(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線画像における空間周波数が高い場合であっても画像ノイズの低減を図ることができる放射線検出器を提供する。【解決手段】Ｘ線検出器１は、複数の制御ラインと、これと交差する複数のデータラインと、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、放射線を直接的またはシンチレータと協働して検出するＸ線検出モジュール１０と、Ｘ線検出モジュールのそれぞれから信号電荷を読み出す信号処理回路１１と、予め求められた欠陥を有する検出部の位置情報と、欠陥を有する検出部に隣接する少なくとも３つの第１の正常な検出部からの信号電荷の値と、第１の正常な検出部の位置情報から、位置と信号電荷の値に関する近似曲線を演算し、求められた近似曲線と、欠陥を有する検出部の位置情報とから信号電荷を演算し、欠陥を有する検出部から読み出された信号電荷を演算された信号電荷に置き換える欠陥補正回路１３と、を備える。【選択図】図３
2020170959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延びる複数の制御ラインと、
前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる複数のデータラインと、
前記複数の制御ラインと、前記複数のデータラインと、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、放射線を直接的またはシンチレータと協働して検出する複数の検出部と、
前記複数の検出部のそれぞれから信号電荷を読み出す信号処理回路と、
前記読み出された信号電荷により放射線画像を構成する画像構成回路と、
予め求められた欠陥を有する検出部の位置情報と、前記欠陥を有する検出部に隣接する少なくとも３つの第１の正常な検出部からの信号電荷の値と、前記第１の正常な検出部の位置情報と、から、位置と前記信号電荷の値に関する近似曲線を演算し、前記求められた近似曲線と、前記欠陥を有する検出部の位置情報とから信号電荷を演算し、前記欠陥を有する検出部から読み出された信号電荷を前記演算された信号電荷に置き換える欠陥補正回路と、
を備えた放射線検出器。
【請求項２】
前記近似曲線は、２次以上の項を有する多項式関数による回帰曲線である請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記回帰曲線の次数が４次以上１３次以下であり、前記回帰曲線の次数をＮとした場合に、前記回帰曲線の演算に用いる前記第１の正常な検出部の数は、Ｎ−１、またはＮ−２である請求項２記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記第１の正常な検出部は、前記欠陥を有する検出部が電気的に接続された前記制御ラインに電気的に接続されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記欠陥補正回路は、前記第１の正常な検出部に隣接し、前記第１の正常な検出部が電気的に接続された前記データラインに電気的に接続された第２の正常な検出部からの信号電荷の値を用いて、前記第１の正常な検出部からの信号電荷の値を補正する請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、例えば、Ｘ線を蛍光に変換するシンチレータと、蛍光を信号電荷に変換するアレイ基板とが設けられている。Ｘ線検出器は、入射したＸ線を信号電荷に変換し、信号電荷を画像データ情報として出力することができる。
【０００３】
近年においては、高解像度のＸ線画像が求められる様になり、多数の検出部がマトリクス状に配置されたＸ線検出器が実用化されている。例えば、Ｘ線検出器には、数百万個の検出部が１５０μｍ程度のピッチでマトリクス状に並べて設けられる場合がある。この様な検出部は、いわゆる半導体製造プロセスを用いて形成される。
【０００４】
ところが、現状の製造プロセスでは、１つの欠陥もなく数百万個の検出部を形成するのは非常に困難である。欠陥を有する検出部からの信号電荷には、入射したＸ線の強度に関する情報は含まれていないので、欠陥を有する検出部からの信号電荷は、画像ノイズとなる。
【０００５】
そのため、画像ノイズを低減させるために欠陥補正が行われている。一般的に、欠陥補正は、欠陥を有する検出部に隣接する正常な検出部からの信号電荷を用いて、欠陥を有する検出部からの信号電荷を書き換える。例えば、隣接する正常な検出部からの信号電荷を、欠陥を有する検出部からの信号電荷と置き換えるようにしている。また、隣接する複数の正常な検出部からの信号電荷の値を平均したり、中央値を求めたりして、求められた値を、欠陥を有する検出部からの信号電荷と置き換えるようにしている。この様な、欠陥補正を行えば、画像ノイズの低減を図ることができる。
【０００６】
ところが、近年においてはより高解像度のＸ線画像が求められる場合がある。すなわち、Ｘ線画像における空間周波数がより高くなってきている。Ｘ線画像における空間周波数が高い場合には、Ｘ線の強度分布において急に変化する部分が多くなる。そのため、前述した平均値などを用いた欠陥補正を行えば、欠陥を有する検出部が正常だった場合に期待される信号電荷の値と、補正値との差が大きくなり、画像ノイズの低減が不充分となるおそれがある。  
またさらに、制御ラインが延びる方向、またはデータラインが延びる方向に、欠陥を有する検出部が連続して発生すると、Ｘ線画像に非常に目立つ画像ノイズが発生し、Ｘ線画像を用いた診断や検査に大きな支障が生じるおそれがある。  
そこで、放射線画像における空間周波数が高い場合であっても画像ノイズの低減を図ることができる技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４７４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、放射線画像における空間周波数が高い場合であっても画像ノイズの低減を図ることができる放射線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る放射線検出器は、第１の方向に延びる複数の制御ラインと、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる複数のデータラインと、前記複数の制御ラインと、前記複数のデータラインと、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、放射線を直接的またはシンチレータと協働して検出する複数の検出部と、前記複数の検出部のそれぞれから信号電荷を読み出す信号処理回路と、前記読み出された信号電荷により放射線画像を構成する画像構成回路と、予め求められた欠陥を有する検出部の位置情報と、前記欠陥を有する検出部に隣接する少なくとも３つの第１の正常な検出部からの信号電荷の値と、前記第１の正常な検出部の位置情報と、から、位置と前記信号電荷の値に関する近似曲線を演算し、前記求められた近似曲線と、前記欠陥を有する検出部の位置情報とから信号電荷を演算し、前記欠陥を有する検出部から読み出された信号電荷を前記演算された信号電荷に置き換える欠陥補正回路と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係るＸ線検出器を例示するための模式斜視図である。
【図２】Ｘ線検出モジュールを例示するための模式断面図である。
【図３】Ｘ線検出器のブロック図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、Ｘ線画像を例示するための写真である。
【図５】（ａ）は、データラインが延びる方向に、欠陥を有する光電変換部が連続して発生した場合を例示するための模式図である。（ｂ）は、「Ｘ」からの信号電荷の値、および「Ａ１〜Ａ６」からの画像データ信号の値を例示するためのグラフ図である。
【図６】本実施の形態に係る欠陥補正の一例を例示するためのグラフ図である。
【図７】本実施の形態に係る欠陥補正の効果を例示するための写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
【００１２】
また、以下に例示をするＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線平面センサには、大きく分けて直接変換方式と間接変換方式がある。
直接変換方式は、入射Ｘ線により光導電膜内部に発生した光導電電荷（信号電荷）を高電界により電荷蓄積用の蓄積キャパシタに直接導く方式である。  
間接変換方式は、Ｘ線をシンチレータにより蛍光（可視光）に変換し、蛍光をフォトダイオードなどの光電変換素子により信号電荷に変換し、信号電荷を蓄積キャパシタに導く方式である。  
以下においては、一例として、間接変換方式のＸ線検出器１を例示するが、本発明は直接変換方式のＸ線検出器にも適用することができる。なお、直接変換方式のＸ線の検出部には既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。  
すなわち、Ｘ線検出器は、Ｘ線を直接的またはシンチレータと協働して検出する複数の検出部を有するものであれば良い。  
また、Ｘ線検出器１は、例えば、一般医療などに用いることができる。ただし、Ｘ線検出器１の用途は、一般医療に限定されるわけではない。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。  
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、保護層２ｆ、反射部４、防湿部５、および接合部６などを省いて描いている。
【００１４】
図２は、Ｘ線検出モジュール１０を例示するための模式断面図である。  
図３は、Ｘ線検出器１のブロック図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、Ｘ線検出器１には、Ｘ線検出モジュール１０、信号処理回路１１、画像構成回路１２、および欠陥補正回路１３が設けられている。
【００１６】
また、Ｘ線検出器１には、図示しない筐体を設けることができる。筐体の内部には、Ｘ線検出モジュール１０、信号処理回路１１、画像構成回路１２、および欠陥補正回路１３を設けることができる。例えば、筐体の内部に板状の支持板を設け、支持板のＸ線の入射側の面にはＸ線検出モジュール１０を設け、支持板のＸ線の入射側とは反対側の面には信号処理回路１１、画像構成回路１２、および欠陥補正回路１３を設けることができる。
【００１７】
Ｘ線検出モジュール１０には、アレイ基板２、シンチレータ３、反射部４、防湿部５、および接合部６が設けられている。  
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２および保護層２ｆを有する。  
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２の数などは例示をしたものに限定されるわけではない。  
また、本実施の形態に係るＸ線検出器１の場合には、光電変換部２ｂがＸ線をシンチレータ３と協働して検出する検出部となる。
【００１８】
基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどのガラスから形成されている。基板２ａの平面形状は、四角形とすることができる。基板２ａの厚みは、例えば、０．７ｍｍ程度とすることができる。  
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の面側に複数設けられている。  
光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより画された領域に設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。なお、１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像の１つの画素（pixel）に対応する。
【００１９】
複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。  
また、光電変換素子２ｂ１において変換した信号電荷を蓄積する図示しない蓄積キャパシタを設けることができる。蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、各薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねることができる。
【００２０】
光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。  
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタへの電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ドレイン電極２ｂ２ｂ及びソース電極２ｂ２ｃを有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａは、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタとに電気的に接続される。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタは、グランドに接続することができる。なお、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタは、図示しないバイアスラインに接続することもできる。
【００２１】
制御ライン２ｃ１は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向（第１の方向の一例に相当する）に延びている。１つの制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、信号処理回路１１に設けられた読み出し回路１１ａとそれぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
データライン２ｃ２は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、例えば、行方向に直交する列方向（第２の方向の一例に相当する）に延びている。１つのデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、信号処理回路１１に設けられた信号検出回路１１ｂとそれぞれ電気的に接続されている。  
制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
【００２３】
保護層２ｆは、第１層２ｆ１および第２層２ｆ２を有する。第１層２ｆ１は、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２を覆っている。第２層２ｆ２は、第１層２ｆ１の上に設けられている。第１層２ｆ１および第２層２ｆ２は、絶縁性材料から形成することができる。絶縁性材料は、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂などとすることができる。
【００２４】
シンチレータ３は、複数の光電変換部２ｂの上に設けられ、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換する。シンチレータ３は、基板２ａ上の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域（有効画素領域Ａ）を覆うように設けられている。  
シンチレータ３は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいは臭化セシウム（ＣｓＢｒ）：ユーロピウム（Ｅｕ）などを用いて形成することができる。シンチレータ３は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ３を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ３が形成される。シンチレータ３の厚みは、例えば、６００μｍ程度とすることができる。
【００２５】
また、シンチレータ３は、例えば、テルビウム賦活硫酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ／Ｔｂ、又はＧＯＳ）などを用いて形成することもできる。この場合、複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ３が設けられるように、マトリクス状の溝部を設けることができる。
【００２６】
反射部４は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射部４は、シンチレータ３において生じた蛍光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにする。なお、反射部４は、必ずしも必要ではなく、Ｘ線検出モジュール１０に求められる感度特性などに応じて設けるようにすればよい。以下においては、一例として、反射部４が設けられている場合を説明する。
【００２７】
反射部４は、シンチレータ３のＸ線の入射側に設けられている。反射部４は、少なくともシンチレータ３の上面３ａを覆っている。反射部４は、シンチレータ３の側面３ｂをさらに覆うこともできる。例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などからなる光散乱性粒子と、樹脂と、溶媒とを混合した材料をシンチレータ３上に塗布し、これを乾燥することで反射部４を形成することができる。
【００２８】
また、例えば、銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ３上に成膜することで反射部４を形成することができる。  
また、例えば、表面が銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなるシートや、光散乱性粒子を含む樹脂シートなどをシンチレータ３上に接合することで反射部４とすることもできる。この場合、例えば、両面テープなどを用いて、シート状の反射部４とシンチレータ３とを接合することができる。
【００２９】
防湿部５は、空気中に含まれる水分により、反射部４の特性やシンチレータ３の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。防湿部５は、シンチレータ３および反射部４を覆っている。防湿部５と反射部４などとの間には隙間があってもよいし、防湿部５と反射部４などとが接触するようにしてもよい。例えば、大気圧よりも減圧された環境において防湿部５とアレイ基板２とを接合すれば、防湿部５と反射部４などとが接触するようにすることができる。
【００３０】
防湿部５は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。防湿部５は、例えば、金属を含むものとすることができる。防湿部５は、例えば、銅を含む金属、アルミニウムを含む金属、ステンレス、コバール材などの金属から形成することができる。防湿部５は、例えば、樹脂膜と金属膜とが積層された積層膜から形成することもできる。金属を含む防湿部５とすれば、防湿部５を透過する水分をほぼ完全になくすことができる。
【００３１】
防湿部５の厚みは、Ｘ線の吸収や剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿部５の厚みを厚くしすぎるとＸ線の吸収が大きくなりすぎる。防湿部５の厚みを薄くしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。防湿部５は、例えば、厚みが０．１ｍｍのアルミニウム箔を用いて形成することができる。
【００３２】
接合部６は、防湿部５の周縁近傍とアレイ基板２との間に設けられている。接合部６は、防湿部５とアレイ基板２とを接合している。接合部６は、接着剤が硬化することで形成されたものとすることができる。
【００３３】
信号処理回路１１は、アレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側とは反対側に設けられている。信号処理回路１１は、Ｘ線検出モジュール１０（アレイ基板２）と電気的に接続されている。  
図３に示すように、信号処理回路１１には、読み出し回路１１ａおよび信号検出回路１１ｂが設けられている。なお、これらの回路を１つの基板に設けることもできるし、これらの回路を複数の基板に分けて設けることもできる。
【００３４】
読み出し回路１１ａは、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。読み出し回路１１ａは、複数のゲートドライバ１１ａａと行選択回路１１ａｂとを有する。
行選択回路１１ａｂには、画像構成回路１２などから制御信号Ｓ１が入力される。行選択回路１１ａｂは、Ｘ線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ１１ａａに制御信号Ｓ１を入力する。  
ゲートドライバ１１ａａは、対応する制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。  
例えば、読み出し回路１１ａは、フレキシブルプリント基板２ｅ１を介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、蓄積キャパシタからの電荷（信号電荷Ｓ２）が受信できるようになる。
【００３５】
信号検出回路１１ｂは、複数の積分アンプ１１ｂａ、複数の選択回路１１ｂｂ、および複数のＡＤコンバータ１１ｂｃを有している。  
１つの積分アンプ１１ｂａは、１つのデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。積分アンプ１１ｂａは、光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２を順次受信する。そして、積分アンプ１１ｂａは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路１１ｂｂへ出力する。この様にすれば、所定の時間内にデータライン２ｃ２を流れる電流の値（電荷量）を電圧値に変換することが可能となる。すなわち、積分アンプ１１ｂａは、シンチレータ３において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換する。
【００３６】
選択回路１１ｂｂは、読み出しを行う積分アンプ１１ｂａを選択し、電位情報へと変換された信号電荷Ｓ２を順次読み出す。  
ＡＤコンバータ１１ｂｃは、読み出された信号電荷Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。デジタル信号に変換された信号電荷Ｓ２は、配線を介して画像構成回路１２に入力される。
【００３７】
画像構成回路１２は、デジタル信号に変換された信号電荷Ｓ２に基づいてＸ線画像を構成する。なお、画像構成回路１２は、信号処理回路１１と一体化することもできるし、筐体の外部に設けることもできる。画像構成回路１２が筐体の外部に設けられる場合には、信号処理回路１１と画像構成回路１２との間のデータ通信を無線により行うこともできるし、配線などを介して行うこともできる。
【００３８】
また、画像構成回路１２により構成されたＸ線画像のデータには、光電変換部２ｂごとに異なるオフセット成分や、積分アンプ１１ｂａが有するオフセット成分などに起因する画像ノイズが含まれている。そのため、画像構成回路１２は、構成されたＸ線画像のデータに対していわゆるオフセット補正を行うことができる。また、画像構成回路１２により構成されたＸ線画像のデータには、光電変換部２ｂごとに異なる光検出効率、積分アンプ１１ｂａごとに異なる増幅率、シンチレータ３の変換効率のばらつきなどに起因する感度のばらつきが含まれている。そのため、画像構成回路１２は、構成されたＸ線画像のデータに対していわゆるゲイン補正を行うことができる。なお、オフセット補正およびゲイン補正には既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
【００３９】
ここで、Ｘ線検出器１を医療などに用いる場合には、解像度が高い画像が得られるようにする必要がある。そのため、Ｘ線検出器１には、数百万個の光電変換部２ｂが１５０μｍ程度のピッチでマトリクス状に並べて設けられる場合がある。また、Ｘ線検出器１を医療などに用いる場合には、健康に対する影響を考慮してＸ線の照射量を必要最小限に抑える必要がある。そのため、Ｘ線検出器１に入射するＸ線が極めて微弱な強度となり、光電変換部２ｂに発生した僅かな異常が、Ｘ線画像の品質を大きく低下させてしまう場合がある。微細かつ多数の光電変換部２ｂは、いわゆる半導体製造プロセスを用いて形成される。しかしながら、現在の製造技術では数百万個にも及ぶ光電変換部２ｂの全てを欠陥なく製造することは非常に困難である。そのため、最適化された製造条件においても欠陥を有する光電変換部２ｂａ（欠陥画素などとも称される）が発生することは避けられない。
【００４０】
欠陥を有する光電変換部２ｂａは、破損や故障したものであり、欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷には、入射したＸ線の強度に関する情報は含まれていない。そのため、欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷は、画像ノイズとなる。欠陥を有する光電変換部２ｂａに起因する画像ノイズは、前述したオフセット補正およびゲイン補正では低減させることができない。
【００４１】
そこで、画像ノイズを低減させるために、欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷を書き換え、書き換えられた情報を元にＸ線画像を作成する欠陥補正が行われている。
【００４２】
一般的に、欠陥補正は、欠陥を有する光電変換部２ｂａに隣接する正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２を用いて、欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷を書き換える。例えば、隣接する正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２を、欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷と置き換えることができる。また、隣接する複数の正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２を平均し、平均値を欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷と置き換えることもできる。また、欠陥を有する光電変換部２ｂａの周囲にある複数の正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の中央値を、欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷と置き換えることもできる。この様な、欠陥補正を行えば、画像ノイズの低減を図ることができる。
【００４３】
ところが、近年においてはより高解像度のＸ線画像が求められる場合がある。すなわち、Ｘ線画像における空間周波数がより高くなってきている。Ｘ線画像における空間周波数が低い場合には、Ｘ線の強度分布に急に変化する部分が少なく、Ｘ線の強度分布は滑らかに変化する。そのため、前述した平均値などを用いても、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値と、補正値との差が小さくなる。そのため、Ｘ線画像における空間周波数が低い場合には、前述した平均値などを用いて欠陥補正を行ったとしても画像ノイズの充分な低減を図ることができる。
【００４４】
しかしながら、Ｘ線画像における空間周波数が高い場合には、Ｘ線の強度分布に急に変化する部分が多数生じる場合がある。そのため、前述した平均値などを用いて欠陥補正を行えば、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値と、補正値との差が大きくなり、画像ノイズの低減が不充分となるおそれがある。
【００４５】
またさらに、制御ライン２ｃ１が延びる方向、またはデータライン２ｃ２が延びる方向に、欠陥を有する光電変換部２ｂａが連続して発生すると、Ｘ線画像に非常に目立つ画像ノイズが発生し、Ｘ線画像を用いた診断や検査に大きな支障が生じるおそれがある。
【００４６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、Ｘ線画像１０１〜１０３を例示するための写真である。  
図４（ａ）〜（ｃ）は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられた線状体を撮影した場合である。
【００４７】
図４（ａ）は、欠陥を有する光電変換部２ｂａがない場合である。
【００４８】
図４（ａ）に例示をしたＸ線画像１０１は、線状体の間隔が狭い場合である。すなわち、Ｘ線画像１０１は細緻な被写体を撮影した場合であり、Ｘ線画像１０１における空間周波数が高い場合である。Ｘ線画像１０２は、線状体の間隔がＸ線画像１０１の場合に比べて広い場合である。すなわち、Ｘ線画像１０２はＸ線画像１０１よりは粗く、Ｘ線画像１０３よりは細緻な被写体を撮影した場合であり、Ｘ線画像１０２における空間周波数がＸ線画像１０１よりは低く、Ｘ線画像１０３よりは高い場合である。Ｘ線画像１０３は、線状体の間隔がＸ線画像１０２の場合に比べて広い場合である。すなわち、Ｘ線画像１０３は粗い被写体を撮影した場合であり、Ｘ線画像１０３における空間周波数が一番低い場合である。
【００４９】
図４（ｂ）は、データライン２ｃ２が延びる方向に、欠陥を有する光電変換部２ｂａが連続して発生した場合（線欠陥の場合）である。この様な場合には、Ｘ線画像１０１に画像ノイズ１０１ａが発生し、Ｘ線画像１０２に画像ノイズ１０２ａが発生し、Ｘ線画像１０３に画像ノイズ１０３ａが発生する。欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷には、入射したＸ線の強度に関する情報は含まれていないので、Ｘ線画像１０１〜１０３には黒色の線となって現れる。
【００５０】
図４（ｃ）は、一般的な欠陥補正を行った場合である。この場合、欠陥補正は、制御ライン２ｃ１が延びる方向において、欠陥を有する光電変換部２ｂａの両側に隣接する２つの正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の値の平均値を、欠陥を有する光電変換部２ｂａからの信号電荷と置き換えている。
【００５１】
図４（ｃ）から分かるように、空間周波数が一番低いＸ線画像１０３の場合には、画像ノイズ１０３ａの低減を図ることができる。しかしながら、空間周波数が高いＸ線画像１０１、１０２の場合には、画像ノイズ１０１ａ、１０２ａの低減が不充分となる。
【００５２】
図５（ａ）は、データライン２ｃ２が延びる方向に、欠陥を有する光電変換部２ｂａが連続して発生した場合を例示するための模式図である。なお、図５（ａ）中の矢印αはデータライン２ｃ２が延びる方向を表し、矢印βは制御ライン２ｃ１が延びる方向を表している。図５（ａ）中の「□」は正常な光電変換部２ｂを表し、「■」は欠陥を有する光電変換部２ｂａを表している。また、図５（ａ）中の「Ｘ」は欠陥補正の対象となる欠陥を有する光電変換部２ｂａを表し、「Ａ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ６」は、欠陥補正を行う際に用いる正常な光電変換部２ｂを表している。  
図５（ｂ）は、「Ｘ」からの信号電荷の値、および「Ａ１〜Ａ６」からの信号電荷Ｓ２の値を例示するためのグラフ図である。「Ｘ」からの信号電荷には、入射したＸ線の強度に関する情報は含まれていない。そのため、「Ｘ」からの信号電荷の値は０（ゼロ）としている。
【００５３】
一般的な欠陥補正を行う場合には、図５（ｂ）における「Ａ３」からの信号電荷Ｓ２の値、または「Ａ４」からの信号電荷Ｓ２の値を、「Ｘ」の信号電荷の値と置き換える。あるいは、「Ａ３」からの信号電荷Ｓ２の値と「Ａ４」からの信号電荷Ｓ２の値の平均値や中央値を、「Ｘ」の信号電荷の値と置き換える。そのため、一般的な欠陥補正では、「Ａ１、Ａ２、Ａ５、Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ６」からの信号電荷Ｓ２の値は用いられない。
【００５４】
前述したように、「Ａ３」からの信号電荷Ｓ２の値および「Ａ４」からの信号電荷Ｓ２の値の少なくともいずれかを用いた欠陥補正を行えば画像ノイズの低減を図ることができる。しかしながら、この様な欠陥補正では、図４（ｃ）に例示をしたように、空間周波数が高いＸ線画像１０１、１０２に発生する画像ノイズ１０１ａ、１０２ａの低減が不充分となる。
【００５５】
そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１には欠陥補正回路１３が設けられている。欠陥補正回路１３により行われる欠陥補正においては、欠陥を有する光電変換部２ｂａの両側に隣接する少なくとも３つの正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の値を用いる。例えば、欠陥を有する光電変換部２ｂａの両側に隣接する少なくとも３つの正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の値と、これらの正常な光電変換部２ｂの位置情報とから、位置と信号電荷Ｓ２の値に関する近似曲線を求める。次に、求められた近似曲線と、欠陥を有する光電変換部２ｂａの位置情報とから、欠陥を有する光電変換部２ｂａの補正データ（信号電荷Ｓ２の値）を求める。
【００５６】
欠陥補正回路１３は画像構成回路１２と電気的に接続されている。欠陥補正回路１３は画像構成回路１２と一体化することもできる。欠陥を有する光電変換部２ｂａの位置情報は、製品の製造時などに行われる検査により求めることができる。求められた欠陥を有する光電変換部２ｂａの位置情報は、例えば、欠陥補正回路１３や画像構成回路１２に設けられたメモリなどに格納することができる。
【００５７】
欠陥補正回路１３は、メモリなどに格納されている欠陥を有する光電変換部２ｂａの位置情報に基づいて、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の値を抽出し、所定の次数の近似曲線を作成する。なお、近似曲線の次数と、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数は、予め定められメモリなどに格納されるようにすることもできるし、外部から入力されるようにすることもできる。
【００５８】
近似曲線の次数を高くしたり、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数を多くしたりすると、空間周波数が高いＸ線画像であっても画像ノイズの効果的な低減を図ることができる。しかしながら、近似曲線の作成に時間が掛かったり、欠陥補正回路１３の負担が増大したりするおそれがある。また、診断や検査の内容によっては、空間周波数が低いＸ線画像であってもよい場合もある。この場合、近似曲線の次数、および欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数の少なくともいずれかが外部から入力できるようになっていれば、使用するＸ線画像の空間周波数に応じて適切な近似曲線を作成することができる。
【００５９】
図６は、本実施の形態に係る欠陥補正の一例を例示するためのグラフ図である。  
図６に例示をしたものの場合には、「Ａ１〜Ａ６」からの信号電荷Ｓ２の値と、「Ａ１〜Ａ６」の位置情報とから、４次の近似曲線Ｙを求めている。次に、求められた近似曲線Ｙと、欠陥補正の対象となる「Ｘ」の位置情報とから、補正値ＡＸを求める。
【００６０】
図６に例示をしたＡＸ０は、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値である。信号電荷Ｓ２の値ＡＸ０は、例えば、「Ｘ」が正常な光電変換部２ｂであるＸ線検出器１を用いて求めることができる。  
図６に例示をしたＡＸａは、前述した一般的な欠陥補正を行うことで求めた信号電荷Ｓ２の値である。  
図６から分かるように、本実施の形態に係る欠陥補正を行えば、補正値ＡＸを本来の信号電荷Ｓ２の値ＡＸ０により近づけることができる。
【００６１】
また、本実施の形態に係る欠陥補正においては、データライン２ｃ２が延びる方向αにおいて、「Ａ１〜Ａ６」のそれぞれに隣接する「Ｂ１〜Ｂ６」からの信号電荷Ｓ２の値、「Ｃ１〜Ｃ６」からの信号電荷Ｓ２の値をさらに用いることができる。例えば、「Ｂ１〜Ｂ６」からの信号電荷Ｓ２の値、「Ｃ１〜Ｃ６」からの信号電荷Ｓ２の値を用いて、「Ａ１〜Ａ６」からの信号電荷Ｓ２の値を補正することができる。例えば、「Ａ１」からの信号電荷Ｓ２の値、「Ｂ１」からの信号電荷Ｓ２の値、および「Ｃ１」からの信号電荷Ｓ２の値を平均したり、中央値を求めたりして、「Ａ１」からの信号電荷Ｓ２の値を補正することができる。そして、求められた補正値を用いて前述した近似曲線を求めることができる。この場合、近似曲線を求める際に用いる、制御ライン２ｃ１が延びる方向βにおける位置情報には変わりがないので近似曲線の次数は、４次のままとなる。ただし、前述した補正値を用いれば、「Ａ１〜Ａ６」からの信号電荷Ｓ２の値に含まれるノイズの影響を低減させることができるので、近似曲線の精度を高めることが可能となる。
【００６２】
なお、以上においては、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数を６とし、これらにより求められた近似曲線の次数を４次としたがこれに限定されるわけではない。例えば、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数は３つ以上とすることができ、近似曲線の次数は２次以上とすることができる。
【００６３】
欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数と、近似曲線の次数は、例えば、要求されるＸ線画像の解像度に応じて適宜変更することができる。  
表１は、空間周波数が最も低いＸ線画像１０３における近似曲線の次数と、正常な光電変換部２ｂの数との関係を例示するための表である。なお、縦の欄は近似曲線の次数を表し、横の欄は正常な光電変換部２ｂの数を表している。
【００６４】
【表１】
2020170959.tif 000003
表１中の数値は、本実施の形態に係る欠陥補正を行った場合の信号電荷Ｓ２の値と、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値との差（分散値）である。この場合、前述した一般的な欠陥補正を行った場合の信号電荷Ｓ２の値と、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値との差を１とししている。すなわち、表１における数値が１未満であれば、前述した一般的な欠陥補正を行った場合よりも画像ノイズを効果的に低減させることができる。この場合、表１の数値が０．５以下となるようにすることがさらに好ましい。
【００６５】
表２は、空間周波数が２番目に低いＸ線画像１０２における近似曲線の次数と、正常な光電変換部２ｂの数との関係を例示するための表である。なお、縦の欄は近似曲線の次数を表し、横の欄は正常な光電変換部２ｂの数を表している。
【００６６】
【表２】
2020170959.tif 000004
表２中の数値は、本実施の形態に係る欠陥補正を行った場合の信号電荷Ｓ２の値と、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値との差（分散値）である。この場合、前述した一般的な欠陥補正を行った場合の信号電荷Ｓ２の値と、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値との差を１とししている。すなわち、表２における数値が１未満であれば、前述した一般的な欠陥補正を行った場合よりも画像ノイズを効果的に低減させることができる。この場合、表２の数値が０．５以下となるようにすることがさらに好ましい。
【００６７】
表３は、空間周波数が一番高いＸ線画像１０１における近似曲線の次数と、正常な光電変換部２ｂの数との関係を例示するための表である。なお、縦の欄は近似曲線の次数を表し、横の欄は正常な光電変換部２ｂの数を表している。
【００６８】
【表３】
2020170959.tif 000005
表３中の数値は、本実施の形態に係る欠陥補正を行った場合の信号電荷Ｓ２の値と、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値との差（分散値）である。この場合、前述した一般的な欠陥補正を行った場合の信号電荷Ｓ２の値と、欠陥を有する光電変換部２ｂａが正常だった場合に期待される信号電荷Ｓ２の値との差を１とししている。すなわち、表３における数値が１未満であれば、前述した一般的な欠陥補正を行った場合よりも画像ノイズを効果的に低減させることができる。この場合、表３の数値が０．５以下となるようにすることがさらに好ましい。
【００６９】
表１〜表３から分かるように、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数を６以上とし、近似曲線の次数を４次以上とすれば、要求されるＸ線画像の解像度が変更になったとしても対応が可能となる。
【００７０】
本発明者らの得た知見によれば、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数をＮとした場合に、近似曲線の次数を「Ｎ−１」もしくは「Ｎ−２」とすれば、前述した一般的な欠陥補正を行った場合に比べて画像ノイズを顕著に低減させることができる。
【００７１】
図７は、本実施の形態に係る欠陥補正の効果を例示するための写真である。  
前述した一般的な欠陥補正を行えば、図４（ｃ）に示すように、画像ノイズ１０１ａ、１０２ａ、１０３ａの低減を図ることができる。しかしながら、空間周波数が高いＸ線画像１０１、１０２の場合には、画像ノイズ１０１ａ、１０２ａの低減が不充分となる。
【００７２】
これに対して、本実施の形態に係る欠陥補正を行えば、図７に示すように、画像ノイズ１０２ａ、１０３ａをほぼ無くすことができる。また、図４（ｃ）の場合に比べて、画像ノイズ１０１ａをさらに低減させることができる。
【００７３】
なお、図７は、図６に例示をした欠陥補正を行った場合、すなわち、欠陥補正に用いる正常な光電変換部２ｂの数を６とし、これらにより求められた近似曲線の次数を４次とした場合である。
【００７４】
以上に説明したように、欠陥補正回路１３は、予め求められた欠陥を有する光電変換部２ｂａの位置情報と、欠陥を有する光電変換部２ｂａに隣接する少なくとも３つの第１の正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の値と、第１の正常な光電変換部２ｂの位置情報と、から、位置と信号電荷Ｓ２の値に関する近似曲線を演算する。そして、欠陥補正回路１３は、求められた近似曲線と、欠陥を有する光電変換部２ｂａの位置情報とから信号電荷Ｓ２を演算し、欠陥を有する光電変換部２ｂａから読み出された信号電荷Ｓ２を演算された信号電荷Ｓ２に置き換える。
【００７５】
この場合、近似曲線は、２次以上の項を有する多項式関数による回帰曲線とすることができる。
【００７６】
また、回帰曲線の次数が４次以上１３次以下であり、回帰曲線の次数をＮとした場合に、回帰曲線の演算に用いる第１の正常な光電変換部２ｂの数は、「Ｎ−１」、または「Ｎ−２」とすることができる。
【００７７】
また、第１の正常な光電変換部２ｂは、欠陥を有する光電変換部２ｂａが電気的に接続された制御ライン２ｃ１に電気的に接続されているものとすることができる。
【００７８】
また、欠陥補正回路１３は、第１の正常な光電変換部２ｂに隣接し、第１の正常な光電変換部２ｂが電気的に接続されたデータライン２ｃ２に電気的に接続された第２の正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の値を用いて、第１の正常な光電変換部２ｂからの信号電荷Ｓ２の値を補正することができる。
【００７９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  Ｘ線検出器、２  アレイ基板、２ａ  基板、２ｂ  光電変換部、３  シンチレータ、１０  Ｘ線検出モジュール、１１  信号処理回路、１２  画像構成回路、１３  欠陥補正回路
【図１】
2020170959.tif 000006
【図２】
2020170959.tif 000007
【図３】
2020170959.tif 000008
【図４】
2020170959.tif 000009
【図５】
2020170959.tif 000010
【図６】
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【図７】
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