JP2003087656A - X線画像診断装置 - Google Patents
X線画像診断装置Info
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Abstract
ができ、同時刻にONされる補正用画素を用いて、時間
依存性ノイズの抽出を行うことにより、ランダムノイズ
の影響を√2分の1に低減することが可能なX線画像診
断装置を提供する。 【解決手段】 時間依存性ノイズの抽出方法について重
み付け平均を行い、より正確な時間依存性ノイズの抽出
を行う。また、2方向から読み出すことができるX線平
面検出器においては、同時刻にONされる補正用画素を
用いて、原画像からオフセット画像を引くことで時間依
存性ノイズの抽出を行う。こうしてランダムノイズの影
響を√2分の1に低減することが可能となる。
Description
ス状に配置され、信号を読み出すためのスイッチング素
子の制御線と、その読出し線が直交した配置になってい
る平面検出器を備えたX線画像診断装置に関するもので
ある。
T)を各画素のスイッチング要素として使用する平面検
出器は、ガラス基板の片側面に薄膜を生成しては、エッ
チングによりパターンニングし、更に薄膜を重ねて形成
し、再びパターンニングするということを繰り返し、薄
膜を積層することにより回路を形成した。
を参照して以下に示す。
格子状に配置され、各画素は入射光又は入射X線に応じ
た電荷を発生させる光電変換素子2と、発生した電荷を
蓄積する蓄積容量3と信号読み出し用薄膜トランジスタ
1(TFT)から成る有効画素21と、入射したX線信
号を蓄積させないようにした補正用画素21と、信号を
外部に読み出すための信号線5とそれと交差する方向に
各画素を選択するための垂直選択線6とからなる。
変換できるセレンがある。しかし、光電変換素子2とし
ては、セレンに限るものではない。増感紙とフォトダイ
オードを組み合わせたものでもよい。
み出すために、1本の垂直選択線6にon電圧を印加す
ることにより、その垂直選択線6につながる画素のTF
T1がon状態になり、各画素の蓄積容量3に蓄積され
た電荷がTFT1を介して信号線5に流れ外部の積分回
路7にて読み出される。読み出されると、その垂直選択
線6をoff状態にし、Gate Driver8にて、次の垂直
選択線6をon状態にし、次の行の信号を読み出すこと
になる。これを繰り返すことにより1枚の画像を読み出
すことができる。
る。暗電流ノイズ除去の為に、補正用画素を持つことを
特徴とした特開平9−131337号公報、同一行中の
複数の補正用画素を用い、それらの中間値、平均値、中
央値のいずれかをノイズ成分とみなすことを特徴とした
特開平9−197053号公報、アレイの両側に補正用
画素を設けたことを特徴とする特開2000−3308
3号公報、時間依存性ノイズの補正手順を限定したこと
を特徴とする特願2000−227780号公報などが
ある。
法では、信号を遮蔽した複数の列のデータを、各行毎に
単純平均することにより、時間依存性ノイズを抽出して
いた。この場合、この領域における固定パターンの影響
を無視している為に、図12に参照されるように正確な
時間依存性ノイズを抽出することができなかった。
号成分:S0(x,y)、CH間オフセット:C
(x)、面内オフセット:P(x,y)、時間依存ノイ
ズ成分:H(y,t)、ランダムノイズ成分:R(x,
y,t)とすると、 S(x,y,t)=S0(x,y)+C(x)+P
(x,y)+H(y,t)+R(x,y,t) と表され、X線受光領域(Active領域)と補正用画素領
域(Dark領域)に分けて考えると、 SACTIVE(x,y,t)=S0(x,y)+C(x)+
P(x,y)+H(y,t)+R(x,y,t) SDARK(x,y,t)=C(x)+P(x,y)+H
(y,t)+R(x,y,t) (∵S0(x,y)=0) となる。
一行方向に(同じyについて)平均して、時間依存性ノ
イズを抽出する場合、
ものであり、残りの3項が、補正残しとなり、新たなノ
イズとなり得る。
方向に対して定数であり、補正後は新たなオフセットと
なり得る。
方向に対して変数であり、補正後は、各行毎に異なる値
をもつ縞模様となり、時間依存性ノイズと同様のノイズ
になり得る。
り、補正用画素領域の幅、つまり、平均するサンプルの
数を増やすことにより、この値を小さくすることができ
る。この際、このサンプル数を増やすということは、有
効画素領域を減らすか、無感領域を増やし、検出器を大
きくすることになる。また、サンプル数が少ない場合に
は、この値が十分小さくならずに、第3項と同様に、縞
模様を発生することになる。つまり、時間依存性ノイズ
と同様のノイズとなる。
は、時間依存性ノイズを正確に抽出することができず、
更に第3項及び第4項の影響により、新たな縞模様を発
生することになり、或いは、補正残しが発生するという
問題点があった。
時間依存性ノイズの抽出方法を考慮することで、時間依
存性ノイズをより正確に抽出することができ、これによ
り、補正残し或いは新たなノイズの発生を低減すること
ができ、また、2方向から読み出すことができるX線平
面検出器においては、同時刻にONされる補正用画素を
用いて、時間依存性ノイズの抽出を行うことにより、従
来と同じ領域の補正用画素を用いて、ランダムノイズの
影響を√2分の1に低減することが可能なX線画像診断
装置を提供することを目的とする。
に請求項1に記載の本発明によれば、行×列の2次元マ
トリックス状に配列された複数の画素に対応して設けら
れ、入射したX線を電荷に変換する電荷変換手段と、前
記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変換手段
により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、前記
電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷蓄積手段か
ら電荷を読み出すための薄膜トランジスタと、各行方向
の複数の前記薄膜トランジスタ同士のゲートを繋いでス
イッチングを制御するために設けられた各行少なくとも
1本の読出し制御線と、各列方向に複数の前記薄膜トラ
ンジスタの前記電荷蓄積手段と異なる側のソース又はド
レイン同士を繋いで蓄積された電荷を読み出すように配
置された各列2本の信号線と、X線による電荷の蓄積を
妨げるためにX線の遮蔽をして画像補正するための複数
列の補正用画素とからなるX線平面検出器を備え、X線
が照射されない複数枚の画像を平均して、オフセット画
像を形成するステップと、ある1枚のX線を照射した原
画像から、前記オフセット画像を引き、オフセット補正
画像を求めるステップと、前記オフセット補正画像の補
正用画素領域において、同一時刻にONされた上下2行
毎の画素データを平均又は重み付け平均をし、列方向の
時間依存性のノイズ成分を求めるステップと、をもっ
て、前記時間依存性のノイズ成分を、前記オフセット補
正画像の各列のうち同時刻にONした行に対応した画素
から引くことにより、時間依存ノイズを低減補正した画
像を得ることができることを特徴とするX線画像診断装
置をもって解決手段とする。
前記列方向の時間依存性ノイズ成分を、前記オフセット
補正画像の各列ごとに重みを付けて、同時刻にONした
行に対応した画素から引くことにより、時間依存ノイズ
を低減補正した画像を得ることができることを特徴とす
る請求項1のX線画像診断装置をもって解決手段とす
る。
前記補正用画素は、前記X線平面検出器において左右い
ずれか一方または左右両方に配置されていることを特徴
とする請求項1または2に記載のX線画像診断装置をも
って解決手段とする。
行×列の2次元マトリックス状に配列された複数の画素
に対応して設けられ、入射したX線を電荷に変換する電
荷変換手段と、前記電荷変換手段に対応して設けられ、
前記電荷変換手段により変換された電荷を蓄積する電荷
蓄積手段と、前記電荷変換手段に対応して設けられ、前
記電荷蓄積手段から電荷を読み出すための薄膜トランジ
スタと、各行方向の複数の前記薄膜トランジスタ同士の
ゲートを繋いでスイッチングを制御するために設けられ
た各行少なくとも1本の読出し制御線と、各列方向に複
数の前記薄膜トランジスタの前記電荷蓄積手段と異なる
側のソース又はドレイン同士を繋いで蓄積された電荷を
読み出すように配置された少なくとも1本の信号線と、
X線による電荷の蓄積を妨げるためにX線の遮蔽をして
画像補正するための複数列の補正用画素とからなるX線
平面検出器を備え、X線が照射されずに撮影された複数
枚の画像を平均してオフセット画像を形成するステップ
と、X線を照射して撮影された画像から前記オフセット
画像を引くことによりオフセット補正画像を求めるステ
ップと、前記オフセット補正画像の補正用画素領域にお
ける同一行のデータを平均又は重み付け平均をして列方
向の時間依存性ノイズ成分を求めるステップと、をもっ
て、前記列方向の時間依存性ノイズ成分を、前記オフセ
ット補正画像の各列から引くことにより、時間依存性ノ
イズを低減補正した画像を得ることができることを特徴
とするX線画像診断装置をもって解決手段とする。
前記列方向の時間依存性ノイズ成分を、前記オフセット
補正画像の各列毎に重みを付けて、その列のデータから
引くことにより、時間依存性ノイズを低減補正した画像
を得ることができることを特徴とする請求項4記載のX
線画像診断装置をもって解決手段とする。
あたって、まず本発明のX線画像診断装置にかかる時間
依存性ノイズを低減するための基本的な構成について説
明する。
補正用画素領域の固定パターンのデータを作成し、原画
像から、固定パターンを削除した後に、補正用画素デー
タを各行毎に平均をして、時間依存性ノイズを抽出す
る。これにより、図10に参照されるように、さらに正
確な横引きノイズを抽出することができ、正確な補正が
できることになる。
なる。
y)は、
り、時間依存性ノイズ及びランダムノイズの影響を十分
小さくすることが可能であり、CH間オフセットと面内
オフセットのみを抽出することができる。
なる。
去
て、面内オフセットの影響による項が無くなっており、
より正確に時間依存性ノイズを抽出することができてい
る。また、第2項は、従来例でも述べたように、ランダ
ムノイズの平均値であり、補正用画素領域の幅、つま
り、平均するサンプルの数を増やすことにより、この値
を小さくすることができる。
イズの影響を減らす方法として、以下の様な方法があ
る。
るX線平面検出器において、補正用画素領域には、同時
刻にゲートをONしている行が、上下それぞれに存在し
ている。実験的に、同時刻にONにした行(ゲート線
上)の画素には、同一の時間依存性ノイズが、混入して
いることが分かった。この特性を利用し、上下2行の補
正用画素を基に、上記抽出方法を用いて、時間依存性ノ
イズを抽出した場合、ランダムノイズによる影響は、√
2分の1に低減することができる。
の形態を図1、図3および図10を参照して、以下に説
明する。
面検出器は、平面上に複数の画素が格子状に配置され、
各画素は入射光又は入射X線に応じた電荷を発生させる
光電変換素子2と、発生した電荷を蓄積する蓄積容量3
(Cs)と信号読出用薄膜トランジスタ1(TFT)か
ら成る画素20と、入射光又は入射X線に応じた電荷を
発生させない又は蓄積させない機構を持った補正用画素
21が複数列(n列)あり、信号を外部に読み出すため
の信号線5とそれと交差する方向に各画素を選択するた
めの垂直選択線6とからなる。
変換できるセレンがある。しかし、光電変換素子2とし
ては、セレンに限るものではない。増感紙とフォトダイ
オードを組み合わせたものでもよい。
せない又は蓄積させない機構としては、光電変換素子を
設けない場合や、光電変換素子と蓄積容量とを電気的に
接続しない方法などがある。
が蓄積されないこと以外の電気的構造(信号線や垂直選
択線との間の容量など)については、通常の画素とでき
るだけ同じになるように設計した方が良い。特に、物理
的構造を同じにするというより、電気的特性を同じにす
る方が望ましい。
み出すためには、まず、1本の垂直選択線6にon電圧
を印加することにより、その垂直選択線6につながる画
素のTFT1がon状態になり、各画素の蓄積容量3に
蓄積された電荷がTFT1を介して信号線5に流れ外部
の積分回路7にて読み出される。読み出されると、その
垂直選択線6をoff状態にし、積分回路をリセットす
る。その後、次の垂直選択線6をon状態にし、次の行
の信号を読み出すことになる。これを繰り返すことによ
り1枚の画像を読み出すことができる。
しない状態で、複数枚の暗時画像を収集し、その平均を
求め、オフセット画像とする。
画像を引き、第1の補正画像とする。このうち、補正用
画素領域のデータを各行毎にn個の平均を求め、時間依
存性ノイズ成分(1列)を抽出する。
像の各行毎に引き、第2の補正画像を求める。
に補正することができる。
S0(x,y)、CH間オフセット:C(x)、面内オ
フセット:P(x,y)、時間依存ノイズ成分:H
(y,t)、ランダムノイズ成分:R(x,y,t)と
すると、 S(x,y,t)=S0(x,y)+C(x)+P
(x,y)+H(y,t)+R(x,y,t) と表され、X線受光領域(Active領域)と補正用画素領
域(Dark領域)に分けて考えると、 SACTIVE(x,y,t)=S0(x,y)+C(x)+
P(x,y)+H(y,t)+R(x,y,t) SDARK(x,y,t)=C(x)+P(x,y)+H
(y,t)+R(x,y,t) (∵S0(x,y)=0) となる。
y)は、
り、時間依存性ノイズ及びランダムノイズの影響を十分
小さくすることが可能であり、CH間オフセットと面内
オフセットのみを抽出することができる。
なる。
去
て、面内オフセットの影響による項が無くなっており、
より正確に時間依存性ノイズを抽出することができてい
る。また、第2項は、従来例でも述べたように、ランダ
ムノイズの平均値であり、補正用画素領域の幅、つま
り、平均するサンプルの数を増やすことにより、この値
を小さくすることができる。
図8に示すように、片側に配置した場合や、両側に配置
した場合など、信号線の読み出し方向や、垂直選択線の
駆動方法によって、いくつかの配置が考えられる。
の形態を図3,図9,図11に基づいて、以下に説明す
る。
る。
る場合や、垂直選択線に左右2方向から電圧を供給する
場合、それぞれの領域に分けて考えることができ、例え
ば、図9に示すように、4つのブロックがある場合、領
域Aの時間依存性ノイズを補正する際には、補正用画素
領域S1を用い、領域Dの時間依存性ノイズを補正する
際には、補正用画素領域S4を用いるというように、そ
れぞれのエリア毎に補正を行うことが考えられる。
の時間依存性ノイズが、同じであることが認められた場
合には、S1,S2,S3,S4の全ての領域を用い
て、1つの時間依存性ノイズを抽出することができる。
のデータのみを平均するのではなく、同時刻にオンされ
た制御線上の補正用画素のデータを用いて、時間依存性
ノイズの抽出を行う。
S0(x,y)、CH間オフセット:C(x)、面内オ
フセット:P(x,y)、時間依存ノイズ成分:H
(y,t)、ランダムノイズ成分:R(x,y,t)と
すると、 S(x,y,t)=S0(x,y)+C(x)+P
(x,y)+H(y,t)+R(x,y,t) と表され、X線受光領域(Active領域)と補正用画素領
域(Dark領域)に分けて考えると、 SACTIVE(x,y,t)=S0(x,y)+C(x)+
P(x,y)+H(y,t)+R(x,y,t) SDARK(x,y,t)=C(x)+P(x,y)+H
(y,t)+R(x,y,t) (∵S0(x,y)=0) となる。
り、時間依存性ノイズ及びランダムノイズの影響を十分
小さくすることが可能であり、CH間オフセットと面内
オフセットのみを抽出することができる。
なる。
去
依存性ノイズを抽出するよりも、4倍のサンプル数があ
るので、ランダムノイズの影響を√4分の1、つまり2
分の1にすることができる。これにより、より正確な時
間依存性ノイズを抽出することができる。
しない状態で、複数枚の暗時画像を収集し、その平均を
求め、オフセット画像とする。
画像を引き、第1の補正画像とし、上記過程で求めた時
間依存性ノイズ成分を第1の補正画像の各列毎に引き、
第2の補正画像を求める。これにより、時間依存性ノイ
ズをより正確に補正することができる。
によれば、オフセット補正を行った後の補正用画素領域
を用いて、時間依存性ノイズを抽出することにより、面
内ばらつきの影響を低減することができる。
リアがいくつかに別れている場合、それら全ての補正用
画素を用いて、時間依存性ノイズを抽出することによ
り、ランダムノイズの影響を低減することができる。
することができるので、より正確な補正を行うことがで
きる。
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。したが
って、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明
の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む
趣旨である。
出方法を考慮することで、時間依存性ノイズをより正確
に抽出することができ、これにより、補正残し或いは新
たなノイズの発生を低減することができ、また、2方向
から読み出すことができるX線平面検出器においては、
同時刻にONされる補正用画素を用いて、時間依存性ノ
イズの抽出を行うことにより、従来と同じ領域の補正用
画素を用いて、ランダムノイズの影響を√2分の1に低
減することが可能なX線画像診断装置を提供することが
できる。
ジスタを用いた平面検出器の回路図を示す。
において2方向読み出しにおける、時間依存性ノイズの
対称性を説明するための図を示す。
において片側配置・1方向読み出しを説明するための図
を示す。
において両側配置・1方向読み出しを説明するための図
を示す。
において両側分離配置・1方向読み出しを説明するため
の図を示す。
において片側配置・2方向読み出しを説明するための図
を示す。
において両側配置・2方向読み出しを説明するための図
を示す。
において両側分離配置・2方向読み出しを説明するため
の図を示す。
において両側配置・2方向読み出し時の領域を説明する
ための図を示す。
のフローチャートを示す。
のフローチャートを示す。
ャートを示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 行×列の2次元マトリックス状に配列さ
れた複数の画素に対応して設けられ、入射したX線を電
荷に変換する電荷変換手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変換手
段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷蓄積手
段から電荷を読み出すための薄膜トランジスタと、 各行方向の複数の前記薄膜トランジスタ同士のゲートを
繋いでスイッチングを制御するために設けられた各行少
なくとも1本の読出し制御線と、 各列方向に複数の前記薄膜トランジスタの前記電荷蓄積
手段と異なる側のソース又はドレイン同士を繋いで蓄積
された電荷を読み出すように配置された各列2本の信号
線と、 X線による電荷の蓄積を妨げるためにX線の遮蔽をして
画像補正するための複数列の補正用画素とからなるX線
平面検出器を備え、 X線が照射されない複数枚の画像を平均して、オフセッ
ト画像を形成するステップと、 ある1枚のX線を照射した原画像から、前記オフセット
画像を引き、オフセット補正画像を求めるステップと、 前記オフセット補正画像の補正用画素領域において、同
一時刻にONされた上下2行毎の画素データを平均又は
重み付け平均をし、列方向の時間依存性のノイズ成分を
求めるステップと、をもって、 前記時間依存性のノイズ成分を、前記オフセット補正画
像の各列のうち同時刻にONした行に対応した画素から
引くことにより、時間依存ノイズを低減補正した画像を
得ることができることを特徴とするX線画像診断装置。 - 【請求項2】 前記列方向の時間依存性ノイズ成分を、
前記オフセット補正画像の各列ごとに重みを付けて、同
時刻にONした行に対応した画素から引くことにより、
時間依存ノイズを低減補正した画像を得ることができる
ことを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。 - 【請求項3】 前記補正用画素は、前記X線平面検出器
において左右いずれか一方または左右両方に配置されて
いることを特徴とする請求項1または2に記載のX線画
像診断装置。 - 【請求項4】 行×列の2次元マトリックス状に配列さ
れた複数の画素に対応して設けられ、入射したX線を電
荷に変換する電荷変換手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変換手
段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷蓄積手
段から電荷を読み出すための薄膜トランジスタと、 各行方向の複数の前記薄膜トランジスタ同士のゲートを
繋いでスイッチングを制御するために設けられた各行少
なくとも1本の読出し制御線と、 各列方向に複数の前記薄膜トランジスタの前記電荷蓄積
手段と異なる側のソース又はドレイン同士を繋いで蓄積
された電荷を読み出すように配置された少なくとも1本
の信号線と、 X線による電荷の蓄積を妨げるためにX線の遮蔽をして
画像補正するための複数列の補正用画素とからなるX線
平面検出器を備え、 X線が照射されずに撮影された複数枚の画像を平均して
オフセット画像を形成するステップと、 X線を照射して撮影された画像から前記オフセット画像
を引くことによりオフセット補正画像を求めるステップ
と、 前記オフセット補正画像の補正用画素領域における同一
行のデータを平均又は重み付け平均をして列方向の時間
依存性ノイズ成分を求めるステップと、をもって、 前記列方向の時間依存性ノイズ成分を、前記オフセット
補正画像の各列から引くことにより、時間依存性ノイズ
を低減補正した画像を得ることができることを特徴とす
るX線画像診断装置。 - 【請求項5】 前記列方向の時間依存性ノイズ成分を、
前記オフセット補正画像の各列毎に重みを付けて、その
列のデータから引くことにより、時間依存性ノイズを低
減補正した画像を得ることができることを特徴とする請
求項4に記載のX線画像診断装置。
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