CN103491322A

CN103491322A - 放射线摄像设备及其控制方法

Info

Publication number: CN103491322A
Application number: CN201310232295.0A
Authority: CN
Inventors: 丹羽宏彰; 斋藤秀彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2014-01-01
Also published as: US20130327950A1; EP2675152A2; KR20130139182A; JP6039926B2; EP2675152A3; JP2013258557A

Abstract

本发明提供一种放射线摄像设备及其控制方法。放射线摄像设备包括：接收单元，用于接收摄像参数；以及设置单元，用于根据所述摄像参数中所包括的合并大小和帧频，在摄像被配置成以所述帧频来进行的范围内，设置用于形成所述合并大小的数字合并大小和模拟合并大小的组合、以及非破坏性读出次数中的至少一个。

Description

放射线摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种放射线摄像设备及其控制方法。

背景技术

近年来，在放射线摄像设备领域，代替图像增强器，基于使用光电转换元件的1x光学系统的大面积平板传感器广泛应用于增强分辨率、减小体积和抑制图像变形的目的。

使用光电转换元件的放射线摄像设备包括非晶硅型设备、CCD(电荷耦合装置)型设备和CMOS(互补金属氧化物半导体)型设备。在玻璃基板上使用非晶硅半导体的图像传感器，使得容易地形成大面积摄像设备。另一方面，与单晶硅半导体基板相比，非晶硅使得难以微细加工玻璃基板上的半导体基板。结果，例如，各输出信号线的电容增大。也就是说，半导体特性相对于操作变得不充分。尽管CCD型图像传感器是完全耗尽型的、并且具有高感光度，但是对于大面积摄像设备使用该元件，将会导致电荷转移的转移级数增大，结果导致功率消耗为CMOS型图像传感器的10倍。也就是说，该技术不适于大面积摄像设备。

与非晶硅相比，CMOS型图像传感器由于微细加工因而能够以高感光度且高速度地进行读出。另外，众所周知，CMOS型图像传感器尤其在使用大面积平板型传感器实现运动图像摄像设备时很有优势。这是因为，与CCD型图像传感器不同，与电荷转移的转移级和功率消耗无关，该元件容易实现大面积摄像。

日本特开2002-344809公开了一种大面积平板型传感器，其通过使用CMOS型图像传感器作为光电转换元件，更具体地，通过平铺作为从硅半导体晶片所裁切的矩形CMOS型光电转换元件的矩形半导体基板，来实现大面积摄像。

当在使用该传感器的摄像操作之前进行摄像模式设置操作时，控制设备在放射线摄像设备中设置各种类型的摄像参数。摄像参数包括合并大小、增益设置、累积时间和帧频。在设置摄像模式之后，设备根据摄像脉冲输入定时，以所设置的摄像模式执行放射线摄像。

然而，在日本特开2002-344809所述的传感器中，在根据所设置的摄像参数通过放射线摄像所拍摄的图像中，有时生成随机噪声。

发明内容

考虑到上述问题，旨在提供一种用于降低在所拍摄的放射线图像中生成的随机噪声的技术。

根据本发明的一个方面，提供一种放射线摄像设备，其包括：接收单元，用于接收摄像参数；以及设置单元，用于根据所述摄像参数中所包括的合并大小和帧频，在摄像被配置成以所述帧频来进行的范围内，设置用于形成所述合并大小的数字合并大小和模拟合并大小的组合、以及非破坏性读出次数中的至少一个。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制放射线摄像设备的方法，所述方法包括以下步骤：接收摄像参数；以及根据所述摄像参数中所包括的合并大小和帧频，在摄像被配置成以所述帧频来进行的范围内，设置用于形成所述合并大小的数字合并大小和模拟合并大小的组合、以及非破坏性读出次数中的至少一个。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其他特征将显而易见。

附图说明

图1是示出矩形半导体基板上二维配置的像素电路的例子的电路图；

图2是示出图1的像素电路的运动图像拍摄时的驱动控制的例子的时序图；

图3是示意性示出作为CMOS型图像传感器的矩形半导体基板的内部结构的例子的电路图；

图4是示出整体大面积平板型放射线摄像系统的示意性框图；

图5是用于通过使用一个A/D转换器从三个平铺的矩形半导体基板读出像素数据的时序图；

图6示出CMOS型图像传感器中的像素相加电路的电路图、以及示出像素相加电路的结构的示意图；

图7是示出数字合并大小和模拟合并大小的组合的设置优先级的图；

图8是示出数字合并大小、模拟合并大小和随机噪声降低之间的关系的图；

图9是示出与各个参数设置相对应的最大帧频的图；

图10是示出根据第一实施例由放射线摄像设备所执行的处理的过程的流程图；

图11是示出如何与非破坏性读出平均次数相关地降低随机噪声的图；以及

图12是示出根据第二实施例由放射线摄像设备所执行的处理的过程的流程图。

具体实施方式

现参考附图详细说明本发明的典型实施例。应该注意，这些实施例中所述的组件的相对配置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

第一实施例

图1示出与平铺所使用的CMOS型矩形半导体基板上二维配置的一个像素相对应的像素电路的例子。参考图1，附图标记PD表示用于光电转换的光电二极管，附图标记M2表示用于清除在浮动扩散(浮动扩散区域)中所累积的电荷的复位MOS晶体管(复位开关)，附图标记Cfd表示累积电荷的浮动扩散(浮动扩散区域)的电容，附图标记M1表示用于在高动态范围模式和高感光度模式之间进行切换的感光度切换MOS晶体管(感光度开关)，并且附图标记C1表示可以在接通感光度开关M1时累积电荷的、用于动态范围扩大的电容器。接通感光度开关M1将大幅增加浮动节点部的电容，因此尽管感光度降低，但是可以扩大动态范围。因此，在需要高感光度的透视摄像时，断开感光度开关M1。在需要高动态范围的DSA摄像(数字减影血管造影摄像)等时，接通感光度开关M1。附图标记M4表示作为源极跟随器工作的放大MOS晶体管(像素放大器1)，并且附图标记M3表示用于激活像素放大器1M4的选择MOS晶体管(选择开关1)。

将用于去除由光电转换单元所生成的kTC噪声的箝位电路设置在像素放大器M4的后级。附图标记Cc1表示箝位电容器，附图标记M5表示箝位MOS晶体管(箝位开关)，附图标记M7表示作为源极跟随器工作的放大MOS晶体管(像素放大器2)，并且附图标记M6表示用于激活像素放大器M7的选择MOS晶体管(选择开关2)。

像素放大器2M7的后级设置有两个样本/保持电路。附图标记M8表示形成用于光学信号累积的样本/保持电路的样本/保持MOS晶体管(样本/保持开关S)，附图标记CS表示光学信号保持电容器，附图标记M11表示形成用于噪声信号累积的样本/保持电路的样本/保持MOS晶体管(样本/保持开关N)，附图标记CN表示噪声信号保持电容器，附图标记M10表示作为源极跟随器工作的光学信号放大MOS晶体管(像素放大器S)，附图标记M9表示用于将通过像素放大器S M10放大后的光学信号输出给S信号输出线的模拟开关(转换开关S)，附图标记M13表示作为源极跟随器工作的噪声信号放大MOS晶体管(像素放大器N)，以及附图标记M12表示用于将通过像素放大器N M13放大后的噪声信号输出给N信号输出线的模拟开关(转换开关N)。

信号EN是与选择开关1M3和选择开关2M6的栅极连接以激活像素放大器1M4和像素放大器2M7的控制信号。当设置信号EN处于高电平时，同时激活像素放大器1M4和像素放大器2M7。信号WIDE与感光度开关M1的栅极连接以控制感光度切换。当设置信号WIDE处于低电平时，断开感光度开关以设置高感光度模式。信号PRES是用于接通复位开关M2以清除累积在光电二极管PD中的电荷的复位信号。信号PCL是用于控制箝位开关M5的信号。当设置信号PCL处于高电平时，接通箝位电路M5以设置箝位电容器Cc1处于基准电压VCL。信号TS是光学信号样本/保持控制信号。设置信号TS处于高电平以接通样本/保持开关S M8，从而经由像素放大器2M7将光学信号一起传送给电容器CS。随后，对于所有像素一起设置信号TS处于低电平以断开样本开关S M8，从而停止将光学信号电荷保持在该样本/保持电路中。信号TN是噪声信号样本/保持控制信号。设置信号TN处于高电平以接通样本/保持开关N M11，从而经由像素放大器2M7将噪声信号一起传送给电容器CN。对于所有像素一起设置信号TN处于低电平以断开样本开关N M11，从而停止将噪声信号电荷保持在该样本/保持电路中。在电容器CS和CN的采样/保持之后，断开样本/保持开关S M8和样本/保持开关N M11以从前级的累积电路断开电容器CS和CN。这样使得可以非破坏性地读出直到再次采样/保持之前所累积的光学信号。

图2是示出在图1的像素电路的运动图像摄像时的驱动控制的例子的时序图。参考图2说明在运动图像摄像操作中直到对电荷进行采样、并且将其保持在光学信号保持电容器CS和噪声信号保持电容器CN中之前所使用的控制信号的定时。

在图2的时序图中，当响应于设置WIDE信号处于高电平而在t50设置摄像模式、并且输入摄像脉冲时，设备从t51开始，响应于作为触发的脉冲而开始用于摄像的驱动操作。设备进行复位驱动R1以在从t51到t56的间隔进行复位和箝位。

首先，设备在t51设置信号EN处于高电平以激活像素放大器1M4和像素放大器2M7。设备然后在t52设置信号PRES处于高电平，以将光电二极管PD连接至基准电压来进行复位。此后，在t54，设备将信号PRES设置为低电平从而结束复位，并且在箝位电容器Cc1的像素放大器1M4侧设置复位电压。在t53，设备将信号PCL设置为高电平以接通箝位开关M5，以在箝位电容器Cc1的像素放大器2M7侧设置基准电压VCL。在t55，设备然后断开箝位开关M5，并且累积与箝位电容器Cc1的基准电压VCL和复位电压VRES之间电压差相对应的电荷，从而结束箝位。设备在t56设置信号EN处于低电平以结束复位驱动R1。光电二极管PD和浮动扩散电容器Cfd的光电转换单元从t56开始累积。在图2的时序图中，设备通过根据需要进行复位驱动来控制累积时间。

平铺的CMOS型图像传感器被配置成以相同周期在相同定时对各个平铺的图像传感器的所有像素一起进行累积开始驱动操作，以防止由运动图像摄像时图像传感器和扫描线之间的时间切换偏移所导致的图像未对准。此后，将由光电二极管PD所生成的光电荷一起累积在电容器Cfd中。

在从t51到t56的复位驱动操作中，在光电转换单元中生成复位噪声(kTC噪声)。设备通过在箝位电路的箝位电容器Cc1的像素放大器2(M7)侧设置基准电压VCL，去除该复位噪声。

随后，当输入摄像脉冲时，设备响应于作为触发的该脉冲，开始在从t60到t70的间隔中所示的采样驱动操作S1。在t60，设备将信号EN设置为高电平以接通选择开关1M3和选择开关2M6。这样将累积在电容器Cfd中的电荷转换成电压，并且将转换后的电压从作为源极跟随器工作的像素放大器M4输出给箝位电容器Cc1。像素放大器1M4的输出包括复位噪声。由于在箝位电路的复位时将像素放大器2M7侧设置成基准电压VCL，所以将该输出作为去除了复位噪声的光学信号输出给像素放大器2M7。设备然后在t61设置样本/保持控制信号TS处于高电平以接通样本/保持开关S M8，从而经由第二像素放大器2M7将光学信号一起传送给光学信号保持电容器CS。在t63，设备将信号TS设置为低电平以断开样本/保持开关S M8，从而对光电荷信号进行采样、并且将其保持在光学信号保持电容器CS中。在t64，设备将复位信号PRES设置为高电平以接通复位开关M2，从而将电容器Cfd复位成复位电压VRES。在t66，设备将复位信号PRES设置为低电平以完成复位。另外，在t65，设备将信号PCL设置为高电平。设备将与箝位电压VCL和叠加了复位噪声的复位电压VRES之间的电压差相对应的电荷累积在箝位电容器Cc1中。此后，在时间t67，设备将信号TN设置为高电平以接通样本/保持开关N M11。这样将在设置基准电压VCL时所生成的噪声信号传送给噪声信号保持电容器CN。随后，在t68，设备将信号TN设置为低电平以断开样本/保持开关N M11。这样使得噪声信号保持电容器CN对噪声信号进行采样和保持。在t70和t69，设备分别设置信号EN和信号PCL处于低电平以结束采样驱动操作S1。然后，设备将信号“读出”设置为高电平。另外，在将照射允许信号设置在高电平时的时间段允许进行照射。设备对所有像素一起进行采样驱动操作。随后，设备根据摄像脉冲输入定时重复上述操作。

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包括像素电路302、垂直扫描电路303、水平扫描电路304、行信号线305、列信号线306、列信号线307、模拟电压输出线308和模拟电压输出线309。矩形半导体基板301包括片选择端子CS、光学信号输出端子S、噪声信号输出端子N、垂直扫描电路开始信号端子VST、垂直扫描电路时钟端子CLKV、水平扫描电路开始信号端子HST和水平扫描电路时钟端子CLKH。

垂直扫描电路303选择水平方向上的像素组，并且与垂直扫描时钟CLKV同步，顺次扫描作为副扫描方向的垂直方向上的像素组。水平扫描电路304与水平扫描时钟CLKH同步，逐像素地针对通过垂直扫描电路303所选择的主扫描方向上的像素组，顺次选择列信号线。具有图1所示的结构的像素电路302，通过使行信号线305作为垂直扫描电路303的输出线，从光学信号输出端子S输出由列信号线306和307采样并保持的光学信号电压信号，并且从噪声信号输出端子N输出噪声电压信号。水平扫描电路304顺次选择要输出给列信号线306和307的电压信号，以将源自各个像素的电压信号顺次输出给模拟电压输出线308和309。

如上所述，矩形半导体基板301被配置成通过基于使用垂直扫描电路303和水平扫描电路304的X-Y地址而切换操作来进行像素选择，并且经由列信号线306、列信号线307、模拟电压输出线308和模拟电压输出线309将源自各像素的并且通过晶体管放大后的光学信号S和噪声信号N的电压信号输出给模拟输出端子S和模拟输出端子N。

端子CS是片选择信号输入端子。接通端子CS，会从模拟输出端子S和模拟输出端子N输出通过图像传感器根据内部扫描所获得的光学电压信号S和噪声电压信号N。位于样本/保持电路的后级的作为光学电压信号S和噪声电压信号N的传输路径的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307和306、以及基于来自水平扫描电路304的输出而切换列信号线的开关晶体管，构成读出扫描传输电路。

垂直扫描电路时钟端子CLKV对应于用于垂直扫描电路303的时钟，并且垂直扫描电路开始信号端子VST是用于垂直扫描电路303的开始信号。在设置垂直扫描开始信号端子VST处于高电平之后输入垂直扫描时钟CLKV，会按照V1、V2、……、Vm的顺序顺次切换并激活行选择信号。在开始垂直扫描时，设备将垂直扫描开始信号VST设置为低电平。水平扫描电路时钟端子CLKH对应于用于水平扫描电路的时钟，并且水平扫描电路开始信号HST是用于水平扫描电路的开始信号。在设置水平扫描开始信号HST处于高电平之后输入水平扫描时钟CLKH，会按照H1、H2、……、Hn的顺序顺次切换并激活列选择信号。在开始水平扫描时，设备将水平扫描开始信号HST设置为低电平。

激活垂直扫描电路303的行选择信号V1输出，会选择与行选择信号V1连接的一个水平行上的像素组(1，1)～(n，1)，并且将来自一个水平行上的各个像素的电压信号N和S输出给列信号线306和307。按照H1、H2、……、Hn的顺序顺次切换并激活用于水平扫描电路304的列选择信号，会经由模拟电压输出线308和309将来自一个水平行上的像素的电压信号S和N输出给模拟输出端子S和N。以如上所述相同的方式进行直到行选择信号Vm的水平扫描，会获得来自所有像素的像素输出。

图4是示出大面积平板型放射线摄像系统的示意性框图。放射线摄像系统包括放射线摄像设备100、图像处理/系统控制设备101、图像显示设备102、放射线生成设备103和放射线管104。在摄像时，图像处理/系统控制设备101对放射线摄像设备100和放射线生成设备103进行同步控制。闪烁体(未示出)将穿过被摄体的放射线转换成可见光。在与该光量相对应的光电转换之后，对所获得的数据进行A/D转换。结果，放射线摄像设备100将与放射线照射相对应的帧图像数据传送给图像处理/系统控制设备101，图像处理/系统控制设备101然后处理图像数据，并且在图像显示设备102上实时显示放射线图像。

摄像控制单元109与图像处理/系统控制设备101进行控制命令通信和同步信号通信，并且将图像数据发送给图像处理/系统控制设备101。摄像控制单元109还具有用于控制平板传感器的功能。也就是说，摄像控制单元109对平板传感器进行驱动控制和摄像模式控制，将通过放射线摄像设备100中的多个A/D转换器进行A/D转换后的、用于各个块的数字图像数据合成为帧数据，并且将其传送给图像处理/系统控制设备101。

图像处理/系统控制设备101通过使用命令控制通信线110，将摄像模式设置、各种参数设置、摄像开始设置和摄像结束设置等通知给摄像控制单元109。另外，摄像控制单元109将放射线摄像设备100的状态等通知给图像处理/系统控制设备101。

摄像控制单元109通过使用图像数据接口111将所拍摄的图像数据发送给图像处理/系统控制设备101。摄像控制单元109通过信号READY112，通知图像处理/系统控制设备101放射线摄像设备100被设置处于摄像准备就绪状态。在从摄像控制单元109接收到信号READY112时，图像处理/系统控制设备101通过使用外部同步信号113，通知摄像控制单元109放射线照射的定时。

在激活照射允许信号114时，图像处理/系统控制设备101将该信号发送给放射线生成设备103。累积从与放射线生成设备103所连接的放射线管104所照射的放射线作为用于形成放射线图像的有效放射线。

通过将作为通过从硅半导体晶片切割矩形二维光电转换元件所获得的CMOS图像传感器的、12列×12行矩形半导体基板106平铺成矩阵，构成平板传感器105。下面是在宽约20mm和长约140mm的切割矩形半导体基板106上，以间距160μm在水平和垂直方向上分别形成128个像素和896个像素的情况。

平板传感器105通过使用一个A/D转换器108，对来自作为转换区域的三个平铺的矩形半导体基板的信号进行数字转换。假定针对用于矩形半导体基板读出操作的A/D转换器108，使用转换时钟20MHz。A/D转换器108被连接至放大器107，并且对水平方向上的一个行进行A/D转换，而且在切换片选择信号的情况下，在由三个矩形半导体基板所构成的一个A/D转换区域中的矩形半导体基板上，从外侧向中央部分在垂直方向上顺次并重复进行转换。

图5是用于通过使用一个A/D转换器从三个平铺的矩形半导体基板读出像素数据的时序图。

信号CS0～CS2是用于控制来自矩形半导体基板的模拟信号的输出的片选择信号。图4中对来自矩形半导体基板的模拟输出信号所分配的编号，与该时序图中的片选择信号CS0、CS1和CS2一一对应。例如，在信号CS0处于高电平时，激活来自矩形半导体基板的模拟输出信号编号“0”的模拟输出，并且将其输出给下一级的放大器107。当信号CS1处于高电平时，激活模拟输出信号编号“1”的模拟输出，并且将其输出给下一级的放大器107。当信号CS2处于高电平时，激活模拟输出信号编号“2”的模拟输出，并且将其输出给下一级的放大器107。信号CS0被连接至模拟输出信号编号“0”的矩形半导体基板。信号CS1被连接至模拟输出信号编号“1”的矩形半导体基板。信号CS2被连接至模拟输出信号编号“2”的矩形半导体基板。

在图像读出操作中，当通过片选择信号CS0选择一个矩形半导体基板，并且在垂直扫描开始信号VST处于高电平的情况下垂直扫描时钟CLKV升高时，激活图3中的垂直扫描电路的行信号线V1。这样激活通过行信号线V1所选择的像素组(1，1)～(n，1)的输出，以将来自像素组(1，1)～(n，1)中的各个像素的像素电压信号输出给列信号线。

当在水平扫描开始信号HST处于高电平的情况下，水平扫描时钟CLKH升高时，激活水平扫描电路304的列选择行信号H1。与信号CLKH的上升沿同步，将水平扫描电路304的列选择行信号切换成H2、……、Hn以从(1，1)～(n，1)来选择像素，从而完成通过片选择操作在水平方向上所选择的矩形半导体基板上的水平方向上的像素组的扫描。设备与信号CLKH同步进行A/D转换。设备然后在根据信号CS1进行片选择切换时，以如上所述相同的方式进行水平扫描，并且还在根据信号CS2进行片选择切换时，以如上所述相同的方式进行水平扫描，从而完成这三个矩形半导体基板上的一个水平行上所配置的像素组的读出。随后，设备在根据信号CLKV顺次切换垂直扫描电路303的行信号线的情况下，进行直到Vm的水平扫描，从而完成这三个矩形半导体基板上的所有像素的读出。

参考图6，附图标记601和602分别表示CMOS型矩形半导体基板中的像素相加电路的电路图和示出相加电路的配置的示意图。图6的附图标记601表示通过在图1的两像素电路的简化电路中插入像素相加电路所获得的电路的例子。实际电路包括对于信号S和N所分别设置的像素相加电路。然而，为了简化，图6的附图标记601和602各自仅表示针对信号S和N所设置的样本/保持电路中的一个。这同样适用于TN和TS。光电二极管160和161是对于各个电路所设置的光电二极管，并且每一均对应于图1中的光电二极管PD。放大MOS晶体管162、163、166、167、172和173是作为各个电路的源极跟随器工作的放大MOS晶体管(像素放大器)。放大MOS晶体管162和163各自对应于像素放大器1M4。放大MOS晶体管166和167各自对应于像素放大器2M7。放大MOS晶体管172和173各自对应于图1中的像素放大器S M10或像素放大器N M13。箝位电容器164和165是针对各个电路所设置的箝位电容器，并且各自对应于图1中的箝位电容器Cc1。样本MOS晶体管168和169是对于各个电路所设置的、用于构成光学信号或噪声信号累积的样本/保持电路的样本MOS晶体管(采样开关)。样本MOS晶体管168和169各自对应于图1中的样本/保持开关SM8或样本/保持开关N M11。电容器170和171是光学信号或噪声信号保持电容器，并且各自对应于图1中的光学信号保持电容器CS或噪声信号保持电容器CN。相加MOS晶体管150和151是用于构成像素相加电路的相加MOS晶体管(相加开关)。图6中的附图标记602表示像素相加电路，其中，以符号“□”表示与矩形半导体基板的一个像素相对应的像素电路。图6中以附图标记601所表示的电路中、以虚线围绕的电路部分，与图6中以附图标记602所表示的电路中、以虚线围绕的电路部分相同。如图6中的“602”表示，各个相邻像素的光学信号或噪声信号保持电容器相互连接以进行像素相加。这使得可以在不会丢弃像素信息的情况下减少要扫描的像素的数量，并且以更高帧频完成信号的读出(摄像)。根据图6的“602”，分别设置信号ADD0和ADD1处于高电平和低电平，会进行2个像素(垂直)×2个像素(水平)=2×2的像素相加。设置信号ADD0和ADD1两者处于高电平，会进行4个像素(垂直)×4个像素(水平)=4×4的像素相加。该功能以模拟方式进行合并，因此被称为模拟合并功能。注意，与进行合并之前相比，使用模拟合并功能将会降低随机噪声。

放射线摄像设备100中的FPGA(现场可编程门阵列)包括用于数字化平均读出图像的功能。设备对例如平均区域中的2×2像素或4×4像素进行平均。该功能被称为数字合并功能。已知数字合并功能通过对n×n像素进行平均来将随机噪声的量降低至1/n。

还可以组合执行模拟合并和数字合并。例如，通过对利用模拟2×2合并处理所读出的图像执行数字2×2合并处理，可以获得具有4×4合并大小的图像。

图7示出用于合并大小701的数字合并设置702和模拟合并设置703的组合的例子。对于合并大小(1×1)，设置数字合并大小(1×1)和模拟合并大小(1×1)。对于合并大小(2×2)，设置数字合并大小(2×2)和模拟合并大小(1×1)、或者数字合并大小(1×1)和模拟合并大小(2×2)。对于合并大小(4×4)，设置数字合并大小(4×4)和模拟合并大小(1×1)、数字合并大小(2×2)和模拟合并大小(2×2)、或者数字合并大小(1×1)和模拟合并大小(4×4)。注意，设置优先级704表示构成各个合并大小701的上述数字合并大小和模拟合并大小的组合的设置优先级。在该例子中，当存在多个组合时，对于较大的数字合并大小设置较高的优先级。

图8示出数字合并和模拟合并如何降低随机噪声。参考图8，横坐标表示合并大小，并且纵坐标表示随机噪声值。如图8所示，对于相同合并大小，与单独模拟合并相比，单独数字合并的随机噪声降低效果更高。数字合并和模拟合并的组合取上述两种情况所获得的值的中间值。然而，在将对象区域的图像数据临时存储在缓冲存储器中的情况下通过平均处理进行数字合并，因而与相同大小的模拟合并处理相比，需要更多时间。

因此，为了降低随机噪声，本实施例在可以以通过图像处理/系统控制设备101所设置的帧频实现读出(摄像)的范围内，在数字合并大小和模拟合并大小的组合中自动设置较大的数字合并大小。也就是说，根据图7所示的设置优先级704来设置合并大小。注意，根据合并大小和(最大)帧频的组合，判断是否可以以所设置的帧频来实现读出(摄像)。例如，在放射线摄像设备100中的固件中准备如图7或9所示的用于判断的表，并且在可工作范围内根据优先级来确定合并组合。

假定合并大小901是4×4，帧频为80fps，并且没有与累积时间902有关的信息。在这种情况下，可以从图9中的对应表选择与累积时间“全开(FullOpen)”相对应的数字合并大小903和模拟合并大小904的三个组合中的一个。这是因为，最大帧频905为240fps、150fps和90fps，并且每一均高于80fps。此外，在这三种类型的组合中，根据图7中的设置优先级来确定数字合并大小4×4和模拟合并大小1×1的组合。

参考图10的流程图说明根据本实施例的放射线摄像设备100所执行的处理的过程。

在操作者接通电源以启动放射线摄像设备100时(步骤S1)，放射线摄像设备100建立其自身和图像处理/系统控制设备101之间的命令通信线(步骤S2)。设备根据命令规范建立通信线路。例如，设备通过在例如进行链接建立操作或

通信时指定IP地址，建立端口链路。

在建立命令通信线时，放射线摄像设备100接收来自图像处理/系统控制设备101的用于准备摄像的状态变换命令(步骤S3)。放射线摄像设备100可以有几种状态，包括为了节省电力而断开模拟系统电源的睡眠状态、接通模拟系统电源的准备就绪状态、以及在重复传感器复位驱动之后准备执行摄像操作的曝光准备就绪状态。放射线摄像设备100根据从图像处理/系统控制设备101所接收到的状态变换命令，在这些状态之间顺次进行变换。

随后，放射线摄像设备100接收来自图像处理/系统控制设备101的摄像模式设置命令(步骤S4)。摄像模式设置命令中所包括的摄像参数包括诸如合并大小和帧频等的信息。注意，图像处理/系统控制设备101将摄像模式设置命令发送给放射线摄像设备100的定时，是用于在放射线摄像设备100的状态之间进行变换的处理中的任意定时、或者预定定时。

在接收到摄像模式设置命令时，放射线摄像设备100基于摄像参数中所包括的合并大小和帧频、以及图9的对应表，在可以以摄像参数中所包括的帧频进行摄像的范围内，确定数字合并大小和模拟合并大小的组合(步骤S5)。例如，放射线摄像设备100可以在可以以摄像参数所包括的帧频进行摄像的范围内，设置用于形成合并大小的数字合并大小和模拟合并大小的组合中的、包括了最大数字合并大小的组合。这对应于图7中的设置优先级的例子。

注意，如果摄像参数还包括累积时间信息，则设备考虑累积时间来确定数字合并大小和模拟合并大小的组合。如果摄像参数没有包括累积时间信息，则准备排除时间信息的对应表，并且设备通过使用该对应表来确定组合。此后，放射线摄像设备100根据摄像脉冲输入的接收，进行向摄像操作的变换(步骤S6)。

根据上述说明，放射线摄像设备100向图像处理/系统控制设备101通知放射线设备内所设置的数字和模拟合并设置。另外，本实施例所述的参数是例子。如果存在影响帧频的其他参数，则设备考虑该参数。本实施例在进行确定时使用该对应表。然而，设备可以使用相同类型的判断公式。

另外，代替从图像处理/系统控制设备101接收用于摄像操作的摄像脉冲信号，放射线摄像设备100可以在内部生成该信号。在这种情况下，在接收到摄像开始命令时，设备以所设置的帧频执行摄像操作。

如上所述，根据本实施例，设置诸如合并大小、累积时间和帧频等的参数，根据这些参数基于表信息来优化模拟合并和数字合并的组合。这使得可以降低在拍摄的放射线图像中所生成的随机噪声。

第二实施例

将根据本实施例的放射线摄像设备100的CMOS型传感器配置成能够在大体上保存累积在电容器中的电荷的量的情况下(也就是说，在大体上无需排出所累积的电荷的情况下)，非破坏性地读出累积在电容器等中的电荷。在能够进行非破坏性读出的CMOS型传感器中，即使读取累积的电荷作为电信号，也不读出累积的电荷。因此，在继续电荷累积操作的情况下，可以获得与正在进行累积的各像素中的电荷的量成比例的输出。为了降低随机噪声，根据来自图像处理/系统控制设备101的指示，设置非破坏性读出次数。

放射线摄像设备100中的FPGA对所读出的像素值执行平均处理。假定PX1是通过第一次非破坏性读出操作所获得的像素值，并且PXn是通过第n次非破坏性读出操作所获得的像素值，则如下表示通过n次非破坏性读出操作所获得的像素值PX：

PX = \frac{Σ_{m = 1}^{n} PXm}{n} . . . (1) .

通常已知，n次非破坏性读出操作将与用于像素值读出操作的模拟系统电路有关的随机噪声量降低至1/√n。

图11是示出对于各合并大小的非破坏性读出平均次数和随机噪声降低效果之间的相关性的例子的图。参考图11，横坐标表示非破坏性读出平均次数，并且纵坐标表示随机噪声值。随着非破坏性读出平均次数增大，随机噪声降低。然而，降低效果逐渐减弱。为此，考虑效果的程度，对于各合并大小将最大非破坏性读出次数的上限值预先设置成4。放射线摄像设备100在可以以所接收到的帧频实现读出(摄像)的范围内自动设置最大非破坏性读出次数。注意，设备可以在无需设置任何上限值的情况下设置最大非破坏性读出次数。如第一实施例一样，根据所准备的与合并大小、累积时间和帧频的组合相对应的对应表，可以判断是否可以以特定帧频实现读出。

参考图12的流程图说明根据本实施例的放射线摄像设备100所执行的处理的过程。该过程与图10的流程图所示的不同在于，以图12中的步骤S5’的处理代替步骤S5的处理。其他处理与图10中的相同，因此省略对其的说明。在接收到摄像模式设置命令时(步骤S4)，放射线摄像设备100基于命令中所包括的摄像参数，设置非破坏性读出平均次数(步骤S5’)。设备然后根据摄像脉冲输入来变换成摄像操作(步骤S6)。

注意，如向图像处理/系统控制设备101通知模拟合并大小和数字合并大小的组合的情况一样，设备可以向图像处理/系统控制设备101通知所设置的非破坏性读出平均次数。

注意，如果根据合并设置和增益设置，非破坏性读出平均次数之间在随机噪声降低效果方面存在差异，则可以根据各自的设置来设置非破坏性读出平均次数的上限值。另外，设备可以并行或者连续执行图10的步骤S5的处理和图12的步骤S5’的处理。

注意，第一实施例所述的数字合并大小和模拟合并大小的组合、以及第二实施例所述的非破坏性读出次数是独立参数。因此，在实际操作中，图像处理/系统控制设备101可以设置一组参数，同时放射线摄像设备100可以设置另一组参数。可选地，放射线摄像设备可以自动设置这两组参数。

根据本发明，可以降低在拍摄的放射线图像中所生成的随机噪声。

其他实施例

还可以利用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)和通过下面的方法实现本发明的方面，其中，利用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步骤。为此，例如，通过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。

尽管参考典型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。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims

1.一种放射线摄像设备，其包括：

接收单元，用于接收摄像参数；以及

设置单元，用于根据所述摄像参数中所包括的合并大小和帧频，在摄像被配置成以所述帧频来进行的范围内，设置用于形成所述合并大小的数字合并大小和模拟合并大小的组合、以及非破坏性读出次数中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述设置单元在摄像被配置成以所述帧频来进行的范围内，设置用于形成所述合并大小的所述数字合并大小和所述模拟合并大小的组合中的、所述数字合并大小最大的组合。

3.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述设置单元在摄像被配置成以所述帧频来进行的范围内，将所述非破坏性读出次数设置成最大值。

4.根据权利要求3所述的放射线摄像设备，其中，所述设置单元在所述非破坏性读出次数不超过上限值的范围内，将所述非破坏性读出次数设置成最大值。

5.根据权利要求4所述的放射线摄像设备，其中，根据所述非破坏性读出次数和随机噪声降低效果之间的针对各合并大小的相关性，针对各合并大小预先设置所述上限值。

6.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，还包括通知单元，所述通知单元用于向与所述放射线摄像设备连接的控制设备通知所述设置单元所设置的所述数字合并大小和所述模拟合并大小的组合、或者所述非破坏性读出次数。

7.一种用于控制放射线摄像设备的方法，所述方法包括以下步骤：

接收摄像参数；以及

根据所述摄像参数中所包括的合并大小和帧频，在摄像被配置成以所述帧频来进行的范围内，设置用于形成所述合并大小的数字合并大小和模拟合并大小的组合、以及非破坏性读出次数中的至少一个。