CN110574361B - 放射线摄像设备、放射线摄像系统、控制方法和存储介质 - Google Patents

放射线摄像设备、放射线摄像系统、控制方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

提供一种放射线摄像设备。所述放射线摄像设备包括：摄像区域，在所述摄像区域中布置有多个转换元件，并且所述多个转换元件被用在用于获取与放射线的入射相对应的放射线图像的摄像操作中；检测元件，其被配置为检测入射到所述摄像区域的放射线的放射线剂量；读出单元；以及控制单元。所述控制单元根据基于在第一摄像操作中的放射线的入射结束之后由所述读出单元从所述检测元件读出的校正信号所获取到的校正量，来校正接着所述第一摄像操作进行的第二摄像操作中的放射线的入射期间由所述读出单元从所述检测元件读出的检测信号，并且基于校正后的检测信号来检测所述第二摄像操作中的入射放射线的剂量。

Description

放射线摄像设备、放射线摄像系统、控制方法和存储介质
技术领域
本发明涉及放射线摄像设备、放射线摄像系统、放射线摄像设备的控制方法和程序。
背景技术
在医学图像诊断或无损检查中使用的流行的摄像设备是使用排列有像素的摄像面板的放射线摄像设备。各像素包括用于将放射线转换成电荷的转换元件和诸如薄膜晶体管(TFT)等的开关元件的组合。已知该放射线摄像设备实时地检测放射线剂量。放射线剂量的实时检测使得可以检测利用放射线的照射的开始和结束，掌握在利用放射线的照射期间的入射放射线的累计剂量，并且进行自动曝光控制(AEC)。专利文献1公开了如下的方法：预先将用于检测放射线的检测区域中所布置的多个像素设置为用于获取放射线图像的像素和用于检测放射线的像素，并且检测利用放射线的照射的开始。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-15913
发明内容
发明要解决的问题
在拍摄放射线图像时，从放射线转换得到的电荷可能被俘获在转换元件的半导体层的悬挂键(dangling bond)、或者缺陷等中，并且在摄像之后残留在转换元件中。在通过前一摄像生成的电荷残留在转换元件中的情况下，残留的电荷可以在后一摄像中被释放，这使入射放射线剂量的检测精度下降。在拍摄放射线图像时摄像操作之间的间隔越短，残留电荷的影响可以变得越严重。
本发明的目的时提供提高入射到放射线摄像设备的放射线的剂量的检测精度的技术。
用于解决问题的方案
考虑到上述问题，根据本发明实施例的一种放射线摄像设备，包括：摄像区域，在所述摄像区域中布置有多个转换元件，并且所述多个转换元件被用在用于获取与放射线的入射相对应的放射线图像的摄像操作中；检测元件，其被配置为检测入射到所述摄像区域的放射线的放射线剂量；读出单元；以及控制单元，其特征在于，所述控制单元根据基于在第一摄像操作中的放射线的入射结束之后由所述读出单元从所述检测元件读出的校正信号所获取到的校正量，来校正接着所述第一摄像操作进行的第二摄像操作中的放射线的入射期间由所述读出单元从所述检测元件读出的检测信号，并且基于校正后的检测信号来检测所述第二摄像操作中的入射放射线的剂量。
发明的效果
上述解决方案提供了提高入射到放射线摄像设备的放射线的剂量的检测精度的技术。
通过以下参考附图所进行的说明，本发明的其它特征和优点将变得明显。注意，在所有的附图中，相同的附图标记表示相同或相似的组件。
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当前优选实施例，并和以上给出的一般说明和以下给出的优选实施例的详细说明一起用来解释本发明的原理。
图1A是示出使用根据本发明实施例的放射线摄像设备的系统的结构的示例的框图；
图1B是示出根据本发明实施例的放射线摄像设备的检测单元的电路结构的示例的电路图；
图2A是图1A的放射线摄像设备的像素的平面图；
图2B是图1A的放射线摄像设备的像素的截面图；
图2C是图1A的放射线摄像设备的像素的截面图；
图3是示出图1A的放射线摄像设备的操作的时序图；
图4是示出图1A的放射线摄像设备所用的校正量确定方法的图；
图5是示出图1A的放射线摄像设备所用的校正量确定方法的图；
图6A是示出图1A的放射线摄像设备的操作的流程图；
图6B是示出图1A的放射线摄像设备的操作的流程图；
图7是示出图1A的放射线摄像设备的检测单元的电路结构的示例的电路图；
图8是示出图1A的放射线摄像设备的操作的时序图；以及
图9是示出使用图1A的放射线摄像设备的放射线摄像系统的结构的示例的图。
具体实施例
将参考附图来说明根据本发明的放射线摄像设备的具体实施例。注意，根据本发明的放射线不仅可以包括作为由通过放射性衰变发射的粒子(包括光子)产生的束的α射线、β射线和γ射线，而且可以包括能量等于或高于这些束的能量的束，例如，X射线、粒子束和宇宙射线。
第一实施例
将参考图1A～图5来说明根据本发明实施例的放射线摄像设备的结构。图1A是示出使用根据本发明第一实施例的放射线摄像设备200的系统1001的结构的示例的框图。系统1001包括放射线摄像设备200、控制系统1002、放射线接口1003和放射线源1004。控制系统1002可以控制系统1001整体。用户使用控制系统1002输入摄像条件等以获取放射线图像。用户可以从例如控制系统1002中所安装的存储器内预先存储的配方(recipe)适当地选择摄像条件，或者单独地输入这些摄像条件。在用户按下附接至控制系统1002的曝射开关时，控制系统1002经由放射线接口1003向放射线源1004输出信号，以开始放射线的曝射。根据该信号，放射线源1004利用放射线经由被检体(未示出)照射放射线摄像设备200。放射线源1004根据来自控制系统1002的用以停止曝射的信号来停止利用放射线的照射。放射线摄像设备200包括控制单元210和信号检测单元220。控制单元210将控制信号供给至信号检测单元220，并且控制放射线摄像设备200的各个构成元件。控制单元210例如可以包括用于执行用于控制信号检测单元220的程序的CPU(中央处理单元)211、以及保存了用于进行摄像操作的程序的存储器212。例如，控制单元210可以由诸如FPGA(现场可编程门阵列)等的PLD(可编程逻辑器件)构成。例如，控制单元210可以由ASIC(专用集成电路)或安装了程序的通用计算机构成。控制单元210可以由这些组件的全部或一部分的组合构成。信号检测单元220的操作不仅可以由控制单元210控制，而且一些控制操作也可以由控制系统1002进行。
图1B是示出放射线摄像设备200的信号检测单元220的电路结构的等效电路图。信号检测单元220包括读出电路201、驱动电路202、偏置电源203、以及布置有像素101和121的摄像区域230。读出电路201和驱动电路202彼此协作，并且用作读出单元240，该读出单元240根据来自控制单元210的控制信号来从像素101和121读出信号。在图1B所示的结构中，在用于获取放射线图像的摄像区域230中设置有4(行)×6(列)的像素101和121。然而，摄像区域230中所布置的像素101和121的数量不限于该示例。例如，可以布置100(行)×30(列)的像素101和121，或者可以布置2000(行)×2000(列)的像素101和121。
在本实施例中，摄像区域230包括用于输出用于生成放射线图像的图像信号的像素101、以及用于输出用于生成放射线图像的图像信号并输出用于检测入射放射线的放射线剂量的检测信号的像素121。各像素101包括用于生成用作与入射放射线相对应的电气信号的图像信号的转换元件102、以及开关元件103。各个像素101的转换元件102经由开关元件103连接至信号线104(S1～S6)，并且从像素101输出的信号经由信号线104被输入至读出电路201。各像素121包括用于输出用于生成放射线图像的图像信号的转换元件102'、开关元件103'、用于检测入射放射线的放射线剂量的检测元件122、以及开关元件123。各个像素121的转换元件102'经由开关元件103'连接至信号线104(S2和S5)，并且从像素121的转换元件102'输出的信号经由信号线104被输入至读出电路201。各个像素121的检测元件122经由开关元件123连接至检测线105(J1和J2)，并且从像素121的检测元件122输出的信号经由检测线105被输入至读出电路201。也就是说，摄像区域230包括在用于获取与放射线的入射相对应的放射线图像的摄像操作中使用的转换元件102和102'、以及用于检测入射到摄像区域230的放射线的放射线剂量的检测元件122。在本实施例中，像素121的检测元件122布置在布置有转换元件102(像素101)的摄像区域230中。然而，像素121的布置不限于此。例如，检测元件122可以沿着摄像区域230的外围布置在摄像区域230的外部。
在图1B所示的结构中，在两个部位R1和R2处设置有用于检测入射放射线的放射线剂量的关注区域(ROI)。在各ROI中布置有两个像素121。可以经由开关元件123和检测线105读出通过放射线的入射而在检测元件122中产生的电荷，以获取入射到ROI的放射线的放射线剂量。尽管在本实施例中ROI布置在两个部位，但ROI的数量及其布置不限于此。例如，ROI可以设置在5×5＝25个部位或10×10＝100个部位。此外，在摄像区域230中ROI可以均匀地布置，或者特别是在高关注区域中ROI可以不均匀地布置。一个ROI中所包括的像素121(检测元件122)的数量不限于两个，并且可以是一个或者三个或更多个。在放射线摄像设备200的信号检测单元220中布置包括检测元件122的至少一个像素121就足够了。
像素101和121连接至共同偏置线204，并且从偏置电源203接收预定偏置电压。各个开关元件103和103'的栅极电极连接至栅极线106(G1～G4)。读出单元240的驱动电路202切换输入至开关元件103和103'的栅极的电压。在开关元件103和103'接通(导通)时，转换元件102和102'的信号被输出至读出单元240的读出电路201。各个开关元件123的栅极电极连接至栅极线107(D1和D2)。读出单元240的驱动电路202切换输入至开关元件123的栅极电极的电压。在开关元件123接通(导通)时，检测元件122的信号被输出至读出单元240的读出电路201。在本说明书中，如上所述，在信号线104延伸的方向上的像素101和121的线将被称为列，并且在与该方向交叉(垂直)的方向(栅极线106和107延伸的方向)上的像素101和121的线将被称为行。
读出电路201包括运算放大器(放大器)205、采样保持电路(SH)206、多路复用器(MUX)207、A/D转换器(ADC)208和信号处理器209。信号线104和检测线105各自连接至运算放大器205的输入端子和反馈电容的一个端子。反馈电容的另一端子连接至运算放大器205的输出端子。运算放大器205的输出端子经由采样保持电路206和MUX 207连接至ADC 208。从像素101和121输出的信号被数字转换。信号处理器209对数字转换后的信号进行各种处理。
转换元件102、102'和122例如可以是诸如PIN光电二极管等的光电转换元件。在放射线入射到摄像区域230时，该放射线由闪烁体(未示出)转换成转换元件102、102'和122可以感测的光。检测元件122被该转换得到的光曝射。然后，通过所施加的电场读取在检测元件122的半导体层中产生的电子和空穴。即，通过从偏置电源203和读出电路201施加的电位之间的电位差，电子和空穴被传输到电极。这些电荷由读出电路201实时地读出，从而获取放射线的照射信息。根据本实施例的放大器例如是上述说明中的电荷读出放大器，但也可以是电流读出放大器或电压读出的放大器。
接着，将参考图2A～2C来说明像素101和121的结构。图2A是像素101和121的平面图。图2A所示的结构表示排列有三个像素101和一个像素121的示例。图2B是沿着图2A中的A-A'所截取的截面图。图2C是沿着图2A中的B-B'所截取的截面图。
如图2A和2B所示，像素121包括检测元件122和开关元件123。在针对像素121的检测元件122布置有开关元件123的情况下，可以以高精度从检测元件122获取到信号。然而，即使在没有布置开关元件123的情况下，也可以获取到放射线的照射信息。在本实施例中，检测元件122包括用作用于从放射线获得电气信号的转换器的PIN光电二极管134。检测元件122经由开关元件123连接至检测线105。
检测元件122经由层间绝缘层110堆叠在诸如玻璃基板等的绝缘性的支撑基板100上所设置的使用薄膜晶体管(TFT)的开关元件123上。检测元件122包括电极131、PIN光电二极管134和电极137。在检测元件122上顺次布置有保护膜138、层间绝缘层139、偏置线204和保护膜140。在保护膜140上布置有平坦化膜和闪烁体(均未示出)。电极137通过接触孔中所形成的通路连接至偏置线204。
如图2A和2C所示，像素101包括转换元件102和开关元件103。与检测元件122相同，在转换元件102中布置有PIN光电二极管134。转换元件102经由开关元件103连接至信号线104。除了PIN光电二极管134的大小(向摄像区域230的正交投影上的PIN光电二极管134的面积)以外，转换元件102和开关元件103的结构可以与检测元件122和开关元件123的结构相同，并且将不重复这些结构的说明。这也适用于像素121中的转换元件102'和开关元件103'。
尽管在本实施例中使用PIN光电二极管作为转换元件102和102'以及检测元件122，但本发明不限于此。例如，可以使用MIS传感器作为转换元件102和102'以及检测元件122。例如，在像素121中布置有用于生成图像信号的转换元件102'和用于生成检测信号的检测元件122。然而，可以在不布置转换元件102'的情况下仅布置检测元件122。可以使用从像素121的周围所布置的像素101输出的图像信号来校正由于不存在转换元件102'而引起的图像信号的欠缺。在本实施例中，开关元件103、103'和123是绝缘性的支撑基板100上所布置的逆交错型(inverted-staggered)的TFT，但例如可以是硅等的支撑基板100上所形成的晶体管。
接着，将参考图3来说明放射线摄像设备200的操作。在图3中，为了便于说明，ON(接通)表示连接至各个栅极线106(G1～G4)和107(D1和D2)的开关元件103、103'和123接通(导通)的电压，并且OFF表示开关元件103、103'和123断开(非导通)的电压。“放射线”在HI时入射并且在LO时不入射。在图3所示的图中，拍摄运动图像的模式(时间段T1)经由模式改变(时间段T2)切换为拍摄静止图像的模式。在拍摄静止图像的模式(时间段T3和T4)中，执行自动曝光控制(AEC)。然而，根据本实施例的放射线摄像设备200的操作的控制不限于此。例如，即使在使用不同能量的放射线连续地拍摄静止图像的情形中执行AEC、以获取能量减影(energy subtraction)图像的情况下，根据本实施例的操作也可适用。例如，在执行AEC、以在前一摄像之后改变被摄体然后拍摄另一被摄体的图像的情况下，可以应用根据本实施例的操作。此外，在如下的各种情形中，可以应用根据本实施例的操作：在例如在高剂量摄像之后执行AEC以拍摄图像的情况下，通过前一摄像生成的电荷容易残留在检测元件122中，并且由残留电荷引起的余像(afterimage)造成问题。以这种方式，根据本实施例的操作可以应用于在前一摄像操作和后一摄像操作之间摄像条件不同的摄像。另外，在执行AEC的同时在相同的摄像条件下连续地拍摄静止图像的情况下，可以应用根据本实施例的操作。
尽管在本实施例中放射线摄像设备200执行AEC作为曝光控制，但本发明不限于此。还可以将放射线摄像设备200应用于AEC中所使用的放射线剂量的测量(监测)、并且通过放射线摄像设备200的外部所布置的控制单元来控制放射线摄像设备200。以下将说明的放射线摄像设备200的控制方法作为曝光控制不仅可应用于AEC，而且也可应用于检测利用放射线的照射的开始的放射线照射开始自动检测技术。例如，该控制方法可以应用于检测利用放射线的照射的结束的放射线照射结束自动检测技术。
首先，将说明图3的时间段T1中的操作。时间段T1是在拍摄运动图像的摄像操作的模式中拍摄被摄体的图像的时间段。在时间段T1中，保持利用放射线照射被摄体，并且重复地获取到在像素101和121中生成的图像信号。在图3所示的图中放射线是连续发射的，但可以作为脉冲来发射。可以在时间段T1之前(换句话说，在放射线的曝射开始之前)进行用于去除在转换元件102和102'以及检测元件122中产生的暗电流的操作。更具体地，控制单元210控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以将转换元件102和102'以及检测元件122周期性地重置到恒定电位。
接着，将说明时间段T2中的操作。时间段T2是模式改变时间段，在该模式改变时间段中，操作从前一摄像转变为后一摄像，并且利用放射线的照射停止。也就是说，时间段T2是时间段T1中的放射线的入射结束之后的时间段。在时间段T2中，控制单元210获取由检测元件122在前一摄像中生成的校正信号，以在时间段T3内的摄像中执行AEC时校正由残留电荷的发射引起的余像。
在例如医生想要在检查放射线摄像设备200所拍摄到的运动图像的同时快速地拍摄静止图像的情况下、或者在从静止图像之间的差获得一个图像(如能量减影图像)的情况下，有时以短的间隔进行多次摄像。在本实施例中，响应于时间段T1中的摄像操作的结束而执行用于获取校正信号的时间段T2中的操作，从而缩短摄像操作之间的时间。
更具体地，将栅极线107(D1和D2)复位，并且控制单元210控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以获取在栅极线107处于OFF电压时的输出。然后，向栅极线107(D1和D2)施加ON电压，并且控制单元210获取栅极线107为ON时的输出、即来自检测元件122的输出。控制单元210可以通过从栅极线107为ON时的输出中减去栅极线107为OFF时的输出来获取校正信号。时间段T2的持续时间可以根据在进行摄像操作时使用的方法和条件等而极大地改变。即使如此，控制单元210也需要在时间段T2内获取至少一个校正信号。
接着，将说明时间段T3。在时间段T3中，在放射线的入射期间，控制单元210控制驱动电路202以始终将OFF电压施加至栅极线106(G1～G4)。因而，开关元件103和103'断开，并且在转换元件102和102'中生成并累积与入射放射线相对应的电荷。同时，在放射线的入射期间，控制单元210控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以重复读取与检测元件122中所累积的电荷相对应的检测信号。因此，在放射线的入射期间随时监测入射到检测元件122的放射线的剂量。更具体地，向栅极线107(D1和D2)施加ON电压，并且控制单元210获取栅极线107为ON时的输出、即来自检测元件122的输出。控制单元210可以通过从栅极线107为ON时的输出中减去栅极线107为OFF时的输出来获取检测信号。控制单元210重复用于获取检测信号的操作。
在所获取到的检测信号中叠加了由于在前一摄像中生成的残留电荷的发射而引起的余像的情况下，无法准确地监测入射的放射线剂量并且AEC精度下降。为了解决该问题，控制单元210根据基于在时间段T2中获取到的校正信号的校正量来校正检测信号。
在时间段T2中仅获取到一个校正信号的情况下，控制单元210可以将该校正信号的信号值确定为校正量，并且进行校正以从在时间段T3中获取到的检测信号的信号值中减去该校正量。例如，控制单元210可以将预设系数应用于校正信号的信号值，并将如此得到的校正信号确定为校正量。在控制单元210控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以读出多个校正信号、并且获取到这些校正信号的情况下，如图4所示，控制单元210生成与在时间段T2中获取到的校正信号相对应的校正函数。基于该校正函数，控制单元210可以确定在时间段T3中获取各检测信号的定时处可以产生的校正量，并且校正在时间段T3中获取到的检测信号。在控制单元210在时间段T2中获取到多个校正信号的情况下，如图5所示，控制单元210可以基于这些校正信号的平均值来确定校正量。可以根据情形来适当地选择校正量。
控制单元210基于校正后的检测信号来实时地检测放射线剂量，并且基于该放射线剂量来获取入射放射线的累计剂量。根据该累计剂量，控制单元210判断是否停止放射线的曝射。根据该判断结果，控制单元210输出用于停止放射线的曝射的信号。例如，在控制单元210判断为放射线的累计剂量达到了预定值的情况下，控制单元210可以输出用于停止曝射的信号。例如，控制单元210可以根据放射线的累计剂量的时间变化来获取累计剂量达到预定值的时间，并且可以根据该时间来输出用于停止曝射的信号。从控制单元210输出的用于停止放射线的曝射的信号经由控制系统1002和放射线接口1003被输入至放射线源1004，并且放射线源1004停止利用放射线的照射。在输出用于停止放射线的曝射的信号之后，控制单元210转变到时间段T4，并且控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以读出图像信号。
在时间段T2中，在控制单元210判断为校正信号具有在时间段T3中执行AEC时无需校正的信号值的情况下，控制单元210可以停止用于利用读出单元240获取校正信号的驱动。在停止校正信号的获取之后，控制单元210可以经由读出单元240(读出电路201和驱动电路202)在放射线的曝射之前使转换元件102和102'、检测元件122、信号线104以及检测线105复位，直到时间段T3为止。例如，在停止校正信号的获取之后，控制单元210可以输出用以请求曝射的开始的信号，以转变到时间段T3。
在时间段T2中，在控制单元210获取到多个校正信号并且判断为最初获取到的校正信号的值不太可靠的情况下，控制单元210可以在确定校正量时排除初始校正信号。可以使用除所获取到的校正信号中的一部分校正信号(例如，多个校正信号中的最初获取到的一个或数个校正信号)以外的信号来确定校正量。例如，可以使用多个校正信号中的稍后获取到的信号来确定校正量。
如图3所示，时间段T2和T3中的检测元件122的驱动条件可以彼此类似，以在时间段T3中执行AEC时提高检测信号的校正精度。例如，控制单元210可以控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以在相同的电荷累积时间内从检测元件122读出校正信号和检测信号。例如，控制单元210可以控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以在相同的采样周期内读出多个校正信号和多个检测信号。由于实时地检测放射线剂量的AEC操作需要快速，因此可以通过利用控制单元210在与AEC操作的条件相同的条件下获取校正信号来缩短获取到校正信号的时间。即使在摄像操作之间的时间短的情况下，控制单元210也可以获取校正信号并且提高放射线剂量检测精度和AEC精度。
接着，将说明时间段T4。时间段T4是在拍摄静止图像的摄像操作中读出在利用放射线的照射之后通过放射线的入射在转换元件102和102'中累积的图像信号的时间段。在时间段T4中，控制单元210控制驱动电路202以将OFF电压施加到栅极线107(D1和D2)。另外，控制单元210控制驱动电路202以将ON电压顺次施加至栅极线106(G1～G4)，并且将转换元件102和102'中所累积的图像信号经由信号线104传送至读出电路201。使用这些图像信号作为例如医疗诊断中所使用的放射线图像的信号。转换元件102和102'在进行光电转换的PIN光电二极管的面积方面有所不同。即使入射到转换元件102和102'的放射线剂量相等，所输出的图像信号的信号值也不同。然而，这些信号在信号处理器209等中经过诸如白校正或增益调整等的适当校正，并且可被用作用于生成放射线图像的图像信号。
图6A和6B是用于说明放射线摄像设备200的操作的流程图。在步骤S601中，控制单元210获取由诸如医生或放射线技师等的用户输入至控制系统1002的摄像的摄像信息，并且设置拍摄运动图像或静止图像的摄像条件。例如，控制单元210通过从存储器212将适合于输入至控制系统1002的摄像信息的操作程序读出到CPU211来设置摄像条件。在设置摄像条件之后，控制单元210进入步骤S602，并且进行上述时间段T2中的操作，以获取在第一次摄像操作中执行AEC时使用的校正信号。此时，控制单元210可以控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以进行从转换元件102和102'去除暗电流的复位操作，从而获取放射线图像。如果在步骤S603中通过例如用户按下曝射开关而输入了针对摄像操作的指示，则控制单元210进入步骤S604，并且判断是否开始曝射。控制单元210可以通过同时接收从控制系统1002输出至放射线源1004的曝射开始信号来判断曝射的开始。可选地，控制单元210可以控制检测元件122以输出检测信号，并且可以基于根据基于校正信号的校正量而校正后的检测信号来判断利用放射线的照射的开始。如果在步骤S604中控制单元210检测到利用放射线的照射的开始，则控制单元210进入步骤S605，结束转换元件102和102'的复位操作，并且开始摄像操作。同时，控制单元210控制检测元件122以输出检测信号，基于校正信号来实时检测入射到检测元件122的放射线的剂量，并且获取入射放射线的累计剂量。
在摄像操作开始之后，控制单元210在步骤S606中检查是否存在针对当前摄像操作的下一摄像操作的指示。存在针对下一摄像操作的指示的情况例如是如下的情况：在控制单元210在步骤S601中获取到输入至控制系统1002的摄像信息时，用户已将多个摄像操作的连续执行输入(指定)到控制系统1002。这相当于例如如下的情况：在图3所示的时间段T1之前，用户指定了包括从时间段T1开始的摄像操作和从时间段T3开始的摄像操作的摄像操作。此外，存在针对下一摄像操作的指示的情况例如可以是如下的情况：用户在当前摄像操作期间已将要与当前摄像操作连续地进行的摄像操作输入(指定)到控制系统1002。这相当于例如用户在图3所示的时间段T1期间指定从时间段T3开始的摄像操作的情况。
如果控制单元210在步骤S606中判断为存在针对下一摄像操作的指示，则控制单元210在步骤S607中判断在当前摄像操作和下一摄像操作之间摄像条件是相等还是不同。如果在当前摄像操作和下一摄像操作之间不同的摄像条件下连续进行摄像操作，则控制单元210进入步骤S608。如果在当前摄像操作和下一个摄像操作之间相等的摄像条件下连续进行摄像操作，则控制单元210进入步骤S628。在步骤S608中，如在上述时间段T3中所示，控制单元210基于利用基于校正信号的校正量校正后的检测信号，根据入射到检测元件122的放射线的累计剂量来判断是否要停止放射线的曝射。根据曝射停止判断的结果，控制单元210输出用于停止放射线的曝射的信号。例如，在控制单元210判断为放射线的累计剂量达到了预定值的情况下，控制单元210可以输出用于停止曝射的信号。例如，控制单元210可以根据放射线的累计剂量的时间变化来获取累计剂量达到预定值的时间，并且根据该时间输出用于停止曝射的信号。从控制单元210输出的用于停止放射线的曝射的信号经由控制系统1002和放射线接口1003被输入至放射线源1004，并且放射线源1004停止利用放射线的照射。在输出用于停止放射线的曝射的信号之后，如果控制单元210在步骤S609中判断为到目前为止所进行的摄像操作是拍摄静止图像的摄像操作，则控制单元210进入步骤S610。步骤S610可以是上述时间段T4中的操作。控制单元210控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)以从转换元件102和102'读出图像信号。控制单元210获取图像信号，响应于摄像操作的结束而转变为步骤S611，并且进行上述时间段T2中所示的校正信号的获取。在与校正信号的获取同时设置用于进行与前一摄像操作不同的摄像操作的摄像条件。例如，模式从运动图像拍摄模式改变为静止图像拍摄模式。在获取校正信号并设置摄像条件之后，控制单元210返回到步骤S604，并判断是否开始下一摄像操作的曝射。如果检测到曝射的开始，则控制单元210开始下一摄像操作。如果控制单元210在步骤S609中判断为到目前为止所进行的摄像操作是拍摄运动图像的摄像操作，则如图3的时间段T1所示，已获取到图像信号。因此，控制单元210判断为摄像操作已结束，并且响应于此而进入步骤S611。
如果控制单元210在步骤S607中判断为在当前摄像操作和下一摄像操作之间摄像条件相等，则控制单元210进入步骤S628。在步骤S628～S630中，控制单元210进行与步骤S608～S610中的控制相同的控制。由于前一摄像操作和后一摄像操作的摄像条件相等，因此控制单元210在步骤S631中在不设置摄像条件的情况下获取校正信号。在步骤S631中获取到校正信号之后，控制单元210返回到步骤S604，并且判断是否开始下一摄像操作的曝射。在检测到曝射的开始之后，控制单元210开始下一摄像操作。
如果控制单元210在步骤S606中判断为不存在针对下一摄像操作的指示，则控制单元210进入步骤S648，并且基于利用基于校正信号的校正量校正后的检测信号，根据入射到检测元件122的放射线的累计剂量来判断是否停止放射线的曝射。根据曝射停止判断的结果，控制单元210输出用于停止放射线的曝射的信号。直到控制单元210输出用于停止放射线的曝射的信号为止，控制单元210才返回到步骤S606，并且检查是否存在针对当前摄像操作的下一摄像操作的指示。如果用户将针对下一摄像操作的指示输入至控制系统1002，则控制单元210进入步骤S607并继续摄像操作。如果不存在针对下一摄像操作的指示、并且控制单元210判断为放射线的累计剂量达到了预定值，则控制单元210输出用于停止放射线的曝射的信号，并且进入步骤S649。在步骤S649和S650中，控制单元210进行与上述的步骤S609和S610中的控制相同的控制。
在以上的说明中，控制单元210在步骤S608(S628或S648)中根据曝射停止判断的结果来输出用于停止放射线的曝射的信号。然而，本发明不限于此。例如，在控制系统1002判断为放射线的剂量超过针对被摄体容许的值的情况下，在控制单元210输出用于停止放射线的曝射的信号之前，控制单元210停止放射线的曝射。响应于此，控制单元210可以进入步骤S609(S629或S639)。例如，在如上述的时间段T1中那样拍摄运动图像的情况下，用户通过经由控制系统1002指示控制单元210以停止放射线的曝射，以结束当前摄像操作并转变为下一摄像。响应于此，控制单元210可以从步骤S608(S628或S648)进入步骤S609(S629或S639)。
如上所述，根据本实施例，在摄像操作之间获取到在后一摄像操作中执行AEC时使用的校正信号。校正信号的获取响应于前一摄像的结束而迅速开始，使得即使摄像操作之间的时间短也可以获取到校正信号。换句话说，在例如重复进行摄像操作时获取在后一摄像操作中使用的校正信号的情况下，可以缩短摄像操作之间的时间。在执行AEC时，根据基于所获取到的校正信号的校正量来校正检测信号。这可以抑制由于在前一摄像中在检测元件122中产生的残留电荷的发射而引起的余像的影响。结果，可以提高入射到放射线摄像设备200的放射线的剂量的检测精度，并且可以提高所获得的放射线图像的质量。
第二实施例
将参考图7和图8来说明根据本发明实施例的放射线摄像设备的结构。图7是示出根据本发明第二实施例的放射线摄像设备200的信号检测单元220的电路结构的等效电路图。在不布置像素121(各个像素121包括转换元件102'、检测元件122以及开关元件103'和123)的情况下，仅布置像素101(各个像素101包括转换元件102和开关元件103)。其余的结构可以与上述的第一实施例中的结构相同。
接着，将参考图8来说明放射线摄像设备200的操作。在图8所示的图中，拍摄运动图像的模式(时间段T1)经由模式改变(时间段T2)切换为拍摄静止图像的模式。在拍摄静止图像的模式(时间段T3和T4)中，执行AEC。在本实施例中，不同于上述的第一实施例，在摄像区域230中，在不布置各自包括检测元件122的像素121的情况下布置像素101。图8示出使用像素101中所包括的转换元件102作为检测元件来执行AEC的情况，其中在像素101中，开关元件103由栅极线106(G1～G4)中的栅极线106(G4)控制。更具体地，在图8的时间段T3中，控制单元210控制驱动电路202以重复栅极线106(G4)的电压的ON和OFF，并且获取用于实时监测放射线剂量的检测信号。控制单元控制驱动电路202以使栅极线106(G1～G3)的电压保持OFF，并且使电荷累积在由栅极线106(G1～G3)控制的像素101的转换元件102中。
即使在本实施例中，在响应于时间段T1中的摄像操作的结束而开始的时间段T2中，与上述的第一实施例相同，控制单元210也获取用于校正在时间段T3中进行AEC时的检测信号的校正信号。此外，在本实施例中，控制单元210进行控制，以在进行时间段T2中的操作的同时重复栅极线106(G1～G3)的电压的ON和OFF。因此，控制单元210获取用于校正如下的余像的校正信号，该余像是由因时间段T1中的摄像引起的电荷产生的、并且叠加在时间段T4中从各转换元件102读出的图像信号中。利用基于在时间段T2中从各转换元件获取到的校正信号的校正量来校正在时间段T4中从各转换元件102获取到的图像信号。这可以提高所获得的放射线图像的质量。在图8所示的图中，被配置为获取图像信号的转换元件102的校正信号和用作检测元件的转换元件102的校正信号是在不同的定时获取到的。然而，这些校正信号可以是同时获取到的。时间段T2的持续时间可以根据在进行摄像操作时使用的方法和条件等而极大地改变。即使如此，控制单元210也需要在时间段T2内从各转换元件102获取至少一个校正信号。在时间段T3中利用基于校正信号的校正量来校正检测信号的方法可以与上述第一实施例中的该方法相同。
在本实施例中，与上述第一实施例中的电路图案相比，摄像区域230具有在不布置像素121的情况下仅布置像素101的高度均匀的电路图案。由于栅极线107和检测线105都不是必需的，因此电路的设计和形成可以是容易的。在本实施例中，使用连接至栅极线106(G4)的像素101来执行AEC。然而，可以根据摄像情形或摄像部位来适当地选择连接至栅极线106(G1～G4)的像素101。摄像区域230中所布置的一些转换元件102足以用作检测元件。AEC中所使用的像素101不限于连接至一个栅极线106的像素101，而是可以选择多个栅极线106来使用连接至栅极线106的像素101。在时间段T4中，从在执行AEC时使用的像素101输出的信号可能未被作为图像信号而读出。可以基于从周围的像素101的转换元件102输出的图像信号来生成像素101的欠缺的图像信号。
在上述的各个实施例中，控制单元210根据基于在时间段T2中获取到的校正信号的校正量来校正在时间段T3中获取到的检测信号，基于校正后的检测信号来实时地检测放射线剂量，并使用该放射线剂量来执行AEC。然而，除了AEC的执行之外，控制单元210还可以使用所检测到的放射线剂量来进行放射线摄像设备200的曝光控制。例如，在图3所示的图中，控制单元210可以控制读出单元240(读出电路201和驱动电路202)，以在时间段T2中向栅极线106(G1～G4)顺次地供给ON并且使像素101和121的转换元件102和102'复位。然后，在时间段T3中，控制单元210可以基于实时检测到的放射线剂量来检测利用放射线的照射的开始，响应于检测到利用放射线的照射的开始而停止转换元件102和102'的复位操作，并且开始累积电荷。可以通过使用基于在时间段T2中获取到的校正信号的校正量校正检测信号来提高用于检测利用放射线的照射的开始的放射线照射开始自动检测技术的精度。例如，本实施例可以应用于基于在时间段T3中实时检测的放射线剂量来检测利用放射线的照射的结束的放射线照射结束自动检测技术。响应于检测到利用放射线的照射的结束，时间段T3可以转变到时间段T4，在该时间段T4中，从各转换元件102读出用于生成放射线图像的图像信号。
以上已经说明了根据本发明的实施例，但本发明不限于这些实施例。在未背离本发明的精神和范围的情况下，可以适当地修改和组合上述实施例。
参考图9来说明包含了根据本发明的放射线摄像设备200的放射线摄像系统。由用作放射线源的X射线管6050产生的X射线6060穿过患者或被检者6061的胸部6062，并且入射到根据本发明的放射线摄像设备200。入射的X射线包括与患者或被检者6061的身体的内部有关的信息。在放射线摄像设备200中，闪烁体根据X射线6060的入射而发光，并且所发射的光由光电转换元件进行光电转换以获得电气信息。该信息被转换成数字数据，由用作信号处理单元的图像处理器6070进行图像处理，并且可以在用作控制室中的显示单元的显示器6080上观察到。
该信息可以通过诸如网络6090(例如，电话、LAN或因特网)等的传输处理单元被传送到远的地方。这使得可以将该信息显示在用作诸如医生室等的另一地方中的显示单元的显示器6081上，从而允许远的地方的医生进行诊断。另外，该信息可被记录在诸如光盘等的记录介质上。此外，该信息还可以由胶片处理器6100记录在用作记录介质的胶片6110上。
本发明可以通过如下的处理来实现，该处理用于将用于实现上述实施例的一个或多个功能的程序经由网络或存储介质供给至系统或设备，并且利用该系统或设备的计算机中的一个或多个处理器读出并执行该程序。本发明还由用于实现一个或多个功能的电路(例如，ASIC)实现。
本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和变形。因此，为了向公众告知本发明的范围，添加了所附的权利要求书。
本申请要求2017年4月27日提交的日本专利申请2017-088782的优先权，其全部内容通过引用而被包含于此。

Claims (17)

1.一种放射线摄像设备，包括：
摄像区域，其被配置为用在用于获取与放射线的入射相对应的放射线图像的摄像操作中，所述摄像区域包括多个第一像素，所述多个第一像素中的各个第一像素包括转换元件，所述摄像操作包括第一摄像操作和接着所述第一摄像操作进行的第二摄像操作；
第二像素，其包括检测元件和开关元件，并且其被配置为检测入射到所述摄像区域的放射线的放射线剂量；
读出单元；以及
控制单元，
其中，通过在所述第一摄像操作中的放射线向所述检测元件的入射结束之后接通所述开关元件，来对在所述第一摄像操作中的放射线的入射期间生成的所述检测元件的第一电荷进行重置，以及
所述控制单元基于根据由所述读出单元从所述检测元件读出的校正信号所获取到的校正量，来校正在所述第二摄像操作中的放射线的入射期间由所述读出单元经由接通的所述开关元件从所述检测元件读出的检测信号，并且基于校正后的检测信号来检测所述第二摄像操作中的入射放射线的剂量，其中所述校正信号是根据在重置所述检测元件中的第一电荷之后残留的第二电荷而获得的。
2.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述控制单元控制所述读出单元以读出多个所述校正信号，生成与多个所述校正信号相对应的校正函数，并且基于所述校正函数来确定所述校正量。
3.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述控制单元控制所述读出单元以读出多个所述校正信号，并且基于多个所述校正信号的平均值来确定所述校正量。
4.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述控制单元控制所述读出单元以读出多个所述校正信号，并且使用所获取到的多个所述校正信号中的一部分校正信号来确定所述校正量。
5.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述控制单元控制所述读出单元，以在相同的电荷累积时间中读出所述校正信号和所述检测信号。
6.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述控制单元控制所述读出单元，以在相同的采样周期中读出多个所述校正信号和多个所述检测信号。
7.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，作为基于所述放射线剂量而进行的曝光控制，所述控制单元基于所述放射线剂量来检测利用放射线的照射的开始，并且响应于检测到利用放射线的照射的开始来控制所述转换元件以累积电荷。
8.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，作为基于所述放射线剂量而进行的曝光控制，所述控制单元基于所述放射线剂量来获取入射放射线的累计剂量，根据所述累计剂量来判断是否停止放射线的曝射，根据该判断的结果来输出用于停止放射线的曝射的信号，并且在利用放射线的照射之后，控制所述读出单元以从各个转换元件读出用于生成放射线图像的图像信号。
9.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，作为基于所述放射线剂量而进行的曝光控制，所述控制单元基于所述放射线剂量来检测利用放射线的照射的结束，并且响应于检测到利用放射线的照射的结束，控制所述读出单元以从各个转换元件读出用于生成放射线图像的图像信号。
10.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，在所述第一摄像操作中的放射线的入射结束之后，所述控制单元基于由所述读出单元从所述转换元件读出的各个转换元件的信号，在所述第二摄像操作中校正由所述读出单元从各个转换元件读出的图像信号以生成放射线图像。
11.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述检测元件布置在所述摄像区域中。
12.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述多个第一像素中的转换元件其中之一用作所述检测元件。
13.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，用于进行摄像的条件在所述第一摄像操作和所述第二摄像操作之间是不同的。
14.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述第一摄像操作是拍摄运动图像的操作，并且所述第二摄像操作是拍摄静止图像的操作。
15.一种放射线摄像系统，包括：
根据权利要求1至14中任一项所述的放射线摄像设备；以及
信号处理单元，其被配置为处理来自所述放射线摄像设备的信号。
16.一种放射线摄像设备的控制方法，所述放射线摄像设备包括：摄像区域，其被配置为用在用于获取与放射线的入射相对应的放射线图像的摄像操作中，所述摄像区域包括多个第一像素，所述多个第一像素中的各个第一像素包括转换元件；第二像素，其包括检测元件和开关元件，并且其被配置为检测入射到所述摄像区域的放射线；以及读出单元，所述控制方法的特征在于包括：
第一步骤，用于通过在第一摄像操作中的放射线向所述检测元件的入射结束之后接通所述开关元件，来对在所述第一摄像操作中的放射线的入射期间生成的所述检测元件的第一电荷进行重置；
第二步骤，用于获取由所述读出单元从所述检测元件读出的校正信号，其中所述校正信号是根据在重置所述检测元件中的第一电荷之后残留的第二电荷而获得的；
第三步骤，用于在接着所述第二步骤进行的第二摄像操作中的放射线的入射期间，利用所述读出单元经由接通的所述开关元件从所述检测元件读出检测信号；以及
第四步骤，用于根据基于所述校正信号的校正量来校正所述检测信号，并且基于校正后的检测信号来检测入射的放射线剂量。
17.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储用于使计算机执行放射线摄像设备的控制方法的程序，所述放射线摄像设备包括：摄像区域，其被配置为用在用于获取与放射线的入射相对应的放射线图像的摄像操作中，所述摄像区域包括多个第一像素，所述多个第一像素中的各个第一像素包括转换元件；第二像素，其包括检测元件和开关元件，并且其被配置为检测入射到所述摄像区域的放射线；以及读出单元，所述控制方法的特征在于包括：
第一步骤，用于通过在第一摄像操作中的放射线向所述检测元件的入射结束之后接通所述开关元件，来对在所述第一摄像操作中的放射线的入射期间生成的所述检测元件的第一电荷进行重置；
第二步骤，用于获取由所述读出单元从所述检测元件读出的校正信号，其中所述校正信号是根据在重置所述检测元件中的第一电荷之后残留的第二电荷而获得的；
第三步骤，用于在接着所述第二步骤进行的第二摄像操作中的放射线的入射期间，利用所述读出单元经由接通的所述开关元件从所述检测元件读出检测信号；以及
第四步骤，用于根据基于所述校正信号的校正量来校正所述检测信号，并且基于校正后的检测信号来检测入射的放射线剂量。
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