JP2017200013A - 撮像装置、放射線撮像システム及び撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ低減効果が高い撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】撮像装置は、複数の画素の各々がソースフォロワ回路により画素データを出力する撮像手段であって、複数の画素のうちオプティカルブラック領域では遮光された画素によりオプティカルブラック領域の画素データを生成し、撮像領域ではオプティカルブラック領域とは別の画素の光電変換により撮像領域の画素データを生成する撮像手段（８０３）と、オプティカルブラック領域の画素データを基にオプティカルブラック領域のノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出手段（８０５）と、オプティカルブラック領域のノイズ成分を用いて、撮像領域の画素データを補正する補正手段（８０７）とを有し、オプティカルブラック領域の画素データを出力する時のソースフォロワ回路の電流源の電流値は、撮像領域の画素データを出力する時のソースフォロワ回路の電流源の電流値とは異なる。【選択図】図８

Description

本発明は、撮像装置、放射線撮像システム及び撮像装置の制御方法に関する。

近年、デジタルＸ線撮像装置の分野では、イメージインテンシファイアに代わり、解像度の向上や体積の小型化、画像の歪みを抑えることを目的に、光電変換素子を用いた等倍光学系の大面積フラットパネル式の放射線撮像装置が普及している。放射線撮像装置に用いられる等倍光学系のフラットパネルセンサの一つとして、シリコン半導体ウエハ上にＣＭＯＳ半導体製造プロセスにより生成された光電変換素子を二次元につなぎ合わせて構成した大面積フラットパネルセンサがある。特許文献１には、シリコン半導体ウエハサイズ以上の大面積フラットパネルセンサの撮像領域を実現するために、シリコン半導体ウエハから光電変換素子を短冊状に切り出した矩形半導体基板を複数枚タイリングした大面積フラットパネルセンサが開示されている。

一般に、ＭＯＳ型撮像素子においては、画素の暗電流成分あるいは画素を構成する増幅トランジスタのばらつきによる固定パターンノイズ（ＦＰＮ）が発生する。特許文献２には、被写体に対するＸ線撮影を開始する前の非撮影期間において複数枚の暗画像を取得し、取得された複数枚の暗画像を合成してオフセット補正データを生成し、オフセット補正データを用いて固定パターンノイズを抑制する方法が開示されている。

特開２００２−２６３０２号公報 特開２００６−７５３５９号公報

しかし、特許文献２では、ノイズ低減効果が低い。
本発明の目的は、ノイズ低減効果が高い撮像装置、放射線撮像システム及び撮像装置の制御方法を提供することである。

本発明の撮像装置は、複数の画素の各々がソースフォロワ回路により画素データを出力する撮像手段であって、前記複数の画素のうちオプティカルブラック領域では遮光された画素によりオプティカルブラック領域の画素データを生成し、撮像領域ではオプティカルブラック領域とは別の画素の光電変換により撮像領域の画素データを生成する撮像手段と、前記オプティカルブラック領域の画素データを基に前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出手段と、前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を用いて、前記撮像領域の画素データを補正する補正手段とを有し、前記オプティカルブラック領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値は、前記撮像領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値とは異なる。

本発明によれば、ノイズ低減効果を高めることができる。

放射線撮像システムの構成例を示す外観図である。 放射線撮像システムの構成例を示すブロック図である。 矩形半導体基板の構成例を示す図である。 矩形半導体基板のカラムノイズを示す図である。 矩形半導体基板の領域を説明するための図である。 画素の構成例を示す回路図である。 経過時間によるカラムノイズの変化を示すグラフである。 放射線撮像装置の構成例を示すブロック図である。 放射線撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。 放射線撮像装置の構成例を示すブロック図である。 放射線撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるＣアームの放射線撮像システムＳＹＳの構成例を示す外観図であり、図２はその放射線撮像システムＳＹＳの構成例を示すブロック図である。放射線撮像システムＳＹＳは、大面積フラットパネル式の放射線撮像システムであり、放射線撮像装置１００、システム制御装置１０１、画像表示装置１０２、Ｘ線発生装置１０３、及びＸ線管１０４を有する。撮像時には、システム制御装置１０１は、放射線撮像装置１００とＸ線発生装置１０３を同期制御する。Ｘ線管１０４は、放射線源であり、Ｘ線発生装置１０３の制御の下、被写体を介して放射線撮像装置１００に放射線（Ｘ線）を照射する。放射線撮像装置１００は、被写体を透過したＸ線をシンチレータにより可視光に変換し、光電変換素子により光量に応じた電荷を生成し、アナログ画像をデジタル画像に変換し、Ｘ線照射に対応したフレーム画像データをシステム制御装置１０１に出力する。システム制御装置１０１は、画像処理を行い、画像表示装置１０２に放射線画像をリアルタイムで表示する。

放射線撮像装置１００は、フラットパネルセンサ１０５と、差動増幅器１０７と、Ａ／Ｄ変換器１０８と、撮像制御部１０９とを有する。フラットパネルセンサ１０５は、例えば２行×７列の行列状の複数の矩形半導体基板１２０を有する。矩形半導体基板１２０は、シリコン半導体ウエハ上の二次元行列状の画素（光電変換素子を含む）を短冊状に切り出したＣＭＯＳ型撮像素子であり、平面基台上に例えば２行×７列の行列状にタイリングされている。複数の矩形半導体基板１２０の各々は、シンチレータと、等ピッチで二次元行列状に配置された複数の画素とを有する。シンチレータは、放射線を光に変換する。複数の画素の各々は、光電変換素子により、その光を電荷に変換し、画素信号を出力する。すなわち、複数の画素は、撮像のために各々が放射線を電荷に変換することにより画素データを生成する。隣接する矩形半導体基板１２０の境界を挟む領域の画素は、矩形半導体基板１２０上の画素と同じピッチになるように、隣接する矩形半導体基板１２０がタイリングされている。フラットパネルセンサ１０５の上辺部と下辺部には、矩形半導体基板１２０の外部端子（電極パット）が一列に並んでいる。矩形半導体基板１２０の電極パットは、フライングリード式プリント配線板で外部の回路に接続される。

複数の矩形半導体基板１２０は、それぞれ、行列状の複数の画素により、複数の画素信号を複数の差動増幅器１０７に出力する。複数の差動増幅器１０７は、それぞれ、複数の矩形半導体基板１２０が出力する画素信号を増幅してＡ／Ｄ変換器１０８に出力する。複数のＡ／Ｄ変換器１０８は、それぞれ、複数の差動増幅器１０７が出力する画素信号をアナログからデジタルに変換し、デジタルの画素信号を撮像制御部１０９に出力する。この時、１個の矩形半導体基板１２０に対して、１個の差動増幅器１０７及び１個のＡ／Ｄ変換器１０８を設けることにより、各矩形半導体基板１２０の画素信号を並行して同時読み出し制御することが可能となり、画素読み出し処理の高速化が達成できる。

撮像制御部１０９は、システム制御装置１０１に対して、制御コマンドの通信、同期信号の通信、画像データの送信を行う。また、撮像制御部１０９は、フラットパネルセンサ１０５に対して駆動制御及び撮像モード制御を行い、複数のＡ／Ｄ変換器１０８から入力されたデジタル画像データをフレームデータに合成し、システム制御装置１０１に出力する。

コマンド制御用インターフェース１１０は、システム制御装置１０１から撮像制御部１０９への撮像モードの設定、各種パラメータの設定、撮像開始設定、撮像終了設定等を通信する。また、コマンド制御用インターフェース１１０は、撮像制御部１０９からシステム制御装置１０１への放射線撮像装置１００の状態等を通信する。画像データインターフェース１１１は、撮像制御部１０９からシステム制御装置１０１へ画像データを送信する。ＲＥＡＤＹ信号１１２は、放射線撮像装置１００が撮像可能状態になったことを撮像制御部１０９からシステム制御装置１０１へ伝える信号である。外部同期信号１１３は、システム制御装置１０１が撮像制御部１０９のＲＥＡＤＹ信号１１２を受けると、システム制御装置１０１が撮像制御部１０９にＸ線照射のタイミングを知らせる信号である。照射許可信号１１４は、照射許可信号１１４がイネーブルの間にシステム制御装置１０１からＸ線発生装置１０３に照射信号が送信され、放射線撮像装置１００は、Ｘ線管１０４から照射されたＸ線に基づくＸ線画像を形成する。

放射線撮像装置１００は、画素数が増え、画像処理のデータ量及び通信のデータ量が増えているため、フレームレートの高速化が求められている。なお、放射線撮像装置１００とシステム制御装置１０１との通信系は、放射線撮像装置１００とシステム制御装置１０１との間の信号線数を考慮し、双方向シリアル通信系にしてもよい。

図３は、矩形半導体基板１２０の構成例を示す図である。矩形半導体基板１２０は、２次元行列状に配置された複数の画素３０１を有する。複数の列信号線３０２は、複数の画素３０１の列毎に設けられ、各列の画素３０１に共通に接続される。複数の定電流源３０３は、それぞれ、複数の列信号線３０２に接続される。また、複数の列信号線３０２は、それぞれ、複数の外部端子３０４に接続される。複数の画素３０１の各々は、光を電荷に変換することにより画素データを生成する光電変換素子を有し、制御信号に応じて画素データを列信号線３０２に出力する。各列のｎ個の画素３０１は、各列の列信号線３０２に共通に接続されているため、外部端子３０４から遠くなるほど、外部端子３０４までの列信号線３０２の長さが長くなり、列信号線３０２の配線インピーダンスが増加し、列信号線３０２の電流値が変動する。これにより、複数の画素３０１の画素データは、行毎に異なるノイズが発生する。以下、このノイズをカラムノイズと呼ぶ。

図４は、フラットパネルセンサ１０５内の１個の矩形半導体基板１２０のカラムノイズを示す図である。矩形半導体基板１２０の端部には、外部端子３０４が設けられている。矩形半導体基板１２０は、垂直方向に長いため、画素データは、行毎のカラムノイズ量の差が大きい。各列のｎ個の画素３０１は、外部端子３０４から遠くなるほど、カラムノイズ量が多くなる。また、カラムノイズ量は、温度の影響を受けるため、時間経過に応じて変化する。

図５は、矩形半導体基板１２０の領域を説明するための図である。矩形半導体基板１２０は、撮像領域５０１と、オプティカルブラック領域（ＯＢ領域）５０２と、外部端子３０４とを有する。ＯＢ領域５０２は、遮光された複数の画素３０１の領域であり、固定パターンノイズを生成する。撮像領域５０１は、遮光されていない複数の画素３０１の領域であり、画素データを生成する。撮像制御部１０９は、ＯＢ領域５０２の画素３０１の固定パターンノイズを用いて、撮像領域５０１の画素３０１の画素データを補正することにより、固定パターンノイズを低減した画素データを生成することができる。しかし、ＯＢ領域５０２は、撮像領域５０１に対して、外部端子３０４に近い位置に配置されるため、カラムノイズ量が少ない。そのため、撮像制御部１０９は、撮像領域５０１の画素３０１の画素データからＯＢ領域５０２の画素３０１の固定パターンノイズを減算しても、カラムノイズを低減することができない。以下、カラムノイズを低減することができる放射線撮像システムを説明する。

図６は、本実施形態による画素３０１の構成例を示す回路図である。光電変換部ＣＰは、フォトダイオードＰＤと、感度切り換え用トランジスタＭ１と、フローティングディフュージョン容量Ｃ_FD1と、感度切り換え用付加容量Ｃ_FD2とを有する。フォトダイオードＰＤは、光電変換素子であり、照射光に応じた電荷を生成する。トランジスタＭ２は、リセット信号ＰＲＥＳが活性化状態になると、フォトダイオードＰＤのカソードをリセット電圧ＶＲＥＳにリセットする。感度信号ＷＩＤＥが非活性化状態である場合には、感度切り換え用トランジスタＭ１がオフする第１の感度である。第１の感度の場合、フローティングディフュージョン容量Ｃ_FD1は、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷を蓄積し、その電荷に応じた電圧を第１の増幅トランジスタＭ４のゲートに出力する。

感度信号ＷＩＤＥが活性化状態である場合には、感度切り換え用トランジスタＭ１がオンする第２の感度である。第２の感度の場合、フローティングディフュージョン容量Ｃ_FD1及び感度切り換え用付加容量Ｃ_FD2は、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷を蓄積し、その電荷に応じた電圧を第１の増幅トランジスタＭ４のゲートに出力する。感度信号ＷＩＤＥにより、第１の増幅トランジスタＭ４のゲートの容量値が変わり、感度を切り換えることができる。

第１の制御トランジスタＭ３のゲートに入力されるイネーブル信号ＥＮが活性化されることによって、第１の増幅トランジスタＭ４は、そのゲートの電圧を増幅し、クランプ容量Ｃ_CLを介して、その増幅した電圧を第２の増幅トランジスタＭ７のゲートに出力する。トランジスタＭ５は、信号ＰＣＬが活性化状態になると、第２の増幅トランジスタＭ７のゲートに電圧ＶＣＬを供給する。第２の制御トランジスタＭ６のゲートに入力されるイネーブル信号ＥＮが活性化されることによって、第２の増幅トランジスタＭ７が動作状態となり、第２の増幅トランジスタＭ７は、そのゲートの電圧を増幅して出力する。

第１の保持部ＳＨ１は、第１の感度で、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧を保持するための回路であり、第１の転送トランジスタＭ８と第１の保持容量Ｃ_S1とを含むサンプルホールド回路である。第１の感度では、トランジスタＭ２及びＭ５がオフであり、感度切り換え用トランジスタＭ１がオフである。第１の転送トランジスタＭ８は、制御信号ＴＳ１が活性化状態になると、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧を第１の保持容量Ｃ_S1に転送する。制御信号ＴＳ１が非活性化状態になると、第１の転送トランジスタＭ８はオフし、第１の保持容量Ｃ_S1は、その転送された電圧を保持する。これにより、第１の保持部ＳＨ１は、第１の感度で、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧のサンプルホールを行うことができる。

第１の出力部ＯＰ１は、第１の信号増幅トランジスタＭ１１と第１の出力スイッチＳＷ_S1とを有し、第１の保持容量Ｃ_S1に保持された電圧を増幅して出力する。具体的には、第１の出力スイッチＳＷ_S1に入力される制御信号ＶＳＲが活性化状態になると、第１の出力スイッチＳＷ_S1がオンとなり、第１の定電流源ＩＳ_S1と第１の信号増幅トランジスタＭ１１とでソースフォロワ回路が形成される。これにより、第１の出力部ＯＰ１は、第１の保持容量Ｃ_S1に保持された電圧に基づく第１の出力信号Ｓ１を出力する。

第２の保持部ＳＨ２は、第１の感度と異なる第２の感度で、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧を保持するための回路であり、第２の転送トランジスタＭ９と第２の保持容量Ｃ_S2とを含むサンプルホールド回路である。第２の感度では、トランジスタＭ２及びＭ５がオフであり、感度切り換え用トランジスタＭ１がオンである。第２の転送トランジスタＭ９は、制御信号ＴＳ２が活性化状態になると、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧を第２の保持容量Ｃ_S2に転送する。制御信号ＴＳ２が非活性化状態になると、第２の転送トランジスタＭ９はオフし、第２の保持容量Ｃ_S2は、その転送された電圧を保持する。これにより、第２の保持部ＳＨ２は、第２の感度で、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧のサンプルホールドを行うことができる。

第２の出力部ＯＰ２は、第２の信号増幅トランジスタＭ１２と第２の出力スイッチＳＷ_S2とを有し、第２の保持容量Ｃ_S2に保持された電圧を増幅して出力する。具体的には、第２の出力スイッチＳＷ_S2に入力される制御信号ＶＳＲが活性化状態になると、第２の出力スイッチＳＷ_S2がオンとなり、第２の定電流源ＩＳ_S2と第２の信号増幅トランジスタＭ１２とでソースフォロワ回路が形成される。これにより、第２の出力部ＯＰ２は、第２の保持容量Ｃ_S2に保持された電圧に基づく第２の出力信号Ｓ２を出力する。

第３の保持部ＳＨ２は、リセット状態で、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧（オフセット成分）を保持するための回路であり、第３の転送トランジスタＭ１０と第３の保持容量Ｃ_Nとを含むサンプルホールド回路である。トランジスタＭ２及びＭ５をオンすることにより、リセット状態になる。第３の転送トランジスタＭ１０は、制御信号ＴＮが活性化状態になると、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧を第３の保持容量Ｃ_Nに転送する。制御信号ＴＮが非活性化状態になると、第３の転送トランジスタＭ１０はオフし、第３の保持容量Ｃ_Nは、その転送された電圧を保持する。これにより、第３の保持部ＳＨ３は、リセット状態で、第２の増幅トランジスタＭ７の出力電圧のサンプルホールドを行うことができる。

第３の出力部ＯＰ３は、第３の信号増幅トランジスタＭ１３と第３の出力スイッチＳＷ_Nとを有し、第３の保持容量Ｃ_Nに保持された電圧を増幅して出力する。具体的には、第３の出力スイッチＳＷ_Nに入力される制御信号ＶＳＲが活性化状態になると、第３の出力スイッチＳＷ_Nがオンとなり、第３の定電流源ＩＳ_Nと第３の信号増幅トランジスタＭ１３とでソースフォロワ回路が形成される。これにより、第３の出力部ＯＰ３は、第３の保持容量Ｃ_Nに保持された電圧に基づく第３の出力信号Ｓ３を出力する。

例えば、第１の感度では、第１の出力信号Ｓ１から第３の出力信号を減算することにより、オフセット成分を除去することができる。また、第１の感度では、第２の出力信号Ｓ２から第３の出力信号を減算することにおり、オフセット成分を除去することができる。

なお、第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nは、図３の定電流源３０３として設けてもよい。その場合、画素３０１内には第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nが設けられず、同一列の複数の画素３０１の出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｎの端子は共通の１本の列信号線３０２に接続される。各列の列信号線３０２には、各列の定電流源３０３が１個ずつ接続される。各列の１個の定電流源３０３は、各列の複数の画素３０１の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nに対応する。第１の定電流源ＩＳ_S1は、第１の出力スイッチＳＷ_S1がオン状態の時の定電流源３０３に対応する。第２の定電流源ＩＳ_S2は、第２の出力スイッチＳＷ_S2がオン状態の時の定電流源３０３に対応する。第３の定電流源ＩＳ_Nは、第３の出力スイッチＳＷ_Nがオン状態の時の定電流源３０３に対応する。第１の出力スイッチＳＷ_S1がオン状態の時、第１の信号増幅トランジスタＭ１１と定電流源３０３がソースフォロワ回路を構成する。第２の出力スイッチＳＷ_S2がオン状態の時、第２の信号増幅トランジスタＭ１２と定電流源３０３がソースフォロワ回路を構成する。第３の出力スイッチＳＷ_Nがオン状態の時、第３の信号増幅トランジスタＭ１３と定電流源３０３がソースフォロワ回路を構成する。また、第１〜第３の出力スイッチＳＷ_S1，ＳＷ_S2，ＳＷ_Nは、複数の画素３０１の行単位で順にオン状態になる。撮像領域５０１の画素３０１の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nは、撮像領域５０１の画素３０２の出力スイッチＳＷ_S1，ＳＷ_S2，ＳＷ_Nがオン状態の時の定電流源３０３に対応する。ＯＢ領域５０２の画素３０１の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nは、ＯＢ領域５０２の画素３０２の出力スイッチＳＷ_S1，ＳＷ_S2，ＳＷ_Nがオン状態の時の定電流源３０３に対応する。

図７は、第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値と経過時間によるカラムノイズの変化を示すグラフである。電流値は、２０μＡ、３０μＡ及び５５μＡである。通電開始から２分までに、カラムノイズは急増し、その後も増加し続ける。この傾向は、電流値によっては変わらないが、電流値が大きいほどカラムノイズの量は増加する。

図８は、本実施形態による放射線撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。放射線撮像装置１００は、駆動制御手段８０１、電流切換手段８０２、撮像手段８０３、データ取得手段８０４、カラムノイズ成分抽出手段８０５、カラムノイズ成分保存手段８０６、カラムノイズ補正手段８０７、及び撮像データ出力手段８０８を有する。駆動制御手段８０１及び電流切換手段８０２は、図２の撮像制御部１０９に対応する。撮像手段８０３は、図２のフラットパネルセンサ１０５に対応する。データ取得手段８０４、カラムノイズ成分抽出手段８０５、カラムノイズ成分保存手段８０６、カラムノイズ補正手段８０７、及び撮像データ出力手段８０８は、図２の撮像制御部１０９に対応する。

撮像手段８０３は、フラットパネルセンサ１０５に対応し、２次元状に配置された複数の矩形半導体基板１２０を有し、駆動制御手段８０１の制御により、光電変換された画像データを出力する。また、撮像手段８０３は、ＯＢ領域５０２では遮光された複数の画素３０１の光電変換により複数の画素データを生成し、撮像領域５０１では遮光されていない複数の画素３０１の光電変換により複数の画素データを生成する。撮像領域５０１の画素３０１は、ＯＢ領域５０２の画素３０１とは別の画素である。複数の画素３０１の各々は、電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nを含むソースフォロワ回路の出力部ＯＰ１〜ＯＰ３により画素データを出力する。撮像手段８０３は、図５のように、撮像領域５０１と、ＯＢ領域５０２と、画素データを出力する外部端子３０４を有する。ＯＢ領域５０２は、撮像領域５０１より、外部端子３０４に近い。また、撮像手段８０３は、図２及び図５のように、各々がＯＢ領域５０２及び撮像領域５０１を有する複数の矩形半導体基板１２０と、放射線を光に変換するシンチレータを有する。

電流切換手段８０２は、撮像手段８０３の各画素３０１の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値を設定する。電流切換手段８０２は、撮像領域５０１の各画素３０１の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値を小さい電流値に設定し、ＯＢ領域５０２の各画素３０１の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値を大きい電流値に設定する。上記のように、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ量は少なく、撮像領域５０１のカラムノイズ量は多い。そこで、ＯＢ領域５０２の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値は、撮像領域５０１の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値より大きくする。これにより、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ量と撮像領域５０１のカラムノイズ量の差異を低減することができる。電流値の切り換え方法は、例えば、電流切換手段８０２が撮像手段８０３の外部端子を介して直接電流値を切り換えることができる。なお、撮像手段８０３の内部に電流切換手段８０２を設け、撮像手段８０３は、外部からのタイミング制御により、電流値を切り換えてもよい。

電流切換手段８０２は、ＯＢ領域５０２の複数の画素３０１の電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値が撮像領域５０１の複数の画素３０１の電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値より大きい状態（とは異なる状態）に設定する。撮像手段８０３は、その状態で、ＯＢ領域５０２の画素データ及び撮像領域５０１の画素データを出力する。

次に、電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nが電流源３０３に対応する場合を説明する。その場合、電流切換手段８０２は、ＯＢ領域５０２の画素データを出力する時のソースフォロワ回路の電流源３０３の電流値が、撮像領域５０１の画素データを出力する時のソースフォロワ回路の電流源３０３の電流値より大きい状態（とは異なる状態）に設定する。

データ取得手段８０４は、撮像手段８０３の撮像領域５０１の画素データ及びＯＢ領域５０２の画素データを取得する。そして、データ取得手段８０４は、ＯＢ領域５０２の画素データをカラムノイズ成分抽出手段８０５に出力し、撮像領域５０１の画素データをカラムノイズ補正手段８０７に出力する。

カラムノイズ成分抽出手段８０５は、ＯＢ領域５０２の画素３０１の画素データを基にＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を抽出する。例えば、カラムノイズ成分抽出手段８０５は、ＯＢ領域５０２の画像全体の平均値とＯＢ領域５０２の画像の列（縦ライン）毎の平均値との標準偏差を演算し、その各列の標準偏差を基に各列のカラムノイズ成分を求める。カラムノイズ成分保存手段８０６は、カラムノイズ成分抽出手段８０５により抽出されたカラムノイズ成分を保存する。

カラムノイズ補正手段８０７は、カラムノイズ成分保存手段８０６に保存されたＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を用いて、撮像領域５０１の画素データを補正することにより、カラムノイズ成分が低減された画像データを画像データ出力手段８０８に出力する。また、カラムノイズ補正手段８０７は、図４に示す各行のカラムノイズ量の傾斜がなくなるように、撮像領域５０１の画素データを補正することもできる。カラムノイズ補正手段８０７は、画素３０１から外部端子３０４までの長さに応じたカラムノイズ成分を低減するための補正を行う。撮像データ出力手段８０８は、カラムノイズ成分が低減された画像データを外部に出力する。

図９は、本実施形態による放射線撮像装置１００の制御方法を示すフローチャートである。ステップＳ７０１では、各画素３０１の第１〜第３の保持部ＳＨ１〜ＳＨ３は、画素データのサンプルホールドを行う。次に、ステップＳ７０２では、電流切換手段８０２は、ＯＢ領域５０２の各画素３０１の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値を第１の電流値に設定する。次に、ステップＳ７０３では、データ取得手段８０４は、ＯＢ領域５０２の画素３０１の画素データを読み出してカラムノイズ成分抽出手段８０５に出力する。次に、ステップＳ７０４では、カラムノイズ成分抽出手段８０５は、ＯＢ領域５０２の画素データを基にＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を抽出する。次に、ステップＳ７０５では、カラムノイズ成分保存手段８０６は、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を保存する。次に、ステップＳ７０６では、電流切換手段８０２は、撮像領域５０１の各画素３０１の第１〜第３の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値を第２の電流値に設定する。上記の第１の電流値は、第２の電流値より大きい。次に、ステップＳ７０７では、データ取得手段８０４は、撮像領域５０１の画素３０１の画素データを読み出してカラムノイズ補正手段８０７に出力する。次に、ステップＳ７０８では、カラムノイズ補正手段８０７は、カラムノイズ成分保存手段８０６に保存されているカラムノイズ成分を基に、撮像領域５０１の画素データを補正する。次に、ステップＳ７０９では、画像データ出力手段８０８は、補正後の画像データを外部に出力する。

以上のように、ＯＢ領域５０２の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値を撮像領域５０１の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値より大きい値に設定し、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ量を撮像領域５０１のカラムノイズ量より強調する。これにより、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ量と撮像領域５０１のカラムノイズ量との差異が低減する。放射線撮像装置１００は、長時間の連続撮影においても、撮影を中断して暗画像を取得することなく、カラムノイズを低減する補正が可能となる。すなわち、カラムノイズ補正手段８０７は、配線インピーダンスが大きな画素３０１の画素データのカラムノイズを低減する補正が可能となる。

（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。図１０の放射線撮像装置１００は、図８の放射線撮像装置１００に対して、カラムノイズ比較手段８０９を追加したものである。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。データ取得手段８０４は、撮像領域５０１の画素データをカラムノイズ成分抽出手段８０５に出力する。カラムノイズ抽出手段８０５は、撮像領域５０１の画像データを複数のブロックに分割し、撮像領域５０１の画像データを基に、撮像領域５０１の画像データのブロック毎のカラムノイズ成分を抽出する。上記の複数のブロックは、例えば、撮像領域５０１をＯＢ領域５０２の画像サイズで垂直方向に分割したブロックである。カラムノイズ比較手段８０９は、撮像領域５０２の各ブロックのカラムノイズ成分の平均値とカラムノイズ成分保存手段８０６に保存されているＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分の平均値との差分が閾値より大きいか否かを判定する。カラムノイズ比較手段８０９は、その判定結果をブロック毎にカラムノイズ補正手段８０７に出力する。カラムノイズ補正手段８０７は、上記の差分が閾値より大きいブロックについては、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を用いて、撮像領域５０１の画素データを補正して画像データ出力手段８０８に出力する。また、カラムノイズ補正手段８０７は、上記の差分が閾値以下であるブロックについては、撮像領域５０１の画素データを補正せずに画像データ出力手段８０８に出力する。

なお、上記のブロックは、ＯＢ領域５０２と同じサイズとして説明したが、ブロックのサイズはこれに限定されるものではない。また、各々のブロックのサイズがすべて異なっていてもよい。

図１１は、本実施形態による放射線撮像装置１００の制御方法を示すフローチャートである。放射線撮像装置１００は、ステップＳ９０１〜Ｓ９０７の処理を行う。ステップＳ９０１〜Ｓ９０７の処理は、それぞれ、図８のステップＳ７０１〜Ｓ７０７の処理と同じである。次に、ステップＳ９０８では、カラムノイズ成分抽出手段８０５は、撮像領域５０１の画像データのブロック毎にカラムノイズ成分を抽出する。次に、ステップＳ９０９では、カラムノイズ比較手段８０９は、撮像領域５０１の各ブロックのカラムノイズ成分の平均値とＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分の平均値との差分が閾値より大きいか否かを判定する。放射線撮像装置１００は、上記の差分が閾値より大きいブロックである場合には、そのブロックの補正のためにステップＳ９１０に処理を進め、上記の差分が閾値以下であるブロックである場合には、そのブロックを補正せずにステップＳ９１１に処理を進める。ステップＳ９１０では、カラムノイズ補正手段８０７は、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を用いて、撮像領域５０１の該当ブロックの画素データを補正して画像データ出力手段８０８に出力する。次に、ステップＳ９１１では、画像データ出力手段８０８は、補正処理後の画像データを外部に出力する。

カラムノイズ比較手段８０９は、撮像領域５０１の画像データのブロック毎のカラムノイズ成分を抽出し、撮像領域５０１の各ブロックのカラムノイズ成分の平均値とＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分の平均値との差分が閾値より大きいか否かを判定する。カラムノイズ補正手段８０７は、上記の差分が閾値より大きいブロックの画素データの補正を行い、上記の差分が閾値より小さいブロックの画素データの補正を行わない。本実施形態は、第１の実施形態と同様に、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ量と撮像領域５０１のカラムノイズ量との差異が低減し、長時間の連続撮影においても、撮影を中断して暗画像を取得することなく、カラムノイズを低減する補正が可能となる。

次に、放射線撮像装置１００の他の制御方法を説明する。電流切換手段８０２は、３個以上の複数の電流値の設定が可能であり、ＯＢ領域５０２の定電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値を順次、複数の電流値に設定する。駆動制御手段８０１は、読み出し開始位置を制御し、撮像手段８０３は、画素データの１回のサンプルホールドで、異なる複数の電流値の設定に対して、ＯＢ領域５０２の画像データをそれぞれ複数回読み出す。すなわち、撮像手段８０３は、ＯＢ領域５０２の電流源ＩＳ_S1、ＩＳ_S2、ＩＳ_Nの電流値が異なる複数の電流値に順に設定された状態で、各々の電流値の状態のＯＢ領域５０２の画素データを順に出力する。

カラムノイズ成分抽出手段８０５は、上記の各々の電流値の状態のＯＢ領域５０２の画素データを基に、上記の各々の電流値の状態のＯＢ領域５０２のノイズ成分を抽出する。すなわち、カラムノイズ成分抽出手段８０５は、異なる複数の電流値の設定に対して、ＯＢ領域５０２の複数のカラムノイズ成分をそれぞれ抽出する。カラムノイズ成分保存手段８０６は、異なる複数の電流値の設定におけるＯＢ領域５０２の複数のカラムノイズ成分をそれぞれ保存する。

カラムノイズ比較手段８０９は、撮像領域５０１の各ブロックのカラムノイズ成分の平均値とＯＢ領域５０２の各電流値のカラムノイズ成分の平均値とを比較する。カラムノイズ補正手段８０７は、撮像領域５０１のブロック毎に、上記の各々の電流値の状態のＯＢ領域５０２のノイズ成分のうちのいずれかのノイズ成分を用いて、撮像領域５０１の各ブロックの画素データを補正する。具体的には、カラムノイズ補正手段８０７は、上記の各々の電流値の状態のＯＢ領域５０２のノイズ成分のうちで、撮像領域５０１の各ブロックのノイズ成分が最も近いＯＢ領域５０２のノイズ成分を用いて、撮像領域５０１の各ブロックの画素データを補正する。撮像データ出力手段８０８は、補正後の画像データを外部に出力する。

以上のように、データ取得手段８０４は、ＯＢ領域５０２の電流値を変えて、ＯＢ領域５０２の画像データを複数回読み出す。カラムノイズ成分抽出手段８０５は、各電流値について、ＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を抽出する。カラムノイズ補正手段８０７は、撮像領域５０１のブロック毎に、最適なＯＢ領域５０２のカラムノイズ成分を用いて、撮像領域５０１の各ブロックの画像データを補正する。これにより、撮像領域５０１の各ブロックの画像データに対して最適な補正を行うことができる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

８０１ 駆動制御手段、８０２ 電流切換手段、８０３ 撮像手段、８０４ データ取得手段、８０５ カラムノイズ成分抽出手段、８０６ カラムノイズ成分保存手段、８０７ カラムノイズ補正手段、８０８ 撮像データ出力手段、８０９ カラムノイズ比較手段

Claims (11)

1. 複数の画素の各々がソースフォロワ回路により画素データを出力する撮像手段であって、前記複数の画素のうちオプティカルブラック領域では遮光された画素によりオプティカルブラック領域の画素データを生成し、撮像領域ではオプティカルブラック領域とは別の画素の光電変換により撮像領域の画素データを生成する撮像手段と、
   前記オプティカルブラック領域の画素データを基に前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出手段と、
   前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を用いて、前記撮像領域の画素データを補正する補正手段とを有し、
   前記オプティカルブラック領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値は、前記撮像領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値とは異なることを特徴とする撮像装置。
2. 前記ノイズ成分抽出手段は、前記撮像領域の画素データを基に、前記撮像領域を分割した複数のブロック毎のノイズ成分を抽出し、
   前記補正手段は、前記撮像領域のブロックのノイズ成分が閾値より大きい場合には、前記ブロックの画素データを補正し、前記撮像領域のブロックのノイズ成分が前記閾値以下である場合には、前記ブロックの画素データを補正しないことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記ノイズ成分抽出手段は、前記撮像領域の画素データを基に、前記撮像領域を分割した複数のブロック毎のノイズ成分を抽出し、
   前記撮像手段は、前記電流源の電流値が異なる複数の電流値に順に設定された状態で、各々の電流値の状態の前記オプティカルブラック領域の画素データを順に出力し、
   前記ノイズ成分抽出手段は、前記各々の電流値の状態の前記オプティカルブラック領域の画素データを基に、前記各々の電流値の状態の前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を抽出し、
   前記補正手段は、前記撮像領域のブロック毎に、前記各々の電流値の状態の前記オプティカルブラック領域のノイズ成分のうちのいずれかのノイズ成分を用いて、前記撮像領域の各ブロックの画素データを補正することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記補正手段は、前記各々の電流値の状態の前記オプティカルブラック領域のノイズ成分のうちで、前記撮像領域の各ブロックのノイズ成分が最も近い前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を用いて、前記撮像領域の各ブロックの画素データを補正することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 前記撮像手段は、前記画素データを出力する外部端子を有し、
   前記オプティカルブラック領域は、前記撮像領域より、前記撮像手段の外部端子に近い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。
6. 前記オプティカルブラック領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値は、前記撮像領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値より大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記撮像手段は、前記画素データを出力する外部端子を有し、
   前記補正手段は、前記画素から前記外部端子までの長さに応じたノイズ成分を低減するための補正を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記撮像手段は、各々が前記オプティカルブラック領域及び前記撮像領域を有する複数の半導体基板を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記撮像手段は、放射線を光に変換するシンチレータを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 請求項９記載の撮像装置と、
    放射線を照射する放射線源と
    を有することを特徴とする放射線撮像システム。
11. 複数の画素の各々がソースフォロワ回路により画素データを出力する撮像手段であって、前記複数の画素のうちオプティカルブラック領域では遮光された画素によりオプティカルブラック領域の画素データを生成し、撮像領域ではオプティカルブラック領域とは別の画素の光電変換により撮像領域の画素データを生成する撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像手段により、前記オプティカルブラック領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値が、前記撮像領域の画素データを出力する時の前記ソースフォロワ回路の電流源の電流値とは異なる状態で、前記オプティカルブラック領域の画素データ及び前記撮像領域の画素データを出力するステップと、
    ノイズ成分抽出手段により、前記オプティカルブラック領域の画素データを基に前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を抽出するステップと、
    補正手段により、前記オプティカルブラック領域のノイズ成分を用いて、前記撮像領域の画素データを補正するステップと
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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