(57)【要約】【課題】ＦＰＤ上でアナログ的に隣接画素加算する場合に、アナログ演算の非線形性により加算画素数に応じたゲイン値が得られず、入射Ｘ線量の算定が容易ではない。【解決手段】キャリブレーション時に各加算画素数に応じた白画像を取得する。各白画像は同一Ｘ線量で取得し、それぞれの平均値をメモリに保存し、補正に用いることで、加算画素数に依存しない正確な画像情報を得る。【選択図】  図１
2007215868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線強度を検出するマトリクス状に配された複数の検出素子を有する撮像部より取得された放射線の強度分布に対応するアナログ電気信号をデジタル値に変換することにより画像情報を得る放射線画像取得装置であって、
前記複数の検出素子の各々からのアナログ電気信号をデジタル値に変換して得られた画素値により構成された画像情報を形成する第１形成手段と、
前記撮像部の複数の隣接する検出素子のアナログ電気信号をアナログ加算して得られた信号を用いて、隣接する画素値が加算された加算画素値により構成された画像情報を形成する第２形成手段と、
同一の放射線量で同一の撮影を行った場合に、前記第１及び第２形成手段で形成される各画像情報の全体もしくは一部の画素値の平均値に基づいて、前記アナログ加算による非線形性を排除する補正値を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した補正値を用いて前記第１又は第２形成手段で形成される画像情報の各画素値を補正する第１補正手段とを備えることを特徴とする放射線画像取得装置。
【請求項２】
前記取得手段は、同一の放射線量で同一の撮影を行った場合に、前記第１及び第２形成手段で形成される各画像情報の全体もしくは一部の画素の平均値を等しくする補正値を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項３】
前記取得手段は、同一の放射線量で且つ被写体の無い状態で撮影を行って前記第１及び第２形成手段により第１及び第２の白画像情報を形成し、前記第１及び第２の白画像情報の全体もしくは一部における画素値の平均値を等しくするように前記補正値を決定することを特徴とする請求項２に記載の放射線画像取得装置。
【請求項４】
前記取得手段は、同一の放射線量で同一の撮影を行った場合に、前記第１及び第２形成手段で形成される２つの画像情報の全体もしくは一部の画素値の平均値の比を、前記第２形成手段において加算される画素値の数に一致させる補正値を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項５】
前記取得手段は、同一の放射線量で且つ被写体の無い状態で撮影を行って前記第１及び第２形成手段により第１及び第２の白画像情報を形成し、前記第１及び第２の白画像情報の全体もしくは一部における画素値の平均値の比が前記第２形成手段において加算される画素の数に一致するように前記補正値を決定することを特徴とする請求項４に記載の放射線画像取得装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の白画像を保持するメモリと、
前記第１又は第２の白画像を用いて前記第１又は第２形成手段で形成される画像情報のゲイン補正を行う第２補正手段とを更に備えることを特徴とする請求項３又は５に記載の放射線画像取得装置。
【請求項７】
前記第１又は第２形成手段で形成された画像を対数変換する変換手段を更に備え、
前記第２補正手段は、対数変換された画像情報の画素値と白画像情報の対応する画素値との減算により前記ゲイン補正を行い、
前記第１補正手段は、前記ゲイン補正された画像情報の画素値に前記補正値を加算することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像取得装置。
【請求項８】
前記第２補正手段は、前記第１又は第２形成手段で形成された画像情報の画素値を白画像情報の対応する画素値で除算することにより前記ゲイン補正を行い、
前記第１補正手段は、前記ゲイン補正された画像情報の画素値に前記補正値を乗算することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像取得装置。
【請求項９】
前記第２形成手段は、隣接する画素の加算数を切り替えることが可能であり、
前記取得手段は、前記加算数に対応した補正値を取得し、メモリに保持することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の放射線画像取得装置。
【請求項１０】
前記取得手段は、画像を複数の領域に分割し、各領域毎に前記第１及び第２形成手段で形成される各画像情報の画素値の平均値を等しくする補正値を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項１１】
前記取得手段は、画像を複数の領域に分割し、各領域毎に前記第１及び第２形成手段で形成される２つの画像情報間の画素値の平均値の比が前記第２形成手段において加算される画素の数とするための補正値を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項１２】
前記放射線はＸ線であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の放射線画像取得装置。
【請求項１３】
放射線強度を検出するマトリクス状に配された複数の検出素子を有する撮像部より取得された放射線の強度分布に対応するアナログ電気信号をデジタル値に変換することにより画像情報を得る放射線画像取得方法であって、
前記複数の検出素子の各々からのアナログ電気信号をデジタル値に変換して得られた画素値により構成された画像情報を形成する第１形成工程と、
前記撮像部の複数の隣接する検出素子のアナログ電気信号をアナログ加算して得られた信号を用いて、隣接する画素値が加算された加算画素値により構成された画像情報を形成する第２形成工程と、
同一の放射線量で同一の撮影を行った場合に、前記第１及び第２形成工程で形成される各画像情報の全体もしくは一部の画素値の平均値に基づいて、前記アナログ加算による非線形性を排除する補正値を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した補正値を用いて前記第１又は第２形成工程で形成される画像情報の各画素値を補正する第１補正工程とを備えることを特徴とする放射線画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線強度分布を画像化する技術に関するものであり、さらに詳しくは医療用放射線画像撮影装に好適な放射線画像取得装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体内部を非侵襲に観察し、医療診断に用いる最も一般的な手法として、人体を透過したＸ線の透過率分布を直接画像化することが挙げられる。その画像化の方法としては、
・蛍光体へ到達したＸ線に起因する蛍光分布を銀塩フィルムで画像化する旧来の方法、
・蛍光による光電子を光電子増倍管により増幅しＴＶカメラで映像化する方法、
・Ｘ線強度分布が輝尽性蛍光体上につくる潜像情報をレーザ光線により励起して読み取り、顕像化する方法、
・固体撮像素子で構成されたフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤ）を用いて、蛍光もしくはＸ線照射により半導体層もしくは重金属中に発生した自由電子の空間分布を画像化する方法、
などが挙げられる。
【０００３】
特に、最近では、半導体技術の進歩により、人体の全体を包含できるような大規模なＦＰＤも開発されており、医療分野でもＦＰＤを利用した放射線画像の取得が浸透しつつある。
【０００４】
ＦＰＤにおいては、上記蛍光を光電変換して得られた電荷もしくは上記自由電子を高電位下において収集した電荷を、受像面にマトリックス状に分布した画素に対応するキャパシタ内に一旦蓄積する。その後、薄膜上に形成されたスイッチング用トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）を順次通電状態にする（走査する）ことにより１次元データの集まりとして画像情報を取り出す。
【０００５】
図６は、上述したＦＰＤの動作をより具体的に説明するための図である。図６において、ＦＰＤ１００は、Ｍ×Ｎ個のマトリックス状に分布する画素要素１０１を有する。より具体的には、画素要素１０１は、図７（Ａ）で表されるように、蓄積用のCxの容量を持つキャパシタ２０１とＴＦＴ２０２で構成される。キャパシタ２０１へは、不図示の光電変換素子から受光量に応じた電荷が蓄積される。光電変換素子は、例えば、Ｘ線に起因する蛍光体からの蛍光を電気信号に変換するフォトダイオードで構成される。或は、半導体層などが飛来するＸ線エネルギー粒子を捕捉した場合に発生する自由電子を高電位下において収集することにより得られた電荷を、キャパシタ２０１へ蓄積する構成も提案されている。
【０００６】
図６において、機能要素１０３は出力保持用のユニットであり、マトリックス状に並ぶ画素要素１０１の１ライン分の画素要素１０１の数（図６ではＭ個）だけ設けられている。機能要素１０３は、具体的には図７（Ｂ）で表されるように、Coの容量を持つ出力保持用キャパシタ２０４と信号リセット用のトランジスタ２０３を持つユニットである。
【０００７】
図６において、副走査選択制御回路１０２は、マトリックス状に並ぶ画素要素１０１の１ライン分を同時に選択するための選択制御信号１〜Ｎを順次選択出力する。図９は、副走査選択制御回路１０２による選択制御信号１〜Ｎの信号出力タイミングを説明するための図である。ｔ1〜ｔ2のタイミングでは選択制御信号１のみがＯＮ状態であり、図６の１行目のデータ（１行目のＭ個の画素要素からの信号）のみが機能ユニット１０３へ転送される。同様に、ｔ3〜ｔ4のタイミングでは選択制御信号２のみがＯＮ状態になり、図６の２行目のデータのみが機能ユニット１０３へ転送される。このような制御をＮ回繰り返すことにより、Ｍ×Ｎ個の画素要素からの信号が得られることになる。
【０００８】
図９において、選択制御信号がＯＮ状態に保持される時間（例えば、ｔ2−ｔ1）は、少なくとも、図７（Ａ）及び（Ｂ）のキャパシタCxとCoがＴＦＴ２０２の導通抵抗および信号線抵抗を通して実質的な並列接続となり、十分な平衡状態になるのに要する時間である。
【０００９】
ある画素要素１０１に蓄積された電荷をＱ1とすると、出力される電圧Ｖ1は、
【数１】
2007215868.tif 000003
となる。別の画素要素１０１の蓄積電荷をＱ2とすると、出力される電圧Ｖ2は、
【数２】
2007215868.tif 000004
となる。
【００１０】
ここで、一般に画素上のキャパシタの容量は微小であり、Cx≪Coとなる。このため、上記の式（１）及び式（２）は夫々以下の式（３）、式（４）で表される。
【数３】
2007215868.tif 000005
【数４】
2007215868.tif 000006
【００１１】
図６に戻って、アナログマルチプレクサ回路１０４は、１ライン分が同時に出力され、出力保持用のＭ個の機能要素１０３で保持されたＭ個の電位信号を画像出力信号１０６として順次出力する。主走査選択制御回路１０５により、機能要素１０３からの各入力値が順次選択され、信号線１０６上に出力される。従って、信号線１０６からは、画像情報として、１次元のアナログ信号（ビデオ信号）が出力される。なお、主走査方向にアナログ加算する場合には、信号１０６をアナログ積分器１０７に入力し、加算すべき画素数ごとの出力タイミングで不図示のリセット手段にてアナログ積分器１０７をリセットする。このリセット直前のアナログ積分器１０７の出力を用いれば、主走査方向のアナログ加算結果が得られることになる。但し、以後では、主走査方向のアナログ加算を行わない出力１０６を用いて説明する。
【００１２】
更に、アナログマルチプレクサ回路104から出力された信号がデジタル画像データとしてメモリに格納されるまでの処理を図８で説明する。ＦＰＤ１００は図６で説明したとおりの構成を有する。ＦＰＤ１００から信号線１０６に出力されたビデオ信号は、アナログ／デジタル変換回路１０８（Ａ／Ｄ変換）によってデジタル値に変換され、メモリ１０９にデジタル画像として保存される。以上のようにして、Ｍ×Ｎ個のマトリックス状に並ぶ画素の電位情報がデジタル画像としてメモリ内に保存される。
【００１３】
次に、上記ＦＰＤ１００における画素加算モードでの動作を説明する。例えば画素加算数が２の場合、図１０に示すように２ラインを同時に選択するように副走査選択制御回路１０２を駆動する。即ち、１つのタイミングで１つの選択制御信号をＯＮしていた上記動作（図９）から、図１０に示されるように、１つのタイミングで２の選択制御信号をＯＮする動作へ切り替える。この場合、２つの画素要素１０１が電気的に接続されることになる。よって、例えばある画素の電荷がＱ1であり、接続される画素の電荷がＱ2である場合、出力電圧Ｖ12は式（５）のようになる。
【数５】
2007215868.tif 000007
【００１４】
ここで、Cx ≪ Coである条件があると、
【数６】
2007215868.tif 000008
となり、式（３），式（４）と比較すると、電気的接続により出力電位が加算されていることがわかる。
【００１５】
また、図７（Ｂ）の出力保持回路として、図１１に示すような演算増幅器２０５を用いた十分に入力インピーダンスの高い積分回路を構成することにより、式（３）、（４）、（６）をより正確に用いることが可能である。
【００１６】
尚、上記の構成は２ライン同時選択のみならず、３ライン、４ライン同時選択を行うことにより、夫々２画素、３画素が加算された画素信号が得られる。利用されるアプリケーションによっては、空間分解能を犠牲にしてでも画像データを高速に得たい場合がある。このような場合において、上述した、画素をアナログ的に加算する機能（画素加算モード）を利用することができる。
【００１７】
尚、主走査方向は、マルチプレクサの出力を順次アナログ的に加算しても良いし、一旦メモリ上に取り込んだ後にデジタル演算により加算平均することも可能であり、この走査により、加算された画素の形状を正方形に保つことができる。このように、アナログ的に隣接画素情報を加算する技術は特許文献１にも述べられている。
【特許文献１】特開平９−２１８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、ＦＰＤを用いる操作者の立場としては、複数のラインをアナログ的に加算（ライン加算という）した場合と加算しなかった場合において、一定のＸ線量に対しては加算画素数にかかわらず一定値の出力情報を得ることが望まれる。しかし、半導体製品であるＦＰＤの各容量成分およびＴＦＴの特性などは、正確に制御し難く、アナログ的に加算した場合の電圧値は、必ずしも加算数だけの倍率にはならず、出力電圧もしくはデジタル値を加算数で割っても一定の値にはならない。このことは、多くのラインを加算することにより式（５）のCxが無視できなくなる現象であるともいえる。
【００１９】
図１２は、２つの異なるＦＰＤにおける画素加算数と画素出力値のグラフを描いたものであり、横軸はライン加算数（ライン加算された画素の数）、縦軸は平均的な出力電圧を示す。図１２においてＡで示すラインはある１つのＦＰＤの代表的な画素の出力電圧の特性であり、Ｂで示すラインは別のＦＰＤの代表的な画素の出力電圧の特性である。また、Ｃで示される直線は、希望される加算数に比例した理想的な特性を示す。
【００２０】
図１２から明白なように、特徴としては以下の２点がある。
１）加算数が増加するにしたがって希望される直線から離れて行く
２）ＦＰＤによって特性が異なる。
【００２１】
以上のようなことから鑑みて、従来のごとく単純に加算した画素値を用いていたのでは、ライン加算を行った場合の特性のばらつきにより安定した特性が得られない。即ち、ユーザは、画素加算数を意識をしてはおらず、一定のＸ線量を照射した場合に出力も一定になることを期待しているが、実際には画素加算数でライン加算を行った画素値を割っても正確な画素値を求めることはできない。したがって、ライン加算によって得られた画像情報から入射Ｘ線量の算定を精度良く行うことは、非常に困難であるという問題がある。
【００２２】
このような課題を解決する一法として、全ての画素値を加算しない状態でデジタル的に取り込み、計算により加算画素を形成することが考えられる。しかしながら、デジタルでの転送量が大幅に増えることになるので、画素を加算してデータ量を減らすというメリットを十分に活かした解決法とは言えない。即ち、ＦＰＤ上でアナログ的に隣接画素加算する場合に、アナログ演算の非線形性により加算画素数に応じたゲイン値が得られず、入射Ｘ線量の算定が容易ではない。
【００２３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、画素加算モードで得られた撮影画像における入射放射線量を正確に算定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するための本発明による放射線画像取得装置は、
放射線強度を検出するマトリクス状に配された複数の検出素子を有する撮像部より取得された放射線の強度分布に対応するアナログ電気信号をデジタル値に変換することにより画像情報を得る放射線画像取得装置であって、
前記複数の検出素子の各々からのアナログ電気信号をデジタル値に変換して得られた画素値により構成された画像情報を形成する第１形成手段と、
前記撮像部の複数の隣接する検出素子のアナログ電気信号をアナログ加算して得られた信号を用いて、隣接する画素値が加算された加算画素値により構成された画像情報を形成する第２形成手段と、
同一の放射線量で同一の撮影を行った場合に、前記第１及び第２形成手段で形成される各画像情報の全体もしくは一部の画素値の平均値に基づいて、前記アナログ加算による非線形性を排除する補正値を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した補正値を用いて前記第１又は第２形成手段で形成される画像情報の各画素値を補正する第１補正手段とを備える。
【００２５】
又、上記の目的を達成するための本発明による放射線画像取得方法は、
放射線強度を検出するマトリクス状に配された複数の検出素子を有する撮像部より取得された放射線の強度分布に対応するアナログ電気信号をデジタル値に変換することにより画像情報を得る放射線画像取得方法であって、
前記複数の検出素子の各々からのアナログ電気信号をデジタル値に変換して得られた画素値により構成された画像情報を形成する第１形成工程と、
前記撮像部の複数の隣接する検出素子のアナログ電気信号をアナログ加算して得られた信号を用いて、隣接する画素値が加算された加算画素値により構成された画像情報を形成する第２形成工程と、
同一の放射線量で同一の撮影を行った場合に、前記第１及び第２形成工程で形成される各画像情報の全体もしくは一部の画素値の平均値に基づいて、前記アナログ加算による非線形性を排除する補正値を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した補正値を用いて前記第１又は第２形成工程で形成される画像情報の各画素値を補正する第１補正工程とを備える。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、画素加算モードで得られた撮影画像における入射放射線量を正確に算定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
ＦＰＤでのＸ線撮像に不可欠な補正に画素毎のゲイン補正がある。ＦＰＤは半導体製品であるため、画素ごとの容量成分などの正確な制御が製造上困難であり、一般に画素毎のゲイン値が大きくばらつく。ゲイン補正は、そのようなゲイン値のばらつきを補正するものである。通常、キャリブレーションと呼ばれる操作によって、被写体のない状態でＸ線分布を撮像した画像データ（以下、白画像）を取得し、その白画像と実際の被写体がある状態での撮像画像の画素毎の比率を計算することにより、ゲインのばらつきをなくす。
【００２９】
以下の実施形態では、このキャリブレーション操作を応用することにより、ライン加算を行った場合と行っていない場合とで画素値が一定となるような補正を可能とする。まずアナログ的に隣接画素が加算されるモードが選択できるＦＰＤにおいて設定できる全ての画素加算モード（以下の例では２×２画素、３×３画素、４×４画素加算モード）において、キャリブレーション操作におけるＸ線量をすべて同じに設定する。そして、夫々の白画像データの全部もしくは一部分の平均値を記憶する。Ｘ線撮影においてゲイン補正を行う際には、被写体の無い状態で撮影されたＸ線分布画像データとの画素毎の比率計算を行った後、画素加算を行わなかった場合と画素加算を行った場合の画素値が一定になるように、上記平均値を用いた補正を行う。以下、詳細に説明する。
【００３０】
図１は、第１実施形態によるＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。図１において、Ｘ線発生源１は、破線の矢印の方向へＸ線を放射する。ＦＰＤ３は、Ｘ線発生源１から放射され、被写体２を透過したＸ線の強度分布を画像化する。本実施形態において、被写体２として人体を適用することが可能であり、本実施形態のＸ線撮影装置は医療画像撮影用として用いることができる。撮影コントローラ４は、Ｘ線発生源１及びＦＰＤ３を制御し、Ｘ線発生源１によるＸ線発生とＦＰＤ３の動作を同期させる。
【００３１】
本実施形態においてＦＰＤは４つの画素加算モードをもつ。モード１は、画素加算をしないモードとする。モード２は横２画素／縦２画素、即ち合計４画素をアナログ加算するモード、モード３は横３画素／縦３画素、即ち合計９画素をアナログ加算するモード、モード４は横４画素／縦４画素、即ち合計１６画素をアナログ加算するモードである。尚、上述したように主走査方向に関してはデジタル化した後に加算する構成としてもよい。これらのモードにおける動作は主コントローラ１８によって制御される。主コントローラ１８は不図示のＣＰＵ、ＲＯＭを具備し、ＲＯＭに格納された制御プログラムをＣＰＵが実行することにより各種制御を実現する。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部５は、ＦＰＤ３からのアナログ出力を順次デジタル値に変換する（アナログ−デジタル変換）する。フレームメモリ６は、Ａ／Ｄ変換部５によりＡ／Ｄ変換されて得られたデジタル画像を一時的に記憶する。
【００３３】
メモリ８は、Ｘ線を放射しない状態での画像出力値（以下、ダーク画像と称する）を保存しておくためのメモリである。切替スイッチ７をＢ側に切り替え、Ｘ線放射のない状態でＦＰＤ３から画像を取得することにより、メモリ８にダーク画像が保存される。ＦＰＤ３は画素ごとに固有のオフセット出力があり、ダーク画像は各画素の固有のオフセット値を表す。そして、実際の被写体画像を取得した際に、予め取得され、メモリ８に保持されているダーク画像を差し引くことで、オフセット補正を行う。このオフセット補正のための減算は減算器９で行われる。
【００３４】
対数参照テーブル１０（以下、対数ルックアップテーブル又は対数ＬＵＴ）は、後段のゲイン補正を行うために、オフセット補正された画像データに対数変換を施す。セレクタ１１は、対数ＬＵＴ１０により対数変換された画像データの出力先を選択する。出力先の選択は、主コントローラ１８によって制御される。キャリブレーションのために、被写体２が無い状態でＸ線撮影を行って白画像を得た場合、セレクタ１１による出力先はメモリ１２〜１５のいずれかに設定される。メモリ１２〜１５は、対数変換された白画像データを保持するためのメモリである。モード１で撮影された白画像は、対数変換された後、セレクタ１１の出力Ｄを経て、メモリ１２に格納される。同様にモード２で白画像が撮影された場合は、セレクタ１１の出力Ｅが選択され、メモリ１３に対数変換された白画像が格納される。モード３の場合は、セレクタ１１の出力Ｆが選択され、対数変換された白画像の格納先はメモリ１４となる。更に、モード４の場合は、セレクタ１１の出力Ｇが選択され、対数変換された白画像の格納先はメモリ１５となる。また、被写体２を撮影した場合（通常撮影の場合）には、コントローラ１８はセレクタ１１の選択先をＣに設定する。
【００３５】
マルチプレクサ１７は、メモリ１２〜１５の各白画像のうち、どの白画像データを使うかを選択する。モード１での撮影の場合は、メモリ１２に格納された白画像を選択するべく、マルチプレクサ１７の入力Ｈが選択される。同様にモード２での撮影が行われた場合はマルチプレクサ１７の入力Ｉが、モード３で撮影された場合は入力Ｊが、モード４で撮影された場合は入力Ｋが選択され、対応するメモリ内の白画像が減算器１６へ出力される。減算器１６は、被写体２が撮影された画像データを対数変換した画像から、撮影されたモードに対応した白画像の対数変換された画像を減算する。対数変換された値の減算なので、減算器１６では、実質的には除算が行われていることになる。
【００３６】
メモリ２３は、ＦＰＤ３中に存在する欠陥画素の位置を示す欠陥画素位置情報を保持する。補正部２４は、メモリ２３に保持された欠陥画素位置情報で示される画素位置の画素値を補正することにより、ＦＰＤ３中に存在する不良画素（欠陥画素）の出力値を補正する。不良画素の補正は、例えば、不良でない周辺の画素値から画素値を推定することで行われ、画素値の推定には一般的に周辺画素の平均値が用いられる。
【００３７】
加算器２５は、補正部２４から得られた画像データに所望の値を加算する。但し、対数変換された画像データに加算を行うため、実質的には乗算を行うことになる。以下で説明するように、加算器２５は、画素値を、対応する画素に入射するＸ線量および画素加算数に比例する値に変換する。変換された最終的な画像は、磁気ディスクなどを用いたデータ格納装置２６へ格納され、以後表示、転送、画像プリントなどの画像診断の用に供されることになる。
【００３８】
メモリ１９〜２２は、夫々モード１、モード２、モード３、モード４の撮影画像に対する補正値を格納するメモリである。メモリ１２〜１５に保持されている各白画像からコントローラ１８が算出した補正値が格納される。即ち、コントローラ１８の制御下で、設定されたモードに応じた補正値がマルチプレクサ２７により選択され、加算器２５に出力される。こうして、各モードで撮影された画像に対して、モードに対応する補正値が加算器２５により加算（実質的に乗算）されることにより、画素加算数およびＸ線量に比例した画素値に変換される。
【００３９】
メモリ１９〜２２に保持される上記補正値について、以下、説明する。尚、本実施形態のＸ線撮影装置は白画像で補正するため、出力される画素値は白画像からの比率で表される数値となる。
【００４０】
任意の出力画素値をF、入力されたＡ／Ｄ変換値をG、基準となる白画像値をRefと表現すると、
F＝K・ln(G/Ref)＋P＝K・ln(G)−K・ln(Ref)＋P      …式（７）
で表すことができる。ここで、K、Pは以下の２条件で決定される定数であり、lnは自然対数関数を表す。
条件１）入力されたＡ／Ｄ変換値Gが基準値RefのLmin倍である場合：F＝Fmin
条件２）入力されたＡ／Ｄ変換値Gが基準値RefのLmax倍である場合：F＝Fmax
【００４１】
ここでLmin、Lmaxは基準値からのラチチュードであるということができ、Fmin、Fmaxはそれぞれ出力画素値の有効な最小値、最大値を表す。通常は、Fmin=0、Fmax=4095（１２ビットデータの場合）となる。また、Refの値は白画像の一部分もしくは全体の平均的な値から求める。なお、白画像の一部分を用いる場合には、Ｘ線照射強度にシェーディング（周辺部分の強度低下）がある場合に、強度低下のない画像データの中心部分（一部分）を用いる。
【００４２】
上記条件１），２）および、式（７）よりK、Pは以下のように求まる。
K＝(Fmax−Fmin)／(ln(Lmax)−ln(Lmin))      …式（８）
P＝(Fmax・ln(Lmin)−Fmin・ln(Lmax))／(ln(Lmin)−ln(Lmax))      …式（９）
【００４３】
次に、異なるモードで同じＸ線量を照射した場合の画素出力値について考える。同じＸ線量で照射した場合のモード１での画素出力値をF1、モード２での画素出力値をF2、モード３での画素出力値をF3、モード４での画素出力値をF4とすると、これらの画素出力値は全て同一でなければならない。従って、以下の関係が得られる。
F2＝F1    …式（１０）
F3＝F1    …式（１１）
F4＝F1    …式（１２）
【００４４】
ここで、基準値Refはモードが異なっても変化しない値である。キャリブレーション操作で白画像を撮影した場合における、当該白画像の一部分もしくは全体的な平均値を、モード１の場合をA1、モード２の場合をA2、モード３の場合をA3、モード４の場合をA4とする。モード１の場合、式（７）に当てはめると、上記画素出力値F1は以下の式で表現できる。
F1＝K・ln(A1)−K・ln(Ref)＋P＋C1    …式（１３）
ここでC1はモード１に対応した補正値である。
【００４５】
式（１３）で求められた画素値F1に対して、式（１０）〜式（１２）の関係を保つ必要がある。そこで、それぞれRef2〜Ref4を用いた各モードでのＡ／Ｄ変換値G2、G3、G4を用いた式（７）の変換式に対して補正値C2、C3、C4を加算することで、式（１０）〜式（１２）の関係を維持する。
【００４６】
F2＝K・ln(A2)−K・ln(Ref)＋P＋C2    …式（１４）
F3＝K・ln(A3)−K・ln(Ref)＋P＋C3    …式（１５）
F4＝K・ln(A4)−K・ln(Ref)＋P＋C4    …式（１６）
【００４７】
式（１０）〜式（１２）及び式（１４）〜式（１６）を用いて補正値C2〜C3を求めると以下で表すことができる。
C2＝K・ln(A1)−K・ln(A2)＝K・ln(A1/A2)    …式（１７）
C3＝K・ln(A1)−K・ln(A3)＝K・ln(A1/A3)    …式（１８）
C4＝K・ln(A1)−K・ln(A4)＝K・ln(A1/A4)    …式（１９）
以上のようにして算出された補正値C1〜C4は、モード１〜モード４の補正値としてメモリ１９〜２２に保持される。
【００４８】
従って、メモリ１９〜２２に保持すべき補正値C1〜C4を計算するフローチャートは図２で表すことができる。図２は本装置で実際に被写体を撮影する前に行われるキャリブレーション操作時のコントローラ１８における処理を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ステップＳ１においてＦＰＤ３の画素加算モードをモード１に設定し、ステップＳ２において規定値のＸ線量にて被写体を置かずにＸ線画像を撮影することにより、モード１における白画像を得る。次にステップＳ３においてセレクタ１１の出力先をＤに設定することにより、モード１における白画像はメモリ１２に格納される。そして、ステップＳ４において、メモリ１２に格納された画像データを読み取り、白画像の一部分もしくは全体の平均値を算出し、これをA1とする。尚、この平均値を計算する際、フローチャートでは不図示であるが、メモリ２３に保持されている欠陥画素位置の情報を用いて欠陥位置での画素値を除外して平均値を計算するようにしてもよい。
【００５０】
また、さらに説明すると、平均値を計算する際には、メモリ１２〜１５に格納されている値は対数変換された値であるため、一旦逆対数変換を行ってリニアな値にしてから計算する必要がある。しかし、平均する数値が似通っている場合には、対数値のまま平均しても誤差は小さいため、対数のまま平均することも通常は可能である。
【００５１】
ステップＳ５〜Ｓ８では、画素加算モード２について上記ステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理が実行され、モード２における白画像の平均値A2がメモリ１３に保持される。ステップＳ９〜Ｓ１２では、画素加算モード３について上記ステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理が実行され、モード３における白画像の平均値A3がメモリ１４に保持される。更に、ステップＳ１３〜Ｓ１６では、画素加算モード４について上記ステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理が実行され、モード４における白画像の平均値A4がメモリ１４に保持される。この場合に注意することは、各画素加算モードにて白画像を撮影する際のＸ線量を同一にすることである。従って、ステップＳ１〜Ｓ１６の処理は連続して実行することが望ましい。
【００５２】
次に、ステップＳ１７〜Ｓ２０において、各補正値C1〜C4を式（１７)〜（２０）によって計算し、メモリ１９〜２２に保存する。尚、本実施形態ではモード１を基準としているため、補正値C1は０とし、これをメモリ１９に保持している。但し、基準となるモードはモード１に限られるものではなく、モード１〜４のどのモードを基準としてもよい。即ち、式（１０）〜式（１６）において、基準となるモードにおける補正値を０とおいて、他のモードの各補正値を計算し、得られた補正値を各モードのキャリブレーションに用いることができる。以上の処理により、画素加算モード１〜４に対する補正値C1〜C4がメモリ１９〜メモリ２２に保持される。
【００５３】
次に、実際に被写体を撮影する場合の処理を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
ステップＳ２１において、所望の画素加算モードが設定され、撮影が指示されると、まず、ステップＳ２２、Ｓ２３の処理によりダーク画像が取り込まれる。即ち、ステップＳ２２において切替スイッチ７をＢ側に接続し、ステップＳ２３においてＸ線を曝射せずにＦＰＤ３を駆動してダーク画像を取り込むことにより、メモリ８にダーク画像が記録される。
【００５５】
次に、通常の撮影をするために、切り替えスイッチ７をＡ側に接続し、セレクタ１１の出力を出力Ｃにセットする。そして、ステップＳ２６〜Ｓ３６により、ステップＳ２１で設定された画素加算モードに従ってマルチプレクサ１７，２７を設定する。例えば画素加算モード１の場合、メモリ１２に保持されたモード１用の白画像を用いるべくマルチプレクサ１７の入力をＨに設定する（ステップＳ２６、Ｓ２７）。そして、メモリ１９に保持されたモード１用の補正値を用いるべくマルチプレクサ２７の入力をＬに設定する（ステップＳ２８）。同様に、画素加算モード２の場合は、マルチプレクサ１７の入力をＩに設定し、マルチプレクサ２７の入力をＭに設定する（ステップＳ２９、Ｓ３０，Ｓ３１）。画素加算モード３の場合は、マルチプレクサ１７の入力をＪに設定し、マルチプレクサ２７の入力をＮに設定する（ステップＳ３２、Ｓ３３，Ｓ３４）。同様に、画素加算モード４の場合は、マルチプレクサ１７の入力をＫに設定し、マルチプレクサ２７の入力をＯに設定する（ステップＳ３２、Ｓ３５，Ｓ３６）。
【００５６】
以上のようにして画素加算モードに応じてマルチプレクサ１７，２７を設定した後、ステップＳ３７において被写体２のＸ線撮影が行われる。即ち、ＦＰＤ３から、設定された画素加算モードに従って画素加算されたＸ線画像が出力されると、Ｘ線画像はＡ／Ｄ変換器５でデジタル画像に変換されてメモリ６に保持される。メモリ６に保持されたデジタル画像は、減算器９によりメモリ８に保持されているダーク画像を用いたオフセット補正が施され、更に、ＬＵＴ１０により対数変換が施される。対数変換されたデジタル画像は、減算器１６により、設定された画素加算モードに対応した白画像を用いたゲイン補正が施され、補正部２４により不良画素（欠陥画素）の出力値補正が施される。そして、加算器２５により、設定された画素加算モードに対応した補正値が加算されてデータ格納装置２６に格納される。こうして、設定された画素加算モードに応じた白画像や補正値を用いたキャリブレーションが施されたＸ線画像（被写体画像）が得られることになる。
【００５７】
尚、データ格納装置２６には対数変換された画像が格納されるので、可視画像化する際には逆対数変換を行う必要がある。
【００５８】
また図３のフローチャートでは不図示であるが、事前に欠陥画素位置情報がＦＰＤ製造時もしくは別途行う画像解析にて明白になった場合、欠陥位置情報をメモリ２３へ格納する。
【００５９】
また、本実施形態において、モード２〜４における加算画素数を４画素、９画素、１６画素と設定したがこれに限られるものではない。画素加算モードにおける、隣接画素の加算の形態はいかなる態様であっても本実施形態を適用することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、ＦＰＤ上でアナログ的に隣接画素の加算を行ったが、アナログ的に加算するのであれば、ＦＰＤ上に限らず、その後段で行っても同様の効果が得られることは明白である。
又、上記実施形態では、ゲイン補正における白画像を利用して画素加算モードに起因する非線形性の補正を行ったがこれに限られるものではない。同一の照射条件及び同一の被写体条件の下で、各画素加算モードにより得られた画像を利用して、補正値C1、C2、C3、C4を求めてもよいことは明らかである。
【００６１】
以上説明したように、第１実施形態によれば、アナログ的に画素加算を行った場合に生じる理想値からの乖離の影響を低減し、各画素加算モードにおいて良好な撮影画像を得ることができる。即ち、上記実施形態によれば、アナログ加算されていない白画像とアナログ加算された白画像に基づいてＦＰＤ１００のアナログ加算に起因する非線形性が排除する補正値を取得して各画素加算モードで利用することが可能となる。このため、画素加算モードで得られた撮影画像における入射Ｘ線量を正確に算定することが可能となる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、対数変換を施した画像についてゲイン補正や、画素加算モードに応じた補正を行ったが、対数変換を用いない系においても本発明は適用可能である。第２実施形態では、対数変換を省略した場合の、画素加算モードに対応した補正処理を説明する。
【００６３】
図４は第２実施形態によるＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。図４において図１と同様の構成には同一の参照番号を付してある。図４の構成では、減算器１６の代わりに除算器２８が、加算器２５の代わりに乗算器２９が設けられている。即ち、図１の対数変換ＬＵＴ１０を用いず、画像データに対して直接に除算と乗算を行うことで第１実施形態と同様の補正を行う。この場合、補正値C1〜C4からは対数表現が取れ、下式で示されるように計算される。
【００６４】
C1＝1              …（２０）
C2＝(A1/A2)        …（２１）
C3＝(A1/A3)        …（２２）
C4＝(A1/A4)        …（２３）
【００６５】
図２のステップＳ１７〜Ｓ２０では、上記式（２０）〜（２３）により算出された補正値C1〜C4が夫々メモリ１９〜２２に格納されることになる。そして、図３のステップＳ３７では、設定された画素加算モードに応じて上記補正値を用いた補正が行われ、補正された画像がデータ格納装置２６に格納される。即ち、ＦＰＤ３から、設定された画素加算モードに従って画素加算されたＸ線画像が出力されると、Ｘ線画像はＡ／Ｄ変換器５でデジタル画像に変換されてメモリ６に保持される。メモリ６に保持されたデジタル画像は、減算器９によりメモリ８に保持されているダーク画像を用いたオフセット補正が施される。オフセット補正されたデジタル画像は、除算器２８により、設定された画素加算モードに対応した白画像を用いたゲイン補正が施され、補正部２４により不良画素（欠陥画素）の出力値補正が施される。そして、乗算器２９により、設定された画素加算モードに対応した補正値が乗算されてデータ格納装置２６に格納される。こうして、設定された画素加算モードに応じた白画像や補正値を用いたキャリブレーションが施されたＸ線画像（被写体画像）が得られることになる。
【００６６】
以上説明したように、第１及び第２実施形態によれば、ＦＰＤ３上でアナログ的に隣接画素加算した場合において、加算する画素数に依存しない一定のな画素値が得られ、得られる画像情報から入射Ｘ線量の算定が容易に行えるようになる。
【００６７】
＜第３実施形態＞
上記第１及び第２実施形態では、画素加算モードにおける画素の加算数に関係なく、一定の出力値が得られるように補正を行った。しかしながら、画素加算モードでは画素出力を単純加算したという意識から、出力値が加算数の倍率で得られることを期待する場合がある。従って、第３実施形態では、加算された画素数に応じた倍率の出力値を得るＸ線撮影装置を説明する。但し、装置の構成は第１実施形態（図１）と略同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６８】
さて、異なる画素加算モードで同じＸ線量を照射した場合の画素出力値について考える。同じＸ線量で照射した場合のモード１での画素出力値をF1、モード２での画素出力値をF2、モード３での画素出力値をF3、モード４での画素出力値をF4とすると、これらの画素出力値は加算画素数に応じた乗数倍になっていなければならない。従って、第３実施形態では、第１実施形態の式（１０）〜（１２）に代えて、以下の関係が用いられる。
【００６９】
F2＝F1＋K・ln(4)       …式（１０'）
F3＝F1＋K・ln(9)       …式（１１'）
F4＝F1＋K・ln(16)      …式（１２'）
【００７０】
第１実施形態と同様に、モード１に対応した補正値をC1とした場合に、
F1＝K・ln(A1)−K・ln(Ref)＋P＋C1      …（１３）
で求められた画素値F1に対して、式（１０'）〜式（１２'）の関係を保つ必要がある。そこで、第１実施形態と同様に、それぞれRef2〜Ref4を用いた各モードでのＡ／Ｄ変換値G2〜G4を用いた式（７）の変換式に対して補正値C2、C3、C4を加算し、
F2＝K・ln(A2)−K・ln(Ref)＋P＋C2    …式（１４）
F3＝K・ln(A3)−K・ln(Ref)＋P＋C3    …式（１５）
F4＝K・ln(A4)−K・ln(Ref)＋P＋C4    …式（１６）
とすることで、式（１０'）〜式（１２'）の関係を維持する。
【００７１】
式（１０'）〜式（１２'）及び式（１４）〜式（１６）を用いて補正値C2〜C3を求めると以下で表すことができる。
C2＝K・ln(A1)−K・ln(A2)＋K・ln(4)＝K・ln(4・A1/A2)        …（１７'）
C3＝K・ln(A1)−K・ln(A3)＋K・ln(9)＝K・ln(9・A1/A3)        …（１８'）
C4＝K・ln(A1)−K・ln(A4)＋K・ln(16)＝K・ln(16・A1/A4)      …（１９'）
【００７２】
第３実施形態では、モード１を基準として、補正値C1＝0と、上記式（１７'）〜（１９'）で得られた補正値C2〜C4をメモリ１９〜２２に保持する。そして、画素加算モードに応じた補正値を用いてキャリブレーションを行うことにより、加算画素数に応じた乗数倍の出力値（加算された画素の数を乗じた値に対応する出力値）を得ることができる。
【００７３】
図５は第３実施形態によるキャリブレーション処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ１６は第１実施形態と同様である。ステップＳ１７'〜Ｓ２０'では、補正値C1＝0と、上記式（１７'）〜（１９'）で得られた補正値C2〜C4をメモリ１９〜２２に保持する。そして、図３のフローチャートで説明した処理により、画素加算モードに応じた補正値を用いてキャリブレーションを行うことにより、加算画素数に応じた乗数倍の出力値を得ることができる。
【００７４】
以上説明したように、第３実施形態によれば、アナログ的に画素加算を行った場合に生じる理想値からの乖離の影響を低減し、各画素加算モードにおいて、より正確に加算画素数に応じて乗数倍された出力値を得ることができる。
【００７５】
＜第４実施形態＞
第３実施形態では、対数変換を施した画像についてゲイン補正や、画素加算モードに応じた補正を行ったが、対数変換を用いない系においても本発明は適用可能である。第４実施形態では、対数変換を省略した場合の、画素加算モードに対応した補正処理を説明する。第４実施形態のＸ線撮影装置の構成は第２実施形態（図４）と同様である。即ち、図１の対数変換ＬＵＴ１０を用いず、画像データに対して直接に除算と乗算を行うことで第１実施形態と同様の補正を行う。この場合、補正値C1〜C4からは対数表現が取れ、下式で示されるように計算される。
【００７６】
C1＝1                 …（２０'）
C2＝(4・A1/A2)         …（２１'）
C3＝(9・A1/A3)         …（２２'）
C4＝(16・A1/A4)        …（２３'）
【００７７】
図５のステップＳ１７'〜Ｓ２０'では、上記式（２０'）〜（２３'）により算出された補正値C1〜C4が夫々メモリ１９〜２２に格納されることになる。そして、図３のステップＳ３７では、設定された画素加算モードに応じて上記補正値を用いた補正が行われ、補正された画像がデータ格納装置２６に格納される。
【００７８】
以上説明したように、第３及び第４実施形態によれば、ＦＰＤ３上でアナログ的に隣接画素加算した場合において、加算する画素数に従った乗数を掛けた画素値をより正確に得ることができ、得られた画像情報から入射Ｘ線量の算定が容易に行えるようになる。
【００７９】
以上、実施形態を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００８０】
尚、本発明は、ソフトウェアのプログラムをシステム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによって前述した実施形態の機能が達成される場合を含む。この場合、供給されるプログラムは実施形態で図に示したフローチャートに対応したプログラムである。
【００８１】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００８２】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【００８３】
プログラムを供給するための記録媒体としては以下が挙げられる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などである。
【００８４】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることが挙げられる。この場合、ダウンロードされるプログラムは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルであってもよい。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００８５】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布するという形態をとることもできる。この場合、所定の条件をクリアしたユーザに、インターネットを介してホームページから暗号を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用して暗号化されたプログラムを実行し、プログラムをコンピュータにインストールさせるようにもできる。
【００８６】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどとの協働で実施形態の機能が実現されてもよい。この場合、ＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。
【００８７】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された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書き込まれて前述の実施形態の機能の一部或いは全てが実現されてもよい。この場合、機能拡張ボードや機能拡張ユニットにプログラムが書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行なう。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態による放射線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態によるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態による撮影処理を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態による放射線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態によるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。
【図６】一般的なＦＰＤの構成を説明するブロック図である。
【図７】ＦＰＤの画素内の構成を説明するブロック図である。
【図８】ＦＰＤ出力をデジタル変換してメモリへ格納するブロック図である。
【図９】隣接画素加算を行わないときのタイミングチャートである。
【図１０】隣接画素加算を行うときのタイミングチャートである。
【図１１】隣接画素加算を演算増幅器で行う時の構成図である。
【図１２】アナログ的な隣接画素加算数と平均値の関係を説明する図である。
【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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