JP6708434B2

JP6708434B2 - 放射線撮像装置及び放射線撮像装置の処理方法

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Publication number: JP6708434B2
Application number: JP2016029960A
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Inventors: 佳司土谷
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Publication date: 2020-06-10
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Description

本発明は、放射線撮像装置及び放射線撮像装置の処理方法に関する。

近年、Ｘ線平面検出器を有するＸ線撮像装置が実用化されている。Ｘ線平面検出器において、Ｘ線の入射がない場合であっても、オフセット成分が発生することが知られている。Ｘ線撮像装置は、当該オフセット成分に相当するオフセットデータをＸ線画像から差し引くことで、画質を向上することができる。

特許文献１には、複数の撮像モードを有しており、予め撮像モード毎にオフセットデータを収集して記憶しているＸ線撮像装置が開示されている。更に、特許文献１には、オフセットデータは、装置内の温度により変動することが開示されている。

このため、オフセットデータは、上記のオフセットデータの変化に対応するため、定期的に更新することが望ましい。また、オフセットデータは、オフセットデータに含まれるノイズ量を小さくするために、撮影モード毎に複数フレームの画像を収集して加算平均する場合がある。

特開２００１−９９９４４号公報

しかしながら、Ｘ線撮像装置は、全ての撮像モードに対応してオフセットデータを更新すると、その更新時間が長くなる。そして、オフセットデータを更新する時間が長くなると、撮像可能な時間が制限されるおそれがある。その一方で、Ｘ線撮像装置は、オフセットデータの更新を定期的に行わないと、古いオフセットデータを用いてオフセット補正を行うため、Ｘ線画像の画質が低下するおそれがある。

本発明の目的は、オフセットデータの生成に要する時間を短くし、且つオフセット補正によるアーチファクトの発生を抑制することができる技術を提供することである。

本発明の放射線撮像装置は、複数の撮像モードのうちの１個の撮像モードを設定する撮像モード設定手段と、前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換することにより、画像を生成する放射線検出器と、前記複数の撮像モードより少ない撮像モードのオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶手段と、前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを用いて、前記放射線検出器により生成された画像を補正するオフセット補正手段と、前記設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御することにより、前記オフセットデータ記憶手段にオフセットデータが記憶されている撮像モードと同じ電荷蓄積時間で、画像を生成し、前記放射線検出器の画像生成に用いる読み出し時間Ｔｒと画像生成に用いない読み出し時間Ｔｒは等しく、さらに、前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードに基づく１フレームのフレーム時間Ｔｆ及び前記電荷蓄積時間Ｔｃを基に、Ｔｆ−２×Ｔｒ≧Ｔｃの条件式が成り立つか否かを判定する読み出し判定手段を有し、前記放射線検出器は、前記条件式が成り立つ場合に、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行う。

オフセットデータの生成に要する時間を短くし、且つオフセット補正によるアーチファクトの発生を抑制することができる。

放射線撮像装置の構成例を示す図である。撮像モード設定手段の一例を示す図である。撮像モード番号２３のＸ線画像データを示すタイミングチャートである。撮像モード番号２３のオフセットデータを示すタイミングチャートである。撮像モード番号２４のＸ線画像データを示すタイミングチャートである。オフセットデータ収集に要する時間を示す図である。オフセットデータ収集に要する時間を示す図である。撮像モード番号２５のＸ線画像データを示すタイミングチャートである。１１ｆｐｓのＸ線画像データを示すタイミングチャートである。モード毎の時間と撮像モード番号を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の構成例を示すブロック図である。放射線撮像装置は、照射スイッチ１０３と、Ｘ線発生部１０４と、Ｘ線平面検出器１０５と、表示部１０６と、装置制御部１０７とを有する。Ｘ線発生部１０４は、Ｘ線照射制御部１０１と、Ｘ線管球１０２とを有し、放射線を照射する放射線発生部である。Ｘ線管球１０２は、被検者１００を介して、Ｘ線平面検出器１０５にＸ線を照射する。Ｘ線照射制御部１０１は、Ｘ線管球１０２のＸ線照射を制御する。照射スイッチ１０３は、Ｘ線照射のオン／オフを切り替えるスイッチである。

Ｘ線平面検出器１０５は、放射線検出器であり、被検者１００を透過した放射線（Ｘ線）を検出する。Ｘ線平面検出器１０５は、行列状に配置され、各々が放射線を電荷に変換する複数の検出素子を有し、複数の検出素子に蓄積された電荷を逐次読み出して、読み出した画像データを装置制御部１０７に出力する。装置制御部１０７は、Ｘ線平面検出器１０５から読み出された画像データに対して画像処理等を施して表示部１０６に表示する。装置制御部１０７は、Ｘ線照射制御部１０１、Ｘ線平面検出器１０５及び表示部１０６を含む放射線撮像装置全体を制御する制御手段である。

装置制御部１０７は、オフセット補正手段１０８と、オフセットモード記憶手段１０９と、オフセットデータ記憶手段１１０と、読み出し判定手段１１１と、撮像モード設定手段１１２とを有する。オフセット補正手段１０８は、オフセット補正を行う。オフセットモード記憶手段１０９は、撮像モード記憶手段であり、予め取集するオフセットデータの撮像モード番号を記憶する。オフセットデータ記憶手段１１０は、予め収集する複数のオフセットデータを記憶する。読み出し判定手段１１１は、Ｘ線撮像時にＸ線画像の生成に用いない読み出しを挿入できるか否かを判定する。撮像モード設定手段１１２は、撮像モードを設定する。

オフセット補正手段１０８は、Ｘ線を照射した後にＸ線平面検出器１０５から読み出したＸ線画像データから、予めオフセットデータ記憶手段１１０に記憶しているオフセットデータを減算することにより、オフセット補正を行う。オフセットデータ記憶手段１１０は、Ｘ線を照射しないでＸ線平面検出器１０５から読み出した複数フレームの画像を加算平均し、加算平均した画像をオフセットデータとして記憶するメモリである。オフセットデータ記憶手段１１０は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒy）等の揮発性メモリである。撮像モード設定手段１１２は、撮像モードと撮像条件を設定する。

図１０は、予め取集するオフセットデータのフレーム数が１６の場合、オフセットデータ収集に要する撮像モード毎の時間（秒）と撮像モード番号を示す。Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズには、４０ｃｍ（幅）×４０ｃｍ（高さ）のモードと、２０ｃｍ（幅）×２０ｃｍ（高さ）のモードとの２つのモードがある。また、Ｘ線を電荷に変換しその電荷を読み出す時のアンプゲインには、１倍のモードと、２倍のモードとの２つのモードがある。ビニングモードには、１×１のモードと、２×２のモードとの２つのモードがある。フレームレートには、３０ｆｐｓから１ｆｐｓまでの７種類のフレームレートのモードがある。また、画像読み出しサイズが４０ｃｍ（幅）×４０ｃｍ（高さ）の場合は、フレームレート３０ｆｐｓを達成するのは困難であるので、実現できないモードは「−」で表している。

例えば、撮像モード番号２３は、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズが４０ｃｍ（幅）×４０ｃｍ（高さ）であり、アンプゲインが２倍であり、ビニングモードが２×２であり、フレームレートが１５ｆｐｓである。また、撮像モードは、全部で２２モードあり、全ての撮像モードのオフセットデータを更新する時間は、撮像モード毎のオフセットデータ取集時間を合計した時間で１０９．８秒になる。以下、オフセットデータ更新に要する時間を短くするための実施形態を説明する。

放射線撮像装置は、図１０に示す２２個の撮像モードを有する。また、オフセットモード記憶手段１０９に記憶される撮像モード番号は、Ｘ線平面検出器１０５の各画像読み出しサイズと各ビニングモードとでフレームレートが最も速い撮像モード番号であり、具体的には撮像モード番号１４、２３、３２、４１である例を説明する。

図２は、撮像モード設定手段１１２の構成例を示す図である。撮像モード設定手段１１２は、表示部１１３と、上ボタン１１４と、下ボタン１１５とを有する。撮像モード設定手段１１２は、操作者の操作に応じて、撮像目的や被検者１００の撮像部位に応じて、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ビニングモード、フレームレート（ｆｐｓ）、照射するＸ線の管電圧、管電流、ｍＡｓ値等を設定することができる。上ボタン１１４は、フレームレート（ｆｐｓ）等を上げるためのボタンである。下ボタン１１５は、フレームレート（ｆｐｓ）等を下げるためのボタンである。例えば、フレームレート（ｆｐｓ）を下げたい場合、操作者は下ボタン１１５を１回押すとｆｐｓの表示部１１３に表示されているフレームレートが１５から１０に下がり、２回押すとフレームレートが５に下がる。また、撮像モード設定手段１１２は、フレームレートが設定されると、フレームレートの逆数である１フレームの時間を算出する。

次に、読み出し判定手段１１１について説明する。一例として、オフセットモード記憶手段１０９に記憶されているオフセットデータの撮像モード番号は２３であり、放射線撮像装置が撮像するＸ線画像データの撮像モード番号は２３と２４の場合について説明する。具体的には、図１０に示すように、撮像モード番号２３は、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズが４０ｃｍ（幅）×４０ｃｍ（高さ）、ゲインが１倍、ビニングモードが２×２、フレームレートが１５ｆｐｓである。撮像モード番号２４は、画像読み出しサイズ、ゲイン、ビニングモードが撮像モード番号２３のものと同じであり、フレームレートが１０ｆｐｓである。

撮像モード番号２３及び２４の１フレームの時間をそれぞれＴｆ２３及びＴｆ２４とすると、上記のように、撮像モード設定手段１１２は、次式（１）及び（２）のように、フレームレートから１フレーム時間Ｔｆ２３及びＴｆ２４を計算する。
Ｔｆ２３＝１／１５＝６６．６（ｍｓ）・・・（１）
Ｔｆ２４＝１／１０＝１００（ｍｓ）・・・（２）

また、図３に示すように、画像データの読み出し時間をＴｒ、読み出しを行わない電荷蓄積時間をＴｃとすると、それぞれの時間Ｔｒ及びＴｃは次式（３）及び（４）の時間として説明する。
Ｔｒ＝２０（ｍｓ）・・・（３）
Ｔｃ＝４６．７（ｍｓ）・・・（４）

次に、読み出し判定手段１１１は、１フレームの時間をＴｆとした場合、次式（５）の条件式が成り立つか否かを判定する。
Ｔｆ−２×Ｔｒ≧Ｔｃ・・・（５）

１フレームのフレーム時間Ｔｆは、撮像モード設定手段１１２により設定された撮像モードのフレームレートに基づく時間である。撮像モード番号２３でＸ線撮像を行う場合は、Ｔｆ＝Ｔｆ２３であるので、式（５）は成り立たない。撮像モード番号２４でＸ線撮像を行う場合は、Ｔｆ＝Ｔｆ２４であるので、式（５）は成り立つ。式（５）が成り立たない場合、読み出し判定手段１１１は、ここで処理を終了し、装置制御部１０７は、通常の方法でＸ線画像データの撮像を行う。通常のＸ線画像データの撮像に関しては、図３を用いて、後に詳細に説明する。式（５）が成り立つ場合、装置制御部１０７は、次式（６）の時間Ｔｉ（図５）を計算する。
Ｔｉ＝Ｔｆ−Ｔｃ−Ｔｒ・・・（６）

ここで、時間Ｔｉは、Ｘ線撮像画像データの読み出しからＸ線画像の生成に用いない読み出しまでの時間を示す。時間ＴｉとＸ線画像データの撮像に関しては、図５を用いて、後に詳細に説明する。

図３は、撮像モード番号２３のＸ線画像データの撮像を説明するためのタイミングチャートであり、放射線撮像装置の処理方法を示す。最初に、撮像モード設定手段１１２は、操作者の操作に応じて、撮像モード番号２３の撮像モードを設定する。既に説明したように、撮像モード番号２３の場合は、式（５）が成り立たず、この場合は、放射線撮像装置は、通常の方法でＸ線画像データの撮像を行う。

図３において、スイッチ信号は、照射スイッチ１０３が押されるとハイレベルになる。Ｘ線照射制御部１０１は、スイッチ信号を、装置制御部１０７を経由してＸ線平面検出器１０５へ出力する。同期信号Ｓｙｎ１〜Ｓｙｎ４は、装置制御部１０７がＸ線平面検出器１０５へ出力する信号である。装置制御部１０７は、同期信号Ｓｙｎ１〜Ｓｙｎ４を１５ｆｐｓのフレームレートでハイレベルにする。すると、Ｘ線平面検出器１０５は、同期信号Ｓｙｎ１〜Ｓｙｎ４に同期して、画像データの読み出しを開始する。読み出し信号Ｒｘ０〜Ｒｘ３は、Ｘ線平面検出器１０５が装置制御部１０７へ出力する信号であり、Ｘ線平面検出器１０５が画像データの読み出しを行うとハイレベルになる。ただし、最初の画像データの読み出しのための読み出し信号Ｒｘ０で収集したデータは、画像データとして用いられず、画像データとして用いられるのは網目で示す２回目の読み出し信号Ｒｘ１以降である。

Ｘ線許可信号は、Ｘ線平面検出器１０５が装置制御部１０７へ出力する信号であり、Ｘ線照射を許可する時にハイレベルになる。Ｘ線撮像の場合、Ｘ線平面検出器１０５は、読み出し信号Ｒｘ０〜Ｒｘ３がローレベルになると、Ｘ線許可信号をハイレベルにし、同期信号Ｓｙｎ２〜Ｓｙｎ４がハイレベルになる直前で、Ｘ線許可信号をローレベルにする。そのため、Ｘ線許可信号がハイレベルの時間は、電荷蓄積時間Ｔｃと同じ時間である。Ｘ線信号Ｘ１〜Ｘ３は、装置制御部１０７がＸ線照射制御部１０１へ出力する信号であり、Ｘ線信号Ｘ１〜Ｘ３がハイレベルになると、Ｘ線管球１０２はＸ線を照射する。Ｘ線撮像の場合、装置制御部１０７は、スイッチ信号とＸ線許可信号がハイレベルになると、Ｘ線信号をハイレベルにして、所定時間Ｘ線を照射させると、Ｘ線信号をローレベルにする。Ｘ線信号がハイレベルの時間Ｔｘの最大時間は、Ｘ線許可信号がハイレベルになる時間と同じでる。また、図２で説明したｍＡｓ値を変更すると、Ｘ線許可信号のハイレベルになる時間Ｔｘを変更できる。例えば、ｍＡｓ値の値を３ｍＡｓに設定すると、管電流が５ｍＡ、フレームレートが１５ｆｐｓの場合、Ｘ線照射時間がハイレベルになる時間は４０ｍｓになる。Ｘ線照射時間Ｔｘ（秒）は、ｍＡｓ値、管電流（ｍＡ）、フレームレート（ｆｐｓ）を用いて、次式（７）により計算できる。
Ｔｘ＝ｍＡｓ値／（管電流×フレームレート）・・・（７）

そして、装置制御部１０７は、入力したＸ線画像データ（Ｒｘ１〜Ｒｘ３）からオフセットデータ記憶手段１１０に記憶したオフセットデータを減算することにより、オフセット補正を行う。この時、オフセット補正に用いられるのは、撮像モード番号２３で収集したオフセットデータである。また、Ｘ線の照射とＸ線画像データの読み出しはスイッチ信号がハイレベルの間に行われる。

図４は、撮像モード番号２３のオフセットデータの収集を説明するためのタイミングチャートであり、放射線撮像装置の処理方法を示す。図４において、スイッチ信号、同期信号、Ｘ線許可信号、Ｘ線信号に関しては、図３の説明と同じであるが、オフセットデータ収集の場合、スイッチ信号、Ｘ線許可信号、Ｘ線信号はローレベルのままである。また、装置制御部１０７は、オフセットモード記憶手段１０９に記憶している撮像モード番号のオフセットデータを自動的に収集する。オフセットモード記憶手段１０９は、図１０の２２個の撮像モードより少ない４個の撮像モード番号１４、２３、３２、４１の撮像モードを記憶する。オフセットデータを収集する撮像モード番号は、オフセットモード記憶手段１０９に記憶している撮像モード番号１４、２３、３２、４１である。オフセットデータ記憶手段１１０は、オフセットモード記憶手段１０９が記憶する撮像モードのオフセットデータを記憶する。すなわち、オフセットデータ記憶手段１１０は、図１０の２２個の撮像モードより少ない４個の撮像モード番号１４、２３、３２、４１の撮像モードのオフセットデータを記憶する。一例として、撮像モード番号２３のオフセットデータ収集時のタイミングチャートについて説明する。

撮像モード番号２３の場合、装置制御部１０７は、同期信号Ｓｙｎ１〜Ｓｙｎ４を１５ｆｐｓのフレームレートでＸ線平面検出器１０５に出力する。Ｘ線平面検出器１０５は、同期信号Ｓｙｎ１〜Ｓｙｎ４に同期して、Ｘ線を照射しないで、オフセットデータの読み出し（Ｒｄ０〜Ｒｄ３）を行う。ただし、最初のオフセットデータの読み出し（Ｒｄ０）で収集したデータはオフセットデータとして用いられず、オフセットデータとして用いられるのは網目で示す２回目の読み出し（Ｒｄ１）以降である。

図４において、読み出し（Ｒｄ４）までしか描いていないが、オフセットデータを収集するフレーム数が１６枚の場合、オフセットデータ読み出し（Ｒｄ１６）まで同じ処理を繰り返す。そして、装置制御部１０７は、Ｘ線平面検出器１０５から入力した１６枚のオフセットデータの加算平均を計算し、その加算平均のオフセットデータをオフセットデータ記憶手段１１０へ記憶する。オフセットデータ記憶手段１１０は、Ｘ線発生部１０４が放射線を照射しない状態で、Ｘ線平面検出器１０５が生成する１フレームの画像又はＸ線平面検出器１０５が生成する複数フレームの画像の平均をオフセットデータとして記憶する。

その後、装置制御部１０７は、別の撮像モード番号４１、１４、３２のオフセットデータを収集する。ただし、オフセットデータを収集する順序は、これに限定されるものではない。また、全てのオフセットデータの収集が終了したら、Ｘ線平面検出器１０５は、同期信号に同期して、定期的に読み出しを行うが、その時に読み出したデータは捨てられる。

例えば、オフセットデータを最初に収集するタイミングは、Ｘ線平面検出器１０５の電源が入ってＸ線平面検出器１０５の状態が安定したタイミングである。オフセットデータを更新するタイミングは、Ｘ線照射を行って所定時間が経過し、Ｘ線平面検出器１０５の残像が低減したタイミングである。

図５は、撮像モード番号２４のＸ線画像データの撮像を説明するためのタイミングチャートであり、放射線撮像装置の処理方法を示す。この処理は、上式（５）の条件式が成り立つ場合の処理である。図５において、スイッチ信号、同期信号、Ｘ線許可信号、Ｘ線信号に関しては、図３の説明と同じである。また、既に説明したように撮像モード番号２４の場合は、上式（５）が成り立ち、この場合は、本実施形態による方法でＸ線画像データの撮像を行う。

撮像モード設定手段１１２は、操作者の操作に応じて、図１０の２２個の撮像モードのうちの１個の撮像モード番号２４の撮像モードを設定する。すると、装置制御部１０７は、同期信号を１０ｆｐｓ周期でＸ線平面検出器１０５へ出力する。次に、操作者が照射スイッチ１０３を押すと、スイッチ信号がハイレベルになる。すると、Ｘ線平面検出器１０５は、撮像モード設定手段１１２により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換し、撮像のためのＸ線画像の読み出しを開始し、画像を生成する。ただし、Ｘ線平面検出器１０５は、最初の読み出し（Ｒｘ０）の後に、Ｘ線画像の生成に用いない同じ読み出し（Ｒｉ０）を行い、その後、読み出し（Ｒｘ１、Ｒｉ１、Ｒｘ２、Ｒｉ２、・・・）を繰り返す。Ｘ線平面検出器１０５の画像生成に用いる読み出し（Ｒｘ０，Ｒｘ１）の時間Ｔｒと画像生成に用いない読み出し（Ｒｉ０，Ｒｉ１）の時間Ｔｒは等しい。

Ｘ線平面検出器１０５が行う読み出し（Ｒｉ０）は、電荷蓄積時間Ｔｃを撮像モード番号２３のものと同じにするために行う読み出しあり、オフセット補正やＸ線画像の生成には用いない。また、最初の読み出し（Ｒｘ０）を開始してから読み出し（Ｒｉ０）を開始するまでの時間Ｔｉは、上式（６）で計算した時間であり、具体的にはＴｉ＝３３．３（ｍｓ）である。以上のように、Ｘ線平面検出器１０５は、撮像モード設定手段１１２により設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出し（Ｒｘ０，Ｒｘ１）と画像生成に用いない読み出し（Ｒｉ０，Ｒｉ１）を行う。これにより、Ｘ線平面検出器１０５は、オフセットデータ記憶手段１１０にオフセットデータが記憶されている撮像モード番号２３の撮像モードと同じ電荷蓄積時間Ｔｃで、画像を生成する。

そして、オフセット補正手段１０８は、オフセットデータ記憶手段１１０に記憶されているオフセットデータを用いて、Ｘ線平面検出器１０５により生成された画像を補正する。具体的には、オフセット補正手段１０８は、Ｘ線平面検出器１０５により生成されたＸ線画像（Ｒｘ１〜）からオフセットデータ記憶手段１１０に記憶されているオフセットデータを減算することにより、オフセット補正を行う。この時、オフセット補正に用いるオフセットデータは、撮像モード番号２３で収集したオフセットデータである。撮像モード番号２３で収集したオフセットデータがオフセット補正に利用できるのは、図５で説明した撮像モード番号２４の電荷蓄積時間Ｔｃが撮像モード番号２３の電荷蓄積時間Ｔｃと同じになるように読み出し（Ｒｉ０）を行うからである。すなわち、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ゲイン、ビニングモード、電荷蓄積時間Ｔｃが同じになるからである。

また、同様に、撮像モード番号２５〜２７で撮像したＸ線画像データは、撮像モード番号２３で収集したオフセットデータでオフセット補正することができる。更に、撮像モード番号１４で収集したオフセットデータがあれば、撮像モード番号１５〜１７で撮像したＸ線画像データをオフセット補正することができる。また、撮像モード番号３２で収集したオフセットデータがあれば、撮像モード番号３３〜３７で撮像したＸ線画像データをオフセット補正することができる。また、撮像モード番号４１で収集したオフセットデータがあれば、撮像モード番号４２〜４７で撮像したＸ線画像データをオフセット補正することができる。

図６は、本実施形態の場合のオフセットデータ収集に要する時間を示す図である。オフセットデータ記憶手段１１０は、図６の２２個の撮像モードより少ない４個の撮像モード番号１４、２３、３２、４１の撮像モードのオフセットデータを記憶する。オフセットデータ記憶手段１１０は、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ビニングモード、及び画像信号を増幅するゲインが同じであってかつフレームレートが異なる撮像モードの中で、最も速いフレームレートの撮像モードのオフセットデータを記憶する。オフセットデータ記憶手段１１０は、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ビニングモード、及び画像信号を増幅するゲインが同じであってかつフレームレートが異なる撮像モードの中で、１個の撮像モードのオフセットデータを記憶する。上記のように、予め収集するオフセットデータは、撮像モード番号１４、２３、３２、４１の４種類であり、その他の撮像モード番号は収集しないので時間を０としている。また、オフセット補正データは、１６フレームの加算平均した場合、オフセットデータ収集に要する時間は、図１０と比較して、１．６＋１．１＋０．８＋０．５＝４秒に短縮できる。

撮像モードは、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ビニングモード、画像信号を増幅するゲイン、又はフレームレートを含む。撮像モード設定手段１１２は、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ビニングモード、画像信号を増幅するゲイン、及びフレームレートの中の少なくとも１個を撮像モードとして設定する。オフセットデータ記憶手段１１０は、放射線を照射しない状態で、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ毎、ビニングモード毎、又はゲイン毎に、Ｘ線平面検出器１０５が生成する画像をオフセットデータとして記憶することができる。

なお、オフセット補正手段１０８、オフセットモード記憶手段１０９、オフセットデータ記憶手段１１０、読み出し判定手段１１１は、装置制御部１０７内にあるとして説明してきたが、それに限定されるものではなく、Ｘ線平面検出器１０５内にあってもよい。

また、スイッチ信号、同期信号、読み出し信号、Ｘ線許可信号、Ｘ線信号を用いて撮像時とオフセット補正時のタイミングチャートを説明したが、これに限定されるものではない。例えば、装置制御部１０７は、Ｘ線平面検出器１０５へ撮像する撮像モード番号をコマンド通信で伝えることにより、同期信号がない構成でも本実施形態を実施できる。また、Ｘ線許可信号は、Ｘ線平面検出器１０５が装置制御部１０７へ出力する信号として説明したが、これに限定されるものではなく、Ｘ線平面検出器１０５からＸ線照射制御部１０１へ出力してもよい。

また、オフセット補正に用いるオフセットデータは、１６フレームの平均値として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば８フレームの平均値でもよく、また撮像モード番号毎にフレーム数が異なってもよい。また、放射線撮像装置の撮像モードは、２２モードとして説明してきたが、これに限定されるものではなく、例えば撮像モード番号３７、４７が無い２０モードでもよい。

また、Ｘ線平面検出器１０５の各画像読み出しサイズと各ビニングモードが決まると、ゲインが決まるとして説明したが、これに限定されるものではなく、ゲインを個別に設定できてもよい。ただし、ゲインの種類が増えると、撮像モードと予め収集するオフセットデータの種類が増えるので、オフセットデータ収集に要する時間は長くなる。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置を説明する。第２の実施形態では、放射線撮像装置、図１０に示した撮像モード、オフセット補正方法は、第１の実施形態のものと同じである。第１の実施形態では、オフセットモード記憶手段１０９に記憶されている撮像モード番号は、Ｘ線平面検出器１０５の各画像読み出しサイズと各ビニングモードでフレームレートが最も速いモードであり、具体的には撮像モード番号１４、２３、３２、４１である。しかし、例えば、撮像モード番号２７でＸ線画像データの撮像を行う場合、撮像モード番号２３で収集したオフセットデータを用いてオフセット補正すると、Ｘ線照射時間Ｔｘの最大時間は、電荷蓄積時間Ｔｃと同じ４６．７ｍｓとなる。そのため、フレームレートが遅い時にＸ線照射時間Ｔｘが長い撮像を行いたい場合、例えば予め撮像モード番号２６のオフセットデータを収集する。そして、撮像モード番号２７で撮像したＸ線画像データのオフセット補正は撮像モード番号２６で収集したオフセットデータを用いれば、Ｘ線照射時間Ｔｘが長い撮像にも対応できるようになる。具体的には、撮像モード番号２６の場合、１フレームの時間をＴｆ２６、電荷蓄積時間をＴｃ２６とすると、時間Ｔｆ２６及びＴｃ２６は、それぞれ下記の値になる。
Ｔｆ２６＝３３３．３（ｍｓ）
Ｔｃ２６＝３１３．３（ｍｓ）
そのため、最大のＸ線照射時間Ｔｘは、電荷蓄積時間Ｔｃ２６と同じ３１３．３ｍｓとなる。

図７は、第２の実施形態の場合のオフセットデータ収集に要する時間を示す図である。図７において、予め収集するオフセットデータは、撮像モード番号１４、１６、２３、２６、３２、３６、４１、４６の８種類であり、その他の撮像モード番号は収集しないので時間を０としている。また、オフセット補正データは、１６フレームの加算平均した場合、オフセットデータ収集に要する時間の合計は２５．２秒になる。

撮像モード番号１４、１５で撮像したＸ線画像データは、撮像モード番号１４で収集したオフセットデータを用いてオフセット補正する。また、撮像モード番号１６、１７で収集したＸ線画像データは、撮像モード番号１６で収集したオフセットデータを用いてオフセット補正する。その他の撮像モードも同様である。

従って、撮像時の撮像モード番号とオフセットデータを収集した時の撮像モード番号を比較する。そして、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ゲイン、ビニングモードが同じであり、撮像時のフレームレートより速いオフセットデータ収集時のフレームレートのオフセット補正データを用いる。そして、速いオフセットデータ収集時のフレームレートが複数ある場合、遅いフレームレートで収集したオフセットデータを用いる。

オフセットデータ記憶手段１１０は、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ビニングモード、及び画像信号を増幅するゲインが同じであってかつフレームレートが異なる撮像モードの中で、複数（２個）の撮像モードのオフセットデータを記憶する。

上記では、オフセットモード記憶手段１０９に記憶されている撮像モード番号が１４，１６、２３、２６、３２、３６、４１、４６として説明したが、これに限定されるものではなく、操作者又は放射線撮像装置の設置者が用途に応じて自由に変更してもよい。

（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態による放射線撮像装置を説明する。第３の実施形態では、放射線撮像装置、図１０の撮像モード、オフセットモード記憶手段１０９に記憶されている差像モード番号、オフセット補正方法は、第１の実施形態のものと同じである。

図８は、撮像モード番号２５のＸ線画像データの撮像を説明するためのタイミングチャートである。図８において、撮像モード番号２５のＸ線画像データの撮像の場合、Ｘ線平面検出器１０５は、１フレーム内で画像生成に用いる読み出し（Ｒｘ０）と、その後に、画像生成に用いない複数（例えば２回）の読み出し（Ｒｉ０１、Ｒｉ０２）を行う。また、図８では、読み出し（Ｒｘ０）〜読み出し（Ｒｉ１１）までしか描いていないが、これ以降はこの読み出しを繰り返す。

そして、最初の読み出し（Ｒｘ０）を開始してから読み出し（Ｒｉ０１）を開始するまでの時間Ｔｉと、読み出し（Ｒｉ０１）を開始してから読み出し（Ｒｉ０２）を開始するまでの時間が等しい時間Ｔｉ２５とする。この場合、時間Ｔｉ２５と、次式（８）で計算した時間となる。
Ｔｉ２５＝（Ｔｆ−Ｔｃ−Ｔｒ）／２・・・（８）

実際に計算すると、Ｔｉ２５＝６６．７（ｍｓ）となる。ただし、読み出し（Ｒｘ０）の開始から読み出し（Ｒｉ０１）の開始までの時間と、読み出し（Ｒｉ０１）の開始から読み出し（Ｒｉ０２）の開始までの時間が同じ時間の場合は、式（８）で計算した時間になる。しかし、それに限定されるものではなく、電荷蓄積時間Ｔｃ＝４６．７ｍｓが成り立てばよい。

また、１フレーム時間Ｔｆ内で読み出し（Ｒｘ０）の後に行う読み出し（Ｒｉ０１、Ｒｉ０２）の回数Ｎｉはもっと多くすることができる。その回数Ｎｉは、次式（９）で計算できる。
Ｎｉ＝｛（Ｔｆ−Ｔｃ）／Ｔｒ｝−１・・・（９）

ここで、Ｎｉは、小数点以下を切り捨てた整数であり、撮像モード番号２５の場合は６となる。従って、撮像モード番号２５の場合、Ｘ線平面検出器１０５は、読み出し（Ｒｘ０）の後に、最大６回の読み出し（Ｒｉ０１〜Ｒｉ０６）を行うことができる。そして、読み出し（Ｒｉ０１、Ｒｉ０２、・・・）を行うと、Ｘ線平面検出器１０５の残像が早く低減する傾向があるので、読み出し回数は、画質を調べて適宜決めればよい。

また、読み出し（Ｒｉ０１、Ｒｉ０２）は、読み出し（Ｒｘ０）と同じ読み出しとして説明したが、それに限定されるものではなく、読み出し（Ｒｉ０１）は読み出し（Ｒｘ０）より高速の読み出しを行ってもよい。ただし、その場合であっても、電荷蓄積直前の読み出し（Ｒｉ０２）は、読み出し（Ｒｘ０）と同じ読み出しで行う必要がある。

（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態による放射線撮像装置を説明する。第４の実施形態では、放射線撮像装置、オフセットモード記憶手段１０９に記憶されている撮像モード番号、オフセット補正方法は、第１の実施形態のものと同じである。第４の実施形態と第１の実施形態との違いは、図１０に示した撮像モード以外のフレームレートで撮像できることであり、そのため、撮像モード設定手段１１２は、図１０に示した撮像モード以外のフレームレートを設定できる。

図９は、フレームレートが１１ｆｐｓのＸ線画像データの撮像を説明するためのタイミングチャートである。ただし、Ｘ線平面検出器１０５の画像読み出しサイズ、ゲイン、ビニングモードは、撮像モード番号２３のものと同じであり、フレームレートだけが撮像モード番号２３のものと異なる。

図９において、撮像モード設定手段１１２は、操作者の操作に応じて、フレームレートとして１１ｆｐｓを設定する。すると、装置制御部１０７は、同期信号Ｓｙｎ１〜Ｓｙｎ３を１１ｆｐｓのフレームレートでＸ線平面検出器１０５へ出力する。そして、操作者が照射スイッチ１０３を押すと、スイッチ信号がハイレベルになり、Ｘ線平面検出器１０５は、同期信号Ｓｙｎ１〜Ｓｙｎ３に同期して、読み出し（Ｒｘ０、Ｒｉ０、Ｒｘ１、Ｒｉ１、・・・）を開始する。また、読み出し判定手段１１１は、上記の式（５）が成り立つか否かを判定し、第４の実施形態の場合は、上記の式（５）が成り立つ。そのため、上記の式（６）を計算し、計算すると、Ｔｉ＝２４．２（ｍｓ）となる。従って、読み出し（Ｒｘ０）を開始してから読み出し（Ｒｉ０）を開始するまでの時間Ｔｉは、２４．２（ｍｓ）である。

図９において、予め収集するオフセットデータは、第１の実施形態と同じなので、オフセットデータ収集に要する時間は４秒である。そのため、オフセットデータ収集に要する時間を長くすることなく、様々なフレームレートでＸ線画像データの撮像を行うことができる。なお、上記では、フレームレートは、１１ｆｐｓとして説明したが、それに限定されるものではなく、上記の式（５）が成り立つフレームレートならば、任意のフレームレートでＸ線画像データの撮像を行うことができる。

第１〜第４の実施形態によれば、多くの撮像モードで撮像することが可能でありながら、予め収集するオフセットデータの種類を少なくし、オフセットデータ更新に要する時間を短縮することができる。放射線撮像装置は、医療用又は工業用の非破壊検査装置として用いることができる。

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。

１０５Ｘ線平面検出器、１０７装置制御部、１０８オフセット補正手段、１０９オフセットモード記憶手段、１１０オフセットデータ記憶手段、１１１読み出し判定手段、１１２撮像モード設定手段

Claims

複数の撮像モードのうちの１個の撮像モードを設定する撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換することにより、画像を生成する放射線検出器と、
前記複数の撮像モードより少ない撮像モードのオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶手段と、
前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを用いて、前記放射線検出器により生成された画像を補正するオフセット補正手段と、
前記設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御することにより、前記オフセットデータ記憶手段にオフセットデータが記憶されている撮像モードと同じ電荷蓄積時間で、画像を生成し、
前記放射線検出器の画像生成に用いる読み出し時間Ｔｒと画像生成に用いない読み出し時間Ｔｒは等しく、
さらに、前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードに基づく１フレームのフレーム時間Ｔｆ及び前記電荷蓄積時間Ｔｃを基に、Ｔｆ−２×Ｔｒ≧Ｔｃの条件式が成り立つか否かを判定する読み出し判定手段を有し、
前記放射線検出器は、前記条件式が成り立つ場合に、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うことを特徴とする放射線撮像装置。
前記放射線検出器は、前記条件式が成り立つ場合に、前記画像生成に用いる読み出しの後に前記画像生成に用いない読み出しを行い、
前記画像生成に用いる読み出しの開始から前記画像生成に用いない読み出しの開始までの時間Ｔｉは、Ｔｉ＝Ｔｆ−Ｔｃ−Ｔｒであることを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
複数の撮像モードのうちの１個の撮像モードを設定する撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換することにより、画像を生成する放射線検出器と、
前記複数の撮像モードより少ない撮像モードのオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶手段と、
前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを用いて、前記放射線検出器により生成された画像を補正するオフセット補正手段と、
前記設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御する制御手段とを有し、
前記オフセットデータ記憶手段は、前記放射線検出器の画像読み出しサイズ、ビニングモード、及び画像信号を増幅するゲインが同じであってかつフレームレートが異なる撮像モードの中で、最も速いフレームレートの撮像モードのオフセットデータを記憶することを特徴とする放射線撮像装置。
複数の撮像モードのうちの１個の撮像モードを設定する撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換することにより、画像を生成する放射線検出器と、
前記複数の撮像モードより少ない撮像モードのオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶手段と、
前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを用いて、前記放射線検出器により生成された画像を補正するオフセット補正手段と、
前記設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御する制御手段とを有し、
前記オフセットデータ記憶手段は、前記放射線検出器の画像読み出しサイズ、ビニングモード、及び画像信号を増幅するゲインが同じであってかつフレームレートが異なる撮像モードの中で、１個の撮像モードのオフセットデータを記憶することを特徴とする放射線撮像装置。
複数の撮像モードのうちの１個の撮像モードを設定する撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換することにより、画像を生成する放射線検出器と、
前記複数の撮像モードより少ない撮像モードのオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶手段と、
前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを用いて、前記放射線検出器により生成された画像を補正するオフセット補正手段と、
前記設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御する制御手段とを有し、
前記オフセットデータ記憶手段は、前記放射線検出器の画像読み出しサイズ、ビニングモード、及び画像信号を増幅するゲインが同じであってかつフレームレートが異なる撮像モードの中で、複数の撮像モードのオフセットデータを記憶することを特徴とする放射線撮像装置。
複数の撮像モードのうちの１個の撮像モードを設定する撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換することにより、画像を生成する放射線検出器と、
前記複数の撮像モードより少ない撮像モードのオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶手段と、
前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを用いて、前記放射線検出器により生成された画像を補正するオフセット補正手段と、
前記設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御する制御手段とを有し、
前記放射線検出器は、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない複数の読み出しを行うことを特徴とする放射線撮像装置。
前記撮像モードは、前記放射線検出器の画像読み出しサイズを含み、
前記オフセットデータ記憶手段は、放射線が照射されていない状態で、前記放射線検出器の画像読み出しサイズ毎に前記放射線検出器が生成する画像をオフセットデータとして記憶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。
前記撮像モードは、ビニングモードを含み、
前記オフセットデータ記憶手段は、放射線が照射されていない状態で、前記ビニングモード毎に前記放射線検出器が生成する画像をオフセットデータとして記憶することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記撮像モードは、画像信号を増幅するゲインを含み、
前記オフセットデータ記憶手段は、放射線が照射されていない状態で、前記ゲイン毎に前記放射線検出器が生成する画像をオフセットデータとして記憶す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。
前記撮像モード設定手段は、前記放射線検出器の画像読み出しサイズ、ビニングモード、画像信号を増幅するゲイン、及びフレームレートの中の少なくとも１個を前記撮像モー
ドとして設定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記オフセットデータ記憶手段は、放射線が照射されていない状態で、前記放射線検出器が生成する１フレームの画像又は前記放射線検出器が生成する複数フレームの画像の平均をオフセットデータとして記憶することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記オフセット補正手段は、前記放射線検出器により生成された画像から前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを減算することにより前記補正を行うことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
さらに、前記複数の撮像モードより少ない撮像モードを記憶する撮像モード記憶手段を有し、
前記オフセットデータ記憶手段は、前記撮像モード記憶手段が記憶する撮像モードのオフセットデータを記憶することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
複数の撮像モードのうちの１個の撮像モードを設定する撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードで、放射線を電荷に変換することにより、画像を生成する放射線検出器と、
前記複数の撮像モードより少ない撮像モードのオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶手段とを有する放射線撮像装置の処理方法であって、
制御手段により、前記設定された撮像モードに基づいて、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御するステップと、
オフセット補正手段により、前記オフセットデータ記憶手段に記憶されているオフセットデータを用いて、前記放射線検出器により生成された画像を補正するステップとを有し、
前記制御手段により、前記１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うように前記放射線検出器を制御することにより、前記オフセットデータ記憶手段にオフセットデータが記憶されている撮像モードと同じ電荷蓄積時間で、画像を生成し、
前記放射線検出器の画像生成に用いる読み出し時間Ｔｒと画像生成に用いない読み出し時間Ｔｒは等しく、
読み出し判定手段により、前記撮像モード設定手段により設定された撮像モードに基づく１フレームのフレーム時間Ｔｆ及び前記電荷蓄積時間Ｔｃを基に、Ｔｆ−２×Ｔｒ≧Ｔｃの条件式が成り立つか否かを判定し、
前記放射線検出器により、前記条件式が成り立つ場合に、１フレーム内で画像生成に用いる読み出しと画像生成に用いない読み出しを行うことを特徴とする放射線撮像装置の処理方法。