放射線撮影装置、放射線撮影システム及び放射線撮影方法
【課題】非破壊読み出しが可能なＦＰＤの劣化及び故障を防ぎ、長寿命化する。
【解決手段】Ｘ線画像を非破壊に読み出す事が可能なＦＰＤと、Ｘ線の照射途中に非破壊に読み出されたＸ線画像から、素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出８２と、素抜け画素の画素値等に基づいて、Ｘ線の照射終了時における素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出部８３と、到達予想電荷量を所定閾値と比較し、到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、Ｘ線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が所定閾値になるようにＸ線源を制御するための新たな撮影条件を算出する撮影条件算出部８４と、最初の撮影条件に基づいたＸ線の照射途中で、新たな撮影条件に基づいたＸ線が照射されるように、Ｘ線源をフィードバック制御する線源制御装置１９と、を備える。
【解決手段】Ｘ線画像を非破壊に読み出す事が可能なＦＰＤと、Ｘ線の照射途中に非破壊に読み出されたＸ線画像から、素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出８２と、素抜け画素の画素値等に基づいて、Ｘ線の照射終了時における素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出部８３と、到達予想電荷量を所定閾値と比較し、到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、Ｘ線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が所定閾値になるようにＸ線源を制御するための新たな撮影条件を算出する撮影条件算出部８４と、最初の撮影条件に基づいたＸ線の照射途中で、新たな撮影条件に基づいたＸ線が照射されるように、Ｘ線源をフィードバック制御する線源制御装置１９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像検出器を用いて被検体の放射線画像を撮影する放射線撮影装置、放射線撮影システム、及び放射線撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線撮影、例えばＸ線撮影の分野において、Ｘ線フィルムやイメージングプレート（ＩＰ）に代わり、半導体素子を用いたフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤという）を検出器として用いたＸ線画像検出装置（以下、電子カセッテという）が普及している。ＦＰＤは、半導体素子を用いて形成されたいわゆる固体撮像素子からなるイメージセンサを利用したものであり、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素がマトリクス状に配列される。ＦＰＤは、Ｘ線の入射によって画素毎に蓄積される信号電荷を電圧信号に変換することによって被検体の画像情報を表すＸ線画像を検出する。ＦＰＤで検出されたＸ線画像は、デジタルな画像データとして出力される。
【０００３】
ＦＰＤとしては、ガラス基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor）を含む画素が形成されたＴＦＴ型の他に、特許文献１に記載されているように、シリコン基板上にＣＭＯＳの製造プロセスで画素を形成したＣＭＯＳ型のものがある。ＴＦＴ型とＣＭＯＳ型の大きな違いの１つは、電圧信号の読み出し方式である。ＴＦＴ型のＦＰＤは、画素に蓄積された信号電荷を、信号線を介して積分アンプに転送し、積分アンプで積分された信号電荷に応じた電圧信号を読み出す方式であり、読み出しによって画素内の信号電荷が空になる、いわゆる破壊読み出し方式である。これに対して、ＣＭＯＳ型のＦＰＤは、信号電荷を電圧信号に変換するアンプが画素毎に設けられており、画素に信号電荷を保持した状態で信号電荷に応じた電圧信号を読み出す、いわゆる非破壊読み出し方式である。
【０００４】
ＴＦＴ型及びＣＭＯＳ型のいずれのＦＰＤにおいても、当然ながら、画素に蓄積される信号電荷の蓄積量には上限があるので、画素に入射するＸ線の線量が多すぎると画素は飽和し、いわゆるオーバーフローが発生する。この場合、Ｘ線画像においては、黒く潰れた画素になる。一方、Ｘ線の線量が少なすぎる、いわゆるアンダーフローが発生すると、Ｘ線画像においては、白く潰れた画素になる。Ｘ線撮影においては、オーバーフローやアンダーフローが生じないように、被検体の撮影部位や体格に応じて、Ｘ線源が照射する線量を決める管電流や照射時間といった撮影条件が予め設定される。
【０００５】
さらに、特許文献１には、Ｘ線照射中に非破壊読み出しにより得たＸ線画像から、被検体のなかでも観察対象となる部位が写し出された領域（いわゆる関心領域）の画素の画素値を取得し、関心領域の画素が飽和しそうな場合にはＸ線の照射を直ちに終了させ、関心領域の画素値が小さければＸ線の照射強度をより強くするようにＸ線源の制御をすることで、オーバーフローやアンダーフローがない観察に適したＸ線画像を得られやすくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３４４２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳ型ＦＰＤは、結晶半導体（例えば単結晶シリコン）を用いて形成される。結晶半導体から形成した素子は、アモルファス半導体（例えばアモルファスシリコン）から形成した素子よりも電荷の移動度やスイッチング素子のＯＮ抵抗が桁違いに良い。このため、通常、アモルファス半導体から形成されるＴＦＴ型ＦＰＤと、結晶半導体から形成されるＣＭＯＳ型ＦＰＤとを比較すると、ＣＭＯＳ型ＦＰＤは、読み出しの高速化や画素の高密度化に有利である。
【０００８】
一方、ＣＭＯＳ型ＦＰＤは結晶半導体から形成されるために、アモルファス半導体から形成されるＴＦＴ型ＦＰＤよりも、放射線の照射による損傷を受けやすい。このため、ＣＭＯＳ型ＦＰＤは、ＴＦＴ型ＦＰＤに比べて早期に劣化するとともに、長寿命化が難しいという問題がある。
【０００９】
例えば、単結晶シリコンから形成したＣＭＯＳ型ＦＰＤの場合、照射線量が数千Ｒ程度から、画素に関するノイズ（オフセットノイズ等）が顕著になりはじめ、総照射線量がさらに数千Ｒ程度累積すると、放射線画像の読み出しに用いられるアンプのゲインが不安定になるなど、劣化や故障が発生するようになる。これは、放射線の入射によって電荷対が発生し、単結晶シリコン基板と絶縁膜（シリコン酸化膜等）の界面に蓄積されることにより、絶縁膜が損傷したり、単結晶シリコン基板内でシリコンやその他の材料の結合が切れ、材料特性が劣化することが原因である。
【００１０】
また、従来より、放射線の入射面側から、シンチレータ、ＦＰＤの順に配置し、放射線をシンチレータによって光に変換し、シンチレータが発光した光を検出面を前面側に向けたＦＰＤで受けることにより放射線画像を検出する前面入射方式（ＰＳＳ：Penetration Side Sampling）方式の間接変換型の電子カセッテが知られているが、近年では、さらなる画質向上等のために、シンチレータとＦＰＤの配置順序を逆順にし、ＦＰＤの検出面を裏面側に向けた裏面入射方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling）の間接変換型電子カセッテが知られている。
【００１１】
ＰＳＳ方式の場合もＩＳＳ方式の場合も、前述のようにＴＦＴ型ＦＰＤに比べれば放射線の照射による劣化が早いことは変わらないが、ＰＳＳ方式の場合、ＦＰＤの前面にシンチレータが配置されているため、放射線はシンチレータで減衰され、ＣＭＯＳ型ＦＰＤを用いても、放射線の照射によるＦＰＤの劣化は多少抑えられる。一方、ＩＳＳ方式の場合、ＦＰＤの前面には入射放射線を減衰させる部材はなく、入射放射線は全てＦＰＤを透過してシンチレータに到達するので、ＩＳＳ方式の電子カセッテでＣＭＯＳ型ＦＰＤを用いる場合、放射線の照射によるＦＰＤの劣化は特に深刻な問題である。
【００１２】
さらに、シンチレータを介さずにＸ線変換層用いて入射放射線を直接信号電荷に変換する直接変換型ＦＰＤも知られている。直接変換型ＦＰＤで代表的なＸ線変換層であるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）は、代表的なシンチレータ材料よりも原子番号が小さく、特に高エネルギー側のＸ線の吸収が少ないため、入射放射線の減衰が小さいままＦＰＤに到達するので、直接変換型ＦＰＤで非破壊読み出し可能にするために、ＣＭＯＳ型で形成すると、前述と同様、放射線の照射による劣化が特に深刻な問題となる。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、非破壊読み出しが可能なＦＰＤの劣化及び故障を防ぎ、これを用いる放射線撮影装置等の長寿命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の放射線撮影装置は、撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を検出する放射線画像検出手段であり、単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時に前記素抜け画素に蓄積される前記信号電荷量を、到達予想電荷量として算出する到達予想電荷量算出手段と、前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御するための新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、最初の前記撮影条件に基づいた前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【００１５】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線のエネルギーを低下させる撮影条件であることが好ましい。
【００１６】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の線量を低下させる撮影条件であることが好ましい。
【００１７】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射時間を短縮する撮影条件であることが好ましい。
【００１８】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射野を制限する撮影条件であることが好ましい。
【００１９】
前記放射線検出手段から前記放射線画像を読み出す際に前記信号電荷に応じた信号を増幅するとともに、ゲインが可変な増幅手段と、前記放射線の照射終了後に、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を合成して、前記被検体を観察するための合成放射線画像を生成する画像合成手段と、を備えることが好ましい。
【００２０】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、前記放射線画像の読み出し時のノイズが低減されるように合成することが好ましい。
【００２１】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、ダイナミックレンジが拡大されるように合成することが好ましい。
【００２２】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を平均して、前記合成放射線画像を生成することが好ましい。
【００２３】
前記放射線検出手段は、前記放射線を光に変換するシンチレータと、前記シンチレータが発する光を光電変換することにより前記放射線画像を検出するイメージセンサとを有し、前記放射線の入射側から、前記イメージセンサ、前記シンチレータの順に配置されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の放射線撮影システムは、放射線源と、撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を撮影する放射線撮影装置とからなる放射線撮影システムにおいて、前記放射線撮影装置は、単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出手段と、前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の放射線撮影方法は、単結晶半導体を用いて形成され、撮影条件にしたがって被検体に照射した放射線を受けて放射線画像を検出する複数の画素を有するとともに、前記画素から前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段によって、前記画素に前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積ステップと、前記信号電荷蓄積ステップの途中で、前記放射線画像を非破壊に読み出す放射線画像読み出しステップと、前記放射線画像読み出しステップで得た前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出ステップと、前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出ステップと、前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手ステップと、前記撮影条件算出ステップで算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記信号電荷蓄積ステップの途中で前記放射線をフィードバック制御するフィードバック制御ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、非破壊読み出しが可能なＦＰＤの劣化及び故障を防ぎ、これを用いる放射線撮影装置等を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】Ｘ線撮影システムの構成を概略的に示す説明図である。
【図２】Ｘ線源と電子カセッテの同期手順を示す説明図である。
【図３】電子カセッテの構成を示す分解斜視図である。
【図４】電子カセッテの構成を示す断面図である。
【図５】ＦＰＤの構成を示す説明図である。
【図６】コンソールの構成を示すブロック図である。
【図７】画素値の頻度分布を模式的に示すグラフである。
【図８】Ｘ線撮影システムの作用を示すフローチャートである。
【図９】線源のフィードバック制御を行わない比較例のＸ線照射及び素抜け画素値の変化態様を示す説明図である。
【図１０】本発明のＸ線照射及び素抜け画素値の変化態様を示す説明図である。
【図１１】Ｘ線の照射を停止する例を示す説明図である。
【図１２】Ｘ線の照射終了後に、ゲインを徐々に下げながら複数回のＸ線画像の読み出しを行う例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示すように、Ｘ線撮影システム１０は、撮影台１１、電子カセッテ（放射線画像検出装置）１２、Ｘ線源１７、線源制御装置１９、コンソール２２、モニタ２３等を備える。Ｘ線源１７、線源制御装置１９がＸ線発生装置を構成し、電子カセッテ１２、コンソール２２、モニタ２３がＸ線撮影装置を構成する。
【００２９】
撮影台１１には被検体Ｈが載置され、被検体Ｈを透過したＸ線が入射するように、撮影台１１の内部、あるいは撮影台１１と被検体Ｈの間に電子カセッテ１２がセットされる。
【００３０】
電子カセッテ１２は、撮影台１１に対して着脱自在に設けられ、撮影台１１を用いない場合にも使用可能な可搬型であり、ほぼ直方体状の筐体内に、ＦＰＤ１３、ＦＰＤ１３の動作を制御する各種回路、メモリ１４、通信部１６等を備える。ＦＰＤ１３は、マトリクス状に配列された画素を有し、各画素において入射Ｘ線量に応じた信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を電圧信号に変換して出力することでＸ線画像を検出する。また、ＦＰＤ１３は、非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳ型である。メモリ１４には、ＦＰＤ１３が出力するＸ線画像が一時的に記憶される。通信部１６は、コンソール２２との間で制御信号の通信を行うとともに、メモリ１４に記憶されたＸ線画像をコンソール２２に送信する。また、電子カセッテ１２は、ＦＰＤ１３等の各部に給電をするバッテリ（図示しない）を内蔵したワイヤレスタイプであり、通信部１６は、例えば、赤外線等の光や電波等によってコンソール２２と無線通信を行う。
【００３１】
Ｘ線源１７は、Ｘ線を発生するＸ線管とＸ線の照射野を限定するコリメータ等を備えており、Ｘ線焦点１７ａから被検体Ｈに向けてＸ線を照射する。Ｘ線源１７は、撮影台１１に対して移動自在に設けられており、Ｘ線の照射位置や角度を自在に調節可能である。また、Ｘ線源１７には線源制御装置１９が接続されている。線源制御装置１９には、Ｘ線源１７に対して電力を供給する高電圧発生部が設けられており、線源制御装置１９に入力される撮影条件に応じた管電圧及び管電流をＸ線源１７に与えることによってＸ線源１７からＸ線を照射させる。
【００３２】
Ｘ線の線質（エネルギー）は管電圧によって、線量は管電流と照射時間によって決まる。線源制御装置１９には操作パネル１９ａが設けられており、この操作パネルを通じてＸ線管の管電圧，管電流，照射時間といった撮影条件が入力される。撮影条件は、撮影部位、被検体の体格、年齢等に応じて決定される。また、線源制御装置１９には、照射開始信号を入力する照射スイッチ２１が接続されている。線源制御装置１９は、Ｘ線撮影装置のコンソール２２と通信可能に接続されており、コンソール２２と通信することによって電子カセッテ１２とＸ線源１７の同期をとる。
【００３３】
図２に示すように、線源制御装置１９は、照射スイッチ２１が押圧されてオンされると、同期開始信号を検知して、Ｘ線管のフィラメント加熱やターゲットの回転などの動作を開始させることにより、Ｘ線源１７を照射可能状態（以下、レディ状態という）に移行させる。Ｘ線源１７がレディ状態になると、線源制御装置１９は、蓄積開始信号をコンソール２２に送信する。コンソール２２は蓄積開始信号を受信すると、電子カセッテ１２を待機動作から信号電荷を蓄積する蓄積動作に移行させる。電子カセッテ１２が蓄積動作に移行すると照射開始信号が線源制御装置１９に送信される。線源制御装置１９は照射開始信号を受けると、撮影条件で設定された管電圧及び管電流に応じた電力をＸ線源１７に対して供給することにより、Ｘ線源１７から撮影条件に従った線質及び線量のＸ線が被検体Ｈに向けて照射が開始される。線源制御装置１９は、Ｘ線の照射開始後、タイマを作動させて照射時間の計時を開始する。
【００３４】
線源制御装置１９は、タイマを監視して、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線源１７に対して終了同期信号を送り、照射を終了させる。また、線源制御装置１９は、終了同期信号をコンソール２２に送信する。コンソール２２は終了同期信号を受信すると、電子カセッテ１２を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。
【００３５】
なお、後述するように、線源制御装置１９は、Ｘ線の照射中にコンソール２２から新たな撮影条件の入力を受け、照射中のＸ線の線質や線量、エネルギー、照射時間等を変更することがある。
【００３６】
図１において、コンソール２２は通信部２４を介して制御信号を送信することで電子カセッテ１２の動作を制御する制御装置であり、キーボードやマウス等の図示しない入力デバイスと照射スイッチ２１が接続されている。コンソール２２には、例えば、入力デバイスを用いて予め線源制御装置１９と同様の撮影条件が入力される。
【００３７】
コンソール２２は、図示しないＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった医用情報システムと通信可能に接続されており、医用情報システムからＸ線撮影の撮影オーダを受信することも可能である。医師や診療放射線技師などのオペレータは、受信した撮影オーダで被検体情報や撮影部位等を確認して、それに適した撮影条件を決定して、Ｘ線制御部１９及びコンソール２２のそれぞれに入力することで、撮影条件の設定を行う。コンソール２２に入力された撮影条件は、電子カセッテ１２に設定される。設定された撮影条件は、後述するようにアンプのゲインの初期値の設定に利用される。
【００３８】
電子カセッテ１２には、Ｘ線源１７から照射され被検体Ｈを透過したＸ線が入射する。電子カセッテ１２は、蓄積動作においてＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積することにより、被検体Ｈを表すＸ線画像を検出する。読み出し動作において蓄積された信号電荷に応じたＸ線画像が読み出される。読み出されたＸ線画像は、通信部２４を介してコンソール２２に送信される。
【００３９】
コンソール２２には画像処理部２６が設けられている。画像処理部２６は、受信したＸ線画像に対して各種画像処理を施してモニタ２３に出力する。画像処理部２６が行う画像処理は、例えば、欠陥補正処理やオフセット処理である。欠陥補正処理は、Ｘ線の照射量に応じた画素値が得られない欠陥画素の画素値を補間等により補正する処理である。オフセット処理は、被検体Ｈがない状態で予め撮影したＸ線画像（オフセット画像）を、被検体Ｈを撮影したＸ線画像から減算することにより、暗電流によるノイズ等を除去する画像処理である。なお、画像処理部２６は、後述するようにＸ線画像の合成処理等、上記補正処理以外の画像処理を行うこともある。
【００４０】
モニタ２３は、Ｘ線画像を表示する他、コンソール２２を操作するための操作画面の表示を行う。
【００４１】
コンソール２２は、画像処理終了後、処理済みのＸ線画像に対して、入力された撮影条件を付帯情報として付加して、ＤＩＣＯＭ形式などの医用画像ファイルの標準的なファイル形式に変換される。変換された画像ファイルは、図示しない画像サーバなどのストレージデバイスに送信される。
【００４２】
図３及び図４に示すように、電子カセッテ１２の筐体３１は、Ｘ線が入射する入射面側からＦＰＤ１３を覆う前面カバー３１ａと、背面からＦＰＤ１３を覆う背面カバー３１ｂとかなる。前面カバー３１ａ及び背面カバー３１ｂはいずれもＸ線透過率の低い金属材料（例えばステンレス等）から形成される。但し、前面カバー３１ａには、ＦＰＤ１３にＸ線が入射するように、Ｘ線透過率が高いカーボン等からなるＸ線透過窓３２が設けられている。筐体３１内には、前面カバー３１ａ側から順に、ＦＰＤ１３、支持体３３、ＦＰＤ１３の動作制御等をする各種回路基板３４〜３７が配置される。
【００４３】
ＦＰＤ１３は、シンチレータ４１とイメージセンサ４２からなる間接変換型である。シンチレータ４１は、Ｘ線の入射量に応じた光量の可視光を発する蛍光体であり、例えばＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリウムオキシサルファイド）等からなる。イメージセンサ４２は、シンチレータ４１が発光した可視光を光電変換する装置であり、例えば単結晶シリコン基板から形成された複数のＣＭＯＳセンサチップを貼り合わせて、検出面４３ａを大面積化したユニットである。光電変換を行う画素が配列された検出面４３ａは、シンチレータ４１と対向するように配置される。また、ＦＰＤ１３は、前面カバー３１ａと支持体３３の間に、イメージセンサ４２が前面カバー３１ａ側、シンチレータ４１が支持体３３側（背面カバー３１ｂ側）になるように配置される。すなわち、電子カセッテ１２は裏面照射方式（ＩＳＳ）であり、最も発光量が多くなるシンチレータ４１のＸ線入射側表面と検出面４３ａが対向した状態となるようにＦＰＤ１３を配置している。なお、シンチレータ４１は支持体３３とイメージセンサ４２に、イメージセンサ４２はシンチレータ４１と前面カバー３１ａにそれぞれ接着されている。
【００４４】
支持体３３はＦＰＤ１３の背面側に設けられ、筐体３１内のスペースを二分する。支持体３３の背面側には、各種回路基板３４〜３７が取り付けられる。支持体３３は、例えばステンレス製であり、筐体３１に固定される。また、支持体３３の上端と下端には、それぞれ中央部分に切り欠き３３ａ，３３ｂが形成されており、ＦＰＤ１３と各種回路基板３４〜３７を繋ぐフレキシブルケーブル４４が挿通される。フレキシブルケーブル４４上には、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）型のＩＣチップ４６，４７が実装されている。
【００４５】
回路基板３４は、ＦＰＤ１３を駆動する駆動回路５１が形成された駆動用回路基板である。回路基板３５は、Ａ／Ｄ変換回路５２を含む出力回路（図５参照）が形成されたＡ／Ｄ変換回路基板である。Ａ／Ｄ変換回路５２は、後述するＩＣチップ４７が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。回路基板３６は、メモリ１４、制御部６１が形成された基板である。制御部６１は、ＦＰＤ１３の各部を制御するとともに、コンソール２２との通信を制御する。回路基板３７は電源回路が形成された電源回路基板である。電源回路は、各部に電力を供給する回路であり、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータや、直流電圧を各回路の動作に必要な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路素子を有する。
【００４６】
ＩＣチップ４６は、回路基板４１に形成された回路素子とともに駆動回路５１を構成するアンプやシフトレジスタであり、垂直操作回路６３（図５参照）を含む。ＩＣチップ４７は、後述するＣＤＳ回路６８（図５参照）等からなる読み出し回路を構成するＡＳＩＣである。
【００４７】
図５に示すように、ＦＰＤ１３の画素ＰＸは、フォトダイオードＰＤとトランジスタＭ１〜Ｍ３等の回路素子からなり、各トランジスタＭ１〜Ｍ３の駆動状態に応じて、蓄積動作、読み出し動作、リセット動作を行う。蓄積動作は光電変換により発生した信号電荷を蓄積する動作であり、読み出し動作は蓄積された信号電荷量に応じた電圧信号の出力する動作である。リセット動作は、蓄積した信号電荷を破棄する動作である。
【００４８】
フォトダイオードＰＤは、光電変換によりシンチレータ４１からの入射光量に応じた信号電荷を発生する素子であり、増幅用トランジスタＭ１のゲート電極と、リセット用トランジスタＭ３のソース電極に接続されている。信号電荷を蓄積する場合と画素ＰＸから電圧信号を読み出す場合には、リセット用トランジスタＭ３がオフにされ、増幅用トランジスタＭ１のゲート電極には、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷量に応じた電圧が印加される。
【００４９】
増幅用トランジスタＭ１のソース電極には電源電圧が印加され、ドレイン電極には画素選択用トランジスタＭ２が接続されており、ゲート電極に印加される信号電荷量に応じた電圧を所定の増幅率で増幅して画素選択用トランジスタＭ２のソース電極に印加する。画素選択トランジスタＭ２のゲート電極は、行選択線ＧＬに接続され、ドレイン電極は信号線ＳＬに接続されており、行選択線ＧＬからゲート信号が入力されると、ソース電極の電圧を信号線ＳＬに出力する。これにより、画素ＰＸの電圧信号が信号線ＳＬを通じて読み出される。なお、ＦＰＤ１３は非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳ型であるため、画素ＰＸから電圧信号の読み出しを行なっても、リセットを行うまで、各画素ＰＸは信号電荷を保持している。
【００５０】
フォトダイオードＰＤに蓄積した信号電荷を破棄する場合は、リセット用トランジスタＭ３がオンにされる。リセット用トランジスタＭ３のゲート電極は、リセット線ＲＳＴに接続されており、リセット線ＲＳＴを通じてリセット信号が入力される。リセット信号が入力されたことによりリセット用トランジスタＭ３がオンになると、この行の画素ＰＸは、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷をリセット用トランジスタＭ３のドレイン電極側に破棄する。
【００５１】
また、ＦＰＤ１３は、制御部６１、タイミングジェネレータ（ＴＧ）６２、垂直走査回路６３、水平走査回路６４等を備える。
【００５２】
制御部６１は、ＦＰＤ１３の各部を統括的に制御する。ＴＧ６２は、制御部６１からの指示に基づいてタイミング信号を発生する。また、制御部６１は、読み出し動作時に、後述する出力回路７１のアンプ７２のゲインを、コンソール２２から指示された値に設定する。垂直走査回路６３や水平走査回路６４は、ＴＧ６２から入力されるクロック信号に基づいて動作する。
【００５３】
垂直走査回路６３は、画素ＰＸの駆動回路であり、駆動する画素ＰＸの行を選択し、選択した行の行選択線ＧＬやリセット線ＲＳＴにゲート信号やリセット信号を入力することにより、画素ＰＸに蓄積動作、読み出し動作、リセット動作を行わせる。水平走査回路６４は、電圧信号の読み出しを行う画素ＰＸの列を選択する回路であり、各信号線ＳＬ上に設けられた列選択トランジスタ６７のうちひとつをオンにすることにより読み出しを行う列を選択する。
【００５４】
行選択線ＧＬは、垂直走査回路６３から、画素ＰＸの動作を制御するゲート信号を入力するための配線であり、画素ＰＸの行毎に設けられている。行選択線ＧＬを通じて入力されるゲート信号に基づいて、画素ＰＸは蓄積動作や読み出し動作を行う。リセット線ＲＳＴは、画素ＰＸにリセット信号を入力するための配線であり、画素ＰＸの行毎に設けられている。リセット信号が入力されたリセット線ＲＳＴ上の画素ＰＸは信号電荷が破棄され、リセットされる。
【００５５】
信号線ＳＬは、各画素ＰＸから信号電荷量に応じた電圧信号（撮像信号）を読み出すための配線であり、画素ＰＸの列毎に設けられている。また、信号線ＳＬの末端には、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路６８と列選択トランジスタ６７が接続されている。ＣＤＳ回路６８は、ＴＧ６２から入力されるクロック信号に基づいて動作し、垂直走査回路６３によって選択された行選択線ＧＬ上の画素ＰＸから、読み出しにともなうノイズが除去されるように電圧信号をサンプリングし、保持する。ＣＤＳ回路６８が保持する電圧信号は、水平走査回路６４によって列選択トランジスタ６７がオンにされることによって、出力バスライン６９を介して出力回路７１に入力される。
【００５６】
出力回路７１は、アンプ７２とＡ／Ｄ変換回路５２を備える。アンプ７２は、ＣＤＳ回路６８から入力される電圧信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換回路５２に入力する。Ａ／Ｄ変換回路５２は、アンプ７２により増幅された電圧信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換回路５２から出力されるデジタルデータは、Ｘ線画像としてメモリ１４に一時的に記憶され、通信部１６を介してコンソール２２に送信される。アンプ７２は、ゲインを自在に調節可能な可変ゲインアンプであり、読み出し動作における、１回目のＸ線画像の読み出しにおいては、撮影条件に基づいて設定される所定値（初期値γ１）に設定され、Ｘ線画像を再度読み出す場合には、制御部６１によって設定された新たな値に設定される。また、出力回路７１から出力されるデータは、上述のようにメモリ１４に記憶され、通信部１６を介してコンソール２２に送信される。
【００５７】
図６に示すように、コンソール２２は、前述の通信部２４と画像処理部２６とともに、フレームメモリ８１を備える。フレームメモリ８１は、複数のＸ線画像を一時的に記憶することが可能な記憶装置であり、後述するようにアンプ７２のゲインを変更して読み出された複数のＸ線画像が順次記憶される。
【００５８】
また、画像処理部２６は、素抜け画素検出部８２、到達予想電荷量算出部８３、撮影条件算出部８４、画像合成部８５、オフセット処理部８６、欠陥補正処理部８７等を備える。
【００５９】
素抜け画素検出部８２は、フレームメモリ８１から、Ｘ線の照射中に非破壊読み出しされたＸ線画像（以下、素抜け検出用画像という）を取得し、被検体Ｈを介さずに直接Ｘ線が入射した画素を検出する。具体的には、図７に示すように、素抜け画素検出部８２は、全画素の画素値の分布を求める。画素値の分布態様は、アンプ７２のゲインによらず、撮影部位（頭部、胸部、腹部など）に応じて概ね一定の分布形状を有する。図７は、一例として成人の胸部Ｘ線画像の場合の画素値の頻度分布を示しており、２つのピークを有する分布Ａは胸部組織等（肺や心臓、肋骨等）の領域を表しており、分布Ｂは主に被検体Ｈを経ないで直接Ｘ線が検出面４３ａに到達した画素（いわゆる素抜け画素）を表している。
【００６０】
素抜け画素検出部８２は、画素値の頻度分布形状から分布Ｂを検出する。そして、分布Ｂのピーク位値の画素値Ｄを求め、これを素抜け画素の画素値の代表値Ｄとして、到達予想電荷量算出部８３に入力する。
【００６１】
なお、画素値の分布形状自体は撮影部位に応じてほぼ不変であるが、アンプ７２のゲインが小さい場合、図７に示すような画素値の頻度分布は全体的に左側にシフトし、逆にアンプ７２のゲインが大きい場合には全体的に右側にシフトするため、読み出し時のゲインが異なるＸ線画像同士を比較すれば、分布Ｂのピーク値である代表値Ｄの具体的な値は異なる。
【００６２】
また、後述するように素抜け画素の線量を監視するという観点から言えば、画素値の頻度分布によらず、素抜け検出用画像全体最大の画素値を代表値Ｄとすることが考えられるが、単に画素値が最大の画素を判定用画素に選出すると、入射Ｘ線量によらない値を出力する欠陥画素の画素値となってしまうことがある。このため、素抜け画素検出部８２は、欠陥のない素抜け画素の画素値を確実に得るために、分布Ｂのピークに対応する画素値を求め、代表値Ｄとしている。
【００６３】
到達予想電荷量算出部８３は、素抜け画素検出部８２から入力される代表値Ｄに基づいて、Ｘ線の照射終了時に素抜け画素に蓄積される信号電荷量の予想量（以下、到達予想電荷量という）Ｑを算出する。例えば、Ｘ線の照射開始時刻をＴｓ、Ｘ線の照射終了時刻をＴｅ、素抜け検出用画像を読み出した時刻をｔ１とすると、Ｑ＝Ｄ（ｔ１−Ｔｓ）／（Ｔｅ−Ｔｓ）により到達予想電荷量Ｑを見積もる。Ｘ線の照射開始時刻Ｔｓは開始同期信号の入力時刻であり、Ｘ線の照射終了時刻Ｔｅは、撮影条件から定まる。到達予想電荷量算出部８３は、算出した到達予想電荷量Ｑを撮影条件算出部８４に入力する。
【００６４】
なお、ここでは、Ｘ線照射期間中、Ｘ線の線量が一定であり、到達予想電荷量Ｑが時間に比例して増加することを前提としたが、Ｘ線の照射開始時前後や照射終了時前後は、単位時間当たりのＸ線の照射量が変動する。したがって、これらを考慮してより正確に到達予想電荷量Ｑを算出しても良い。いずれにしても、到達予想電荷量Ｑは、代表値Ｄ、素抜け検出用画像の読み出し時刻ｔ１、Ｘ線の照射開始時刻Ｔｓ及び照射終了時刻Ｔｅから算出することができる。
【００６５】
撮影条件算出部８４は、到達予想電荷量算出部８３から素抜け画素の到達予想電荷量Ｑが入力されると、まず、到達予想電荷量Ｑを所定閾値Ｔｈと比較する。所定閾値Ｔｈは、１回のＸ線撮影でイメージセンサ４２に入射して良いＸ線量を定める値であり、実験により予め定められる。１回のＸ線撮影で、素抜け画素（及び全ての画素）が受けるＸ線量が閾値Ｔｈ以下であれば、Ｘ線の照射によるイメージセンサ４２の損傷が抑えられるので、一定回数の撮影が保証される。
【００６６】
到達予想電荷量Ｑが所定閾値Ｔｈ以下の場合（Ｑ≦Ｔｈ）、撮影条件算出部８４は現在の撮影条件でのＸ線照射を継続して良い旨を示す制御信号を、線源制御装置１９に入力する。この場合、線源制御装置１９は、撮影開始前に操作パネル１９ａから入力された撮影条件にしたがったＸ線の照射を継続する。
【００６７】
一方、到達予想電荷量Ｑが所定閾値Ｔｈを超える場合（Ｑ＞Ｔｈ）、撮影条件算出部８４は、閾値Ｔｈ、到達予想電荷量Ｑ、素抜け検出用画像の読み出し時刻ｔ１、Ｘ線の照射終了時刻Ｔｅに基づいて、Ｘ線の照射終了時Ｔｅに素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈ（あるいは閾値Ｔｈ以下の所定値）になるように新たな撮影条件を算出し、Ｘ線源制御装置１９に入力する。撮影条件算出部８４が算出する新たな撮影条件は、例えばＸ線管の管電圧である。撮影条件算出部８４から入力された新たな撮影条件が入力されると、Ｘ線制御部１９は直ちに新たな撮影条件にしたがったＸ線をＸ線源１７から照射させる。
【００６８】
なお、ここでは、撮影条件算出部８４は、到達予想電荷量Ｑが所定閾値Ｔｈを超える場合に、新たな撮影条件として管電圧を算出する例を挙げたが、撮影条件算出部８４が算出する新たな撮影条件は、Ｘ線管の管電流でも良い。また、Ｘ線管の管電流や管電圧をともに変更する撮影条件を算出しても良い。管電圧を下げることで、照射するＸ線のエネルギーが低減される。また、管電流を下げると、イメージセンサ４２に到達するＸ線量が低減される。照射するＸ線の線量やエネルギーが低減されることにより、Ｘ線の照射終了時Ｔｅに素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈに抑えられる。
【００６９】
Ｘ線管の管電流を変更して照射するＸ線の線量を低減する場合と、Ｘ線管の管電圧を下げて照射するＸ線のエネルギーを低減する場合を比較すると、どちらもＸ線の照射終了時に素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈに低減され、イメージセンサ４２の損傷が低減されることは自体は変わらない。但し、同じ線量でもエネルギーが低いほど、イメージセンサ４２の損傷は少ない。このため、撮影条件算出部８４は、新たな撮影条件を算出するときに、少なくともＸ線のエネルギーを低減することが特に好ましい。このため、本例では、管電圧を下げることで、照射するＸ線のエネルギーを低減する。
【００７０】
上述のように、素抜け画素検出部８２、到達予想電荷量算出部８３、撮影条件算出部８４は、Ｘ線撮影時に機能する。一方、画像合成部８５、オフセット処理部８６、欠陥補正処理部８７は、Ｘ線画像の読み出し後に機能する。
【００７１】
また、Ｘ線撮影装置１０は、少なくとも上述のように、Ｘ線の照射途中に非破壊に読み出した素抜け検出用画像に基づいて、Ｘ線の線量等を制御した場合、Ｘ線照射終了後、Ｘ線撮影装置１０は、アンプ７２のゲインを変更しながら、複数回のＸ線画像の読み出しを行う。このＸ線照射終了後の読み出し回数は、撮影部位等により予め定められる。
【００７２】
画像合成部８５は、これらの複数のＸ線画像を合成して合成Ｘ線画像を生成し、オフセット処理部８６は、合成Ｘ線画像に対してオフセット処理を施す。また、欠陥補正処理部８４は、オフセット処理後の合成Ｘ線画像に欠陥補正処理を施す。欠陥補正処理後の合成Ｘ線画像は、モニタ２３に表示されたり、画像サーバ（図示しない）に送信される。
【００７３】
画像合成部８５は、Ｘ線の照射終了後に得た複数のＸ線画像をフレームメモリ８１から取得し、これらを合成して合成Ｘ線画像を生成する。最初に入力した撮影条件に基づくＸ線照射の途中で、素抜け画素の画素値が閾値Ｔｈ以下になるように算出した新たな撮影条件に基づくＸ線の照射に切り替えると、画素ＰＸに蓄積される信号電荷量は当初の撮影条件に基づくＸ線の照射を継続した場合よりも減少する。このため、Ｘ線の照射途中で撮影条件を変更してＸ線画像を検出した場合、ＦＰＤ１３からＸ線画像を読み出すと、読出し回路７１等のノイズ成分が相対的に大きくなり、読み出したＸ線画像そのままでは被検体Ｈの観察に適さないことがある。このため、Ｘ線撮影装置１０では、アンプ７２のゲインを変更しながら複数回、Ｘ線画像を読み出し、これらを画像合成部８５で合成することにより、読み出し回路７１等によるノイズを低減し、また、ダイナミックレンジを拡大し、被検体Ｈの観察により適した合成Ｘ線画像を生成する。
【００７４】
画像合成部８５は、例えば、複数のＸ線画像を平均することにより、合成Ｘ線画像を生成する。ここでは、画像合成部８５は、単純平均により合成Ｘ線画像を生成することとするが、各Ｘ線画像の読み出し時のゲインの値に応じて重み付けをして平均することによって合成Ｘ線画像を生成しても良い。また、高低二種類のゲインでＸ線画像を読み出した高感度画像と低感度画像を合成する場合、本出願人の特許４０５４２６３号に倣い、高感度画像Ｘｈ、低感度画像Ｘｌ、高感度画像Ｘｈの重みｗｈ、低感度画像の重みｗｌ、合成開始レベルを示す閾値ｔ、高感度画像Ｘｈと低感度画像Ｘｌの感度比Ｓを用いて、合成Ｘ線画像Ｘｃを、Ｘｃ＝｛ｗｈ・Ｘｈ＋ｗｌ・（Ｘｌ−ｔ／Ｓ＋ｔ）｝／（ｗｈ＋ｗｌ）にしたがって算出しても良い。この場合、ｗｈ＋ｗｌ＝１としても良い。
【００７５】
以下、上述のように構成されるＸ線撮影システム１０の作用を図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７６】
図８に示すように、Ｘ線撮影システム１０によってＸ線撮影を行う場合、まず、線源制御部１９とコンソール２２に撮影条件を入力する（ステップＳ１１）。線源制御装置１９には、Ｘ線管の管電圧，管電流，照射時間が撮影条件として入力される。線源制御装置１９に入力される撮影条件は、コンソール２２が受信した撮影オーダで確認される、撮影部位、被検体Ｈの体格や年齢等の被検体情報に基づいて決定される。
【００７７】
コンソール２２に入力された撮影条件は、通信部２４を介して電子カセッテ１２に送信される。電子カセッテ１２は、コンソール２２から撮影条件が入力されると、待機動作を開始する（ステップＳ１２）。待機動作は、所定のタイミングでリセット動作を繰り返し行うことにより、Ｘ線の照射開始を待ち受ける動作である。
【００７８】
照射スイッチ２１が押圧されると、線源制御装置１９を介してＸ線源１７に同期開始信号が送信され、Ｘ線源１７はレディ状態に移行される。Ｘ線源１７がレディ状態になると、線源制御装置１９は蓄積開始信号をコンソール２２に送信し、電子カセッテ１２は蓄積動作を開始する（ステップＳ１３）。
【００７９】
また、電子カセッテ１２が蓄積動作に移行すると、線源制御部１９は、コンソール２２から照射開始信号を受け、Ｘ線源１７から撮影条件に応じた管電圧及び管電流でＸ線の照射を開始させる（ステップＳ１４）。
【００８０】
電子カセッテ１２は、蓄積動作を開始すると、Ｘ線の照射中に、所定のタイミングで非破壊読み出しをする（ステップＳ１５）。ここで得られるＸ線画像は、素抜け検出用画像としてコンソール２２に送信され、フレームメモリ８１に蓄積される。
【００８１】
素抜け検出用画像は、素抜け画素検出部８２によってフレームメモリ８１から読み出され、素抜け検出用画像に基づいて素抜け画素が検出される（ステップＳ１６）。より具体的には、素抜け検出用画像をヒストグラム解析することにより、素抜け画素が属する分布Ｂ（図７参照）のピーク位置の画素値Ｄが、素抜け画素の画素値の代表値Ｄとして検出される。
【００８２】
そして、到達予想電荷量算出部８３により、代表値Ｄに基づいて、素抜け画素の到達予想電荷量Ｑが算出される（ステップＳ１７）。到達予想電荷量Ｑは、前述の通り、最初に入力した撮影条件にしたがってＸ線を照射し続けた場合、Ｘ線の照射終了時に素抜け画素に蓄積される信号電荷量である。
【００８３】
その後、撮影条件算出部８４において、到達予想電荷量Ｑは閾値Ｔｈと比較される（ステップＳ１８）。到達予想電荷量Ｑが閾値Ｔｈを超える場合、撮影条件算出部８４はＸ線の照射終了時に、素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈ（あるいは閾値Ｔｈ以下の所定値）になるように、新たな撮影条件を算出する（ステップＳ１９）。ここで算出する撮影条件は、最初の撮影条件に対して管電圧を低減させたものである。
【００８４】
こうして撮影条件算出部８４が算出した新たな撮影条件が算出されると、この新たな撮影条件に基づいて照射するＸ線がフィードバック制御される（ステップＳ２０）。具体的には、線源制御装置１９は、撮影条件算出部８４から新たな撮影条件の入力を受けると、直ちにその撮影条件にしたがったＸ線をＸ線源１７から照射させる。これにより、最初に入力した撮影条件に基づくＸ線と比較して、エネルギーが低減されたＸ線が、Ｘ線の照射途中から照射されるようになる。
【００８５】
一方、到達予想電荷量Ｑが閾値Ｔｈ以下の場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、新たな撮影条件の算出（Ｓ１９）及びＸ線のエネルギーを低下させるフィードバック制御（Ｓ２０）は行われず、Ｘ線制御装置１９は、撮影条件算出部８４からの制御信号の入力に基づき、最初に入力した撮影条件にしたがったＸ線の照射を継続する。
【００８６】
線源制御装置１９は、タイマを監視して撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線源１７に対して終了同期信号を送り、Ｘ線の照射を終了させる（ステップＳ２１）。同時に、線源制御装置１９は終了同期信号をコンソール２２に送信し、コンソール２２は電子カセッテ１２を蓄積動作から読み出し動作に移行させる（ステップＳ２２）。このＸ線照射終了後に行う読み出し動作では、アンプ７２のゲインを変えながら所定回数、Ｘ線画像が読み出される。例えば、読み出し動作における最初（１回目）の読み出しでは、出力回路７１のアンプ７２のゲインは、撮影条件に応じた所定値（初期値）γ１に設定されており、その状態で全ての画素が非破壊読み出しされる。また、次（２回目）の読み出しでは、アンプ７２のゲインは、初期値γ１とは異なる値γ２（γ１≠γ２）に設定される。その後も同様であり、所定回数の読み出しで各々ゲインの値は異なる。
【００８７】
読み出された複数のＸ線画像は、コンソール２２に送信され、フレームメモリ８１に記憶される。そして、画像合成部８５によって、これらのＸ線画像が合成（平均）され、合成Ｘ線画像が生成される（ステップＳ２３）。生成された合成Ｘ線画像は、オフセット処理（ステップＳ２４）、欠陥補正処理（ステップＳ２５）が施され、モニタ２３に表示されたり、画像サーバ（図示しない）に送信されたりする。同時に、電子カセッテ１２ではリセット動作を行い、画素ＰＸに蓄積した信号電荷を破棄する（ステップＳ２６）。
【００８８】
上述のように、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線の照射中に非破壊に読み出した素抜け画素の画素値（代表値Ｄ）に基づいて、照射するＸ線をフィードバック制御し、Ｘ戦傷者終了時の素抜け画素の画素値が閾値Ｔｈを超えないように動作する。
【００８９】
図９に示すように、Ｘ線源１７のフィードバック制御を行なわず、最初に入力した撮影条件にしたがってＸ線を照射する場合、照射スイッチ２１がオンされることにより線源制御装置１９に照射開始信号が入力された時刻ＴｓからＸ線の照射を開始し、撮影条件で定められた照射時間の経過時である時刻ＴｅにＸ線の照射を終了する。電子カセッテ１２は、Ｘ線の照射開始前（〜Ｔｓ）は待機動作を、Ｘ線の照射中（Ｔｓ〜Ｔｅ）は蓄積動作を、Ｘ線の照射終了後（Ｔｅ〜）は読み出し動作を行う。
【００９０】
この間の素抜け画素の画素値（以下、素抜け画素値という）は、次のように変化する。Ｘ線の照射開始前は、暗電流によるノイズによって若干の信号電荷が発生することがあるが、電子カセッテ１２が待機動作中であり、所定間隔でリセット動作を繰り返し行なっているので、素抜け画素値はほぼ０である。Ｘ線の照射が開始されると、素抜け画素値は、Ｘ線の照射時間にほぼ比例して増大する。そして、Ｘ線の照射終了時には、例えば、素抜け画素値は、閾値Ｔｈを超えるとする。
【００９１】
イメージセンサ４２は単結晶シリコン基板を用いているため、Ｘ線の照射量の累積値が多いほど劣化や故障が発生するので、１回のＸ線撮影で素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えると、劣化や故障が発生し、使用できなくなるまでに行える撮影の回数が減少する。当然、閾値Ｔｈを超えた量が多いほど、イメージセンサ４２の劣化や故障の発生確率が上がり、電子カセッテ１２は短命化する。
【００９２】
一方、図１０に示すように、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線の照射開始後（Ｔｓ〜）、所定のタイミングｔ１で、Ｘ線画像を素抜け検出用画像として非破壊に読み出し、素抜け画素値Ｄを求める。そして、素抜け画素値Ｄに基づいて、Ｘ線源１７をフィードバック制御し、Ｘ線の照射エネルギーを低減する。ｔ１以降のＸ線の照射エネルギーは、Ｘ線の照射終了時Ｔｅの素抜け画素値が閾値Ｔｈになるように定められるので、Ｘ線撮影システム１０では、１回のＸ線撮影で素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えることがない。
【００９３】
このため、Ｘ線撮影システム１０では、上述のように、Ｘ線の照射途中での素抜け画素値に基づいて照射するＸ線のフィードバック制御を行わない比較例と比べると、イメージセンサ４２の劣化や故障の発生を抑えられ、電子カセッテ１２を長寿命化することができる。具体的には、電子カセッテ１２による最低撮影回数が定められているとすると、上述の比較例の場合には、素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えるようなＸ線撮影を行うと最低撮影回数の撮影を行う前にイメージセンサ４２の劣化・故障が発生するが、Ｘ線撮影システム１０では最低撮影回数の撮影を確実に行うことができる。
【００９４】
また、いわゆる関心領域の画素を監視して、Ｘ線のフィードバック制御を行う場合と比較すると、関心領域は通常被検体部分であるため、関心領域の画素値が飽和しないようにＸ線をフィードバックしても、被検体Ｈがない素抜け画素では画素値が閾値Ｔｈを超える。素抜け画素の位置は被検体Ｈに応じて変わり、被検体Ｈが変われば、以前の撮影で素抜け画素であった画素が、次の撮影では関心領域の画素になることもある。このため、関心領域の画素を監視しても、電子カセッテ１２を長寿命化することはできない。一方、Ｘ線撮影装置１０では、素抜け画素を監視しているので、被検体Ｈが変わって素抜け画素が関心領域の画素になったとしても、電子カセッテ１２の寿命には影響がない。
【００９５】
なお、上述の実施形態では、照射するＸ線のフィードバック制御をするときに、Ｘ線管の管電圧を下げ、Ｘ線のエネルギーを低減する例を説明した。また、管電流を下げ、Ｘ線の線量を低減する例にも言及した。しかし、図１１に示すように、Ｘ線の照射時間をＴｅからＴｅ’に短縮し、Ｘ線の照射終了時の素抜け画素値を閾値Ｔｈとなる時刻でＸ線の照射を停止することにより、素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えることを防いでも良い。Ｘ線の照射時間だけを短縮する場合、Ｘ線の線量やエネルギーは最初に入力した撮影条件に基づいたものである。前述のように、Ｘ線の入射量による単結晶シリコン基板の劣化や故障を防ぐためには、Ｘ線のエネルギーを低下させることが最も効果的であるため、上述のように照射時間を短縮する場合、これと同時にＸ線管の管電圧を下げ、Ｘ線のエネルギーを低下させることがより好ましい。
【００９６】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線のフィードバック制御する例として、Ｘ線のエネルギーを低下させる例を説明したが、Ｘ線の照射範囲を狭くするようにＸ線源１７を制御して、素抜け画素の信号電荷量が増加しないようにしても良い。こうすると、最初に入力した撮影条件に応じたＸ線の照射を継続しつつ、イメージセンサ４２の損傷を防止することができる。
【００９７】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線のエネルギーをフィードバック制御する例を説明したが、Ｘ線源１７のコリメータを制御して照射野を制限しても良い。例えば、素抜け検出用画像から代表値Ｄを算出するのと同様に、ヒストグラム解析により、被検体Ｈを表す分布Ａに属する画素を検出する。そして分布Ａに属する画素が全て含まれる所定範囲（例えば長方形）が新たな照射野となるように、コリメータを制御して、照射野を被検体Ｈの部分に限定する。こうすると、到達予想線量Ｑが閾値Ｔｈを超えやすい素抜け画素にはＸ線が照射されなくなるので、閾値Ｔｈを超える過剰なＸ線の照射によるイメージセンサ４２の破損が防止される。また、この場合、素抜け画素へのＸ線の照射量が低減されれば良いので、新たな照射野に被検体Ｈの全体が含まれている必要はなく、被検体Ｈの一部分（関心領域）に照射野を限定しても良い。
【００９８】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射中に１回だけ非破壊読み出しをして素抜け検出用画像を得る例を説明したが、Ｘ線の照射中に複数回の非破壊読み出しをしても良い。Ｘ線の照射中に複数回の非破壊読み出しをして、素抜け検出用画像を複数得る場合には、これらのそれぞれについて代表値Ｄを算出し、代表値Ｄの変化に基づいて到達予想電荷量Ｑを算出する。こうすると、上述の実施形態のように、１回だけ非破壊読み出しを行う場合よりも、より精度良く到達予想電荷量Ｑを算出することができる。
【００９９】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射中に素抜け検出用画像を得る場合にも、Ｘ線の照射終了後と同様の読み出しをするが、素抜け検出用画像を得るタイミングでは、Ｘ線の照射量がまだ少なく、画素値が小さいので、複数の画素をビニングすることにより、感度を上げた読み出しをし、読み出しによるノイズを低減することが好ましい。このように、画素をビニングして読み出すようにすると、読み出し速度も向上するので、Ｘ線がフィードバック制御されるまでの時間も短縮され、より制御精度良くなる。また、Ｘ線のフィードバック制御を高速にするだけであれば、素抜け検出用画像を得るときに、一部の画素のデータを読み出さない、いわゆる間引き読み出しをしても良い。但し、ビニングや間引きによる読み出しは、いずれも解像度が低下するがフィードバック制御をするためには解像度はそれほど必要ないため十分な精度を持つ。
【０１００】
また、このようにビニングや間引き読み出しをしても良いことからも分かるとおり、全述の実施形態では、素抜け画素検出部８２において、素抜け検出用画素の全画素を用いたヒストグラム解析により代表値Ｄを決定するが、必ずしも全画素を用いる必要はない。具体的には、前述のヒストグラム解析を行うことができる程度に、Ｘ線画像の全領域から満遍なく画素値を取得すれば足りる。ヒストグラム解析を行うことができる程度とは、最終的に観察に用いるＸ線画像と解像度が極端に相違しない程度である。
【０１０１】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射終了後に、アンプ７２のゲインを変えながら所定回数のＸ線画像の読み出しを行うが、Ｘ線の照射終了後にＸ線画像の読み出す回数を素抜け検出用画像に基づいて決定するようにしても良い。例えば、撮影条件算出部８４において、到達予想電荷量Ｑに比例するように、Ｘ線照射終了後の読み出し回数を決定する。到達予想電荷量Ｑが多い場合、Ｘ線のフィードバック制御により素抜け画素値が閾値Ｔｈに抑えられると、到達予想電荷量Ｑと実際の信号電荷量の差が大きく、実際に得られる信号電荷量及びＸ線画像の画素値は小さくなる。このため、最初に入力した撮影条件で撮影した場合と同等の画質のＸ線画像を得るためには、到達予想電荷量Ｑが大きいほど、Ｘ線照射終了後の読み出し回数を多くし、得られる複数のＸ線画像から生成される合成Ｘ線画像のノイズを低減する必要があるからである。
【０１０２】
また、Ｘ線の照射終了後に最初に得たＸ線画像に基づいて、読み出し回数を決定しても良い。例えば、Ｘ線照射終了後に最初に得たＸ線画像の画素値が小さく、画素ＰＸに蓄積された信号電荷量が少ない場合には、読み出し回数を多くする。こうすると、上述と同様、合成Ｘ線画像のノイズが低減され、Ｘ線をフィードバック制御しない場合と比較して画質の低下を最小限にすることができる。
【０１０３】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線画像の読み出し毎にアンプ７２のゲインを変える例を説明したが、読み出すＸ線画像を複数の領域に分割し、各領域毎にアンプ７２のゲインを変えてＸ線画像を読み出しても良い。
【０１０４】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射終了後に複数回のＸ線画像の読み出しを行う例を説明したが、例えば撮影条件として関心領域を定め、関心領域の画素が飽和せず、かつ、最も低ノイズになるようにアンプ７２のゲインを定めて、１回だけＸ線画像を読み出しても良い。関心領域の画素が飽和せず、かつ、最も低ノイズになるようにアンプ７２のゲインは、例えば、素抜け検出用画像における関心領域の画素の画素値に基づいて定めれば良い。また、この場合には、破壊読み出しを行なっても良い。
【０１０５】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射終了後に画素ＰＸに信号電荷を保持したまま、複数回のＸ線画像の読み出しをする例を説明したが、ＣＤＳ回路６８で電圧信号をサンプリングし、保持した状態で、同じ画素ＰＸについてアンプ７２のゲインを変えながら複数のデータを取得するようにしても良い。これは、複数回の読み出しを行なって得る各Ｘ線画像を、行毎に取得することに対応する。こうすると、読み出しと同時に画素ＰＸの信号電荷を破棄することができる。
【０１０６】
なお、上述の実施形態では、アンプ７２のゲインの値は任意であるが、アンプ７２のゲインは、例えば、初期値γ１の２ｎ（ｎは０を除く整数）倍であることが好ましい。これは合成Ｘ線画像の生成の画素値の演算をビットシフトによって行うことができ、容易かつ高速だからである。また、上述の実施形態では説明を省略したが、Ｘ線画像には読み出し時のゲインの値を示すヘッダ情報を付加しておくことが好ましい。
【０１０７】
なお、上述の実施形態では、アンプ７２のゲインの値は任意であるが、複数回の読み出しを行う毎に、アンプ７２のゲインは徐々に小さくなるようにすることが好ましい。例えば、図１２に示すように、合計で５回のＸ線画像の読み出しを行う場合、２回目の読み出し時に設定するゲインγ２は、最初（１回目）の読み出し時のゲインγ１よりも小さい範囲内の値にする。また、３回目の読み出し時に設定するゲインγ３は、２回目の読み出し時のゲインγ２よりも小さい範囲内の値にする。４回目以降の読み出し時も同様であり、γ１＞γ２＞γ３＞γ４＞γ５＞・・・である。これは、Ｘ線の照射がない状態であっても、時間の経過とともに暗電流によるノイズ成分が増大するため、高感度（ゲインが高い）の読み出しを後から行うとノイズ成分が大きくなってしまうからである。このように、再読み出しの度にゲインを徐々に低くする場合、最初（１回目）の読み出し時のゲインγ１は前述の通り撮影条件によって予め定める値であるが、最初の読み出し時のゲインγ１を意図的に適正値よりも高く設定しておく。こうすれば、上述の条件を容易に満たすことができる。
【０１０８】
なお、上述の実施形態では、読み出し時のゲインが異なる複数のＸ線画像から合成Ｘ線画像を生成した後に、オフセット処理及び欠陥補正処理を施す例を説明したが、フレームメモリ８１から読み出した複数のＸ線画像にオフセット処理や欠陥補正処理を施してから合成Ｘ線画像を生成しても良い。オフセット処理をしてから合成Ｘ線画像を生成し、その後欠陥補正処理をしたり、欠陥補正処理をしてから合成Ｘ線画像を生成し、その後オフセット処理をしても良い。また、オフセット処理と欠陥補正処理を行う順序も任意である。
【０１０９】
なお、上述の実施形態では、出力回路７１のアンプ７２のゲインを変更しながら再読み出しを行う例を説明したが、各画素ＰＸのトランジスタＭ１のゲインを可変とし、各画素ＰＸから電圧信号を出力する段階でゲインを調節しても良い。ＦＰＤ１３の画素ＰＸはデジタルカメラ等に用いる小型の固体撮像素子よりも画素サイズが大きいので、ＦＰＤ１３の各画素ＰＸに可変ゲインアンプを用いることは可能である。
【０１１０】
なお、上述の実施形態では、素抜け検出用画像を得るときに、検出面４３ａの全体の画像を得る例を説明したが、素抜け検出用画像は、検出面４３ａの一部の画素から読み出した画像であっても良い。例えば、撮影条件が定まると、被検体Ｈがなく、素抜け画素になりやすい領域（以下、非関心領域という）が定まる。素抜け検出用画像は、素抜け画素の画素値を検出するためのものであるので、この非関心領域の画像だけを得るようにしても、代表値Ｄ等を決定し、上述の実施形態のように、Ｘ線をフィードバック制御することができる。このように素抜け検出用画像として、非関心領域の画像を得るようにすると、検出面４３ａの全体の画像を読み出す場合よりも、取得する画素数が少ないので、Ｘ線のフィードバック制御をより早く行うことができる。但し、非関心領域の画像を得る場合には、前述のようにヒストグラム解析を行うことができないので、例えば、非関心領域の画像の画素値の平均値を代表値Ｄとすれば良い。
【０１１１】
なお、上述の実施形態では、閾値Ｔｈは、撮影条件によらずに予め定められた所定値であるが、閾値Ｔｈは、撮影条件に応じて定められることが好ましい。すなわち、閾値Ｔｈは、撮影条件毎に異なる値であることが好ましい。例えば、Ｘ線のエネルギーや線量が大きいほどイメージセンサ４２の損傷が大きいため、照射するＸ線が高エネルギー（高線量）の場合には閾値Ｔｈを低く設定することが好ましく、低エネルギー（低線量）の場合には閾値Ｔｈを高く設定して、より多くの信号電荷の蓄積を許容することができるからである。
【０１１２】
なお、上述の実施形態では、線源制御装置１９がコンソール２２と通信することによって電子カセッテ１２とＸ線源１７の同期をとる例を説明したが、線源制御部１９とコンソール２２が通信をせず、電子カセッテでＸ線の照射開始や照射終了、入射Ｘ線量等を検出し、自動露光制御（ＡＥＣ）をするＸ線撮影システムも知られている。こうしたＸ線撮影システムでは、例えば、Ｘ線画像を検出するための画素ＰＸの他に、入射Ｘ線量等を測定するためのフォトタイマーが、イメージセンサ４２の前面（Ｘ線の入射側の面）に設けられることがある。しかし、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線画像検出用の画素ＰＸを用いてＸ線の入射量を算出するので、フォトタイマーは不要であり、フォトタイマーによる入射Ｘ線のエネルギー等の損失はない。このため、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線のエネルギー等を低減し、被検体Ｈの被曝量を抑えやすい。
【０１１３】
なお、上述の実施形態では、到達予想電荷量Ｑに基づいてＸ線をフィードバック制御する例を説明したが、Ｘ線のフィードバック制御をするために算出する量は到達予想電荷量Ｑに限らない。例えば、代表値Ｄに基づいて、Ｘ線の照射終了時点における素抜け画素への到達線量（到達予想線量）を算出しても良い。この場合も制御態様等は、上述の実施形態と同様である。
【０１１４】
なお、上述の実施形態では、素抜け検出用画像をヒストグラム解析することにより、素抜け画素及び素抜け画素の画素値（代表値Ｄ）を検出したが、素抜け検出用画像に写し出された像を、被検体Ｈと素抜けに分ける画像解析により、素抜け画素を検出しても良い。この場合、例えば、検出した素抜け画素の平均値を上述の実施形態の代表値Ｄとすれば良い。
【０１１５】
なお、上述の実施形態では、イメージセンサ４２を、単結晶シリコン基板を用いて形成する例を説明したが、イメージセンサ４２にシリコン以外の結晶半導体や化合物半導体、有機物半導体を用いる場合も本発明は好適である。
【０１１６】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１１７】
例えば、上記各実施形態では裏面照射型の電子カセッテ１２を例に説明したが、Ｘ線の入射側からシンチレータ，ＦＰＤの順に配置される表面入射（ＰＳＳ）方式の電子カセッテも好適に用いることができる。また、上述の実施形態では、ＦＰＤ１３がＣＭＯＳ型の例を説明したが、非破壊読み出しをすることができればその他の態様のイメージセンサを用いても良い。さらに、シンチレータ４１を用いる間接変換型のＦＰＤ１３を例に説明したが、シンチレータを介さずにアモルファスセレン等のＸ線変換層によりＸ線を直接電荷に変換する直接変換型のＦＰＤを用いることもできる。
【０１１８】
また、Ｘ線源と線源制御装置からなるＸ線発生装置と、電子カセッテとコンソールからなるＸ線撮影装置との間で、Ｘ線の照射開始及び終了に関する同期制御を、同期信号の通信によって行う例で説明したが、照射検知センサなどを設けてＸ線の照射開始及び終了を自己検知する機能をＸ線撮影装置に設けてもよい。こうすれば、Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置の間の同期信号の通信は不要となる。この場合には、ＦＰＤの画素を照射検知センサとして利用してもよい。
【０１１９】
また、Ｘ線撮影装置を電子カセッテとコンソールで構成する例で示したが、コンソールの機能のうち電子カセッテを制御する機能をコンソールとは別の撮影制御装置として構成して、電子カセッテ、撮影制御装置、コンソールの３つの装置でＸ線撮影装置を構成してもよい。また、撮影制御装置の機能を電子カセッテに内蔵したり、それに代えて又は加えて、画像処理部２６の機能を電子カセッテに内蔵したりしてもよい。また、撮影制御装置に加えてコンソールの機能を電子カセッテに内蔵する等、電子カセッテと、撮影制御装置やコンソールを一体化してもよい。
【０１２０】
また、本発明のＸ線撮影装置は、電子カセッテの形態に限らず、ＦＰＤが撮影台に内蔵された据え置き型のＸ線撮影装置でもよい。
【０１２１】
また、回路基板４１に形成された回路素子や駆動回路５１をＩＣチップ４６として、ＣＤＳ回路６８等からなる読み出し回路を構成するＡＳＩＣをＩＣチップ４７として、各々イメージセンサ４２とは別体に実装する例を説明したが、これらはイメージセンサ４２の基板上に形成されていても良い。すなわち、上記各種回路等は、画素ＰＸ等と一体に、単結晶シリコン基板上に形成されていても良い。このように、駆動回路５１やＣＤＳ回路６８等の各種回路を画素ＰＸ等と一体に、同一基板上に設けると、ＩＣチップやフレキシブルケーブルを削減でき、また、組み立ても容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【０１２２】
本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ Ｘ線撮影システム
１２ 電子カセッテ
１３ ＦＰＤ
１７ Ｘ線源
２２ コンソール
２６ 画像処理部
３１ 筐体
４１ シンチレータ
４２ イメージセンサ
５２ Ａ／Ｄ変換回路
７１ 出力回路
７２ アンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像検出器を用いて被検体の放射線画像を撮影する放射線撮影装置、放射線撮影システム、及び放射線撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線撮影、例えばＸ線撮影の分野において、Ｘ線フィルムやイメージングプレート（ＩＰ）に代わり、半導体素子を用いたフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤという）を検出器として用いたＸ線画像検出装置（以下、電子カセッテという）が普及している。ＦＰＤは、半導体素子を用いて形成されたいわゆる固体撮像素子からなるイメージセンサを利用したものであり、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素がマトリクス状に配列される。ＦＰＤは、Ｘ線の入射によって画素毎に蓄積される信号電荷を電圧信号に変換することによって被検体の画像情報を表すＸ線画像を検出する。ＦＰＤで検出されたＸ線画像は、デジタルな画像データとして出力される。
【０００３】
ＦＰＤとしては、ガラス基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor）を含む画素が形成されたＴＦＴ型の他に、特許文献１に記載されているように、シリコン基板上にＣＭＯＳの製造プロセスで画素を形成したＣＭＯＳ型のものがある。ＴＦＴ型とＣＭＯＳ型の大きな違いの１つは、電圧信号の読み出し方式である。ＴＦＴ型のＦＰＤは、画素に蓄積された信号電荷を、信号線を介して積分アンプに転送し、積分アンプで積分された信号電荷に応じた電圧信号を読み出す方式であり、読み出しによって画素内の信号電荷が空になる、いわゆる破壊読み出し方式である。これに対して、ＣＭＯＳ型のＦＰＤは、信号電荷を電圧信号に変換するアンプが画素毎に設けられており、画素に信号電荷を保持した状態で信号電荷に応じた電圧信号を読み出す、いわゆる非破壊読み出し方式である。
【０００４】
ＴＦＴ型及びＣＭＯＳ型のいずれのＦＰＤにおいても、当然ながら、画素に蓄積される信号電荷の蓄積量には上限があるので、画素に入射するＸ線の線量が多すぎると画素は飽和し、いわゆるオーバーフローが発生する。この場合、Ｘ線画像においては、黒く潰れた画素になる。一方、Ｘ線の線量が少なすぎる、いわゆるアンダーフローが発生すると、Ｘ線画像においては、白く潰れた画素になる。Ｘ線撮影においては、オーバーフローやアンダーフローが生じないように、被検体の撮影部位や体格に応じて、Ｘ線源が照射する線量を決める管電流や照射時間といった撮影条件が予め設定される。
【０００５】
さらに、特許文献１には、Ｘ線照射中に非破壊読み出しにより得たＸ線画像から、被検体のなかでも観察対象となる部位が写し出された領域（いわゆる関心領域）の画素の画素値を取得し、関心領域の画素が飽和しそうな場合にはＸ線の照射を直ちに終了させ、関心領域の画素値が小さければＸ線の照射強度をより強くするようにＸ線源の制御をすることで、オーバーフローやアンダーフローがない観察に適したＸ線画像を得られやすくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３４４２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳ型ＦＰＤは、結晶半導体（例えば単結晶シリコン）を用いて形成される。結晶半導体から形成した素子は、アモルファス半導体（例えばアモルファスシリコン）から形成した素子よりも電荷の移動度やスイッチング素子のＯＮ抵抗が桁違いに良い。このため、通常、アモルファス半導体から形成されるＴＦＴ型ＦＰＤと、結晶半導体から形成されるＣＭＯＳ型ＦＰＤとを比較すると、ＣＭＯＳ型ＦＰＤは、読み出しの高速化や画素の高密度化に有利である。
【０００８】
一方、ＣＭＯＳ型ＦＰＤは結晶半導体から形成されるために、アモルファス半導体から形成されるＴＦＴ型ＦＰＤよりも、放射線の照射による損傷を受けやすい。このため、ＣＭＯＳ型ＦＰＤは、ＴＦＴ型ＦＰＤに比べて早期に劣化するとともに、長寿命化が難しいという問題がある。
【０００９】
例えば、単結晶シリコンから形成したＣＭＯＳ型ＦＰＤの場合、照射線量が数千Ｒ程度から、画素に関するノイズ（オフセットノイズ等）が顕著になりはじめ、総照射線量がさらに数千Ｒ程度累積すると、放射線画像の読み出しに用いられるアンプのゲインが不安定になるなど、劣化や故障が発生するようになる。これは、放射線の入射によって電荷対が発生し、単結晶シリコン基板と絶縁膜（シリコン酸化膜等）の界面に蓄積されることにより、絶縁膜が損傷したり、単結晶シリコン基板内でシリコンやその他の材料の結合が切れ、材料特性が劣化することが原因である。
【００１０】
また、従来より、放射線の入射面側から、シンチレータ、ＦＰＤの順に配置し、放射線をシンチレータによって光に変換し、シンチレータが発光した光を検出面を前面側に向けたＦＰＤで受けることにより放射線画像を検出する前面入射方式（ＰＳＳ：Penetration Side Sampling）方式の間接変換型の電子カセッテが知られているが、近年では、さらなる画質向上等のために、シンチレータとＦＰＤの配置順序を逆順にし、ＦＰＤの検出面を裏面側に向けた裏面入射方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling）の間接変換型電子カセッテが知られている。
【００１１】
ＰＳＳ方式の場合もＩＳＳ方式の場合も、前述のようにＴＦＴ型ＦＰＤに比べれば放射線の照射による劣化が早いことは変わらないが、ＰＳＳ方式の場合、ＦＰＤの前面にシンチレータが配置されているため、放射線はシンチレータで減衰され、ＣＭＯＳ型ＦＰＤを用いても、放射線の照射によるＦＰＤの劣化は多少抑えられる。一方、ＩＳＳ方式の場合、ＦＰＤの前面には入射放射線を減衰させる部材はなく、入射放射線は全てＦＰＤを透過してシンチレータに到達するので、ＩＳＳ方式の電子カセッテでＣＭＯＳ型ＦＰＤを用いる場合、放射線の照射によるＦＰＤの劣化は特に深刻な問題である。
【００１２】
さらに、シンチレータを介さずにＸ線変換層用いて入射放射線を直接信号電荷に変換する直接変換型ＦＰＤも知られている。直接変換型ＦＰＤで代表的なＸ線変換層であるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）は、代表的なシンチレータ材料よりも原子番号が小さく、特に高エネルギー側のＸ線の吸収が少ないため、入射放射線の減衰が小さいままＦＰＤに到達するので、直接変換型ＦＰＤで非破壊読み出し可能にするために、ＣＭＯＳ型で形成すると、前述と同様、放射線の照射による劣化が特に深刻な問題となる。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、非破壊読み出しが可能なＦＰＤの劣化及び故障を防ぎ、これを用いる放射線撮影装置等の長寿命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の放射線撮影装置は、撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を検出する放射線画像検出手段であり、単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時に前記素抜け画素に蓄積される前記信号電荷量を、到達予想電荷量として算出する到達予想電荷量算出手段と、前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御するための新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、最初の前記撮影条件に基づいた前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【００１５】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線のエネルギーを低下させる撮影条件であることが好ましい。
【００１６】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の線量を低下させる撮影条件であることが好ましい。
【００１７】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射時間を短縮する撮影条件であることが好ましい。
【００１８】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射野を制限する撮影条件であることが好ましい。
【００１９】
前記放射線検出手段から前記放射線画像を読み出す際に前記信号電荷に応じた信号を増幅するとともに、ゲインが可変な増幅手段と、前記放射線の照射終了後に、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を合成して、前記被検体を観察するための合成放射線画像を生成する画像合成手段と、を備えることが好ましい。
【００２０】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、前記放射線画像の読み出し時のノイズが低減されるように合成することが好ましい。
【００２１】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、ダイナミックレンジが拡大されるように合成することが好ましい。
【００２２】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を平均して、前記合成放射線画像を生成することが好ましい。
【００２３】
前記放射線検出手段は、前記放射線を光に変換するシンチレータと、前記シンチレータが発する光を光電変換することにより前記放射線画像を検出するイメージセンサとを有し、前記放射線の入射側から、前記イメージセンサ、前記シンチレータの順に配置されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の放射線撮影システムは、放射線源と、撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を撮影する放射線撮影装置とからなる放射線撮影システムにおいて、前記放射線撮影装置は、単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出手段と、前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の放射線撮影方法は、単結晶半導体を用いて形成され、撮影条件にしたがって被検体に照射した放射線を受けて放射線画像を検出する複数の画素を有するとともに、前記画素から前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段によって、前記画素に前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積ステップと、前記信号電荷蓄積ステップの途中で、前記放射線画像を非破壊に読み出す放射線画像読み出しステップと、前記放射線画像読み出しステップで得た前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出ステップと、前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出ステップと、前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手ステップと、前記撮影条件算出ステップで算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記信号電荷蓄積ステップの途中で前記放射線をフィードバック制御するフィードバック制御ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、非破壊読み出しが可能なＦＰＤの劣化及び故障を防ぎ、これを用いる放射線撮影装置等を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】Ｘ線撮影システムの構成を概略的に示す説明図である。
【図２】Ｘ線源と電子カセッテの同期手順を示す説明図である。
【図３】電子カセッテの構成を示す分解斜視図である。
【図４】電子カセッテの構成を示す断面図である。
【図５】ＦＰＤの構成を示す説明図である。
【図６】コンソールの構成を示すブロック図である。
【図７】画素値の頻度分布を模式的に示すグラフである。
【図８】Ｘ線撮影システムの作用を示すフローチャートである。
【図９】線源のフィードバック制御を行わない比較例のＸ線照射及び素抜け画素値の変化態様を示す説明図である。
【図１０】本発明のＸ線照射及び素抜け画素値の変化態様を示す説明図である。
【図１１】Ｘ線の照射を停止する例を示す説明図である。
【図１２】Ｘ線の照射終了後に、ゲインを徐々に下げながら複数回のＸ線画像の読み出しを行う例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示すように、Ｘ線撮影システム１０は、撮影台１１、電子カセッテ（放射線画像検出装置）１２、Ｘ線源１７、線源制御装置１９、コンソール２２、モニタ２３等を備える。Ｘ線源１７、線源制御装置１９がＸ線発生装置を構成し、電子カセッテ１２、コンソール２２、モニタ２３がＸ線撮影装置を構成する。
【００２９】
撮影台１１には被検体Ｈが載置され、被検体Ｈを透過したＸ線が入射するように、撮影台１１の内部、あるいは撮影台１１と被検体Ｈの間に電子カセッテ１２がセットされる。
【００３０】
電子カセッテ１２は、撮影台１１に対して着脱自在に設けられ、撮影台１１を用いない場合にも使用可能な可搬型であり、ほぼ直方体状の筐体内に、ＦＰＤ１３、ＦＰＤ１３の動作を制御する各種回路、メモリ１４、通信部１６等を備える。ＦＰＤ１３は、マトリクス状に配列された画素を有し、各画素において入射Ｘ線量に応じた信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を電圧信号に変換して出力することでＸ線画像を検出する。また、ＦＰＤ１３は、非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳ型である。メモリ１４には、ＦＰＤ１３が出力するＸ線画像が一時的に記憶される。通信部１６は、コンソール２２との間で制御信号の通信を行うとともに、メモリ１４に記憶されたＸ線画像をコンソール２２に送信する。また、電子カセッテ１２は、ＦＰＤ１３等の各部に給電をするバッテリ（図示しない）を内蔵したワイヤレスタイプであり、通信部１６は、例えば、赤外線等の光や電波等によってコンソール２２と無線通信を行う。
【００３１】
Ｘ線源１７は、Ｘ線を発生するＸ線管とＸ線の照射野を限定するコリメータ等を備えており、Ｘ線焦点１７ａから被検体Ｈに向けてＸ線を照射する。Ｘ線源１７は、撮影台１１に対して移動自在に設けられており、Ｘ線の照射位置や角度を自在に調節可能である。また、Ｘ線源１７には線源制御装置１９が接続されている。線源制御装置１９には、Ｘ線源１７に対して電力を供給する高電圧発生部が設けられており、線源制御装置１９に入力される撮影条件に応じた管電圧及び管電流をＸ線源１７に与えることによってＸ線源１７からＸ線を照射させる。
【００３２】
Ｘ線の線質（エネルギー）は管電圧によって、線量は管電流と照射時間によって決まる。線源制御装置１９には操作パネル１９ａが設けられており、この操作パネルを通じてＸ線管の管電圧，管電流，照射時間といった撮影条件が入力される。撮影条件は、撮影部位、被検体の体格、年齢等に応じて決定される。また、線源制御装置１９には、照射開始信号を入力する照射スイッチ２１が接続されている。線源制御装置１９は、Ｘ線撮影装置のコンソール２２と通信可能に接続されており、コンソール２２と通信することによって電子カセッテ１２とＸ線源１７の同期をとる。
【００３３】
図２に示すように、線源制御装置１９は、照射スイッチ２１が押圧されてオンされると、同期開始信号を検知して、Ｘ線管のフィラメント加熱やターゲットの回転などの動作を開始させることにより、Ｘ線源１７を照射可能状態（以下、レディ状態という）に移行させる。Ｘ線源１７がレディ状態になると、線源制御装置１９は、蓄積開始信号をコンソール２２に送信する。コンソール２２は蓄積開始信号を受信すると、電子カセッテ１２を待機動作から信号電荷を蓄積する蓄積動作に移行させる。電子カセッテ１２が蓄積動作に移行すると照射開始信号が線源制御装置１９に送信される。線源制御装置１９は照射開始信号を受けると、撮影条件で設定された管電圧及び管電流に応じた電力をＸ線源１７に対して供給することにより、Ｘ線源１７から撮影条件に従った線質及び線量のＸ線が被検体Ｈに向けて照射が開始される。線源制御装置１９は、Ｘ線の照射開始後、タイマを作動させて照射時間の計時を開始する。
【００３４】
線源制御装置１９は、タイマを監視して、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線源１７に対して終了同期信号を送り、照射を終了させる。また、線源制御装置１９は、終了同期信号をコンソール２２に送信する。コンソール２２は終了同期信号を受信すると、電子カセッテ１２を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。
【００３５】
なお、後述するように、線源制御装置１９は、Ｘ線の照射中にコンソール２２から新たな撮影条件の入力を受け、照射中のＸ線の線質や線量、エネルギー、照射時間等を変更することがある。
【００３６】
図１において、コンソール２２は通信部２４を介して制御信号を送信することで電子カセッテ１２の動作を制御する制御装置であり、キーボードやマウス等の図示しない入力デバイスと照射スイッチ２１が接続されている。コンソール２２には、例えば、入力デバイスを用いて予め線源制御装置１９と同様の撮影条件が入力される。
【００３７】
コンソール２２は、図示しないＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった医用情報システムと通信可能に接続されており、医用情報システムからＸ線撮影の撮影オーダを受信することも可能である。医師や診療放射線技師などのオペレータは、受信した撮影オーダで被検体情報や撮影部位等を確認して、それに適した撮影条件を決定して、Ｘ線制御部１９及びコンソール２２のそれぞれに入力することで、撮影条件の設定を行う。コンソール２２に入力された撮影条件は、電子カセッテ１２に設定される。設定された撮影条件は、後述するようにアンプのゲインの初期値の設定に利用される。
【００３８】
電子カセッテ１２には、Ｘ線源１７から照射され被検体Ｈを透過したＸ線が入射する。電子カセッテ１２は、蓄積動作においてＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積することにより、被検体Ｈを表すＸ線画像を検出する。読み出し動作において蓄積された信号電荷に応じたＸ線画像が読み出される。読み出されたＸ線画像は、通信部２４を介してコンソール２２に送信される。
【００３９】
コンソール２２には画像処理部２６が設けられている。画像処理部２６は、受信したＸ線画像に対して各種画像処理を施してモニタ２３に出力する。画像処理部２６が行う画像処理は、例えば、欠陥補正処理やオフセット処理である。欠陥補正処理は、Ｘ線の照射量に応じた画素値が得られない欠陥画素の画素値を補間等により補正する処理である。オフセット処理は、被検体Ｈがない状態で予め撮影したＸ線画像（オフセット画像）を、被検体Ｈを撮影したＸ線画像から減算することにより、暗電流によるノイズ等を除去する画像処理である。なお、画像処理部２６は、後述するようにＸ線画像の合成処理等、上記補正処理以外の画像処理を行うこともある。
【００４０】
モニタ２３は、Ｘ線画像を表示する他、コンソール２２を操作するための操作画面の表示を行う。
【００４１】
コンソール２２は、画像処理終了後、処理済みのＸ線画像に対して、入力された撮影条件を付帯情報として付加して、ＤＩＣＯＭ形式などの医用画像ファイルの標準的なファイル形式に変換される。変換された画像ファイルは、図示しない画像サーバなどのストレージデバイスに送信される。
【００４２】
図３及び図４に示すように、電子カセッテ１２の筐体３１は、Ｘ線が入射する入射面側からＦＰＤ１３を覆う前面カバー３１ａと、背面からＦＰＤ１３を覆う背面カバー３１ｂとかなる。前面カバー３１ａ及び背面カバー３１ｂはいずれもＸ線透過率の低い金属材料（例えばステンレス等）から形成される。但し、前面カバー３１ａには、ＦＰＤ１３にＸ線が入射するように、Ｘ線透過率が高いカーボン等からなるＸ線透過窓３２が設けられている。筐体３１内には、前面カバー３１ａ側から順に、ＦＰＤ１３、支持体３３、ＦＰＤ１３の動作制御等をする各種回路基板３４〜３７が配置される。
【００４３】
ＦＰＤ１３は、シンチレータ４１とイメージセンサ４２からなる間接変換型である。シンチレータ４１は、Ｘ線の入射量に応じた光量の可視光を発する蛍光体であり、例えばＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリウムオキシサルファイド）等からなる。イメージセンサ４２は、シンチレータ４１が発光した可視光を光電変換する装置であり、例えば単結晶シリコン基板から形成された複数のＣＭＯＳセンサチップを貼り合わせて、検出面４３ａを大面積化したユニットである。光電変換を行う画素が配列された検出面４３ａは、シンチレータ４１と対向するように配置される。また、ＦＰＤ１３は、前面カバー３１ａと支持体３３の間に、イメージセンサ４２が前面カバー３１ａ側、シンチレータ４１が支持体３３側（背面カバー３１ｂ側）になるように配置される。すなわち、電子カセッテ１２は裏面照射方式（ＩＳＳ）であり、最も発光量が多くなるシンチレータ４１のＸ線入射側表面と検出面４３ａが対向した状態となるようにＦＰＤ１３を配置している。なお、シンチレータ４１は支持体３３とイメージセンサ４２に、イメージセンサ４２はシンチレータ４１と前面カバー３１ａにそれぞれ接着されている。
【００４４】
支持体３３はＦＰＤ１３の背面側に設けられ、筐体３１内のスペースを二分する。支持体３３の背面側には、各種回路基板３４〜３７が取り付けられる。支持体３３は、例えばステンレス製であり、筐体３１に固定される。また、支持体３３の上端と下端には、それぞれ中央部分に切り欠き３３ａ，３３ｂが形成されており、ＦＰＤ１３と各種回路基板３４〜３７を繋ぐフレキシブルケーブル４４が挿通される。フレキシブルケーブル４４上には、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）型のＩＣチップ４６，４７が実装されている。
【００４５】
回路基板３４は、ＦＰＤ１３を駆動する駆動回路５１が形成された駆動用回路基板である。回路基板３５は、Ａ／Ｄ変換回路５２を含む出力回路（図５参照）が形成されたＡ／Ｄ変換回路基板である。Ａ／Ｄ変換回路５２は、後述するＩＣチップ４７が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。回路基板３６は、メモリ１４、制御部６１が形成された基板である。制御部６１は、ＦＰＤ１３の各部を制御するとともに、コンソール２２との通信を制御する。回路基板３７は電源回路が形成された電源回路基板である。電源回路は、各部に電力を供給する回路であり、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータや、直流電圧を各回路の動作に必要な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路素子を有する。
【００４６】
ＩＣチップ４６は、回路基板４１に形成された回路素子とともに駆動回路５１を構成するアンプやシフトレジスタであり、垂直操作回路６３（図５参照）を含む。ＩＣチップ４７は、後述するＣＤＳ回路６８（図５参照）等からなる読み出し回路を構成するＡＳＩＣである。
【００４７】
図５に示すように、ＦＰＤ１３の画素ＰＸは、フォトダイオードＰＤとトランジスタＭ１〜Ｍ３等の回路素子からなり、各トランジスタＭ１〜Ｍ３の駆動状態に応じて、蓄積動作、読み出し動作、リセット動作を行う。蓄積動作は光電変換により発生した信号電荷を蓄積する動作であり、読み出し動作は蓄積された信号電荷量に応じた電圧信号の出力する動作である。リセット動作は、蓄積した信号電荷を破棄する動作である。
【００４８】
フォトダイオードＰＤは、光電変換によりシンチレータ４１からの入射光量に応じた信号電荷を発生する素子であり、増幅用トランジスタＭ１のゲート電極と、リセット用トランジスタＭ３のソース電極に接続されている。信号電荷を蓄積する場合と画素ＰＸから電圧信号を読み出す場合には、リセット用トランジスタＭ３がオフにされ、増幅用トランジスタＭ１のゲート電極には、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷量に応じた電圧が印加される。
【００４９】
増幅用トランジスタＭ１のソース電極には電源電圧が印加され、ドレイン電極には画素選択用トランジスタＭ２が接続されており、ゲート電極に印加される信号電荷量に応じた電圧を所定の増幅率で増幅して画素選択用トランジスタＭ２のソース電極に印加する。画素選択トランジスタＭ２のゲート電極は、行選択線ＧＬに接続され、ドレイン電極は信号線ＳＬに接続されており、行選択線ＧＬからゲート信号が入力されると、ソース電極の電圧を信号線ＳＬに出力する。これにより、画素ＰＸの電圧信号が信号線ＳＬを通じて読み出される。なお、ＦＰＤ１３は非破壊読み出しが可能なＣＭＯＳ型であるため、画素ＰＸから電圧信号の読み出しを行なっても、リセットを行うまで、各画素ＰＸは信号電荷を保持している。
【００５０】
フォトダイオードＰＤに蓄積した信号電荷を破棄する場合は、リセット用トランジスタＭ３がオンにされる。リセット用トランジスタＭ３のゲート電極は、リセット線ＲＳＴに接続されており、リセット線ＲＳＴを通じてリセット信号が入力される。リセット信号が入力されたことによりリセット用トランジスタＭ３がオンになると、この行の画素ＰＸは、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷をリセット用トランジスタＭ３のドレイン電極側に破棄する。
【００５１】
また、ＦＰＤ１３は、制御部６１、タイミングジェネレータ（ＴＧ）６２、垂直走査回路６３、水平走査回路６４等を備える。
【００５２】
制御部６１は、ＦＰＤ１３の各部を統括的に制御する。ＴＧ６２は、制御部６１からの指示に基づいてタイミング信号を発生する。また、制御部６１は、読み出し動作時に、後述する出力回路７１のアンプ７２のゲインを、コンソール２２から指示された値に設定する。垂直走査回路６３や水平走査回路６４は、ＴＧ６２から入力されるクロック信号に基づいて動作する。
【００５３】
垂直走査回路６３は、画素ＰＸの駆動回路であり、駆動する画素ＰＸの行を選択し、選択した行の行選択線ＧＬやリセット線ＲＳＴにゲート信号やリセット信号を入力することにより、画素ＰＸに蓄積動作、読み出し動作、リセット動作を行わせる。水平走査回路６４は、電圧信号の読み出しを行う画素ＰＸの列を選択する回路であり、各信号線ＳＬ上に設けられた列選択トランジスタ６７のうちひとつをオンにすることにより読み出しを行う列を選択する。
【００５４】
行選択線ＧＬは、垂直走査回路６３から、画素ＰＸの動作を制御するゲート信号を入力するための配線であり、画素ＰＸの行毎に設けられている。行選択線ＧＬを通じて入力されるゲート信号に基づいて、画素ＰＸは蓄積動作や読み出し動作を行う。リセット線ＲＳＴは、画素ＰＸにリセット信号を入力するための配線であり、画素ＰＸの行毎に設けられている。リセット信号が入力されたリセット線ＲＳＴ上の画素ＰＸは信号電荷が破棄され、リセットされる。
【００５５】
信号線ＳＬは、各画素ＰＸから信号電荷量に応じた電圧信号（撮像信号）を読み出すための配線であり、画素ＰＸの列毎に設けられている。また、信号線ＳＬの末端には、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路６８と列選択トランジスタ６７が接続されている。ＣＤＳ回路６８は、ＴＧ６２から入力されるクロック信号に基づいて動作し、垂直走査回路６３によって選択された行選択線ＧＬ上の画素ＰＸから、読み出しにともなうノイズが除去されるように電圧信号をサンプリングし、保持する。ＣＤＳ回路６８が保持する電圧信号は、水平走査回路６４によって列選択トランジスタ６７がオンにされることによって、出力バスライン６９を介して出力回路７１に入力される。
【００５６】
出力回路７１は、アンプ７２とＡ／Ｄ変換回路５２を備える。アンプ７２は、ＣＤＳ回路６８から入力される電圧信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換回路５２に入力する。Ａ／Ｄ変換回路５２は、アンプ７２により増幅された電圧信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換回路５２から出力されるデジタルデータは、Ｘ線画像としてメモリ１４に一時的に記憶され、通信部１６を介してコンソール２２に送信される。アンプ７２は、ゲインを自在に調節可能な可変ゲインアンプであり、読み出し動作における、１回目のＸ線画像の読み出しにおいては、撮影条件に基づいて設定される所定値（初期値γ１）に設定され、Ｘ線画像を再度読み出す場合には、制御部６１によって設定された新たな値に設定される。また、出力回路７１から出力されるデータは、上述のようにメモリ１４に記憶され、通信部１６を介してコンソール２２に送信される。
【００５７】
図６に示すように、コンソール２２は、前述の通信部２４と画像処理部２６とともに、フレームメモリ８１を備える。フレームメモリ８１は、複数のＸ線画像を一時的に記憶することが可能な記憶装置であり、後述するようにアンプ７２のゲインを変更して読み出された複数のＸ線画像が順次記憶される。
【００５８】
また、画像処理部２６は、素抜け画素検出部８２、到達予想電荷量算出部８３、撮影条件算出部８４、画像合成部８５、オフセット処理部８６、欠陥補正処理部８７等を備える。
【００５９】
素抜け画素検出部８２は、フレームメモリ８１から、Ｘ線の照射中に非破壊読み出しされたＸ線画像（以下、素抜け検出用画像という）を取得し、被検体Ｈを介さずに直接Ｘ線が入射した画素を検出する。具体的には、図７に示すように、素抜け画素検出部８２は、全画素の画素値の分布を求める。画素値の分布態様は、アンプ７２のゲインによらず、撮影部位（頭部、胸部、腹部など）に応じて概ね一定の分布形状を有する。図７は、一例として成人の胸部Ｘ線画像の場合の画素値の頻度分布を示しており、２つのピークを有する分布Ａは胸部組織等（肺や心臓、肋骨等）の領域を表しており、分布Ｂは主に被検体Ｈを経ないで直接Ｘ線が検出面４３ａに到達した画素（いわゆる素抜け画素）を表している。
【００６０】
素抜け画素検出部８２は、画素値の頻度分布形状から分布Ｂを検出する。そして、分布Ｂのピーク位値の画素値Ｄを求め、これを素抜け画素の画素値の代表値Ｄとして、到達予想電荷量算出部８３に入力する。
【００６１】
なお、画素値の分布形状自体は撮影部位に応じてほぼ不変であるが、アンプ７２のゲインが小さい場合、図７に示すような画素値の頻度分布は全体的に左側にシフトし、逆にアンプ７２のゲインが大きい場合には全体的に右側にシフトするため、読み出し時のゲインが異なるＸ線画像同士を比較すれば、分布Ｂのピーク値である代表値Ｄの具体的な値は異なる。
【００６２】
また、後述するように素抜け画素の線量を監視するという観点から言えば、画素値の頻度分布によらず、素抜け検出用画像全体最大の画素値を代表値Ｄとすることが考えられるが、単に画素値が最大の画素を判定用画素に選出すると、入射Ｘ線量によらない値を出力する欠陥画素の画素値となってしまうことがある。このため、素抜け画素検出部８２は、欠陥のない素抜け画素の画素値を確実に得るために、分布Ｂのピークに対応する画素値を求め、代表値Ｄとしている。
【００６３】
到達予想電荷量算出部８３は、素抜け画素検出部８２から入力される代表値Ｄに基づいて、Ｘ線の照射終了時に素抜け画素に蓄積される信号電荷量の予想量（以下、到達予想電荷量という）Ｑを算出する。例えば、Ｘ線の照射開始時刻をＴｓ、Ｘ線の照射終了時刻をＴｅ、素抜け検出用画像を読み出した時刻をｔ１とすると、Ｑ＝Ｄ（ｔ１−Ｔｓ）／（Ｔｅ−Ｔｓ）により到達予想電荷量Ｑを見積もる。Ｘ線の照射開始時刻Ｔｓは開始同期信号の入力時刻であり、Ｘ線の照射終了時刻Ｔｅは、撮影条件から定まる。到達予想電荷量算出部８３は、算出した到達予想電荷量Ｑを撮影条件算出部８４に入力する。
【００６４】
なお、ここでは、Ｘ線照射期間中、Ｘ線の線量が一定であり、到達予想電荷量Ｑが時間に比例して増加することを前提としたが、Ｘ線の照射開始時前後や照射終了時前後は、単位時間当たりのＸ線の照射量が変動する。したがって、これらを考慮してより正確に到達予想電荷量Ｑを算出しても良い。いずれにしても、到達予想電荷量Ｑは、代表値Ｄ、素抜け検出用画像の読み出し時刻ｔ１、Ｘ線の照射開始時刻Ｔｓ及び照射終了時刻Ｔｅから算出することができる。
【００６５】
撮影条件算出部８４は、到達予想電荷量算出部８３から素抜け画素の到達予想電荷量Ｑが入力されると、まず、到達予想電荷量Ｑを所定閾値Ｔｈと比較する。所定閾値Ｔｈは、１回のＸ線撮影でイメージセンサ４２に入射して良いＸ線量を定める値であり、実験により予め定められる。１回のＸ線撮影で、素抜け画素（及び全ての画素）が受けるＸ線量が閾値Ｔｈ以下であれば、Ｘ線の照射によるイメージセンサ４２の損傷が抑えられるので、一定回数の撮影が保証される。
【００６６】
到達予想電荷量Ｑが所定閾値Ｔｈ以下の場合（Ｑ≦Ｔｈ）、撮影条件算出部８４は現在の撮影条件でのＸ線照射を継続して良い旨を示す制御信号を、線源制御装置１９に入力する。この場合、線源制御装置１９は、撮影開始前に操作パネル１９ａから入力された撮影条件にしたがったＸ線の照射を継続する。
【００６７】
一方、到達予想電荷量Ｑが所定閾値Ｔｈを超える場合（Ｑ＞Ｔｈ）、撮影条件算出部８４は、閾値Ｔｈ、到達予想電荷量Ｑ、素抜け検出用画像の読み出し時刻ｔ１、Ｘ線の照射終了時刻Ｔｅに基づいて、Ｘ線の照射終了時Ｔｅに素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈ（あるいは閾値Ｔｈ以下の所定値）になるように新たな撮影条件を算出し、Ｘ線源制御装置１９に入力する。撮影条件算出部８４が算出する新たな撮影条件は、例えばＸ線管の管電圧である。撮影条件算出部８４から入力された新たな撮影条件が入力されると、Ｘ線制御部１９は直ちに新たな撮影条件にしたがったＸ線をＸ線源１７から照射させる。
【００６８】
なお、ここでは、撮影条件算出部８４は、到達予想電荷量Ｑが所定閾値Ｔｈを超える場合に、新たな撮影条件として管電圧を算出する例を挙げたが、撮影条件算出部８４が算出する新たな撮影条件は、Ｘ線管の管電流でも良い。また、Ｘ線管の管電流や管電圧をともに変更する撮影条件を算出しても良い。管電圧を下げることで、照射するＸ線のエネルギーが低減される。また、管電流を下げると、イメージセンサ４２に到達するＸ線量が低減される。照射するＸ線の線量やエネルギーが低減されることにより、Ｘ線の照射終了時Ｔｅに素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈに抑えられる。
【００６９】
Ｘ線管の管電流を変更して照射するＸ線の線量を低減する場合と、Ｘ線管の管電圧を下げて照射するＸ線のエネルギーを低減する場合を比較すると、どちらもＸ線の照射終了時に素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈに低減され、イメージセンサ４２の損傷が低減されることは自体は変わらない。但し、同じ線量でもエネルギーが低いほど、イメージセンサ４２の損傷は少ない。このため、撮影条件算出部８４は、新たな撮影条件を算出するときに、少なくともＸ線のエネルギーを低減することが特に好ましい。このため、本例では、管電圧を下げることで、照射するＸ線のエネルギーを低減する。
【００７０】
上述のように、素抜け画素検出部８２、到達予想電荷量算出部８３、撮影条件算出部８４は、Ｘ線撮影時に機能する。一方、画像合成部８５、オフセット処理部８６、欠陥補正処理部８７は、Ｘ線画像の読み出し後に機能する。
【００７１】
また、Ｘ線撮影装置１０は、少なくとも上述のように、Ｘ線の照射途中に非破壊に読み出した素抜け検出用画像に基づいて、Ｘ線の線量等を制御した場合、Ｘ線照射終了後、Ｘ線撮影装置１０は、アンプ７２のゲインを変更しながら、複数回のＸ線画像の読み出しを行う。このＸ線照射終了後の読み出し回数は、撮影部位等により予め定められる。
【００７２】
画像合成部８５は、これらの複数のＸ線画像を合成して合成Ｘ線画像を生成し、オフセット処理部８６は、合成Ｘ線画像に対してオフセット処理を施す。また、欠陥補正処理部８４は、オフセット処理後の合成Ｘ線画像に欠陥補正処理を施す。欠陥補正処理後の合成Ｘ線画像は、モニタ２３に表示されたり、画像サーバ（図示しない）に送信される。
【００７３】
画像合成部８５は、Ｘ線の照射終了後に得た複数のＸ線画像をフレームメモリ８１から取得し、これらを合成して合成Ｘ線画像を生成する。最初に入力した撮影条件に基づくＸ線照射の途中で、素抜け画素の画素値が閾値Ｔｈ以下になるように算出した新たな撮影条件に基づくＸ線の照射に切り替えると、画素ＰＸに蓄積される信号電荷量は当初の撮影条件に基づくＸ線の照射を継続した場合よりも減少する。このため、Ｘ線の照射途中で撮影条件を変更してＸ線画像を検出した場合、ＦＰＤ１３からＸ線画像を読み出すと、読出し回路７１等のノイズ成分が相対的に大きくなり、読み出したＸ線画像そのままでは被検体Ｈの観察に適さないことがある。このため、Ｘ線撮影装置１０では、アンプ７２のゲインを変更しながら複数回、Ｘ線画像を読み出し、これらを画像合成部８５で合成することにより、読み出し回路７１等によるノイズを低減し、また、ダイナミックレンジを拡大し、被検体Ｈの観察により適した合成Ｘ線画像を生成する。
【００７４】
画像合成部８５は、例えば、複数のＸ線画像を平均することにより、合成Ｘ線画像を生成する。ここでは、画像合成部８５は、単純平均により合成Ｘ線画像を生成することとするが、各Ｘ線画像の読み出し時のゲインの値に応じて重み付けをして平均することによって合成Ｘ線画像を生成しても良い。また、高低二種類のゲインでＸ線画像を読み出した高感度画像と低感度画像を合成する場合、本出願人の特許４０５４２６３号に倣い、高感度画像Ｘｈ、低感度画像Ｘｌ、高感度画像Ｘｈの重みｗｈ、低感度画像の重みｗｌ、合成開始レベルを示す閾値ｔ、高感度画像Ｘｈと低感度画像Ｘｌの感度比Ｓを用いて、合成Ｘ線画像Ｘｃを、Ｘｃ＝｛ｗｈ・Ｘｈ＋ｗｌ・（Ｘｌ−ｔ／Ｓ＋ｔ）｝／（ｗｈ＋ｗｌ）にしたがって算出しても良い。この場合、ｗｈ＋ｗｌ＝１としても良い。
【００７５】
以下、上述のように構成されるＸ線撮影システム１０の作用を図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７６】
図８に示すように、Ｘ線撮影システム１０によってＸ線撮影を行う場合、まず、線源制御部１９とコンソール２２に撮影条件を入力する（ステップＳ１１）。線源制御装置１９には、Ｘ線管の管電圧，管電流，照射時間が撮影条件として入力される。線源制御装置１９に入力される撮影条件は、コンソール２２が受信した撮影オーダで確認される、撮影部位、被検体Ｈの体格や年齢等の被検体情報に基づいて決定される。
【００７７】
コンソール２２に入力された撮影条件は、通信部２４を介して電子カセッテ１２に送信される。電子カセッテ１２は、コンソール２２から撮影条件が入力されると、待機動作を開始する（ステップＳ１２）。待機動作は、所定のタイミングでリセット動作を繰り返し行うことにより、Ｘ線の照射開始を待ち受ける動作である。
【００７８】
照射スイッチ２１が押圧されると、線源制御装置１９を介してＸ線源１７に同期開始信号が送信され、Ｘ線源１７はレディ状態に移行される。Ｘ線源１７がレディ状態になると、線源制御装置１９は蓄積開始信号をコンソール２２に送信し、電子カセッテ１２は蓄積動作を開始する（ステップＳ１３）。
【００７９】
また、電子カセッテ１２が蓄積動作に移行すると、線源制御部１９は、コンソール２２から照射開始信号を受け、Ｘ線源１７から撮影条件に応じた管電圧及び管電流でＸ線の照射を開始させる（ステップＳ１４）。
【００８０】
電子カセッテ１２は、蓄積動作を開始すると、Ｘ線の照射中に、所定のタイミングで非破壊読み出しをする（ステップＳ１５）。ここで得られるＸ線画像は、素抜け検出用画像としてコンソール２２に送信され、フレームメモリ８１に蓄積される。
【００８１】
素抜け検出用画像は、素抜け画素検出部８２によってフレームメモリ８１から読み出され、素抜け検出用画像に基づいて素抜け画素が検出される（ステップＳ１６）。より具体的には、素抜け検出用画像をヒストグラム解析することにより、素抜け画素が属する分布Ｂ（図７参照）のピーク位置の画素値Ｄが、素抜け画素の画素値の代表値Ｄとして検出される。
【００８２】
そして、到達予想電荷量算出部８３により、代表値Ｄに基づいて、素抜け画素の到達予想電荷量Ｑが算出される（ステップＳ１７）。到達予想電荷量Ｑは、前述の通り、最初に入力した撮影条件にしたがってＸ線を照射し続けた場合、Ｘ線の照射終了時に素抜け画素に蓄積される信号電荷量である。
【００８３】
その後、撮影条件算出部８４において、到達予想電荷量Ｑは閾値Ｔｈと比較される（ステップＳ１８）。到達予想電荷量Ｑが閾値Ｔｈを超える場合、撮影条件算出部８４はＸ線の照射終了時に、素抜け画素に蓄積される信号電荷量が閾値Ｔｈ（あるいは閾値Ｔｈ以下の所定値）になるように、新たな撮影条件を算出する（ステップＳ１９）。ここで算出する撮影条件は、最初の撮影条件に対して管電圧を低減させたものである。
【００８４】
こうして撮影条件算出部８４が算出した新たな撮影条件が算出されると、この新たな撮影条件に基づいて照射するＸ線がフィードバック制御される（ステップＳ２０）。具体的には、線源制御装置１９は、撮影条件算出部８４から新たな撮影条件の入力を受けると、直ちにその撮影条件にしたがったＸ線をＸ線源１７から照射させる。これにより、最初に入力した撮影条件に基づくＸ線と比較して、エネルギーが低減されたＸ線が、Ｘ線の照射途中から照射されるようになる。
【００８５】
一方、到達予想電荷量Ｑが閾値Ｔｈ以下の場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、新たな撮影条件の算出（Ｓ１９）及びＸ線のエネルギーを低下させるフィードバック制御（Ｓ２０）は行われず、Ｘ線制御装置１９は、撮影条件算出部８４からの制御信号の入力に基づき、最初に入力した撮影条件にしたがったＸ線の照射を継続する。
【００８６】
線源制御装置１９は、タイマを監視して撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線源１７に対して終了同期信号を送り、Ｘ線の照射を終了させる（ステップＳ２１）。同時に、線源制御装置１９は終了同期信号をコンソール２２に送信し、コンソール２２は電子カセッテ１２を蓄積動作から読み出し動作に移行させる（ステップＳ２２）。このＸ線照射終了後に行う読み出し動作では、アンプ７２のゲインを変えながら所定回数、Ｘ線画像が読み出される。例えば、読み出し動作における最初（１回目）の読み出しでは、出力回路７１のアンプ７２のゲインは、撮影条件に応じた所定値（初期値）γ１に設定されており、その状態で全ての画素が非破壊読み出しされる。また、次（２回目）の読み出しでは、アンプ７２のゲインは、初期値γ１とは異なる値γ２（γ１≠γ２）に設定される。その後も同様であり、所定回数の読み出しで各々ゲインの値は異なる。
【００８７】
読み出された複数のＸ線画像は、コンソール２２に送信され、フレームメモリ８１に記憶される。そして、画像合成部８５によって、これらのＸ線画像が合成（平均）され、合成Ｘ線画像が生成される（ステップＳ２３）。生成された合成Ｘ線画像は、オフセット処理（ステップＳ２４）、欠陥補正処理（ステップＳ２５）が施され、モニタ２３に表示されたり、画像サーバ（図示しない）に送信されたりする。同時に、電子カセッテ１２ではリセット動作を行い、画素ＰＸに蓄積した信号電荷を破棄する（ステップＳ２６）。
【００８８】
上述のように、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線の照射中に非破壊に読み出した素抜け画素の画素値（代表値Ｄ）に基づいて、照射するＸ線をフィードバック制御し、Ｘ戦傷者終了時の素抜け画素の画素値が閾値Ｔｈを超えないように動作する。
【００８９】
図９に示すように、Ｘ線源１７のフィードバック制御を行なわず、最初に入力した撮影条件にしたがってＸ線を照射する場合、照射スイッチ２１がオンされることにより線源制御装置１９に照射開始信号が入力された時刻ＴｓからＸ線の照射を開始し、撮影条件で定められた照射時間の経過時である時刻ＴｅにＸ線の照射を終了する。電子カセッテ１２は、Ｘ線の照射開始前（〜Ｔｓ）は待機動作を、Ｘ線の照射中（Ｔｓ〜Ｔｅ）は蓄積動作を、Ｘ線の照射終了後（Ｔｅ〜）は読み出し動作を行う。
【００９０】
この間の素抜け画素の画素値（以下、素抜け画素値という）は、次のように変化する。Ｘ線の照射開始前は、暗電流によるノイズによって若干の信号電荷が発生することがあるが、電子カセッテ１２が待機動作中であり、所定間隔でリセット動作を繰り返し行なっているので、素抜け画素値はほぼ０である。Ｘ線の照射が開始されると、素抜け画素値は、Ｘ線の照射時間にほぼ比例して増大する。そして、Ｘ線の照射終了時には、例えば、素抜け画素値は、閾値Ｔｈを超えるとする。
【００９１】
イメージセンサ４２は単結晶シリコン基板を用いているため、Ｘ線の照射量の累積値が多いほど劣化や故障が発生するので、１回のＸ線撮影で素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えると、劣化や故障が発生し、使用できなくなるまでに行える撮影の回数が減少する。当然、閾値Ｔｈを超えた量が多いほど、イメージセンサ４２の劣化や故障の発生確率が上がり、電子カセッテ１２は短命化する。
【００９２】
一方、図１０に示すように、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線の照射開始後（Ｔｓ〜）、所定のタイミングｔ１で、Ｘ線画像を素抜け検出用画像として非破壊に読み出し、素抜け画素値Ｄを求める。そして、素抜け画素値Ｄに基づいて、Ｘ線源１７をフィードバック制御し、Ｘ線の照射エネルギーを低減する。ｔ１以降のＸ線の照射エネルギーは、Ｘ線の照射終了時Ｔｅの素抜け画素値が閾値Ｔｈになるように定められるので、Ｘ線撮影システム１０では、１回のＸ線撮影で素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えることがない。
【００９３】
このため、Ｘ線撮影システム１０では、上述のように、Ｘ線の照射途中での素抜け画素値に基づいて照射するＸ線のフィードバック制御を行わない比較例と比べると、イメージセンサ４２の劣化や故障の発生を抑えられ、電子カセッテ１２を長寿命化することができる。具体的には、電子カセッテ１２による最低撮影回数が定められているとすると、上述の比較例の場合には、素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えるようなＸ線撮影を行うと最低撮影回数の撮影を行う前にイメージセンサ４２の劣化・故障が発生するが、Ｘ線撮影システム１０では最低撮影回数の撮影を確実に行うことができる。
【００９４】
また、いわゆる関心領域の画素を監視して、Ｘ線のフィードバック制御を行う場合と比較すると、関心領域は通常被検体部分であるため、関心領域の画素値が飽和しないようにＸ線をフィードバックしても、被検体Ｈがない素抜け画素では画素値が閾値Ｔｈを超える。素抜け画素の位置は被検体Ｈに応じて変わり、被検体Ｈが変われば、以前の撮影で素抜け画素であった画素が、次の撮影では関心領域の画素になることもある。このため、関心領域の画素を監視しても、電子カセッテ１２を長寿命化することはできない。一方、Ｘ線撮影装置１０では、素抜け画素を監視しているので、被検体Ｈが変わって素抜け画素が関心領域の画素になったとしても、電子カセッテ１２の寿命には影響がない。
【００９５】
なお、上述の実施形態では、照射するＸ線のフィードバック制御をするときに、Ｘ線管の管電圧を下げ、Ｘ線のエネルギーを低減する例を説明した。また、管電流を下げ、Ｘ線の線量を低減する例にも言及した。しかし、図１１に示すように、Ｘ線の照射時間をＴｅからＴｅ’に短縮し、Ｘ線の照射終了時の素抜け画素値を閾値Ｔｈとなる時刻でＸ線の照射を停止することにより、素抜け画素値が閾値Ｔｈを超えることを防いでも良い。Ｘ線の照射時間だけを短縮する場合、Ｘ線の線量やエネルギーは最初に入力した撮影条件に基づいたものである。前述のように、Ｘ線の入射量による単結晶シリコン基板の劣化や故障を防ぐためには、Ｘ線のエネルギーを低下させることが最も効果的であるため、上述のように照射時間を短縮する場合、これと同時にＸ線管の管電圧を下げ、Ｘ線のエネルギーを低下させることがより好ましい。
【００９６】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線のフィードバック制御する例として、Ｘ線のエネルギーを低下させる例を説明したが、Ｘ線の照射範囲を狭くするようにＸ線源１７を制御して、素抜け画素の信号電荷量が増加しないようにしても良い。こうすると、最初に入力した撮影条件に応じたＸ線の照射を継続しつつ、イメージセンサ４２の損傷を防止することができる。
【００９７】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線のエネルギーをフィードバック制御する例を説明したが、Ｘ線源１７のコリメータを制御して照射野を制限しても良い。例えば、素抜け検出用画像から代表値Ｄを算出するのと同様に、ヒストグラム解析により、被検体Ｈを表す分布Ａに属する画素を検出する。そして分布Ａに属する画素が全て含まれる所定範囲（例えば長方形）が新たな照射野となるように、コリメータを制御して、照射野を被検体Ｈの部分に限定する。こうすると、到達予想線量Ｑが閾値Ｔｈを超えやすい素抜け画素にはＸ線が照射されなくなるので、閾値Ｔｈを超える過剰なＸ線の照射によるイメージセンサ４２の破損が防止される。また、この場合、素抜け画素へのＸ線の照射量が低減されれば良いので、新たな照射野に被検体Ｈの全体が含まれている必要はなく、被検体Ｈの一部分（関心領域）に照射野を限定しても良い。
【００９８】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射中に１回だけ非破壊読み出しをして素抜け検出用画像を得る例を説明したが、Ｘ線の照射中に複数回の非破壊読み出しをしても良い。Ｘ線の照射中に複数回の非破壊読み出しをして、素抜け検出用画像を複数得る場合には、これらのそれぞれについて代表値Ｄを算出し、代表値Ｄの変化に基づいて到達予想電荷量Ｑを算出する。こうすると、上述の実施形態のように、１回だけ非破壊読み出しを行う場合よりも、より精度良く到達予想電荷量Ｑを算出することができる。
【００９９】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射中に素抜け検出用画像を得る場合にも、Ｘ線の照射終了後と同様の読み出しをするが、素抜け検出用画像を得るタイミングでは、Ｘ線の照射量がまだ少なく、画素値が小さいので、複数の画素をビニングすることにより、感度を上げた読み出しをし、読み出しによるノイズを低減することが好ましい。このように、画素をビニングして読み出すようにすると、読み出し速度も向上するので、Ｘ線がフィードバック制御されるまでの時間も短縮され、より制御精度良くなる。また、Ｘ線のフィードバック制御を高速にするだけであれば、素抜け検出用画像を得るときに、一部の画素のデータを読み出さない、いわゆる間引き読み出しをしても良い。但し、ビニングや間引きによる読み出しは、いずれも解像度が低下するがフィードバック制御をするためには解像度はそれほど必要ないため十分な精度を持つ。
【０１００】
また、このようにビニングや間引き読み出しをしても良いことからも分かるとおり、全述の実施形態では、素抜け画素検出部８２において、素抜け検出用画素の全画素を用いたヒストグラム解析により代表値Ｄを決定するが、必ずしも全画素を用いる必要はない。具体的には、前述のヒストグラム解析を行うことができる程度に、Ｘ線画像の全領域から満遍なく画素値を取得すれば足りる。ヒストグラム解析を行うことができる程度とは、最終的に観察に用いるＸ線画像と解像度が極端に相違しない程度である。
【０１０１】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射終了後に、アンプ７２のゲインを変えながら所定回数のＸ線画像の読み出しを行うが、Ｘ線の照射終了後にＸ線画像の読み出す回数を素抜け検出用画像に基づいて決定するようにしても良い。例えば、撮影条件算出部８４において、到達予想電荷量Ｑに比例するように、Ｘ線照射終了後の読み出し回数を決定する。到達予想電荷量Ｑが多い場合、Ｘ線のフィードバック制御により素抜け画素値が閾値Ｔｈに抑えられると、到達予想電荷量Ｑと実際の信号電荷量の差が大きく、実際に得られる信号電荷量及びＸ線画像の画素値は小さくなる。このため、最初に入力した撮影条件で撮影した場合と同等の画質のＸ線画像を得るためには、到達予想電荷量Ｑが大きいほど、Ｘ線照射終了後の読み出し回数を多くし、得られる複数のＸ線画像から生成される合成Ｘ線画像のノイズを低減する必要があるからである。
【０１０２】
また、Ｘ線の照射終了後に最初に得たＸ線画像に基づいて、読み出し回数を決定しても良い。例えば、Ｘ線照射終了後に最初に得たＸ線画像の画素値が小さく、画素ＰＸに蓄積された信号電荷量が少ない場合には、読み出し回数を多くする。こうすると、上述と同様、合成Ｘ線画像のノイズが低減され、Ｘ線をフィードバック制御しない場合と比較して画質の低下を最小限にすることができる。
【０１０３】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線画像の読み出し毎にアンプ７２のゲインを変える例を説明したが、読み出すＸ線画像を複数の領域に分割し、各領域毎にアンプ７２のゲインを変えてＸ線画像を読み出しても良い。
【０１０４】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射終了後に複数回のＸ線画像の読み出しを行う例を説明したが、例えば撮影条件として関心領域を定め、関心領域の画素が飽和せず、かつ、最も低ノイズになるようにアンプ７２のゲインを定めて、１回だけＸ線画像を読み出しても良い。関心領域の画素が飽和せず、かつ、最も低ノイズになるようにアンプ７２のゲインは、例えば、素抜け検出用画像における関心領域の画素の画素値に基づいて定めれば良い。また、この場合には、破壊読み出しを行なっても良い。
【０１０５】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線の照射終了後に画素ＰＸに信号電荷を保持したまま、複数回のＸ線画像の読み出しをする例を説明したが、ＣＤＳ回路６８で電圧信号をサンプリングし、保持した状態で、同じ画素ＰＸについてアンプ７２のゲインを変えながら複数のデータを取得するようにしても良い。これは、複数回の読み出しを行なって得る各Ｘ線画像を、行毎に取得することに対応する。こうすると、読み出しと同時に画素ＰＸの信号電荷を破棄することができる。
【０１０６】
なお、上述の実施形態では、アンプ７２のゲインの値は任意であるが、アンプ７２のゲインは、例えば、初期値γ１の２ｎ（ｎは０を除く整数）倍であることが好ましい。これは合成Ｘ線画像の生成の画素値の演算をビットシフトによって行うことができ、容易かつ高速だからである。また、上述の実施形態では説明を省略したが、Ｘ線画像には読み出し時のゲインの値を示すヘッダ情報を付加しておくことが好ましい。
【０１０７】
なお、上述の実施形態では、アンプ７２のゲインの値は任意であるが、複数回の読み出しを行う毎に、アンプ７２のゲインは徐々に小さくなるようにすることが好ましい。例えば、図１２に示すように、合計で５回のＸ線画像の読み出しを行う場合、２回目の読み出し時に設定するゲインγ２は、最初（１回目）の読み出し時のゲインγ１よりも小さい範囲内の値にする。また、３回目の読み出し時に設定するゲインγ３は、２回目の読み出し時のゲインγ２よりも小さい範囲内の値にする。４回目以降の読み出し時も同様であり、γ１＞γ２＞γ３＞γ４＞γ５＞・・・である。これは、Ｘ線の照射がない状態であっても、時間の経過とともに暗電流によるノイズ成分が増大するため、高感度（ゲインが高い）の読み出しを後から行うとノイズ成分が大きくなってしまうからである。このように、再読み出しの度にゲインを徐々に低くする場合、最初（１回目）の読み出し時のゲインγ１は前述の通り撮影条件によって予め定める値であるが、最初の読み出し時のゲインγ１を意図的に適正値よりも高く設定しておく。こうすれば、上述の条件を容易に満たすことができる。
【０１０８】
なお、上述の実施形態では、読み出し時のゲインが異なる複数のＸ線画像から合成Ｘ線画像を生成した後に、オフセット処理及び欠陥補正処理を施す例を説明したが、フレームメモリ８１から読み出した複数のＸ線画像にオフセット処理や欠陥補正処理を施してから合成Ｘ線画像を生成しても良い。オフセット処理をしてから合成Ｘ線画像を生成し、その後欠陥補正処理をしたり、欠陥補正処理をしてから合成Ｘ線画像を生成し、その後オフセット処理をしても良い。また、オフセット処理と欠陥補正処理を行う順序も任意である。
【０１０９】
なお、上述の実施形態では、出力回路７１のアンプ７２のゲインを変更しながら再読み出しを行う例を説明したが、各画素ＰＸのトランジスタＭ１のゲインを可変とし、各画素ＰＸから電圧信号を出力する段階でゲインを調節しても良い。ＦＰＤ１３の画素ＰＸはデジタルカメラ等に用いる小型の固体撮像素子よりも画素サイズが大きいので、ＦＰＤ１３の各画素ＰＸに可変ゲインアンプを用いることは可能である。
【０１１０】
なお、上述の実施形態では、素抜け検出用画像を得るときに、検出面４３ａの全体の画像を得る例を説明したが、素抜け検出用画像は、検出面４３ａの一部の画素から読み出した画像であっても良い。例えば、撮影条件が定まると、被検体Ｈがなく、素抜け画素になりやすい領域（以下、非関心領域という）が定まる。素抜け検出用画像は、素抜け画素の画素値を検出するためのものであるので、この非関心領域の画像だけを得るようにしても、代表値Ｄ等を決定し、上述の実施形態のように、Ｘ線をフィードバック制御することができる。このように素抜け検出用画像として、非関心領域の画像を得るようにすると、検出面４３ａの全体の画像を読み出す場合よりも、取得する画素数が少ないので、Ｘ線のフィードバック制御をより早く行うことができる。但し、非関心領域の画像を得る場合には、前述のようにヒストグラム解析を行うことができないので、例えば、非関心領域の画像の画素値の平均値を代表値Ｄとすれば良い。
【０１１１】
なお、上述の実施形態では、閾値Ｔｈは、撮影条件によらずに予め定められた所定値であるが、閾値Ｔｈは、撮影条件に応じて定められることが好ましい。すなわち、閾値Ｔｈは、撮影条件毎に異なる値であることが好ましい。例えば、Ｘ線のエネルギーや線量が大きいほどイメージセンサ４２の損傷が大きいため、照射するＸ線が高エネルギー（高線量）の場合には閾値Ｔｈを低く設定することが好ましく、低エネルギー（低線量）の場合には閾値Ｔｈを高く設定して、より多くの信号電荷の蓄積を許容することができるからである。
【０１１２】
なお、上述の実施形態では、線源制御装置１９がコンソール２２と通信することによって電子カセッテ１２とＸ線源１７の同期をとる例を説明したが、線源制御部１９とコンソール２２が通信をせず、電子カセッテでＸ線の照射開始や照射終了、入射Ｘ線量等を検出し、自動露光制御（ＡＥＣ）をするＸ線撮影システムも知られている。こうしたＸ線撮影システムでは、例えば、Ｘ線画像を検出するための画素ＰＸの他に、入射Ｘ線量等を測定するためのフォトタイマーが、イメージセンサ４２の前面（Ｘ線の入射側の面）に設けられることがある。しかし、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線画像検出用の画素ＰＸを用いてＸ線の入射量を算出するので、フォトタイマーは不要であり、フォトタイマーによる入射Ｘ線のエネルギー等の損失はない。このため、Ｘ線撮影システム１０では、Ｘ線のエネルギー等を低減し、被検体Ｈの被曝量を抑えやすい。
【０１１３】
なお、上述の実施形態では、到達予想電荷量Ｑに基づいてＸ線をフィードバック制御する例を説明したが、Ｘ線のフィードバック制御をするために算出する量は到達予想電荷量Ｑに限らない。例えば、代表値Ｄに基づいて、Ｘ線の照射終了時点における素抜け画素への到達線量（到達予想線量）を算出しても良い。この場合も制御態様等は、上述の実施形態と同様である。
【０１１４】
なお、上述の実施形態では、素抜け検出用画像をヒストグラム解析することにより、素抜け画素及び素抜け画素の画素値（代表値Ｄ）を検出したが、素抜け検出用画像に写し出された像を、被検体Ｈと素抜けに分ける画像解析により、素抜け画素を検出しても良い。この場合、例えば、検出した素抜け画素の平均値を上述の実施形態の代表値Ｄとすれば良い。
【０１１５】
なお、上述の実施形態では、イメージセンサ４２を、単結晶シリコン基板を用いて形成する例を説明したが、イメージセンサ４２にシリコン以外の結晶半導体や化合物半導体、有機物半導体を用いる場合も本発明は好適である。
【０１１６】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１１７】
例えば、上記各実施形態では裏面照射型の電子カセッテ１２を例に説明したが、Ｘ線の入射側からシンチレータ，ＦＰＤの順に配置される表面入射（ＰＳＳ）方式の電子カセッテも好適に用いることができる。また、上述の実施形態では、ＦＰＤ１３がＣＭＯＳ型の例を説明したが、非破壊読み出しをすることができればその他の態様のイメージセンサを用いても良い。さらに、シンチレータ４１を用いる間接変換型のＦＰＤ１３を例に説明したが、シンチレータを介さずにアモルファスセレン等のＸ線変換層によりＸ線を直接電荷に変換する直接変換型のＦＰＤを用いることもできる。
【０１１８】
また、Ｘ線源と線源制御装置からなるＸ線発生装置と、電子カセッテとコンソールからなるＸ線撮影装置との間で、Ｘ線の照射開始及び終了に関する同期制御を、同期信号の通信によって行う例で説明したが、照射検知センサなどを設けてＸ線の照射開始及び終了を自己検知する機能をＸ線撮影装置に設けてもよい。こうすれば、Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置の間の同期信号の通信は不要となる。この場合には、ＦＰＤの画素を照射検知センサとして利用してもよい。
【０１１９】
また、Ｘ線撮影装置を電子カセッテとコンソールで構成する例で示したが、コンソールの機能のうち電子カセッテを制御する機能をコンソールとは別の撮影制御装置として構成して、電子カセッテ、撮影制御装置、コンソールの３つの装置でＸ線撮影装置を構成してもよい。また、撮影制御装置の機能を電子カセッテに内蔵したり、それに代えて又は加えて、画像処理部２６の機能を電子カセッテに内蔵したりしてもよい。また、撮影制御装置に加えてコンソールの機能を電子カセッテに内蔵する等、電子カセッテと、撮影制御装置やコンソールを一体化してもよい。
【０１２０】
また、本発明のＸ線撮影装置は、電子カセッテの形態に限らず、ＦＰＤが撮影台に内蔵された据え置き型のＸ線撮影装置でもよい。
【０１２１】
また、回路基板４１に形成された回路素子や駆動回路５１をＩＣチップ４６として、ＣＤＳ回路６８等からなる読み出し回路を構成するＡＳＩＣをＩＣチップ４７として、各々イメージセンサ４２とは別体に実装する例を説明したが、これらはイメージセンサ４２の基板上に形成されていても良い。すなわち、上記各種回路等は、画素ＰＸ等と一体に、単結晶シリコン基板上に形成されていても良い。このように、駆動回路５１やＣＤＳ回路６８等の各種回路を画素ＰＸ等と一体に、同一基板上に設けると、ＩＣチップやフレキシブルケーブルを削減でき、また、組み立ても容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【０１２２】
本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ Ｘ線撮影システム
１２ 電子カセッテ
１３ ＦＰＤ
１７ Ｘ線源
２２ コンソール
２６ 画像処理部
３１ 筐体
４１ シンチレータ
４２ イメージセンサ
５２ Ａ／Ｄ変換回路
７１ 出力回路
７２ アンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を検出する放射線画像検出手段であり、単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、
前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、
前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時に前記素抜け画素に蓄積される前記信号電荷量を、到達予想電荷量として算出する到達予想電荷量算出手段と、
前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御するための新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、
最初の前記撮影条件に基づいた前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線のエネルギーを低下させる撮影条件であることを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の線量を低下させる撮影条件であることを特徴とする請求項１または２記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射時間を短縮する撮影条件であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射野を制限する撮影条件であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記放射線検出手段から前記放射線画像を読み出す際に前記信号電荷に応じた信号を増幅するとともに、ゲインが可変な増幅手段と、
前記放射線の照射終了後に、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を合成して、前記被検体を観察するための合成放射線画像を生成する画像合成手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、前記放射線画像の読み出し時のノイズが低減されるように合成することを特徴とする請求項６記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、ダイナミックレンジが拡大されるように合成することを特徴とする請求項６または７記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を平均して、前記合成放射線画像を生成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１０】
前記放射線検出手段は、前記放射線を光に変換するシンチレータと、前記シンチレータが発する光を光電変換することにより前記放射線画像を検出するイメージセンサとを有し、前記放射線の入射側から、前記イメージセンサ、前記シンチレータの順に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１１】
放射線源と、撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を撮影する放射線撮影装置とからなる放射線撮影システムにおいて、
前記放射線撮影装置は、
単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、
前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、
前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出手段と、
前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、
前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項１２】
単結晶半導体を用いて形成され、撮影条件にしたがって被検体に照射した放射線を受けて放射線画像を検出する複数の画素を有するとともに、前記画素から前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段によって、前記画素に前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積ステップと、
前記信号電荷蓄積ステップの途中で、前記放射線画像を非破壊に読み出す放射線画像読み出しステップと、
前記放射線画像読み出しステップで得た前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出ステップと、
前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出ステップと、
前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手ステップと、
前記撮影条件算出ステップで算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記信号電荷蓄積ステップの途中で前記放射線をフィードバック制御するフィードバック制御ステップと、
を備えることを特徴とする放射線撮影方法。
【請求項１】
撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を検出する放射線画像検出手段であり、単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、
前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、
前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時に前記素抜け画素に蓄積される前記信号電荷量を、到達予想電荷量として算出する到達予想電荷量算出手段と、
前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御するための新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、
最初の前記撮影条件に基づいた前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線のエネルギーを低下させる撮影条件であることを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の線量を低下させる撮影条件であることを特徴とする請求項１または２記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射時間を短縮する撮影条件であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記撮影条件算出手段が算出する新たな撮影条件は、前記放射線の照射野を制限する撮影条件であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記放射線検出手段から前記放射線画像を読み出す際に前記信号電荷に応じた信号を増幅するとともに、ゲインが可変な増幅手段と、
前記放射線の照射終了後に、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を合成して、前記被検体を観察するための合成放射線画像を生成する画像合成手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、前記放射線画像の読み出し時のノイズが低減されるように合成することを特徴とする請求項６記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を、ダイナミックレンジが拡大されるように合成することを特徴とする請求項６または７記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記画像合成手段は、前記増幅手段のゲインを変えながら読み出された複数の前記放射線画像を平均して、前記合成放射線画像を生成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１０】
前記放射線検出手段は、前記放射線を光に変換するシンチレータと、前記シンチレータが発する光を光電変換することにより前記放射線画像を検出するイメージセンサとを有し、前記放射線の入射側から、前記イメージセンサ、前記シンチレータの順に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１１】
放射線源と、撮影条件にしたがって放射線源から照射され被検体を透過した放射線を受けて、被検体の放射線画像を撮影する放射線撮影装置とからなる放射線撮影システムにおいて、
前記放射線撮影装置は、
単結晶半導体を用いて形成され、前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を有し、前記画素から前記信号電荷の蓄積量に基づいた前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段と、
前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出手段と、
前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出手段と、
前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、
前記放射線の照射途中で、前記撮影条件算出手段によって算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記放射線源をフィードバック制御する放射線源制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項１２】
単結晶半導体を用いて形成され、撮影条件にしたがって被検体に照射した放射線を受けて放射線画像を検出する複数の画素を有するとともに、前記画素から前記放射線画像を表すデータを非破壊に読み出す事が可能な放射線画像検出手段によって、前記画素に前記放射線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する信号電荷蓄積ステップと、
前記信号電荷蓄積ステップの途中で、前記放射線画像を非破壊に読み出す放射線画像読み出しステップと、
前記放射線画像読み出しステップで得た前記放射線画像から、前記被検体を経ずに直接前記放射線が到達する素抜け画素の画素値を検出する素抜け画素検出ステップと、
前記素抜け画素の画素値、前記放射線の照射開始時刻から前記放射線の照射途中に非破壊に読み出された前記放射線画像の取得時までの経過時間、及び、前記放射線の照射終了時刻に基づいて、前記放射線の照射終了時における前記素抜け画素の到達予想電荷量を算出する到達予想電荷量算出ステップと、
前記到達予想電荷量を所定閾値と比較し、前記到達予想電荷量が前記所定閾値を超える場合に、前記放射線の照射終了時刻に前記素抜け画素に蓄積される信号電荷が前記所定閾値になるように前記放射線源を制御する新たな前記撮影条件を算出する撮影条件算出手ステップと、
前記撮影条件算出ステップで算出された新たな前記撮影条件に基づいた前記放射線が照射されるように、前記信号電荷蓄積ステップの途中で前記放射線をフィードバック制御するフィードバック制御ステップと、
を備えることを特徴とする放射線撮影方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−９４４５４（Ｐ２０１３−９４４５４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０５１６（Ｐ２０１１−２４０５１６）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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