(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を電荷信号に変換して蓄積する複数個のＸ線検出素子と、前記複数個のＸ線検出素子に蓄積された電荷信号を一定の電荷蓄積時間の周期で順番に読み出す手段と、読み出された１フレーム分のデータに基づいてＸ線画像を得るＸ線撮像装置において、
読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えた直後にＸ線照射を開始させ、Ｘ線発生装置にあらかじめ設定されたＸ線照射時間だけＸ線照射を行うシーケンスを有し、
Ｘ線撮影前に、前記電荷蓄積時間を、読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えてから前記Ｘ線照射までの時間と、前記Ｘ線照射時間と、１フレーム分の電荷読み出しに要する時間とを加算した値以上に自動設定する機能をもつ制御手段を備えたことを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
トリガー信号を発生させるトリガー信号発生手段を備え、
前記制御手段は、前記トリガー信号の入力を受けた時点でＸ線検出素子の蓄積電荷の読み出しタイミングに同期させてＸ線照射のＯＮ・ＯＦＦ動作をコントロールすることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記トリガー信号発生手段は、Ｘ線照射を行うためのスイッチと連動するものであって、
実際のＸ線照射のタイミングは読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えた直後であることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記Ｘ線照射を行うためのスイッチは、Ｘ線管をスタンバイ状態にするためのスイッチであって、
このスイッチが押された後の所定の遅延時間後に自動的にＸ線管からＸ線を照射するための信号を出力する回路と連動するものであることを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療分野、工業分野、原子力分野等の２次元のＸ線画像を撮像するた
めの装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ｘ線撮像装置は、Ｘ線を電荷信号に変換して蓄積する２次元状に配列した複数個のＸ線検出素子、この複数個のＸ線検出素子に蓄積された電荷信号を時系列で順番に読み出す手段、読み出された１フレーム分のデータを２次元状に再構成してＸ線画像を得る手段等で構成されているが、従来、このＸ線撮像装置には、Ｘ線照射のタイミングと、電荷蓄積およびフレーム読み出しのタイミングとを同期させる機構は設けられていない。また一般的に、即時描画性を重視するため電荷蓄積時間はＸ線照射時間と同じ値以下に設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この状態でＸ線照射が行われた場合、例えば、図４に示すように必ず２フレーム以上にまたがってＸ線画像データが読み出されることになる。ここで、ＴxはＸ線照射時間であり、ｔｒは、Ｘ線検出器の各検出素子の電荷読み出し時間であり、Ｔｃは検出素子を構成しているコンデンサの電荷蓄積時間である。
【０００４】
検出器の第１番目の検出素子から第Ｎ番目の検出素子までの、フレーム２の電荷読み出し信号がＸ線照射時間内に存在してしまい、Ｘ線照射時のデータがフレーム２とフレーム３との間に分散されてしまうので、複数個のフレームメモリーを設けて加算処理する等の手段が必要となる。これはたとえ電荷蓄積時間をＸ線照射時間よりも長くしたとしても、Ｘ線照射のタイミングを電荷蓄積およびフレーム読み出しのタイミングと同期させなければ、図５に示すように第１番目の画素から第ｎ番目の画素までのＸ線画像データについては２フレームにまたがってしまう。
【０００５】
また逆に、Ｘ線照射のタイミングを電荷蓄積およびフレーム読み出しのタイミングと同期させたとしても、電荷蓄積時間をＸ線照射時間と１フレーム分の電荷読み出しに要する時間とを加算した値以上に長くしてやらなければ、やはり図６に示すようにＸ線画像データが２フレームにまたがる場合が生じる。
【０００６】
したがって、従来、複数個のフレームメモリーを設けて加算処理する等の手段が必要となり、装置も複雑で高価なものとなる。
本発明は、上記課題を解決するために創案されたものであり、Ｘ線照射時間内にすべての検出素子から得られるデータを１フレームのみに納め、最小限のフレームメモリーだけで画像データ処理が行えるＸ線撮像装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線を電荷信号に変換して蓄積する複数個のＸ線検出素子と、前記複数個のＸ線検出素子に蓄積された電荷信号を一定の電荷蓄積時間の周期で順番に読み出す手段と、読み出された１フレーム分のデータに基づいてＸ線画像を得るＸ線撮像装置において、読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えた直後にＸ線照射を開始させ、Ｘ線発生装置にあらかじめ設定されたＸ線照射時間だけＸ線照射を行うシーケンスを有し、Ｘ線撮影前に、前記電荷蓄積時間を、読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えてから前記Ｘ線照射までの時間と、前記Ｘ線照射時間と、１フレーム分の電荷読み出しに要する時間とを加算した値以上に自動設定する機能をもつ制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
本発明では、各Ｘ線検出素子の電荷蓄積時間を、所定のＸ線照射時間と１フレーム分の電荷読み出しに要する時間とを加算した値以上に設定し、かつ、Ｘ線照射のタイミングを、電荷蓄積およびフレーム読み出しのタイミングと同期させている。具体的には、トリガー信号発生手段と、該トリガー信号の入力を受けた時点で蓄積電荷の読み出しタイミングに同期させてＸ線照射のＯＮ・ＯＦＦ動作をコントロールする制御手段とを設け、前記制御手段には、事前に設定されたＸ線照射時間に基づき、各Ｘ線検出素子の電荷蓄積時間を、前記所定のＸ線照射時間と１フレーム分の電荷読み出しに要する時間とを加算した値以上に自動設定する機能をもたせ、かつ、トリガー信号の入力時点で読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えた直後にＸ線照射を開始させ、前記所定のＸ線照射時間だけＸ線照射をＯＮにするシーケンスを設定しておく。
【０００９】
この制御手段によって、図１に示すように、トリガー信号の入力時点で読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えた直後にＸ線照射が開始されるために、全ての画素のＸ線画像データを、必ずトリガー信号入力時点で読み出し中のフレームの次のフレーム以降で読み出すことが可能になる。またさらに、各Ｘ線検出素子の電荷蓄積時間をＸ線照射時間と１フレーム分の電荷読み出しに要する時間とを加算した値以上に設定しているために、全ての画素のＸ線画像データが、トリガー信号入力時点で読み出し中のフレームの次のフレームのみに収まり、トリガー信号入力時点で読み出し中のフレームの次のフレームのみを読み出すだけでＸ線画像を得ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のＸ線撮像装置の一実施例を説明する。図２は本発明の具体的構成を示す図である。Ｘ線検出パネル１は、光電変換素子１１と、２次元マトリクス状に配列された電荷蓄積用のコンデンサ１２及びＦＥＴスイッチ１３とからなり、それぞれ図３に示す回路で接続されている。
ここで、１個の電荷蓄積用のコンデンサ１２及びこれに接続された１個のＦＥＴスイッチ１３と、このコンデンサに対応する領域部分の光電変換素子１１で１個のＸ線検出素子を構成しており、この場合、Ｘ線検出パネル１は、コンデンサ１２の個数分だけＸ線検出素子を有していることになる。
【００１１】
ＦＥＴスイッチ１３のゲート端子１４は、マトリクスの行ごとに共通に接続され、それぞれの行のラインはゲートドライバ５の各ライン出力端子に接続されている。また、ＦＥＴスイッチ１３のドレイン端子１５は、マトリクスの列ごとに共通に接続され、それぞれの列のラインは、列ごとに設けた電荷−電圧変換回路６を介してマルチプレクサ７の各入力端子に接続されている。前記ゲートドライバ５は、読み出し・Ｘ線照射制御装置４によって与えられる所定の時間間隔で、各ライン出力端子から順番にパルス信号を出力し、行ごとに順番にＦＥＴスイッチ１３をＯＮ動作させていく。
【００１２】
また、前記マルチプレクサ７は、１行のＯＮ動作中に、読み出し・Ｘ線照射制御装置４によって与えられる所定の時間間隔で、各入力端子に入力される信号をそれぞれで順番に取り込んで、その出力端子に接続されたＡ／Ｄ変換器８によってデジタル値に変換して順に出力する。出力されたデータは、画像処理及び表示装置９によってノイズ除去等適切な画像処理の後、２次元画像に再構成されて表示される。
【００１３】
以上の例で挙げたＸ線検出素子１に用いられる光電変換素子１１は、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＴｌＢｒ、ａ−Ｓｅ等の直接型光電変換素子や、ＣｓＩ等の蛍光体とフォトダイオードとの組み合わせからなる間接型光電変換素子のいずれであってもよい。またその形態は、電荷蓄積コンデンサ１２とＦＥＴスイッチ１３に対応して画素分割されている場合でも、画素分割されていない場合でも、また、電極のみ、および、フォトダイオードのみが分割されている場合のいずれであってもよい。また、２次元マトリクス状に配列された電荷蓄積コンデンサ１２、ＦＥＴスイッチ１３の例として、ガラス等の基板上にＳｉ薄膜を用いて形成したＴＦＴ（薄膜トランジスタ）パネル等が挙げられる。
【００１４】
以上の構成において、本発明のＸ線撮像装置の動作の説明を以下に述べる。
Ｘ線撮影前に、まずＸ線発生装置１０にあらかじめＸ線管に与える管電圧、管電流、照射時間Ｔｘ等を設定しておく。この際、読み出し・Ｘ線照射制御装置４にもＸ線照射時間Ｔｘの情報が伝達され、電荷蓄積時間Ｔｃとして、前記Ｘ線照射時間Ｔｘ、１フレーム分の電荷読み出しに要する時間Ｔｒ、所定のマージンＴｄのそれぞれを加算した値、式（１）が算出される。
Ｔｃ ＝ Ｔｘ + Ｔｒ + Ｔｄ      ……    （１）
ここで、全画素数をＮ、１画素の電荷読み出しに要する時間をｔｒとすると、Ｔｒ＝Ｎ×ｔｒである。またマージンＴｄは、Ｘ線照射開始信号を発してから実際にＸ線が発生するまでの時間Ｔｄ１と、Ｘ線照射が終了して電荷蓄積を止めるまでの時間Ｔｄ２の和である。読み出し・Ｘ線照射制御装置４からはこのＴｃに基づく制御信号がゲートドライバ５とマルチプレクサ７に伝達され、Ｔｃの間の電荷蓄積と読み出しとが交互に行われるようにゲートドライバ５とマルチプレクサ７は制御される。次に、トリガー信号発生手段３からトリガー信号が発せられ、読み出し・Ｘ線照射制御装置４に入力されると、読み出し・Ｘ線照射制御装置４は、その時点で読み出し中の１フレームの最後の画素の電荷読み出しを終えた直後に、Ｘ線照射を開始させる信号をＸ線発生装置１０に送る。
【００１５】
マージン時間Ｔｄ１の後開始されるＸ線照射はＸ線照射時間Ｔｘの後に終了し、電荷蓄積時間Ｔｃが式（１）のように設定されているために、マージン時間Ｔｄ２の後にフレーム読み出しが開始される。読み出し・Ｘ線照射制御装置４からＸ線照射を開始させる信号がＸ線発生装置に送られる時に、同時に画像処理及び表示装置にも信号が送られるような仕組みを設けておけば、その信号を受けた直後に読み出された１フレームがＸ線画像データが収まったフレームであると判断することが容易にできる。このフレームデータを画像処理及び表示装置９によってノイズ除去等適切な画像処理を行った後、２次元画像に再構成することで、余分なフレームメモリーや、フレーム加算等の演算手段を必要とせずにＸ線画像を得ることができる。以上述べた手段において、トリガー信号入力以前のフレームデータにはＸ線入射による情報は含まれていない。
【００１６】
この時点では、Ｘ線検出素子の暗電流によって蓄積された電荷の読み出しが行われる。この動作は、Ｘ線検出素子の動作と読み出し手段の動作とを安定させる効果をもっている。
通常、Ｘ線の発生には、フィラメント（陰極）の電流とターゲット（陽極）の回転を安定させるために数秒の時間を必要とする。そのため通常ののＸ線撮像装置では、Ｘ線管を安定させるためのスタンバイスイッチを設けて、スタンバイスイッチＯＮ後、所定の時間経過後でなければＸ線照射スイッチがＯＮできないような仕組みを設けている。そこで、このＸ線照射スイッチとトリガー信号発生手段３とが連動するようにしておけば、装置は簡単に構成できる。
【００１７】
ただし、この場合でも、実際のＸ線照射は、読み出し・Ｘ線照射制御装置４のシーケンスに基づき制御される。またさらに、スタンバイスイッチＯＮ後の所定の遅延時間経過後に自動的にＸ線管からＸ線を照射するための信号を出力する回路が設けられている場合、トリガー信号発生手段３がこの回路と連動ようにしておけば、装置はより簡単に構成することができる。この場合も実際のＸ線照射は、読み出し・Ｘ線照射制御装置４のシーケンスに基づき制御されることは言うまでもない。また同様に、スタンバイスイッチＯＮ後に、電荷蓄積およびフレーム読み出しのタイミングと同期した所定の遅延時間後にトリガー信号が自動的に発生されるようあらかじめ読み出し・Ｘ線照射制御装置４に設定されたものであってもよい。
【００１８】
以上述べた方法において、トリガー信号発生手段３、読み出し・Ｘ線照射制御装置４それぞれを、Ｘ線管の管電圧、管電流、照射時間等を設定してＸ線管のスタンバイ、照射をコントロールするためのＸ線制御卓に組み込むことで、装置はさらに簡単に構成することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のＸ線撮像装置によれば、Ｘ線照射時間内にすべての検出素子から得られるデータを１フレームのみに納め、最小限のフレームメモリーだけで画像データ処理が行えるように構成しているので、Ｘフィルムレスで即時描画が可能なＸ線撮像装置を、余分なフレームメモリーや、フレーム加算等の演算手段を必要とせずに低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の時間タイミングを示す図である。
【図２】 本発明のＸ線撮像装置の一実施例を示す図である。
【図３】Ｘ線検出素子１の回路構成を示す図である。
【図４】 従来の電荷読み出し方法を示す図である。
【図５】 従来の電荷読み出し方法を示す図である。
【図６】従来の電荷読み出し方法を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線検出パネル
３ トリガー信号発生手段
４ 読み出し・Ｘ線照射制御装置
５ ゲートドライバ
６ 電荷−電圧変換回路
７ マルチプレクサ
８ A/D変換器
９ 画像処理及び表示装置
１０ Ｘ線発生装置
１１  光電変換素子
１２  電荷蓄積コンデンサ
１３  ＦＥＴスイッチ
１４  ゲート端子
１５  ドレイン端子
【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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