JP2000165747A

JP2000165747A - Ｘ線撮像装置

Info

Publication number: JP2000165747A
Application number: JP10338053A
Authority: JP
Inventors: Yasukuni Yamane; 康邦山根; Shiro Oikawa; 四郎及川
Original assignee: Shimadzu Corp; Sharp Corp
Current assignee: Shimadzu Corp; Sharp Corp
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2000-06-16
Also published as: US6330303B1

Abstract

(57)【要約】【課題】信号読み出し回路を複雑化することなく、走
査線の電圧遷移時の信号線側の電荷変動量の増加を抑制
し、優れた信号雑音比を得る。【解決手段】走査線駆動回路は、走査線の順次走査機
能だけでなく、飛越し走査機能も備えている。例えば高
速撮像やリアルタイムでの撮像が要求される透視モード
の場合には、走査線駆動回路は、走査線を例えば１本お
きに飛越し走査する。飛越し走査では、順次走査の場合
と同様に走査線が１本単位で走査されるので、複数本の
走査線が同時走査される従来のように、走査線電圧遷移
時に信号線側で電荷変動量が増加するようなことはな
い。したがって、走査線のゆらぎに起因する雑音の増加
も起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体を透過した
Ｘ線量に基づいて、被検体のＸ線像を電気的な画像信号
に変換するＸ線撮像装置に関するものであり、特に、リ
アルタイム撮像及び高速動作が可能なＸ線撮像装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、医用診断の分野においてＸ線
像を可視化する手段として、フィルムを利用した撮像装
置やイメージインテンシファイア方式の撮像装置等が使
用されてきているが、近年、これらに置き換わる新しい
撮像装置として、フラットパネル型のＸ線撮像装置の開
発が活発化しており、一部、臨床試験が既に始められて
いる。

【０００３】このフラットパネル型Ｘ線撮像装置は、ア
クティブマトリクス型液晶表示装置に用いられている大
面積薄膜トランジスタ・アレイ技術と、Ｘ線を電気信号
に変換するＸ線変換膜技術とを組み合わせたフラットパ
ネル型Ｘ線検出器をキーデバイスとして用いるものであ
り、従来のＸ線撮像装置に比べて種々の利点を有してい
る。すなわち、従来のフィルム方式の撮像装置と比べ
て、撮像結果を即時に画像信号に変換してディスプレイ
に表示したりプリンタに出力することができる上に、デ
ジタル画像処理を用いた画質改善や診断支援が可能であ
り、デジタル画像情報として蓄積、伝送することも容易
である。また、従来のイメージインテンシファイア方式
の撮像装置に比べて、大幅な薄型化が実現できる上、大
面積で高解像度のＸ線画像を得ることが可能となる。

【０００４】以下、上記フラットパネル型Ｘ線撮像装置
の構成及び動作原理について説明する。尚、フラットパ
ネル型Ｘ線検出器の具体的な構造や特性は、例えば、・Denny L Lee, et al. “A new digital detector for
projectionradiography ", SPIE, vol.2432, pp237-24
9, 1995 ・Wei Zhao, et al.“A flat panel detector for digi
tal radiologyusing active matrix readout of amorph
ous selenium ", SPIE,vol.2708, pp523-531, 1996 等の文献に詳しく述べられている。

【０００５】図１８は、フラットパネル型Ｘ線検出器を
用いた従来のＸ線撮像装置の一例を示している。上記Ｘ
線撮像装置は、Ｘ線発生器５１と、フラットパネル型Ｘ
線検出器５２と、制御装置５３と、操作卓５４と、画像
処理装置５５と、表示装置５６と、プリンタ装置５７と
で構成されている。

【０００６】Ｘ線発生器５１から放射されたＸ線は、被
検体５８を透過し、フラットパネル型Ｘ線検出器５２に
入射する。入射したＸ線は、フラットパネル型Ｘ線検出
器５２にて、入射したＸ線量に応じて２次元的な電荷量
分布に変換され、さらにデジタル画像信号に変換されて
順次出力される。このデジタル画像信号は、画像処理装
置５５にて階調補正等の画像処理が施され、表示信号と
して表示装置５６に送られて可視化（表示）される。ま
た、上記のデジタル画像信号は、必要に応じてプリンタ
装置５７に送られてプリント出力される。尚、図示はし
ないが、デジタル画像データを画像蓄積装置に蓄積した
り、遠隔地に転送したりすることも可能である。

【０００７】尚、操作卓５４には、オペレータがＸ線の
照射開始タイミングを指示するためのスイッチ等が装備
されており、この操作によりＸ線撮像が開始される。ま
た、制御装置５３によって、全体的なシーケンス及びタ
イミングの制御が行われる。

【０００８】ところで、フラットパネル型Ｘ線検出器５
２の変換方式は、Ｘ線を変換層で電荷に直接変換する直
接変換方式と、シンチレータを用いてＸ線を一旦光に変
換し、この光信号をフォトダイオードで電気信号に変換
する間接変換方式（例えば特開昭６２−２９３３号公
報、特公平６−２８６５８号公報参照）との２つに大別
される。ここでは、説明の便宜上、直接変換方式につい
て以下に説明する。

【０００９】図１９は、上記フラットパネル型Ｘ線検出
器５２の主要部の概略の構成を示している。多数の画素
６１…はマトリクス状に配置されており、各画素６１
は、後述するスイッチング素子としてのＴＦＴ７２（図
２１参照）を介して走査線ＳＬｊ（ｊ＝１〜ｍ；ｍは２
以上の整数）及び信号線ＤＬｉ（ｉ＝１〜ｎ；ｎは２以
上の整数）と接続される。各走査線ＳＬｊは、走査線駆
動回路６２と接続されている一方、各信号線ＤＬｉは、
信号読み出し回路６３と接続されている。走査線駆動回
路６２及び信号読み出し回路６３は、タイミング制御回
路６４によって制御される。

【００１０】尚、走査線駆動回路６２としては、一般の
液晶表示装置に使用されているゲートドライバＩＣ（In
tegrated Circuit）を用いることができる。一方、信号
読み出し回路６３は、例えば図２０に示すように、各信
号線ＤＬｉに対応して設けられ、電圧変換及び入力信号
の増幅を行うプリアンプ６５と、各プリアンプ６５から
の出力を逐次後段のＡ／Ｄ変換器６７にスイッチングす
るマルチプレクサ６６と、マルチプレクサ６６からのア
ナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変
換器６７とで構成される。

【００１１】図２１は、フラットパネル型Ｘ線検出器５
２（図１８参照）の画素６１の断面構造の一例を模式的
に示しており、図２２は、画素６１の等価回路を示して
いる。図２１に示すように、画素６１は、ガラス基板７
１の上に形成されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）７
２や蓄積容量（Ｃｓ）７３等を含んで構成されている。

【００１２】ＴＦＴ７２は、走査線ＳＬｊに接続された
ゲート電極７４と、ゲート電極７４を覆うように形成さ
れるゲート絶縁膜７５と、ゲート絶縁膜７５上に形成さ
れたソース電極７６及びドレイン電極７７とからなって
いる。ソース電極７６は、信号線ＤＬｉに接続されてい
る一方、ドレイン電極７７は、画素電極７８に接続され
ている。

【００１３】蓄積容量７３は、画素電極７８と、バイア
ス電源７９の負端子と接続された下部共通電極８０とが
絶縁膜８１を介して対向する構造となっている。また、
ソース電極７６、ドレイン電極７７及び画素電極７８を
覆うように電荷阻止層８２が形成されている。

【００１４】ＴＦＴ７２及び蓄積容量７３からなるＴＦ
Ｔマトリクスは、アクティブマトリクス型液晶表示装置
を製造する過程で形成されるＴＦＴ基板をそのまま転用
することが可能である。例えば、アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴ液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基
板は、走査線、信号線、蓄積容量等を備えた構造となっ
ており、若干の変更でフラットパネル型Ｘ線検出器５２
のＴＦＴマトリクスとして使用することができる。

【００１５】また、各画素６１には、ＴＦＴ７２及び蓄
積容量７３を覆うように、光導電膜８３、誘電体層８
４、及び、バイアス電源７９の正端子と接続された上部
共通電極８５が順に形成されており、画素容量Ｃｐ（図
２２参照）が構成されている。光導電膜８３を構成する
材料としては、Ｘ線を吸収して電荷に変換する効率が高
い半導体材料が用いられ、例えば上記文献では、真空蒸
着法によって３００〜６００μｍの厚さに形成されるア
モルファスセレニウム（ａ−Ｓｅ）膜が用いられてい
る。

【００１６】次に、上記構成のフラットパネル型Ｘ線検
出器５２の動作について、以下に説明する。

【００１７】光導電膜８３に入射したＸ線は、光導電膜
８３中で吸収され、Ｘ線量に応じて電荷に変換される。
光導電膜８３と蓄積容量７３とは、構造上、電気的に直
列に接続された容量を形成するので、バイアス電源７９
によって上部共通電極８５と下部共通電極８０との間に
バイアス電圧を印加することにより、発生した電荷（電
子、正孔）はそれぞれ極性の異なる電極に移動し、これ
によって蓄積容量７３には所定の電荷が蓄積される。
尚、このことから、光導電膜８３及び蓄積容量７３は、
被検体５８（図１８参照）を透過したＸ線を電荷量に変
換して蓄積するＸ線検出素子を構成している。

【００１８】蓄積容量７３に蓄積された電荷について
は、ＴＦＴ７２をオン状態にするのに十分な電圧を走査
線ＳＬｊに与えることにより、信号線ＤＬｉを介して外
部に取り出すことができる。したがって、図１９に示す
ように、走査線駆動回路６２を用いて走査線ＳＬｊを線
順次走査することにより、全画素６１にわたる信号を得
ることが可能となる。各画素６１から取り出された信号
は、信号線ＤＬｉの各列に接続された信号読み出し回路
６３にて、それぞれ電圧変換、増幅、Ａ／Ｄ変換され、
Ｘ線像の情報がデジタル画像信号として検出される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した画
像信号の読み出し動作は、フラットパネル型Ｘ線撮像装
置の目的により大きく２つに大別される。一つは、フラ
ットパネル型Ｘ線撮像装置がＸ線フィルムを利用した撮
像装置の置き換えを図ることを目的としている場合であ
り、もう一つは、フラットパネル型Ｘ線撮像装置がイメ
ージインテンシファイア方式のＸ線撮像装置の置き換え
を図ることを目的としている場合である。そこで、以下
では、前者の目的に対応する動作を撮影モード、後者の
目的に対応する動作を透視モードと呼ぶことにする。つ
まり、撮影モードでは、被検体の静止画像が得られる一
方、透視モードでは、被検体の動画像が得られることに
なる。

【００２０】撮影モードでは、現状のＸ線フィルムと同
等以上に解像度が高く、低雑音でダイナミックレンジが
広いことが要求される。当モードの場合、照射するＸ線
量は、１フレーム当たり数ｍＲと比較的多くてもよく、
また読み出し時間も数秒まで許されるので、当モードは
比較的容易に実現できる。

【００２１】一方、透視モードでは、毎秒３０フレーム
程度の高速な撮像が要求され、例えば、幼児の心臓の動
きや飲み下された造影剤の食道内での動きをリアルタイ
ムで撮像する必要がある。当モードの場合、Ｘ線被爆量
の関係から、被検体に照射できるＸ線量は１フレーム当
たり数十μＲ以下と少ない。したがって、透視モードで
は極めて高感度・低雑音の撮像を行う必要があり、撮影
モードに比べて実現が困難である。

【００２２】そこで、透視モードを容易に実現するため
の対策として、デバイス面からは、Ｘ線変換効率の高い
光導電膜の開発や、光導電膜の厚膜化によるＸ線変換効
率の改善の試み等が現在行われている。

【００２３】一方、駆動回路面からは、複数本の走査線
を同時に駆動することにより、解像度を犠牲にする代わ
りに信号量を増加させ、高速走査を行う提案が現在なさ
れている。複数本の走査線の同時駆動により、複数の画
素からの信号がそれぞれの信号線に取り出されることに
なるので、１本の走査線を駆動する場合より信号量は増
加する。例えば、各画素の蓄積容量に蓄積された電荷量
が等しいとすると、２本の走査線を同時駆動した場合
は、１本の走査線を駆動する場合の２倍の信号量が、３
本の走査線を同時駆動した場合は３倍の信号量が各信号
線に取り出されることになる。

【００２４】ところが、実用上、複数の走査線を同時駆
動することには問題がある。すなわち、走査線と信号線
との間には寄生容量が存在するため、走査線の電圧が遷
移した際、この寄生容量を介して信号線側に大きな電荷
量の移動が起こるが、複数本の走査線を同時に駆動すれ
ば、同時駆動する走査線の本数に応じてこの影響が増大
してしまう。

【００２５】この影響の大きさは、次のように見積もる
ことができる。走査線と信号線との間の寄生容量として
は、配線クロス部の寄生容量と、ＴＦＴのゲート・ソー
ス間及びゲート・ドレイン間の寄生容量とが主なもので
あり、合計すると、通常、０．０２〜０．０６ｐＦ程度
となる。また、走査線の駆動電圧としては、ＴＦＴを十
分にオン／オフするために振幅１５〜２５Ｖ程度を選ぶ
のが一般的である。したがって、１本の走査線の電圧遷
移による信号線側での電荷量の変動量は、０．３〜１．
５ｐＣ程度となる。この電荷変動量は、透視モードにお
いて１画素当たりに期待できる最大信号電荷量（せいぜ
い数〜数十ｆＣ）と比べて２桁近く大きい。

【００２６】一方、４０ｃｍ角程度の画面寸法で、１辺
当たり２０００画素以上の画素を有するＴＦＴアレイの
場合、一般的なプロセスを用いると、走査線の全長の抵
抗は１０ｋΩ程度、容量は１００ｐＦ程度となる。した
がって、走査線駆動回路からの距離に応じて走査線上の
駆動波形は異なったものとなり、走査線電圧遷移時の信
号線側での電荷量変動の過渡応答も、走査線駆動回路と
各信号線との距離に応じて異なったものとなる。このた
め、走査線駆動電圧の遷移による信号線側の電荷変動量
が増えると、走査線方向の不均一性が増大することにな
るため、この対策が必要となる。

【００２７】以上に述べたように、複数の走査線を同時
駆動することは、これに付随した電圧変動を増加させる
ことになり、この対策として、信号読み出し回路におい
て、特別なオフセット調整を行ったり、信号サンプリン
グの時間を遅らせたりすることが必要となる。その結
果、回路が複雑化し、走査線電圧のゆらぎに起因する雑
音が増加することにもなる。

【００２８】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、信号読み出し回路を複雑
化することなく、走査線の電圧遷移時の信号線側の電荷
変動量の増加を抑制することができると共に、優れた信
号雑音比を得ることができるＸ線撮像装置を提供するこ
とにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るＸ
線撮像装置は、上記の課題を解決するために、Ｘ線を被
検体に照射するＸ線照射手段と、２次元的に配列され、
上記被検体を透過したＸ線を電荷量に変換して蓄積する
Ｘ線検出素子と、各Ｘ線検出素子に対応して設けられる
スイッチング素子と、上記スイッチング素子を走査線を
介して行ごとに駆動する走査線駆動回路と、上記Ｘ線検
出素子から上記スイッチング素子を介して信号線に出力
される電荷信号を列ごとに読み出し、画像信号として出
力する信号読み出し回路とを備え、Ｘ線の照射によって
被検体を撮像するＸ線撮像装置において、上記走査線駆
動回路は、被検体の撮像モードに応じて、走査線の順次
走査と、走査線の少なくとも１本おきの飛越し走査とを
使い分け、上記スイッチング素子を駆動することを特徴
としている。

【００３０】上記の構成によれば、Ｘ線照射手段によっ
て被検体にＸ線が照射されると、上記Ｘ線は被検体を透
過して、２次元配列された各Ｘ線検出素子に到達し、各
Ｘ線検出素子にて電荷量に変換される。そして、走査線
駆動回路が、各Ｘ線検出素子に対応するスイッチング素
子を走査線を介して行ごとに駆動することにより、各Ｘ
線検出素子からの電荷信号がスイッチング素子及び信号
線を介して信号読み出し回路に読み出され、信号読み出
し回路から画像信号として出力される。

【００３１】上記撮像モードとしては、例えば静的な被
検体を撮像する撮影モードと、動的な被検体を撮像する
透視モードとがある。ここで、走査線駆動回路は、被検
体の撮像モードに応じて、走査線の順次走査と、走査線
の少なくとも１本おきの飛越し走査とを使い分け、スイ
ッチング素子を駆動するので、例えば高速撮像やリアル
タイムでの撮像が要求される透視モードの場合には、走
査線の飛越し走査によりスイッチング素子を駆動するこ
とが可能となる。

【００３２】これにより、透視モードの場合、従来では
複数本の走査線の同時走査によってスイッチング素子を
駆動していたので、同時走査される走査線の本数に応じ
て走査線電圧遷移時の信号線側の電荷変動量が増加して
いたが、上記の飛越し走査では走査線が１本単位で走査
されるので、上記電荷変動量は順次走査時と同様であ
り、上記従来のように増加することはない。

【００３３】したがって、走査線電圧遷移時の電荷変動
量の増加は、走査線のゆらぎに起因する雑音の増加にも
つながるが、上記構成によれば、上記電荷変動量の増加
を抑えることができるので、そのような雑音の増加も抑
えることができる。つまり、信号読み出し回路を複雑化
することなく、走査線の電圧遷移時の信号線側の電荷変
動量の増加を抑制して、優れた信号雑音比を得ることが
できる。

【００３４】請求項２の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１の構成において、
上記Ｘ線照射手段は、走査線の飛越し走査時には、被検
体に対して連続的にＸ線を照射することを特徴としてい
る。

【００３５】走査線の飛越し走査時に被検体に対してＸ
線を例えばパルス照射すると、走査線の位置によってＸ
線の照射時間が異なる事態が発生するのを回避するた
め、パルス照射のタイミングと信号読み出しのための走
査タイミングとが重ならないようにする必要がある。こ
の場合、１フレームの周期が上記両タイミングのずれ分
だけ長くなる。

【００３６】しかし、被検体に対してＸ線を連続照射す
る場合は、どの位置の走査線に対してもＸ線の照射時間
は同じであり、上記のような措置を採る必要はない。し
たがって、上記構成によれば、Ｘ線をパルス照射する場
合に比べて１フレームの周期の短縮化を図ることができ
る。

【００３７】請求項３の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１または２の構成に
おいて、上記信号読み出し回路は、入力される電荷信号
の積分回路を備えていることを特徴としている。

【００３８】上記の構成によれば、信号読み出し回路に
読み出される信号が微小であっても、高感度で検出する
ことができる。

【００３９】請求項４の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項３の構成において、
上記信号読み出し回路は、上記積分回路からの入力信号
の増幅率を上記撮像モードに応じて切り替える増幅率切
替回路を備えていることを特徴としている。

【００４０】撮影モードと透視モードとでは、１フレー
ム当たりのＸ線量が２桁程度違うことが分かっており、
このため、得られる信号量にも２桁程度の差が生じる。
そこで、上記構成のように増幅率切替回路を設けて入力
信号の増幅率を撮像モードに応じて切り替えることによ
り、増幅率切替回路から後段での処理を、撮像モードに
応じて精度良く行わせることができる。

【００４１】請求項５の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１ないし４のいずれ
かの構成において、上記信号読み出し回路は、信号線の
複数本ごとに入力信号を加算処理する加算処理回路を備
えていることを特徴としている。

【００４２】相関性のある入力信号（電圧）を加算処理
すると、入力信号はほぼ２倍になり、相関性のないもの
を加算処理したときに比べ、確実に増加する。したがっ
て、上記構成によれば、加算処理回路を設けることによ
り、信号雑音比を改善することができる。

【００４３】請求項６の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１ないし５のいずれ
かの構成において、上記走査線駆動回路は、各走査線の
両端部にそれぞれ設けられていることを特徴としてい
る。

【００４４】上記の構成によれば、各走査線は実質的に
真ん中で分割されて、各走査線駆動回路によって両側か
ら駆動されると考えることができる。この場合、走査線
の抵抗及び容量はそれぞれ分割前の１／２になるので、
抵抗と容量との積で表される時定数は、実質的には分割
前の１／４になる。これにより、走査線上の駆動波形の
なまりを大幅に抑えて、均一な信号読み出しを行うこと
ができる。その結果、Ｘ線検出素子の数（画素数）を増
加させても、低雑音で高速の信号読み出しを実現するこ
とができる。

【００４５】請求項７の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１ないし６のいずれ
かの構成において、各信号線は、略中央部でそれぞれ分
割されており、分割された信号線は、それぞれ別々の信
号読み出し回路と接続されていることを特徴としてい
る。

【００４６】上記の構成によれば、分割された信号線の
抵抗及び容量は、分割前の１／２となり、抵抗と容量と
の積で表される時定数は、実質的には分割前の１／４に
なる。すると、信号線上の電荷信号が信号読み出し回路
に移動する時間が短くなると共に、走査線の電圧が遷移
してから信号をサンプリングするまでの時間も短くな
る。これにより、Ｘ線検出素子の数（画素数）を増加さ
せても、低雑音で高速の信号読み出しを実現することが
できる。尚、上記構成を請求項６の構成と組み合わせた
場合には、より一層その効果を高めることができる。

【００４７】請求項８の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１ないし７のいずれ
かの構成において、上記飛越し走査時に読み出された信
号に対して動き適応型走査線補間処理を行う画像処理装
置をさらに備えていることを特徴としている。

【００４８】上記の構成によれば、画像処理装置による
動き適応型走査線補間処理により、動画部で画質劣化の
少ない画像を得ることができる。

【００４９】請求項９の発明に係るＸ線撮像装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１ないし７のいずれ
かの構成において、上記飛越し走査時に読み出された信
号に基づいて得られる現在のフレーム画像と前フレーム
画像とを重み付き加算することによりフレーム画像を更
新する画像処理装置をさらに備えていることを特徴とし
ている。

【００５０】上記の構成によれば、画像処理装置が時間
軸方向のフレーム画像の重み付き加算処理を行うことに
より、静止画部の雑音の低減を図ることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について、図１ないし図１３に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。

【００５２】図２は、本発明に係るＸ線撮像装置の概略
の構成を示している。同図に示すように、上記Ｘ線撮像
装置は、Ｘ線発生器１（Ｘ線照射手段）と、フラットパ
ネル型Ｘ線検出器２（以下では、単にＸ線検出器２と記
載する）と、制御装置３と、操作卓４と、画像処理装置
５と、表示装置６と、プリンタ装置７とで構成されてい
る。

【００５３】尚、同図では、本発明のＸ線撮像装置が従
来のＸ線撮像装置と見かけ上同一に見えるが、Ｘ線検出
器２が飛越し走査に基づく高速読み出し動作を行う点が
本発明の大きな特徴であり、従来との大きな相違点であ
る。尚、この点については後述する。

【００５４】Ｘ線発生器１は、Ｘ線を発生させると共に
被検体８にＸ線を照射するものである。Ｘ線検出器２
は、被検体８を透過したＸ線を受け、Ｘ線量に応じた電
気信号を画像処理装置５に送出する。尚、このＸ線検出
器２の詳細な構成については後述する。

【００５５】制御装置３は、操作卓４からの入力指示に
基づいて装置の全体的なシーケンス及びタイミングの制
御を行うものである。操作卓４は、オペレータがＸ線の
照射開始タイミングを指示するためのスイッチ等を具備
しており、この操作卓４の操作により被検体８に対する
Ｘ線撮像が開始されることになる。

【００５６】画像処理装置５は、Ｘ線検出器２から送ら
れる画像信号に対して階調補正等の画像処理を施し、表
示装置６又はプリンタ装置７に送る。尚、画像処理装置
５は、Ｘ線検出器２の高速読み出し動作に対応した画像
処理機能を備えているのは勿論のことであるが、その詳
細については後述の実施の形態６で説明する。

【００５７】表示装置６及びプリンタ装置７は、画像処
理装置５から送られる画像データに応じた画像を、Ｘ線
検出器２にて撮像した撮像画像として表示又はプリント
出力する。

【００５８】したがって、オペレータが操作卓４を操作
し、Ｘ線撮像の開始指示を入力すると、制御装置３は、
この指示に基づいて、Ｘ線発生器１を起動させ、Ｘ線発
生器１から被検体８にＸ線を照射させる。このＸ線が被
検体８を透過し、Ｘ線検出器２に入射すると、上記Ｘ線
はＸ線検出器２にてＸ線量に応じた電気的な画像信号に
変換される。この画像信号は、画像処理装置５に送られ
て階調補正等の画像処理が施され、その後、表示装置６
及び／又はプリンタ装置７に送られる。表示装置６で
は、入力された画像データに応じた画像が表示される一
方、プリンタ装置７では上記画像データに対応した画像
が必要に応じてプリント出力される。

【００５９】次に、上記Ｘ線検出器２の詳細な構成につ
いて、以下に説明する。

【００６０】図３は、Ｘ線検出器２の概略の構成を示し
ている。同図に示すように、Ｘ線検出器２は、マトリク
ス状に配置される複数の画素１１…を有している。各画
素１１は、スイッチング素子としてのＴＦＴ（図示せ
ず）のゲート電極を介して走査線ＳＬｊ（ｊ＝１〜ｍ；
ｍは２以上の整数）と接続されていると共に、上記ＴＦ
Ｔのソース電極を介して信号線ＤＬｉ（ｉ＝１〜ｎ；ｎ
は２以上の整数）と接続されている。

【００６１】尚、Ｘ線検出器２の各画素１１の構造及び
等価回路は、図２１及び図２２で示した従来と同じであ
り、ここではその図示及び説明を省略する。画素部の上
記スイッチング素子として、従来と同様にアモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴを用いることにより、十分
なオン特性及びオフ特性を得ることができる。

【００６２】尚、各画素１１が備える光導電膜及び蓄積
容量は、被検体８（図２参照）を透過したＸ線を電荷量
に変換して蓄積する、特許請求の範囲に記載のＸ線検出
素子を構成している。

【００６３】図３に示すように、各走査線ＳＬｊは、走
査線駆動回路１２と接続されている一方、各信号線ＤＬ
ｉは、信号読み出し回路１３と接続されている。走査線
駆動回路１２により、各ＴＦＴは、対応する走査線ＳＬ
ｊを介して行ごとに駆動される。また、信号読み出し回
路１３により、上記Ｘ線検出素子からＴＦＴを介して信
号線ＤＬｉに出力される電荷信号は、列ごとに電圧変換
されて読み出される。走査線駆動回路１２及び信号読み
出し回路１３は、タイミング制御回路１４によって制御
される。

【００６４】信号読み出し回路１３としては、基本的に
は従来の技術が適用できるが、本実施形態の信号読み出
し回路１３は、図４に示す構成となっている。すなわ
ち、信号読み出し回路１３は、プリアンプ１５…（積分
回路）と、増幅回路１６（増幅率切替回路）と、マルチ
プレクサ１７…と、Ａ／Ｄ変換器１８…と、バッファメ
モリ１９とで構成されている。

【００６５】プリアンプ１５…は、各信号線ＤＬｉに対
応して設けられ、電圧変換及び入力信号の増幅を行うも
のであり、図５に示すように、オペアンプ２０とフィー
ドバック容量Ｃｆとで構成されている。オペアンプ２０
の反転入力端子は各信号線ＤＬｉからの入力となってお
り、非反転入力端子はオフセット調整電圧Ｖｂｓの入力
となっている。フィードバック容量Ｃｆは、オペアンプ
２０の反転入力端子と出力端子との間に設けられてい
る。

【００６６】このような構成により、オペアンプ２０に
入力される電荷Ｑは全てフィードバック容量Ｃｆに蓄え
られ、電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃｆ）に変換されて出力される。
これにより、微小な電荷信号でも高感度で検出すること
ができる。

【００６７】また、各プリアンプ１５は、フィードバッ
ク容量Ｃｆと並列に設けられるスイッチＳを備えてお
り、スイッチＳをＯＮすることによってプリアンプ１５
をリセットできるようになっている。

【００６８】図４に示す増幅回路１６は、プリアンプ１
５…からの出力をさらに増幅するものであり、ゲイン切
り替え可能な構成となっている。このように増幅回路１
６をゲイン切り替え可能な構成としたのは、以下の理由
によるものである。

【００６９】増幅回路１６の後段に設けられるＡ／Ｄ変
換器１８…の入力電圧範囲は、例えば０〜１Ｖ、０〜２
Ｖ、０〜５Ｖ等が一般的であり、Ａ／Ｄ変換器１８…は
この範囲内の入力電圧に対してＡ／Ｄ変換を行う。一
方、１フレーム当たりのＸ線量は、撮影モードで平均３
００μＲ程度、透視モードで平均１μＲ程度であり、信
号量はＸ線量にほぼ比例することから、上記両モード間
では、得られる信号量に２桁程度の差が生じる。したが
って、各モードごとにＡ／Ｄ変換を精度良く行うために
は、各モードに応じてＡ／Ｄ変換器１８…の入力電圧を
調整する必要がある。

【００７０】そこで、プリアンプ１５…からの出力を、
ゲイン切り替え可能な増幅回路１６を介してＡ／Ｄ変換
器１８…に入力することにより、増幅回路１６での入力
電圧のゲイン調整によって、入力電圧をＡ／Ｄ変換器１
８…の各モードに対応する入力電圧範囲内に合わせ込む
ことができる。したがって、ゲイン切り替え可能な増幅
回路１６をマルチプレクサ１７…の前段に挿入すること
により、撮影モードと透視モードとを両立させる、つま
り、上記両モードともに精度良く実現することができ
る。

【００７１】マルチプレクサ１７…は、増幅回路１６を
介して得られる複数のプリアンプ１５…からの出力を、
逐次Ａ／Ｄ変換器１８…にスイッチングするものであ
り、本実施形態では例えばｋ個（ｋは２以上の整数）設
けられている。また、Ａ／Ｄ変換器１８…は、マルチプ
レクサ１７…からのアナログ画像信号をデジタル画像信
号に変換するものであり、各マルチプレクサ１７に対応
してｋ個設けられている。

【００７２】ここで、図２０に示した従来の構成では、
信号線ＤＬ１〜ＤＬｎからの信号を１個のＡ／Ｄ変換器
６７だけを使ってＡ／Ｄ変換するので、一定時間内に変
換を終了させるためには、Ａ／Ｄ変換器６７を高速変換
可能なもので構成することが不可欠である。

【００７３】しかし、図４に示す本実施形態の構成で
は、ｋ個のＡ／Ｄ変換器１８…を用いてＡ／Ｄ変換を並
列して行うため、１個のＡ／Ｄ変換器１８における変換
速度は、図２０の構成の１／ｋで済む。この場合、各マ
ルチプレクサ１７には、それぞれｎ／ｋ個のアンプの出
力信号が入力され、逐次、次段のＡ／Ｄ変換器１８にス
イッチングされることになる。

【００７４】したがって、マルチプレクサ１７…及びＡ
／Ｄ変換器１８…を従来とは異なり複数設けることによ
り、Ａ／Ｄ変換器１８…を特殊なもの（高速変換可能な
もの）で構成しなくても、Ａ／Ｄ変換器１８…全体での
変換速度を従来よりも短縮することができるので、特に
透視モードにおける高速処理にも容易に対応することが
できる。

【００７５】バッファメモリ１９は、各Ａ／Ｄ変換器１
８から得られる各デジタル画像信号を再構成する（複数
の入力信号を１個にまとめる）ものである。ここで、図
６に示すように、１段目のマルチプレクサ１７に入力さ
れる信号をそれぞれ１、２、３、…ｎ／ｋ、２段目のマ
ルチプレクサ１７に入力される信号をそれぞれｎ／ｋ＋
１、ｎ／ｋ＋２、ｎ／ｋ＋３、…２ｎ／ｋ、３段目のマ
ルチプレクサ１７に入力される信号をそれぞれ２ｎ／ｋ
＋１、２ｎ／ｋ＋２、２ｎ／ｋ＋３、…３ｎ／ｋとして
以下同様にｋ段目のマルチプレクサ１７まで、入力され
る信号に序数を付けると、本実施形態では、１行分のデ
ータ（ｎワード）がｋ個に分割して処理されるので、
〔１，ｎ／ｋ＋１，２ｎ／ｋ＋１，３ｎ／ｋ＋１，
…〕、〔２，ｎ／ｋ＋２，２ｎ／ｋ＋２，３ｎ／ｋ＋
２，…〕、…の順番で各信号が各Ａ／Ｄ変換器１８にて
Ａ／Ｄ変換され、バッファメモリ１９（図４参照）に蓄
積されていく。尚、上記の〔〕は、〔〕内の信号が
各Ａ／Ｄ変換器１８にて同時に変換されることを意味す
る。したがって、最終的に１行分のデータを出力する際
には、バッファメモリ１９は、各信号（データ）の読み
出し順を変えて、１行分のデータを順番に並び変え、画
像信号として出力することになる。

【００７６】次に、本発明の特徴である走査線駆動回路
１２の構成と動作について以下に説明する。本発明の走
査線駆動回路１２が、順次走査の機能だけでなく飛越し
走査の機能を備えている点で従来と大きく違うことは前
述の通りである。走査線駆動回路１２は、図７に示すよ
うに、シフトレジスタ２１と、複数のＡＮＤ回路２２…
と、レベルシフタ２３と、各走査線ＳＬｊを駆動するた
めの出力バッファ２４等で構成されている。

【００７７】シフトレジスタ２１は、タイミング制御回
路１４から入力されるスタートパルスＳＰ及びクロック
ＣＬＫに基づいて、各行の走査タイミングを生成する。
ＡＮＤ回路２２…は、各行に対応して設けられ、シフト
レジスタ２１からの出力と、走査線駆動回路１２からの
出力を有効にさせるためのＧＯＮ信号との論理積を取
り、レベルシフタ２３に出力する。レベルシフタ２３
は、各ＡＮＤ回路２２からの出力（電圧）を、ロジック
レベルから走査線を駆動するのに必要なレベルに変換す
る。

【００７８】ここで、図１は、例えば第１フィールドで
奇数番目の走査線ＳＬｊを順に走査し、第２フィールド
で偶数番目の走査線ＳＬｊを順に走査し、第１フィール
ドと第２フィールドとで１フレームに対応する全走査線
ＳＬｊを走査する場合の走査タイミングを示し、図８
は、１フレームに対応する走査線ＳＬｊを１本ずつ順次
走査する場合の走査タイミングを示している。上記構成
の走査線駆動回路１２は、撮影モードにおいては例えば
図８に示す順次走査を行い、透視モードにおいては必要
に応じて例えば図１に示す飛越し走査を行うようになっ
ている。これらの各走査に必要なタイミングは、上述の
タイミング制御回路１４によって生成される。

【００７９】尚、飛越し走査を行う場合、上記とは逆
に、第１フィールドで偶数番目の走査線ＳＬｊを走査
し、その後、第２フィールドで奇数番目の走査線ＳＬｊ
を走査してもよいことは勿論のことである。図１は、ｍ
が偶数の場合を示している。

【００８０】尚、一般の液晶表示装置に使用されるゲー
トドライバＩＣは、通常、順次走査で使用されるため、
図１に示すような飛越し走査を行うことは考慮されてい
ない。しかし、出力禁止機能を持つゲートドライバＩＣ
であれば、与える信号を工夫することによって必要な駆
動波形を得ることが可能である。

【００８１】走査線駆動回路１２による上記の飛越し走
査は、タイミング制御回路１４の制御により、例えば図
９に示す各種タイミングで行われる。同図に示すよう
に、クロック信号として等間隔ではないパルス信号であ
るクロックＣＬＫをシフトレジスタ２１に入力し、さら
に例えばクロックＣＬＫの２パルスごとにＧＯＮ信号を
各ＡＮＤ回路２２に与えることにより、飛越し走査に適
した出力信号を得ることができる。

【００８２】尚、クロックＣＬＫのパルスは等間隔であ
ってもよいが、この場合、無駄な時間が多くなり、飛越
し走査するメリットがなくなってしまう。すなわち、図
９の場合では、走査線ＳＬ１（ＳＬ３）の駆動波形が立
ち下がってから走査線ＳＬ３（ＳＬ５）の駆動波形が立
ち上がるまでの時間が必要以上に長くなり、順次走査し
た場合と同じになってしまう。これは、元々順次走査用
に設計された回路を用いて、飛越し走査の信号を作成し
ようとしていることに起因する。

【００８３】また、ＧＯＮ信号を与える際のタイミング
を、クロックＣＬＫの２パルスごととしたのは、本実施
形態では走査線１本おきの飛越し走査（走査線２本のう
ち１本を飛び越す走査）を行うからであり、この場合、
２パルスごとでないと所望の走査信号が得られないから
である。したがって、後述の実施の形態３で示すよう
に、例えば走査線２本おきの飛越し走査（走査線３本の
うち２本を飛び越す走査）を行う場合には、上記タイミ
ングはクロックＣＬＫの３パルスごととなる。つまり、
走査線ｐ本おきの飛越し走査を行う場合には、上記タイ
ミングはクロックＣＬＫの（ｐ−１）パルスごととな
る。

【００８４】尚、飛越し走査を実現する方法は、ここで
述べた方法に限定される訳ではなく、例えば２系統のシ
フトレジスタを用いるような他の方法であっても何ら差
し支えはない。

【００８５】図１０及び図１１は、図１及び図９に示し
た飛越し走査を行う場合のＸ線照射シーケンスの一例を
示している。具体的には、図１０は、被検体８（図２参
照）に対してＸ線を連続照射する場合のシーケンス、図
１１はフィールドごとにＸ線をパルス照射する場合のシ
ーケンスを示している。これらの図において、信号Ｓ
Ｗ、ＲＳＴ及びＸ−ｒａｙは、それぞれ、オペレータが
操作卓４（図２参照）のスイッチを押すタイミング、Ｘ
線検出器２における初期化処理のタイミング及びＸ線照
射の期間を示している。

【００８６】図１１に示すパルス照射を行う場合、信号
読み出しの条件を揃えるため、パルス照射のタイミング
と信号読み出しのための走査のタイミングとが重ならな
いようにする必要がある。上記両タイミングが重なって
しまうと、例えば図１２に示すように、走査線の位置に
よってＸ線の照射時間が異なることとなり、Ｘ線量（信
号量）が同じではなくなってしまう。

【００８７】したがって、パルス照射の場合は、連続照
射の場合に比べて１フレームの周期が上記両タイミング
のずれ分だけ長くなる。このことから、１フレームの周
期の短縮化を図るためには、図１０のようにＸ線を連続
照射する方が有利であることが言える。しかし、パルス
照射の場合でも、走査線ＳＬｊの飛越し走査により本発
明の効果が得られるのは当然のことである。

【００８８】次に、上記のような走査線駆動回路１２の
飛越し走査により、走査線電圧遷移時の信号線側の電荷
変動量の増加が抑制され、優れた信号雑音比を得ること
ができる効果について以下に説明する。

【００８９】図１３は、信号読み出し回路１３のプリア
ンプ１５として、図５に示すようなリセット機能付きの
電荷アンプを用いた場合の、信号読み出し時のプリアン
プ出力波形の一例を示している。同図中の信号におい
て、Ｓ−ＯＮ、ＯＦＳＳＰ、ＳＩＧＳＰ−１（２）、Ｓ
Ｌｊ及びＯＵＴは、それぞれ、プリアンプ１５をリセッ
トするタイミング、オフセットサンプリングのタイミン
グ、信号サンプリングのタイミング、走査線ＳＬｊの駆
動タイミング及びプリアンプ出力波形を示している。
尚、ＳＩＧＳＰ−１はＳＬｊがオンの状態で信号の取り
込みを行う場合を、ＳＩＧＳＰ−２はＳＬｊがオフとな
った後で信号の取り込みを行う場合を示しており、どち
らを採用しても構わない。

【００９０】走査線ＳＬｊの電圧遷移時におけるプリア
ンプ出力ＯＵＴの変動は、先に述べた走査線ＳＬｊと信
号線ＤＬｉとの間の寄生容量による電荷移動に起因する
ものである。図１３に定性的に示すように、透視モード
において得られる信号量ａは、上記走査線電圧遷移時の
電荷変動量ｂに比べると極めて小さい。したがって、例
えば単位時間当たりの照射Ｘ線量を変えずにフレーム周
波数だけを上げていくと、さらに信号量が減少し、信号
雑音比が悪化してしまう。

【００９１】そこで、従来では、例えば複数の走査線Ｓ
Ｌｊを同時駆動することにより、解像度を犠牲にする代
わりに、信号電荷量を増加させる手法が採られていた。
しかし、複数の走査線ＳＬｊを同時駆動すれば、図１３
中の破線で示すように、同時駆動される走査線ＳＬｊの
本数に応じて、走査線電圧遷移時の電荷変動量が増加す
る（同図中のｃで示す）。尚、上記破線は、走査線２本
を同時駆動したときのプリアンプ出力ＯＵＴの波形の一
例を示している。

【００９２】このような走査線電圧変動時の電荷変動量
の増加に対して、ＳＩＧＳＰ−１のタイミングで信号取
り込みを行う場合は、オフセット調整を大幅に変更する
必要があり、また、ＳＩＧＳＰ−２のタイミングで信号
取り込みを行う場合は、走査線電圧変動時の電荷変動の
影響が低減されるまでサンプリングの時期をずらす必要
がある。さらに、走査線側の電圧のゆらぎは雑音の主要
因の一つであるが、複数の走査線ＳＬｊを同時駆動する
ことにより、この雑音を増加させてしまうことになる。

【００９３】ここで、透視モードで単位時間当たりの照
射Ｘ線量が一定の場合において、３つの走査モード（順
次走査、２本同時走査（従来）、飛越し走査）におけ
る、時間軸方向の解像度、信号量、垂直方向の解像度、
走査線電圧遷移時の電荷変動量を、順次走査を基準とし
て相対比較した結果を表１に示す。

【００９４】

【表１】

【００９５】表１からわかるように、垂直方向の解像度
を犠牲にして２本の走査線を同時走査すると、フレーム
周波数に応じて時間軸方向の解像度あるいは信号量を増
加させることができるが、走査線電圧遷移時の電荷量変
動量が倍増してしまう。また、垂直方向の解像度はいず
れの場合にも半分に保存され、動きのある場合には劣化
する。

【００９６】しかし、本発明のように１本おきの飛越し
走査を行い、フィールド単位で画像を更新すると、時間
軸方向の解像度が向上し、順次走査と２本同時走査との
中間の垂直解像度を持つ画像が得られている。しかも、
走査線ＳＬｊの駆動は１本単位で行うので、走査線電圧
遷移時の電荷量変動量は順次走査の場合と同じままであ
る。

【００９７】このように、本発明では、走査線１本おき
の飛越し走査を行うことにより、垂直方向の解像度を犠
牲にする代わり、同一フレーム周波数で、走査線電圧遷
移時の電荷変動量を全く増加させずに時間軸方向の解像
度を向上させることができるので、２本同時走査の場合
に必要であったオフセット調整の変更や、信号取り込み
のタイミング変更は全く不要であり、走査線側の電圧ゆ
らぎに起因する雑音が増加するのを回避することができ
る。

【００９８】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について、図１４に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。尚、説明の便宜上、実施の形態１の構成と同一の
機能を示す構成には同一の符号を付記し、その説明を省
略する。

【００９９】本実施形態に係るＸ線撮像装置は、実施の
形態１における信号読み出し回路１３を図１４に示す信
号読み出し回路１３’に置き換えて構成した以外は、基
本的には実施の形態１と全く同様である。尚、以下で
は、隣接する２本の信号線ＤＬｎ・ＤＬｎ−１に対応し
た信号読み出し回路１３’の構成について説明するが、
残りの信号線ＤＬｉについても同様の構成となってい
る。

【０１００】信号読み出し回路１３’は、水平方向の画
素信号の加算処理を行うものであり、同図に示すよう
に、プリアンプ３１と、ゲイン調整アンプ３２と、加算
回路３３（加算処理回路）と、図示しないＡ／Ｄ変換器
と、バッファメモリとから構成されている。つまり、信
号読み出し回路１３’は、図４で示すプリアンプ１５、
増幅回路１６、マルチプレクサ１７までを、プリアンプ
３１、ゲイン調整アンプ３２、加算回路３３に置き換え
たものである。

【０１０１】プリアンプ３１は、図５で示した構成のプ
リアンプ１５を２個備えている。ただし、本実施形態で
は、各プリアンプ１５のオペアンプ２０の非反転入力端
子が接地されている。また、各オペアンプ２０の反転入
力端子は、それぞれ信号線ＤＬｎ・ＤＬｎ−１からの信
号入力となっている。

【０１０２】ゲイン調整アンプ３２は、各プリアンプ１
５に対応して設けられるアンプ回路３４・３４で構成さ
れている（ただし、フィードバック抵抗等の接続素子は
図示せず）。つまり、各プリアンプ１５からの出力が各
アンプ回路３４の入力となっている。

【０１０３】加算回路３３は、オペアンプ３５と、２個
の抵抗Ｒ１・Ｒ１と、抵抗Ｒ２とで構成されている。各
抵抗Ｒ１の一端は、各アンプ回路３４の出力端子とそれ
ぞれ接続されている一方、他端はオペアンプ３５の反転
端子及び抵抗Ｒ２の一端と接続されている。また、抵抗
Ｒ２の他端は、オペアンプ３５の出力と接続されてお
り、オペアンプ３５の非反転端子は接地されている。

【０１０４】このようなアナログ回路の構成により、各
アンプ回路３４の出力電圧をＶｘ・Ｖｙとすると、加算
回路３３からの出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝ −（Ｖｘ＋Ｖｙ）Ｒ２／Ｒ１で表される。この出力電圧Ｖｏｕｔは、後段のＡ／Ｄ変
換器とバッファメモリとを介して出力される。

【０１０５】先述の実施の形態１では、飛越し走査によ
って得られた１フィールド単位の画像信号の垂直方向の
解像度は、通常の順次走査時の半分となっている。本実
施形態のように、信号線２本ごと（水平方向の２画素ご
と）に信号の加算処理を行うことにより、水平方向の解
像度を上記垂直方向の解像度に合わせることができる。

【０１０６】ここで、被検体８の情報が空間的に急激に
変化することはないと考えられるため、隣接する画像信
号の相関は非常に高いと言える。一方、熱雑音や量子雑
音は空間的に無相関である。相関性のある信号（電圧）
を加算した場合、ほぼ２倍の電圧が得られる一方、無相
関の信号を加算した場合、電力の加算と等価であり、電
力としては２倍となるが、電圧としては√２倍となる。
したがって、信号読み出し回路１３’を用いて信号の加
算処理を行うことにより、水平方向の解像度を上記垂直
方向の解像度に合わせて、信号雑音比を２／√２＝√２
倍だけ改善することができる。

【０１０７】尚、上記の信号読み出し回路１３’を用い
る以外に信号雑音比を改善する方法としては、例えばＡ
／Ｄ変換した後に加算処理を行うデジタル回路を設ける
方法がある。また、画像処理装置５（図２参照）におい
て、デジタル画像処理プロセッサを用いて演算処理する
方法でもよい。

【０１０８】〔実施の形態３〕本発明の他の実施の形態
について、図１５に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。尚、説明の便宜上、実施の形態１・２の構成と同
一の機能を示す構成には同一の符号を付記し、その説明
を省略する。

【０１０９】本実施形態に係るＸ線撮像装置は、走査線
駆動回路１２が走査線複数本おきに飛越し走査する点以
外は、実施の形態１と全く同様の構成である。図１５
は、走査線２本おきに飛越し走査する走査線駆動回路１
２の駆動波形の一例を示している（ただし、ｍは３の倍
数とする）。図１５において、第１フィールドでは（３
ｔ−２）番目の走査線が、第２フィールドでは（３ｔ−
１）番目の走査線が、第３フィールドでは３ｔ番目の走
査線が、それぞれ走査される（ただし、ｔは１以上の整
数とする）。

【０１１０】このように、１フィールド（本実施形態の
場合、１／３フレーム）ごとに画像を更新することによ
り、水平走査期間を一定とすれば、１フレームに対して
通常の線順次走査の場合に比べて走査速度を３倍速くす
ることができる。この場合でも、Ｘ線を連続照射する場
合を考えると、１回の読み出しにおける信号量は変わら
ない。

【０１１１】一方、フィールド周期を３倍にすれば、同
じ画面走査速度で３倍の信号量が得られることになる。
従来技術を用いて３本の走査線を同時駆動した場合、走
査線電圧遷移時の信号線側の電荷変動量は３倍になる
が、本発明の場合、このような電荷変動量の増加は全く
ない。

【０１１２】したがって、Ｘ線検出器２の画素ピッチは
例えば８０〜２００μｍ程度であり、このような画素ピ
ッチ仕様と用途によっては、解像度をさらに犠牲にして
までも、透視モードにおける信号量を増加させたり、高
速走査したい場合がある。走査線複数本おきに飛越し走
査する方法は、このような場合に非常に有効となる。

【０１１３】尚、本実施形態では、走査線２本おきの飛
越し走査の場合について説明したが、必要に応じて３本
おき、あるいは４本おきに走査してもよいことは勿論で
ある。また、実施の形態２のように水平方向の加算処理
を組み合わせることにより、さらに信号雑音比を向上さ
せることもできる。

【０１１４】〔実施の形態４〕本発明の他の実施の形態
について、図１６に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。尚、説明の便宜上、実施の形態１〜３の構成と同
一の機能を示す構成には同一の符号を付記し、その説明
を省略する。

【０１１５】本実施形態に係るＸ線撮像装置は、図１６
に示すように、実施の形態１と同様の構成の走査線駆動
回路１２を２個用意して、これらを各走査線ＳＬｊの両
端部にそれぞれ配置してＸ線検出器２を構成した以外
は、実施の形態１と全く同様である。尚、説明の便宜
上、これら走査線駆動回路１２を走査線駆動回路１２Ａ
・１２Ｂと記載する。ここで、走査線駆動回路１２Ａ・
１２Ｂが順次走査機能だけでなく上述した飛越し走査機
能も備えていることは勿論のことである。また、走査線
駆動回路１２Ａ・１２Ｂは、タイミング制御回路１４に
よって、基本的に同一のタイミングで駆動される。

【０１１６】走査線駆動回路が１個だけの場合、Ｘ線検
出器２が大型化し、画素数が多くなると、走査線ＳＬｊ
の抵抗と容量が増加する。すると、走査線駆動回路から
離れた位置での走査線上の駆動波形のなまりが大きくな
り、均一な信号読み出しができなくなってくる。この影
響を抑えるためには、走査線ＳＬｊを駆動するパルス幅
を広くすればよい。しかし、例えばこの時間幅を１０μ
ｓとすると、３０００本の走査線ＳＬｊを走査する時間
は、順次走査の場合で３０ｍｓ、１本おきの飛越し走査
の場合でも１５ｍｓだけ必要となり、リアルタイムでの
信号読み出しが困難となる。

【０１１７】しかし、本実施形態のように各走査線駆動
回路１２Ａ・１２ＢをＴＦＴアレイの両側に接続するこ
とにより、各走査線は実質的に真ん中で分割されて、各
走査線駆動回路１２Ａ・１２Ｂによって両側から駆動さ
れると考えることができる。

【０１１８】ここで、走査線の抵抗をＲ、容量をＣとす
ると、時定数τ１は、 τ１＝ＲＣで表されるが、上記のように走査線を２分割した場合を
考えると、２分割された走査線の抵抗はＲ／２、容量は
Ｃ／２となるので、時定数τ２は、 τ２＝（Ｒ／２）・（Ｃ／２）＝ＲＣ／４＝τ１／４となる。

【０１１９】したがって、本実施形態の構成では、走査
線ＳＬｊの時定数は実質的に１／４になるので、駆動波
形のなまりを大幅に抑えることができ、その結果、Ｘ線
検出器２が大型化し、多画素化しても、実施の形態１の
場合と同様に、低雑音で高速の信号読み出しを実現する
ことができる。

【０１２０】〔実施の形態５〕本発明の他の実施の形態
について、図１７に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。尚、説明の便宜上、実施の形態１〜４の構成と同
一の機能を示す構成には同一の符号を付記し、その説明
を省略する。

【０１２１】本実施形態に係るＸ線撮像装置は、図１７
に示すように、各信号線ＤＬｉを略中央部（図中一点鎖
線で示す）で上下に分割し、走査線駆動回路１２及び信
号線読み出し回路１３を各分割領域４１・４２に対応し
てそれぞれ設けてＸ線検出器２を構成した以外は実施の
形態１と全く同様の構成である。尚、図１７では、ｍが
偶数の場合を示しているが、奇数であっても全く差し支
えない。

【０１２２】尚、説明の便宜上、一方の分割領域４１に
対応する走査線駆動回路１２及び信号読み出し回路１３
を、それぞれ走査線駆動回路１２ａ、信号読み出し回路
１３ａと記載する。また、他方の分割領域４２に対応す
る走査線駆動回路１２及び信号読み出し回路１３を、そ
れぞれ走査線駆動回路１２ｂ、信号読み出し回路１３ｂ
と記載する。

【０１２３】つまり、分割領域４１に存在する各走査線
ＳＬｊ、各信号線ＤＬｉは、走査線駆動回路１２ａ、信
号読み出し回路１３ａとそれぞれ接続されている。ま
た、分割領域４２に存在する各走査線ＳＬｊ、各信号線
ＤＬｉは、走査線駆動回路１２ｂ、信号読み出し回路１
３ｂとそれぞれ接続されている。走査線駆動回路１２ａ
・１２ｂが順次走査機能だけではなく上述した飛越し走
査機能をも備えていることは勿論のことである。

【０１２４】また、透視モードにおいて、走査線駆動回
路１２ａ・１２ｂは、タイミング制御回路１４によって
基本的に同一のタイミングで並列に駆動される。尚、一
方の分割領域にある走査線ＳＬｊが『奇数ライン→偶数
ライン』の順番で飛越し走査され、他方の分割領域にあ
る走査線ＳＬｊが『偶数ライン→奇数ライン』の順番で
飛越し走査されるようにしても構わない。一方、撮影モ
ードにおいては、走査線駆動回路１２ａ・１２ｂは必ず
しも同一タイミングで駆動される必要はなく、交互に駆
動されてもよい。

【０１２５】Ｘ線検出器２が大型化し、画素数が多くな
ると、走査線ＳＬｊばかりでなく信号線ＤＬｉの抵抗及
び容量も増加する。このため、信号線ＤＬｉ上の信号電
荷が信号読み出し回路１３に移動する時間が長くなる。
したがって、走査線ＳＬｊの電圧が遷移してから信号を
サンプリングするまでの時間を長く取らなけらばならな
くなる。このため、１走査当たりの時間が長くなり、実
施の形態４で説明した場合と同様に、リアルタイムでの
信号読み出しが困難となる。

【０１２６】しかし、本実施形態のように、信号線ＤＬ
ｉを上下に２分割することにより、信号線ＤＬｉの時定
数は、実施の形態４で説明した原理と同様の原理により
ほぼ１／４になるので、走査線ＳＬｊの電圧遷移から信
号のサンプリングまでの時間を特に長く取る必要はなく
なる。したがって、Ｘ線検出器２が大型化し、多画素化
しても、透視モード時には飛越し走査を行うことによっ
て、実施の形態１の場合と同様に、低雑音で高速の信号
読み出しを実現することができる。尚、本実施形態と実
施の形態４とを組み合わせることにより、さらに大型
化、高精細化したＸ線検出器２に対しても、高速な信号
読み出しが可能となる。

【０１２７】また、本実施形態のように、各分割領域４
１・４２に対応して走査線駆動回路１２ａ・１２ｂを設
ければ、各分割領域４１・４２ごとに走査線を独立して
走査することができるので、１個の走査線駆動回路で全
走査線を走査する場合に比べ、１画面の走査時間が半減
する。したがって、走査線駆動回路を１個で構成する場
合に比べ、信号の読み出し、表示を高速で行うことがで
きる。

【０１２８】〔実施の形態６〕本発明の他の実施の形態
について説明すれば以下の通りである。尚、説明の便宜
上、実施の形態１〜５の構成と同一の機能を示す構成に
は同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【０１２９】ＮＴＳＣ（National Television System C
ommittee）方式等の従来のＴＶ信号では、表示時のフリ
ッカ（ちらつき）を抑え、かつ伝送帯域の減少を図るた
め、走査線飛越しが行われている。近年、ＬＳＩ技術の
進展に伴ってデジタル画像処理を用いた様々な高画質化
技術が開発され、ＴＶ受像機に取り込まれているが、本
発明の特徴である飛越し走査によって読み出された画像
信号に対しても、この高画質化技術が適用できる。

【０１３０】上記高画質化技術の中では、飛越し走査方
式から順次走査方式に変換して表示する順次走査表示
（プログレッシブスキャン）処理、入力画像信号を表示
装置の解像度に合わせるフォーマット変換処理等が代表
的である。前者の場合、フレームメモリを用いて奇数フ
ィールドと偶数フィールドとを交互に補間してフレーム
画像を構成し、倍速で順次走査表示する方法が最も簡便
である。

【０１３１】また、上記高画質化技術として、動き適応
型走査線補間処理というものもある。この処理は、画面
の小領域毎に画像の動きを検出して静止画像なのか動き
の激しい画像なのかを判別し、補間信号の作り方を切り
替える。静止画部では１フィールド前の信号を用いて補
間し、動画部では現フィールド内の上下に隣接する走査
線の信号を用いて補間する。これにより、動画部分での
画質劣化の少ない画像表示を行うことができる。また、
静止画部で、上記と同様に１フィールド前の信号と現フ
ィールド内の上下の信号を用いて補間してもよい。

【０１３２】一方、雑音の多い工業用画像処理装置で用
いられるような時間軸方向の画像加算を行って、静止画
部の雑音の低減を図ることもできる。この場合、具体的
には、前フレームの画像信号と現フレームの画像信号を
重み付き加算すればよい。

【０１３３】ここで述べた画像処理技術は、既に確立さ
れた公知技術であり、図２の画像処理装置５に容易に取
り込むことができる。これにより、本発明のＸ線撮像装
置において、飛越し走査による読み出し動作モードの場
合にも、画質劣化の少ない高画質表示を行うことができ
る。

【０１３４】以上、直接変換方式のＸ線撮像装置を例に
とって種々の実施形態について説明してきたが、本発明
の主旨から、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、間接変換方式のＸ線撮像装置にも適用できるこ
とは勿論のことである。また、上記した各実施の形態を
組み合わせることも勿論可能である。

【０１３５】尚、ＴＶ信号における飛越し走査は、伝送
帯域の減少を図ることを目的とするものであって、２ラ
イン同時走査の改良を目的とする本発明の飛越し走査と
は異なる概念である。それゆえ、ＴＶ信号における飛越
し走査から本発明を想到し得るものではない。

【０１３６】

【発明の効果】請求項１の発明に係るＸ線撮像装置は、
以上のように、上記走査線駆動回路は、被検体の撮像モ
ードに応じて、走査線の順次走査と、走査線の少なくと
も１本おきの飛越し走査とを使い分け、上記スイッチン
グ素子を駆動する構成である。

【０１３７】それゆえ、例えば高速撮像やリアルタイム
での撮像が要求される透視モードの場合には、走査線の
飛越し走査によりスイッチング素子を駆動することが可
能となる。上記の飛越し走査では走査線が１本単位で走
査されるので、走査線電圧遷移時の信号線側の電荷変動
量は順次走査時と同様であり、上記従来のように増加す
ることはない。

【０１３８】したがって、上記構成によれば、信号読み
出し回路を複雑化することなく、走査線の電圧遷移時の
信号線側の電荷変動量の増加を抑制して、優れた信号雑
音比を得ることができるという効果を奏する。

【０１３９】請求項２の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項１の構成において、上記Ｘ線照射手
段は、走査線の飛越し走査時には、被検体に対して連続
的にＸ線を照射する構成である。

【０１４０】それゆえ、パルス照射の場合のように、Ｘ
線の照射タイミングと信号読み出しのための走査タイミ
ングとが重ならないようにする必要がないので、請求項
１の構成による効果に加えて、パルス照射の場合に比べ
て１フレームの周期の短縮化を図ることができるという
効果を奏する。

【０１４１】請求項３の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項１または２の構成において、上記信
号読み出し回路は、入力される電荷信号の積分回路を備
えている構成である。

【０１４２】それゆえ、請求項１または２の構成による
効果に加えて、信号読み出し回路に読み出される信号が
微小であっても、高感度で検出することができるという
効果を奏する。

【０１４３】請求項４の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項３の構成において、上記信号読み出
し回路は、上記積分回路からの入力信号の増幅率を上記
撮像モードに応じて切り替える増幅率切替回路を備えて
いる構成である。

【０１４４】それゆえ、請求項３の構成による効果に加
えて、増幅率切替回路から後段での処理を、撮像モード
に応じて精度良く行わせることができるという効果を奏
する。

【０１４５】請求項５の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項１ないし４のいずれかの構成におい
て、上記信号読み出し回路は、信号線の複数本ごとに入
力信号を加算処理する加算処理回路を備えている構成で
ある。

【０１４６】それゆえ、相関性のある入力信号を加算処
理するので、請求項１ないし４のいずれかの構成による
効果に加えて、信号雑音比を改善することができるとい
う効果を奏する。

【０１４７】請求項６の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項１ないし５のいずれかの構成におい
て、上記走査線駆動回路は、各走査線の両端部にそれぞ
れ設けられている構成である。

【０１４８】それゆえ、走査線の時定数が実質的に、走
査線駆動回路を片側だけに設ける場合の１／４になる。
これにより、走査線上の駆動波形のなまりを大幅に抑え
て、均一な信号読み出しを行うことができる。その結
果、請求項１ないし５のいずれかの構成による効果に加
えて、Ｘ線検出素子の数（画素数）を増加させても、低
雑音で高速の信号読み出しを実現することができるとい
う効果を奏する。

【０１４９】請求項７の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項１ないし６のいずれかの構成におい
て、各信号線は、略中央部でそれぞれ分割されており、
分割された信号線は、それぞれ別々の信号読み出し回路
と接続されている構成である。

【０１５０】それゆえ、分割された信号線の時定数は、
実質的には分割前の１／４になり、信号線上の電荷信号
が信号読み出し回路に移動する時間が短くなると共に、
走査線の電圧が遷移してから信号をサンプリングするま
での時間も短くなる。したがって、請求項１ないし６の
いずれかの構成による効果に加えて、Ｘ線検出素子の数
（画素数）を増加させても、低雑音で高速の信号読み出
しを実現することができるという効果を奏する。尚、上
記構成を請求項６の構成と組み合わせた場合には、より
一層その効果を高めることができるという効果を併せて
奏する。

【０１５１】請求項８の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項１ないし７のいずれかの構成におい
て、上記飛越し走査時に読み出された信号に対して動き
適応型走査線補間処理を行う画像処理装置をさらに備え
ている構成である。

【０１５２】それゆえ、請求項１ないし７のいずれかの
構成による効果に加えて、垂直方向の解像度が高く、し
かも、動画部で画質劣化の少ない画像を得ることができ
るという効果を奏する。

【０１５３】請求項９の発明に係るＸ線撮像装置は、以
上のように、請求項１ないし７のいずれかの構成におい
て、上記飛越し走査時に読み出された信号に基づいて得
られる現在のフレーム画像と前フレーム画像とを重み付
き加算することによりフレーム画像を更新する画像処理
装置をさらに備えている構成である。

【０１５４】それゆえ、請求項１ないし７のいずれかの
構成による効果に加えて、静止画部の雑音の低減を図る
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るＸ線撮像装置にお
いて、走査線を１本おきに飛越し走査する場合の走査線
駆動回路の出力波形のタイミングチャートである。

【図２】上記Ｘ線撮像装置の概略の構成を示すブロック
図である。

【図３】上記Ｘ線撮像装置におけるＸ線検出器の構成を
示すブロック図である。

【図４】上記Ｘ線検出器の信号読み出し回路の構成を示
す説明図である。

【図５】上記信号読み出し回路のプリアンプの構成を示
す回路図である。

【図６】上記信号読み出し回路のマルチプレクサの構成
を示すブロック図である。

【図７】上記Ｘ線検出器の走査線駆動回路の構成を示す
ブロック図である。

【図８】走査線を順次走査する場合の走査線駆動回路の
出力波形のタイミングチャートである。

【図９】上記走査線駆動回路が飛越し走査を行う場合の
各種信号のタイミングチャートである。

【図１０】Ｘ線発生器が被検体にＸ線を連続照射する場
合の各種信号のタイミングチャートである。

【図１１】Ｘ線発生器が被検体にＸ線をパルス照射する
場合の各種信号のタイミングチャートである。

【図１２】Ｘ線をパルス照射する場合に、パルス照射の
タイミングと信号読み出しのための走査タイミングとが
重なっている場合の各種信号のタイミングチャートであ
る。

【図１３】図５で示したプリアンプの出力波形が走査線
電圧遷移時に変化する様子を示す説明図である。

【図１４】本発明の他の実施の形態に係るＸ線撮像装置
の信号読み出し回路の構成を示す回路図である。

【図１５】本発明のさらに他の実施の形態に係るＸ線撮
像装置において、走査線を２本おきに飛越し走査する場
合の走査線駆動回路の出力波形のタイミングチャートで
ある。

【図１６】本発明のさらに他の実施の形態に係るＸ線撮
像装置のＸ線検出器の構成を示すブロック図である。

【図１７】本発明のさらに他の実施の形態に係るＸ線撮
像装置のＸ線検出器の構成を示すブロック図である。

【図１８】従来のＸ線撮像装置の概略の構成を示すブロ
ック図である。

【図１９】上記Ｘ線撮像装置におけるＸ線検出器の構成
を示すブロック図である。

【図２０】上記Ｘ線検出器の信号読み出し回路の構成を
示す説明図である。

【図２１】上記Ｘ線検出器の画素部の構造を示す断面図
である。

【図２２】上記画素部の等価回路を示す説明図である。

【符号の説明】

１Ｘ線発生器（Ｘ線照射手段）５画像処理装置８被検体１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２ａ、１２ｂ走査線駆動
回路１３、１３ａ、１３ｂ信号読み出し回路１５プリアンプ（積分回路）１６増幅回路（増幅率切替回路）３３加算回路（加算処理回路）７２ＴＦＴ（スイッチング素子）７３蓄積容量（Ｘ線検出素子）８３光導電膜（Ｘ線検出素子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者及川四郎京都府相楽郡精華町光台３−９株式会社島津製作所内Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA01 DA09 FA10 GA06 GA09 GA12 HA01 HA13 JA01 JA06 JA11 JA13 JA20 KA03 LA01 4C093 AA01 CA06 EA01 EB17 FA15 FA42 FA52 FC04 FD01 FE24 FF03 FH02 4M118 AA05 AA10 AB01 BA05 DD09 FB09 FB13 GA10 5C024 AA11 CA05 FA01 FA11 GA31 HA09 HA20 JA04 JA11 JA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を被検体に照射するＸ線照射手段と、２次元的に配列され、上記被検体を透過したＸ線を電荷
量に変換して蓄積するＸ線検出素子と、各Ｘ線検出素子に対応して設けられるスイッチング素子
と、上記スイッチング素子を走査線を介して行ごとに駆動す
る走査線駆動回路と、上記Ｘ線検出素子から上記スイッチング素子を介して信
号線に出力される電荷信号を列ごとに読み出し、画像信
号として出力する信号読み出し回路とを備え、Ｘ線の照
射によって被検体を撮像するＸ線撮像装置において、上記走査線駆動回路は、被検体の撮像モードに応じて、
走査線の順次走査と、走査線の少なくとも１本おきの飛
越し走査とを使い分け、上記スイッチング素子を駆動す
ることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】上記Ｘ線照射手段は、走査線の飛越し走査
時には、被検体に対して連続的にＸ線を照射することを
特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】上記信号読み出し回路は、入力される電荷
信号の積分回路を備えていることを特徴とする請求項１
または２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】上記信号読み出し回路は、上記積分回路か
らの入力信号の増幅率を上記撮像モードに応じて切り替
える増幅率切替回路を備えていることを特徴とする請求
項３に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】上記信号読み出し回路は、信号線の複数本
ごとに入力信号を加算処理する加算処理回路を備えてい
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
のＸ線撮像装置。
【請求項６】上記走査線駆動回路は、各走査線の両端部
にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１な
いし５のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項７】各信号線は、略中央部でそれぞれ分割され
ており、分割された信号線は、それぞれ別々の信号読み出し回路
と接続されていることを特徴とする請求項１ないし６の
いずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項８】上記飛越し走査時に読み出された信号に対
して動き適応型走査線補間処理を行う画像処理装置をさ
らに備えていることを特徴とする請求項１ないし７のい
ずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項９】上記飛越し走査時に読み出された信号に基
づいて得られる現在のフレーム画像と前フレーム画像と
を重み付き加算することによりフレーム画像を更新する
画像処理装置をさらに備えていることを特徴とする請求
項１ないし７のいずれかに記載のＸ線撮像装置。