(57)【要約】【課題】Ｘ線画像検出装置のＸ線画像検出パネルの破損検出を容易にする。【解決手段】Ｘ線画像検出装置１０は、ガラス基板上の画素領域に画素が格子状に配列されたＸ線検出パネル４１と、積分アンプ４３、Ａ／Ｄ変換器４４、画像再構成回路４６などからなる信号読出器と、破損検出部６１とを有する。破損検出部６１は、Ｘ線未照射時に信号読出器が読み出した電気信号のうち、画素領域よりも小さい小領域での分散値を算出し、その分散値が所定の値以下である場合に異常が発生したと判断する。分散値の代わりに、標準偏差を用いてもよい。あるいは、画素中の変換素子への供給電圧が異なる複数の状態あるいは露光時間が異なる複数の状態での電気信号の差分の平均値を用いてもよい。【選択図】図１
2014163863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に延びる複数の行選択線と、
前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、
Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、
前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、
Ｘ線未照射時に前記信号読出器が読み出した電気信号のうち前記画素領域よりも小さい小領域での分散値を算出しその分散値が所定の値以下である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に延びる複数の行選択線と、
前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、
Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、
前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、
Ｘ線未照射時に前記信号読出器が読み出した電気信号のうち前記画素領域よりも小さい小領域での標準偏差を算出しその標準偏差が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置。
【請求項３】
基板と、
前記基板上に延びる複数の行選択線と、
前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、
Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、
前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、
Ｘ線未照射時に前記変換素子への給電電圧が異なる複数の状態で前記信号読出器が読み出した電気信号の差分を演算し前記画素領域よりも小さい小領域でのその差分の平均値を算出しその差分が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に延びる複数の行選択線と、
前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、
Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、
前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、
Ｘ線未照射時に露光時間が異なる複数の状態で前記信号読出器が読み出した電気信号の差分を演算し前記画素領域よりも小さい小領域でのその差分の平均値を算出しその差分が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置。
【請求項５】
前記破損検出部は前記基板が収められた筐体の外部に配置された情報処理装置上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項６】
前記小領域の幅が前記画素一つ分であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項７】
前記破損検出部は前記画素領域の外周に接する前記小領域に対してのみ演算を行うものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項８】
基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法において、
Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す工程と、
前記電気信号うち前記画素領域よりも小さい小領域での分散値を算出する工程と、
前記分散値が所定の値以下である場合に異常が発生したと判断する工程と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法。
【請求項９】
基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法において、
Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す工程と、
前記電気信号うち前記画素領域よりも小さい小領域での標準偏差を算出する工程と、
前記標準偏差が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する工程と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法。
【請求項１０】
基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法において、
Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す第１読出工程と、
Ｘ線未照射時に前記第１読出工程とは前記変換素子への給電電圧が異なる状態で前記信号読出器が電気信号を読み出す第２読出工程と、
前記第１読出工程で読み出した電気信号と前記第２読出工程で読み出した電気信号との差分を演算する工程と、
前記差分の前記画素領域よりも小さい小領域での平均値を算出する工程と、
前記平均値が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する工程と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法。
【請求項１１】
基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法において、
Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す第１読出工程と、
Ｘ線未照射時に前記第１読出工程とは露光時間が異なる状態で前記信号読出器が電気信号を読み出す第２読出工程と、
前記第１読出工程で読み出した電気信号と前記第２読出工程で読み出した電気信号との差分を演算する工程と、
前記差分の前記画素領域よりも小さい小領域での平均値を算出する工程と、
前記平均値が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する工程と、
を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、概して、Ｘ線画像検出装置およびその破損検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されているＸ線画像検出器の多くが、間接変換方式を採用している。従来の間接型Ｘ線画像検出器においては、人体などを透過したＸ線画像をＸ線画像検出器に入射し、その画像情報を電気信号に変換する。この際にＸ線を可視光に変換する蛍光変換膜によってＸ線を可視光に変換し、その光を格子状に形成された複数の光検出器によって二次元的な画像情報として検出し、外部に電気信号として出力する。
【０００３】
間接式Ｘ線検出器は、液晶表示装置の製造工程に類似しているＴＦＴパネル製造工程により、保持基板上に信号配線とＴＦＴ（薄膜トランジスタ：Thin Film Transistor）を形成したＴＦＴパネルを用いる。その上に入力面からの蛍光を検出するフォトダイオード素子を格子状に形成する。フォトダイオード素子の出力を下部に配置されているＴＦＴに電気的に接続することで画素を形成する。
【０００４】
フォトダイオード素子は、主にアモルファス半導体により構成される。一般的には、ｎ型アモルファスシリコン、真性アモルファスシリコン、そしてｐ型アモルファスシリコンを順次積層したダイオード構造を有している。Ｘ線画像検出器の動作状態においては、フォトダイオード素子には逆バイアス状態の電界を印加されている。
【０００５】
画素は、保持基板上に格子状に配置され、各画素のスイッチング素子は行を表す選択線と列を表す信号線に接続されている。選択線および信号線は、格子状に配置され、格子状に配置している各画素に接続されることで、平面型光検出器（画像検出部）となる。
【０００６】
平面型光検出器上にＸ線を可視光に変換する蛍光体を積層したＸ線画像検出パネルでは、外部から入射したＸ線は蛍光体内部にて可視光に変換される。蛍光体内部で発生した可視光は、画像検出部内部のフォトダイオードに入射する。フォトダイオードに入射した可視光は、フォトダイオード内部にて電荷に変換され、フォトダイオード内部もしくは並列接続されている容量素子内部に蓄積される。
【０００７】
電荷に変換されたＸ線画像情報は、フォトダイオードに接続されているスイッチング素子（ＴＦＴ）を通して基板外部へと伝達される。選択線の電位が変化することで電位の変化した選択線に接続されたＴＦＴは導通状態となる。導通状態となったＴＦＴに接続されているフォトダイオードもしくは容量素子内部に蓄積された電荷は、ＴＦＴを通して外部に排出される。外部に排出された電荷は、ＴＦＴに接続している信号線を通して保持基板外部へと排出される。
【０００８】
ＴＦＴトランジスタを駆動する選択線のうち、通常１本のみの選択線の電位を変化させることにより、ある特定の行に相当するすべての画素内部のＴＦＴトランジスタを導通状態にする。電位を変化させる選択線を順次変更することで、外部にはある特定の行に相当する画素からの信号が外部に排出される。電荷の排出された信号線の位置と、その時点で電位の変動した選択線の位置を参照することで、Ｘ線の入射位置と強度を算出することが可能となる。
【０００９】
保持基板外部に排出された電荷信号は、各信号線に接続された積分増幅器へと入力される。積分増幅器に入力された電荷情報は増幅され、電位信号に変換されて出力される。積分増幅器から出力された電位信号はＸ線画像検出器内部に設置された回路基板上のアナログ・デジタル変換器にてデジタル値に変換され、必要な画像処理を加えられて最終的には画像信号として編集されてＸ線画像検出器の外部へと出力される。
【００１０】
Ｘ線画像検出器内部に蓄積された画像情報は、ＬＡＮ回線などを通じて外部に出力される。外部に出力された画像情報は、接続されたパソコンなどの情報処理装置内部に格納されているプログラムによって画像化され、必要に応じてプログラムによって輝度やコントラストを補正された画像に変換され、表示装置上に表示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１７７３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｘ線画像検出器に用いられているＴＦＴパネルは、薄い保持基板を用いていることから、Ｘ線画像検出器の外部から大きな衝撃が加わった場合にＴＦＴパネルの破損を完全に防ぐことは難しい。ＴＦＴパネルの破損が発生すると、Ｘ線画像検出器の一部領域もしくは全領域にて、Ｘ線画像の検出が不可能となる。ＴＦＴパネルの破損が発生した状態にてＸ線撮影を行うと、画像の一部もしくは全てが失われてしまう。このため、撮影対象である患者に対して不要なＸ線被曝が生じてしまう。
【００１３】
ＴＦＴパネルの破損は、Ｘ線画像検出器に大きな衝撃が加わった場合以外にも、温度変化によるＴＦＴパネルへの応力の変化や、基板内部の微小な傷が破損へと自然に成長することも考えられる。このため、ＴＦＴパネルの破損がいつ発生するかを予測するのは難しい。このことから、できる限り高頻度でＴＦＴ基板の有無をチェックすることが求められる。
【００１４】
ＴＦＴパネルの破損を検出するには、被写体を用いずにＸ線を検出器に照射して出力画像を見る方法が考えられる。この方法は、ＴＦＴパネルの破損が発生すると出力画像の一部領域もしくは全領域にて異常な値を出力することから、ＴＦＴパネルの破損を検出することが容易である。
【００１５】
しかし、この手法は被写体を用いずに行う、破損検出専用の撮影作業を必要とする。このＴＦＴパネル破損の確認のための撮影動作を高頻度にて行うと、本来の業務であるＸ線を用いた患者の診断業務を妨げることになる。
【００１６】
そこで、実施形態は、Ｘ線画像検出装置のＸ線画像検出パネルの破損検出を容易にして、患者への不要被曝を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するため、実施形態によるＸ線画像検出装置は、基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、Ｘ線未照射時に前記信号読出器が読み出した電気信号のうち前記画素領域よりも小さい小領域での分散値を算出しその分散値が所定の値以下である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
また、実施形態によるＸ線画像検出装置は、基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、Ｘ線未照射時に前記信号読出器が読み出した電気信号のうち前記画素領域よりも小さい小領域での標準偏差を算出しその標準偏差が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
また、実施形態によるＸ線画像検出装置は、基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、Ｘ線未照射時に前記変換素子への給電電圧が異なる複数の状態で前記信号読出器が読み出した電気信号の差分を演算し前記画素領域よりも小さい小領域でのその差分の平均値を算出しその差分が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、を具備することを特徴とする。
【００２０】
また、実施形態によるＸ線画像検出装置は、基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、Ｘ線未照射時に露光時間が異なる複数の状態で前記信号読出器が読み出した電気信号の差分を演算し前記画素領域よりも小さい小領域でのその差分の平均値を算出しその差分が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する破損検出部と、を具備することを特徴とする。
【００２１】
また、実施形態による基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法は、Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す工程と、前記電気信号うち前記画素領域よりも小さい小領域での分散値を算出する工程と、前記分散値が所定の値以下である場合に異常が発生したと判断する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２２】
また、実施形態による基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法は、Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す工程と、前記電気信号うち前記画素領域よりも小さい小領域での標準偏差を算出する工程と、前記標準偏差が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２３】
また、実施形態による基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法は、Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す第１読出工程と、Ｘ線未照射時に前記第１読出工程とは前記変換素子への給電電圧が異なる状態で前記信号読出器が電気信号を読み出す第２読出工程と、前記第１読出工程で読み出した電気信号と前記第２読出工程で読み出した電気信号との差分を演算する工程と、前記差分の前記画素領域よりも小さい小領域での平均値を算出する工程と、前記平均値が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２４】
また、実施形態による基板と、前記基板上に延びる複数の行選択線と、前記基板上に前記行選択線に交差するように延びる複数の信号線と、Ｘ線またはＸ線を変換した蛍光を電気信号に変換する変換素子および前記行選択線に接続されて前記変換素子と前記信号線との間に設けられたスイッチング素子を有し前記基板上の画素領域内で格子状に配列された複数の画素と、前記信号線に接続されて前記画素から電気信号を読み出す信号読出器と、を具備することを特徴とするＸ線画像検出装置の破損検出方法は、Ｘ線未照射時に前記信号読出器が電気信号を読み出す第１読出工程と、Ｘ線未照射時に前記第１読出工程とは露光時間が異なる状態で前記信号読出器が電気信号を読み出す第２読出工程と、前記第１読出工程で読み出した電気信号と前記第２読出工程で読み出した電気信号との差分を演算する工程と、前記差分の前記画素領域よりも小さい小領域での平均値を算出する工程と、前記平均値が所定の範囲外である場合に異常が発生したと判断する工程と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態によるＸ線画像検出装置のブロック図である。
【図２】一実施形態におけるＸ線検出パネルの模式的斜視図である。
【図３】一実施形態におけるＸ線検出パネルの画素の等価回路図である。
【図４】一実施形態における画像検出部の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、一実施形態によるＸ線画像検出装置を、図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、一実施形態によるＸ線画像検出装置のブロック図である。
【００２８】
Ｘ線画像検出装置１０は、入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線検出パネル４１を有している。Ｘ線検出パネル４１には、積分アンプ４３、ゲートドライバー４２が多数接続されている。ゲートドライバー４２には、行選択回路４５が接続されている。積分アンプ４３には、Ａ／Ｄ変換器４４が接続されている。Ａ／Ｄ変換器４４は、たとえば複数であって、それぞれ複数の積分アンプ４３に接続されている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器４４には、画像再構成回路４６が接続されている。画像再構成回路４６には、破損検出部６１が接続されている。
【００３０】
破損検出部６１には、オフセット補正処理部４７が接続されている。オフセット補正処理部４７には、ゲイン補正処理部４９が接続されている。ゲイン補正処理部４９には、欠陥補正処理部５１が接続されている。オフセット補正処理部４７は、オフセット補正用テーブル４８を参照できるようになっている。ゲイン補正処理部４９は、ゲイン補正用テーブル５０を参照できるようになっている。欠陥補正処理部５１は、欠陥補正用テーブル５２を参照できるようになっている。欠陥補正処理部５１には、画像表示装置５４が接続されている。
【００３１】
ゲートドライバー４２は、外部からの信号を受信するとＸ線検出パネル４１に接続されている多数の信号線の電圧を順番に変更していく機能を有する。積分アンプ４３は、Ｘ線検出パネル４１から出力される極めて微小な電荷信号を増幅して出力する機能を有する。行選択回路４５は、Ｘ線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバー４２へと信号を送る機能を有している。積分アンプ４３によって増幅されたアナログの電気信号は、Ａ／Ｄ変換器４４によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器４４によって変換されたデジタル信号は、画像再構成回路４６によって画素の行と列によって画像信号として再構成される。
【００３２】
画像再構成回路４６によって再構成された画像信号は、オフセット補正処理部４７によって、Ｘ線検出パネル４１の内部にある画素の暗電流成分や、積分アンプ４３のオフセット成分を除去する画像処理が施される。ゲイン補正処理部４９では、各画素感度差や積分アンプ４３の増幅率差を除去する画像処理が施される。欠陥補正処理部５１では、欠陥画素の画素データを除去するための欠陥補正処理が施される。これらの画像処理が施された後、Ｘ線画像が画像表示装置１４にて表示される。
【００３３】
オフセット補正処理部４７、ゲイン補正処理部４９および欠陥補正処理部５１には、演算に用いるためのパラメーターを格納するオフセット補正用テーブル５８、ゲイン補正用テーブル５０そして欠陥補正用テーブル５２が用意されている。オフセット補正処理部４７、ゲイン補正処理部４９および欠陥補正処理部５１は、各テーブルの内容にしたがって各補正処理を行う。これらの補正処理は、Ｘ線検出パネル４１を収めた筐体内部の部品・素子で行ってもよいし、ＬＡＮ回線などによって接続されていて適切なプログラムが格納されたパソコンなどの情報処理装置によって行ってもよい。
【００３４】
図２は、本実施形態におけるＸ線検出パネルの模式的斜視図である。
【００３５】
Ｘ線検出パネル４１は、蛍光変換膜１６と画像検出部２０とを有する。蛍光変換膜１６へと入射する入射Ｘ線１５は、蛍光変換膜１６の内部で可視光からなる蛍光に変換される。蛍光変換膜１６で発生した蛍光は、画像検出部２０表面へと到達する。
【００３６】
画像検出部２０は、主にガラス基板により構成されている保持基板１９を有している。保持基板１９の表面には、ＴＦＴ回路層１８と、格子状に配置されている複数の画素１７とが形成されている。画素１７が配列された領域を画素領域と呼ぶこととする。画像検出部２０は、外部から入射した可視光像を画素によって電気信号へと変換する機能を有する。
【００３７】
図３は、本実施形態におけるＸ線検出パネルの画素の等価回路図である。
【００３８】
それぞれの画素１７は、薄膜トランジスタ２２、フォトダイオード２３、および、コンデンサー２４を有している。各薄膜トランジスタ２２は、フォトダイオード２３への蛍光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担う。薄膜トランジスタ２２は、結晶性を有する半導体材料である非晶質半導体としてのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料にて少なくとも一部が構成されている。
【００３９】
薄膜トランジスタ２２には、行選択線２１が接続されている。行選択線２１を流れる制御信号によって、薄膜トランジスタ２２のスイッチング動作が制御される。フォトダイオード２３には、バイアス線２６が接続されている。バイアス線２６によって、フォトダイオード２３の動作に必要なバイアス電圧が供給されている。コンデンサー２４には薄膜トランジスタ２２を介して信号線２５が接続されている。
【００４０】
フォトダイオード２３に可視光が入射すると、フォトダイオード２３の内部で電荷が発生する。フォトダイオード２３の内部で発生した電荷は、コンデンサー２４に蓄積される。コンデンサー２４に蓄積された電荷は、薄膜トランジスタ２２のゲートに所定の信号が与えられたときに、薄膜トランジスタ２２を通して信号線２５に流れる。
【００４１】
図４は、本実施形態における画像検出部の等価回路図である。
【００４２】
画像検出部２０には、画素１７が格子状に配置されている。それぞれの画素１７は、行選択線２１と、信号線２５と、バイアス線２６とに接続されている。
【００４３】
次に、図１ないし図４を参照して、Ｘ線画像検出装置１０の動作を説明する。初期状態において、コンデンサー２４にはバイアス線２６を通じて電荷が蓄えられており、並列接続されているフォトダイオード２３には逆バイアス状態の電圧が加えられている。このときのフォトダイオード２３と薄膜トランジスタ２２とを連結する線の電圧は、信号線２５に加えられている電圧と同じである。
【００４４】
フォトダイオード２３は、ダイオードの一種なので、逆バイアスの電圧が加えられても電流はほとんど流れることは無い。そのため、コンデンサー２４に蓄えられた電荷は減少することなく保持されることになる。
【００４５】
このような状況にて、人体などの被検査物を透過して入射Ｘ線１５が蛍光変換膜１６に入射すると、蛍光変換膜１６の内部で高エネルギーのＸ線が可視光からなる蛍光に変換される。この蛍光の強度は、入射Ｘ線強度に比例する。蛍光変換膜１６の内部で発生した蛍光の一部は、画像検出部２０表面に配置されている画素１７へと到達する。
【００４６】
画素１７に入射した蛍光は、フォトダイオード２３の内部で、電子とホールからなる電荷に変換される。これらの電荷は、コンデンサー２４によって印加されている電界方向に沿ってフォトダイオード２３の両端子へと到達することで、フォトダイオード２３内部を流れる電流として観測される。
【００４７】
蛍光の入射により発生したフォトダイオード２３内部を流れる電流は、並列接続されているコンデンサー２４へと流れ込み、コンデンサー２４内部に蓄えられている電荷を打ち消す作用を及ぼす。その結果、コンデンサー２４に蓄えられていた電荷は減少し、コンデンサー２４の端子間に発生していた電位差も初期状態と比べて減少する。
【００４８】
行選択線２１は、ゲートドライバー４２の特定の端子に接続されている。ゲートドライバー４２は、行選択回路４５からの信号を受信して、順番に多数の端子の電位を変化させる機能を有する。ある特定の時刻においては、ゲートドライバー４２によって電位の変化している行選択線２１は１本のみである。電位の変化した行選択線２１に並列接続されている薄膜トランジスタ２２のソース、ドレイン端子の間は、絶縁状態から導通状態へと変化する。
【００４９】
各信号線２５には特定の電圧がかけられている。この電圧は、電位の変換した行選択線２１に接続されている薄膜トランジスタ２２のソース、ドレイン端子を通じて接続されているコンデンサー２４に印加されることになる。
【００５０】
初期状態において、コンデンサー２４は信号線２５と同じ電位状態になっているため、コンデンサー２４の電荷量が初期状態と変化していない場合、コンデンサー２４には信号線２５からの電荷の移動は発生しない。しかし、外部からの入射Ｘ線１５より蛍光変換膜１６の内部で発生した蛍光が照射された画素１７のフォトダイオード２３と並列接続しているコンデンサー２４では、フォトダイオード２３にて発生した光電流により内部に蓄えられている電荷が減少しており、初期状態から電位が変化している。そのため、導通状態となった薄膜トランジスタ２２を通じて信号線２５への電荷の移動が発生し、コンデンサー２４内部に蓄えられた電荷量は初期状態に戻る。移動した電荷量は、信号線２５を流れる信号となり外部へと伝達される。
【００５１】
信号線２５は積分アンプ４３に接続されている。信号線２５は、それぞれに対応した積分アンプ４３に１対１に接続されている。信号線２５を流れる電流は、対応する積分アンプ４３へと入力される。積分アンプ４３は、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を外部へと出力する機能を有する。この動作をおこなうことで、ある一定時間内に信号線を流れる電荷量を電圧値に変換することが可能となる。この結果、入射Ｘ線１５によって蛍光変換膜１６の内部で発生した蛍光の強弱分布に対応したフォトダイオード２３内部にて発生する電荷信号は、積分アンプ４３によって電位情報へと変換される。
【００５２】
積分アンプ４３より発生した電位は、Ａ／Ｄ変換器４４にて順次デジタル信号へと変換される。デジタル値となった信号は、画像再構成回路４６内部にて画像検出部２０の内部に配列された画素の行と列とにしたがって順次整理された画像信号へと変換される。通常の撮像時には積分アンプ４３、Ａ／Ｄ変換器４４、画像再構成回路４６などからなる信号読出器で読み出された画像信号は、破損検出部６１において特別な処理を施されずに、そのままオフセット補正処理部４７に伝達される。
【００５３】
画像再構成回路４６から出力された画像信号には、Ｘ線検出パネル４１の内部に配置されている個々の画素１７によって異なるオフセット成分と、積分アンプ４３の持つ個々のオフセット成分からなる画像ノイズが含まれている。オフセット補正処理部４７を通すことによって、画像再構成回路４６から出力された画像信号に含まれるこれらのノイズ成分を除去することができる。
【００５４】
画像再構成回路４６から出力された画像信号には、個々の画素１７によって異なる光検出効率、積分アンプ４３の増幅率、および、蛍光変換膜１６の変換効率のばらつきが含まれている。ゲイン補正処理部４９を通すことによって、これらの感度ばらつきを除去することが可能となる。
【００５５】
ゲイン補正処理部４９から出力された画像信号は、欠陥補正処理部５１に入力される。欠陥補正処理部５１は、欠陥補正用テーブル５２内部に記録されている欠陥画素情報を元に、画像に含まれている欠陥画素からの信号を除去し、周囲の正常画素からの信号を元に欠陥画素からの画像情報を修復し出力する機能を有する。
【００５６】
Ｘ線検出パネル４１の画像検出部２０は、ガラスの保持基板１９を用いている。このため、外部からの衝撃や内部応力の変化により、ガラスの割れが発生する可能性がある。
【００５７】
画像検出部２０でガラスの割れが発生すると、画像検出部２０表面に形成されている行選択線２１や信号線２５が断線する場合がある。行選択線２１の断線が発生すると、断線箇所よりもゲートドライバー４２から遠い位置にある画素１７の薄膜トランジスタ２２の駆動ができなくなり、該当する画素１７からの出力ができなくなることになる。信号線２５の断線が発生すると、断線箇所より積分アンプ４３から遠い位置にある画素１７からの信号が途切れ、該当する画素１７からの出力がなくなってしまう。
【００５８】
このような画像検出部２０の破損を検出するため、Ｘ線画像検出装置１０においては、定期的に状態を検査し、破損の有無を確認する必要がある。この破損検査は、破損検出部６１が行う。これは破損によりＸ線画像の出力が不可能になり、撮影失敗によるＸ線の不要被曝を防ぐためである。
【００５９】
破損の検出を行うため、破損検出部６１は、Ｘ線検出パネル４１にＸ線を入射しない状態で撮影動作を行わせて、各種補正動作を行わない状態にて出力された暗画像を用いる。これらの動作は、Ｘ線を使用する必要がないため、被写体を用いたＸ線撮影の合間に高頻度に行うことができる。
【００６０】
破損検出部６１は、破損の有無を検出するため、画素１７が配列された画素領域内を複数の小領域に分割し、その小領域ごとに上述の暗画像について画素出力値のばらつきを計算する。正常な状態であれば画像出力のばらつきには「画素毎の個体差による暗画像出力値のばらつき」と、行選択線を通じて外部から進入した「ゲートノイズ」、そして「積分アンプノイズ」、そして「積分アンプの個体差によるオフセットばらつき」が含まれる。
【００６１】
Ｘ線検出パネル４１に破損が発生して行選択線２１の一部に断線が発生した場合、断線により画素１７の薄膜トランジスタ２２の駆動ができなくなることに加え、行選択線２１を通じた外部からのノイズの進入もなくなる。このため、該当する領域の暗画像のばらつきは「積分アンプノイズ」と「積分アンプの個体差によるオフセットばらつき」のみが含まれることになる。
【００６２】
信号線２５の一部に断線が発生した場合にも、該当する領域のからの信号が途絶えるため、暗画像のばらつきは「積分アンプノイズ」と「積分アンプの個体差によるオフセットばらつき」のみが含まれることになる。
【００６３】
これらの理由により、画像検出部が破損した場合、該当領域の暗画像のばらつきは、正常状態よりも低くなる。そこで、Ｘ線撮影の合間に得られた暗画像を小領域に分割し、その領域内における分散値や標準偏差といったばらつきを算出する。それらの値が正常状態よりも低く、積分アンプが起因のばらつきのみに相当する値である領域が一つでも発生した場合には、破損検出部６１は、Ｘ線検出パネル４１の破損が発生したと判断し、外部にアラームを通達する。このアラームが発生した場合にはＸ線発生装置の動作を停止し、患者への不要被曝を防止することが可能となる。
【００６４】
破損検出動作はＸ線検出パネル４１と同じ筐体内に収めた回路などで行われてもよいし、筐体の外部に接続されＸ線画像検出パネルの制御や画像処理を行うプログラムを格納したパソコンにて行うことも可能である。この場合には、Ｘ線検出パネル４１を収めた筐体の内部に破損検出用の回路を設ける必要がなくなり、コストを下げることが可能となる。
【００６５】
破損検出において用いる分割された小領域として、幅を一つの画素１７のみにした長方形の領域形状にすることも有効である。Ｘ線検出パネル４１の破損が発生した場合には行選択線２１もしくは信号線２５の断線が発生するが、影響を受ける画素１７は断線した行選択線２１もしくは信号線２５に属する画素１７の行あるいは列が対象となる。微小な破損を検出するためには領域を小さくして検出する箇所を増やすことが必要となるが、幅を１画素分にすることで微小領域の破損の検出が可能となる。
【００６６】
破損検出を行う領域として、Ｘ線検出パネル４１の周辺部分の領域のみに限定することも有効である。これはＸ線検出パネル４１を構成するガラス基板の破損の多くが外周部から発生するため、外周部に属する領域のみを検出対象とすることで、検出に要する時間を節約しても破損検出精度を落とすことが少ない利点がある。
【００６７】
次に、本実施形態の第１の変形例について説明する。
【００６８】
この変形例では、Ｘ線検出パネル４１のフォトダイオード２３への給電電圧が異なる複数の暗画像を用いる。この変形例におけるＸ線検出パネル４１の破損検査では、まず、Ｘ線による撮影動作の合間にフォトダイオード２３への給電電圧の異なる２枚の暗画像を撮影し、それらの画像データの差分画像を求める。
【００６９】
フォトダイオード２３はダイオード構造を有しており、逆バイアス状態においてはバイアス電圧に応じた暗電流が流れる。このため、これらの暗画像の画像データには、バイアス電圧が異なる状態におけるフォトダイオード２３の暗電流差の情報が含まれている。
【００７０】
Ｘ線検出パネル４１に破損が発生し、行選択線２１の一部に断線が発生した場合、断線により画素１７の薄膜トランジスタ２２を駆動できなくなる。このため、断線の影響を受ける領域の画素１７からの出力が途絶え、フォトダイオード２３の暗電流成分の出力もなくなってしまう。これにより差分画像の破損領域に該当する出力値は、暗電流差分がなくなり、正常状態とは異なる値を示すことになる。正常状態とは異なる値を示す領域が一つでも発生した場合にはＸ線検出パネル４１の破損が発生したと判断し、外部にアラームを通達することが可能となる。このアラームが発生した場合にはＸ線発生装置の動作を停止し、患者への不要被爆を防止することが可能となる。
【００７１】
信号線の一部に断線が発生した場合も、画素１７の薄膜トランジスタ２２からの出力が途絶えるため、フォトダイオード２３の暗電流成分の出力もなくなってしまう。これにより差分画像の破損領域に該当する出力値は暗電流差分がなくなり、正常状態とは異なる値を示すことになる。正常状態とは異なる値を示す領域が一つでも発生した場合にはＸ線検出パネル４１の破損が発生したと判断し、外部にアラームを通達することが可能となる。このアラームが発生した場合にはＸ線発生装置の動作を停止し、患者への不要被曝を防止することが可能となる。
【００７２】
次に、本実施形態の第２の変形例について説明する。
【００７３】
この変形例では、Ｘ線検出パネル４１への露光時間が異なる複数の暗画像を用いる。この変形例におけるＸ線検出パネル４１の破損検査では、まず、Ｘ線による撮影動作の合間にＸ線検出パネル４１の露光時間を変化させて２枚の暗画像を撮影し、それらの画像データの差分画像を求める。
【００７４】
フォトダイオード２３はダイオード構造を有しており、逆バイアス状態においてはバイアス電圧に応じた暗電流が流れる。このため、これらの暗画像の画像データには、バイアス電圧が異なる状態におけるフォトダイオード２３の暗電流差の情報が含まれている。
【００７５】
Ｘ線検出パネル４１に破損が発生し、行選択線２１の一部に断線が発生した場合、断線により画素１７の薄膜トランジスタ２２を駆動できなくなる。このため、断線の影響を受ける領域の画素１７からの出力が途絶え、フォトダイオード２３の暗電流成分の出力もなくなってしまう。これにより差分画像の破損領域に該当する出力値は、暗電流差分がなくなり、正常状態とは異なる値を示すことになる。正常状態とは異なる値を示す領域が一つでも発生した場合にはＸ線検出パネル４１の破損が発生したと判断し、外部にアラームを通達することが可能となる。このアラームが発生した場合にはＸ線発生装置の動作を停止し、患者への不要被爆を防止することが可能となる。
【００７６】
信号線の一部に断線が発生した場合も、画素１７の薄膜トランジスタ２２からの出力が途絶えるため、フォトダイオード２３の暗電流成分の出力もなくなってしまう。これにより差分画像の破損領域に該当する出力値は暗電流差分がなくなり、正常状態とは異なる値を示すことになる。正常状態とは異なる値を示す領域が一つでも発生した場合にはＸ線検出パネル４１の破損が発生したと判断し、外部にアラームを通達することが可能となる。このアラームが発生した場合にはＸ線発生装置の動作を停止し、患者への不要被曝を防止することが可能となる。
【００７７】
このように本実施形態あるいはその変形例によれば、Ｘ線画像検出装置のＸ線画像検出パネルの破損検出が容易になり、患者への不要被曝が抑制される。
【００７８】
本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００７９】
たとえば上述の実施形態では、入射したＸ線を一旦蛍光に変換して、その蛍光を電気信号に変換しているが、蛍光変換膜を取り除きＸ線を直接電気信号に変換する素子を用い構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１０…Ｘ線画像検出装置、１４…画像表示装置、１５…入射Ｘ線、１６…蛍光変換膜、１７…画素、１８…ＴＦＴ回路層、１９…保持基板、２０…画像検出部、２１…行選択線、２２…薄膜トランジスタ、２３…フォトダイオード、２４…コンデンサー、２５…信号線、２６…バイアス線、４１…Ｘ線検出パネル、４２…ゲートドライバー、４３…積分アンプ、４４…Ａ／Ｄ変換器、４５…行選択回路、４６…画像再構成回路、４７…オフセット補正処理部、４８…オフセット補正用テーブル、４９…ゲイン補正処理部、５０…ゲイン補正用テーブル、５１…欠陥補正処理部、５２…欠陥補正用テーブル、５４…画像表示装置、６１…破損検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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