以下、本発明に係る放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。
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、照射された放射線を可視光等の他の波長の光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。
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。
[第1の実施の形態]
[放射線画像撮影装置の構成等について]
本実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成等について説明する。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。なお、図1や図2および以下の各図では、現実の装置における各部材の相対的な大きさや配置等が必ずしも正確に表されていない。
なお、以下の説明では、「上側」や「下側」という場合、すなわち上下方向については、放射線画像撮影装置1を仮想的な水平面上に載置した場合の上下方向として説明する。従って、放射線画像撮影装置1を立てた状態で用いる場合(すなわち例えば放射線画像撮影装置1を後述する図5に示す立位撮影用のブッキー装置100に装填するような場合)には、この上下方向は当然左右方向或いは前後方向ということになる。
本実施形態では、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、無線方式で画像データD等のデータを送信したり信号を送受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。
また、図1では図示を省略するが、本実施形態では、放射線画像撮影装置1は、筐体2の側面等にコネクターを備えており、コネクターを介して有線方式で信号やデータ等を送受信することもできるようになっている。
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(すなわち基台31の上面側)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。
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。
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。
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。
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る。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の「S」参照)が接続されている。また、TFT8のドレイン電極8dとゲート電極8g(図3の「D」および「G」参照)はそれぞれ信号線6と走査線5に接続されている。
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(図3では図示省略。図2参照)を介してバイアス電源14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。
なお、本実施形態では、各入出力端子11には、図4に示すように、後述する読み出しIC16や走査駆動手段15のゲートドライバー15bを構成するゲートIC15d等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板12が、異方性導電接着フィルム(Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着材料13を介して接続されている。
そして、フレキシブル回路基板12は、基板4の裏面4b側に引き回され、裏面4b側で前述したPCB基板33に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置1のセンサーパネルSPが形成されている。なお、図4では、電子部品32等の図示が省略されている。
一方、各走査線5は、それぞれ走査駆動手段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。
そして、TFT8は、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、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。
そして、例えば各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理の際には、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、読み出しIC16内に設けられた各読み出し回路17に流れ込む。
本実施形態では、読み出し回路17の増幅回路18は、後述する図8や図11に示すように、オペアンプ18aとコンデンサー18b等が並列に接続されたチャージアンプ回路で構成されており、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。
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に増幅回路18から出力された値の差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ようになっている。
なお、この画像データDの読み出し処理におけるTFT8へのオン電圧の印加等の仕方については、後で詳しく説明する。また、図3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。
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。
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。
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。
[放射線画像撮影システムについて]
次に、放射線画像撮影装置1における装置自体で放射線の照射を検出するための構成等について説明する前に、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50の構成等について説明する。図5は、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50の構成例を示す図である。図5では、放射線画像撮影システム50が撮影室R1内等に構築されている場合が示されている。
撮影室R1には、ブッキー装置51が設置されており、ブッキー装置51は、そのカセッテ保持部(カセッテホルダーともいう。)51aに上記の放射線画像撮影装置1を装填して用いることができるようになっている。なお、図5では、ブッキー装置51として、立位撮影用のブッキー装置51Aと臥位撮影用のブッキー装置51Bが設置されている場合が示されているが、例えば一方のブッキー装置51のみが設けられていてもよい。
図5に示すように、撮影室R1には、被写体を介してブッキー装置51に装填された放射線画像撮影装置1に放射線を照射する放射線源52Aが少なくとも1つ設けられている。本実施形態では、放射線源52Aの位置を移動させたり、放射線の照射方向を変えることで、立位撮影用のブッキー装置51Aと臥位撮影用のブッキー装置51Bのいずれにも放射線を照射することができるようになっている。
撮影室R1には、撮影室R1内の各装置等や撮影室R1外の各装置等の間の通信等を中継するための中継器(基地局等ともいう。)54が設けられている。なお、本実施形態では、中継器54には、放射線画像撮影装置1が無線方式で画像データDや信号等の送受信を行うことができるように、アクセスポイント53が設けられている。
また、中継器54は、放射線発生装置55やコンソール58と接続されており、中継器54には、放射線画像撮影装置1やコンソール58等から放射線発生装置55に転送するLAN(Local Area Network)通信用の信号等を放射線発生装置55用の信号等に変換し、また、その逆の変換も行う図示しない変換器が内蔵されている。
前室(操作室等ともいう。)R2には、本実施形態では、放射線発生装置55の操作卓57が設けられており、操作卓57には、放射線技師等の操作者が操作して放射線発生装置55に対して放射線の照射開始等を指示するための曝射スイッチ56が設けられている。放射線発生装置55は、操作者により曝射スイッチ56が操作されると、放射線源52から放射線を照射させるようになっている。また、適切な線量の放射線が照射されるように放射線源52を調整する等の種々の制御を行うようになっている。
図5に示すように、本実施形態では、コンピューター等で構成されたコンソール58が前室R2に設けられている。なお、コンソール58を撮影室R1や前室R2の外側や別室等に設けるように構成することも可能であり、適宜の場所に設置される。
また、コンソール58には、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等を備えて構成される表示部58aが設けられており、また、図示しないマウスやキーボード等の入力手段を備えている。また、コンソール58には、HDD(Hard Disk Drive)等で構成された記憶手段59が接続され、或いは内蔵されている。
一方、放射線画像撮影装置1は、図6に示すように、ブッキー装置51には装填されずに、いわば単独の状態で用いることもできるようになっている。例えば、患者Hが病室R3のベッドBから起き上がれず、撮影室R1に行くことができないような場合には、図6に示すように、放射線画像撮影装置1を病室R3内に持ち込み、ベッドBと患者の身体との間に差し込んだり患者の身体にあてがったりして用いることができる。
また、放射線画像撮影装置1を病室R3等で用いる場合、前述した撮影室R1に据え付けられた放射線発生装置55に代えて、図6に示すように、いわゆるポータブルの放射線発生装置55が例えば回診車71に搭載される等して病室R3に持ち込まれる。
この場合、ポータブルの放射線発生装置55の放射線52Pは、任意の方向に放射線を照射できるように構成されており、ベッドBと患者の身体との間に差し込まれたり患者の身体にあてがわれたりした放射線画像撮影装置1に対して、適切な距離や方向から放射線を照射することができるようになっている。
また、この場合、アクセスポイント53が設けられた中継器54が放射線発生装置55内に内蔵されており、上記と同様に、中継器54が放射線発生装置55とコンソール58との間の通信や、放射線画像撮影装置1とコンソール58との間の通信や画像データDの転送等を中継するようになっている。
なお、図5に示すように、放射線画像撮影装置1を、撮影室R1の臥位撮影用のブッキー装置51B上に横臥した患者(図示省略)の身体と臥位撮影用のブッキー装置51Bとの間に差し込んだり、臥位撮影用のブッキー装置51B上で患者の身体にあてがったりして用いることも可能であり、その場合は、ポータブルの放射線52Pや、撮影室R1に据え付けられた放射線源52Aのいずれを用いることも可能である。
本実施形態では、コンソール58は画像処理装置としても機能するようになっており、放射線画像撮影装置1から画像データD等が転送されてくると、それらに基づいてオフセット補正やゲイン補正、欠陥画素補正、撮影部位に応じた階調処理等の精密な画像処理を行って、放射線画像を生成するようになっている。なお、画像処理装置を、コンソール58とは別体の装置として構成することも可能である。
[放射線の照射開始の検出方法について]
次に、放射線画像撮影装置1における装置自体で放射線の照射開始や照射終了を検出するための構成等について説明する。
本実施形態では、放射線画像撮影装置1は、装置自体で放射線の照射が開始されたことと放射線の照射が終了したことをともに検出することができるように構成されている場合について説明する。
装置自体で放射線の照射開始や照射終了を検出するための構成としては、種々の構成を採用することが可能であり、装置自体で放射線の照射開始や照射終了を検出することが可能であればいかなる構成を採用することも可能である。以下、そのためのいくつかの構成について簡単に説明する。
[検出方法1]
放射線画像撮影装置1自体で放射線の照射開始や照射終了を検出するための構成としては、例えば、放射線画像撮影装置1に、放射線の照射を受けると出力値が上昇し、放射線の照射が終了すると出力値が低下するような放射線センサー等の検出手段を取り付けるように構成することが可能である。
そして、この検出手段の出力値が放射線画像撮影装置1の制御手段22に入力するように構成し、制御手段22が、例えば検出手段の出力値が予め設定された閾値以上になったか否かを判断し、閾値以上になった時点で放射線の照射が開始されたと判断する。そして、一旦閾値以上になった検出手段の出力値が低下し、予め設定された閾値(上記の閾値と同じ値でもよく異なった値でもよい。)を下回った時点で放射線の照射が終了したと判断するように構成することが可能である。
[検出方法2]
また、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されるとバイアス線9や結線10中を流れる電流が増加し、放射線の照射が終了するとバイアス線9等を流れる電流が減少する。この現象を利用して、放射線の照射開始や照射終了を検出することが可能である。この構成については、本願出願人が先に提出した前記特許文献5等で詳しく説明されているので、それを参照されたい。以下、この検出方法2について簡単に説明する。
この検出方法2では、図7に示すように、バイアス線9やその結線10に電流検出手段25を接続し、電流検出手段25でバイアス線9や結線10中を流れる電流を検出して制御手段22に出力するように構成されている。なお、本実施形態では、電流検出手段25は、バイアス線9や結線10中を流れる電流に相当する信号値Iとして電圧値を出力するようになっているが、これに限定されない。また、この検出方法2では、電流検出手段25が検出手段に相当する。
放射線画像撮影装置1に放射線が照射され、放射線がシンチレーター3で光に変換されて、放射線検出素子7に光が照射されると、放射線検出素子7内で電子正孔対が発生する。そして、放射線検出素子7内にはバイアス電源14から逆バイアス電圧が印加されているため、TFT8を介して信号線6が接続されている放射線検出素子7の第1電極7a側に電子が蓄積していき、バイアス線9が接続されている第2電極7b側に正孔が蓄積していく。
そのため、バイアス線9内の正孔がバイアス電源14側に押しやられ、バイアス線9内の電子が放射線検出素子7側に引き付けられるため、バイアス線9や結線10内に電流が流れる。そのため、電流検出手段25から出力される信号値Iが大きく上昇する。また、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が終了すると、各放射線検出素子7内で新たに電荷が発生しなくなるため、バイアス線9等を電流が流れない状態(或いは電流が流れてもその量が非常に小さい状態)になる。
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22が、例えば電流検出手段25からの信号値Iが予め設定された閾値Ith以上になった時点で放射線の照射が開始されたと判断し、また、一旦閾値Ith以上になった信号値Iが低下して、予め設定された閾値Ith*(上記の閾値Ithと同じ値でもよく異なった値でもよい。)を下回った時点で放射線の照射が終了したと判断するように構成することが可能である。
[検出方法3]
また、上記の検出方法1、2のように、放射線画像撮影装置1に新たにセンサーや電流検出手段25等を設けて放射線の照射開始や照射終了を検出するように構成する代わりに、例えば以下に示すようにリークデータdleakの読み出し処理を行うように構成すれば、放射線画像撮影装置1に既設の回路や手段等を用いて放射線の照射開始等を検出することが可能となる。この検出方法3については、本願出願人が先に提出した前記特許文献6等で詳しく説明されているので、それを参照されたい。
ゲートドライバー15b各走査線5にオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とした状態では、図8に示すように、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が増幅回路18のコンデンサー18bに蓄積される。すなわち、増幅回路18のコンデンサー18bには、各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークした電荷qの合計値が蓄積される。
そのため、この状態で読み出し回路17で読み出し動作を行うと、増幅回路18のオペアンプ18aの出力側からは、各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークした電荷qの合計値に応じた電圧値が出力されて読み出される。このようにして読み出されたデータがリークデータdleakである。
そして、このように構成した場合、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1への放射線の照射が開始されると、各TFT8を介して各放射線検出素子7内から信号線6にリークする電荷qの電荷量が増加するため、放射線画像撮影装置1に放射線の照射が開始された時点で(例えば図9の時刻t1参照)、読み出されるリークデータdleakの値が急激に増加することが分かっている。
そこで、このリークデータdleakの値が増加することを利用して、例えば図9に示すように、読み出されたリークデータdleakが設定された閾値dleak_th以上になったことを検出することで、放射線画像撮影装置1自体で放射線の照射開始を検出することが可能となる。
また、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1への放射線の照射が終了すると、今度は、各TFT8を介して各放射線検出素子7内から信号線6にリークする電荷qの電荷量が減少するため、例えば図10に示すように、放射線画像撮影装置1に放射線の照射が終了した時点で(例えば図10の時刻t2参照)、読み出されるリークデータdleakの値が減少する。
そのため、例えば時刻t2でリークデータdleakが閾値dleak_th*未満の値になったことをもって放射線の照射が終了したことを検出することが可能となる。以上のように、この検出方法3では、放射線画像撮影装置1の制御手段22が、検出手段としても機能するように構成される。
なお、上記の場合の閾値dleak_th*は、上記の放射線の照射開始の検出処理において設定される閾値dleak_thと同じ値であってもよく、別の値に設定することも可能である。
また、図10では、時刻t2で放射線の照射の終了を検出した後もリークデータdleakを引き続き読み出した場合が示されているが、実際には、下記のように、放射線の照射の終了を検出すると画像データDの読み出し処理が行われるため、リークデータdleakの読み出し処理は、放射線の照射終了を検出した時点で一旦停止される。そして、画像データDの読み出し処理後に再開される。
なお、上記の検出方法3については、特許文献6や特開2012−176155号公報等に記載されているように、読み出したリークデータdleakから種々の値を算出し、それらに基づいて放射線の照射開始や照射終了を検出するように構成して、より的確に検出処理を行うように構成することも可能である。
また、放射線画像撮影装置1自体で放射線の照射開始や照射終了を検出することが可能な検出方法であれば、上記の検出方法1〜3以外の方法を採用することも可能である。そして、上記の検出方法1〜3やその他の検出方法のうち、いずれか1つの検出方法のみで放射線の照射開始等を検出するように構成することも可能であるが、それらの複数の検出方法を同時並行で行わせるように構成することも可能である。
[画像データの読み出し処理について]
本実施形態では、放射線画像撮影装置1の読み出し回路17は、例えば図11に示すように構成されている。
すなわち、本実施形態では、読み出し回路17の増幅回路18は、オペアンプ18aと、オペアンプ18aにそれぞれ並列に接続されたコンデンサー18bおよび電荷リセット用スイッチ18cと、オペアンプ18a等に電力を供給する電源供給部18d等を備えるチャージアンプ回路で構成されている。
なお、本実施形態では、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、オペアンプ18aの入力側の非反転入力端子には例えば+0.8[V]等の所定の電圧値の基準電位V0が印加されるようになっている。
そして、電荷リセット用スイッチ18cがオフ状態とされている間に、信号線6を介して放射線検出素子7から電荷が増幅回路18に流入すると、電荷がコンデンサー18bに蓄積され、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。
また、オペアンプ18aの出力は分岐され、その一方は、リファレンス用スイッチSHRを介して相関二重サンプリング回路19のオペアンプ19aの反転入力端子に接続されている。また、他方は、信号用スイッチSHSを介して相関二重サンプリング回路19のオペアンプ19aの非反転入力端子に接続されている。
なお、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cや、相関二重サンプリング回路19のリファレンス用スイッチSHR、信号用スイッチSHS等はそれぞれ放射線画像撮影装置1の制御手段22によってオン/オフが制御されるようになっている。
また、リファレンス用スイッチSHRとオペアンプ19aの反転入力端子との間にはリファレンス用コンデンサーCRが、また、信号用スイッチSHSとオペアンプ19aの非反転入力端子との間には信号用コンデンサーCSがそれぞれ接続されており、リファレンス用コンデンサーCRと信号用コンデンサーCSの各対極はそれぞれ接地されている。
そして、本実施形態では、画像データDの読み出し処理の際には、図12に示すように、制御手段22は、読み出し回路17の増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cをオン状態からオフ状態に切り替えた後、相関二重サンプリング回路19のリファレンス用スイッチSHRにパルス電圧を印加して、その時点で、増幅回路18のオペアンプ18aから出力されている電圧値をリファレンス用コンデンサーCRに保持(サンプルホールド)させる。
なお、この時点では、増幅回路18のコンデンサー18bに蓄積されている電荷はほぼ0であるため、増幅回路18のオペアンプ18aからはそれに応じた小さな電圧値が出力されており、相関二重サンプリング回路19のリファレンス用コンデンサーCRにはこの小さな値の電圧値が保持される。
制御手段22は、続いて、走査駆動手段15のゲートドライバー15b(図11では図示省略。図3等参照)から走査線5のラインLnにオン電圧を印加させて、走査線5のラインLnに接続されている各TFT8をオン状態とする。そして、各放射線検出素子7から、当該放射線検出素子7内に蓄積された電荷が、オン状態とされたTFT8を介して信号線6に放出されて、増幅回路18のコンデンサー18bに蓄積される。そのため、増幅回路18のオペアンプ18aから出力される電圧値が上昇していく。
制御手段22は、続いて、ゲートドライバー15bから走査線5の当該ラインLnに印加する電荷をオン電圧からオフ電圧に切り替えさせて、走査線5の当該ラインLnに接続されている各TFT8をオフ状態とした後、相関二重サンプリング回路19の信号用スイッチSHSにパルス電圧を印加して、その時点で、増幅回路18のオペアンプ18aから出力されている電圧値を信号用コンデンサーCSに保持(サンプルホールド)させる。
そして、この状態で、相関二重サンプリング回路19のオペアンプ19aからは、信号用コンデンサーCSに保持された電圧値とリファレンス用コンデンサーCRに保持された電圧値との差分の電圧値が出力される。この差分の電圧値がアナログ値の画像データDである。
そして、前述したように、これらのアナログ値の画像データDがアナログマルチプレクサー21(図3等参照)を介してA/D変換器20に順次送信されて、A/D変換器20でデジタル値の画像データDに順次変換される。このようにして、走査線5のラインLnに接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理が行われる。
画像データDの読み出し処理は、オン電圧が印加される走査線5をシフトさせながら順次行われる。そのため、図12に示すように、走査線5のラインLnに接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理が完了すると、続いて、走査線5の次のラインLn+1に接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理が行われるようになっている。
その際、本実施形態では、制御手段22は、走査線5のラインLnに接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理でA/D変換器20での変換処理が終了してから、走査線5の次のラインLn+1に接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理を開始するまでの間の時間間隔ΔT(図12参照)を変化させることができるようになっている。
そして、この時間間隔ΔTを変化させることにより、全ての放射線検出素子7(或いは画像データDを読み出す対象となっている各放射線検出素子7)からの画像データDの読み出し処理に要する時間(以下、単に「画像データDの読み出し処理に要する時間」という。)を変更することができるようになっている。
なお、画像データDの読み出し処理に要する時間を変化させる方法として、上記のように時間間隔ΔTを変化させる方法に代えて、或いはそれと同時に、走査線5の各ラインLnにオン電圧を印加する期間をそれぞれ変化させ、それにあわせてリファレンス用スイッチSHRにパルス電圧を印加してから信号用スイッチSHSにパルス電圧を印加するまでの期間をそれぞれ変化させることで画像データDの読み出し処理に要する時間を変化させるように構成することも可能である。
[本実施形態に特有の構成等について]
前述したように、放射線発生装置55(図5や図6参照)と放射線画像撮影装置1との間でインターフェースを構築せずに動画等における一連の撮影を行う際、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1への放射線の照射のタイミングと、放射線画像撮影装置1での画像データDの読み出し処理とが重なってしまうと、前述したような種々の問題が生じる。
なお、以下、「動画等」という場合、1秒間に30フレーム等の撮影を行う、いわゆる動画の場合だけでなく、1秒間に十フレーム、或いは数秒で1フレームの割合で被写体に連続的に放射線を照射して撮影を行う、いわゆる準動画の場合等も含む。
そこで、以下、上記のように装置自体で放射線の照射開始や照射終了を検出することが可能な放射線画像撮影装置1を用いて動画等の撮影を行い、その際に、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重ならないようにするための構成等について説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1や放射線画像撮影システム50の作用等についてもあわせて説明する。
動画撮影等における一連の撮影を行う場合、図13に示すように、放射線発生装置55からの放射線の照射(図中の「照射」参照)と放射線画像撮影装置1における画像データDの読み出し処理(図中の「読み出し」参照)とが交互に行われる。そして、前述したように、動画等の撮影においては、放射線発生装置55から放射線を照射する周期や、放射線を照射している時間である照射時間は、一連の撮影を通じて一定であることが望ましいが、実際には、周期や照射時間が必ずしも一定しない場合もあり得る。
なお、以下では、図13に示すように、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1に対して放射線を照射している時間すなわち照射時間をTIRで表し、画像データDの読み出し処理に要する時間をTROで表す。また、図13およびぞれ以降の各図における照射時間TIRや画像データDの読み出し処理に要する時間TRO等の相対的な長さは、必ずしも現実を反映していない。
照射時間TIRは、放射線画像撮影装置1の制御手段22が放射線の照射開始を検出して(図10の時刻t1参照)から照射終了を検出する(図10の時刻t2参照)までの時間であるから、制御手段22は、放射線の照射開始と照射終了を検出する際の時刻t1、t2を検出し、その差分として照射時間TIRを算出して、放射線の照射が行われるごとにそれを記憶する。
また、本実施形態では、前述したように、画像データDの読み出し処理の際に、走査線5のラインLnに接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理が終了してから、走査線5の次のラインLn+1に接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理を開始するまでの間の時間間隔ΔT(図12参照)を変化させる等して、各放射線検出素子7から画像データDを読み出す画像データDの読み出し処理に要する時間TRO(図13参照)も変化させることができるようになっている。
そして、通常の場合には(すなわちデフォルトの状態では)、上記の時間間隔ΔTが最も長くなるように設定され、画像データDの読み出し処理に要する時間TROが最も長くなる状態に設定される。なお、時間TROを長くするといっても必要以上に長くすることを要求するものではなく、常識的な時間範囲内で相対的に長い時間に設定されることは言うまでもない。
さらに、図13に示すように、放射線発生装置55からの放射線の照射を開始してから次の撮影で放射線発生装置55からの放射線の照射を開始するまでの時間をTS−Sと表し、放射線発生装置55からの放射線の照射が終了してから次の撮影で放射線発生装置55からの放射線の照射が終了するまでの時間をTE−Eと表す。
そして、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TXを、下記(1)式に従って算出するようになっている。なお、この周期TXの算出は撮影ごとに行われる。
TX=(TS−S+TE−E)/2 …(1)
すなわち、本実施形態では、制御手段22は、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TXをTS−Sと時間をTE−Eとの平均値として算出するようになっている。なお、周期TXを時間TS−S或いは時間TE−Eとして算出するように構成することも可能である。
本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、画像データDの読み出し処理を行っている最中に、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τ(図13参照)を設定するように構成されている。
その際、前述したように、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1に放射線を照射する周期TX(上記(1)式参照)や放射線の照射時間TIRが必ずしも一定しないため、例えば図14(A)に示すように次の放射線の照射が遅れると(すなわち上記の周期TXが長くなると)、今回の撮影における画像データDの読み出し処理が終了してから次回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1は長くなるが、次回の撮影で放射線の照射が終了してから次回の撮影における画像データDの読み出し処理が開始されるまでの第2期間T2は短くなる。
また、逆に、例えば図14(B)に示すように、次回の撮影での放射線の照射が早まると(すなわち上記の周期TXが短くなると)、今回の撮影における画像データDの読み出し処理が終了してから次回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1が短くなる。
そこで、本実施形態では、上記のように、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1に放射線を照射する周期TXや放射線の照射時間TIRが一定しない場合でも、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重ならないようにするために、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記のように現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを設定する場合、上記の第1期間T1と第2期間T2とがより近い時間間隔になるように上記の待機時間τを設定するようになっている。
上記の第1期間T1や第2期間T2のいずれか一方が他方より短い時間間隔になるように待機時間τを設定すると、例えば第2期間T2が短い場合には図14(A)に示したように放射線の照射の周期TXが遅れた場合に放射線の照射のタイミングと次回の撮影での画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なる虞れが生じてしまう。
しかし、上記のように、第1期間T1と第2期間T2とがより近い時間間隔になるように待機時間τを設定すれば、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TXや放射線の照射時間TIRが一定せず、放射線を照射するタイミングが多少早まったり遅れたりしても、放射線画像撮影装置1における画像データDの読み出し処理と重ならないようにすることが可能となり、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なることを的確に防止することが可能となる。
本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、最初の画像データDの読み出し処理を開始するタイミングを、以下のようにして設定するようになっている。図13から分かるように、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TX(=(TS−S+TE−E)/2。(1)式参照)と、照射時間TIRと、第1期間T1と、第2期間T2と、画像データDの読み出し処理に要する時間TROとの間には、下記(2)式の関係がある。
TX=TIR+T2+TRO+T1 …(2)
そこで、制御手段22は、最初の画像データDの読み出し処理を開始する以前に放射線が数回照射される間に周期TXと照射時間TIRをそれぞれ計測し、それぞれ平均値を算出する。そして、上記のように理想的な状態ではT1=T2であるから、放射線の照射が終了してから最初の画像データDの読み出し処理を開始するまでの第2期間T2は、上記(2)式から、
T2=(TX−TIR−TRO)/2 …(3)
で算出される。
そのため、制御手段22は、上記の周期TXと照射時間TIRの各平均値と予め設定されている画像データDの読み出し処理に要する時間TROとを上記(3)式に代入して第2期間T2を算出し、画像データDの読み出し処理を開始する回の撮影で放射線の照射終了を検出してから上記の第2期間T2が経過した時点で最初の画像データDの読み出し処理を開始する。
そして、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τ(図13参照)として、算出した周期TXの平均値を設定する。
このように構成することで、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1に対して放射線が仮に上記の周期TXの平均値と照射時間TIRの平均値で規定されるタイミングで照射され続ける場合には、放射線の照射が終了してから画像データDの読み出し処理が開始されるまでの第2期間T2と、画像データDの読み出し処理が終了してから次の放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1とが等しくなるようなタイミングで画像データDの読み出し処理を行うことが可能となる。
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1において、放射線発生装置55から放射線が照射される周期TXや照射時間TIRが一定せずに変わる場合に、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重ならないようにするための構成について説明する。
前述したように、放射線発生装置55から放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射される周期TXや照射時間TIRは一定せずに変わり得る。そのような場合、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の制御手段22は、設定する待機時間τ(すなわち現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τ(図13参照))を変更して設定するようになっている。
また、本実施形態では、前述したように、画像データDの読み出し処理において、上記の時間間隔ΔT(図12参照)を変化させる等することで画像データDの読み出し処理に要する時間TROを変化させることができるようになっている。そこで、本実施形態では、上記の待機時間τの変更とともに、必要に応じて画像データDの読み出し処理に要する時間TROをも変更して設定するようになっている。
この場合、例えば、撮影ごとに周期TX等を計測し、周期TX等の履歴から次の撮影における周期TX等を推定し、推定した周期TXを新たに待機時間τとして設定するように構成することが可能である。
本実施形態では、このように撮影ごとに周期TX等を計測する代わりに、制御手段22は、画像データDの読み出し処理後の上記の第1期間T1と第2期間T2(図13や図14(A)、(B)参照)を計測する。そして、計測した第1期間T1や第2期間T2に基づいて上記の待機時間τや画像データDの読み出し処理に要する時間TRO(以下、読出時間TROと略称する。)を変更するか否かを決定するようになっている。
より正確な言い方をすれば、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、前回の撮影における画像データDの読み出し処理が終了してから今回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1と、今回の撮影で放射線の照射が終了してから今回の撮影における画像データDの読み出し処理を開始するまでの第2期間T2とに基づいて、今回の撮影で画像データDの読み出し処理を終了してから次回の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τや、次回の撮影での画像データDの読み出し処理に要する時間である読出時間TROを変更するか否かを決定するようになっている。
そして、その際の基準としては、第1期間T1と第2期間T2のうちの一方或いは両方が短くなった場合に、上記の待機時間τや必要に応じて読出時間TROを変更するように決定する。
このように構成すれば、前回の撮影における画像データDの読み出し処理が終了してから今回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1や、今回の撮影で放射線の照射が終了してから今回の撮影における画像データDの読み出し処理が開始されるまでの第2期間T2を端的に監視して、それらのいずれか或いは両方が短くなった場合にそれにあわせて待機時間τ等を変更してそれらの期間を長くすることが可能となる。そのため、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なることを的確に防止することが可能となる。
また、本実施形態では、待機時間τや読出時間TROを変更する際のもう1つの基準として、上記と同様の理由で(図14(A)、(B)参照)、変更後の第1期間T1と第2期間T2とがより近い時間間隔になるように待機時間τ等を変更するようになっている。なお、待機時間τや読出時間TROを変更する際の基準については後で改めて説明する。
以下、放射線画像撮影装置1の制御手段22における待機時間τや読出時間TROを変更する処理について、表1に基づいて具体的に説明する。
表1に示すように、本実施形態では、制御手段22には、第1期間T1や第2期間T2について判定値がそれぞれ2種類ずつ設定されている。以下、これらの判定値を判定値αと判定値βという(なお0<判定値α<判定値β)。なお、本実施形態では、第1期間T1における判定値α、βは、第2期間T2における判定値α、βと同じ値に設定されているが、第1期間T1における判定値α等と第2期間T2における判定値α等とを異なる値に設定することも可能である。
そして、表1の右下の部分に示すように、前回の画像データDの読み出し処理から今回の画像データDの読み出し処理までの間で、第1期間T1も第2期間T2も判定値βよりも長く、両者とも十分に長い時間間隔である場合には、図14(A)、(B)に示したように、次の撮影の際に放射線の照射のタイミングが多少早まったり遅れたりしても、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングが重なることはないと考えられる。
そのため、この場合は、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、現在行っている今回の撮影時の画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τや次回の撮影時の読出時間TROを変更しない、すなわち現状を維持すると決定し、前回の撮影時に設定した待機時間τと同じ時間を待機時間τとして設定する。
また、表1の右下の「現状維持」の欄を含む縦方向の1列は、前回の撮影における画像データDの読み出し処理が終了してから今回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1は判定値βよりも長いが、今回の撮影で放射線の照射が終了してから今回の撮影における画像データDの読み出し処理を開始するまでの第2期間T2が判定値βや判定値α以下の短い時間間隔になっている場合を表している。
つまり、この場合は、イメージ的に言えば、図14(A)に示したような状態になっており、次の撮影の際に放射線の照射のタイミングが遅れると、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングが重なってしまう可能性がある。
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、このような場合には、表1に記載されているように、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τ(図13参照)を、前回設定した待機時間τよりも延長するように変更して設定するようになっている。
このように待機時間τを延長することで、図14(A)に示した第2期間T2をより長くすることが可能となり、次の撮影の際に、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングが重なってしまうことを的確に防止することが可能となる。
なお、待機時間τを延長する時間幅は、例えば、前回の撮影の際に計測した周期TXや照射時間TIR等から上記(3)式に従って第2時間T2を算出し、次回の撮影の際の第2期間T2がそのような期間になるように待機時間τを決定するように構成することも可能である。また、下記のように待機時間τを短縮する場合も同様である。
また、本実施形態では、表1に記載されているように、第1期間T1が判定値β以下であり、第2期間T2が判定値α以下である場合にも、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを、前回設定した待機時間τよりも延長するように変更して設定するようになっている。
この場合、第1期間T1は判定値β以下ではあるがまだ時間幅に余裕があるのに対し、第2期間T2は判定値α以下で時間幅に余裕が少なくなっている。そのため、この場合も、イメージ的に言えば、図14(A)に示したような状態になっており、次の撮影の際に放射線の照射のタイミングが遅れると、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングが重なってしまう可能性がある。
そのため、待機時間τを延長するように変更して設定することで第2期間T2をより長くすることが可能となり、次の撮影の際に、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングが重なってしまうことを的確に防止することが可能となる。
また、表1の右下の「現状維持」の欄を含む横方向の1行は、今回の撮影で放射線の照射が終了してから今回の撮影における画像データDの読み出し処理を開始するまでの第2期間T2は判定値βよりも長いが、前回の撮影における画像データDの読み出し処理が終了してから今回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1が判定値βや判定値α以下の短い時間間隔になっている場合を表している。
つまり、この場合は、イメージ的に言えば、図14(B)に示したような状態になっており、次の撮影の際に放射線の照射のタイミングが早まると、画像データDの読み出し処理のタイミングと放射線の照射のタイミングとが重なってしまう可能性がある。
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、このような場合には、表1に記載されているように、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τ(図13参照)を、前回設定した待機時間τよりも短縮するように変更して設定するようになっている。
このように待機時間τを短縮すると、図14(B)に示した第2期間T2をより短くなり、その結果、次回の画像データDの読み出し処理の後の第1期間T1を長くすることが可能となる。そのため、次の撮影の際の画像データDの読み出し処理のタイミングと次々回の放射線の照射のタイミングとが重なってしまうことを的確に防止することが可能となる。
また、本実施形態では、表1に記載されているように、第2期間T2が判定値β以下であり、第1期間T1が判定値α以下である場合にも、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを、前回設定した待機時間τよりも短縮するように変更して設定するようになっている。
この場合、第2期間T2は判定値β以下ではあるがまだ時間幅に余裕があるのに対し、第1期間T1は判定値α以下で時間幅に余裕が少なくなっている。そのため、この場合も、イメージ的に言えば、図14(B)に示したような状態になっており、次の撮影の際に放射線の照射のタイミングが早まると、画像データDの読み出し処理のタイミングと放射線の照射のタイミングとが重なってしまう可能性がある。
そのため、待機時間τを短縮するように変更して設定することで第1期間T1をより長くすることが可能となり、次の撮影の際の画像データDの読み出し処理のタイミングと次々回の放射線の照射のタイミングとが重なってしまうことを的確に防止することが可能となる。
一方、表1に記載されているように、第1期間T1と第2期間T2がともに判定値α以下である場合やともに判定値β以下である場合には、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、読出時間TRO(すなわち画像データDの読み出し処理に要する時間TRO)を短縮するとともに、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを前回設定した待機時間τよりも延長するように変更して設定するようになっている。
これは、第1期間T1と第2期間T2のいずれか一方のみを長くするのではなく、前述した基準に則って第1期間T1も第2期間T2もともにより長くするための処理である。
すなわち、この場合、図15に示すように、単に読出時間TROを短縮するだけでは次の撮影時の第1期間T1は長くなるが、第2期間T2は長くならない。そこで、読出時間TROを短縮するとともに、待機時間τを延長するように変更することで、第1期間T1と第2期間T2をともに長くすることが可能となる。
なお、読出時間TROを短縮していき、読出時間TROがこれ以上短縮することができない時間幅まで到達した場合には、待機時間τの変更のみで制御するように構成される。
また、表1では記載を省略したが、読出時間TROを短縮した後、第1期間T1や第2期間T2のいずれか一方或いは両方が判定値βより長くなった場合には、読出期間TROを元の時間幅に戻す、或いは段階的に元の時間幅に戻すように構成される。
さらに、本実施形態では、表1に示したように、第1期間T1や第2期間T2を判定値α以下、判定値β以下、判定値βより長い期間の3段階にそれぞれ分類して制御の仕方を替える場合について説明したが、第1期間T1や第2期間T2を例えばそれぞれ2段階(すなわちある判定値より長いか判定値以下か)で分類するように構成したり、或いは、より細かく場合分けをして分類するように構成することも可能である。
[効果]
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、制御手段22は、動画等のように連続的に被写体を撮影する際の一連の放射線画像撮影において、前回の撮影の際の画像データDの読み出し処理が終了してから今回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1と、今回の放射線の照射が終了してから画像データDの読み出し処理が開始されるまでの第2期間T2とに基づいて、画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを変更するか否かを決定するように構成した。
そして、表1に示したように、第1期間T1と第2期間T2のいずれも十分に長い場合には待機時間τを変更せず、現状を維持するように決定し、また、第1期間T1が短くなった場合には待機時間τを短縮し(図14(B)参照)、第2期間T2が短くなった場合には待機時間τを延長するように変更するように決定する(図14(A)参照)。
そのため、次の撮影の際に、放射線が照射されている最中に画像データDの読み出し処理が開始されてしまったり、或いは画像データDの読み出し処理を行っている最中に放射線の照射が開始されてしまうなど、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なってしまうことを的確に防止することが可能となる。
そのため、動画等の撮影において、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TXや放射線を照射している照射時間TIR(図13参照)が必ずしも一定しない場合であっても、上記のように待機時間τを的確に調整することで、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なることを的確に防止して動画等の放射線画像撮影を的確に行うことが可能となる。
なお、以下の各実施形態においても同様であるが、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、第1期間T1や第2期間T2の長さに応じて、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを変更するか否かを決定する場合について説明した。
しかし、例えば、待機時間τに読出時間TROを加算すれば、各回の撮影ごとに画像データDの読み出し処理を開始する周期(すなわちいわゆる読み出し周期や読み出し間隔)や、各回の撮影ごとに画像データDの読み出し処理を終了する周期(すなわちいわゆる読み出し終了周期や読み出し終了間隔)になる。
そのため、本実施形態のように待機時間τを制御するように構成する代わりに、上記の読み出し周期や読み出し終了周期等を制御するように構成することも可能である。しかし、このように構成しても、制御の内容自体は、本実施形態の場合の待機時間τを制御することと何ら変わりはない。
[画像処理装置における放射線画像の生成処理について]
次に、放射線画像撮影装置1が上記のように構成されている場合における画像処理装置における放射線画像の生成処理について説明する。なお、本実施形態では、前述したようにコンソール58が画像処理装置としても機能するように構成されているため、以下、画像処理装置58として説明するが、前述したように、画像処理装置をコンソール58とは別体の装置として構成することも可能である。
放射線画像撮影装置1のセンサーパネルSP上に形成された各放射線検出素子7(図3等参照)内では、放射線検出素子7自体の熱(温度)による熱励起等によりいわゆる暗電荷(暗電流等ともいう。)が常時発生している。
そして、上記のように、画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τ(図13等参照)が変更されて変わると、図16に示すように、先の画像データDの読み出し処理から後の画像データDの読み出し処理までの間にTFT8がオフ状態となっている時間(すなわち暗電荷が蓄積される時間。以下、実効蓄積時間という。)Tacの長さが変わる。そのため、放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量も変わる。
暗電荷は、画像データDの読み出し処理の際、読み出される画像データDにいわばオフセット分として重畳されるが、上記のように待機時間τが変わり実効蓄積時間Tacが変わって放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量が変わると、画像データDに重畳される暗電荷によるオフセット分も変わる。
そこで、本実施形態では、動画撮影等における一連の撮影で得られた画像データDを放射線画像撮影装置1から画像処理装置58に送信する際、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、当該画像データDを読み出すための読み出し処理が開始される前の待機時間τ、すなわち、当該画像データDを読み出すための読み出し処理の1回前の画像データDの読み出し処理を終了してから当該画像データDの読み出しが行われた画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τの情報を、当該画像データに付随させて送信する。
或いは、上記の実効蓄積時間Tacの情報を、当該画像データに付随させて送信するように構成することも可能である。そして、画像処理装置58は、付随されている待機時間τ等の情報に基づいて当該画像データに対するオフセット補正を行い、さらにゲイン補正や欠陥画素補正、撮影部位に応じた階調処理等の精密な画像処理を行って、放射線画像を生成するように構成されている。
この場合、画像処理装置58が、放射線画像撮影装置1の放射線検出素子7ごとに画像データDをオフセット補正するためのオフセットデータOを予め備えておき、変更可能な待機時間τについてそれぞれオフセットデータOを備えるように構成することが可能である。また、基準となる放射線検出素子7ごとのオフセットデータOを備えておき、待機時間τ等から算出される実行蓄積時間Tac(或いは放射線画像撮影装置1から送信されてきた実行蓄積時間Tac)に応じて基準となるオフセットデータの値を修正してオフセット補正に用いるように構成することも可能である。
また、動画撮影等における一連の撮影を行う前や後に、放射線画像撮影装置1に放射線を照射しない状態で読み出し処理を行って放射線検出素子7ごとのオフセットデータOを取得するように構成して画像処理装置58に送信し、取得されたオフセットデータOを、待機時間τ等から算出される実行蓄積時間Tacに応じて修正してオフセット補正に用いるように構成することも可能である。
上記のように構成し、下記(4)式に従って、実行蓄積時間Tacに応じて修正したオフセットデータOを画像データDから減算するように構成することで、待機時間τが変更されることにより実行蓄積時間Tacが変更されて各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量が変わり画像データDに重畳される暗電荷によるオフセット分が変わる場合であっても、画像データDから暗電荷によるオフセット分を的確に除去することが可能となる。
D*=D−O …(4)
すなわち、上記(4)式で算出される、いわゆる真の画像データD*を、暗電荷等の影響を受けず放射線の照射により発生した電荷のみに起因する画像データDとすることが可能となる。そして、この真の画像データD*に基づいて放射線画像を生成するように構成することで、放射線画像を、待機時間τや実行蓄積時間Tacが変更されたことによる影響を受けない状態で的確に生成することが可能となる。
一方、放射線画像撮影装置1で、前述した時間間隔ΔT(図12参照)を変化させる等して読出時間TRO(すなわち画像データDの読み出し処理に要する時間TRO)を変更した場合、図17に示すように、前述した実効蓄積時間Tacが走査線5の各ラインL1〜Lxによって異なる時間になる。
すなわち、例えば図17に示すように、先の画像データDの読み出し処理に要する時間TROよりも後の画像データDの読み出し処理に要する時間TROを短縮するように変更した場合、走査線5の最初のラインL1における実効蓄積時間Tacが最も長くなり、走査線5が走査線5の最終ラインLxに近づくに従って実効蓄積時間Tacが短くなるようになる。
そのため、後の読み出し処理で読み出された画像データDに重畳される暗電荷によるオフセット分が、走査線5ごとに異なる状態になるため、後の読み出し処理で読み出された画像データDを画像処理装置58で画像処理する際、各走査線5ごとの実効蓄積時間Tacに応じてオフセット補正を行うことが必要になる。
そのため、この場合は、動画撮影等における一連の撮影で得られた画像データDを放射線画像撮影装置1から画像処理装置58に送信する際に、前述した待機時間τの情報とともに、変更した読出時間TROの情報も当該画像データに付随させて送信する。
そして、画像処理装置58では、変更した読出時間TROの情報が付随されている画像データDについては、当該情報に基づいて、前述した走査線5ごとの実効蓄積時間Tacを算出し、算出した実効蓄積時間Tac(或いは放射線画像撮影装置1から実行蓄積時間Tacの情報を送信する場合には送信されてきた当該実効蓄積時間Tac)から各画像データDに重畳されている暗電荷によるオフセット分を算出し、それに基づいて当該画像データDを修正して放射線画像を生成するように構成される。
その際、前記と同様に、例えば、画像処理装置58が予め基準となる放射線検出素子7ごとのオフセットデータOを備えておき、算出し或いは送信されてきた実効蓄積時間Tacに応じて基準となるオフセットデータOの値を修正したり、或いは、動画撮影等における一連の撮影を行う前や後に、放射線画像撮影装置1でオフセットデータOを取得して画像処理装置58に送信し、送信されてきたオフセットデータを実効蓄積時間Tacに応じて修正して、オフセット補正に用いるように構成することが可能である。
[効果]
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50によれば、放射線画像撮影装置1が上記のように待機時間τや読出時間TROを変化させた場合には、それに応じて実効蓄積時間Tacが変化し、読み出される画像データDに重畳される暗電荷によるオフセット分の大きさが変化するが、画像処理装置58で、その変化する暗電荷によるオフセット分を的確に算出して画像データDから減算し、それに基づいて放射線画像を生成する。
このように構成することで、待機時間τや読出時間TROが変化されたことにより画像データDに重畳される暗電荷によるオフセット分の大きさが変化する場合でも、それに応じた暗電荷によるオフセット分を的確に算出することが可能となり、画像データDから的確に算出された暗電荷によるオフセット分を減算して、画像データDから暗電荷によるオフセット分を的確に除去することが可能となる。
そのため、放射線画像を、待機時間τや読出時間TROが変更されたことによる影響を受けない状態で的確に生成することが可能となる。
なお、読出時間(すなわち画像データDの読み出し処理に要する時間)TROを短縮させる方法として、前述したように、走査線5の各ラインLnにオン電圧を印加する期間(図12参照)をそれぞれ短縮させ、それにあわせてリファレンス用スイッチSHRにパルス電圧を印加してから信号用スイッチSHSにパルス電圧を印加するまでの期間をそれぞれ短縮させる場合もあり得る。
この場合は、上記の暗電荷によるオフセット分とは別の問題として、各放射線検出素子7から読み出し回路17の増幅回路18のコンデンサー18bに電荷が流れ込む時間が短くなるため、電荷が十分に流れ込まないうちに信号用スイッチSHSにパルス電圧が印加されてしまい、読み出される画像データD自体の大きさが多少小さくなる可能性が生じる。
画像データDの値の減少の度合が小さく、それらから生成された放射線画像を見てもほとんどデータの減少が判別できない程度であれば画像データDを修正する必要はないが、データの減少が判別できる場合には、減少の程度に応じて画像データDを修正するように構成することが望ましい。
[第2の実施の形態]
上記の第1の実施形態では、放射線画像撮影装置1で放射線発生装置55からの放射線の照射開始と照射終了の両方を検出することが可能である場合について説明した。しかし、放射線画像撮影装置1によっては、放射線の照射開始と照射終了のいずれか一方しか検出できない場合もあり得る。
そこで、以下では、放射線画像撮影装置1で放射線の照射開始と照射終了のいずれか一方しか検出できない場合に、本発明を適用する方法について説明する。
なお、以下では、上記の第1の実施形態と同じ機能部については同じ符号を付して説明する。また、第2の実施形態では、説明の便宜上、放射線画像撮影装置1が放射線の照射終了のみを検出することができるように構成されている場合について説明する。さらに、第3の実施形態においても同様であるが、本実施形態では、読出時間TROを短縮させるタイミングが必ずしも明確に分からないため、読出時間TROは予め最も短い時間に設定される。すなわち、例えば上記の時間間隔ΔT(図12参照)が予め0になるように設定される。
本実施形態の場合、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記のように、放射線発生装置55からどのタイミングで放射線の照射が開始されたかを検出することができないが、放射線の照射が終了したことは検出することができる。
そのため、本実施形態では、制御手段22は、放射線の照射が終了してから画像データDの読み出し処理が開始されるまでの期間(第1の実施形態における第2期間T2に対応する。以下、期間T2という。)に基づいて、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを変更するか否かを決定するように構成される。
そして、上記と同様に、期間T2が短くなると(例えば前述した図14(A)参照)、放射線の照射が行われている最中に画像データDの読み出し処理が開始されるようになってしまう可能性が生じるため、待機時間τを延長するように構成される。しかし、期間T2が長すぎると、今度は、第1の実施形態で説明した第1期間T1(本実施形態では放射線の照射開始を検出できないため計測できない。)が短くなって画像データDの読み出し処理の最中に次の撮影での放射線の照射が開始されてしまう可能性が生じる。
そこで、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、以下の表2に基づいて待機時間τを変更する処理を行うようになっている。
すなわち、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、今回の撮影で放射線の照射が終了してから今回の撮影における画像データDの読み出し処理が開始されるまでの期間T2が第1判定値γ以下であれば、待機時間τを延長するように変更して、期間T2が長くなるように制御する。このように制御して、次の撮影の際に、放射線の照射が行われている最中に画像データDの読み出し処理が開始されないように制御する。
また、制御手段22は、上記の期間T2が第2判定値δ以上であれば、前述したように、画像データDの読み出し処理の最中に次の撮影での放射線の照射が開始されてしまう可能性が生じるため、待機時間τを短縮するように変更して、期間T2が短くなるように制御する。
さらに、制御手段22は、上記の期間T2が、第1判定値γより長く第2判定値δより短ければ、この場合は、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングが重なることはないため、待機時間τを変更せず、現状のまま維持するように制御する。
このように構成することで、放射線画像撮影装置1が放射線の照射終了しか検出できない場合であっても、待機時間τを変更するか否かを的確に決定することが可能となる。そのため、次の撮影の際に、放射線が照射されている最中に画像データDの読み出し処理が開始されてしまったり、或いは画像データDの読み出し処理を行っている最中に放射線の照射が開始されてしまうなど、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なってしまうことを的確に防止することが可能となる。
そのため、動画等の撮影において、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TXや放射線を照射している照射時間TIR(図13参照)が必ずしも一定しない場合であっても、上記のように待機時間τを的確に調整することで、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なることを的確に防止して動画等の放射線画像撮影を的確に行うことが可能となる。
なお、本実施形態および以下の第3の実施形態の場合も、上記の第1の実施形態と同様に構成し、放射線画像撮影装置1から画像データDを送信する際に、待機時間τの情報を画像データDに付随させて送信し、画像処理装置58で、待機時間τの情報に基づいて当該画像データDに対するオフセット補正を行って放射線画像を生成するように構成することで、放射線画像を、待機時間τが変更されたことによる影響を受けない状態で的確に生成することが可能となる。
[第3の実施の形態]
第3の実施形態では、放射線画像撮影装置1が放射線の照射開始のみを検出することができるように構成されている場合について説明する。
本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、このようにどのタイミングで放射線発生装置55からの放射線の照射が終了したかを検出することができないため、画像データDの読み出し処理が終了してから放射線の照射が開始されるまでの期間(第1の実施形態における第1期間T1に対応する。以下、期間T1という。)に基づいて、現在行っている画像データDの読み出し処理を終了してから次の撮影で画像データDの読み出し処理を開始するまでの待機時間τを変更するか否かを決定するように構成される。
そして、上記と同様に、期間T1が短くなると(例えば前述した図14(B)参照)、画像データDの読み出し処理を行っている最中に放射線の照射が開始されるようになってしまう可能性が生じるため、待機時間τを短縮するように構成される。そして、このように構成することで、次の撮影の際の期間T1を長くする。
しかし、待機時間τを短くしすぎると、今度は、第1の実施形態で説明した第2期間T2(本実施形態では放射線の照射終了を検出できないため計測できない。)が短くなって放射線の照射を行っている最中に画像データDの読み出し処理が開始されてしまう可能性が生じる。
そこで、本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、以下の表3に基づいて待機時間τを変更する処理を行うようになっている。
すなわち、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、今回の撮影での画像データDの読み出し処理が終了してから次回の撮影における放射線の照射が開始されるまでの期間T1が第3判定値ε以下であれば、待機時間τを短縮するように変更して、期間T1が長くなるように制御する。このように制御して、画像データDの読み出し処理を行っている最中に放射線の照射が開始されないように制御する。
また、制御手段22は、上記の期間T1が第4判定値ζ以上であれば、前述したように、図14(B)における第2期間T2(本実施形態では計測できない。)が短くなり、次の撮影の際に、放射線を照射している最中に画像データDの読み出し処理が開始されてしまう可能性が生じるため、待機時間τを延長するように変更して期間T1が短くし、第2期間T2が長くなるように制御する。
さらに、制御手段22は、上記の期間T1が、第3判定値εより長く第4判定値ζより短ければ、この場合は、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングが重なることはないため、待機時間τを変更せず、現状のまま維持するように制御する。
このように構成することで、放射線画像撮影装置1が放射線の照射開始しか検出できない場合であっても、待機時間τを変更するか否かを的確に決定することが可能となる。そのため、次の撮影の際に、放射線が照射されている最中に画像データDの読み出し処理が開始されてしまったり、或いは画像データDの読み出し処理を行っている最中に放射線の照射が開始されてしまうなど、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なってしまうことを的確に防止することが可能となる。
そのため、動画等の撮影において、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TXや放射線を照射している照射時間TIR(図13参照)が必ずしも一定しない場合であっても、上記のように待機時間τを的確に調整することで、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重なることを的確に防止して動画等の放射線画像撮影を的確に行うことが可能となる。
[待機時間τや読出時間TROを変更する際の基準について]
ここで、前述した待機時間τや読出時間TRO(図13等参照)を変更する際の基準について説明する。上記の各実施形態では、待機時間τ等を変更する際の基準として、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重ならないという前提の下で、変更後の第1期間T1と第2期間T2とがより近い時間間隔になるように待機時間τ等を変更するように構成されている場合について説明した。
そして、それを実現するために、第1の実施形態では、例えば、待機時間τを変更する際に、前回の撮影の際に計測した周期TX(上記(1)式参照)や照射時間TIR(図13等参照)等から上記(3)式に従って第2時間T2を算出し、次回の撮影の際の第2期間T2がそのような期間になるように待機時間τを決定する場合について説明した。すなわち、簡単に言えば、第1期間T1と第2期間T2の長さが同じになるように待機時間τを決定するように構成した場合について説明した。
そして、この場合、前述したように、画像処理装置58で、動画や準動画の一連の撮影における各撮影ごと(図17に示したように読出時間TROを変更した場合は各走査線5ごと)に、待機時間τ等から実効蓄積時間Tac(図16や図17参照)を算出して、実行蓄積時間Tacに応じてオフセットデータOの値を修正してオフセット補正に用いるようにすれば、的確に画像処理を行うことが可能となる。
一方、動画や準動画の撮影で得られた放射線画像を画像処理装置58の表示部58a(図5や図6参照)等に表示する場合、特に画像をリアルタイムで表示する場合等には、上記のように、各撮影ごとに得られた画像データDからいちいちオフセットデータOを減算せずに、画像データD同士の差分に基づいて放射線画像を次々と生成して表示していくように構成される場合がある。
具体的には、例えば動画等の一連の撮影の前に予め放射線画像撮影装置1に放射線を照射しない状態でオフセットデータOを読み出しておき、それらを放射線画像撮影装置1から画像処理装置58に送信しておく。そして、動画撮影等の最初の撮影が行われて各放射線検出素子7ごとに画像データDが読み出され、それらが放射線画像撮影装置1から送信されてくると、画像処理装置58は、最初の撮影の画像データDについては、画像データDからオフセットデータOを減算して算出される真の画像データD*(上記(4)式参照)に基づいて放射線画像を生成する。
そして、画像処理装置58は、2回目以降の撮影で読み出された画像データDについては、下記(5)式に従って、今回の撮影で読み出された画像データDと、その直前の回の撮影で読み出された画像データD(以下、画像データDoldという。)との差分ΔDを各放射線検出素子7ごとに算出する。
ΔD=D−Dold …(5)
そして、下記(6)式に従って、直前の回の撮影で読み出された画像データDoldから算出された真の画像データD*oldに、算出した差分ΔDを加算することによって、今回の撮影で読み出された画像データDから算出されるべき真の画像データD*を算出する。そして、このようにして算出した真の画像データD*に基づいて放射線画像を生成していくように構成される場合がある。
D*=D*old+ΔD …(6)
この場合、上記(6)式を変形すると、
D*=D*old+ΔD
=(Dold−O)+ΔD ←(4)式
=(Dold−O)+(D−Dold) ←(5)式
=D−O …(7)
と変形できる。
すなわち、上記(7)式の関係が成り立つため、上記(4)式に示したように、画像データDからいちいちオフセットデータOを減算しなくても、今回の撮影時に、今回の撮影時に読み出された画像データと直前の回の撮影で読み出された画像データDoldとの差分ΔDを算出し、直前の回の撮影時に算出した真の画像データD*oldに差分ΔDを加算するだけで真の画像データD*を容易に算出することが可能となる。
そのため、例えば動画撮影等の場合に、各撮影で撮影された放射線画像をリアルタイムに表示部58a等に表示することが可能となる。
しかし、この場合、上記(7)式の関係は、厳密に言えば、動画等の一連の撮影で読み出される画像データDに対応するオフセットデータOが変化しない場合にのみ成立する。そのため、上記の各実施形態のように、待機時間τ等を変更することで実効蓄積時間Tac(図16や図17参照)が変化し、画像データDに対応するオフセットデータOが変化するような場合には、上記の方法は原理的に言えば使えない。
しかし、オフセットデータOが僅かに変化するだけであれば、撮影ごとの放射線画像の明暗等はほとんど変化せず、一連の放射線画像を見る側(医師等)には、その変化はほとんど認識されないようにすることができる。
そこで、待機時間τを変更する際に、上記の第1の実施形態のように構成する代わりに(すなわち待機時間τを変更する際に、前回の撮影の際に計測した周期TX(上記(1)式参照)や照射時間TIR(図13等参照)等から上記(3)式に従って第2時間T2を算出し、次回の撮影の際の第2期間T2がそのような期間になるように待機時間τを決定するように構成する代わりに)、例えば、待機時間τを変更する際の時間幅を、さほど大きくない固定された適宜の時間幅とするように構成することも可能である。
すなわち、上記の表1〜表3に従って、第1期間T1と第2期間T2とがより近い時間間隔になるように待機時間τ等を変更する場合に、待機時間τを一気に大きく変化させるのではなく、いわば所定の時間幅ずつ撮影ごとに徐々に変化させるように変更させる。
このように構成すれば、上記のように、待機時間τが変更された後の真の画像データD*に基づいて生成された放射線画像が、それ以前の放射線画像よりも急に明るくなったり暗くなったりしたように感じられず、一連の放射線画像を見る側が、その変化はほとんど認識しない状態で動画や準動画を見ることが可能となる。
また、医師がそのような動画や準動画を見て、患者の身体や病変部の診断等を行う場合があるが、そのように動画等が診断に用いられる場合も、動画等を違和感なく見て診断することが可能となり、動画等が途中で急に明るくなったり暗くなったりして診断に悪影響を与えてしまうことを的確に防止することが可能となる。
なお、以上では、上記の表1〜表3において待機時間τを延長したり短縮したりする際の基準について説明したが、各表における「現状維持」の状態においても種々の基準を設けて待機時間τ等を変更するか否かを決定するように構成することも可能である。
すなわち、例えば上記(5)式や(6)式に示したように、画像データD同士の差分ΔDと直前の回の真の画像データD*oldから今回の撮影における真の画像データD*を算出するように構成されている場合には、上記の説明からも分かるように、待機時間τ等を変更して問題がなければ(すなわち例えば表1でT1、T2>βになるのであれば)、問題が生じない限り、待機時間τ等を変更しないように構成することが好ましい。
また、上記の各実施形態のように、一連の撮影の各回の撮影ごとに読み出された画像データDに対し、オフセットデータOを、待機時間τ等から算出される実効蓄積時間Tacに応じて修正して適用するように構成されている場合には、「現状維持」の状態では、待機時間τを予め設定された所定の時間とするように構成することも可能である。
このように構成すれば、画像処理の際に、その所定の時間とされた待機時間τ等から算出される実効蓄積時間Tacに応じてオフセットデータOを一旦算出してしまえば、「現状維持」の状態で読み出された画像データOについては、改めてオフセットデータOを算出することなく、上記のようにして算出したオフセットデータOを何度も用いることが可能となる。
そのため、上記(4)式に従った真の画像データD*の算出処理を容易かつ迅速に行うことが可能となり、動画や準動画の一連の撮影で得られた画像データDから放射線画像を速やかに生成することが可能となるといったメリットがある。
[読出時間TROを短くするための構成等について]
なお、前述したように、放射線発生装置55から放射線を照射する周期TX(上記(1)式参照)や放射線の照射時間TIRが必ずしも一定しない場合、放射線の照射のタイミングと画像データDの読み出し処理のタイミングとが重ならないようにするためには、読出時間TROすなわち画像データDの読み出し処理に要する時間TROをできるだけ短くして、画像データDの読み出し処理が終了してから次回の撮影で放射線の照射が開始されるまでの第1期間T1や、放射線の照射が終了してから画像データDの読み出し処理が開始されるまでの第2期間T2(図13〜図15参照)をできるだけ長くするように構成することが望ましい。
そして、上記の実施形態では、例えば、画像データDの読み出し処理の際に、図12に示したように、予め、走査線5のラインLnに接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理でA/D変換器20での変換処理が終了してから、走査線5の次のラインLn+1に接続されている各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理を開始するまでの間の時間間隔ΔTを設けておき、その時間間隔ΔTを短縮することで読出時間TROを短くする例について説明した。
また、走査線5の各ラインLnにオン電圧を印加する期間をそれぞれ短くし、それにあわせてリファレンス用スイッチSHRにパルス電圧を印加してから信号用スイッチSHSにパルス電圧を印加するまでの期間をそれぞれ短くすることで、読出時間TROを短くする例についても説明した。
ここでは、信号用スイッチSHSにパルス電圧を印加するタイミングをより早めることで、読出時間TROをより短くする制御の仕方について説明する。
なお、以下では、信号用スイッチSHSやリファレンス用スイッチSHRに印加するパルス電圧の立ち下がりのタイミングで信号用コンデンサーCSやリファレンス用コンデンサーCR(図11参照)に電圧値がサンプルホールドされる場合について説明するが、パルス電圧の立ち上がりのタイミングで信号用コンデンサーCS等に電圧値がサンプルホールドされる場合についても同様に説明される。
本実施形態では、図2や図3に示したように、走査線5と信号線6との間にはTFT8や図示しない絶縁層等が存在するため、その部分が一種のコンデンサーのような構成になっており、寄生容量cが形成されている。
そして、図18に示すように、画像データDの読み出し処理の際に、例えば走査線5のラインLnにオン電圧が印加されると同時に、この寄生容量cを介して信号線6の電圧も瞬間的に上昇する。そして、それを抑制するように信号線6等を電流(いわゆる貫通電流)が流れて、信号線6の電圧が下降して元の電圧に戻る。
続いて、走査線5のラインLnに印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられると、同様に、それと同時に、寄生容量cを介して信号線6の電圧も瞬間的に下降する。そして、上記と同様に信号線6等を電流が流れて、信号線6の電圧が上昇して元の電圧に戻るという現象が生じる。そして、この現象が、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧が順次印加されるごとに生じる。
この現象が生じている間、特に、走査線5に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられた時点で下降した信号線6の電圧が上昇して元の電圧に戻るまでの間に信号用スイッチSHSに印加するパルス電圧が立ち下がってしまうと、信号線6の電圧が元の電圧でない状態で信号用コンデンサーCSに増幅回路18のオペアンプ18aから出力された電圧値が保持されてしまい、信号用コンデンサーCSに保持された電圧値とリファレンス用コンデンサーCRに保持された電圧値との差分値として出力される画像データDが異常な値になってしまう可能性がある。
そこで、このような事態が生じることを防止するために、図18に示すように、通常、走査線5に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられて下降した信号線6の電圧が再び上昇して元の電圧に戻った後にパルス電圧の立ち下がりが来るようなタイミングで、信号用スイッチSHSにパルス電圧が印加される。
逆の言い方をすれば、画像データDの読み出し処理のために走査線5に印加したオン電圧をオフ電圧に切り替えた直後に信号用スイッチSHSに印加するパルス電圧の立ち下がりが来るように構成することができず、図18に示すように、走査線5にオン電圧を時間Taだけ印加した後、印加したオン電圧をオフ電圧に切り替え、そこからある程度の時間Tbが経った後でパルス電圧の立ち下がりが来るようなタイミングでしか、信号用スイッチSHSにパルス電圧を印加させることができなかった。
すなわち、各放射線検出素子7から画像データDを的確に読み出すためには、走査線5にオン電圧を印加する期間Taを所定時間以上確保する必要があるが、そのオン電圧の印加期間が終了してから、さらにある程度の経過時間Tbを経た後でなければ信号用スイッチSHSに印加するパルス電圧を立ち下げることができなかった。そして、この経過時間Tbが数千〜数万本の走査線5ごとに生じることが、読出時間TROすなわち画像データDの読み出し処理に要する時間TROが長くなる原因の1つとなっていた。
そこで、この経過時間Tbをなくす(すなわち0にする)ための方法として、例えば図19に示すように、走査線5にオン電圧を印加してから上記の期間Taが経過した後もオン電圧の印加を継続するとともに、走査線5にオン電圧を印加してから上記の期間Taが経過した時点で信号用スイッチSHSに印加するパルス電圧を立ち下げるように構成することが可能である。
このように構成すれば、図19に示すように、信号用スイッチSHSにパルス電圧を印加するタイミング(正確には信号用スイッチSHSに印加したパルス電圧を立ち下げるタイミング)を上記の経過時間Tbだけ早めることが可能となり、続くA/D変換器20でのデジタル値の画像データDへの変換処理が開始されるタイミング等も早めることが可能となる。
そして、このようにして、走査線5の各ラインLごとの読み出し処理において上記の経過時間Tbが不要となるため、数千〜数万本の走査線5について行う画像データDの読み出し処理全体に要する時間TROすなわち読出時間TROをより短くすることが可能となる。
なお、この場合、図19に示したように走査線5にオン電圧を印加し続ける訳にはいかず、いずれかのタイミングでオフ電圧に切り替えることが必要となる。以下、上記のように構成した場合に、走査線5に印加する電圧をオン電圧からオフ電圧に切り替えるタイミングについて、例を挙げて説明する。
[例1]
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記のようにして走査駆動手段15のゲートドライバー15b(図3等参照)から走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加させて画像データDの読み出し処理を行う際に、例えば図20に示すように、ゲートドライバー15bから走査線5(例えば走査線5のラインLn)に印加する電圧をオフ電圧に切り替えるタイミングと、次にオン電圧を印加すべき走査線5(例えば走査線5のラインLn+1)にオン電圧を印加するタイミングが同時になるように走査駆動手段15を制御するように構成することが可能である。
このように構成すると、図20に示すように、走査線5のラインLnに印加する電圧をオフ電圧に切り替える際に信号線6に生じる電圧の上昇と、走査線5のラインLn+1にオン電圧を印加する際に信号線6に生じる電圧の下降とが同時に生じるため、互いに相殺され、信号線6に電圧の上昇や下降が生じなくなる。或いは、信号線6に生じる電圧の上昇や下降を非常に小さなものとすることが可能となる。
そして、信号線6に電圧の上昇や下降が生じなくなり、或いは、信号線6に生じる電圧の上昇や下降が非常に小さなものとなるため、信号線6の電圧の上昇や下降によって生じるノイズを生じないようにしたり、或いはノイズが生じてもごく小さなものとしたり、信号線6に貫通電流が流れない、或いは流れる貫通電流を非常に小さなものとすることが可能となる等の有益な効果を得ることが可能となる。
[例2]
また、上記とは別の観点から、走査線5に印加する電圧をオン電圧からオフ電圧に切り替えるタイミングを設定するように構成することも可能である。
図11に示したように、上記の各実施形態では、読み出し回路17の増幅回路18のオペアンプ18aの反転入力端子に信号線6が接続されており、オペアンプ18aの入力側の非反転入力端子に基準電位V0が印加されている。
そのため、図19に示したように、ゲートドライバー15bから走査線5にオン電圧を印加した際に、信号線6の電圧が瞬間的に上昇すると、図21に示すように、増幅回路18のオペアンプ18aから出力される電圧値Vも、基準電位V0から瞬間的に下降して、下限電圧以下になる場合が生じ得る。なお、本実施形態では下限電圧は0[V]に設定されており、図21も下限電圧が0[V]であることを前提に表されているが、これに限定されない。
オペアンプ18aから出力される電圧Vが下限電圧以下になると、その後、オペアンプ18aから出力される電圧Vの線形性が損なわれる可能性があるため、増幅回路18のオペアンプ18aから出力される電圧Vが下限電圧未満にならないように制御する必要がある。
そこで、上記の場合、ゲートドライバー15bから走査線5に印加した電圧をオフ電圧に切り替える際には、信号線6の電圧が瞬間的に下降すること(図18参照)を利用して、増幅回路18のオペアンプ18aから出力される電圧Vが下限電圧未満にならないように制御するように構成することが可能である。
すなわち、例えば図22に示すように、この場合、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5(例えば走査線5のラインLn)に印加する電圧をオフ電圧に切り替えるタイミングと、次にオン電圧を印加すべき走査線5(例えば走査線5のラインLn+1)にオン電圧を印加するタイミングとを近接させる。
つまり、ゲートドライバー15bから走査線5(例えば走査線5のラインLn)に印加する電圧をオフ電圧に切り替えてから、次にオン電圧を印加すべき走査線5(例えば走査線5のラインLn+1)にオン電圧を印加するまでの時間間隔τ1が小さな時間間隔になるように設定する。
すると、図22に示すように、走査線5のラインLnに印加した電圧がオフ電圧に切り替えられた時点で信号線6の電圧が瞬間的に下降した直後に、走査線5のラインLn+1にオン電圧が印加される。走査線5のラインLn+1にオン電圧が印加された時点では、信号線6の電圧は基準電位V0を比較的大きく下回っているため、そこから、走査線5のラインLn+1にオン電圧が印加されて信号線6の電圧が瞬間的に上昇しても、信号線6の電圧は、基準電位V0を僅かに越える程度にしかならない。
そして、このような信号線6の電圧変化が読み出し回路17の増幅回路18のオペアンプ18aの反転入力端子に入力されるため、図23に示すように、オペアンプ18aから出力される電圧Vは、走査線5のラインLnに印加した電圧がオフ電圧に切り替えられた時点で大きく上昇した後、走査線5のラインLn+1にオン電圧が印加された時点で下降するが、基準電位V0を僅かに下回った電圧まで下降した後、すぐに基準電位V0に戻る状態になる。
そのため、上記のように構成することにより、走査線5に対するオン電圧やオフ電圧の印加によって信号線6の電圧が上昇したり下降したりする場合でも、読み出し回路17の増幅回路18のオペアンプ18aから出力される電圧値Vが下降して下限電圧(例えば0[V])以下になることを的確に防止することが可能となる。
また、逆の言い方をすれば、走査線5に対するオン電圧やオフ電圧の印加によって信号線6の電圧が上昇したり下降したりする場合でも、読み出し回路17の増幅回路18のオペアンプ18aから出力される電圧値Vが下降して下限電圧(例えば0[V])以下にならないような時間間隔τ1(図22参照)が設定される。
そして、このように構成することで、オペアンプ18aから出力される電圧Vが下限電圧以下になることを的確に防止して、オペアンプ18aから出力される電圧Vの線形性を的確に維持することが可能となるといった有益な効果が得られる。
なお、この[例2]の場合も、上記の[例1]に示したように(図20参照)、ゲートドライバー15bから走査線5(例えば走査線5のラインLn)に印加する電圧をオフ電圧に切り替えるタイミングと、次にオン電圧を印加すべき走査線5(例えば走査線5のラインLn+1)にオン電圧を印加するタイミングとを同時にする、すなわち上記の時間間隔τ1を0[秒]に設定することも可能である。
また、本発明が、上記の各実施形態や読出時間TROを短くするための構成等に限定されず、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。