CN102640017A - 成像装置、成像系统、控制该装置和系统的方法及程序 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够减小在获取的图像中可能出现并受照射区域影响的层次差别而不执行复杂的图像处理以防止图像质量的显著下降的成像装置。成像装置100包括：检测器104，其中以矩阵布置多个像素并执行图像捕获操作；偏置光源115；以及控制检测器104和偏置光源115的操作的控制单元106。图像捕获操作包括第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在第一图像捕获操作中，在与多个像素的一部分对应的扫描区域A中扫描检测器以输出扫描区域A中的图像数据，在第二图像捕获操作中，在大于扫描区域A的扫描区域B中扫描检测器以输出扫描区域B中的图像数据。控制单元106控制偏置光源115，以使得偏置光源115根据从照射场A到照射场B的切换，在第一图像捕获操作和第二图像捕获操作之间的时间段期间，在基于与第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息的控制信号的基础上发射偏置光。

Description

成像装置、成像系统、控制该装置和系统的方法及程序

技术领域

本发明涉及成像装置、成像系统、控制该装置和系统的方法及程序。更具体地，本发明涉及优选地用于在医疗诊断中诸如摄影之类的捕获静止图像和诸如透视检查（fluoroscopy）之类的记录影片中的放射线成像装置、放射线成像系统、控制该装置和系统的方法以及程序。在本发明中，放射线不仅包括作为由因为放射线损伤而发射的粒子（包括光子）构成的射束的α射线、β射线和γ射线，而且包括诸如X射线、粒子束和宇宙射线之类的、具有至少与α射线、β射线和γ射线的能量相同级别的能量的射束。

背景技术

近年来，使用由半导体材料制成的平板检测器（在下文中缩写为FPD）的放射线成像装置作为用在使用X射线的医疗图像诊断和无损测试中的图像捕获装置已经获得了实际使用。这样的放射线成像装置被用作例如用于医疗图像诊断的诸如摄影之类的捕获静止图像和诸如透视检查之类的记录影片的数字成像装置。

如专利文献1和2中所公开的，在这样的放射线成像装置中讨论在其中执行FPD的读出的区域（视场大小）的任意切换。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利特开No.11-128213

PTL 2：日本专利特开No.11-318877

发明内容

技术问题

然而，当读出区域作为切换的结果被扩展时，在其中执行FPD的扫描的区域与在其中不执行FPD的扫描的区域在暗时间输出和/或像素的灵敏度方面不同。因此，在获取的图像中可出现受读出区域（扫描区域）影响的重影（ghost）（层次差别（difference in level）），而导致图像质量的下降。

对技术问题的解决方案

考虑到这些，发明人提出了本发明的以下实施例以便提供能够减小可在获取的图像中出现并且受扫描区域影响的层次差别而防止图像质量显著下降的成像装置和成像系统。

根据本发明的成像系统包括成像装置和控制该成像装置的控制计算机。该成像装置包括：检测器，其中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；偏置光源，利用与所述放射线或光不同的偏置光照射所述检测器；以及控制单元，控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作。所述图像捕获操作包括第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中，在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据，在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据。所述控制计算机基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息来确定所述偏置光源的操作，并向所述控制单元提供基于所确定的偏置光源的操作的控制信号。所述控制单元控制所述偏置光源的操作，以使得所述偏置光源根据从所述第一扫描区域到所述第二扫描区域的切换，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间基于所述控制信号发射偏置光。

根据本发明的成像装置包括：检测器，其中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；偏置光源，利用与所述放射线或光不同的偏置光照射像素；以及控制单元，控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作。所述图像捕获操作包括第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中，在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据，在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据。所述控制单元控制所述偏置光源的操作，以使得所述偏置光源根据从所述第一扫描区域到所述第二扫描区域的切换，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间，在基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息的控制信号的基础上发射偏置光。

根据本发明的控制方法用于控制成像装置，该成像装置包括检测器和偏置光源，在所述检测器中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据，所述偏置光源利用与所述放射线或光不同的偏置光照射像素，并且所述成像装置控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作。该方法包括如下步骤：执行第一图像捕获操作，其中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据；基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息来确定所述偏置光源的操作；以及根据用于从所述第一扫描区域切换到第二扫描区域以执行第二图像捕获操作的指令，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间基于所确定的偏置光源的操作来发射偏置光，其中在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的所述第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据。

根据本发明的程序使计算机控制成像装置，该成像装置包括检测器和偏置光源，在所述检测器中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据，所述偏置光源利用与所述放射线或光不同的偏置光照射像素，并且所述成像装置控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作。该程序包括如下步骤：执行第一图像捕获操作，其中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据；基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息来确定所述偏置光源的操作；以及根据用于从所述第一扫描区域切换到第二扫描区域以执行第二图像捕获操作的指令，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间基于所确定的偏置光源的操作来发射偏置光，其中在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的所述第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据。

本发明的有益效果

根据本发明，FPD的驱动操作允许在获取的图像中可能出现并且受扫描区域影响的重影（层次差别）减小，以防止图像质量的明显下降。

附图说明

图1是根据本发明的包括成像装置的成像系统的概念性框图。

图2是根据本发明的实施例的成像装置的概念性等效电路。

图3是示出根据本发明的成像装置和成像系统的操作的流程图。

图4A是图示本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。

图4B是图示本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。

图4C是图示本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。

图4D是图示本发明的成像装置和成像系统的操作的时序图。

图5A是图示执行本发明的处理操作的配置和该处理操作的时序图。

图5B是图示执行本发明的处理操作的配置和该处理操作的时序图。

图5C是图示执行本发明的处理操作的配置和该处理操作的时序图。

图6包括根据本发明的成像装置的另一实施例的概念性等效电路图。

图7A是图示根据本发明的另一成像装置和成像系统的操作的时序图。

图7B是图示根据本发明的另一成像装置和成像系统的操作的时序图。

图7C是图示根据本发明的另一成像装置和成像系统的操作的时序图。

具体实施方式

这里将参考附图详细描述本发明的优选实施例。根据图1所示的实施例的放射线成像系统包括成像装置100、控制计算机108、放射线控制装置109、放射线产生装置110、显示装置113和控制台114。成像装置100包括FPD 104，FPD 104包括检测单元101、驱动电路102和读出电路103。检测单元101包括多个像素，每个像素将入射到其上的放射线或光转换为电信号。驱动电路102驱动检测单元101。读出电路103从检测单元101接收电信号，并将从被驱动的检测单元101提供的电信号作为图像数据输出。成像装置100还包括信号处理单元105和控制单元106，信号处理单元105处理从FPD（平板检测器）104提供的图像数据以输出经受了该处理的图像数据，控制单元106将控制信号提供给每个部件以控制如下所述的偏置光源115和FPD104的操作。成像装置100还包括电源单元107，电源单元107将偏置电压提供给包括偏置光源115的成像装置100的每个部件。成像装置100还包括利用偏置光照射FPD 104的偏置光源115。偏置光与由下述的放射线源111产生的放射线相分离地发射，或者与由下述的波长转换器从放射线转换的光相分离地发射。信号处理单元105从下述的控制计算机108接收控制信号以将所接收的控制信号提供给控制单元106。控制单元106控制驱动电路102，以使得响应于从下述的控制计算机108接收的控制信号来执行检测单元101的至少两个扫描区域之间的切换。驱动电路102被配置为能够响应于从控制单元106接收的控制信号在扫描区域之间切换。根据本实施例，控制单元106具有在第一扫描区域A和第二扫描区域B之间切换的功能。在本发明的第一扫描区域A中，由驱动电路102扫描多个像素的一部分。例如，当检测单元101中的像素的总数等于约2800行×约2800列时，驱动电路102可以扫描约1000行×约2800列的像素。在本实施例的第二扫描区域B中，驱动电路102扫描比第一扫描区域A大的区域（例如，包括检测单元101中的所有像素的区域）内的像素。电源单元107包括诸如调整器或反相器（inverter）之类的电源电路，其从外部电源或内置电池（未示出）接收电压，以提供操作检测单元101、驱动电路102、读出电路103和偏置光源115所需的电压。与设置有检测单元101的基板的其上设置有下述的像素的光接收面相反的面（背面）相对地设置偏置光源115。偏置光源115被布置来使得利用偏置光从背面照射整个检测单元101。偏置光源115被布置来使得可以利用偏置光照射等于或大于下述的检测单元101的第二扫描区域B的区域。

控制计算机108执行放射线产生装置110和成像装置100之间的同步。更具体地，控制计算机108控制用于确定成像装置100的状态的控制信号的发送，并执行用于校正、存储和/或显示来自成像装置100的图像数据的图像处理。此外，控制计算机108向放射线控制装置109发送基于从控制台114接收的信息的用于确定从放射线源111发射的放射线的照射条件的控制信号。

放射线控制装置109响应于从控制计算机108接收的控制信号，控制从包括在放射线产生装置110中的放射线源111发射放射线的操作。照射场限制机构112具有改变利用放射线或与放射线对应的光照射并处于FPD 104中的检测单元101中的特定照射场的功能。控制台114用于输入与要被成像的对象有关的信息和用于对该对象进行成像的图像捕获条件。通过控制台114输入的对象信息和图像捕获条件在控制计算机108中的多种控制中用作参数。因此，控制台114向控制计算机108发送对象信息和图像捕获条件。显示装置113显示经受了控制计算机108中的图像处理的图像数据。

接下来，将参考图2描述根据本发明的第一实施例的成像装置。相同的附图标记在图2中用于标识图1所示的相同部件。这里省略对这样的部件的详细描述。图2中的成像装置包括FPD单元，FPD单元包括以n行×m列的矩阵布置的多个像素，其中n和m中的每一个是等于或大于二的整数。成像装置实际上包括大于n行×m列的数目的像素。例如，17英寸的成像装置包括约2800行×约2800列的像素。

检测单元101包括以矩阵布置的多个像素。每个像素包括将入射到其上的放射线或光转换为电荷的转换元件201和将与电荷对应的电信号输出的开关元件202。在本实施例中，布置在诸如玻璃衬底之类的绝缘衬底上并且主要由非晶硅材料制成的PIN型光电二极管用作用于将用来照射转换元件的光转换成电荷的光电变换器。优选地，将在上述光电变换器的放射线的入射侧设置有波长转换器的间接转换元件或者直接将放射线转换成电荷的直接转换元件用作转换元件。波长转换器将放射线转换成可以由光电变换器检测的波带内的光。优选地，将具有控制端子和两个主端子的晶体管用作开关元件202。在本实施例中，薄膜晶体管（TFT）用作开关元件202。转换元件201的一个电极电连接到开关元件202的两个主端子之一，并且转换元件201的另一电极经由公共偏置线Bs电连接到偏置电源107a。在行方向上的多个开关元件（例如开关元件T11到T1m）的控制端子共同电连接到第一行的驱动线G1。通过驱动线从驱动电路102向每个行中的开关元件提供用于控制开关元件的导通状态的驱动信号。驱动电路102针对每一行控制开关元件202的导通状态和非导通状态以扫瞄每一行的像素。本发明的扫描区域表示驱动电路102以上述方式扫描每一行的像素的区域。虽然为了方便起见在图2中示出了n行×m列的像素，但是当像素的总数等于例如约2800行×约2800列时，驱动电路102实际上扫描作为第一扫描区域A的约1000行×约2800列的像素。在列方向上的多个开关元件（例如开关元件T11到Tn1）中的每一个的剩余主端子电连接到第一列的信号线Sig1。当开关元件处于导通状态时，通过信号线将与转换元件的电荷对应的电信号提供给读出电路103。通过在列方向上布置的多条信号线Sig1到Sigm，将从多个像素输出的电信号并行发送到读出电路103。

读出电路103包括针对每一信号线的放大器电路207。放大器电路207放大从检测单元101并行输出的电信号中的每一个。放大器电路207包括放大输出的电信号的积分放大器203、放大来自积分放大器203的电信号的可变放大器204、采样并保持放大后的电信号的采样保持电路205、以及缓冲放大器206。积分放大器203包括放大读出的电信号并输出放大后的电信号的运算放大器、积分电容器以及复位开关。积分放大器203能够改变积分电容器的值以改变增益。将输出的电信号输入到运算放大器的反相输入端子，将参考电压Vref从参考电源107b提供给运算放大器的非反相输入端子，放大后的电信号从运算放大器的输出端子输出。积分电容器被布置在运算放大器的反相输入端子和输出端子之间。采样保持电路205针对每个放大器电路设置，并包括采样开关和采样电容器。读出电路103还包括将从放大器电路207并行读出的电信号作为串行图像信号依次输出的多路复用器208，以及对图像信号执行阻抗转换以输出经受了阻抗转换的图像信号的缓冲放大器209。在模拟-数字（A/D）转换器210中将从缓冲放大器209输出的模拟图像信号Vout转换为数字图像数据，并将数字图像数据提供给信号处理单元105。在图1中的信号处理单元105中处理的图像数据被发送给控制计算机108。

驱动电路102响应于从图1中的控制单元106提供的控制信号（D-CLK、OE或DIO），向每条驱动线提供包括将开关元件设置为导通状态的导通电压Vcom和将开关元件设置为非导通状态的非导通电压Vss的驱动信号。驱动电路102利用控制信号控制开关元件的导通状态和非导通状态以驱动检测单元101。

图1中的电源单元107包括偏置电源107a和用于图2所示的放大器电路207的参考电源107b。偏置电源107a通过偏置线Bs向每个转换元件的所述另一电极提供偏置电压Vs。偏置电压Vs对应于本实施例的第一电压。参考电源107b向每个运算放大器的非反相输入端子提供参考电压Vref。图1中的电源单元107还包括诸如反相器之类的用于偏置光源的电源电路，其提供偏置光源115的操作所需的电压。

图1中的控制单元106通过信号处理单元105从成像装置外部的控制计算机108等接收控制信号，并向驱动电路102、电源单元107和读出电路103提供各种控制信号来控制FPD 104和偏置光源115的操作。控制单元106向驱动电路102提供控制信号D-CLK、控制信号OE和控制信号DIO以控制驱动电路102的操作。控制信号D-CLK是用于用作驱动电路的移位寄存器的移位时钟，控制信号DIO是由移位寄存器传送的脉冲，并且OE用于控制移位寄存器的输出端。控制单元106能够利用这些控制信号控制驱动电路102以在第一扫描区域A和第二扫描区域B之间切换。此外，控制单元106向读出电路103提供控制信号RC、控制信号SH和控制信号CLK以控制读出电路103中的每个部件的操作。控制信号RC用于控制积分放大器中的复位开关的操作，控制信号SH用于控制采样保持电路205的操作，并且控制信号CLK用于控制多路复用器208的操作。

接下来，将参考图1到3，特别是参考图3，来描述本发明的成像装置和成像系统的整个操作。响应于由操作员利用控制台114进行的操作由控制计算机108确定照射条件之后，开始图像捕获。在所确定的照射条件下，利用从由放射线控制装置109控制的放射线产生装置110发射的期望的放射线来照射被摄体。成像装置100输出与透过被摄体的放射线对应的图像数据。输出的图像数据经受控制计算机108中的图像处理并被显示在显示装置113中。

在图像数据被显示在显示装置113中的同时，控制计算机108提示操作员是否继续图像捕获。如果从操作员接收到不继续图像捕获的指令（否），则终止图像捕获。如果从操作员接收到继续图像捕获的指令（是），则控制计算机108提示操作员是否切换扫描区域。如果从操作员接收到不切换扫描区域的指令（否），则控制计算机108在已被确定的图像捕获条件下控制放射线控制装置109和放射线产生装置110，以再次在相同的条件下利用放射线照射被摄体。如果从操作员接收到切换扫描区域的指令（是），则控制计算机100确定要切换到的扫描区域。在切换到期望的扫描区域之后，控制计算机108确定是否要执行下面详细描述的偏置光处理操作。如果控制计算机108确定要执行偏置光处理操作，则控制计算机108向控制单元106提供控制信号以使成像装置100执行下面详细描述的偏置光处理操作。在成像装置100完成偏置光处理操作之后，控制计算机108控制放射线控制装置109和放射线产生装置110，以使得在切换扫描区域之后在图像捕获操作中发射放射线。此外，控制计算机108向控制单元106提供控制信号，以使得执行在切换扫描区域之后的图像捕获。成像装置100响应于控制信号，在切换之后的扫描区域中执行下一图像捕获。

接下来，将参考图4A到4D描述本发明的成像系统的操作。参考图4A，当将偏置电压Vs提供到转换元件201时，成像装置100在空闲时间段期间执行空闲操作。在空闲操作中，至少重复初始化操作K1多次，以便稳定由开始提供偏置电压Vs引起的检测器104的特性的变化。初始化操作是在积累操作之前向转换元件施加初始偏置以初始化转换元件的操作。在图4A中，作为空闲操作，多次重复包括积累操作W1和初始化操作K1的一对操作。

图4B是图示在图4A中的时间段A-A′期间成像装置的操作的时序图。参考图4B，在积累操作W1中，将非导通电压Vss施加到开关元件202，而将偏置电压Vs施加到转换元件201，以将所有像素中的开关元件设置为非导通状态。在初始化操作K1中，积分放大器中的积分电容器和信号线由复位开关复位，并从驱动电路102向驱动线G1施加导通电压Vcom，以将第一行中的开关元件T11到T13设置为导通状态。将开关元件设置为导通状态使得转换元件被初始化。虽然在此状态中每个转换元件的电荷作为电信号从对应的开关元件输出，但是没有与电信号对应的数据从读出电路103输出，因为在本实施例中不操作采样保持电路和后续电路。之后再次复位积分电容器和信号线以处理输出的电信号。然而，当数据将要用于校正等时，可以按照与下述的图像输出操作或暗图像输出操作的方式类似的方式来操作采样保持电路和后续电路。重复开关元件的导通状态的控制和从第一行到第n行的复位使得检测器101被初始化。在初始化操作中，可以将复位开关保持在导通状态中，以至少在开关元件处于导通状态中的同时继续复位。在初始化操作中开关元件处于导通状态中的时间可以比在下述的图像输出操作中开关元件处于导通状态中的时间短。此外，在初始化操作中，可以操作多个行中的开关元件以同时处于导通状态中。在此情况下，可以缩短整个初始化操作所需的时间以快速稳定检测器的特性的变化。本实施例中的初始化操作K1在具有与图像输出操作的时间段的长度相同长度的时间段中执行，其中图像输出操作包括在跟在空闲操作之后的透视检查操作中。

图4C是图示在图4A中的时间段B-B′期间成像装置的操作的时序图。在执行空闲操作以将检测器101设置为可以执行图像捕获的状态之后，成像装置100执行透视检查操作，其中响应于来自控制计算机108的控制信号在第一扫描区域A中扫描FPD 104。透视检查操作对应于本发明的第一图像捕获操作。在第一图像捕获操作中，从在其中执行第一扫描区域中的扫描的FPD 104输出与第一扫描区域对应的图像数据。成像装置100执行透视检查操作的时间段被称为透视检查时间段。在透视检查时间段期间，成像装置100执行积累操作W1和图像输出操作X1，其中响应于发射的放射线在与照射时间对应的时间段中执行积累操作W1以使转换元件201产生电荷，在图像输出操作X1中基于在积累操作W1中产生的电荷而输出图像数据。如图4C所示，在本实施例中的图像输出操作中，控制单元106利用Lo状态下的控制信号OE向驱动电路102提供与仅仅对应于第二扫描区域的行数对应的控制信号D-CLK。因此，不从驱动电路102向驱动线G1和G2提供导通电压Vcom，因而不扫描与第二扫描区域对应的第一行和第二行。然后，在积分电容器和信号线被复位之后，控制单元106将控制信号OE设置为Hi状态，并向驱动电路102提供与对应于第一扫描区域的行数对应的控制信号D-CLK。因此，从驱动电路102向驱动线G3施加导通电压Vcom以将第三行中的开关元件T31到T3m设置为导通状态。作为结果，基于在第三行中的转换元件S31到S3m中产生的电荷的电信号被提供给每条信号线。通过各条信号线并行输出的电信号中的每一个在每个放大器电路206中的运算放大器203和可变放大器204中被放大。放大的电信号在各个放大器电路207中的采样保持电路205中被并行保持。采样保持电路205响应于控制信号SH而操作。在保持电信号之后，复位积分电容器和信号线。在复位之后，将导通电压Vcom施加到第四行中的驱动线G4，如第三行中那样，以将第四行中的开关元件T41到T4m设置为导通状态。在第四行中的开关元件T41到T4m被设置为导通状态的时间段期间，多路复用器208依次输出在采样保持电路205中保持的电信号。作为结果，从第三行中的像素并行读出的电信号被转换为串行图像信号，并且串行图像信号被输出。A/D转换器210将图像信号转换成与一行对应的图像数据并输出从转换得到的图像数据。对于从第三行到第n行的每一行执行上述操作使得与一帧对应的图像数据从成像装置输出。此外，在本实施例中，成像装置100执行图像捕获操作期间的积累操作W1和暗图像输出操作F1，其中在具有与空闲操作期间的积累操作W1的时间段的长度相同长度的时间段中执行图像捕获操作期间的积累操作W1，以使转换元件201在不执行放射线的发射的暗状态中产生电荷，在该暗图像输出操作F1中，基于在积累操作W1中产生的电荷输出暗图像数据。在暗图像输出操作F1中，在成像装置100中执行与图像输出操作X1相似的操作。将执行积累操作的时间与从执行图像输出操作的时间减去每个开关元件处于导通状态中的时间得到的时间相加而得到的时间被称为“积累时间”。每个开关元件处于导通状态中的时间被称为“扫描时间”。执行包括积累操作、图像输出操作、积累操作和暗图像输出操作的一组图像捕获操作的时间被称为“帧时间”，并且帧时间的倒数被称为“帧速度”。本实施例中的积累操作W1对应于本发明的第一积累操作，并且本实施例中的图像输出操作X1或平面图像输出操作F1对应于本发明的第一输出操作。虽然在本实施例中不扫描第一行和第二行中的像素，但是本发明不限于此扫描模式。例如，可以同时扫描与第一行和第二行中的像素对应的所有第二像素，或者可以在比扫描第一像素的扫描时间段短的扫描时间段中扫描第二像素。换句话说，可以执行扫描以使得在第一图像捕获操作期间不对第二像素执行正常的图像捕获操作。虽然在图4B中的初始化操作K1中依次扫描第二扫描区域中的像素，但是本发明不限于此扫描模式，并且可以按照与图像输出操作X1相似的方式来执行扫描。

接下来，成像装置100响应于从控制台114向控制计算机108发送的切换扫描区域的指令来执行偏置光处理操作。执行偏置光处理操作的时间段被称为偏置光处理时间段。下面将参考图5详细描述偏置光处理操作。

图4D是图示在图4A中的时间段C-C′期间成像装置的操作的时序图。在偏置光处理操作之后，成像装置100执行摄影操作（静止图像的捕获），在摄影操作中在比第一扫描区域A大的第二扫描区域B中扫描FPD 104。摄影操作对应于本发明的第二图像捕获操作。在第二图像捕获操作中，从在其中执行第二扫描区域中的扫描的FPD 104输出与第二扫描区域对应的图像数据。成像装置100执行摄影操作的时间段被称为摄影时间段。在摄影时间段期间，成像装置100执行积累操作W2和图像输出操作X2，其中响应于发射的放射线在与照射时间对应的时间段中执行积累操作W2以使转换元件201产生电荷，并且在图像输出操作X2中，基于在积累操作W2中产生的电荷输出图像数据。如图4D所示，虽然本实施例中的积累操作W2与积累操作W1相似，但是积累操作W2与积累操作W1有区别，因为积累操作W2的时间段比积累操作W1的时间段长。此外，虽然除了按照与第三行和后续行中的方式相同的方式扫描第一行和第二行之外，图像输出操作X2与图像输出操作X1相似，但是图像输出操作X2与图像输出操作X1有区别，因为在本实施例中图像输出操作X2的时间段比图像输出操作X1的时间段长。然而，可以在具有与积累操作W1的时间段的长度相同长度的时间段中执行积累操作W2，以及可以在具有与图像输出操作X1的时间段的长度相同长度的时间段中执行图像输出操作X2。此外，成像装置100执行积累操作W2和暗图像输出操作F2，在具有与图像输出操作X2之前的积累操作W2的时间段的长度相同长度的时间段中执行积累操作W2，以使转换元件在不发射放射线的暗状态中产生电荷，在暗图像输出操作F2中，基于在积累操作W2中产生的电荷输出暗图像数据。在暗图像输出操作F2中，在成像装置100中执行与图像输出操作X2相似的操作。此外，在本实施例中，成像装置100在每个积累操作W2之前执行初始化操作K2。虽然初始化操作K2与上述初始化操作K1相似，但是初始化操作K2与初始化操作K1有区别，因为在本实施例中初始化操作K2的时间段比初始化操作K1的时间段长。然而，可以在具有与初始化操作K1的时间段的长度相同长度的时间段中执行初始化操作K2。本实施例中的积累操作W2对应于本发明的第二积累操作，并且本实施例中的图像输出操作X2或平面图像输出操作F2对应于本发明的第二输出操作。

现在将描述本发明的处理所基于的层次差别是如何发生的。具体地，发明人发现，从平板检测器输出的暗时间取决于像素的扫描历史，更具体地，取决于从将偏置电压施加于平板检测器中的转换元件开始的积累时间的积分量。在本实施例中，在第一图像捕获操作中在第一扫描区域A中执行图像捕获操作。因此，对包括在第一扫描区域A中的第一像素执行多次图像捕获操作，并且在积累操作期间积累的暗时间输出分量在每个输出操作中不完全输出并残留在像素中。残留在像素中的分量对应于像素的扫描历史。相反，在第一图像捕获操作中，不对未包括在第一扫描区域A中但包括在第二扫描区域B中的第二像素执行正常的图像捕获操作。这是因为，例如，对第二像素不断地执行积累操作，同时扫描不包括在第一扫描区域A中但包括在第二扫描区域B中的多个行中的所有第二像素，或者在比第一像素的扫描时间段短的扫描时间段中执行第二像素的输出操作。在此情况下，第一像素的积累时间变得不同于第二像素的积累时间。例如，当在比第一像素的扫描时间段短的扫描时间段中执行第二像素的输出操作时，对于第一像素在第一图像捕获操作期间的积累时间的积分量变得小于对于第二像素在第一图像捕获操作期间的积累时间的积分量。此外，由于第一图像捕获操作中的放射线的积分量取决于第一图像捕获操作的时间，因此第一图像捕获操作中的放射线的积分量取决于积累时间的积分量。导致暗时间输出的残留的电荷量由于放射线的累计剂量而变化。作为结果，在第一扫描区域的暗时间输出和第二扫描区域的暗时间输出之间出现差异，并且暗时间输出的差异被显示为层次差别。特别地，第一扫描区域和第二扫描区域之间的暗时间输出的差异随着透视检查操作的时间段的增加而增加，因而层次差别变得更显著。如上所述，来自平板检测器的暗时间输出取决于作为像素的扫描历史的积累时间的积分量。因此，发明人这里发现，在平板检测器中经受了图像捕获中的扫描的区域和在平板检测器中没有经受图像捕获中的扫描的区域之间发生暗时间输出的差异，而导致作为由扫描区域引起的图像假影（artifact）的层次差别。

发明人这里还发现，可以执行下述的偏置光处理操作以减小作为由扫描区域引起的图像假影的层次差别。偏置光源115响应于从第一扫描区域A到第二扫描区域B的切换，在第一图像捕获操作和第二图像捕获操作之间的时间段期间利用偏置光照射平板检测器104。然而，如果第一像素和第二像素之间的暗时间输出量的差异小于扫描区域的切换中的预定阈值，则暗时间输出量的差异不被识别为层次差别。特别地，考虑整个图像的随机噪声和作为利用第一图像捕获操作获得的图像的观察者的人的视觉性能来设置阈值是有效的。如果作为图像假影量的暗时间输出量的差异不大于例如整个图像数据的随机噪声的有效值的1/10，则由于人的视觉性能，作为图像假影的层次差别不被观察者在图像中识别。因此，控制计算机108具体地被配置为基于与第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息来计算在扫描区域的切换中的区域之间可能引起的图像假影量。然后，基于计算的图像假影量和预定阈值来确定是否将执行偏置光处理操作。如果确定将执行偏置光处理操作，则控制计算机108向控制单元106提供指示将执行偏置光处理操作的控制信号。接收控制信号的控制单元106响应于控制信号来控制偏置光源115和FPD 104的操作。如果确定将不执行偏置光处理操作，则控制计算机108向控制单元106提供指示将不执行偏置光处理操作的控制信号。接收控制信号的控制单元106响应于控制信号来控制FPD 104的操作并使偏置光源115不操作。

可以将在其中以矩阵布置多个发光二极管（LED）元件的LED阵列或场致发光（EL）面板用作偏置光源。

接下来，现在将参考图5A描述执行本发明的确定过程的配置和具体的确定过程。控制计算机108包括图像数据处理器501、传感器502、确定器503和特征存储部分504。特征存储部分504存储在第一图像捕获操作中的积累时间的积分量、在第一图像捕获操作中与第二扫描区域中的扫描模式对应的图像假影量以及关于预定阈值的信息。具体地，在下面三种模式中对包括在第二扫描区域B中的第二像素执行扫描。在第一扫描模式中，对第二像素不断地执行积累操作。在第二扫描模式中，同时扫描多个行中的第二像素或多个第二像素的全部。在第三扫描模式中，在比第一扫描区域中的像素的扫描时间段短的扫描时间段中执行第二像素的输出操作。三种相应模式中的图像假影量预先与积累时间的积分量相关联地被测量，并被存储在特征存储部分504中。优选地，将存储这样的数据的查找表用作特征存储部分504。在本发明中，确定器503和特征存储部分504被共同称为算术处理单元505。

从成像装置100输出的图像数据经受图像数据处理器501中的图像处理，并被发送到显示装置113。此时，传感器502根据每帧的操作时间计算每个扫描区域的积累时间，并累加所计算的积累时间。传感器502以帧为单位将累加的积累时间加起来，以产生与第一图像捕获操作中的每个扫描区域中的积累时间的积分量有关的信息。例如，与第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息可以基于与从控制台114获取的第一图像捕获操作中的图像捕获条件有关的信息。传感器502将所产生的与积累时间的积分量有关的信息提供给确定器503。

处理确定器503基于从传感器502提供的与积累时间的积分量有关的信息、图像假影量和预定阈值，来确定是否将执行偏置光处理操作。如果确定将执行偏置光处理操作，则算术处理单元505向控制单元106提供指示将执行偏置光处理操作的控制信号。接收控制信号的控制单元106响应于控制信号来控制偏置光源115和FPD 104的操作。如果确定将不执行偏置光处理操作，则算术处理单元505向控制单元106提供指示将不执行偏置光处理操作的控制信号。这里，放射线的累计剂量随着积累时间的积分量而改变。作为结果，可以改变导致暗时间输出的残留在转换元件中的电荷量以改变转换元件的灵敏度。在这种情况下，偏置光处理操作所需的偏置光的量改变。因此，期望控制单元106基于积累时间的积分量来确定从偏置光源发射的光量，并控制偏置光源的操作以使得发射所确定的光量。这允许利用少的光量来执行偏置光处理操作，因而减小偏置光源的功耗。接收控制信号的控制单元106响应于控制信号来控制FPD 104的操作并使偏置光源115不操作。虽然在本实施例中控制计算机108确定是否将执行偏置光处理操作，但是本发明不限于此。成像装置100中的控制单元106可以响应于从控制计算机发送的控制信号来确定是否将执行偏置光处理操作。

接下来，现在将参考图5B和5C描述本实施例的示范性偏置光处理操作。在本发明的偏置光处理操作中，偏置光源115利用偏置光照射FPD 104。在偏置光的发射之后，FPD 104初始化转换元件。据发现，将偏置光的发射和转换元件的初始化操作的一对操作执行多次进一步减小层次差别。将偏置光的发射和转换元件的初始化操作的一对操作执行一次或多次的偏置光处理操作可以被执行来防止由可作为扫描区域的切换的结果出现在获取的图像中的层次差别引起的图像质量的下降。

在图5B所示的偏置光处理操作中，偏置光源115根据在扫描区域的切换之前执行的透视检查操作（上面参考图4C所描述的）中的放射线的发射来发射偏置光。然后，FPD 104将透视检查操作中的积累操作W1和初始化操作K1的一对操作执行一次或多次。具体地，FPD 104将与扫描区域的切换之后执行的透视检查操作对应的积累操作W1和初始化操作K1的一对操作执行一次或多次。通过图5B中的偏置光处理操作，操作所需的时间减小以提高装置的响应性。然而，当在偏置光处理操作中执行的初始化操作不对应于扫描区域的切换之后的图像捕获操作、并在具有与扫描区域之后的图像捕获操作中执行的初始化操作的时间段的长度不同长度的时间段中执行时，图像捕获操作中的积累操作中的转换元件的特性的稳定性可被降低。作为结果，可能会获取具有大量图像假影的图像数据。

在图5C所示的切换操作中，偏置光源115根据在扫描区域的切换之后执行的摄影操作（上面参考图4D所描述的）中的放射线的发射来发射偏置光。然后，FPD 104将扫描区域的切换之后执行的摄影操作中的积累操作W2和初始化操作K2的一对操作执行一次或多次。具体地，FPD 104将与扫描区域的切换之后执行的摄影操作对应的积累操作W2和初始化操作K2的一对操作执行一次或多次。按照上述方式根据包括在切换之后的图像捕获操作中的图像输出操作之前的操作中的操作来执行切换操作，允许在图像捕获操作中的积累操作W2中的转换元件的特性被稳定，以获取具有减少的图像假影量的良好图像数据。在图5C中，在透视检查操作中，在积累操作W1和图像输出操作X1的一对操作以及积累操作W1和暗图像输出操作F1的一对操作之前执行根据积累操作W1和初始化操作K1的偏置光的发射。此外，在摄影操作中，在积累操作W2和暗图像输出操作F2的一对操作之前执行根据积累操作W2和初始化操作K2的偏置光的发射。特别地，在摄影操作中，在放射线的发射之前执行在偏置光处理操作中的偏置光的发射和初始化操作K2。因此，在积累操作W2和暗图像输出操作F2对之前执行偏置光的发射和初始化操作K2允许积累操作W2和图像输出操作F1的一对操作与积累操作W2和暗图像输出操作F2的一对操作相匹配。作为结果，可以将放射线的暗输出对图像数据的影响与放射线的暗输出对暗图像数据的影响匹配，从而获得具有减小的图像假影量的良好图像数据。

如上所述，可以在切换扫描区域之后的图像捕获操作开始之前执行偏置光处理操作，以减少在获取的图像中可出现并受扫描区域影响的图像假影（层次差别），从而防止图像质量的显著下降。

虽然在本实施例中在转换元件201中使用PIN型光电二极管，但是本发明不限于PIN型光电二极管。如图6（a）和6（b）所示，可以使用利用如下像素的成像装置，即，在像素中，在转换元件601中将具有金属绝缘体半导体（MIS）结构的光电变换器用作MIS型转换元件，并且除了输出开关元件602之外还设置刷新开关元件603。在图6（a）中，刷新开关元件603的主端子之一电连接到转换元件601的第一电极604，并电连接到输出开关元件602的两个主端子之一。刷新开关元件603的另一主端子经由公用线电连接到包括在电源单元107中的刷新电源107c。行方向上的多个刷新开关元件603的控制端子共同电连接到刷新驱动线Gr。通过刷新驱动线Gr将驱动信号从刷新驱动电路102r提供给每个行中的刷新开关元件603。如图6（b）所示，在转换元件601中，在第一电极604和第二电极608之间设置有半导体层606，在第一电极604和半导体层606之间设置有绝缘层605，并且在半导体层606和第二电极608之间设置有杂质半导体层。第二电极608经由偏置线Bs电连接到偏置电源107a′。从偏置电源107a′向转换元件601中的第二电极608提供偏置电压Vs，并且通过输出开关元件602向转换元件601中的第一电极604提供参考电压Vref，以在转换元件601中执行积累操作，如转换元件201中那样。在透视检查操作和摄影操作中，通过刷新开关元件603向第一电极604提供刷新电压Vt，并且利用偏置|Vs-Vt|刷新转换元件601。在图6（a）和6（b）中使用相同的附图标记来标识图2中相同的部件。这里省略对这样的部件的详细描述。

在图7A到7C中示出了图6中的成像装置的操作。图7A是图示在图4A中的时间段A-A′期间成像装置的操作的时序图。图7B是图示在图4A中的时间段B-B′期间成像装置的操作的时序图。图7C是图示在图4A中的时间段C-C′期间成像装置的操作的时序图。代替在图4A所示的第一实施例中的初始化操作K1、图像输出操作X1和暗图像输出操作F1，分别执行初始化操作K1′、图像输出操作X1′和暗图像输出操作F1′。此外，代替在图4A所示的第一实施例中的图像输出操作X2和暗图像输出操作F2，分别执行图像输出操作X2′和暗图像输出操作F2′。剩余的操作与图4A中的操作相似。这里省略这样的操作的详细描述。

例如，可以通过包括在控制单元106中的由计算机执行的程序来实现本发明的实施例。向计算机提供程序的单元（例如，诸如压缩盘只读存储器（CD-ROM）之类的在其中记录有程序的计算机可读记录介质，或者诸如互联网之类的通过其发送程序的通信介质）也可以用作本发明的实施例。此外，程序也可用作本发明的实施例。程序、记录介质、通信介质和程序产品在本发明的范围之内。根据本实施例容易想到的组合也在本发明的范围内。

附图标记列表

100成像装置

101检测单元

102驱动电路

103读出电路

104平板检测器

105信号处理单元

106控制单元

107电源单元

108控制计算机

109放射线控制装置

110放射线产生装置

111放射线源

112照射场限制机构

113显示装置

114控制台

115偏置光源

Claims (11)

1.一种成像系统，包括：

成像装置，包括

检测器，其中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；

偏置光源，利用与所述放射线或光不同的偏置光照射所述检测器；以及

控制单元，控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作；以及

控制计算机，控制所述成像装置，

其中所述图像捕获操作包括第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中，在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据，在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据，

其中所述控制计算机基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息来确定所述偏置光源的操作，并向所述控制单元提供基于所确定的偏置光源的操作的控制信号，以及

其中所述控制单元控制所述偏置光源的操作，以使得所述偏置光源根据从所述第一扫描区域到所述第二扫描区域的切换，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间基于所述控制信号发射偏置光。

2.根据权利要求1所述的成像系统，

其中所述控制计算机基于与积累时间的积分量有关的信息确定是否将执行由所述偏置光源执行的偏置光的发射，如果所述控制计算机确定将执行偏置光的发射，则所述控制计算机向所述控制单元提供用于执行偏置光的发射的控制信号，并且，如果所述控制计算机确定将不执行偏置光的发射，则所述控制计算机向所述控制单元提供不执行偏置光的发射的控制信号。

3.根据权利要求2所述的成像系统，

其中所述控制计算机包括特征存储部分、传感器和确定器，

其中所述存储部分存储与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量对应的图像假影量有关的信息和关于预定阈值的信息，

其中所述传感器向所述确定器提供与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息，以及

其中所述确定器基于从所述传感器提供的与积累时间的积分量有关的信息以及存储在所述存储部分中的与图像假影量有关的信息和关于预定阈值的信息，确定是否将执行偏置光的发射。

4.根据权利要求3所述的成像系统，

其中根据在所述第一图像捕获操作中的所述第二扫描区域中的扫描模式和积累时间的积分量来预先获取与图像假影量有关的信息，以及

其中预先设置关于预定阈值的信息，以使得图像假影量不大于图像数据的随机噪声的有效值的1/10。

5.根据权利要求3或4所述的成像系统，还包括：

控制台，向所述控制计算机提供与所述第一图像捕获操作中的图像捕获条件有关的信息，

其中所述传感器从所述控制台获取与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的成像系统，

其中所述控制单元控制所述检测器的操作，以使得所述检测器在偏置光的发射之后执行初始化操作来初始化所述转换元件。

7.根据权利要求6所述的成像系统，

其中每个像素还包括输出对应于电荷的电信号的开关元件，

其中所述检测器包括其中以矩阵布置像素的检测单元、控制所述开关元件的导通状态以驱动所述检测单元的驱动电路、以及通过连接到所述开关元件的信号线将从所述检测单元提供的电信号作为图像数据输出的读出电路，

其中所述读出电路包括复位所述信号线的复位开关，以及

其中所述控制单元控制所述驱动电路和所述复位开关，以使得所述检测器在偏置光的发射之后执行初始化操作以初始化所述转换元件。

8.根据权利要求7所述的成像系统，

其中所述转换元件是金属绝缘体半导体（MIS）型转换元件，

其中每个像素还包括输出对应于电荷的电信号的第一开关元件和与所述第一开关元件不同的第二开关元件，

其中所述检测器还包括其中以矩阵布置像素的检测单元、控制所述第一开关元件的导通状态以驱动所述检测单元的第一驱动电路、通过连接到所述第一开关元件的信号线将从所述检测单元提供的电信号作为图像数据输出的读出电路、控制所述第二开关元件的导通状态的第二驱动电路、以及电源单元，所述电源单元包括通过所述第一开关元件向所述转换元件的一个电极施加参考电压的参考电源、通过所述第二开关元件向所述一个电极施加刷新电压的刷新电源、以及向所述转换元件的另一个电极施加偏置电压的偏置电源，以及

其中所述检测器将所述第一开关元件设置为非导通状态，将所述第二开关元件设置为导通状态，将偏置电压施加到所述另一个电极，并且通过所述第二开关元件将刷新电压施加到所述另一个电极以刷新所述转换元件。

9.一种成像装置，包括：

检测器，其中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；

偏置光源，利用与所述放射线或光不同的偏置光照射像素；以及

控制单元，控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作；

其中所述图像捕获操作包括第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中，在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据，在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据，以及

其中所述控制单元控制所述偏置光源的操作，以使得所述偏置光源根据从所述第一扫描区域到所述第二扫描区域的切换，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间，在基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息的控制信号的基础上发射偏置光。

10.一种控制成像装置的方法，所述成像装置包括检测器和偏置光源，在所述检测器中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据，所述偏置光源利用与所述放射线或光不同的偏置光照射像素，并且所述成像装置控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作，所述方法包括如下步骤：

执行第一图像捕获操作，其中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据；

基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息来确定所述偏置光源的操作；以及

根据用于从所述第一扫描区域切换到第二扫描区域以执行第二图像捕获操作的指令，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间基于所确定的偏置光源的操作来发射偏置光，其中在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的所述第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据。

11.一种使计算机控制成像装置的程序，所述成像装置包括检测器和偏置光源，在所述检测器中以矩阵布置多个像素，每个像素包括将放射线或光转换成电荷的转换元件，所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据，所述偏置光源利用与所述放射线或光不同的偏置光照射像素，并且所述成像装置控制包括所述检测器的图像捕获操作和所述偏置光源的操作的操作，所述程序包括如下步骤：

执行第一图像捕获操作，其中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据；

基于与所述第一图像捕获操作中的积累时间的积分量有关的信息来确定所述偏置光源的操作；以及

根据用于从所述第一扫描区域切换到第二扫描区域以执行第二图像捕获操作的指令，在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时间段期间基于所确定的偏置光源的操作来发射偏置光，其中在所述第二图像捕获操作中，在大于所述第一扫描区域的所述第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据。

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