(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピクセルを有する電子センサの暗電流を、個々の暗電流応答で補償するための方法であって、画像信号（ＢＳ）を生成するための放射は、ビーム源（３）から該センサを含む検知器配列（４）に向けられ、該センサのピクセル内に存在する検知器信号（Ｓ）を読出すことによって、クロック出力レート（ｖ）で記録が行なわれ、
該記録の開始前または終了後に、該センサが少なくとも２つの異なるクロック出力レート（ｖ1，ｖ2）で放射することなく読出されて、少なくとも２つの暗電流信号（ＤＣ１，ＤＣ２）が各ピクセルに対して得られ、読出された該暗電流信号（ＤＣ1，ＤＣ２）がその後使用されて、該センサの個々のピクセルの暗電流値（ＤＶ）が該クロック出力レート（ｖ）の関数として計算され、その後、画像値（ＰＶ）を計算するために、該暗電流信号（ＤＣ）がそれに重ね合せられている該検知器信号（Ｓ）に対して、各ピクセルに関連する該暗電流値（ＤＶ）を使用して修正が行なわれることを特徴とする、方法。
【請求項２】
該測定信号がそれから読出される該電子センサが、ＣＣＤセンサであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該センサが二次元のピクセルマトリックスを有し、ＴＤＩモードで駆動されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
該記録が、互いに空間的に隔てられた複数の領域（７、８、９）に分割されたセンサを使用して行なわれることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
読出される該少なくとも２つの暗電流信号（ＤＣ１，ＤＣ２）を利用して該暗電流値（ＤＶ）の該クロック出力レート（ｖ）への依存性を計算するために、計算された関係が生成され、かつ、ピクセルに割当てられる該暗電流値（ＤＶ）が、実際のクロック出力レートの関数として、該計算された関係に応じて、内挿または外挿によって計算されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
歯科用Ｘ線記録が取られることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
歯の全景または頭部測定法による断層放射線写真が、ビーム源（３）を有する回転ユニット（２）と、それに対向して配される、少なくとも１つの電子センサを有する検知器配列（４）とを含む、Ｘ線診断機器を使用して撮られることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
該センサを読出す際に得られる該検知器信号（Ｓ）がメモリユニット（１１）に記憶され、かつ、該メモリユニット（１１）に接続されるコンピュータユニット（１０）において、後続のステップで、該暗電流信号（ＤＣ）がその上に重ね合せられた該検知器信号（Ｓ）の修正が、画像値（ＰＶ）を求めるために行なわれることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
少なくとも２つの暗電流信号（ＤＣ１，ＤＣ２）が該記録の前に得られ、暗電流値（ＤＶ）が該記録中に該クロック出力レート（ｖ）を利用して計算され、該検知器信号（Ｓ）が該暗電流値（ＤＶ）によって修正され、かつ、結果として得られた該画像値（ＰＶ）が表示および／または記憶されることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のピクセルを有する電子センサの暗電流を補償するための方法に関する。この場合、画像信号を生成するための放射は、放射源から該センサを含む検知器配列へと向けられ、該センサのピクセル内に存在する検知器信号を読出すことで、異なる記録時間（集積時間）で複数の記録が取られる。この種の方法は、特に、Ｘ線診断機器で歯の全景、または頭部測定法による断層放射線写真を撮るのに使用され得る。該Ｘ線診断機器は、ビーム源を有する回転ユニットと、それに対向して配された、電子センサ、好ましくはＣＣＤセンサを有する検知器配列とを含む。
【０００２】
ＥＰ−Ａ−０  ２７９  ２９４号は、歯科用Ｘ線診断技術において、全景または頭部測定法によるＸ線断層放射線写真を撮るのに、増感シートを有するフィルムに代えて、ビーム感知（ＣＣＤ）センサを使用することを開示している。該文献はまた、センサの特別な動作（ＴＤＩ：時間遅延および集積）によって、またこれに対応して、照射によって生成されるセンサの電荷パケットを、新しい電荷が連続的に付与される間に同期的に送出すことによって、動かされるフィルムの機能を電子的に「再構築すること」を開示している。
【０００３】
ＤＥ−Ａ−１９  ５２５  ６７８号は、パノラマＸ線写真を生成するＸ線における画像生成値を調節するための方法および装置を開示している。この方法および装置における欠点は、製造プロセスに起因する、個々のピクセルに対する暗電流の空間依存性が考慮に入れられていないことである。時間依存性は、信号対雑音比を調節することによって間接的に提供されているものの、開示されている構成は、ピクセルに欠陥がない状態で動作する理想的なセンサを仮定している。
【０００４】
設計に関しては、Ｘ線センサは通常、最小間隔で配された複数の（ＣＣＤ）素子から構成される。Ｘ線放射によって生成される画像信号には、複数の雑音信号が重ね合せられている。この信号は主に、センサ内で時間および温度に依存して電荷担体が生成されることによって妨害される。これが、専門家による文献において、暗電流と称されている。「電荷結合デバイスによる固体撮像（"Solid State Imaging with Charge-Coupled Devices"）」、Albert J.P. Theuwissen, Kluwer Academic Publishers Dordrecht, Boston, London 1995, 第９２〜９５頁（第２７４／２７５頁にＴＤＩ動作に関する記載あり）。生成されるこの暗電流信号は、使用されるセンサと、該センサの個々のピクセルとの、両方に依存しており、暗電流信号はしたがって、空間依存性［ｙ］を有する。また、この信号は、集積時間に依存し、かつしたがって回転システムの可変回転速度にも依存しているため、時間依存性［ｘ］を有する。加えて、暗電流信号はまた、温度および、寿命を通じて累積されるＸ線の線量に依存する。
【０００５】
これまで、暗電流の修正は、センサのカバーされた、すなわち露出していない縁部領域から、記録の開始時および終了時に暗電流情報を得ることによって行なわれてきた。修正値は、このようにして得られたデータから、各行に対して計算される。その後、行全体にわたって一定とされる関連の修正値が、１行内の各ピクセルから減じられる。
【０００６】
この種の暗電流修正の欠点は、集積時間における変動、かつしたがって暗電流における時間に依存する変動は考慮に入れられているが、センサの１行上の個々のピクセルにおける変動が考慮に入れられていないことである。したがって、使用されるＣＣＤセンサに応じて、大きな画像アーティファクトが生じてしまうおそれがある。
【０００７】
これ以外によく知られている暗電流の修正方法に、全暗電流記録を減じる方法がある。このためには、画像記録に加えて暗電流記録が行なわれ、これが放射記録から減じられる。この方法によれば好ましい結果が得られるが、これは最初に述べた全景および頭部測定法による記録には使用することができない。なぜなら、暗電流の画像によってコストが不相応に増し、またそれに付随する記憶のためのコストがさらに必要となるためである。さらに、この記録手順は、位置パルスを生成するために必要な遅延が要求されるために遅くなってしまう。
ＷＯ−Ａ−８  ９１０  ０３７号は、暗電流および、ＣＣＤユニット内の電圧における基底値のシフトを、補償するための方法および装置を開示している。該文献においては、操作される変数が、覆われたＣＣＤセルから導出される、制御プロセスが使用される。この手順は、線形のＣＣＤの各行に対して、連続的に繰返され、その覆われたＣＣＤセルの暗電流情報が、物理的に他の位置に配されるＣＣＤセルの修正に使用される。この場合、集積ユニットは、２つの時間定数で操作される。その目的のために、覆われたＣＣＤセルからの信号が増幅されて、デジタル信号に変換される。比較器ユニットにおいて、これらデジタル値が予め定められた値と比較される。覆われたセルから得られる値が大きすぎる場合、集積ユニットの時間定数が減じられる。デジタル化された値が最適値に近づくと、集積ユニットは大きな時間定数で操作されて、結果として読出が高速となる。また、集積ユニットに対して、非常に大きな時間定数であるために、ＣＣＤユニットからの１行の読出し中、増幅される出力信号がほぼ一定となるような、時間定数を割当てることが提案される。その場合でも、たとえば、計器のウォームアップ中、または、周囲温度に大きな変動がある場合等のように、状況が最適な暗電流補償とはかけ離れている場合には、集積ユニットの時間定数にわたって、第１の位置から、より小さい時間定数を有する第２の位置へと切り換えて、制御ループを実現することが可能である。
この場合の欠点もまた、暗電流プロフィールに関する情報に対して、および、要求される暗電流の補償に対して、実際に画像を記録するのに使用されるＣＣＤセル自体ではなく、覆われたＣＣＤセルのみが、使用されることである。また、画像の各行の開始時において、デジタル値を所定の値と比較するのにかかる時間が、その間、画像データが何ら得られない、遅延につながってしまう。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の目的は、暗電流を補償するための、改善された方法を提供することである。
【０００９】
本発明に従えば、放射を伴う記録の開始前または終了後に、放射を伴わずに、少なくとも２つの異なるクロック出力レート（集積時間）を使用してセンサの読出しを行ない、これにより、少なくとも２つの暗電流信号を各ピクセルについて得る。読出した暗電流信号をその後使用して、個々のピクセルの暗電流値をクロック出力レートの関数として計算し、各ピクセルについて利用可能な計算された暗電流値をそれによって計算する。最終的に、この暗電流値を使用して画像の修正を行なうが、具体的には、その後、画像値を計算するために、各ピクセルに関連する暗電流値を使用して、暗電流信号がそれに重ね合せられている検知器信号に対して修正を加える。
【００１０】
有利なことには、ＣＣＤセンサがこの方法を使用して駆動される。特に、ＴＤＩモードで二次元のピクセルマトリックスを操作することが特に有利である。
【００１１】
この場合、センサは、互いに空間的に隔てられた複数の領域を有してもよく、それらの間では信号は必ずしも得る必要はない。この、放射を感知しない領域は、微小であると有利であり、およそ１ピクセル程度とされる。これにより、複数の領域からなるセンサを製造することが可能となる。この発明に従った方法を使用して、各領域の中央領域に比して縁部領域で特に偏向する応答を、修正することが可能となる。
【００１２】
暗電流値のクロック出力レートに対する依存性を計算するために、読出される該少なくとも２つの暗電流信号を利用して、計算された関係を生成する。ピクセルに割当てられる暗電流値は、実際の記録時間の関数として、内挿または外挿に応じて、計算された関係によって計算される。各ピクセルに対して読出される複流信号の数は、数値的に、計算された関係を求めるための支持点の数として捕えることができる。この場合、ピクセルの暗電流応答は、近似によって定義され、また、ピクセルの暗電流値は、２つの支持点によって定義される１次方程式として集積時間の関数として、または、３つ以上の支持点が取られる場合にはより高次の適切な関数として、表現される。
【００１３】
個々の画像のコラムの集積時間を求めるために、クロック出力パルスの回数、かつしたがってクロック出力周波数が得られて保持される。ＴＤＩ動作における画像の１コラムの集積時間は、（ｎ）がＴＤＩ方向におけるピクセルの数を規定するとして、それぞれ最終の（ｎ）個の求められたクロック出力回数の合計である。クロック出力回数の数は、センサの幅に、かつしたがって１コラム内のピクセルの数に依存する。（ＴＤＩ方向において）たとえば６６ピクセル幅の仮想センサにおいては、６６個の集積パルスが得られる。この集積時間は、ピクセルの各行について、先行する６６の集積行から計算されて記憶される。
【００１４】
この方法は、特に、歯科用Ｘ線記録を取るのに適している。なぜなら、この場合、センサが一定でない速度で動くことが、センサの異なるクロック出力レート（集積時間）につながるためである。
【００１５】
有利なことに、本発明に従った方法を使用して、Ｘ線診断機器によって歯の全景または頭部測定法による断層放射線写真が撮られる。該Ｘ線診断機器は、ビーム源を有する回転ユニットと、それに対向して配される、少なくとも１つの電子センサを有する検知器配列とを含む。その記録中、回転ユニットは、患者の頭部のまわりを一定でない移動速度で回転するようにされる。
【００１６】
センサの読出し中に得られる検知器信号は、メモリユニットに記憶されると有利である。後続のステップで、メモリユニットに接続されるコンピュータユニットにおいて、画像信号を計算するために、暗電流信号がそれに重ね合せられている検知器信号の修正が行なわれる。この方法によれば、未修正記録を生成した後の修正された記録の編集が、実際の記録プロセスから切離される。これにより、記録自体が修正による影響を受けることがなくなる。
【００１７】
しかし、原則的には、記録の開始前に暗電流信号を得て、リアルタイムの修正を行なうことが可能である。そうすれば、実際に記録中に画像値を表示することが可能となる。
【００１８】
【詳細な説明】
本手順を、図１から図５を参照してより詳細に説明する。
【００１９】
図１は、パノラマ断層放射線写真（以下、ＰＡＮ記録と称する）を得るための歯科用Ｘ線診断機器を概略的に示す。該機器は、回転ユニット２を保持する、高さの調節が可能な支持柱１を含む。該回転ユニット２は、一方側に、主絞り装置６を有するＸ線源３を支持し、これに対向して他方側に、検知器配列４を支持する。参照番号５は、頭部を保持しかつ位置付けるための装置を表わす。これを使用して、患者の頭部をよく知られている方法で所定の位置に固定することができる。回転ユニットおよび、頭部の保持および位置付けのための装置の構造および可能な調節についてはよく知られており、たとえばＥＰ−０  ２２９  ３０８号に記載されている。
【００２０】
検知器配列４は、３つのＸ線感知ＣＣＤ素子７〜９（図２）を含む。これらは特定の幅（Ｂ）および長さ（Ｌ）を有し、互いに対してわずかな距離をおいて積重ねられている。ＰＡＮ記録のために、ＣＣＤ幅（ｘ方向）は典型的に５ｍｍから１０ｍｍであり、センサの長さ（ｙ方向）は全体で１５０ｍｍである。ＣＣＤ内で電荷パケットが伝送されるＴＤＩ方向を、矢印で示す。ピクセルの複数の行が、幅方向に互いに隣接して配されている。
【００２１】
図３は、ＣＣＤ素子７〜９の１行のピクセルについて実際に存在する暗電流のプロフィールを、ＣＣＤ素子７〜９の各個別のピクセルの暗電流値ＤＶを利用して示す。個々のピクセルの暗電流値は、互いに対して相当ばらつき得る。したがって、それらのプロフィールもまた、大いに異なるものとなり得る。製造が原因で、高い暗電流値が縁部領域に特に存在する。というのも、センサ材料を切断する際に、その材料に変化が生じ得るためである。したがって、２つの隣接するＣＣＤ素子７、８、９の間の接合領域において、非連続状態が生じる。
【００２２】
図４のフローチャートに示すように、暗電流信号ＤＣと統合された画像信号ＰＳからなる、検知器信号Ｓの形で獲得された画像情報が、読み出されてコンピュータ１０に送られる。同時に、関連のクロック出力レートが測定されかつ保持される。上述のように、記録の開始前または記録の後に、少なくとも２つのデータ記録が、規定のクロック出力レートｖ1およびｖ2で、露出されていないセンサから得られる。このようにして得られた情報は、近似計算にかけられて、各ピクセルに対して計算される暗電流値ＤＶがこの場合判定される。集積時間に関連して、時間に依存する修正値が求められて、暗電流の補償のためにコンピュータ１０において利用できるようにされる。コンピュータ１０はその後、画像値ＰＶを提供する。この値は、暗電流応答に関して改善されており、よく知られている方法で処理されて画像が形成される。この画像は、よく知られている方法でモニタで再生することが可能である。
【００２３】
図５におけるフローチャートは、メモリユニット１１を提供することによりさらに精密になっている。メモリユニット１１には、画像信号ＰＳおよび暗電流信号ＤＣからなる画像情報が、検知器信号Ｓとして記憶され、クロック出力レートｖが得られる。メモリ１１はまた、異なるクロック出力レートｖ1、ｖ2を使用した少なくとも２つの記録に対して、各ピクセルに属する暗電流信号ＤＣ１、ＤＣ２を記憶する。これらは、検知器信号Ｓを修正する目的で、時間に依存する暗電流値ＤＶを計算するのに使用される。クロック出力レートｖを通じて、集積時間との直線的な関係が得られる。というのも、高いクロック出力レートｖに対して集積時間は低く、その逆もまた成り立つためである。クロック出力レート自体は、センサの動く速度と関係する。
【００２４】
コンピュータ１０において、暗電流値ＤＶが、集積時間の関数として計算される。１次方程式を作るのに暗電流信号ＤＣ１、ＤＣ２が利用され、暗電流値ＤＶは内挿または外挿によって求められる。放射を伴わずに異なるクロック出力レートｖ1、…、ｖnで行なわれる記録の数が増加すれば、支持点の数も増加して、より高次の数式を作ることが可能である。
【００２５】
その後、検知器信号を修正するために、クロック出力レートｖに関連する暗電流値ＤＶが、各ピクセルについて数式ＥＱを使用して計算され、この暗電流値ＤＶが検知器信号Ｓから減じられる。このようにして計算された画像値ＰＶは、モニタ１２に表示され、また、適宜メモリ１１に記憶される。この画像値はもちろん、直接印刷することも可能であり、他の用途に使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  パノラマ断層放射線写真を撮るための、歯科用Ｘ線診断機器の概観を示す。
【図２】  複数の領域を有するセンサを含む、検知器配列を示す。
【図３】  図２に示す検知器配列の、１行のピクセルの暗電流値からなる、暗電流プロフィールを示す。
【図４】  本発明の基本原理を含む、第１のフローチャートを示す。
【図５】  メモリを使用する、フローチャートを示す。
【符号の説明】
２  回転ユニット、３  ビーム源、４  検知器配列、１０  コンピュータ、１１  メモリ、ＤＣ  暗電流信号、ＤＶ  暗電流値、ＰＳ  画像信号、ＰＶ  画像値、Ｓ  検知器信号、ｖ  クロック出力レート。
【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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