JP7376395B2 - 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）。
特開２０１４－１６８６０２号公報
特許文献１には、Ｘ線に対する画素の感度差等を補正するためにゲインデータ（以下、ゲイン画像という。）を予め取得することが記載されている。特許文献１では、Ｘ線画像から、Ｘ線撮影の直前に取得されたオフセットデータ（以下、直前オフセット画像という。）を減算した補正後のＸ線画像に対してゲイン補正が行われる。
ゲイン補正の補正精度を高めるために、特許文献１に記載のゲイン補正方法に代えて、Ｘ線画像と直前オフセット画像とに対して個別にゲイン補正を行った後、ゲイン補正後のＸ線画像からゲイン補正後の直前オフセット画像を減算することが考えられる。この場合、Ｘ線画像を補正するためのゲインデータ（以下、第１ゲイン画像という。）と、直前オフセット画像を補正するためのゲインデータ（以下、第２ゲイン画像という。）とを個別に取得する必要がある。
直前オフセット画像は、Ｘ線が照射されていない状態で取得された画像であるので、Ｘ線に対する画素の感度差に起因する感度分布は含んでいないが、画素から読み出し部に流れる暗電流に起因する高周波ノイズを含んでいる。第２ゲイン画像は、暗電流に起因する高周波ノイズを表す画像である必要がある。
しかしながら、通常、ゲインデータには、Ｘ線に対する画素の感度分布と、暗電流に起因する高周波ノイズとの両方が含まれている。このため、従来の方法で取得されたゲインデータは、第１ゲイン画像として用いることが可能であるが、第２ゲイン画像として用いることはできない。そこで、暗電流に起因する高周波ノイズを表す第２ゲイン画像を精度よく取得可能とすること、すなわち、直前オフセット画像を精度よくゲイン補正することを可能とすることが望まれている。
本開示の技術は、直前オフセット画像を精度よくゲイン補正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を目的とする。
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、放射線源から照射された放射線に応じた電荷を蓄積することにより、放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域を有しており、放射線源と画素領域との間に被写体を配置した状態で、放射線源から画素領域に向けて放射線を照射し、画素領域から電荷に応じた画素信号を読み出す放射線撮影を行うことにより、被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出装置において、少なくとも１つのプロセッサを備え、プロセッサは、放射線画像を補正するための補正用画像を取得する補正用画像取得処理を実行し、補正用画像取得処理は、被写体が配置されていない状態で、放射線が照射された画素領域から、画素信号を読み出すことにより、第１ゲイン画像を取得する第１ゲイン画像取得処理と、被写体が配置されず、かつ放射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、照射前画像を取得する照射前画像取得処理と、被写体が配置されていない状態で、電荷が飽和する線量の放射線が照射された後、画素領域の画素に蓄積された電荷を破棄する破棄処理と、破棄処理を行った後、画素領域から画素信号を読み出すことにより照射後画像を取得する照射後画像取得処理と、照射後画像から照射前画像を減算することにより第２ゲイン画像を取得する第２ゲイン画像取得処理と、を含む。
プロセッサは、
照射後画像取得処理において、破棄処理を行った後、画素領域から画素信号を繰り返し読み出すことにより、複数の照射後画像を取得し、
第２ゲイン画像取得処理において、複数の照射後画像を平均化した平均画像から照射前画像を減算することにより、第２ゲイン画像を取得することが好ましい。
プロセッサは、照射前画像取得処理及び照射後画像取得処理において、複数の第１ゲイン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読み出すことにより、照射前画像及び照射後画像を取得することが好ましい。
補正用画像取得処理は、被写体が配置されず、かつ放射線が照射されていない状態で、第１ゲイン画像と同じ読み出し方式によって、画素領域から画素信号を読み出すことにより、補正用の第１オフセット画像を取得する第１オフセット画像取得処理と、被写体が配置されずかつ放射線が照射されていない状態で、第２ゲイン画像と同じ読み出し方式によって、画素領域から画素信号を読み出すことにより、補正用の第２オフセット画像を取得する第２オフセット画像取得処理と、放射線撮影の直前に、第２ゲイン画像と同じ読み出し方式によって、画素領域から画素信号を読み出すことにより、補正用の直前オフセット画像を取得する直前オフセット画像取得処理と、をさらに含み、プロセッサは、放射線画像から第１オフセット画像を減算することにより、一次補正済み放射線画像を生成する一次補正処理と、直前オフセット画像から第２オフセット画像を減算することによりオフセット差分画像を生成するオフセット差分画像生成処理と、第１ゲイン画像に基づいて一次補正済み画像にゲイン補正を行うことにより二次補正済み画像を生成する二次補正処理と、第２ゲイン画像に基づいてオフセット差分画像にゲイン補正を行うことによりゲイン補正済みオフセット差分画像を生成するゲイン補正済みオフセット差分画像生成処理と、ゲイン補正済みオフセット差分画像に対してローパスフィルタ処理を行うノイズ低減処理と、二次補正済み画像から、ローパスフィルタ処理が行われたゲイン補正済みオフセット差分画像を減算することにより、三次補正済み画像を生成する三次補正処理と、を実行することが好ましい。
プロセッサは、画素のゲートをオフとした状態で、第１オフセット画像取得処理及び第２オフセット画像取得処理を実行することが好ましい。
プロセッサは、ゲイン補正済みオフセット差分画像に対して、放射線画像との蓄積時間の差異に基づく乗算処理、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基づく変換係数の乗算処理とを行うことにより得られた変換済み画像に対して、ノイズ低減処理を行うことが好ましい。
本開示の放射線画像検出装置の作動方法は、放射線源から照射された放射線に応じた電荷を蓄積することにより、放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域を有しており、放射線源と画素領域との間に被写体を配置した状態で、放射線源から画素領域に向けて放射線を照射し、画素領域から電荷に応じた画素信号を読み出す放射線撮影を行うことにより、被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出装置の作動方法であって、被写体が配置されていない状態で、放射線が照射された画素領域から、画素信号を読み出すことにより、第１ゲイン画像を取得する第１ゲイン画像取得ステップと、被写体が配置されず、かつ放射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、照射前画像を取得する照射前画像取得ステップと、被写体が配置されていない状態で、電荷が飽和する線量の放射線が照射された後、画素領域の画素に蓄積された電荷を破棄する破棄ステップと、電荷を破棄した後、画素領域から画素信号を読み出すことにより照射後画像を取得する照射後画像取得ステップと、照射後画像から照射前画像を減算することにより第２ゲイン画像を生成する第２ゲイン画像生成ステップと、を含む。
本開示の作動プログラムは、放射線源から照射された放射線に応じた電荷を蓄積することにより、放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域を有しており、放射線源と画素領域との間に被写体を配置した状態で、放射線源から画素領域に向けて放射線を照射し、画素領域から電荷に応じた画素信号を読み出す放射線撮影を行うことにより、被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出装置に含まれる少なくとも１つのプロセッサを作動させる作動プログラムであって、被写体が配置されていない状態で、放射線が照射された画素領域から、画素信号を読み出すことにより、第１ゲイン画像を取得する第１ゲイン画像取得処理と、被写体が配置されず、かつ放射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、照射前画像を取得する照射前画像取得処理と、被写体が配置されていない状態で、電荷が飽和する線量の放射線が照射された後、画素領域の画素に蓄積された電荷を破棄する破棄処理と、破棄処理を行った後、画素領域から画素信号を読み出すことにより照射後画像を取得する照射後画像取得処理と、照射後画像から照射前画像を減算することにより第２ゲイン画像を生成する第２ゲイン画像生成処理と、をプロセッサに実行させる。
本開示の技術によれば、直前オフセット画像を精度よくゲイン補正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の概要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。 Ｘ線撮影時のゲートパルスのタイミング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。 補処理正の概要を示す模式図である。 補正処理部の機能構成を示すブロック図である。 ゲイン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。 オフセット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、直前オフセット画像、第１オフセット画像、第２オフセット画像、第１ゲイン画像、及び第２ゲイン画像に含まれるノイズ成分を示す模式図である。 第２ゲイン画像の取得処理に係る第１の変形例を示す模式図である。 第２ゲイン画像の取得処理に係る第２の変形例を示す模式図である。
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ＣＤＳ回路６５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。ＣＤＳ回路６５は、サンプルホールド回路を有している。ＣＤＳ回路６５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ＣＤＳ回路６５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ＣＤＳ回路６５との間に限られず、ＣＤＳ回路６５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画像を取得するキャリブレーション処理と、取得したオフセット画像に基づいて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、照射開始検出部８２、補正画像取得処理部９０、及び補正処理部１００が実現される。補正画像取得処理部９０には、第１ゲイン画像取得部９１、照射前画像取得部９２Ａ、破棄部９２Ｂ、照射後画像取得部９２Ｃ、第２ゲイン画像取得部９２、第１オフセット画像取得部９３、第２オフセット画像取得部９４、及び直前オフセット画像取得部９５が含まれる。また、Ｘ線画像記憶部８６と補正画像記憶部８７とが、それぞれストレージ７１及び／又はメモリ７２を用いて実現されている。
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。
補正画像取得処理部９０に含まれる直前オフセット画像取得部９５は、図７に示すように、Ｘ線撮影の直前に動作を行う。直前オフセット画像取得部９５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、直前オフセット画像取得部９５は、読み出した画素信号に基づいて直前オフセット画像ＯＰｉを生成する。すなわち、直前オフセット画像取得部９５は、直前オフセット画像取得処理を行う。また、直前オフセット画像取得部９５は、Ｘ線撮影の直前に、直前オフセット画像取得処理を複数繰り返し実行することにより、複数の直前オフセット画像ＯＰｉを取得する。直前オフセット画像取得部９５は、取得した複数の直前オフセット画像ＯＰｉを補正画像記憶部８７に記憶させる。
直前オフセット画像取得部９５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。直前オフセット画像取得部９５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に基づいて直前オフセット画像ＯＰｉ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、直前オフセット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、直前オフセット画像取得部９５による直前オフセット画像ＯＰｉ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。
直前オフセット画像ＯＰｉ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、直前オフセット画像ＯＰｉ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、直前オフセット画像ＯＰｉ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、直前オフセット画像ＯＰｉ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よりも短時間に直前オフセット画像ＯＰｉを取得することができる。さらに、ＡＴ２＜ＡＴ１とすることにより、より短時間に直前オフセット画像ＯＰｉ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、直前オフセット画像取得部９５により取得される直前オフセット画像ＯＰｉ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、直前オフセット画像ＯＰｉ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、直前オフセット画像取得部９５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。直前オフセット画像取得部９５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。
第１ゲイン画像取得部９１は、Ｘ線撮影システム２の保守時などにおいて、第１ゲイン画像ＧＰ１を取得するゲインキャリブレーション処理を行う。図７に示すように、第１ゲイン画像ＧＰ１の取得は、Ｘ線撮影及び直前オフセット画像ＯＰｉの取得より前に行われる。
第１ゲイン画像取得部９１は、被写体が配置されていない状態でＸ線照射が行われること以外、Ｘ線画像生成部８０と同様の読み出し方式（すなわち、逐次読み出し方式）で読み出し部４５を駆動する。第１ゲイン画像取得部９１は、Ｘ線が照射された画素領域４０から、画素信号Ｓを読み出すことにより、第１ゲイン画像ＧＰ１を取得する第１ゲイン画像取得処理を行う。第１ゲイン画像ＧＰ１を取得する際のＸ線照射は、Ｘ線画像生成部８０によるＸ線画像ＸＰを生成する際のＸ線照射と同様の撮影条件で行われる。
第１ゲイン画像ＧＰ１は、被写体が配置されていない状態で取得されたものであるので、Ｘ線に対する各画素５０の感度差を表す感度差情報を含む画像である。
第２ゲイン画像ＧＰ２の取得は、被写体が配置されていない状態で、ゲインキャリブレーション処理時に行われる。第２ゲイン画像ＧＰ２は、照射前画像取得部９２Ａ、破棄部９２Ｂ、照射後画像取得部９２Ｃ、及び第２ゲイン画像取得部９２が動作することにより取得される。第２ゲイン画像ＧＰ２の取得は、取得した第２ゲイン画像ＧＰ２を補正画像記憶部８７に記憶させる。本実施形態では、第２ゲイン画像ＧＰ２の取得は、第１ゲイン画像ＧＰ１を取得する前に行われるが、第１ゲイン画像ＧＰ１を取得した後に行われてもよい。
第２ゲイン画像ＧＰ２を取得する際には、線源制御装置１１は、画素領域４０に含まれるすべての画素５０に蓄積される電荷が飽和する程度の大線量のＸ線を、Ｘ線源１０から電子カセッテ１３に照射させる。
照射前画像取得部９２Ａは、直前オフセット画像取得部９５と同じ読み出し方式（すなわち、ビニング読み出し方式）で読み出し部４５を駆動する。照射前画像取得部９２Ａは、Ｘ線が照射されていない画素領域４０から、加算画素信号ＡＳを読み出すことにより、照射前画像ＲＰ１を取得する照射前画像取得処理を行う。
照射前画像取得部９２Ａは、大線量のＸ線照射の直前に動作する。照射前画像取得部９２Ａは、直前オフセット画像取得部９５と同様に、照射前画像取得処理を繰り返し実行することにより、複数の照射前画像ＲＰ１を取得する。照射前画像取得部９２Ａは、取得した照射前画像ＲＰ１を補正画像記憶部８７に記憶させる。
破棄部９２Ｂは、大線量のＸ線照射が行われた後、画素領域４０の各画素５０に蓄積された電荷を破棄する破棄処理を行う。例えば、破棄部９２Ｂ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、画素領域４０から画素信号Ｓを読み出し、読み出した画素信号Ｓを破棄する。なお、破棄部９２Ｂ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、画素領域４０から加算画素信号ＡＳを読み出し、読み出した加算画素信号ＡＳを破棄する。
照射後画像取得部９２Ｃは、直前オフセット画像取得部９５と同じ読み出し方式（すなわち、ビニング読み出し方式）で読み出し部４５を駆動する。照射後画像取得部９２Ｃは、Ｘ線が照射されていない画素領域４０から、加算画素信号ＡＳを読み出すことにより、照射後画像ＲＰ２を取得する照射後画像取得処理を行う。
照射後画像取得部９２Ｃは、破棄部９２Ｂが破棄処理を行った直後から動作する。照射後画像取得部９２Ｃは、直前オフセット画像取得部９５と同様に、繰り返し実行することにより、複数の照射後画像ＲＰ２を取得する。照射後画像取得部９２Ｃは、取得した照射後画像ＲＰ２を補正画像記憶部８７に記憶させる。
第２ゲイン画像取得部９２は、補正画像記憶部８７から照射前画像ＲＰ１及び照射後画像ＲＰ２をそれぞれ１枚ずつ取得し、照射後画像ＲＰ２から照射前画像ＲＰ１を減算することにより第２ゲイン画像ＧＰ２を取得する第２ゲイン画像取得処理を行う。なお、Ｘ線照射開始の最も直前に取得された照射前画像ＲＰ１及び照射後画像ＲＰ２は、Ｘ線照射の影響を受けているため、第２ゲイン画像取得部９２は、Ｘ線照射開始の最も直前以外の照射前画像ＲＰ１及び照射後画像ＲＰ２を取得する。第２ゲイン画像取得部９２は、取得した第２ゲイン画像ＧＰ２を補正画像記憶部８７に記憶させる。
照射前画像ＲＰ１は、直前オフセット画像ＯＰｉと同様のノイズ成分を含む画像である。照射前画像ＲＰ１及び直前オフセット画像ＯＰｉは、主として、画素５０で発生する暗電流ノイズ（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。
照射後画像ＲＰ２は、画素領域４０に対して蓄積電荷が飽和する大線量のＸ線照射が行われ、電荷が破棄された状態で取得された画像である。すなわち、照射後画像ＲＰ２は、各画素５０のＴＦＴ５２等の残留電荷（すなわち、残像）による暗電流が各信号線５４に流れた状態で取得された画像である。残像は画素間ばらつきが少ないので、照射後画像ＲＰ２には、Ｘ線に対する各画素５０の感度差を表す感度差情報は含まれない。したがって、照射後画像ＲＰ２は、第１ゲイン画像ＧＰ１とは異なり、主として、読み出し部４５に画素領域４０から暗電流が流れることにより生じる高周波ノイズを多く含む画像である。
このため、照射後画像ＲＰ２から照射前画像ＲＰ１を減算することにより得られる第２ゲイン画像ＧＰ２には、主として、残像による暗電流に起因した高周波ノイズが含まれる。第２ゲイン画像ＧＰ２を用いることにより、直前オフセット画像ＯＰｉを精度よくゲイン補正することができる。
照射開始検出部８２は、ゲインキャリブレーション処理時にも動作を行う。照射開始検出部８２は、照射前画像取得部９２Ａにより取得される照射前画像ＲＰ１に基づいて、Ｘ線発生装置２Ａにより大線量のＸ線の照射が開始されたか否かを検出する。照射開始検出部８２は、Ｘ線の照射開始を検出した際に、照射前画像取得部９２Ａ及び破棄部９２Ｂに対して、照射開始を検出したことを通知する。照射前画像取得部９２Ａは、照射開始検出部８２から通知を受けると、読み出し動作を停止する。破棄部９２Ｂは、照射開始検出部８２から通知を受け取った後、照射時間が経過した後、画素信号Ｓの読み出しを行うことにより、電荷の破棄処理を行う。
また、照射開始検出部８２は、破棄部９２Ｂによる破棄処理の後、照射後画像取得部９２Ｃにより取得される照射後画像ＲＰ２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か否かを検出する。照射開始検出部８２は、Ｘ線の照射開始を検出した際に、照射後画像取得部９２Ｃ及び第１ゲイン画像取得部９１に対して、照射開始を検出したことを通知する。照射後画像取得部９２Ｃは、照射開始検出部８２から通知を受けると、読み出し動作を停止する。第１ゲイン画像取得部９１は、照射開始検出部８２から通知を受け取った後、照射時間が経過した後、画素信号Ｓの読み出しを行うことにより第１ゲイン画像ＧＰ１を取得する。
ゲインキャリブレーション処理時における照射開始検出部８２の具体的な検出処理は、Ｘ線撮影時の検出処理（図１１参照）と同様である。
第１オフセット画像取得部９３及び第２オフセット画像取得部９４は、電子カセッテ１３の起動時などにおいて、オフセットキャリブレーション処理を行う。図７に示すように、第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２の取得は、Ｘ線撮影及び直前オフセット画像ＯＰｉ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。
第１オフセット画像取得部９３は、被写体が配置されず、かつ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と同様の読み出し方式（すなわち、逐次読み出し方式）で読み出し部４５を駆動する。第１オフセット画像取得部９３は、Ｘ線が照射されていない画素領域４０から、画素信号Ｓを読み出すことにより、第１オフセット画像ＯＰ１を取得する第１オフセット画像取得処理を行う。
第２オフセット画像取得部９４は、被写体が配置されていない状態で読み出し部４５を駆動すること以外、直前オフセット画像取得部９５と同じ読み出し方式（すなわち、ビニング読み出し方式）で読み出し部４５を駆動する。第２オフセット画像取得部９４は、Ｘ線が照射されていない画素領域４０から、加算画素信号ＡＳを読み出すことにより、第２オフセット画像ＯＰ２を取得する第２オフセット画像取得処理を行う。
第２オフセット画像取得部９４は、第１オフセット画像取得部９３による第１オフセット画像取得処理の直前に、Ｘ線が照射されていない状態で動作する。第２オフセット画像取得部９４は、直前オフセット画像取得部９５と同様に、第２オフセット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２オフセット画像ＯＰ２を取得する。
第１オフセット画像取得部９３及び第２オフセット画像取得部９４は、被写体が配置されていない状態で、かつＸ線が照射されていない状態で動作すること以外、Ｘ線画像生成部８０及び直前オフセット画像取得部９５と同様の処理（図１０参照）を行う。第１オフセット画像取得部９３及び第２オフセット画像取得部９４は、取得した第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２を補正画像記憶部８７に記憶させる。
また、本実施形態では、第１オフセット画像取得部９３及び第２オフセット画像取得部９４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を駆動することにより、第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２を取得する。第１オフセット画像取得部９３及び第２オフセット画像取得部９４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が、それ以外は、Ｘ線画像生成部８０及び直前オフセット画像取得部９５と同様の読み出し方式で読み出し部４５を駆動する。
第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２は、すべての画素５０のゲートをオフとした状態で取得されるものであるので、ＤＣＮは含まれず、主としてＦＰＮが含まれる（図１７参照）。
Ｘ線画像ＸＰには、被写体を透過したＸ線に起因するＸ線成分（すなわち、被写体情報）の他に、ＤＣＮ及びＦＰＮが含まれる。直前オフセット画像ＯＰｉは、Ｘ線が照射されていない状態で取得されたものであるので、ＤＣＮ及びＦＰＮのみを含む。
第１ゲイン画像ＧＰ１は、被写体が配置されていない状態で取得されたものであるので、Ｘ線に対する各画素５０の感度差を表す感度差情報を含む。第２ゲイン画像ＧＰ２は、前述のように、残像による暗電流に起因した高周波ノイズを含む。この高周波ノイズは、感度差情報のうちの暗電流に起因する成分に相当する。
なお、読み出し部４５に画素領域４０から暗電流が流れることにより生じる高周波ノイズは、第１ゲイン画像ＧＰ１、直前オフセット画像ＯＰｉ、及びＸ線画像ＸＰにも含まれる。
図１２は、補正処理部１００による補処理正の概要を示す。補正処理部１００は、第１オフセット画像ＯＰ１、第２オフセット画像ＯＰ２、直前オフセット画像ＯＰｉ、第１ゲイン画像ＧＰ１、及び第２ゲイン画像ＧＰ２に基づいて、Ｘ線画像ＸＰを補正する補正処理を行う。
図１３に示すように、補正処理部１００は、一次補正部１０１、オフセット差分画像生成部１０２、二次補正部１０３、ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部１０４、変換部１０５、ノイズ低減部１０６、及び三次補正部１０７を有する。
一次補正部１０１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から第１オフセット画像ＯＰ１を取得する。一次補正部１０１は、Ｘ線画像ＸＰから第１オフセット画像ＯＰ１を減算することにより、一次補正済み画像ＸＰＣ１を生成する一次補正処理を行う。一次補正部１０１は、生成した一次補正済み画像ＸＰＣ１をＸ線画像記憶部８６に記憶させる。
オフセット差分画像生成部１０２は、補正画像記憶部８７から第２オフセット画像ＯＰ２及び直前オフセット画像ＯＰｉを取得する。なお、Ｘ線照射開始の最も直前に取得された直前オフセット画像ＯＰｉは、Ｘ線照射の影響を受けている（図７参照）。このため、オフセット差分画像生成部１０２は、Ｘ線照射開始の最も直前以外の直前オフセット画像ＯＰｉを選択する。
オフセット差分画像生成部１０２は、直前オフセット画像ＯＰｉから第２オフセット画像ＯＰ２を減算することにより、オフセット差分画像ＯＤＰを生成するオフセット差分画像生成処理を行う。オフセット差分画像生成部１０２は、生成したオフセット差分画像ＯＤＰを補正画像記憶部８７に記憶させる。なお、オフセット差分画像生成部１０２は、複数の直前オフセット画像ＯＰｉを平均化した平均化画像を用いてオフセット差分画像生成処理を行ってもよい。
二次補正部１０３は、Ｘ線画像記憶部８６から一次補正済み画像ＸＰＣ１を取得し、かつ補正画像記憶部８７から第１ゲイン画像ＧＰ１を取得する。二次補正部１０３は、第１ゲイン画像ＧＰ１に基づいて、一次補正済み画像ＸＰＣ１にゲイン補正を行うことにより、二次補正済み画像ＸＰＣ２を生成する二次補正処理を行う。具体的には、二次補正部１０３は、第１ゲイン画像ＧＰ１に基づいて画素ごとの補正係数を求め、求めた補正係数に基づいて、一次補正済み画像ＸＰＣ１の各画素値に対してゲイン補正を行うことにより、二次補正済み画像ＸＰＣ２を生成する。二次補正部１０３は、生成した二次補正済み画像ＸＰＣ２をＸ線画像記憶部８６に記憶させる。
ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部１０４は、補正画像記憶部８７からオフセット差分画像ＯＤＰ及び第２ゲイン画像ＧＰ２を取得する。ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部１０４は、第２ゲイン画像ＧＰ２に基づいて、オフセット差分画像ＯＤＰにゲイン補正を行うことにより、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１を生成するゲイン補正済みオフセット差分画像生成処理を行う。
具体的には、ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部１０４は、第２ゲイン画像ＧＰ２に基づいて画素ごとの補正係数を求め、求めた補正係数に基づいて、オフセット差分画像ＯＤＰの各画素値に対してゲイン補正を行うことにより、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１を生成する。ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部１０４は、生成したゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１を補正画像記憶部８７に記憶させる。なお、ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部１０４は、複数の第２ゲイン画像ＧＰ２を平均化した平均化画像を用いてゲイン補正済みオフセット差分画像生成処理を行ってもよい。
変換部１０５は、補正画像記憶部８７からゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１を取得し、取得したゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１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、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１に対して、乗算処理と拡縮処理との両方を行う。
変換部１０５は、Ｘ線撮影時における蓄積期間ＡＴ１と、直前オフセット画像ＯＰｉの取得時における蓄積期間ＡＴ２との比（Ａ１／Ａ２）を係数としてゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１の各画素値に乗じる乗算処理を行う。また、変換部１０５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、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１を拡大することにより、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１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１２参照）。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１０５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、直前オフセット画像ＯＰｉ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１０５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、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１の各画素値に乗じる。変換部１０５は、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１を変換した変換済み差分画像ＯＤＰ２を補正画像記憶部８７に記憶させる。
ノイズ低減部１０６は、補正画像記憶部８７から変換済み差分画像ＯＤＰ２を取得し、取得した変換済み差分画像ＯＤＰ２に対して、ローパスフィルタ処理を行うことにより、高周波ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減部１０６が低減する高周波ノイズには、Ａ／Ｄ変換器６７の変換誤差により生じる高周波ノイズ、及び画素領域４０から読み出し部４５に暗電流が流れることに起因する高周波ノイズ等が含まれる。
三次補正部１０７は、Ｘ線画像記憶部８６から二次補正済み画像ＸＰＣ２を取得する。三次補正部１０７は、二次補正済み画像ＸＰＣ２から、ノイズ低減部１０６によりローパスフィルタ処理が行われた変換済み差分画像ＯＤＰ２を減算することにより、三次補正済み画像ＸＰＣ３を生成する三次補正処理を行う。三次補正部１０７は、生成した三次補正済み画像ＸＰＣ３をＸ線画像記憶部８６に記憶させる。三次補正済み画像ＸＰＣ３が、補正処理部１００による最終的な補正済みＸ線画像である。三次補正済み画像ＸＰＣ３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、図１５、及び図１６に示すフローチャートを参照しながら説明する。図１４は、ゲイン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、オフセット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１６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、ゲインキャリブレーションの開始に際して、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、コンソール１４の入力デバイス１４Ａを操作することにより、ゲインキャリブレーションの実行を指示する。
図１４に示すように、電子カセッテ１３の制御部４３は、コンソール１４から送信されるゲインキャリブレーションの実行指示信号を待ち受ける（ステップＳ１０）。制御部４３が、通信Ｉ／Ｆ４４を介してコンソール１４から実行指示信号を受信すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、照射前画像取得部９２Ａ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、照射前画像ＲＰ１を取得する（ステップＳ１１）。
照射開始検出部８２は、照射前画像ＲＰ１を取得する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Ｓ１２）。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Ｓ１２：ＮＯ）、ステップＳ１１の照射前画像ＲＰ１の取得処理が繰り返し行われる。取得された照射前画像ＲＰ１は、補正画像記憶部８７に記憶される。
オペレータは、照射スイッチ１２を半押しすることにより、ゲインキャリブレーション用のＸ線照射準備を指示する。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から電子カセッテ１３に向けて、各画素５０の蓄積電荷を飽和させる大線量の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Ｓ１２：ＹＥＳ）、照射前画像取得部９２Ａがビニング読み出しを停止するとともに、破棄部９２Ｂがタイマー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、電荷蓄積状態となる。各画素５０の蓄積電荷は、大線量のＸ線の照射を受けて飽和する。破棄部９２Ｂは、既定の照射時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１３）。
破棄部９２Ｂは、照射時間が経過したと判定すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、例えば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、各画素５０から画素信号Ｓを読み出して破棄する破棄処理を行う（ステップＳ１４）。これにより、各画素５０の蓄積電荷は破棄される。この後、各画素５０のＴＦＴ５２等の残留電荷（残像）が暗電流として各信号線５４を介して積分器６０等に流れることにより、高周波ノイズが生じる。
破棄部９２Ｂが電荷の破棄処理を行った後、照射後画像取得部９２Ｃ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、照射後画像ＲＰ２を取得する（ステップＳ１５）。照射後画像ＲＰ２には、残像による暗電流に起因した高周波ノイズが含まれる。
照射開始検出部８２は、照射後画像ＲＰ２を取得する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Ｓ１６）。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Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１５の照射後画像ＲＰ２の取得処理が繰り返し行われる。取得された照射後画像ＲＰ２は、補正画像記憶部８７に記憶される。
この後、Ｘ線撮影時と同様の線量のＸ線が、Ｘ線源１０から電子カセッテ１３に向けて照射される。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Ｓ１６：ＹＥＳ）、照射後画像取得部９２Ｃがビニング読み出しを停止するとともに、第１ゲイン画像取得部９１がタイマー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、電荷蓄積状態となる。各画素５０は、Ｘ線の照射量に応じた電荷を蓄積する。第１ゲイン画像取得部９１は、既定の照射時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１７）。
第１ゲイン画像取得部９１は、照射時間が経過したと判定すると（ステップＳ１７：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、第１ゲイン画像ＧＰ１を取得生成する（ステップＳ１８）。取得された第１ゲイン画像ＧＰ１は、補正画像記憶部８７に記憶される。
そして、第２ゲイン画像取得部９２は、補正画像記憶部８７から照射前画像ＲＰ１及び照射後画像ＲＰ２を取得し、照射後画像ＲＰ２から照射前画像ＲＰ１を減算することにより第２ゲイン画像ＧＰ２を取得する（ステップＳ１９）。第２ゲイン画像ＧＰ２には、主として、残像による暗電流に起因した高周波ノイズが含まれる。第２ゲイン画像取得部９２は、取得した第２ゲイン画像ＧＰ２を補正画像記憶部８７に記憶させる。以上によりゲインキャリブレーション処理が終了する。
次に、オフセットキャリブレーションは、例えば、電子カセッテ１３が起動した際に実行される。図１５に示すように、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Ｓ２０）。
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Ｓ２０：ＹＥＳ）、第２オフセット画像取得部９４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オフセット画像ＯＰ２を取得する（ステップＳ２１）。取得された第２オフセット画像ＯＰ２は、補正画像記憶部８７に記憶される。
次に、第１オフセット画像取得部９３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１オフセット画像ＯＰ１を取得する（ステップＳ２２）。取得された第１オフセット画像ＯＰ１は、補正画像記憶部８７に記憶される。以上によりオフセットキャリブレーション処理が終了する。
オフセットキャリブレーションが終了した後、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。
図１６に示すように、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Ｓ３０）。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Ｓ３０：ＹＥＳ）、直前オフセット画像取得部９５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、直前オフセット画像ＯＰｉを取得する（ステップＳ３１）。
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Ｓ３２）。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Ｓ３２：ＮＯ）、ステップＳ３１の直前オフセット画像ＯＰｉの取得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Ｓ３２：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Ｓ３３）。
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Ｓ３３：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Ｓ３４）。
次に、一次補正部１０１は、Ｘ線画像ＸＰから、第１オフセット画像ＯＰ１を減算することにより、一次補正済み画像ＸＰＣ１を生成する（ステップＳ３５）。次に、オフセット差分画像生成部１０２は、直前オフセット画像ＯＰｉから第２オフセット画像ＯＰ２を減算することにより、オフセット差分画像ＯＤＰを生成する（ステップＳ３６）。
次に、二次補正部１０３は、第１ゲイン画像ＧＰ１に基づいて、一次補正済み画像ＸＰＣ１にゲイン補正を行うことにより、二次補正済み画像ＸＰＣ２を生成する（ステップＳ３７）。次に、ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部１０４は、第２ゲイン画像ＧＰ２に基づいて、オフセット差分画像ＯＤＰにゲイン補正を行うことにより、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１を生成する（ステップＳ３８）。
次に、変換部１０５は、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１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を行うことにより、変換済み差分画像ＯＤＰ２を生成する（ステップＳ３９）。次に、ノイズ低減部１０６は、変換済み差分画像ＯＤＰ２に対して、ローパスフィルタ処理を行うことにより、高周波ノイズを低減するノイズ低減処理を行う（ステップＳ４０）。ローパスフィルタ処理では、ゲイン補正後に残存する高周波のランダムノイズ等が除去される。
そして、三次補正部１０７は、二次補正済み画像ＸＰＣ２から、ローパスフィルタ処理が行われた変換済み差分画像ＯＤＰ２を減算することにより、三次補正済み画像ＸＰＣ３を生成する（ステップＳ４１）。以上によりＸ線撮影動作が終了する。
図１７は、Ｘ線画像ＸＰ、直前オフセット画像ＯＰｉ、第１オフセット画像ＯＰ１、第２オフセット画像ＯＰ２、第１ゲイン画像ＧＰ１、及び第２ゲイン画像ＧＰ２に含まれるノイズ成分を示す模式図である。
直前オフセット画像ＯＰｉ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、ＤＣＮとＦＰＮとを含む。Ｘ線画像ＸＰには、被写体情報を含むＸ線成分の他に、ＤＣＮ及びＦＰＮが含まれる。第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２は、Ｘ線が照射されていな状態で、かつすべての画素５０のゲートをオフとした状態で取得されたものであるので、ＦＰＮのみを含む。
第１ゲイン画像ＧＰ１は、Ｘ線に対する各画素５０の感度差を表す感度差情報を含む。第２ゲイン画像ＧＰ２は、主として、残像による暗電流に起因した高周波ノイズを含む。
また、第１ゲイン画像ＧＰ１、直前オフセット画像ＯＰｉ、及びＸ線画像ＸＰには、読み出し部４５に画素領域４０から暗電流が流れることにより生じる高周波ノイズが、ＤＣＮ内に含まれる。
ゲインキャリブレーションは、例えば、Ｘ線撮影システム２の保守時のみ実行される。ゲインキャリブレーション時とＸ線撮影時とで温度が異なる場合には、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オフセット画像のみでは、Ｘ線画像ＸＰを精度よくＤＣＮを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線撮影の直前に、Ｘ線が照射されていない状態で取得した直前オフセット画像ＯＰｉに基づいてＸ線画像ＸＰを補正するので、Ｘ線画像ＸＰに含まれるＤＣＮ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、オフセットキャリブレーションにより、ＦＰＮを含む第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２を取得している。Ｘ線画像ＸＰ及び直前オフセット画像ＯＰｉから、それぞれ第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２を減算することにより、ＦＰＮを含まない一次補正済み画像ＸＰＣ１及びオフセット差分画像ＯＤＰが生成される。
本実施形態では、ゲインキャリブレーション時に取得した第１ゲイン画像ＧＰ１及び第２ゲイン画像ＧＰ２に基づいて、一次補正済み画像ＸＰＣ１及びオフセット差分画像ＯＤＰをそれぞれゲイン補正している。
第２ゲイン画像ＧＰ２は、大線量のＸ線照射を照射し、各画素５０の電荷を破棄した後に取得した照射後画像ＲＰ２から、大線量のＸ線照射前に取得した照射前画像ＲＰ１を減算することにより生成される。このための第２ゲイン画像ＧＰ２には、主として、残像による暗電流に起因した高周波ノイズが含まれる。したがって、第２ゲイン画像ＧＰ２を用いることにより、直前オフセット画像ＯＰｉを精度よくゲイン補正することができる。
また、本実施形態では、ゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１（本実施形態では、さらに変換処理が行われた変換済み差分画像ＯＤＰ２）に対してローパスフィルタ処理を行っている。ローパスフィルタ処理は、高周波ノイズを除去するノイズ低減処理であるので、ゲイン補正の前にローパスフィルタ処理を行うと、ＤＣＮに含まれる高周波ノイズを除去する。このＤＣＮに含まれる高周波ノイズは、第１ゲイン画像ＧＰ１及び第２ゲイン画像ＧＰ２にも含まれるので、仮に、ローパスフィルタ処理が行われたオフセット差分画像ＯＤＰに対してゲイン補正を行うと、高周波ノイズを過剰に補正してしまい、高周波ノイズが補正誤差として残存することになる。
本実施形態では、オフセット差分画像ＯＤＰに対してゲイン補正をすることにより、ＤＣＮに含まれる高周波ノイズを除去した後、ローパスフィルタ処理を行っているので、高周波ノイズの補正誤差を低減することができる。ローパスフィルタ処理では、ゲイン補正後に残存する高周波のランダムノイズ等が除去される。この結果、高周波ノイズが精度よく低減された三次補正済み画像ＸＰＣ３が得られる。
なお、上記実施形態では、変換部１０５によるゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１に対する変換処理を、ノイズ低減部１０６によるローパスフィルタ処理よりも前に行っている。これに代えて、ノイズ低減部１０６によるローパスフィルタ処理を行ったゲイン補正済みオフセット差分画像ＯＤＰ１に対して、変換部１０５による変換処理を行ってもよい。
また、上記実施形態では、オフセットキャリブレーション時に、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を駆動することにより、第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２を取得する。これに代えて、読み出し対象の画素５０のゲートをオンとするＸ線画像ＸＰ及び直前オフセット画像ＯＰｉと同様の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オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２を取得してもよい。この場合、第１オフセット画像ＯＰ１及び第２オフセット画像ＯＰ２には、ＤＣＮ及びＦＰＮが含まれる。また、この場合、一次補正済み画像ＸＰＣ１及びオフセット差分画像ＯＤＰには、オフセットキャリブレーション時からのＤＣＮの変動量が含まれることになる。
なお、上記実施形態では、第２ゲイン画像取得部９２は、１枚の照射後画像ＲＰ２から１枚の照射前画像ＲＰ１を減算することにより第２ゲイン画像ＧＰ２を取得している。これに代えて、図１８に示すように、第２ゲイン画像取得部９２は、複数の照射後画像ＲＰ２を平均化した平均画像ＲＰ２ａから、照射前画像ＲＰ１を減算することにより第２ゲイン画像ＧＰ２を取得してもよい。大線量のＸ線照射の後、残像は次第に減少するので、複数の照射後画像ＲＰ２を平均化することにより、次第に減少する残像が平均化されるので、第２ゲイン画像ＧＰ２の質が向上する。
さらに、図１９に示すように、第２ゲイン画像取得部９２は、複数の照射後画像ＲＰ２を平均化した平均画像ＲＰ２ａから、複数の照射前画像ＲＰ１を平均化した平均画像ＲＰ１ａを減算することにより第２ゲイン画像ＧＰ２を取得してもよい
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及びゲイン補正を行っているが、さらに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、照射開始検出部８２、補正画像取得処理部９０、及び補正処理部１００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 Ｘ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 Ａ／Ｄ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
８２ 照射開始検出部
８６ Ｘ線画像記憶部
８７ 補正画像記憶部
９０ 補正画像取得処理部
９１ 第１ゲイン画像取得部
９２ 第２ゲイン画像取得部
９２Ａ 照射前画像取得部
９２Ｂ 破棄部
９２Ｃ 照射後画像取得部
９３ 第１オフセット画像取得部
９４ 第２オフセット画像取得部
９５ 直前オフセット画像取得部
１００ 補正処理部
１０１ 一次補正部
１０２ オフセット差分画像生成部
１０３ 二次補正部
１０４ ゲイン補正済みオフセット差分画像生成部
１０５ 変換部
１０６ ノイズ低減部
１０７ 三次補正部
ＡＳ 加算画素信号
ＡＴ１，ＡＴ２ 蓄積期間
ＧＰ１ 第１ゲイン画像
ＧＰ２ 第２ゲイン画像
ＯＤＰ オフセット差分画像
ＯＤＰ１ ゲイン補正済みオフセット差分画像
ＯＤＰ２ 変換済み差分画像
ＯＰ１ 第１オフセット画像
ＯＰ２ 第２オフセット画像
ＯＰｉ 直前オフセット画像
ＲＰ１ 照射前画像
ＲＰ２ 照射後画像
ＲＰ１ａ，ＲＰ２ａ 平均画像
Ｓ 画素信号
Ｖｔｈ 閾値
ＸＰ Ｘ線画像
ＸＰＣ１ 一次補正済み画像
ＸＰＣ２ 二次補正済み画像
ＸＰＣ３ 三次補正済み画像

Claims (7)

  1. 放射線源から照射された放射線に応じた電荷を蓄積することにより、前記放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域を有しており、前記放射線源と前記画素領域との間に被写体を配置した状態で、前記放射線源から前記画素領域に向けて前記放射線を照射し、前記画素領域から前記電荷に応じた画素信号を読み出す放射線撮影を行うことにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出装置において、
    少なくとも１つのプロセッサを備え、
    前記プロセッサは、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、照射前画像を取得する照射前画像取得処理と、
    前記被写体が配置されていない状態で、前記電荷が飽和する線量の前記放射線が照射された後、前記画素領域の前記画素に蓄積された前記電荷を破棄する破棄処理と、
    前記破棄処理を行った後、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより照射後画像を取得する照射後画像取得処理と、
    前記被写体が配置されていない状態で、前記電荷が飽和しない線量の前記放射線が照射された前記画素領域から、前記画素信号を読み出すことにより、第１ゲイン画像を取得する第１ゲイン画像取得処理と、
    前記第１ゲイン画像取得処理の後、前記照射後画像から前記照射前画像を減算することにより第２ゲイン画像を取得する第２ゲイン画像取得処理と、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記第１ゲイン画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の第１オフセット画像を取得する第１オフセット画像取得処理と、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の第２オフセット画像を取得する第２オフセット画像取得処理と、
    前記被写体が配置され、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記放射線撮影の前に、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の直前オフセット画像を取得する直前オフセット画像取得処理と、
    前記放射線画像から前記第１オフセット画像を減算することにより、一次補正済み画像を生成する一次補正処理と、
    前記直前オフセット画像から前記第２オフセット画像を減算することによりオフセット差分画像を生成するオフセット差分画像生成処理と、
    前記第１ゲイン画像に基づいて前記一次補正済み画像にゲイン補正を行うことにより二次補正済み画像を生成する二次補正処理と、
    前記第２ゲイン画像に基づいて前記オフセット差分画像にゲイン補正を行うことによりゲイン補正済みオフセット差分画像を生成するゲイン補正済みオフセット差分画像生成処理と、
    前記ゲイン補正済みオフセット差分画像に対してローパスフィルタ処理を行うノイズ低減処理と、
    前記二次補正済み画像から、前記ローパスフィルタ処理が行われた前記ゲイン補正済みオフセット差分画像を減算することにより、三次補正済み画像を生成する三次補正処理と、
    を実行する
    放射線画像検出装置。
  2. 前記プロセッサは、
    前記照射後画像取得処理において、前記破棄処理を行った後、前記画素領域から画素信号を繰り返し読み出すことにより、複数の前記照射後画像を取得し、
    前記第２ゲイン画像取得処理において、複数の前記照射後画像を平均化した平均画像から前記照射前画像を減算することにより、前記第２ゲイン画像を取得する、
    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、
    前記照射前画像取得処理及び前記照射後画像取得処理において、
    前記第１ゲイン画像よりも短い蓄積時間、又はビニング読み出しで、前記画素領域から画素信号を読み出すことにより、前記照射前画像及び前記照射後画像を取得する、
    請求項１又は２に記載の放射線画像検出装置。
  4. 前記プロセッサは、前記画素のゲートをオフとした状態で、前記第１オフセット画像取得処理及び前記第２オフセット画像取得処理を実行する、
    請求項１から３のうちいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
  5. 前記プロセッサは、
    前記ゲイン補正済みオフセット差分画像に対して、前記放射線画像との蓄積時間の差異に基づく乗算処理、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基づく変換係数の乗算処理とを行うことにより得られた変換済み画像に対して、前記ノイズ低減処理を行う、
    請求項１から４のうちいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
  6. 放射線源から照射された放射線に応じた電荷を蓄積することにより、前記放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域を有しており、前記放射線源と前記画素領域との間に被写体を配置した状態で、前記放射線源から前記画素領域に向けて前記放射線を照射し、前記画素領域から前記電荷に応じた画素信号を読み出す放射線撮影を行うことにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出装置の作動方法であって、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、照射前画像を取得する照射前画像取得ステップと、
    前記被写体が配置されていない状態で、前記電荷が飽和する線量の前記放射線が照射された後、前記画素領域の前記画素に蓄積された前記電荷を破棄する破棄ステップと、
    前記電荷を破棄した後、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより照射後画像を取得する照射後画像取得ステップと、
    前記被写体が配置されていない状態で、前記電荷が飽和しない線量の前記放射線が照射された前記画素領域から、前記画素信号を読み出すことにより、第１ゲイン画像を取得する第１ゲイン画像取得ステップと、
    前記第１ゲイン画像取得ステップの後、前記照射後画像から前記照射前画像を減算することにより第２ゲイン画像を取得する第２ゲイン画像取得ステップと、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記第１ゲイン画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の第１オフセット画像を取得する第１オフセット画像取得ステップと、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の第２オフセット画像を取得する第２オフセット画像取得ステップと、
    前記被写体が配置され、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記放射線撮影の前に、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の直前オフセット画像を取得する直前オフセット画像取得ステップと、
    前記放射線画像から前記第１オフセット画像を減算することにより、一次補正済み画像を生成する一次補正ステップと、
    前記直前オフセット画像から前記第２オフセット画像を減算することによりオフセット差分画像を生成するオフセット差分画像生成ステップと、
    前記第１ゲイン画像に基づいて前記一次補正済み画像にゲイン補正を行うことにより二次補正済み画像を生成する二次補正ステップと、
    前記第２ゲイン画像に基づいて前記オフセット差分画像にゲイン補正を行うことによりゲイン補正済みオフセット差分画像を生成するゲイン補正済みオフセット差分画像生成ステップと、
    前記ゲイン補正済みオフセット差分画像に対してローパスフィルタ処理を行うノイズ低減ステップと、
    前記二次補正済み画像から、前記ローパスフィルタ処理が行われた前記ゲイン補正済みオフセット差分画像を減算することにより、三次補正済み画像を生成する三次補正ステップと、
    を含む放射線画像検出装置の作動方法。
  7. 放射線源から照射された放射線に応じた電荷を蓄積することにより、前記放射線を検出する複数の画素が配列された画素領域を有しており、前記放射線源と前記画素領域との間に被写体を配置した状態で、前記放射線源から前記画素領域に向けて前記放射線を照射し、前記画素領域から前記電荷に応じた画素信号を読み出す放射線撮影を行うことにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像検出装置に含まれる少なくとも１つのプロセッサを作動させる作動プログラムであって、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、照射前画像を取得する照射前画像取得処理と、
    前記被写体が配置されていない状態で、前記電荷が飽和する線量の前記放射線が照射された後、前記画素領域の前記画素に蓄積された前記電荷を破棄する破棄処理と、
    前記破棄処理を行った後、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより照射後画像を取得する照射後画像取得処理と、
    前記被写体が配置されていない状態で、前記電荷が飽和しない線量の前記放射線が照射された前記画素領域から、前記画素信号を読み出すことにより、第１ゲイン画像を取得する第１ゲイン画像取得処理と、
    前記第１ゲイン画像取得処理の後、前記照射後画像から前記照射前画像を減算することにより第２ゲイン画像を取得する第２ゲイン画像取得処理と、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記第１ゲイン画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の第１オフセット画像を取得する第１オフセット画像取得処理と、
    前記被写体が配置されず、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の第２オフセット画像を取得する第２オフセット画像取得処理と、
    前記被写体が配置され、かつ前記放射線が照射されていない状態で、前記放射線撮影の前に、前記照射前画像と同じ読み出し方式によって、前記画素領域から前記画素信号を読み出すことにより、補正用の直前オフセット画像を取得する直前オフセット画像取得処理と、
    前記放射線画像から前記第１オフセット画像を減算することにより、一次補正済み画像を生成する一次補正処理と、
    前記直前オフセット画像から前記第２オフセット画像を減算することによりオフセット差分画像を生成するオフセット差分画像生成処理と、
    前記第１ゲイン画像に基づいて前記一次補正済み画像にゲイン補正を行うことにより二次補正済み画像を生成する二次補正処理と、
    前記第２ゲイン画像に基づいて前記オフセット差分画像にゲイン補正を行うことによりゲイン補正済みオフセット差分画像を生成するゲイン補正済みオフセット差分画像生成処理と、
    前記ゲイン補正済みオフセット差分画像に対してローパスフィルタ処理を行うノイズ低減処理と、
    前記二次補正済み画像から、前記ローパスフィルタ処理が行われた前記ゲイン補正済みオフセット差分画像を減算することにより、三次補正済み画像を生成する三次補正処理と、
    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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