放射線撮影装置および制御方法
【課題】環境磁界の影響によるアーチファクトを効果的に排除することが可能な放射線撮影装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置は、センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動部と、放射線発生装置による放射線の発生を伴って駆動部を機能させて放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに駆動部を機能させて放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得部とを有する。さらに、放射線撮影装置は、放射線画像のための駆動部による電荷の読出しと暗画像のための駆動部による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように駆動部による駆動のタイミングを調整する調整部を有する。
【解決手段】放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置は、センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動部と、放射線発生装置による放射線の発生を伴って駆動部を機能させて放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに駆動部を機能させて放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得部とを有する。さらに、放射線撮影装置は、放射線画像のための駆動部による電荷の読出しと暗画像のための駆動部による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように駆動部による駆動のタイミングを調整する調整部を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮影装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線を信号電荷（電気信号）に変換する変換素子と当該電気信号を外部に転送するＴＦＴなどのスイッチ素子とで構成される画素を二次元に配列したセンサアレーを有するフラットパネル型のセンサを用いた放射線撮像装置が知られている。変換素子には、ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンが用いられる。このような放射線撮像装置では、ＴＦＴなどのスイッチ素子を用いたマトリクス駆動を行うことにより、変換素子で変換された信号電荷を読み出し装置へ転送して読み出すものが一般的である。
【０００３】
センサアレー上の各変換素子は、放射線を照射されると、直接または間接的に信号を発生する。間接的に信号を発生する方式のセンサでは、各画素の変換素子が直接に放射線を検出するのではなく、蛍光体により変換された可視光を検出する。直接・間接いずれの方式のセンサであっても、各画素は、放射線の照射がまったくない状態でもある程度の信号を発生してしまう。この信号をここでは暗電流と呼ぶ。暗電流はアレー上の各画素において異なる特性を持っており、またセンサの温度や経年変化により特性が変化する。
【０００４】
暗電流は、放射線を照射されたときにも照射されなかったときにも同じように発生する。このため、放射線を照射したときの各画素の信号と、放射線を照射しなかったときの各画素の信号の差をとることで、画像上の暗電流の影響を除去することができる（特許文献１）。すなわち、放射線を照射後にセンサアレーを走査して得た画像（以下、放射線画像と呼ぶ）と、無照射でセンサアレーを走査した画像（以下、暗画像と呼ぶ）とを個別に取得し、これらの画像の対応する画素同士で減算処理をおこなうことで、被写体の画像を得る。なお、前述の通り暗電流特性自体の変化により除去残差が発生することを防ぐため、放射線画像と暗画像は時間的に近接して取得することが望ましい。
【０００５】
上記の撮影の手順について、図１および図２を参照しながら説明する。ユーザが、撮影を行うためにハンドスイッチを押下するなどして撮影のトリガを装置に入力すると、まずセンサアレーの初期化動作（Ｓ１）が行われる。ここでは、撮影の前にセンサに蓄積された暗電流を掃き出すとともに、センサの光電変換が正しく行われるように調整する。初期化動作における暗電流の掃き出しは、センサアレーの各行ＴＦＴを順次オンにする走査を行うという点で画像の読み出しと類似するが、ＡＤ変換は行わない。したがって、ここでは画像データは生成されない。
【０００６】
初期化動作が終了すると、センサアレーのＴＦＴをすべてオフにし、各画素が各々独立して光電変換を行う状態に入る。これをここでは蓄積状態（Ｓ２）と呼ぶ。センサアレーが蓄積状態になったところで、放射線を被写体に照射（Ｓ７）する。これにより、被写体を透過した放射線の濃淡情報が、センサアレー上の各画素にて電荷に変換される。この電荷は、後の読み出し走査まで各画素にて蓄積される。このとき、各画素では放射線の電荷変換とは別に、前述の暗電流も発生しているため、結果として画像と暗電流が合計されるようにして各画素に蓄積される。
【０００７】
放射線の照射の終了は、いろいろな要因により決定される。単純には、事前に設定された照射時間が経過することによって終了する。より好まれる方式では、フォトタイマと呼ばれる放射線測定装置により、センサに到達した合計線量がある値に達したところで照射を打ち切る。また、どのような方式であれ、ユーザが照射を打ち切る意思を示した（たとえば、曝射スイッチから手を離した）ときには、最優先でこれが採用される。このように、照射がいつ終了するかは事前に決定できないが、上記例のような条件が満たされたときに、照射は終了する。
【０００８】
放射線の照射が終了すると、直ちにセンサアレーから信号（Ｓ２で蓄積された電荷）を読み出す（Ｓ３）。読み出しにおいては、センサアレーの各行ＴＦＴをオンし、各列信号線に転送された電荷信号をサンプルホールドし、ＡＤ変換することにより、各行の画素に相当するデジタルデータを得る。さらに、オンするＴＦＴの行を順次走査することにより、アレー全体のデジタルデータを得る。
【０００９】
ここで、放射線照射後の読み出しで得られる画像データすなわち図２に示される放射線画像１０は、前述の通り、放射線の濃淡情報と、アレーの各画素の暗電流が、合計されたものになっている。なお、放射線照射終了後、直ちにセンサアレーを読み出すことには、画像中に暗電流の占める割合を減じ、後述の減算処理における残差を低減する効果がある。また、ユーザに画像を提示するまでのディレイ時間を短くおさえる効果がある。
【００１０】
ここまでのステップで放射線画像が取得されたが、放射線画像から暗電流の成分を除去するため、引き続き暗画像の取得ステップに入る。暗画像取得は、放射線画像を読み出した後、直ちに再度の初期化動作（Ｓ４）を行うことで開始する。再度の初期化動作を行った後には、再びセンサアレーは蓄積状態（Ｓ５）となる。この蓄積状態の目的は、センサアレーの暗画像を取得することであるので、放射線の照射は行わない。暗画像撮影における蓄積状態の時間は、「放射線画像撮影における蓄積状態（Ｓ２）の持続時間」と同一になるように制御される。放射線画像撮影においては、蓄積状態の持続時間は、その場で定まり、事前には不明であるのに対し、暗画像撮影の蓄積時間は、蓄積状態の開始時点ですでに定まっていることに注意されたい。
【００１１】
所定の蓄積時間が経過したところで、センサアレーを読み出す。読み出しの方法は、放射線画像の読み出しと同じである。ここで得られた画像を暗画像１１（図２）と呼ぶ。ここまでのステップで、放射線画像１０と暗画像１１が取得された。前述の通り、放射線画像に重畳する暗電流の成分は、暗画像そのものとほぼ同一となる。よって、最終的な撮影画像１２を得るために、放射線画像から暗画像を減算する。以上のような撮影手順は、特許文献１に記載されている。
【００１２】
上記例では、放射線画像と暗画像の蓄積時間をそろえ、かつ必要最小の蓄積時間とする目的で、放射線画像の取得ステップの直後に暗画像の取得ステップを実行している。しかし、センサアレーの特性や、計算による補正により、蓄積時間をそろえなくてもよい場合もある。このような場合には、暗画像の取得ステップを放射線画像取得ステップの後以外に置く方法もある。
【００１３】
たとえば以下のようなステップで撮影をおこなう手順も提案されている。まず、待機状態において暗画像を定期的に繰り返して取得し、取得した暗画像をメモリに書き込み、暗画像を更新する。したがって、暗画像メモリには、常に最近の暗画像が存在する。ユーザが、撮影を行うためにハンドスイッチを押下するなどして撮影のトリガを装置に入力すると、放射線画像の取得ステップが実行される。撮影画像を得るには、放射線画像から暗画像を減算するが、このとき必要に応じて、計算による補正を暗画像に加える。
【００１４】
さらに、これらの組み合わせにより、２種類の撮影画像を得る装置もある。すなわち、待機状態に取得した暗画像を用いて即時表示用の撮影画像を得、放射線画像の取得後に取得した暗画像を用いて高画質の撮影画像を得る。このような装置では、即時表示用の撮影画像と高画質の撮影画像とで、解像度が異なる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−３６９０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
放射線撮影用のセンサアレーは、その物理的なサイズが被写体と同等程度にならなければならない。たとえば、人体を撮影する目的のセンサアレーは、４０ｃｍ×４０ｃｍ程度の大きさになる。この大きさのアレー配線に、外部から変動する磁界が加えられると、このアレー配線自体が敏感な磁界センサとして動作してしまう。
【００１７】
代表的な、環境に変動磁界を放出する源として、家屋設備の交流の電源配線が挙げられる。電源配線に交流の電源電流が流れると、周囲に交流磁界を生じる。電源配線に近いほど、大きな交流磁界が空間に生じる。また、この配線から電力を受け取る機器の消費電力が大きいほど、大きな磁界を生じる。この結果、大電力を運ぶ電源配線と撮影装置が近接して配置されると、センサアレーの読み出し中にアレーを横切る磁界の変化が画像に重畳してアーチファクトを生じることがある。以下、図３および図４を参照しながらその動作を説明する。
【００１８】
既述の通り、撮影画像を得るには、放射線画像の取得と暗画像の取得をそれぞれ行い、減算する。各々の画像の取得は、初期化、蓄積、読み出しからなる。このうち、初期化と蓄積に関しては、増幅およびＡＤ変換を行っていないので、磁界が画像へ影響することはない。これに対して、読み出しの動作では、センサアレーの各行ＴＦＴをオンし、各列信号線に転送された電荷信号をサンプルホールドするが、このときセンサアレーと交差する磁界が変動すると、信号線に起電力が生じ、サンプルホールドされる値に差を生じる。この作用は、各行を順次走査するあいだ、継続して作用する。結果、走査中の磁界の変化が、画像に縞模様となって現れる。
【００１９】
上記の縞模様は、図４に示すように放射線画像２０にも、暗画像２１にも重畳される。両者の縞模様が同位相で存在すれば、既述の減算処理により打ち消しあい、撮影画像には現れない。しかし、図３に示されるＳ３とＳ６の読出しの開始タイミングのように、環境磁界の変動周期においてずれた位相で読出しが開始されると、放射線画像と暗画像の縞模様にもずれが生じる。縞模様が逆位相で存在する部分は、減算処理により強め合い、撮影画像にはより強調された縞模様のアーチファクトが生じる。また、両者の中間では、位相差に応じて、残差としての縞模様が残る。結果、放射線画像２０を暗画像２１により補正することで撮影画像２２が得られる。
【００２０】
従来の放射線撮影装置では、放射線画像と暗画像に重畳する縞模様がどのような位相差となるかは、完全に偶然によるものであった。これは、放射線画像を撮影する際の蓄積時間が撮影の最中に定まるため、放射線画像の読出しと暗画像の読み出しの時間差もまた事前に決定できないためである。
【００２１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、環境磁界の影響によるアーチファクトを効果的に排除することが可能な放射線撮影装置およびその制御方法を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するための本発明の一態様による放射線撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置であって、
前記センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動手段と、
前記放射線発生装置による放射線の発生を伴って前記駆動手段を機能させて放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに前記駆動手段を機能させて前記放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得手段と、
前記放射線画像のための前記駆動手段による電荷の読出しと前記暗画像のための前記駆動手段による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように前記駆動手段による駆動のタイミングを調整する調整手段とを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、周期的な環境磁界の変動によるアーチファクトが、放射線画像と暗画像の両方に同位相で重畳するため、減算処理によりアーチファクトの低減効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一般的な放射線画像撮影のシーケンスを示す図。
【図２】一般的な、減算処理による暗電流成分の除去について説明する図。
【図３】撮影シーケンスと交流磁界との位相関係が不定であることを示す図。
【図４】減算処理後に磁界による縞模様が残存することを説明する図。
【図５】実施形態による放射線撮影装置の構成を示す図。
【図６】実施形態による撮影シーケンスを示す図。
【図７】第一実施形態による、画像の読出しタイミングの調整を説明する図。
【図８】第二実施形態による、画像の読出しタイミングの調整を説明する図。
【図９】第一実施形態による放射線撮影装置の動作を説明するフローチャート。
【図１０】第二実施形態による放射線撮影装置の動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態のいくつかを説明する。
［第一実施形態］
第一実施形態による放射線撮影システムの構成例を図５に示す。本実施形態では、放射線を発生する放射線発生装置としてＸ線発生装置３１を適用し、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとしてＸ線の照射量を検出するセンサアレー３４を用いた放射線撮影システムを説明する。本実施形態の放射線撮影システムでは、Ｘ線発生装置３１とセンサアレー３４が放射線撮影装置３３に接続され、Ｘ線発生装置３１から照射されたＸ線を、被写体を透過させてセンサアレー３４で受像することにより、被写体の像を得る。センサアレー３４は、放射線撮影装置３３により制御される。また放射線撮影装置３３は、センサアレー３４からの出力信号のＡＤ変換と画像化を行う。放射線撮影装置３３は、放射線画像用フレームメモリ３５と暗画像用フレームメモリ３６を有し、それぞれにセンサアレー３４を走査して取得された放射線画像と暗画像が格納される。補正部３７は、暗電流による影響が除去された放射線撮影画像を得るために、取得された放射線画像から取得された暗画像を減算する。
【００２６】
駆動部３８は、センサアレー３４を駆動して、センサアレー３４における初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しを実行する。取得部３９は、Ｘ線発生装置３１による放射線の発生を伴って駆動部３８による駆動を実行させることで放射線画像を取得し、また、放射線の発生を伴わずに駆動部３８による駆動を実行させることで暗画像を取得する。調整部４０は、放射線画像のための駆動部３８によるセンサアレー３４からの電荷の読出しと、暗画像のための駆動部３８による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるようにタイミングを調整する。
【００２７】
Ｘ線発生装置３１と放射線撮影装置３３は、曝射同期信号線（４１，４２）により接続されている。この曝射同期信号線により、Ｘ線発生装置３１は放射線撮影装置３３に対して曝射要求信号４１を送信し、放射線撮影装置３３（駆動部３８）はＸ線発生装置３１に対して曝射許可信号４２を送信する。被写体とセンサアレー３４の間にはフォトタイマ３２が挿入されており、フォトタイマ３２はＸ線発生装置３１に接続されている。Ｘ線発生装置３１はフォトタイマにより入射線量を監視し、センサアレー３４への入射が所定の値に達したら曝射を打ち切るように動作する。Ｘ線発生装置３１は、曝射要求信号４１をオフ（停止）することで曝射の終了（あるいは曝射の打ち切り）を放射線撮影装置３３に通知する。
【００２８】
次に、撮影システムの動作シーケンスを、図６のタイムチャートと図９のフローチャートを参照して説明する。図９は放射線撮影装置３３の動作を説明するフローチャートである。
【００２９】
放射線撮影装置３３による撮影動作は、操作者がＸ線発生装置３１の曝射ボタンを押下することで開始する。Ｘ線発生装置３１は、曝射ボタンの押下を検出すると、放射線撮影装置３３に対して曝射要求信号４１を送信する。放射線撮影装置３３の取得部３９はこの曝射要求信号を受信すると、処理をステップＳ９０１からステップＳ９０２に進めて、駆動部３８に放射線画像取得用のセンサアレー初期化動作（Ｓ６１）を実行させる。なお、この初期化動作の間にＸ線が照射されても有効な画像とはならないため、取得部３９はこの間にはＸ線発生装置３１にＸ線の照射を開始させない。
【００３０】
初期化動作が完了すると、ステップＳ９０３において、取得部３９はＸ線発生装置３１に曝射許可信号４２を送信して、Ｘ線の曝射を開始させる。また、これと同時に、取得部３９は駆動部３８を機能させて、センサアレー３４による電荷の蓄積（Ｓ６２）を開始するともに、放射線撮影装置３３は蓄積時間の計測のための蓄積時間計測タイマを始動する。そして、ステップＳ９０４において、取得部３９は、Ｘ線発生装置３１による曝射の完了（曝射要求信号４１の停止）を待つ。放射線撮影装置３３から曝射許可信号４２を受信したＸ線発生装置３１は、Ｘ線曝射（Ｓ６７）を開始する。Ｘ線の曝射のあいだは、Ｘ線発生装置３１によりその強度がフォトタイマ３２を通じて監視されている。
【００３１】
Ｘ線発生装置３１が曝射を終了するきっかけは、複数ある。一つは、あらかじめＸ線発生装置３１に設定された最大曝射時間が経過した場合であり、この場合の曝射時間が最長となる。次に、フォトタイマ３２による入射Ｘ線の積分値が所定の値に達した時であり、これによる曝射の終了が最も標準的である。また、通常の使用方法ではまれであるが、操作者が曝射ボタンから手を離したときにも、曝射を終了させる。いずれの場合も、曝射の終了は曝射要求信号４１を停止することにより、Ｘ線発生装置３１から放射線撮影装置に通知される。なお、本実施形態ではＸ線発生装置３１における曝射の停止を放射線撮影装置３３に通知するために曝射要求信号４１の停止を用いたがこれに限られるものではない。たとえば、曝射終了を示す信号を別途用いるようにしてもよい。
【００３２】
曝射要求信号４１の停止を受けて、放射線撮影装置３３はステップＳ９０３で起動した蓄積時間計測タイマを停止する。ステップＳ９０５において、取得部３９は、蓄積時間計測タイマの計測値から、放射線画像取得用の電荷蓄積（Ｓ６２）に要した時間（蓄積時間）の実績値Ｔｉを確定する。ステップＳ９０６において、駆動部３８は、センサアレー３４から放射線画像の読出し（Ｓ６３）を開始する。このとき、調整部４０は、放射線画像の読み出し後に挿入するウェイトの時間Ｔｗを算出する。
【００３３】
時間Ｔｗのウェイトの目的は、放射線画像の読み出し（Ｓ６３）の開始と暗画像の読み出し（Ｓ６６）の開始との時間差を、所定時間Ｔｃの整数倍に調整することにある。暗画像の取得のための蓄積時間は放射線画像を取得するための上記計測された蓄積時間（Ｔｉ）と同じとする。したがって、放射線画像と暗画像の読み出しの時間差は、センサアレー３４の読み出し（Ｓ６３）に要する時間をＴｒ、初期化動作（Ｓ６４）に要する時間をＴｓと表せば、Ｔｒ＋Ｔｗ＋Ｔｓ＋Ｔｉである。これをＴｃの整数倍に調整するのであるから、次式を満たすＴｗを求めることになる。
Ｔｒ＋Ｔｗ＋Ｔｓ＋Ｔｉ＝ｎ×Ｔｃ
【００３４】
ここに、ｎは自然数であり、またウェイト時間をマイナスにすることは不可能であるから、Ｔｗ≧０である。また、初期化動作に要する時間Ｔｒ、読出しに要する時間Ｔｓは定数であり、Ｔｉは前述の通り計測済みである。さらに、暗電流のドリフトを最小にするため、Ｔｗは小さいほどよい。すなわち、放射線画像と暗画像の２つの読出しの開始の間に必要となる時間以上の、所定時間Ｔｃの整数倍の時間のうち、最短の時間となるように上記時間差を調整するのが好ましい。以上の条件から、ウェイト時間Ｔｗを決定することができる。
【００３５】
放射線撮影装置３３は、ステップＳ９０６で駆動部３８により読み出した画像を、放射線画像用フレームメモリ３５に記憶する。その後、ステップＳ９０７において、調整部４０は、駆動部３８や取得部３９に対して、算出されたＴｗの期間だけウェイト（Ｓ６８）させる。Ｔｗのウェイトが経過すると、ステップＳ９０８において、取得部３９は駆動部３８を介して、センサアレー３４の暗画像取得用の初期化動作（Ｓ６４）を行う。さらに引き続いて、ステップＳ９０９において、放射線撮影装置３３は、暗画像のためのセンサアレー３４による蓄積動作（Ｓ６５）を行うが、その期間は上述したように計測された蓄積時間Ｔｉと同一時間だけ継続する。駆動部３８は、暗画像の蓄積動作をＴｉだけ行った後、ステップＳ９１０において、暗画像の読み出し（Ｓ６６）を行い、得られた暗画像を暗画像用フレームメモリ３６に記憶する。その後、ステップＳ９１１において、補正部３７は、両フレームメモリ（３５，３６）の内容の差（放射線画像と暗画像の差）を計算し、目的の画像（撮影画像）を得る。
【００３６】
次に、所定時間Ｔｃを周囲環境の交流磁界変動周期に一致させたときの、本装置の動作と効果を、図７を参照して説明する。前述の通り、蓄積時間Ｔｉは撮影のたびに異なり、また動的に決定される。図では、蓄積時間Ｔｉのバリエーションとして、ｔ１、ｔ２、ｔ３の３つのケースを示し、比較している。
【００３７】
・蓄積時間Ｔｉ＝ｔ１のケースでは、ウェイト時間Ｔｗ＝ｗ１を挿入することにより、放射線画像の読み出しと暗画像の読み出しの時間差ｄ１が４×Ｔｃに調整されたことを示している。
・蓄積時間Ｔｉ＝ｔ２のケースでも同様に、放射線画像の読み出しと暗画像の読み出しの時間差ｄ２は、４×Ｔｃに調整されている。ただし、その際に挿入するウェイト時間Ｔｗ＝ｗ２は長さがゼロであったことを示している。
・更に大きい蓄積時間Ｔｉ＝ｔ３のケースでは、Ｔｗを負にできないため、もはや時間差ｄ３を４×Ｔｃに調整することは不可能になっている。このため、ｄ３は５×Ｔｃに調整されている。
【００３８】
上述のいずれのケースでも、周期的な環境磁界の同一の位相で、放射線画像の読み出しと暗画像の読み出しとが開始されている。したがって、磁界変動によるアーチファクトは、放射線画像と暗画像に同一位相で重畳する。このため、放射線画像と暗画像を減算することにより、環境磁界に起因したアーチファクトが除去される。
【００３９】
なお、適切な所定時間Ｔｃの値は、周囲の交流磁界（周期的な環境磁界）の周波数に依存する。このため、Ｔｃの値は放射線撮影装置３３の動作パラメータとして、ユーザによる設定を可能としてもよい。Ｔｃの値は、たとえば放射線撮影システムを設置する場所（特にセンサアレー３４を設置する場所）の商用電源周波数や、周辺に存在する発動機や電動機の回転数などをもとに決定され、放射線システムの設置時に放射線撮影装置内の不揮発性メモリに保存される。また、放射線撮影システムは一度設置されると移動されることは滅多にないので、所定時間Ｔｃを半固定の動作パラメータとして装置の設置時に設定可能としてもよい。
【００４０】
なお、図７の説明ではＴｃを交流磁界の１周期に一致させているがこれに限られるものではない。放射線画像と暗画像のペアのための２回の画像読み出しにおいて環境磁界の位相が同一であれば目的の効果が得られるのであるから、Ｔｃを交流磁界周期の整数倍にしてもよいことは明らかであろう。
【００４１】
また、商用電源周波数は５０Ｈｚか６０Ｈｚのいずれかであることから、Ｔｃを１／５０秒と１／６０秒の公倍数である１／１０秒すなわち１００ｍｓｅｃにすることで、装置を設置する地域に依存した設定変更を省きながら、本発明の効果を得ることができる。
【００４２】
また、撮影装置に交差する磁界の変動が小さい設置環境において、従来装置の動作と同じ動作とするモードを備えることは、ウェイトが挿入されなくなることで処理効率が向上するため、好適な応用である。したがって、本実施形態のウェイト時間Ｔｗを計算して放射線画像と暗画像の読出しの間に挿入するモードと、ウェイト時間Ｔｗをゼロに固定するモードを設けて、ユーザが調整部４０の機能の有効／無効を選択できるようにしてもよい。
【００４３】
［第二実施形態］
第一実施形態では、放射線画像を取得したのちに暗画像を取得する動作シーケンスにおいて、放射線画像と暗画像の読出し開始の時間差が、環境時間の周期の整数倍である所定時間Ｔｃの整数倍となるように制御する構成を説明した。第二実施形態では、暗画像を放射線画像よりも先に取得する動作シーケンスへの適用を説明する。第二実施形態による放射線撮影システムの構成は、第一実施形態（図５）と同じである。以下では、図８と図１０を参照して第二実施形態による動作シーケンスを説明する。
【００４４】
第二実施形態においては、暗画像は放射線画像の撮影に先だって、定期的に取得され、暗画像用フレームメモリ３６に格納される（ステップＳ１００１〜Ｓ１００５）。これをアイドリングと呼ぶ。暗画像のための読出しが開始されるたびに、タイマがリセットスタートされ、最新の暗画像取得時刻（暗画像の読出し開始時刻）からの経過時間ｄが計測される。
【００４５】
すなわち、取得部３９の制御下で駆動部３８は、ステップＳ１００１においてセンサアレー３４の暗画像取得のための初期化処理を行い、ステップＳ１００２においてセンサアレー３４による所定時間の蓄積処理を行う。ステップＳ１００３，Ｓ１００４において、取得部３９は、センサアレー３４からの信号読出し（図８のＳ８１）開始からの経過時間を計測する経過時間計測タイマをリセット、スタートし、駆動部３８にセンサアレー３４からの信号の読出しを行わせて暗画像を得る。以上のステップＳ１００１〜Ｓ１００４の処理は、曝射ボタンが押されるまで（曝射要求信号４１が受信されるまで）定期的に実行され、アイドリングの状態が継続される（Ｓ１００５、Ｓ１００６）。
【００４６】
撮影動作は、第一実施形態と同様に、操作者の操作により開始する。曝射要求信号４１の受信から、センサアレーの初期化動作を経て、曝射が行われ、曝射が終了するまでの駆動部３８、取得部３９による処理は第一実施形態と同様である（Ｓ１００６〜Ｓ１００９）。ただし、第二実施形態では蓄積時間計測タイマは用いない。すなわち、曝射要求信号４１を受信すると、ステップＳ１００７において、駆動部３８は放射線画像を取得するためにセンサアレー３４の初期化処理を実行する。初期化処理が終了すると、ステップＳ１００８において、放射線撮影装置３３は、Ｘ線発生装置３１に曝射許可信号４２を送信してＸ線の曝射を開始させ、センサアレー３４による電荷の蓄積を開始する。第一実施形態と同様の条件により曝射が終了すると曝射要求信号４１の停止が検出され、処理はステップＳ１００９からステップＳ１０１０に進む。
【００４７】
第二実施形態では、第一実施形態のように曝射終了によってただちにセンサアレー３４から信号を読み出すことはしない。そのかわり、調整部４０が前述の経過時間計測タイマにより計測されている経過時間ｄを監視しながら駆動部３８による読出しの開始を遅延させる（すなわち、曝射終了後もセンサアレー３４における蓄積を継続させる）。そして、経過時間計測タイマが示す値、すなわち経過時間ｄが第一実施形態で説明した所定時間Ｔｃの整数倍になったところで、駆動部３８による放射線画像の読み出し（Ｓ８３）を開始する（ステップＳ１０１０、Ｓ１０１１）。そして、ステップＳ１０１２において、補正部３７が放射線画像を暗画像で補正（減算処理）して放射線撮影画像を得る。
【００４８】
なお、放射線画像の取得時には、センサアレー３４からの読出し開始を遅延させることにより蓄積時間が長くなる。したがって、第１実施形態のような蓄積時間タイマを用いて放射線画像取得時の蓄積時間を計測しておき、補正部３７において、アイドリングで取得した暗画像を用いた補正を行う際に蓄積時間に応じて補正パラメータを変更するようにしてもよい。
【００４９】
図８において、Ｓ８２の期間は、放射線画像を取得するための初期化動作から放射線の曝射完了までを示している。同じ曝射時間であっても、曝射要求信号４１のタイミングにより、調整後のセンサアレー３４からの読出し開始タイミングが異なる様子（所定時間Ｔｃの異なる整数倍となる様子）を示している。ｄ１〜ｄ３で示される期間は、暗画像のための読出しの開始から放射線画像のための読出しの開始までの期間を示しており、期間ｄ１と期間ｄ２は、ともにＴｃの６倍の期間となっている。これに対して、期間ｄ３では曝射要求信号４１のタイミングが遅く、６×Ｔｃの期間で放射線画像の読出しを開始することができずに、Ｔｃの７倍の期間（ｄ３＝７×Ｔｃ）となっている。なお、図８では曝射要求のタイミングに応じた駆動のタイミングの調整の様子を示したが、放射線画像を撮影するために要する曝射期間が異なることによっても（Ｓ８２の期間が異なることによっても）、上記調整部４０が機能することは言うまでもない。
【００５０】
以上のように、第二実施形態においても、暗画像と放射線画像の読出し開始の時間差は所定時間Ｔｃの整数倍となるので、第一実施形態と同様に、磁界変動によるアーチファクトは、放射線画像と暗画像に同一位相で重畳する。このため、放射線画像と暗画像を減算することにより、周期的な環境磁界に起因したアーチファクトが除去される。
【００５１】
以上２つの実施形態を示したが、これらは同時に実施することにより、さらなる実施形態を構成することができる。すなわち、アイドリング時に取得した暗画像により第１の目的画像を得、撮影後の暗画像取得により第２の目的画像を得るように構成する。第１の目的画像も、第２の目的画像も共に、放射線画像と暗画像の時間間隔をＴｃの倍数に調整しておけば、アーチファクトが除去されることはいうまでもない。
【００５２】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮影装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線を信号電荷（電気信号）に変換する変換素子と当該電気信号を外部に転送するＴＦＴなどのスイッチ素子とで構成される画素を二次元に配列したセンサアレーを有するフラットパネル型のセンサを用いた放射線撮像装置が知られている。変換素子には、ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンが用いられる。このような放射線撮像装置では、ＴＦＴなどのスイッチ素子を用いたマトリクス駆動を行うことにより、変換素子で変換された信号電荷を読み出し装置へ転送して読み出すものが一般的である。
【０００３】
センサアレー上の各変換素子は、放射線を照射されると、直接または間接的に信号を発生する。間接的に信号を発生する方式のセンサでは、各画素の変換素子が直接に放射線を検出するのではなく、蛍光体により変換された可視光を検出する。直接・間接いずれの方式のセンサであっても、各画素は、放射線の照射がまったくない状態でもある程度の信号を発生してしまう。この信号をここでは暗電流と呼ぶ。暗電流はアレー上の各画素において異なる特性を持っており、またセンサの温度や経年変化により特性が変化する。
【０００４】
暗電流は、放射線を照射されたときにも照射されなかったときにも同じように発生する。このため、放射線を照射したときの各画素の信号と、放射線を照射しなかったときの各画素の信号の差をとることで、画像上の暗電流の影響を除去することができる（特許文献１）。すなわち、放射線を照射後にセンサアレーを走査して得た画像（以下、放射線画像と呼ぶ）と、無照射でセンサアレーを走査した画像（以下、暗画像と呼ぶ）とを個別に取得し、これらの画像の対応する画素同士で減算処理をおこなうことで、被写体の画像を得る。なお、前述の通り暗電流特性自体の変化により除去残差が発生することを防ぐため、放射線画像と暗画像は時間的に近接して取得することが望ましい。
【０００５】
上記の撮影の手順について、図１および図２を参照しながら説明する。ユーザが、撮影を行うためにハンドスイッチを押下するなどして撮影のトリガを装置に入力すると、まずセンサアレーの初期化動作（Ｓ１）が行われる。ここでは、撮影の前にセンサに蓄積された暗電流を掃き出すとともに、センサの光電変換が正しく行われるように調整する。初期化動作における暗電流の掃き出しは、センサアレーの各行ＴＦＴを順次オンにする走査を行うという点で画像の読み出しと類似するが、ＡＤ変換は行わない。したがって、ここでは画像データは生成されない。
【０００６】
初期化動作が終了すると、センサアレーのＴＦＴをすべてオフにし、各画素が各々独立して光電変換を行う状態に入る。これをここでは蓄積状態（Ｓ２）と呼ぶ。センサアレーが蓄積状態になったところで、放射線を被写体に照射（Ｓ７）する。これにより、被写体を透過した放射線の濃淡情報が、センサアレー上の各画素にて電荷に変換される。この電荷は、後の読み出し走査まで各画素にて蓄積される。このとき、各画素では放射線の電荷変換とは別に、前述の暗電流も発生しているため、結果として画像と暗電流が合計されるようにして各画素に蓄積される。
【０００７】
放射線の照射の終了は、いろいろな要因により決定される。単純には、事前に設定された照射時間が経過することによって終了する。より好まれる方式では、フォトタイマと呼ばれる放射線測定装置により、センサに到達した合計線量がある値に達したところで照射を打ち切る。また、どのような方式であれ、ユーザが照射を打ち切る意思を示した（たとえば、曝射スイッチから手を離した）ときには、最優先でこれが採用される。このように、照射がいつ終了するかは事前に決定できないが、上記例のような条件が満たされたときに、照射は終了する。
【０００８】
放射線の照射が終了すると、直ちにセンサアレーから信号（Ｓ２で蓄積された電荷）を読み出す（Ｓ３）。読み出しにおいては、センサアレーの各行ＴＦＴをオンし、各列信号線に転送された電荷信号をサンプルホールドし、ＡＤ変換することにより、各行の画素に相当するデジタルデータを得る。さらに、オンするＴＦＴの行を順次走査することにより、アレー全体のデジタルデータを得る。
【０００９】
ここで、放射線照射後の読み出しで得られる画像データすなわち図２に示される放射線画像１０は、前述の通り、放射線の濃淡情報と、アレーの各画素の暗電流が、合計されたものになっている。なお、放射線照射終了後、直ちにセンサアレーを読み出すことには、画像中に暗電流の占める割合を減じ、後述の減算処理における残差を低減する効果がある。また、ユーザに画像を提示するまでのディレイ時間を短くおさえる効果がある。
【００１０】
ここまでのステップで放射線画像が取得されたが、放射線画像から暗電流の成分を除去するため、引き続き暗画像の取得ステップに入る。暗画像取得は、放射線画像を読み出した後、直ちに再度の初期化動作（Ｓ４）を行うことで開始する。再度の初期化動作を行った後には、再びセンサアレーは蓄積状態（Ｓ５）となる。この蓄積状態の目的は、センサアレーの暗画像を取得することであるので、放射線の照射は行わない。暗画像撮影における蓄積状態の時間は、「放射線画像撮影における蓄積状態（Ｓ２）の持続時間」と同一になるように制御される。放射線画像撮影においては、蓄積状態の持続時間は、その場で定まり、事前には不明であるのに対し、暗画像撮影の蓄積時間は、蓄積状態の開始時点ですでに定まっていることに注意されたい。
【００１１】
所定の蓄積時間が経過したところで、センサアレーを読み出す。読み出しの方法は、放射線画像の読み出しと同じである。ここで得られた画像を暗画像１１（図２）と呼ぶ。ここまでのステップで、放射線画像１０と暗画像１１が取得された。前述の通り、放射線画像に重畳する暗電流の成分は、暗画像そのものとほぼ同一となる。よって、最終的な撮影画像１２を得るために、放射線画像から暗画像を減算する。以上のような撮影手順は、特許文献１に記載されている。
【００１２】
上記例では、放射線画像と暗画像の蓄積時間をそろえ、かつ必要最小の蓄積時間とする目的で、放射線画像の取得ステップの直後に暗画像の取得ステップを実行している。しかし、センサアレーの特性や、計算による補正により、蓄積時間をそろえなくてもよい場合もある。このような場合には、暗画像の取得ステップを放射線画像取得ステップの後以外に置く方法もある。
【００１３】
たとえば以下のようなステップで撮影をおこなう手順も提案されている。まず、待機状態において暗画像を定期的に繰り返して取得し、取得した暗画像をメモリに書き込み、暗画像を更新する。したがって、暗画像メモリには、常に最近の暗画像が存在する。ユーザが、撮影を行うためにハンドスイッチを押下するなどして撮影のトリガを装置に入力すると、放射線画像の取得ステップが実行される。撮影画像を得るには、放射線画像から暗画像を減算するが、このとき必要に応じて、計算による補正を暗画像に加える。
【００１４】
さらに、これらの組み合わせにより、２種類の撮影画像を得る装置もある。すなわち、待機状態に取得した暗画像を用いて即時表示用の撮影画像を得、放射線画像の取得後に取得した暗画像を用いて高画質の撮影画像を得る。このような装置では、即時表示用の撮影画像と高画質の撮影画像とで、解像度が異なる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−３６９０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
放射線撮影用のセンサアレーは、その物理的なサイズが被写体と同等程度にならなければならない。たとえば、人体を撮影する目的のセンサアレーは、４０ｃｍ×４０ｃｍ程度の大きさになる。この大きさのアレー配線に、外部から変動する磁界が加えられると、このアレー配線自体が敏感な磁界センサとして動作してしまう。
【００１７】
代表的な、環境に変動磁界を放出する源として、家屋設備の交流の電源配線が挙げられる。電源配線に交流の電源電流が流れると、周囲に交流磁界を生じる。電源配線に近いほど、大きな交流磁界が空間に生じる。また、この配線から電力を受け取る機器の消費電力が大きいほど、大きな磁界を生じる。この結果、大電力を運ぶ電源配線と撮影装置が近接して配置されると、センサアレーの読み出し中にアレーを横切る磁界の変化が画像に重畳してアーチファクトを生じることがある。以下、図３および図４を参照しながらその動作を説明する。
【００１８】
既述の通り、撮影画像を得るには、放射線画像の取得と暗画像の取得をそれぞれ行い、減算する。各々の画像の取得は、初期化、蓄積、読み出しからなる。このうち、初期化と蓄積に関しては、増幅およびＡＤ変換を行っていないので、磁界が画像へ影響することはない。これに対して、読み出しの動作では、センサアレーの各行ＴＦＴをオンし、各列信号線に転送された電荷信号をサンプルホールドするが、このときセンサアレーと交差する磁界が変動すると、信号線に起電力が生じ、サンプルホールドされる値に差を生じる。この作用は、各行を順次走査するあいだ、継続して作用する。結果、走査中の磁界の変化が、画像に縞模様となって現れる。
【００１９】
上記の縞模様は、図４に示すように放射線画像２０にも、暗画像２１にも重畳される。両者の縞模様が同位相で存在すれば、既述の減算処理により打ち消しあい、撮影画像には現れない。しかし、図３に示されるＳ３とＳ６の読出しの開始タイミングのように、環境磁界の変動周期においてずれた位相で読出しが開始されると、放射線画像と暗画像の縞模様にもずれが生じる。縞模様が逆位相で存在する部分は、減算処理により強め合い、撮影画像にはより強調された縞模様のアーチファクトが生じる。また、両者の中間では、位相差に応じて、残差としての縞模様が残る。結果、放射線画像２０を暗画像２１により補正することで撮影画像２２が得られる。
【００２０】
従来の放射線撮影装置では、放射線画像と暗画像に重畳する縞模様がどのような位相差となるかは、完全に偶然によるものであった。これは、放射線画像を撮影する際の蓄積時間が撮影の最中に定まるため、放射線画像の読出しと暗画像の読み出しの時間差もまた事前に決定できないためである。
【００２１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、環境磁界の影響によるアーチファクトを効果的に排除することが可能な放射線撮影装置およびその制御方法を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するための本発明の一態様による放射線撮影装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置であって、
前記センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動手段と、
前記放射線発生装置による放射線の発生を伴って前記駆動手段を機能させて放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに前記駆動手段を機能させて前記放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得手段と、
前記放射線画像のための前記駆動手段による電荷の読出しと前記暗画像のための前記駆動手段による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように前記駆動手段による駆動のタイミングを調整する調整手段とを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、周期的な環境磁界の変動によるアーチファクトが、放射線画像と暗画像の両方に同位相で重畳するため、減算処理によりアーチファクトの低減効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一般的な放射線画像撮影のシーケンスを示す図。
【図２】一般的な、減算処理による暗電流成分の除去について説明する図。
【図３】撮影シーケンスと交流磁界との位相関係が不定であることを示す図。
【図４】減算処理後に磁界による縞模様が残存することを説明する図。
【図５】実施形態による放射線撮影装置の構成を示す図。
【図６】実施形態による撮影シーケンスを示す図。
【図７】第一実施形態による、画像の読出しタイミングの調整を説明する図。
【図８】第二実施形態による、画像の読出しタイミングの調整を説明する図。
【図９】第一実施形態による放射線撮影装置の動作を説明するフローチャート。
【図１０】第二実施形態による放射線撮影装置の動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態のいくつかを説明する。
［第一実施形態］
第一実施形態による放射線撮影システムの構成例を図５に示す。本実施形態では、放射線を発生する放射線発生装置としてＸ線発生装置３１を適用し、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとしてＸ線の照射量を検出するセンサアレー３４を用いた放射線撮影システムを説明する。本実施形態の放射線撮影システムでは、Ｘ線発生装置３１とセンサアレー３４が放射線撮影装置３３に接続され、Ｘ線発生装置３１から照射されたＸ線を、被写体を透過させてセンサアレー３４で受像することにより、被写体の像を得る。センサアレー３４は、放射線撮影装置３３により制御される。また放射線撮影装置３３は、センサアレー３４からの出力信号のＡＤ変換と画像化を行う。放射線撮影装置３３は、放射線画像用フレームメモリ３５と暗画像用フレームメモリ３６を有し、それぞれにセンサアレー３４を走査して取得された放射線画像と暗画像が格納される。補正部３７は、暗電流による影響が除去された放射線撮影画像を得るために、取得された放射線画像から取得された暗画像を減算する。
【００２６】
駆動部３８は、センサアレー３４を駆動して、センサアレー３４における初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しを実行する。取得部３９は、Ｘ線発生装置３１による放射線の発生を伴って駆動部３８による駆動を実行させることで放射線画像を取得し、また、放射線の発生を伴わずに駆動部３８による駆動を実行させることで暗画像を取得する。調整部４０は、放射線画像のための駆動部３８によるセンサアレー３４からの電荷の読出しと、暗画像のための駆動部３８による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるようにタイミングを調整する。
【００２７】
Ｘ線発生装置３１と放射線撮影装置３３は、曝射同期信号線（４１，４２）により接続されている。この曝射同期信号線により、Ｘ線発生装置３１は放射線撮影装置３３に対して曝射要求信号４１を送信し、放射線撮影装置３３（駆動部３８）はＸ線発生装置３１に対して曝射許可信号４２を送信する。被写体とセンサアレー３４の間にはフォトタイマ３２が挿入されており、フォトタイマ３２はＸ線発生装置３１に接続されている。Ｘ線発生装置３１はフォトタイマにより入射線量を監視し、センサアレー３４への入射が所定の値に達したら曝射を打ち切るように動作する。Ｘ線発生装置３１は、曝射要求信号４１をオフ（停止）することで曝射の終了（あるいは曝射の打ち切り）を放射線撮影装置３３に通知する。
【００２８】
次に、撮影システムの動作シーケンスを、図６のタイムチャートと図９のフローチャートを参照して説明する。図９は放射線撮影装置３３の動作を説明するフローチャートである。
【００２９】
放射線撮影装置３３による撮影動作は、操作者がＸ線発生装置３１の曝射ボタンを押下することで開始する。Ｘ線発生装置３１は、曝射ボタンの押下を検出すると、放射線撮影装置３３に対して曝射要求信号４１を送信する。放射線撮影装置３３の取得部３９はこの曝射要求信号を受信すると、処理をステップＳ９０１からステップＳ９０２に進めて、駆動部３８に放射線画像取得用のセンサアレー初期化動作（Ｓ６１）を実行させる。なお、この初期化動作の間にＸ線が照射されても有効な画像とはならないため、取得部３９はこの間にはＸ線発生装置３１にＸ線の照射を開始させない。
【００３０】
初期化動作が完了すると、ステップＳ９０３において、取得部３９はＸ線発生装置３１に曝射許可信号４２を送信して、Ｘ線の曝射を開始させる。また、これと同時に、取得部３９は駆動部３８を機能させて、センサアレー３４による電荷の蓄積（Ｓ６２）を開始するともに、放射線撮影装置３３は蓄積時間の計測のための蓄積時間計測タイマを始動する。そして、ステップＳ９０４において、取得部３９は、Ｘ線発生装置３１による曝射の完了（曝射要求信号４１の停止）を待つ。放射線撮影装置３３から曝射許可信号４２を受信したＸ線発生装置３１は、Ｘ線曝射（Ｓ６７）を開始する。Ｘ線の曝射のあいだは、Ｘ線発生装置３１によりその強度がフォトタイマ３２を通じて監視されている。
【００３１】
Ｘ線発生装置３１が曝射を終了するきっかけは、複数ある。一つは、あらかじめＸ線発生装置３１に設定された最大曝射時間が経過した場合であり、この場合の曝射時間が最長となる。次に、フォトタイマ３２による入射Ｘ線の積分値が所定の値に達した時であり、これによる曝射の終了が最も標準的である。また、通常の使用方法ではまれであるが、操作者が曝射ボタンから手を離したときにも、曝射を終了させる。いずれの場合も、曝射の終了は曝射要求信号４１を停止することにより、Ｘ線発生装置３１から放射線撮影装置に通知される。なお、本実施形態ではＸ線発生装置３１における曝射の停止を放射線撮影装置３３に通知するために曝射要求信号４１の停止を用いたがこれに限られるものではない。たとえば、曝射終了を示す信号を別途用いるようにしてもよい。
【００３２】
曝射要求信号４１の停止を受けて、放射線撮影装置３３はステップＳ９０３で起動した蓄積時間計測タイマを停止する。ステップＳ９０５において、取得部３９は、蓄積時間計測タイマの計測値から、放射線画像取得用の電荷蓄積（Ｓ６２）に要した時間（蓄積時間）の実績値Ｔｉを確定する。ステップＳ９０６において、駆動部３８は、センサアレー３４から放射線画像の読出し（Ｓ６３）を開始する。このとき、調整部４０は、放射線画像の読み出し後に挿入するウェイトの時間Ｔｗを算出する。
【００３３】
時間Ｔｗのウェイトの目的は、放射線画像の読み出し（Ｓ６３）の開始と暗画像の読み出し（Ｓ６６）の開始との時間差を、所定時間Ｔｃの整数倍に調整することにある。暗画像の取得のための蓄積時間は放射線画像を取得するための上記計測された蓄積時間（Ｔｉ）と同じとする。したがって、放射線画像と暗画像の読み出しの時間差は、センサアレー３４の読み出し（Ｓ６３）に要する時間をＴｒ、初期化動作（Ｓ６４）に要する時間をＴｓと表せば、Ｔｒ＋Ｔｗ＋Ｔｓ＋Ｔｉである。これをＴｃの整数倍に調整するのであるから、次式を満たすＴｗを求めることになる。
Ｔｒ＋Ｔｗ＋Ｔｓ＋Ｔｉ＝ｎ×Ｔｃ
【００３４】
ここに、ｎは自然数であり、またウェイト時間をマイナスにすることは不可能であるから、Ｔｗ≧０である。また、初期化動作に要する時間Ｔｒ、読出しに要する時間Ｔｓは定数であり、Ｔｉは前述の通り計測済みである。さらに、暗電流のドリフトを最小にするため、Ｔｗは小さいほどよい。すなわち、放射線画像と暗画像の２つの読出しの開始の間に必要となる時間以上の、所定時間Ｔｃの整数倍の時間のうち、最短の時間となるように上記時間差を調整するのが好ましい。以上の条件から、ウェイト時間Ｔｗを決定することができる。
【００３５】
放射線撮影装置３３は、ステップＳ９０６で駆動部３８により読み出した画像を、放射線画像用フレームメモリ３５に記憶する。その後、ステップＳ９０７において、調整部４０は、駆動部３８や取得部３９に対して、算出されたＴｗの期間だけウェイト（Ｓ６８）させる。Ｔｗのウェイトが経過すると、ステップＳ９０８において、取得部３９は駆動部３８を介して、センサアレー３４の暗画像取得用の初期化動作（Ｓ６４）を行う。さらに引き続いて、ステップＳ９０９において、放射線撮影装置３３は、暗画像のためのセンサアレー３４による蓄積動作（Ｓ６５）を行うが、その期間は上述したように計測された蓄積時間Ｔｉと同一時間だけ継続する。駆動部３８は、暗画像の蓄積動作をＴｉだけ行った後、ステップＳ９１０において、暗画像の読み出し（Ｓ６６）を行い、得られた暗画像を暗画像用フレームメモリ３６に記憶する。その後、ステップＳ９１１において、補正部３７は、両フレームメモリ（３５，３６）の内容の差（放射線画像と暗画像の差）を計算し、目的の画像（撮影画像）を得る。
【００３６】
次に、所定時間Ｔｃを周囲環境の交流磁界変動周期に一致させたときの、本装置の動作と効果を、図７を参照して説明する。前述の通り、蓄積時間Ｔｉは撮影のたびに異なり、また動的に決定される。図では、蓄積時間Ｔｉのバリエーションとして、ｔ１、ｔ２、ｔ３の３つのケースを示し、比較している。
【００３７】
・蓄積時間Ｔｉ＝ｔ１のケースでは、ウェイト時間Ｔｗ＝ｗ１を挿入することにより、放射線画像の読み出しと暗画像の読み出しの時間差ｄ１が４×Ｔｃに調整されたことを示している。
・蓄積時間Ｔｉ＝ｔ２のケースでも同様に、放射線画像の読み出しと暗画像の読み出しの時間差ｄ２は、４×Ｔｃに調整されている。ただし、その際に挿入するウェイト時間Ｔｗ＝ｗ２は長さがゼロであったことを示している。
・更に大きい蓄積時間Ｔｉ＝ｔ３のケースでは、Ｔｗを負にできないため、もはや時間差ｄ３を４×Ｔｃに調整することは不可能になっている。このため、ｄ３は５×Ｔｃに調整されている。
【００３８】
上述のいずれのケースでも、周期的な環境磁界の同一の位相で、放射線画像の読み出しと暗画像の読み出しとが開始されている。したがって、磁界変動によるアーチファクトは、放射線画像と暗画像に同一位相で重畳する。このため、放射線画像と暗画像を減算することにより、環境磁界に起因したアーチファクトが除去される。
【００３９】
なお、適切な所定時間Ｔｃの値は、周囲の交流磁界（周期的な環境磁界）の周波数に依存する。このため、Ｔｃの値は放射線撮影装置３３の動作パラメータとして、ユーザによる設定を可能としてもよい。Ｔｃの値は、たとえば放射線撮影システムを設置する場所（特にセンサアレー３４を設置する場所）の商用電源周波数や、周辺に存在する発動機や電動機の回転数などをもとに決定され、放射線システムの設置時に放射線撮影装置内の不揮発性メモリに保存される。また、放射線撮影システムは一度設置されると移動されることは滅多にないので、所定時間Ｔｃを半固定の動作パラメータとして装置の設置時に設定可能としてもよい。
【００４０】
なお、図７の説明ではＴｃを交流磁界の１周期に一致させているがこれに限られるものではない。放射線画像と暗画像のペアのための２回の画像読み出しにおいて環境磁界の位相が同一であれば目的の効果が得られるのであるから、Ｔｃを交流磁界周期の整数倍にしてもよいことは明らかであろう。
【００４１】
また、商用電源周波数は５０Ｈｚか６０Ｈｚのいずれかであることから、Ｔｃを１／５０秒と１／６０秒の公倍数である１／１０秒すなわち１００ｍｓｅｃにすることで、装置を設置する地域に依存した設定変更を省きながら、本発明の効果を得ることができる。
【００４２】
また、撮影装置に交差する磁界の変動が小さい設置環境において、従来装置の動作と同じ動作とするモードを備えることは、ウェイトが挿入されなくなることで処理効率が向上するため、好適な応用である。したがって、本実施形態のウェイト時間Ｔｗを計算して放射線画像と暗画像の読出しの間に挿入するモードと、ウェイト時間Ｔｗをゼロに固定するモードを設けて、ユーザが調整部４０の機能の有効／無効を選択できるようにしてもよい。
【００４３】
［第二実施形態］
第一実施形態では、放射線画像を取得したのちに暗画像を取得する動作シーケンスにおいて、放射線画像と暗画像の読出し開始の時間差が、環境時間の周期の整数倍である所定時間Ｔｃの整数倍となるように制御する構成を説明した。第二実施形態では、暗画像を放射線画像よりも先に取得する動作シーケンスへの適用を説明する。第二実施形態による放射線撮影システムの構成は、第一実施形態（図５）と同じである。以下では、図８と図１０を参照して第二実施形態による動作シーケンスを説明する。
【００４４】
第二実施形態においては、暗画像は放射線画像の撮影に先だって、定期的に取得され、暗画像用フレームメモリ３６に格納される（ステップＳ１００１〜Ｓ１００５）。これをアイドリングと呼ぶ。暗画像のための読出しが開始されるたびに、タイマがリセットスタートされ、最新の暗画像取得時刻（暗画像の読出し開始時刻）からの経過時間ｄが計測される。
【００４５】
すなわち、取得部３９の制御下で駆動部３８は、ステップＳ１００１においてセンサアレー３４の暗画像取得のための初期化処理を行い、ステップＳ１００２においてセンサアレー３４による所定時間の蓄積処理を行う。ステップＳ１００３，Ｓ１００４において、取得部３９は、センサアレー３４からの信号読出し（図８のＳ８１）開始からの経過時間を計測する経過時間計測タイマをリセット、スタートし、駆動部３８にセンサアレー３４からの信号の読出しを行わせて暗画像を得る。以上のステップＳ１００１〜Ｓ１００４の処理は、曝射ボタンが押されるまで（曝射要求信号４１が受信されるまで）定期的に実行され、アイドリングの状態が継続される（Ｓ１００５、Ｓ１００６）。
【００４６】
撮影動作は、第一実施形態と同様に、操作者の操作により開始する。曝射要求信号４１の受信から、センサアレーの初期化動作を経て、曝射が行われ、曝射が終了するまでの駆動部３８、取得部３９による処理は第一実施形態と同様である（Ｓ１００６〜Ｓ１００９）。ただし、第二実施形態では蓄積時間計測タイマは用いない。すなわち、曝射要求信号４１を受信すると、ステップＳ１００７において、駆動部３８は放射線画像を取得するためにセンサアレー３４の初期化処理を実行する。初期化処理が終了すると、ステップＳ１００８において、放射線撮影装置３３は、Ｘ線発生装置３１に曝射許可信号４２を送信してＸ線の曝射を開始させ、センサアレー３４による電荷の蓄積を開始する。第一実施形態と同様の条件により曝射が終了すると曝射要求信号４１の停止が検出され、処理はステップＳ１００９からステップＳ１０１０に進む。
【００４７】
第二実施形態では、第一実施形態のように曝射終了によってただちにセンサアレー３４から信号を読み出すことはしない。そのかわり、調整部４０が前述の経過時間計測タイマにより計測されている経過時間ｄを監視しながら駆動部３８による読出しの開始を遅延させる（すなわち、曝射終了後もセンサアレー３４における蓄積を継続させる）。そして、経過時間計測タイマが示す値、すなわち経過時間ｄが第一実施形態で説明した所定時間Ｔｃの整数倍になったところで、駆動部３８による放射線画像の読み出し（Ｓ８３）を開始する（ステップＳ１０１０、Ｓ１０１１）。そして、ステップＳ１０１２において、補正部３７が放射線画像を暗画像で補正（減算処理）して放射線撮影画像を得る。
【００４８】
なお、放射線画像の取得時には、センサアレー３４からの読出し開始を遅延させることにより蓄積時間が長くなる。したがって、第１実施形態のような蓄積時間タイマを用いて放射線画像取得時の蓄積時間を計測しておき、補正部３７において、アイドリングで取得した暗画像を用いた補正を行う際に蓄積時間に応じて補正パラメータを変更するようにしてもよい。
【００４９】
図８において、Ｓ８２の期間は、放射線画像を取得するための初期化動作から放射線の曝射完了までを示している。同じ曝射時間であっても、曝射要求信号４１のタイミングにより、調整後のセンサアレー３４からの読出し開始タイミングが異なる様子（所定時間Ｔｃの異なる整数倍となる様子）を示している。ｄ１〜ｄ３で示される期間は、暗画像のための読出しの開始から放射線画像のための読出しの開始までの期間を示しており、期間ｄ１と期間ｄ２は、ともにＴｃの６倍の期間となっている。これに対して、期間ｄ３では曝射要求信号４１のタイミングが遅く、６×Ｔｃの期間で放射線画像の読出しを開始することができずに、Ｔｃの７倍の期間（ｄ３＝７×Ｔｃ）となっている。なお、図８では曝射要求のタイミングに応じた駆動のタイミングの調整の様子を示したが、放射線画像を撮影するために要する曝射期間が異なることによっても（Ｓ８２の期間が異なることによっても）、上記調整部４０が機能することは言うまでもない。
【００５０】
以上のように、第二実施形態においても、暗画像と放射線画像の読出し開始の時間差は所定時間Ｔｃの整数倍となるので、第一実施形態と同様に、磁界変動によるアーチファクトは、放射線画像と暗画像に同一位相で重畳する。このため、放射線画像と暗画像を減算することにより、周期的な環境磁界に起因したアーチファクトが除去される。
【００５１】
以上２つの実施形態を示したが、これらは同時に実施することにより、さらなる実施形態を構成することができる。すなわち、アイドリング時に取得した暗画像により第１の目的画像を得、撮影後の暗画像取得により第２の目的画像を得るように構成する。第１の目的画像も、第２の目的画像も共に、放射線画像と暗画像の時間間隔をＴｃの倍数に調整しておけば、アーチファクトが除去されることはいうまでもない。
【００５２】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置であって、
前記センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動手段と、
前記放射線発生装置による放射線の発生を伴って前記駆動手段を機能させて放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに前記駆動手段を機能させて前記放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得手段と、
前記放射線画像のための前記駆動手段による電荷の読出しと前記暗画像のための前記駆動手段による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように前記駆動手段による駆動のタイミングを調整する調整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】
前記調整手段は、前記時間差が、前記２つの読出しの開始の間に必要な時間以上であって、前記所定時間の整数倍の時間のうち最短の時間となるように前記駆動手段における駆動のタイミングを調整することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記放射線画像を得るために要した電荷蓄積の時間を計測する蓄積時間計測手段を更に備え、
前記調整手段は、前記取得手段によって前記放射線画像を取得した後に前記暗画像を取得するに際して、前記駆動手段による前記放射線画像のための駆動と前記暗画像のための駆動との間に、前記時間差を前記所定時間の整数倍にするために必要な待ち時間を、前記計測された時間に基づいて設定することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記暗画像を取得するための前記読出し手段による読出しの開始からの経過時間を計測する経過時間計測手段を更に備え、
前記調整手段は、前記取得手段によって前記暗画像を取得した後に前記放射線画像を取得するに際して、前記経過時間が前記所定時間の整数倍となるように、前記駆動手段による前記放射線画像のための読出しの開始タイミングを遅延させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記所定時間が、１００ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記所定時間を半固定の動作パラメータとして設定する設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記所定時間を、商用電源周波数により定まる周期の整数倍となるように設定を可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記調整手段による調整の有効／無効を切り替える切り替え手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置の制御方法であって、
駆動手段が、前記センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動工程と、
取得手段が、前記放射線発生装置による放射線の発生を伴って前記駆動工程を実行して放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに前記駆動工程を実行して前記放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得工程と、
調整手段が、前記放射線画像のための前記駆動工程における電荷の読出しと前記暗画像のための前記駆動工程における電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように前記駆動工程における駆動のタイミングを調整する調整工程とを有することを特徴とする放射線撮影装置の制御方法。
【請求項１】
放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置であって、
前記センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動手段と、
前記放射線発生装置による放射線の発生を伴って前記駆動手段を機能させて放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに前記駆動手段を機能させて前記放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得手段と、
前記放射線画像のための前記駆動手段による電荷の読出しと前記暗画像のための前記駆動手段による電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように前記駆動手段による駆動のタイミングを調整する調整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】
前記調整手段は、前記時間差が、前記２つの読出しの開始の間に必要な時間以上であって、前記所定時間の整数倍の時間のうち最短の時間となるように前記駆動手段における駆動のタイミングを調整することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記放射線画像を得るために要した電荷蓄積の時間を計測する蓄積時間計測手段を更に備え、
前記調整手段は、前記取得手段によって前記放射線画像を取得した後に前記暗画像を取得するに際して、前記駆動手段による前記放射線画像のための駆動と前記暗画像のための駆動との間に、前記時間差を前記所定時間の整数倍にするために必要な待ち時間を、前記計測された時間に基づいて設定することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記暗画像を取得するための前記読出し手段による読出しの開始からの経過時間を計測する経過時間計測手段を更に備え、
前記調整手段は、前記取得手段によって前記暗画像を取得した後に前記放射線画像を取得するに際して、前記経過時間が前記所定時間の整数倍となるように、前記駆動手段による前記放射線画像のための読出しの開始タイミングを遅延させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記所定時間が、１００ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記所定時間を半固定の動作パラメータとして設定する設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記所定時間を、商用電源周波数により定まる周期の整数倍となるように設定を可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記調整手段による調整の有効／無効を切り替える切り替え手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
放射線を発生する放射線発生装置と、検出面における放射線の照射量に応じた電荷を蓄積するセンサとに接続される放射線撮影装置の制御方法であって、
駆動手段が、前記センサにおける初期化、電荷蓄積、蓄積された電荷の読出しの動作を実行するべく前記センサを駆動する駆動工程と、
取得手段が、前記放射線発生装置による放射線の発生を伴って前記駆動工程を実行して放射線画像を取得し、放射線発生装置による放射線の発生を伴わずに前記駆動工程を実行して前記放射線画像を補正するための暗画像を取得する取得工程と、
調整手段が、前記放射線画像のための前記駆動工程における電荷の読出しと前記暗画像のための前記駆動工程における電荷の読出しの２つの読出しの開始の時間差が常に所定時間の整数倍になるように前記駆動工程における駆動のタイミングを調整する調整工程とを有することを特徴とする放射線撮影装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１９７７０（Ｐ２０１２−１１９７７０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５４３０（Ｐ２０１０−２６５４３０）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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