JP5481053B2 - Ｘ線露光量制御装置及びその方法並びにｘ線画像撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線を検出するＸ線平面検出器（フラット・パネル・ディスプレイ：ＦＰＤ）を用いてＸ線を適正露光量に自動制御するＸ線露光量制御装置及びその方法、並びにこれらＸ線露光量制御装置及びその方法を適用したＸ線画像撮像装置に関する。

Ｘ線平面検出器を用いてＸ線を適正露光量に自動制御する自動露光量制御（Automatic Exposure Control）装置は、例えば特許文献１、２に開示されている。特許文献１は、Ｘ線の曝射が開始されると、被検体を透過したＸ線を光信号に変換し、この光信号を電気信号に変換し、所定画素をＸ線露光量検出画素とし、この画素の電気信号を所定時間間隔で読み出して蓄積し、この蓄積された電気信号が予め設定された所定値より大きくなった場合、Ｘ線曝射を停止させることを開示する。この特許文献１は、同文献中図５に示すように各画素の電気信号を所定間隔毎、例えば時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３等毎に読み出して蓄積し、かつ所定時間毎に蓄積した電気信号をリセットすることを開示する。

特許文献２は、平面検出器のＸ線照射量検出用の画素から画素値が読み出されて、Ｌ行画素加算器・メモリへ前記画素値が画素毎に記憶される度に、このＬ行画素加算器・メモリの記憶画素値がＲＯＩ内合計値算出回路により加算され、その加算値が更に閾値比較器により閾値と比較され、前記加算値が閾値を超えた場合は、Ｘ線制御器を介してＸ線管からのＸ線の曝射を停止することを開示する。この特許文献２は、同文献中図３に示すように平面検出器のＸ線照射量検出用の画素から所定タイミング毎で画素値を読み出して記憶し、かつ所定タイミング毎に電気信号をリセットすることを開示する。

このような特許文献１、２は、いずれにしてもＸ線曝射中にＸ線平面検出器内の特定の検出素子すなわち特定の画素（ＡＥＣ画素）から定期的（所定時間毎）に電気信号を読み出し、この読み出した電気信号をその都度加算することによってＸ線曝射開始時からの累計信号を計算し、この累計信号が閾値に達した時点でＸ線曝射を停止している。そして、これら特許文献１、２では、例えば特許文献１中図５に示すようにＡＥＣ画素の出力を毎回読み出す度に当該ＡＥＣ画素の出力をリセットしている。

すなわち、所定時間毎に数回に分けて特定の画素（ＡＥＣ画素）からの電気信号を読み出してＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、これらデジタル信号を加算して特定の画素の信号値としている。そして、この加算値が閾値に達した時点でＸ線曝射を停止している。これにより、Ｘ線曝射を開始した時点からＸ線曝射を停止する時点までの間に、ＡＥＣ画素からの電気信号が所定時間毎に数回に分けて読み取られると共に、所定時間毎に数回ＡＥＣ画素の出力をリセットしている。

このため、例えばＡＥＣ画素から電気信号を読み出しかつＡＥＣ画素の出力をリセットした回数がｋ回であれば、これらｋ回で読み出した各電気信号をＡ／Ｄ変換し、これらｋ回のデジタル信号を加算した結果である特定の画素の信号値のＳ／Ｎ値（Ｓ／Ｎ１）は、１回でＡＥＣ画素からの電気信号を読み出してＡ／Ｄ変換し、これらデジタル信号を加算した結果である特定の画素の信号値のＳ／Ｎ値（Ｓ／Ｎ２）よりも小さくなる。これらＳ／Ｎ１とＳ／Ｎ２との関係は、次式（１）により表される。

なお、上記式（１）は、回路ノイズのみを考慮した場合であり、実際には、Ｘ線量子ノイズも含まれるので、上記式（１）は、正確でなくなるが、（Ｓ／Ｎ１）＜（Ｓ／Ｎ２）の関係は変わらない。

このような特定の画素の信号値のＳ／Ｎ値の低下によりＸ線を適正露光量に自動制御するときの信頼性の低下を招いていた。
特許第３４６６８４号（特開平７−２０１４９０号） 特開２０００−１００５９７

本発明の目的は、画素の信号値のＳ／Ｎ値を低下させることなくＸ線を適正露光量に自動制御できるＸ線露光量制御装置及びその方法並びにＸ線画像撮像装置を提供することにある。

本発明の請求項１に記載のＸ線露光量制御装置は、Ｘ線源から曝射されたＸ線を検出する複数の検出素子を、互いに垂直な縦横方向の２次元平面上に配列して成るＸ線平面検出器と、複数の検出素子のうち横方向の複数のライン上に配列された複数の検出素子をそれぞれ自動露光量制御画素としてＸ線源のＸ線曝射開始時から連続してオン動作させるオン動作部と、複数の検出素子の前記オン動作中に、複数の検出素子の各出力信号をそれぞれ蓄積し、これら蓄積値の加算値が閾値を超えた時点でＸ線源からのＸ線の曝射を停止するＸ線曝射停止部とを具備する。

本発明の請求項５に記載のＸ線露光量制御方法は、Ｘ線源から曝射されたＸ線を検出する複数の検出素子を、互いに垂直な縦横方向の２次元平面上に配列して成るＸ線平面検出器のうち横方向の複数のライン上に配列された複数の検出素子をそれぞれ自動露光量制御画素としてＸ線源のＸ線曝射開始時から連続してオン動作させ、複数の検出素子のオン動作中に、複数の検出素子の各出力信号をそれぞれ蓄積し、これら蓄積値の加算値が閾値を超えた時点でＸ線源からのＸ線の曝射を停止する。

本発明の請求項７に記載のＸ線画像撮像装置は、被検体に対してＸ線を曝射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線を検出する複数の検出素子を、互いに垂直な縦横方向の２次元平面上に配列して成るＸ線平面検出器と、Ｘ線平面検出器から出力される検出信号に基づいて被検体のＸ線画像データを生成する画像データ生成部と、複数の検出素子のうち横方向の複数のライン上に配列された複数の検出素子をそれぞれ自動露光量制御画素としてＸ線源のＸ線曝射開始時から連続してオン動作させるオン動作部と、複数の検出素子のオン動作中に、複数の検出素子の各出力信号をそれぞれ蓄積し、これら蓄積値の加算値が閾値を超えた時点でＸ線源からのＸ線の曝射を停止するＸ線曝射停止部とを具備する。

本発明によれば、画素の信号値のＳ／Ｎ値を低下させることなくＸ線を適正露光量に自動制御できるＸ線露光量制御装置及びその方法並びにＸ線画像撮像装置を提供できる。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はＸ線露光量制御装置を適用したＸ線画像撮像装置の構成図を示す。Ｘ線源１とＸ線検出器２とは、対向配置されている。これらＸ線源１とＸ線検出器２との間には、例えば人体等の被写体Ｓが配置される。Ｘ線源１から曝射されたＸ線は、被写体Ｓを透過してＸ線検出器２に入射する。

Ｘ線検出器２は、図２に示すようにＸ線源１から曝射されたＸ線を検出する複数の検出素子２−１１〜２−ｎｍを２次元平面上に配列して成る。具体的に複数の検出素子２−１１〜２−ｎｍは、互いに垂直な縦横方向、例えば複数の行Ｎと複数の列Ｍとから成る２次元平面上に配列されている。なお、複数の行は、それぞれライン方向Ｌに延び、かつ列方向Ｒに一定間隔毎に配列される。複数の列は、それぞれ列方向Ｒに延び、かつ列方向Ｌに一定間隔毎に配列される。例えば、各検出素子２−１１、２−１２、２−１３、…、２−１ｍは、第１ラインを形成し、各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍは、第２ラインを形成する。又、各検出素子２−１１、２−２２、２−３３、…、２−ｎｍは、第１列を形成し、各検出素子２−１２、２−２２、２−３２、…、２−ｎ２は、第２列を形成する。

複数のゲート線３−１〜３−ｎがライン方向Ｌに沿って配列されている。例えば第１のゲート線３−１は、第１ラインを形成する各検出素子２−１１、２−１２、２−１３、…、２−１ｍに接続され、第２のゲート線３−２は、第２ラインを形成する各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍに接続されている。
ゲートドライバ４が各ゲート線３−１〜３−ｎに接続されている。このゲートドライバ４は、各ゲート線３−１〜３−ｎに対して順次例えばハイレベルのゲート信号を供給することにより第１乃至第Ｎライン毎、例えば第１ラインの各検出素子２−１１、２−１２、２−１３、…、２−１ｍ、第２ラインの各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍ等毎に順次蓄えられた各電荷を読み出し動作する。

複数の信号出力線５−１〜５−ｍがライン方向Ｒに沿って配列されている。例えば第１のゲート線５−１は、第１列を形成する各検出素子２−１１、２−２１、２−３１、…、２−ｎ１に接続され、第２のゲート線５−２は、第２列を形成する各検出素子２−１２、２−２２、２−３２、…、２−ｎ２に接続されている。なお、複数のゲート線３−１〜３−ｎと複数の信号出力線５−１〜５−ｍとは、互いに電気的に切り離されている。

画像データ生成部６が複数の信号出力線５−１〜５−ｍに接続されている。この画像データ生成部６は、複数の検出素子２−１１〜２−ｎｍから各信号出力線５−１〜５−ｍを通して読み出される各電荷に基づいて被検体３の画像データを生成する。具体的に画像データ生成部６は、複数の行Ｎ別に設けられた複数の電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍを有する。これら電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍは、それぞれ各信号出力線５−１〜５−ｍに接続されている。このうち例えば電荷・電圧変換器７−１は、信号出力線５−１を通して第１列を形成する各検出素子２−１１、２−２１、２−３１、…、２−ｎ１から読み出された電荷を電圧に変換する。電荷・電圧変換器７−２は、信号出力線５−２を通して第２列を形成する各検出素子２−１２、２−２２、２−３２、…、２−ｎ２から読み出された電荷をアナログ電圧信号に変換する。

複数のＡ／Ｄ変換器８−１〜８−ｎがそれぞれ各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍの出力端に接続されている。これらＡ／Ｄ変換器８−１〜８−ｎは、それぞれ各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍから出力される各アナログ電圧信号を各デジタル電圧信号に変換する。これらＡ／Ｄ変換器８−１〜８−ｎから出力される各デジタル電圧信号は、パラレル・シリアル変換器９に送られる。
このパラレル・シリアル変換器９は、複数の列Ｍ別の各変換器９−１〜９−ｍをライン状に連結して成る。このパラレル・シリアル変換器９は、各Ａ／Ｄ変換器８−１〜８−ｎから送られてくる各デジタル電圧信号をそれぞれ各変換器９−１〜９−ｍにおいて同時に受け取り、これらデジタル電圧信号をシリアルに変換して各１ラインの画像データとして出力する。

図３はＸ線検出器２及び画像データ生成部６の詳細な構成図を示す。なお、図３は説明の煩雑化を避けるためにＸ線検出器２は、４つの検出素子２−１１、２−１２、２−２１、２−１１のみを示す。検出素子２−１１には、薄型フィルムトランジスタ（ＴＦＴ）１０−１と、光電膜１１−１と、電荷蓄積容量１２−１とが形成されている。ＴＦＴ１０−１のドレイン電極には、光電膜１１−１と電荷蓄積容量１２−１とが並列接続されている。ＴＦＴ１０−１のゲート電極は、ゲート線３−１に接続されている。ＴＦＴ１０−１のソース電極は、信号出力線５−１に接続されている。

各検出素子２−１２、２−２１、２−２２も検出素子２−１１と同様に、それぞれ各ＴＦＴ１０−２〜１０−４と、各光電膜１１−２〜１１−４と、各電荷蓄積容量１２−２〜１２−４とが形成されている。各ＴＦＴ１０−２〜１０−４の各ドレイン電極には、それぞれ各光電膜１１−２〜１１−４と各電荷蓄積容量１２−２〜１２−４とが並列接続されている。ＴＦＴ１０−２のゲート電極は、ゲート線３−１に接続され、かつ各ＴＦＴ１０−３、１０−４の各ゲート電極は、ゲート線３−２に接続されている。又、各ＴＦＴ１０−１、１０−３の各ソース電極は、信号出力線５−１に接続され、かつ各ＴＦＴ１０−２、１０−４の各ソース電極は、信号出力線５−２に接続されている。

電荷・電圧変換器７−１は、アンプ１３−１と、帰還容量１３−２と、リセットスイッチ１３−３とから成る。アンプ１３−１には、帰還容量１３−２とリセットスイッチ１３−３とが並列接続されている。このような電荷・電圧変換器７−１は、ラインＮ別に、検出素子２−１１又は検出素子２−２１からの電荷を帰還容量１３−２に蓄積し、この帰還容量１３−２に時間経過と共に蓄積される電荷量に応じた電圧をアンプ１３−１を通して出力する。リセットスイッチ１３−３は、帰還容量１３−２に蓄積された電荷を放電させて電荷量を「０」にリセットする。
電荷・電圧変換器７−２も電荷・電圧変換器７−１と同様に、アンプ１４−１と、帰還容量１４−２と、リセットスイッチ１４−３とから成り、アンプ１４−１に対して帰還容量１４−２とリセットスイッチ１４−３とが並列接続されている。このような電荷・電圧変換器７−２も、ラインＮ別に、検出素子２−１２又は検出素子２−２２からの電荷を帰還容量１３−２に蓄積し、この帰還容量１３−２に時間経過と共に蓄積される電荷量に応じた電圧をアンプ１３−１を通して出力する。リセットスイッチ１３−３は、帰還容量１３−２に蓄積された電荷を放電させて電荷量を「０」にリセットする。

パラレル・シリアル変換器９の出力端には、画像メモリ１５が接続されている。この画像メモリ１５は、パラレル・シリアル変換器９から出力される１ライン毎の画像データを順次記憶することにより被検体３のＸ線画像データを記憶する。この画像メモリ１５に記憶された被検体３のＸ線画像データは、表示部１６に送られて表示される。

撮像制御部１７は、Ｘ線源１に対してＸ線曝射の開始指令を送出してＸ線源１からＸ線を曝射させ、かつ例えばＸ線検出器２に対するＸ線の曝射量が予め設定された適正値に達すると、Ｘ線の曝射を停止すると共に、Ｘ線検出器２のゲートドライバ４に対して読み出し指令を送出し、このゲートドライバ４の駆動によって例えばゲート線３−１〜３−ｎの順で、所定期間毎に順次ハイレベル信号を各ゲート線３−１〜３−ｎに送出し、Ｘ線検出器２における第１〜第Ｎライン毎の各検出素子、例えば第１ラインの各検出素子２−１１、２−１２、２−１３、…、２−１ｍ、次に第２ラインの各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍのライン別に順次電荷を読み出す。

又、撮像制御部１７は、Ｘ線検出器２における複数の検出素子２−１１〜２−ｎｍのうち１ライン、例えば第２ラインのゲート線３−２をＡＥＣラインに設定し、このゲート線３−２に対してＸ線曝射開始時から連続してハイレベルとなる自動露光制御信号（ＡＥＣ制御信号）を送出する。撮像制御部１７は、ハイレベルのＡＥＣ制御信号の送出中に当該第２ラインの各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍに蓄積される電荷を連続して取り込み、この連続して蓄積される電荷の蓄積値が閾値Ｇ、すなわち被検体Ｓに曝射するＸ線量が適正値に対応する電荷の蓄積値に到達した時点でＸ線源１からのＸ線の曝射を停止する。具体的に撮像制御部１７は、オン動作部１８とＸ線曝射停止部１９とを有する。

オン動作部１８は、Ｘ線検出器２における複数の検出素子２−１１〜２−ｎｍのうち１ライン、例えばＡＥＣラインに設定した第２ラインのゲート線３−２に対して図４に示すようにＸ線曝射開始時ｔ１から連続してハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出させる指令をＸ線検出器２のゲートドライバ４に対して送出し、当該第２ラインの各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍをオン動作させる。

Ｘ線曝射停止部１９は、オン動作部１８によって例えばＡＥＣラインに設定した第２ラインのゲート線３−２上の各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍをオン動作中に、これら検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍのうち例えば１画素、例えば検出素子２−２２をＡＥＣ画素として当該検出素子２−２２に連続して蓄積される電荷量を読み出し、この読み出した電荷量をアナログ電圧信号に変換し、さらにアナログ電圧信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号、すなわち検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが被検体Ｓに曝射するＸ線量が適正値に対応する電荷の蓄積値の閾値Ｇに到達したか否かを判断する。

この判断の結果、検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが閾値Ｇに到達すると、Ｘ線曝射停止部１９は、当該検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが閾値Ｇを超えた時点ｔ２に、Ｘ線源１からのＸ線の曝射を停止すると共に、ＡＥＣ制御信号Ｑをローレベル「０」とし、かつ各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍの各リセットスイッチ１３−３、１４−３等を一時的に閉じ、各帰還容量１３−２、１４−２に蓄積されている電荷を放電し、蓄積電荷量を「０」にリセットする。

次に、上記の如く構成された装置によるＸ線画像の撮像動作について説明する。
撮像制御部１７は、図４に示すように例えば時刻ｔ１にＸ線源１に対してＸ線曝射の開始指令を送出する。これにより、Ｘ線源１は、時刻ｔ１からＸ線の曝射を開始する。Ｘ線源１から曝射されたＸ線は、被検体Ｓを透過してＸ線検出器２に入射する。このＸ線検出器２は、図２に示すように各検出素子２−１１〜２−ｎｍにおいて、被検体Ｓを透過したＸ線量に応じた電荷の蓄積を行う。
説明を簡単化するために図３に示すＸ線検出器２により説明すると、Ｘ線検出器２の各検出素子２−１１、２−１２、２−２１、２−２２は、それぞれ各光電膜１１−１、１１−２、１１−３、１１−４により被検体Ｓを透過したＸ線を受けてそのＸ線透過量に応じた電荷量に変換し、この電荷を各電荷蓄積容量１２−１、１２−２、１２−３、１２−４に連続して蓄積する。

この状態で、撮像制御部１７のオン動作部１８は、例えば図４に示すようにＡＥＣラインのゲート線３−２に対してＸ線曝射開始時ｔ１から連続してハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出させる指令をＸ線検出器２のゲートドライバ４に対して送出する。これにより、ゲートドライバ４は、ＡＥＣラインのゲート線３−２に対してＸ線曝射開始時ｔ１から連続してハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出するので、このＡＥＣラインのゲート線３−２に接続されている各ＴＦＴ１０−３、１０−４は、連続してオン動作する。

なお、撮像制御部１７は、ＡＥＣラインとするゲート線３−２の他のゲート線３−１、３−３〜３−ｎに対してローレベル「０」の信号を送出する。これにより、第１ライン、第３〜第Ｎラインの各ＴＦＴ１０−１、１０−２等は、連続してオフとなり、各電荷蓄積容量１２−１、１２−２等には、電荷が蓄積されていく。

ＡＥＣライン上のＴＦＴ１０−３のオン動作により電荷蓄積容量１２−３に蓄積される電荷は、ＴＦＴ１０−３のドレイン電極からソース電極を通り、さらに信号出力線５−１を通して電荷・電圧変換器７−１に送られる。これと共に、ＡＥＣライン上のＴＦＴ１０−４のオン動作により電荷蓄積容量１２−４に蓄積される電荷は、ＴＦＴ１０−４のドレイン電極からソース電極を通り、さらに信号出力線５−２を通して電荷・電圧変換器７−２に送られる。

電荷・電圧変換器７−１は、信号出力線５−１を通して入力される検出素子２−２１からの電荷を帰還容量１３−２に連続して蓄積し、この帰還容量１３−２に蓄積される電荷量に応じた電圧をアンプ１３−１を通してアナログ電圧信号として出力する。これと共に電荷・電圧変換器７−２は、信号出力線５−２を通して入力される検出素子２−２２からの電荷を帰還容量１４−２に連続して蓄積し、この帰還容量１４−２に蓄積される電荷量に応じた電圧をアンプ１４−１を通してアナログ電圧信号として出力する。これら電荷・電圧変換器７−１、７−２から出力される各アナログ電圧信号の電圧値は、各帰還容量１３−１、１３−２にそれぞれ連続して蓄積されて大きくなる電荷量に応じて上昇する。

このように連続して蓄積されて大きくなる電荷量に応じて電圧値が上昇する各アナログ電圧信号は、それぞれ各Ａ／Ｄ変換器８−１、８−２に送られる。これらＡ／Ｄ変換器８−１、８−２は、それぞれ各電荷・電圧変換器７−１、７−２から出力される各アナログ電圧信号をそれぞれ各デジタル信号に変換する。そして、各Ａ／Ｄ変換器８−１、８−２から出力される各デジタル信号は、パラレル・シリアル変換器９を通して例えば画像メモリ１５に記憶される。

Ｘ線曝射停止部１９は、画像メモリ１５に記憶された各デジタル信号のうち例えば１画素の検出素子２−２２のデジタル信号、すなわち検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈを読み出し、この検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが被検体Ｓに曝射するＸ線量が適正値に対応する電荷の蓄積値の閾値Ｇに到達したか否かを判断する。

この判断の結果、検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが閾値Ｇに到達していなければ、Ｘ線曝射停止部１９は、この旨をオン動作部１８に送る。これにより、オン動作部１８は、図４に示すようにＡＥＣラインのゲート線３−２に対して続けてハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出させる指令をＸ線検出器２のゲートドライバ４に対して送出する。このゲートドライバ４は、ＡＥＣラインのゲート線３−２に対してＸ線曝射開始時ｔ１から連続してハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出し続けるので、このＡＥＣラインのゲート線３−２に接続されている各ＴＦＴ１０−３、１０−４は、続けてオン動作する。

一方、検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが閾値Ｇに到達すると、Ｘ線曝射停止部１９は、当該検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが閾値Ｇを超えた時点ｔ２に、Ｘ線源１からのＸ線の曝射を停止すると共に、ＡＥＣ制御信号Ｑをローレベル「０」とし、かつ各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍの各リセットスイッチ１３−３、１４−３等を一時的に閉じ、各帰還容量１３−２、１４−２に蓄積されている電荷を放電し、蓄積電荷量を「０」にリセットする。

この結果、Ａ／Ｄ変換器８−２から出力されるデジタル信号、すなわち検出素子２−２２の電荷の蓄積量Ｈが閾値Ｇに到達して被検体Ｓに曝射されたＸ線量が適正値を超えた時点ｔ２でＸ線源１からのＸ線の曝射が停止される。
このように上記第１の実施の形態によれば、Ｘ線検出器２における複数の検出素子２−１１〜２−ｎｍのうち１ライン、例えばＡＥＣラインとして設定したゲート線３−２に対してＸ線曝射開始時ｔ１から連続してハイレベルとなるＡＥＣ制御信号を送出し、かつＡＥＣ制御信号の送出中に当該ＡＥＣライン上の例えば１画素の検出素子２−２２の電荷を蓄積し、この電荷蓄積値Ｈが閾値Ｇすなわち被検体Ｓに曝射するＸ線量の適正値に達した時点ｔ２でＸ線源１からのＸ線の曝射を停止する。これにより、Ｘ線源１からＸ線を曝射した時点ｔ１からＸ線の曝射を停止する時点ｔ２までの間に、電荷・電圧変換器７−２におけるリセットスイッチ１４−３を一時的に閉じ、帰還容量１４−２に蓄積されている蓄積電荷量を「０」にリセットする動作を１回のみにできる。換言すれば、Ｘ線曝射を開始した時点ｔ１からＸ線曝射を停止する時点ｔ２のまでの間に、Ｘ線検出器２におけるＡＥＣライン上の検出素子２−２２から蓄積電荷量を読み出すのを１回のみにできる。

しかるに、上記式（１）に表されるように１回でＡＥＣライン上の例えば１画素の検出素子２−２２の蓄積電荷量を読み出したときのＳ／Ｎ値（Ｓ／Ｎ２）は、数回で例えば検出素子２−２２から電荷量を読み出したときのＳ／Ｎ値（Ｓ／Ｎ１）よりも大きくなる。

この結果、ＡＥＣ専用のＸ線検出素子を設ける必要がなく、Ｘ線検出器２内のＡＥＣライン上の例えば１画素の検出素子２−２２を用いることによって画素の信号値のＳ／Ｎ値を低下させることなくＸ線を適正露光量に自動制御できる。 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、同第２の実施の形態は、上記図１に示す構成と略同一であるので、同図１を援用して説明する。
同第２の実施の形態の上記第１の実施の形態と相違するところは、Ｘ線曝射停止部１９である。このＸ線曝射停止部１９は、図５に示すように時刻ｔ１でＸ線源１がＸ線曝射を開始した後、互いに異なる時刻、例えば少なくとも２つの時刻ｔ３、ｔ４においてそれぞれＡ／Ｄ変換器８−２から出力されるデジタル信号、すなわち１画素の検出素子２−２２に連続して蓄積される電荷の蓄積量Ａ１、Ａ２を読み出し、これら電荷蓄積量Ａ１、Ａ２を用いて直線補間（外挿）を行って電荷蓄積量の推測値Ｆを求める。

次に、Ｘ線曝射停止部１９は、電荷蓄積量の推測値Ｆが閾値Ｇに到達する時点ｔ５を推測し、同時点ｔ５になったか否かを判断する。この判断の結果、時点ｔ５になると、Ｘ線曝射停止部１９は、時点ｔ５に、Ｘ線源１からのＸ線の曝射を停止すると共に、ＡＥＣ制御信号Ｑをローレベル「０」とし、かつ上記図３に示すように各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍの各リセットスイッチ１３−３、１４−３等を一時的に閉じる。

次に、上記の如く構成された装置によるＸ線画像の撮像動作について説明する。
撮像制御部１７は、図４に示すように例えば時刻ｔ１にＸ線源１に対してＸ線曝射の開始指令を送出する。これにより、Ｘ線源１は、時刻ｔ１からＸ線の曝射を開始する。Ｘ線源１から曝射されたＸ線は、被検体Ｓを透過してＸ線検出器２に入射する。このＸ線検出器２は、図２に示すように各検出素子２−１１〜２−ｎｍにおいて、被検体Ｓを透過したＸ線量に応じた電荷の蓄積を行う。
この状態で、撮像制御部１７のオン動作部１８は、例えば図４に示すようにＡＥＣラインのゲート線３−２に対してＸ線曝射開始時ｔ１から連続してハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出させる指令をＸ線検出器２のゲートドライバ４に対して送出する。これにより、ゲートドライバ４は、ＡＥＣラインのゲート線３−２に対してＸ線曝射開始時ｔ１から連続してハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出するので、このＡＥＣラインのゲート線３−２に接続されている各検出素子２−２１、２−２２、…、２−２ｍは、連続してオン動作する。

電荷・電圧変換器７−１は、信号出力線５−１を通して入力される検出素子２−２１からの電荷を連続して蓄積し、この蓄積される電荷量に応じた電圧をアナログ電圧信号として出力する。これと共に各電荷・電圧変換器７−２〜７−ｍは、それぞれ各信号出力線５−２〜５−ｍを通してそれぞれ入力される各検出素子２−２２、…、２−２ｍからの各電荷を連続して蓄積し、この蓄積される電荷量に応じた各電圧を各アナログ電圧信号として出力する。これら電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍから出力される各アナログ電圧信号の電圧値は、それぞれ連続して蓄積されて大きくなる電荷量に応じて上昇する。

このように蓄積電荷量に応じて電圧値が上昇する各アナログ電圧信号は、それぞれ各Ａ／Ｄ変換器８−１〜８−ｍに送られる。これらＡ／Ｄ変換器８−１〜８−ｍは、それぞれ各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍから出力される各アナログ電圧信号をそれぞれ各デジタル信号に変換する。

Ｘ線曝射停止部１９は、図５に示すように時刻ｔ１でＸ線源１がＸ線曝射を開始した後、互いに異なる時刻、例えば少なくとも２つの時刻ｔ３、ｔ４においてそれぞれ例えばＡ／Ｄ変換器８−２から出力されるデジタル信号、すなわち１画素の検出素子２−２２に連続して蓄積される電荷の蓄積量Ａ１、Ａ２を読み出し、これら電荷蓄積量Ａ１、Ａ２を用いて直線補間（外挿）を行って電荷蓄積量の推測値Ｆを求める。

次に、Ｘ線曝射停止部１９は、電荷蓄積量の推測値Ｆが閾値Ｇに到達する時点ｔ５を推測し、同時点ｔ５になったか否かを判断する。この判断の結果、時点ｔ５になると、Ｘ線曝射停止部１９は、時点ｔ５に、Ｘ線源１からのＸ線の曝射を停止すると共に、ＡＥＣ制御信号Ｑをローレベル「０」とし、かつ上記図３に示すように各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍの各リセットスイッチ１３−３、１４−３等を一時的に閉じる。これにより、例えば図３に示す各帰還容量１３−２、１４−２に蓄積されている電荷は、放電され、蓄積電荷量が「０」にリセットされる。

この結果、被検体Ｓに曝射されたＸ線量が適正値を超えた時点ｔ５でＸ線源１からのＸ線の曝射が停止される。

このように上記第２の実施の形態によれば、Ｘ線源１がＸ線曝射を開始した後、例えば各時刻ｔ３、ｔ４においてそれぞれ１画素の検出素子２−２２に連続して蓄積される電荷の蓄積量Ａ１、Ａ２を求め、これら電荷の蓄積量Ａ１、Ａ２を用いて直線補間（外挿）を行って電荷蓄積量の推測値Ｆを求め、この電荷蓄積量の推測値Ｆが閾値Ｇに到達する時点ｔ５を推測し、同時点ｔ５になると、Ｘ線源１からのＸ線の曝射を停止すると共に、ＡＥＣ制御信号Ｑをローレベル「０」とし、かつ上記図３に示すように各電荷・電圧変換器７−１〜７−ｍの各リセットスイッチ１３−３、１４−３等を一時的に閉じる。

これにより、上記第１の実施の形態と同様に、Ｘ線源１からＸ線を曝射した時点ｔ１からＸ線の曝射を停止する時点ｔ２までの間に、各電荷・電圧変換器７−１、７−２における各リセットスイッチ１３−３、１４−３等を一時的に閉じ、各帰還容量１３−２、１４−２等に蓄積されている蓄積電荷量を「０」にリセットするのを１回のみにできる。換言すれば、Ｘ線曝射を開始した時点ｔ１からＸ線曝射を停止する時点ｔ２のまでの間に、Ｘ線検出器２におけるＡＥＣライン上の各検出素子２−２１、２−２２、２−２３、…、２−２ｍから各電荷を読み出すのを１回のみにできる。

しかるに、上記式（１）に表されるように１回でＡＥＣライン上の例えば１画素の検出素子２−２２の蓄積電荷量を読み出したときのＳ／Ｎ値（Ｓ／Ｎ２）は、数回で例えば検出素子２−２２から電荷量を読み出したときのＳ／Ｎ値（Ｓ／Ｎ１）よりも大きくなる。

この結果、ＡＥＣ専用のＸ線検出素子を設ける必要がなく、Ｘ線検出器２内のＡＥＣライン上の例えば１画素の検出素子２−２２を用いることによって画素の信号値のＳ／Ｎ値を低下させることなくＸ線を適正露光量に自動制御できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記第１及び第２の実施の形態は、ＡＥＣラインとするゲート線３−２に対して連続してハイレベル「１」となるＡＥＣ制御信号Ｑを送出し、このＡＥＣラインのゲート線３−２に接続されている例えば１画素の検出素子２−２２の電荷を蓄積し、この蓄積値が閾値Ｇすなわち被検体Ｓに曝射するＸ線量の適正値に達した時点ｔ２でＸ線源１からのＸ線の曝射を停止しているが、これに限らず、ＡＥＣライン上の複数の画素、例えば各検出素子２−２１、２−２２、…、２−３ｍをＡＥＣ画素として用いてもよい。この場合、各検出素子２−２１、２−２２、…、２−３ｍの各電荷蓄積値の加算値を閾値と比較する。

又、ＡＥＣラインは、複数ライン、例えば各ゲート線３−１〜３−ｎうち任意の数のゲート線に設定してもよい。

本発明に係るＸ線露光量制御装置を適用したＸ線画像撮像装置の第１の実施の形態を示す構成図。 同装置におけるＸ線検出器及び画像データ生成部を示す構成図。 同装置におけるＸ線検出器及び画像データ生成部の詳細な構成図。 同装置における電荷・電圧変換器のリセットスイッチによる帰還容量に蓄積されている電荷のリセットのタイミングを示す図。 本発明に係るＸ線露光量制御装置を適用したＸ線画像撮像装置の第２の実施の形態の動作タイミングを示す図。

符号の説明

Ｓ：被写体、１：Ｘ線源、２：Ｘ線検出器、２−１１〜２−ｎｍ：検出素子、３−１〜３−ｎ：ゲート線、４：ゲートドライバ、５−１〜５−ｍ：信号出力線、６：画像データ生成部、７−１〜７−ｍ：電荷・電圧変換器、８−１〜８−ｎ：Ａ／Ｄ変換器、９：パラレル・シリアル変換器、９−１〜９−ｍ：変換器、１０−１〜１０−４：薄型フィルムトランジスタ（ＴＦＴ）、１１−１〜１１−４：光電膜、１２−１〜１２−４：電荷蓄積容量、
１３−１，１４−１：アンプ、１３−２，１４−２：帰還容量、１３−３，１４−３：リセットスイッチ、１５：画像メモリ、１６：表示部、１７：撮像制御部、１８：オン動作部、１９：Ｘ線曝射停止部。

Claims (9)

1. Ｘ線源から曝射されたＸ線を検出する複数の検出素子を、互いに垂直な縦横方向の２次元平面上に配列して成るＸ線平面検出器と、
   前記複数の検出素子のうち前記横方向の複数のライン上に配列された複数の前記検出素子をそれぞれ自動露光量制御画素として前記Ｘ線源のＸ線曝射開始時から連続してオン動作させるオン動作部と、
   前記複数の検出素子の前記オン動作中に、前記複数の検出素子の各出力信号をそれぞれ蓄積し、これら蓄積値の加算値が閾値を超えた時点で前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の曝射を停止するＸ線曝射停止部と、
   を具備することを特徴とするＸ線露光量制御装置。
2. 前記少なくとも１つの検出素子から出力される電荷を蓄積するコンデンサと、
   前記コンデンサに蓄積された電荷量を電圧値に変換する電荷電圧変換器と、
   を有し、
   前記Ｘ線曝射停止部は、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の前記曝射開始時から前記コンデンサへの前記電荷の蓄積を開始し、前記コンデンサに連続して蓄積される電荷の蓄積値が前記閾値を超えた時点で前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の曝射を停止すると共に、前記コンデンサの前記電荷の蓄積をリセットする、
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線露光量制御装置。
3. 前記Ｘ線曝射停止部は、前記Ｘ線曝射開始時から少なくとも２回前記検出素子の出力信号の前記蓄積値を取り込み、これら蓄積値に基づいて前記検出素子の出力信号の前記蓄積値が前記閾値に到達する時点を推測し、当該時点になった時に前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の曝射を停止することを特徴とする請求項１記載のＸ線露光量制御装置。
4. 前記Ｘ線曝射停止部は、少なくとも２つの前記蓄積値を直線補間して前記Ｘ線曝射を停止する時点を推測することを特徴とする請求項３記載のＸ線露光量制御装置。
5. Ｘ線源から曝射されたＸ線を検出する複数の検出素子を、互いに垂直な縦横方向の２次元平面上に配列して成るＸ線平面検出器のうち前記横方向の複数のライン上に配列された複数の前記検出素子をそれぞれ自動露光量制御画素として前記Ｘ線源のＸ線曝射開始時から連続してオン動作させ、
   前記複数の前記検出素子の前記オン動作中に、前記複数の検出素子の各出力信号をそれぞれ蓄積し、これら蓄積値の加算値が閾値を超えた時点で前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の曝射を停止する、
   ことを特徴とするＸ線露光量制御方法。
6. 前記Ｘ線の曝射を停止は、前記Ｘ線曝射開始時から少なくとも２回前記検出素子の出力信号の前記蓄積値を取り込み、これら蓄積値を直線補間することにより前記検出素子の出力信号の前記蓄積値が前記閾値に到達する時点を推測し、当該時点になった時に行う、
   ことを特徴とする請求項５記載のＸ線露光量制御方法。
7. 被検体に対してＸ線を曝射するＸ線源と、
   前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出する複数の検出素子を、互いに垂直な縦横方向の２次元平面上に配列して成るＸ線平面検出器と、
   前記Ｘ線平面検出器から出力される検出信号に基づいて前記被検体のＸ線画像データを生成する画像データ生成部と、
   前記縦横方向に配置された前記複数の検出素子のうち前記横方向の複数のライン上に配列された複数の前記検出素子をそれぞれ自動露光量制御画素として前記Ｘ線源のＸ線曝射開始時から連続してオン動作させるオン動作部と、
   前記複数の検出素子の前記オン動作中に、前記複数の検出素子の各出力信号をそれぞれ蓄積し、これら蓄積値の加算値が閾値を超えた時点で前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の曝射を停止するＸ線曝射停止部と、
   を具備することを特徴とするＸ線画像撮像装置。
8. 前記Ｘ線曝射停止部は、前記Ｘ線曝射開始時から少なくとも２回前記検出素子の出力信号の前記蓄積値を取り込み、これら蓄積値に基づいて前記検出素子の出力信号の前記蓄積値が前記閾値に到達する時点を推測し、当該時点になった時に前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の曝射を停止することを特徴とする請求項７記載のＸ線画像撮像装置。
9. 前記Ｘ線曝射停止部は、少なくとも２つの前記蓄積値を直線補間して前記Ｘ線曝射を停止する時点を推測することを特徴とする請求項８記載のＸ線画像撮像装置。

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