JP2020089656A - Radiation imaging apparatus and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線撮像装置及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus and a control method thereof.
現在、X線等の放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる放射線撮影装置として
、半導体材料によって形成された二次元検出器である平面検出器(Flat Panel
Detector:FPD)を用いた放射線撮像装置が普及している。このような放射
線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮
影のような動画撮影のデジタル放射線撮像装置として用いられている。このような放射線
撮像装置を用いて、エネルギー成分が異なる放射線を用いた放射線画像を複数取得し、取
得した放射線画像の差分などから、特定の被写体部分を分離または強調したエネルギーサ
ブトラクション画像を取得する方法が知られている。
2. Description of the Related Art Currently, a flat panel detector (Flat Panel), which is a two-dimensional detector formed of a semiconductor material, is used as a radiographic apparatus used for medical image diagnosis by radiation such as X-rays and non-destructive inspection.
Radiation imaging devices using a detector (FPD) have become widespread. Such a radiation imaging apparatus is used, for example, in medical image diagnosis as a digital radiation imaging apparatus for still image photographing such as general photographing and moving image photographing such as fluoroscopic photographing. A method of acquiring a plurality of radiation images using radiation having different energy components using such a radiation imaging apparatus, and acquiring an energy subtraction image in which a specific subject portion is separated or emphasized from the difference between the acquired radiation images. It has been known.
このような放射線撮像装置では、放射線発生装置とFPDとの同期を行う構成が一般的である。しかしながら、FPDの設置時に放射線発生装置とのつなぎこみが必要であるため、設置場所が制限されるという課題がある。そこで、つなぎこみを不要とする手段として、放射線発生装置から照射された放射線の増大に伴って変化するセンサ画素の電荷や二次元検出器の電流・電圧の変化を検出し、放射線の開始を検出する方法が知られている。 In such a radiation imaging apparatus, the radiation generating apparatus and the FPD are generally synchronized. However, when the FPD is installed, it is necessary to connect the FPD to the radiation generator, and thus there is a problem that the installation place is limited. Therefore, as a means to eliminate the need for splicing, the start of radiation is detected by detecting the change in the electric charge of the sensor pixel and the change in the current and voltage of the two-dimensional detector that changes with the increase of the radiation emitted from the radiation generator. It is known how to do it.
例えば、特許文献1には、画素検出器を形成するためにバイアスを受けるようにアレンジ(構成)された撮像デバイス、及び画素検出器上に入射する放射線を判定するバイアスをモニタするためのバイアスモニタ手段を備える装置が開示されている。 For example, U.S. Pat. No. 6,037,009 discloses an imaging device arranged to be biased to form a pixel detector, and a bias monitor for monitoring the bias to determine the radiation incident on the pixel detector. An apparatus comprising the means is disclosed.
また、特許文献2には、エネルギーサブトラクション画像を取得できる装置において、放射線発生装置とのつなぎこみを不要とする方法として、リセット動作中の放射線発生装置側の放射線検出器から出力された電気信号に基づき、予め定められた閾値を超えた場合に、蓄積開始指示を制御部に送信する技術が開示されている。
Further, in
二次元検出器にバイアスを供給する際に、バイアス電流には、放射線の照射以外の要因
でノイズが混入することがある。このノイズが大きい場合、放射線を照射していないにも
かかわらず、誤って放射線の照射の開始判定を行ってしてしまう可能性がある。そして、
放射線発生装置と二次元検出器との同期を行わない構成では、放射線の照射の開始判定が
なされると撮影動作に移行する。この後、次の撮影準備が整うまでの間、撮影不能期間が
生じるという不具合が生じうる。この点、上述した特許文献1及び特許文献2に記載の技
術では、放射線の照射の開始に係る誤判定を抑制することは困難であった。
When the bias is supplied to the two-dimensional detector, noise may be mixed in the bias current due to factors other than radiation irradiation. If this noise is large, there is a possibility that the start of irradiation of radiation may be erroneously determined even though the radiation has not been irradiated. And
In the configuration in which the radiation generation device and the two-dimensional detector are not synchronized, when the start of irradiation of radiation is determined, the operation shifts to the imaging operation. After that, there may occur a problem that a non-shooting period occurs until the next shooting preparation is completed. In this respect, it is difficult for the techniques described in
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、放射線の照射の開始に係る誤判定を抑制する仕組みを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a mechanism for suppressing an erroneous determination regarding the start of irradiation of radiation.
本発明の放射線撮像装置は、放射線を検出して第1の画像情報を出力する第1の二次元検出器と、前記第1の二次元検出器を透過した前記放射線を検出して第2の画像情報を出力する第2の二次元検出器と、前記第1の二次元検出器にバイアス配線を通じてバイアス電圧を供給すると共に当該バイアス配線に流れる電流の時間変動を含む第1の電流情報を出力する第1のバイアス電源と、前記第2の二次元検出器にバイアス配線を通じてバイアス電圧を供給すると共に当該バイアス配線に流れる電流の時間変動を含む第2の電流情報を出力する第2のバイアス電源と、前記第1の電流情報を演算処理して前記放射線の強度の時間変動を含む第1の放射線情報を出力する第1の演算手段と、前記第2の電流情報を演算処理して前記放射線の強度の時間変動を含む第2の放射線情報を出力する第2の演算手段と、前記第1の放射線情報を用いて前記放射線の照射の開始判定を行うと共に前記第1の二次元検出器の駆動を制御する第1の駆動制御手段と、前記第2の放射線情報を用いて前記放射線の照射の開始判定を行うと共に前記第2の二次元検出器の駆動を制御する第2の駆動制御手段と、前記第1の電流情報および前記第2の電流情報を演算処理して、前記第1の駆動制御手段による前記開始判定および前記第2の駆動制御手段による前記開始判定が、適正な判定であるかを判断する第3の演算手段と、を有する。
また、本発明は、上述した放射線撮像装置の制御方法を含む。
A radiation imaging apparatus of the present invention detects a radiation and outputs a first image information, and a first two-dimensional detector, and a second two-dimensional detector that detects the radiation transmitted through the first two-dimensional detector. A second two-dimensional detector for outputting image information, and a first current information including a time variation of a current flowing through the bias wiring while supplying a bias voltage to the first two-dimensional detector through a bias wiring. And a second bias power supply that supplies a bias voltage to the second two-dimensional detector through a bias wiring and outputs second current information including time variation of the current flowing through the bias wiring. A first arithmetic means for arithmetically processing the first current information to output first radiation information including a time variation of the intensity of the radiation; and a second arithmetic information for arithmetically processing the second current information. Of the second radiation information including the time variation of the intensity of the radiation, and the start of irradiation of the radiation is determined by using the first radiation information, and the first two-dimensional detector First drive control means for controlling the drive, and second drive control means for determining the start of irradiation of the radiation using the second radiation information and controlling the drive of the second two-dimensional detector. And the first current information and the second current information are arithmetically processed so that the start determination by the first drive control means and the start determination by the second drive control means are proper determinations. And a third calculation means for determining whether there is any.
The present invention also includes the method for controlling the radiation imaging apparatus described above.
本発明によれば、放射線の照射の開始に係る誤判定を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress erroneous determinations regarding the start of radiation irradiation.
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。この際、以下の説明及び図面においては、複数の図面に渡って共通する構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども含みうる。 Hereinafter, modes (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. At this time, in the following description and drawings, common reference numerals are given to common configurations in a plurality of drawings. Therefore, common configurations will be described with reference to a plurality of drawings, and descriptions of configurations with common reference numerals will be appropriately omitted. In addition, in the radiation in the present invention, in addition to α-rays, β-rays, γ-rays, etc., which are beams produced by particles (including photons) emitted by radiation decay, a beam having an energy of about the same or more, for example, X It can also include rays, particle rays, cosmic rays, and so on.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る放射線撮像装置100を含む放射線撮像システム10の概略構成の一例を示す図である。放射線撮像システム10は、図1に示すように、放射線撮像装置100、コンピュータ200、放射線制御装置300、及び、放射線発生装置400を有して構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a
放射線発生装置400は、放射線制御装置300の制御に基づいて放射線401の照射を開始する。放射線発生装置400から放射された放射線401は、検査対象Tを透過して放射線撮像装置100に入射する。また、放射線発生装置400は、放射線制御装置300の制御に基づいて放射線401の照射を終了する。
The
放射線撮像装置100は、放射線発生装置400から放射された放射線(検査対象Tを透過した放射線を含む)401を検出して、放射線撮影に係る画像情報を出力する装置である。図1の放射線撮像装置100は、第1の放射線撮像パネル110、第2の放射線撮像パネル120、第1の駆動制御ユニット130、第2の駆動制御ユニット140、第1の演算部150、第2の演算部160、及び、第3の演算部170を有して構成されている。
The
第1の放射線撮像パネル110は、第1の二次元検出器111及び第1のバイアス電源112を含み構成されている。第1の二次元検出器111は、センサ画素が二次元状(例えばX列×Y行の行列状)に複数設けられており、この複数のセンサ画素によって入射した放射線401を検出して第1の画像情報をコンピュータに対して出力する。第1のバイアス電源112は、第1の二次元検出器111にバイアス配線を通じてバイアス電圧を供給すると共に当該バイアス配線に流れる電流(電流量)の時間変動を含む第1の電流情報を出力する。
The first
第2の放射線撮像パネル120は、第2の二次元検出器121及び第2のバイアス電源122を含み構成されている。第2の二次元検出器121は、センサ画素が二次元状(例えばX列×Y行の行列状)に複数設けられており、この複数のセンサ画素によって第1の二次元検出器111を透過した放射線401を検出して第2の画像情報をコンピュータに対して出力する。第2のバイアス電源122は、第2の二次元検出器121にバイアス配線を通じてバイアス電圧を供給すると共に当該バイアス配線に流れる電流(電流量)の時間変動を含む第2の電流情報を出力する。
The second
第1の演算部150は、第1のバイアス電源112から出力された第1の電流情報を演算処理して、放射線強度の時間変動を含む第1の放射線情報を出力する。
The
第1の駆動制御ユニット130は、コンピュータ200から要求された駆動方法に基づいて、第1の二次元検出器111の駆動タイミングを制御する。そして、第1の駆動制御ユニット130は、第1の演算部150から出力された第1の放射線情報を用いて放射線401の照射に係る放射線開始判定を行うと共に、当該駆動方法を適宜変更して、第1の二次元検出器111の駆動タイミングを制御する。
The first
第2の演算部160は、第2のバイアス電源122から出力された第2の電流情報を演算処理して、放射線強度の時間変動を含む第2の放射線情報を出力する。
The second
第2の駆動制御ユニット140は、コンピュータ200から要求された駆動方法に基づいて、第2の二次元検出器121の駆動タイミングを制御する。そして、第2の駆動制御ユニット140は、第2の演算部160から出力された第2の放射線情報を用いて放射線401の照射に係る放射線開始判定を行うと共に、当該駆動方法を適宜変更して、第2の二次元検出器121の駆動タイミングを制御する。
The second
第3の演算部170は、第1のバイアス電源112から出力された第1の電流情報及び第2のバイアス電源122から出力された第2の電流情報を演算処理して、第1の駆動制御ユニット130による放射線開始判定及び第2の駆動制御ユニット140による放射線開始判定が、適正な判定であるかを判断する。
The third
コンピュータ200は、各種の制御や各種の処理を行う。例えば、コンピュータ200は、放射線撮像装置100を制御して、放射線撮像装置100から画像情報(上述した第1の画像情報及び第2の画像情報)を取得する。
The
放射線制御装置300は、放射線発生装置400から発生させる放射線の照射を制御する。例えば、放射線制御装置300は、放射線発生装置400から発生させる放射線の照射の開始及び終了や、照射する放射線の線量や照射時間等を含む各種の制御を行う。
The
なお、第1〜第3の演算部150〜170としては、FPGAやDSP、プロセッサー等のデジタル信号処理回路を用いて構成することが好適であるが、サンプルホールド回路やオペアンプ等のアナログ回路を用いて構成するようにしてもよい。また、図1では、第1〜第3の演算部150〜170を放射線撮像装置100の一構成として含める例を示したが、例えば、コンピュータ200の内部に構成してもよい。
As the first to third
図2は、図1に示す第1の放射線撮像パネル110の内部構成に係る等価回路の一例を示す図である。この図2において、図1に構成と同様の構成については同じ符号を付している。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an equivalent circuit according to the internal configuration of the first
第1の放射線撮像パネル110は、第1の二次元検出器111、第1のバイアス電源112、Vs生成回路113、第1のシフトレジスタ114、第1の読出回路115、第1のバッファ増幅器116、及び、第1のA/D変換器117を有して構成されている。
The first
第1の二次元検出器111は、変換素子1111及びスイッチ素子1112を含むセンサ画素1110が、二次元状(例えばX列×Y行の行列状)に複数設けられて構成されている。具体的に、図2では、説明を簡単にするために、第1の二次元検出器111に3列×3行のセンサ画素1110を配置する例を示しているが、実際の放射線撮像パネルではより多くのセンサ画素を配置する形態を採る。例えば17インチの放射線撮像パネル110では、約2800列×約2800行のセンサ画素を配置しうる。
The first two-
変換素子1111は、入射した放射線を直接電気信号に変換する直接型の変換素子、または、シンチレータ層で放射線から変換された光を電気信号に変換する間接型の変換素子(光電変換素子)である。変換素子1111として光電変換素子を用いる場合、シンチレータ層は、光電変換素子の放射線入射側に配置され、入射した放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する蛍光体として構成される。ここで、本実施形態では、変換素子1111として光電変換素子を適用する例を説明する。本実施形態では、変換素子1111として適用する光電変換素子として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするMIS型フォトダイオードを用いる例を説明するが、PIN型フォトダイオードでもよい。
The
スイッチ素子1112は、変換素子1111に蓄積された電荷に応じて電気信号を出力する。スイッチ素子1112としては、制御端子と2つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、本実施形態では、薄膜トランジスタ(TFT)が用いられる。変換素子1111の一方の電極は、スイッチ素子1112の2つの主端子の一方に電気的に接続され、変換素子1111の他方の電極は、共通のバイアス配線を介して第1のバイアス電源112と電気的に接続される。
The
行方向の複数のスイッチ素子1112、例えばT11〜T13は、それらの制御端子が1行目の駆動配線Vg1に共通して電気的に接続されており、駆動回路であるシフトレジスタ114からスイッチ素子1112の導通状態を制御する駆動信号が駆動配線Vgを介して行単位で与えられる。また、列方向の複数のスイッチ素子1112、例えばT11〜T31は、他方の主端子が1列目の信号配線Sig1に共通して電気的に接続されており、スイッチ素子1112が導通状態である間に、変換素子1111の電荷に応じた電気信号を、信号配線Sigを介して読出回路115に出力する。センサ画素1110の列方向に複数配列された信号配線Sig1〜Sig3は、複数のセンサ画素1110から出力された電気信号を並列に読出回路115に伝送する。
A plurality of
第1の読出回路115は、信号配線Sigごとに対応して設けられ、第1の二次元検出器111から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路1150、基準電源1154、及び、マルチプレクサ1155を有して構成されている。それぞれの増幅回路1150は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器1153、積分増幅器1153からの電気信号を増幅する可変増幅器1151、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路1152を含み構成されている。
The
積分増幅器1153は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチとを含み構成されている。この積分増幅器1153は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。また、積分増幅器1153に含まれる演算増幅器の反転入力端子には、出力された電気信号が入力され、また、その正転入力端子には、基準電源1154から基準電圧Vrefが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。ここで、基準電源1154は、それぞれの演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Vrefを供給する電源である。また、積分増幅器1153に含まれる積分容量が演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。
The integrating
サンプルホールド回路1152は、それぞれの増幅回路1150に対応して設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とを含み構成されている。
The
マルチプレクサ1155は、それぞれの増幅回路1150から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として第1のバッファ増幅器116に出力する。
The
第1のバッファ増幅器116は、マルチプレクサ1155から出力された画像信号をインピーダンス変換して、アナログの電気信号である画像信号(Vout)を第1のA/D変換器117に出力する。
The
第1のA/D変換器117は、第1のバッファ増幅器116から出力されたアナログの電気信号である画像信号(Vout)をデジタルの画像信号に変換して、これを画像情報(第1の画像情報)としてコンピュータ200に出力する。
The first A/
第1のバイアス電源112は、バイアス配線を介してそれぞれの変換素子1111の他方の電極に共通にバイアス電圧Vsを供給すると共に、バイアス配線に供給した電流量の時間変動を含む第1の電流情報を出力する。この第1のバイアス電源112は、図2に示すように、オペアンプと抵抗からなる電流−電圧変換回路1121、及び、電流−電圧変換回路1121の出力電圧をデジタル値に変換するA/D変換器1124を含み構成されている。なお、図2に示す例では、電流−電圧変換回路1121として、オペアンプと抵抗からなる電流−電圧変換回路を適用する例を示したが、本実施形態ではこれに限定されるものではなく、例えば、シャント抵抗を用いた電流−電圧変換回路を用いてもよい。また、図2に示す例では、第1のバイアス電源112は、電流−電圧変換回路1121の出力電圧をA/D変換器1124でデジタル値に変換する例を示したが、本実施形態ではこれに限定されるものではなく、電流−電圧変換回路1121の出力電圧をそのまま出力してもよい。さらに、第1のバイアス電源112は、第1の電流情報として、バイアス配線(Bs)に供給した電流量に対応する物理量の情報を出力してもよい。
The first
Vs生成回路113は、電流−電圧変換回路1121に出力するバイアス電圧Vsを生成する回路である。
The
第1のシフトレジスタ114は、図1に示す第1の駆動制御ユニット130から入力された駆動タイミングに係る制御信号(D−CLK,OE,DIO)に応じて、スイッチ素子1112を導通状態にする導通電圧Vcomと非道通状態とする非導通電圧Vssとを有する駆動信号を、それぞれの駆動配線Vgに出力する。これにより、第1のシフトレジスタ114は、スイッチ素子1112の導通状態及び非導通状態を制御し、第1の二次元検出器111を駆動する。ここで、制御信号D−CLKは、駆動回路として用いられる第1のシフトレジスタ114のシフトクロック信号であり、制御信号DIOは、第1のシフトレジスタ114が転送するパルス信号、制御信号OEは、第1のシフトレジスタ114の出力端を制御する信号である。
The
以上により、駆動の所要時間と走査方向を設定する。また、第1の駆動制御ユニット130は、読出回路115に対して制御信号RC、制御信号SH及び制御信号CLKを与えることによって、読出回路115の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号RCは、上述した積分増幅器のリセットスイッチの動作を制御する信号であり、制御信号SHは、サンプルホールド回路1152の動作を制御する信号、制御信号CLKは、マルチプレクサ1155の動作を制御する信号である。
As described above, the required driving time and the scanning direction are set. Further, the first
図2における上述した説明では、第1の放射線撮像パネル110について記載を行ったが、図1に示す第2の放射線撮像パネル120についても同様の構成を有しうる。即ち、第2の放射線撮像パネル120は、第2の二次元検出器121、第2のバイアス電源122、Vs生成回路113、第2のシフトレジスタ124、第2の読出回路125、第2のバッファ増幅器126、及び、第2のA/D変換器127を有して構成されうる。この場合、第2の二次元検出器121の内部構成は、上述した第1の二次元検出器111の内部構成と同様の構成を採りうる。また、第2のバイアス電源122は、上述した第1のバイアス電源112の内部構成と同様の構成を採りうる。また、第2のシフトレジスタ124は、上述した第1のシフトレジスタ114と同様の機能を採りうる。また、第2の読出回路125は、上述した第1の読出回路115の内部構成と同様の構成を採りうる。また、第2のバッファ増幅器126は、上述した第1のバッファ増幅器116と同様の機能を採りうる。また、第2のA/D変換器127は、上述した第1のA/D変換器117と同様の機能を採りうる。ここで、図2に示す例では、第2の放射線撮像パネル120において、第1の放射線撮像パネル110と共通のVs生成回路113を用いる例を示しているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。第2の放射線撮像パネル120において、第1の放射線撮像パネル110のVs生成回路113に対応するVs生成回路123を別途構成する態様も、本実施形態に適用可能である。
In the above description in FIG. 2, the first
図3は、図1に示す第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121の積層構成の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a laminated structure of the first two-
図3に示すように、本実施形態では、放射線401が入射する側に第1の二次元検出器111が配置され、また、放射線401が入射する側とは反対側に第2の二次元検出器121が配置される形態となっている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the first two-
第1の二次元検出器111は、放射線401が入射する側とは反対側から順に、第1のガラス基板311、第1のセンサ画素312、第1のシンチレータ層313、及び、第1の防湿層(Alシート)314が設けられている。
The first two-
また、第2の二次元検出器121は、放射線401が入射する側とは反対側から順に、第2のガラス基板321、第2のセンサ画素322、第2のシンチレータ層323、及び、第2の防湿層(Alシート)324が設けられている。
In addition, the second two-
ここで、第1のセンサ画素312は、図2に示す第1の二次元検出器111のセンサ画素1110に相当するものであり、また、第2のセンサ画素322は、図2に示す第2の二次元検出器121のセンサ画素1110に相当するものである。
Here, the first sensor pixel 312 corresponds to the
図3に示すセンサ画素312及びセンサ画素322に含まれる変換素子1111は、それぞれ、シンチレータ層313及びシンチレータ層323で発光した光を透過する絶縁性を有するガラス基板311及びガラス基板321に配置される。センサ画素312及びセンサ画素322は、それぞれ、ガラス基板311及びガラス基板321の上に、順に、導電層、絶縁層、半導体層、不純物半導体層及び導電層が積層されて形成されうる。以下、この積層順に各層の説明を行う。導電層は、例えば、図2に示すスイッチ素子1112を構成するトランジスタ(例えばTFT)のゲート電極を構成する。また、絶縁層は、例えば、導電層を覆うように配置され、半導体層は、例えば、絶縁層を介して導電層のうちゲート電極を構成する部分の上に配置される。また、不純物半導体層は、例えば、図2に示すスイッチ素子1112を構成するトランジスタの2つの主端子(ソース、ドレイン)を構成するように半導体層の上に配置される。導電層は、例えば、スイッチ素子1112を構成するトランジスタの2つの主端子(ソース、ドレイン)にそれぞれ接続された配線パターンを構成している。また、導電層の一部は、信号配線Sigを構成し、他の一部は、変換素子1111とスイッチ素子1112とを接続するための配線パターンを構成する。
The
また、センサ画素312及びセンサ画素322は、それぞれ、さらに、絶縁層及び導電層を覆う層間絶縁膜を含む。層間絶縁膜には、導電層のうちスイッチ素子1112を構成する部分と接続するためのコンタクトプラグが設けられている。また、センサ画素312及びセンサ画素322は、それぞれ、層間絶縁膜の上に変換素子1111を配置しうる。変換素子1111は、シンチレータ層(313または323)で放射線から変換された光を電気信号に変換する間接型の光電変換素子として構成されている。この変換素子1111は、層間絶縁膜の上に積層された導電層、絶縁層、半導体層、不純物半導体層、導電層、電極層を含む。そして、この変換素子1111の上には、保護層及び接着層が配置される。また、シンチレータ層313及びシンチレータ層323は、接着層の上に、それぞれ、ガラス基板311及びガラス基板321の放射線入射面の側を覆うように配置される。また、導電層は、それぞれ、変換素子1111の下部電極を構成する。また、導電層及び電極層は、それぞれの変換素子1111の上部電極を構成する。導電層、絶縁層、半導体層、不純物半導体層、及び、導電層は、変換素子1111としてMIS型センサを構成している。例えば、不純物半導体層は、n型の不純物半導体層で形成される。
The sensor pixel 312 and the sensor pixel 322 each further include an interlayer insulating film that covers the insulating layer and the conductive layer. The interlayer insulating film is provided with a contact plug for connecting to a portion of the conductive layer that constitutes the
シンチレータ層313及びシンチレータ層323は、GOS(酸硫化ガドリニウム)やCsI(ヨウ化セシウム)等の材料を用いて構成されうる。これらの材料は、貼り合わせや印刷、蒸着等によって形成されうる。第1のシンチレータ層313と第2のシンチレータ層323とは、同じ材料を用いてもよいし、取得する放射線のエネルギーに応じて異なる材料を用いてもよい。また、本実施形態においては、変換素子1111は、MIS型のセンサを用いる例を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、pn型やPIN型のフォトダイオードであってもよい。
The scintillator layer 313 and the scintillator layer 323 can be formed using a material such as GOS (gadolinium oxysulfide) or CsI (cesium iodide). These materials can be formed by bonding, printing, vapor deposition, or the like. The same material may be used for the first scintillator layer 313 and the second scintillator layer 323, or different materials may be used depending on the energy of the acquired radiation. Further, in the present embodiment, the
第1の二次元検出器111に入射した放射線401のうち、エネルギーの低い成分は、第1の二次元検出器111の入射面の側を覆う第1のシンチレータ層313で吸収され、可視光に変換されて、それぞれの第1のセンサ画素312に入射する。一方、放射線401のうち、第1の二次元検出器111の第1のシンチレータ層313で吸収されなかったエネルギーの高い成分は、第1の二次元検出器111を透過し、第2の二次元検出器121の第2のシンチレータ層323で吸収され、可視光に変換される。そして、放射線401のうちエネルギーが高い成分から変換された光は、第2の二次元検出器121の第2のセンサ画素322に入射する。
The low energy component of the
このように、第1の二次元検出器111の第1のセンサ画素312では、放射線401のうちエネルギーの低い成分に起因する電気信号が得られる。また、第2の二次元検出器121の第2のセンサ画素322では、放射線401のうちエネルギーの高い成分に起因する電気信号が得られる。即ち、一度の放射線401の曝射で、2つの二次元検出器111及び121から放射線401のエネルギーが異なる画像情報を取得することができる。具体的に、第1の二次元検出器111からは、放射線401のエネルギーが低い成分に基づく低エネルギー画像情報が得られ、また、第2の二次元検出器121からは、放射線401のエネルギーが高い成分に基づく高エネルギー画像情報が得られる。そして、コンピュータ200は、例えば、第1の二次元検出器111から出力された第1の画像情報である低エネルギー画像情報、及び、第2の二次元検出器121から出力された第2の画像情報である高エネルギー画像情報を用いて、エネルギーサブトラクション処理を行うことによって、エネルギーサブトラクション画像情報(エネサブ画像情報)を取得することができる。
In this way, the first sensor pixel 312 of the first two-
図4は、図1に示す第1のバイアス電源112及び第2のバイアス電源122の内部構成に係る等価回路の一例を示す図である。この図4において、図2に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an equivalent circuit according to the internal configuration of the first
第1のバイアス電源112は、第1の電流−電圧変換回路1121、第1の電圧増幅回路1122、第1の帯域制限回路1123、及び、第1のA/D変換器1124を有して構成されている。この第1のバイアス電源112は、第1の二次元検出器111の変換素子1111の他方の電極に共通に接続されたバイアス配線の電流I_Vsを検出して、これを第1の電流情報410として出力する。
The first
第2のバイアス電源122は、第2の電流−電圧変換回路1221、第2の電圧増幅回路1222、第2の帯域制限回路1223、及び、第2のA/D変換器1224を有して構成されている。この第2のバイアス電源122は、第2の二次元検出器121の変換素子1111の他方の電極に共通に接続されたバイアス配線の電流I_Vs'を検出して、これを第2の電流情報420として出力する。
The second
第1の電流−電圧変換回路1121及び第2の電流−電圧変換回路1221は、それぞれ、トランスインピーダンスアンプTAと、フィードバック抵抗Rfと、位相補償用容量Cf1を有して構成されている。トランスインピーダンスアンプTAの非反転入力端子にはVs生成回路113が接続され、反転入力端子には各バイアス配線のいずれかのバイアス配線が接続される。また、トランスインピーダンスアンプTAの出力端子と反転入力端子の間にはフィードバック抵抗Rfが接続される。また、トランスインピーダンスアンプTAと並列に、位相補償用容量Cfが接続される。
The first current-
第1の電圧増幅回路1122は、第1の電流−電圧変換回路1121の出力電圧を増幅する回路であり、また、第2の電圧増幅回路1222は、第2の電流−電圧変換回路1221の出力電圧を増幅する回路である。この第1の電圧増幅回路1122及び第2の電圧増幅回路1222は、それぞれ、計装アンプIAと、ゲイン設定抵抗Rgを有して構成されている。
The first
第1の帯域制限回路1123は、第1の電圧増幅回路1122で増幅された出力電圧のノイズを低減させるための回路であり、また、第2の帯域制限回路1223は、第2の電圧増幅回路1222で増幅された出力電圧のノイズを低減させるための回路である。
The first
第1のA/D変換器1124は、第1の帯域制限回路1123からのアナログ信号をデジタル信号に変換して、これを第1の電流情報410として出力する。同様に、第2のA/D変換器1224は、第2の帯域制限回路1223からのアナログ信号をデジタル信号に変換して、これを第2の電流情報420として出力する。
The first A/
図4に示す構成によって、第1のバイアス電源112は、第1の二次元検出器111の各バイアス配線に流れる電流を、電圧に変換し増幅し帯域制限しA/D変換して得た第1の電流情報410を出力することにより、各バイアス配線に流れる電流を検出する。同様に、第2のバイアス電源122は、第2の二次元検出器121の各バイアス配線に流れる電流を、電圧に変換し増幅し帯域制限しA/D変換して得た第2の電流情報420を出力することにより、各バイアス配線に流れる電流を検出する。
With the configuration shown in FIG. 4, the first
第1のバイアス電源112から出力された第1の電流情報410は、第1の演算部150での第1の放射線情報の演算時に用いられ、この第1の放射線情報は、第1の駆動制御ユニット130における放射線401の照射の開始判定及び終了判定に利用される。また、第2のバイアス電源122から出力された第2の電流情報420は、第2の演算部160での第2の放射線情報の演算時に用いられ、この第2の放射線情報は、第2の駆動制御ユニット140における放射線401の照射の開始判定及び終了判定に利用される。さらに、第1のバイアス電源112から出力された第1の電流情報410及び第2のバイアス電源122から出力された第2の電流情報420は、第3の演算部160において、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140における判定が、適正な判定であるかを判断する際に利用される。
The first
図5は、比較例を示し、1つの二次元検出器を用いて放射線401の照射の開始判定及び終了判定を行う制御方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。ここで、図5のフローチャートの説明では、当該1つの二次元検出器として第1の二次元検出器111を適用した例について説明する。
FIG. 5 is a flowchart showing a comparative example and showing an example of a processing procedure of a control method for performing start determination and end determination of irradiation of the
まず、ステップS101において、第1の駆動制御ユニット130は、第1の演算部150が出力した放射線情報を用いて、放射線401の照射が開始されたと判定する放射線開始判定を行ったか否かを判断する。ここで、放射線開始判定としては、放射線情報が予め定められた閾値を上回る場合に放射線の照射が開始されたと判定する方法が好適に用いられる。
First, in step S101, the first
ステップS101の判断の結果、放射線開始判定を行っていない場合には(S101/NO)、ステップS102に進む。
ステップS102に進むと、第1の駆動制御ユニット130は、第1の二次元検出器111に対して、暗電流の蓄積により生じた電荷を除去する駆動(以後、「空読み」と称する)を行わせる。ここで、空読みは、先頭行(0行目)から最終行(Y−1行目)まで順番に行われ、最終行に到達した場合には先頭行に戻る。
As a result of the determination in step S101, when the radiation start determination is not performed (S101/NO), the process proceeds to step S102.
In step S102, the first
一方、ステップS101の判断の結果、放射線開始判定を行った場合には(S101/YES)、ステップS103に進む。
ステップS103に進むと、第1の駆動制御ユニット130は、放射線401の照射が終了したと判定する放射線終了判定を行ったか否かを判断する。ここで、放射線終了判定としては、放射線開始判定を行ってから予め定められた時間が経過した場合に放射線の照射が終了したと判定する方法が好適に用いられるが、例えば、放射線情報が予め定められた閾値を下回る場合に放射線終了判定を行ってもよい。
On the other hand, as a result of the determination in step S101, when the radiation start determination is performed (S101/YES), the process proceeds to step S103.
In step S103, the first
ステップS103の判断の結果、放射線終了判定を行っていない場合には(S103/NO)、ステップS104に進む。
ステップS104に進むと、第1の駆動制御ユニット130は、第1の二次元検出器111に対して、全てのセンサ画素のスイッチ素子1112を非導通にして放射線による信号を蓄積する駆動(以後、「蓄積」と称する)を行わせる。
As a result of the determination in step S103, when the radiation end determination is not performed (S103/NO), the process proceeds to step S104.
Proceeding to step S104, the first
一方、ステップS103の判断の結果、放射線終了判定を行った場合には(S103/YES)、ステップS105に進む。
ステップS105に進むと、第1の駆動制御ユニット130は、第1の二次元検出器111に対して、放射線の蓄積により生じた電荷に応じた電気信号を読み出す駆動(以後、「本読み」と称する)を行わせる。この本読みは、先頭行から最終行まで順番に行われる。本読みが最終行に到達した場合には、一連の撮影動作が終了し、図5のフローチャートの処理が終了する。
On the other hand, as a result of the determination in step S103, when the radiation end determination is performed (S103/YES), the process proceeds to step S105.
In step S105, the first
図6は、本発明の第1の実施形態に係る放射線撮像装置100の制御方法を示し、2つの二次元検出器111及び121を用いて放射線401の照射の開始判定及び終了判定を行う制御方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
FIG. 6 shows a control method of the
最初に、図6(a)のフローチャートの説明を行う。
まず、ステップS201において、第1の駆動制御ユニット130は、第1の演算部150が出力した第1の放射線情報を用いて、放射線401の照射が開始されたと判定する放射線開始判定を行ったか否かを判断する。ここで、放射線開始判定としては、第1の放射線情報が予め定められた閾値を上回る場合に放射線の照射が開始されたと判定する方法が好適に用いられる。そして、このステップS201の判断の結果、放射線開始判定を行っていない場合には(S201/NO)、ステップS202に進んで空読みを行い、その後、ステップS201に戻る。
First, the flowchart of FIG. 6A will be described.
First, in step S201, the first
一方、ステップS201の判断の結果、放射線開始判定を行った場合には(S201/YES)、ステップS203に進む。
ステップS203に進むと、第2の駆動制御ユニット140は、第2の演算部160が出力した第2の放射線情報を用いて、放射線401の照射が開始されたと判定する放射線開始判定を行ったか否かを判断する。ここで、放射線開始判定としては、第2の放射線情報が予め定められた閾値を上回る場合に放射線の照射が開始されたと判定する方法が好適に用いられる。なお、第1の演算部150の閾値及び第2の演算部160の閾値は、それぞれの二次元検出器111及び121のシンチレータ層313及び323の特性等から適切に設定することが望ましい。そして、このステップS203の判断の結果、放射線開始判定を行っていない場合には(S203/NO)、ステップS202に進んで空読みを行い、その後、ステップS201に戻る。
On the other hand, as a result of the determination in step S201, when the radiation start determination is performed (S201/YES), the process proceeds to step S203.
When the process proceeds to step S203, the second
ステップS203の判断の結果、放射線開始判定を行った場合には(S203/YES)、ステップS204に進む。
ステップS204に進むと、第3の演算部170は、第1のバイアス電源112からの第1の電流情報と第2のバイアス電源122からの第2の電流情報を用いて、ステップS201及びS203における放射線開始判定が、放射線以外の磁界や静電気等の外来ノイズによる判定で無いか否かを判断する。即ち、ステップS204では、第3の演算部170は、ステップS201及びS203における放射線開始判定が、適正な判定であるか否かを判断する。
As a result of the determination in step S203, when the radiation start determination is performed (S203/YES), the process proceeds to step S204.
When proceeding to step S204, the
ステップS204の判断の結果、放射線開始判定が外来ノイズによる判定である(即ち、放射線開始判定が適正な判定でない)場合には(S204/NO)、ステップS202に進み、第3の演算部170は、例えばコンピュータ200を介して、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140に対して、それぞれ、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121に空読みを行わせる。その後、ステップS201に戻り、ステップS201及びS203における放射線開始判定を再度行うことになる。
As a result of the determination in step S204, if the radiation start determination is a determination based on external noise (that is, the radiation start determination is not a proper determination) (S204/NO), the process proceeds to step S202, and the
一方、ステップS204の判断の結果、放射線開始判定が外来ノイズによる判定で無い(即ち、放射線開始判定が適正な判定である)場合には(S204/NO)、当該放射線開始判定が放射線の照射の開始による適正な判定であると判断し、ステップS205に進む。
ステップS205に進むと、第1の駆動制御ユニット130若しくは第2の駆動制御ユニット140、または、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140は、放射線終了判定を行ったか否かを判断する。
On the other hand, as a result of the determination in step S204, if the radiation start determination is not a determination based on external noise (that is, the radiation start determination is a proper determination) (S204/NO), the radiation start determination is radiation irradiation. When it is determined that the start is appropriate, the process proceeds to step S205.
In step S205, it is determined whether the first
ステップS205の判断の結果、放射線終了判定を行っていない場合には(S205/NO)、ステップS206に進む。
ステップS206に進むと、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140は、それぞれ、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121に対して、蓄積を行わせる。
As a result of the determination in step S205, when the radiation end determination is not performed (S205/NO), the process proceeds to step S206.
In step S206, the first
一方、ステップS205の判断の結果、放射線終了判定を行った場合には(S205/YES)、ステップS207に進む。
ステップS207に進むと、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140は、それぞれ、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121に対して、本読みを行わせる。この本読みは、先頭行から最終行まで順番に行われ、最終行に到達した場合には、一連の撮影動作が終了し、図6(a)のフローチャートの処理が終了する。
On the other hand, as a result of the determination in step S205, when the radiation end determination is performed (S205/YES), the process proceeds to step S207.
In step S207, the first
次に、図6(b)のフローチャートの説明を行う。図6(b)のフローチャートは、図6(a)の変形例を示すフローチャートであり、この図6(b)のフローチャートにおいて、図6(a)と同様の処理ステップについては同じステップ番号を付している。 Next, the flowchart of FIG. 6B will be described. The flowchart of FIG. 6(b) is a flowchart showing a modification of FIG. 6(a). In the flowchart of FIG. 6(b), the same step number is assigned to the same processing step as that of FIG. 6(a). is doing.
まず、図6(b)のフローチャートの処理では、図6(a)のステップS201〜S204の処理を行う。 First, in the process of the flowchart of FIG. 6B, the processes of steps S201 to S204 of FIG. 6A are performed.
そして、図6(b)のステップS204の判断の結果、放射線開始判定が外来ノイズによる判定である場合には(S204/NO)、ステップS301に進む。
ステップS301に進むと、例えば第3の演算部170は、この後に移行するステップS302の蓄積及びステップS303の本読みで得られる放射線画像が被検体Hが映っていない画像であるため、ノイズ源から遠ざけることを推奨する旨の警告を出し、再撮影を促す。この際、例えば第3の演算部170は、コンピュータ200に対して当該警告及び再撮影に係る表示制御を行ったり、コンピュータ200に対して当該警告及び再撮影に係る音声出力制御を行ったりする形態を採りうる。
Then, as a result of the determination in step S204 of FIG. 6B, when the radiation start determination is determination based on external noise (S204/NO), the process proceeds to step S301.
When the processing proceeds to step S301, for example, the
ステップS301の処理が終了した場合、或いは、ステップS204において放射線開始判定が外来ノイズによる判定で無い場合には(S204/YES)、ステップS302に進む。
ステップS302に進むと、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140は、それぞれ、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121に対して、蓄積を行わせる。
When the process of step S301 is completed, or when the radiation start determination is not a determination by external noise in step S204 (S204/YES), the process proceeds to step S302.
In step S302, the first
続いて、ステップS303において、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140は、それぞれ、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121に対して、本読みを行わせる。この本読みは、先頭行から最終行まで順番に行われ、最終行に到達した場合には、一連の撮影動作が終了し、図6(b)のフローチャートの処理が終了する。
Subsequently, in step S303, the first
図7は、本発明の第1の実施形態に係る放射線撮像装置100の制御方法を示し、図1に示す第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140による第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 7 shows a control method of the
放射線開始判定が行われるまでの間については、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121は、それぞれ、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140の制御により、空読みを繰り返し行う。この空読みは、上述したように、先頭行(0行目)から最終行(Y−1行目)まで順番にスイッチ素子1112を導通させる駆動であり、空読みが最終行に到達した場合には、先頭行に戻って空読みを続ける。この図7に示す例では、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140による第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121に対するスイッチ素子1112の導通及び非導通のそれぞれのタイミングは、同じタイミングとなっている。
Until the radiation start determination is performed, the first two-
その後、放射線開始判定が行われると、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121は、それぞれ、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140の制御により、蓄積を繰り返し行う。この蓄積は、上述したように、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121において全てのセンサ画素のスイッチ素子1112を非導通にして放射線による信号を蓄積する駆動である。ここで、放射線開始判定した行をYsとする。
After that, when the radiation start determination is performed, the first two-
その後、放射線終了判定が行われると、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121は、それぞれ、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140の制御により、本読みを行う。この本読みは、上述したように、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121において先頭行から最終行まで順番にスイッチ素子1112を導通させて放射線の蓄積により生じた電荷に応じた電気信号を読み出す駆動である。この図7に示す例の場合、第2の駆動制御ユニット140は、第1の駆動制御ユニット130からの情報に基づいて、第1の二次元検出器111の本読みと同時に第2の二次元検出器121の本読みを行う。
After that, when the radiation end determination is performed, the first two-
図8は、本発明の第1の実施形態に係る放射線撮像装置100の制御方法を示し、放射線撮像装置100の各構成部の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図8は、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121の放射線開始判定した行であるYs行目付近の駆動タイミングを拡大したものである。
FIG. 8 is a timing chart showing a control method of the
図8において、第1の二次元検出器111のスイッチ素子1112を導通した時の電流をサンプリングし、これを「S」とする。また、第1の二次元検出器111のスイッチ素子1112を非導通にした時の電流をサンプリングし、これを「N」とする。
In FIG. 8, the current when the
さらに、図8において、第2の二次元検出器121のスイッチ素子1112を導通した時の電流をサンプリングし、これを「S'」とする。また、第2の二次元検出器121のスイッチ素子1112を非導通にした時の電流をサンプリングし、これを「N'」とする。
Further, in FIG. 8, the current when the
そして、本願の発明者は、上述したS,N,S',N'を用いて演算処理を行うことで、外来ノイズによる電流を除去できることを見出した。 Then, the inventor of the present application has found that the current due to the external noise can be removed by performing the arithmetic processing using the above-described S, N, S′, and N′.
以下に、まず、第1の二次元検出器111の信号であるS及びNを用いて演算処理する方法を示す。この演算処理としては、SとNとの差分の演算値を取る処理が好適に用いられる。また、外来ノイズによる電流は時間経過に伴い変動するため、できるだけ近い時間でサンプリングしたSとNを用いることが望ましい。具体的に、y回目にサンプリングしたSをS(y)、y回目にサンプリングしたNをN(y)、出力する放射線情報をX(y)とすると、以下の(1)式〜(3)式に示すような演算処理が好適に用いられる。
X(y)=S(y)−N(y) (1)
X(y)=S(y)−N(y−1) (2)
X(y)=S(y)−{N(y)+N(y−1)}/2 (3)
Below, first, a method of performing arithmetic processing using S and N which are signals of the first two-
X(y)=S(y)-N(y) (1)
X(y)=S(y)-N(y-1) (2)
X(y)=S(y)-{N(y)+N(y-1)}/2 (3)
なお、本実施形態においては、上述した(1)式〜(3)式に示す演算方法に限定されるものではなく、例えば、X(y)の演算にS(y−1)やN(y−2)等の隣接しないサンプル値を用いてもよい。また、例えば、S(y)及びN(y)に対して任意の四則演算や微分、積分を行ってもよい。 It should be noted that the present embodiment is not limited to the calculation method shown in the equations (1) to (3) described above, and for example, S(y−1) or N(y Alternatively, non-adjacent sample values such as -2) may be used. Further, for example, arbitrary four arithmetic operations, differentiation, and integration may be performed on S(y) and N(y).
上述した例は、第1の二次元検出器111における演算処理について説明を行ったが、第2の二次元検出器121の信号であるS'及びN'を用いた演算処理も、同様に行う。
In the example described above, the calculation process in the first two-
また、一般的に、スイッチ素子1112の導通と非導通とを切り替えると、バイアス配線に電流が流れることが知られている。これをスイッチングノイズと呼ぶ。このスイッチングノイズの量は行によって異なるため、上述した演算処理では除去できないことがある。そこで、本実施形態では、過去の電流情報または放射線情報を放射線撮像装置の記憶部に記憶しておき、現在の電流情報等と演算することによって、スイッチングノイズの除去を行う。スイッチングノイズを除去する演算としては、同じ行の1フレーム前の電流情報を減算する態様が望ましいと言える。
Further, it is generally known that when the
例えば、第1の二次元検出器111がY行の場合、1フレーム前のSはS(y−Y)であり、1フレーム前のNはN(y−Y)である。したがって、以下の(4)式のような演算処理が好適に用いられる。
X(y)=[S(y)−{N(y)+N(y−1)}/2]
−[S(y−Y)−{N(y−Y)+N(y−1−Y)}/2] (4)
For example, when the first two-
X(y)=[S(y)-{N(y)+N(y-1)}/2]
-[S(y-Y)-{N(y-Y)+N(y-1-Y)}/2] (4)
そして、この場合、Sをサンプリングする方法としては、スイッチ素子1112の導通期間中に複数回のA/D変換を行い、それらを平均化した値をSとする構成が好適に用いられる。また、電流−電圧変換回路1121の応答速度によっては、スイッチ素子1112の導通状態を切り替えてから、バイアス配線に流れる電流であるバイアス電流が変化するまでの遅延が無視できないことがある。このような場合には、スイッチ素子1112の導通からSのサンプリングを開始する時間をシフトする構成が好適に用いられる。また、スイッチ素子1112の導通状態が切り替わる間は、放射線401による信号が十分に出力されてない。したがって、このような区間のA/D変換値を捨ててから平均化を行う構成が好適に用いられる。Nをサンプリングする方法についても同様である。
Then, in this case, as a method of sampling S, a configuration in which A/D conversion is performed a plurality of times during the conduction period of the
以上のような演算処理により、第1の演算部150及第2の演算部160は、それぞれ、第1のバイアス電源112及び第2のバイアス電源122からの電流情報を用いて、放射線の時間変動を含む放射線情報を出力する。
By the above-described arithmetic processing, the first
また、本実施形態においては、バイアス電流をA/D変換するタイミングに特別の注意を要する。同じ行のスイッチングノイズは、再現性が高い。しかしながら、A/D変換器のサンプル・ホールドタイミングが一定でない場合、スイッチングノイズ波形のサンプリング位置にズレが生じる。したがって、フレーム間でS及びNの差分の演算値を取ったときに、ノイズを生じることがある。特に、スイッチングノイズが放射線情報に比べて大きい時には、わずかな位置ズレでも大きなノイズを生じさせることにつながる。したがって、スイッチ素子1112の導通/非導通を切り替えるタイミングとA/D変換器のサンプル・ホールドタイミングの間の時間を、一定に揃える構成が望ましい。具体的には、共通のクロックから、スイッチ素子1112の導通/非導通を切り替えるタイミングと、A/D変換器のサンプル・ホールドタイミングを生成する構成が好適に用いられる。
Further, in this embodiment, special attention is required for the timing of A/D conversion of the bias current. Switching noise in the same row is highly reproducible. However, if the sample/hold timing of the A/D converter is not constant, a deviation occurs in the sampling position of the switching noise waveform. Therefore, noise may occur when the calculated value of the difference between S and N between frames is taken. In particular, when the switching noise is larger than the radiation information, even a slight positional deviation leads to a large noise. Therefore, it is desirable that the time between the conduction/non-conduction of the
図8において、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121に静電気等の高周波な外来ノイズが重畳されている場合について説明する。上述したように、外来ノイズによる電流は時間経過に伴い変動するため、できるだけ近い時間でサンプリングしたSとNを用いるが、サンプリング周期以上の高周波ノイズが入った場合に、キャンセルできずに残ってしまう場合がある。例えば静電気の場合、第1の放射線撮像パネル110及び第2の放射線撮像パネル120の外装に印加された静電気がバッテリー等を介して電気基板に伝わり、第1のバイアス電源112及び第2のバイアス電源122に大きな電流・電圧変動を発生させうる。この場合、第1のバイアス電源112及び第2のバイアス電源122が別回路として実装されていても、電気基板の基準電位が大きく揺れるため、2つのバイアス電源112及び122が同相で影響を受けることが考えられる。結果的に、放射線開始判定の閾値を超え、誤って放射線401が照射されたと判定されうる。このような誤判定を防ぐため、本実施形態では、第3の演算部170において、第1のバイアス電源112からの第1の電流情報と、第2のバイアス電源122からの第2の電流情報を用いて、ノイズ情報の演算処理を行う。即ち、第3の演算部170では、y回目にサンプリングしたS及びS'をそれぞれS(y)及びS'(y)とし、y回目にサンプリングしたN及びN'をそれぞれN(y)及びN'(y)とし、出力するノイズ情報をZ1(y)及びZ2(y)とすると、以下の(5)式〜(6)式のような演算処理が好適に用いられる。
Z1(y)=S(y)−S'(y) (5)
Z2(y)=N(y)−N'(y) (6)
In FIG. 8, a case where high-frequency external noise such as static electricity is superimposed on the first two-
Z1(y)=S(y)-S'(y) (5)
Z2(y)=N(y)-N'(y) (6)
(5)式〜(6)式で得られたノイズ情報の時間的な順番は、・・・Z1(y−2),Z2(y−2),Z1(y−1),Z2(y−1),Z1(y),Z2(y)、Z1(y+1),Z2(y+1),Z1(y+2),Z2(y+2)・・・となる。そして、図8に示すように、第3の演算部170は、2つの電流情報である第1の電流情報と第2の電流情報との差分値をとることにより、同相で入る外来ノイズをキャンセルすることができる。ここで、ノイズ情報に対しては、予め閾値を設定しておくことが望ましい。そして、この閾値を超えない場合には、第1の演算部150からの放射線情報に基づき第1の駆動制御ユニット130において又は第2の演算部160からの放射線情報に基づき第2の駆動制御ユニット140において放射線開始判定を行ったとしても、ノイズによる誤判定である可能性が高いため、ノイズ判定「有り」となる。なお、このノイズにおける閾値は、放射線撮像装置100の設置環境によって変化させてもよい。
The temporal order of the noise information obtained by the equations (5) to (6) is... Z1(y-2), Z2(y-2), Z1(y-1), Z2(y- 1), Z1(y), Z2(y), Z1(y+1), Z2(y+1), Z1(y+2), Z2(y+2)... Then, as shown in FIG. 8, the
上述したように、第1の実施形態に係る放射線撮像装置100では、第3の演算部170は、第1のバイアス電源112からの第1の電流情報と第2のバイアス電源122からの第2の電流情報を用いて、第1の駆動制御ユニット130による放射線開始判定及び第2の駆動制御ユニット140による放射線開始判定が、適正な判定であるかを判断するようにしている。
かかる構成によれば、放射線の照射の開始に係る誤判定を抑制することができる。
As described above, in the
With such a configuration, it is possible to suppress erroneous determinations regarding the start of radiation irradiation.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第2の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる事項について説明を行う。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description of the second embodiment, items common to the above-described first embodiment will be omitted, and items different from the above-described first embodiment will be described.
第2の実施形態に係る放射線撮像システムの概略構成は、図1に示す第1の実施形態に係る放射線撮像システム10の概略構成と同様である。このため、第2の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成も、図1に示す第1の実施形態に係る放射線撮像装置100の概略構成と同様である。
The schematic configuration of the radiation imaging system according to the second embodiment is similar to the schematic configuration of the
図9は、本発明の第2の実施形態に係る放射線撮像装置100の制御方法を示し、図1に示す第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140による第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 9 shows a control method of the
図7に示す第1の実施形態と同様に、図9においても、放射線開始判定が行われるまでの間については、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121は、それぞれ、第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140の制御により、空読みを繰り返し行う。この空読みは、上述したように、先頭行(0行目)から最終行(Y−1行目)まで順番にスイッチ素子1112を導通させる駆動であり、空読みが最終行に到達した場合には、先頭行に戻って空読みを続ける。図9に示す第2の実施形態における駆動タイミングにおいて、図7に示す第1の実施形態における駆動タイミングと異なる点は、第2の二次元検出器121のスイッチ素子1112の導通タイミングが、第1の二次元検出器111のスイッチ素子1112の導通タイミングとは異なるタイミングであって非導通タイミングと合わせるように駆動される点である。第2の二次元検出器121のスイッチ素子1112の導通タイミングは、第1の二次元検出器111の1行の半分の時間分だけスイッチ素子1112の導通タイミングが遅れている。空読み以降の蓄積及び本読みの動作は、第1の実施形態と同様である。
Similar to the first embodiment shown in FIG. 7, in FIG. 9 as well, the first two-
図10は、本発明の第2の実施形態に係る放射線撮像装置100の制御方法を示し、放射線撮像装置100の各構成部の駆動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は、図8に示す第1の実施形態におけるタイミングチャートに相当するものである。
FIG. 10 is a timing chart showing a control method of the
図9で説明したように、本実施形態のように、第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121でスイッチ素子1112の駆動タイミングが半行分ずれている場合、第1の二次元検出器111の信号であるS及びNと、第2の二次元検出器121の信号であるS'及びN'のサンプリングタイミングも半行分ずれることになる。
As described in FIG. 9, when the drive timing of the
第1のバイアス電源112及び第2のバイアス電源122から出力された電流情報に基づいて放射線開始判定をする場合の演算方法は、上述した第1の実施形態と同様である。また、本実施形態では、第3の演算部170のノイズ情報の演算については、以下の(5)式〜(6)式のような演算処理が好適に用いられる。
Z1(y)=S(y)−N'(y) (7)
Z2(y)=S'(y)−N(y) (8)
The calculation method in the case where the radiation start determination is performed based on the current information output from the first
Z1(y)=S(y)-N'(y) (7)
Z2(y)=S'(y)-N(y) (8)
Z1,Z2には、ノイズ成分はキャンセルされ、スイッチングノイズと、放射線情報が現れる。スイッチ素子1112を導通させた場合に取得できる放射線情報について、図8に示す第1の実施形態では半行分のみであるが、図10に示す第2の実施形態では時間的に切れ目なく取得できる。また、第1の実施形態では、第1の二次元検出器111における放射線情報と第2の二次元検出器121における放射線情報との差分の演算値を取るため、放射線成分が目減りしてしまうが、この第2の実施形態では、時間的にずれているために目減りすることは無い。ただし、図10に示すように、スイッチングノイズが残存してしまうため、Z1,Z2に対して1フレーム前の情報で差分の演算値をとり、キャンセルする方法を採ることが望ましい。
Noise components are canceled in Z1 and Z2, and switching noise and radiation information appear. Regarding the radiation information that can be acquired when the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第3の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態及び第2の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第1の実施形態及び第2の実施形態と異なる事項について説明を行う。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the description of the third embodiment described below, description of items common to the above-described first embodiment and second embodiment will be omitted, and the above-described first embodiment and second embodiment will be omitted. Matters different from the embodiment will be described.
第3の実施形態に係る放射線撮像システムの概略構成は、図1に示す第1の実施形態に係る放射線撮像システム10の概略構成と同様である。このため、第3の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成も、図1に示す第1の実施形態に係る放射線撮像装置100の概略構成と同様である。
The schematic configuration of the radiation imaging system according to the third exemplary embodiment is similar to the schematic configuration of the
図11は、本発明の第3の実施形態に係る放射線撮像装置100の制御方法を示し、図1に示す第1の駆動制御ユニット130及び第2の駆動制御ユニット140による第1の二次元検出器111及び第2の二次元検出器121の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 11 shows a control method of the
図7に示す第1の実施形態及び図9に示す第2の実施形態と同様に、図11においても、放射線開始判定が行われるまでの間について、第1の二次元検出器111は、第1の駆動制御ユニット130の制御により、空読みを繰り返し行う。この空読みは、上述したように、先頭行(0行目)から最終行(Y−1行目)まで順番にスイッチ素子1112を導通させる駆動であり、空読みが最終行に到達した場合には、先頭行に戻って空読みを続ける。図11に示す第3の実施形態における駆動タイミングにおいて、図7に示す第1の実施形態における駆動タイミングと異なる点は、放射線開始判定が行われるまでの間について、第2の二次元検出器121は、第2の駆動制御ユニット140の制御により、スイッチ素子1112を全て非導通にする駆動、即ち蓄積状態になっている点である。また、第1の駆動制御ユニット130が本読みを開始するタイミングと、第2の駆動制御ユニット140が本読みを開始するタイミングは、上述した第1及び第2の実施形態と同様である。
Similar to the first embodiment shown in FIG. 7 and the second embodiment shown in FIG. 9, in FIG. 11 as well, the first two-
図12は、本発明の第3の実施形態に係る放射線撮像装置100の制御方法を示し、放射線撮像装置100の各構成部の駆動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12は、図8に示す第1の実施形態及び図10に示す第2の実施形態におけるタイミングチャートに相当するものである。
FIG. 12 is a timing chart showing a control method of the
図11で説明したように、本実施形態では、放射線開始判定が行われるまでは、第2の二次元検出器121のスイッチ素子1112が非導通であるため、信号成分はN'のみとなる。したがって、放射線開始判定を行う場合の演算方法は、図5に示すフローチャートに従って第1の二次元検出器111に係る情報を用いて行う形態となるが、当該放射線開始判定がノイズによる誤判定かの判定については第2の二次元検出器121に係る情報を用いて判定することが可能となる。第2の二次元検出器121は、放射線情報を持たないので、対応するバイアス電源に重畳されたノイズのみを検出することができる。第1の二次元検出器111に係る情報を用いて放射線開始判定をした場合、第2の演算部160に予め定められた閾値を超えているかを判定し、超えていた場合はノイズである可能性が高い。その場合には、図6(a)や図6(b)に示したように、空読みを継続することや警告を出す形態を採りうる。
As described with reference to FIG. 11, in the present embodiment, the
第3の実施形態では、第2の二次元検出器121で空読みを行わないため、第2の二次元検出器121の暗電流成分が蓄積され、本読みした画像に重畳する恐れがある。エネルギーサブトラクション画像が不要な場合、第2の二次元検出器121の画像は不要であるため本読みを行わない。また、第2の二次元検出器121の画像が必要な場合には、予め第2の二次元検出器121の暗電流画像をコンピュータ200等に記憶しておき、放射線画像から暗電流画像を引き算する等の方法を取りうる。
In the third embodiment, since the second two-
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶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。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. It can also be realized by the processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
The program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.
なお、上述した本発明の実施形態は、いず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。即ち、本発明はその技術思想、又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。 It should be noted that the above-described embodiments of the present invention are merely examples of embodying the present invention, and the technical scope of the present invention should not be limitedly interpreted by these. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
10:放射線撮像システム、100:放射線撮像装置、110:第1の放射線撮像パネル、111:第1の二次元検出器、112:第1のバイアス電源、120:第2の放射線撮像パネル、121:第2の二次元検出器、122:第2のバイアス電源、130:第1の駆動制御ユニット、140:第2の駆動制御ユニット、150:第1の演算部、160:第2の演算部、170:第3の演算部、200:コンピュータ、300:放射線制御装置、400:放射線発生装置、401:放射線、T:検査対象 10: radiation imaging system, 100: radiation imaging apparatus, 110: first radiation imaging panel, 111: first two-dimensional detector, 112: first bias power supply, 120: second radiation imaging panel, 121: 2nd two-dimensional detector, 122: 2nd bias power supply, 130: 1st drive control unit, 140: 2nd drive control unit, 150: 1st calculating part, 160: 2nd calculating part, 170: Third computing unit, 200: Computer, 300: Radiation control device, 400: Radiation generator, 401: Radiation, T: Inspection target
Claims (13)
前記第1の二次元検出器を透過した前記放射線を検出して第2の画像情報を出力する第2の二次元検出器と、
前記第1の二次元検出器にバイアス配線を通じてバイアス電圧を供給すると共に当該バイアス配線に流れる電流の時間変動を含む第1の電流情報を出力する第1のバイアス電源と、
前記第2の二次元検出器にバイアス配線を通じてバイアス電圧を供給すると共に当該バイアス配線に流れる電流の時間変動を含む第2の電流情報を出力する第2のバイアス電源と、
前記第1の電流情報を演算処理して前記放射線の強度の時間変動を含む第1の放射線情報を出力する第1の演算手段と、
前記第2の電流情報を演算処理して前記放射線の強度の時間変動を含む第2の放射線情報を出力する第2の演算手段と、
前記第1の放射線情報を用いて前記放射線の照射の開始判定を行うと共に前記第1の二次元検出器の駆動を制御する第1の駆動制御手段と、
前記第2の放射線情報を用いて前記放射線の照射の開始判定を行うと共に前記第2の二次元検出器の駆動を制御する第2の駆動制御手段と、
前記第1の電流情報および前記第2の電流情報を演算処理して、前記第1の駆動制御手段による前記開始判定および前記第2の駆動制御手段による前記開始判定が、適正な判定であるかを判断する第3の演算手段と、
を有することを特徴とする放射線撮像装置。 A first two-dimensional detector that detects radiation and outputs first image information;
A second two-dimensional detector that detects the radiation transmitted through the first two-dimensional detector and outputs second image information;
A first bias power supply which supplies a bias voltage to the first two-dimensional detector through a bias wiring and outputs first current information including a time variation of a current flowing through the bias wiring;
A second bias power supply which supplies a bias voltage to the second two-dimensional detector through a bias wiring and outputs second current information including time variation of a current flowing through the bias wiring;
First computing means for computing the first current information and outputting first radiation information including time variation of the intensity of the radiation;
Second arithmetic means for arithmetically processing the second current information to output second radiation information including time variation of the intensity of the radiation;
First drive control means for determining the start of irradiation of the radiation using the first radiation information and controlling the driving of the first two-dimensional detector;
Second drive control means for determining the start of irradiation of the radiation by using the second radiation information and controlling the drive of the second two-dimensional detector;
Whether the start determination by the first drive control means and the start determination by the second drive control means are proper determinations by arithmetically processing the first current information and the second current information. A third calculation means for determining
A radiation imaging apparatus comprising:
前記第2の駆動制御手段は、前記第2の放射線情報が閾値を超えた場合に前記開始判定を行って前記第2の二次元検出器の駆動を蓄積に移行させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 The first drive control means performs the start determination and shifts the drive of the first two-dimensional detector to accumulation when the first radiation information exceeds a threshold value,
The second drive control means makes the start determination and shifts the drive of the second two-dimensional detector to accumulation when the second radiation information exceeds a threshold value. The radiation imaging apparatus according to any one of 1 to 5.
前記第1の電流情報を演算処理して前記放射線の強度の時間変動を含む第1の放射線情報を出力する第1の演算ステップと、
前記第2の電流情報を演算処理して前記放射線の強度の時間変動を含む第2の放射線情報を出力する第2の演算ステップと、
前記第1の放射線情報を用いて前記放射線の照射の開始判定を行うと共に前記第1の二次元検出器の駆動を制御する第1の駆動制御ステップと、
前記第2の放射線情報を用いて前記放射線の照射の開始判定を行うと共に前記第2の二次元検出器の駆動を制御する第2の駆動制御ステップと、
前記第1の電流情報および前記第2の電流情報を演算処理して、前記第1の駆動制御ステップによる前記開始判定および前記第2の駆動制御ステップによる前記開始判定が、適正な判定であるかを判断する第3の演算ステップと、
を有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。 A first two-dimensional detector that detects radiation and outputs first image information, and a second two-dimensional detector that detects the radiation that has passed through the first two-dimensional detector and outputs second image information. A two-dimensional detector; a first bias power supply which supplies a bias voltage to the first two-dimensional detector through a bias wiring and outputs first current information including a time variation of a current flowing through the bias wiring; A second bias power supply which supplies a bias voltage to the second two-dimensional detector through a bias wiring and outputs second current information including time variation of a current flowing through the bias wiring. A control method,
A first calculation step of processing the first current information to output first radiation information including time variation of the intensity of the radiation;
A second calculation step of processing the second current information to output second radiation information including a temporal variation of the intensity of the radiation;
A first drive control step of determining the start of irradiation of the radiation using the first radiation information and controlling the drive of the first two-dimensional detector;
A second drive control step of determining the start of irradiation of the radiation using the second radiation information and controlling the drive of the second two-dimensional detector;
Whether the start determination by the first drive control step and the start determination by the second drive control step are proper determinations by arithmetically processing the first current information and the second current information. A third calculation step for determining
A method for controlling a radiation imaging apparatus, comprising:
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