(57)【要約】【課題】ライン間で明暗の差が生じるという現象（シェーディング現象）を低減し、高品質のＸ線画像の表示を可能とする。【解決手段】本発明は、画像の作成に関与しない無効領域と画像に関与する有効領域を備えた平面検出器を備え、有効領域にある検出素子に先立って、無効領域にある検出素子から電荷の読み出しを行う。そして、読み出した電荷のうち有効領域にある電荷を用いて、画像信号を作成する。こうすることによって、シェーディング現象を低減し、高品質のＸ線画像の表示を可能とする。【選択図】　　　図１
2004081829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、
第１の方向及び第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、
前記第１の領域にある検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、
この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、
を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記Ｘ線検出器は、
前記第１の方向に配列された複数の検出素子を共通に駆動する駆動線と、
前記第２の方向に配列された複数の検出素子から共通に前記信号電荷を読み出す信号線と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記第１の領域にある検出素子の第１の方向の検出素子の数は、前記第２の領域にある検出素子の第１の方向の検出素子の数とほぼ同じであることを特徴とする請求項２記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記第１の領域は、前記第２の領域と第２の方向に対して隣接して配置され、
前記信号線は、前記第１の領域にある検出素子と前記第２の領域にある検出素子からそれぞれ共通に前記信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項２記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記電荷読み出し器は、前記第１の領域にある一部分の検出素子から前記電荷信号を読み出すことを特徴とした請求項４記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記第１の方向及び前記第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有した第２のＸ線検出器と、
前記第２のＸ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出す第２の電荷読み出し器と、
前記第１の領域にある検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換する第２の画像データ変換器と、
を備えることを特徴とする請求項２記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器の第１の領域と前記第２のＸ線検出器の第１の領域は隣接し、前記電荷読み出し器は所定の読み出しパターンで前記それぞれの第１の領域にある検出素子から信号電荷の読み出しを行うことを特徴とする請求項６記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記読み出しパターンは、前記第１の領域同士の隣接部に近い方向に向かって、前記第１の領域にある検出素子から信号電荷の読み出すパターンであることを特徴とする請求項７記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、
第１の方向及び第２の方向に２次元に複数配列され、被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有した第１のＸ線検出器と、
前記第１のＸ線検出器の検出素子から信号電荷を読み出す第１の電荷読み出し器と、
前記第１の電荷読み出し器で読み出した信号電荷を画像データに変換する第１の画像データ変換器と、
前記第１の方向及び前記第２の方向に２次元に複数配列され、被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有した第２のＸ線検出器と、
前記第２のＸ線検出器の検出素子から信号電荷を読み出す第２の電荷読み出し器と、
前記第２の電荷読み出し器で読み出した信号電荷を画像データに変換する第２の画像データ変換器と、
前記第１の画像データ変換器及び前記第２の画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、
を備え、
前記第１のＸ線検出器の第１の領域と前記第２のＸ線検出器の第１の領域は隣接し、前記第１及び第２の電荷読み出し器は前記第１の領域同士の隣接部に近い方向に向かって、前記それぞれの第１の領域にある検出素子から信号電荷の読み出すことを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、
第１の方向及び第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、
前記被検体の最大の撮影範囲を前記Ｘ線検出器の第１の領域に制限するコントローラと、
前記最大の撮影範囲内で前記被検体の撮影範囲を入力する入力器と、
前記Ｘ線検出器の第１の領域よりも外側にある第２の領域にある検出素子から前記信号電荷を読み出した後、前記入力された撮影範囲にある検出素子から前記信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、
前記撮影範囲に対応する領域にある検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、
この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、
を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記読み出し器は、前記Ｘ線検出器の第１の領域のうち前記撮影範囲に対応する領域以外の領域にある検出素子からも前記信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項１０記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
前記第２の領域から読み出される信号電荷をカットし、前記撮影範囲にある検出素子から読み出される信号電荷を増幅する増幅器をさらに備えたことを特徴とする請求項１０記載のＸ線診断装置。
【請求項１３】
前記読み出し器により前記撮影範囲にある検出素子から読み出された信号電荷を、前記入力された撮影範囲に応じた増幅率で増幅する増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載のＸ線診断装置。
【請求項１４】
前記Ｘ線検出器は、
前記第１の方向に配列された複数の検出素子を共通に駆動する駆動線と、
前記第２の方向に配列された複数の検出素子から共通に前記信号電荷を読み出す信号線と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載のＸ線診断装置。
【請求項１５】
前記第１の領域にある検出素子の第１の方向の検出素子の数は、前記第２の領域にある検出素子の第２の方向の検出素子の数とほぼ同じであることを特徴とする請求項１４記載のＸ線診断装置。
【請求項１６】
前記第１の領域は、前記第２の領域と第２の方向に対して隣接して配置され、
前記信号線は、前記第１の領域にある検出素子と前記第２の領域にある検出素子からそれぞれ共通に前記信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項１４記載のＸ線診断装置。
【請求項１７】
前記電荷読み出し器は、前記第１の領域にある一部分の検出素子から前記電荷信号を読み出すことを特徴とした請求項１６記載のＸ線診断装置。
【請求項１８】
前記第１の方向及び前記第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有した第２のＸ線検出器と、
前記第２のＸ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出す第２の電荷読み出し器と、
前記第１の領域にある検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換する第２の画像データ変換器と、
を備えることを特徴とする請求項１４記載のＸ線診断装置。
【請求項１９】
前記Ｘ線検出器の第１の領域と前記第２のＸ線検出器の第１の領域は隣接し、前記電荷読み出し器は所定の読み出しパターンで前記それぞれの第１の領域にある検出素子から信号電荷の読み出しを行うことを特徴とする請求項１８記載のＸ線診断装置。
【請求項２０】
前記読み出しパターンは、前記第１の領域同士の隣接部に近い方向に向かって、前記第１の領域にある検出素子から信号電荷の読み出すパターンであることを特徴とする請求項１９記載のＸ線診断装置。
【請求項２１】
被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、
第１の方向及び第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、
前記読み出し器により読み出された信号電荷のうち前記第２の領域から読み出される信号電荷をカットし、前記第１の領域のうち少なくとも一部の領域から読み出される信号電荷を増幅する増幅範囲を有する増幅器と、
前記増幅された信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、
この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、
を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２２】
前記被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、
第１の方向及び第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、
前記被検体の撮影範囲を入力する入力器と、
前記Ｘ線検出器の第１の領域よりも外側にある第２の領域にある検出素子から前記信号電荷を読み出した後、前記入力された撮影範囲にある検出素子から前記信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、
前記撮影範囲にある検出素子から読み出された信号電荷を、前記入力された撮影範囲に応じた増幅率で増幅する増幅器と、
前記増幅された信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、
この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、
を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２３】
被検体に対してＸ線を照射するステップと、
第１の方向及び第２の方向に２次元に検出素子が複数配列されたＸ線検出器により、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換するステップと、
前記Ｘ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出すステップと、
前記第１の領域にある検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換するステップと、
この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、
を備えることを特徴とするＸ線診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２次元的に配列された複数の検出素子を有したＸ線診断装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線診断装置やＭＲＩ装置あるいはＸ線ＣＴ装置などを用いた医用画像診断技術は、１９７０年代のコンピュータ技術の発展に伴い急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。
Ｘ線診断装置に用いられる検出器として従来はＸ線フィルムやＩ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）が使用されてきた。Ｉ．Ｉ．を用いたＸ線撮像方法ではＸ線管から発生したＸ線によって被検体を照射し、このとき被検体を透過して得られるＸ線の画像情報は、Ｉ．Ｉ．において光学画像に変換され、さらにこの光学画像はＸ線ＴＶカメラによって撮影され電気信号に変換されていた。さらに、電気信号に変換されたＸ線画像情報はＡ／Ｄ変換後、ＴＶモニタに表示されていた。このため、Ｉ．Ｉ．を用いた撮影方法は、フィルム方式では出来なかったリアルタイム撮影を可能とし、またデジタル信号で画像データの収集ができるため、種々の画像処理を可能とした。
【０００３】
このＩ．Ｉ．に替わるものとして近年、２次元配列のＸ線平面検出器（以下平面検出器）が大きな注目を集め、その一部は既に実用化の段階に入っている。従来のＩ．Ｉ．を用いた装置に比べ、平面検出器を用いた装置では、画質性能や安定性の面での大幅向上が期待されている。
平面検出器の動作原理についてはＵＳＰ５８１８８９８に記載されているように、Ｘ線照射によって、その照射量に比例した電荷（以下信号電荷）が２次元に配列された検出素子の夫々に蓄積され、この蓄積された電荷はスイッチング機能を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を介して順次信号出力線に読み出される構成になっている。
【０００４】
さらに信号出力線に出力された電荷は電荷・電圧変換器を介してＡ／Ｄ変換器にてデジタル信号に変換され、Ｘ線画像情報として画像記憶回路に保存された後、表示部にて表示される。なおＡ／Ｄ変換されたＸ線画像信号は種々の画像処理や複数画像間のサブトラクション処理なども容易に行うことが可能となる。
ところで、この平面検出器ではＴＦＴがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化した時点より、ＴＦＴのゲート端子とソース端子の間に存在する寄生容量に起因する電荷（以下寄生電荷）の蓄積が開始される。一方、ＴＦＴのソース−ドレイン間インピーダンスはＯＦＦ状態に変化しても、その直後は十分大きな値とならないことが知られている。このとき、上記寄生電荷はソース−ドレイン間を漏洩して信号出力線に出力され、この寄生電荷と信号電荷が信号出力線上で重畳される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような特性を有した検出素子を２次元に配列し、Ｘ線照射によって蓄積された信号電荷をＴＶ走査と同様な原理で順次読み出して１枚のＸ線画像として表示する場合、信号出力線に出力される複数の検出素子からの寄生電荷は複数のライン読み出し期間に渡って順次重畳される。従ってこの重畳される寄生電荷（以下合成寄生電荷）の大きさは信号電荷を読み出すライン番号に伴って増大する。すなわち、本来のＸ線画像データとなる信号電荷には読み出しラインによって異なる大きさの寄生電荷成分が重畳される。そのためライン間で明暗の差が生じるという現象（以下ではシェーディングと呼ぶ）が発生し画質劣化を招いていた。
【０００６】
本発明はこのような従来の平面検出器を用いた撮影における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は上記シェーディング現象を低減し、高品質のＸ線画像の表示を可能とするＸ線診断装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、一例として、被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、前記第１の領域にある検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
またその他の態様として、被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に２次元に複数配列され、被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の検出素子から信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、前記検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、を備え、前記Ｘ線検出器は前記第２の方向において複数個に分割され、前記電荷読み出し器は前記Ｘ線検出器同士の隣接部に近い方向に向かって並列的に信号電荷の読み出しを行うことを特徴とする。
【０００９】
またその他の態様として、被検体の撮影範囲を入力する入力器と、前記入力された撮影範囲に基づいて前記被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、前記入力器で入力可能な最大の撮影範囲に対応する領域を前記Ｘ線検出器の第１の領域に制限するコントローラと、前記Ｘ線検出器の第１の領域よりも外側にある第２の領域にある検出素子から前記信号電荷を読み出した後、前記第１の領域のうち少なくとも前記入力された撮影範囲に対応する領域にある検出素子から前記信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、前記撮影範囲に対応する領域にある検出素子から読み出した信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
またその他の態様として、被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、前記読み出し器により読み出された信号電荷のうち前記第２の領域から読み出される信号電荷をカットし、前記第１の領域のうち少なくとも一部の領域から読み出される信号電荷を増幅する増幅範囲を有する増幅器と、前記増幅された信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
またその他の態様として、被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に２次元に複数配列され、前記被検体を透過したΧ線を検出し、信号電荷に変換する検出素子を有したＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の第１の領域にある検出素子よりも先に前記Ｘ線検出器の第２の領域にある検出素子から信号電荷を読み出す電荷読み出し器と、前記読み出し器により読み出された信号電荷のうち少なくとも一部の信号電荷を増幅する増幅器と、前記入力された撮影範囲に応じて、前記増幅器の増幅範囲を変更するコントローラと、前記増幅された信号電荷を画像データに変換する画像データ変換器と、この画像データ変換器によって変換された画像データを表示するディスプレイと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図１０において説明する。図１は本発明に係るＸ線診断装置の概要を示す。このＸ線診断装置は、Ｘ線発生部１２とＸ線検出部１５とこれらを保持する保持部２３と、この保持部２３の移動を制御する機構制御部１８と、Ｘ線検出部１５によってライン単位で検出されるＸ線画像データを１枚の画像として保存する画像記憶回路１６とを備える。さらに、この画像記憶回路１６のＸ線画像データを表示する表示部２１と、Ｘ線発生部１２においてＸ線を放射させるために必要な高電圧を発生させるための高電圧発生部１０と、上記各ユニットをコントロールするシステム制御部１７と、操作者が指示を与える操作部２０を備えている。
【００１３】
高電圧発生部１０はＸ線管２１の陰極から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させるためのものである。Ｘ線発生部１２は被検体１３に対しＸ線を曝射するＸ線管２１と、当該Ｘ線管２１から曝射されたＸ線をコリメートするＸ線絞り器２２を備えている。このＸ線管２１はＸ線を発生する真空管であり、高電圧により電子を加速させ、タングステンターゲットに衝突させることでＸ線を発生させる。またＸ線絞り器２２はＸ線管２１と被検体１３の間に位置し、Ｘ線管２１から放射されたＸ線ビームを所定の受像サイズに絞り込むことによって鮮明な画像を得る機能を有している。Ｘ線検出部１５は被検体１３を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する平面検出器２５と、この平面検出器２５に蓄積された電荷をＸ線画像信号として読み出すためのゲートドライバ５と、読み出された電荷を画像データに変換する画像データ生成部２６とを備えている。平面検出器２５は蓄積される信号電荷を収集して画像化を行うための有効領域４０と、この有効領域４０と同じ構造の検出素子１から構成される無効領域４１が列方向に配置され、ゲートドライバは、この無効領域４１を有効領域４０に先行して駆動して検出素子１に蓄積されている電荷を読み出す。なお、Ｘ線検出部１５の構成と動作の詳細については後述する。
【００１４】
機構制御部１８はシステム制御部１７からの制御信号によって保持部２３の移動を制御し、この保持部２３に取り付けられたＸ線発生部１２及び後述するＸ線検出部１５を被検体１３に対して移動させて撮影面の設定を行う。画像記憶回路１６は後述するＸ線検出部１５のパラレル・シリアル変換器８からの１ライン分のデータを逐次記憶してＸ線画像データを生成する。表示部２１は表示用画像メモリ３６と、Ｄ／Ａ変換器３１と、表示回路３２と、モニタ３３から構成され、画像記憶回路１６に保存された画像データは表示用画像メモリ３６において一旦保存された後、Ｄ／Ａ変換器３１にてアナログ信号に戻され、表示回路３２にてテレビフォーマット信号に変換されてモニタ３３に表示される。
【００１５】
システム制御部１７は操作部２０から送られてくる操作者の指示に基づいてＸ線画像データの収集や表示の制御や移動機構に関する制御などシステム全体の制御を行う。操作部２０には各種のスイッチやボタン、キーボードや表示パネルなどが備えられており、撮影範囲等の撮影の条件や撮影の開始、機構部の移動制御などの操作が装置操作者によって行われ、これらの制御信号はシステム制御部５を介して各ユニットに送られる。
【００１６】
次に、Ｘ線検出部１５の具体的な構成とその動作について図１及び図２を用いて説明する。Ｘ線検出部１５は、被検体１３を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する平面検出器２５と、この平面検出器２５に蓄積された電荷をＸ線画像信号として読み出すためのゲートドライバ５と、読み出された電荷を画像データに変換する画像データ生成部２６とを備えている。この画像データ生成部２６は平面検出器２５から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器６と、この電荷・電圧変換器６の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７と、平面検出器２５からライン単位でパラレルに読み出される画像信号をシリアルな信号に変換するパラレル・シリアル変換器８とを備えている。図２に示すように、平面検出器２５は微小な検出素子１を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成されており、検出素子１はＸ線を感知し、入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜２と、この光電膜２に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサ３と、この電荷蓄積コンデンサ３に蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すＴＦＴ（薄膜トランジスタ）４を備えている。
【００１７】
ゲートドライバ５は、Ｘ線照射によって検出素子１の光電膜２で発生し、電荷蓄積コンデンサ３にて蓄積された信号電荷を読み出すためにＴＦＴ４のゲート端子に読み出し用の駆動パルスを供給する。電荷・電圧変換器６は検出素子１から読み出された電荷を電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換器７は電荷・電圧変換器６において電荷から電圧に変換された検出素子１からの信号をデジタル信号に変換する。パラレル・シリアル変換器８は並列入力される同一ラインの検出素子１からの信号を、内蔵されているメモリに一旦保存した後、時系列的な信号として出力する。
【００１８】
Ｘ線の検出を行う平面検出器２５は、図２に示すように、複数の微小な検出素子１を列方向（図２の上下方向）及びライン方向（図２の左右方向）に２次元的に配列して構成される。すなわち、ゲートドライバ５の出力端子に共通接続される検出素子１の配列方向をライン方向、また信号出力線９に共通接続される検出素子１の配列方向を列方向とする。なお図２では説明を容易にするために、ライン方向と列方向にそれぞれ２素子ずつ配列された場合について示す。
【００１９】
検出素子１−１１、１−１２、１−２１、１−２２は、入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜２−１１、２−１２、２−２１、２−２２と、この電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサ３−１１、３−１２、３−２１、３−２２と、蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すＴＦＴ４−１１、４−１２、４−２１、４−２２を備えている。光電膜２−１１、２−１２、２−２１、２−２２の第１の端子と電荷蓄積コンデンサ３−１１、３−１２、３−２１、３−２２の第１の端子は接続され、さらにその接続点はＴＦＴ４−１１、４−１２、４−２１、４−２２のソース端子へ接続される。一方、光電膜２−１１、２−１２、２−２１、２−２２の第２の端子は図示しないバイアス電源に接続され、電荷蓄積コンデンサ３−１１、３−１２、３−２１、３−２２の第２の端子は接地される。さらに、ライン方向のＴＦＴ４−１１及びＴＦＴ４−２１のゲートはゲートドライバ５の出力端子５−１に接続され、またＴＦＴ４−１２及びＴＦＴ４−２２のゲートはゲートドライバ５の出力端子５−２に接続される。
【００２０】
一方、列方向のＴＦＴ４−１１及び４−１２のドレイン端子は信号出力線９−１に共通接続され、またＴＦＴ４−２１及び４−２２のドレイン端子は信号出力線９−２にそれぞれ共通接続される。信号出力線９−１、９−２・・・を介して得られた各列の電荷は、画像データ生成部２６の電荷・電圧変換器６に供給されて、電荷量に対応する電圧に変換される。この２次元に配列された平面検出器２５に被検体１３を透過したＸ線が入射すると、光電膜２−１１、２−１２、２−２１、２−２２にＸ線強度に応じた大きさの信号電荷が発生し、この信号電荷はこの光電膜２−１１、２−１２、２−２１、２−２２に接続された電荷蓄積コンデンサ３−１１、３−１２、３−２１、３−２２に蓄積される。ライン単位で電荷を読み出すため、ゲートドライバ５は、出力端子５−１及び５−２に選択的に駆動パルスを出力する。この駆動パルスのＯＮ電圧（Ｈレベル）がゲートに与えられたＴＦＴ４のドレイン−ソース間を導通（ＯＮ）状態にして、電荷蓄積コンデンサ３−１１、３−１２、３−２１、３−２２に蓄えられている信号電荷を信号出力線９−１及び９−２に出力する。例えば、ゲートドライバ５がその出力端子５−１をＯＮ電圧にすると、電荷蓄積コンデンサ３−１１に蓄積されている信号電荷を信号出力線９−１に出力する。
【００２１】
同様にして、出力端子５−１がＯＮ電圧になると、電荷蓄積コンデンサ３−２１に蓄積されている信号電荷も信号出力線９−２に出力される。これらの信号出力線に得られた電荷は電荷・電圧変換器６とＡ／Ｄ変換器７を介してパラレル・シリアル変換器８のメモリに一旦保存される。システム制御部１７はパラレル・シリアル変換器８のメモリに一旦記憶した検出素子１−１１、１−２１のデータをシリアルに読み出し、第１ラインの画像データとして画像記憶回路１６に保存する。
【００２２】
次に、ゲートドライバ５の出力端子５−１がＯＦＦ電圧となり、出力端子５−２がＯＮ電圧に変わると、第２ラインの電荷蓄積コンデンサ３−１２及び３−２２に蓄積されている信号電荷は、ＴＦＴを介して信号出力線９−１、９−２に取り出される。この第２ラインの信号電荷も同様にして電荷・電圧変換器６、Ａ／Ｄ変換器７を介してパラレル・シリアル変換器８のメモリに保存される。システム制御部１７はパラレル・シリアル変換器８のメモリに一旦保存した検出素子１−１２、１−２２のデータをシリアルに読み出し第２ラインの画像データとして画像記憶回路１６に保存する。このようにゲートドライバ５はその所定の出力端子（すなわちライン）を選択的にＯＮ電圧にすることにより、この選択されたラインに接続されている複数の検出素子１の信号電荷を信号出力線９に並列に読み出すことができる。システム制御部１７からの制御に基づいて、この電荷は電圧変換、デジタル変換が行われ、さらにはパラレル・シリアル変換された後、画像記憶回路１６に保存される。以下、別のラインに対しても選択を行い、そのラインの複数の電荷を並列に読み出すことを順次繰り返すことにより、１画像分のデータをラインごとに順次読み出すことができる。
【００２３】
図１を用いて本実施の形態におけるＸ線診断装置の動作を述べる。撮影に先立ってＸ線装置の操作者は操作部２０において撮影の条件を設定し、さらにシステム制御部１７を介して機構制御部１８に対し、Ｘ線発生部１２とＸ線検出部１５が被検者１３の撮影部位に位置するように指示する。次に、操作者は操作部２０よりＸ線透過画像の撮影開始コマンドを入力し、このコマンドが操作部２０よりシステム制御部１７に送られると、システム制御部１７から駆動パルスが高電圧発生器１０に送られ、これを駆動する。Ｘ線高電圧発生部１０の出力はＸ線発生部１２のＸ線管２１を駆動し、被検体１３に向けてパルスＸ線が照射される。被検体１３を透過したＸ線は被検体１３の後方に配置されたＸ線検出部１５の平面検出器２５によって検出される。
【００２４】
図３（ａ）は第１の実施の形態における平面検出器２５の設置方法と図３（ｂ）の従来の設置方法を模式的に示したものである。なお、いずれの場合も撮影範囲を最大に設定した場合が示されている。Ｘ線発生部１２から放射されたＸ線が被検体１３を透過して平面検出器２５にそのＸ線画像が結像される場合、図３（ｂ）の従来法では、平面検出器２５のほぼ全領域を用いてＸ線照射によって発生する信号電荷を収集し、その画像化を行ってきた。これに対して、本実施の形態では信号電荷を収集して画像化を行うための平面検出器２５の有効領域４０と、この有効領域４０と同じ構造の検出素子１から構成される平面検出器２５の無効領域４１を列方向に配置し、この無効領域４１を有効領域４０に先行して駆動する。本実施の形態では、設定可能な最大の撮影範囲に対応する平面検出器２５上の領域と有効領域４０がほぼ同じとなり、無効領域４１の部分は撮影範囲としては設定されない。つまり、操作者は無効領域４１を意識することなく、撮影範囲を設定することができる。
【００２５】
このとき、無効領域４１を駆動することによって読み出される信号電荷は画像化のための信号として用いず、この信号電荷の出力後に後続して出力される寄生電荷のうち、有効領域４０の信号電荷読み出し時においてもなお継続して出力される寄生電荷を、有効領域４１の信号電荷及び寄生電荷とともに受信して画像データを生成する。このように、信号電荷を読み出してＸ線画像データを生成する平面検出器２５の領域を有効領域４０と呼び、これに対して読み出した信号電荷を画像化に用いずに、寄生電荷のみを得ることを目的に配置した平面検出器２５の領域を無効領域４１と呼ぶ。この無効領域４１は、有効領域４０から得られる信号電荷に重畳される合成寄生電荷の大きさを、各ライン間で一様にすることを目的とする。
【００２６】
次に図３（ａ）の撮像方法において示した平面検出器２５によるＸ線画像信号生成過程を図４〜図６を用いて説明する。図４において、有効領域４０と無効領域４１を有した平面検出器２５はライン方向にＭ個、列方向にＮ個、２次元配列された検出素子１から構成されている。以下では紙面の都合上、無効領域４１を第１ライン及び第２ラインに配置された検出器１−１１、１−２１、１−３１・・・１−Ｍ１，１−１２、１−２２、１−３２、・・・１−Ｍ２を用いて説明するが、実際には数十ライン分が無効領域４１として設定される。したがって、有効領域４０はここでは第３ライン〜第Ｎラインで形成される。この平面検出器２５において、ライン方向に配列されたＭ個の検出素子１のそれぞれの駆動端子（すなわち図２に示すＴＦＴのゲート端子）は共通接続されゲートドライバ５の出力端子に接続される。例えば、ゲートドライバ５の出力端子５−１は検出素子１−１１、１−２１、１−３１、・・・１−Ｍ１の各駆動端子に接続され、ゲートドライバ５の出力端子５−Ｎは検出素子１−１Ｎ、１−２Ｎ、１−３Ｎ、・・・１−ＭＮの各駆動端子に接続される。
【００２７】
一方、列方向に配列されたＮ個の検出素子１のそれぞれの出力端子（すなわち図２に示すＴＦＴのドレイン端子）は信号出力線９によって共通接続され、この信号出力線９は画像データ生成部２６の電荷・電圧変換器６の入力端子に接続される。例えば、検出素子１−１１、１−１２、１−１３、・・・１−１Ｎの出力端子は信号出力線９−１によって共通接続され、この信号出力線９−１は電荷・電圧変換器６−１に接続される。同様にして、検出素子１−Ｍ１、１−Ｍ２、１−Ｍ３、・・・１−ＭＮの出力端子は信号出力線９−Ｍによって共通接続され、この信号出力線９−Ｍは電荷・電圧変換器６−Ｍに接続される。
【００２８】
図５はゲートドライバ５の出力に対する第１列の検出素子１のＯＮ抵抗及び寄生電荷と合成寄生電荷の時間的な変化を示したものであり、図５（ａ）はＸ線の照射タイミング信号、図５（ｂ）〜（ｄ）はゲートドライバ５の出力端子５−１〜５−３の出力信号、図５（ｅ）〜（ｇ）は検出素子１−１１、１−１２、１−１３の各ドレイン−ソース間ＯＮ抵抗の大きさを示す。また図５（ｈ）〜（ｊ）は検出素子１−１１、１−１２、１−１３のソース−ドレイン間を介して信号出力線９−１に出力される寄生電荷の大きさを示し、図５（ｋ）は検出素子１−１１、１−１２、１−１３から出力された電荷が信号出力線９−１にて合成される合成寄生電荷の大きさを示している。なお、これらの図の横軸は時間であるが電荷読み出しのライン番号にも対応している。
【００２９】
システム制御回路１７からの制御信号に従って、Ｘ線発生部１２はｔ０ａ〜ｔ０ｂの期間に被検体１３に対してＸ線を照射し、有効領域４０に配置された検出素子１は被検体１３を透過したＸ線を受信して、そのＸ線照射強度に比例した信号電荷を電荷蓄積コンデンサ３に蓄積する。このＸ線照射が終了するとシステム制御部１７はゲートドライバ５にクロックパルスを供給し、ゲートドライバ５はその出力端子５−１〜５−Ｎから図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示すような駆動パルスを順次出力する。
【００３０】
このゲートドライバ５は、既に述べたように検出素子１にて蓄積された電荷をＴＦＴ４を介して信号出力線９に読み出すために、ＴＦＴ４のゲート端子に読み出し用の駆動パルス（ＯＮ電圧）を供給するための駆動回路であり、この駆動パルスをゲート端子に与えることによってＴＦＴ４を導通（ＯＮ）状態にし、電荷蓄積コンデンサ３に蓄えられた信号電荷を信号出力線９−１に出力する。
ところで、検出素子１におけるＴＦＴ４のゲートがＯＮ電圧にある場合、ソース−ドレイン間ＯＮ抵抗は極めて低い値となるため、電荷蓄積コンデンサ３の電位は信号出力線９とほぼ同電位となり、浮遊容量の影響を受けずに、本来の信号電荷のみが信号出力線９に出力される。これに対して、ＴＦＴ４のゲートがＯＦＦ電圧になり、ＴＦＴ４がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化した時点において、ＴＦＴ４のゲート−ソース間の寄生容量に起因する寄生電荷の蓄積が開始される。一方、ＴＦＴ４のソース−ドレイン間インピーダンスは図５（ｅ）〜（ｇ）に示すように徐々に増加する。このため、ＴＦＴ４がＯＦＦ状態に変化した後の暫くの期間、寄生電荷はソース−ドレイン間を漏洩して信号出力線９に出力される。図５においてＸ線の照射が行われた後、ゲートドライバ５は出力端子５−１がｔ１ａ〜ｔ１ｂにおいてＯＮ電圧になり（図５（ｂ））、無効領域４１である第１ラインの検出素子１−１１を駆動する。
【００３１】
次に、ゲートドライバ５はｔ２ａ〜ｔ２ｂにおいて出力端子５−２をＯＮ電圧（図５（ｃ））にして、無効領域４１である第２ラインの検出素子１−１２を駆動する。このときゲートドライバ５の出力端子５−１はＯＦＦ電圧となり、第１ラインの検出素子１−１１のＴＦＴ４−１１がＯＦＦ状態に変化することによって、電荷蓄積コンデンサ３−１１には寄生容量に起因する寄生電荷の蓄積が開始され、この寄生電荷は未だ大きなインピーダンスになっていない（図５（ｅ））ＴＦＴ４−１１のソース−ドレイン間を漏洩して信号出力線９−１に出力される（図５（ｈ））。因みに、実際の寄生電荷が信号出力線９に出力される期間は信号電荷が出力される期間（例えば図５のｔ１ａ〜ｔ１ｂ）の数十倍となるが、ここでは約１／１０に縮小して説明する。
【００３２】
次に、ｔ３ａ〜ｔ３ｂにおいてドライバ５はその出力端子５−３をＯＮ電圧にして（図５（ｄ））、有効領域４０である第３ラインの検出素子１−１３に蓄積された信号電荷を信号出力線９−１に出力する。このとき検出素子１−１１から発生した寄生電荷と検出素子１−１２から発生した寄生電荷とが合成されて同じ信号出力線９−１に出力される。
すなわち、信号出力線９−１にはｔ３ａ〜ｔ３ｂの駆動パルスによって出力される検出素子１−１３の信号電荷に、ｔ１ａ〜ｔ１ｂの駆動パルスに起因する検出素子１−１１の寄生電荷と、ｔ２ａ〜ｔ２ｂの駆動パルスに起因する検出素子１−１２の寄生電荷とからなる合成寄生電荷が重畳され、この重畳された電荷は、電荷・電圧変換器６−１〜６−ＭやＡ／Ｄ変換器７−１〜７−Ｍを介してパラレル・シリアル変換器８のメモリ８−１〜８−Ｍに一旦保存される。
【００３３】
第２列〜第Ｍについても同様にして、有効領域４０にある第３ラインの検出素子１からの信号電荷と無効領域４１にある第１ライン及び第２ラインの検出素子１からの合成寄生電荷が重畳されて信号出力線９−２〜９−Ｍに出力され、この重畳された電荷は電荷・電圧変換、Ａ／Ｄ変換がなされた後、パラレル・シリアル変換器８のメモリ８−２〜８−Ｍに一旦保存される。
このようにしてｔ３ａ〜ｔ３ｂにおいて得られた信号は第３ラインの画像データ（すなわち有効領域４０の最初のラインの画像データ）としてパラレル・シリアル変換器８のメモリ８−１〜８−Ｍに一旦保存された後、画像記憶回路１６に保存される。
【００３４】
以下同様にして、ドライバ出力端子５−４〜５−Ｎが順次ＯＮ電圧になると、第４ライン〜第Ｎラインに配置された検出素子１は内部に蓄積していた信号電荷を順次信号出力線９−１〜９−Ｍに出力し、またドライバ出力端子５−４〜５−ＮがＯＦＦ電圧に変わった時点では、しばらくの間寄生電荷を同じ信号出力線９−１〜９−Ｍに出力する。このため、図５（ｋ）に示すように、走査するライン番号の増加に伴い、信号出力線９−１には平面検出器２５の第１列を構成する検出素子１からの寄生電荷が順時合成される。この合成寄生電荷は他の列の合成寄生電荷と共に、電荷・電圧変換器６−１やＡ／Ｄ変換器７−１を介してパラレル・シリアル変換器８に一旦記憶され、さらに画像記憶回路１６において第４ライン〜第Ｎラインの画像データとして保存される。
【００３５】
画像記憶回路１６において１枚のＸ線画像データが形成されたならば、システム制御部１７は画像記憶回路１６の画像データを表示部２１の表示用画像メモリ３６に一旦保存し、さらにＤ／Ａ変換器３１と表示回路３２によってＤ／Ａ変換とＴＶフォーマットへの変換を行った後モニタ３３にてＸ線画像として表示する。
ところで、信号出力線９−１における合成寄生電荷の単位時間あたりの変化量（すなわち変化率）は図５（ｋ）に示すように第１ラインの検出素子１の信号電荷を読み出した直後が最も大きく、読み出しのライン番号が大きくなるに従って一定の値αに漸近する特性を有している。なお、図５（ｈ）〜（ｋ）では寄生電荷及び合成寄生電荷の大きさの時間的変化のみを示し、信号電荷については省略している。
【００３６】
図６はライン番号に対する合成寄生電荷成分を実線で、またこれに重畳される信号電荷成分を破線によって示したものであり、図６（ａ）は本発明の第１の実施の形態における、例えば信号出力線９−１の合成寄生電荷と信号電荷について、また図６（ｂ）は従来の方式における合成寄生電荷と信号電荷について模式的に示したものである。既に述べたように、本発明の第１の実施の形態では、Ｘ線画像の画像データは第３ライン〜第Ｎラインの駆動時において得られる信号電荷から生成され、これに対して従来法では第１ライン〜第Ｎラインの駆動時において得られる信号電荷から生成される。
【００３７】
従って、本実施の形態によって得られる画像データ（図６（ａ））における合成寄生電荷成分の変化分（β１）は、従来の画像データ（図６（ｂ））における合成寄生電荷の変化分（β２）に対して大幅に低減し、従ってＸ線画像におけるシェーディングも顕著に改善される。
図７は本実施の形態と従来法におけるＸ線画像上のシェーディングについて示したものであり、寄生電荷に起因して発生するシェーディングはいずれの場合もライン番号の小さい部分に発生するが、図７（ａ）に示した本実施の形態におけるシェーディングは図７（ｂ）の従来法におけるシェーディングに比べ大幅に低減する。すなわち、本実施の形態によれば、無効領域の電荷を先行して読み出すため、有効領域の信号電荷の読み出しの際における寄生電荷量が各ラインでほぼ飽和状態となっているため、ライン間で明暗の差が生じることがないので、シェーディングを低減することができる。
【００３８】
次に、第１の実施の形態の変形例について述べる。この変形例は特開２００１−３４０３２公報にて提案されている、暗電流ノイズの除去を目的に構成された平面検出器２５において本発明を適用したものである。図８（ａ）は、Ｘ線検出器２５及びその周辺回路について示したものであり、図４に示したＸ線検出器２５と同様に、Ｘ線が照射された後ゲートドライバ５によって各検出素子１に対する駆動信号が時間系列的に出力され、このゲートドライバ５の駆動パルスによって、検出素子１に蓄積された電荷が信号出力線９−１〜９−Ｍに出力される。さらに、信号出力線９−１〜９−Ｍに時間系列的に出力された電荷は、電荷・電圧変換器６−１〜６−Ｍを介してＡ／Ｄ変換器７−１〜７−Ｍに送られる。
【００３９】
この平面検出器２５では、第１列の検出素子１−１１、１−１２、１−１３、・・・１−１Ｎの表面にはＸ線を遮蔽するマスクが設けられる。マスクが設けられた第１列の検出素子１からの電荷はＡ／Ｄ変換器７−１を介し減算器１４−１〜１４−Ｍ−１の第１の入力端子へ入力される。一方、マスクが設けられていない第２列〜第Ｍ列の検出素子１からの電荷はＡ／Ｄ変換器７−２〜７−Ｍを介して減算器１４−１〜１４−Ｍ−１の第２の入力端子へ送られる。減算器１４−１〜１４−Ｍ−１ではＡ／Ｄ変換器７−１と７−２〜７−Ｍからの信号との間で減算が行われ、その結果はパラレル・シリアル変換器３８のメモリ３８−１〜３８−Ｍ−１に一旦記憶された後画像記憶部１６に保存される。
【００４０】
ところで、Ｘ線検出器素子１はその構造上、Ｘ線が照射されない期間は暗電流ノイズによる電荷（以下ノイズ電荷）が電荷蓄積コンデンサ３に蓄積される。このノイズ電荷はＴＦＴがＯＦＦになった直後に限定されて発生する寄生電荷とは異なり、ＴＦＴがＯＦＦ状態にある場合には常時蓄積される。このノイズ電荷の影響を除去するために、上記公報では、表面にＸ線遮蔽マスクが設けられた検出素子１を有効領域４０の検出素子に隣接して配置する方法がとられている。
【００４１】
以下では、Ｘ線遮蔽マスクが装着された第１列の検出素子１−１１、１−１２，１−１３、・・・１−１ＮとＸ線遮蔽マスクが装着されていない第２列の検出素子１−２１、１−２２，１−２３、・・・１−２Ｎを例に上記のノイズ電荷除去の原理と、このノイズ電荷除去を目的に構成された平面検出器２５に本発明を適用した変形例について説明する。
Ｘ線が被検体１３を透過しＸ線検出器２５に照射された場合、検出素子１−２１、１−２２，１−２３、・・・１−２Ｎでは、照射されたＸ線量に応じた電荷（信号電荷）が蓄積される。一方、検出素子１−１１、１−１２，１−１３、・・・１−１ＮではＸ線遮蔽マスクのため信号電荷は蓄積されない。Ｘ線が照射されてから、各検出素子１−２１、１−２２，１−２３、・・・１−２Ｎに蓄積された信号電荷がゲートドライバ５の駆動パルスによって信号出力線９−２に読み出される間に、これらの検出素子１には上記の暗電流のためノイズ電荷が徐々に蓄積される。従って検出素子１−２１、１−２２，１−２３、・・・１−２Ｎの信号電荷が読み出される際には信号電荷にノイズ電荷が重畳されて読み出される。一方、検出素子１−１１、１−１２，１−１３、・・・１−１Ｎにはノイズ電荷のみが蓄積され、このノイズ電荷がゲートドライバ５の駆動パルスによって信号出力線９−１に読み出される。
【００４２】
信号出力線９−１及び信号出力線９−２に出力されたそれぞれの電荷は電荷・電圧変換器６−１、６−２にて電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換器７−１、７−２においてデジタル信号に変換された後、減算器１４−１に入力される。この減算器１４−１で共通成分であるノイズ電荷による成分が除去され、信号電荷による成分のみがパラレル・シリアル変換器３８のメモリ３８−１を介して画像記憶部１６に送られ保存される。
【００４３】
同様にして第３列〜第Ｍ列についても、信号出力線９−３〜９−Ｍの出力電荷に対応した電圧信号から上記の信号出力線９−１の出力電荷に対応した電圧信号を減算することによってノイズ電荷による成分は除去され、信号電荷による成分のみがパラレル・シリアル変換器３８を介して画像記憶部１６に送られ保存される。本実施の形態の変形例では、図８（ｂ）に示すように、第１列の検出素子１−１１、１−１２，１−１３、・・・１−１Ｎはマスクを装着したマスク領域４２とし、第１ラインのＸ線検出器１−２１、１−３１、・・・１−Ｍ１及び第２ラインのＸ線検出器１−２２、１−３２、・・・１−Ｍ２を無効領域４１、残りの領域を有効領域４０と設定する。
【００４４】
このような３種類の領域の設定のもとに、第１の実施の形態と同じＸ線検出素子１の駆動を行い、各信号出力線９に出力された電荷に対して上記のような減算処理を行うことによって、ノイズ電荷の除去と寄生電荷が起因するシェーディングの低減が同時に可能となる。以下寄生電荷の発生と無効領域４１によるシェーディング低減については第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
以上、本発明の第１の実施の形態によれば、まず無効領域４１の検出素子の駆動を順次行い、このとき信号出力線９に出力される合成寄生電荷成分の変化が少なくなった時点で、画像信号生成のための有効領域４０に配置される検出器の駆動を行う。このためＸ線画像を生成する信号電荷に重畳される合成寄生電荷の変動が著しく低減されるため、Ｘ線画像上に発生するシェーディングを大幅に低減することが可能となる。なお、上記実施の形態において無効領域４１は有効領域４０に隣接して配置したが、必ずしも隣接してなくても良い。また、図３では有効領域４０にのみＸ線が照射される場合を示したが、無効領域４１が照射されても構わない。しかしながら、無効領域あるいはマスク領域に対してはＸ線照射を行わず、被検者に対する無駄なＸ線被爆を極力避けることが望ましい。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態について図９を用いて説明する。平面検出器２５を用いたＸ線診断装置に要求される性能の１つに動画像表示におけるリアルタイム性がある。この性能をさらに高めるための方策として、図９に示すように平面検出器２５の領域を列方向に２分割し、その各々の検出器から並列して電荷を読み出しを行う方法がとられている。本実施の形態では、このような電荷読み出しにおけるシェーディング低減方法について述べる。
【００４６】
図９の平面検出器２５はＭｘＮＡの平面検出器２５ＡとＭｘＮＢの平面検出器２５Ｂとが列方向に隣接して配置され、平面検出器２５Ａ及び２５Ｂにはそれぞれ独立なゲートドライバ５Ａ及び５Ｂ、電荷・電圧変換器６Ａ及び６Ｂ、Ａ／Ｄ変換器７Ａ及び７Ｂ、パラレル・シリアル変換器８Ａ及び８Ｂが備えられている。但しＮＡ≒Ｎ／２、ＮＢ≒Ｎ／２である。また、画像記憶回路１６も同様にして画像記憶回路１６Ａ及び１６Ｂに分割され、パラレル・シリアル変換器８Ａ及び８Ｂの出力データは画像記憶回路１６Ａ及び１６Ｂにそれぞれ並行して書き込まれ保存される。
【００４７】
この平面検出器２５Ａ、２５Ｂにおいて、ライン方向に配列されたＭ個の検出素子１の駆動端子（すなわちＴＦＴのゲート端子）は共通接続されゲートドライバ５の出力端子に接続される。一方、列方向に配列されたＮＡ個及びＮＢ個の検出素子１の出力端子（すなわちＴＦＴのドレイン端子）は共通接続され、画像データ生成部２６の電荷・電圧変換器６Ａ，６Ｂの入力端子に接続される。
図１０はゲートドライバ５の駆動信号を示したものであり、図１０（ａ）はＸ線照射タイミング信号、図１０（ｂ）は平面検出器２５Ａ，２５Ｂの１Ａライン及び１Ｂラインを駆動するためのゲートドライバ出力であり、同様にして図１０（ｃ）は２Ａラインと２Ｂラインを、図１０（ｄ）は３Ａラインと３Ｂラインを駆動するためのゲートドライバ出力である。またこのときの合成寄生電荷を図１０（ｅ）に示す。このように本実施の形態では２つに分割した平面検出器２５Ａと２５Ｂを隣接して配置し、この平面検出器２５Ａと２５Ｂのそれぞれに対して隣接部とは反対側のラインから隣接部のラインに向かって順次並列読み出しを行うことを特徴とする。
【００４８】
システム制御回路１７からの制御信号に従って、Ｘ線発生部１２はｔ０ａ〜ｔ０ｂの期間に被検体１３に対してＸ線を照射し、平面検出器２５Ａ、２５Ｂの検出素子１は被検体１３を透過したＸ線を受信して、そのＸ線照射強度に比例した信号電荷を蓄積する。このＸ線照射が終了するとｔ１ａ〜ｔ１ｂにおいてゲートドライバ５Ａ、５Ｂは１Ａライン及び１Ｂラインに配置されているＭ個のＸ線検出素子１を駆動し、これらに蓄積されている信号電荷を電荷・電圧変換器６Ａ，６Ｂに出力する。出力された信号電荷は電荷・電圧変換器６Ａ，６Ｂ、Ａ／Ｄ変換器７Ａ，７Ｂ、さらにはパラレル・シリアル変換器８Ａ，８Ｂを介して画像信号として画像記憶回路１６Ａ，１６Ｂに保存される。
【００４９】
次に、ｔ２ａ〜ｔ２ｂにおいてゲートドライバ５Ａ、５Ｂは２Ａライン及び２Ｂラインに配置されているＭ個のＸ線検出素子１を駆動し、これらに蓄積されている信号電荷を電荷・電圧変換器６Ａ，６Ｂに出力する。このとき１Ａライン及び１Ｂラインからは寄生電荷が出力され、２Ａライン及び２Ｂラインの信号電荷と重畳される。この重畳された電荷は電荷・電圧変換器６Ａ，６Ｂ、Ａ／Ｄ変換器７Ａ，７Ｂさらにはパラレル・シリアル変換器８Ａ，８Ｂを介して画像信号として画像記憶回路１６Ａ，１６Ｂに保存される。同様にして３Ａラインと３Ｂライン、４Ａラインと４Ｂライン・・・ＮＡラインとＮＢラインにおける検出素子１からの信号電荷とこれに重畳された寄生電荷は電荷・電圧変換器６Ａ，６Ｂ、Ａ／Ｄ変換器７Ａ，７Ｂ、パラレル・シリアル変換器８Ａ，８Ｂを介して画像記憶回路１６Ａ，１６Ｂに保存される。画像記憶回路１６Ａ，１６Ｂにおいて１枚のＸ線画像データが形成されたならば、システム制御部１７は画像記憶回路１６の画像データを表示部２１の表示用画像メモリ３６に一旦保存し、さらにＤ／Ａ変換器３１と表示回路３２によってＤ／Ａ変換とＴＶフォーマットへの変換を行った後モニタ３３にてＸ線画像として表示する。
【００５０】
次に、２つに分割した平面検出器２５Ａと２５Ｂに対してその隣接部とは反対側のラインから隣接部のラインに向かって順次並列読み出しを行う場合の利点を以下に述べる。図１１は第２の実施の形態におけるシェーディング特性（図１１（ａ−１）〜（ａ−３））と、隣接部から順次並列読み出しを行う従来の方法におけるシューディング特性（図１１（ｂ−１）〜（ｂ−３））とを比較したものであり、図１１（ａ−１）及び図１１（ｂ−１）の太矢印は読み出し順序、図１１（ａ−２）及び図１１（ｂ−２）は合成寄生電荷特性、また図１１（ａ−３）及び図１１（ｂ−３）は画像上のシェーディングの発生部位を示す。
【００５１】
図１１（ａ−１）に示すように、平面検出器２５Ａの１ＡラインからＮＡラインの順に、同様にして平面検出器２５Ｂの１ＢラインからＮＢラインの順に電荷読み出しのための駆動を継続して行った場合、出力される合成寄生電荷成分は図１１（ａ−２）に示すように中央部の繋ぎ目近傍で一様な特性となる。これに対して図１１（ｂ−１）に示すようにＮＡラインから１Ａライン、ＮＢラインから１Ｂラインの順番に駆動を行う場合には、ＮＡライン及びＮＢライン駆動時の合成寄生電荷の変化率は最大であり、従って合成寄生電荷特性は図１１（ｂ−２）に示すように中央部の第ＮＡラインと第ＮＢラインの繋ぎ目で大きな凹みを呈する。
【００５２】
すなわち、図１１（ａ−３）に示すように、２つに分割した平面検出器２５Ａと２５Ｂに対してその隣接部とは反対側のラインから隣接部のラインに向かって順次並列読み出しを行う場合には、シェーディングは画像上の端部（図１１では上端部と下端部）に発生する。これに対して図１１（ｂ−３）に示すように２つに分割した平面検出器２５Ａと２５Ｂ隣接部から外端部に向かって順次並列読み出しを行う場合のシェーディングは中央部に発生する。
【００５３】
一般の画像診断においては、診断に最も重要な部位は画像の中央部に位置させるため、この第２の実施の形態によれば、分割した平面検出器２５Ａと２５Ｂの隣接部に対して反対側のラインから読み出しを行うことによって、シェーディングの発生をＸ線画像の端部に位置させることができるため、シェーディングが診断に及ぼす影響を低減することが可能となる。なお、上記実施の形態においては平面検出器２５の分割数を２としたが、これに限定されるものではない。
【００５４】
本発明の第３の実施の形態について図１２を用いて説明する。本実施の形態では、第２の実施の形態の分割された平面検出器２５に、第１の実施の形態の無効領域４１を導入することによって、シェーディングの影響をさらに低減する方法について述べる。図１２の平面検出器２５はＭｘＮＡの平面検出器２５ＡとＭｘＮＢの平面検出器２５Ｂとが列方向に隣接して配置され、平面検出器２５Ａ及び２５Ｂにはそれぞれ独立なゲートドライバ５Ａ及び５Ｂと、電荷・電圧変換器６Ａ及び６Ｂと、Ａ／Ｄ変換器７Ａ及び７Ｂと、パラレル・シリアル変換器８Ａ及び８Ｂとが備えられている。但しＮＡ≒Ｎ／２、ＮＢ≒Ｎ／２である。また、画像記憶回路１６も同様にして画像記憶回路１６Ａ及び１６Ｂに分割され、パラレル・シリアル変換器８Ａ及び８Ｂの出力データは画像記憶回路１６Ａ及び１６Ｂにそれぞれ並列して書き込まれ保存される。
【００５５】
システム制御部１７は画像記憶回路１６Ａ及び１６Ｂから画像データを読み出して表示部２１の表示用画像メモリ３６に一旦保存し、さらにＤ／Ａ変換器３１と表示回路３２によってＤ／Ａ変換とＴＶフォーマットへの変換を行った後モニタ３３にてＸ線画像として表示する。この第３の実施の形態における平面検出器２５Ａは第１Ａラインと第２Ａラインを無効領域４１として、また第３Ａライン〜第ＮＡラインを有効領域４０として用い、第３Ａライン〜第ＮＡラインに配置される検出素子１の電荷読み出しに先行して第１Ａラインと第２Ａラインに配置される検出素子１の電荷読み出しを行う。同様にして、平面検出器２５Ｂは第１Ｂラインと第２Ｂラインを無効領域４１として、また第３Ｂライン〜第ＮＢラインを有効領域４０として用い、第３Ｂライン〜第ＮＢラインに配置される検出素子１の電荷読み出しに先行して第１Ｂラインと第２Ｂラインに配置される検出素子１の電荷読み出しを行う。なお、それぞれの平面検出器２５Ａ，２５Ｂにおける電荷読み出し方法は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００５６】
図１３は第３の実施の形態における合成寄生電荷特性を示すものであり、図１３（ａ）の平面検出器２５Ａ及び２５Ｂの無効領域４１Ａ，４１Ｂ及び有効領域４０Ａ，４０Ｂに対して図１３（ｂ）は各ラインの合成寄生電荷特性、図１３（ｃ）は画像上に発生するシェーディングを示す。但し、この場合の分割された２つの平面検出器２５Ａ及び２５Ｂの有効領域４０Ａ，４０Ｂにおける電荷読み出し方向は、第２の実施の形態と同様に隣接部に向かって行われる。なお、Ｘ線画像のシェーディングの程度は無効領域４１のライン数に依存するが、その読み出し方向には殆ど依存しない。従って、図１３（ｂ）の矢印で示した読み出し方向において、無効領域４１Ａ及び無効領域４１Ｂの読み出し方向は、いずれの方向であってもかまわない。
【００５７】
図１４に本発明の第３の実施の形態の第１の変形例における電荷読み出し領域と読み出し順序を示す。この変形例は、操作者が最大の撮影範囲より小さい撮影範囲を設定した例であり、その撮影範囲は平面検出器２５Ａと２５Ｂに隣接部近辺に位置している。また、この変形例は図１２に示したものと同様の平面検出器２５Ａ及び２５Ｂとその周辺回路を用い、ゲートドライバ５をはじめとする周辺回路の駆動制御方法を変更して行う。この場合、平面検出器２５Ａと平面検出器２５Ｂの隣接部分付近に有効領域４０Ａと４０Ｂを配置し、さらに、この有効領域４０の外側に隣接して無効領域４１Ａ及び４１Ｂを新たに配置する。たとえばＮＸＡライン〜ＮＸＡ＋１ライン及びＮＸＢライン〜ＮＸＢ＋１ラインを無効領域４１に、またＮＸＡ＋２ライン〜ＮＡライン及びＮＸＢ＋２ライン〜ＮＢラインを有効領域４０として設定する。
【００５８】
システム制御部１７はゲートドライバ５Ａ及び５Ｂに制御信号を送り、ゲートドライバ５Ａ及び５Ｂは、この無効領域４１のＮＸＡライン〜ＮＸＡ＋１ライン及びＮＸＢライン〜ＮＸＢ＋１ラインを有効領域４０であるＮＸＡ＋２ライン〜ＮＡライン及びＮＸＢ＋２ライン〜ＮＢラインに先駆けて駆動し、引き続いて有効領域４０を駆動して信号電荷と寄生電荷を信号出力線９−１〜９−Ｍに出力する。これらの出力のうち有効領域４０であるＮＸＡ＋２ライン〜ＮＡラインを駆動したタイミングで収集される信号電荷及び合成寄生電荷は電荷・電圧変換器６、Ａ／Ｄ変換器７、パラレル−シリアル変換器８を介して、画像記憶回路１６に保存される。
【００５９】
システム制御部１７は画像記憶回路１６から画像データを読み出し、表示部２１の表示用画像メモリ３６に一旦保存した後、Ｄ／Ａ変換器３１と表示回路３２を介してＤ／Ａ変換とＴＶフォーマットへの変換を行い、モニタ３３にてＸ線画像として表示する。
以上述べたように、本発明の第３の実施の形態によればリアルタイム性を向上させた平面検出器２５の読み出し法に本発明を適用することによって、寄生電荷に起因するシェーディングの影響をさらに低減することができる。また第１の変形例によれば比較的狭い領域を短時間で画像化する場合においても同様な効果が得られる。なお上記の第３の実施の形態の説明では、２つに分割した平面検出器２５Ａと２５Ｂの隣接部に対して反対側（外側）のラインから隣接部に向かって読み出す方法について述べたが、これに限定されるものでは無い。とくに無効領域４１を設定することによって合成寄生電荷特性が完全に平坦特性をしている場合には有効領域４０をいかなる方向で読み出しを行っても画像上のシェーディングを抑えることが可能である。なお、この場合も無効領域４１の読み出し方向は無効領域４１Ａ及び無効領域４１Ｂの読み出し方向は、図１４の矢印▲１▼ａ及び▲１▼ｂで示すように、いずれの方向であってもよい。
【００６０】
以下、上記の実施の形態における第２の変形例について、図１５および図１６を用いて説明する。第２の変形例は、Ａ／Ｄ変換器７の増幅範囲の設定に関する変形例である。なお、その他の構成は上述の実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。まず、上述の実施の形態におけるＡ／Ｄ変換器７の増幅範囲を図１５に示す。図１５の右上には、画像上のシェーディングの発生部位を示しており、左側に、合成寄生電荷成分を示している。このとき、Ａ／Ｄ変換器７の増幅範囲は、下側に示されるように、平面検出器２５の無効領域４１から有効領域４０のどの領域で得られる信号も増幅可能な範囲となっている。
【００６１】
一方、第１の変形例におけるＡ／Ｄ変換器７の増幅範囲は、図１６に示すように、無効領域４１で得られる信号はカットし、かつ有効領域４０で得られる信号を増幅する増幅範囲を備えている。これにより、本変形例では、有効領域４０で得られる信号の差をより際立たせることができ、コントラストの良い画像を得ることができる。
また、第３の変形例は、第１の変形例と同様、上記Ａ／Ｄ変換器７の増幅範囲を設定された撮影範囲に応じて変更するものである。図１７は、操作者が撮影範囲を狭めた場合のＡ／Ｄ変換器７の増幅範囲を示している。すなわち、本変形例では、操作者によって設定された撮影範囲に応じてＡ／Ｄ変換器７の増幅範囲を変更する機能を備えている。具体的には、撮影範囲に対するＡ／Ｄ変換器７の適正な増幅範囲を予め測定等により求めておき、システム制御部１７に、テーブルとして記憶しておく。これを操作者の設定した撮影範囲に応じて読み出し、Ａ／Ｄ変換器７の増幅範囲を設定する。これにより、本変形例では、よりコントラストの良い画像を得ることが可能である。
【００６２】
また、その他の変形例として、第３の変形例のように、有効領域４０の一部に撮影領域を設定した場合、撮影領域以外の領域からは信号を取り出しても良い。この場合には、無効領域４１から信号電荷を取り出し、その後、有効領域４０全体から信号電荷を取り出し、撮影範囲に対応する領域から取り出された信号電荷のみを用いて画像作成することになる。
以上、本発明の実施の形態及び変形例について述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、本発明の実施の形態では無効領域４１のライン数を２本の場合について述べたが、これに限定されるものではなく、実際のＸ線撮影では数十本分のライン数が必要となる場合もある。また図９、図１２及び図１４において２つの検出器４０Ａ、４０Ｂからの平行同時読み出しについて述べたが、分割数は２以上であってもよい。さらに図４における無効領域４１の位置は第３ライン側に限定されるものではなく、第Ｎライン側であってもよい。また有効領域４０と無効領域４１は隣接していなくともよい。なお被検体を透過したＸ線は平面検出器２５の有効領域４０にのみ結像させることが生体安全上望ましいが、無効領域４１にＸ線が照射され信号電荷が蓄積されても寄生電荷特性は変わらない。
【００６３】
以上述べたように、上記実施の形態によれば、検出素子１の信号電荷に重畳する寄生電荷によって生ずるＸ線画像上のシェーディングを低減することができるため、良質なＸ線画像が得られるＸ線診断装置を提供できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シェーディング現象を低減し、高品質のＸ線画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態乃至第３の実施の形態におけるＸ線診断装置全体の概略構成を示す図。
【図２】平面検出器の構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＸ線照射領域を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における平面検出器の構成と周辺回路を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態における寄生電荷の発生順序を示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態における信号電荷と合成寄生電荷を示す図。
【図７】本発明の第１の実施の形態における画像上のシェーディングを示す図。
【図８】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す図。
【図９】本発明の第２の実施の形態における平面検出器の構成と周辺回路を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるゲートドライバのタイムチャートを示す図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における画像上のシェーディングを示す図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における平面検出器の構成と周辺回路を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における画像上のシェーディングを示す図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態の変形例を示す図。
【図１５】本発明の第３の実施の形態の第２の変形例を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施の形態の第２の変形例を示す図。
【図１７】本発明の第３の実施の形態の第２の変形例を示す図。
【符号の説明】
１　検出素子、
５　ゲートドライバ、
６　電荷・電圧変換器
７　Ａ／Ｄ変換器
８　パラレル・シリアル変換器
１５　Ｘ線検出部
１６　画像記憶回路
１７　システム制御部
２０　操作部
２１　表示部
２５　平面検出器
２６　画像データ生成部
４０　有効領域
４１　無効領域
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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