(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出するための変換素子をそれぞれ含む複数の画素が配されたセンサパネルと、前記複数の画素のそれぞれに入射した放射線光子の個数に応じた画像を生成する処理部と、を含む放射線撮像装置であって、
前記処理部は、
被写体を透過した放射線によって形成される画像を生成する撮像モードにおいて、
放射線光子が入射した前記変換素子の出力する信号の値を当該放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの前記変換素子から出力される信号の値を補正することによって補正信号を生成し、
前記複数の画素のそれぞれの前記補正信号のうち放射線光子が入射した画素の前記補正信号の個数に基づいて画像を生成し、
所定のエネルギ値を有する放射線光子が前記放射線撮像装置に入射するキャリブレーションモードにおいて、前記変換素子から出力される信号のうち放射線光子が入射した変換素子からの第１の信号の値と、前記所定のエネルギ値に対応する値と、に基づいて前記補正係数を決定し、
前記複数の画素は、放射線を光に変換するシンチレータを共有し、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光を検出するための光検出器を含み、
前記光検出器は、前記光検出器に入射した前記光の強度に応じた値を有する光信号を出力し、
前記光信号を前記変換素子から出力される信号として用いており、
前記処理部は、
前記複数の画素のうち、同じ期間に前記光が入射した画素の集合体を識別することと、前記集合体の分布に基づいて、前記集合体に含まれる画素のうち、何れの画素の前記シンチレータに放射線光子が入射したかを判定することと、前記集合体に含まれる画素のそれぞれについて、放射線光子が入射した位置に応じて画素の光検出器から出力される信号の値を補正することと、を含む第１の処理を更に行い、
前記キャリブレーションモードにおいて、前記集合体に含まれる画素の光検出器から出力される信号に前記第１の処理を行うことによって、前記第１の信号を決定することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記撮像モードにおいて、前記補正信号に対して、前記第１の処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
放射線を検出するための変換素子をそれぞれ含む複数の画素が配されたセンサパネルと、前記複数の画素のそれぞれに入射した放射線光子の個数に応じた画像を生成する処理部と、を含む放射線撮像装置であって、
前記処理部は、
被写体を透過した放射線によって形成される画像を生成する撮像モードにおいて、
放射線光子が入射した前記変換素子の出力する信号の値を当該放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの前記変換素子から出力される信号の値を補正することによって補正信号を生成し、
前記複数の画素のそれぞれの前記補正信号のうち放射線光子が入射した画素の前記補正信号の個数に基づいて画像を生成し、
所定のエネルギ値を有する放射線光子が前記放射線撮像装置に入射するキャリブレーションモードにおいて、前記変換素子から出力される信号のうち放射線光子が入射した変換素子からの第１の信号の値と、前記所定のエネルギ値に対応する値と、に基づいて前記補正係数を決定し、
前記複数の画素は、放射線を光に変換するシンチレータを共有し、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光を検出するための光検出器を含み、
前記光検出器は、前記光検出器に入射した前記光の強度に応じた値を有する光信号を出力し、
前記光信号を前記変換素子から出力される信号として用いており、
前記処理部は、
前記シンチレータ及び前記光検出器の少なくとも一方によって生じる欠陥画素の座標情報を取得し、
前記キャリブレーションモードにおいて、
前記座標情報に従って、前記欠陥画素の信号を前記欠陥画素に近接する画素の光検出器から出力された信号に基づいて置換する第２の処理を行い、
前記第２の処理を行うことによって置換された前記欠陥画素の信号を用いて、前記補正係数を決定することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、放射線が照射された状態で出力された信号、放射線が照射されていない状態で出力された信号、及び、放射線の照射による複数の放射線光子の入射によって発生した電荷の総量の少なくとも１つに基づいて前記欠陥画素を検出することによって、前記座標情報を取得することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記処理部は、
前記座標情報を記憶する第１のメモリを備え、
前記第１のメモリに記憶された前記座標情報に従って前記第２の処理を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記撮像モードにおいて、前記第２の処理を行うことによって置換された前記欠陥画素の信号に対して、前記補正係数に従った補正を行うことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
放射線を検出するための変換素子をそれぞれ含む複数の画素が配されたセンサパネルと、前記複数の画素のそれぞれに入射した放射線光子の個数に応じた画像を生成する処理部と、を含む放射線撮像装置であって、
前記処理部は、
被写体を透過した放射線によって形成される画像を生成する撮像モードにおいて、
放射線光子が入射した前記変換素子の出力する信号の値を当該放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの前記変換素子から出力される信号の値を補正することによって補正信号を生成し、
前記複数の画素のそれぞれの前記補正信号のうち放射線光子が入射した画素の前記補正信号の個数に基づいて画像を生成し、
所定のエネルギ値を有する放射線光子が前記放射線撮像装置に入射するキャリブレーションモードにおいて、前記変換素子から出力される信号のうち放射線光子が入射した変換素子からの第１の信号の値と、前記所定のエネルギ値に対応する値と、に基づいて前記補正係数を決定し、
前記複数の画素は、放射線を光に変換するシンチレータを共有し、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光を検出するための光検出器を含み、
前記光検出器は、前記光検出器に入射した前記光の強度に応じた値を有する光信号を出力し、
前記光信号を前記変換素子から出力される信号として用いており、
前記処理部は、
前記複数の画素のうち前記光検出器に所定の強度の光が入射した光検出器からの信号の値を前記所定の強度の光に対応する値に変換するための光感度係数を記憶する第２のメモリを備え、
前記第２のメモリに記憶された前記光感度係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの光検出器から出力される信号の値を補正する第３の処理を行い、
前記キャリブレーションモードにおいて、放射線光子が入射した画素の光検出器から出力される信号に前記第３の処理を行うことによって、前記第１の信号を決定することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記撮像モードにおいて、前記第３の処理を行うことによって補正された信号に対して、前記補正係数に従った補正を行うことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記処理部は、前記複数の画素のうち変換素子が所定の値よりも大きい値を有する信号を出力した画素を、放射線光子が入射した画素と判定することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記キャリブレーションモードにおいて、
前記複数の画素のそれぞれについて、
前記第１の信号を複数取得し、
複数の前記第１の信号の統計量に基づいて補正係数を決定することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記処理部は、複数の前記第１の信号の中央値、最頻値及び平均値の何れか１つを前記統計量として用いることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記処理部は、前記複数の画素のそれぞれについて、１００個以上の前記第１の信号から、前記統計量を決定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
前記キャリブレーションモードと前記撮像モードとにおいて、前記センサパネルに放射線を照射する放射線源が、同じ放射線源であることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１４】
前記処理部は、前記撮像モードにおいて、前記複数の画素のそれぞれについて、
前記補正信号のうち放射線光子が入射した画素の補正信号を、補正信号が有する値に応じて複数のレベルでそれぞれカウントし、
前記複数のレベルでそれぞれカウントされた当該補正信号の個数に基づいて放射線画像を生成することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１５】
放射線を検出するための変換素子をそれぞれ含む複数の画素が配されたセンサパネルを含む放射線撮像装置の制御方法であって、
被写体を透過した放射線によって形成される画像を形成するために、
放射線光子が入射した前記変換素子の出力する第１の信号の値を当該放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの変換素子から出力される信号の値を補正することによって補正信号を生成する工程と、
前記複数の画素のそれぞれの前記補正信号のうち放射線光子が入射した画素の前記補正信号の個数に基づいて画像を生成する工程と、
を有し、
所定のエネルギ値を有する放射線光子が前記放射線撮像装置に入射するキャリブレーションモードにおいて、前記変換素子から出力される信号のうち放射線光子が入射した変換素子からの第１の信号の値と、前記所定のエネルギ値に対応する値と、に基づいて前記補正係数を決定する工程を更に有し、
前記複数の画素は、放射線を光に変換するシンチレータを共有し、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光を検出するための光検出器を含み、
前記光検出器は、前記光検出器に入射した前記光の強度に応じた値を有する光信号を出力し、
前記光信号を前記変換素子から出力される信号として用いており、
前記複数の画素のうち、同じ期間に前記光が入射した画素の集合体を識別することと、前記集合体の分布に基づいて、前記集合体に含まれる画素のうち、何れの画素の前記シンチレータに放射線光子が入射したかを判定することと、前記集合体に含まれる画素のそれぞれについて、放射線光子が入射した位置に応じて画素の光検出器から出力される信号の値を補正することと、を含む第１の処理を更に行い、
前記キャリブレーションモードにおいて、前記集合体に含まれる画素の光検出器から出力される信号に前記第１の処理を行うことによって、前記第１の信号を決定することを特徴とする制御方法。
【請求項１６】
放射線を検出するための変換素子をそれぞれ含む複数の画素が配されたセンサパネルを含む放射線撮像装置の制御方法であって、
被写体を透過した放射線によって形成される画像を形成するために、
放射線光子が入射した前記変換素子の出力する第１の信号の値を当該放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの変換素子から出力される信号の値を補正することによって補正信号を生成する工程と、
前記複数の画素のそれぞれの前記補正信号のうち放射線光子が入射した画素の前記補正信号の個数に基づいて画像を生成する工程と、
を有し、
所定のエネルギ値を有する放射線光子が前記放射線撮像装置に入射するキャリブレーションモードにおいて、前記変換素子から出力される信号のうち放射線光子が入射した変換素子からの第１の信号の値と、前記所定のエネルギ値に対応する値と、に基づいて前記補正係数を決定する工程を更に有し、
前記複数の画素は、放射線を光に変換するシンチレータを共有し、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光を検出するための光検出器を含み、
前記光検出器は、前記光検出器に入射した前記光の強度に応じた値を有する光信号を出力し、
前記光信号を前記変換素子から出力される信号として用いており、
前記シンチレータ及び前記光検出器の少なくとも一方によって生じる欠陥画素の座標情報を取得し、前記キャリブレーションモードにおいて、前記座標情報に従って、前記欠陥画素の信号を前記欠陥画素に近接する画素の光検出器から出力された信号に基づいて置換する第２の処理を行い、前記第２の処理を行うことによって置換された前記欠陥画素の信号を用いて、前記補正係数を決定することを特徴とする制御方法。
【請求項１７】
放射線を検出するための変換素子をそれぞれ含む複数の画素が配されたセンサパネルを含む放射線撮像装置の制御方法であって、
被写体を透過した放射線によって形成される画像を形成するために、
放射線光子が入射した前記変換素子の出力する第１の信号の値を当該放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの変換素子から出力される信号の値を補正することによって補正信号を生成する工程と、
前記複数の画素のそれぞれの前記補正信号のうち放射線光子が入射した画素の前記補正信号の個数に基づいて画像を生成する工程と、
を有し、
所定のエネルギ値を有する放射線光子が前記放射線撮像装置に入射するキャリブレーションモードにおいて、前記変換素子から出力される信号のうち放射線光子が入射した変換素子からの第１の信号の値と、前記所定のエネルギ値に対応する値と、に基づいて前記補正係数を決定する工程を更に有し、
前記複数の画素は、放射線を光に変換するシンチレータを共有し、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光を検出するための光検出器を含み、
前記光検出器は、前記光検出器に入射した前記光の強度に応じた値を有する光信号を出力し、
前記光信号を前記変換素子から出力される信号として用いており、
前記複数の画素のうち前記光検出器に所定の強度の光が入射した光検出器からの信号の値を前記所定の強度の光に対応する値に変換するための光感度係数を記憶する第２のメモリに記憶された前記光感度係数に従って、前記複数の画素のそれぞれの光検出器から出力される信号の値を補正する第３の処理を行い、
前記キャリブレーションモードにおいて、放射線光子が入射した画素の光検出器から出力される信号に前記第３の処理を行うことによって、前記第１の信号を決定することを特徴とする制御方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７の何れか１項に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置、その制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置が知られている。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断において、静止画や動画などを撮像するためのデジタル撮像装置として用いられうる。
【０００３】
ＦＰＤに用いられる放射線の検出方式として、放射線の入射によって発生した電荷の総量を計測する積分型のセンサが広く知られている。他の方式のセンサとして、入射した放射線光子の個数を計測するフォトンカウンティング型のセンサがある。特許文献１には、ＣｄＴｅなどを用いて放射線光子を各画素で直接検出する直接型のフォトンカウンティング型のセンサが示されている。また、特許文献２には、入射した放射線光子をシンチレータで光に変換し、放射線から変換された光を各画素で検出する間接型のフォトンカウンティング型のセンサが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−８５４７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フォトンカウンティング型のセンサを用いた複数の画素が配されたＦＰＤにおいて、入射する放射線光子に対する感度が画素ごとにばらついた場合、撮像された放射線画像の画質が劣化する。放射線画像の画質を向上させるために、画素ごとの放射線光子に対する感度のばらつきを補正する必要がある。特許文献１には、入射した放射線光子のカウント値を用いて感度の補正を行うことが示されている。しかし、入射する放射線光子の強度がＦＰＤの面内で一様ではない場合、補正の精度が低下してしまう可能性がある。また、特許文献２には、感度の補正に関しての開示がされていない。
【０００６】
本発明は、フォトンカウンティング型のセンサを用いた放射線撮像装置において、画素ごとの感度のばらつきによる画質の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑みて、本発明の一部の実施形態に係る放射線撮像装置は、放射線を検出するための変換素子をそれぞれ含む複数の画素が配されたセンサパネルと、複数の画素のそれぞれに入射した放射線光子の個数に応じた画像を生成する処理部と、を含む放射線撮像装置であって、処理部は、被写体を透過した放射線によって形成される画像を生成する撮像モードにおいて、放射線光子が入射した変換素子の出力する信号の値を当該放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数に従って、複数の画素のそれぞれの変換素子から出力される信号の値を補正することによって補正信号を生成し、複数の画素のそれぞれの補正信号のうち放射線光子が入射した画素の補正信号の個数に基づいて画像を生成し、所定のエネルギ値を有する放射線光子が放射線撮像装置に入射するキャリブレーションモードにおいて、変換素子から出力される信号のうち放射線光子が入射した変換素子からの第１の信号の値と、所定のエネルギ値に対応する値と、に基づいて補正係数を決定し、複数の画素は、放射線を光に変換するシンチレータを共有し、複数の画素のそれぞれは、光を検出するための光検出器を含み、光検出器は、光検出器に入射した光の強度に応じた値を有する光信号を出力し、光信号を変換素子から出力される信号として用いており、処理部は、複数の画素のうち、同じ期間に光が入射した画素の集合体を識別することと、集合体の分布に基づいて、集合体に含まれる画素のうち、何れの画素のシンチレータに放射線光子が入射したかを判定することと、集合体に含まれる画素のそれぞれについて、放射線光子が入射した位置に応じて画素の光検出器から出力される信号の値を補正することと、を含む第１の処理を更に行い、キャリブレーションモードにおいて、集合体に含まれる画素の光検出器から出力される信号に第１の処理を行うことによって、第１の信号を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記手段によって、フォトンカウンティング型のセンサを用いた放射線撮像装置において、画素ごとの感度のばらつきによる画質の低下を抑制する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る放射線撮像装置の構成例を示す図。
【図２】図１の放射線撮像装置の画素の構成を示す図。
【図３】図１の放射線撮像装置のセンサパネルの照射期間と読出し期間とを示す図。
【図４】図１の放射線撮像装置の第１の処理を示す図。
【図５】図１の放射線撮像装置の撮像画像の取得方法を示す図。
【図６】図１の放射線撮像装置の撮像画像の補正方法を示す図。
【図７】図１の放射線撮像装置の補正係数画像の取得方法を示す図。
【図８】図１の放射線撮像装置の１つの画素の信号の出力を示す図。
【図９】図１の放射線撮像装置の撮像フローを示す図。
【図１０】図９の撮像フローの変形例を示す図。
【図１１】図９の撮像フローの変形例を示す図。
【図１２】図９の撮像フローの変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１〜９を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置１００の構成例を示す。放射線撮像装置１００は、放射線画像を撮像する撮像部１０４と、処理部１０３とを含む。また、放射線撮像装置１００は、放射線撮像装置１００に放射線を照射する放射線源１０１、放射線源１０１を制御する照射制御部１０２と共に放射線撮像システム１１０を構成しうる。照射制御部１０２及び処理部１０３はそれぞれ、ＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータなどによって構成されうる。本実施形態において、照射制御部１０２及び処理部１０３が別々に構成されているが、それに限られるものではない。例えば、照射制御部１０２が、処理部１０３と一体に構成され、放射線撮像装置１００に含まれていてもよい。即ち、照射制御部１０２及び処理部１０３が、それらの機能を有する１つのコンピュータで構成されていてもよい。
【００１２】
放射線撮像装置１００の撮像部１０４は、入射した放射線を光に変換するシンチレータ１０５と、複数の画素１２０とを含むセンサパネル１０６を備える。複数の画素１２０は、シンチレータ１０５を互いに共有する。画素１２０のそれぞれは、シンチレータ１０５によって放射線から変換された光を検出する光検出器を含む。つまり、本実施形態において、入射した放射線を検出するために、シンチレータ１０５で入射した放射線を光に変換し、変換素子として画素１２０のそれぞれに配された光検出器で光の強度に応じた信号に変換する間接型の変換素子を用いる。センサパネル１０６には、複数の画素１２０が、複数の行及び複数の列を形成するように２次元アレイ状に配列されている。画素１２０の光検出器それぞれは、センサパネル１０６に入射した放射線光子からシンチレータ１０５で変換された光の強度に応じた値を有する信号（光信号）を処理部１０３に出力する。入射した放射線の１つ１つの放射線光子のエネルギに応じてシンチレータ１０５で変換される光の強度が変化するため、画素１２０のそれぞれの光検出器から出力される信号の値は、入射した放射線光子のエネルギに応じた信号値となりうる。放射線撮像装置１００は、フォトンカウンティング方式の放射線撮像を行うための構成を有し、光の検出結果に基づいて、入射する放射線光子の個数を計測する。
【００１３】
処理部１０３は、撮像部１０４との間で信号やデータの授受を行い、具体的には、撮像部１０４を制御して放射線画像の撮像を行い、それによって得られた信号を撮像部１０４から受ける。この信号は、放射線光子の計測値を含み、例えば、処理部１０３は、該計測値に基づいて、例えばディスプレイ等の表示部（不図示）に放射線によって撮像された画像を表示させるための画像データを生成する。このとき、処理部１０３は、該画像データに対して所定の補正処理を行ってもよい。補正処理に関しては後述する。また、処理部１０３は、放射線照射を開始または終了するための信号を照射制御部１０２に供給しうる。
【００１４】
図２に、本実施形態のセンサパネル１０６における画素１２０の等価回路を示す。画素１２０は、シンチレータ１０５で放射線光子から変換された光を検出する光検出器としての光電変換素子２０１と、出力回路部２０２とを含みうる。光電変換素子２０１は、典型的にはフォトダイオードでありうる。出力回路部２０２は、増幅回路部２０４、クランプ回路部２０５、サンプルホールド回路部２０７、および選択回路部２０８を含みうる。
【００１５】
光電変換素子２０１は、電荷蓄積部を含み、該電荷蓄積部は、増幅回路部２０４のＭＯＳトランジスタ２０４ａのゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ａのソースは、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂを介して電流源２０４ｃに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ａと電流源２０４ｃとによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ｂは、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮがアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
【００１６】
図２に示す例では、光電変換素子２０１の電荷蓄積部およびＭＯＳトランジスタ２０４ａのゲートが共通のノードを構成していて、このノードは、該電荷蓄積部に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部として機能する。即ち、電荷電圧変換部には、該電荷蓄積部に蓄積された電荷Ｑと電荷電圧変換部が有する容量値Ｃとによって定まる電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が現れる。電荷電圧変換部は、リセットスイッチ２０３を介してリセット電位Ｖｒｅｓに接続されている。リセット信号ＰＲＥＳがアクティブレベルになると、リセットスイッチ２０３がオンして、電荷電圧変換部の電位がリセット電位Ｖｒｅｓにリセットされる。
【００１７】
クランプ回路部２０６は、リセットした電荷電圧変換部の電位に応じて増幅回路部２０４によって出力されるノイズをクランプ容量２０６ａによってクランプする。つまり、クランプ回路部２０６は、光電変換素子２０１で光電変換により発生した電荷に応じてソースフォロア回路から出力された信号から、このノイズをキャンセルするための回路である。このノイズはリセット時のｋＴＣノイズを含みうる。クランプは、クランプ信号ＰＣＬをアクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオン状態にした後に、クランプ信号ＰＣＬを非アクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオフ状態にすることによってなされる。クランプ容量２０６ａの出力側は、ＭＯＳトランジスタ２０６ｃのゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｃのソースは、ＭＯＳトランジスタ２０６ｄを介して電流源２０６ｅに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｃと電流源２０６ｅとによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｄは、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮ０がアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
【００１８】
光電変換素子２０１で光電変換により発生した電荷に応じてクランプ回路部２０６から出力される信号は、光信号として、光信号サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルになることによってスイッチ２０７Ｓａを介して容量２０７Ｓｂに書き込まれる。電荷電圧変換部の電位をリセットした直後にＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオン状態とした際にクランプ回路部２０６から出力される信号は、クランプ電圧である。このノイズ信号は、ノイズサンプリング信号ＴＮがアクティブレベルになることによってスイッチ２０７Ｎａを介して容量２０７Ｎｂに書き込まれる。このノイズ信号には、クランプ回路部２０６のオフセット成分が含まれる。スイッチ２０７Ｓａと容量２０７Ｓｂによって信号サンプルホールド回路２０７Ｓが構成され、スイッチ２０７Ｎａと容量２０７Ｎｂによってノイズサンプルホールド回路２０７Ｎが構成される。サンプルホールド回路部２０７は、信号サンプルホールド回路２０７Ｓとノイズサンプルホールド回路２０７Ｎとを含む。
【００１９】
駆動回路部（不図示）が行選択信号ＶＳＲをアクティブレベルに駆動すると、容量２０７Ｓｂに保持された信号（光信号）がＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａおよび行選択スイッチ２０８Ｓｂを介して信号線２５Ｓに出力される。また、同時に、容量２０７Ｎｂに保持された信号（ノイズ）がＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａおよび行選択スイッチ２０８Ｎｂを介して信号線２５Ｎに出力される。ＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａは、信号線２５Ｓに設けられた不図示の定電流源とソースフォロア回路を構成する。同様に、ＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａは、信号線２５Ｎに設けられた不図示の定電流源とソースフォロア回路を構成する。ＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａと行選択スイッチ２０８Ｓｂとによって信号用選択回路部２０８Ｓが構成され、ＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａと行選択スイッチ２０８Ｎｂによってノイズ用選択回路部２０８Ｎが構成される。選択回路部２０８は、信号用選択回路部２０８Ｓとノイズ用選択回路部２０８Ｎとを含む。
【００２０】
画素１２０は、隣接する複数の画素１２０の光信号を加算する加算スイッチ２０９Ｓを有してもよい。加算モード時には、加算モード信号ＡＤＤがアクティブレベルになり、加算スイッチ２０９Ｓがオン状態になる。これにより、隣接する画素の容量２０７Ｓｂが加算スイッチ２０９Ｓによって相互に接続されて、光信号が平均化される。同様に、画素１２０は、隣接する複数の画素１２０のノイズを加算する加算スイッチ２０９Ｎを有していてもよい。加算スイッチ２０９Ｎがオン状態になると、隣接する画素の容量２０７Ｎｂが加算スイッチ２０９Ｎによって相互に接続されて、ノイズが平均化される。加算部２０９は、加算スイッチ２０９Ｓと加算スイッチ２０９Ｎとを含む。
【００２１】
画素１２０は、感度を変更するための感度変更部２０５を有していてもよい。画素１２０は、例えば、第１感度変換スイッチ２０５ａおよび第２感度変換スイッチ２０５ａ’、並びにそれらに付随する回路素子を含みうる。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになると、第１感度変更スイッチ２０５ａがオンして、電荷電圧変換部の容量値に第１付加容量２０５ｂの容量値が追加される。これによって画素１２０の感度が低下する。第２変更信号ＷＩＤＥ２がアクティブレベルになると、第２感度変更スイッチ２０５ａ’がオンして、電荷電圧変換部の容量値に第２付加容量２０５ｂ’の容量値が追加される。これによって画素１２０の感度が更に低下する。このように画素１２０の感度を低下させる機能を追加することによって、より大きな光量を受光することが可能となり、ダイナミックレンジを広げることができる。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになる場合には、イネーブル信号ＥＮｗをアクティブレベルにして、ＭＯＳトランジスタ２０４ａに代えてＭＯＳトランジスタ２０４ａ’をソースフォロア動作させてもよい。
【００２２】
以上のような画素１２０に含まれる回路から出力される光信号は、不図示のＡＤ変換器でデジタル値に変換された後、処理部１０３に供給されてもよい。処理部１０３は、この光信号をそれぞれの画素１２０から出力される信号として処理する。
【００２３】
次に、本実施形態における放射線撮像装置１００の駆動について説明する。図３は、放射線撮像装置１００の駆動タイミングを示す図である。図３の波形は、横軸を時間として放射線の照射期間、及び、データＤＡＴＡの読み出しの期間を表している。図３において、放射線照射期間は、放射線源１０１から放射線が照射される期間である。この期間、センサパネル１０６に入射した放射線がシンチレータ１０５で光に変換され、それぞれの画素１２０の光検出器が光の強度に応じた信号を出力する。また読出期間は、放射線照射期間に得られたデータＤＡＴＡをセンサパネル１０６から処理部１０３に出力させる期間である。放射線撮像装置１００は、放射線照射期間と放射線読出期間とを交互に行うことによって静止画や動画を取得する。また、本実施形態の放射線撮像装置１００は、放射線照射期間、放射線読出期間、放射線非照射期間、オフセット読出期間を１フレームとして、静止画又は動画を取得する。放射線撮像装置１００は、放射線読出期間で取得された信号値からオフセット読出期間で取得された信号値を差し引くことで、不要なオフセット情報を補正することが可能となる。
【００２４】
次に図４を用いてセンサパネル１０６の放射線光子の入射した位置にある画素１２０の判定と、入射した放射線光子からシンチレータ１０５で変換された光の強度に応じて画素１２０の光検出器から出力された信号の値の補正とを行う第１の処理の方法を説明する。入射する放射線光子を検出するためにシンチレータ１０５を用いた間接型の変換素子を用いたセンサパネル１０６において、放射線光子からシンチレータ１０５で変換された光は、シンチレータ１０５内で拡散し、複数の画素１２０の光検出器によって検出されうる。例えば、１つの放射線光子によって生成された光は、図４（ａ）に示すように複数の画素１２０にまたがって検出される。このとき、それぞれの画素１２０の光検出器から出力される信号によって生成される画像は、例えば図４（ｂ）に示すような画像となる。本明細書において、図４（ｂ）のように、１つの放射線光子からシンチレータ１０５で変換された光によって得られる画像を発光の画像と呼ぶ。処理部１０３は、この発光の画像を解析することによって、何れの画素１２０の上のシンチレータ１０５に放射線光子が入射したかを判定し、放射線光子が入射した位置に応じて画素１２０の光検出器から出力される信号値を補正することができる。
【００２５】
放射線光子の入射した画素の位置を判定する方法として、まず、処理部１０３は、それぞれの画素１２０から出力される信号の値が、所定の値よりも大きい値を有する信号であるかを判定する。この値は、センサパネル１０６に放射線光子が入射し、シンチレータ１０５によって変換された光がそれぞれの画素１２０で検出されたか否かを決定する閾値となりうる。
【００２６】
次いで処理部１０３は、それぞれの画素１２０のうち、同じ期間（フレーム）に放射線光子から変換された光が入射したことを示す信号を出力した画素１２０の集合体を識別する。集合体は、同じ期間に光を検出したことを示す信号を出力した互いに隣接する複数の画素１２０によって構成される。
【００２７】
処理部１０３は、集合体を識別した後、集合体の分布に基づいて、集合体に含まれる画素１２０のうち、何れの画素１２０の上のシンチレータ１０５に放射線光子が入射したかを判定する。本実施形態において、それぞれの画素１２０の光検出器は、入射した光の強度に応じた値を有する信号を出力する。このため、処理部１０３は、例えば、集合体に含まれる画素１２０の中で、光検出器が最も大きい信号の値を出力した画素１２０を放射線光子の入射した位置にある画素１２０と判定してもよい。また例えば、処理部１０３は、集合体の画素１２０のセンサパネル１０６での配置において、幾何学的な重心位置にある画素１２０を放射線光子の入射した位置にある画素１２０と判定してもよい。また例えば、放射線光子が入射した際の発光の画像の分布パターンが、処理部１０３のメモリ１３０に予め記憶されてもよい。この場合、処理部１０３は、集合体の発光の画像とパターンマッチングすることによって、放射線光子の入射した位置にある画素１２０を判定してもよい。
【００２８】
放射線光子の入射した位置にある画素１２０を判定した後、処理部１０３は、放射線光子が入射した位置に応じて集合体に含まれる各画素１２０の光検出器からの信号の値を補正する。例えば、処理部１０３は、集合体に含まれる画素１２０の光検出器から出力された信号の値を、それぞれ加算して放射線光子の入射した位置にある画素１２０の信号の値とする補正を行ってもよい。また例えば、処理部１０３は、放射線光子が入射した位置にあると判定された画素１２０と、当該画素１２０に隣接する画素１２０のみの信号の値を、それぞれ加算して放射線光子の入射した位置にある画素１２０から出力された信号の値とする補正を行ってもよい。また、処理部１０３は、集合体のうち、放射線光子が入射した位置にあると判定された画素１２０以外の画素１２０の光検出器からの信号は、光を検出しない場合と同じ値に補正してもよい。また例えば、処理部１０３は、パターンマッチングすることによって放射線光子の入射した位置にある画素１２０を判定する場合、メモリ１３０に保存されている発光の画像に補正後の信号の値を更に記憶しておき、これに基づいて信号の値を補正してもよい。この結果、図４（ｃ）に示すような、放射線光子の入射した位置にある画素の判定と、入射した放射線光子の有するエネルギに対応する信号の補正とがされた画像が生成される。本明細書において、図４（ｃ）の段階の画像を放射線光子の位置判定画像と呼ぶ。
【００２９】
また、光を検出したことを示す信号を出力した１つの画素１２０に対して、隣接する画素１２０が何れも光を検出しない場合、当該１つの画素１２０が放射線光子の入射した位置にある画素１２０となり、この画素１２０からの信号の補正の必要性は低くなりうる。このため、光検出器が光を検出したことを示す信号を出力した１つの画素１２０に対して、隣接する画素１２０が何れも光を検出しない場合、処理部１０３は、当該１つの画素１２０に対して第１の処理を行わなくてもよい。
【００３０】
本実施形態では、シンチレータ１０５を用いた間接型の変換素子（光検出器）を用いたセンサパネル１０６用いているが、検出素子として放射線光子を直接、入射した放射線光子のエネルギに応じた信号に変換する直接型の変換素子を用いてもよい。直接型の変換素子を用いたセンサパネルを用いる場合、処理部１０３は、所定の値よりも大きい値を有する信号を出力した画素を、放射線光子が入射した画素と判定してもよい。直接型の変換素子を用いたセンサパネルは、シンチレータ１０５を用いないため、間接型の変換素子を用いたセンサパネルのように光が拡散し多くの画素で検出される可能性が低い。このため、直接型の変換素子を用いたセンサパネルを用いる場合、処理部１０３は、第１の処理を省略してもよい。
【００３１】
次いで、放射線光子の位置判定画像を用いて放射線画像を生成する方法を図５に示す。被写体を透過した放射線によって形成される画像を生成する撮像モードにおいて、放射線源１０１から被写体に放射線を照射する。例えば、被写体を固定した状態で、複数のフレームに渡って撮像を行い、処理部１０３は、センサパネル１０６からそれぞれのフレームごとデータＤＡＴＡを読み出す。読み出されたデータＤＡＴＡは、処理部１０３によって、上述の第１の処理が行われ放射線光子の入射した位置にある画素１２０の位置の判定と、画素１２０の光検出器から出力された信号に対する補正が行われる。この処理によって、図５（ａ）に示すような、フレームごとに放射線光子の位置判定画像が複数取得される。これら複数の放射線光子の位置判定画像から、図５（ｂ）に示す、放射線画像を生成することができる。放射線画像を生成する方法として、処理部１０３は、それぞれの画素１２０において、放射線光子が入射したと判定された信号の検出された回数をカウントし、カウントされた回数に基づいて図５（ｂ）に示す放射線画像を生成する。図５（ａ）のフレームごとの放射線光子の位置判定画像において、１つ１つの輝点が、当該画素１２０において放射線光子が入射したと判定された信号を１回、検出したことを示す。画素１２０のそれぞれでカウントされた回数を、放射線画像の各画素の画素値としてもよい。また例えば、処理部１０３は、それぞれの画素１２０の光検出器から出力される信号のうち放射線光子が入射した際に出力された信号を、信号が有する値に応じて複数のレベルでそれぞれカウントしてもよい。処理部１０３は、この複数のレベルでそれぞれカウントされた放射線光子が入射したと判定された信号の個数に基づいて、放射線画像を生成してもよい。この場合、処理部１０３は、複数のレベルでそれぞれ出力する色を変化させ、それぞれ入射した放射線光子のエネルギに応じた色を有するカラーの放射線画像を合成してもよい。信号が有する値に応じた複数のレベルでそれぞれカウントすることによって、放射線撮像装置１００は、入射した放射線光子に対してエネルギ分解能を有することになる。
【００３２】
図５（ａ）及び後述の図及び説明において、説明の簡単化のためにフレームごとに画像が生成されるように示す。しかしながら、処理部１０３は、フレームごとに画像を生成しなくてもよい。それぞれの画素１２０から出力される信号のうち、放射線から変換された光が検出された信号の回数をカウントすることによって放射線画像が生成される。
【００３３】
次に図６を用いて、本実施形態における放射線画像の補正方法を示す。センサパネル１０６に配された画素１２０のそれぞれは、入射した放射線のエネルギに対して感度が一定であるとは限らない。例えば、シンチレータの１０５の面内の特性ばらつきや、画素１２０の光検出器の光に対するゲインのばらつきに起因し、それぞれの画素１２０において、入射した放射線光子のエネルギに対する感度の違いが生じうる。感度の違いによって、同じエネルギを有する放射線光子がセンサパネル１０６に入射した場合であっても、画素１２０の光検出器ごとに異なる値を有する信号が出力されうる。そこで、処理部１０３は、画素１２０の光検出器から出力される信号の値を、入射した放射線光子のエネルギ値に対応する値に変換するための後述するキャリブレーションモードにおいて決定される補正係数に従って補正する。補正係数は、それぞれの画素１２０の入射する放射線光子に対する感度を示す。センサパネル１０６に配されたそれぞれの画素１２０に対して決定された補正係数を画像として表すと、図６（ｄ）のような補正係数の集合体である補正係数画像が生成される。この補正係数（補正係数画像）に従って、感度を均一化するために、処理部１０３は、それぞれの画素１２０の光検出器から出力される信号の値の補正を行う。
【００３４】
図６は、フレームごとに取得される画像に対して、処理部１０３が補正係数に従った補正を行い、放射線画像を生成する順序を示す。図６（ａ）は、フレームごとに取得した図４（ｂ）に示した発光の画像を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の発光の画像から第１の処理によって生成された放射線光子の位置判定画像を示す。図６（ｃ）は、フレームごとに取得した複数の放射線光子の位置判定画像から生成された放射線画像を示している。補正係数に従った補正は、図６（ａ）〜（ｃ）のどの段階で行ってもよいが、図６に示すように、図６（ａ）の発光の画像に対して行うのが最も効果的でありうる。発光の画像の各信号値に対し、処理部１０３は補正係数に従って補正を行い、各信号の補正信号を生成する。この補正信号を用いて、次に第１の処理を行うことによって、放射線光子が入射した画素１２０の位置の判定と、画素１２０のそれぞれの光検出器から出力される信号の値の補正とが、より正確に行われうる。このため、放射線光子の位置判定画像から生成される放射線画像の、それぞれの画素１２０に入射した放射線光子のエネルギに関する情報がより正確になりうる。
【００３５】
上述の補正係数画像の取得方法について、図７を用いて説明する。所定のエネルギ値を有する放射線が、放射線撮像装置１００のセンサパネル１０６に入射するキャリブレーションモードにおいて、処理部１０３は画素１２０ごとに補正係数を決定し、補正係数画像を取得する。キャリブレーションモードでは、所定のエネルギ値を有する放射線がセンサパネルに入射するように、放射線源１０１とセンサパネル１０６との間に被写体を配さずに行われる。
【００３６】
まず、処理部１０３は、所定のエネルギ値を有する放射線が入射する間、複数のフレームにおいて発光の画像を取得する。処理部１０３は、図７（ａ）に示す複数の発光の画像から、第１の処理を行い図７（ｂ）に示す放射線光子の位置判定画像を生成する。次いで、処理部１０３は、放射線光子の位置判定画像から、それぞれの画素１２０ごとに、放射線光子が入射した画素の光検出器から出力される信号の値を取得する。次いで、処理部１０３は、放射線光子が入射した画素１２０からの信号の値と、所定のエネルギ値を有する放射線光子が入射した場合に対応する値とに基づいて補正係数を決定する。具体的には、放射線光子が入射した画素１２０からの信号の値を、所定のエネルギ値を有する放射線光子が入射した場合に対応する値に変換するように補正係数を決定する。所定のエネルギ値を有する放射線光子が入射した場合に対応する値とは、入射した放射線光子のエネルギ値に対して、それぞれの画素１２０の光検出器から出力される信号の設計値でありうる。また、センサパネル１０６に入射する放射線光子のエネルギの値は、例えば放射線源１０１を制御する照射制御部１０２から取得されうる。それぞれの画素１２０に対して処理部１０３によって決定された補正係数の集合体が、図７（ｃ）に示す補正係数画像となる。また、入射する放射線光子のエネルギが所定の値を有するため、取得する第１の信号は、設計値に近い値だけであってもよい。設計値に近い値を取得することによって、放射線光子が入射していないノイズや後述するイレギュラーな信号によって補正係数が決定されることを防ぐことができる。
【００３７】
それぞれの画素１２０の補正係数を決定するために、処理部１０３は、それぞれの画素１２０で少なくとも１回、放射線光子が入射した際に光検出器から出力される信号を取得することが必要となる。また、処理部１０３は、それぞれの画素１２０について、放射線光子が入射した際に光検出器から出力される信号を複数取得し、複数の信号の統計量に基づいて、画素１２０のそれぞれの補正係数を決定してもよい。
【００３８】
ここで、複数取得した信号の統計量から補正係数を決定する方法について説明する。図８は、図７（ｂ）の放射線光子の位置判定画像において、１つの画素１２０に着目したときのフレームごとの信号の出力を示している。横軸がフレーム、縦軸が画素１２０の光検出器から出力された信号の値を示している。画素１２０が、放射線光子から変換された光を検出していない場合、出力される信号の値は例えば０（ノイズレベル）である。処理部１０３は、放射線光子から変換された光を検出したときの信号（第１の信号）の値を複数取得し、これらの信号の統計量を求める。統計量として、例えば、平均値、中央値、最頻値などを用いてもよい。得られた統計量は、着目した画素１２０の光検出器の放射線光子に対するエネルギの感度を示し、処理部１０３は、得られた統計量の値を、所定のエネルギ値に対応する値に変換するための補正係数を決定する。処理部１０３は、統計量に基づいた補正係数をセンサパネル１０６に含まれる画素１２０のそれぞれに対して決定することによって、補正係数画像を取得できる。
【００３９】
それぞれの画素１２０に対して、放射線光子の入射する回数が多いほど、統計量を求めるためのデータ量が増加するので、処理部１０３は、より正確な補正係数画像を取得できうる。例えば、処理部１０３は、それぞれの画素１２０において、１００個以上の放射線光子が入射した際に光検出器から出力される信号から統計量を決定してもよい。
【００４０】
ここで、それぞれの画素１２０に入射する放射線光子の数は、放射線源１０１からの放射線の照射量やセンサパネル１０６で撮像する際のフレームレートを適宜設定することによって調整できる。また、放射線の照射量やフレームレートは、パイルアップを避けるように設定されるとよい。パイルアップとは、複数の放射線光子が、センサパネル１０６中の同一の画素１２０の光検出器によって同時に検出され、複数の放射線光子が単一の放射線光子として検出されることである。この場合、画素１２０の光検出器から出力される信号の値が、１つの放射線光子によって生成される値と異なるイレギュラーな値となり、誤った補正係数を取得してしまう可能性がある。また、放射線画像を生成する際も、画素１２０から出力される信号の値がイレギュラーな値となり、放射線画像の画質が劣化してしまう可能性がある。パイルアップを避けるために、それぞれの画素１２０に入射する放射線光子の数が１つのフレームの放射線照射期間で１個以内となるように、フレームレートは設定されうる。例えば、放射線の線量を低くし、フレームレートの高い撮像を行うことによって、パイルアップを抑制できる。例えば、画素１２０の動作周波数は、１０ｋＨｚから数ＭＨｚの範囲内（例えば１００ｋＨｚ程度）で設定されてもよい。また、例えば放射線源１０１からの放射線の照射量は、管電圧を１００ｋＶ程度とし、管電流を１０ｍＡ程度としたときの値で設定されてもよい。ここで、例えば画素１２０の動作周波数が１００ｋＨｚの場合、０．０１ミリ秒の期間に複数の放射線光子によって生じた光が同一の画素１２０に入射すると、複数の放射線光子を単一の放射線光子として検出するパイルアップが生じる。
【００４１】
また、統計量は、画素１２０のそれぞれで取得した放射線光子が入射した際に光検出器から出力されるすべての信号を用いて求めてもよい。また、統計量は、取得した複数の信号のうち一部を信号の値を用いて求めてもよい。例えば、処理部１０３は、複数取得した信号のうち、値が最大／最小の値を示す信号や、値が上位／下位数個の信号を除いた残りの信号を用いて、統計量を決定してもよい。また例えば、処理部１０３は、複数取得した信号の値の分布が正規分布を有する場合、値が３σの範囲内ある信号を用いて統計量を決定してもよい。これによって、例えば宇宙線の入射や、入射した放射線光子がシンチレータ１０５で光に変換されず、光検出器で直接検出されるダイレクトヒットによって生じる、イレギュラーな信号の値が統計量に影響することを抑制できる。また同様に、パイルアップによるイレギュラーな信号の値が統計量に影響することを抑制できる。
【００４２】
本実施形態において、キャリブレーションモードと撮像モードとは、同じ放射線源１０１を用いて放射線の照射が行われる。しかしながら、キャリブレーションモードと撮像モードとは、同じ放射線源を用いずに行われてもよい。例えば、キャリブレーションモードにおいて、単色の放射線を照射し、画素１２０の光検出器がシンチレータ１０５で放射線光子から変換された光を検出した信号の出力の値から、放射線光子の有するエネルギに対する感度を取得してもよい。この場合、画素１２０のそれぞれに入射する放射線のエネルギが一定のため、放射線光子の入射に起因する信号が１つずつ取得されればよく、統計量を求めなくてもよい。それぞれの画素１２０の光検出器において、放射線光子が入射したことによって出力される信号を１つ検出することによって、処理部１０３は、正確な補正係数を決定し補正係数画像を取得することができる。したがって、補正係数の決定に際して、画素１２０ごとに複数の放射線光子が入射した際に光検出器から出力される信号を取得する必要がなくなり、キャリブレーションモードの時間を大幅に低減することができる。このように、補正係数画像を取得するキャリブレーションモードにおいて、例えば放射性物質起源の単色の放射線源を用い、撮像モードでは制動放射によって放射線が生成される放射線源１０１を用いてもよい。
【００４３】
また、例えば、異なるエネルギの放射線を照射し、処理部１０３は、複数の異なるエネルギの放射線光子に対する感度を求め、これらから補正係数画像を取得してもよい。また、補正係数画像を取得する際の放射線光子のエネルギは、被写体を撮像する際に用いるエネルギ以下の範囲に設定してもよい。
【００４４】
放射線源１０１からセンサパネル１０６に放射線を照射したとき、センサパネル１０６の中心部と端部とで入射する放射線の強度、換言すると入射する放射線光子の数が不均一になる場合がある。放射線の強度がセンサパネルの面内でばらついた場合、特許文献１に示されるように画素それぞれに入射した放射線光子の数を用いて感度の補正を行うと、センサパネルの面内で入射する放射線光子の数がばらつくため、補正の精度が低下してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態において、それぞれの画素１２０から出力される入射した放射線光子のエネルギに応じた信号値から直接、補正係数が決定される。このため、入射する放射線の強度がセンサパネル１０６の面内でばらついた場合でも、それぞれの画素１２０の放射線光子が有するエネルギに対する感度に応じた補正係数を決定することが可能となる。この結果、画素１２０ごとの感度のばらつきによって放射線画像の画質が低下することが抑制されうる。
【００４５】
図９に、本実施形態の放射線画像の補正のフローを示す。まず、キャリブレーションモードによるキャリブレーション工程おいて、補正係数を決定し画像を取得する。具体的には、放射線源１０１とセンサパネル１０６との間に被写体を配さずに取得した発光の画像に対して、処理部１０３は、第１の処理Ｓ１００１を行い、放射線光子の位置判定画像を生成する。次いで、処理部１０３は、放射線光子の位置判定画像を用いて、それぞれの画素１２０について、放射線光子が入射した際に出力される信号を複数取得し、複数の信号の統計量を取得Ｓ１００２する。処理部１０３は、取得された統計量に基づいて、画素１２０のそれぞれの補正係数を決定Ｓ１００３する。このキャリブレーション工程によって決定された補正係数（補正係数画像）は、例えば処理部１０３のメモリ１３０に保存され、放射線画像を生成する際の補正信号の生成に用いられる。補正係数画像を取得した後、撮像モードによる撮像工程おいて補正係数画像を用いた補正を行う。撮像工程とは、センサパネル１０６に放射線を照射する放射線源１０１とセンサパネル１０６との間に被写体を配した通常の撮像工程と言える。上述の図６で説明したように、処理部１０３は、撮像部１０４からフレームごとに複数の発光の画像を取得する。この発光の画像に対して補正係数画像を用いて、処理部１０３は、それぞれの画素１２０の光検出器から出力される信号を補正し、補正信号の生成Ｓ１０５０を行う。補正信号を生成する工程によって、シンチレータ１０５の面内の特性ばらつきと画素１２０のゲインばらつきとが補正されうる。その後、処理部１０３は、第１の処理Ｓ１００１を行い、発光の画像の補正信号から複数の放射線光子の位置判定画像を取得し、複数の放射線光子の位置判定画像を合成Ｓ１０５２することによって放射線画像を生成する。放射線画像を生成する工程によって、図６（ｃ）に示すような放射線画像が得られる。
【００４６】
補正係数の決定は、放射線画像を撮像するたびにキャリブレーションモードを動作させて決定してもよい。また例えば、処理部１０３のメモリ１３０に決定した補正係数を記憶しておき、処理部１０３が撮像モードを動作させるときにメモリ１３０から補正係数を読み出して使用してもよい。放射線画像の撮像ごとに補正係数を決定することによって、放射線画像の撮像ごとに適切な補正を行うことが可能となる。また、メモリ１３０に補正係数を記憶することによって、放射線画像の撮像ごとにキャリブレーションモードを行う必要がなくなり、撮像に掛かる時間を短縮することができる。
【００４７】
本実施形態において、撮像画像の補正は、シンチレータ１０５で放射線光子から変換された光を検出する画素１２０を用いた間接型の変換素子を用いたセンサパネル１０６に対して用いる例を示したが、これに限られるものではない。本実施形態の撮像画像の補正は、放射線光子を各画素で直接検出する直接型の変換素子を用いたセンサパネルを用いた撮像装置に適用することも可能である。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図１０〜１３を参照して、本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置について説明する。第１実施形態において、画素１２０ごとに入射する放射線光子に対する感度のばらつきを補正するための補正係数を決定し、撮像モードにおいて放射線画像を取得する際に補正係数に従った補正を行うことを説明した。本実施形態では、シンチレータを用いた間接型の変換素子（光検出器）を用いた放射線撮像装置において、放射線画像の画質が低下することを更に抑制するための補正について説明する。放射線撮像装置１００及び放射線撮像システム１１０は、上述の第１実施形態と同様であってもよい。
【００４９】
図１０は、センサパネル１０６に配されたシンチレータ１０５及びそれぞれの画素１２０に含まれる光検出器の少なくとも一方によって生じた欠陥画素に対する補正を行い、放射線画像の画質の低下を抑制する放射線画像の補正のフローを示す。処理部１０３は、まず欠陥画素のセンサパネル１０６での位置を表す座標情報を取得する。座標情報は、キャリブレーションモードにおいて、処理部１０３が、欠陥画素を検出することによって取得してもよい。また、事前に検出した欠陥画素の座標情報を処理部１０３のメモリ１３０に記憶しておき、処理部１０３が、メモリ１３０から座標情報を取得してもよい。次いで、処理部１０３は、座標情報に従って欠陥画素の信号を欠陥画素に近接する画素１２０の光検出器から出力された信号に基づいて置換する第２の処理Ｓ１００４を行う。
【００５０】
欠陥画素とは、例えば画素１２０を構成する光検出器やスイッチ素子などの電気的な不良や、シンチレータ１０５の表面のキズなどによって、出力に異常をきたした画素１２０のことを指す。例えば、所定の閾値を超える信号を出力した画素１２０を欠陥画素としてもよい。また例えば、近接する画素１２０に対して出力される信号値が飛び離れた画素１２０を欠陥画素としてもよい。また例えば、入射する光の強度の変化に対して出力する信号値のリニアリティの低い画素１２０を欠陥画素としてもよい。また例えば、画素１２０を構成する回路の断線などによって常に信号を出力しない（常に信号値がノイズレベル）の画素を欠陥画素としてもよい。
【００５１】
欠陥画素の検出は、シンチレータ１０５をセンサパネル１０６に実装する前に、センサパネル１０６に光を照射して撮像を行うことによって検出してもよい。また、シンチレータ１０５をセンサパネル１０６に実装する前に、センサパネル１０６に光を照射せずに撮像を行うことによって欠陥画素を検出してもよい。光を照射せずに撮像した画像において、光を検出したことを示す信号を出力した画素を欠陥画素としてもよい。シンチレータ１０５を実装する前に検出された欠陥画素の座標情報は、処理部１０３のメモリ１３０に記憶される。
【００５２】
また、欠陥画素の検出は、シンチレータ１０５をセンサパネル１０６に実装した後に行ってもよい。この場合、キャリブレーションモードにおいて、処理部１０３は、欠陥画素を検出してもよい。また、検出された欠陥画素の座標情報は、メモリ１３０に記憶してもよい。例えば、放射線を照射された状態や照射されていない状態で撮像を行い、それぞれの画素１２０の光検出器から出力された信号を用いて処理部１０３が欠陥画素を検出してもよい。また例えば、積分型の放射線撮像装置と同様の動作を放射線撮像装置１００に行わせることによって、処理部１０３が欠陥画素を検出してもよい。つまり、放射線撮像装置１００に放射線源１０１から放射線を照射し、複数の放射線光子がそれぞれの画素１２０に入射することによって発生した電荷の総量から、処理部１０３が欠陥画素を検出してもよい。シンチレータ１０５をセンサパネル１０６に実装した後に放射線を用いて欠陥画素を検出する利点として、シンチレータ１０５を実装した後に生じた欠陥画素を検出できることである。シンチレータ１０５の表面には凹凸があり、画素１２０の形成されたセンサパネル１０６とシンチレータ１０５とを貼り合わせる際、欠陥画素が生じる可能性がある。放射線を用いて欠陥画素の検出を行った場合、シンチレータ１０５を実装する前に光を用いて欠陥画素を検出した場合よりも正確な欠陥画素の検出が可能となりうる。
【００５３】
また、複数の条件で検出された欠陥画素の座標情報を用いて第２の処理Ｓ１００４を行ってもよい。例えば、シンチレータ１０５を実装する前に、光を照射して行った撮像で検出された欠陥画素の座標情報と光を照射せずに行った撮像で検出された欠陥画素と座標情報との両方の座標情報とを組み合わせて１つの座標情報としてもよい。また例えば、シンチレータ１０５を実装する前の座標情報と、シンチレータ１０５を実装した後の座標情報との両方を用いて第２の処理Ｓ１００４を行ってもよい。
【００５４】
この座標情報を用いて、処理部１０３は、欠陥画素の信号を欠陥画素に近接する画素１２０の光検出器からの信号に基づいて置換する第２の処理Ｓ１００４を行う。例えば、欠陥画素の信号を、欠陥画素と互いに隣接する画素１２０の光検出器からの信号値に置き換えてもよいし、欠陥画素と互いに隣接する複数の画素１２０の光検出器からの信号の平均値に置き換えてもよい。キャリブレーションモードにおいて、処理部１０３は、発光の画像に対して第２の処理Ｓ１００４を行うことによって置換された欠陥画素の信号を用いて補正係数を決定Ｓ１００３する。また、撮像モードにおいて、処理部１０３は、発光の画像に第２の処理Ｓ１００４を行うことによって置換された欠陥画素の信号に対して、補正係数に従った補正を行い、補正信号の生成Ｓ１０５０を行う。その後、処理部１０３は、第１の処理Ｓ１００１を行い、複数の放射線光子の位置判定画像を取得し、複数の放射線光子の位置判定画像を合成Ｓ１０５２することによって放射線画像を生成する。第１の処理Ｓ１００１を行う前に、欠陥画素の信号を置換することによって、第１の処理Ｓ１００１の精度が向上し、最終的に得られる放射線画像の画質の低下が抑制されうる。
【００５５】
次に、処理部１０３が、画素１２０のそれぞれの光検出器から出力される信号を光感度係数に従って補正する第３の処理Ｓ１００５を行う放射線画像の補正フローを図１１に示す。シンチレータ１０５をセンサパネル１０６に実装する前に、所定の強度の光をセンサパネル１０６に照射する。光感度係数とは、このとき、それぞれの画素１２０の光検出器から出力される信号値を、所定の強度の光が入射した場合に対応する値に変換するための係数である。つまり、光感度係数は、画素１２０の光検出器に入射した光の強度と光検出器から出力される光信号の値との関係を表す。所定の強度の光が入射した場合に対応する値とは、入射した光の強度に対して、それぞれの画素１２０の光検出器から出力される信号の設計値でありうる。光感度係数によって、処理部１０３は、それぞれの画素１２０の入射光の強度に対して出力される信号のゲインのばらつきを補正する。センサパネル１０６にシンチレータ１０５を実装する前に取得した画素１２０のそれぞれの光感度係数は、例えば、処理部１０３のメモリ１３０に記憶しておく。本実施形態において、光感度係数や上述の補正係数、座標情報など、同じメモリ１３０に保存されるが、それぞれ別のメモリを準備して保存してもよい。また、第１実施形態及び本実施形態において、メモリ１３０は処理部１０３内に配されるが、処理部１０３の外部に配されていてもよい。
【００５６】
キャリブレーションモードにおいて、処理部１０３は、発光の画像に対して、光感度係数を用いた第３の処理Ｓ１００５を行い、それぞれの画素１２０の光検出器からの信号のゲインを補正する。第３の処理Ｓ１００５の後、更に第１の処理Ｓ１００１を行った信号を用いて補正係数の決定Ｓ１００３を行う。また、撮像モードにおいて、処理部１０３は、発光の画像に第３の処理Ｓ１００５を行うことによって補正された信号に対して、補正係数に従った補正を行い補正信号を生成Ｓ１０５１する。光感度係数を用いた第３の処理Ｓ１００５によって、画素１２０のゲインばらつきが補正されるため、この補正信号の生成Ｓ１０５１は、主にシンチレータ１０５の面内の特性のばらつきを補正しうる。その後、処理部１０３は、第１の処理Ｓ１００１を行い、複数の放射線光子の位置判定画像を取得し、複数の放射線光子の位置判定画像を合成Ｓ１０５２することによって放射線画像を生成する。第１の処理Ｓ１００１を行う前に、画素１２０のゲインを補正する第３の処理Ｓ１００５を行うことによって、第１の処理Ｓ１００１の精度が向上し、最終的に得られる放射線画像の画質の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、図１２に示すように、第２の処理Ｓ１００４と第３の処理Ｓ１００５との両方を行ってもよい。第２の処理Ｓ１００４と第３の処理Ｓ１００５との順番は、どちらを先に行ってもよいが、図１２に示すように、第３の処理Ｓ１００５を先に行う方が、より効果的である。これは、欠陥画素の補正を行う第２の処理Ｓ１００４は、欠陥画素の信号の置換をするときに、欠陥画素と互いに隣接する画素１２０の出力を利用するためである。第３の処理Ｓ１００５によって画素１２０のゲインの補正を行い、それぞれの画素１２０の光に対する感度を均一化した方が、より精度の高い第２の処理Ｓ１００４による補正ができる。
【００５８】
＜その他の実施形態＞
上述のように、補正係数の決定や補正係数を用いた補正は、処理部１０３のソフトウェア上で全てを行う形態であってもよい。また例えば、ソフトウェアではなく、センサパネル１０６の外部に設けられた回路で行う形態にしてもよい。この場合、例えば、当該回路はＦＰＧＡで構成されるとよい。また、処理部１０３で行うそれぞれの処理のうち、例えば撮像モードで行われる処理の少なくとも一部をソフトウェアではなく、それぞれの画素１２０に設けられた回路で行ってもよい。また、撮像モードで行われる処理だけでなく、キャリブレーションモードで行われる処理の少なくとも一部を、画素１２０に設けられた回路で行ってもよい。画素１２０において、例えば、発光の画像に対して、補正係数に従って補正信号を生成し、放射線から変換された光が検出された信号を、信号が有する値のレベルごとにカウントする。カウントされた各レベルの放射線光子が入射したと判定された信号の個数に基づいて放射線画像を生成してもよい。また、第１の処理、第２の処理、第３の処理をそれぞれの画素１２０で行ってもよい。この場合、それぞれの画素１２０にキャリブレーションモードで決定された補正係数や座標情報、光感度係数などを保存するメモリなどが配されていてもよい。
【００５９】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【００６０】
以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１００：放射線撮像装置、１０３：処理部、１０６：センサパネル、１２０：画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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