JP5299000B2 - 放射線撮影装置 - Google Patents

Description

この発明は、放射線を検出信号に変換する放射線検出器を備えた放射線撮影装置に関し、特に、放射線を電荷に変換するアモルファス・セレン層を有し、アモルファス・セレン層にバイアス電圧がかけられる放射線撮影装置に関する。

放射線をイメージングする放射線撮影装置は、放射線を検出信号に変換する放射線検出器を有している。それには、放射線を電荷に変換する変換層を有するものがある。この様な放射線検出器の従来の構成について説明する。従来の放射線検出器５１は、図７に示すように、表面電極層５２と、アモルファス・セレン層５３と、支持層５４と、コンデンサ５５を有している。そして、表面電極層５２，アモルファス・セレン層５３，支持層５４は、この順に積層されている。そして、表面電極層５２は、バイアス電圧供給端子５２ａと電気的に接続されている。また、支持層５４には、収集電極５４ａが埋め込まれている。放射線検出器５１において、この収集電極５４ａは、複数個設けられており、収集電極５４ａは、各層５２，５３，５４の広がる平面に沿って二次元的に配列されている（例えば、特許文献１参照）。

収集電極５４ａは、アモルファス・セレン層５３に接触しているとともに、コンデンサ５５に電気的に接続されている。

従来の放射線検出器５１の動作について説明する。放射線ｒは、表面電極層５２を貫通してアモルファス・セレン層５３に進入する。ここで放射線ｒは、電子とホールからなるキャリア対に変換される。つまり、アモルファス・セレン層５３は、放射線ｒが照射されている間、弱い起電力を有している。

ところで、表面電極層５２には、一定のバイアス電圧がかけられており、アモルファス・セレン層５３は、所定の電場が生成された状態となっている。つまり、キャリア対は、この生成された電場によって誘導され、収集電極５４ａによって、いずれか一種類のキャリアが収集電極５４ａに収集される。この収集されたキャリアは、コンデンサ５５によって蓄積される。つまり、コンデンサ５５には、電荷が蓄積される。この電荷の蓄積量が放射線の照射強度を示しているのである。

このコンデンサ５５の各々には、蓄積された電荷を読み出すためのトランジスタが設けられている。トランジスタのゲートを制御することで、コンデンサ５５に蓄積された電荷が読み出され、これが、放射線の検出強度を表した検出信号となる。

コンデンサ５５は、図８に示すように、収集電極５４ａと同様に、二次元的に配列され、コンデンサ行列を形成している。検出信号を読み出すときには、一度にコンデンサ行列の全域について読み出しを実行することはできないので、同じ列Ｃに属するコンデンサ５５について同時に読み出し、以降、列Ｃを変えながら、一列づつコンデンサ５５の読み出しが行われる。すなわち、放射線検出器５１に設けられたコンデンサ行列の全域について読み出しが完了するには、所定の時間を要するのである。

特開２００６−３４５０９号公報

しかしながら、従来の構成によれば、次のような問題点がある。
従来の構成によれば、放射線が照射されると、アモルファス・セレン層５３には、弱い起電力が発生していることを無視した構成となっているのである。図９に示すようにアモルファス・セレン層５３に放射線が照射されると、アモルファス・セレン層５３が起電力を有し、バイアス電圧ＨＶは急激に低下する。そして、放射線の照射が終了すると、アモルファス・セレン層５３は起電力を失い、バイアス電圧ＨＶは、先程の急激な低下の反動で穏やかに上昇する。やがて、バイアス電圧ＨＶは穏やかに降下して、一定の値に落ち着く。このようなバイアス電圧ＨＶの変動は、約２０ミリ秒の間続く。

放射線検出器５１から検出信号を読み出すときに、図１０の点線で示す各区画ごとにキャリアが読み出されるものとする。つまり図１１のタイミングチャートが示すように、シーケンスＸで示すＸ線の照射が終了した後、シーケンスＲで示すようにキャリアは区画Ｒ１から順に区画Ｒｎまで逐次読み出される。全ての読み出しが終わると、Ｘ線が続いて曝射され、キャリアは再び区画Ｒ１から区画Ｒｎの順に読み出される。この様に、放射線検出器５１は、Ｘ線が照射される毎に何度も読み出され、一回の読み出しに注目すれば、キャリアは、区画Ｒ１から区画Ｒｎまで逐次読み出される。コンデンサ５５の各列は、区画の各々に対応している。したがって、コンデンサ５５の一列を読み出せば、区画Ｒ１〜Ｒｎのいずれかを読み出すことになる。

図１１に示すように、バイアス電圧ＨＶは、放射線が照射中、急激な低下を見せ、そこから穏やかに変化する。そして、次の放射線の照射は、バイアス電圧ＨＶの電圧が安定するのを待たずに行われる。つまり、バイアス電圧ＨＶの経時変化は、放射線の照射のたびにリセットされる。

ところで、放射線検出器５１における検出データの読み出しは、共通クロック信号を基準として行われる。この共通クロック信号は、検出データの読み出しの後段の処理である、画像生成処理や、画像変換処理の基準ともなっている。この様にすることで、検出データの処理に関する一連のフローを同期させ、レスポンスの速い画像生成が可能となる。

Ｘ線照射の間隔を広げて放射線検出器５１のおける検出データの読み出し頻度を減少させたい場合、共通クロック信号のクロックを下げずに、放射線の照射Ｘの回数を間引いて減少させる。共通クロックを遅くしてＸ線照射の間隔を広げることもできるが、共通クロック信号は、画像生成処理や、画像変換処理の基準ともなっているので、画像の生成に遅延が生じてしまう。そこで、共通クロック信号のクロックを下げない構成としているのである。

共通クロックが下がっていないので、放射線の照射が行われていないにもかかわらず検出信号の読み出しが行われる場合が生じる。この動作を「検出信号の空読み」と呼び、空読みで取得された検出信号は画像の生成には使用されない。この様子を図１２に示す。符号Ｖは、検出信号の空読みを示している。放射線検出器５１の読み出しは、空読みであっても区画Ｒ１〜区画Ｒｎの順に逐一、実行される。なお、放射線検出器５１における検出データの読み出しは、空読みと区別して「実読み」と呼ぶことにする。これは、図１２において符号Ａで表している。

空読みＶの実行中は、バイアス電圧ＨＶが一定であれば望ましい。区画Ｒ１〜区画Ｒｎの読み出しに亘ってバイアス電圧ＨＶが低下すると、次の様な不具合が起こる。区画Ｒ１の空読みにおいては、キャリアが強い電場で吸い出され、区画Ｒ１におけるキャリアが少ない状態となる。そして、区画Ｒ２〜区画Ｒｎを続けて空読みすると徐々にバイアス電圧ＨＶが低下するので、キャリアを吸引する電場は徐々に弱くなり、区画Ｒｎにおいては、読み出されず残ったキャリアが区画Ｒ１よりも多い状態となる。つまり、空読みを行うと、区画Ｒ１〜区画Ｒｎに亘って残ったキャリアの分布にムラが出てしまう。このような空読みによるキャリアの分布にムラが残存したまま放射線検出器５１に放射線を照射して画像の生成を行うと、このムラが画像に写りこむ。すなわち、画像の区画Ｒ１に相当する付近は暗く、そこから区画Ｒｎに相当する部分に向けて明るくなるような偽像が写りこむ。

一方、実読みＡの実行中もバイアス電圧ＨＶが一定であれば望ましい。区画Ｒ１〜区画Ｒｎの読み出しに亘ってバイアス電圧ＨＶが上昇すると、次の様な不具合が起こる。区画Ｒ１の実読みにおいては、キャリアが弱い電場で吸い出され、区画Ｒ１におけるキャリアを十分に検出することができない。そして、区画Ｒ２〜区画Ｒｎを続けて実読みすると徐々にバイアス電圧ＨＶが上昇するので、キャリアを吸引する電場は徐々に強くなり、区画Ｒｎにおいて吸い出されるキャリアは、区画Ｒ１よりも多い状態となる。実読みされた検出信号を組み立てて画像を生成すると、画像の区画Ｒ１に相当する付近は暗く、そこから区画Ｒｎに相当する部分に向けて明るくなるような偽像が写りこむ。

空読Ｖみと実読みＡを交互に行う場合、図１２に示すＸの黒いバーで示す示す放射線が照射中、バイアス電圧ＨＶは、低下する。そこから期間Ｔ１の間、バイアス電圧ＨＶが上昇し、その後の期間Ｔ２の間、バイアス電圧ＨＶが低下する。実読みＡは、期間Ｔ１の最中に行われ、空読みＶは、期間Ｔ２の最中に行われる。つまり、実読みＡの期間中はバイアス電圧ＨＶが高まり、空読みＶの期間中はバイアス電圧ＨＶが弱まる。

これらのことからすると、画像には、空読みＶ、および実読みＡの両方に影響されて同様の分布の偽像が重なって写りこむことになる。２つの偽像は重なって強め合い、画像に目立って表れてしまう。すなわち、Ｘ線照射の間隔を広げて放射線検出器５１のおける検出データの読み出し頻度を減少させたい場合、実読みＡと空読みＶとが入り混じって実行されるので、画像の区画Ｒ１に相当する付近は暗く、そこから区画Ｒｎに相当する部分に向けて明るくなるような偽像がはっきりと現れてしまう。

また、バイアス電圧ＨＶの経時変化は、上述のような波形をしているとは限らず、図１３に示すように複数のピークを有する場合もある。このような波形は、バイアス電圧ＨＶがハンチングして生じるものであり、これも、偽像の原因となる。いずれにせよ、放射線が照射されると、同様の波形が繰り返し発生する。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、見かけ上のバイアス電圧における変動の影響を排除して、コンデンサ行列の検出信号を取得し、生成される画像に偽像が写りこむことがない放射線撮影装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、蓄積された電荷を出力することで放射線の検出信号を出力する放射線検出手段と、放射線源を制御する放射線源制御手段と、放射線検出手段の検出信号の読み出しを制御する読み出し制御手段と、検出信号を基に画像を生成する画像生成手段とを備えた放射線撮影装置において、（Ａ１）読み出し制御手段の読み出しを禁止する読み出し禁止手段と、（Ｂ）読み出し制御手段に読み出しの開始のタイミングを示す動作クロック信号を送出するクロック信号発生手段とを更に備え、（Ｃ１）読み出し禁止手段は、放射線源が放射線を照射した後に最初に行われる検出信号の読み出しを許可し、動作クロック信号の送出に係らずこれ以外のタイミングでの読み出しの開始を禁止することを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明によれば、放射線の照射の影響による偽像が放射線透視画像に出現することを抑制することができる。本発明の構成は、読み出し禁止手段は、放射線源が照射された時に検出信号の読み出しを許可し、動作クロック信号の送出に係らずこれ以外のタイミングでの読み出しの開始を禁止する。具体的には、読み出し禁止手段は、放射線源が一度照射された後に検出信号の読み出しを一度だけ許可し、これ以外のタイミングでの読み出しを動作クロック信号の送出に係らず禁止する構成となっている。

この様にすると、放射線の照射と、放射線照射手段の検出信号の読み出しとが１対１で対応する。すると、放射線の照射に起因する検出信号の変動と、検出信号の読み出しとの相対的なタイミングは、放射線の照射の度に再現される。放射線照射手段における検出信号の読み出しのうち、最初に読み出されるコンデンサにおける読み出し（アモルファス・セレン層などの変換層における最初に読み出される区画の読み出し）は、放射線の照射の度ごとに実行されることになる。そのときに、今回の読み出しにおける検出信号の変動と、次回の読み出しにおける検出信号の変動とが互いに相殺するので、結局、最初に読み出しで取得された検出信号には、放射線の照射に起因する検出信号の変動は、キャンセルされる。このような関係は、最初の一列に限らず、コンデンサ配列の各々（アモルファス・セレン層の区画の各々）にも当てはまる。かくして、本発明の構成によれば、放射線の照射の影響が写りこんでいない放射線透視画像が取得できるのである。

また、本明細書は、次のような発明も開示している。すなわち、放射線を照射する放射線源と、蓄積された電荷を出力することで放射線の検出信号を出力する放射線検出手段と、放射線源を制御する放射線源制御手段と、放射線検出手段の検出信号の読み出しを制御する読み出し制御手段と、検出信号を基に画像を生成する画像生成手段とを備えた放射線撮影装置において、（Ａ２）読み出し制御手段の読み出しを遅延させる読み出し遅延手段と、（Ｃ２）読み出し遅延手段は、放射線が照射されてから、所定の遅延時間だけ検出信号の読み出しを遅延させ、以降、放射線源から放射線が照射される度に、読み出し遅延手段は、所定の遅延時間だけ検出信号の読み出しを遅延させることを特徴とする発明である。

［作用・効果］本発明の構成によれば、放射線の照射の影響による偽像が放射線透視画像に出現することを抑制することができる。本発明の構成は、放射線源の放射線の照射が許可された場合と禁止された場合とがある。しかも、本発明の構成は、読み出し制御手段の読み出しを遅延させる読み出し遅延手段とを備えている。そして、放射線が照射されたとき、読み出し遅延手段は、放射線の照射から所定の遅延時間だけ検出信号の読み出しを遅延され、以降、放射線源から放射線が照射される度に、読み出し遅延手段は、所定の遅延時間だけ検出信号の読み出しを遅延させる構成となっている。

この様な構成となっていると、放射線の照射を基準として、放射線検出手段における検出信号の読み出しが遅延される。つまり、放射線検出手段における検出信号の読み出しの期間と、放射線の照射に起因する検出信号の変動が生じている期間とが、重ならないようにすることができるので、放射線の照射に起因して、検出信号が過大・過小なものとなることはない。

また、上述の構成によれば、必ずしも放射線の照射と、検出信号の読み出しとが１対１で対応させる必要はない。つまり、放射線検出手段において、空読みを実行する構成とすることができるのである。動画のフレームレートを遅くしようとして、放射線の照射の間隔を長くすると、検出信号の読み出しが実行される間隔も長いものとなる。その間に、例えば、可視光線が放射線検出手段に照射することなどによって、放射線によらない電荷の蓄積がコンデンサで生じることがある。上述の構成によれば、放射線の照射の間隔を長くしても、放射線の照射におけるインターバルの期間中に、空読みを実行することで、検出信号の読み出しが実行される間隔を短くすることができる。したがって、放射線検出手の有するコンデンサは、常にリフレッシュされ、放射線によらない電荷の蓄積を極力抑制することができる。

また、本明細書は、次のような発明も開示している。すなわち、（Ａ２）,（Ｃ２）を備えた放射線撮影装置において、放射線検出手段は、放射線を電荷に変換する変換手段と、電荷を蓄積する蓄積手段と、変換手段に所定の電場を生成することで、電荷を蓄積手段に誘導する電場生成手段とを備え、そして、放射線撮影装置は、電荷の発生に起因する所定の電場の撹乱状況を記憶する撹乱状況記憶手段を更に備え、読み出し遅延手段は、撹乱状況記憶手段に記憶された所定の電場の撹乱状況を基に、放射線の照射から電場の撹乱が収束するまでの時間を求め、これを遅延時間とすることを特徴とするものである。

［作用・効果］（Ａ２）,（Ｃ２）を備えた構成によれば、放射線検出手段の検出信号をどの程度遅延させるかが問題となる。上述の構成は、この遅延時間を求めるための具体的な態様を示したものである。すなわち、上述の構成は、電荷の発生に起因する所定の電場の撹乱状況を記憶する撹乱状況記憶手段を備えている。そして、読み出し遅延手段は、撹乱状況記憶手段に記憶された所定の電場の撹乱状況を基に、放射線の照射から電場の撹乱が収束するまでの時間を把握し、これを遅延時間とする。この様な構成とすれば、遅延時間の経過後には、電場の撹乱は、確実に収束していることになる。したがって、より確実に放射線検出手段における検出信号の読み出しの期間と、放射線の照射に起因する検出信号の変動が生じている期間とが、重ならないようにすることができる。

従来の構成によれば、放射線検出手段の読み出しが、放射線の照射によって乱されるという事実を無視した構成となっている。したがって、放射線の照射に起因して、検出信号が過大・過小なものとなるので、放射線透視画像には、偽像が生じる。そこで、本発明は、このような偽像と放射線検出手段の読み出しのタイミングとの関係に注目して、放射線検出手段から検出データを読み出す度に変換手段に生成された電場の状況が再現される構成としたのである。具体的には、放射線照射手段の検出信号の読み出しとを１対１で対応させる構成とすることもできれば、放射線検出手段における検出信号の読み出しの期間と、放射線の照射に起因する検出信号の変動が生じている期間とが、重ならないようにする構成とすることもできる。いずれの場合においても、放射線検出手段から検出データを読み出す度に変換手段に生成された電場の状況が再現されることには変わりはない。このように構成することで、放射線の照射に起因して、検出信号が過大・過小なものとなることはない。

実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 実施例２に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例２に係るＸ線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 従来の放射線撮影装置の構成を説明する断面図である。 従来の放射線撮影装置の構成を説明する模式図である。 従来の放射線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 従来の放射線撮影装置の動作を説明する模式図である。 従来の放射線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 従来の放射線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 従来の放射線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。

以降、本発明に係る放射線撮影装置の各実施例について、図面を参照して説明する。また、以降の各実施例において、放射線の具体例として、Ｘ線を例に挙げて説明する。

まず、実施例１に係るＸ線撮影装置１の構成について説明する。図１は、実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。図１に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置１には、被検体Ｍを載置する天板２と、その天板２の上部に設けられ、パルス状のＸ線ビームを照射するＸ線管３と、天板２の下部に設けられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ）４と、ＦＰＤ４に入射する散乱Ｘ線を除去するＸ線グリッド５とが設けられている。また、実施例１の構成は、Ｘ線管３の管電圧、管電流やＸ線ビームの照射時間を制御するＸ線管制御部６と、Ｘ線管３のＸ線照射を一定時間のあいだ禁止することで、Ｘ線ビームの照射回数を間引く照射禁止部７とを備えている。そのうえ、実施例１の構成は、ＦＰＤ４に対して検出信号の読み出しを制御する読み出し制御部８と、ＦＰＤ４の信号の読み出しを一定時間のあいだ禁止する読み出し禁止部９とが備えられている。また、実施例１の構成は、ＦＰＤ４から出力された検出信号を受信し、被検体の透視像が写りこんだＸ線透視画像を生成する画像生成部１１と、Ｘ線透視画像を受信して、明るさの処理等を行って、Ｘ線透視画像をより視認に好適なものとする画像編集部１２とを備えている。なお、Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、Ｘ線管制御部６は、本発明の放射線源制御手段に相当する。また、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当し、読み出し制御部８は、本発明の読み出し制御手段に相当する。また、読み出し禁止部９は、本発明の読み出し禁止手段に相当し、照射禁止部７は、本発明の照射禁止手段に相当する。また、画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。

また、Ｘ線撮影装置１は、オペレータの指示を受け付ける操作卓２３と、Ｘ線透視画像、または動画が表示される表示部２４とを備えている。

また、Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線管制御部６，照射禁止部７，読み出し制御部８，読み出し禁止部９，画像生成部１１，画像編集部１２に共通クロック信号Ｃを送出するコンダクタ２１を備えている。Ｘ線管制御部６，読み出し制御部８，画像生成部１１，および画像編集部１２の各々における動作の処理速度は、この共通クロック信号Ｃによって決定される。例えば、読み出し制御部８が画像一枚分の検出信号をＦＰＤ４から読み出す間に、画像生成部１１は、共通クロック信号Ｃの１クロック前にＦＰＤ４から読み出された検出データを基に一枚の元画像を生成するのである。その間に、画像編集部１２は、共通クロック信号の２クロック前にＦＰＤ４から読み出された検出信号に対し輝度の調節を行い、Ｘ線透視画像を一枚だけ生成する。これが表示部２４に次々と出力される。つまり、表示部２４には、動画が表示されるのである。コンダクタ２１は、本発明のクロック信号発生手段に相当する。共通クロック信号は、本発明の動作クロック信号に相当する。

各部が共通クロック信号に従って動作する構成となっていることで、検出データの処理に関する一連のフローを同期させ、レスポンスの速い画像生成が可能となる。具体的には、Ｘ線管制御部６が共通クロック信号を受信し、単発のＸ線ビームをＦＰＤ４に向けて照射すると、読み出し制御部８，画像生成部１１，および画像編集部１２を通じて、Ｘ線透視画像が生成されるのであるから、Ｘ線ビームが照射されてから僅か３クロック分だけ遅れて表示部２４に表示されることになり、時間的に無駄のない動画の表示が可能となっている。

さらにまた、Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線管制御部６，照射禁止部７，読み出し制御部８，読み出し禁止部９，画像生成部１１，画像編集部１２，およびコンダクタ２１を統括的に制御する主制御部２２を備えている。この主制御部２２は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。

Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６の制御にしたがって、所定の管電流、管電圧、照射時間でＸ線ビームを被検体に向けて照射される。このＸ線管制御部６は、コンダクタ２１から送出された共通クロック信号にしたがって、１クロックに対して１回だけＸ線ビームを照射するようにＸ線管３を制御する。また、検査時間が長いなどの理由で、単位時間当たりの被検体のＸ線照射量を抑制したい場合、例えば、Ｘ線管３は、共通クロック信号の２クロックに対して１回だけＸ線ビームを照射するようになる。すなわち、照射禁止部７は、Ｘ線管制御部６にＸ線の照射を禁止する禁止信号をＸ線管制御部６に向けて送出する。なお、この照射禁止部７は、コンダクタ２１に従うことで、他の制御部と同期されている。この様に、Ｘ線管制御部６のＸ線ビームの照射命令は、間引かれて、Ｘ線ビームの照射の周期が調節される。

このＸ線ビームを間引く操作は、Ｘ線ビームの照射を禁止する照射禁止部７が所定の期間中、Ｘ線ビームの照射を禁止することで実現されることになる。なお、表示部２４にて表示される動画のフレームレートは、このＸ線ビームの照射の周波数に一致していることになる。照射禁止部７がＸ線ビームの照射を禁止している期間中にコンダクタ２１より出力されたクロック信号が本発明の非参照クロック信号である。非参照クロック信号は、Ｘ線管制御部６がＸ線照射の参照にしないクロック信号である。これとは逆に照射禁止部７がＸ線ビームの照射を禁止していない期間中にコンダクタ２１より出力されたクロック信号が本発明の照射参照クロック信号である。照射参照クロック信号は、Ｘ線管制御部６がＸ線照射の参照にするクロック信号である。

ＦＰＤ４の読み出しを禁止する読み出し禁止部９の動作については、後述のものとする。

次に、実施例１に係るＦＰＤ４の構成について説明する。ＦＰＤ４は、図７に示すような従来構成の放射線検出器と同様な構成となっている。なお、アモルファス・セレン層５３は、本発明の変換手段に相当し、表面電極層５２は、本発明の電場生成手段に相当する。また、コンデンサ５５は、本発明の蓄積手段に相当する。

図８に示すように、実施例１に係るＦＰＤ４の検出データの読み出しは、コンデンサ配列の列Ｃごとに行われる。具体的には、コンデンサ毎にトランジスタが設けられ、トランジスタ行列が生成されるとともに、トランジスタ行列の各列毎に、ゲートドライブが設けられている。このゲートドライブの１つをＯＮとすると、このゲートドライブに対応するトランジスタ行列のうちの一列に属するトランジスタが一斉にＯＮされ、一列に配列されたコンデンサにおいて、蓄積された電荷が一斉に読み出される。以降、ＦＰＤ４の有するゲートドライブの全てを逐次ＯＮしていくのである。この様にして、コンデンサの各列において検出信号の読み出しが行われ、ＦＰＤ４の全域についての信号の読み出しが完了する。

以上のような構成のＸ線撮影装置１の動作について説明する。図２は、実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。実施例１に係るＸ線撮影装置１にて検査を行う動作は、被検体Ｍを天板２に載置する載置ステップＳ１と、オペレータが表示部２４に表示される動画のフレームレートを設定するフレームレート設定ステップＳ２，オペレータが撮影の開始を指示する撮影開始ステップＳ３と、設定されたフレームレートで動画が表示部２４に表示される表示ステップＳ４を備えている。以降、これらの各ステップの詳細を、図面を参照しながら順を追って説明する。

＜被検体載置ステップＳ１，およびフレームレート設定ステップＳ２＞
まず、天板２に被検体Ｍが載置される。そして、オペレータは、操作卓２３を通じてこれから撮影しようとする動画のフレームレートを設定する。照射禁止部７の動作を変更することで、Ｘ線ビームの照射の周波数を設定する。たとえば、コンダクタ２１が送出する共通クロックが３０Ｈｚであるとすると、Ｘ線ビームの照射の周波数は、３０Ｈｚとなるので、動画のフレームレートは、３０Ｈｚとなる。照射禁止部７の動作を変更して、例えば、１クロックおきにＸ線ビームが照射される設定とすると、Ｘ線ビームの照射の周期は倍となり、周波数に換算すると、１５Ｈｚとなるので、フレームレートは、先程よりも下がって１５Ｈｚとなる。以降、オペレータは、動画のフレームレートを１５Ｈｚに設定したものとして、以降の動作説明を行う。

＜撮影開始ステップＳ３，および表示ステップＳ４＞
オペレータが操作卓２３を通じて、Ｘ線照射の開始の指示を行うと、Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６，および照射禁止部７の指令に基づいて、Ｘ線ビームを所定の期間中、被検体Ｍに向けて照射する。図３は、実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。図３に示すように、共通クロック信号Ｃの周波数は、３０Ｈｚである。図３中のＸが示すバー群は、Ｘ線管３の動作期間を示している。Ｘ線ビームの照射は、共通クロック信号Ｃの１クロックおきに実行され、１５Ｈｚとなっている。すなわち時点Ｐ１において、共通クロック信号Ｃの信号を受けて、Ｘ線管３は、Ｘ線ビームを照射する。

図３中のＢが示すバー群は、照射禁止部７の動作期間を示している。時点Ｐ２は、照射禁止部７がＸ線の照射を禁止している期間に属するので、Ｘ線ビームの照射は、実行されない。こうして、Ｘ線ビームの照射は、１クロックおきに間引かれる。

この共通クロック信号Ｃは、読み出し制御部８にも送出されている。読み出し制御部８は、Ｘ線ビームの照射が終了するまで待機したあと、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しが開始させる。Ｘ線ビームの照射が終了した直後、読み出し禁止部９は、動作していないので、ＦＰＤ４の読み出しが開始されることになる。なお、この読み出し禁止部９の動作は、照射禁止部７と同様である。すなわち、時点Ｐ２において、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しの開始が禁止される。読み出し禁止部９は、読み出し制御部８に読み出しの禁止を指示する信号を送出し、これが送出されている間、ＦＰＤ４から検出信号が読み出されることがない。こうして、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しの周波数は、Ｘ線ビームの照射のと同じ１５Ｈｚとなる。このように、実施例１の構成によれば、読み出しとＸ線ビームの照射が１対１で対応し、空読みが排除された構成となっている。つまり、読み出し禁止部９は、Ｘ線ビームの照射が終了して最初に行われるＦＰＤ４の検出信号の読み出しのみを許可し、それ以外のタイミングにおける読み出しを禁止する。たとえ、共通クロック信号Ｃが読み出し制御部８に送出されても、読み出し禁止部９の指示の方が優先され、読み出し制御部８はこれに従う。なお、Ｘ線ビームの照射が終了して最初に行われるＦＰＤ４の読み出しのタイミングは、共通クロック信号Ｃに従う。

ＦＰＤ４の検出信号は、画像生成部１１に送出され、元画像となる。元画像は、画像編集部１２において、輝度が調節されて、Ｘ線透視画像が生成される。これが、Ｘ線ビームが被検体Ｍに照射される後に次々と表示されて、検査は、終了となる。

以上のような構成としたことで、Ｘ線ビームの影響によって偽像がＸ線透視画像に出現することを抑制することができる。Ｘ線ビームは、ＦＰＤ４によって検出され、検出信号に変換される。より具体的には、ＦＰＤ４は、Ｘ線を電荷に変換するアモルファス・セレン層５３を有し、このアモルファス・セレン層５３には、電荷を収集するために、バイアス電圧がかけられている。そして、収集された電荷は、複数のコンデンサ５５によって蓄積され、読み出されて検出信号とされる。アモルファス・セレン層５３にかけられる電圧が変化すると、それによって検出信号が変動するので、可能な限りバイアス電圧を一定としている。しかし、Ｘ線ビームがアモルファス・セレン層５３に入射すると、アモルファス・セレン層５３は、弱い起電力を有するので、バイアス電圧が見かけ上、変化してしまう。実施例１の構成は、Ｘ線管３のＸ線ビームの照射を禁止する照射禁止部７と、読み出し制御部８の読み出しを禁止する読み出し禁止手段とを備え、Ｘ線管３，読み出し制御部８，画像生成部１１，照射禁止部７，および読み出し禁止部９は、共通クロック信号Ｃを通じて同期的に制御され、照射禁止部７によってＸ線管３のＸ線の照射が禁止されたときは、読み出し禁止部９は、検出信号の読み出しの開始を禁止する構成となっている。

この様にすると、図３に示すように、Ｘ線ビームの照射と、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しとが１対１で対応する（Ｘ線ビームの照射の周波数と、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しの周波数が一致する）。すると、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しにおける期間の前半における見かけ上のバイアス電圧Ｆには、電圧が撹乱された撹乱期間Ａが出現している。この撹乱期間Ａの出現するタイミングは、各読み出しを通じて一定であるとともに、撹乱期間Ａにおける電圧の挙動は、再現性があるものとみなせる。

撹乱期間Ａの間にコンデンサ行列を構成するある列Ｃ１が読み出されたとする。このときアモルファス・セレン層５３にかけられたバイアス電圧をＳとすると、見かけ上のバイアス電圧Ｆは、Ｆ＝Ｓ＋αで表すことができる。このαは、Ｘ線ビームの照射に起因する電圧の撹乱成分である。この撹乱期間Ａと、列Ｃ１の読み出しとの相対的なタイミングの関係は、Ｘ線ビームを照射する度に再現される。

ここで、再びＸ線ビームが照射され、再び列Ｃ１が読み出されたとする。このときの見かけ上のバイアス電圧Ｆは、やはりＳ＋αとなっている。つまり、列Ｃ１が読み出される度に、見かけ上のバイアス電圧Ｆは、一定となっているのである。見かけ上のバイアス電圧Ｆが変化しなければ、今回の読み出しにおける撹乱成分の影響と、次回の読み出しにおける撹乱成分αの影響とが互いに相殺するので、結局、列Ｃ１の読み出しで取得された検出信号には、撹乱成分αの影響は、キャンセルされる。このような関係は、列Ｃ１に限らず、撹乱期間Ａの間に読み出されるコンデンサの列の全てに当てはまる。かくして、実施例１の構成によれば、Ｘ線ビームの影響が写りこんでいないＸ線透視画像が取得できるのである。

最後に、図４を参照して本願発明の効果を強調する。図４（ａ）は、動画のフレームレートが３０Ｈｚの場合である。この場合、照射禁止部７，読み出し禁止部９は動作しない。図中のＤが示すバーは表示部２４にＸ線透視画像が表示される期間を表している。図４（ａ）を参照すれば分かるように、ＦＰＤ４から読み出された検出信号は、３クロック後に表示部２４にて表示される。

ここで、図４（ｂ）に示すように、動画のフレームレートを低下させようとして、共通クロック信号Ｃの周波数を低下させたとする。この場合においても、ＦＰＤ４から読み出された検出信号は、３クロック後に表示部２４にて表示されることに留意する必要がある。すなわち、共通クロック信号の周波数を単純に低下させると、共通クロック信号Ｃが３クロックを刻むのに要する時間は、長いものとなり、結局、検出信号がＦＰＤ４から読み出されてから表示部２４にて表示されるまでの時間が長いものとなる。つまり、動画表示のレスポンスが低下してしまう。

そこで、実施例１の構成は、図４（ｃ）に示すように、動画のフレームレートに係らず、共通クロック信号Ｃの周波数を一定としたのである。つまり、読み出し制御部８によるＦＰＤ４からの検出信号の読み出しの速度、画像生成部１１，および画像編集部１２の処理速度は、動画のフレームレートに係らず変化しない。これにより、動画のフレームレートを変更したとしても、動画表示のレスポンスは、良好なものとなるのである。

次に、実施例２に係るＸ線撮影装置の構成について説明する。図５は、実施例２に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。実施例２の構成に係るＸ線撮影装置２０は、実施例１に係るものと類似しているが、読み出し制御部８に代わって、読み出し遅延部１０を備え、新たに、撹乱状況記憶部１３を備えている点で異なっている。読み出し遅延部１０，および撹乱状況記憶部１３は、本発明の読み出し遅延手段、撹乱状況記憶手段の各々に相当する。なお、コンダクタ２１は、読み出し遅延部１０に共通クロック信号Ｃを送出する。なお、実施例２においては、共通クロック信号Ｃの２クロックおきにＸ線が放射されるものとする。読み出し遅延部１０は、本発明の読み出し遅延手段に相当し、撹乱状況記憶部１３は、本発明の撹乱状況記憶手段に相当する。

読み出し遅延部１０は、ＦＰＤ４の検出データの読み出しの開始を遅延させる。実施例２の構成によれば、例えば、３３ミリ秒（約１クロック）だけ読み出しの開始を遅延させる。

撹乱状況記憶部１３は、Ｘ線をＦＰＤ４に照射したときの見かけ上のバイアス電圧Ｆの変化を記憶している。バイアス電圧は、ＦＰＤ４の有するアモルファス・セレン層５３にかけられており、アモルファス・セレン層５３には、所定の電場が生成されている。この電場が撹乱すると、それが読み出された検出データに影響してしまうことになる。撹乱状況記憶部１３は、この見かけ上のバイアス電圧の時系列的な変化をＸ線の照射が終了した時点を基点として記憶している。すなわち、撹乱状況記憶部１３は、アモルファス・セレン層５３における電場の撹乱状況を記憶していることになる。

Ｘ線をＦＰＤ４に照射して、所定時間が経過すると、見かけ上のバイアス電圧の変動が収束し、アモルファス・セレン層５３に生成された電場は、所定のものとなる。読み出し遅延部１０は、この所定時間を求めるのである。すなわち、読み出し遅延部１０は、撹乱状況記憶部１３に記憶されたバイアス電圧の変化を基に、前放射線の照射から前記電場の撹乱が収束するまでの時間を求める。具体的には、読み出し遅延部１０は、Ｘ線照射の直後からバイアス電圧が元に戻るまでの時間に余裕分の時間を付加して変動が収束するまでの時間とする。求められる時間は、１クロックの時間幅の整数倍であることが望ましいがこれに限られない。そして、求められた時間を遅延時間（例えば、３３ミリ秒）とする。

実施例２に係るＸ線撮影装置２０の動作は、実施例１のそれと略同一であるが、ＦＰＤ４の検出データの読み出しに関する制御が異なっている。図６は、実施例２に係るＸ線撮影装置の動作を説明するタイミングチャート図である。図６に示すように、共通クロック信号Ｃの周波数は、３０Ｈｚである。図６中のＸが示すバー群は、Ｘ線管３の動作期間を示している。Ｘ線ビームの照射は、共通クロック信号Ｃの２クロックおきに実行され、１０Ｈｚとなっている。すなわち時点Ｐ１において、共通クロック信号Ｃの信号を受けて、Ｘ線管３は、Ｘ線ビームを照射する。

この共通クロック信号Ｃは、読み出し制御部８にも送出されている。読み出し制御部８は、Ｘ線ビームの照射が終了するまで待機したあと、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しが読み出し制御部８で指示される。しかしながら、実際は、この読み出しが開始されるのは、指示が行われた時点から３３ミリ秒後になる。読み出し遅延部１０が、３３ミリ秒だけＦＰＤ４の読み出しの開始を遅延させるからである。実施例２の場合は、実施例１の構成と異なり、ＦＰＤ４の検出信号の読み出しの周波数は、共通クロック信号の周波数と同様の３０Ｈｚであり、Ｘ線ビームの照射の周波数の３倍となっている。したがって、実施例１の構成と異なり、実施例２は、ＦＰＤ４の読み出しは、空読みＶを含んだ構成となっている。なお、Ｐ１の時点における読み出しが約１クロック分だけ遅延され、Ｐ２の時点まで移動している。しかし、Ｐ２の時点には、共通クロック信号Ｃに従って、次の読み出しが行われるはずなのである。つまり、Ｐ２の時点において、２つの読み出しが重複してしまう。実施例１の構成によれば、読み出し遅延部１０が読み出しを遅延させると、遅延された読み出しが次の読み出しが重複する場合、読み出し遅延部１０は、次の読み出しを実行させない構成となっている。

以上のような構成としたことで、Ｘ線ビームの影響によって偽像がＸ線透視画像に出現することを抑制することができる。上述のように、Ｘ線ビームがアモルファス・セレン層５３に入射すると、アモルファス・セレン層５３は、弱い起電力を有するので、バイアス電圧が見かけ上変化してしまう。しかしながら、実施例２の構成によれば、Ｘ線管３のＸ線の照射を禁止する照射禁止部７と、読み出し制御部８の読み出しを遅延させる読み出し遅延部１０とを備え、Ｘ線管３，読み出し制御部８，画像生成部１１，照射禁止部７，および読み出し遅延部１０は、前記共通クロック信号を通じて同期的に制御され、照射禁止部７によってＸ線の照射が禁止されずにＸ線管３からＸ線が照射されたとき、読み出し遅延部１０は、所定の遅延時間だけ検出信号の読み出しを遅延され、以降、Ｘ線管３からＸ線が照射される度に、読み出し遅延部１０は、所定の遅延時間だけ検出信号の読み出しを遅延させる構成となっている。

この様な構成となっていると、図６に示すように、ＦＰＤ４の検出データの読み出しの期間と、撹乱期間Ａとは、重なることがない。したがって、読み出しが実行されている期間内における見かけ上のバイアス電圧Ｆは、全て設定どおりとなっている。

コンデンサ行列を構成するある列Ｃ１が読み出されたとする。このとき、アモルファス・セレン層５３にかけられたバイアス電圧をＳとすると、見かけ上のバイアス電圧Ｆは、Ｓとなっている。ここで、再びＸ線ビームが照射され、再び列Ｃ１が読み出されたとする。このときの見かけ上のバイアス電圧Ｆは、やはりＳとなっている。つまり、列Ｃ１が読み出される度に、見かけ上のバイアス電圧Ｆは、一定となっているのである。このような関係は、列Ｃ１に限らず、コンデンサの列の全てに当てはまる。かくして、実施例２の構成によれば、Ｘ線ビームの影響が写りこんでいないＸ線透視画像が取得できるのである。

本発明は、上記の各実施例の構成に限られることなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（２）上述した各実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（放射線検出手段）
６ Ｘ線管制御部（放射線源制御手段）
７ 照射禁止部（照射禁止手段）
８ 読み出し制御手段（読み出し制御手段）
９ 読み出し禁止部（読み出し禁止手段）
１０ 読み出し遅延部（読み出し遅延手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１３ 撹乱状況記憶部（撹乱状況記憶手段）
２１ コンダクタ（クロック信号発生手段）
５２ 表面電極層（電場生成手段）
５３ アモルファス・セレン層（変換手段）
５５ コンデンサ（蓄積手段）

Claims (1)

1. 放射線を照射する放射線源と、蓄積された電荷を出力することで前記放射線の検出信号を出力する放射線検出手段と、前記放射線源を制御する放射線源制御手段と、前記放射線検出手段の検出信号の読み出しを制御する読み出し制御手段と、前記検出信号を基に画像を生成する画像生成手段とを備えた放射線撮影装置において、
   （Ａ１）前記読み出し制御手段の読み出しを禁止する読み出し禁止手段と、
   （Ｂ）前記読み出し制御手段に読み出しの開始のタイミングを示す動作クロック信号を送出するクロック信号発生手段とを更に備え、
   （Ｃ１）前記読み出し禁止手段は、前記放射線源が放射線を照射した後に最初に行われる前記検出信号の読み出しを許可し、前記動作クロック信号の送出に係らずこれ以外のタイミングでの読み出しの開始を禁止することを特徴とする放射線撮影装置。

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