WO2011013390A1 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

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WO2011013390A1
WO2011013390A1 PCT/JP2010/052331 JP2010052331W WO2011013390A1 WO 2011013390 A1 WO2011013390 A1 WO 2011013390A1 JP 2010052331 W JP2010052331 W JP 2010052331W WO 2011013390 A1 WO2011013390 A1 WO 2011013390A1
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grid
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correction
pixels
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PCT/JP2010/052331
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English (en)
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Inventor
智紀 儀同
Original Assignee
コニカミノルタエムジー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4233—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using matrix detectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4291—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis the detector being combined with a grid or grating
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A61B6/5282—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to scatter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment

Definitions

  • the present invention relates to a radiographic image capturing apparatus.
  • a so-called direct type radiographic imaging apparatus that directly receives irradiated radiation by a radiation detection element and converts it into image data that is an electrical signal, or the irradiated radiation with a scintillator or the like.
  • a variety of so-called indirect radiographic imaging apparatuses have been developed that convert energy of the converted electromagnetic wave into image data by a photoelectric conversion element such as a photodiode after conversion to electromagnetic wave of other wavelengths such as visible light.
  • the radiation detection element in the direct type radiographic imaging apparatus, the photoelectric conversion element in the indirect type radiographic imaging apparatus, the corresponding scintillator portion, and the like are collectively referred to as an imaging element.
  • This type of radiographic imaging device is usually provided with a sensor panel in which a plurality of image sensors are arranged in a two-dimensional manner, and is known as an FPD (Flat Panel Detector).
  • FPD Full Panel Detector
  • abnormal image data is output constantly or with a certain probability, for example, when impurities are mixed in an image sensor when the image sensor is laminated on a sensor panel.
  • Pixels hereinafter referred to as defective pixels
  • Defective pixels that occur due to such a cause are usually in a state where they exist in isolation from each other in a plurality of image pickup devices that are two-dimensionally arranged on the sensor panel (that is, a so-called point defect state). There are many cases.
  • a plurality of image pickup devices arranged two-dimensionally on the sensor panel is usually formed so as to be connected to one signal line for each column (or row). Due to disconnection or the like, a defective pixel may exist in a linear form on the sensor panel (that is, a so-called line defect or line defect state).
  • cluster defect state there may be a case where a two-dimensional cluster-like defect composed of a plurality of defective pixels exists on the sensor panel (that is, a so-called cluster defect state) due to the above-mentioned causes combined.
  • a grid in which a radiation-absorbing material such as lead and a material such as aluminum that can maintain the strength with little radiation absorption are arranged alternately in parallel at fine intervals (scattering ray removal grid) is arranged between the sensor panel and the subject.
  • a technique for photographing is known. When shooting is performed with the grid superimposed on the sensor panel in this manner, the radiation scattered by the subject is less likely to enter the sensor panel, and the contrast and sharpness of the subject image are improved.
  • the grid image (grid stripe) is recorded along with the subject image on the sensor panel, so the components of the grid image are removed from the image signal acquired by shooting. It is necessary to perform processing.
  • An object of the present invention is to provide a radiographic imaging apparatus capable of generating
  • the radiographic imaging device of the present invention includes: A radiographic imaging apparatus that performs radiographic imaging by arranging a scattered radiation removal grid between an object and a subject, A sensor panel in which a plurality of image sensors for generating electric charges according to the dose of irradiated radiation are arranged in a two-dimensional manner; A defective pixel position detecting means for detecting a position of a defective pixel among the pixels corresponding to the plurality of imaging elements arranged two-dimensionally on the sensor panel; A correction unit that calculates a correction value using a pixel value of a neighboring pixel located in the vicinity of the defective pixel detected by the defective pixel position detection unit, and replaces the pixel value of the defective pixel with the correction value; Prepared, The correction means increases the weight of the pixel value of the neighboring pixels that are located in a direction parallel to the grid stripes of the scattered radiation removal grid with respect to the defective pixel, than the pixel values at other positions. A correction value is calculated.
  • the correction means performs weighting of pixel values of neighboring pixels located in a direction parallel to the grid stripes of the scattered radiation removal grid with respect to the defective pixels.
  • the grid stripes are appropriately removed. Therefore, it is possible to perform a correction without a sense of incongruity for the defective pixel.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. It is a top view which shows the structure of the board
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating a configuration of an image pickup element including a photodiode and a thin film transistor formed in a small region on the substrate of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. It is a side view explaining the sensor panel to which a COF, a PCB board, etc. were attached. It is a figure showing the equivalent circuit schematic of the radiographic imaging apparatus which concerns on this embodiment.
  • FIG. 11A is a diagram showing a profile result of the line A portion in FIG. 10
  • FIG. 11B is a diagram showing a profile result of the line B portion in FIG. It is explanatory drawing which shows the state which correct
  • FIG. 13A is a diagram showing a profile result of the line A portion in FIG. 12 when corrected by the conventional method
  • FIG. 13B is a line B in FIG. 12 when corrected by the conventional method. It is a figure which shows the profile result of a part.
  • FIG. 14A is a diagram showing a profile result of the line A portion in FIG. 12 when corrected by the method of the present embodiment
  • FIG. 14B is a diagram when corrected by the method of the present embodiment.
  • 12 is a diagram showing a profile result of a line B portion in FIG.
  • the radiographic image capturing apparatus is portable.
  • the present invention is not limited to this case, and can be applied to, for example, a radiographic image capturing apparatus formed integrally with a support base.
  • a radiation image capturing apparatus is provided with a scintillator or the like, converts emitted radiation into electromagnetic waves of other wavelengths such as visible light, and irradiates them, and converts them into image data that is an electrical signal with a photodiode.
  • an indirect type radiographic imaging apparatus will be described, the present invention can also be applied to a so-called direct type radiographic imaging apparatus that directly detects radiation with a radiation detection element without using a scintillator or the like.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the radiographic image capturing apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
  • the radiographic imaging apparatus 1 according to the present embodiment is configured by housing a sensor panel 40 including a scintillator 3, a substrate 4, and the like in a housing 2. Yes.
  • a grid for removing scattered radiation is arranged between the radiographic image capturing apparatus and the subject at the time of capturing, and capturing is performed with the grid superimposed on the radiographic image capturing apparatus.
  • the housing 2 is a so-called monocoque type that includes a housing body 2a formed in a rectangular tube shape and lid members 2b and 2b that cover and close the openings at both ends of the housing body 2a. Is formed.
  • the housing body 2a is provided with a surface R (hereinafter referred to as a radiation incident surface R) that receives radiation, and is made of a material such as a carbon plate or plastic that transmits radiation.
  • the housing 2 can be a so-called lunch box type formed of a frame plate and a back plate.
  • One lid member 2b is provided with a power switch 36, a terminal 37 for connecting the radiographic imaging apparatus 1 to an external device (not shown) by a wire, indicators 38 for displaying various operation statuses, and the like. ing.
  • the lid member 2b is provided with an antenna device 39 that is a communication unit for the radiographic imaging device 1 to transmit and receive data and signals to and from an external device in a wireless manner.
  • the location where the antenna device 39 is provided is not limited to one lid member 2b of the housing 2 as in the present embodiment, but may be provided at other positions. Further, the number of antenna devices 39 is not necessarily limited to one, and a necessary number is appropriately provided.
  • a sensor panel 40 is accommodated in the housing 2.
  • the sensor panel 40 includes a substrate 4 and a scintillator 3 laminated thereon, and a glass substrate 35 is disposed on the substrate 4 and the scintillator 3 on the radiation incident surface R side to protect them. .
  • a base 31 is disposed below the substrate 4 via a lead thin plate (not shown).
  • a PCB substrate 33 on which electronic components 32 are disposed, a buffer member 34, and the like are attached to the base 31. It has been.
  • the scintillator 3 is affixed to a detection part P (described later) of the substrate 4.
  • the scintillator 3 is, for example, a phosphor whose main component is converted into an electromagnetic wave having a wavelength of 300 to 800 nm, that is, an electromagnetic wave centered on visible light when it receives radiation, and that is output.
  • the substrate 4 is formed of a glass substrate. As shown in FIG. 3, a plurality of scanning lines 5 and a plurality of signal lines are provided on a surface 4 a of the substrate 4 facing the scintillator 3. 6 are arranged so as to cross each other. In each small region r defined by the plurality of scanning lines 5 and the plurality of signal lines 6 on the surface 4a of the substrate 4, a photodiode 7 as a radiation detection element is provided.
  • the photodiodes 7 are two-dimensionally arranged on the substrate 4 of the sensor panel 40, and the entire region r in which the plurality of photodiodes 7 are provided, that is, the region indicated by the alternate long and short dash line in FIG.
  • the detection unit P of the sensor panel 40 is used.
  • the radiation generated from the radiation incident surface R is converted by the scintillator 3 and output, that is, the amount of electromagnetic waves, that is, the amount of light (increased according to the amount of radiation incident on the scintillator 3).
  • the sensor panel 40 is configured using the photodiode 7 to be used, for example, a phototransistor or the like can also be used.
  • Each photodiode 7 is connected to a source electrode 8s of a TFT (thin film transistor) 8 serving as a switching element, as shown in the enlarged views of FIGS.
  • the drain electrode 8 d of the TFT 8 is connected to the signal line 6.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line YY in FIG.
  • a gate electrode 8g of a TFT 8 made of Al, Cr, or the like is formed on the surface 4a of the substrate 4 so as to be integrally laminated with the scanning line 5, and silicon nitride (laminated on the gate electrode 8g and the surface 4a).
  • An upper portion of the gate electrode 8g on the gate insulating layer 81 made of SiN x ) or the like is connected to the first electrode 74 of the photodiode 7 via a semiconductor layer 82 made of hydrogenated amorphous silicon (a-Si) or the like.
  • the source electrode 8s and the drain electrode 8d formed integrally with the signal line 6 are laminated.
  • the source electrode 8s and the drain electrode 8d are divided by a first passivation layer 83 made of silicon nitride (SiN x ) or the like, and the first passivation layer 83 covers both electrodes 8s and 8d from above.
  • ohmic contact layers 84a and 84b formed in an n-type by doping hydrogenated amorphous silicon with a group VI element are stacked between the semiconductor layer 82 and the source electrode 8s and the drain electrode 8d, respectively.
  • the TFT 8 is formed as described above.
  • an auxiliary electrode 72 is formed by laminating Al, Cr or the like on the insulating layer 71 formed integrally with the gate insulating layer 81 on the surface 4 a of the substrate 4.
  • a first electrode 74 made of Al, Cr, Mo or the like is laminated on the auxiliary electrode 72 with an insulating layer 73 formed integrally with the first passivation layer 83 interposed therebetween.
  • the first electrode 74 is connected to the source electrode 8 s of the TFT 8 through the hole H formed in the first passivation layer 83.
  • a p layer 77 formed by doping a group III element into silicon and forming a p-type layer is formed by laminating sequentially from below. The order of stacking the p layer 77, the i layer 76, and the n layer 75 may be reversed.
  • a second electrode 78 made of a transparent electrode such as ITO is laminated on the p layer 77, and the irradiated electromagnetic wave reaches the i layer 76 or the like.
  • the photodiode 7 is formed as described above. In the present embodiment, as described above, a case where a so-called pin-type photodiode formed by stacking the p layer 77, the i layer 76, and the n layer 75 is used as the photodiode 7 has been described. 7 is not limited to such a pin type.
  • a bias line 9 for applying a reverse bias voltage to the photodiode 7 is connected to the upper surface of the second electrode 78 of the photodiode 7 via the second electrode 78.
  • the second electrode 78 and the bias line 9 of the photodiode 7, the first electrode 74 extending to the TFT 8 side, the first passivation layer 83 of the TFT 8, that is, the upper surface portion of the photodiode 7 and TFT 8 are on the upper side. Is covered with a second passivation layer 79 made of silicon nitride (SiN x ) or the like.
  • one bias line 9 is connected to a plurality of photodiodes 7 arranged in a row, and each bias line 9 is connected to a signal line 6. They are arranged in parallel.
  • each bias line 9 is bound to one connection 10 at a position outside the detection portion P of the substrate 4.
  • each scanning line 5, each signal line 6, and the connection 10 of the bias line 9 are connected to an input / output terminal (also referred to as a pad) 11 provided near the edge of the substrate 4, respectively.
  • each input / output terminal 11 has a COF (Chip On ⁇ Film) 12 in which a chip such as an IC 12 a is incorporated, an anisotropic conductive adhesive film (Anisotropic Conductive Film) or an anisotropic conductive paste (Anisotropic paste). It is connected via an anisotropic conductive adhesive material 13 such as Conductive Paste).
  • the COF 12 is routed to the back surface 4b side of the substrate 4 and connected to the PCB substrate 33 described above on the back surface 4b side.
  • FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the sensor panel 40 of the radiographic image capturing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the photodiode 7 of each imaging element 41 of the sensor panel 40 has the second electrode 78 connected to the bias line 9 and the connection 10, respectively, and the connection 10 is connected to the reverse bias power supply 14. .
  • the reverse bias power supply 14 supplies a reverse bias voltage to be applied to each photodiode 7 via the connection 10 and each bias line 9.
  • the reverse bias power supply 14 is connected to a control means 22 described later, and the control means 22 controls the reverse bias voltage applied to each photodiode 7 from the reverse bias power supply 14.
  • the first electrode 74 of the photodiode 7 of each imaging element 41 is connected to the source electrode 8s (denoted as S in FIG. 7) of the TFT 8, and the gate electrode 8g of each TFT 8 (in FIG. 7). G) is connected to each scanning line 5 extending from the scanning drive circuit 15. Further, the drain electrode 8 d (denoted as D in FIG. 7) of each TFT 8 is connected to each signal line 6.
  • Each signal line 6 is connected to each readout circuit 17 formed in the readout IC 16. Note that a predetermined number of readout circuits 17 are provided in the readout IC 16, and by providing a plurality of readout ICs 16, readout circuits 17 corresponding to the number of signal lines 6 are provided.
  • the readout circuit 17 includes an amplifier circuit 18, a correlated double sampling circuit 19, and an A / D converter 20.
  • one amplification circuit 18 and one correlated double sampling circuit 19 are provided for each signal line 6, but the A / D converter 20 is shared by a plurality of circuits.
  • the correlated double sampling circuit 19 is represented as CDS in FIG.
  • radiographic imaging radiation is irradiated in a state in which radiographic incident surfaces R of the housing 2 of the radiographic imaging apparatus 1 have radiographic objects such as a chest and legs of a patient arranged as subjects.
  • the gate electrode 8g of the TFT 8 of each image sensor 41 is turned off and the gate is closed.
  • the radiation transmitted through the radiation incident surface R enters the scintillator 3 (not shown in FIG. 7), and the scintillator 3 converts the radiation into electromagnetic waves.
  • An electromagnetic wave enters the photodiode 7 of the image sensor 41.
  • an electron-hole pair is generated according to the amount of electromagnetic wave incident in the i layer 76 (that is, the radiation dose), and vice versa.
  • a predetermined potential gradient formed in the photodiode 7 by application of the bias voltage one of the generated electrons and holes (in this embodiment, a hole) moves to the second electrode 78 side, and the other Charge (electrons in this embodiment) moves to the first electrode 74 side and is accumulated in the vicinity of the first electrode 74.
  • the reading operation is started.
  • a signal readout voltage is applied from the scanning drive circuit 15 to the gate electrode 8g of the TFT 8 of each image sensor 41 via the scanning line 5, the gate of the TFT 8 is turned on, and the photo of the image sensor 41 is turned on.
  • the electric charge accumulated in the diode 7 is emitted from the drain electrode 8d to the signal line 6 through the source electrode 8s of the TFT 8.
  • the readout circuit 17 when the charge accumulated in the photodiode 7 is released from the image sensor 41 through the signal line 6, the charge is converted into image data by performing charge-voltage conversion and amplification for each image sensor 41. After that, the image data output from each correlated double sampling circuit 19 is sequentially transmitted to the A / D converter 20 via the analog multiplexer 21, and is sequentially converted into a digital value by the A / D converter 20 and read out. It has become.
  • the control means 22 is composed of a microcomputer equipped with a CPU (Central Processing Unit) or the like, or a dedicated control circuit, and controls the operation of each member of the radiation image capturing apparatus 1.
  • the control means 22 is connected to a storage means 23 composed of RAM (Random Access Memory) or the like.
  • control unit 22 controls the reverse bias power supply 14 to control the reverse bias voltage applied to the photodiode 7 of each image sensor 41 or applies a signal readout voltage from the scanning drive circuit 15.
  • Image data is read from each image sensor 41 by switching the scanning line 5 or controlling the amplification circuit 18 and the correlated double sampling circuit 19 in each readout circuit 17.
  • Each image data read from each image sensor 41 is stored in the storage unit 23 in accordance with an instruction from a memory controller (not shown) controlled by the control unit 22.
  • the above-described antenna device 39 is connected to the control means 22, and data and signals are transmitted / received to / from an external device via the antenna device 39. Furthermore, the control means 22 controls supply of electric power from the battery 42 built in the apparatus to each member such as each image sensor 41. A connection terminal 43 for charging the battery 42 by supplying electric power from an external device is attached to the battery 42.
  • each image sensor 41 of the sensor panel 40 usually includes one that outputs abnormal image data constantly or with a certain probability.
  • the pixel position information on the sensor panel 40 of the pixel corresponding to the image sensor 41 that outputs this abnormal image data, that is, the defective pixel is grasped in advance at the time of manufacturing the radiographic image capturing apparatus 1 or the like, and the control means Information of these defective pixels is stored in advance in a ROM (Read Only Memory) (not shown) in the memory 22.
  • ROM Read Only Memory
  • control means 22 When performing defective pixel correction, the control means 22 functions as defective pixel position detecting means for reading out information on the defective pixels and detecting the position of the defective pixels.
  • parallel line defect pixels constituting parallel line defects that are linear defects extending in a direction parallel to the grid stripes, and linear defects extending perpendicular to the grid stripes
  • orthogonal line defect pixel constituting an orthogonal line defect
  • a point defect pixel constituting a point defect alone
  • a cluster defect pixel comprising a plurality of cluster defects (cluster defects), and the like.
  • control means 22 is adapted to detect the grid direction of the parallel grid superimposed on the radiographic image capturing apparatus 1.
  • the method for detecting the orientation of the grid is not particularly limited. For example, when a mark indicating the direction is attached to a corner or the like of the grid, the direction of the grid may be detected by reading the mark.
  • the orientation may be registered in advance in the storage unit 23 or the like as a default.
  • the control unit 22 can detect whether the radiographic imaging apparatus 1 is mounted with a grid. It has become.
  • the method by which the control means 22 detects whether or not the grid is attached to the radiation image capturing apparatus 1 is not particularly limited.
  • a mechanical detection means that detects when the grid is mounted is provided, and the control means 22 outputs a detection result (a signal indicating that the grid is mounted) from this detection means. It may be determined that the grid is mounted.
  • the grid is detachably attached to the radiographic image capturing apparatus 1 by a magnet, it is determined whether or not the grid is attached to the radiographic image capturing apparatus 1 by detecting a change in magnetic force. You may make it judge.
  • frequency analysis is performed on the image, and when a high-frequency component peculiar to the grid is superimposed on the image, it may be determined that the image is captured with the grid attached. Good.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the sensor panel 40 in the present embodiment
  • FIG. 8 is an enlarged view of the parallel line defect portion and the orthogonal line defect portion in FIG. 10, and
  • FIG. The cluster defect portion is enlarged.
  • the grid is arranged so that parallel grid stripes S are arranged along the column direction (vertical direction in FIG. 10) of the sensor panel 40.
  • FIG. 11A shows the result of profiling the line A portion in FIG. 10
  • FIG. 11B shows the result of profiling the line B portion in FIG.
  • the black thick line part of FIG. 10 has shown the defect part.
  • the line A part in FIG. 10 hits an orthogonal line defect part, it has shown that there is no change of the signal value on a profile.
  • the line B portion in FIG. 10 is in a direction perpendicular to the grid stripe S, the signal value has undulations corresponding to the grid stripe S, but there are portions where there are parallel line defects and cluster defects.
  • the location does not represent the signal value that should be originally (shown by a dotted line in FIG. 11B), and the profile result indicates a low signal value for the location.
  • the sensor panel 40 has a parallel line defect composed of a single line of parallel line defect pixels extending in a direction parallel to the grid stripe S, and a grid.
  • a parallel line defect composed of a single line of parallel line defect pixels extending in a direction parallel to the grid stripe S, and a grid.
  • a plurality of cluster defective pixels including orthogonal line defects composed of one line of orthogonal line defect pixels extending orthogonally and two rows and two columns of defective pixels are parallel to the grid and in a direction orthogonal to the grid
  • a case will be described as an example where there is one continuous cluster defect and a plurality of other point defect pixels.
  • the shapes of parallel line defects, orthogonal line defects, cluster defects, and the like are not limited to those illustrated here.
  • parallel line defects composed of two or more columns of parallel line defect pixels or two or more rows of orthogonal defects. It may be an orthogonal line defect composed of line defect pixels, a cluster defect including three or more rows or three or more columns of cluster defect pixels, and the like.
  • pixel position information on the sensor panel 40 of each defective pixel, and each defective pixel in the row direction and column direction of the two-dimensional pixel array on the sensor panel 40 is previously grasped.
  • the defective pixels are indicated by shading.
  • the normal pixel closest to the parallel line defect pixel w constituting the parallel line defect and located in the direction perpendicular to the extending direction of the parallel line defect is a pixel. a and pixel b.
  • the normal pixels closest to the orthogonal line defect pixel x constituting the orthogonal line defect and located in the direction parallel to the extending direction of the grid stripe S are the pixel c and the pixel d.
  • the normal pixel closest to the cluster defect pixel z constituting the cluster defect and located in the direction parallel to the extending direction of the grid stripe S is the pixel m. Pixel Q.
  • the normal pixels closest to the cluster defective pixel z and the pixels positioned in the direction perpendicular to the extending direction of the grid stripe S are the pixel o and the pixel R.
  • the control unit 22 when the image data is read from each imaging element 41 by the read circuit 17 at the time of reading.
  • the image data for each of the image pickup devices 41 is temporarily stored in the storage unit 23.
  • control means 22 functions as a correction means, and performs a correction process for each defective pixel.
  • control means 22 changes its correction method according to the type of defective pixel (parallel line defect, orthogonal line defect, cluster defect, point defect).
  • control means 22 is the normal pixel closest to the parallel line defect pixel w in the parallel line defect pixel w that constitutes the parallel line defect.
  • the corrected image data in the parallel line defect pixel w is calculated using the pixel values of the pixel a and the pixel b positioned in the direction perpendicular to the stripe S extending direction), and the parallel line defect is calculated based on the corrected image data.
  • Linear interpolation for replacing image data output from the pixel w is performed. That is, the defective pixel is corrected by paying attention only to a pixel located in a one-dimensional direction that is perpendicular to the extending direction of the parallel line defect.
  • interpolate the grid component together with the correction of the defective pixel.
  • methods for interpolating grid components include the following methods. Note that the method of interpolating the grid components is not limited to this.
  • control means 22 applies a low-pass filter to the image signal, thereby extracting a low frequency band component from the image signal to obtain a low frequency band image signal. Further, band division processing is performed to obtain a high frequency band image signal (a high frequency band component in the image signal) by taking a difference between the low frequency band component and the original image signal.
  • the image signal in the low frequency band and the image signal in the high frequency band thus obtained are stored in the storage means 23 and the like in a state where separate processing can be performed.
  • the nearest 8 pixels with respect to the pixel value of the defective pixel that is, out of 3 pixels ⁇ 3 pixels centered on the defective pixel to be interpolated.
  • Simple average interpolation is performed using only pixel values of normal pixels among the 8 pixels excluding defective pixels.
  • the pixel in the vicinity of the defective pixel that is, 7 pixels in the horizontal direction ⁇ vertical direction centering on the defective pixel to be interpolated
  • the pixel values of normal pixels excluding defective pixels are used, and interpolation is performed with the following interpolation formula (Formula 1) using a sine wave (sine curve) representing the main periodic component of the grid stripe S as an interpolation function.
  • f g is a grid frequency
  • f N is a Nyquist frequency, which is 1 ⁇ 2 of a sampling frequency determined by a pixel arrangement pitch.
  • the interpolation function applied to the interpolation of the image signal in the high frequency band is not limited to the sine wave representing the main periodic component of the grid stripe S, and other functions representing the period of the grid stripe S such as a rectangular wave are used. May be.
  • the interpolation function is not limited to a periodic function that represents the period of the grid stripe S, and may be a periodic function that represents the period of the folding (moire image) of the grid stripe S, for example.
  • the control means 22 reconstructs the original image signal by synthesizing the low frequency band image signal and the high frequency band image signal after interpolation.
  • the orthogonal line defect pixel x constituting the orthogonal line defect is a normal pixel closest to the orthogonal line defect pixel x and is located in a direction parallel to the extending direction of the grid stripe S.
  • the corrected image data in the parallel line defective pixel x is calculated using the pixel value of the pixel d, and linear interpolation is performed to replace the image data output from the parallel line defective pixel x with the corrected image data. .
  • the pixels used for the interpolation processing are not limited to the eight pixels adjacent to the defective pixel y. Of the 5 pixels ⁇ 5 pixels centered on the defective pixel y, a simple pixel value using 24 pixel values excluding the defective pixel y is used. Average interpolation may be performed.
  • the pixels adjacent to the defective pixels are positioned in a direction parallel to the grid stripes S of the scattered radiation removal grid.
  • Linear interpolation is performed to calculate the correction value by increasing the weight of the pixel value of the pixel value higher than the pixel values of other positions (vertical direction or vertical and diagonal directions).
  • the degree of weighting is not particularly limited, the pixel value of the pixel located in the direction parallel to the grid stripe S is weighted in a range larger than 0.5 and smaller than 1.0.
  • the pixel value of the pixel located in the direction orthogonal to the grid stripe is weighted in a range smaller than 0.5 and larger than 0.0.
  • the pixel value of the pixel located in the direction parallel to the grid stripe S is weighted at a ratio of 0.9, and the pixel value of the pixel located in the direction orthogonal to the grid stripe S is weighted at a ratio of 0.1.
  • it is conceivable to correct only by the pixel value of the one located in the direction parallel to the grid stripe S by adding the pixel value of the one located in the direction orthogonal to the grid stripe S to the consideration factor at the time of correction, It is preferable because appropriate correction can be performed.
  • the control means 22 detects the grid superimposition direction and also detects the position of the defective pixel by reading out defective pixel position information. And about the parallel line defect parallel to a grid direction, the correction which replaces a defective pixel value with the pixel value of the adjacent pixel located in the direction orthogonal to the extension direction of a parallel line defect is performed. Then, after the pixel signal value is divided into bands and subjected to different interpolation, the grid stripe S is removed. For the orthogonal line defect orthogonal to the grid direction, correction is performed to replace the defective pixel value with the pixel value of the adjacent pixel located in the direction orthogonal to the extending direction of the orthogonal line defect.
  • FIG. 12 shows a state after correction when a defective pixel as shown in FIG. 10 exists.
  • FIG. 13 is a profile showing the result of correction when simple average interpolation, which is a conventional correction method, without weighting as described above, and FIG. 13A shows a line A portion in FIG. FIG. 13B shows the profile result of the line B in FIG.
  • FIG. 14 shows a case where correction is performed by making the pixel value weighted larger than the pixel values at other positions, although located in the direction parallel to the grid stripe S, as shown in the present embodiment.
  • 14A shows the profile result of the line A portion in FIG. 12
  • FIG. 14B shows the profile result of the line B portion in FIG. .
  • the grid stripe S can be appropriately reproduced even when there are parallel line defects, orthogonal line defects, cluster defects, and the like, so even when shooting using a grid, Correction without a sense of incongruity can be performed, and a high-definition image suitable for diagnosis can be obtained.

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Abstract

　散乱線除去グリッドを用いて撮影を行った場合でも、適切に欠陥画素を補正して、診断に適した高精細の画像を生成することのできる放射線画像撮影装置を提供する。　そのためには、被写体との間に散乱線除去グリッドを配置して放射線画像撮影を行う放射線画像撮影装置１であって、照射された放射線の線量に応じて電荷を発生させる複数の撮像素子４１が二次元状に配列されたセンサパネル４０と、センサパネル４０上に二次元状に配列された複数の撮像素子４１に対応する各画素のうち、欠陥画素の位置を検出して検出された欠陥画素の近傍に位置する近傍画素の画素値を用いて補正値を算出し、欠陥画素の画素値を補正値と置換する制御手段２２と、を備え、制御手段２２は、近傍画素のうち、欠陥画素に対して散乱線除去グリッドのグリッド縞Ｓと平行な方向に位置するものの画素値に重み付けをして補正値を算出する。

Description

放射線画像撮影装置
　本発明は、放射線画像撮影装置に関するものである。
　病気診断等を目的として、Ｘ線画像に代表される放射線を用いて撮影された放射線画像が広く用いられている。こうした医療用の放射線画像は、従来からスクリーンフィルムを用いて撮影されていたが、放射線画像のデジタル化を図るために輝尽性蛍光体シートを用いたＣＲ（Computed Radiography）装置が開発され、最近では、照射された放射線を、二次元状に配置された放射線検出素子で検出して、デジタル画像データとして取得する放射線画像撮影装置が開発されている。
　このような放射線画像撮影装置としては、照射された放射線を放射線検出素子で直接受光して電気信号である画像データに変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換された電磁波のエネルギをフォトダイオード等の光電変換素子で画像データに変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における放射線検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子とそれに対応するシンチレータ部分等を、あわせて撮像素子という。
　このタイプの放射線画像撮影装置は、通常、複数の撮像素子が二次元状に配列されたセンサパネルを備えており、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られている。従来は、支持台に一体的に形成されていたが、近年、センサパネルをハウジングに収納して持ち運びできるようにした可搬型の放射線画像撮影装置が開発されている。
　ＦＰＤ型の放射線画像撮影装置では、センサパネル上に撮像素子を積層して製造する際に撮像素子中に不純物が混入する等して、恒常的に或いは一定の確率で異常な画像データを出力する画素（以下、欠陥画素という。）が生じる場合がある。このような原因で発生する欠陥画素は、通常、センサパネル上に二次元状に配列された複数の撮像素子の中に点々と孤立して存在する状態（すなわち、いわゆる点欠陥の状態）となる場合が多い。
　また、センサパネル上に二次元状に配列された複数の撮像素子は、通常、列（または行）ごとに１本の信号線に接続されるように形成されるが、その際、信号線が断線する等の原因で、欠陥画素がセンサパネル上で線状に存在する状態（すなわち、いわゆる線欠陥或いはライン欠陥の状態）となる場合もある。
　また、上記各原因が合わさる等により、センサパネル上に、複数の欠陥画素からなる二次元のクラスタ状の欠陥が存在する状態（すなわち、いわゆるクラスタ欠陥の状態）となる場合もある。
　このような欠陥画素が存在すると、その部分に画像の欠損が生じ、高精細な画像を得ることができない。
　そこで、従来、欠陥画素を有するセンサパネルを用いて撮影が行われた場合には、当該欠陥画素の近傍の正常画素の画素値を用いて単純平均補間を行ったり、重み付け平均補間を行う等の手法により欠陥画素の画素値を補間する補間処理が行われてきた（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
特許第３７９３０３９号公報 特開２００２－１９７４５０号公報
　ところで、人体等の被写体を撮影する場合には、被写体に照射された放射線の一部は被写体において散乱し、被写体を透過した放射線と同様にセンサパネルに入射する。このため、このような散乱放射線も画像信号として読み取られてしまい、得られた放射線画像にノイズとして現れ、鮮鋭な画像を得ることができない。
　そこで、鉛等の放射線吸収性物質とアルミニウム等の放射線吸収が少なく強度を維持できる物質とが細かい間隔で交互に平行配置されたグリッド（散乱線除去グリッド）を、センサパネルと被写体と間に配置して撮影を行う手法が知られている。このようにグリッドをセンサパネルに重畳して撮影を行うと、被写体により散乱された放射線がセンサパネルに入射しにくくなるため、被写体像のコントラストや鮮明度が向上する。
　このような散乱線除去グリッドを用いて撮影を行った場合、センサパネルには被写体像とともにグリッド像（グリッド縞）が記録されるため、撮影によって取得された画像信号から、グリッド像の成分を除去する処理を行う必要がある。
　しかしながら、センサパネルを構成する撮像素子に対応する画素中に上記欠陥画素がある場合、特に大きなクラスタ欠陥がある場合や線欠陥がある場合には、この欠陥画素の影響により、グリッドに起因する縞を再現することができず、後にグリッド縞を画像処理により除去する際に縞目が残って読影に支障をきたすとの問題がある。
　そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、散乱線除去グリッドを用いて撮影を行った場合でも、適切に欠陥画素を補正して、診断に適した高精細の画像を生成することのできる放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
　前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
　被写体との間に散乱線除去グリッドを配置して放射線画像撮影を行う放射線画像撮影装置であって、
　照射された放射線の線量に応じて電荷を発生させる複数の撮像素子が二次元状に配列されたセンサパネルと、
　前記センサパネル上に二次元状に配列された前記複数の撮像素子に対応する各画素のうち、欠陥画素の位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、
　前記欠陥画素位置検出手段により検出された前記欠陥画素の近傍に位置する近傍画素の画素値を用いて補正値を算出し、前記欠陥画素の画素値を前記補正値と置換する補正手段と、を備え、
　前記補正手段は、前記近傍画素のうち、前記欠陥画素に対して前記散乱線除去グリッドのグリッド縞と平行な方向に位置するものの画素値の重み付けをその他の位置の画素値よりも大きくして前記補正値を算出することを特徴とする。
　本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、補正手段は、近傍画素のうち、欠陥画素に対して散乱線除去グリッドのグリッド縞と平行な方向に位置するものの画素値の重み付けをその他の位置の画素値よりも大きくして補正値を算出し、この補正値を欠陥画素の画素値と置換するため、散乱線除去グリッドを用いて撮影を行った場合でも、グリッド縞を適切に除去することができ、欠陥画素について違和感のない補正を行うことが可能となる。
本実施形態に係る放射線画像撮影装置を示す斜視図である。 図１におけるＸ－Ｘ線に沿う断面図である。 本実施形態に係るセンサパネルの基板の構成を示す平面図である。 図３の基板上の小領域に形成されたフォトダイオードと薄膜トランジスタ等からなる撮像素子の構成を示す拡大図である。 図４におけるＹ－Ｙ線に沿う断面図である。 ＣＯＦやＰＣＢ基板等が取り付けられたセンサパネルを説明する側面図である。 本実施形態に係る放射線画像撮影装置の等価回路図を表す図である。 センサパネル上に平行線欠陥、直交線欠陥が存在している場合の欠陥画素の例を示す説明図である。 センサパネル上にクラスタ欠陥が存在している場合の欠陥画素の例を示す説明図である。 センサパネル上に平行線欠陥、直交線欠陥、クラスタ欠陥、点欠陥が存在している例を示す説明図である。 図１１（Ａ）は、図１０における線Ａ部分のプロファイル結果を示す図であり、図１１（Ｂ）は、図１０における線Ｂ部分のプロファイル結果を示す図である。 図１０に示すセンサパネル上の欠陥画素を補正した状態を示す説明図である。 図１３（Ａ）は、従来の手法で補正した場合の図１２における線Ａ部分のプロファイル結果を示す図であり、図１３（Ｂ）は、従来の手法で補正した場合の図１２における線Ｂ部分のプロファイル結果を示す図である。 図１４（Ａ）は、本実施形態の手法で補正した場合の図１２における線Ａ部分のプロファイル結果を示す図であり、図１４（Ｂ）は、本実施形態の手法で補正した場合の図１２における線Ｂ部分のプロファイル結果を示す図である。
　以下、本発明に係る放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムの実施の形態について、図１から図１４を参照して説明する。ただし、本発明は以下の図示例のものに限定されるものではない。
　なお、以下、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、本発明はその場合に限定されず、例えば、支持台と一体的に形成された放射線画像撮影装置に対しても適用できる。また、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して照射し、フォトダイオードで電気信号である画像データに変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。
　図面を参照しつつ本実施形態に係る放射線画像撮影装置について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、図１のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体状のハウジング２内にシンチレータ３や基板４等で構成されるセンサパネル４０が収納されて構成されている。
　本実施形態では、撮影時に放射線画像撮影装置と被写体との間に散乱線除去用のグリッドが配置され、放射線画像撮影装置にグリッドを重畳した状態で撮影を行うようになっている。
　本実施形態では、ハウジング２は、角筒状に形成されたハウジング本体部２ａと、ハウジング本体部２ａの両端の開口部を覆って閉塞する蓋部材２ｂ、２ｂとを備えた、いわゆるモノコック型に形成されている。ハウジング本体部２ａには、放射線の照射を受ける側の面Ｒ（以下、放射線入射面Ｒという。）が設けられており、放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。
　なお、ハウジング２の構成、形状等はここに例示したものに限定されない。例えば、ハウジング２を、フレーム板とバック板とで形成された、いわゆる弁当箱型とすることも可能である。
　また、一方の蓋部材２ｂには、電源スイッチ３６や、放射線画像撮影装置１と図示しない外部装置とを有線で接続するための端子３７、各種の操作状況等を表示するインジケータ３８等が設けられている。また、蓋部材２ｂには、放射線画像撮影装置１が外部装置とデータや信号等の送受信を無線方式で行うための通信手段であるアンテナ装置３９が埋め込まれて設けられている。
　なお、アンテナ装置３９を設ける箇所は、本実施形態のようにハウジング２の１つの蓋部材２ｂに限定されず、他の位置に設けることも可能である。また、アンテナ装置３９の個数は必ずしも１つに限定されず、必要な数だけ適宜設けられる。
　図２に示すように、ハウジング２の内部には、センサパネル４０が収納されている。センサパネル４０は、基板４とこれに積層されるシンチレータ３とを備えており、基板４やシンチレータ３の放射線入射面Ｒ側には、これらを保護するためのガラス基板３５が配設されている。
　また、基板４の下方側には図示しない鉛の薄板等を介して基台３１が配置され、基台３１には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３や緩衝部材３４等が取り付けられている。
　シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに貼り合わされるようになっている。シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００～８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
　基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、放射線検出素子であるフォトダイオード７がそれぞれ設けられている。
　このように、フォトダイオード７は、センサパネル４０の基板４上に二次元状に配列されており、複数のフォトダイオード７が設けられた領域ｒ全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域がセンサパネル４０の検出部Ｐとされている。
　本実施形態では、放射線入射面Ｒから入射した放射線がシンチレータ３で変換されて出力される電磁波の量すなわち光量（シンチレータ３に入射した放射線の線量に応じて増加する。）に応じて電荷を発生させるフォトダイオード７用いてセンサパネル４０を構成しているが、この他にも、例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。
　また、各フォトダイオード７は、図３や図４の拡大図に示すように、スイッチ素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。
　そして、ＴＦＴ８は、オン状態とされることにより、すなわちゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されてＴＦＴ８のゲートが開かれることにより、フォトダイオード７に蓄積された電荷を信号線６に放出させるようになっている。ここで、本実施形態におけるフォトダイオード７やＴＦＴ８の構造について、図５に示す断面図を用いて簡単に説明する。図５は、図４におけるＹ－Ｙ線に沿う断面図である。
　基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）等からなる半導体層８２を介して、フォトダイオード７の第１電極７４と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。
　ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。
　また、フォトダイオード７の部分では、基板４の面４ａ上に前記ゲート絶縁層８１と一体的に形成される絶縁層７１の上にＡｌやＣｒ等が積層されて補助電極７２が形成されており、補助電極７２上に前記第１パッシベーション層８３と一体的に形成される絶縁層７３を挟んでＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７４が積層されている。第１電極７４は、第１パッシベーション層８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。
　第１電極７４の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７５、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７６、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７７が下方から順に積層されて形成されている。なお、ｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の積層の順番は上下逆であってもよい。
　ｐ層７７の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７８が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層７６等に到達するように構成されている。以上のようにしてフォトダイオード７が形成されている。なお、本実施形態では、上記のように、フォトダイオード７としてｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５が積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型のフォトダイオードを用いる場合を説明したが、フォトダイオード７は、このようなｐｉｎ型に限定されない。
　また、フォトダイオード７の第２電極７８の上面には、第２電極７８を介してフォトダイオード７に逆バイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、フォトダイオード７の第２電極７８やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７４、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわちフォトダイオード７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第２パッシベーション層７９で被覆されている。
　図３や図４に示すように、本実施形態では、それぞれ列状に配置された複数のフォトダイオード７に１本のバイアス線９が接続されており、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で１本の結線１０に結束されている。
　本実施形態では、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう）１１に接続されている。各入出力端子１１には、図６に示すように、ＩＣ１２ａ等のチップが組み込まれたＣＯＦ（Chip On Film）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。また、ＣＯＦ１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板３３に接続されるようになっている。
　ここで、放射線画像撮影装置１のセンサパネル４０の回路構成について説明する。図７は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１のセンサパネル４０の等価回路図である。
　前述したように、センサパネル４０の各撮像素子４１のフォトダイオード７は、その第２電極７８がそれぞれバイアス線９および結線１０に接続されており、結線１０は逆バイアス電源１４に接続されている。逆バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各フォトダイオード７に印加する逆バイアス電圧を供給するようになっている。また、逆バイアス電源１４は後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２は、逆バイアス電源１４から各フォトダイオード７に印加する逆バイアス電圧を制御するようになっている。
　各撮像素子４１のフォトダイオード７の第１電極７４はそれぞれＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図７中ではＳと表記されている。）に接続されており、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図７中ではＧと表記されている。）は走査駆動回路１５から延びる各走査線５にそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図７中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。
　各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。なお、読み出しＩＣ１６には所定個数の読み出し回路１７が設けられており、読み出しＩＣ１６が複数設けられることにより、信号線６の本数分の読み出し回路１７が設けられるようになっている。
　読み出し回路１７は、増幅回路１８と、相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）回路１９と、Ａ／Ｄ変換器２０とで構成されている。本実施形態では、増幅回路１８と相関二重サンプリング回路１９は１本の信号線６ごとに１つずつ設けられているが、Ａ／Ｄ変換器２０は、複数の回路で共通とされている。なお、相関二重サンプリング回路１９は、図７中ではＣＤＳと表記されている。
　放射線画像撮影時には、放射線画像撮影装置１のハウジング２の放射線入射面Ｒに、例えば患者の胸部や脚等の撮影対象部位が被写体として配置された状態で、放射線が照射される。その際、各撮像素子４１のＴＦＴ８のゲート電極８ｇはオフ状態とされ、ゲートが閉じられた状態とされる。その状態で、被写体を透過した放射線が照射されると、放射線入射面Ｒを透過した放射線が図７では図示が省略されているシンチレータ３に入射し、シンチレータ３で放射線が電磁波に変換され、その電磁波が撮像素子４１のフォトダイオード７に入射する。
　そして、入射した電磁波がフォトダイオード７のｉ層７６（図５参照）に到達すると、ｉ層７６内で入射した電磁波の光量（すなわち放射線の線量）に応じて電子正孔対が発生し、逆バイアス電圧の印加によりフォトダイオード７内に形成された所定の電位勾配に従って、発生した電子と正孔のうちの一方の電荷（本実施形態では正孔）は第２電極７８側に移動し、他方の電荷（本実施形態では電子）は第１電極７４側に移動して第１電極７４付近に蓄積される。
　そして、放射線の照射が停止されて放射線画像撮影が終了すると、読み出し動作が開始されるようになっている。読み出し動作では、走査線５を介して走査駆動回路１５から各撮像素子４１のＴＦＴ８のゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧が印加され、ＴＦＴ８のゲートがオン状態とされて、撮像素子４１のフォトダイオード７に蓄積された電荷がＴＦＴ８のソース電極８ｓを介してドレイン電極８ｄから信号線６に放出されるようになっている。
　そして、読み出し回路１７では、撮像素子４１から信号線６を通じてフォトダイオード７に蓄積された電荷が放出されると、撮像素子４１ごとに電荷を電荷電圧変換して増幅する等して画像データに変換した後、各相関二重サンプリング回路１９から出力した画像データをアナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信し、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値に変換して読み出すようになっている。
　制御手段２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えたマイクロコンピュータや専用の制御回路で構成されており、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、制御手段２２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される記憶手段２３が接続されている。
　前述したように、制御手段２２は、逆バイアス電源１４を制御して各撮像素子４１のフォトダイオード７に印加する逆バイアス電圧を制御したり、走査駆動回路１５から信号読み出し用の電圧を印加する走査線５を切り替えたり、或いは、各読み出し回路１７内の増幅回路１８や相関二重サンプリング回路１９等を制御して、各撮像素子４１からの画像データの読み出しを行うようになっている。
　なお、各撮像素子４１から読み出された各画像データは、制御手段２２により制御される図示しないメモリコントローラの指示に従って記憶手段２３に保存されるようになっている。
　また、制御手段２２には、前述したアンテナ装置３９が接続されており、アンテナ装置３９を介して外部装置とのデータや信号等の送受信を行うようになっている。さらに、制御手段２２は、装置に内蔵されたバッテリ４２から各撮像素子４１等の各部材への電力の供給を制御するようになっている。バッテリ４２には、外部装置から電力を供給してバッテリ４２を充電する際の接続端子４３が取り付けられている。
　ところで、センサパネル４０の各撮像素子４１には、通常、恒常的に或いは一定の確率で異常な画像データを出力するものが含まれている。そして、この異常な画像データを出力する撮像素子４１に対応する画素、すなわち欠陥画素のセンサパネル４０上における画素位置情報は、放射線画像撮影装置１の製造時等に予め把握されており、制御手段２２内の図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に、これらの欠陥画素の情報が予め記憶されている。
　欠陥画素補正を行う際には、制御手段２２は、この欠陥画素の情報を読み出して欠陥画素の位置を検出する欠陥画素位置検出手段として機能する。
　本実施形態において、欠陥画素としては、グリッド縞と平行する方向に延在する線状の欠陥である平行線欠陥を構成する平行線欠陥画素、グリッド縞に直交して延在する線状の欠陥である直交線欠陥を構成する直交線欠陥画素、単体で点欠陥を構成する点欠陥画素、複数個が集まってクラスタ状の欠陥（クラスタ欠陥）を構成するクラスタ欠陥画素等がある。
　また、制御手段２２は、放射線画像撮影装置１に重畳された平行グリッドのグリッド方向を検出するようになっている。グリッドの向きを検出する手法は特に限定されない。例えば、グリッドの角等に向きを示すマークが付されているような場合には、これを読み取ることによってグリッドの方向を検出してもよい。なお、グリッドの重畳方向が常に一定である場合には、その向きがデフォルトとして記憶手段２３等に予め登録されていてもよい。
　また、常に放射線画像撮影装置１にグリッドを装着して撮影を行うとは限らないため、制御手段２２は、放射線画像撮影装置１にグリッドが装着されているか否かを検出することもできるようになっている。
　制御手段２２が放射線画像撮影装置１にグリッドが装着されているか否かを検出する手法は特に限定されない。例えば、グリッドが装着されるとこれを検知する機械的な検出手段（スイッチ機構）を設けて、制御手段２２は、この検出手段から検出結果（グリッドが装着された旨の信号）が出力されるとグリッドが装着されたと判断するようになっていてもよい。また、例えば、グリッドが磁石により放射線画像撮影装置１に対して着脱自在となっている場合には、磁力の変化を検出することにより、グリッドが放射線画像撮影装置１に装着されているか否かを判断するようにしてもよい。また、撮影後、画像について周波数解析を行い、画像にグリッド特有の高周波成分が重畳している場合には、当該画像がグリッドを装着した状態で撮影されたものであると判断するようにしてもよい。
　図１０は、本実施形態におけるセンサパネル４０を模式的に示した図であり、図８は、図１０における平行線欠陥及び直交線欠陥部分を拡大したものであり、図９は、図１０におけるクラスタ欠陥部分を拡大したものである。
　本実施形態では、図１０に示すように、センサパネル４０の列方向（図１０において上下方向）に沿って平行なグリッド縞Ｓが並ぶようにグリッドが配置されている。
　図１１（Ａ）は、図１０における線Ａ部分をプロファイルした結果であり、図１１（Ｂ）は、図１０における線Ｂ部分をプロファイルした結果である。なお、図１０の黒太線部分は欠陥部分を示している。そして図１０における線Ａ部分は、直交線欠陥部分上に当たるため、プロファイル上信号値の変化がないことが表れている。また、図１０における線Ｂ部分は、グリッド縞Ｓと直交する方向であるため、グリッド縞Ｓに対応して信号値に起伏が現れているが、平行線欠陥のある箇所と、クラスタ欠陥のある箇所については、本来あるべき信号値（図１１（Ｂ）中において点線で示す）を表しておらず、当該箇所について信号値の低い状態を示すプロファイル結果となっている。
　本実施形態では、図８から図１０に示すように、センサパネル４０に、グリッド縞Ｓと平行する方向に延在する１列の平行線欠陥画素から構成されている平行線欠陥と、グリッドと直交して延在する１行の直交線欠陥画素から構成されている直交線欠陥と、２行２列の欠陥画素を含む複数のクラスタ欠陥画素がグリッドと平行する方向及びグリッドと直交する方向に連続するクラスタ欠陥と、がそれぞれ１つずつ存在し、その他に複数の点欠陥画素が存在している場合を例として説明する。なお、平行線欠陥、直交線欠陥、クラスタ欠陥の形状等はここに例示したものに限定されず、例えば、２列以上の平行線欠陥画素で構成された平行線欠陥や、２行以上の直交線欠陥画素で構成された直交線欠陥や、３行以上又は３列以上のクラスタ欠陥画素を含むクラスタ欠陥等であってもよい。
　上記の欠陥画素の情報として、本実施形態では、各欠陥画素のセンサパネル４０上の画素位置情報、及びセンサパネル４０上の二次元状の各画素の配列の行方向及び列方向において各欠陥画素に最も近接する正常な各画素の情報が予め把握されている。
　図８及び図９においては、欠陥画素は網掛けで示している。例えば、図８に示すように、平行線欠陥を構成する平行線欠陥画素ｗに最も近接する正常な画素であって平行線欠陥の延在方向に対して垂直な方向に位置する画素は、画素ａと画素ｂである。また、直交線欠陥を構成する直交線欠陥画素ｘに最も近接する正常な画素であってグリッド縞Ｓの延在方向に対して平行な方向に位置する画素は、画素ｃと画素ｄである。また、図９に示すように、クラスタ欠陥を構成するクラスタ欠陥画素ｚに最も近接する正常な画素であってグリッド縞Ｓの延在方向に対して平行な方向に位置する画素は、画素ｍと画素Ｑである。また、クラスタ欠陥画素ｚに最も近接する正常な画素であってグリッド縞Ｓの延在方向に対して垂直な方向に位置する画素は、画素ｏと画素Ｒである。
　制御手段２２は、上記のように、放射線画像撮影装置１に対して放射線が照射されて放射線画像撮影が行われた後、読み出し時に読み出し回路１７で各撮像素子４１からそれぞれ画像データが読み出されると、それらの撮像素子４１ごとの画像データを一旦記憶手段２３に保存する。
　そして、制御手段２２は、補正手段として機能し、各欠陥画素について補正処理を行うようになっている。本実施形態において、制御手段２２は、欠陥画素の種類（平行線欠陥、直交線欠陥、クラスタ欠陥、点欠陥）に応じてその補正手法を変化させるようになっている。
　具体的には、制御手段２２は、平行線欠陥を構成する平行線欠陥画素ｗについては、平行線欠陥画素ｗに最も近接する正常な画素であって平行線欠陥の延在方向（すなわち、グリッド縞Ｓの延在方向）に対して垂直な方向に位置する画素ａと画素ｂの画素値を用いて平行線欠陥画素ｗにおける補正した画像データを算出し、補正した画像データにより、平行線欠陥画素ｗから出力された画像データ置換する線形補間を行うようになっている。すなわち、平行線欠陥の延在方向に対する垂直方向という一次元方向に位置する画素のみに着目して欠陥画素の補正を行う。
　なお、この場合、欠陥画素の補正と併せて、グリッド成分の補間を行うことが好ましい。グリッド成分を補間する手法の例としては、例えば以下の手法がある。なお、グリッド成分を補間する手法はこれに限定されない。
　すなわち、まず、制御手段２２は、画像信号に対してローパスフィルタを掛けることにより、当該画像信号中の低周波数帯域の成分を抽出して低周波数帯域の画像信号とする。また、この低周波数帯域の成分と元の画像信号との差分をとることにより高周波数帯域の画像信号（画像信号中の高周波数帯域の成分）を得る帯域分割処理を行う。これによって得られた低周波数帯域の画像信号、高周波数帯域の画像信号は、それぞれ別個の処理を行うことが可能な状態で記憶手段２３等に記憶される。
　そして、この帯域分割処理により分割された帯域のうち、低周波数帯域の画像信号については欠陥画素の画素値に対して近傍画素の画素値を用いた任意の補間を行い、高周波数帯域の画像信号については欠陥画素の画素値に対して画像上に現れるグリッド縞Ｓの周期を表す周期関数を補間関数とする補間を行う。
　具体的には、低周波数帯域の画像信号については、欠陥画素の画素値に対して、最近傍の８画素、すなわち、補間処理の対象となる欠陥画素を中心とした３画素×３画素のうち、欠陥画素を除く８画素のうち正常画素の画素値のみを用いた単純平均補間を行う。
　また、高周波数帯域の画像信号については、欠陥画素の画素値に対して、当該欠陥画素の近傍の画素、すなわち、補間処理の対象となる欠陥画素を中心とした横方向の７画素×縦方向の３画素のうち、欠陥画素を除く正常画素の画素値を用い、グリッド縞Ｓの主要な周期成分を表す正弦波（サインカーブ）を補間関数として、下記の補間式（式１）で補間を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ｆｇはグリッド周波数であり、ｆＮはナイキスト周波数であり画素の配置ピッチで定まるサンプリング周波数の１／２である。
　なお、高周波数帯域の画像信号の補間に適用する補間関数は、グリッド縞Ｓの主要な周期成分を表す正弦波に限定されず、矩形波等、グリッド縞Ｓの周期を表す他の関数を用いてもよい。また、補間関数はグリッド縞Ｓの周期を表す周期関数に限定されず、例えば、グリッド縞Ｓの折り返し（モアレ像）の周期を表す周期関数であってもよい。また、制御手段２２は、補間後に低周波数帯域の画像信号と高周波数帯域の画像信号とを合成して元の画像信号を再構成するようになっている。
　また、直交線欠陥を構成する直交線欠陥画素ｘについては、直交線欠陥画素ｘに最も近接する正常な画素であってグリッド縞Ｓの延在方向に対して平行な方向に位置する画素ｃと画素ｄの画素値を用いて平行線欠陥画素ｘにおける補正した画像データを算出し、補正した画像データにより、平行線欠陥画素ｘから出力された画像データ置換する線形補間を行うようになっている。
　また、平行線欠陥と直交線欠陥との交点に当たる欠陥画素（図８において欠陥画素ｙ）については、平行線欠陥及び直交線欠陥について、上記補正を行った後、欠陥画素ｙに隣接する８画素、すなわち、補間処理の対象となる欠陥画素ｙを中心とした３画素×３画素のうち、欠陥画素ｙを除く８画素（図８において画素ｅ～ｌ）の画素値を用いた単純平均補間を行う。なお、補間処理に用いる画素は欠陥画素ｙに隣接する８画素に限定されず、欠陥画素ｙを中心とした５画素×５画素のうち、欠陥画素ｙを除く２４画素の画素値を用いた単純平均補間を行ってもよい。
　また、それ以外の欠陥画素、すなわち点欠陥や、図９に示すようなクラスタ欠陥の場合には、欠陥画素に隣接する画素のうち、散乱線除去グリッドのグリッド縞Ｓと平行な方向に位置するものの画素値の重み付けをその他の位置（垂直方向または、垂直及び斜め方向）の画素値よりも大きくして補正値を算出する線形補間を行う。重み付けの度合いは特に限定しないが、グリッド縞Ｓと平行な方向に位置するものの画素値に０．５より大きく、１．０より小さい範囲で重み付けをする。グリッド縞と直交する方向に位置するものの画素値に０．５より小さく、０．０より大きい範囲で重み付けをする。例えば、グリッド縞Ｓと平行な方向に位置するものの画素値に０．９、グリッド縞Ｓに直交する方向に位置するものの画素値に０．１の割合で重み付けを行う。グリッド縞Ｓと平行な方向に位置するものの画素値のみにより補正することも考えられるが、グリッド縞Ｓに直交する方向に位置するものの画素値をも補正の際の考慮要素に加えることによって、より適切な補正を行うことができるため好ましい。
　次に、本実施形態における作用について説明する。
　欠陥画素の補正を行う際には、制御手段２２は、グリッドの重畳方向を検出するとともに、欠陥画素の位置を、欠陥画素位置情報を読み出す等により検出する。そして、グリッド方向に平行な平行線欠陥については、平行線欠陥の延在方向に直交する方向に位置する隣接画素の画素値により欠陥画素値を置き換える補正を行う。そして、画素の信号値を帯域分割してそれぞれに異なる補間を行う処理を行った後、グリッド縞Ｓを除去する処理を行う。また、グリッド方向に直交する直交線欠陥については、直交線欠陥の延在方向に直交する方向に位置する隣接画素の画素値により欠陥画素値を置き換える補正を行う。さらに、平行線欠陥と直交線欠陥との交点に位置する画素については、平行線欠陥及び直交線欠陥についてそれぞれ補正を行った後に、欠陥画素を中心とした近傍画素の画素値を用いた単純平均補間を行う。また、それ以外の欠陥、すなわち、クラスタ欠陥、点欠陥については、グリッド縞Ｓと平行な方向に位置するものの画素値の重み付けをその他の位置の画素値よりも大きくして補正処理を行う。さらに、これらの欠陥画素補正を行った後、グリッド縞を除去する補間処理を行う。
　ここで、従来の補正手法によった場合と、本実施形態の補正手法によった場合との補正後の結果について、両者を比較して説明する。
　図１２は、図１０のような欠陥画素が存在している場合の、補正後の状態を示したものである。図１３は、上記のような重み付けをせず、従来の補正手法である単純平均補間を行った場合の補正結果を示したプロファイルであり、図１３（Ａ）は、図１２における線Ａ部分のプロファイル結果、図１３（Ｂ）は、図１２における線Ｂ部分のプロファイル結果をそれぞれ示したものである。
　図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示すように、単純平均補間により補正を行った場合には、補正後にグリッド縞Ｓが十分に再現されておらず、後にグリッド縞Ｓを除去する補間処理を行う際に、適切にグリッド縞Ｓを除去することができない。また、クラスタ欠陥の位置していた箇所（図１２、図１３（Ｂ）において鎖線円で囲った部分）についてもグリッド縞Ｓを再現することができないとの結果が示された。
　これに対して、図１４は、本実施形態で示したように、グリッド縞Ｓと平行な方向に位置するものの画素値の重み付けをその他の位置の画素値よりも大きくして補正を行った場合の補正結果を示したプロファイルであり、図１４（Ａ）は、図１２における線Ａ部分のプロファイル結果、図１４（Ｂ）は、図１２における線Ｂ部分のプロファイル結果をそれぞれ示したものである。
　図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すように、上記のような重み付けをした上で補正を行った場合には、グリッド縞Ｓを十分に再現することができ、クラスタ欠陥の位置していた箇所（図１２、図１３（Ｂ）において鎖線円で囲った部分）についてもグリッド縞Ｓを再現することができるとの結果が示された。このため、後にグリッド縞Ｓを除去する補間処理を行う際に、適切にグリッド縞Ｓを除去することができる。
　以上のように、本実施形態によれば、平行線欠陥、直交線欠陥、クラスタ欠陥等がある場合でもグリッド縞Ｓを適切に再現することができるため、グリッドを用いて撮影を行う場合でも、違和感のない補正を行うことができ、診断に適した高精細な画像を得ることができる。
　なお、本発明が上記の実施形態や変形例に限定されず、適宜変更可能であることはいうまでもない。
　１　放射線画像撮影装置
　２　ハウジング
　３　シンチレータ
　１７　読み出し回路
　２２　制御手段（補正手段）
　３９　アンテナ装置（通信手段）
　４０　センサパネル
　４１　撮像素子
　Ｓ　グリッド縞

Claims (6)

  1. 　被写体との間に散乱線除去グリッドを配置して放射線画像撮影を行う放射線画像撮影装置であって、
    　照射された放射線の線量に応じて電荷を発生させる複数の撮像素子が二次元状に配列されたセンサパネルと、
    　前記センサパネル上に二次元状に配列された前記複数の撮像素子に対応する各画素のうち、欠陥画素の位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、
    　前記欠陥画素位置検出手段により検出された前記欠陥画素の近傍に位置する近傍画素の画素値を用いて補正値を算出し、前記欠陥画素の画素値を前記補正値と置換する補正手段と、を備え、
    　前記補正手段は、前記近傍画素のうち、前記欠陥画素に対して前記散乱線除去グリッドのグリッド縞と平行な方向に位置するものの画素値の重み付けをその他の位置の画素値よりも大きくして前記補正値を算出することを特徴とする放射線画像撮影装置。
  2. 　前記補正手段は、前記近傍画素のうち、前記欠陥画素に対して前記散乱線除去グリッドのグリッド縞と平行な方向に位置するものの画素値に０．５より大きく、１．０より小さい範囲で重み付けをし、グリッド縞と直交する方向に位置するものの画素値に０．５より小さく、０．０より大きい範囲で重み付けをして、前記補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
  3. 　前記補正手段は、前記散乱線除去グリッドのグリッド縞と平行な方向に延在する平行線欠陥について、前記近傍画素のうち、当該平行線欠陥に直交する方向に位置するものの画素値を用いて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
  4. 　前記補正手段は、前記散乱線除去グリッドのグリッド縞と垂直な方向に延在する垂直線欠陥について、前記近傍画素のうち、当該垂直線欠陥に直交する方向に位置するものの画素値を用いて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
  5. 　前記補正手段は、前記平行線欠陥と前記垂直線欠陥との交点に位置する画素について、前記平行線欠陥及び前記垂直線欠陥を構成する各欠陥画素の画素値につき各々前記補正値と置換した後、前記交点に位置する画素に隣接する８画素又は２４画素の平均値を算出し、算出結果を補正値として前記交点に位置する画素の画素値と置換することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
  6. 　前記補正手段は、前記欠陥画素の前記近傍画素のうち、正常な画素の画素値のみを用いて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
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