二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法および欠損画素の検出装置
【課題】 短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を検出することが可能な二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法および欠損画素の検出装置を提供する。
【解決手段】 フラットパネルディテクタに対してＸ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定と、この暗電流値測定で測定した各画素の暗電流値が、予め記憶部に記憶した正常な画像の画素値の４．５倍以上となる画素を欠陥画素と判定する判定工程とを備える。
【解決手段】 フラットパネルディテクタに対してＸ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定と、この暗電流値測定で測定した各画素の暗電流値が、予め記憶部に記憶した正常な画像の画素値の４．５倍以上となる画素を欠陥画素と判定する判定工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法および欠損画素の検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影装置に使用される二次元アレイＸ線検出器としては、例えば、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）が知られている。このフラットパネルディテクタは、ＴＦＴ等のスイッチング素子が二次元アレイ（行列）状に配置された基板上に、ａ−Ｓｅ（アモルファス・セレン）等の変換膜を蒸着した構成を有する。このフラットパネルディテクタにおいては、被検体を通過したＸ線像が変換膜上に投影されると、像の濃淡に比例した電荷信号が変換膜内に発生する。この電荷信号は、二次元アレイ状に配置された画素電極により収集され、静電容量（キャパシタ）に蓄積される。静電容量に蓄積された電荷は、スイッチング素子の動作に伴って読み出され、電気信号として画像処理部に送信されて画像処理が行われる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０１８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなａ−Ｓｅ等の変換膜を使用した二次元アレイＸ線検出器においては、製造プロセスにおいて欠損画素が発生する場合がある。これらの欠損画素の一部は、二次元アレイＸ線検出器を使用している間にその大きさが急激に成長し、短期間の間にＸ線撮影を阻害する。このように、短期間に急激に成長する成長性を有する欠損画素が存在する二次元Ｘ線検出器については、欠損画素が正しいＸ線撮影を不可能とすることから、この二次元Ｘ線検出器をＸ線撮影装置等に使用することは不可能である。
【０００５】
一方、欠損画素のうちの全てが、このように短期間に急激に成長する成長性を有する欠損画素であるわけではない。成長性を有しない欠損画素については、欠損登録を行い画素値を補完することにより、このような欠損画素を備える二次元アレイＸ線検出器をＸ線撮影に使用することは可能である。
【０００６】
このため、欠損画素については、それが急激に成長するものであるか、大きさに変化がないものであるのかを判定する必要があるが、二次元Ｘ線アレイ検出器における欠損数や欠損サイズ等を考慮しても、このような判定はできていないというのが現状である。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を検出することが可能な二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法および欠損画素の検出装置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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定工程と、前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値から欠損画素を判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記判定工程においては、前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値と正常な画素の画素値とを比較することにより、欠損画素を判定する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記判定工程においては、暗電流値測定工程で測定した画素値が正常な画像の画素値の４．５倍以上となる画素を欠陥画素と判定する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明における欠損画素の検出方法において、前記二次元アレイＸ線検出器は、Ｘ線に感応し入射Ｘ線量に対応した電荷信号を出力する変換膜と、前記変換膜の表面に画素に対応して行列状に配置された複数の画素電極と、前記各画素電極に各々接続された電荷信号を蓄積する複数の蓄積容量と、前記画素電極に接続されたスイッチング素子と、信号の読み出し時にゲートバスラインを介して各スイッチング素子を順次オンとするゲートドライバと、前記各蓄積容量に蓄積された電荷信号をデータバスラインを介して読み出すデータ集積部と、を備え、前記暗電流値測定工程においては、前記変換膜にＸ線を照射しない状態で、前記スイッチング素子を順次オンとして各画素の電荷信号を検出する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置において、Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定手段と、欠損画素となる画素の画素値を記憶する記憶手段と、前記暗電流値測定手段により測定した各画素の画素値と、前記記憶手段に記憶した欠損画素となる画素の画素値とを比較することにより、その画素が欠損画素であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が、いずれかの画素が欠損画素であると判定したときに、エラー表示を行う表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記記憶手段は、正常な画像の画素値の４．５倍の画素値を欠損画素となる画素の画素値として記憶する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を、他の欠損画素と区別して検出することが可能となる。
【００１５】
請求項２、請求項３、請求項５および請求項６に記載の発明によれば、正常な画素値との比較により判定を行うことから、短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を、他の欠損画素と区別してより正確に検出することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、Ｘ線変換膜において生ずる短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を、他の欠損画素と区別して検出することが可能となる。このため、Ｘ線に感応し入射Ｘ線量に対応した電荷信号を出力するＸ線変換膜の特性にもとづいて特異的に生ずる成長性を有する欠損画素を、一般的な欠損画素と区別して検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明を適用するＸ線撮影装置の概要図である。
【図２】フラットパネルディテクタ４を側面視した等価回路である。
【図３】フラットパネルディテクタ４を平面視した等価回路である。
【図４】フラットパネルディテクタ４の感度のオフセットとゲインとを説明するグラフである。
【図５】欠損画素の検出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、この発明に係る二次元アレイＸ線検出器としてのフラットパネルディテクタ４を適用したＸ線撮影装置の構成について説明する。図１は、この発明に係るフラットパネルディテクタ４を適用したＸ線撮影装置の概要図である。
【００１９】
このＸ線撮影装置は、被検体である被検者１を載置するテーブル２と、Ｘ線管３と、フラットパネルディテクタ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、画像処理部６１および演算部６２を備えた制御部６と、記憶部６３と、キーボード等の入力部６４と、ＣＲＴ等の表示部６５と、Ｘ線管３に付与する管電圧等を制御するＸ線管制御部７とを備える。
【００２０】
このＸ線撮影装置は、Ｘ線管３からテーブル２上の被検者１に向けてＸ線を照射し、被検者１を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ４により検出し、画像処理部６１において検出されたＸ線を画像処理し、画像処理されたＸ線による映像信号を利用して表示部６５にＸ線透視像を表示する構成を有する。
【００２１】
次に、フラットパネルディテクタ４の構成について説明する。図２は、フラットパネルディテクタ４を側面視した等価回路である。また、図３は、フラットパネルディテクタ４を平面視した等価回路である。
【００２２】
これらの図に示すように、このフラットパネルディテクタ４は、ガラス基板４１と、このガラス基板４１上に形成されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）４２と、このＴＦＴ上に蒸着されたａ−Ｓｅ等の変換膜４３と、この変換膜４３上に配置された共通電極４４とを備える。
【００２３】
ＴＦＴには、縦横のマトリックス状、すなわち、二次元アレイ状の配置で、電荷収集電極である画素電極４５が配設されている。この画素電極４５は、例えば、行列方向に１０２４個×１０２４個配置されている。図２および図３においては、行列方向に３個×３個配置した場合を模式的に示している。各画素電極４５には、スイッチング素子４６と、静電容量（キャパシタ）４７とが接続されている。
【００２４】
各画素電極４５は、各スイッチング素子４６のソースＳに接続されている。図３に示すゲートドライバ５１には、複数本のゲートバスライン５２が接続されており、これらのゲートバスライン５２はスイッチング素子４６のゲートＧに接続されている。一方、図３に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ５３には、増幅器５４を介して複数本のデータバスライン５５が接続されており、これらのデータバスライン５５は、各スイッチング素子４６のドレインＤに接続されている。
【００２５】
このフラットパネルディテクタ４においては、被検者１を通過したＸ線像が変換膜４３上に投影されると、像の濃淡に比例した電荷信号（キャリア）が変換膜４３内に発生する。この電荷信号は、二次元アレイ状に配置された画素電極４５により収集され、静電容量４７に蓄積される。そして、共通電極４４にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートドライバ５１によりゲートバスライン５２に電圧を印加することにより、各スイッチング素子４６のゲートＧがオン状態となる。これにより、静電容量４７に蓄積された電荷信号は、スイッチング素子４６におけるソースＳとドレインＤとを介して、データバスライン５５に読み出される。各データバスライン５５に読み出された電荷信号は、増幅器５４で増幅され、マルチプレクサ５３で１つの電荷信号にまとめられて出力される。この電荷信号は、Ａ／Ｄ変換器５でディジタル化され、Ｘ線検出信号として図１に示す制御部６に出力される。
【００２６】
このような構成を有するフラットパネルディテクタ４においては、ａ−Ｓｅ等からなる変換膜４２の特性から、製造プロセスにおいて欠損画素が発生する場合がある。そして、これらの欠損画素の一部は、フラットパネルディテクタ４を使用している間にその大きさが急激に成長する。本発明は、このような成長性の欠損であるか否かは、フラットパネルディテクタ４の感度についてのオフセットとゲインを測定するためのキャリブレーション時に得られた暗電流値に基づいて判定が可能であることを本発明者が見いだしたことを基礎としている。
【００２７】
図４は、キャリブレーション時に測定されるフラットパネルディテクタ４の感度のオフセットとゲインとを説明するグラフである。
【００２８】
この図において、横軸はフラットパネルディテクタ４に照射されたＸ線の線量を示し、縦軸は各画素の画素値を示している。このグラフを作成するためには、最初に、暗電流値と呼称されるフラットパネルディテクタ４にＸ線を照射していないときのフラットパネルディテクタ４の各画素の画素値を測定する。次に、フラットパネルディテクタ４に対してＸ線を一様照射したときの各画素の画素値を測定する。そして、それらの画素値から、図４に示すグラフを得る。
【００２９】
図４において矢印で示す値は、フラットパネルディテクタ４にＸ線を照射していないときの画素値である暗電流値であり、これはフラットパネルディテクタ４における感度のオフセットを表している。また、図４におけるグラフの傾斜は、フラットパネルディテクタ４における感度のゲインを表している。そして、各画素が成長性を有する欠損画素であるか否かは、この暗電流値により判定可能であることが見いだされた。
【００３０】
次に、フラットパネルディテクタ４における各画素が成長性を有する欠損画素であるか否かを判定するこの発明に係る欠損画素の検出方法について説明する。図５は、欠損画素の検出方法を示すフローチャートである。
【００３１】
欠損画素を検出するためには、最初に、各画素の暗電流値を測定する（ステップＳ１）。このときには、フラットパネルディテクタ４における変換膜４３にＸ線を照射しない状態で、スイッチング素子４６を順次オンとすることにより、フラットパネルディテクタ４の各画素の電荷信号を画素値として検出する。このときの各画素の画素値は、暗電流値として図１に示す記憶部６３に記憶される。なお、図１に示す記憶部６３には、正常な画素の画素値も、予め記憶されている。
【００３２】
次に、フラットパネルディテクタ４における各画素毎に、Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値である暗電流値と正常な画素の画素値とを比較する。そして、各画素の暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素を、欠損画素として判定する（ステップＳ２）。このような欠損画素が発見された場合には、その欠損画素の画素値と位置が、記憶部６３に記憶される。この比較と判定とは、制御部６における演算部６２において実行される。
【００３３】
ここで、暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素を欠損画素として判定するのは、このような画素が、フラットパネルディテクタ４を使用している間にその大きさが急激に成長し、短期間の間にＸ線撮影を阻害する欠損画素であることが実験的に確認されているためである。
【００３４】
下記の表１は、多数のフラットパネルディテクタに対して検査を行った結果、短期間にその大きさが成長する欠損画素が発見された５枚のフラットパネルディテクタの欠損画素とその画素の暗電流値を示す表である。この表において、パネル番号はフラットパネルディテクタの番号を示している。この表においては、パネル番号１、２、３、５のフラットパネルディテクタには各々１個の欠損が発見されたことを示し、パネル番号４のフラットパネルディテクタには５個の欠損が発見されたことを示している。そして、各暗電流値は、それらの欠損画素について予め測定された値を示している。この表から明らかなように、短期間にその大きさが急激に成長する欠損画素については、予め測定された暗電流値の値が、いずれも９．２ピコアンペア以上となっている。
【００３５】
【表１】
【００３６】
本発明者の研究によると、暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素は、短時間でその大きさが急激に大きくなる成長性を有する欠損画素となる可能性が高いことが確認されている。暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍より小さい画素が、成長性を有する欠損画素となる可能性は極めて低い。そして、暗電流値が正常な画素の画素値の２倍より小さい画素が、成長性を有する欠損画素となる可能性はほとんどない。このため、暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素を欠損画素と判定することが好ましく、暗電流値が正常な画素の画素値の２倍以上となる画素を欠損画素と判定することがより好ましい。
【００３７】
ここで、一般的なフラットパネルディテクタ４の正常画素の暗電流値は、おおよそ２ピコアンペアである。このため、欠損画素の判定は、暗電流値が９ピコアンペア以上であるか否かを基準とすることが好ましく、より安全には、暗電流値が４ピコアンペア以上であるか否かを基準とすることがより好ましい。このときの比較のための基準となる暗電流値は、予め、オペレータが入力部６４を利用して入力し、記憶部６３に記憶させておく。
【００３８】
以上の比較と判定とを全画素について実行する。全画素についての比較と判定が終了し（ステップＳ３）、欠陥画素が発見されなかった場合には（ステップＳ４）、そのフラットパネルディテクタ４は良好なものであると判断し、処理を終了する。一方、欠損画素が発見された場合には（ステップＳ４）、そのフラットパネルディテクタ４は、不良品であると判断される。この場合には、制御部６は、表示部６５にエラー表示を行い（ステップＳ５）、処理を終了する。
【００３９】
なお、上述した実施形態においては、欠損画素の判定時に比較の基準となる暗電流値は、正常な画素の暗電流値を基準として、予め、オペレータが入力部６４を利用して入力し、記憶部６３に記憶させている。しかしながら、フラットパネルディテクタ４の全画素の暗電流値の平均値を、正常な画素の暗電流値としてもよい。
【００４０】
すなわち、成長性を有する欠損画素が存在するとしても、その欠損画素はフラットパネルディテクタ４の全画素のほんの一部であることから、フラットパネルディテクタ４の全画素の暗電流値の平均値は、正常な画素の暗電流値と極めて近いものとなる。このため、暗電流値測定工程（ステップＳ１）で測定した全画素の暗電流値の平均値を制御部６の演算部６２で演算し、これを正常な画素の暗電流値として記憶部６３に記憶する。そして、画素値比較・判定工程（ステップＳ２）においては、正常な画素の暗電流値として記憶した平均値を利用して、画素値の比較と欠損画素の判定を行えばよい。
【００４１】
また、上述した実施形態においては、Ｘ線撮影装置に使用するフラットパネルディテクタ４にこの発明を適用した場合について説明したが、Ｘ線に感応する変換膜を備えたその他の二次元アレイＸ線検出器に対してもこの発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 被検者
２ テーブル
３ Ｘ線管
４ フラットパネルディテクタ
６ 制御部
７ Ｘ線管制御部
４１ ガラス基板
４２ ＴＦＴ
４３ 変換膜
４４ 共通電極
４５ 画素電極
４６ スイッチング素子
４７ 静電容量
５１ ゲートドライバ
５２ ゲートバスライン
５３ マルチプレクサ
５４ 増幅器
５５ データバスライン
６１ 画像処理部
６２ 演算部
６３ 記憶部
６４ 入力部
６５ 表示部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法および欠損画素の検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影装置に使用される二次元アレイＸ線検出器としては、例えば、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）が知られている。このフラットパネルディテクタは、ＴＦＴ等のスイッチング素子が二次元アレイ（行列）状に配置された基板上に、ａ−Ｓｅ（アモルファス・セレン）等の変換膜を蒸着した構成を有する。このフラットパネルディテクタにおいては、被検体を通過したＸ線像が変換膜上に投影されると、像の濃淡に比例した電荷信号が変換膜内に発生する。この電荷信号は、二次元アレイ状に配置された画素電極により収集され、静電容量（キャパシタ）に蓄積される。静電容量に蓄積された電荷は、スイッチング素子の動作に伴って読み出され、電気信号として画像処理部に送信されて画像処理が行われる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０１８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなａ−Ｓｅ等の変換膜を使用した二次元アレイＸ線検出器においては、製造プロセスにおいて欠損画素が発生する場合がある。これらの欠損画素の一部は、二次元アレイＸ線検出器を使用している間にその大きさが急激に成長し、短期間の間にＸ線撮影を阻害する。このように、短期間に急激に成長する成長性を有する欠損画素が存在する二次元Ｘ線検出器については、欠損画素が正しいＸ線撮影を不可能とすることから、この二次元Ｘ線検出器をＸ線撮影装置等に使用することは不可能である。
【０００５】
一方、欠損画素のうちの全てが、このように短期間に急激に成長する成長性を有する欠損画素であるわけではない。成長性を有しない欠損画素については、欠損登録を行い画素値を補完することにより、このような欠損画素を備える二次元アレイＸ線検出器をＸ線撮影に使用することは可能である。
【０００６】
このため、欠損画素については、それが急激に成長するものであるか、大きさに変化がないものであるのかを判定する必要があるが、二次元Ｘ線アレイ検出器における欠損数や欠損サイズ等を考慮しても、このような判定はできていないというのが現状である。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を検出することが可能な二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法および欠損画素の検出装置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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定工程と、前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値から欠損画素を判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記判定工程においては、前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値と正常な画素の画素値とを比較することにより、欠損画素を判定する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記判定工程においては、暗電流値測定工程で測定した画素値が正常な画像の画素値の４．５倍以上となる画素を欠陥画素と判定する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明における欠損画素の検出方法において、前記二次元アレイＸ線検出器は、Ｘ線に感応し入射Ｘ線量に対応した電荷信号を出力する変換膜と、前記変換膜の表面に画素に対応して行列状に配置された複数の画素電極と、前記各画素電極に各々接続された電荷信号を蓄積する複数の蓄積容量と、前記画素電極に接続されたスイッチング素子と、信号の読み出し時にゲートバスラインを介して各スイッチング素子を順次オンとするゲートドライバと、前記各蓄積容量に蓄積された電荷信号をデータバスラインを介して読み出すデータ集積部と、を備え、前記暗電流値測定工程においては、前記変換膜にＸ線を照射しない状態で、前記スイッチング素子を順次オンとして各画素の電荷信号を検出する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置において、Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定手段と、欠損画素となる画素の画素値を記憶する記憶手段と、前記暗電流値測定手段により測定した各画素の画素値と、前記記憶手段に記憶した欠損画素となる画素の画素値とを比較することにより、その画素が欠損画素であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が、いずれかの画素が欠損画素であると判定したときに、エラー表示を行う表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記記憶手段は、正常な画像の画素値の４．５倍の画素値を欠損画素となる画素の画素値として記憶する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を、他の欠損画素と区別して検出することが可能となる。
【００１５】
請求項２、請求項３、請求項５および請求項６に記載の発明によれば、正常な画素値との比較により判定を行うことから、短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を、他の欠損画素と区別してより正確に検出することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、Ｘ線変換膜において生ずる短時間でその大きさが大きくなる成長性を有する欠損画素を、他の欠損画素と区別して検出することが可能となる。このため、Ｘ線に感応し入射Ｘ線量に対応した電荷信号を出力するＸ線変換膜の特性にもとづいて特異的に生ずる成長性を有する欠損画素を、一般的な欠損画素と区別して検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明を適用するＸ線撮影装置の概要図である。
【図２】フラットパネルディテクタ４を側面視した等価回路である。
【図３】フラットパネルディテクタ４を平面視した等価回路である。
【図４】フラットパネルディテクタ４の感度のオフセットとゲインとを説明するグラフである。
【図５】欠損画素の検出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、この発明に係る二次元アレイＸ線検出器としてのフラットパネルディテクタ４を適用したＸ線撮影装置の構成について説明する。図１は、この発明に係るフラットパネルディテクタ４を適用したＸ線撮影装置の概要図である。
【００１９】
このＸ線撮影装置は、被検体である被検者１を載置するテーブル２と、Ｘ線管３と、フラットパネルディテクタ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、画像処理部６１および演算部６２を備えた制御部６と、記憶部６３と、キーボード等の入力部６４と、ＣＲＴ等の表示部６５と、Ｘ線管３に付与する管電圧等を制御するＸ線管制御部７とを備える。
【００２０】
このＸ線撮影装置は、Ｘ線管３からテーブル２上の被検者１に向けてＸ線を照射し、被検者１を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ４により検出し、画像処理部６１において検出されたＸ線を画像処理し、画像処理されたＸ線による映像信号を利用して表示部６５にＸ線透視像を表示する構成を有する。
【００２１】
次に、フラットパネルディテクタ４の構成について説明する。図２は、フラットパネルディテクタ４を側面視した等価回路である。また、図３は、フラットパネルディテクタ４を平面視した等価回路である。
【００２２】
これらの図に示すように、このフラットパネルディテクタ４は、ガラス基板４１と、このガラス基板４１上に形成されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）４２と、このＴＦＴ上に蒸着されたａ−Ｓｅ等の変換膜４３と、この変換膜４３上に配置された共通電極４４とを備える。
【００２３】
ＴＦＴには、縦横のマトリックス状、すなわち、二次元アレイ状の配置で、電荷収集電極である画素電極４５が配設されている。この画素電極４５は、例えば、行列方向に１０２４個×１０２４個配置されている。図２および図３においては、行列方向に３個×３個配置した場合を模式的に示している。各画素電極４５には、スイッチング素子４６と、静電容量（キャパシタ）４７とが接続されている。
【００２４】
各画素電極４５は、各スイッチング素子４６のソースＳに接続されている。図３に示すゲートドライバ５１には、複数本のゲートバスライン５２が接続されており、これらのゲートバスライン５２はスイッチング素子４６のゲートＧに接続されている。一方、図３に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ５３には、増幅器５４を介して複数本のデータバスライン５５が接続されており、これらのデータバスライン５５は、各スイッチング素子４６のドレインＤに接続されている。
【００２５】
このフラットパネルディテクタ４においては、被検者１を通過したＸ線像が変換膜４３上に投影されると、像の濃淡に比例した電荷信号（キャリア）が変換膜４３内に発生する。この電荷信号は、二次元アレイ状に配置された画素電極４５により収集され、静電容量４７に蓄積される。そして、共通電極４４にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートドライバ５１によりゲートバスライン５２に電圧を印加することにより、各スイッチング素子４６のゲートＧがオン状態となる。これにより、静電容量４７に蓄積された電荷信号は、スイッチング素子４６におけるソースＳとドレインＤとを介して、データバスライン５５に読み出される。各データバスライン５５に読み出された電荷信号は、増幅器５４で増幅され、マルチプレクサ５３で１つの電荷信号にまとめられて出力される。この電荷信号は、Ａ／Ｄ変換器５でディジタル化され、Ｘ線検出信号として図１に示す制御部６に出力される。
【００２６】
このような構成を有するフラットパネルディテクタ４においては、ａ−Ｓｅ等からなる変換膜４２の特性から、製造プロセスにおいて欠損画素が発生する場合がある。そして、これらの欠損画素の一部は、フラットパネルディテクタ４を使用している間にその大きさが急激に成長する。本発明は、このような成長性の欠損であるか否かは、フラットパネルディテクタ４の感度についてのオフセットとゲインを測定するためのキャリブレーション時に得られた暗電流値に基づいて判定が可能であることを本発明者が見いだしたことを基礎としている。
【００２７】
図４は、キャリブレーション時に測定されるフラットパネルディテクタ４の感度のオフセットとゲインとを説明するグラフである。
【００２８】
この図において、横軸はフラットパネルディテクタ４に照射されたＸ線の線量を示し、縦軸は各画素の画素値を示している。このグラフを作成するためには、最初に、暗電流値と呼称されるフラットパネルディテクタ４にＸ線を照射していないときのフラットパネルディテクタ４の各画素の画素値を測定する。次に、フラットパネルディテクタ４に対してＸ線を一様照射したときの各画素の画素値を測定する。そして、それらの画素値から、図４に示すグラフを得る。
【００２９】
図４において矢印で示す値は、フラットパネルディテクタ４にＸ線を照射していないときの画素値である暗電流値であり、これはフラットパネルディテクタ４における感度のオフセットを表している。また、図４におけるグラフの傾斜は、フラットパネルディテクタ４における感度のゲインを表している。そして、各画素が成長性を有する欠損画素であるか否かは、この暗電流値により判定可能であることが見いだされた。
【００３０】
次に、フラットパネルディテクタ４における各画素が成長性を有する欠損画素であるか否かを判定するこの発明に係る欠損画素の検出方法について説明する。図５は、欠損画素の検出方法を示すフローチャートである。
【００３１】
欠損画素を検出するためには、最初に、各画素の暗電流値を測定する（ステップＳ１）。このときには、フラットパネルディテクタ４における変換膜４３にＸ線を照射しない状態で、スイッチング素子４６を順次オンとすることにより、フラットパネルディテクタ４の各画素の電荷信号を画素値として検出する。このときの各画素の画素値は、暗電流値として図１に示す記憶部６３に記憶される。なお、図１に示す記憶部６３には、正常な画素の画素値も、予め記憶されている。
【００３２】
次に、フラットパネルディテクタ４における各画素毎に、Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値である暗電流値と正常な画素の画素値とを比較する。そして、各画素の暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素を、欠損画素として判定する（ステップＳ２）。このような欠損画素が発見された場合には、その欠損画素の画素値と位置が、記憶部６３に記憶される。この比較と判定とは、制御部６における演算部６２において実行される。
【００３３】
ここで、暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素を欠損画素として判定するのは、このような画素が、フラットパネルディテクタ４を使用している間にその大きさが急激に成長し、短期間の間にＸ線撮影を阻害する欠損画素であることが実験的に確認されているためである。
【００３４】
下記の表１は、多数のフラットパネルディテクタに対して検査を行った結果、短期間にその大きさが成長する欠損画素が発見された５枚のフラットパネルディテクタの欠損画素とその画素の暗電流値を示す表である。この表において、パネル番号はフラットパネルディテクタの番号を示している。この表においては、パネル番号１、２、３、５のフラットパネルディテクタには各々１個の欠損が発見されたことを示し、パネル番号４のフラットパネルディテクタには５個の欠損が発見されたことを示している。そして、各暗電流値は、それらの欠損画素について予め測定された値を示している。この表から明らかなように、短期間にその大きさが急激に成長する欠損画素については、予め測定された暗電流値の値が、いずれも９．２ピコアンペア以上となっている。
【００３５】
【表１】
【００３６】
本発明者の研究によると、暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素は、短時間でその大きさが急激に大きくなる成長性を有する欠損画素となる可能性が高いことが確認されている。暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍より小さい画素が、成長性を有する欠損画素となる可能性は極めて低い。そして、暗電流値が正常な画素の画素値の２倍より小さい画素が、成長性を有する欠損画素となる可能性はほとんどない。このため、暗電流値が正常な画素の画素値の４．５倍以上となる画素を欠損画素と判定することが好ましく、暗電流値が正常な画素の画素値の２倍以上となる画素を欠損画素と判定することがより好ましい。
【００３７】
ここで、一般的なフラットパネルディテクタ４の正常画素の暗電流値は、おおよそ２ピコアンペアである。このため、欠損画素の判定は、暗電流値が９ピコアンペア以上であるか否かを基準とすることが好ましく、より安全には、暗電流値が４ピコアンペア以上であるか否かを基準とすることがより好ましい。このときの比較のための基準となる暗電流値は、予め、オペレータが入力部６４を利用して入力し、記憶部６３に記憶させておく。
【００３８】
以上の比較と判定とを全画素について実行する。全画素についての比較と判定が終了し（ステップＳ３）、欠陥画素が発見されなかった場合には（ステップＳ４）、そのフラットパネルディテクタ４は良好なものであると判断し、処理を終了する。一方、欠損画素が発見された場合には（ステップＳ４）、そのフラットパネルディテクタ４は、不良品であると判断される。この場合には、制御部６は、表示部６５にエラー表示を行い（ステップＳ５）、処理を終了する。
【００３９】
なお、上述した実施形態においては、欠損画素の判定時に比較の基準となる暗電流値は、正常な画素の暗電流値を基準として、予め、オペレータが入力部６４を利用して入力し、記憶部６３に記憶させている。しかしながら、フラットパネルディテクタ４の全画素の暗電流値の平均値を、正常な画素の暗電流値としてもよい。
【００４０】
すなわち、成長性を有する欠損画素が存在するとしても、その欠損画素はフラットパネルディテクタ４の全画素のほんの一部であることから、フラットパネルディテクタ４の全画素の暗電流値の平均値は、正常な画素の暗電流値と極めて近いものとなる。このため、暗電流値測定工程（ステップＳ１）で測定した全画素の暗電流値の平均値を制御部６の演算部６２で演算し、これを正常な画素の暗電流値として記憶部６３に記憶する。そして、画素値比較・判定工程（ステップＳ２）においては、正常な画素の暗電流値として記憶した平均値を利用して、画素値の比較と欠損画素の判定を行えばよい。
【００４１】
また、上述した実施形態においては、Ｘ線撮影装置に使用するフラットパネルディテクタ４にこの発明を適用した場合について説明したが、Ｘ線に感応する変換膜を備えたその他の二次元アレイＸ線検出器に対してもこの発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 被検者
２ テーブル
３ Ｘ線管
４ フラットパネルディテクタ
６ 制御部
７ Ｘ線管制御部
４１ ガラス基板
４２ ＴＦＴ
４３ 変換膜
４４ 共通電極
４５ 画素電極
４６ スイッチング素子
４７ 静電容量
５１ ゲートドライバ
５２ ゲートバスライン
５３ マルチプレクサ
５４ 増幅器
５５ データバスライン
６１ 画像処理部
６２ 演算部
６３ 記憶部
６４ 入力部
６５ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定工程と、
前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値から欠損画素を判定する判定工程と、
を備えたことを特徴とする二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
前記判定工程においては、前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値と正常な画素の画素値とを比較することにより、欠損画素を判定する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
前記判定工程においては、暗電流値測定工程で測定した画素値が正常な画像の画素値の４．５倍以上となる画素を欠陥画素と判定する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
前記二次元アレイＸ線検出器は、Ｘ線に感応し入射Ｘ線量に対応した電荷信号を出力する変換膜と、前記変換膜の表面に画素に対応して行列状に配置された複数の画素電極と、前記各画素電極に各々接続された電荷信号を蓄積する複数の蓄積容量と、前記画素電極に接続されたスイッチング素子と、信号の読み出し時にゲートバスラインを介して各スイッチング素子を順次オンとするゲートドライバと、前記各蓄積容量に蓄積された電荷信号をデータバスラインを介して読み出すデータ集積部と、を備え、
前記暗電流値測定工程においては、前記変換膜にＸ線を照射しない状態で、前記スイッチング素子を順次オンとして各画素の電荷信号を検出する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項５】
Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置において、
Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定手段と、
欠損画素となる画素の画素値を記憶する記憶手段と、
前記暗電流値測定手段により測定した各画素の画素値と、前記記憶手段に記憶した欠損画素となる画素の画素値とを比較することにより、その画素が欠損画素であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が、いずれかの画素が欠損画素であると判定したときに、エラー表示を行う表示手段と、
を備えたことを特徴とする二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置において、
前記記憶手段は、正常な画像の画素値の４．５倍の画素値を欠損画素となる画素の画素値として記憶する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置。
【請求項１】
Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定工程と、
前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値から欠損画素を判定する判定工程と、
を備えたことを特徴とする二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
前記判定工程においては、前記暗電流値測定工程で測定した各画素の画素値と正常な画素の画素値とを比較することにより、欠損画素を判定する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
前記判定工程においては、暗電流値測定工程で測定した画素値が正常な画像の画素値の４．５倍以上となる画素を欠陥画素と判定する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法において、
前記二次元アレイＸ線検出器は、Ｘ線に感応し入射Ｘ線量に対応した電荷信号を出力する変換膜と、前記変換膜の表面に画素に対応して行列状に配置された複数の画素電極と、前記各画素電極に各々接続された電荷信号を蓄積する複数の蓄積容量と、前記画素電極に接続されたスイッチング素子と、信号の読み出し時にゲートバスラインを介して各スイッチング素子を順次オンとするゲートドライバと、前記各蓄積容量に蓄積された電荷信号をデータバスラインを介して読み出すデータ集積部と、を備え、
前記暗電流値測定工程においては、前記変換膜にＸ線を照射しない状態で、前記スイッチング素子を順次オンとして各画素の電荷信号を検出する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出方法。
【請求項５】
Ｘ線に感応する変換膜と、画素を区画する二次元アレイ状の検出素子とを備えた二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置において、
Ｘ線を照射しない状態における各画素の画素値を測定する暗電流値測定手段と、
欠損画素となる画素の画素値を記憶する記憶手段と、
前記暗電流値測定手段により測定した各画素の画素値と、前記記憶手段に記憶した欠損画素となる画素の画素値とを比較することにより、その画素が欠損画素であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が、いずれかの画素が欠損画素であると判定したときに、エラー表示を行う表示手段と、
を備えたことを特徴とする二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置において、
前記記憶手段は、正常な画像の画素値の４．５倍の画素値を欠損画素となる画素の画素値として記憶する二次元アレイＸ線検出器における欠損画素の検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２６１８２８（Ｐ２０１０−２６１８２８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１３２４３（Ｐ２００９−１１３２４３）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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