JP2014086873A - 放射線撮影装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 事前にオフセットパターンを取得した場合でも、アーチファクトが出現することのない、より低ノイズな放射線撮像装置及びその制御方法、プログラムを提供する。
【解決手段】 撮像領域から取得される画像が、放射線が照射されていない状態における、該撮像領域を構成する画素から取得される画素値のオフセット値を補正するためのオフセットパターン用画像であるか、放射線が照射されている状態における有効画像であるかを判定する。判定の結果、撮像領域から取得される画像がオフセットパターン用画像であると判定される場合、撮像領域の一部に設けられている遮光領域から取得される画素値に基づく第１の補正データを生成する。第１の補正データを第１のメモリに保存する。判定の結果、撮像領域から取得される画像が有効画像であると判定される場合、遮光領域から取得される画素値に基づく第２の補正データを生成する。第１の補正データと第２の補正データを用いて、有効画像に発生するアーチファクトを補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像領域に照射される放射線に基づいて、放射線画像を生成する放射線撮像装置及びその制御方法、プログラムに関するものである。

近年デジタルＸ線撮像装置の分野では、イメージインテンシファイアに代わり、解像度の向上や体積の小型化、画像の歪みを押さえることを目的に光電変換素子を用いた等倍光学系の大面積フラットパネル式の放射線撮像装置が普及している。光電変換素子を用いた撮像装置には、アモルファスシリコン型、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型がある。

ガラス基板上のアモルファスシリコン半導体を使用する撮像素子は大画面のものを作成しやすい。しかし、その反面、高速動作に対して半導体特性が十分ではない。また、アモルファスシリコン半導体基板は、単結晶シリコン半導体基板に比べガラス基板上の半導体基板の微細加工が難しく、その結果、出力信号線の容量が大きくなり、ｋＴＣノイズの原因となる。

ＣＣＤ型撮像装置については、完全空乏型で高感度であるが、大画面化には不向きである。ＣＣＤは電荷転送型であるため、大面積になり電荷転送の転送段数が増加すると、駆動電圧が駆動端と中心付近では異なり完全転送が困難になる。また、消費電力はＣＶｆ２（Ｃは基板とウエル間の容量、Ｖはパルス振幅、ｆはパルス周波数）で表されるが、大面積である程、ＣとＶが大きくなり、消費電力がＣＭＯＳ型撮像素子に比較して１０倍以上大きくなる。

ここで、大面積フラットパネル式のセンサとして、光電変換素子にＣＭＯＳ型撮像素子を使用し、シリコン半導体ウエハからＣＭＯＳ型の光電変換素子を矩形状に切り出した矩形半導体基板をタイリングすることにより大面積を実現するものがある（特許文献１）。ＣＭＯＳ型撮像素子は、微細加工によりアモルファスシリコンより高速読み出しが可能で、さらに高感度が得られ、またＣＣＤ型撮像素子のような電荷転送の転送段数や消費電力に問題が無く大面積化が容易である。そのため、ＣＭＯＳ型撮像素子は、大面積フラットパネル式のセンサの特に動画像撮像装置として、優位性が高いことが知られている。

図３はＣＭＯＳ矩形半導体基板の内部構造の一例を模式的に示す図である。

３０１は矩形半導体基板で、チップセレクト端子ＣＳ、光信号出力端子Ｓ、基準電圧信号出力端子Ｎ、水平走査回路スタート信号端子ＨＳＴ、水平走査回路クロック端子ＣＬＫＨ、垂直走査回路スタート信号ＶＳＴ、垂直走査回路クロック端子ＣＬＫＶを有する。

３０３は垂直走査回路であり、横（水平）方向の画素群を選択し、垂直走査クロックＣＬＫＶに同期して画素群を順次副走査方向である垂直方向に走査する。垂直走査回路３０３はシフトレジスタで構成されている。３０４は水平走査回路であり、垂直走査回路３０３により選択された主走査方向である横方向の画素群の列信号線を水平走査クロックＣＬＫＨに同期して順次１画素ずつ選択する。３０２は画素回路であり、垂直走査回路３０３の出力線である行信号線３０５がイネーブルになることにより、列信号線３０６及び３０７にサンプルホールドされた光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎを出力する。列信号線３０６及び３０７に出力された電圧信号を水平走査回路３０４が順次選択することにより、アナログ信号出力線３０８及び３０９に各画素の電圧信号が順次出力される。

以上のように、矩形半導体基板３０１は、垂直走査回路３０３及び水平走査回路３０４を使用したＸＹアドレス方式によるスイッチング動作によって画素選択が行われる。そして、トランジスタで増幅された各画素の光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎの電圧信号は、列信号線３０６及び３０７、アナログ信号出力線３０８及び３０９を通してアナログ出力端子Ｓ及びＮに出力される。

端子ＣＳはチップセレクト信号入力端子であり、端子ＣＳをオンすることにより内部走査に従った撮像素子の光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎがそれぞれ、アナログ出力端子である光信号出力端子Ｓ及び基準電圧信号出力端子Ｎから出力される。読出走査の伝送回路としては、以下のものを構成している。即ち、サンプルホールド回路後段のＳ信号出力切換アナログスイッチ（転送スイッチＳ）、Ｎ信号出力切換アナログスイッチ（転送スイッチＮ）、光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎの伝送路である列信号線３０６及び３０７、列信号線３０６及び３０７を水平走査回路３０４の出力により切り換えるスイッチングトランジスタである。

端子ＣＬＫＶは垂直走査回路３０３の垂直走査回路クロック、端子ＶＳＴは垂直走査回路３０３の垂直走査回路スタート信号である。垂直走査回路スタート信号ＶＳＴをハイレベルにした後、垂直走査回路クロックＣＬＫＶを入力することにより、行選択信号Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖｍが順次イネーブルに入れ替わる。垂直走査が開始されたら垂直走査回路スタート信号ＶＳＴをローレベルにする。

端子ＣＬＫＨは水平走査回路３０４の水平走査回路クロック、端子ＨＳＴは水平走査回路３０４の水平走査回路スタート信号である。水平走査回路スタート信号ＨＳＴをハイレベルにし、水平走査回路クロックＣＬＫＨを入力することにより、列選択信号Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎが順次イネーブルに入れ替わる。水平走査が開始されたら水平走査回路スタート信号ＨＳＴをローレベルにする。

垂直走査回路３０３の行選択信号Ｖ１の出力がイネーブルになると、行選択信号Ｖ１に接続する横１行の画素群（１，１）から（ｎ、１）が選択され、横１行の各画素からそれぞれの列信号線３０６及び３０７に、光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎが出力される。水平走査回路３０４の列選択信号Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎを順次イネーブルに切り換えることにより、横１行の画素の光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎが順次アナログ信号出力線３０８及び３０９を経由し光信号出力端子Ｓ及び基準電圧信号出力端子Ｎに出力される。行選択信号Ｖｍまで同様な水平走査を行うことにより、全画素の画素出力が得られる。

ＣＭＯＳ型撮像素子においては、撮影のための光が照射されていない期間においても暗電流が発生する。このため、ＣＭＯＳ型撮像素子は蓄積後の出力にオフセット値を持ち、光を照射しなくともゼロでない値を各画素が光信号データとして出力する。ある蓄積期間に光を照射しないで取得した光信号データをＣＭＯＳ型撮像素子のオフセットパターンとして取得する。そして、その蓄積期間と同じ蓄積期間の動画像を取得する際に得た光信号データから、事前に取得した蓄積期間のオフセットパターンを減算しオフセット補正する。このとき、オフセットパターンのランダム成分を軽減するために、連続で複数のオフセットパターンを取得し、その複数のオフセットパターンを平均処理して使用することが一般的である。

特開２００２−３４４８０９号公報

ここで、図４の矩形半導体基板３０１が、大面積フラットパネル式センサを実現するために１２列×２行でタイリングされている様子を示す。このとき、隣り合う矩形半導体基板との画素ピッチを維持するために、矩形半導体基板３０１は複数の層をもち、垂直走査回路３０３と画素回路３０２とを異なる層で重ね合わせて実装する必要がある。

図４において、画素回路は「□」で表され、垂直走査回路３０３と重ね合わせて実装された画素回路領域を４０２で表し、それ以外の画素回路領域を４０１で表している。垂直走査回路３０３は、各画素回路３０２の光信号Ｓ及び基準電圧信号Ｎを走査時に電力を消費し、温度が上昇する。よって、画素回路領域４０２上の画素回路は、画素回路領域４０１上の画素回路に比べ、画像取得時に温度が上昇しやすい。

つまり、画像取得時間が長くなればなるほど、画素回路領域４０２上の画素回路の温度は高くなる。一般に、ＣＭＯＳ型撮像素子は温度特性を持ち、オフセットパターンは温度が高くなると指数関数的に増加することが知られている。事前にオフセットパターンを取得し、そのオフセットパターンを使用して得られた画像を補正するとき、例えば、長時間の画像取得を行っていた場合、オフセットパターンと取得した画像の垂直走査回路３０３の温度差が大きくなる。温度差が大きくなることにより、画素回路領域４０２上の画素回路はオフセット補正では補正しきれず、垂直走査回路３０３に沿った画素列にさらなるオフセット値が発生し、アーチファクトが出現する。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、事前にオフセットパターンを取得した場合でも、アーチファクトが出現することのない、より低ノイズな放射線撮像装置及びその制御方法、プログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明による放射線撮影装置は以下の構成を備える。即ち、
撮像領域に照射される放射線に基づいて、放射線画像を生成する放射線撮像装置であって、
前記撮像領域から取得される画像が、前記放射線が照射されていない状態における、該撮像領域を構成する画素から取得される画素値のオフセット値を補正するためのオフセットパターン用画像であるか、前記放射線が照射されている状態における有効画像であるかを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記オフセットパターン用画像であると判定される場合、前記撮像領域の一部に設けられている遮光領域から取得される画素値に基づく第１の補正データを生成する第１の生成手段と、
前記第１の補正データを第１のメモリに保存する保存手段と、
前記判定手段の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記有効画像であると判定される場合、前記遮光領域から取得される画素値に基づく第２の補正データを生成する第２の生成手段と、
前記第１の補正データと前記第２の補正データを用いて、前記有効画像に発生するアーチファクトを補正する補正手段と
を備える。

本発明によれば、オプティカルブラックを使用し、さらにオフセットパターン取得タイミングを自動で判定することにより、垂直走査回路に起因するアーチファクトを抑え、より低ノイズな放射線撮像装置を提供することができる。。

実施形態１及び実施形態２に従う放射線動画撮像装置システム全体を示す模式的ブロック図である。 実施形態１のオフセットパターン取得時のＸ線制御装置のフローチャートである。 実施形態１のＣＭＯＳ型撮像素子である矩形半導体基板の内部構造の一例を模式的に示す図である。 実施形態１の２×１２でタイリングされた、フラットパネルセンサと垂直走査回路との関係を示す図である。 実施形態１の矩形半導体基板内での画素回路と垂直走査回路及び水平走査回路との位置関係を示す図である。 実施形態１のオフセットパターンを取得しているか否かの判定を行う時のフラットパネルセンサ上の領域の分け方の一例を示す図である。 実施形態１に従う撮影制御部の制御の一例を示すフローチャートである。 実施形態２に従う撮影制御部の制御の一例を示すフローチャートである。 実施形態３に従う撮影制御部の制御の一例を示すフローチャートである。 実施形態３に従う放射線動画撮像装置システム全体を示す模式的ブロック図である。 実施形態４に従うシステムのブロック図である。 実施形態４に従う画像処理装置の処理を示すフローチャートである。 実施形態４に従う放射線撮像装置による処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明による撮像装置の実施形態１を示す大面積フラットパネル式の放射線動画撮像装置システム全体の模式的ブロックである。

１００は放射線撮像装置、１０１は画像処理装置及びシステム制御装置（以下、画像処理装置と略称）、１０２は画像表示装置、１０３はＸ線発生装置、１０４はＸ線管である。撮影時には画像処理装置１０１により、放射線撮像装置１００とＸ線発生装置１０３が同期制御される。被写体を透過した放射線であるＸ線は、シンチレータ（不図示）により可視光に変換され、光量に応じた光電変換後、Ａ／Ｄ変換が行われ、Ｘ線照射に対応したフレーム画像データが放射線撮像装置１００から出力先の外部装置である画像処理装置１０１に転送される。更に、フレーム画像データは、画像処理装置１０１で画像処理が行われた後、画像表示装置１０２に放射線画像がリアルタイムに表示される。

放射線撮像装置１００において、１０５は撮像領域であるフラットパネルセンサである。フラットパネルセンサ１０５は、シリコン半導体ウエハから二次元の光電変換素子を短冊状に切り出したＣＭＯＳ型撮像素子である矩形半導体基板３０１が、平面基台（不図示）上に１２列×２行のマトリクス状にタイリングされて構成されている。矩形半導体基板３０１は、つなぎ用エリアセンサとして開発されている。矩形半導体基板３０１上には、光電変換画素（光電変換素子）は等ピッチで二次元に並んで（配列されて）いる。つまり、複数行の画素と複数列の画素が矩形半導体基板３０１上に形成されている。そして、平面基台上で隣接する矩形半導体基板３０１は、矩形半導体基板と矩形半導体基板の境界を挟んで光電変換画素が矩形半導体基板上と同じピッチになるようにタイリングされている。

フラットパネルセンサ１０５の上辺部と下辺部には、マトリクス状に並んだ矩形半導体基板３０１の外部端子（電極パット）（不図示）が一列に並んでいる。矩形半導体基板３０１の電極パットはフライングリード式プリント配線板（不図示）で外部回路と接続されている。矩形半導体基板３０１上にはアナログ出力のイネーブル／ディスーブルを切り換えるアナログ出力用スイッチ素子等の切り換え素子が構成されている。アナログ出力用スイッチ素子を構成することにより、チップセレクト制御信号による矩形半導体基板３０１の出力制御が可能で、矩形半導体基板３０１のアナログ出力線同士をまとめて接続し直接増幅器に接続することができる。

１０９は撮影制御部であり、画像処理装置１０１と制御コマンドの通信、同期信号の通信、及び画像処理装置１０１への画像データの送信を行う。また、撮影制御部１０９は、フラットパネルセンサ１０５の制御機能も兼ね備えている。そして、撮影制御部１０９は、フラットパネルセンサ１０５の駆動制御、撮影モード制御、放射線撮像装置１００内の複数のＡ／Ｄ変換装置からＡ／Ｄ変換されたブロック毎のデジタル画像データをフレームデータに合成し、画像処理装置１０１に転送する。

１１０はコマンド制御用インタフェースであり、画像処理装置１０１と撮影制御部１０９との間の通信路となる。コマンド制御用インタフェース１１０を介して、画像処理装置１０１からは撮影制御部１０９への各種撮影モードの設定、各種パラメータの設定、撮影開始設定、撮影終了設定等が通信される。また、コマンド制御用インタフェース１１０を介して、撮影制御部１０９からは画像処理装置１０１へ放射線撮像装置の状態等が通信される。１１１は画像データインタフェースであり、撮影された画像データが、撮影制御部１０９から画像処理装置１０１へ送信される。

１１２はＲＥＡＤＹ信号であり、放射線撮像装置１００が撮影可能状態になったことを撮影制御部１０９から画像処理装置１０１へ通知する。１１３は外部同期信号であり、画像処理装置１０１が撮影制御部１０９のＲＥＡＤＹ信号１１２を受信して、撮影制御部１０９にＸ線曝射のタイミングを通知する。１１４は曝射許可信号である。この曝射許可信号１１４がイネーブルの間に画像処理装置１０１からＸ線発生装置１０３に曝射信号が送信されることで、Ｘ線管１０４から曝射されたＸ線が有効なＸ線として蓄積され、Ｘ線画像（診断用の有効画像）が形成される。

実施形態１では、オフセットパターンは、連続（所定のサンプリング周期）で複数枚の画像を取得し、画像処理装置１０１でその取得した複数枚の画像を平均化したものを使用する。画像を平均化することにより、オフセットパターンのランダム成分を抑えている。また、オフセットパターンは複数種類の撮影モード毎に、そのモード設定後に、システム制御装置でもある画像処理装置１０１内のメモリ（不図示）に保存される。

オフセットパターン用画像の取得は画像処理装置１０１により行われる。オフセットパターン用画像の取得はシステムの起動時に行うことが好ましい。また、オフセットパターン用画像取得後、一定時間以上経過した場合も、再度取得することが好ましい。

オフセットパターン用画像取得時とＸ線画像取得時の画像処理装置１０１の動作の違いについて図２を用いて説明する。

図２は画像処理装置１０１が外部同期信号１１３を放射線撮像装置１００へ送信する際のＸ線発生装置１０３への制御方法を示すフローチャートである。

まず、画像処理装置１０１において、オフセットパターン用画像の取得を行うか、Ｘ線画像の取得を行うかの判定を行う（ステップＳ２０１）。オフセットパターン用画像の取得を行うと判定した場合（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、Ｘ線発生装置１０３に曝射信号を送信せずに、Ｘ線が曝射されない画像を放射線撮像装置１００から取得する（ステップＳ２０２）。一方、オフセットパターン用画像を取得しないと判定した場合（ステップＳ２０１でＮＯ）、Ｘ線発生装置１０３に曝射信号を送信し、Ｘ線が曝射された診断用のＸ線画像を放射線撮像装置１００から取得する（ステップＳ２０３）。

尚、矩形半導体基板３０１には、外部端子側に、映像信号で黒の基準を規定する画素領域であるオプティカルブラック領域（遮光領域）１１５が撮像領域の一部に実装されている。具体的には、オプティカルブラック領域１１５を外部端子側に実装することにより、フラットパネルセンサ１０５の上下端のみにオプティカルブラック領域１１５が配置される。よって、Ｘ線画像の形成において、オプティカルブラック領域１１５による画像の不連続性は発生しない。

また、オプティカルブラック領域１１５は、画素回路（オプティカルブラック画素）の回路構成が通常の画素回路（通常画素（診断用に使用する有効画素））と同様であり、垂直走査回路３０３の温度変化について、通常画素と同様に影響を受けるようになっている。よって、オプティカルブラック領域１１５において垂直走査回路３０３が重なり合って実装されている領域を利用し、アーチファクトの補正を行うことができる。

図５は矩形半導体基板３０１内のオプティカルブラック領域と垂直走査回路３０３の位置関係を示している。図５においては通常画素３０２Ａは「□」で表現され、オプティカルブラック画素３０２Ｂは「■」で表現されている。図５ではオプティカルブラック画素は４行確保されている。図５では、主走査方向の１行につき１６個の画素回路（画素）が実装されており、そのうち右から３番目と４番目の画素列が垂直走査回路３０３と重なり合うように実装されている。ここで、水平走査回路３０４は画素回路と重ね合わせず、画素回路の外側に実装されている。このようにすることで、水平走査回路３０４が発熱することによる、画素回路への影響を抑えることができる。

次に、オプティカルブラック領域１１５を利用した画像補正処理について説明する。

まず、オフセットパターン用画像を取得しているときのオプティカルブラック領域１１５の画素値について、各列方向に平均化処理を行う。図５においては、４行１６列のオプティカルブラック画素について、列方向に画素値の平均化処理を行い、列毎の１６個の列方向補正データを取得する。次に、平均化処理を行った列方向補正データを通常画素部の各列に対応した補正データＡ（第１の補正データ）として撮影制御部１０９と接続されたメモリ１１６に保存しておく。Ｘ線画像を取得時のオプティカルブラック領域１１５の画素値についても、各列方向に画素値の平均化処理を行い、一行分の各列に対応した補正データＢ（第２の補正データ）を生成する。

次に、予め保存してあるオフセットパターン用画像取得時の補正データＡと同じ列に対応する補正データ同士で減算を行う。これにより、オフセットパターン用画像を取得しているときと、Ｘ線画像（有効画像）を取得しているときの温度変化によるオフセット値の差分による有効画像中のアーチファクトの発生量を取得することができる。このアーチファクトの発生量のデータをアーチファクト補正データとする。また、ここでは、各列に対応するアーチファクトの発生量を減算により算出しているが、除算により比率を算出するものでもよい。

得られたアーチファクト補正データを使用し、Ｘ線画像を補正する。各列単位で、得られたアーチファクト補正データを減算することにより、Ｘ線画像を補正する。

ここで、アーチファクト補正データを用いた補正について、予めアーチファクトが発生する列がわかっている列のみに注目することも可能である。例えば、アーチファクトが発生する列とその他の列のアーチファクト補正データの値の差を算出し、その差を用いて対象列のみの減算をするものでもよい。また、補正方法は減算のみならず、例えば、アーチファクト補正データが、比率で与えられるものである場合は、乗算等により補正することも可能である。

次に、オフセットパターン用画像取得時とＸ線画像取得時の画像の判定方法について説明する。

オフセットパターン用画像を取得しているか、Ｘ線画像（診断用の有効画像）を取得しているかの判定は、画像を複数の領域に分け、領域毎の画素値の平均値を使用する。図１では、有効画素領域において、タイリングされた矩形半導体基板３０１単位での平均値を使用する。つまり、矩形半導体基板３０１が配置されている２４個の領域において画素値の平均値を算出する。すべての平均値が予め決めておいたオフセットパターンレベルの画素値以下である場合は、オフセットパターン用画像の取得時であると判定する。また、一つ以上の領域で画素値の平均がオフセットパターンレベルを上回る場合は、Ｘ線画像取得時であると判定する。

尚、オフセットパターンレベルはすべての矩形半導体基板３０１で同じ値に設定してもよいが、矩形半導体基板３０１毎に値を設定する方が望ましい。矩形半導体基板３０１はそれぞれに若干のオフセットパターンレベルの違いを持つため、矩形半導体基板３０１毎にオフセットパターンレベルを設定することで、より精度よくオフセットパターン用画像の取得時であるか否かを判定することができる。ここで、オフセットパターンレベルは撮影制御部１０９上の内部メモリ（不図示）に保存しておく。

尚、画像内に欠陥画素が存在する場合は、欠陥画素に画素値が引っ張られる（低められる）可能性があるため、予め欠陥画素の位置と総数を予め記憶しておき、判定対象から除外するようにするか、予め欠陥画素に対する画素値を補正しておく等の対策を行う。

また、領域の分割については、すべての画素を対象にする必要はない。例えば、図６に示すように、フラットパネルセンサ１０５の中央部のみを領域Ａ〜Ｌで１２分割して、各領域について画素値の平均を算出する構成であってもよい。フラットパネルセンサ１０５の中央部のみを対象にすることにより、例えば、Ｘ線照射野を絞り、中央部にしかＸ線が照射されないような場合において、計算の無駄を省くことができる。

次に、オフセットパターンレベルの生成について説明する。ＣＭＯＳ型撮像素子は温度の影響を受け、オフセットパターンにおける画素値が変化する。よって、オフセットパターンレベルは随時生成し、更新することが望ましい。オフセットパターンレベルは、矩形半導体基板３０１毎に、オプティカルブラック領域１１５の画素値を平均した値に、ある程度の値を加算した値を用いる。例えば、Ａ／Ｄ変換器の分解能が１４ビットであり、オプティカルブラック領域１１５の画素値の平均が１０００ＬＳＢであった場合は、オフセットパターンレベルとして１５００ＬＳＢを用いる。よって、定期的にオプティカルブラック領域１１５の画素値を読みこみ、オフセットパターンレベルを算出し、値を更新することにより、温度変化によるオフセットパターンレベルへの影響を軽減する。

領域を限定した図６においても、各領域Ａ〜Ｌと同じ矩形半導体基板３０１上にあるオプティカルブラック領域Ａ’〜Ｌ’のそれぞれの画素の平均値を用いて、領域ごとのオフセットパターンレベルを算出する。

図７に図１のシステムで動画像を撮影する際の撮影制御部１０９のアーチファクト補正動作について、フロ−チャートを用いて説明する。

まず、画像取得前に動画を取得するための撮影モードの設定をコマンド制御用インタフェース１１０で行う。ここでの設定は、センサの感度設定や、蓄積時間設定、フレームレートの設定等である。次に、撮影開始設定をコマンド制御用インタフェース１１０を介して行い、アーチファクト補正動作を開始する（ステップＳ７０１）。その後、ＲＥＡＤＹ信号１１２により放射線撮像装置１００が撮影可能状態になったことを、画像処理装置１０１に通知し、画像処理装置１０１から外部同期信号１１３へ送信する。外部同期信号１１３により、フラットパネルセンサ１０５より画像取得を行う（ステップＳ７０２）。

次に、フラットパネルセンサ１０５より取得した画像について、オフセットパターン用画像であるか否かの判定を行う（ステップＳ７０３）。判定の結果、オフセットパターン用画像であると判定した場合（ステップＳ７０３でＹＥＳ）、オフセットパターン用画像が連続で指定枚数続いているかを判定する（ステップＳ７０４）。オフセットパターン用画像が連続指定枚数以下である場合（ステップＳ７０４でＮＯ）、次の画像出力の取得判定、つまり、外部同期信号１１３による同期信号を待機する（ステップＳ７１０）。

一方、オフセットパターン用画像が連続指定枚数以上であると判定した場合（ステップＳ７０４でＹＥＳ）、その時、取得されたオフセットパターン用画像を用いて補正データＡを生成（第１の生成）する（ステップＳ７０５）。ステップＳ７０４においてオフセットパターンの連続枚数は予め撮影制御部１０９に設定されており、少なくともオフセットパターンを取得するために画像処理装置１０１で必要とするオフセットパターン用画像の枚数以上の値を設定する。撮影制御部１０９には、撮影モード毎にオフセットパターン用画像取得時の補正データＡを保存する保存領域があり、生成された補正データＡは撮影制御部１０９と接続されたメモリ１１６において指定された保存領域に保存する（ステップＳ７０６）。その後、ステップＳ７１０の次の画像出力の取得判定へと移行する。

一方、ステップＳ７０３で、判定の結果、オフセットパターン用画像でない、つまり、Ｘ線画像であると判定した場合（ステップＳ７０３でＮＯ）、Ｘ線画像の補正データＢを生成（第２の生成）する（ステップＳ７０７）。生成したＸ線画像について、撮影モード毎に保存されているオフセットパターン取得時の補正データＡを使用し、Ｘ線画像の補正データＢから減算をして、アーチファクト補正データを生成する（ステップＳ７０８）。生成したアーチファクト補正データを使用してＸ線画像を補正する（ステップＳ７０９）。補正されたＸ線画像は順次画像データインタフェース１１１から画像処理装置１０１へ転送される。

そして、次の画像取得の有無の判定を行う（ステップＳ７１０）。次の画像を取得する場合（ステップＳ７１０でＹＥＳ）、ステップＳ７０２に戻る。一方、次の画像を取得しない場合（ステップＳ７１０でＮＯ）、処理を終了する。処理の終了は、コマンド制御用インタフェース１１０で撮影終了設定がなされた場合に本処理を終了する。

以上説明したように、実施形態１によれば、オフセットパターン用画像の取得タイミングを判定するとともに、その判定された取得タイミングに応じて、オプティカルブラックを利用してアーチファクト補正データを生成するための、補正データを生成する。

これにより、自動で垂直走査回路３０３において起因する縦ラインアーチファクトの影響を抑えた画像の出力を行い、画像処理装置１０１でのオフセットパターン補正を行う時に、低ノイズな画像を得ることができる。

尚、実施形態１では、ステップＳ７０４において、補正データＡをオフセットパターン用画像が連続で指定枚数続いていると判定された場合に生成しているが、これに限定されない。例えば、ステップＳ７０３において、オフセットパターン用画像と判定された後に、補正データＡを生成してもよい。生成した補正データＡは順次メモリ１１６に記憶しておく。この動作により、画像処理装置１０１で使用されるオフセットパターン用画像について、すべての画像の補正データＡを取得することができる。例えば、オフセットパターン用に１６枚の画像を使用した場合、１６個の補正データＡを取得することができ、この１６個の補正データを平均化することにより、補正データＡのランダムノイズ成分を低減できる。

＜実施形態２＞
図８は、本発明の実施形態２の図１のシステムで動画像を撮影する際の撮影制御部１０９のアーチファクト補正動作についてのフロ−チャートである。

実施形態１と異なるところは、各撮影モードに対して、オフセットパターン用画像であるか否かの判定を一度しか行わないところである。

まず、実施形態１と同様に撮影モード（画像取得モード）の設定を行い、撮影開始設定を行う（ステップＳ８０１）。次に、画像取得を行う（ステップＳ８０２）。次に、オフセットパターン用画像であるか否かの判定を行う（ステップＳ８０３）。判定の結果、オフセットパターン用画像であると判定した場合（ステップＳ８０３でＹＥＳ）、その時、取得されたオフセットパターン用画像取得時の補正データＡを生成する（ステップＳ８０４）。そして、その補正データＡをメモリ１１６の指定された保存領域に保存して、終了する（ステップＳ８０５）。

一方、判定の結果、オフセットパターン用画像でない、つまり、Ｘ線画像であると判定した場合（ステップＳ８０３でＮＯ）、実施形態１と同様に、Ｘ線画像の補正データＢを生成する（ステップＳ８０６）。次に、アーチファクト補正データを生成する（ステップＳ８０７）。そして、Ｘ線画像を補正する（ステップＳ８０８）。但し、実施形態２では、実施形態１と異なり、次の画像取得からは、オフセットパターン用画像であるか否かの判定は行わず、取得した画像をＸ線画像とみなし、次の画像が取得されるか否かの判定を行う（ステップＳ８０９）。この動作を、撮影終了設定がなされるまで続ける。

以上説明したように、実施形態２によれば、オフセットパターン用画像であるか否かの判定を最初の１枚目で行うことにより、撮影制御部１０９の負荷を減らすことができる。そのため、処理時間が短縮されることにより、より高速なフレームレートにも対応できるようになる。

＜実施形態３＞
図９は、本発明の実施形態３の図１０のシステムで動画像を撮影する際の撮影制御部１０９のアーチファクト補正動作についてのフロ−チャートである。

実施形態３は、実施形態１の図１の構成に対して、異常検知信号入力部１１９と、画像処理装置１０１から撮影制御部１０９へ異常検知信号の入力を行う異常検知インタフェース１１８と、既存のオフセットパターンの補正データＡの退避用メモリ１１７を追加している。

通常、オフセットパターン用画像を取得した場合、画像処理装置１０１ではオフセットパターンを作成する。しかし、例えば、画像処理装置１０１にて不具合が発生し、オフセットパターン用画像の取得に失敗した場合、新規にオフセットパターンを作成することができない。この時に、撮影制御部１０９が正常にオフセットパターン用画像を送信していた場合、その時の補正データＡは生成されてしまうため、補正データＡとオフセットパターンの間に温度上の差異が生じる可能性がある。温度上の差異が発生した場合、画像表示装置１０２に表示される画像上に縦ライン状のアーチファクトが発生する恐れがある。

そこで、実施形態３では、画像表示装置１０２の表示画像について、使用者が画像に縦ライン状のアーチファクトによる異常（違和感）があると感じた場合、異常検知信号入力部１１９を使用して、画像処理装置１０１へ異常検知信号を送信する。この異常検知信号は、使用者が観察する観察画像にアーチファクトがあることを示す情報となる。異常検知信号入力部１１９は、例えば、キーボードやボタン等による入力装置によって実現される。画像処理装置１０１では、異常検知信号を検知すると、異常検知インタフェース１１８を使用して、ただちに撮影制御部１０９へ異常検知信号を送信する。撮影制御部１０９では異常検知信号を検知すると、異常検知フラグを立てる。ここで、退避用メモリ１１７（第２のメモリ）についてもメモリ１１６（第１のメモリ）と同様に、モード毎の領域を有する。

まず、実施形態１と同様に撮影モードの設定を行い、撮影開始設定を行う（ステップＳ９０１）。次に、画像取得を行う（ステップＳ９０２）。次に、オフセットパターン用画像であるか否かの判定を行う（ステップＳ９０３）。判定の結果、オフセットパターン用画像であると判定した場合（ステップＳ９０３でＹＥＳ）、オフセットパターン用画像が連続で指定枚数続いているかを判定する（ステップＳ９０４）。オフセットパターン用画像が連続指定枚数以下である場合（ステップＳ９０４でＮＯ）、次の画像出力の取得判定を行う（ステップＳ９０８）。

一方、オフセットパターン用画像が連続指定枚数以上であると判定した場合（ステップＳ９０４でＹＥＳ）、その時、取得されたオフセットパターン用画像取得時の補正データＡを生成する（ステップＳ９０５）。このとき、もとから保存されていた既存の補正データＡ’を更新（上書き消去）される前に退避用メモリ１１７に保存する（ステップＳ９０６）。その後、補正データＡをメモリ１１６上の指定された保存領域に保存する（ステップＳ９０７）。

一方、ステップＳ９０３で、判定の結果、オフセットパターン用画像でない、つまり、Ｘ線画像であると判定した場合（ステップＳ９０３でＮＯ）、実施形態１と同様に、Ｘ線画像の補正データＢを生成する（ステップＳ９０９）。

次に、異常検知信号のフラグが立っているか否かを判定する（ステップＳ９１０）。この異常検知信号のフラグが立っていない場合（ステップＳ９１０でＮＯ）、実施形態１と同様に、撮影モード毎に保存されている補正データＡを使用し、アーチファクト補正データを生成する（ステップＳ９１１）。そして、生成したアーチファクト補正データを使用してＸ線画像を補正する（ステップＳ９１５）。

そして、次の画像取得の有無の判定を行う（ステップＳ９０８）。次の画像を取得する場合（ステップＳ９０８でＹＥＳ）、ステップＳ９０２に戻る。一方、次の画像を取得しない場合（ステップＳ９０８でＮＯ）、処理を終了する。処理の終了は、コマンド制御用インタフェース１１０で撮影終了設定がなされた場合に本処理を終了する。

一方、ステップＳ９０９において、異常検知信号のフラグが立っている場合（ステップＳ９０９でＹＥＳ）、Ｘ線画像の補正データＢを、退避用メモリ１１７に保存されている、撮影モードに対応した補正データＡ’で減算する。これにより、アーチファクト補正データを生成する（ステップＳ９１２）。このとき、退避用メモリ１１７に保存されている補正データＡ’を、メモリ１１６のモード毎に指定された領域にコピー（上書き）し、新たに補正データＡとする（ステップＳ９１３）。その後、異常検知信号のフラグを下げる（ステップＳ９１４）。その後、生成したアーチファクト補正データを使用してＸ線画像を補正する（ステップＳ９１５）。

このように、退避用メモリ１１７及び異常検知信号入力部１１９を設ける。これにより、オフセットパターン用画像の取得を行っているが、オフセットパターンの更新を画像処理装置１０１で行わなかった場合でも、アーチファクトによる画像の違和感を極力抑えることができる。

以上説明したように、実施形態３によれば、実施形態１で説明した効果に加えて、異常時が発生した場合には、異常発生前の補正データを利用して補正を行うことが可能となるので、より適切なアーチファクト補正を行うことが可能となる。

＜実施形態４＞
図１１は、本発明の実施形態４を示すシステムのブロック図である。
実施形態４は、実施形態１の図１の構成に対して、オフセットパターン取得通知インタフェース１２０が追加されている。オフセットパターン取得通知インタフェース１２０は、オフセットパターン取得信号とオフセットパターン取得接続検知信号とからなる。

オフセットパターン取得信号は現在取得している画像がオフセットパターン用画像であるか否かを通知する信号である。この信号により、図７のステップＳ７０３におけるオフセットパターン用画像であるか否かの判定を、取得画像で行う必要がないため、撮影制御部１０９の負荷が軽くなり、より高フレームレートでの動作が可能となる。

オフセットパターン取得接続検知信号は、オフセットパターン取得通知インタフェースが接続されているか否かを通知する信号である。撮影制御部１０９にてオフセットパターン取得通知インタフェース１２０が接続されていない場合は、ＬＯＷ（またはＨＩＧＨ）電位に固定されるようにし、オフセットパターン取得通知インタフェース１２０が接続された時にＨＩＧＨ（またはＬＯＷ）電位にドライブされる構造になっている。

図１２、図１３を用いてオフセットパターン取得通知インタフェースの接続の有無を判定する処理について説明する。

図１２は画像処理装置１０１が起動してから画像を表示するまでの動作フローチャート、図１３は放射線撮像装置１００が起動してからオフセットパターン取得通知インタフェースの接続の有無を判定するまでの動作フローチャートを示す。

まず、システム全体に電源が投入され、画像処理装置１０１と放射線撮像装置１００が起動する（図１２のステップＳ１２０２及び図１３のステップＳ１３０２）。次に、画像処理装置１０１の初期設定を行う（ステップＳ１２０３）。同時に、放射線撮像装置１００の初期化を行う（ステップＳ１３０２）。次に、画像処理装置１０１と放射線撮像装置１００の双方の接続チェックを行う（図１２のステップＳ１２０４及び図１３のステップＳ１３０４）。これは、コマンド制御用インタフェース１１０との接続の確立、画像データインタフェース１１１の接続の確立を行う。

その後、オフセットパターン取得接続検知信号を用いて、放射線撮像装置１００におけるオフセットパターン取得通知インタフェース１２０の接続の有無を判定する（ステップＳ１３０５）。オフセットパターン取得通知インタフェース１２０が接続されていないと判定された場合（ステップＳ１３０５でＮＯ）、実施形態１〜３のオフセットパターン用画像取得時とＸ線画像取得時の画像の判定方法と同じように取得画像からの判定を行うように撮影制御部１０９を設定する（ステップＳ１３０７）。一方、オフセットパターン取得通知インタフェース１２０が接続さたと判定された場合（ステップＳ１３０５でＹＥＳ）、オフセットパターン取得信号により画像を判定するように撮影制御部１０９を設定する（ステップＳ１３０６）。尚、実施形態４では、オフセットパターン取得通知インタフェース１２０の接続は確立されているとする。

その後、画像処理装置１０１において、コマンド制御用インタフェース１１０により撮影モードの設定等の入力を行う（ステップＳ１２０５）。放射線撮像装置１００からＲＥＡＤＹ信号１１２を受信後、画像処理装置１０１において、外部同期信号１１３を用いてオフセットパターン用画像の撮影を開始する（ステップＳ１２０６）。ここでは、オフセットパターン取得信号をＯＮにし、Ｘ線発生装置１０３へ曝射信号を送信しない。次に、画像処理装置１０１において、オフセットパターン用画像を取得する（ステップＳ１２０７）。

画像処理装置１０１において、画像データインタフェース１１１から取得したオフセットパターン用画像を用いて、オフセットパターンを作成する（ステップＳ１２０８）。続いて、画像処理装置１０１において、Ｘ線画像の撮影を開始する（ステップＳ１２０９）。ここでは、オフセットパターン取得信号をＯＦＦにし、Ｘ線発生装置１０３へ曝射信号を送信し、Ｘ線管１０４からＸ線が曝射されるようにする。次に、画像処理装置１０１において、Ｘ線画像を取得する（ステップＳ１２１０）。

画像処理装置１０１において、Ｘ線画像からあらかじめ取得していたオフセットパターンを減算する（ステップＳ１２１１）。画像処理装置１０１において、適切な画像処理を行う（ステップＳ１２１２）。画像処理装置１０１において、画像表示装置１０２に画像が表示される（ステップＳ１２１３）。

実施形態４では、オフセットパターン取得接続検知信号はオフセットパターン取得通知インタフェース１２０を用いて、ＨＩＧＨ及びＬＯＷの信号により接続するようにしているが、これに限定されない。例えば、コマンド制御用インタフェース１１０を用いて、コマンドにより放射線撮像装置１００に接続有無の通知をしてもよい。

以上説明したように、実施形態４によれば、実施形態１乃至３の効果に加えて、撮影制御部１０９の負荷が軽くなり、より高フレームレートでの動作が可能となる。

＜実施形態５＞
実施形態１乃至４では、オプティカルブラック領域がフラットパネルセンサの上下端に設けられる構成を示しているが、これに限定されない。装置構成、用途や目的によっては、フラットパネルセンサの左右端や、任意の領域にオプティカルブラック領域を設ける構成であっても良い。即ち、アーチファクト等のノイズを補正するための画素値を取得できる位置であれば、撮像領域であるフラットパネルセンサの少なくとも一部に遮光領域であるオプティカルブラック領域を設けることができる。

尚、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (12)

1. 撮像領域に照射される放射線に基づいて、放射線画像を生成する放射線撮像装置であって、
   前記撮像領域から取得される画像が、前記放射線が照射されていない状態における、該撮像領域を構成する画素から取得される画素値のオフセット値を補正するためのオフセットパターン用画像であるか、前記放射線が照射されている状態における有効画像であるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記オフセットパターン用画像であると判定される場合、前記撮像領域の一部に設けられている遮光領域から取得される画素値に基づく第１の補正データを生成する第１の生成手段と、
   前記第１の補正データを第１のメモリに保存する保存手段と、
   前記判定手段の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記有効画像であると判定される場合、前記遮光領域から取得される画素値に基づく第２の補正データを生成する第２の生成手段と、
   前記第１の補正データと前記第２の補正データを用いて、前記有効画像に発生するアーチファクトを補正する補正手段と
   を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記判定手段は、前記撮像領域から取得される画像を複数の領域に分割した場合の領域毎の画素値を使用して、前記オフセットパターン用画像であるか、前記有効画像であるかを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記判定手段は、前記領域毎の画素値の平均値を使用して、前記オフセットパターン用画像であるか、前記有効画像であるかを判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記判定手段は、前記領域の欠陥画素の位置と総数を予め記憶しておき、前記欠陥画素を判定対象として除外する、もしくは前記欠陥画素に対する画素値を補正する
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記平均値として、前記領域毎の遮光領域の画素値の平均値を用いる
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置
6. 前記判定手段は、前記撮像領域から、前記オフセットパターン用画像と判定される画像が連続して指定枚数続いて取得される場合、その時に、前記撮像領域から取得される画像を前記オフセットパターン用画像であると判定する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記判定手段は、画像取得モードの設定後に、前記撮像領域から取得される画像を用いて、該画像が、前記オフセットパターン用画像であるか、前記有効画像であるかを判定する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 当該放射線撮像装置が出力する画像に対する異常検知を示す異常検知信号を、前記画像の出力先の外部装置から受信する受信手段と、
   前記第１の生成手段で新規の前記第１の補正データが生成された場合には、前記第１のメモリに保存されている既存の前記第１の補正データを第２のメモリに退避する退避手段とを更に備え、
   前記受信手段で前記異常検知信号を受信した場合は、前記保存手段は、前記退避手段で前記第２のメモリに退避した前記第１の補正データで、当該保存手段で前記第１のメモリに保存している前記第１の補正データを上書きする
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記保存手段は、当該放射線撮像装置の複数種類のモード毎に、前記第１の補正データを前記第１のメモリに保存する
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記第１の補正データを生成する毎に、その第１の補正データで、前記保存手段は前記第１のメモリに保存している第１の補正データを更新する
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 撮像領域に照射される放射線に基づいて、放射線画像を生成する放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像領域から取得される画像が、前記放射線が照射されていない状態における、該撮像領域を構成する画素から取得される画素値のオフセット値を補正するためのオフセットパターン用画像であるか、前記放射線が照射されている状態における有効画像であるかを判定する判定工程と、
    前記判定工程の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記オフセットパターン用画像であると判定される場合、前記撮像領域の一部に設けられている遮光領域から取得される画素値に基づく第１の補正データを生成する第１の生成工程と、
    前記第１の補正データを第１のメモリに保存する保存工程と、
    前記判定工程の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記有効画像であると判定される場合、前記遮光領域から取得される画素値に基づく第２の補正データを生成する第２の生成工程と、
    前記第１の補正データと前記第２の補正データを用いて、前記有効画像に発生するアーチファクトを補正する補正工程と
    を備えることを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
12. 撮像領域に照射される放射線に基づいて、放射線画像を生成する放射線撮像装置の制御をコンピュータに機能させるためのプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記撮像領域から取得される画像が、前記放射線が照射されていない状態における、該撮像領域を構成する画素から取得される画素値のオフセット値を補正するためのオフセットパターン用画像であるか、前記放射線が照射されている状態における有効画像であるかを判定する判定手段と、
    前記判定手段の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記オフセットパターン用画像であると判定される場合、前記撮像領域の一部に設けられている遮光領域から取得される画素値に基づく第１の補正データを生成する第１の生成手段と、
    前記第１の補正データを第１のメモリに保存する保存手段と、
    前記判定手段の判定の結果、前記撮像領域から取得される画像が前記有効画像であると判定される場合、前記遮光領域から取得される画素値に基づく第２の補正データを生成する第２の生成手段と、
    前記第１の補正データと前記第２の補正データを用いて、前記有効画像に発生するアーチファクトを補正する補正手段と
    して機能させることを特徴とするプログラム。

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