JP3950665B2 - 放射線撮像装置及び放射線撮像装置の撮像方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線医療機器等に用いられる放射線撮像装置及び放射線装置の撮像方法に関し、特に、X線やガンマ線等の高エネルギー放射線を使って画像診断等を行う放射線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
X線等の透過性の強い放射線を使って、対象物の透過画像を得る方法は、工業用の非破壊検査や医療診断の場で広く一般に利用されている。医療のさまざまな分野ではディジタル化が進んでおり、X線診断の分野では、入射するX線をシンチレータ（蛍光体）とI.I.（イメージインテンシファイア）により可視光に変換し、TVカメラでかかる可視光像を撮像する2次元のディジタルX線高感度透視装置が開発されている。
【０００３】
さらに最近ではI.I.（イメージインテンシファイア）に替わる撮像手段としてCCD型撮像素子またはアモルファスシリコン2次元撮像素子と蛍光体を組み合わせた放射線撮影装置が米国特許第5,315,101号、米国特許第5,693,948号等に開示されている。
【０００４】
ディジタル撮影装置のアナログ写真技術に対する利点として次の利点が挙げられる。まずフィルムレス化、画像処理による取得情報の拡大、データベース化等である。又、撮影した画像をその場で瞬時に表示出来ることは緊急を要する医療現場においては有用である。
【０００５】
また特開平11−99144号公報には重傷等で歩行困難な患者をX線撮影するためにベッドサイドまで移動させて使用する移動式X線撮影装置にフラットパネル型の撮像装置を応用したものが開示されている。フラットパネル型撮像装置は小型化が容易なため事故現場で緊急のX線撮影を行うための携帯式X線撮影装置への応用も考えられる。
【０００６】
また特開平9−107503号公報にはCCD型撮像素子を歯科用、乳房用X線撮影装置に応用し、X線照射装置と撮像素子を直接接続することなく、撮像素子の出力によりX線の照射開始を検出する例が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
X線照射装置と撮像素子を直接接続することなく、撮像素子の出力によりX線の照射開始を検出する場合の撮影シーケンスの一例を、図１０を参照して説明する。図１０(a)は曝射スイッチの出力信号を示している。図１０(b)はX線の照射状態を示している。図１０(c)はCCD型撮像素子の駆動状態を示している。図１０(d)はリセット信号、図１０(e)は信号出力を示している。
【０００８】
曝射スイッチの出力信号は2段信号になっており、1段目は撮影要求信号で、2段目は曝射信号である。CCD型撮像素子は、撮影者がX線照射装置とは独立な駆動スイッチ（不図示）をオンすることにより動作を開始する。撮影者は1段目の曝射スイッチをオンし、引き続き2段目の曝射スイッチをオンさせる。
【０００９】
CCD型撮像素子はX線照射を検知するまでリセット動作をくり返し行い定期的に暗電流を読み出した状態で曝射に備える。CCD型撮像素子の場合、読み出しのたびに蓄積された電荷を外部に転送して読み出すので、構造的に破壊読出ししかできない。CCD型撮像素子等においては無信号状態でも暗電流が蓄積される特性がある。暗電流は微少信号の撮影時にはノイズの一因となるので、有用な被写体信号を取得するには撮影直前に、撮像素子に蓄積された暗電流による電荷を減ずるリセット動作が求められる。当然リセット動作を伴う読み出しは破壊読出しとなる。図１０(c)に示す、A2の破壊読み出しによりX線照射を検出すると、このフレームのリセット動作が終了した時点でX線照射による信号蓄積を開始する。
【００１０】
しかしながら、以上説明した駆動技術においては以下に挙げる二点が問題となる。
【００１１】
一つは、X線の無用な被曝が起きることである。X線を検出したフレームの信号は破壊読出しされているので、画像信号にはなんら利用されない。最悪一フレーム読み出し時間分のX線照射は無駄になる。医療目的である診断用放射線撮影においては、被曝線量は極力抑えなければならないため、このような無駄はなくすことが望まれる。
【００１２】
さらにこのような破壊読出しではX線照射の終了を検出することができない。X線照射が終了する時間を見越した、予め撮影前に設定された一定時間の後信号蓄積を終了して読み出すことになる。X線照射が終了してから読み出しまでの間の暗電流はノイズの一因となり画質の低下を招くことになる。
【００１３】
そのため画質や被曝線量を重要視する撮影の場合は、放射線照射装置と放射線撮像装置を電気的に接続し、信号を変換し合うことX線曝射の同期を取っている。具体的には、撮影要求信号に対しリセット動作（初期化動作）を開始し繰り返しながら曝射信号に備え、曝射信号認識時に行っていたリセット動作が終了した後に曝射許可信号を発生装置に伝達することになる。よって、リセットタイミングに応じた曝射を放射線照射装置ひいては撮影者に制限することになる。
【００１４】
以上の放射線撮影装置の撮影シーケンスの一例を、図１１を参照して説明する。図１１(a)は曝射スイッチの出力信号、図１１(b)はX線の照射状態、図１１(c)はCCD型撮像素子の駆動状態、図１１(d)はリセット信号、図１１(e)は信号出力を示す。
【００１５】
曝射スイッチの出力信号は2段信号になっており、1段目は撮影要求信号で、2段目は曝射信号である。曝射スイッチの1段目出力信号を放射線撮影装置は認識してリセットを開始する。その後、曝射スイッチの2段目信号を検知するまでリセット動作をくり返し行い定期的に暗電流を読み出した状態で曝射に備える。曝射スイッチの2段目信号を検出すると、その時点での初期化動作が終了した時点で放射線照射装置に曝射を許可し、信号蓄積を開始している。
【００１６】
しかしながら、以上説明した駆動技術においては以下に挙げる二点が問題となる。
【００１７】
一つは、曝射信号に対する実撮影遅延が起きることである。撮影者の希望する曝射信号入力タイミングに対し、リセット動作が終了した後曝射を許可しなければならないため、最悪一フレーム読み出し時間分も遅れることになる。一方で、医療目的である診断用放射線撮影においては、有用な診断情報を取得する為には被写体の呼吸、身体の揺れ等を避けた曝射と信号蓄積が望まれる結果、被写体を観察制御する撮影者が撮影したいと望む瞬間に放射線撮影が行われることが重要となる。前述した曝射信号に対する撮影の遅延は、最適な瞬間を逃し、被写体情報を低減してしまうことに繋がる。
【００１８】
もう一つは、放射線発生のための装置と撮像装置との間の信号交換の為に、銀塩などのX線フィルムを使用する放射線照射装置に対して信号交換用の改造を余儀なくしたり、撮像素子の設置により、個々の放射線照射装置に対して夫々曝射タイミングの校正が必要となることである。これは設置において非常な煩わしさとなる。特に移動式X線撮影装置や携帯式X線撮影装置では、緊急を要する場合が多く、このような煩わしを排除することが求められている。
【００１９】
そこで放射線照射装置と放射線撮像装置との間で信号接続を必要とせず、かつ撮影者にとって任意の撮影タイミングで曝射を許可し高速応答で信号取得が出来ることが望ましい。
【００２０】
［発明の目的］
本発明の目的は、非破壊読み出し可能な撮像素子を用いた放射線撮像パネルの非破壊読み出しを利用することで放射線照射の開始及び／又は終了を即時に検出し、撮影者にとって任意の撮影タイミングで曝射を許可し高速応答で信号取得を可能とする放射線撮像装置及びその撮像方法を提供するにある。また、本発明の目的は、放射線撮像ユニットと放射線発生ユニットとの間の信号接続を必要としない放射線撮像装置及びその撮像方法を提供するにある。
【００２１】
また本発明の目的は、簡単且つ正確に撮影を行うことができ、しかも、S／Nの劣化がなく、高画質の画像を得ることが可能な放射線撮像装置及び放射線撮像装置の撮像方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として以下の構成と方法を特徴とする。
【００２３】
すなわち、本発明の放射線撮像装置は、放射線からの放射線を被写体に照射することによって得られる被写体像を撮像する、非破壊読み出し可能な撮像手段と、
前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる前記被写体像の信号に基づいて、前記放射線の照射が開始したことを検出する検出手段とを有する放射線撮像装置であって、
待機モードと信号蓄積モードとを有し、前記待機モードでは周期的に前記撮像手段のリセットと前記撮像手段からの信号の読み出しを交互に行い、前記リセット前の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の開始を検出した時点でリセットを中止し、前記信号蓄積モードに入ることにより、前記放射線の照射の開始が検出された読み出しの前のリセット動作後から前記撮像手段における信号の蓄積を終了するまでの間に前記リセット動作を行わないようにし、前記放射線の照射の開示が検出された読み出しの前のリセット動作後から前記撮像手段に得られる信号を画像信号として用いることを特徴とする。
【００２４】
上記本発明の放射線撮像装置において、前記検出手段は、前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる一フレーム間の信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶された一フレーム間の信号と次の一フレーム間の信号との差をとる差分手段と、該差分手段からの差分出力と所定の基準値とを比較する比較手段と、を備え、前記比較手段による比較結果により、前記放射線の照射の開始及び／又は停止を検出することが好ましい。
【００２５】
また上記本発明の放射線撮像装置において、更に前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる信号に基づいて、前記放射線の照射の最適露光を評価する評価手段、を有することが好ましい。さらに、前記評価手段は、前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる信号の画像パターンを認識するパターン認識手段と、該パターン認識手段により認識された画像パターンを画素ごとに重み付けをする重み付け手段と、該重み付け手段により重み付けされた数値を記憶する記憶手段と、該数値を前記撮像手段から出力される信号に掛け、加算を行う乗算・加算手段と、該乗算・加算手段からの出力と所定の基準値とを比較する比較手段と、を備え、前記比較手段による比較結果により、前記放射線の照射の最適露光を評価することが好ましい。
【００２６】
また、上記本発明の放射線撮像装置において、待機モードと信号蓄積モードとを有し、前記待機モードでは周期的に前記撮像手段のリセットを行い、前記リセット前の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の開始を検出した時点でリセットを中止し前記信号蓄積モードに入ることが好ましい。
【００２７】
また、上記本発明の放射線撮像装置において、信号蓄積モードと読み出しモードとを有し、前記信号蓄積モード中の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の停止を検出した時点で前記読み出しモードに入ることが好ましい。
【００２８】
また、上記本発明の放射線撮像装置において、待機モードと信号蓄積モードと読み出しモードを有し、前記待機モードでは周期的に前記撮像手段のリセットを行い、前記リセット前の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の開始を検出した時点でリセットを中止し前記信号蓄積モードに入り、前記信号蓄積モード中の非破壊読み出しにより前記放射線の停止を検出した時点で前記読み出しモードに入ることが好ましい。
【００２９】
本発明の放射線撮像装置の撮像方法は上記本発明の放射線撮像装置に用いられるものである。
【００３０】
［作用］
本発明によれば、非破壊読み出し可能な撮像素子を用いた放射線撮像パネルの非破壊読み出しを利用することでX線等の放射線の照射の開始と終了を即時に検出し、撮影者の所望の撮影タイミングで、遅れることなく、放射線を無駄にすることなく撮影することができる。
【００３１】
また、非破壊読み出しにより撮影画像の蓄積中に撮像素子の画素の暗電流をモニタすることにより、放射線照射開始及び終了を検知することができるため、放射線照射装置と放射線撮像装置とを信号線で結ぶ必要がなく、校正等の手間も省くことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１は本発明の放射線撮像装置の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。まず、本実施形態では、例えば、人間の肺、胃、乳房等の静止画を撮影するものとする。
【００３４】
X線源101、制御部102、曝射スイッチ103からなるX線照射装置は放射線撮像装置たるX線撮像装置とはなんら接続されておらず、X線撮像装置とは独立に操作する。曝射スイッチ103はX線照射装置をスタートさせるスイッチである。
【００３５】
本実施形態では放射線撮像装置の非破壊読み出し出力を用いてX線照射装置と直接接続して同期をとることなくX線放射の開始、終了を検出することができる。図１において、X線撮像パネル105は非破壊読み出しが可能な撮像パネルである。X線撮像パネル105は2次元に配列された複数の光電変換素子とその駆動回路から構成されている。X線撮像パネル105の回路構成とその動作については詳しく後述する。X線撮像パネル105は駆動モードとして待機モード、信号蓄積モード、読み出しモードを有する。
【００３６】
パネル駆動スイッチ107は駆動制御回路108、駆動部106に接続され、X線撮像パネル105を待機モードでスタートさせるスイッチである。駆動制御回路108は比較器109の出力に基づいて、X線撮像パネル105の駆動モードを切り換えるように駆動部106を制御する。一フレームディレイメモリ120は一フレーム前の画像データを記憶し、差分器121はこの一フレーム前の画像データと現フレームの画像データを減算処理して比較器109の非反転端子（＋）に入力する。基準値発生回路110は基準値（REF値）を発生する回路であり、比較器109の反転端子（−）に基準値を入力する。基準値発生回路110では、予めX線照射の開始、終了に対応する画像に応じてREF値が決められている。一フレーム前の画像データと現フレームの画像データを減算処理して比較器109で基準値（REF値）と比較することで、放射線の放射の開始と停止を検出することができ、この検出結果に基づいて、X線撮像パネル105の駆動モードを切り換える。
【００３７】
ここで、本実施形態では、露光時に、X線撮像パネル105から非破壊読み出しによって得られる信号に基づいて、X線線源101からの放射線の放射の開始と停止を検出する手段として、一フレームディレイメモリ120、差分器121、基準値発生回路110、比較器109で構成したものを示したが、所定の基準値と非破壊読み出しの信号とを比較して、非破壊読み出し信号の変動を評価できる構成であれば他の構成をとってもよい。
【００３８】
111はX線撮像パネル105からの信号をA／D変換し、一フレームディレイメモリ120と画像処理回路112に出力するA／D変換器であり、画像処理回路112はA／D変換器111からの画像信号を処理して、撮影された画像を表示するモニター113に画像を出力するとともに、撮影された画像データを記録する記録媒体（メモリ）114に画像を出力する。
【００３９】
なお、図１ではX線を可視光等の光に変換する蛍光体については省略している。
【００４０】
図２はX線撮像パネル105の回路を示す回路図である。なお、図２ではX線撮像パネル105の一部の回路を示している。図２において、221は垂直シフトレジスタ、222は水平シフトレジスタ、223はアンドゲート、201は画素部である。また、216は定電流源、217は水平切り換え用MOSトランジスタである。アンドゲート223には図１の駆動制御回路108から駆動モードを指示する信号、即ち、待機モードか信号蓄積モードかを指示するモード切換信号220が入力される。また、215は画素部201から信号が読み出される垂直読み出し線、218は各垂直読み出し線から順次信号出力219を読み出す水平読み出し線である。また、213は垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211のゲートに接続される行出力選択線、214はリセット用MOSトランジスタ202のゲートに接続されるリセット線である。
【００４１】
画素部201は、リセット用MOSトランジスタ202、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211、読み出し用MOSトランジスタ212、光電変換素子203、コンデンサ204から構成されている。画素部201は定電流源216と合わせて電圧増幅率が1倍のアンプを構成し、読み出し時において光電変換素子203の電荷は移動せず、読み出し動作をリセットと独立して行うことが可能である。
【００４２】
画素部201の読み出し用MOSトランジスタ212のゲート端子に光電変換素子203及びコンデンサ204が接続され、定電流源216と合わせてソースフォロワ回路が構成されている。そのため、読み出し用MOSトランジスタ212のゲート端子には電流が流れることなく、光電変換素子203の信号電荷の情報を垂直読み出し線215に読み出すことができ、読み出し時に光電変換素子203の信号電荷が移動することはない。従って、非破壊読み出しが可能である。なお、定電流源216の代わりに抵抗を用いてもよいが、精度を向上するためには定電流源216を用いることが望ましい。
【００４３】
本実施形態においては、読み出し用MOSトランジスタ212のゲート端子に光電変換素子203を接続したが、これに限らず、アンプ動作を示す素子、もしくは回路の制御端子につなげば非破壊読み出しが可能である。制御端子には電流が流れず電荷が移動しないし、もし流れてもアンプの原理から出力に必要な電流や電荷より遥かに小さい電荷のみが制御端子に流れるだけであるからである。僅かに小さい電流であれば無視することができる。例えば、読み出し用バイポーラトランジスタのベース端子につないでも非破壊読み出しが可能である。
【００４４】
図３は待機モード（非破壊読出し後リセット）時の動作を示すタイミングチャート、図４は信号蓄積モード（非破壊読み出し）時の動作を示すタイミングチャートである。待機モードと信号蓄積モードの違いは読み出した後にリセットを行うか否かの違いである。後述するように待機モードでは、まずフレーム中非破壊読み出しを行い、X線の照射を検出しなければリセットを行う。よってX線を検出しない限り（待機モードである限り）画素中の信号は破壊（破棄）される。X線の照射を検出すると、そのフレームのリセットを中止し、直ちに信号蓄積モードに入る。信号蓄積モードの間の読み出しは非破壊読み出しが継続される。つまり画素には信号が蓄積され、同時に信号を破壊することなく非破壊読み出しが行われる。この非破壊読み出しによりX線照射の停止が検出されると、直ちに読み出しモードに入り、そのフレームの読み出しデータを画像データとして利用する。その後リセットを行い次の動作（待機モード）となる。よって読み出しモードでの読み出しは破壊読み出しである。
【００４５】
まず、図３を参照しながら待機モードでの動作について説明する。待機モード時には図３（a）に示すように駆動部106からX線撮像パネル105のアンドゲート223にハイレベルのモード切換信号が供給される。この状態で、図３（b）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOn（ハイレベル）が出力されると、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。
【００４６】
この時、読み出し用MOSトランジスタ212を含む回路はソースフォロワを構成し、電圧増幅率が約1倍の増幅回路であるので、光電変換素子203の信号電荷がそのまま垂直読み出し線215に読み出される。また、図２では省略しているが、行方向に複数の画素部が配列されており、これらの行方向1ライン分の各画素部の信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。また、図２では列方向に複数の画素部が配列され、行方向及び列方向に複数の画素部201がマトリクス状に配列されている。
【００４７】
次いで、図３（f）に示すように水平シフトレジスタ222からφH0が出力され、水平出力切り換え用MOSトランジスタ217がオンする。これにより、図３（j）に示すように垂直読み出し線215の出力が水平読み出し線218に読み出される。以下、図３（g）〜（i）に示すように水平シフトレジスタ222から順次φH1、φH2、…、φHmが出力され、図３（J）に示すように行方向1ライン分の画素の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。以上で行方向1行目の読み出しを終了する。
【００４８】
次に、図３（c）に示すように垂直シフトレジスタ221からφCnがアンドゲート223に出力され、リセット用MOSトランジスタ202がオンする。これによって、光電変換素子203の信号電荷が初期化（リセット）される。また他の行方向1ライン分の画素部の信号電荷が同様にリセットされ、次の蓄積期間中には新たに光電変換素子に電荷が蓄積される。
【００４９】
次に、2行目の画素（図示せず）に対して図３（d）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOn+1が出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、2行目の画素部の光電変換素子203の信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。また、図３（f）〜（i）に示すように水平シフトレジスタ222からφH1〜φHmが順次出力され、図３（j）に示すように垂直読み出し線215の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。
【００５０】
この後、図３（e）に示すように垂直シフトレジスタ221からφCn+1がアンドゲート223に出力され、2行目の画素部の光電変換素子203がリセットされる。以下、同様に3行目、4行目、・・・の画素部の信号電荷を読み出し、最終ラインの信号電荷を読み出したところでX線撮像パネル105のすべての画素部の読み出しを完了する。
【００５１】
次に、後述する方法によりX線照射が検出された後の信号蓄積モード時の動作について図４を参照しながら説明する。待機モード時は前述のように光電変換素子の信号電荷を読み出した後、信号電荷をリセットしているが、信号蓄積モード時は光電変換素子の信号電荷を読み出した後信号電荷をリセットしない点が待機モード時と異なっている。信号蓄積モードに入ると非破壊読み出しになる。従って、この場合は、図４（a）に示すように駆動部106からX線撮像パネル105にローレベルのモード切換信号が供給され、アンドゲート223は閉じた状態に維持される。
【００５２】
この状態で、図４（b）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOnが出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、光電変換素子203の信号電荷が読み出し用MOSトランジスタ212を介して垂直読み出し線215に読み出される。次いで、図４（f）に示すように水平シフトレジスタ222からφH0が出力され、水平出力切り換え用MOSトランジスタ217がオンする。これによって、図４（j）に示すように垂直読み出し線215の出力が水平読み出し線218に読み出される。以下、図４（g）〜（i）に示すように、水平シフトレジスタ222から順次φH1、φH2、…、φHmが出力され、これに伴い図４（j）に示すように行方向1ライン分の画素部の信号電荷が水平読み出し線218に読み出される。以上で行方向1ライン分の読み出しを終了する。
【００５３】
次に、2行目の画素部（図示せず）に対して図４（d）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOn+1が出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、2行目の画素部の光電変換素子203の信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。また、図４（f）〜（i）に示すように水平シフトレジスタ222からφH1〜φHmが順次出力され、図４（j）に示すように垂直読み出し線215の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。
【００５４】
以下、同様に3行目、4行目、・・・の画素の信号電荷を読み出し、最終ラインの信号電荷を読み出したところでX線撮像パネル105のすべての画素部の読み出しを完了する。
【００５５】
このように信号蓄積モードの場合は、非破壊読み出しを行っており、画素部の信号電荷の読み出し後に光電変換素子の信号電荷をリセットせず、次の蓄積が開始され、信号の蓄積が継続される。即ち、画素部の読み出し前後で電荷量は変化せず、読み出すという動作で光電変換素子203は影響を受けない。本実施形態では、詳しく後述するようにこの非破壊読み出しを用いてX線の開始と停止の検出を行い、X線照射装置と直接接続することなく、放射線撮像装置の制御を行う。
【００５６】
図５は本実施形態のX線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。以下、図１から図５を参照しながら本実施形態の具体的な動作について説明する。
【００５７】
まずパネル駆動スイッチ107をオンすると、駆動スタート信号（不図示）がパネル駆動回路（駆動部）106へ送られX線撮像パネル105の駆動を開始する。
【００５８】
X線撮像パネル105を駆動したあと、曝射スイッチ103を押してX線照射装置を動作させる。X線駆動回路（制御部）102ではX線源101を駆動し、図５（b）に示すようにX線源101からX線が放射される。これは被写体104を通って、且つ、図示しない蛍光体で可視光に変換されてからX線撮像パネル105に入射する。
【００５９】
図５（a）は曝射スイッチ103からの曝射スタート信号である。曝射スイッチ103の１段目のスイッチをオンすると、図５（a）に示すように曝射を指示する信号がX線駆動回路（制御部）102に供給される。
【００６０】
一定の時間の後、曝射スイッチ103の2段目のスイッチを押すとX線の曝射が開始される。この時間は回転アノード型のX線管の場合、回転を開始し一定回転になり、電子源の温度が一定になるのに必要な時間である。
【００６１】
図５（c）はX線撮像パネル105の動作を示しており、A0〜A2,A4・・・は待機モードでのフレーム動作、B0〜Bnは信号蓄積モード（非破壊読み出し）でのフレーム動作、A3は読み出しモードでのフレーム動作である。また、駆動制御回路108はパネル駆動スイッチ107からスタート信号を受けると、駆動部106を介してX線撮像パネル105のアンドゲート223に待機モードを指示するハイレベル信号を供給し、待機モードでX線撮像パネル105の駆動を開始する。このとき各フレームの読み出しを行った後はリセットを行うので破壊読み出しとなっている。
【００６２】
従って、X線撮像パネル105の読み出しは、図５（c）に示すように最初の一フレーム目は待機モードA0で開始し、X線を検出するまで待機モードを継続する。2フレーム目以降はA1、A2で読み出される。各フレーム読み出しの完了時点で、差分器121により一フレームディレイメモリ120に保存された、1つ前の読み出しの信号電荷との差を算出し、各画素の一フレーム間の信号蓄積量を算出する。即ち、読み出しA2のA／D変換器111の出力値から、読み出しA1のA／D変換器111の出力値を減算し、OUT（A2）−OUT（A1）の計算を行うことによって信号蓄積量を算出する。この時点ではフレームのリセットは行われておらず、A1は非破壊読み出しとなっている。すべての画素について信号蓄積量の算出を行う。基準値発生回路110で一フレームの間に画素に蓄積される暗電流による信号に対応するREF値を発生する。
【００６３】
比較器109では、差分器121の出力値（信号蓄積量）とこのREF値を比較する。図５（d）に示すように、差分器121の出力値OUT（A2）−OUT（A1）がREF値より小さいと（OUT（A2）−OUT（A1）＜REF値）、X線放射はないと判断し、直ちにリセットを行い（この時点で破壊読出しとなる）、次のフレーム動作に入る。このような処理を各フレーム毎の読み出しについて行い、X線の照射を検出するまで待機モードを継続する。
【００６４】
図５（f）に示すように差分器121の出力値がREF値以上（OUT（B0）−OUT（A2）≧REF値）になると、X線放射が開始されたと判断しその後のリセットを取りやめ信号蓄積モードに入る。つまりこの場合は、図４（a）に示すように駆動部106からX線撮像パネル105にローレベルのモード切換信号が供給され、アンドゲート223は閉じた状態に維持され、リセットは停止される。
【００６５】
このときB0のフレームはリセットされないので、非破壊読み出しとなり、このフレームで蓄積されたX線照射による信号は、そのまま画像信号として使われる。破壊読出しの撮像素子を使った従来のX線照射検出では、X線を検出したフレームの信号は破棄され、次のフレームからの信号が画像信号として使われる。よってX線を一部無駄にしてしまうが、本発明によれば、X線を無駄にすることがない。
【００６６】
予め設定された時間X線が照射される。その間前記非破壊読み出し動作を繰り返し、差分器121の出力値がREF値以上であれば、信号蓄積モードを継続する。
【００６７】
X線照射が終了すると、信号蓄積量は暗電流による分を除いて増加しなくなる。このとき差分器121の出力値はREF値より小さく（OUT（A3）−OUT（Bn）＜REF値）なる。このとき、X線放射が終了したと判断し読み出しモードに入る。
【００６８】
図５（d）に示すようにX線撮像パネル105からA3で画像信号が読み出される。画像信号を読み出した後、リセットを行いX線撮像パネルの駆動を停止する。画像処理回路112ではこの画像信号とX線照射が開始される前の画像信号A2を用いて、OUT（A3）−OUT（A2）の演算を行い、得られた結果を出力とする。もちろん、これは、すべての画素について演算を行う。これによって、FPN補正のかかった出力が得られ、画像処理回路112では得られた出力を用いて撮像された画像をモニター113に表示し、且つ、記録媒体114に画像データとして記憶させる。
【００６９】
本実施形態では、画像信号A3を読み出した後、X線撮像パネル105の駆動を終了しているが、このフレームのリセットの後、X線画像の信号蓄積と同じ時間（例えばフレームのカウンタを装備し、計測する）、暗電流とFPN信号取得の動作を行い、この画像信号をFPNデータとしてもよい。
【００７０】
なお、X線照射の開始、終了を検出する読み出しは、本実施形態では全画素読み出しであるが、検出の応答を速めるために、間引読み出し（画素列又は／及び画素行を間引いて（飛び越して）読み出しを行う。）、画素加算読み出し、有効な参照位置のみのランダムアクセス読み出しを行ってもよい。画素内に加算手段を設け、待機モード中、信号蓄積モード中は画素加算で信号を読み出すことで、さらにX線の変化の検出感度を上げることができる。蓄積された画像信号は一般に最高の解像度を求められるので全画素読み出しが基本となる。ただし用途によっては、画像信号読み出し時も画素加算モードで読み出すことは可能である。X線照射を待機している間（待機モード）、あるいはX線照射の終了を検出する間（信号蓄積モード中）の非破壊読み出しは、X線を検出すればよいので全画素を読む必要がない。X線照射が開始された後の実際の撮影の読み出し（読み出しモードでの破壊読み出し）は、例えば最大の解像度つまり全画素で読み取る、あるいはそれより解像度を落として4画素加算で読み取る等が考えられる。この場合非破壊読み出しでの加算数と撮影画像読み出しの加算数（加算しない場合も含めて）とは異なる読み方としてもよい。またランダムアクセス読み出しにしても読み出し前後で電荷が変化しないので、後のフレームに影響はない。これは、非破壊読み出しの特徴である。
【００７１】
本実施形態のようにX線の検出中にライン毎の読み出しを行うと、読み出し中にX線が照射されラインごとに信号量が変化する。つまり読み出しが後になるほど蓄積量が多くなる。よってX線照射の検出をより正確に行うためにフレームのどの部分を利用するかを最適化する手段を設けることができる。また第2の実施形態に示すように画素部に電子シャッター機能を持たせることにより、一括露光で動作させることができる。こうすれば全画素で信号蓄積を同時のタイミングで一定の時間行うことができる。
【００７２】
本実施形態では待機モード中は、一フレーム当たり1回の非破壊読み出しを行っている。フレーム中の非破壊読み出しの回数、タイミング等はＸ線検出のアルゴリズム（例えばフレームの速度よりも非破壊読み出しの速度を速くし、かつ画素加算読み出しとし、より高速、高感度にＸ線を検出する場合）により、最適化できる。
【００７３】
なお、以上説明した本実施形態では、X線を可視光等の光に変換するのに蛍光体を用いたが、一般的なシンチレータ、つまり波長変換体であればよい。また、蛍光体がなくとも光電変換素子自身が直接放射線を検知し、電荷を発生するものでもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、X線を用いた場合を例に説明したが、α、β、γ線等の放射線を用いることができる。
【００７５】
（第２の実施形態）
本実施形態では、非破壊読み出しでX線照射の開始と停止を検出し、また非破壊読み出しで最適露光量を検出する。そして最適露光を検出すると、X線が止まる前に信号読み出しを行う。読み出しは電子シャッタ機能を使い、一括露光読み出しとする。
【００７６】
図６は本発明の放射線撮像装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図６では図１の装置と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
まず、本実施形態では、例えば、人間の肺、胃、乳房等の静止画を撮影するものとし、非破壊読み出し出力を用いてX線照射の開始及び終了の検出と、最適露光の評価を行う。図１において、X線照射の開始及び終了の検出の部分は実施形態1と同様なので省略し、最適露光の評価を行うシステムを示す。X線撮像パネル105から非破壊読み出しによって得られる信号に基づいて、X線線源101からの放射線の放射の開始と停止を検出する手段としては、実施形態1と同様に、一フレームディレイメモリ120、差分器121、基準値発生回路110、比較器109を別途設け、比較器109の出力を図６の駆動制御回路108に入力する。X線撮像パネル105の回路構成と動作については詳しく後述する。
【００７８】
駆動制御回路108はX線撮像パネル105の駆動モードを待機モードか、信号蓄積モードかに切り換える回路、部位パターン認識回路115はA／D変換器111の出力値に基づいてX線撮像パネル105で撮像された画像のパターン認識を行う回路である。即ち、部位パターン認識回路115はA／D変換器111のすべての画素の出力値に基づいて撮像された画像が何であるか（例えば、肺、胃、乳房、手、足等）のパターン認識を行い、その結果、撮像画像の位置と大きさがわかる。
【００７９】
参照パターン最適化回路116は部位パターン認識回路115のパターン認識結果に基づいて参照パターンの最適値を画素毎に決定する回路である。即ち、参照パターン最適化回路116はパターン認識結果に基づいてパターン認識された画像のどの位置を重点的に見るべきかを判断し、参照パターンメモリ117の画素毎に判断した数値を記憶させて参照パターンメモリ117を作成する。本実施形態では、説明を簡単化するため0、1、2の3段階で重み付けを行っている。この場合、0は対象外（見なくてもよい位置）、2は重点的に見るべき位置、 1は総合的に画像を良好にするためのものである。なお、本実施形態では、説明を簡単化するため、重み付けを3段階を行うとしたが、更に多段階に重み付けを行うことにより、更に良好な画質の画像を得ることが可能であることは言うまでもない。
【００８０】
基準値発生回路110は部位パターン認識回路115のパターン認識結果に基づいて基準値（REF値）を発生する回路である。即ち、基準値発生回路110では、予め画像に応じてREF値が決められていて、例えば、パターン認識結果が肺であると、肺は高S／Nが必要であるためREF値を大きく設定し、胃であるとするとREF値を小さく設定するように構成されている。
【００８１】
なお、図６においては、参照パターンメモリ117は8×8の画素分の記憶領域を持ち、各画素毎に0〜2のうちいずれかの重み付けされた数値を記憶しているが、これは図面を簡単化するためである。実際には、X線撮像パネル105は更に多くの画素を持っていて、それに応じて参照パターンメモリ117は更に多くの記憶領域を持っている。
【００８２】
掛け算器118は参照パターンメモリ117の画素毎の数値とX線撮像パネル105の画素毎のA／D変換出力値とを掛け算する回路である。掛け算器118は両方の対応する画素同士の値の掛け算を行い、計算結果を加算器119に出力する。加算器119の出力値はA／D変換出力値と参照パターンメモリ117の数値との重み付け加算した結果になる。
【００８３】
比較器109は加算器119の出力値と基準値発生回路110のREF値を比較し、X線照射が継続中に（つまり非破壊読み出しによるX線照射の終了を検出する前に）加算器119の出力値がREF値以上になると、パネル駆動回路へ読み出しモードを指示する信号を出力し、画像信号を読み出す。
【００８４】
ここで、本実施形態では、露光時に、X線撮像パネルから非破壊読み出しによって得られる信号に基づいて、放射線源からの放射線露光量評価手段として、部位パターン認識回路、参照パターン最適化回路、参照パターンメモリ、掛け算器、加算器、基準値発生回路、比較器で構成したものを示したが、所定の基準値と非破壊読み出しの信号とを比較して、非破壊読み出しの信号が所定値以上になった場合に、最適露光と評価する比較器のみの構成であってもよい。
【００８５】
なお、曝射スイッチ103、画像処理回路112、モニター113、記録媒体114は図１のものと同じである。また、図６ではX線を可視光等の光に変換する蛍光体については省略している。
【００８６】
図７は本実施形態の露光量を検出する動作を説明するための図である。図７（a）はX線撮像パネル105の画像、図７（b）はX線撮像パネル105の画素毎のA／D変換器110の出力値を示している。また、図７（c）は参照パターンメモリ117の画素毎の数値、図７（d）は加算器119の画素毎の数値を示している。なお、図７においても図面を簡単化するため、X線撮像パネル105の画素は8×8としている。
【００８７】
掛け算器118は前述のように図７（b）に示すX線撮像パネル105の画素毎のA／D変換器110の出力値と図７（c）に示す参照パターンメモリ117の画素毎の数値の掛け算を行う。掛け算器118の出力は加算器119に出力され、加算器119において図７（d）に示すようにすべての画素の数値の加算を行う。この場合、加算器119の出力値は（図７の例では151）は現在の露光量を示す数値として比較器109に出力される。比較器109ではこの加算値がREF値を越えると、パネル駆動回路へ読み出しモードを指示する信号を出力し、画像信号を読み出す。
【００８８】
図８はX線撮像パネル105の回路を示す回路図である。なお、図８ではX線撮像パネル105の一部の回路を示している。図８において、221は垂直シフトレジスタ、222は水平シフトレジスタ、223はアンドゲート、201は画素部である。また、216は定電流源、217は水平切り換え用MOSトランジスタである。アンドゲート223には図６の駆動制御回路108から駆動モードを指示する信号、即ち、待機モードか信号蓄積モードかを指示するモード切換信号220が入力される。また、215は画素部201から信号が読み出される垂直読み出し線、218は各垂直読み出し線から順次信号出力219を読み出す水平読み出し線である。また、213は垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211のゲートに接続される行出力選択線、214はリセット用MOSトランジスタ202のゲートに接続されるリセット線である。
【００８９】
画素部201はリセット用MOSトランジスタ202、光電変換素子203、コンデンサ204、第1のソースフォロワアンプ205、定電流源224（第1のソースフォロワ回路を構成する。）を有し、さらに光電変換素子203のkTCノイズを除去するためにクランプ回路(クランプ容量206、クランプスイッチ207)を、一括露光をするために電子シャッタ機能としてのサンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路（サンプリングスイッチ209、サンプリング容量210）を有する。クランプ回路とサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）の間は定電流源225と第2のソースフォロワアンプ208とを有する（第２のソースフォロワ回路を構成する。）。画素部201の読み出し用MOSトランジスタ（第３のソースフォロワアンプ）212 と定電流源216とは合わせて第３のソースフォロワ回路が構成されている。
【００９０】
これらのアンプは電圧増幅率が1倍のアンプを構成し、読み出し時において信号電荷は移動せず、読み出し動作をリセットと独立して行うことが可能である。例えばMOSトランジスタ205のゲート端子に光電変換素子203及びコンデンサ204が接続され、定電流源224と合わせてソースフォロワ回路が構成されている。そのため、MOSトランジスタ205のゲート端子には電流が流れることなく、光電変換素子203の信号電荷の情報を次段に読み出すことができ、読み出し時に光電変換素子203の信号電荷が移動することはない。従って、非破壊読み出しが可能である。この点は第２及び第３のソースフォロワ回路でも同様である。なお、定電流源216,224,225の代わりに抵抗を用いてもよいが、精度を向上するためには定電流源を用いることが望ましい。本実施形態においては、MOSトランジスタでソースフォロワを形成したが、これに限らず、アンプ動作を示す素子、もしくは回路の制御端子につなげば非破壊読み出しが可能である。制御端子には電流が流れず電荷が移動しないし、もし流れてもアンプの原理から出力に必要な電流や電荷より遥かに小さい電荷のみが制御端子に流れるだけであるからである。僅かに小さい電流であれば無視することができる。例えば、読み出し用バイポーラトランジスタのベース端子につないでも非破壊読み出しが可能である。
【００９１】
X線撮像パネル105の回路において実施される待機モード時の動作、信号蓄積モード時の動作は実施形態1と同様である。ただし本実施形態では各画素に電子シャッタ機能を持たせてあり、一括露光を行う点が異なる。
【００９２】
以下、一括露光動作の説明をする。
【００９３】
リセット用MOSトランジスタ202が全画素一括でオンする。これによって、光電変換素子203の信号電荷が初期化（リセット）される。同時にクランプスイッチ207をオンすることにより、このリセット時のノイズレベルにクランプコンデンサ206はクランプされる。一定の蓄積期間後蓄積された信号はクランプ回路を通してリセットノイズが除去され、サンプル／ホールド回路に保存される。ここまでは全画素を同じタイミングで駆動する。よって信号取得と信号読み出しを独立に行うことができる。この一括リセットとサンプル／ホールド回路によりいわゆる電子シャッタ機能を実現している。
【００９４】
次に、2行目の画素（図示せず）に対して垂直シフトレジスタ221からφOnが出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、 サンプル／ホールド容量210に蓄積された信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。その後水平シフトレジスタ222からφH1〜φHmが順次出力され、垂直読み出し線215の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。
【００９５】
以下、同様に2行目、3行目の信号電荷を読み出し、最終ラインの信号電荷を読み出したところでX線撮像パネル105のすべての画素部の読み出しを完了する。
【００９６】
このように非破壊読み出しモードの場合は、画素部の信号電荷の読み出し後に光電変換素子の信号電荷をリセットせず、次の蓄積が開始される。即ち、画素部の読み出し前後で電荷量は変化せず、読み出すという動作で光電変換素子は影響を受けない。本実施形態では、詳しく後述するようにこの非破壊読み出しを用いて最適露光の評価を行い、最適露光量に達した時に画像信号を読み出す。本実施形態でも非破壊読出しによるX線照射の終了検出を行う。よって最適露光量に達する前にX線照射が終了する場合は、X線照射の終了検出と同時に画像信号を読み出す。本実施形態はオーバー露光を防止する場合、特に関心領域のオーバー露光を防止する場合に有用である。つまり本発明においてはX線照射装置はX線撮像パネルとは独立している。撮影時にはオペレータが、撮影部位に応じて最適の照射条件を設定して撮影をするが、緊急時など最適条件を求め難い場合もある。そのような場合X線を少々多めに照射しても、本実施形態の構造と方法により、撮影は最適条件で行うことができる。また不用意にX線が多めに当たり過ぎて、オーバー露光になり、画像が利用できなくなるのを防ぐことができる。
【００９７】
図９は本実施形態のX線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。以下、図６から図９を参照し本実施形態の具体的な動作について説明する。
【００９８】
まず、図９（a）は曝射スイッチ103からの曝射スタート信号である。曝射スイッチ103をオンすると、図９（a）に示すように曝射を指示する信号が制御部102に供給される。またパネル駆動スイッチ107をX線源とは独立にオンさせる。この信号はパネル駆動部（駆動部）106、駆動制御回路108に供給される。
【００９９】
パネル駆動部106はこのスタート信号を受けると、X線撮像パネル105の駆動を開始する。図９（c）はX線撮像パネル105の動作を示しており、Aは待機モード、Bは非破壊読み出しである。また、駆動制御回路108はX線照射の開始を検出すると、X線撮像パネル105にモード切換信号を供給し、その時点で読み出し中のフレームは蓄積モードを指示することでリセット動作を中止する。X線照射の検出に関する動作は実施形態1と同様なので、ここでは省略する。
【０１００】
X線撮像パネル105の読み出しは図９（d）に示すようにフレームA0はリセットを掛けた待機モードで読み出され、次のX線を検出したフレーム以降は非破壊読み出しB0、B1、B3、…で読み出される。
【０１０１】
X線が放射されると、部位パターン認識回路115においては非破壊読み出しB2の完了時点で、 1つ前の非破壊読み出しB1の信号電荷との差を算出し、各画素の蓄積量Bを算出する。即ち、非破壊読み出しB2のA／D変換器111の出力値から、非破壊読み出しB1のA／D変換器111の出力値を減算し、OUT（B2）−OUT（B1）の計算を行うことによって蓄積量Bを算出する。これは、すべての画素について蓄積量Bの算出を行う。なお、この場合、非破壊読み出しB1で蓄積量Bの算出を行ってもよいが、非破壊読み出しB0時点ではX線が不安定であるため、一フレーム分ずらしてX線が安定してから蓄積量Bの算出を行っている。
【０１０２】
部位パターン認識回路115は各画素の蓄積量Bを算出すると、図９（e）に示すように得られた蓄積量Bに基づいてパターン認識を行う。参照パターン最適化回路116では前述のようにパターン認識結果に基づいて図７（c）に示すように参照パターンメモリ117を作成する。また、基準値発生回路110では前述のように部位パターン認識回路115のパターン認識結果に基づいて画像に応じたREF値を発生する。
【０１０３】
参照パターンメモリ117とREF値を作成すると、掛け算器118は非破壊読み出しB4、B5、・・・の各フレーム毎に参照パターンメモリ117の画素毎の数値とA／D変換器111の出力値（即ち、X線撮像パネル105の画素毎の電荷量）との掛け算を行い、加算器119に出力する。加算器119では図７（d）に示すように掛け算された画素毎の数値を加算し、比較器109に出力する。
【０１０４】
掛け算器118及び加算器119では、このような処理を非破壊読み出しB4、B5、・・・のフレーム毎に行い、その結果、図９（d）に示すように加算器119の出力は徐々に上昇していく。
【０１０５】
比較器109では、加算器119の出力値とREF値を比較し、図９（d）に示すように加算器119の出力値がREF値以上（Σ出力＞REF値）になると、駆動制御回路108に信号蓄積モードの停止信号を出力し、画像信号を出力する。即ち、図９（e）に示すように適切な露光量に達したと判断し、駆動制御回路108はX線撮像パネル105に待機モードを指示するローレベル信号を出力する。このとき図９(b)のようにX線が照射されつづけていても、最適露光の画像を取り込める。画像信号は電子シャッタ機能で、各画素のサンプル／ホールド容量に一括で蓄積されるので、待機モード時にX線が照射されつづけても何ら問題ではない。これによって、図９（c）に示すようにX線撮像パネル105から待機モードA1で読み出され、画像処理回路112では一フレーム目の待機モードA0と待機モードA1の信号電荷を用いて、OUT（A1）−OUT（A0）の演算を行い、得られた結果を出力とする。もちろん、これは、すべての画素について演算を行う。これによって、FPN補正のかかった出力が得られ、画像処理回路112では得られた出力を用いて撮像された画像をモニター113に表示し、且つ、記録媒体114に画像データとして記憶させる。ここで、本実施形態ではOUT（A1）−OUT（A0）の演算を画像処理回路で行う例を示したが、X線撮像パネル内に差分回路を設けてもよい。
【０１０６】
本実施形態により、X線照射装置と接続のないX線撮像装置を用いて、X線照射の開始と停止を検出しつつ、最適画像の取得が可能となる。
【０１０７】
なお、非破壊読み出し時において読み出し速度を速めるために、X線撮像パネル105から画素毎の信号電荷を読み出す場合、間引読み出し、画素加算読み出し、有効な参照位置（参照パターンメモリの数値が0ではない位置）のみのランダムアクセス読み出しを行ってもよい。特に、ランダムアクセス読み出しにしても読み出し前後で電荷が変化しないので、後のフレームに影響はない。これは、非破壊読み出しの特徴である。またX線照射を待機している間（待機モード）、あるいはX線照射の終了を検出する間（信号蓄積モード中）の非破壊読み出しは、X線を検出すればよいので全画素を読む必要がない。X線照射が開始された後の実際の撮影の読み出し（読み出しモードでの破壊読み出し）は、例えば最大の解像度つまり全画素で読み取る、あるいはそれより解像度を落として4画素加算で読み取る等が考えられる。この場合非破壊読み出しでの加算数と撮影画像読み出しの加算数（加算しない場合も含めて）とは異なる読み方としてもよい。
【０１０８】
なお、以上説明した本実施形態では、X線を可視光等の光に変換するのに蛍光体を用いたが、一般的なシンチレータ、つまり波長変換体であればよい。また、蛍光体がなくとも光電変換素子自身が直接放射線を検知し、電荷を発生するものでもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、X線を用いた場合を例に説明したが、α、β、γ線等の放射線を用いることができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる放射線撮像装置によれば、撮影者にとって任意の撮影タイミングで曝射を可能とするとともに、高速応答で被写体信号を取得して、放射線画像を得ることが可能となる。
【０１１１】
また、本発明によれば、放射線照射装置との接続及び信号交換を必要とせず、被写体信号取得が可能となるため、構成が簡単になるとともに、タイミング校正等の作業を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線撮像装置の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態のX線撮像パネルの一部の回路を示す回路図である。
【図３】待機モード時の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】信号蓄積モード時の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図１の実施形態の非破壊読み出しによってX線照射の開始、停止を検出する動作を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図７】図６の実施形態の非破壊読み出しによって最適露光量を評価する動作を説明するための説明図である。
【図８】図６の実施形態のX線撮像パネルの一部の回路を示す回路図である。
【図９】図６の実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】従来の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】その他の従来の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
101 X線源
102 制御部
103 曝射スイッチ
104 被写体
105 X線撮像パネル
106 駆動部
107 パネル駆動スイッチ
108 駆動制御回路
109 比較器
110 基準値発生回路
111 A／D変換器
112 画像処理回路
113 モニター
114 記録媒体
115 部位パターン認識回路
116 参照パターン最適化回路
117 参照パターンメモリ
118 掛け算器
119 加算器
120 一フレームディレイメモリ
121 差分器
201 画素部
202 リセット用MOSトランジスタ
203 光電変換素子
204 コンデンサ
205 第1のアンプ
206 クランプ容量
207 クランプスイッチ
208 第2のアンプ
209 サンプリングスイッチ
210 サンプル／ホールド容量
211 垂直出力切り換えMOSトランジスタ
212 読み出し用MOSトランジスタ
213 行出力選択信号線
214 リセット信号線
215 垂直読み出し線
216 定電流源
217 水平切り換え用MOSトランジスタ
218 水平読み出し線
219 信号出力
220 モード切り換え信号
221 垂直シフトレジスタ
222 水平シフトレジスタ
223 アンドゲート
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線医療機器等に用いられる放射線撮像装置及び放射線装置の撮像方法に関し、特に、X線やガンマ線等の高エネルギー放射線を使って画像診断等を行う放射線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
X線等の透過性の強い放射線を使って、対象物の透過画像を得る方法は、工業用の非破壊検査や医療診断の場で広く一般に利用されている。医療のさまざまな分野ではディジタル化が進んでおり、X線診断の分野では、入射するX線をシンチレータ（蛍光体）とI.I.（イメージインテンシファイア）により可視光に変換し、TVカメラでかかる可視光像を撮像する2次元のディジタルX線高感度透視装置が開発されている。
【０００３】
さらに最近ではI.I.（イメージインテンシファイア）に替わる撮像手段としてCCD型撮像素子またはアモルファスシリコン2次元撮像素子と蛍光体を組み合わせた放射線撮影装置が米国特許第5,315,101号、米国特許第5,693,948号等に開示されている。
【０００４】
ディジタル撮影装置のアナログ写真技術に対する利点として次の利点が挙げられる。まずフィルムレス化、画像処理による取得情報の拡大、データベース化等である。又、撮影した画像をその場で瞬時に表示出来ることは緊急を要する医療現場においては有用である。
【０００５】
また特開平11−99144号公報には重傷等で歩行困難な患者をX線撮影するためにベッドサイドまで移動させて使用する移動式X線撮影装置にフラットパネル型の撮像装置を応用したものが開示されている。フラットパネル型撮像装置は小型化が容易なため事故現場で緊急のX線撮影を行うための携帯式X線撮影装置への応用も考えられる。
【０００６】
また特開平9−107503号公報にはCCD型撮像素子を歯科用、乳房用X線撮影装置に応用し、X線照射装置と撮像素子を直接接続することなく、撮像素子の出力によりX線の照射開始を検出する例が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
X線照射装置と撮像素子を直接接続することなく、撮像素子の出力によりX線の照射開始を検出する場合の撮影シーケンスの一例を、図１０を参照して説明する。図１０(a)は曝射スイッチの出力信号を示している。図１０(b)はX線の照射状態を示している。図１０(c)はCCD型撮像素子の駆動状態を示している。図１０(d)はリセット信号、図１０(e)は信号出力を示している。
【０００８】
曝射スイッチの出力信号は2段信号になっており、1段目は撮影要求信号で、2段目は曝射信号である。CCD型撮像素子は、撮影者がX線照射装置とは独立な駆動スイッチ（不図示）をオンすることにより動作を開始する。撮影者は1段目の曝射スイッチをオンし、引き続き2段目の曝射スイッチをオンさせる。
【０００９】
CCD型撮像素子はX線照射を検知するまでリセット動作をくり返し行い定期的に暗電流を読み出した状態で曝射に備える。CCD型撮像素子の場合、読み出しのたびに蓄積された電荷を外部に転送して読み出すので、構造的に破壊読出ししかできない。CCD型撮像素子等においては無信号状態でも暗電流が蓄積される特性がある。暗電流は微少信号の撮影時にはノイズの一因となるので、有用な被写体信号を取得するには撮影直前に、撮像素子に蓄積された暗電流による電荷を減ずるリセット動作が求められる。当然リセット動作を伴う読み出しは破壊読出しとなる。図１０(c)に示す、A2の破壊読み出しによりX線照射を検出すると、このフレームのリセット動作が終了した時点でX線照射による信号蓄積を開始する。
【００１０】
しかしながら、以上説明した駆動技術においては以下に挙げる二点が問題となる。
【００１１】
一つは、X線の無用な被曝が起きることである。X線を検出したフレームの信号は破壊読出しされているので、画像信号にはなんら利用されない。最悪一フレーム読み出し時間分のX線照射は無駄になる。医療目的である診断用放射線撮影においては、被曝線量は極力抑えなければならないため、このような無駄はなくすことが望まれる。
【００１２】
さらにこのような破壊読出しではX線照射の終了を検出することができない。X線照射が終了する時間を見越した、予め撮影前に設定された一定時間の後信号蓄積を終了して読み出すことになる。X線照射が終了してから読み出しまでの間の暗電流はノイズの一因となり画質の低下を招くことになる。
【００１３】
そのため画質や被曝線量を重要視する撮影の場合は、放射線照射装置と放射線撮像装置を電気的に接続し、信号を変換し合うことX線曝射の同期を取っている。具体的には、撮影要求信号に対しリセット動作（初期化動作）を開始し繰り返しながら曝射信号に備え、曝射信号認識時に行っていたリセット動作が終了した後に曝射許可信号を発生装置に伝達することになる。よって、リセットタイミングに応じた曝射を放射線照射装置ひいては撮影者に制限することになる。
【００１４】
以上の放射線撮影装置の撮影シーケンスの一例を、図１１を参照して説明する。図１１(a)は曝射スイッチの出力信号、図１１(b)はX線の照射状態、図１１(c)はCCD型撮像素子の駆動状態、図１１(d)はリセット信号、図１１(e)は信号出力を示す。
【００１５】
曝射スイッチの出力信号は2段信号になっており、1段目は撮影要求信号で、2段目は曝射信号である。曝射スイッチの1段目出力信号を放射線撮影装置は認識してリセットを開始する。その後、曝射スイッチの2段目信号を検知するまでリセット動作をくり返し行い定期的に暗電流を読み出した状態で曝射に備える。曝射スイッチの2段目信号を検出すると、その時点での初期化動作が終了した時点で放射線照射装置に曝射を許可し、信号蓄積を開始している。
【００１６】
しかしながら、以上説明した駆動技術においては以下に挙げる二点が問題となる。
【００１７】
一つは、曝射信号に対する実撮影遅延が起きることである。撮影者の希望する曝射信号入力タイミングに対し、リセット動作が終了した後曝射を許可しなければならないため、最悪一フレーム読み出し時間分も遅れることになる。一方で、医療目的である診断用放射線撮影においては、有用な診断情報を取得する為には被写体の呼吸、身体の揺れ等を避けた曝射と信号蓄積が望まれる結果、被写体を観察制御する撮影者が撮影したいと望む瞬間に放射線撮影が行われることが重要となる。前述した曝射信号に対する撮影の遅延は、最適な瞬間を逃し、被写体情報を低減してしまうことに繋がる。
【００１８】
もう一つは、放射線発生のための装置と撮像装置との間の信号交換の為に、銀塩などのX線フィルムを使用する放射線照射装置に対して信号交換用の改造を余儀なくしたり、撮像素子の設置により、個々の放射線照射装置に対して夫々曝射タイミングの校正が必要となることである。これは設置において非常な煩わしさとなる。特に移動式X線撮影装置や携帯式X線撮影装置では、緊急を要する場合が多く、このような煩わしを排除することが求められている。
【００１９】
そこで放射線照射装置と放射線撮像装置との間で信号接続を必要とせず、かつ撮影者にとって任意の撮影タイミングで曝射を許可し高速応答で信号取得が出来ることが望ましい。
【００２０】
［発明の目的］
本発明の目的は、非破壊読み出し可能な撮像素子を用いた放射線撮像パネルの非破壊読み出しを利用することで放射線照射の開始及び／又は終了を即時に検出し、撮影者にとって任意の撮影タイミングで曝射を許可し高速応答で信号取得を可能とする放射線撮像装置及びその撮像方法を提供するにある。また、本発明の目的は、放射線撮像ユニットと放射線発生ユニットとの間の信号接続を必要としない放射線撮像装置及びその撮像方法を提供するにある。
【００２１】
また本発明の目的は、簡単且つ正確に撮影を行うことができ、しかも、S／Nの劣化がなく、高画質の画像を得ることが可能な放射線撮像装置及び放射線撮像装置の撮像方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として以下の構成と方法を特徴とする。
【００２３】
すなわち、本発明の放射線撮像装置は、放射線からの放射線を被写体に照射することによって得られる被写体像を撮像する、非破壊読み出し可能な撮像手段と、
前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる前記被写体像の信号に基づいて、前記放射線の照射が開始したことを検出する検出手段とを有する放射線撮像装置であって、
待機モードと信号蓄積モードとを有し、前記待機モードでは周期的に前記撮像手段のリセットと前記撮像手段からの信号の読み出しを交互に行い、前記リセット前の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の開始を検出した時点でリセットを中止し、前記信号蓄積モードに入ることにより、前記放射線の照射の開始が検出された読み出しの前のリセット動作後から前記撮像手段における信号の蓄積を終了するまでの間に前記リセット動作を行わないようにし、前記放射線の照射の開示が検出された読み出しの前のリセット動作後から前記撮像手段に得られる信号を画像信号として用いることを特徴とする。
【００２４】
上記本発明の放射線撮像装置において、前記検出手段は、前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる一フレーム間の信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶された一フレーム間の信号と次の一フレーム間の信号との差をとる差分手段と、該差分手段からの差分出力と所定の基準値とを比較する比較手段と、を備え、前記比較手段による比較結果により、前記放射線の照射の開始及び／又は停止を検出することが好ましい。
【００２５】
また上記本発明の放射線撮像装置において、更に前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる信号に基づいて、前記放射線の照射の最適露光を評価する評価手段、を有することが好ましい。さらに、前記評価手段は、前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる信号の画像パターンを認識するパターン認識手段と、該パターン認識手段により認識された画像パターンを画素ごとに重み付けをする重み付け手段と、該重み付け手段により重み付けされた数値を記憶する記憶手段と、該数値を前記撮像手段から出力される信号に掛け、加算を行う乗算・加算手段と、該乗算・加算手段からの出力と所定の基準値とを比較する比較手段と、を備え、前記比較手段による比較結果により、前記放射線の照射の最適露光を評価することが好ましい。
【００２６】
また、上記本発明の放射線撮像装置において、待機モードと信号蓄積モードとを有し、前記待機モードでは周期的に前記撮像手段のリセットを行い、前記リセット前の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の開始を検出した時点でリセットを中止し前記信号蓄積モードに入ることが好ましい。
【００２７】
また、上記本発明の放射線撮像装置において、信号蓄積モードと読み出しモードとを有し、前記信号蓄積モード中の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の停止を検出した時点で前記読み出しモードに入ることが好ましい。
【００２８】
また、上記本発明の放射線撮像装置において、待機モードと信号蓄積モードと読み出しモードを有し、前記待機モードでは周期的に前記撮像手段のリセットを行い、前記リセット前の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の開始を検出した時点でリセットを中止し前記信号蓄積モードに入り、前記信号蓄積モード中の非破壊読み出しにより前記放射線の停止を検出した時点で前記読み出しモードに入ることが好ましい。
【００２９】
本発明の放射線撮像装置の撮像方法は上記本発明の放射線撮像装置に用いられるものである。
【００３０】
［作用］
本発明によれば、非破壊読み出し可能な撮像素子を用いた放射線撮像パネルの非破壊読み出しを利用することでX線等の放射線の照射の開始と終了を即時に検出し、撮影者の所望の撮影タイミングで、遅れることなく、放射線を無駄にすることなく撮影することができる。
【００３１】
また、非破壊読み出しにより撮影画像の蓄積中に撮像素子の画素の暗電流をモニタすることにより、放射線照射開始及び終了を検知することができるため、放射線照射装置と放射線撮像装置とを信号線で結ぶ必要がなく、校正等の手間も省くことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１は本発明の放射線撮像装置の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。まず、本実施形態では、例えば、人間の肺、胃、乳房等の静止画を撮影するものとする。
【００３４】
X線源101、制御部102、曝射スイッチ103からなるX線照射装置は放射線撮像装置たるX線撮像装置とはなんら接続されておらず、X線撮像装置とは独立に操作する。曝射スイッチ103はX線照射装置をスタートさせるスイッチである。
【００３５】
本実施形態では放射線撮像装置の非破壊読み出し出力を用いてX線照射装置と直接接続して同期をとることなくX線放射の開始、終了を検出することができる。図１において、X線撮像パネル105は非破壊読み出しが可能な撮像パネルである。X線撮像パネル105は2次元に配列された複数の光電変換素子とその駆動回路から構成されている。X線撮像パネル105の回路構成とその動作については詳しく後述する。X線撮像パネル105は駆動モードとして待機モード、信号蓄積モード、読み出しモードを有する。
【００３６】
パネル駆動スイッチ107は駆動制御回路108、駆動部106に接続され、X線撮像パネル105を待機モードでスタートさせるスイッチである。駆動制御回路108は比較器109の出力に基づいて、X線撮像パネル105の駆動モードを切り換えるように駆動部106を制御する。一フレームディレイメモリ120は一フレーム前の画像データを記憶し、差分器121はこの一フレーム前の画像データと現フレームの画像データを減算処理して比較器109の非反転端子（＋）に入力する。基準値発生回路110は基準値（REF値）を発生する回路であり、比較器109の反転端子（−）に基準値を入力する。基準値発生回路110では、予めX線照射の開始、終了に対応する画像に応じてREF値が決められている。一フレーム前の画像データと現フレームの画像データを減算処理して比較器109で基準値（REF値）と比較することで、放射線の放射の開始と停止を検出することができ、この検出結果に基づいて、X線撮像パネル105の駆動モードを切り換える。
【００３７】
ここで、本実施形態では、露光時に、X線撮像パネル105から非破壊読み出しによって得られる信号に基づいて、X線線源101からの放射線の放射の開始と停止を検出する手段として、一フレームディレイメモリ120、差分器121、基準値発生回路110、比較器109で構成したものを示したが、所定の基準値と非破壊読み出しの信号とを比較して、非破壊読み出し信号の変動を評価できる構成であれば他の構成をとってもよい。
【００３８】
111はX線撮像パネル105からの信号をA／D変換し、一フレームディレイメモリ120と画像処理回路112に出力するA／D変換器であり、画像処理回路112はA／D変換器111からの画像信号を処理して、撮影された画像を表示するモニター113に画像を出力するとともに、撮影された画像データを記録する記録媒体（メモリ）114に画像を出力する。
【００３９】
なお、図１ではX線を可視光等の光に変換する蛍光体については省略している。
【００４０】
図２はX線撮像パネル105の回路を示す回路図である。なお、図２ではX線撮像パネル105の一部の回路を示している。図２において、221は垂直シフトレジスタ、222は水平シフトレジスタ、223はアンドゲート、201は画素部である。また、216は定電流源、217は水平切り換え用MOSトランジスタである。アンドゲート223には図１の駆動制御回路108から駆動モードを指示する信号、即ち、待機モードか信号蓄積モードかを指示するモード切換信号220が入力される。また、215は画素部201から信号が読み出される垂直読み出し線、218は各垂直読み出し線から順次信号出力219を読み出す水平読み出し線である。また、213は垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211のゲートに接続される行出力選択線、214はリセット用MOSトランジスタ202のゲートに接続されるリセット線である。
【００４１】
画素部201は、リセット用MOSトランジスタ202、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211、読み出し用MOSトランジスタ212、光電変換素子203、コンデンサ204から構成されている。画素部201は定電流源216と合わせて電圧増幅率が1倍のアンプを構成し、読み出し時において光電変換素子203の電荷は移動せず、読み出し動作をリセットと独立して行うことが可能である。
【００４２】
画素部201の読み出し用MOSトランジスタ212のゲート端子に光電変換素子203及びコンデンサ204が接続され、定電流源216と合わせてソースフォロワ回路が構成されている。そのため、読み出し用MOSトランジスタ212のゲート端子には電流が流れることなく、光電変換素子203の信号電荷の情報を垂直読み出し線215に読み出すことができ、読み出し時に光電変換素子203の信号電荷が移動することはない。従って、非破壊読み出しが可能である。なお、定電流源216の代わりに抵抗を用いてもよいが、精度を向上するためには定電流源216を用いることが望ましい。
【００４３】
本実施形態においては、読み出し用MOSトランジスタ212のゲート端子に光電変換素子203を接続したが、これに限らず、アンプ動作を示す素子、もしくは回路の制御端子につなげば非破壊読み出しが可能である。制御端子には電流が流れず電荷が移動しないし、もし流れてもアンプの原理から出力に必要な電流や電荷より遥かに小さい電荷のみが制御端子に流れるだけであるからである。僅かに小さい電流であれば無視することができる。例えば、読み出し用バイポーラトランジスタのベース端子につないでも非破壊読み出しが可能である。
【００４４】
図３は待機モード（非破壊読出し後リセット）時の動作を示すタイミングチャート、図４は信号蓄積モード（非破壊読み出し）時の動作を示すタイミングチャートである。待機モードと信号蓄積モードの違いは読み出した後にリセットを行うか否かの違いである。後述するように待機モードでは、まずフレーム中非破壊読み出しを行い、X線の照射を検出しなければリセットを行う。よってX線を検出しない限り（待機モードである限り）画素中の信号は破壊（破棄）される。X線の照射を検出すると、そのフレームのリセットを中止し、直ちに信号蓄積モードに入る。信号蓄積モードの間の読み出しは非破壊読み出しが継続される。つまり画素には信号が蓄積され、同時に信号を破壊することなく非破壊読み出しが行われる。この非破壊読み出しによりX線照射の停止が検出されると、直ちに読み出しモードに入り、そのフレームの読み出しデータを画像データとして利用する。その後リセットを行い次の動作（待機モード）となる。よって読み出しモードでの読み出しは破壊読み出しである。
【００４５】
まず、図３を参照しながら待機モードでの動作について説明する。待機モード時には図３（a）に示すように駆動部106からX線撮像パネル105のアンドゲート223にハイレベルのモード切換信号が供給される。この状態で、図３（b）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOn（ハイレベル）が出力されると、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。
【００４６】
この時、読み出し用MOSトランジスタ212を含む回路はソースフォロワを構成し、電圧増幅率が約1倍の増幅回路であるので、光電変換素子203の信号電荷がそのまま垂直読み出し線215に読み出される。また、図２では省略しているが、行方向に複数の画素部が配列されており、これらの行方向1ライン分の各画素部の信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。また、図２では列方向に複数の画素部が配列され、行方向及び列方向に複数の画素部201がマトリクス状に配列されている。
【００４７】
次いで、図３（f）に示すように水平シフトレジスタ222からφH0が出力され、水平出力切り換え用MOSトランジスタ217がオンする。これにより、図３（j）に示すように垂直読み出し線215の出力が水平読み出し線218に読み出される。以下、図３（g）〜（i）に示すように水平シフトレジスタ222から順次φH1、φH2、…、φHmが出力され、図３（J）に示すように行方向1ライン分の画素の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。以上で行方向1行目の読み出しを終了する。
【００４８】
次に、図３（c）に示すように垂直シフトレジスタ221からφCnがアンドゲート223に出力され、リセット用MOSトランジスタ202がオンする。これによって、光電変換素子203の信号電荷が初期化（リセット）される。また他の行方向1ライン分の画素部の信号電荷が同様にリセットされ、次の蓄積期間中には新たに光電変換素子に電荷が蓄積される。
【００４９】
次に、2行目の画素（図示せず）に対して図３（d）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOn+1が出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、2行目の画素部の光電変換素子203の信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。また、図３（f）〜（i）に示すように水平シフトレジスタ222からφH1〜φHmが順次出力され、図３（j）に示すように垂直読み出し線215の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。
【００５０】
この後、図３（e）に示すように垂直シフトレジスタ221からφCn+1がアンドゲート223に出力され、2行目の画素部の光電変換素子203がリセットされる。以下、同様に3行目、4行目、・・・の画素部の信号電荷を読み出し、最終ラインの信号電荷を読み出したところでX線撮像パネル105のすべての画素部の読み出しを完了する。
【００５１】
次に、後述する方法によりX線照射が検出された後の信号蓄積モード時の動作について図４を参照しながら説明する。待機モード時は前述のように光電変換素子の信号電荷を読み出した後、信号電荷をリセットしているが、信号蓄積モード時は光電変換素子の信号電荷を読み出した後信号電荷をリセットしない点が待機モード時と異なっている。信号蓄積モードに入ると非破壊読み出しになる。従って、この場合は、図４（a）に示すように駆動部106からX線撮像パネル105にローレベルのモード切換信号が供給され、アンドゲート223は閉じた状態に維持される。
【００５２】
この状態で、図４（b）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOnが出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、光電変換素子203の信号電荷が読み出し用MOSトランジスタ212を介して垂直読み出し線215に読み出される。次いで、図４（f）に示すように水平シフトレジスタ222からφH0が出力され、水平出力切り換え用MOSトランジスタ217がオンする。これによって、図４（j）に示すように垂直読み出し線215の出力が水平読み出し線218に読み出される。以下、図４（g）〜（i）に示すように、水平シフトレジスタ222から順次φH1、φH2、…、φHmが出力され、これに伴い図４（j）に示すように行方向1ライン分の画素部の信号電荷が水平読み出し線218に読み出される。以上で行方向1ライン分の読み出しを終了する。
【００５３】
次に、2行目の画素部（図示せず）に対して図４（d）に示すように垂直シフトレジスタ221からφOn+1が出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、2行目の画素部の光電変換素子203の信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。また、図４（f）〜（i）に示すように水平シフトレジスタ222からφH1〜φHmが順次出力され、図４（j）に示すように垂直読み出し線215の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。
【００５４】
以下、同様に3行目、4行目、・・・の画素の信号電荷を読み出し、最終ラインの信号電荷を読み出したところでX線撮像パネル105のすべての画素部の読み出しを完了する。
【００５５】
このように信号蓄積モードの場合は、非破壊読み出しを行っており、画素部の信号電荷の読み出し後に光電変換素子の信号電荷をリセットせず、次の蓄積が開始され、信号の蓄積が継続される。即ち、画素部の読み出し前後で電荷量は変化せず、読み出すという動作で光電変換素子203は影響を受けない。本実施形態では、詳しく後述するようにこの非破壊読み出しを用いてX線の開始と停止の検出を行い、X線照射装置と直接接続することなく、放射線撮像装置の制御を行う。
【００５６】
図５は本実施形態のX線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。以下、図１から図５を参照しながら本実施形態の具体的な動作について説明する。
【００５７】
まずパネル駆動スイッチ107をオンすると、駆動スタート信号（不図示）がパネル駆動回路（駆動部）106へ送られX線撮像パネル105の駆動を開始する。
【００５８】
X線撮像パネル105を駆動したあと、曝射スイッチ103を押してX線照射装置を動作させる。X線駆動回路（制御部）102ではX線源101を駆動し、図５（b）に示すようにX線源101からX線が放射される。これは被写体104を通って、且つ、図示しない蛍光体で可視光に変換されてからX線撮像パネル105に入射する。
【００５９】
図５（a）は曝射スイッチ103からの曝射スタート信号である。曝射スイッチ103の１段目のスイッチをオンすると、図５（a）に示すように曝射を指示する信号がX線駆動回路（制御部）102に供給される。
【００６０】
一定の時間の後、曝射スイッチ103の2段目のスイッチを押すとX線の曝射が開始される。この時間は回転アノード型のX線管の場合、回転を開始し一定回転になり、電子源の温度が一定になるのに必要な時間である。
【００６１】
図５（c）はX線撮像パネル105の動作を示しており、A0〜A2,A4・・・は待機モードでのフレーム動作、B0〜Bnは信号蓄積モード（非破壊読み出し）でのフレーム動作、A3は読み出しモードでのフレーム動作である。また、駆動制御回路108はパネル駆動スイッチ107からスタート信号を受けると、駆動部106を介してX線撮像パネル105のアンドゲート223に待機モードを指示するハイレベル信号を供給し、待機モードでX線撮像パネル105の駆動を開始する。このとき各フレームの読み出しを行った後はリセットを行うので破壊読み出しとなっている。
【００６２】
従って、X線撮像パネル105の読み出しは、図５（c）に示すように最初の一フレーム目は待機モードA0で開始し、X線を検出するまで待機モードを継続する。2フレーム目以降はA1、A2で読み出される。各フレーム読み出しの完了時点で、差分器121により一フレームディレイメモリ120に保存された、1つ前の読み出しの信号電荷との差を算出し、各画素の一フレーム間の信号蓄積量を算出する。即ち、読み出しA2のA／D変換器111の出力値から、読み出しA1のA／D変換器111の出力値を減算し、OUT（A2）−OUT（A1）の計算を行うことによって信号蓄積量を算出する。この時点ではフレームのリセットは行われておらず、A1は非破壊読み出しとなっている。すべての画素について信号蓄積量の算出を行う。基準値発生回路110で一フレームの間に画素に蓄積される暗電流による信号に対応するREF値を発生する。
【００６３】
比較器109では、差分器121の出力値（信号蓄積量）とこのREF値を比較する。図５（d）に示すように、差分器121の出力値OUT（A2）−OUT（A1）がREF値より小さいと（OUT（A2）−OUT（A1）＜REF値）、X線放射はないと判断し、直ちにリセットを行い（この時点で破壊読出しとなる）、次のフレーム動作に入る。このような処理を各フレーム毎の読み出しについて行い、X線の照射を検出するまで待機モードを継続する。
【００６４】
図５（f）に示すように差分器121の出力値がREF値以上（OUT（B0）−OUT（A2）≧REF値）になると、X線放射が開始されたと判断しその後のリセットを取りやめ信号蓄積モードに入る。つまりこの場合は、図４（a）に示すように駆動部106からX線撮像パネル105にローレベルのモード切換信号が供給され、アンドゲート223は閉じた状態に維持され、リセットは停止される。
【００６５】
このときB0のフレームはリセットされないので、非破壊読み出しとなり、このフレームで蓄積されたX線照射による信号は、そのまま画像信号として使われる。破壊読出しの撮像素子を使った従来のX線照射検出では、X線を検出したフレームの信号は破棄され、次のフレームからの信号が画像信号として使われる。よってX線を一部無駄にしてしまうが、本発明によれば、X線を無駄にすることがない。
【００６６】
予め設定された時間X線が照射される。その間前記非破壊読み出し動作を繰り返し、差分器121の出力値がREF値以上であれば、信号蓄積モードを継続する。
【００６７】
X線照射が終了すると、信号蓄積量は暗電流による分を除いて増加しなくなる。このとき差分器121の出力値はREF値より小さく（OUT（A3）−OUT（Bn）＜REF値）なる。このとき、X線放射が終了したと判断し読み出しモードに入る。
【００６８】
図５（d）に示すようにX線撮像パネル105からA3で画像信号が読み出される。画像信号を読み出した後、リセットを行いX線撮像パネルの駆動を停止する。画像処理回路112ではこの画像信号とX線照射が開始される前の画像信号A2を用いて、OUT（A3）−OUT（A2）の演算を行い、得られた結果を出力とする。もちろん、これは、すべての画素について演算を行う。これによって、FPN補正のかかった出力が得られ、画像処理回路112では得られた出力を用いて撮像された画像をモニター113に表示し、且つ、記録媒体114に画像データとして記憶させる。
【００６９】
本実施形態では、画像信号A3を読み出した後、X線撮像パネル105の駆動を終了しているが、このフレームのリセットの後、X線画像の信号蓄積と同じ時間（例えばフレームのカウンタを装備し、計測する）、暗電流とFPN信号取得の動作を行い、この画像信号をFPNデータとしてもよい。
【００７０】
なお、X線照射の開始、終了を検出する読み出しは、本実施形態では全画素読み出しであるが、検出の応答を速めるために、間引読み出し（画素列又は／及び画素行を間引いて（飛び越して）読み出しを行う。）、画素加算読み出し、有効な参照位置のみのランダムアクセス読み出しを行ってもよい。画素内に加算手段を設け、待機モード中、信号蓄積モード中は画素加算で信号を読み出すことで、さらにX線の変化の検出感度を上げることができる。蓄積された画像信号は一般に最高の解像度を求められるので全画素読み出しが基本となる。ただし用途によっては、画像信号読み出し時も画素加算モードで読み出すことは可能である。X線照射を待機している間（待機モード）、あるいはX線照射の終了を検出する間（信号蓄積モード中）の非破壊読み出しは、X線を検出すればよいので全画素を読む必要がない。X線照射が開始された後の実際の撮影の読み出し（読み出しモードでの破壊読み出し）は、例えば最大の解像度つまり全画素で読み取る、あるいはそれより解像度を落として4画素加算で読み取る等が考えられる。この場合非破壊読み出しでの加算数と撮影画像読み出しの加算数（加算しない場合も含めて）とは異なる読み方としてもよい。またランダムアクセス読み出しにしても読み出し前後で電荷が変化しないので、後のフレームに影響はない。これは、非破壊読み出しの特徴である。
【００７１】
本実施形態のようにX線の検出中にライン毎の読み出しを行うと、読み出し中にX線が照射されラインごとに信号量が変化する。つまり読み出しが後になるほど蓄積量が多くなる。よってX線照射の検出をより正確に行うためにフレームのどの部分を利用するかを最適化する手段を設けることができる。また第2の実施形態に示すように画素部に電子シャッター機能を持たせることにより、一括露光で動作させることができる。こうすれば全画素で信号蓄積を同時のタイミングで一定の時間行うことができる。
【００７２】
本実施形態では待機モード中は、一フレーム当たり1回の非破壊読み出しを行っている。フレーム中の非破壊読み出しの回数、タイミング等はＸ線検出のアルゴリズム（例えばフレームの速度よりも非破壊読み出しの速度を速くし、かつ画素加算読み出しとし、より高速、高感度にＸ線を検出する場合）により、最適化できる。
【００７３】
なお、以上説明した本実施形態では、X線を可視光等の光に変換するのに蛍光体を用いたが、一般的なシンチレータ、つまり波長変換体であればよい。また、蛍光体がなくとも光電変換素子自身が直接放射線を検知し、電荷を発生するものでもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、X線を用いた場合を例に説明したが、α、β、γ線等の放射線を用いることができる。
【００７５】
（第２の実施形態）
本実施形態では、非破壊読み出しでX線照射の開始と停止を検出し、また非破壊読み出しで最適露光量を検出する。そして最適露光を検出すると、X線が止まる前に信号読み出しを行う。読み出しは電子シャッタ機能を使い、一括露光読み出しとする。
【００７６】
図６は本発明の放射線撮像装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図６では図１の装置と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
まず、本実施形態では、例えば、人間の肺、胃、乳房等の静止画を撮影するものとし、非破壊読み出し出力を用いてX線照射の開始及び終了の検出と、最適露光の評価を行う。図１において、X線照射の開始及び終了の検出の部分は実施形態1と同様なので省略し、最適露光の評価を行うシステムを示す。X線撮像パネル105から非破壊読み出しによって得られる信号に基づいて、X線線源101からの放射線の放射の開始と停止を検出する手段としては、実施形態1と同様に、一フレームディレイメモリ120、差分器121、基準値発生回路110、比較器109を別途設け、比較器109の出力を図６の駆動制御回路108に入力する。X線撮像パネル105の回路構成と動作については詳しく後述する。
【００７８】
駆動制御回路108はX線撮像パネル105の駆動モードを待機モードか、信号蓄積モードかに切り換える回路、部位パターン認識回路115はA／D変換器111の出力値に基づいてX線撮像パネル105で撮像された画像のパターン認識を行う回路である。即ち、部位パターン認識回路115はA／D変換器111のすべての画素の出力値に基づいて撮像された画像が何であるか（例えば、肺、胃、乳房、手、足等）のパターン認識を行い、その結果、撮像画像の位置と大きさがわかる。
【００７９】
参照パターン最適化回路116は部位パターン認識回路115のパターン認識結果に基づいて参照パターンの最適値を画素毎に決定する回路である。即ち、参照パターン最適化回路116はパターン認識結果に基づいてパターン認識された画像のどの位置を重点的に見るべきかを判断し、参照パターンメモリ117の画素毎に判断した数値を記憶させて参照パターンメモリ117を作成する。本実施形態では、説明を簡単化するため0、1、2の3段階で重み付けを行っている。この場合、0は対象外（見なくてもよい位置）、2は重点的に見るべき位置、 1は総合的に画像を良好にするためのものである。なお、本実施形態では、説明を簡単化するため、重み付けを3段階を行うとしたが、更に多段階に重み付けを行うことにより、更に良好な画質の画像を得ることが可能であることは言うまでもない。
【００８０】
基準値発生回路110は部位パターン認識回路115のパターン認識結果に基づいて基準値（REF値）を発生する回路である。即ち、基準値発生回路110では、予め画像に応じてREF値が決められていて、例えば、パターン認識結果が肺であると、肺は高S／Nが必要であるためREF値を大きく設定し、胃であるとするとREF値を小さく設定するように構成されている。
【００８１】
なお、図６においては、参照パターンメモリ117は8×8の画素分の記憶領域を持ち、各画素毎に0〜2のうちいずれかの重み付けされた数値を記憶しているが、これは図面を簡単化するためである。実際には、X線撮像パネル105は更に多くの画素を持っていて、それに応じて参照パターンメモリ117は更に多くの記憶領域を持っている。
【００８２】
掛け算器118は参照パターンメモリ117の画素毎の数値とX線撮像パネル105の画素毎のA／D変換出力値とを掛け算する回路である。掛け算器118は両方の対応する画素同士の値の掛け算を行い、計算結果を加算器119に出力する。加算器119の出力値はA／D変換出力値と参照パターンメモリ117の数値との重み付け加算した結果になる。
【００８３】
比較器109は加算器119の出力値と基準値発生回路110のREF値を比較し、X線照射が継続中に（つまり非破壊読み出しによるX線照射の終了を検出する前に）加算器119の出力値がREF値以上になると、パネル駆動回路へ読み出しモードを指示する信号を出力し、画像信号を読み出す。
【００８４】
ここで、本実施形態では、露光時に、X線撮像パネルから非破壊読み出しによって得られる信号に基づいて、放射線源からの放射線露光量評価手段として、部位パターン認識回路、参照パターン最適化回路、参照パターンメモリ、掛け算器、加算器、基準値発生回路、比較器で構成したものを示したが、所定の基準値と非破壊読み出しの信号とを比較して、非破壊読み出しの信号が所定値以上になった場合に、最適露光と評価する比較器のみの構成であってもよい。
【００８５】
なお、曝射スイッチ103、画像処理回路112、モニター113、記録媒体114は図１のものと同じである。また、図６ではX線を可視光等の光に変換する蛍光体については省略している。
【００８６】
図７は本実施形態の露光量を検出する動作を説明するための図である。図７（a）はX線撮像パネル105の画像、図７（b）はX線撮像パネル105の画素毎のA／D変換器110の出力値を示している。また、図７（c）は参照パターンメモリ117の画素毎の数値、図７（d）は加算器119の画素毎の数値を示している。なお、図７においても図面を簡単化するため、X線撮像パネル105の画素は8×8としている。
【００８７】
掛け算器118は前述のように図７（b）に示すX線撮像パネル105の画素毎のA／D変換器110の出力値と図７（c）に示す参照パターンメモリ117の画素毎の数値の掛け算を行う。掛け算器118の出力は加算器119に出力され、加算器119において図７（d）に示すようにすべての画素の数値の加算を行う。この場合、加算器119の出力値は（図７の例では151）は現在の露光量を示す数値として比較器109に出力される。比較器109ではこの加算値がREF値を越えると、パネル駆動回路へ読み出しモードを指示する信号を出力し、画像信号を読み出す。
【００８８】
図８はX線撮像パネル105の回路を示す回路図である。なお、図８ではX線撮像パネル105の一部の回路を示している。図８において、221は垂直シフトレジスタ、222は水平シフトレジスタ、223はアンドゲート、201は画素部である。また、216は定電流源、217は水平切り換え用MOSトランジスタである。アンドゲート223には図６の駆動制御回路108から駆動モードを指示する信号、即ち、待機モードか信号蓄積モードかを指示するモード切換信号220が入力される。また、215は画素部201から信号が読み出される垂直読み出し線、218は各垂直読み出し線から順次信号出力219を読み出す水平読み出し線である。また、213は垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211のゲートに接続される行出力選択線、214はリセット用MOSトランジスタ202のゲートに接続されるリセット線である。
【００８９】
画素部201はリセット用MOSトランジスタ202、光電変換素子203、コンデンサ204、第1のソースフォロワアンプ205、定電流源224（第1のソースフォロワ回路を構成する。）を有し、さらに光電変換素子203のkTCノイズを除去するためにクランプ回路(クランプ容量206、クランプスイッチ207)を、一括露光をするために電子シャッタ機能としてのサンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路（サンプリングスイッチ209、サンプリング容量210）を有する。クランプ回路とサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）の間は定電流源225と第2のソースフォロワアンプ208とを有する（第２のソースフォロワ回路を構成する。）。画素部201の読み出し用MOSトランジスタ（第３のソースフォロワアンプ）212 と定電流源216とは合わせて第３のソースフォロワ回路が構成されている。
【００９０】
これらのアンプは電圧増幅率が1倍のアンプを構成し、読み出し時において信号電荷は移動せず、読み出し動作をリセットと独立して行うことが可能である。例えばMOSトランジスタ205のゲート端子に光電変換素子203及びコンデンサ204が接続され、定電流源224と合わせてソースフォロワ回路が構成されている。そのため、MOSトランジスタ205のゲート端子には電流が流れることなく、光電変換素子203の信号電荷の情報を次段に読み出すことができ、読み出し時に光電変換素子203の信号電荷が移動することはない。従って、非破壊読み出しが可能である。この点は第２及び第３のソースフォロワ回路でも同様である。なお、定電流源216,224,225の代わりに抵抗を用いてもよいが、精度を向上するためには定電流源を用いることが望ましい。本実施形態においては、MOSトランジスタでソースフォロワを形成したが、これに限らず、アンプ動作を示す素子、もしくは回路の制御端子につなげば非破壊読み出しが可能である。制御端子には電流が流れず電荷が移動しないし、もし流れてもアンプの原理から出力に必要な電流や電荷より遥かに小さい電荷のみが制御端子に流れるだけであるからである。僅かに小さい電流であれば無視することができる。例えば、読み出し用バイポーラトランジスタのベース端子につないでも非破壊読み出しが可能である。
【００９１】
X線撮像パネル105の回路において実施される待機モード時の動作、信号蓄積モード時の動作は実施形態1と同様である。ただし本実施形態では各画素に電子シャッタ機能を持たせてあり、一括露光を行う点が異なる。
【００９２】
以下、一括露光動作の説明をする。
【００９３】
リセット用MOSトランジスタ202が全画素一括でオンする。これによって、光電変換素子203の信号電荷が初期化（リセット）される。同時にクランプスイッチ207をオンすることにより、このリセット時のノイズレベルにクランプコンデンサ206はクランプされる。一定の蓄積期間後蓄積された信号はクランプ回路を通してリセットノイズが除去され、サンプル／ホールド回路に保存される。ここまでは全画素を同じタイミングで駆動する。よって信号取得と信号読み出しを独立に行うことができる。この一括リセットとサンプル／ホールド回路によりいわゆる電子シャッタ機能を実現している。
【００９４】
次に、2行目の画素（図示せず）に対して垂直シフトレジスタ221からφOnが出力され、垂直出力切り換え用MOSトランジスタ211がオンする。これによって、 サンプル／ホールド容量210に蓄積された信号電荷が垂直読み出し線215に読み出される。その後水平シフトレジスタ222からφH1〜φHmが順次出力され、垂直読み出し線215の信号電荷が順次水平読み出し線218に読み出される。
【００９５】
以下、同様に2行目、3行目の信号電荷を読み出し、最終ラインの信号電荷を読み出したところでX線撮像パネル105のすべての画素部の読み出しを完了する。
【００９６】
このように非破壊読み出しモードの場合は、画素部の信号電荷の読み出し後に光電変換素子の信号電荷をリセットせず、次の蓄積が開始される。即ち、画素部の読み出し前後で電荷量は変化せず、読み出すという動作で光電変換素子は影響を受けない。本実施形態では、詳しく後述するようにこの非破壊読み出しを用いて最適露光の評価を行い、最適露光量に達した時に画像信号を読み出す。本実施形態でも非破壊読出しによるX線照射の終了検出を行う。よって最適露光量に達する前にX線照射が終了する場合は、X線照射の終了検出と同時に画像信号を読み出す。本実施形態はオーバー露光を防止する場合、特に関心領域のオーバー露光を防止する場合に有用である。つまり本発明においてはX線照射装置はX線撮像パネルとは独立している。撮影時にはオペレータが、撮影部位に応じて最適の照射条件を設定して撮影をするが、緊急時など最適条件を求め難い場合もある。そのような場合X線を少々多めに照射しても、本実施形態の構造と方法により、撮影は最適条件で行うことができる。また不用意にX線が多めに当たり過ぎて、オーバー露光になり、画像が利用できなくなるのを防ぐことができる。
【００９７】
図９は本実施形態のX線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。以下、図６から図９を参照し本実施形態の具体的な動作について説明する。
【００９８】
まず、図９（a）は曝射スイッチ103からの曝射スタート信号である。曝射スイッチ103をオンすると、図９（a）に示すように曝射を指示する信号が制御部102に供給される。またパネル駆動スイッチ107をX線源とは独立にオンさせる。この信号はパネル駆動部（駆動部）106、駆動制御回路108に供給される。
【００９９】
パネル駆動部106はこのスタート信号を受けると、X線撮像パネル105の駆動を開始する。図９（c）はX線撮像パネル105の動作を示しており、Aは待機モード、Bは非破壊読み出しである。また、駆動制御回路108はX線照射の開始を検出すると、X線撮像パネル105にモード切換信号を供給し、その時点で読み出し中のフレームは蓄積モードを指示することでリセット動作を中止する。X線照射の検出に関する動作は実施形態1と同様なので、ここでは省略する。
【０１００】
X線撮像パネル105の読み出しは図９（d）に示すようにフレームA0はリセットを掛けた待機モードで読み出され、次のX線を検出したフレーム以降は非破壊読み出しB0、B1、B3、…で読み出される。
【０１０１】
X線が放射されると、部位パターン認識回路115においては非破壊読み出しB2の完了時点で、 1つ前の非破壊読み出しB1の信号電荷との差を算出し、各画素の蓄積量Bを算出する。即ち、非破壊読み出しB2のA／D変換器111の出力値から、非破壊読み出しB1のA／D変換器111の出力値を減算し、OUT（B2）−OUT（B1）の計算を行うことによって蓄積量Bを算出する。これは、すべての画素について蓄積量Bの算出を行う。なお、この場合、非破壊読み出しB1で蓄積量Bの算出を行ってもよいが、非破壊読み出しB0時点ではX線が不安定であるため、一フレーム分ずらしてX線が安定してから蓄積量Bの算出を行っている。
【０１０２】
部位パターン認識回路115は各画素の蓄積量Bを算出すると、図９（e）に示すように得られた蓄積量Bに基づいてパターン認識を行う。参照パターン最適化回路116では前述のようにパターン認識結果に基づいて図７（c）に示すように参照パターンメモリ117を作成する。また、基準値発生回路110では前述のように部位パターン認識回路115のパターン認識結果に基づいて画像に応じたREF値を発生する。
【０１０３】
参照パターンメモリ117とREF値を作成すると、掛け算器118は非破壊読み出しB4、B5、・・・の各フレーム毎に参照パターンメモリ117の画素毎の数値とA／D変換器111の出力値（即ち、X線撮像パネル105の画素毎の電荷量）との掛け算を行い、加算器119に出力する。加算器119では図７（d）に示すように掛け算された画素毎の数値を加算し、比較器109に出力する。
【０１０４】
掛け算器118及び加算器119では、このような処理を非破壊読み出しB4、B5、・・・のフレーム毎に行い、その結果、図９（d）に示すように加算器119の出力は徐々に上昇していく。
【０１０５】
比較器109では、加算器119の出力値とREF値を比較し、図９（d）に示すように加算器119の出力値がREF値以上（Σ出力＞REF値）になると、駆動制御回路108に信号蓄積モードの停止信号を出力し、画像信号を出力する。即ち、図９（e）に示すように適切な露光量に達したと判断し、駆動制御回路108はX線撮像パネル105に待機モードを指示するローレベル信号を出力する。このとき図９(b)のようにX線が照射されつづけていても、最適露光の画像を取り込める。画像信号は電子シャッタ機能で、各画素のサンプル／ホールド容量に一括で蓄積されるので、待機モード時にX線が照射されつづけても何ら問題ではない。これによって、図９（c）に示すようにX線撮像パネル105から待機モードA1で読み出され、画像処理回路112では一フレーム目の待機モードA0と待機モードA1の信号電荷を用いて、OUT（A1）−OUT（A0）の演算を行い、得られた結果を出力とする。もちろん、これは、すべての画素について演算を行う。これによって、FPN補正のかかった出力が得られ、画像処理回路112では得られた出力を用いて撮像された画像をモニター113に表示し、且つ、記録媒体114に画像データとして記憶させる。ここで、本実施形態ではOUT（A1）−OUT（A0）の演算を画像処理回路で行う例を示したが、X線撮像パネル内に差分回路を設けてもよい。
【０１０６】
本実施形態により、X線照射装置と接続のないX線撮像装置を用いて、X線照射の開始と停止を検出しつつ、最適画像の取得が可能となる。
【０１０７】
なお、非破壊読み出し時において読み出し速度を速めるために、X線撮像パネル105から画素毎の信号電荷を読み出す場合、間引読み出し、画素加算読み出し、有効な参照位置（参照パターンメモリの数値が0ではない位置）のみのランダムアクセス読み出しを行ってもよい。特に、ランダムアクセス読み出しにしても読み出し前後で電荷が変化しないので、後のフレームに影響はない。これは、非破壊読み出しの特徴である。またX線照射を待機している間（待機モード）、あるいはX線照射の終了を検出する間（信号蓄積モード中）の非破壊読み出しは、X線を検出すればよいので全画素を読む必要がない。X線照射が開始された後の実際の撮影の読み出し（読み出しモードでの破壊読み出し）は、例えば最大の解像度つまり全画素で読み取る、あるいはそれより解像度を落として4画素加算で読み取る等が考えられる。この場合非破壊読み出しでの加算数と撮影画像読み出しの加算数（加算しない場合も含めて）とは異なる読み方としてもよい。
【０１０８】
なお、以上説明した本実施形態では、X線を可視光等の光に変換するのに蛍光体を用いたが、一般的なシンチレータ、つまり波長変換体であればよい。また、蛍光体がなくとも光電変換素子自身が直接放射線を検知し、電荷を発生するものでもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、X線を用いた場合を例に説明したが、α、β、γ線等の放射線を用いることができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる放射線撮像装置によれば、撮影者にとって任意の撮影タイミングで曝射を可能とするとともに、高速応答で被写体信号を取得して、放射線画像を得ることが可能となる。
【０１１１】
また、本発明によれば、放射線照射装置との接続及び信号交換を必要とせず、被写体信号取得が可能となるため、構成が簡単になるとともに、タイミング校正等の作業を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線撮像装置の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態のX線撮像パネルの一部の回路を示す回路図である。
【図３】待機モード時の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】信号蓄積モード時の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図１の実施形態の非破壊読み出しによってX線照射の開始、停止を検出する動作を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図７】図６の実施形態の非破壊読み出しによって最適露光量を評価する動作を説明するための説明図である。
【図８】図６の実施形態のX線撮像パネルの一部の回路を示す回路図である。
【図９】図６の実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】従来の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】その他の従来の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
101 X線源
102 制御部
103 曝射スイッチ
104 被写体
105 X線撮像パネル
106 駆動部
107 パネル駆動スイッチ
108 駆動制御回路
109 比較器
110 基準値発生回路
111 A／D変換器
112 画像処理回路
113 モニター
114 記録媒体
115 部位パターン認識回路
116 参照パターン最適化回路
117 参照パターンメモリ
118 掛け算器
119 加算器
120 一フレームディレイメモリ
121 差分器
201 画素部
202 リセット用MOSトランジスタ
203 光電変換素子
204 コンデンサ
205 第1のアンプ
206 クランプ容量
207 クランプスイッチ
208 第2のアンプ
209 サンプリングスイッチ
210 サンプル／ホールド容量
211 垂直出力切り換えMOSトランジスタ
212 読み出し用MOSトランジスタ
213 行出力選択信号線
214 リセット信号線
215 垂直読み出し線
216 定電流源
217 水平切り換え用MOSトランジスタ
218 水平読み出し線
219 信号出力
220 モード切り換え信号
221 垂直シフトレジスタ
222 水平シフトレジスタ
223 アンドゲート
Claims (11)
- 放射線源からの放射線を被写体に照射することによって得られる被写体像を撮像する、非破壊読み出し可能な撮像手段と、
前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる前記被写体像の信号に基づいて、前記放射線の照射が開始したことを検出する検出手段とを有する放射線撮像装置であって、
待機モードと信号蓄積モードとを有し、前記待機モードでは周期的に前記撮像手段のリセットと前記撮像手段からの信号の読み出しを交互に行い、前記リセット前の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の開始を検出した時点でリセットを中止し、前記信号蓄積モードに入ることにより、前記放射線の照射の開始が検出された読み出しの前のリセット動作後から前記撮像手段における信号の蓄積を終了するまでの間に前記リセット動作を行わないようにし、前記放射線の照射の開示が検出された読み出しの前のリセット動作後から前記撮像手段に得られる信号を画像信号として用いることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記検出手段は、前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる一フレーム間の信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶された一フレーム間の信号と次の一フレーム間の信号との差をとる差分手段と、該差分手段からの差分出力と所定の基準値とを比較する比較手段と、を備え、
前記比較手段による比較結果により、前記放射線の照射の開始及び／又は停止を検出することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の放射線撮像装置において、
更に前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる信号に基づいて、前記放射線の照射の最適露光を評価する評価手段、を有することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項３に記載の放射線撮像装置において、前記評価手段は、前記撮像手段から出力される、非破壊読み出しにより得られる信号の画像パターンを認識するパターン認識手段と、該パターン認識手段により認識された画像パターンを画素ごとに重み付けをする重み付け手段と、該重み付け手段により重み付けされた数値を記憶する記憶手段と、該数値を前記撮像手段から出力される信号に掛け、加算を行う乗算・加算手段と、該乗算・加算手段からの出力と所定の基準値とを比較する比較手段と、を備え、
前記比較手段による比較結果により、前記放射線の照射の最適露光を評価することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置において、前記撮像手段は、複数の画素を有し、各画素は光電変換部と前記光電変換部からの信号を増幅する増幅手段とを有することを特徴とする放射線撮像装置。
- 請求項５に記載の放射線撮像装置において、
前記増幅手段は、ソースフォロワアンプを形成するMOS型トランジスタを有することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置において、
読み出しモードを有し、前記信号蓄積モード中の非破壊読み出しにより前記放射線の照射の停止を検出した時点で前記読み出しモードに入ることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置において、
前記非破壊読み出しは、間引き読み出しで行うことを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置において、
前記非破壊読み出しは、画素加算読み出しで行うことを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項７に記載の放射線撮像装置において、
前記待機モード及び／又は信号蓄積モードの非破壊読み出しと前記読み出しモードの読み出しとは加算数の異なる画素加算読み出しであることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項７に記載の放射線撮像装置において、
前記非破壊読み出しは一括露光読み出しで行うことを特徴とする放射線撮像装置。
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