放射線画像検出装置およびその駆動制御方法
【課題】放射線の照射開始を誤って検出することを確実に防止する。
【解決手段】第一判定部６２は、全てのＴＦＴ４３をオンにした状態で出力される電気信号Ｄｉと第一閾値ｔｈ１を比較し、電気信号Ｄｉが第一閾値ｔｈ１以上となったときにＸ線の照射が開始されたと判定する。第二判定部６３は、全てのＴＦＴ４３をオフにした状態で出力される電気信号Ｄｉの一階微分値Ｄｉ’と第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３を比較する。全判定区間で一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外にあった場合は第一判定部６２の判定が正しいと判定する。判定区間において範囲内と範囲外を行ったり来たりする場合は第一判定部６２の判定が誤っていると判定する。第一判定部６２の判定が正しいと判定した場合はＴＦＴ４３のオフ状態を継続しＦＰＤ３６に蓄積動作を継続して行わせる。
【解決手段】第一判定部６２は、全てのＴＦＴ４３をオンにした状態で出力される電気信号Ｄｉと第一閾値ｔｈ１を比較し、電気信号Ｄｉが第一閾値ｔｈ１以上となったときにＸ線の照射が開始されたと判定する。第二判定部６３は、全てのＴＦＴ４３をオフにした状態で出力される電気信号Ｄｉの一階微分値Ｄｉ’と第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３を比較する。全判定区間で一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外にあった場合は第一判定部６２の判定が正しいと判定する。判定区間において範囲内と範囲外を行ったり来たりする場合は第一判定部６２の判定が誤っていると判定する。第一判定部６２の判定が正しいと判定した場合はＴＦＴ４３のオフ状態を継続しＦＰＤ３６に蓄積動作を継続して行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置およびその駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮影システム、例えばＸ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、Ｘ線を受けてＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とからなる。Ｘ線発生装置は、Ｘ線を被検体に向けて照射するＸ線源、Ｘ線源の駆動を制御する線源制御装置、およびＸ線の照射開始指示を入力するための照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被検体を透過したＸ線を受けてＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置、およびＸ線画像検出装置の駆動を制御する撮影制御装置を有している。
【０００３】
Ｘ線画像検出装置には、Ｘ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）に代わり、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を検出器として用いたものが最近普及している。ＦＰＤには、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素がマトリックス状に配列されている。ＦＰＤは、画素毎に信号電荷を蓄積することで、被検体の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力する。
【０００４】
ＦＰＤを直方体形状の筐体に内蔵した可搬型のＸ線画像検出装置（以下、電子カセッテという）も実用化されている。電子カセッテは、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台に取り付けて使用される他、据え置き型では撮影困難な部位を撮影するためにベッド上に置いたり被検体自身に持たせたりして使用される。また、自宅療養中の高齢者や、事故、災害等による急病人を撮影するため、撮影台の設備がない病院外に持ち出して使用されることもある。
【０００５】
従来、照射スイッチの押下によってＸ線源からＸ線が照射されるタイミングと、Ｘ線画像検出装置が信号電荷の蓄積動作を開始するタイミングとを同期させるため、Ｘ線発生装置（線源制御装置）とＸ線撮影装置（撮影制御装置）とは、照射スイッチが発生する操作信号をＸ線の照射開始を示す同期信号として遣り取りしていた。しかし、同期信号の遣り取りのためにＸ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続する必要があり、Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置のメーカが異なり各装置同士の接続インターフェース（ケーブルやコネクタの規格、同期信号の形式等）が適合しない場合は、新たにインターフェースを用意しなければならなかった。
【０００６】
この問題を解決するため、同期信号の遣り取りをせず（Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続せず）にＸ線画像検出装置自らがＸ線の照射開始を検出して、Ｘ線発生装置との同期を取る技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１は、ＦＰＤのバイアス電流（Ｘ線が被検体を透過することなく入射する素抜け領域の出力値）を検出し、その微分値と閾値を比較することでＸ線の照射開始を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５４３６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に電気部品の出力は、部品自体の内的要因、または周囲環境等の外的要因によるノイズの影響を受ける。多くの電気部品が搭載されたＸ線画像検出装置も例外ではなく、被検体や放射線技師が意図せずぶつかる等して衝撃が与えられると、その衝撃による振動でノイズが発生する。このノイズがＸ線の照射開始を検出するための信号に乗ると、実際はＸ線が照射されていないにも関わらず、Ｘ線が照射されたと誤って検出してしまう可能性がある。誤検出した場合はＸ線画像検出装置に無用な動作を行わせることになるので消費電力が嵩む。そのうえ撮影を行いたくても上記動作が終了するまでは待たなければならないので、撮影チャンスを逃すおそれがある。
【０００９】
さらに、Ｘ線画像検出装置に接続された撮影制御装置や撮影条件を設定する装置（いわゆるコンソール）が、あたかも撮影が行われたかのような振る舞いをし、その結果撮影条件を設定し直す等の煩わしい操作が必要となり、放射線技師のワークフローに悪影響を及ぼす。また、Ｘ線が照射されたと誤って検出した場合にＸ線画像検出装置が動作して出力された画像が正規の画像の如く扱われ、医師の元に転送されてしまったり患者を取り違えるといった医療ミスに繋がる不都合が生じる危険性もある。
【００１０】
特許文献１の方法では、バイアス電流がノイズで変動した場合に誤検出する可能性がある。このためノイズに弱く、Ｘ線の照射開始を誤って検出する危険性が大いにある。それにも関わらず特許文献１には、ノイズによる誤検出の対処法は記載されていない。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、放射線の照射開始を誤って検出することを確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の放射線画像検出装置は、放射線源から照射された放射線を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列され、各画素にスイッチング素子が設けられた放射線画像検出器と、画素で発生する電荷を変換した電気信号と閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されたか否かを判定する第一判定部と、電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後の電気信号の時間的変化に基づき、該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証し、前記第一判定部の判定が正しいか否かを判定する第二判定部と、第一、第二判定部の判定結果に応じて前記放射線画像検出器の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
前記制御手段は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後、前記放射線画像検出器の蓄積動作を開始させる。そして、前記第二判定部で前記第一判定部の判定が正しいと判定された場合は前記放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせる。前記第二判定部で前記第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は前記放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて前記第一判定部による判定を再開させる。
【００１４】
前記制御手段は、前記第一判定部で判定する際には全てのスイッチング素子をオン状態とする。また、前記制御手段は、電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定したときに全てのスイッチング素子をオフ状態にする。前記第二判定部は、この状態で画素から漏れるリーク電荷に基づき判定を行う。
【００１５】
前記第二判定部は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後から所定区間の複数の時点における電気信号と閾値の比較結果に基づき判定を行う。
【００１６】
前記第二判定部は微分回路を有し、電気信号の微分値と閾値の比較結果に基づき判定を行う。また、前記第二判定部は、電気信号とその微分値の比と閾値の比較結果に基づき判定を行う。前記微分回路は電気信号を一階微分または二階微分する。
【００１７】
前記放射線画像検出器の中央付近に配置される画素を前記第一、第二判定部の判定に用いることが好ましい。また、可搬型の筐体に収容された電子カセッテであることが好ましい。
【００１８】
本発明の放射線画像検出装置の駆動制御方法は、画素で発生する電荷を変換した電気信号が閾値以上となり、放射線の照射が開始されたと第一判定部で判定した場合、放射線画像検出器の蓄積動作を開始させるとともに、その後の電気信号の時間的変化に基づき、第二判定部で該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証して第一判定部の判定が正しいか否かを判定し、第二判定部で第一判定部の判定が正しいと判定された場合は放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせ、第二判定部で第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて第一判定部による判定を再開させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、放射線の照射開始を誤って検出するおそれのあるノイズが発生した場合、電気信号の時間的変化に基づきこれを真に放射線が照射された場合ではないと判定するので、照射開始を誤って検出することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。
【図２】ＦＰＤの電気的な構成を示す図である。
【図３】リセット動作および読み出し動作時のゲートパルスのオン／オフ状態を示すタイミングチャートである。
【図４】Ｘ線の照射開始を検出する照射検出部の概要を示す図である。
【図５】Ｘ線が照射された場合の（Ａ）電圧信号Ｄｉ、（Ｂ）一階微分値Ｄｉ’、および（Ｃ）二階微分値Ｄｉ’’の時間的変化を示すグラフである。
【図６】振動ノイズの場合の（Ａ）電圧信号Ｄｉ、（Ｂ）一階微分値Ｄｉ’、および（Ｃ）二階微分値Ｄｉ’’の時間的変化を示すグラフである。
【図７】電子カセッテの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図８】電子カセッテの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図９】電子カセッテの動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１において、Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線発生装置１１と、Ｘ線撮影装置１２とからなる。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１３と、Ｘ線源１３の駆動を制御する線源制御装置１４と、照射スイッチ１５とで構成される。Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射するＸ線管１３ａと、Ｘ線管１３ａが放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）１３ｂとを有する。
【００２２】
Ｘ線管１３ａは、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とからなる。ターゲットは円板形状をしており、回転により円周軌道上で焦点が移動して、熱電子が衝突する焦点の発熱が分散する回転陽極である。照射野限定器１３ｂは、Ｘ線を遮蔽する複数枚の鉛板を井桁状に配置し、Ｘ線を透過させる照射開口が中央に形成されたものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて、照射野を限定する。
【００２３】
線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に対して高電圧を供給する高電圧発生器と、Ｘ線源１３が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間を制御する制御部とからなる。高電圧発生器は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブル１６を通じてＸ線源１３に駆動電力を供給する。本例のＸ線発生装置１１は、Ｘ線撮影装置１２との通信機能を持たないものであり、管電圧、管電流、照射時間といった撮影条件は、線源制御装置１４の操作パネルを通じて放射線技師により手動で設定される。
【００２４】
照射スイッチ１５は、放射線技師によって操作され、線源制御装置１４に信号ケーブル１７で接続されている。照射スイッチ１５は二段階押しのスイッチであり、一段階押しでＸ線源１３のウォームアップを開始させるためのウォームアップ開始信号を発生し、二段階押しでＸ線源１３に照射を開始させるための照射開始信号を発生する。これらの信号は信号ケーブル１７を通じて線源制御装置１４に入力される。
【００２５】
線源制御装置１４は、照射スイッチ１５からの制御信号に基づいて、Ｘ線源１３の動作を制御する。ウォームアップ開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、ヒータを作動させてフィラメントの予熱を行わせる他、ターゲットの回転を開始させて目標の回転速度に到達させる。ウォームアップに必要な時間は、約２００ｍｓｅｃ〜１５００ｍｓｅｃ程度である。放射線技師は、照射スイッチ１５の一段階押しでウォームアップの開始指示を入力した後、ウォームアップに必要な間をおいて二段階押しして照射開始指示を入力する。
【００２６】
照射開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、Ｘ線源１３への電力供給を開始するとともに、タイマを作動させてＸ線の照射時間の計測を開始する。そして、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線の照射を停止させる。Ｘ線の照射時間は、撮影条件に応じて変化するが、静止画撮影の場合には、Ｘ線の最大照射時間が約５００ｍｓｅｃ〜約２ｓ程度の範囲に定められている場合が多く、照射時間はこの最大照射時間を上限として設定される。
【００２７】
Ｘ線撮影装置１２は、電子カセッテ２１、撮影台２２、撮影制御装置２３、およびコンソール２４から構成される。電子カセッテ２１は、ＦＰＤ３６（図２参照）と、ＦＰＤ３６を収容する可搬型の筐体とからなり、Ｘ線源１３から照射されて被検体Ｈを透過したＸ線を受けてＸ線画像を出力する。電子カセッテ２１は、略矩形状で偏平な形状を有し、平面サイズはフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさである。
【００２８】
撮影台２２は、電子カセッテ２１が着脱自在に取り付け可能なスロットを有し、Ｘ線が入射する入射面をＸ線源１３と対向する姿勢で電子カセッテ２１を保持する。電子カセッテ２１は、筐体のサイズがフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさであるため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台にも取り付け可能である。なお、撮影台２２として、被検体Ｈを立位姿勢で撮影する立位撮影台を例示しているが、被検体Ｈを臥位姿勢で撮影する臥位撮影台でもよい。
【００２９】
図２において、ＦＰＤ３６は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素３７を配列してなる撮像領域３８と、画素３７を駆動して信号電荷の読み出しを制御するゲートドライバ３９と、画素３７から読み出された信号電荷をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路４０と、ゲートドライバ３９と信号処理回路４０を制御して、ＦＰＤ３６の動作を制御する制御回路４１とを備えている。複数の画素３７は、所定のピッチで二次元にｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）のマトリクス状に配列されている。
【００３０】
ＦＰＤ３６は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素３７で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、画素３７が配列された撮像領域３８の全面と対向するように配置されている。なお、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレン等）を用いた直接変換型のＦＰＤを用いてもよい。
【００３１】
画素３７は、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生する光電変換素子であるフォトダイオード４２、フォトダイオード４２が発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示せず）、およびスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を備える。
【００３２】
フォトダイオード４２は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ型）とその上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極には図示しないバイアス線が接続されており、バイアス線を通じてバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の印加により半導体層内に電界が生じ、光電変換により半導体層内で発生した電荷（電子−正孔対）は、一方がプラス、他方がマイナスの極性を持つ上部電極と下部電極に移動し、キャパシタに電荷が蓄積される。
【００３３】
ＴＦＴ４３は、ゲート電極が走査線４４に、ソース電極が信号線４６に、ドレイン電極がフォトダイオード４２にそれぞれ接続される。走査線４４と信号線４６は格子状に配線されており、走査線４４は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）、信号線４６は画素３７の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線４４はゲートドライバ３９に接続され、信号線４６は信号処理回路４０に接続される。
【００３４】
ゲートドライバ３９は、ＴＦＴ４３を駆動することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素３７に蓄積する蓄積動作と、画素３７から信号電荷を読み出す読み出し（本読み）動作と、リセット（空読み）動作と、照射開始検出動作とを行わせる。制御回路４１は、通信部５２を通じて入力される撮影制御装置２３からの制御信号に基づいて、ゲートドライバ３９によって実行される上記各動作の開始タイミングを制御する。
【００３５】
蓄積動作ではＴＦＴ４３がオフ状態にされ、その間に画素３７に信号電荷が蓄積される。読み出し動作では、図３に示すように、ゲートドライバ３９から同じ行のＴＦＴ４３を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、走査線４４を一行ずつ順に活性化し、走査線４４に接続されたＴＦＴ４３を一行分ずつオン状態とする。画素３７のキャパシタに蓄積された電荷は、ＴＦＴ４３がオン状態になると信号線４６に読み出されて、信号処理回路４０に入力される。
【００３６】
フォトダイオード４２の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電荷が発生する。この暗電荷はバイアス電圧が印加されているためにキャパシタに蓄積される。画素３７において発生する暗電荷は、画像データに対してはノイズ成分となるので、これを除去するためにリセット動作が行われる。リセット動作は、画素３７において発生する暗電荷を、信号線４６を通じて掃き出す動作である。
【００３７】
リセット動作は、例えば、一行ずつ画素３７をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式では、信号電荷の読み出し動作と同様、図３に示すように、ゲートドライバ３９から走査線４４に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素３７のＴＦＴ４３を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、画素３７から暗電荷が信号線４６を通じて積分アンプ４７に流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４８による積分アンプ４７に蓄積された電荷の読み出しは行われず、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御回路４１からリセットパルスＲＳＴが出力され、積分アンプ４７がリセットされる。電荷の読み出しが行われない分、リセット動作に掛かる時間は読み出し動作に掛かる時間よりも短くなる。
【００３８】
信号処理回路４０は、積分アンプ４７、ＭＵＸ４８、およびＡ／Ｄ変換器４９を備える。積分アンプ４７は、各信号線４６に対して個別に接続される。積分アンプ４７は、オペアンプとオペアンプの入出力端子間に接続されたキャパシタとからなり、信号線４６はオペアンプの一方の入力端子に接続される。積分アンプ４７のもう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ４７は、信号線４６から入力される電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。各列の積分アンプ４７の出力端子には、増幅器、サンプルホールド部（ともに図示せず）を介してＭＵＸ４８が接続される。ＭＵＸ４８の出力側には、Ａ／Ｄ変換器４９が接続される。
【００３９】
ＭＵＸ４８は、パラレルに接続される複数の積分アンプ４７から順に一つの積分アンプ４７を選択し、選択した積分アンプ４７から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器４９に入力する。Ａ／Ｄ変換器４９は、入力された電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ２１の筐体に内蔵されるメモリ５１に出力する。
【００４０】
ＭＵＸ４８によって積分アンプ４７から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが読み出されると、制御回路４１は、積分アンプ４７に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、積分アンプ４７のリセットスイッチ４７ａをオンする。これにより、積分アンプ４７に蓄積された一行分の信号電荷がリセットされる。積分アンプ４７がリセットされると、ゲートドライバ３９から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素３７の信号電荷の読み出しを開始させる。これらの動作を順次繰り返して全行の画素３７の信号電荷を読み出す。
【００４１】
全行の読み出しが完了すると、一画面分のＸ線画像を表す画像データがメモリ５１に記録される。この画像データは、メモリ５１から読み出され、通信部５２、通信ケーブル２５（図１参照）を通じて撮影制御装置２３に出力される。こうして被検体ＨのＸ線画像が検出される。
【００４２】
照射開始検出動作は、第一判定ステップと第二判定ステップに大別される。第一判定ステップでは、ゲートドライバ３９から走査線４４に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを一斉に発生して全てのＴＦＴ４３をオン状態とし、その間の電圧信号と閾値の比較結果からＸ線の照射開始を判定する。第二判定ステップでは、蓄積動作と同じく全てのＴＦＴ４３をオフ状態にし、このときの電圧信号の微分値と閾値の比較結果から、第一判定ステップの判定が正しかったか否かを検証する。
【００４３】
図４において、照射開始検出動作では、照射検出部６１にてＸ線源１３からＸ線が照射されたことを検出する。照射検出部６１は、例えば撮像領域３８の中央付近の画素３７の列に設けられている。撮像領域３８の中央付近の画素３７を照射検出に用いれば、撮影部位の大きさに応じてＸ線の照射範囲が撮像領域３８より小さく設定された場合でも、撮像領域３８の中央付近は照射範囲から外れることはないので、Ｘ線の照射範囲の大きさに関わらず照射開始の検出を確実に行うことができる。
【００４４】
照射検出部６１は、第一判定ステップを担う第一判定部６２、および第二判定ステップを担う第二判定部６３からなる。各判定部６２、６３は、第一、第二比較回路６４、６５と第一、第二判定回路６６、６７とを有する。第二判定部６３にはこれらに加えて微分回路６８が設けられている。
【００４５】
照射開始検出動作では、ＭＵＸ４８により照射検出部６１が接続された列が選択され、その列の積分アンプ４７に蓄積された信号電荷に見合った電気信号Ｄｉが各判定部６２、６３に入力される。
【００４６】
第一、第二比較回路６４、６５は二つの入力端子と一つの出力端子を有する。第一比較回路６４の一方の入力端子には、積分アンプ４７の出力、つまり電圧信号Ｄｉが入力され、他方には第一閾値ｔｈ１（図５（Ａ）および図６（Ａ）参照）が入力される。出力端子は第一判定回路６６に繋がれている。第一比較回路６４は、電圧信号Ｄｉと第一閾値ｔｈ１とを比較し、電圧信号Ｄｉが第一閾値ｔｈ１を下回っている場合と、第一閾値ｔｈ１以上となった場合とで異なる電圧値Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを出力する。
【００４７】
第一判定回路６６は、第一比較回路６４の出力端子の電圧値を監視して、電圧値がＶ１ａからＶ１ｂに変化したとき、つまり電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となったときに、Ｘ線源１３からＸ線の照射が開始されたと判定する。そして、この旨を表す照射開始検出信号を制御回路４１に出力する。
【００４８】
図５（Ａ）および図６（Ａ）の前半に示すように、Ｘ線が照射されていない状態では、画素３７には暗電荷のみが発生する。第一比較回路６４に入力される電圧信号Ｄｉも閾値ｔｈ１より低い値となる。一方、図５（Ａ）の後半に示すように、Ｘ線が照射されると、これに応じた信号電荷が画素３７に発生する。信号電荷は暗電荷と比べるとはるかに大きいため、Ｘ線が照射された直後に電圧信号Ｄｉは閾値ｔｈ１以上となる。このように時間とともに変化する電圧信号Ｄｉは、時間ｔの関数ｆ（ｔ）として表せる。第一判定部６２は、このＸ線の照射開始前後における電圧信号Ｄｉの変化を監視して、Ｘ線の照射開始を検出する。
【００４９】
第二判定部６３の微分回路６８は、電圧信号Ｄｉを一階微分してＤｉ’（ｆ’（ｔ）、ｇ’（ｔ））とし、これを第二比較回路６５の一方の入力端子に入力する。第二比較回路６５の他方の入力端子には、第二閾値ｔｈ２および第三閾値ｔｈ３（図５（Ｂ）および図６（Ｂ）参照）が入力される。第二比較回路６５は、電圧信号の一階微分値Ｄｉ’と第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３とを比較し、一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内にある場合（−ｔｈ３＜Ｄｉ’＜ｔｈ２）と、範囲外にある場合（Ｄｉ’≦−ｔｈ３またはＤｉ’≧ｔｈ２）とで異なる電圧値Ｖ２ａ、Ｖ２ｂを出力する。
【００５０】
第二判定回路６７は、第二比較回路６５の出力端子の電圧値を所定時間監視（以下、この時間を判定区間という）して、電圧値がＶ１ａまたはＶ２ａの状態が判定区間で続いたとき、つまり判定区間において一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外にあったときに、第一判定部６２の判定が正しく、真にＸ線源１３からＸ線の照射が開始されたと判定する。そして、検出確定信号を制御回路４１に出力する。
【００５１】
一方、第二比較回路６５の出力端子の電圧値がＶ２ａとＶ２ｂを行ったり来たりするとき、つまり判定区間において一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を交互にとるとき、第二判定部６３は、第一判定部６２のＸ線照射開始の判定が誤っていたと判定し、その旨を表す誤検出報知信号を制御回路４１に出力する。
【００５２】
照射開始検出動作中、放射線技師や被検体Ｈが撮影台２２に意図せずぶつかる等して、電子カセッテ２１に衝撃が加わり電子カセッテ２１が振動することが有り得る。あるいは、電子カセッテ２１を被検体Ｈが持ったり、被検体Ｈのうえに電子カセッテ２１を載せたりして撮影する場合、被検体Ｈが乗降する毎に揺れる回診車内で撮影する場合、病院外で発電機を電源として撮影を行う場合等、照射開始検出動作中に電子カセッテ２１が振動するシチュエーションは多々考えられる。
【００５３】
よく知られているように、電子カセッテ２１が振動すると、その振動ノイズが特に信号処理回路４０に乗り、ノイズ成分が電圧信号に加算されてしまうということが起きる。電圧信号にノイズ成分が加算されてしまうと、照射開始検出動作中に出力される電圧信号Ｄｉも当然その分嵩上げされる。そして、図６（Ａ）に示すように、電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり、実際はＸ線が照射されていないにも関わらずＸ線の照射が開始されたと第一判定部６２で誤検出するおそれがある。
【００５４】
図６（Ａ）において、振動ノイズにより発生した電圧信号Ｄｉは、Ｘ線が照射された場合の電圧信号Ｄｉと同様に時間とともに変化するため、時間ｔの関数ｇ（ｔ）として表せる。但し、この場合は周期が一定で振幅が徐々に減少する正弦波、すなわち減衰振動の波形となる。これを微分回路６８で一階微分すると、（Ｂ）に示すように位相が９０°異なる波形ｇ’（ｔ）が得られる。
【００５５】
図５（Ｂ）に示すように、Ｘ線が照射された場合の関数ｆ（ｔ）の一階微分ｆ’（ｔ）は、Ｘ線の照射により急激に立ち上がり、すぐに一定となる。対して図６（Ｂ）の振動ノイズによる波形の関数ｇ（ｔ）の一階微分ｇ’（ｔ）は、位相がずれるのみで減衰振動の波形は変わらない。
【００５６】
真にＸ線が照射された場合は、一階微分ｆ’（ｔ）は常時第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外をとる（図５（Ｂ）は範囲内にある場合を例示）。一方、振動ノイズによる波形の場合は、閾値ｔｈ２、ｔｈ３に適切な値を与えれば、判定区間において一階微分ｇ’（ｔ）は第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を行ったり来たりする。この違いが第二比較回路６５の出力電圧に現れ、前者の場合は全判定区間で電圧Ｖ２ａまたはＶ２ｂが出力され、後者の場合は判定区間において電圧Ｖ２ａとＶ２ｂを交互に出力する。このように、第一判定部６２で照射開始を検出した後の電圧信号Ｄｉの時間的変化を第二判定部６３でみることで、第一判定部６２の判定結果が真のＸ線の照射開始を検出したものか、振動ノイズによる誤検出かを判別することができる。
【００５７】
このため、仮に振動ノイズ成分が加算されて電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり、第一判定回路６６から照射開始検出信号が出力されても、第二判定部６３で誤検出と判定されて第二判定回路６７から誤検出報知信号が制御回路４１に出力され、先に入力された照射開始検出信号は取り消される。従って、電子カセッテ２１はＸ線の照射開始検出後の蓄積動作に誤って移行しても、直ちに蓄積動作を中断させて引き続き照射開始検出動作を実行する。そして、真にＸ線の照射が開始されたときのみ検出確定信号が制御回路４１に入力され、蓄積動作を継続する。
【００５８】
なお、閾値ｔｈ２、ｔｈ３は、閾値ｔｈ１相当の電圧信号になる振動ノイズの一階微分の振幅が丁度超える値である。
【００５９】
本例では、電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり第一判定部６２から照射開始検出信号が出力されたときに、全てのＴＦＴ４３をオフ状態にする。第一判定部６２から照射開始検出信号が出力されるまでは全てのＴＦＴ４３はオン状態であるため、電圧信号Ｄｉは画素３７で発生する電荷を変換したものであるが、照射開始検出信号の出力後は全てのＴＦＴ４３をオフ状態にするため、第二判定部６３に入力される電圧信号Ｄｉは画素３７から信号線４６に漏れるリーク電荷を変換したものとなる。
【００６０】
全てのＴＦＴ４３をオフ状態にした場合は、画素３７と信号線４６を繋ぐ経路が閉じられるため、理想的には画素３７に蓄積される電荷は信号線４６には流出しないが、ＴＦＴ４３をオフ状態にしても、実際は画素３７に蓄積される電荷の少数が信号線４６にリークする。リーク電荷の量は、画素３９の電荷蓄積量に応じて大きくなるが、Ｘ線の照射により画素３７に発生する信号電荷と比べればはるかに小さい。しかし、振動ノイズは画素３７に蓄積されるのではなく信号処理回路４０に乗るため、リーク電荷を変換した電圧信号Ｄｉにも比較的大きい値となって現れる。従って、ＴＦＴ４３をオフ状態にしてリーク電荷に基づいて第二判定を行っても、判定の妥当性は確保される。
【００６１】
制御回路４１は、電子カセッテ２１の電源投入後、撮影制御装置２３から撮影条件が送信されるまでＦＰＤ３６にリセット動作を行わせる。そして、撮影制御装置２３から撮影条件が送信されたら、ＦＰＤ３６の動作をリセット動作から全てのＴＦＴをオン状態にする照射開始検出動作に移行させる。制御回路４１は、照射開始検出動作中に照射検出部６１からの照射開始検出信号を受けた場合、ＦＰＤ３６の動作を照射開始検出動作から蓄積動作へ移行させる。
【００６２】
制御回路４１は、照射検出部６１から検出確定信号を受けた場合は、そのまま蓄積動作を継続し、誤検出報知信号を受けた場合は、全行にゲートパルスを入れて全画素３７の暗電荷を同時に掃き出す全画素リセットを実行した後、照射開始検出動作を再開させる。
【００６３】
制御回路４１は、蓄積動作を開始してからの経過時間をタイマにより計時する。そして、経過時間が撮影条件で設定された時間に達したら、ＦＰＤ３６を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。
【００６４】
撮影制御装置２３は、通信ケーブル２５による有線方式、あるいは無線方式により電子カセッテ２１と通信可能に接続されており、電子カセッテ２１を制御する。具体的には、電子カセッテ２１に対して撮影条件を送信して、ＦＰＤ３６の信号処理の条件（増幅器のゲイン等）を設定させるとともに、ＦＰＤ３６の前記各動作を間接的に制御し、また、電子カセッテ２１からの画像データをコンソール２４に送信する。
【００６５】
図１において、撮影制御装置２３は、装置を統括的に制御するＣＰＵ２３ａと、電子カセッテ２１と有線方式または無線方式により通信するとともに、コンソール２４と通信ケーブル２６を介して通信する通信部２３ｂと、メモリ２３ｃとを有する。通信部２３ｂ、メモリ２３ｃはＣＰＵ２３ａに接続されている。メモリ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａが実行する制御プログラムが格納される他、第一〜第三閾値ｔｈ１〜ｔｈ３等の各種情報が格納される。メモリ２３ｃの第一〜第三閾値ｔｈ１〜ｔｈ３は、電子カセッテ２１の電源投入後に通信ケーブル２５を介して電子カセッテ２１に送信され、第一、第二比較回路６４、６５の入力にそれぞれセットされる。
【００６６】
コンソール２４は、撮影制御装置２３に対して撮影条件を送信するとともに、撮影制御装置２３から送信されるＸ線画像のデータに対してオフセット補正やゲイン補正等の各種画像処理を施す。画像処理済みのＸ線画像はコンソール２４のディスプレイに表示される他、そのデータがコンソール２４内のハードディスクやメモリ、あるいはコンソール２４とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージデバイスに格納される。
【００６７】
コンソール２４は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的といった情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイに表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されるか、放射線技師により手動入力される。放射線技師は、検査オーダの内容をディスプレイで確認し、その内容に応じた撮影条件をコンソール２４の操作画面を通じて入力する。
【００６８】
以下、上記構成による作用について、図７、図８のタイミングチャート、および図９のフローチャートを参照して説明する。なお、図７、図８と図９のＳ１０等の表記はそれぞれ対応している。図７は真にＸ線が照射された場合、図８は振動ノイズが発生した場合をそれぞれ示す。
【００６９】
Ｘ線撮影システム１０で撮影を行う場合には、まず、撮影台２２にセットされた電子カセッテ２１の高さを調節して、被検体Ｈの撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ２１の高さおよび撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１３の高さや照射野の大きさを調整する。
【００７０】
次いで、図９のステップ１０（Ｓ１０）に示すように、電子カセッテ２１の電源を投入する。このとき、電源回路からバイアス電圧がＦＰＤ３６の画素３７に供給され、ゲートドライバ３９および信号処理回路４０が動作して、制御回路４１によりＦＰＤ３６はリセット動作を開始する（Ｓ１１）。続いてコンソール２４から撮影条件を入力し、撮影制御装置２３を介して電子カセッテ２１に撮影条件を設定する。また、線源制御装置１４にも撮影条件を設定する。撮影制御装置２３から撮影条件を受信すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御回路４１によりＦＰＤ３６はリセット動作から照射開始検出動作に移行する（Ｓ１３）。
【００７１】
以上の撮影準備が完了すると、放射線技師によって照射スイッチ１５が一段階押しされる。これにより線源制御装置１４にウォームアップ開始信号が送信されて、Ｘ線源１３のウォームアップが開始される。所定時間経過後に照射スイッチ１５が二段階押しされて線源制御装置１４に照射開始信号が送信され、Ｘ線の照射が開始される。
【００７２】
照射開始検出動作では全てのＴＦＴ４３がオン状態とされる。そして、読み出し動作と同様、定期的に積分アンプ４７から電圧信号Ｄｉが読み出されて積分アンプ４７がリセットされる。電圧信号Ｄｉは第一判定部６２の第一比較回路６４に入力されて閾値ｔｈ１と比較され、以てＸ線の照射が開始したか否かが検出される。なお、照射開始検出動作を所定時間行ってもＸ線の照射開始が検出されない場合は、制御回路４１によりＦＰＤ３６はリセット動作に戻される。
【００７３】
電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり、第一比較回路６４の出力がＶ１ｂに変化したことが第一判定回路６６で検出（Ｘ線の照射開始が検出）されると（Ｓ１４でＹＥＳ）、第一判定部６２から制御回路４１に照射開始検出信号が出力される。照射開始検出信号を受けて、制御回路４１は、全てのＴＦＴ４３をオフ状態にして蓄積動作に移行させる（Ｓ１５、Ｓ１８）。
【００７４】
第二判定部６３では、微分回路６８により画素３７から信号線４６に漏れるリーク電荷に基づく電圧信号Ｄｉが一階微分される。そして、この電圧信号Ｄｉの一階微分値Ｄｉ’と第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３が第二比較回路６５で比較され、以て第一判定部６２の判定が正しかったか否かが検証される。
【００７５】
全判定区間で一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外にあり、第二比較回路６５の出力がＶ２ａまたはＶ２ｂである（第一判定部６２の判定が正しい）ことが第二判定回路６７で検出されると（Ｓ１６でＹＥＳ）、第二判定回路６７から制御回路４１に検出確定信号が出力される（Ｓ１７）。この場合は全てのＴＦＴ４３がオフのＳ１５の状態、すなわち蓄積動作がそのまま継続される（Ｓ１８）。蓄積動作の間、被検体Ｈを透過したＸ線がＦＰＤ３６の撮像領域３８に入射し、画素３７にはＸ線の入射量に応じた信号電荷が蓄積される。
【００７６】
線源制御装置１４は、撮影条件で設定された照射時間が経過するとＸ線の照射を停止する。また、ＦＰＤ３６も撮影条件で設定された照射時間に相当する所定時間経過後（Ｓ１９でＹＥＳ）、蓄積動作を終了して読み出し動作へ移行する（Ｓ２０）。読み出し動作では、先頭行から順に一行ずつ画素３７に蓄積された信号電荷が読み出され、これが一画面分のＸ線画像データとしてメモリ５１に記録される。この画像データは撮影制御装置２３を介してコンソール２４に送信される。読み出し動作後、ＦＰＤ３６は、次の撮影条件が設定されていない場合は電源投入直後の状態（リセット動作）に戻り、設定されていた場合はＳ１３に戻り照射開始検出動作を再開する。
【００７７】
一方、判定区間において一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を行ったり来たりし、第二比較回路６５の出力がＶ２ａとＶ２ｂを交互にとる（第一判定部６２の判定が誤っている）ことが第二判定回路６７で検出されると（Ｓ１６でＮＯ）、第二判定回路６７から制御回路４１に誤検出報知信号が出力される（Ｓ２１）。この場合、制御回路４１は、ＦＰＤ３６の蓄積動作を中断させて（Ｓ２１）、ＦＰＤ３６に一回全画素リセット動作を行わせた後（図８、図９では図示省略）、Ｓ１３の照射開始検出動作を再開させる。なお、一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を交互にとる回数は本例の一回に限らず、照射開始検出動作中に複数回起こり得る。この場合はその都度誤検出報知信号を出力して照射開始検出信号を取り消す。
【００７８】
以上説明したように、本発明は、電圧信号Ｄｉの時間的変化に基づき、Ｘ線の照射開始の判定が電子カセッテ２１の振動によるものか否かを検証し、振動によるものと判定した場合はＸ線の照射開始の判定を取り消すので、Ｘ線の照射開始を誤って検出することを確実に防ぐことができる。このため、誤検出により電子カセッテ２１に無用な動作を行わせることがなく、無用な動作で撮影チャンスを逃すおそれもなくなり、Ｘ線撮影の高効率化、省電力化を達成することができる。
【００７９】
また、Ｘ線の照射開始検出を第一、第二判定ステップの二段階で行うため、第一判定ステップの判定基準を比較的緩やかにする（第一判定ステップの閾値ｔｈ１を低い値に抑える）ことができる。こうするとＸ線の照射開始と略同時に電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となってＦＰＤ３６が蓄積動作を開始するので、Ｘ線の照射開始検出には寄与するがＸ線画像に寄与しないＸ線量を小さくすることができ、無駄な被曝を低減させることができる。
【００８０】
全てのＴＦＴをオン状態にして第一判定ステップを行うので、全てのＴＦＴをオフ状態にしてリーク電荷をモニタリングする場合と比べて電圧信号Ｄｉが大きくなり、閾値ｔｈ１との比較といった処理がし易くなる。従ってより正確な判定をすることができる。振動ノイズはリーク電荷を変換した電圧信号Ｄｉに比較的大きい値で乗るため、第二判定ステップで全てのＴＦＴ４３をオフ状態にしてリーク電荷をモニタリングしても、Ｘ線が照射された場合との区別は容易である。なお、第一判定ステップでも全てのＴＦＴ４３をオフ状態にしてリーク電荷をモニタリングしてもよい。
【００８１】
第一判定部６２から照射開始検出信号が出力されたタイミングで全てのＴＦＴをオフ状態にし（蓄積動作に移行し）、リーク電荷をモニタリングして第二判定ステップを行うので、ゲートパルスを順次入れていって読み出し動作を行い、その出力を元に判定を行う場合と比べて短時間で判定を行うことができる。振動ノイズの中には数ｍｓｅｃで減衰してしまうものがあるため、第二判定に時間が掛かると振動ノイズが収まった後に判定することになり兼ねず、Ｘ線が照射された場合と区別がつかなくなってしまうが、第二判定を短時間で行うことでＸ線が照射された場合と振動ノイズの場合をより確実に区別することができる。なお、第一判定を終えてから第二判定を終えるまでの判定区間の時間は、数ｍｓｅｃで減衰する振動を検出するため、例えば３ｍｓｅｃ未満であることが好ましい。
【００８２】
また、照射開始検出信号が出力されてから検出確定信号が出力される間に照射されるＸ線を無駄なくＸ線画像に活かすことができる。さらに、蓄積動作に移行する前は全てのＴＦＴをオン状態にしているので、Ｘ線の照射有無に関わらず発生する暗電荷が自然に掃き出されて暗電荷に起因するノイズが除去される。従ってＸ線画像の画質を向上させることができる。
【００８３】
誤検出と判定した後すぐに照射開始検出動作を再開するので、真にＸ線が照射されたことを見逃さずに検出することができる。
【００８４】
第二判定をさらに確実なものとするため、上記実施形態の一階微分値Ｄｉ’と閾値ｔｈ２、ｔｈ３との比較に加え、電圧信号Ｄｉと一階微分値Ｄｉ’との比Ｄｉ’／Ｄｉと第四閾値ｔｈ４を比較して、これらの大小関係が時間的に変化する場合に振動ノイズと判定してもよい。この場合は積分アンプ４７と微分回路６８の出力が入力されて比Ｄｉ’／Ｄｉを算出する除算回路と、除算回路の出力と第四閾値ｔｈ４を比較する比較回路と、比較回路の出力電圧を監視する判定回路とを設ける。Ｘ線量が微小な場合は、一階微分値Ｄｉ’と閾値の比較だけでは真にＸ線が照射されたか振動ノイズかの判定が困難になるため、一階微分値Ｄｉ’と閾値ｔｈ２、ｔｈ３の比較結果と併せて比Ｄｉ’／Ｄｉによる判定を行えば、より第二判定の確実性が増す。
【００８５】
上記実施形態では、電圧信号Ｄｉの一階微分値Ｄｉ’を用いて判定を行っているが、これに代えて、あるいは加えて、二階微分値Ｄｉ’’を用いてもよい。図５（Ｃ）において、Ｘ線が照射された場合の電圧信号Ｄｉの二階微分値Ｄｉ’’（ｆ’’（ｔ））は、いわゆるガウス関数のような振る舞いをする。対して振動ノイズによる波形の場合の二階微分値Ｄｉ’’（ｇ’’（ｔ））は、図６（Ｃ）に示すように、一階微分の場合と同様位相がずれるのみである。
【００８６】
一階微分値Ｄｉ’に代えて二階微分値Ｄｉ’’を用いる場合、微分回路６８は電圧信号Ｄｉを二階微分して二階微分値Ｄｉ’’を出力する。第二比較回路６５は、二階微分値Ｄｉ’’が第五、第六閾値ｔｈ５、ｔｈ６で規定する範囲内にある場合（−ｔｈ６＜Ｄｉ’’＜ｔｈ５）と、範囲外にある場合（Ｄｉ’’≦−ｔｈ６またはＤｉ’’≧ｔｈ５）とで異なる電圧値Ｖ３ａ、Ｖ３ｂを出力する。第二判定回路６７は、全判定区間において第二比較回路６５からＶ３ａが出力されていた場合は検出確定信号、Ｖ３ａとＶ３ｂが交互に出力されていた場合は誤検出報知信号をそれぞれ制御回路４１に出力する。以降の処理は上記実施形態と同じである。なお、閾値ｔｈ５、ｔｈ６は、閾値ｔｈ２、ｔｈ３と同様、適切な値が与えられる。例えばｔｈ６はｔｈ５／２である。
【００８７】
一階微分値Ｄｉ’に加えて二階微分値Ｄｉ’’を用いる場合は、一階微分値Ｄｉ’と二階微分値Ｄｉ’’用の判定部をそれぞれ設ける。そして、各判定部から検出確定信号が出力された場合のみ第一判定部６２の判定が正しいとし、各判定部のいずれか一方から誤検出報知信号が出力された場合は第一判定部６２の判定が誤っているとする。各判定部の両方から誤検出報知信号が出力された場合のみ第一判定部６２の判定が誤っているとしてもよい。
【００８８】
単調増加する関数ｆ（ｔ）は高次の微分が０に近付くが、正弦波のような関数ｇ（ｔ）は何度微分を繰り返しても位相が変わるだけで振幅は中々小さくならない。このため、二階微分値Ｄｉ’’を判定に用いれば、Ｘ線が照射された場合と振動ノイズの場合とがよりはっきりと区別可能となり、さらに確実に誤検出を防止することができる。但し、あまり高次の微分を行うと判定のタイミングが遅くなり、振動ノイズが収まった後に判定するという事態を招くため、二階微分が適当である。
【００８９】
微分回路を用いずに第二判定をすることも可能である。判定区間において一定のサンプリング間隔で電圧信号Ｄｉと第七閾値ｔｈ７を比較し、全点で電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ７以上であった場合は、真にＸ線が照射されたと判定する。Ｘ線が照射された場合の電圧信号Ｄｉは単調増加するが、振動ノイズの場合の電圧信号Ｄｉは振動中心を行ったり来たりするため全点で第七閾値以上とはならない。これを利用して真にＸ線が照射された場合と振動ノイズの場合を区別することができる。微分回路を用いなくてもよいため判定時間を短縮化することができ、コストを抑えることができる。
【００９０】
撮像領域３８の中央付近の画素３７の列に照射検出部６１を設ける例を説明したが、画素３７の複数列に照射検出部６１を設けてもよいし、全列に設けてもよい。複数列または全列に設ける場合は、信号処理回路４０を構成するＡＳＩＣ単位の隣り合う４〜８列を一組として、各組の電圧信号Ｄｉの単純平均、あるいは電圧信号Ｄｉの最大値と最小値を除いた平均を判定に用いてもよい。一列で判定するよりも複数列で判定した方が検出精度を上げることができる。
【００９１】
上記実施形態では、積分アンプから出力されるアナログ電圧信号と閾値を比較することで照射検出を行っているが、Ａ／Ｄ変換後のデジタル化した電圧信号と閾値を比較してもよい。
【００９２】
なお、本発明に係るＸ線撮影システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００９３】
Ｘ線撮影システム１０は病院の撮影室に据え置かれるタイプに限らず、回診車に搭載されるタイプや、Ｘ線源１３、線源制御装置１４、電子カセッテ２１、撮影制御装置２３等を事故、災害等の緊急医療対応が必要な現場や在宅診療を受ける患者の自宅に持ち運んでＸ線撮影を行うことが可能な可搬型のシステムに適用してもよい。特に回診車に搭載されるタイプや可搬型のシステムは、病院の撮影室に据え置かれるタイプに比べて電子カセッテ２１が衝撃を受けやすいため、本発明を適用すれば格別の効果を得られる。
【００９４】
上記実施形態の順次リセット方式に代えて、配列画素の複数行を一グループとしてグループ内で順次リセットを行い、グループ数分の行の暗電荷を同時に掃き出す並列リセット方式を用いてもよい。並列リセット方式によりリセット動作を高速化することができる。
【００９５】
Ｘ線源の中には、陽極が回転しない固定陽極型のものや、予熱が不要な冷陰極型の線源等、ウォームアップが不要なものもある。このため、照射スイッチとしては照射開始信号を発生する機能のみを有するものでもよい。また、ウォームアップが必要なＸ線源の場合でも、照射スイッチから線源制御装置に対して照射開始信号を入力し、線源制御装置が照射開始信号に基づいてウォームアップを開始させ、ウォームアップ終了後、照射を開始させるようにすれば、照射スイッチにウォームアップ開始信号を発生する機能を設ける必要もない。
【００９６】
上記実施形態では、電子カセッテと撮影制御装置を別体で構成した例で説明したが、撮影制御装置の機能を電子カセッテの制御回路に内蔵する等、電子カセッテと撮影制御装置を一体化してもよい。また、コンソールで画像処理を行うとしているが、撮影制御装置で行ってもよい。
【００９７】
上記実施形態では、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテを例に説明したが、据え置き型のＸ線画像検出装置に本発明を適用してもよい。
【００９８】
本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線撮影装置
１３ Ｘ線源
１４ 線源制御装置
２１ 電子カセッテ
２３ 撮影制御装置
２３ａ ＣＰＵ
２４ コンソール
３６ ＦＰＤ
３７ 画素
４０ 信号処理回路
４１ 制御回路
６１ 照射検出部
６２、６３ 第一、第二判定部
６４、６５ 第一、第二比較回路
６６、６７ 第一、第二判定回路
６８ 微分回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出装置およびその駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮影システム、例えばＸ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、Ｘ線を受けてＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とからなる。Ｘ線発生装置は、Ｘ線を被検体に向けて照射するＸ線源、Ｘ線源の駆動を制御する線源制御装置、およびＸ線の照射開始指示を入力するための照射スイッチを有している。Ｘ線撮影装置は、被検体を透過したＸ線を受けてＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置、およびＸ線画像検出装置の駆動を制御する撮影制御装置を有している。
【０００３】
Ｘ線画像検出装置には、Ｘ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）に代わり、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を検出器として用いたものが最近普及している。ＦＰＤには、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素がマトリックス状に配列されている。ＦＰＤは、画素毎に信号電荷を蓄積することで、被検体の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力する。
【０００４】
ＦＰＤを直方体形状の筐体に内蔵した可搬型のＸ線画像検出装置（以下、電子カセッテという）も実用化されている。電子カセッテは、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台に取り付けて使用される他、据え置き型では撮影困難な部位を撮影するためにベッド上に置いたり被検体自身に持たせたりして使用される。また、自宅療養中の高齢者や、事故、災害等による急病人を撮影するため、撮影台の設備がない病院外に持ち出して使用されることもある。
【０００５】
従来、照射スイッチの押下によってＸ線源からＸ線が照射されるタイミングと、Ｘ線画像検出装置が信号電荷の蓄積動作を開始するタイミングとを同期させるため、Ｘ線発生装置（線源制御装置）とＸ線撮影装置（撮影制御装置）とは、照射スイッチが発生する操作信号をＸ線の照射開始を示す同期信号として遣り取りしていた。しかし、同期信号の遣り取りのためにＸ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続する必要があり、Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置のメーカが異なり各装置同士の接続インターフェース（ケーブルやコネクタの規格、同期信号の形式等）が適合しない場合は、新たにインターフェースを用意しなければならなかった。
【０００６】
この問題を解決するため、同期信号の遣り取りをせず（Ｘ線発生装置とＸ線撮影装置を電気的に接続せず）にＸ線画像検出装置自らがＸ線の照射開始を検出して、Ｘ線発生装置との同期を取る技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１は、ＦＰＤのバイアス電流（Ｘ線が被検体を透過することなく入射する素抜け領域の出力値）を検出し、その微分値と閾値を比較することでＸ線の照射開始を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５４３６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に電気部品の出力は、部品自体の内的要因、または周囲環境等の外的要因によるノイズの影響を受ける。多くの電気部品が搭載されたＸ線画像検出装置も例外ではなく、被検体や放射線技師が意図せずぶつかる等して衝撃が与えられると、その衝撃による振動でノイズが発生する。このノイズがＸ線の照射開始を検出するための信号に乗ると、実際はＸ線が照射されていないにも関わらず、Ｘ線が照射されたと誤って検出してしまう可能性がある。誤検出した場合はＸ線画像検出装置に無用な動作を行わせることになるので消費電力が嵩む。そのうえ撮影を行いたくても上記動作が終了するまでは待たなければならないので、撮影チャンスを逃すおそれがある。
【０００９】
さらに、Ｘ線画像検出装置に接続された撮影制御装置や撮影条件を設定する装置（いわゆるコンソール）が、あたかも撮影が行われたかのような振る舞いをし、その結果撮影条件を設定し直す等の煩わしい操作が必要となり、放射線技師のワークフローに悪影響を及ぼす。また、Ｘ線が照射されたと誤って検出した場合にＸ線画像検出装置が動作して出力された画像が正規の画像の如く扱われ、医師の元に転送されてしまったり患者を取り違えるといった医療ミスに繋がる不都合が生じる危険性もある。
【００１０】
特許文献１の方法では、バイアス電流がノイズで変動した場合に誤検出する可能性がある。このためノイズに弱く、Ｘ線の照射開始を誤って検出する危険性が大いにある。それにも関わらず特許文献１には、ノイズによる誤検出の対処法は記載されていない。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、放射線の照射開始を誤って検出することを確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の放射線画像検出装置は、放射線源から照射された放射線を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列され、各画素にスイッチング素子が設けられた放射線画像検出器と、画素で発生する電荷を変換した電気信号と閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されたか否かを判定する第一判定部と、電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後の電気信号の時間的変化に基づき、該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証し、前記第一判定部の判定が正しいか否かを判定する第二判定部と、第一、第二判定部の判定結果に応じて前記放射線画像検出器の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
前記制御手段は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後、前記放射線画像検出器の蓄積動作を開始させる。そして、前記第二判定部で前記第一判定部の判定が正しいと判定された場合は前記放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせる。前記第二判定部で前記第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は前記放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて前記第一判定部による判定を再開させる。
【００１４】
前記制御手段は、前記第一判定部で判定する際には全てのスイッチング素子をオン状態とする。また、前記制御手段は、電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定したときに全てのスイッチング素子をオフ状態にする。前記第二判定部は、この状態で画素から漏れるリーク電荷に基づき判定を行う。
【００１５】
前記第二判定部は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後から所定区間の複数の時点における電気信号と閾値の比較結果に基づき判定を行う。
【００１６】
前記第二判定部は微分回路を有し、電気信号の微分値と閾値の比較結果に基づき判定を行う。また、前記第二判定部は、電気信号とその微分値の比と閾値の比較結果に基づき判定を行う。前記微分回路は電気信号を一階微分または二階微分する。
【００１７】
前記放射線画像検出器の中央付近に配置される画素を前記第一、第二判定部の判定に用いることが好ましい。また、可搬型の筐体に収容された電子カセッテであることが好ましい。
【００１８】
本発明の放射線画像検出装置の駆動制御方法は、画素で発生する電荷を変換した電気信号が閾値以上となり、放射線の照射が開始されたと第一判定部で判定した場合、放射線画像検出器の蓄積動作を開始させるとともに、その後の電気信号の時間的変化に基づき、第二判定部で該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証して第一判定部の判定が正しいか否かを判定し、第二判定部で第一判定部の判定が正しいと判定された場合は放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせ、第二判定部で第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて第一判定部による判定を再開させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、放射線の照射開始を誤って検出するおそれのあるノイズが発生した場合、電気信号の時間的変化に基づきこれを真に放射線が照射された場合ではないと判定するので、照射開始を誤って検出することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。
【図２】ＦＰＤの電気的な構成を示す図である。
【図３】リセット動作および読み出し動作時のゲートパルスのオン／オフ状態を示すタイミングチャートである。
【図４】Ｘ線の照射開始を検出する照射検出部の概要を示す図である。
【図５】Ｘ線が照射された場合の（Ａ）電圧信号Ｄｉ、（Ｂ）一階微分値Ｄｉ’、および（Ｃ）二階微分値Ｄｉ’’の時間的変化を示すグラフである。
【図６】振動ノイズの場合の（Ａ）電圧信号Ｄｉ、（Ｂ）一階微分値Ｄｉ’、および（Ｃ）二階微分値Ｄｉ’’の時間的変化を示すグラフである。
【図７】電子カセッテの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図８】電子カセッテの動作手順を示すタイミングチャートである。
【図９】電子カセッテの動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１において、Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線発生装置１１と、Ｘ線撮影装置１２とからなる。Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１３と、Ｘ線源１３の駆動を制御する線源制御装置１４と、照射スイッチ１５とで構成される。Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射するＸ線管１３ａと、Ｘ線管１３ａが放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）１３ｂとを有する。
【００２２】
Ｘ線管１３ａは、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とからなる。ターゲットは円板形状をしており、回転により円周軌道上で焦点が移動して、熱電子が衝突する焦点の発熱が分散する回転陽極である。照射野限定器１３ｂは、Ｘ線を遮蔽する複数枚の鉛板を井桁状に配置し、Ｘ線を透過させる照射開口が中央に形成されたものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて、照射野を限定する。
【００２３】
線源制御装置１４は、Ｘ線源１３に対して高電圧を供給する高電圧発生器と、Ｘ線源１３が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間を制御する制御部とからなる。高電圧発生器は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブル１６を通じてＸ線源１３に駆動電力を供給する。本例のＸ線発生装置１１は、Ｘ線撮影装置１２との通信機能を持たないものであり、管電圧、管電流、照射時間といった撮影条件は、線源制御装置１４の操作パネルを通じて放射線技師により手動で設定される。
【００２４】
照射スイッチ１５は、放射線技師によって操作され、線源制御装置１４に信号ケーブル１７で接続されている。照射スイッチ１５は二段階押しのスイッチであり、一段階押しでＸ線源１３のウォームアップを開始させるためのウォームアップ開始信号を発生し、二段階押しでＸ線源１３に照射を開始させるための照射開始信号を発生する。これらの信号は信号ケーブル１７を通じて線源制御装置１４に入力される。
【００２５】
線源制御装置１４は、照射スイッチ１５からの制御信号に基づいて、Ｘ線源１３の動作を制御する。ウォームアップ開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、ヒータを作動させてフィラメントの予熱を行わせる他、ターゲットの回転を開始させて目標の回転速度に到達させる。ウォームアップに必要な時間は、約２００ｍｓｅｃ〜１５００ｍｓｅｃ程度である。放射線技師は、照射スイッチ１５の一段階押しでウォームアップの開始指示を入力した後、ウォームアップに必要な間をおいて二段階押しして照射開始指示を入力する。
【００２６】
照射開始信号を受けた場合、線源制御装置１４は、Ｘ線源１３への電力供給を開始するとともに、タイマを作動させてＸ線の照射時間の計測を開始する。そして、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線の照射を停止させる。Ｘ線の照射時間は、撮影条件に応じて変化するが、静止画撮影の場合には、Ｘ線の最大照射時間が約５００ｍｓｅｃ〜約２ｓ程度の範囲に定められている場合が多く、照射時間はこの最大照射時間を上限として設定される。
【００２７】
Ｘ線撮影装置１２は、電子カセッテ２１、撮影台２２、撮影制御装置２３、およびコンソール２４から構成される。電子カセッテ２１は、ＦＰＤ３６（図２参照）と、ＦＰＤ３６を収容する可搬型の筐体とからなり、Ｘ線源１３から照射されて被検体Ｈを透過したＸ線を受けてＸ線画像を出力する。電子カセッテ２１は、略矩形状で偏平な形状を有し、平面サイズはフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさである。
【００２８】
撮影台２２は、電子カセッテ２１が着脱自在に取り付け可能なスロットを有し、Ｘ線が入射する入射面をＸ線源１３と対向する姿勢で電子カセッテ２１を保持する。電子カセッテ２１は、筐体のサイズがフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の大きさであるため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ用の撮影台にも取り付け可能である。なお、撮影台２２として、被検体Ｈを立位姿勢で撮影する立位撮影台を例示しているが、被検体Ｈを臥位姿勢で撮影する臥位撮影台でもよい。
【００２９】
図２において、ＦＰＤ３６は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板を有し、この基板上にＸ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素３７を配列してなる撮像領域３８と、画素３７を駆動して信号電荷の読み出しを制御するゲートドライバ３９と、画素３７から読み出された信号電荷をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路４０と、ゲートドライバ３９と信号処理回路４０を制御して、ＦＰＤ３６の動作を制御する制御回路４１とを備えている。複数の画素３７は、所定のピッチで二次元にｎ行（ｘ方向）×ｍ列（ｙ方向）のマトリクス状に配列されている。
【００３０】
ＦＰＤ３６は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）を有し、シンチレータによって変換された可視光を画素３７で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、画素３７が配列された撮像領域３８の全面と対向するように配置されている。なお、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（アモルファスセレン等）を用いた直接変換型のＦＰＤを用いてもよい。
【００３１】
画素３７は、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生する光電変換素子であるフォトダイオード４２、フォトダイオード４２が発生した電荷を蓄積するキャパシタ（図示せず）、およびスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を備える。
【００３２】
フォトダイオード４２は、電荷を発生する半導体層（例えばＰＩＮ型）とその上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。フォトダイオード４２は、下部電極にＴＦＴ４３が接続され、上部電極には図示しないバイアス線が接続されており、バイアス線を通じてバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の印加により半導体層内に電界が生じ、光電変換により半導体層内で発生した電荷（電子−正孔対）は、一方がプラス、他方がマイナスの極性を持つ上部電極と下部電極に移動し、キャパシタに電荷が蓄積される。
【００３３】
ＴＦＴ４３は、ゲート電極が走査線４４に、ソース電極が信号線４６に、ドレイン電極がフォトダイオード４２にそれぞれ接続される。走査線４４と信号線４６は格子状に配線されており、走査線４４は撮像領域３８内の画素３７の行数分（ｎ行分）、信号線４６は画素３７の列数分（ｍ列分）それぞれ設けられている。走査線４４はゲートドライバ３９に接続され、信号線４６は信号処理回路４０に接続される。
【００３４】
ゲートドライバ３９は、ＴＦＴ４３を駆動することにより、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を画素３７に蓄積する蓄積動作と、画素３７から信号電荷を読み出す読み出し（本読み）動作と、リセット（空読み）動作と、照射開始検出動作とを行わせる。制御回路４１は、通信部５２を通じて入力される撮影制御装置２３からの制御信号に基づいて、ゲートドライバ３９によって実行される上記各動作の開始タイミングを制御する。
【００３５】
蓄積動作ではＴＦＴ４３がオフ状態にされ、その間に画素３７に信号電荷が蓄積される。読み出し動作では、図３に示すように、ゲートドライバ３９から同じ行のＴＦＴ４３を一斉に駆動するゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、走査線４４を一行ずつ順に活性化し、走査線４４に接続されたＴＦＴ４３を一行分ずつオン状態とする。画素３７のキャパシタに蓄積された電荷は、ＴＦＴ４３がオン状態になると信号線４６に読み出されて、信号処理回路４０に入力される。
【００３６】
フォトダイオード４２の半導体層には、Ｘ線の入射の有無に関わらず暗電荷が発生する。この暗電荷はバイアス電圧が印加されているためにキャパシタに蓄積される。画素３７において発生する暗電荷は、画像データに対してはノイズ成分となるので、これを除去するためにリセット動作が行われる。リセット動作は、画素３７において発生する暗電荷を、信号線４６を通じて掃き出す動作である。
【００３７】
リセット動作は、例えば、一行ずつ画素３７をリセットする順次リセット方式で行われる。順次リセット方式では、信号電荷の読み出し動作と同様、図３に示すように、ゲートドライバ３９から走査線４４に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを順次発生して、画素３７のＴＦＴ４３を一行ずつオン状態にする。ＴＦＴ４３がオン状態になっている間、画素３７から暗電荷が信号線４６を通じて積分アンプ４７に流れる。リセット動作では、読み出し動作と異なり、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４８による積分アンプ４７に蓄積された電荷の読み出しは行われず、各ゲートパルスＧ１〜Ｇｎの発生と同期して、制御回路４１からリセットパルスＲＳＴが出力され、積分アンプ４７がリセットされる。電荷の読み出しが行われない分、リセット動作に掛かる時間は読み出し動作に掛かる時間よりも短くなる。
【００３８】
信号処理回路４０は、積分アンプ４７、ＭＵＸ４８、およびＡ／Ｄ変換器４９を備える。積分アンプ４７は、各信号線４６に対して個別に接続される。積分アンプ４７は、オペアンプとオペアンプの入出力端子間に接続されたキャパシタとからなり、信号線４６はオペアンプの一方の入力端子に接続される。積分アンプ４７のもう一方の入力端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。積分アンプ４７は、信号線４６から入力される電荷を積算し、電圧信号Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。各列の積分アンプ４７の出力端子には、増幅器、サンプルホールド部（ともに図示せず）を介してＭＵＸ４８が接続される。ＭＵＸ４８の出力側には、Ａ／Ｄ変換器４９が接続される。
【００３９】
ＭＵＸ４８は、パラレルに接続される複数の積分アンプ４７から順に一つの積分アンプ４７を選択し、選択した積分アンプ４７から出力される電圧信号Ｄ１〜ＤｍをシリアルにＡ／Ｄ変換器４９に入力する。Ａ／Ｄ変換器４９は、入力された電圧信号Ｄ１〜Ｄｍをデジタルデータに変換して、電子カセッテ２１の筐体に内蔵されるメモリ５１に出力する。
【００４０】
ＭＵＸ４８によって積分アンプ４７から一行分の電圧信号Ｄ１〜Ｄｍが読み出されると、制御回路４１は、積分アンプ４７に対してリセットパルスＲＳＴを出力し、積分アンプ４７のリセットスイッチ４７ａをオンする。これにより、積分アンプ４７に蓄積された一行分の信号電荷がリセットされる。積分アンプ４７がリセットされると、ゲートドライバ３９から次の行のゲートパルスが出力され、次の行の画素３７の信号電荷の読み出しを開始させる。これらの動作を順次繰り返して全行の画素３７の信号電荷を読み出す。
【００４１】
全行の読み出しが完了すると、一画面分のＸ線画像を表す画像データがメモリ５１に記録される。この画像データは、メモリ５１から読み出され、通信部５２、通信ケーブル２５（図１参照）を通じて撮影制御装置２３に出力される。こうして被検体ＨのＸ線画像が検出される。
【００４２】
照射開始検出動作は、第一判定ステップと第二判定ステップに大別される。第一判定ステップでは、ゲートドライバ３９から走査線４４に対してゲートパルスＧ１〜Ｇｎを一斉に発生して全てのＴＦＴ４３をオン状態とし、その間の電圧信号と閾値の比較結果からＸ線の照射開始を判定する。第二判定ステップでは、蓄積動作と同じく全てのＴＦＴ４３をオフ状態にし、このときの電圧信号の微分値と閾値の比較結果から、第一判定ステップの判定が正しかったか否かを検証する。
【００４３】
図４において、照射開始検出動作では、照射検出部６１にてＸ線源１３からＸ線が照射されたことを検出する。照射検出部６１は、例えば撮像領域３８の中央付近の画素３７の列に設けられている。撮像領域３８の中央付近の画素３７を照射検出に用いれば、撮影部位の大きさに応じてＸ線の照射範囲が撮像領域３８より小さく設定された場合でも、撮像領域３８の中央付近は照射範囲から外れることはないので、Ｘ線の照射範囲の大きさに関わらず照射開始の検出を確実に行うことができる。
【００４４】
照射検出部６１は、第一判定ステップを担う第一判定部６２、および第二判定ステップを担う第二判定部６３からなる。各判定部６２、６３は、第一、第二比較回路６４、６５と第一、第二判定回路６６、６７とを有する。第二判定部６３にはこれらに加えて微分回路６８が設けられている。
【００４５】
照射開始検出動作では、ＭＵＸ４８により照射検出部６１が接続された列が選択され、その列の積分アンプ４７に蓄積された信号電荷に見合った電気信号Ｄｉが各判定部６２、６３に入力される。
【００４６】
第一、第二比較回路６４、６５は二つの入力端子と一つの出力端子を有する。第一比較回路６４の一方の入力端子には、積分アンプ４７の出力、つまり電圧信号Ｄｉが入力され、他方には第一閾値ｔｈ１（図５（Ａ）および図６（Ａ）参照）が入力される。出力端子は第一判定回路６６に繋がれている。第一比較回路６４は、電圧信号Ｄｉと第一閾値ｔｈ１とを比較し、電圧信号Ｄｉが第一閾値ｔｈ１を下回っている場合と、第一閾値ｔｈ１以上となった場合とで異なる電圧値Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを出力する。
【００４７】
第一判定回路６６は、第一比較回路６４の出力端子の電圧値を監視して、電圧値がＶ１ａからＶ１ｂに変化したとき、つまり電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となったときに、Ｘ線源１３からＸ線の照射が開始されたと判定する。そして、この旨を表す照射開始検出信号を制御回路４１に出力する。
【００４８】
図５（Ａ）および図６（Ａ）の前半に示すように、Ｘ線が照射されていない状態では、画素３７には暗電荷のみが発生する。第一比較回路６４に入力される電圧信号Ｄｉも閾値ｔｈ１より低い値となる。一方、図５（Ａ）の後半に示すように、Ｘ線が照射されると、これに応じた信号電荷が画素３７に発生する。信号電荷は暗電荷と比べるとはるかに大きいため、Ｘ線が照射された直後に電圧信号Ｄｉは閾値ｔｈ１以上となる。このように時間とともに変化する電圧信号Ｄｉは、時間ｔの関数ｆ（ｔ）として表せる。第一判定部６２は、このＸ線の照射開始前後における電圧信号Ｄｉの変化を監視して、Ｘ線の照射開始を検出する。
【００４９】
第二判定部６３の微分回路６８は、電圧信号Ｄｉを一階微分してＤｉ’（ｆ’（ｔ）、ｇ’（ｔ））とし、これを第二比較回路６５の一方の入力端子に入力する。第二比較回路６５の他方の入力端子には、第二閾値ｔｈ２および第三閾値ｔｈ３（図５（Ｂ）および図６（Ｂ）参照）が入力される。第二比較回路６５は、電圧信号の一階微分値Ｄｉ’と第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３とを比較し、一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内にある場合（−ｔｈ３＜Ｄｉ’＜ｔｈ２）と、範囲外にある場合（Ｄｉ’≦−ｔｈ３またはＤｉ’≧ｔｈ２）とで異なる電圧値Ｖ２ａ、Ｖ２ｂを出力する。
【００５０】
第二判定回路６７は、第二比較回路６５の出力端子の電圧値を所定時間監視（以下、この時間を判定区間という）して、電圧値がＶ１ａまたはＶ２ａの状態が判定区間で続いたとき、つまり判定区間において一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外にあったときに、第一判定部６２の判定が正しく、真にＸ線源１３からＸ線の照射が開始されたと判定する。そして、検出確定信号を制御回路４１に出力する。
【００５１】
一方、第二比較回路６５の出力端子の電圧値がＶ２ａとＶ２ｂを行ったり来たりするとき、つまり判定区間において一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を交互にとるとき、第二判定部６３は、第一判定部６２のＸ線照射開始の判定が誤っていたと判定し、その旨を表す誤検出報知信号を制御回路４１に出力する。
【００５２】
照射開始検出動作中、放射線技師や被検体Ｈが撮影台２２に意図せずぶつかる等して、電子カセッテ２１に衝撃が加わり電子カセッテ２１が振動することが有り得る。あるいは、電子カセッテ２１を被検体Ｈが持ったり、被検体Ｈのうえに電子カセッテ２１を載せたりして撮影する場合、被検体Ｈが乗降する毎に揺れる回診車内で撮影する場合、病院外で発電機を電源として撮影を行う場合等、照射開始検出動作中に電子カセッテ２１が振動するシチュエーションは多々考えられる。
【００５３】
よく知られているように、電子カセッテ２１が振動すると、その振動ノイズが特に信号処理回路４０に乗り、ノイズ成分が電圧信号に加算されてしまうということが起きる。電圧信号にノイズ成分が加算されてしまうと、照射開始検出動作中に出力される電圧信号Ｄｉも当然その分嵩上げされる。そして、図６（Ａ）に示すように、電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり、実際はＸ線が照射されていないにも関わらずＸ線の照射が開始されたと第一判定部６２で誤検出するおそれがある。
【００５４】
図６（Ａ）において、振動ノイズにより発生した電圧信号Ｄｉは、Ｘ線が照射された場合の電圧信号Ｄｉと同様に時間とともに変化するため、時間ｔの関数ｇ（ｔ）として表せる。但し、この場合は周期が一定で振幅が徐々に減少する正弦波、すなわち減衰振動の波形となる。これを微分回路６８で一階微分すると、（Ｂ）に示すように位相が９０°異なる波形ｇ’（ｔ）が得られる。
【００５５】
図５（Ｂ）に示すように、Ｘ線が照射された場合の関数ｆ（ｔ）の一階微分ｆ’（ｔ）は、Ｘ線の照射により急激に立ち上がり、すぐに一定となる。対して図６（Ｂ）の振動ノイズによる波形の関数ｇ（ｔ）の一階微分ｇ’（ｔ）は、位相がずれるのみで減衰振動の波形は変わらない。
【００５６】
真にＸ線が照射された場合は、一階微分ｆ’（ｔ）は常時第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外をとる（図５（Ｂ）は範囲内にある場合を例示）。一方、振動ノイズによる波形の場合は、閾値ｔｈ２、ｔｈ３に適切な値を与えれば、判定区間において一階微分ｇ’（ｔ）は第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を行ったり来たりする。この違いが第二比較回路６５の出力電圧に現れ、前者の場合は全判定区間で電圧Ｖ２ａまたはＶ２ｂが出力され、後者の場合は判定区間において電圧Ｖ２ａとＶ２ｂを交互に出力する。このように、第一判定部６２で照射開始を検出した後の電圧信号Ｄｉの時間的変化を第二判定部６３でみることで、第一判定部６２の判定結果が真のＸ線の照射開始を検出したものか、振動ノイズによる誤検出かを判別することができる。
【００５７】
このため、仮に振動ノイズ成分が加算されて電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり、第一判定回路６６から照射開始検出信号が出力されても、第二判定部６３で誤検出と判定されて第二判定回路６７から誤検出報知信号が制御回路４１に出力され、先に入力された照射開始検出信号は取り消される。従って、電子カセッテ２１はＸ線の照射開始検出後の蓄積動作に誤って移行しても、直ちに蓄積動作を中断させて引き続き照射開始検出動作を実行する。そして、真にＸ線の照射が開始されたときのみ検出確定信号が制御回路４１に入力され、蓄積動作を継続する。
【００５８】
なお、閾値ｔｈ２、ｔｈ３は、閾値ｔｈ１相当の電圧信号になる振動ノイズの一階微分の振幅が丁度超える値である。
【００５９】
本例では、電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり第一判定部６２から照射開始検出信号が出力されたときに、全てのＴＦＴ４３をオフ状態にする。第一判定部６２から照射開始検出信号が出力されるまでは全てのＴＦＴ４３はオン状態であるため、電圧信号Ｄｉは画素３７で発生する電荷を変換したものであるが、照射開始検出信号の出力後は全てのＴＦＴ４３をオフ状態にするため、第二判定部６３に入力される電圧信号Ｄｉは画素３７から信号線４６に漏れるリーク電荷を変換したものとなる。
【００６０】
全てのＴＦＴ４３をオフ状態にした場合は、画素３７と信号線４６を繋ぐ経路が閉じられるため、理想的には画素３７に蓄積される電荷は信号線４６には流出しないが、ＴＦＴ４３をオフ状態にしても、実際は画素３７に蓄積される電荷の少数が信号線４６にリークする。リーク電荷の量は、画素３９の電荷蓄積量に応じて大きくなるが、Ｘ線の照射により画素３７に発生する信号電荷と比べればはるかに小さい。しかし、振動ノイズは画素３７に蓄積されるのではなく信号処理回路４０に乗るため、リーク電荷を変換した電圧信号Ｄｉにも比較的大きい値となって現れる。従って、ＴＦＴ４３をオフ状態にしてリーク電荷に基づいて第二判定を行っても、判定の妥当性は確保される。
【００６１】
制御回路４１は、電子カセッテ２１の電源投入後、撮影制御装置２３から撮影条件が送信されるまでＦＰＤ３６にリセット動作を行わせる。そして、撮影制御装置２３から撮影条件が送信されたら、ＦＰＤ３６の動作をリセット動作から全てのＴＦＴをオン状態にする照射開始検出動作に移行させる。制御回路４１は、照射開始検出動作中に照射検出部６１からの照射開始検出信号を受けた場合、ＦＰＤ３６の動作を照射開始検出動作から蓄積動作へ移行させる。
【００６２】
制御回路４１は、照射検出部６１から検出確定信号を受けた場合は、そのまま蓄積動作を継続し、誤検出報知信号を受けた場合は、全行にゲートパルスを入れて全画素３７の暗電荷を同時に掃き出す全画素リセットを実行した後、照射開始検出動作を再開させる。
【００６３】
制御回路４１は、蓄積動作を開始してからの経過時間をタイマにより計時する。そして、経過時間が撮影条件で設定された時間に達したら、ＦＰＤ３６を蓄積動作から読み出し動作に移行させる。
【００６４】
撮影制御装置２３は、通信ケーブル２５による有線方式、あるいは無線方式により電子カセッテ２１と通信可能に接続されており、電子カセッテ２１を制御する。具体的には、電子カセッテ２１に対して撮影条件を送信して、ＦＰＤ３６の信号処理の条件（増幅器のゲイン等）を設定させるとともに、ＦＰＤ３６の前記各動作を間接的に制御し、また、電子カセッテ２１からの画像データをコンソール２４に送信する。
【００６５】
図１において、撮影制御装置２３は、装置を統括的に制御するＣＰＵ２３ａと、電子カセッテ２１と有線方式または無線方式により通信するとともに、コンソール２４と通信ケーブル２６を介して通信する通信部２３ｂと、メモリ２３ｃとを有する。通信部２３ｂ、メモリ２３ｃはＣＰＵ２３ａに接続されている。メモリ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａが実行する制御プログラムが格納される他、第一〜第三閾値ｔｈ１〜ｔｈ３等の各種情報が格納される。メモリ２３ｃの第一〜第三閾値ｔｈ１〜ｔｈ３は、電子カセッテ２１の電源投入後に通信ケーブル２５を介して電子カセッテ２１に送信され、第一、第二比較回路６４、６５の入力にそれぞれセットされる。
【００６６】
コンソール２４は、撮影制御装置２３に対して撮影条件を送信するとともに、撮影制御装置２３から送信されるＸ線画像のデータに対してオフセット補正やゲイン補正等の各種画像処理を施す。画像処理済みのＸ線画像はコンソール２４のディスプレイに表示される他、そのデータがコンソール２４内のハードディスクやメモリ、あるいはコンソール２４とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージデバイスに格納される。
【００６７】
コンソール２４は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的といった情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイに表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されるか、放射線技師により手動入力される。放射線技師は、検査オーダの内容をディスプレイで確認し、その内容に応じた撮影条件をコンソール２４の操作画面を通じて入力する。
【００６８】
以下、上記構成による作用について、図７、図８のタイミングチャート、および図９のフローチャートを参照して説明する。なお、図７、図８と図９のＳ１０等の表記はそれぞれ対応している。図７は真にＸ線が照射された場合、図８は振動ノイズが発生した場合をそれぞれ示す。
【００６９】
Ｘ線撮影システム１０で撮影を行う場合には、まず、撮影台２２にセットされた電子カセッテ２１の高さを調節して、被検体Ｈの撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ２１の高さおよび撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１３の高さや照射野の大きさを調整する。
【００７０】
次いで、図９のステップ１０（Ｓ１０）に示すように、電子カセッテ２１の電源を投入する。このとき、電源回路からバイアス電圧がＦＰＤ３６の画素３７に供給され、ゲートドライバ３９および信号処理回路４０が動作して、制御回路４１によりＦＰＤ３６はリセット動作を開始する（Ｓ１１）。続いてコンソール２４から撮影条件を入力し、撮影制御装置２３を介して電子カセッテ２１に撮影条件を設定する。また、線源制御装置１４にも撮影条件を設定する。撮影制御装置２３から撮影条件を受信すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御回路４１によりＦＰＤ３６はリセット動作から照射開始検出動作に移行する（Ｓ１３）。
【００７１】
以上の撮影準備が完了すると、放射線技師によって照射スイッチ１５が一段階押しされる。これにより線源制御装置１４にウォームアップ開始信号が送信されて、Ｘ線源１３のウォームアップが開始される。所定時間経過後に照射スイッチ１５が二段階押しされて線源制御装置１４に照射開始信号が送信され、Ｘ線の照射が開始される。
【００７２】
照射開始検出動作では全てのＴＦＴ４３がオン状態とされる。そして、読み出し動作と同様、定期的に積分アンプ４７から電圧信号Ｄｉが読み出されて積分アンプ４７がリセットされる。電圧信号Ｄｉは第一判定部６２の第一比較回路６４に入力されて閾値ｔｈ１と比較され、以てＸ線の照射が開始したか否かが検出される。なお、照射開始検出動作を所定時間行ってもＸ線の照射開始が検出されない場合は、制御回路４１によりＦＰＤ３６はリセット動作に戻される。
【００７３】
電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となり、第一比較回路６４の出力がＶ１ｂに変化したことが第一判定回路６６で検出（Ｘ線の照射開始が検出）されると（Ｓ１４でＹＥＳ）、第一判定部６２から制御回路４１に照射開始検出信号が出力される。照射開始検出信号を受けて、制御回路４１は、全てのＴＦＴ４３をオフ状態にして蓄積動作に移行させる（Ｓ１５、Ｓ１８）。
【００７４】
第二判定部６３では、微分回路６８により画素３７から信号線４６に漏れるリーク電荷に基づく電圧信号Ｄｉが一階微分される。そして、この電圧信号Ｄｉの一階微分値Ｄｉ’と第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３が第二比較回路６５で比較され、以て第一判定部６２の判定が正しかったか否かが検証される。
【００７５】
全判定区間で一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内または範囲外にあり、第二比較回路６５の出力がＶ２ａまたはＶ２ｂである（第一判定部６２の判定が正しい）ことが第二判定回路６７で検出されると（Ｓ１６でＹＥＳ）、第二判定回路６７から制御回路４１に検出確定信号が出力される（Ｓ１７）。この場合は全てのＴＦＴ４３がオフのＳ１５の状態、すなわち蓄積動作がそのまま継続される（Ｓ１８）。蓄積動作の間、被検体Ｈを透過したＸ線がＦＰＤ３６の撮像領域３８に入射し、画素３７にはＸ線の入射量に応じた信号電荷が蓄積される。
【００７６】
線源制御装置１４は、撮影条件で設定された照射時間が経過するとＸ線の照射を停止する。また、ＦＰＤ３６も撮影条件で設定された照射時間に相当する所定時間経過後（Ｓ１９でＹＥＳ）、蓄積動作を終了して読み出し動作へ移行する（Ｓ２０）。読み出し動作では、先頭行から順に一行ずつ画素３７に蓄積された信号電荷が読み出され、これが一画面分のＸ線画像データとしてメモリ５１に記録される。この画像データは撮影制御装置２３を介してコンソール２４に送信される。読み出し動作後、ＦＰＤ３６は、次の撮影条件が設定されていない場合は電源投入直後の状態（リセット動作）に戻り、設定されていた場合はＳ１３に戻り照射開始検出動作を再開する。
【００７７】
一方、判定区間において一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を行ったり来たりし、第二比較回路６５の出力がＶ２ａとＶ２ｂを交互にとる（第一判定部６２の判定が誤っている）ことが第二判定回路６７で検出されると（Ｓ１６でＮＯ）、第二判定回路６７から制御回路４１に誤検出報知信号が出力される（Ｓ２１）。この場合、制御回路４１は、ＦＰＤ３６の蓄積動作を中断させて（Ｓ２１）、ＦＰＤ３６に一回全画素リセット動作を行わせた後（図８、図９では図示省略）、Ｓ１３の照射開始検出動作を再開させる。なお、一階微分値Ｄｉ’が第二、第三閾値ｔｈ２、ｔｈ３で規定する範囲内と範囲外を交互にとる回数は本例の一回に限らず、照射開始検出動作中に複数回起こり得る。この場合はその都度誤検出報知信号を出力して照射開始検出信号を取り消す。
【００７８】
以上説明したように、本発明は、電圧信号Ｄｉの時間的変化に基づき、Ｘ線の照射開始の判定が電子カセッテ２１の振動によるものか否かを検証し、振動によるものと判定した場合はＸ線の照射開始の判定を取り消すので、Ｘ線の照射開始を誤って検出することを確実に防ぐことができる。このため、誤検出により電子カセッテ２１に無用な動作を行わせることがなく、無用な動作で撮影チャンスを逃すおそれもなくなり、Ｘ線撮影の高効率化、省電力化を達成することができる。
【００７９】
また、Ｘ線の照射開始検出を第一、第二判定ステップの二段階で行うため、第一判定ステップの判定基準を比較的緩やかにする（第一判定ステップの閾値ｔｈ１を低い値に抑える）ことができる。こうするとＸ線の照射開始と略同時に電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ１以上となってＦＰＤ３６が蓄積動作を開始するので、Ｘ線の照射開始検出には寄与するがＸ線画像に寄与しないＸ線量を小さくすることができ、無駄な被曝を低減させることができる。
【００８０】
全てのＴＦＴをオン状態にして第一判定ステップを行うので、全てのＴＦＴをオフ状態にしてリーク電荷をモニタリングする場合と比べて電圧信号Ｄｉが大きくなり、閾値ｔｈ１との比較といった処理がし易くなる。従ってより正確な判定をすることができる。振動ノイズはリーク電荷を変換した電圧信号Ｄｉに比較的大きい値で乗るため、第二判定ステップで全てのＴＦＴ４３をオフ状態にしてリーク電荷をモニタリングしても、Ｘ線が照射された場合との区別は容易である。なお、第一判定ステップでも全てのＴＦＴ４３をオフ状態にしてリーク電荷をモニタリングしてもよい。
【００８１】
第一判定部６２から照射開始検出信号が出力されたタイミングで全てのＴＦＴをオフ状態にし（蓄積動作に移行し）、リーク電荷をモニタリングして第二判定ステップを行うので、ゲートパルスを順次入れていって読み出し動作を行い、その出力を元に判定を行う場合と比べて短時間で判定を行うことができる。振動ノイズの中には数ｍｓｅｃで減衰してしまうものがあるため、第二判定に時間が掛かると振動ノイズが収まった後に判定することになり兼ねず、Ｘ線が照射された場合と区別がつかなくなってしまうが、第二判定を短時間で行うことでＸ線が照射された場合と振動ノイズの場合をより確実に区別することができる。なお、第一判定を終えてから第二判定を終えるまでの判定区間の時間は、数ｍｓｅｃで減衰する振動を検出するため、例えば３ｍｓｅｃ未満であることが好ましい。
【００８２】
また、照射開始検出信号が出力されてから検出確定信号が出力される間に照射されるＸ線を無駄なくＸ線画像に活かすことができる。さらに、蓄積動作に移行する前は全てのＴＦＴをオン状態にしているので、Ｘ線の照射有無に関わらず発生する暗電荷が自然に掃き出されて暗電荷に起因するノイズが除去される。従ってＸ線画像の画質を向上させることができる。
【００８３】
誤検出と判定した後すぐに照射開始検出動作を再開するので、真にＸ線が照射されたことを見逃さずに検出することができる。
【００８４】
第二判定をさらに確実なものとするため、上記実施形態の一階微分値Ｄｉ’と閾値ｔｈ２、ｔｈ３との比較に加え、電圧信号Ｄｉと一階微分値Ｄｉ’との比Ｄｉ’／Ｄｉと第四閾値ｔｈ４を比較して、これらの大小関係が時間的に変化する場合に振動ノイズと判定してもよい。この場合は積分アンプ４７と微分回路６８の出力が入力されて比Ｄｉ’／Ｄｉを算出する除算回路と、除算回路の出力と第四閾値ｔｈ４を比較する比較回路と、比較回路の出力電圧を監視する判定回路とを設ける。Ｘ線量が微小な場合は、一階微分値Ｄｉ’と閾値の比較だけでは真にＸ線が照射されたか振動ノイズかの判定が困難になるため、一階微分値Ｄｉ’と閾値ｔｈ２、ｔｈ３の比較結果と併せて比Ｄｉ’／Ｄｉによる判定を行えば、より第二判定の確実性が増す。
【００８５】
上記実施形態では、電圧信号Ｄｉの一階微分値Ｄｉ’を用いて判定を行っているが、これに代えて、あるいは加えて、二階微分値Ｄｉ’’を用いてもよい。図５（Ｃ）において、Ｘ線が照射された場合の電圧信号Ｄｉの二階微分値Ｄｉ’’（ｆ’’（ｔ））は、いわゆるガウス関数のような振る舞いをする。対して振動ノイズによる波形の場合の二階微分値Ｄｉ’’（ｇ’’（ｔ））は、図６（Ｃ）に示すように、一階微分の場合と同様位相がずれるのみである。
【００８６】
一階微分値Ｄｉ’に代えて二階微分値Ｄｉ’’を用いる場合、微分回路６８は電圧信号Ｄｉを二階微分して二階微分値Ｄｉ’’を出力する。第二比較回路６５は、二階微分値Ｄｉ’’が第五、第六閾値ｔｈ５、ｔｈ６で規定する範囲内にある場合（−ｔｈ６＜Ｄｉ’’＜ｔｈ５）と、範囲外にある場合（Ｄｉ’’≦−ｔｈ６またはＤｉ’’≧ｔｈ５）とで異なる電圧値Ｖ３ａ、Ｖ３ｂを出力する。第二判定回路６７は、全判定区間において第二比較回路６５からＶ３ａが出力されていた場合は検出確定信号、Ｖ３ａとＶ３ｂが交互に出力されていた場合は誤検出報知信号をそれぞれ制御回路４１に出力する。以降の処理は上記実施形態と同じである。なお、閾値ｔｈ５、ｔｈ６は、閾値ｔｈ２、ｔｈ３と同様、適切な値が与えられる。例えばｔｈ６はｔｈ５／２である。
【００８７】
一階微分値Ｄｉ’に加えて二階微分値Ｄｉ’’を用いる場合は、一階微分値Ｄｉ’と二階微分値Ｄｉ’’用の判定部をそれぞれ設ける。そして、各判定部から検出確定信号が出力された場合のみ第一判定部６２の判定が正しいとし、各判定部のいずれか一方から誤検出報知信号が出力された場合は第一判定部６２の判定が誤っているとする。各判定部の両方から誤検出報知信号が出力された場合のみ第一判定部６２の判定が誤っているとしてもよい。
【００８８】
単調増加する関数ｆ（ｔ）は高次の微分が０に近付くが、正弦波のような関数ｇ（ｔ）は何度微分を繰り返しても位相が変わるだけで振幅は中々小さくならない。このため、二階微分値Ｄｉ’’を判定に用いれば、Ｘ線が照射された場合と振動ノイズの場合とがよりはっきりと区別可能となり、さらに確実に誤検出を防止することができる。但し、あまり高次の微分を行うと判定のタイミングが遅くなり、振動ノイズが収まった後に判定するという事態を招くため、二階微分が適当である。
【００８９】
微分回路を用いずに第二判定をすることも可能である。判定区間において一定のサンプリング間隔で電圧信号Ｄｉと第七閾値ｔｈ７を比較し、全点で電圧信号Ｄｉが閾値ｔｈ７以上であった場合は、真にＸ線が照射されたと判定する。Ｘ線が照射された場合の電圧信号Ｄｉは単調増加するが、振動ノイズの場合の電圧信号Ｄｉは振動中心を行ったり来たりするため全点で第七閾値以上とはならない。これを利用して真にＸ線が照射された場合と振動ノイズの場合を区別することができる。微分回路を用いなくてもよいため判定時間を短縮化することができ、コストを抑えることができる。
【００９０】
撮像領域３８の中央付近の画素３７の列に照射検出部６１を設ける例を説明したが、画素３７の複数列に照射検出部６１を設けてもよいし、全列に設けてもよい。複数列または全列に設ける場合は、信号処理回路４０を構成するＡＳＩＣ単位の隣り合う４〜８列を一組として、各組の電圧信号Ｄｉの単純平均、あるいは電圧信号Ｄｉの最大値と最小値を除いた平均を判定に用いてもよい。一列で判定するよりも複数列で判定した方が検出精度を上げることができる。
【００９１】
上記実施形態では、積分アンプから出力されるアナログ電圧信号と閾値を比較することで照射検出を行っているが、Ａ／Ｄ変換後のデジタル化した電圧信号と閾値を比較してもよい。
【００９２】
なお、本発明に係るＸ線撮影システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００９３】
Ｘ線撮影システム１０は病院の撮影室に据え置かれるタイプに限らず、回診車に搭載されるタイプや、Ｘ線源１３、線源制御装置１４、電子カセッテ２１、撮影制御装置２３等を事故、災害等の緊急医療対応が必要な現場や在宅診療を受ける患者の自宅に持ち運んでＸ線撮影を行うことが可能な可搬型のシステムに適用してもよい。特に回診車に搭載されるタイプや可搬型のシステムは、病院の撮影室に据え置かれるタイプに比べて電子カセッテ２１が衝撃を受けやすいため、本発明を適用すれば格別の効果を得られる。
【００９４】
上記実施形態の順次リセット方式に代えて、配列画素の複数行を一グループとしてグループ内で順次リセットを行い、グループ数分の行の暗電荷を同時に掃き出す並列リセット方式を用いてもよい。並列リセット方式によりリセット動作を高速化することができる。
【００９５】
Ｘ線源の中には、陽極が回転しない固定陽極型のものや、予熱が不要な冷陰極型の線源等、ウォームアップが不要なものもある。このため、照射スイッチとしては照射開始信号を発生する機能のみを有するものでもよい。また、ウォームアップが必要なＸ線源の場合でも、照射スイッチから線源制御装置に対して照射開始信号を入力し、線源制御装置が照射開始信号に基づいてウォームアップを開始させ、ウォームアップ終了後、照射を開始させるようにすれば、照射スイッチにウォームアップ開始信号を発生する機能を設ける必要もない。
【００９６】
上記実施形態では、電子カセッテと撮影制御装置を別体で構成した例で説明したが、撮影制御装置の機能を電子カセッテの制御回路に内蔵する等、電子カセッテと撮影制御装置を一体化してもよい。また、コンソールで画像処理を行うとしているが、撮影制御装置で行ってもよい。
【００９７】
上記実施形態では、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテを例に説明したが、据え置き型のＸ線画像検出装置に本発明を適用してもよい。
【００９８】
本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線撮影装置
１３ Ｘ線源
１４ 線源制御装置
２１ 電子カセッテ
２３ 撮影制御装置
２３ａ ＣＰＵ
２４ コンソール
３６ ＦＰＤ
３７ 画素
４０ 信号処理回路
４１ 制御回路
６１ 照射検出部
６２、６３ 第一、第二判定部
６４、６５ 第一、第二比較回路
６６、６７ 第一、第二判定回路
６８ 微分回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から照射された放射線を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列され、各画素にスイッチング素子が設けられた放射線画像検出器と、
画素で発生する電荷を変換した電気信号と閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されたか否かを判定する第一判定部と、
電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後の電気信号の時間的変化に基づき、該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証し、前記第一判定部の判定が正しいか否かを判定する第二判定部と、
第一、第二判定部の判定結果に応じて前記放射線画像検出器の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後、前記放射線画像検出器の蓄積動作を開始させ、
前記第二判定部で前記第一判定部の判定が正しいと判定された場合は前記放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせ、
前記第二判定部で前記第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は前記放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて前記第一判定部による判定を再開させることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第一判定部で判定する際には全てのスイッチング素子をオン状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記制御手段は、電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定したときに全てのスイッチング素子をオフ状態にし、
前記第二判定部は、この状態で画素から漏れるリーク電荷に基づき判定を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記第二判定部は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後から所定区間の複数の時点における電気信号と閾値の比較結果に基づき判定を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記第二判定部は微分回路を有し、電気信号の微分値と閾値の比較結果に基づき判定を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項７】
前記第二判定部は、電気信号とその微分値の比と閾値の比較結果に基づき判定を行うことを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
【請求項８】
前記微分回路は電気信号を一階微分または二階微分することを特徴とする請求項６または７に記載の放射線画像検出装置。
【請求項９】
前記放射線画像検出器の中央付近に配置される画素を前記第一、第二判定部の判定に用いることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１０】
可搬型の筐体に収容された電子カセッテであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１１】
画素で発生する電荷を変換した電気信号が閾値以上となり、放射線の照射が開始されたと第一判定部で判定した場合、放射線画像検出器の蓄積動作を開始させるとともに、その後の電気信号の時間的変化に基づき、第二判定部で該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証して第一判定部の判定が正しいか否かを判定し、
第二判定部で第一判定部の判定が正しいと判定された場合は放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせ、
第二判定部で第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて第一判定部による判定を再開させることを特徴とすることを特徴とする放射線画像検出装置の駆動制御方法。
【請求項１】
放射線源から照射された放射線を受けて信号電荷を蓄積する複数の画素が配列され、各画素にスイッチング素子が設けられた放射線画像検出器と、
画素で発生する電荷を変換した電気信号と閾値との比較結果に基づき放射線の照射が開始されたか否かを判定する第一判定部と、
電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後の電気信号の時間的変化に基づき、該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証し、前記第一判定部の判定が正しいか否かを判定する第二判定部と、
第一、第二判定部の判定結果に応じて前記放射線画像検出器の動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後、前記放射線画像検出器の蓄積動作を開始させ、
前記第二判定部で前記第一判定部の判定が正しいと判定された場合は前記放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせ、
前記第二判定部で前記第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は前記放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて前記第一判定部による判定を再開させることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第一判定部で判定する際には全てのスイッチング素子をオン状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記制御手段は、電気信号が閾値以上となり、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定したときに全てのスイッチング素子をオフ状態にし、
前記第二判定部は、この状態で画素から漏れるリーク電荷に基づき判定を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記第二判定部は、前記第一判定部で放射線の照射が開始されたと判定した後から所定区間の複数の時点における電気信号と閾値の比較結果に基づき判定を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記第二判定部は微分回路を有し、電気信号の微分値と閾値の比較結果に基づき判定を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項７】
前記第二判定部は、電気信号とその微分値の比と閾値の比較結果に基づき判定を行うことを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
【請求項８】
前記微分回路は電気信号を一階微分または二階微分することを特徴とする請求項６または７に記載の放射線画像検出装置。
【請求項９】
前記放射線画像検出器の中央付近に配置される画素を前記第一、第二判定部の判定に用いることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１０】
可搬型の筐体に収容された電子カセッテであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１１】
画素で発生する電荷を変換した電気信号が閾値以上となり、放射線の照射が開始されたと第一判定部で判定した場合、放射線画像検出器の蓄積動作を開始させるとともに、その後の電気信号の時間的変化に基づき、第二判定部で該電気信号が真に放射線の照射によるものか振動によるものかを検証して第一判定部の判定が正しいか否かを判定し、
第二判定部で第一判定部の判定が正しいと判定された場合は放射線画像検出器に蓄積動作を継続して行わせ、
第二判定部で第一判定部の判定が誤っていると判定された場合は放射線画像検出器の蓄積動作を中断させて第一判定部による判定を再開させることを特徴とすることを特徴とする放射線画像検出装置の駆動制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１０５６５（Ｐ２０１２−１１０５６５Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３５３９（Ｐ２０１０−２６３５３９）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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