(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元に配列した複数の光電変換素子を有し、その一部に光を検出しないダミーの光電変換素子を含む撮像手段と、
撮影時の撮影出力を記憶する手段と、
前記撮影時の撮影条件を記憶する手段と、
前記撮影の後に、光が入射しない状態で、前記記憶しておいた前記撮影条件を用いて前記撮像手段を動作させることにより得られる補正出力を記憶する手段と、
前記ダミーの光電変換素子ではない前記光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分から、前記ダミーの光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分を引いて、像情報出力とする手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ダミーの光電変換素子は、前記光電変換素子の一部に光が入射しないようにマスクすることにより構成したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記ダミーの光電変換素子は、前記光電変換素子の一部の領域をパターン形成しないことにより構成したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記ダミーの光電変換素子は、前記二次元に配列した複数の光電変換素子のうち周辺部に配置されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記ダミーの光電変換素子は、前記二次元に配列した複数の光電変換素子の各読み取りラインの先頭及び最後の両方又はいずれか一方の光電変換素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
二次元に配列した複数の光電変換素子を有し、その一部に光を検出しないダミーの光電変換素子を含む撮像手段を備えた撮像装置による撮像方法であって、
撮影時の撮影出力を記憶する手順と、
前記撮影時の撮影条件を記憶する手順と、
前記撮影の後に、光が入射しない状態で、前記記憶しておいた前記撮影条件を用いて前記撮像手段を動作させることにより得られる補正出力を記憶する手順と、
前記ダミーの光電変換素子ではない前記光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分から、前記ダミーの光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分を引いて、像情報出力とする手順とを有することを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像方法の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項６に記載の撮像方法の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光もしくは放射線により像を形成する撮像装置及び撮像方法に係り、たとえばファクシミリ、デジタル複写機、スチールカメラあるいは放射線撮像装置等の一次元もしくは二次元の撮像装置及び撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤ型センサ、ＭＯＳ型センサで代表されるＳｉ単結晶センサや、水素化アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと記す）のＰＩＮ型センサを用いた撮像素子を、一次元、もしくは二次元に並べた大型センサを用いた撮像装置が各種生産されている。
【０００３】
これらの撮像装置は、可視光の像を形成するのみならず、原子力開発、放射線医療機器および非破壊検査の発達にともない放射線像を電気信号に変換する撮像装置も開発されている。
【０００４】
しかしながら、それらＳ／Ｎは２〜３桁のものが多く、それ以上のＳ／Ｎは求められていなかった。これは、高Ｓ／Ｎの出力を高精度でデジタル化するのに適したＡ／Ｄ変換器がなかったり、また変換後のデータ量が大量になりメモリの制限や通信の制限を受け使い勝手が悪く、結果、高Ｓ／Ｎの撮像装置の必要性が小さかったためである。
【０００５】
ところが近年、大容量のメモリや高速な通信の開発がめざましく、これにともない、４〜５桁の高Ｓ／Ｎを持つ撮像装置の要求が高まっている。
【０００６】
しかしながら、通常、生産工程のばらつきにより固定パターンや感度ばらつきによるＳ／Ｎの低下は避けられず、これを防ぐため、工場出荷時に固定パターンや感度ばらつきをメモリに記憶させて、実際に使う場合に撮影出力とこのメモリとの情報で補正する手法がとられていたが、この方法では補正に使うデータが撮影より前にとられているため、撮像を実際に行った条件と補正に使用するデータを作った条件とは異なっており、Ｓ／Ｎの低下の原因となる固定パターンや感度ばらつきはこれら条件で微妙に異なるため、撮影出力に含まれる誤差は完全に補正されなかった。
【０００７】
そこで、特開平10-327317号公報では一次元もしくは二次元に配列した複数の光電変換素子を含む撮像手段を有する撮像装置において、撮影モード時の撮影出力を記憶しておき、次に光が入射しない状態で撮影モード時と同じ撮影条件を用いて動作させる補正モードで得た補正出力を用いて撮影出力を補正する方法を開示している。以下、そのような従来例について図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は従来例の撮像装置の全体システムブロック図である。この従来例では医療用Ｘ線診断を目的とする放射線撮像装置が構成されている。
【０００９】
図１において、１０はＸ線１３をパルス状に発することができるＸ線源であり、撮影条件制御手段として働くＡＥコントローラ３０によりＸ線パルスのオン、オフやＸ線源内の管球の管電圧、管電流が制御される。Ｘ線源１０で発したＸ線１３は診断対象となる患者である被写体１１を透過しＸ線を可視光に変換するＣｓＩ、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ等で構成される蛍光体１２に入射する。このとき被写体１１を透過するＸ線は被写体１１の内部の骨や内蔵の大きさや形、病巣の有無により透過量が異なりそれらの像情報が含まれている。このＸ線１３は蛍光体１２により可視光に変換され像情報光１４として撮像手段として働く二次元エリアセンサ２０に入射する。二次元エリアセンサ２０は二次元に配列した複数の光電変換素子とそれらを駆動する駆動回路からなり、像情報光１４を二次元情報を含む電気信号に変換して出力する。
【００１０】
二次元エリアセンサ２０は、ＡＥコントローラ３０により蓄積時間や駆動スピードが制御される。二次元エリアセンサ２０の出力はゲイン調整回路２１に入力されるとともにＡＥコントローラ３０にも撮影条件を制御するための情報として入力される。
【００１１】
ＡＥコントローラ３０には、撮影条件を制御するために制御パネル３２や温度センサ３３およびフォトタイマ３１の出力も入力されている。制御パネル３２は医師もしくは技師が患者の症状、体格、年齢や得たい情報を考慮し撮影露光の度に最適な撮影出力が得られるように条件をパネル操作で入力し、電気信号に変換されＡＥコントローラ３０に入力される。
【００１２】
温度センサ３３は撮影露光時における部屋の温度や管球の温度および二次元エリアセンサ２０等の、温度により特性が変化し最適な動作条件が変化する構成部品の温度を検出しＡＥコントローラ３０に入力される。これら検出される温度はまさに撮影露光されている時点の温度であることが好ましい。
【００１３】
フォトタイマ３１は、被写体１１と二次元エリアセンサ２０との間におかれ撮影露光中に被写体１１の基準部分（例えば肺胞部）を透過するＸ線の量を検知しＡＥコントローラ３０に入力される。フォトタイマ３１でのＸ線の吸収は微少なため撮影露光にほとんど悪影響しない。
【００１４】
ＡＥコントローラ３０は、これら入力の撮影露光の直前の値もしくは撮影露光中の値をもとにＸ線源１０のＸ線パルス幅や二次元エリアセンサ２０の蓄積時間・駆動スピードおよびゲイン調整回路２１の増幅率を自動制御および設定制御できる。これら制御によりゲイン調整回路２１の出力を適切な撮影出力にすることが可能である。
【００１５】
また、このときＡＥコントローラ３０が撮影露光時に制御・設定した条件は条件記憶手段として働く条件メモリ回路４０に条件値として記憶しておくことが可能である。この条件メモリ回路４０は条件を記憶できると同時に、逆に記憶した条件値をＡＥコントローラ３０に入力することも可能である。このときＡＥコントローラ３０は条件メモリ回路４０から入力された条件値をもとにＸ線源１０、二次元エリアセンサ２０およびゲイン調整回路２１を制御・設定し動作させることができる。つまり、過去の撮影露光条件と同じ制御・設定で再び撮影露光することが可能となっている。このとき一部の条件や制御・設定を異ならすことにより補正露光としゲイン調整回路２１の出力を補正出力とすることができる。つまり、Ｘ線パルスを発せずに他は前回の撮影露光時と同じにしシステムを動作させれば、二次元エリアセンサ２０の暗時出力の補正出力が得られる。
【００１６】
図１中、補正回路８０の破線内は補正回路であり、撮影露光時に得られる撮影出力はスイッチ５１を介し撮影出力記憶手段であるフレームメモリ５０に一度記録でき、補正露光時に得られる補正出力Ｂとフレームメモリ５０に記憶された撮影出力Ａにより演算処理回路６０で処理し撮影時の誤差を取り除いた像情報出力Ｏとすることができる。この像情報出力Ｏは画像処理システム等に電送される。
【００１７】
７０はシステム制御回路であり撮影露光開始ボタン７１が押されたことを検知し、図示はしていないがＡＥコントローラ３０を介してＸ線源１０、二次元エリアセンサ２０、ゲイン調整回路２１を制御し撮影露光や補正露光を行ない、また、スイッチ５１、フレームメモリ５０および演算処理回路６０を制御し補正回路８０として動作させる。
【００１８】
図２は、二次元エリアセンサ２０の構成を示す全体回路図である。なお、図１と同一機能の部分には同一符号を付している。
【００１９】
図２において、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換素子で下部電極側をＧ、上部電極側をＤで示している。Ｃ１１〜Ｃ３３は蓄積用コンデンサ、Ｔ１１〜Ｔ３３は転送用ＴＦＴである。Ｖｓは読み出し用電源、Ｖｇはリフレッシュ用電源であり、それぞれスイッチＳＷｓ、ＳＷｇを介して光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に接続されている。スイッチＳＷｓはインバータを介して、スイッチＳＷｇは直接にリフレッシュ制御回路ＲＦに接続されており、リフレッシュ期間はＳＷｇがｏｎ、その他の期間はＳＷｓがｏｎするよう制御されている。
【００２０】
１画素は１個の光電変換素子とコンデンサ、およびＴＦＴで構成され、その信号出力は信号配線ＳＩＧにより検出用集積回路ＩＣに接続されている。この二次元エリアセンサは計９個の画素を３つのブロックに分け１ブッロクあたり３画素の出力を同時に転送しこの信号配線を通して検出用集積回路によって順次出力に変換され出力される。また１ブロック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを順に縦に配置することにより各画素を二次元的に配置している。
【００２１】
次に図１、図２によって従来例の放射線撮像装置の動作について説明する。前述の説明のように従来例においての光電変換素子は定期的にリフレッシュすれば光電変換モードにおいては入射した光に比例した光電流を出力する光センサとして動作する。図３は撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００２２】
まず、医師または技師は診断対象である患者、つまり被写体１１をＸ線源１０と二次元エリアセンサ２０の間に置き診断したい部位が観察できるように被写体にポーズさせる。同時に前もって問診等で得た患者の症状、体格、年齢や得たい情報を考慮し最適な撮影出力が得られるように条件を制御パネル３２に入力する。この信号は電気信号でＡＥコントローラ３０に電送される。同時に条件メモリ回路４０にこれら条件が記憶される。
【００２３】
この状態で医師または技師が撮影露光開始ボタン７１を押すと撮影モードが開始される。まずシステム制御回路７０は二次元エリアセンサ２０をリフレッシュ動作させる。ここでリフレッシュ動作を説明する。まずシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＨｉが印可される。すると転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がｏｎし導通し、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極はＧＮＤ電位になる（積分検出器Ａｍｐの入力端子はＧＮＤ電位に設計されているため）。同時にリフレッシュ制御回路ＲＦがＨｉを出力しスイッチＳＷｇがｏｎし光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極はリフレッシュ用電源Ｖｇにより正電位になる。すると光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３はリフレシュモードになりリフレッシュされる。つぎにリフレッシュ制御回路ＲＦがＬｏを出力しスイッチＳＷｓがｏｎし光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は読み取り用電源Ｖｓにより負電位になる。すると光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換モードになり同時にコンデンサＣ１１〜Ｃ３３は初期化される。この状態でシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＬｏが印可される。すると転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がｏｆｆし、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極はＤＣ的にはオープンになるがコンデンサＣ１１〜Ｃ１３によって電位は保持される。しかしこの時点ではＸ線は入射されていないため光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３には光は入射されず光電流は流れない。これでリフレッシュ動作は終了する。
【００２４】
この時点で温度センサ３３は撮影露光時における部屋の温度や管球の温度および二次元エリアセンサ２０等の、温度により特性が変化し最適な動作条件が変化する構成部品の温度を検出しＡＥコントローラ３０に入力される。これら検出される温度はまさに撮影露光される直前の温度である。同時に条件メモリ回路４０にこれら温度が条件として記憶される。
【００２５】
ここでＡＥコントローラは制御パネル３２からの情報と温度センサ３３からの情報で撮影露光時における初期条件を決定する。同時に条件メモリ回路４０にこれら初期条件が記憶される。初期条件の内容はＸ線源１０の管球の電圧、電流および最大パルス幅や二次元エリアセンサ２０の駆動スピードである。例えば、制御パネル３２で胸部が設定されていればＸ線源１０の管球の電圧は高く、腹部の場合は低く条件を設定する。また、制御パネル３２で患者が子どもや妊婦が指示されていれば、フォトタイマ３１による終了条件を短く設定し、最大パルス幅も短く設定される。二次元エリアセンサ２０の温度が高い場合は光電変換素子の暗電流が高いがＴＦＴの能力が高いため駆動スピードを速くし暗電流の蓄積を抑えＳ／Ｎの低下を防ぐ最適条件にしたり、逆に温度が低いときはＴＦＴの能力が低いが光電変換素子の暗電流も低いため駆動スピードを低くしＴＦＴの電荷の転送の低下による画像の歪みを抑える。
【００２６】
この初期条件でＸ線が出射され被写体１１を通過し蛍光体１２に入射すると光に変換され、その光がそれぞれの光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に入射する。同時に被写体１１と二次元エリアセンサ２０との間におかれたフォトタイマ３１にも入射する。これら光は人体等の内部構造の情報が含まれている。フォトタイマ３１の出力は随時ＡＥコントローラ３０に入力され、この値の積分が初期条件で決められた一定値を越えるとＡＥコントローラ３０はＸ線をストップさせる。これにより撮影露光において最適な露光量が得られる。また、もし初期条件で決められた最大パルス幅になった場合はフォトセンサ３１にかかわらずＡＥコントローラ３０はＸ線をストップさせる。このとき、条件メモリ回路４０にはこれら実際に出射されたパルス幅を露光時間として記憶される。
【００２７】
ある一定量この光により流れた光電流は電荷としてそれぞれのコンデンサＣ１１〜Ｃ３３に蓄積されＸ線の入射終了後も保持される。つぎに二次元エリアセンサ２０は読み出し動作をする。シフトレジスタＳＲ１により制御配線ｇ１にＨｉの制御パルスが印可され、シフトレジスタＳＲ２の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パルス印可によって転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ１３、スイッチＭ１〜Ｍ３を通してｖ１〜ｖ３が順次出力される。同様にシフトレジスタＳＲ１、ＳＲ２の制御により他の光信号も出力される。これにより人体等の内部構造の二次元情報がｖ１〜ｖ９として得られる。
【００２８】
これら出力はゲイン調整回路２１に入力されると共にＡＥコントローラ３０にも入力される。ＡＥコントローラ３０ではこれら出力を適切な値にするためのゲインを随時判断し、その値を条件メモリ回路４０に記憶させると同時にゲイン調整回路２１に指示する。これによりゲイン調整回路２１の出力は後にそれらを処理するのに最適な撮影出力となる。この撮影出力はシステム制御回路７０によって制御されたスイッチ５１を介し撮影出力記憶手段であるフレームメモリ５０に一度記録される。
【００２９】
以上の説明のとおり、ＡＥコントローラ３０は制御パネル３２、温度センサ３３、フォトタイマ３１および二次元エリアセンサ２０の設定や出力によりＸ線源１０や二次元エリアセンサ２０やゲイン調整回路２１をほぼリアルタイムに自動制御し、その結果、最適に近い各種条件で撮影出力を得ることができる。これで撮影モードは終了する。
【００３０】
次に、システム制御回路７０は補正モードに入り再び二次元エリアセンサ２０をリフレッシュ動作させる。リフレッシュ終了後、撮影露光時に条件メモリ回路４０に記憶された各種条件をＡＥコントローラ３０に呼び出す。そして、Ｘ線源１０以外は撮影モード時と全く同じ条件で動作させる。つまり、温度センサ３３やフォトタイマ３１の出力は使わずに条件メモリ回路４０に記憶された値に基づき動作させる。Ｘ線源１０は補正モードでは動作させず、Ｘ線は出射しない。ただし、Ｘ線源１０を動かさなくとも撮影モード時の露光時間に相当する時間を待ってから二次元エリアセンサ２０は読み出し動作を行う。駆動スピードやゲイン調整回路２１のゲインは撮影モードと同じ条件で動作させる。この時のゲイン調整回路２１の出力を補正出力とする。つまり、Ｘ線源１０や二次元エリアセンサ２０やゲイン調整回路２１を条件メモリ回路４０の記憶された値に設定制御し補正出力を得ることができる。
【００３１】
この補正出力は各画素のダーク時の電流や、転送時の固定パターンノイズや、二次元エリアセンサ２０の内部のアンプやゲイン調整回路２１のオフセット電圧などを反映した出力である。この補正出力は撮影モード時と同じ蓄積時間であるからダーク時の電流の蓄積による影響量も同じである。また、この補正出力は駆動スピードも同じであるからクロックリーク等の影響による固定パターンの影響量も同じである。さらにゲインも同じためオフセット電圧の影響量も同じである。つまり、条件メモリ回路４０により撮影モードと補正モードでＸ線源以外全く同じ動作であるから先に述べた影響量のみならずＸ線の出射、非出射以外の撮影にとって好ましくない影響量が全て同じになる。したがって、補正出力は撮影出力中の好ましくない誤差だけが同じ量含まれていることになる。
【００３２】
よって、フレームメモリ５０に記憶されている撮影出力をＡとし、補正モードで得られた補正出力をＢとし、演算処理回路６０で減算処理し、
Ｏ＝Ａ−Ｂ
とすると、撮影モード時に得られた撮影出力の固定パターン等の誤差を取り除いた良好な像情報出力Ｏとすることができる。
【００３３】
しかし、上記のような事が言えるのは２次元エリアセンサの電源をｏｎ、つまり光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は読み取り用電源Ｖｓにより負電位にしてから所定時間経過して安定した状態になっている場合である。そのため装置の電源投入時に光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極を読み取り用電源Ｖｓにより負電位にして安定した状態にした後以降、装置の電源を切断するまでＧ電極に負電圧印加した状態を保っていた。
【００３４】
しかしこのような二次元エリアセンサは光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に電圧を印加した状態を長時間続けると性能が劣化するという欠点があった。これを改善するために、撮影時以外では、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に電圧印加を中止するスリ−プ状態にし、撮影時では、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に電圧印加を行うレディ状態にするという駆動方法を用いる必要がある。
【００３５】
図４は、そのような駆動制御を示すタイミング図である。ｍは撮影モードや補正モードを示し、ｐは上記スリープ状態やレディ状態を示し、ｘはＸ線曝射を示し、ｄはダーク電流の変化を示している。スリープ状態（光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に電圧印加を中止する）からａ点でレディ状態（光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に電圧印加を行なう）とした後、かなり長い所定時間（１０ｓｅｃ程度）経過後以降にｂ点からｃ点までを撮影モード、ｄ点からｅ点までを補正モードとしていた。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では光電変換素子のＧ電極に電圧印加を行なう事に起因するダーク電流の変化があるために、以下のような欠点があった。図４のｄｋは光電変換素子のＧ電極に電圧印加を行う事に起因するダーク電流の変化を示しており、スリープ状態からレディ状態にしたａ点でダーク電流は大きくなった後、時間の経過とともに減少していく様子を表している。図４でダーク電流がほぼ一定に落ち着いたｂ点〜ｅ点にて撮影や補正を行う事により上記のようなダーク電流の変化の影響を避けていた。しかしながらレディ状態にしてからダーク電流をほぼ一定に落ち着かす為には待ち時間を大きく（通常１０ｓｅｃ程度）設定する必要があり、その結果、撮影しようとしてから実際の撮影を行うまでに長時間待たねばならず、使い勝手の悪い装置になるという欠点があった。
【００３７】
また、逆に上記欠点を回避して待ち時間を少なくしようとして、スリープ状態からレディ状態にしたａ点からすぐに撮影モードや補正モードを行うと、ダーク電流が変化している時に補正を行おうとするので、その変化分だけ誤差が発生してしまい精度良い補正が出来ないという欠点があった。図５は上記のような待ち時間を少なくした時の誤差を説明した信号図である。ｄkのダーク電流の変化が急な時にＡの撮影モードやＢの補正モードを行っている。このＡの撮影モードやＢの補正モードは図３のＡ，Ｂに対応するものであり、ｄkのようにダーク電流が変化している事を考慮してＡ、Ｂのｖ１〜ｖ９までの出力を考え、ｖ１（Ａ）−ｖ１（Ｂ）≡ｖ１（Ａ−Ｂ）と表記すると、
ｖ１（Ａ―Ｂ）＞ｖ２（Ａ−Ｂ）＞・・・・・＞ｖ９（Ａ−Ｂ）
のような関係となり補正誤差が出ることになる。
【００３８】
図６は、そのような補正誤差を図示したものであり、図２のＳ１１〜Ｓ３３に対応させてその出力ｖ１〜ｖ９の（Ａ−Ｂ）の大きさを棒グラフに表している。このようにスリープ状態からレディ状態にしたａ点からすぐに撮影モードや補正モードを行うと、ダーク電流の変化の影響を受け、図６のように強度分布が発生してしまう。これを画像で見ると左上が明るく、右下が暗い画像になってしまい、求めようとする画像に好ましくない影響を与えてしまっていた。（図４のようにｄkのダーク電流が一定になった時にＡの撮影モードやＢの補正モードを行った場合は、図６のｖ１（Ａ−Ｂ）〜ｖ９（Ａ−Ｂ）はゼロとなりダーク電流の変化の影響はゼロとなり補正出力は撮影出力中の好ましくない誤差だけが同じ量含まれていることになる。）
【００３９】
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、撮影しようとしてから実際の撮影を行うまでの待ち時間が少なくても、誤差の少ない撮影出力を得ることを可能とした撮像装置、撮像方法及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、二次元に配列した複数の光電変換素子を有し、その一部に光を検出しないダミーの光電変換素子を含む撮像手段と、撮影時の撮影出力を記憶する手段と、前記撮影時の撮影条件を記憶する手段と、前記撮影の後に、光が入射しない状態で、前記記憶しておいた前記撮影条件を用いて前記撮像手段を動作させることにより得られる補正出力を記憶する手段と、前記ダミーの光電変換素子ではない前記光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分から、前記ダミーの光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分を引いて、像情報出力とする手段とを有することを特徴とする。
本発明の撮像方法は、二次元に配列した複数の光電変換素子を有し、その一部に光を検出しないダミーの光電変換素子を含む撮像手段を備えた撮像装置による撮像方法であって、撮影時の撮影出力を記憶する手順と、前記撮影時の撮影条件を記憶する手順と、前記撮影の後に、光が入射しない状態で、前記記憶しておいた前記撮影条件を用いて前記撮像手段を動作させることにより得られる補正出力を記憶する手順と、前記ダミーの光電変換素子ではない前記光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分から、前記ダミーの光電変換素子の前記撮影出力と前記補正出力との差分を引いて、像情報出力とする手順とを有することを特徴とする。
【００５７】
本発明のプログラムは、上記の撮像方法の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００５８】
本発明の記憶媒体は、上記撮像方法の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
【００５９】
【作用】
本発明においては、二次元に配列した複数の光電変換素子を有し、その一部に光を検出しないダミーの光電変換素子を含む撮像手段を備えた撮像装置を用いて、先ず撮影を行い、撮影出力を得て、この撮影出力と、撮影条件を記憶しておき、前記撮影の後に、光が入射しない状態で、記憶しておいた撮影条件を用いて撮像手段を動作させることにより得られる補正出力を記憶する。そして、「前記ダミーの光電変換素子ではない前記光電変換素子の撮影出力と補正出力との差分」から「前記ダミーの光電変換素子の撮影出力と補正出力との差分」を引くことにより、より誤差の少ない撮影出力を得ることが可能となり、高Ｓ／Ｎの像情報を得ることができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図７は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の全体システムブロック図である。なお、図１と同一機能の部分には同一符号を付している。本実施形態では医療用Ｘ線診断を目的とする放射線撮像装置が構成されている。
【００６２】
図７において、１０はＸ線１３をパルス状に発することができるＸ線源であり、撮影条件制御手段として働くＡＥコントローラ３０によりＸ線パルスのオン、オフやＸ線源内の管球の管電圧、管電流が制御される。Ｘ線源１０で発したＸ線１３は診断対象となる患者である被写体１１を透過しＸ線を可視光に変換するＣｓＩ、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ等で構成される蛍光体１２に入射する。このとき被写体１１を透過するＸ線は被写体１１の内部の骨や内蔵の大きさや形、病巣の有無により透過量が異なりそれらの像情報が含まれている。このＸ線１３は蛍光体１２により可視光に変換され像情報光１４として撮像手段として働く二次元エリアセンサ２０に入射する。二次元エリアセンサ２０は二次元に配列した複数の光電変換素子とそれらを駆動する駆動回路からなり、像情報光１４を二次元情報を含む電気信号に変換して出力する。
【００６３】
二次元エリアセンサ２０は、ＡＥコントローラ３０により蓄積時間や駆動スピードが制御される。二次元エリアセンサ２０の出力はゲイン調整回路２１に入力されるとともにＡＥコントローラ３０にも撮影条件を制御するための情報として入力される。
【００６４】
ＡＥコントローラ３０には、撮影条件を制御するために制御パネル３２や温度センサ３３およびフォトタイマ３１の出力も入力されている。制御パネル３２は医師もしくは技師が患者の症状、体格、年齢や得たい情報を考慮し撮影露光の度に最適な撮影出力が得られるように条件をパネル操作で入力し、電気信号に変換されＡＥコントローラ３０に入力される。
【００６５】
温度センサ３３は撮影露光時における部屋の温度や管球の温度および二次元エリアセンサ２０等の、温度により特性が変化し最適な動作条件が変化する構成部品の温度を検出しＡＥコントローラ３０に入力される。これら検出される温度はまさに撮影露光されている時点の温度であることが好ましい。
【００６６】
フォトタイマ３１は、被写体１１と二次元エリアセンサ２０との間におかれ撮影露光中に被写体１１の基準部分（例えば肺胞部）を透過するＸ線の量を検知しＡＥコントローラ３０に入力される。フォトタイマ３１でのＸ線の吸収は微少なため撮影露光にほとんど悪影響しない。
【００６７】
ＡＥコントローラ３０は、これら入力の撮影露光の直前の値もしくは撮影露光中の値をもとにＸ線源１０のＸ線パルス幅や二次元エリアセンサ２０の蓄積時間・駆動スピードおよびゲイン調整回路２１の増幅率を自動制御および設定制御できる。これら制御によりゲイン調整回路２１の出力を適切な撮影出力にすることが可能である。
【００６８】
また、このときＡＥコントローラ３０が撮影露光時に制御・設定した条件は条件記憶手段として働く条件メモリ回路４０に条件値として記憶しておくことが可能である。この条件メモリ回路４０は条件を記憶できると同時に、逆に記憶した条件値をＡＥコントローラ３０に入力することも可能である。このときＡＥコントローラ３０は条件メモリ回路４０から入力された条件値をもとにＸ線源１０、二次元エリアセンサ２０およびゲイン調整回路２１を制御・設定し動作させることができる。つまり、過去の撮影露光条件と同じ制御・設定で再び撮影露光することが可能となっている。このとき一部の条件や制御・設定を異ならすことにより補正露光としゲイン調整回路２１の出力を補正出力とすることができる。つまり、Ｘ線パルスを発せずに他は前回の撮影露光時と同じにしシステムを動作させれば、二次元エリアセンサ２０の暗時出力の補正出力が得られる。
【００６９】
図７中、８０内は補正回路であり、撮影露光時に得られる撮影出力はスイッチ５６を介し撮影出力記憶手段であるフレームメモリ５０に一度記録でき、補正露光時に得られる補正出力はスイッチ５６を介し補正出力記憶手段であるフレームメモリ５７に一度記録でき、フレームメモリ５０に記憶された撮影出力Ａとフレームメモリ５７に記憶された補正出力Bにより演算処理回路６０で処理し撮影時の誤差を取り除いた像情報出力Ｏとすることができる。この像情報出力Ｏは画像処理システム等に電送される。
【００７０】
７０はシステム制御回路であり撮影露光開始ボタン７１が押されたことを検知し、図示はしていないがＡＥコントローラ３０を介してＸ線源１０、二次元エリアセンサ２０、ゲイン調整回路２１を制御し撮影露光や補正露光を行い、また、スイッチ５１、フレームメモリ５０および演算処理回路６０を制御し補正回路８０として動作させる。
【００７１】
すなわち、図７に示す構成は、二次元に配列した複数の光電変換素子を含む撮像手段２０と、前記光電変換素子に像情報光の入射を制御可能な像情報入射手段１０と、撮影条件を自動制御および設定制御可能な撮影条件制御手段３０と、および前記撮影条件制御手段が自動制御された条件を記憶する条件記憶手段４０とを有する撮像装置において、先ず、自動制御で所望の撮影出力が得られるよう前記撮影条件制御手段３０を動作させながら前記像情報入射手段３１により像情報光を前記撮像手段２０に入射させ、このときの撮影出力を撮影出力記憶手段５０に記憶させると同時に前記撮影条件制御手段３０が選択した設定値を前記条件記憶手段４０に記憶させ、その後、前記条件記憶手段４０に記憶された設定値により前記撮影条件制御手段３０を設定動作させ、このときの出力を補正出力とし、このときの補正出力を補正出力記憶手段５７に記憶させこれと前記撮影出力記憶手段５０に記憶された撮影出力と前記補正出力記憶手段５７に記憶された補正出力により演算処理回路６０で処理し、撮像手段２０の誤差を取り除いた出力とすることを特徴とする撮像装置、及び撮像方法である。
【００７２】
図２は、二次元エリアセンサ２０の構成を示す全体回路図である。図２において、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換素子で下部電極側をＧ、上部電極側をＤで示している。Ｃ１１〜Ｃ３３は蓄積用コンデンサ、Ｔ１１〜Ｔ３３は転送用ＴＦＴである。Ｖｓは読み出し用電源、Ｖｇはリフレッシュ用電源であり、それぞれスイッチＳＷｓ、ＳＷｇを介して光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に接続されている。スイッチＳＷｓはインバータを介して、スイッチＳＷｇは直接にリフレッシュ制御回路ＲＦに接続されており、リフレッシュ期間はＳＷｇがｏｎ、その他の期間はＳＷｓがｏｎするよう制御されている。１画素は１個の光電変換素子とコンデンサ、およびＴＦＴで構成され、その信号出力は信号配線ＳＩＧにより検出用集積回路ＩＣに接続されている。本実施形態の二次元エリアセンサは計９個の画素を３つのブロックに分け１ブッロクあたり３画素の出力を同時に転送しこの信号配線を通して検出用集積回路によって順次出力に変換され出力される。また１ブロック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを順に縦に配置することにより各画素を二次元的に配置している。
【００７３】
Ｓ１１は光電変換素子、Ｔ１１はＴＦＴ、Ｃ１１はコンデンサ、およびＳＩＧは信号配線である。本実施形態においてはコンデンサＣ１１と光電変換素子Ｓ１１とは特別に素子を分離しておらず光電変換素子Ｓ１１の電極の面積を大きくすることによりコンデンサＣ１１を形成している。これは本実施形態の光電変換素子とコンデンサが同じ層構成であるから可能で本実施形態の特徴でもある。画素上部にはパッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮ8 とＣｓＩ、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ等の蛍光体１２が形成されている。上方より像情報の含まれるＸ線１３が入射すると蛍光体１２により像情報光１４に変換され、この光が光電変換素子に入射される。
【００７４】
前記光電変換素子はその一部に光が入射しないよう受光面を遮光膜や遮光板などでマスクしたダミー光電変換素子を設けておく。この第１の実施形態では図２、８において左端部のＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１をダミー光電変換素子部としている。
【００７５】
次に図７、図２および図３によって本実施形態の放射線撮像装置の動作について説明する。前述の説明のように本実施形態においての光電変換素子は定期的にリフレッシュすれば光電電変換モードにおいては入射した光に比例した光電流を出力する光センサとして動作する。図３は撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００７６】
まず、医師または技師は診断対象である患者、つまり被写体１１をＸ線源１０と二次元エリアセンサ２０の間に置き診断したい部位が観察できるように被写体にポーズさせる。同時に前もって問診等で得た患者の症状、体格、年齢や得たい情報を考慮し最適な撮影出力が得られるように条件を制御パネル３２に入力する。この信号は電気信号でＡＥコントローラ３０に電送される。同時に条件メモリ回路４０にこれら条件が記憶される。
【００７７】
この状態で医師または技師が撮影露光開始ボタン７１を押すと撮影モードが開始される。
【００７８】
図５のａ点でレディ状態、つまり２次元エリアセンサの電源をｏｎ、つまり光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は読み取り用電源Ｖｓにより負電位にする。次にシステム制御回路７０は二次元エリアセンサ２０をリフレッシュ動作させる。ここでリフレッシュ動作を説明する。まずシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＨｉが印可される。すると転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がｏｎし導通し、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極はＧＮＤ電位になる（積分検出器Ａｍｐの入力端子はＧＮＤ電位に設計されているため）。同時にリフレッシュ制御回路ＲＦがＨｉを出力しスイッチＳＷｇがｏｎし光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極はリフレッシュ用電源Ｖｇにより正電位になる。すると光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３はリフレシュモードになりリフレッシュされる。つぎにリフレッシュ制御回路ＲＦがＬｏを出力しスイッチＳＷｓがｏｎし光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は読み取り用電源Ｖｓにより負電位になる。すると光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換モードになり同時にコンデンサＣ１１〜Ｃ３３は初期化される。この状態でシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＬｏが印可される。すると転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がｏｆｆし、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極はＤＣ的にはオープンになるがコンデンサＣ１１〜Ｃ１３によって電位は保持される。しかしこの時点ではＸ線は入射されていないため光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３には光は入射されず光電流は流れない。これでリフレッシュ動作は終了する。
【００７９】
この時点で温度センサ３３は撮影露光時における部屋の温度や管球の温度および二次元エリアセンサ２０等の、温度により特性が変化し最適な動作条件が変化する構成部品の温度を検出しＡＥコントローラ３０に入力される。これら検出される温度はまさに撮影露光される直前の温度である。同時に条件メモリ回路４０にこれら温度が条件として記憶される。
【００８０】
ここでＡＥコントローラは制御パネル３２からの情報と温度センサ３３からの情報で撮影露光時における初期条件を決定する。同時に条件メモリ回路４０にこれら初期条件が記憶される。初期条件の内容はＸ線源１０の管球の電圧、電流および最大パルス幅や二次元エリアセンサ２０の駆動スピードである。例えば、制御パネル３２で胸部が設定されていればＸ線源１０の管球の電圧は高く、腹部の場合は低く条件を設定する。また、制御パネル３２で患者が子どもや妊婦が指示されていれば、フォトタイマ３１による終了条件を短く設定し、最大パルス幅も短く設定される。二次元エリアセンサ２０の温度が高い場合は光電変換素子の暗電流が高いがＴＦＴの能力が高いため駆動スピードを速くし暗電流の蓄積を抑えＳ／Ｎの低下を防ぐ最適条件にしたり、逆に温度が低いときはＴＦＴの能力が低いが光電変換素子の暗電流も低いため駆動スピードを低くしＴＦＴの電荷の転送の低下による画像の歪みを抑える。
【００８１】
この初期条件でＸ線が出射され被写体１１を通過し蛍光体１２に入射すると光に変換され、その光がそれぞれの光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に入射する。同時に被写体１１と二次元エリアセンサ２０との間におかれたフォトタイマ３１にも入射する。これら光は人体等の内部構造の情報が含まれている。フォトタイマ３１の出力は随時ＡＥコントローラ３０に入力され、この値の積分が初期条件で決められた一定値を越えるとＡＥコントローラ３０はＸ線をストップさせる。これにより撮影露光において最適な露光量が得られる。また、もし初期条件で決められた最大パルス幅になった場合はフォトセンサ３１にかかわらずＡＥコントローラ３０はＸ線をストップさせる。このとき、条件メモリ回路４０にはこれら実際に出射されたパルス幅を露光時間として記憶される。
【００８２】
ある一定量この光により流れた光電流は電荷としてそれぞれのコンデンサＣ１１〜Ｃ３３に蓄積されＸ線の入射終了後も保持される。つぎに二次元エリアセンサ２０は読み出し動作をする。シフトレジスタＳＲ１により制御配線ｇ１にＨｉの制御パルスが印可され、シフトレジスタＳＲ２の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パルス印可によって転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ１３、スイッチＭ１〜Ｍ３を通してｖ１〜ｖ３が順次出力される。同様にシフトレジスタＳＲ１、ＳＲ２の制御により他の光信号も出力される。これにより人体等の内部構造の二次元情報がｖ１〜ｖ９として得られる。
【００８３】
これら出力はゲイン調整回路２１に入力されると共にＡＥコントローラ３０にも入力される。ＡＥコントローラ３０ではこれら出力を適切な値にするためのゲインを随時判断し、その値を条件メモリ回路４０に記憶させると同時にゲイン調整回路２１に指示する。これによりゲイン調整回路２１の出力は後にそれらを処理するのに最適な撮影出力となる。この撮影出力はシステム制御回路７０によって制御されたスイッチ５６を介し撮影出力記憶手段であるフレームメモリ５０に一度記録される。
【００８４】
以上の説明のとおり、ＡＥコントローラ３０は制御パネル３２、温度センサ３３、フォトタイマ３１および二次元エリアセンサ２０の設定や出力によりＸ線源１０や二次元エリアセンサ２０やゲイン調整回路２１をほぼリアルタイムに自動制御し、その結果、最適に近い各種条件で撮影出力を得ることができる。これで撮影モードは終了する。
【００８５】
次に、システム制御回路７０は補正モードに入り再び二次元エリアセンサ２０をリフレッシュ動作させる。リフレッシュ終了後、撮影露光時に条件メモリ回路４０に記憶された各種条件をＡＥコントローラ３０に呼び出す。そして、Ｘ線源１０以外は撮影モード時と全く同じ条件で動作させる。つまり、温度センサ３３やフォトタイマ３１の出力は使わずに条件メモリ回路４０に記憶された値に基づき動作させる。Ｘ線源１０は補正モードでは動作させず、Ｘ線は出射しない。ただし、Ｘ線源１０を動かさなくとも撮影モード時の露光時間に相当する時間を待ってから二次元エリアセンサ２０は読み出し動作を行う。駆動スピードやゲイン調整回路２１のゲインは撮影モードと同じ条件で動作させる。この時のゲイン調整回路２１の出力を補正出力とする。つまり、Ｘ線源１０や二次元エリアセンサ２０やゲイン調整回路２１を条件メモリ回路４０の記憶された値に設定制御し補正出力を得ることができる。この補正出力はシステム制御回路７０によって制御されたスイッチ５６を介し補正出力記憶手段であるフレームメモリ５７に記録される。
【００８６】
この補正出力は各画素のダーク時の電流や、転送時の固定パターンノイズや、二次元エリアセンサ２０の内部のアンプやゲイン調整回路２１のオフセット電圧などを反映した出力である。この補正出力は駆動スピードも同じであるからクロックリーク等の影響による固定パターンの影響量も同じである。さらにゲインも同じためオフセット電圧の影響量も同じである。しかし、この補正出力は撮影モード時と同じ蓄積時間であるがレディになってからすぐなのでダーク時の電流の蓄積による影響量が異なっている。つまり、条件メモリ回路４０により撮影モードと補正モードでＸ線源以外全く同じ動作であるから先に述べた各画素のダーク時の電流以外はＸ線の出射、非出射以外の撮影にとって好ましくない影響量が同じになる。
【００８７】
そこで、上記のダーク時の電流の蓄積による影響を下記のようにして補正する。図８は図２のように配置された光電変換素子の出力値との補正方法を示す図である。
【００８８】
撮影出力Ａは撮影出力記憶手段であるフレームメモリ５０に記録された撮影時の出力を示す二次元情報がｖ１（Ａ）〜ｖ９（Ａ）であり、補正出力Ｂは補正出力記憶手段であるフレームメモリ５７に記録された補正時の出力を示す二次元情報がｖ１（Ｂ）〜ｖ９（Ｂ）である。
【００８９】
図８の補正１の図は図７の演算処理回路６０で減算処理（撮影出力Ａ−補正出力Ｂ）した値である。なおｖ１（Ａ）−ｖ１（Ｂ）はｖ１（Ａ−Ｂ）等のように簡略化して記している。ここで図８において左端部のＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１をダミー光電変換素子部とするとｖ１（Ａ−Ｂ）、ｖ４（Ａ−Ｂ）、ｖ７（Ａ−Ｂ）はダミー光電変換素子部の撮影出力と補正出力の差分であり、これはダーク時の電流の蓄積による影響を表している。また、ｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ３（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ６（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）、ｖ９（Ａ−Ｂ）は従来どおりに補正した結果である。
【００９０】
そこで図８の補正２−１は従来どおりに補正した結果であるｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ３（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ６（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）、ｖ９（Ａ−Ｂ）から対応する行の左端部のダミー光電変換素子部の撮影出力と補正出力の差分を引いて補正した値である。つまりｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ３（Ａ−Ｂ）からはｖ１（Ａ−Ｂ）を引き、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ６（Ａ−Ｂ）からはｖ４（Ａ−Ｂ）を引き、ｖ８（Ａ−Ｂ）、ｖ９（Ａ−Ｂ）からはｖ７（Ａ−Ｂ）を引いたものである。
【００９１】
これはｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ３（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その左端のｖ１（Ａ−Ｂ）の量だけ影響が及んでいるものとして補正を行うものである。同様に、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ６（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その左端のｖ４（Ａ−Ｂ）の量だけ影響が及んでいるものとし、ｖ８（Ａ−Ｂ）、ｖ９（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その左端のｖ７（Ａ−Ｂ）の量だけ影響が及んでいるものとして補正を行う。
【００９２】
このようにして撮影モード時に得られた撮影出力の固定パターン等の誤差及びダーク時の電流の蓄積による影響を取り除いた良好な像情報出力を得ることができる。図６においてｓ１２、ｓ２２、ｓ３２をダミー光電変換素子とすると、左部のｓ１１、ｓ２１、ｓ３１の部分と右部のｓ１３、ｓ２３、ｓ３３の部分が連続しないので、ｓ１２、ｓ２２、ｓ３２の位置に不感部が出来てしまい、画像部にタテ筋が入ったようになってしまうが、本実施形態ではダミー光電変換素子の位置を２次元配置の端部に設けているので、実際に光を検知できる光電変換素子を連続して配置可能となり、２次元配置の内部にダミー素子部を無くせるので、画像内に不感部の無い良好な画像となる。
【００９３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態に比較して第２の実施形態の異なる大きな点は、図８の補正方法である。他は第１の実施形態とほぼ同じため図９に基づき異なる部分のみ説明する。
【００９４】
図９は図２のように配置された光電変換素子の出力値と第２の実施形態の補正方法を示す図である。補正はフレームメモリ５０に記憶されている撮影出力をＡとし、フレームメモリ５７に記憶されている補正出力をＢとし、演算処理回路６０で減算処理して行う。
【００９５】
ここで図９において右端部のＳ１３、Ｓ２３、Ｓ３３をダミー光電変換素子部とすると図９の補正１の図においてｖ３（Ａ−Ｂ）、ｖ６（Ａ−Ｂ）、ｖ９（Ａ−Ｂ）はダミー光電変換素子部の撮影出力と補正出力の差分であり、これはダーク時の電流の蓄積による影響を表している。第１の実施形態を示す図９と異なる点はダミー光変換素子を左端部の代わりに右端部としている点である。そしてｖ１（Ａ−Ｂ）、ｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ４（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ７（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）は従来どおりに補正した結果である。補正１は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００９６】
図９の補正２−２は従来どおりに補正した結果であるｖ１（Ａ−Ｂ）、ｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ４（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ７（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）から対応する行の右端部のダミー光電変換素子部の撮影出力と補正出力の差分を引いて補正した値である。つまりｖ１（Ａ−Ｂ）、ｖ２（Ａ−Ｂ）からはｖ３（Ａ−Ｂ）を引き、ｖ４（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）からはｖ６（Ａ−Ｂ）を引き、ｖ７（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）からはｖ９（Ａ−Ｂ）を引いたものである。
【００９７】
これはｖ１（Ａ−Ｂ）、ｖ２（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その右端のｖ３（Ａ−Ｂ）の量だけ影響が及んでいるものとして補正を行うものである。同様に、ｖ４（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その右端のｖ６（Ａ−Ｂ）の量だけ影響が及んでいるものとし、ｖ７（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その右端のｖ９（Ａ−Ｂ）の量だけ影響が及んでいるものとして補正を行う。
【００９８】
このようにして撮影モード時に得られた撮影出力の固定パターン等の誤差及びダーク時の電流の蓄積による影響を取り除いた良好な像情報出力を得ることができる。
【００９９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１、２の実施形態に比較して第３の実施形態の異なる大きな点は、図８、９の補正方法である。他は第１、２の実施形態とほぼ同じため図１０に基づき異なる部分のみ説明する。
【０１００】
図１０は図２のように配置された光電変換素子の出力値と第３の実施形態の補正方法を示す図である。補正はフレームメモリ５０に記憶されている撮影出力をＡとし、フレームメモリ５７に記憶されている補正出力をＢとし、演算処理回路６０で減算処理及び下記に示す演算を行う。
【０１０１】
ここで図１０において左端部のＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、右端部のＳ１３、Ｓ２３、Ｓ３３をダミー光電変換素子部とすると図９の補正１の図においてｖ１（Ａ−Ｂ）、ｖ４（Ａ−Ｂ）、ｖ７（Ａ−Ｂ）とｖ３（Ａ−Ｂ）、ｖ６（Ａ−Ｂ）、ｖ９（Ａ−Ｂ）はダミー光電変換素子部の撮影出力と補正出力の差分であり、これはダーク時の電流の蓄積による影響を表している。第１及び第２の実施形態１、２を示す図８、９と異なる点はダミー光変換素子を左端部や右端部の代わりに左右の両端部としている点である。そしてｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）は従来どおりに補正した結果である。補正１は第１及び第２の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【０１０２】
図１０の補正２−３は従来どおりに補正した結果であるｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）から対応する行の左右端部のダミー光電変換素子部の撮影出力と補正出力の差分を平均化した値を引いて補正した値である。つまりｖ２（Ａ−Ｂ）からは（ｖ１（Ａ−Ｂ）＋ｖ３（Ａ−Ｂ））／２を引き、ｖ５（Ａ−Ｂ）からは（ｖ４（Ａ−Ｂ）＋ｖ６（Ａ−Ｂ））／２を引き、ｖ８（Ａ−Ｂ）からは（ｖ７（Ａ−Ｂ）＋ｖ９（Ａ−Ｂ））／２を引いたものである。
【０１０３】
これはｖ２（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その左右端のｖ１（Ａ−Ｂ）とｖ３（Ａ−Ｂ）の中間の量だけ影響が及んでいるものとして補正を行うものである。同様に、ｖ５（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その左右端のｖ４（Ａ−Ｂ）とｖ６（Ａ−Ｂ）の中間の量だけ影響が及んでいるものとし、ｖ８（Ａ−Ｂ）には、ダーク時の電流の蓄積による影響が、その左右端のｖ７（Ａ−Ｂ）とｖ９（Ａ−Ｂ）の中間の量だけ影響が及んでいるものとして補正を行う。
【０１０４】
このようにして撮影モード時に得られた撮影出力の固定パターン等の誤差及びダーク時の電流の蓄積による影響を取り除いた良好な像情報出力を得ることができる。
【０１０５】
なおこの第３の実施形態では３×３の光電変換素子で説明を行っているため、ｖ２（Ａ−Ｂ）、ｖ５（Ａ−Ｂ）、ｖ８（Ａ−Ｂ）の補正は左右の各ダミー部の補正１の平均値を使用しているが、ｍ×ｎの光電変換素子では左右のダミー部の間のマスクしていない光電変換素子のダーク時の電流の蓄積による変化がリニアに変化しているとして、左右の各ダミー部の補正１の値を直線補間して、その各光電変換素子の位置に応じて補正を行っても差し支えない。
【０１０６】
またｍ×ｎの光電変換素子であっても左右の各ダミー部の補正１の平均値を使用しても差し支えない。
【０１０７】
（第４の実施形態）
上記第３の実施形態では補正を、ｍ×ｎの光電変換素子では左右のダミー部の間のマスクしていない光電変換素子のダーク時の電流の蓄積による変化がリニアに変化しているとして、左右のダミー部の補正１の値を直線補間して、その各光電変換素子の位置に応じて補正を行ったが、左右のダミー部の間のマスクしていない光電変換素子のダーク時の電流の蓄積による変化がある関数に従って変化している場合は、左右又は左端部、又は右端部のダミー部の補正１の値を使用して関数補間して行っても良い。
【０１０８】
本実施形態の二次元エリアセンサでは９個の画素を３×３に二次元配置し３画素ずつ同時に、３回に分割して転送・出力したがこれに限らず、例えば縦横１ｍｍあたり５×５個の画素を２０００×２０００個の画素を二次元的に配置すれば４０ｃｍ×４０ｃｍの二次元エリアセンサが得られ、医療用Ｘ線診断を目的とする放射線撮像装置が構成できる。するとフィルムと異なり瞬時にその出力をＣＲＴで映し出すことが可能で、さらに出力をディジタルに変換しコンピュータで画像処理して目的に合わせた出力に変換することも可能である。また光磁気ディスクに保管もでき、過去の画像を瞬時に検索することもできる。また感度もフィルムより良く人体に影響の少ない微弱なＸ線で鮮明な画像を得ることもできる。
【０１０９】
本実施形態ではダミー光電変換素子を読み取り行の開始点と終了点の左右端部としているが、たとえば読み取り開始行や最終行、つまり上下端部をダミー光電変換素子として補正しても差し支えない。また、２次元配置の４隅や、上又は下端部の両端部、２次元配置の１隅として補正しても差し支えない。
【０１１０】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、第１の実施形態に比較して第２の実施形態では、撮影モードと補正モードの時間間隔Δｔを測定するようにしている。以下第１の実施形態に基づいて相違点を中心に説明する。この時間間隔はＸ線照射時間設定などにより変化するものであるので、その度毎に測定を行う。
【０１１１】
この補正出力は各画素のダーク時の電流や、転送時の固定パターンノイズや、二次元エリアセンサ２０の内部のアンプやゲイン調整回路２１のオフセット電圧などを反映した出力である。この補正出力は駆動スピードも同じであるからクロックリーク等の影響による固定パターンの影響量も同じである。さらにゲインも同じためオフセット電圧の影響量も同じである。しかし、この補正出力は撮影モード時と同じ蓄積時間であるがレディになってからすぐなのでダーク時の電流の蓄積による影響量が異なっている。つまり、条件メモリ回路４０により撮影モードと補正モードでＸ線源以外全く同じ動作であるから先に述べた各画素のダーク時の電流以外はＸ線の出射、非出射以外の撮影にとって好ましくない影響量が同じになる。
【０１１２】
そこで、上記のダーク時の電流の蓄積による影響を下記のようにして補正する。図１１は、駆動制御を示すタイミングと補正方法を示す図である。これは補正出力であるｖ１（Ｂ）〜ｖ９（Ｂ）からＸ線照射が無いと仮定した時の撮影出力の値であるｖ0１（Ａ）〜ｖ0９（Ａ）を推定し、撮影出力に対して補正を行うものである。
【０１１３】
図１１において、あらかじめ求めておいたダーク電流の変化をｖ＝ｆ（ｔ）とする。ｖがダーク電流であり、ｔがレディからの時間である。ここでは説明を容易にするためにｖ１についてのみ説明を行うがｖ２〜ｖ９についても同様に計算を行う。
【０１１４】
▲１▼フレームメモリ５７から補正出力であるｖ１（Ｂ）を読み出す。
▲２▼ｖ＝ｆ（ｔ）とｖ１（Ｂ）が既知となるのでｔ１≡ｆ-1（ｖ１（Ｂ））
▲３▼上記にあるように撮影モードと補正モードの時間間隔Δｔは測定しておく
▲４▼撮影モードでのｖ0１（Ａ）のレディからの時間はｔ１−Δｔとなる
▲５▼ｖ＝ｆ（ｔ）とｔ１−Δｔが既知となるのでＸ線照射が無いと仮定した時
撮影出力ｖ0１（Ａ）（＝補正値）を下記のように算出する。
ｖ0１（Ａ）＝ｆ（ｔ１−Δｔ）
▲６▼フレームメモリ５０からの撮影出力ｖ１（Ａ）を下記のように補正する。
ｖ１（Ａ）−ｖ0１（Ａ）
【０１１５】
図１２は上記の補正方法に従って補正した時のフレームメモリ５０，５７、演算処理回路６０の演算結果を示す図である。
【０１１６】
図１２において「撮影出力Ａ」は撮影出力記憶手段であるフレームメモリ５０に記録された撮影時の出力を示す二次元情報がｖ１（Ａ）〜ｖ９（Ａ）であり、「補正出力Ｂ」は補正出力記憶手段であるフレームメモリ５７に記録された補正時の出力を示す二次元情報がｖ１（Ｂ）〜ｖ９（Ｂ）である。「補正値１」は演算処理回路６０による▲２▼〜▲５▼の計算結果、「補正」は同じく演算処理回路６０による▲６▼の補正結果である。このように、第５の実施形態では各ポイントに対して個々に補正を行う。
【０１１７】
このようにして撮影モード時に得られた撮影出力の固定パターン等の誤差及びダーク時の電流の蓄積による影響を取り除いた良好な像情報出力を得ることができる。本実施形態では補正出力ｖ１（Ｂ）〜ｖ９（Ｂ）の全てを使用して補正を行っているので、２次元配置全面に渡って正確に補正できるので精度良い画像となる。
【０１１８】
また、このダーク時の電流の変化のグラフは、例えばレディからの時間を変化させて何回かｖ１（Ｂ）〜ｖ９（Ｂ）の出力を得てプロットすれば簡単に求めることが出来る。そしてこの得たグラフを基に、通常は指数関数で近似した関数を求めても良いし、さらにはもっと高度な関数を用いて表してもよい。
【０１１９】
（第６の実施形態）
次に、本発明における第６の実施形態を説明する。第５の実施形態に比較して第６の実施形態の異なる大きな点は、図１２の補正方法のうち補正値１の設定方法である。他は第５の実施形態とほぼ同じため図１３の補正値２の図に基づき異なる部分のみ説明する。
【０１２０】
図１３の補正値２の図は第５の実施形態に基づいて計算した演算処理回路６０による計算結果である。この第６の実施形態では同じ読み取りラインの補正は、第５の実施形態の▲２▼〜▲５▼に従って算出した左端部の補正値であるｖ0１（Ａ）、ｖ0４（Ａ）、ｖ0７（Ａ）をその各読み取りライン上の補正値として、以降第５の実施形態と同様に補正を行うものである。
【０１２１】
これは、ダーク時の電流の蓄積による影響のを、読み取りラインの左端の補正値を代表値として近似的に補正するものであって、各ポイントに対して計算する必要が無いので処理時間を短縮することが出来る。
【０１２２】
（第７の実施形態）
次に、本発明における第３の実施形態を説明する。第５の実施形態に比較して第７の実施形態の異なる大きな点は、図１２の補正方法のうち補正値１の設定方法である。他は第５の実施形態とほぼ同じため図１３の補正値３の図に基づき異なる部分のみ説明する。
【０１２３】
図１３の補正値３の図は第７の実施形態に基づいて計算した演算処理回路６０による計算結果である。この第７の実施形態では同じ読み取りラインの補正は、第５の実施形態の▲２▼〜▲５▼に従って算出した右端部の補正値であるｖ0３（Ａ）、ｖ0６（Ａ）、ｖ0９（Ａ）をその各読み取りライン上の補正値として、以降第５の実施形態と同様に補正を行うものである。
【０１２４】
これは、ダーク時の電流の蓄積による影響を、読み取りラインの右の補正値を代表値として近似的に補正するものであって、各ポイントに対して計算する必要が無いので処理時間を短縮することが出来る。
【０１２５】
（第８の実施形態）
次に、本発明における第８の実施形態を説明する。第５の実施形態に比較して第８の実施形態の異なる大きな点は、図１２の補正方法のうち補正値１の設定方法である。他は第５の実施形態とほぼ同じため図１３の補正値４の図に基づき異なる部分のみ説明する。
【０１２６】
図１３の補正値４の図は第８の実施形態に基づいて計算した演算処理回路６０による計算結果である。この第８の実施形態では例えばｓ１１、ｓ１２、ｓ１３の同じ読み取りラインの補正は、第５の実施形態の▲２▼〜▲５▼に従って算出した各補正値であるｖ0１（Ａ）、ｖ0２（Ａ）、ｖ0３（Ａ）の平均値をその各読み取りライン上の補正値とし、またｓ２１、ｓ２２、ｓ２３の同じ読み取りラインの補正は、第５の実施形態の▲２▼〜▲５▼に従って算出した各補正値であるｖ0４（Ａ）、ｖ0５（Ａ）、ｖ0６（Ａ）の平均値をその各読み取りライン上の補正値とし、またｓ３１、ｓ３２、ｓ３３の同じ読み取りラインの補正は、第５の実施形態の▲２▼〜▲５▼に従って算出した各補正値であるｖ0７（Ａ）、ｖ0８（Ａ）、ｖ0９（Ａ）の平均値をその各読み取りライン上の補正値とし、以降第５の実施形態と同様に補正を行うものである。
【０１２７】
これは、ダーク時の電流の蓄積による影響を、読み取りラインの各補正値の平均値を代表値として近似的に補正するものであって、光電変換素子の感度などの特異的バラツキ等の影響を受けないので誤差の少ない良好な像情報を得ることが出来る。
【０１２８】
（第９の実施形態）
次に、本発明における第９の実施形態を説明する。上記第５〜８の実施形態では補正を、あらかじめ求めておいたダーク電流の変化をｖ＝ｆ（ｔ）として補正値を算出したが、予めこのｖ＝ｆ（ｔ）を計算し、データテーブルにして準備しておき、テーブルから求めることも可能である。図１４はそのような本発明の第９の実施形態に係る撮像装置の全体システムブロック図である。第５〜８の実施形態に比較して第５の実施形態の異なる大きな点は、図７のように演算処理回路６０が接続したデータテーブル用メモリ５８からテーブルにしたｖ＝ｆ（ｔ）の値を得る事が出来るようになっている点である。
【０１２９】
準備するデータテーブルはレディからの時間である各ｔの値に対応してダーク電流のｖの値を示すものである。補正値の算出は第５の実施形態と同様な方法で行う。データテーブルから補正出力であるｖ＝ｖ１（Ｂ）に対応するｔ＝ｔ１を読み出し、測定しておいたところの撮影モードと補正モードの時間間隔Δｔを用いて、ｔ１−Δｔを算出し、同じテーブルから、このｔ＝ｔ１−Δｔに対応するｖを読み出し補正値ｖ0１（Ａ）を得て、第５の実施形態と同様にｖ１（Ａ）−ｖ0１（Ａ）のように補正する。このようにテーブルを使用する事によって、計算処理に要する時間が短縮出来る。
【０１３０】
（その他の実施形態１）
上述した第５、第６の実施形態では、左又は右端部の補正値をその各読み取りライン上の補正値として補正を行っているが、読み取りラインの中点位置やその他の位置の補正値を使用しても差し支えない。
【０１３１】
本実施形態の二次元エリアセンサでは９個の画素を３×３に二次元配置し３画素ずつ同時に、３回に分割して転送・出力したがこれに限らず、例えば縦横１ｍｍあたり５×５個の画素を２０００×２０００個の画素を二次元的に配置すれば４０ｃｍ×４０ｃｍの二次元エリアセンサが得られ、医療用Ｘ線診断を目的とする放射線撮像装置が構成できる。するとフィルムと異なり瞬時にその出力をＣＲＴで映し出すことが可能で、さらに出力をディジタルに変換しコンピュータで画像処理して目的に合わせた出力に変換することも可能である。また光磁気ディスクに保管もでき、過去の画像を瞬時に検索することもできる。また感度もフィルムより良く人体に影響の少ない微弱なＸ線で鮮明な画像を得ることもできる。
【０１３２】
なお、上述の第１、２，３の実施形態では、前記光電変換素子の一部に光が入射しないようにするために受光面をマスクしたダミー光変換素子を設けたが、図２において、一部の光電変換素子をパターン上初めから形成しないようなダミー変換素子を用いても同様の効果が得られる。また、形成しない部分に光電変換素子と同等のコンデンサを形成しておいても良い。さらに光電変換素子だけではなくＴＦＴも形成しない構成にする事も可能である。
【０１３３】
（その他の実施形態２）
上記様々な実施形態に示した各機能ブロックおよび処理手順は、上述のようにハードウェアにより構成しても良いし、CPUあるいはMPU、ROMおよびRAM等からなるマイクロコンピュータシステムによって構成し、その動作をROMやRAMに格納された作業プログラムに従って実現するようにしても良い。また、上記各機能ブロックの機能を実現するように当該機能を実現するためのソフトウェアのプログラムをRAMに供給し、そのプログラムに従って上記各機能ブロック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。
【０１３４】
この場合、上記ソフトウェアのプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、そのプログラム自体、及びそのプログラム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。かかるプログラムを記憶する記憶媒体としては、上記ROMやRAMの他に、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-I、CD-R、CD-RW、DVD、zip、磁気テープ、あるいは不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
【０１３５】
また、コンピュータが供給されたプログラム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の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は本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【０１３６】
さらに、供給されたプログラム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。
【０１３７】
【発明の効果】
本発明によれば、撮影しようとしてから実際の撮影を行うまでに待ち時間が少なくても誤差の少ない撮影出力を得ることが可能となり、高Ｓ／Ｎの像情報を得ることができる。
【０１３８】
また、本発明によれば、光電変換素子の一部に光が入射しないように受光面をマスクしたダミーの光変換素子を用いたため、より実際に近い補正出力を得ることが出来るので精度良い画像となる。この際、一部の光電変換素子をパターン上初めから形成しないでダミーの変換素子を構成することにより、より構造が簡単でコストの低い装置を提供できる。
【０１３９】
また、本発明によれば、ダミーの光電変換素子を光電変換素子面の周辺部に設けることにより、欠けの無い連続した画像を得ることができるので精度良い画像を得ることが可能となる。
【０１４０】
また、本発明によれば、読み取りラインの先頭又は最終のダミー変換素子の補正出力値を用いて補正することにより、２次元に配置した光電変換素子を有効かつ最大限に使用する事ができ、小型の装置を提供することが可能となる。
【０１４１】
また、本発明によれば、読み取りラインの先頭と最終のダミー変換素子補正出力値を用いて補正することにより精度の高い補正を行うことができ、高Ｓ／Ｎの像情報を得ることができる。
【０１４２】
また、本発明によれば、予め求めておいた所定の関数を用いて撮像信号の補正を行うため、精度の良い画像を得ることが可能となる。
【０１４３】
また、本発明によれば、予め準備しておいたデータテーブルを用いて撮像信号の補正を行うため、計算処理に要する時間が短縮出来、使い勝手の良い装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の撮像装置のシステムを示すブロック図である。
【図２】二次元エリアセンサの構成を示す全体回路図である。
【図３】撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来例の駆動制御を示すタイミングチャートである。
【図５】従来例の問題点を説明した駆動制御を示すタイミングチャートである。
【図６】従来例の問題点となる補正誤差を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のシステムを示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る光電変換素子の出力値との補正方法を示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光電変換素子の出力値との補正方法を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光電変換素子の出力値との補正方法を示す模式図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る補正方法を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る光電変換素子の出力値と補正方法を示す模式図である。
【図１３】本発明の第６〜８の実施形態に係る光電変換素子の出力値と補正方法を示す模式図である。
【図１４】本発明の第９の実施形態に係る撮像装置のシステムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  Ｘ線源
１１  被写体
１２  蛍光体
１３  Ｘ線
１４  像情報光
２０  二次元エリアセンサ
２１  ゲイン調整回路
３０  ＡＥコントローラ
３１  フォトタイマ
３２  制御パネル
３３  温度センサ
４０  条件メモリ回路
５０  フレームメモリ
５１  スイッチ
６０  演算処理回路
７０  システム制御回路
７１  撮影露光開始ボタン
Ｓ１１〜Ｓ３３  光電変換素子
Ｔ１１〜Ｔ３３  転送用ＴＦＴ
Ｃ１１〜Ｃ３３  コンデンサ
ＳＲ１、ＳＲ２  シフトレジスタ
ＩＣ  検出用集積回路
【図１】
0004738615.tif 000002
【図２】
0004738615.tif 000003
【図３】
0004738615.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004738615.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004738615.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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