(57)【要約】【課題】  蛍光体あるいは光電変換素子の応答特性に起因するアーチファクトすなわち残像による画質の劣化を防ぎ、透視やアンギオグラフィのように、高速の動画撮影に好適な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の放射線画像撮影装置はセンサアレーを連続的に駆動するための同期手段と、残像補正手段と、制御手段とを備え、制御手段が補正パラメータ抽出モードと画像読み取りモードを切り換える機能を有することを特徴とする。補正パラメータ抽出モードにおいて、制御手段は被写体のない状態でパルス状のＸ線を光電変換装置に入射させ、この時の光電変換装置の出力から残像パラメータを計算する。画像読取モードにおいては、補正パラメータ抽出モードで計算された残像パラメータを用いて残像補正を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を多数配列したセンサアレーを同期手段からの信号により連続的に動作させることにより読み出す放射線画像撮影装置において、
前記センサアレーから読み出される画像出力に対し残像を補正する残像補正手段と、
前記同期手段と前記残像補正手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記同期手段がさらに放射線発生装置に対し同期信号を出力する機能を有することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記放射線画像撮影装置は、読み取りモードと残像補正パラメータ抽出モードの二つの動作モードを有し、前記制御手段がこれら動作モードに応じて、前記同期手段と前記残像補正手段の動作を制御することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記読み取りモードにおいて、前記残像補正手段は、前記補正パラメータ抽出モードで決定された補正パラメータと、前記センサアレーからの画像出力を計算処理して残像補正を行うことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記残像補正パラメータ抽出モードにおいて、前記制御手段は、前記同期手段に対し、Ｘ線パルスを入射させ、センサアレーを駆動させる機能を有することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記残像補正パラメータ抽出モードにおいて、前記残像補正手段は、Ｘ線パルスの前後複数フレームの出力を計算処理することにより、残像補正パラメータを決定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記残像補正パラメータ抽出モードにおいて、前記残像補正手段はＸ線パルスの前後複数フレームの出力を指数関数で近似計算することにより残像補正パラメータを決定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記残像補正パラメータ抽出モードにおいて、前記残像補正手段は、Ｘ線パルス入射と残像補正パラメータの計算を複数回行い、平均化された残像補正パラメータを取得することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記残像補正パラメータは少なくとも残像の時定数を含むことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記光電変換素子はアモルファスシリコンまたはポリシリコンを材料としていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
前記光電変換素子はｐｉｎ型フォトダイオードあるいはＭＩＳ型センサであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
前記センサアレー波長変換体を有することを特徴とする。
【請求項１３】
波長変換体は蛍光体であることを特徴とする。
【請求項１４】
前記蛍光体はヨウ化セシウムまたはガドリニウム系蛍光体であることを特徴とする。
【請求項１５】
前記エリアセンサの光電変換素子は半導体層に入射したＸ線を直接電荷に変換して読み出すことを特徴とする画像撮影装置。
【請求項１６】
前記光電変換素子は半導体層の材料としてガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、アモルファスセレン、ＣｄＺｎ、ＣｄＺｎＴｅを材料としていることを特徴とする画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像撮影装置、特にＸ線などの放射線を電荷に変換して読み出す、放射線画像撮影装置に関するものである。詳しくは平面検出器を有し、透視やアンギオグラフィのような、動画の撮影に適した放射線画像撮影装置に関するものである。さらには平面検出器や蛍光体の応答特性に起因するアーチファクト、すなわち残像現象による画質の劣化を、補正可能な放射線画像撮影装置に関するものである。また環境温度、駆動時間（経時変化）、センサバイアス電圧、Ｘ線管電圧などによる応答特性の変化さえも補正可能な放射線画像撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下で従来技術について図を用いて説明する。
【０００３】
図６は従来の画像撮影装置の模式的回路図であり、図７は従来の画像撮影装置の画素断面図である。図６および図７に示すように、従来の画像撮影装置はフォトダイオードと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる画素を二次元に配列し、マトリクス駆動を行うエリアセンサを有している。本説明図では画素はアモルファスシリコンのＰＩＮ型フォトダイオードと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されている。また画素の上にはＸ線を可視光に変換する蛍光体が設けられている。蛍光体にはガドリニウム系の材料やヨウ化セシウムなどが用いられる。各画素のフォトダイオードのカソード電極側には共通に電源からバイアス電圧が印加されている。また各画素のＴＦＴのゲート電極は共通ゲートラインＶｇ１〜３に接続されており、共通ゲートラインは図示しないシフトレジスタなどで構成されるゲート駆動装置２に接続される。一方各ＴＦＴのソース電極は共通データラインｓｉｇ１〜３に接続され、アンプ、アナログマルチプレクサなどで構成される読み出し装置１に接続される。読み出し装置はＡ／Ｄコンバーターに接続されており、Ａ／ＤコンバーターはＦＰＮ補正装置、ゲイン補正装置に順次接続されている。これら補正装置にはモニタなどの出力装置が接続されている。
【０００４】
さらに動作について説明する。蛍光体に放射線が入射すると可視光に変換され、この可視光により各画素のフォトダイオードの接合容量には、画像情報に応じた電荷が蓄積される。この電荷は各ゲートラインＶｇ１〜３が順次オンすることにより、データラインを介して読み出し装置に転送され、シリアルなアナログ信号として出力される。次にこのアナログ信号はＡ／ＤコンバーターでＡ／Ｄ変換され、補正装置に入力される。ここでＦＰＮ補正およびゲイン補正がなされ、補正された出力がモニターなどの出力装置に表示されたり、あるいは図示しないハードディスクなどの記憶装置に記憶される。
【０００５】
また図８および図９は従来の放射線画像撮影装置の別の例ある。前述の図６、図７の例とほぼ同じであるが、留意すべき点は、図９に示すように光電変換素子上に蛍光体などの波長変換体を持たず、光電変換素子の半導体層で直接Ｘ線を吸収して電荷を発生する点である。このような半導体材料としては、アモルファスセレン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ガリウム砒素、ＣｄＺｎ、ＣｄＺｎＴｅなどがある。
【０００６】
その他の動作については、図６および図７の例と同じである。（例えば特許文献１）
【特許文献１】特開平６−２３５９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、従来の放射線画像撮影装置は光電変換素子の構成により、以下の２種に大別できる。
【０００８】
（１）放射線を蛍光体などの波長変換体で可視光に変換してから、フォトダイオードなどで電荷に変換するもの。（間接型と呼ばれる）
（２）放射線を半導体材料で直接吸収、電荷に変換するもの。（直接型と呼ばれる）
しかしながら、（１）（間接型）（２）（直接型）いずれの型の放射線画像撮影装置においても、透視撮影やアンギオグラフィ（ＤＳＡ）などのような高速動画撮影の際には、以下の課題を有している。
【０００９】
すなわち、１回あるいは連続した高放射線量のＸ線が入射した直後に、蛍光体あるいは光電変換素子の応答特性に起因するアーチファクト＝残像現象が発生し、画質を低下させる場合があった。
【００１０】
例として図１０に蛍光体とアモルファスシリコンＰＩＮ型フォトダイオードの応答特性を示す。横軸はＸ線の入射が終了してからの時間を表し、縦軸はフォトダイオードおよび蛍光体の規格化出力を示す。実際の放射線画像撮影装置には両者の応答が、合成された残像が現れる。
【００１１】
さらにこの応答特性は以下の撮影条件で変化する可能性があることが知られている。
【００１２】
・環境温度
・積算駆動時間（経時変化）
・印加バイアス
・吸収Ｘ線のエネルギーすなわちＸ線源の管電圧
例として、ガリウム砒素を用いた直接型光電変換素子の応答特性の印加バイアス依存性（測定値）を図１１に示す。図示しないが、他の撮影条件（環境温度、積算駆動時間、Ｘ線管電圧）についても応答特性が変化することが、実験結果よりわかっている。
【００１３】
以上で述べたように、
・従来の放射線画像撮影装置は、蛍光体あるいは光電変換素子の応答特性に起因する残像現象のために、画質が劣化する可能性があるという課題を有していた。特に透視やアンギオグラフィ（ＤＳＡ）などのような、高速の動画撮影においては、残像による画質の劣化が無視できない場合があった。
【００１４】
・またさらに、撮影条件により応答特性が悪化した場合には、深刻に画質が劣化する可能性があるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、残像補正パラメータを更新可能な残像補正手段を有することを特徴とする。また補正パラメータ抽出モードと画像読み取りモードを切り換える制御手段を有することを特徴とする。補正パラメータ抽出モードにおいて、制御手段は被写体のない状態でパルス状のＸ線を光電変換装置に入射させ、この時の光電変換装置の出力から応答時定数などの残像パラメータを計算、記憶する。画像読取モードにおいては、補正パラメータ抽出モードで計算、記憶された残像パラメータを用いて残像補正を行う。
【００１６】
補正パラメータ抽出モードにおいて、Ｘ線パルスを複数回入射して、補正パラメータを平均化したり、管電圧、管電流などを変えて複数の補正パラメータを抽出することは、良好な画像を取得するためにより望ましい。
【００１７】
［作用・効果］
このように本発明の構成により、
・蛍光体あるいは光電変換素子の応答特性に起因するアーチファクトすなわち残像による画質の劣化を防ぐことができる。
【００１８】
・経年変化などで応答特性が変化しても、補正エラーを起こすことのない撮影装置を実現することができる。
【００１９】
・透視やアンギオグラフィのように、高速の動画撮影に好適な画像撮影装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の光電変換装置により、
・シリーズ電源のノイズに起因する画像のラインノイズを防ぐことができる。
【００２１】
・Ｘ線撮影装置のように、ラインノイズの影響が小さく高画質であることが必要な撮影システムを実現できる。すなわち前述したような従来の画像撮影装置の課題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下で本発明の実施例について図を用いて詳しく説明する。
【００２３】
＜第１の実施例＞
図１は本発明第１実施例の放射線画像撮影装置の構成図である。図２は本実施例の動作説明図であり、図３はタイミング図である。従来例（図６）と比較して本実施例で留意すべきは以下の点である。
【００２４】
・残像補正装置１２を有している。
【００２５】
・タイミング回路４、Ｘ線発生装置１０、残像補正装置を制御する制御装置１１を有している。
【００２６】
動作について図２、３を用いて説明する。本実施例の放射線画像撮影装置は動作において以下の二つのモードを有する。
【００２７】
１．残像補正パラメータ抽出モード
２．読み取りモード
図２、図３に基づき、まず１の残像補正パラメータ抽出モードについて記す。
【００２８】
制御装置はこれら二つのモードをモード切替スイッチで切り換えることができる。本実施例の制御装置はモード切替スイッチを補正パラメータ抽出モードにした後、タイミング回路、Ｘ線発生装置を制御し５回の読み出し動作を行っている。このうち２回目の読み出しに相当する部分のみにはＸ線を入射している。このときエリアセンサには被写体がないことが必要である。この５回の読み出し動作に（１）〜（５）の出力が得られ、それぞれメモリ１〜５に格納される。補正パラメータ計算手段はメモリ１〜５のデータを計算処理し補正パラメータを求め、補正パラメータメモリに記憶させる。
【００２９】
一般に残像はＡ・ｅｘｐ（ｔ／Ｂ）で表すことが可能であり、もっとも簡単な場合の補正パラメータはこのＡおよびＢである。
【００３０】
図４はメモリ１〜５の値から応答を計算処理する際の説明図である。１〜５の値から近似により残像パラメータを求めることができる。
【００３１】
次に読み取りモードについて説明する。
【００３２】
制御装置はモード切替スイッチを読み出しモードにした後、Ｘ線発生装置とタイミング回路を制御して被写体情報を含む画像出力を出力させる。この出力は前述の残像補正パラメータ抽出モードで補正パラメータメモリに格納されたパラメータにより補正処理される。
【００３３】
＜第２の実施例＞
図５は本発明第２実施例の放射線画像撮影装置の構成図である。本実施例の特徴はセンサアレーが蛍光体を持たない直接型であることであり、その他の構成については第１実施例と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の放射線画像撮影装置の第１実施例の構成図。
【図２】本発明の放射線画像撮影装置の第１実施例の残像補正装置。
【図３】本発明の第１実施例の補正パラメータ抽出モードのタイミング図。
【図４】本発明の第１実施例の動作説明図。
【図５】本発明の第２実施例の放射線画像撮影装置の構成図。
【図６】従来の放射線画像撮影装置の構成図（間接型）。
【図７】従来の放射線画像撮影装置の画素断面図（間接型）。
【図８】従来の放射線画像撮影装置の構成図（直接型）。
【図９】従来の放射線画像撮影装置の画素断面図（直接型）。
【図１０】従来の光電変換素子の残像説明図。
【図１１】残像のバイアス依存性（ガリウム砒素）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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