CN102469241B - 摄像设备、放射线摄像系统和图像传感器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像设备、放射线摄像系统和图像传感器的控制方法。该摄像设备包括：多个像素，其包括光电转换元件和采样保持电路；多个信号线，用于从多个像素中读取保持在采样保持电路中的电信号；摄像控制部件，用于进行第一控制，并且在进行了第一控制之后进行第二控制，其中，第一控制用于将保持在采样保持电路中的电信号施加至信号线，第二控制用于将保持在采样保持电路中的与像素接收到的光相对应的电信号施加至信号线并读出该电信号；以及生成部件，用于不创建基于第一控制分别施加至信号线的电信号的图像数据，而是创建基于第二控制经由信号线分别读出的电信号的图像数据。

Description

摄像设备、放射线摄像系统和图像传感器的控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于获取来自光电转换元件的信号并获得图像的控制方法、进行这种控制的摄像设备和放射线摄像系统。

背景技术

近年来，在数字X射线摄像设备领域，代替图像增强器，具有将光电转换元件配置成矩阵形式的大面积的图像传感器变得普及。与图像增强器相比，该图像传感器可以提高图像的分辨率，降低图像的失真，并且使得摄像设备的体积减小。图像传感器包括非晶硅型、电荷耦合器件(CCD)型和互补金属氧化物半导体(CMOS)型的图像传感器。

在上述图像传感器中，由于噪声进入电路所包括的元件中，因而需要在消除噪声的情况下提取与接收到的光量相对应的信号。根据美国专利(USP)6950132，设置了向配置在用于保持图像像素的输出的电路和差分放大器之间的光信号线和噪声信号线施加复位电位的电路。通过在差分放大器的后级对复位电位所生成的复位状态进行箝位，可以消除差分放大器的噪声。

在没有从像素读取出信号的时间段内，将与扫描线连接的列信号线和用作图像电路的输出线的行信号线设置成悬空状态。由于元件基板上的信号线具有特定电容，噪声被叠加在信号线上，因而对图像质量产生不利影响。

此外，由于噪声随着时间在特定范围内变化，因而图像各自包括叠加有不同量的噪声。根据USP6950132所述的、另外需要用于向信号线施加复位电位的电路和配置在信号线的后级的箝位电路的技术，电路结构变得复杂。

发明内容

根据本发明的一方面，一种摄像设备包括：多个像素电路，其各自包括光电转换元件和采样保持电路；多个信号线，用于从所述多个像素电路中读出保持在所述采样保持电路中的电信号；控制部件，用于进行第一控制，并且在进行了所述第一控制之后进行第二控制，其中，所述第一控制用于将保持在所述采样保持电路中的电信号施加至所述信号线，所述第二控制用于将保持在所述采样保持电路中的与所述像素电路接收到的光相对应的电信号施加至所述信号线并读出该电信号；以及生成部件，用于不创建基于所述第一控制施加至各个所述信号线的电信号的图像数据，而是创建基于所述第二控制经由各个所述信号线读出的电信号的图像数据。

根据本发明的另一方面，一种摄像设备，包括：光电转换元件，用于累积电荷；像素放大器，用于获得与所累积的电荷相对应的信号电压；箝位电路，其与所述像素放大器连接，并且用于对所述信号电压进行箝位；信号线，其中，将所保持的电压施加给所述信号线；控制部件，用于进行第一控制，并且在进行了所述第一控制之后进行第二控制，其中，所述第一控制用于将与施加至所述箝位电路的基准电压相对应的电压施加至所述信号线，所述第二控制用于将所述信号电压施加至所述信号线；以及生成部件，用于不创建基于所述第一控制施加至所述信号线的电压的图像数据，而是创建基于所述第二控制施加至所述信号线的信号电压的图像。

根据本发明的另一方面，一种放射线摄像系统，包括：上述摄像设备；放射线生成装置；以及显示部件，用于显示所创建的图像。

根据本发明的又一方面，一种使用图像传感器进行摄像的控制方法，所述图像传感器包括：多个像素电路，其各自包括光电转换元件和采样保持电路；以及多个信号线，用于从所述多个像素电路中读出所述采样保持电路所保持的电信号，所述控制方法包括以下步骤：进行第一控制，其中，所述第一控制用于将所保持的电信号施加至所述多个信号线；以及在进行了所述第一控制之后进行第二控制，其中，所述第二控制用于将由所述多个像素电路中的各个像素电路所获得的、与该像素电路接收到的光相对应的电信号顺次施加至所述信号线并读出该电信号，其中，不创建基于所述第一控制施加至所述信号线的电信号的图像数据，而是创建基于所述第二控制经由所述信号线读出的电信号的图像数据。

通过以下参考附图对实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例、特征和方面，并与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1示出放射线摄像系统1的结构。

图2示出在矩形半导体基板上二维形成的像素电路。

图3示意性示出矩形半导体基板的内部结构。

图4是示出以固定帧频进行X射线窗口受到限制的运动图像拍摄时的驱动控制的时序图。

图5是用于使用一个模拟/数字(A/D)转换器读取平铺的三个矩形半导体基板的图像数据的时序图。

图6是示出在外部同步模式下以固定帧频进行X射线窗口受到限制的运动图像拍摄时的传感器的驱动控制的时序图。

图7是利用读取电路的内部扫描的初始电位施加操作的时序图。

图8A是CMOS型图像传感器中的像素加法电路的电路图，并且图8B示出该电路图的示意性结构。

图9是示出在外部同步模式下以固定帧频进行X射线窗口受到限制的运动图像拍摄时的传感器的驱动控制的另一例子的时序图。

图10是示出采样驱动S2的采样驱动图案用于读取电路的电位初始化处理的例子的时序图。

图11是示出连续X射线荧光模式下的驱动控制的时序图。

图12是示出外部同步摄像模式下的驱动控制的另一例子的时序图。

图13是示出外部同步摄像模式下的驱动控制的另一例子的时序图。

图14是示出在进行垂直扫描期间进行利用读取电路的内部扫描的初始电位施加操作的水平扫描的例子的时序图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明的各种实施例、特征和方面。

下面将说明第一实施例。平板传感器105数字转换作为A/D转换器108的一个转换区域的平铺的三个矩形半导体基板。将用于读取矩形半导体基板的A/D转换器108的转换时钟定义为20MHz。A/D转换器108在切换片选的同时，对由三个矩形半导体基板构成的一个A/D转换区域内的矩形半导体基板的1行在横向上进行A/D转换。A/D转换器108在纵向上从外侧部分向中心部分顺次重复进行该转换。

将基于图1说明根据第一实施例的放射线摄像系统的结构。放射线摄像系统1包括放射线摄像装置100、进行图像处理和系统控制的信息处理装置101、图像显示装置102、X射线生成装置103和X射线管104。

信息处理装置101在拍摄被摄体时，同步控制放射线摄像装置100和X射线生成装置103。放射线摄像装置100将已透过被摄体的放射线利用闪烁体(未示出)转换成可见光，然后将通过光电转换所创建的图像数据从放射线摄像装置100传送给信息处理装置101。在信息处理装置101对图像数据进行图像处理之后，图像显示装置102显示被摄体的放射线图像。由于实时地重复进行利用放射线照射被摄体、生成图像以及显示图像，因而可以在拍摄被摄体图像期间观察被摄体的放射线运动图像。

放射线摄像装置100中的平板传感器105是二维图像传感器。矩形半导体基板106是通过从硅半导体片裁切出矩形条状的二维光电转换元件所获得的CMOS型图像传感器。平板传感器105是通过在平面基台(未示出)上以12列×2行的矩阵平铺矩形半导体基板106而获得的。

在裁切出的宽约20mm且长约140mm的矩形条状的矩形半导体基板106上，在横向和纵向上分别以160μm的间距配置128个像素和896个像素。将矩形半导体基板106开发为连接用的区域传感器，并且以均匀间距二维排列矩形半导体基板106上所生成的光电转换像素。在平面基台相邻的矩形半导体基板上，以与矩形半导体基板的光电转换元件上的间距相同的间距，跨矩形半导体基板之间的边界两端平铺光电转换元件。

利用该结构，在平板传感器105上以矩阵形式配置像素。在平板传感器105的上侧部分和下侧部分，使以矩阵形式配置的矩形半导体基板的外部端子(电极板)(未示出)在一条线上对齐。通过飞线型(flying leading type)印刷线路板(未示出)将矩形半导体基板的电极板与外部电路相连接。

在矩形半导体基板上，设置有包括用于切换模拟输出的“有效/无效(Enable/Disable)”的模拟开关元件的切换元件。通过设置模拟输出用的切换元件，可以通过片选控制信号来控制矩形半导体基板的输出，因此可以将矩形半导体基板上的模拟输出线整体地直接连接到放大器。

摄像控制单元109与信息处理装置101进行控制命令和同步信号的发送和接收，并且摄像控制单元109将图像数据发送给信息处理装置101。此外，摄像控制单元109还具有用于控制作为图像传感器的平板传感器105的功能，以驱动和控制平板传感器并控制摄像模式。

此外，摄像控制单元109使通过放射线摄像装置100所包括的多个A/D转换装置A/D转换后得到的各块的帧数据和数字图像数据同步，以创建放射线图像。因此，摄像控制单元109还用作图像生成单元，并且使用图像创建电路(未示出)进行上述处理。摄像控制单元109将放射线图像传送给信息处理装置101。

基于通过信息处理装置101和摄像控制单元109的控制，信息处理装置101经由接口110与摄像控制单元109进行信息的发送/接收。信息处理装置101向摄像控制单元109发送摄像模式的设置、各种参数、摄像的开始和结束。摄像控制单元109向信息处理装置101发送放射线摄像装置的状态。

下面将说明主数据。将所拍摄的图像数据从摄像控制单元109发送给信息处理装置101。摄像控制单元109使用准备就绪(READY)信号112向信息处理装置101通知放射线摄像装置100准备进行摄像。当信息处理装置101接收到来自摄像控制单元109的READY信号112时，外部同步信号113向摄像控制单元109通知曝光至X射线的时刻。曝光许可信号114通知放射线摄像装置100已完成摄像准备。

在曝光许可信号114处于“有效”状态期间，将其从信息处理装置101发送给X射线生成装置103，将从X射线管104所照射的X射线作为有效X射线进行累积以创建X射线图像。

将基于图2说明上述放射线摄像装置100中的平板传感器105的像素电路的结构。在图2中，光电二极管(PD)将光转换成电。复位开关M2是用于对浮动扩散电容器Cfd中累积的电荷进行放电的复位金属氧化物半导体(MOS)晶体管(复位电路)。

浮动扩散电容器Cfd是用于累积电荷的浮动扩散(浮动扩散区域)的电容器。由PD、PD的寄生电容和浮动扩散电容器Cfd构成用于累积电荷的光电转换元件。灵敏度开关M 1是用于在高动态范围模式和高灵敏度模式之间进行切换的灵敏度切换MOS晶体管。

使用电容器C1来扩展动态范围。在接通灵敏度开关M1时，可以累积电荷。在接通灵敏度开关M1时，尽管灵敏度变低，但悬空节点部的电容实质增大，并且可以扩展动态范围。因此，例如，在进行需要高灵敏度的荧光摄像时，断开灵敏度开关M1。在进行需要高动态范围的数字减影血管造影(digitalsubstraction angiography，DSA)摄像时，接通灵敏度开关M1。

像素放大器M4是作为源极跟随器运行的放大MOS晶体管。选择开关M3是用于将像素放大器M4切换成工作状态的选择MOS晶体管。像素放大器M4生成与累积在浮动扩散电容器Cfd中的信号电荷相对应的信号电压。

像素放大器M4的后级包括用于消除光电转换单元中所生成的kTC噪声的箝位电路。kTC噪声通常被称为复位噪声。该噪声是由于对浮动扩散进行复位而引起的。该噪声随着浮动扩散的电容和温度的增大而增大。箝位电路包括箝位电容器Cc1和箝位开关M5。电源向箝位电路施加基准电压或箝位电压。像素放大器M7是作为源极跟随器运行的放大MOS晶体管。选择开关M6是用于将像素放大器M7切换成工作状态的选择MOS晶体管。将箝位电路设置在像素放大器M4和采样保持电路之间。

像素放大器M7的后级包括两个采样保持电路。这两个采样保持电路采样并保持与如下电荷相对应的光信号电压和噪声信号电压，其中，该电荷与接收到的光量相对应。

第一采样保持电路包括信号开关M8、信号电容器CS和信号放大器M10。第二采样保持电路包括噪声开关M11、噪声电容器CN和噪声放大器M13。上述采样保持电路被间接连接到像素放大器M4，然后用作用于保持输入电压的保持单元。

信号开关M8是用于累积光信号的采样保持电路所包括的采样保持MOS晶体管。信号电容器CS是用于保持光信号的电容器。噪声开关M11是用于累积噪声信号的采样保持电路所包括的采样保持MOS晶体管。噪声电容器CN是用于保持噪声信号的电容器。

灵敏度开关M10是作为源极跟随器运行的用于光信号的放大MOS晶体管。信号读取开关M9是用于经由光信号线读取通过灵敏度开关M10放大后的光信号的模拟开关。灵敏度开关M13是作为源极跟随器运行的用于噪声信号的放大MOS晶体管。

噪声读取开关M12是用于经由噪声信号线读取通过噪声放大器M13放大后的噪声信号的模拟开关。要输入给采样保持电路的电压包括箝位电压和信号电压。将通过信号读取开关M9和噪声读取开关M12所采样的各电压施加至信号线。

信号读取开关M9和噪声读取开关M12进行控制以判断是否将采样并保持的电压施加至列信号线。利用该控制，向被配置在平板传感器105外部的放大器107和A/D转换器108输入所采样的电压。

EN信号是与选择开关M3和选择开关M6的栅极连接的、用以将像素放大器M4和像素放大器M7切换成工作状态的控制信号。在将EN信号设置成高电平时，像素放大器M4和像素放大器M7同时被切换成工作状态。WIDE信号与灵敏度开关M 1的栅极连接以控制灵敏度的切换。当将WIDE信号设置成低电平时，断开灵敏度切换开关以设置高灵敏度模式。

PRES信号是用于接通复位开关M2以对累积在PD中的电荷进行放电的复位信号。PCL信号控制箝位开关M5。当将PCL信号设置成高电平时，接通箝位开关M5以将箝位电容器Cc1设置成基准电压VCL。TS信号是光信号采样保持控制信号。通过将TS信号设置成高电平并且接通信号开关M8，将光信号经由像素放大器M7集中传送给信号电容器CS。

随后，通过针对所有图像集中将TS信号设置成低电平、并且断开信号开关M8，采样保持电路完成对光信号电荷的保持。TN信号是噪声信号采样保持控制信号。通过将TN信号设置成高电平并且接通噪声开关M11，将噪声信号经由像素放大器M7集中传送给噪声电容器。

通过针对所有图像集中将TN信号设置成低电平、并且断开噪声开关M11，采样保持电路完成对噪声信号电荷的保持。在信号电容器CS和噪声电容器CN完成了光信号的采样和保持之后，断开信号开关M8和噪声开关M11，然后将信号电容器CS和噪声电容器CN与前级累积电路分开。利用该结构，在再次采样并保持光信号之前，可以无破坏地读取所累积的光信号。

图3示意性示出CMOS矩形半导体基板的内部结构的例子。

矩形半导体基板301包括片选端子CS、光信号输出端子“S”、噪声信号输出端子“N”、垂直扫描电路开始信号(VST)端子、垂直扫描电路时钟(CLKV)端子、水平扫描电路开始信号(HST)端子和水平扫描电路时钟(CLKH)端子。

垂直扫描电路303选择横向的像素组，与垂直扫描电路时钟CLKV同步，然后在作为副扫描方向的垂直方向上顺次扫描像素组。水平扫描电路304使垂直扫描电路所选择的作为主扫描方向的横向的像素组的列信号线与水平扫描时钟(CLKH)端子同步，以顺次逐一选择像素。

像素电路302是图1所示的像素电路。在作为垂直扫描电路303的输出线的行选择线305变成“有效”时，像素电路302将采样并保持的光信号电压信号“S”和噪声信号电压信号“N”输出给列信号线306和307。

行选择线305是用于传输针对各行选择像素用的信号的信号传输路径，还被称为行信号线305，并且与行并行配置多个行信号线305。

列信号线306和307是用于针对各列读取所选择的像素的信号的信号传输路径，并且与列并行配置多个列信号线306和307。通过水平扫描电路304顺次选择输出给列信号线306和307的电压信号，将各像素的电压信号顺次输出给模拟输出信号线308和309。模拟输出信号线308和309将列信号线306和307的信号输出给A/D转换器。

如上所述，矩形半导体基板通过使用XY寻址方法对操作进行切换来选择像素，其中，XY寻址方法使用垂直扫描电路303和水平扫描电路304。将通过晶体管放大后的各像素的光信号“S”和噪声信号“N”的电压信号分别经由列信号线306和307以及模拟输出信号线308和309输出给模拟输出端子“S”和“N”。

通过接通片选信号输入端子CS，从模拟输出端子“S”和“N”分别输出与内部扫描相对应的图像传感器的光电压信号“S”和噪声电压信号“N”。读取和扫描用的传输电路包括“S”信号输出切换模拟开关(转换开关“S”)、“N”信号输出切换模拟开关(转换开关“N”)、列信号线306和307、以及用于切换列信号线的切换晶体管。

设置有垂直扫描电路时钟(CLKV)端子和垂直扫描电路开始信号(VST)端子。在将垂直扫描开始信号VST设置成高电平之后，输入垂直扫描时钟CLKV，从而将V 1、V2、......、Vm的行选择信号顺次切换成“有效”。

在开始垂直扫描时，将垂直扫描开始信号VST设置成低电平。设置有水平扫描电路时钟(CLKH)端子和水平扫描电路开始信号(HST)端子。通过将水平扫描开始信号HST设置成高电平并且输入水平扫描时钟CLKH，将H 1、H2、......、Hm的列选择信号顺次切换成“有效”。当开始水平扫描时，将水平扫描开始信号HST设置成低电平。

当垂直扫描电路303的行选择信号V 1输出变为“有效”时，选择与行选择信号V 1连接的横向1行的(1，1)～(n，1)的像素组，然后该横向1行的各像素分别向列信号线306和307输出电压信号“N”和“S”。

通过将水平扫描电路304的列选择信号H 1、H2、......、Hn顺次切换成“有效”，顺次接通各列信号线中所包括的信号输出开关和/或噪声输出开关。利用该结构，将横向1行的像素的电压信号“S”和“N”分别经由模拟输出信号线308和309输出给模拟输出端子“S”和“N”。通过进行相同的水平扫描一直到行选择信号Vm，可以获得所有像素的像素输出。

图4是示出图2所示的像素电路中以固定帧频进行X射线窗口受到限制的运动图像拍摄时的驱动控制的例子的时序图。下面，在拍摄运动图像中，将参考图2说明直到将电荷采样并保持在信号电容器CS和噪声电容器CN中之前的控制信号的时序。

在图4所示的时序图中，在t50设置摄像模式，并且在t51开始摄像用的驱动。

将说明在t51开始的复位驱动R1。复位驱动R1进行驱动，以进行复位和箝位。首先，在t51，将信号EN设置成高电平，并且将像素放大器M4和像素放大器M7设置成工作状态。接着，在t52，将信号PRES设置成高电平，并且将PD连接到基准电压VRES。接着，在t53，将PCL信号设置成高电平以接通箝位开关M5，然后将基准电压VCL连接到箝位电容器Cc1的像素放大器M7侧。

在t54，将信号PRES设置成低电平以结束复位，然后在箝位电容器Cc1的像素放大器M4侧设置复位电压。在t55，断开箝位开关M5，并且将与基准电压VCL和基准电压VRES之间的差的电压相对应的电荷累积在箝位电容器Cc1中，然后结束箝位。

结束复位驱动R1，并且在t55，开始将电荷累积在PD和浮动扩散电容器Cfd的光电转换单元中。在t56，将EN信号设置成低电平，以将像素放大器M4和像素放大器M7设置成非工作状态。由于光电转换单元变为累积状态，因而将曝光许可信号设置成“有效”，以请求曝光至X射线。还利用该时序控制随后的复位驱动。

为了防止拍摄运动图像期间由图像传感器之间和扫描线之间的切换时隙所导致的图像位移，在同一时间段内利用相同时序集中复位驱动各图像传感器的所有平铺的像素。

随后通过集中曝光将各像素电路的PD中所生成的光电荷累积在电容器Cfd中。当在t52～t54的复位驱动期间向PD施加基准电压VRES时，在光电转换单元中生成复位噪声(kTC噪声)。为了解决该问题，向箝位电路中的箝位电容器Cc1的像素放大器M7侧施加基准电压VCL，以消除该复位噪声。

将说明在t60开始的采样驱动S1。通过将EN信号设置成高电平并且接通选择开关M3和M6，将累积在电容器Cfd中的电荷转换成电荷/电压，并且将该电荷作为电压经过作为源极跟随器运行的像素放大器M4输出至箝位电容器Cc1。像素放大器M4的输出包括复位噪声，然而，由于复位时通过箝位电路在像素放大器M7侧设置基准电压VCL，因而向像素放大器M7输出消除了该复位噪声的光信号。

在t61，通过将采样保持控制信号TS设置成高电平并且接通信号开关M8，将光信号经由像素放大器M7集中传送给光信号保持电容器CS。由于开始进行采样和保持，因而在t62，将曝光许可信号设置成“无效”以禁止X射线曝光。在t63，通过将TS信号设置成低电平并且断开信号开关M8，对光电荷信号进行采样并保持在光信号保持电容器CS中。

接着在t64，通过将复位信号PRES设置成高电平并且接通复位开关M2，将电容器Cfd复位成基准电压VRES。在t65，将PCL信号设置成高电平。箝位电容器Cc1累积包括电压VCL和电压VRES之间的差的电压上所叠加的复位噪声的电荷。在t66，将复位信号PRES设置成低电平以结束复位。在t67，通过将TN信号设置成高电平并且接通噪声开关M11，将被设置成基准电压VCL的噪声信号传送给噪声信号保持电容器CN。

在t68，通过将TN信号设置成低电平并且断开噪声开关M11，对噪声信号进行采样并保持在噪声信号保持电容器CN中。在t69，将PCL信号设置成低电平，并且在t70，将EN信号设置成低电平以结束采样驱动S1。对所有像素集中进行采样驱动S1。按照上述时序来控制随后进行的采样驱动。在进行采样驱动S1之后，在t81，再次进行复位驱动R1，并且开始将随后的帧累积在PD中。

对于每一像素都进行光信号和噪声信号的扫描。通过接通信号读取开关M9和噪声读取开关M12，将光信号保持电容器CS的电压和噪声信号保持电容器CN的电压分别经由灵敏度开关M10和灵敏度开关M13传送给光信号输出线和噪声信号输出线。通过分别与噪声信号输出线和光信号输出线连接的操作输入放大器(未示出)，将传送给噪声信号输出线和光信号输出线的信号相减。

利用该结构，消除了像素放大器中的热噪声、1/f噪声、温度差和处理变化所引起的固定图案噪声(fixed pattern noise，FPN)。传感器可以读取信号的时间段是从t68结束采样和保持的时刻起、直到在t91再次开始对下一帧的光电电荷信号进行采样并保持在光信号保持电容器CS和噪声信号保持电容器CN的时刻为止的时间段。在结束采样驱动S1之后，进行像素的读取处理RD1。紧挨在进行采样和保持之后进行读取处理RD1，以尽可能降低图像显示的延迟。

在图2所示的像素电路中，用于开始将电荷累积在PD中的时刻是在如图4所示结束复位之后、将PCL信号设置成低电平并且完成箝位的时点t55和t69。此外，用于结束累积的时刻是将TS信号设置成低电平并对光信号进行采样和保持的时点t63。

利用该结构，在对光信号和噪声信号进行采样和保持的采样驱动S1和采样驱动S1之间，通过插入用于开始累积时间的复位驱动R1或采样驱动S1，来限制累积时间。在图4中，通过在开始于t60的采样驱动S1和开始于t90的采样驱动S1之间插入开始于t81的复位驱动R1，将基本上为累积时间的X射线窗口限制成t85～t93的时间段“T”。

图5是用于通过一个A/D转换器读取平铺的三个矩形半导体基板的像素数据的时序图。

片选信号CS0～CS2控制矩形半导体基板的模拟信号的输出。分配给图4所示的矩形半导体基板的模拟输出信号的数字各自逐一对应于该时序图的片选信号CS的数字。例如，在片选信号CS0的“高(H)”电平期间，模拟输出信号编号“0”的模拟输出是有效的，因此输出给后级的放大器107。

在片选信号CS1的“H”电平期间，模拟输出信号编号“1”的模拟输出是有效的，因此输出给后级的放大器107。将片选信号CS0连接到具有模拟输出信号编号“0”的矩形半导体基板。将片选信号CS1连接到具有模拟输出信号编号“1”的矩形半导体基板。将片选信号CS2连接到具有模拟输出信号编号“2”的矩形半导体基板。

为了读取图像，首先选择片选信号CS0。

当垂直扫描开始信号VST处于高电平状态时，如果垂直扫描时钟CLKV出现上升沿，则图3所示的垂直扫描电路的行信号线V 1变成“有效”。通过行信号V1所选择的图像组(1，1)～(n，1)的输出变成有效，然后将图像组(1，1)～(n，1)的各像素的像素电压信号输出给各列信号线。

当水平扫描开始信号HST处于高电平状态时，如果水平扫描时钟CLKH出现上升沿，则水平扫描电路的列选择信号H 1变成“有效”。与CLKH的上升沿同步地，将水平扫描电路的列选择信号H2切换成H2、......、Hn，从(1，1)～(n，1)顺次选择像素，然后结束对由水平方向的片选信号CS0所选择的矩形半导体基板在横向上所配置的像素组的扫描。

与CLKH同步地进行A/D转换。接着，将片选信号CS0切换成片选信号CS1，由此类似地进行水平扫描。对于片选信号CS2，类似地进行水平扫描，以结束对这三个矩形半导体基板上排列成横向1行的图像组的读取。

之后，通过利用CLKV顺次切换垂直扫描电路的行信号线并类似地进行水平扫描一直到行选择信号Vm为止，完成对这三个矩形半导体基板的所有像素的读取。

将用于切换要进行A/D转换的像素的行的CLKV信号所控制的回扫时间定义为1μs，并且将片选信号CS0、CS1、CS2的切换时间定义为1μs。在与回扫时间相同的时刻进行片选切换。

在上述条件下，用于读取一个行的时间为22.2μs，并且用于通过一个A/D转换器对三个矩形半导体基板的区域的横向384个像素和纵向896个像素进行A/D转换的时间约为20ms。通过利用传感器面板的所有A/D转换器同时进行A/D转换，在大约20ms内完成对传感器面板的图像的读取。

图6是示出根据本发明第一实施例、在外部同步模式下以固定帧频进行X射线窗口受到限制的运动图像拍摄时的传感器的驱动控制的时序图。图6示出作为不对像素进行相加的摄像模式的高灵敏度模式的例子。图6示出复位驱动R1和采样驱动S1。

如针对图4所示的驱动控制的时序图所述，通过在采样驱动S1、S1之间插入复位驱动R1，将作为用于累积有效光信号的时间的X射线窗口表示为复位驱动R1和采样驱动S1之间的时间段“T”。平板传感器105利用复位驱动R1对所有像素进行同时复位，并且利用采样驱动S1对所有像素进行同时采样。

该控制的特征在于：进行内部扫描IS(第一控制)，在内部扫描IS中，将在光电转换元件累积电荷期间采样和保持的电压施加至列信号线。此外，该控制的特征在于：进行读取驱动RD(第二控制)，在读取驱动RD中，在内部扫描IS之后，向信号线施加已采样和保持的信号电压。

根据第一实施例，作为例子将说明拍摄帧频为15fps的情况。

由于帧频为15fps，因而拍摄运动图像的时间段约为66ms。如参考图4所述，在大约20ms内读取图像。采样驱动S1的时间段和复位驱动R1的时间段均约为1ms，并且X射线窗口的时间段为50ms。作为矩形半导体基板106的像素电路，使用可以进行图2所示的非破坏性读取的像素电路。

在图6中，关于用于控制矩形半导体基板的EN、TS、PRES、PCL和TN信号的信号的时序，复位驱动R1相当于图4所示的复位驱动R1，并且采样驱动S1相当于图4所示的采样驱动S1。

在图6所示的时序图中，经由信息处理装置101和摄像控制单元109之间的接口110在t100进行命令通信以设置摄像模式。从紧挨在设置摄像模式之后的时刻t101起直到t106，进行用于使信号线的不稳定电位保持稳定的处理。在该处理中，向处于悬空状态的列信号线和模拟输出信号线施加信号电压，以将不稳定电位改变成初始电位。

首先，在t101～t102内进行复位驱动R1。在结束复位驱动R1之后，无需等待进行PD中的累积，而在t103～t104内进行采样驱动S1。在结束采样驱动S1的时刻t104，对基准电压VCL进行采样并保持在图2所示的像素电路的光信号保持电容器CS和噪声信号保持电容器CN中。

读取电路在t105～t106时间段内的内部扫描IS进行读取电路内的行电位初始化扫描。该内部扫描IS是用于向列信号线和模拟输出信号线施加如下电压的处理，其中，该电压是在将电荷向浮动扩散电容器Cfd进行累积期间采样并保持的电压。

图7是作为读取电路的内部扫描IS的初始电位施加操作的时序图。

在内部扫描IS(第一控制)中，通过顺次接通读取开关M9、M12和输出开关，将采样并保持的电压施加至列信号线和模拟输出信号线。此外，将累积在电容器CS中的光信号电压和累积在电容器CN中的噪声信号电压各自施加至信号线。

为了将不稳定电位转换成逻辑电位并初始化采样保持电位，可以仅进行用于读取矩形半导体基板的内部扫描IS，并且无需将内部像素的电压信号输出给A/D转换器。

此外，可以控制利用XY寻址扫描的读取电路的行选择线305、列信号线306和307以及模拟输出信号线308和309，以将其设置成初始电位。因此，根据通过通用驱动电路来驱动各矩形半导体基板控制信号线EN、TS、PRES、PCL、TN、VST、CLKV、HST、CLKH的本实施例，读取电路可以大致进行垂直方向的一次扫描以及水平方向的至少一次扫描。

使图3所示的矩形半导体基板的HST、CLKH、VST和CLKV全部相互同步操作，并且内部电路的所有芯片共同用于进行操作。因此，可以针对一个矩形半导体基板进行用于读取以初始化电位的扫描。

初始电位施加操作是读取电路内的扫描，并且不读取像素，因此，只要片选信号CS0、CS1、CS2表示“无效”，片选信号CS0、CS1、CS2就不进行向A/D转换器的输出。在图7所示的t150，在将垂直扫描开始信号VST设置成高电平之后，连续输入垂直扫描时钟CLKV，然后将读取电路内的行选择线305顺次初始化成逻辑电位。

伴随着行选择线305的顺次电位初始化，对列信号线306、307进行电位初始化以设置成基准电压VCL。当CLKV在t151处结束垂直方向的操作之前，一直不进行水平方向的扫描。由于不进行水平方向的扫描，因而以更高的速度进行垂直方向的扫描。在图7中，垂直扫描时钟CLKV的时钟周期为1μs，因此在896μs内结束垂直方向的扫描。

在完成垂直扫描之后，从t152开始进行水平扫描。对模拟输出信号线308、309进行电位初始化以设置成基准电压VCL。以像素时钟20MHz进行水平扫描，因此在大约6.4μs内完成128个像素。如上所述，在大约0.9ms内完成了利用读取电路内的扫描的电位初始化。

通过进行复位驱动R1、采样驱动S1和内部扫描IS，进行与一帧拍摄相对应的驱动序列。该序列相当于读取和丢弃一个帧，因此通过将正常摄像用的复位驱动1ms、采样驱动1ms、累积时间50ms和读取时间20ms进行相加所获得的约72ms可以被缩短成约3ms。

通过进行t101～t106约3ms的驱动，可以对读取电路中的不稳定电位进行电位初始化，从而解决了初始帧的不稳定偏移影响良好偏移校正的问题。由于内部扫描IS没有利用放大器107放大信号电压，没有利用A/D转换器108进行A/D转换，并且没有利用摄像控制单元109创建图像，因而可以缩短处理时间和减少处理负荷，并且与进行读取驱动RD的情况相比，可以降低功耗。

在不进行读取驱动RD的任何时间都可以进行内部扫描IS。如果在与接收到的光相对应的电荷正向PD或电容器Cfd进行累积时进行内部扫描IS，则可以通过利用像素包括采样保持电路且可以进行非破坏性读取这样的特点来进行有效驱动。

既不创建基于通过内部扫描IS(第一控制)施加于信号线的电压的图像，也不进行A/D转换。当然，基于通过采样驱动S1和读取驱动RD(第二控制)所获得的信号电压，通过摄像控制单元109创建被摄体图像。

返回图6，将说明电位初始化之后的控制。

在t 106完成读取电路内的电位初始化之后，从摄像控制单元109输出给信息处理装置101的READY信号112变成“有效”状态。当READY信号112处于“有效”状态并且X射线曝光开关(未示出)接通时，信息处理装置101向外部同步信号线113输出具有适合于所设置的拍摄帧频的、周期约为66ms的同步脉冲。

用于输出外部同步信号脉冲的条件是：放射线摄像装置100处于可以进行摄像的READY状态。在t107处在READY状态下检测到外部同步脉冲信号的上升沿时，摄像控制单元109进行用于开始传感器的累积的复位驱动R1。

在t108完成了复位驱动R1后，将从摄像控制单元109传输至信息处理装置101的曝光许可信号114设置成“有效”。在确认出曝光许可信号114已变成“有效”时，信息处理装置101向X射线生成装置输出曝光信号，然后在X射线窗口打开的时间段内发出脉冲X射线。

摄像控制单元109在t109开始采样驱动S1，从而使得累积时间为所设置的50ms。当X射线窗口关闭时，同时将曝光许可信号114设置成“无效”。在t110，结束采样驱动S1，然后，将READY信号112设置成“有效”，以等待准备进行下一帧拍摄的外部同步信号的上升沿。在此后的读取驱动RD1，摄像控制单元109进行控制，以向信号线施加已采样和保持的信号电压。

按照利用图5的时序图示出的序列，进行以图6所示的RD1和RD2所表示的拍摄图像的读取，并且读取一帧大约需20ms。A/D转换器108对所读取的信号电压值进行A/D转换，然后摄像控制单元109创建所拍摄的图像数据。经由图像数据接口111将图像数据从摄像控制单元109传送给信息处理装置101。

此外，进行与图像的读取驱动相同的读取驱动，以在平板传感器105中不接收光的情况下创建暗电流图像。使用暗电流图像来校正图像的暗电流。更具体地，在PD中不接收光的情况下，基于通过进行与图像的读取驱动RD大致相同的读取驱动所获得的信号电压，可以创建暗电流图像。

在图6中，在图像读取RD1和RD2期间，进行复位驱动R1。然而，由于进行非破坏性读取，因而不会破坏正被读取的数据。

不限于在摄像模式设置之后的运动图像拍摄之前进行下面的处理：向读取电路的XY寻址扫描电路中处于悬空状态的行信号线和列信号线施加信号电压，以初始化不稳定的电位。上述处理还可以在图像传感器的电源接通之后拍摄第一个运动图像之前进行，在模式切换之后拍摄运动图像之前进行，以及在从进行了前一摄像开始过去了一段时间之后进行。

如上所述，通过在开始摄像之前向列信号线和输出信号线施加与箝位电路的基准电压相对应的电压，可以使信号线的不稳定电位保持稳定。因此，可以降低叠加在光信号电压或噪声信号电压上的不稳定噪声成分。

下面将说明第二实施例。根据第一实施例，对读取电路进行一次电位初始化处理，然而，还可以进行多次电位初始化处理。

此外，在第二实施例中，图像传感器包括像素加法电路。

图8A和8B分别是CMOS型的矩形半导体基板中的像素加法电路的电路图及其示意图。图8A是包括图1中以两个简化电路示出的像素电路以及像素加法电路的电路的例子。实际电路包括各自用于“S”和“N”信号的像素加法电路，然而，在图8中，为了简化说明，仅示出用于“S”信号和“N”信号中任一个信号的一个采样保持电路。

电路中的PD160、161各自对应于图2所示的PD。放大MOS晶体管(像素放大器)162、163、166、167、172、173用作各电路的源极跟随器。放大MOS晶体管162、163对应于图2所示的像素放大器1(M4)，放大器MOS晶体管166、167对应于像素放大器2(M7)，并且放大MOS晶体管172、173对应于图2所示的像素放大器“S”(M10)或像素放大器“N”(M13)。

电路的箝位电容器164、165各自对应于图2所示的箝位电容器Cc1。采样MOS晶体管(采样开关)168、169包括在各电路的用于累积光信号或噪声信号的采样保持电路中。采样MOS晶体管168、169对应于图2所示的采样保持开关“S”(M8)或采样保持开关“N”(M11)。光信号保持电容器或噪声信号保持电容器170、171对应于图2所示的光信号保持电容器CS或噪声信号保持电容器CN。

加法MOS晶体管(像素合并(binning)开关)150、151包括在像素加法电路中。图8B示出将用于矩形半导体基板的一个像素的像素电路表示为“□”的像素加法电路。图8A所示的以虚线包围的部分和图8B所示的以虚线包围的部分表示了电路的相同部分。如图8B所示，以虚线包围的部分使得相邻像素用的光信号保持电容器或噪声信号保持电容器导通，并且进行像素相加。

利用该结构，可以在不丢失像素信息的情况下减少要扫描的像素，因此可以以高速帧频读取信号。在图8B中，当将ADD0信号设置成高电平时，将ADD1信号设置成低电平，进行2×2的像素相加。当将ADD0信号设置成高电平时，将ADD1信号设置成高电平，进行4×4的像素相加。

在CMOS型图像传感器中，即使在不照射摄像用的光的时间段内，也生成暗电流。因此，CMOS型图像传感器针对累积之后的输出具有偏移值，因此，即使没有照射光，各像素也输出非0值作为光信号。在特定累积期间，在没有照射光的情况下获得光信号数据，作为CMOS型图像传感器的偏移图案。存在一种用于校正偏移的方法，该方法通过从在上述特定累积期间获得运动图像时所获得的光信号数据减去先前所获得的特定累积期间的偏移图案来校正偏移。

图9是示出根据本发明第二实施例、在外部同步模式下以固定帧频进行X射线窗口受到限制的运动图像拍摄时的传感器的驱动控制的时序图。该摄像模式进行4×4的像素相加，并且是高动态范围模式的例子。

图9示出在t111、t112和t113对读取电路进行三次电位初始化处理的例子。在该电位初始化处理序列中，在正进行复位驱动R 1以及正进行采样驱动S1期间，将ADD0信号和ADD1信号设置成低电平，并且用于进行像素相加的切换晶体管保持断开。

在内部扫描IS期间，将ADD0信号和ADD1信号两者都设置为高电平，用于进行像素相加的切换晶体管接通，然后以4×4的像素加法模式进行内部扫描IS。在结束内部扫描IS之后，将ADD0信号和ADD1信号两者都设置成低电平，并且断开用于进行像素相加的切换晶体管。如上所述，当在读取驱动RD(第二控制)期间进行像素合并读取时，摄像控制单元109在读取驱动RD(第二控制)之前在内部扫描IS(第一控制)期间，向信号线施加在使像素合并开关接通的状态下所采样和保持的电压。

根据第二实施例，与第一实施例相同，作为例子将说明拍摄帧频为15fps的情况。

帧频为15fps，因此拍摄运动图像的时间段约为66ms。对于4×4的像素加法模式下的读取扫描，由于垂直扫描电路每四行进行一次扫描，因而读取1/4的扫描线。因此，读取时间约为5ms，约被缩短为1/4。

将采样驱动S1和复位驱动R1的时间段定义为约1ms，并且将X射线窗口的时间段定义为50ms。作为矩形半导体基板106的像素电路，使用图2所示的可以进行非破坏性读取的像素电路。

在图9，在t114，与外部周期信号脉冲的上升沿同步地开始拍摄运动图像。

在读取RD期间读取所拍摄的图像。在读取期间，接通用于进行像素相加的切换晶体管，以在4×4的像素加法模式下进行内部扫描IS。此外，在用于摄像的采样驱动时间段内，将ADD0信号和ADD1信号两者均设置成低电平，并且断开用于进行像素相加的切换晶体管。

根据第二实施例，在X射线窗口打开之前，完成对所累积的图像的读取。

在图9所示的采样驱动S2的信号图案中，伴随着PD的复位，PCL信号变成高电平，并且向箝位电路施加基准电压VCL。在PCL信号保持高电平期间，TS信号和TN信号对基准电压VCL进行采样并保持在光信号保持电容器CS和噪声信号保持电容器CN中。

根据第一实施例，使用图6所示的复位驱动R1的信号图案进行使窗口打开的复位驱动R1。根据第二实施例，使用采样驱动S2的信号图案。在图9所示的时序图中，由于完成了读取，因而光信号保持电容器CS和噪声信号保持电容器CN的电位可以为基准电压VCL。

可以根据在窗口打开时读取是否已结束，从而在复位驱动R1和采样驱动S2之间自动切换用以使窗口打开的驱动。

根据第二实施例，进行三次电位初始化处理，然而，不局限于三次。可以进行三次以上的电位初始化，或者连续进行电位初始化直到开始拍摄运动图像为止。因此，通过多次进行电位初始化，与进行一次电位初始化相比，可以进一步降低信号线的不稳定电位的不利影响。

此外，通过在像素合并开关接通的状态下进行内部扫描IS，可以使仅在像素合并时所使用的信号线、例如像素合并开关之间的信号线的不稳定电位保持稳定。除在摄像模式设置之后的运动图像拍摄之前进行电位初始化处理以外，该电位初始化处理还可以在图像传感器的电源接通之后拍摄第一个运动图像之前进行，在模式切换之后拍摄运动图像之前进行，以及在从进行了前一摄像开始过去了一段时间之后进行。

下面将说明第三实施例。图10示出采样驱动S2的采样驱动图案用于读取电路的电位初始化处理的例子。由于采样驱动S2还用作采样驱动S1，因而可以省略图9中进行的读取电路的电位初始化处理的采样驱动S1。在进行读取驱动RD(第二控制)之后，进行用于向信号线施加采样和保持的信号电压的内部扫描IS(第一控制)。

图10示出在t121、t122和t123对读取电路进行三次电位初始化处理的例子。分别在t121、t122和t123，开始采样驱动S2，并且在结束采样驱动S2之后，对读取电路进行内部扫描IS，以将读取电路内的不稳定电位初始化成作为逻辑电位和采样保持电位的基准电位VCL。

根据第三实施例，充分利用非破坏性读取传感器的特性，在正向放射线生成设备103输出曝光许可信号期间，进行内部扫描IS(第一控制)。更具体地，在X射线窗口打开的累积时间段内的t125、t126处对读取电路进行内部扫描IS。在开始采样驱动S1之前，完成了读取电路的内部扫描IS。

根据第三实施例，使X射线窗口打开时的复位驱动使用采样驱动S2的信号图案。通过t125、t126处的内部扫描IS，将读取电路中的不稳定电位初始化成作为逻辑电位和采样保持电位的基准电位VCL。通过紧挨在读取扫描之前进行内部扫描IS，读取电路中的电位变得稳定，并且可以良好地进行偏移校正。

如上所述，根据本实施例，通过在进行用于从像素读取电荷的读取驱动RD之前进行采样驱动S2，用于保持光信号的第一采样保持电路保持箝位电路的基准电压，然后可以保持光信号。利用该结构，可以消除由采样保持电路所引起的噪声。

在以低帧频拍摄运动图像时，在X射线窗口打开的累积时间段内的t125、t126处对读取电路所进行的内部扫描IS特别有效。

图11是示出根据本发明第四实施例的连续X射线荧光模式下的驱动控制的时序图。为了使用连续X射线，使X射线窗口完全打开。根据第四实施例的摄像模式进行2×2的像素相加，并且是高灵敏度模式的例子。

在t131、t132和t133处，开始采样驱动S2。在结束采样驱动S2之后，对读取电路进行内部扫描IS。利用该结构，将读取电路中的不稳定电位初始化成作为逻辑电位和采样保持电位的基准电位VCL。

在t134完成了读取电路的电位初始化之后，从摄像控制单元109输出给信息处理装置101的READY信号112变成“有效”状态。当信息处理装置101在READY信号112处于“有效”状态期间接通X射线荧光开关(未示出)时，外部同步信号变成“有效”。

当检测到外部同步信号“有效”时，摄像控制单元109将READY信号设置成“无效”，然后进行包括复位驱动的采样驱动S1。在完成采样驱动S1时，摄像控制单元109将曝光许可信号设置成“有效”，并且利用以所设置的帧频的周期所输出的内部同步脉冲信号(未示出)来重复进行采样驱动S1。信息处理装置101检测到曝光许可信号的“有效”，向X射线生成装置给出用于利用连续X射线进行照射的指示，然后开始连续X射线的照射。

紧挨在X射线图像累积后的采样驱动S1之后，周期性进行读取操作RD以进行荧光摄像。类似于第三实施例，紧挨在采样驱动S1之前，对读取电路开始内部扫描IS，并且在开始采样驱动S1之前完成内部扫描IS。

在t138的内部扫描IS之前开始驱动采样驱动S1。因此，光电转换元件的输出在光信号保持电容器CS中进行采样。通过内部扫描IS，将读取电路中光信号传输路径的不稳定电位初始化成像素电路的输出范围内的电压。由于光信号传输路径的电位被设置成像素电路的输出范围内的电压，因而类似于其它实施例，可以使偏移保持稳定。

通常，利用读取驱动RD向光信号线施加光信号电压，并且向噪声信号线施加基准电压。因此，在驱动运动图像摄像时，由信号线所引起的噪声并未叠加在第二帧或之后的帧上。然而，在以低帧频拍摄图像时，从读取驱动RD到随后的读取驱动RD之间的时间间隔可能会长。

特别地，当图像传感器具有受信号线所引起的噪声极大影响的特性时，可能以上述时间间隔将无法被忽略的噪声累积在信号线上。因此，通过紧挨在采样驱动S1之前进行内部扫描IS，可以消除累积时间内所生成的信号线的噪声。

在本实施例中，当摄像设备在像素电路中包括采样保持电路并且可以进行非破坏性读取时，可以在累积时间内进行内部扫描IS。因此，在不改变采样驱动S1和读取驱动RD的情况下，可以添加对内部扫描IS的控制。

图12是示出根据本发明第五实施例的外部同步摄像模式下的驱动控制的时序图。该摄像模式进行4×4的像素相加，并且是高动态范围模式的例子。

根据本实施例，摄像控制单元109采样并保持信号电压，然后进行用于向列信号线施加信号电压的内部扫描IS(第一控制)。随后，摄像控制单元109进行用于向列信号线施加信号电压的读取驱动RD(第二控制)。更具体地，在进行用于向信号线施加要读取的信号电压的内部扫描IS之后，控制对信号电压的读取。

此外，当在结束读取驱动(第二控制)之后的特定时间内没有进行读取驱动RD(第二控制)时，摄像控制单元109进行内部扫描IS(第一控制)。

图12示出在t164结束上述模式下的摄像、然后在t168重新开始该摄像时的驱动。图12示出下面的例子，在该例子中，在t164结束对所拍摄图像的读取之后，以等于或小于运动图像帧的拍摄间隔的周期，在t165、t166和t167添加用于读取电路中的不稳定电位的电位初始化驱动。

例如，当拍摄帧频是15fps时，帧拍摄周期为66ms。因此，不稳定电位的电位初始化驱动的周期是66ms以下，从而防止了悬空部具有不稳定电位。

在t165、t166和t167，开始采样驱动S2。在结束采样驱动S2之后，对读取电路进行内部扫描IS，然后将读取电路中的不稳定电位初始化成作为逻辑电位和采样保持电位的基准电压VCL。

在对图像正进行读取处理期间不进行用于读取电路中的不稳定电位的电位初始化驱动。此外，当在对不稳定电位正进行电位初始化驱动的采样驱动S2期间以及对读取电路的内部扫描IS期间，如果输入外部同步信号，则停止对不稳定电位的电位初始化驱动。随后，例如，可以开始t168的采样驱动S2处所开始的摄像驱动。

如上所述，将要读取的信号电压施加给信号线，然后控制对信号电压的读取，从而使得可以进一步降低信号线中的不稳定电位的影响。

图13是示出根据本发明第六实施例的外部同步摄像模式下的驱动控制的时序图。该摄像模式进行4×4的像素相加，并且是高动态范围模式的例子。不再重复与第一实施例的结构和处理相同的结构和处理。

在第六实施例中，在读取所累积的图像之前，进行内部扫描IS以将读取电路中的悬空部的不稳定电位、尤其是图像数据的传输线的不稳定电位固定成实际要读取的图像数据的电压。在内部扫描IS之后，进行正常图像读取。

由于信号线的电容所引起的噪声随着时间的过去而趋于增大，因而可以将叠加在信号线上的噪声始终降低至特定水平以下。此外，在向信号线施加信号电压之前，以与信号电压相同的电压进行内部扫描IS。因此，可以降低由施加给信号线的电压的变化而引起的噪声。

图14是示出如下例子的时序图，其中在该例子中，在正进行垂直扫描期间，进行通过读取电路中的内部扫描的初始化电位施加操作的水平扫描。根据本发明的第七实施例，对于内部扫描IS(第一控制)，在接通至少一个读取开关M9(M12)之后，依次接通所有输出开关，然后顺次接通其它读取开关M9(M12)。如图14所示，在任意行的中间进行水平方向的扫描。将不再重复与第一实施例的结构和处理相同的结构和处理。

通常，矩形半导体基板的端部的列所包括的像素的特性可以与其它像素有所不同。如图14所示，通过在正进行任意垂直方向的扫描期间进行水平方向的扫描，可以防止通过将来自具有不利特性的像素的信号施加给输出信号线所生成的噪声。

如上所述，摄像控制单元109首先进行用于将采样和保持的电信号施加给多个信号线的第一控制。随后，摄像控制单元109进行如下的第二控制：将多个像素获得的与所接收到的光相对应的电信号顺次施加给信号线，然后进行读取。

此外，摄像控制单元109并未创建基于第一控制施加给信号线的电信号的图像数据，而是创建基于第二控制经由信号线所读取的电信号的图像数据。利用该结构，列信号线的不稳定电位可以在特定范围、至少在采样和保持的电信号的值的范围内保持稳定。因此，可以降低叠加在电信号上的噪声以提高图像质量。

第一控制、即内部扫描IS是用于向各信号线施加从与该信号线连接的多个像素中的至少一个像素所输出的电信号的处理。因此，不同于第二控制，既不通过放大器来放大第一控制从像素所输出的电信号，也不对其进行A/D转换。因此，处理时间短于像素信号的正常读取RD(第二控制)的处理时间，因而有助于提高帧频。

在进行内部扫描IS时，摄像控制单元109断开片选信号CS和传送开关。因此，图像传感器和A/D转换器没有导通。可以进行如下设置：即使在传送开关没有断开时，也不进行放大处理或A/D转换处理，或者放大器或A/D转换器也不输出信号。

这里，通过根据本实施例进行控制以向信号线施加与采样和保持的箝位电位相对应的电信号，可以进一步使信号线的不稳定电位保持稳定。

摄像控制单元109可以在摄像之前进行第一控制，以在摄像之前使处于悬空状态的信号线的不稳定电位保持稳定。此外，响应于第一控制的结束，输出表示摄像准备已完成的信号。响应于该信号，进行控制以开始利用X射线进行照射，从而降低帧频并提高图像质量。

通过重复进行第一控制，可以增强不稳定电位的稳定效果。此外，在拍摄运动图像时，在光电转换元件正接收光以累积电荷的期间或者在向放射线生成装置输出曝光许可信号的期间，进行内部扫描IS，从而使得可以进一步降低不稳定电位的不利影响。

当在摄像期间进行内部扫描IS时，通过非破坏性地向信号线施加已采样和保持的光信号，可以将信号线的电位设置得更接近于光信号的电位，从而提高降噪效果。当在当前帧正接收光的期间前一帧的光信号被一直保持在采样和保持状态时，通过利用前一帧的信号进行内部扫描IS，可以简化控制。特别地，利用该控制，即使代替脉冲X射线而利用连续X射线进行摄像时，也可以抑制不稳定电位。

当使用低帧频时，悬空时间可能被延长，由此增大了不稳定电位的不利影响。然而，当不进行读取驱动RD时，以预定间隔进行内部扫描IS由此降低不利影响。

通过将像素顺次连接到列信号线、然后将列信号线顺次连接到输出线来进行内部扫描IS。在将像素顺次连接到列信号线期间，可以顺次连接列信号线和输出线，从而使得可以将施加给具有良好特性的信号线的电压施加给输出线。因此，可以进一步提高用于使电位保持稳定的效果。

当包括有光信号和FPN用的两个系统的采样保持电路时，通过对各采样保持电路进行上述内部扫描处理，可以使光信号和FPN之间的信号差最小化，以适当降低FPN噪声。

当在传感器中安装有模拟像素合并电路时，通过在像素合并开关接通的状态下进行内部扫描IS，可以使像素合并电路所引起的不稳定电位保持稳定。

其它实施例

上述实施例仅是例子，并且可以提供其它各种实施例。另外，可以通过多个分开的电路块来进行图1所示的各块所进行的处理，或者可以将多个块作为一个电路进行安装。此外，可以将摄像设备的功能分成多个装置并且进行该功能。此外，可以通过诸如移动C臂装置等的一个装置来实现放射线摄像系统的功能。

在上述本发明各实施例的说明中，说明了一种采用X射线摄像装置的放射线摄像设备技术，其中，该X射线摄像装置使用作为放射线的一种类型的X射线来拍摄被摄体的X射线图像数据。此外，除X射线摄像装置以外，例如，还可以使用其它放射线(例如，α射线、β射线和γ射线)以将本发明应用于拍摄被摄体的放射线图像的放射线摄像设备。

此外，可以将本发明应用于诸如接收可见光和窄带光来拍摄图像的眼底照相机等的摄像设备。在这种情况下，以光量或光强度来替换上述剂量值。

然而，诸如X射线摄像系统的平板检测器(FPD)等的大平面传感器由于信号线的电容所引起的极大的不稳定电位而趋于对图像质量产生大的不利影响。此外，从降低辐射剂量的角度考虑，希望利用低剂量的放射线进行摄像。在使用低剂量放射线时，噪声更明显。因此，通过对X射线摄像设备或X射线传感器的控制装置使用本发明，可以提高图像质量，从而获得对诊断有用的图像。

其它实施例

还可以通过读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等装置)和通过下面的方法来实现本发明的各方面，其中，系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的各步骤。由于该原因，例如经由网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)将该程序提供给计算机。

尽管已经参考实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。显然，可以认为，以上仅是利用例子说明了本发明，并且在本发明的范围内可以进行细节的修改。

Claims (24)

1.一种摄像设备，包括：

以矩阵形式配置的多个像素电路，所述多个像素电路各自包括光电转换元件、采样保持电路、用于放大所述采样保持电路保持的电信号的放大器和用于传送所述放大器放大后的电信号的开关；

多个信号线，用于从所述多个像素电路中读出所述开关传送的电信号；

控制单元，用于进行第一控制，并且在进行了所述第一控制之后进行第二控制，其中，所述第一控制用于根据提供至所述采样保持电路的预定电位将电信号传送至所述多个信号线，所述第二控制用于利用所述多个像素电路的多个开关将所述多个像素电路的多个采样保持电路共同保持的、与所述多个像素电路的多个光电转换元件各自接收到的光相对应的电信号从所述多个光电转换元件顺次传送至所述多个信号线；以及

生成单元，用于创建基于所述第二控制传送至所述多个信号线的电信号的图像数据。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，

所述多个像素电路各自还包括：像素放大器，其连接在所述光电转换元件和所述采样保持电路之间，并且用于获得与累积在所述光电转换元件中的电荷相对应的电信号，

所述采样保持电路用于保持所述像素放大器获得的电信号，以及

其中，所述控制单元进行用于在所述光电转换元件累积电荷期间从所述多个像素电路传送电信号至所述多个信号线的第一控制。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述多个像素电路各自还包括：像素放大器，其连接在所述光电转换元件和所述采样保持电路之间，并且用于获得与累积在所述光电转换元件中的电荷相对应的电信号，以及箝位电路，其配置在所述像素放大器和所述采样保持电路之间，以及

其中，作为所述第一控制，所述控制单元将与施加至所述箝位电路的基准电压相对应的电信号从所述多个像素电路传送至所述多个信号线。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

用于选择是否将所述多个像素电路的各个像素电路获得的电信号输出至A/D转换器的开关，

其中，在进行所述第一控制时，所述控制单元控制进行上述选择的开关，以使得不利用该开关将所述多个像素电路的各个像素电路获得的电信号输出至所述A/D转换器。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，作为所述第一控制，所述控制单元将电信号从连接至所述多个信号线的所述多个像素电路中的至少一个像素电路传送至该多个信号线，并且所述生成单元不创建基于所述第一控制传送至所述多个信号线的各个信号线的电信号的图像数据。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，作为所述第一控制，所述控制单元进行内部扫描处理，其中，所述内部扫描处理用于将各个电信号顺次传送至所述多个信号线的各个信号线，以将所述多个信号线的电位降低至预定范围并且降低叠加在所述第二控制所传送的电信号上的噪声。

7.根据权利要求4所述的摄像设备，其特征在于，

所述控制单元使所述A/D转换器对该电信号进行A/D转换；以及

所述生成单元基于所述A/D转换得到的数据来创建图像数据。

8.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述控制单元响应于所述第一控制的完成，输出表示摄像准备完成的信号。

9.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述控制单元在重复进行所述第一控制之后，进行所述第二控制。

10.根据权利要求2所述的摄像设备，其特征在于，所述控制单元在所述光电转换元件接收光期间进行所述第一控制，并且随后进行所述第二控制。

11.根据权利要求10所述的摄像设备，其特征在于，所述控制单元在向放射线生成装置输出曝光许可信号期间进行所述第一控制。

12.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述放大器包括连接在所述采样保持电路和所述开关之间的放大晶体管，并且所述控制单元进行用于使所述采样保持电路保持通过使用所述光电转换元件接收光所获得的电信号、使所述放大晶体管输出与所述采样保持电路保持的电信号相对应的电信号、以及使所述开关将所述放大晶体管输出的电信号传送至所述多个信号线的信号线的第一控制，并且在进行了所述第一控制之后，进行所述第二控制。

13.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，所述控制单元进行用于将已采样和保持的前一帧的电信号传送至所述信号线的所述第一控制，从而使用所述采样保持电路保持当前帧的电信号，并且随后进行所述第二控制。

14.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述控制单元重复进行所述第二控制，以及当在所述第二控制结束之后的预定时间内没有进行所述第二控制时，所述控制单元进行所述第一控制。

15.根据权利要求4所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

图像传感器，在所述图像传感器中，进行如下配置：配置所述多个像素电路；与行并行地配置多个行选择线，其中，所述行选择线用于传输用于针对各行选择像素电路的信号；与列并行地配置多个列信号线，其中，所述列信号线用于针对各列读出所选择的像素电路的信号；以及配置多个输出信号线，其中，所述输出信号线用于将所述列信号线的信号输出至A/D转换器，

其中，所述信号线包括所述列信号线和所述输出信号线。

16.根据权利要求15所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

输出开关，用于控制是否将施加至所述列信号线的电信号施加至所述输出信号线，

其中，所述控制单元进行所述第一控制，以顺次接通所述用于传送所述放大器放大后的电信号的开关和所述输出开关，从而将所保持的电信号施加至作为所述信号线的所述列信号线和所述输出信号线。

17.根据权利要求16所述的摄像设备，其特征在于，所述控制单元进行所述第一控制，从而在顺次接通至少一个所述用于传送所述放大器放大后的电信号的开关之后，顺次接通所有的所述输出开关，然后顺次接通剩余的所述用于传送所述放大器放大后的电信号的开关。

18.根据权利要求15所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

复位电路，用于对累积在所述光电转换元件中的电荷进行复位，

其中，所述控制单元使所述复位电路对电荷进行复位，并且所述控制单元将所述像素放大器设置成非工作状态，以使所述光电转换元件变换成电荷累积状态。

19.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，

所述采样保持电路包括：用于采样并保持和如下电荷相对应的光电信号的第一采样保持电路，该电荷与接收到的光量相对应，以及

用于采样并保持噪声电信号的第二采样保持电路；

其中，所述多个信号线包括与所述第一采样保持电路对应的第一信号线和与所述第二采样保持电路对应的第二信号线，以及

所述开关包括连接在所述第一采样保持电路和所述第一信号线之间的第一开关和连接在所述第二采样保持电路和所述第二信号线之间的第二开关。

20.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述生成单元创建基于在使用所述光电转换元件接收光的情况下通过进行所述第二控制所获得的电信号的图像，并且创建基于在未使用所述光电转换元件接收光的情况下通过进行与所述第二控制大致相同的控制所获得的电信号的暗电流图像。

21.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

像素合并开关，用于使与多个所述光电转换元件相对应的多个所述采样保持电路导通，

其中，所述控制单元在所述第二控制中接通所述像素合并开关以进行像素合并读取的情况下，在所述第二控制之前在所述第一控制期间进行用于施加在使所述像素合并开关接通的状态下由所述采样保持电路所保持的电压的控制。

22.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，

所述控制单元进行用于将电信号从所述多个像素电路的一列顺次传送至所述多个信号线中的信号线的第一控制。

23.一种放射线摄像系统，包括：

根据权利要求1至22中任一项所述的摄像设备；

信息处理装置，用于对来自所述摄像设备的图像数据进行图像处理。

24.一种使用图像传感器进行摄像的控制方法，所述图像传感器包括：以矩阵形式配置的多个像素电路，所述多个像素电路各自包括光电转换元件、采样保持电路、用于放大所述采样保持电路保持的电信号的放大器、用于传送所述放大器放大后的电信号的开关；以及多个信号线，用于从所述多个像素电路中读出所述开关传送的电信号，所述控制方法包括以下步骤：

进行第一控制，其中，所述第一控制用于根据提供至所述采样保持电路的预定电位将电信号传送至所述多个信号线；以及

在进行了所述第一控制之后进行第二控制，其中，所述第二控制用于利用所述多个像素电路的多个开关将所述多个像素电路的多个采样保持电路共同保持的、与所述多个像素电路的多个光电转换元件各自接收到的光相对应的电信号从多个光电转换元件传送至所述多个信号线，

创建基于所述第二控制传送至所述多个信号线的电信号的图像数据。