JP6339854B2 - 放射線撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、放射線撮像装置及びその制御方法に関する。
放射線撮像装置(以下、「装置」)は、例えば、基板上に配列された複数のセンサと、各センサを行単位で駆動する駆動部と、各列の各センサから信号を読み出す読出部と、を備える。センサは、装置に照射された放射線を検知する。駆動部はセンサを駆動し、読出部は、該センサから放射線量に応じた値の信号を読み出す。動画撮影や連続撮影等の撮影モードでは、センサからの信号読出が繰り返し為される。
特開2003−190126号公報 特開平7−250283号公報
センサから読み出された信号は、放射線量に応じた信号成分と、ノイズ成分とを含みうる。そのため、センサからの信号に対して、ノイズ成分を除去するための補正を行うとよい。
ここで、ノイズ成分は、動画撮影や連続撮影等の撮影モードでは、暗電流によってセンサに蓄積された電荷に起因するノイズ成分等、ある信号読出から次の信号読出までの時間に依存するノイズ成分を含む。
本発明の目的は、センサからの信号に対してノイズ成分を除去するための補正を行うのに有利な技術を提供することにある。
本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、複数の行および複数の列を形成するように配列された複数のセンサと、前記複数のセンサを行単位で駆動する駆動部とを備える放射線撮像装置であって、前記駆動部は、放射線の第1の照射に応じて、前記複数の行を第1の順番で選択しながら、前記複数のセンサが前記第1の照射に応じた信号を出力するように前記複数のセンサを駆動し、前記第1の照射の次の第2の照射に応じて、前記複数の行を前記第1の順番とは異なる第2の順番で選択しながら、前記複数のセンサが前記第2の照射に応じた信号を出力するように前記複数のセンサを駆動し、各行のセンサと、その隣の行のセンサとは、前記第1の順番で駆動されてから前記第2の順番で駆動されるまでの時間が互いに異なっており、前記放射線撮像装置は、前記第2の順番で駆動された前記複数のセンサからの信号のうち、前記複数の行の1つの行である第1行のセンサからの信号と、前記第1行に隣接する第2行のセンサからの信号と、前記第1行と前記第2行との間での前記時間の差とに基づいて、前記第1行および前記第2行の少なくとも一方のセンサから前記第2の順番で駆動された信号を補正する補正部をさらに備えることを特徴とする。
本発明によれば、センサからの信号に対してノイズ成分を除去するための補正を行うのに有利である。
放射線撮像装置のシステム構成例の例を説明する図である。 撮像部の構成の例を説明する図である。 放射線撮像装置の動作フローチャートの例を説明する図である。 放射線撮像装置の動作タイミングチャートの例を説明する図である。 放射線撮像装置の動作タイミングチャートの例を説明する図である。 信号値の差とノイズ成分との関係を説明する図である。 放射線撮像装置の動作タイミングチャートの例を説明する図である。 放射線撮像装置の動作タイミングチャートの例を説明する図である。 信号値のプロット図の例を説明する図である。
(1. 第1実施形態)
(1−1. 放射線撮像装置の全体構成例)
図1は、放射線撮像装置ないし放射線検査装置の全体構成例を示すブロック図である。ここでは、放射線撮像装置IA(以下、単に「装置IA」と称する。)として、その全体構成例を述べる。装置IAは、例えば、撮像部10と、駆動部20と、放射線発生源30と、制御部40と、処理部50と、表示部60とを備える。
撮像部10は、例えば、放射線を検知するための複数のセンサが配列されたセンサアレイを有する。撮像部10は、放射線を光に変換するシンチレータ(不図示)をさらに有していてもよく、この場合、各センサには、変換された光を検知する光電変換素子が用いられうる。撮像部10は、このような構成により、被検者(患者等)の体を通過した放射線を検出して、該被検者の体内の情報を示す画像データを取得する。
なお、撮像部10は、上述のように、放射線を光に変換してから該光を電気信号に変換する、いわゆる間接変換型の構成を採ってもよいが、放射線を電気信号に(直接)変換する、いわゆる直接変換型の構成を採ってもよい。
駆動部20は、所定の駆動信号ないし制御信号に基づいて撮像部10を駆動し、放射線撮影を行うための駆動制御を行う。放射線発生源30は、所定の制御信号に基づいて放射線を発生し、撮像部10に対して放射線を照射する。なお、放射線は、X線、α線、β線、γ線等を含む。制御部40は、駆動部20や放射線発生源30に制御信号を出力して駆動部20や放射線発生源30の動作を制御する他、各ユニットの同期制御を行うことが可能であり、装置IAの全体を制御する。
装置IAは、例えば、放射線の照射が開始されたことを撮像部10で検知するように構成されうる。例えば、撮像部10は、複数のセンサのうちの少なくとも一部のセンサ、又は、他のセンサを用いて、放射線の照射が開始されたことを検知するように構成されうる。より具体的には、例えば、放射線の照射前に各センサを駆動して該センサからの信号に基づいて放射線の照射が開始されたことを検知してもよいし、専用のセンサを個別に設けて該センサからの信号に基づいて放射線の照射が開始されたことを検知してもよい。このような構成によると、撮像部10と他のユニットとの間での同期制御を、例えば制御部40等によって自動で行うことが可能である。
処理部50は、撮像部10から画像データを受けて所定のデータ処理を行う他、例えば補正部51と算出部52とを有しており、該画像データに対して補正処理を行う。算出部52は、画像データに基づいて補正情報を算出し、補正部51は、該算出された補正情報を用いて画像データを補正する。表示部60は、処理部50から画像データを受けて被検者の体内の状態を示す画像(放射線画像)を表示する。
なお、装置IAは、上述の構成に限られるものではなく、例えば、あるユニットの一部の機能を他のユニットが有するように構成されてもよいし、2以上のユニットが一体に構成されてもよい。例えば、撮像部10が制御部40や処理部50を有するように構成されてもよいし、制御部40と処理部50とが一体に構成されてもよい。また、各ユニット間の信号の授受は、有線で為されてもよいし、無線で為されてもよい。
(1−2. 撮像部の構成例)
図2は、撮像部10の構成例を示している。撮像部10は、例えば、複数のセンサsが配列されたセンサアレイ110と、センサ駆動部120と、信号読出部130と、信号出力部140とを有する。なお、ここでは図を見やすくするため、3行×3列のセンサアレイ110を例示している。
センサ駆動部120は、例えば駆動部20からの信号に基づいて各センサsを行単位で駆動して、各センサsが放射線を検知したことにより生じた電荷の量に応じた信号を出力させる。センサ駆動部120は、例えばシフトレジスタを含み、例えばクロック信号に基づいて駆動対象の行を順に選択する。
複数のセンサsは、例えば、PIN型フォトダイオードやMIS型フォトダイオードを含み、例えば、ガラス基板上にアモルファスシリコンを用いて形成される。各センサsは、該センサsで生じた電荷の量に応じた信号を出力するためのスイッチ素子wに接続されており、該信号は、スイッチ素子wを駆動することによって、対応する列の列信号線150に出力される。スイッチ素子wには、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)が用いられうる。
ここでは、1つのセンサsと、それに対応するスイッチ素子wとが、単位画素を形成しており、1つのセンサsの信号ないしそれに基づく1つの信号は「画素信号」とも称され、その値は「画素値」とも称されうる。
信号読出部130は、例えば、各列のセンサsからの信号を増幅する信号増幅部131と、該増幅された信号をサンプリングして保持する保持部132とを有し、例えば、シフトレジスタSRからの制御信号に基づいて該保持された信号が順に読み出される。シフトレジスタSRは、例えば駆動部20からの信号に基づいて、信号読出部130に、保持部132に保持された信号を読み出すための制御信号を供給する。このような構成により、信号読出部130は、各列のセンサsからの信号を、列信号線150を介して順に読み出して信号出力部140に水平転送する。
信号出力部140は、例えば、出力バッファアンプ141とAD変換部142とを有する。このような構成により、信号出力部140は、信号読出部130により読み出された信号を、画像データ(デジタルデータ)として、順に前述の処理部50に出力する。
(1−3. 放射線撮影のフローチャート)
図3は、動画撮影モードや連続撮影モード等の放射線撮影を行うためのフローチャートを示している。このような放射線撮影は、複数回の放射線が照射されることによって為され、本フローチャートでは、放射線撮影の開始に応じて、主に、以下に述べるステップS001〜S003の工程が為される。以下、本明細書では、ステップS001等を単に「S001」等と示す。
S001では、ある1回の放射線の照射に応じて、各センサsで電荷を蓄積する蓄積動作AOを開始する。蓄積動作AOでは、各センサsに対応するスイッチ素子wは非導通状態に維持されており、各センサsには、照射された放射線量に応じた量の電荷が蓄積される。蓄積動作AOは、例えば、ある1回の放射線の照射が終了してから所定期間が経過するまでの間、為されうる。
S002では、上記蓄積動作AOの終了に応じて、各センサsから信号を読み出す読出動作ROを行う。読出動作ROは、対応するスイッチ素子wを行単位で導通状態にすることによって為される。これによって、各センサsから、蓄積動作AOで蓄積された電荷の量にしたがう値の信号が読み出される。
S003では、撮影が終了か否か、具体的には、次の放射線の照射があるかないかの判断を行う。次の放射線の照射がある場合にはS001に戻り、次の放射線の照射がない場合には撮影を終了する。なお、この工程の判断は、ユーザにより予め設定された撮影情報や放射線の照射回数等に基づいて為されうる。また、ある放射線の照射が終了してから所定時間が経過しても次の放射線の照射が開始されない場合には、撮影を終了してもよい。
本フローチャートによると、動画撮影や連続撮影を行うための放射線が複数回照射され、各回の放射線の照射に応じて蓄積動作AO(S001)および読出動作RO(S002)の一連の動作が為される。そして、この一連の動作によって、複数のセンサsから1回分の放射線の照射による信号が得られる。本明細書において、この一連の動作によって得られるセンサsからの信号を1フレーム分の信号とし、該1フレーム分の信号に基づいて1つの画像データが形成される。
また、複数回の放射線の照射が開始される前には、各センサsを初期化(リセット)するリセット動作が繰り返し為されうる。再び図2を参照すると、リセット動作は、センサ駆動部120がスイッチ素子wを行単位で導通状態にすることによって為されるという点では、センサsの駆動方法は読出動作ROと同様である。リセット動作では、例えば、列信号線150を不図示のスイッチによって基準電位に接続しながらスイッチ素子wを導通状態にする。或いは、リセット動作では、例えば、信号増幅部130(のフィードバック容量)を初期化しながらスイッチ素子wを導通状態にする。このようにして、放射線の照射前に、暗電流等のノイズに起因して各センサsで生じた電荷は、列信号線150を介して基準電位に放出される。また、該放出された電荷、又は、それに応じて生じた電流をモニタすることによって、放射線の照射が開始されたことを、該リセット動作の間に検知することも可能である。
(1−4. 撮像部の駆動方法の例)
図4は、本実施形態に係る、X行×Y列のセンサアレイ110を有する撮像部10の駆動タイミングチャートを示している。横軸は時間軸である。縦軸は、各センサsを駆動するための信号Vg(1)〜Vg(X)である。例えば、i=1〜Xの整数として、Vg(i)は、第i行の各センサsを駆動するための信号であり、本構成では、対応するスイッチ素子wの導通状態または非導通状態を制御する信号である。第i行の各スイッチ素子wは、Vg(i)がハイレベル(H)のときに導通状態になり、ローレベル(L)のときに非導通状態になる。
図中には、主に、ある1フレーム分の信号が得られる期間T1と、その次の1フレーム分の信号が得られる期間T2と、について示されている。各期間T1及びT2では、1回分の放射線が照射されたことに応じて蓄積動作AOが為され、その後、読出動作ROが為される。本実施形態では、読出動作ROはインタレース方式で為される。
具体的には、まず、奇数行および偶数行の一方のセンサsが駆動され、その後、奇数行および偶数行の他方のセンサsが駆動される。図中において、奇数行(第1行、第3行、第5行、・・・、第(X−1)行)を順に選択しながらセンサsを駆動する動作を「HI」と示している。また、偶数行(第2行、第4行、第6行、・・・、第X行)を順に選択しながらセンサsを駆動する動作を「HI」と示している。
即ち、読出動作ROは、奇数行のセンサsから信号を読み出す動作HIと、偶数行のセンサsから信号を読み出す動作HIと、を含む。図中の期間T1では、蓄積動作AOを行った後、動作HIを行ってから動作HIを行うことによって読出動作ROが為され、期間T2では、蓄積動作AOを行った後、動作HIを行ってから動作HIを行うことによって読出動作ROが為されている。
ここで、ある行のセンサsにおいて、期間T1での読出動作ROから期間T2での読出動作ROまでの時間を「時間teff」とする。即ち、ある1行についての時間teffは、期間T1で1フレーム分の信号を読み出すための該1行についての駆動が為されてから、期間T2で次の1フレーム分の信号を読み出すための該1行についての駆動が為されるまでの時間である。この時間teffにセンサsに蓄積される電荷は、照射された放射線によって生じた電荷の他、期間T1以前から残存する電荷や暗電流等のノイズに起因する電荷等を含む。
ここで、第k行目の時間teffを「teff(k)」とし、第(k+1)行目の時間teffを「teff(k+1)」とし、蓄積動作AOに要する時間を「tAO」とし、読出動作ROに要する時間を「tRO」とする。このとき、
eff(k)=3/2×tRO+tAO
eff(k+1)=1/2×tRO+tAO
・・・(式1)
と表せる。即ち、本実施形態の駆動方法によると、第k行目と第(k+1)行目とでは、時間teffに差が生じる。なお、ここでは、第k行が奇数行の場合を例示したが、第k行が偶数行の場合でも同様のことが言える。
(1−5. 画像データの補正方法の例)
本実施形態では、上述の時間teffの差に基づいて、センサsからの信号を補正するための補正情報を算出する。
ここで、放射線によりセンサsで生じた電荷の量に基づく信号成分をS0とする。また、期間T1以前から残存する電荷によるノイズ成分や暗電流等に起因するノイズ成分等、時間依存性を有するノイズ成分をN1とする。また、センサ構成や素子ばらつき等に起因する固定パターンノイズ(FPN)等、時間依存性を有しないノイズ成分をN2とする。
このとき、センサsからの信号SSは、
SS=S0+N1+N2
・・・(式2)
と表せる。
ここでは、ノイズ成分N1の原因となる例の1つとして、上述の期間T1以前から残存する電荷に起因するノイズ成分について考える。該残存する電荷は、例えば、センサs中の格子欠陥やダングリングボンド等に電荷がトラップされることによって生じうる。該残存する電荷は、十分に長い時間が経過することによって消滅しうるが、本実施形態に例示される動画撮影や連続撮影では、比較的短い時間で信号読出ROが繰り返し為されるため、期間T2で得られた画像に残像をもたらす原因となる。
該残存する電荷に起因するノイズは、所定のノイズモデルで与えられ、1つの典型的な例として、
α(t)=a(定数)
・・・(式3)
で与えられる。この場合、該残存する電荷に起因するノイズ成分N1は、時間tを用いて、
N1=∫α(t)dt
・・・(式4)
と表せる。ここで、
ts:期間T1で読出動作ROが為された時間、
te:期間T2で読出動作ROが為された時間
とすると、
N1=a×(te−ts)
・・・(式5)
と表せる。
ここで、定数aは、センサsごと(画素ごと)に異なる値を取りうるが、隣接センサ間では定数aが互いに略等しいことが、本願発明者により見出された。また、隣接センサ間ではノイズ成分N2が互いに略等しい。また、信号成分の変化の小さい領域(例えば、画像において輪郭を形成する部分以外の領域)では、隣接センサ間では信号成分S0が互いに略等しい。
例えば、第m行かつ第n列のセンサs(m,n)からの信号を信号SS(m,n)とし、第(m+1)行かつ第n列のセンサs(m+1,n)からの信号を信号SS(m+1,n)とする。また、各センサsに対応する成分S0、N1等をS0(m,n)、N1(m,n)等とする。このとき、式(2)〜(5)より、
SS(m,n)
=S0(m,n)+N1(m,n)+N2(m,n)
=a(m,n)×{te(m)−ts(m)}+S0(m,n)+N2(m,n)、
SS(m+1,n)
=S0(m+1,n)+N1(m+1,n)+N2(m+1,n)
=a(m+1,n)×{te(m+1)−ts(m+1)}+S0(m+1,n)+N2(m+1,n)、
a(m,n)≒a(m+1,n)、
S0(m,n)≒S0(m+1,n)、
N2(m,n)≒N2(m+1,n)、
・・・(式6)
と表せる。
上記(式6)によると、信号SS(m,n)と信号SS(m+1,n)との差は、
SS(m,n)−SS(m+1,n)
=a(m,n)×[{te(m)−ts(m)}−{te(m+1)−ts(m+1)}]
・・・(式7)
と表せる。よって、
a(m,n)
={SS(m,n)−SS(m+1,n)}/[{te(m)−ts(m)}−{te(m+1)−ts(m+1)}]
・・・(式8)
と表せる。
ここで、前述の(式1)を用いると、k=mとして、
te(m)−ts(m)=teff(m)=3/2×tRO+tAO
te(m+1)−ts(m+1)=teff(m+1)=1/2×tRO+tAO
と表せる。よって、上記(式8)より、
a(m,n)={SS(m,n)−SS(m+1,n)}/tRO
・・・(式9)
が算出される。
よって、再び(式5)を参照すると、センサs(m,n)に残存する電荷に起因するノイズ成分N1を算出することができる。具体的には、
第m行(奇数行)について、
N1(m,n)={SS(m,n)−SS(m+1,n)}×{3/2×tRO+tAO}/tRO
・・・(式10a)
となる。また、
第m+1行(偶数行)について、
N1(m+1,n)={SS(m,n)−SS(m+1,n)}×{1/2×tRO+tAO}/tRO
・・・(式10b)
となる。
以上により、信号SS(m,n)に対して、ノイズ成分N1(m,n)を除去するための補正を行うことができ、補正後の信号SS’(m,n)が得られる。補正後の信号SS’(m,n)は、
SS’(m,n)=SS(m,n)−N1(m,n)
・・・(式11)
である。
以上、本実施形態によると、センサsに残存する電荷に起因するノイズ成分N1を算出することが可能になり、センサsからの信号SSに対して、ノイズ成分N1を除去するための補正を行うことができる。なお、ここでは、第m行が奇数行であり第(m+1)行が偶数行の場合を例示したが、逆の場合も同様の手順で、定数aを算出し、ノイズ成分N1を算出することができる。
ここで、図5を参照しながら、撮像部10の駆動方法の参考例を述べる。図5(a)及び(b)は、参考例における駆動タイミングチャートを、前述の図4と同様に、示している。
図5(a)は、第1の参考例を示している。第1の参考例では、各回の放射線の照射に応じて蓄積動作AOを行った後、読出動作ROをプログレッシブ方式で行う。即ち、第1の参考例では、第1行、第2行、第3行、・・・、第X行を順に選択しながらセンサsを駆動することによって各読出動作ROを行う。図中において、プログレッシブ方式でセンサsを駆動する動作を「HP」と示している。ここで、第1の参考例では、
eff(k)=teff(k+1)=tRO+tAO
となる。そのため、第1の参考例によると、第k行目と第(k+1)行目とでは、時間teffに差が実質的に生じない。
図5(b)は、第2の参考例を示している。第2の参考例では、各回の放射線の照射に応じて蓄積動作AOを行った後、読出動作ROをインタレース方式で行う。ここで、第2の参考例では、各読出動作ROを、動作HIを行ってから動作HIを行っているため、
eff(k)=teff(k+1)=tRO+tAO
となる。そのため、第2の参考例によると、第k行目と第(k+1)行目とでは、時間teffに差が実質的に生じない。
これらの参考例によると、隣接行間で時間teffに差が実質的に生じない。そのため、これらの参考例によると、定数a(およびノイズ成分N1)を算出することが難しいと言える。
一方、本実施形態によると、ある読出動作RO(あるフレームの信号を取得するための読出動作RO)と、その次の読出動作RO(その次のフレームの信号を取得するための読出動作RO)とを、隣接行間で時間teffに差が生じるように行う。本実施形態の例では、繰り返し行う読出動作ROを、動作HIとHIとの順番を交互に入れ替えて行う態様を例示した。そして、時間teffの差に基づいて、補正情報として補正係数(ここでは、ノイズ成分N1の定数a)を算出する。これにより、ノイズ成分N1を算出することが可能になり、センサsからの信号SSに対して、ノイズ成分N1を除去するための補正を行うことができる。
本実施形態において、装置IAは、上述の補正を行うため、各行の時間teffを計測するための計測部をさらに備えてもよい。該計測部による計測結果は、撮像部10により得られた画像データと共に、処理部50に供給される。該計測部は、撮像部10の内部に設けられてもよいし、制御部40の内部に設けられてもよい。なお、読出動作ROの動作HIと動作HIとの順序が決まっている場合には各行の時間teffを特定することが可能であるため、この場合には計測部は用いられなくてもよい。
本実施形態では、隣接行間での信号値の差分に基づいて補正情報ないし補正係数(ここでは定数a)を算出する態様を例示したが、本発明はこの態様に限られるものではない。
例えば、センサアレイ110をいくつかの領域R(不図示)に分割して、各領域Rにおける定数a(R)が等しいと仮定して、互いに隣接する2つの領域R間での信号値の差分から、各領域Rについての定数a(R)を算出してもよい。このとき、センサアレイ110の領域Rへの分割は、2以上の行ごとに為されてもよいし、2以上の列ごとに為されてもよいし、又は、2以上の行および2以上の列の単位領域ごとに為されてもよい。さらには、センサアレイ110の全てのセンサsについて定数aが等しいと仮定してもよい。即ち、補正情報ないし補正係数は1以上の単位領域Rごとに算出されればよく、撮影条件や撮影対象等に応じて領域Rの設定を変更することが可能である。
また、ある領域R内のセンサsからの信号のそれぞれを用いて、該領域Rについての1つの補正情報を決定してもよい。例えば、ある領域Rのセンサsからの信号のそれぞれを用いて得られた複数の算出結果の平均値を補正係数としてもよいし、平均値の代わりに中央値や最頻値を補正係数としてもよい。さらには標準偏差を用いる等、複数の算出結果の統計に基づいて補正係数を算出してもよい。
また、補正情報等を設定する対象は、センサアレイ110の上記領域Rに限られるものではない。例えば、放射線撮影における所定期間ごと、所定回数の信号読出RO(所定数のフレーム)ごと等に1つの補正情報を決定して、2以上の画像データを同一の補正情報を用いて補正を行ってもよい。
また、本実施形態では、隣接行のセンサsの信号との差に基づいて補正情報を算出する態様を例示したが、該算出は、隣接行の双方のセンサsの信号を用いて為されればよく、それらの平均を用いて為されてもよい。
また、本実施形態では説明を容易にするため、(式2)の簡易なノイズモデルでノイズ成分N1を考えたが、他のノイズモデルが用いられてもよい。また、暗電流に起因するノイズ成分等、時間依存性を有する他のノイズ成分についても同様に考えればよい。例えば、暗電流に起因するノイズモデルは、定数bを用いてβ(t)=b×t−1で与えられうる。即ち、隣接行間での時間teffの差に基づいてノイズモデルの定数(定数a等)が算出されればよい。
その他、本実施形態では、所定のノイズモデルを想定して定数aを算出する態様を例示したが、ノイズモデルを用いずに該補正係数を算出することも可能である。図6(a)は、読出動作ROとは別に事前に取得された画像データにおける、各行のセンサsの信号値(画素値)を示しており、横軸はセンサアレイ110の行の番号であり、縦軸は該信号値である。図6(a)によると、ある行とその隣接行との信号値の平均値a0と、該ある行とその隣接行との間での信号値の差分d0と、他の行とその隣接行との信号値の平均値a1と、該他の行とその隣接行との間の信号値の差分d1と、が得られる。図6(b)は、上記a0、a1、d0、及びd1に基づくプロット図であり、横軸は隣接行間での信号値の差分(d0〜d1)であり、縦軸は各行における信号の平均値(a0〜a1)である。図6(b)によると、該平均値と該差分とに基づいて、時間依存性を有するノイズ成分を予想し、その関係式を算出することができる。補正情報ないし補正係数は、この関係式に基づいて算出されてもよい。
(2. 第2実施形態)
前述の第1実施形態では、隣接行間での時間teffに差が生じるように、各読出動作ROをインタレース方式で行う駆動方式を例示した。具体的には、ある読出動作ROでは、動作HI及びHIの一方を行ってから他方を行い、その次の読出動作ROでは、該他方を行ってから該一方を行う駆動方式を例示した。しかしながら、本発明はこれらの駆動方式に限られるものではない。
図7は、第2実施形態に係る駆動タイミングチャートを、前述の第1実施形態(図4)と同様に、示している。本実施形態では、読出動作ROが、3行ごとに行が選択されるインタレース方式で為される。より具体的には、本実施形態では、読出動作ROが、3種類の動作HI〜HIによって為される。動作HIでは、第1行、第4行、第7行、・・・、第(X−2)行を順に選択しながらセンサsを駆動する。動作HIでは、第2行、第5行、第8行、・・・、第(X−1)行を順に選択しながらセンサsを駆動する。動作HIでは、第3行、第6行、第9行、・・・、第X行を順に選択しながらセンサsを駆動する。図7によると、期間T1の読出動作ROは、動作HI、HI、HIの順に為され、期間T2の読出動作ROは、動作HI、HI、HIの順に為される。このような駆動方法によっても、隣接行間で時間teffに差が生じる。
他の観点では、本実施形態では、センサアレイ110(配列された複数のセンサs)は、行単位で、3つのグループに分割されており、あるグループにおける1つの行は、他のグループの行に隣接している。即ち、センサアレイ110は、互いに隣接する2つの行が互いに異なるグループになるように分割されている。そして、読出動作ROは、グループ単位で順に為される。センサアレイ110をどのようにグループに分割するかは、制御部40によって定められればよく、この場合、制御部40は分割部として機能する。また、制御部40は、センサアレイ110をどのように分割するかを決定する決定部(不図示)を含んでもよい。そして、センサアレイ110は、制御部40からの制御信号等に基づいて、駆動部20(より具体的には、センサ駆動部102)によってグループ単位で駆動されればよい。
図中では、第k行について、k=3j−2(kは1〜Xの整数、jは1以上の整数)の場合、即ち、kを3で除算した場合の剰余が1の場合を示している。この場合、
eff(k)=tRO+tAO
eff(k+1)=4/3×tRO+tAO
eff(k+2)=2/3×tRO+tAO
・・・(式12)
となり、隣接行間で時間teffに差が生じる。
このように、隣接行間で時間teffに差が生じる各読出動作ROは、動作HI及びHIの順番を交互に変更するインタレース方式に限られるものではなく、他のインタレース方式によっても同様の効果が得られる。即ち、ある読出動作ROにおいて選択される行の順番と、その次の読出動作ROにおいて選択される行の順番とが、互いに異なることによって、隣接行間で時間teffに差が生じるように為されればよい。
以上、本実施形態によっても、ある読出動作ROと、その次の読出動作ROとを、隣接行間で時間teffに差が生じるように行うことができる。そして、第1実施形態と同様の手順で、該時間teffの差に基づいて、補正情報ないし補正係数を算出することができる。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、ここでは説明を容易にするため、3行ごとのインタレース方式を例示したが、4行ごとのインタレース方式でもよいし、それ以上でもよい。また、Xは3の倍数でなくてもよい。また、その他のパラメータも、ここで例示された数量に限られるものではない。
(3. 第3実施形態)
前述の第1および第2実施形態では、隣接行間での時間teffに差が生じるように、各読出動作ROをインタレース方式で行う駆動方式を例示した。しかしながら、本発明はこれらの駆動方式に限られるものではない。
図8は、第3実施形態に係る駆動タイミングチャートを、前述の第1実施形態(図4)と同様に、示している。第1実施形態との関係では、本実施形態は、主に、期間T1の読出動作ROをプログレッシブ方式(動作HP)で行い、期間T2の読出動作ROをインタレース方式(動作HI及びHI)で行っている、という点で異なる。また、前述の第2実施形態との関係では、本実施形態は、主に、期間T1ではセンサアレイ110のグループへの分割を行わずに読出動作ROを行い、期間T2では該分割を行って読出駆動ROを行う、という点で異なる。
図中では、第k行が奇数行の場合を例示している。第k行が奇数行の場合、
eff(k)={1−(k−1)/2X}×tRO+tAO
eff(k+1)={3/2−k/2X}×tRO+tAO
・・・(式13)
となり、隣接行間で時間teffに差が生じる。なお、ここでは、第k行が奇数行の場合を例示したが、第k行が偶数行の場合も同様の手順で、定数aを算出してノイズ成分N1を算出することができる。
このように、隣接行間で時間teffに差が生じる各読出動作ROは、インタレース方式に限られるものではなく、インタレース方式とプログレッシブ方式とを交互に行うことによっても同様の効果が得られる。即ち、ある読出動作ROにおいて選択される行の順番と、その次の読出動作ROにおいて選択される行の順番とが、互いに異なることによって、隣接行間で時間teffに差が生じるように為されればよい。
以上、本実施形態によっても、該時間teffの差に基づいて、補正情報ないし補正係数を算出することができる。よって、本実施形態によっても、第1実施形態等と同様の効果が得られる。
(4. 第4実施形態)
第4実施形態では、前述のノイズ成分N1を除去するための補正に加えて、ノイズ成分N2を除去する補正がさらに為される。前述の通り、ノイズ成分N2は、FPNに起因するノイズ成分等、時間依存性を有しないノイズ成分である。この補正は、例えば、放射線撮影を開始する前や後等に、放射線が装置IAに照射されていない状態で第2の読出動作RO2を行い、該第2の読出動作RO2によって得られた画像データに基づいて為されうる。第2の読出動作RO2は、前述の読出動作ROと同様の駆動方法によって為されうるが、放射線が装置IAに照射されていない状態で為される。
以下、読出動作ROで得られる第m行かつ第n列のセンサs(m,n)からの信号を信号SS(m,n)とする。また、これに対応する成分S0、N1等をS0(m,n)、N1(m,n)等とする。このとき、信号SS(m,n)は、
SS(m,n)
=S0(m,n)+N1(m,n)+N2(m,n)
=a(m,n)×{te(m)−ts(m)}+S0(m,n)+N2(m,n)
・・・(式14)
と表せる。
また、読出動作RO2で得られる第m行かつ第n列のセンサs(m,n)からの信号を信号SS(m,n)とする。また、これに対応する成分S0、N1等をS0(m,n)、N1(m,n)等とする。このとき、信号SS(m,n)は、
SS(m,n)
=N1(m,n)+N2(m,n)
=a(m,n)×{te(m)−ts(m)}+N2(m,n)
・・・(式15)
と表せる。
読出動作ROで得られた信号に対して読出動作RO2で得られた信号に基づいて補正して得られた信号SS(m,n)は、
SS(m,n)
≡SS(m,n)−SS(m,n)
={S0(m,n)+N1(m,n)+N2(m,n)}−{N1(m,n)+N2(m,n)}
=S0(m,n)+a(m,n)×[{te(m)−ts(m)}−{te(m)−ts(m)}]
・・・(式16)
と表せる。
ここで、
N2(m,n)≒N2(m,n)
・・・(式17)
である。
その後、補正された信号SS(m、n)について、前述のノイズ成分N1を除去するための補正が、前述の各実施形態と同様に為されればよい。
即ち、本実施形態では、ノイズ成分N2を除去する補正を行い、該補正で得られた画像データについて、隣接行間での時間teffの差を用いてノイズ成分N1を除去するための補正を行う。本実施形態によると、前述の第1実施形態等と同様の効果が得られる他、FPN等に起因するノイズ成分N2をさらに除去することが可能である。
(5. 第5実施形態)
前述の第1実施形態では、隣接行間で信号成分S0は、信号成分の変化の小さい領域(例えば、画像において輪郭を形成する部分以外の領域)では互いに略等しい、ことを述べた。この場合、第m行かつ第n列のセンサs(m、n)での信号成分S0(m、n)と、第(m+1)行かつ第n列のセンサs(m+1、n)での信号成分S0(m+1、n)とでは、S0(m、n)≒S0(m+1、n)が成り立つ。第1実施形態では、これに基づいて、処理部50の算出部52は、隣接行間での信号値の差から、ノイズ成分N1を除去するための補正係数を算出した。
しかしながら、被検者の放射線撮影により得られた放射線画像において、輪郭を形成する部分では信号成分の変化が大きいため、S0(m、n)≠S0(m+1、n)となる。よって、補正係数が、算出部52による算出方法によって、適切に得られない。この場合、補正部51は、算出部52からの算出結果が所定条件を満たさないときには、該算出結果を補正係数として採用しない、又は、補正処理を省略することができる。
図9(a)は、センサsの信号値の上記輪郭部分での拡大プロット図である。図中において、横軸はセンサアレイ110の列の番号であり、縦軸は該信号値である。図中のプロットは、黒丸のプロットは、第k行の各センサsからの信号値を示しており、白丸のプロットは、第k+1行の各センサsからの信号値を示している。図9(a)は、第y1列より後の列では、第y1列より前の列よりも、センサsが検出した放射線量が大きく、信号値が大きくなっていることを示している。
図9(b)は、センサsの信号値の隣接列間での差分をひし形のプロットで示したプロット図である。図9(b)によると、第y1列より後の列では第y1列より前の列よりも信号値が大きくなっているため、第y1列で、プロット値が特異的に大きくなっている。
ここで、処理部50は、例えば、上記差分のプロット値が所定値よりも小さいか否かを判定する判定部(不図示)をさらに備えていてもよい。該プロット値が所定値よりも大きい場合には、該プロット値は補正係数の算出に用いられなくてもよいし、または、その部分については補正処理が省略されてもよい。
ここでは、センサsの信号値の隣接列間での差分が所定値よりも小さいか否かを判定する態様を例示したが、該判定は、算出結果の統計に基づいて為されてもよい。例えば、上記判定部は、信号値の隣接列間での差分のばらつき量が所定値よりも小さいか否か(例えば、中央値からのばらつきの標準偏差をσとして、算出された差分が±3σよりも小さいか否か)を判定してもよい。
以上、本実施形態によると、処理部50の補正部51は、算出部52からの算出結果が所定条件を満たさない場合には、該算出結果を補正係数として採用しない、又は、補正処理を省略することができる。よって、本実施形態によると、ノイズ成分N1を除去するための補正を、画像データのうちの適切な部分に対して選択的に行うことができる。なお、図9では、センサアレイ110の列方向で信号値が大きく変化する場合を例示したが、行方向の場合についても同様に考えればよい。
(6. その他)
以上、いくつかの好適な実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的等に応じて、その一部を変更してもよいし、各実施形態を組み合わせてもよい。
また、本発明は、上述の各実施形態は、プログラムないしソフトウェアをコンピュータにより実行することによっても為されうる。具体的には、例えば、上述の各実施形態の機能を実現するプログラムが、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して、システムないし装置に供給される。システムないし装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)は、その後、該プログラムを読み出して実行する。
IA:放射線撮像装置、10:撮像部、20:駆動部、50:処理部、51:補正部、52:算出部、110:センサアレイ、120:センサ駆動部、130:信号読出部、AO:蓄積動作、RO:読出動作。

Claims (15)

  1. 複数の行および複数の列を形成するように配列された複数のセンサと、前記複数のセンサを行単位で駆動する駆動部とを備える放射線撮像装置であって、
    前記駆動部は、
    放射線の第1の照射に応じて、前記複数の行を第1の順番で選択しながら、前記複数のセンサが前記第1の照射に応じた信号を出力するように前記複数のセンサを駆動し、
    前記第1の照射の次の第2の照射に応じて、前記複数の行を前記第1の順番とは異なる第2の順番で選択しながら、前記複数のセンサが前記第2の照射に応じた信号を出力するように前記複数のセンサを駆動し、
    各行のセンサと、その隣の行のセンサとは、前記第1の順番で駆動されてから前記第2の順番で駆動されるまでの時間が互いに異なっており、
    前記放射線撮像装置は、前記第2の順番で駆動された前記複数のセンサからの信号のうち、前記複数の行の1つの行である第1行のセンサからの信号と、前記第1行に隣接する第2行のセンサからの信号と、前記第1行と前記第2行との間での前記時間の差とに基づいて、前記第1行および前記第2行の少なくとも一方のセンサから前記第2の順番で駆動された信号を補正する補正部をさらに備える
    ことを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 前記複数のセンサを2以上のグループに行単位で分割する分割部をさらに備え、
    前記分割部は、互いに隣接する2つの行が互いに異なるグループになるように前記複数のセンサを分割し、
    前記駆動部は、前記第1の順番での駆動と前記第2の順番での駆動とを、グループ単位で行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
  3. 前記分割部により分割されるグループの数は2であり、
    前記駆動部は、前記第1の順番での駆動と前記第2の順番での駆動とをインタレース方式で行う
    ことを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像装置。
  4. 前記複数のセンサを2以上のグループに行単位で分割する分割部をさらに備え、
    前記分割部は、互いに隣接する2つの行が互いに異なるグループになるように前記複数のセンサを分割し、
    前記駆動部は、前記第1の順番での駆動および前記第2の順番での駆動のうちの一方を、前記分割部によって前記複数のセンサを2以上のグループに分割してグループ単位で行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
  5. 前記第1行のセンサからの信号と、前記第2行のセンサからの信号と、前記第1行と前記第2行との間での前記時間の差とに基づいて、前記少なくとも一方のセンサからの信号を補正するための補正情報を算出する算出部をさらに備え、
    前記補正部は、前記算出部により算出された前記補正情報に基づいて、前記少なくとも一方のセンサからの信号を補正する
    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装置。
  6. 前記算出部は、前記第1行のセンサからの信号と前記第2行のセンサからの信号との信号値の差と、前記第1行と前記第2行との間での前記時間の差とに基づいて、前記補正情報を算出する
    ことを特徴とする請求項5に記載の放射線撮像装置。
  7. 前記複数のセンサは、2以上の領域に分割されており、
    前記算出部は、領域ごとに前記補正情報を算出する
    ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の放射線撮像装置。
  8. 前記複数のセンサは、少なくとも2行ごと、少なくとも2列ごと、少なくとも2行および少なくとも2列で形成される単位領域ごと、のいずれかで2以上の領域に分割されている
    ことを特徴とする請求項7に記載の放射線撮像装置。
  9. 前記補正情報が所定の条件を満たすかどうかを判定する判定部をさらに備え、
    前記補正部は、前記判定部により前記補正情報が所定の条件を満たさないと判定された場合には前記補正を行わない
    ことを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
  10. 前記駆動部は、前記第1の照射及び前記第2の照射の前または後に、放射線が照射されていない状態で前記複数のセンサで生じた電荷に応じた信号を出力するように前記複数のセンサをさらに駆動し、
    前記補正部は、
    該放射線が照射されていない状態で前記複数のセンサから出力された信号を用いて、前記第2の順番で駆動された前記複数のセンサからの信号を補正し、
    該補正された信号のうちの前記第1行のセンサからの信号および前記第2行のセンサからの信号と、前記第1行と前記第2行との間での前記時間の差とを用いて、該補正された信号のうちの前記少なくとも一方のセンサからの信号をさらに補正する
    ことを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
  11. 前記第2の順番で駆動された前記複数のセンサからの信号は、前記複数のセンサが前記時間に応じた量のノイズ成分を含んでいる
    ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
  12. 各行のセンサについて前記時間を計測する計測部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
  13. 放射線を発生する放射線発生源をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
  14. 複数の行および複数の列を形成するように配列された複数のセンサと、前記複数のセンサを行単位で駆動する駆動部と、を備える放射線撮像装置の制御方法であって、
    前記放射線撮像装置の制御方法は、
    放射線の第1の照射に応じて、前記複数の行を第1の順番で選択しながら、前記複数のセンサが前記第1の照射に応じた信号を出力するように前記複数のセンサを駆動する第1工程と、
    前記第1の照射の次の第2の照射に応じて、前記複数の行を前記第1の順番とは異なる第2の順番で選択しながら、前記複数のセンサが前記第2の照射に応じた信号を出力するように前記複数のセンサを駆動する第2工程と、
    を有し、
    各行のセンサと、その隣の行のセンサとは、前記第1の順番で駆動されてから前記第2の順番で駆動されるまでの時間が互いに異なっており、
    前記放射線撮像装置の制御方法は、前記第2の順番で駆動された前記複数のセンサからの信号のうち、前記複数の行の1つの行である第1行のセンサからの信号と、前記第1行に隣接する第2行のセンサからの信号と、前記第1行と前記第2行との間での前記時間の差とに基づいて、前記第1行および前記第2行の少なくとも一方のセンサから前記第2の順番で駆動された信号を補正する第3工程を更に有する
    ことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
  15. コンピュータに、請求項14に記載の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。

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