JP2006068512A

JP2006068512A - 撮像装置、撮像システム、撮像方法、およびコンピュータプログラム

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Publication number: JP2006068512A
Application number: JP2005226622A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kameshima; 登志男亀島; Tadao Endo; 忠夫遠藤; Tomoyuki Yagi; 朋之八木; Katsuro Takenaka; 克郎竹中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2006-03-16
Also published as: EP1777944A4; US20060104417A1; DE602005027214D1; WO2006013975A1; US7532706B2; EP1777944B1; EP1777944A1; ATE504161T1

Abstract

【課題】撮影モードに拘わらず、画像補正を適切に行えるようにする。
【解決手段】Ｘ線撮影装置に設定されている撮影モード（動画撮影モード／静止画撮影モード）それぞれに対し、異なるゲイン補正信号ＧＳＡ、ＧＳＢを用いて補正処理を行うことにより、静止画撮影モードと動画撮影モードとでゲイン特性が異なる撮像手段を用いてＸ線撮影装置を構成した場合であっても補正エラーの低減された画像を取得することが可能となるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、撮像システム、撮像方法、およびコンピュータプログラムに関し、特に撮影された画像をゲイン補正するために好適である。なお、本明細書では、放射線はＸ線、α線、β線、γ線などを含むものとする。

以下に、従来の技術について図面を用いて説明する。

図７は、画像補正を行う従来の放射線撮像装置の構成を示したブロック図である。また、図８は、放射線撮像装置に用いられる従来の撮像部の構成を模式的に示した回路図である。

図８に示すように、従来の放射線撮像装置に用いられる撮像部は、アモルファスシリコンのＰＩＮ型フォトダイオードである変換素子８０１ａ〜８０１ｉと、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であるスイッチング素子８０２ａ〜８０２ｉとからなる画素を二次元マトリクス状に配列し、マトリクス駆動を行うエリアセンサ８０３を有している。各画素の変換素子８０１ａ〜８０１ｉの共通電極側には、電源８０４からのバイアス電圧Ｖｓが印加されている。また、各画素のスイッチング素子８０２ａ〜８０２ｉのゲート電極は、行ごとに共通ゲートラインＶｇ１〜ＶｇＮに接続されており、共通ゲートラインＶｇ１〜ＶｇＮは、図示しないシフトレジスタなどで構成されるゲート駆動装置８０５に接続される。一方、各スイッチング素子８０２ａ〜８０２ｉのソース電極は、列ごとに共通データラインＳｉｇ１〜ＳｉｇＭに接続され、アンプ８１１、アナログマルチプレクサ８１２、及びＡ／Ｄコンバーター８１３などで構成される読み出し装置８１４によって画像信号ＩＳとして出力される。このように、エリアセンサ８０３、ゲート駆動装置８０５、及び読み出し装置８１４によって撮像部７０１が構成される。

次に、図７を用いて、従来の放射線撮像装置の画像補正について説明する。撮像部７０１から出力された画像信号ＩＳは、オフセット補正部７０２に入力される。オフセット補正部７０２においては、画像信号ＩＳから、予めオフセットメモリ７０３に記憶されていたオフセットデータに基づくオフセット信号ＯＳを減算することによりオフセット補正が行われる。オフセット補正後の信号は信号Ａとしてゲイン補正部７０４に入力される。各画素毎のゲイン特性の補正を行うゲイン補正部７０４においては、信号Ａと、ゲイン補正用メモリ７０５に記憶されていたゲイン補正データに基づくゲイン補正信号ＧＳとに対し、除算などの演算処理が行われ、信号Ｂとしてモニタなどの出力部７０６に出力される（特許文献１および特許文献２参照）。
特開２００３−２４４５５７号公報特開平１０−３２７３１７号公報

前述したように、従来の放射線撮像装置は、オフセット補正部７０２およびゲイン補正部７０４を有している。しかしながら、従来の放射線撮像装置は、単一のモードに対応するゲイン補正信号しか有していない。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、従来の放射線撮像装置では連続的に撮影を行う動画撮影と、間欠的に撮影を行う静止画撮影とでは、ゲイン特性すなわち入出力特性が異なる場合がある。特に、撮像部７０１にアモルファスシリコンからなる変換素子を用いている場合には、変換素子における動画撮影時のゲイン特性と静止画撮影時のゲイン特性との差が顕著になることが実験結果から得られている。

以下に、動画撮影時と静止画撮影時のゲイン特性すなわち入出力特性の差について詳しく説明する。なお、本明細書において「ゲイン特性」は広義にとらえられており、入出力特性すなわち感度特性を意味している。

被写体を透過した後、光電変換素子で生じ、読み出し装置の各列に入力される電荷量Ｑは入射光子（放射線量子）数Ｐに対して、概略に以下の近似式で表すことができる。
Ｑ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）＝Ｇｓ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）×Ｐ^{γ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）}
ここでＧｓ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）は各ｃｏｌ（列），ｒｏｗ（行）毎の画素固有の増幅率あるいは量子効率であり、γ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）は各ｃｏｌ（列），ｒｏｗ（行）毎の画素に固有の指数（一般的にガンマと呼ばれる）である。

さらに読み出し装置のアナログマルチプレクサから出力される各画素に対応するアナログ出力Ｖｏｕｔは以下の式で表される。
Ｖｏｕｔ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）＝Ｑ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）×Ｇａ（ｃｏｌ）／Ｃｆ（ｃｏｌ）
ここで、Ｇａ（ｃｏｌ）は読み出し装置の各列に設けられたアンプの増幅率であり（ただし第８図では図示していない）、またＣｆ（ｃｏｌ）は読み出し装置の各列に設けられたアンプの蓄積容量である。
上記より、最終的に読み出し装置のアナログマルチプレクサから出力されるアナログ出力は以下の近似式で表される。
Ｖｏｕｔ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）＝Ｇｓ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）×Ｐ^{γ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）}×Ｇａ（ｃｏｌ）／Ｃｆ（ｃｏｌ）
筆者らの検討によれば、Ｇｓ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）、γ（ｃｏｌ，ｒｏｗ）の両者は少なくとも以下に依存することがわかった。
（１）変換素子の開口率、膜厚、膜質、容量
（２）変換素子に印加される電界
（３）蛍光体を有する場合はその膜厚、膜質（変換素子が光電変換素子である場合）
（４）環境温度
（５）放射線（あるいは光）照射履歴、あるいは電界印加履歴
また、読み出し装置が集積回路（ＩＣ）などで形成される場合、Ｇａ（ｃｏｌ）、Ｃｆ（ｃｏｌ）などは製造プロセスにより一様ではなくバラツキを持つ量である点にも留意しておく必要がある。

放射線撮像装置においては、通常、一般撮影（静止画）と透視撮影（動画）では、フレームレートのみならず、一枚の画像を取得するために被写体に照射する線量が大きく異なり、光電変換素子で生じる電荷量も大きく異なる。特に、放射線としてＸ線を用いたＸ線撮像装置においては、被検者への被曝量の低減のために、透視撮影（動画）の照射線量は一般撮影（静止画）と比較して１桁から２桁以上低い場合がある。

すなわち出力レンジを調整する目的で、一般撮影（静止画）／透視撮影（動画）で読み出し装置のゲインＧａ（ｃｏｌ）やＣｆ（ｃｏｌ）を変化させる構成をとる場合、読み出し装置の製造プロセスによるＧａ、Ｃｆのバラツキが無視できない量となり、従来技術の放射線撮像装置の補正方法では補正エラーを生じる可能性がある。

さらに光電変換素子の特性は、上述したように（１）〜（５）に依存して異なるために、例えば一般撮影（静止画）／透視撮影（動画）で光電変換素子に印加する電界を変化させた場合、ゲイン特性が変化する。そのために、従来技術の放射線撮像装置の補正方法では補正エラーを生じる可能性がある。

さらに、一般撮影（静止画）／透視撮影（動画）で放射線照射履歴、電界印加履歴、環境温度などが異なる場合であっても、従来技術の放射線撮像装置の補正方法では補正エラーを生じる可能性がある。

以下に、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、一般撮影（静止画）／透視撮影（動画）におけるゲイン特性が電界印加履歴、放射線照射履歴などで変化する例について説明する。

動画撮影と静止画撮影とでは、変換素子に照射されるＸ線量およびフレームレートが異なる。そのため、変換素子の変換層であるアモルファスシリコン材料に電荷がトラップされることなどにより生じる光の応答性が、動画撮影時と静止画撮影時とで異なる可能性がある。よって、図９Ａまたは図９Ｂに示したような変換素子のゲイン特性に差異が生じると考えられる。

また、静止画撮影の場合には、撮影毎に撮像部７０１の電源をオフする場合がある。その際に変換素子８０１に与えられるバイアスもオフとなる。一方、動画撮影の場合には、撮像部７０１の電源をオンしたまま連続的に撮影を行う。その際には変換素子８０１には撮影中は連続的にバイアスが与えられていることとなる。アモルファスシリコン材料を撮像部７０１の変換素子８０１に用いた場合、このような電源印加の履歴の差、つまり変換素子８０１へのバイアス印加履歴の相違が変換素子のゲイン特性の差として現れると考えられる。

以上のようなゲイン特性の差異の現れ方としてはいくつかある。例えば、図９Ａに示すように、静止画撮影と動画撮影とで感度が異なる場合がある。また、別の例では、図９Ｂに示すように、静止画撮影と動画撮影とでガンマ（γ）が異なる場合もある。図９には示していないが、図９Ａに示すゲイン特性９０１ａ、９０１ｂと、図９Ｂに示すゲイン特性９０２ａ、９０２ｂとが合わさり、静止画撮影と動画撮影とで感度もガンマも異なる場合もある。これらの現象は静止画撮影に適したゲイン補正信号で、動画撮影時の信号Ａを補正した場合に、補正エラーが生じる可能性があることを意味している。

特許文献１および特許文献２においては、オフセット補正およびゲイン補正の機能については記述されている。しかしながら、撮影モードによるゲイン特性の差から生じる補正エラーに関しては何ら記載されていない。

前述のように、動画撮影と静止画撮影とで、フレームレートや、撮影１枚あたりの照射線量や、使用方法によるゲイン特性が異なる場合、従来のＸ線撮像装置では単一のモードに対応するゲイン補正信号しか備えていないため、補正エラーが生じるという課題を有していた。すなわち、従来のＸ線撮像装置で動画撮影及び静止画撮影の両方を行う場合、ゲイン補正が適切に行われず、画質が低下する場合があるという課題を有していた。

本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、撮影モードに拘わらず、画像補正を適切に行えるようにすることを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、複数の変換素子を有する撮像部からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部を含む撮像装置であって、前記ゲイン補正部は、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とするものである。

また、本発明に係る撮像装置は、複数の変換素子を有する撮像部からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部を含む撮像装置であって、前記ゲイン補正部は、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量に応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とするものである。

本発明に係る撮像システムは、複数の変換素子を含む撮像部を有する撮像装置と、該撮像装置からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部と、を含む撮像システムであって、前記ゲイン補正部は、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とするものである。

また、本発明に係る撮像システムは、複数の変換素子を含む撮像部を有する撮像装置と、該撮像装置からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部と、を含む撮像システムであって、前記ゲイン補正部は、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量に応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とするものである。

本発明に係る撮像方法は、被写体を複数の変換素子を有する撮像部で撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された被写体の画像信号を、記録媒体に記録された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正工程とを有し、前記ゲイン補正工程は、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正する特徴とするものである。

本発明に係るコンピュータプログラムは、複数の変換素子を有する撮像部により撮像された被写体の画像信号を、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正することをコンピュータに実行させるものである。

また、本発明に係るコンピュータプログラムは、複数の変換素子を有する撮像部により撮像された被写体の画像信号を、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量に応じて異なる補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正することをコンピュータに実行させるものである。

本発明によれば、撮像手段により撮像された被写体の画像信号を、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いてゲイン補正するようにしたので、撮影モードによってゲイン特性が異なる撮像手段を用いて撮像した場合であっても、撮影モードに拘わらず、補正エラーの低減された良好な画像を取得することができる。

また、更に本発明によれば、撮像手段により撮像された被写体の画像信号を、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量に応じて異なる補正信号を用いてゲイン補正するようにしたので、照射線量によってゲイン特性が異なる撮像手段を用いて撮像した場合であっても、照射線量に拘わらず、補正エラーの低減された良好な画像を取得することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳しく説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の好適な第１の実施形態について説明する。

図１及び図４は、本発明の好適な第１の実施形態を示し、画像補正を行うＸ線撮像装置の構成の第１及び第２の例を説明するブロック図である。また、図２は、本発明の好適な第１の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置に含まれる撮像部の構成の一例を模式的に示した回路図であり、図３及び図５は、本発明の好適な第１の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置の動作の第１及び第２の例を説明するタイミングチャートである。また、図６は、本発明の好適な実施形態を示し、Ｘ線撮像装置を用いたＸ線撮影システムの構成の一例を示す図である。なお、図１〜図６において、前述した図７〜図９に示したものと同様の構成要素については、図７〜図９に付した符号と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、図１０は、第１実施例に使用される読み出し装置のゲイン、Ｃｆバラツキ、およびバイアス印加による光電変換素子の特性を説明する説明図である。

図１に示されるように、図７に示した従来のＸ線撮像装置と比較して、本実施の形態のＸ線撮像装置は以下の点で相違する。
（１）動画撮影用の第１のゲイン補正用メモリ１０１および静止画撮影用の第２のゲイン補正用メモリ１０２を有していること。
（２）制御部１０３を有し、撮影モード（動画撮影モード／静止画撮影モード）に応じてゲイン補正部７０４に入力する動画撮影用のゲイン補正データに基づくゲイン補正信号ＧＳＡと静止画撮影用のゲイン補正データに基づくＧＳＢを切り換えることが可能であること。

すなわち、制御部１０３は、動画撮影モードにおいては動画撮影用のゲイン補正データに基づく第１のゲイン補正信号ＧＳＡをゲイン補正部７０４に入力させ、静止画撮影モードにおいては静止画撮影用のゲイン補正データに基づく第２のゲイン補正信号ＧＳＢをゲイン補正部７０４に入力させる。さらに制御部は撮影モードに応じて第２図に示す撮像部の動作を制御可能である。また図示していないが、制御部が被写体に放射線を照射するＸ線発生装置の動作を撮影モードに応じて制御可能な構成であることは、より望ましい。

このように、Ｘ線撮像装置に設定されている撮影モード（動画撮影モード／静止画撮影モード）それぞれに対し、異なるゲイン補正信号ＧＳＡ、ＧＳＢを用いて補正処理を行うことにより、図９Ａ及び図９Ｂに示したように、静止画撮影モードと動画撮影モードとでゲイン特性が異なる撮像部を用いてＸ線撮像装置を構成した場合であっても、補正エラーの低減された画像を取得することが可能となる。すなわち、静止画撮影モードと動画撮影モードとの何れの撮影モードであっても、撮影された画像を適切に補正することができる。

本実施形態に係るＸ線撮像装置は、例えば、図２に示すように構成され、図８に示した従来のＸ線撮像装置と比較して、制御部１０３がセンサバイアス電位ＶｓおよびＴＦＴなどのスイッチング素子８０２ａ〜ｉのオン電位Ｖｏｎのオン・オフを制御可能である点で相違する。またセンサバイアスＶｓのオンのみならず、センサバイアス電位を動画撮影と静止画撮影でＶ１、Ｖ２の切り換えが可能である点が相違する。読み出し装置で各信号線に接続されるプリアンプの蓄積容量Ｃｆ、および可変ゲインアンプの増幅率を動画撮影と静止画撮影で切り換え可能である点が相違する。以下に、図１〜図３を用いて、本実施形態のＸ線撮像装置で画像補正（画像の読み出し）を行う際の動作についてさらに詳しく説明する。

はじめに静止画撮影モードの読み出し動作について説明する。図３に示すように、例えば、図示しないワークステーションなどでＸ線撮像装置のユーザによる操作に応じて発生する読み出し／書き込み切り換え信号がＬｏの場合は読み出し動作を示す。また、モード切り換え信号がＨｉの場合は静止画撮影モード（すなわち一般撮影）であり、このとき、制御部１０３は、第２のゲイン補正用信号ＧＳＢをゲイン補正部７０４に入力させる（図１を参照）。

また、制御部１０３は、バイアス切り換え信号を入力させ、センサバイアス電位ＶｓおよびＴＦＴなどスイッチング素子８０２のオン電位の制御を行う（図２を参照）。バイアス切り換え信号をオン・オフするタイミングは、図３に示す通りである。具体的には、静止画撮影モードにおいては基本的なセンサバイアスＶｓをＶｓ２に設定し、かつ１フレームを撮影するたびに、センサバイアス電位ＶｓおよびＴＦＴなどスイッチング素子８０２のオン電位をオフ（ＧＮＤ電位）にする。言い換えれば１フレームを撮影するたびにエリアセンサに印加される各種電位はＧＮＤ電位になる。本実施形態ではＴＦＴなどスイッチング素子のオフ電位ＶｏｆｆがＧＮＤに固定されるように設定している。しかしながら、別の電位（例えば負電位）と切替可能な構成にしてもよい。この場合はセンサバイアス電位ＶｓおよびＴＦＴなどスイッチング素子のオン電位Ｖｏｎと同様に、１フレームを撮影するたびにＧＮＤ電位に設定される。

このように撮影の度にエリアセンサに印加される電位を一時的にＧＮＤ電位にすることは、エリアセンサの特性を初期化する効果を有する。具体的には残像などを低減できる場合がある。

さらに静止画モードにおいて、制御手段は読み出し装置で各信号線に接続されたプリアンプの蓄積容量をＣａ＋Ｃｂに、可変ゲインアンプのゲインを動画撮影モードと比較して「低く」設定する。このように動画撮影モードと比較して蓄積容量を「大きく」可変ゲインを「低く」設定することにより、数ｍＲ（ミリレントゲン）という比較的大きな照射線量にも、飽和することなく読み取り動作を行うことが可能となる。

Ｘ線が照射された後、静止画撮影用の第２のゲイン補正信号ＧＳＢで補正された信号Ｂが出力部７０６に出力される。

次に、動画撮影モードの読み出し動作について説明する。図３に示すように、Ｘ線撮像装置のユーザによる操作に応じて発生するモード切り換え信号がＬｏの場合は動画撮影モードであり、このとき、制御部１０３は、第１のゲイン補正用信号ＧＳＡをゲイン補正部７０４に入力させる（図１を参照）。

制御部１０３は、センサバイアス電位ＶｓをＶ１に固定およびＴＦＴなどのスイッチング素子８０２のオン電位をオンにしたままとする。バイアス切り換え信号をオンにするタイミングは、図３に示す通りである。

また動画撮影モードにおいては図３に示すように、読み出し装置のプリアンプの蓄積容量はＣａに、可変アンプの増幅率は「高く」設定される。これにより、静止画撮影と比較して１桁〜２桁小さい照射線量についても良好な画像を取得することが可能となる。ここで動画撮影モードは、静止画モードと比較して、Ｘ線パルス時間が非常に短い点に留意する必要がある。

Ｘ線の照射に対応して一定周期で、動画撮影用の第１のゲイン補正信号ＧＳＡで補正された信号Ｂが出力部７０６に出力される。

なお上述したゲイン補正部の補正処理は、近似式などを用いた演算処理が望ましい。またより高速処理を要する場合は多数のメモリを有し、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などを用いて補正処理を行ってもよい。

以下、図４、図５及び図１０を用いて、動画撮影用の第１のゲイン補正信号ＧＳＡと、静止画撮影用の第２のゲイン補正信号ＧＳＢの設定方法と更新方法について説明する。

まず本実施例における静止画モードと動画モードの差異について第１０図を用いて説明する。前述したように静止画撮影モードと動画撮影モードでは線量が大きく異なるため、本実施例は（図２で示したように）蓄積容量Ｃｆと読み出し装置の増幅率を制御部からの信号で可変の構成である。しかしながら一方で、追加図面第１０図Ａ、Ｂに示すように、読み出し装置のＣｆおよび増幅率は製造プロセスにより、バラツキを有する。したがって正確なゲイン補正データを取得するためには、各撮影モードに対応したＣｆおよび増幅率設定でゲイン補正データを取得することが望ましいことがわかる。

また追加図面第１０図Ｃに示すように、変換素子の感度特性がセンサバイアスＶｓに依存する場合がある。アモルファスシリコンのＰＩＮ型フォトダイオードやＭＩＳ型センサで光電変換素子を形成した場合、本図のようにセンサバイアスが高いと感度や飽和も高く、センサバイアスが低いと感度や飽和も低い、という関係がある。ただしセンサバイアスが高い場合、特性劣化が誘起される場合があるため、一概にセンサバイアスが高い方が良いとは言い切れず、本実施形態のように撮影モードに応じて使い分ける場合がある。

はじめに、静止画撮影モードのゲイン補正データの書き込み動作について説明する。

図５に示すように、読み出し／書き込み切り換え信号がＨｉの状態は、補正データの書き込み動作を示す。また、モード切り換え信号がＨｉの場合には、静止画撮影用の第２のゲイン補正用メモリ１０２に補正データが書き込まれる。すなわち、被写体がない状態でＸ線が撮像部１０４に照射され、図５に示すパルス信号５０１ａ、５０１ｂに相当する信号Ａが得られる。このときセンサバイアス、ＴＦＴなどスイッチング素子のバイアス、読み出し装置のＣｆおよび増幅率の少なくとも一部は読み出しの場合と同等となるように制御部で制御されることが望ましい。また制御部は図示しないＸ線発生装置に対して、通常静止画撮影で照射されるＸ線量を照射させるように制御することがより望ましい。筆者らは診断に必要な画質を得るために、Ｘ線量子ノイズの影響を鑑み、本実施例の静止画撮影モードはエリアセンサ表面に最大でフレームあたり１ｍＲ〜数１０ｍＲの照射を見込んでいるため、静止画モードのＣｆ、増幅率設定は上記の線量で飽和しないことが望ましい。また補正データ取得時に照射される線量は少なくともフレームあたり０．１ｍＲ〜１ｍＲを含むことが、補正精度の点で望ましい。

信号Ａはそのまま第２のゲイン補正用メモリ１０２に書き込まれる。この際、図示しない演算部などでパルス信号５０１ａ、５０１ｂを平均化処理することは、補正精度を向上させるために好ましい。

また、モード切り換え信号がＬｏの場合には、動画撮影用の第１のゲイン補正用メモリ１０１に補正データが書き込まれる。すなわち、被写体がない状態でＸ線が周期的あるいは連続的に撮像部１０４に照射され、図５に示すパルス信号５０１ｃ〜５０１ｈに相当する信号Ａが得られる。信号Ａはそのまま第１のゲイン補正用メモリ１０１に書き込まれる。この際図示しない演算部などでパルス信号５０１ｃ〜５０１ｈを平均化処理することは、補正精度を向上させるために好ましい。またＸ線照射の履歴の影響を低減するために、パルス信号５０１ｃを除いたパルス信号５０１ｄ〜５０１ｈなどを平均化処理したものを第１のゲイン補正用メモリ１０１に書き込むことはより好ましい。さらに動画用補正データ書き込み時と同様に、制御部がセンサバイアス、ＴＦＴなどスイッチング素子のバイアス、読み出し装置のＣｆおよび増幅率の少なくとも一部を動画撮影時と同じに設定することは望ましい。また制御部が図示しないＸ線発生装置に対して動画撮影モードで照射される線量を照射するように制御することはより好ましい。本実施例の動画撮影モードはエリアセンサ表面に最大で１フレームあたり１０ｕＲ〜数１００ｕＲの照射を見込んでいるため、動画モードのＣｆ、増幅率設定は上記の線量で飽和しないことが望ましい。また補正データ取得時に照射される線量は少なくとも１フレームあたり１ｕＲ〜数１０ｕＲを含むことが、補正精度の点で望ましい。

なお、前記において、一般的に静止画撮影モードは、撮影サイクル（すなわちＸ線照射のサイクル）が１秒以上の撮影を指す。また、動画撮影モードは、撮影サイクルが１秒未満、あるいは複数のフレームに対して連続的にＸ線を照射する撮影を指す。また別の定義として撮影フレーム間にエリアセンサの電源がオフ（ＧＮＤ電位など）になる期間を有する撮影を静止画撮影、オフ期間を有さない撮影を動画撮影と定義してもよい。さらに別の定義として、エリアセンサ表面に最大で１ｍＲ〜数１０ｍＲが照射される撮影を静止画撮影、最大で１０ｕＲ〜数１００ｕＲが照射される撮影を動画撮影と定義してもよい。

また、本実施形態では、変換素子としてアモルファスシリコンのＰＩＮ型フォトダイオードを用いてエリアセンサを構成する場合を例に挙げて説明したが、このアモルファスシリコンのＰＩＮ型フォトダイオードの代わりに、アモルファスシリコンのＭＩＳ型光電変換素子（ＭＩＳ型センサ）を用いても良い。また、Ｘ線から可視光に変換するためにヨウ化セシウムやガドリニウム系の蛍光体を用いることは好ましい。さらに変換素子の材料として他の半導体材料（結晶シリコン、ガリウム砒素、アモルファスセレン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀）を用いることも可能である。

さらに、本実施形態では、撮影モードが、「動画撮影モード」と、「静止画撮影モード」との２種類である場合を例に挙げて説明したが、撮影モードはこれら２種類に限定されず、また３種類以上の撮影モードを設けて、これら３種類以上の撮影モードのそれぞれに対応する複数（３種類以上）のゲイン補正用信号を切り換え可能な構成としてもよい。

また、本実施形態では、Ｘ線を照射して撮影するＸ線撮像装置を例に挙げて説明したが、Ｘ線を照射して撮影する装置に限定されず、Ｘ線以外の放射線を照射して撮影する装置などであっても、本実施形態の手法を採用することができるということは言うまでもない。

（第２の実施形態）
次に、本発明の好適な第２の実施形態について説明する。

図６は、本発明の好適な第２の実施形態を示し、前述した第１の実施形態におけるＸ線撮像装置を用いた撮影システムの構成の一例を示した図である。

図６において、イメージプロセッサ６０７０に、前述したゲイン補正機能が設けられている。本実施形態の撮影システムの特徴は、被写体にＸ線を照射するＸ線発生装置を有し、かつイメージプロセッサ６０７０に設けられている制御部１０３がＸ線発生装置の動作を制御可能な構成である点である。

なお、イメージプロセッサ６０７０は、例えば、Ｘ線撮像装置を統括制御するＣＰＵと、前記ＣＰＵにより実行される制御プログラムなどが格納されたＲＯＭと、前記ＣＰＵが前記制御プログラムを実行する際のワークエリア、オフセットメモリ７０３、第１のゲイン補正用メモリ１０１、及び第２のゲイン補正用メモリ１０２などとして機能するＥＥＰＲＯＭとを備えたマイクロコンピュータを有している。また、撮像部１０４は、イメージセンサ６０４０に設けられ、出力部７０６は、例えばディスプレイ６０８０に設けられている。

以下に、このような撮影システムの動作について説明する。Ｘ線発生源としてのＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被検体６０６１の胸部などの観察部分６０６２を透過し、イメージセンサ６０４０に入射する。この入射したＸ線には被検体６０６１の内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してイメージセンサ６０４０は電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され、イメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室（コントロールルーム）にあるディスプレイ６０８０で観察可能となる。

また、このようにして画像処理された情報は、電話回線や無線６０９０等の伝送部により遠隔地などへ転送でき、ディスプレイ６０８１に表示されたり、フィルムなどに出力されたりして、コントロールルームとは別の場所のドクタールームなどの遠隔地にいる医師が診断することも可能である。このようにして、ドクタールームで得られた情報は、フィルムプロセッサなどの記録部６１００により光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクなどの各種記録材料を用いた記録媒体、フィルム、又は紙などの記録媒体６１１０に記録や保存することもできる。

本実施例では画像補正部をイメージプロセッサ内に設けた例について説明したが、特にこれに限定されず撮影部内に設けても良い。また集積回路として読み出し装置内に内蔵しても良い。また制御部の配置についても同様に撮影部内に設けてもよい。また、各部の接続、制御は有線で行っても良いし、無線でも構わない。また更に、ポリシリコンなどの材料を用いて、絶縁基板上にゲート駆動装置、読み出し装置、補正部、制御部の少なくとも一部を形成することは装置の小型化などに対してより好ましい。

（第３の実施形態）
次に、本発明の好適な第３の実施形態について説明する。

図１１は本発明の好適な第３の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置に含まれる撮像部の構成の一例を模式的に示した回路図である。第１の実施形態を示す第２図と比較して、補正部が読み出し装置のアナログマルチプレクサとＡ／Ｄコンバーターの間に設けられ、上述の補正処理をアナログ的に行っていることが相違する。このとき補正部の演算処理はオペアンプなどを組み合わせた演算処理を行っても良い。またこのときのメモリ手段は容量などを組み合わせたアナログメモリを用いても良く、またデジタルメモリの内容をＤ／Ａ変換してアナログ的に演算しても良い。その他の基本的な動作及び定義については、図１〜５で説明した第１の実施形態と同じであるため、詳細な説明は割愛する。

（第４の実施形態）
次に、本発明の好適な第４の実施形態について説明する。

図１１は本発明の好適な第４の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置に含まれる撮像部の構成の一例を模式的に示した回路図である。第１の実施形態を示す第２図と比較して、制御手段が動画撮影モード、静止画撮影モードに応じて変換素子の容量を切り換え可能な構成であることが相違する。その他の基本的な動作及び定義については、図１〜５で説明した第１の実施形態と同じであるため、詳細な説明は割愛する。前述のように動画、静止画では照射線量が大きく異なるため、光電変換素子の飽和の観点で、動画撮影モードにおいては変換素子の容量が小さくなるように制御を行い、静止画撮影モードにおいては変換素子の容量が大きくなるように制御を行うことが望ましい。制御部が変換素子の容量を動画撮影モード／静止画撮影モードで切り換え可能なことは、ダイナミックレンジの観点でより好ましい。

（本発明の好適な他の実施形態）
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。

また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明は、医療診断機器、非破壊検査機器等に用いられる、撮像装置、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに用いられるものである。

本発明の好適な第１の実施形態を示し、画像補正を行うＸ線撮像装置の構成の一例を示したブロック図である。本発明の好適な第１の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置に含まれる撮像部の構成の一例を模式的に示した回路図である。本発明の好適な第１の実施形態を示し、画像補正を行う際のＸ線撮像装置の動作の一例を説明するタイムチャートである。本発明の好適な第１の実施形態を示し、画像補正を行うためにゲイン補正信号を設定及び更新するＸ線撮像装置の構成の一例を示したブロック図である。本発明の好適な第１の実施形態を示し、画像補正を行うためにゲイン補正信号を設定及び更新する際のＸ線撮像装置の動作の一例を説明するタイムチャートである。本発明の好適な第２の実施形態を示し、撮影システムの構成の一例を示した図である。画像補正を行う従来のＸ線撮像装置の構成を示したブロック図である。Ｘ線撮像装置に用いられる従来の撮像部の構成を模式的に示した回路図である。従来のＸ線撮像装置におけるゲイン特性を示した図である。第１実施例に使用される読み出し装置のゲイン、Ｃｆバラツキ、およびバイアス印加による変換素子の特性を説明する説明図である。本発明の好適な第３の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置に含まれる撮像部の構成の一例を模式的に示した回路図である。本発明の好適な第４の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置に含まれる撮像部の構成の一例を模式的に示した回路図である。

符号の説明

１０１第１のゲイン補正用メモリ
１０２第２のゲイン補正用メモリ
１０３制御手段
１０４撮像手段
７０２オフセット補正手段
７０４ゲイン補正手段
７０６出力手段

Claims

複数の変換素子を有する撮像部からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部を含む撮像装置であって、
前記ゲイン補正部は、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置であって、前記複数の撮影モードは、動画撮影モードと静止画撮影モードであり、前記ゲイン補正部は、前記動画撮影モードにおいては第１の補正信号を用いて前記撮像部からの画像信号をゲイン補正し、前記静止画撮影モードにおいては第２の補正信号を用いて前記撮像部からの画像信号をゲイン補正することを特徴とする。
請求項２に記載の撮像装置であって、前記静止画撮影モードと前記動画撮影モードでは、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量が異なることを特徴とする。
請求項１に記載の撮像装置であって、前記複数の撮影モードに応じて補正信号を選択する制御部を有し、前記ゲイン補正部は、前記制御部により選択された補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とする。
請求項４に記載の撮像装置であって、前記制御部は、前記静止画撮影モードにおいては、前記撮像部から画像信号が出力されるようにするための電源の一部またはすべてを、１画像分の前記画像信号を得る毎にオフすることを特徴とする。
請求項４に記載の撮像装置であって、前記制御部は、前記複数の撮影モードに応じた補正信号の少なくとも１つを更新することを特徴とする。
請求項１に記載の撮像装置であって、前記変換素子は少なくとも光電変換素子を有し、その光電変換素子がアモルファスシリコンを用いて形成されたＰＩＮ型フォトダイオードまたはＭＩＳ型センサであることを特徴とする。
請求項１に記載の撮像装置であって、前記変換素子は前記放射線を直接電荷に変換する素子であり、結晶シリコン、ガリウム砒素、アモルファスセレン、ヨウ化鉛、及びヨウ化水銀のうちの何れかの半導体材料を用いて形成されていることを特徴とする。
複数の変換素子を含む撮像部を有する撮像装置と、
該撮像装置からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部と、
を含む撮像システムであって、
前記ゲイン補正部は、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とする撮像システム。
請求項９に記載の撮像システムであって、前記複数の撮影モードは、動画撮影モードと静止画撮影モードであり、前記ゲイン補正部は、前記動画撮影モードにおいては第１の補正信号を用いて前記撮像装置からの画像信号をゲイン補正し、前記静止画撮影モードにおいては第２の補正信号を用いて前記撮像装置からの画像信号をゲイン補正することを特徴とする。
請求項９に記載の撮像装置であって、前記撮像装置に向けて放射線を照射する放射線発生装置を更に有し、前記静止画撮影モードと前記動画撮影モードでは、１画像分の前記画像信号を得るために前記放射線発生装置から照射される放射線の照射線量が異なることを特徴とする。
複数の変換素子を有する撮像部からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部を含む撮像装置であって、
前記ゲイン補正部は、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量に応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とする撮像装置。
複数の変換素子を含む撮像部を有する撮像装置と、
該撮像装置からの画像信号を、記録媒体に記憶された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正部と、
を含む撮像システムであって、
前記ゲイン補正部は、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量に応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とする撮像装置。
被写体を複数の変換素子を有する撮像部で撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像された被写体の画像信号を、記録媒体に記録された補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正するゲイン補正工程とを有し、
前記ゲイン補正工程は、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて、前記画像信号をゲイン補正することを特徴とする撮像方法。
請求項１４に記載の撮像方法であって、前記複数の撮影モードは、動画撮影モードと静止画撮影モードであり、前記ゲイン補正工程は、前記動画撮影モードにおいては第１の補正信号を用いて、前記撮像工程により撮像された被写体の画像信号をゲイン補正し、前記静止画撮影モードにおいては第２の補正信号を用いて、前記撮像工程により撮像された被写体の画像信号をゲイン補正することを特徴とする。
請求項１５に記載の撮像方法であって、前記静止画撮影モードと前記動画撮影モードでは、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量が異なることを特徴とする。
請求項１４に記載の撮像方法であって、前記複数の撮影モードに応じて補正信号を選択する制御工程を有し、前記ゲイン補正工程は、前記制御工程により選択された補正信号を用いて、前記撮像部からの画像信号をゲイン補正する。
コンピュータプログラムであって、複数の変換素子を有する撮像部により撮像された被写体の画像信号を、複数の撮影モードに応じて異なる補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正することをコンピュータに実行させる。
コンピュータプログラムであって、複数の変換素子を有する撮像部により撮像された被写体の画像信号を、１画像分の前記画像信号を得るために前記撮像部に入射される放射線の照射線量に応じて異なる補正信号を用いて少なくとも前記変換素子のゲイン特性を補正するようゲイン補正することをコンピュータに実行させる。