JP2013128727A - Radiographic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、装置自体で放射線の照射開始を検出して放射線画像撮影を行う放射線画像撮影装置に関する。 The present invention relates to a radiographic imaging apparatus, and more particularly to a radiographic imaging apparatus that performs radiographic imaging by detecting the start of radiation irradiation by the apparatus itself.
照射されたX線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレーター等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギーに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号(すなわち画像データ)に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。 A so-called direct-type radiographic imaging device that generates electric charges by a detection element in accordance with the dose of irradiated radiation such as X-rays and converts it into an electrical signal, or other radiation such as visible light with a scintillator A so-called indirect radiographic imaging device that converts an electromagnetic wave having a wavelength and then generates a charge in a photoelectric conversion element such as a photodiode according to the energy of the converted electromagnetic wave and converts it to an electrical signal (ie, image data). Have been developed. In the present invention, the detection element in the direct type radiographic imaging apparatus and the photoelectric conversion element in the indirect type radiographic imaging apparatus are collectively referred to as a radiation detection element.
このタイプの放射線画像撮影装置はFPD(Flat Panel Detector)として知られており、従来は支持台と一体的に形成された、いわゆる専用機型として構成されていたが(例えば特許文献1参照)、近年、放射線検出素子等を筐体内に収納し、持ち運び可能とした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている(例えば特許文献2、3参照)。
This type of radiographic imaging device is known as an FPD (Flat Panel Detector), and is conventionally configured as a so-called special-purpose machine that is integrally formed with a support base (see, for example, Patent Document 1). In recent years, a portable radiographic imaging apparatus in which a radiation detection element or the like is housed in a casing and can be carried has been developed and put into practical use (for example, see
このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図3等に示すように、通常、複数の放射線検出素子7が、検出部P上に二次元状(マトリクス状)に配列され、各放射線検出素子7にそれぞれ薄膜トランジスター(Thin Film Transistor。以下、TFTという。)8で形成されたスイッチ手段が接続されて構成される。
In such a radiographic imaging apparatus, for example, as shown in FIG. 3 and the like, which will be described later, normally, a plurality of
そして、通常、放射線発生装置の放射線源から放射線画像撮影装置に対して、被撮影者の身体等すなわち被写体を介して放射線が照射されることで放射線画像撮影が行われる。そして、撮影後、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して、各TFT8を順次オン状態として、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生して蓄積された電荷を各信号線6に順次放出させて、各読み出し回路17で画像データDとしてそれぞれ読み出すように構成される。
In general, radiographic imaging is performed by irradiating radiation from the radiation source of the radiation generating apparatus to the radiographic imaging apparatus through the body of the subject, that is, the subject. Then, after imaging, an ON voltage is sequentially applied from the
ところで、このような放射線画像撮影装置を用いた従来の放射線画像撮影システムでは、放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間で信号のやり取りを行って放射線画像撮影を行っていた。しかし、例えば、放射線画像撮影装置と放射線発生装置との製造元が異なっているような場合には、両者の間でインターフェースを構築することが必ずしも容易でない場合があり、或いは、インターフェースを構築できない場合もある。 By the way, in the conventional radiographic imaging system using such a radiographic imaging apparatus, radiographic imaging was performed by exchanging signals between the radiographic imaging apparatus and the radiation generating apparatus. However, for example, when the manufacturers of the radiographic imaging device and the radiation generator are different, it may not always be easy to construct an interface between them, or the interface may not be constructed. is there.
このような場合、放射線画像撮影装置側から見ると、放射線源からどのようなタイミングで放射線が照射されるかが分からない。そのため、このような場合には、放射線画像撮影装置が、放射線源から放射線が照射されたことを装置自体で検出できるように構成される必要がある。そして、このように放射線画像撮影装置自体で放射線の照射開始を検出して撮影を行うことが可能な放射線画像撮影装置が種々開発されている。 In such a case, when viewed from the side of the radiographic imaging device, it is not known at what timing the radiation is emitted from the radiation source. Therefore, in such a case, the radiographic imaging device needs to be configured so that the device itself can detect that radiation has been emitted from the radiation source. Various types of radiographic image capturing apparatuses that can detect the start of radiation irradiation and perform image capturing with the radiographic image capturing apparatus itself have been developed.
本発明者らは、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを検出する方法について種々研究を重ねた結果、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを的確に検出することが可能ないくつかの検出方法を見出すことができた(例えば特許文献4、5参照)。
As a result of various studies on methods for detecting that radiation has been emitted by the radiation imaging apparatus itself, the present inventors can accurately detect that radiation has been emitted by the radiation imaging apparatus itself. Several detection methods could be found (see, for example,
これらの検出方法は、後で詳しく説明するように、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射される前から画像データやリークデータの読み出し処理を行う。そして、放射線が照射されると読み出される画像データ等の値がそれまで読み出されていた画像データ等の値よりも格段に大きくなることを利用して、読み出される画像データ等の値を監視し、画像データ等の値が例えば設定された閾値を越えた時点で、放射線の照射が開始されたことを検出するように構成される。 In these detection methods, as will be described in detail later, image data and leak data are read out before the radiation image capturing apparatus is irradiated with radiation. Then, the value of the read image data or the like is monitored by utilizing the fact that the value of the read image data or the like is significantly larger than the value of the image data or the like that has been read until then when the radiation is irradiated. For example, when the value of image data or the like exceeds a set threshold value, for example, it is configured to detect that radiation irradiation has started.
なお、リークデータについては、後で説明する。また、放射線画像撮影前に画像データの読み出し処理を行うように構成する場合には、放射線画像撮影後に読み出される、いわゆる本画像としての画像データ(すなわち被写体が撮影された画像データ)と区別するために、この放射線画像撮影前に読み出される画像データを、照射開始検出用の画像データという。 The leak data will be described later. Further, in the case where the image data reading process is performed before radiographic image capturing, it is distinguished from image data as a so-called main image (that is, image data obtained by capturing an object) read after radiographic image capturing. In addition, the image data read before radiographic imaging is referred to as irradiation start detection image data.
ところで、上記のように、放射線画像撮影前に読み出される照射開始検出用の画像データやリークデータの値が閾値を越えたことをもって放射線の照射開始を検出するように構成する場合、放射線画像撮影装置に照射される放射線の線量率(すなわち単位時間当たりの線量)が小さいと、放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されて、読み出される照射開始検出用の画像データ等が増加しても、閾値を越えず、結局、放射線の照射開始を検出することができなくなる虞れがある。 By the way, as described above, when configured to detect the start of radiation irradiation when the value of the image data for detection of irradiation start and the value of leak data read out before capturing the radiographic image exceed the threshold value, the radiographic image capturing device If the dose rate (ie, the dose per unit time) of the radiation applied to the sensor is small, even if the radiation image detection apparatus starts reading the radiation image and the read-out image data for detecting the start of irradiation increases, In the end, there is a possibility that the start of radiation irradiation cannot be detected.
そのため、放射線画像撮影装置には、このように放射線画像撮影装置に照射される放射線の線量率が小さい場合でも、装置自体で的確に放射線の照射開始を検出して放射線画像撮影を的確に行うことができるように構成されることが求められる。本発明者らは、研究を重ねた結果、特許文献4や特許文献5に記載された各検出方法をさらに改良することで、上記のような場合でも的確に放射線の照射開始を検出することができることを見出すことができた。
Therefore, in the radiographic imaging apparatus, even when the dose rate of the radiation applied to the radiographic imaging apparatus is small as described above, the radiographic imaging apparatus accurately detects the start of radiation irradiation and accurately performs radiographic imaging. It is required to be configured so that As a result of repeated research, the present inventors have further improved each detection method described in
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、装置に照射される放射線の線量率が小さい場合でも、装置自体で的確に放射線の照射開始を検出して放射線画像撮影を的確に行うことが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and even when the dose rate of radiation irradiated to the apparatus is small, the apparatus itself accurately detects the start of radiation irradiation and accurately performs radiographic imaging. An object of the present invention is to provide a radiographic imaging apparatus capable of performing the above-described operation.
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加するゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段の前記ゲートドライバーから、前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線、または前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線のうちの一部の複数の前記走査線にオン電圧を印加させて照射開始検出用の前記画像データを読み出す読み出し処理を繰り返し行わせるとともに、
読み出した前記照射開始検出用の画像データと、当該照射開始検出用の画像データを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データとの差分を算出する処理を、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理ごとに行い、
前記差分を算出するごとに、算出した前記差分を、それまでの前記差分の積算値に加算し、当該差分を加算した前記差分の積算値が、設定された閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the radiographic imaging device of the present invention includes:
A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other, and a plurality of radiation detection elements arranged in a two-dimensional manner in each small region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines When,
A scanning driving means comprising a gate driver for switching on and applying an on voltage and an off voltage to each scanning line;
Switch means connected to each of the scanning lines and causing the signal lines to discharge charges accumulated in the radiation detection element when an on-voltage is applied;
A readout circuit that converts the electric charge emitted from the radiation detection element into image data and reads the image data;
Control means for controlling at least the scanning drive means and the readout circuit to perform readout processing of the image data from the radiation detection element;
With
The control means includes
Before radiographic imaging, from the gate driver of the scan driving means, all the scanning lines connected to the gate driver, or a part of all the scanning lines connected to the gate driver While repeatedly performing a reading process of reading the image data for irradiation start detection by applying an on-voltage to the plurality of scanning lines,
A difference between the read image data for detecting the start of irradiation and the image data for detecting the start of irradiation read in the read process immediately before the read process for reading the image data for detecting the start of irradiation is calculated. The processing is performed for each reading process of the image data for detecting the irradiation start,
Each time the difference is calculated, the calculated difference is added to the integrated value of the difference so far, and the integrated value of the difference obtained by adding the difference exceeds the set threshold value. It is characterized by detecting that has started.
また、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加するゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段の前記ゲートドライバーから、前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線、または前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線のうちの一部の複数の前記走査線にオン電圧を印加させて行う前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記各走査線にオフ電圧を印加させた状態で前記スイッチ手段を介して前記各放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理とを交互に繰り返し行わせるとともに、
読み出した前記リークデータと、当該リークデータを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理で読み出された前記リークデータとの差分を算出する処理を、前記リークデータの読み出し処理ごとに行い、
前記差分を算出するごとに、算出した前記差分を、それまでの前記差分の積算値に加算し、当該差分を加算した前記差分の積算値が、設定された閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする。
Moreover, the radiographic imaging device of the present invention is
A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other, and a plurality of radiation detection elements arranged in a two-dimensional manner in each small region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines When,
A scanning driving means comprising a gate driver for switching on and applying an on voltage and an off voltage to each scanning line;
Switch means connected to each of the scanning lines and causing the signal lines to discharge charges accumulated in the radiation detection element when an on-voltage is applied;
A readout circuit that converts the electric charge emitted from the radiation detection element into image data and reads the image data;
Control means for controlling at least the scanning drive means and the readout circuit to perform readout processing of the image data from the radiation detection element;
With
The control means includes
Before radiographic imaging, from the gate driver of the scan driving means, all the scanning lines connected to the gate driver, or a part of all the scanning lines connected to the gate driver A reset process of each radiation detection element performed by applying an ON voltage to a plurality of the scanning lines, and leakage from each radiation detection element via the switch means in a state where an OFF voltage is applied to each scanning line While alternately performing a leak data read process for converting the charge into leak data,
A process of calculating a difference between the read leak data and the leak data read in the read process immediately before the read process for reading the leak data is performed for each leak data read process,
Each time the difference is calculated, the calculated difference is added to the integrated value of the difference so far, and the integrated value of the difference obtained by adding the difference exceeds the set threshold value. It is characterized by detecting that has started.
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されないうちは、上記の積算値が閾値を越えることがないため、放射線の照射開始の誤検出が的確に防止される。また、放射線の照射が開始された場合には、積算値が増加していき、閾値を越えるようになる。そのため、上記のように構成することで、放射線画像撮影装置に照射される放射線の線量が非常に小さい場合でも、放射線画像撮影装置に対する放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。 According to the radiographic imaging apparatus of the system as in the present invention, since the above integrated value does not exceed the threshold value before the radiation irradiation to the radiographic imaging apparatus is started, erroneous detection of the start of radiation irradiation is detected. Accurately prevented. When radiation irradiation is started, the integrated value increases and exceeds the threshold value. Therefore, by configuring as described above, it is possible to accurately detect the start of radiation irradiation to the radiographic imaging apparatus even when the radiation dose applied to the radiographic imaging apparatus is very small.
また、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データの読み出し処理や、リークデータの読み出し処理と交互に行われる各放射線検出素子7のリセット処理において、全ての走査線5に対して印加する電圧を一斉にオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるように構成することで、各TFT8がオフ状態とされる期間が短くなり、各放射線検出素子7内に残存する電荷が頻繁に信号線6に放出される状態になる。
In addition, the voltage applied to all the
そのため、各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量が少なくなり、各放射線検出素子7から読み出される照射開始検出用の画像データd等のS/N比を向上させることが可能となる。そして、このように読み出されるデータのS/N比が向上するため、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合でも放射線の照射開始をより的確に検出することが可能となる。
For this reason, the amount of dark charge accumulated in each
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a radiographic image capturing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレーター等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明するが、本発明は、シンチレーター等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。 In the following description, a so-called indirect radiation image capturing apparatus that includes a scintillator or the like and converts an emitted radiation into an electromagnetic wave having another wavelength such as visible light to obtain an electrical signal will be described. The present invention can also be applied to a so-called direct type radiographic imaging apparatus that directly detects radiation with a radiation detection element without using a scintillator or the like.
また、放射線画像撮影装置がいわゆる可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された、いわゆる専用機型の放射線画像撮影装置に対しても、本発明を適用することが可能である。 Although the case where the radiographic imaging apparatus is a so-called portable type will be described, the present invention can also be applied to a so-called dedicated machine type radiographic imaging apparatus formed integrally with a support base or the like. Is possible.
図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の断面図であり、図2は、放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a radiographic image capturing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view illustrating a configuration of a substrate of the radiographic image capturing apparatus.
放射線画像撮影装置1は、図1に示すように、放射線が照射される側の面である放射線入射面Rを有するカーボン板等で形成された筐体2内に、シンチレーター3や基板4等で構成されるセンサーパネルSPが収納されて構成されている。また、図1では図示を省略するが、本実施形態では、筐体2には、画像データD等を無線方式で送信する通信手段であるアンテナ装置41(後述する図3参照)が設けられている。
As shown in FIG. 1, the radiographic
図1に示すように、筐体2内には、基台31が配置されており、基台31の放射線入射面R側(以下、簡単に上面側という。)に図示しない鉛の薄板等を介して基板4が設けられている。そして、基板4の上面側には、照射された放射線を可視光等の光に変換するシンチレーター3がシンチレーター基板34上に設けられ、シンチレーター3が基板4側に対向する状態で設けられている。
As shown in FIG. 1, a
また、基台31の下面側には、電子部品32等が配設されたPCB基板33やバッテリー24等が取り付けられている。このようにして、基台31や基板4等でセンサーパネルSPが形成されている。また、本実施形態では、センサーパネルSPと筐体2の側面との間に緩衝材35が設けられている。
Further, on the lower surface side of the
本実施形態では、基板4はガラス基板で構成されており、図2に示すように、基板4の上面(すなわちシンチレーター3に対向する面)4a上には、複数の走査線5と複数の信号線6とが互いに交差するように配設されている。また、基板4の面4a上の複数の走査線5と複数の信号線6により区画された各小領域rには、放射線検出素子7がそれぞれ設けられている。
In the present embodiment, the
このように、走査線5と信号線6で区画された各小領域rに二次元状(マトリクス状)に配列された複数の放射線検出素子7が設けられた小領域rの全体、すなわち図2に一点鎖線で示される領域が検出部Pとされている。本実施形態では、放射線検出素子7はフォトダイオードが用いられているが、例えばフォトトランジスター等を用いることも可能である。
In this way, the entire small region r provided with a plurality of
ここで、放射線画像撮影装置1の回路構成について説明する。図3は本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の等価回路を表すブロック図であり、図4は検出部Pを構成する1画素分についての等価回路を表すブロック図である。
Here, the circuit configuration of the radiation
各放射線検出素子7の第1電極7aには、スイッチ手段であるTFT8のソース電極8s(図3や図4の「S」参照)が接続されている。また、TFT8のドレイン電極8dおよびゲート電極8g(図3や図4の「D」および「G」参照)は信号線6および走査線5にそれぞれ接続されている。
The
そして、TFT8は、後述する走査駆動手段15から走査線5を介してゲート電極8gにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極8sやドレイン電極8dを介して放射線検出素子7内に蓄積されている電荷を信号線6に放出させる。また、走査線5を介してゲート電極8gにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子7から信号線6への電荷の放出を停止して、放射線検出素子7内に電荷を蓄積させるようになっている。
The
また、本実施形態では、図2や図3に示すように、基板4上で1列の各放射線検出素子7ごとに1本の割合で各放射線検出素子7の第2電極7bにそれぞれバイアス線9が接続されており、各バイアス線9は基板4の検出部Pの外側の位置で結線10に結束されている。そして、結線10は入出力端子11(パッドともいう。図2参照)を介してバイアス電源14(図3や図4参照)に接続されており、バイアス電源14から結線10や各バイアス線9を介して各放射線検出素子7の第2電極7bに逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the bias line is applied to the
一方、各走査線5は、それぞれ入出力端子11を介して走査駆動手段15のゲートドライバー15bにそれぞれ接続されている。走査駆動手段15では、配線15cを介して電源回路15aからゲートドライバー15bにオン電圧とオフ電圧が供給されるようになっており、ゲートドライバー15bで走査線5の各ラインL1〜Lxに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間でそれぞれ切り替えるようになっている。
On the other hand, each
また、各信号線6は、各入出力端子11を介して読み出しIC16内に内蔵された各読み出し回路17にそれぞれ接続されている。本実施形態では、読み出し回路17は、主に増幅回路18と相関二重サンプリング回路19等で構成されている。読み出しIC16内には、さらに、アナログマルチプレクサー21と、A/D変換器20とが設けられている。なお、図3や図4では、相関二重サンプリング回路19はCDSと表記されている。
Each
本実施形態では、増幅回路18は、オペアンプ18aと、オペアンプ18aにそれぞれ並列にコンデンサー18bおよび電荷リセット用スイッチ18cが接続され、オペアンプ18a等に電力を供給する電源供給部18dを備えたチャージアンプ回路で構成されている。そして、増幅回路18のオペアンプ18aの入力側の反転入力端子には信号線6が接続されており、増幅回路18の入力側の非反転入力端子には基準電位V0が印加されるようになっている。
In the present embodiment, the
また、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cは、制御手段22に接続されており、制御手段22によりオン/オフが制御されるようになっている。また、オペアンプ18aと相関二重サンプリング回路19との間には、電荷リセット用スイッチ18cと連動して開閉するスイッチ18eが設けられており、スイッチ18eは、電荷リセット用スイッチ18cがオン/オフ動作と連動してオフ/オン動作するようになっている。
The charge reset
各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理の際には、図5に示すように、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cがオフ状態とされた状態で、各放射線検出素子7のTFT8にオン電圧が印加されてオン状態とされると、各放射線検出素子7内から信号線6に電荷がそれぞれ放出されて、各読み出し回路17の増幅回路18のコンデンサー18bに流れ込んで蓄積される。そして、増幅回路18では、コンデンサー18bに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ18aの出力側から出力されるようになっている。
In the process of reading the image data D from each
相関二重サンプリング回路19は、各放射線検出素子7から電荷が流れ込む前後の増幅回路18からの出力値の増加分をアナログ値の画像データDとして下流側に出力する。そして、出力された各画像データDがアナログマルチプレクサー21を介してA/D変換器20に順次送信され、A/D変換器20でデジタル値の画像データDに順次変換されて記憶手段23に出力されて順次保存される。このようにして画像データDの読み出し処理が行われるようになっている。
The correlated
制御手段22は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。 The control means 22 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface, etc., not shown, connected to a bus, an FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like. It is configured. It may be configured by a dedicated control circuit.
そして、制御手段22は、走査駆動手段15や読み出し回路17を制御して上記のように画像データDの読み出し処理を行わせるなど、放射線画像撮影装置1の各機能部の動作等を制御するようになっている。また、図3や図4に示すように、制御手段22には、SRAM(Static RAM)やSDRAM(Synchronous DRAM)等で構成される記憶手段23が接続されている。
Then, the
また、本実施形態では、制御手段22には、前述したアンテナ装置41が接続されており、さらに、走査駆動手段15や読み出し回路17、記憶手段23、バイアス電源14等の各機能部に必要な電力を供給するバッテリー24が接続されている。
In the present embodiment, the
[放射線の照射開始の検出方法について]
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出方法について説明する。
[How to detect the start of radiation irradiation]
Next, a method for detecting the start of radiation irradiation in the
[ベースとなる検出方法について]
本実施形態では、前述したように、放射線画像撮影装置1と図示しない放射線発生装置との間でインターフェースを構築せず、放射線画像撮影装置1自体で放射線発生装置の放射線源から放射線が照射されたことを検出するように構成されている。そして、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、前述した特許文献4や特許文献5に記載された検出方法をベースとした検出方法が採用されている。以下、このベースとなる検出方法について簡単に説明する。
[About the base detection method]
In the present embodiment, as described above, an interface is not established between the
[検出方法1]
検出方法1は、前述した特許文献4に記載されている検出方法である。この検出方法については詳しくは同文献を参照されたい。
[Detection method 1]
The
この検出方法では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、放射線画像撮影前に、図5に示した画像データDの読み出し処理の場合と同様に走査駆動手段15や各読み出し回路17等を制御して、各放射線検出素子7から前述した照射開始検出用の画像データ(以下、本画像としての画像データDと区別するために、照射開始検出用の画像データdと表す。)の読み出し処理を繰り返し行わせるようになっている。
In this detection method, the control means 22 of the radiographic
そして、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されると、各放射線検出素子7内で電荷が新たに発生するため、図6に示すように、読み出される照射開始検出用の画像データdの値が、それ以前に読み出されていた照射開始検出用の画像データdの値よりも大きくなる(図6の時刻t1参照)。そこで、これを利用して、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を検出するように構成される。
When the radiation
[検出方法2]
検出方法2は、前述した特許文献5に記載されている検出方法である。この検出方法については詳しくは同文献を参照されたい。
[Detection method 2]
The
この検出方法では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、放射線画像撮影前に、リークデータdleakの読み出し処理を繰り返し行わせるように構成される。リークデータdleakとは、図7に示すように、各走査線5にオフ電圧を印加した状態で、オフ状態になっている各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷qの信号線6ごとの合計値に相当するデータである。
In this detection method, the control means 22 of the radiographic
そして、リークデータdleakの読み出し処理では、図8に示すように、走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とした状態で、制御手段22から各読み出し回路17の相関二重サンプリング回路19(図3や図4のCDS参照)にパルス信号Sp1、Sp2を送信してリークデータdleakが読み出される。
Then, in the reading process of the leak data dleak, as shown in FIG. 8, each reading circuit is supplied from the control means 22 in a state in which each
この場合、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理(図5参照)の場合と異なり、ゲートドライバー15bから各走査線5へのオン電圧の印加は行われないが、制御手段22から相関二重サンプリング回路19にパルス信号Sp1が送信された時点からパルス信号Sp2が送信されるまでの間に増幅回路18のコンデンサー18bに蓄積された、各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷qの信号線6ごとの合計値が、リークデータdleakとして読み出される。
In this case, unlike the case of the reading process of the image data d for detecting the start of irradiation (see FIG. 5), the ON voltage is not applied from the
このようにしてリークデータdleakを読み出すように構成する場合、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されると、シンチレーター3(図1参照)で放射線から変換された電磁波が、各TFT8に照射される。そして、それにより、各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷q(図7参照)がそれぞれ増加することが本発明者らの研究で分かった。
When the leak data dleak is configured to be read out in this way, when radiation irradiation to the radiation
そのため、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されると、各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷qが増加するため、読み出されるリークデータdleakの値が大きくなる。そこで、これを利用して、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を検出するように構成される。
Therefore, when the radiation
なお、この検出方法2では、リークデータdleakの読み出し処理は、上記のように各TFT8がオフ状態とされた状態で行われる。そして、各TFT8をこのオフ状態のままとすると、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷(暗電流等ともいう。)が各放射線検出素子7内に蓄積され続ける状態になってしまう。
In this
そのため、検出方法2が採用される場合、すなわち放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成する場合には、通常、リークデータdleakの読み出し処理と次のリークデータdleakの読み出し処理との間で、各放射線検出素子7のリセット処理を行うように構成される。すなわち、検出方法2では、リークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とが交互に行われるように構成される。
Therefore, when the
[特許文献4、5に記載された検出方法1、2からの改良点について]
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1において、特許文献4に記載された上記の検出方法1や、特許文献5に記載された上記の検出方法2からの改良点について説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用についてもあわせて説明する。
[Improvements from
Next, in the radiographic
[全てまたは複数の走査線にオン電圧を印加することについて]
特許文献4における上記の検出方法1では、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を、走査駆動手段15のゲートドライバー15b(図3参照)から走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行っていた。
[Applying ON voltage to all or multiple scanning lines]
In the
また、特許文献5における上記の検出方法2では、放射線画像撮影前に、リークデータdleakの読み出し処理と交互に行われる各放射線検出素子7のリセット処理において、上記と同様に、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加してリセット処理を行っていた。
Further, in the
すなわち、いずれの場合も、ゲートドライバー15bからオン電圧を印加する走査線5を1ラインごとシフトさせながら、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加するように構成されていた。
That is, in any case, the on-voltage is sequentially applied to the lines L1 to Lx of the
それに対して、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、図9や図10に示すように、放射線画像撮影前、すなわち放射線の照射開始を検出する前には、検出方法1の場合(図9参照)も、検出方法2の場合(図10参照)も、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから、ゲートドライバー15bに接続されている全ての走査線5にオン電圧を印加させて、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理(図9の場合)や各放射線検出素子7のリセット処理(図10の場合)を行わせるようになっている。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, the control means 22 of the
なお、図9および図10や後述する図16では、放射線の照射開始検出後の本画像としての画像データDの読み出し処理を、本画像データDの読み出し処理として簡略化して記載している。本画像としての画像データDの読み出し処理や電荷蓄積状態等については後で説明する。また、図10や後述する図14において、「R」は各放射線検出素子7のリセット処理を表し、「L」はリークデータdleakの読み出し処理を表す。
In FIG. 9 and FIG. 10 and FIG. 16 described later, the reading process of the image data D as the main image after the detection of the start of radiation irradiation is simplified and described as the reading process of the main image data D. The read processing of the image data D as the main image, the charge accumulation state, etc. will be described later. In FIG. 10 and FIG. 14 to be described later, “R” represents a reset process for each
このように、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データdの読み出し処理や各放射線検出素子7のリセット処理において、全ての走査線5に対して印加する電圧を一斉にオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるように構成すると、特許文献4、5に記載されているように各走査線5にオン電圧を順次印加する場合に比べて、各TFT8がオフ状態とされる期間が短くなる。
In this way, in the reading process of the irradiation start detection image data d before the radiographic image capturing and the reset process of each
前述したように、各TFT8がオフ状態とされている間に、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷が各放射線検出素子7内に蓄積される状態になるが、上記のように各TFT8がオフ状態とされる期間が短くなれば、その分だけ各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量が少なくなる。
As described above, the dark charges generated in each
本発明で課題としている、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合、各放射線検出素子7から読み出されるデータのS/N比が悪いと、放射線の照射開始を検出しづらくなる。しかし、上記のように、各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量が少なくなればデータのS/N比が良くなり、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合でも放射線の照射開始をより検出し易くなるといったメリットがある。
When the dose rate of the radiation irradiated to the
なお、図9や図10では、放射線画像撮影前に、ゲートドライバー15bから、ゲートドライバー15bに接続されている全ての走査線5にオン電圧を一斉に印加させて、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理(図9参照)や各放射線検出素子のリセット処理(図10参照)を行う場合を示した。
In FIG. 9 and FIG. 10, before the radiation image is taken, the
しかし、放射線画像撮影前に必ずしも全ての走査線5にオン電圧を一斉にすなわち同時に印加させて処理を行う必要はなく、例えば図11に示す検出方法1の場合のように、制御手段22から相関二重サンプリング19に1回目のパルス信号Sp1を送信してから2回目のパルス信号Sp2を送信するまでの間に、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxに、オン電圧を、その立上りや立下りのタイミングをずらして印加させるように構成することも可能である。
However, it is not always necessary to apply the on-voltage to all the
また、図12に示す検出方法2の場合のように、各放射線検出素子7のリセット処理の際に、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxに、オン電圧の立上りや立下りのタイミングをずらしてオン電圧を印加させるように構成することが可能である。
In addition, as in the case of the
また、例えば図11や図12に示したように、オン電圧の立上りや立下りを順次ずらして印加するように構成する代わりに、図示を省略するが、オン電圧の立上りや立下りを、所定の順番でずらし、或いはランダムにずらして印加するように構成することも可能である。 Further, for example, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, instead of the configuration in which the rising and falling of the on-voltage are sequentially shifted and applied, the illustration of the on-voltage rising and falling is omitted. It is also possible to configure so that the application is performed by shifting in the order of random or randomly.
しかし、このオン電圧の立上りや立下りをずらして各走査線5にオン電圧を印加する処理は、図11に示した検出方法1の場合は、制御手段22から相関二重サンプリング19に1回目のパルス信号Sp1を送信してから2回目のパルス信号Sp2を送信するまでの間に、また、図12に示した検出方法2の場合は、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cがオン状態とされている間に、それぞれ行われることが必要である。
However, in the case of the
なお、図11や図12では、電荷リセット用スイッチ18cのオン/オフ間隔やパルス信号Sp1、Sp2の送信間隔が、図9等に示したオン/オフ間隔や送信間隔よりも大きな時間間隔とされるように表されているが、これはあくまで図を見易くするための表現であり、実際にオン/オフ間隔や送信間隔を大きくすることを意味するものではない。
11 and 12, the on / off interval of the charge reset
また、上記のように、放射線画像撮影前に全ての走査線5にオン電圧を印加させて処理を行う必要はなく、ゲートドライバー15bから、ゲートドライバー15bに接続されている全ての走査線5のうちの一部の複数の走査線5にオン電圧を印加させて、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理(検出方法1の場合)や各放射線検出素子のリセット処理(検出方法2の場合)を行うように構成することも可能である。
Further, as described above, it is not necessary to apply an on-voltage to all the
具体的には、例えば、図3に示した走査線5の各ラインL1〜Lxを図中上下方向に二分した場合に、例えば図13に示す検出方法1の場合のように、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データdの読み出し処理において、走査線5の各ラインL1〜Lmへのオン電圧の印加と、走査線5の各ラインLm+1〜Lxへのオン電圧の印加とを交互に繰り返すように構成することも可能である。
Specifically, for example, when each of the lines L1 to Lx of the
また、例えば図14に示す検出方法2の場合のように、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と交互に行わせる各放射線検出素子7のリセット処理において、走査線5の各ラインL1〜Lmへのオン電圧の印加と、走査線5の各ラインLm+1〜Lxへのオン電圧の印加とを交互に繰り返すように構成することが可能である。
Further, as in the case of the
このように、ゲートドライバー15bに接続されている全ての走査線5のうちの一部の複数の走査線5にオン電圧を印加させて、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理(検出方法1の場合)や各放射線検出素子のリセット処理(検出方法2の場合)を行うように構成しても、上記と同様に各TFT8がオフ状態とされる期間が十分に短くなる。
In this way, the on-voltage is applied to some of the
そのため、その分だけ各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量が少なくなり、読み出されるデータのS/N比が良くなるため、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合でも放射線の照射開始をより検出し易くなるといった上記のメリットが、この場合にも得られる。
Therefore, the amount of dark charge accumulated in each
[照射開始検出用の画像データ等を積算することについて]
一方、特許文献4に記載された上記の検出方法1や特許文献5に記載された上記の検出方法2からの第2の改良点として、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、制御手段22は、上記のようにして放射線画像撮影前に読み出される照射開始検出用の画像データd(検出方法1)やリークデータdleak(検出方法2)をそのまま用いるのではなく、それらを積算して、放射線の照射開始の検出処理を行うように構成されている。
[About integrating image data etc. for detection of irradiation start]
On the other hand, as a second improvement from the
このように構成する理由は、以下の通りである。すなわち、上記の特許文献4、5に記載されているように、放射線画像撮影装置1に比較的大きな線量率の放射線が照射された場合、前述した図6に示したように、読み出される照射開始検出用の画像データd等の値がそれまでの値に比べて格段に大きくなる。
The reason for this configuration is as follows. That is, as described in
そのため、例えば図6に示すように、閾値dth(リークデータdleakに対しては閾値dleak_th)を適切な値に設定しておき、読み出される照射開始検出用の画像データd等が閾値dth等を越えたことをもって放射線の照射開始を検出するように構成することができる。 Therefore, for example, as shown in FIG. 6, the threshold value dth (threshold value dleak_th for leak data dleak) is set to an appropriate value, and the read image data d for irradiation start detection exceeds the threshold value dth. Therefore, it can be configured to detect the start of radiation irradiation.
しかし、放射線画像撮影装置1に小さな線量率の放射線が照射された場合には、前述したように、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されて、読み出される照射開始検出用の画像データd等が増加しても閾値dth等を越えず、結局、放射線の照射開始を検出することができなくなる虞れがある。
However, when the radiation
そこで、本実施形態では、制御手段22は、上記のようにして読み出される照射開始検出用の画像データd(検出方法1)やリークデータdleak(検出方法2)をそのまま用いずに、それらを読み出し処理ごとに積算し、その積算値を放射線の照射開始の検出処理に用いるようになっている。
Therefore, in the present embodiment, the
しかし、読み出される照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakには、通常、暗電荷等の何らかのオフセット分が重畳されており、0ではない正の値のデータが読み出される。そのため、それらを単に加算し続けるように構成すると、いずれ照射開始検出用の画像データd等の積算値が設定された閾値を越えてしまい、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されていないにもかかわらず、制御手段22が放射線の照射開始を検出してしまうことになる。
However, the read-out image data d for detecting the start of exposure and the leak data dleak are usually superimposed with some offset such as dark charge, and data of a positive value other than 0 is read out. Therefore, if it is configured to simply continue to add them, the integrated value of the image data d for irradiation start detection will eventually exceed the set threshold value, and the radiation
そこで、例えば、制御手段22は、射開始検出用の画像データdやリークデータdleakの読み出し処理を行うごとに、その回の読み出し処理の直前の読み出し処理で読み出された照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakとの差分Δdの算出処理を、照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakの読み出し処理ごとに行うように構成することが可能である。
Therefore, for example, the
この場合、例えば、前回の読み出し処理で読み出された照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakを、dold、dleak_oldと表すと、差分Δdは、下記(1)、(2)式に従って算出される。
Δd=d−dold …(1)
Δd=dleak−dleak_old …(2)
In this case, for example, if the image data d for detection of irradiation start and the leak data dleak read in the previous reading process are expressed as dold and dleak_old, the difference Δd is calculated according to the following equations (1) and (2). Is done.
Δd = d−dold (1)
Δd = dleak−dleak_old (2)
そして、このようにして差分Δdを算出するごとに、算出した差分Δdを、それまでの差分の積算値ΣΔdに加算し、当該差分Δdを加算した差分の積算値ΣΔdが、設定された閾値Σthを越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能である。 Each time the difference Δd is calculated in this way, the calculated difference Δd is added to the integrated value ΣΔd of the difference so far, and the integrated value ΣΔd of the difference obtained by adding the difference Δd is set to the set threshold value Σth. It can be configured to detect that irradiation of radiation is started at a time exceeding
なお、この検出方法は、上記のように、放射線画像撮影前に読み出した照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakと、その直前に読み出した照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakとの差分Δdを時間的に積算する方法であることから、以下、積算法1という。
Note that, as described above, this detection method includes the irradiation start detection image data d and leak data dleak read before radiographic imaging, and the irradiation start detection image data d and leak data dleak read immediately before. Since the difference Δd from the time is integrated over time, it is hereinafter referred to as
また、上記のように、読み出した照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakと、その直前に読み出した照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakとの差分Δdを時間的に積算する代わりに、以下のように構成することも可能である。 Further, as described above, the difference Δd between the read image data d and the leak data dleak for detecting the start of irradiation and the image data d and the leak data dleak for detecting the start of irradiation read immediately before is integrated over time. Instead, the following configuration is also possible.
すなわち、制御手段22は、照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakの読み出し処理を行うごとに、その回の読み出し処理を含む所定回数分(例えば10回等)の過去の読み出し処理で読み出された照射開始検出用の画像データd等の平均すなわち移動平均dmaを算出する。
That is, each time the reading process of the image data d for detecting the start of exposure or the leak data dleak is performed, the
また、その回の読み出し処理で読み出した照射開始検出用の画像データd等と、前回の読み出し処理の際に算出した移動平均dma(すなわち前回の読み出し処理を含む所定回数分の過去の読み出し処理で読み出された照射開始検出用の画像データd等の移動平均dma)との差分Δdを、下記(3)式に従って算出する。
Δd=d−dma …(3)
In addition, the irradiation start detection image data d read in the reading process of that time and the moving average dma calculated in the previous reading process (that is, the past reading process for a predetermined number of times including the previous reading process). A difference Δd with respect to the read moving average dma) of the irradiation start detection image data d and the like is calculated according to the following equation (3).
Δd = d−dma (3)
なお、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理(および各放射線検出素子7のリセット処理)を行うように構成する場合(すなわち検出方法2の場合)には、下記(4)式に従って差分Δdを算出する。なお、この場合、移動平均dmaは所定回数分のリークデータdleakの移動平均である。
Δd=dleak−dma …(4)
In the case where the leak data dleak is read out (and the reset process of each radiation detection element 7) is performed before radiographic imaging (that is, in the case of the detection method 2), the difference Δd according to the following equation (4): Is calculated. In this case, the moving average dma is a moving average of leak data dleak for a predetermined number of times.
Δd = dleak−dma (4)
そして、このようにして差分Δdを算出するごとに、算出した差分Δdを、それまでの差分の積算値ΣΔdに加算し、当該差分Δdを加算した差分の積算値ΣΔdが、設定された閾値Σthを越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能である。 Each time the difference Δd is calculated in this way, the calculated difference Δd is added to the integrated value ΣΔd of the difference so far, and the integrated value ΣΔd of the difference obtained by adding the difference Δd is set to the set threshold value Σth. It can be configured to detect that irradiation of radiation is started at a time exceeding
なお、この検出方法は、上記のように、放射線画像撮影前に読み出した照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakと移動平均dmaとの差分Δdを時間的に積算する方法であることから、以下、積算法2という。
Note that, as described above, this detection method is a method of temporally integrating the difference Δd between the irradiation start detection image data d and the leak data dleak read out before the radiographic image capturing and the moving average dma. Hereinafter, it is referred to as
放射線の照射開始の検出方法として、上記のような積算法1や積算法2を採用すると、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されないうちは、読み出される照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakがゆらいで、前回読み出された照射開始検出用の画像データd等(積算法1の場合)や移動平均dma(積算法2の場合)よりも大きくなったり小さくなったりする。
When the
そのため、上記(1)〜(4)式に従って算出される差分Δdは正の値になったり負の値になったりする。そのため、積算値ΣΔdは0に近い値で推移する状態になる。 Therefore, the difference Δd calculated according to the above equations (1) to (4) becomes a positive value or a negative value. For this reason, the integrated value ΣΔd changes to a value close to zero.
しかし、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されると、読み出される照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakの値が、前回読み出された照射開始検出用の画像データd等や移動平均dmaよりも大きな値になるため、それらの差分Δdは正の値になる。そのため、積算値ΣΔdは増加していく状態になる。
However, when radiation irradiation to the radiation
放射線画像撮影装置1に強い放射線すなわち線量率が大きな放射線が照射された場合には、例えば図6に示したように、読み出される照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakの値がそれ以前に読み出された照射開始検出用の画像データd等の値よりも格段に大きくなる。そして、移動平均dmaよりも格段に大きな値になる。
When the
そのため、その回の読み出し処理で読み出された照射開始検出用の画像データd等と、前回読み出された照射開始検出用の画像データd等や移動平均dmaとの差分Δdが大きな値になるため、それを前回までの積算値に加算して算出される今回の読み出し処理での積算値ΣΔdも一気に増加する状態になる。 Therefore, the difference Δd between the irradiation start detection image data d and the like read in the reading process of that time and the irradiation start detection image data d and the like read at the previous time and the moving average dma becomes a large value. Therefore, the integrated value ΣΔd in the current read process calculated by adding it to the previous integrated value also increases at a stretch.
一方、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合には、上記のように積算値ΣΔdが一気に増加することはないが、読み出される照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakの値が、前回読み出された照射開始検出用の画像データd等(積算法1の場合)や移動平均dma(積算法2の場合)よりも大きな値になる場合が多くなるため、それらの差分Δdは正の値になる場合が多くなる。そのため、例えば図15に示すように、この場合もやはり積算値ΣΔdは徐々に増加していく状態になる。
On the other hand, when the dose rate of the radiation irradiated to the
そのため、上記の積算法1や積算法2を用いると、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されないうちは積算値ΣΔdが閾値Σth(図15参照)を越えることはないが、放射線の照射が開始されると、積算値ΣΔdが増加していき、閾値Σthを越えるようになる。そのため、上記のように構成することで、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量が非常に小さい場合でも、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
Therefore, when the
その際、図9や図11、図13に示したように、少なくとも検出方法1で、放射線画像撮影前に全ての走査線5或いは一部の複数の走査線5にオン電圧を印加して照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行うように構成すると、1回の読み出し処理で、複数の走査線5に接続されている各放射線検出素子7(図3等参照)から読み出し回路17に電荷が流れ込む状態になる。
At that time, as shown in FIGS. 9, 11, and 13, at least the
そして、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合、個々の放射線検出素子7から読み出し回路17に流れ込む電荷はそれぞれ小さい電荷量であるが、それらが増幅回路18のコンデンサー18b(図4参照)上で合計されるため、1回の読み出し処理で読み出される照射開始検出用の画像データd(実際にはその合計値)が大きくなる。
And when the dose rate of the radiation irradiated to the
そのため、上記のように、放射線画像撮影前に全ての走査線5或いは一部の複数の走査線5にオン電圧を印加して照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行うように構成することで、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合でも、照射開始検出用の画像データd(実際にはその合計値)をより大きくして、積算値ΣΔdが確実に増加させて閾値Σthを的確に越えるようにすることが可能となるといったメリットがある。
Therefore, as described above, an on-voltage is applied to all of the
なお、図15では、時刻T1に実際に放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始され、時刻t1で放射線画像撮影装置1で放射線の照射開始が検出される場合が示されている。
Note that FIG. 15 shows a case where the
また、実際には、後述するように、制御手段22は、放射線の照射開始が検出された時点で電荷蓄積状態に移行させるため、照射開始検出用の画像データd等の読み出し処理は停止されるが、図15では、仮に放射線の照射開始後も読み出し処理を続行した場合の積算値ΣΔdの推移が示されており、時刻T2に放射線の照射が終了した場合が示されている。
In practice, as will be described later, since the
なお、この場合、閾値Σthは、上記のように、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されない状態で0に近い値で推移する積算値ΣΔdと、放射線の照射が開始された場合に増加していく積算値ΣΔdとを、明確に切り分けられる値に設定される。
In this case, as described above, the threshold value Σth increases when the radiation
また、上記の説明では、この積算法1や積算法2を、各読み出し回路17ごとに行うこと、すなわち各読み出し回路17ごとに差分Δdおよび積算値ΣΔdの算出(積算法2の場合はさらに読み出された照射開始検出用の画像データd等の移動平均dmaの算出)を行うように説明したが、実際には、読み出し回路17の個数(すなわち信号線の本数)は数千から数万にのぼり、それらについてそれぞれ上記の処理を行うように構成すると、放射線の照射開始の検出処理が非常に重い処理になってしまう。
In the above description, the
そのため、例えば、読み出しIC16(図3や図4参照)内に例えば128個や256個等の多数の読み出し回路17が形成されていることを利用して、各読み出し回路17で読み出された照射開始検出用の画像データd等の、読み出しIC16ごとの平均値や合計値、中間値等を算出し、読み出しIC16ごとの平均値等について、差分Δdや積算値ΣΔd(および移動平均dma)を算出するように構成することが可能である。
Therefore, for example, by using the fact that a large number of
また、例えば、さらに照射開始検出用の画像データd等の読み出しIC16ごとの平均値等の中から最大値と最小値を抽出し、それらの差分値を算出し、その差分値が設定された閾値を越えたか否かを判断して放射線の照射開始の検出処理を行うように構成することも可能である。
Further, for example, the maximum value and the minimum value are extracted from the average value for each reading
上記のように構成すれば、放射線の照射開始の検出処理の対象となるデータや数値の数が少なくなり、放射線の照射開始の検出処理を軽い処理とすることが可能となる。そのため、検出処理に要する時間が短くなり、リアルタイムで放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を検出することが可能となる。
If comprised as mentioned above, the number of the data used for the detection process of radiation irradiation start, and the number of numerical values will decrease, and it will become possible to make the radiation irradiation start detection process light processing. Therefore, the time required for the detection process is shortened, and it becomes possible to detect the start of radiation irradiation on the radiation
なお、放射線の照射開始の検出処理について、さらなる改良を加えることが可能であることは言うまでもない。 It goes without saying that further improvements can be added to the detection process of the start of radiation irradiation.
[検出後の各処理について]
上記のようにして放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されたことを検出すると、図9(検出方法1の場合)や図10(検出方法2の場合)に示すように、制御手段22は、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加させて、各TFT8をオフ状態とさせる。そして、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷を各放射線検出素子7内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させるようになっている。
[Each process after detection]
When it is detected that the
制御手段22は、続いて、電荷蓄積状態を所定時間継続させた後、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加させて、各放射線検出素子7から本画像としての画像データDをそれぞれ読み出す画像データDの読み出し処理を行うようになっている。
Subsequently, the
また、読み出される画像データDには、電荷蓄積状態の期間を挟んでTFT8がオフ状態とされていた間に各放射線検出素子7内に蓄積された暗電荷に起因するオフセット分が重畳されている。
Further, the image data D to be read is superimposed with the offset due to the dark charge accumulated in each
そこで、後の画像処理で、画像データDからこの暗電荷に起因するオフセット分を差し引いて、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷のみに基づく真の画像データD*を算出することができるようにするために、放射線画像撮影装置1では、放射線画像撮影の前や後に、画像データDに重畳される暗電荷に起因するオフセット分をオフセットデータOとして読み出すオフセットデータOの読み出し処理が行われるように構成される。
Therefore, in subsequent image processing, the offset due to the dark charge is subtracted from the image data D to calculate true image data D * based only on the charges generated in each
そして、本実施形態では、このオフセットデータOの読み出し処理を、本画像としての画像データDの読み出し処理(図9や図10参照)までの一連の処理シーケンスを繰り返して行うようになっている。 In this embodiment, the offset data O reading process is performed by repeating a series of processing sequences up to the reading process of the image data D as the main image (see FIGS. 9 and 10).
すなわち、例えば上記の検出方法1(図9参照)を採用する場合を例に挙げて説明すると、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、本画像としての画像データDの読み出し処理後、図9に示した放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データdの読み出し処理と同様に、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから全ての或いは一部の複数の走査線5にオン電圧を印加して照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行う。
That is, for example, the case where the above-described detection method 1 (see FIG. 9) is employed will be described as an example. The
そして、例えば1回や2回等の所定回数だけゲートドライバー15bから各走査線5にオン電圧を印加した後、図9の場合と同様に、ゲートドライバー15bから走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加させて電荷蓄積状態に移行させる。そして、電荷蓄積状態を所定時間継続させた後、本画像としての画像データDの読み出し処理(図9参照)と同じタイミングでゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加させて、各放射線検出素子7からオフセットデータOをそれぞれ読み出すようになっている。
Then, after applying the ON voltage from the
なお、オフセットデータOの読み出し処理の際には、放射線画像撮影装置1に放射線は照射されないため、放射線の照射開始の検出処理を行う必要はない。そのため、オフセットデータOの読み出し処理の前に、上記のように照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行う代わりに、図16に示すように、同じオン電圧の印加タイミングで各放射線検出素子7のリセット処理を行うように構成することも可能である。
In addition, since the radiation
このように、オフセットデータOの読み出し処理(図16参照)を、本画像としての画像データDの読み出し処理(図9等参照)までの一連の処理シーケンスを繰り返して行うように構成すると、以下のような有益な効果が得られる。 As described above, when the offset data O reading process (see FIG. 16) is configured to repeat a series of processing sequences up to the reading process of the image data D as the main image (see FIG. 9 and the like), Such beneficial effects can be obtained.
各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量は、当該放射線検出素子7に接続されているTFT8がオフ状態とされていた時間(すなわち例えば図9や図16における時間T参照。以下、この時間を実効蓄積時間という。)に比例して増大する。そして、蓄積された暗電荷はオフセットデータOとして読み出されるが、オフセットデータOの大きさも、実効蓄積時間Tに依存して変化する。しかし、実効蓄積時間Tが同じであれば、読み出されるオフセットデータOも同じ値になる。
The amount of dark charge accumulated in each
そして、上記のように、本画像としての画像データDの読み出し処理までの処理シーケンスと、オフセットデータOの読み出し処理までの処理シーケンスを同じ処理シーケンスとすれば、少なくとも同じ走査線5については、オフセットデータOの読み出し処理の際にTFT8がオフ状態とされていた実効蓄積時間T(図16参照)と、本画像としての画像データDの読み出し処理の際の実効蓄積時間T(図9参照)とが同じ時間になる。
As described above, if the processing sequence up to the reading processing of the image data D as the main image and the processing sequence up to the reading processing of the offset data O are the same processing sequence, at least the
そのため、画像データDに重畳されている暗電荷に起因するオフセット分と、オフセットデータOの読み出し処理で読み出されるオフセットデータOとが同じ値になるため、画像データDからオフセットデータOを差し引くことで、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷のみに基づく真の画像データD*を算出することが可能となるのである。
For this reason, since the offset due to the dark charge superimposed on the image data D and the offset data O read by the reading process of the offset data O have the same value, the offset data O is subtracted from the image data D. Thus, it is possible to calculate the true image data D * based only on the charges generated in each
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記のようにして本画像としての画像データDとオフセットデータOとを読み出すと、読み出した画像データDとオフセットデータOとを画像処理装置に送信するようになっている。
When the
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから、ゲートドライバー15bに接続されている全ての走査線5或いはその一部の複数の走査線5にオン電圧を印加させて、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行ったり(検出方法1の場合)、リークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を行ったりする(検出方法2の場合)。
As described above, according to the radiographic
そして、読み出した照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakと、当該読み出し処理の直前の読み出し処理で読み出された照射開始検出用の画像データd(dold)やリークデータdleak(dleak_old)との差分Δdを算出するとともに、算出した差分Δdを、それまでの差分の積算値ΣΔdに加算して、差分の積算値ΣΔdを算出する(積算法1の場合)。 The read irradiation start detection image data d and leak data dleak, and the irradiation start detection image data d (dold) and leak data dleak (dleak_old) read out in the readout process immediately before the readout process. The difference Δd is calculated, and the calculated difference Δd is added to the integrated value ΣΔd of the difference so far to calculate the integrated value ΣΔd of the difference (in the case of the integration method 1).
或いは、当該読み出し処理の直前の読み出し処理を含む所定回数分の過去の各読み出し処理で読み出された照射開始検出用の画像データdやリークデータdleakの移動平均dmaとの差分Δdを算出するとともに、算出した差分Δdを、それまでの差分の積算値ΣΔdに加算して、差分の積算値ΣΔdを算出する(積算法2の場合)。 Alternatively, the difference Δd from the moving average dma of the irradiation start detection image data d and the leak data dleak read out in each of the past reading processes for a predetermined number of times including the reading process immediately before the reading process is calculated. Then, the calculated difference Δd is added to the integrated value ΣΔd of the difference so far to calculate the integrated value ΣΔd of the difference (in the case of the integration method 2).
そして、当該差分Δdを加算した差分の積算値ΣΔdが、設定された閾値Σth(例えば図15参照)を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するように構成した。 Then, it is configured to detect that radiation irradiation is started when the integrated value ΣΔd of the difference obtained by adding the difference Δd exceeds a set threshold value Σth (for example, see FIG. 15).
そのため、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されないうちは積算値ΣΔdが閾値Σthを越えることがないため、放射線の照射開始の誤検出が的確に防止されるとともに、放射線の照射が開始されると、積算値ΣΔdが増加していき、閾値Σthを越えるようになる。
Therefore, since the integrated value ΣΔd does not exceed the threshold value Σth before radiation irradiation to the radiation
そのため、上記のように構成することで、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量が非常に小さい場合でも、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
Therefore, by configuring as described above, it is possible to accurately detect the start of radiation irradiation on the
また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1のように、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データdの読み出し処理や各放射線検出素子7のリセット処理において、全ての走査線5に対して印加する電圧を一斉にオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるように構成することで、各TFT8がオフ状態とされる期間が短くなり、各放射線検出素子7内に残存する電荷が頻繁に信号線6に放出される状態になる。
Further, as in the radiographic
そのため、各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量が少なくなり、各放射線検出素子7から読み出される照射開始検出用の画像データd等のS/N比を向上させることが可能となる。そして、このように読み出されるデータのS/N比が向上するため、放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量率が小さい場合でも放射線の照射開始をより的確に検出することが可能となる。
For this reason, the amount of dark charge accumulated in each
なお、本発明が上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
1 放射線画像撮影装置
5 走査線
6 信号線
7 放射線検出素子
8 TFT(スイッチ手段)
15 走査駆動手段
15b ゲートドライバー
17 読み出し回路
22 制御手段
D 画像データ
d 照射開始検出用の画像データ
dleak リークデータ
dma 移動平均
q 電荷
r 小領域
Δd 差分
Σth 閾値
ΣΔd 積算値
DESCRIPTION OF
15 Scanning drive means
Claims (4)
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加するゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段の前記ゲートドライバーから、前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線、または前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線のうちの一部の複数の前記走査線にオン電圧を印加させて照射開始検出用の前記画像データを読み出す読み出し処理を繰り返し行わせるとともに、
読み出した前記照射開始検出用の画像データと、当該照射開始検出用の画像データを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データとの差分を算出する処理を、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理ごとに行い、
前記差分を算出するごとに、算出した前記差分を、それまでの前記差分の積算値に加算し、当該差分を加算した前記差分の積算値が、設定された閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする放射線画像撮影装置。 A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other, and a plurality of radiation detection elements arranged in a two-dimensional manner in each small region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines When,
A scanning driving means comprising a gate driver for switching on and applying an on voltage and an off voltage to each scanning line;
Switch means connected to each of the scanning lines and causing the signal lines to discharge charges accumulated in the radiation detection element when an on-voltage is applied;
A readout circuit that converts the electric charge emitted from the radiation detection element into image data and reads the image data;
Control means for controlling at least the scanning drive means and the readout circuit to perform readout processing of the image data from the radiation detection element;
With
The control means includes
Before radiographic imaging, from the gate driver of the scan driving means, all the scanning lines connected to the gate driver, or a part of all the scanning lines connected to the gate driver While repeatedly performing a reading process of reading the image data for irradiation start detection by applying an on-voltage to the plurality of scanning lines,
A difference between the read image data for detecting the start of irradiation and the image data for detecting the start of irradiation read in the read process immediately before the read process for reading the image data for detecting the start of irradiation is calculated. The processing is performed for each reading process of the image data for detecting the irradiation start,
Each time the difference is calculated, the calculated difference is added to the integrated value of the difference so far, and the integrated value of the difference obtained by adding the difference exceeds the set threshold value. A radiographic imaging apparatus, characterized in that it is detected that is started.
読み出した前記照射開始検出用の画像データと、当該照射開始検出用の画像データを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データとの差分を算出する処理の代わりに、
読み出した前記照射開始検出用の画像データと、当該照射開始検出用の画像データを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理を含む所定回数分の過去の前記各読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データの移動平均との差分を算出する処理を、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理ごとに行うことを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。 The control means includes
A difference between the read image data for detecting the start of irradiation and the image data for detecting the start of irradiation read in the read process immediately before the read process for reading the image data for detecting the start of irradiation is calculated. Instead of processing
The irradiation read out in each of the past reading processes for a predetermined number of times including the read-out image data for detection of irradiation start and the read-out process immediately before the read-out process of reading out the image data for detection of irradiation start. The radiographic imaging apparatus according to claim 1, wherein a process of calculating a difference from a moving average of image data for start detection is performed for each reading process of image data for detection of irradiation start.
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加するゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段の前記ゲートドライバーから、前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線、または前記ゲートドライバーに接続されている全ての前記走査線のうちの一部の複数の前記走査線にオン電圧を印加させて行う前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記各走査線にオフ電圧を印加させた状態で前記スイッチ手段を介して前記各放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理とを交互に繰り返し行わせるとともに、
読み出した前記リークデータと、当該リークデータを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理で読み出された前記リークデータとの差分を算出する処理を、前記リークデータの読み出し処理ごとに行い、
前記差分を算出するごとに、算出した前記差分を、それまでの前記差分の積算値に加算し、当該差分を加算した前記差分の積算値が、設定された閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする放射線画像撮影装置。 A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other, and a plurality of radiation detection elements arranged in a two-dimensional manner in each small region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines When,
A scanning driving means comprising a gate driver for switching on and applying an on voltage and an off voltage to each scanning line;
Switch means connected to each of the scanning lines and causing the signal lines to discharge charges accumulated in the radiation detection element when an on-voltage is applied;
A readout circuit that converts the electric charge emitted from the radiation detection element into image data and reads the image data;
Control means for controlling at least the scanning drive means and the readout circuit to perform readout processing of the image data from the radiation detection element;
With
The control means includes
Before radiographic imaging, from the gate driver of the scan driving means, all the scanning lines connected to the gate driver, or a part of all the scanning lines connected to the gate driver A reset process of each radiation detection element performed by applying an ON voltage to a plurality of the scanning lines, and leakage from each radiation detection element via the switch means in a state where an OFF voltage is applied to each scanning line While alternately performing a leak data read process for converting the charge into leak data,
A process of calculating a difference between the read leak data and the leak data read in the read process immediately before the read process for reading the leak data is performed for each leak data read process,
Each time the difference is calculated, the calculated difference is added to the integrated value of the difference so far, and the integrated value of the difference obtained by adding the difference exceeds the set threshold value. A radiographic imaging apparatus, characterized in that it is detected that is started.
読み出した前記リークデータと、当該リークデータを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理で読み出された前記リークデータとの差分を算出する処理の代わりに、
読み出した前記リークデータと、当該リークデータを読み出した読み出し処理の直前の前記読み出し処理を含む所定回数分の過去の前記各読み出し処理で読み出された前記リークデータの移動平均との差分を算出する処理を、前記リークデータの読み出し処理ごとに行うことを特徴とする請求項3に記載の放射線画像撮影装置。 The control means includes
Instead of the process of calculating the difference between the read leak data and the leak data read in the read process immediately before the read process for reading the leak data,
The difference between the read leak data and the moving average of the leak data read in the past read processes for a predetermined number of times including the read process immediately before the read process for reading the leak data is calculated. The radiographic imaging apparatus according to claim 3, wherein the process is performed for each reading process of the leak data.
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