JP2016209457A - 放射線撮像装置、補正方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線発生装置を移動することなく、精度よくシェーディングを軽減するための技術を提供する。【解決手段】放射線を検出する複数の画素及び放射線を検出する複数のセンサを有する基板と、放射線発生装置から放射線が照射されている状態で複数のセンサのそれぞれから信号を繰り返し読み出し、放射線の照射が終了した後に複数の画素から信号を読み出す読出部と、処理部とを備える放射線撮像装置が提供される。処理部は、複数のセンサのそれぞれについて、繰り返し読み出された信号の積算値を算出し、複数のセンサについて算出された複数の積算値の少なくとも一部を用いて、複数の画素から読み出された信号により生成される画像のシェーディングを軽減するように当該信号を補正する。【選択図】図３

Description

本発明は、放射線撮像装置、補正方法及びプログラムに関する。

現在、電子カセッテと称される可搬型のＸ線撮影装置が実用化されている。可搬型のＸ線撮像装置を使用して画像を撮像する場合に、Ｘ線管球がＸ線撮像装置の中心からずれた位置にあると、Ｘ線撮像装置の撮像面へのＸ線の到達量のばらつきに起因したシェーディングが撮影画像に発生してしまう。特許文献１は、このようなシェーディングの発生を抑制するための技術を提案する。具体的に、Ｘ線撮像装置が有するトランスミッタと、Ｘ線管装置が有するレシーバとを用いて、制御装置がＸ線撮像装置に対するＸ線管装置の位置を算出する。この位置を用いて、制御装置はＸ線撮像装置の中心からの位置ずれに関する情報を操作者へ提供する。操作者がこの情報に基づいてＸ線管装置の位置を修正することによって、シェーディングの発生が抑制される。

特開２００９−２６１７６２号公報

特許文献１の技術では、操作者がＸ線管装置等の放射線発生装置の位置を修正する必要があり、煩雑である。また、放射線撮像装置から得られた画像に対して一般的なシェーディング補正を行ったとしても、一部の画素の信号が飽和してしまうと、精度よくシェーディングを補正できないことがある。本発明は、放射線発生装置を移動することなく、精度よくシェーディングを軽減するための技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、放射線を検出する複数の画素及び放射線を検出する複数のセンサを有する基板と、放射線発生装置から放射線が照射されている状態で前記複数のセンサのそれぞれから信号を繰り返し読み出し、前記放射線の照射が終了した後に前記複数の画素から信号を読み出す読出部と、処理部とを備え、前記処理部は、前記複数のセンサのそれぞれについて、繰り返し読み出された信号の積算値を算出し、前記複数のセンサについて算出された複数の積算値の少なくとも一部を用いて、前記複数の画素から読み出された信号により生成される画像のシェーディングを軽減するように当該信号を補正することを特徴とする放射線撮像装置が提供される。

上記手段により、放射線発生装置を移動することなく、精度よくシェーディングを補正するための技術が提供される。

一部の実施形態の放射線撮像システムの構成を説明するブロック図。 一部の実施形態の放射線撮像装置の構成を説明するブロック図。 一部の実施形態の放射線撮像システムの動作を説明するフロー図。 一部の実施形態の放射線撮像システムの動作を説明するタイミング図。 一部の実施形態の補正方法を説明する図。 一部の実施形態の補正方法を説明する図。 一部の実施形態の補正方法を説明する図。 一部の実施形態の放射線撮像装置の構成を説明するブロック図。 一部の実施形態の放射線撮像装置の構成を説明するブロック図。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。以下の説明において、放射線は、α線、β線、γ線、Ｘ線、粒子線及び宇宙線を含む。

図１に、本発明の一部の実施形態の放射線撮像システム１０の構成が示されている。放射線撮像システム１０は、例えば、放射線撮像装置１００、制御装置２００、放射線発生装置３１０および曝射制御装置３２０を含む。制御装置２００の構成の全部または一部は、放射線撮像装置１００に組み込まれてもよい。放射線撮像装置１００の構成の全部または一部と制御装置２００の構成の全部または一部とによって構成される装置を放射線撮像装置として理解することもできる。制御装置２００および曝射制御装置３２０は、１つの装置として実現されてもよい。

放射線撮像装置１００は、例えば、画素アレイ１１０、複数のセンサＳ、駆動部１２０、読出部１３０、増幅部１４０、ＤＡ変換器（ＤＡＣ）１５０、処理部１６０、制御部１７０、無線インターフェース（Ｉ／Ｆ）１８０およびメモリ１９０を含みうる。画素アレイ１１０には、複数の画素Ｐが複数の行および複数の列を構成するように２次元状に配列されている。複数の画素Ｐ及び複数のセンサＳは基板（図１では不図示）に配置されており、どちらも放射線を検出する。以下では、画素アレイ１１０がｍ行×ｎ列であるとする。例えば、放射線撮像装置１００が１７インチの場合に、複数の画素Ｐは約２８００行×約２８００列を構成するように配列される。複数の画素Ｐの配列によって撮像エリアＩＡが構成されている。複数のセンサＳは、典型的には、撮像エリアＩＡに分散して配置される。すなわち、各センサＳは、画素Ｐの配列における行および列で特定される位置（行と列との交点）に配置される。センサＳが配置された位置には画素Ｐが配置されていない。複数のセンサＳは、放射線撮像装置１００に入射した放射線のうち、被写体２０を透過しなかった部分が到達すると見込まれる領域（いわゆる、素抜け領域）に配置される。例えば、複数のセンサＳは、撮像エリアＩＡの四隅のそれぞれに位置する４つのセンサを含む。ここで、画素アレイ１１０の隅に位置するセンサは、画素アレイ１１０の端部に位置してもよいし、その付近に位置してもよい。この４つのセンサに加えて又は４つのセンサに代えて、撮像エリアＩＡの外側を含む他の位置にセンサＳが配置されてもよい。

駆動部１２０は、複数の画素Ｐおよび複数のセンサＳを駆動する。読出部１３０は、複数の画素Ｐおよび複数のセンサＳから信号を読み出す。読出部１３０によってセンサＳから読み出された信号は、露出制御や、画素アレイ１１０によって撮像された放射線画像の補正などに使用されうる。増幅部１４０は、読出部１３０によって読み出された信号を増幅する。ＤＡ変換器１５０は、増幅部１４０から出力される信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。

処理部１６０は、複数の画素Ｐから読出部１３０によって読みされた信号および複数のセンサＳから読出部１３０によって読み出された信号を処理する。処理部１６０は、例えば、読出部１３０によって複数のセンサＳから読み出された信号に基づいて、読出部１３０によって画素アレイ１１０を構成する複数の画素Ｐから読み出された信号を補正する。この実施形態では、処理部１６０が処理する信号は、読出部１３０から出力された信号を増幅部１４０およびＤＡ変換器１５０で処理した信号である。しかしながら、読出部１３０、増幅部１４０およびＤＡ変換器１５０から出力される信号は互いに等価であるので、処理部１６０は、増幅部１４０および／またはＤＡ変換器１５０を経由せずに読出部１３０から提供される信号を処理するように構成されてもよい。

制御部１７０は、画素アレイ１１０、複数のセンサＳ、駆動部１２０、読出部１３０、増幅部１４０、ＤＡ変換器１５０、処理部１６０および無線Ｉ／Ｆ１８０を制御する。また、制御部１７０は、放射線発生装置３１０による放射線の照射を停止させるように、制御装置２００を介して曝射制御装置３２０に曝射停止指令を送ってもよい。

無線Ｉ／Ｆ１８０は、制御装置２００（具体的に、その無線Ｉ／Ｆ２２０）と通信する。無線Ｉ／Ｆ１８０は、例えば、処理部１６０から提供される信号、曝射停止指令、放射線撮像装置１００の状態を示す信号などを制御装置２００に送信する。無線Ｉ／Ｆ１８０は、制御装置２００から、例えば、曝射制御装置３２０が放射線発生装置３１０に曝射指令を送信したことを示す情報（以下、曝射通知情報）を受信する。

制御装置２００は、例えば、処理部２１０、無線Ｉ／Ｆ２２０、表示部２３０、入力部２４０（キーボード、ポインティングデバイスなど）を含みうる。制御装置２００は、汎用コンピュータにソフトウエア（コンピュータプログラム）を組み込むことによって構成されうる。

曝射制御装置３２０は、曝射スイッチ（不図示）を含み、曝射スイッチがオンされることに応じて曝射指令を放射線発生装置３１０に送信するとともに、そのことを制御装置２００に通知する。放射線発生装置３１０は、曝射指令に従って放射線を放射する。制御装置２００は、曝射制御装置３２０から放射線発生装置に曝射指令が送信されることを示す曝射通知情報を放射線撮像装置１００に送信する。放射線発生装置３１０が曝射した放射線は、被写体２０を透過し、放射線撮像装置１００に入射する。

図２には、本発明の一部の実施形態の放射線撮像装置１００の構成が示されている。画素Ｐは、変換素子ＣＶと、スイッチＴＴとを含む。同様に、センサＳも、変換素子ＣＶと、スイッチＴＴとを含む。センサＳに含まれる変換素子ＣＶ及びスイッチＴＴは、画素Ｐに含まれる変換素子ＣＶ及びスイッチＴＴと同じ構成であってもよい。変換素子ＣＶは、放射線を電荷に変換する。変換素子ＣＶは、放射線を可視光に変換するシンチレータと、可視光を電荷に変換する光電変換素子とで構成されうる。この場合、シンチレータは、複数の変換素子ＣＶによって共有されうる。変換素子ＣＶは、放射線を直接に電荷に変換するように構成されてもよい。変換素子ＣＶは、ＭＩＳ型またはＰＩＮ型の光電変換素子で構成されうる。スイッチＴＴは、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されうる。スイッチＴＴは、変換素子ＣＶの一方の電極と信号線ＳＬとの間に、それらの間の接続を制御するように配置される。変換素子ＣＶの他方の電極は、バイアス線Ｂｓに接続される。

駆動部１２０は、複数の画素Ｐを駆動する画素駆動部１２１と、複数のセンサＳを駆動するセンサ駆動部１２２とを含む。画素ＰのスイッチＴＴのゲートは、画素駆動部１２１によって駆動されるゲート線Ｇ１〜Ｇｍのいずれかに接続されている。ここで、ゲート線Ｇ１〜Ｇｍは、第１行〜第ｍ行の画素Ｐを駆動するゲート線である。センサＳのスイッチＴＴのゲートは、センサ駆動部１２２によって駆動されるゲート線Ｇ１’、Ｇｍ’のいずれかに接続されている。ここで、ゲート線Ｇ１’、Ｇｍ’は、第１行、第ｍ行のセンサＳを駆動するゲート線である。

読出部１３０は、信号線ＳＬを介して画素ＰまたはセンサＳから信号を読み出す。読出部１３０は、画素アレイ１１０における列ごとに、積分増幅器（増幅器）１３１、可変増幅器１３２、サンプルホールド回路１３３、バッファアンプ１３４を有する。信号線ＳＬに出力された信号は、積分増幅器１３１および可変増幅器１３２によって増幅され、サンプルホールド回路１３３によってサンプルホールドされ、バッファアンプ１３４によって増幅される。読出部１３０は、マルチプレクサ１３５を有し、列ごとに設けられたバッファアンプ１３４から出力された信号は、マルチプレクサ１３５によって選択されて増幅部１４０に出力される。

積分増幅器１３１は、演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチとを有する。演算増幅器は、その反転入力端子には、信号線ＳＬに出力された信号が入力され、その非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、その出力端子から増幅された信号が出力される。積分容量は、演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に配置される。可変増幅器１３２は、積分増幅器１３１から出力された信号を制御部１７０によって指定される増幅率で増幅する。サンプルホールド回路１３３は、サンプリングスイッチと、サンプリング容量とで構成されうる。

図３のフローチャート及び図４のタイミングチャートを参照しながら放射線撮像システム１０の動作を例示的に説明する。図４において、「放射線」は、放射線発生装置３１０が発生する放射線であり、ハイレベルは放射線が曝射されていることを示し、ローレベルは放射線が曝射されていないことを示す。「状態」は、放射線撮像装置１００の状態を示す。「ＶＧ１」〜「ＶＧｍ」は、画素駆動部１２１によって駆動されるゲート線Ｇ１〜Ｇｍの論理レベルを示す。「ＶＧ１’」及び「ＶＧｍ’」は、センサ駆動部１２２によって駆動されるゲート線Ｇ１’及びＧｍ’の論理レベルを示す。スイッチＴＴはハイレベルの信号が供給された場合にオンになり、ローレベルの信号が供給された場合にオフになる。「信号値」は、読出部１３０から増幅部１４０およびＤＡ変換器１５０を介して出力される１つのセンサＳからの信号の値である。「積算値」は、「信号値」を積算することによって得られる値である。

時刻ｔ１で放射線撮像装置１００が動作を開始すると、制御部１７０は、待機動作を開始する。待機動作とは、放射線の照射が開始されるまで放射線撮像装置１００が行う動作のことである。放射線撮像装置１００は、電源が投入されたことに応じて待機動作を開始してもよいし、電源が投入されている状態で開始ボタンが押下されたことに応じて待機動作を開始してもよい。待機動作を開始する前に、又は待機動作中に、放射線撮像装置１００に対して放射線の照射条件などの設定が行われてもよい。

待機動作は、Ｓ３０１とＳ３０２とを含む。Ｓ３０１で、制御部１７０は、ゲート線Ｇ１〜Ｇｍが順にアクティブレベルに駆動されるように画素駆動部１２１を制御する。ゲート線Ｇ１〜Ｇｍがアクティブレベルになると、アクティブレベルに駆動されたゲート線に接続されたスイッチＴＴがオンになり、当該スイッチＴＴを有する画素Ｐ（具体的にはその変換素子ＣＶ）がリセットされる。ここで、画素Ｐのリセットとは、画素Ｐの変換素子ＣＶに蓄積されている電荷を除去することを意味する。つまり、待機動作中に、画素Ｐは周期的にリセットされる。

同様に、制御部１７０は、待機動作中に、ゲート線Ｇ１’、Ｇｍ’が順にアクティブレベルに駆動されるようにセンサ駆動部１２２を制御する。ゲート線Ｇ１’、Ｇｍ’がアクティブレベルになると、アクティブレベルに駆動されたゲート線に接続されたスイッチＴＴがオンになり、当該スイッチＴＴを有するセンサＳ（具体的にはその変換素子ＣＶ）がリセットされる。ここで、センサＳのリセットとは、センサＳの変換素子ＣＶに蓄積されている電荷を除去することを意味する。つまり、待機動作中に、センサＳは周期的にリセットされる。

図４に示すように、センサＳは同じ行にある画素Ｐと同じタイミングで駆動されてもよい。例えば、ゲート線Ｇ１’に接続されたセンサＳとゲート線Ｇ１に接続された画素Ｐとは同じ行に位置するので、これらのセンサＳ及び画素Ｐは同じタイミングで駆動される。すなわち、ゲート線Ｇ１に供給される制御信号とゲート線Ｇ１’に供給される制御信号とは、同じタイミングで立ち上がり、同じタイミングで立ち下がる。

Ｓ３０２で、制御部１７０は、制御装置２００から曝射通知情報を受信したかを判定する。制御部１７０は、各行のゲート線を駆動するごとにＳ３０２の判定を行ってもよいし、ｍ行分のゲート線を駆動するごとにＳ３０２の判定を行ってもよい。これに代えて、制御部１７０は、Ｓ３０１とＳ３０２とを並列に行ってもよい。曝射通知情報を受信していないと判定された場合（Ｓ３０２で「ＮＯ」）に、制御部１７０は処理をＳ３０１に戻し、待機動作を継続する。曝射通知情報を受信したと判定された場合（Ｓ３０２で「ＹＥＳ」）に、制御部１７０は、時刻ｔ２で待機動作を終了し、蓄積動作を開始する。蓄積動作とは、放射線発生装置３１０から放射線撮像装置１００に放射線が照射されている状態で行われる動作である。

蓄積動作は、Ｓ３０３〜Ｓ３０７を含む。図４のタイミングチャートでは、制御部１７０は、時刻ｔ２から蓄積動作を開始し、時刻ｔ３で蓄積動作を終了する。制御部１７０は、蓄積動作の間、ゲート線Ｇ１〜Ｇｍに供給する制御信号のレベルをローレベルに維持する。その結果、画素Ｐから信号が読み出されないので、画素Ｐの変換素子ＣＶに、照射された放射線に応じた電荷が蓄積される。

一方、制御部１７０は、蓄積動作の間、放射線が照射されている状態で、複数のセンサＳのそれぞれから信号が繰り返し読み出されるようにセンサ駆動部１２２および読出部１３０を制御する。まず、制御部１７０は、Ｓ３０３で、ある行に含まれるセンサＳ（例えば、ゲート線Ｇ１’に接続されたセンサＳ）から信号を読み出すようにセンサ駆動部１２２および読出部１３０を制御する。センサＳから読み出された信号の値をセンサ値と呼ぶ。続いて、処理部１６０は、Ｓ３０４で、信号を読み出したセンサＳについて、蓄積動作の開始から今回の読み出しまでの当該センサＳのセンサ値の積算値を算出する。例えば、処理部１６０は、蓄積動作開始時に、複数のセンサＳのそれぞれについての積算値を記憶するための領域をメモリ１９０に確保し、各領域が保持する値をゼロにリセットする。そして、処理部１６０は、新たに得られたセンサ値をメモリ１９０に記憶された積算値に加算する。

処理部１６０は、Ｓ３０５で、複数のセンサＳについて算出された複数の積算値の何れかが所定の閾値に到達したか否かを判定する。この閾値は例えばメモリ１９０に記憶されている。何れの積算値も閾値未満であると判定された場合（Ｓ３０５で「ＮＯ」）に、制御部１７０は処理をＳ３０７に進める。何れかの積算値が閾値に到達したと判定された場合（Ｓ３０５で「ＹＥＳ」）に、処理部１６０は、Ｓ３０６で、何れかの積算値が閾値に到達した時点の複数のセンサＳのそれぞれの積算値を、Ｓ３０９以降の処理で参照可能なように保存する。例えば、処理部１６０は、この時点の積算値をメモリ１９０の別の領域にコピーしてもよいし、メモリ１９０に記憶されている積算値の上書きを行わないようにしてもよい。また、処理部１６０は、積算値が閾値を超えたと判定されたセンサＳについて、閾値を超える直前の積算値を保存してもよい。

続いて、制御部１７０は、Ｓ３０７で、放射線の曝射が停止されるか否かを判定する。例えば、制御部１７０は、Ｓ３０５で何れかの積算値が閾値に到達したと判定された場合に、放射線発生装置３１０から放射線撮像装置１００への放射線の照射を停止させるための信号を生成する。制御部１７０は、制御装置２００を介して曝射制御装置３２０にこの信号を送信するとともに、放射線の曝射が停止されると判定する。この信号の受信に応じて、曝射制御装置３２０は、放射線発生装置３１０への放射線の曝射を停止させる。すなわち、放射線撮像システム１０は、自動露光量制御（ＡＥＣ）を行う。

これに代えて又はこれに加えて、制御部１７０は、制御装置２００から曝射停止通知を受信し、これに基づいて放射線の曝射が停止されることを判定してもよい。曝射停止通知とは、制御装置２００が例えば時間の経過やユーザ指示に基づいて放射線の曝射を停止する場合に放射線撮像装置１００へ送信する通知のことである。

放射線の曝射が停止されないと判定された場合（Ｓ３０７でＮＯ）に、制御部１７０は、処理をＳ３０３に戻し、次の行に含まれるセンサＳ（例えば、ゲート線Ｇｍ’に接続されたセンサＳ）から信号を読み出す。放射線撮像システム１０がＡＥＣを行う場合に、処理がＳ３０３に戻るならば、何れのセンサＳの積算値も閾値に到達していない。そのため、放射線撮像装置１００は、Ｓ３０３〜Ｓ３０６を再び行う。放射線撮像システム１０がＡＥＣを行わない場合に、何れかのセンサＳの積算値が閾値に到達しているのにもかかわらず、処理がＳ３０３に戻ることがある。この場合に、放射線撮像装置１００は、Ｓ３０５及びＳ３０６を省略する。また、この場合に、放射線撮像装置１００は、放射線の曝射が停止するまで、Ｓ３０３〜Ｓ３０６を繰り返し行う。

放射線の曝射が停止されると判定された場合（Ｓ３０７でＹＥＳ）に、制御部１７０は、処理をＳ３０８に進め、読み出し動作を開始する。Ｓ３０８で、制御部１７０は、放射線発生装置３１０から放射線撮像装置１００への放射線の照射が終了した後に、画素アレイ１１０を構成する複数の画素Ｐから信号が読み出されるように画素駆動部１２１および読出部１３０を制御する。画素Ｐから読み出された信号の値を画素値と呼ぶ。図４のタイミングチャートでは、制御部１７０は、時刻ｔ３で読み出し動作を開始し、時刻ｔ４に読み出し動作を終了する。センサＳからの信号の読出しは蓄積動作中に終了しているので、制御部１７０は、読み出し動作の間、ゲート線Ｇ１’及びＧｍ’に供給する制御信号のレベルをローレベルに維持し、読み出しを行わなくてもよい。

Ｓ３０９で、処理部１６０は、センサ値の積算値を用いて、画素値を補正する。この補正の詳細については後述する。Ｓ３１０で、処理部１６０は、補正後の画素値を用いて、放射線画像を生成する。撮像エリアＩＡのうち、センサＳが配置されている領域には画素Ｐが配置されないので、画素値だけで生成した放射線画像には、センサＳの位置に欠陥が生じる。放射線撮像システム１０がＡＥＣを行う場合に、Ｓ３０４で最終的に算出された積算値は、蓄積動作中にセンサＳに照射された放射線量に応じた値になる。そのため、処理部１６０は、補正後の画素値と、複数のセンサＳについて算出された複数の積算値とを用いて放射線画像を生成してもよい。また、放射線撮像システム１０がＡＥＣを行わない場合であっても、何れかのセンサＳの積算値が閾値に到達したあとにも放射線撮像装置１００がＳ３０３及びＳ３０４を行うならば、同様の処理で放射線画像を生成しうる。処理部１６０が放射線画像を作成する前に、制御部１７０が撮像エリアＩＡに放射線が照射されていない状態で画素ＰおよびセンサＳから取得されるノイズ信号を読み出てもよい。処理部１６０は、このノイズ信号を補正後の画素値（および場合によってはセンサ値の積算値）から減算してもよい。

図５を用いて、図３のＳ３０９で行われる補正の概要を説明する。図５は、放射線撮像装置１００の基板ＳＵＢと放射線発生装置３１０との位置関係を示す図である。放射線撮像装置１００に対して、以下のように空間座標系を設定する。基板ＳＵＢのうち撮像エリアＩＡが配された面の１辺にｘ軸をとり、この辺に交差する別の辺にｙ軸をとる。従って、撮像エリアＩＡが配された面はｘｙ平面に含まれる。また、ｘｙ平面に直交する方向にｚ軸をとる。図５のｚ座標は基板ＳＵＢの表面からの高さを示す。撮像エリアＩＡの四隅に配されたセンサＳをそれぞれセンサＳ１〜Ｓ４と呼ぶ。

放射線発生装置３１０（具体的にはその管球）が撮像エリアＩＡの中心点Ｃの真上の位置Ｇ’にある場合に、撮像エリアＩＡに中心点Ｃを中心として対称的に放射線が照射される。しかし、放射線発生装置３１０が位置Ｇ’からずれた位置Ｇにある場合に、放射線が撮像エリアＩＡに非対称的に照射される。放射線の強さ（線量）は放射線発生装置３１０からの距離の２乗に反比例して減衰するので、補正を行わなかった場合には、放射線撮像システム１０で得られる画像にシェーディングが発生してしまう。

そこで、一部の実施形態で、処理部１６０は、Ｓ３０６で保存された複数のセンサＳのセンサ値の積算値に基づいて、撮像エリアＩＡの仮想の放射線量の分布を算出する。仮想の放射線量の分布とは、被写体２０が存在しない状態で放射線が放射線撮像装置１００に入射されたと仮定した場合の撮像エリアＩＡの各位置における放射線量のことである。次いで、処理部１６０は、得られた分布を用いて、放射線画像に発生するシェーディングを軽減するための、各画素の位置における補正値を算出する。次いで、処理部１６０は、この補正値を用いて、各画素Ｐの画素値を補正する。このように補正した画素値を用いて放射線画像を生成することによって、当該画像に生じるシェーディングが軽減される。

以下、画素Ｐの画素値を補正するために処理部１６０が行う処理の具体例を説明する。Ｓ３０６で保存されたセンサＳ１〜Ｓ４の積算値をそれぞれＶ１〜Ｖ４とする。また、位置Ｇと各センサＳ１〜Ｓ４の中心点との間の距離をそれぞれＤ１〜Ｄ４とする。上述のように、放射線の強さ（線量）は、放射線発生装置３１０からの距離の２乗に反比例して減衰する。そのため、位置Ｇと各センサＳ１〜Ｓ４との間に被写体２０が存在しない場合に、積算値と距離の２乗との積は各センサＳで等しい値となる。すなわち、以下の連立方程式が成り立つ。
V1×D1²=V2×D2²=V3×D3²=V4×D4² …（１）
処理部１６０は、この連立方程式を解くことによって、位置Ｇの座標を求める。このようにして位置Ｇが決定される。

続いて、処理部１６０は、複数の画素Ｐのそれぞれについて、位置Ｇと画素Ｐとの間に被写体２０が存在しないと仮定した場合に画素Ｐで得られる仮想的な信号値（以下、仮想信号値）ＡＰを算出する。位置Ｇと画素Ｐの中心点との間の距離をＤＰとする。この場合に、以下の方程式が成り立つ。
AP×DP²=V1×D1² …（２）
処理部１６０は、この方程式を解くことによって、仮想信号値ＡＰを求める。

続いて、処理部１６０は、複数の画素Ｐのそれぞれについて、仮想信号値ＡＰに適用した場合に仮想信号値ＡＰを一定値Ｃｏｎｓｔに近づける補正値ＣＰを算出する。この一定値は、例えば、撮像エリアＩＡの何れか画素Ｐ（例えば、中心点Ｃに位置する画素Ｐ）の仮想信号値ＡＰであってもよいし、撮像エリアＩＡ内の分布の平均値であってもよいし、何れかのセンサＳの積算値であってもよいし、他の値であってもよい。例えば、処理部１６０は、以下の式に従って、仮想信号値ＡＰに加算した場合に仮想信号値ＡＰを一定値Ｃｏｎｓｔに一致させる補正値ＣＰを算出する。
CP=Const-AP …（３）

Ｓ３０８で画素Ｐから読み出された信号値（画素値）をＶＰとする。処理部１６０は、以下の式に従って、複数の画素Ｐのそれぞれについて、補正後の画素値ＶＰ’を算出する。
VP'=VP+CP …（４）

上記では説明のために式（１）〜（３）に分けて基板ＳＵＢの各位置における補正値ＣＰを算出したが、処理部１６０は、式（１）〜（３）から得られる関数を決定し、この関数を用いて補正値ＣＰを算出してもよい。補正すべき画素の位置の座標にこの関数を適用することによって、当該画素の補正値ＣＰが算出される。センサＳの位置の座標にこの関数を適用すると、センサＳの位置における補正値が算出される。このように算出された補正値をセンサＳの積算値に加算した場合、センサＳの積算値は一定値Ｃｏｎｓｔに一致する。すなわち、複数の積算値をそれぞれの補正値を用いて補正した場合に、この複数の積算値のばらつきが低減する。

上記の連立方程式（１）の未知数は３つ（位置Ｇの各座標値）であり、方程式が３つであるので、Ｇの位置は一意に定まる。センサＳが５つ以上の場合に、連立方程式（１）が解なしとなる場合がある。そのため、撮像エリアＩＡに５つ以上のセンサＳが配され、それぞれのセンサから積算値が得られた場合に、処理部１６０は任意の４つの積算値を用いて位置Ｇの座標を算出してもよい。これに代えて、処理部１６０は、５つ以上のセンサＳから、４つのセンサからなる集合を複数選択し、それぞれの集合から算出した位置Ｇの座標値を平均してもよい。

上述のように、複数のセンサＳは、放射線撮像装置１００に入射した放射線のうち、被写体２０を透過しなかった部分が到達すると見込まれる領域に配置される。しかし、被写体２０の位置によっては、被写体２０を透過した放射線が一部のセンサＳへ入射する。このような放射線は、放射線発生装置３１０からの距離の２乗に反比例して減衰するだけでなく、被写体２０によってさらに減衰する。従って、このようなセンサＳの積算値を用いて位置Ｇの座標値を算出しても、正しい座標値は求まらない。そこで、処理部１６０は、複数のセンサＳの積算値のうち、被写体２０を透過した放射線が照射したと判定されたセンサＳの積算値を、位置Ｇの座標値を算出するための積算値から除外してもよい。処理部１６０は、対象外とするセンサＳを判定するために、例えば積算値のヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおいて各積算値が所定の範囲に含まれるか否かを判定してもよい。これに代えて又はこれに加えて、撮像部位（胸部、乳房など）に応じて対象外とすべきセンサＳの位置が放射線撮像装置１００に事前に設定されていてもよく、処理部１６０は、放射線撮像時に設定された撮像部位に基づいて一部のセンサＳを対象外としてもよい。一部の積算値を除外した結果として、位置Ｇの座標値を算出するための十分な個数の積算値が残らなかった場合に、処理部１６０は、Ｓ３０９の補正を行わなくてもよい。

続いて、図６を参照して、上述の仮想信号値ＡＰの別の算出方法について説明する。図６は、放射線撮像装置１００の基板ＳＵＢと、センサＳの積算値との関係を示す図である。放射線撮像装置１００に対して、以下のように空間座標系を設定する。図５と同様に、ｘ軸及びｙ軸をとる。また、ｘｙ平面に直交する方向にｚ軸をとる。図５のｚ座標は、センサＳの積算値を示す。撮像エリアＩＡの四隅に配されたセンサＳをそれぞれセンサＳ１〜Ｓ４と呼ぶ。また、ｘ座標及びｙ座標がセンサＳ１のｘ座標及びｙ座標に一致し、ｚ座標がセンサＳ１の積算値に一致する点をＴ１と呼ぶ。Ｓ２〜Ｓ４についても同様にＴ２〜Ｔ４を設定する。

処理部１６０は、４つの点Ｔ１〜Ｔ４を近似する（言い換えると、これらの点にフィットする）平面６０１の方程式を算出する。平面６０１の方程式は例えば最小二乗法を用いて算出される。処理部１６０は、平面６０１の方程式に画素Ｐのｘ座標及びｙ座標を代入してｚ座標を算出する。このｚ座標が当該画素Ｐの仮想信号値ＡＰとなる。空間の平面の方程式は一般に空間内の３点が与えられれば決定される。処理部１６０は、４点以上にフィットする平面を決定することによって、より正確に仮想信号値ＡＰを算出できる。

上述の例の場合と同様に、一部のセンサＳに被写体２０を透過した放射線が入射することがある。処理部１６０は、例えば平面６０１の方程式を求める際にロバスト推定法を用いることによってこのようなセンサＳの積算値の影響を軽減してもよい。また、処理部１６０は、４つの点Ｔ１〜Ｔ４を近似する平面６０１の方程式を求める代わりに、２次曲面や他の曲面の方程式を求めてもよい。

上述の説明では、放射線発生装置３１０の位置のずれによって、仮想信号値ＡＰがばらつく場合を説明した。この仮想信号値ＡＰのばらつきは、放射線発生装置３１０の位置のずれだけでなく、他の要因によっても発生する。例えば、各画素Ｐの感度のばらつきによって、仮想信号値ＡＰがばらつく場合もある。図６を参照して説明した方法によれば、このような感度のばらつきに起因する仮想信号値ＡＰのばらつきも補正される。

続いて、図７を参照して、画素Ｐの画素値を補正するために処理部１６０が行う処理の別の具体例を説明する。上述の何れの例も、処理部１６０は、画素Ｐの仮想信号値ＡＰを算出した。以下の例で、処理部１６０は、画素Ｐの仮想信号値ＡＰを算出せずに画素値ＶＰを補正する。図５の例と同様にして、放射線撮像装置１００に対して空間座標系を設定する。まず、処理部１６０は、図５の例と同様にして、式（１）を用いて位置Ｇの座標値を算出する。位置Ｇ’のｘ座標及びｙ座標は中心点Ｃのｘ座標及びｙ座標に等しく、位置Ｇ’のｚ座標は位置Ｇのｚ座標に等しいので、位置Ｇ’の座標値も定まる。位置Ｇ’と画素Ｐとの間の距離をＤＰ’とおくと、以下の関係式が成り立つ。
VP'×DP'²=VP×DP² …（５）
処理部１６０は、この式を解いて、補正後の画素値ＶＰ’を算出する。この式では、画素値ＶＰにＤＰ²／ＤＰ’²を乗算することによって補正後の画素値ＶＰ’が得られる。従って、ＤＰ²／ＤＰ’²が補正値ＣＰであり、この補正値ＣＰを画素値ＶＰに乗算することによって画素値が補正される。

上記では説明のために式（１）、（５）に分けて基板ＳＵＢの各位置における補正値ＣＰを算出したが、処理部１６０は、式（１）、（５）から得られる関数を用いて補正値ＣＰを算出してもよい。補正すべき画素の位置の座標にこの関数を適用することによって、当該画素の補正値ＣＰが算出される。

以上のように、本実施形態によれば、放射線発生装置３１０を操作者が移動することなく、放射線画像のシェーディングが軽減される。また、放射線撮像装置１００は、蓄積動作中に各センサＳから繰り返し信号を読み出す。従って、放射線の照射が終了した後にセンサＳから信号を一括して読み出す場合と比較して、センサＳからの信号が読出部１３０において飽和することを抑制できる。その結果、センサＳから読み出された信号で算出された積算値は正確な値となり、この積算値を用いて精度よく放射線画像のシェーディングが軽減される。

図８には、別の実施形態の放射線撮像装置１００の構成が示されている。図１で説明した実施形態と重複する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図８の実施形態では、読出部１３０は、センサＳから信号を読み出すための専用の回路として、積分増幅器（増幅器）１３１’、可変増幅器１３２’、サンプルホールド回路１３３’、バッファアンプ１３４’を有する。積分増幅器（増幅器）１３１’、可変増幅器１３２’、サンプルホールド回路１３３’、バッファアンプ１３４’は、それぞれ積分増幅器（増幅器）１３１、可変増幅器１３２、サンプルホールド回路１３３、バッファアンプ１３４と同様の構成を有しうる。

図９には、さらに別の実施形態の放射線撮像装置１００の構成が示されている。図１で説明した実施形態と重複する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図９の実施形態では、画素アレイ１１０が、複数の画素行と、複数のセンサ行とを含む。各画素行は、複数の画素Ｐのみで構成され、各センサ行は、複数のセンサＳのみで構成される。図９では、説明の便宜のために、ゲート線Ｇ１及びＧｍによって駆動される行がセンサ行としてされている。例えば、所定数の画素行に対して１つの割合でセンサ行が設けられうる。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０ 放射線撮像システム、１００ 放射線撮像装置、ＩＡ 撮像エリア、１３０ 読出部、１６０ 処理部、３１０ 放射線発生装置

Claims (13)

1. 放射線を検出する複数の画素及び放射線を検出する複数のセンサを有する基板と、
   放射線発生装置から放射線が照射されている状態で前記複数のセンサのそれぞれから信号を繰り返し読み出し、前記放射線の照射が終了した後に前記複数の画素から信号を読み出す読出部と、
   処理部とを備え、
   前記処理部は、
   前記複数のセンサのそれぞれについて、繰り返し読み出された信号の積算値を算出し、
   前記複数のセンサについて算出された複数の積算値の少なくとも一部を用いて、前記複数の画素から読み出された信号により生成される画像のシェーディングを軽減するように当該信号を補正することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記処理部は、前記複数のセンサについて算出された複数の積算値の何れかが閾値に到達したかを判定し、
   前記少なくとも一部の積算値は、前記複数の積算値の何れかが前記閾値に到達した時点の値であ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. 前記複数の積算値の何れかが前記閾値に到達したことに応じて、前記放射線撮像装置への放射線の照射を停止させるための信号を生成する制御部を更に有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. 前記処理部は、
   前記少なくとも一部の積算値を用いて、前記基板の各位置における補正値を算出するための関数を決定し、
   各画素の位置を前記関数に適用することによって算出された補正値を用いて、当該画素から読み出された信号を補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 各センサの位置を前記関数に適用することによって算出された補正値を用いて前記少なくとも一部の積算値を補正した場合に、前記少なくとも一部の積算値のばらつきが低減することを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記処理部は、
   前記少なくとも一部の積算値を用いて、前記放射線発生装置の位置を決定し、
   前記放射線発生装置の決定された位置を用いて前記関数を決定する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記処理部は、前記少なくとも一部の積算値を近似する平面又は曲面の方程式に基づいて前記関数を決定することを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線撮像装置。
8. 前記処理部は、前記複数の積算値のうち一部の積算値を用いずに、前記複数の画素から読み出された信号を補正することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記複数のセンサは、前記複数の画素によって構成される撮像エリアに配置されてい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. 前記複数のセンサは、前記撮像エリアの隅に配されたセンサを含むことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
11. 前記補正後の信号と、前記複数のセンサについて算出された複数の積算値とを用いて、前記画像が生成されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 放射線を検出する複数の画素及び放射線を検出する複数のセンサを有する基板と、放射線発生装置から放射線が照射されている状態で前記複数のセンサのそれぞれから信号を繰り返し読み出し、前記放射線の照射が終了した後に前記複数の画素から信号を読み出す読出部とを備える放射線撮像装置で得られた信号を補正する方法であって、
    前記複数のセンサのそれぞれについて、繰り返し読み出された信号の積算値を算出する工程と、
    前記複数のセンサについて算出された複数の積算値の少なくとも一部を用いて、前記複数の画素から読み出された信号により生成される画像のシェーディングを軽減するように当該信号を補正する工程とを有することを特徴とする方法。
13. 請求項１２に記載の方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。