放射線検出器、およびそれを備えた放射線撮影装置
【課題】高速で透視像の読み出しを行いつつ視認性に優れた透視画像を得ることができる放射線検出器、およびそれを備えた放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るＸ線検出器１において、リーク電流のムラは、比較的長い第１時間の期間中に取得される。これを基にリーク電流マップＭ１が取得される。一方、第１時間よりも短い第２時間の期間中にコンデンサから電荷を読み出して、これを基に元画像ｐ０が生成される。そして、リーク電流マップを元画像ｐ０に重ねて偽像を除去する。この際、元画像ｐ０に重ねられるリーク電流のムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像ｐ０におけるリーク電流の模様は確実に除去されることになる。
【解決手段】本発明に係るＸ線検出器１において、リーク電流のムラは、比較的長い第１時間の期間中に取得される。これを基にリーク電流マップＭ１が取得される。一方、第１時間よりも短い第２時間の期間中にコンデンサから電荷を読み出して、これを基に元画像ｐ０が生成される。そして、リーク電流マップを元画像ｐ０に重ねて偽像を除去する。この際、元画像ｐ０に重ねられるリーク電流のムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像ｐ０におけるリーク電流の模様は確実に除去されることになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元画像生成用の放射線検出器であって、画像に写りこんだ偽像を補正することができる放射線検出器、およびそれを備えた放射線撮影装置に関する。ここでいう偽像とは、特に、リーク電流に起因するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療機関には、被検体の透視像を取得する放射線撮影装置が配備されている。この様な放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出器とを備えている。
【０００３】
この放射線検出器の具体的な構成について説明する。放射線検出器５１は、図１０に示すように、表面電極層５２と、半導体層５３と、支持層５４と、コンデンサ５５を有している。そして、表面電極層５２，半導体層５３，支持層５４は、この順に積層されている。そして、表面電極層５２は、バイアス電圧供給端子５２ａと電気的に接続されている。また、支持層５４には、収集電極５４ａが埋め込まれている。放射線検出器５１において、この収集電極５４ａは、複数個設けられており、収集電極５４ａは、各層５２，５３，５４の広がる平面に沿って二次元的に配列されている。表面電極層５２と、半導体層５３と、支持層５４と、コンデンサ５５は、合わせて、放射線を検出するＸ線検出マトリックスを形作っている。半導体層５３は、本発明の変換手段に相当し、例えばアモルファス・セレン層や ＣｄＺｎＴｅ層等で構成されている。なお、変換層としては上記の半導体層以外にシンチレータ等を採用することができる。この場合には、シンチレータで一旦光に変換した後，フォトダイオード等で電荷信号に変換してコンデンサ５５に蓄積する構成とすればよい。
【０００４】
収集電極５４ａは、半導体層５３に接触しているとともに、コンデンサ５５に電気的に接続されている。
【０００５】
放射線検出器５１の動作について説明する。放射線ｒは、表面電極層５２を貫通して半導体層５３に進入する。ここで放射線ｒは、電子とホールからなるキャリア対に変換される。
【０００６】
ところで、表面電極層５２には、一定のバイアス電圧がかけられており、半導体層５３は、所定の電場が生成された状態となっている。つまり、キャリア対は、この生成された電場によって誘導され、収集電極５４ａによって、いずれか一種類のキャリアが収集電極５４ａに収集される。この収集されたキャリアは、コンデンサ５５によって蓄積される。つまり、コンデンサ５５には、電荷が蓄積される。この電荷の蓄積量が放射線の照射強度を示しているのである。コンデンサ５５は、図１１に示すように、収集電極５４ａと同様に、二次元的に配列され、コンデンサ行列を形成している。
【０００７】
このコンデンサ５５に蓄積した電荷の読み出しの具体的な構成について説明する。コンデンサ５５の各々には、図１２に示すように、蓄積電荷読み取り用のトランジスタＴｒ１〜３と、これを制御する制御電極Ｇ１〜３と、コンデンサの蓄積電荷を取り出す出力電極Ｐ１〜３とが設けられている。トランジスタＴｒ１〜３が制御電極Ｇ１〜３を通じてオンされると、コンデンサ５５に蓄積された電荷は、出力電極Ｐから出力される構成となっている。したがって、トランジスタＴｒ１〜３がオフのとき、出力電極Ｐには何ら電流は流れないはずである。
【０００８】
ところが、図１３（ａ）に示すように、トランジスタＴｒ１〜２がオフとなっていても、出力電極Ｐ１〜２にリーク電流Ｌが流れ続けるのが実際である。しかも、リーク電流の強度は、出力電極Ｐ１〜２の全てで一定ではない。例えば、図１３（ａ）において、右側のコンデンサ５５が左側のコンデンサ５５よりも多くの電荷を蓄積している。この場合、右側のコンデンサ５５に係るリーク電流Ｌ２は、右側に係るリーク電流Ｌ１よりも大きくなる。すなわち、各出力電極Ｐ１〜２に流れるリーク電流は、コンデンサ５５が蓄積する電荷の大小に応じてバラついたものとなっている。
【０００９】
この状態で、トランジスタＴｒ１〜２がオンされると、図１３（ｂ）に示すように、コンデンサ５５に蓄積された電荷が出力電極Ｐ１〜２から出力される。しかし、この状態においても相変わらずリーク電流Ｌ１〜２が出力電極Ｐに向けて流れ続ける。すなわち、出力電極Ｐ１からは、シグナル電流Ｓ１とリーク電流Ｌ１との合計電流Ｌ１＋Ｓ１が出力され、出力電極Ｐ２からは、シグナル電流Ｓ２とリーク電流Ｌ２との合計電流Ｌ２＋Ｓ２が出力される。この様に、出力電極Ｐ１〜２から出力される電流には、リーク電流Ｌ１〜２が重畳しており、しかも、リーク電流Ｌ１〜２の大きさは、出力電極Ｐ１〜２によりまちまちである。したがって、各コンデンサ５５の出力を２次元的に配列して透視画像を生成すると、透視画像には、リーク電流に起因したムラが写りこんでしまう。
【００１０】
そこで、従来の構成によれば、このリーク電流のムラを透視画像に写りこませない工夫が施されている。すなわち、第１過程として、トランジスタＴｒがオフのときに［すなわち、図１３（ａ）の状態のときに］予めリーク電流Ｌの大きさを各出力電極Ｐについて測定しておく。この様にすることで、リーク電流のムラが取得されることになる。このあと、第２過程として、蓄積電荷を取り出して、被検体の投影像が写りこんだ２次元画像を生成する。リーク電流Ｌのムラは、この透視画像に写りこむが、第１過程で既に取得されているムラと同一のパターンとなっている。そこで、透視画像に、第１過程で取得されたムラの反転パターンを重ねることで、重畳したムラの除去を行う。このような構成の放射線検出器は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３９７９１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来構成によれば、以下のような問題点がある。
すなわち、従来構成によれば、コンデンサ５５の読み出しを高速で行うことができないという問題点がある。２次元画像を経時的に結合させて動画を生成しようとするときなどのように、各コンデンサ５５の読み出しを高速で行う必要がある場合、放射線検出器の動作周波数を高める必要がある。これにともなって、リーク電流のムラの取得動作も高速で行われることになる。すると、リーク電流の取得に際し、高クロック化に伴うノイズが発生する。このノイズは、例えば、放射線検出器の電気回路を構成する素子同士が電磁気的に干渉することなどに起因する。
【００１３】
つまり、上述の第１過程において、出力電極Ｐからリーク電流を取得しようとしても、このリーク電流Ｌにノイズ成分が重畳することになる。従来構成では、このノイズ成分を含んだままリーク電流のムラを取得できたものと見なし、これを被検体の透視像が写りこんだ２次元画像に重ね合わせる。すると、透視画像にノイズ成分も余計に重ね合わせられることになり、結局、透視画像にノイズ成分が重畳してしまう。この様に、従来構成によれば、高速で透視像の読み出しを行いながらも視認性に優れた画像を提供するのは困難なのである。
【００１４】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高速で透視像の読み出しを行いつつ視認性に優れた透視画像を得ることができる放射線検出器、およびそれを備えた放射線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、この様な目的を達成するために次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明は、放射線を電荷に変換する変換手段と、第１方向、および第２方向に沿って２次元的に配列された電荷を蓄積する蓄積手段と、蓄積手段の各々に設けられた出力電極と、蓄積手段の各々に設けられて第１方向、および第２方向に沿って２次元的に配列されるとともに、蓄積手段の各々に蓄積された電荷を出力電極の各々に出力させるスイッチング手段と、スイッチング手段のうち、第１方向に沿って配列されたスイッチング手段を一括にオン・オフするスイッチング制御手段と、第２方向に沿って配列された出力電極の各々に電気的に接続された電荷読み出し電極とを備えた放射線検出器において、電荷読み出し電極の出力を増幅して増幅データを出力するとともに、制御信号の入力に従ってオン・オフが可能となっている増幅手段と、増幅手段をオン・オフする増幅制御手段と、増幅データを２次元的に配列することで電荷読み出し電極に流れるリーク電流のムラと被検体の放射線像とが写りこんだ元画像を生成する元画像生成手段と、元画像の取得を指示する元画像取得指示手段と、リーク電流のムラを取得するムラ取得手段と、リーク電流のムラの取得を指示するムラ取得指示手段と、リーク電流のムラを放射線画像に重ね合わせる重ね合わせ手段とを備え、ムラ取得指示手段が指示を行うと、増幅制御手段は、リーク電流のムラの取得に際し、ノイズを発生させない程度に十分に長い第１時間の間、増幅手段をオンして、リーク電流のムラを増幅させることにより生成したムラの増幅データがムラ取得手段に送出され、元画像取得指示手段が指示を行うと、スイッチング制御手段は、第１時間よりも短い第２時間の間、スイッチング手段を一括にオンすることを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］本発明に係る放射線検出器は、リーク電流のムラを取得するムラ取得手段を備えている。リーク電流とは、スイッチング手段のオフ状態に係らず電荷読み出し電極に流れる電流のことである。電荷読み出し電極から蓄積電荷が読み出されるとき、電荷読み出し電極には、蓄積電荷の流れであるシグナル電流と、リーク電流との合計電流が流れ、これが増幅手段に入力される。増幅手段の出力（増幅データ）を２次元的に並べると、被検体の放射線像が写りこんだ元画像が生成される。しかしこの元画像には、リーク電流に由来する偽像（リーク電流のムラ）をも写し込んでいる。そこで、本発明は、ムラ取得手段がリーク電流のムラを取得する構成となっている。これにより、リーク電流のムラがどのような模様となって元画像に表れているかを知ることができる。そして、本発明に係る放射線検出器は、リーク電流のムラを放射線画像に重ね合わせる重ね合わせ手段を備えている。これにより、リーク電流のムラは元画像から除去される。
【００１７】
しかも、本発明によれば、リーク電流のムラを忠実に取得しつつ、電荷を高速に読み出すことが可能である。すなわち、リーク電流のムラは、第１時間の期間中に取得される。第１時間は長い期間であり、ノイズの少ない状態でリーク電流のムラが取得されるのである。一方、スイッチング手段は、第１時間よりも短い第２時間の期間中一括にオンされる。すなわち、蓄積電荷は、第２時間の期間中に電荷読み出し電極を通じて高速で読み出される（正確には、第１方向に沿って配列されたスイッチング手段は、第２時間の期間中に読み出される。）したがって、元画像に重ねられるリーク電流のムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像に出現するリーク電流の模様を忠実に表すことになる。つまり、元画像におけるリーク電流の模様は確実に除去されることになる。
【００１８】
なお、第１方向に沿ったスイッチング手段の配列を「スイッチング手段アレイ」と呼ぶと、放射線検出器を全体的に眺めれば、スイッチング手段アレイは、第２方向に沿って、例えばｎ本だけ並べられていることになる。放射線検出器においては、スイッチング手段アレイ毎に蓄積電荷を読み出す構成となっているから、放射線検出器が有する蓄積手段のすべてについて読み出しを行うには、少なくとも第２時間×ｎだけの期間が必要となる。上述のような効果を得るには、第１時間を第２時間より長くすれば足り、第２時間×ｎよりも長くすることを要しない。
【００１９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の放射線検出器において、ムラ取得指示手段の指示は、スイッチング手段がオフの状態のとき行われることを特徴とするものである。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成によれば、より確実にリーク電流のムラを取得することができる。すなわち、リーク電流のムラを取得する場合、これのみを増幅手段から出力させる必要があり、第１時間の期間中は電荷読み出し電極にシグナル電流が流れては都合がよくない。上述の構成によれば、ムラ取得指示手段が指示を与えている間は、電荷読み出し電極にはシグナル電流が流れることはない。したがって、上述の構成によれば、リーク電流のムラの取得を確実に行うことが担保される。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、ムラ取得指示手段の指示は、放射線が変換手段に照射された後に行われることを特徴とするものである。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成によれば、リーク電流のムラの取得は、放射線が変換手段に照射された後に行われる。電荷読み出し電極に流れるリーク電流は、蓄積手段が蓄積する電荷の量によって変動する。蓄積手段に電荷が蓄積されるのは、放射線が変換手段に照射された後であることからすれば、リーク電流のムラの取得を放射線照射後に行えば、元画像に写りこんだリーク電流の模様をより忠実に知ることができる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、ムラ取得指示手段の指示は、元画像取得指示手段の指示の前に行われることを特徴とするものである。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成によれば、リーク電流のムラは、電荷を読み出す前に行われる。つまり、電荷が蓄積手段に保存されている状態でリーク電流のムラが取得されるのである。こうして、蓄積手段が蓄積している電荷に応じてリーク電流が変化しても、リーク電流のムラを元画像に写りこんだリーク電流の模様と同様のパターンとすることができる。
【００２５】
また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、増幅制御手段、およびスイッチング制御手段の動作周波数を出力する動作周波数決定手段を更に備え、ムラ取得指示手段が指示を行うと、動作周波数決定手段は、動作周波数を低いものとし、元画像取得指示手段が指示を行うと、動作周波数決定手段は、動作周波数を高いものとすることを特徴とするものである。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、第１時間と、第２時間との間隔を違える構成についての具体的な態様を表したものである。すなわち、第１時間にしたがって動作する増幅手段と、第２時間にしたがって動作するスイッチング制御手段とは、異なる動作周波数で動作する。しかも、動作周波数の変更は、動作周波数決定手段によって統括的に行われる。したがって、上述の構成によれば、放射線検出器の制御をより単純にすることができる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、リーク電流のムラの取得は、前記元画像を取得する度ごとに実行されることを特徴とするものである。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成によれば、偽像が確実に除去された放射線画像を取得することができる。放射線検出器は、放射線を検出するたびに異なった放射線透視像を写しこむ。これに伴って、元画像に重畳するリーク電流の模様も変化する。上述の構成によればリーク電流のムラは前記元画像を取得する度ごとに更新される。したがって、元画像に写りこんだリーク電流の模様は、より確実に除去される。
【００２９】
また、請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線検出器を搭載した放射線撮影装置であって、放射線を照射する放射線源と、放射線源を制御する放射線制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００３０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明に係る放射線検出器は、放射線撮影装置に搭載することができることを表す。この様な放射線撮影装置によれば、偽像が写りこんでいない放射線画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る放射線検出器は、リーク電流のムラを取得するムラ取得手段を備えている。電荷読み出し電極から蓄積電荷が読み出されるとき、電荷読み出し電極には、蓄積電荷の流れであるシグナル電流と、リーク電流との合計電流が流れ、これが増幅手段に入力される。したがって、被検体の放射線像が写りこんだ元画像には、リーク電流に由来する偽像（リーク電流のムラ）をも写し込んでいる。そこで、本発明は、ムラ取得手段がリーク電流のムラを取得する構成となっている。しかも、本発明によれば、リーク電流のムラを忠実に取得しつつ、電荷を高速に読み出すことが可能である。すなわち、リーク電流のムラは、比較的長い第１時間の期間中に取得される。一方、スイッチング手段は、第１時間よりも短い第２時間の期間中一括にオンされる。したがって、元画像に重ねられるリーク電流のムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像におけるリーク電流の模様は確実に除去されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に係るＸ線検出器の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線検出マトリクスの構成を説明する模式図である。
【図３】実施例１に係るアンプについて説明する模式図である。
【図４】実施例１のＸ線検出器の動作を説明するフローチャートである。
【図５】実施例１のＸ線検出器の動作を説明する模式図である。
【図６】実施例１のＸ線検出器の動作を説明する模式図である。
【図７】実施例１のＸ線検出器の動作を説明する模式図である。
【図８】実施例２のＸ線撮影装置の較正を説明する機能ブロック図である。
【図９】本発明の１変形例に係るＸ線検出器の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１０】従来構成を説明する断面図である。
【図１１】従来構成を説明する平面図である。
【図１２】従来構成を説明する等価回路図である。
【図１３】従来構成を説明する等価回路図である。
【実施例１】
【００３３】
以下、実施例１の構成に係る放射線検出器について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明のＸ線は、本発明における放射線の一例である。
【００３４】
＜全体構成の説明＞
まず、実施例１の構成について説明する。図１に示すように、実施例１に係るＸ線検出器１は、放射線を検出するＸ線検出マトリックス２と、Ｘ線検出マトリックス２に接続されたゲートドライブ３を備えている。また、Ｘ線検出器１は、Ｘ線検出マトリックス２に接続されたアンプアレイ４と、これを制御するアンプアレイ制御部１４とを備えている。なお、Ｘ線検出マトリックス２は、従来の構成と同様である。アンプアレイは、本発明の増幅手段に相当する。また、アンプアレイ制御部は、本発明の増幅制御手段に相当する。
【００３５】
Ｘ線検出器１は、マップ取得指示部１１と、元画像取得指示部１２と、アンプアレイ４の出力から画像を生成する画像生成部２１と、リーク電流マップＭ１を生成するマップ生成部２３と、画像、およびマップを重ね合わせる画像処理を行う重ね合わせ部２２とを備えている。動作周波数決定部１５は、ゲートドライブ３，およびアンプアレイ４の動作周波数を決定するものであり、これを設けた意義については後述する。マップ取得指示部は、本発明のムラ取得指示手段に相当し、画像生成部は、本発明の元画像生成手段に相当する。また、マップ生成部は、本発明のムラ取得手段に相当し、重ね合わせ部は、本発明の重ね合わせ手段に相当する。そして、元画像取得指示部は、本発明の元画像取得指示手段に相当する。
【００３６】
なお、マップ取得指示部１１，元画像取得指示部１２，アンプアレイ制御部１４，画像生成部２１，および重ね合わせ部２２を統括的に制御する主制御部２５を備えている。この主制御部２５は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。
【００３７】
Ｘ線検出マトリックス２の具体的な構成について説明する。Ｘ線検出マトリックス２は、図２に示すように、コンデンサＤ１１〜Ｄ３６が２次元的に配列されている第１領域Ｄと、コンデンサＥ１１〜Ｅ３６が２次元的に配列されている第２領域Ｅとを有している。第１領域Ｄについて、図２における横方向に配列されたコンデンサＤ１１〜Ｄ１６の各々は、制御電極Ｇ１に接続されており、コンデンサの行毎に制御電極Ｇ１〜Ｇ３が設けられている。アンプアレイ４は、横方向に配列されており、アンプアレイ４を構成するアンプＡ１〜Ａ６は、その縦方向に同一な位置となっているコンデンサの出力電極Ｐの各々に接続されている。例えば、アンプＡ１は、コンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１が有する出力電極Ｐに接続されている。すなわち、縦方向に配列された出力電極Ｐの各々は、電荷読み出し電極Ｑ１に接続されており、この電荷読み出し電極Ｑ１は、アンプＡ１に電気的に接続されている。なお、縦方向は、本発明の第１方向に、横方向は、本発明の第２方向に相当する。また、各コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に設けられたトランジスタＴｒ（具体的な構成については、図１２を参照）は、本発明のスイッチング手段に相当し、コンデンサは、本発明の蓄積手段に相当する。
【００３８】
ゲートドライブ３は、トランジスタを制御する制御素子が縦方向に一列に配置されて構成される。制御素子は、本発明のスイッチング制御手段に相当する。
【００３９】
なお、第２領域Ｅは、第１領域Ｄと同等の構成となっている。すなわち、第２領域Ｅについて、図２における横方向に配列されたコンデンサＥ１１〜Ｅ１６の各々は、制御電極Ｈ１に接続されており、コンデンサの行毎に制御電極Ｈ１〜Ｈ３が設けられている。アンプアレイ４は、横方向に配列されており、アンプアレイ４を構成するアンプＢ１〜Ｂ６は、その縦方向に同一な位置となっているコンデンサの出力電極Ｐの各々に接続されている。例えば、アンプＢ１は、コンデンサＥ１１，Ｅ２１，Ｅ３１が有する出力電極Ｐに接続されている。
【００４０】
Ｘ線がＸ線検出器１に照射されると、コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に電荷が蓄積する。これを読み出してＸ線透視画像を生成する動作について説明する。まず、ゲートドライブ３は、制御電極Ｇ１をオンし、コンデンサＤ１１〜Ｄ１６に蓄積された電荷は、一括に電荷見出し電極Ｑ１〜Ｑ６を通過して、アンプＡ１〜Ａ６の各々に入力される。このアンプの出力である増幅データは、画像生成部２１に送出される。コンデンサＤ１１〜Ｄ１６に関する読み出しが完了すると、ゲートドライブ３は、制御電極Ｇ２をオンし、これに接続されたコンデンサの電荷を読み出す。この様にゲートドライブ３は、時間をずらして制御電極Ｇ１〜Ｇ３を次々とオンしていき、コンデンサの電荷を行毎に読み出す。画像生成部２１は、入力された増幅データを２次元的に配列して、元画像ｐ０を生成するのである。この様な動作は、第２領域Ｅにおいても同様である。
【００４１】
また、ゲートドライブ３は、２つの制御電極を同時にオンする。すなわち、第１領域Ｄにおける制御電極Ｇ１をオンするのと同時に、第２領域Ｅにおける制御電極Ｈ１をオンする。この様に、Ｘ線検出マトリックス２の上半分と下半分の領域に分割されており、各領域に写りこんだＸ線透視画像を同時に読み出すことにより、ゲートドライブ３が全ての制御電極Ｇ，Ｈをオンし終えるまでの時間を約半分に短縮する構成となっている。
【００４２】
アンプＢ１は、制御信号を入力させる入力端子を備えている（図２参照）。アンプＢ１は、この制御信号の入力に従って、オン・オフされる構成となっている。すなわち、アンプＢ１がオンの状態のとき、電荷読み出し電極Ｒ１より電流が入力されれば、アンプＢ１は、画像生成部２１に増幅信号を出力するのであり、逆にオフの状態のとき、電荷読み出し電極Ｒ１より電流が入力さても、アンプＢ１は、画像生成部２１に増幅信号を出力しないのである。図２において、入力端子は、アンプＢ１のみ設けられているように描かれているが、実際は、Ｘ線検出器１が有するアンプＡ１〜Ｂ６の全てに備えられている。
【００４３】
アンプアレイ制御部１４は、各アンプの制御信号の供給の調節することでアンプの機能を中止・再開させるものである。図２においては、便宜上、アンプアレイ制御部１４は、アンプの１つにしか接続されていない。実際は、アンプアレイ制御部１４は、アンプアレイ４を構成するアンプの全てに接続されている。この様に、アンプＡ１〜Ｂ６は、制御信号の入力に従ってオン・オフされることが可能となっている。
【００４４】
このアンプＡ１〜Ｂ６の具体的な構成について説明する。実施例１に係るアンプＡは、図３（ａ）に示すように、信号を増幅する増幅器ａ１と、増幅器ａ１の出力をデジタルデータに変換するＡＤ変換器ａ２とを備えている。ＡＤ変換器ａ２の出力が増幅信号である。アンプＡの第１端子ｎ１は、電荷読み出し電極Ｐに接続されたアンプＡにとっての入力端子であり、第３端子ｎ３は、画像生成部２１に接続されたアンプＡにとっての出力端子である。第２端子ｎ２は、アンプアレイ制御部１４に接続されたアンプＡを制御するための端子である。アンプアレイ制御部１４は、第２端子ｎ２は、制御信号をアンプＡに送出する。具体的には、アンプＡを初期状態にリセットさせるリセット信号ｓ１と、増幅信号を出力を指示する出力指示信号ｓ２がペアとなったシークエンスである。アンプＡは、制御信号にしたがって、リセットと出力を実行する。これがアンプＡのオン状態である。
【００４５】
一方、図３（ｂ）に示すように、アンプアレイ制御部１４がリセット信号ｓ１，および出力指示信号ｓ２のいずれも送出しなかった場合、アンプＡは、第１端子ｎ１の入力にもかかわらず、第３端子ｎ３に何ら出力を行わない。これがアンプＡのオフ状態である。
【００４６】
なお、ＡＤ変換器ａ２を高速で動作させると、制御信号にノイズが重畳する。これが実施例１においてＸ線透視画像の取得の邪魔となるノイズの主体ある。
【００４７】
なお、図２において、便宜上、Ｘ線検出マトリックス２には、コンデンサが６×６のマトリックス状に配列されている。実際のＸ線検出器１においては、コンデンサが例えば、１，０２４×１，０２４のマトリックス状に配列されている。
【００４８】
＜動作の説明＞
この様な構成となっているＸ線検出器１における動作を説明する。図４は、実施例１のＸ線検出器の動作を説明するフローチャートである。まず、Ｘ線ビームがＸ線検出器１に放射される。こうして、Ｘ線検出器１は、Ｘ線を受光する（ステップＳ１）。このＸ線ビームは、被写体の透視像を写し込んでいる。Ｘ線検出器１に入射したＸ線は、電荷に変換され、各コンデンサーＤ１１〜Ｅ３６に蓄積される。
【００４９】
次に、各コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に電荷が蓄積された状態でリーク電流マップＭ１の指示を行う（ステップＳ２）。マップ取得指示部１１は、動作周波数決定部１５を操作して、動作周波数をリーク電流取得用の低い周波数に設定する。この周波数は、後述の電荷読み出し用の周波数と比べて低いものとなっている。なお、この時点で、蓄積された電荷が読み出されるのではない。動作周波数決定部は、本発明の動作周波数決定手段に相当する。
【００５０】
アンプアレイ制御部１４は、マップ取得指示部１１の指示にしたがって、アンプアレイ４を構成するアンプＡ１〜Ｂ６の各々を一括にオンする。すると、マップ生成部２３に、アンプアレイ４が出力した増幅データが送信される。この増幅データは、各電荷読み出し電極Ｑ１〜Ｒ６に流れているリーク電流Ｌが増幅されたものである。これを基に、マップ生成部２３は、Ｘ線検出マトリックス２におけるリーク電流Ｌのムラを示したリーク電流マップＭ１を生成する。
【００５１】
次に、元画像取得指示部１２は、被検体の透視像とリーク電流Ｌのムラとが写りこんでいる元画像の取得の指示を行う（ステップＳ３）。元画像取得指示部１２は、動作周波数決定部１５を操作して、動作周波数を画像読み出し用の高い周波数に設定する。この周波数は、上述のリーク電流取得用の周波数と比べて高いものとなっている。
【００５２】
ゲートドライブ３は、上述の高い動作周波数に基づいて、制御電極Ｇ，Ｈを次々とオンし、コンデンサＤ１１〜Ｅ３６が蓄積する電荷は、電荷読み出し電極Ｑ１〜Ｒ６を流れてアンプアレイ４に入力される。この電荷の流れをシグナル電流Ｓと呼ぶことにする。アンプアレイ４を構成するアンプは、シグナル電流Ｓを増幅して、増幅データを画像生成部２１に送出する。このときの増幅データは、リーク電流Ｌとシグナル電流Ｓとが合計された合計電流Ｌ＋Ｓが増幅されたものである。これを基に、画像生成部２１は、Ｘ線検出マトリックス２が写しこんだＸ線透視画像にリーク電流Ｌのムラが重畳した元画像ｐ０を生成する。
【００５３】
元画像ｐ０は、重ね合わせ部２２に送出される。重ね合わせ部２２は、元画像ｐ０を取得すると、マップ生成部２３からリーク電流マップＭ１を取得する。重ね合わせ部２２は、リーク電流マップＭ１の反転パターンを元画像ｐ０に重ね合わせる（ステップＳ４）。これにより、元画像ｐ０に重畳していたリーク電流Ｌのムラはキャンセルされることになる。
【００５４】
重ね合わせ部２２にて行われる動作について説明する。画像生成部２１が出力する元画像ｐ０には、図５に示すように、楕円形の透視像が写りこんでいるものとする。この楕円形の像は、Ｘ線を透過しやすい被写体を写しこんでいるものである。いいかえれば、Ｘ線検出マトリックス２における楕円形の領域に位置するコンデンサは、周りのコンデンサよりも多くの電荷を蓄積している。蓄積された電荷が大きくなると、図１３で説明したように、リーク電流Ｌも大きくなる。すると、元画像ｐ０には、楕円形の像に重なって帯状の明部領域が出現する。これが、リーク電流Ｌのムラに起因する偽像である。
【００５５】
元画像ｐ０において、リーク電流Ｌのムラが帯状に現れる理由について説明する。コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に蓄積された電荷は、それぞれ異なっている。つまり、出力電極Ｐに流れるリーク電流Ｌは各コンデンサによってまちまちである。しかし、例えば、図２におけるコンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１の場合、各々の出力電極Ｐから出力されるリーク電流Ｌは合計されて単一の電荷読み出し電極Ｑ１に出力される。コンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１に接続された出力電極Ｐは、電荷読み出し電極Ｑ１に並列につながれているからである。つまり、コンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１において、リーク電流Ｌの大きさに違いはない。むしろ、コンデンサＤ１１〜Ｄ１６の間でリーク電流Ｌの大きさはバラついたものとなっている。コンデンサＤ１１〜Ｄ１６に係るリーク電流Ｌは、それぞれ独立した電荷読み出し電極Ｑ１〜Ｑ６から出力されるからである。したがって、元画像ｐ０のｘ方向をアンプの配列方向とすると、リーク電流Ｌの大きさは、元画像ｐ０のｙ方向については一定であり、ｘ方向についてはバラついたものとなっている。このようにして、元画像ｐ０には、ｙ方向に延伸した帯状の偽像が現れるのである。このリーク電流Ｌの分布は、図５に示すｄ０のようになっている。すなわち、リーク電流Ｌは、元画像ｐ０の中央部において大きくなっている。
【００５６】
マップ取得指示部１１が動作周波数が高い状態でこのリーク電流Ｌの分布を読み出すと、図５に示すｄ１のように、リーク電流Ｌの分布にノイズが重畳してしまう。この状態でリーク電流マップＭ１を生成して、これを元画像ｐ０に重ね合わせると、図６に示す画像ｐ１のように、元画像ｐ０に表れていた帯状の偽像は、消去される。しかし、画像ｐ１には、リーク電流マップＭ１に重畳していたノイズ成分が転写されてしまい、線状の偽像となって写りこんでしまう。このような線状の偽像は、画像を見た者の目に止まり易く、画像ｐ１を視認する上で邪魔となる。
【００５７】
実施例１の構成によれば、画像に線状の偽像が出現することを抑制することができる。つまり、実施例１によれば、動作周波数が低い状態でリーク電流Ｌの分布を読み出す構成となっているのである。このようにして得られるリーク電流Ｌの分布は、図７におけるｄ２に示すようにノイズ成分を含まず、図５におけるリーク電流Ｌの分布ｄ０と同様となっている。これを用いてリーク電流マップＭ１を生成して、これを元画像ｐ０に重ね合わせると、図７に示す画像ｐ２のように、線状の偽像が表れていない画像が取得できる。しかも、元画像ｐ０に表れていた帯状の偽像も消去される。
【００５８】
なお、Ｘ線検出マトリックス２には、図２に示すように、制御が独立した第１領域Ｄと、第２領域Ｅとを有している。したがって、元画像ｐ０における偽像の表れ方は、元画像ｐ０の上半分と、下半分とで同一であると限らない。しかしながら、図５，図６，図７においては、簡単のため、Ｘ線検出マトリックス２は、第１領域Ｄしか有しないものとして、説明している。
【００５９】
以上のように、実施例１に係るＸ線検出器１は、リーク電流Ｌのムラを取得するマップ生成部２３を備えている。リーク電流Ｌとは、トランジスタＴｒのオフ状態に係らず電荷読み出し電極Ｑ，Ｒに流れる電流のことである（図２参照）。電荷読み出し電極Ｑ，Ｒから蓄積電荷が読み出されるとき、電荷読み出し電極Ｑ，Ｒには、蓄積電荷の流れであるシグナル電流Ｓと、リーク電流Ｌとの合計電流Ｌ＋Ｓが流れ、これがアンプアレイ４に入力される。アンプアレイ４の出力（増幅データ）を２次元的に並べると、被検体のＸ線像が写りこんだ元画像ｐ０が生成される。しかしこの元画像ｐ０には、リーク電流Ｌに由来する偽像（リーク電流Ｌのムラ）をも写し込んでいる（図６参照）。そこで、実施例１は、マップ生成部２３がリーク電流Ｌのムラを取得する構成となっている。これにより、リーク電流Ｌのムラがどのような模様となって元画像ｐ０に表れているかを知ることができる。そして、実施例１に係るＸ線検出器１は、リーク電流ＬのムラをＸ線画像に重ね合わせる重ね合わせ部２２を備えている。これにより、リーク電流Ｌのムラは元画像ｐ０から除去されることになる。
【００６０】
しかも、実施例１によれば、リーク電流Ｌのムラを忠実に取得しつつ、電荷を高速に読み出すことが可能である。すなわち、リーク電流Ｌのムラは、第１時間の期間中に取得される。第１時間は、リーク電流Ｌのムラの取得に際し、ノイズを発生させない程度に十分に長い期間（具体的には、１．７ｍｓ〜２ｍｓ程度）であり、ノイズの少ない状態でリーク電流Ｌのムラが取得されるのである。一方、トランジスタＴｒの各々は、第１時間よりも短い第２時間の期間中一括にオンされる。すなわち、蓄積電荷は、第２時間の期間中に電荷読み出し電極Ｑ，Ｒを通じて高速で読み出される（正確には、第１方向に沿って配列されたトランジスタＴｒは、一括して第２時間の期間中に読み出される。）したがって、元画像ｐ０に重ねられるリーク電流Ｌのムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像ｐ０に出現するリーク電流Ｌの模様を忠実に表している。つまり、元画像ｐ０におけるリーク電流Ｌの模様は確実に除去されることになる。
【００６１】
なお、実施例１によれば、より確実にリーク電流Ｌのムラを取得することができる。すなわち、リーク電流Ｌのムラを取得する場合、これのみをアンプアレイ４から出力させる必要があり、第１時間の期間中は電荷読み出し電極Ｑ，Ｒにシグナル電流Ｓが流れては都合がよくない。上述の構成によれば、マップ取得指示部１１が指示を与えている間は、電荷読み出し電極Ｑ，Ｒにはシグナル電流Ｓが流れない。したがって、上述の構成によれば、リーク電流Ｌのムラの取得を確実に行うことが担保される。
【００６２】
また、実施例１によれば、リーク電流Ｌのムラの取得は、Ｘ線が半導体層に照射された後に行われる。電荷読み出し電極Ｑ，Ｒに流れるリーク電流Ｌは、コンデンサＤ１１〜Ｅ３６が蓄積する電荷の量によって変動する。コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に電荷が蓄積されるのは、Ｘ線が半導体層に照射された後であることからすれば、リーク電流Ｌのムラの取得をＸ線照射後に行えば、元画像ｐ０に写りこんだリーク電流Ｌの模様をより忠実に知ることができる。
【００６３】
実施例１によれば、リーク電流Ｌのムラは、電荷を読み出す前に行われる。つまり、電荷がコンデンサＤ１１〜Ｅ３６に保存されている状態でリーク電流Ｌのムラが取得されるのである。コンデンサＤ１１〜Ｅ３６が蓄積している電荷に応じてリーク電流Ｌが変化しても、リーク電流Ｌのムラを元画像ｐ０に写りこんだリーク電流Ｌの模様と同様のパターンとすることができる。
【００６４】
また、実施例１に係る第１時間にしたがって動作するアンプアレイ４と、第２時間にしたがって動作するゲートドライブ３とは、異なる動作周波数で動作する。しかも、動作周波数の変更は、動作周波数決定部１５によって統括的に行われる。したがって、上述の構成によれば、Ｘ線検出器１の制御をより単純にすることができる。
【実施例２】
【００６５】
次に、実施例２に係る放射線撮影装置について説明する。この放射線撮影装置は、実施例１に係るＸ線検出器１を搭載したものである。
【００６６】
まず、実施例２に係るＸ線撮影装置３１の構成について説明する。図８は、実施例２に係るＸ線撮影装置３１の構成を説明する機能ブロック図である。図８に示すように、実施例２に係るＸ線撮影装置３１には、被検体Ｍを載置する天板３２と、その天板３２の上部に設けられているパルス状のＸ線ビームを照射するＸ線管３３と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１０と、Ｘ線検出器１０に入射する散乱Ｘ線を除去するＸ線グリッド３５とが設けられている。また、実施例２の構成は、Ｘ線管３３の管電圧、管電流やＸ線ビームの時間的なパルス幅を制御するＸ線管制御部３６と、Ｘ線管３３を移動させるＸ線管移動機構３７と、これを制御するＸ線管移動制御部３８とを備えている。また、実施例２に係るＸ線撮影装置３１は、Ｘ線検出器１０を移動させる検出器移動機構３９と、これを制御する検出器移動制御部３４とを備えている。
【００６７】
そして、図８においては、実施例１で説明した画像生成部２１，および重ね合わせ部２２を再び示している。なお、Ｘ線管は、本発明の放射線源に相当する。
【００６８】
また、Ｘ線撮影装置３１は、オペレータの指示を受け付ける操作卓４３と、Ｘ線透視画像、または動画が表示される表示部４４とを備えている。
【００６９】
さらにまた、Ｘ線撮影装置３１は、Ｘ線管制御部３６，Ｘ線管移動制御部３８，画像生成部２１，および重ね合わせ部２２を統括的に制御する主制御部４５を備えている。この主制御部４５は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。なお、実施例１における主制御部２５は、この実施例２における主制御部４５に統合されている。
【００７０】
Ｘ線管３３は、Ｘ線管制御部３６の制御にしたがって、所定の管電流、管電圧、照射時間でＸ線を被検体に向けて照射される。
【００７１】
この様な構成のＸ線撮影装置３１の動作について説明する。まず、被検体Ｍを天板３２に載置する。オペレータは、Ｘ線管制御部３６を通じて、Ｘ線管３３を制御し、Ｘ線を被検体Ｍに向けて照射させる。被検体Ｍを透過したＸ線は、Ｘ線検出器１０によって検出され、検出データ（増幅データ）は、画像生成部２１に送出され、リーク電流マップＭ１と、被検体Ｍの透視像が写りこんでいる元画像ｐ０が生成される。そして、重ね合わせ部２２は、図７に示すようなリーク電流Ｌのムラが写りこんでいないＸ線透視画像を生成する。このＸ線透視画像が表示部４４で表示されて実施例２に係るＸ線撮影装置３１によるＸ線透視画像の取得は終了となる。
【００７２】
なお、リーク電流マップＭ１は、Ｘ線透視撮影を行う度ごとに（すなわち、Ｘ線が照射される度ごとに）生成される。Ｘ線透視画像に写りこんでいる像が異なれば、リーク電流Ｌの分布のパターンも変化する。したがって、リーク電流Ｌのムラを確実に除去する目的で、Ｘ線透視画像を取得するたびにリーク電流マップＭ１の生成が実行されるのである。
【００７３】
以上のように、実施例２の構成によれば、実施例１に係るＸ線検出器１は、Ｘ線撮影装置３１に搭載することができることを表している。この様なＸ線撮影装置３１によれば、偽像が写りこんでいないＸ線画像を取得することができる。
【００７４】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００７５】
（１）実施例１の構成では、マップ生成部２３を有する構成となっていたが、本発明は、この構成に限られない。図９に示すように、マップ生成部２３，マップ取得指示部１１の代わりにリーク電流分布取得部２４，分布データ取得指示部１１ａを設ける構成としてもよい。本変形例によれば、リーク電流マップＭ１を作成せずして実施例１と同様の構成が実現できる。リーク電流分布取得部２４は、リーク電流Ｌが増幅された増幅データをアンプアレイ４から受信し、これを基に、リーク電流Ｌの強度が１次元的に配列したリーク電流配列を生成する。リーク電流配列は、リーク電流マップＭ１と同じく、Ｘ線検出マトリックス２におけるリーク電流Ｌのムラを表している。重ね合わせ部２２は、このリーク電流配列を参照して画像生成部２１から出力された元画像ｐ０に写りこんだリーク電流Ｌのムラを消去する。この様に構成することで、本変形例は、リーク電流マップＭ１を生成しなくとも、実施例１と同等の効果を有するのである。また、分布データ取得指示部１１ａは、リーク電流分布取得部２４に対して分布データの取得の開始を指示するものであり、その動作の詳細は、マップ取得指示部１１と同様である。なお、図９においては、ゲートドライブ３に係る各部を省略している。
【００７６】
（２）上述した各実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。
【００７７】
（３）上述した各実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。
【符号の説明】
【００７８】
Ｄ１１〜Ｅ３６ コンデンサ（蓄積手段）
Ｐ 出力電極
Ｑ，Ｒ 電荷読み出し電極
Ｔｒ トランジスタ（スイッチング手段）
１，１０ Ｘ線検出器（放射線検出器）
３ ゲートドライブ（スイッチング制御手段）
４ アンプアレイ（増幅手段）
１１ マップ取得指示部（ムラ取得指示手段）
１２ 元画像取得指示部（元画像取得指示手段）
１４ アンプアレイ制御部（増幅制御手段）
１５ 動作周波数決定部（動作周波数決定手段）
２１ 画像生成部（元画像生成手段）
２２ 重ね合わせ部（重ね合わせ手段）
２３ マップ生成部（ムラ取得手段）
３１ Ｘ線撮影装置（放射線撮影装置）
３３ Ｘ線管（放射線源）
３６ Ｘ線管制御部（放射線源制御部）
５３ 半導体層（変換手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元画像生成用の放射線検出器であって、画像に写りこんだ偽像を補正することができる放射線検出器、およびそれを備えた放射線撮影装置に関する。ここでいう偽像とは、特に、リーク電流に起因するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療機関には、被検体の透視像を取得する放射線撮影装置が配備されている。この様な放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出器とを備えている。
【０００３】
この放射線検出器の具体的な構成について説明する。放射線検出器５１は、図１０に示すように、表面電極層５２と、半導体層５３と、支持層５４と、コンデンサ５５を有している。そして、表面電極層５２，半導体層５３，支持層５４は、この順に積層されている。そして、表面電極層５２は、バイアス電圧供給端子５２ａと電気的に接続されている。また、支持層５４には、収集電極５４ａが埋め込まれている。放射線検出器５１において、この収集電極５４ａは、複数個設けられており、収集電極５４ａは、各層５２，５３，５４の広がる平面に沿って二次元的に配列されている。表面電極層５２と、半導体層５３と、支持層５４と、コンデンサ５５は、合わせて、放射線を検出するＸ線検出マトリックスを形作っている。半導体層５３は、本発明の変換手段に相当し、例えばアモルファス・セレン層や ＣｄＺｎＴｅ層等で構成されている。なお、変換層としては上記の半導体層以外にシンチレータ等を採用することができる。この場合には、シンチレータで一旦光に変換した後，フォトダイオード等で電荷信号に変換してコンデンサ５５に蓄積する構成とすればよい。
【０００４】
収集電極５４ａは、半導体層５３に接触しているとともに、コンデンサ５５に電気的に接続されている。
【０００５】
放射線検出器５１の動作について説明する。放射線ｒは、表面電極層５２を貫通して半導体層５３に進入する。ここで放射線ｒは、電子とホールからなるキャリア対に変換される。
【０００６】
ところで、表面電極層５２には、一定のバイアス電圧がかけられており、半導体層５３は、所定の電場が生成された状態となっている。つまり、キャリア対は、この生成された電場によって誘導され、収集電極５４ａによって、いずれか一種類のキャリアが収集電極５４ａに収集される。この収集されたキャリアは、コンデンサ５５によって蓄積される。つまり、コンデンサ５５には、電荷が蓄積される。この電荷の蓄積量が放射線の照射強度を示しているのである。コンデンサ５５は、図１１に示すように、収集電極５４ａと同様に、二次元的に配列され、コンデンサ行列を形成している。
【０００７】
このコンデンサ５５に蓄積した電荷の読み出しの具体的な構成について説明する。コンデンサ５５の各々には、図１２に示すように、蓄積電荷読み取り用のトランジスタＴｒ１〜３と、これを制御する制御電極Ｇ１〜３と、コンデンサの蓄積電荷を取り出す出力電極Ｐ１〜３とが設けられている。トランジスタＴｒ１〜３が制御電極Ｇ１〜３を通じてオンされると、コンデンサ５５に蓄積された電荷は、出力電極Ｐから出力される構成となっている。したがって、トランジスタＴｒ１〜３がオフのとき、出力電極Ｐには何ら電流は流れないはずである。
【０００８】
ところが、図１３（ａ）に示すように、トランジスタＴｒ１〜２がオフとなっていても、出力電極Ｐ１〜２にリーク電流Ｌが流れ続けるのが実際である。しかも、リーク電流の強度は、出力電極Ｐ１〜２の全てで一定ではない。例えば、図１３（ａ）において、右側のコンデンサ５５が左側のコンデンサ５５よりも多くの電荷を蓄積している。この場合、右側のコンデンサ５５に係るリーク電流Ｌ２は、右側に係るリーク電流Ｌ１よりも大きくなる。すなわち、各出力電極Ｐ１〜２に流れるリーク電流は、コンデンサ５５が蓄積する電荷の大小に応じてバラついたものとなっている。
【０００９】
この状態で、トランジスタＴｒ１〜２がオンされると、図１３（ｂ）に示すように、コンデンサ５５に蓄積された電荷が出力電極Ｐ１〜２から出力される。しかし、この状態においても相変わらずリーク電流Ｌ１〜２が出力電極Ｐに向けて流れ続ける。すなわち、出力電極Ｐ１からは、シグナル電流Ｓ１とリーク電流Ｌ１との合計電流Ｌ１＋Ｓ１が出力され、出力電極Ｐ２からは、シグナル電流Ｓ２とリーク電流Ｌ２との合計電流Ｌ２＋Ｓ２が出力される。この様に、出力電極Ｐ１〜２から出力される電流には、リーク電流Ｌ１〜２が重畳しており、しかも、リーク電流Ｌ１〜２の大きさは、出力電極Ｐ１〜２によりまちまちである。したがって、各コンデンサ５５の出力を２次元的に配列して透視画像を生成すると、透視画像には、リーク電流に起因したムラが写りこんでしまう。
【００１０】
そこで、従来の構成によれば、このリーク電流のムラを透視画像に写りこませない工夫が施されている。すなわち、第１過程として、トランジスタＴｒがオフのときに［すなわち、図１３（ａ）の状態のときに］予めリーク電流Ｌの大きさを各出力電極Ｐについて測定しておく。この様にすることで、リーク電流のムラが取得されることになる。このあと、第２過程として、蓄積電荷を取り出して、被検体の投影像が写りこんだ２次元画像を生成する。リーク電流Ｌのムラは、この透視画像に写りこむが、第１過程で既に取得されているムラと同一のパターンとなっている。そこで、透視画像に、第１過程で取得されたムラの反転パターンを重ねることで、重畳したムラの除去を行う。このような構成の放射線検出器は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３９７９１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来構成によれば、以下のような問題点がある。
すなわち、従来構成によれば、コンデンサ５５の読み出しを高速で行うことができないという問題点がある。２次元画像を経時的に結合させて動画を生成しようとするときなどのように、各コンデンサ５５の読み出しを高速で行う必要がある場合、放射線検出器の動作周波数を高める必要がある。これにともなって、リーク電流のムラの取得動作も高速で行われることになる。すると、リーク電流の取得に際し、高クロック化に伴うノイズが発生する。このノイズは、例えば、放射線検出器の電気回路を構成する素子同士が電磁気的に干渉することなどに起因する。
【００１３】
つまり、上述の第１過程において、出力電極Ｐからリーク電流を取得しようとしても、このリーク電流Ｌにノイズ成分が重畳することになる。従来構成では、このノイズ成分を含んだままリーク電流のムラを取得できたものと見なし、これを被検体の透視像が写りこんだ２次元画像に重ね合わせる。すると、透視画像にノイズ成分も余計に重ね合わせられることになり、結局、透視画像にノイズ成分が重畳してしまう。この様に、従来構成によれば、高速で透視像の読み出しを行いながらも視認性に優れた画像を提供するのは困難なのである。
【００１４】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高速で透視像の読み出しを行いつつ視認性に優れた透視画像を得ることができる放射線検出器、およびそれを備えた放射線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、この様な目的を達成するために次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明は、放射線を電荷に変換する変換手段と、第１方向、および第２方向に沿って２次元的に配列された電荷を蓄積する蓄積手段と、蓄積手段の各々に設けられた出力電極と、蓄積手段の各々に設けられて第１方向、および第２方向に沿って２次元的に配列されるとともに、蓄積手段の各々に蓄積された電荷を出力電極の各々に出力させるスイッチング手段と、スイッチング手段のうち、第１方向に沿って配列されたスイッチング手段を一括にオン・オフするスイッチング制御手段と、第２方向に沿って配列された出力電極の各々に電気的に接続された電荷読み出し電極とを備えた放射線検出器において、電荷読み出し電極の出力を増幅して増幅データを出力するとともに、制御信号の入力に従ってオン・オフが可能となっている増幅手段と、増幅手段をオン・オフする増幅制御手段と、増幅データを２次元的に配列することで電荷読み出し電極に流れるリーク電流のムラと被検体の放射線像とが写りこんだ元画像を生成する元画像生成手段と、元画像の取得を指示する元画像取得指示手段と、リーク電流のムラを取得するムラ取得手段と、リーク電流のムラの取得を指示するムラ取得指示手段と、リーク電流のムラを放射線画像に重ね合わせる重ね合わせ手段とを備え、ムラ取得指示手段が指示を行うと、増幅制御手段は、リーク電流のムラの取得に際し、ノイズを発生させない程度に十分に長い第１時間の間、増幅手段をオンして、リーク電流のムラを増幅させることにより生成したムラの増幅データがムラ取得手段に送出され、元画像取得指示手段が指示を行うと、スイッチング制御手段は、第１時間よりも短い第２時間の間、スイッチング手段を一括にオンすることを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］本発明に係る放射線検出器は、リーク電流のムラを取得するムラ取得手段を備えている。リーク電流とは、スイッチング手段のオフ状態に係らず電荷読み出し電極に流れる電流のことである。電荷読み出し電極から蓄積電荷が読み出されるとき、電荷読み出し電極には、蓄積電荷の流れであるシグナル電流と、リーク電流との合計電流が流れ、これが増幅手段に入力される。増幅手段の出力（増幅データ）を２次元的に並べると、被検体の放射線像が写りこんだ元画像が生成される。しかしこの元画像には、リーク電流に由来する偽像（リーク電流のムラ）をも写し込んでいる。そこで、本発明は、ムラ取得手段がリーク電流のムラを取得する構成となっている。これにより、リーク電流のムラがどのような模様となって元画像に表れているかを知ることができる。そして、本発明に係る放射線検出器は、リーク電流のムラを放射線画像に重ね合わせる重ね合わせ手段を備えている。これにより、リーク電流のムラは元画像から除去される。
【００１７】
しかも、本発明によれば、リーク電流のムラを忠実に取得しつつ、電荷を高速に読み出すことが可能である。すなわち、リーク電流のムラは、第１時間の期間中に取得される。第１時間は長い期間であり、ノイズの少ない状態でリーク電流のムラが取得されるのである。一方、スイッチング手段は、第１時間よりも短い第２時間の期間中一括にオンされる。すなわち、蓄積電荷は、第２時間の期間中に電荷読み出し電極を通じて高速で読み出される（正確には、第１方向に沿って配列されたスイッチング手段は、第２時間の期間中に読み出される。）したがって、元画像に重ねられるリーク電流のムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像に出現するリーク電流の模様を忠実に表すことになる。つまり、元画像におけるリーク電流の模様は確実に除去されることになる。
【００１８】
なお、第１方向に沿ったスイッチング手段の配列を「スイッチング手段アレイ」と呼ぶと、放射線検出器を全体的に眺めれば、スイッチング手段アレイは、第２方向に沿って、例えばｎ本だけ並べられていることになる。放射線検出器においては、スイッチング手段アレイ毎に蓄積電荷を読み出す構成となっているから、放射線検出器が有する蓄積手段のすべてについて読み出しを行うには、少なくとも第２時間×ｎだけの期間が必要となる。上述のような効果を得るには、第１時間を第２時間より長くすれば足り、第２時間×ｎよりも長くすることを要しない。
【００１９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の放射線検出器において、ムラ取得指示手段の指示は、スイッチング手段がオフの状態のとき行われることを特徴とするものである。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成によれば、より確実にリーク電流のムラを取得することができる。すなわち、リーク電流のムラを取得する場合、これのみを増幅手段から出力させる必要があり、第１時間の期間中は電荷読み出し電極にシグナル電流が流れては都合がよくない。上述の構成によれば、ムラ取得指示手段が指示を与えている間は、電荷読み出し電極にはシグナル電流が流れることはない。したがって、上述の構成によれば、リーク電流のムラの取得を確実に行うことが担保される。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、ムラ取得指示手段の指示は、放射線が変換手段に照射された後に行われることを特徴とするものである。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成によれば、リーク電流のムラの取得は、放射線が変換手段に照射された後に行われる。電荷読み出し電極に流れるリーク電流は、蓄積手段が蓄積する電荷の量によって変動する。蓄積手段に電荷が蓄積されるのは、放射線が変換手段に照射された後であることからすれば、リーク電流のムラの取得を放射線照射後に行えば、元画像に写りこんだリーク電流の模様をより忠実に知ることができる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、ムラ取得指示手段の指示は、元画像取得指示手段の指示の前に行われることを特徴とするものである。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成によれば、リーク電流のムラは、電荷を読み出す前に行われる。つまり、電荷が蓄積手段に保存されている状態でリーク電流のムラが取得されるのである。こうして、蓄積手段が蓄積している電荷に応じてリーク電流が変化しても、リーク電流のムラを元画像に写りこんだリーク電流の模様と同様のパターンとすることができる。
【００２５】
また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、増幅制御手段、およびスイッチング制御手段の動作周波数を出力する動作周波数決定手段を更に備え、ムラ取得指示手段が指示を行うと、動作周波数決定手段は、動作周波数を低いものとし、元画像取得指示手段が指示を行うと、動作周波数決定手段は、動作周波数を高いものとすることを特徴とするものである。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、第１時間と、第２時間との間隔を違える構成についての具体的な態様を表したものである。すなわち、第１時間にしたがって動作する増幅手段と、第２時間にしたがって動作するスイッチング制御手段とは、異なる動作周波数で動作する。しかも、動作周波数の変更は、動作周波数決定手段によって統括的に行われる。したがって、上述の構成によれば、放射線検出器の制御をより単純にすることができる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、リーク電流のムラの取得は、前記元画像を取得する度ごとに実行されることを特徴とするものである。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成によれば、偽像が確実に除去された放射線画像を取得することができる。放射線検出器は、放射線を検出するたびに異なった放射線透視像を写しこむ。これに伴って、元画像に重畳するリーク電流の模様も変化する。上述の構成によればリーク電流のムラは前記元画像を取得する度ごとに更新される。したがって、元画像に写りこんだリーク電流の模様は、より確実に除去される。
【００２９】
また、請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線検出器を搭載した放射線撮影装置であって、放射線を照射する放射線源と、放射線源を制御する放射線制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００３０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明に係る放射線検出器は、放射線撮影装置に搭載することができることを表す。この様な放射線撮影装置によれば、偽像が写りこんでいない放射線画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る放射線検出器は、リーク電流のムラを取得するムラ取得手段を備えている。電荷読み出し電極から蓄積電荷が読み出されるとき、電荷読み出し電極には、蓄積電荷の流れであるシグナル電流と、リーク電流との合計電流が流れ、これが増幅手段に入力される。したがって、被検体の放射線像が写りこんだ元画像には、リーク電流に由来する偽像（リーク電流のムラ）をも写し込んでいる。そこで、本発明は、ムラ取得手段がリーク電流のムラを取得する構成となっている。しかも、本発明によれば、リーク電流のムラを忠実に取得しつつ、電荷を高速に読み出すことが可能である。すなわち、リーク電流のムラは、比較的長い第１時間の期間中に取得される。一方、スイッチング手段は、第１時間よりも短い第２時間の期間中一括にオンされる。したがって、元画像に重ねられるリーク電流のムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像におけるリーク電流の模様は確実に除去されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に係るＸ線検出器の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線検出マトリクスの構成を説明する模式図である。
【図３】実施例１に係るアンプについて説明する模式図である。
【図４】実施例１のＸ線検出器の動作を説明するフローチャートである。
【図５】実施例１のＸ線検出器の動作を説明する模式図である。
【図６】実施例１のＸ線検出器の動作を説明する模式図である。
【図７】実施例１のＸ線検出器の動作を説明する模式図である。
【図８】実施例２のＸ線撮影装置の較正を説明する機能ブロック図である。
【図９】本発明の１変形例に係るＸ線検出器の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１０】従来構成を説明する断面図である。
【図１１】従来構成を説明する平面図である。
【図１２】従来構成を説明する等価回路図である。
【図１３】従来構成を説明する等価回路図である。
【実施例１】
【００３３】
以下、実施例１の構成に係る放射線検出器について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明のＸ線は、本発明における放射線の一例である。
【００３４】
＜全体構成の説明＞
まず、実施例１の構成について説明する。図１に示すように、実施例１に係るＸ線検出器１は、放射線を検出するＸ線検出マトリックス２と、Ｘ線検出マトリックス２に接続されたゲートドライブ３を備えている。また、Ｘ線検出器１は、Ｘ線検出マトリックス２に接続されたアンプアレイ４と、これを制御するアンプアレイ制御部１４とを備えている。なお、Ｘ線検出マトリックス２は、従来の構成と同様である。アンプアレイは、本発明の増幅手段に相当する。また、アンプアレイ制御部は、本発明の増幅制御手段に相当する。
【００３５】
Ｘ線検出器１は、マップ取得指示部１１と、元画像取得指示部１２と、アンプアレイ４の出力から画像を生成する画像生成部２１と、リーク電流マップＭ１を生成するマップ生成部２３と、画像、およびマップを重ね合わせる画像処理を行う重ね合わせ部２２とを備えている。動作周波数決定部１５は、ゲートドライブ３，およびアンプアレイ４の動作周波数を決定するものであり、これを設けた意義については後述する。マップ取得指示部は、本発明のムラ取得指示手段に相当し、画像生成部は、本発明の元画像生成手段に相当する。また、マップ生成部は、本発明のムラ取得手段に相当し、重ね合わせ部は、本発明の重ね合わせ手段に相当する。そして、元画像取得指示部は、本発明の元画像取得指示手段に相当する。
【００３６】
なお、マップ取得指示部１１，元画像取得指示部１２，アンプアレイ制御部１４，画像生成部２１，および重ね合わせ部２２を統括的に制御する主制御部２５を備えている。この主制御部２５は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。
【００３７】
Ｘ線検出マトリックス２の具体的な構成について説明する。Ｘ線検出マトリックス２は、図２に示すように、コンデンサＤ１１〜Ｄ３６が２次元的に配列されている第１領域Ｄと、コンデンサＥ１１〜Ｅ３６が２次元的に配列されている第２領域Ｅとを有している。第１領域Ｄについて、図２における横方向に配列されたコンデンサＤ１１〜Ｄ１６の各々は、制御電極Ｇ１に接続されており、コンデンサの行毎に制御電極Ｇ１〜Ｇ３が設けられている。アンプアレイ４は、横方向に配列されており、アンプアレイ４を構成するアンプＡ１〜Ａ６は、その縦方向に同一な位置となっているコンデンサの出力電極Ｐの各々に接続されている。例えば、アンプＡ１は、コンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１が有する出力電極Ｐに接続されている。すなわち、縦方向に配列された出力電極Ｐの各々は、電荷読み出し電極Ｑ１に接続されており、この電荷読み出し電極Ｑ１は、アンプＡ１に電気的に接続されている。なお、縦方向は、本発明の第１方向に、横方向は、本発明の第２方向に相当する。また、各コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に設けられたトランジスタＴｒ（具体的な構成については、図１２を参照）は、本発明のスイッチング手段に相当し、コンデンサは、本発明の蓄積手段に相当する。
【００３８】
ゲートドライブ３は、トランジスタを制御する制御素子が縦方向に一列に配置されて構成される。制御素子は、本発明のスイッチング制御手段に相当する。
【００３９】
なお、第２領域Ｅは、第１領域Ｄと同等の構成となっている。すなわち、第２領域Ｅについて、図２における横方向に配列されたコンデンサＥ１１〜Ｅ１６の各々は、制御電極Ｈ１に接続されており、コンデンサの行毎に制御電極Ｈ１〜Ｈ３が設けられている。アンプアレイ４は、横方向に配列されており、アンプアレイ４を構成するアンプＢ１〜Ｂ６は、その縦方向に同一な位置となっているコンデンサの出力電極Ｐの各々に接続されている。例えば、アンプＢ１は、コンデンサＥ１１，Ｅ２１，Ｅ３１が有する出力電極Ｐに接続されている。
【００４０】
Ｘ線がＸ線検出器１に照射されると、コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に電荷が蓄積する。これを読み出してＸ線透視画像を生成する動作について説明する。まず、ゲートドライブ３は、制御電極Ｇ１をオンし、コンデンサＤ１１〜Ｄ１６に蓄積された電荷は、一括に電荷見出し電極Ｑ１〜Ｑ６を通過して、アンプＡ１〜Ａ６の各々に入力される。このアンプの出力である増幅データは、画像生成部２１に送出される。コンデンサＤ１１〜Ｄ１６に関する読み出しが完了すると、ゲートドライブ３は、制御電極Ｇ２をオンし、これに接続されたコンデンサの電荷を読み出す。この様にゲートドライブ３は、時間をずらして制御電極Ｇ１〜Ｇ３を次々とオンしていき、コンデンサの電荷を行毎に読み出す。画像生成部２１は、入力された増幅データを２次元的に配列して、元画像ｐ０を生成するのである。この様な動作は、第２領域Ｅにおいても同様である。
【００４１】
また、ゲートドライブ３は、２つの制御電極を同時にオンする。すなわち、第１領域Ｄにおける制御電極Ｇ１をオンするのと同時に、第２領域Ｅにおける制御電極Ｈ１をオンする。この様に、Ｘ線検出マトリックス２の上半分と下半分の領域に分割されており、各領域に写りこんだＸ線透視画像を同時に読み出すことにより、ゲートドライブ３が全ての制御電極Ｇ，Ｈをオンし終えるまでの時間を約半分に短縮する構成となっている。
【００４２】
アンプＢ１は、制御信号を入力させる入力端子を備えている（図２参照）。アンプＢ１は、この制御信号の入力に従って、オン・オフされる構成となっている。すなわち、アンプＢ１がオンの状態のとき、電荷読み出し電極Ｒ１より電流が入力されれば、アンプＢ１は、画像生成部２１に増幅信号を出力するのであり、逆にオフの状態のとき、電荷読み出し電極Ｒ１より電流が入力さても、アンプＢ１は、画像生成部２１に増幅信号を出力しないのである。図２において、入力端子は、アンプＢ１のみ設けられているように描かれているが、実際は、Ｘ線検出器１が有するアンプＡ１〜Ｂ６の全てに備えられている。
【００４３】
アンプアレイ制御部１４は、各アンプの制御信号の供給の調節することでアンプの機能を中止・再開させるものである。図２においては、便宜上、アンプアレイ制御部１４は、アンプの１つにしか接続されていない。実際は、アンプアレイ制御部１４は、アンプアレイ４を構成するアンプの全てに接続されている。この様に、アンプＡ１〜Ｂ６は、制御信号の入力に従ってオン・オフされることが可能となっている。
【００４４】
このアンプＡ１〜Ｂ６の具体的な構成について説明する。実施例１に係るアンプＡは、図３（ａ）に示すように、信号を増幅する増幅器ａ１と、増幅器ａ１の出力をデジタルデータに変換するＡＤ変換器ａ２とを備えている。ＡＤ変換器ａ２の出力が増幅信号である。アンプＡの第１端子ｎ１は、電荷読み出し電極Ｐに接続されたアンプＡにとっての入力端子であり、第３端子ｎ３は、画像生成部２１に接続されたアンプＡにとっての出力端子である。第２端子ｎ２は、アンプアレイ制御部１４に接続されたアンプＡを制御するための端子である。アンプアレイ制御部１４は、第２端子ｎ２は、制御信号をアンプＡに送出する。具体的には、アンプＡを初期状態にリセットさせるリセット信号ｓ１と、増幅信号を出力を指示する出力指示信号ｓ２がペアとなったシークエンスである。アンプＡは、制御信号にしたがって、リセットと出力を実行する。これがアンプＡのオン状態である。
【００４５】
一方、図３（ｂ）に示すように、アンプアレイ制御部１４がリセット信号ｓ１，および出力指示信号ｓ２のいずれも送出しなかった場合、アンプＡは、第１端子ｎ１の入力にもかかわらず、第３端子ｎ３に何ら出力を行わない。これがアンプＡのオフ状態である。
【００４６】
なお、ＡＤ変換器ａ２を高速で動作させると、制御信号にノイズが重畳する。これが実施例１においてＸ線透視画像の取得の邪魔となるノイズの主体ある。
【００４７】
なお、図２において、便宜上、Ｘ線検出マトリックス２には、コンデンサが６×６のマトリックス状に配列されている。実際のＸ線検出器１においては、コンデンサが例えば、１，０２４×１，０２４のマトリックス状に配列されている。
【００４８】
＜動作の説明＞
この様な構成となっているＸ線検出器１における動作を説明する。図４は、実施例１のＸ線検出器の動作を説明するフローチャートである。まず、Ｘ線ビームがＸ線検出器１に放射される。こうして、Ｘ線検出器１は、Ｘ線を受光する（ステップＳ１）。このＸ線ビームは、被写体の透視像を写し込んでいる。Ｘ線検出器１に入射したＸ線は、電荷に変換され、各コンデンサーＤ１１〜Ｅ３６に蓄積される。
【００４９】
次に、各コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に電荷が蓄積された状態でリーク電流マップＭ１の指示を行う（ステップＳ２）。マップ取得指示部１１は、動作周波数決定部１５を操作して、動作周波数をリーク電流取得用の低い周波数に設定する。この周波数は、後述の電荷読み出し用の周波数と比べて低いものとなっている。なお、この時点で、蓄積された電荷が読み出されるのではない。動作周波数決定部は、本発明の動作周波数決定手段に相当する。
【００５０】
アンプアレイ制御部１４は、マップ取得指示部１１の指示にしたがって、アンプアレイ４を構成するアンプＡ１〜Ｂ６の各々を一括にオンする。すると、マップ生成部２３に、アンプアレイ４が出力した増幅データが送信される。この増幅データは、各電荷読み出し電極Ｑ１〜Ｒ６に流れているリーク電流Ｌが増幅されたものである。これを基に、マップ生成部２３は、Ｘ線検出マトリックス２におけるリーク電流Ｌのムラを示したリーク電流マップＭ１を生成する。
【００５１】
次に、元画像取得指示部１２は、被検体の透視像とリーク電流Ｌのムラとが写りこんでいる元画像の取得の指示を行う（ステップＳ３）。元画像取得指示部１２は、動作周波数決定部１５を操作して、動作周波数を画像読み出し用の高い周波数に設定する。この周波数は、上述のリーク電流取得用の周波数と比べて高いものとなっている。
【００５２】
ゲートドライブ３は、上述の高い動作周波数に基づいて、制御電極Ｇ，Ｈを次々とオンし、コンデンサＤ１１〜Ｅ３６が蓄積する電荷は、電荷読み出し電極Ｑ１〜Ｒ６を流れてアンプアレイ４に入力される。この電荷の流れをシグナル電流Ｓと呼ぶことにする。アンプアレイ４を構成するアンプは、シグナル電流Ｓを増幅して、増幅データを画像生成部２１に送出する。このときの増幅データは、リーク電流Ｌとシグナル電流Ｓとが合計された合計電流Ｌ＋Ｓが増幅されたものである。これを基に、画像生成部２１は、Ｘ線検出マトリックス２が写しこんだＸ線透視画像にリーク電流Ｌのムラが重畳した元画像ｐ０を生成する。
【００５３】
元画像ｐ０は、重ね合わせ部２２に送出される。重ね合わせ部２２は、元画像ｐ０を取得すると、マップ生成部２３からリーク電流マップＭ１を取得する。重ね合わせ部２２は、リーク電流マップＭ１の反転パターンを元画像ｐ０に重ね合わせる（ステップＳ４）。これにより、元画像ｐ０に重畳していたリーク電流Ｌのムラはキャンセルされることになる。
【００５４】
重ね合わせ部２２にて行われる動作について説明する。画像生成部２１が出力する元画像ｐ０には、図５に示すように、楕円形の透視像が写りこんでいるものとする。この楕円形の像は、Ｘ線を透過しやすい被写体を写しこんでいるものである。いいかえれば、Ｘ線検出マトリックス２における楕円形の領域に位置するコンデンサは、周りのコンデンサよりも多くの電荷を蓄積している。蓄積された電荷が大きくなると、図１３で説明したように、リーク電流Ｌも大きくなる。すると、元画像ｐ０には、楕円形の像に重なって帯状の明部領域が出現する。これが、リーク電流Ｌのムラに起因する偽像である。
【００５５】
元画像ｐ０において、リーク電流Ｌのムラが帯状に現れる理由について説明する。コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に蓄積された電荷は、それぞれ異なっている。つまり、出力電極Ｐに流れるリーク電流Ｌは各コンデンサによってまちまちである。しかし、例えば、図２におけるコンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１の場合、各々の出力電極Ｐから出力されるリーク電流Ｌは合計されて単一の電荷読み出し電極Ｑ１に出力される。コンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１に接続された出力電極Ｐは、電荷読み出し電極Ｑ１に並列につながれているからである。つまり、コンデンサＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１において、リーク電流Ｌの大きさに違いはない。むしろ、コンデンサＤ１１〜Ｄ１６の間でリーク電流Ｌの大きさはバラついたものとなっている。コンデンサＤ１１〜Ｄ１６に係るリーク電流Ｌは、それぞれ独立した電荷読み出し電極Ｑ１〜Ｑ６から出力されるからである。したがって、元画像ｐ０のｘ方向をアンプの配列方向とすると、リーク電流Ｌの大きさは、元画像ｐ０のｙ方向については一定であり、ｘ方向についてはバラついたものとなっている。このようにして、元画像ｐ０には、ｙ方向に延伸した帯状の偽像が現れるのである。このリーク電流Ｌの分布は、図５に示すｄ０のようになっている。すなわち、リーク電流Ｌは、元画像ｐ０の中央部において大きくなっている。
【００５６】
マップ取得指示部１１が動作周波数が高い状態でこのリーク電流Ｌの分布を読み出すと、図５に示すｄ１のように、リーク電流Ｌの分布にノイズが重畳してしまう。この状態でリーク電流マップＭ１を生成して、これを元画像ｐ０に重ね合わせると、図６に示す画像ｐ１のように、元画像ｐ０に表れていた帯状の偽像は、消去される。しかし、画像ｐ１には、リーク電流マップＭ１に重畳していたノイズ成分が転写されてしまい、線状の偽像となって写りこんでしまう。このような線状の偽像は、画像を見た者の目に止まり易く、画像ｐ１を視認する上で邪魔となる。
【００５７】
実施例１の構成によれば、画像に線状の偽像が出現することを抑制することができる。つまり、実施例１によれば、動作周波数が低い状態でリーク電流Ｌの分布を読み出す構成となっているのである。このようにして得られるリーク電流Ｌの分布は、図７におけるｄ２に示すようにノイズ成分を含まず、図５におけるリーク電流Ｌの分布ｄ０と同様となっている。これを用いてリーク電流マップＭ１を生成して、これを元画像ｐ０に重ね合わせると、図７に示す画像ｐ２のように、線状の偽像が表れていない画像が取得できる。しかも、元画像ｐ０に表れていた帯状の偽像も消去される。
【００５８】
なお、Ｘ線検出マトリックス２には、図２に示すように、制御が独立した第１領域Ｄと、第２領域Ｅとを有している。したがって、元画像ｐ０における偽像の表れ方は、元画像ｐ０の上半分と、下半分とで同一であると限らない。しかしながら、図５，図６，図７においては、簡単のため、Ｘ線検出マトリックス２は、第１領域Ｄしか有しないものとして、説明している。
【００５９】
以上のように、実施例１に係るＸ線検出器１は、リーク電流Ｌのムラを取得するマップ生成部２３を備えている。リーク電流Ｌとは、トランジスタＴｒのオフ状態に係らず電荷読み出し電極Ｑ，Ｒに流れる電流のことである（図２参照）。電荷読み出し電極Ｑ，Ｒから蓄積電荷が読み出されるとき、電荷読み出し電極Ｑ，Ｒには、蓄積電荷の流れであるシグナル電流Ｓと、リーク電流Ｌとの合計電流Ｌ＋Ｓが流れ、これがアンプアレイ４に入力される。アンプアレイ４の出力（増幅データ）を２次元的に並べると、被検体のＸ線像が写りこんだ元画像ｐ０が生成される。しかしこの元画像ｐ０には、リーク電流Ｌに由来する偽像（リーク電流Ｌのムラ）をも写し込んでいる（図６参照）。そこで、実施例１は、マップ生成部２３がリーク電流Ｌのムラを取得する構成となっている。これにより、リーク電流Ｌのムラがどのような模様となって元画像ｐ０に表れているかを知ることができる。そして、実施例１に係るＸ線検出器１は、リーク電流ＬのムラをＸ線画像に重ね合わせる重ね合わせ部２２を備えている。これにより、リーク電流Ｌのムラは元画像ｐ０から除去されることになる。
【００６０】
しかも、実施例１によれば、リーク電流Ｌのムラを忠実に取得しつつ、電荷を高速に読み出すことが可能である。すなわち、リーク電流Ｌのムラは、第１時間の期間中に取得される。第１時間は、リーク電流Ｌのムラの取得に際し、ノイズを発生させない程度に十分に長い期間（具体的には、１．７ｍｓ〜２ｍｓ程度）であり、ノイズの少ない状態でリーク電流Ｌのムラが取得されるのである。一方、トランジスタＴｒの各々は、第１時間よりも短い第２時間の期間中一括にオンされる。すなわち、蓄積電荷は、第２時間の期間中に電荷読み出し電極Ｑ，Ｒを通じて高速で読み出される（正確には、第１方向に沿って配列されたトランジスタＴｒは、一括して第２時間の期間中に読み出される。）したがって、元画像ｐ０に重ねられるリーク電流Ｌのムラは、ノイズの少ない状態で取得され、元画像ｐ０に出現するリーク電流Ｌの模様を忠実に表している。つまり、元画像ｐ０におけるリーク電流Ｌの模様は確実に除去されることになる。
【００６１】
なお、実施例１によれば、より確実にリーク電流Ｌのムラを取得することができる。すなわち、リーク電流Ｌのムラを取得する場合、これのみをアンプアレイ４から出力させる必要があり、第１時間の期間中は電荷読み出し電極Ｑ，Ｒにシグナル電流Ｓが流れては都合がよくない。上述の構成によれば、マップ取得指示部１１が指示を与えている間は、電荷読み出し電極Ｑ，Ｒにはシグナル電流Ｓが流れない。したがって、上述の構成によれば、リーク電流Ｌのムラの取得を確実に行うことが担保される。
【００６２】
また、実施例１によれば、リーク電流Ｌのムラの取得は、Ｘ線が半導体層に照射された後に行われる。電荷読み出し電極Ｑ，Ｒに流れるリーク電流Ｌは、コンデンサＤ１１〜Ｅ３６が蓄積する電荷の量によって変動する。コンデンサＤ１１〜Ｅ３６に電荷が蓄積されるのは、Ｘ線が半導体層に照射された後であることからすれば、リーク電流Ｌのムラの取得をＸ線照射後に行えば、元画像ｐ０に写りこんだリーク電流Ｌの模様をより忠実に知ることができる。
【００６３】
実施例１によれば、リーク電流Ｌのムラは、電荷を読み出す前に行われる。つまり、電荷がコンデンサＤ１１〜Ｅ３６に保存されている状態でリーク電流Ｌのムラが取得されるのである。コンデンサＤ１１〜Ｅ３６が蓄積している電荷に応じてリーク電流Ｌが変化しても、リーク電流Ｌのムラを元画像ｐ０に写りこんだリーク電流Ｌの模様と同様のパターンとすることができる。
【００６４】
また、実施例１に係る第１時間にしたがって動作するアンプアレイ４と、第２時間にしたがって動作するゲートドライブ３とは、異なる動作周波数で動作する。しかも、動作周波数の変更は、動作周波数決定部１５によって統括的に行われる。したがって、上述の構成によれば、Ｘ線検出器１の制御をより単純にすることができる。
【実施例２】
【００６５】
次に、実施例２に係る放射線撮影装置について説明する。この放射線撮影装置は、実施例１に係るＸ線検出器１を搭載したものである。
【００６６】
まず、実施例２に係るＸ線撮影装置３１の構成について説明する。図８は、実施例２に係るＸ線撮影装置３１の構成を説明する機能ブロック図である。図８に示すように、実施例２に係るＸ線撮影装置３１には、被検体Ｍを載置する天板３２と、その天板３２の上部に設けられているパルス状のＸ線ビームを照射するＸ線管３３と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１０と、Ｘ線検出器１０に入射する散乱Ｘ線を除去するＸ線グリッド３５とが設けられている。また、実施例２の構成は、Ｘ線管３３の管電圧、管電流やＸ線ビームの時間的なパルス幅を制御するＸ線管制御部３６と、Ｘ線管３３を移動させるＸ線管移動機構３７と、これを制御するＸ線管移動制御部３８とを備えている。また、実施例２に係るＸ線撮影装置３１は、Ｘ線検出器１０を移動させる検出器移動機構３９と、これを制御する検出器移動制御部３４とを備えている。
【００６７】
そして、図８においては、実施例１で説明した画像生成部２１，および重ね合わせ部２２を再び示している。なお、Ｘ線管は、本発明の放射線源に相当する。
【００６８】
また、Ｘ線撮影装置３１は、オペレータの指示を受け付ける操作卓４３と、Ｘ線透視画像、または動画が表示される表示部４４とを備えている。
【００６９】
さらにまた、Ｘ線撮影装置３１は、Ｘ線管制御部３６，Ｘ線管移動制御部３８，画像生成部２１，および重ね合わせ部２２を統括的に制御する主制御部４５を備えている。この主制御部４５は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。なお、実施例１における主制御部２５は、この実施例２における主制御部４５に統合されている。
【００７０】
Ｘ線管３３は、Ｘ線管制御部３６の制御にしたがって、所定の管電流、管電圧、照射時間でＸ線を被検体に向けて照射される。
【００７１】
この様な構成のＸ線撮影装置３１の動作について説明する。まず、被検体Ｍを天板３２に載置する。オペレータは、Ｘ線管制御部３６を通じて、Ｘ線管３３を制御し、Ｘ線を被検体Ｍに向けて照射させる。被検体Ｍを透過したＸ線は、Ｘ線検出器１０によって検出され、検出データ（増幅データ）は、画像生成部２１に送出され、リーク電流マップＭ１と、被検体Ｍの透視像が写りこんでいる元画像ｐ０が生成される。そして、重ね合わせ部２２は、図７に示すようなリーク電流Ｌのムラが写りこんでいないＸ線透視画像を生成する。このＸ線透視画像が表示部４４で表示されて実施例２に係るＸ線撮影装置３１によるＸ線透視画像の取得は終了となる。
【００７２】
なお、リーク電流マップＭ１は、Ｘ線透視撮影を行う度ごとに（すなわち、Ｘ線が照射される度ごとに）生成される。Ｘ線透視画像に写りこんでいる像が異なれば、リーク電流Ｌの分布のパターンも変化する。したがって、リーク電流Ｌのムラを確実に除去する目的で、Ｘ線透視画像を取得するたびにリーク電流マップＭ１の生成が実行されるのである。
【００７３】
以上のように、実施例２の構成によれば、実施例１に係るＸ線検出器１は、Ｘ線撮影装置３１に搭載することができることを表している。この様なＸ線撮影装置３１によれば、偽像が写りこんでいないＸ線画像を取得することができる。
【００７４】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００７５】
（１）実施例１の構成では、マップ生成部２３を有する構成となっていたが、本発明は、この構成に限られない。図９に示すように、マップ生成部２３，マップ取得指示部１１の代わりにリーク電流分布取得部２４，分布データ取得指示部１１ａを設ける構成としてもよい。本変形例によれば、リーク電流マップＭ１を作成せずして実施例１と同様の構成が実現できる。リーク電流分布取得部２４は、リーク電流Ｌが増幅された増幅データをアンプアレイ４から受信し、これを基に、リーク電流Ｌの強度が１次元的に配列したリーク電流配列を生成する。リーク電流配列は、リーク電流マップＭ１と同じく、Ｘ線検出マトリックス２におけるリーク電流Ｌのムラを表している。重ね合わせ部２２は、このリーク電流配列を参照して画像生成部２１から出力された元画像ｐ０に写りこんだリーク電流Ｌのムラを消去する。この様に構成することで、本変形例は、リーク電流マップＭ１を生成しなくとも、実施例１と同等の効果を有するのである。また、分布データ取得指示部１１ａは、リーク電流分布取得部２４に対して分布データの取得の開始を指示するものであり、その動作の詳細は、マップ取得指示部１１と同様である。なお、図９においては、ゲートドライブ３に係る各部を省略している。
【００７６】
（２）上述した各実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。
【００７７】
（３）上述した各実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。
【符号の説明】
【００７８】
Ｄ１１〜Ｅ３６ コンデンサ（蓄積手段）
Ｐ 出力電極
Ｑ，Ｒ 電荷読み出し電極
Ｔｒ トランジスタ（スイッチング手段）
１，１０ Ｘ線検出器（放射線検出器）
３ ゲートドライブ（スイッチング制御手段）
４ アンプアレイ（増幅手段）
１１ マップ取得指示部（ムラ取得指示手段）
１２ 元画像取得指示部（元画像取得指示手段）
１４ アンプアレイ制御部（増幅制御手段）
１５ 動作周波数決定部（動作周波数決定手段）
２１ 画像生成部（元画像生成手段）
２２ 重ね合わせ部（重ね合わせ手段）
２３ マップ生成部（ムラ取得手段）
３１ Ｘ線撮影装置（放射線撮影装置）
３３ Ｘ線管（放射線源）
３６ Ｘ線管制御部（放射線源制御部）
５３ 半導体層（変換手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を電荷に変換する変換手段と、第１方向、および第２方向に沿って２次元的に配列された電荷を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段の各々に設けられた出力電極と、前記蓄積手段の各々に設けられて前記第１方向、および前記第２方向に沿って２次元的に配列されるとともに、前記蓄積手段の各々に蓄積された電荷を前記出力電極の各々に出力させるスイッチング手段と、前記スイッチング手段のうち、前記第１方向に沿って配列されたスイッチング手段を一括にオン・オフするスイッチング制御手段と、前記第２方向に沿って配列された前記出力電極の各々に電気的に接続された電荷読み出し電極とを備えた放射線検出器において、
前記電荷読み出し電極の出力を増幅して増幅データを出力するとともに、制御信号の入力に従ってオン・オフが可能となっている増幅手段と、
前記増幅手段をオン・オフする増幅制御手段と、
前記増幅データを２次元的に配列することで電荷読み出し電極に流れるリーク電流のムラと被検体の放射線像とが写りこんだ元画像を生成する元画像生成手段と、
前記元画像の取得を指示する元画像取得指示手段と、
前記リーク電流のムラを取得するムラ取得手段と、
前記リーク電流のムラの取得を指示するムラ取得指示手段と、
前記リーク電流のムラを前記放射線画像に重ね合わせる重ね合わせ手段とを備え、
前記ムラ取得指示手段が指示を行うと、前記増幅制御手段は、前記リーク電流のムラの取得に際し、ノイズを発生させない程度に十分に長い第１時間の間、前記増幅手段をオンして、前記リーク電流のムラを増幅させることにより生成したムラの増幅データが前記ムラ取得手段に送出され、
前記元画像取得指示手段が指示を行うと、前記スイッチング制御手段は、前記第１時間よりも短い第２時間の間、前記スイッチング手段を一括にオンすることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記ムラ取得指示手段の指示は、前記スイッチング手段がオフの状態のとき行われることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
前記ムラ取得指示手段の指示は、放射線が前記変換手段に照射された後に行われることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記ムラ取得指示手段の指示は、前記元画像取得指示手段の指示の前に行われることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記増幅制御手段、および前記スイッチング制御手段の動作周波数を出力する動作周波数決定手段を更に備え、
前記ムラ取得指示手段が指示を行うと、前記動作周波数決定手段は、動作周波数を低いものとし、
前記元画像取得指示手段が指示を行うと、前記動作周波数決定手段は、動作周波数を高いものとすることを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、
リーク電流のムラの取得は、前記元画像を取得する度ごとに実行されることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線検出器を搭載した放射線撮影装置であって、
放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源を制御する放射線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１】
放射線を電荷に変換する変換手段と、第１方向、および第２方向に沿って２次元的に配列された電荷を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段の各々に設けられた出力電極と、前記蓄積手段の各々に設けられて前記第１方向、および前記第２方向に沿って２次元的に配列されるとともに、前記蓄積手段の各々に蓄積された電荷を前記出力電極の各々に出力させるスイッチング手段と、前記スイッチング手段のうち、前記第１方向に沿って配列されたスイッチング手段を一括にオン・オフするスイッチング制御手段と、前記第２方向に沿って配列された前記出力電極の各々に電気的に接続された電荷読み出し電極とを備えた放射線検出器において、
前記電荷読み出し電極の出力を増幅して増幅データを出力するとともに、制御信号の入力に従ってオン・オフが可能となっている増幅手段と、
前記増幅手段をオン・オフする増幅制御手段と、
前記増幅データを２次元的に配列することで電荷読み出し電極に流れるリーク電流のムラと被検体の放射線像とが写りこんだ元画像を生成する元画像生成手段と、
前記元画像の取得を指示する元画像取得指示手段と、
前記リーク電流のムラを取得するムラ取得手段と、
前記リーク電流のムラの取得を指示するムラ取得指示手段と、
前記リーク電流のムラを前記放射線画像に重ね合わせる重ね合わせ手段とを備え、
前記ムラ取得指示手段が指示を行うと、前記増幅制御手段は、前記リーク電流のムラの取得に際し、ノイズを発生させない程度に十分に長い第１時間の間、前記増幅手段をオンして、前記リーク電流のムラを増幅させることにより生成したムラの増幅データが前記ムラ取得手段に送出され、
前記元画像取得指示手段が指示を行うと、前記スイッチング制御手段は、前記第１時間よりも短い第２時間の間、前記スイッチング手段を一括にオンすることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記ムラ取得指示手段の指示は、前記スイッチング手段がオフの状態のとき行われることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
前記ムラ取得指示手段の指示は、放射線が前記変換手段に照射された後に行われることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記ムラ取得指示手段の指示は、前記元画像取得指示手段の指示の前に行われることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記増幅制御手段、および前記スイッチング制御手段の動作周波数を出力する動作周波数決定手段を更に備え、
前記ムラ取得指示手段が指示を行うと、前記動作周波数決定手段は、動作周波数を低いものとし、
前記元画像取得指示手段が指示を行うと、前記動作周波数決定手段は、動作周波数を高いものとすることを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、
リーク電流のムラの取得は、前記元画像を取得する度ごとに実行されることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線検出器を搭載した放射線撮影装置であって、
放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源を制御する放射線制御手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１７７８５５（Ｐ２０１０−１７７８５５Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４４４（Ｐ２００９−１６４４４）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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