JPH11311673A

JPH11311673A - 放射線撮像装置

Info

Publication number: JPH11311673A
Application number: JP10118801A
Authority: JP
Inventors: Shiro Oikawa; 四郎及川; Susumu Adachi; 晋足立; Takayuki Takemoto; 隆之竹本; Yasukuni Yamane; 康邦山根
Original assignee: Shimadzu Corp; Sharp Corp
Current assignee: Shimadzu Corp; Sharp Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09
Also published as: EP0955009B1; EP0955009A1; CN1234502A; DE69919260D1; US6243440B1; DE69919260T2; CN1207557C

Abstract

(57)【要約】【課題】放射線面センサを用いてＸ線透過画像等を撮影
する装置において、最適な露光量での撮影を可能とす
る。【解決手段】小線量のモニタ撮影を本撮影に先立って行
い、そのモニタ撮影で読み出される画像データを用いて
本撮影の最適撮影条件、具体的には放射線照射期間また
は放射線発生器１の管電流値を演算部９で計算し、その
演算結果に基づいて、例えば放射線照射停止信号を放射
線発生器１及び制御回路７に送るか、あるいは管電流値
を放射線発生器１に送ることによって、常に最適露光量
で撮影が行われるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば医用放射線
撮像装置もしくは産業用非破壊検査装置などに用いられ
る放射線撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】結核や肺癌の集団検診用の装置として
は、従来、Ｘ線フィルムやイメージングプレートを用い
た単純Ｘ線撮影装置が使用されている。また、最近では
Ｘ線面センサでリアルタイム読み出しの可能な装置（以
下、フラット・パネルセンサと言う）が開発されてきて
いる（例えば特開昭５９−２１１２６３号公報、特開平
２−１６４０６７号公報）。

【０００３】フラット・パネルセンサには、平板上に多
数のマトリクス状のスイッチング素子（ＴＦＴスイッ
チ）を配置し、その上に半導体層を設け、Ｘ線フォトン
を半導体層において電気信号に変換することで、Ｘ線透
過画像を電気的ディジタル信号で出力する直接変換方式
のもの、また、フォトダイオードとそれに接続されたス
イッチング素子をマトリクス状に配置し、このフォトダ
イオードアレイ（半導体層）上にシンチレータ（蛍光
体）を層状に重ね合わせ、そのシンチレータへのＸ線の
入射により発生する光信号をフォトダイオードにおいて
電気信号に変換する間接変換方式のものがある。

【０００４】そして、これらのフラット・パネルセンサ
では、各画素のスイッチング素子に各列共通のゲート線
が接続されており、このゲート線に駆動信号を送ること
により、各列ごとのスイッチング素子がＯＮとなり、各
行共通のデータ線から各画素ごとの電荷信号が出力され
る。その出力電荷信号は、信号読み出し回路に入力さ
れ、電荷電圧変換及び増幅された後、各画素ごとにＡ／
Ｄ変換されて画像処理装置等に入力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、単純Ｘ線撮
影装置においては、従来、露光不足や露光過多を防止す
るため、別途フォトタイマが使用されている。このフォ
トタイマは、半導体Ｘ線センサで構成されており、Ｘ線
フィルムの前面（Ｘ線入射面側）に配置して使用されて
いる。そして、実際の撮影時において、フォトタイマに
よってＸ線センサに入射したＸ線量をモニタし、その積
算値が所定値を越えたかどうかで撮影終了時間を判断し
ている。

【０００６】しかしながら、そのような方式では、フォ
トタイマの陰がＸ線フィルムに写り込んでしまうという
問題があり、また、陰が写らない程度にフォトタイマを
薄く作製した場合には、必要とされるＸ線感度が得られ
ないという問題があった。

【０００７】また、最近、開発されているフラット・パ
ネルセンサにおいても、同様な趣旨の最適撮影を行うた
めの提案がなされている（例えば特開平７−７２２５９
号公報）。その公報に記載の発明の要点は、Ｘ線照射中
に所定モニタ画素からの読み出しを頻繁に行い、加算し
て所定量に達したときにＸ線を遮断することである。

【０００８】しかし、この発明の問題点は、モニタ画素
とゲート線を共有する列の全てのデータが読み出しによ
りクリアされることにある。それをメモリに蓄積し、後
で撮影画像として利用することを考えた場合、現実には
タイムドリフト、読み出し時間の違いがあり、頻繁に読
み出したモニタ画素を含む列とそれ以外の通常画素とが
撮影画像として画質が異なるという問題がある。

【０００９】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、放射線面センサを用いてＸ線透過画像等を撮影
する装置において、常に最適露光量で撮影を行うことが
でき、しかも画質が均一な画像を得ることが可能な放射
線撮像装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、被検体に放射線を照射する放射線発生器
と、被検体を透過した放射線を電荷信号に変換する２次
元配列の検出素子群及びその各検出素子に接続されたス
イッチ部を備えた放射線面センサと、この放射線面セン
サの各検出素子のスイッチ部を列方向に順次駆動するゲ
ート駆動回路と、放射線面センサの各データ線から出力
される電荷量を電圧変換増幅してデジタル化する信号読
み出し回路と、それらゲート駆動回路及び信号読み出し
回路を制御する制御回路からなる放射線撮像装置におい
て、放射線発生器の放射線発生シーケンスがモニタ撮影
に続いて本撮影を行うように設定されているとともに、
そのモニタ撮影時の収集電荷量と本撮影時の所望電荷量
の比から本撮影の撮影条件を演算する本撮影条件演算部
が設けられていることによって特徴づけられる。

【００１１】本発明の放射線撮像装置によれば、モニタ
撮影で読み出される画像データを用いて最適撮影条件、
具体的には放射線照射期間または管電流値を計算するの
で、その演算結果に基づいて、例えば放射線照射停止信
号を放射線発生器及び制御回路に送るか、あるいは管電
流値を放射線発生器に送ることにより、常に最適露光量
での撮影が可能となる。しかも、特定列のモニタ画素の
読み出しという処理を行わずに本撮影の最適条件を求め
ることができるので、均一な画質の画像を得ることがで
きる。

【００１２】なお、本発明に用いる放射線発生シーケン
スは、モニタ撮影時の収集電荷量が本撮影時の所望電荷
量の１割以下に設定されていることが好ましい。

【００１３】ここで、本発明の放射線撮像装置におい
て、モニタ画像の読み出し終了直後にゲート駆動回路か
ら放射線面センサにリセット動作信号を供給するという
撮影シーケンスを採用してもよく、この場合、本撮影の
放射線照射が始まる直前にパネル全面の蓄積電荷がクリ
アされるので、より均一な画質の放射線画像を得ること
ができる。

【００１４】また、本発明の放射線撮像装置において、
モニタ画像の特定画素領域の画像データを積算して、本
撮影時の放射線照射時間または管電流値を決定するよう
に構成しておいてもよい。この場合、放射線照射時間ま
たは管電流値を自動的に決定するという構成を採用すれ
ば、モニタ撮影から本撮影に連続してつながるようなシ
ーケンスを適用することが可能になる。

【００１５】さらに、本発明の放射線撮像装置におい
て、本撮影時の所望電荷量が放射線面センサの最大電荷
量を上回る場合には、その面センサ内において電荷飽和
領域が発生しない条件の本撮影を複数回実行する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の構成を示すブロック
図である。Ｘ線発生器１より照射されたＸ線は、被検体
（図示せず）を透過し、Ｘ線面センサ２の各画素に照射
される。Ｘ線面センサ２はｍ×ｎの画素を持ち、そのＸ
線入射面にシンチレータ（図示せず）が配置されてい
る。Ｘ線面センサ２の各画素は、図２に示すように、光
に感応して電荷を出力するフォトダイオード２１と、そ
れに接続されたＴＦＴスイッチ２２により構成されてい
る。

【００１８】Ｘ線面センサ２にＸ線が入射すると、その
センサのＸ線入射面に配置されたシンチレータが、入射
したＸ線光量に比例した光信号を出力し、フォトダイオ
ード２１に電荷信号を誘起させる。ＴＦＴスイッチ２２
には、各列共通のｍ本のゲート線２４・・２４が接続され
ており、このゲート線２４にゲート駆動回路４からの駆
動信号が供給されると、その列ごとに接続されているＴ
ＦＴスイッチ２２がＯＮとなり、その画素の蓄積電荷信
号が各行共通のデータ線２３から出力される。出力され
た電荷信号は信号読み出し回路３に入力され、電荷電圧
変換及び増幅された後、各画素ごとにＡ／Ｄ変換されて
画像処理装置５に入力される。その後、最終的にＴＶモ
ニタ等の画像表示装置６にＸ線画像として表示される。

【００１９】なお、ゲートドライバ４と信号読み出し回
路３の制御は、制御回路７によって行われ、また、Ｘ線
発生器１の駆動制御はコントローラ８によって行われ
る。

【００２０】そして、本実施の形態では、Ｘ線発生器１
を、あらかじめ小線量でモニタ撮影を行い、これに続け
て本撮影を行うというようなＸ線発生シーケンスで駆動
制御するとともに、そのモニタ撮影で収集される画像デ
ータを、本撮影条件演算部９に取り込み、以下に示すよ
うな演算を行って、Ｘ線照射停止信号（別な変形例では
Ｘ線管電流設定信号）をＸ線発生器１、制御回路７に送
るようにしたところに特徴がある。なお、Ｘ線発生シー
ケンスは、Ｘ線発生器１の駆動を制御するコントローラ
８に設定される。

【００２１】以下、本撮影条件演算部９における演算内
容の例を、図３〜図８に示す撮影シーケンスを参照しつ
つ説明する。

【００２２】図３の上段のタイムチャートはＸ線発生シ
ーケンスであり、縦軸はＸ線発生器１の管電流値を示し
ている。下段のタイムチャートは図１のゲート駆動回路
４からＸ線面センサ２に送り出される読み出し用ゲート
駆動信号列を簡略に示した読み出しシーケンスである。

【００２３】このシーケンスにおいて、先立つフラット
・パネルセンサのリセット（パネル全面の画素電荷の読
み出し＝初期化）を行った後、Ｘ線発生シーケンスの最
初の時間幅ｔの部分がモニタ画像を蓄積する期間であ
り、その後、読み出しシーケンスの（モニタ）の部分が
モニタ画像を読み出すゲート駆動信号列を示している。

【００２４】以上のシーケンスで撮影されるモニタ画像
は、本画像に比して低解像度で良いことが多いため、複
数の隣接ゲート線を同時にＯＮすることや、複数の隣接
読み出し信号を束ねること（いわゆる画素束ね）により
短時間に撮影を終了してもよい。また、モニタ撮影の線
量は本撮影の１割以下であることが望ましい。これは図
３の撮影シーケンスにおいて

【００２５】

【数１】

【００２６】であることを意味する。ここで、Ｔは本撮
影のＸ線照射期間である。また、Ａ0は本撮影のＸ線管
電流値、Ａm はモニタ撮影のＸ線管電流値である。

【００２７】モニタ撮影により低解像度のモニタ画像が
画像表示装置６に表示されたら、図９に示すように、そ
のモニタ画像を見ながら関心領域Ｄを設定し、その関心
領域Ｄの画像データを積算してモニタ電荷量（Ｑm ）を
得る。本撮影時の関心領域の所望電荷量をＱ0 とすれ
ば、本撮影のＸ線管電流値（Ａ0 ）があらかじめ設定さ
れている場合、本撮影のＸ線照射期間（Ｔ）は、

【００２８】

【数２】

【００２９】により求められる。なお、以上の演算処理
において、関心領域Ｄの設定は、画像表示装置６のモニ
タ画像を見ながらオペレータが入力する例を示したが、
すでに撮影された画像情報等から関心領域があらかじめ
確定している場合には、オペレータの入力介在が無く、
自動的にモニタ撮影から上記の関係式でＸ線照射期間を
演算し本撮影に進むシーケンスが可能となる。

【００３０】また、以上の演算処理において、モニタ撮
影と本撮影の解像度が異なる場合には、これを勘案した
関係式に上記を変更して用いればよい。

【００３１】次に、演算内容は同じであるが最適撮影の
目的が異なる別の例を述べる。ここでは良好な直線性を
持つパネルの最大電荷量（Ｑmax ）の範囲内で本撮影を
行うことを目的とする。この場合はモニタ画像の各画素
値の比較から自動的に最大電荷蓄積部が最大電荷量（Ｑ
max ）設定画素として決定され、

【００３２】

【数３】

【００３３】により、本撮影に進む処理が自動化され
る。つまりこの場合、被検体の厚さや吸収の程度によら
ず、本撮影時にパネル内に電荷飽和領域が発生しない撮
影が実現する。

【００３４】ここで、図３の撮影シーケンス及びその演
算処理では、（１）式、（２）式を用いて本撮影のＸ線
照射期間を求める例を示したが、本発明はこれに限られ
ることなく、Ｘ線照射期間（Ｔ）がシステム設定値とし
て設定されており、Ｘ線管電流値（Ａ0 ）を演算の結果
として決定して本撮影を開始する場合も、本発明に含ま
れる。また、このような点は、後述する図４〜図８の変
形例についても同様なことが言える。

【００３５】その場合、Ｘ線管電流値（Ａ0 ）の演算
は、

【００３６】

【数４】

【００３７】によって求めることができる。図４に撮影
シーケンスの変形例１を示す。

【００３８】この図４の撮影シーケンスでは、本撮影の
Ｘ線照射が始まる直前にパネル全面の蓄積電荷のクリア
を行い、モニタ画像読み出しを行った部分と、行ってい
ない部分とで差が出ないようにしている。このようなリ
セット動作（読み出しシーケンスの太い縦の点線）は、
本撮影で使われる全列の範囲に渡って、図１に示すゲー
ト駆動回路４から同時にＯＮ信号をＸ線面センサ２に送
り出すことによって実現する。なお、図４の撮影シーケ
ンスには、モニタ画像用Ｘ線発生シーケンスに先立って
のリセット動作も図示している。

【００３９】ここで、先の図３の撮影シーケンス、及
び、以下に述べる図５〜図８の各変形例では説明を省略
しているが、いずれの撮影シーケンスにおいても、モニ
タ画像用Ｘ線発生シーケンスに先立って、リセット動作
やそれに類するパネルの初期化は行われているものとす
る。

【００４０】以上の図３及び図４においては、Ｘ線発生
シーケンスがモニタ撮影と本撮影に時間的に分離してい
る場合の例を示したが、図５〜図８の変形例では、連続
したＸ線発生期間の前半をモニタ撮影に充当する例を示
す。これらは、いずれもモニタ撮影情報から本撮影時の
Ｘ線照射時間またはＸ線管電流値を自動的に設定する場
合（先の（２）式または（４）式）に適用される。

【００４１】図５は、Ｘ線管電流値が少ない最初の領域
でモニタ撮影とその読み出しを行う場合の撮影シーケン
スであり、図６は、一定のＸ線管電流値でのＸ線発生期
間の前半を、モニタ撮影とその読み出しに用いる場合の
撮影シーケンスである。

【００４２】図６の撮影シーケンスを更に詳しく説明す
る。図６に示す撮影シーケンスでは、ｔ1 期間中にモニ
タ撮影用Ｘ線照射が行われ、ｔ2 期間にその読み出しが
行われる。この場合、読み出し期間中にもＸ線照射が続
いているため、モニタ画像には列方向に蓄積電荷強度の
差異が生じる。これを解消するため、この例では次のよ
うな処理を実行する。

【００４３】すなわち、図１に示すＸ線面センサ２にお
いて、画素の１列目のＸ線照射期間がｔ1 であり、ｍ列
目のＸ線照射期間はｔ1 ＋ｔ2 であるので、この照射期
間の違いを換算してモニタ画像を作成し、そのモニタ画
像を用いて関心領域Ｄのモニタ電荷量（Ｑm ) を得て、
（２）式に基づいて本撮影用Ｘ線照射期間（Ｔ）の演算
を行う。

【００４４】また、本撮影画像においても、画素の１列
目のＸ線照射期間が（ｔ2 ＋Ｔ）であり、ｍ列目がＴ期
間であるので、その違いを換算（画像強度の規格化）し
て画像を作成する必要がある。なお、このような本撮影
画像での問題を避けるため、モニタ像の読み出し終了後
にリセットを行って、本撮影のＸ線照射期間が全画素に
渡って同一時間（Ｔ）となるようにしても良い。

【００４５】次に、図７の変形例４及び図８の変形例５
に示す複数回の読み出しについて説明する。

【００４６】従来においても、Ｘ線センサのダイナミッ
クレンジが狭いことをカバーするため、複数回の読み出
しを行い、画像としての加算処理によりレンジを広げる
ことが行われている。図７及び図８の例では、所望電荷
量Ｑ0 がＱmax よりも大きい場合にモニタ画像の収集に
よって得られた情報から、（２）式を用いて本撮影時に
パネル内に電荷飽和領域が発生しないＸ線照射時間Ｔを
求め、このＸ線照射時間Ｔの撮影を複数回実施する。そ
の回数は、

【００４７】

【数５】

【００４８】で決定される。なお、［Ｑ0 ／Ｑmax ］
は、Ｑ0 ／Ｑmax の演算値の整数部分を意味する。

【００４９】そして、図７の変形例４においては、Ｘ線
照射中に（２）式で決定されるＸ線照射期間（Ｔ）のサ
イクルでの本撮影読み出し（本撮影１〜本撮影３）によ
り、各々電荷飽和のない信号収集が行われる。図７の例
では３回の本撮影画像加算によりダイナミックレンジの
広い所望の画像が得られる。

【００５０】また、図８の変形例５は、複数回の読み出
しサイクルを電荷の蓄積と読み出しに時間分割した例で
あり、読み出し期間中にはパネルにＸ線が照射されない
場合の撮影シーケンスを示している。なお、変形例５の
別の実施形態として、図示はしないが、Ｘ線は連続照射
とし、本撮影読み出しを行うごとに、その直後に、先の
図５で説明したようなリセット動作を行うという手法も
考えられる。

【００５１】以上の変形例４及び５によれば、いずれ
も、モニタ撮影と本撮影とを組み合わせたシーケンスで
撮影を行う本発明において、電荷飽和のない信号収集
が、被検体の厚さや形状によらず、最小限の読み出し回
数で実現することができる。

【００５２】なお、以上の実施の形態では、本撮影の撮
影条件としてＸ線照射時間またはＸ線管電流を演算する
方法を示したが、これに限られることなく、本発明に
は、本撮影における所望信号量を最適にするような撮影
条件を決定する方法のすべてが含まれる。

【００５３】また、以上の実施の形態では、Ｘ線変換層
としてシンチレータがあり、その蛍光をフォトダイオー
ドで信号電荷に変換して画素に電荷蓄積する、間接変換
方式の放射線撮像装置に本発明を適用した例を示した
が、本発明はこれに限られることなく、ａ−ＳｅやＣｄ
Ｔｅ等の光（Ｘ線）導電層をＸ線変換層として用いて信
号電荷を画素に蓄積する、直接変換方式の放射線撮像装
置に適用できる。

【００５４】さらに、本発明はＸ線の透過像の撮影のほ
か、ガンマ線等の透過像を撮影する放射線撮像装置にも
適用できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放射線撮
像装置によれば、モニタ撮影を本撮影に先立って行い、
そのモニタ撮影で読み出される画像データを用いて本撮
影の最適撮影条件、具体的には放射線照射期間または管
電流値を計算し、その演算結果に基づいて、例えば放射
線照射停止信号を放射線発生器及び制御回路に送るか、
あるいは管電流値を放射線発生器に送るように構成した
ので、常に最適露光量での撮影が可能となる。しかも、
特定列のモニタ画素の読み出しという処理を行わずに本
撮影の最適条件を求めることができるので、均一な画質
の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】その実施の形態に用いるＸ線面センサの１画素
分の構成を模式的に示す図である。

【図３】本発明の実施の形態で実行する撮影シーケンス
の例を示す図である。

【図４】撮影シーケンスの変形例１を示す図である。

【図５】撮影シーケンスの変形例２を示す図である。

【図６】撮影シーケンスの変形例３を示す図である。

【図７】撮影シーケンスの変形例４を示す図である。

【図８】撮影シーケンスの変形例５を示す図である。

【図９】モニタ画像の一例を示す図である。

【符号の説明】

１Ｘ線発生器２Ｘ線面センサ２１フォトダイオード２２ＴＦＴスイッチ２３データ線２４ゲート線３信号読み出し回路４ゲート駆動回路５画像処理装置６画像表示装置７制御回路８コントローラ９本撮影条件演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹本隆之京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者山根康邦大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に放射線を照射する放射線発生器
と、被検体を透過した放射線を電荷信号に変換する２次
元配列の検出素子群及びその各検出素子に接続されたス
イッチ部を備えた放射線面センサと、この放射線面セン
サの各検出素子のスイッチ部を列方向に順次駆動するゲ
ート駆動回路と、放射線面センサの各データ線から出力
される電荷量を電圧変換増幅してデジタル化する信号読
み出し回路と、それらゲート駆動回路及び信号読み出し
回路を制御する制御回路からなる放射線撮像装置におい
て、上記放射線発生器の放射線発生シーケンスがモニタ撮影
に続いて本撮影を行うように設定されているとともに、
そのモニタ撮影時の収集電荷量と本撮影時の所望電荷量
の比から本撮影の撮影条件を演算する本撮影条件演算部
が設けられていることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】本撮影条件演算部が、本撮影の条件とし
て放射線照射期間を演算し、その演算結果を放射線発生
器及び制御回路に送るように構成されていることを特徴
とする、請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】本撮影条件演算部が、本撮影の条件とし
て放射線発生器の管電流を演算し、その演算結果を放射
線発生器に送るように構成されていることをとを特徴と
する、請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】放射線発生シーケンスが、モニタ撮影時
の収集電荷量が本撮影時の所望電荷量の１割以下に設定
されていることを特徴とする、請求項１、２または３に
記載の放射線撮像装置。
【請求項５】モニタ画像の読み出し終了直後にゲート
駆動回路から放射線面センサにリセット動作信号を供給
することを特徴とする、請求項１、２、３または４に記
載の放射線像撮像装置。
【請求項６】モニタ画像の特定画素領域の画像データ
を積算して、本撮影時の放射線照射時間または放射線発
生器の管電流値を演算することを特徴とする、請求項
１、２、３、４または５に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】本撮影時の所望電荷量が放射線面センサ
の最大電荷量を上回る場合には、その面センサ内におい
て電荷飽和領域が発生しない条件での本撮影を複数回実
行することを特徴とする、請求項１、２、３、４、５ま
たは６に記載の放射線撮像装置。