JPH10164437A

JPH10164437A - 放射線撮像装置及び放射線撮像素子の駆動方法

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Publication number: JPH10164437A
Application number: JP8314512A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Tamura; 敏和田村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1998-06-19
Also published as: EP0844588A3; US6084939A; DE69732279D1; EP0844588A2; EP0844588B1

Abstract

(57)【要約】【課題】動画表示と静止画表示を瞬時に切り換えられ
るようにする。【解決手段】光電変換素子ＰＤ（１，１）〜（４０９
６，４０９６）を４つのフレームに分けて、４行おきに
読み出す。即ち、第１フレームでは第１行から、第２フ
レームでは第２行から、第３フレームでは第３行から、
第４フレームでは第４行から、第５フレームでは第１行
から、それぞれ４行おきに読み出す。読み出された格フ
レームの画像は、別々のフレームメモリＭａ１〜４に格
納され、動画表示に利用される。静止画表示の指示に対
しては、メモリＭａ１〜４に格納されている画像を合成
して表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線撮像装置及
び放射線撮像素子の駆動方法に関し、より具体的には、
Ｘ線固体撮像素子を使用する放射線撮像装置及びＸ線固
体撮像素子の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のＸ線撮像装置では、Ｘ線源から医
療患者のような被検体にＸ線ビームを投射し、被検体を
透過したＸ線ビームによるＸ線像を例えば、ＩＩ−ＴＶ
系では、イメージ倍増管等により可視光線像に変換し、
通常のビデオカメラなどでその可視光線像をビデオ信号
に変換してモニタに表示する。現在、１０００×１００
０画素以上の高解像度の画像を毎秒３０フレームのレー
トで表示できる。勿論、ＩＩ−ＴＶ系で映像信号をディ
ジタル化することも既に行なわれている。

【０００３】既に高分解能の固体Ｘ線イメージセンサが
提案されており、これは水平垂直の各方向に３０００〜
４０００個の検出素子（例えば、フォトダイオード）を
配置した２次元アレー構造からなる。個々の検出素子
は、入射するＸ線像の画素輝度に対応する電気信号を作
成する。各検出素子の電気信号は個別に読み出されてデ
ィジタル化された後、画像処理、記憶及び表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような高分解能の
イメージセンサでは、その全ての画素信号を動画像とし
て取り込み、全ての画素信号を表示することは、処理速
度の観点から非常に難しい。このように、本来の解像度
では静止画しか得られないのでは、イメージセンサの能
力を十分に引き出しているとは言い難い。

【０００５】また、一部の画素のみをサンプリングする
ことで処理速度の問題を克服して動画表示を実現できる
が、注目する部分について高解像度の静止画として観察
したい場合がある。従来例では、動画から静止画への切
り替えるのに時間がかかっており、被検体を観察しなが
ら注目する部分の静止画を得られるように操作するのは
非常に難しかった。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決し、よ
り高い分解能の動画像を得られる放射線撮像装置を提示
することを目的とする。

【０００７】本発明はまた、分解能及び／又はフレーム
レートを改善した放射線撮像装置を提示することを目的
とする。

【０００８】本発明はまた、動画から静止画への切替え
を迅速に行なえる放射線撮像装置を提示することを目的
とする。

【０００９】本発明は更に、高速な動画と高分解能の静
止画とを両立させた放射線撮像装置を提示することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
放射線撮像装置は、行列に配置された二次元撮像素子か
らなる放射線検出手段と、前記放射線検出手段の二次元
撮像素子をｎ行毎に飛び越し走査を行なうように駆動す
る駆動手段と、前記駆動手段の駆動によるｎ系統の各フ
レーム毎の画素データを記憶するｎ系統の記憶手段と、
画像表示手段と、前記ｎ系統の記憶手段の記憶内容を切
り替えて、少なくとも一部の記憶内容を前記画像表示手
段へ出力する表示データ切替手段とを有することを特徴
とする。

【００１１】このような構成により、高いレートで動画
表示しつつ、実質的に瞬時に高精細静止画表示に切り換
えることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例を使用するＸ線
撮像システムの概略構成ブロック図を示す。１０はＸ線
室、１２はＸ線制御室、１４は診断室である。

【００１４】Ｘ線制御室１２には、本Ｘ線撮像システム
の全体的な動作を制御するシステム制御装置２０が配置
される。タッチパネル、マウス、キーボード、ジョイス
ティック及びフットスイッチなどからなる操作者インタ
ーフェース２２は、操作者が種々の指令をシステム制御
装置２０に入力するのに使用される。操作者の指示内容
は、例えば、撮影条件（静止画／動画、Ｘ線管電圧、管
電流及びＸ線照射時間など）、撮影タイミング、画像処
理条件、被検者ＩＤ及び取込み画像の処理方法などがあ
る。撮像制御装置２４は、Ｘ線室１０に置かれるＸ線撮
像系を制御し、画像処理装置２６はＸ線室１０のＸ線撮
像系による画像を画像処理する。画像処理装置２６にお
ける画像処理は、例えば、画像データの補正、空間フィ
ルタリング、リカーシブ処理、階調処理、散乱線補正及
びＤＲ圧縮処理などである。

【００１５】２８は、画像処理装置２６により処理され
た基本画像データを記憶する大容量高速の記憶装置であ
り、例えば、ＲＡＩＤ等のハードディスクアレーからな
る。３０は映像を表示するモニタディスプレイ（以下、
モニタと略す。）、３２はモニタ３０を制御して種々の
文字及び画像を表示させる表示制御装置、３４は、大容
量の外部記憶装置（例えば、光磁気ディスク）、３６は
Ｘ線制御室１２の装置と診断室１４の装置を接続し、Ｘ
線室１０での撮影画像などを診断室１４の装置に転送す
るＬＡＮボードである。

【００１６】Ｘ線室１０には、Ｘ線を発生するＸ線発生
装置４０が置かれる。Ｘ線発生装置４０は、Ｘ線を発生
するＸ線管球４２、撮像制御装置２４により制御されて
Ｘ線管球４２を駆動する高圧発生源４４、及びＸ線管球
４２により発生されたＸ線ビームを所望の撮像領域に絞
り込むＸ線絞り４６からなる。撮影用寝台４８上に被検
体としての患者５０が横たわる。撮影用寝台４８は、撮
像制御装置２４からの制御信号に従って駆動され、Ｘ線
発生装置４０からのＸ線ビームに対する患者の向きを変
更できる。撮影用寝台４８の下には、被検体５０及び撮
影用寝台４８を透過したＸ線ビームを検出するＸ線検出
器５２が配置されている。

【００１７】Ｘ線検出器５２は、グリッド５４、シンチ
レータ５６、光検出器アレー５８及びＸ線露光量モニタ
６０の積層体と、光検出器アレー５８を駆動する駆動装
置６２とからなる。グリッド５４は、被検体５０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ため
に設けられる。グリッド５４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のストライプ構造
からなる。光検出器アレー５８とグリッド５４との格子
比の関係によりモアレが生じないることがないように、
Ｘ線照射時には、Ｘ線検出器５２は、撮像制御装置２４
からの制御信号に従いグリッド５４を振動させる。

【００１８】シンチレータ５６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（吸収）され、そ
の再結合エネルギーにより可視領域の蛍光が発生する。
即ち、Ｘ線を可視光に変換する。その蛍光はＣａＷｏ４
やＣｄＷｏ４などの母体自身によるものや、ＣｓＩ：Ｔ
ｌやＺｎＳ：Ａｇなどの母体内に付加された発光中心物
質によるものがある。光検出器アレー５８は、シンチレ
ータ５６による可視光を電気信号に変換する。

【００１９】Ｘ線露光量モニタ６０は、Ｘ線透過量を監
視する目的で配置される。Ｘ線露光量モニタ６０として
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、シンチレータ５６による蛍光を検出し
てもよい。この実施例では、Ｘ線露光量モニタ６０は、
光検出器アレー５８の基板裏面に成膜されたアモルファ
ス・シリコン受光素子からなり、光検出器アレー５８を
透過した可視光（Ｘ線量に比例）を検知して、その光量
情報を撮像制御装置２４に伝達する。撮像制御装置２４
は、Ｘ線露光量モニタ６０からの情報に基づいて高圧発
生電源４０を制御し、Ｘ線量を調節する。

【００２０】駆動装置６２は、撮像制御部２４の制御下
で光検出器アレー５８を駆動し、各画素から信号を読み
出す。光検出器アレー５８及び駆動装置６２の動作につ
いては、後で詳細に説明する。

【００２１】診断室１４には、ＬＡＮボード３６からの
画像を画像処理したり、診断支援する画像処理端末７
０、ＬＡＮボード３６からの画像（動画像／静止画）を
映像表示する映像表示モニタ７２、イメージ・プリンタ
７４及び画像データを格納するファイルサーバ７６が設
けられている。

【００２２】システム制御装置２０の基本的な動作を説
明する。システム制御装置２０は、Ｘ線撮像系のシーケ
ンスを制御する撮像制御装置２４に、操作者の指示に基
づいた撮影条件を指令し、撮像制御装置２４は、その指
令に基づき、Ｘ線発生装置４０、撮影用寝台４８及びＸ
線検出器５２を駆動して、Ｘ線像を撮影させる。Ｘ線検
出器５２から出力されるＸ線画像信号は、画像処理装置
２６に供給され、操作者指定の画像処理を施されてモニ
タ３０に画像表示され、同時に、基本画像データとして
記憶装置２８に格納される。システム制御装置２０は更
に、操作者の指示に基づいて、再画像処理とその結果の
画像表示、ネットワーク上の装置への画像データの転
送、保存、映像表示及びフィルム印刷等を実行する。

【００２３】次に、信号の流れに従って、図１に示すシ
ステムの基本的な動作を説明する。Ｘ線発生装置４０の
高圧電圧源４４は、撮像制御装置２４からの制御信号に
従いＸ線管球４２にＸ線発生のための高圧を印加する。
これにより、Ｘ線管球４２はＸ線ビームを発生する。発
生されたＸ線ビームはＸ線絞り４６を介して被検体たる
患者５０に照射される。Ｘ線絞り４６は、Ｘ線ビームを
照射すべき位置に応じて撮像制御装置２４により制御さ
れる。即ち、Ｘ線絞り４６は、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線ビームを整形
する。

【００２４】Ｘ線発生装置４０が出力するＸ線ビーム
は、Ｘ線透過性の撮影用寝台４８の上に横たわった被検
体５０、及び撮影用寝台４８を透過してＸ線検出器５２
に入射する。なお、撮影用寝台４８は、被検体の異なる
部位又は方向でＸ線ビームが透過するように撮像制御装
置２４により制御される。

【００２５】Ｘ線検出器５２のグリッド５４は、被検体
５０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。撮像制御装置２４は、光検出器アレー５８とグ
リッド５４との格子比の関係によりモアレが生じないよ
うに、Ｘ線照射時にグリッド５４を振動させる。シンチ
レータ５６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（Ｘ線を吸収）され、その再結合結合
エネルギーにより可視領域の蛍光を発生する。シンチレ
ータ５６に隣接して配置された光検出器アレー５８は、
シンチレータ５６で発生する蛍光を電気信号に変換す
る。即ち、シンチレータ５６がＸ線像を可視光像に変換
し、光検出器アレーが可視光像を電気信号に変換する。
Ｘ線露光量モニタ６０は、光検出器アレー５８を透過し
た可視光（Ｘ線量に比例）を検出し、その検出量情報を
撮像制御装置２４に供給する。撮像制御装置２４は、こ
のＸ線露光量情報に基づき高圧発生電源４４を制御し
て、Ｘ線を遮断又は調節する。駆動装置６２は、撮像制
御装置２４の制御下で光検出器アレー５８を駆動し、各
光検出器から画素信号を読み出す。光検出器アレー５８
と駆動装置６２の詳細については、後述する。

【００２６】Ｘ線検出器５２から出力される画像信号
は、Ｘ線室１０からＸ線制御室１２内の画像処理装置２
６に印加される。Ｘ線室１０内はＸ線発生に伴うノイズ
が大きいので、Ｘ線検出器５２から画像処理装置２６へ
の信号伝送路は耐雑音性の高いものである必要があり、
具体的には、高度の誤り訂正機能を具備するディジタル
伝送系としたり、差動ドライバによるシールド付きより
対線又は光ファイバを用いることが望ましいことはいう
までもない。

【００２７】画像処理装置２６は、詳細は後述するが、
撮像制御装置２４からの指令に基づき画像信号の表示形
式を切り換えるが、その他には、画像信号の補正、空間
フィルタリング及びリカーシブ処理などをリアルタイム
で行ない、階調処理、散乱線補正及びＤＲ圧縮処理など
を実行できる。画像処理装置２６により処理された画像
は、モニタ３０の画面に表示される。リアルタイム画像
処理と同時に、画像補正のみを行なわれた画像情報（基
本画像）は、記憶装置２８に保存される。また、操作者
の指示に基づいて、記憶装置２８に格納される画像情報
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３４及びファイル・サー
バ７６内のハードディスクなどに格納される。

【００２８】Ｘ線制御室１２の装置は、ＬＡＮボード３
６を介してＬＡＮ（又はＷＡＮ）に接続する。ＬＡＮに
は、複数のＸ線撮像システムを接続できることは勿論で
ある。ＬＡＮボード３６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。Ｌ
ＡＮ（又はＷＡＮ）に接続されたモニタ７２の画面にＸ
線画像を静止画又は動画表示することにより、Ｘ線撮影
とほぼ同時に、医師によるリアルタイム遠隔診断が可能
になる。

【００２９】図２は、光検出器アレー５８の構成単位の
等価回路を示す。１素子は、光検出部８０と電荷の蓄積
及び読み取りを制御するスイッチング薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）８２とからなり、一般には、ガラス基板上に
アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）により形成される。
光検出部８０は更に、光ダイオード８０ａとコンデンサ
８０ｃの並列回路からなる。コンデンサ８０ｃは光ダイ
オード８０ａの寄生容量でも、光ダイオード８０ａのダ
イナミックレンジを改善する追加的なコンデンサでもよ
い。光検出部８０（光ダイオード８０ａ）のアノードＡ
は共通電極であるバイアス配線Ｌｂを介してバイアス電
源８４に接続する。光検出部８０（光ダイオード８０
ａ）のカソードＫは、スイッチングＴＦＴ８２を介して
コンデンサ８６及び電荷読出し用プリアンプ８８に接続
する。プリアンプ８８の入力はまた、リセット用スイッ
チ９０及びＶＢＴ電池９１を介してアースに接続する。

【００３０】先ず、スイッチングＴＦＴ８２とリセット
用スイッチ９０を一時的にオンにして、コンデンサ８０
ｂをリセットし、スイッチングＴＦＴ８２とリセット用
スイッチ９０をオフにする。その後、Ｘ線を発生させ
て、被検体５０に曝射する。シンチレータ５４が被検体
５０を透過してＸ線像を可視光線像に変換し、光ダイオ
ード８０ａは、その可視光線像により導通状態になり、
コンデンサ８０ｂの電荷を放電させる。スイッチングＴ
ＦＴ８２をオンにして、コンデンサ８０ｂとコンデンサ
８６を並列接続する。これにより、コンデンサ８０ｂの
放電量の情報がコンデンサ８６にも伝達される。コンデ
ンサ８６の蓄積電荷の電圧がプリアンプ８８により増幅
され、外部に出力される。

【００３１】図２に示す光電変換素子を２次元に拡張し
て構成した場合の光電変換動作を説明する。図３は、２
次元配列の光電変換素子を具備する光検出アレー５８の
等価回路図である。光検出アレー５８は、２０００×２
０００〜４０００×４０００程度の画素から構成され、
アレー面積は２００ｍｍ×２００ｍｍ〜５００ｍｍ×５
００ｍｍ程度である。図３では、光検出アレー５８は４
０９６×４０９６の画素から構成され、アレー面積は４
３０ｍｍ×４３０ｍｍである。よって、１画素のサイズ
は約１０５×１０５μｍである。横方向に配置した４０
９６個の画素を１ブロックとし、４０９６個のブロック
を縦方向に配置して、２次元構成としている。

【００３２】図３では、４０９６×４０９６画素からな
る光検出器アレーを１枚の基板で構成しているが、２０
４８×２０４８画素を持つ４枚の光検出器アレーを組み
合わせてもよいことは勿論である。この場合、４つの光
検出器アレーを組み付ける手間が発生するものの、各光
検出器アレーの歩留まりが向上するので、全体としても
歩留まりが向上するという利点がある。

【００３３】図２で説明したように、１画素は、１つの
光検出部８０とスイッチングＴＦＴ８２とからなる。光
電変換素子ＰＤ（１，１）〜（４０９６，４０９６）は
光検出部８０に対応し、転送用スイッチＳＷ（１，１）
〜（４０９６，４０９６）はスイッチングＴＦＴ８２に
対応する。光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）のカソードＫ
は、対応するスイッチＳＷ（ｍ，ｎ）を介してその列に
対する共通の列信号線Ｌｃ−ｍに接続する。例えば、第
１列の光電変換素子ＰＤ（１，１）〜（１，４０９６）
は、第１の列信号線Ｌｃ−１に接続する。各光電変換素
子ＰＤ（ｍ，ｎ）のアノードＡは全て、バイアス配線Ｌ
ｂを介してバイアス電源８４に接続する。

【００３４】同じ行のスイッチＳＷ（ｍ，ｎ）の制御端
子は、共通の行選択線Ｌｒ−ｎに接続する。例えば、第
１行のスイッチＳＷ（１，１）〜（４０９６，１）は、
行選択線Ｌｒ−１に接続する。行選択線Ｌｒ−１〜４０
９６は、ラインセレクタ９２を介して撮像制御装置２４
に接続する。ラインセレクタ９２は、撮像制御装置２４
からの制御信号を解読し、どのラインの光電変換素子の
信号電荷を読み出すべきかを決定するアドレスデコーダ
９４と、アドレスデコーダ９４の出力に従って開閉され
る４０９６個のスイッチ素子９６から構成される。この
構成により、任意のラインＬｒ−ｎに接続するスイッチ
ＳＷ（ｍ，ｎ）に接続する光電変換素子ＰＤ（ｍ，ｎ）
の信号電荷を読み出すことができる。ラインセレクタ９
２は、最も簡単な構成としては、単に液晶ディスプレイ
などに用いられているシフトレジスタによって構成して
もよい。

【００３５】列信号線Ｌｃ−１〜４０９６は、撮像制御
装置２４により制御される信号読出し回路１００に接続
する。信号読出し回路１００で、１０２−１〜４０９６
は、それぞれ列信号線Ｌｒ−１〜４０９６をリセット基
準電源１０４の基準電位にリセットするリセット用スイ
ッチ、１０６−１〜４０９６は、それぞれ列信号線Ｌｒ
−１〜４０９６からの信号電位を増幅するプリアンプ、
１０８−１〜４０９６はそれぞれプリアンプ１０６−１
〜４０９６の出力をサンプルホールドするサンプルホー
ルド（Ｓ／Ｈ）回路、１１０は、Ｓ／Ｈ回路１０８−１
〜４０９６の出力を時間軸上で多重化するアナログ・マ
ルチプレクサ、１１２はマルチプレクサ１１０のアナロ
グ出力をディジタル化するＡ／Ｄ変換器である。Ａ／Ｄ
変換器１１２の出力波画像処理装置２６に供給される。

【００３６】図３に示す光検出器アレーでは、４０９６
×４０９６個の画素を列信号線Ｌｃ−１〜４０９６によ
り４０９６個の列に分け、１行あたり４０９６画素の信
号電荷を同時に読み出し、各列信号線Ｌｃ−１〜４０９
６、プリアンプ１０６−１〜４０９６及びＳ／Ｈ回路１
０８−１〜４０９６を介してアナログ・マルチプレクサ
１１０に転送し、ここで時間軸多重化して、順次、Ａ／
Ｄ変換器１１２によりディジタル信号に変換する。

【００３７】図３では、信号読出し回路１００が、１つ
のＡ／Ｄ変換器１１２のみを具備するように図示されて
いるが、実際には４乃至３２系統で同時にＡ／Ｄ変換を
実行する。これは、アナログ信号帯域とＡ／Ｄ変換レー
トを不必要に大きくすることなく、画像信号の読み取り
時間を短くすることが要求されるためである。信号電荷
の蓄積時間とＡ／Ｄ変換時間とは密接な関係にある。高
速にＡ／Ｄ変換を行なうとアナログ回路の帯域が広くな
り所望のＳ／Ｎを達成することが難しくなるので、通常
は、Ａ／Ｄ変換速度を不必要に速くすることなく、画像
信号の読み取り時間を短くすることが要求される。多く
のＡ／Ｄ変換器でマルチプレクサ１１０の出力をＡ／Ｄ
変換すればよいが、Ａ／Ｄ変換器の数を増せば、それだ
け、コストが高くなる。よって、上述の点を考慮して適
当な数のＡ／Ｄ変換器を用いる。

【００３８】Ｘ線の照射時間はおよそ１０〜５００ｍｓ
ｅｃであるので、全画面の取り込み時間あるいは電荷蓄
積時間を１００ｍｓｅｃのオーダーあるいはやや短めに
することが適当である。例えば、全画素を順次駆動して
１００ｍｓｅｃで画像を取り込むためには、アナログ信
号帯域を５０ＭＨｚ程度にし、例えば、１０ＭＨｚのサ
ンプリングレートでＡ／Ｄ変換を行なうと、最低でも４
系統のＡ／Ｄ変換器が必要になる。本実施例では、１６
系統で同時にＡ／Ｄ変換を行なう。１６系統のＡ／Ｄ変
換器の出力はそれぞれに対応する１６系統の図示しない
メモリ（ＦＩＦＯなど）に入力される。そのメモリを選
択して切り替えることにより、連続した１ラインの走査
線にあたる画像データが画像処理装置２６に転送され
る。

【００３９】次に、図４を参照して、図３に示す光検出
器アレーの駆動から画像表示までの動作を説明する。図
４で、Ｆｋ，ｍ，ｎは、画素を表わしており、添え字の
ｋは動画時のフレームを指定する番号、ｍは二次元光検
出器アレーの列、ｎはその行（走査線に対応する。）を
それぞれ示す。本実施例では、ｋ＝１〜４、ｍ＝１〜１
０２４、ｎ＝１〜４０９６である。勿論、ｋは大きすぎ
ない適当な数字（例えば、１〜８）で変更可能である。
図４では、Ｘ線は、紙面の表から裏へ進行するものとす
る。

【００４０】本実施例の２次元光検出器アレーの駆動順
序は、動画表示の場合、４つのフレームＦ１、Ｆ２、Ｆ
３及びＦ４を繰り返す。具体的には、１番目のフレーム
では、Ｆ１，ｎ，１の行、Ｆ１，ｎ，２の行、Ｆ１，
ｎ，３の行、・・・、及びＦ１，ｎ，１０２４の行の電
荷信号をこの順に読み出す。２番目のフレームでは、Ｆ
２，ｎ，１の行、Ｆ２，ｎ，２の行、Ｆ２，ｎ，３の
行、・・・、及びＦ２，ｎ，１０２４の行の電荷信号を
この順に読み出す。３番目のフレームでは、Ｆ３，ｎ，
１の行、Ｆ３，ｎ，２の行、Ｆ３，ｎ，３の行、・・
・、及びＦ３，ｎ，１０２４の行の電荷信号をこの順に
読み出す。４番目のフレームでは、Ｆ４，ｎ，１の行、
Ｆ４，ｎ，２の行、Ｆ４−ｎ，３の行、・・・、及びＦ
４，ｎ，１０２４の行の電荷信号をこの順に読み出す。

【００４１】５番目のフレームでは、１番目のフレーム
と同じ画素を同じ順で、即ち、Ｆ１，ｎ，１の行、Ｆ
１，ｎ，２の行、Ｆ１，ｎ，３の行、・・・、及びＦ
１，ｎ，１０２４の行の電荷信号をこの順に読み出す。

【００４２】６番目のフレームでは、２番目のフレーム
と同じ画素を同じ順で、即ち、Ｆ２，ｎ，１の行、Ｆ
２，ｎ，２の行、Ｆ２，ｎ，３の行、・・・、及びＦ
２，ｎ，１０２４の行の電荷信号をこの順に読み出す。

【００４３】このように、本実施例では、２次元光検出
器アレーを４系統に分けて、繰り返し操作する。駆動順
序又は読み出しの走査順序は、図４に示す例に限定され
ない。例えば、図４では、フレームＦ４からフレームＦ
１に戻る際に画素ラインが３ライン飛ぶことになる。こ
れを小さく抑えるために、例えば、フレームＦ１、Ｆ
２、Ｆ４、Ｆ３、Ｆ１及びＦ２・・・と駆動走査するこ
とにより、ライン飛び幅を最大２ラインに抑えることが
できる。また、表示画素の重心移動が気になる場合に
は、Ｆ１とＦ４の対応画素と、Ｆ２とＦ３の対応画素と
をそれぞれ加算して交互に表示（出力）することによ
り、表示画素の重心の移動を避けることができる。

【００４４】図５は、光検出器アレー５８の検出画像の
表示系の概略構成ブロック図を示す。通常、画像処理装
置２６は、動画表示モードでは、Ａ／Ｄ変換器１１２の
出力のうち、フレームＦ１の画像データを、メモリＭａ
１に記憶すると同時に、モニタ３０Ｍのリフレッシュレ
ートに合わせてビデオボード３２ａのメモリに転送す
る。これにより、フレームＦ１の画像が、モニタ３０Ｍ
の画面上に表示される。以下同様に、順次、フレームＦ
２、Ｆ３及びＦ４の画像データをそれぞれメモリＭａ
２、Ｍａ３及びＭａ４に記憶するとビデオボード３２ａ
のメモリに転送する。

【００４５】次に、フレームＦ１の画像を取り込むとき
には、メモリＭａ１を更新し、新しいフレームＦ１の画
像をモニタ３０Ｍに表示する。以後同様に、メモリＭａ
２，Ｍａ３及びＭａ４の記憶データを更新する。

【００４６】画像表示と同時に、その画像データを圧縮
して記憶装置２８に蓄積記憶することができる。

【００４７】尚、フレームＦｋ（但し、ｋ＝１〜４）
は、４０９６×１０２４のマトリックス画像であるの
で、主走査方向にはディジタル加算するようにしてもよ
い。例えば、主走査線方向の４画素を加算することによ
り、１０２４×１０２４の正方行列にして表示する。こ
の加算処理は、システム制御装置２０からの指示に基づ
き画像処理装置２６内のデータ処理及び切替部で行なわ
れる。

【００４８】また、別の表示方法として、フレームＦ１
〜４の全画素の内の一部のエリアをセンサ画素そのまま
の分解能で表示してもよい。この際、表示画素の１／４
が、順次、更新されていく。更に、別の表示方法とし
て、フレームＦ１〜４の全画素の４０９６×４０９６の
内から４×４のマトリックスで加算平均処理し、１０２
４×１０２４の画像にして画像表示してもよい。その
他、４０９６×４０９６画素の画像から２×２の正方マ
トリックスの加算処理を行なって、２０４８×２０４８
画素の前述の動画と同じ輝度の画像を表示するようにし
てもよい。

【００４９】撮影者の指示に従い、任意の時点で動画表
示モードから高解像度静止画像表示モードに移行でき
る。その際、画像処理装置２６は、既にメモリＭａ１〜
４に記憶されている画像を同時に、４０９６×４０９６
画素の画像として、ビデオボード３２ｂを介して高精細
静止画表示用モニタ３０Ｈに印加、高精細静止画像を表
示させる。つまり、動画の１フレームを取り込む時間
で、動画表示から高解像度静止画表示に切り換えること
ができる。このとき、表示制御装置は、先の加算処理を
行なわない。勿論、４０９６×４０９６画素の画像を１
度にモニタ３０Ｈの画面内に表示できないので、その一
部をモニタ３０Ｈの画面に表示することになる。この
時、全画像から適当な画素を間引いて全体を一度に表示
するようにしても良いし、縦横にスクロールできるよう
にしてもよい。その表示動作と並行して、高精細画像に
対して予め定められた画像処理を施す。これにより、撮
影者は、高精細画像の画像処理が終了する以前に、取り
込んだ画像のおよその状態を目視確認できる。

【００５０】図６は、画像処理装置２６の変更例を示
す。画像処理装置２６には、図６に示すように、２系統
の４つのフレーム・メモリＭａ１〜４，Ｍｂ１〜４を設
け、表示系として動画表示系と静止画表示系とを有する
ように構成してもよい。この場合、動画モード時には画
像データをメモリＭａ１〜４に上述のように記憶し、動
画表示用モニタ３０Ｍで画像に表示する。

【００５１】撮影者により静止画の取り込みを指示され
ると、メモリＭａ１〜４の内容はそのまま保持して、そ
の内容を間引くなり、又は一部なりを静止画表示用モニ
タ３０Ｈに表示する。これと同時に、メモリＭｂ１〜４
に新たに動画を記憶し、その記憶内容を動画表示用もに
た３０Ｍに表示する。これにより、静止画を取り込む時
間を気にすることなく、動画撮影とその表示を継続でき
る。

【００５２】図７は、図６に示す画像処理装置２６の撮
像タイミングを示すタイミングチャートである。図７
（１）は電源の投入状態を、同（２）は撮影者の動画撮
影指示を、同（３）は高精細画像取得指示を、同（４）
はＸ線曝射状態をそれぞれ示す。また、図７（５）〜
（８）は、図４で示したセンサ領域の駆動状態を示して
おり、１つのパルスがフレームＦ１〜４を取り込むため
にセンサを駆動することを模擬的に示している。１つの
列パルスに対してＴＦＴが図７（９）に示すように、１
０２４回ＯＮ／ＯＦＦされており、その１回のＯＮ／Ｏ
ＦＦ動作に応じて、図７（１０）に示すように４０９６
個ののアナログ出力がマルチプレクサ１１０から順次出
力される。図７（１０）では、１つの列パルスに対して
アナログ出力が４０９６個ののパルス列として出力され
るとしているが、実際には、１つの列出力あたり１６系
統による読み出しであるので、１６個のパルス信号が同
時に出力され、２５６のパルス列をＡ／Ｄ変換すること
になる。１６系統に分割して読み出すことにより、この
１フレーム当たりの空読みおよび本読みの動作時間Ｔ０
はおよそ２５ｍｓになる。

【００５３】各センサの電荷蓄積時間は、リセット動作
が完了した時、即ち空読み時にＴＦＴ８２をオフしてか
ら、次の電荷読み出しのためにＴＦＴ８２がオンするま
での間である。よって、各行の選択線Ｌｒ毎に蓄積時間
及び時刻が異なる。

【００５４】図６に示す画像処理装置２６を使用した画
像の取り込みと表示の動作を説明する。先ず、電源投入
時に、全ての光検出素子ＰＤ（ｎ，ｍ）を基準電位にリ
セットする。即ち、リセット用スイッチ１０２−１〜４
０９６をオンして信号読線Ｌｃ−１〜４０９６をリセッ
ト基準電源１０４の電圧ＶＢＴにリセットした後、リセ
ット用スイッチ１０２−１〜４０９６をオフにする。そ
の後、バイアス配線Ｌｂを所定の電位にし、第１行の転
送用スイッチＳＷ（１，１）〜ＳＷ（４０９６，１）を
オンし、光電変換素子ＰＤ（１，１）〜ＰＤ（４０９
６，１）に逆バイアスＶＢＴを印加してリセットする。
光電変換素子ＰＤ（１，１）〜ＰＤ（４０９６，１）を
リセットするのに十分な時間経過後、スイッチＳＷ
（１，１）〜（４０９６，１）をオフにする。再びリセ
ット用スイッチ１０２−１〜４０９６を操作して信号線
Ｌｃ−１〜４０９６をリセットし、転送用スイッチＳＷ
（１，５）〜ＳＷ（４０９６，５）により第５行の光電
変換素子ＰＤ（１，５）〜ＰＤ（４０９６，５）をリセ
ットする。同様に、第９行、第１３行、・・・第４０９
３行とリセットする。

【００５５】以降、第２行から４行おき、第３行から４
行おき、第４行から４行おきと、リセットを順次繰り返
し、全ての画素をリセットする。

【００５６】以上の動作は光検出器アレーにとっては信
号電荷の読み出し操作と同じであり、信号電荷を取り込
んでＡ／Ｄ変換以後の処理を行なうか否かの差しかな
い。各転送用スイッチＳＷ（１，１）〜（４０９６，４
０９６）をオンするが、Ａ／Ｄ変換を行なわない、この
リセット動作を、以後、「空読み」と呼ぶ。撮影者の撮
影開始の指示があるまで、１フレーム駆動速度Ｔ０で、
所定時間間隔Ｔ１毎に、この空読み動作を繰り返す。

【００５７】撮影者から撮影開始の指示が入力される
と、撮像制御装置２４は、空読み動作の終了を待ってＸ
線の被検体５０への曝射を開始する。デフォルトでは、
動画モードで曝射をスタートする。動画モードの基本的
な駆動方法は空読みと同じである。但し、信号電荷を取
り込んでＡ／Ｄ変換以後の処理を行ない、画像処理装置
２６に画像データを転送し、モニタ３０に画像表示す
る。各フレームＦ単位の駆動時間はＴ０で同じ、連続す
るフレームＦの駆動開始時間間隔Ｔ５は３３ｍｓｅｃ、
同一フレームの繰り返し周期Ｔ２は約１３２ｍｓｅｃで
ある。以後、この動作を、空読みに対して「本読み」と
呼ぶ。始めの駆動では、フレームメモリＭａ１〜４に画
像が記憶される。

【００５８】撮影者が高精細画像の取り込みを指示する
と、その指示タイミングの時に駆動しているフレームＦ
ｎの駆動終了を待って、最後に取り込んだフレームを含
むそれ以前のフレームメモリＭａ１〜４の内容を合わせ
て１枚の画像を構成し、モニタ３０Ｈに出力しながら、
図示しない別の記憶媒体（メモリ、外部記憶装置など）
に記録する。同時に、フレームメモリＭｂ１〜４に動画
を記憶させつつ、モニタ３０Ｍに動画を出力する。以
後、高精細画像取得の指示があるごとに、メモリＭａ１
〜４とメモリＭｂ１〜４の用途（動画表示用か静止画表
示用か）とをトグル状に交互に交換する。

【００５９】撮影者が動画の撮影を中止したら、再び空
読みを繰り返して光検出器アレー５８を待機させる。

【００６０】図８は、高精細モード画像の別の取得方法
のタイミングチャートを示す。図８（１）は電源の投入
状態を、同（２）は撮影者の動画撮影指示を、同（３）
は高精細画像取得指示を、同（４）はＸ線曝射状態をそ
れぞれ示す。また、図８（５）〜（８）は、図４で示し
たセンサ領域の駆動状態を示しており、１つのパルスが
フレームＦ１〜４を取り込むためにセンサを駆動するこ
とを模擬的に示している。Ｔ０は２５ｍｓｅｃ、Ｔ１は
所定時間間隔、Ｔ２は１３２ｍｓｅｃである。

【００６１】タイミングは、基本的には図７と同じであ
るが、簡単に説明する。電源投入時には全ての光検出素
子ＰＤ（１，１）〜（４０９６、４０９６）を基準電位
にリセットする。撮影者からの撮影開始の指示を受ける
と、撮像制御装置２４は空読み動作の終了を待ってＸ線
の被検体５０への曝射を開始する。デフォルトでは動画
モードで曝射を始め、本読みを開始する。

【００６２】撮影者が高精細画像の取り込みを指示する
と、その指示タイミングの時に駆動しているフレームＦ
ｎの駆動終了を待って、次のフレームＦｎ＋１の駆動が
始まるまでの８ｍｓｅｃの間に、予め高精細画像用に設
定されたＸ線量を曝射する。曝射が終了してから、まず
最初に直後のフレーム（ここではＦ２）を読み込む。こ
れをフレームメモリＭａ２に取り込むと同時に、簡易画
像処理を施してモニタ３０Ｈに画像表示する。これによ
り、高線量のＸ線画像を、操作者は総ての画素を取り込
む以前に確認できる。表示と並行して残り３フレームを
メモリＭａ１〜４に取り込み、１枚の画像に合成してモ
ニタ３０Ｈに出力する。同時に、フレームメモリＭｂ１
〜４に動画を記憶させつつ、モニタ３０Ｍに動画を出力
する。以後、高精細画像取得の指示があるごとに、メモ
リＭａ１〜４とＭｂ１〜４の用途をトグル状に交互に交
換する。

【００６３】撮影者が動画の撮影を中止したら、再び空
読みを繰り返して光検出器アレー５８を待機させる。

【００６４】図８に示すように駆動した場合、光検出器
アレー５８の駆動方法を変えることなく、Ｘ線発生装置
の制御を変えるのみで、高精細画像と動画の両方を表示
できる。

【００６５】以上の記載では、センサ・エリアの全域を
用いた実施例を説明したが、全てのセンサ・エリアを用
いることは必要条件ではなく、必要なエリアだけの信号
を必要に応じて読みだすように駆動してもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、飛び越し走査による画素（１／
ｎ）を表示する動画モードと全ての画素を表示する高精
細モードとを有し、そのために、容量１／ｎのｎ枚のフ
レームメモリを持ち、そのメモリの出力を選択すること
により、画像取込みと表示の速度の高速化できる。ま
た、動画撮像中にも、高分解能な画像など異なる時間・
空間分解能の画像を任意のタイミングで表示できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図をで
ある。

【図２】センサの等価回路図である。

【図３】光検出器アレー５８の構成例である。

【図４】二次元センサの駆動順序例である。

【図５】画像処理装置２６の構成例の概略構成ブロッ
ク図である。

【図６】画像処理装置２６の別の構成例の概略構成ブ
ロック図である。

【図７】光検出器アレー５８の駆動タイミングチャー
トである。

【図８】光検出器アレー５８の別の駆動タイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１０：Ｘ線室１２：Ｘ線制御室１４：診断室２０：システム制御装置２２：操作者インターフェース２４：撮像制御装置２６：画像処理装置２８：記憶装置３０：モニタディスプレイ３０Ｍ：動画表示用モニタ３０Ｈ；高精細静止画表示用モニタ３２：表示制御装置３２ａ，３２ｂ：ビデオボード３４：外部記憶装置３６：はＬＡＮボード４０：Ｘ線発生装置４２：Ｘ線管球４４：高圧発生源４６：Ｘ線絞り４８：撮影用寝台５０：患者（被検体）５２：Ｘ線検出器５４：グリッド５６：シンチレータ５８：光検出器アレー６０：Ｘ線露光量モニタ６２：駆動装置７０：画像処理端末７２：映像表示モニタ７４：イメージ・プリンタ７６：ファイルサーバ８０：光検出部８０ａ：光ダイオード８０ｂ：コンデンサ８２：スイッチング薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）８４：バイアス電源８６：コンデンサ８８：電荷読出し用プリアンプ９０：リセット用スイッチ９１：電池９２：ラインセレクタ９４：アドレスデコーダ９６：スイッチ素子１００：信号読出し回路１０２−１〜４０９６：リセット用スイッチ１０４：リセット基準電源１０６−１〜４０９６：プリアンプ１０８−１〜４０９６：サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回
路１１０：アナログ・マルチプレクサ１１２：Ａ／Ｄ変換器Ｌｂ：バイアス配線Ｌｃ−１〜４０９６：列信号線Ｌｒ−１〜４０９６：行選択線Ｍａ１〜４：フレームメモリＭｂ１〜４：フレームメモリＳＷ（１，１）〜（４０９６，１）：転送用スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】行列に配置された二次元撮像素子からな
る放射線検出手段と、前記放射線検出手段の二次元撮像素子をｎ行毎に飛び越
し走査を行なうように駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動によるｎ系統の各フレーム毎の画素
データを記憶するｎ系統の記憶手段と、画像表示手段と、前記ｎ系統の記憶手段の記憶内容を切り替えて、少なく
とも一部の記憶内容を前記画像表示手段へ出力する表示
データ切替手段とを有することを特徴とする放射線撮像
装置。
【請求項２】前記放射線がＸ線である請求項１に記載
の放射線撮像装置。
【請求項３】前記二次元撮像素子がアモルファス・シ
リコン・センサからなる請求項１又は２に記載の放射線
撮像装置。
【請求項４】行列形式で配列された放射線二次元固体
撮像素子から画素信号を読み出して表示する方法であっ
て、ｎ行毎の飛び越し走査を行なって前記撮像素子の画素信
号を読み出す読出しステップと、ｎ行毎に読み出された
画素信号から構成される画像を表示する表示ステップと
を繰り返して実行する動画表示ステップと、動画表示ステップ中の連続するｎ枚の画像から１枚の画
像を再構成して表示する高精細画像表示ステップとから
なることを特徴とする放射線撮像素子の駆動方法。
【請求項５】行列形式で配列された放射線二次元固体
撮像素子から画素信号を読み出して表示する方法であっ
て、ｎ行毎に前記撮像素子の画素信号を読み出す第１の読出
しステップと、前記ｎ行毎に読み出された画素信号から構成される画像
を表示する第１の表示ステップと、前記第１の表示ステップと並行して残りの画素信号を読
み出す第２の読出しステップと、前記第２の読出しステップの終了後に、全画素を用いて
画像を表示する第２の表示ステップとからなることを特
徴とする放射線撮像素子の駆動方法。
【請求項６】前記第２の読出しステップで、残りの画
素をｎ行の飛び越し走査で読み出す請求項５に記載の放
射線撮像素子の駆動方法。