JP7242594B2 - 放射線画像検出装置、その作動方法及び作動プログラム - Google Patents

放射線画像検出装置、その作動方法及び作動プログラム Download PDF

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Description

本開示の技術は、放射線画像検出装置、その作動方法及び作動プログラムに関する。
医療分野において、放射線として例えばＸ線を利用したＸ線撮影システムが知られている。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、Ｘ線発生装置により発生され被写体としての患者を透過したＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置とで構成される。Ｘ線撮影装置は、被写体を透過したＸ線に基づくＸ線画像を検出するＸ線画像検出装置と、Ｘ線画像検出装置の駆動制御、Ｘ線画像の保存及び表示等を行うコンソールとで構成される。
Ｘ線画像検出装置には、Ｘ線を直接電荷に変換する直接変換方式と、Ｘ線を可視光に変換した後、可視光を電荷に変換する間接変換方式とがある。いずれの方式においても、Ｘ線画像検出装置は、Ｘ線を検出する複数の画素が配列された画素領域と、画素領域から画素信号を読み出す読み出し部とを有し、読み出し部により読み出された画素信号に基づいてＸ線画像を生成する。
Ｘ線画像検出装置により検出されるＸ線画像には、個々の画素で発生する暗電流ノイズ、及び、読み出し部に含まれるチャージアンプ等により生じる固定パターンノイズ等が含まれる。Ｘ線画像からこのようなノイズ成分を除去するために、Ｘ線撮影に先立って予めオフセットデータを取得することが行われている。オフセットデータは、Ｘ線が照射されていない状態で画素領域から画素信号を読み出すことにより取得される。オフセットデータは、ノイズ成分のみを含んだデータである。オフセットデータの取得後、Ｘ線撮影により得られたＸ線画像からオフセットデータを減算するオフセット補正を行うことにより、ノイズが除去されたＸ線画像が得られる。
オフセットデータに含まれる暗電流ノイズと固定パターンノイズとのうち、暗電流ノイズは、温度に依存して変化する。このため、オフセットデータの取得時からＸ線撮影までの時間間隔が大きく、この間に温度が変化した場合には、暗電流ノイズ成分が変化することにより、オフセット補正の精度が低下する。したがって、オフセット補正の精度を向上させるためには、Ｘ線撮影が行われる直前にオフセットデータを取得することが理想的である。
しかし、Ｘ線撮影の直前にオフセットデータを取得すると、Ｘ線撮影の指示から実際にＸ線撮影が行われるまでの間にタイムラグが生じることにより、撮影者が意図したＸ線画像が得られない可能性がある。そこで、Ｘ線撮影の直前に、Ｘ線撮影の照射時間よりも短い時間もしくはビニングモードにてＸ線画像検出装置を駆動することで、オフセットデータの取得動作を行うことが提案されている（特許文献１参照）。
また、さらにオフセット補正の精度を向上させるために、オフセットデータを複数回取得することにより得られた複数のオフセットデータの平均値をオフセット補正に用いることが提案されている（特許文献２参照）。複数のオフセットデータを平均化することにより、ランダムノイズが低下する。
特開２０１４－１６８６０２号公報 特開２０１９－２１６８７５号公報
特許文献１に記載の技術に、特許文献２に記載の技術を適用することにより、Ｘ線撮影の直前に複数のオフセットデータ（以下、補正画像という。）を取得することが考えられる。この場合、補正画像の取得枚数が多いほど、ノイズが低下するので、より良好な補正画像が得られる。しかしながら、補正画像の取得枚数を多くすると、前回のＸ線撮影時に発生した残像の影響を受ける可能性がある。
残像は、直接変換方式と間接変換方式とのいずれの方式のＸ線画像検出装置でも生じ得る。残像は、間接換方式の場合には、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ層の発光特性が、入射Ｘ線の大きなエネルギーにより変化し、次のＸ線撮影時まで前回のＸ線撮影の影響がシンチレータ層に残留することにより生じる現象である。
本開示の技術は、オフセット補正の精度の向上とともに、残像の影響を抑制することを可能とする放射線画像検出装置、その作動方法及び作動プログラムに関する。
上記目的を達成するために、本開示の放射線画像検出装置は、放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域と、画素領域から画素信号を読み出す読み出し部と、少なくとも１つのプロセッサとを備え、プロセッサは、放射線が照射された状態で画素領域から画素信号を読み出して放射線画像を生成する放射線画像生成処理と、放射線画像生成処理を含む放射線撮影の直前に、放射線が照射されていない状態で、放射線画像よりも短い蓄積時間、又はビニング読み出しで、画素領域から画素信号を複数回読み出すことにより、複数の第１補正画像を取得する第１補正画像取得処理と、直前の放射線撮影からの経過時間、又は第１補正画像に基づく残像の変動量に応じて、複数の第１補正画像から少なくとも２以上の第１補正画像を平均化対象として選択する選択処理と、平均化対象として選択した第１補正画像を平均化することにより得られる平均画像に基づいて、放射線画像を補正する補正処理と、を実行する放射線画像検出装置である。
プロセッサは、選択処理において、第１補正画像取得処理で取得された複数の第１補正画像のうち、直前の放射線撮影からの経過時間が一定値以上である期間に取得された第１補正画像を、平均化対象として選択することが好ましい。
プロセッサは、選択処理において、第１補正画像取得処理で取得された複数の第１補正画像に基づいて残像の時間的な変化率を算出し、変化率が一定値以下である期間に取得された第１補正画像を、平均化対象として選択することが好ましい。
プロセッサは、第１補正画像取得処理により第１補正画像を取得する前に、放射線が照射されていない状態で、第１補正画像と同じ読み出し方式で第２補正画像を取得する第２補正画像取得処理を実行し、補正処理において、平均画像と第２補正画像との差分画像に基づいて放射線画像を補正することが好ましい。
プロセッサは、第１補正画像取得処理により第１補正画像を取得する前に、放射線が照射されていない状態で、放射線画像と同じ読み出し方式で第３補正画像を取得する第３補正画像取得処理を実行し、補正処理において、第３補正画像と差分画像に基づいて放射線画像を補正することが好ましい。
プロセッサは、第３補正画像取得処理により第３補正画像を取得する直前に、第２補正画像取得処理により第２補正画像を取得することが好ましい。
プロセッサは、補正処理において、差分画像に対して、蓄積時間の乗算処理又は放射線画像に画像サイズを合わせるための拡縮処理と、読み出し方式の差異に応じた変換係数の乗算とを行った後、放射線画像から差分画像及び第３補正画像を減算することが好ましい。
プロセッサは、第２補正画像及び第３補正画像を、複数の画素のゲートをオフとした状態で読み出すことにより生成し、第１補正画像を、複数の画素のゲートをオンとした状態で読み出すことにより生成することが好ましい。
本開示の放射線画像検出装置の作動方法は、放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域と、画素領域から画素信号を読み出す読み出し部と、を備える放射線画像検出装置の作動方法であって、放射線が照射された状態で画素領域から画素信号を読み出して放射線画像を生成する放射線画像生成ステップと、放射線画像生成ステップを含む放射線撮影の直前に、放射線が照射されていない状態で、放射線画像よりも短い蓄積時間、又はビニング読み出しで、画素領域から画素信号を複数回読み出すことにより、複数の第１補正画像を取得する第１補正画像取得ステップと、直前の放射線撮影からの経過時間、又は第１補正画像に基づく残像の変動量に応じて、複数の第１補正画像から少なくとも２以上の第１補正画像を平均化対象として選択する選択ステップと、平均化対象として選択した第１補正画像を平均化することにより得られる平均画像に基づいて、放射線画像を補正する補正ステップと、を有する放射線画像検出装置の作動方法である。
本開示の作動プログラムは、放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域と、画素領域から画素信号を読み出す読み出し部と、少なくとも１つのプロセッサと、を備える放射線画像検出装置を作動させる作動プログラムであって、放射線が照射された状態で画素領域から画素信号を読み出して放射線画像を生成する放射線画像生成処理と、放射線画像生成処理を含む放射線撮影の直前に、放射線が照射されていない状態で、放射線画像よりも短い蓄積時間、又はビニング読み出しで、画素領域から画素信号を複数回読み出すことにより、複数の第１補正画像を取得する第１補正画像取得処理と、直前の放射線撮影からの経過時間、又は第１補正画像に基づく残像の変動量に応じて、複数の第１補正画像から少なくとも２以上の第１補正画像を平均化対象として選択する選択処理と、平均化対象として選択した第１補正画像を平均化することにより得られる平均画像に基づいて、放射線画像を補正する補正処理と、をプロセッサに実行させる作動プログラムである。
本開示の技術によれば、オフセット補正の精度の向上とともに、残像の影響を抑制することを可能とする放射線画像検出装置、その作動方法及び作動プログラムを提供することができる。
Ｘ線撮影システムの構成を示す模式図である。 Ｘ線発生装置の構成を示す模式図である。 電子カセッテの斜視図である。 画像検出部の構成を示す図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 制御部により実現される機能を示すブロック図である。 制御部により実行される処理を説明する模式図である。 逐次読み出し方式について説明する図である。 ビニング読み出し方式について説明する図である。 逐次読み出し時及びビニング読み出し時のゲートパルスを示すタイミングチャートである。 照射開始判定処理を説明する図である。 平均化対象の選択処理を説明する図である。 補正処理を説明する図である。 キャリブレーション時の処理手順を説明するフローチャートである。 Ｘ線撮影時の処理手順を説明するフローチャートである。 Ｘ線画像及び補正画像に含まれるノイズ成分を示す模式図である。 第２実施形態に係る選択部による選択処理を説明する図である。 第２実施形態において取得されるＸ線画像及び補正画像に含まれるノイズ成分を示す模式図である。
［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影システム２は、Ｘ線発生装置２ＡとＸ線撮影装置２Ｂとで構成される。Ｘ線発生装置２Ａは、Ｘ線源１０と、線源制御装置１１と、照射スイッチ１２とを有する。線源制御装置１１は、Ｘ線源１０の動作を制御する。照射スイッチ１２は、放射線技師などのオペレータによる操作に応じて、Ｘ線源１０に対して、ウォームアップ開始とＸ線の照射開始とを指示する。なお、Ｘ線は、本開示の技術に係る「放射線」の一例である。
Ｘ線撮影装置２Ｂは、電子カセッテ１３と、コンソール１４とを有する。電子カセッテ１３は、可搬型のＸ線画像検出装置である。コンソール１４は、電子カセッテ１３の動作制御やＸ線画像の表示処理を行う。また、Ｘ線撮影システム２には、立位撮影台１５、又は臥位撮影台１６などが設けられる。立位撮影台１５は、被写体を立位姿勢で撮影する場合に用いられる。臥位撮影台１６は、被写体を臥位姿勢で撮影する場合に用いられる。電子カセッテ１３は、立位撮影台１５のホルダ１５Ａ、又は臥位撮影台１６のホルダ１６Ａに着脱自在にセットされる。なお、Ｘ線画像は、本開示の技術に係る「放射線画像」の一例である。また、電子カセッテ１３は、本開示の技術に係る「放射線画像検出装置」の一例である。
さらに、Ｘ線撮影システム２には、オペレータが、Ｘ線源１０を所望の方向及び位置に移動させるための線源移動装置（図示せず）が設けられる。線源移動装置により、Ｘ線撮影に使用する撮影台に応じてＸ線源１０を移動させることができる。オペレータは、立位撮影台１５又は臥位撮影台１６に対面するように、Ｘ線源１０を移動させることができる。
Ｘ線発生装置２ＡとＸ線撮影装置２Ｂは電気的に接続されていない。すなわち、Ｘ線撮影装置２Ｂは、Ｘ線の照射開始に同期させて電子カセッテ１３を動作させる同期型ではなく、非同期型である。したがって、電子カセッテ１３には、Ｘ線発生装置２ＡによりＸ線の照射が開始されたことを検出する照射開始検出を行う機能が設けられている。
Ｘ線源１０は、周知のように、Ｘ線管と、Ｘ線管が放射するＸ線の照射野を限定する照射野限定器（コリメータ）とを有する。Ｘ線管は、熱電子を放出するフィラメントである陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突することによりＸ線を放射する陽極（ターゲット）とを有している。Ｘ線源１０は、ウォームアップ開始の指示を受けると、フィラメントの予熱や陽極の回転を開始する。フィラメントの予熱が完了し、かつ陽極が規定の回転数となった場合にウォームアップが終了する。
コンソール１４は、有線方式や無線方式により電子カセッテ１３と通信可能に接続されている。コンソール１４は、キーボードなどの入力デバイス１４Ａを介した、オペレータの入力操作に応じて電子カセッテ１３の動作を制御する。電子カセッテ１３により取得されたＸ線画像は、コンソール１４に設けられたディスプレイ１４Ｂに表示される。また、Ｘ線画像は、コンソール１４が内蔵しているハードディスク又はフラッシュメモリなどのストレージデバイス１４Ｃ、又はコンソール１４とネットワーク接続された画像蓄積サーバ（図示せず）などに記憶される。
図２において、線源制御装置１１は、高電圧発生器２１と制御部２２と、メモリ２３と、タッチパネル２４とを有する。高電圧発生器２１は、入力電圧をトランスによって昇圧して高電圧を発生する。高電圧発生器２１が発生した高電圧は、高電圧ケーブルを介して、管電圧としてＸ線源１０に供給される。制御部２２は、Ｘ線源１０に供給する管電圧及び管電流と、Ｘ線の照射時間とを制御する。
制御部２２には、照射スイッチ１２、高電圧発生器２１、メモリ２３、及びタッチパネル２４が接続されている。照射スイッチ１２は、制御部２２に対して指示を入力するスイッチである。照射スイッチ１２は、２段階の押圧操作が可能に構成されている。制御部２２は、照射スイッチ１２が１段階押し（以下、「半押し」という。）されると、高電圧発生器２１に対してウォームアップ指示信号を出力することにより、Ｘ線源１０にウォームアップを開始させる。さらに、制御部２２は、照射スイッチ１２が２段階押し（以下、「全押し」という。）されると、高電圧発生器２１に対して照射指示信号を出力することにより、Ｘ線源１０によるＸ線の照射を開始させる。
メモリ２３は、コンソール１４のストレージデバイス１４Ｃと同様に、管電圧、管電流、及び照射時間などの照射条件を含む撮影条件を、予め数種類記憶している。撮影条件はタッチパネル２４を通じてオペレータにより手動で設定される。タッチパネル２４には、メモリ２３から読み出された撮影条件が複数種類表示される。表示された撮影条件の中から、コンソール１４に入力した撮影条件と同じ撮影条件をオペレータが選択することにより、線源制御装置１１に対して撮影条件が設定される。制御部２２は、設定された照射時間となったときにＸ線の照射を停止させるためのタイマー２５を内蔵している。
図３において、電子カセッテ１３は、被写体を透過したＸ線を検出してＸ線画像を出力するＸ線画像検出装置である。電子カセッテ１３は、画像検出部３０と、筐体３１とで構成される。筐体３１は、扁平な箱形状であり、内部に画像検出部３０を収容する。筐体３１は、例えば導電性樹脂で形成されている。筐体３１において、Ｘ線が入射する入射面としての前面３１Ａには矩形状の開口が形成されており、この開口にはＸ線透過板３２が取り付けられている。Ｘ線透過板３２は、例えば、軽量で剛性が高く、かつＸ線透過性が高いカーボン材料で形成されている。
筐体３１は、電子カセッテ１３への電磁ノイズの侵入、及び電子カセッテ１３から外部への電磁ノイズの放射を防止するための電磁シールドとしても機能する。なお、筐体３１には、電子カセッテ１３を駆動するための電力を供給するバッテリ（例えば二次電池）、及び、コンソール１４との間で無線通信を行うためのアンテナが内蔵されている。
筐体３１は、例えばフイルムカセッテやＩＰカセッテと略同様の国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさである。電子カセッテ１３は、筐体３１の前面３１ＡがＸ線源１０と対向する姿勢で保持されるように、立位撮影台１５のホルダ１５Ａ、又は臥位撮影台１６のホルダ１６Ａにセットされる。なお、電子カセッテ１３は、立位撮影台１５及び臥位撮影台１６を用いずに、被写体が仰臥するベッド上に置いた状態で使用することも可能である。
図４において、画像検出部３０は、画素領域４０と、ゲートドライバ４１と、信号処理回路４２と、制御部４３と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４４とで構成される。ゲートドライバ４１及び信号処理回路４２は、画素領域４０から画素信号を読み出す読み出し部４５を構成する。なお、ゲートドライバ４１及び信号処理回路４２は、本開示の技術に係る「読み出し部」の一例である。
画素領域４０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）ティブマトリクス基板上に形成されている。互いに直交するＸ方向及びＹ方向に沿ってマトリクス上に配列された複数の画素５０を有する。Ｘ方向に配置された画素５０の数をＭとし、Ｙ方向に配置された画素５０の数をＮとする。Ｎ及びＭは、それぞれ２以上の整数である。例えば、Ｎ及びＭは、それぞれ約２０００である。画素５０の配列パターンは、正方配列に限られず、いわゆるハニカム配列等の非正方配列であってもよい。画素５０は、Ｘ線の入射光量に応じた電荷の生成及び蓄積を行う素子である。
画素領域４０には、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（図示せず）が設けられている。画像検出部３０は、シンチレータによって変換された可視光を各画素５０で光電変換する間接変換型である。シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）又はＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（テルビウム賦活ガドリウムオキシサルファイド）などで形成されており、画素領域４０の全面と対向するように配置されている。なお、画像検出部３０は、例えば、Ｘ線の入射側から、シンチレータ、ＴＦＴアクティブマトリクス基板の順に配置されたＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式である。また、画像検出部３０は、Ｘ線の入射側から、ＴＦＴアクティブマトリクス基板、シンチレータの順に配置されたＩＳＳ（Irradiation Side sampling）方式であってもよい。
また、画像検出部３０は、間接変換型に限られず、Ｘ線を直接電荷に変換する変換層（例えば、アモルファスセレン）を用いた直接変換型であってもよい。
画素５０は、シンチレータにより変換された可視光を光電変換することによる電荷の発生及び蓄積を行う光電変換部５１と、スイッチング素子としてのＴＦＴ５２とを有する。光電変換部５１は、例えばＰＩＮ（p-intrinsic-n）型の半導体層と、半導体層の上側に配置された上部電極と、半導体層の下側に配置された下部電極とを有する。上部電極にはバイアス電圧が印加される。下部電極は、ＴＦＴ５２に接続される。
画素領域４０は、Ｘ方向に延伸したＮ本の走査線５３と、Ｙ方向に延伸したＭ本の信号線５４とを有する。Ｎ本の走査線５３と、Ｍ本の信号線５４とは、格子状に配線されている。各画素５０は、走査線５３と信号線５４との交差部に接続されている。具体的には、画素５０は、ＴＦＴ５２のゲート電極が走査線５３に接続されており、かつＴＦＴ５２のソース電極が信号線５４に接続されている。また、ＴＦＴ５２のドレイン電極は光電変換部５１に接続されている。
各走査線５３は、１画素行分のＭ個の画素５０に共通に接続されている。各信号線５４は、１画素列分のＮ個の画素５０に共通に接続されている。各走査線５３は、ゲートドライバ４１に接続されている。各信号線５４は、信号処理回路４２に接続されている。
ゲートドライバ４１は、第ｎ番目の走査線５３に走査信号としてのゲートパルスＧ（ｎ）を出力する。ここで、ｎは、１からＮまでの整数である。ゲートパルスＧ（ｎ）は、第ｎ番目の走査線５３に接続されたＴＦＴ５２のゲート電極に印加される。ＴＦＴ５２は、ゲートパルスＧ（ｎ）の電圧がハイレベルの場合にオン状態となり、ロウレベルの場合にオフ状態となる。ＴＦＴ５２がオン状態となる時間は、ゲートパルスＧ（ｎ）のパルス幅で規定される。
画素５０の光電変換部５１に蓄積された電荷は、ＴＦＴ５２がオン状態となった場合に、信号線５４を介して信号処理回路４２へ出力される。
信号処理回路４２は、チャージアンプとしての積分器６０と、増幅器６４と、ＣＤＳ（correlated double sampling）回路６５と、マルチプレクサ６６と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６７とを有する。積分器６０は、各信号線５４対して個別に接続されている。各積分器６０は、オペアンプ６１と、キャパシタ６２と、リセットスイッチ６３とで構成されている。キャパシタ６２及びリセットスイッチ６３は、オペアンプ６１に入力端子と出力端子との間に並列に接続されている。信号線５４は、オペアンプ６１の入力端子に接続されている。
積分器６０は、信号線５４から入力される電荷を積算し、積算値をアナログ電圧信号Ｖ（ｋ）に変換して出力する。ここで、ｋは、１からＭまでの整数である。アナログ電圧信号Ｖ（ｋ）は、第ｋ番目の信号線５４から積分器６０に入力される電荷の積算値に対応する。
各画素列のオペアンプ６１の出力端子は、増幅器６４とＣＤＳ６５とを介して、マルチプレクサ６６の入力側に接続されている。マルチプレクサ６６の出力側には、Ａ／Ｄ変換器６７が接続されている。ＣＤＳ６５は、サンプルホールド回路を有している。ＣＤＳ６５は、アナログ電圧信号Ｖ（ｋ）に対して、相関二重サンプリングを施すことによりリセットノイズ成分を除去する。
マルチプレクサ６６は、接続されたＭ個のＣＤＳ６５を順に選択することにより、相関二重サンプリング後のアナログ電圧信号Ｖ（ｋ）を順にＡ／Ｄ変換器６７に入力する。なお、増幅器６４は、積分器６０とＣＤＳ６５との間に限られず、ＣＤＳ６５とＡ／Ｄ変換器６７との間に設けられていてもよい。
Ａ／Ｄ変換器６７は、マルチプレクサ６６から入力されるアナログ電圧信号Ｖ（ｋ）を順にデジタル値に変換することにより、画素信号として制御部４３へ出力する。すなわち、画素信号は、画素領域４０から読み出し部４５により読み出されたＸ線の入射量に対応する信号である。画素領域４０の各画素５０から読み出された１フレーム分の画素信号がＸ線画像を構成する。
制御部４３は、読み出し部４５による画素領域４０からの画素信号の読み出し動作を制御することによるＸ線撮影処理を行うとともに、読み出された画素信号に基づくＸ線画像の生成処理を行う。また、詳しくは後述するが、制御部４３は、Ｘ線が照射されていない状態でオフセットデータとしての補正画像を取得する補正画像取得処理と、取得した補正画像に基づいてＸ線画像を補正する補正処理とを行う。さらに、制御部４３は、上述の照射開始検出処理を行う。
通信Ｉ／Ｆ４４は、コンソール１４（図１参照）と有線又は無線で接続されており、コンソール１４との間でデータの送受信を行う。通信Ｉ／Ｆ４４は、コンソール１４から送信される撮影条件を含むデータの受信、及び、制御部４３により生成されるＸ線画像を表すデータのコンソール１４への送信などを行う。撮影条件には、撮影部位などに対応して定められた照射時間が含まれる。
図５において、画像検出部３０の制御部４３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０、ストレージ７１、メモリ７２、及びタイマー７３などにより構成される。ストレージ７１は、作動プログラム７４、及び各種データを記憶している。ストレージ７１は、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置である。メモリ７２は、ＤＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ワークメモリとして用いられる。タイマー７３は、照射時間などの時間計測を行う計時装置である。ＣＰＵ７０は、作動プログラム７４に基づいて各部を動作させることにより、各種の機能を実現する。ＣＰＵ７０は、本開示の技術に係る「プロセッサ」の一例である。
図６は、ＣＰＵ７０により制御部４３に実現される各種の機能部を示す。図６において、制御部４３には、Ｘ線画像生成部８０、第１補正画像取得部８１、照射開始検出部８２、選択部８３、キャリブレーション画像取得部８４、及びオフセット補正部８５が実現される。Ｘ線画像記憶部８６と補正画像記憶部８７とは、それぞれストレージ７１及び／又はメモリ７２を用いて実現される。
Ｘ線画像生成部８０は、図７に示すように、Ｘ線が照射された状態で行われるＸ線撮影時に動作を行う。Ｘ線画像生成部８０は、Ｘ線発生装置２Ａにより発生されたＸ線が被写体を介して画素領域４０に照射された後、読み出し部４５を駆動することにより、画素領域４０から画素信号を読み出す。そして、Ｘ線画像生成部８０は、読み出した画素信号に基づいてＸ線画像ＸＰを生成する。すなわち、Ｘ線画像生成部８０は、Ｘ線画像生成処理を行う。
Ｘ線画像生成部８０は、走査線５３を逐次に選択することにより、画素領域４０に含まれる各画素５０に蓄積された電荷を個別に読み出す「逐次読み出し方式」で読み出し部４５を駆動する。図８に示すように、逐次読み出し方式は、ゲートドライバ４１がＮ本の走査線５３にゲートパルスを順に与えることにより、各走査線５３を逐次に選択して、選択した走査線５３に接続された画素５０から電荷を読み出す方式である。
逐次読み出し方式では、ゲートパルスが与えられた１つの走査線５３に接続されたＴＦＴ５２がオン状態となることにより、当該ＴＦＴ５２に接続された光電変換部５１から電荷が信号線５４に出力される。信号線５４に出力された電荷は、信号処理回路４２で信号処理が施されることにより、画素信号Ｓとして制御部４３に入力される。Ｘ線画像生成部８０は、画素領域４０に含まれる全ての画素５０に対応する画素信号Ｓに基づいてＸ線画像ＸＰを生成する。Ｘ線画像生成部８０は、生成したＸ線画像ＸＰをＸ線画像記憶部８６に記憶させる。
第１補正画像取得部８１は、図７に示すように、Ｘ線撮影の直前に動作を行う。第１補正画像取得部８１は、Ｘ線撮影の直前に、画素領域４０にＸ線が照射されていない状態で読み出し部４５を駆動することにより、画素領域４０から画素信号を読み出す。そして、第１補正画像取得部８１は、読み出した画素信号に基づいて第１補正画像ＣＰ１を生成する。すなわち、第１補正画像取得部８１は、第１補正画像取得処理を行う。また、第１補正画像取得部８１は、Ｘ線撮影の直前に、第１補正画像取得処理を複数繰り返し実行することにより、複数の第１補正画像ＣＰ１を取得する。第１補正画像取得部８１は、取得した複数の第１補正画像ＣＰ１を補正画像記憶部８７に記憶させる。
第１補正画像取得部８１は、隣接する複数の走査線５３を同時に選択することにより、画素領域４０に含まれる複数の画素５０に蓄積された電荷を加算して読み出す「ビニング読み出し方式」で読み出し部４５を駆動する。図９に示すように、ビニング読み出し方式は、ゲートドライバ４１が、Ｎ本の走査線５３を４本ずつ一組とし、４本の走査線５３ごとに同時にゲートパルスを与えることにより、４画素分の電荷を加算して読み出す方式である。なお、ビニング読み出しにより加算する画素数は、４画素に限られない。
ビニング読み出し方式では、ゲートパルスが与えられた複数本の走査線５３に接続されたＴＦＴ５２がオン状態となることにより、当該ＴＦＴ５２に接続された光電変換部５１から電荷が信号線５４に出力される。同一の信号線５４に接続された複数の画素５０から出力された複数の電荷は、信号線５４上で加算されて信号処理回路４２に入力される。信号処理回路４２に入力された電荷は、信号処理が施されることにより、加算画素信号ＡＳとして制御部４３に入力される。第１補正画像取得部８１は、画素領域４０に含まれる各加算画素に対応する加算画素信号ＡＳに基づいて第１補正画像ＣＰ１を生成する。なお、加算画素とは、電荷が加算される複数の画素５０を指す。本実施形態では、図９に示すように、Ｙ方向に並んだ４つの画素５０が加算画素である。
図１０に示すように、Ｘ線撮影時に行われる逐次読み出しでは走査線５３が１本ずつ順に選択されるのに対して、第１補正画像取得時に行われるビニング読み出しでは、走査線５３が４本ずつ順に選択される。このため、本実施形態におけるビニング読み出し方式による読み出し時間は、逐次読み出し方式による読み出し時間の約１／４である。
また、第１補正画像取得部８１による第１補正画像ＣＰ１の取得動作は、Ｘ線撮影の直前に行われるので、画素領域４０に蓄積された電荷をＸ線撮影の直前に破棄するリセット動作の役割も有する。したがって、Ｘ線撮影の電荷蓄積期間（以下、単に蓄積期間という。）ＡＴ１は、Ｘ線撮影の直前のビニング読み出しが終了してから逐次読み出しが開始するまでの期間に対応する。この蓄積期間ＡＴ１には、主として、Ｘ線の照射量に応じた電荷が画素領域４０に蓄積される。
第１補正画像ＣＰ１の取得動作では、ビニング読み出しが周期的に繰り返し行われる。このため、第１補正画像ＣＰ１の取得動作における蓄積期間ＡＴ２は、ビニング読み出しが終了してから次のビニング読み出しが開始するまでの期間に対応する。この蓄積期間ＡＴ２には、主として、各画素５０内で発生する暗電流による電荷が画素領域４０に蓄積される。暗電流は、Ｘ線が照射されていない状態で発生するノイズ成分であり、主として熱に起因して生じる。なお、蓄積期間ＡＴ１においても、Ｘ線の照射量に応じた電荷に加えて、暗電流による電荷が画素領域４０に蓄積される。
蓄積期間ＡＴ２は、蓄積期間ＡＴ１と同じ長さであってもよいが、第１補正画像ＣＰ１の取得時間を短縮するために、本実施形態では、蓄積期間ＡＴ１よりも短く設定している（すなわち、ＡＴ２＜ＡＴ１）。本実施形態では、第１補正画像ＣＰ１の取得動作時に、ビニング読み出し方式で画素信号を読み出しているので、Ｘ線画像ＸＰよりも短時間に第１補正画像ＣＰ１を取得することができる。さらに、ＡＴ２＜ＡＴ１とすることにより、より短時間に第１補正画像ＣＰ１を取得することができる。
図６に戻り、照射開始検出部８２は、第１補正画像取得部８１により取得される第１補正画像ＣＰ１に基づいて、Ｘ線発生装置２ＡによりＸ線の照射が開始されたことを検出する。具体的には、照射開始検出部８２は、図１１に示すように、第１補正画像ＣＰ１の取得動作時に、ビニング読み出しにより読み出される加算画素信号ＡＳの信号値を監視する。照射開始検出部８２は、加算画素信号ＡＳの信号値が閾値Ｖｔｈ以上となった際に、Ｘ線の照射が開始されたと判定する。例えば、照射開始検出部８２は、走査線５３の選択切り替え時間Ｈ（図１０参照）ごとに照射開始検出を行う。選択切り替え時間Ｈは、ゲートドライバ４１から出力されるゲートパルスの時間間隔である。
例えば、照射開始検出部８２は、１つの信号線５４を介して得られる加算画素信号ＡＳに基づいて照射開始検出を行う。また、照射開始検出部８２は、複数の信号線５４を介して得られる加算画素信号ＡＳの画素行ごとの最大値に基づいて、照射開始検出を行ってもよい。また、照射開始検出部８２は、加算画素信号ＡＳの画素行ごとの最大値に代えて、平均値、又は合算値に基づいて照射開始検出を行ってもよい。さらに、照射開始検出部８２は、時間Ｈごとに取得される加算画素信号ＡＳの差分値に基づいて照射開始検出を行ってもよい。
照射開始検出部８２は、Ｘ線の照射開始を検出した際に、第１補正画像取得部８１及びＸ線画像生成部８０に対して、照射開始を検出したことを通知する。第１補正画像取得部８１は、照射開始検出部８２から通知を受けると、ビニング読み出しを、最終の走査線５３に達した後、停止する。Ｘ線画像生成部８０は、照射開始検出部８２から通知を受けると、タイマー７３（図５参照）を用いて、ビニング読み出しが停止した時点から照射時間の計時を開始する。この照射時間は、制御部４３がコンソール１４から取得する撮影条件に含まれる値である。Ｘ線画像生成部８０は、照射時間が経過すると、逐次読み出しを開始する。この照射期間は、前述の蓄積期間ＡＴ１に対応する。
選択部８３は、第１補正画像取得部８１により取得された複数の第１補正画像ＣＰ１から、実際にＸ線画像ＸＰの補正に用いる、少なくとも２以上の第１補正画像ＣＰ１を選択する選択処理を行う。具体的には、選択部８３は、図１２に示すように、タイマー７３を用いて、直前のＸ線撮影が終了した時点（例えば、逐次読み出しが終了した時点）からの経過時間を計時する。選択部８３は、直前のＸ線撮影が終了した時点から一定時間Ｔが経過した後に取得された第１補正画像ＣＰ１を、平均化対象として選択する。なお、Ｘ線撮影の最も直前の第１補正画像ＣＰ１は、図１１に示したようにＸ線照射の影響を受けているため、平均化対象からは除外する。
画素領域４０に設けられたシンチレータは、Ｘ線の照射を受けて発光するが、Ｘ線の照射が停止された後も発光が残存する。以下、Ｘ線の照射後に残る発光による像を「残像」という。残像量は、Ｘ線の照射が停止された後、時間とともに次第に減少する。一定時間Ｔは、残像量が閾値以下に低下する時間、又は残像量の変化率が閾値以下に低下する時間に対応する。したがって、選択部８３が選択する第１補正画像ＣＰ１には、残像の影響が抑制される。
図１２は、Ｘ線撮影の直前に、６枚の第１補正画像ＣＰ１が取得される態様を示している。これらの６枚の第１補正画像ＣＰ１を区別するために、時間順に、１から６の番号を付している。図１２に示す例では、直前のＸ線撮影が終了した時点から一定時間Ｔが経過した後に取得される第１補正画像ＣＰ１は、「３」から「６」である。このうち、「６」の第１補正画像ＣＰ１は、Ｘ線照射の影響を受けているため除外される。したがって、図１２に示す例では、選択部８３により、「３」から「５」の３枚の第１補正画像ＣＰ１が平均化対象として選択される。選択部８３は、選択した平均化対象の情報をオフセット補正部８５に供給する。
図６において、キャリブレーション画像取得部８４は、第２補正画像取得部８４Ａと、第３補正画像取得部８４Ｂとを有する。キャリブレーション画像取得部８４は、電子カセッテ１３の起動時又は保守時などのキャリブレーション時に、Ｘ線が照射されていない状態で、キャリブレーション画像を取得する。図７に示すように、キャリブレーション画像の取得は、Ｘ線撮影及び第１補正画像ＣＰ１の取得より前に行われる。キャリブレーションは、例えば、電子カセッテ１３の起動時に、オペレータの操作によらず自動的に実行される。なお、キャリブレーションは、オペレータの操作に応じて実行されてもよい。
キャリブレーション画像には、第２補正画像ＣＰ２と、第３補正画像ＣＰ３とが含まれる。第２補正画像取得部８４Ａは、第１補正画像ＣＰ１と同じ読み出し方式（すなわち、ビニング読み出し方式）で、第２補正画像ＣＰ２を取得する第２補正画像取得処理を行う。第３補正画像取得部８４Ｂは、Ｘ線画像ＸＰと同じ読み出し方式（すなわち、逐次読み出し方式）で、第３補正画像ＣＰ３を取得する第３補正画像取得処理を行う。
第３補正画像取得部８４Ｂは、Ｘ線が照射されていない状態で読み出し部４５を駆動すること以外、Ｘ線画像生成部８０と同様の駆動方式で読み出し部４５を駆動する。
第２補正画像取得部８４Ａは、Ｘ線が照射されていない状態で、第３補正画像取得部８４Ｂが第３補正画像ＣＰ３を取得する直前に、読み出し部４５を駆動して第２補正画像ＣＰ２を取得する。本実施形態では、第２補正画像取得部８４Ａが取得する第２補正画像ＣＰ２の枚数は一枚である。第２補正画像取得部８４Ａは、第２補正画像ＣＰ２の取得枚数が第１補正画像ＣＰ１の取得枚数と異なること以外、第１補正画像取得部８１と同様の駆動方式で読み出し部４５を駆動する。
第２補正画像取得部８４Ａ及び第３補正画像取得部８４Ｂは、それぞれ取得した第２補正画像ＣＰ２及び第３補正画像ＣＰ３を、補正画像記憶部８７に記憶させる。
図１３は、オフセット補正部８５によるオフセット補正の概要を示す。オフセット補正部８５は、第１補正画像ＣＰ１、第２補正画像ＣＰ２、及び第３補正画像ＣＰ３に基づき、Ｘ線画像ＸＰを補正する補正処理を行う。
図６に示すように、オフセット補正部８５は、平均画像生成部９０と、差分画像生成部９１と、変換部９２と、減算部９３とを有する。平均画像生成部９０は、選択部８３により選択された平均化対象に含まれる複数の第１補正画像ＣＰ１を平均化することにより、平均画像ＡＰを生成する。具体的には、平均画像生成部９０は、平均化対象に含まれる複数の第１補正画像ＣＰ１を補正画像記憶部８７から取得して、取得した複数の第１補正画像ＣＰ１の加算画素信号ＡＳを、対応する加算画素ごとに平均化する。この平均化により生成された平均画像ＡＰは、第１補正画像ＣＰ１よりもランダムノイズが抑制される。平均画像生成部９０は、生成した平均画像ＡＰを補正画像記憶部８７に記憶させる。
差分画像生成部９１は、補正画像記憶部８７から平均画像ＡＰ及び第２補正画像ＣＰ２を取得し、取得した平均画像ＡＰと第２補正画像ＣＰ２との差分画像ＤＰを生成する。差分画像生成部９１は、例えば、平均画像ＡＰから第２補正画像ＣＰ２を、対応する加算画素ごとに減算することにより、差分画像ＤＰを生成する。差分画像生成部９１は、生成した差分画像ＤＰを補正画像記憶部８７に記憶させる。
変換部９２は、補正画像記憶部８７から差分画像ＤＰを取得し、取得した差分画像ＤＰに対して、蓄積時間の乗算処理と、Ｘ線画像ＸＰに画像サイズを合わせるための拡縮処理との少なくとも一方を行う。本実施形態では、差分画像ＤＰに対して、乗算処理と拡縮処理との両方を行う。
変換部９２は、Ｘ線撮影時における蓄積期間ＡＴ１と、第１補正画像及び第２補正画像の取得時における蓄積期間ＡＴ２との比（Ａ１／Ａ２）を係数として差分画像ＤＰの各画素値に乗じる乗算処理を行う。また、変換部９２は、ビニング読み出しにより縮小された方向（本実施形態ではＹ方向）に、差分画像ＤＰを拡大することにより、差分画像ＤＰの画像サイズをＸ線画像ＸＰの画像サイズに合わせる拡大処理を行う（図１３参照）。この拡大処理は、例えば、補完処理により行われる。
また、変換部９２は、Ｘ線撮影時における読み出し方式（逐次読み出し方式）と、第１補正画像及び第２補正画像の取得時における読み出し方式（ビニング読み出し方式）との差異に応じた変換係数の乗算を行う。逐次読み出し方式では、１画素分の電荷が信号処理回路４２により画素信号に変換されるのに対して、ビニング読み出し方式では、複数の画素から出力された電荷を加算した後、信号処理回路４２により画素信号に変換される。信号処理回路４２により電荷を画素信号に変換する変換特性は、必ずしも線形ではない。例えば、４画素分の電荷に基づく加算画素信号は、１画素分の電荷に基づく画素信号の４倍の値からずれる可能性がある。このため、変換部９２は、信号処理回路４２による変換特性の非線形性を補正するための変換係数を、差分画像ＤＰの各画素値に乗じる。変換部９２は、差分画像ＤＰを変換した変換済み差分画像ＤＰＣを補正画像記憶部８７に記憶させる。
減算部９３は、Ｘ線画像記憶部８６からＸ線画像ＸＰを取得し、かつ補正画像記憶部８７から、変換済み差分画像ＤＰＣと第３補正画像ＣＰ３とを取得する。減算部９３は、取得したＸ線画像ＸＰから、変換済み差分画像ＤＰＣと第３補正画像ＣＰ３とをそれぞれ減算する減算処理を行う。減算部９３は、減算処理の結果得られる補正済みＸ線画像ＸＰＣを、Ｘ線画像記憶部８６に記憶させる。補正済みＸ線画像ＸＰＣは、例えば、ディスプレイ１４Ｂ（図１参照）に表示される。
次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム２の作用を、図１４及び図１５に示すフローチャートを参照しながら説明する。図１４は、キャリブレーション時の処理手順を説明するフローチャートである。図１５は、Ｘ線撮影時の処理手順を説明するフローチャートである。
まず、電子カセッテ１３の制御部４３は、電子カセッテ１３の電源スイッチ３３（図３参照）がオペレータにより押下されることにより、電子カセッテ１３が起動したか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御部４３が、電子カセッテ１３が起動したと判定すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、第２補正画像取得部８４Ａは、ビニング読み出し方式で読み出し部４５を駆動することにより、第２補正画像ＣＰ２を取得する（ステップＳ１１）。第２補正画像取得部８４Ａは、取得した第２補正画像ＣＰ２を補正画像記憶部８７に保存する（ステップＳ１２）。
次に、第３補正画像取得部８４Ｂは、逐次読み出し方式で読み出し部４５を駆動することにより、第３補正画像ＣＰ３を取得する（ステップＳ１３）。第３補正画像取得部８４Ｂは、取得した第３補正画像ＣＰ３を補正画像記憶部８７に保存する（ステップＳ１４）。以上により、キャリブレーション動作が終了する。
次に、Ｘ線撮影に際して、オペレータは、被写体を立位撮影台１５又は臥位撮影台１６の撮影位置にセットし、かつ、電子カセッテ１３の位置調節を行う。また、オペレータは、電子カセッテ１３の位置及び被写体の撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１０の位置、及び照射野の大きさを調整する。そして、オペレータは、線源制御装置１１とコンソール１４とに、撮影条件を設定する。コンソール１４で設定された撮影条件は、電子カセッテ１３に送信される。
電子カセッテ１３の制御部４３は、コンソール１４から送信される撮影条件を待ち受ける（ステップＳ２０）。制御部４３が、通信Ｉ／Ｆ４４を介してコンソール１４から撮影条件を受信すると（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、第１補正画像取得部８１は、ビニング読み出し方式で読み出し部４５を駆動することにより、第１補正画像ＣＰ１を取得する（ステップＳ２１）。第１補正画像取得部８１は、取得した第１補正画像ＣＰ１を補正画像記憶部８７に保存する（ステップＳ２２）。
照射開始検出部８２は、ビニング読み出し動作中に動作することにより、ビニング読み出し中に得られる加算画素信号ＡＳに基づいて、Ｘ線の照射開始を検出する（ステップＳ２３）。照射開始検出部８２によりＸ線の照射開始が検出されない場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、ステップＳ２１及びステップＳ２２の処理が繰り返し行われる。
Ｘ線撮影に際して、オペレータは、照射スイッチ１２を半押しすることにより、撮影準備を指示する。照射スイッチ１２が半押しされると、高電圧発生器２１に対してウォームアップ指示信号が発せられ、Ｘ線源１０のウォームアップが開始される。次に、オペレータによって照射スイッチ１２が全押しされると、Ｘ線源１０から被写体に向けてＸ線が照射される。
照射開始検出部８２がＸ線の照射開始を検出すると（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、Ｘ線画像生成部８０は、ビニング読み出しを停止させるとともに、タイマー７３を用いて照射時間の計時を開始する。これにより、画素領域４０は、電荷蓄積状態となり、被写体を介して照射されるＸ線の照射量に応じた電荷を蓄積する。Ｘ線画像生成部８０は、撮影条件に含まれる照射時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２４）。
Ｘ線画像生成部８０は、照射時間が経過したと判定すると（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、逐次読み出し方式で読み出し部４５を駆動することにより、Ｘ線画像ＸＰを生成する（ステップＳ２５）。Ｘ線画像生成部８０は、生成したＸ線画像ＸＰをＸ線画像記憶部８６に保存する（ステップＳ２６）。
次に、選択部８３は、Ｘ線撮影の直前に取得された複数の第１補正画像ＣＰ１から平均化対象とする第１補正画像ＣＰ１を選択する（ステップＳ２７）。具体的には、選択部８３は、前述のように、直前のＸ線撮影が終了した時点から一定時間Ｔが経過した後に取得された第１補正画像ＣＰ１を、平均化対象として選択し、かつ、Ｘ線撮影の最も直前の第１補正画像ＣＰ１は除外する。平均画像生成部９０は、選択部８３により選択された平均化対象に含まれる複数の第１補正画像ＣＰ１を平均化することにより、平均画像ＡＰを生成する（ステップＳ２８）。
次に、差分画像生成部９１は、第２補正画像ＣＰ２との差分画像ＤＰを生成する（ステップＳ２９）。変換部９２は、差分画像ＤＰに対して、蓄積時間の乗算処理と、Ｘ線画像ＸＰに画像サイズを合わせるための拡縮処理と、読み出し方式の差異に応じた変換係数の乗算処理とを行うことにより、変換済み差分画像ＤＰＣを生成する（ステップＳ３０）。そして、減算部９３は、Ｘ線画像ＸＰから、変換済み差分画像ＤＰＣと第３補正画像ＣＰ３とをそれぞれ減算する減算処理を行うことにより、補正済みＸ線画像ＸＰＣを生成する（ステップＳ３１）。減算部９３は、生成した補正済みＸ線画像ＸＰＣをＸ線画像記憶部８６に保存する（ステップＳ３２）。
図１６は、Ｘ線画像ＸＰ、第１補正画像ＣＰ１、第２補正画像ＣＰ２、及び第３補正画像ＣＰ３に含まれるノイズ成分を示す模式図である。第１補正画像ＣＰ１、第２補正画像ＣＰ２、及び第３補正画像ＣＰ３は、Ｘ線が照射されていな状態で取得されたものであるので、主として、暗電流ノイズ（ＤＣＮ：Dark Current Noise）と、固定パターンノイズ（ＦＰＮ：Fixed Pattern Noise）とを含む。
ＤＣＮは、主として、熱により各画素５０内で発生する暗電流に起因する。ＦＰＮは、主として、各信号線５４に接続された積分器６０の特性のばらつきに起因する。ＤＣＮは、熱に起因するため、温度変化により変動する。一方、ＦＰＮは、積分器６０の特性に起因するものであるので、温度変化には依存せず一定である。
Ｘ線画像ＸＰには、Ｘ線の照射に起因したＸ線成分の他に、ＤＣＮ及びＦＰＮが含まれる。
キャリブレーションは、例えば、電子カセッテ１３の起動時に実行されるので、キャリブレーションが行われてからＸ線撮影時までに、長い時間が経過することがある。この間に温度変化が生じた場合には、ＤＣＮが変動する。特に、電子カセッテ１３は可搬型で小型であることから、熱容量が小さいので、環境の温度変化の影響を受けやすい。また、電子カセッテ１３は、照射開始検出を周期的に行うので、消費電力が大きく、熱が生じることから、温度変化が生じやすい。このように、電子カセッテ１３は、ＤＣＮの変動量が大きいことから、キャリブレーション時に取得した補正画像のみでは、Ｘ線画像ＸＰを精度よくオフセット補正することはできない。
本実施形態の電子カセッテ１３では、Ｘ線画像生成処理を含むＸ線撮影の直前に、Ｘ線が照射されていない状態で取得した複数の第１補正画像ＣＰ１の平均画像ＡＰに基づいてＸ線画像ＸＰを補正するので、Ｘ線画像ＸＰを精度よくオフセット補正することができる。
また、本実施形態の電子カセッテ１３では、Ｘ線撮影の直前に、Ｘ線が照射されていない状態において、ビニング読み出しで、画素領域４０から画素信号を複数回読み出すことにより、複数の第１補正画像ＣＰ１を取得する。これにより、Ｘ線撮影の直前のタイムラグを短縮することができる。
さらに、本実施形態の電子カセッテ１３では、直前のＸ線撮影からの経過時間に応じて、複数の第１補正画像ＣＰ１から平均化対象を選択し、選択した第１補正画像ＣＰ１を平均化することにより得られる平均画像に基づいて、Ｘ線画像ＸＰを補正する。これにより、オフセット補正の精度の向上とともに、残像の影響を抑制することができる。
また、本実施形態の電子カセッテ１３では、平均画像ＡＰと第２補正画像ＣＰ２との差分画像ＤＰに基づいてＸ線画像ＸＰを補正する。差分画像ＤＰは、キャリブレーション時からのＤＣＮの変動量に対応するので、ＤＣＮの変動量を精度よく補正することができる。
また、本実施形態の電子カセッテ１３では、第３補正画像ＣＰ３と差分画像ＤＰに基づいてＸ線画像ＸＰを補正する。第３補正画像ＣＰ３は、Ｘ線画像ＸＰと同じ読み出し方式で取得された補正画像であるので、オフセット補正の精度がさらに向上する。
また、本実施形態の電子カセッテ１３では、第３補正画像ＣＰ３を取得する直前に、第２補正画像ＣＰ２を取得する。これにより、Ｘ線撮影時に取得する第１補正画像ＣＰ１及びＸ線画像ＸＰと同様の読み出しタイミングで、第２補正画像ＣＰ２及び第３補正画像ＣＰ３が取得されるので、オフセット補正の精度がさらに向上する。
また、本実施形態の電子カセッテ１３では、差分画像ＤＰに対して、蓄積時間の乗算処理又はＸ線画像ＸＰに画像サイズを合わせるための拡縮処理と、読み出し方式の差異に応じた変換係数の乗算とを行う。これにより、オフセット補正の精度がさらに向上する。
［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、選択部８３による平均化対象の選択処理が第１実施形態と異なる。第２実施形態のＸ線撮影システムのその他の構成は、第１実施形態のＸ線撮影システム２の構成と同一である。
本実施形態では、選択部８３は、照射開始検出部８２と同様に、ビニング読み出しにより読み出される加算画素信号ＡＳの信号値を監視することにより、平均化対象とする第１補正画像ＣＰ１を選択する。具体的には、選択部８３は、図１７に示すように、加算画素信号ＡＳの信号値に基づいて、残像の時間的な変化率を算出する。そして、選択部８３は、残像の変化率が一定値Ｒ以下である期間に取得された第１補正画像ＣＰ１を、平均化対象として選択する。
このように、本実施形態では、第１実施形態のように、直前のＸ線撮影が終了した時点からの経過時間ではなく、加算画素信号ＡＳに基づいて算出した残像の変化率に基づいて第１補正画像ＣＰ１を選択する。このため、本実施形態では、残像の特性が異なる場合においても、残像の影響が小さい第１補正画像ＣＰ１を選択することができる。
また、選択部８３は、複数の信号線５４を介して得られる加算画素信号ＡＳの画素行ごとの最大値に基づいて、残像の変化率を算出してもよい。また選択部８３は、加算画素信号ＡＳの画素行ごとの最大値に代えて、平均値、又は合算値に基づいて残像の変化率を算出してもよい。選択部８３は、第１補正画像ＣＰ１に基づいて残像の時間的な変化率を算出するものであればよい。
［第３実施形態］
次に、本開示の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２補正画像取得部８４Ａと第３補正画像取得部８４Ｂとの読み出し方式が第１実施形態と異なる。第３実施形態のＸ線撮影システムのその他の構成は、第１実施形態のＸ線撮影システム２の構成と同一である。
本実施形態では、第２補正画像取得部８４Ａは、画素領域４０に含まれるすべての画素５０のゲート（ＴＦＴ５２のゲート電極）をオフとした状態で読み出し部４５を駆動する。同様に、第３補正画像取得部８４Ｂは、画素領域４０に含まれるすべての画素５０のゲートをオフとした状態で読み出し部４５を駆動する。すなわち、第２補正画像取得部８４Ａ及び第３補正画像取得部８４Ｂは、ゲートドライバ４１から走査線５３にゲートパルスを与えないこと以外、第１実施形態と同様の読み出し方式で読み出し部４５を駆動する。
図１８は、本実施形態において取得されるＸ線画像ＸＰ、第１補正画像ＣＰ１、第２補正画像ＣＰ２、及び第３補正画像ＣＰ３に含まれるノイズ成分を示す模式図である。本実施形態では、キャリブレーション時には、画素５０のゲートをオフとした状態で第２補正画像ＣＰ２及び第３補正画像ＣＰ３が取得される。このため、第２補正画像ＣＰ２及び第３補正画像ＣＰ３には、画素５０で発生するＤＣＮは含まれず、主として、ＦＰＮが含まれる。したがって、本実施形態では、平均画像ＡＰと第２補正画像ＣＰ２との差分画像ＤＰは、ＤＣＮの変動量ではなく、ＤＣＮ自体となる。
本実施形態においても、オフセット補正部８５が第１実施形態と同様の補正処理（図１３参照）を実行することにより、第１実施形態と同様の補正済みＸ線画像ＸＰＣが得られる。
［その他の変形例］
上記各実施形態では、第１補正画像ＣＰ１及び第２補正画像ＣＰ２を、ビニング読み出し方式で読み出し部４５を駆動することにより取得しているが、逐次読み出し方式で読み出し部４５を駆動することにより取得してもよい。この場合、第１補正画像ＣＰ１及び第２補正画像ＣＰ２の取得時の蓄積時間が、Ｘ線画像ＸＰ及び第３補正画像ＣＰ３の取得時の蓄積時間よりも短ければよい。すなわち、第１補正画像ＣＰ１及び第２補正画像ＣＰ２は、Ｘ線画像ＸＰよりも短い蓄積時間、又はビニング読み出しで取得されたものであればよい。
また、上記各実施形態では、第２補正画像取得部８４Ａは、１枚の第２補正画像ＣＰ２を取得しているが、第１補正画像ＣＰ１と同様に、複数枚の第２補正画像ＣＰ２を取得してもよい。この場合、複数枚の第２補正画像ＣＰ２を平均化した平均画像と、上記平均画像ＡＰとの差分を取った画像を、差分画像ＤＰとすればよい。
また、上記各実施形態では、補正処理としてオフセット補正のみを行っているが、オフセット補正に加えて、画像検出部３０のＸ線照射に対する感度ばらつきを補正するためのゲイン補正、及び欠陥画素補正などを行ってもよい。
また、本開示の技術は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用して被写体を撮影するシステムにも適用することができる。
上記各実施形態において、例えば、Ｘ線画像生成部８０、第１補正画像取得部８１、照射開始検出部８２、選択部８３、キャリブレーション画像取得部８４、及びオフセット補正部８５といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。
各種のプロセッサには、ＣＰＵ、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array) 等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。
１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成
してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。
本開示の技術は、上記各実施形態に限らず、要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。さらに、本開示の技術は、プログラムに加えて、プログラムを非一時的に記憶する、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体にもおよぶ。
２ 線撮影システム
２Ａ Ｘ線発生装置
２Ｂ Ｘ線撮影装置
１０ Ｘ線源
１１ 線源制御装置
１２ 照射スイッチ
１３ 電子カセッテ
１４ コンソール
１４Ａ 入力デバイス
１４Ｂ ディスプレイ
１４Ｃ ストレージデバイス
１５ 立位撮影台
１５Ａ ホルダ
１６ 臥位撮影台
１６Ａ ホルダ
２１ 高電圧発生器
２２ 制御部
２３ メモリ
２４ タッチパネル
２５ タイマー
３０ 画像検出部
３１ 筐体
３１Ａ 前面
３２ Ｘ線透過板
３３ 電源スイッチ
４０ 画素領域
４１ ゲートドライバ
４２ 信号処理回路
４３ 制御部
４４ 通信Ｉ／Ｆ
４５ 読み出し部
５０ 画素
５１ 光電変換部
５２ ＴＦＴ
５３ 走査線
５４ 信号線
６０ 積分器
６１ オペアンプ
６２ キャパシタ
６３ リセットスイッチ
６４ 増幅器
６５ ＣＤＳ回路
６６ マルチプレクサ
６７ アナログ／デジタル変換器
７０ ＣＰＵ
７１ ストレージ
７２ メモリ
７３ タイマー
７４ 作動プログラム
８０ Ｘ線画像生成部
８１ 第１補正画像取得部
８２ 照射開始検出部
８３ 選択部
８４ キャリブレーション画像取得部
８４Ａ 第２補正画像取得部
８４Ｂ 第３補正画像取得部
８５ オフセット補正部
８６ Ｘ線画像記憶部
８７ 補正画像記憶部
９０ 平均画像生成部
９１ 差分画像生成部
９２ 変換部
９３ 減算部
ＡＰ 平均画像
ＡＳ 加算画素信号
ＡＴ１，ＡＴ２ 蓄積期間
ＣＰ１ 第１補正画像
ＣＰ２ 第２補正画像
ＣＰ３ 第３補正画像
ＤＰ 差分画像
ＤＰＣ 変換済み差分画像
Ｒ 一定値
Ｓ 画素信号
Ｔ 一定時間
Ｖｔｈ 閾値
ＸＰ Ｘ線画像
ＸＰＣ 補正済みＸ線画像

Claims (7)

  1. 放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域と、
    前記画素領域から画素信号を読み出す読み出し部と、
    少なくとも１つのプロセッサとを備え、
    前記プロセッサは、
    放射線が照射された状態で前記画素領域から画素信号を読み出して放射線画像を生成する放射線画像生成処理と、
    前記放射線画像生成処理を含む放射線撮影の直前に、放射線が照射されていない状態で、前記画素領域に含まれる隣接する２以上の画素に蓄積された電荷を加算して読み出すビニング読み出し方式で加算画素信号を複数回読み出すことにより、複数の第１補正画像を取得する第１補正画像取得処理と、
    前記ビニング読み出し方式で読み出される前記加算画素信号の信号値を監視し、前記信号値が閾値以上となった際に前記放射線の照射が開始されたと判定する照射開始検出処理と、
    直前の放射線撮影からの経過時間が一定値以上である期間に取得された複数の前記第１補正画像であって、前記信号値が閾値以上となった前記加算画素信号を含む前記第１補正画像が除外された複数の前記第１補正画像を平均化対象として選択する選択処理と、
    前記平均化対象として選択した前記第１補正画像を平均化することにより得られる平均画像に基づいて、前記放射線画像を補正する補正処理と、
    を実行する放射線画像検出装置。
  2. 前記プロセッサは、
    前記第１補正画像取得処理により前記第１補正画像を取得する前に、放射線が照射されていない状態で、前記第１補正画像と同じ読み出し方式で第２補正画像を取得する第２補正画像取得処理を実行し、
    前記補正処理において、前記平均画像と前記第２補正画像との差分画像に基づいて前記放射線画像を補正する
    請求項１に記載の放射線画像検出装置。
  3. 前記プロセッサは、
    前記第１補正画像取得処理により前記第１補正画像を取得する前に、放射線が照射されていない状態で、前記放射線画像と同じ読み出し方式で第３補正画像を取得する第３補正画像取得処理を実行し、
    前記補正処理において、前記第３補正画像と前記差分画像に基づいて前記放射線画像を補正する
    請求項２に記載の放射線画像検出装置。
  4. 前記プロセッサは、前記第３補正画像取得処理により前記第３補正画像を取得する直前に、前記第２補正画像取得処理により前記第２補正画像を取得する
    請求項３に記載の放射線画像検出装置。
  5. 前記プロセッサは、
    前記補正処理において、前記差分画像に対して、蓄積時間の乗算処理又は前記放射線画像に画像サイズを合わせるための拡縮処理と、読み出し方式の差異に応じた変換係数の乗算とを行った後、前記放射線画像から前記差分画像及び前記第３補正画像を減算する
    請求項３に記載の放射線画像検出装置。
  6. 放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域と、
    前記画素領域から画素信号を読み出す読み出し部と、
    を備える放射線画像検出装置の作動方法であって、
    放射線が照射された状態で前記画素領域から画素信号を読み出して放射線画像を生成する放射線画像生成ステップと、
    前記放射線画像生成ステップを含む放射線撮影の直前に、放射線が照射されていない状態で、前記画素領域に含まれる隣接する２以上の画素に蓄積された電荷を加算して読み出すビニング読み出し方式で加算画素信号を複数回読み出すことにより、複数の第１補正画像を取得する第１補正画像取得ステップと、
    前記ビニング読み出し方式で読み出される前記加算画素信号の信号値を監視し、前記信号値が閾値以上となった際に前記放射線の照射が開始されたと判定する照射開始検出ステップと、
    直前の放射線撮影からの経過時間が一定値以上である期間に取得された複数の前記第１補正画像であって、前記信号値が閾値以上となった前記加算画素信号を含む前記第１補正画像が除外された複数の前記第１補正画像を平均化対象として選択する選択ステップと、
    前記平均化対象として選択した前記第１補正画像を平均化することにより得られる平均画像に基づいて、前記放射線画像を補正する補正ステップと、
    を有する放射線画像検出装置の作動方法。
  7. 放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域と、
    前記画素領域から画素信号を読み出す読み出し部と、
    少なくとも１つのプロセッサと、
    を備える放射線画像検出装置を作動させる作動プログラムであって、
    放射線が照射された状態で前記画素領域から画素信号を読み出して放射線画像を生成する放射線画像生成処理と、
    前記放射線画像生成処理を含む放射線撮影の直前に、放射線が照射されていない状態で、前記画素領域に含まれる隣接する２以上の画素に蓄積された電荷を加算して読み出すビニング読み出し方式で加算画素信号を複数回読み出すことにより、複数の第１補正画像を取得する第１補正画像取得処理と、
    前記ビニング読み出し方式で読み出される前記加算画素信号の信号値を監視し、前記信号値が閾値以上となった際に前記放射線の照射が開始されたと判定する照射開始検出処理と、
    直前の放射線撮影からの経過時間が一定値以上である期間に取得された複数の前記第１補正画像であって、前記信号値が閾値以上となった前記加算画素信号を含む前記第１補正画像が除外された複数の前記第１補正画像を平均化対象として選択する選択処理と、
    前記平均化対象として選択した前記第１補正画像を平均化することにより得られる平均画像に基づいて、前記放射線画像を補正する補正処理と、
    を前記プロセッサに実行させる作動プログラム。
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