JP2024060903A - 放射線撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な処理によって、適切に欠損画素の画素データを補正すること可能な仕組みを提供する。【解決手段】入射した放射線Ｒを電荷に変換することにより画素データを生成する複数の画素１１２が設けられた画素アレイ１１０と、複数の画素１１２において電荷の蓄積完了から画素データを生成するまでの所定時間を制御する撮像部１００又は統括制御装置３００と、当該所定時間をパラメータとする欠損画素情報を用いて、複数の画素１１２のうちの欠損画素における画素データを補正する信号処理部３１０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線撮像装置及びその制御方法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として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。この放射線撮像装置に用いられる等倍光学系のフラットパネルセンサの１つとして、シリコン半導体ウエハ上にＣＭＯＳ半導体製造プロセスによって形成された光電変換素子を２次元に繋ぎ合わせて構成した大面積フラットパネルセンサがある。この大面積フラットパネルセンサは、矩形の撮像素子である画素アレイを複数枚タイリングすることによって実現する方法が知られている。また、光電変換素子を含む画素内に光信号用とノイズ信号用のサンプルホールド回路を設けた放射線撮像装置がある。この放射線撮像装置では、光信号とノイズ信号とを独立して保存し、撮像素子間、画素間で一括露光（電子シャッタ機能）を実現し、光信号とノイズ信号を差動方式で読み出す方法が知られている。

大面積フラットパネルセンサは、画素の高精細化と大画素数化が進み、例えば、横方向２０００画素×縦方向２０００画素を超える画素数を有するセンサが開発されている。このような大面積フラットパネルセンサには、サンプルホールド回路に製造プロセス上で発生する欠陥により、電荷リークが発生し、正常な出力値が得られない欠損画素が存在する。例えば、被写体の立体画像を構築する３Ｄ撮影においては、補正されない欠損画素が３Ｄの再構成画像にリングアーチファクトを発生させて画質に影響を及ぼすことが知られている。

この欠損画素を補正するために、特許文献１には、撮像部への高電圧印加の開始に起因して出現する欠損画素の範囲について、高電圧印加からの経過時間に応じて変更する技術が記載されている。また、特許文献２には、長時間の露光によって輝点となってしまう欠損画素を、ニューラルネットワークを活用して、露光時間と撮影部の温度をパラメータとして補正する技術が記載されている。

特開２０１０－２３３５８９号公報 特許第６９４２４９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、例えば３Ｄ撮影のような加減速を繰り返す撮影条件が一定ではない撮影では、適切に欠損画素の画素データを補正することは困難であった。また、特許文献２に記載の技術は、ニューラルネットワークを活用して欠損画素の補正処理を行うため、その補正処理が重くなってしまう（更には、装置構成が複雑になる）という問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な処理によって、適切に欠損画素の画素データを補正すること可能な仕組みを提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、入射した放射線を電荷に変換することにより画素データを生成する複数の画素が設けられた画素アレイと、前記複数の画素において、前記電荷の蓄積完了から前記画素データを生成するまでの所定時間を制御する制御手段と、前記所定時間をパラメータとする欠損画素情報を用いて、前記複数の画素のうちの欠損画素における前記画素データを補正する補正手段と、を有する。
また、本発明は、上述した放射線撮像装置の制御方法を含む。

本発明によれば、簡易な処理によって、適切に欠損画素の画素データを補正することができる。これにより、放射線画像の画質を向上させることが可能になる。

本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示す図である。 図１に示す撮像部の概略構成の一例を示す図である。 図２に示す１つの画素の概略構成の一例を示す図である。 図３に示す画素が正常画素、白点画素及び黒点画素の場合のサンプルホールド回路の出力信号例を示す図である。 本発明の実施例１に係る放射線撮像装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例１に係る放射線撮像装置の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。また、以下に記載する本発明の実施形態において、放射線は、例えば、Ｘ線の他に、α線、β線、γ線、粒子線、宇宙線を含みうる。

図１は、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置１０の概略構成の一例を示す図である。放射線撮像装置１０は、例えば被写体Ｈの放射線画像を取得するための装置である。放射線撮像装置１０は、図１に示すように、撮像部（撮影部）１００、統括制御装置３００、入力装置４００、曝射制御装置５００、及び、放射線源６００を有する。

撮像部１００は、入射した放射線Ｒを電荷に変換することにより画素データを生成する複数の画素１１２が設けられた画素アレイ１１０を含み構成されている。撮像部１００は、例えばパネル形状で構成されうる。

統括制御装置３００は、例えば入力装置４００から入力された情報に基づいて、放射線撮像装置１０の動作を統括的に制御するとともに、各種の処理を行う。具体的に、統括制御装置３００は、曝射制御装置５００（放射線源６００）及び撮像部１００の動作を制御することにより、放射線撮像装置１０の動作を統括的に制御する。図１に示す例では、統括制御装置３００の内部には、信号処理部３１０及び記憶部３２０が構成されている。

信号処理部３１０は、撮像部１００からの信号（情報やデータ等も含む）を処理する。なお、図１では、信号処理部３１０は、統括制御装置３００の内部の一構成とされているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、信号処理部３１０は、撮像部１００の内部に構成されていてもよく、また、統括制御装置３００及び撮像部１００とは異なる構成部の内部に構成されていてもよい。

記憶部３２０は、統括制御装置３００が各種の制御や各種の処理を実行する際に必要な各種の情報（信号やデータ等も含む）や、統括制御装置３００が各種の制御や各種の処理を実行する際に必要なプログラムを記憶している。また、記憶部３２０は、統括制御装置３００が各種の制御や各種の処理を実行することにより得られた各種の情報（信号やデータ等も含む）を記憶する。

入力装置４００は、統括制御装置３００に対して各種の情報（信号やデータ等も含む）を入力する。

曝射制御装置５００は、統括制御装置３００の制御に基づいて、放射線源６００から発生させる放射線Ｒの制御を行う。

放射線源６００は、曝射制御装置５００の制御に基づいて、被写体Ｈ及び撮像部１００に向けて放射線Ｒを照射する。

統括制御装置３００の機能の全部又は一部は、撮像部１００に組み込まれうる。或いは、撮像部１００の機能の一部は、統括制御装置３００に組み込まれうる。統括制御装置３００は、コンピュータ（プロセッサ）と、当該コンピュータに提供するプログラムを格納したメモリ（記憶部３２０）のハードウェア構成を含み構成されうる。この際、信号処理部３１０は、当該プログラムの一部によって構成されうる。或いは、信号処理部３１０は、コンピュータ（プロセッサ）と、当該コンピュータに提供するプログラムを格納したメモリのハードウェア構成を含み構成されうる。なお、統括制御装置３００の全部又は一部は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）又はプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）によって構成されていてもよい。また、統括制御装置３００及び信号処理部３１０は、その動作を記述したファイルに基づいて論理合成ツールによって設計され構成されてもよい。

統括制御装置３００は、放射線源６００による放射線Ｒの放射（曝射）を許可する場合に、曝射制御装置５００に対して曝射許可信号を送信する。曝射制御装置５００は、統括制御装置３００から曝射許可信号を受信すると、曝射許可信号の受信に応答して、放射線源６００に放射線Ｒを放射（曝射）させる。被写体Ｈの動画を撮影する場合には、統括制御装置３００は、曝射制御装置５００に対して複数回にわたって曝射許可信号を送信する。この場合、統括制御装置３００は、曝射制御装置５００に対して所定の周期で複数回にわたって曝射許可信号を送信してもよいし、撮像部１００による次のフレームの撮影が可能になる度に曝射制御装置５００に対して曝射許可信号を送信してもよい。

なお、撮像部１００が取り付けられたアームを回転させながら被写体Ｈを撮影して放射線画像を取得し、これらの放射線画像を用いて立体画像を構築する３Ｄ撮影では、アームの回転角に応じて曝射制御が必要になる。このため、撮像部１００による次のフレームの撮影が可能になった後に、統括制御装置３００は、曝射制御装置５００に対しては曝射許可信号を送信し、撮像部１００に対してはフレームの開始を示す撮影同期信号を送信する。

放射線源６００は、放射線Ｒの連続的な放射期間（照射期間）において、放射線Ｒを放射しうる。撮像部１００の画素アレイ１１０を構成する複数の画素１１２の各々は、入射した放射線Ｒを電気信号（例えば、電荷）に変換する変換素子と、当該変換素子をリセットするリセット部とを含む。各画素１１２は、放射線Ｒを電気信号に直接変換するように構成されてもよいし、放射線Ｒを可視光等の光に変換した後に当該光を電気信号に変換するように構成されてもよい。各画素１１２が、放射線Ｒを光に変換した後に当該光を電気信号に変換するように構成される場合、放射線Ｒを光に変換するためのシンチレータ（蛍光体）が利用されうる。シンチレータは、画素アレイ１１０を構成する複数の画素１１２によって共有されうる。

図２は、図１に示す撮像部１００の概略構成の一例を示す図である。撮像部１００は、図２に示すように、画素アレイ１１０、行選択回路１２０、制御部１３０、バッファ回路１４０、列選択回路１５０、増幅部１６０、ＡＤ変換器１７０、及び、検出部１８０を有する。また、読出回路ＲＣは、図２に示すように、行選択回路１２０、制御部１３０、バッファ回路１４０、列選択回路１５０、増幅部１６０及びＡＤ変換器１７０を含む。さらに、読出回路ＲＣは、検出部１８０を含みうる。読出回路ＲＣは、複数の画素１１２がマトリクス状（行列状）に設けられた画素アレイ１１０及び画素アレイ１１０の複数の画素１１２から信号を読み出すための回路である。

画素アレイ１１０は、複数の画素１１２が、複数の行及び複数の列を構成するように配置されている。行選択回路１２０は、制御部１３０の制御に基づいて、画素アレイ１１０における画素１１２の行を選択する。具体的に、行選択回路１２０は、行制御信号１２２を駆動することによって行を選択するように構成されうる。

制御部１３０は、例えば統括制御装置３００の制御に基づいて、撮像部１００の動作を統括的に制御するとともに、各種の処理を行う。具体的に、制御部１３０は、行選択回路１２０、バッファ回路１４０、列選択回路１５０及び検出部１８０の動作を制御することにより、撮像部１００の動作を統括的に制御する。

バッファ回路１４０は、制御部１３０の制御に基づいて、画素アレイ１１０を構成する複数の画素１１２のうち、行選択回路１２０によって選択された行の画素１１２から信号をバッファリングする。具体的に、バッファ回路１４０は、画素アレイ１１０における複数の列信号伝送路１１４に出力される複数列分の信号をバッファリングする。この際、各列の列信号伝送路１１４は、列信号線対を構成する第１列信号線及び第２列信号線を含む。第１列信号線には、画素１１２のノイズレベルが出力されうる。第２列信号線には、画素１１２で検出された放射線Ｒに応じた放射線信号が出力されうる。また、バッファ回路１４０は、増幅回路を含みうる。

列選択回路１５０は、制御部１３０の制御に基づいて、バッファ回路１４０によってバッファリングされた１行分の信号対を所定の順に選択する。

増幅部１６０は、列選択回路１５０によって選択された信号対を増幅する。ここで、増幅部１６０は、例えば、信号対（後述するＳ信号とＮ信号の２つの信号）の差分（Ｎ－Ｓ）を増幅する差動増幅器として構成されうる。

ＡＤ変換器１７０は、増幅部１６０から出力される信号ＯＵＴをＡＤ変換して、デジタル信号ＤＯＵＴ（放射線画像信号）を出力する。

検出部１８０は、例えば、ＡＤ変換器１７０によるＡＤ変換によって得られたデジタル信号ＤＯＵＴ（放射線画像信号）の信号量の変化を検出する。

図３は、図２に示す１つの画素１１２の概略構成の一例を示す図である。この図３において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。

画素１１２は、図３に示すように、変換素子２１０、リセットスイッチ２２０（リセット部）、増幅回路２３０、感度変更部２４０、クランプ回路２６０、サンプルホールド回路（保持部）２７０及び２８０、出力回路２９０を有する。さらに、画素１１２は、図３に示すように、加算スイッチ２５１及び２５２、第１列信号線２０１及び第２列信号線２０２を含む列信号伝送路１１４を有する。

画素１１２は、撮像部１００による撮像方式に関するモードとして、通常モード及び拡張モードで動作しうる。拡張モードは、例えば、上述した３Ｄ撮影によってフレームレートが可変の放射線画像を得るためのモードである。

変換素子２１０は、入射した放射線Ｒを電気信号（電荷）に変換する。変換素子２１０は、例えば、複数の画素１１２で共有されうるシンチレータと、光電変換素子とで構成されうる。変換素子２１０は、入射した放射線Ｒに応じた電気信号（電荷）を蓄積する電荷蓄積部２１１を有している。電荷蓄積部２１１は、増幅回路２３０の入力端子に接続されている。

増幅回路２３０は、ＭＯＳトランジスタ２３１及び２３２、電流源２３３を含みうる。ＭＯＳトランジスタ２３１は、ＭＯＳトランジスタ２３２を介して電流源２３３に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２３１及び電流源２３３によって、ソースフォロア回路が構成される。ＭＯＳトランジスタ２３２は、イネーブル信号ＥＮが活性化されることによってオンし、ＭＯＳトランジスタ２３１及び電流源２３３によって構成されるソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。

変換素子２１０の電荷蓄積部２１１及びＭＯＳトランジスタ２３１のゲートは、電荷蓄積部２１１に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部ＣＶＣとして機能する。即ち、電荷電圧変換部ＣＶＣには、電荷蓄積部２１１に蓄積された電荷Ｑと電荷電圧変換部ＣＶＣが有する容量値Ｃとによって定まる電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が現れる。電荷電圧変換部ＣＶＣは、リセットスイッチ２２０を介してリセット電位ＶＲＥＳに接続されている。リセット信号ＰＲＥＳが活性化されると、リセットスイッチ２２０がオンし、電荷電圧変換部ＣＶＣの電位がリセット電位ＶＲＥＳにリセットされる。

リセットスイッチ２２０は、変換素子２１０の電荷蓄積部２１１に接続された第１主電極（ドレイン）と、リセット電位ＶＲＥＳが与えられる第２主電極（ソース）と、制御電極（ゲート）とを有するトランジスタを含みうる。このトランジスタは、制御電極にオン電圧が与えられることによって第１主電極と第２主電極とを導通させて、変換素子２１０の電荷蓄積部２１１をリセットする。

感度変更部２４０は、スイッチ２４１及び２４２、付加容量２４３及び２４４、ＭＯＳトランジスタ２４５及び２４６を含みうる。第１変更信号ＷＩＤＥが活性化されると、スイッチ２４１がオンし、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第１付加容量２４３の容量値が付加される。これによって、画素１１２の感度が低下する。さらに、第２変更信号ＷＩＤＥ２も活性化されると、スイッチ２４２もオンし、電荷電圧変換部ＣＶＣの容量値に第２付加容量２４４の容量値が付加される。これによって、画素１１２の感度が更に低下する。画素１１２の感度を低下させる機能を追加することによって、ダイナミックレンジを広げることができる。第１変更信号ＷＩＤＥが活性化される場合には、イネーブル信号ＥＮＷが活性化されてもよい。この場合、ＭＯＳトランジスタ２４６がソースフォロア動作をする。なお、感度変更部２４０のスイッチ２４１がオンしたとき、電荷再分配によって変換素子２１０の電荷蓄積部２１１の電位が変化しうる。これにより、信号の一部が破壊されうる。

クランプ回路２６０は、クランプ容量２６１、ＭＯＳトランジスタ２６２～２６４、電流源２６５を含みうる。クランプ回路２６０は、リセットされた電荷電圧変換部ＣＶＣの電位に応じて、増幅回路２３０から出力されるリセットノイズレベルをクランプ容量２６１によってクランプする。このクランプ回路２６０は、変換素子２１０で変換された電気信号（電荷）に応じて増幅回路２３０から出力される信号（放射線信号）からリセットノイズレベルをキャンセルするための回路である。リセットノイズベルは、電荷電圧変換部ＣＶＣのリセット時のｋＴＣノイズを含む。クランプ回路２６０によるクランプ動作は、クランプ信号ＰＣＬを活性化することによってＭＯＳトランジスタ２６２をオンさせた後に、クランプ信号ＰＣＬを非活性化することによってＭＯＳトランジスタ２６２をオフさせることによってなされる。クランプ容量２６１の出力側は、ＭＯＳトランジスタ２６３のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２６３のソースは、ＭＯＳトランジスタ２６４を介して電流源２６５に接続されている。ＭＯＳトランジスタ２６３と電流源２６５とによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２６４は、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮ０が活性化されることによってオンし、ＭＯＳトランジスタ２６３と電流源２６５とによって構成されるソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。

サンプルホールド回路２７０は、スイッチ２７１及び容量２７２を含みうる。サンプルホールド回路２８０は、スイッチ２８１及び容量２８２を含みうる。このサンプルホールド回路２７０及び２８０の詳細については後述する。

出力回路２９０は、ＭＯＳトランジスタ２９１及び２９３、行選択スイッチ２９２及び２９４を含みうる。ＭＯＳトランジスタ２９１及びＭＯＳトランジスタ２９３は、それぞれ、第１列信号線２０１及び第２列信号線２０２に接続された不図示の電流源とともに、ソースフォロア回路を構成する。

変換素子２１０で発生した電気信号（電荷）に応じてクランプ回路２６０から出力される信号である放射線信号は、サンプルホールド回路２８０によってサンプルホールド（保持）されうる。サンプルホールド回路２８０のスイッチ２８１は、行選択回路１２０によってサンプルホールド信号ＴＳが活性化されることによってオンする。クランプ回路２６０から出力される放射線信号は、サンプルホールド信号ＴＳが活性化されることによって、サンプルホールド回路２８０のスイッチ２８１を介して容量２８２に保持される。

通常モードでは、リセットスイッチ２２０によって電荷電圧変換部ＣＶＣの電位がリセットされ、クランプ回路２６０のＭＯＳトランジスタ２６２がオンした状態では、クランプ回路２６０のノイズレベル（オフセット成分）が出力される。クランプ回路２６０のノイズレベルは、サンプルホールド回路２７０によってサンプルホールド（保持）されうる。サンプルホールド回路２７０のスイッチ２７１は、行選択回路１２０によってサンプルホールド信号ＴＮが活性化されることによってオンする。クランプ回路２６０から出力されるノイズレベルは、サンプルホールド信号ＴＮが活性化されることによって、サンプルホールド回路２７０のスイッチ２７１を介して容量２７２に保持される。

出力回路２９０において、行選択信号ＶＳＴが活性化されると、サンプルホールド回路２７０及び２８０に保持されている信号に応じた信号が列信号伝送路１１４を構成する第１列信号線２０１及び第２列信号線２０２に出力される。具体的には、サンプルホールド回路２７０に保持されている信号（ノイズレベル）に応じたＮ信号が、ＭＯＳトランジスタ２９１及び行選択スイッチ２９２を介して、第１列信号線２０１に出力される。また、サンプルホールド回路２８０に保持されている信号（放射線信号）に応じたＳ信号が、ＭＯＳトランジスタ２９３及び行選択スイッチ２９４を介して、第２列信号線２０２に出力される。

画素１１２は、図３に示すように、複数の画素１１２の信号を加算するための加算スイッチ２５１及び２５２を含みうる。この加算モード時には、図３に示す加算モード信号ＡＤＤＮ及びＡＤＤＳが活性化される。加算モード信号ＡＤＤＮの活性化により、複数の画素１１２の容量２７２同士が接続され、信号（ノイズレベル）が平均化される。また、加算モード信号ＡＤＤＳの活性化により、複数の画素１１２の容量２８２同士が接続され、放射線信号が平均化される。

上述したリセット信号ＰＲＥＳ、イネーブル信号ＥＮ、クランプ信号ＰＣＬ、イネーブル信号ＥＮ０、サンプルホールド信号ＴＮ及びＴＳ、行選択信号ＶＳＴは、行選択回路１２０によって制御（駆動）される制御信号である。これらの制御信号は、図２の行制御信号１２２に対応する。また、行選択回路１２０は、制御部１３０から供給されるタイミング信号に従って、リセット信号ＰＲＥＳ、イネーブル信号ＥＮ、クランプ信号ＰＣＬ、イネーブル信号ＥＮ０、サンプルホールド信号ＴＮ及びＴＳ、行選択信号ＶＳＴを発生させる。

図３に示すように構成された画素１１２では、サンプルホールドの際に変換素子２１０の電荷蓄積部２１１等で信号の破壊が起こらない。即ち、図３に示すように構成された画素１１２では、放射線信号を非破壊で読み出すことができる。

ここで、サンプルホールド回路２７０に保持されている信号（ノイズレベル）、サンプルホールド回路２８０に保持されている放射線信号は、理想的には、永続的に保持された時の信号量（電荷量）を保つ。しかしながら、画素１１２の製造プロセス上の欠陥により信号（電荷）のリークが発生し、保持された時の信号量（電荷量）を維持できないサンプルホールド回路が存在してしまう。

放射線撮像装置１０では、或る画素１１２の２つのサンプルホールド回路２７０及び２８０からのＮ信号及びＳ信号の差分（Ｎ－Ｓ）を画素信号（画素データ）として生成し、複数の画素１１２における画素信号（画素データ）から放射線画像信号を生成する。このため、Ｎ信号及びＳ信号のうちのどちらかの信号が変化するということは、即ち、本来の信号値から低い（暗い）値または高い（明るい）値となって出力されてしまう。

図４は、図３に示す画素１１２が正常画素、白点画素及び黒点画素の場合のサンプルホールド回路２７０及び２８０の出力信号例を示す図である。この図４において、横軸は、サンプルホールド回路２７０及び２８０によるサンプルホールドから読み出しまでの時間（ｓ）を示し、縦軸は、画素値の電圧変換値（Ｖ）を示している。図４において、実線で示すＳ信号は、サンプルホールド回路２８０に保持されている信号に応じた信号であり、また、破線で示すＮ信号は、サンプルホールド回路２７０に保持されている信号に応じた信号である。Ｎ信号とＳ信号の差分（Ｎ－Ｓ）が、各画素の画素信号（画素データ）となりうる。正常画素では、実線で示すＳ信号及び破線で示すＮ信号がともに、サンプルホールドから読み出しまでの時間（ｓ）によらずに一定である。白点画素では、破線で示すＮ信号が、サンプルホールドから読み出しまでの時間（ｓ）に比例して増加しており、時間の経過で白点（輝点）となってしまう。黒点画素は、実線で示すＳ信号が、サンプルホールドから読み出しまでの時間（ｓ）に比例して増加しており、時間の経過で黒点（暗点）となってしまう。この図４に示す白点画素及び黒点画素から、Ｎ信号及びＳ信号のどちらかのリークが発生した場合、画素信号（画素データ）の変動量は、サンプルホールドから読み出しまでの時間（ｓ）に比例することがわかる。

次に、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置１０を踏まえた実施例を説明する。

＜実施例１＞
まず、実施例１について説明する。

図５は、本発明の実施例１に係る放射線撮像装置１０の動作の一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図５は、３Ｄ撮影（上述した拡張モード）における放射線撮像装置１０の駆動信号例を示しており、横軸は経過時間である。また、図５の縦方向に記載する信号等において、図３に示す信号等と同様の信号等については同じ符号を付している。

図５において、信号Ｓｙｎｃは、統括制御装置３００から撮像部１００に送信される、撮像部１００が被写体Ｈの放射線撮影を開始するための同期信号である。図５において、イネーブル信号ＥＮは、図３に示すイネーブル信号ＥＮ０も共用する。なお、図５では、付加容量２４３及び２４４を用いない高ゲインでの説明を行うが、ゲイン切り替え時においては、この付加容量２４３及び２４４は、電荷蓄積部２１１と同じタイミングで動作する。また、図５には、図３に示すリセット信号ＰＲＥＳ、クランプ信号ＰＣＬ、サンプルホールド信号ＴＮ及びＴＳのタイミングが図示されている。さらに、図５には、読出回路ＲＣによる信号の読み出しタイミング（ＲＥＡＤ）、電荷の蓄積時間Ｘ－Ｗｉｎｄｏｗのタイミングが図示されている。

図５において、クランプ信号ＰＣＬの立下りからサンプルホールド信号ＴＳの立下りまでの時間が、電荷の蓄積時間Ｘ－Ｗｉｎｄｏｗとなる。また、図５において、サンプルホールド信号ＴＳの立下りが、電荷の蓄積完了のタイミングとなる。また、図５に示す所定時間５０１は、サンプルホールド信号ＴＳの立下りのタイミングに相当する電荷の蓄積完了から、蓄積した電荷の読み出し（ＲＥＡＤの開始）のタイミングに相当する画素データを生成するまでの時間を示している。なお、図５に示す所定時間５０１は、図４の横軸に示すサンプルホールドから読み出しまでの時間（ｓ）に対応しうる。また、図５に示す所定時間５０１は、例えば、制御部１３０又は統括制御装置３００が制御する。この所定時間５０１を制御する制御部１３０又は統括制御装置３００は、制御手段を構成する。

ここで、３Ｄ撮影（とりわけ被写体Ｈの血管撮影）は、被写体Ｈに対して放射線撮像装置１０の側を回転させ、得られた複数の放射線画像から３次元画像を構築するための撮影手法である。この３Ｄ撮影では、放射線撮像装置１０の側を回転させるため、回転し始めから回転速度を上げていき、中間位置で回転速度が最速となり、その後、回転速度を減速させていく動きとなる。このため、放射線画像におけるフレームレートが可変（回転し始めはフレームレートが低く、中間位置でフレームレートが最大）となる。これにより、例えば図５に示すように、電荷の蓄積完了から蓄積した電荷の読み出し（ＲＥＡＤの開始）のタイミングに相当する画素データを生成するまでの時間である所定時間５０１が、フレームごとに異なる。このため、通常のフレームレートや蓄積時間が一定の場合のオフセット補正では補正することができる、電荷のリーク等を原因とする欠損画素の補正が行えず、例えば図４に示す白点画素（輝点）や黒点画素（暗点）となってしまう。

また、例えば３Ｄ撮影において３次元画像を構築する上で、固定の欠損画素は、いわゆるリングアーチファクトと呼ばれる同心円状に現れるアーチファクトの原因となるため、正しい画素値に補正することが重要である。この欠損画素の画素値を正しい画素値に補正するために、本実施例では、以下の処理を行う。

電荷のリーク量は、サンプルホールド回路ごとに一意に決まり且つ時間に比例すると考えられる。このことから、本実施例では、例えば、予め放射線撮像装置１０の出荷前検査において、画素アレイ１１０の全面の画素１１２において、所定時間５０１を変えたときの画素値の変化量を時間との１次式の情報として取得しておく。この際、それぞれの画素１１２において、所定時間５０１を変えたときの画素値の変化量は、上述した電荷のリーク量に基づく値である。具体的に、本実施例では、画素アレイ１１０にマトリクス状（行列状）に設けられた画素１１２ごとに、例えば、上述した１次式の情報を、所定時間５０１をパラメータとする欠損画素情報として取得し、記憶部３２０に記憶しておく。そして、本実施例では、信号処理部３１０は、記憶部３２０に記憶されている欠損画素情報を用いて、画素アレイ１１０に設けられている複数の画素１１２のうちの欠損画素における画素データを補正する処理を行う。この欠損画素における画素データを補正する処理を行う信号処理部３１０は、補正手段を構成する。

図６は、本発明の実施例１に係る放射線撮像装置１０の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。具体的に、図６は、３Ｄ撮影（上述した拡張モード）における放射線撮像装置１０の制御方法における処理手順の一例を示している。

まず、図６のＳＴＥＰ（ステップ）６０１において、統括制御装置３００は、撮像部１００に対して、蓄積時間、ゲイン、画素加算等の撮影設定情報を送信する。そして、撮像部（撮影部）１００は、統括制御装置３００から受信した撮影設定情報に基づいて、撮影条件の設定を行う。

続いて、ＳＴＥＰ６０２において、撮像部１００は、撮影可能になったタイミングで、統括制御装置３００に対して曝射許可信号を送信する。そして、統括制御装置３００は、撮像部１００から曝射許可信号を受信した後、曝射制御装置５００に対しては曝射許可信号を送信し、撮像部１００に対しては撮影同期信号（図５に示す信号Ｓｙｎｃ）を送信する。

続いて、ＳＴＥＰ６０３において、撮像部１００は、統括制御装置３００から撮影同期信号である信号Ｓｙｎｃを受信したか否かを判断する。この判断の結果、統括制御装置３００から撮影同期信号である信号Ｓｙｎｃを受信していない場合には（ＳＴＥＰ６０３／Ｎｏ）、統括制御装置３００から撮影同期信号である信号Ｓｙｎｃを受信するまで、ＳＴＥＰ６０３で待機する。

一方、ＳＴＥＰ６０３の判断の結果、統括制御装置３００から撮影同期信号である信号Ｓｙｎｃを受信した場合には（ＳＴＥＰ６０３／Ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ６０４に進む。
ＳＴＥＰ６０４に進むと、撮像部１００は、３Ｄ撮影の駆動を行う。

ＳＴＥＰ６０４における３Ｄ撮影の駆動では、まず、ＳＴＥＰ６０４－１において、撮像部１００（制御部１３０）は、イネーブル信号ＥＮ、リセット信号ＰＲＥＳ、クランプ信号ＰＣＬを順次活性化する。そして、撮像部１００は、それぞれの画素１１２の電荷蓄積部２１１、ゲイン切り替え時には加えて付加容量２４３及び２４４の電荷を基準値へリセットする。

続いて、ＳＴＥＰ６０４－２において、撮像部１００は、それぞれの画素１１２で電荷の蓄積を行う。

続いて、ＳＴＥＰ６０４－３において、撮像部１００は、現在の撮影が３Ｄ撮影における１枚目（１フレーム目）の撮影であるか否かを判断する。

ＳＴＥＰ６０４－３の判断の結果、現在の撮影が３Ｄ撮影における１枚目の撮影でない（２枚目以降の撮影である）場合には（ＳＴＥＰ６０４－３／Ｎｏ）、ＳＴＥＰ６０４－４に進む。
ＳＴＥＰ６０４－４に進むと、読出回路ＲＣ及び信号処理部３１０は、前フレームの放射線画像信号に基づく放射線画像を読み出す。次いで、信号処理部３１０は、記憶部３２０に記憶されている欠損画素情報を用いて、本ＳＴＥＰで読み出した放射線画像における欠損画素の画素データを補正する処理を行う。

ＳＴＥＰ６０４－４の処理が終了した場合、或いは、ＳＴＥＰ６０４－３において現在の撮影が３Ｄ撮影における１枚目の撮影であると判断された場合には（ＳＴＥＰ６０４－３／Ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ６０４－５に進む。
ＳＴＥＰ６０４－５に進むと、撮像部１００は、設定された時間経過後、イネーブル信号ＥＮ、サンプルホールド信号ＴＳを順次活性化し、電荷蓄積部２１１に蓄積された電荷量に応じた信号をサンプルホールド回路２８０の容量２８２にサンプルホールドする。

続いて、ＳＴＥＰ６０４－６において、撮像部１００は、リセット信号ＰＲＥＳ、クランプ信号ＰＣＬに加えて、サンプルホールド信号ＴＮを順次活性化し、リセット時の信号をサンプルホールド回路２７０の容量２７２にサンプルホールドする。

その後、次のフレームの撮影同期信号である信号Ｓｙｎｃを受信するまでが１フレームの動作となる。そして、この１フレームでの蓄積電荷量に応じた信号の読み出し（ＲＥＡＤ）は、図５に示すように、次のフレームの蓄積時間Ｘ－Ｗｉｎｄｏｗ中に行われる。本実施例において、信号の読み出し（ＲＥＡＤ）を次のフレームで行うのは、３Ｄ撮影のようなフレームレートが一定ではない動画撮影において、撮影同期信号に応じて適切に駆動開始するためである。

ＳＴＥＰ６０４におけるＳＴＥＰ６０４－１～ＳＴＥＰ６０４－６の処理が終了すると、ＳＴＥＰ６０５に進む。
ＳＴＥＰ６０５に進むと、例えば統括制御装置３００は、規定枚数の撮影が完了したか否かを判断する。この判断の結果、規定枚数の撮影が完了していない場合には（ＳＴＥＰ６０５／Ｎｏ）、ＳＴＥＰ６０２に戻り、ＳＴＥＰ６０２以降の処理を行う。この際、２フレーム以降の処理では、撮影同期信号である信号Ｓｙｎｃの送信からの動作は１フレーム目と同様に順次行われるが、主に以下の点が異なる。具体的に、２フレーム目以降の処理では、１フレーム目と異なる点は、ＳＴＥＰ６０４－４において図５の「ＲＥＡＤ」で示すように、第ｎ＋１フレームの蓄積時間Ｘ－Ｗｉｎｄｏｗ中に第ｎフレームの蓄積信号を読み出し、画素データを生成する点である。

一方、ＳＴＥＰ６０５の判断の結果、規定枚数の撮影が完了した場合には（ＳＴＥＰ６０５／Ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ６０６に進む。なお、信号Ｓｙｎｃを長時間受信せずにタイムアウトしてしまった場合にも、ＳＴＥＰ６０６に進みうる。
ＳＴＥＰ６０６に進むと、読出回路ＲＣ及び信号処理部３１０は、直前のフレーム（最終フレーム）の放射線画像信号に基づく放射線画像を読み出す。次いで、信号処理部３１０は、記憶部３２０に記憶されている欠損画素情報を用いて、本ＳＴＥＰで読み出した放射線画像における欠損画素の画素データを補正する処理を行う。なお、ＳＴＥＰ６０６において、最終フレームの放射線画像信号に基づく放射線画像を読み出しているのは、当該最終フレームの動作中では読み出しが行われないためである（図５の「ＲＥＡＤ」を参照）。

ＳＴＥＰ６０６の処理が終了すると、図６に示すフローチャートの処理が終了する。

図６のＳＴＥＰ６０４－４又はＳＴＥＰ６０６において、所定時間５０１をパラメータとする欠損画素情報を用いて画素データを補正することにより、全ての画素１１２を正しい画素値に補正することができ、放射線画像の画質を向上させることが可能になる。これにより、放射線撮像装置１０又は放射線撮像装置１０の外部システムにおいて、図６に示すフローチャートの処理で得られた複数の放射線画像を用いて被写体Ｈの３次元画像を構築する際に、３次元画像の画質を向上させることが可能になる。

なお、放射線撮像装置１０の外部システムにおいて補正を行う場合には、放射線画像ファイルのヘッダやフッタに撮影条件とともに所定時間５０１の情報を付与しておき、その情報を基にして補正する態様としてもよい。

＜実施例２＞
次に、実施例２について説明する。なお、以下に記載する実施例２の説明では、上述した実施例１と共通する事項については説明を省略し、主として上述した実施例１と異なる事項について説明を行う。

上述した実施例１では、電荷のリークによる本来の画素値とは異なる画素値となってしまう欠損画素（異常画素）の補正方法について説明をした。実施例２では、万が一、欠損画素（異常画素）が多く、補正用のパラメータが膨大となってしまう場合の方法について説明する。

パネル形状で構成される近年の撮像部１００は、高精細化に伴って、画素アレイ１１０の画素数が行方向及び列方向にそれぞれ３０００画素を超えるものも一般的となっている。仮に、欠損画素（異常画素）が０．１％となってしまうと、９０００画素も欠損画素（異常画素）となる。そうなると、補正用のパラメータが増え、補正のための時間もかかってしまう。そこで、実施例２では、ＳＴＥＰ６０４－４又はＳＴＥＰ６０６の読み出し時に、電荷の蓄積完了から読み出しまでの時間である所定時間５０１が閾値よりも短ければ通常画素の画素データとして読み出す。また、実施例２では、ＳＴＥＰ６０４－４又はＳＴＥＰ６０６の読み出し時に、電荷の蓄積完了から読み出しまでの時間である所定時間５０１が閾値よりも長ければ欠損画素の画素データとして読み出す。そして、実施例２では、信号処理部３１０は、通常画素の画素データについては補正を行わず、欠損画素については画素値（画素データ）を０として扱い、画像補正時に周辺の画素の画素値から画素値を補間するように補正を行いうる。この場合、時間のパラメータに依存しない固定値でのオフセット補正を行いうる。なお、信号処理部３１０は、所定時間５０１が閾値よりも長い欠損画素の画素データに対して、実施例１と同様に欠損画素情報を用いて補正を行うようにしてもよい。

以上説明した本発明の実施形態に係る放射線撮像装置１０によれば、例えば３Ｄ撮影のように撮影条件が一定ではない撮影においても、簡易な処理によって、適切に欠損画素の画素データを補正することができる。例えば、電荷のリーク（例えばサンプルホールド回路のリーク）による欠損画素の画素データを本来の画素データに補正することができる。これにより、放射線画像の画質を向上させることが可能になる。

（その他の実施形態）
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。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。

なお、上述した本発明の実施形態は、いず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。即ち、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。

本発明の実施形態の開示は、以下の構成及び方法を含む。
［構成１］
入射した放射線を電荷に変換することにより画素データを生成する複数の画素が設けられた画素アレイと、
前記複数の画素において、前記電荷の蓄積完了から前記画素データを生成するまでの所定時間を制御する制御手段と、
前記所定時間をパラメータとする欠損画素情報を用いて、前記複数の画素のうちの欠損画素における前記画素データ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装置。
［構成２］
前記画素アレイには、前記複数の画素における各画素がマトリクス状に設けられており、
前記欠損画素情報は、前記所定時間をパラメータとする前記各画素の画素値の変化量における１次式の情報であることを特徴とする構成１に記載の放射線撮像装置。
［構成３］
前記欠損画素情報は、前記画素値の変化量が前記各画素の前記電荷のリーク量に基づく値であることを特徴とする構成２に記載の放射線撮像装置。
［構成４］
前記補正手段は、前記所定時間が閾値よりも長い画素を前記欠損画素として前記画素データを補正することを特徴とする構成１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［構成５］
前記所定時間は、前記電荷の蓄積完了から前記蓄積した電荷の読み出しまでの時間であることを特徴とする構成１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［方法１］
入射した放射線を電荷に変換することにより画素データを生成する複数の画素が設けられた画素アレイを備える放射線撮像装置の制御方法であって、
前記複数の画素において、前記電荷の蓄積完了から前記画素データを生成するまでの所定時間を制御する制御ステップと、
前記所定時間をパラメータとする欠損画素情報を用いて、前記複数の画素のうちの欠損画素における前記画素データを補正する補正ステップと、
を有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。

１０：放射線撮像装置、１００：撮像部（撮影部）、１１０：画素アレイ、１１２：画素、１１４：列信号伝送路、１２０：行選択回路、１２２：行制御信号、１３０：制御部、１４０：バッファ回路、１５０：列選択回路、１６０：増幅部、１７０：ＡＤ変換器、１８０：検出部、３００：統括制御装置、３１０：信号処理部、３２０：記憶部、４００：入力装置、５００：曝射制御装置、６００：放射線源、Ｈ：被写体、Ｒ：放射線

Claims (6)

1. 入射した放射線を電荷に変換することにより画素データを生成する複数の画素が設けられた画素アレイと、
   前記複数の画素において、前記電荷の蓄積完了から前記画素データを生成するまでの所定時間を制御する制御手段と、
   前記所定時間をパラメータとする欠損画素情報を用いて、前記複数の画素のうちの欠損画素における前記画素データ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装置。
2. 前記画素アレイには、前記複数の画素における各画素がマトリクス状に設けられており、
   前記欠損画素情報は、前記所定時間をパラメータとする前記各画素の画素値の変化量における１次式の情報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. 前記欠損画素情報は、前記画素値の変化量が前記各画素の前記電荷のリーク量に基づく値であ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. 前記補正手段は、前記所定時間が閾値よりも長い画素を前記欠損画素として前記画素データを補正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。
5. 前記所定時間は、前記電荷の蓄積完了から前記蓄積した電荷の読み出しまでの時間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。
6. 入射した放射線を電荷に変換することにより画素データを生成する複数の画素が設けられた画素アレイを備える放射線撮像装置の制御方法であって、
   前記複数の画素において、前記電荷の蓄積完了から前記画素データを生成するまでの所定時間を制御する制御ステップと、
   前記所定時間をパラメータとする欠損画素情報を用いて、前記複数の画素のうちの欠損画素における前記画素データを補正する補正ステップと、
   を有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。

Images