圧のＸ線の照射に替えて他方（例えば右）のＸ線管球からＸ線の照射を行うようにする。このようにすれば、図５と同じタイミングチャートで動画のステレオ撮影ができる。

（第４の実施形態）
以下に、添付図面を用いて、本発明の第４の実施形態について説明する。

ここで、第４の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０の概略構成と同様である。

第４の実施形態では、従来例の図１０に示された動画の撮影モードに対応する形態である。即ち、１フレームのフレーム時間内に、低電圧のＸ線の照射後の読み出し及びＸ線の非照射時の読み出しを各１回行い、その後、高電圧のＸ線の照射後の読み出し及びＸ線の非照射時の読み出しを各１回行うエネルギーサブトラクション撮影を行う形態である。

第４の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０では、制御部３の制御により、Ｘ線発生部１からは、当該Ｘ線発生部の電圧が低電圧の場合のＸ線（第１の放射線）と高電圧の場合のＸ線（第２の放射線）とが、各フレーム毎にそれぞれ１回パルス状に照射される。

そして、この場合、フレーム時間決定部３１は、（２８）式に対して、１フレームのフレーム時間をＴｆ１０から図１０に示すＴｆ１３として、第４の実施形態における１フレームのフレーム時間Ｔｆ１３を決定する。また、蓄積時間計算部３２は、第１の蓄積時間として、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ１８及び高電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間Ｔｗ２０を、上述した（２４）式及び（２５）式により計算する。また、この場合、（２１）式が成り立つ必要がある。

低電圧のＸ線の照射時間をＴｘｌ、高電圧のＸ線の照射時間をＴｘｈとすると、基準時間設定部３３は、各電荷蓄積時間Ｔｗ１８及びＴｗ２０における基準時間Ｔｃ１及びＴｃ２を、それぞれ以下の（４４）式及び（４５）式により設定する。
Ｔｃ１＝Ｔｘｌ＋Ｔｒ／４ ・・・（４４）
Ｔｃ２＝Ｔｘｈ＋Ｔｒ／４ ・・・（４５）

そして、この場合、比較判定部３４は、以下に示す（４６）式及び（４７）式を満たすか否かを判定する。
Ｔｗ１８＞Ｔｃ１ ・・・（４６）
且つ、
Ｔｗ２０＞Ｔｃ２ ・・・（４７）

この場合、（４４）式を（４６）式、（４５）式を（４７）式にそれぞれ代入すると、以下の（４８）式及び（４９）式となる。
Ｔｗ１８＞Ｔｘｌ＋Ｔｒ／４ ・・・（４８）
且つ、
Ｔｗ２０＞Ｔｘｈ＋Ｔｒ／４ ・・・（４９）

この際、（４８）式と（４９）式は、（２４）式と（２５）式を考慮すると、以下の（５０）式に書き換えることができる。
Ｔｆ１３＞５Ｔｒ＋２（Ｔｘｌ＋Ｔｘｈ） ・・・（５０）

この（５０）式は、（４８）式及び（４９）式と同じ意味の式であるので、（５０）式が成り立つ場合は、（４８）式と（４９）式も成り立つ。

そして、（５０）式が成り立つ場合、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１３）内に、電荷のダミーの蓄積及び読み出しを更に挿入することができるようになる。

図６は、本発明の第４の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。この図６は、例えば、従来例を示す図１０に対して、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１３）内に、センサ４における電荷のダミーの蓄積及びダミーの読み出しを追加した場合のタイミングチャートである。ここで、図６においては、（１８）式の趣旨に基づいて、低電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間と、その後のＸ線の非照射時の電荷蓄積時間を同じ電荷蓄積時間Ｔｗ７としている。同様に、（１９）式の趣旨に基づいて、高電圧のＸ線の照射時の電荷蓄積時間と、その後のＸ線の非照射時の電荷蓄積時間を同じ電荷蓄積時間Ｔｗ８としている。

蓄積時間変更部３５は、（５０）式が成り立つ場合、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１３）内に、図５に示すダミーの蓄積時間Ｔｗ９を設定する。そして、蓄積時間変更部３５は、第１の蓄積時間Ｔｗ１８を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ７に変更し、また、第１の蓄積時間Ｔｗ２０を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ８に変更する。

この場合、蓄積時間変更部３５は、電荷の読み出し時間をＴｒとすると、ダミーの蓄積時間Ｔｗ９を、以下の（５１）式により設定する。
Ｔｗ９＝Ｔｆ１３−（２・（Ｔｗ７＋Ｔｗ８）＋５Ｔｒ） ・・・（５１）

この際、第２の蓄積時間Ｔｗ７及びＴｗ８は、それぞれ、各Ｘ線の照射時間Ｔｘｌ及びＴｘｈより大きいために、（２１）式と同様の趣旨により、以下の（５２）式を満たす必要がある。
Ｔｗ７＞Ｔｘｌと、Ｔｗ８＞Ｔｘｈ ・・・（５２）

通常、Ｘ線の照射時間は小さい時間なので、第２の蓄積時間Ｔｗ７及びＴｗ８は、小さくすることができる。そのため、（５１）式より、フレーム時間Ｔｆ１３が大きくなると、第２の蓄積時間Ｔｗ７及びＴｗ８は大きくならずに、ダミーの蓄積時間Ｔｗ９が大きくなる。また、フレーム時間Ｔｆ１３は、ダミーの蓄積時間Ｔｗ９を調整することにより自由に設定できる。なお、本実施形態におけるオフセット補正に係るオフセット補正値に関しては、既に背景技術で説明したように、（１７）式で計算できる。

また、（５０）式が成立しない場合の電荷蓄積時間は、（２４）式と（２５）式で計算でき、１フレームのフレーム時間Ｔｆ１３が大きくなると、（５０）式が成立するようになる。この場合、ダミーの蓄積時間Ｔｗ９が設定され、電荷蓄積時間は、第１の蓄積時間Ｔｗ１８及びＴｗ２０から、それぞれ、当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間Ｔｗ７及びＴｗ８に変更される。そして、フレーム時間Ｔｆ１３が更に大きくなった場合には、ダミーの蓄積時間Ｔｗ９が大きくなる。

次に、第１の実施形態を例にして、本発明の作用・効果について詳しく説明する。

図３において、Ｘ線の照射時の電荷の読み出しでは画素値Ｖｘが得られ、当該読み出しは、Ｘ線画像を得るための読み出しである。この際、理想的なセンサ４であれば、画素値Ｖｘとして、Ｘ線の強さに比例した画素値が得られる。しかしながら、実際には、オフセット値とノイズとが加算された値になる。

ここで、センサ４の任意の１画素に注目し、Ｘ線の強さをＸ、オフセット値をＶｏ、ノイズによる値（ノイズ値）をＶｎ１とすると、センサ４の当該任意の１画素の画素値Ｖｘは、一般に下記の（５３）式で表される。
Ｖｘ＝ａ・Ｘ＋Ｖｏ＋Ｖｎ１（ａは、比例定数） ・・・（５３）

この際、オフセット値Ｖｏは、電荷蓄積時間に比例して大きくなり、画素毎に僅かに異なる。また、ノイズ値Ｖｎ１は、下記の（５４）式で表せる範囲でランダムに変化する。
−Ｖｒ１≦Ｖｎ１≦Ｖｒ１ ・・・（５４）
ここで、Ｖｒ１は、電荷蓄積時間に比例して大きくなる値である。

したがって、Ｘ線の照射時の電荷の読み出しで得られた画素値Ｖｘには、Ｘ線の強さに比例した値のみならず、オフセット値、ノイズ値も含まれるため、綺麗なＸ線画像は得られない。

そこで、Ｘ線の非照射時の電荷の読み出しが行われる。このＸ線の非照射時の電荷の読み出しでは画素値Ｖｆが得られる。そして、このＸ線の非照射時の電荷の読み出しでは、Ｘ線が照射されない状態での読み出しであるため、オフセット値とノイズ値が得られる。このＸ線の非照射時の電荷の読み出しで得られるオフセット値をＶｏ、ノイズ値をＶｎ２とすると、センサ４の任意の１画素における画素値Ｖｆは、一般に下記の（５５）式で表される。
Ｖｆ＝Ｖｏ＋Ｖｎ２ ・・・（５５）

この際、ノイズ値Ｖｎ２は、下記の（５６）式で表せる範囲でランダムに変化する。
−Ｖｒ２≦Ｖｎ２≦Ｖｒ２ ・・・（５６）
ここで、Ｖｒ２は、電荷蓄積時間に比例して大きくなる値である。

そして、（５３）式と（５５）式から、オフセット値Ｖｏを無くした画素値Ｖが、下記の（５７）式により得られる。
Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｆ＝ａ・Ｘ＋Ｖｎ１−Ｖｎ２ ・・・（５７）

オフセット補正の処理では、上述した処理をセンサ４の全画素に対して１画素毎に行う。即ち、Ｘ線の非照射時の電荷の読み出しにより、Ｘ線画像に係る画素値Ｖｘからオフセット値Ｖｏが消去される。この場合、オフセット値Ｖｏは、電荷蓄積時間に比例して大きくなるので、Ｘ線の照射時の電荷の蓄積時間とＸ線の非照射時の電荷の蓄積時間とは、ほぼ同じ時間にする必要がある。

そして、第１の実施形態では、１フレームのフレーム時間（Ｔｆ１０）内に、図３に示すダミーの蓄積時間Ｔｗ２を設定して、電荷蓄積時間を、図７に示す第１の蓄積時間Ｔｗ１１から図３に示す第２の蓄積時間Ｔｗ１に変更するようにしている。

まず、放射線画像のＳ／Ｎの悪化を防止できる、即ち、従来例に対して当該Ｓ／Ｎが改善できる点について説明する。

（５７）式の中に、ノイズ値の項（Ｖｎ１−Ｖｎ２）が含まれており、（５４）式と（５６）式から、このノイズ値は、電荷蓄積時間が長くなると大きくなる傾向がある。そのため、フレーム時間（Ｔｆ１０）が大きくなると、即ち、フレームレートが低くなると、電荷蓄積時間が長くなり、その結果として、ノイズ値が大きくなる。これを防止するために、電荷のダミーの読み出しを追加することによって、Ｘ線の照射時及びＸ線の非照射時の電荷蓄積時間が短くなり、その結果として、ノイズ値を小さくすることができる。これにより、放射線画像のＳ／Ｎの悪化を防止できる、即ち、従来例に対して当該Ｓ／Ｎが改善されることになる。

次に、ダイナミックレンジが狭まることを回避できる、即ち、従来例に対してダイナミックレンジが広がる点について説明する。

（５３）式の中にオフセット値Ｖｏの項があり、このオフセット値Ｖｏは、電荷蓄積時間に比例して大きくなる。そのため、フレーム時間（Ｔｆ１０）が大きくなると、即ち、フレームレートが低くなると、電荷蓄積時間が長くなり、その結果として、オフセット値Ｖｏが大きくなる。これを防止するために、電荷のダミーの読み出しを追加することによって、Ｘ線の照射時及びＸ線の非照射時の電荷蓄積時間が短くなり、オフセット値Ｖｏが小さくなる。その結果、ダイナミックレンジが狭まることを回避できる、即ち、従来例に対してダイナミックレンジが広がることになる。

前述した各実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０を構成する図１の各構成部、並びに当該Ｘ線画像撮影装置の制御方法を示す図２の各ステップは、ＲＯＭ６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に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、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憶媒体としては、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、前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を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。

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各実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０の機能が実現されるだけではない。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）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して各実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て、或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各実施形態に係るＸ線画像撮影装置１０の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。

また、前述した本実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明に係る撮影制御装置（Ｘ線画像撮影装置１０）は、フレームレートを必要に応じて低下させて場合であっても、放射線画像のＳ／Ｎの悪化を防止すると共に、ダイナミックレンジが狭まることを回避することができる。したがって、より高画質な放射線画像（Ｘ線画像等）が求められる医療分野において有効な利用が期待される。

本発明の第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の概略構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第４の実施形態に係るＸ線画像撮影装置（撮影制御装置）の動作の一例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 従来例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 従来例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 従来例を示し、動画のエネルギーサブトラクション撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの光電変換素子における電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 従来例を示し、動画のエネルギーサブトラクション撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの光電変換素子における電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。 従来例を示し、動画撮影モードにおけるＸ線の照射のタイミング、及び、センサの光電変換素子における電荷の蓄積と電荷の読み出しのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１：Ｘ線発生部（放射線発生部）
２：操作入力部
２ａ：照射スイッチ
３：制御部
３１：フレーム時間決定部
３２：蓄積時間計算部
３３：基準時間（所定時間）設定部
３４：比較判定部
３５：蓄積時間変更部
３６：撮影処理部
４：センサ
５：表示部
６：ＲＯＭ
７：ＲＡＭ
８：蓄積部
１０：Ｘ線画像撮影装置（撮影制御装置）
２０：被写体（被検者）

Claims (16)

1. 画像を得るために電荷の蓄積および読み出しを行うためのセンサを制御する撮影制御装置であって、
   入力手段の入力に基づいて画像の撮影間隔を示すフレーム時間を決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定されたフレーム時間に基づいて、画像の生成処理に用いない電荷の蓄積および読み出しを設定するか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定に基づいて前記センサを制御する制御手段と
   を有することを特徴とする撮影制御装置。
2. 前記判定手段は、
   前記決定手段で決定されたフレーム時間に基づいて、前記画像を得るための電荷を蓄積する第１の蓄積時間を計算する蓄積時間計算手段と、
   前記第１の蓄積時間と基準となる基準時間とを比較する比較手段と、
   前記比較手段により前記第１の蓄積時間が前記基準時間よりも大きいと判定された場合に、前記画像の生成処理に用いない電荷の蓄積および読み出しを設定するとともに、前記第１の蓄積時間を当該第１の蓄積時間よりも小さい第２の蓄積時間に変更する蓄積時間変更手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮影制御装置。
3. 前記第１の蓄積時間は、前記電荷の蓄積および読み出しが交互に繰り返し行われる際の前記電荷の蓄積時間であることを特徴とする請求項２に記載の撮影制御装置。
4. 前記センサは、照射された放射線を電荷として検出するセンサであり、
   前記フレーム時間内の前記繰り返しの数をｋ（ｋは正の整数）とし、
   放射線が照射された際の前記電荷の蓄積および読み出しを１回行い、放射線が非照射の際の前記電荷の蓄積および読み出しをｋ−１回繰り返す場合において、
   放射線の照射時間をＴｘ、前記電荷の読み出しに係る読み出し時間をＴｒ、前記フレーム時間をＴｆ１０、前記第２の蓄積時間をＴｗ１、及び、前記画像の生成処理に用いない電荷の蓄積時間をＴｗ２とすると、
   前記蓄積時間変更手段は、前記画像の生成処理に用いない電荷の蓄積時間を、
   Ｔｗ２＝Ｔｆ１０−（ｋ・Ｔｗ１＋（ｋ＋１）・Ｔｒ）
   として、且つ、
   Ｔｗ１＞Ｔｘ
   の条件を満たすように設定することを特徴とする請求項３に記載の撮影制御装置。
5. 前記基準時間をＴｃとすると、前記基準時間は、
   Ｔｃ＝Ｔｘ＋Ｔｒ／ｋ
   であることを特徴とする請求項４に記載の撮影制御装置。
6. 前記第１の蓄積時間をＴｗ１１とすると、
   前記蓄積時間計算手段は、前記第１の蓄積時間を、
   Ｔｗ１１＝Ｔｆ１０／ｋ−Ｔｒ
   により計算することを特徴とする請求項４に記載の撮影制御装置。
7. 前記フレーム時間内に、前記繰り返しとして、
   第１の放射線が照射された際の前記電荷の蓄積および読み出し、第２の放射線が照射された際の前記電荷の蓄積および読み出し、放射線が非照射の際の前記電荷の蓄積および読み出しが行われる場合において、
   前記第１の放射線および前記第２の放射線の照射時間をＴｘ、前記電荷の読み出しに係る読み出し時間をＴｒ、前記フレーム時間をＴｆ１２、前記第２の蓄積時間をＴｗ５、及び、前記画像の生成処理に用いない電荷の蓄積時間をＴｗ６とすると、
   前記蓄積時間変更手段は、前記画像の生成処理に用いない電荷の蓄積時間を、
   Ｔｗ６＝Ｔｆ１２−（２Ｔｗ５＋３Ｔｒ）
   として、且つ、
   Ｔｗ５＞Ｔｘ
   の条件を満たすように設定することを特徴とする請求項３に記載の撮影制御装置。
8. 前記基準時間をＴｃとすると、前記基準時間は、
   Ｔｃ＝Ｔｘ＋Ｔｒ／３
   であることを特徴とする請求項７に記載の撮影制御装置。
9. 前記第１の蓄積時間をＴｗ１５とすると、
   前記蓄積時間計算手段は、前記第１の蓄積時間を、
   Ｔｗ１５＝Ｔｆ１２／３−Ｔｒ
   により計算することを特徴とする請求項７に記載の撮影制御装置。
10. 前記フレーム時間内に、前記繰り返しとして、
    第１の放射線が照射された際の前記電荷の蓄積および読み出し、放射線が非照射の際の前記電荷の蓄積および読み出し、第２の放射線が照射された際の前記電荷の蓄積および読み出し、放射線が非照射の際の前記電荷の蓄積および読み出しが行われる場合において、
    前記第１の放射線の照射時間をＴｘｌ、前記第２の放射線の照射時間をＴｘｈ、前記電荷の読み出しに係る読み出し時間をＴｒ、前記フレーム時間をＴｆ１３、前記第１の放射線の照射時における前記第２の蓄積時間をＴｗ７、前記第２の放射線の照射時における前記第２の蓄積時間をＴｗ８、及び、前記画像の生成処理に用いない電荷の蓄積時間をＴｗ９とすると、
    前記蓄積時間変更手段は、前記画像の生成処理に用いない電荷の蓄積時間を、
    Ｔｗ９＝Ｔｆ１３−（２・（Ｔｗ７＋Ｔｗ８）＋５Ｔｒ）
    として、且つ、
    Ｔｗ７＞Ｔｘｌ、及び、Ｔｗ８＞Ｔｘｈ
    の条件を満たすように設定することを特徴とする請求項３に記載の撮影制御装置。
11. 前記第１の放射線の場合の前記基準時間をＴｃ１、前記第２の放射線の場合の前記基準時間をＴｃ２とすると、前記基準時間は、
    Ｔｃ１＝Ｔｘｌ＋Ｔｒ／４、及び、Ｔｃ２＝Ｔｘｈ＋Ｔｒ／４
    であることを特徴とする請求項１０に記載の撮影制御装置。
12. 前記第１の放射線の場合の前記第１の蓄積時間をＴｗ１８、前記第２の放射線の場合の前記第１の蓄積時間をＴｗ２０とすると、
    前記蓄積時間計算手段は、前記第１の蓄積時間を、
    Ｔｗ１８＝Ｔｆ１３／４−Ｔｒ＋（Ｔｘｌ−Ｔｘｈ）／２、及び、
    Ｔｗ２０＝Ｔｆ１３／４−Ｔｒ＋（Ｔｘｈ−Ｔｘｌ）／２
    により計算することを特徴とする請求項１０に記載の撮影制御装置。
13. 前記比較手段は、
    Ｔｃ１＞Ｔｗ１８、及び、Ｔｃ２＞Ｔｗ２０
    の比較を行うことを特徴とする請求項１２に記載の撮影制御装置。
14. 前記第１の放射線は低電圧による放射線であり、前記第２の放射線は高電圧による放射線であることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の撮影制御装置。
15. 画像を得るために電荷の蓄積および読み出しを行うためのセンサを制御する撮影制御装置の制御方法であって、
    入力手段の入力に基づいて画像の撮影間隔を示すフレーム時間を決定する決定ステップと、
    前記決定ステップにおいて決定されたフレーム時間に基づいて、画像の生成処理に用いない電荷の蓄積および読み出しを設定するか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにおける判定に基づいて、前記センサを制御する制御ステップと
    を有することを特徴とする撮影制御装置の制御方法。
16. 画像を得るために電荷の蓄積および読み出しを行うためのセンサを制御する撮影制御装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    入力手段の入力に基づいて画像の撮影間隔を示すフレーム時間を決定する決定ステップと、
    前記決定ステップにおいて決定されたフレーム時間に基づいて、画像の生成処理に用いない電荷の蓄積および読み出しを設定するか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにおける判定に基づいて、前記センサを制御する制御ステップと
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images