JP4985580B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野などに用いられる撮像装置に関する。

電荷情報に基づいて画像を得る撮像装置についてＸ線を入射して電荷情報に変換する場合を例に採って説明する。撮像装置は、Ｘ線感応型のＸ線変換層を備えており、Ｘ線の入射によりＸ線変換層はキャリア（電荷情報）に変換する。Ｘ線変換層としては非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜が用いられる。

また、撮像装置は、Ｘ線変換層で変換されたキャリアを蓄積して読み出す回路を備えている。この回路は、図９に示すように、２次元状に配列した複数のゲートラインＧおよびデータラインＤで構成されているとともに、キャリアを蓄積するコンデンサＣａおよびそのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアをＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出す薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒを２次元状に配列して構成されている。ゲートラインＧは、各々の薄膜トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々の薄膜トランジスタＴｒのゲートに電気的に接続されている。データラインＤは、薄膜トランジスタＴｒの読み出し側に電気的に接続されている。

各々のコンデンサＣａや各々の薄膜トランジスタＴｒなどで各検出素子を構成しており、ゲートラインＧを選択することで、その選択されたゲートラインＧに電気的に接続された検出素子を駆動させてキャリアの読み出しを行う。したがって、ゲートラインＧは、検出素子を駆動させる駆動ラインの役割を果たす。しかし、検出素子を駆動させないときでもリーク電流が存在するので、通常の検出素子を駆動させたときに読み出すと本来のキャリア成分に対してリーク電流成分が重畳される。このリーク電流成分の重畳によってアーティファクトが生じる。

そこで、検出素子を駆動させないときに読み出されたリーク電流成分を取得することで、リーク電流成分に起因するデータ（ディジタル信号）の誤差を補償してアーティファクトを除去する撮像装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、この装置（特許文献１では「二次元画像撮影装置」で表記）では、リーク電流成分の測定を数回行い、その値の平均をとることでリーク電流成分のノイズを低減させる方法も提案されている。
特開２００３−３１９２６４号公報

しかしながら、上述した従来技術では、データラインＤ毎にリーク電流成分を読み出すので、同じデータラインＤで、それに縦方向に電気的に接続されたゲートラインＧのキャリア成分に対しては、どのゲートラインＧであっても同じ値のリーク電流成分を減算する。したがって、特に信号（キャリア）の少ない領域においては縦スジ状のアーティファクトが生じるという問題がある。この縦スジ状のアーティファクトは、特に厚い被検体を低線量で撮影する透視撮影で顕著になり、カテーテルの視認性などに影響を与えている。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、スジ状のアーティファクトを低減させることができる撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、光または放射線を検出する検出素子を２次元マトリックス状配列で構成された検出器を備え、その検出器で検出されたデータに基づいて画像を得る撮像装置であって、前記検出素子を駆動させたときの前記データを読み出し、前記検出素子を駆動させないときの前記データを読み出す読み出し手段と、前記検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、前記検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を行って差分データを求める差分演算手段と、その差分演算手段で差分演算を行う際に、前記検出素子を駆動させる駆動ラインに応じた加減算を行う加減算手段とを備え、前記差分演算手段で求められて、かつ前記加減算手段で加減算された前記差分データに基づいて前記画像を得ることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、読み出し手段は、検出素子を駆動させたときのデータを読み出し、検出素子を駆動させないときのデータ（すなわちリーク電流成分）を読み出す。従来では、検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を差分演算手段が行って差分データを求めるが、請求項１に記載の発明では、差分演算を行う際に、検出素子を駆動させる駆動ラインに応じた加減算を加減算手段が行い、差分演算手段で求められて、かつ加減算手段で加減算された差分データに基づいて画像を得ることで、駆動ラインに応じた加減算を考慮した差分演算を行った結果、スジ状のアーティファクトを低減させることができる。

上述した発明の一例は、加減算手段は、検出素子ごとに割り当てられた所定値を用いて加減算を行うことで、駆動ラインに応じた加減算を行うことである（請求項２に記載の発明）。特に、読み出し手段が、検出素子を駆動させないときのデータを読み出す動作を複数回行う場合には、装置は、検出素子を駆動させないときに読み出された複数回のデータの平均値およびその平均による剰余を求める平均値・剰余算出手段を備える。そして、差分演算手段は、検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、上述した平均値との差分演算を行って差分データを求め、加減算手段は、上述した剰余かつ検出素子ごとに割り当てられた所定値を用いて加減算を行うことで、駆動ラインに応じた加減算を行う（請求項３に記載の発明）。このように平均値を用いれば、検出素子を駆動させないときのデータ（リーク電流成分）のノイズを低減させることができる。

上述した発明の他の一例は、請求項３に記載の発明と同様に、読み出し手段は、検出素子を駆動させないときのデータを読み出す動作を複数回行い、請求項３に記載の発明と同様に、装置は、検出素子を駆動させないときに読み出された複数回のデータの平均値およびその平均による剰余を求める平均値・剰余算出手段を備え、請求項３に記載の発明と同様に、差分演算手段は、検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、上述した平均値との差分演算を行って差分データを求め、加減算手段は、上述した剰余ごとに定められた出現確率に応じて現れる所定値を用いて検出素子ごとに加減算を行うことで、駆動ラインに応じた加減算を行うことである（請求項４に記載の発明）。

上述した発明のさらなる他の一例は、加減算手段は、加減算を行うタイミングに応じて現れるランダムな数値を用いて検出素子ごとに加減算を行うことで、駆動ラインに応じた加減算を行うことである（請求項５に記載の発明）。

通常は、読み出し手段は、光または放射線の照射直後で検出素子を駆動させたときのデータを読み出し、上述した照射直後で検出素子を駆動させないときのデータを読み出す（請求項６に記載の発明）。一方で、光または放射線の非照射状態では暗電流が存在するので、照射直後に検出素子を駆動させたときに読み出されたデータに対して暗電流成分（オフセット成分）が重畳される。

そこで、光または放射線の非照射状態で、かつ検出素子を駆動させたときのデータ（すなわち暗電流成分）を読み出し、上述した非照射状態で、かつ検出素子を駆動させないときのデータ（すなわち暗電流成分かつリーク電流成分）を読み出し、差分演算手段は、照射直後で検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、照射直後で検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を、非照射状態で、かつ検出素子を駆動させたときに読み出されたデータ、および非照射状態で、かつ検出素子を駆動させないときに読み出されたデータも用いて行う（請求項７に記載の発明）。このように非照射状態で読み出されたデータも用いて差分演算を行えば、暗電流成分（オフセット成分）のないデータを得ることができる。

この発明に係る撮像装置によれば、読み出し手段は、検出素子を駆動させたときのデータを読み出し、検出素子を駆動させないときのデータを読み出し、差分演算手段は、検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を行って差分データを求め、その差分演算手段で差分演算を行う際に、検出素子を駆動させる駆動ラインに応じた加減算を加減算手段が行い、差分演算手段で求められて、かつ加減算手段で加減算された差分データに基づいて画像を得ることで、スジ状のアーティファクトを低減させることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮影装置の概略ブロック図であり、図２は、Ｘ線撮影装置のＸ線変換層周辺の概略断面図であり、図３は、Ｘ線撮影装置の電荷電圧変換アンプやＡ／Ｄ変換器の周辺回路図である。本実施例では、入射する放射線としてＸ線を例に採って説明するとともに、撮像装置としてＸ線撮影装置を例に採って説明する。

本実施例に係るＸ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射して撮像を行う。具体的には、被検体を透過したＸ線像がＸ線変換層（本実施例ではアモルファスセレン膜）上に投影されて、像の濃淡に比例したキャリア（電荷情報）が層内に発生することでキャリアに変換される。

Ｘ線撮影装置は、図１に示すように、後述するゲートラインＧを選択するゲート駆動回路１と、Ｘ線変換層２３（図２を参照）で変換されたキャリアを蓄積して読み出すことでＸ線を検出する検出素子用回路２と、その検出素子用回路２で読み出されたキャリアを電圧に変換した状態で増幅する電荷電圧変換アンプ３と、その電荷電圧変換アンプ３で増幅された電圧のアナログ値からディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器４と、そのＡ／Ｄ変換器４でディジタル値に変換された電圧値に対して信号処理を行って画像を得る画像処理部５と、これらの回路１，２や電荷電圧変換アンプ３やＡ／Ｄ変換器４や画像処理部５や後述するメモリ部７やモニタ９などを統括制御するコントローラ６と、処理された画像などを記憶するメモリ部７と、入力設定を行う入力部８と、処理された画像などを表示するモニタ９とを備えている。本明細書では、キャリアや画像などの情報を、画像に関する画像情報とする。検出素子用回路２は、この発明における検出器に相当し、電荷電圧変換アンプ３は、この発明における読み出し手段に相当する。

ゲート駆動回路１は複数のゲートラインＧに電気的に接続されている。ゲート駆動回路１から各ゲートラインＧに電圧を印加することで、後述する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴｒをＯＮにして後述するコンデンサＣａに蓄積されたキャリアの読み出しを開放し、各ゲートラインＧへの電圧を停止する（電圧を−１０Ｖにする）ことで、薄膜トランジスタＴｒをＯＦＦにしてキャリアの読み出しを遮断する。なお、各ゲートラインＧに電圧を印加することでＯＦＦにしてキャリアの読み出しを遮断し、各ゲートラインＧへの電圧を停止することでＯＮにしてキャリアの読み出しを開放するように、薄膜トランジスタＴｒを構成してもよい。

検出素子用回路２は、２次元状に配列した複数のゲートラインＧおよびデータラインＤで構成されているとともに、キャリアを蓄積するコンデンサＣａおよびそのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアをＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出す薄膜トランジスタＴｒを２次元状に配列して構成されている。ゲートラインＧは、各々の薄膜トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々の薄膜トランジスタＴｒのゲートに電気的に接続されている。データラインＤは、薄膜トランジスタＴｒの読み出し側に電気的に接続されている。ゲートラインＧは、この発明における駆動ラインに相当する。

説明の便宜上、本実施例では、縦・横式２次元マトリックス状配列で10×10個の薄膜トランジスタＴｒおよびコンデンサＣａが形成されているとする。すなわち、ゲートラインＧは、１０本のゲートラインＧ１〜Ｇ１０からなり、データラインＤは、１０本のデータラインＤ１〜Ｄ１０からなる。各ゲートラインＧ１〜Ｇ１０は、図１中のＸ方向に並設された１０個の薄膜トランジスタＴｒのゲートにそれぞれ接続され、各データラインＤ１〜Ｄ１０は、図１中のＹ方向に並設された１０個の薄膜トランジスタＴｒの読み出し側にそれぞれ接続されている。薄膜トランジスタＴｒの読み出し側とは逆側にはコンデンサＣａが電気的に接続されており、薄膜トランジスタＴｒとコンデンサＣａとの個数が一対一に対応する。

また、検出素子用回路２は、図２に示すように、検出素子ＤＵが２次元マトリックス状配列で絶縁基板２１にパターン形成されている。すなわち、絶縁基板２１の表面に、各種真空蒸着法による薄膜形成技術やフォトリソグラフィ法によるパターン技術を利用して、上述したゲートラインＧ１〜Ｇ１０およびデータラインＤ１〜Ｄ１０を配線し、薄膜トランジスタＴｒ，コンデンサＣａ，キャリア収集電極２２，Ｘ線変換層２３および電圧印加電極２４を順に積層形成することで構成されている。検出素子ＤＵは、この発明における検出素子に相当する。

Ｘ線変換層２３は、Ｘ線感応型の半導体厚膜で形成されており、本実施例では、非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜で形成されている。Ｘ線変換層２３は、Ｘ線の入射によりＸ線の情報を電荷情報であるキャリアに変換する。なお、Ｘ線変換層２３は、Ｘ放射線の入射によりキャリアが生成されるＸ線感応型の物質であれば、アモルファスセレンに限定されない。また、Ｘ線以外の放射線（γ線など）を入射して撮像を行う場合には、Ｘ線変換層２３の替わりに、放射線の入射によりキャリアが生成される放射線感応型の物質を用いてもよい。また、光を入射して撮像を行う場合には、Ｘ線変換層２３の替わりに、光の入射によりキャリアが生成される光感応型の物質を用いてもよい。

キャリア収集電極２２は、コンデンサＣａに電気的に接続されており、Ｘ線変換層２３で変換されたキャリアを収集してコンデンサＣａに蓄積する。このキャリア収集電極２２も、薄膜トランジスタＴｒおよびコンデンサＣａと同様に、縦・横式２次元マトリックス状配列で多数個（本実施例では10×10個）形成されている。それらキャリア収集電極２２，コンデンサＣａおよび薄膜トランジスタＴｒが各検出素子ＤＵとしてそれぞれ分離形成されている。また、電圧印加電極２４は、全検出素子ＤＵの共通電極として全面にわたって形成されている。

電荷電圧変換アンプ３は、図３に示すように、各々のデータラインＤ（図３ではＤ１〜Ｄ１０）に電気的に接続されたアンプ３１と、各々のデータラインＤに電気的に接続されたアンプ用コンデンサ３２と、データラインＤ毎のアンプ３１およびアンプ用コンデンサ３２に電気的に並列に接続されたサンプルホールド３３と、データラインＤ毎のサンプルホールド３３に電気的に接続されたスイッチング素子３４とを備えている。また、アンプ３１と検出素子用回路２のデータラインＤの端部とは、スイッチング素子ＳＷを介して、データラインＤ毎に電気的に接続されている。データラインＤに読みだされたキャリアを、スイッチング素子ＳＷがＯＮにして電荷電圧変換アンプ３のアンプ３１およびアンプ用コンデンサ３２に送り込む。送り込まれたキャリアを、アンプ３１およびアンプ用コンデンサ３２が電圧に変換した状態で増幅し、増幅された電圧値をサンプルホールド３３は所定時間だけ一旦蓄積する。一旦蓄積された電圧値を、スイッチング素子３４をＯＮにしてＡ／Ｄ変換器４に送り込み、送り込まれた電圧のアナログ値からディジタル値にＡ／Ｄ変換器４は変換する。

図２の説明に戻って、画像処理部５は、Ａ／Ｄ変換器４でディジタル値に変換された電圧値に対して各種の信号処理を行って画像を求める。コントローラ６は、回路１，２や電荷電圧変換アンプ３やＡ／Ｄ変換器４や画像処理部５や後述するメモリ部７やモニタ９などを統括制御し、本実施例では検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出されたデータ（電荷情報）と、検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたデータ（すなわちリーク電流成分）との差分演算を行って差分データを求める機能（差分演算の機能），その差分演算の機能で差分演算を行う際に、検出素子ＤＵを駆動させるゲートラインＧに応じた加減算を行う機能（加減算の機能）および検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出された複数回（本実施例では３回）のデータ（リーク電流成分）の平均値およびその平均による剰余を求める機能（平均値・剰余算出の機能）をも備えている。画像処理部５およびコントローラ６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。コントローラ６は、この発明における差分演算手段，加減算手段および平均値・剰余算出手段に相当する。

メモリ部７は、画像情報などを書き込んで記憶し、コントローラ６からの読み出し指令に応じて画像情報などがメモリ部７から読み出される。メモリ部７は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。なお、画像情報の書き込みにはＲＡＭが用いられ、例えば制御シーケンスに関するプログラムの読み出しによって制御シーケンスをコントローラ６に実行させる場合には、制御シーケンスに関するプログラムの読み出し専用にはＲＯＭが用いられる。本実施例では、検出素子ＤＵを駆動させたときのデータ（電荷情報）を読み出すべくゲートラインＧ（本実施例では全ラインのゲートラインＧ１〜Ｇ１０）を逐次にＯＮにして電荷電圧変換アンプ３のサンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにした後に、検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ（リーク電流成分）を読み出すべくゲートラインＧをＯＦＦにして電荷電圧変換アンプ３のサンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにする制御シーケンスに関するプログラムをメモリ部７に記憶させ、そのプログラムの読み出しによって制御シーケンスをコントローラ６に実行させる。

入力部８は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイス、あるいはボタンやスイッチやレバーなどの入力手段で構成されている。入力部８に入力設定すると、入力設定データがコントローラ６に送り込まれ、入力設定データに基づいて回路１，２や電荷電圧変換アンプ３やＡ／Ｄ変換器４や画像処理部５やメモリ部７やモニタ９などが制御される。

続いて、本実施例のＸ線撮影装置の制御シーケンスについて説明する。電圧印加電極２４に高電圧（例えば数１００Ｖ〜数１０ｋＶ程度）のバイアス電圧Ｖ_Ａを印加した状態で、検出対象であるＸ線を入射させる。

Ｘ線の入射によってＸ線変換層２３でキャリアが生成されて、そのキャリアが電荷情報としてキャリア収集電極２２を介してコンデンサＣａに蓄積される。ゲート駆動回路１の信号（ここではキャリア）読み出し用の走査信号（すなわちゲート駆動信号）によって、対象となるゲートラインＧが選択される。本実施例では、ゲートラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇ９，Ｇ１０の順に１つずつ選択されるものとして説明する。また、ゲート駆動回路１からの信号読み出し用の走査信号は、ゲートラインＧに電圧（例えば１５Ｖ程度）を印加する信号である。

ゲート駆動回路１から対象となるゲートラインＧを選択して、選択されたゲートラインＧに接続されている各薄膜トランジスタＴｒが選択指定される。この選択指定で選択指定された薄膜トランジスタＴｒのゲートに電圧が印加されてＯＮ状態となる。その選択指定された各薄膜トランジスタＴｒに接続されているコンデンサＣａから蓄積されたキャリアが、選択指定されてＯＮ状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、データラインＤに読み出される。すなわち、選択されたゲートラインＧに関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤに読み出される。

一方、選択指定された同一のゲートラインＧに関する各々の検出素子ＤＵからの読み出し順については、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に１つずつ選択されて読み出されるものとして説明する。すなわち、データラインＤに接続されている電荷電圧変換アンプ３のアンプ３１がリセットされて、さらに薄膜トランジスタＴｒがＯＮ状態（すなわちゲートがＯＮ）に移行することで、キャリアがデータラインＤに読み出され、電荷電圧変換アンプ３のアンプ３１およびアンプ用コンデンサ３２にて電圧に変換された状態で増幅される。

つまり、各検出素子ＤＵのアドレス（番地）指定は、ゲート駆動回路１からの信号読み出し用の走査信号と、データラインＤに接続されているアンプ３１の選択とに基づいて行われる。

先ず、ゲート駆動回路１からゲートラインＧ１を選択して、選択されたゲートラインＧ１に関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に読み出される。次に、ゲート駆動回路１からゲートラインＧ２を選択して、同様の手順で、選択されたゲートラインＧ２に関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤ１〜Ｄ１０の順に読み出される。残りのゲートラインＧについても同様に順に選択することで、２次元状のキャリアを読み出す。

読みだされた各キャリアはアンプ３１およびアンプ用コンデンサ３２で電圧に変換された状態でそれぞれ増幅されて、サンプルホールド３３で一旦蓄積されて、Ａ／Ｄ変換器４でアナログ値からディジタル値に変換される。このディジタル値に変換された電圧値に基づいて、画像処理部５は各種の信号処理を行って、２次元状の画像を得る。得られた２次元状の画像やキャリアなどに代表される画像情報は、コントローラ６を介してメモリ部７に書き込まれて記憶され、必要に応じてコントローラ６を介してメモリ部７から読み出される。また、画像情報は、コントローラ６を介してモニタ９に表示される。

以上をまとめると、Ｘ線の入射によってＸ線変換層２３で生成されたキャリアである電荷情報を検出素子ＤＵから読み出すことで、検出素子ＤＵはＸ線を検出し、検出素子用回路２は、図１に示すように、Ｘ線を検出する検出素子ＤＵを２次元マトリックス状配列で構成されている。Ｘ線撮影装置は、図１に示す検出素子用回路２を備え、その検出素子用回路２で検出されたデータ（電荷情報）に基づいて画像処理部５で各種の処理を行って画像を得る。また、電荷電圧変換アンプ３のサンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにすることで、電荷電圧変換アンプ３を介してデータ（電荷情報）をＡ／Ｄ変換器４に送り込んで読み出す。また、「背景技術」の段落でも述べたように、ゲートラインＧを選択することで、その選択されたゲートラインＧに電気的に接続された検出素子ＤＵを駆動させてキャリアの読み出しを行い、ゲートラインＧは、検出素子を駆動させる駆動ラインの役割を果たす。

次に、差分演算，加減算および平均値・剰余算出について、図４および図５を参照して説明する。図４は、読み出しのタイミングチャートであって、図５は、剰余かつ検出素子ごとに割り当てられた固有値のテーブルである。

Ｘ線を照射して、図４に示すように、ゲートラインＧを選択して薄膜トランジスタＴｒのゲートがＯＮ状態に移行する。この移行によりゲートラインＧに関する各々の検出素子ＤＵからのキャリアの読み出しが行われる。薄膜トランジスタＴｒのゲートがＯＦＦ状態に移行した後に、電荷電圧変換アンプ３のサンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにして、Ａ／Ｄ変換器４に送り込んでキャリアである電荷情報を読み出す。Ａ／Ｄ変換器４をＯＮにしてアナログ値からディジタル値に変換される。なお、電荷電圧変換アンプ３のアンプ３１に送られた時点でキャリアは電圧に変換されるが、ここでは便宜上、「電荷情報」という文言を用いて以下を説明する。

ゲートラインＧ１〜Ｇ１０の順に逐次にＯＮにして選択して、サンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにすることで、検出素子ＤＵを駆動させたときの電荷情報がゲートラインＧ１〜Ｇ１０の順に読み出される。このように、Ｘ線の照射直後で検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出された電荷情報をＧ（ＤＸ，ＧＹ）とする（ただし、ＤＸ＝Ｄ１〜Ｄ１０、ＧＹ＝Ｇ１〜Ｇ１０）。なお、図４（ａ）のタイミングチャートと図４（ｂ）のタイミングチャートとは時間的に連続しており、図４（ａ）のタイミングチャートの直後に図４（ｂ）のタイミングチャートが続くとして説明する。

このように全ラインのゲートラインＧ１〜Ｇ１０を逐次にＯＮにして選択した後、全てのゲートラインＧをＯＦＦにして、サンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにすることで、検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ、すなわちリーク電流成分が読み出される。これを本実施例では３回繰り返す（図４ではＬ１，Ｌ２，Ｌ３）。このように、Ｘ線の照射直後で検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ（リーク電流成分）を読み出す動作を３回行う。Ｘ線の照射直後で検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたリーク電流成分をＧ（ＤＸ，Ｌ１），Ｇ（ＤＸ，Ｌ２），Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）とする。

Ｘ線を照射しない非照射状態でのデータの読み出しについても同様に行う。すなわち、非照射状態で、ゲートラインＧ１〜Ｇ１０の順に逐次にＯＮにして選択して、サンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにすることで、検出素子ＤＵを駆動させたときの電荷情報がゲートラインＧ１〜Ｇ１０の順に読み出される。このように、非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出された電荷情報をＤ（ＤＸ，ＧＹ）とする。

全ラインのゲートラインＧ１〜Ｇ１０を逐次にＯＮにして選択した後、全てのゲートラインＧをＯＦＦにして、サンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにする動作を３回繰り返すことで、検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ（すなわちリーク電流成分）が３回分読み出される。このように、非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたリーク電流成分をＤ（ＤＸ，Ｌ１），Ｄ（ＤＸ，Ｌ２），Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）とする。

Ｘ線の照射直後で検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたリーク電流成分の平均値およびその平均による剰余を求めるとともに、非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたリーク電流成分の平均値およびその平均による剰余を求める。Ｘ線の照射直後で検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたリーク電流成分の平均値をＧ＾（ＤＸ）とするとともに、非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたリーク電流成分の平均値をＤ＾（ＤＸ）とすると、各々の平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）は、Ｇ（ＤＸ，Ｌ１），Ｇ（ＤＸ，Ｌ２），Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）やＤ（ＤＸ，Ｌ１），Ｄ（ＤＸ，Ｌ２），Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）を用いると、下記（１）、（２）式のように表わされる。

Ｇ＾（ＤＸ）
＝｛Ｇ（ＤＸ，Ｌ１）＋Ｇ（ＤＸ，Ｌ２）＋Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）｝／３ …（１）
Ｄ＾（ＤＸ）
＝｛Ｄ（ＤＸ，Ｌ１）＋Ｄ（ＤＸ，Ｌ２）＋Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）｝／３ …（２）
各々の平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）は整数であり、上記（１）、（２）式において“３”で除算したときに割り切れずに平均値が小数となった場合には、小数点以下を切り捨てにして整数とした値をＧ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）とする。また、上記（１）、（２）式で“３”で除算したことで、剰余は“０”、“１”、“２”のいずれかになる。

従来の場合には、検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出された電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ），Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）と、平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）との差分演算を行って、リーク電流が除去された差分データを求める。差分データをＳ（ＤＸ，ＧＹ）とすると、従来の差分データＳ（ＤＸ，ＧＹ）は、電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ），Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）や平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）を用いると、下記（３）´式のように表わされる。

Ｓ（ＤＸ，ＧＹ）
＝｛Ｇ（ＤＸ，ＧＹ）−（ＤＸ，ＧＹ）｝
−｛Ｇ＾（ＤＸ）−Ｄ＾（ＤＸ）｝ …（３）´
従来の場合には、上記（３）´からも明らかなように、「背景技術」の段落でも述べたが、データラインＤ毎にリーク電流成分（の平均値）Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）を読み出すので、同じデータラインＤで、それに縦方向に電気的に接続されたゲートラインＧの電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ），Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）に対しては、どのゲートラインＧであっても同じ値のリーク電流成分（の平均値）Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）を減算する。このように、ゲートラインＧに依らずにリーク電流成分（の平均値）Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）を一律に減算していたのを、本実施例の場合には、差分データＳ（ＤＸ，ＧＹ）は、上述した電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ），Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）や平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）の他に固有値αを用いると、下記（３）式のように表わされる。

Ｓ（ＤＸ，ＧＹ）
＝｛Ｇ（ＤＸ，ＧＹ）−（ＤＸ，ＧＹ）｝
−｛Ｇ＾（ＤＸ）−Ｄ＾（ＤＸ）｝−α …（３）
本実施例の場合には、上記（３）式からも明らかなように、差分演算を行う際に、検出素子ＤＵを駆動させるゲートラインＧに応じた加減算を行う。事前に、図５（ａ）に示すように、上述した剰余かつ検出素子ＤＵごとに固有値αをそれぞれ割り当てる。図５（ｂ）は、剰余が“０”のときに検出素子ＤＵごとに割り当てられた固定値αのテーブルで、検出素子ＤＵに依らず固定値αを全て“０”に割り当てる。図５（ｃ）は、剰余が“１”のときに検出素子ＤＵごとに割り当てられた固定値αのテーブルで、データラインＤＸ，ゲートラインＧＹがＧ（３ｎ＋Ｘ）のとき（ただしｎは整数）の検出素子ＤＵのとき固定値αを“１”に割り当て、それ以外の検出素子ＤＵのとき固定値αを“０”に割り当てる。図５（ｄ）は、剰余が“２”のときに検出素子ＤＵごとに割り当てられた固定値αのテーブルで、データラインＤＸ，ゲートラインＧＹがＧ（３ｎ−１＋Ｘ）のとき（ただしｎは整数）の検出素子ＤＵのとき固定値αを“０”に割り当て、それ以外の検出素子ＤＵのとき固定値αを“１”に割り当てる。上記（３）式で求められた差分データＳ（ＤＸ，ＧＹ）に対して画像処理部５は各種の信号処理を行って、２次元状の画像を得る。固有値αは、この発明における検出素子ごとに割り当てられた所定値に相当する。

上述した本実施例に係るＸ線撮影装置によれば、電荷電圧変換アンプ３は、検出素子ＤＵを駆動させたときのデータとして電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ），Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）を読み出し、検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ（すなわちリーク電流成分）Ｇ（ＤＸ，Ｌ１），Ｇ（ＤＸ，Ｌ２），Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）やＤ（ＤＸ，Ｌ１），Ｄ（ＤＸ，Ｌ２），Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）を読み出す。従来では、検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を行って差分データを求めるが、本実施例では、差分演算を行う際に、検出素子ＤＵを駆動させるゲートラインＧに応じた加減算を行い、差分演算で求められて、かつ加減算された差分データＳ（ＤＸ，ＧＹ）に基づいて画像を得ることで、ゲートラインＧに応じた加減算を考慮した差分演算を行った結果、スジ状のアーティファクトを低減させることができる。

本実施例では、検出素子ＤＵごとに割り当てられた所定値を用いて加減算を行うことで、ゲートラインＧに応じた加減算を行っている。特に、電荷電圧変換アンプ３が、検出素子ＤＵを駆動させないときのデータを読み出す動作を複数回（本実施例では３回）行う場合には、検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出された複数回（３回）のデータＧ（ＤＸ，Ｌ１），Ｇ（ＤＸ，Ｌ２），Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）やＤ（ＤＸ，Ｌ１），Ｄ（ＤＸ，Ｌ２），Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）の平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）およびその平均による剰余を求める。そして、検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出された電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ），Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）と、上述した平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）との差分演算を行って差分データＳ（ＤＸ，ＧＹ）を求め、上述した剰余かつ検出素子ＤＵごとに割り当てられた所定値である固有値αを用いて加減算を行うことで、ゲートラインＧに応じた加減算を行う。このように平均値Ｇ＾（ＤＸ），Ｄ＾（ＤＸ）を用いれば、検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ（リーク電流成分）Ｇ（ＤＸ，Ｌ１），Ｇ（ＤＸ，Ｌ２），Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）やＤ（ＤＸ，Ｌ１），Ｄ（ＤＸ，Ｌ２），Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）のノイズを低減させることができる。

通常は、電荷電圧変換アンプ３は、Ｘ線の照射直後で検出素子ＤＵを駆動させたときの電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ）を読み出し、上述した照射直後で検出素子ＤＵを駆動させないときのデータＧ（ＤＸ，Ｌ１），Ｇ（ＤＸ，Ｌ２），Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）を読み出す。一方で、Ｘ線の非照射状態では暗電流が存在するので、照射直後に検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出されたデータＧ（ＤＸ，ＧＹ）に対して暗電流成分（オフセット成分）が重畳される。

そこで、Ｘ線の非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させたときの電荷情報（すなわち暗電流成分）Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）を読み出し、上述した非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ（すなわち暗電流成分かつリーク電流成分）Ｄ（ＤＸ，Ｌ１），Ｄ（ＤＸ，Ｌ２），Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）を読み出し、照射直後で検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出された電荷情報Ｇ（ＤＸ，ＧＹ）と、照射直後で検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたデータＧ（ＤＸ，Ｌ１），Ｇ（ＤＸ，Ｌ２），Ｇ（ＤＸ，Ｌ３）との差分演算を、非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させたときに読み出された電荷情報Ｄ（ＤＸ，ＧＹ）、および非照射状態で、かつ検出素子ＤＵを駆動させないときに読み出されたデータＤ（ＤＸ，Ｌ１），Ｄ（ＤＸ，Ｌ２），Ｄ（ＤＸ，Ｌ３）も用いて行う。このように非照射状態で読み出されたデータも用いて差分演算を行えば、暗電流成分（オフセット成分）のないデータを得ることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、図１に示すようなＸ線撮影装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線透視撮影装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（２）上述した実施例では、入射したＸ線に代表される放射線をＸ線変換層（変換層）によって電荷情報に直接に変換した、「直接変換型」の検出素子用回路をこの発明は適用したが、入射した放射線をシンチレータなどの変換層によって光に変換し、光感応型の物質で形成された変換層によってその光を電荷情報に変換する「間接変換型」の検出素子用回路をこの発明は適用してもよい。

（３）上述した実施例では、Ｘ線を検出するための検出素子用回路を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するための検出素子用回路に例示されるように、放射線を検出する検出素子用回路であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線の入射により撮像を行う装置であれば特に限定されない。

（４）上述した実施例では、Ｘ線などに代表される放射線撮像を例に採って説明したが、この発明は、光の入射により撮像を行う装置にも適用することができる。

（５）上述した実施例では、検出素子を駆動させないときに読み出された複数回のデータ（リーク電流成分）の平均値を求めるのに、３回分のデータ（リーク電流成分）を用いて平均値を求めたが、３回に限定されない。ただし、剰余をばらつかせるためには、２回分や４回分のデータを用いて平均値を求めるよりも、素数（例えば“５”や“７”など）の回数分のデータを用いて平均値を求める方がより好ましい。また、必ずしも平均値を求める必要はなく、１回分のリーク電流成分を用いて差分演算を行ってもよい。

（６）上述した実施例では、駆動ライン（ゲートライン）に応じた加減算を行うのに、上記（３）式のように固有値αを減算する減算処理を行ったが、例えば固有値αを加算するなどのように加算処理を行ってもよい。

（７）上述した実施例では、剰余かつ検出素子ごとに割り当てられた所定値（実施例では固有値α）を用いて加減算を行うことで、駆動ライン（ゲートライン）に応じた加減算を行ったが、剰余を用いずに単に検出素子ごとに割り当てられた所定値を用いて加減算を行ってもよい。

（８）上述した実施例では、検出素子ごとに割り当てられた所定値（実施例では固有値α）を用いて加減算を行うことで、駆動ライン（ゲートライン）に応じた加減算を行ったが、必ずしも検出素子ごとに割り当てられた所定値（実施例では固有値α）を用いて加減算を行う必要はない。例えば、実施例と同様に、検出素子を駆動させないときのデータ（リーク電流成分）を読み出す動作を複数回（実施例では３回）行い、実施例と同様に、検出素子を駆動させないときに読み出された複数回（実施例では３回）のデータの平均値およびその平均による剰余を求め、実施例と同様に、検出素子を駆動させたときに読み出されたデータ（電荷情報）と、上述した平均値との差分演算を行って差分データを求め、上述した剰余ごとに定められた出現確率に応じて現れる所定値を用いて検出素子ごとに加減算を行うことで、駆動ライン（ゲートライン）に応じた加減算を行ってもよい。例えば、剰余が“１”のときには、１／３の出現確率に応じて“１”の所定値が現れるようにするとともに、それ以外のときには“０”の所定値が現れるように設定し、剰余が“２”のときには、２／３の出現確率に応じて“１”の所定値が現れるようにするとともに、それ以外のときには“０”の所定値が現れるように設定し、剰余が“０”のときには常に“０”の所定値に設定し、設定された所定値を用いて検出素子ごとに加減算を行ってもよい。

（９）上述した実施例では、検出素子ごとに割り当てられた所定値（実施例では固有値α）を用いて加減算を行うことで、駆動ライン（ゲートライン）に応じた加減算を行ったが、必ずしも所定値を用いて（実施例では固有値α）を用いて加減算を行う必要はない。例えば、加減算を行うタイミングに応じて現れるランダムな数値を用いて検出素子ごとに加減算を行うことで、駆動ライン（ゲートライン）に応じた加減算を行ってもよい。例えば、乱数表を用いて、各々の検出素子ごとに加減算を行うタイミングで乱数表から読み出されたランダムな数値を用いて加減算を行ってもよい。

（１０）上述した実施例では、オフセット成分を除去するオフセット補正を行うために、非照射状態で読み出されたデータも用いて差分演算を行ったが、必ずしもオフセット補正を行う必要はない。オフセット補正を行わない場合には、非照射状態で読み出されたデータを用いて差分演算を行わずに、照射直後で検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、照射直後で検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を行い、その差分演算を行う際に、駆動ライン（ゲートライン）に応じた加減算を行えばよい。

（１１）上述した実施例では、図４に示すように、全ラインのゲートラインＧ１〜Ｇ１０を逐次にＯＮにして電荷電圧変換アンプ３のサンプルホールド３３やスイッチング素子３４等をＯＮにした後に、検出素子ＤＵを駆動させないときのデータ（リーク電流成分）を読み出すべくゲートラインＧをＯＦＦにすることで、リーク電流成分を最後に読み出したが、ゲートラインＧを所定ライン毎にＯＮにした後にリーク電流成分を読み出し、その後にゲートラインＧのＯＮを再開してもよい。例えば、図６に示すようにゲートラインＧを５ライン毎にＯＮにした（図６ではＧ１〜Ｇ５）後にリーク電流成分（図６ではＬ１，Ｌ２，Ｌ３）を読み出し、その後にゲートラインＧのＯＮを再開して、同じようにゲートラインＧを５ライン毎にＯＮにした（図６ではＧ６〜Ｇ１０）後にリーク電流成分（図６ではＬ４，Ｌ５，Ｌ６）を読み出してもよい。

（１２）上述した実施例では、図１に示すように下方向に沿って読み出しを行う構成であったが、図７に示すように中央を境にして上下に分割して、上半分のデータに関しては上方向にある電荷電圧変換アンプ３に送り込むとともに、下半分のデータに関しては下方向にある電荷電圧変換アンプ３に送り込む構成にも適用できる。この構成の場合、同時に読み出すことが可能で、例えば、図８に示すように制御することができる。

実施例に係るＸ線撮影装置の概略ブロック図である。 Ｘ線撮影装置のＸ線変換層周辺の概略断面図である。 Ｘ線撮影装置の電荷電圧変換アンプやＡ／Ｄ変換器の周辺回路図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施例に係る読み出しのタイミングチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、剰余かつ検出素子ごとに割り当てられた固有値のテーブルである。 （ａ）、（ｂ）は、変形例に係る読み出しのタイミングチャートである。 上下に分割したときのＸ線撮影装置のＸ線変換層周辺の概略断面図である。 上下に分割し、データを同時に読み出したときのタイミングチャートである。 従来のＸ線撮影装置の概略ブロック図である。

符号の説明

２ … 検出素子用回路
３ … 電荷電圧変換アンプ
６ … コントローラ
Ｇ … ゲートライン
ＤＵ … 検出素子
α … 固有値

Claims (7)

1. 光または放射線を検出する検出素子を２次元マトリックス状配列で構成された検出器を備え、その検出器で検出されたデータに基づいて画像を得る撮像装置であって、前記検出素子を駆動させたときの前記データを読み出し、前記検出素子を駆動させないときの前記データを読み出す読み出し手段と、前記検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、前記検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を行って差分データを求める差分演算手段と、その差分演算手段で差分演算を行う際に、前記検出素子を駆動させる駆動ラインに応じた加減算を行う加減算手段とを備え、前記差分演算手段で求められて、かつ前記加減算手段で加減算された前記差分データに基づいて前記画像を得ることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、前記加減算手段は、前記検出素子ごとに割り当てられた所定値を用いて加減算を行うことで、前記駆動ラインに応じた加減算を行うことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、前記読み出し手段は、前記検出素子を駆動させないときの前記データを読み出す動作を複数回行い、前記装置は、前記検出素子を駆動させないときに読み出された前記複数回のデータの平均値およびその平均による剰余を求める平均値・剰余算出手段を備え、前記差分演算手段は、前記検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、前記平均値との差分演算を行って前記差分データを求め、前記加減算手段は、前記剰余かつ前記検出素子ごとに割り当てられた所定値を用いて加減算を行うことで、前記駆動ラインに応じた加減算を行うことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１に記載の撮像装置において、前記読み出し手段は、前記検出素子を駆動させないときの前記データを読み出す動作を複数回行い、前記装置は、前記検出素子を駆動させないときに読み出された前記複数回のデータの平均値およびその平均による剰余を求める平均値・剰余算出手段を備え、前記差分演算手段は、前記検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、前記平均値との差分演算を行って前記差分データを求め、前記加減算手段は、前記剰余ごとに定められた出現確率に応じて現れる所定値を用いて前記検出素子ごとに加減算を行うことで、前記駆動ラインに応じた加減算を行うことを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１に記載の撮像装置において、前記加減算手段は、加減算を行うタイミングに応じて現れるランダムな数値を用いて前記検出素子ごとに加減算を行うことで、前記駆動ラインに応じた加減算を行うことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の撮像装置において、前記読み出し手段は、前記光または放射線の照射直後で前記検出素子を駆動させたときの前記データを読み出し、前記照射直後で前記検出素子を駆動させないときの前記データを読み出すことを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置において、前記読み出し手段は、前記光または放射線の非照射状態で、かつ前記検出素子を駆動させたときの前記データを読み出し、前記非照射状態で、かつ前記検出素子を駆動させないときの前記データを読み出し、前記差分演算手段は、前記照射直後で前記検出素子を駆動させたときに読み出されたデータと、前記照射直後で前記検出素子を駆動させないときに読み出されたデータとの差分演算を、前記非照射状態で、かつ前記検出素子を駆動させたときに読み出されたデータ、および前記非照射状態で、かつ前記検出素子を駆動させないときに読み出されたデータも用いて行うことを特徴とする撮像装置。

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