JP3894534B2

JP3894534B2 - 撮像装置および放射線撮像装置

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Publication number: JP3894534B2
Application number: JP2001146990A
Authority: JP
Inventors: 誠松浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2021-05-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像を撮像する撮像装置および放射線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線撮像装置の１つとして医療現場等で利用されるＸ線撮像装置が知られている。Ｘ線撮像装置において、従来はＸ線を可視光に変換し、その可視光を感光フィルムに記録する方式のものが多かったが、近年では、可視光に変換されたＸ線像をさらに電気的画像信号に変換した後、表示装置で表示するものが増えている。
【０００３】
このようなＸ線撮像装置は、一般的には、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体と、変換された可視光を検出するセンサーとしての固体撮像素子と、変換された可視光を固体撮像素子に導く光学ファイバー等の導光部材と、を備えている。
【０００４】
このようなセンサーにおいては、固体撮像素子に蛍光体を透過してＸ線が照射されてしまう場合があり、その場合、可視光による画像信号に、直接入射したＸ線によるノイズ信号が重畳してしまう。このような映像は非常に見苦しいものであり、解像感を低下させる。
【０００５】
そのため、このノイズとなるＸ線を極力少なくするために、鉛などのＸ線吸収材入り光学ファイバーを使用するなどの対策がとられている。
【０００６】
特に、歯科用の口腔内センサーのように患者の口腔内という限られたスペース内で使われる小型で薄型のＸ線センサーではその厚さが制限されるので、光ファイバーの厚さも制限される。そのため、蛍光体を透過して固体撮像素子に到達するＸ線を完全に吸収することができないことがある。
【０００７】
そこで、蛍光体を透過して固体撮像装置に到達してしまうＸ線ノイズを除去することができる装置が特開平６−１２５８８７号公報で提案されている。この特開平６−１２５８８７号公報に開示される装置では、固体撮像素子上のある点の画素から得られたデータを一定範囲内にある近隣画素のデータと比較し、その結果が所定値以上の場合は、該当画素から得られたデータをＸ線によるノイズを含むデータと判断して、削除して、当該近隣画素のデータを基に新たに作成し直すことによってそのデータを補正している。その処理は固体撮像素子上の各点について行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように特開平６−１２５８８７号公報に示された方法は、Ｘ線によるノイズが発生した画素のデータを検出、削除して、その画素のデータを近隣の画素のデータを基に新たに作り直した補正データに置きかえるものである。
【０００９】
従って、Ｘ線ノイズ（以後スパイクノイズと呼ぶ）が発生したことにより削除したデータを正確に再現できない場合があった。また、各画素のデータに対して近隣画素のデータを用いて、そのデータが本来の信号かスパイクノイズを含むものかを判断するので、その処理は複雑であった。また、その画素のデータがスパイクノイズを含むものである場合は、上記したように、近隣画素を基に新たなデータを作り出して補正するので、その処理には大きな演算量が必要であった。
【００１０】
上記のことに鑑みて、本発明は簡単な処理によって、正確な画像データを得る撮像装置および放射線撮像装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明にかかる撮像装置は、被写体を透過した放射線を光に変換する変換手段と、前記変換手段によって変換された光を電気信号に変換する画素を含む光電変換領域を有する光電変換手段と、前記画素から出力された信号から、前記変換手段を透過し前記光電変換領域に到達した放射線によって生じるノイズ成分を抽出し、前記信号に含まれる前記ノイズ成分を除去する補正手段と、を有し、前記ノイズ成分は、前記放射線の照射時間内に第１の読み出しによって読み出された前記画素毎の第１の信号と、前記第１の読み出しの後に第２の読み出しによって読み出された前記照射時間内の前記画素ごとの第２の信号との差分を算出することによって抽出され、前記第１の信号と前記第２の信号とを加算し、当該加算した値から前記ノイズ成分の絶対値を減算することで除去されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる放射線撮像装置は、放射線発生器と、該放射線発生器から被写体に照射され、該被写体を透過した放射線を電気信号に変換する放射線センサーとを有する放射線撮像装置において、前記放射線の照射時間内に前記センサーの画素毎の信号値を２回読み出し、該信号値の差分を算出することによって、ノイズ成分を抽出する手段と、該抽出されたノイズ成分に基づいて画素毎にノイズ成分を除去する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態においては、低消費電力で駆動でき、光電変換を行う素子とその周辺の駆動ための素子とが、同一回路内に形成されるＣＭＯＳ型の固体撮像素子を用いた場合について説明する。本実施形態では、放射線にはＸ線を用いているが、α線、β線、γ線等を用いることもできる。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態を示すブロック図である。本実施形態では歯科用のＸ線撮像装置の場合を例として説明する。１はＸ線を被写体２に照射するとともに、あらかじめ設定されているＸ線照射開始の信号と１回の撮像におけるＸ線照射時間の情報をＣＰＵ１０に対して送るＸ線発生器、２は被写体、３、４および５は被写体２を透過したＸ線をもとに電気的画像信号を作成するＸ線センサー部である。
【００１５】
Ｘ線センサー部は、被写体２を透過したＸ線を光に変換するための変換手段である蛍光体３、蛍光体３で変換された光を固体撮像素子５に導くための光学ファイバー束４、光学ファイバー束４によって導かれた光を電気的画像信号に変換する画素が複数配列された光電変換手段である固体撮像素子５から構成されている。光学ファイバー束４は、固体撮像素子５に垂直な方向に配置され、蛍光体３を透過したＸ線を吸収して大幅に減衰させる役割も果たす。
【００１６】
６はＸ線センサー部で作成された電気的画像信号にＡ／Ｄ変換器７で処理する際に最適な信号振幅に増幅し、オフセット補正信号を付加する増幅器、７は増幅器６で処理された画像信号のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器、８および９はＡ／Ｄ変換された画像信号を蓄積するフレームメモリ、１０は装置全体の制御を行うＣＰＵ、１１は固体撮像素子５を駆動するためのタイミングを発生するタイミング発生器、１２は演算処理された画像信号を表示する表示部、１３は測定開始のトリガなど、操作者からの指示を装置に伝達するためのキーボードである。
【００１７】
上記の構成要素を有するＸ線撮像装置で被写体２にＸ線を照射すると、被写体２を透過したＸ線の透過率の差が、画像の濃淡として表示部１２に表示される。
【００１８】
また、フレームメモリ８および９は後述する演算に必要な２画面の画像データが蓄積され、ＣＰＵ１１はフレームメモリ８、９のデータを用いて演算を行う補正手段を含む。表示部１２は、その演算処理された画像信号を表示する。
【００１９】
図２は、固体撮像素子５のブロック構成図で、本実施形態では、周辺の駆動素子も光電変換を行う素子と同一の回路に集積されたＣＭＯＳ型の固体撮像素子が使用されている。また、図３は固体撮像素子５の１画素の構成図を示す。本実施形態の固体撮像素子５は、ｍ行×ｎ列のマトリックス状に画素が配列されており、図２においてＳ₁₁〜Ｓ_mnは各々の画素を表す。
【００２０】
まず、１画素の構成を説明する。図３において、入射光を電気信号に変換、蓄積するフォトダイオードＰＤは、アノード側が接地されている。フォトダイオードＰＤのカソード側は画素内転送ＭＯＳのＴＸのソース・ドレインを介して、増幅ＭＯＳＭ３のゲートに接続されている。増幅ＭＯＳＭ３のゲートには、増幅ＭＯＳＭ３のゲートをリセットするためのリセットＭＯＳＭ１のソースも接続され、リセットＭＯＳＭ１のドレインにはリセット電圧ＶＲが印加されている。
【００２１】
さらに、増幅ＭＯＳＭ３のドレインは、動作電圧ＶＤＤを供給するための行選択ＭＯＳＭ２に接続されている。転送ＭＯＳＴＸのゲートは行転送線に、リセットＭＯＳＭ１のゲートは行リセット線に、行選択ＭＯＳＭ２のゲートは行選択線にそれぞれ接続されている。
【００２２】
図２を用いて固体撮像素子５の構成について説明する。各画素Ｓ₁₁〜Ｓ_mnの電荷転送スイッチＴＸのゲートは横方向に延長して配置される行転送線ＴＸ₁〜ＴＸ_mに接続される。また、各画素のリセットＭＯＳＭ１のゲートは、横方向に延長して配置される行リセット線ＲＥＳ₁〜ＲＥＳ_mに接続される。
【００２３】
さらに、各画素の選択ＭＯＳＭ３のゲートは、横方向に延長して配置される行選択線ＳＥＬ₁に接続される。これら行転送線、行リセット線、行選択線は、垂直走査回路ブロックＶＳＲに接続され、後述する動作タイミングに基づいて、信号電圧が供給される。
【００２４】
また、各行転送線ＴＸ₁〜ＴＸ_nはＯＲ回路を介して一括転送線ＴＸ_aと接続されており、各画素の転送ＭＯＳＴＸのゲートには、後述するように、行毎の転送パルスφＴＸ₁〜φＴＸ_nか、全画素に同時に供給される転送パルスφＴＸ_aが印加される。
【００２５】
各行リセット線ＲＥＳ₁〜ＲＥＳ_nはＯＲ回路を介して一括リセット線ＲＥＳ_aと接続されており、各画素のリセットＭＯＳＭ１のゲートには、後述するように、行毎のリセットパルスφＲＥＳ₁〜φＲＥＳ_nか、全画素に同時に供給されるリセットパルスφＲＥＳ_aが印加される。
【００２６】
各画素の増幅ＭＯＳＭ３のソースは、縦方向に延長して配置される垂直出力線Ｖ₁〜Ｖ_nに接続される。
【００２７】
垂直出力線Ｖ₁〜Ｖ_nは負荷電流源Ｉ₁〜Ｉ_nに接続されるとともに、各垂直出力線Ｖ₁〜Ｖ_nをリセットするための垂直出力線リセットＭＯＳＭ８を介して垂直出力線リセット電圧ＶＶＲに接続される。さらに、垂直出力線Ｖ₁〜Ｖ_nはオフセット補正信号転送ＭＯＳＭ４を介してオフセット補正信号を一時保持するためのオフセット補正信号保持容量ＣＴＮに接続され、光信号転送ＭＯＳＭ５を介して光信号を一時保持するための光信号保持容量ＣＴＳに同時に接続されている。
【００２８】
オフセット補正信号転送ＭＯＳＭ４とオフセット補正信号保持容量ＣＴＮとの接続点Ｖ１Ｎと、光信号転送ＭＯＳＭ５と光信号保持容量ＣＴＳとの接続点Ｖ１Ｓはそれぞれ、保持容量リセットＭＯＳＭ９、Ｍ１０を介して、ＶＲＣＴに接続されるとともに、水平転送ＭＯＳＭ６、Ｍ７を介して、光信号とノイズ信号の差をとるための差動回路ブロックに接続される。水平転送ＭＯＳＭ６、Ｍ７のゲートは列選択線Ｈ₁〜Ｈ_nに接続され、Ｈ₁〜Ｈ_nは水平走査回路ブロックＨＳＲに接続される。
【００２９】
オフセット補正信号保持容量ＣＴＮの接続点Ｖ１Ｎに接続されていない端子と、光信号保持容量ＣＴＮの接続点Ｖ１Ｓに接続されていない端子は接地されている。
【００３０】
また、各列毎に接続された垂直信号線リセットＭＯＳＭ８、オフセット補正信号転送ＭＯＳＭ４、光信号転送ＭＯＳＭ５のゲートは、それぞれＶＲＥＳ、ＴＮ、ＴＳに共通に接続され、後述する動作タイミングに基づいてそれぞれφＶＲＥＳ、φＴＮ、φＴＳなるパルスが印加される。
【００３１】
以下、図２、図３および図４をもとに固体撮像素子５の動作について詳細に説明する。本例では、特に第１行目に属する画素の読み出しについて説明する。図４において（ａ）は１行目の行選択パルスφＳＥＬ₁、（ｂ）は一括リセットパルスφＲＥＳ_a、（ｃ）は行リセットパルスφＲＥＳ₁、（ｄ）は一括転送パルスφＴＸ_a、（ｅ）は垂直出力線リセットパルスφＶＲＥＳ、（ｆ）はオフセット補正信号転送パルスφＴＮ、（ｇ）は光信号転送パルスφＴＳ、（ｈ）は水平走査パルスφＨを示す。
【００３２】
図４（ｂ）および（ｄ）に示すように、まず、全画素同時に印加される一括リセットパルスφＲＥＳ_a、全画素同時に印加される一括転送パルスφＴＸ_aがハイレベルとなる。また、図４（ｅ）に示すように、垂直出力線リセットパルスφＶＲＥＳはあらかじめハイレベルになっているものとする。
【００３３】
これによって、全画素の増幅ＭＯＳＭ３のゲートとフォトダイオードＰＤとが電圧ＶＲに、各垂直信号線Ｖ₁〜Ｖ_nが電圧ＶＶＲにリセットされる。
【００３４】
次に、図４（ｄ）に示すように一括転送パルスφＴＸ_aがローレベルになり、各画素のフォトダイオードＰＤでは入射光に応じた電荷の発生が可能になる（ｔ１）。続いて、図４（ｂ）および（ｅ）に示すように一括リセットパルスφＲＥＳ_a、垂直出力線リセットパルスφＶＲＥＳがローレベルとなり、各画素のリセットＭＯＳＭ１のゲートと各垂直出力線Ｖ₁〜Ｖ_nのリセットが解除される（ｔ２）。
【００３５】
ついで、図４（ｄ）に示すように時刻ｔ２から所定の時間後、一括転送パルスφＴＸ_aを再度ハイレベルにして全画素のフォトダイオードＰＤに蓄積される電荷を画素内保持容量Ｃｇに転送する（ｔ３）。転送に十分な時間を経て、一括転送パルスφＴＸ_aを再度ローレベルにしてフォトダイオードＰＤの電荷の転送を終了する（ｔ４）。
【００３６】
次に、図４（ａ）および図４（ｇ）に示すように、１行目の選択ＭＯＳＭ２のゲートに印加される行選択パルスφＳＥＬ₁および各光信号転送ＭＯＳＭ５のゲートに印加される光信号転送パルスφＴＳがハイレベルとなる（ｔ５）。
【００３７】
これによってこの行の画素の光信号電圧が光信号保持容量ＣＴＳに読み出される（ｔ５〜ｔ６）。
【００３８】
ここで、フォトダイオードＰＤの電荷を画素内保持容量Ｃｇに転送したときに画素内保持容量Ｃｇの電圧がＶ_sigになったとすれば、光信号保持容量ＣＴＳにはＶ_sigを増幅ＭＯＳＭ３のゲート・ソース間電圧Ｖ_gsだけレベルシフトした電圧に増幅ＭＯＳＭ３の増幅率Ａを乗じた電圧が読み出される。すなわち、光信号保持容量ＣＴＳに読み出される電圧Ｖ_lsは次式で表される。
【００３９】
Ｖ_ls＝Ａ（Ｖ_sig−Ｖ_gs）…（１）
ついで、図４（ａ）および図４（ｇ）に示すように、行選択パルスφＳＥＬ₁および光信号転送パルスφＴＳがローレベルとなる（ｔ６）。図４（ｃ）および図４（ｅ）に示すように行リセットパルスφＲＥＳ₁と垂直出力線リセットパルスφＶＲＥＳとがハイレベルとなり（ｔ７）、増幅ＭＯＳＭ３のゲートと垂直出力線Ｖ₁〜Ｖ_nがリセットされる（ｔ７〜ｔ８）。
【００４０】
ついで、行リセットパルスφＲＥＳ₁と垂直出力線リセットパルスφＶＲＥＳがローレベルとなり（ｔ８）、リセットＭＯＳＭ１のゲートと垂直出力線のリセットが解除された後、図４（ａ）および（ｆ）に示すように、行選択パルスφＳＥＬ₁およびオフセット信号転送ＭＯＳＭ４に印加されるオフセット補正信号転送パルスφＴＮがハイレベルとなる（ｔ９）。これによってオフセット電圧がオフセット補正信号保持容量ＣＴＮに読み出される（ｔ９〜ｔ１０）。ＣＴＮに読み込まれる電圧をＶ_lNとすれば、上記と同様にＶ_lNは次式で表される。
【００４１】
Ｖ_lN＝Ａ（Ｖ_R−Ｖ_gs）…（２）
この後、図４（ｈ）に示すように水平走査回路ブロックからの信号φＨ〜φＨ_nによって、各列の水平転送スイッチＭ６、Ｍ７のゲートが順次ハイレベルとなり（ｔ１２〜ｔ１３）、オフセット補正信号保持容量ＣＴＮと光信号保持容量ＣＴＳに保持されていた電圧が順次差動回路ブロックに読み出される。差動回路ブロックでは、（１）式の光信号と(２)式のオフセット補正信号との差がとられ、出力端子Ｖ_outに順次出力される。(１)式および(２)式よりＶ_outの電圧は次式のようになる。
【００４２】
Ｖ_out＝Ａ（Ｖ_R−Ｖ_sig）＝Ａ・Ｖ_R−Ａ・Ｖ_sig…（３）
以上で、１行目の読み出し処理が完了する。この後、２行目の読み出しに先立って、保持容量リセットＭＯＳＭ９およびＭ１０のゲートへのパルスφＣＴＲがハイレベルとなり、オフセット補正信号保持容量ＣＴＮおよび光信号保持容量ＣＴＳは電圧Ｖ_RCTにリセットされる。
【００４３】
固体撮像素子５の出力Ｖ_outは反転増幅され、（３）式の右辺の第１項の定数（ＡＶ_R）を相殺するようなオフセットが付加されることでＶ_sigに比例した信号だけが、次段の増幅器６で取り出される。
【００４４】
この信号をＡ／Ｄ変換器７でＡ／Ｄ変換することにより、固体撮像素子５の画素の光信号Ｖ_sigに比例したＡ／Ｄ変換データＤ_sigを得る。
【００４５】
上記したような処理を行うことによって、固体撮像素子５では光信号の読み出しをおこなっている。
【００４６】
以下、本実施形態の放射線撮像装置が行う処理について詳細に説明する。図５は本実施形態の放射線撮像装置が撮像タイミング図で表した図である。図５において、（ａ）は放射線の照射タイミング、（ｂ）は全画素のリセットＭＯＳＭ１のゲートに同時に印加されるパルスφＲＥＳ_a、（ｃ）は全画素の転送ＭＯＳＴＸのゲートに同時に印加されるパルスφＴＸ_a、（ｄ）は画素から増幅器６に画像データを読み出す読み出しタイミングを示す。
【００４７】
Ｘ線発生器１がＸ線の照射を図５（ａ）に示すように開始すると、ＣＰＵ１０はＸ線発生器１から発信されるＸ線の照射を開始する信号を受け取り、タイミング信号発生器１１を駆動する。タイミング信号発生器１１は、発生している全画素のＴＸのゲートに印加する一括転送パルスφＴＸ_aをハイレベルからローレベルにした後、全画素の転送ＭＯＳＭ１に印加する一括リセットパルスφＲＥＳ_aをハイレベルからローレベルにする。これにより、フォトダイオードＰＤで電荷の蓄積が開始される（〜ｔ１００）。
【００４８】
蓄積開始時刻から所定時間が経過した後、図５（ｃ）に示すようにｔ１０１からｔ１０２の期間にφＴＸ_aをハイレベルにして、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を画素内保持容量Ｃｇに転送する（ｔ１０１〜ｔ１０２）。
【００４９】
ここで、ｔ１０２はＸ線の照射時間をｔ１００〜ｔ１０３とするとき、ｔ１０２−ｔ１００＝（ｔ１００−ｔ１０３）／２となるように設定した値で、Ｘ線発生器１から受け取った照射時間の情報を基にＣＰＵ１０が演算し、タイミング発生器１１に渡す。このとき、転送電荷が蓄積されたＣｇの電圧Ｖ_aは、次式であらわす。
【００５０】
Ｖ_a＝Ｖ_sig1＋Ｖ_sp1…（４）
ここで、Ｖ_sig1はｔ１０２までの期間の光による信号電圧、Ｖ_sp1はフォトダイオードＰＤで発生したスパイクノイズにｔ１０２〜ｔ１０３までの期間のＣｇでのスパイクノイズを加算した電圧である。
【００５１】
次に、Ｖ_aをＡ／Ｄ変換したデータをＤ_aとすれば、
Ｄ_a＝Ｄ_sig1＋Ｄ_sp1…（５）
となる。ここで、Ｄ_sig1、Ｄ_sp1はそれぞれＶ_sig1、Ｖ_sp1に対応したＡ／Ｄ変換データを表す。
【００５２】
ついで、図５（ｂ）に示すようにφＴＸ_aがローレベルとなって（ｔ１０２）、フォトダイオードＰＤは電荷の蓄積を続けるが、画素内保持容量Ｃｇには転送された電荷が保持され、上記の電圧Ｖ_aが保持される。図５（ａ）に示すように時刻ｔ１０３でＸ線の照射が終了し（ｔ１０３）、所定時間経過後、図５（ｄ）に示すように全画素の信号をフレームメモリ８に読み出す（ｔ１０４〜ｔ１０５）。
【００５３】
次に図５（ｂ）に示すように再び画素のリセット信号φＲＥＳ_aをハイレベルにして画素内保持容量Ｃｇの電荷をリセットした後（ｔ１０６〜ｔ１０７）、図５（ｃ）に示すようにφＴＸ_aをハイレベルにし（ｔ１０８〜ｔ１０９）、時刻ｔ１０２からｔ１０３の期間にフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を画素内保持容量Cｇに転送する。
【００５４】
電荷が転送された画素内保持容量Ｃｇにおける電圧Ｖ_bは、次式で表される。
【００５５】
Ｖ_b＝Ｖ_sig2＋Ｖ_sp2…（６）
ここで、Ｖ_sig2はｔ１０２〜ｔ１０３までの期間の可視光による信号電圧、およびＶ_sp2はフォトダイオードＰＤでのスパイクノイズによる電圧である。
【００５６】
次に、図５（ｄ）に示すように全画素の信号をｔ１１０からｔ１１１の期間でフレームメモリ９に読み出す。
このとき、Ｖ_bをＡ／Ｄ変換したデータをＤ_bとすれば、
Ｄ_b＝Ｄ_sig2＋Ｄ_sp2…（７）
となる。ここで、Ｄ_sig2、Ｄ_sp2はそれぞれＶ_sig2、Ｖ_sp2に対応したＡ／Ｄ変換されたデータを表す。
【００５７】
２回の読み出しによって得られたデータを示す式（５）と式（７）の差分を求めると、
Ｄ_a−Ｄ_b＝（Ｄ_sig1−Ｄ_sig2）＋（Ｄ_sp1−Ｄ_sp2）…（８）
ここで、ｔ１０２＝ｔ１０３／２であるので、Ｄ_sig1＝Ｄ_sig2とみなせる。
したがって、上記の式は次式になる。
【００５８】
Ｄ_a−Ｄ_b＝Ｄ_sp1−Ｄ_sp2…（９）
光学ファイバー束４により固体撮像素子５に到達するＸ線は低減されるので一般にスパイクノイズの発生頻度は小さい。このような条件下では、ある画素にスパイクノイズが発生した場合、そのスパイクノイズは０からｔ１０２までの期間か、ｔ１０２からｔ１０３まで期間のいずれかの期間で発生したものであり、その両方の期間で発生したものとは考えにくい。
【００５９】
したがって、ある画素に着目した場合、（９）式の結果は下記のいずれかになる。
【００６０】
Ｄ_a−Ｄ_b＝Ｄ_sp1（０からｔ１０２までの期間にスパイクノイズが発生して、ｔ１０２からｔ１０３までの期間にはスパイクノイズが発生しなかった場合）
−Ｄ_sp2（０からｔ１０２までの期間にスパイクノイズが発生せず、ｔ１０２からｔ１０３までの期間にスパイクノイズが発生した場合）
０（どちらの期間でもスパイクノイズが発生しなかった場合）…（１０）
スパイクノイズはＸ線が固体撮像素子５に直接あたることにより発生するノイズであるため、Ｄ_sp1＞0、Ｄ_sp2＞0である。また、スパイクノイズは０からｔ１０２までの期間か、ｔ１０２からｔ１０３までの期間にしか発生しない。したがって、（９）式または（１０）式において絶対値を取れば、その画素の０からｔ１０３までの期間に発生したスパイクノイズの値を抽出できる。すなわち、
｜Ｄ_a−Ｄ_b｜＝Ｄ_sp1＋Ｄ_sp2…（１１）
である。
【００６１】
一方、（５）式と（７）式の和は、０からｔ１０３までの期間における可視光による信号データとスパイクノイズの和であるから（１１）式によって抽出されたスパイクノイズを減じれば信号データだけを取り出すことが出来る。すなわち、
Ｄ_a＋Ｄ_b−｜Ｄ_a−Ｄ_b｜＝Ｄ_sig1＋Ｄ_sig2…（１２）
となり、スパイクノイズ除去のためにはＣＰＵ１１は(１２)式の演算だけを実行すればよい。
【００６２】
図６は上記の動作をある行の画素信号で示したもので、（６−１）はＤ_a、（６−２）はＤ_b、（６−３）は（１０）式により抽出されたスパイクノイズ、（６−４）は（１２）式により（６−１）、（６−２）を加算した信号から（６−３）のスパイクノイズを除去した信号を示す。
【００６３】
尚、（１２）式において、
Ｄ_a−Ｄ_b＞０ならば、（１０）式によりＤ_aにスパイクノイズが重畳している場合で、（１２）式は次式になり、スパイクノイズの無いＤ_bが採用される。
【００６４】
Ｄ_a＋Ｄ_b−|Ｄ_a−Ｄ_b|＝Ｄ_a−Ｄ_b−（Ｄ_a−Ｄ_b）＝２Ｄ_b…（１３）
Ｄ_a−Ｄ_b＜０ならば、（１０）式によりＤ_bにスパイクノイズが重畳している場合で、（１２）式は以下になり、Ｄ_aが採用される。
【００６５】
Ｄ_a＋Ｄ_b−|Ｄ_a−Ｄ_b|＝Ｄ_a＋Ｄ_b＋（Ｄ_a−Ｄ_b）＝２Ｄ_a…（１４）
すなわち（１２）式を実行すれば、抽出されたノイズ成分に基づいてＸ線によるノイズが除去されたデータが作成される。
【００６６】
上記の処理は、２画面分のデータでスパイクノイズの無い方の画面のデータを採用するために画像データを削除する必要がない。また、特別な条件判断や、近隣画素を基にした補正などは行わないので、簡単な処理でスパイクノイズを除去できる。
【００６７】
上記の処理をまとめたフローチャートを図７に示す。Ｘ線の照射が開始されると（ステップＳ１）、電荷の蓄積を開始し（ステップＳ２）、Ｘ線の全照射時間の１／２が経過した時点で画素内保持容量Ｃｇへの転送を行う（ステップＳ３）。
【００６８】
Ｘ線の照射が終了すると（ステップＳ４）、画素内保持容量Ｃｇに転送された転送データを差動回路へ読み出し（ステップＳ５）、画素内保持容量Ｃｇをリセットする（ステップＳ６）。ついで、画素内保持容量Ｃｇへの２回目の転送を行い（ステップＳ７）、２回目の転送データの差動回路への読み出しを行う（ステップＳ８）。各画素について（１２）式を実行して（ステップＳ９）、得られたデータに基づいて画像を作成、表示する（ステップＳ１０）。
【００６９】
本実施形態の固体撮像素子はＣＭＯＳ型のセンサーであるが、ＣＣＤを利用する場合でも画素内保持容量Ｃｇとして垂直転送ＣＣＤを用いれば、全く同様の装置を実現できる。この場合のタイミングは図１とほぼ同じであるがＣＣＤでは、１回目の読み出しを行うことにより、水平垂直の転送ＣＣＤの電荷が全て吐き出されるので２回目の読み出しの前に図１のｔ１０６からｔ１０７でのリセットの必要が無い。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、入射した画像データを削除することなく、スパイクノイズを除去することができるので、出力される画像情報がより正確になった。また、複雑な判断や近隣画素データを用いた補正などを必要としないので、装置または演算手順を簡素化でき、動作の高速化が可能になった。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノイズの少ない良好な画像を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】固体撮像素子５のブロック構成図である。
【図３】固体撮像素子５における１画素の構成を示すブロック図である。
【図４】固体撮像素子５が行う電荷の蓄積から読み出しが完了するまでの処理を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明の処理例を説明するためのタイミング図である。
【図６】本発明のノイズを除去する処理例について説明するための図である。
【図７】本発明の処理例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
φＴＸ行転送パルス
φＴＸ_a 一括転送パルス
φＲＥＳ行リセットパルス
φＲＥＳ_a 一括リセットパルス
φＳＥＬ行選択パルス
φＴＮオフセット補正信号転送パルス
φＴＳ光信号転送パルス
φＶＲＥＳ垂直出力線リセットパルス
φＨ水平走査パルス
φＣＴＲ保持容量リセットパルス
ＰＤフォトダイオード
ＴＸ画素内転送ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１リセットＭＯＳトランジスタ
Ｍ２行選択ＭＯＳトランジスタ
Ｍ３増幅ＭＯＳトランジスタ
Ｍ４オフセット補正信号転送ＭＯＳトランジスタ
Ｍ５光信号転送ＭＯＳトランジスタ
Ｍ６、Ｍ７転送ＭＯＳトランジスタ
Ｍ８垂直出力線リセットＭＯＳトランジスタ
Ｍ９、Ｍ１０保持容量リセットＭＯＳトランジスタ
Ｓ₁₁〜Ｓ_mn 画素
Ｖ₁〜Ｖ_n 垂直出力線
ＣＴＮオフセット補正信号保持容量
ＣＴＳ光信号保持容量
Ｃｇ画素内保持容量

Claims

被写体を透過した放射線を光に変換する変換手段と、
前記変換手段によって変換された光を電気信号に変換する画素を含む光電変換領域を有する光電変換手段と、
前記画素から出力された信号から、前記変換手段を透過し前記光電変換領域に到達した放射線によって生じるノイズ成分を抽出し、前記信号に含まれる前記ノイズ成分を除去する補正手段と、を有し、
前記ノイズ成分は、前記放射線の照射時間内に第１の読み出しによって読み出された前記画素毎の第１の信号と、前記第１の読み出しの後に第２の読み出しによって読み出された前記照射時間内の前記画素ごとの第２の信号との差分を算出することによって抽出され、
前記第１の信号と前記第２の信号とを加算し、当該加算した値から前記ノイズ成分の絶対値を減算することで除去されることを特徴とする撮像装置。
前記第１の信号を蓄積する第１の蓄積手段と、前記第２の信号を蓄積する第２の蓄積手段と、を更に有し、前記補正手段は前記第１の蓄積手段のデータと前記第２の蓄積手段のデータを用いて前記ノイズ成分を除去することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記光電変換手段は、固体撮像素子を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
前記放射線はＸ線であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記光電変換手段は、口腔内の画像を得るためのセンサーであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。