JP2005287773A - 画像撮影装置及び画像撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に複数種類の撮影モードに対応することができる画像撮影装置及び画像撮影システムを提供する。
【解決手段】 Ｘ線画像撮影システムには、Ｘ線発生装置１０３、検出部１０２、検出部１０２から出力されたデータに対して補正処理を行う補正部１０８、及び補正部１０８により処理が行われたデータを出力するモニタ等の出力部１１５が設けられている。更に、検出部１０２、Ｘ線発生装置１０３及び補正部１０８の制御を行う制御部１０１、制御部１０１がアクセス可能な撮影条件メモリ１０７、制御部１０１に対して撮影要求を行う撮影ボタン１０５、制御部１０１に対して撮影モードの設定を行う撮影モード設定部１０６並びにＡＥ機能を有するフォトタイマ１０４が設けられている。撮影モード設定部１０６は、例えばワークステーション等により構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行して補正出力を得るＸ線撮像装置に好適な画像撮影装置及び画像撮影システムに関する。

従来、ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンを材料とし、光電変換素子とＴＦＴを二次元的に配列したセンサアレーを用いた画像撮影装置や放射線撮影装置が知られている。これらの装置としては、光電変換素子で光電変換された電荷を、ＴＦＴを用いたマトリクス駆動を行うことにより、読み出し装置へ転送して読み出すものが一般的である。

エリアセンサアレーを有する画像撮影装置のオフセット補正及び駆動の方法に関しては、特許文献１（特開２００３-２４４５５７号公報）等に開示されている。図１５は、従来の画像撮影装置をＸ線撮影システムに適用した場合のシステム構成を示す図であり、図１６は、図１５に示すＸ線撮影システムの動作を示すタイミング図である。

図１５に示すように、Ｘ線発生装置３０３、被写体３１６を透過したＸ線を検出する検出部３０２、検出部３０２から出力されたデータに対して補正処理を行う補正部３０８、及び補正部３０８により処理が行われたデータを出力するモニタ等の出力部３１５が設けられている。更に、検出部３０２、Ｘ線発生装置３０３及び補正部３０８の制御を行う制御部３０１、制御部３０１がアクセス可能な撮影条件メモリ３０７、制御部３０１に対して撮影指示を行う撮影ボタン３０５、並びにＡＥ（Auto Exposure）機能を有するフォトタイマ３０４が設けられている。検出部３０２には、エリアセンサ及び読み出し装置（図示せず）が設けられており、補正部３０８には、検出部３０２からの撮影出力を記憶する画像メモリ３０９、検出部３０２からのオフセット出力を記憶する補正用メモリ３１１及び演算部３１４が設けられている。

このように構成された従来のＸ線撮影システムにおいては、図１６に示すように、ダークの低減等を目的に、エリアセンサは図１６中「Ｉ」で示される擬似的な読み出し動作（以下、「空読み」という。）を周期的に行う。そして、撮影ボタン３０５が押されると、撮影要求信号が撮影ボタン３０５から制御部３０１へ出力される。制御部３０１は、撮影要求信号を検出すると、エリアセンサを備えた検出部３０２に対し、少なくとも１回の空読み動作を行わせる。その後、制御部３０１は、Ｘ線発生装置３０３を制御してＸ線照射を開始させる。ＡＥ機能を有するフォトタイマ３０４は、Ｘ線の照射中に適当なタイミングでＡＥ信号（パルス）を制御部３０１に対して発生する。制御部３０１は、ＡＥ信号（パルス）を検出すると、Ｘ線発生装置３０３に対しＸ線照射を停止させると共に、このときのＸ線照射時間を含む電荷蓄積時間Ｔ１を撮影条件メモリ３０７に記憶させる。次いで、制御部３０１は、検出部３０２の読み出し装置を制御することにより、エリアセンサからの画像データの読み出しを行わせる。そして、このときの出力が、「撮影出力Ｘ」として補正部３０８内の画像メモリ３０９に記憶される。

続いて、制御部３０１は補正用のオフセット出力を検出部３０２に取得させる。即ち、撮影条件メモリ３０７に記憶された撮影条件に基づき、Ｘ線を照射しない状態で電荷蓄積時間Ｔ２の間だけ、検出部３０２に検出を行わせ、その画像データの読み出しを行い、オフセット出力Ｆを取得させる。オフセット出力Ｆは補正部３０８内の補正用メモリ３１１に記憶される。このとき、時間Ｔ２は、撮影条件メモリ３０７に記憶されたＸ線照射時間Ｔ１に一致させる。

その後、演算部３１４が、画像メモリ３０９に記憶された「撮影出力Ｘ」及び補正用メモリ３１１に記憶された「オフセット出力Ｆ」の演算処理を実行し、オフセット補正された画像データをモニタ等の出力部３１５へ出力する。

一般に、従来の画像撮影装置に用いられているアモルファスシリコンを材料として用いたエリアセンサでは、光電変換素子のダークの影響が無視できない。従って、上述の例のように、Ｘ線照射時間Ｔ１を撮影条件メモリ３０７に記憶させ、撮影出力を取得した後に、蓄積時間Ｔ２がＸ線照射時間Ｔ１と一致するような条件でオフセット出力を取得する手法の効果は大きい。

しかしながら、従来の画像撮影装置及びＸ線画像撮影システムには、以下のような課題が存在する。例えば、近年、診断技術の進歩及び診断室の物理的な制約によって、一つの装置で静止画撮影、動画撮影及びエネルギーサブトラクション等の多様な撮影モードに対応することが求められているが、医療用のＸ線撮影装置は、静止画撮影専用装置及び動画撮影専用装置等のように、機能に応じて独立した装置となっている。つまり、従来のＸ線画像撮影システムは、前述のように、撮影出力取得後にオフセット出力を得て補正を行うことができるのみであるため、多種の撮影モードに対応することができない場合がある。

特に、高速の動作が要求される小児の心臓部の撮影等においては、オフセット出力を取得する時間が律速時間となり、高速動画撮影に対応できない場合がある。

また、アモルファスシリコンを材料として用いたエリアセンサでは、残像の影響を無視できない場合がある。特に、コントラストが大きく、かつ被写体の動きが速い場合の動画撮影においては、従来の撮影出力取得後のオフセット出力を用いる補正方法では、残像の影響を無視できない場合がある。

更に、エネルギーサブトラクション撮影のように、エネルギーの異なる複数の撮影出力を連続して取得するような撮影方法に対応することができないという課題もある。

特開２００３−２４４５５７号公報

本発明は、容易に複数種類の撮影モードに対応することができる画像撮影装置及び画像撮影システムを提供することを目的とする。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係る画像撮影装置は、エリアセンサと、予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、前記エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る画像撮影システムは、Ｘ線発生装置と、エリアセンサと、予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記Ｘ線発生装置の動作、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る画像撮影装置の制御方法は、エリアセンサと、予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、前記エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、を有する画像撮影装置を制御する方法であって、前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御することを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、エリアセンサと、予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、前記エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、を有する画像撮影装置の制御をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、コンピュータンに、前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御する処理を行わせることを特徴とする。

本発明によれば、撮影モードに応じた補正処理を行うことができる。従って、容易に複数種類の撮影モードに対応することができる。例えば、補正処理の内容によっては、静止画撮影モード、動画撮影モード、高速動画撮影モード及びエネルギーサブトラクション撮影モードの各モードに対応することもできる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。

本実施形態には、図１に示すように、Ｘ線発生装置１０３、被写体１１６を透過したＸ線を検出する検出部１０２、検出部１０２から出力されたデータに対して補正処理を行う補正部１０８、及び補正部１０８により処理が行われたデータを出力するモニタ等の出力部１１５が設けられている。更に、検出部１０２、Ｘ線発生装置１０３及び補正部１０８の制御を行う制御部１０１、制御部１０１がアクセス可能な撮影条件メモリ１０７、制御部１０１に対して撮影要求を行う撮影ボタン１０５、制御部１０１に対して撮影モードの設定を行う撮影モード設定部１０６並びにＡＥ（Auto Exposure）機能を有するフォトタイマ１０４が設けられている。撮影モード設定部１０６は、例えばワークステーション（図示せず）等により構成されている。

検出部１０２には、エリアセンサアレー２及び読み出し装置１（図２参照）が設けられており、補正部１０８には、検出部１０２からの撮影出力を記憶する画像メモリ１０９及び１１０、検出部１０２からのオフセット出力を記憶するＦＰＮ（固定パターンノイズ）メモリ１１１及び１１２、高速動画撮影モード用のオフセット出力値Ｆｆを記憶した固定ＦＰＮメモリ１１３並びに演算部１１４が設けられている。固定ＦＰＮメモリ１１３がＲＯＭである場合、高速動画撮影モード用のオフセット出力値は、例えば製品出荷時に記憶されていてもよい。また、複数回のオフセット出力を平均化したものを高速動画撮影モード用のオフセット出力値Ｆｆとして固定ＦＰＮメモリ１１３が記憶してもよい。

次に、検出部１０２の構成について説明する。図２は、本発明の実施形態に係るＸ線画像撮影システムの検出部１０２の回路構成を示す模式的回路図である。

検出部１０２には、図２に示すように、読み出し装置１、ゲートドライバ２、電源３及びセンサアレー（エリアセンサ）４が設けられている。センサアレー４には、アモルファスシリコン層を備えたＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ３３と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１１〜Ｔ３３とからなる画素がアレー状に配列されており、ゲートドライバ２を用いたマトリクス駆動が行われる。各画素のＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ３３の共通電極側には、電源３からバイアス電圧Ｖｓが印加されている。また、各画素のＴＦＴ Ｔ１１〜Ｔ３３のゲート電極は共通ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、これらの共通ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ３は、シフトレジスタ（図示せず）等を備えたゲートドライバ２に接続されている。一方、各ＴＦＴ Ｔ１１〜Ｔ３３のソース電極は共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続されている。共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、読み出し装置１に接続されている。

読み出し装置１内において、センサアレー４の各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４は、オペアンプ、フィードバック容量及びリセット用スイッチから構成される電荷−電圧変換用アンプ（プリアンプ）１６に接続されている。更に、電荷−電圧変換用アンプ１６の出力側は、サンプルホールドスイッチＳＨを介してサンプルホールド容量及びアナログマルチプレクサ１１に接続されている。アナログマルチプレクサ１１には、図示しないスイッチ及びシフトレジスタ等が設けられている。

複数の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に対応するパラレルな信号はアナログマルチプレクサ１１によってシリアル変換され、アナログデータ線へ出力される。このアナログデータ線には、オペアンプが接続されている。オペアンプの出力側には、Ａ／Ｄコンバータ１３が接続されており、アナログデータはクロック信号ＡＤ＿ＣＬＫに同期してＡ／Ｄコンバータ１３によりＡ／Ｄ変換され、変換後のデジタルデータはＡ／Ｄコンバータ１３の分解能に応じたデジタル出力バスに出力される。

次に、センサアレーの画素の断面構造について説明する。図３は、センサアレーの画素を示す断面図である。

各画素において、ガラス基板２０１上に、ゲート電極層（下電極）２０２、絶縁層（アモルファスシリコン窒化膜）２０３、アモルファスシリコン半導体層２０４、ｎ型アモルファスシリコン層２０５、ソース・ドレイン電極層（上電極）２０６が積層されて選択用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２２が構成されている。また、ガラス基板上に、ソース・ドレイン電極層２０６の延出した部分（下電極層）、ｐ型アモルファスシリコン層２０７、アモルファスシリコン半導体層２０８、ｎ型アモルファスシリコン層２０９、上電極層２１０が積層されてフォトダイオード２２１が構成されている。更に、ガラス基板２０１上には、絶縁層２０３、アモルファスシリコン半導体層２０４、ｎ型アモルファスシリコン層２０５、ソース・ドレイン電極層２０６が積層されて構成された配線部２２３も存在する。更に、これらを覆うアモルファスシリコン窒化膜等からなる保護層２１１が形成され、この上に接着層２１２を用いて蛍光体層２１３が接着されている。

なお、蛍光体層２１３は、放射線（Ｘ線）を可視光に変換するために設けられている。一般的に、アモルファスシリコンを用いて構成されたフォトダイオードはＸ線に対する感度が極めて低い。蛍光体層２１３はガドリニウム系材料又はＣｓＩ（ヨウ化セシウム）等から構成される。

このような光電変換装置（Ｘ線撮像装置）の検出部１０２では、被写体を透過したＸ線が蛍光体層に入射すると、可視光に変換される。そして、可視光がフォトダイオードに入射する。フォトダイオードでは、半導体層で電荷が発生し、ＴＦＴがオンになると、順次読み出し回路に転送され、読み出される。

次に、検出部１０２の動作について説明する。図４は、検出部１０２の動作を示すタイミング図である。

先ず、タイミング発生装置（図示せず）からのリセット信号ＲＣにより、プリアンプ１６及び各共通信号線がリセットされる。続いて、共通ゲート線Ｖｇ１にパルスが印加され、共通ゲート線Ｖｇ１に接続されたＴＦＴ Ｔ１１〜Ｔ１３がオンし、フォトダイオードＳ１１〜Ｓ１３で発生した信号電荷が、共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して、読み出し装置１へ転送される。転送された電荷はプリアンプ１６によって電圧へ変換される。次に、読み出し装置１にタイミング発生装置（図示せず）からサンプルホールド信号ＳＨが印加され、プリアンプ１６からの電圧出力がサンプルホールド容量にサンプリングされる。

その後、サンプルホールド容量にサンプリングされた電圧が、アナログマルチプレクサ１１によってシリアル変換され、アナログデータ線に出力される。アナログデータ線に出力されたシリアルなアナログ信号はＡ／Ｄコンバータ１３に入力され、クロック信号ＡＤ＿ＣＬＫに同期してＡ／Ｄコンバータ１３によりＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄコンバータ１３の分解能に応じたデジタル出力バスに出力される。Ｘ線画像撮影システムが医療用のＸ線撮影システムとして用いられる場合、Ａ／Ｄコンバータの分解能は１４ｂｉｔ以上とすることが好ましい。

このような動作が、信号線Ｖｇ２及びＶｇ３に対しても繰り返され、センサアレー４全体からの読み出しが完了する。なお、照射される光（又はＸ線）は、連続光（又は連続Ｘ線）でも、パルス光（又はパルスＸ線）のどちらでもよい。

このように構成されたＸ線画像撮影システムは、（１）静止画撮影モード（撮影出力取得後にオフセット出力取得）での動作、（２）動画撮影モード（撮影出力取得直後又は直前にオフセット出力取得）での動作、（３）高速動画撮影モード（撮影出力取得毎にオフセット出力を取得しない）での動作、及び（４）エネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を行うことが可能である。これらのモードの切り換えは撮影モード設定部１０６の操作等により行われる。

次に、本発明の実施形態に係るＸ線画像撮影システムの動作について、上述のモード毎に説明する。

（静止画撮影モード）
先ず、静止画撮影モードでの動作について説明する。図５は、静止画撮影モードでの動作を示すフローチャートであり、図６は、静止画撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。

ワークステーション等から構成された撮影モード設定部１０６により静止画撮影モードが選択されると、Ｘ線照射を要求する撮影ボタン１０５がアクティブとなり、撮影要求の有無を判断する（ステップＳ１）。撮影要求がなければ、制御部１０１は、ダークの低減等を目的に、図６中「Ｉ」で示される空読み動作を周期的に行う（ステップＳ２）。

そして、撮影ボタン１０５が押されると、撮影ボタン１０５から撮影要求信号が制御部１０１へ出力される。制御部１０１は、撮影要求信号を検出すると、エリアセンサアレー４を備えた検出部１０２に対し、少なくとも１回の空読み動作を行わせる（ステップＳ３）。その後、制御部１０１は、Ｘ線発生装置１０３を制御してＸ線照射を開始させる（ステップＳ４）。ＡＥ機能を有するフォトタイマ１０４は、Ｘ線の照射中に適当なタイミングでＡＥ信号（パルス）を制御部１０１に対して発生する。制御部１０１は、ＡＥ信号（パルス）を検出すると（ステップＳ５）、Ｘ線発生装置１０３に対しＸ線照射を停止させ（ステップＳ６）、このときのＸ線照射時間を含むセンサ蓄積時間Ｔ１を撮影条件メモリ１０７に記憶させる（ステップＳ７）。次いで、制御部１０１は、エリアセンサアレー４からの読み出し動作を読み出し装置１に行わせ、読み出したデータを「撮影出力Ｘ」として補正部１０８内の画像メモリ１０９に記憶させる（ステップＳ８）。ここで、センサ蓄積時間Ｔ１とは、最後の空読み出し動作Ｉを開始してから読み出し動作Ｘを開始するまでの時間をいう。

続いて、制御部１０１は静止画撮影モードの補正用のオフセット出力を検出部１０２に取得させる。即ち、撮影条件メモリ１０７に記憶された撮影条件に基づき、Ｘ線を照射しない状態でセンサ蓄積時間Ｔ２の間だけ、検出部１０２に検出を行わせ（ステップＳ９）、その画像データの読み出しを行い、オフセット出力Ｆを取得させる。オフセット出力Ｆは補正部１０８内のＦＰＮメモリ１１１に記憶させる（ステップＳ１０）。このとき、センサ蓄積時間Ｔ２は、撮影条件メモリ１０７に記憶されたＸ線照射時間を含むセンサ蓄積時間Ｔ１に一致させる。

その後、演算部１１４が、画像メモリ１０９に記憶されている「撮影出力Ｘ」及び補正用のＦＰＮメモリ１１１に記憶されている「オフセット出力Ｆ」の演算処理を実行し（ステップＳ１１）、オフセット補正された画像データをモニタ等の出力部１１５へ出力する（ステップＳ１２）。演算部１１４は、例えば、「撮影出力Ｘ−オフセット出力Ｆ」のような演算処理を行うことにより、補正出力を得る。

（動画撮影モード）
次に、動画撮影モードでの動作について説明する。図７は、動画撮影モードでの動作を示すフローチャートであり、図６は、動画撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。

撮影モード設定部１０６により動画撮影モードが選択されると、Ｘ線照射を要求する撮影ボタン１０５の操作の有無に関係なく動画撮影を開始する。

即ち、制御部１０１は、先ず、Ｘ線発生装置１０３に対し、予め決められた周期ＴｘでＸ線照射をするように制御を行う（ステップＳ２１）。また、制御部１０１は、検出部１０２に対し、１回のＸ線照射とその次のＸ線照射の間に、エリアセンサアレー４からの読み出し動作（Ｘｎ（ｎ＝１、２、・・・・・・））を読み出し装置１に行わせ、読み出したデータを「撮影出力Ｘｎ」として補正部１０８内の画像メモリ１０９に記憶させる（ステップＳ２２）。更に、制御部１０１は、読み出し動作を行わせてから所定のセンサ蓄積時間（インターバル）Ｔ１１が経過した後（ステップＳ２３）、エリアセンサアレー４からの読み出し動作（Ｆｎ）を読み出し装置１に行わせ、オフセット出力Ｆｎを補正部１０８内のＦＰＮメモリ１１１に記憶させる（ステップＳ２４）。そして、所定のセンサ蓄積時間（インターバル）Ｔ１２が経過した後、再度Ｘｎの読み出し動作を行わせる。なお、制御部１０１は、読み出し装置１に読み出し動作（Ｘｎ）及び（Ｆｎ）を１回のＸ線照射から次のＸ線照射までの間に行わせる。

ここで、Ｘ線照射の周期Ｔｘと読み出し間のセンサ蓄積時間（インターバル）Ｔ１１及びＴ１２との間には、以下の関係があることは望ましい。
Ｔｘ＝Ｔ１１＋Ｔ１２
又は
Ｔ１１＝Ｔ１２、且つＴｘ＝ｋ・Ｔ１１（ｋは定数）

その後、演算部１１４が、画像メモリ１０９に記憶されている「撮影出力Ｘｎ」及び補正用のＦＰＮメモリ１１１に記憶されている「オフセット出力Ｆｎ」の演算処理を実行し（ステップＳ２５）、オフセット補正された画像データをモニタ等の出力部１１５へ出力する（ステップＳ２６）。演算部１１４は、例えば、「撮影出力Ｘｎ−オフセット出力Ｆｎ」のような演算処理を行うことにより、補正出力を得る。

なお、被写体のコントラストが大きくかつ動きが速い場合等、残像の影響が大きい場合には、制御部１０１が補正部１０８を以下のように制御してもよい。即ち、撮影出力Ｘｎを取得する直前のオフセット出力Ｆ（ｎ−１）をＦＰＮメモリ１１２が記憶し、「Ｘｎ−Ｆ（ｎ−１）」なる演算処理を演算部１１４が行うように補正部１０８を制御してもよい。

（高速動画撮影モード）
次に、高速動画撮影モードでの動作について説明する。高速動画撮影モードは小児の心臓部の撮影等に好適なモードである。図９は、高速動画撮影モードでの動作を示すフローチャートであり、図１０は、高速動画撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。

撮影モード設定部１０６により高速動画撮影モードが選択されると、Ｘ線照射を要求する撮影ボタン１０５の操作に関係なく高速動画撮影を開始する。

即ち、制御部１０１は、先ず、Ｘ線発生装置１０３に対し、予め決められた周期ＴｘでＸ線照射をするように制御を行う（ステップＳ３１）。なお、本モードのように固定オフセット出力を用いて補正を行う場合、Ｘ線照射を連続照射としてもよい。また、制御部１０１は、検出部１０２に対し、１回のＸ線照射とその次のＸ線照射との間に、エリアセンサアレー４からの読み出し動作（Ｘｎ（ｎ＝１、２、・・・・・・））を読み出し装置１に行わせ、読み出したデータを「撮影出力Ｘｎ」として補正部１０８内の画像メモリ１０９に記憶させる（ステップＳ３２）。

その後、演算部１１４が、画像メモリ１０９に記憶されている「撮影出力Ｘｎ」及び固定ＦＰＮメモリ１１３に記憶されている「固定オフセット出力値Ｆｆ」の演算処理を実行し（ステップＳ３３）、オフセット補正された画像データをモニタ等の出力部１１５へ出力する（ステップＳ３４）。演算部１１４は、例えば、「撮影出力Ｘｎ−固定オフセット出力Ｆｆ」のような演算処理を行うことにより、補正出力を得る。なお、固定オフセット出力値Ｆｆは、前述のように、製品出荷時に設定されたものであってもよいが、ノイズ低減の観点からすると、複数回のオフセット出力を平均化したものであることが好ましい。

このように、高速動画撮影モードでは、動画撮影モードと異なり、オフセット出力の取得を行わないため、高速な撮影が可能である。

（エネルギーサブトラクション撮影モード）
次に、エネルギーサブトラクション撮影モードでの動作について説明する。本実施形態には、２種類のエネルギーサブトラクション撮影モードが設定されている。図１１は、第１のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すフローチャートであり、図１２は、第１のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。

撮影モード設定部１０６により第１のエネルギーサブトラクション撮影モードが選択されると、Ｘ線照射を要求する撮影ボタン１０５がアクティブとなり、撮影要求の有無を判断する（ステップＳ４１）。撮影要求がなければ、制御部１０１は、ダークの低減等を目的に、図１２中「Ｉ」で示される空読み動作を周期的に行う（ステップＳ４２）。

そして、撮影ボタン１０５が押されると、撮影ボタン１０５から撮影要求信号が制御部１０１へ出力される。制御部１０１は、撮影要求信号を検出すると、エリアセンサアレー４を備えた検出部１０２に対し、少なくとも１回の空読み動作を行わせる（ステップＳ４３）。

その後、制御部１０１は、Ｘ線発生装置１０３を制御して１回目のＸ線照射を行わせる（ステップＳ４４）。１回目のＸ線照射は、予め定められたエネルギー（例えば、６０ｋＶｐ）で、且つ、予め定められた時間ＩＮＡで行われる。次いで、制御部１０１は、エリアセンサアレー４からの読み出し動作を読み出し装置１に行わせ、読み出したデータを「撮影出力Ｘ１」として補正部１０８内の画像メモリ１０９に記憶させる（ステップＳ４５）。このとき、センサ蓄積時間Ｔ２１とＸ線照射時間ＩＮＡとの間に、Ｔ２１＞ＩＮＡの関係が成り立つようにタイミング制御を行う。

続いて、制御部１０１は、Ｘ線発生装置１０３を制御して２回目のＸ線照射を行わせる（ステップＳ４６）。２回目のＸ線照射時のエネルギーは、１回目のそれとは異ならせる。２回目のＸ線照射は、予め定められたエネルギー（例えば、１２０ｋＶｐ）で、且つ、予め定められた時間ＩＮＢで行われる。次いで、制御部１０１は、エリアセンサアレー４からの読み出し動作を読み出し装置１に行わせ、読み出したデータを「撮影出力Ｘ２」として補正部１０８内の画像メモリ１１０に記憶させる（ステップＳ４７）。このとき、センサ蓄積時間Ｔ２２とＸ線照射時間ＩＮＢとの間に、Ｔ２２＞ＩＮＢの関係が成り立ち、且つ、センサ蓄積時間Ｔ２１とセンサ蓄積時間Ｔ２２との間に、Ｔ２２＝Ｔ２１の関係が成り立つようにタイミング制御を行う。但し、Ｘ線照射時間ＩＮＡ及びＩＮＢは、互いに相違していてもよい。

次に、制御部１０１は補正用のオフセット出力を検出部１０２に取得させる。即ち、予め設定されたセンサ蓄積時間Ｔ２３の間だけ、検出部１０２に検出を行わせ（ステップＳ４８）、その画像データの読み出しを行い、オフセット出力Ｆ１を取得させる。オフセット出力Ｆ１は補正部１０８内のＦＰＮメモリ１１１に記憶させる（ステップＳ４９）。このとき、センサ蓄積時間Ｔ２３は、センサ蓄積時間Ｔ２１（＝Ｔ２２）に一致させる。

その後、演算部１１４が、画像メモリ１０９に記憶されている「撮影出力Ｘ１」、画像メモリ１１０に記憶されている「撮影出力Ｘ２」及び補正用のＦＰＮメモリ１１１に記憶されている「オフセット出力Ｆ１」の演算処理を実行し（ステップＳ５０）、更に、これらのデータからエネルギーサブトラクション用の画像データを生成し、この画像データをモニタ等の出力部１１５へ出力する（ステップＳ５１）。演算部１１４は、例えば、「撮影出力Ｘ１−オフセット出力Ｆ１」及び「撮影出力Ｘ２−オフセット出力」のような演算処理を行う。

このように、第１のエネルギーサブトラクション撮影モードでは、２つの撮影出力Ｘ１及びＸ２に対して同一のオフセット出力Ｆ１を用いて補正を行う。

図１３−１及び図１３−２は、第２のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すフローチャートであり、図１４は、第２のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。

撮影モード設定部１０６により静止画撮影モードが選択されると、Ｘ線照射を要求する撮影ボタン１０５がアクティブとなり、撮影要求の有無を判断する（ステップＳ６１）。撮影要求がなければ、制御部１０１は、ダークの低減等を目的に、図１４中「Ｉ」で示される空読み動作を周期的に行う（ステップＳ６２）。

そして、撮影ボタン１０５が押されると、撮影ボタン１０５から撮影要求信号が制御部１０１へ出力される。制御部１０１は、撮影要求信号を検出すると、エリアセンサアレー４を備えた検出部１０２に対し、少なくとも１回の空読み動作を行わせる（ステップＳ６３）。その後、制御部１０１は、Ｘ線発生装置１０３を制御して１回目のＸ線照射を開始させる（ステップＳ６４）。１回目のＸ線照射は、予め定められたエネルギー（例えば、６０ｋＶｐ）で行われる。ＡＥ機能を有するフォトタイマ１０４は、Ｘ線の照射中に適当なタイミングでＡＥ信号（パルス）を制御部１０１に対して発生する。制御部１０１は、ＡＥ信号（パルス）を検出すると（ステップＳ６５）、Ｘ線発生装置１０３に対しＸ線照射を停止させ（ステップＳ６６）、このときのＸ線照射時間を含むセンサ蓄積時間Ｔ３１を撮影条件メモリ１０７に記憶させる（ステップＳ６７）。次いで、制御部１０１は、エリアセンサアレー４からの読み出し動作を読み出し装置１に行わせ、読み出したデータを「撮影出力Ｘ１」として補正部１０８内の画像メモリ１０９に記憶させる（ステップＳ６８）。

続いて、制御部１０１は補正用のオフセット出力を検出部１０２に取得させる。即ち、撮影条件メモリ１０７に記憶された撮影条件に基づき、Ｘ線を照射しない状態でセンサ蓄積時間Ｔ３２の間だけ、検出部１０２に検出を行わせ（ステップＳ６９）、その画像データの読み出しを行い、オフセット出力Ｆ１を取得させる。オフセット出力Ｆ１は補正部１０８内のＦＰＮメモリ１１１に記憶させる（ステップＳ７０）。このとき、センサ蓄積時間Ｔ３２は、撮影条件メモリ１０７に記憶されたＸ線照射時間を含むセンサ蓄積時間Ｔ３１に一致させる。

その後、演算部１１４が、画像メモリ１０９に記憶されている「撮影出力Ｘ１」及び補正用のＦＰＮメモリ１１１に記憶されている「オフセット出力Ｆ１」の演算処理を実行する（ステップＳ７１）。演算部１１４は、例えば、「撮影出力Ｘ１−オフセット出力Ｆ１」のような演算処理を行う。

続いて、制御部１０１は、Ｘ線発生装置１０３を制御して２回目のＸ線照射を開始させる（ステップＳ７２）。２回目のＸ線照射時のエネルギーは、１回目のそれとは異ならせる。２回目のＸ線照射は、予め定められたエネルギー（例えば、１２０ｋＶｐ）で行われる。フォトタイマ１０４は、Ｘ線の照射中に適当なタイミングでＡＥ信号（パルス）を制御部１０１に対して発生し、制御部１０１は、ＡＥ信号（パルス）を検出すると（ステップＳ７３）、Ｘ線発生装置１０３に対しＸ線照射を停止させ（ステップＳ７４）、このときのＸ線照射時間を含むセンサ蓄積時間Ｔ３３を撮影条件メモリ１０７に記憶させる（ステップＳ７５）。次いで、制御部１０１は、エリアセンサアレー４からの読み出し動作を読み出し装置１に行わせ、読み出したデータを「撮影出力Ｘ２」として補正部１０８内の画像メモリ１１０に記憶させる（ステップＳ７６）。

次に、制御部１０１は補正用のオフセット出力を検出部１０２に取得させる。即ち、予め設定されたセンサ蓄積時間Ｔ３４の間だけ、検出部１０２に検出を行わせ（ステップＳ７７）、その画像データの読み出しを行い、オフセット出力Ｆ２を取得させる。オフセット出力Ｆ２は補正部１０８内のＦＰＮメモリ１１２に記憶させる（ステップＳ７８）。このとき、センサ蓄積時間Ｔ３４は、撮影条件メモリ１０７に記憶されたＸ線照射時間を含むセンサ蓄積時間Ｔ３３に一致させる。

その後、演算部１１４が、画像メモリ１０９に記憶されている「撮影出力Ｘ２」及び補正用のＦＰＮメモリ１１２に記憶されている「オフセット出力Ｆ２」の演算処理を実行する（ステップＳ７９）。演算部１１４は、例えば、「撮影出力Ｘ２−オフセット出力Ｆ２」のような演算処理を行う。そして、ステップＳ７１及びＳ７９で得られた各データからエネルギーサブトラクション用の画像データを生成し、この画像データをモニタ等の出力部１１５へ出力する（ステップＳ８０）。

このように、本実施形態には、制御部１０１に接続された撮影モード設定部１０６が設けられている。また、補正部１０８には、複数のフレームメモリ１０９〜１１３が設けられており、複数種類のオフセット補正の方法を実施可能に構成されている。従って、撮影モードに応じて、制御部１０１は、補正部１０８が複数の演算処理（補正方法）から一つの演算処理（補正方法を選択するように制御することができる。

なお、上述の実施形態では、説明の便宜上、補正部１０８に５つのメモリを設けているが、これらをより少ない数のメモリで兼用することが好ましい。また、光電変換素子がＭＩＳセンサを備えている場合には、各読み出し動作の前にリフレッシュ動作を実施することが好ましい。また、オフセット補正方法を決定する手段を別に設けることが好ましい。例えば、画像のコントラストしきい値を検出する手段、動画撮影スピードのしきい値を記憶した記憶手段及び／又は補正方法変更ボタン等を設けることが好ましい。また、補正部は、オフセット補正のほかに、ゲイン補正、エネルギーサブトラクション画像処理、周波数処理等、他の演算処理を行ってもよい。

また、エリアセンサはアモルファスシリコン又はポリシリコンを材料としていてもよい。光電変換素子は、ＰＩＮ型フォトダイオードであってもよく、ＭＩＳ型センサであってもよく、その他の構造の素子であってもよい。

本発明の実施形態に係るＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像撮影システムの検出部１０２の回路構成を示す模式的回路図である。 センサアレーの画素を示す断面図である。 検出部１０２の動作を示すタイミング図である。 静止画撮影モードでの動作を示すフローチャートである。 静止画撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。 動画撮影モードでの動作を示すフローチャートである。 動画撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。 高速動画撮影モードでの動作を示すフローチャートである。 高速動画撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。 第１のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すフローチャートである。 第１のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。 第２のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すフローチャートである。 図１３−１に引き続き、第２のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すフローチャートである。 第２のエネルギーサブトラクション撮影モードでの動作を示すタイミングチャートである。 従来の画像撮影装置をＸ線撮影システムに適用した場合のシステム構成を示す図である。 図１５に示すＸ線撮影システムの動作を示すタイミング図である。

符号の説明

１：読み出し装置
２：センサアレー（エリアセンサ）
１０１：制御部
１０２：検出部
１０３：Ｘ線発生装置
１０４：フォトタイマ
１０５：撮影ボタン
１０６：撮影モード設定部
１０７：撮影条件メモリ
１０８：補正部
１０９、１１０：画像メモリ
１１１、１１２：ＦＰＮメモリ
１１３：：固定ＦＰＮメモリ
１１４：演算部
１１５：出力部

Claims (21)

1. エリアセンサと、
   予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、
   前記エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、
   前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像撮影装置。
2. 前記制御手段は、前記補正手段に、前記撮影モード設定手段からの信号に応じたオフセット出力を用いて演算処理を行わせることを特徴とする請求項１に記載の画像撮影装置。
3. 前記撮影モード設定手段からの信号に応じたオフセット出力のうちの少なくとも一つは、撮影出力を取得した直後の読み出し動作により得られたオフセット出力であることを特徴とする請求項２に記載の画像撮影装置。
4. 前記撮影モード設定手段からの信号に応じたオフセット出力のうちの少なくとも一つは、撮影出力を取得する直前の読み出し動作により得られたオフセット出力であることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像撮影装置。
5. 前記撮影モード設定手段からの信号に応じたオフセット出力のうちの少なくとも一つは、前記撮影出力を取得する以前に予め設定されたオフセット出力であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
6. 前記予め設定されたオフセット出力は、少なくとも２フレームのオフセット出力の平均であることを特徴とする請求項５に記載の画像撮影装置。
7. 前記複数の撮影モードのうち少なくとも一つは、撮影出力及びオフセット出力の取得を繰り返して行う動画撮影モードであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
8. 前記動画撮影モードにおいて、前記制御手段は、前記補正手段に、前記撮影出力及び当該撮影出力を取得した直後の読み出し動作により得られたオフセット出力を用いた演算処理を実行させることを特徴とする請求項７に記載の画像撮影装置。
9. 前記動画撮影モードにおいて、前記制御手段は、前記補正手段に、前記撮影出力及び当該撮影出力を取得した直前の読み出し動作により得られたオフセット出力を用いた演算処理を実行させることを特徴とする請求項７に記載の画像撮影装置。
10. 前記複数の撮影モードのうち少なくとも一つは、撮影出力を繰り返して取得する高速動画撮影モードであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
11. 前記高速動画撮影モードにおいて、前記制御手段は、前記補正手段に、前記撮影出力及び予め設定されたオフセット出力を用いた演算処理を実行させることを特徴とする請求項１０に記載の画像撮影装置。
12. 前記複数の撮影モードのうち少なくとも一つは、１フレームの撮影出力及び少なくとも１フレームのオフセット出力を取得する静止画撮影モードであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
13. 前記静止画撮影モードにおいて、前記制御手段は、前記補正手段に、前記撮影出力及び当該撮影出力を取得した直後の読み出し動作により得られたオフセット出力を用いた演算処理を実行させることを特徴とする請求項１２に記載の画像撮影装置。
14. 前記複数の撮影モードのうち少なくとも一つは、互いに異なるＸ線エネルギーで取得された少なくとも２フレームの撮影出力及び少なくとも１フレームのオフセット出力を取得するエネルギーサブトラクション撮影モードであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
15. 前記エネルギーサブトラクション撮影モードにおいて、前記制御手段は、前記補正手段に、前記撮影出力及び当該撮影出力を取得した直後の読み出し動作により得られたオフセット出力を用いた演算処理を実行させることを特徴とする請求項１４に記載の画像撮影装置。
16. 前記補正手段は、
    前記撮影出力を記憶する１以上の撮影出力メモリと、
    前記オフセット出力を記憶する１以上のオフセットメモリと、
    を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
17. 前記撮影出力を取得した時の撮影条件を記憶する撮影条件メモリを有し、
    前記制御手段は、前記撮影条件メモリの記憶内容に応じて前記エリアセンサの動作を制御することにより、前記オフセット出力を取得することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
18. 自動露出制御手段を有し、
    前記制御手段は、前記自動露出制御手段からの情報を前記撮影条件の一種として前記撮影条件メモリに記憶させることを特徴とする請求項１７に記載の画像撮影装置。
19. Ｘ線発生装置と、
    エリアセンサと、
    予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、
    エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、
    前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記Ｘ線発生装置の動作、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする画像撮影システム。
20. エリアセンサと、予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、前記エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、を有する画像撮影装置を制御する方法であって、
    前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御することを特徴とする画像撮影装置の制御方法。
21. エリアセンサと、予め設定されている複数の撮影モードから一の撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、前記エリアセンサからの撮影出力及びオフセット出力を用いた演算処理を実行する補正手段と、を有する画像撮影装置の制御をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、
    コンピュータンに、前記撮影モード設定手段からの信号に応じて、前記エリアセンサの動作及び前記補正手段による演算処理を制御する処理を行わせることを特徴とするプログラム。

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