JP2015019155A - 放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】リセット動作に起因するノイズを防止することができる放射線撮像システムを提供することを課題とする。
【解決手段】放射線撮像システムは、検知手段により放射線の照射開始が検知されるまでの間、複数の画素に対してインタレースのリセット動作を行わせ、検知手段により放射線の照射開始が検知されると、複数の画素に対してインタレースのリセット動作を停止させて電荷の蓄積動作を行わせ、その後、放射線の照射が終了すると、複数の画素の画素出力値の読み出し動作を行わせることにより、放射線の照射に応じた画像情報を出力させる制御手段と、リセット動作の１行分の時間と、読み出し動作の１行分の時間と、検知手段が放射線の照射開始を検知するまでの時間と、検知手段が放射線の照射終了を検知するまでの時間と、リセット動作を停止した行とを基に、暗電流成分を演算する演算手段と、暗電流成分を用いて画像情報を補正する補正手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療診断における一般撮影などの静止画撮影や透視撮影などの動画撮影に好適に用いられる放射線撮像システムに関する。

現在、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検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が普及している。このような放射線撮像装置は、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。このような撮像装置では、Ｘ線発生装置とＦＰＤの同期を行う構成が一般的である。しかしながら、ＦＰＤの設置時にＸ線発生装置とのつなぎこみが必要であり、設置場所が制限されるという課題がある。

これに対して、特許文献１には、放射線発生装置とのインターフェースを構築せずに、変換素子のバイアス線に流れる電流により、放射線の照射開始などを検出する技術が開示されている。具体的には、隣接しない行を順次走査することでリセット動作を行い、放射線の照射を検知したら、リセット動作を停止させ、蓄積動作へ移行する。放射線の照射が終了したら、順次走査を行い、画像データの読み出し動作を行う。また、特許文献１には、画像データの読み出し動作の後で、放射線が照射されない状態でリセット動作から読み出し動作までと同じタイミングでオフセット補正データを読み出す技術が開示されている。

特許文献２では、変換素子の暗電流応答を補正するために、バイアス印加から放射線撮影までの時間と、蓄積時間と、暗電流の応答特性からオフセット補正データの蓄積時間を算出し、算出された蓄積時間に基づきオフセット補正データを読み出して補正する。また、Ｘ線撮影後にオフセット信号を取得する際の各行の走査時間を演算で算出し、算出された走査時間に基づき各行を走査する。また、変換素子の暗電流応答を補正するために、バイアス印加から放射線撮影までの時間と、蓄積時間と、暗電流の応答特性と、予め取得したオフセット補正データから放射線撮影時の画像データに重畳する暗電流成分を算出して補正する。

特開２０１１−２４９８９１号公報 特開２００８−２５９０４５号公報

変換素子の暗電流成分が時間的に変動する場合、特許文献１の技術では、放射線を検知した行の前後で生じる段差状のアーチファクトを補正できずに画質が低下する場合があることを本発明者らは見出した。特に、インタレースと呼ばれる隣接しない行、たとえば偶数行と奇数行を分けて走査するリセット動作（空読み）を繰り返しながらＸ線の検知を行う場合には、行方向に発生する偶奇数行の縞状のアーチファクトを補正できずに画質が低下する場合がある。

一方で、特許文献２には、リセット動作（空読み）の途中に、放射線を検知した場合に走査を停止して、蓄積動作に入る概念自体や、隣接しない行を順次走査してリセット動作を行う概念自体が存在しないため、十分な補正ができない。そのため、特許文献２では、特許文献１と同様に、検知行の前後で生じるアーチファクトや、行方向に生じる偶奇数行の縞状のアーチファクトが画質を低下させる場合がある。また、演算で算出した各行の走査時間に基づき、駆動手段を制御することは、複雑な回路構成を必要とするため、実現が困難な場合がある。

本発明の目的は、リセット動作に起因するノイズを防止し、良好な画質の画像情報を得ることができる放射線撮像システムを提供することである。

本発明の放射線撮像システムは、行列状に配置され、放射線を電荷に変換して画素出力値を出力する複数の画素を含む検出部と、放射線の照射開始及び照射終了を検知する検知手段と、前記検知手段により放射線の照射開始が検知されるまでの間、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を行わせ、前記検知手段により放射線の照射開始が検知されると、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を停止させて電荷の蓄積動作を行わせ、その後、前記放射線の照射が終了すると、前記複数の画素の画素出力値の読み出し動作を行わせることにより、前記放射線の照射に応じた画像情報を出力させる制御手段と、前記リセット動作の１行分の時間と、前記読み出し動作の１行分の時間と、前記検知手段が放射線の照射開始を検知するまでの時間と、前記検知手段が放射線の照射終了を検知するまでの時間と、リセット動作を停止した行とを基に、暗電流成分を演算する演算手段と、前記暗電流成分を用いて前記画像情報を補正する補正手段とを有することを特徴とする。

暗電流成分を演算することにより、リセット動作に起因するノイズを防止し、良好な画質の画像情報を得ることができる。

第１の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。 平面型検出器の構成例を示す回路図である。 放射線撮像システムの動作を示すフローチャートである。 放射線撮像システムの駆動タイミング図である。 電荷蓄積期間を説明するための図である。 第２の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。 第３の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。 放射線撮像システムの動作を示すフローチャートである。 放射線撮像システムの駆動タイミング図である。 補正方法を説明するための図である。 第４の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。 予測方法を説明するための図である。 第５の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。 予測方法を説明するための図である。

（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システムの構成例を示すブロック図である。放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。以下、放射線がＸ線である例を説明する。

放射線撮像システムは、Ｘ線発生装置２０１、制御手段２０２、Ｘ線検知手段２０３、駆動手段２０４、読み出し手段２０５、平面型検出器２０６、記憶手段２０７、演算手段２０８、補正手段２０９及び表示手段（又はコンピュータ）２１０を有する。制御手段２０２は、Ｘ線検知手段２０３、駆動手段２０４及び読み出し手段２０５を制御する。駆動手段２０４は、平面型検出器２０６を駆動する。

Ｘ線発生装置（放射線発生装置）２０１は、被写体を介して、平面型検出器２０６及びＸ線検知手段２０３にＸ線（放射線）を照射する。平面型検出器２０６は、Ｘ列×Ｙ行の行列状に配置された複数の画素を有し、各画素は被写体を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積し、その蓄積した電荷を画素出力値として出力する。Ｘ線検知手段２０３は、Ｘ線の照射開始及び照射終了を検知し、Ｘ線の照射信号を制御手段２０２に出力する。平面型検出器２０６は、Ｘ線検知手段２０３がＸ線の照射開始を検知すると、Ｘ線に応じた電荷の蓄積を開始し、Ｘ線検知手段２０３がＸ線の照射終了を検知すると、その蓄積した電荷に応じた画素出力値を読み出し手段２０５に出力する。すると、読み出し手段２０５は、Ｘ列×Ｙ行の画素のＸ線照射に応じた画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）を出力する。

Ｘ線検知手段２０３は、時間ＴＸ及びＴＥを演算手段２０８に出力する。時間ＴＸは、図４に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からＸ線照射開始検知時刻までの時間である。時間ＴＥは、図４に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からＸ線照射終了検知時刻までの時間である。駆動手段２０４は、図４に示すように、Ｘ線照射開始時に空読み（リセット動作）を停止した行ＲＸを演算手段２０８に出力する。

記憶手段２０７は、各画素の暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）と、図４の本読み（読み出し動作）の１行分の時間ＴＨ０と、図４の空読み（リセット動作）の１行分の時間ＴＫ０とを予め記憶し、演算手段２０８に出力する。演算手段２０８は、暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）と、時間ＴＨ０と、時間ＴＫ０と、時間ＴＸと、時間ＴＥと、空読み停止行ＲＸを入力し、Ｘ線撮影時に各画素の信号に重畳される暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を演算及び予測する。具体的には、演算手段２０８は、時間ＴＨ０と、時間ＴＫ０と、時間ＴＸと、時間ＴＥと、空読み停止行ＲＸを基に、図４の各行の電荷蓄積開始時間Ｔ０及び電荷蓄積時間Ｔｓを算出する。その後、演算手段２０８は、電荷蓄積開始時間Ｔ０及び電荷蓄積時間Ｔｓに応じた暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）を算出することより、Ｘ線撮影時に各画素に含まれる暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を予測する。補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行う。表示手段（又はコンピュータ）２１０は、補正手段２０９により補正された画像情報を表示（又は処理）する。

図２は、図１の読み出し手段２０５及び平面型検出器２０６の構成例を示す回路図である。平面型検出器２０６は、垂直駆動回路１１４、検出部１１２及びバイアス電源部１０３を有する。読み出し手段２０５は、読み出し回路１１３、出力バッファアンプ１０９及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１０を有する。

平面型検出器２０６は、放射線を検出する素子（画素）を２次元行列状に配置したセンサであり、放射線を検出して画像情報を出力する。図２では、説明の簡便化のために、３行×３列の画素を有する検出部１１２の例を示す。しかしながら、実際の平面型検出器２０６はより多画素であり、例えば１７インチの場合、約２８００行×約２８００列の画素を有している。

検出部１１２は、行列状に配置された複数の画素を有する。各画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３と、変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３の電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３とを有し、画素出力値を出力する。変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は、間接型の変換素子又は直接型の変換素子であり、照射された放射線を電荷に変換する。間接型の変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は、放射線を光に変換する波長変換体と、その光を電荷に変換する光電変換素子とを有する。直接型の変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は、放射線を直接電荷に変換する。照射された光を電荷に変換する光電変換素子としては、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ＭＩＳ型フォトダイオードを用いることができる。また、光電変換素子は、ＰＩＮ型フォトダイオードでもよい。

スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３は、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタであり、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が好ましい。変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は、それぞれ、一方の電極がスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３の２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極が共通のバイアス線Ｂｓを介してバイアス電源部１０３と電気的に接続される。１行目の複数のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３は、それらの制御端子が１行目の駆動線Ｒ１に共通に電気的に接続される。２行目の複数のスイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３は、それらの制御端子が２行目の駆動線Ｒ２に共通に電気的に接続される。３行目の複数のスイッチ素子Ｔ３１〜Ｔ３３は、それらの制御端子が３行目の駆動線Ｒ３に共通に電気的に接続される。垂直駆動回路１１４は、例えばシフトレジスタであり、駆動線Ｒ１〜Ｒ３を介して、駆動信号をスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３に供給することにより、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３の導通状態を行単位で制御する。

１列目の複数のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３１は、それぞれ、一方の主端子が変換素子Ｓ１１〜Ｓ３１に接続され、他方の主端子が１列目の信号線Ｓｉｇ１に電気的に接続されている。１列目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３１が導通状態である間に、１列目の変換素子Ｓ１１〜Ｓ３１の電荷に応じた電気信号が、信号線Ｓｉｇ１を介して読み出し回路１１３に出力される。２列目の複数のスイッチ素子Ｔ１２〜Ｔ３２は、それぞれ、一方の主端子が変換素子Ｓ１２〜Ｓ３２に接続され、他方の主端子が２列目の信号線Ｓｉｇ２に電気的に接続されている。２列目のスイッチ素子Ｔ１２〜Ｔ３２が導通状態である間に、２列目の変換素子Ｓ１２〜Ｓ３２の電荷に応じた電気信号が、信号線Ｓｉｇ２を介して読み出し回路１１３に出力される。３列目の複数のスイッチ素子Ｔ１３〜Ｔ３３は、それぞれ、一方の主端子が変換素子Ｓ１３〜Ｓ３３に接続され、他方の主端子が３列目の信号線Ｓｉｇ３に電気的に接続されている。３列目のスイッチ素子Ｔ１３〜Ｔ３３が導通状態である間に、３列目の変換素子Ｓ１３〜Ｓ３３の電荷に応じた電気信号が、信号線Ｓｉｇ３を介して読み出し回路１１３に出力される。列方向に複数配列された信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、複数の画素から出力された電気信号を並列に読み出し回路１１３に出力する。

読み出し回路１１３は、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電気信号をそれぞれ増幅する増幅回路１０６を信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３毎に設けている。各増幅回路１０６は、積分アンプ１０５と、可変ゲインアンプ１０４と、サンプルホールド回路１０７とを有する。積分アンプ１０５は、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電気信号を増幅する。可変ゲインアンプ１０４は、積分アンプ１０５からの電気信号を可変ゲインで増幅する。サンプルホールド回路１０７は、可変ゲインアンプ１０４で増幅された電気信号をサンプルしホールドする。積分アンプ１０５は、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電気信号を増幅して出力する演算増幅器１２１と、積分容量１２２と、リセットスイッチ１２３とを有する。積分アンプ１０５は、積分容量１２２の値を変えることにより、ゲイン（増幅率）を変更することが可能である。各列の演算増幅器１２１は、それぞれ、反転入力端子が信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続され、正転入力端子が基準電圧Ｖｒｅｆの基準電源部１１１に接続され、出力端子が増幅された電気信号を出力する。基準電源部１１１は、各演算増幅器１２１の正転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。積分容量１２２は、演算増幅器１２１の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路１０７は、制御信号ＳＨのサンプリングスイッチ１２４と、サンプリング容量１２５とを有する。また、読み出し回路１１３は、各列のスイッチ１２６と、マルチプレクサ１０８とを有する。マルチプレクサ１０８は、各列のスイッチ１２６を順次導通状態することにより、各増幅回路１０６から並列に出力される電気信号を順次、出力バッファアンプ１０９にシリアル信号として出力する。出力バッファアンプ１０９は、電気信号をインピーダンス変換して出力する。アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１０は、出力バッファアンプ１０９から出力されたアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換し、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）として図１の補正手段２０９に出力する。

バイアス電源部１０３は、電流−電圧変換回路１１５及びＡ／Ｄ変換器１２７を有する。電流−電圧変換回路１１５は、バイアス線Ｂｓにバイアス電圧Ｖｓを供給しつつ、バイアス線Ｂｓに流れる電流を電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換器１２７に出力する。Ａ／Ｄ変換器１２７は、電流情報を有するアナログ電圧値を電流情報を有するデジタル電圧値に変換して出力する。図１のＸ線検知手段２０３は、Ａ／Ｄ変換器１２７が出力する電流情報を用いてＸ線の照射開始及び照射終了を検知する。

垂直駆動回路１１４は、図１の駆動手段２０４から入力された制御信号Ｄ−ＣＬＫ，ＯＥ，ＤＩＯに応じて、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３を導通状態にする導通電圧と非道通状態とする非導通電圧を有する駆動信号を、各駆動線Ｒ１〜Ｒ３に出力する。これにより、垂直駆動回路１１４は、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３の導通状態及び非導通状態を制御し、検出部１１２を駆動する。制御信号Ｄ−ＣＬＫは、垂直駆動回路１１４として用いられるシフトレジスタのシフトクロックである。制御信号ＤＩＯは、垂直駆動回路１１４のシフトレジスタの転送パルスである。制御信号ＯＥは、垂直駆動回路１１４のシフトレジスタの出力イネーブル信号である。以上により、垂直駆動回路１１４は、駆動の時間と走査方向を設定する。また、駆動手段２０４は、制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ、及び制御信号ＣＬＫを読み出し回路１１３に出力することによって、読み出し回路１１３の各構成要素の動作を制御する。制御信号ＲＣは、積分アンプ１０５のリセットスイッチ１２３の動作を制御するための信号である。制御信号ＳＨは、サンプルホールド回路１０７のサンプリングスイッチ１２４を制御するための信号である。制御信号ＣＬＫは、マルチプレクサ１０８の動作を制御するためのクロック信号である。

図３は図１の放射線撮像システムの制御方法を示すフローチャートであり、図４はその制御方法のタイミングチャートである。ステップＳ３０１では、電流−電圧変換回路１１５は、図４に示すように、バイアス線Ｂｓにバイアス電圧Ｖｓの印加を開始する。

次に、ステップＳ３０２では、制御手段２０２は、Ｘ線の照射が開始されたか否かを判定する。Ｘ線検知手段２０３は、Ａ／Ｄ変換器１２７が出力する電流情報（照射されるＸ線に応じた電気信号）が閾値以上になった場合に、Ｘ線照射信号を制御手段２０２に出力する。制御手段２０２は、Ｘ線照射信号が入力された場合にはＸ線の照射が開始されたと判断し、Ｘ線照射信号が入力されない場合にはＸ線の照射が開始されていないと判断する。Ｘ線の照射が開始された場合にはステップＳ３０４に進み、Ｘ線の照射が開始されていない場合にはステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、検出部１１２は、制御手段２０２の制御により、図４に示すように、駆動線Ｒ１〜Ｒ１４を導通電圧にし、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３等を導通状態にする。これにより、暗電流の電荷蓄積により生じた変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３等の電荷をリセットするリセット動作（以下、空読みと称する）が行われる。その後、ステップＳ３０２に戻る。検出部１１２は、Ｘ線の照射前に、暗電流によって生じた変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３等の電荷のリセットを行うリセット動作を繰り返し行う。

ステップＳ３０３の空読みでは、図４に示すように、インタレースのリセット動作が行われる。まず、偶数行の画素の駆動線Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，・・・，Ｒ１４が順次導通電圧になり、偶数行の画素のスイッチ素子Ｔ２１，Ｔ４１等が順次導通状態になり、偶数行の画素の変換素子Ｓ２１，Ｓ４１等の電荷がリセットされる。次に、奇数行の画素の駆動線Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，・・・，Ｒ１３が順次導通電圧になり、奇数行の画素のスイッチ素子Ｔ１１，Ｔ３１等が順次導通状態になり、奇数行の画素の変換素子Ｓ１１，Ｓ３１等の電荷がリセットされる。上記の偶数行のリセットと奇数行のリセットとの組みの動作は、Ｘ線開始が検知されるまで、繰り返し行われる。

Ｘ線照射開始の検知後、ステップＳ３０４では、駆動手段２０４は、Ｘ線検知行ＲＸを記憶する。Ｘ線検知行ＲＸは、Ｘ線照射の開始により空読みを停止した行ＲＸを示し、図４の場合には駆動線Ｒ４に対応する４行目である。

次に、ステップＳ３０５では、駆動手段２０４は、制御手段２０２を介して、Ｘ線検知手段２０３から時間ＴＸを入力し、時間ＴＸを記憶する。時間ＴＸは、図４に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からＸ線照射開始検知時刻までの時間である。

次に、ステップＳ３０６では、制御手段２０２は、Ｘ線の照射が終了したか否かを判定する。Ｘ線検知手段２０３は、Ａ／Ｄ変換器１２７が出力する電流情報（照射されるＸ線に応じた電気信号）が閾値未満になった場合に、Ｘ線照射信号の出力を停止する。また、Ｘ線検知手段２０３は、Ｘ線照射開始の検知時刻から所定時間（Ｘ線照射期間）経過後に、Ｘ線照射信号の出力を停止してもよい。制御手段２０２は、Ｘ線照射信号の入力が停止された場合にはＸ線の照射が終了したと判断し、Ｘ線照射信号が入力されている場合にはＸ線の照射が終了していないと判断する。Ｘ線の照射が終了した場合にはステップＳ３０８に進み、Ｘ線の照射が終了していない場合にはステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、検出部１１２は、制御手段２０２の制御により、電荷の蓄積動作を行う。その後、ステップＳ３０６に戻る。電荷の蓄積動作は、図４に示すように、全ての駆動線Ｒ１〜Ｒ１４を非導通電圧にし、全ての画素のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３等を非導通状態にして、Ｘ線の照射に応じた電荷を変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３等に蓄積する動作である。Ｘ線の照射が終了するまで、変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３等において電荷の蓄積動作が行われる。

Ｘ線照射終了の検知後、ステップＳ３０８では、駆動手段２０４は、制御手段２０２を介して、Ｘ線検知手段２０３から時間ＴＥを入力し、時間ＴＥを記憶する。時間ＴＥは、図４に示すように、バイアス電圧印加開始時刻からＸ線照射終了時刻までの時間である。

次に、ステップＳ３０９では、検出部１１２は、制御手段２０２の制御により、Ｘ線の照射に応じた電荷を読み出す本読み出し動作５０２を行う。本読み出し動作５０２では、駆動線Ｒ１〜Ｒ１４が順次、導通電圧のパルスになり、スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ３３等が行単位で順次、導通状態になり、先頭行の画素から最終行の画素まで行単位で順番に信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３等に電気信号が出力される。Ａ／Ｄ変換器１１０は、先頭行から最終行までの画素の画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）を出力する。補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）を入力する。

次に、ステップＳ３１０では、演算手段２０８は、時間ＴＨ０と、時間ＴＫ０と、時間ＴＸと、時間ＴＥと、空読み停止行ＲＸを基に、図４の各行の電荷蓄積開始時間Ｔ０及び電荷蓄積時間Ｔｓを算出する。その後、演算手段２０８は、電荷蓄積開始時間Ｔ０及び電荷蓄積時間Ｔｓに応じた暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）を算出することより、Ｘ線撮影時に各画素に含まれる暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を予測する。

次に、ステップＳ３１１では、補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行う。表示手段（又はコンピュータ）２１０は、補正手段２０９により補正された画像情報を表示（又は処理）する。

図５（Ａ）は、図４の各駆動線Ｒ１〜Ｒ１４の行の電荷蓄積期間を示す図である。電荷蓄積期間は、期間５０１の各駆動線Ｒ１〜Ｒ１４の最後のパルス立ち下がり時刻から、本読み出し動作５０２の各駆動線Ｒ１〜Ｒ１４のパルス立ち上がり時刻までの期間である。偶数行空読みの後に奇数行空読みを行っているため、奇数行の電荷蓄積期間と偶数行の電荷蓄積期間は異なる。また、空読み停止行ＲＸ（＝４）以下の偶数行Ｒ２及びＲ４は、空読み停止行ＲＸ（＝４）より大きい偶数行Ｒ６，Ｒ８，・・・，Ｒ１４に比べて、電荷蓄積期間が短い。また、空読みは、行単位で順次行われるため、大きい行番号ほど、電荷蓄積期間が長くなる。

図５（Ｂ）はバイアス印加からの経過時間に対する暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）を示す図であり、図５（Ｃ）は行毎の暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を示す図である。暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）は、バイアス印加からの経過時間が長くなるほど小さくなっていく。バイアス印加からの経過時間ＴＸ２がバイアス印加からの経過時間ＴＸ２より長い場合、経過時間ＴＸ２における暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）は、経過時間ＴＸ１における暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）より小さい。

暗電流成分５１１は、経過時間ＴＸ１における偶数行の暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を示す。暗電流成分５１２は、経過時間ＴＸ１における奇数行の暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を示す。暗電流成分５１３は、経過時間ＴＸ２における偶数行の暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を示す。暗電流成分５１４は、経過時間ＴＸ２における奇数行の暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を示す。

検出部１１２では、Ｘ線が照射されていない期間でも暗電流が発生する。そのため、図５（Ａ）において、電荷蓄積期間が長いほど、暗電流成分が大きくなる。そのため、図５（Ｃ）の暗電流成分５１１〜５１４の各行の大きさは、図５（Ａ）の電荷蓄積期間の長さに対応する。なお、偶数行の暗電流成分５１１及び５１３は、空読み停止行ＲＸで段差が生じる。そこで、補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行い、高画質の画像を得ることができる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示すブロック図である。図６は、図１に対して、記憶手段２０７の記憶内容が異なる。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。図６の記憶手段２０７は、図１の記憶手段２０７に対して、各画素の暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）の代わりに、全画素共通の暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）及び各画素のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔ（Ｘ，Ｙ）を予め記憶する。暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）は、全画素の平均などの全画素共通の暗電流特性である。オフセット値Ｏｆｆｓｅｔ（Ｘ，Ｙ）は、暗電流成分を含まない各画素のオフセット値である。演算手段２０８は、各画素の暗電流特性Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｔ０，Ｔｓ）の代わりに、全画素共通の暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）及び各画素のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔ（Ｘ，Ｙ）を用いることにより、暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を予測することができる。補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行う。本実施形態によれば、記憶手段２０７の記憶容量及び演算手段２０８の演算負荷を低減しつつ、良好な画質の画像を得ることができる。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示すブロック図である。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。読み出し手段２０５は、平面型検出器２０６から画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）の他、固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）を出力する。記憶手段２０７は、本読みの１行分の時間ＴＨ０と、空読みの１行分の時間ＴＫ０とを予め記憶し、演算手段２０８に出力する。演算手段２０８は、時間ＴＨ０と、時間ＴＫ０と、固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）を入力し、Ｘ線撮影時に各画素の信号に重畳される暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を演算及び予測する。補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行う。表示手段（又はコンピュータ）２１０は、補正手段２０９により補正された画像情報を表示（又は処理）する。

図８は図７の放射線撮像システムの制御方法を示すフローチャートであり、図９はその制御方法のタイミングチャートである。図９の前半部は、図４と同じである。図８は、図３に対して、ステップＳ３０９及びＳ３１０の間にステップＳ８０１及びＳ８０２を追加したものである。以下、図８が図３と異なる点を説明する。

ステップＳ３０９の後、ステップＳ８０１では、駆動手段２０４は、Ｘ線発生装置２０１がＸ線を照射しない状態で、上記の時間ＴＸ，ＴＥ及び空読み停止行ＲＸを基に、図４及び図９の期間５０１の駆動線Ｒ１〜Ｒ１４の制御と同じ制御を期間５０３において行う。すなわち、モノマネ駆動を行う。

次に、ステップＳ８０２では、検出部１１２は、制御手段２０２の制御により、本読み出し動作５０２と同様に、変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３等の電荷を読み出す本読み出し動作５０４を行う。本読み出し動作５０４では、駆動線Ｒ１〜Ｒ１４が順次、導通電圧のパルスになり、スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ３３等が行単位で順次、導通状態になり、先頭行の画素から最終行の画素まで行単位で順番に信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３等に電気信号が出力される。Ａ／Ｄ変換器１１０は、先頭行から最終行までの画素の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）を出力する。演算手段２０８は、固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）を入力する。

図１０は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）及び固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）の行毎の出力値を示す図であり、図５（Ａ）に対応する。出力７０１は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）のうちの奇数行の出力値を示す。出力７０２は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）のうちの偶数行の出力値を示す。出力７０３は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）のうちの奇数行の暗電流成分を示す。出力７０４は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）のうちの偶数行の暗電流成分を示す。出力７０５は、固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）のうちの奇数行の出力値を示す。出力７０６は、固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）のうちの偶数行の出力値を示す。

検出部１１２では、Ｘ線が照射されていない期間でも暗電流が発生する。そのため、図５（Ａ）において、電荷蓄積期間が長いほど、暗電流成分のノイズが大きくなり、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）及び固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）内の暗電流ノイズが大きくなる。そのため、図１０の出力７０１〜７０６は、図５（Ａ）の電荷蓄積期間の長さに対応し、暗電流ノイズが発生してしまう。偶数行の出力７０２、７０４及び７０６は、空読み停止行ＲＸで段差が生じる。

期間７１１は、図９の期間５１１に対応し、図５（Ａ）と同様に、駆動線Ｒ６の６行目、駆動線Ｒ５の５行目、駆動線Ｒ４の４行目の順で、電荷蓄積期間が短くなっていく。その後の期間７１２は、図９の期間５１２に対応し、図５（Ａ）と同様に、駆動線Ｒ６の６行目、駆動線Ｒ５の５行目、駆動線Ｒ４の４行目の順で、電荷蓄積期間が短くなっていく。暗電流７１３は、時間が経過するほど小さくなっていく。そのため、期間７１１の暗電流は、期間７１２の暗電流より大きい。その結果、期間７１１の画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）の暗電流成分７０３及び７０４は、期間７１２の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）の出力７０５及び７０６より大きくなってしまう。

次に、図８のステップＳ３１０では、演算手段２０８は、時間ＴＨ０と、時間ＴＫ０と、固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ（Ｘ，Ｙ）を基に、Ｘ線撮影時に各画素に含まれる暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を予測する。

次に、ステップＳ３１１では、補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行う。表示手段（又はコンピュータ）２１０は、補正手段２０９により補正された画像情報を表示（又は処理）する。本実施形態によれば、より精度よく画像情報を補正し、良好な画質を得ることができる。

（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示すブロック図である。図１１は、図６に対して、演算手段２０８が代表的な暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）を入力する代わりにバイアス線Ｂｓの電流波形情報を入力する点が異なる。本発明者は、図１２（Ａ）に示すように、バイアス線Ｂｓの電流波形情報が暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）に相似していることを見出した。そこで、暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）の代わりにバイアス線Ｂｓの電流波形情報を用いる。以下、図１１が図６と異なる点を説明する。

上記のように、Ｘ線検知手段２０３は、平面型検出器２０６内のＡ／Ｄ変換器１２７（図２）から、図２の全画素のバイアス線Ｂｓに流れる電流情報（照射されるＸ線に応じた電気信号）を入力する。Ｘ線検知手段２０３は、は、そのバイアス線Ｂｓの電流情報を基に、バイアス線Ｂｓの電流波形情報を演算手段２０８に出力する。

記憶手段２０７は、本読みの１行分の時間ＴＨ０と、空読みの１行分の時間ＴＫ０と、各画素のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔ（Ｘ，Ｙ）を予め記憶し、演算手段２０８に出力する。図１２（Ｃ）に示すように、各画素のオフセット値Ｏｆｆｓｅｔ（Ｘ，Ｙ）は、図１０と同様に、奇数行のオフセット値Ｏ２と偶数行のオフセット値Ｅ２とが異なる。偶数行のオフセット値Ｅ２は、空読み停止行ＲＸで段差が生じる。演算手段２０８は、時間ＴＨ０と、時間ＴＫ０と、オフセット値Ｏｆｆｓｅｔ（Ｘ，Ｙ）と、時間ＴＸと、時間ＴＥと、バイアス線Ｂｓの電流波形情報と、空読み停止行ＲＸを入力する。図１２（Ｃ）に示すように、演算手段２０８は、それらの入力を基に、Ｘ線撮影時に各画素の信号に重畳される暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を演算又はルックアップテーブルにより予測する。暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）は、奇数行の暗電流成分Ｏ１と偶数行の暗電流成分Ｅ１とが異なる。偶数行の暗電流成分Ｅ１は、空読み停止行ＲＸで段差が生じる。バイアス線Ｂｓの電流波形情報が暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）に相似しているので、演算手段２０８は、図６の暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）の代わりにバイアス線Ｂｓの電流波形情報を用いて、暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を予測する。補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行う。表示手段（又はコンピュータ）２１０は、補正手段２０９により補正された画像情報を表示（又は処理）する。

本実施形態では、バイアス線Ｂｓの電流波形情報が暗電流特性Ｆ（Ｔ０，Ｔｓ）に相似している関係を利用することにより、温度などで暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）が変動する場合にも、暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を高精度で予測することができる。また、本実施形態は、記憶手段２０７の記憶容量及び演算手段２０８の演算負荷を低減し、かつ温度や特性変動（劣化など）により暗電流特性が変化しても対応可能であるという利点を有する。

（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示すブロック図である。図１３は、図７に対して、演算手段２０８が読み出し手段２０５から第１の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ１（Ｘ，Ｙ）及び第２の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ２（Ｘ，Ｙ）を入力する点が異なる。以下、本実施形態（図１３）が第３の実施形態（図７）と異なる点を説明する。

本実施形態では、図８において、ステップＳ８０１及びＳ８０２の処理を行うことにより、第１の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ１（Ｘ，Ｙ）を取得する。その後、再び、ステップＳ８０１及びＳ８０２の処理を行うことにより、第２の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ２（Ｘ，Ｙ）を取得する。

図１４（Ａ）は、図１０に対応し、時間に対する暗電流７１３を示す図である。期間７１１は、図９の期間５１１に対応し、図８のステップＳ３０９の画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）に含まれる暗電流である。その後の期間７１２は、図９の期間５１２に対応し、図８の第１回目のステップＳ８０２の第１の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ１（Ｘ，Ｙ）に対応する。その後の期間７１４は、図８の第２回目のステップＳ８０２の第２の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ２（Ｘ，Ｙ）に対応し、駆動線Ｒ６の６行目、駆動線Ｒ５の５行目、駆動線Ｒ４の４行目の順で、電荷蓄積期間が短くなっていく。暗電流７１３は、時間が経過するほど小さくなっていく。そのため、期間７１４の暗電流は、期間７１２の暗電流より小さい。

その後、図８のステップＳ３１０では、演算手段２０８は、時間ＴＨ０と、時間ＴＫ０と、時間ＴＸと、時間ＴＥと、空読み停止行ＲＸを入力する。さらに、演算手段２０８は、期間７１２の第１の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ１（Ｘ，Ｙ）と、期間７１４の第２の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ２（Ｘ，Ｙ）を入力する。図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、演算手段２０８は、それらの入力を基に、Ｘ線撮影時に各画素に含まれる暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を演算及び予測する。暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）は、奇数行の暗電流成分Ｏ１と偶数行の暗電流成分Ｅ１とが異なる。偶数行の暗電流成分Ｅ１は、空読み停止行ＲＸで段差が生じる。演算手段２０８は、期間７１２の第１の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ１（Ｘ，Ｙ）と、期間７１４の第２の固定パターンノイズ情報Ｄａｒｋ＿Ａ２（Ｘ，Ｙ）との差分を基に暗電流の変化分を演算し、それを基に暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を演算する。

次に、図８のステップＳ３１１では、補正手段２０９は、画像情報Ｘ−ｉｍａｇｅ（Ｘ，Ｙ）から暗電流成分Ｄａｒｋ＿Ｘ（Ｘ，Ｙ）を減算することにより、画像情報の補正を行う。表示手段（又はコンピュータ）２１０は、補正手段２０９により補正された画像情報を表示（又は処理）する。本実施形態によれば、記憶手段２０７の記憶容量及び演算手段２０８の演算負荷を低減することができるという利点を有する。

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。

２０２ 制御手段、２０３ Ｘ線検知手段、２０６ 平面型検出器、２０８ 演算手段、２０９ 補正手段

Claims (7)

1. 行列状に配置され、放射線を電荷に変換して画素出力値を出力する複数の画素を含む検出部と、
   放射線の照射開始及び照射終了を検知する検知手段と、
   前記検知手段により放射線の照射開始が検知されるまでの間、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を行わせ、前記検知手段により放射線の照射開始が検知されると、前記複数の画素に対してインタレースのリセット動作を停止させて電荷の蓄積動作を行わせ、その後、前記放射線の照射が終了すると、前記複数の画素の画素出力値の読み出し動作を行わせることにより、前記放射線の照射に応じた画像情報を出力させる制御手段と、
   前記リセット動作の１行分の時間と、前記読み出し動作の１行分の時間と、前記検知手段が放射線の照射開始を検知するまでの時間と、前記検知手段が放射線の照射終了を検知するまでの時間と、リセット動作を停止した行とを基に、暗電流成分を演算する演算手段と、
   前記暗電流成分を用いて前記画像情報を補正する補正手段と
   を有することを特徴とする放射線撮像システム。
2. 前記演算手段は、各画素の暗電流特性を基に前記暗電流成分を演算することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像システム。
3. 前記演算手段は、全画素共通の暗電流特性及び各画素のオフセット値を基に前記暗電流成分を演算することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像システム。
4. 前記制御手段は、前記画像情報を出力させた後、前記複数の画素に対して、前記インタレースのリセット動作、前記電荷の蓄積動作及び前記画素出力値の読み出し動作を再び行わせることにより、第１の固定パターンノイズ情報を出力させ、
   前記演算手段は、前記第１の固定パターンノイズ情報を基に前記暗電流成分を演算することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像システム。
5. 前記演算手段は、前記複数の画素のバイアス線に流れる電流及び各画素のオフセット値を基に前記暗電流成分を演算することを特徴とする請求項１記載の放射線撮像システム。
6. 前記制御手段は、前記第１の固定パターンノイズ情報を出力させた後、前記複数の画素に対して、前記インタレースのリセット動作、前記電荷の蓄積動作及び前記画素出力値の読み出し動作を再び行わせることにより、第２の固定パターンノイズ情報を出力させ、
   前記演算手段は、前記第１の固定パターンノイズ情報及び前記第２の固定パターンノイズ情報を基に前記暗電流成分を演算することを特徴とする請求項４記載の放射線撮像システム。
7. さらに、放射線を照射する放射線発生装置を有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システム。

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