JPH09131337A - X線撮像装置 - Google Patents

X線撮像装置

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JPH09131337A
JPH09131337A JP7288676A JP28867695A JPH09131337A JP H09131337 A JPH09131337 A JP H09131337A JP 7288676 A JP7288676 A JP 7288676A JP 28867695 A JP28867695 A JP 28867695A JP H09131337 A JPH09131337 A JP H09131337A
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exposure
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rays
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雅行 西木
Kouichirou Nabuchi
好一郎 名渕
Akira Tsukamoto
明 塚本
Shinichi Yamada
真一 山田
Toru Saisu
亨 斎須
Takayuki Tomizaki
隆之 富崎
Manabu Tanaka
学 田中
Seiichiro Nagai
清一郎 永井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】操作性の向上を図り、暗電流ノイズによる影響
を排除して正確なX線画像を得る。 【解決手段】X線曝射前では、暗電流ノイズの掃き出し
方法として、X線発生部、X線検出センサ又はX線管球
の電流を検出する電流検出センサからのX線曝射タイミ
ングに応じて全てのX線検出素子を同時又はX線検出素
子を複数ラインをブロックとしたブロック毎に行う。ま
た、X線曝射タイミングが発生するまで、全てのX線検
出素子を掃き出し状態にしておくか又は電力供給を停止
しておく。X線曝射後のX線画像の読取時には、マスク
したX線検出素子からの信号でマスクしていないX線検
出素子からの検出信号を補正し、メモリに記憶された補
正値で各X線検出素子からの検出データを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、X線の曝射を指
示する曝射信号を出力するX線曝射制御部と、その曝射
信号に基づいてX線を被検体に向けて曝射するX線発生
部と、被検体を透過したΧ線を電荷信号に変換して蓄積
するX線検出素子を2次元的に配列したX線像検出部
と、X線検出素子に蓄積された電荷の読み出しをライン
単位で制御する読出制御部を備えたX線診断装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】X線( 半導体 )平面検出器は、被検体を
透過したX線を検出する手段として、フィルム等を使用
した撮像装置やI.I.( イメージング・インテンシフ
ァイア)−TV撮像装置等に将来置き換わる可能性のあ
るX線撮像装置であり、検出したX線像は、リアルタイ
ムに表示器に表示することができ、しかもデジタルデー
タとして記憶( 撮影 )することができる。
【0003】図14( a )は、フィルム等を使用した撮
像装置の一例を示す図である。X線管101から放射さ
れたX線は被検体102に曝射され、この被検体102
を透過したX線は、フィルム103に感光される。この
フィルム103を現像すると、被検体102を透過した
X線の画像が得られる。
【0004】また図14( b )は、I.I.−TV撮像
装置の一例を示す図である。X線管101から放射され
たX線は被検体に曝射され、この被検体102を透過し
たX線の画像は、I.I.104を介して光の画像に変
換されて、光学系機構( レンズ等から構成される )10
5へ供給される。この光学機構105により光の画像は
所望の大きさに集束され、焦点が合せられ、TVカメラ
106により撮影される。
【0005】このTVカメラ106はカメラ制御器10
7により制御され、前記TVカメラ106から出力され
た画像信号は、前記カメラ制御器107により画像とし
てモニタ( CRT(cathode ray tube)ディスプレイ )1
08に表示される。
【0006】さらに、図15はX線平面検出器を使用し
たX線撮像装置の一例を示す図である。X線管101か
ら放射されたX線は被検体102に曝射され、この被検
体102を透過したX線は、X線平面検出器109に入
射される。このX線平面検出器109からは前記TVカ
メラ106のように、カメラ制御器107により制御さ
れて、各画素の信号が順次出力されるようになってお
り、この信号は、カメラ制御器107により画像として
モニタ108に表示される。
【0007】図16は、前記X線平面検出器の要部構成
の一例を示す回路図である。図17は、前記X線平面検
出器を構成するX線検出素子を示す回路図であり、図1
8は、実際のX線検出素子の要部構造を示す断面図であ
る。
【0008】X線検出素子は、光を感知し、入射光量に
応じた電荷を生成するフォトダイオード111と、この
フォトダイオード111からの電荷を蓄積するコンデン
サ(以下蓄積用コンデンサと称する )112と、この蓄
積用コンデンサ112に蓄積された電荷を読み出すスイ
ッチとして使用するTFT( 薄膜トランジスタ )113
とから構成されている。
【0009】なお、フォトダイオード111のカソード
端子と蓄積用コンデンサ112の一方の端子との接続点
は逆バイアス電源( −Vn )に接続され、フォトダイオ
ード111のアノード端子と蓄積用コンデンサ112の
他方の端子との接続点はTFT113のソース端子へ接
続されている。
【0010】X線平面検出器109は、前記X線検出素
子を1素子として、それを列(Column)及びライン(Row)
にアレイ状に2次元的に配列して構成されている。さら
に、TFT113のゲート端子は、ライン毎に共通に接
続され、ゲートドライバ114の各ライン出力端子に接
続されている。
【0011】このゲートドライバ114の各ライン出力
端子から、それぞれ時間系列的に順番にパルス状の制御
信号が出力するようになっており、このパルス状の制御
信号により、同じラインのTFT113は同時にON動
作するが、異なるラインのTFT113はそれぞれ時間
系列的に順番にON動作する。
【0012】また、TFT113のドレイン端子は、列
毎に共通に接続され、リードアウトアンプ(Read-out Am
plifier)115とコンデンサ( 以下時定数用コンデンサ
と称する )116とリセットスイッチ117とからなる
積分回路を介して、マルチプレクサ118の各入力端子
に接続されている。
【0013】このマルチプレクサ118は、前記ゲート
ドライバ114の各ライン出力端子から出力される1パ
ルスの間に各入力端子に入力される信号をそれぞれ時間
系列的に順番に1つずつ取込んでその出力端子から出力
するようになっている。
【0014】従って、ゲートドライバ114の各ライン
出力端子から出力されたパルス状の制御信号により、1
ラインのTFT113が同時のON動作すると、蓄積用
コンデンサ112に蓄積された電荷がTFT113を通
過して出力され、この電流は積分回路にを介して電圧に
変換され、マルチプレクサ118により順番に1つずつ
( 1ラインの1画素ずつ )出力される。このようにして
1ラインの読取りが終了すると、次のラインの読取りが
開始される。
【0015】すなわち、テレビジョンの走査線のよう
に、ライン毎に各X線検出素子1個ずつ( 1画素ずつ )
順番に検出信号を読取って、1画面分の撮像データ( ビ
デオ信号 )として出力するようになっている。
【0016】さらに、前記X線検出素子を2次元的に配
列したもの上に、X線を光に変換する蛍光体が層状に形
成されている。すなわち、支持体121上の複数のTF
T領域にはゲート電極122が形成され、その上にSi
Nx層123が形成される。このSiNx層123の上
には、TFT領域にはa−Si層124及びドレイン電
極125、ソース電極126が形成される。なお、前記
ドレイン電極125と前記ソース電極126とは、前記
a−Si層124を介して接続されており、直接接続し
ないようになっている。
【0017】また、前記ドレイン電極125及び前記ソ
ース電極126と前記a−Si層124との間の隙間に
はn+ a−Si層127,128が形成される。以上に
よりTFT領域にTFTが形成される。
【0018】一方、支持体11上の複数のPD領域に
は、前記SiNx層123及び前記ソース電極126が
形成されており、その上にn+ 層129、i層130、
P+ 層131からなるPin構造のフォトダイオード1
11が形成されている。
【0019】前記複数個のTFT上には第1のポリイミ
ド樹脂層132が形成され、前記複数個のフォトダイオ
ード111上には透明電極133が形成されている。前
記第1のポリイミド樹脂層132上には、前記各フォト
ダイオードの前記透明電極131間を接続する金属電極
134が形成されている。
【0020】前記透明電極133及び前記金属電極13
4上には、第2のポリイミド樹脂層135が形成されて
いる。この第2のポリイミド樹脂層135上には、透明
保護膜136、蛍光体137、光反射層138が形成さ
れている。
【0021】次に、X線画像を得る方法について説明す
る。上方から被検体を透過したX線が、光反射層138
を透過して蛍光体137に入射される。このとき上方か
ら入射される可視光は、光反射層138により反射され
て蛍光体137には入射されないようになっている。
【0022】蛍光体137で入射X線のエネルギーは光
のエネルギー( 可視光 )に変換され、この可視光が透明
保護膜136及び第2のポリイミド樹脂層135を透過
し、さらに透明電極133を介して可視光に感度のある
フォトダイオード111により受光される。
【0023】このフォトダイオード111により、光の
エネルギーに比例した電荷量に変化され、蓄積用コンデ
ンサ112に蓄積される。蓄積された電荷は、前述した
ように、データラインを通してライン毎に画素単位で読
み出される。読み出された信号はX線のエネルギーに比
例したもので、画素単位で読み出された信号を再構成す
ることによりX線画像を再現することができる。
【0024】しかしながら、X線平面検出器109は、
その構造上、X線が曝射されないときに、暗電流によっ
てX線平面検出器109中の蓄積用コンデンサ112に
ノイズ電荷が蓄積される。このため、フォトダイオード
111により蓄積用コンデンサ112に蓄積される電荷
が制限されるため、広いダイナミックレンジを得る目的
からX線の入射有無にかかわらず、常に読み出しを行う
かX線を入射する直前に一度、空読み出しを行い、蓄積
用コンデンサ112に蓄積された電荷( ノイズ電荷 )を
吐き出す動作が必要であった。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】しかし、常に読出しを
行っている場合、X線の曝射タイミングをこの読出し周
期に合せる必要があり、所望のタイミングにX線を曝射
できず、操作性が悪いという問題があった。
【0026】また、読出し周期に合せて曝射時間が制限
され、十分なX線量を被検体に曝射することができない
虞があり、明確なX線画像が得られない虞があるという
問題があった。
【0027】また、X線曝射前に、暗電流ノイズを各ラ
イン毎に順次吐き出す空読出し動作をする方法では、作
業者がX線を曝射しようとしてから準備の完了するまで
に時間がかかり、即座にX線を曝射できないという問題
があった。そこでこの発明は、操作性の向上を図り、暗
電流ノイズによる影響を排除して正確なX線画像を得る
ことができるX線撮像装置を提供することを目的とす
る。
【0028】
【課題を解決するための手段】請求項1対応の発明は、
X線の曝射を指示する曝射信号を出力するX線曝射制御
手段と、曝射信号に基づいてX線を被検体に向けて曝射
するX線発生手段と、被検体を透過したΧ線を電荷信号
に変換して蓄積するX線検出素子を2次元的に配列した
X線像検出部と、X線検出素子に蓄積された電荷の読み
出しをライン単位で制御する読出制御手段を備えたX線
診断装置において、読出制御手段は、全てのラインを同
時に読み出し状態としてX線検出素子に蓄積された電荷
を除去するリセット動作と、全てのラインを非読み出し
状態としてX線検出素子に電荷を蓄積させる蓄積動作
と、読み出しラインを順次読み出し状態としてX線検出
素子に蓄積された電荷信号をそれぞれ読み出す読み出し
動作とを備えたものである。
【0029】請求項2対応の発明は、X線の曝射を指示
する曝射信号を出力するX線曝射制御手段と、曝射信号
に基づいてX線を被検体に向けて曝射するX線発生手段
と、被検体を透過したΧ線を電荷信号に変換して蓄積す
るX線検出素子を2次元的に配列したX線像検出部と、
X線検出素子に蓄積された電荷の読み出しをライン単位
で制御する読出制御手段を備えたX線診断装置におい
て、読出制御手段は、複数のラインを順次に読み出し状
態としてX線検出素子に蓄積された電荷を除去するリセ
ット動作と、全てのラインを非読み出し状態としてX線
検出素子に電荷を蓄積させる蓄積動作と、読み出しライ
ンを順次読み出し状態としてX線検出素子に蓄積された
電荷信号をそれぞれ読み出す読み出し動作とを備えたも
のである。
【0030】請求項3対応の発明は、請求項1記載の発
明において、読出制御手段は、曝射信号が出力されるま
でリセット動作を行い、曝射信号が出力された時に蓄積
動作を行うものである。
【0031】請求項4対応の発明は、請求項1または請
求項2のいずれか1項記載の発明において、X線像検出
部のX線入射面にX線センサを備えると共に、読出制御
手段は、X線センサの出力に基づいて各動作の切換を行
うものである。
【0032】請求項5対応の発明は、請求項1乃至請求
項4のいずれか1項記載の発明において、X線曝射制御
手段は、X線の曝射を指示する曝射スイッチヘの入力に
基づいて曝射信号を出力するものである。
【0033】請求項6対応の発明は、請求項1乃至請求
項5のいずれか1項記載の発明において、X線検出素子
は、X線を光に変換するX線・光変換手段と光を電気信
号に変換する光・電気変換手段と、この光・電気変換手
段から出力される電気信号を電荷として蓄積する蓄積手
段とを備えるものである。
【0034】請求項7対応の発明は、請求項1乃至請求
項5のいずれか1項記載の発明において、X線検出素子
は、X線を電気信号に変換するX線・電気変換手段と、
このX線・電気変換手段から出力される電気信号を電荷
として蓄積する蓄積手段とを備えるものである。
【0035】請求項8対応の発明は、請求項1乃至請求
項7のいずれか1項記載の発明において、X線検出素子
から出力される電荷信号を積分する積分回路と、積分回
賂をリセットするリセット回路を備えたものである。
【0036】請求項9対応の発明は、請求項1乃至請求
項8のいずれか1項記載の発明において、予めX線を曝
射しないで撮像したノイズ画像に基づいて、電荷信号か
ら暗電流ノイズを除去する補正手段を備えたものであ
る。
【0037】請求項10対応の発明は、請求項1乃至請
求項8のいずれか1項記載の発明において、X線像検出
部はX線入射時に電荷の蓄積が行われないようにマスク
されたX線検出素子を備えると共に、補正手段はマスク
されたX線検出素子の出力に基づいて、画像信号から暗
電流ノイズを除去する補正手段を備えたものである。
【0038】請求項11対応の発明は、請求項1または
請求項2のいずれか1項記載の発明において、X線発生
手段は、読出制御手段のリセット動作が終了直後、X線
の曝射を開始するものである。
【0039】請求項12対応の発明は、請求項1または
請求項2のいずれか1項記載の発明において、読出制御
手段は、X線発生手段のX線曝射開始と同時にリセット
動作を行うものである。
【0040】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態を図
1乃至図4を参照して説明する。図1は、この発明を適
用したX線撮像装置の要部構成を示すブロック図であ
る。
【0041】1は制御部である。この制御部1は、X線
管球・X線管球駆動部等から構成されたX線発生部2に
対して、所望のX線量を被検体に曝射するように制御す
る。また、被検体を透過したX線を検出するX半導体平
面検出器3に対して、X線の曝射により蓄積された電荷
の読取制御を行うようになっている。
【0042】前記制御部1には、図示しない操作パネル
に設けられた曝射開始スイッチ1-1が接続されており、
この曝射開始スイッチ1-1のオン操作により、前記X線
発生部2へ曝射開始のタイミングが供給される。なお、
この曝射開始スイッチ1-1は、前記制御部1ではなく操
作性の利便性から前記X線発生部2に設けても良いもの
である。
【0043】図2は、前記X線平面検出器3の要部構成
を示す回路図である。なお、このX線平面検出器3の構
成は、従来の技術( 図16,図17参照 )で説明したも
のと同一であるので、ここではその説明は省略する。
【0044】前記制御部1が、X線発生部2におけるX
線曝射のタイミング情報をゲートドライバ4に供給する
と、このゲートドライバ4は、その供給されたX線曝射
のタイミング情報に基づいて、全てのX線検出素子を同
時に駆動するため、全てのラインに対して同一タイミン
グのONパルスの信号を出力するようになっている。
【0045】あるいは、図3に示すように、前記制御部
1からのX線曝射のタイミング情報が供給されると、前
記ゲートドライバ4は複数個( 例えば3ライン )のライ
ンを1ブロックとして、各ブロック毎に同一タイミング
のONパルスの信号を出力するようになっている。
【0046】従って、リードアウトアンプと時定数用コ
ンデンサとからなる積分回路5は、全てのライン又は複
数個のラインのTFTがON動作して、それらのライン
の全ての蓄積用コンデンサから蓄積電荷が同時に放電さ
れても、それらの蓄積電荷を流すのに十分な耐電流特性
( 容量 )を備えたものとなっている。
【0047】このような構成の第1の実施の形態におい
ては、例えば図4に示すように、X線曝射とTFTとの
タイミングが発生する。X線発生部2にてX線曝射のタ
イミングが発生し、制御部1はこのX線曝射のタイミン
グを得て、X線平面検出器3のゲートドライバ4に対し
てX線曝射のタイミング情報を供給する( 時点t1 )。
【0048】ゲートドライバ4は、このX線曝射のタイ
ミング情報に基づいて、図2又は図3に示すように、全
てのライン又は複数ラインを1ブロックとしたブロック
毎に同一タイミングのONパルスの信号を出力する。こ
のONパルスの信号が出力されたラインの全てのTFT
がON動作して、このTFTに接続された蓄積用コンデ
ンサに蓄積されている蓄積電荷( 暗電流ノイズ )が放電
され、リードアウトアンプと時定数用コンデンサとから
なる積分回路へと流れる。このとき積分回路は、蓄積電
荷( 暗電流ノイズ )を積分しないようにしておくか、積
分してもただちにリセットしてX線曝射による蓄積電荷
の積分に影響のないようにする。
【0049】このようにして、蓄積用コンデンサに蓄積
された暗電流ノイズの放電( 排除 )が終了すると、TF
TがOFF動作して( 時点t2 )、蓄積用コンデンサは
フォトダイオードにより再びX線曝射による電荷の蓄積
が開始される。すなわち、図4において、時点t1から
t2までの時間Aがノイズ掃き出し時間となり、時点t
2からX線曝射が終了する時点t3までの時間Bが撮影
時間、時点t1から時点t3までの時間CがX線の曝射
時間となる。
【0050】このように第1の実施の形態によれば、X
線の曝射タイミングに合せて、全てのライン又は複数個
のラインのX線検出素子の蓄積用コンデンサに蓄積され
ている暗電流ノイズ等の電荷を同時に掃き出すことによ
り、暗電流ノイズ等の蓄積電荷の掃き出し時間を大幅に
短縮することができ、所望のタイミングにX線撮像を行
うことができる。
【0051】この発明の第2の実施の形態を図5を参照
して説明する。この第2の実施の形態では、前述した第
1の実施の形態の構成( 図1,図2,図16,図17参
照 )と同一構成となっているので、ここでは構成の説明
は省略する。
【0052】この第2の実施の形態において、X線曝射
とTFTとのタイミングは、図5に示すように発生す
る。曝射開始スイッチ1-1を術者がON操作する( 時点
t4 )と、まず、TFTの第1ラインからTFTの第n
ラインまでの全てのラインに同一タイミングのONパル
スの信号を出力する。このONパルスの信号が出力され
たラインの全てのTFTがON動作して、このTFTに
接続された蓄積用コンデンサに蓄積されている蓄積電荷
( 暗電流ノイズ )が積分回路へ放電される。
【0053】このようにして、暗電流ノイズの放電が終
了してTFTがOFF動作すると、X線曝射が開始され
る( 時点t5 )。このX線曝射により、蓄積用コンデン
サにはフォトダイオードからの電荷が蓄積される。そし
て、曝射開始スイッチ1-1を術者がOFF操作する( 時
点t6 )とX線曝射が終了し、TFTの各ラインに順次
ONパルス信号が供給されて、蓄積用コンデンサの蓄積
電荷の読取りが行われる。なお、X線曝射時間が予め設
定された最大許容曝射時間を越える場合には、術者の曝
射開始スイッチ1-1のOFF操作がなくとも、自動的に
X線曝射を終了するようになっている。
【0054】すなわち、図5において、時点t4から時
点t5までの時間Dがノイズ掃き出し時間となり、時点
t5から時点t6までの時間EがX線の曝射時間とな
り、時点t6以降の時間Fが読取り時間となる。
【0055】このように第2の実施の形態によれば、第
1の実施の形態と同様な効果を得ることができ、さらに
X線の曝射開始の前に暗電流ノイズ等の電荷を掃き出す
ことができるので、X線の無駄な曝射を防止することが
できる。
【0056】この発明の第3の実施の形態を図6乃至図
8を参照して説明する。前述した第1の実施の形態及び
第2の実施の形態では、制御部1とX線発生部2とが直
接接続されており、X線曝射のタイミングを直接X線発
生部2から得るか又は制御していたのに対して、この第
3の実施の形態では、制御部1がX線発生部2と接続さ
れていない場合に間接的にX線曝射のタイミングを得る
幾つかの方法を説明する。
【0057】図6は、X線曝射のタイミングを得る第1
の方法の構成を示すブロック図である。制御部11に
は、X線平面検出器12のX線入射面又はその背面に設
けられたX線検出センサ13から出力されるX線検出信
号が入力される。
【0058】このX線検出センサ13は、前記X線平面
検出器12のX線入射面に配置される場合には、X線を
透過する材料で形成されたものを使用し、なるべく前記
X線平面検出器12の不感部分に配置する。また、前記
X線平面検出器12のX線入射面の背面に配置される場
合には、前記X線平面検出器12から漏れてくるX線を
検出するため、X線感度が高いものが使用される。
【0059】図7は、X線曝射のタイミングを得る第2
の方法の構成を示すブロック図である。制御部14に
は、X線平面検出器15の端にある1個( 1画素 )のX
線検出素子又は1ラインの( 複数個の )X線検出素子か
ら構成されたX線センサ部15-1から出力されるX線検
出信号が入力される。
【0060】図8は、X線曝射のタイミングを得る第3
の方法の構成を示すブロック図である。制御部16に
は、被検体にX線を曝射するX線発生部( 図示せず )を
構成するX線管球17に流れる電流を検出する電流検出
センサ18から出力される電流検出信号が入力される。
【0061】このような構成の第3の実施の形態におい
ては、X線検出センサ13、又はX線検出素子、又は電
流検出センサ18によりX線曝射のタイミングが検出さ
れ、この検出信号が制御部11,14,16に供給され
る。
【0062】制御部11,14,16はX線曝射のタイ
ミングを得て、X線平面検出器12,15,19の各ゲ
ートドライバに対してX線曝射のタイミング情報を供給
する。以降は前述した第1の実施の形態と同じ動作とな
るので、ここではその説明は省略する。このように第3
の実施の形態によれば、前述した第1及び第2の実施の
形態と同様な効果を得ることができる。
【0063】この発明の第4の実施の形態を図9及び図
10を参照して説明する。図9は、この発明を適用した
X線撮像装置の1画素( 1個のX線検出素子 )周辺の要
部構成を示すブロック図である。21は制御部である。
この制御部21は、ゲートドライバ22、及び積分回路
23を構成するスイッチ23-1をそれぞれ後述するよう
に制御する。
【0064】この逆バイアス電源−Vnからの電力は、
X線検出素子を構成するフォトダイオード24のアノー
ド端子及びこのフォトダイオード24に並列に接続され
たコンデンサ( 以下蓄積用コンデンサと称する )25の
一端に供給される。前記フォトダイオード24のカソー
ド端子と前記蓄積用コンデンサ25の他端との接続点は
TFT26のソース端子に接続されている。
【0065】前記ゲートドライバ22には、ライン(Ro
w) 毎に設けられたゲート駆動ラインが接続され、前記
各TFT26のゲート端子にそのゲート駆動ラインが接
続されている。前記各TFT26のドレイン端子は、列
(Column)毎に設けられたデータ信号ラインを介して積分
回路23に接続され、この積分回路23の出力端子はマ
ルチプレクサ( 図示せず )へ接続されている。
【0066】前記積分回路23は、前記スイッチ23-
1、リードアウトアンプ( Read-outAmplifier)23-2及
びコンデンサ( 以下時定数用コンデンサと称する )23
-3から構成されている。前記リードアウトアンプ23-2
の反転入力端子に、前記TFT26のドレイン端子( デ
ータ信号ライン )が接続され、その反転入力端子と出力
端子との間に前記スイッチ23-1と前記コンデンサ23
-3とからなる並列回路が接続されている。なお、前記リ
ードアウトアンプ23-2の非反転入力端子はグラウンド
( 0V )に接続されている。
【0067】このような構成の第4の実施の形態におい
て、図10に示すようなタイミングで制御が行われる。
X線曝射を行う前(時点t7まで)は、ゲートドライバ
22からゲート駆動ラインを介して供給するΤFT制御
信号を正電位にしてTFΤ26を常にON状態とし、ま
た積分回路23のスイッチ23-1はON状態とする。こ
れによつて、暗電流ノイズは、蓄積用コンデンサ25か
らTFΤ26、データ信号ライン、積分回路23を介し
て掃き出される。
【0068】次に、制御部21からX線の曝射開始信号
がONになる( 時点t7 )と、X線発生部はX線の曝射
を開始し、これと同時にゲートドライバ22はΤFT制
御信号を零電位(負電位)にしてΤFT26をOFFに
する。次に、制御部21からX線の曝射開始信号がOF
Fになる( 時点t8 )と、X線発生部はX線の曝射を停
止する。そして、X線の曝射終了後、蓄積された電荷を
読み出す前(t9より前)までに、積分回路23のスイ
ッチ23-1をOFF状態にしてから、その後時点t9か
ら順次信号を読み出す。
【0069】このようにこの第4の実施の形態によれ
ば、X線の曝射タイミングより前では、ΤFΤ26をO
Nにして常に暗電流ノイズが蓄積用コンデンサ25に蓄
積されないようになっているので、X線の曝射と同時に
電荷の蓄積を開始することができる。よって、暗電流ノ
イズ等の蓄積電荷の掃き出し時間が短く、前述した第
1、第2及び第3の実施の形態よりもX線の曝射を無駄
にすることなく、所望のタイミングでX線撮像を行うこ
とができる。
【0070】この発明の第5の実施の形態を図11を参
照して説明する。図11は、この発明を適用したX線撮
像装置の要部構成を示すブロック図である。31は制御
部である。この制御部31は、前述した第1の実施の形
態と同様に、X線発生部32及びX線平面検出器33を
制御すると共に、このX線平面検出器33への電力の供
給を制御する電源制御部33-1を制御するようになって
いる。
【0071】すなわち、前述した第4の実施の形態と同
様に、X線の曝射タイミングの前では、X線平面検出器
33( 特にこのX線平面検出器33を構成する蓄積用コ
ンデンサ )への電力供給を遮断( 停止 )する。そしてX
線の曝射タイミングが発生すると、X線平面検出器33
への電力供給を行う。このようにこの第5の実施の形態
によれば、前述した第4の実施の形態と同様な効果を得
ることができる。
【0072】この発明の第6の実施の形態を図12を参
照して説明する。図12は、この発明を適用したX線撮
像装置のX線平面検出器の要部構成を示す回路図であ
る。なお、このX線平面検出器と前述した第1の実施の
形態で説明したX線平面検出器( 図2参照 )との異なる
点は、マルチプレクサから出力されたシリアル信号から
暗電流ノイズ( 他のノイズ( 固定パターンノイズ )を含
む )を除去するシェーディング補正を行う回路を設けた
点である。
【0073】すなわち、X線曝射した後、ゲートドライ
バ41からライン毎にTFT42をONにする信号が時
間系列的に出力される。すると、ライン毎にTFT42
に接続されたX線検出素子からX線の曝射により蓄積さ
れた電荷が、データ信号ラインとして出力される。な
お、このX線検出素子43は、従来の技術( 図15,図
16 )で説明したように、フォトダイオードと蓄積用コ
ンデンサとから構成されている。
【0074】ライン毎に時間系列的に出力された電荷
は、列毎にリードアウトアンプ及び時定数用コンデンサ
( この時定数用コンデンサに蓄積された電荷を放電( リ
セット)するスイッチは省略している )から構成された
積分回路44を介してそれぞれ、マルチプレクサ45の
各入力端子に入力される。このマルチプレクサ45は、
前記各積分回路44からの出力を時間系列的に選択して
シリアル信号として出力する。
【0075】このシリアル信号はA/D変換器46に入
力される。このA/D変換器46では、アナログのシリ
アル信号をデジタル信号( デジタルデータ )に変換して
出力する。この出力されたデジタルデータは減算器47
に入力される。この減算器47には、演算処理回路48
が接続され、シェーディング用の補正データ( ノイズ量
データ )が供給されるようになっている。
【0076】この演算処理回路48には、X線検出素子
( 各画素 )毎に単位時間当たりのノイズ量データが予め
記憶されたメモリ49及び前回のX線画像の読取りから
のライン毎の蓄積時間を計時する蓄積時間計時回路50
が接続され、前記メモリから対応するX線検出素子の単
位時間当たりのノイズ量データが供給され、蓄積時間計
時回路50からは対応するラインの蓄積時間データが供
給される。
【0077】従って、この演算処理回路49は、メモリ
48からの単位時間当たりのノイズ量のデータ及び前記
蓄積時間計時回路50からの蓄積時間データに基づいて
そのデジタルデータに含まれている蓄積ノイズ量を算出
し、この蓄積ノイズ量データをシェーディング用補正デ
ータとして前記減算器47に供給する。
【0078】この減算器47は、前記A/D変換器46
から直接供給されたデジタルデータから蓄積ノイズ量デ
ータを減算して出力するようになっている。また、前記
A/D変換器46と前記メモリ48とは接続されてお
り、予め単位時間当たりのノイズ量を設定する時に、前
記A/D変換器46から前記メモリ48へ単位時間当た
りのノイズ量データが供給される。
【0079】このような構成の第6の実施の形態におい
て、メモリ49には、予めX線検出素子毎に単位時間当
たりのノイズ量データが記憶されている。例えば、暗電
流ノイズの掃き出しを行った後、X線を曝射しないで単
位時間待機して( 撮影して )読取りを行い、この時A/
D変換器46から出力されるデジタルデータをそのまま
ノイズ量データとしてメモリ49にX線検出素子毎に記
憶する。また、蓄積時間計時回路50により、前回のX
線画像の読取りからの経過時間( 蓄積時間 )が計時され
る。
【0080】このような状態で、実際にX線を曝射して
X線画像の読取りを行うと、A/D変換器46から出力
されたデジタルデータは、メモリ49からの単位時間当
たりのノイズ量データ及び蓄積時間計時回路50からの
蓄積時間データに基づいて、演算処理回路48で算出さ
れた蓄積ノイズ量データが減算されて、暗電流ノイズや
固定パターンノイズのないX線曝射によるデータとな
る。
【0081】このように第6の実施の形態によれば、X
線検出素子毎に単位時間当たりのノイズ量を記憶したメ
モリ49と、前回のX線画像の読取りからの蓄積時間を
計時する蓄積時間計時回路50と、その単位時間当たり
のノイズ量及び蓄積時間のデータに基づいて蓄積ノイズ
量データを算出する演算処理回路48と、A/D変換器
46からのデジタルデータから蓄積ノイズ量データを減
算する減算器47とを設けたことにより、読取ったデジ
タルデータから暗電流ノイズによる影響を排除して正確
なX線画像を得ることができる。
【0082】従って、X線の曝射タイミングの前に全て
のX線検出素子について暗電流ノイズの除去を同時に行
った場合に、読取りのラインの順番で、最初に読取るラ
インのX線検出素子からの検出データと最後に読取るラ
インのX線検出素子からの検出データとでは、最後に読
取るラインのX線検出素子の方が暗電流ノイズが多くな
り、1画面のX線画像において、暗電流ノイズによる影
響にライン毎に差が生じるという問題があるが、この第
6の実施の形態により、この暗電流ノイズによるライン
毎の影響の差を簡単に解消できるという効果を得ること
ができる。
【0083】この発明の第7の実施の形態を図13を参
照して説明する。図13は、この発明を適用したX線撮
像装置のX線平面検出器の要部構成を示す回路図であ
る。
【0084】X線曝射した後、ゲートドライバ61から
各ライン毎にTFT62をONにする信号が時間系列的
に出力される。すると、各ライン毎にTFT62に接続
されたX線検出素子からX線の曝射により蓄積された電
荷が、データ信号ラインとして出力される。なお、この
X線検出素子63はそれぞれ、従来の技術で説明したよ
うに、フォトダイオードと蓄積用コンデンサとから構成
され、これらのX線検出素子63のうち1列( 最端列 )
のX線検出素子のX線入射面にはX線を遮蔽するマスク
64が設けられている。
【0085】ライン毎に時間系列的に出力された電荷
は、列毎にリードアウトアンプ及び時定数用コンデンサ
( この時定数用コンデンサに蓄積された電荷を放電( リ
セット)するスイッチは省略している )から構成された
積分回路65へ入力される。前記マスク64が設けられ
た列の積分回路65の出力端子は、第1の抵抗66及び
第2の抵抗67からなる直列分圧回路を介してグラウン
ド( 0V )に接続されている。
【0086】一方、他の列の積分回路65の出力端子
は、それぞれ差分回路( 差動増幅回路)68を構成する
オペアンプの反転入力端子へ抵抗69を介して接続され
ている。前記第1の抵抗66と前記第2の抵抗67との
接続点( 分圧出力点 )は、前記差分回路68の各オペア
ンプの非反転入力端子に接続されている。
【0087】この差分回路68の各出力端子はそれぞ
れ、マルチプレクサ70の各入力端子に接続される。こ
のマルチプレクサ70は、前記各差分回路68からの出
力を時間系列的に選択してシリアル信号として出力す
る。このシリアル信号はA/D変換器71に入力され
る。このA/D変換器71では、アナログのシリアル信
号をデジタル信号に変換して出力する。
【0088】このような構成の第7の実施の形態におい
ては、例えば全てのX線検出素子63について暗電流ノ
イズの同時掃き出しを行った後、X線を被検体に曝射す
ると、マスク64が設けらていない各X線検出素子で
は、検出した透過したX線量に応じた電荷が蓄積される
が、一方マスク64が設けられた各X線検出素子63で
は、暗電流ノイズ( その他の各種ノイズを含む )が電荷
として蓄積される。
【0089】X線の曝射を終了して、ライン毎に時間系
列的に読出しを行うと、マスク64が設けられた1つの
X線検出素子62からは、暗電流ノイズを示す電荷が出
力され、この電荷を示す電圧が第1の抵抗と第2の抵抗
との接続点から出力され、各差分回路68により、他の
X線検出素子62からの検出信号とその暗電流ノイズの
電圧との差が増幅されてマルチプレクサ70に出力され
る。すなわち、X線の曝射により電荷が蓄積された他の
X線検出素子63からの検出信号から暗電流ノイズに相
当する電圧を差し引いてマルチプレクサ70へ出力する
ことになる。
【0090】このようにこの第7の実施の形態によれ
ば、所定の1列のX線検出素子へ入射されるX線を遮蔽
するマスク64と、これらのX線検出素子63から出力
される暗電流ノイズに対応する電圧をマスク64を設け
ない他のX線検出素子63からの検出信号からにより差
し引く差分回路68とを設けたことにより、前述した第
6の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【0091】さらに、この第7の実施の形態では、X線
曝射前の暗電流ノイズの掃き出し方法において、1ライ
ン毎に掃き出す方法においても、また複数ライン毎のブ
ロック毎に掃き出す方法でも、さらに全てのラインを同
時に掃き出す方法においても、いずれの場合において
も、正確に暗電流ノイズの除去を行うことができる。ま
た、前述した第6の実施の形態とこの第7の実施の形態
とを組合わせるとより暗電流ノイズの除去においてより
高い効果を得ることができる。
【0092】そこで、X線曝射前に第1の実施の形態乃
至第5の実施の形態を適切に組合わせて使用し、X線曝
射後のX線画像データの読取り時には、第6の実施の形
態と第7の実施の形態との組合わせた方法を使用する
と、暗電流ノイズによる影響の排除においてより高い効
果を得ることができる。
【0093】なお、X線平面検出器を構成するリードア
ウトアンプと時定数用コンデンサとからなる積分回路(
5,23,44,65 )は、X線検出素子の列毎にマル
チプレクサの入力端子側に設けられていたが、これに限
定されるものではない、例えばマルチプレクサの入力端
子側には設けずに、マルチプレクサの出力端子側に1個
だけ設けても良いものである。このようにすれば、積分
回路の個数を減らすことができ、回路が単純になり基板
を小さくコストを下げることができる。
【0094】また、X線平面検出器の構成として、マル
チプレクサを使用しない方法もある。すなわち、X線検
出素子の列毎に設けられた積分回路にそれぞれA/D変
換器を接続して、このA/D変換器からの出力を時間系
列的に選択して取り込むようにすれば良いものである。
【0095】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
操作性の向上を図り、暗電流ノイズによる影響を排除し
て正確なX線画像を得ることができるX線撮像装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態のX線撮像装置の
要部構成を示すブロック図である。
【図2】同実施の形態のX線撮像装置のX線平面検出器
の要部構成を示す回路図。
【図3】同実施の形態のX線撮像装置のX線平面検出器
のゲートドライバを示す図。
【図4】同実施の形態のX線撮像装置のX線曝射とTF
TのON/OFF制御のタイミングを示す図。
【図5】この発明の第2の実施の形態のX線撮像装置の
X線曝射とTFTのON/OFF制御のタイミングを示
す図。
【図6】この発明の第3の実施の形態のX線撮像装置の
X線曝射タイミングを得るための第1の方法の構成を示
すブロック図。
【図7】同実施の形態のX線撮像装置のX線曝射のタイ
ミングを得る第2の方法の構成を示すブロック図。
【図8】同実施の形態のX線撮像装置のX線曝射のタイ
ミングを得る第3の方法の構成を示すブロック図。
【図9】この発明の第4の実施の形態のX線撮像装置の
1個のX線検出素子周辺の要部構成を示すブロック図。
【図10】同実施の形態のX線撮像装置の各種信号のタ
イミングを示す図。
【図11】この発明の第5の実施の形態のX線撮像装置
の要部構成を示すブロック図。
【図12】この発明の第6の実施の形態のX線撮像装置
のX線平面検出器の要部構成を示す回路図。
【図13】この発明の第7の実施の形態のX線撮像装置
のX線平面検出器の要部構成を示す回路図。
【図14】従来のフィルム等を使用した撮像装置及び
I.I.−TV画像撮像装置の例を示す図。
【図15】X線( 半導体 )平面検出器を使用したX線撮
像装置の従来例を示す図。
【図16】同従来例のX線撮像装置のX線平面検出器の
要部構成の一例を示す回路図。
【図17】同従来例のX線撮像装置のX線平面検出器を
構成するX線検出素子を示す回路図。
【図18】同従来例のX線撮像装置のX線平面検出器を
構成する実際のX線検出素子の要部構造を示す断面図。
【符号の説明】
1,11,14,16,21,31…制御部、 2,32…X線発生部、 3,12,15,19,33…X線平面検出器、 4,22,41,61…ゲートドライバ、 5,23,44,65…積分回路、 13…X線検出センサ、 15-1…X線センサ部、 18…電流検出センサ、 33-1…電源制御部、 45,70…マルチプレクサ、 48…演算処理回路、 49…メモリ、 50…蓄積時間計時回路、 64…マスク、 68…差分回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 明 栃木県大田原市下石上1385番の1 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 山田 真一 栃木県大田原市下石上1385番の1 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 斎須 亨 栃木県大田原市下石上1385番の1 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 富崎 隆之 栃木県大田原市下石上1385番の1 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 田中 学 栃木県大田原市下石上1385番の1 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 永井 清一郎 栃木県大田原市下石上1385番の1 東芝メ ディカルエンジニアリング株式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線の曝射を指示する曝射信号を出力す
    るX線曝射制御手段と、前記曝射信号に基づいてX線を
    被検体に向けて曝射するX線発生手段と、前記被検体を
    透過したΧ線を電荷信号に変換して蓄積するX線検出素
    子を2次元的に配列したX線像検出部と、前記X線検出
    素子に蓄積された電荷の読み出しをライン単位で制御す
    る読出制御手段を備えたX線診断装置において、 前記読出制御手段は、全てのラインを同時に読み出し状
    態として前記X線検出素子に蓄積された電荷を除去する
    リセット動作と、全てのラインを非読み出し状態として
    前記X線検出素子に電荷を蓄積させる蓄積動作と、前記
    読み出しラインを順次読み出し状態としてX線検出素子
    に蓄積された電荷信号をそれぞれ読み出す読み出し動作
    とを備えたことを特徴とするX線撮影装置。
  2. 【請求項2】 X線の曝射を指示する曝射信号を出力す
    るX線曝射制御手段と、前記曝射信号に基づいてX線を
    被検体に向けて曝射するX線発生手段と、前記被検体を
    透過したΧ線を電荷信号に変換して蓄積するX線検出素
    子を2次元的に配列したX線像検出部と、前記X線検出
    素子に蓄積された電荷の読み出しをライン単位で制御す
    る読出制御手段を備えたX線診断装置において、 前記読出制御手段は、複数のラインを順次に読み出し状
    態として前記X線検出素子に蓄積された電荷を除去する
    リセット動作と、全てのラインを非読み出し状態として
    前記X線検出素子に電荷を蓄積させる蓄積動作と、前記
    読み出しラインを順次読み出し状態としてX線検出素子
    に蓄積された電荷信号をそれぞれ読み出す読み出し動作
    とを備えたことを特徴とするX線撮影装置。
  3. 【請求項3】 前記読出制御手段は、曝射信号が出力さ
    れるまでリセット動作を行い、前記曝射信号が出力され
    た時に蓄積動作を行うものであることを特徴とする請求
    項1記載のX線診断装置。
  4. 【請求項4】 前記X線像検出部のX線入射面にX線セ
    ンサを備えると共に、前記読出制御手段は、前記X線セ
    ンサの出力に基づいて各動作の切換を行うものであるこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項
    記載のX線診断装置。
  5. 【請求項5】 前記X線曝射制御手段は、X線の曝射を
    指示する曝射スイッチヘの入力に基づいて曝射信号を出
    力するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項
    4のいずれか1項記載のX線診断装置。
  6. 【請求項6】 前記X線検出素子は、X線を光に変換す
    るX線・光変換手段と前記光を電気信号に変換する光・
    電気変換手段と、この光・電気変換手段から出力される
    電気信号を電荷として蓄積する蓄積手段とを備えること
    を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載
    のX線撮影装置。
  7. 【請求項7】 前記X線検出素子は、X線を電気信号に
    変換するX線・電気変換手段と、このX線・電気変換手
    段から出力される電気信号を電荷として蓄積する蓄積手
    段とを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5の
    いずれか1項記載のX線撮影装置。
  8. 【請求項8】 前記X線検出素子から出力される電荷信
    号を積分する積分回路と、前記積分回賂をリセットする
    リセット回路を備えたことを特徴とする請求項1乃至請
    求項7のいずれか1項記載のX線診断装置。
  9. 【請求項9】 予めX線を曝射しないで撮像したノイズ
    画像に基づいて、前記電荷信号から暗電流ノイズを除去
    する補正手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至請
    求項8のいずれか1項記載のX線診断装置。
  10. 【請求項10】 前記X線像検出部はX線入射時に電荷
    の蓄積が行われないようにマスクされたX線検出素子を
    備えると共に、前記補正手段はマスクされたX線検出素
    子の出力に基づいて、前記画像信号から暗電流ノイズを
    除去する補正手段を備えたことを特徴とする請求項1乃
    至請求項8のいずれか1項記載のX線診断装置。
  11. 【請求項11】 前記X線発生手段は、前記読出制御手
    段のリセット動作が終了直後、X線の曝射を開始するも
    のであることを特徴とするものであることを特徴とする
    請求項1または請求項2のいずれか1項記載のX線診断
    装置。
  12. 【請求項12】 前記読出制御手段は、前記X線発生手
    段のX線曝射開始と同時にリセット動作を行うものであ
    ることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか
    1項記載のX線診断装置。
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