(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を放射線に応じた電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子を有する画素が２次元状に複数配列された変換部と、
前記スイッチ素子を導通するための駆動電圧を前記スイッチ素子に出力するための駆動回路部と、
前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、
前記読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比と、前記スイッチ素子の転送効率と、前記スイッチ素子の導通時間と、に応じて、前記駆動電圧を切り替え可能とする切り替え部と、
を有することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記Ｓ／Ｎ比を算出するための算出部を更に有することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記算出部は、放射線照射条件を取得し、その取得された放射線照射条件から前記Ｓ／Ｎ比を予測して算出することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記算出部は、前記Ｓ／Ｎ比の目標値を取得し、取得された前記目標値を前記Ｓ／Ｎ比として算出することを特徴とする請求項２記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記切り替え部は、前記変換素子のオフセット信号を転送する時の前記駆動電圧を、放射線に応じた電荷に基づく電気信号を転送する時の前記駆動電圧に比べて低くするように、前記駆動電圧を切り替え可能とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記変換部は、行毎の複数のスイッチ素子と駆動回路に接続された駆動配線と、列毎の複数のスイッチ素子と前記読み出し回路に接続された信号配線と、を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記変換素子は、放射線を光に変換する波長変換体と、前記変換された光を電荷に変換する光電変換素子と、を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記光電変換素子は、絶縁基板上のアモルファスシリコンを用いた光電変換素子、ＭＩＳ型光電変換素子、又はＰＩＮ型光電変換素子であることを特徴とする請求項７記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記スイッチ素子は、トランジスタ又は薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
放射線を放射線に応じた電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子を有する画素が２次元状に複数配列された変換部と、前記スイッチ素子を導通するための駆動電圧を前記スイッチ素子に出力するための駆動回路部と、前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、を有する放射線撮像装置の駆動方法であって、
前記読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比と、前記スイッチ素子の転送効率と、前記スイッチ素子の導通時間と、に応じて、前記駆動回路部から出力される前記駆動電圧を切り替え制御するステップを有することを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
放射線を放射線に応じた電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子を有する画素が２次元状に複数配列された変換部と、前記スイッチ素子を導通するための駆動電圧を前記スイッチ素子に出力するための駆動回路部と、前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、を有する放射線撮像装置のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比と、前記スイッチ素子の転送効率と、前記スイッチ素子の導通時間と、に応じて、前記駆動回路部から出力される前記駆動電圧を切り替え制御する切り替え制御ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置、その駆動方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線診断装置として、半導体製造技術を使用した放射線平面撮像装置が開発されている。放射線平面撮像装置は、Ｘ線を蛍光体で可視光に変換しマトリクス状に配置されたフォトダイオードで検出する間接変換型と、アモルファスセレンを使用し直接Ｘ線を光電効果により電荷に変換し、検出する直接変換型とがある。
【０００３】
これらの放射線診断装置は、医師の診断上高い濃度分解能が必要とされるが、透視と一般撮影では使用するＸ線量に数百倍の差があるため、ＡＤコンバータのビットレンジを有効に活用できず、その改善策として、下記の特許文献１が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９４５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ＡＤコンバータのビットレンジを有効に活用するため、Ｘ線の入射量に応じて、初段積分アンプの積分定数及びゲインを切り替え、信号をＡＤコンバータの入力レンジに合わせている。しかし、透視撮影のように、初段積分アンプのゲインを高く設定し、長時間、低線量で撮影を行う場合、初段積分アンプ以前のノイズ、例えばセンサのショットノイズ、ＴＦＴノイズ、初段積分アンプの１／ｆノイズ等が支配的となる。そのため、入射Ｘ線量に応じてゲインを切り替えてもＳ／Ｎが変化しないため、実質高い濃度分解能を得ることができない。
【０００６】
本発明の目的は、取得される画像のＳ／Ｎ比を向上させることができる放射線撮像装置、その駆動方法及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放射線撮像装置は、放射線を放射線に応じた電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子を有する画素が２次元状に複数配列された変換部と、前記スイッチ素子を導通するための駆動電圧を前記スイッチ素子に出力するための駆動回路部と、前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、前記読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比と、前記スイッチ素子の転送効率と、前記スイッチ素子の導通時間と、に応じて、前記駆動電圧を切り替え可能とする切り替え部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の放射線撮像装置の駆動方法は、放射線を放射線に応じた電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子を有する画素が２次元状に複数配列された変換部と、前記スイッチ素子を導通するための駆動電圧を前記スイッチ素子に出力するための駆動回路部と、前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、を有する放射線撮像装置の駆動方法であって、前記読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比と、前記スイッチ素子の転送効率と、前記スイッチ素子の導通時間と、に応じて、前記駆動回路部から出力される前記駆動電圧を切り替え制御するステップを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のプログラムは、放射線を放射線に応じた電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子を有する画素が２次元状に複数配列された変換部と、前記スイッチ素子を導通するための駆動電圧を前記スイッチ素子に出力するための駆動回路部と、前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、を有する放射線撮像装置のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比と、前記スイッチ素子の転送効率と、前記スイッチ素子の導通時間と、に応じて、前記駆動回路部から出力される前記駆動電圧を切り替え制御する切り替え制御ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比に応じて、適切な駆動信号の電圧を設定することにより、スイッチ素子のノイズが低減でき、高いＳ／Ｎ比の撮影をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置の概略構成図である。この放射線撮像装置では、透視撮影などを行う動画撮影モードと、一般撮影を行う静止画撮影モードとを選択的に設定自在とされている。
【００１２】
図１において、１４２は蛍光体、Ｓ１−１〜Ｓ３−３は光電変換素子、Ｔ１−１〜Ｔ３−３はスイッチ素子（以下、ＴＦＴという）、Ｖｇ１〜Ｖｇ３はＴＦＴをオン／オフさせるためのゲート配線、Ｍ１〜Ｍ３は信号配線である。光電変換素子はフォトダイオードで表記しており、逆方向バイアスが印加される。すなわち、フォトダイオードのカソード電極側は＋（プラス）にバイアスされる。バイアス配線Ｖｓは共通の配線であり、基準電源回路に接続されている。ここで、光電変換素子としては例えば、水素化非晶質シリコン膜を用いたＭＩＳ型或いはＰＩＮ型の薄膜光電変換素子、単結晶シリコンを用いたＰＮフォトダイオードなどが挙げられる。また、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、ヨウ化鉛及びテルル化カドミウムでもかまわない。また、スイッチ素子としては、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いた薄膜トランジスタや、周知のＭＯＳトランジスタを用いることができる。また、絶縁基板の材料としては、主にアルカリ成分の少ない透明なガラスが用いられる。
【００１３】
次に、１０６はゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３にパルスを印加してスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３を駆動制御するゲート駆動用回路である。Ａ１〜Ａ３は光電変換素子で発生した電荷を読み出すため初段積分アンプである。Ｃｆ１〜Ｃｆ３は初段積分アンプの積分容量である。Ｖｒｅｆは初段積分アンプの基準電源である。ＣＬ１〜ＣＬ３は信号をサンプルするためのサンプルホールド回路である。１００はサンプルホールドした信号を順次切り替えて出力するマルチプレクサである。１０１はマルチプレクサ１００から出力されたアナログ信号をディジタル変換するためのＡＤコンバータである。
【００１４】
次に、図１の放射線撮像装置の駆動方法について説明する。まず、放射線撮像装置にＸ線が照射され、照射されたＸ線は、蛍光体１４２により、Ｘ線から可視光に波長変換される。可視光に変換された光は、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３に受光され、電荷に変換、蓄積される。次にゲート駆動用回路１０６によりゲート配線Ｖｇ１を駆動し、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ１−３をオンして光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３に蓄積した電荷を初段積分アンプＡ１〜Ａ３の積分容量Ｃｆ１〜Ｃｆ３に転送し、電圧信号に変換される。次に読み出された電圧信号をサンプルホールド回路ＣＬ１〜ＣＬ３でサンプルホールドし、マルチプレクサ１００で順次切り替えながら、ＡＤコンバータ１０１によりアナログ信号からディジタル変換され、フレームメモリ１０２に保存される。このような読み出し動作をゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３について繰り返し行うことによって、３×３画素の２次元の画像を得ることができる。ここでは、説明のため３×３画素のマトリクスとしたが、実際には１０００×１０００画素以上の大面積エリアセンサとなる。
【００１５】
また、１０３はフレームメモリ１０２に保存された画像データからノイズ量及び信号量の算出するＳ／Ｎ算出部である。１０４は算出結果を基に許容転送誤差率Ｔを算出する許容転送誤差率算出部である。ＬＵＴは許容転送誤差率ＴとＴＦＴ−ＯＮ電圧とを対応させたルックアップテーブルである。１０５は決定したＴＦＴ−ＯＮ電圧に切り替えるためのアナログスイッチである。ＴＦＴ−オン電圧は、スイッチ素子（ＴＦＴ）Ｔ１−１〜Ｔ３−３をオンさせるためのゲート電圧である。
【００１６】
次に、Ｓ／Ｎを算出し、ＴＦＴ−ＯＮ電圧を設定する手段について図１〜８を用いて説明する。
【００１７】
図２は、横軸にＴＦＴ−ＯＮ電圧、縦軸にノイズ量をプロットしたグラフであり、ＴＦＴ−ＯＮ電圧を高くするとノイズ量が増える。このＴＦＴに起因するノイズは、一般的に分配ノイズ（パーティションノイズ）と言われている。
【００１８】
図３はＴＦＴ−ＯＮ電圧とＴＦＴのオン抵抗をプロットしたものであり、グラフからＴＦＴ−ＯＮ電圧を上げるとオン抵抗が減少する。光電変換素子に蓄積された電気信号を読み出す場合、ＴＦＴを所定の時間オンして、初段積分アンプに信号を転送するが、転送に要する時間は、光電変換素子の容量とＴＦＴのオン抵抗の積によって決まる。そのため、図２の現象より、ＴＦＴ−ＯＮ電圧を下げて、ノイズを低減しようとすると、ＴＦＴのオン抵抗が増加し、光電変換素子から初段積分アンプに信号を転送するための時間を長くしなくてはならない。しかし、透視撮影のように連続して撮影を行う場合、フレームレートを速くしなくはてはならないため、転送時間を長くすることはできない。
【００１９】
図４及び図５は、横軸にＴＦＴ−ＯＮ時間（スイッチ素子の導通時間）、縦軸に転送効率を示したものである。ここで転送効率とは、光電変換素子に蓄積された電荷が初段積分アンプの積分容量に何パーセント転送されたかを示すものである。例えば、転送効率６０％とは光電変換素子に蓄積された電荷の６０％が初段積分アンプに転送されたことを示す。図４は、ＴＦＴ−ＯＮ電圧が１０Ｖ、図５はＴＦＴ−ＯＮ電圧が５Ｖの場合を示している。また、放射線撮像装置は、複数の画素をマトリクス状に配置したもので、製造上バラツキがあり、面内で完全に均一のものを作ることは難しい。画素Ａ、画素Ｂは、マトリクス状に配置された複数の画素から、転送効率の最も高い画素と最も低い画素を示したものである。図４から、ＴＦＴ−ＯＮ電圧が１０Ｖ、スイッチ素子の導通時間である転送時間が２５μｓのときの転送効率は、画素Ａが９９．９％、画素Ｂが９９．６％で、転送効率に０．３％の差がある。図５は、ＴＦＴ−ＯＮ電圧が５Ｖ、転送時間２５μｓのときの転送効率は、画素Ａが９９．８％、画素Ｂが９４．８％となり、転送効率に５％の差ができ、ＴＦＴ−ＯＮ電圧を下げると差が大きくなる。このようにＴＦＴ−ＯＮ電圧を下げることによりノイズは減少させることができるが、面内で転送効率の分布ができるため、画像上段差として現れてしまう。
【００２０】
図６及び図７は、転送効率の面内分布による段差の画像への影響を示したものである。横軸は、画素の位置を示しており、縦軸は画素の出力を示している。図６は、信号１００に対してノイズが１のＳ／Ｎ＝１００の画像に５％の段差がある場合のグラフである。また、図７は、信号１０に対してノイズが１のＳ／Ｎ＝１０の画像に５％の段差がある場合のグラフである。図６及び図７から同じ５％の段差でも画像のＳ／Ｎにより、Ｓ／Ｎ＝１００の場合の段差が認識できるが、Ｓ／Ｎ＝１０の場合の段差は認識できないことがわかる。
【００２１】
本実施形態では、画像のＳ／Ｎを計算し、画像のＳ／Ｎに応じてＴＦＴ−ＯＮ電圧を選択することにより、転送効率の面内分布による段差の影響が少なく、かつＴＦＴに起因するノイズを低減し、Ｓ／Ｎの高い画像を得ることができる。
【００２２】
次に、図１を用いて、Ｓ／Ｎの計算及びＴＦＴ−ＯＮ電圧の設定方法について説明する。まず、ＡＤコンバータ１０１から出力される１フレーム分の画像は、フレームメモリ１０２に保存される。Ｓ／Ｎ算出部１０３は、フレームメモリ１０２内の信号の中から最大値を抽出し信号量Ｓとする。ここでは最大値としているが、平均値を用いてものかまわない。また、フレーム内で関心領域を設定し、設定された関心領域の信号量Ｓの最大値または平均値を用いてもかまわない。また、信号量を抽出せず、ＡＤコンバータ１０１の最大出力値または１フレーム分の平均値を使用してもかまわない。ここではフレーム単位にＳ／Ｎを計算し、次フレームのＴＦＴ−ＯＮ電圧の切り替えを行うが、ゲート配線１ラインごとにＳ／Ｎの計算を行い、次ゲート配線のＴＦＴ−ＯＮ電圧を切り替えることも可能である。Ｓ／Ｎ算出部１０３は、信号量Ｓから、Ｘ線の量子ノイズNX＝√Ｓを算出する。また、Ｓ／Ｎ算出部１０３は、図８の式のように、ノイズ量NALLを算出する。ノイズ量NALLは、Ｘ線の量子ノイズNX、光電変換素子のショットノイズNSENS、ＴＦＴノイズNTFT、初段積分アンプのノイズNAMP、ＡＤコンバータのノイズNAD等のシステムノイズを加算した値である。システムノイズは、測定毎に変わらず、常に同じ値を示すノイズ量のため、あらかじめ測定し、固定しておいてもよいし、Ｘ線を照射しないで撮影したオフセット画像から測定毎に計算することも可能である。
【００２３】
次に、許容転送誤差率算出部１０４は、ノイズ量NALLをノイズ量Ｎとして算出したＳ／Ｎの逆数に任意の係数Ｋを乗算した値を許容転送誤差率Ｔとして算出する。ここで、許容転送誤差率Ｔは、画像に対してＴＦＴ転送効率の面内分布による段差の影響がどの程度許容できるかを示すものである。また、係数Ｋは、Ｓ／Ｎと転送誤差に起因する画像の段差との比率を示すものである。任意の係数Ｋは、１以下が望ましく、１より大きい場合、ノイズよりもＴＦＴの転送バラツキによる画像の段差が大きくなるため、好ましくない。そして、許容転送誤差率ＴとＴＦＴ−ＯＮ電圧のルックアップテーブルＬＵＴから許容転送誤差率Ｔの近いＴＦＴ−ＯＮ電圧を指定する。例えば、Ｓ＝１００、Ｎ＝１、Ｋ＝０．１の場合、転送許容誤差率は、０．１％となり、ＴＦＴ−ＯＮ電圧は１１Ｖに設定され、アナログスイッチ１０５により、所定の電圧に切り替えられる。ゲート駆動用回路１０６は、アナログスイッチ１０５により切り替えられた電圧をＴＦＴ−ＯＮ電圧としてＴＦＴのゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に供給する。このように画像データから、Ｓ／Ｎを算出し、最適なＴＦＴ−ＯＮ電圧を設定することにより、ＴＦＴに起因するノイズを低減できる。また、放射線撮像装置は、読み出し回路のゲインばらつきを補正するために、ゲイン補正を行う。ゲイン補正は、被写体がない状態でＸ線を照射して撮影を行い、その画像で被写体撮影画像を除算することにより補正を行う。この際、ＴＦＴ−ＯＮ電圧の異なる複数補正用画像をあらかじめ撮影しておき、被写体撮影画像と補正用画像で同じＴＦＴ−ＯＮ電圧のものを使用することによりＴＦＴ−ＯＮ電圧に起因する段差を軽減することができる。
【００２４】
次に、上記の放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの全体を図９を用いて説明する。３０１はＸ線室、３０２はＸ線制御室、３０３は診断室を表している。本放射線撮像システムの全体的な動作はシステム制御部３１０によって支配される。
【００２５】
操作者インターフェース３１１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がある。操作者インターフェース３１１から撮像条件（静止画、動画、管電圧、管電流、照射時間など）及び撮像タイミング、画像処理条件、被験者ＩＤ、取込画像の処理方法などの設定を行うことが出来る。ただし、ほとんどの情報は、不図示の放射線情報システムから転送されるので、個別に入力する必要はない。操作者３０５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、患者が動いていないか、画像処理が適切か等の判断を行う。
【００２６】
そして、システム制御部３１０はＸ線撮像シーケンスを司る撮像制御部２１４に、操作者３０５あるいは放射線情報システムの指示に基づいた撮像条件を指示し、データを取り込む。撮像制御部２１４はその指示に基づき放射線源であるＸ線発生装置１２０、撮像用寝台１３０、放射線撮像装置１４０を駆動して画像データを取り込む。そして、画像処理部１０に転送後、操作者指定の画像処理を施してディスプレイ１６０に表示、同時にオフセット補正、白補正、欠陥補正の基本画像処理を行った生データを外部記憶装置１６１に保存する。
【００２７】
さらに、システム制御部３１０は操作者３０５の指示に基づいて、再画像処理及び再生表示、ネットワーク上の装置への画像データの転送・保存、ディスプレイ表示やフィルムへの印刷などを行う。
【００２８】
次に、信号の流れを追って順次説明を加える。Ｘ線発生装置１２０にはＸ線管球１２１とＸ線絞り１２３とが含まれる。Ｘ線管球１２１は撮像制御部２１４に制御された高圧発生電源１２４によって駆動され、Ｘ線ビーム１２５を放射する。Ｘ線絞り１２３は撮像制御部２１４により駆動され、撮像領域の変更に伴い、不必要なＸ線照射を行わないようにＸ線ビーム１２５を整形する。Ｘ線ビーム１２５はＸ線透過性の撮像用寝台１３０の上に横たわった被検体１２６に向けられる。撮像用寝台１３０は、撮像制御部２１４の指示に基づいて駆動される。Ｘ線ビーム１２５は、被検体１２６及び撮像用寝台１３０を透過した後に放射線撮像装置１４０に照射される。
【００２９】
放射線撮像装置１４０はグリッド１４１、蛍光板１４２、光電変換基板８、Ｘ線露光量モニタ１４４及び駆動・読み出し回路１４５から構成される。グリッド１４１は、被検体１２６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。グリッド１４１はＸ線低吸収部材と高吸収部材とから成り、例えば、ＡｌとＰｂとのストライプ構造をしている。そして、光電変換基板８とグリッド１４１との格子比の関係によりモワレが生じないようにＸ線照射時には撮像制御部２１４の指示に基づいてグリッド１４１を振動させる。
【００３０】
蛍光板１４２ではエネルギーの高いＸ線によって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が得られる。その蛍光はＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、ＣａＷＯ4やＣｄＷＯ4などの母体自身によるものやＣｓＩ：Ｔｌ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。
【００３１】
この蛍光板１４２に隣接して光電変換基板８が配置されている。この光電変換基板８は光子を電気信号に変換する。Ｘ線露光量モニタ１４４はＸ線透過量を監視するものである。Ｘ線露光量モニタ１４４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、蛍光板１４２からの光を検出してもよい。この例では、光電変換基板８を透過した可視光（Ｘ線量に比例）を光電変換基板８基板裏面に成膜されたアモルファスシリコン受光素子で検知し、撮像制御部２１４にその情報を送る。撮像制御部２１４はその情報に基づいて高圧発生電源１２４を駆動してＸ線を遮断あるいは調節する。駆動回路１４５は、撮像制御部２１４の制御下で、光電変換基板８を駆動し、各画素から信号を読み出す。
【００３２】
放射線撮像装置１４０からの画像信号は、Ｘ線室３０１からＸ線制御室３０２内の画像処理部１０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、画像データがノイズのために正確に転送されない場合が有るため、転送路の耐雑音性を高くする必要がある。誤り訂正機能を持たせた伝送系にする事やその他、例えば、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。画像処理部１０では、撮像制御部２１４の指示に基づき表示データを切り替える。その他、画像データの補正（オフセット補正、白補正、欠陥補正）、空間フィルタリング、リカーシブ処理などをリアルタイムで行い、階調処理、散乱線補正、各種空間周波数処理などを行うことも可能である。
【００３３】
処理された画像はディスプレイアダプタ１５１を介してディスプレイ１６０に表示される。またリアルタイム画像処理と同時に、データの補正のみ行われた基本画像は、外部記憶装置１６１に保存される。外部記憶装置１６１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、操作者の指示に基づいて、外部記憶装置１６１に蓄えられた画像データは外部記憶装置１６２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、外部記憶装置に保存される。外部記憶装置は、例えば、光磁気ディスク１６２、ＬＡＮ上のファイルサーバ１７０内のハードディスクなどである。
【００３４】
本放射線撮像システムは、ＬＡＮボード１６３を介して、ＬＡＮに接続する事も可能であり、ＨＩＳ（情報システム）とのデータの互換性を持つ構造を有している。ＬＡＮには、複数の放射線撮像システムを接続する事ができる。また、ＬＡＮには、動画・静止画を表示するモニタ１７４、画像データをファイリングするファイルサーバ１７０、画像をフィルムに出力するイメージプリンタ１７２、複雑な画像処理や診断支援を行う画像処理用端末１７３などが接続される。本放射線撮像システムは、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。
【００３５】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置の概略構成図である。第１の実施形態と異なる点のみ説明を行う。
【００３６】
第１の実施形態では、ＡＤコンバータ１０１から出力された信号をフレームメモリ１０２内に保存し、保存された画像データからＳ／Ｎ比を算出していた。第２の実施形態では、撮像制御部２１４は、Ｘ線発生装置１２０のＸ線照射を制御すると共に、Ｘ線の照射条件をＳ／Ｎ算出部１０３に出力する。Ｓ／Ｎ算出部１０３は、撮像制御部２１４からＸ線の照射条件を入力し、Ｘ線照射条件から放射線撮像装置の信号量Ｓ及びノイズ量Ｎを予測し、許容転送誤差率算出部１０４及びアナログスイッチ１０５は上記と同様にＴＦＴ−ＯＮ電圧を切り替える。ここで、Ｘ線照射条件とは、管電圧、管電流、照射時間、Ｘ線管球と放射線撮像装置との距離及び被写体情報であり、管電圧、管電流等の異なる条件であらかじめ撮影し、出力信号と対応しておくことにより信号量及びノイズ量を予測する。また、Ｘ線照射条件として、操作者が希望する画像のＳ／Ｎ比（Ｓ／Ｎ比の目標値）を含んでもよい。操作者が希望するＳ／Ｎ比の目標値が操作者インターフェース３１１によって放射線撮像装置の外部から撮像制御部２１４に入力され、撮像制御部２１４からＳ／Ｎ算出部１０３に与えられる。与えられたＳ／Ｎ比を読み出されるＳ／Ｎ比と仮定して算出し、同様の処理を行ってもよい。これにより、操作者が希望するＳ／Ｎ比にあうように、ＴＦＴ−ＯＮ電圧を切り替えることが可能となり、操作者が希望するＳ／Ｎ比の画像を取得することが可能となる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置のタイミングチャートである。第１の実施形態と異なる点のみ説明を行う。
【００３８】
放射線撮像装置は、Ｘ線を照射し、被写体を撮影するＸ線フレームから光電変換素子の暗電流成分を撮影するオフセットフレームを減算することにより１枚の画像を形成し、オフセット補正を行う。オフセット補正後の画像のノイズ量は、Ｘ線フレームのノイズＮXFとオフセットフレームのノイズＮOFが加算され、ＮALL＝√ＮXF2＋ＮOF2となる。Ｘ線フレームは、Ｘ線を照射し光電変換素子で電荷を発生させるため、オフセットフレームと比べ、信号量が大きい。そのため、オフセットフレームに比べＸ線フレームはＳ／Ｎが高い。Ｘ線フレームとオフセットフレームでＴＦＴ−ＯＮ電圧を切り替え、オフセットフレームのＴＦＴ−ＯＮ電圧を小さくし、オフセットフレームのノイズ量下げることにより、オフセット補正後のＳ／Ｎを向上させる。図１１では、Ｘ線フレームにおいて、Ｘ−ＲＡＹ信号によりＸ線が照射され、ゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３が順次ハイレベルになり、ＡＤ変換後信号が出力される（ＡＤ ＯＵＴ）。次に、オフセットフレームにおいて、Ｘ線を照射せずにゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３を順次ハイレベルにし、光電変換素子の暗電流成分を読み出し、前に読み出したＸ線フレームから減算処理を行う。この際、Ｘ線フレームはＴＦＴ−ＯＮ電圧を１０Ｖで撮影し、オフセットフレームはＴＦＴ−ＯＮ電圧を５Ｖで撮影することにより、オフセットフレームのノイズを低減でき、トータルとしてのノイズ量を減らすことができる。
【００３９】
第１〜第３の実施形態において、Ｓ／Ｎ算出部１０３及び許容転送誤差率算出部１０４の処理ステップは、図９の撮像制御部（コンピュータ）２１４がプログラムを実行することによって実現してもよい。その際、ルックアップテーブルＬＵＴ及びプログラムは、外部記憶装置１６１に記憶される。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００４０】
第１〜第３の実施形態は、放射線撮像装置に関し、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も用いられる放射線撮像装置を対象とする。上記実施形態は、可視光もしくはＸ線に代表される放射線を利用した撮像装置、例えば放射線撮像装置の一次元もしくは二次元の撮像装置に好適に用いられる。
【００４１】
第１〜第３の実施形態の放射線撮像装置は、放射線を放射線に応じた電荷に変換するための変換素子と電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３を有する画素が２次元状に複数配列された変換部を有する。前記変換素子は、蛍光体１４２及び光電変換素子Ｓ１−1〜Ｓ３−３を含む。駆動回路部１０６は、前記スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３を導通するための電圧（ＴＦＴ−ＯＮ電圧）を有する駆動信号を前記スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３に出力するための駆動回路部である。読み出し回路部は、前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部（積分アンプＡ１〜Ａ３、サンプルホールド回路ＣＬ１〜ＣＬ３、マルチプレクサ１００及びＡＤコンバータ１０１を含む）である。算出部１０３は、前記読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を算出するための算出部である。切り替え部は、許容転送誤差率算出部１０４、ルックアップテーブルＬＵＴ及びアナログスイッチ１０５に対応し、前記算出されたＳ／Ｎ比に応じて前記駆動回路部１０６から出力される駆動信号の電圧を切り替え可能とする切り替え部である。許容転送誤差率算出部１０４は、前記駆動信号の電圧を切り換え制御する切り替え制御ステップを行う。
【００４２】
前記切り替え部は、前記Ｓ／Ｎ比と、前記スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３の転送効率と、スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３の導通時間とに応じて前記駆動信号の駆動電圧を切り替え可能とする。
【００４３】
図１０では、前記算出部１０３は、放射線照射条件を取得し、その取得された放射線照射条件から前記Ｓ／Ｎ比を予測して算出する。また、前記算出部１０３は、Ｓ／Ｎ比の目標値を取得し、取得された前記Ｓ／Ｎ比の目標値を前記読み出される電気信号のＳ／Ｎ比として算出する。
【００４４】
図１１では、前記切り替え部は、前記変換素子のオフセット信号を転送する時の駆動信号の駆動電圧を、放射線に応じた電荷に基づく電気信号を転送する時の駆動信号の駆動電圧に比べて低くするように、前記駆動信号の駆動電圧を切り替え可能とする。前記変換素子のオフセット信号を転送する時は図１１のオフセットフレームに対応し、放射線に応じた電荷に基づく電気信号を転送する時は図１１のＸ線フレームに対応する。前記駆動信号の駆動電圧は、ＴＦＴ−ＯＮ電圧に対応する。
【００４５】
前記変換部は、行毎の複数のスイッチ素子と駆動回路に接続された駆動配線（ゲート配線）Ｖｇ１〜Ｖｇ３と、列毎の複数のスイッチ素子と前記読み出し回路に接続された信号配線Ｍ１〜Ｍ３とを有する。
【００４６】
前記変換素子は、放射線を光に変換する波長変換体（蛍光体）１４２と、前記変換された光を電荷に変換する光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３とを有する。
【００４７】
前記光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３は、絶縁基板上のアモルファスシリコンを用いた光電変換素子、ＭＩＳ型光電変換素子、又はＰＩＮ型光電変換素子である。
【００４８】
前記スイッチ素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３は、トランジスタ又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。
【００４９】
上記実施形態によれば、読み出し回路部で読み出される電気信号のＳ／Ｎ比を算出し、適切な駆動信号の電圧を設定することにより、スイッチ素子のノイズが低減でき、透視撮影時に高いＳ／Ｎ比の撮影をすることができる。
【００５０】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置の概念的構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＴＦＴ−ＯＮ電圧とノイズの関係を示したグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるＴＦＴ−ＯＮ電圧とオン抵抗の関係を示したグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるＴＦＴ−ＯＮ電圧１０Ｖ時のＴＦＴ−ＯＮ時間と転送効率を示したグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるＴＦＴ−ＯＮ電圧５Ｖ時のＴＦＴ−ＯＮ時間と転送効率を示したグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるＳ／Ｎとアーティファクトの関係を示したグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるＳ／Ｎとアーティファクトの関係を示したグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるノイズの計算式を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における放射線撮像システムの概念的構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置の概念的構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ１−１〜Ｓ３−３  光電変換素子
Ｔ１−１〜Ｔ３−３  スイッチ素子（ＴＦＴ）
Ｖｇ１〜Ｖｇ３  ゲート配線
Ｍ１〜Ｍ３  信号配線
Ｖｓ  センサバイアス
Ａ１〜Ａ３  初段積分アンプ
Ｃｆ１〜Ｃｆ３  積分容量
ＣＬ１〜ＣＬ３  サンプルホールド回路
Ｖｒｅｆ  初段アンプ基準電源
１００  マルチプレクサ
１０１  ＡＤコンバータ
１０２  フレームメモリ
１０３  Ｓ／Ｎ算出部
１０４  許容転送誤差率算出部
１０５  アナログスイッチ
１０６  ゲート駆動用回路
ＬＵＴ  許容転送誤差率とＴＦＴ−ＯＮ電圧のルックアップテーブル
【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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