JP6790054B2 - 撮像システム、撮像システムの制御方法、および制御プログラム - Google Patents
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Description
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像システムは、入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、前記キャリブレーション特性導出部は、閾値以下の前記入力電圧に対応する第1区間と、該閾値より大きい前記入力電圧に対応する第2区間とで異なる補間式を用いて前記入力出力特性を導出する。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像システムは、入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、前記キャリブレーション特性導出部は、前記入力電圧の所定値からの変化量に基づいて前記入力出力特性を導出する。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像システムは、入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、撮像前の、前記キャリブレーション特性を用いて導出したキャリブレーション値と、撮像後の前記キャリブレーション値との差分値をキャリブレーションの結果として出力するキャリブレーション部を備えている。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像システムは、入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、前記キャリブレーション特性導出部は、前記キャリブレーション特性を導出後、所定期間経過後に、所定の前記入力電圧に対応する出力を取得し、当該出力と、前回、前記キャリブレーション特性を導出したときの当該入力電圧に対応する出力との差分が閾値を超える場合、再度、キャリブレーション特性を導出する。
〔概要〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。まず、図1を参照して本実施形態に係る撮像システム1の概要について説明する。図1は、撮像システム1の概要を示す図である。図1に示すように、撮像システム1はキャリブレーション装置10、撮像センサ20、および表示装置30を含む。撮像システム1では、キャリブレーション装置10においてキャリブレーション特性を導出し、導出したキャリブレーション特性を用いて、撮像センサ20で撮像した画像をキャリブレーションして表示装置30に表示する。キャリブレーション特性とは、キャリブレーション(補正)に用いる特性であり、例えば、補正式、補正値、補正係数等、撮像センサ20に含まれるピクセル211の相対的な差異を補正するために用いるものである。
よって、従来技術のように予めX線による撮像を行うために様々な準備、設定、管理等を行う必要がなく、容易にキャリブレーション特性を導出することができる。
次に、図2を参照して、ピクセル211内の回路構成について説明する。図2は、ピクセル211内の回路構成を示す図である。図2に示すように、撮像センサ本体21は、複数のピクセル211が2次元マトリックス状に配置されたアレイ(図2では、縦512個×横512個の例を示す)と、アレイ前面を覆うシンチレータ(図示せず)で構成されている。シンチレータは、X線を受光し、受光したX線を光に変換するX線光変換機能を有する。
次に、図3を参照して、キャリブレーション装置10について説明する。図3は、キャリブレーション装置10の要部構成を示すブロック図である。図3に示すように、キャリブレーション装置10は、キャリブレーション設定部100、撮像出力値取得部110、キャリブレーション部120、および出力部130を含む。
次に、図5、6を参照して、キャリブレーション設定部100がキャリブレーション特性を導出する処理の流れを説明する。図5は、キャリブレーション設定部100がキャリブレーション特性を導出する処理の流れを示すフローチャートである。図6は、キャリブレーション特性を導出する処理を説明するための回路図である。なお、以下では、入力電圧をV0からV127まで変化させる例を挙げて説明するが、与える入力電圧は、V0からV127の128段階に限られるものではない。また、与える入力電圧は、V0からV127の昇順であってもよいし、V127からV0への降順であってもよい。また、単調に変化させなくてもよい。また、変化させる入力電圧の範囲は、実際の撮像時に変化しうる範囲にわたって設定すればよい。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
キャリブレーション装置10の制御ブロック(特にキャリブレーション設定部100(入力電圧設定部101、設定用出力値取得部102、キャリブレーション特性導出部103))は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
本発明の態様1に係る撮像システム(1)は、入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子(フォトダイオード252)と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタ(Ampトランジスタ253)とを含むピクセル(211)を複数備えた撮像システムであって、前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部(入力電圧設定部101)と、前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部(設定用出力値取得部102)と、前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部(103)と、を備えている。
10 キャリブレーション装置
20 撮像センサ
21 撮像センサ本体
22 電圧生成部
23 行選択部
24 読出部
30 表示装置
100 キャリブレーション設定部
101 入力電圧設定部(電圧印加部)
102 設定用出力値取得部(取得部)
103 キャリブレーション特性導出部
104 キャリブレーション特性導出用データ
110 撮像出力値取得部
120 キャリブレーション部
130 出力部
211 ピクセル
241 AFE
250 ピクセル内回路
251 キャリブレーション/リセットスイッチ
252 フォトダイオード(センサ素子)
253 Ampトランジスタ(アンプトランジスタ)
254 リードスイッチ
910 キャリブレーション/リセット電圧線
911 キャリブレーション/リセット制御線
Claims (11)
- 入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、
前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、
前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、
前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、
前記キャリブレーション特性導出部は、前記電圧印加部が印加した前記入力電圧の一部を間引いた前記入力出力特性の逆特性に基づいて前記キャリブレーション特性を導出することを特徴とする撮像システム。 - 入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、
前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、
前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、
前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、
前記キャリブレーション特性導出部は、閾値以下の前記入力電圧に対応する第1区間と、該閾値より大きい前記入力電圧に対応する第2区間とで異なる補間式を用いて前記入力出力特性を導出することを特徴とする撮像システム。 - 前記キャリブレーション特性導出部は、前記第1区間と前記第2区間とで前記入力出力特性を導出する頻度を異ならせることを特徴とする請求項2に記載の撮像システム。
- 入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、
前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、
前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、
前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、
前記キャリブレーション特性導出部は、前記入力電圧の所定値からの変化量に基づいて前記入力出力特性を導出することを特徴とする撮像システム。 - 入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、
前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、
前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、
前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、
撮像前の、前記キャリブレーション特性を用いて導出したキャリブレーション値と、撮像後の前記キャリブレーション値との差分値をキャリブレーションの結果として出力するキャリブレーション部を備えていることを特徴とする撮像システム。 - 入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサ素子と、前記電気信号を増幅するアンプトランジスタとを含むピクセルを複数備えた撮像システムであって、
前記アンプトランジスタに入力電圧を所定の間隔で印加する電圧印加部と、
前記入力電圧に対応する出力を前記ピクセルごとに取得する取得部と、
前記ピクセルごとに、前記入力電圧および該入力電圧に対応する前記出力の対応関係を示す入力出力特性を導出し、該入力出力特性の逆特性に基づいてキャリブレーションに用いるキャリブレーション特性を導出するキャリブレーション特性導出部と、を備え、
前記キャリブレーション特性導出部は、前記キャリブレーション特性を導出後、所定期間経過後に、所定の前記入力電圧に対応する出力を取得し、当該出力と、前回、前記キャリブレーション特性を導出したときの当該入力電圧に対応する出力との差分が閾値を超える場合、再度、キャリブレーション特性を導出することを特徴とする撮像システム。 - 前記キャリブレーション特性導出部は、前記逆特性をパラメータを3つ含む式で表現することにより前記キャリブレーション特性を導出することを特徴とする請求項5または6に記載の撮像システム。
- 撮像前の、前記キャリブレーション特性を用いて導出したキャリブレーション値と、撮像後の前記キャリブレーション値との差分値をキャリブレーションの結果として出力するキャリブレーション部を備えていることを特徴とする請求項1〜4、6、7のいずれか1項に記載の撮像システム。
- 前記アンプトランジスタに印加するリセット電圧を、前記入力出力特性に基づいて決定するリセット電圧決定部を備えていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の撮像システム。
- 前記キャリブレーション特性導出部は、前記キャリブレーション特性を導出後、所定期間経過後に、所定の前記入力電圧に対応する出力を取得し、当該出力と、前回、前記キャリブレーション特性を導出したときの当該入力電圧に対応する出力との差分が閾値を超える場合、再度、キャリブレーション特性を導出することを特徴とする請求項1〜5、7〜9のいずれか1項に記載の撮像システム。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像システムとしてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記電圧印加部、上記取得部、および上記キャリブレーション特性導出部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
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