(57)【要約】【課題】画像の読み出し速度を向上できると共に解像度低下を緩和できる放射線画像読取装置を提供する。【解決手段】放射線画像読取装置１０は、奇数番目のゲートラインに接続される第１の画素と偶数番目のゲートラインに接続される第２の画素とが行方向及び列方向に交互に隣接して配置された画像検出部を備える放射線センサ１１と、ゲートライン毎に順次駆動電圧を印加するゲート駆動回路１２と、選択されたゲートラインと接続された画素の画像データを読み取る読取回路１４と、読取回路１４によって順次得られた画像データのうち、新たな画像データが入手された画素部分については元の画像データを更新すると共に、新たに画像データが入手されていない画素部分については元の画像データ及び隣接する部分で更新された画像データを合成して表示する画像更新・合成回路１６と、を備える。【選択図】図１
2012085173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線を電気信号に変換する素子と変換された電気信号を読み出すＴＦＴスイッチとを含む画素が複数個二次元状に基板上に配列され、かつ前記複数の画素は、それぞれ、行方向又は列方向の一方に延伸する複数本のゲートラインのうちの１本、及び前記ゲートラインの延在方向と直交する方向に延伸する複数本の信号読出しラインのうちの１本と前記ＴＦＴスイッチを介して接続され、更に前記複数の画素は、奇数番目の前記ゲートラインに接続される第１の画素と偶数番目の前記ゲートラインに接続される第２の画素とで構成され、前記第１の画素と前記第２の画素とが行方向及び列方向に交互に隣接して配置された画像検出部を備える放射線センサと、
前記複数本のゲートラインについて、順次、駆動電圧を印加するゲート駆動回路と、
前記駆動電圧が印加されたゲートラインと接続された複数の画素について、前記信号読出しラインを介して画像データを読み取る読取回路と、
を備えることを特徴とする放射線画像読取装置。
【請求項２】
前記ゲート駆動回路は、前記複数本のゲートラインについて、奇数番目毎、及び偶数番目毎に順次、駆動電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の放射線画像読取装置。
【請求項３】
前記読取回路で画像データを読み取る任意の時点で、前記読取回路によって新たな画像データが入手された画素部分については元の画像データを当該新たな画像データに更新し、新たに画像データが入手されていない画素部分については、元の画像データの信号と隣接する部分で更新されたデータの信号とを合成する画像更新・合成回路を更に備えることを特徴とする請求項２記載の放射線画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、静止画像のみならず動画像をも読取可能な放射線画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代のＸ線診断用検出器としてアクティブマトリックスを用いた放射線画像読取装置が大きな注目を集めている。この放射線画像読取装置にＸ線を照射することにより、Ｘ線撮影像又はリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。また、平面状の固体検出器であることから、画質性能や安定性の面でも極めて期待が大きい。この為、多くの大学やメーカーが研究開発に取り組んでいる。
【０００３】
放射線画像読取装置は、直接方式と間接方式の２方式に大別される。
【０００４】
直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅ等の光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシタに導く方式である。
【０００５】
一方の間接方式は、蛍光体層によりＸ線を受けて一旦可視光に変換し、可視光をａ−Ｓｉフォトダイオードなどにより信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシタに導く方式である。
【０００６】
現在実用化されている放射線画像読取装置の多くが間接方式を採用している。
【０００７】
従来の間接型放射線画像読取装置においては、入射Ｘ線を蛍光に変換する蛍光変換膜と、この蛍光を電気信号による画像情報へと変換する画像検出部とを備えている。
【０００８】
図８に、従来の間接型放射線画像読取装置における画像検出部の等価回路図を示す。
【０００９】
この画像検出部においては、薄膜トランジスタ（thin film transistor、以下、「ＴＦＴ」と記す）からなるＴＦＴスイッチ３、フォトダイオード８、及びコンデンサ９から構成される各画素１に対して、縦方向配線の信号読出しライン（シグナルライン）２と横方向配線のゲートライン４がＴＦＴスイッチ３を通じて接続され、更に信号読み出しライン２が積分アンプ５に接続されている。信号読出しライン２は、ＴＦＴスイッチ３に接続されている縦列の画素群の信号を読み出し、ゲートライン４は、ＴＦＴスイッチ３のオン、オフを制御する。
【００１０】
この放射線画像読取装置においては、ゲートライン４を順次ＯＮさせてそのゲートライン４に接続されている画素１の電気信号を信号読出しライン２を介して読み出すことにより、２次元画像を読み出すことができる。
【００１１】
図９に、従来のＮｏｎ−Ｂｉｎｎｉｎｇ（画素を複数結合させないで単独で読み出す）方式による画像読み出し手法の例を示す。
【００１２】
この読み出し手法では、ゲートライン４を１ラインずつＯＮさせることで、各信号読み出しライン２に接続している画素１が順次、図９に示すリードアウトＩＣにて読み出されていく。即ち、ゲートライン４ａをＯＮにすると、信号読み出しライン２ａからは、ゲートライン４ａ及び信号読み出しライン２ａと接続された画素１ａのみが読み出される。
【００１３】
このため、画像検出部全域の画像を読み出すには、ゲートライン４を一行ずつ順番に画像信号を読み出すこととなり、画像読み出しの時間はこの読み出しに要する時間に制限を受ける。
【００１４】
また、このＮｏｎ−Ｂｉｎｎｉｎｇによる読み出し方法では、ゲートライン４の走査時間、画素１からの画像データの処理時間、転送時間等が制約となり、動画像の更新速度（フレームレート）が決まることになる。
【００１５】
このため、画像の有効面積が大きい場合は、画素数、ゲートライン数はその分増えるため、フレームレートは低下してしまう。
【００１６】
従って、画像の読み出し速度を上げるには、この操作を早くするか、画素数つまりゲートラインの数を減らすことが必要になる。
【００１７】
次に、図１０に、画素を複数結合させて読み出すＢｉｎｎｉｎｇによる画像読み出し手法の例を示す。
【００１８】
この手法では、ゲートラインを２本同時にＯＮさせ上下２画素の画像データを合算した信号として図１０に示すリードアウトＩＣへ読み出す。即ち、２本のゲートライン４ａ、４ｂをＯＮにすると、例えば信号読み出しライン２ａでは、ＯＮにされた２本のゲートライン４ａ、４ｂと接続された画素１ａ及び１ｂの画像データの合算信号が読み出される。
【００１９】
この手法では、ゲートライン４の走査速度は２倍になるが、このままでは画像の縦方向の画素数だけが半分となり、画像が変形してしまう。
【００２０】
そこで、図１１に示すように、２本のゲートライン４ａ、４ｂをＯＮにした場合に、１本の信号読み出しライン２ａと接続された画素からの信号のみならず信号読み出しライン２ａと隣り合う信号読み出しライン２ｂと接続された画素からの信号をも合算し、４画素を１つの画素として画像信号を処理する方法が取られる。
【００２１】
これにより、ゲート走査速度は２倍、画像のデータ数は１／４となりフレームレートを高速にできる。
【００２２】
しかし、このＢｉｎｎｉｎｇによる画像読み出し手法では、４つの画素を１つの画素として処理されるため、空間解像度が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００９−１２８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
放射線画像読取装置において、静止画像のみならず動画像を読み取る場合は、検出エリアも大きく動画の速度も高速度を要求される。
【００２５】
しかしながら、上述したように、従来のＮｏｎ−Ｂｉｎｎｉｎｇによる読み出し手法では、ゲートライン毎に読み出すため、ゲートラインの走査時間、画素からの画像データの処理時間、転送時間等が制約となり、画像を読み出す速度を上げることができない。
【００２６】
これに対して、従来のＢｉｎｎｉｎｇによる画像読み出し手法では、複数画素を同時に読み出すため画像を読み出す速度を上げることはできるが、空間解像度が低下してしまう。
【００２７】
そこで、本発明は、画像の読み出し速度を向上できると共に解像度低下を緩和できる放射線画像読取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】
【００２８】
上述の目的を達成するため、本実施形態の放射線画像読取装置は、入射した放射線を電気信号に変換する素子と変換された電気信号を読み出すＴＦＴスイッチとを含む画素が複数個二次元状に基板上に配列され、かつ前記複数の画素は、それぞれ行方向又は列方向の一方に延伸する複数本のゲートラインのうちの１本、及び前記ゲートラインの延在方向と直交する方向に延伸する複数本の信号読出しラインのうちの１本と前記ＴＦＴスイッチを介して接続され、更に前記複数の画素は、奇数番目の前記ゲートラインに接続される第１の画素と偶数番目の前記ゲートラインに接続される第２の画素とで構成され、前記第１の画素と前記第２の画素とが行方向及び列方向に交互に隣接して配置された画像検出部を備える放射線センサと、前記複数本のゲートラインについて、順次、駆動電圧を印加するゲート駆動回路と、前記駆動電圧が印加されたゲートラインと接続された複数の画素について、前記信号読出しラインを介して画像データを読み取る読取回路と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る放射線画像読取装置の構成を示す模式図。
【図２】図１の放射線画像読取装置に用いた放射線センサの一例を示す斜視図。
【図３】図２の画像検出部の等価回路図。
【図４】図１のゲート駆動回路及び読取回路の一例を示す平面図。
【図５】実施形態における画素とＴＦＴスイッチとの接続関係を示す回路図。
【図６】実施形態における奇数ゲートラインの読み出し状態を示す回路図。
【図７】実施形態における奇数ゲートラインと偶数ゲートラインの合成状態を示す回路図。
【図８】従来の間接型放射線画像検出器における画像検出部の等価回路図。
【図９】従来のＮｏｎ−Ｂｉｎｎｉｎｇによる画像読み出し手法を示す概略図。
【図１０】従来のＢｉｎｎｉｎｇによる画像読み出し手法を示す概略図。
【図１１】従来のＢｉｎｎｉｎｇによる他の画像読み出し手法を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。
【００３１】
（放射線画像読取装置の全体構成）
図１に、本実施の形態に係る放射線画像読取装置を示す。
【００３２】
この放射線画像読取装置１０は、入射したＸ線を光に変換する蛍光体層及び入射した光を電気信号に変換する画像検出部を有する放射線センサ１１と、画像検出部に２次元的に配置された画素につきゲートライン毎に順次駆動電圧を印加するゲート駆動回路１２と、ゲート駆動回路１２に対して列方向のスキャンタイミングを決める駆動信号を生成する駆動制御回路１３と、選択されたゲートラインと接続された画素の電気信号を読み取る読取回路１４と、読取回路１４での読み取りタイミングを決める読取信号を生成する読取制御回路１５と、読取回路１４によって順次得られた画像データを画像更新又は画像合成する画像更新・合成回路１６と、これらの画像データを表示する表示装置１７と、を備えている。
【００３３】
（放射線センサ１１）
図２は、放射線センサ１１の具体的な構成の一例を示すものである。
【００３４】
この放射線センサ１１は、入射Ｘ線２１を蛍光に変換する蛍光変換膜２３と、この蛍光を電気信号による画像情報へと変換する画像検出部２５とを備えている。
【００３５】
画像検出部２５は、主にガラス基板により構成されている保持基板２７上に、フォトダイオード及びＴＦＴスイッチ３を含む画素１が多数配列された回路層２９を設けて形成されている。
【００３６】
図３は、画像検出部２５の等価回路を示すものである。
【００３７】
画素１は、図８と同様にＴＦＴスイッチ、フォトダイオード及びコンデンサからなるが、奇数番目のゲートライン４ｘに接続される画素１ｘと偶数番目のゲートライン４ｙに接続される画素１ｙとが交互に配置されている。
【００３８】
また、信号読出しライン２の下端は、図４に示す積分アンプ５に接続され、ゲートライン４の左端は、図４に示すゲートドライバ３１の特定の信号線に接続される。
【００３９】
（ゲート駆動回路１２、読取回路１４）
図４は、図１のゲート駆動回路１２及び読取回路１４の具体的な構成の一例を示すものである。
【００４０】
ゲート駆動回路１２は、ゲートドライバ３１及び行選択回路３３を備え、読取回路１４は積分アンプ５、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器３５及び駆動器３７を備えている。
【００４１】
ゲートドライバ３１は、外部からの信号を受信すると、放射線センサ１１に接続されている多数のゲートライン４の電圧を順番に変更していく機能を有している。また、このゲートドライバ３１には行選択回路３３が接続される。
【００４２】
行選択回路３３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３１へと信号を送る機能を有しており、図１の駆動制御回路１３と接続されている。
【００４３】
また、積分アンプ５は、図３の信号読出しライン２と一対一に接続され、この信号読出しライン２を伝わる電荷信号を増幅する。積分アンプ５は、Ａ／Ｄ変換器３５を介して駆動器３７に接続される。
【００４４】
駆動器３７は、図１の読取制御回路１５と接続されており、読取制御回路１５からの読取信号により、Ａ／Ｄ変換器３５でデジタル化された信号の読み取りを行う。
【００４５】
（画像更新・合成回路１６）
画像更新・合成回路１６は、２次元的に配置された全ての画素部分について読取回路１４によって順次得られた画像データのうち、新たな画像データが入手された画素部分については画像データを更新する。また、新たに画像データが入手されていない画素部分については、元の画像データのままとするか、または元の画像データの信号と隣接する部分で更新されたデータの信号とを合成する。さらに、元のフレームのデータに対して、隣接する位置における更新したいずれかの画素の画像データを重み付け処理を行って合成することもできる。
【００４６】
（画素データの読み出し方法）
図５〜図７に、本実施の形態による画素データの読み出し方法の一例を示す。
【００４７】
まず、ゲートライン４の列方向のスキャンタイミングを決める駆動制御回路１３（図１参照）により、奇数ゲートライン４ｘを順次駆動させる駆動信号を生成し、この駆動信号に基づきゲート駆動回路１２（図１参照）が奇数ゲートライン４ｘに順次駆動電圧を印加する。これより、奇数ゲートライン４ｘに接続されている画素からの画像データを順次読み出す。
【００４８】
図５に、奇数ゲートライン４ｘａと接続されている画素１ｘから取得する画像データの位置を点線で示す。
【００４９】
次に、駆動制御回路１３により、偶数ゲートライン４ｙを順次駆動させる駆動信号を生成し、この駆動信号に基づきゲート駆動回路１２が偶数ゲートライン４ｙに順次駆動電圧を印加する。これより、図６に示すように、偶数ゲートライン４ｙに接続されている画素位置（位置Ａ）からの画像データを順次読み出す。
【００５０】
更に、駆動制御回路１３により、奇数ゲートライン４ｘを順次駆動させる駆動信号を生成し、この駆動信号に基づきゲート駆動回路１２が奇数ゲートライン４ｘに順次駆動電圧を印加する。これより、図７に示すように、奇数のラインに接続されている画素位置（位置Ｂ）からの画像データを新たに取得して、画像更新・合成回路１６により位置Ｂにある元の画像データを更新する。
【００５１】
この際に、偶数のラインの画素位置（位置Ａ）のデータは、元のフレームの画像データを表示するか、もしくは画像更新・合成回路１６により、元のフレームのデータと隣接する位置Ｂにおける更新したいずれかの画素の画像データとを合成して表示装置１７（図１参照）に表示しても良い。更に、元のフレームのデータに対して、隣接する位置Ｂにおける更新したいずれかの画素の画像データを重み付け処理を行って合成しても良い。
【００５２】
これにより、市松模様の画像データが交互に読み出されることになる。また、読まれていない画素はデータを２回分蓄積することになり、画像情報としては、Ｘ線等の線量に比例することになる。
【００５３】
（本実施形態に係る放射線画像読取装置の効果）
（１）画像の読み出し速度を向上できると共に解像度低下を緩和できる放射線画像読取装置を提供することができる。
【００５４】
（２）ゲートラインの走査に対して画像をゲートラインの上下に交互に振り分けることで、画像検出部に特有のゲートライン方向のノイズ、横縞状のノイズを緩和させることができる。
【００５５】
（３）画素における画像データを位置Ａと位置Ｂに分けて１ゲートラインおきに交互に読み出すことで画像の読み出し速度を向上させることができる。しかも、従来のＢｉｎｎｉｎｇによる画像読み出し手法では空間解像度が低下するのに対して、本方法では空間解像度が低下しないため、フレームレートを増加させる効果としては十分高くなる。なお、１つの画素においてはフレーム更新が２フレームに１回となり時間軸の解像度は低下するが、Ｘ線等の医療画像の分野においては被写体の動きやノイズに対して時間軸に平均化する処理などを加えることがあり、実際上はあまり問題とならない。
【００５６】
（４）フレーム更新がされていない部分については、更新されたいずれかの隣接する画素の画像データと合成したり、さらにその画素の画像データを重み付け処理を行って合成したりすることにより、時間軸の解像度低下を抑制することができる。
【００５７】
なお、上記の実施の形態においては、放射線センサ１１としてフォトダイオード８を設けた間接方式の例を示したが、ａ−Ｓｅ等の光導電膜によりＸ線を直接電荷信号に変換して電荷蓄積用のキャパシタに導く直接方式についても同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１、１ａ、１ｂ：画素
１ｘ：画素（第１の画素）
１ｙ：画素（第２の画素）
２、２ａ、２ｂ：信号読み出しライン
３：ＴＦＴスイッチ
４、４ａ、４ｂ：ゲートライン
４ｘ、４ｘａ：奇数ゲートライン
４ｙ：偶数ゲートライン
５：積分アンプ
８：フォトダイオード
９：コンデンサ
１０：放射線画像読取装置
１１：放射線センサ
１２：ゲート駆動回路
１３：駆動制御回路
１４：読取回路
１５：読取制御回路
１６：画像更新・合成回路
１７：表示装置
２１：入射Ｘ線
２３：蛍光変換膜
２５：画像検出部
２７：保持基板
２９：回路層
３１：ゲートドライバ
３３：行選択回路
３５：Ａ／Ｄ変換器
３７：駆動器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012085173.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012085173.tif 000008
【図７】
2012085173.tif 000009
【図８】
2012085173.tif 000010
【図９】
2012085173.tif 000011
【図１０】
2012085173.tif 000012
【図１１】
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