放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システム
【課題】装置自体で放射線の照射開始を的確に検出可能で、かつ、撮影前の読み出し処理における電力消費を低減することが可能な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線画像撮影装置1の制御手段22は、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15から全ての走査線5にオフ電圧を印加して各スイッチ手段8をオフ状態とした状態で読み出し回路17に読み出し動作を行わせて、スイッチ手段8を介して放射線検出素子7からリークした電荷qをリークデータdleakに変換するリークデータdleakの読み出し処理と、各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返し行わせ、読み出したリークデータdleakが閾値dleak_thを越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止する。
【解決手段】放射線画像撮影装置1の制御手段22は、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15から全ての走査線5にオフ電圧を印加して各スイッチ手段8をオフ状態とした状態で読み出し回路17に読み出し動作を行わせて、スイッチ手段8を介して放射線検出素子7からリークした電荷qをリークデータdleakに変換するリークデータdleakの読み出し処理と、各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返し行わせ、読み出したリークデータdleakが閾値dleak_thを越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムに係り、特に、放射線画像撮影装置が自ら放射線の照射を検出して放射線画像撮影を行う放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【0002】
照射されたX線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号(すなわち画像データ)に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。
【0003】
このタイプの放射線画像撮影装置はFPD(Flat Panel Detector)として知られており、従来は支持台(或いはブッキー装置)と一体的に形成された、いわゆる専用機型として構成されていたが(例えば特許文献1参照)、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納し、持ち運び可能とした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている(例えば特許文献2、3参照)。
【0004】
このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図7等に示すように、通常、複数の放射線検出素子7が、検出部P上に二次元状(マトリクス状)に配列され、各放射線検出素子7にそれぞれ薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor。以下、TFTという。)8で形成されたスイッチ手段が接続されて構成される。
【0005】
そして、通常、放射線画像撮影は、放射線発生装置55の放射線源52(後述する図11や図12参照)から放射線画像撮影装置に対して、被験者の身体等の所定の撮影部位(すなわち胸部正面や腰椎側面等)を介した状態で放射線が照射されて行われる。
【0006】
その際、放射線画像撮影装置の走査駆動手段15のゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して全てのTFT8をオフ状態とした状態で放射線を照射することで、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷が、各放射線検出素子7内に的確に蓄積される。
【0007】
そして、放射線画像撮影の後、ゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して、各TFT8を順次オン状態として、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生して蓄積された電荷を各信号線6に順次放出させて、各読み出し回路17で画像データDとしてそれぞれ読み出すように構成される。
【0008】
ところで、上記のように、放射線画像撮影が的確に行われるためには、放射線画像撮影装置に放射線が照射される際に、ゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxに適切にオフ電圧が印加され、スイッチ手段である各TFT8がオフ状態になることが必要となる。
【0009】
そこで、例えば従来の専用機型の放射線画像撮影装置等では、放射線発生装置との間でインターフェースを構築し、互いに信号等をやり取りして、放射線画像撮影装置が走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して電荷蓄積状態になったことを確認したうえで、放射線画像撮影装置が放射線源から放射線を照射させるように構成される場合が多い。
【0010】
しかし、例えば、放射線画像撮影装置と放射線発生装置との製造メーカーが異なっているような場合には、両者の間でインターフェースを構築することが必ずしも容易でない場合があり、或いは、インターフェースを構築できない場合もある。
【0011】
このように放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間でインターフェースが構築されない場合、放射線画像撮影装置側から見ると、放射線源からどのようなタイミングで放射線が照射されるかが分からない。そのため、放射線源から放射線が照射されたことを、放射線画像撮影装置が自ら検出しなければならなくなる。
【0012】
そこで、近年、このような放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間のインターフェースによらずに、放射線が照射されたことを自ら検出するように構成された放射線画像撮影装置が種々開発されている。
【0013】
例えば、特許文献4や特許文献5に記載の発明では、放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されて各放射線検出素子7内に電荷が発生すると、各放射線検出素子7から、各放射線検出素子7に接続されているバイアス線9(後述する図7等参照)に電荷が流れ出してバイアス線9を流れる電流が増加することを利用して、バイアス線9に電流検出手段を設けてバイアス線9内を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に基づいて放射線の照射の開始等を検出することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特開平9−73144号公報
【特許文献2】特開2006−058124号公報
【特許文献3】特開平6−342099号公報
【特許文献4】米国特許第7211803号明細書
【特許文献5】特開2009−219538号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
しかしながら、本発明者らの研究で、上記の手法は、バイアス線9が各放射線検出素子7の電極に接続されているため、電流検出手段で発生したノイズがバイアス線9を介して各放射線検出素子7に伝わり、放射線検出素子7から読み出される画像データDにノイズとして重畳される場合があるなど、必ずしも解決が容易でない問題があることが分かってきた。
【0016】
そして、本発明者らは、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを検出する別の手法について種々研究を重ねた結果、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを的確に検出することが可能ないくつかの手法を見出すことができた。
【0017】
ところで、後述するように、本発明者らが見出した新たな放射線の照射検出手法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15のゲートドライバ15bから全ての走査線5にオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とした状態で読み出し回路17に読み出し動作を行わせて、TFT8を介して放射線検出素子7からリークした電荷q(後述する図13参照)をリークデータdleakに変換するリークデータdleakの読み出し処理を行うように構成される。
【0018】
そして、各TFT8をオフ状態のままとすると、放射線検出素子7自体の熱(温度)による熱励起等により常時発生している、いわゆる暗電荷が各放射線検出素子7内に蓄積されてしまう。そのため、リークデータdleakの読み出し処理と、ゲートドライバ15bから走査線5にオン電圧を順次印加して各放射線検出素子7内から暗電荷を除去する各放射線検出素子7のリセット処理とを、交互に繰り返し行う。
【0019】
そして、読み出したリークデータdleakに基づいて放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されたことを検出するように構成される。
【0020】
その際、各放射線検出素子7のリセット処理では、上記のようにゲートドライバ15bから各走査線5にオン電圧が順次印加されるため、比較的大きな電力が消費される。そのため、放射線画像撮影装置では、放射線の照射開始を待つ間、リークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とが繰り返し継続して行われるが、放射線の照射開始までの時間が長いと、消費される電力が大きくなる。
【0021】
そして、このように消費電力が大きくなると、例えば、放射線画像撮影装置がバッテリを内蔵する装置である場合には、内蔵されたバッテリの消耗が大きくなり、バッテリの1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減してしまうといった問題が生じ得る。
【0022】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、装置自体で放射線の照射開始を的確に検出可能で、かつ、撮影前の読み出し処理における電力消費を低減することが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
【0023】
また、本発明者らの研究では、上記のように電力消費を抑えるための処理を行う場合、それに関連して、放射線画像撮影により得られた画像データのコンソール58(後述する図11や図12参照)における画像処理において種々の処理を行うことが必要になる場合があることも分かってきた。
【0024】
そこで、本発明は、上記のように、撮影前の読み出し処理における電力消費を低減するように放射線画像撮影装置を構成した場合に生じる種々の課題を、コンソールにおける画像処理で的確に対処することが可能な放射線画像撮影システムを提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0025】
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理と、前記各放射線検出素子のリセット処理とを、交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を、定期的に中止することを特徴とする。
【0026】
また、本発明の放射線画像撮影システムは、
通信手段を備える本発明の放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信された前記画像データおよび前記オフセットデータに基づいて放射線画像を生成するコンソールと、
を備え、
前記コンソールは、前記放射線画像撮影装置における放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理および前記各放射線検出素子のリセット処理において、前記各放射線検出素子のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、読み出された前記画像データに対して、当該画像データに加算し、および/または乗算して、当該画像データを補正する補正パラメータを適用することを特徴とする。
【発明の効果】
【0027】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理とを交互に繰り返して行うが、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するように構成した。
【0028】
そのため、少なくとも放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を中止した際には、走査駆動手段で比較的大きな電力を消費するリセット処理を行わなくて済むため、放射線画像撮影前の読み出し処理における走査駆動手段での電力消費を低減することが可能となる。また、そのため、特に放射線画像撮影装置がバッテリを内蔵する場合には、内蔵されたバッテリの消耗を的確に抑制することが可能となり、バッテリの1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減することを的確に防止することが可能となる。
【0029】
また、放射線画像撮影前の読み出し処理で、各放射線検出素子のリセット処理は中止されるとしても、リークデータdleakの読み出し処理は継続して行われるため、読み出されたリークデータdleakに基づいて放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0030】
また、本発明のような方式の放射線画像撮影システムによれば、上記のように、放射線画像撮影装置で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するように構成する場合に、各放射線検出素子のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出された画像データに対する画像処理を行う際に、画像データDを補正する補正パラメータを適用する。
【0031】
そのため、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出され、スイッチ手段がオフ状態とされている時間が長くなり、各放射線検出素子内に暗電荷が比較的多く蓄積された状態で画像データが得られた場合でも、コンソールにおける画像処理で画像データを的確に正規化することが可能となる。そして、正規化されたデータに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図2】図1におけるX−X線に沿う断面図である。
【図3】放射線画像撮影装置のコネクタにケーブルのコネクタを接続した状態を表す斜視図である。
【図4】放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。
【図5】図4の基板上の小領域に形成された放射線検出素子とTFT等の構成を示す拡大図である。
【図6】フレキシブル回路基板やPCB基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。
【図7】放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。
【図8】検出部を構成する1画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【図9】各放射線検出素子のリセット処理における電荷リセット用スイッチやTFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図10】画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、TFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図11】撮影室等に構築された放射線画像撮影システムの構成を示す図である。
【図12】回診車上に構築された放射線画像撮影システムの構成を示す図である。
【図13】TFTを介して各放射線検出素子からリークした各電荷がリークデータとして読み出されることを説明する図である。
【図14】リークデータの読み出し処理における電荷リセット用スイッチやTFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図15】放射線画像撮影前にリークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理を交互に行うように構成した場合の電荷リセット用スイッチ、パルス信号、TFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図16】放射線画像撮影前にリークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理を交互に行うように構成した場合に各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。
【図17】読み出されるリークデータを時系列的にプロットしたグラフである。
【図18】図16において放射線の照射開始の検出後もリークデータの読み出し処理を続行するように構成した場合のタイミングチャートである。
【図19】放射線の照射が終了するとリークデータが減少することを示すグラフである。
【図20】放射線画像撮影装置に照射野が絞られた放射線が照射された場合を表す図である。
【図21】各読み出し回路で読み出されたリークデータの読み出しICごとの平均値の時間的推移の例を表すグラフである。
【図22】図16に示した処理シーケンスを繰り返してオフセットデータの取得処理を行う場合に各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。
【図23】放射線画像撮影前のリークデータの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するように構成した場合に各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。
【図24】接続された各信号線が検出部の中央部分を通過するように設けられている読み出しICを説明する図である。
【図25】接続された各信号線が検出部の中央部分を通過するように設けられている読み出しIC、および接続された各信号線が検出部の端部部分を通過するように設けられている読み出しICを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0034】
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。
【0035】
[放射線画像撮影装置]
まず、本実施形態に係る放射線画像撮影装置について説明する。図1は、放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図2は、図1のX−X線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置1は、図1や図2に示すように、筐体状のハウジング2内にシンチレータ3や基板4等で構成されるセンサパネルSPが収納されている。
【0036】
本実施形態では、筐体2のうち、放射線入射面Rを有する中空の角筒状のハウジング本体部2Aは、放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されており、ハウジング本体部2Aの両側の開口部を蓋部材2B、2Cで閉塞することで筐体2が形成されている。なお、筐体2をこのようないわゆるモノコック型として形成する代わりに、例えば、フロント板とバック板とで形成された、いわゆる弁当箱型とすることも可能である。
【0037】
また、筐体2の一方側の蓋部材2Bには、電源スイッチ37や切替スイッチ38、コネクタ39、バッテリ状態や放射線画像撮影装置1の稼働状態等を表示するLED等で構成されたインジケータ40等が配置されている。
【0038】
本実施形態では、コネクタ39は、例えば図3に示すように、ケーブルCの先端に設けられたコネクタCが接続されることにより、例えば後述するコンソール58(図11や図12参照)等との間でケーブルCを介して信号等を送受信したりコンソール58に画像データD等を送信したりする際の有線方式の通信手段として機能するようになっている。なお、コネクタ39の設置位置は蓋部材2Bに限定されず、放射線画像撮影装置1の適宜の位置に設置することが可能である。
【0039】
また、図示を省略するが、例えば筐体2の反対側の蓋部材2C等に、アンテナ装置41(後述する図7参照)が例えば蓋部材2Cに埋め込む等して設けられており、本実施形態では、このアンテナ装置41が、放射線画像撮影装置1とコンソール58等との間で信号等の無線方式で送受信する場合の通信手段として機能するようになっている。
【0040】
なお、アンテナ装置41の設置位置は蓋部材2Cに限定されず、放射線画像撮影装置1の任意の位置にアンテナ装置41を設置することが可能である。また、設置するアンテナ装置41は1個に限らず、複数設けることも可能である。
【0041】
図2に示すように、筐体2の内部には、基板4の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台31が配置され、基台31には、電子部品32等が配設されたPCB基板33やバッテリ24等が取り付けられている。また、基板4やシンチレータ3の放射線入射面Rには、それらを保護するためのガラス基板34が配設されている。また、本実施形態では、センサパネルSPと筐体2の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材35が設けられている。
【0042】
シンチレータ3は、基板4の後述する検出部Pに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレータ3は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると300〜800nmの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
【0043】
基板4は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図4に示すように、基板4のシンチレータ3に対向する側の面4a上には、複数の走査線5と複数の信号線6とが互いに交差するように配設されている。基板4の面4a上の複数の走査線5と複数の信号線6により区画された各小領域rには、放射線検出素子7がそれぞれ設けられている。このように、走査線5と信号線6で区画された各小領域rに二次元状に配列された複数の放射線検出素子7が設けられた領域r全体、すなわち図4に一点鎖線で示される領域が検出部Pとされている。
【0044】
本実施形態では、放射線検出素子7としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各放射線検出素子7は、図4の拡大図である図5に示すように、スイッチ手段であるTFT8のソース電極8sに接続されている。また、TFT8のドレイン電極8dは信号線6に接続されている。
【0045】
放射線検出素子7は、放射線画像撮影装置1の筐体2の放射線入射面Rから放射線が入射し、シンチレータ3で放射線から変換された可視光等の電磁波が照射されると、その内部で電子正孔対を発生させる。放射線検出素子7は、このようにして、照射された放射線(本実施形態ではシンチレータ3で放射線から変換された電磁波)を電荷に変換するようになっている。
【0046】
そして、TFT8は、後述する走査駆動手段15から走査線5を介してゲート電極8gにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極8sやドレイン電極8dを介して放射線検出素子7内に蓄積されている電荷を信号線6に放出させるようになっている。また、TFT8は、接続された走査線5を介してゲート電極8gにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子7から信号線6への電荷の放出を停止して、放射線検出素子7内に電荷を蓄積させるようになっている。
【0047】
本実施形態では、図5に示すように、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子7に1本のバイアス線9が接続されており、図4に示すように、各バイアス線9はそれぞれ信号線6に平行に配設されている。また、各バイアス線9は、基板4の検出部Pの外側の位置で結線10に結束されている。
【0048】
本実施形態では、図4に示すように、各走査線5や各信号線6、バイアス線9の結線10は、それぞれ基板4の端縁部付近に設けられた入出力端子(パッドともいう。)11に接続されている。各入出力端子11には、図6に示すように、後述する走査駆動手段15のゲートドライバ15bを構成するゲートIC15c等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板(Chip On Film等ともいう。)12が異方性導電接着フィルム(Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着材料13を介して接続されている。
【0049】
そして、フレキシブル回路基板12は、基板4の裏面4b側に引き回され、裏面4b側で前述したPCB基板33に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置1のセンサパネルSPが形成されている。なお、図6では、電子部品32等の図示が省略されている。
【0050】
ここで、放射線画像撮影装置1の回路構成について説明する。図7は本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の等価回路を表すブロック図であり、図8は検出部Pを構成する1画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【0051】
前述したように、基板4の検出部Pの各放射線検出素子7は、その第2電極7bにそれぞれバイアス線9が接続されており、各バイアス線9は結線10に結束されてバイアス電源14に接続されている。バイアス電源14は、結線10および各バイアス線9を介して各放射線検出素子7の第2電極7bにそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。また、バイアス電源14は、後述する制御手段22に接続されており、制御手段22により、バイアス電源14から各放射線検出素子7に印加するバイアス電圧が制御されるようになっている。
【0052】
図7や図8に示すように、本実施形態では、バイアス電源14からは、放射線検出素子7の第2電極7bにバイアス線9を介してバイアス電圧として放射線検出素子7の第1電極7a側にかかる電圧以下の電圧(すなわちいわゆる逆バイアス電圧)が印加されるようになっている。
【0053】
走査駆動手段15は、配線15dを介してゲートドライバ15bにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路15aと、走査線5の各ラインL1〜Lxに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各TFT8のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ15bとを備えている。本実施形態では、ゲートドライバ15bは、複数の前述したゲートIC15c(図6参照)が並設されて構成されている。
【0054】
なお、各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理の際の、走査駆動手段15のゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxへのオン電圧の印加等については、後で説明する。
【0055】
図7や図8に示すように、各信号線6は、読み出しIC16内に内蔵された各読み出し回路17にそれぞれ接続されている。読み出し回路17は、増幅回路18と相関二重サンプリング回路19等で構成されている。読み出しIC16内には、さらに、アナログマルチプレクサ21と、A/D変換器20とが設けられている。なお、図7や図8中では、相関二重サンプリング回路19はCDSと表記されている。また、図8中では、アナログマルチプレクサ21は省略されている。
【0056】
本実施形態では、増幅回路18は、オペアンプ18aと、オペアンプ18aにそれぞれ並列にコンデンサ18bおよび電荷リセット用スイッチ18cが接続され、オペアンプ18a等に電力を供給する電源供給部18dを備えたチャージアンプ回路で構成されている。増幅回路18のオペアンプ18aの入力側の反転入力端子には信号線6が接続されており、増幅回路18の入力側の非反転入力端子には基準電位V0が印加されるようになっている。なお、基準電位V0は適宜の値に設定され、本実施形態では、例えば0[V]が印加されるようになっている。
【0057】
また、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cは、制御手段22に接続されており、制御手段22によりオン/オフが制御されるようになっている。また、オペアンプ18aと相関二重サンプリング回路19との間には、電荷リセット用スイッチ18cと連動して開閉するスイッチ18eが設けられており、スイッチ18eは、電荷リセット用スイッチ18cがオン/オフ動作と連動してオフ/オン動作するようになっている。
【0058】
放射線画像撮影装置1で、各放射線検出素子7内に残存する電荷を除去するための各放射線検出素子7のリセット処理を行う際には、図9に示すように、電荷リセット用スイッチ18cがオン状態(およびスイッチ18eがオフ状態)とされた状態で、各TFT8がオン状態とされる。
【0059】
すると、オン状態とされた各TFT8を介して各放射線検出素子7から電荷が信号線6に放出され、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cを通過して、オペアンプ18aの出力端子側からオペアンプ18a内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部18dに流れ出す。このようにして、各放射線検出素子7のリセット処理が行われるようになっている。
【0060】
一方、各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理の際には、図10に示すように、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cがオフ状態(およびスイッチ18eがオン状態)とされた状態で、オン状態とされた各TFT8を介して各放射線検出素子7から電荷が信号線6に放出されると、電荷が増幅回路18のコンデンサ18bに蓄積される。
【0061】
そして、増幅回路18では、コンデンサ18bに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ18aの出力側から出力されるようになっており、増幅回路18により、各放射線検出素子7から流出した電荷が電荷電圧変換されるようになっている。
【0062】
そして、増幅回路18の出力側に設けられた相関二重サンプリング回路(CDS)19は、各放射線検出素子7から電荷が流出する前に制御手段22からパルス信号Sp1(図10参照)が送信されると、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vinを保持し、上記のように各放射線検出素子7から流出した電荷が増幅回路18のコンデンサ18bに蓄積された後に制御手段22からパルス信号Sp2が送信されると、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vfiを保持する。
【0063】
そして、相関二重サンプリング回路19は、2回目のパルス信号Sp2で電圧値Vfiを保持すると、電圧値の差分Vfi−Vinを算出し、算出した差分Vfi−Vinをアナログ値の画像データDとして下流側に出力するようになっている。そして、相関二重サンプリング回路19から出力された各放射線検出素子7の画像データDは、アナログマルチプレクサ21を介して順次A/D変換器20に送信され、A/D変換器20で順次デジタル値の画像データDに変換されて記憶手段23に出力されて順次保存されるようになっている。
【0064】
なお、1回の画像データDの読み出し処理が終了すると、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cがオン状態とされ(図10参照)、コンデンサ18bに蓄積された電荷が放電されて、上記と同様に、放電された電荷がオペアンプ18aの出力端子側からオペアンプ18a内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部18dに流れ出す等して、増幅回路18がリセットされる。
【0065】
制御手段22は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段22は、放射線画像撮影装置1の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図7等に示すように、制御手段22には、SRAM(Static RAM)やSDRAM(Synchronous DRAM)等で構成される記憶手段23が接続されている。
【0066】
また、本実施形態では、制御手段22には、前述したアンテナ装置41が接続されており、さらに、検出部Pや走査駆動手段15、読み出し回路17、記憶手段23、バイアス電源14等の各部材に電力を供給するためのバッテリ24が接続されている。また、バッテリ24には、図示しない充電装置からバッテリ24に電力を供給してバッテリ24を充電する際の接続端子25が取り付けられている。
【0067】
前述したように、制御手段22は、バイアス電源14を制御してバイアス電源14から各放射線検出素子7に印加するバイアス電圧を設定したり可変させたりするなど、放射線画像撮影装置1の各機能部の動作を制御するようになっている。
【0068】
なお、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出等については、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50について説明した後で説明する。
【0069】
[放射線画像撮影システム]
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影システムについて説明する。図11や図12は、本実施形態に係る放射線画像撮影システムの構成を示す図である。
【0070】
図11は、病院等の撮影室R1や前室(操作室等ともいう。)R2等に放射線画像撮影システム50が構築された場合を示す図であり、図12は、放射線画像撮影システム50が病室R3に搬入される回診車71上に構築された場合を示す図である。なお、図12において、Hは被写体である被験者を表し、Bは被験者が横臥するベッドBを表す。
【0071】
以下、図11に示すように、放射線画像撮影システム50が、撮影室R1等に構築された場合について主に説明するが、図12に示した回診車71上に構築された場合についても同様に説明される。
【0072】
図11に示すように、撮影室R1には、ブッキー装置51が設置されており、ブッキー装置51は、そのカセッテ保持部(カセッテホルダともいう。)51aに上記の放射線画像撮影装置1を装填して用いることができるようになっている。
【0073】
なお、図11では、ブッキー装置51として、立位撮影用のブッキー装置51Aと臥位撮影用のブッキー装置51Bが設置されている場合が示されているが、例えば、立位撮影用のブッキー装置51Aのみ、或いは、臥位撮影用のブッキー装置51Bのみが設けられていてもよい。
【0074】
放射線画像撮影装置1をブッキー装置51に装填する際に、例えば前述した図3に示したように、放射線画像撮影装置1のコネクタ39に、ブッキー装置51から延設されたケーブルCaの先端に設けられたコネクタCを接続した状態で装填するように構成することが可能である。
【0075】
なお、この場合、放射線画像撮影装置1は、コネクタ39やケーブルCaを介してコンソール58との間で有線方式で信号の送受信等を行ったりコンソール58への画像データDの送信等を行うことが可能となることは前述した通りである。
【0076】
また、図12に示したように、放射線画像撮影システム50を回診車71上に構築した場合、図18に示したように放射線画像撮影装置1にケーブルCaを接続した状態で撮影を行ってもよいが、ケーブルCaが放射線技師等の撮影動作の邪魔になるような場合には、放射線画像撮影装置1にケーブルCaを接続しない状態で撮影が行われる。
【0077】
撮影室R1には、図11に示すように、被写体を介してブッキー装置51に装填された放射線画像撮影装置1に放射線を照射する放射線源52が少なくとも1つ設けられている。本実施形態では、放射線源52の位置を移動させたり、放射線の照射方向を変えることで、1つの放射線源52で、立位撮影用のブッキー装置51Aと臥位撮影用のブッキー装置51Bのいずれにも放射線を照射することができるようになっている。
【0078】
一方、回診車71上に構築された放射線画像撮影システム50では、図12に示すように、放射線画像撮影装置1はブッキー装置51には装填されず、いわば単独の状態で用いられる。そして、例えば、患者Hが病室R3のベッドBから起き上がれず、撮影室R1に行くことができないような場合に、図12に示すように放射線画像撮影装置1をベッドBと患者の身体との間に差し込んだり患者の身体にあてがったりして用いることができるようになっている。
【0079】
また、放射線画像撮影装置1を病室R3等で用いる場合、前述した撮影室R1に据え付けられた放射線発生装置55や放射線源52を病室R3に持ち込むことができないため、図12に示すように、放射線発生装置55が例えば回診車71に搭載される等して病室R3に持ち込まれる。
【0080】
そして、この場合、放射線源52Pは任意の方向に放射線を照射できるように構成される。そして、ベッドBと患者の身体との間に差し込まれたり患者の身体にあてがわれたりした放射線画像撮影装置1に対して、適切な距離や方向から放射線を照射するように調整される。
【0081】
なお、図11に示したように、撮影室R1内においても、放射線画像撮影装置1を、例えば臥位撮影用のブッキー装置51B上に横臥した患者の身体と臥位撮影用のブッキー装置51Bとの間に差し込んだり、臥位撮影用のブッキー装置51B上で患者の身体にあてがったりして用いることも可能である。そして、この場合、放射線源52としては、ポータブルの放射線源を用いることも可能であり、また、撮影室R1に据え付けられた放射線源52を用いることも可能である。
【0082】
図11に示すように、撮影室R1には、撮影室R1内の各装置等や撮影室R1外の各装置等の間の通信等を中継するための中継器(基地局等ともいう。)54が設けられている。なお、本実施形態では、中継器54には、放射線画像撮影装置1が無線方式で画像データDや信号等の送受信を行うことができるように、無線アンテナ(アクセスポイント等ともいう。)53が設けられている。
【0083】
また、中継器54は、放射線発生装置55やコンソール58と接続されており、中継器54には、放射線画像撮影装置1やコンソール58等から放射線発生装置55に送信するLAN通信用の信号等を放射線発生装置55用の信号等に変換し、また、その逆の変換も行う図示しない変換器が内蔵されている。
【0084】
なお、図12に示した回診車71上に構築された放射線画像撮影システム50では、放射線発生装置55内に、或いは外付けで、LAN通信用の信号等を放射線発生装置55用の信号等に変換し、その逆の変換も行う図示しない変換器が設けられており、この変換器に無線アンテナ53が取り付けられている。
【0085】
前室(操作室ともいう。)R2には、本実施形態では、放射線発生装置55の操作卓57が設けられており、操作卓57には、放射線技師等が操作して放射線発生装置55に対して放射線の照射開始等を指示するための曝射スイッチ56が設けられている。そして、本実施形態では、放射線技師等が曝射スイッチ56を操作することで放射線源52から放射線が照射されるようになっている。
【0086】
図12に示した回診車71上に構築された放射線画像撮影システム50では、回診車71に搭載された放射線発生装置55が操作卓57の役割も果たしており、放射線発生装置55に、図12では図示を省略した曝射スイッチ56が取り付けられている。
【0087】
放射線発生装置55は、このほか、放射線源52から適切な線量の放射線が照射されるように、放射線源52に所定の管電流や管電圧を供給したり放射線源52からの放射線の照射時間を調整する等して、放射線源52を制御するようになっている。
【0088】
本実施形態では、コンピュータ等で構成されたコンソール58が、図11の場合には前室R2に設けられており、図12の場合には、回診車71に搭載されている。なお、図11の場合に、コンソール58を撮影室R1や前室R2の外側や別室等に設けるように構成することも可能であり、コンソール58の設置場所は適宜決められる。
【0089】
本実施形態では、コンソール58には、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等を備えて構成される表示部58a(図12では図示省略)が設けられており、また、HDD(Hard Disk Drive)等で構成された記憶手段59(図12では図示省略)が接続、或いは内蔵されている。
【0090】
コンソール58は、放射線画像撮影装置1から画像データD等が送信されてくると、それに基づいて表示部58a上にプレビュー画像を表示するようになっている。そして、放射線技師等は、表示されたプレビュー画像を見て、画像中に被写体が撮影されているかや画像中での被写体の撮影位置が適切であるか等を確認して、再撮影の要否等を判断するようになっている。
【0091】
また、コンソール58は、放射線技師等により再撮影の必要がないと判断された場合には、画像データDにオフセット補正やゲイン補正、欠陥画素補正、階調処理等の所定の画像処理を行って放射線画像を生成するようになっている。なお、コンソール58における画像処理については、後で説明する。
【0092】
[放射線画像撮影装置における放射線の照射開始の検出について]
本実施形態では、放射線画像撮影装置1と放射線発生装置55との間でインターフェースが構築されず、放射線画像撮影装置1自体で放射線源52から放射線が照射されたことを検出するようになっている。以下、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1で行われる放射線の照射開始の検出の仕方について説明する。
【0093】
なお、本実施形態に係る検出方法は、本発明者らの研究により新たに見出された検出方法であり、前述した特許文献4や特許文献5に記載されているように、装置内に電流検出手段を設けて電流検出手段からの出力値に基づいて放射線の照射開始等を検出する手法は採用されていない。
【0094】
本実施形態では、放射線画像撮影において放射線画像撮影装置1に放射線が照射される前に、リークデータdleakの読み出し処理を繰り返し行うようになっている。
【0095】
リークデータdleakとは、図13に示すように、各走査線5にオフ電圧を印加した状態で、オフ状態になっている各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷qの信号線6ごとの合計値に相当するデータである。
【0096】
そして、リークデータdleakの読み出し処理では、図14に示すように、走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とした状態で、制御手段22から各読み出し回路17の相関二重サンプリング回路19(図7、8のCDS参照)にパルス信号Sp1、Sp2を送信する。
【0097】
相関二重サンプリング回路19は、制御手段22からパルス信号Sp1が送信されると、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vinを保持する。そして、増幅回路18のコンデンサ18bに各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷qが蓄積されて増幅回路18から出力される電圧値が上昇し、制御手段22からパルス信号Sp2が送信されると、相関二重サンプリング回路19は、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vfiを保持する。
【0098】
そして、相関二重サンプリング回路19が電圧値の差分Vfi−Vinを算出して出力した値が、リークデータdleakとなる。リークデータdleakが、その後、A/D変換器20でデジタル値に変換されることは、前述した画像データDの読み出し処理の場合と同様である。
【0099】
しかし、リークデータdleakの読み出し処理のみを繰り返し行うように構成すると、各TFT8がオフ状態のままとなってしまい、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷が各放射線検出素子7内に蓄積され続ける状態になってしまう。
【0100】
そのため、上記のように、放射線画像撮影前に、リークデータdleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成する場合には、図15に示すように、通常、各走査線5にオフ電圧を印加した状態で行うリークデータdleakの読み出し処理と、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返し行うように構成される。なお、図15や後述する図16等のTやτについては後で説明する。
【0101】
このように放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返して行うように構成した場合、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されると、各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷q(図13参照)がそれぞれ増加する。
【0102】
そのため、例えば図16に示すように、その時点で読み出されたリークデータdleak(図16では走査線5のラインL4にオン電圧が印加されてリセット処理が行われた後の4回目の読み出し処理で読み出されたリークデータdleak)が、図17に示すように、それ以前に読み出されたリークデータdleakよりも格段に大きな値になる(図17の時刻t1参照)。なお、図16において「R」は各放射線検出素子7のリセット処理を表し、「L」はリークデータdleakの読み出し処理を表す。
【0103】
そこで、本実施形態では、制御手段22で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出されたリークデータdleakの値を監視するように構成し、読み出されたリークデータdleakが、予め設定された所定の閾値dleak_th(図17参照)を越えた時点で、放射線の照射が開始されたことを検出するようになっている。
【0104】
そして、制御手段22は、上記のようにして、放射線の照射が開始されたことを検出すると、図16に示したように、その時点で各走査線5へのオン電圧の印加を停止して、ゲートドライバ15bから走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加させ、各TFT8をオフ状態にして、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷を各放射線検出素子7内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。
【0105】
そして、例えば放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過した後、制御手段22は、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で放射線の照射が開始されたことを検出した時点またはその直前にオン電圧が印加された走査線5(図16の場合は走査線5のラインL4)の次にオン電圧を印加すべき走査線5(図16の場合は走査線5のラインL5)からオン電圧の印加を開始し、各走査線5にオン電圧を順次印加させて、画像データDの読み出し処理を行うように構成される。
【0106】
なお、図16では、画像データDの読み出し処理を、放射線の照射開始を検出した時点でオン電圧が印加された走査線5のラインLnの次にラインLn+1からオン電圧の印加を開始して行う場合を示したが、例えば、走査線5の最初のラインL1等からオン電圧の印加を開始して画像データDの読み出し処理を行うように構成することも可能である。また、図16中のTacについては後で説明する。
【0107】
[放射線の照射終了の検出について]
本実施形態では、図16に示したように、放射線の照射が開始されたことを検出した後、各走査線5にオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理は停止して電荷蓄積状態に移行するが、その際、例えば図18に示すように、電荷蓄積状態で、各走査線5にオフ電圧を印加して行うリークデータdleakの読み出し処理を続行するように構成して、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の終了を検出するように構成することも可能である。
【0108】
放射線の照射開始検出後、リークデータdleakの読み出し処理を続行するように構成すると、電荷蓄積状態では既に放射線の照射が開始されているため、図19に示すように、読み出されるリークデータdleakは大きな値になっているが、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が終了すると、リークデータdleakは元の小さな値に戻る。
【0109】
そのため、例えば時刻t2でリークデータdleakが閾値dleak_th*以下の値になったことをもって放射線の照射が終了したことを検出することが可能となる。なお、この場合の閾値dleak_th*は、上記の放射線の照射開始を検出する際の閾値dleak_th(図17参照)と同じ値であってもよく、別の値として設定することも可能である。
【0110】
また、図19では、時刻t2で放射線の照射の終了を検出した後もリークデータdleakの読み出し処理を引き続き行ってリークデータdleakを読み出す場合が示されているが、実際には、下記のように、放射線の照射の終了を検出するとリークデータdleakの読み出し処理は停止される。
【0111】
図19に示したように、リークデータdleakが閾値dleak_th*以下の値になり、放射線の照射が終了したことが検出された時点(図18では「A」参照。図19の時刻t2に対応する。)で、各走査線5へのオン電圧の順次の印加を開始して画像データDの読み出し処理を開始するように構成することが可能となる。
【0112】
このように構成すれば、図18に示したように、放射線の照射の終了を検出した後、すぐに画像データDの読み出し処理を開始することが可能となり、画像データDの読み出し処理以降の処理を早期に行うことが可能となるといった利点がある。
【0113】
[改良された放射線の照射開始の検出方法について]
ところで、上記の検出方法は、以下のように改良することができる。上記の検出方法を採用して放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を検出するように構成する場合、放射線画像撮影装置1の検出部P(図4や図7等参照)には、通常、数千本から数万本の信号線6が配線されており、各信号線6にそれぞれ読み出し回路17が設けられているため、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出されるリークデータdleakの数は、数千個から数万個の数になる。
【0114】
そして、それらの全てのリークデータdleakについて、上記のように閾値を越えたか否かを判断する処理を各読み出し処理ごとに行うように構成すると、処理が重くなり、リアルタイムで放射線の照射開始を検出することができなくなる虞れがある。そこで、以下のような検出手法を採用することが可能である。
【0115】
[検出手法A]
読み出しIC16(図7参照)内には、例えば、128個や256個の読み出し回路17が形成されて内蔵されている。すなわち、1個の読み出しIC16には、128本や256本等の信号線6が接続されている。そして、1回のリークデータdleakの読み出し処理で、1個の読み出しIC16から各信号線6ごとに128個や256個のリークデータdleakが読み出される。
【0116】
いま、仮に信号線6が4096本設けられており、1個の読み出しIC16に256個の読み出し回路17が内蔵されている(すなわち1個の読み出しIC16に256本の信号線6が接続されている)とすると、読み出しIC16の数は、全部で4096÷256=16個になる。
【0117】
そこで、例えば、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの合計値や平均値、中間値、最大値等(以下、これらを代表して平均値という。)を算出し、各読み出しIC16について算出したリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)が、それぞれ閾値を越えたか否かを判断するように構成することが可能である。
【0118】
なお、平均値dleak_ave(z)中のzは、読み出しIC16の番号であり、上記の例では、読み出しIC16は16個設けられているため、zは1から16までの値をとる。
【0119】
この検出手法Aのように構成すれば、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記の例で言えば、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出される4096個のリークデータdleakについて各々閾値を越えたか否かを判断する必要がなくなり、各読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの16個の平均値dleak_ave(z)について閾値を越えたか否かを判断するだけで済む。そのため、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始の判断処理が軽くなる。
【0120】
[検出手法B]
また、さらに判断処理を軽くするために、制御手段22で、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した16個の平均値dleak_ave(z)の中から最大値を抽出し、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)の最大値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
【0121】
しかし、この場合、各読み出しIC16内の各読み出し回路17におけるデータの読み出し効率が問題になる場合がある。
【0122】
すなわち、各読み出し回路17(図7等参照)のデータの読み出し効率は、通常、各読み出し回路17ごとに異なり、各放射線検出素子7から信号線6にリークする電荷qの合計値(図13参照)が信号線6ごとに同じであったとしても、他の読み出し回路17よりも常に大きな値のリークデータdleakを読み出す読み出し回路17もあれば、他の読み出し回路17よりも常に小さな値のリークデータdleakを読み出す読み出し回路17もある。
【0123】
このような状況において、例えば図20に示すように、放射線画像撮影装置1に対して照射野Fが絞られた状態で放射線が照射され、他の読み出し回路17よりも常に大きな値のリークデータdleakを読み出す読み出し回路17に接続されている信号線6aが照射野F外に存在する場合を考える。
【0124】
このような場合、図21に示すように、照射野F内に存在する信号線6に接続されている読み出し回路17を含む読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)(図中のγ参照)が放射線の照射により上昇しても、照射野F外に存在する信号線6aに接続されている読み出し回路17を含む読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)(図中のδ参照)を越えない場合が生じ得る。
【0125】
そして、このような場合、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した16個の平均値dleak_ave(z)の中から最大値を抽出すると、図中δで示されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)が抽出されるが、抽出されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)は放射線の照射によっても変動しないため、結局、閾値を越えなくなり、放射線の照射を検出することができなくなる。
【0126】
そこで、このような問題を回避するために、例えば、各読み出し処理ごとに各読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)の移動平均を、読み出しIC16ごとに算出するように構成することが可能である。
【0127】
すなわち、1回のリークデータdleakの読み出し処理ごとに読み出しIC16から出力されるリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)を算出するごとに、当該読み出し処理の直前の読み出し処理を含む所定回数分の過去の各読み出し処理の際に算出された、読み出しIC16ごとのリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)の平均(すなわち移動平均)を算出するように構成する。
【0128】
そして、読み出しIC16ごとに、今回の読み出し処理で算出したリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と、算出した移動平均との差分Δdを算出するように構成することが可能である。
【0129】
そして、制御手段22で、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した平均値dleak_ave(z)と、それぞれに対応する移動平均との差分Δdを、各読み出しIC16ごとにそれぞれ算出し、算出した差分Δd(上記の例では16個の差分Δd)の中から最大値を抽出し、差分Δdの最大値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することが可能である。
【0130】
このように構成すれば、読み出しIC16内に設けられた読み出し回路17ごとに読み出し効率にばらつきがあったとしても、同じ読み出し効率で読み出されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と移動平均との差分Δdを算出することで、読み出し効率によるばらつきが相殺される。
【0131】
そのため、上記差分Δdが、読み出しIC16ごとに、純粋にリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)が過去のデータから増加したか否かのみを反映する値になり、それに基づいて放射線の照射開始を検出するように構成することで、図21に示したような問題が発生することを的確に防止することが可能となる。
【0132】
[検出手法C]
また、制御手段22で、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した16個の平均値dleak_ave(z)と、それぞれに対応する移動平均との差分Δdをそれぞれ算出するが、算出した差分Δdの中から最大値だけでなく最小値も抽出し、差分Δdの最大値と最小値との差が、閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
【0133】
[検出手法D]
また、放射線源52(図11や図12参照)から照射される放射線の線量が非常に小さい場合、上記の検出手法A〜Cに従って算出する読み出しIC16ごとのリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)(検出手法A)や、読み出しIC16ごとのリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と移動平均との差分Δd(検出手法B)、或いは差分Δdの最大値と最小値との差(検出手法C)が小さく、放射線が照射されてもそれらの値が閾値を越えない場合があり得る。
【0134】
そこで、例えば、読み出しIC16ごとに、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と移動平均との差分Δdの時間的な積分値(すなわち積算値)を算出し、この積分値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
【0135】
このように構成すると、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されないうちは、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)がゆらいで移動平均よりも大きくなったり小さくなったりするため、それらの差分Δdの積分値は0に近い値で推移する。しかし、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されると、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)は移動平均よりも大きな値になるため、それらの差分Δdは、正の値になる場合が多くなる。
【0136】
そのため、上記のように構成すれば、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されないうちは積分値が閾値を越えることはないが、放射線の照射が開始されると、積分値が増加していき、閾値を越えるようになる。そのため、上記のように構成することで、放射線源52から放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量が非常に小さい場合でも、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0137】
なお、上記の検出手法A〜Dのいずれか1つの検出手法を採用するように構成することも可能である。また、例えば、検出手法A〜Dのうちの複数の手法或いは全ての手法を併用して行うように構成し、いずれか1つの検出手法で放射線の照射開始が検出された場合に、制御手段22が放射線の照射が開始されたと判断するように構成することも可能である。
【0138】
また、上記の検出方法において、放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理で、ある走査線5に対するオン電圧の印加を開始してから次の走査線5に対するオン電圧の印加を開始するまでの周期τ(図15や図16等参照)を長くして、制御手段22から送信する2回のパルス信号Sp1、Sp2の送信間隔Tを長くすると、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出されるリークデータdleakの値が大きくなり、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出感度が向上する。
【0139】
このように、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出感度を向上させること等を目的として、上記の検出手法A〜D以外にも、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出方法については種々の改良が可能である。
【0140】
[オフセットデータの取得処理について]
一方、放射線検出素子7内では、放射線検出素子7自体の熱(温度)による熱励起等により、いわゆる暗電荷が常時発生している。そして、前述した画像データDの読み出し処理で読み出された画像データDにも、この暗電荷に起因するオフセット分が重畳されている。
【0141】
そこで、コンソール58での画像データDに基づく放射線画像の生成処理では、画像データDからこの暗電荷に起因するオフセット分を差し引いて、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷のみに基づく真の画像データ(以下、真の画像データD*という。)を算出し、この真の画像データD*に基づいて放射線画像が生成される。
【0142】
そして、この画像データDに重畳される暗電荷に起因するオフセット分をオフセットデータOとして取得する処理が、通常、放射線画像撮影装置1で、放射線画像撮影の前や後に行われる。
【0143】
本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、このオフセットデータOの取得処理を、放射線画像撮影の後で行われるようになっている。そして、本実施形態では、制御手段22は、画像データDの読み出し処理(図16等参照)までの一連の処理シーケンスを繰り返して、オフセットデータOの取得処理を行うようになっている。
【0144】
すなわち、上記の検出方法を採用する場合、制御手段22は、図22に示すように、画像データDの読み出し処理後、図16に示した放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理の繰り返しから電荷蓄積状態への移行、画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスを繰り返して、オフセットデータOの取得処理を行うようになっている。
【0145】
なお、オフセットデータOの取得処理における電荷蓄積状態では、暗電荷のみを各放射線検出素子7内に蓄積させるために、放射線画像撮影装置1に対して放射線は照射されない。
【0146】
そのため、画像データDの読み出し処理の後、オフセットデータOにおける電荷蓄積状態への移行前に、図22に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理と交互にリークデータdleakの読み出し処理を行う必要はなく、リークデータdleakの読み出し処理を行わずに、各放射線検出素子7のリセット処理のみを行うように構成することが可能である。
【0147】
また、図22では、画像データDの読み出し処理後に、各放射線検出素子7のリセット処理を1回(すなわち走査線5のラインLn+1〜Lx、L1〜Lnにオン電圧を順次印加して行うリセット処理を)行う場合を示したが、各放射線検出素子7のリセット処理を複数回行うように構成することも可能である。なお、図22中のTacについては、後で説明する。
【0148】
[本発明における構成等について]
本発明における放射線画像撮影装置1の基本的な構成や制御手段22における処理構成等は上記の通りであるが、本発明では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理(例えば図16における「R」参照)を、定期的に中止するようになっている。
【0149】
以下、この点について説明する。また、あわせて本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用についても説明する。
【0150】
なお、リークデータdleakの読み出し処理を中止してしまうと、放射線の照射開始を検出することができなくなってしまう。そのため、本発明では、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理(例えば図16における「L」参照)は継続して行うようになっている。
【0151】
ここで、例えば図23に示すように、リークデータdleak(図中の「L」参照)と各放射線検出素子7のリセット処理(図中の「R」参照)とを交互に行う際に、ゲートドライバ15bから走査線5の最初のラインL1にオン電圧を印加して各放射線検出素子7のリセット処理を行ってから走査線5の最後のラインLxにオン電圧を印加して各放射線検出素子7のリセット処理を行うまで(それに続くリークデータdleakの読み出し処理を含む。)の処理を、1面分の処理というものとする。
【0152】
そして、本発明では、例えば、このようにして連続して行われる1面分の処理において、例えば図23に示すように、所定のタイミングの1面分の処理で、リークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を行わないようにして、各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成される。
【0153】
この場合、リークデータdleakの読み出し処理と交互に各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理では(図23の中央部分の1面分の処理参照)、ゲートドライバ15bから走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加した状態で、リークデータdleakの読み出し処理のみが繰り返される状態になる。
【0154】
なお、図23では、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理と、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理とを交互に行う場合を示したが、例えば、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理を所定回繰り返した後で、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理を1回行う処理動作を繰り返すように構成することも可能である。
【0155】
上記のように、走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加され、各TFT8がオフ状態とされた状態が続くと、前述したように、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷が各放射線検出素子7内に蓄積され続ける状態になる。そして、各放射線検出素子7内に蓄積された暗電荷の量が大きくなり過ぎると、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した、被写体の情報が担持された有益な電荷が蓄積されるレンジが狭まってしまう等の問題が生じる。
【0156】
しかし、本発明者らの研究によれば、放射線画像撮影装置1や各放射線検出素子7の性能等にもよるが、上記のような各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理をある程度の回数繰り返しても上記のような問題は生じず、各放射線検出素子7内にある程度の暗電荷が蓄積されても、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した、被写体の情報が担持された有益な電荷が蓄積されるレンジが十分に確保されることが分かっている。
【0157】
そのため、図23に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理と各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理とを交互に繰り返したり、或いは、前述したように、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理を所定回繰り返した後で各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理を1回行う処理動作を繰り返すように構成することも可能であるが、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理を複数回連続して行うように構成することも可能である。
【0158】
このように、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理をどのようなタイミングで何回連続させて行うか等については、放射線画像撮影装置1や各放射線検出素子7の性能等に応じて、適宜設定される。
【0159】
一方、ゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して各放射線検出素子7のリセット処理を行う場合、ゲートドライバ15bから各走査線5に印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるスイッチング動作が行われるだけでなく、印加する電圧を切り替える走査線5を順次シフトさせていくために、ゲートドライバ15bの各走査線5が接続された各端子間で信号の受け渡しを行うなど、種々の複雑な動作が行われる。
【0160】
そのため、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理に比べて、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理では、少なくとも走査駆動手段15のゲートドライバ15bでの電力の消費量が著しく大きくなる。
【0161】
そのため、上記のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成することで、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費を的確に低減することが可能となる。
【0162】
そして、このように電力消費が低減されるため、例えば、本実施形態のように放射線画像撮影装置1がバッテリ24(図2や図7参照)を内蔵する場合には、内蔵されたバッテリ24の消耗を的確に抑制することが可能となり、バッテリ24の1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減してしまうといった問題が発生することを的確に防止することが可能となる。
【0163】
一方、図3に示したように、放射線画像撮影装置1のコネクタ39に、ケーブルCの先端に設けられたコネクタCを接続する場合に、ケーブルCを介して放射線画像撮影装置1に外部の電源装置から電力を供給して放射線画像撮影装置1のバッテリ24を充電しながら放射線画像撮影を行うように構成される場合がある。
【0164】
そして、このような場合には、上記のように、放射線画像撮影前の読み出し処理の際に、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成せず、各放射線検出素子7のリセット処理をリークデータdleakの読み出し処理と交互に連続して行うように構成しても、バッテリ24がさほど消耗しない場合がある。
【0165】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22において、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するモードと、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止せずに、リークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に連続して繰り返し行わせるモードとを切り替え可能とするように構成することが可能である。
【0166】
この場合、制御手段22は、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されている場合には、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を中止しないモードに切り替え、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されない場合には、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するモードに切り替えるように構成される。
【0167】
このように構成すれば、外部の電源装置から電力が供給されない場合には、放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止することで上記の作用効果を奏することが可能となり、また、外部の電源装置から電力が供給されている場合には、リークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に連続して繰り返し行わせることが可能となる。
【0168】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返して行うが、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成した。
【0169】
そのため、少なくとも放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を中止した際には、走査駆動手段15のゲートドライバ15bで比較的大きな電力を消費するリセット処理を行わなくて済むため、放射線画像撮影前の読み出し処理における走査駆動手段15での電力消費を低減することが可能となる。
【0170】
また、そのため、特に放射線画像撮影装置1がバッテリ24(図2や図7参照)を内蔵する場合には、内蔵されたバッテリ24の消耗を的確に抑制することが可能となり、バッテリ24の1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減することを的確に防止することが可能となる。
【0171】
また、放射線画像撮影前の読み出し処理で、各放射線検出素子7のリセット処理は中止されるとしても、リークデータdleakの読み出し処理は継続して行われるため、読み出されたリークデータdleakに基づいて放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0172】
なお、例えば図20に示したような放射線画像撮影装置1において、検出部Pが、例えば図中の左側の領域と右側の領域とに2分割されていたり、或いは、図中の上下左右に4分割されているなど、複数の領域に分割されているような場合、各領域で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を、別々のタイミングで中止するように構成することも可能である。
【0173】
また、そのような場合、各領域で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し動作を行うタイミングをずらすように構成することも可能である。
【0174】
このように構成すれば、仮に各領域で同じタイミングでリークデータdleakの読み出し処理を行う場合の読み出し処理と次の読み出し処理の間隔よりも、タイミングをずらした場合にいずれかの領域で読み出し処理が行われてから次の別の領域で読み出し処理が行われるまでの間隔の方が短くなる。そのため、放射線の照射が開始されたことを、より早急に検出することが可能となる。
【0175】
[本発明における変形例等について]
上記のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成することで、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費を的確に低減することが可能とされている。
【0176】
また、さらに、下記のような変形を加えることで、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費をさらに低減することが可能となる。
【0177】
すなわち、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理および各放射線検出素子7のリセット処理において、上記のように全ての読み出し回路17、すなわち全ての読み出しIC16(例えば図7等参照)を用いてリークデータdleakの読み出し処理を行う代わりに、複数の読み出しIC16の一部の読み出しIC16のみに読み出し動作を行わせるように構成することが可能である。
【0178】
なお、このように構成する場合においても、放射線の照射開始検出後の画像データDの読み出し処理の際には、複数の読み出しIC16のうちの全ての読み出しIC16に読み出し動作をさせて、各放射線検出素子7から画像データDを読み出すように構成される。
【0179】
以下、このような読み出し処理を実現するための構成や放射線画像撮影装置1の制御手段22における処理構成等について説明する。
【0180】
上記のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行わせる読み出しIC16の数を減らす場合においても、放射線画像撮影装置1自体で放射線の照射開始を的確に検出することができるように構成されなければならない。
【0181】
また、放射線画像撮影装置1に放射線が照射させる際、例えば図20に示したように、放射線画像撮影装置1に対して検出部Pの中央部分を含むように照射野Fが絞られた状態で放射線が照射される場合があることも考慮する必要がある。
【0182】
そこで、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行う一部の読み出しIC16として、例えば図24に示すように、当該読み出しIC16に内蔵された読み出し回路17(図24では図示省略)に接続された各信号線6が検出部Pの中央部分Aを通過するように設けられているような読み出しIC16、すなわち図24中では読み出しIC16Aを選択することが可能である。
【0183】
なお、図24や後述する図25等では、放射線画像撮影装置1の筐体2(図20等参照)やゲートIC15c(図6参照)等の図示が省略されており、筐体2内のセンサパネルSPや読み出しIC16等のみが模式的に記載されている。また、読み出しIC16Aや読み出しIC16B以外の読み出しIC16には信号線6が接続されていないように記載されているが、前述したように、読み出しIC16A、16Bを含む各読み出しIC16にはそれぞれ128本や256本等の信号線6が接続されている。
【0184】
また、放射線画像撮影装置1に放射線が照射される際に、図24に示したように、放射線画像撮影装置1の検出部Pの中央部分Aを含むように照射野が絞られる場合もあるが、例えば図25に示すように、検出部Pの端部部分Bを含むように照射野が絞られる場合も少なくない。
【0185】
そこで、本実施形態では、この点も考慮して、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行う一部の読み出しIC16として、例えば図25に示すように、当該読み出しIC16に内蔵された読み出し回路17(図25では図示省略)に接続された各信号線6が検出部Pの中央部分Aを通過するように設けられているような読み出しIC16Aと、各信号線6が検出部Pの端部部分Bを通過するように設けられているような読み出しIC16Bが選択されるようになっている。
【0186】
前述したように、読み出し回路17での読み出し動作では比較的大きな電力を消費するため、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理を、全ての読み出しIC16を駆動させて行うと、消費される電力が大きくなる。
【0187】
しかし、上記のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行う読み出しIC16を、検出部Pの中央部分Aや端部部分Bを通過する信号線6が接続された読み出しIC16Aや読み出しIC16Bのみの一部の読み出しIC16に限定することで、少なくとも放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理では、他の読み出しIC16を駆動させないで済む。そのため、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費をより低減することが可能となる。
【0188】
また、放射線画像撮影装置1の検出部P全体に放射線が照射された場合には、読み出しIC16A、16Bで読み出されたリークデータdleakの値が大きくなるため、放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0189】
一方、放射線画像撮影装置1の検出部Pの中央部分A(図25参照)に照射野が絞られて照射された場合には、読み出しIC16Aで読み出された画像データdの値が大きくなり、放射線画像撮影装置1の検出部Pの端部部分B(図25参照)に照射野が絞られて照射された場合には読み出しIC16Bで読み出された画像データdの値が大きくなる。
【0190】
そのため、放射線画像撮影装置1に照射野が絞られた状態で照射線が照射されたとしても、読み出しIC16A、16Bで読み出された画像データdの値が確実に大きくなり、そのため、このように放射線画像撮影装置1に対して照射野が絞られた状態で放射線が照射された場合でも、放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0191】
なお、図25等では図示を省略するが、上記の一部の読み出しIC16A、16Bに電力を供給する電流供給経路と、それ以外の他の読み出しIC16に電力を供給する電流供給経路とを別々の電流供給経路とし、制御手段22が、各電流供給経路を別々に制御するように構成することが可能である。
【0192】
また、その際、放射線画像撮影前の読み出し処理では駆動させない上記の他の読み出しIC16には、放射線画像撮影前の読み出し処理の際に、電力の供給を停止するように構成することも可能である。このように構成すれば、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費をより低減することが可能となる。
【0193】
しかし、この場合、当該他の読み出しIC16の各読み出し回路17(図8等参照)には、TFT8を介して各放射線検出素子7からリークしたリークデータdleakに相当する電荷q(図13参照)が流入し、或いは、リークデータdleakの読み出し処理と交互に行われる各放射線検出素子7のリセット処理で各放射線検出素子7から放出された電荷が流入する。
【0194】
そして、当該他の読み出しIC16に電力が供給されていないと、当該他の読み出しIC16の各読み出し回路17に流入した電荷が行き場を失ってしまう場合がある。
【0195】
そこで、このような場合には、図示を省略するが、例えば、当該他の読み出しIC16の各読み出し回路17の増幅回路18(図8参照)の、信号線6が接続されている反転入力端子と接地端子との間にスイッチを設け、放射線画像撮影前の読み出し処理の際には、このスイッチを短絡させて(すなわちオン状態として)、各読み出し回路17に流入する電荷を接地端子に放出するように構成することが可能である。
【0196】
このスイッチは、例えば、上記の一部の読み出しIC16A、16Bで読み出されたリークデータdleakの値に基づいて放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始が検出された時点で、オフ状態とされる。
【0197】
また、このようなスイッチを設ける代わりに、上記の一部の読み出しIC16A、16Bで読み出し動作が行われる各放射線検出素子7、すなわち上記の一部の読み出しIC16A、16Bに接続されている各信号線6に接続されている各放射線検出素子7と、他の読み出しIC16で読み出し動作が行われる各放射線検出素子7とで、走査線5(および走査駆動手段15)やバイアス線9(および結線10やバイアス電源14)等を別系統として、制御手段22で、それぞれ別々に駆動制御するように構成することも可能である。
【0198】
なお、上記のように、放射線画像撮影前の読み出し処理で読み出し動作を行わせる読み出しIC16を一部の読み出しIC16A、16Bに限定する場合においても、前述した改良された検出手法A〜Dや、パルス信号Sp1、Sp2の送信間隔T(図15や図16等参照)等を長くする等して放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出感度を向上させること等は、適宜行われる。
【0199】
一方、前述したように、放射線画像撮影装置1のコネクタ39に、ケーブルCの先端に設けられたコネクタC(図3参照)を接続して、ケーブルCを介して放射線画像撮影装置1に外部の電源装置から電力を供給する場合には、放射線画像撮影装置1のバッテリ24を充電しながら放射線画像撮影を行うように構成される場合がある。
【0200】
そして、このような場合には、上記のように、放射線画像撮影前の読み出し処理の際に駆動する読み出しIC16を、一部の読み出しIC16A、16Bに限定せずに、全ての読み出しIC16に読み出し動作を行わせても、バッテリ24がさほど消耗しない場合がある。
【0201】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22を、放射線画像撮影前に一部の読み出しIC16A、16Bのみで読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理を行わせるモードと、放射線画像撮影前に上記の読み出しIC16A、16Bを含む全ての読み出しIC16で読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理を行わせるモードとの間で切り替え可能とするように構成することが可能である。
【0202】
この場合、制御手段22は、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されている場合には、全ての読み出しIC16で読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理や各放射線検出素子7のリセット処理を行わせるモードに切り替え、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されない場合には、一部の読み出しIC16A、16Bのみで読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理等を行わせるモードに切り替えるように構成される。
【0203】
なお、図24や図25では、検出部Pの中央部分Aを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として2個の読み出しIC16Aが選択され、検出部Pの端部部分Bを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として両端部分でそれぞれ2個ずつの読み出しIC16Bが選択された場合を示した。
【0204】
しかし、例えば、検出部Pの中央部分Aを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として1個の読み出しIC16Aを選択したり、検出部Pの端部部分Bを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として両端部分でそれぞれ1個ずつの読み出しIC16Bを選択するように構成することも可能であり、放射線の照射開始の検出感度等を考慮して、一部の読み出しIC16とすべき読み出しIC16は適宜選択される。
【0205】
[コンソールでの画像処理について]
ここで、コンソール58での放射線画像の生成処理の際に行われる基本的な画像処理について簡単に説明する。
【0206】
コンソール58では、放射線画像撮影装置1から放射線検出素子7ごとの画像データDとオフセットデータOが送信されると、前述したように、画像データDからオフセットデータOを差し引いて、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷のみに基づく真の画像データD*を算出する。すなわち、
D*=D−O …(1)
【0207】
そして、この放射線検出素子7ごとの真の画像データD*に、各放射線検出素子7ごとに割り当てられた補正値Sを加算し(補正値Sが0の場合もある。)、当該画像データDを読み出した読み出し回路17(図7や図8参照)ごとに割り当てられたゲイン補正値Gを乗算して、正規化されたデータDnを算出する。すなわち、
Dn=G×(D*+S)=G×(D−O+S) …(2)
【0208】
この場合、各放射線検出素子7ごとの補正値Sや、読み出し回路17ごとのゲイン補正値G等は、放射線画像撮影装置1の工場出荷時等に予め各放射線検出素子7や各読み出し回路17にそれぞれ割り当てられている。
【0209】
そして、コンソール58は、このようにして正規化されたデータDnに対して対数変換処理等の種々の画像処理を施して、最終的な放射線画像を生成するようになっている。
【0210】
ところで、上記の本実施形態のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に各放射線検出素子7のリセット処理を行ったり中止したりするように構成する場合、例えば、各放射線検出素子7のリセット処理を中止している際に読み出されたリークデータdleakに基づいて放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、そのまま電荷蓄積状態に移行する。
【0211】
すなわち、各放射線検出素子7のリセット処理を中止する以前の、リセット処理とリークデータdleakの読み出し処理とを交互に行う1面分の処理(図23の左側の1面分の処理参照)で各走査線5にオン電圧が印加された後、各放射線検出素子7のリセット処理が中止された1面分の処理では各走査線5にはオフ電圧が印加され、そこで放射線の照射開始が検出されると、各走査線5にオフ電圧が印加された状態のまま電荷蓄積状態に移行する。
【0212】
そのため、図16に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理とリークデータdleakの読み出し処理とを交互に行う1面分の処理の最中に放射線の照射開始が検出された場合に比べて、各放射線検出素子7のリセット処理が中止された1面分の処理の最中に放射線の照射開始が検出された場合には、走査線5に最後にオン電圧が印加されてから画像データDの読み出し処理でオン電圧が印加されるまでの間に各TFT8がオフ状態とされている時間Tac(図16参照。以下、実効蓄積時間Tacという。)が長くなる。
【0213】
このように実効蓄積時間Tacが長くなると、前述したように、各放射線検出素子7内に蓄積された暗電荷の量が大きくなり、上記のように、本発明者らの研究では放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した、被写体の情報が担持された有益な電荷が蓄積されるレンジが十分に確保されるとしても、やはりレンジはある程度狭まる。
【0214】
そのため、上記のように工場出荷時等に予め割り当てられた補正値Sやゲイン補正値Gを、そのままでは放射線検出素子7ごとの真の画像データD*に適用することができない可能性がある。
【0215】
そこで、上記の本実施形態のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成する場合(図23参照)、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、その状態で読み出された画像データDに対する上記の補正値Sやゲイン補正値Gを補正する補正パラメータを備えるように構成することが可能である。
【0216】
なお、このように、コンソール58で画像データDに対する画像処理において補正パラメータを適用するか否かを判断するために、放射線画像撮影装置1から、当該画像データDが、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影において読み出された画像データDであるか否かの情報をコンソール58に送信するように構成される。
【0217】
上記の場合、補正値Sに対する補正パラメータをs、ゲイン補正値Gに対する補正パラメータをgとすると、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出された画像データDに対しては、上記の(2)式を適用する代わりに、
Dn=(G+g)×{D*+(S+s)}
=(G+g)×{(D−O)+(S+s)} …(3)
が適用されて、正規化されたデータDnが算出される。
【0218】
なお、この場合、補正パラメータs、gはそれぞれ負の値もとり得る。また、補正パラメータs、gを、例えば、上記の実効蓄積時間Tacに応じて変化する実効蓄積時間Tacの関数として設定することも可能である。
【0219】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50によれば、上記の実施形態のように、放射線画像撮影装置1で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成する場合に、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出された画像データDに対する画像処理を行う際、上記の補正値Sやゲイン補正値Gを補正する補正パラメータを適用する。
【0220】
そのため、このように構成することで、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出され、実効蓄積時間Tacが長くなった状態で画像データDが得られた場合でも、コンソール58における画像処理で画像データDを的確に正規化することが可能となる。そして、正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【0221】
一方、前述したように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを行う読み出しIC16を、複数の読み出しIC16のうちの一部の読み出しIC16A、16Bのみで行うように構成する場合には、以下のように別の問題が生じ得る。
【0222】
すなわち、前述したように、上記の補正値Sやゲイン補正値Gは、放射線画像撮影装置1の工場出荷時等に、所定の温度環境下で各読み出し回路17に読み出し動作を繰り返し行わせて、読み出しIC16等の温度が一定の温度になった状態で得られた値である。
【0223】
そして、前述した一部の読み出し回路16A、16Bでは、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理が行われ、電荷蓄積状態を経た後、画像データDの読み出し処理が行われる。そして、図22に示したように、画像データDの読み出し処理を終了した後、再度、リークデータdleakの読み出し処理等が行われ、電荷蓄積状態を経た後、オフセットデータOの取得処理が行われる。
【0224】
そのため、上記の一部の読み出しIC16A、16Bの温度は、上記の工場出荷時等において補正値Sやゲイン補正値Gが得られた際の温度とほぼ同じ温度になっていると考えられる。そのため、読み出しIC16A、16Bで読み出された画像データDやオフセットデータOに対しては、上記にようにして予め設定された補正値Sやゲイン補正値Gを上記の(2)式のように適用して正規化されたデータDnを算出し、算出した正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を生成させることができる。
【0225】
しかし、上記の一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16では、図示を省略するが、放射線画像撮影前には読み出し動作を行わず、電荷蓄積状態を経た後、画像データDの読み出し処理で読み出し動作を行う。
【0226】
また、上記の一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16は、画像データDの読み出し処理を終了した後、上記の一部の読み出しIC16A、16Bが読み出し動作等を行っている間は読み出し動作を行わず、電荷蓄積状態を経た後、オフセットデータOの取得処理で読み出し動作を行う。
【0227】
そのため、上記の一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16では、画像データDの読み出し処理やオフセットデータOの取得処理では、それまで読み出し動作を行っていなかった状態から読み出し動作が開始されることになる。そのため、これらの読み出しIC16では、画像データDの読み出し処理やオフセットデータOの取得処理の際に、その温度が、上記の工場出荷時等において補正値Sやゲイン補正値Gが得られた際の温度よりも低い温度になっている可能性がある。
【0228】
そのため、読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16で読み出された画像データDやオフセットデータOに対しては、上記にようにして予め設定された補正値Sやゲイン補正値Gをそのまま適用することができない可能性がある。
【0229】
特に、前述したように、放射線画像撮影前の読み出し処理の際にこれらの読み出しIC16に対する電力の供給を停止するように構成した場合には、これらの読み出しIC16では、画像データDの読み出し処理やオフセットデータOの取得処理の際に、その温度が、上記の工場出荷時等において補正値Sやゲイン補正値Gが得られた際の温度よりも低い温度になっていると考えられる。
【0230】
そのため、このような場合には特に、上記にようにして予め設定された補正値Sやゲイン補正値Gをそのまま適用することはできないと考えられる。
【0231】
そこで、上記の変形例(図24や図25参照)のように、一部の読み出しIC16A、16Bのみを用いて放射線画像撮影前の読み出し処理を行い、それ以外の他の読み出しIC16では読み出し動作を行わないように構成する場合(電力の供給を停止する場合を含む。)には、コンソール58が、それらの読み出しIC16で読み出された画像データDに対する上記の補正値Sやゲイン補正値Gを補正する補正パラメータを備えるように構成することが可能である。
【0232】
この場合も、上記の(3)式に示したように、補正値Sやゲイン補正値Gが補正パラメータs、gで補正されて適用されるが、その際、補正パラメータs、gは、上記の放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成した場合に適用される補正パラメータs、gの要素と、一部の読み出しIC16A、16Bのみを用いて放射線画像撮影前の読み出し処理を行った場合の補正パラメータs、gの要素とが加味されて、補正パラメータs、gが設定される。
【0233】
そして、この場合、補正パラメータs、gは、上記のように実効蓄積時間Tacの関数としてのみならず、読み出しIC16の温度の関数として設定することも可能である。
【0234】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50によれば、一部の読み出しIC16A、16Bのみを用いて放射線画像撮影前の読み出し処理を行い、それ以外の他の読み出しIC16では読み出し動作を行わないように構成する場合(電力の供給を停止する場合を含む。)に、補正パラメータs、gで補正値Sやゲイン補正値Gを補正して適用する。
【0235】
そのため、このように構成することで、一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16の温度が所定の温度よりも低くなる場合でも、コンソール58における画像処理で画像データDを的確に正規化することが可能となる。そして、正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【0236】
なお、コンソール58における画像データDやオフセットデータOを上記(1)式に代入すれば真の画像データD*を算出できるのは、前述した図22に示したように、オフセットデータOの取得処理を、放射線画像撮影前の読み出し処理から電荷蓄積状態を経て画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスを繰り返して行うように構成したことによる。
【0237】
すなわち、各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量は、当該放射線検出素子7に接続されているTFT8がオフ状態とされていた時間に比例して増大する。そして、蓄積された暗電荷はオフセットデータOとして読み出されるが、オフセットデータOの大きさも、TFT8がオフ状態とされていた時間に依存して変化する。
【0238】
その際、上記のように、画像データDの読み出し処理までの処理シーケンスと、オフセットデータOの取得処理までの処理シーケンスを同じ処理シーケンスとすれば、オフセットデータOの取得処理の際にTFT8がオフ状態とされていた時間Tacすなわち実効蓄積時間Tac(図22参照)は、画像データDの読み出し処理の際の実行蓄積時間Tac(図20参照)と同じ時間になる。
【0239】
なお、実効蓄積時間Tacは、前述したように、検出感度向上等のために、ある走査線5に対するオン電圧の印加を開始してから次の走査線5に対するオン電圧の印加を開始するまでの周期τ(図16や図20等参照)等を長くした場合には、走査線5ごとに異なる時間になる。
【0240】
しかし、上記のように同じ処理シーケンスを繰り返して画像データDの読み出し処理とオフセットデータOの取得処理とを行うように構成すれば、ある1本の走査線5について見た場合、画像データDの読み出し処理の際の実効蓄積時間Tacと、オフセットデータOの取得処理の際の実効蓄積時間Tacとが同じ時間になる。
【0241】
このように、上記のように構成して実効蓄積時間Tacが同じ時間になるように構成すれば、各放射線検出素子7から読み出された画像データDに重畳されている、暗電荷に起因するオフセット分と、各放射線検出素子7ごとに取得されたオフセットデータOとが同じ値になる。そのため、上記の(1)式に示したように、画像データDからオフセットデータOを差し引くことで、各放射線検出素子7ごとの真の画像データD*を得ることができるのである。
【0242】
このことからも分かるように、オフセットデータOの取得処理を、放射線画像撮影前の読み出し処理から電荷蓄積状態を経て画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスとは異なる処理シーケンスで行うように構成した場合には、各放射線検出素子7から読み出された画像データDから各放射線検出素子7ごとに取得されたオフセットデータOを差し引いても、放射線の照射により放射線検出素子7内で発生した電荷に相当する真の画像データD*を得ることができない。
【0243】
そこで、上記のように画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスとは異なる処理シーケンスで行われたオフセットデータOの取得処理で得られた各放射線検出素子7ごとのオフセットデータOを、読み出された画像データDに重畳されている、暗電荷に起因するオフセット分と同等の値に補正するために、例えば、予め各放射線検出素子7ごとにオフセットデータOを補正するための補正パラメータα、βを用意しておく。
【0244】
そして、補正パラメータα、βを、例えば、
O*=α×O+β …(4)
のようにオフセットデータOに施して、オフセットデータOを補正するように構成することが可能である。
【0245】
この場合、真の画像データD*の算出は、上記(1)式の代わりに、
D*=D−O*
=D−(α×O+β) …(5)
の演算により算出されることになる。
【0246】
このように構成すれば、画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスとは異なる処理シーケンスでオフセットデータOの取得処理を行うように構成した場合においても、オフセットデータOを的確に補正して、正規化されたデータDnを的確に算出することが可能となる。そして、正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【0247】
なお、この場合も、補正パラメータα、βを実効蓄積時間Tacや温度の関数として設定するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【0248】
1 放射線画像撮影装置
5 走査線
6 信号線
7 放射線検出素子
8 TFT(スイッチ手段)
15 走査駆動手段
16 読み出しIC
16A、16B 一部の読み出しIC
17 読み出し回路
22 制御手段
39 コネクタ(通信手段)
41 アンテナ装置(通信手段)
50 放射線画像撮影システム
58 コンソール
A 検出部の中央部分
B 検出部の端部部分
D 画像データ
dleak リークデータ
dleak_th 閾値
g、s 画像データに対する補正パラメータ
O オフセットデータ
P 検出部
q 電荷
r 領域
α、β オフセットデータに対する補正パラメータ
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムに係り、特に、放射線画像撮影装置が自ら放射線の照射を検出して放射線画像撮影を行う放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【0002】
照射されたX線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号(すなわち画像データ)に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。
【0003】
このタイプの放射線画像撮影装置はFPD(Flat Panel Detector)として知られており、従来は支持台(或いはブッキー装置)と一体的に形成された、いわゆる専用機型として構成されていたが(例えば特許文献1参照)、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納し、持ち運び可能とした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている(例えば特許文献2、3参照)。
【0004】
このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図7等に示すように、通常、複数の放射線検出素子7が、検出部P上に二次元状(マトリクス状)に配列され、各放射線検出素子7にそれぞれ薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor。以下、TFTという。)8で形成されたスイッチ手段が接続されて構成される。
【0005】
そして、通常、放射線画像撮影は、放射線発生装置55の放射線源52(後述する図11や図12参照)から放射線画像撮影装置に対して、被験者の身体等の所定の撮影部位(すなわち胸部正面や腰椎側面等)を介した状態で放射線が照射されて行われる。
【0006】
その際、放射線画像撮影装置の走査駆動手段15のゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して全てのTFT8をオフ状態とした状態で放射線を照射することで、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷が、各放射線検出素子7内に的確に蓄積される。
【0007】
そして、放射線画像撮影の後、ゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して、各TFT8を順次オン状態として、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生して蓄積された電荷を各信号線6に順次放出させて、各読み出し回路17で画像データDとしてそれぞれ読み出すように構成される。
【0008】
ところで、上記のように、放射線画像撮影が的確に行われるためには、放射線画像撮影装置に放射線が照射される際に、ゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxに適切にオフ電圧が印加され、スイッチ手段である各TFT8がオフ状態になることが必要となる。
【0009】
そこで、例えば従来の専用機型の放射線画像撮影装置等では、放射線発生装置との間でインターフェースを構築し、互いに信号等をやり取りして、放射線画像撮影装置が走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して電荷蓄積状態になったことを確認したうえで、放射線画像撮影装置が放射線源から放射線を照射させるように構成される場合が多い。
【0010】
しかし、例えば、放射線画像撮影装置と放射線発生装置との製造メーカーが異なっているような場合には、両者の間でインターフェースを構築することが必ずしも容易でない場合があり、或いは、インターフェースを構築できない場合もある。
【0011】
このように放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間でインターフェースが構築されない場合、放射線画像撮影装置側から見ると、放射線源からどのようなタイミングで放射線が照射されるかが分からない。そのため、放射線源から放射線が照射されたことを、放射線画像撮影装置が自ら検出しなければならなくなる。
【0012】
そこで、近年、このような放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間のインターフェースによらずに、放射線が照射されたことを自ら検出するように構成された放射線画像撮影装置が種々開発されている。
【0013】
例えば、特許文献4や特許文献5に記載の発明では、放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されて各放射線検出素子7内に電荷が発生すると、各放射線検出素子7から、各放射線検出素子7に接続されているバイアス線9(後述する図7等参照)に電荷が流れ出してバイアス線9を流れる電流が増加することを利用して、バイアス線9に電流検出手段を設けてバイアス線9内を流れる電流の電流値を検出し、その電流値に基づいて放射線の照射の開始等を検出することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特開平9−73144号公報
【特許文献2】特開2006−058124号公報
【特許文献3】特開平6−342099号公報
【特許文献4】米国特許第7211803号明細書
【特許文献5】特開2009−219538号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
しかしながら、本発明者らの研究で、上記の手法は、バイアス線9が各放射線検出素子7の電極に接続されているため、電流検出手段で発生したノイズがバイアス線9を介して各放射線検出素子7に伝わり、放射線検出素子7から読み出される画像データDにノイズとして重畳される場合があるなど、必ずしも解決が容易でない問題があることが分かってきた。
【0016】
そして、本発明者らは、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを検出する別の手法について種々研究を重ねた結果、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを的確に検出することが可能ないくつかの手法を見出すことができた。
【0017】
ところで、後述するように、本発明者らが見出した新たな放射線の照射検出手法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15のゲートドライバ15bから全ての走査線5にオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とした状態で読み出し回路17に読み出し動作を行わせて、TFT8を介して放射線検出素子7からリークした電荷q(後述する図13参照)をリークデータdleakに変換するリークデータdleakの読み出し処理を行うように構成される。
【0018】
そして、各TFT8をオフ状態のままとすると、放射線検出素子7自体の熱(温度)による熱励起等により常時発生している、いわゆる暗電荷が各放射線検出素子7内に蓄積されてしまう。そのため、リークデータdleakの読み出し処理と、ゲートドライバ15bから走査線5にオン電圧を順次印加して各放射線検出素子7内から暗電荷を除去する各放射線検出素子7のリセット処理とを、交互に繰り返し行う。
【0019】
そして、読み出したリークデータdleakに基づいて放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始されたことを検出するように構成される。
【0020】
その際、各放射線検出素子7のリセット処理では、上記のようにゲートドライバ15bから各走査線5にオン電圧が順次印加されるため、比較的大きな電力が消費される。そのため、放射線画像撮影装置では、放射線の照射開始を待つ間、リークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とが繰り返し継続して行われるが、放射線の照射開始までの時間が長いと、消費される電力が大きくなる。
【0021】
そして、このように消費電力が大きくなると、例えば、放射線画像撮影装置がバッテリを内蔵する装置である場合には、内蔵されたバッテリの消耗が大きくなり、バッテリの1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減してしまうといった問題が生じ得る。
【0022】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、装置自体で放射線の照射開始を的確に検出可能で、かつ、撮影前の読み出し処理における電力消費を低減することが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
【0023】
また、本発明者らの研究では、上記のように電力消費を抑えるための処理を行う場合、それに関連して、放射線画像撮影により得られた画像データのコンソール58(後述する図11や図12参照)における画像処理において種々の処理を行うことが必要になる場合があることも分かってきた。
【0024】
そこで、本発明は、上記のように、撮影前の読み出し処理における電力消費を低減するように放射線画像撮影装置を構成した場合に生じる種々の課題を、コンソールにおける画像処理で的確に対処することが可能な放射線画像撮影システムを提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0025】
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理と、前記各放射線検出素子のリセット処理とを、交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を、定期的に中止することを特徴とする。
【0026】
また、本発明の放射線画像撮影システムは、
通信手段を備える本発明の放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信された前記画像データおよび前記オフセットデータに基づいて放射線画像を生成するコンソールと、
を備え、
前記コンソールは、前記放射線画像撮影装置における放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理および前記各放射線検出素子のリセット処理において、前記各放射線検出素子のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、読み出された前記画像データに対して、当該画像データに加算し、および/または乗算して、当該画像データを補正する補正パラメータを適用することを特徴とする。
【発明の効果】
【0027】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理とを交互に繰り返して行うが、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するように構成した。
【0028】
そのため、少なくとも放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を中止した際には、走査駆動手段で比較的大きな電力を消費するリセット処理を行わなくて済むため、放射線画像撮影前の読み出し処理における走査駆動手段での電力消費を低減することが可能となる。また、そのため、特に放射線画像撮影装置がバッテリを内蔵する場合には、内蔵されたバッテリの消耗を的確に抑制することが可能となり、バッテリの1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減することを的確に防止することが可能となる。
【0029】
また、放射線画像撮影前の読み出し処理で、各放射線検出素子のリセット処理は中止されるとしても、リークデータdleakの読み出し処理は継続して行われるため、読み出されたリークデータdleakに基づいて放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0030】
また、本発明のような方式の放射線画像撮影システムによれば、上記のように、放射線画像撮影装置で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するように構成する場合に、各放射線検出素子のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出された画像データに対する画像処理を行う際に、画像データDを補正する補正パラメータを適用する。
【0031】
そのため、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出され、スイッチ手段がオフ状態とされている時間が長くなり、各放射線検出素子内に暗電荷が比較的多く蓄積された状態で画像データが得られた場合でも、コンソールにおける画像処理で画像データを的確に正規化することが可能となる。そして、正規化されたデータに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図2】図1におけるX−X線に沿う断面図である。
【図3】放射線画像撮影装置のコネクタにケーブルのコネクタを接続した状態を表す斜視図である。
【図4】放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。
【図5】図4の基板上の小領域に形成された放射線検出素子とTFT等の構成を示す拡大図である。
【図6】フレキシブル回路基板やPCB基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。
【図7】放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。
【図8】検出部を構成する1画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【図9】各放射線検出素子のリセット処理における電荷リセット用スイッチやTFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図10】画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、TFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図11】撮影室等に構築された放射線画像撮影システムの構成を示す図である。
【図12】回診車上に構築された放射線画像撮影システムの構成を示す図である。
【図13】TFTを介して各放射線検出素子からリークした各電荷がリークデータとして読み出されることを説明する図である。
【図14】リークデータの読み出し処理における電荷リセット用スイッチやTFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図15】放射線画像撮影前にリークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理を交互に行うように構成した場合の電荷リセット用スイッチ、パルス信号、TFTのオン/オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図16】放射線画像撮影前にリークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理を交互に行うように構成した場合に各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。
【図17】読み出されるリークデータを時系列的にプロットしたグラフである。
【図18】図16において放射線の照射開始の検出後もリークデータの読み出し処理を続行するように構成した場合のタイミングチャートである。
【図19】放射線の照射が終了するとリークデータが減少することを示すグラフである。
【図20】放射線画像撮影装置に照射野が絞られた放射線が照射された場合を表す図である。
【図21】各読み出し回路で読み出されたリークデータの読み出しICごとの平均値の時間的推移の例を表すグラフである。
【図22】図16に示した処理シーケンスを繰り返してオフセットデータの取得処理を行う場合に各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。
【図23】放射線画像撮影前のリークデータの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するように構成した場合に各走査線にオン電圧を印加するタイミング等を説明するタイミングチャートである。
【図24】接続された各信号線が検出部の中央部分を通過するように設けられている読み出しICを説明する図である。
【図25】接続された各信号線が検出部の中央部分を通過するように設けられている読み出しIC、および接続された各信号線が検出部の端部部分を通過するように設けられている読み出しICを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0034】
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。
【0035】
[放射線画像撮影装置]
まず、本実施形態に係る放射線画像撮影装置について説明する。図1は、放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図2は、図1のX−X線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置1は、図1や図2に示すように、筐体状のハウジング2内にシンチレータ3や基板4等で構成されるセンサパネルSPが収納されている。
【0036】
本実施形態では、筐体2のうち、放射線入射面Rを有する中空の角筒状のハウジング本体部2Aは、放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されており、ハウジング本体部2Aの両側の開口部を蓋部材2B、2Cで閉塞することで筐体2が形成されている。なお、筐体2をこのようないわゆるモノコック型として形成する代わりに、例えば、フロント板とバック板とで形成された、いわゆる弁当箱型とすることも可能である。
【0037】
また、筐体2の一方側の蓋部材2Bには、電源スイッチ37や切替スイッチ38、コネクタ39、バッテリ状態や放射線画像撮影装置1の稼働状態等を表示するLED等で構成されたインジケータ40等が配置されている。
【0038】
本実施形態では、コネクタ39は、例えば図3に示すように、ケーブルCの先端に設けられたコネクタCが接続されることにより、例えば後述するコンソール58(図11や図12参照)等との間でケーブルCを介して信号等を送受信したりコンソール58に画像データD等を送信したりする際の有線方式の通信手段として機能するようになっている。なお、コネクタ39の設置位置は蓋部材2Bに限定されず、放射線画像撮影装置1の適宜の位置に設置することが可能である。
【0039】
また、図示を省略するが、例えば筐体2の反対側の蓋部材2C等に、アンテナ装置41(後述する図7参照)が例えば蓋部材2Cに埋め込む等して設けられており、本実施形態では、このアンテナ装置41が、放射線画像撮影装置1とコンソール58等との間で信号等の無線方式で送受信する場合の通信手段として機能するようになっている。
【0040】
なお、アンテナ装置41の設置位置は蓋部材2Cに限定されず、放射線画像撮影装置1の任意の位置にアンテナ装置41を設置することが可能である。また、設置するアンテナ装置41は1個に限らず、複数設けることも可能である。
【0041】
図2に示すように、筐体2の内部には、基板4の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台31が配置され、基台31には、電子部品32等が配設されたPCB基板33やバッテリ24等が取り付けられている。また、基板4やシンチレータ3の放射線入射面Rには、それらを保護するためのガラス基板34が配設されている。また、本実施形態では、センサパネルSPと筐体2の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材35が設けられている。
【0042】
シンチレータ3は、基板4の後述する検出部Pに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレータ3は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると300〜800nmの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
【0043】
基板4は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図4に示すように、基板4のシンチレータ3に対向する側の面4a上には、複数の走査線5と複数の信号線6とが互いに交差するように配設されている。基板4の面4a上の複数の走査線5と複数の信号線6により区画された各小領域rには、放射線検出素子7がそれぞれ設けられている。このように、走査線5と信号線6で区画された各小領域rに二次元状に配列された複数の放射線検出素子7が設けられた領域r全体、すなわち図4に一点鎖線で示される領域が検出部Pとされている。
【0044】
本実施形態では、放射線検出素子7としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各放射線検出素子7は、図4の拡大図である図5に示すように、スイッチ手段であるTFT8のソース電極8sに接続されている。また、TFT8のドレイン電極8dは信号線6に接続されている。
【0045】
放射線検出素子7は、放射線画像撮影装置1の筐体2の放射線入射面Rから放射線が入射し、シンチレータ3で放射線から変換された可視光等の電磁波が照射されると、その内部で電子正孔対を発生させる。放射線検出素子7は、このようにして、照射された放射線(本実施形態ではシンチレータ3で放射線から変換された電磁波)を電荷に変換するようになっている。
【0046】
そして、TFT8は、後述する走査駆動手段15から走査線5を介してゲート電極8gにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極8sやドレイン電極8dを介して放射線検出素子7内に蓄積されている電荷を信号線6に放出させるようになっている。また、TFT8は、接続された走査線5を介してゲート電極8gにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子7から信号線6への電荷の放出を停止して、放射線検出素子7内に電荷を蓄積させるようになっている。
【0047】
本実施形態では、図5に示すように、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子7に1本のバイアス線9が接続されており、図4に示すように、各バイアス線9はそれぞれ信号線6に平行に配設されている。また、各バイアス線9は、基板4の検出部Pの外側の位置で結線10に結束されている。
【0048】
本実施形態では、図4に示すように、各走査線5や各信号線6、バイアス線9の結線10は、それぞれ基板4の端縁部付近に設けられた入出力端子(パッドともいう。)11に接続されている。各入出力端子11には、図6に示すように、後述する走査駆動手段15のゲートドライバ15bを構成するゲートIC15c等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板(Chip On Film等ともいう。)12が異方性導電接着フィルム(Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着材料13を介して接続されている。
【0049】
そして、フレキシブル回路基板12は、基板4の裏面4b側に引き回され、裏面4b側で前述したPCB基板33に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置1のセンサパネルSPが形成されている。なお、図6では、電子部品32等の図示が省略されている。
【0050】
ここで、放射線画像撮影装置1の回路構成について説明する。図7は本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の等価回路を表すブロック図であり、図8は検出部Pを構成する1画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【0051】
前述したように、基板4の検出部Pの各放射線検出素子7は、その第2電極7bにそれぞれバイアス線9が接続されており、各バイアス線9は結線10に結束されてバイアス電源14に接続されている。バイアス電源14は、結線10および各バイアス線9を介して各放射線検出素子7の第2電極7bにそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。また、バイアス電源14は、後述する制御手段22に接続されており、制御手段22により、バイアス電源14から各放射線検出素子7に印加するバイアス電圧が制御されるようになっている。
【0052】
図7や図8に示すように、本実施形態では、バイアス電源14からは、放射線検出素子7の第2電極7bにバイアス線9を介してバイアス電圧として放射線検出素子7の第1電極7a側にかかる電圧以下の電圧(すなわちいわゆる逆バイアス電圧)が印加されるようになっている。
【0053】
走査駆動手段15は、配線15dを介してゲートドライバ15bにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路15aと、走査線5の各ラインL1〜Lxに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各TFT8のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ15bとを備えている。本実施形態では、ゲートドライバ15bは、複数の前述したゲートIC15c(図6参照)が並設されて構成されている。
【0054】
なお、各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理の際の、走査駆動手段15のゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxへのオン電圧の印加等については、後で説明する。
【0055】
図7や図8に示すように、各信号線6は、読み出しIC16内に内蔵された各読み出し回路17にそれぞれ接続されている。読み出し回路17は、増幅回路18と相関二重サンプリング回路19等で構成されている。読み出しIC16内には、さらに、アナログマルチプレクサ21と、A/D変換器20とが設けられている。なお、図7や図8中では、相関二重サンプリング回路19はCDSと表記されている。また、図8中では、アナログマルチプレクサ21は省略されている。
【0056】
本実施形態では、増幅回路18は、オペアンプ18aと、オペアンプ18aにそれぞれ並列にコンデンサ18bおよび電荷リセット用スイッチ18cが接続され、オペアンプ18a等に電力を供給する電源供給部18dを備えたチャージアンプ回路で構成されている。増幅回路18のオペアンプ18aの入力側の反転入力端子には信号線6が接続されており、増幅回路18の入力側の非反転入力端子には基準電位V0が印加されるようになっている。なお、基準電位V0は適宜の値に設定され、本実施形態では、例えば0[V]が印加されるようになっている。
【0057】
また、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cは、制御手段22に接続されており、制御手段22によりオン/オフが制御されるようになっている。また、オペアンプ18aと相関二重サンプリング回路19との間には、電荷リセット用スイッチ18cと連動して開閉するスイッチ18eが設けられており、スイッチ18eは、電荷リセット用スイッチ18cがオン/オフ動作と連動してオフ/オン動作するようになっている。
【0058】
放射線画像撮影装置1で、各放射線検出素子7内に残存する電荷を除去するための各放射線検出素子7のリセット処理を行う際には、図9に示すように、電荷リセット用スイッチ18cがオン状態(およびスイッチ18eがオフ状態)とされた状態で、各TFT8がオン状態とされる。
【0059】
すると、オン状態とされた各TFT8を介して各放射線検出素子7から電荷が信号線6に放出され、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cを通過して、オペアンプ18aの出力端子側からオペアンプ18a内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部18dに流れ出す。このようにして、各放射線検出素子7のリセット処理が行われるようになっている。
【0060】
一方、各放射線検出素子7からの画像データDの読み出し処理の際には、図10に示すように、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cがオフ状態(およびスイッチ18eがオン状態)とされた状態で、オン状態とされた各TFT8を介して各放射線検出素子7から電荷が信号線6に放出されると、電荷が増幅回路18のコンデンサ18bに蓄積される。
【0061】
そして、増幅回路18では、コンデンサ18bに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ18aの出力側から出力されるようになっており、増幅回路18により、各放射線検出素子7から流出した電荷が電荷電圧変換されるようになっている。
【0062】
そして、増幅回路18の出力側に設けられた相関二重サンプリング回路(CDS)19は、各放射線検出素子7から電荷が流出する前に制御手段22からパルス信号Sp1(図10参照)が送信されると、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vinを保持し、上記のように各放射線検出素子7から流出した電荷が増幅回路18のコンデンサ18bに蓄積された後に制御手段22からパルス信号Sp2が送信されると、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vfiを保持する。
【0063】
そして、相関二重サンプリング回路19は、2回目のパルス信号Sp2で電圧値Vfiを保持すると、電圧値の差分Vfi−Vinを算出し、算出した差分Vfi−Vinをアナログ値の画像データDとして下流側に出力するようになっている。そして、相関二重サンプリング回路19から出力された各放射線検出素子7の画像データDは、アナログマルチプレクサ21を介して順次A/D変換器20に送信され、A/D変換器20で順次デジタル値の画像データDに変換されて記憶手段23に出力されて順次保存されるようになっている。
【0064】
なお、1回の画像データDの読み出し処理が終了すると、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cがオン状態とされ(図10参照)、コンデンサ18bに蓄積された電荷が放電されて、上記と同様に、放電された電荷がオペアンプ18aの出力端子側からオペアンプ18a内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部18dに流れ出す等して、増幅回路18がリセットされる。
【0065】
制御手段22は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段22は、放射線画像撮影装置1の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図7等に示すように、制御手段22には、SRAM(Static RAM)やSDRAM(Synchronous DRAM)等で構成される記憶手段23が接続されている。
【0066】
また、本実施形態では、制御手段22には、前述したアンテナ装置41が接続されており、さらに、検出部Pや走査駆動手段15、読み出し回路17、記憶手段23、バイアス電源14等の各部材に電力を供給するためのバッテリ24が接続されている。また、バッテリ24には、図示しない充電装置からバッテリ24に電力を供給してバッテリ24を充電する際の接続端子25が取り付けられている。
【0067】
前述したように、制御手段22は、バイアス電源14を制御してバイアス電源14から各放射線検出素子7に印加するバイアス電圧を設定したり可変させたりするなど、放射線画像撮影装置1の各機能部の動作を制御するようになっている。
【0068】
なお、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出等については、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50について説明した後で説明する。
【0069】
[放射線画像撮影システム]
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影システムについて説明する。図11や図12は、本実施形態に係る放射線画像撮影システムの構成を示す図である。
【0070】
図11は、病院等の撮影室R1や前室(操作室等ともいう。)R2等に放射線画像撮影システム50が構築された場合を示す図であり、図12は、放射線画像撮影システム50が病室R3に搬入される回診車71上に構築された場合を示す図である。なお、図12において、Hは被写体である被験者を表し、Bは被験者が横臥するベッドBを表す。
【0071】
以下、図11に示すように、放射線画像撮影システム50が、撮影室R1等に構築された場合について主に説明するが、図12に示した回診車71上に構築された場合についても同様に説明される。
【0072】
図11に示すように、撮影室R1には、ブッキー装置51が設置されており、ブッキー装置51は、そのカセッテ保持部(カセッテホルダともいう。)51aに上記の放射線画像撮影装置1を装填して用いることができるようになっている。
【0073】
なお、図11では、ブッキー装置51として、立位撮影用のブッキー装置51Aと臥位撮影用のブッキー装置51Bが設置されている場合が示されているが、例えば、立位撮影用のブッキー装置51Aのみ、或いは、臥位撮影用のブッキー装置51Bのみが設けられていてもよい。
【0074】
放射線画像撮影装置1をブッキー装置51に装填する際に、例えば前述した図3に示したように、放射線画像撮影装置1のコネクタ39に、ブッキー装置51から延設されたケーブルCaの先端に設けられたコネクタCを接続した状態で装填するように構成することが可能である。
【0075】
なお、この場合、放射線画像撮影装置1は、コネクタ39やケーブルCaを介してコンソール58との間で有線方式で信号の送受信等を行ったりコンソール58への画像データDの送信等を行うことが可能となることは前述した通りである。
【0076】
また、図12に示したように、放射線画像撮影システム50を回診車71上に構築した場合、図18に示したように放射線画像撮影装置1にケーブルCaを接続した状態で撮影を行ってもよいが、ケーブルCaが放射線技師等の撮影動作の邪魔になるような場合には、放射線画像撮影装置1にケーブルCaを接続しない状態で撮影が行われる。
【0077】
撮影室R1には、図11に示すように、被写体を介してブッキー装置51に装填された放射線画像撮影装置1に放射線を照射する放射線源52が少なくとも1つ設けられている。本実施形態では、放射線源52の位置を移動させたり、放射線の照射方向を変えることで、1つの放射線源52で、立位撮影用のブッキー装置51Aと臥位撮影用のブッキー装置51Bのいずれにも放射線を照射することができるようになっている。
【0078】
一方、回診車71上に構築された放射線画像撮影システム50では、図12に示すように、放射線画像撮影装置1はブッキー装置51には装填されず、いわば単独の状態で用いられる。そして、例えば、患者Hが病室R3のベッドBから起き上がれず、撮影室R1に行くことができないような場合に、図12に示すように放射線画像撮影装置1をベッドBと患者の身体との間に差し込んだり患者の身体にあてがったりして用いることができるようになっている。
【0079】
また、放射線画像撮影装置1を病室R3等で用いる場合、前述した撮影室R1に据え付けられた放射線発生装置55や放射線源52を病室R3に持ち込むことができないため、図12に示すように、放射線発生装置55が例えば回診車71に搭載される等して病室R3に持ち込まれる。
【0080】
そして、この場合、放射線源52Pは任意の方向に放射線を照射できるように構成される。そして、ベッドBと患者の身体との間に差し込まれたり患者の身体にあてがわれたりした放射線画像撮影装置1に対して、適切な距離や方向から放射線を照射するように調整される。
【0081】
なお、図11に示したように、撮影室R1内においても、放射線画像撮影装置1を、例えば臥位撮影用のブッキー装置51B上に横臥した患者の身体と臥位撮影用のブッキー装置51Bとの間に差し込んだり、臥位撮影用のブッキー装置51B上で患者の身体にあてがったりして用いることも可能である。そして、この場合、放射線源52としては、ポータブルの放射線源を用いることも可能であり、また、撮影室R1に据え付けられた放射線源52を用いることも可能である。
【0082】
図11に示すように、撮影室R1には、撮影室R1内の各装置等や撮影室R1外の各装置等の間の通信等を中継するための中継器(基地局等ともいう。)54が設けられている。なお、本実施形態では、中継器54には、放射線画像撮影装置1が無線方式で画像データDや信号等の送受信を行うことができるように、無線アンテナ(アクセスポイント等ともいう。)53が設けられている。
【0083】
また、中継器54は、放射線発生装置55やコンソール58と接続されており、中継器54には、放射線画像撮影装置1やコンソール58等から放射線発生装置55に送信するLAN通信用の信号等を放射線発生装置55用の信号等に変換し、また、その逆の変換も行う図示しない変換器が内蔵されている。
【0084】
なお、図12に示した回診車71上に構築された放射線画像撮影システム50では、放射線発生装置55内に、或いは外付けで、LAN通信用の信号等を放射線発生装置55用の信号等に変換し、その逆の変換も行う図示しない変換器が設けられており、この変換器に無線アンテナ53が取り付けられている。
【0085】
前室(操作室ともいう。)R2には、本実施形態では、放射線発生装置55の操作卓57が設けられており、操作卓57には、放射線技師等が操作して放射線発生装置55に対して放射線の照射開始等を指示するための曝射スイッチ56が設けられている。そして、本実施形態では、放射線技師等が曝射スイッチ56を操作することで放射線源52から放射線が照射されるようになっている。
【0086】
図12に示した回診車71上に構築された放射線画像撮影システム50では、回診車71に搭載された放射線発生装置55が操作卓57の役割も果たしており、放射線発生装置55に、図12では図示を省略した曝射スイッチ56が取り付けられている。
【0087】
放射線発生装置55は、このほか、放射線源52から適切な線量の放射線が照射されるように、放射線源52に所定の管電流や管電圧を供給したり放射線源52からの放射線の照射時間を調整する等して、放射線源52を制御するようになっている。
【0088】
本実施形態では、コンピュータ等で構成されたコンソール58が、図11の場合には前室R2に設けられており、図12の場合には、回診車71に搭載されている。なお、図11の場合に、コンソール58を撮影室R1や前室R2の外側や別室等に設けるように構成することも可能であり、コンソール58の設置場所は適宜決められる。
【0089】
本実施形態では、コンソール58には、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等を備えて構成される表示部58a(図12では図示省略)が設けられており、また、HDD(Hard Disk Drive)等で構成された記憶手段59(図12では図示省略)が接続、或いは内蔵されている。
【0090】
コンソール58は、放射線画像撮影装置1から画像データD等が送信されてくると、それに基づいて表示部58a上にプレビュー画像を表示するようになっている。そして、放射線技師等は、表示されたプレビュー画像を見て、画像中に被写体が撮影されているかや画像中での被写体の撮影位置が適切であるか等を確認して、再撮影の要否等を判断するようになっている。
【0091】
また、コンソール58は、放射線技師等により再撮影の必要がないと判断された場合には、画像データDにオフセット補正やゲイン補正、欠陥画素補正、階調処理等の所定の画像処理を行って放射線画像を生成するようになっている。なお、コンソール58における画像処理については、後で説明する。
【0092】
[放射線画像撮影装置における放射線の照射開始の検出について]
本実施形態では、放射線画像撮影装置1と放射線発生装置55との間でインターフェースが構築されず、放射線画像撮影装置1自体で放射線源52から放射線が照射されたことを検出するようになっている。以下、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1で行われる放射線の照射開始の検出の仕方について説明する。
【0093】
なお、本実施形態に係る検出方法は、本発明者らの研究により新たに見出された検出方法であり、前述した特許文献4や特許文献5に記載されているように、装置内に電流検出手段を設けて電流検出手段からの出力値に基づいて放射線の照射開始等を検出する手法は採用されていない。
【0094】
本実施形態では、放射線画像撮影において放射線画像撮影装置1に放射線が照射される前に、リークデータdleakの読み出し処理を繰り返し行うようになっている。
【0095】
リークデータdleakとは、図13に示すように、各走査線5にオフ電圧を印加した状態で、オフ状態になっている各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷qの信号線6ごとの合計値に相当するデータである。
【0096】
そして、リークデータdleakの読み出し処理では、図14に示すように、走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とした状態で、制御手段22から各読み出し回路17の相関二重サンプリング回路19(図7、8のCDS参照)にパルス信号Sp1、Sp2を送信する。
【0097】
相関二重サンプリング回路19は、制御手段22からパルス信号Sp1が送信されると、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vinを保持する。そして、増幅回路18のコンデンサ18bに各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷qが蓄積されて増幅回路18から出力される電圧値が上昇し、制御手段22からパルス信号Sp2が送信されると、相関二重サンプリング回路19は、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値Vfiを保持する。
【0098】
そして、相関二重サンプリング回路19が電圧値の差分Vfi−Vinを算出して出力した値が、リークデータdleakとなる。リークデータdleakが、その後、A/D変換器20でデジタル値に変換されることは、前述した画像データDの読み出し処理の場合と同様である。
【0099】
しかし、リークデータdleakの読み出し処理のみを繰り返し行うように構成すると、各TFT8がオフ状態のままとなってしまい、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷が各放射線検出素子7内に蓄積され続ける状態になってしまう。
【0100】
そのため、上記のように、放射線画像撮影前に、リークデータdleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成する場合には、図15に示すように、通常、各走査線5にオフ電圧を印加した状態で行うリークデータdleakの読み出し処理と、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返し行うように構成される。なお、図15や後述する図16等のTやτについては後で説明する。
【0101】
このように放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返して行うように構成した場合、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されると、各TFT8を介して各放射線検出素子7からリークする電荷q(図13参照)がそれぞれ増加する。
【0102】
そのため、例えば図16に示すように、その時点で読み出されたリークデータdleak(図16では走査線5のラインL4にオン電圧が印加されてリセット処理が行われた後の4回目の読み出し処理で読み出されたリークデータdleak)が、図17に示すように、それ以前に読み出されたリークデータdleakよりも格段に大きな値になる(図17の時刻t1参照)。なお、図16において「R」は各放射線検出素子7のリセット処理を表し、「L」はリークデータdleakの読み出し処理を表す。
【0103】
そこで、本実施形態では、制御手段22で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出されたリークデータdleakの値を監視するように構成し、読み出されたリークデータdleakが、予め設定された所定の閾値dleak_th(図17参照)を越えた時点で、放射線の照射が開始されたことを検出するようになっている。
【0104】
そして、制御手段22は、上記のようにして、放射線の照射が開始されたことを検出すると、図16に示したように、その時点で各走査線5へのオン電圧の印加を停止して、ゲートドライバ15bから走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加させ、各TFT8をオフ状態にして、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷を各放射線検出素子7内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。
【0105】
そして、例えば放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過した後、制御手段22は、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で放射線の照射が開始されたことを検出した時点またはその直前にオン電圧が印加された走査線5(図16の場合は走査線5のラインL4)の次にオン電圧を印加すべき走査線5(図16の場合は走査線5のラインL5)からオン電圧の印加を開始し、各走査線5にオン電圧を順次印加させて、画像データDの読み出し処理を行うように構成される。
【0106】
なお、図16では、画像データDの読み出し処理を、放射線の照射開始を検出した時点でオン電圧が印加された走査線5のラインLnの次にラインLn+1からオン電圧の印加を開始して行う場合を示したが、例えば、走査線5の最初のラインL1等からオン電圧の印加を開始して画像データDの読み出し処理を行うように構成することも可能である。また、図16中のTacについては後で説明する。
【0107】
[放射線の照射終了の検出について]
本実施形態では、図16に示したように、放射線の照射が開始されたことを検出した後、各走査線5にオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理は停止して電荷蓄積状態に移行するが、その際、例えば図18に示すように、電荷蓄積状態で、各走査線5にオフ電圧を印加して行うリークデータdleakの読み出し処理を続行するように構成して、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の終了を検出するように構成することも可能である。
【0108】
放射線の照射開始検出後、リークデータdleakの読み出し処理を続行するように構成すると、電荷蓄積状態では既に放射線の照射が開始されているため、図19に示すように、読み出されるリークデータdleakは大きな値になっているが、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が終了すると、リークデータdleakは元の小さな値に戻る。
【0109】
そのため、例えば時刻t2でリークデータdleakが閾値dleak_th*以下の値になったことをもって放射線の照射が終了したことを検出することが可能となる。なお、この場合の閾値dleak_th*は、上記の放射線の照射開始を検出する際の閾値dleak_th(図17参照)と同じ値であってもよく、別の値として設定することも可能である。
【0110】
また、図19では、時刻t2で放射線の照射の終了を検出した後もリークデータdleakの読み出し処理を引き続き行ってリークデータdleakを読み出す場合が示されているが、実際には、下記のように、放射線の照射の終了を検出するとリークデータdleakの読み出し処理は停止される。
【0111】
図19に示したように、リークデータdleakが閾値dleak_th*以下の値になり、放射線の照射が終了したことが検出された時点(図18では「A」参照。図19の時刻t2に対応する。)で、各走査線5へのオン電圧の順次の印加を開始して画像データDの読み出し処理を開始するように構成することが可能となる。
【0112】
このように構成すれば、図18に示したように、放射線の照射の終了を検出した後、すぐに画像データDの読み出し処理を開始することが可能となり、画像データDの読み出し処理以降の処理を早期に行うことが可能となるといった利点がある。
【0113】
[改良された放射線の照射開始の検出方法について]
ところで、上記の検出方法は、以下のように改良することができる。上記の検出方法を採用して放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を検出するように構成する場合、放射線画像撮影装置1の検出部P(図4や図7等参照)には、通常、数千本から数万本の信号線6が配線されており、各信号線6にそれぞれ読み出し回路17が設けられているため、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出されるリークデータdleakの数は、数千個から数万個の数になる。
【0114】
そして、それらの全てのリークデータdleakについて、上記のように閾値を越えたか否かを判断する処理を各読み出し処理ごとに行うように構成すると、処理が重くなり、リアルタイムで放射線の照射開始を検出することができなくなる虞れがある。そこで、以下のような検出手法を採用することが可能である。
【0115】
[検出手法A]
読み出しIC16(図7参照)内には、例えば、128個や256個の読み出し回路17が形成されて内蔵されている。すなわち、1個の読み出しIC16には、128本や256本等の信号線6が接続されている。そして、1回のリークデータdleakの読み出し処理で、1個の読み出しIC16から各信号線6ごとに128個や256個のリークデータdleakが読み出される。
【0116】
いま、仮に信号線6が4096本設けられており、1個の読み出しIC16に256個の読み出し回路17が内蔵されている(すなわち1個の読み出しIC16に256本の信号線6が接続されている)とすると、読み出しIC16の数は、全部で4096÷256=16個になる。
【0117】
そこで、例えば、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの合計値や平均値、中間値、最大値等(以下、これらを代表して平均値という。)を算出し、各読み出しIC16について算出したリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)が、それぞれ閾値を越えたか否かを判断するように構成することが可能である。
【0118】
なお、平均値dleak_ave(z)中のzは、読み出しIC16の番号であり、上記の例では、読み出しIC16は16個設けられているため、zは1から16までの値をとる。
【0119】
この検出手法Aのように構成すれば、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記の例で言えば、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出される4096個のリークデータdleakについて各々閾値を越えたか否かを判断する必要がなくなり、各読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの16個の平均値dleak_ave(z)について閾値を越えたか否かを判断するだけで済む。そのため、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始の判断処理が軽くなる。
【0120】
[検出手法B]
また、さらに判断処理を軽くするために、制御手段22で、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した16個の平均値dleak_ave(z)の中から最大値を抽出し、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)の最大値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
【0121】
しかし、この場合、各読み出しIC16内の各読み出し回路17におけるデータの読み出し効率が問題になる場合がある。
【0122】
すなわち、各読み出し回路17(図7等参照)のデータの読み出し効率は、通常、各読み出し回路17ごとに異なり、各放射線検出素子7から信号線6にリークする電荷qの合計値(図13参照)が信号線6ごとに同じであったとしても、他の読み出し回路17よりも常に大きな値のリークデータdleakを読み出す読み出し回路17もあれば、他の読み出し回路17よりも常に小さな値のリークデータdleakを読み出す読み出し回路17もある。
【0123】
このような状況において、例えば図20に示すように、放射線画像撮影装置1に対して照射野Fが絞られた状態で放射線が照射され、他の読み出し回路17よりも常に大きな値のリークデータdleakを読み出す読み出し回路17に接続されている信号線6aが照射野F外に存在する場合を考える。
【0124】
このような場合、図21に示すように、照射野F内に存在する信号線6に接続されている読み出し回路17を含む読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)(図中のγ参照)が放射線の照射により上昇しても、照射野F外に存在する信号線6aに接続されている読み出し回路17を含む読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)(図中のδ参照)を越えない場合が生じ得る。
【0125】
そして、このような場合、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した16個の平均値dleak_ave(z)の中から最大値を抽出すると、図中δで示されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)が抽出されるが、抽出されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)は放射線の照射によっても変動しないため、結局、閾値を越えなくなり、放射線の照射を検出することができなくなる。
【0126】
そこで、このような問題を回避するために、例えば、各読み出し処理ごとに各読み出しIC16から出力されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)の移動平均を、読み出しIC16ごとに算出するように構成することが可能である。
【0127】
すなわち、1回のリークデータdleakの読み出し処理ごとに読み出しIC16から出力されるリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)を算出するごとに、当該読み出し処理の直前の読み出し処理を含む所定回数分の過去の各読み出し処理の際に算出された、読み出しIC16ごとのリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)の平均(すなわち移動平均)を算出するように構成する。
【0128】
そして、読み出しIC16ごとに、今回の読み出し処理で算出したリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と、算出した移動平均との差分Δdを算出するように構成することが可能である。
【0129】
そして、制御手段22で、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した平均値dleak_ave(z)と、それぞれに対応する移動平均との差分Δdを、各読み出しIC16ごとにそれぞれ算出し、算出した差分Δd(上記の例では16個の差分Δd)の中から最大値を抽出し、差分Δdの最大値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することが可能である。
【0130】
このように構成すれば、読み出しIC16内に設けられた読み出し回路17ごとに読み出し効率にばらつきがあったとしても、同じ読み出し効率で読み出されたリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と移動平均との差分Δdを算出することで、読み出し効率によるばらつきが相殺される。
【0131】
そのため、上記差分Δdが、読み出しIC16ごとに、純粋にリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)が過去のデータから増加したか否かのみを反映する値になり、それに基づいて放射線の照射開始を検出するように構成することで、図21に示したような問題が発生することを的確に防止することが可能となる。
【0132】
[検出手法C]
また、制御手段22で、1回のリークデータdleakの読み出し処理で1つの読み出しIC16から出力されたリークデータdleakから算出した16個の平均値dleak_ave(z)と、それぞれに対応する移動平均との差分Δdをそれぞれ算出するが、算出した差分Δdの中から最大値だけでなく最小値も抽出し、差分Δdの最大値と最小値との差が、閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
【0133】
[検出手法D]
また、放射線源52(図11や図12参照)から照射される放射線の線量が非常に小さい場合、上記の検出手法A〜Cに従って算出する読み出しIC16ごとのリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)(検出手法A)や、読み出しIC16ごとのリークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と移動平均との差分Δd(検出手法B)、或いは差分Δdの最大値と最小値との差(検出手法C)が小さく、放射線が照射されてもそれらの値が閾値を越えない場合があり得る。
【0134】
そこで、例えば、読み出しIC16ごとに、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)と移動平均との差分Δdの時間的な積分値(すなわち積算値)を算出し、この積分値が閾値を越えたか否かを判断するように構成することも可能である。
【0135】
このように構成すると、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されないうちは、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)がゆらいで移動平均よりも大きくなったり小さくなったりするため、それらの差分Δdの積分値は0に近い値で推移する。しかし、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されると、リークデータdleakの平均値dleak_ave(z)は移動平均よりも大きな値になるため、それらの差分Δdは、正の値になる場合が多くなる。
【0136】
そのため、上記のように構成すれば、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されないうちは積分値が閾値を越えることはないが、放射線の照射が開始されると、積分値が増加していき、閾値を越えるようになる。そのため、上記のように構成することで、放射線源52から放射線画像撮影装置1に照射される放射線の線量が非常に小さい場合でも、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0137】
なお、上記の検出手法A〜Dのいずれか1つの検出手法を採用するように構成することも可能である。また、例えば、検出手法A〜Dのうちの複数の手法或いは全ての手法を併用して行うように構成し、いずれか1つの検出手法で放射線の照射開始が検出された場合に、制御手段22が放射線の照射が開始されたと判断するように構成することも可能である。
【0138】
また、上記の検出方法において、放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理で、ある走査線5に対するオン電圧の印加を開始してから次の走査線5に対するオン電圧の印加を開始するまでの周期τ(図15や図16等参照)を長くして、制御手段22から送信する2回のパルス信号Sp1、Sp2の送信間隔Tを長くすると、1回のリークデータdleakの読み出し処理で読み出されるリークデータdleakの値が大きくなり、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出感度が向上する。
【0139】
このように、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出感度を向上させること等を目的として、上記の検出手法A〜D以外にも、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出方法については種々の改良が可能である。
【0140】
[オフセットデータの取得処理について]
一方、放射線検出素子7内では、放射線検出素子7自体の熱(温度)による熱励起等により、いわゆる暗電荷が常時発生している。そして、前述した画像データDの読み出し処理で読み出された画像データDにも、この暗電荷に起因するオフセット分が重畳されている。
【0141】
そこで、コンソール58での画像データDに基づく放射線画像の生成処理では、画像データDからこの暗電荷に起因するオフセット分を差し引いて、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷のみに基づく真の画像データ(以下、真の画像データD*という。)を算出し、この真の画像データD*に基づいて放射線画像が生成される。
【0142】
そして、この画像データDに重畳される暗電荷に起因するオフセット分をオフセットデータOとして取得する処理が、通常、放射線画像撮影装置1で、放射線画像撮影の前や後に行われる。
【0143】
本実施形態では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、このオフセットデータOの取得処理を、放射線画像撮影の後で行われるようになっている。そして、本実施形態では、制御手段22は、画像データDの読み出し処理(図16等参照)までの一連の処理シーケンスを繰り返して、オフセットデータOの取得処理を行うようになっている。
【0144】
すなわち、上記の検出方法を採用する場合、制御手段22は、図22に示すように、画像データDの読み出し処理後、図16に示した放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理の繰り返しから電荷蓄積状態への移行、画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスを繰り返して、オフセットデータOの取得処理を行うようになっている。
【0145】
なお、オフセットデータOの取得処理における電荷蓄積状態では、暗電荷のみを各放射線検出素子7内に蓄積させるために、放射線画像撮影装置1に対して放射線は照射されない。
【0146】
そのため、画像データDの読み出し処理の後、オフセットデータOにおける電荷蓄積状態への移行前に、図22に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理と交互にリークデータdleakの読み出し処理を行う必要はなく、リークデータdleakの読み出し処理を行わずに、各放射線検出素子7のリセット処理のみを行うように構成することが可能である。
【0147】
また、図22では、画像データDの読み出し処理後に、各放射線検出素子7のリセット処理を1回(すなわち走査線5のラインLn+1〜Lx、L1〜Lnにオン電圧を順次印加して行うリセット処理を)行う場合を示したが、各放射線検出素子7のリセット処理を複数回行うように構成することも可能である。なお、図22中のTacについては、後で説明する。
【0148】
[本発明における構成等について]
本発明における放射線画像撮影装置1の基本的な構成や制御手段22における処理構成等は上記の通りであるが、本発明では、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理(例えば図16における「R」参照)を、定期的に中止するようになっている。
【0149】
以下、この点について説明する。また、あわせて本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用についても説明する。
【0150】
なお、リークデータdleakの読み出し処理を中止してしまうと、放射線の照射開始を検出することができなくなってしまう。そのため、本発明では、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理(例えば図16における「L」参照)は継続して行うようになっている。
【0151】
ここで、例えば図23に示すように、リークデータdleak(図中の「L」参照)と各放射線検出素子7のリセット処理(図中の「R」参照)とを交互に行う際に、ゲートドライバ15bから走査線5の最初のラインL1にオン電圧を印加して各放射線検出素子7のリセット処理を行ってから走査線5の最後のラインLxにオン電圧を印加して各放射線検出素子7のリセット処理を行うまで(それに続くリークデータdleakの読み出し処理を含む。)の処理を、1面分の処理というものとする。
【0152】
そして、本発明では、例えば、このようにして連続して行われる1面分の処理において、例えば図23に示すように、所定のタイミングの1面分の処理で、リークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を行わないようにして、各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成される。
【0153】
この場合、リークデータdleakの読み出し処理と交互に各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理では(図23の中央部分の1面分の処理参照)、ゲートドライバ15bから走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加した状態で、リークデータdleakの読み出し処理のみが繰り返される状態になる。
【0154】
なお、図23では、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理と、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理とを交互に行う場合を示したが、例えば、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理を所定回繰り返した後で、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理を1回行う処理動作を繰り返すように構成することも可能である。
【0155】
上記のように、走査線5の全てのラインL1〜Lxにオフ電圧を印加され、各TFT8がオフ状態とされた状態が続くと、前述したように、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷が各放射線検出素子7内に蓄積され続ける状態になる。そして、各放射線検出素子7内に蓄積された暗電荷の量が大きくなり過ぎると、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した、被写体の情報が担持された有益な電荷が蓄積されるレンジが狭まってしまう等の問題が生じる。
【0156】
しかし、本発明者らの研究によれば、放射線画像撮影装置1や各放射線検出素子7の性能等にもよるが、上記のような各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理をある程度の回数繰り返しても上記のような問題は生じず、各放射線検出素子7内にある程度の暗電荷が蓄積されても、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した、被写体の情報が担持された有益な電荷が蓄積されるレンジが十分に確保されることが分かっている。
【0157】
そのため、図23に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理と各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理とを交互に繰り返したり、或いは、前述したように、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理を所定回繰り返した後で各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理を1回行う処理動作を繰り返すように構成することも可能であるが、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理を複数回連続して行うように構成することも可能である。
【0158】
このように、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理をどのようなタイミングで何回連続させて行うか等については、放射線画像撮影装置1や各放射線検出素子7の性能等に応じて、適宜設定される。
【0159】
一方、ゲートドライバ15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して各放射線検出素子7のリセット処理を行う場合、ゲートドライバ15bから各走査線5に印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるスイッチング動作が行われるだけでなく、印加する電圧を切り替える走査線5を順次シフトさせていくために、ゲートドライバ15bの各走査線5が接続された各端子間で信号の受け渡しを行うなど、種々の複雑な動作が行われる。
【0160】
そのため、各放射線検出素子7のリセット処理を行わない1面分の処理に比べて、各放射線検出素子7のリセット処理を行う1面分の処理では、少なくとも走査駆動手段15のゲートドライバ15bでの電力の消費量が著しく大きくなる。
【0161】
そのため、上記のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成することで、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費を的確に低減することが可能となる。
【0162】
そして、このように電力消費が低減されるため、例えば、本実施形態のように放射線画像撮影装置1がバッテリ24(図2や図7参照)を内蔵する場合には、内蔵されたバッテリ24の消耗を的確に抑制することが可能となり、バッテリ24の1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減してしまうといった問題が発生することを的確に防止することが可能となる。
【0163】
一方、図3に示したように、放射線画像撮影装置1のコネクタ39に、ケーブルCの先端に設けられたコネクタCを接続する場合に、ケーブルCを介して放射線画像撮影装置1に外部の電源装置から電力を供給して放射線画像撮影装置1のバッテリ24を充電しながら放射線画像撮影を行うように構成される場合がある。
【0164】
そして、このような場合には、上記のように、放射線画像撮影前の読み出し処理の際に、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成せず、各放射線検出素子7のリセット処理をリークデータdleakの読み出し処理と交互に連続して行うように構成しても、バッテリ24がさほど消耗しない場合がある。
【0165】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22において、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するモードと、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止せずに、リークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に連続して繰り返し行わせるモードとを切り替え可能とするように構成することが可能である。
【0166】
この場合、制御手段22は、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されている場合には、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を中止しないモードに切り替え、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されない場合には、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するモードに切り替えるように構成される。
【0167】
このように構成すれば、外部の電源装置から電力が供給されない場合には、放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止することで上記の作用効果を奏することが可能となり、また、外部の電源装置から電力が供給されている場合には、リークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に連続して繰り返し行わせることが可能となる。
【0168】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを交互に繰り返して行うが、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成した。
【0169】
そのため、少なくとも放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を中止した際には、走査駆動手段15のゲートドライバ15bで比較的大きな電力を消費するリセット処理を行わなくて済むため、放射線画像撮影前の読み出し処理における走査駆動手段15での電力消費を低減することが可能となる。
【0170】
また、そのため、特に放射線画像撮影装置1がバッテリ24(図2や図7参照)を内蔵する場合には、内蔵されたバッテリ24の消耗を的確に抑制することが可能となり、バッテリ24の1回の充電で撮影できる放射線画像の枚数が低減することを的確に防止することが可能となる。
【0171】
また、放射線画像撮影前の読み出し処理で、各放射線検出素子7のリセット処理は中止されるとしても、リークデータdleakの読み出し処理は継続して行われるため、読み出されたリークデータdleakに基づいて放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0172】
なお、例えば図20に示したような放射線画像撮影装置1において、検出部Pが、例えば図中の左側の領域と右側の領域とに2分割されていたり、或いは、図中の上下左右に4分割されているなど、複数の領域に分割されているような場合、各領域で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を、別々のタイミングで中止するように構成することも可能である。
【0173】
また、そのような場合、各領域で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し動作を行うタイミングをずらすように構成することも可能である。
【0174】
このように構成すれば、仮に各領域で同じタイミングでリークデータdleakの読み出し処理を行う場合の読み出し処理と次の読み出し処理の間隔よりも、タイミングをずらした場合にいずれかの領域で読み出し処理が行われてから次の別の領域で読み出し処理が行われるまでの間隔の方が短くなる。そのため、放射線の照射が開始されたことを、より早急に検出することが可能となる。
【0175】
[本発明における変形例等について]
上記のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成することで、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費を的確に低減することが可能とされている。
【0176】
また、さらに、下記のような変形を加えることで、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費をさらに低減することが可能となる。
【0177】
すなわち、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理および各放射線検出素子7のリセット処理において、上記のように全ての読み出し回路17、すなわち全ての読み出しIC16(例えば図7等参照)を用いてリークデータdleakの読み出し処理を行う代わりに、複数の読み出しIC16の一部の読み出しIC16のみに読み出し動作を行わせるように構成することが可能である。
【0178】
なお、このように構成する場合においても、放射線の照射開始検出後の画像データDの読み出し処理の際には、複数の読み出しIC16のうちの全ての読み出しIC16に読み出し動作をさせて、各放射線検出素子7から画像データDを読み出すように構成される。
【0179】
以下、このような読み出し処理を実現するための構成や放射線画像撮影装置1の制御手段22における処理構成等について説明する。
【0180】
上記のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行わせる読み出しIC16の数を減らす場合においても、放射線画像撮影装置1自体で放射線の照射開始を的確に検出することができるように構成されなければならない。
【0181】
また、放射線画像撮影装置1に放射線が照射させる際、例えば図20に示したように、放射線画像撮影装置1に対して検出部Pの中央部分を含むように照射野Fが絞られた状態で放射線が照射される場合があることも考慮する必要がある。
【0182】
そこで、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行う一部の読み出しIC16として、例えば図24に示すように、当該読み出しIC16に内蔵された読み出し回路17(図24では図示省略)に接続された各信号線6が検出部Pの中央部分Aを通過するように設けられているような読み出しIC16、すなわち図24中では読み出しIC16Aを選択することが可能である。
【0183】
なお、図24や後述する図25等では、放射線画像撮影装置1の筐体2(図20等参照)やゲートIC15c(図6参照)等の図示が省略されており、筐体2内のセンサパネルSPや読み出しIC16等のみが模式的に記載されている。また、読み出しIC16Aや読み出しIC16B以外の読み出しIC16には信号線6が接続されていないように記載されているが、前述したように、読み出しIC16A、16Bを含む各読み出しIC16にはそれぞれ128本や256本等の信号線6が接続されている。
【0184】
また、放射線画像撮影装置1に放射線が照射される際に、図24に示したように、放射線画像撮影装置1の検出部Pの中央部分Aを含むように照射野が絞られる場合もあるが、例えば図25に示すように、検出部Pの端部部分Bを含むように照射野が絞られる場合も少なくない。
【0185】
そこで、本実施形態では、この点も考慮して、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行う一部の読み出しIC16として、例えば図25に示すように、当該読み出しIC16に内蔵された読み出し回路17(図25では図示省略)に接続された各信号線6が検出部Pの中央部分Aを通過するように設けられているような読み出しIC16Aと、各信号線6が検出部Pの端部部分Bを通過するように設けられているような読み出しIC16Bが選択されるようになっている。
【0186】
前述したように、読み出し回路17での読み出し動作では比較的大きな電力を消費するため、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理を、全ての読み出しIC16を駆動させて行うと、消費される電力が大きくなる。
【0187】
しかし、上記のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理で読み出し動作を行う読み出しIC16を、検出部Pの中央部分Aや端部部分Bを通過する信号線6が接続された読み出しIC16Aや読み出しIC16Bのみの一部の読み出しIC16に限定することで、少なくとも放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理では、他の読み出しIC16を駆動させないで済む。そのため、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費をより低減することが可能となる。
【0188】
また、放射線画像撮影装置1の検出部P全体に放射線が照射された場合には、読み出しIC16A、16Bで読み出されたリークデータdleakの値が大きくなるため、放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0189】
一方、放射線画像撮影装置1の検出部Pの中央部分A(図25参照)に照射野が絞られて照射された場合には、読み出しIC16Aで読み出された画像データdの値が大きくなり、放射線画像撮影装置1の検出部Pの端部部分B(図25参照)に照射野が絞られて照射された場合には読み出しIC16Bで読み出された画像データdの値が大きくなる。
【0190】
そのため、放射線画像撮影装置1に照射野が絞られた状態で照射線が照射されたとしても、読み出しIC16A、16Bで読み出された画像データdの値が確実に大きくなり、そのため、このように放射線画像撮影装置1に対して照射野が絞られた状態で放射線が照射された場合でも、放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0191】
なお、図25等では図示を省略するが、上記の一部の読み出しIC16A、16Bに電力を供給する電流供給経路と、それ以外の他の読み出しIC16に電力を供給する電流供給経路とを別々の電流供給経路とし、制御手段22が、各電流供給経路を別々に制御するように構成することが可能である。
【0192】
また、その際、放射線画像撮影前の読み出し処理では駆動させない上記の他の読み出しIC16には、放射線画像撮影前の読み出し処理の際に、電力の供給を停止するように構成することも可能である。このように構成すれば、放射線画像撮影前の読み出し処理における電力消費をより低減することが可能となる。
【0193】
しかし、この場合、当該他の読み出しIC16の各読み出し回路17(図8等参照)には、TFT8を介して各放射線検出素子7からリークしたリークデータdleakに相当する電荷q(図13参照)が流入し、或いは、リークデータdleakの読み出し処理と交互に行われる各放射線検出素子7のリセット処理で各放射線検出素子7から放出された電荷が流入する。
【0194】
そして、当該他の読み出しIC16に電力が供給されていないと、当該他の読み出しIC16の各読み出し回路17に流入した電荷が行き場を失ってしまう場合がある。
【0195】
そこで、このような場合には、図示を省略するが、例えば、当該他の読み出しIC16の各読み出し回路17の増幅回路18(図8参照)の、信号線6が接続されている反転入力端子と接地端子との間にスイッチを設け、放射線画像撮影前の読み出し処理の際には、このスイッチを短絡させて(すなわちオン状態として)、各読み出し回路17に流入する電荷を接地端子に放出するように構成することが可能である。
【0196】
このスイッチは、例えば、上記の一部の読み出しIC16A、16Bで読み出されたリークデータdleakの値に基づいて放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射開始が検出された時点で、オフ状態とされる。
【0197】
また、このようなスイッチを設ける代わりに、上記の一部の読み出しIC16A、16Bで読み出し動作が行われる各放射線検出素子7、すなわち上記の一部の読み出しIC16A、16Bに接続されている各信号線6に接続されている各放射線検出素子7と、他の読み出しIC16で読み出し動作が行われる各放射線検出素子7とで、走査線5(および走査駆動手段15)やバイアス線9(および結線10やバイアス電源14)等を別系統として、制御手段22で、それぞれ別々に駆動制御するように構成することも可能である。
【0198】
なお、上記のように、放射線画像撮影前の読み出し処理で読み出し動作を行わせる読み出しIC16を一部の読み出しIC16A、16Bに限定する場合においても、前述した改良された検出手法A〜Dや、パルス信号Sp1、Sp2の送信間隔T(図15や図16等参照)等を長くする等して放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始の検出感度を向上させること等は、適宜行われる。
【0199】
一方、前述したように、放射線画像撮影装置1のコネクタ39に、ケーブルCの先端に設けられたコネクタC(図3参照)を接続して、ケーブルCを介して放射線画像撮影装置1に外部の電源装置から電力を供給する場合には、放射線画像撮影装置1のバッテリ24を充電しながら放射線画像撮影を行うように構成される場合がある。
【0200】
そして、このような場合には、上記のように、放射線画像撮影前の読み出し処理の際に駆動する読み出しIC16を、一部の読み出しIC16A、16Bに限定せずに、全ての読み出しIC16に読み出し動作を行わせても、バッテリ24がさほど消耗しない場合がある。
【0201】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22を、放射線画像撮影前に一部の読み出しIC16A、16Bのみで読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理を行わせるモードと、放射線画像撮影前に上記の読み出しIC16A、16Bを含む全ての読み出しIC16で読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理を行わせるモードとの間で切り替え可能とするように構成することが可能である。
【0202】
この場合、制御手段22は、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されている場合には、全ての読み出しIC16で読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理や各放射線検出素子7のリセット処理を行わせるモードに切り替え、コネクタ39を介して外部の電源装置から電力が供給されない場合には、一部の読み出しIC16A、16Bのみで読み出し動作を行わせてリークデータdleakの読み出し処理等を行わせるモードに切り替えるように構成される。
【0203】
なお、図24や図25では、検出部Pの中央部分Aを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として2個の読み出しIC16Aが選択され、検出部Pの端部部分Bを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として両端部分でそれぞれ2個ずつの読み出しIC16Bが選択された場合を示した。
【0204】
しかし、例えば、検出部Pの中央部分Aを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として1個の読み出しIC16Aを選択したり、検出部Pの端部部分Bを通過する信号線6が接続された読み出しIC16として両端部分でそれぞれ1個ずつの読み出しIC16Bを選択するように構成することも可能であり、放射線の照射開始の検出感度等を考慮して、一部の読み出しIC16とすべき読み出しIC16は適宜選択される。
【0205】
[コンソールでの画像処理について]
ここで、コンソール58での放射線画像の生成処理の際に行われる基本的な画像処理について簡単に説明する。
【0206】
コンソール58では、放射線画像撮影装置1から放射線検出素子7ごとの画像データDとオフセットデータOが送信されると、前述したように、画像データDからオフセットデータOを差し引いて、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷のみに基づく真の画像データD*を算出する。すなわち、
D*=D−O …(1)
【0207】
そして、この放射線検出素子7ごとの真の画像データD*に、各放射線検出素子7ごとに割り当てられた補正値Sを加算し(補正値Sが0の場合もある。)、当該画像データDを読み出した読み出し回路17(図7や図8参照)ごとに割り当てられたゲイン補正値Gを乗算して、正規化されたデータDnを算出する。すなわち、
Dn=G×(D*+S)=G×(D−O+S) …(2)
【0208】
この場合、各放射線検出素子7ごとの補正値Sや、読み出し回路17ごとのゲイン補正値G等は、放射線画像撮影装置1の工場出荷時等に予め各放射線検出素子7や各読み出し回路17にそれぞれ割り当てられている。
【0209】
そして、コンソール58は、このようにして正規化されたデータDnに対して対数変換処理等の種々の画像処理を施して、最終的な放射線画像を生成するようになっている。
【0210】
ところで、上記の本実施形態のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に各放射線検出素子7のリセット処理を行ったり中止したりするように構成する場合、例えば、各放射線検出素子7のリセット処理を中止している際に読み出されたリークデータdleakに基づいて放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、そのまま電荷蓄積状態に移行する。
【0211】
すなわち、各放射線検出素子7のリセット処理を中止する以前の、リセット処理とリークデータdleakの読み出し処理とを交互に行う1面分の処理(図23の左側の1面分の処理参照)で各走査線5にオン電圧が印加された後、各放射線検出素子7のリセット処理が中止された1面分の処理では各走査線5にはオフ電圧が印加され、そこで放射線の照射開始が検出されると、各走査線5にオフ電圧が印加された状態のまま電荷蓄積状態に移行する。
【0212】
そのため、図16に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理とリークデータdleakの読み出し処理とを交互に行う1面分の処理の最中に放射線の照射開始が検出された場合に比べて、各放射線検出素子7のリセット処理が中止された1面分の処理の最中に放射線の照射開始が検出された場合には、走査線5に最後にオン電圧が印加されてから画像データDの読み出し処理でオン電圧が印加されるまでの間に各TFT8がオフ状態とされている時間Tac(図16参照。以下、実効蓄積時間Tacという。)が長くなる。
【0213】
このように実効蓄積時間Tacが長くなると、前述したように、各放射線検出素子7内に蓄積された暗電荷の量が大きくなり、上記のように、本発明者らの研究では放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した、被写体の情報が担持された有益な電荷が蓄積されるレンジが十分に確保されるとしても、やはりレンジはある程度狭まる。
【0214】
そのため、上記のように工場出荷時等に予め割り当てられた補正値Sやゲイン補正値Gを、そのままでは放射線検出素子7ごとの真の画像データD*に適用することができない可能性がある。
【0215】
そこで、上記の本実施形態のように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成する場合(図23参照)、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、その状態で読み出された画像データDに対する上記の補正値Sやゲイン補正値Gを補正する補正パラメータを備えるように構成することが可能である。
【0216】
なお、このように、コンソール58で画像データDに対する画像処理において補正パラメータを適用するか否かを判断するために、放射線画像撮影装置1から、当該画像データDが、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影において読み出された画像データDであるか否かの情報をコンソール58に送信するように構成される。
【0217】
上記の場合、補正値Sに対する補正パラメータをs、ゲイン補正値Gに対する補正パラメータをgとすると、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出された画像データDに対しては、上記の(2)式を適用する代わりに、
Dn=(G+g)×{D*+(S+s)}
=(G+g)×{(D−O)+(S+s)} …(3)
が適用されて、正規化されたデータDnが算出される。
【0218】
なお、この場合、補正パラメータs、gはそれぞれ負の値もとり得る。また、補正パラメータs、gを、例えば、上記の実効蓄積時間Tacに応じて変化する実効蓄積時間Tacの関数として設定することも可能である。
【0219】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50によれば、上記の実施形態のように、放射線画像撮影装置1で、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行う各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成する場合に、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出された画像データDに対する画像処理を行う際、上記の補正値Sやゲイン補正値Gを補正する補正パラメータを適用する。
【0220】
そのため、このように構成することで、各放射線検出素子7のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された撮影で読み出され、実効蓄積時間Tacが長くなった状態で画像データDが得られた場合でも、コンソール58における画像処理で画像データDを的確に正規化することが可能となる。そして、正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【0221】
一方、前述したように、放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理とを行う読み出しIC16を、複数の読み出しIC16のうちの一部の読み出しIC16A、16Bのみで行うように構成する場合には、以下のように別の問題が生じ得る。
【0222】
すなわち、前述したように、上記の補正値Sやゲイン補正値Gは、放射線画像撮影装置1の工場出荷時等に、所定の温度環境下で各読み出し回路17に読み出し動作を繰り返し行わせて、読み出しIC16等の温度が一定の温度になった状態で得られた値である。
【0223】
そして、前述した一部の読み出し回路16A、16Bでは、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理と各放射線検出素子7のリセット処理が行われ、電荷蓄積状態を経た後、画像データDの読み出し処理が行われる。そして、図22に示したように、画像データDの読み出し処理を終了した後、再度、リークデータdleakの読み出し処理等が行われ、電荷蓄積状態を経た後、オフセットデータOの取得処理が行われる。
【0224】
そのため、上記の一部の読み出しIC16A、16Bの温度は、上記の工場出荷時等において補正値Sやゲイン補正値Gが得られた際の温度とほぼ同じ温度になっていると考えられる。そのため、読み出しIC16A、16Bで読み出された画像データDやオフセットデータOに対しては、上記にようにして予め設定された補正値Sやゲイン補正値Gを上記の(2)式のように適用して正規化されたデータDnを算出し、算出した正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を生成させることができる。
【0225】
しかし、上記の一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16では、図示を省略するが、放射線画像撮影前には読み出し動作を行わず、電荷蓄積状態を経た後、画像データDの読み出し処理で読み出し動作を行う。
【0226】
また、上記の一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16は、画像データDの読み出し処理を終了した後、上記の一部の読み出しIC16A、16Bが読み出し動作等を行っている間は読み出し動作を行わず、電荷蓄積状態を経た後、オフセットデータOの取得処理で読み出し動作を行う。
【0227】
そのため、上記の一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16では、画像データDの読み出し処理やオフセットデータOの取得処理では、それまで読み出し動作を行っていなかった状態から読み出し動作が開始されることになる。そのため、これらの読み出しIC16では、画像データDの読み出し処理やオフセットデータOの取得処理の際に、その温度が、上記の工場出荷時等において補正値Sやゲイン補正値Gが得られた際の温度よりも低い温度になっている可能性がある。
【0228】
そのため、読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16で読み出された画像データDやオフセットデータOに対しては、上記にようにして予め設定された補正値Sやゲイン補正値Gをそのまま適用することができない可能性がある。
【0229】
特に、前述したように、放射線画像撮影前の読み出し処理の際にこれらの読み出しIC16に対する電力の供給を停止するように構成した場合には、これらの読み出しIC16では、画像データDの読み出し処理やオフセットデータOの取得処理の際に、その温度が、上記の工場出荷時等において補正値Sやゲイン補正値Gが得られた際の温度よりも低い温度になっていると考えられる。
【0230】
そのため、このような場合には特に、上記にようにして予め設定された補正値Sやゲイン補正値Gをそのまま適用することはできないと考えられる。
【0231】
そこで、上記の変形例(図24や図25参照)のように、一部の読み出しIC16A、16Bのみを用いて放射線画像撮影前の読み出し処理を行い、それ以外の他の読み出しIC16では読み出し動作を行わないように構成する場合(電力の供給を停止する場合を含む。)には、コンソール58が、それらの読み出しIC16で読み出された画像データDに対する上記の補正値Sやゲイン補正値Gを補正する補正パラメータを備えるように構成することが可能である。
【0232】
この場合も、上記の(3)式に示したように、補正値Sやゲイン補正値Gが補正パラメータs、gで補正されて適用されるが、その際、補正パラメータs、gは、上記の放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理を定期的に中止するように構成した場合に適用される補正パラメータs、gの要素と、一部の読み出しIC16A、16Bのみを用いて放射線画像撮影前の読み出し処理を行った場合の補正パラメータs、gの要素とが加味されて、補正パラメータs、gが設定される。
【0233】
そして、この場合、補正パラメータs、gは、上記のように実効蓄積時間Tacの関数としてのみならず、読み出しIC16の温度の関数として設定することも可能である。
【0234】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50によれば、一部の読み出しIC16A、16Bのみを用いて放射線画像撮影前の読み出し処理を行い、それ以外の他の読み出しIC16では読み出し動作を行わないように構成する場合(電力の供給を停止する場合を含む。)に、補正パラメータs、gで補正値Sやゲイン補正値Gを補正して適用する。
【0235】
そのため、このように構成することで、一部の読み出しIC16A、16B以外の読み出しIC16の温度が所定の温度よりも低くなる場合でも、コンソール58における画像処理で画像データDを的確に正規化することが可能となる。そして、正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【0236】
なお、コンソール58における画像データDやオフセットデータOを上記(1)式に代入すれば真の画像データD*を算出できるのは、前述した図22に示したように、オフセットデータOの取得処理を、放射線画像撮影前の読み出し処理から電荷蓄積状態を経て画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスを繰り返して行うように構成したことによる。
【0237】
すなわち、各放射線検出素子7内に蓄積される暗電荷の量は、当該放射線検出素子7に接続されているTFT8がオフ状態とされていた時間に比例して増大する。そして、蓄積された暗電荷はオフセットデータOとして読み出されるが、オフセットデータOの大きさも、TFT8がオフ状態とされていた時間に依存して変化する。
【0238】
その際、上記のように、画像データDの読み出し処理までの処理シーケンスと、オフセットデータOの取得処理までの処理シーケンスを同じ処理シーケンスとすれば、オフセットデータOの取得処理の際にTFT8がオフ状態とされていた時間Tacすなわち実効蓄積時間Tac(図22参照)は、画像データDの読み出し処理の際の実行蓄積時間Tac(図20参照)と同じ時間になる。
【0239】
なお、実効蓄積時間Tacは、前述したように、検出感度向上等のために、ある走査線5に対するオン電圧の印加を開始してから次の走査線5に対するオン電圧の印加を開始するまでの周期τ(図16や図20等参照)等を長くした場合には、走査線5ごとに異なる時間になる。
【0240】
しかし、上記のように同じ処理シーケンスを繰り返して画像データDの読み出し処理とオフセットデータOの取得処理とを行うように構成すれば、ある1本の走査線5について見た場合、画像データDの読み出し処理の際の実効蓄積時間Tacと、オフセットデータOの取得処理の際の実効蓄積時間Tacとが同じ時間になる。
【0241】
このように、上記のように構成して実効蓄積時間Tacが同じ時間になるように構成すれば、各放射線検出素子7から読み出された画像データDに重畳されている、暗電荷に起因するオフセット分と、各放射線検出素子7ごとに取得されたオフセットデータOとが同じ値になる。そのため、上記の(1)式に示したように、画像データDからオフセットデータOを差し引くことで、各放射線検出素子7ごとの真の画像データD*を得ることができるのである。
【0242】
このことからも分かるように、オフセットデータOの取得処理を、放射線画像撮影前の読み出し処理から電荷蓄積状態を経て画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスとは異なる処理シーケンスで行うように構成した場合には、各放射線検出素子7から読み出された画像データDから各放射線検出素子7ごとに取得されたオフセットデータOを差し引いても、放射線の照射により放射線検出素子7内で発生した電荷に相当する真の画像データD*を得ることができない。
【0243】
そこで、上記のように画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスとは異なる処理シーケンスで行われたオフセットデータOの取得処理で得られた各放射線検出素子7ごとのオフセットデータOを、読み出された画像データDに重畳されている、暗電荷に起因するオフセット分と同等の値に補正するために、例えば、予め各放射線検出素子7ごとにオフセットデータOを補正するための補正パラメータα、βを用意しておく。
【0244】
そして、補正パラメータα、βを、例えば、
O*=α×O+β …(4)
のようにオフセットデータOに施して、オフセットデータOを補正するように構成することが可能である。
【0245】
この場合、真の画像データD*の算出は、上記(1)式の代わりに、
D*=D−O*
=D−(α×O+β) …(5)
の演算により算出されることになる。
【0246】
このように構成すれば、画像データDの読み出し処理までの一連の処理シーケンスとは異なる処理シーケンスでオフセットデータOの取得処理を行うように構成した場合においても、オフセットデータOを的確に補正して、正規化されたデータDnを的確に算出することが可能となる。そして、正規化されたデータDnに基づいて放射線画像を的確に生成することが可能となる。
【0247】
なお、この場合も、補正パラメータα、βを実効蓄積時間Tacや温度の関数として設定するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【0248】
1 放射線画像撮影装置
5 走査線
6 信号線
7 放射線検出素子
8 TFT(スイッチ手段)
15 走査駆動手段
16 読み出しIC
16A、16B 一部の読み出しIC
17 読み出し回路
22 制御手段
39 コネクタ(通信手段)
41 アンテナ装置(通信手段)
50 放射線画像撮影システム
58 コンソール
A 検出部の中央部分
B 検出部の端部部分
D 画像データ
dleak リークデータ
dleak_th 閾値
g、s 画像データに対する補正パラメータ
O オフセットデータ
P 検出部
q 電荷
r 領域
α、β オフセットデータに対する補正パラメータ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理と、前記各放射線検出素子のリセット処理とを、交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を、定期的に中止することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項2】
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するモードと、
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止せずに、前記リークデータの読み出し処理と前記各放射線検出素子のリセット処理とを交互に連続して繰り返し行わせるモードと、
を切り替え可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項3】
前記読み出し回路は、複数の読み出しICに所定個ずつ内蔵されて設けられており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に前記リークデータの読み出し処理と前記各放射線検出素子のリセット処理とを交互に繰り返し行わせる際に、前記複数の読み出しICのうちの一部の前記読み出しICを用いて前記リークデータの読み出し処理と前記各放射線検出素子のリセット処理とを交互に繰り返し行わせ、
放射線の照射が開始されたことを検出した後の前記画像データの読み出し処理では、前記複数の読み出しICのうちの全ての前記読み出しICを用いて読み出し処理を行わせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項4】
前記一部の読み出しICは、当該読み出しICに内蔵された前記読み出し回路に接続された前記信号線が前記検出部の中央部分を通過するように設けられている読み出しICであることを特徴とする請求項3に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項5】
前記一部の読み出しICは、当該読み出しICに内蔵された前記読み出し回路に接続された前記信号線が前記検出部の端部部分を通過するように設けられている読み出しICであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項6】
前記一部の読み出しICに電力を供給する電流供給経路と、前記一部の読み出しIC以外の前記読み出しICに電力を供給する電流供給経路とが別々の電流供給経路とされており、
前記制御手段は、前記各電流供給経路を別々に制御することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項7】
前記一部の読み出しIC以外の前記読み出しICには、放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理または前記画像データの読み出し処理において、電力の供給が停止されることを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項8】
放射線画像撮影前に、前記複数の読み出しICのうちの一部の前記読み出しICで読み出し動作を行わせて前記リークデータの読み出し処理または前記画像データの読み出し処理を行わせるモードと、
放射線画像撮影前に、前記複数の読み出しICのうちの全ての前記読み出しICで読み出し動作を行わせて前記リークデータの読み出し処理または前記画像データの読み出し処理を行わせるモードと、
を切り替え可能とされていることを特徴とする請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項9】
前記制御手段は、放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理および前記各放射線検出素子のリセット処理から、電荷蓄積状態を経て、前記画像データの読み出し処理を行うまでの一連の処理シーケンスを、放射線が照射されない状態で繰り返して、オフセットデータの取得処理を行うことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項10】
通信手段を備える請求項9に記載の放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信された前記画像データおよび前記オフセットデータに基づいて放射線画像を生成するコンソールと、
を備え、
前記コンソールは、前記放射線画像撮影装置における放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理および前記各放射線検出素子のリセット処理において、前記各放射線検出素子のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、読み出された前記画像データに対して、当該画像データに加算し、および/または乗算して、当該画像データを補正する補正パラメータを適用することを特徴とする放射線画像撮影システム。
【請求項11】
通信手段を備え、放射線画像撮影の前または後にオフセットデータの取得処理を行う請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信された前記画像データおよび前記オフセットデータに基づいて放射線画像を生成するコンソールと、
を備え、
前記コンソールは、前記放射線画像の生成処理において、前記放射線画像撮影装置から送信されてきた前記オフセットデータに対して、当該オフセットデータに加算し、および/または乗算して、当該オフセットデータを補正する補正パラメータを適用することを特徴とする放射線画像撮影システム。
【請求項1】
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、オン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理と、前記各放射線検出素子のリセット処理とを、交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するとともに、
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を、定期的に中止することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項2】
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止するモードと、
前記放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理と交互に行う前記各放射線検出素子のリセット処理を定期的に中止せずに、前記リークデータの読み出し処理と前記各放射線検出素子のリセット処理とを交互に連続して繰り返し行わせるモードと、
を切り替え可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項3】
前記読み出し回路は、複数の読み出しICに所定個ずつ内蔵されて設けられており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に前記リークデータの読み出し処理と前記各放射線検出素子のリセット処理とを交互に繰り返し行わせる際に、前記複数の読み出しICのうちの一部の前記読み出しICを用いて前記リークデータの読み出し処理と前記各放射線検出素子のリセット処理とを交互に繰り返し行わせ、
放射線の照射が開始されたことを検出した後の前記画像データの読み出し処理では、前記複数の読み出しICのうちの全ての前記読み出しICを用いて読み出し処理を行わせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項4】
前記一部の読み出しICは、当該読み出しICに内蔵された前記読み出し回路に接続された前記信号線が前記検出部の中央部分を通過するように設けられている読み出しICであることを特徴とする請求項3に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項5】
前記一部の読み出しICは、当該読み出しICに内蔵された前記読み出し回路に接続された前記信号線が前記検出部の端部部分を通過するように設けられている読み出しICであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項6】
前記一部の読み出しICに電力を供給する電流供給経路と、前記一部の読み出しIC以外の前記読み出しICに電力を供給する電流供給経路とが別々の電流供給経路とされており、
前記制御手段は、前記各電流供給経路を別々に制御することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項7】
前記一部の読み出しIC以外の前記読み出しICには、放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理または前記画像データの読み出し処理において、電力の供給が停止されることを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項8】
放射線画像撮影前に、前記複数の読み出しICのうちの一部の前記読み出しICで読み出し動作を行わせて前記リークデータの読み出し処理または前記画像データの読み出し処理を行わせるモードと、
放射線画像撮影前に、前記複数の読み出しICのうちの全ての前記読み出しICで読み出し動作を行わせて前記リークデータの読み出し処理または前記画像データの読み出し処理を行わせるモードと、
を切り替え可能とされていることを特徴とする請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項9】
前記制御手段は、放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理および前記各放射線検出素子のリセット処理から、電荷蓄積状態を経て、前記画像データの読み出し処理を行うまでの一連の処理シーケンスを、放射線が照射されない状態で繰り返して、オフセットデータの取得処理を行うことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項10】
通信手段を備える請求項9に記載の放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信された前記画像データおよび前記オフセットデータに基づいて放射線画像を生成するコンソールと、
を備え、
前記コンソールは、前記放射線画像撮影装置における放射線画像撮影前の前記リークデータの読み出し処理および前記各放射線検出素子のリセット処理において、前記各放射線検出素子のリセット処理が中止されている状態で放射線の照射が開始されたことが検出された場合には、読み出された前記画像データに対して、当該画像データに加算し、および/または乗算して、当該画像データを補正する補正パラメータを適用することを特徴とする放射線画像撮影システム。
【請求項11】
通信手段を備え、放射線画像撮影の前または後にオフセットデータの取得処理を行う請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置と、
前記放射線画像撮影装置から送信された前記画像データおよび前記オフセットデータに基づいて放射線画像を生成するコンソールと、
を備え、
前記コンソールは、前記放射線画像の生成処理において、前記放射線画像撮影装置から送信されてきた前記オフセットデータに対して、当該オフセットデータに加算し、および/または乗算して、当該オフセットデータを補正する補正パラメータを適用することを特徴とする放射線画像撮影システム。
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【公開番号】特開2012−156908(P2012−156908A)
【公開日】平成24年8月16日(2012.8.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−15857(P2011−15857)
【出願日】平成23年1月28日(2011.1.28)
【出願人】(303000420)コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年8月16日(2012.8.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年1月28日(2011.1.28)
【出願人】(303000420)コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Fターム(参考)】
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