JP5597055B2 - 制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は制御装置及び制御方法に関し、特に、Ｘ線出力動作に係る遅延を測定する技術に関する。

ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンを材料として検出素子とＴＦＴを作成し、作成された検出素子とＴＦＴを二次元的に配列した平面検出器を用いたＸ線撮影装置が知られている。これらの装置としては様々なタイプがあるが、一般的にＸ線が平面検出器に入射すると、蛍光体によりＸ線は可視光に波長変換される。変換光は検出素子により電荷に変換され、検出素子内に電荷として蓄積される。そして、ＴＦＴが行毎にオンすることにより、平面検出器に蓄積された電荷が逐次読み出されて画素値に変換される。このような平面検出器を用いたＸ線撮影装置においては、Ｘ線を曝射するＸ線発生装置（Ｘ線光源）と平面検出器との間に被写体を設置し、被写体を透過したＸ線の平面検出器上における強度分布に従って画像が形成される。

近年、静止画の撮影だけでなく、動画を撮影可能な平面検出器が開発されている。
静止画像の撮影を高速に繰り返す動画撮影においては、
・Ｘ線発生装置にＸ線曝射を示す信号が入力されるタイミングと、それに応じてＸ線発生装置からＸ線曝射が開始されるタイミングとのずれ（Ｘ線曝射開始遅延時間）。
・Ｘ線発生装置にＸ線曝射の停止を示す信号が入力されるタイミングと、それに応じてＸ線発生装置からのＸ線曝射が停止されるタイミングとのずれ（Ｘ線曝射停止遅延時間）。
が動画像品質に影響を及ぼしうる。この点について、図７〜９を参照して説明する。図７は、動画撮影モードのＸ線曝射信号、Ｘ線強度及び読出しの関係を示すタイミングチャートである。

平面検出器はＸ線曝射に起因する電荷の蓄積と電荷の読出しとを交互に繰り返す。図７において「読出し」は、平面検出器からの電荷の読み出しを行う期間を示しており、Ｈｉの期間は電荷を読み出す期間、Ｌｏの期間は電荷を読み出さない期間（図７の例では電荷の蓄積が行われている）を示している。

電荷を読み出して画像を撮影する場合、一般的にオフセット補正が行われるが、平面検出器を有する動画撮影装置のオフセット補正及び駆動の手法が知られている（特許文献１）。図７は、１回のＸ線曝射に対して２回の電荷の読み出しを行い、Ｘ線曝射後に読み出した画像からＸ線曝射しない時に読み出した画像を減算することによりＸ線画像を作成する場合のタイミングチャートを示している。

図７において「Ｘ線曝射信号」はＸ線発生装置に対して供給されるＸ線曝射信号の推移を示しており、Ｘ線曝射信号がＨｉの期間はＸ線曝射、Ｌｏの期間はＸ線曝射の停止を示している。不図示のＸ線発生装置はＸ線曝射信号がＨｉになるとＸ線曝射を開始し、Ｘ線曝射信号がＬｏになるとＸ線曝を停止する。ただし、Ｘ線曝射信号がＨｉになってから実際のＸ線曝射が開始するまで時間（Ｘ線曝射開始遅延時間）がかかり、またＸ線曝射信号がＬｏになってから実際のＸ線曝射が停止するまでに時間（Ｘ線曝射停止遅延時間）を要する。図７において「Ｘ線強度」はＸ線発生装置から実際に出力されるＸ線の強度の推移を示している。図７において、Ｘ線曝射開始遅延時間はＴa、Ｘ線曝射停止遅延時間はＴbである。また、Ｘ線曝射は電荷の蓄積中に行なわれる。

動画撮影のフレームレートが高い場合、フレーム間隔に対してＸ線曝射開始遅延時間及びＸ線曝射停止遅延時間の大きさが相対的に大きくなる。図８は、動画撮影モードのフレームレートが高い場合のＸ線曝射信号、Ｘ線強度及び読出しとのタイミングチャートである。

動画撮影時のフレームレートが高くなると、電荷の読出し時間は一定であるので、電荷の蓄積期間が狭くなる。そして、Ｘ線曝射にはＸ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射停止遅延時間が存在するために、実際のＸ線曝射と電荷の読出しが重なってしまうことがありうる。図８において、斜線で示す部分は、実際のＸ線曝射と電荷の読出しとが重なっている部分を示している。重なっている時間はＴcである。

通常、Ｘ線画像を撮影するためには、所定のＸ線線量を曝射する必要がある。したがって、Ｘ線曝射と電荷の読出しが重なると、曝射されたＸ線の強度が蓄積電荷に反映されないため、Ｘ線画像の品質が劣化する。

所定のＸ線線量を曝射するには、Ｘ線曝射信号をＨｉにする時間を所定時間確保するか、Ｘ線曝射信号のＨｉの期間を短くして、Ｘ線発生装置のＸ線管電流やＸ線間電圧を上げることが考えられる。これらのうち後者のように、Ｘ線発生装置のＸ線管電流を増やすとＸ線発生装置が高価になり、またＸ線間電圧を上げ過ぎると撮影したＸ線画像のコントラストが低下するという問題がある。そのため、所定のＸ線線量を曝射するために、Ｘ線曝射信号のＨｉにする時間を所定時間確保する手法が一般的に採用されている。その上で、動画撮影時のフレームレートを上げるために、電荷読出しを終了してからＸ線曝射を開始するまでの時間、及び、Ｘ線曝射を終了してから電荷読出しを開始するまでの時間をできるだけ小さくする必要がある。

図９は、電荷読出しの終了と同時にＸ線曝射が開始し、さらにＸ線曝射の終了と同時に電荷読出しが開始する場合の、Ｘ線曝射信号、Ｘ線強度及び読出しとの関係を示すタイミングチャートである。

図９では、予めＸ線曝射開始遅延時間ＴaとＸ線曝射停止遅延時間Ｔbを測定しておく。そして、電荷読出し終了のタイミングから測定したＴaだけ早くＸ線曝射信号をＨｉにするとともに、電荷読出し開始のタイミングからＴbだけ早めにＸ線曝射信号をＬｏにする。このような制御を行うことにより、実際のＸ線曝射の期間と電荷の読出しの期間とを重ねることなく、フレームレートを極力高めることができる。

通常、平面検出器は撮影部位や撮影目的によって様々なＸ線発生器と接続することができるが、Ｘ線発生器によってＸ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射停止遅延時間が異なる。そのため、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射停止遅延時間とは、使用する装置毎に予め測定しておく必要がある。

Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射停止遅延時間を測定し、測定した遅れ時間を補正して曝射開始タイミング及び曝射終了タイミングを補正する構成が特許文献２に記載されている。また、読出しタイミングを測定するために、平面検出器とは異なるＸ線検出器を平面検出器の外側に設ける構成が特許文献３に記載されている。

特開２００２−３０１０５３号公報 特開昭６２−２７６７９８号公報 特開２００４−１６６７２８号公報

しかし、特許文献２の構成では、Ｘ線曝射開始遅延時間ＴaとＸ線曝射停止遅延時間Ｔbとを測定する具体的手法が記載されていない。通常、実際のＸ線強度を測定するためのＸ線検出器を別に用意して、そのＸ線検出器の出力と、Ｘ線曝射信号及び読出し信号をオシロスコープ等で測定する必要があり、測定するのに手間隙がかかるという課題があった。

また、特許文献３の構成では、Ｘ線曝射開始遅延時間ＴaとＸ線曝射停止遅延時間Ｔbを測定するのに、平面検出器の外側に別のＸ線検出器を設ける必要があるため、コストが高くなるという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、特別な構成を設けることなくＸ線曝射の開始及び停止において生じる遅延時間を簡易で安価に測定する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による制御装置は以下の構成を備える。即ち、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出して電荷に変換する検出素子を複数有しＸ線画像を得るＸ線検出器と、に接続する制御装置であって、前記Ｘ線発生部にＸ線の発生を開始させるための制御信号の出力タイミングを前記Ｘ線発生部からの信号に基づいて取得し、前記制御信号に応じて前記Ｘ線発生部から発生されたＸ線を検出した前記Ｘ線検出器の順次読み出される出力値と、当該Ｘ線検出器からの読み出しに要する時間の情報とに基づいて前記制御信号に応じた前記Ｘ線発生部のＸ線発生に係る動作の動作タイミングを取得し、前記制御信号の出力タイミングと前記動作タイミングとに基づいて前記Ｘ線発生部によるＸ線発生に係る動作の遅延時間を取得する取得手段と、前記遅延時間に基づいて前記Ｘ線検出器を制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、特別な構成を設けることなくＸ線曝射の開始及び停止において生じる遅延時間を簡易で安価に測定する技術を提供することができる。

本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置の構成を示す概略ブロック図 本発明の実施形態に係る平面検出器の構成を示す概略平面図 、 、 、 本発明の実施形態に係るＸ線曝射の遅延時間測定のタイミングチャート 、 、 動画撮影におけるＸ線曝射及び電荷読出しに係るタイミングチャート

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜＜実施形態１＞＞
（Ｘ線撮影装置の構成）
図１に、本実施形態に係るＸ線撮影装置の概略ブロック図を示す。１０１はＸ線曝射を制御するＸ線発生器、１０２はＸ線を曝射するＸ線管球である。１００は被験者（被写体）、１０３は被験者１００を透過したＸ線を検知するための平面検出器、１０４は平面検出器１０３から読み出したＸ線画像を表示するための表示部、１０５はＸ線撮影装置全体を制御する制御部である。

制御部１０５はＸ線発生器１０１とＸ線曝射信号で接続しており、制御部１０５がＸ線曝射信号を制御（Ｈｉ又はＬｏ）にすることによって、Ｘ線発生器１０１はＸ線曝射を開始又は停止する。そして、制御部１０５は、静止画撮影モードの場合は１回のＸ線曝射、動画撮影モードの場合はＸ線をパルス的に連続して曝射するように制御する。なお、Ｘ線曝射の遅延時間を測定する際は、被写体である被験者は存在しない状態で撮影する。

また、制御部１０５は平面検出器１０３と読出し開始信号で接続しており、制御部１０５が読出し開始信号を制御（Ｈｉ又はＬｏ）にすることによって、平面検出器１０３は読出しを開始する。また、制御部１０５は平面検出器１０３とＭＯＤＥ信号線で接続しており、制御部１０５はＭＯＤＥ信号線を制御（Ｈｉ又はＬｏ）にすることによって、静止画撮影モードと動画撮影モードとを切り換える。平面検出器１０３は、本実施形態では、ゲート線を１行毎にオンすることによって平面検出器１０３から電荷が逐次読み出される。このように、本実施形態では、平面検出器を構成する検出素子の電荷を一行ずつ読み出して画像を取得するが、電荷の読み出しに係る走査の速度は一定であり、予め知られている。

更に、制御部１０５はＸ線曝射タイミングと平面検出器１０３の読出しタイミングとを制御するタイミング制御部１０６を有している。タイミング制御部１０６は、通常、Ｘ線曝射が平面検出器１０３の蓄積期間中に行われるように制御する。特に、Ｘ線曝射開始遅延時間ＴaとＸ線曝射停止遅延時間Ｔbを測定する時は、平面検出器１０３の読出し中にＸ線曝射を開始して、かつ停止するようにＸ線発生器１０１を制御する。

また、制御部１０５は、平面検出器１０３の読出し中にＸ線曝射した画像を解析することによりＸ線曝射に係る遅延時間を測定する遅延時間測定部（Ｘ線曝射遅延時間測定部）１０７を有している。遅延時間測定部１０７は、開始遅延測定部（Ｘ線曝射開始遅延時間測定部）１０８と、停止遅延測定部（Ｘ線曝射停止遅延時間測定部）１０９を備える。開始遅延測定部１０８は、Ｘ線曝射を示す信号入力から実際にＸ線が曝射されるまでのＸ線曝射開始遅延時間を測定する。停止遅延測定部１０９は、Ｘ線曝射の停止を示す信号入力から実際にＸ線曝射が停止するまでのＸ線曝射停止遅延時間を測定する。後述するように、本実施形態では、均一なＸ線を曝射し、一定速度で走査して取得した画像において画素値の変化が見られる領域と見られない領域との境界の位置と、電荷の読出しに係る走査速度に基づいて、Ｘ線曝射の遅延時間を測定する。

（平面検出器の構成）
図２は平面検出器１０３の概略平面図を示している。図２の平面検出器１０３は、受光したＸ線信号を電荷に変換する検出素子が格子状に設けられた構成を有する。検出素子の数は、実際には、例えば２０００×２０００程度の数になる。検出素子においてＸ線信号から変換された電荷は、それぞれ対応するコンデンサに蓄えられる。

図２では紙面の縦方向にＸ軸を設定している。本実施形態では、検出素子の読出し順序はＸ座標が増える方向（本実施形態では上から下）とする。また、平面検出器１０３の一番上の行の座標をＸ1、一番下の行の座標をＸ6としている。座標Ｘ2〜Ｘ5は、座標Ｘ1及びＸ6の間の行の座標である。本実施形態では、平面検出器を構成する検出素子の電荷を一行ずつ一定速度で読み出すが、Ｘ2、Ｘ4はＸ線曝射信号の立ち上がり／立ち下がりの位置に対応し、Ｘ3、Ｘ5は実際のＸ線曝射の開始／終了の時点の位置に対応する。そして、本実施形態では、Ｔ１、Ｔ2、Ｔ4、Ｔ6の時刻は予め決まっているで、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ4、Ｘ6の値は予め算出でき、装置に設定されている。ただし、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ4、Ｘ6の値はＸ線曝射の遅延測定ごとに、Ｘ線曝射信号の切り替えタイミングに応じて算出してもよい。

縦線１１０は、平面検出器１０３において画素値を検出する位置を示している。図２に示す縦線１１０の位置は説明を分かりやすくするための一例であり、例示したものに限られない。

（動画撮影モードでのＸ線曝射）
図３は、動画撮影モードで１回のＸ線曝射を行った際の、Ｘ線曝射信号、Ｘ線強度、読出し開始信号、電荷の読出し、及び読出した画素値の時間的推移を示すタイミングチャートである。時刻Ｔ1〜Ｔ6は、図２に示した平面検出器１０３のＸ座標Ｘ1〜Ｘ6を読み出した時刻に対応する。

図３において、タイミング制御部１０６は、時刻Ｔ1に、読出し開始信号をＨｉ、かつ電荷の読出し中にＸ線曝射信号をＨｉにしている。入力される読出し開始信号がＨｉになると平面検出器１０３は電荷の読出しを開始する。入力されるＸ線曝射信号がＨｉになると、Ｘ線発生器１０１はＸ線管球１０２からＸ線を曝射するように制御する。また、タイミング制御部１０６は所定時間経過後に読出し開始信号をＬｏ（図３の例では時刻Ｔ1と時刻Ｔ2の間）、電荷の読出し中にＸ線曝射信号をＬｏ（図３の例では時刻Ｔ4）にする。平面検出器１０３は読出し開始信号がＬｏになっても影響を受けず、全ての行を読み出すまで読出し動作を続ける。一方、Ｘ線発生器１０１は入力されるＸ線曝射信号がＬｏになると、Ｘ線曝射を停止する。このようにして、タイミング制御部１０６は電荷の読出し中にＸ線曝射が行われるように制御する。タイミング制御部１０６がＸ線曝射信号をＨｉにする期間はＸ線撮影装置によって様々であるが、３０ＦＰＳのフレームレートで動画撮影をするＸ線撮影装置の場合は、通常、数ｍｓ程度である。

図３において、図７と同様に、Ｘ線曝射信号はＸ線曝射するための信号、Ｘ線強度は実際に曝射されたＸ線の強さ、読出しは平面検出器からの電荷の読み出し、画素値は図２の平面検出器の縦線１１０での画素値を示している。

そして、前述のように、時刻Ｔ1〜Ｔ6は、図２に示した平面検出器１０３のＸ座標Ｘ1〜Ｘ6を読み出した時刻に対応する。すなわち、時刻Ｔ1は電荷の読出しを始めた時刻であり、同時に平面検出器１０３の座標Ｘ1の電荷を読み出した時刻である。Ｔ6は電荷の読出しが終わった時刻であり、同時に平面検出器１０３の座標Ｘ6の電荷を読み出した時刻である。時刻Ｔ2はＸ線曝射信号をＨｉにした時刻であり、同時に平面検出器１０３の座標Ｘ2の電荷を読み出した時刻である。そして、Ｘ線曝射信号がＨｉになるとＸ線発生器１０１はＸ線管球１０２からＸ線を曝射する。ただし、既に説明した様に、Ｘ線曝射開始遅延時間があるために、実際のＸ線は時刻Ｔ3から始まる。そして、時刻Ｔ3は平面検出器の座標Ｘ3行の電荷を読み出した時刻でもある。時刻Ｔ4はＸ線曝射信号をＬｏにした時刻であり、同時に平面検出器１０３の座標Ｘ4の電荷を読み出した時刻である。そして、Ｘ線曝射信号がＬｏになるとＸ線発生器１０１はＸ線管球１０２からのＸ線を曝射を停止する。ただし、Ｘ線曝射停止遅延時間があるために、実際のＸ線は時刻Ｔ5で終了する。そして、時刻Ｔ5は平面検出器１０３の座標Ｘ5の電荷を読み出した時刻でもある。なお、前述のように、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ4、Ｘ6の値は予め知られており、装置に設定されている。

（Ｘ線曝射に係る遅延時間の測定）
次に、開始遅延測定部１０８と停止遅延測定部１０９によるＸ線曝射に係る遅延時間の測定手順について説明する。開始遅延測定部１０８と停止遅延測定部１０９は、電荷の読出し中にＸ線曝射した画像を解析することにより、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間を測定する。

具体的には、図３に示すように、電荷を読み出した時刻Ｔ1から実際にＸ線が曝射された時刻Ｔ3まで画素値は一定の値である。そして、時刻Ｔ3を過ぎると画素値が増加し、実際のＸ線曝射が停止した時刻Ｔ5まで画素値が増加する。この時、画素値は、実際のＸ線が曝射した時刻Ｔ3から電荷を読み出した時刻Ｔ5まで、Ｘ線強度を積分した値になる。その後、実際のＸ線曝射が停止すると、画素値の読出しが終了した時刻Ｔ6まで一定の値となる。

また、前述のように、平面検出器１０３からの電荷の読出しは一定の時間（本実施形態ではＴf）で行単位に読み出される。このＴfの値は予め知られており、装置に設定されている。このため、Ｘ線曝射信号をＨｉにした時刻Ｔ2、Ｘ線曝射信号をＬｏにした時刻Ｔ4とすると、時刻Ｔ2と時刻Ｔ4の時に読み出した座標Ｘ2とＸ4は下記の式で計算できる。

Ｘ2＝Ｘ1＋（Ｔ2−Ｔ1）／Ｔf （１）

Ｘ4＝Ｘ1＋（Ｔ4−Ｔ1）／Ｔf （２）
従って、開始遅延測定部１０８は、式（１）で計算した座標Ｘ2と、画素値が増加した増加した時の座標Ｘ3を用いて、次の式でＸ線曝射開始遅延時間Ｔaを計算する。

Ｔa＝（Ｘ3−Ｘ2）／Ｔf （３）
同様に、停止遅延測定部１０９は、式（２）で計算した座標Ｘ4と、画素値が増加した後に一定の画素値になった座標Ｘ5を用いて、次の式でＸ線曝射開始遅延時間Ｔbを計算する。

Ｔb＝（Ｘ5−Ｘ4）／Ｔf （４）

上記のように、本実施形態では、検出素子に蓄積された電荷の読出しが一定の速度で行われることに着目して、一定強度の均一なＸ線により撮影された画像を解析することにより、Ｘ線曝射に係る遅延を測定する。すなわち、画素値の変化が存在する領域と存在しない領域との境界の位置と、電荷の読出しに係る走査の速度とに基づいて、遅延を測定する。特に、本実施形態では、制御部からＸ線発生器に供給されるＸ線曝射信号（制御信号）が切り替わるタイミングに走査している平面検出器の検出素子と上記境界との間の距離を、走査速度で走査するのに要する時間を上記遅延として測定する。このため、本実施形態の構成によれば、既存のＸ線撮影装置の構成要素の他に特別な装置を設けることなく、簡易・安価にＸ線曝射に係る遅延時間を測定することが可能である。

本実施形態では、次の２つの遅延時間を測定する場合を説明したが、特定対象はどちらか一方でもよい。
・Ｘ線曝射信号がＸ線出力停止を示す信号からＸ線出力を示す信号へ切り替わってから、Ｘ線発生器が実際にＸ線出力を開始するまでの遅延（Ｘ線曝射開始遅延時間）。
・Ｘ線曝射信号がＸ線出力を示す信号からＸ線出力停止を示す信号へ切り替わってから、Ｘ線発生器が実際にＸ線出力を停止するまでの遅延（Ｘ線曝射停止遅延時間）。

また、図３において、行単位で読み出した画素値は、実際のＸ線が曝射した時刻Ｔ3から電荷を読み出した時刻までＸ線強度を積分した値になるので、行毎に差分を計算すればＸ線強度が計算できる。そして、この計算したＸ線強度、Ｘ線曝射信号、読出し信号及び画素値等を表示部１０４に表示すれば、オシロスコープ等で測定したように、これらの信号のタイミングが視覚的に見ることができる。

そして、測定したＸ線曝射開始遅延時間ＴaとＸ線曝射開始遅延時間Ｔbを制御部１０５は不図示の記憶装置に記憶し、通常の撮影時にこの測定値を用いて、特許文献２に記載の手法で撮影すれば良好なＸ線画像が撮影できる。

以上の手法により、開始遅延測定部１０８はＸ線曝射開始遅延時間Ｔaを測定し、停止遅延測定部１０９はＸ線曝射開始遅延時間Ｔbを測定することができる。

本実施形態では、遅延時間測定部１０７は開始遅延測定部１０８と停止遅延測定部１０９の両方を備えた構成を説明したが、開始遅延測定部１０８、停止遅延測定部１０９のいずれか一つを備える構成としてもよい。

また、本実施形態では、検出素子の読出し順序は平面検出器１０３の上から下として説明しているが、これに限定されるものではない。例えば平面検出器１０３の上から下と下から上の両側から読み出してもよいし、或いは横方向に読み出してもよい。また、本実施形態では、平面検出器を駆動する構成を説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＭＩＳ型フォトダイオードを用いてもよい。

また、本実施形態では、図３に示した画素値は、図２に示した縦線１１０での画素値として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば行単位で画素値を平均した平均画素値でもよい。また、本実施形態では、測定したＸ線曝射開始遅延時間ＴaとＸ線曝射開始遅延時間Ｔbを制御部１０５が記憶するとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＸ線発生器１０１や平面検出器１０３が記憶してもよい。

また、タイミング制御部１０６がＸ線曝射信号をＨｉにする期間は数ｍｓ程度であるとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば不図示の入力装置によって入力された時間だけ、Ｘ線曝射信号をＨｉにしてもよい。また、本実施形態では、制御部１０５内にタイミング制御部１０６があるとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＸ線発生器１０１や平面検出器１０３にあってもよい。

＜＜実施形態２＞＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るＸ線撮影装置は、実施形態１のＸ線撮影装置と同様の構成を有し、タイミング制御部１０６は同様に電荷の読出し中にＸ線を曝射するように制御する。実施形態１と異なるのは、本実施形態では、Ｘ線曝射を複数回曝射し、オフセット補正するための読出し、Ｘ線曝射中の読出し、及び検出素子をリセットする読出しを行う点である。

動画撮影モードのＸ線曝射信号、Ｘ線強度及、読出し開始信号、読出し及び読み出した画素値のタイミングチャートを図４に示す。図４において、ＲＤはＸ線を曝射しない場合の読出し、ＲＸはＸ線を曝射した場合の読出し、ＲＲは検出素子に蓄積された電荷をリセットするための読出しを示している。そして、ＲＤ1、ＲＸ1、ＲＲ1はそれぞれ１回目の読出し、ＲＤ2、ＲＸ2はそれぞれ２回目の読出しを表す。そして、ｎ枚目のオフセット補正した画像の画素値Ｉnは（ｎは１以上の自然数）は式（５）で得られる。ただし、式（５）でのＲＸn、ＲＤnは、ｎ回目の読出しによる画素値を示している。

Ｉn＝ＲＸn−ＲＤn （ｎ＝１、２、…） （５）

また、開始遅延測定部１０８と停止遅延測定部１０９とを備える遅延時間測定部１０７は、オフセット補正した画像Ｉnを解析することによって、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間とを測定する。測定手順は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

更に、Ｘ線曝射を複数回行うことによって、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間を複数回測定する。そして、測定した複数回のＸ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間の中で、最も大きい測定値をそれぞれＸ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間とする。

また、時刻Ｔ41〜Ｔ43は図２の座標Ｘ4を読み出した時の時刻であり、時刻Ｔ41はＲＸ1読出し中の時刻、Ｔ42は読出しＲＲ1中の時刻、時刻Ｔ43は読出しＲＤ2中の時刻である。そして、時刻Ｔ41で電荷が読み出された検出素子（座標Ｘ4の検出素子）は、電荷が読み出された後にリセットされる。ところが、時刻Ｔ41以降もＸ線曝射が続くので、座標Ｘ4の検出素子は再びＸ線を検出して電荷が蓄積される。そのため、時刻Ｔ42で座標Ｘ4の検出素子を読み出すとＸ線が曝射された画素値になる。そして、検出素子の電荷を読み出すと、当該検出素子に蓄積された電荷はその後にリセットされるので、時刻Ｔ43で座標Ｘ4の検出素子を読み出すとＸ線が曝射されていない時の画素値になる。そのため、読出しＲＤ2で得られた画像はオフセット補正画像として用いることができる。

このように、オフセット補正を複数回行う場合は、Ｘ線を曝射しない場合の読出しＲＤ、Ｘ線を曝射した場合の読出しＲＸ、検出器に蓄積された電荷をリセットするための読出しＲＲを行う必要がある。

上記のように、本実施形態では、Ｘ線が出力されているときに生成した画像と、Ｘ線が出力されていないときに撮影された画像との差分画像を解析して、Ｘ線曝射動作に係る遅延を測定する。このように、オフセット補正を行って遅延測定を行っているため、測定誤差を小さくすることができる。

本実施形態では、式（５）を用いてオフセット補正を行っているが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線を曝射しない場合の読出しＲＤ1を１回だけ行い、２回目以降のＸ線を曝射しない場合の読出しＲＤ2を省略してもよい。この場合、オフセット補正した画像Ｉnは下記の式で計算する。

Ｉn＝ＲＸn−ＲＤ1 （ｎ＝１，２，…） （６）

また、本実施形態では、最も大きい測定値をそれぞれＸ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間として説明したが、それに限定されるものではない。例えば最大のＸ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間に不図示の入力装置で入力された時間を加算した値でもよい。

＜＜実施形態３＞＞
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態に係るＸ撮影装置は、実施形態１に係るＸ線撮影装置と同様の構成を有し、タイミング制御部１０６は同様に電荷の読出し中にＸ線を曝射するように制御する。本実施形態では、特に、Ｘ線曝射時間が大きく、一回のＸ線曝射の開始から終了までの一連の期間が動画の読出し期間内に入らない場合を説明する。

動画撮影モード時のＸ線曝射信号、Ｘ線強度及、動画読出し、静止画読出し及び読み出した画素値のタイミングチャートを図５に示す。読出し開始信号は既に説明しているので省略している。

図５において、時刻Ｔ3は実際にＸ線曝射を開始した時刻あり、時刻Ｔ5は実際にＸ線曝射が停止した時刻である。図５の例では、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間が大きく、動画読出し期間中に時刻Ｔ3と時刻Ｔ5に入っていない。このような場合は、読出し時間が長い静止画読出しを行って、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間を測定する。図５において、静止画読出しは期間が長いので、時刻Ｔ3と時刻Ｔ5が静止画読出しの期間に入っている。そのため、既に説明した手法により、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間が測定できる。ただし、静止画読出しは、動画の読み出し時間Ｔfと異なる時間Ｔrで行単位で行われるため、式（１）〜（４）のＴfをＴrに置き換えて計算する必要がある。

上記のように、本実施形態では、一定時間おきに所定の読出し期間に検出素子から電荷を読み出す構成において、一回のＸ線曝射の開始から終了までの一連の期間が読出し期間に収まらない場合、この読出し期間を（静止画読出しの期間に）拡大している。このため、本実施形態によれば、Ｘ線撮影装置の動画撮影環境に関わらず、Ｘ線曝射に係る動作遅延を測定することができる。

本実施形態では、読出し時間が長い読出しは静止画読出しとして説明したが、これに限定されるものではなく、電荷の読出しが長ければよいので、平面検出器の一行を読み出す時間が時間Ｔrではなく、別の時間で読み出してもよい。

また、本実施形態では、最初に動画読出しを行った後に静止画読出しを行うとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば最初に読出し時間の長い静止画読出しを行ってもよい。

＜＜実施形態４＞＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態に係るＸ線撮影装置は、実施形態１に係るＸ線撮影装置と同様の構成を有し、タイミング制御部１０６は同様に電荷の読出し中にＸ線を曝射するように制御する。本実施形態では、特に、Ｘ線曝射時間が大きく、一回のＸ線曝射の開始から終了までの一連の期間が複数の動画の読出し期間をまたがる場合について説明する。

動画撮影時のＸ線曝射信号、Ｘ線強度及、動画読出し及び読み出した画素値のタイミングチャートを図６に示す。読出し開始信号は既に説明しているので省略する。また、オフセット補正を行うためのＸ線を曝射しない場合の読出しは既に実施形態２で説明したので省略する。

図６において、ＲＸはＸ線を曝射した場合の読出し、ＲＲは検出器に蓄積された電荷をリセットするための読出しを示している。そして、ＲＸ1、ＲＲ1はそれぞれ１回目の読出し、ＲＸ2、ＲＲ2はそれぞれ２回目の読出しを表している。図４に示したＸ線を曝射しない場合の読出しＲＤは、既に説明したので省略する。時刻Ｔ11は１回目の読出しＲＸ1を始めた時刻、時刻Ｔ12は１回目の読出しＲＲ1を始めた時刻、時刻Ｔ13は２回目の読出しＲＸ2を始めた時刻である。時刻Ｔ2はＸ線曝射信号をＨｉにした時刻、時刻Ｔ3は実際にＸ線曝射を開始した時刻、時刻Ｔ4はＸ線曝射信号をＬｏにした時刻、時刻Ｔ5は実際にＸ線曝射が停止した時刻である。

図６では、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間が大きく、１回の動画読出し中に時刻Ｔ3と時刻Ｔ5に入らない。このような場合は、動画の読出しを複数回行って、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射開始遅延時間を測定する。また、Ｘ線曝射信号をＨｉにした時刻Ｔ2、１回目の読出しＲＸ1を始めた時刻Ｔ11、Ｘ線曝射信号をＬｏにした時刻Ｔ4等を調整することにより、１回目の読出しＲＸ1に時刻Ｔ3が入り、２回目の読出しＲＸ2に時刻Ｔ5が入っている。

開始遅延測定部１０８は、画素値が増加した増加した時の座標Ｘ3を用いて、式（７）でＸ線曝射開始遅延時間Ｔaを計算する。

Ｔa＝Ｔ11−Ｔ2＋（Ｘ3−Ｘ1）＊Ｔf （７）

同様に、停止遅延測定部１０９は、実施形態１で説明した式（２）で計算した座標Ｘ4の座標を計算し、画素値が増加した後に一定の画素値になった座標Ｘ5を用いて、式（８）でＸ線曝射開始遅延時間Ｔbを計算する。

Ｔb＝Ｔ13−Ｔ12−（Ｘ4−Ｘ1）＊Ｔf＋（Ｘ5−Ｘ1）＊Ｔf （８）

上記のように、本実施形態では、Ｘ線曝射信号が切り替わるタイミングと、撮影画像における画素値の変動の有無に係る境界に存在する検出素子を走査したタイミングとが、それぞれ異なる読出し期間に存在する場合を説明した。このような場合であっても、実施形態１と同様に、Ｘ線曝射に係る動作の遅延を測定することが可能である。

上記の各構成は、Ｘ線撮像装置、特に、医療用のＸ線撮像装置や、工業用の非破壊検査装置としてのＸ線撮像装置に適用することができる。上記のように、各実施形態の構成においては、読出し中にＸ線曝射を行い、Ｘ線曝射中に撮影したＸ線画像を解析することにより、Ｘ線曝射開始遅延時間とＸ線曝射停止遅延時間を測定する。このため、簡単でコストを上げることなく、Ｘ線曝射開始遅延時間及びＸ線曝射停止遅延時間の少なくともいずれかを測定することが可能である。

＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読出して実行する処理である。

Claims (13)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出して電荷に変換する検出素子を複数有しＸ線画像を得るＸ線検出器と、に接続する制御装置であって、
   前記Ｘ線発生部にＸ線の発生を開始させるための制御信号の出力タイミングを前記Ｘ線発生部からの信号に基づいて取得し、前記制御信号に応じて前記Ｘ線発生部から発生されたＸ線を検出した前記Ｘ線検出器の順次読み出される出力値と、当該Ｘ線検出器からの読み出しに要する時間の情報とに基づいて前記制御信号に応じた前記Ｘ線発生部のＸ線発生に係る動作の動作タイミングを取得し、前記制御信号の出力タイミングと前記動作タイミングとに基づいて前記Ｘ線発生部によるＸ線発生に係る動作の遅延時間を取得する取得手段と、
   前記遅延時間に基づいて前記Ｘ線検出器を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする制御装置。
2. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出して電荷に変換する検出素子を複数有しＸ線画像を得るＸ線検出器と、に接続する制御装置であって、
   前記Ｘ線発生部にＸ線の発生を終了させるための制御信号の出力タイミングを前記Ｘ線発生部からの信号に基づいて取得し、前記制御信号に応じて前記Ｘ線発生部から発生されたＸ線を検出した前記Ｘ線検出器の順次読み出される出力値と、当該Ｘ線検出器からの読み出しに要する時間の情報とに基づいて前記制御信号に応じた前記Ｘ線発生部のＸ線発生に係る動作の動作タイミングを取得し、前記制御信号の出力タイミングと前記動作タイミングとに基づいて前記Ｘ線発生部によるＸ線発生に係る動作の遅延時間を取得する取得手段と、
   前記遅延時間に基づいて前記Ｘ線検出器を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする制御装置。
3. 前記複数の検出素子を一定の速度で順に走査して、各検出素子から読み出した画像信号を画素値に変換して、画像を生成する生成手段を更に備え
   前記取得手段は、生成した前記画像を解析して前記遅延時間を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記取得手段は、前記画像において画素値の変化が存在する領域と存在しない領域との境界の位置と、前記走査の速度とに基づいて前記遅延時間を得ることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記取得手段は、前記動作信号の入力のタイミングに走査される前記検出素子と、前記境界との間の距離を、前記走査の速度で走査するのに要する時間を前記遅延時間として得ることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記取得手段は、前記制御信号の出力から前記Ｘ線発生部が実際にＸ線出力を開始するまでの時間を前記遅延時間として取得することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
7. 前記取得手段は、前記制御信号の出力から前記Ｘ線発生部が実際にＸ線出力を終了するまでの時間を前記遅延時間として取得することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
8. 前記取得手段は、前記生成手段が生成した画像と、前記Ｘ線が出力されていないときに撮影された画像との差分画像を解析して前記遅延時間を得ることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
9. 前記複数の検出素子を一定の速度で順に走査して、各検出素子から画像信号を読み出す読出手段を更に備え、
   前記読出手段は、
   一定時間おきに所定の読出し期間に前記画像信号を読み出し、
   一回のＸ線曝射の開始から終了までの一連の期間が前記読出し期間に収まらない場合、前記読出し期間を拡大して前記画像信号を読み出す
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
10. 前記複数の検出素子を一定の速度で順に走査して、各検出素子から画像信号を読み出す読出手段を更に備え、
    前記読出手段は、
    一定時間おきに所定の読出し期間に前記電荷を読み出し、
    一回のＸ線曝射の開始から終了までの一連の期間が前記読出し期間に収まらない場合、前記読出し期間を拡大して前記電荷を読み出す
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
11. 前記制御手段は、前記取得した差に基づいて前記撮像手段の蓄積開始のタイミングを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
12. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出して電荷に変換する検出素子を複数有しＸ線画像を得るＸ線検出器と、に接続する制御装置によるＸ線検出器の制御方法であって、
    取得手段が、前記Ｘ線発生部にＸ線の発生を開始させるための制御信号の出力タイミングを前記Ｘ線発生部からの信号に基づいて取得し、前記制御信号に応じて前記Ｘ線発生部から発生されたＸ線を検出した前記Ｘ線検出器の順次読み出される出力値と、当該Ｘ線検出器からの読み出しに要する時間の情報とに基づいて前記制御信号に応じた前記Ｘ線発生部のＸ線発生に係る動作の動作タイミングを取得し、前記制御信号の出力タイミングと前記動作タイミングとに基づいて前記Ｘ線発生部によるＸ線発生に係る動作の遅延時間を取得する取得工程と、
    制御手段が、前記遅延時間に基づいて前記Ｘ線検出器を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
13. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を検出して電荷に変換する検出素子を複数有しＸ線画像を得るＸ線検出器と、に接続する制御装置によるＸ線検出器の制御方法であって、
    取得手段が、前記Ｘ線発生部にＸ線の発生を終了させるための制御信号の出力タイミングを前記Ｘ線発生部からの信号に基づいて取得し、前記制御信号に応じて前記Ｘ線発生部から発生されたＸ線を検出した前記Ｘ線検出器の順次読み出される出力値と、当該Ｘ線検出器からの読み出しに要する時間の情報とに基づいて前記制御信号に応じた前記Ｘ線発生部のＸ線発生に係る動作の動作タイミングを取得し、前記制御信号の出力タイミングと前記動作タイミングとに基づいて前記Ｘ線発生部によるＸ線発生に係る動作の遅延時間を取得する取得工程と、
    制御手段が、前記遅延時間に基づいて前記Ｘ線検出器を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。

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