(57)【要約】【課題】撮影した被写体画像に対してゲイン補正を行なう際に、高品質で、かつ、アーチィファクトの無い被写体画像の取得を実現する。【解決手段】複数の動作モードの各動作モード毎に、被写体が存在しない状態であってキャリブレーションテーブルに設定されているＸ線発生装置１０２の照射条件及びＸ線撮像装置１０１の駆動条件に基づいて撮影された補正用画像を記憶するゲイン補正用画像メモリ１０７と、操作者インターフェース１０８で選択された動作モードに基づいてゲイン補正用画像メモリ１０７から対応する補正用画像を抽出し、当該抽出した補正用画像を用いて、被写体が存在する状態であって当該選択された動作モードのキャリブレーションテーブルに設定されている条件に基づいて撮影された被写体画像のゲイン補正処理を行なう画像処理部１０５とを具備する。【選択図】図１
2007330617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を発生させて外部に照射する放射線発生手段から照射された放射線の撮像を行なう放射線撮像手段と、
複数の動作モードの中から撮影を行なう動作モードを選択するための選択手段で選択される前記複数の動作モードの各動作モード毎に、前記放射線発生手段の放射線の照射条件及び前記放射線撮像手段の駆動条件が設定されているテーブルを記憶するテーブル記憶手段と、
前記複数の動作モードの各動作モード毎に、被写体が存在しない状態であって前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された補正用画像を記憶する画像記憶手段と、
前記選択手段で選択された動作モードに基づいて前記画像記憶手段から対応する補正用画像を抽出し、当該抽出した補正用画像を用いて、前記被写体が存在する状態であって前記選択手段で選択された動作モードの前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された被写体画像のゲイン補正処理を行なう画像処理手段と
を有することを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項２】
前記放射線撮像手段は、前記放射線を電気信号に変換する変換素子と当該変換素子の電気信号を転送するスイッチ素子とを具備する画素が２次元マトリクス状に形成された変換部と、前記変換部から前記電気信号を読み出す読み出し部とを具備して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
【請求項３】
前記テーブルに設定されている前記放射線発生手段の照射条件は、当該放射線発生手段における電圧、電流、前記放射線の照射時間、及び照射モードのうち、少なくとも何れか１つを含むものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像システム。
【請求項４】
前記テーブルに設定されている前記放射線撮像手段の駆動条件は、前記読み出し部における前記電気信号の増幅率、前記変換部から前記電気信号を読み出す際の前記画素の電気信号における加算数、前記変換素子に印加する電圧、前記スイッチ素子に印加する電圧、及び前記読み出し部におけるローパスフィルタのカットオフ周波数のうち、少なくとも何れか１つを含むものであることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
【請求項５】
前記変換素子の主材料として、アモルファスシリコンが用いられていることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
【請求項６】
前記変換素子は、ＭＩＳ型の光電変換素子又はＰＩＮ型の光電変換素子を含むことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像システム。
【請求項７】
放射線の波長を変換する波長変換体を更に有し、
前記変換素子には、前記波長変換体により波長変換された放射線が入射することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
【請求項８】
前記変換素子は、放射線を吸収して直接的に電気信号に変換する機能を有するものであり、当該変換素子は、アモルファスセレン、ヒ素化ガリウム、ヨウ化水銀、ヨウ化鉛及びテルル化カドミウムの中から選択された１種を主材料とするものであることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像システム。
【請求項９】
放射線を発生させて外部に照射する放射線発生手段から照射された放射線の撮像を行なう放射線撮像手段と、複数の動作モードの中から撮影を行なう動作モードを選択するための選択手段で選択される前記複数の動作モードの各動作モード毎に、前記放射線発生手段の放射線の照射条件及び前記放射線撮像手段の駆動条件が設定されているテーブルを記憶するテーブル記憶手段とを具備する放射線撮像システムの駆動方法であって、
前記複数の動作モードの各動作モード毎に、被写体が存在しない状態であって前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された補正用画像を画像記憶手段に記憶する記憶ステップと、
前記選択手段で選択された動作モードに基づいて、前記画像記憶手段から対応する補正用画像を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出した補正用画像を用いて、前記被写体が存在する状態であって前記選択手段で選択された動作モードの前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された被写体画像のゲイン補正処理を行なう画像処理ステップと
を有することを特徴とする放射線撮像システムの駆動方法。
【請求項１０】
前記放射線撮像手段は、前記放射線を電気信号に変換する変換素子と当該変換素子の電気信号を転送するスイッチ素子とを具備する画素が２次元マトリクス状に形成された変換部と、前記変換部から前記電気信号を読み出す読み出し部とを具備して構成されていることを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像システムの駆動方法。
【請求項１１】
前記テーブルに設定されている前記放射線発生手段の照射条件は、当該放射線発生手段における電圧、電流、前記放射線の照射時間、及び照射モードのうち、少なくとも何れか１つを含むものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の放射線撮像システムの駆動方法。
【請求項１２】
前記テーブルに設定されている前記放射線撮像手段の駆動条件は、前記読み出し部における前記電気信号の増幅率、前記変換部から前記電気信号を読み出す際の前記画素の電気信号における加算数、前記変換素子に印加する電圧、前記スイッチ素子に印加する電圧、及び前記読み出し部におけるローパスフィルタのカットオフ周波数のうち、少なくとも何れか１つを含むものであることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像システムの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の放射線像を撮像する放射線撮像システム及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療現場におけるＸ線を用いた静止画の撮影系は、Ｘ線を患者に照射し、その透過Ｘ線像をフィルムに露光するフィルム方式が主流になっている。フィルムは、情報を表示、記録する機能を有しており、また、大面積化できるとともに、階調性が高く、しかも軽量で取り扱いが容易であるため、世界中に普及している。その反面、現像工程を要する煩雑さや、長期にわたる保管場所の問題、その検索に人手と時間を要する問題点を残している。
【０００３】
一方、動画像の撮影系は、イメージ・インテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）が主流となっている。このＩ．Ｉ．は、装置内部で光電子増倍作用を利用しているため、一般に感度が高く、被曝線量の観点で優れている。その反面、光学系の影響による周辺画像の歪みや、低コントラストであること、装置構成が大規模になるといった短所が指摘されている。Ｉ．Ｉ．は、患者の透視画像を医師がモニターするだけでなく、ＣＣＤのアナログ出力をディジタル変換して、透視画像の記録や、表示、保管を行なうことも可能である。しかし、診断には高い階調性が求められるため、透視画像にＩ．Ｉ．を用いても、静止画撮影においては、フィルムを用いている例が多い。
【０００４】
最近、病院内でのＸ線画像に対するディジタル化の要求が高まりつつある。実際に、フィルムの替わりに、Ｘ線検出素子（光電変換素子）を２次元アレー状に配置させた固体撮像素子を用いて、Ｘ線量を電気信号に変換する、例えばＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の放射線撮像装置が使われ始めている。
【０００５】
このＸ線撮像装置では、Ｘ線画像をディジタル情報に置き換えることができるため、画像情報を遠方に、しかも瞬時に伝送することが可能となり、遠方にいながら都心の大学病院に匹敵する高度な診断が受けられるという長所がある。また、フィルムを用いなければ、病院内でのフィルムの保管スペースを省けるという長所もある。そして、将来的に、優れた画像処理技術を導入できれば、放射線医師を介さずに、コンピュータを用いた自動診断化が大いに期待されている。
【０００６】
近年、固体撮像素子にアモルファスシリコン薄膜半導体を用いて、静止画像を撮影する放射線撮像装置が実用化されている。具体的には、アモルファスシリコン薄膜半導体の製造技術を用いて、人体胸部の大きさをカバーする４０ｃｍ角を超える大面積化した固体撮像素子を備えた放射線撮像装置が実現されている。この放射線撮像装置は、その製造プロセスが比較的容易であるため、将来的には安価な装置の提供が期待されている。しかも、アモルファスシリコンは、１ｍｍ以下の薄いガラス板に製造することが可能であるため、ディテクタとしての厚さを非常に薄くできる長所がある。このような放射線撮像装置としては、例えば、下記の特許文献１に挙げるものがある。
【０００７】
さらに最近では、このような放射線撮像装置において動画像を撮影する開発が進められている。このような放射線撮像装置１台を安価に製造できれば、静止画像及び動画像が撮影できるため、多くの病院に普及させることが期待できる。
【０００８】
放射線撮像装置を用いて動画を撮影する場合、静止画に比べて、読み出し時間を短くすること（フレームレート速くすること）や、Ｓ／Ｎを向上させることが課題となる。そのため、動画を撮影する場合、一般的に「画素加算」と呼ばれる駆動を行なう。通常、単一の画素を１画素（以後、この1画素を「単位画素」と称する）として読み出すのに対し、画素加算では、複数の画素をまとめて１画素（以後、この1画素を「複画素」と称する）として読み出す。
【０００９】
次に、図１１及び図１２に示す回路図を用いて、画素加算について説明する。
画素加算の手法は、様々な手法が考えられており、例えば、ゲート配線を２本同時にＯＮして、図１１に示すようにＡＤコンバータのＡＤ変換前にアナログ信号を画素加算する手法と、図１２に示すようにＡＤ変換後にディジタル信号を加算する手法がある。前者は、アナログ信号を加算し、その後ＡＤ変換するため、ＡＤ変換するデータ量が減り、読み出し時間を短縮できる。それに対し、後者では、アナログ信号を全てディジタル信号へＡＤ変換してからディジタル信号を加算するため、読み出し時間が長い。また、ディジタル信号の加算に比べ、アナログ信号の加算は、ノイズが小さくＳ／Ｎが高い。
【００１０】
図１１、図１２に示すＸ−ＲＡＹの量子ノイズを「Ｘ−ＲＡＹ」、光電変換素子の暗電流のショットノイズを「Senser」とする。また、図１１、図１２に示す読み出し回路部（アンプ：ＡＭＰ）のノイズを「ＡＭＰ」、ＡＤコンバータのノイズを「ＡＤ」とすると、総ノイズは、自乗和で求めることができる。
【００１１】
具体的に、図１１のアナログ加算による総ノイズは、以下の数式で示される。
・アナログ加算ノイズ≒√｛（２Ｘ−ＲＡＹ）2＋（２Senser）2
＋（ＡＭＰ）2＋（ＡＤ）2｝
上式に示すように、アナログ加算の場合には、Ｘ−ＲＡＹの量子ノイズ「Ｘ−ＲＡＹ」と光電変換素子のノイズ「Senser」が（√２倍）になる。
【００１２】
また、図１２のディジタル加算による総ノイズは、以下の数式で示される。
・ディジタル加算ノイズ≒√｛（２Ｘ−ＲＡＹ）2＋（２Senser）2
＋（２ＡＭＰ）2＋（２ＡＤ）2｝
上式に示すように、ディジタル加算の場合には、全てのノイズが（√２）倍となり、アナログ信号を加算した場合に比べて、ノイズが大きくなる。
【００１３】
また、信号量は、アナログ加算及びディジタル加算ともに２倍になるため、ディジタル加算のほうが、Ｓ／Ｎは低下する。
【００１４】
そのため、画素加算は、フレームレートが速く、Ｓ／Ｎの高いアナログ信号の画素加算が一般的に行なわれる。また、画素加算は、ゲート配線方向の２画素と信号配線方向の２画素の計４画素（以降、２×２画素加算）の加算や、ゲート配線方向の３画素と信号配線方向の３画素の計９画素を加算するなど、加算する画素数を変えて撮影できる。
【００１５】
そして、画素数が増えるほど、読み出し時間が短くなり、フレームレート、Ｓ／Ｎが向上するが、複数の画素を１つにまとめて１つの画素（複画素）として出力するため、解像力が低下する。そのため、フレームレート、Ｓ／Ｎ、解像力の点から、撮影を行なう技師が被写体の状態に合わせて選択する。
【００１６】
また、放射線撮像装置は、光電変換素子の感度バラツキや、アンプＡ１〜Ａ４のゲインバラツキがあるため、ゲイン補正を行なう。ゲイン補正は、あらかじめ、被写体がない状態でＸ線を照射して撮影し、得られたゲイン補正用画像をメモリに保存しておき、被写体を撮影した際に、被写体画像をゲイン補正用画像で除算する。このゲイン補正用画像は、光電変換素子の経時変化もあるため、使用する技師が定期的に更新する。この更新操作を「キャリブレーション」という。
【００１７】
また、実際に医師が診断する画像は、被写体画像をゲイン補正用画像で除算するゲイン補正を行なった後の画像であるため、被写体画像のＳ／Ｎとゲイン補正用画像のＳ／Ｎが両方影響する。そのため、一方の画像のＳ／Ｎが低いと補正後の画像のＳ／Ｎが低下してしまう。このことから、画素加算を行なう場合のゲイン補正用画像もアナログ信号を加算したＳ／Ｎの高い画像を用いた方がよく、画素加算数の異なる複数の撮影モードがある放射線撮像装置では、撮影モードごとにゲイン補正用画像がある方が好ましい。
【００１８】
例えば、被写体画像を２×２画素のアナログ信号で加算して撮影した場合は、ゲイン補正用画像も２×２画素のアナログ信号で加算して撮影したものを使用する。また、被写体画像を３×３画素のアナログ信号で加算して撮影した場合は、ゲイン補正用画像も３×３画素のアナログ信号で加算して撮影したものを使用する。また、２×２画素加算や３×３画素加算の場合、合計の画素数が計４画素、計９画素と増えるため、画素加算をしないときのＸ線と同じ線量を照射した場合には、出力される信号もそれぞれ４倍、９倍になる。そのため、読み出し回路（アンプ）や、ＡＤコンバータのダイナミックレンジが飽和してしまい、正常な信号が出力されなくなる。即ち、この場合、高品質な撮影画像を取得することが困難になるという問題が生じる。
【００１９】
次に、図１３を用いて、被写体画像とゲイン補正用画像が異なる管電圧で撮影された場合に起こるアーティファクトについて説明する。
放射線撮像装置は、図１３（ａ）に示すように、２次元に配置された光電変換素子上に蛍光体が積層された構造で形成されている。蛍光体は入射したＸ線を可視光に変換し、可視光を光電変換素子で電気信号に変換する。蛍光体は、主にＣｓＩやＧＯＳを主成分とする材料が用いられるが、ＤＱＥやＭＴＦの良い柱状結晶のＣｓＩが主に用いられる。このＣｓＩは、真空蒸着法という方法によって形成されるが、スプラッシュと呼ばれる図１３（ａ）に示す凹凸状の欠陥が発生する。このスプラッシュは、ＣｓＩを真空蒸着する際に必ず発生してしまうもので、完全に無くすことは難しい。
【００２０】
図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）は、蛍光体のスプラッシュ欠陥下部の光電変換素子の出力を表したものである。スプラッシュ欠陥部は、他の正常部に比べて、ＣｓＩの膜厚が異なため、管電圧に対する出力が正常部と変わり、さらに撮影する管電圧によってもＸ線の吸収量が変わるため、光電変換素子の出力変化を生じさせてしまう。
【００２１】
例えば、図１３（ｂ）に示すように、Ｘ線の管電圧が８０ｋＶｐでは、光電変換素子の出力が正常部に比べて２０％程度低下するのに対し、図１３（ｃ）に示すように、管電圧が６０ｋＶｐでは、光電変換素子の出力が正常部に比べて１０％程度の低下となる。そのため、例えば被写体画像を管電圧６０ｋＶｐで撮影し、ゲイン補正用画像を管電圧８０ｋＶｐで撮影した場合、被写体画像／ゲイン補正用画像の除算を行なうと、スプラッシュ欠陥のゲイン補正ができず、図１３（ｄ）のように１２％の低下として現れてしまう。以後、このように、異なる管電圧で撮影された画像を用いてなされたゲイン補正を、「異管電圧ゲイン補正」と称する。
【００２２】
このようなゲイン補正によるエラーは、医師の誤診の要因となる。そして、このようなゲイン補正エラーは、ＣｓＩのみならず、ＧＯＳの蛍光体や、Ｘ線を直接電気信号に変換するアモルファスセレン、ヒ素化ガリウム、ヨウ化水銀、ヨウ化鉛でも起こり、撮影画像にアーティファクトを発生させるという問題が生じる。
【００２３】
【特許文献１】特開平８−１１６０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、撮影した被写体画像に対してゲイン補正を行なう際に、高品質で、かつ、アーチィファクトの無い被写体画像の取得を実現する放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の放射線撮像システムは、放射線を発生させて外部に照射する放射線発生手段から照射された放射線の撮像を行なう放射線撮像手段と、複数の動作モードの中から撮影を行なう動作モードを選択するための選択手段で選択される前記複数の動作モードの各動作モード毎に、前記放射線発生手段の放射線の照射条件及び前記放射線撮像手段の駆動条件が設定されているテーブルを記憶するテーブル記憶手段と、前記複数の動作モードの各動作モード毎に、被写体が存在しない状態であって前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された補正用画像を記憶する画像記憶手段と、前記選択手段で選択された動作モードに基づいて前記画像記憶手段から対応する補正用画像を抽出し、当該抽出した補正用画像を用いて、前記被写体が存在する状態であって前記選択手段で選択された動作モードの前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された被写体画像のゲイン補正処理を行なう画像処理手段とを有する。
【００２６】
本発明の放射線撮像システムの駆動方法は、放射線を発生させて外部に照射する放射線発生手段から照射された放射線の撮像を行なう放射線撮像手段と、複数の動作モードの中から撮影を行なう動作モードを選択するための選択手段で選択される前記複数の動作モードの各動作モード毎に、前記放射線発生手段の放射線の照射条件及び前記放射線撮像手段の駆動条件が設定されているテーブルを記憶するテーブル記憶手段とを具備する放射線撮像システムの駆動方法であって、前記複数の動作モードの各動作モード毎に、被写体が存在しない状態であって前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された補正用画像を画像記憶手段に記憶する記憶ステップと、前記選択手段で選択された動作モードに基づいて、前記画像記憶手段から対応する補正用画像を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップで抽出した補正用画像を用いて、前記被写体が存在する状態であって前記選択手段で選択された動作モードの前記テーブルに設定されている条件に基づいて撮影された被写体画像のゲイン補正処理を行なう画像処理ステップとを有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、撮影した被写体画像に対してゲイン補正を行なう際に、高品質で、かつ、アーチィファクトの無い被写体画像を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の諸実施形態では、放射線としてＸ線を適用した形態について例示するが、本発明においてはこのＸ線に限定されることなく、例えば、α線、β線、γ線なども放射線の範疇に含むものとする。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態の放射線撮像システムは、Ｘ線室３０１及びＸ線制御室３０２に分かれて構成されている。Ｘ線室３０１には、Ｘ線撮像装置１０１とＸ線発生装置１０２が置かれている。また、Ｘ線撮像装置１０１とＸ線発生装置１０２を制御する制御装置１０９は、Ｘ線制御室３０２内に置かれており、技師１１０は、Ｘ線制御室１０２からＸ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２を制御するように構成されている。
【００３０】
技師１１０は、操作者インターフェース１０８を介してＸ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２に対する制御を行う。この操作者インターフェース１０８としては、ディスプレイ上のタッチパネル、マウス、キーボード、ジョイスティック、フットスイッチなどから構成される。技師１１０は、操作者インターフェース１０８によって、管電圧、管電流、照射時間、パルス照射モード等のＸ線発生装置１０２の照射条件や、撮影モード（静止画モード、動画モードなど）、撮像タイミングなどのＸ線撮像装置１０１の駆動条件等を設定できる。更に、技師１１０は、操作者インターフェース１０８によって、画像処理条件、被写体ＩＤ、取込画像の処理方法などの各情報の設定を行なうことができる。しかしながら、ほとんどの情報は、放射線情報システム（不図示）から転送されるので、個別に入力する必要はない。技師１１０の重要な作業は、撮影した画像の確認作業である。つまり、アングルが正しいか、患者等の被写体１１６が動いていないか、画像処理が適切か等の判断を行なう。
【００３１】
撮影制御部１２２は、技師１１０あるいは放射線情報システム（不図示）の指示に基づく撮像条件から、放射線源であるＸ線発生装置１０２や、Ｘ線撮像装置１０１を駆動して画像データを取り込む制御を行う。そして、撮影制御部１２２は、Ｘ線撮像装置１０１から取り込んだ画像データを画像処理部１０５に転送した後、技師１１０が指定する画像処理を画像処理部１０５に行なわせてこれを操作者インターフェース１０８に表示させる。また同時に、撮影制御部１２２は、ゲイン補正、オフセット補正、白補正、欠陥補正などの基本画像処理を画像処理部１０５に行なわせて、処理後の画像データを外部記憶装置１１１に保存する。
【００３２】
次に、信号の流れに沿って、本実施形態の放射線撮像システムの構成及び動作について説明する。
【００３３】
Ｘ線発生装置１０２は、高電圧発生源１１２と、Ｘ線管球１１３と、Ｘ線絞り１１４とを具備して構成されている。
【００３４】
Ｘ線管球１１３は、撮影制御部１２２により制御された高電圧発生源１１２によって駆動され、Ｘ線ビーム１１５を放射する。Ｘ線絞り１１４は、撮影制御部１２２により駆動され、撮像領域の変更に伴い、不必要なＸ線照射を行なわないようにＸ線ビーム１１５を整形する。Ｘ線ビーム１１５は、Ｘ線透過性の撮影用寝台（不図示）上に横たわった被写体１１６に向けられる。この撮像用寝台（不図示）は、撮影制御部１２２の指示に基づいて駆動される。そして、Ｘ線ビーム１１５は、被写体１１６及び撮像用寝台（不図示）を透過した後にＸ線撮影装置１０１に入射する。
【００３５】
Ｘ線撮影装置１０１は、グリッド１１７と、波長変換体１１８と、Ｘ線露光量モニタ１１９と、光電変換回路部１２０と、外部回路部１２１とを具備して構成されている。
【００３６】
グリッド１１７は、被写体１１６を透過することによって生じるＸ線散乱の影響を低減する。このグリッド１１７は、Ｘ線低吸収部材とＸ線高吸収部材とから成り、例えば、ＡｌとＰｂによるストライプ構造をしている。撮影制御部１２２は、Ｘ線照射時に、光電変換回路部１２０とグリッド１１７との格子比の関係によりモワレが生じないようにグリッド１１７を振動させる。
【００３７】
波長変換体１１８は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3、ＣａＷＯ4、ＣｄＷＯ4、ＣｓＩ及びＺｎＳの中から選択された１種を主材料として構成された蛍光体を含むものである。そして、波長変換体１１８は、入射した高エネルギーのＸ線によってその蛍光体の母体物質が励起され、再結合する際の再結合エネルギーにより可視領域の蛍光を出力する。その蛍光は、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、ＣａＷＯ4やＣｄＷＯ4などの母体自身によるものや、ＣｓＩ：ＴｉやＺｎＳ：Ａｇなどの母体内に付活された発光中心物質によるものがある。この波長変換体１１８に隣接して、光電変換回路部１２０が配置されている。
【００３８】
光電変換回路部１２０は、波長変換体１１８によって波長変換された光の光子を電気信号に変換する。即ち、光電変換回路部１２０は、被写体１１６の放射線像を撮像するものである。また、光電変換回路部１２０には、光電変換素子（撮像素子）を含む各画素（単位画素）が２次元行列状（２次元マトリクス状）に配置されている。各画素において、波長変換体１１８と光電変換素子によって、放射線を電荷に変換する変換素子が構成されている。
【００３９】
Ｘ線露光量モニタ１１９は、Ｘ線透過量を監視するものである。Ｘ線露光量モニタ１１９は、結晶シリコンの受光素子などを用いて直接Ｘ線を検出しても良いし、波長変換体１１８からの光を検出してもよい。本実施形態では、光電変換回路部１２０を透過した可視光（Ｘ線量に比例した光）を、光電変換回路部１２０が形成された基板の裏面に成膜されたＸ線露光量モニタ１１９のアモーファスシリコン受光素子で検知し、この情報を撮影制御部１２２に送信する。そして、撮影制御部１２２は、Ｘ線露光量モニタ１１９からの情報に基づいて、高電圧発生源１１２を駆動してＸ線を遮断あるいは調節する。
【００４０】
外部回路部１２１は、光電変換回路部１２０を駆動させる駆動回路部、光電変換回路部１２０の各画素からの信号を読み出す読み出し回路部、及び電源回路部を有して構成されている。この外部回路部１４５は、撮影制御部１２２の制御下で、光電変換回路部１２０を駆動し、各画素から信号を読み出し、画像信号（画像データ）としてＸ線制御室３０２の制御装置１０９に出力する。
【００４１】
制御装置１０９は、画像処理部１０５と、キャリブレーションテーブルメモリ１０６と、ゲイン補正用画像メモリ１０７と、操作者インターフェース１０８と、外部記憶装置１１１と、撮影制御部１２２とを具備して構成されている。
【００４２】
Ｘ線撮像装置１０１から出力された画像信号は、Ｘ線室３０１からＸ線制御室３０２内の画像処理部１０５へ転送される。この転送の際、Ｘ線室３０１内は、Ｘ線発生に伴うノイズが大きいため、画像信号（画像データ）がノイズのために正確に転送されない場合がある。そのため、転送路の耐雑音性を高くする必要がある。例えば、誤り訂正機能を持たせた転送路にすることや、その他、差動ドライバによるシールド付き対より線や光ファイバによる転送路を用いることが望ましい。
【００４３】
画像処理部１０５は、撮影制御部１２２の指示に基づき、表示データを切り替える。また、画像処理部１０５は、画像データに対して、オフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正などの各種の補正処理や、空間フィルタリング処理、リカーシブ処理などをリアルタイムで行なう。さらに、画像処理部１０５は、階調処理、散乱線補正処理、各種空間周波数処理などを必要に応じて行なう。なお、本実施形態では、画像処理部１０５は、Ｘ線撮像装置１０１の外部に設けられているが、放射線撮像装置１０１内に設けられてもよい。
【００４４】
画像処理部１０５で処理された画像データは、操作者インターフェース１０８に画像として表示される。また、リアルタイム画像処理と同時に、画像データの補正処理のみが行なわれた基本画像データは、外部記憶装置１１１に保存される。この外部記憶装置１１１としては、大容量、高速かつ高信頼性を満たすデータ保存装置が望ましく、例えば、ＲＡＩＤ等のハードディスクアレー等が望ましい。また、操作者（技師１１０）の指示に基づいて、外部記憶装置１１１に保存された画像データは、他の外部記憶装置に保存される。その際、画像データは、所定の規格（例えば、ＩＳ＆Ｃ）を満たすように再構成された後に、他の外部記憶装置に保存される。この他の外部記憶装置としては、例えば、光磁気ディスクや、ＬＡＮ上のファイルサーバ内のハードディスクなどである。
【００４５】
キャリブレーションテーブルメモリ１０６には、Ｘ線撮像システムの各動作モードにおけるＸ線撮像装置１０１の駆動条件とＸ線発生装置１０２のＸ線の照射条件とが設定されているキャリブレーションテーブルが記憶されている。ゲイン補正用画像メモリ１０７には、Ｘ線撮像システムの各動作モード毎に、被写体１１６が存在しない状態で撮影された各ゲイン補正用画像データが記憶されている。なお、本実施形態では、キャリブレーションテーブルメモリ１０６及びゲイン補正用画像メモリ１０７は、Ｘ線撮像装置１０１の外部に設けられているが、放射線撮像装置１０１内に設けられてもよい。
【００４６】
本実施形態のＸ線撮像システムは、ＬＡＮボードを介して、ＬＡＮに接続することも可能であり、ＨＩＳとのデータの互換性を持つ構造を有している。このＬＡＮには、動画もしくは静止画を表示するモニタや、画像データをファイリングするファイルサーバ、画像をフィルムに出力するイメージプリンタ、複雑な画像処理や診断支援を行なう画像処理用端末などが接続されている。なお、このＬＡＮには、複数のＸ線撮像システムを接続することは勿論可能である。また、本実施形態におけるＸ線撮像システムは、所定のプロトコル（例えば、ＤＩＣＯＭ）に従って、画像データを出力する。その他、ＬＡＮに接続されたモニタを用いて、Ｘ線撮像時に医師によるリアルタイム遠隔診断が可能である。
【００４７】
次に、Ｘ線撮像装置１０１の詳細について説明する。
図２は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムのＸ線撮像装置１０１における詳細な構成を示す等価回路図である。ここで、図２には、放射線撮像装置１０１を構成する各構成部のうち、光電変換回路部１２０と、外部回路部１２１に具備されている駆動回路部１２１ａ、読み出し回路部１２１ｂ及び電源回路部１２１ｃを示している。この図２に示す光電変換回路部１２０、駆動回路部１２１ａ、読み出し回路部１２１ｂ及び電源回路部１２１ｃは、例えばアモルファスシリコン薄膜半導体を用いて構成されている。
【００４８】
このＸ線撮像装置１０１では、撮影制御部１２２からの制御に基づき、動画撮影モード及び静止画撮影モードを含む各種の動作モードにおける駆動を可能に構成されている。
【００４９】
図２の光電変換回路部１２０には、放射線を電気信号（電荷）に変換する変換素子である光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ８−８と、当該光電変換素子から電気信号を取り出す（転送する）スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ８−８とを１つずつ具備する画素（単位画素）１００が２次元行列状に配置されている。図２には、便宜上、８画素×８画素の計６４個の単位画素を示している。
【００５０】
この光電変換回路部１２０の各単位画素１００は、例えば、ガラスなどの絶縁基板上にアモルファスシリコン薄膜半導体を用いて形成されている。また、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ８−８は、アモルファスシリコンを主材料としたＭＩＳ型構造又はＰＩＮ型構造で形成されている。この場合、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ８−８上には、光電変換素子が放射線を検知可能な波長領域の光に変換する波長変換体１１８が設けられており、当該光電変換素子には波長変換体１１８からの可視光が入射されることになる。なお、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ８−８としては、入射した放射線（Ｘ線）を吸収して直接的に電荷に変換するものであってもよい。この直接変換型の光電変換素子としては、例えば、アモルファスセレン、ヒ素化ガリウム、ヨウ化水銀、ヨウ化鉛及びテルル化カドミウムの中から選択された１種を主材料とするものである。また、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ８−８としては、ガラスなどの絶縁基板上にアモルファスシリコンにより形成されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が好適に用いられる。
【００５１】
光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ８−８は、例えばフォトダイオードで構成されており、逆方向バイアスが印加される。即ち、フォトダイオ−ドのカソ−ド電極側は、＋（プラス）にバイアスされる。バイアス配線Ｖｓは、各フォトダイオ−ドにバイアス（Ｖｓ）を供給するための共通の配線であり、電源回路部１２１ｃに接続されている。
【００５２】
ゲート配線Ｇ１〜Ｇ８は、各画素のスイッチ素子を行方向に接続し、各スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ８−８をオン／オフさせるための配線である。駆動回路部１２１ａは、各ゲート配線Ｇ１〜Ｇ８に駆動信号（パルス）を供給して、各スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ８−８を駆させ、各光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ８−８を動制御する。信号配線Ｍ１〜Ｍ８は、各画素のスイッチ素子を列方向に接続し、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ８−８を介して光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ８−８の電気信号（電荷）を読み出し回路部１２１ｂに読み出すための配線である。
【００５３】
スイッチＲＥＳは、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ８をリセットするものである。スイッチＧａｉｎは、読み出し回路部１２１ｂのアンプのゲイン切り替えスイッチである。アンプＡ１〜Ａ８は、信号配線Ｍ１〜Ｍ８からの電気信号を増幅するものである。Ｖｒｅｆ配線は、アンプＡ１〜Ａ８に電源回路部１２１ｃからの基準電源を供給する配線である。容量ＣＬ１〜ＣＬ８は、アンプＡ１〜Ａ８で増幅された電気信号を一時的に記憶するサンプルホールド容量である。スイッチＳＭＰＬは、サンプルホールドを行なうためのものである。スイッチＡＶＥ１及びＡＶＥ２は、サンプルホールドされた電気信号を画素加算（平均化）するためのスイッチある。ＡＤコンバータＡＤＣ１〜ＡＤＣ８は、サンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ８でサンプルホールドされた電気信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するためのものである。このＡＤ変換後のディジタル信号は、例えば画像処理部１０５等に出力されて画像処理等の所定の処理が行なわれた後、処理された画像データの表示や保存が行なわれる。
【００５４】
次に、キャリブレーションテーブルメモリ１０６に記憶される情報について説明する。
図３は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムで用いるキャリブレーションテーブルの一例を示す図である。この図３に示すキャリブレーションテーブルは、キャリブレーションテーブルメモリ１０６に記憶されている。ここで、キャリブレーションテーブルとは、キャリブレーションを行なう際に、Ｘ線撮像装置１０１とＸ線発生装置１０２に撮影条件を設定するためのテーブルである。具体的に、キャリブレーションテーブルメモリ１０６には、各動作モードに応じて、Ｘ線発生装置１０２における照射条件（照射モード、管電圧、管電流、照射時間）と、Ｘ線撮像装置１０１における駆動条件（ゲイン、駆動方法）が定められている。ここで、「ゲイン」は、読み出し回路部１２１ｂのアンプＡ１〜Ａ８の増幅率を示すものである。また、「駆動方法」は、単位画素１００の電気信号を読み出す際の加算数に係るものである。
【００５５】
また、本実施形態においては、Ｘ線撮像装置１０１における駆動条件として、図３に示されたゲイン及び駆動方法以外に、更に、光電変換素子に印加する電圧や、スイッチ素子に印加する電圧を含めて、キャリブレーションテーブルを形成した形態も適用できる。
【００５６】
ここで、本実施形態のＸ線撮像システムにおける動作モードについて説明する。
静止画撮影モードでは、画像を１枚しか撮影しないため、フレームレートを速くする必要はなく、解像力が要求されるため、単位画素の加算駆動は行なわない。また、図３に示すように、動画撮影モードは計３種類あり、それぞれ単位画素の加算数が異なる。具体的に、動画撮影モードとしては、第１の動画撮影モード（１×１画素加算：非画素加算）と、第２の動画撮影モード（２×２画素加算）と、第３の動画撮影モード（４×４画素加算）の３つのモードがある。
【００５７】
単位画素の加算処理では、複数の単位画素の信号を同時に読み込むため、フレームレートは速くなり、Ｓ／Ｎも高くなるが、複数の単位画素を１つにまとめて出力するため、解像力が低下する。そのため、技師１１０が被写体１１６の条件等により、フレームレート、Ｓ／Ｎ、解像力のうちのどの項目を優先して撮影するのかを操作者インターフェース１０８を用いて選択する。本実施形態のキャリブレーションテーブルには、図３に示す４つの撮影モード毎に、低管電圧／中管電圧／高管電圧の３つの管電圧のモードが定めてある。そして、画像処理部１０５は、実際に被写体１１６を撮影した管電圧に最も近い管電圧におけるゲイン補正用画像をゲイン補正用画像メモリ１０７から抽出し、抽出したゲイン補正用画像を用いて被写体画像のゲイン補正を行なう。
【００５８】
次に、図４〜図６に示すタイミングチャートを用いて、本実施形態に係るＸ線撮像システムの動作について説明する。
【００５９】
図４は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの非画素加算における駆動方法を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートに基づいて、図２に示す光電変換回路部１２０、駆動回路部１２１ａ及び読み出し回路部１２１ｂの動作について説明する。
【００６０】
まず、光電変換期間（Ｘ線照射期間）における動作について説明する。
全てのスイッチ素子がオフ状態において、Ｘ線発生装置１０２からＸ線（Ｘ−ＲＡＹ）がパルス的に照射されると、それぞれの光電変換素子にＸ線もしくはＸ線から波長変換された光が照射される。そして、各光電変換素子にＸ線もしくは光の量に応じた電気信号（電荷）が蓄積される。
【００６１】
この際、Ｘ線を可視光に変換する上述の波長変換体１１８を用いる場合には、Ｘ線の量に対応した可視光を光電変換素子側に導光するような部材を用いるか、あるいは、当該波長変換体１１８を光電変換素子の極近傍に配置すればよい。なお、Ｘ線が非照射になった後でも各光電変換素子には光電変換された電気信号（電荷）が保持される。
【００６２】
次に、読み出し期間における動作について説明する。
読み出し動作は、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−８、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−８、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−８の順に行なわれ、８行目の光電変換素子Ｓ８−１〜Ｓ８−８の読み出しまで行われる。
【００６３】
まず、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−８に蓄積されている電気信号（電荷）を読み出すために、駆動回路部１２１ａから１行目のスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−８と接続するゲート配線Ｇ１に駆動信号（パルス）を与える。この際、駆動回路部１２１ａは、撮影制御部１２２からの制御に基づき、ゲート配線Ｇ１に駆動信号を出力する。これにより、１行目のスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−８がオン状態になり、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−８に蓄積されていた電荷に基づく電気信号が、信号配線Ｍ１〜Ｍ８を通して転送される。
【００６４】
この信号配線Ｍ１〜Ｍ８に転送された電気信号は、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ８の容量に応じて、アンプＡ１〜Ａ８で増幅される。増幅された電気信号は、撮影制御部１２２からの制御に基づくＳＭＰＬ信号により、容量ＣＬ１〜ＣＬ８にサンプルホールドされる。その後、容量ＣＬ１〜ＣＬ８にサンプルホールドされた電気信号は、ＡＤコンバータＡＤ１〜ＡＤ８によってＡＤ変換され、ディジタルデータとして画像処理部１０５等に出力される。
【００６５】
この１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−８の読み出し動作と同様に、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−８の読み出し動作、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−８の読み出し動作が順に行われ、以降４行目〜８行目までの読み出し動作が行われる。
【００６６】
このように、Ｘ線を波長変換体１１８を用いて可視光に変換し、各光電変換素子により可視光を電荷に変換し、電気信号としてＸ線情報を読み出すことにより、被写体１１６の情報を得ることができる。
【００６７】
次に、図５を用いて２×２画素加算の駆動方法について説明する。
図５は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの２×２画素加算における駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００６８】
２×２画素加算における駆動は、図４に示した画素加算を行なわない場合と比べて、同時にＯＮ／ＯＦＦするゲート配線の本数が異なる。図４に示すように非画素加算の駆動では、ゲート配線をＧ１、Ｇ２、Ｇ３、・・・・と順番にＯＮ／ＯＦＦしたが、２×２画素加算の駆動では、Ｇ１とＧ２、Ｇ３とＧ４、Ｇ５とＧ６、Ｇ７とＧ８のそれぞれの群を同時にＯＮ／ＯＦＦする。
【００６９】
このような２×２画素加算の駆動を行なってゲート配線Ｇ１及びＧ２を同時にＯＮさせると、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ２−８が同時に開き、例えば、容量Ｃｆ１に光電変換素子Ｓ１−１及びＳ２−１の電気信号の和（非画素加算の２倍の電気信号）が蓄積される。また、２×２画素加算の駆動では、読み出し時間も画素加算を行なわない場合と比べて１／２となるため、フレームレートが２倍になる。
【００７０】
また、２×２画素加算の駆動では、信号配線方向にも画素加算を行なう。具体的に、容量ＣＬ１〜ＣＬ８にサンプルホールドした後、撮影制御部１２２からの制御に基づくＡＶＥ１信号の入力により、容量ＣＬ１とＣＬ２、ＣＬ３とＣＬ４、ＣＬ５とＣＬ６、ＣＬ７とＣＬ８の各容量が結合し、サンプルホールドされた信号が平均化される。これにより、２×２画素分の電気信号が１画素に足し合わされて複画素として出力される。この場合、電気信号の大きさは変わらないが、ノイズが１／（√２）倍となって、Ｓ／Ｎが（√２）倍となる。
【００７１】
次に図６を用いて４×４画素加算の駆動方法について説明する。
図６は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの４×４画素加算における駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００７２】
２×２画素加算における駆動では、ゲート配線を２本同時にＯＮ／ＯＦＦさせているが、４×４画素加算における駆動では、ゲート配線を４本同時にＯＮ／ＯＦＦさせることにより読み出しを行なう。そのため、４倍の信号出力がされる。また、２×２画素加算における駆動と比べて、読み出し期間も１／４に短縮され、フレームレートが４倍になる。
【００７３】
信号配線方向における画素加算ついては、容量ＣＬ１〜ＣＬ８にサンプルホールドした後、撮影制御部１２２からの制御に基づくＡＶＥ１信号及びＡＶＥ２信号のパルス入力により、容量ＣＬ１〜ＣＬ４、容量ＣＬ５〜ＣＬ８の各容量を結合させる。これにより、各容量ＣＬ１〜ＣＬ８にサンプルホールドされた電気信号が平均化され、平均化されたアナログ信号がＡＤ変換されて、４×４画素分の電気信号が１画素に足し合わされて複画素として出力される。
【００７４】
以上説明したように、非画素加算、２×２画素加算及び４×４画素加算の駆動により、Ｓ／Ｎを高くし、フレームレートを速くすることができる。
【００７５】
次に、本発明の特徴であるゲイン補正用画像の撮影について説明する。
本実施形態では、Ｓ／Ｎが高く、アーティファクトの無い撮影画像を得るために、撮影モード毎にゲイン補正用画像を撮影する。本実施形態では、図３に示すように、１つの静止画撮影モードと３つの動画撮影モードの計４つの動作モードが設定されている。そして、本実施形態では、図３に示すように、それぞれの動作モード毎に、低管電圧、中管電圧及び高管電圧の異なる３つの管電圧におけるゲイン補正用画像を撮影する。そのため、本実施形態では、４つの撮影モード×３つの管電圧＝１２枚のゲイン補正用画像を撮影する。
【００７６】
また、同一のＸ線を照射しても撮影モード毎に光電変換回路部１２０から出力される信号量が異なる。例えば、第２の動画撮影モードである２×２画素加算における駆動では、ゲート配線方向の加算処理が行なわれ、信号配線方向は平均化するため非画素加算モードの２倍の信号が出力される。そのため、第２の動画撮影モード（２×２画素加算）時に第１の動画撮影モード（１×１画素加算）と同じＸ線量が照射されると、読み出し回路部１２１ｂのアンプやＡＤコンバータのダイナミックレンジが飽和してしまう場合がある。
【００７７】
また、動画撮影モードと静止画撮影モードでは、読み出し回路部１２１ｂのアンプＡ１〜Ａ８のゲインが異なる。この際のゲインの切り替えは、撮影制御部１２２からの制御に基づくＧａｉｎ信号の入力により、図２に示すスイッチＧａｉｎを動作させて、読み出し回路部１２１ｂのアンプＡ１〜Ａ８の積分容量（Ｃｇ、Ｃｆ）を切り替える。
【００７８】
読み出し回路部１２１ｂの各アンプＡ１〜Ａ８の出力は、出力∝1／積分容量のため、積分容量が小さいほどゲインが高くなり、出力信号が大きくなる。静止画撮影では、１枚の画像を撮影するため、照射するＸ線量が多少大きくても問題にならないが、動画撮影の場合には、Ｘ線を照射している時間が長いため、画像１枚の当りに照射するＸ線量を最小限に収める必要がある。そのため、少ないＸ線量から電気信号を得るために、ゲインの高い読み出しを行なう。
【００７９】
このように、動画撮影モードと静止画撮影モード、単位画素の加算数、Ｘ線管球１１３の管電圧等によって光電変換回路部１２０から出力される電気信号が異なる。このため、読み出し回路部１２１ｂの各アンプＡ１〜Ａ８やＡＤコンバータＡＤ１〜ＡＤ８のダイナミックレンジを考慮して、Ｘ線撮影の条件を決める必要がある。しかしながら、ゲイン補正用画像を撮影するのに、技師１１０が動作モード毎にその条件を１つ１つ決定し、設定を行なうことは困難である。
【００８０】
そこで、本実施形態では、動作モードごとにＸ線の照射条件やＸ線撮像装置の駆動条件が設定されたキャリブレーションテーブルをキャリブレーションテーブルメモリ１０６に予め記憶しておく。そして、このキャリブレーションテーブルのデータに基づいて、撮影制御装部１２２が、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２を動作させるため、技師１１０は、動作モードごとに曝射ボタン（不図示）を押すだけでキャリブレーションを行なうことができる。ここで、本実施形態では、例えば、操作者インターフェース１０８に曝射ボタン（不図示）が構成されているものとする。
【００８１】
次に、ゲイン補正用画像の取得処理について説明する。
図７は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムのゲイン補正用画像の取得処理を示すフローチャートである。即ち、図７は、キャリブレーションにおける手順を示すフローチャートである。
【００８２】
まず、キャリブレーションを開始するのに当たり、技師１１０は、操作者インターフェース１０８を操作して、Ｘ線撮像装置１０１とＸ線発生装置１０２の位置合わせを行なう（ステップＳ１０１）。具体的に、技師１１０は、Ｘ線管球１１３によるＸ線の照射中心がＸ線撮像装置１０１の中心に位置するように位置合わせを行なう。続いて、技師１１０は、操作者インターフェース１０８からキャリブレーションの開始を指示する（ステップＳ１０２）。
【００８３】
操作者インターフェース１０８からキャリブレーションの開始を受けた撮影制御部１２２は、キャリブレーションテーブルメモリ１０６に記憶されているキャリブレーションテーブルを読み込む（ステップＳ１０３）。本実施形態においては、キャリブレーションテーブルを専用のメモリ１０６に記憶する形態を示しているが、例えば、専用のメモリ１０６を設けずに、外部記憶装置１１１に記憶させるようにする形態であってもよい。
【００８４】
続いて、撮影制御部１２２は、キャリブレーションテーブルの順に従って、まず、図３に示す静止画撮影モードで、Ｘ線管球１１３が低管電圧（５０ｋＶｐ）の場合のゲイン補正用画像の撮影を開始する処理を行なう（ステップＳ１０４）。ここで、ゲイン補正用画像の撮影に当たっては、被写体１１６が存在しない状態で行なわれる。
【００８５】
続いて、撮影制御部１２２は、Ｘ線発生装置１０２に対して、図３のキャリブレーションテーブルに示されたＸ線の照射条件（照射モード、管電圧、管電流及び照射時間）の設定を行なう（ステップＳ１０５）。具体的に、ステップＳ１０５では、Ｘ線発生装置１０２に対して、照射モードが「一般」、Ｘ線管球１１３の管電圧が「５０（ｋＶｐ）」、管電流が「１２５（ｍＡ）」、照射時間が「５０（ｍｓ）」の照射条件が設定される。
【００８６】
上述したように、本実施形態では、Ｘ線発生装置１０２に対するＸ線の照射条件の設定として、Ｘ線管球１１３の管電圧、管電流、Ｘ線の照射時間、照射モードを設定している。また、これ以外に、Ｘ線発生装置１０２に対するＸ線の照射条件の設定として、Ｘ線絞り１１４を連動させることも可能である。
【００８７】
続いて、撮影制御部１２２は、Ｘ線撮像装置１０１に対して、図３のキャリブレーションテーブルに示された駆動条件（ゲイン、駆動方法）の設定を行なう（ステップＳ１０６）。具体的に、ステップＳ１０６では、Ｘ線撮像装置１０１に対して、ゲインが「１」、駆動方法が「静止画駆動」の駆動条件が設定される。
【００８８】
上述したように、本実施形態では、Ｘ線撮像装置１０１に対する駆動条件の設定として、駆動方法（駆動タイミング）、ゲインを設定している。キャリブレーションテーブルに記憶されるＸ線撮像装置１０１やＸ線発生装置１０２の設定条件は、Ｘ線撮像装置１０１又はＸ線発生装置１０２を病院に設置するとき等に決め、設置後はキャリブレーションテーブルに従い、定期的にキャリブレーションを行なう。
【００８９】
続いて、撮影制御部１２２は、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２に撮影条件を設定した後、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２を駆動して撮影準備に入り（ステップＳ１０７）、技師１１０により曝射ボタン（不図示）が押されるのを待つ。
【００９０】
技師１１０により曝射ボタン（不図示）が押されて曝射ボタンがオンになると、撮影制御部１２２は、これを検知する（ステップＳ１０８）。
【００９１】
続いて、撮影制御部１２２は、ステップＳ１０５及びＳ１０６で設定した撮影条件に基づいてＸ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２を駆動させ、撮影した画像の取り込みを行なう（ステップＳ１０９）。具体的に、ステップＳ１０５で設定された照射条件の下でＸ線発生装置１０２からＸ線がＸ線撮像装置１０１に照射される。そして、Ｘ線撮像装置１０１では、Ｘ線発生装置１０２からのＸ線を光電変換回路部１２０で受光し、ステップＳ１０６で設定された駆動条件に基づき駆動回路部１２１ａ及び読み出し回路部１２１ｂにより、撮影された画像データが制御装置１０９に読み出される。この制御装置１０９に読み出された画像データは、ゲイン補正処理に用いるゲイン補正用画像データである。
【００９２】
続いて、画像処理部１０５は、撮影制御部１２２による制御に基づき、Ｘ線撮像装置１０１から読み出されたゲイン補正用画像データに対して、オフセット補正等の基本的な画像処理を行う（ステップＳ１１０）。続いて、画像処理部１０５は、撮影制御部１２２による制御に基づき、画像処理したゲイン補正用画像データをゲイン補正用画像メモリ１０７に保存する（ステップＳ１１１）。
【００９３】
このステップＳ１０４〜ステップＳ１１１まで処理を経ることにより、Ｘ線管球１１３が低管電圧（５０ｋＶｐ）の場合のゲイン補正用画像の取得処理がなされる。
【００９４】
続いて、撮影制御部１２２は、キャリブレーションテーブルの順に従って、図３に示す静止画撮影モードで、Ｘ線管球１１３が中管電圧（８０ｋＶｐ）の場合のゲイン補正用画像の撮影を開始する処理を行なう（ステップＳ１１２）。以降、図３のキャリブレーションテーブルの順に従って、Ｘ線管球１１３が低管電圧の場合のゲイン補正用画像の取得処理（ステップＳ１０４〜Ｓ１１１）と同様の処理を繰り返すことにより、図３に示す残り１１種類のゲイン補正用画像が取得できる。これにより、図３に示す計１２種類の動作モード毎のゲイン補正用画像データをゲイン補正用画像メモリ１０７に保存することができる。
【００９５】
第１の実施形態では、各動作モード毎にゲイン補正用画像を１枚撮影するようにしているが、各動作モード毎にｎ枚の画像を撮影して、当該ｎ枚の画像を平均化処理したものをゲイン補正用画像とすることも適用できる。このように、平均化処理した画像をゲイン補正用画像とすることにより、ノイズが１／（√ｎ）になり、Ｓ／Ｎの高いゲイン補正画像を得ることができる。
【００９６】
このように、図７に示すゲイン補正用画像の取得処理を行なう際に、技師１１０は、［１］Ｘ線撮像装置１０１とＸ線発生装置１０２の位置合わせ（ステップＳ１０１）、［２］操作者インターフェース１０８からキャリブレーションの開始を指示する（ステップＳ１０２）、［３］曝射ボタン（不図示）を動作モード毎に（１２回）押す（ステップＳ１０８）の作業を行なうのみであり、動作モード毎にＸ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２に対して撮影条件の設定を行なう必要はないため、キャリブレーションでのミスはなくなり、また、作業工数も最小限に抑えられる。
【００９７】
次に、被写体１１６が配置された場合の実際の被写体撮影動作について説明する。
図８は、第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの撮影動作における処理を示すフローチャートである。
【００９８】
被写体撮影を行なう前に、技師１１０は、Ｘ線撮像装置１０１とＸ線発生装置１０２との間の所定の位置に被写体１１６を立たせもしくは寝かせ、Ｘ線の照射位置、被写体１１６及びＸ線撮像装置１０１の位置関係の確認や被写体１１６のアングルの確認を行なう。
【００９９】
続いて、技師１１０は、キャリブレーションを行なった図３に示す計１２種類の動作モード中から、被写体撮影を行なう動作モード（撮影モード）を操作者インターフェース１０８を操作することにより選択する（ステップＳ２０１）。この際、例えば、撮影する部位と撮影モードとを関連付けておき、技師１１０が撮影する部位を選択することにより、撮影モードが選択されるようにした形態であってもよい。
【０１００】
続いて、撮影制御部１２２は、ステップＳ２０１で選択された動作モードに基づきキャリブレーションテーブルを参照して、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２における撮影条件を設定する（ステップＳ２０２）。ここで、例えば、ステップＳ２０１において、「静止画撮影モード」でＸ線管球１１３が「低管電圧」である動作モードが選択された場合について考える。この場合、撮影制御部１２２は、Ｘ線発生装置１０２に対しては、照射モードが「一般」、Ｘ線管球１１３の管電圧が「５０（ｋＶｐ）」、管電流が「１２５（ｍＡ）」、照射時間が「５０（ｍｓ）」の照射条件を設定する。また、撮影制御部１２２は、Ｘ線撮像装置１０１に対しては、ゲインが「１」、駆動方法が「静止画駆動」の駆動条件を設定する。そして、撮影制御部１２２は、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２を駆動して撮影準備に入り、技師１１０により曝射ボタン（不図示）が押されるのを待つ。
【０１０１】
技師１１０により曝射ボタン（不図示）が押されて曝射ボタンがオンになると、撮影制御部１２２は、これを検知する（ステップＳ２０３）。
【０１０２】
続いて、撮影制御部１２２は、ステップＳ２０２て設定した撮影条件に基づいて、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２を駆動させ、撮影した被写体画像の取り込みを行なう（ステップＳ２０４）。具体的に、ステップＳ２０２で設定された照射条件の下でＸ線発生装置１０２からＸ線が照射され、被写体１１６を透過したＸ線がＸ線撮像装置１０１に入射する。Ｘ線撮像装置１０１では、被写体１１６を透過したＸ線を光電変換回路部１２０で受光し、ステップＳ２０２で設定された駆動条件に基づき駆動回路部１２１ａ及び読み出し回路部１２１ｂにより、撮影された被写体画像データが制御装置１０９に読み出される。
【０１０３】
続いて、画像処理部１０５は、撮影制御部１２２による制御に基づき、Ｘ線撮像装置１０１から読み出された被写体画像データに対して、オフセット補正等の基本的な画像処理を行う（ステップＳ２０５）。
【０１０４】
続いて、画像処理部１０５は、撮影制御部１２２による制御に基づき、ステップＳ２０５で処理された被写体画像データに対して、ゲイン補正を行う（ステップＳ２０６）。具体的に、画像処理部１０５は、まず、ゲイン補正用画像メモリ１０７の中から、ステップＳ２０１で選択された動作モードと同じ条件で撮影されたゲイン補正画像データを抽出する。そして、画像処理部１０５は、被写体画像データを、抽出したゲイン補正画像データで除算等することによって、ゲイン補正を行なう。その後、さらに、欠陥補正処理や、空間フィルタリング処理、階調処理、散乱線補正処理、各種空間周波数処理等を必要に応じて画像処理条件に従って行なう。
【０１０５】
続いて、画像処理部１０５は、撮影制御部１２２による制御に基づき、画像処理した被写体画像データをモニタ（本実施形態では、操作者インターフェース１０８）に被写体画像として表示する（ステップＳ２０７）。
【０１０６】
ここで、動画撮影の場合には、線発生装置１０２からＸ線をパルス照射させ、撮影⇒読み出し⇒画像処理⇒表示更新をリアルタイムに行なう。
【０１０７】
以上説明したように、キャリブレーションテーブルを用いることにより、各動作モード毎のゲイン補正用画像を容易に撮影することができる。そして、被写体画像の撮影時と同じ動作モードで撮影されたゲイン補正画像を用いて当該被写体画像のゲイン補正を行なうことより、高品質で、かつ、アーティファクトの無い被写体画像を取得することができる。
【０１０８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【０１０９】
第２の実施形態に係る放射線撮像システムの構成は、図１及び図２に示された第１の実施形態に係る放射線撮像システムと同様である。また、第２の実施形態に係る放射線撮像システムの撮影動作における処理は、図８に示された第１の実施形態に係る放射線撮像システムの撮影動作における処理と同様である。第２の実施形態に係る放射線撮像システムにおいて、第１の実施形態に係る放射線撮像システムと異なる点は、ゲイン補正用画像の取得処理であるため、以下には、その説明のみを行なう。
【０１１０】
図９は、第２の実施形態に係るＸ線撮像システムのゲイン補正用画像の取得処理を示すフローチャートである。即ち、図９は、キャリブレーションにおける手順を示すフローチャートである。
【０１１１】
第１の実施形態では、キャリブレーションテーブルを読み込み、Ｘ線発生装置１０２及びＸ線撮像装置１０１に撮影条件を設定して、技師１１０が動作モード毎に爆射ボタン（不図示）を押すことにより、ゲイン補正用画像の撮影を行なう形態であった。一方、第２の実施形態では、技師１１０が曝射ボタン（不図示）を押すことなく自動でＸ線を照射し、ゲイン補正用画像の撮影を行なう。以下、図９に示すフローチャートに基づいて説明を行なう。
【０１１２】
まず、第１の実施形態と同様に、キャリブレーションを開始するのに当たり、技師１１０は、操作者インターフェース１０８を操作して、Ｘ線撮像装置１０１とＸ線発生装置１０２の位置合わせを行なう（ステップＳ３０１）。続いて、技師１１０は、操作者インターフェース１０８から自動キャリブレーションの開始を指示する（ステップＳ３０２）。
【０１１３】
操作者インターフェース１０８から自動キャリブレーションの開始を受けた撮影制御部１２２は、キャリブレーションテーブルメモリ１０６に記憶されているキャリブレーションテーブルを読み込む（ステップＳ３０３）。
【０１１４】
続いて、撮影制御部１２２は、キャリブレーションテーブルの順に従って、まず、図３に示す静止画撮影モードで、Ｘ線管球１１３が低管電圧（５０ｋＶｐ）の場合のゲイン補正用画像の撮影を開始する処理を行なう（ステップＳ３０４）。ここで、ゲイン補正用画像の撮影に当たっては、被写体１１６が存在しない状態で行なわれる。
【０１１５】
続いて、撮影制御部１２２は、Ｘ線発生装置１０２に対して、図３のキャリブレーションテーブルに示されたＸ線の照射条件（照射モード、管電圧、管電流及び照射時間）の設定を行なう（ステップＳ３０５）。
【０１１６】
続いて、撮影制御部１２２は、Ｘ線撮像装置１０１に対して、図３のキャリブレーションテーブルに示された駆動条件（ゲイン、駆動方法）の設定を行なう（ステップＳ３０６）。
【０１１７】
続いて、撮影制御部１２２は、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２に撮影条件を設定した後、Ｘ線撮像装置１０１及びＸ線発生装置１０２を駆動して撮影準備に入る（ステップＳ３０７）。
【０１１８】
ステップＳ３０７の撮影準備が終了した後、撮影制御部１２２は、ステップＳ３０５で設定した照射条件に基づいてＸ線発生装置１０２を駆動させ、当該Ｘ線発生装置１０２から自動でＸ線を照射させる（ステップＳ３０８）。
【０１１９】
続いて、撮影制御部１２２は、ステップＳ３０６で設定した駆動条件に基づいてＸ線撮像装置１０１を駆動させ、撮影した画像の取り込みを行なう（ステップＳ３０９）。具体的に、Ｘ線撮像装置１０１では、まず、Ｘ線発生装置１０２からのＸ線を光電変換回路部１２０で受光する。そして、ステップＳ３０６で設定された駆動条件に基づき駆動回路部１２１ａ及び読み出し回路部１２１ｂが駆動して撮像が行なわれ、撮影された画像データが制御装置１０９に読み出される。この制御装置１０９に読み出された画像データは、ゲイン補正処理に用いるゲイン補正用画像データである。
【０１２０】
続いて、画像処理部１０５は、撮影制御部１２２による制御に基づき、Ｘ線撮像装置１０１から読み出されたゲイン補正用画像データに対して、オフセット補正等の基本的な画像処理を行う（ステップＳ３１０）。続いて、画像処理部１０５は、撮影制御部１２２による制御に基づき、画像処理したゲイン補正用画像データをゲイン補正用画像メモリ１０７に保存する（ステップＳ３１１）。
【０１２１】
このステップＳ３０４〜ステップＳ３１１まで処理を経ることにより、Ｘ線管球１１３が低管電圧（５０ｋＶｐ）の場合のゲイン補正用画像の取得処理がなされる。
【０１２２】
続いて、撮影制御部１２２は、キャリブレーションテーブルの順に従って、図３に示す静止画撮影モードで、Ｘ線管球１１３が中管電圧（８０ｋＶｐ）の場合のゲイン補正用画像の撮影を開始する処理を行なう（ステップＳ３１２）。以降、図３のキャリブレーションテーブルの順に従って、Ｘ線管球１１３が低管電圧の場合のゲイン補正用画像の取得処理（ステップＳ３０４〜Ｓ３１１）と同様の処理を繰り返すことにより、図３に示す残り１１種類のゲイン補正用画像が取得できる。これにより、図３に示す計１２種類の動作モード毎のゲイン補正用画像データをゲイン補正用画像メモリ１０７に保存することができる。
【０１２３】
Ｘ線の曝射は、一般的に、撮像装置（制御装置）からの曝射要求信号と、曝射ボタン信号の論理積で設定した照射時間分のＸ線照射がなされるが、第２の実施形態では、キャリブレーション時のみ、撮影制御部１２２からの曝射要求信号のみでＸ線が照射させる。このようにすることにより、技師１１０は、１度キャリブレーションを開始すれば、当該キャリブレーションが終了するまで何もしなくてよくなる。そのため、第２の実施形態によれば、第１の実施形態におけるキャリブレーション操作よりもさらに作業手番を削減することができる。
【０１２４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【０１２５】
第３の実施形態に係る放射線撮像システムにおいて、第１の実施形態に係る放射線撮像システムと異なる点は、キャリブレーションテーブルメモリ１０６に記憶されているキャリブレーションテーブルの情報のみである。以下には、その説明のみを行なう。
【０１２６】
図１０は、第３の実施形態に係るＸ線撮像システムで用いるキャリブレーションテーブルの一例を示す図である。
図１０に示す第３の実施形態におけるキャリブレーションテーブルは、図３に示す第１の実施形態におけるものと比べて、Ｘ線撮像装置１０１の駆動条件として読み出し回路部１２１ｂのアンプにおけるローパスフィルタのカットオフ周波数（ｆｃ）を加えている。
【０１２７】
また、本実施形態においては、Ｘ線撮像装置１０１における駆動条件として、図１０に示されたもの以外に、更に、光電変換素子に印加する電圧や、スイッチ素子に印加する電圧を含めて、キャリブレーションテーブルを形成した形態も適用できる。
【０１２８】
静止画撮影モードでは、読み出し時間が遅いので、図１０に示すようにカットオフ周波数ｆｃを低くしてノイズを小さくし、また、動画撮影モードでは、読み出し時間が速いので、図１０に示すようにカットオフ周波数ｆｃを高くしている。また、ローパスフィルタの時定数の他にも、光電変換素子のバイアス条件を変えて光電変換素子の感度特性を変えたり、スイッチ素子のＯＮ電圧を変えてスイッチ素子のオン抵抗を変えて、静止画撮影時と動画撮影時で最適なゲイン補正を行なうことができる。
【０１２９】
前述した各実施形態に係る放射線撮像システムを構成する図１及び図２の各手段、並びに放射線撮像システムの駆動方法を示した図７〜図９の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
【０１３０】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。
【０１３１】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより各実施形態に係る放射線撮像システムの機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して各実施形態に係る放射線撮像システムの機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて各実施形態に係る放射線撮像システムの機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、被写体の放射線像を撮像する放射線撮像システム及びその駆動方法に関し、特に、病院内での診断に用いられる放射線撮像システムや、工業用の非破壊検査装置として用いられる放射線撮像システムに適用することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムのＸ線撮像装置における詳細な構成を示す等価回路図である。
【図３】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムで用いるキャリブレーションテーブルの一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの非画素加算における駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの２×２画素加算における駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図６】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの４×４画素加算における駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図７】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムのゲイン補正用画像の取得処理を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態に係るＸ線撮像システムの撮影動作における処理を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係るＸ線撮像システムのゲイン補正用画像の取得処理を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態に係るＸ線撮像システムで用いるキャリブレーションテーブルの一例を示す図である。
【図１１】アナログ信号を画素加算する際に用いる放射線撮像装置（Ｘ線撮像装置）の概略構成図である。
【図１２】ディジタル信号を画素加算する際に用いる放射線撮像装置（Ｘ線撮像装置）の概略構成図である。
【図１３】アーティファクトを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１００：画素（単位画素）
１０１：Ｘ線撮像装置
１０２：Ｘ線発生装置
１０５：画像処理部
１０６：キャリブレーションテーブルメモリ
１０７：ゲイン補正用画像メモリ
１０８：操作者インターフェース
１０９：制御装置
１１０：技師
１１１：外部記憶装置
１１２：高電圧発生源
１１３：Ｘ線管球
１１４：Ｘ線絞り
１１５：Ｘ線ビーム
１１６：被写体
１１７：グリッド
１１８：波長変換体
１１９：Ｘ線露光量モニタ
１２０：光電変換回路部（撮像部）
１２１：外部回路部
１２１ａ：駆動回路部
１２１ｂ：読み出し回路部
１２１ｃ：電源回路部
１２２：撮影制御部
３０１：Ｘ線室
３０２：Ｘ線制御室
Ｓ１−１〜Ｓ８−８：光電変換素子（撮像素子）
Ｔ１−１〜Ｔ８−８：スイッチ素子
Ｇ１〜Ｇ８：ゲート配線
Ｍ１〜Ｍ８：信号配線
Ｖｓ：光電変換素子のバイアス線
Ｖｒｅｆ：読み出し回路の基準電源配線
ＲＥＳ：リセットするスイッチ
Ａ１〜Ａ８：アンプ
ＣＬ：サンプルホールド容量
ＳＭＰＬ：サンプルホールド信号
Ｃｆ１〜Ｃｆ８：容量
【図１】
2007330617.tif 000003
【図２】
2007330617.tif 000004
【図３】
2007330617.tif 000005
【図４】
2007330617.tif 000006
【図５】
2007330617.tif 000007
【図６】
2007330617.tif 000008
【図７】
2007330617.tif 000009
【図８】
2007330617.tif 000010
【図９】
2007330617.tif 000011
【図１０】
2007330617.tif 000012
【図１１】
2007330617.tif 000013
【図１２】
2007330617.tif 000014
【図１３】
2007330617.tif 000015