CN1550884A - 放射线摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用校正数据高效地生成图像数据的放射线摄像装置。对多个摄像时间的每一者预先取得第1补偿数据并存储在第2图像存储单元(103)中。由控制单元(107)从上述多个摄像时间选择用户所要求的摄像时间，在所选择的摄像时间中拍摄被拍摄物，将图像数据存储在第1图像存储单元(102)中。校正处理单元(104)用与上述所选择的摄像时间对应的第1补偿数据，对上述图像数据进行补偿校正，输出第1图像数据(预览图像)。与该第1图像数据的输出并行地，进行不伴随放射线照射的摄像动作，由控制单元(107)取得与实际摄影大致相同条件的第2补偿数据，用所取得的第2补偿数据，对上述图像数据进行补偿校正，输出第2图像数据。

Description

放射线摄像装置

技术领域

本发明涉及一种放射线摄像装置，特别是涉及一种使用校正数据生成图像数据的放射线摄像装置。

背景技术

过去以来，一直在生产例如使用了由CCD型传感器和MOS型传感器代表的Si单晶传感器，或一维或二维地排列由氢化非晶硅的PIN型传感器构成的摄像元件的摄像装置。

这种摄像装置，不仅用于取得由数码相机和数字复印机等代表的可见光图像，而且伴随着原子能开发、放射线医疗设备或非破坏性检测的发展，作为将放射线图像变换成电信号的放射线摄像装置的开发正在进行中。

可是，上述摄像装置具有的S/N比，在很多情形中为2～3位数。以往，还没有要求超过上述的S/N比。其理由例如为下述的(1)和(2)。

(1)不存在适于将高S/N比的输出高精度地数字化的模/数(A/D)转换器。

(2)A/D转换后的数据量为大容量，受到存储器的限制和通信的限制，使用上很不方便。

但是，近年来，由于A/D转换器生能的提高、存储器的大容量化和高速通信技术的发达，具有4～5位数的高S/N比的放射线摄像装置的必要性正在提高。

但是，在上述已有的摄像装置中，由于生产工艺的差异，难以避免因黑噪声(dark noise)引起的S/N比降低的问题。

因此，作为解决上述S/N比降低的问题的方法，例如，已经提出了如下的方法。

首先，当放射线摄像装置出厂时，对放射线摄像装置，将用于校正因暗电流所引起的噪声(以后称为黑噪声)的校正用数据存储在存储器中。然后，当实际使用放射线摄像装置时，用上述存储器内的校正用数据对通过拍摄被拍摄物所取得的图像数据进行校正。

但是，在这样的方法中，存在下面说明的问题。

首先，通常，当用户用放射线摄像装置对被拍摄物进行摄影时，用户根据被拍摄物及其周边环境和摄影的目的等，对放射线摄像装置选择并设定动作条件。

这时，构成放射线摄像装置的各部件，其特性由于温度等发生变化。所以，实际进行上述摄影时的条件与取得校正用数据时(出厂时)的条件不同，与此相伴地，成为S/N比降低的原因的黑噪声也有微妙的不同。

因此，即便用上述校正用数据校正在实际摄影时所得到的图像数据，也不能够完全校正在图像数据中包含的误差。如日本专利申请公开特开2001-268440号公报中公开的那样，即便对每一摄像时间准备好补偿数据(校正用数据)进行校正，也不能够校正因摄像时间以外的温度变动等的主要原因所造成的误差。

如上所述，实际摄影时的条件与取得校正用数据时的条件不同，这对于要取得高S/N比的摄像数据，成为重大问题。

由此，如日本专利申请公开特开2001-141832号公报或本申请人提出的日本专利申请公开特开平10-208016公报、日本专利申请公开特开平10-327317号公报、日本专利申请公开特开平11-151233号专利公报中所公开的那样，提出了通过在与实际摄影时的条件大致相同的条件下得到校正用数据，为了取得高S/N比的图像数据，例如，以与摄影时时间上近似的定时，实施与实际摄影时相同的动作，取得校正数据的方法。

但是，存在着因取得校正用数据而失去用户希望的摄影时机的可能性。

这样，在上述技术中，等待取得校正用数据，在图像数据和校正用数据的两者的取得结束后，为了经过校正处理并输出图像数据，在用户指示摄影后(进行校正处理)到实际输出图像数据，需要很多时间。

又，由于在与实际摄影时相同的条件下取得校正用数据，因此，在数据输出之前的延迟时间与摄影时的曝光时间成比例地变长。

这样，在已有的放射线摄像装置中，不能够高效地用校正数据生成图像数据，所以，希望有解决该问题的各种对策。

发明内容

本发明就是考虑到上述问题而提出的，其目的例如是提供一种使用校正数据高效地生成图像数据的放射线摄像装置。

本发明的放射线摄像装置，具有：放射线检测单元，用于将所接收的放射线变换成图像数据；存储单元，用于存储上述放射线检测单元的多个摄像时间组分别对应的第1校正数据组；校正单元，用于根据校正数据校正上述图像数据；以及控制单元，用于控制上述放射线检测单元和上述校正单元，

其中，上述控制单元，从上述存储单元读出与上述放射线检测单元的摄像时间对应的第1校正数据，并对校正单元进行控制，使得根据该第1校正数据来校正上述图像数据并生成第1图像数据。

本发明的其它目的、特点和优点，将在下述结合附图的说明中变得更加清楚。在所有附图中，用相同的参照标号表示相同或类似的部分。

附图说明

附图并入本说明书且构成本说明书的一部分，说明本发明的实施方式，与说明一起用于说明本发明的原理。

图1是表示本发明的第1实施方式，表示放射线摄影装置的结构的一个例子的框图。

图2是表示本发明的第1实施方式，表示放射线摄影装置的动作流程的一个例子的框图。

图3是表示本发明的第2实施方式，表示放射线摄影装置的结构的一个例子的框图。

具体实施方式

(第1实施方式)

下面，参照附图说明本发明的放射线摄影装置的第1实施方式。

在本实施方式中，例如，将图1所示的放射线摄影装置100用作摄像装置。

本实施方式的放射线摄影装置100，是借助于摄像元件对透过了被拍摄物的放射线(X射线等)进行拍摄，由此取得该被拍摄物的图像数据(数字的放射线图像数据)的装置。

特别是，其构成为，在刚刚取得图像数据后，就输出第1输出图像数据(实施了临时的补偿校正处理的图像)，与此大致同时地进行第2补偿数据的取得，在取得第2补偿数据后，传送第2输出图像数据(实施了真正的补偿校正处理的图像)。

由此，能够高效地取得高S/N比的图像数据，与现有技术相比，可以缩短在输出该图像数据之前的延迟时间。

下面，具体说明本实施方式的放射线摄影装置100的结构和动作。

<放射线摄影装置100的结构>

如上述图1所示，放射线摄影装置100，包括：放射线检测单元101、第1图像存储单元102、由多个存储器103a～103d构成的第2图像存储单元103、校正处理单元104、多路分配器105、多路调制器106、以及控制单元107。

放射线检测单元101，在图中未有图示。其包括闪烁器、光检测器阵列、驱动电路、以及A/D转换器。

在放射线检测单元101中，在上述闪烁器中，由透过了被拍摄物的高能量的放射线来激励荧光体的母体物质，借助于复合时的复合能量得到可见区域的荧光。

该荧光是由CaWO4和CdWO4等的母体自身发出的，或者由附加在CsI:Tl和AnS:Ag等的母体内的发光中心物质发出的。

上述光检测器阵列，与上述闪烁器邻接地配置，将光子变换成电信号并进行输出。作为上述光检测器阵列，没有特别的限制，例如，可以应用固体摄像元件(电荷耦合型元件)或光电倍增管那样的元件等，无论使用了哪种元件，A/D转换单元以后的结构是不会发生变化的。

根据驱动电路的动作，从上述光检测器阵列，依次输出在构成上述光检测器阵列的各像素中检测出的荧光量，即，与入射到上述闪烁器的荧光体的放射线量对应的电信号。

上述A/D转换器，将来自上述光检测器阵列的输出信号数字化并输出。

第1图像存储单元102，存储在摄像动作时从放射线检测单元101输出的数字的图像数据。

第2图像存储单元103，存储用于生成上述第1输出图像数据的第1补偿数据。这是通过下述来进行的，即，不与放射线照射相伴地进行摄像动作，这时第2图像存储单元103，存储从放射线检测单元101输出的数字的图像数据。

校正处理单元104，在被存储于第1图像存储单元102中的图像数据和从多路调制器106输出的上述第1补偿数据或上述第2补偿数据之间进行补偿校正处理，输出进行了该补偿校正处理的图像数据。

多路分配器105，根据从控制单元107输入的控制信号，选择性地使从放射线检测单元101输出的图像数据的数据总线与第1图像存储单元102、第2图像存储单元103或多路调制器106连接。

多路调制器106，根据从控制单元107输入的控制信号，选择性地使来自第2图像存储单元103或多路分配器105的补偿数据的数据总线与校正处理单元104连接。

控制单元107，根据从外部输入的参数选择摄像时间，控制放射线检测单元101的摄像动作，并且根据摄像动作、补偿数据的取得动作和摄像时间的不同，对多路分配器105和多路调制器106输出切换数据总线的信号。

<放射线摄影装置100的图像取得动作>

这里，结合图2具体说明使用了放射线摄影装置100的实际的图像取得过程。

首先，当摄影时，通过用户或外部输入装置，向控制单元107输入参数。接受该输入后，决定实际的摄影动作时的放射线检测单元101的摄像时间。在本实施方式中的放射线摄影装置100的情形中，预先准备好数种摄像时间，选择它们，由此决定实际的摄像动作。

图像中包含的补偿误差，主要是由放射线检测单元101内的摄像器件本质上具有的暗电流所导致的，另外，归因于由构成该放射线检测单元101的各电子部件的温度偏差等所引起的噪声成分(黑噪声)。

作为该补偿误差的主要的决定因素的暗电流，取决于摄像器件的特性而不同，有与摄像时间无关地表示大致稳态值的，和相对于摄像时间指数函数地减少者的。这里的暗电流，表示在某时刻的瞬时值，所以，在取得的图像数据中，包含由暗电流在摄像时间中的积分量引起的补偿误差量。即，补偿误差与摄像时间成比例地增大。因此，在时间上差异较大的摄像时间的情形中，分别取得的图像数据所含有的补偿误差量，在整体上具有因各自的摄像时间而不同的部分。所以，这时，不能用相同的补偿校正数据来正确地校正补偿误差。

为了避免这个问题，也有总是使摄像时间为恒定时间的方法。但是，即使现在假定摄像时间为1秒时，实际的放射线照射时间为10毫秒左右时，在990毫秒期间内，进行没有被拍摄物光的入射的无用的摄像动作。

如上所述，补偿误差与摄像时间成比例地增大，在S/N比这一点上成为问题。又，也存在着这样的问题，即，尽管曝光自身已经结束，必须等到存储结束才能进行数据输出。后一个问题损害作为数字摄影装置的优点的即时性，还是导致装置的生产量降低的主要原因。

理想地，还存在检测曝光状态，与曝光结束一起进入数据输出动作的方法。但是，在不能够在摄像器件自身上安装该功能的情形中，另外还必须有专用的曝光检测单元。因此，导致装置的复杂化和成本上升等。

又，为了将放射线摄影装置100做成可搬运型的，必须使装置外形薄型化和轻量化。但是，为了满足这些要求，必须使用不需要光学系统的平板型摄像器件(FPD)。

在使用了作为FPD的典型例而举出的氢化非晶硅的PIN型传感器中，将玻璃作为基材，在它上面构成光电变换单元和读出用门电路等的电子电路。这样，在PIN型传感器中，使用玻璃这样的对于外部冲击比较脆弱的材料，所以，为了确保强度或分散应力，另行进行贴紧增强构件等的构造性处理。

在安装上述曝光检测单元时，需要配置在摄像器件的前面或背面。当配置在前面时，向图像检测单元的图像的写入就成为问题。另一方面，当配置在背面时，需要在上述增强构件上设置开口等的措施。因此，导致摄像器件的机械强度降低和背面构造的不均匀化。由此，产生这样的问题，即，产生背向散射放射线，在图像上显现出背面构造等。又，与前面配置、背面配置无关地，不可避免装置重量的增加和外形厚度的增加。

作为用于解决上述问题的方法，在本实施方式中，采用将摄像时间限定为数种的方法。由此，不需要曝光检测单元，就能够消除上述机械构造的问题。又，因为不是唯一确定的摄像时间，可以与用户的要求一致地选择摄像时间，所以，进行与摄影对象(部位)一致的摄影，还能够消除上述总是采用恒定的摄像时间时的问题。

如上所述，补偿误差与摄像时间成比例地增大，所以对于每一摄像时间都必需补偿数据。但是，由于放射线照射时间被限定为数种，所以，可以在实际的摄像动作以前取得补偿数据。

不过，如上所述地进行实际的摄像动作时的动作条件与取得了补偿数据时的动作条件不同，所以，不能够完全校正图像数据中所包含的补偿误差。但是，关于作为决定补偿误差量的主要因素的摄像时间，由于是在与图像数据相同的条件下取得的，所以，包含有补偿误差成分整体的分布(profile)。因此，将预先取得的补偿数据(上述第1补偿数据)用于在摄像动作后立即行进的第1图像数据输出时的补偿校正。

这里，输出的第1图像数据，例如，是相当于向用户通知当前的摄影结果的概略的、所谓预览图像的图像数据，是以传达图像的整体形像为目的的，而不是以像质本身为目的。因此，不必输出全部图像数据，即便使预览显示为原图像尺寸的1/n(n：自然数)倍，其用途也能得到充分的满足。所以，上述第1图像数据，可以与此相应地以原图像尺寸的1/n(n：自然数)倍的尺寸进行输出。

上述第1补偿数据，是用于校正归因于放射线检测器101具有的系统噪声的误差的补偿数据，所以，可以在不进行放射线照射的状态下，通过进行摄像动作来取得上述第1补偿数据。

因此，上述第1补偿数据的取得方法，例如，可以举出下述，即，在被拍摄物的摄影与摄影之间等的空出的时间里进行取得的方法、在本放射线摄影装置100的电源接通时和复位时等的起动后立即进行取得的方法、在出厂时进行取得的方法等。

关于前两种方法，在每次进行取得时，更新上述第1补偿数据。关于后者，因为是出厂数据，所以不进行更新是上策。

当然，上述第1补偿数据，可以按照在本放射线摄影装置100中设定的数种摄像时间进行取得，根据控制单元107进行的与摄像时间一致的多路分配器105的控制，其被存储在第2图像存储单元103的第1～第4存储器中。该第1补偿数据，如上述用于预览图像中，所以，不一定必须保持全部图像数据。因此，如果与预览图像的尺寸一致地将原图像尺寸的1/n(n：自然数)倍的数据作为第1补偿数据存储起来，则作为用途已经足够了，还能够削减第2图像存储单元103的容量。

在预先进行第1补偿数据的准备和摄像时间的设定的时刻，通过图中未有图示的摄像开始按钮等给出摄像开始的指示时，对配置在本放射线摄影装置100前面的被拍摄物，从图中未有图示的放射线源照射放射线。

当对被拍摄物照射放射线时，由于被拍摄物内的构成物质的不同，该放射线受到不同的吸收和散射。结果，对放射线检测单元101入射的放射线形成取决于被拍摄物内部的结构的透射图像。

放射线检测单元101，通过上述图像数据输出的过程，由入射放射线生成数字的图像数据并进行输出。这时，控制单元107，根据从外部给予的参数，对放射线检测单元101的摄像时间进行控制，并且，对多路分配器105进行控制，使得将放射线检测单元101的输出与第1图像存储单元102连接。与此同时，对多路调制器106进行控制，使得存储了与设定的摄像时间对应的第1补偿数据的第2图像存储单元103与校正处理单元104连接。

被输出的图像数据，被存储在第1图像存储单元102中，并且，被发送给校正处理单元104，在与第2图像存储单元103所存储的第1补偿数据所对应的像素数据之间被实施了补偿校正处理后，作为第1图像数据被输出到外部。

在这个时刻用于补偿校正的第1补偿数据，是如上所述由多路调制器106选择的、在第2图像存储单元103上的、与当前摄影中使用的摄像时间对应的第1补偿数据。

又，如上所述，这时输出的第1图像数据，不必是原图像尺寸，可以是1/n(n：自然数)倍的缩小尺寸。

与该第1图像数据的输出并行地进行用于取得上述第2补偿数据的、不伴随放射线照射的摄像动作。在上述第1图像数据的输出结束的时刻，控制单元107，对多路分配器105进行控制，使得将放射线检测单元101的输出与多路调制器106连接。

同时，多路调制器106，对输入进行控制，使得将来自多路分配器105的输出与校正处理单元104连接。这个方法适用于下述情形，即，用于取得上述第2补偿数据的摄像动作时间、即由外部输入的参数决定的摄像时间比输出上述第1图像数据所需的时间长。

在未满足上述条件时，即，输出上述第1图像数据所需时间比用于取得上述第2补偿数据的摄像动作时间还要长时，则上述第2补偿数据消失。作为避免它的方法，采用必须使可以选择的摄像时间比输出上述第1图像数据所需的时间长的方法。

当用于取得上述第2补偿数据的、不伴随放射线照射的摄像动作完成时，从放射线检测单元101输出上述第2补偿数据。被存储在第1图像存储单元102中的图像数据，在与上述被输出的第2补偿数据所对应的图像数据之间，被实施了补偿校正处理后，作为第2图像数据被输出到外部。

如上所述，在本实施方式中，将摄像时间限定为数种，对每一该限定的摄像时间，预先取得第1补偿数据，在摄影时从数种摄像时间中选择用户所要求的摄像时间，以所选择的摄像时间对被拍摄物进行拍摄，用上述选择的摄像时间所对应的第1补偿数据，对所拍摄的图像数据进行补偿校正，将其作为第1图像数据(预览图像)进行输出。然后，与该第1图像数据的输出并行地，进行不伴随放射线照射的摄像动作，取得与实际的摄影大致相同条件的第2补偿数据，用所取得的第2补偿数据，对上述所拍摄的图像数据进行补偿校正，将其作为第2图像数据进行输出。

由此，可以与用于输出对用户传达当前的摄影结果的概略的第1图像数据(预览图像)的处理并行地，进行用于得到用户实际所需要的图像数据的补偿校正。所以，能够高效率地得到高S/N比的图像。即，能够缩短在显示高S/N比的图像之前的延迟时间，能够对用户提供高S/N比的图像而不产生不和谐感。

(第2实施方式)

接着，说明本发明的第2实施方式。

在本实施方式中，为了避免在输出上述第1图像数据所需时间比用于取得上述第2补偿数据的摄像动作时间还要长时，上述第2补偿数据消失的问题的方法与上述第1实施方式不同。所以，对与上述第1实施方式相同的部分，省略其详细说明。

如图3所示，本实施方式的放射线摄影装置200，在多路分配器206和多路调制器207之间设置第3存储单元204，将如上所述地取得的第2补偿数据存储在该第3存储单元204中。

在本实施方式中，关于在输出上述第1图像数据之前的结构和各构成要素的作用·动作，与上述第1实施方式没有变化。当开始上述第1图像数据的输出，几乎与它同时地开始用于取得上述第2补偿数据的摄像动作时，控制单元208，将放射线检测单元201的输出与第3图像存储单元204连接。

当用于取得上述第2补偿数据的、不伴随放射线照射的摄像动作完成时，从放射线检测单元201输出上述第2补偿数据。被输出的第2补偿数据，通过多路分配器206被存储在第3图像存储单元204中。

如果这样，在从放射线检测单元201输出上述第2补偿数据时，即使在还没有完成上述第1图像数据的输出的情形下，也能够避免上述第2补偿数据的消失，并且，由于第2图像存储单元203与校正处理单元205处于通过多路调制器207被连接起来的状态中，因此，经过了补偿校正后进行的第1图像数据的输出不会被中断，可以并行地进行上述两动作。

而且，在上述第1图像数据的输出完成的时刻，控制单元208，对多路调制器207进行控制，使得将第3图像存储单元204与校正处理单元205连接。此后，在校正处理单元205中，被存储在第1图像存储单元202中的图像数据，在与被存储在第3图像存储单元204中的第2补偿数据所对应的数据之间，被实施了补偿校正处理后，作为第2图像数据被输出到外部。

在进行上述动作时，还可以从放射线检测单元201将与所有图像的第2补偿数据存储在第3图像存储单元204中，然后开始上述第2图像数据的输出动作。又，在下述情形下，也可以在所有图像的存储完成前开始上述第2图像数据的输出动作，该情形为，保证在构成图像的各像素中，上述第2补偿数据对校正处理单元205的输出定时，在时间上迟于上述第2补偿数据从放射线检测单元201对第3图像存储单元204的存储定时。

(本发明的其它实施例)

为了使实现上述实施方式的功能的各种装置进行动作，向与该各种装置连接的装置或系统内的计算机，供给用于实现上述实施方式的功能的软件的程序代码，按照存储在该系统或装置的计算机(CPU或MPU)中的程序，使上述各种装置动作，由此进行实施，这种情况也包含在本发明的范畴内。

又，这时，上述软件的程序代码自身实现上述实施方式的功能，该程序代码自身和向计算机供给该程序代码的机构，例如，存储这种程序代码的记录介质构成本发明。作为存储这种程序代码的记录介质，例如，能够用软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、磁带、非易失性存储卡、ROM等。

当然，在下述情形下，这种程序代码也被包含在本发明的实施方式中，即，通过由计算机执行被供给的程序代码，实现上述实施方式的功能，不仅如此，该程序代码与在计算机中运行的OS(操作系统)或其它的应用程序等共同地实现上述实施方式的功能。

进而，把被供给的程序代码存储在计算机的功能扩展板或者与计算机连接的功能扩展单元所具备的存储器中，然后，根据其程序代码的指令，其功能扩展板或者功能扩展单元所具备的CPU等进行实际处理的一部分或者全部，通过该处理，实现上述实施方式的功能。上述当然也包含在本发明的范围内。

如以上说明的那样，根据本发明的放射线摄像装置，能够提供一种用校正数据高效率地生成图像数据的放射线摄影装置。

本发明不限于上述实施方式，在本发明的精神和范围内能够作出各种不同的变化和修改。所以，为了使公众获悉本发明的范围，制订下列权利要求书。

Claims (8)

1.一种检测放射线的放射线摄像装置，包括：

放射线检测单元，用于将所接收的放射线变换成图像数据；

存储单元，用于存储与上述放射线检测单元的多个摄像时间组分别对应的第1校正数据组；

校正单元，用于根据校正数据校正上述图像数据；以及

控制单元，用于控制上述放射线检测单元和上述校正单元，

其中，上述控制单元，从上述存储单元读出与上述放射线检测单元的摄像时间对应的第1校正数据，并对上述校正单元进行控制，使得根据该第1校正数据来校正上述图像数据并生成第1图像数据。

2.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：

上述控制单元，对上述放射线检测单元进行控制，使得在取得上述图像数据后立即从上述放射线检测单元取得第2校正数据；对上述校正单元进行控制，使得根据该第2校正数据来校正上述图像数据并生成第2图像数据。

3.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：

上述控制单元，对上述放射线检测单元进行控制，使得在上述放射线检测单元未拍摄图像数据的时间里取得校正数据，作为第1校正数据组存储在上述存储单元。

4.根据权利要求3所述的放射线摄像装置，其特征在于：

上述校正数据是在取得了上述图像数据后取得的。

5.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：

上述校正单元，使用被缩小到1/n(n：自然数)倍的校正数据对被缩小到1/n(n：自然数)倍的上述图像数据进行校正。

6.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：

上述摄像时间的最小值，比上述校正单元的处理时间长。

7.根据权利要求1或2所述的放射线摄像装置，其特征在于：还包括用于显示图像的显示单元，上述第1图像被显示在上述显示单元。

8.根据权利要求1或2所述的放射线摄像装置，其特征在于：

上述校正数据，是根据在上述放射线检测单元不接收放射线的状态下所拍摄的图像数据而生成的。

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