JP2023063061A - 放射線撮像制御装置、放射線撮像制御方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 放射線撮像装置において、良好なプレビュー画像を得るために有利な技術を提供する。【解決手段】 本発明に係る放射線撮像制御装置は、付帯情報を取得する付帯情報取得手段と、前記付帯情報を解析する解析手段と、画素部を構成する一部の画素の画像データを取得する画像データ取得手段と、前記解析手段による付帯情報の解析結果に基づいて、前記一部の画素の画像データに画像処理を施し、縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、前記縮小画像生成手段により生成された前記縮小画像を表示部に表示する表示制御手段と、を備え、前記解析手段は、前記画像データ取得手段による前記画像データの取得に先立って前記付帯情報の解析を始めることを特徴とする。【選択図】 図3
Description
本発明は、放射線撮像制御装置、放射線撮像制御方法およびプログラムに関する。
医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器(FPD)を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。特許文献1には、放射線発生装置との同期をとるために、放射線撮像装置に放射線が照射されるとバイアス電圧を画素に供給するバイアス線に電流(バイアス電流)が流れることを利用し、放射線の照射の有無を検知する放射線撮像装置が示されている。また、特許文献1には、放射線の照射を検知する間に、リセット走査を繰り返し、放射線の照射の終了後、放射線の照射を検知したときに選択していた行以外の画素から出力された信号に基づいて、プレビュー用画像データを生成することが示されている。放射線の照射を検知したときに選択していた行は、放射線の照射に応じて生成された信号がリセットされる可能性が高い。
特許文献1には、複数の画素を複数のグループに分けて、1つのグループのリセット走査が終了すると次のグループのリセット走査が開始される。放射線の照射が実際に開始されてから放射線の照射が検知されるまでの間に、リセット走査を行う画素のグループが変化した場合、プレビュー画像の画質に影響を及ぼす可能性がある。
本発明は、放射線撮像装置において、良好なプレビュー画像を得るために有利な技術を提供することを目的とする。
本発明に係る放射線撮像制御装置は、付帯情報を取得する付帯情報取得手段と、前記付帯情報を解析する解析手段と、画素部を構成する一部の画素の画像データを取得する画像データ取得手段と、前記解析手段による付帯情報の解析結果に基づいて、前記一部の画素の画像データに画像処理を施し、縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、前記縮小画像生成手段により生成された前記縮小画像を表示部に表示する表示制御手段と、を備え、前記解析手段は、前記画像データ取得手段による前記画像データの取得に先立って前記付帯情報の解析を始めることを特徴とする。
上記手段によって、放射線撮像装置において、良好なプレビュー画像を得るために有利な技術を提供する。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
また、本発明における放射線には、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を有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
図1~12を参照して、本実施形態による放射線撮像装置の構成、および、動作について説明する。図1は、本実施形態の放射線撮像装置1を用いた放射線撮像システムSYSの構成例を示すブロック図である。本実施形態の放射線撮像システムSYSは、放射線撮像装置1、放射線撮像装置1を制御するためのコンソール3、表示部4、放射線を被写体に照射するための放射線発生部500を含む。
放射線撮像装置1は、放射線を検出し、入射した放射線に応じた画像用信号を生成するための放射線検出部2、放射線の照射開始や終了を検知するための検知部101、放射線撮像装置1における撮像動作を制御する撮像制御部102を含む。
撮像制御部102は、放射線検出部2の駆動を制御する駆動回路103、放射線検出部2からの画像用信号を読み出す際の制御を行う読出回路107、放射線検出部2に配される画素から読み出された信号に基づいて画像用データを生成する画像処理部108、を含む。また、撮像制御部102は、放射線検出部2から取得した取得画像を記憶する記憶部111、取得画像や画像処理部108によって生成された画像用データをコンソール3に転送するなど、コンソール3との間のデータ通信を制御する通信制御部114を含む。通信制御部114による放射線撮像装置1とコンソール3との間の通信は、例えば、無線LAN通信を用いることができる。しかしながら、放射線撮像装置1とコンソール3との間の通信は無線LAN通信に限定されるものではなく、他の方式による無線通信であってもよいし、ケーブルを用いた有線通信であってもよい。
駆動回路103は、放射線検出部2を定期的、または、任意のタイミングで、蓄積された暗電荷の放出動作(リセット動作)を行うためのリセット走査制御105を実行する。また、駆動回路103は、放射線検出部2から画像を読み出すための駆動制御を行う読出走査制御106を実行する。また、駆動回路103は、放射線の照射が開始された時点でリセット動作していた画素行の行番号など、照射検知時の情報を記憶するための照射検知時情報記憶部104を含む。
コンソール3は、放射線撮像装置1から転送される画像用データを受信するなど、放射線撮像装置1とコンソール3との間の通信を制御する通信制御部301を含む。すなわち、コンソール3は、放射線撮像制御装置に相当する。また、コンソール3は、放射線撮像装置1から転送された画像用データを記憶する記憶部302、画像用データから表示部4で画像表示を行うための信号を生成する処理部303を含む。すなわち、処理部303は、表示部に情報を表示する表示制御部に相当する。処理部303は、放射線撮像装置1から出力される信号を処理するプロセッサでありうる。例えば、処理部303は、放射線撮像装置1からコンソール3に転送された画像用データに対して、放射線画像として表示部4に表示させるための信号処理を行いうる。また、例えば、処理部303は、放射線画像を表示部4に表示させる際に、画像用データに対する補正処理などを行ってもよい。
撮像制御部102は、例えば、記憶部111に保存されているプログラムなどを読み出し、読み出されたプログラムに基づいて放射線撮像装置1の全体的な制御を行ってもよい。放射線撮像装置1の制御は、例えば、ASICなどによる制御信号発生回路(制御回路)によって装置制御を行ってもよいし、プログラムと制御回路との両方によって放射線撮像装置1の全体的な制御が実現されてもよい。
放射線検出部2は、放射線を電荷に変換する変換素子をそれぞれ含み、複数の行および複数の列を構成するように配された複数の画素を含む。駆動回路103は、行方向に延びるように配された複数の駆動線を介して複数の画素を制御する。例えば、TFTのようなスイッチ素子および光電変換素子の組み合わせを1つの画素として、複数の画素が2次元アレイ状に配されることによって、放射線検出部2は構成されうる。画素の上には、例えば、シンチレータが形成される。この場合、放射線検出部2に入射した放射線は、シンチレータで変換素子が変換可能な波長の光(例えば、可視光)に変換される。シンチレータによって変換された光が、それぞれの画素の光電変換素子に入射し、光電変換素子において、入射した光に応じた電荷が生成される。本実施形態では、上述したシンチレータおよび光電変換素子によって入射した放射線を電荷に変換する間接型の変換素子を構成例として説明する。しかしながら、変換素子は間接型の素子に限定されるものではない。例えば、シンチレータを設けずに、入射した放射線を直接電荷に変換する、所謂、直接変換型の変換素子が、変換素子として用いられてもよい。放射線検出部2は、スイッチ素子のオン(導通状態)とオフ(非導通状態)との切り替えによって、画素における電荷の蓄積と電荷の読み出しを実施し、放射線画像を取得することができる。
図2は、放射線検出部2の構成例を示す図である。図2に示される放射線検出部2において、説明の簡便化のために6行×6列の画素PIXを有する画素部212が示されている。しかしながら、実際の画素部212には、より多くの画素PIXが配されうる。例えば、17インチの画素部212には、約3000行×約3000列の画素PIXが配されうる。
放射線検出部2は、行列状に配された複数の画素PIXを備える画素部212を有する二次元検出器である。画素PIXは、放射線を電荷に変換する変換素子S(S11~S66)と、変換素子Sによって生成された電荷に応じた電気信号を出力するためのスイッチ素子T(T11~T66)と、をそれぞれ含む。本実施形態において、変換素子Sには、上述のように照射された放射線を光に変換するシンチレータ(波長変換素子)と、シンチレータによって変換された光を電荷に変換するMIS型あるいはPIN型フォトダイオード(光電変換素子)と、が用いられる。また、上述のように、変換素子Sには、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が用いられてもよい。スイッチ素子Tには、制御端子と2つの主端子とを有するトランジスタが用いられうる。本実施形態において、スイッチ素子Tには、薄膜トランジスタ(TFT)が用いられる。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バイアス線Bsを介してバイアス源203と電気的に接続される。図2に示される構成において、バイアス線Bsaを介して接続されるバイアス源203aと、バイアス線Bsbを介して接続されるバイアス源203bと、の2つの系統が示されている。これらの2つの系統を特に区別しない場合、例えば、バイアス源203のように表記し、何れかを特定する場合には、バイアス源203aのように表記する。他の構成要素においても、複数の要素が存在する場合、以下、同様に示す。また、バイアス線Bsおよびバイアス源203を2系統備えることについては、後述する。
図2に示される構成において、行方向に沿って配された複数のスイッチ素子T、例えば、スイッチ素子T11、T13、T15は、行方向に延びるように配された複数の駆動線Vgのうち駆動線Vg1-1に接続され、スイッチ素子T12、T14、T16は、複数の駆動線Vgのうち駆動線Vg1-2に接続されている。このように、放射線検出部2の画素部212に配された複数の画素PIXは、複数の駆動線Vgのうち互いに異なる駆動線Vgに接続された少なくとも2つの画素グループに分けられている。本実施形態において、行方向に沿って配された画素PIXは、2つの画素グループの何れかに属しているといえる。ここで、行方向とは、図2において横方向のことを示す。また、列方向とは、行方向と交差する方向であり、図2において縦方向のことを示す。
画素PIXで生成された信号は、列方向に延びるように配された複数の列信号線Sigを介して読出回路107によって読み出され、上述の画像処理部108や記憶部111に転送される。本実施形態において、図2に示されるように、複数の列信号線Sigのそれぞれ列信号線Sigは、複数の画素PIXのうち2つの列を構成する画素PIXによって共用される。これによって、画素列ごとに列信号線が配される場合と比較して、読出回路107の回路規模を抑制することが可能となる。しかしながら、これに限られることはなく、画素列ごとに列信号線が配されていてもよい。放射線撮像装置1に要求される性能に応じて、読出回路107の回路規模や列信号線Sigを画素列で共用するか否かを調整すればよい。
本実施形態において、図2に示されるように、複数の画素PIXのうち、行方向に互いに隣り合い、かつ、複数の列信号線Sigのうち同じ列信号線Sigを共用する画素PIXが、互いに異なる画素グループに属している。より具体的には、列方向に沿って配された複数のスイッチ素子T、例えば、互いに異なる画素グループに属する画素PIXのスイッチ素子T11およびスイッチ素子T12は、列信号線Sig1に電気的に接続されており、スイッチ素子T11またはスイッチ素子T12が導通状態である間に、変換素子S11または変換素子S12において生成された電荷に応じた信号が、列信号線Sig1を介して読出回路107に出力される。同様に、スイッチ素子T21、T31、T41、T51、T61およびスイッチ素子T22、T32、T42、T52、T62は、列信号線Sig1に電気的に接続される。列信号線Sig2、Sig3に接続されるスイッチ素子T(画素PIX)についても同様である。列方向に配された複数の信号配線Sigは、複数の画素PIXから出力された信号を並列に読出回路107に伝送する。
読出回路107には、画素部212から並列に出力された信号を増幅する増幅回路206が、それぞれの列信号線Sigに対応するように設けられている。増幅回路206は、画素PIXから出力された信号を増幅する演算増幅器205、演算増幅器205の出力を増幅する可変増幅器204、可変増幅器204によって増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路207を含む。
演算増幅器205は、画素PIXから読み出された信号を増幅して出力する演算増幅器、積分容量、リセットスイッチを含む。演算増幅器205は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器205の演算増幅器の反転入力端子には、画素PIXから出力された信号が入力され、正転入力端子には基準電源211から基準電圧Vrefが入力され、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205の演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に配される。サンプルホールド回路207は、それぞれの増幅回路206内に設けられ、サンプリングスイッチおよびサンプリング容量を含み構成される。
また、読出回路107は、増幅回路206から並列に読み出された信号を順次、直列の信号として出力するマルチプレクサ208、マルチプレクサ208から出力される直列の信号をインピーダンス変換して出力するバッファ増幅器209を含む。バッファ増幅器209から出力されたアナログ電気信号である信号Voutは、A/D変換器210によってデジタルの信号に変換され、画像処理部108や記憶部111に供給される。
電源部(不図示)は、バッテリや外部からの電力をそれぞれの電源に応じた電圧に変圧し、図2に示される基準電源211やバイアス源203に電力を供給する。基準電源211は、演算増幅器205の演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Vrefを供給する。バイアス源203は、バイアス線Bsを介して変換素子Sに共通にバイアス電圧Vsを供給する。また、本実施形態において、バイアス源203は、バイアス線Bsに供給した電流量の時間変動を含む電流情報を検知部101に出力する。本実施形態において、電流情報を出力する回路として、オペアンプと抵抗とを含み構成される電流-電圧変換回路215が用いられるが、この構成に限定されるものではない。例えば、電流情報を出力する回路として、シャント抵抗を用いた電流-電圧変換回路が用いられてもよい。また、電流情報を出力する回路は、電流電圧変換回路の出力電圧をデジタル値に変換するA/D変換回路を用いてデジタル値として電流情報を出力してもよい。さらに、電流情報を出力する回路は、バイアス線Bsに供給した電流量に対応する物理量を電流情報として出力してもよい。
放射線検出部2の駆動回路214は、図1に示される駆動回路103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Tを導通状態にする導通電圧Vcomと非導通状態にする非導通電圧Vssとを含む駆動信号を、それぞれの駆動配線Vgに出力する。これによって、駆動回路214は、スイッチ素子Tの導通状態または非導通状態を制御し、画素部212のそれぞれの画素PIXを駆動する。
制御信号D-CLKは、駆動回路214として用いられう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、駆動回路214が転送するパルスである。制御信号OEは、駆動回路214の出力端を制御する信号である。以上によって、駆動回路103は、駆動回路214を介して、画素部212の駆動の所要時間と走査方向を設定する。また、駆動回路103は、読出回路107に制御信号RC、SH、CLKを与えることによって、読出回路107のそれぞれの構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号RCは、演算増幅器205のリセットスイッチの動作を制御する。制御信号SHは、サンプルホールド回路207の動作を制御する。制御信号CLKは、マルチプレクサ208の動作を制御する。
A/D変換器210によってデジタル値に変換された画像用信号が、放射線照射によって得られた放射線画像の信号である場合、例えば、この信号は、記憶部111の撮像画像用メモリ112に格納されてもよい。また、放射線の照射を行わず、それぞれの画素PIXの暗電荷成分のみから取得したオフセット画像の信号(以下、単にオフセット画像と呼ぶ場合がある。)の場合、オフセット画像の信号は、記憶部111のオフセット画像用メモリ113に格納されてもよい。放射線画像の信号およびオフセット画像の信号は、画像処理部108によって補正処理などの信号処理が行われてから、記憶部111のそれぞれのメモリに保存されてもよい。また、図1に示される構成では、記憶部111に、撮像画像用メモリ112およびオフセット画像用メモリ113のそれぞれの構成が別々に配されているように描かれているが、これに限られることはない。記憶部111の適当な記憶(メモリ)領域に、放射線画像の信号およびオフセット画像の信号が記憶されればよい。
画像処理部108は、図1に示されるように、プレビュー画像生成部109とオフセット補正部110とを含みうる。プレビュー画像生成部109については、後述する。オフセット補正部110は、放射線画像の信号からオフセット画像の成分を減算するオフセット補正を行う処理部として機能する。これによって、得られた放射線画像に不要な暗電荷成分の成分が混入することを抑制し、より高画質の放射線画像を表示部4に表示することが可能となる。図1に示される構成では、画像処理部108に、プレビュー画像生成部109およびオフセット補正部110の構成が別々に配されているように描かれているが、これに限られることはない。画像処理部108において、プレビュー画像の生成やオフセット補正が行われれば、いかなる構成であってもよい。
次いで、図5(a)を用いて、放射線の照射開始や終了を検知する検知部101について、放射線の照射の検出時の駆動タイミングの例を説明する。ここで、放射線撮像装置1において、放射線の照射の開始を判定した画素行を、行Ysとして説明する。図5(a)は、放射線の照射の開始を判定した行であるYs行付近の拡大図である。
図5(a)には、検知部101が画素部212に入射する放射線の強度の時間変動を含む放射線情報を出力するための、バイアス源203から出力される電流情報が示されている。検知部101は、バイアス源203から取得するバイアス線Bsを流れる電流の情報から放射線情報を取得して、放射線の照射の開始の判定を行う。つまり、検知部101は、複数の画素PIXがリセット動作を行った際に出力される信号に基づいて、放射線の照射の開始を検知する。図5(a)において、Ys-1行とYs行との走査の間に放射線の照射が開始され、Ys行の走査時にバイアス線Bsに流れる電流の情報が判定閾値を超え、検知部101は、放射線の照射が開始されたと判定する。この判定の結果に従って、駆動回路103は、放射線画像を取得するための蓄積動作へ画素PIXを移行させている。しかしながら、図5(b)に示されるように、Ys行の走査時に、衝撃や磁界の影響などによる外来ノイズの影響が加わりバイアス線Bsに流れた電流情報が判定閾値を超える場合がある。このため、図5(b)に示される例において、Ys行の空読みの走査時に衝撃が加わり、バイアス線Bsに流れた電流の情報が判定閾値を超え、検知部101は、放射線の照射が開始されたと誤判定をしてしまう。この判定に従って、駆動回路103は、画素PIXを蓄積動作へ移行させている。
放射線の照射の開始を検知するためには、検知部101は、バイアス線Bsを流れる電流信号のサンプル値をそのまま用いてもよい。しかしながら、図5(b)に示されるような誤判定を防ぐために、複数のバイアス線Bsを流れる電流の情報に処理を実施し、検知部101が、放射線の照射を検知するようにしてもよい。
検知部101が、複数のバイアス線Bsを流れる電流の情報を用いて放射線の照射を検出する例を、図6を用いて説明する。放射線の照射中、単位時間当たりの放射線の照射量に比例した電流がバイアス線Bsに流れることを示した信号が、図6に第1信号として示される。この電流は、画素PIXのスイッチ素子Tがオフ(非導通)状態にある場合よりも、オン(導通)状態にある場合の方が多く流れうるが、図では簡単のために一定で表す。放射線が照射された画素PIXのスイッチ素子Tを導通すると、スイッチ素子Tを導通するまでに当該画素PIXの変換素子Sに蓄積された電荷量に比例した電流が、バイアス線Bsに流れる。この電流は、図6に第2信号として示されている。放射線撮像装置1に衝撃や磁界が加わると、バイアス線Bsに印加されたノイズの周波数に応じた電流が流れうる。この電流は、外来ノイズと呼ばれるものであり、図6に外来ノイズとして示されている。例えば、商用電源から生じた電磁界の影響により、バイアス線Bsに50~60Hz程度の電流が流れうる。また、放射線撮像装置に衝撃が入力されると、バイアス線Bsに数Hz~数kHzの電流が流れうる。その他、スイッチ素子Tのスイッチングノイズやシステムノイズなどの内部雑音が考えられるが、図6では、簡単化のため省略する。
また、図6に示されるように、駆動回路214の駆動周期を時間TIで表す。すなわち、放射線撮像装置1は、時間TIごとに1回のリセット動作(空読み)を行う。時間TIのうち、駆動回路214が、ハイレベルの駆動信号を供給する時間(スイッチ素子Tが導通状態となる時間)を時間THで表し、ローレベルの駆動信号を供給する時間(スイッチ素子Tが非導通状態となる時間)を時間TLで表す。また、図6に示されるように、検知部101が、バイアス源203a、203bからバイアス線Bsa、Bsbを流れる電流の情報をサンプリングする期間を時間TSで表す。
本実施形態において、図2に示されるように、放射線検出部2はバイアス源203を2つ備えるため、1度の時間TSにおいて、バイアス線Bsa、Bsbを流れる電流の情報を2つ同時に取得できる。そこで、スイッチ素子Tが導通状態である画素PIXが出力する電流情報のサンプル値Sと、スイッチ素子Tが非導通状態である画素PIXが出力する電流情報のノイズ値Nとの差分を取ることによって外来ノイズを除去することができる。結果として、検知部101は、スイッチ素子Tを導通するまでに、放射線の照射によって画素PIXの変換素子Sに蓄積された電荷量に比例した電流に起因する第2信号を精度よく取り出すことが可能となる。
つまり、本実施形態において、バイアス源203a、203bは、少なくとも2つの画素グループのそれぞれのグループごとに電気的に独立したバイアス線Bsa、Bsbを介して変換素子Sにバイアス電圧を供給している。放射線の照射の開始を検知する際に、検知部101は、複数の画素PIXのうちリセット動作する画素PIXを含む画素グループに接続されたバイアス線(ここでは、バイアス線Bsaとする)を流れる電流を表す信号値と、複数の画素PIXのうちリセット動作する画素PIXを含まない画素グループに接続されたバイアス線Bsbを流れる電流を表す信号値と、を、サンプリングするタイミングの少なくとも一部が重なるように取得する。この、バイアス線Bsaを流れる電流を表す信号値およびバイアス線Bsbを流れる電流を表す信号値に基づいて、放射線の照射の開始を判定する。これによって、検知部101は、図5(b)に示されるようなノイズを放射線の照射の開始として検出してしまうことを抑制できる。
本実施形態において、行方向に沿って並ぶ画素PIXに対して2つの独立した駆動線Vgが接続されているが、1つの駆動線Vgを接続する構成にしてもよい。その場合、1度の時間TSで得られる電流情報は1つであり、サンプル値とノイズ値とを取得するタイミングは異なるが、放射線情報の算出方法は変わらない。また、例えば、互いに隣り合う2つの行から同時にサンプル値とノイズ値とを取得する構成としてもよい。この場合、画素PIXの行ごとに駆動線Vgが接続され、互いに隣り合う行の画素PIXに対して、互いに電気的に独立したバイアス線Bsによってバイアス源203からバイアス電圧Vsが供給されてもよい。
また、検知部101が放射線の照射の開始を検知する際に、駆動回路214は、複数の駆動線Vgのうち同じ画素グループに属する画素PIXに接続された少なくとも2つの駆動線Vgに、複数の画素PIXをリセット動作させるための信号を同時に供給してもよい。これによって、1回のリセット動作において、バイアス線Bsに任意に設定した行分の画素PIXに蓄積された電荷に比例した電流が流れる。その結果、バイアス線Bsを流れる電流の情報のS/N比を向上させることができる。このとき、同時に駆動される駆動線Vgは互いに隣接していてもよいし、隣接していなくてもよい。また、放射線撮像装置1は、例えば、ユーザの指定によって、リセット動作において同時に駆動される駆動線Vgの数を変更可能なように構成されてもよい。この場合、同時に駆動される駆動線Vgの数の増加に伴い、スイッチ素子Tのスイッチングノイズも増加するため、同時に駆動される駆動線Vgの数に応じて、検知部101の回路のゲインを切り替えてもよい。
次いで、プレビュー画像生成部109について説明する。画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、放射線画像の撮像後、ユーザの使い勝手を高めるために、プレビュー画像用データを生成する。プレビュー画像は、画素部212に配された画素PIXのうち一部の画素PIXから出力された信号を用いた画像であり、撮像後、速やかに表示部4に表示し、ユーザの使い勝手を向上させる。
このとき、画像処理部108は、放射線を照射せずに複数の画素PIXから読み出された信号に基づいたオフセット補正を含む処理を画像用信号に対して行い、プレビュー画像用データを生成してもよい。不要な暗電荷成分を除去した画像用信号が、プレビュー用画像用に縮小されてもよい。
例えば、画像処理部108のプレビュー画像生成部109が、画像用信号を取得した後に、放射線を照射せずに複数の画素PIXから読み出された信号に基づいたオフセット画像が取得され、画像処理部108のオフセット補正部110は、オフセット画像に基づいてオフセット補正を行ってもよい。この場合、オフセット画像が、放射線を照射せずに複数の画素PIXから読み出された信号のうち、複数の画素PIXのうち検知部101が放射線の照射を検知した際にリセット動作をしていた画素を含まない画素グループから出力された信号によって構成されていてもよい。これによって、すべての画素PIXから信号を読み出す場合と比較して、オフセット画像を取得するまでの時間が短縮できる。画像処理部108は、オフセット補正部110によってオフセット補正されたプレビュー画像用データを、通信制御部114の制御の下、コンソール3に転送する。これによって、生成されたプレビュー画像が、コンソール3に接続された表示部4に表示される。
また、例えば、放射線を照射せずに複数の画素PIXから読み出された信号に基づいたオフセット画像が、記憶部111のオフセット画像用メモリ113に記憶されていてもよい。画像処理部108は、オフセット画像用メモリ113に記憶されたオフセット画像に基づいてオフセット補正を行ってもよい。画像処理部108において、プレビュー画像生成部109は、画素部212から出力された画像用信号を取得した後、記憶部111のオフセット画像用メモリ113に記憶した1つのオフセット画像を用いてオフセット補正部110がオフセット補正を行い、プレビュー画像用データが生成される。画像処理部108は、通信制御部114の制御の下、生成したプレビュー画像用データをコンソール3に転送する。これによって、生成されたプレビュー画像が、コンソール3に接続された表示部4に表示される。既に取得したオフセット画像を用いてオフセット補正を行うことによって、プレビュー画像を表示するまでの時間が短縮できる。
その後、放射線画像の撮像の後に取得したオフセット画像を用いてオフセット補正部110でオフセット補正が実施された画像データが、通信制御部114の制御の下、コンソール3に転送される。コンソール3と接続する表示部4には、転送された画像データに基づいた放射線画像が、本画像として表示される。
コンソール3の通信制御部301は、放射線撮像装置1とのデータ送受信の制御を行い、例えば、コンピュータなどに組み込まれたソフトウェアを操作する。これによって、撮像制御部102とのデータ送受信を制御して、撮像部位や撮像条件などの撮像パラメータが設定される。ここで、コンソール3の処理部303は、放射線撮像装置1から受信した画像データを診断に適した形にするための画像処理(信号処理)を行うプロセッサとして機能しうる。また、コンソール3の記憶部302は、放射線撮像装置1から受信した画像データを記憶する。表示部4は、コンソール3に送信された画像データに基づいて、放射線検出部2から読み出された信号に基づいた放射線画像や操作UIなどを表示する。
図3および図4は、本実施形態における放射線撮像装置1および放射線撮像システムSYSの撮像時のフロー図およびタイミング図である。図3および図4を参照して、放射線撮像装置1の動作を説明する。
放射線撮像装置1が起動され撮像待機状態になると、駆動回路103は、リセット走査制御105として、放射線検出部2を構成する複数の画素PIXへの暗電荷の蓄積を防ぐために、定期的にリセット動作を実施する(図4:TC401、図3:S001)。リセット動作は、画素部212の画素PIXの先頭行(第1行)の側から最終行(第Y行)の側に向かって、画素グループごとに順番に行われる。1つの画素グループの最終行に到達した場合、次の画素グループの先頭行からリセット動作が開始される。次いで、図3に示されるS002において、検知部101は、放射線発生部500から放射線の照射が開始されたか否かを判定する。つまり、検知部101が放射線の照射の有無を検知する間に、駆動回路103は、駆動回路214を制御し、複数の駆動線Vgを介して複数の画素PIXを順次、画素グループごとにリセット動作させる。検知部101が放射線の照射の開始を検知しない場合、リセット動作が繰り返し実行される(図4:TC401、図3:S001)。
ユーザが曝射スイッチを押下するなどの操作によって、放射線発生部500から放射線の照射が開始されると、検知部101は、放射線の照射を検知する。検知部101が放射線の照射開始を検知すると、駆動回路103は、リセット走査制御105を中止し、リセット動作を停止させる(図4:TC402、図3:S003)。次いで、駆動回路103は、読出走査制御106に移行し、画素部212の全ての画素PIXのスイッチ素子Tを非導通状態にし、全ての画素PIXにおいて電荷を蓄積する状態にする(図4:TC403、図3:S004)。リセット動作が停止することによって、それぞれの画素PIXは、放射線の照射に応じた電荷が蓄積される状態になる。
このとき、駆動回路103は、リセット動作が停止した際の画素部212の情報を付帯情報として、照射検知時情報記憶部104に記憶する。すなわち、付帯情報は画素部のリセット動作が停止した際の情報を含む。より具体的には、例えば、付帯情報は、検知部101が放射線の照射を検知した際に複数の画素PIXをリセット動作させるための信号を供給していた駆動線Vgの情報、検知部101が放射線の照射を検知した際に複数の画素PIXのうちリセット動作をしていた画素PIXが属する画素グループの情報、検知部101が放射線の照射を検知した際の信号値、および、複数の画素PIXの画素グループのそれぞれのグループごとの配置の情報のうち少なくとも1つの情報を含む。通信制御部114は、プレビュー画像用データを転送する前よりも先に、付帯情報の転送を行う(図3:S016)。ここで図3では、付帯情報の転送はプレビュー画像用データを生成する前に行っているが、これに限らず、プレビュー画像用データを生成した後に転送を行っても良い。この付帯情報は、後述するように、プレビュー画像および本画像の画像表示に関わる情報となる。
次いで、図3に示されるS005において、検知部101は、放射線の照射が終了したか否かを判定する。放射線の照射が終了していない場合、画素PIXにおいて電荷を蓄積する動作(図4:TC403、図3:S004)を継続する。検知部101が、放射線の照射の終了を検知すると、駆動回路103は、読出走査制御106において、画素部212の各行を順次走査する読出制御を行い、画素部212の画素PIXから画像用信号を取得する(図4:TC404、図3:S006)。ここで、取得された放射線画像の画像用信号は、撮像画像用メモリ112に記憶されてもよい。
放射線の照射の終了タイミングは、検知部101によって検知してもよいし、撮像制御部102が、特定の固定時間を待機することで照射終了とみなし、読出動作を開始してもよい。また、検知部101によって放射線の照射終了を検知する場合、例えば、放射線の照射の開始を検知した際にリセット動作していた画素行は、スイッチ素子Tを非導通状態にせず、導通状態にしたままバイアス線Bsに流れる電流量の監視を続けてもよい。この動作よって、検知部101が、放射線の照射の終了を検知することが可能となる。
次いで、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、プレビュー画像用データの生成に用いる画像用信号を決定する。本実施形態において、異なる駆動線Vgに接続された、互いに異なる画素グループに属する同じ行内の隣り合う2つの画素PIXが、列信号線Sigを共用している。このため、図4に示されるような駆動タイミングでリセット動作を行う際、例えば、図7(a)に示されるような、(奇数行、奇数列)または(偶数行、偶数列)の座標の画素PIXが属する画素グループのリセット動作と、図7(b)に示されるような、(奇数行、偶数列)または(偶数行、奇数列)の座標の画素PIXが属する画素グループのリセット動作とを、交互に行うことが可能である。図7(a)、7(b)に示される画素PIXのリセット動作を、画素グループごとに順番に行うことにより、全ての画素PIXの走査を行うことができる。
画素PIXから出力される放射線画像を表示するための画像用信号において、実際の放射線の照射開始から検知部101が照射の開始を検知するまでの検知遅れによって、一部の行の画像用信号の信号に劣化が発生しうる。より具体的には、放射線の照射が開始されてから放射線の照射を検知部101が検知するまでの間にリセット動作していた画素PIXは、リセット動作の実施によって、放射線の照射に応じて蓄積される電荷の量が、実際に入射した放射線の量よりも少なくなってしまう可能性がある。
ここで、図4で示されるように、放射線の照射の開始から検知部101による放射線の検知まで期間が、異なる画素グループ間のリセット動作を跨いでしまった場合を考える。特許文献1に示される動作では、複数の画素PIXのうち検知部101が放射線の照射を検知した際にリセット動作をしていたリセット画素を含む画素グループ以外の画素グループの画素PIXから出力される信号を用いてプレビュー画像用データを生成される。しかしながら、図4に示されるような場合、放射線の照射が検知された際にリセット動作していた画素グループは、駆動線Vg(Ys-1)に接続された画素PIXを含む画素グループである。したがって、駆動線Vg(Y-2)に接続された画素PIXを含む画素グループから出力される画像用信号を用いて、プレビュー画像用データが生成される。しかしながら、図4に示されるように、駆動線Vg(Y-2)に接続された画素PIXは、放射線の照射後にリセット動作が行われている。つまり、駆動線Vg(Y-2)に接続された画素PIXを含む画素グループから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成した場合、駆動線Vg(Y-2)に接続された画素PIXの画像用信号の劣化に起因して、表示部4に表示されるプレビュー画像に画質の低下が生じてしまう可能性がある。
そこで、本実施形態において、このような画像用信号の劣化の影響を抑制するため、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、照射検知時情報記憶部104に記憶されているリセット動作が停止した際の画素部212の情報を取得する。ここでは、図7(a)に示される第5行の画素PIXをリセット動作したときに、検知部101が、放射線の照射の開始を検知したとする。まず、図7(a)に示されるような、(奇数行、奇数列)または(偶数行、偶数列)の座標の画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に、検知部101が放射線の照射を検知した場合を考える。この場合、第5行を境にして、第1行の側から第5行までは、放射線の照射が開始されてから照射を検知するまでにリセット動作を行った可能性が低い図7(b)に示される(奇数行、偶数列)または(偶数行、奇数列)の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。また、検知部101が放射線の照射を検知した第5行よりも後、第6行から最終行の側は、リセット動作が終了し蓄積動作に移行した後の、図7(a)に示される(奇数行、奇数列)または(偶数行、偶数列)の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。つまり、図7(a)に示される画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に放射線の照射が検知された場合、図7(d)に示される画素PIXから出力される画像用信号を用いて、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、プレビュー画像用データを生成する(図3:S007)。
同様に、図7(b)に示される(奇数行、偶数列)または(偶数行、奇数列)の座標の画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に、検知部101が放射線の照射を検知した場合を考える。この場合、第5行を境にして、第1行の側から第5行までは、放射線の照射が開始されてから照射を検知するまでにリセット動作を行った可能性が低い図7(a)に示される(奇数行、奇数列)または(偶数行、偶数列)の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。また、検知部101が放射線の照射を検知した第5行よりも後、第6行から最終行の側は、リセット動作が終了し蓄積動作に移行した後の、図7(b)に示される(奇数行、偶数列)または(偶数行、奇数列)の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。つまり、図7(b)に示される画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に放射線の照射が検知された場合、図7(c)に示される画素PIXから出力される画像用信号を用いて、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、プレビュー画像用データを生成する(図3:S007)。
次いで、通信制御部114は、プレビュー画像生成部109で生成されたプレビュー画像用データを、診断用の本画像用データよりも先にコンソール3に転送する(図4:TC405、図3:S007)。コンソール3に転送されたプレビュー画像用データは、ゲイン補正部309、欠損補正部310で信号処理の補正が行われた後、必要な画像処理を施すことで、表示部4に表示することが可能である。(図4:TC406、図3:S024、S008)。
このように、放射線の照射の終了後に、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、複数の画素PIXのうち検知部101が放射線の照射を検知した際にリセット動作をしていたリセット画素(例えば、図7(a)の第5行の画素PIX。以下、同じ例で示す。)が配された行をリセット行(第5行)として設定する。上述のように、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、リセット行の情報を照射検知時情報記憶部104に記憶されているリセット動作が停止した際の画素部212の情報として取得することが可能である。次いで、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、リセット画素を含む画素グループ(図7(a)に示される画素PIXが属する画素グループ。)から出力された第1画像用信号のうちリセット行の次の行から最終行までの間に配された画素PIXから出力された画像用信号と、リセット画素を含まない画素グループ(図7(b)に示される画素PIXが属する画素グループ。)から出力された第2画像用信号のうち第1行からリセット行までの間に配された画素PIXから出力された画像用信号と、を用いてプレビュー画像用データを生成する。これによって、放射線の照射開始から放射線の照射を検知するまでのリセット動作に起因する補正処理などを施すことなく、高速にプレビュー画像用データを生成することが可能となる。つまり、放射線画像の撮像後、短時間のうちにプレビュー画像を表示部4に表示することが可能となり、使い勝手のよい放射線撮像装置1および放射線撮像システムSYSを実現することができる。
ここで、画像処理部108のプレビュー画像生成部109によるプレビュー画像用データの生成時において、上述のように選択される画素PIXの画像用信号から、さらに間引き縮小してプレビュー画像用データを生成してもよい。画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、間引き縮小画像データを生成する際に、例えば、図8に示されるように、プレビュー画像を表示するために画像用信号を用いる画素PIXを間引くことによって、撮像画像を縮小した縮小プレビュー画像を生成してからコンソール3に転送することができる。図8において、例えば、ハッチングを付した画素PIXは、縮小プレビュー画像用データの生成(サンプリング)に用いられ、白抜きの画素PIXは間引きの対象となる。
画像処理部108のプレビュー画像生成部109による縮小プレビュー画像用データの画像用信号のサンプリング方法は、図8に示す例に限定されるものではなく、他の間引き方法を用いることができる。例えば、縮小プレビュー画像用データの生成に用いる画素間については、補間処理を用いて縮小プレビュー画像を生成してもよい。縮小プレビュー画像の生成に用いる画素の画素値と補間処理とを組み合わせて縮小プレビュー画像を生成することも可能である。間引きの割合は、図8に例示したものに限定されるものではなく、種々の割合を設定することが可能である。
また、上述では、リセット画素を含まない画素グループから出力された第2画像用信号のうち第1行からリセット行までの間に配された画素PIXから出力された画像用信号をプレビュー画像用データの生成に使用することを説明した。しかしながら、リセット画素を含まない画素グループから出力された第2画像用信号のうちリセット行よりも最終行の側に配された画素PIXから出力された画像用信号のうち一部が、プレビュー画像用データの生成に使用されてもよい。リセット画素を含まない画素グループに属する画素PIXのうちリセット行に近接して配されている画素PIXは、放射線の実際の照射開始から照射が検知されるまでの間にリセット動作された可能性が低い。このため、例えば、リセット画素を含まない画素グループから出力された第2画像用信号のうち第1行から、リセット行に対して最終行の側に5行目、10行目、さらに例えば、20行目までの間に配された画素PIXから出力された画像用信号が、プレビュー画像用データの生成に使用されてもよい。また、例えば、リセット画素を含まない画素グループから出力された第2画像用信号のうち第1行から、リセット行に対して最終行の側に画素部212に配された行数の1%、2%、5%、さらに例えば、10%進んだ行までの間に配された画素PIXから出力された画像用信号が、プレビュー画像用データの生成に使用されてもよい。これらの場合、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、プレビュー画像用データの生成に、リセット画素を含む画素グループから出力された第1画像用信号のうち、リセット画素を含まない画素グループのうちプレビュー画像用データの生成に使用した画素PIXが配されている行の次の行からから最終行までの間に配された画素PIXから出力された画像用信号を用いてもよい。
このように、放射線撮像装置1は、放射線の実際の照射開始から照射が検知されるまでの間にリセット動作された可能性が高い画素PIXをプレビュー画像の生成に用いないように、プレビュー画像の生成に用いる画素PIXの複数の選択パターンを備える。画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、放射線の照射の開始を検知した際に選択していた走査ラインに基づいて、プレビュー画像用データの生成に用いる画素PIXの選択パターンを切り替える。これによって、放射線撮像装置1および放射線撮像システムSYSは、良好な画質を有するプレビュー画像を、短い表示ディレイで表示部4に表示することが可能になる。
プレビュー画像用データの生成に用いられた画素PIXの信号値は、画素ごとのばらつきや欠損などの放射線撮像装置の特性(以下、センサ特性)を含んだ状態であるため、そのセンサ特性を補正する必要がある。ここではコンソール3でプレビュー画像用データのセンサ特性を補正することを説明するが、それに限られるものではない。例えば、放射線撮像装置1で補正を実施しても良い。また、ここではセンサ特性の補正とはゲイン補正、欠損補正を指すが、それに限られるものではない。例えばオフセット補正をコンソール3で実施しても良い。すなわち、放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータは、前記画素部全体のゲイン補正データ、信号値の欠損補正データ、オフセット補正データのうち少なくとも一つを含んでいてもよい。
図10はコンソール3内部を説明するための詳細なブロック図である。コンソール3は、通信制御部301、記憶部302、処理部303を含む。記憶部302は、ゲインデータ記憶部304、欠損データ記憶部305を含む。処理部303は付帯情報解析部306、ゲインデータ生成部307、欠損データ生成部308、ゲイン補正部309、欠損補正部310、分割画素結合部311を含む。図11はコンソール3が付帯情報を受信してから、プレビューを表示するまでのコンソール3側の処理を説明するための詳細なフローである。コンソール3に転送された付帯情報は通信制御部301を介して、付帯情報解析部306へと転送される。すなわち、通信制御部301は放射線撮像装置から放射線撮像装置に関する付帯情報を取得する付帯情報取得手段の一例に相当する。
付帯情報解析部306は付帯情報を受信後に、付帯情報に含まれるリセット動作が停止した際の情報の解析を行う(図11:S017)。なお、付帯情報の取得、および付帯情報の解析はプレビュー画像用データの取得に先立って行うことができる。さらに、付帯情報の取得、および付帯情報の解析はプレビュー画像用データを取得する前に完了することができる。その後、ゲインデータ生成部307、欠損データ生成部308は、事前にゲインデータ記憶部304、欠損データ記憶部305に保持していたセンサ全体の画素に対するゲインデータおよび欠損データと、付帯情報の解析結果をもとにプレビュー画像用のゲインデータ、欠損データを作成する(図11:S018、S019)。すなわち、ゲインデータ生成部307、欠損データ生成部308は、解析手段による付帯情報の解析結果と、放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータに基づいて縮小画像用の補正データを生成する補正データ生成手段の一例に相当する。なお、プレビュー画像用のゲインデータ、欠損データの生成はプレビュー画像用データの取得に先立って行うことができる。さらに、プレビュー画像用のゲインデータ、欠損データはプレビュー画像用データを取得する前に完了することができる。
ここでゲインデータとはセンサの画素ごとのばらつきを補正するためのゲイン値に相当する。欠損データは信号値の欠損に相当するデータであり、これを用いて、欠損していない画素の情報から信号値の欠損の画素値を生成する処理に用いられる。
次のステップとして、通信制御部301はプレビュー用画像データを受信する(図11:S020)。すなわち、通信制御部301は、画素部を構成する一部の画素の画像データを取得する画像データ取得手段の一例に相当する。なお、プレビュー用画像データや後述する間引き画像データのように画素部を構成する一部の画素の画像データを縮小画像データと言い換えることができる。
ゲイン補正部309は、通信制御部301からプレビュー画像用データを受信したら、作成済みのプレビュー画像用ゲインデータを使って、プレビュー画像用データの画素値のばらつきを補正する(図11:S021)。次いで、欠損補正部310は、プレビュー画像用欠損データを使って、プレビュー画像用データの信号値の欠損の補正を行う(図11:S022)。その後、必要な画像処理を施すことで、プレビュー画像を生成し、表示部4にプレビュー画像を表示する(図11:S023)。すなわち、コンソール3は、解析手段による付帯情報の解析結果と画素部の特性の補正に用いるデータに基づいて得られる補正データを用いてプレビュー画像を生成する(縮小画像生成)。そして、生成したプレビュー画像(縮小画像)を表示部に表示する。
このようにプレビュー用画像データを受信する前に、プレビュー画像用のゲインデータ、欠損データを作成しておくことで、プレビュー画像が表示されるまでの表示ディレイが低減され、ユーザにとって使い勝手がよい放射線撮像システムSYSが実現される。
放射線画像に用いる画像用信号の読出動作の完了後(図3:S006)、駆動回路103は、読出走査制御106として、駆動回路214を制御して全ての画素PIXのスイッチ素子Tを再び非導通状態にし、変換素子Sを電荷蓄積状態にする(図4:TC407、図3:S009)。この処理は、先に説明したプレビュー画像用データの生成、プレビュー画像用データの転送処理(図4:TC405、図3:S007)、プレビュー画像の表示処理(図4:TC406、図3:S008)と並列で実行されてもよい。並列処理を行うことによって、プレビュー画像用データの生成およびプレビュー画像の表示から、診断用の本画像用データの生成および本画像の表示までの時間を短縮することが可能になる。
次いで、図3のS010において、駆動回路103は、読出走査制御106において、放射線を照射した際の蓄積時間(図4:TC403、図3:S004)と同じ待機時間が経過したか否かを判定する。待機時間が経過していない場合、変換素子Sにおいて電荷を蓄積する動作を継続する(図4:TC407、図3:S009)。これによって、暗電荷の蓄積が継続される。駆動回路103は、放射線照射時の蓄積時間と同じ時間が経過したと判定すると、読出走査制御106において、それぞれの画素PIXからオフセット画像の信号の読出動作を実施し、暗電荷成分のみのオフセット画像を取得する(図4:TC408、図3:S011)。次いで、画像処理部108のオフセット補正部110は、撮像画像用メモリ112に記憶されている放射線画像の画像用信号の全ての画素PIXから出力された信号を、取得したオフセット画像を用いてオフセット補正を行う(図3:S012)。オフセット補正部110は、放射線画像データからオフセット画像データの成分を減算するオフセット補正により暗電荷成分を除去した本画像用データを取得する。通信制御部114は、オフセット補正部110によりオフセット補正が施された本画像用データをコンソール3に転送する(TC409、S013)。
プレビュー画像と異なり、本画像には放射線の照射の開始を検知した際にリセット動作をしていた画素PIXに近い画素行から出力される信号に劣化が発生しうる。このため、この本画像用データの信号を補正する必要がある。そこでコンソール3の処理部303は、付帯情報解析部306で解析した付帯情報のうち検知部101が放射線の照射を検知した際に複数の画素PIXをリセット動作させるための信号を供給していた駆動線Vgの情報や検知部101が放射線の照射を検知した際に複数の画素PIXのうちリセット動作をしていた画素PIXが属する画素グループの情報から、信号の劣化が想定される画素PIXを特定してもよい。また、例えば、コンソール3の処理部303は、検知部101が放射線の照射を検知した際の信号値、および、複数の画素PIXの画素グループのそれぞれのグループごとの配置の情報から、信号の劣化が想定される画素PIXや周辺の画素PIXおよびそれらの出力値の情報などを特定してもよい。処理部303は、特定したこれらの情報を用いて、ゲイン補正部309、欠損補正部310において、受信した本画像用データの信号値の補正や信号値の欠損を補間するような補正などの信号処理を実施し、各種の診断に適した画像処理を施す(図4:TC410、図3:S014)。表示部4は、処理部303によって画像処理が施された本画像用データに基づいた画像を表示する(図4:TC411、図3:S015)。
本実施形態では、付帯情報に基づく本画像用データの補正処理をコンソール3の処理部303にて実施しているが、これに限られるものではない。例えば、放射線撮像装置1の画像処理部108において、付帯情報に基づく本画像用データの補正処理が行われてもよい。この場合、付帯情報をコンソール3に転送する必要はなく、画像処理部108がこの情報を使用して補正処理を行えばよい。
本実施形態における放射線撮像装置1は、放射線の照射開始を検知した際にリセット動作を行っていた画素PIX(画素行)の情報を用いる。これによって、放射線の照射開始から検知部101照射を検知するまでの間に、リセット動作が異なる画素グループ間を跨いでしまっていた場合においても、リセット動作に起因する画像劣化を補正する処理を行うことなく、プレビュー画像の表示が可能になる。これによって、プレビュー画像が表示されるまでの表示ディレイが低減され、ユーザにとって使い勝手がよい放射線撮像装置1および放射線撮像システムSYSが実現される。また、図2に示されるように、本実施形態の放射線撮像装置1は、2つの画素列で列信号線Sigを共用することによって、読出回路107の回路規模を抑制し、装置コストを低減することができる。
図7(a)、7(b)に示される画素PIX(画素グループ)は、複数の画素PIXのうち、行方向に互いに隣り合い、かつ、複数の列信号線Sigのうち同じ列信号線Sigを共用する画素PIXが、互いに異なる画素グループに属している。また、複数の画素PIXのうち列方向に互いに隣り合う画素PIXが、互いに異なる画素グループに属している。また、図7(a)、7(b)に示される例では、2つの画素グループが配されており、行方向に、複数の画素PIXのうち一方の画素グループに属する画素PIXと、複数の画素PIXのうち他方の画素グループに属する画素PIXとが、交互に配され、行方向に、複数の画素PIXのうち一方の画素グループに属する画素PIXと、複数の画素PIXのうち画素グループに属する画素PIXとが、交互に配されている。
しかしながら、これに限られることはない。図9(a)、9(b)に示すように画素PIX(画素グループ)が配されていてもよい。つまり、複数の画素PIXのうち列方向に互いに隣り合う画素PIXが、同じ画素グループに属していてもよい。図9(a)、9(b)に示される例では、2つの画素グループが配されており、行方向に、複数の画素PIXのうち一方の画素グループに属する画素PIXと、複数の画素PIXのうち他方の画素グループに属する画素PIXとが、交互に配され、行方向に、複数の画素PIXのうち一方の画素グループに属する画素PIXまたは複数の画素PIXのうち画素グループに属する画素PIXが、連続して配されている。この場合であっても、異なる駆動線Vgに接続された、互いに異なる画素グループに属する同じ行の互いに隣り合う2つの画素PIXが、共通の列信号線Sigに接続されており、上述と放射線撮像装置1と同様の動作を実現可能である。
図3および図4のリセット動作(TC401、S001)において、例えば、図9(a)に示されるような、奇数列の座標の画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に、検知部101が放射線の照射を検知した場合を考える。この場合、リセット動作において放射線の照射が検出された第5行を境にして、第1行の側から第5行までは、図9(b)に示される偶数列の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。また、検知部101が放射線の照射を検知した第5行よりも後、第6行から最終行の側は、図9(a)に示される奇数列の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。つまり、図9(a)に示される画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に放射線の照射が検知された場合、図9(d)に示される画素PIXから出力される画像用信号を用いて、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、プレビュー画像用データを生成する(図3:S007)。
同様に、図9(b)に示されるような、偶数列の座標の画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に、検知部101が放射線の照射を検知した場合を考える。この場合、リセット動作において放射線の照射が検出された第5行を境にして、第1行の側から第5行までは、図9(a)に示される奇数列の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。また、検知部101が放射線の照射を検知した第5行よりも後、第6行から最終行の側は、図9(b)に示される偶数列の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。つまり、図9(b)に示される画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に放射線の照射が検知された場合、図9(c)に示される画素PIXから出力される画像用信号を用いて、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、プレビュー画像用データを生成する(図3:S007)。
図9(a)~9(d)に示される例では、奇数列と偶数列とで、画素PIXが、互いに異なる画素グループに属する場合について説明した。しかしながら、これに限られることはなく、例えば、奇数行と偶数行とで、画素PIXが、互いに異なる画素グループに属していてもよい。この場合、例えば、奇数行の座標の画素PIXが属する画素グループのリセット動作を行っている際に、検知部101が放射線の照射を検知した場合を考える。この場合、リセット動作において放射線の照射が検出された行(例えば第5行)を境にして、第1行の側から第5行までは、偶数行の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIX(例えば、第2行、第4行に配された画素PIX)から出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。また、検知部101が放射線の照射を検知した第5行よりも後、第6行から最終行の側は、奇数行の座標の画素PIXが属する画素グループの画素PIX(例えば、第7行、第9行・・・に配された画素PIX)から出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。これによって、表示ディレイを抑制しつつ、良好な画質を有するプレビュー画像を表示部4に表示することが可能となる。
本実施形態において、画素部212に配された画素PIXを2つの画素グループに分けて、プレビュー画像用データを生成する際に画像用信号を取得する画素PIXを選択することを説明した。しかしながら、これに限られることはない。放射線検出部2の画素部212に配された画素PIXは、3つ以上の画素グループに分けられていてもよい。例えば、3つの画素グループに分けられ、第1画素グループに属する画素PIXのリセット動作によって放射線の照射の開始が検知された場合を考える。この場合、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、第1行の側からリセット行までは、第2画素グループおよび第3画素グループに属する画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。このとき、第2画素グループまたは第3画素グループの何れか一方の画素グループに属する画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データが生成されてもよい。プレビュー画像用データに使用する画像用信号の数が減少することによって、データ量が抑制され、より、プレビュー画像が表示部4に表示されるまでのディレイが短くなりうる。また、画像処理部108のプレビュー画像生成部109は、リセット行の次の行から最終行までは、第1画素グループに属する画素PIXから出力される画像用信号を用いてプレビュー画像用データを生成する。また、この場合、第1画素グループに属する画素PIX、第2画素グループに属する画素PIX、および、第3画素グループに属する画素PIXが、1つの行に順々に並んでいてもよい。また、例えば、第1画素グループに属する画素PIX、第2画素グループに属する画素PIX、および、第3画素グループに属する画素PIXが、列方向に行ごとに順々に並んでいてもよい。画素PIXのグループ分けや、プレビュー画像に用いる画素PIXの数は、放射線撮像装置1や放射線撮像システムSYSに求められる仕様などに応じて、適宜決定すればよい。
このように、放射線撮像装置1において、放射線の照射の開始から照射を検出するまでの間のリセット動作に起因する画像用信号の劣化を抑制し、良好なプレビュー画像を即時に得ることが可能となる。つまり、ユーザにとって操作時のストレスが低減された、使い勝手がよい放射線撮像装置1および放射線撮像システムSYSが実現できる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
〔本実施形態の変形例〕
放射線撮像装置1からコンソール3へ本画像用データを転送する際に、一度に全体の画素PIXの信号値を転送する必要はなく、全体の画素PIXの信号値を分割して転送を行っても良い。分割で受信した画素PIXの信号値をプレビュー画像として表示部4に表示する場合は、受信した分割画素の信号値に対してゲイン補正部309、欠損補正部310で信号値の補正や信号値の欠損を補間するなどの信号処理を実施し、画像処理を施すことで、より良好なプレビュー画像として表示部4に表示することができる。ここで信号処理に使用するゲインデータや欠損データは、コンソール3が付帯情報を受信したときに生成するため、コンソール3がプレビュー画像用データや分割画素の信号値(間引き画像データ)を受信する前にゲインデータや欠損データの生成を完了することができる。すなわち、画素部を構成する一部の画素の画像データ(例えば、プレビュー画像用データ)と該画素部を構成する一部の画素の画像データとは異なる画素数の一部の画素の画像データ(間引き画像データ)とを補正するための補正データの生成を、画像データを取得する前に完了することができる。そのため、コンソール3がプレビュー画像用データや、本画像用データを分割した分割画素の信号値を受信したときは、既に作成済みのゲインデータ、欠損データを信号処理に使用することができるため、表示部4にプレビュー画像を表示するまでの時間を短縮することが可能となる。このようにすることで、本画像用データを表示するまでの時間に変わりはなく、プレビュー画像の画質を徐々に改善させることができるため、ユーザにとって使い勝手がよい放射線撮像システムSYSが実現される。なお、補正データの生成は画像データを取得する前に完了することが望ましいが、画像データの取得に先立って補正データの生成が開始されていればよい。
放射線撮像装置1からコンソール3へ本画像用データを転送する際に、一度に全体の画素PIXの信号値を転送する必要はなく、全体の画素PIXの信号値を分割して転送を行っても良い。分割で受信した画素PIXの信号値をプレビュー画像として表示部4に表示する場合は、受信した分割画素の信号値に対してゲイン補正部309、欠損補正部310で信号値の補正や信号値の欠損を補間するなどの信号処理を実施し、画像処理を施すことで、より良好なプレビュー画像として表示部4に表示することができる。ここで信号処理に使用するゲインデータや欠損データは、コンソール3が付帯情報を受信したときに生成するため、コンソール3がプレビュー画像用データや分割画素の信号値(間引き画像データ)を受信する前にゲインデータや欠損データの生成を完了することができる。すなわち、画素部を構成する一部の画素の画像データ(例えば、プレビュー画像用データ)と該画素部を構成する一部の画素の画像データとは異なる画素数の一部の画素の画像データ(間引き画像データ)とを補正するための補正データの生成を、画像データを取得する前に完了することができる。そのため、コンソール3がプレビュー画像用データや、本画像用データを分割した分割画素の信号値を受信したときは、既に作成済みのゲインデータ、欠損データを信号処理に使用することができるため、表示部4にプレビュー画像を表示するまでの時間を短縮することが可能となる。このようにすることで、本画像用データを表示するまでの時間に変わりはなく、プレビュー画像の画質を徐々に改善させることができるため、ユーザにとって使い勝手がよい放射線撮像システムSYSが実現される。なお、補正データの生成は画像データを取得する前に完了することが望ましいが、画像データの取得に先立って補正データの生成が開始されていればよい。
例えば、本画像用データを4分割して放射線撮像装置1から転送した場合のことを考える。分割方法としては、4行×4列の領域を4画素に間引く手法を前提に説明するが、分割方法はこれに限らない。図12は放射線撮像装置から各種データを受信し、コンソール3で処理を行い、表示するまでの流れを説明するための図である。放射線撮像装置からはコンソールに対し、付帯情報の転送、プレビュー画像用データの転送、本画像データを分割した間引き画像データの転送をおこなう。コンソールは付帯情報を受信したら、付帯情報解析結果および、本画像用の補正データをもとにプレビュー用補正データおよび1/4間引き画像用の補正データの生成を行う(図12:S012-1、S012-2)。
次いでコンソール3は、プレビュー画像用データを受信し、受信したプレビュー画像用データに対して信号処理、画像処理を実施し、プレビュー画像を表示部4に表示する(図12:S012-3、S012-4、S012-5)。すなわち、画素部を構成する一部の画素の画像データと前記画素部を構成する一部の画素の画像データを補正するための補正データを用いて第1の縮小画像を生成し、表示部に表示する。その後、コンソール3は画素が全体の1/4になるように間引きされた分割画素の信号値のうち1つ目を受信した時に、受信した間引き画像データに対して信号処理、画像処理を実施し、画素が全体の1/4に間引きされた低解像度の画像を表示部4に表示する。(図12:S012-6、S012-7、S012-8)。すなわち、第1の縮小画像の生成に用いた画像データとは異なる画素数の一部の画素の画像データと前記異なる画素数の一部の画素の画像データを補正するための補正データを用いて第2の縮小画像を生成する。
全ての分割画素の信号値(1/4間引き画像データの4回目)の転送が完了した際に、分割画素結合部311で受信した分割画素の結合を行い、全体の画素PIXの信号値である本画像用データを復元する。その後、信号処理および画像処理を実施し、本画像用データを表示部4に表示する(図12:S012-9、S012-10、S012-11、S012-12)。
なお、ここではコンソール3で付帯情報をもとにゲインデータや欠損データを作成し、信号処理を実施することを説明したが、これに限らず、例えば放射線撮像装置1でこれらを実施しても良い。また、ここでは信号処理をゲイン補正、欠損補正として説明しているが、これに限らず、例えばオフセット補正を実施しても良い。さらに、ここでは本画像用データを4分割することを例に挙げたが、その分割数に限りはなく、同様に表示部4にプレビュー表示を行う回数にも限りはない。
1 放射線撮像装置
101 検知部
103,214 駆動回路
108 画像処理部
212 画素部
PIX 画素
Vg 駆動線
3 コンソール
301 通信制御部
302 記憶部
303 処理部
304 ゲインデータ記憶部
305 欠損データ記憶部
306 付帯情報解析部
307 ゲインデータ生成部
308 欠損データ生成部
309 ゲイン補正部
310 欠損補正部
311 分割画素結合部
4 表示部
101 検知部
103,214 駆動回路
108 画像処理部
212 画素部
PIX 画素
Vg 駆動線
3 コンソール
301 通信制御部
302 記憶部
303 処理部
304 ゲインデータ記憶部
305 欠損データ記憶部
306 付帯情報解析部
307 ゲインデータ生成部
308 欠損データ生成部
309 ゲイン補正部
310 欠損補正部
311 分割画素結合部
4 表示部
Claims (21)
- 放射線を電荷に変換するための複数の画素が複数の行および複数の列を構成するように配された画素部と、行方向に延びるように配された複数の駆動線を介して前記複数の画素を制御する駆動回路と、放射線の照射の有無を検知する検知部と、前記複数の画素に対応する画像データを放射線撮像制御装置に転送する通信制御部と、を備えた放射線撮像装置から前記画素部に関する付帯情報を取得する付帯情報取得手段と、
前記付帯情報を解析する解析手段と、
前記画素部を構成する一部の画素の画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記解析手段による付帯情報の解析結果に基づいて、前記一部の画素の画像データに画像処理を施し、縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像生成手段により生成された前記縮小画像を表示部に表示する表示制御手段と、
を備え、
前記解析手段は、前記画像データ取得手段による前記画像データの取得に先立って前記付帯情報の解析を始めることを特徴とする放射線撮像制御装置。 - 前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記縮小画像生成手段は、前記解析手段による前記付帯情報の解析結果と前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータとに基づいて得られる補正データを用いて前記縮小画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像制御装置。 - 前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータは、前記画素部全体のゲイン補正データ、信号値の欠損補正データ、オフセット補正データのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記縮小画像生成手段は、前記解析手段による前記付帯情報の解析結果と、前記画素部全体の前記ゲイン補正データおよび前記欠損補正データに基づいて得られる縮小画像用のゲイン補正データおよび欠損補正データを用いて、前記一部の画素の画像データを補正し前記縮小画像を生成することを特徴とする請求項3に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記解析手段による前記付帯情報の解析結果と、前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータに基づいて縮小画像用の補正データを生成する補正データ生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記補正データ生成手段は前記画像データ取得手段による前記画像データの取得に先立って前記縮小画像用の補正データの生成を始めることを特徴とする請求項5に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記補正データ生成手段は、前記画像データ取得手段が画像データを取得する前に前記補正データの生成を完了することを特徴とする請求項6に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記画像データ取得手段は、前記画素部を構成する一部の画素の画像データとは異なる画素数の一部の画素の画像データをさらに取得し、
前記補正データ生成手段は、前記画素部を構成する一部の画素の画像データと前記異なる画素数の一部の画素の画像データとを補正するための補正データを生成することを特徴とする請求項6または7に記載の放射線撮像制御装置。 - 前記縮小画像生成手段は、前記画素部を構成する一部の画素の画像データと前記画素部を構成する一部の画素の画像データを補正するための補正データを用いて第1の縮小画像を生成し、前記異なる画素数の一部の画素の画像データと前記異なる画素数の一部の画素の画像データを補正するための補正データを用いて第2の縮小画像を生成することを特徴とする請求項7に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記付帯情報は、前記画素部のリセット動作が停止した際の情報を含む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制御装置。
- 前記付帯情報は、前記検知部が放射線の照射を検知した際に前記画素部をリセット動作させるための信号を供給していた前記駆動線の情報、前記検知部が放射線の照射を検知した際に前記画素部のうちリセット動作をしていた画素が属する画素グループの情報、前記検知部が放射線の照射を検知した際の信号値、および、前記画素部の画素グループのそれぞれのグループごとの配置の情報のうち少なくとも1つの情報を含むことを特徴とする請求項9に記載の放射線撮像制御装置。
- 放射線を電荷に変換するための複数の画素が複数の行および複数の列を構成するように配された画素部と、行方向に延びるように配された複数の駆動線を介して前記複数の画素を制御する駆動回路と、放射線の照射の有無を検知する検知部と、前記複数の画素に対応する画像データを放射線撮像制御装置に転送する通信制御部と、を備えた放射線撮像装置から前記画素部に関する付帯情報を取得する付帯情報取得工程と、
前記付帯情報を解析する解析工程と、
前記画素部を構成する一部の画素の画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記解析工程における付帯情報の解析結果に基づいて、前記一部の画素の画像データに画像処理を施し、縮小画像を生成する縮小画像生成工程と、
前記縮小画像生成工程において生成された前記縮小画像を表示部に表示する表示制御工程と、
を備え、
前記解析工程は、前記画像データ取得工程における前記画像データの取得に先立って前記付帯情報の解析を始めることを特徴とする放射線撮像制御方法。 - 前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータを記憶する記憶工程をさらに備え、
前記縮小画像生成工程は、前記解析工程における前記付帯情報の解析結果と前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータとに基づいて得られる補正データを用いて前記縮小画像を生成することを特徴とする請求項12に記載の放射線撮像制御方法。 - 前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータは、前記画素部全体のゲイン補正データ、信号値の欠損補正データ、オフセット補正データのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項13に記載の放射線撮像制御方法。
- 前記縮小画像生成工程は、前記解析工程における前記付帯情報の解析結果と、前記画素部全体の前記ゲイン補正データおよび前記欠損補正データに基づいて得られる縮小画像用のゲイン補正データおよび欠損補正データを用いて、前記一部の画素の画像データを補正し前記縮小画像を生成することを特徴とする請求項14に記載の放射線撮像制御方法。
- 前記解析工程における前記付帯情報の解析結果と、前記放射線撮像装置の特性の補正に用いるデータに基づいて縮小画像用の補正データを生成する補正データ生成工程をさらに備えることを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1項に記載の放射線撮像制御方法。
- 前記補正データ生成工程は、前記画像データの取得に先立って前記縮小画像用の補正データの生成を始めることを特徴とする請求項16に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記補正データ生成工程は、前記画像データを取得する前に前記補正データの生成を完了することを特徴とする請求項17に記載の放射線撮像制御装置。
- 前記画像データ取得工程は、前記画素部を構成する一部の画素の画像データとは異なる画素数の一部の画素の画像データをさらに取得し、
前記補正データ生成工程は、前記画素部を構成する一部の画素の画像データと前記異なる画素数の一部の画素の画像データとを補正するための補正データを生成することを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の放射線撮像制御装置。 - 前記縮小画像生成工程は、前記画素部を構成する一部の画素の画像データと前記画素部を構成する一部の画素の画像データを補正するための補正データを用いて第1の縮小画像を生成し、前記異なる画素数の一部の画素の画像データと前記異なる画素数の一部の画素の画像データを補正するための補正データを用いて第2の縮小画像を生成することを特徴とする請求項19に記載の放射線撮像制御装置。
- 請求項1乃至11の何れか1項に記載の放射線撮像制御装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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