放射線画像撮影装置
【課題】装置自体で放射線の照射開始を検出する場合に、ゲートICが放射線の照射により経年劣化しても放射線の照射開始を誤検出することを的確に防止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は、制御手段22は、放射線画像撮影前に、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わせ、その中で、各放射線検出素子7のリセット処理の際にオン電圧が印加された走査線5に、その直後に読み出されたリークデータdleakを対応付けるようにして各走査線5にリークデータdleakをそれぞれ対応付けて各基準データdleak_stとして取得し、放射線の照射開始の検出処理では、読み出したリークデータdleakから対応する基準データdleak_stを減算した差分値Δdleakが閾値Δdleak_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。
【解決手段】放射線画像撮影装置1は、制御手段22は、放射線画像撮影前に、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わせ、その中で、各放射線検出素子7のリセット処理の際にオン電圧が印加された走査線5に、その直後に読み出されたリークデータdleakを対応付けるようにして各走査線5にリークデータdleakをそれぞれ対応付けて各基準データdleak_stとして取得し、放射線の照射開始の検出処理では、読み出したリークデータdleakから対応する基準データdleak_stを減算した差分値Δdleakが閾値Δdleak_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。
【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に係り、特に、装置自体で放射線の照射を検出して放射線画像撮影を行うことが可能な放射線画像撮影装置に関する。
【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ー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ー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筐体内に収納し、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ー(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、放射線発生装置の放射線源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のゲートドライバー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、ゲートドライバー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、ゲートドライバー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】
そこで、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】
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開始の検出方法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15のゲートドライバー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、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】
なお、この場合、上記のようにゲートドライバー15bから各走査線5にオフ電圧を印加したままであると、各TFT8がオフ状態のままとなり、各放射線検出素子7内に後述する暗電荷が蓄積され続ける状態になる。そのため、各放射線検出素子7内に残存する電荷を信号線6に放出する各放射線検出素子7のリセット処理と、上記のリークデータdleakの読み出し処理とを交互に行うように構成される。
【0019】
また、本発明者らが見出した別の新たな放射線の照射開始の検出方法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15のゲートドライバー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画像データdの読み出し処理を行うように構成される。なお、この放射線画像撮影前に放射線の照射開始の検出のために読み出される画像データdを、放射線の照射後に行われる本画像としての画像データDと区別して、以下では、照射開始検出用の画像データdという。
【0020】
そして、放射線画像撮影装置に放射線が照射されると、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が上昇することを利用して、リークデータdleak等に閾値dleak_th等を設定しておき、読み出されたリークデータdleak等が閾値dleak_th等を越えた辞典で、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。
【0021】
本発明者らの研究では、上記のように構成することで、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を構築しない場合でも、読み出されるリークデータdleak等に基づいて、放射線発生装置の放射線源から放射線の照射が開始されたことを放射線画像撮影装置自体で的確に検出することができることが分かった。
【0022】
しかし、本発明者らがさらに研究を進めたところ、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されることによって走査駆動手段15のゲートドライバー15bを構成するゲートIC15c(後述する図6、図7等参照)に放射線が照射されると、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する。
【0023】
すると、放射線の照射により経年劣化したゲートIC15cでは、後述する図20に示すように、ゲートIC15cからオフ電圧を印加して読み出されるリークデータdleak等にオフセット分が重畳されるようになるという現象が現れる。そして、このオフセット分は、ゲートIC15cに放射線が照射される期間が長くなればなるほど大きくなることも分かってきた。このような現象が生じる理由は、現時点では理由はよく分かっていない。
【0024】
また、後述するように、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のリセット処理の際に、ゲートIC15cの特定の端子にオン電圧が印加されて特定の走査線5にオン電圧が印加されてリセット処理が行われると、その直後の読み出し処理で読み出されるリークデータdleakに、上記のように大きくなったオフセット分よりも局所的にさらに大きなオフセット分が重畳されることも分かってきた。
【0025】
この現象は、照射開始検出用の画像データdを読み出す場合でも同様に生じ、ゲートIC15cの特定の端子にオン電圧が印加されて特定の走査線5にオン電圧が印加された際に読み出された照射開始検出用の画像データdに、上記のように大きくなったオフセット分よりもさらに大きなオフセット分が重畳される現象が現れる。
【0026】
そして、このように、特定のリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdに大きなオフセット分が重畳されると、大きなオフセット分が重畳されたリークデータdleak等が閾値dleak_th等を越えてしまい、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射されていないにもかかわらず、放射線画像撮影装置が、放射線の照射が開始されたと誤検出してしまう虞れがあることが分かってきた。
【0027】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線画像撮影装置自体で放射線の照射開始を検出する場合に、ゲートICが放射線の照射により経年劣化しても放射線の照射開始を誤検出することを的確に防止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。
【課題を解決するための手段】
【0028】
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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して行う前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記ゲートドライバーから前記各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各スイッチ手段を介して前記各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を交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する検出処理を行う制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子のリセット処理と前記リークデータの読み出し処理とを交互に行わせる中で、前記各放射線検出素子のリセット処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、当該リセット処理の直後に行われた読み出し処理で読み出された前記リークデータを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記リークデータをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して行わせた前記各放射線検出素子のリセット処理の直後に読み出した前記リークデータから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする。
【0029】
また、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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせ、読み出した前記照射開始検出用の画像データに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせる中で、前記読み出し処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、読み出された前記照射開始検出用の画像データを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記照射開始検出用の画像データをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して読み出した前記照射開始検出用の画像データから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0030】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化を生じると、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdが全体的に大きな値になったり局所的に大きな値になったりするが(後述する図20参照)、上記の差分値を算出する際に、リークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値の上記のような全体的および局所的な増大が、同様に全体的および局所的に値が増大している基準データによって相殺される。
【0031】
そのため、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射されない段階では、算出される差分値はほぼ0になり閾値を越えないため、放射線の照射が開始されたことは検出されない。そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置に放射線が照射されていない場合には、放射線の照射開始を確実に検出しないようにすることが可能となり、放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0032】
また、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射された場合には、基準データに対して、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が格段に大きくなるため、差分値が0よりも格段に大きな値になり、閾値を越える。そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置に放射線が照射された場合には、放射線の照射が開始されたことを的確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本実施形態に係る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ーにケーブルのコネクター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】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12】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13】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14】検出方法1において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15】読み出されるリークデータの時間的推移の例を表すグラフである。
【図16】検出方法2において放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データの読み出し処理が繰り返し行われる際の各走査線にオン電圧を順次印加するタイミングを表すタイミングチャートである。
【図17】放射線画像撮影前の照射開始検出用の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/オフのタイミングおよびオン時間ΔTを表すタイミングチャートである。
【図18】検出方法2において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19】検出部が4つの領域に分割され、各領域に読み出しICがそれぞれ割り当てられた状態を表す図である。
【図20】検出方法1の場合に各放射線検出素子7のリセット処理の際にオン電圧が印加された走査線のライン番号に対してリセット処理直後に読み出されたリークデータを対応付けてプロットした状態を概略的に表すグラフである。
【図21】本実施形態に係る放射線画像撮影装置における放射線画像撮影の手順および各処理等を示す図である。
【図22】各放射線検出素子のリセット処理を通常の短周期で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】短周期のリセット処理から放射線の照射開始の検出処理に移行する際の各走査線にオン電圧を順次印加するタイミング等を表すタイミングチャートである。
【図24】本画像としての画像データの読み出し処理からオフセットデータの読み出し処理までの各処理において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。
【発明を実施するための形態】
【0034】
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。
【0035】
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレーター等を備え、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、シンチレーター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。
【0036】
[放射線画像撮影装置の構成等について]
図1は、本実施形態に係る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2内にシンチレーター3や基板4等で構成されるセンサーパネルSPが収納されている。
【0037】
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筐体本体部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、筐体本体部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。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、コネクター39、バッテリー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ー40等が配置されている。
【0038】
本実施形態では、コネクター39は、例えば図3に示すように、ケーブルCaの先端に設けられたコネクターCが接続されることにより、例えばコンソール等の外部装置等との間でケーブルCaを介して信号等を送受信したり画像データ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。
【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と外部装置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】
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やバッテリー24等が取り付けられている。また、基板4やシンチレーター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、センサーパネルSPと筐体2の側面との間に緩衝材35が設けられている。
【0041】
シンチレーター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、シンチレーター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。
【0042】
また、本実施形態では、基板4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のシンチレーター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。また、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。
【0043】
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が設けられた小領域rの全体、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】
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、シンチレーター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ー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。
【0045】
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ー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。
【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】
図4に示すように、本実施形態では、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。
【0049】
各入出力端子11には、図6に示すように、後述する読み出しIC16や走査駆動手段15のゲートドライバー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。
【0050】
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のセンサーパネル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。
【0051】
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。
【0052】
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にそれぞれ逆バイアス電圧(すなわち放射線検出素子7の第1電極7a側にかかる電圧以下の電圧)を印加す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ー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ー15bとを備えている。本実施形態では、ゲートドライバー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】
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ー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ー21は省略されている。
【0055】
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ー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。また、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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
そして、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。
【0059】
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のコンデンサー18bに蓄積される。
【0060】
増幅回路18では、コンデンサー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。
【0061】
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のコンデンサー18bに蓄積された後で、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。
【0062】
そして、相関二重サンプリング回路19は、それらの電圧値の差分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ー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。
【0063】
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ーや、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。
【0064】
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。
【0065】
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ー24が接続されている。また、バッテリー24には、図示しない充電装置からバッテリー24に電力を供給してバッテリー24を充電する際の接続端子25が取り付けられている。
【0066】
前述したように、制御手段22は、走査駆動手段15や読み出し回路17等を制御して画像データDの読み出し処理や各放射線検出素子7のリセット処理等を行わせるなど、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。
【0067】
[放射線画像撮影装置における放射線の照射開始の検出の制御構成について]
次に、上記のように構成された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処理の基本的な制御構成について説明する。
【0068】
本実施形態では、前述したように、放射線画像撮影装置1自体で、外部の図示しない放射線源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。
【0069】
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。
【0070】
本発明者らの研究により新たに見出された検出方法としては、例えば、下記の2つの検出方法のいずれかを採用することが可能である。
【0071】
[検出方法1]
例えば、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構成することも可能である。ここで、リークデータdleakとは、図11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。
【0072】
そして、リークデータdleakの読み出し処理では、図9に示した各放射線検出素子7のリセット処理や図10に示した画像データDの読み出し処理の場合と異なり、図12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や図8のCDS参照)にパルス信号Sp1、Sp2を送信するようになっている。
【0073】
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のコンデンサー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。
【0074】
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。
【0075】
ところで、各放射線検出素子7では、各放射線検出素子7自体の熱(温度)による熱励起等によりいわゆる暗電荷(暗電流ともいう。)が常時発生している。そして、上記のように、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。
【0076】
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13に示すように、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、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の読み出し処理とを交互に繰り返し行うように構成することが望ましい。なお、図13や後述する図14等のTやτ、Tacについては後で説明する。
【0077】
このように放射線画像撮影前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、シンチレーター3(図2参照)で放射線から変換された電磁波が、各TFT8に照射される。そして、それにより、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ことが本発明者らの研究で分かった。
【0078】
そして、例えば図14に示すように、放射線画像撮影前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繰り返して行う場合、図15に示すように、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た時点(時刻t1参照)で読み出されたリークデータdleakが、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。
【0079】
なお、図14および図15では、図14で走査線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15の時刻t1におけるリークデータdleakに対応する。また、図14や後述する図23、図24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。
【0080】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段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、例えば予め設定された所定の閾値dleak_th(図15参照)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構成することができる。
【0081】
[検出方法2]
また、上記の検出方法1のように、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理を行うように構成する代わりに、放射線画像撮影前に、図16に示すように、走査駆動手段15のゲートドライバー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からの画像データdの読み出し処理を繰り返し行うように構成することも可能である。
【0082】
なお、前述したように、撮影直後に行われる上記の本画像としての画像データDと区別して、以下、この放射線画像撮影前に放射線の照射開始の検出用に読み出される画像データを、照射開始検出用の画像データd(或いは単に画像データd)という。
【0083】
また、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理における読み出し回路17の増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cのオン/オフや、相関二重サンプリング回路19へのパルス信号Sp1、Sp2の送信等は、図17に示すように、図10に示した画像データDの読み出し処理における処理と同様に行われる。なお、図17等におけるTやΔTについては後で説明する。
【0084】
上記のように放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行うように構成した場合、図18に示すように、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、その時点で読み出された画像データd(図18では走査線5のラインLnにオン電圧が印加されて読み出された画像データd)が、前述した図15に示したリークデータdleakの場合と同様に、それ以前に読み出された画像データdよりも格段に大きな値になる。
【0085】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22で、放射線画像撮影前の読み出し処理で読み出された画像データdを監視するように構成し、読み出された画像データdが予め設定された所定の閾値dth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構成することができる。なお、図18中のΔTやτ、Tacについては以下で説明する。
【0086】
[検出感度を向上させるための処理等について]
また、上記の検出方法1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13や図14等参照)を長くして、リークデータdleakの読み出し処理において制御手段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、読み出されるリークデータdleakの値が大きくなる。そのため、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。
【0087】
また、上記の検出方法2において、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データdの読み出し処理において、各TFT8をオン状態とする時間ΔT(図17や図18参照)、すなわち走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5にオン電圧を印加してからオフ電圧に切り替えるまでの時間ΔT(以下、オン時間ΔTという。)を長くすると、読み出される照射開始検出用の画像データdの値が大きくなる。そのため、やは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。
【0088】
なお、この場合も、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18参照)や、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(図17参照)が長くなる。
【0089】
このように、上記の検出方法1や検出方法2を採用する場合には、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ために、放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理や照射開始検出用の画像データdの読み出し処理における上記の周期τや、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、或いはオン時間ΔTを長くする等の処理が適宜行われる。
【0090】
なお、図19に示すように、例えば、検出部P(図4や図7等参照)が4つの領域Pa〜Pdに分割されるなど、検出部Pが複数の領域に分割されるように構成される場合がある。このような場合、検出部Pの各領域Pa〜Pdごとに、上記の検出方法1や検出方法2を用いて放射線の照射開始を検出するように構成することが可能である。
【0091】
そして、このように構成すれば、例えば、放射線が放射線画像撮影装置1に対して照射野が狭められて照射され、検出部Pの複数の領域Pa〜Pdのうち1つ或いはいくつかの領域のみに放射線が照射される状態になる場合があるが、そのような場合でも、放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0092】
また、本実施形態における上記の検出方法1や検出方法2をさらに改良して、より的確に或いはより効率的に放射線の照射開始を検出するように構成することが可能であり、改良が適宜加えられる。さらに、本発明に係るゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化によって読み出されるリークデータdleak等に重畳されるオフセット分による誤検出防止のための改良については、以下で説明する。
【0093】
[リークデータ等にオフセット分が重畳される現象について]
次に、上記のように構成された本実施形態に係る放射線画像撮影装置1において、前述したように、走査駆動手段15のゲートドライバー15(図7参照)を構成するゲートIC15c(図6参照)の放射線の照射による経年劣化によって、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdにオフセット分が重畳される現象について説明する。
【0094】
図20は、上記の検出方法1を採用した場合に、各放射線検出素子7のリセット処理(図13等参照)の際にオン電圧が印加された走査線5のラインLkのライン番号k(なおk=1〜x)に対して、当該リセット処理の直後に行われた読み出し処理で読み出されたリークデータdleakを対応付けてプロットした状態を概略的に表すグラフである。
【0095】
図20において、αで表されるリークデータdleakは、ゲートIC15cが放射線の照射による経年劣化を生じていない状態で読み出されたリークデータdleakを表す。この場合、読み出されるリークデータdleakには、まだ、ゲートIC15cの経年劣化によるオフセット分は重畳されていない。
【0096】
そして、図20において、βで表されるリークデータdleakは、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されて行われる放射線画像撮影が何度も行われて、放射線の累積照射によりゲートIC15cの経年劣化がある程度進んだ状態で読み出されたリークデータdleakを表す。
【0097】
この場合、読み出されるリークデータdleakは、ゲートIC15cの経年劣化によるオフセット分が重畳されて、オフセット分が重畳されていない上記のαのリークデータdleakよりも全体的に大きな値になる。また、それとともに、ゲートIC15cの特定の端子に接続されている特定の走査線5にオン電圧が印加されて行われた各放射線検出素子7のリセット処理後に読み出されたリークデータdleakが、それよりもさらに大きなオフセット分が重畳されて局所的にさらに大きな値になる現象(図中のA参照)が現れる。
【0098】
そして、図20において、γで表されるリークデータdleakは、ゲートIC15cの放射線の累積照射による経年劣化がさらに進んだ状態で読み出されたリークデータdleakを表すが、この場合、読み出されるリークデータdleakに全体的に重畳されるオフセット分がさらに大きくなるとともに、ゲートIC15cの特定の端子に接続されている特定の走査線5へのオン電圧の印加後に読み出されたリークデータdleakが、局所的にさらに大きな値になる。
【0099】
そして、その際、読み出されるリークデータdleakの値が局所的に大きくなるゲートIC15cの端子は経年的に変わらず、同じ端子の部分で、読み出されるリークデータdleakが局所的に大きくなっていくことが分かっている。
【0100】
なお、前述したように、リークデータdleakは、図11に示したように、オフ状態の各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。そして、図20では、ある信号線6について、読み出されるリークデータdleakを、その直前の各放射線検出素子7のリセット処理でオン電圧が印加された走査線5に対応付けてプロットしたグラフである。
【0101】
そして、リークデータdleakをプロットする対象の信号線6を替えても全く同様のグラフが得られ、読み出されるリークデータdleakの値が局所的に大きくなるゲートIC15cの端子は、いずれの信号線6を対象とした場合でも同じ端子になる(すなわち局所的に大きくなるリークデータdleakに対応する走査線5は変化しない)ことも分かっている。
【0102】
また、上記の検出方法2の場合、すなわち放射線画像撮影前に読み出される照射開始検出用の画像データdについても、全く同様の現象が現れることが分かっている。
【0103】
すなわち、上記と同様に、経年的に、読み出される照射開始検出用の画像データdが全体的に大きな値になっていくとともに、ゲートIC15cの特定の端子にオン電圧が印加されて特定の走査線5にオン電圧が印加された場合に、図20中のAと同様に、読み出される照射開始検出用の画像データdの値が局所的に大きくなる現象、すなわち図20に示した現象と全く同様の現象が現れる。
【0104】
[上記の現象に基づく放射線の照射開始の誤検出防止のための制御構成等について]
そして、上記のような現象が生じる場合に、例えば局所的に大きくなったリークデータdleakや照射開始検出用の画像データd(図20中のA参照)が閾値dleak_th等を越えてしまい、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されていないにもかかわらず、制御手段22が、放射線の照射が開始されたと誤検出してしまう虞れが生じる。
【0105】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、例えば上記の検出方法1を採用して検出処理を行う場合には、上記のように放射線画像撮影前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わせる中で、事前に、図20に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理の際にオン電圧が印加された走査線5に対して、当該リセット処理の直後に行わせた読み出し処理で読み出されたリークデータdleakを対応付ける。
【0106】
そして、この対応付けの処理を、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxについて行い、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxに対してリークデータdleakをそれぞれ対応付ける。以下、検出処理で読み出されるリークデータdleakと区別するために、このように事前に走査線5の各ラインL1〜Lxに対応付けられるリークデータdleakを基準データdleak_stという。
【0107】
制御手段22は、このようにして、事前に、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに基準データdleak_stを取得して対応付け、それらを例えば記憶手段23(図7や図8等参照)に保存しておくようになっている。
【0108】
なお、前述したように、リークデータdleakは、それぞれ各読み出し回路17ごと、すなわち信号線6ごとに得られるデータであるため、制御手段22は、各信号線6ごとに、上記の走査線5の各ラインL1〜Lxごとの基準データdleak_stを取得して記憶手段23に保存しておく。
【0109】
そして、本実施形態では、制御手段22は、放射線の照射開始を検出する検出処理においては、ある走査線5にオン電圧を印加して行わせた各放射線検出素子7のリセット処理の直後にリークデータdleakを信号線6ごとに読み出すごとに、下記(1)式に従って、読み出したリークデータdleakから、当該走査線5および当該信号線6に対応付けられた上記の基準データdleak_stを減算して、差分値Δdleakを算出する。
Δdleak=dleak−dleak_st …(1)
【0110】
そして、算出した差分値Δdleakが、設定された閾値Δdleak_thを越えたか否かを判断し、差分値Δdleakが閾値Δdleak_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ようになっている。
【0111】
また、例えば上記の検出方法2を採用して検出処理を行う場合も、同様にして放射線の照射開始の検出処理を行うように構成される。
【0112】
すなわち、制御手段22は、上記と同様に、放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行わせる中で、事前に、読み出し処理の際にオン電圧が印加された走査線5に対して、読み出された照射開始検出用の画像データdを対応付ける。そして、この対応付けの処理を、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxについて行い、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxに対して照射開始検出用の画像データdをそれぞれ対応付ける。
【0113】
検出処理で読み出される照射開始検出用の画像データdと区別するために、以下、このように事前に走査線5の各ラインL1〜Lxに対応付けられる照射開始検出用の画像データdを、上記と同様に、基準データdstという。そして、制御手段22は、このようにして、事前に、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに基準データdstを取得して対応付け、それらを例えば記憶手段23に保存しておくように構成される。
【0114】
なお、この場合、照射開始検出用の画像データdは、それぞれ各放射線検出素子7ごとに得られるデータであるが、結局のところ、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧が順次印加されるごとに、各信号線6ごとに読み出されるデータであるから、制御手段22は、この場合も、上記と同様に、各信号線6ごとに、上記の走査線5の各ラインL1〜Lxごとの基準データdstを取得して記憶手段23に保存しておくように構成される。
【0115】
そして、制御手段22は、放射線の照射開始を検出する検出処理においては、ある走査線5にオン電圧を印加して照射開始検出用の画像データdを信号線6ごとに読み出すごとに、下記(2)式に従って、読み出した照射開始検出用の画像データdから、当該走査線5および当該信号線6に対応付けられた上記の基準データdstを減算して、差分値Δdを算出する。
Δd=d−dst …(2)
【0116】
そして、算出した差分値Δdが、設定された閾値Δdthを越えたか否かを判断し、差分値Δdが閾値Δdth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構成される。
【0117】
このように構成すると、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化を生じて、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータdleak(検出方法1の場合)や照射開始検出用の画像データd(検出方法2の場合)が上記のように全体的に大きな値になったり局所的に大きな値(図20中のA参照)になったりしても、差分値Δdleak、Δdを算出する際に、リークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値の上記のような全体的および局所的な増大が、同様に全体的および局所的に値が増大している基準データdleak_st、dstによって相殺される。
【0118】
そのため、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されない段階では、算出される差分値Δdleak、Δdはほぼ0になり、閾値Δdleak_th、Δdthを越えないため、放射線の照射が開始されたことは検出されない。
【0119】
そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、上記のように構成すれば、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されていない場合には、放射線の照射開始を確実に検出しないようにすることが可能となり、放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0120】
また、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されると、基準データdleak_st、dstに対して、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が格段に大きくなる(図15参照)。そのため、差分値Δdleak、Δdが0よりも大きな値になり、閾値Δdleak_th、Δdthを越える。
【0121】
そのため、上記のように構成すれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置1に放射線が照射された場合には、放射線の照射が開始されたことを的確に検出することが可能となる。
【0122】
[本発明における放射線画像撮影の手順等について]
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1における放射線画像撮影の手順および各処理等について、図21以下の各図を参照して説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用についてもあわせて説明する。
【0123】
なお、以下では、主に、前述した検出方法1、すなわち放射線画像撮影前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い、読み出したリークデータdleakやそれに基づいて算出された各値に基づいて放射線の照射開始を検出する場合について説明するが、上記の検出方法2を採用する場合についても同様にあてはまる。
【0124】
[各放射線検出素子のリセット処理]
本実施形態では、図21に示すように、例えば図示しないコンソール等から放射線画像撮影装置1に対して放射線画像撮影を開始する旨の信号が送信される等すると、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、まず、各放射線検出素子7内に残存している余分な電荷を各放射線検出素子7内から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わせるようになっている。
【0125】
この場合のリセット処理は、前述した放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行われる周期τ(図13や図14等参照)が長い、いわゆる長周期のリセット処理ではなく、図22に示すように、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5のラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加する周期τが短い、いわゆる通常の短周期のリセット処理が、所定回数だけ繰り返して行われるようになっている。
【0126】
なお、本発明の特許請求の範囲における「各放射線検出素子の短周期のリセット処理」とは、この時点で行われる通常の短周期のリセット処理をいう。また、この場合、走査線5の最初のラインL1からゲートドライバー15bからのオン電圧の印加を開始して、走査線5の最終ラインLxまで、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して、検出部Pに設けられた各走査線5にオン電圧をそれぞれ1回ずつ順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理を、1回のリセット処理という。
【0127】
また、以下、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われる長周期の各放射線検出素子7のリセット処理(図13や図14参照)についても、同様に、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧をそれぞれ1回ずつ順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理を、1回のリセット処理という。
【0128】
[放射線の照射開始の検出処理]
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、各放射線検出素子7のリセット処理を終えると、続いて、放射線の照射開始の検出処理に移行する。放射線の照射開始の検出処理は、先に説明した仕方に従って行われる。
【0129】
[少なくともリセット処理を1回行う間は検出処理を行わないことについて]
しかし、本実施形態では、制御手段22は、図21に示すように、通常の短周期のリセット処理が終了した後、すぐには放射線の照射開始の検出処理を行わないようになっている(図21における「R1回」の部分参照。なお、この「R1回」は、後述する「各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間」を表す。)
【0130】
このように構成する理由は、以下の通りである。すなわち、本発明者らの研究では、通常の短周期の各放射線検出素子7のリセット処理から検出処理に移行した直後に読み出されるリークデータdleakの値が大きくなる場合があることが分かっている。このような現象が生じる原因は、現時点では必ずしも明確には分かっていない。
【0131】
1つの原因としては、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理を行うと、各放射線検出素子7から信号線6に電荷が放出される際に各TFT8中のトラップ準位に比較的多くの電荷がトラップされる。そして、短周期のリセット処理を終了してリークデータdleakの読み出し動作を開始した初期段階では、各TFT8のトラップ準位に多くトラップされた電荷が、放射線検出素子7からTFT8を介して信号線6にリークする電荷に多く重畳される。そのために、リークデータdleakの値が大きくなると考えられている。
【0132】
なお、リークデータdleakの読み出し動作を開始した直後のリークデータdleakは上記のように大きくなるが、読み出し動作を繰り返すうちに、読み出されるリークデータdleakの値は平常の比較的小さな値に収束していく。
【0133】
このような現象が生じる場合に、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理から検出処理に移行した直後から、読み出したリークデータdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行うように構成すると、読み出し処理を開始した直後の上記のような大きな値のリークデータdleak等が閾値を越えてしまい、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たと誤検出してしまう可能性がある。
【0134】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、上記のように、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した後、すぐには放射線の照射開始の検出処理を行わない。すなわち、検出方法1を採用する場合には、例えば図23に示すように、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理(図13等参照)のみを1回(すなわちゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧をそれぞれ1回ずつ印加して)行い、リークデータdleakの読み出し処理を行わないように構成されている。
【0135】
なお、例えば、この間、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧をそれぞれ1回ずつ印加して行う各放射線検出素子7の長周期のリセット処理と、リークデータdleakの読み出し処理とを交互に行うが、読み出したリークデータdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行わないように構成することも可能である。
【0136】
以下では、この検出処理を行わない1回の期間(または間)を、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間(または間)というが、上記の各放射線検出素子7の長周期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が、読み出したリークデータdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行わない構成を排除するものではない。
【0137】
また、本実施形態では、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う間に、仮に読み出した場合のリークデータdleakの値が平常の比較的小さな値に収束するため、上記の各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後に各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う間だけ放射線の照射開始の検出処理を行わないように構成されるが、リークデータdleakの収束が長引く場合等には、リークデータdleakの読み出し動作を行わない期間、すなわち各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を行う回数を増やし期間を長くしてもよい。
【0138】
さらに、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後にリークデータdleakを読み出すように構成しても、読み出されるリークデータdleakが上記のように大きな値にならず、最初から平常の比較的小さな値のリークデータdleakが読み出される場合には、短周期のリセット処理が終了した直後から各放射線検出素子7の長周期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い、放射線の照射開始の検出処理を即座に開始するように構成することも可能である。
【0139】
なお、この場合、実際には、下記のように、短周期のリセット処理から放射線の照射開始の検出処理に移行した直後に、基準データdleak_stの取得処理が行われるように構成される。
【0140】
また、上記の検出方法2を採用して、放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データdを読み出す場合も、上記と同様に、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理を終了した直後に読み出される照射開始検出用の画像データdの値が大きくなる場合がある。
【0141】
そのため、そのような場合には、上記と同様にして、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した後、すぐには放射線の照射開始の検出処理を行わないように構成される。
【0142】
なお、この場合も、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した後、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理の代わりに、照射開始検出用の画像データdの読み出し動作と同じ周期τで各放射線検出素子7のリセット処理が行われるように構成される。また、上記と同様に、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行うが、制御手段22による照射開始検出用の画像データdと閾値dthとを比較して放射線の照射が開始されたか否かの判断処理を行わないように構成することも可能である。
【0143】
また、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後に照射開始検出用の画像データdを読み出すように構成しても、読み出される照射開始検出用の画像データdが、最初から平常の比較的小さな値として読み出される場合には、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後から放射線の照射開始の検出処理を行うように構成することが可能であることも上記と同様である。この場合も、実際には、下記のように、短周期のリセット処理から放射線の照射開始の検出処理に移行した直後に、基準データdleak_stの取得処理が行われるように構成される。
【0144】
[基準データの取得について]
一方、本実施形態では、制御手段22は、上記のように、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了し、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回または所定回数(以下、代表して1回という。)行う期間が経過すると、図21や図23に示すように、放射線の照射開始の検出処理を行うようになっている。
【0145】
しかし、本実施形態では、読み出したリークデータdleakをそのまま用いて放射線の照射開始の検出処理(上記の検出方法1参照)を行うのではなく、前述したように、事前に、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに基準データdleak_stを取得しておき、上記(1)式に従って差分値Δdleak算出する。そして、算出した差分値Δdleakに基づいて放射線の照射開始を検出するようになっている。
【0146】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、上記のように各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了し、長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した時点で、図23に示すように、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繰り返す処理を開始し、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を、それぞれ検出部P上の各走査線5に対応付けて各基準データdleak_stとして取得して記憶手段23に保存する、前述した基準データdleak_stの取得処理を行うようになっている。
【0147】
すなわち、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した後、次の1回の検出処理、すなわち走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を1回ずつ順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理と交互に行われる読み出し処理で読み出されるリークデータdleakを、それぞれ基準データdleak_stとして取得して記憶手段23に保存するようになっている。
【0148】
なお、上記のように、読み出されるリークデータdleakが放射線の照射開始の検出処理を開始した最初から平常の比較的小さな値になるため検出処理に移行した直後からリークデータdleakの読み出し処理を行って放射線の照射開始の検出処理を行うように構成する場合には、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理を終了して放射線の照射開始の検出処理を開始した直後の1回の検出処理の際に読み出されたリークデータdleakを、それぞれ検出部P上の各走査線5に対応付けて各基準データdleak_stとして取得して記憶手段23に保存するように構成される。
【0149】
このように、本実施形態では、放射線の照射開始の検出処理において、上記のように、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した直後(或いは上記のように検出処理が開始された直後。以下同じ。)の検出処理で読み出されたリークデータdleakを、基準データdleak_stとして取得して保存するように構成される。
【0150】
いま仮に、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した後、任意のタイミングで読み出されるリークデータdleakを基準データdleak_stとして取得する処理を行うように構成すると、基準データdleak_stの取得処理を行うタイミングと、放射線の照射が開始されるタイミングが重なってしまい、適切な基準データdleak_stを取得することができなくなる虞れがある。
【0151】
しかし、上記のように基準データdleak_stをできるだけ早い時点で取得するように構成することで、基準データdleak_stの取得処理を行うタイミングと放射線の照射が開始されるタイミングが重なることが的確に防止され、適切な基準データdleak_stを取得することが可能となる。
【0152】
また、上記のように基準データdleak_stを早急に取得するように構成することで、放射線の照射開始の検出処理の最初から、上記(1)式(或いは上記(2)式。以下同じ。)に従って差分値Δdleakを算出することが可能となる。そして、上記のように、差分値Δdleak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とともに、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化した場合でも、それによる放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0153】
このように、本実施形態では、図23に示すように、制御手段22は、上記の各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した直後の1回の検出処理で読み出されるリークデータdleakを、それぞれ基準データdleak_stとして取得して保存する。
【0154】
そして、2回目のリセット処理以降の各放射線検出素子7のリセット処理と交互に行われる読み出し処理で読み出されるリークデータdleakについては、上記(1)式に従って差分値Δdleakをそれぞれ算出し、差分値Δdleakに基づいて放射線の照射が開始されたか否かを判断するようになっている。
【0155】
なお、本実施形態の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代わりに、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行う場合にも、全く同様に構成される。
【0156】
また、本実施形態では、この基準データdleak_st(或いは基準データdst。以下同じ。)の取得処理を、各放射線画像撮影ごとに行うように構成されていることを前提として説明した。すなわち、図23に示したように、短周期のリセット処理を行い、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した後、自動的に基準データdleak_stの取得処理を行うことを前提として説明した。
【0157】
このように構成すれば、放射線画像撮影ごとに、その撮影が行われる時点でのゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化の度合、すなわち読み出されるリークデータdleak等に重畳されるオフセット分(図22参照)に的確に対応した基準データdleak_st等を取得することが可能となり、ゲートIC15cの経年劣化による放射線の照射開始の誤検出をより的確に防止することが可能となるといったメリットがある。
【0158】
しかし、この基準データdleak_stを、例えば、一連の放射線画像撮影を行う撮影日の最初の放射線画像撮影の際に取得して保存しておき、同日に行われる放射線画像撮影では、最初の放射線画像撮影の際に取得して保存した基準データdleak_stを使うように構成するなど、基準データdleak_stの所得処理を所定のタイミングで行うように構成することも可能である。
【0159】
上記の基準データdleak_stの取得処理を行っている間は、差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出を行うことができないが、このように構成すれば、例えば撮影日の最初の放射線画像撮影以外の放射線画像撮影の際には基準データdleak_stの取得処理を行う必要がなくなる。そのため、図23に示した各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間の終了後、すぐに差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に移行することが可能となるといったメリットがある。
【0160】
なお、上記のように、基準データdleak_stの取得処理を行っている間は、差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行うことができない。また、その前の各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う間や、さらにその前の短周期のリセット処理を行っている間も、放射線の照射開始の検出処理を行うことができない。
【0161】
そこで、例えば、上記の基準データdleak_stの取得処理が終了した時点で、差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に移行すると同時に(図23参照)、放射線画像撮影装置1から例えば図示しないコンソールに信号を送信する。そして、コンソールでは、例えば図示しない表示画面上に、上記の信号を受信するまでは「起動中」や「待機中」等の表示を行い、放射線画像撮影装置1からの信号を受信した時点で、表示を「撮影可能」等に切り替えるように構成することも可能である。
【0162】
このように構成すれば、放射線画像撮影装置1がまだ差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に移行していない時点で放射線技師が放射線画像撮影装置1に放射線を照射してしまうことを的確に防止することが可能となる。そして、放射線技師は、上記の表示を見ることで放射線画像撮影装置1の処理状態を把握することが可能となり、放射線画像撮影装置1が差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に的確に移行した後で、放射線画像撮影装置1に対して放射線を的確に照射させることが可能となる。
【0163】
[放射線画像撮影装置におけるその後の処理等について]
以下、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始を検出した後の各処理について簡単に説明する。なお、以下においても、主に、放射線の照射開始の検出処理においてリークデータdleakを読み出す場合について説明するが、照射開始検出用の画像データdを読み出す場合についても同様に説明される。
【0164】
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記のようにして放射線の照射開始の検出処理の際に読み出されるリークデータdleakと基準データdleak_stに基づいて算出される差分値Δdleakが閾値Δdleak_thを越えたことにより、放射線の照射が開始されたことを検出すると、図14(或いは図18)や図21に示すように、走査駆動手段15(図7参照)のゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とさせる。
【0165】
そして、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ようになっている。
【0166】
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時点で、制御手段22は、図14や図21等に示すように、本画像としての画像データDの読み出し処理を行わせるようになっている。
【0167】
本実施形態では、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の直前のリセット処理でオン電圧が印加された走査線5(図14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14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、本画像としての画像データDの読み出し処理を行うようになっている。
【0168】
また、照射開始検出用の画像データdを読み出すように構成される場合も同様に、図18に示すように、制御手段22は、放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過すると、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データd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でオン電圧が印加されていた走査線5(図18の場合は走査線5のラインLn)の次にオン電圧を印加すべき走査線5(図18の場合は走査線5のラインLn+1)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、本画像としての画像データDの読み出し処理を行うようになっている。
【0169】
なお、以下、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の直前のリセット処理でオン電圧が印加された走査線5や、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データd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でオン電圧が印加されていた走査線5を、検出ラインLnという。また、その次にオン電圧を印加すべき走査線5すなわち画像データDの読み出し処理が開始される際に最初にオン電圧が印加される走査線5を、読み出し開始ラインLn+1という。
【0170】
また、本実施形態では、本画像としての画像データDの読み出し処理の際に、ゲートドライバー15bから各走査線5にオン電圧を印加する周期が、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われる各放射線検出素子7のリセット処理(図14等参照)や照射開始検出用の画像データdの読み出し処理(図18参照)における周期τと同じ周期になるように、各走査線5にオン電圧を順次印加するようになっている。
【0171】
制御手段22は、本画像としての画像データDの読み出し処理を行うと、例えば読み出した画像データDの中から所定の割合で画像データDを抽出してプレビュー画像用データを作成してコンソールに送信する。そして、コンソールは、放射線画像撮影装置1からプレビュー画像用データを受信すると、それに基づいてプレビュー画像を生成して表示画面上に表示する。
【0172】
そして、放射線技師は、表示されたプレビュー画像を見て、放射線画像撮影が適切に行われているか否かを確認する。放射線画像撮影が適切に行われていないと判断した場合は、放射線技師は、コンソールから放射線画像撮影装置1に対してキャンセル信号を送信する。そして、放射線画像撮影装置1はキャンセル信号を受信すると、その時点で行っている処理を停止し、前述した短周期のリセット処理(図22や図23参照)を行う状態に戻る。
【0173】
なお、放射線技師からキャンセル信号が送信されない場合、すなわち放射線画像撮影が適切に行われたとして承認された場合には、放射線画像撮影装置1はその後の処理を継続して行う。また、放射線画像撮影装置1からプレビュー画像用データを送信する処理を、下記のオフセットデータOの読み出し処理の後等に行うように構成することも可能である。
【0174】
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、図21に示すように、本画像としての画像データDの読み出し処理を終了すると、オフセットデータOの読み出し処理の前処理として、ゲートドライバー15bから各走査線5にオン電圧を順次1回ずつ印加して行う各放射線検出素子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ようになっている(図21の「RL1回」参照)。
【0175】
この場合、例えば図24に示すように、画像データDの読み出し処理が読み出し開始ラインLn+1(図24の場合は走査線5のラインL5)から検出ラインLn(図24の場合は走査線5のラインL4)までオン電圧が順次印加されて行われた場合には、その後、読み出し開始ラインLn+1から検出ラインLnまで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い、それと交互にリークデータdleakの読み出し処理を行うようにして行われる。
【0176】
その際、各放射線検出素子7のリセット処理に行われるリークデータdleakの読み出し処理では、実際にリークデータdleakを読み出すように構成されることが望ましい。しかし、オフセットデータOの読み出し処理では、放射線画像撮影装置1に放射線は照射されないため、リークデータdleakは読み出された後で破棄される。すなわち、リークデータdleakは読み出されても、それに基づく放射線の照射開始の検出処理は行われない。
【0177】
そして、上記のようにしてオフセットデータOの読み出し処理の前処理として、各走査線5にオン電圧を順次1回ずつ印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理とリークデータdleakの読み出し処理とが交互に行われると、制御手段22は、続いて、ゲートドライバー15bから各走査線5にオフ電圧を印加させて電荷蓄積状態に移行する。この場合の電荷蓄積状態は、上記の画像データDの読み出し処理前の電荷蓄積状態(図14等参照)と同じ時間だけ継続される。
【0178】
そして、図24に示すように、画像データDの読み出し処理(図14等参照)と同様にして、ゲートドライバー15bから各走査線5にオン電圧が順次印加されて、各放射線検出素子7からオフセットデータOが読み出される。このように、本実施形態では、画像データDの読み出し処理までの処理シーケンスと同じ処理シーケンスを繰り返すようにして、オフセットデータOの読み出し処理が行われるようになっている。
【0179】
このように構成すると、各走査線5ごとに、電荷蓄積状態(図14や図24参照)前の最後の各放射線検出素子7のリセット処理(各図におけるR参照)で走査線5に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられてから、電荷蓄積状態の後、画像データDやオフセットデータOの読み出し処理で走査線5に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられるまでの時間Tac(図14や図24参照。以下、実効蓄積時間Tacという。)が、画像データDの読み出し処理の場合(図14参照)とオフセットデータOの読み出し処理の場合(図24参照)とで同じ時間になる。
【0180】
前述したように、各放射線検出素子7内では暗電荷が常時発生しており、読み出される画像データD中においては、上記のように放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷に起因する有用なデータ(いわゆる真の画像データD*)に、この蓄積された暗電荷に起因するオフセット分が重畳されている。
【0181】
そして、上記のように画像データDの読み出し処理の場合とオフセットデータOの読み出し処理の場合とで実効蓄積時間Tacを同じ時間とすることで、読み出されるオフセットデータOを、真の画像データ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じ値とすることが可能となる。
【0182】
そのため、例えば、コンソール等の画像処理装置において、画像データDからオフセットデータOを減算するように構成すれば、真の画像データD*に重畳されている暗電荷に起因するオフセット分と、オフセットデータOとが相殺されて、各放射線検出素子7ごとの真の画像データD*を的確に算出することが可能となる。
【0183】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、オフセットデータOの読み出し処理が終了すると、既に送信している上記のプレビュー画像用データに対応するオフセットデータOをコンソール等の画像処理装置に送信し、続いて、プレビュー画像用データ以外の残りの画像データDと残りのオフセットデータOとを画像処理装置に送信するようになっている。
【0184】
そして、コンソール等の画像処理装置は、放射線画像撮影装置1から画像データDやオフセットデータOが送信されてくると、送信されてきた画像データDからオフセットデータOを減算して各放射線検出素子7ごとに真の画像データD*を算出し、算出した真の画像データD*に対してゲイン補正や欠陥画素補正、撮影部位に応じた階調処理等の精密な画像処理を行って放射線画像を生成するように構成される。
【0185】
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、制御手段22は、放射線の照射開始の検出処理に用いるために読み出したリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdを、オン電圧が印加された走査線5に対応付けるようにして各基準データdleak_st、dstとして取得して保存する。そして、放射線の照射開始の検出処理では、読み出したリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdから、対応する基準データdleak_st、dstを減算した差分値Δdleak、Δdを算出し、差分値Δdleak、Δdが閾値Δdleak_th、Δdth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構成された。
【0186】
そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化を生じると、図20に示したように、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdが全体的に大きな値になったり局所的に大きな値になったりするが、上記のように差分値Δdleak、Δdを算出する際に、リークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値の上記のような全体的および局所的な増大が、同様に全体的および局所的に値が増大している基準データdleak_st、dstによって相殺される。
【0187】
そのため、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されない段階では、算出される差分値Δdleak、Δdはほぼ0になり閾値Δdleak_th、Δdthを越えないため、放射線の照射が開始されたことは検出されない。
【0188】
そのため、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されていない場合には、放射線の照射開始を確実に検出しないようにすることが可能となり、放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0189】
また、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射された場合には、放射線の照射開始前に読み出されたリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdである基準データdleak_st、dstに対して、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が格段に大きくなるため(図15参照)、差分値Δdleak、Δdが0よりも格段に大きな値になり、閾値Δdleak_th、Δdthを越える。
【0190】
そのため、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置1に放射線が照射された場合には、放射線の照射が開始されたことを的確に検出することが可能となる。
【0191】
なお、本発明が上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0192】
また、本発明や、上記の検出方法1、2(或いはそれをさらに改良した検出方法)では、ゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化により、読み出されるリークデータdleak(図20参照)等が全体的或いは局所的に大きな値になることが問題であった。そこで、ゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化により読み出されるリークデータdleak等が経年的に変化しないようにするために、例えば、ゲートIC15cの放射線が入射する側に、鉛シート等を貼付する等して、放射線を遮蔽する部材を設けるように構成することも可能である。
【0193】
一方、前述したように、上記の検出方法1、2を採用した場合に生じ得るゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化による放射線の照射開始の誤検出は、ゲートIC15cの経年劣化により局所的に大きな値になるリークデータdleak(図20中のA参照)等が閾値dleak_th等を越えることによって生じる。
【0194】
そして、前述したように、局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5、すなわちゲートIC15cの端子は、経年的に見た場合、常に同じ走査線5や端子であり、局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5やゲートIC15cの端子が経年的に変化することはない(図20参照)。
【0195】
また、本発明者らの研究では、このような局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5やゲートIC15cの端子は、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化する以前に、予め特定することが可能であることが分かっている。
【0196】
そこで、本発明の場合や、上記の検出方法1、2やさらに改良された検出方法を採用する場合に、このような局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5やゲートIC15cの端子を予め特定しておき、特定された走査線5や端子にオン電圧が印加されて読み出された照射開始検出用の画像データdや、特定された走査線5や端子にオン電圧が印加されて行われた各放射線検出素子7のリセット処理の直後に読み出されたリークデータdleak(すなわち局所的に大きな値になるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データd)については、放射線の照射開始の検出処理の対象として用いないように構成することも可能である。
【符号の説明】
【0197】
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
15b ゲートドライバー
15c ゲートIC
17 読み出し回路
22 制御手段
d 照射開始検出用の画像データ
dleak リークデータ
dleak_st、dst 基準データ
P 検出部
q 電荷
r 小領域
Δdleak、Δd 差分値
Δdleak_th、Δdth 閾値
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、装置自体で放射線の照射を検出して放射線画像撮影を行うことが可能な放射線画像撮影装置に関する。
【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ー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ー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筐体内に収納し、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ー(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、放射線発生装置の放射線源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のゲートドライバー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、ゲートドライバー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、ゲートドライバー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】
そこで、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】
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開始の検出方法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15のゲートドライバー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、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】
なお、この場合、上記のようにゲートドライバー15bから各走査線5にオフ電圧を印加したままであると、各TFT8がオフ状態のままとなり、各放射線検出素子7内に後述する暗電荷が蓄積され続ける状態になる。そのため、各放射線検出素子7内に残存する電荷を信号線6に放出する各放射線検出素子7のリセット処理と、上記のリークデータdleakの読み出し処理とを交互に行うように構成される。
【0019】
また、本発明者らが見出した別の新たな放射線の照射開始の検出方法では、放射線画像撮影前に、走査駆動手段15のゲートドライバー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画像データdの読み出し処理を行うように構成される。なお、この放射線画像撮影前に放射線の照射開始の検出のために読み出される画像データdを、放射線の照射後に行われる本画像としての画像データDと区別して、以下では、照射開始検出用の画像データdという。
【0020】
そして、放射線画像撮影装置に放射線が照射されると、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が上昇することを利用して、リークデータdleak等に閾値dleak_th等を設定しておき、読み出されたリークデータdleak等が閾値dleak_th等を越えた辞典で、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。
【0021】
本発明者らの研究では、上記のように構成することで、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を構築しない場合でも、読み出されるリークデータdleak等に基づいて、放射線発生装置の放射線源から放射線の照射が開始されたことを放射線画像撮影装置自体で的確に検出することができることが分かった。
【0022】
しかし、本発明者らがさらに研究を進めたところ、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されることによって走査駆動手段15のゲートドライバー15bを構成するゲートIC15c(後述する図6、図7等参照)に放射線が照射されると、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する。
【0023】
すると、放射線の照射により経年劣化したゲートIC15cでは、後述する図20に示すように、ゲートIC15cからオフ電圧を印加して読み出されるリークデータdleak等にオフセット分が重畳されるようになるという現象が現れる。そして、このオフセット分は、ゲートIC15cに放射線が照射される期間が長くなればなるほど大きくなることも分かってきた。このような現象が生じる理由は、現時点では理由はよく分かっていない。
【0024】
また、後述するように、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のリセット処理の際に、ゲートIC15cの特定の端子にオン電圧が印加されて特定の走査線5にオン電圧が印加されてリセット処理が行われると、その直後の読み出し処理で読み出されるリークデータdleakに、上記のように大きくなったオフセット分よりも局所的にさらに大きなオフセット分が重畳されることも分かってきた。
【0025】
この現象は、照射開始検出用の画像データdを読み出す場合でも同様に生じ、ゲートIC15cの特定の端子にオン電圧が印加されて特定の走査線5にオン電圧が印加された際に読み出された照射開始検出用の画像データdに、上記のように大きくなったオフセット分よりもさらに大きなオフセット分が重畳される現象が現れる。
【0026】
そして、このように、特定のリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdに大きなオフセット分が重畳されると、大きなオフセット分が重畳されたリークデータdleak等が閾値dleak_th等を越えてしまい、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射されていないにもかかわらず、放射線画像撮影装置が、放射線の照射が開始されたと誤検出してしまう虞れがあることが分かってきた。
【0027】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線画像撮影装置自体で放射線の照射開始を検出する場合に、ゲートICが放射線の照射により経年劣化しても放射線の照射開始を誤検出することを的確に防止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。
【課題を解決するための手段】
【0028】
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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して行う前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記ゲートドライバーから前記各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各スイッチ手段を介して前記各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を交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する検出処理を行う制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子のリセット処理と前記リークデータの読み出し処理とを交互に行わせる中で、前記各放射線検出素子のリセット処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、当該リセット処理の直後に行われた読み出し処理で読み出された前記リークデータを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記リークデータをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して行わせた前記各放射線検出素子のリセット処理の直後に読み出した前記リークデータから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする。
【0029】
また、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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせ、読み出した前記照射開始検出用の画像データに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせる中で、前記読み出し処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、読み出された前記照射開始検出用の画像データを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記照射開始検出用の画像データをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して読み出した前記照射開始検出用の画像データから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0030】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化を生じると、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdが全体的に大きな値になったり局所的に大きな値になったりするが(後述する図20参照)、上記の差分値を算出する際に、リークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値の上記のような全体的および局所的な増大が、同様に全体的および局所的に値が増大している基準データによって相殺される。
【0031】
そのため、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射されない段階では、算出される差分値はほぼ0になり閾値を越えないため、放射線の照射が開始されたことは検出されない。そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置に放射線が照射されていない場合には、放射線の照射開始を確実に検出しないようにすることが可能となり、放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0032】
また、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射された場合には、基準データに対して、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が格段に大きくなるため、差分値が0よりも格段に大きな値になり、閾値を越える。そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置に放射線が照射された場合には、放射線の照射が開始されたことを的確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本実施形態に係る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ーにケーブルのコネクター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】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12】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13】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14】検出方法1において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15】読み出されるリークデータの時間的推移の例を表すグラフである。
【図16】検出方法2において放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データの読み出し処理が繰り返し行われる際の各走査線にオン電圧を順次印加するタイミングを表すタイミングチャートである。
【図17】放射線画像撮影前の照射開始検出用の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/オフのタイミングおよびオン時間ΔTを表すタイミングチャートである。
【図18】検出方法2において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19】検出部が4つの領域に分割され、各領域に読み出しICがそれぞれ割り当てられた状態を表す図である。
【図20】検出方法1の場合に各放射線検出素子7のリセット処理の際にオン電圧が印加された走査線のライン番号に対してリセット処理直後に読み出されたリークデータを対応付けてプロットした状態を概略的に表すグラフである。
【図21】本実施形態に係る放射線画像撮影装置における放射線画像撮影の手順および各処理等を示す図である。
【図22】各放射線検出素子のリセット処理を通常の短周期で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】短周期のリセット処理から放射線の照射開始の検出処理に移行する際の各走査線にオン電圧を順次印加するタイミング等を表すタイミングチャートである。
【図24】本画像としての画像データの読み出し処理からオフセットデータの読み出し処理までの各処理において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。
【発明を実施するための形態】
【0034】
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。
【0035】
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレーター等を備え、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、シンチレーター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。
【0036】
[放射線画像撮影装置の構成等について]
図1は、本実施形態に係る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2内にシンチレーター3や基板4等で構成されるセンサーパネルSPが収納されている。
【0037】
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筐体本体部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、筐体本体部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。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、コネクター39、バッテリー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ー40等が配置されている。
【0038】
本実施形態では、コネクター39は、例えば図3に示すように、ケーブルCaの先端に設けられたコネクターCが接続されることにより、例えばコンソール等の外部装置等との間でケーブルCaを介して信号等を送受信したり画像データ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。
【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と外部装置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】
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やバッテリー24等が取り付けられている。また、基板4やシンチレーター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、センサーパネルSPと筐体2の側面との間に緩衝材35が設けられている。
【0041】
シンチレーター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、シンチレーター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。
【0042】
また、本実施形態では、基板4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のシンチレーター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。また、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。
【0043】
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が設けられた小領域rの全体、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】
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、シンチレーター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ー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。
【0045】
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ー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。
【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】
図4に示すように、本実施形態では、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。
【0049】
各入出力端子11には、図6に示すように、後述する読み出しIC16や走査駆動手段15のゲートドライバー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。
【0050】
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のセンサーパネル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。
【0051】
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。
【0052】
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にそれぞれ逆バイアス電圧(すなわち放射線検出素子7の第1電極7a側にかかる電圧以下の電圧)を印加す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ー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ー15bとを備えている。本実施形態では、ゲートドライバー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】
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ー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ー21は省略されている。
【0055】
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ー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。また、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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
そして、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。
【0059】
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のコンデンサー18bに蓄積される。
【0060】
増幅回路18では、コンデンサー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。
【0061】
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のコンデンサー18bに蓄積された後で、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。
【0062】
そして、相関二重サンプリング回路19は、それらの電圧値の差分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ー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。
【0063】
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ーや、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。
【0064】
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。
【0065】
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ー24が接続されている。また、バッテリー24には、図示しない充電装置からバッテリー24に電力を供給してバッテリー24を充電する際の接続端子25が取り付けられている。
【0066】
前述したように、制御手段22は、走査駆動手段15や読み出し回路17等を制御して画像データDの読み出し処理や各放射線検出素子7のリセット処理等を行わせるなど、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。
【0067】
[放射線画像撮影装置における放射線の照射開始の検出の制御構成について]
次に、上記のように構成された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処理の基本的な制御構成について説明する。
【0068】
本実施形態では、前述したように、放射線画像撮影装置1自体で、外部の図示しない放射線源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。
【0069】
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。
【0070】
本発明者らの研究により新たに見出された検出方法としては、例えば、下記の2つの検出方法のいずれかを採用することが可能である。
【0071】
[検出方法1]
例えば、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構成することも可能である。ここで、リークデータdleakとは、図11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。
【0072】
そして、リークデータdleakの読み出し処理では、図9に示した各放射線検出素子7のリセット処理や図10に示した画像データDの読み出し処理の場合と異なり、図12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や図8のCDS参照)にパルス信号Sp1、Sp2を送信するようになっている。
【0073】
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のコンデンサー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。
【0074】
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。
【0075】
ところで、各放射線検出素子7では、各放射線検出素子7自体の熱(温度)による熱励起等によりいわゆる暗電荷(暗電流ともいう。)が常時発生している。そして、上記のように、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。
【0076】
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13に示すように、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、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の読み出し処理とを交互に繰り返し行うように構成することが望ましい。なお、図13や後述する図14等のTやτ、Tacについては後で説明する。
【0077】
このように放射線画像撮影前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、シンチレーター3(図2参照)で放射線から変換された電磁波が、各TFT8に照射される。そして、それにより、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ことが本発明者らの研究で分かった。
【0078】
そして、例えば図14に示すように、放射線画像撮影前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繰り返して行う場合、図15に示すように、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た時点(時刻t1参照)で読み出されたリークデータdleakが、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。
【0079】
なお、図14および図15では、図14で走査線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15の時刻t1におけるリークデータdleakに対応する。また、図14や後述する図23、図24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。
【0080】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段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、例えば予め設定された所定の閾値dleak_th(図15参照)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構成することができる。
【0081】
[検出方法2]
また、上記の検出方法1のように、放射線画像撮影前にリークデータdleakの読み出し処理を行うように構成する代わりに、放射線画像撮影前に、図16に示すように、走査駆動手段15のゲートドライバー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からの画像データdの読み出し処理を繰り返し行うように構成することも可能である。
【0082】
なお、前述したように、撮影直後に行われる上記の本画像としての画像データDと区別して、以下、この放射線画像撮影前に放射線の照射開始の検出用に読み出される画像データを、照射開始検出用の画像データd(或いは単に画像データd)という。
【0083】
また、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理における読み出し回路17の増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cのオン/オフや、相関二重サンプリング回路19へのパルス信号Sp1、Sp2の送信等は、図17に示すように、図10に示した画像データDの読み出し処理における処理と同様に行われる。なお、図17等におけるTやΔTについては後で説明する。
【0084】
上記のように放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行うように構成した場合、図18に示すように、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、その時点で読み出された画像データd(図18では走査線5のラインLnにオン電圧が印加されて読み出された画像データd)が、前述した図15に示したリークデータdleakの場合と同様に、それ以前に読み出された画像データdよりも格段に大きな値になる。
【0085】
そこで、放射線画像撮影装置1の制御手段22で、放射線画像撮影前の読み出し処理で読み出された画像データdを監視するように構成し、読み出された画像データdが予め設定された所定の閾値dth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構成することができる。なお、図18中のΔTやτ、Tacについては以下で説明する。
【0086】
[検出感度を向上させるための処理等について]
また、上記の検出方法1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13や図14等参照)を長くして、リークデータdleakの読み出し処理において制御手段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、読み出されるリークデータdleakの値が大きくなる。そのため、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。
【0087】
また、上記の検出方法2において、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データdの読み出し処理において、各TFT8をオン状態とする時間ΔT(図17や図18参照)、すなわち走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5にオン電圧を印加してからオフ電圧に切り替えるまでの時間ΔT(以下、オン時間ΔTという。)を長くすると、読み出される照射開始検出用の画像データdの値が大きくなる。そのため、やは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。
【0088】
なお、この場合も、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18参照)や、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(図17参照)が長くなる。
【0089】
このように、上記の検出方法1や検出方法2を採用する場合には、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ために、放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理や照射開始検出用の画像データdの読み出し処理における上記の周期τや、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、或いはオン時間ΔTを長くする等の処理が適宜行われる。
【0090】
なお、図19に示すように、例えば、検出部P(図4や図7等参照)が4つの領域Pa〜Pdに分割されるなど、検出部Pが複数の領域に分割されるように構成される場合がある。このような場合、検出部Pの各領域Pa〜Pdごとに、上記の検出方法1や検出方法2を用いて放射線の照射開始を検出するように構成することが可能である。
【0091】
そして、このように構成すれば、例えば、放射線が放射線画像撮影装置1に対して照射野が狭められて照射され、検出部Pの複数の領域Pa〜Pdのうち1つ或いはいくつかの領域のみに放射線が照射される状態になる場合があるが、そのような場合でも、放射線の照射開始を的確に検出することが可能となる。
【0092】
また、本実施形態における上記の検出方法1や検出方法2をさらに改良して、より的確に或いはより効率的に放射線の照射開始を検出するように構成することが可能であり、改良が適宜加えられる。さらに、本発明に係るゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化によって読み出されるリークデータdleak等に重畳されるオフセット分による誤検出防止のための改良については、以下で説明する。
【0093】
[リークデータ等にオフセット分が重畳される現象について]
次に、上記のように構成された本実施形態に係る放射線画像撮影装置1において、前述したように、走査駆動手段15のゲートドライバー15(図7参照)を構成するゲートIC15c(図6参照)の放射線の照射による経年劣化によって、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdにオフセット分が重畳される現象について説明する。
【0094】
図20は、上記の検出方法1を採用した場合に、各放射線検出素子7のリセット処理(図13等参照)の際にオン電圧が印加された走査線5のラインLkのライン番号k(なおk=1〜x)に対して、当該リセット処理の直後に行われた読み出し処理で読み出されたリークデータdleakを対応付けてプロットした状態を概略的に表すグラフである。
【0095】
図20において、αで表されるリークデータdleakは、ゲートIC15cが放射線の照射による経年劣化を生じていない状態で読み出されたリークデータdleakを表す。この場合、読み出されるリークデータdleakには、まだ、ゲートIC15cの経年劣化によるオフセット分は重畳されていない。
【0096】
そして、図20において、βで表されるリークデータdleakは、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されて行われる放射線画像撮影が何度も行われて、放射線の累積照射によりゲートIC15cの経年劣化がある程度進んだ状態で読み出されたリークデータdleakを表す。
【0097】
この場合、読み出されるリークデータdleakは、ゲートIC15cの経年劣化によるオフセット分が重畳されて、オフセット分が重畳されていない上記のαのリークデータdleakよりも全体的に大きな値になる。また、それとともに、ゲートIC15cの特定の端子に接続されている特定の走査線5にオン電圧が印加されて行われた各放射線検出素子7のリセット処理後に読み出されたリークデータdleakが、それよりもさらに大きなオフセット分が重畳されて局所的にさらに大きな値になる現象(図中のA参照)が現れる。
【0098】
そして、図20において、γで表されるリークデータdleakは、ゲートIC15cの放射線の累積照射による経年劣化がさらに進んだ状態で読み出されたリークデータdleakを表すが、この場合、読み出されるリークデータdleakに全体的に重畳されるオフセット分がさらに大きくなるとともに、ゲートIC15cの特定の端子に接続されている特定の走査線5へのオン電圧の印加後に読み出されたリークデータdleakが、局所的にさらに大きな値になる。
【0099】
そして、その際、読み出されるリークデータdleakの値が局所的に大きくなるゲートIC15cの端子は経年的に変わらず、同じ端子の部分で、読み出されるリークデータdleakが局所的に大きくなっていくことが分かっている。
【0100】
なお、前述したように、リークデータdleakは、図11に示したように、オフ状態の各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。そして、図20では、ある信号線6について、読み出されるリークデータdleakを、その直前の各放射線検出素子7のリセット処理でオン電圧が印加された走査線5に対応付けてプロットしたグラフである。
【0101】
そして、リークデータdleakをプロットする対象の信号線6を替えても全く同様のグラフが得られ、読み出されるリークデータdleakの値が局所的に大きくなるゲートIC15cの端子は、いずれの信号線6を対象とした場合でも同じ端子になる(すなわち局所的に大きくなるリークデータdleakに対応する走査線5は変化しない)ことも分かっている。
【0102】
また、上記の検出方法2の場合、すなわち放射線画像撮影前に読み出される照射開始検出用の画像データdについても、全く同様の現象が現れることが分かっている。
【0103】
すなわち、上記と同様に、経年的に、読み出される照射開始検出用の画像データdが全体的に大きな値になっていくとともに、ゲートIC15cの特定の端子にオン電圧が印加されて特定の走査線5にオン電圧が印加された場合に、図20中のAと同様に、読み出される照射開始検出用の画像データdの値が局所的に大きくなる現象、すなわち図20に示した現象と全く同様の現象が現れる。
【0104】
[上記の現象に基づく放射線の照射開始の誤検出防止のための制御構成等について]
そして、上記のような現象が生じる場合に、例えば局所的に大きくなったリークデータdleakや照射開始検出用の画像データd(図20中のA参照)が閾値dleak_th等を越えてしまい、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されていないにもかかわらず、制御手段22が、放射線の照射が開始されたと誤検出してしまう虞れが生じる。
【0105】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、例えば上記の検出方法1を採用して検出処理を行う場合には、上記のように放射線画像撮影前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わせる中で、事前に、図20に示したように、各放射線検出素子7のリセット処理の際にオン電圧が印加された走査線5に対して、当該リセット処理の直後に行わせた読み出し処理で読み出されたリークデータdleakを対応付ける。
【0106】
そして、この対応付けの処理を、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxについて行い、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxに対してリークデータdleakをそれぞれ対応付ける。以下、検出処理で読み出されるリークデータdleakと区別するために、このように事前に走査線5の各ラインL1〜Lxに対応付けられるリークデータdleakを基準データdleak_stという。
【0107】
制御手段22は、このようにして、事前に、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに基準データdleak_stを取得して対応付け、それらを例えば記憶手段23(図7や図8等参照)に保存しておくようになっている。
【0108】
なお、前述したように、リークデータdleakは、それぞれ各読み出し回路17ごと、すなわち信号線6ごとに得られるデータであるため、制御手段22は、各信号線6ごとに、上記の走査線5の各ラインL1〜Lxごとの基準データdleak_stを取得して記憶手段23に保存しておく。
【0109】
そして、本実施形態では、制御手段22は、放射線の照射開始を検出する検出処理においては、ある走査線5にオン電圧を印加して行わせた各放射線検出素子7のリセット処理の直後にリークデータdleakを信号線6ごとに読み出すごとに、下記(1)式に従って、読み出したリークデータdleakから、当該走査線5および当該信号線6に対応付けられた上記の基準データdleak_stを減算して、差分値Δdleakを算出する。
Δdleak=dleak−dleak_st …(1)
【0110】
そして、算出した差分値Δdleakが、設定された閾値Δdleak_thを越えたか否かを判断し、差分値Δdleakが閾値Δdleak_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ようになっている。
【0111】
また、例えば上記の検出方法2を採用して検出処理を行う場合も、同様にして放射線の照射開始の検出処理を行うように構成される。
【0112】
すなわち、制御手段22は、上記と同様に、放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行わせる中で、事前に、読み出し処理の際にオン電圧が印加された走査線5に対して、読み出された照射開始検出用の画像データdを対応付ける。そして、この対応付けの処理を、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxについて行い、検出部P上の走査線5の各ラインL1〜Lxに対して照射開始検出用の画像データdをそれぞれ対応付ける。
【0113】
検出処理で読み出される照射開始検出用の画像データdと区別するために、以下、このように事前に走査線5の各ラインL1〜Lxに対応付けられる照射開始検出用の画像データdを、上記と同様に、基準データdstという。そして、制御手段22は、このようにして、事前に、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに基準データdstを取得して対応付け、それらを例えば記憶手段23に保存しておくように構成される。
【0114】
なお、この場合、照射開始検出用の画像データdは、それぞれ各放射線検出素子7ごとに得られるデータであるが、結局のところ、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧が順次印加されるごとに、各信号線6ごとに読み出されるデータであるから、制御手段22は、この場合も、上記と同様に、各信号線6ごとに、上記の走査線5の各ラインL1〜Lxごとの基準データdstを取得して記憶手段23に保存しておくように構成される。
【0115】
そして、制御手段22は、放射線の照射開始を検出する検出処理においては、ある走査線5にオン電圧を印加して照射開始検出用の画像データdを信号線6ごとに読み出すごとに、下記(2)式に従って、読み出した照射開始検出用の画像データdから、当該走査線5および当該信号線6に対応付けられた上記の基準データdstを減算して、差分値Δdを算出する。
Δd=d−dst …(2)
【0116】
そして、算出した差分値Δdが、設定された閾値Δdthを越えたか否かを判断し、差分値Δdが閾値Δdth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構成される。
【0117】
このように構成すると、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化を生じて、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータdleak(検出方法1の場合)や照射開始検出用の画像データd(検出方法2の場合)が上記のように全体的に大きな値になったり局所的に大きな値(図20中のA参照)になったりしても、差分値Δdleak、Δdを算出する際に、リークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値の上記のような全体的および局所的な増大が、同様に全体的および局所的に値が増大している基準データdleak_st、dstによって相殺される。
【0118】
そのため、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されない段階では、算出される差分値Δdleak、Δdはほぼ0になり、閾値Δdleak_th、Δdthを越えないため、放射線の照射が開始されたことは検出されない。
【0119】
そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、上記のように構成すれば、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されていない場合には、放射線の照射開始を確実に検出しないようにすることが可能となり、放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0120】
また、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されると、基準データdleak_st、dstに対して、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が格段に大きくなる(図15参照)。そのため、差分値Δdleak、Δdが0よりも大きな値になり、閾値Δdleak_th、Δdthを越える。
【0121】
そのため、上記のように構成すれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置1に放射線が照射された場合には、放射線の照射が開始されたことを的確に検出することが可能となる。
【0122】
[本発明における放射線画像撮影の手順等について]
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1における放射線画像撮影の手順および各処理等について、図21以下の各図を参照して説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用についてもあわせて説明する。
【0123】
なお、以下では、主に、前述した検出方法1、すなわち放射線画像撮影前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い、読み出したリークデータdleakやそれに基づいて算出された各値に基づいて放射線の照射開始を検出する場合について説明するが、上記の検出方法2を採用する場合についても同様にあてはまる。
【0124】
[各放射線検出素子のリセット処理]
本実施形態では、図21に示すように、例えば図示しないコンソール等から放射線画像撮影装置1に対して放射線画像撮影を開始する旨の信号が送信される等すると、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、まず、各放射線検出素子7内に残存している余分な電荷を各放射線検出素子7内から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わせるようになっている。
【0125】
この場合のリセット処理は、前述した放射線画像撮影前のリークデータdleakの読み出し処理と交互に行われる周期τ(図13や図14等参照)が長い、いわゆる長周期のリセット処理ではなく、図22に示すように、走査駆動手段15のゲートドライバー15bから走査線5のラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加する周期τが短い、いわゆる通常の短周期のリセット処理が、所定回数だけ繰り返して行われるようになっている。
【0126】
なお、本発明の特許請求の範囲における「各放射線検出素子の短周期のリセット処理」とは、この時点で行われる通常の短周期のリセット処理をいう。また、この場合、走査線5の最初のラインL1からゲートドライバー15bからのオン電圧の印加を開始して、走査線5の最終ラインLxまで、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を順次印加して、検出部Pに設けられた各走査線5にオン電圧をそれぞれ1回ずつ順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理を、1回のリセット処理という。
【0127】
また、以下、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われる長周期の各放射線検出素子7のリセット処理(図13や図14参照)についても、同様に、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧をそれぞれ1回ずつ順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理を、1回のリセット処理という。
【0128】
[放射線の照射開始の検出処理]
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、各放射線検出素子7のリセット処理を終えると、続いて、放射線の照射開始の検出処理に移行する。放射線の照射開始の検出処理は、先に説明した仕方に従って行われる。
【0129】
[少なくともリセット処理を1回行う間は検出処理を行わないことについて]
しかし、本実施形態では、制御手段22は、図21に示すように、通常の短周期のリセット処理が終了した後、すぐには放射線の照射開始の検出処理を行わないようになっている(図21における「R1回」の部分参照。なお、この「R1回」は、後述する「各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間」を表す。)
【0130】
このように構成する理由は、以下の通りである。すなわち、本発明者らの研究では、通常の短周期の各放射線検出素子7のリセット処理から検出処理に移行した直後に読み出されるリークデータdleakの値が大きくなる場合があることが分かっている。このような現象が生じる原因は、現時点では必ずしも明確には分かっていない。
【0131】
1つの原因としては、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理を行うと、各放射線検出素子7から信号線6に電荷が放出される際に各TFT8中のトラップ準位に比較的多くの電荷がトラップされる。そして、短周期のリセット処理を終了してリークデータdleakの読み出し動作を開始した初期段階では、各TFT8のトラップ準位に多くトラップされた電荷が、放射線検出素子7からTFT8を介して信号線6にリークする電荷に多く重畳される。そのために、リークデータdleakの値が大きくなると考えられている。
【0132】
なお、リークデータdleakの読み出し動作を開始した直後のリークデータdleakは上記のように大きくなるが、読み出し動作を繰り返すうちに、読み出されるリークデータdleakの値は平常の比較的小さな値に収束していく。
【0133】
このような現象が生じる場合に、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理から検出処理に移行した直後から、読み出したリークデータdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行うように構成すると、読み出し処理を開始した直後の上記のような大きな値のリークデータdleak等が閾値を越えてしまい、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たと誤検出してしまう可能性がある。
【0134】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、上記のように、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した後、すぐには放射線の照射開始の検出処理を行わない。すなわち、検出方法1を採用する場合には、例えば図23に示すように、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理(図13等参照)のみを1回(すなわちゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧をそれぞれ1回ずつ印加して)行い、リークデータdleakの読み出し処理を行わないように構成されている。
【0135】
なお、例えば、この間、ゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧をそれぞれ1回ずつ印加して行う各放射線検出素子7の長周期のリセット処理と、リークデータdleakの読み出し処理とを交互に行うが、読み出したリークデータdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行わないように構成することも可能である。
【0136】
以下では、この検出処理を行わない1回の期間(または間)を、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間(または間)というが、上記の各放射線検出素子7の長周期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が、読み出したリークデータdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行わない構成を排除するものではない。
【0137】
また、本実施形態では、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う間に、仮に読み出した場合のリークデータdleakの値が平常の比較的小さな値に収束するため、上記の各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後に各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う間だけ放射線の照射開始の検出処理を行わないように構成されるが、リークデータdleakの収束が長引く場合等には、リークデータdleakの読み出し動作を行わない期間、すなわち各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を行う回数を増やし期間を長くしてもよい。
【0138】
さらに、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後にリークデータdleakを読み出すように構成しても、読み出されるリークデータdleakが上記のように大きな値にならず、最初から平常の比較的小さな値のリークデータdleakが読み出される場合には、短周期のリセット処理が終了した直後から各放射線検出素子7の長周期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い、放射線の照射開始の検出処理を即座に開始するように構成することも可能である。
【0139】
なお、この場合、実際には、下記のように、短周期のリセット処理から放射線の照射開始の検出処理に移行した直後に、基準データdleak_stの取得処理が行われるように構成される。
【0140】
また、上記の検出方法2を採用して、放射線画像撮影前に照射開始検出用の画像データdを読み出す場合も、上記と同様に、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理を終了した直後に読み出される照射開始検出用の画像データdの値が大きくなる場合がある。
【0141】
そのため、そのような場合には、上記と同様にして、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した後、すぐには放射線の照射開始の検出処理を行わないように構成される。
【0142】
なお、この場合も、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した後、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理の代わりに、照射開始検出用の画像データdの読み出し動作と同じ周期τで各放射線検出素子7のリセット処理が行われるように構成される。また、上記と同様に、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行うが、制御手段22による照射開始検出用の画像データdと閾値dthとを比較して放射線の照射が開始されたか否かの判断処理を行わないように構成することも可能である。
【0143】
また、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後に照射開始検出用の画像データdを読み出すように構成しても、読み出される照射開始検出用の画像データdが、最初から平常の比較的小さな値として読み出される場合には、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了した直後から放射線の照射開始の検出処理を行うように構成することが可能であることも上記と同様である。この場合も、実際には、下記のように、短周期のリセット処理から放射線の照射開始の検出処理に移行した直後に、基準データdleak_stの取得処理が行われるように構成される。
【0144】
[基準データの取得について]
一方、本実施形態では、制御手段22は、上記のように、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了し、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回または所定回数(以下、代表して1回という。)行う期間が経過すると、図21や図23に示すように、放射線の照射開始の検出処理を行うようになっている。
【0145】
しかし、本実施形態では、読み出したリークデータdleakをそのまま用いて放射線の照射開始の検出処理(上記の検出方法1参照)を行うのではなく、前述したように、事前に、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに基準データdleak_stを取得しておき、上記(1)式に従って差分値Δdleak算出する。そして、算出した差分値Δdleakに基づいて放射線の照射開始を検出するようになっている。
【0146】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、上記のように各放射線検出素子7の短周期のリセット処理が終了し、長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した時点で、図23に示すように、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繰り返す処理を開始し、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を、それぞれ検出部P上の各走査線5に対応付けて各基準データdleak_stとして取得して記憶手段23に保存する、前述した基準データdleak_stの取得処理を行うようになっている。
【0147】
すなわち、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した後、次の1回の検出処理、すなわち走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を1回ずつ順次印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理と交互に行われる読み出し処理で読み出されるリークデータdleakを、それぞれ基準データdleak_stとして取得して記憶手段23に保存するようになっている。
【0148】
なお、上記のように、読み出されるリークデータdleakが放射線の照射開始の検出処理を開始した最初から平常の比較的小さな値になるため検出処理に移行した直後からリークデータdleakの読み出し処理を行って放射線の照射開始の検出処理を行うように構成する場合には、各放射線検出素子7の短周期のリセット処理を終了して放射線の照射開始の検出処理を開始した直後の1回の検出処理の際に読み出されたリークデータdleakを、それぞれ検出部P上の各走査線5に対応付けて各基準データdleak_stとして取得して記憶手段23に保存するように構成される。
【0149】
このように、本実施形態では、放射線の照射開始の検出処理において、上記のように、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した直後(或いは上記のように検出処理が開始された直後。以下同じ。)の検出処理で読み出されたリークデータdleakを、基準データdleak_stとして取得して保存するように構成される。
【0150】
いま仮に、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した後、任意のタイミングで読み出されるリークデータdleakを基準データdleak_stとして取得する処理を行うように構成すると、基準データdleak_stの取得処理を行うタイミングと、放射線の照射が開始されるタイミングが重なってしまい、適切な基準データdleak_stを取得することができなくなる虞れがある。
【0151】
しかし、上記のように基準データdleak_stをできるだけ早い時点で取得するように構成することで、基準データdleak_stの取得処理を行うタイミングと放射線の照射が開始されるタイミングが重なることが的確に防止され、適切な基準データdleak_stを取得することが可能となる。
【0152】
また、上記のように基準データdleak_stを早急に取得するように構成することで、放射線の照射開始の検出処理の最初から、上記(1)式(或いは上記(2)式。以下同じ。)に従って差分値Δdleakを算出することが可能となる。そして、上記のように、差分値Δdleak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とともに、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化した場合でも、それによる放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0153】
このように、本実施形態では、図23に示すように、制御手段22は、上記の各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した直後の1回の検出処理で読み出されるリークデータdleakを、それぞれ基準データdleak_stとして取得して保存する。
【0154】
そして、2回目のリセット処理以降の各放射線検出素子7のリセット処理と交互に行われる読み出し処理で読み出されるリークデータdleakについては、上記(1)式に従って差分値Δdleakをそれぞれ算出し、差分値Δdleakに基づいて放射線の照射が開始されたか否かを判断するようになっている。
【0155】
なお、本実施形態の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代わりに、照射開始検出用の画像データdの読み出し処理を行う場合にも、全く同様に構成される。
【0156】
また、本実施形態では、この基準データdleak_st(或いは基準データdst。以下同じ。)の取得処理を、各放射線画像撮影ごとに行うように構成されていることを前提として説明した。すなわち、図23に示したように、短周期のリセット処理を行い、各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間が終了した後、自動的に基準データdleak_stの取得処理を行うことを前提として説明した。
【0157】
このように構成すれば、放射線画像撮影ごとに、その撮影が行われる時点でのゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化の度合、すなわち読み出されるリークデータdleak等に重畳されるオフセット分(図22参照)に的確に対応した基準データdleak_st等を取得することが可能となり、ゲートIC15cの経年劣化による放射線の照射開始の誤検出をより的確に防止することが可能となるといったメリットがある。
【0158】
しかし、この基準データdleak_stを、例えば、一連の放射線画像撮影を行う撮影日の最初の放射線画像撮影の際に取得して保存しておき、同日に行われる放射線画像撮影では、最初の放射線画像撮影の際に取得して保存した基準データdleak_stを使うように構成するなど、基準データdleak_stの所得処理を所定のタイミングで行うように構成することも可能である。
【0159】
上記の基準データdleak_stの取得処理を行っている間は、差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出を行うことができないが、このように構成すれば、例えば撮影日の最初の放射線画像撮影以外の放射線画像撮影の際には基準データdleak_stの取得処理を行う必要がなくなる。そのため、図23に示した各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う期間の終了後、すぐに差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に移行することが可能となるといったメリットがある。
【0160】
なお、上記のように、基準データdleak_stの取得処理を行っている間は、差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理を行うことができない。また、その前の各放射線検出素子7の長周期のリセット処理を1回行う間や、さらにその前の短周期のリセット処理を行っている間も、放射線の照射開始の検出処理を行うことができない。
【0161】
そこで、例えば、上記の基準データdleak_stの取得処理が終了した時点で、差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に移行すると同時に(図23参照)、放射線画像撮影装置1から例えば図示しないコンソールに信号を送信する。そして、コンソールでは、例えば図示しない表示画面上に、上記の信号を受信するまでは「起動中」や「待機中」等の表示を行い、放射線画像撮影装置1からの信号を受信した時点で、表示を「撮影可能」等に切り替えるように構成することも可能である。
【0162】
このように構成すれば、放射線画像撮影装置1がまだ差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に移行していない時点で放射線技師が放射線画像撮影装置1に放射線を照射してしまうことを的確に防止することが可能となる。そして、放射線技師は、上記の表示を見ることで放射線画像撮影装置1の処理状態を把握することが可能となり、放射線画像撮影装置1が差分値Δdleakに基づく放射線の照射開始の検出処理に的確に移行した後で、放射線画像撮影装置1に対して放射線を的確に照射させることが可能となる。
【0163】
[放射線画像撮影装置におけるその後の処理等について]
以下、放射線画像撮影装置1における放射線の照射開始を検出した後の各処理について簡単に説明する。なお、以下においても、主に、放射線の照射開始の検出処理においてリークデータdleakを読み出す場合について説明するが、照射開始検出用の画像データdを読み出す場合についても同様に説明される。
【0164】
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、上記のようにして放射線の照射開始の検出処理の際に読み出されるリークデータdleakと基準データdleak_stに基づいて算出される差分値Δdleakが閾値Δdleak_thを越えたことにより、放射線の照射が開始されたことを検出すると、図14(或いは図18)や図21に示すように、走査駆動手段15(図7参照)のゲートドライバー15bから走査線5の各ラインL1〜Lxにオフ電圧を印加して各TFT8をオフ状態とさせる。
【0165】
そして、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ようになっている。
【0166】
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時点で、制御手段22は、図14や図21等に示すように、本画像としての画像データDの読み出し処理を行わせるようになっている。
【0167】
本実施形態では、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の直前のリセット処理でオン電圧が印加された走査線5(図14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14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、本画像としての画像データDの読み出し処理を行うようになっている。
【0168】
また、照射開始検出用の画像データdを読み出すように構成される場合も同様に、図18に示すように、制御手段22は、放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過すると、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データd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でオン電圧が印加されていた走査線5(図18の場合は走査線5のラインLn)の次にオン電圧を印加すべき走査線5(図18の場合は走査線5のラインLn+1)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、本画像としての画像データDの読み出し処理を行うようになっている。
【0169】
なお、以下、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の直前のリセット処理でオン電圧が印加された走査線5や、放射線画像撮影前の照射開始検出用の画像データd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でオン電圧が印加されていた走査線5を、検出ラインLnという。また、その次にオン電圧を印加すべき走査線5すなわち画像データDの読み出し処理が開始される際に最初にオン電圧が印加される走査線5を、読み出し開始ラインLn+1という。
【0170】
また、本実施形態では、本画像としての画像データDの読み出し処理の際に、ゲートドライバー15bから各走査線5にオン電圧を印加する周期が、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われる各放射線検出素子7のリセット処理(図14等参照)や照射開始検出用の画像データdの読み出し処理(図18参照)における周期τと同じ周期になるように、各走査線5にオン電圧を順次印加するようになっている。
【0171】
制御手段22は、本画像としての画像データDの読み出し処理を行うと、例えば読み出した画像データDの中から所定の割合で画像データDを抽出してプレビュー画像用データを作成してコンソールに送信する。そして、コンソールは、放射線画像撮影装置1からプレビュー画像用データを受信すると、それに基づいてプレビュー画像を生成して表示画面上に表示する。
【0172】
そして、放射線技師は、表示されたプレビュー画像を見て、放射線画像撮影が適切に行われているか否かを確認する。放射線画像撮影が適切に行われていないと判断した場合は、放射線技師は、コンソールから放射線画像撮影装置1に対してキャンセル信号を送信する。そして、放射線画像撮影装置1はキャンセル信号を受信すると、その時点で行っている処理を停止し、前述した短周期のリセット処理(図22や図23参照)を行う状態に戻る。
【0173】
なお、放射線技師からキャンセル信号が送信されない場合、すなわち放射線画像撮影が適切に行われたとして承認された場合には、放射線画像撮影装置1はその後の処理を継続して行う。また、放射線画像撮影装置1からプレビュー画像用データを送信する処理を、下記のオフセットデータOの読み出し処理の後等に行うように構成することも可能である。
【0174】
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、図21に示すように、本画像としての画像データDの読み出し処理を終了すると、オフセットデータOの読み出し処理の前処理として、ゲートドライバー15bから各走査線5にオン電圧を順次1回ずつ印加して行う各放射線検出素子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ようになっている(図21の「RL1回」参照)。
【0175】
この場合、例えば図24に示すように、画像データDの読み出し処理が読み出し開始ラインLn+1(図24の場合は走査線5のラインL5)から検出ラインLn(図24の場合は走査線5のラインL4)までオン電圧が順次印加されて行われた場合には、その後、読み出し開始ラインLn+1から検出ラインLnまで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い、それと交互にリークデータdleakの読み出し処理を行うようにして行われる。
【0176】
その際、各放射線検出素子7のリセット処理に行われるリークデータdleakの読み出し処理では、実際にリークデータdleakを読み出すように構成されることが望ましい。しかし、オフセットデータOの読み出し処理では、放射線画像撮影装置1に放射線は照射されないため、リークデータdleakは読み出された後で破棄される。すなわち、リークデータdleakは読み出されても、それに基づく放射線の照射開始の検出処理は行われない。
【0177】
そして、上記のようにしてオフセットデータOの読み出し処理の前処理として、各走査線5にオン電圧を順次1回ずつ印加して行う各放射線検出素子7のリセット処理とリークデータdleakの読み出し処理とが交互に行われると、制御手段22は、続いて、ゲートドライバー15bから各走査線5にオフ電圧を印加させて電荷蓄積状態に移行する。この場合の電荷蓄積状態は、上記の画像データDの読み出し処理前の電荷蓄積状態(図14等参照)と同じ時間だけ継続される。
【0178】
そして、図24に示すように、画像データDの読み出し処理(図14等参照)と同様にして、ゲートドライバー15bから各走査線5にオン電圧が順次印加されて、各放射線検出素子7からオフセットデータOが読み出される。このように、本実施形態では、画像データDの読み出し処理までの処理シーケンスと同じ処理シーケンスを繰り返すようにして、オフセットデータOの読み出し処理が行われるようになっている。
【0179】
このように構成すると、各走査線5ごとに、電荷蓄積状態(図14や図24参照)前の最後の各放射線検出素子7のリセット処理(各図におけるR参照)で走査線5に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられてから、電荷蓄積状態の後、画像データDやオフセットデータOの読み出し処理で走査線5に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられるまでの時間Tac(図14や図24参照。以下、実効蓄積時間Tacという。)が、画像データDの読み出し処理の場合(図14参照)とオフセットデータOの読み出し処理の場合(図24参照)とで同じ時間になる。
【0180】
前述したように、各放射線検出素子7内では暗電荷が常時発生しており、読み出される画像データD中においては、上記のように放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生した電荷に起因する有用なデータ(いわゆる真の画像データD*)に、この蓄積された暗電荷に起因するオフセット分が重畳されている。
【0181】
そして、上記のように画像データDの読み出し処理の場合とオフセットデータOの読み出し処理の場合とで実効蓄積時間Tacを同じ時間とすることで、読み出されるオフセットデータOを、真の画像データ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じ値とすることが可能となる。
【0182】
そのため、例えば、コンソール等の画像処理装置において、画像データDからオフセットデータOを減算するように構成すれば、真の画像データD*に重畳されている暗電荷に起因するオフセット分と、オフセットデータOとが相殺されて、各放射線検出素子7ごとの真の画像データD*を的確に算出することが可能となる。
【0183】
そこで、本実施形態では、制御手段22は、オフセットデータOの読み出し処理が終了すると、既に送信している上記のプレビュー画像用データに対応するオフセットデータOをコンソール等の画像処理装置に送信し、続いて、プレビュー画像用データ以外の残りの画像データDと残りのオフセットデータOとを画像処理装置に送信するようになっている。
【0184】
そして、コンソール等の画像処理装置は、放射線画像撮影装置1から画像データDやオフセットデータOが送信されてくると、送信されてきた画像データDからオフセットデータOを減算して各放射線検出素子7ごとに真の画像データD*を算出し、算出した真の画像データD*に対してゲイン補正や欠陥画素補正、撮影部位に応じた階調処理等の精密な画像処理を行って放射線画像を生成するように構成される。
【0185】
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、制御手段22は、放射線の照射開始の検出処理に用いるために読み出したリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdを、オン電圧が印加された走査線5に対応付けるようにして各基準データdleak_st、dstとして取得して保存する。そして、放射線の照射開始の検出処理では、読み出したリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdから、対応する基準データdleak_st、dstを減算した差分値Δdleak、Δdを算出し、差分値Δdleak、Δdが閾値Δdleak_th、Δdth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構成された。
【0186】
そのため、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化を生じると、図20に示したように、放射線画像撮影前に読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdが全体的に大きな値になったり局所的に大きな値になったりするが、上記のように差分値Δdleak、Δdを算出する際に、リークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値の上記のような全体的および局所的な増大が、同様に全体的および局所的に値が増大している基準データdleak_st、dstによって相殺される。
【0187】
そのため、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射されない段階では、算出される差分値Δdleak、Δdはほぼ0になり閾値Δdleak_th、Δdthを越えないため、放射線の照射が開始されたことは検出されない。
【0188】
そのため、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されていない場合には、放射線の照射開始を確実に検出しないようにすることが可能となり、放射線の照射開始の誤検出を的確に防止することが可能となる。
【0189】
また、放射線画像撮影装置1に対して放射線が照射された場合には、放射線の照射開始前に読み出されたリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdである基準データdleak_st、dstに対して、読み出されるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データdの値が格段に大きくなるため(図15参照)、差分値Δdleak、Δdが0よりも格段に大きな値になり、閾値Δdleak_th、Δdthを越える。
【0190】
そのため、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、ゲートIC15cが放射線の照射により経年的に劣化する場合であっても、放射線画像撮影装置1に放射線が照射された場合には、放射線の照射が開始されたことを的確に検出することが可能となる。
【0191】
なお、本発明が上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0192】
また、本発明や、上記の検出方法1、2(或いはそれをさらに改良した検出方法)では、ゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化により、読み出されるリークデータdleak(図20参照)等が全体的或いは局所的に大きな値になることが問題であった。そこで、ゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化により読み出されるリークデータdleak等が経年的に変化しないようにするために、例えば、ゲートIC15cの放射線が入射する側に、鉛シート等を貼付する等して、放射線を遮蔽する部材を設けるように構成することも可能である。
【0193】
一方、前述したように、上記の検出方法1、2を採用した場合に生じ得るゲートIC15cの放射線の照射による経年劣化による放射線の照射開始の誤検出は、ゲートIC15cの経年劣化により局所的に大きな値になるリークデータdleak(図20中のA参照)等が閾値dleak_th等を越えることによって生じる。
【0194】
そして、前述したように、局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5、すなわちゲートIC15cの端子は、経年的に見た場合、常に同じ走査線5や端子であり、局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5やゲートIC15cの端子が経年的に変化することはない(図20参照)。
【0195】
また、本発明者らの研究では、このような局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5やゲートIC15cの端子は、ゲートIC15cが放射線の照射により経年劣化する以前に、予め特定することが可能であることが分かっている。
【0196】
そこで、本発明の場合や、上記の検出方法1、2やさらに改良された検出方法を採用する場合に、このような局所的に大きな値のリークデータdleak等が読み出される走査線5やゲートIC15cの端子を予め特定しておき、特定された走査線5や端子にオン電圧が印加されて読み出された照射開始検出用の画像データdや、特定された走査線5や端子にオン電圧が印加されて行われた各放射線検出素子7のリセット処理の直後に読み出されたリークデータdleak(すなわち局所的に大きな値になるリークデータdleakや照射開始検出用の画像データd)については、放射線の照射開始の検出処理の対象として用いないように構成することも可能である。
【符号の説明】
【0197】
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
15b ゲートドライバー
15c ゲートIC
17 読み出し回路
22 制御手段
d 照射開始検出用の画像データ
dleak リークデータ
dleak_st、dst 基準データ
P 検出部
q 電荷
r 小領域
Δdleak、Δd 差分値
Δdleak_th、Δdth 閾値
【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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
前記信号線に放出された前記電荷を読み出す読み出し回路と、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して行う前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記ゲートドライバーから前記各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各スイッチ手段を介して前記各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を交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する検出処理を行う制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子のリセット処理と前記リークデータの読み出し処理とを交互に行わせる中で、前記各放射線検出素子のリセット処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、当該リセット処理の直後に行われた読み出し処理で読み出された前記リークデータを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記リークデータをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して行わせた前記各放射線検出素子のリセット処理の直後に読み出した前記リークデータから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項2】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理を終了した後、前記各走査線にオン電圧を所定回数印加して前記各放射線検出素子の長周期のリセット処理を行わせた後に、前記各放射線検出素子のリセット処理と交互に行わせた前記リークデータの読み出し処理で読み出された前記リークデータを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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】
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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
前記信号線に放出された前記電荷を読み出す読み出し回路と、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせ、読み出した前記照射開始検出用の画像データに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせる中で、前記読み出し処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、読み出された前記照射開始検出用の画像データを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記照射開始検出用の画像データをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して読み出した前記照射開始検出用の画像データから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項4】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理を終了した後、前記各走査線にオン電圧を所定回数印加して前記各放射線検出素子のリセット処理を行わせた後に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理を終了した後、前記各走査線にオン電圧を所定回数印加して画像データの読み出し処理を行わせた後に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理を再度行って読み出された前記照射開始検出用の画像データを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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6】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理が終了した直後に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
前記信号線に放出された前記電荷を読み出す読み出し回路と、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して行う前記各放射線検出素子のリセット処理と、前記ゲートドライバーから前記各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各スイッチ手段を介して前記各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を交互に繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する検出処理を行う制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子のリセット処理と前記リークデータの読み出し処理とを交互に行わせる中で、前記各放射線検出素子のリセット処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、当該リセット処理の直後に行われた読み出し処理で読み出された前記リークデータを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記リークデータをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して行わせた前記各放射線検出素子のリセット処理の直後に読み出した前記リークデータから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項2】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理を終了した後、前記各走査線にオン電圧を所定回数印加して前記各放射線検出素子の長周期のリセット処理を行わせた後に、前記各放射線検出素子のリセット処理と交互に行わせた前記リークデータの読み出し処理で読み出された前記リークデータを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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】
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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子を備える検出部と、
前記各走査線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ゲートドライバーを備える走査駆動手段と、
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、
前記信号線に放出された前記電荷を読み出す読み出し回路と、
放射線画像撮影前に、前記ゲートドライバーから前記各走査線にオン電圧を順次印加して照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせ、読み出した前記照射開始検出用の画像データに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出する制御手段と、
を備え、
前記ゲートドライバーは、複数のゲートICで構成されており、
前記制御手段は、
放射線画像撮影前に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理を行わせる中で、前記読み出し処理の際にオン電圧が印加された前記走査線に、読み出された前記照射開始検出用の画像データを対応付けるようにして、前記検出部上の前記各走査線に前記照射開始検出用の画像データをそれぞれ対応付けて各基準データとして取得し、
前記検出処理においては、前記走査線にオン電圧を印加して読み出した前記照射開始検出用の画像データから、当該走査線に対応付けられた前記基準データを減算した差分値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ことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項4】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に、前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理を終了した後、前記各走査線にオン電圧を所定回数印加して前記各放射線検出素子のリセット処理を行わせた後に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理を終了した後、前記各走査線にオン電圧を所定回数印加して画像データの読み出し処理を行わせた後に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理を再度行って読み出された前記照射開始検出用の画像データを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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6】
前記制御手段は、放射線画像撮影前に前記各放射線検出素子の短周期のリセット処理が終了した直後に、前記照射開始検出用の画像データの読み出し処理で読み出された前記照射開始検出用の画像データを、それぞれ前記検出部上の前記各走査線に対応付けて前記各基準データとして取得する処理を行う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。
【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】
【公開番号】特開2013−94182(P2013−94182A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−236642(P2011−236642)
【出願日】平成23年10月28日(2011.10.28)
【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25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年10月28日(2011.10.28)
【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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