JPWO2011145171A1 - 撮像システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

画像合成時の画質低下を防ぐことが可能な撮像システムを提供する。撮像システムは、変換素子２０１とスイッチ素子２０２を有する画素が行列状に複数配置された検出部１０１と、走査方向が双方向に設定可能で検出部１０１を駆動する駆動回路１０２と、読出回路１０４と、を備えて、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮像動作を行うための検出器１０４と、検出器１０４の動作を制御する制御部１０６と、を夫々有し、夫々独立に撮像可能で相対的な位置関係が変位可能な複数の撮像装置１００ａ，ｂと、複数の撮像装置１００ａ，ｂの相対的な位置関係に関する情報を取得する検知手段１０７ａ，ｂと、制御部１０６に撮像装置の動作を決定する制御信号を送信する制御コンピュータ１０８と、を備え、制御コンピュータ１０８は、検知手段１０７ａ，ｂから取得した情報を用いて複数の撮像装置１００ａ，ｂの動作を決定する。

Description

本発明は、撮像システム及びその制御方法に関するものである。より具体的には、医療診断における一般撮影などの静止画撮影や透視撮影などの動画撮影に好適に用いられる、放射線撮像システムに用いられる撮像システム及びその制御方法に関する。なお、本発明において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。

近年、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が実用化されている。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。

このような放射線撮像装置において、特許文献１では、２次元状に配された複数の光電変換素子を有する基板（上記ＦＰＤに相当）を複数隣接して配置した光電変換装置が開示されている。この光電変換装置において、走査回路又は検出用回路の少なくともいずれか一方が該光電変換装置の対向する２辺に配され、該２辺に配された回路の走査方向が同じ方向に設定可能であることが開示されている。ここで、特許文献１において、複数のＦＰＤは予め定められた位置関係で隣接して固定配置されている。

また、特許文献２では、第１のＸ線管球と第１のＸ線検出回路部とを用いて第１の画像データを撮像する。また、第２のＸ線管球と第２のＸ線検出回路部とを用いて第２の画像データを撮像する。そして得られた第１の画像データと第２の画像データとを演算処理し、被写体の断層画像又は３次元画像を生成することが検討されている。ここで、特許文献２において、第１のＸ線検出回路部と第２のＸ線検出回路部は直交した位置に、予め定められた位置関係で固定配置されている。

以上の文献に示されたＦＰＤを複数用いた撮像システムにおいては、各ＦＰＤは同一もしくは対称な構造であり、予め定められた位置関係で固定配置されたものであることを前提としている。

特開平９−１３５０１３号公報 特開２００６−３４６０１１号公報

しかしながら、独立に撮像可能（画像取得可能）なＦＰＤを複数用いて、各ＦＰＤを自由に配置可能な撮像システムを構築する場合、自由に配置され得る各ＦＰＤがどのような位置関係で配置されるかは予め決まっていない。そのため、各ＦＰＤの位置関係によっては、走査方向の不一致等、各ＦＰＤ間での走査方法の不整合が生じ、各ＦＰＤから得られた複数の画像の連続性が損なわれる恐れがある。また、複数のＦＰＤで駆動時間が異なる場合にも、各ＦＰＤ間での走査方法の不整合が生じ、各ＦＰＤから得られた複数の画像の連続性が損なわれる恐れがある。従って、複数のＦＰＤから得られた複数の画像を画像合成する時に、各画像間でアーティファクトが生じ、画質低下を招く恐れがある。

本願発明者は、独立に画像取得可能なＦＰＤを複数用いて、各ＦＰＤを自由に配置可能な撮像システムにおいて、画像合成時の画質低下を防ぐことが可能な撮像システムを提供すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係る撮像システムは、放射線又は光を電荷に変換する変換素子と前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配置された検出部と、行方向の複数のスイッチ素子に接続されて列方向に複数配置された駆動配線に接続され、複数の前記駆動配線に駆動信号を与える順序の方向である走査方向が双方向に設定可能であり、前記検出部を駆動する駆動回路と、列方向の複数のスイッチ素子に接続されて行方向に複数配置された信号配線に接続され、前記走査方向で駆動された検出部からの電気信号を画像データとして出力する読出回路と、を備え、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮像動作を行うための検出器と、前記検出器の動作を制御する制御部と、を夫々有し、夫々独立に撮像可能で相対的な位置関係が変位可能な複数の撮像装置と、前記複数の撮像装置の前記相対的な位置関係に関する情報を取得する検知手段と、前記検知手段から取得した前記情報を用いて前記複数の撮像装置の動作を決定し、決定した前記撮像装置の動作を実行させる制御信号を前記制御部に送信する制御コンピュータと、を備え、前記制御コンピュータは、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が並列に配置された並列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が直列に配置された直列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに逆方向となり且つ前記複数の撮像装置の走査の開始又は終了が同じタイミングとなるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする。

本発明に係る撮像システムの制御方法は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子と前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配置された検出部と、行方向の複数のスイッチ素子に接続されて列方向に複数配置された駆動配線に接続され、複数の前記駆動配線に駆動信号を与える順序の方向である走査方向が双方向に設定可能であり、前記検出部を駆動する駆動回路と、列方向の複数のスイッチ素子に接続されて行方向に複数配置された信号配線に接続され、前記走査方向で駆動された検出部からの電気信号を画像データとして出力する読出回路と、を備え、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮像動作を行うための検出器と、前記検出器の動作を制御する制御部と、を夫々有し、夫々独立に撮像可能で相対的な位置関係が変位可能な複数の撮像装置を備えた撮像システムの制御方法であって、前記複数の撮像装置の前記相対的な位置関係に関する情報を取得する工程と、前記情報を用いて前記複数の撮像装置の動作を決定する工程と、を含み、前記決定する工程は、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が並列に配置された並列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が直列に配置された直列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに逆方向となり且つ前記複数の撮像装置の走査の開始又は終了が同じタイミングとなるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする。

本願発明により、独立に画像取得可能なＦＰＤを複数用いて各ＦＰＤを自由に配置可能な撮像システムにおいて、画像合成時の画質低下を防ぐことが可能な撮像システムを提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像システムのブロック図である。 本発明に係る撮像装置の等価回路図である。 本発明における本発明の撮像装置の動作において検討すべき事項を説明するためのブロック図である。 本発明に係る撮像システムの動作制御を説明するためのブロック図である。 本発明に係る撮像システムの動作制御を説明するためのブロック図である。 本発明に係る撮像システムの動作制御を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る撮像システムのブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る撮像システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明を好適に適用可能な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、図１（ａ），（ｂ）を用いてに本実施形態に係る撮像システムを説明する。本実施形態の放射線撮像システムは、放射線発生装置１１０、放射線制御装置１０９、制御コンピュータ１０８、複数の撮像装置１００ａ，１００ｂ、複数の撮像装置の位置関係を検知する検知手段である検知部１０７ａ，１０７ｂを含むものである。また、本実施形態の放射線撮像システムは、更に表示装置１１３、制御卓１１４を含むものである。なお、本実施形態では、第１撮像装置１００ａと第２撮像装置１００ｂの２つの撮像装置を用いている。以下、第１撮像装置に係る構成要素にはａの符号を、第２撮像装置に係る構成要素にはｂの符号を付与するが、共通する記載に関しては符号を省略して説明する。

各撮像装置１００は、平面検出器（ＦＰＤ）１０４と、信号処理部１０５と、制御部１０６と、を含む。ＦＰＤ１０４は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を複数備えた検出部１０１と、検出部を駆動する駆動回路１０２と、駆動された検出部からの電気信号を画像データとして出力する読出回路１０３と、を有する。信号処理部１０５は、ＦＰＤ１０４からの画像データを処理して出力する。制御部１０６は、制御コンピュータ１０８からの制御信号に基づき、各構成要素に夫々制御信号を供給してＦＰＤの動作を制御する。ＦＰＤの動作としては、同期モード、非同期モード、等の各種動作モードを含む。また、制御部１０６は、不図示の外部電源や内蔵バッテリーから電圧を受けて、検出部１０１、駆動回路１０２、及び読出回路１０３で必要な電圧を供給するレギュレータやインバータ等の電源回路を内包している。そして、各撮像装置１００は、夫々独立に撮像可能（画像取得可能）であり、また被検体１１２に対して夫々自由に配置可能、つまり変位可能である。

本発明の検知手段は、各撮像装置１００の相対的な位置関係を検知する。本実施形態では、各撮像装置１００に備えられた検知部１０７が検知手段に相当する。検知部１０７は、センサ、演算器、通信手段等を含み、各撮像装置間の相対位置関係を検知する。本実施形態では、各撮像装置１００が夫々センサ、演算器、通信手段を有し、センサが各撮像装置間の距離や方位等を検知し、演算器が撮像装置の位置や姿勢を演算して複数の撮像装置の相対的な位置関係を取得する。ここで、センサとしては、電子コンパス、加速度センサ、距離センサ等が好適に用いられる。なお、本実施形態では、各撮像装置が検出部１０７を有する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、撮像システムとして検知手段を有していればよい。撮像装置１００とは別に検知手段を備える例としては、各撮像装置１００をアーム等の機械的保持機構に取り付け、その機械的保持機構にエンコーダ等の検知部を設け、その検知手段により長さや角度等を検知してもよい。機械的保持機構は、外力により受動的に動く機関を有してもよく、またアクチュエータを備えて能動的に動く機関を有してもよい。また、各撮像装置にセンサと通信手段を有し、後述する制御コンピュータ１０８に演算器を有し、それらにより検出手段を構成してもよい。検知手段の演算器は、各撮像装置の配置情報を基にして、演算処理により共通の座標系における各撮像装置の相対的な位置関係を求める。ここで、配置情報は、ＦＰＤの座標系を共通の座標系に変換するための情報、又は、共通の座標系をＦＰＤの座標系に変換するための情報を含む。配置情報として例えば、ＦＰＤの特定画素を示す情報、駆動回路が配置された検出部の第１辺と読出回路が配置された検出部の第２辺を示す情報、ＦＰＤの放射線又は光が入射する入射面を示す情報、第１辺及び第２辺の縮尺を示す情報、を含む。本実施形態においてＦＰＤの特定画素とは、第１辺と第２辺が交差する角に位置する画素であり、例えば図２では３行１列の画素に相当する。そして特定画素を示す情報は、検出部内における特定画素が、駆動回路及び読出回路とどのような相対位置にあるかを示す情報であり、上記例では、ＦＰＤの座標系として第１辺をＹ軸、第２辺をＸ軸とすると原点に相当することを示す情報である。また、上記例において第１辺を示す情報は、第１辺が特定画素を原点とする第１象限のＹ軸であることを示す情報であり、第２辺を示す情報は、第２辺が特定画素を原点とする第１象限のＸ軸であることを示す情報である。更に、上記例において第１辺及び第２辺の縮尺を示す情報は、検出部内の画素のピッチによって規定される情報である。本実施形態では、検知手段としての検知部１０７がＦＰＤと一体化して撮像装置に設けられているため、検知部１０７からみたＦＰＤの特定画素を示す情報、第１辺と第２辺を示す情報、入射面を示す情報、縮尺を示す情報を用いて、共通の座標系への変換を行う。また、配置情報は、一方の撮像装置から見た他方の撮像装置の方位を示す情報を更に含んでも良い。

制御コンピュータ１０８は、放射線発生装置１１０と各撮像装置１００との同期や、各撮像装置１００の動作を決定する制御信号の送信、各撮像装置１００からの画像データに対して補正や保存・表示のための画像処理を行う。また、制御コンピュータ１０８は、検知手段から各撮像装置の相対的な位置関係に関する情報を取得する。制御コンピュータ１０８はこの情報に基づき、各撮像装置が夫々独立に撮影する場合に比べて各撮像装置から取得された画像データ間の不連続性を低減するように、各撮像装置の動作を決定する。なお、制御コンピュータ１０８によって決定される各撮像装置の動作は、後ほど詳細に説明する。この情報を基にして、制御コンピュータ１０８は各撮像装置の適切な走査を決定する。なお、撮影者が制御卓１１４を介して各撮像装置の動作を指定してもよい。制御コンピュータ１０８は、各撮像装置の制御部に決定された各撮像装置の動作に基づく制御信号を送信し、また放射線制御装置に制御卓１１４からの曝射要求に基づく制御信号を送信する。

放射線制御装置１０９は制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、放射線発生装置１１０に内包される放射線源１１１から放射線を照射する動作の制御を行う。制御卓１１４は、制御コンピュータ１０８の各種制御のためのパラメータとして被検体の情報や撮影条件の入力を行い制御コンピュータ１０８に伝送する。表示装置１１３は、制御コンピュータ１０８で画像処理された画像データを表示する。

次に、図２を用いて本発明に係る撮像装置に適用されるＦＰＤを説明する。なお、図１を用いて説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。また、図２では説明の簡便化のために３行×３列の画素を有するＦＰＤを示す。しかしながら、実際の撮像装置はより多画素であり、例えば１７インチの撮像装置では約２８００行×約２８００列の画素を有している。

検出部１０１は、行列状に複数配置された画素を有する。画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子２０１と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子２０２と、を有する。本実施形態では、変換素子に照射された光を電荷に変換する光電変換素子として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードを用いるが、ＭＩＳ型センサでもよい。また、変換素子としては、上述の光電変換素子の放射線入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が好適に用いられる。スイッチ素子２０２としては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、本実施形態では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。変換素子２０１の一方の電極はスイッチ素子２０２の２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は共通のバイアス配線ＢＬを介してバイアス電源２０３と電気的に接続される。行方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１〜Ｔ１３は、それらの制御端子が１行目の駆動配線Ｖｇ１に共通に電気的に接続されており、駆動回路１０２からスイッチ素子の導通状態を制御する駆動信号が駆動配線を介して行単位で与えられる。列方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１〜Ｔ３１は、他方の主端子が１列目の信号配線Ｓｉｇ１に電気的に接続されており、スイッチ素子が導通状態である間に、変換素子の電荷に応じた電気信号を、信号配線を介して読出回路１０３に出力する。列方向に複数配列された信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、複数の画素から出力された電気信号を並列に読出回路１０３に伝送する。

読出回路１０３は、検出部１０１から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路２０４を信号配線毎に対応して設けている。また、各増幅回路２０４は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器２０５と、積分増幅器２０５からの電気信号を増幅する可変増幅器２０６と、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路２０７と、を含む。積分増幅器２０５は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチと、を有する。積分増幅器２０５は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器２０５の反転入力端子には出力された電気信号が入力され、非反転入力端子には基準電源２１１から基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路２０７は、各増幅回路に対応して設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。また読出回路１０３は、各増幅回路２０６から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ２０８と、画像信号をインピーダンス変換して出力するバッファ増幅器２０９と、を有する。バッファ増幅器２０９から出力されたアナログ電気信号である画像信号Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器２１０によってデジタルの画像データに変換され、図１に示す信号処理部１０５を介して制御コンピュータ１０８へ出力される。

図１の制御部１０６は、図２に示すバイアス電源２０３、増幅回路の基準電源２１１を含む。バイアス電源２０３は、バイアス配線ＢＬを介して各変換素子の他方の電極に共通にバイアス電圧Ｖｓを供給する。基準電源２１１は、各演算増幅器の非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。

駆動回路１０２は、図１に示す制御部１０６から入力された制御信号（Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ、ＳＨＬ）に応じて、スイッチ素子を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非導通状態とする非導通電圧Ｖｓｓを有する駆動信号を、各駆動配線に出力する。これにより、駆動回路１０２はスイッチ素子の導通状態及び非導通状態を制御し、検出部１０１を駆動する。ここで、制御信号Ｄ−ＣＬＫは駆動回路として用いられるシフトレジスタのシフトクロックであり、制御信号ＤＩＯはシフトレジスタが転送するパルス、ＯＥはシフトレジスタの出力端を制御する信号である。また、制御信号ＳＨＬは駆動回路のシフト方向（走査方向）を選択する信号であり、Ｈｉレベルであれば走査方向は駆動配線Ｖｇ１からＶｇ３に向かう方向となり、Ｌｏレベルであれば走査方向は駆動配線Ｖｇ３からＶｇ１に向かう方向となる。以上により、検出部の駆動の所要時間と、走査方向が双方向に設定可能な駆動回路１０２が駆動配線に駆動信号を与える順序の方向である走査方向を設定する。また、制御部１０６は、読出回路１０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ、及び制御信号ＣＬＫを与えることによって、読出回路１０３の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号ＲＣは積分増幅器のリセットスイッチの動作を、制御信号ＳＨはサンプルホールド回路２０７の動作を、制御信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０８の動作を制御するものである。

次に、図３〜図５を用いて、本発明の各撮像装置の動作を決定する概念を説明する。なお、図３及び図４では、説明の簡略化のため２つの撮像装置を用いた例を示しているが、本願発明はそれに限定されることなく３以上の撮像装置を用いた場合にも好適に適用できるものである。

まず図３を用いて、本発明の撮像装置の動作において検討すべき事項である、各撮像装置から取得された画像データ間の不連続性について説明する。撮影装置１００を同一平面上に２個配置したときの位置関係は、図３（ａ）に示す走査方向に対して並列な並列配置と、図３（ｂ）に示す直列な直列配置と、図３（ｃ）に示す並列配置であって走査方向にずれた配置と、がある。並列配置では、２個の撮像装置の走査が互いに逆方向となる場合がある。撮像装置の出力に含まれる暗時出力３０１は、撮像装置の走査に伴い変動する特性を有しており、この暗時出力３０１の特性変動によって出力された画像データにシェーディングが生じる。また、この暗時出力の変動特性は、撮像装置の変換素子へのバイアス電圧の印加が開始されてから画像データを出力するまでの時間にも応じるものである。そのため、実際の画像データの取得とは別に取得された暗時出力画像データを用いた補正を行っても、データ取得のタイミングが異なるため、シェーディングがなお問題となる場合がある。並列配置された２つの撮像装置の走査方向が互いに逆方向である場合、２つの撮像装置間で暗時出力の変動特性が逆向きとなるため、２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じる。それによって２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じる可能性がある。また、直列配置では、２個の撮像装置の走査が同方向となる場合がある。直列配置された２つの撮像装置の走査方向が同方向である場合、２つの撮像装置間で暗時出力の変動特性が同じ向きとなるため、２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じる。それによって２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じる可能性がある。また、並列配置であって走査方向にずれた配置では、各撮像装置の検出部が駆動配線に平行な方向において一部重なる場合がある。このような場合に、各撮像装置の走査の開始が同じタイミングであれば、一部重なる領域において２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じる。それによって２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じる可能性がある。

そこで本願発明者は、上記の可能性を低減し得る、制御コンピュータ１０８による各撮像装置の動作制御を見出した。以下、図４及び図５に基づいて、制御コンピュータ１０８による動作制御を説明する。

並列配置の場合には、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、並列配置された２つの撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、各撮像装置の動作を制御することが望ましい。これにより、２つの撮像装置間で暗時出力の変動特性が同じ向きとなるため、２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じることを防ぐことが可能となる。そのため２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じるおそれが低減される。

直列配置の場合には、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、直列配置された２つの撮像装置の走査方向が互いに逆方向となり且つ各撮像装置の走査の開始又は終了が概略同じタイミングとなるように、各撮像装置の動作を制御することが望ましい。これにより、２つの撮像装置間で近接する画素の走査の開始若しくは終了のタイミングが概略等しくなるため暗時出力特性が近くなる。そのため、２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じることを防ぐことが可能となる。それにより２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じるおそれが低減される。

またこの場合には、図４（ｅ）に示すように、２つの撮像装置の走査方向が互いに同方向となり且つ先に走査が開始される撮像装置の走査終了と後に走査が開始される撮像装置の走査開始とが概略同じタイミングとなるように、各撮像装置の動作を制御してもよい。これにより、２つの撮像装置間で近接する画素の蓄積時間が概略等しくなるため暗時出力特性が近くなる。ただし、この制御では、撮像装置の走査にかかる全体の時間が図４（ｃ）及び（ｄ）に比べて長くなるため、撮影時間及び画像表示までの時間が図４（ｃ）及び（ｄ）より長くなる。

並列配置であって走査方向にずれた配置の場合には、図５に示すように、２つの撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、各撮像装置の走査方向を制御する。加えて、各撮像装置の検出部が走査方向において一部重なる領域において、各撮像装置間で近接する画素が概略同じタイミングで走査されるように、各撮像装置の走査開始のタイミングを制御する。これにより、一部重なる領域において２つの撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力特性が近くなる。そのため、２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じることを防ぐことが可能となる。それにより２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じるおそれが低減される。

ここで、２つの撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力特性差が、所定の許容量以下であれば、画像データに画像の不連続性が認識されることはなく、２つの撮像装置から得られた画像データを使用することができる。この暗時出力特性差が少なくとも一方の撮像装置の平面検出器のランダムノイズに埋没してしまえば、暗時出力特性差が画像データに画像の不連続性として認識されない。そのため、所定の許容量は、暗時出力特性差が少なくとも一方の撮像装置の平面検出器のランダムノイズに埋没するレベル以下であることが望ましい。具体的には、所定の許容量は、透視撮影においては少なくとも一方の撮像装置の平面検出器のランダムノイズの２倍以下、一般撮影においては、少なくとも一方の撮像装置の平面検出器のランダムノイズ以下であることが望ましい。そこで透視撮影においては、制御コンピュータ１０８は、上述した各撮像装置の制御を、各撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力差が、ランダムノイズの２倍以下になるように、各撮像装置の動作を決定して制御する。また一般撮影においては、制御コンピュータ１０８は、上述した各撮像装置の制御を、各撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力差が、ランダムノイズ以下になるように、各撮像装置の動作を決定して制御する。そしてより好ましくは、制御コンピュータ１０８は、検知手段から得られた各撮像装置の相対的な位置関係に関する情報を用いて、各撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力差が最も小さくなるように、各撮像装置の動作を決定して制御する。これにより、各撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じることを防ぐことが可能となる。それため、２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じるおそれが低減される。

ここで、２以上の撮像装置を配置する場合も、上記の概念に従って各撮像装置の走査方向及び／又は走査の開始のタイミングを決定する。また、取得した画像データに対して相対的な位置関係に関する情報を利用した画像処理を行ってもよい。例えば、共通の座標系における位置や方向などを合わせるために、画像データの移動又は反転又は回転を行う処理が好適である。

次に、図６（ａ）に示したフローチャートを用いて本発明に係る撮像装置及び撮像システムの動作を説明する。図１の制御コンピュータ１０８は、複数の撮像装置を独立に動作させる非同期モードと、複数の撮像装置を同期して動作させる同期モードを有する。撮影は静止画撮影（一般撮影）と動画撮影（透視撮影）のどちらでもよい。また、撮影中に非同期と同期のモードを、又静止画撮影と動画撮影とを切り替えてもよい。モード又は撮影を切り替えるときは、各撮像装置の駆動ユニットに駆動モードを変更する指令を送信する。

非同期モードにおいて、放射線の曝射要求がない場合（ＮＯ）は、個々の撮像装置の駆動制御ユニットに対して非同期の待機動作をおこなう指令を送信する。ここで、待機動作とは、駆動回路１０２が順次に、一括に、及び複数行毎で順次に、の少なくとも１つの走査方法で各駆動配線を走査して各変換素子２０１を初期化する初期化動作を、１回又は複数回繰り返し行う動作である。曝射要求がある場合（ＹＥＳ）は非同期の撮影動作をおこなう指令を送信する。ここで、撮像動作とは、撮像装置１００から画像データを出力するための動作である。この撮像動作は、放射線又は光が照射され得る期間を含む所定期間に各画素のスイッチ素子を非導通状態とする蓄積動作と、蓄積動作に各変換素子で発生した電荷を出力するために駆動回路が１行又は複数行単位で順次に各駆動配線を走査する出力動作と、を含む。また、終了要求がある場合（ＹＥＳ）は動作を終了し、終了要求がない場合（ＮＯ）は戻ってモードの判定を行う。

次に、同期モードにおいて、制御コンピュータは、図１に示した検知手段から受け取った各撮像装置の相対的な位置関係に関する情報に基づいて、先に説明した制御方法により各撮像装置の好適な走査を決定する。決定された走査を表示装置１１３に表示し、それに基づいて利用者が走査を決定してもよい。走査の変更が必要な場合は、制御コンピュータは各撮像装置の駆動部に走査を変更する指令を送信する。動画撮影の場合は毎フレームごとに、走査を変更してもよい。放射線の曝射要求がない場合（ＮＯ）は、制御コンピュータは各撮像装置の制御部に対して同期して待機動作を行うよう指令を送信する。曝射要求がある場合（ＹＥＳ）は、制御コンピュータは各撮像装置の制御部に対して同期して撮影動作を行うよう指令を送信する。また、終了要求がある場合（ＹＥＳ）は動作を終了し、終了要求がない場合（ＮＯ）は戻ってモードの判定を行う。

次に、図６（ｂ）に示したフローチャートを用いて本発明に係る放射線撮像システムの別の制御を説明する。このフローチャートは、図６（ａ）のフローチャートにおいて破線で囲った箇所で示した、各撮像装置の配置情報の取得を行うブロックと、走査変更の判断を行うブロックの、別の例である。

制御コンピュータは、図１に示した検知手段から受け取った各撮像装置の相対的な位置関係に関する情報に基づいて、先に説明した制御方法により各撮像装置の好適な走査を決定する。また、制御用コンピュータは利用者に各撮像装置の配置関係と好適な走査を表示装置１１３に表示する。もし画像不連続性が増加する不適切な配置である場合には、これを警告する情報を表示してもよい。これらの表示に基づき、利用者は走査方法を指定しなおしてもよい。また、放射線撮像システムが撮像装置を保持する機構（不図示）と機構を駆動する機関（不図示）をもつ場合、利用者が撮像装置の位置又は姿勢を修正できるようにしてもよい。この場合、制御コンピュータは、各撮像装置の配置情報を用いて好適な撮像装置の動作と好適な各撮像装置の移動位置を決定し、利用者に表示する。利用者が決定した場合に、制御コンピュータは撮像装置を保持する機構と機構を駆動する機関により、各撮像装置を利用者の指定した位置又は姿勢に移動する。

（第２の実施形態）
次に、図７を用いて本発明の第２の実施形態に係る撮像装置を説明する。なお、第１の実施形態と構成が同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。

第１の実施形態において、複数の撮像装置及びＦＰＤは同一であることを想定していたが、本実施形態では異種のＦＰＤが混在した実施形態を示す。ここでは、図７に示す撮像装置７００ａは、図１及び図２に示す撮像装置１００ａのＦＰＤ１０４と同じＦＰＤ（Ａ）を用いており、撮像装置７００ｂは、ＦＰＤ１０４とは画素ピッチが同じで画素数が異なるＦＰＤ（Ｂ）を用いている。具体的には、ＦＰＤ（Ａ）と比較して、ＦＰＤ（Ｂ）は検出部を構成する画素の行数が多くなっている。このような場合で、各撮像装置を夫々独立に撮像させた場合に各撮像装置の１画像を取得するための走査の時間が同じで、各撮像装置が並列配置された場合を考える。また、撮像装置７００ａが、図１及び図２に示す撮像装置１００ａのＦＰＤ１０４と同じＦＰＤ（Ａ）を用いており、撮像装置７００ｂが、ＦＰＤ１０４とは画素数が同じで画素ピッチが異なるＦＰＤ（Ｂ）を用いている。このような場合で、各撮像装置の１画像を取得するための走査の時間が同じで、各撮像装置が並列配置された場合を考える。また、撮像装置７００ａ，ｂのいずれも同じＦＰＤを用いているが、撮像装置７００ｂの１画像を取得するための走査の時間が撮像装置７００ａの１画像を取得するための走査の時間と異なっており、各撮像装置が並列配置された場合を考える。更に、各撮像装置のＦＰＤが画素ピッチ、画素数、１画像を取得するための走査の時間のいずれも異なり、各撮像装置が並列配置された場合を考える。これらの場合には、２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じる。それによって２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じる可能性がある。

そこで本願発明者は、上記の可能性を低減し得る、制御コンピュータ１０８による各撮像装置の動作制御を見出した。制御コンピュータ１０８は、第１の実施形態と同様に、並列配置された２つの撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、各撮像装置の動作を制御する。加えて制御コンピュータ１０８は、２つの撮像装置間で最も近接する画素が、互いに同じタイミングで走査されるように、各撮像装置の動作を制御する。例えば、ＦＰＤ（Ｂ）とＦＰＤ（Ａ）とが同じ画素ピッチで異なる画素数である２つの撮像装置が並列配置された場合、各撮像装置の駆動回路に含まれるシフトレジスタの制御クロックＤ−ＣＬＫの周波数を同じする。これにより、２つの撮像装置間で近接する画素の間で大きな暗時出力特性差を有する箇所が生じることを防ぐことが可能となる。そのため２つの撮像装置から出力される画像データに画像の不連続性が生じるおそれが低減される。

次に、図８を用いて本実施形態における撮像装置７０１ａ及び７０１ｂの動作を説明する。図８は、撮像装置７００ａ，ｂのいずれも同じＦＰＤを用いているが、撮像装置７００ｂの１画像を取得するための走査の時間が撮像装置７００ａの１画像を取得するための走査の時間と異なっており、各撮像装置が並列配置された場合のものである。ここで図８（ａ）は、本実施形態の非同期モードにおける撮像装置７０１ａと７０１ｂの動作を示すタイミングチャートである。また、図８（ｂ）は、本実施形態の同期モードにおける撮像装置７０１ａと７０１ｂの動作を示すタイミングチャートである。制御部は、制御コンピュータから放射線の曝射要求に基づく制御信号を受けるまでの間は、ＦＰＤが所定の周期で繰り返される初期化動作ｋを含む待機動作を行うよう、ＦＰＤを制御する。そして、制御部が制御コンピュータから放射線の曝射要求に基づく制御信号を受けると、制御部は蓄積動作Ｗと出力動作Ｈとを含む撮影動作を行う。ここで、静止画撮影においては、１回目の蓄積動作Ｗと出力動作Ｈの後に１回の初期化動作ｋと、２回目の蓄積動作Ｗと出力動作Ｈを行うことがより好ましい。１回目の蓄積動作及び出力動作により、撮像装置により放射線画像データが取得され、２回目の蓄積動作及び出力動作により、オフセット補正用画像データが取得される。これらの間に１回目の蓄積動作Ｗと出力動作Ｈ前の初期化動作Ｋと同じ周期で少なくとも１回の初期化動作ｋを行っている。これにより各画像データの駆動履歴を整合させ、シェーディングを低減する良好なオフセット補正を行うことが可能となる。なお、間の初期化動作は１回に限定されるものではなく、１回目の蓄積動作Ｗと出力動作Ｈ前の初期化動作ｋと同じ周期で複数回行ってもよい。

図８（ａ）に示される非同期モードでは、撮像装置７０１ａと７０１ｂでは、それぞれ独立に動作がなされる。そのため、ＦＰＤ（Ａ）とＦＰＤ（Ｂ）で各動作の開始時間、長さ、繰り返し回数などが異なる。このような動作を同期モードに用いた場合には、各撮像装置間で走査の所要時間や開始時間等が異なることとなり、画像の不連続性が生じて画像合成時の画質低下を招くおそれがある。

そこで本発明に係る同期モードでは、図８（ｂ）に示すように、制御コンピュータからの同期信号に従い、各撮像装置７０１ａ、７０１ｂの各制御部が、ＦＰＤ（Ａ）とＦＰＤ（Ｂ）の動作が同期するように、ＦＰＤ（Ａ）、ＦＰＤ（Ｂ）を制御する。第１の実施形態では、ＦＰＤ（Ａ）とＦＰＤ（Ｂ）の待機動作と撮影動作における各動作の開始時間、繰り返し回数を同期させるが、本実施形態ではこれらに加えて、各動作の期間を一致させる。ここで、非同期モードにおける出力動作Ｈの時間がより長いＦＰＤ（Ｂ）を基準として、ＦＰＤ（Ａ）の各動作の開始時間、長さ、繰り返し回数などを制御することが好ましい。

本実施形態では、異種のＦＰＤを混在させた場合に走査の所要時間を整合させる制御を含んでいる。そのため、第１の実施形態の効果に加えて、図１に示す複数の撮像装置から出力される画像データの不連続性が低減され、画像合成時の画質低下を更に低減させることが可能となる。

なお、本発明の各実施形態は、例えば図１の制御部１０５に含まれるコンピュータ又は制御コンピュータ１０８がプログラムを実行することによって実現することもできる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。また、第１又は第２の実施形態から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

１００ 撮像装置
１０１ 検出部
１０２ 駆動回路
１０３ 読出回路
１０４ 平面検出器（ＦＰＤ）
１０５ 信号処理部
１０６ 制御部
１０７ 検知部
１０８ 制御コンピュータ
１０９ 放射線制御装置
１１０ 放射線発生装置
１１１ 放射線源
１１２ 被検体
１１３ 表示装置
１１４ 制御卓

Claims (15)

1. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子と前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配置された検出部と、行方向の複数のスイッチ素子に接続されて列方向に複数配置された駆動配線に接続され、複数の前記駆動配線に駆動信号を与える順序の方向である走査方向が双方向に設定可能であり、前記検出部を駆動する駆動回路と、列方向の複数のスイッチ素子に接続されて行方向に複数配置された信号配線に接続され、前記走査方向で駆動された検出部からの電気信号を画像データとして出力する読出回路と、を備え、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮像動作を行うための検出器と、前記検出器の動作を制御する制御部と、を夫々有し、夫々独立に撮像可能で相対的な位置関係が変位可能な複数の撮像装置と、
   前記複数の撮像装置の前記相対的な位置関係に関する情報を取得する検知手段と、
   前記検知手段から取得した前記情報を用いて前記複数の撮像装置の動作を決定し、決定した前記撮像装置の動作を実行させる制御信号を前記制御部に送信する制御コンピュータと、
   を備え、
   前記制御コンピュータは、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が並列に配置された並列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が直列に配置された直列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに逆方向となり且つ前記複数の撮像装置の走査の開始又は終了が同じタイミングとなるように、前記複数の撮像装置の動作を決定する撮像システム。
2. 前記相対的な位置関係が並列配置であって走査方向にずれた配置である場合、前記制御コンピュータは、前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように前記複数の撮像装置の走査方向を決定し、且つ、前記複数の撮像装置の検出部が走査方向において一部重なる領域で前記複数の撮像装置間で近接する画素が同じタイミングで走査されるように、前記複数の撮像装置の走査開始のタイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記制御コンピュータは、前記複数の撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力特性差が、前記複数の撮像装置のうちの一方の撮像装置の検出器のランダムノイズに埋没するレベル以下となるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
4. 前記制御コンピュータは、前記複数の撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力差が、透視撮影においては前記複数の撮像装置のうちの一方の撮像装置の検出器のランダムノイズの２倍以下になるように、一般撮影においては前記複数の撮像装置のうちの一方の撮像装置の検出器のランダムノイズ以下になるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
5. 前記並列配置された前記複数の撮像装置のうち一方の撮像装置と他方の撮像装置とが少なくとも画素数及び画素ピッチのうちの一方が異なり且つ前記複数の撮像装置を夫々独立に撮像させた時の前記複数の撮像装置の１画像を取得するための走査の時間が同じである場合、又は、前記一方の撮像装置と前記他方の撮像装置とが前記複数の撮像装置を夫々独立に撮像させた時の前記複数の撮像装置の１画像を取得するための走査の時間が異なり且つ画素数及び画素ピッチが同じである場合、前記制御コンピュータは、前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、且つ、前記複数の撮像装置の間で最も近接する画素が互いに同じタイミングで走査されるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
6. 前記検知手段は、前記撮像装置に備えられた検知部、又は、前記撮像装置と別に備えられた検知部を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
7. 前記検出器を保持する機構と、前記機構を駆動する機関と、を更に有し、
   前記制御コンピュータは、前記配置情報を用いて前記複数の撮像装置の移動位置を決定し、前記機構と前記機関を用いて前記複数の撮像装置を移動することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
8. 前記制御コンピュータで決定された前記複数の撮像装置の動作に関する情報を表示する表示装置を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
9. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子と前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配置された検出部と、行方向の複数のスイッチ素子に接続されて列方向に複数配置された駆動配線に接続され、複数の前記駆動配線に駆動信号を与える順序の方向である走査方向が双方向に設定可能であり、前記検出部を駆動する駆動回路と、列方向の複数のスイッチ素子に接続されて行方向に複数配置された信号配線に接続され、前記走査方向で駆動された検出部からの電気信号を画像データとして出力する読出回路と、を備え、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する撮像動作を行うための検出器と、前記検出器の動作を制御する制御部と、を夫々有し、夫々独立に撮像可能で相対的な位置関係が変位可能な複数の撮像装置を備えた撮像システムの制御方法であって、
   前記複数の撮像装置の前記相対的な位置関係に関する情報を取得する工程と、
   前記情報を用いて前記複数の撮像装置の動作を決定する工程と、
   を含み、
   前記決定する工程は、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が並列に配置された並列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、前記相対的な位置関係が各撮像装置の走査方向に対して前記複数の撮像装置が直列に配置された直列配置である場合には前記複数の撮像装置の走査方向が互いに逆方向となり且つ前記複数の撮像装置の走査の開始又は終了が同じタイミングとなるように、前記複数の撮像装置の動作を決定する制御方法。
10. 前記決定する工程は、前記相対的な位置関係が並列配置であって走査方向にずれた配置である場合には、前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように前記複数の撮像装置の走査方向を決定し、且つ、前記複数の撮像装置の検出部が走査方向において一部重なる領域で前記複数の撮像装置間で近接する画素が同じタイミングで走査されるように、前記複数の撮像装置の走査開始のタイミングを決定することを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
11. 前記決定する工程は、前記複数の撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力特性差が、前記複数の撮像装置のうちの一方の撮像装置の検出器のランダムノイズに埋没するレベル以下となるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
12. 前記決定する工程は、前記複数の撮像装置間で近接する画素の間の暗時出力差が、透視撮影においては前記複数の撮像装置のうちの一方の撮像装置の検出器のランダムノイズの２倍以下になるように、一般撮影においては前記複数の撮像装置のうちの一方の撮像装置の検出器のランダムノイズ以下になるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
13. 前記決定する工程は、前記並列配置された前記複数の撮像装置のうち一方の撮像装置と他方の撮像装置とが少なくとも画素数及び画素ピッチのうちの一方が異なり且つ前記複数の撮像装置を夫々独立に撮像させた時の前記複数の撮像装置の１画像を取得するための走査の時間が同じである場合、又は、前記一方の撮像装置と前記他方の撮像装置とが前記複数の撮像装置を夫々独立に撮像させた時の前記複数の撮像装置の１画像を取得するための走査の時間が異なり且つ画素数及び画素ピッチが同じである場合、前記複数の撮像装置の走査方向が互いに同方向となるように、且つ、前記複数の撮像装置の間で最も近接する画素が互いに同じタイミングで走査されるように、前記複数の撮像装置の動作を決定することを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
14. 前記放射線撮像システムは、前記検出器を保持する機構と、前記機構を駆動する機関と、を更に有し、
    前記配置情報を用いて前記複数の撮像装置の移動位置を決定する工程と、
    決定された移動位置に基づいて前記機構と前記機関を用いて前記複数の撮像装置を移動する工程と、
    を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
15. 決定された前記複数の撮像装置の動作に関する情報を表示装置に表示する工程を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の制御方法。

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