JP2010141716A - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成及び簡便な処理により、複数のＡ／Ｄ変換器の非直線性の相違に起因する画像の段差等の違和感を低減し得る撮像装置を提供する。
【解決手段】 画素２０１を行列状に複数備え、複数の画素２０１が少なくとも第１及び第２の画素群１０１ａ，ｂに分割された検出部と、第１及び第２の読出回路１０３ａ，ｂと第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂとを含む信号処理部１０６と、信号処理部１０６に対して夫々に対応するバイアスを与える電源部１０７と、信号処理部１０６及び電源部１０７の少なくとも一方を制御する制御部１１０と、を有し、制御部１１０が、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの少なくとも一方に入力され得るアナログ電気信号を変更する、又は第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの少なくとも一方のＡ／Ｄ変換特性を変更する処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医療用の診断や工業用の非破壊検査に用いて好適な撮像装置、放射線撮像装置及びシステムに関する。特に平面型の検出器からの信号を複数のＡ／Ｄ変換器でデジタル出力として読み出すことが可能な撮像装置、放射線撮像装置、及びそれらの撮像システムに関するものである。なお、本明細書では、Ｘ線、γ線などの電磁波やα線、β線も放射線に含めるものとして説明する。

近年、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面型の検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このＦＰＤを用いた放射線撮像装置は、患者などの被検体を透過したＸ線などの放射線をＦＰＤでアナログ電気信号に変換し、そのアナログ電気信号をアナログデジタル変換してデジタル画像信号を取得するデジタル撮影が可能な装置である。この放射線撮像装置に用いられるＦＰＤとしては、直接変換型と間接変換型に大別される。直接変換型の放射線撮像装置は、ａ−Ｓｅなどの放射線を直接電荷に変換可能な半導体材料を用いた変換素子を含む画素が、二次元に複数配列されたＦＰＤを有する装置である。間接変換型の放射線撮像装置は、放射線を光に変換可能な蛍光体などの波長変換体と、光を電荷に変換可能なａ−Ｓｉなどの半導体材料を用いた光電変換素子と、を有する変換素子を含む画素が、二次元に複数配列されたＦＰＤを有する装置である。このようなＦＰＤを有する放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。

放射線撮像装置からは、被検体を透過した放射線に基づく撮影時の画像信号のほかに、オフセット補正用の画像信号や感度補正用の画像信号など、撮影時の画像信号の補正を行うための補正用の画像信号が取得される。このオフセット補正用の画像信号は、検出器に光又は放射線が照射されていない状態で取得された出力（暗出力）に基づくものである。また、感度補正用の画像信号は、検出器に光又は放射線が略一様に照射された状態で取得された出力（明出力）に基づくものである。このような補正用の画像信号を用いて撮影時の画像信号を補正処理することにより、補正後の画像信号は低ノイズで高精度なものとなる。

また、この放射線撮像装置には、前述の検出器と、検出器を駆動するための駆動回路と、検出器からのアナログ電気信号を読み出すための読み出し回路と、そのアナログ電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とが含まれている。Ａ／Ｄ変換器からは、デジタル化された撮影時の画像信号や補正用の画像信号がそれぞれ出力される。撮像装置から画像信号をより短時間で出力したい場合には、撮像装置にはＡ／Ｄ変換器が複数設けられる。

しかしながら、Ａ／Ｄ変換器は、その入力されるアナログ電気信号と出力されるデジタル信号との間の変換特性（Ａ／Ｄ変換特性）において、理想的な線形的な特性とならない非線形性を生ずる場合がある。特に複数のＡ／Ｄ変換器を有する撮像装置にあっては、各Ａ／Ｄ変換器の非線形性が相違し、デジタル信号から作成された画像に段差等の違和感が生じる場合がある。このような段差等の違和感が生じる場合には、非直線性を抑える、或いは、非直線性による影響を補正することが望ましい。

特許文献１には、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号をアドレスデータとして同期した基準信号をＡ／Ｄ変換手段の出力によって指定されたアドレスに記憶し、その基準信号に合わせてＡ／Ｄ変換手段の出力信号を補正するＡ／Ｄ変換回路が開示されている。これによって、Ａ／Ｄ変換手段の非直線性によって発生する画像違和感を低減でき、高画質化を実現できることが開示されている。

また、特許文献２には、複数のＡ／Ｄ変換手段の出力信号を、複数のＡ／Ｄ変換手段のうちいずれか１つのＡ／Ｄ変換手段の出力信号に合わせて補正する補正手段を有するＡ／Ｄ変換回路が開示されている。これによって、複数のＡ／Ｄ変換手段相互の非直線性の相違によって発生する画像違和感を低減でき、高画質化を実現できることが開示されている。
特開２００５−２１０４８０号公報 特開２００５−２１０３９６号公報

特許文献１及び特許文献２では、上述のようにＡ／Ｄ変換器からのデジタル出力に補正を行うことで、Ａ／Ｄ変換器の非直線性に起因する違和感を抑えている。しかしながら、特許文献１及び特許文献２のような補正を行う場合、デジタル出力を補正するために膨大な回路が必要となってしまうという問題点を有していた。また、予め各Ａ／Ｄ変換器の非直線性を補正するための変換データを取得しておく工程や、デジタル出力の度にデジタル補正処理する工程が必要となり、結果的にシステムが複雑化する問題点を有していた。

本発明は、上記問題点を鑑みて、簡易な構成及び簡便な処理により、複数のＡ／Ｄ変換器の非直線性の相違に起因する画像の段差等の違和感を低減し得る撮像装置又は撮像システムを提供することを課題とするものである。

本願発明者は、上述の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。

本発明に係る撮像装置は、放射線又は光をアナログ電気信号に変換するための画素を行列状に複数備え、複数の前記画素が少なくとも第１の画素群と第２の画素群とに分割された検出部と、前記第１の画素群から出力されたアナログ電気信号を読み出す第１の読出回路と、前記第２の画素群から出力されたアナログ電気信号を読み出す第２の読出回路と、前記第１の読出回路からのアナログ電気信号をデジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記第２の読出回路からのアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、を含む信号処理部と、前記信号処理部に対して夫々に対応するバイアスを与える電源部と、前記信号処理部及び前記電源部の少なくとも一方を制御する制御部と、を有する撮像装置であって、前記制御部は、前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方に入力され得るアナログ電気信号を変更する、又は前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方のＡ／Ｄ変換特性を変更する処理を行うことによって、前記処理を行わない場合に比べて前記第１のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値と前記第２のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値との間の差異を低減させることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成及び簡便な処理により、複数のＡ／Ｄ変換器の非直線性の相違に起因する画像の段差等の違和感を低減し得る撮像装置又は撮像システムを提供することが可能となる。

以下、本発明を好適に適用可能な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概念的ブロック図である。図１の撮像装置１００は、放射線又は光をアナログ電気信号に変換するための画素を行列状に複数備えた検出部１０１と、検出部１０１からアナログ電気信号を出力するために検出部１０１を駆動する駆動回路１０２と、を有する。本実施形態では、説明の簡便化のために検出部１０１は、８行８列の画素を有する形態とし、４画素列分を一組とする第１の画素群１０１ａ、第２の画素群１０１ｂに分割されている。第１の画素群１０１ａから出力されたアナログ電気信号は、対応する第１の読出回路１０３ａによって読み出される。第１の読出回路１０３ａからのアナログ電気信号１１３は、対応する第１のＡ／Ｄ変換器１０４ａによってデジタル信号１１４に変換される。同様に、第２の画素群１０１ｂからのアナログ電気信号は、対応する第２の読出回路１０３ｂ及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ｂによって読み出されてデジタル信号に変換される。第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂからのデジタル信号は、デジタル信号処理手段１０５によって、デジタルマルチプレックス処理やオフセット補正等の簡易なデジタル信号処理が行われ、デジタル画像信号が出力される。信号処理部１０６は、第１及び第２の読出回路１０３ａ，ｂを含む読出回路部１０３と、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂを含むＡ／Ｄ変換部１０４と、デジタル信号処理手段１０５とを有する。そして、撮像装置１００は、信号処理部１０６に対して夫々に対応するバイアスを与える電源部１０７を有する。電源部１０７は、読出回路部１０３に対して基準電圧を与える第１及び第２の基準電源１０７ａ，ｂと、Ａ／Ｄ変換部１０４に基準電圧を供給する第３の基準電源１０７ｃを含む。撮像装置１００は更に、信号処理部１０６及び電源部１０７の少なくとも一方を制御するための制御部１１０を有する。

この制御部１１０は、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの非直線性に関する情報が記憶された記憶手段１０９と、その情報を基に信号処理部１０６及び電源部１０７の少なくとも一方を制御する制御回路１０８と、を有する。制御回路１０８は、第１及び第２の基準電源１０７ａ，ｂに対して第１及び第２の基準電圧調整信号１１８ａ，ｂを、第３の基準電源１０７ｃに対して第３の基準電圧調整信号１１８ｃを、それぞれ供給している。また、制御回路１０９は、読出回路部１０３に対してゲイン調整信号１１６ａ，ｂ、１１７ａ，ｂと制御信号１２０ａ，ｂを供給している。そして、制御回路１０９は、駆動回路１０２に駆動制御信号１１９を供給し、駆動回路１０２はそれに基づいて検出部１０１に駆動信号１１１を供給している。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概念的な等価回路図を含む撮像システムの概念図である。なお、図１を用いて説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。検出部１０１は、行列状に複数配置された画素２０１を有する。図２には８行８列にわたって８×８個の画素２０１が配置されている。画素２０１は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子Ｓと、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子Ｔと、を有する。光を電荷に変換する変換素子Ｓとしては、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置され、アモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードなどの、光電変換素子が好適に用いられる。放射線を電荷に変換する変換素子としては、上述の光電変換素子の放射線入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が好適に用いられる。スイッチ素子Ｔとしては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、光電変換素子が絶縁性基板上の備えられる画素の場合には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が好適に用いられる。変換素子Ｓの一方の電極はスイッチ素子Ｔの２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は共通の配線を介してバイアス電源１０６ａと電気的に接続される。行方向の複数の画素のスイッチ素子、例えばＴ_１１〜Ｔ_１８は、それらの制御端子が１行目の駆動配線Ｇ_１に共通に電気的に接続されており、駆動回路１０２からスイッチ素子の導通状態を制御する駆動信号が、駆動配線を介して行単位で与えられる。列方向の複数の画素のスイッチ素子、例えばＴ_１１〜Ｔ_８１は、それらの他方の主端子が１列目の信号配線Ｓｉｇ_１に電気的に接続されており、導通状態になっている間に、変換素子の電荷に応じた電気信号を、信号配線を介して読出回路１０３に出力する。列方向に複数配列された信号配線Ｓｉｇ_１〜Ｓｉｇ_８は、検出部１０１の複数の画素から出力された電気信号を並列に読出回路部１０３に伝送する。本実施形態では、検出部１０１は４画素列分を一組とする第１の画素群１０１ａ、第２の画素群１０１ｂに分割されている。第１の画素群１０１ａから出力されたアナログ電気信号は、読出回路１０３内の対応する第１の読出回路１０３ａによって並列に読み出され、第２の画素群１０１ｂから出力されたアナログ電気信号は、第２の読出回路１０３ｂによって並列に読み出される。

第１の読出回路１０３ａは、第１の画素群１０１ａから並列に出力された電気信号を増幅する第１の増幅回路部２０２ａと、第１の増幅回路部２０２ａからの電気信号をサンプルしホールドするための第１のサンプルホールド回路部２０３ａと、を有する。第２の読出回路１０３ｂも同様に、第２の増幅回路部２０２ｂと第２のサンプルホールド回路部２０３ｂとを有する。第１及び第２の増幅回路部はそれぞれ、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器Ａと、積分容量群Ｃｆと、増幅率切り換えのためのスイッチ群ＳＷと、積分容量をリセットするリセットスイッチＲＣと、を有する増幅回路を、各信号配線に対応して有する。演算増幅器Ａの反転入力端子には出力された電気信号が入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。ここで、奇数列の増幅回路の正転入力端子には第１の基準電源１０７ａから基準電圧Ｖｒｅｆ１ａが入力され、偶数列の増幅回路の正転入力端子には第１の基準電源から基準電圧Ｖｒｅｆ１ｂが入力される。また、複数の積分容量が並列に備えられた積分容量群Ｃｆが演算増幅器Ａの反転入力端子と出力端子の間に配置される。第１及び第２のサンプルホールド回路部は、サンプリングスイッチＳＨとサンプリング容量Ｃｈとによって構成されるサンプルホールド回路を、各増幅回路に対応して有している。また第１及び第２の読出回路は、第１又は第２のサンプルホールド回路部から並列に読み出された電気信号を、それぞれ順次出力して直列信号の画像信号として出力する第１及び第２のマルチプレクサ２０４を有する。更に第１及び第２の読出回路は、画像信号をインピーダンス変換して出力する出力バッファである第１及び第２の可変増幅器２０５ａ，ｂと、を有する。ここで、第１及び第２のマルチプレクサには、各信号配線に対応してスイッチＭＳ１〜ＭＳ４，ＭＳ５〜ＭＳ８を夫々備えており、各スイッチを順次選択することにより、並列信号を直列信号に変換する動作が行われる。第１の可変増幅器２０５ａは、第１のマルチプレクサ２０４ａからの電気信号を増幅して出力する演算増幅器Ａａと、積分容量群Ｃｆａと、増幅率切り換えのためのスイッチ群ＳＷａと、積分容量をリセットするリセットスイッチＲＣａと、を有する。同様に第２の可変増幅器２０５ｂは、演算増幅器Ａｂと、積分容量群Ｃｆｂと、増幅率切り換えのためのスイッチ群ＳＷｂと、積分容量をリセットするリセットスイッチＲＣｂと、を有する。ここで、演算増幅器２０５ａの正転入力端子には第２の基準電源１０７ｂから基準電圧Ｖｒｅｆ２ａが入力され、偶数列の増幅回路の正転入力端子には第２の基準電源から基準電圧Ｖｒｅｆ２ｂが入力される。第１の読出回路１０３ａに対応する第１のＡ／Ｄ変換器１０４ａには、第３の基準電源１０７ｃから基準電圧Ｖｒｅｆ３ａが入力され、第２の読出回路１０３ｂに対応する第２のＡ／Ｄ変換器１０４ｂには、第３の基準電源から基準電圧Ｖｒｅｆ３ｂが入力される。

制御回路１０８は、第１及び第２の増幅回路部２０２ａ，ｂに含まれる複数の増幅回路のうち、奇数列の増幅回路に対してゲイン調整信号１１６ａを、奇数列の増幅回路に対してゲイン調整信号１１６ｂを、夫々与えている。また制御回路１０８は、第１の可変増幅器２０５ａに対してゲイン調整信号１１７ａを、第２の可変増幅器２０５ｂに対してゲイン調整信号１１７ｂを、夫々与えている。そして、制御回路１０８は、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂそれぞれの非直線性に関する情報を記憶した記憶手段１０９の情報を基に、信号処理部１０６及び電源部１０７の少なくとも一方を制御する。更に、制御回路１０８は、第１のマルチプレクサ２０４ａに対して制御信号１２０ａを、第２のマルチプレクサ２０４ｂに対して制御信号１２０ｂを、夫々与えている。

以下に、Ａ／Ｄ変換器の非直線性に関する情報について説明する。この非直線性とは、実際のアナログ入力とデジタル出力（Ａ／Ｄ変換値）の関係が理想直線からどれだけ外れているかを示すもので、具体的には微分非直線性（ＤＮＬ）或いは積分非直線性（ＩＮＬ）で示される。ＩＮＬとは、Ａ／Ｄ変換器の入出力特性全体を見渡したときの理想の入出力直線に対する実際の入出力特性のずれを意味する。ＤＮＬとは、入出力の各ステップを個別に見た場合の理想ステップとのずれを意味する。

以下に図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換特性の相違による影響について説明する。図３（ａ）を用いて第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂのそれぞれの非直線性を示す。ここでは、第１のＡ／Ｄ変換器１０４ａが理想的なＡ／Ｄ変換特性を有し、第２のＡ／Ｄ変換器１０４ｂが理想的な特性からずれた非線形性を有する場合を例示している。図３（ａ）において、横軸はＡ／Ｄ変換器に入力される入力電圧、縦軸はＡ／Ｄ変換器から出力されるデジタル値（コード）をそれぞれ示す。なお、図３（ａ）では、説明の簡略化のために分解能８ビットのＡ／Ｄ変換器を想定して示したものである。

図３（ｂ）は第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの入力電圧に対するデジタル値の差分を示すものである。図３（ｂ）によると、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの入力電圧をそのままデジタル値に変換して出力すると、両Ａ／Ｄ変換器の間で最大約３０ＬＳＢの出力差が生じることとなる。そのため、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂがそれぞれ対応する第１及び第２の画素群１０１ａ，ｂ間において最大約３０ＬＳＢの画像上の濃度段差が生じるおそれがある。特に、本実施形態のように、第１及び第２の画素群が検出器１０１全体を領域的に分割した形態であれば、第１及び第２の画素群の境界において濃度段差が視覚上著しく目立つ結果となり、取得される画像の品質を著しく低下させる。

そこで、本願発明では、制御部１１０が第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方に入力され得るアナログ電気信号の変更をする処理を行う、又は第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方のＡ／Ｄ変換特性を変更する処理を行う。本実施形態では、例えば第１又は第２の画素群に含まれる複数の画素のうち奇数列の画素からのアナログ電気信号に対して、偶数列の画素からのアナログ電気信号を変更する処理と異なる処理を行う。言い換えると、第１又は第２の画素群に含まれる複数の画素のうち行方向に配列された複数の画素において、所定の画素からのアナログ電気信号に対して、所定の画素と異なる他の画素からのアナログ電気信号を変更する処理と異なる処理を行う。若しくは、検出部に含まれる複数の画素のうち行方向に配列された複数の画素からのアナログ電気信号を処理する期間内に、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器に与えられる基準電圧を変更する処理を行う。このような処理を行うことにより、行方向においてアナログ電気信号にばらつきが生じ、このばらつきによって画素群内でもデジタル出力値に出力差が生じることとなる。この画素群内での出力差によって、画素群間の境界での出力差が目立たなくなり、処理を行わない場合に比べて濃度段差を目立たなくなる。このことは、画像を観察する人間の視覚特性に依存したものであり、視覚のフィルタ効果で、単位画素列間のアナログ電気信号の差異よりも、画素群間での段差を認識しやすいため、画質向上効果が高いと考えられる。本実施形態では、上記処理を行うため、制御部１１０が以下に示す処理のうち少なくとも１つを行う。

第１の処理としては、制御部１１０が第１の基準電源１０７ａを必要に応じて制御する。第１の電源部１０７ａは、所定の画素列に対応する増幅回路に与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ１ａが、所定の画素列と異なる他の画素列に対応する増幅回路に与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ１ｂと異なる電圧値となるよう、少なくともいずれか一方の電圧の変更を行う。例えば、所定の画素列として奇数列の画素列を、他の画素列として偶数列を採用することができる。

第２の処理としては、制御部１１０が第２の基準電源１０７ｂを必要に応じて制御する。第２の電源部１０７ｂは、第１の可変増幅器２０５ａに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ２ａと、第２の可変増幅器２０５ｂに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ２ｂと、が異なる電圧値になるように、少なくともいずれか一方の電圧の変更を行う。この変更は、第１及び第２のマルチプレクサにて行われる、並列信号を直列信号に変換して画像信号として出力する処理動作と同期して行われる。例えば図２では、各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ８に対応する第１及び第２のマルチプレクサに含まれるスイッチＭＳ１〜ＭＳ４，ＭＳ５〜ＭＳ８の選択動作に同期して行われる。

第３の処理としては、制御部１１０が、所定の画素列に対応する増幅回路の増幅率と、所定の画素列と異なる他の画素列に対応する増幅回路の増幅率と、が異なるように、少なくともいずれか一方の増幅率の変更を必要に応じて行う。例えば制御部１１０は、奇数列の画素列に対応する増幅回路のスイッチ群にゲイン調整信号１１６ａを与え、偶数列の画素列に対応する増幅回路のスイッチ群にゲイン調整信号１１６ｂを与えて、それぞれ増幅率が異なるように制御する。

第４の処理としては、制御部１１０が第１の可変増幅器２０５ａの増幅率と第２の可変増幅器２０５ｂの増幅率とが異なるように、少なくともいずれか一方の増幅率の変更を必要に応じて行う。この変更も、第２の処理と同様に、第１及び第２のマルチプレクサにて行われる処理動作と同期して行われる。

第５の処理としては、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂのＡ／Ｄ変換特性をレベルシフトするために、制御部１１０が第３の基準電源１０７ｃを必要に応じて制御する。第３の電源部１０７ｃは、第１のＡ／Ｄ変換器１０４ａに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ３ａと、第２のＡ／Ｄ変換器１０４ｂに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ３ｂと、が異なる電圧値になるように、少なくともいずれか一方の電圧の変更を行う。この変更も、第２の処理と同様に、第１及び第２のマルチプレクサにて行われる処理動作と同期して行われる。

また制御部１１０は、記憶手段１０９に記憶された第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの非直線性に関する情報に基づいて上述の処理を行うことが好ましい。その情報に基づいて、第１のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値と第２のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値との間の差異を低減させるように処理を行うことが可能となる。それにより、更に高い精度で濃度段差を低減させる処理を行うことができる。

ただし、上記処理を撮影時の画像信号に対してのみ行うと、取得すべき画像信号に不要な信号成分を付加することとなり、得られた画像信号の正確性が低下してしまう恐れがある。そこで本願発明では、オフセット補正用の画像信号や感度補正用の画像信号といった撮影時の画像信号の補正を行うための補正用の画像信号と、撮影時の画像信号と、を略同等の処理を行って取得する。そして、デジタル信号処理手段１０５が取得された補正用の画像信号と撮影時の画像信号とを用いて補正処理し、補正後の画像信号を出力する。このような処理により、付加された不要な信号成分は除去もしくは低減され、段差等の違和感が低減され且つ良好な画質の画像を取得することが可能となる。

以下に具体的な処理について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。図４は、上述の第２の処理を撮影時の画像信号を取得する際とオフセット補正用の画像信号を取得する際に用いた場合の撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

パルス状の放射線が撮像装置に照射された後、撮影時の画像信号を取得するために行単位で複数の画素からそれぞれ電気信号を読み出す。第１の画素群１０１ａから行単位で第１の読出回路１０３ａに並列に読み出された信号は、第１のマルチプレクサ２０４ａのスイッチＭＳ１〜ＭＳ４を順次選択することにより直列信号に変換される。同様に、第２の画素群１０１ｂから行単位で第２の読出回路１０３ｂに並列に読み出された信号は、第１のマルチプレクサ２０４ｂのスイッチＭＳ５〜ＭＳ８を順次選択することにより直列信号に変換される。本実施形態では、第１のマルチプレクサ２０４ａのスイッチＭＳ１と第２のマルチプレクサ２０４ｂのスイッチＭＳ５とが略同じタイミングで選択されており、同様にＭＳ２とＭＳ６、ＭＳ３とＭＳ７、ＭＳ４とＭＳ８が略同じタイミングで選択されている。このように選択されることにより、第１及び第２の画素群１０１ａ，ｂからの信号の読出しが並行して行うことができ、読出しの高速化が図れる。図４に示す処理においては、第１及び第２のマルチプレクサに含まれるスイッチの選択動作に同期して、第２の基準電圧調整信号１１８ｂによって第１及び第２の可変増幅器に与える基準電圧を制御する。図４では、奇数列のスイッチを選択する場合には予め定められた基準電圧より高くし、偶数列のスイッチを選択する場合には予め定められた基準電圧を用いるよう制御している。

次に、撮影時の画像信号を取得した後に、先のパルス状の放射線の照射時間と略同等の時間、撮像装置に対して放射線が照射されていない状態で変換素子にて生成された電荷に基づく暗時出力を取得する、いわゆるオフセット補正用の画像信号を取得する。このオフセット補正用の画像信号を取得する際にも、撮影時の画像信号を取得する際と同様の処理を行う。そして取得された撮影時の画像信号からオフセット補正用の画像信号を減算処理することによりオフセット補正が行われ、補正後の画像信号が得られる。なお、本具体例において、各可変増幅器に与える基準電圧の変化量は、制御回路１１０が記憶手段１０９の情報を基に計算によりリアルタイムに求めても良いし、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器それぞれの非直線性に関する情報を基に予め定めてもよい。

また、本具体例においては、撮影時の画像信号を取得した後にオフセット補正用の画像信号を取得する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。処理を施して予めオフセット補正用の画像信号を取得しておき、それと同様の処理を施して撮影時の画像信号を取得しても良い。

なお、本実施形態において、偶数列、奇数列の２通りでそれぞれ異なる変更処理でＡ／Ｄ変換を行う例について記したが、４通りなどさらに増やすことは望ましい。また、パイプライン型Ａ／Ｄ変換器のように、構造的に非線形誤差が生じやすいＡ／Ｄ変換器に対して、本発明を適用することは望ましい。

また、本実施形態ではＡ／Ｄ変換器が２個の場合について説明したが、さらに多い場合に適用可能であることは言うまでもない。複数のＡ／Ｄ変換器うち、すべてに対して変更処理することは望ましいが、一部の複数のＡ／Ｄ変換器に対してのみ、変更する処理を行ってもよい。

また、本実施形態に用いられた各基準電源は、単純に２電圧値を出力し得るものや、Ｄ／Ａ変換器を有してより細かな調整が可能とするもの等、公知の可変電源が好適に用いられ得る。

（第２の実施形態）
以下に、図５を用いて本願発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の概念的な等価回路図を含む撮像システムの概念図である。なお、第１の実施形態において説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。

第１の実施形態においては、第１又は第２の画素群に含まれる複数の画素のうち行方向に配列された複数の画素において、所定の画素からのアナログ電気信号に対して、所定の画素と異なる他の画素からのアナログ電気信号を変更する処理と異なる処理を行った。若しくは、第１又は第２の画素群に含まれる複数の画素のうち行方向に配列された複数の画素からのアナログ電気信号を処理する期間内に、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器に与えられる基準電圧を変更する処理を行った。一方、第２の実施形態においては、第２の画素群に含まれる画素からのアナログ電気信号を変更する処理と異なる処理を、第１の画素群に含まれる画素からのアナログ電気信号に対して行っている。若しくは、第２のＡ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換特性を変更する処理とは異なる処理を、第１のＡ／Ｄ変換器に対して行っている。つまり、この処理を行うことにより、第１の画素群から取得された画像信号の平均値と、第２の画素群から取得された画像信号の平均値との間の差異である濃度段差を、処理を行わない場合に比べて低減させている。つまり、複数のＡ／Ｄ変換器間の出力差が低減するように、各画素群に対応した読出回路毎やＡ／Ｄ変換器毎に処理を行っている。第１のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値と第２のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値との間の差異である濃度段差が低減されるように、上記の処理が行われる。なお、本実施形態においては、読出回路毎の制御を行うために、制御部１１０は第１の増幅回路部２０２ａにゲイン調整信号１１６ａ’を、第２の増幅回路部２０２ｂにゲイン調整信号１１６ｂ’を、それぞれ与えている。また、第１の基準電源１０７ａは、第１の増幅回路部２０２ａに対して基準電圧Ｖｒｅｆ１ａを与え、第２の増幅回路部２０２ｂに対して基準電圧Ｖｒｅｆ１ｂを与えている。このような処理を行うことにより、各画素群に対応する各画像信号の平均値の差異は低減され、処理を行わない場合に比べて結果的に濃度段差を低減させることとなる。本実施形態では、上記処理を行うため、制御部１１０が以下に示す処理のうち少なくとも１つを行う。

第１の処理としては、制御部１１０が第１の基準電源１０７ａを必要に応じて制御する。第１の電源部１０７ａは、第１の増幅回路部２０２ａに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ１ａと、第２の増幅回路部２０２ｂに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ１ｂと、が異なる電圧値となるように、少なくともいずれか一方の電圧の変更を行う。

第２の処理としては、制御部１１０が第２の基準電源１０７ｂを必要に応じて制御する。第２の電源部１０７ｂは、第１の可変増幅器２０５ａに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ２ａと、第２の可変増幅器２０５ｂに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ２ｂと、が異なる電圧値になるように、少なくともいずれか一方の電圧の変更を行う。

第３の処理としては、制御部１１０が、第１の増幅回路部２０２ａの増幅率と、第２の増幅回路部２０２ｂの増幅率と、が異なるように、少なくともいずれか一方の増幅率の変更を必要に応じて行う。

第４の処理としては、制御部１１０が第１の可変増幅器２０５ａの増幅率と第２の可変増幅器２０５ｂの増幅率とが異なるように、少なくともいずれか一方の増幅率の変更を必要に応じて行う。

第５の処理としては、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂのＡ／Ｄ変換特性をレベルシフトするために、制御部１１０が第３の基準電源１０７ｃを必要に応じて制御する。第３の電源部１０７ｃは、第１のＡ／Ｄ変換器１０４ａに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ３ａと、第２のＡ／Ｄ変換器１０４ｂに与えられる基準電圧Ｖｒｅｆ３ｂと、が異なる電圧値になるように、少なくともいずれか一方の電圧の変更を行う。

制御部１１０は、記憶手段１０９に記憶された第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの非直線性に関する情報に基づいて、上述の処理を行うことが好ましい。上述の処理は、処理を行わない場合に比べて、第１のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値と第２のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値との間の差異である濃度段差が低減されるように行われる。これにより更に高い精度で濃度段差を低減させる処理を行うことができる。例えば、図３（ａ）に示す特性を有する第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂを用いて、上記第２の処理をオフセット補正用の画像信号を取得する際に行った場合を説明する。第１及び第２の可変増幅器２０５ａ，ｂに対して所定の基準電圧が与えられており、例えば第１及び第２の可変増幅器から平均値が０．２（Ｖ）のオフセット補正用の画像信号が出力されるとする。これに対して、第２の可変増幅器２０５ｂに対して与えられる基準電圧を所定の基準電圧より低くし、第２の可変増幅器２０５ｂから０．１（Ｖ）のオフセット補正用の画像信号が出力されてように処理を行う。これにより、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号の各平均値の差異は低減されることとなる。なお、予め第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１０４ａ，ｂの非直線性に関する情報が取得されている場合には、予め各種処理を予め設定して行ってもよい。

なお、本実施形態においても第１の実施形態と同様に、オフセット補正用の画像信号や感度補正用の画像信号といった撮影時の画像信号の補正を行うための補正用の画像信号と、撮影時の画像信号と、を略同等の変更量となるよう略同様の処理を行って取得する。そして、デジタル信号処理手段１０５が取得された補正用の画像信号と撮影時の画像信号とを用いて補正処理し、補正後の画像信号を出力する。このような処理により、付加された不要な信号成分は除去もしくは低減され、段差等の違和感が低減され且つ良好な画質の画像を取得することが可能となる。

また、本実施形態においては、駆動回路１０２による第１及び第２の画素群１０１ａ，ｂの走査に同期して、上記各処理のうちの少なくとも１つを行うことも望ましい。図６に、本実施形態の第２の処理を駆動回路による検出器の走査に同期して行う場合のタイミングチャートを例示する。マルチプレクサにて行われる処理動作と同期して行われる第１の実施形態に比べて、比較的低速な駆動回路による走査に同期して各変更の処理を行うことが可能で、また、ノイズも低く抑えることが可能となる。そのため、変更の処理の困難性を低減することが可能となり、ノイズの影響を低減させることが可能となる。

（応用例）
次に、図７に本発明を用いた移動可能な放射線撮像システムへの応用例を示す。図７（ａ）は、透視撮影と静止画撮影が可能な可搬型の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの概念図である。図７（ａ）において、撮像装置１００をＣ型アーム６０１から取り外し、Ｃ型アーム６０１に備えられた放射線発生装置２０６を用いて撮影を行う例を示している。ここで、Ｃ型アーム６０１は放射線発生装置２０６及び撮像装置１００を保持するものである。６０２は撮像装置１００で得られた画像信号の表示が可能な表示部、６０３は被検体６０４を載せるための寝台である。また、６０５は放射線発生装置２０６、撮像装置１００、及びＣ型アーム６０１を移動可能にする台車、６０６はそれらを制御可能な構成を有する移動型の制御装置である。制御装置６０６は、撮像装置１００で得られた画像信号を画像処理して表示装置６０２等に伝送することも可能である。また、制御装置６０６による画像処理により生成された画像データは、電話回線等の伝送手段により遠隔地へ転送することができる。それにより、ドクタールームなどの別の場所でディスプレイに表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、伝送された画像データをフィルムプロセッサによりフィルムとして記録することもできる。なお、本発明の制御部１０９は、その構成の一部又は全部が撮像装置１００内に備えられていてもよく、また制御装置６０６内に備えられていてもよい。

図７（ｂ）は、透視撮影と静止画撮影が可能な可搬型の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムである。図７（ｂ）では、撮像装置１００をＣ型アーム６０１から取り外し、Ｃ型アーム６０１に備えられた放射線発生装置２０６とは別の放射線発生装置６０７を用いて撮影を行う例を示している。なお、本発明の制御部１０９は、放射線発生装置２０６だけでなく、別の放射線発生装置６０７も制御可能であることは言うまでもない。

なお、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。また、実施形態１、実施形態２から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。

本発明に係る撮像装置の概念的ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概念的な等価回路図を含む撮像システムの概念図である。 Ａ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換特性の相違による影響について説明するための特性図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の概念的な等価回路図を含む撮像システムの概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の撮像装置を用いた放射線撮像システムの概念図である。

符号の説明

１００ 撮像装置
１０１ 検出部
１０２ 駆動回路
１０３ 読出回路
１０４ Ａ／Ｄ変換器
１０５ デジタル信号処理手段
１０６ 信号処理部
１０７ 電源部
１０８ 制御回路
１０９ 記憶手段
１１０ 制御部
２０１ 画素
２０２ 増幅回路部
２０３ サンプルホールド回路部
２０４ マルチプレクサ
２０５ 可変増幅器

Claims (10)

1. 放射線又は光をアナログ電気信号に変換するための画素を行列状に複数備え、複数の前記画素が少なくとも第１の画素群と第２の画素群とに分割された検出部と、
   前記第１の画素群から出力されたアナログ電気信号を読み出す第１の読出回路と、前記第２の画素群から出力されたアナログ電気信号を読み出す第２の読出回路と、前記第１の読出回路からのアナログ電気信号をデジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記第２の読出回路からのアナログ電気信号をデジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、を含む信号処理部と、
   前記信号処理部に対して夫々に対応するバイアスを与える電源部と、
   前記信号処理部及び前記電源部の少なくとも一方を制御する制御部と、
   を有する撮像装置であって、
   前記制御部は、前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方に入力され得るアナログ電気信号を変更する、又は前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方のＡ／Ｄ変換特性を変更する処理を行うことを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の読出回路は、前記第１の画素群から並列に出力されたアナログ電気信号を直列信号の画像信号として出力する動作を行う第１のマルチプレクサを含み、
   前記第２の読出回路は、前記第１の画素群から並列に出力されたアナログ電気信号を直列信号の画像信号として出力する動作を行う第２のマルチプレクサを含み、
   前記制御部は、検出部に含まれる複数の画素のうち行方向に配列された複数の画素からのアナログ電気信号を処理する期間内に、前記第１及び第２のマルチプレクサの動作に同期して前記処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、前記第２の画素群のアナログ電気信号を変更する処理とは異なる処理を前記第１の画素群からのアナログ電気信号に対して行う、又は、前記第２のＡ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換特性を変更する処理とは異なる処理を前記第１のＡ／Ｄ変換器に対して行うことによって、前記処理を行わない場合に比べて前記第１のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値と前記第２のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号の平均値との間の差異を低減させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記制御部は、撮影時の画像信号と、該撮影時の画像信号の補正を行うための補正用の画像信号と、を略同等の処理を行って取得するように、前記信号処理部及び前記電源部の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第１及び第２の読出回路は夫々、少なくとも１つの増幅器を含み、
   前記制御部は、前記電源部を制御して、前記第１の読出回路の増幅器に与えられる基準電圧及び第２の読出回路の増幅器に与えられる基準電圧のうち少なくとも一方の基準電圧を変更することにより、前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方に入力され得るアナログ電気信号の変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記第１及び第２の読出回路は夫々、少なくとも１つの増幅器を含み、
   前記制御部は、前記第１の読出回路の増幅器及び前記第２の読出回路の増幅器の少なくとも一方の増幅率を変更することにより、前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方に入力され得るアナログ電気信号の変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、前記電源部を制御して、前記第１のＡ／Ｄ変換器に与えられる基準電圧及び第２のＡ／Ｄ変換器に与えられる基準電圧のうち少なくとも一方の基準電圧を変更することにより、前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の少なくとも一方のＡ／Ｄ変換特性を変更する処理を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記制御部は、前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器の夫々の非直線性に関する情報に基づいて前記処理を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記第１及び第２の画素群の走査を行う駆動回路を更に有し、
   前記制御部は、前記駆動回路による前記走査に同期して前記処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    放射線を発生するための放射線発生装置と、
    を含む撮像システム。

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