图像拾取设备和图像拾取系统的制作方法

专利名称：图像拾取设备和图像拾取系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像拾取设备、放射线图像拾取设备，更具体地说，涉及一种能够 使用多个模拟到数字(A/D)转换器读取来自平板检测器的信号作为数字输出的图像拾取 设备和放射线图像拾取设备。
背景技术：
近年来，采用由半导体材料制成的平板检测器(下面縮写为FPD)的放射线图像 拾取设备作为使用X射线的医学图像诊断和无损检查中使用的成像设备已经变得实用化。 这种采用FPD的放射线图像拾取设备是这样一种设备，其可以执行如下的数字成像利用 FPD将透射穿过目标(例如，患者)的例如X射线的放射线转换为模拟电信号，并将该模拟 电信号转换为数字图像信号。这种放射线图像拾取设备中使用的FPD可以被粗略地分类为 直接转换型和间接转换型。直接转换放射线图像拾取设备是这样一种设备，其包括FPD，该 FPD具有两维布置的多个像素，每个像素包括由半导体材料制成的转换元件，该半导体材料 可以将放射线直接转换为电荷(例如，a-Se)。间接转换放射线图像拾取设备是这样一种设 备，其包括FPD，该FPD具有二维布置的多个像素，每个像素包括转换元件，该转换元件具有 可以将放射线转换为光的波长转换部件(例如，荧光部件)，并且具有由能够将光转换为电 荷的半导体材料(例如，a-Si)制成的光电转换元件。这种采用FPD的放射线图像拾取设 备被用作能够进行射线照相成像(如静态成像)和动画成像(如荧光成像)的数字图像拾 取设备。 除基于透射穿过目标的放射线的图像捕获时的图像信号之外，还从放射线图像拾 取设备获得用于对图像捕获时的图像信号校正的校正图像信号，如用于偏移校正(offset correction)的校正图像信号或用于灵敏度校正的校正图像信号。用于偏移校正的校正信 号基于在光或放射线没有被施加到检测器的状态中获得的输出(暗输出)。用于灵敏度 校正的校正信号基于在光或放射线以基本均匀的方式施加到检测器的状态中获得的输出 (亮输出)。使用这种校正图像信号校正图像捕获时的图像信号，使得该图像信号能够具有 低噪声和高精度。 该放射线图像拾取设备包括上述的检测器、用于驱动检测器的驱动电路、用于读 取来自检测器的模拟电信号的读出电路、以及用于将模拟电信号转换为数字信号的A/D转 换器。A/D转换器输出图像捕获中数字化的图像信号以及校正图像信号。为了以较短的时 间从图像拾取设备输出图像信号，图像拾取设备包括多个A/D转换器。
但是，A/D转换器中的输入模拟电信号和输出数字信号之间的转换特性(A/D转 换特性)可能具有不显示出理想线性的非线性。尤其是，对于包括多个A/D转换器的图像 拾取设备，A/D转换器可以具有不同的非线性，并且由数字信号形成的图像可能具有伪像 (artifact)如台阶。在发生诸如台阶的伪像的情况下，应该减小非线性，或应该补偿由非线 性引起的影响。 日本专利特开No. 2005-210480公开了一种A/D转换器电路，该A/D转换器电路在由来自A/D转换单元的输出规定的地址处，存储使用来自A/D转换单元的输出信号同步的 基准信号作为地址数据，并根据该基准信号校正来自A/D转换单元的输出信号。该专利文 献公开了减少由A/D转换单元的非线性引起的图像中的伪像和通过利用以上配置实现高 图像质量的能力。 日本专利特开No. 2005-210396公开了一种A/D转换器电路，其包括校正单元，该
校正单元被配置为根据来自多个A/D转换单元中的任意一个的输出信号，校正来自所述多
个A/D转换单元的输出信号。该专利文献公开了减少由所述多个A/D转换单元的非线性之
间的差异引起的图像中的伪像和通过利用以上配置实现高图像质量的能力。 如上所述，上述专利文献中描述的技术通过校正来自A/D转换器的数字输出，可
以减少由A/D转换器的非线性引起的伪像。但是，对于上述专利文献中描述的校正，可能存
在的问题在于，使用了显著大的用于校正数字输出的电路。还可能存在的问题在于，预先获
得用于校正每个A/D转换器的非线性的转换数据的步骤以及为每个数字输出执行数字校
正的步骤导致系统复杂化。

发明内容
根据本发明的一个方面，一种设备包括检测单元、信号处理单元、电源单元以及 控制单元。该检测单元包括按矩阵布置的多个像素。该多个像素的每一个被配置为将放射 线或光转换为模拟信号。该多个像素被划分为至少第一像素组和第二像素组。该信号处理 单元包括被配置来读取从第一像素组输出的模拟信号的第一读出电路，被配置来读取从第 二像素组输出的模拟信号的第二读出电路，被配置来将来自第一读出电路的模拟信号转换 为数字信号的第一模拟到数字(A/D)转换器，以及被配置来将来自第二读出电路的模拟信 号转换为数字信号的第二A/D转换器。该电源单元被配置来为信号处理单元中所包括的部 件提供相应的偏置。该控制单元被配置来控制该信号处理单元和电源单元中的至少一个。 该控制单元被配置来执行以下处理改变能够被输入第一和第二 A/D转换器中的至少一个 A/D转换器中的模拟信号，或者改变第一和第二 A/D转换器中的至少一个A/D转换器的A/D 转换特性。 从下面参考附图的示例性实施例的描述将明白本发明的更多特点。


图1是根据本发明第一实施例的图像拾取设备的概念框图。 图2是图像拾取系统的概念图，该概念图包含根据本发明第一实施例的图像拾取 设备的等效电路图。 图3A和3B图示了用于描述由A/D转换器的A/D转换特性之间的差异引起的效果 的特性。 图4是用于描述根据本发明第一实施例的图像拾取设备的操作的时序图。 图5是图像拾取系统的概念图，该概念图包含根据本发明第二实施例的图像拾取
设备的等效电路图。 图6是用于描述根据本发明第二实施例的图像拾取设备的操作的时序图。
图7A和7B是采用根据本发明的图像拾取设备的放射线图像拾取系统的概念图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细描述可适当应用本发明的实施例。在该实施例中，放射线被 描述为包括电磁波(如X-射线和Y射线)、a射线和|3射线。 图1是根据本发明第一实施例的图像拾取设备的概念框图。图1所示的图像拾取 设备100包括具有按矩阵布置的多个像素的检测器IOI，每个像素被配置为将放射线或光 转换为模拟电信号；以及驱动电路102，被配置为驱动检测器101，以使检测器101输出模拟 电信号。在本实施例中，为了简化描述，检测器101具有8行X8列像素的形式，并且像素 被划分为第一像素组101a和第二像素组101b，每个像素组具有4个像素列作为一个集合。 通过相关的第一读出电路103a读取从第一像素组101a输出的模拟电信号。通过相关的第 一 A/D转换器104a，将来自第一读出电路103a的模拟电信号113转换为数字信号114。类 似地，通过相关的第二读出电路103b读取来自第二像素组101b的模拟电信号，并通过相关 的第二A/D转换器104b将其转换为数字信号。来自第一和第二A/D转换器104a和104b的 数字信号通过数字信号处理器105，经受简单的数字信号处理，如数字多路复用处理或偏移 较正，并输出处理后的数字信号。信号处理装置106包括读出电路部分103、 A/D转换部分 104、以及数字信号处理器105，读出电路部分103包括第一和第二读出电路103a和103b， A/D转换部分104包括第一和第二 A/D转换器104a和104b。图像拾取设备100还包括配 置来为信号处理装置106中所包括的部件提供相应偏置的电源部分107。电源部分107包 括被配置来为读出电路部分103提供基准电压的第一和第二基准源107a和107b，以及被配 置来为A/D转换部分104提供基准电压的第三基准源107c。图像拾取设备IOO还包括被配 置来控制信号处理装置106和电源部分107中的至少一个的控制器110。
控制器110包括其中存储与第一和第二A/D转换器104a和104b的每一个的非线 性有关的信息的存储单元109，以及配置为基于该信息控制信号处理装置106和电源部分 107中的至少一个的控制电路108。控制电路108分别为第一和第二基准源107a和107b 提供第一和第二基准电压调整信号118a和118b，并为第三基准源107c提供第三基准电压 调整信号118c。控制电路108还为读出电路部分103提供增益调整信号116a、116b、117a 和117b以及控制信号120a和120b。控制电路108还为驱动电路102提供驱动控制信号 119。响应于该信号，驱动电路102为检测器101提供驱动信号111。 图2是图像拾取系统的概念图，该概念图包含根据本发明第一实施例的图像拾取 设备的概念等效电路图。在具有与利用图l所描述的部件相同结构的部件中使用相同的参 考数字，并省略其详细描述。检测器101包括按矩阵布置的像素201。在图2中，布置按8 行X8列矩阵布置的8X8像素201。每个像素201包括用于将放射线或光转换为电荷的转 换元件S和用于输出对应于该电荷的电信号的开关元件T。作为用于将光转换为电荷的转 换元件S，可以适当地使用光电转换元件，如其主要材料是非晶硅并被布置在绝缘衬底(例 如，玻璃衬底)上的PIN光电二极管。作为用于将放射线转换为电荷的转换元件S，可以适 当地使用间接转换元件和直接转换元件，该间接转换元件包括在光电转换元件的放射线进 入侧的并用于将放射线转换为可以通过光电转换元件感测的光的波长转换部件，直接转换 元件用于将放射线直接转换为电荷。作为开关元件T，可以适当地使用包括控制端和两个 主端的晶体管；在其中光电转换元件被设置在绝缘衬底上的像素的情况下，可以适当地使用薄膜晶体管(TFT)。转换元件S包括电连接到开关元件T的两个主端之一的第一电极和 通过公共布线电连接到偏置电源的第二电极。对于行方向上的多个像素的开关元件，例如， Tu至T18，它们的控制端被共同地电连接到第一行中的驱动布线Gn并逐行地通过驱动布线 从驱动电路102提供用于控制每个开关元件的导通状态的驱动信号。对于列方向上的多个 像素的开关元件，例如，ln至181，它们的第二主端被电连接到第一列中的信号布线Si&，并 且，在导通状态期间，与该转换元件的电荷对应的电信号通过信号布线被输出到读出电路 部分103。通过在列方向上延伸的多个信号线Sigl至Sigs，从检测器101的多个像素输出 的电信号被并行传送到读出电路部分103。在本实施例中，检测器101被划分为第一像素 组101a和第二像素组101b，每个像素组具有四个像素列作为一个集合。通过读出电路部分 103中相关的第一读出电路103a，并行读取从第一像素组lOla输出的模拟电信号，而通过 相关的第二读出电路103b并行读取从第二像素组lOlb输出的模拟电信号。
第一读出电路103a包括第一放大器电路部分202a和第一采样及保持电路部分 203a，第一放大器电路部分202a被配置为放大从第一像素组101a并行输出的电信号，第 一采样及保持电路部分203a被配置为采样及保持来自第一放大器电路部分202a的电信 号。类似地，第二读出电路103b包括第二放大器电路部分202b和第二采样及保持电路部 分203b。第一和第二放大器电路部分202a和202b的每一个都包括对于每个信号线的放 大器电路，该放大器电路包括被配置为放大所读取的电信号并将其输出的运算放大器'A'、 集成电容器组Cf 、被配置为切换放大系数的开关组SW、以及被配置为将集成电容器复位的 复位开关RC。输出的电信号被输入到运算放大器A的反相输入端中，并且从输出端输出放 大的电信号。从第一基准源107a输入基准电压Vrefla到奇数列中的每个放大器电路的非 反相输入端中，而从第一基准源107a输入基准电压Vreflb到偶数列中的每个放大器电路 的非反相输入端。具有多个并联布置的集成电容器的集成电容器组Cf被设置在运算放大 器A的反相输入端和输出端之间。第一和第二采样及保持电路部分203a和203b的每一个 包括对于每个放大器电路的采样及保持电路，该采样及保持电路由采样开关SH和采样电 容器Ch组成。第一和第二读出电路103a和103b还分别包括第一和第二多路复用器204a 和204b。第一和第二多路复用器204a和204b的每一个被配置为将从第一或第二采样及保 持电路部分并行读取的电信号顺序地输出为作为串行信号的图像信号。第一和第二读出电 路103a和103b还分别包括第一和第二可变放大器205a和205b。第一和第二可变放大器 205a和205b的每一个是输出缓冲器，被配置为对图像信号进行阻抗转换并将其输出。第一 多路复用器204a和第二多路复用器204b分别包括与每个信号布线对应开关MSI至MS4和 开关MS5至MS8，并且通过开关的顺序选择，并行信号被转换为串行信号。第一可变放大器 205a包括运算放大器Aa、集成电容器组Cfa、开关组SWa、以及复位开关RCa，该运算放大器 Aa被配置为放大来自第一多路复用器204a的电信号并将它输出，开关组SWa被配置为切换 放大系数，以及复位开关RCa被配置为将集成电容器复位。类似地，第二可变放大器205b 包括运算放大器Ab、集成电容器组Cfb、被配置为切换放大系数的开关组SWb、以及被配置 为将集成电容器复位的复位开关RCb。基准电压Vref2a从第二基准源107b输入到第一可 变放大器205a的非反相输入端，而基准电压Vref2b从第二基准源107b输入到第二可变放 大器205b的非反相输入端。基准电压Vref3a从第三基准源107c输入到与第一读出电路 103a相关联的第一 A/D转换器104a，而基准电压Vref3b从第三基准源107c输入到与第二
8读出电路103b相关联的第二 A/D转换器104b。 控制电路108分别提供增益调整信号116a和增益调整信号116b到第一和第二放 大器电路部分202a和202b中所包括的多个放大器电路当中的奇数列中的放大器电路和偶 数列中的放大器电路。控制电路108为第一可变放大器205a提供增益调整信号117a，并为 第二可变放大器205b提供增益调整信号117b。控制电路108基于存储单元109中存储的 信息，控制信号处理装置106和电源部分107中的至少一个，存储单元109存储与第一和第 二A/D转换器104a和104b的每一个的非线性相关的信息。此外，控制电路108为第一多 路复用器204a提供控制信号120a，并为第二多路复用器204b提供控制信号120b。
下面将描述与A/D转换器的非线性相关的信息。该非线性表示实际的模拟输入 和数字输出(A/D转换值)之间的关系与理想线偏离有多少，并由微分非线性(DNL)或积 分非线性(INL)具体表示。INL表示当A/D转换器的输入-输出特性被看作整体时，实际 的输入_输出特性与理想的输入_输出线的偏差。DNL表示当单独观察输入_输出各阶段 (stage)时，每个阶段与其理想阶段的偏差。 下面将利用图3A和3B描述由第一和第二 A/D转换器的A/D转换特性之间的差异 引起的影响。首先，利用图3A图示第一和第二AD转换器104a和104b的每一个的非线性。 这里，图示了其中第一 A/D转换器104a具有理想的A/D转换特性，而第二 A/D转换器104b 显示出偏离理想特性的非线性的情况。在图3A中，水平轴表示输入到A/D转换器中的输入 电压，而垂直轴表示从A/D转换器输出的数字值(码)。为了简化描述，图3A是假定A/D转 换器具有8位分辨率的图示。 图3B图示了数字值相对于第一和第二 A/D转换器104a和104b的输入电压之间 的差异。根据图3B，当第一和第二A/D转换器104a和104b的输入电压被转换为数字值且 被没有被处理地输出时，A/D转换器的数字值之间的最大输出差异大约是30LSB。因此，在 分别与第一和第二 A/D转换器104a和104b相关的第一和第二像素组101a和101b之间可 能出现大约30LSB的最大图像差异。特别是，如同本实施例一样，对于其中第一和第二像素 组划分检测器101的所有区域的形式，它导致在第一和第二像素组之间的边界中出现视觉 上高度地引入注意的差异，因此所获得的图像的质量显著地降低。 为了解决这些问题，在本发明的实施例中，控制器IIO执行改变能够被输入到第 一和第二 A/D转换器中的至少一个中的模拟电信号或改变第一和第二 A/D转换器中的至少 一个的A/D转换特性的处理。在本实施例中，例如，控制器IIO对来自被包括在第一或第二 像素组中的多个像素当中的奇数列中的像素的模拟电信号执行处理，该处理不同于对来自 偶数列中的像素的模拟电信号的改变。换句话说，在被包括在第一或第二像素组中的多个 像素当中在行方向上布置的多个像素中，来自预定像素的模拟电信号经受与来自与该预定 像素不同的另一像素的模拟电信号的改变不同的处理。替代的，在来自检测器中包括的多 个像素当中的在行方向上布置的多个像素的模拟电信号被处理的时段内，要被提供给第一 和第二A/D转换器中的每一个的基准电压经受改变处理。这种处理导致在行方向上的模拟 电信号中的变化，并且该变化在像素组内产生数字输出值中的输出差异。像素组内的输出 差异使像素组之间的边界处的输出差异不太引人注意，因此该差异与不执行该处理时出现 的差异相比是不太引入注意的。这取决于观察图像的人的视觉特征。因为视觉过滤效应， 与单元像素列之间的模拟电信号之间的差异相比，像素组之间的台阶更容易识别，因此提高图像质量的效果高。在本实施例中，为了执行以上处理，控制器iio执行下面描述的处理 中至少一种。 作为第一处理，控制器110可以必须控制第一基准源107a。第一基准源107a改变 将被提供给与预定像素列相关联的放大器电路的基准电压Vrefla和将被提供给与不同于 该预定像素列的不同像素列相关联的另一放大器电路的基准电压Vreflb中的至少一个， 以使得基准电压Vrefla和Vreflb具有不同的电压值。例如，可以采用奇数像素列作为所 述预定像素列，而可以采用偶数像素列作为所述不同像素列。 作为第二处理，控制器IIO可以必须控制第二基准源107b。第二基准源107b改变 将被提供给第一可变放大器205a的基准电压Vref2a和将被提供给第二可变放大器205b 的基准电压Vref2b中的至少一个，以使得基准电压Vref2a和Vref2b具有不同的电压值。 该改变与将并行信号转换为串行信号并输出它们作为图像信号的操作同步地执行，该操作 由第一和第二多路复用器进行。例如，在图2的情况中，其与选择与信号布线Sigl至Sig8 对应的被包括在第一和第二多路复用器中的开关MS1至MS4和MS5至MS8的操作同步地执 行。 作为第三处理，在需要时，控制器110改变与预定像素列相关联的放大器电路的 放大系数和与不同于该预定像素列的不同像素列相关联的放大器电路的放大系数中的至 少一个，以使得放大系数不同。例如，控制器110通过提供增益调整信号116a到与奇数像 素列相关联的放大器电路的开关组，以及提供增益调整信号116b到与偶数像素列相关联 的放大器电路的开关组，来控制放大系数。 作为第四处理，在需要时，控制器110改变第一可变放大器205a的放大系数和第 二可变放大器205b的放大系数中的至少一个，以使得放大系数不同。该改变也与通过第一 和第二多路复用器进行的操作同步地执行，如第二处理中那样。 作为第五处理，在需要时，控制器110控制第三基准源107c，以便改变第一和第二 A/D转换器104a和104b的A/D转换特性级别中的至少一个。第三基准源107c改变将提供 给第一 A/D转换器104a的基准电压Vref3a和将提供给第二 A/D转换器104b的基准电压 Vref3b中的至少一个，以使得基准电压Vref3a和Vref3b具有不同的电压值。该改变也与 通过第一和第二多路复用器进行的操作同步地执行，如第二处理中那样。
控制器110基于与存储单元109中存储的第一和第二 A/D转换器104a和104b 的每一个的非线性相关的信息执行上述处理是有用的。在此情况下，可以执行该处理以使 得基于该信息减小从第一 A/D转换器104a输出的数字信号的平均值和从第二 A/D转换器 104b输出的数字信号的平均值之间的差异。这使得减小差异的处理能够具有较高的精度。
应当注意，如果仅仅对图像捕获中的图像信号执行上述处理，那么非必要的信号 分量被增加到要获得的图像信号，因而所获得的图像信号的精度可能降低。为了解决这些 问题，在本发明的实施例中，通过基本上相同的处理获得图像捕获中的图像信号和用于对 图像捕获中的图像信号进行校正的校正图像信号(如用于偏移校正的图像信号或用于灵 敏度校正的图像信号)。然后，数字信号处理器105利用所获得的校正图像信号和所获得的 图像捕获中的图像信号执行校正，并输出校正的图像信号。这种处理使得能够获得去除或 减小了所增加的非必要信号分量、减小了伪像(如台阶)、并且图像质量良好的图像。
下面将利用图2至4详细描述具体的处理。图4是用于描述在获得图像捕获时的
10图像信号中和在获得偏移校正图像信号中使用第二处理时图像拾取设备操作的时序图。
在放射线的脉冲被施加到图像拾取设备之后，逐行地从多个像素读取电信号，以 便获得图像捕获时的图像信号。通过顺序选择第一多路复用器204a的开关MS1至MS4，将 逐行地从第一像素组101a并行读取到第一读出电路103a的信号转换为串行信号。类似 地，通过顺序选择第二多路复用器204b的开关MS5至MS8，将逐行地从第二像素组101b并 行读取到第二读出电路103b的信号转换为串行信号。在本实施例中，在基本上相同的定时 选择第一多路复用器204a的开关MS1和第二多路复用器204b的开关MS5。类似地，在基本 上相同的相应定时选择开关MS2和MS6、开关MS3和MS7、以及开关MS4和MS8。这种选择使 得能够从第一和第二像素组101a和101b并行读取信号，因此可以增加读取速度。对于图 4中所示的处理，与选择第一和第二多路复用器中所包括的开关的操作同步地，利用第二基 准电压调整信号118b控制将被提供给第一和第二可变放大器中的每一个的基准电压。在 图4中，执行该控制使得在奇数列中的开关被选择时，基准电压被设置为高于预设的基准 电压；当偶数列中的开关被选择时，使用该预设基准电压。 然后，在获得图像捕获时的图像信号之后，在与施加先前的放射线的脉冲的时段 基本上相同的时段中，获得基于由放射线不被施加到图像拾取设备时转换元件产生的电荷 的暗时(dark-time)输出，S卩，获得偏移校正图像信号。此外，在获得这种偏移校正图像信 号中，执行与获得图像捕获时的图像信号中基本上相同的处理。通过从所获得的图像捕获 时的图像信号减去偏移校正图像信号，进行偏移校正，因此获得校正了的图像信号。在本具 体例子中，可以通过控制器110，基于存储单元109中存储的信息，使用计算实时确定提供 给每个可变放大器的基准电压的变化量，或者，可以基于与第一和第二A/D转换器中的每 一个的非线性相关的信息预先确定该变化量。 在本特定例子中，在获得图像捕获时的图像信号之后获得偏移校正图像信号。但 是，本发明的实施例不局限于该例子。例如，通过处理，可以预先获得偏移校正图像信号，以 及可以通过基本上相同的处理获得图像捕获时的图像信号。 在本实施例中，使用两种不同方式的改变处理来进行A/D转换，其中一种方式对 应于偶数列，另一种方式对应于奇数列。采用两种以上的方式(例如，四种方式)是有用 的。此外，将本发明的实施例应用于其结构易于引起非线性误差的A/D转换器如流水线 (pipeline)A/D转换器是有用的。 在本实施例中，使用两个A/D转换器。当然，本发明的实施例可以被应用于使用两 个以上A/D转换器的情况。尽管使所有A/D转换器都经受改变处理是有用的，但是可以仅 仅使多个A/D转换器中的一部分经受改变处理。 作为本实施例中使用的每个基准源，可以适当地使用公知的可变电源，如能够简
单地输出两个电压值的电源或包括D/A转换器并能够实现较精细调整的电源。 下面将利用图5描述本发明的第二实施例。图5是图像拾取系统的概念图，该概
念图包含根据本发明第二实施例的图像拾取设备的等效电路图。在具有与第一实施例中描
述的相同结构的元件中，使用相同的参考数字，并且省略了对其详细描述。 在第一实施例中，在第一或第二像素组中所包括的多个像素当中的行方向上布置
的多个像素中，来自预定像素的模拟电信号经受与对来自与该预定像素不同的像素的模拟
电信号的改变不同的处理。替代的，在对来自被包括在第一或第二像素组中的多个像素当中的在行方向上布置的多个像素的模拟电信号被处理的时段内，将被提供给第一和第二A/ D转换器中的每一个的基准电压经受改变处理。与此相反，在第二实施例中，对于来自被包 括在第一像素组中的像素的模拟电信号执行处理，该处理与对来自被包括在第二像素组中 的像素的模拟电信号的改变不同。替代的，在第一 A/D转换器上执行与对第二 A/D转换器 的A/D转换特性的改变不同的处理。亦即，与其中不执行这种处理的情况相比，该处理减小 了在从第一像素组获得的图像信号的平均值和从第二像素组获得的图像信号的平均值之 间的差异。亦即，为与每个像素组相关联的每个读出电路或每个A/D转换器执行该处理，以 便减小多个A/D转换器之间的输出差异。执行上述处理以减小从第一A/D转换器输出的数 字信号的平均值和从第二A/D转换器输出的数字信号的平均值之间的差异。应当注意，在 本实施例中，对于对每个读出电路的控制，控制器110为第一放大器电路部分202a提供增 益调整信号116a'，并为第二放大器电路部分202b提供增益调整信号116b'。第一基准 源107a为第一放大器电路部分202a提供基准电压vrefla，并为第二放大器电路部分202b 提供基准电压Vreflb。与其中不执行这种处理的情况相比，这种处理减小了与像素组相关 联的图像信号的平均值之间的差异，并导致差异减小。在本实施例中，为了执行上述处理， 控制器110进行下述处理中的至少一种。 作为第一处理，在需要时，控制器110控制第一基准源107a。第一基准源107a改 变将被提供给第一放大器电路部分202a的基准电压Vrefla和将被提供给第二放大器电路 部分202b的基准电压Vreflb中的至少一个，以使得基准电压Vrefla和Vreflb具有不同 的电压值。 作为第二处理，在需要时，控制器110控制第二基准源107b。第二基准源107b改 变将被提供给第一可变放大器205a的基准电压Vref 2a和将被提供给第二可变放大器205b 的基准电压Vref2b中的至少一个，以使得基准电压Vref2a和Vref2b具有不同的电压值。
作为第三处理，在需要时，控制器110改变第一放大器电路部分202a的放大系数 和第二放大器电路部分202b的放大系数中的至少一个，以使得放大系数不同。
作为第四处理，在需要时，控制器110改变第一可变放大器205a的放大系数和第 二可变放大器205b的放大系数中的至少一个，以使得放大系数不同。 作为第五处理，在需要时，控制器110控制第三基准源107c，以便改变第一和第二 A/D转换器104a和104b的A/D转换特性级别中的至少一个。第三基准源107c改变将被提 供给第一 A/D转换器104a的基准电压Vref3a和将被提供给第二 A/D转换器104b的基准 电压Vref3b中的至少一个，以使得基准电压Vref3a和Vref3b具有不同的电压值。
控制器IIO基于存储单元109中存储的与第一和第二A/D转换器104a和104b每 一个的非线性相关的信息执行上述处理是有用的。与其中不执行这种处理的情况相比，执 行上述处理以便减小在从第一 A/D转换器输出的数字信号的平均值和从第二 A/D转换器输 出的数字信号的平均值之间的差异。这使得能够用更高的精度减小差异。例如，下面描述 其中在使用第一和第二A/D转换器104a和104b获得用于偏移校正的校正图像信号中执行 上述第二处理的情况，该第一和第二 A/D转换器104a和104b具有图3A所示的性能。讨论 了预定基准电压被提供到第一和第二可变放大器205a和205b中的每一个，并且例如从第 一和第二可变放大器输出具有大约0.2(V)的平均值的偏移校正图像信号的情况。与之对 比的，执行处理，使得将被提供给第二可变放大器205b的基准电压低于预定基准电压，以及从第二可变放大器205b输出具有大约0. l(V)的平均值的偏移校正图像信号。这使得能 够减小从第一和第二A/D转换器输出的数字信号的平均值之间的差异。应当注意，当预先 获得与第一和第二A/D转换器中的每一个的非线性相关的信息时，可以预先设置该处理。
此外，在本实施例中，通过基本上相同的处理，获得图像捕获时的图像信号和用于 校正图像捕获时的图像信号的校正图像信号，如偏移校正图像信号或灵敏度校正图像信 号，以使得它们具有基本上相同的变化量，与第一实施例的情况一样。然后，数字信号处理 器105使用所获得的校正图像信号和所获得的图像捕获时的图像信号执行校正，并输出校 正了的图像信号。这种处理使得能够获得其增加的非必要信号分量被去除或减少、减小了 伪像(如台阶)、并且图像质量良好的图像。 在本实施例中，通过驱动电路102，与对第一和第二像素组101a和10lb的扫描同 步地执行至少一个上述处理是有用的。图6图示了与通过驱动电路对检测器的扫描同步地 执行本实施例中的第二处理时的时序图。与其中与通过多路复用器进行的操作同步地执行 处理的第一实施例相比，每个改变处理可以与通过驱动电路的较低速扫描同步地执行，并 且噪声也可以被降低至低水平。因此，可以减轻改变处理中的困难，以及可以降低由噪声引 起的影响。 图7A和7B图示了采用本发明实施例的可移动放射线图像拾取系统的应用。图 7A是采用能够荧光成像和静态成像的便携式图像拾取设备的放射线图像拾取系统的概念 图。图7A图示了其中从C形臂601拆去图像拾取设备100并使用附着在C形臂601上的 放射线产生设备206捕获图像的情况。这里，C形臂601是支撑放射线产生设备206和图 像拾取设备100的臂。显示设备602可以基于由图像拾取设备IOO获得的图像信号来显示 图像。床体603其上可以放置对象604。载体605允许放射线产生设备206、图像拾取设备 100以及C形臂601移动。可移动控制设备606具有可以控制这些部件的结构。控制设备 606也可以对由图像拾取设备100获得的图像信号执行图像处理，并将它发送到显示设备 602或其他设备。由控制设备606执行的图像处理产生的图像数据可以通过传输单元(如 电话线)传送到远程地点。在此情况下，可以在不同位置如诊察室中的显示器上显示图像， 或者可以将图像存储在存储介质如光盘中，由此使得在远程位置的医生能够进行诊断。此 外，传输的图像数据也可以通过胶片(film)处理器记录在胶片中。根据本发明实施例的控 制器110的部分或全部结构也可以被整合在图像拾取设备100中，或者也可以被整合在控 制设备606中。 图7B图示了采用能够荧光成像和静态成像的便携式图像拾取设备的放射线图像 拾取系统。图7B图示了其中从C形臂601去除图像拾取设备100并使用放射线产生设备 607捕获图像的情况，该放射线产生设备607不同于附着在C形臂601上的放射线产生设备 206。当然，本发明实施例的控制器110可以控制放射线产生设备607以及放射线产生设备 206。 例如，可以通过执行程序的计算机来实现本发明的实施例。配置为提供程序到计 算机的单元，例如，存储该程序的计算机可读记录介质(诸如光盘只读存储器(CD-ROM))和 可以传送该程序的传输介质(诸如互联网)，也可用作为本发明的实施例。上述程序也可以 被应用作本发明的实施例。上述的程序、记录介质、传输介质以及程序产品也被包括在本发 明的范围内。可从第一和第二实施例容易地想到的组合也被包括在本发明的范围内。
13
尽管已参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于所公开 的示例性实施例。下面的权利要求的范围应给予最广泛的解释，以包含所有的修改和等效 的结构及功能。
权利要求
一种设备，包括检测单元，其包括按矩阵布置的多个像素，该多个像素的每一个被配置为将放射线或光转换为模拟信号，该多个像素被划分为至少第一像素组和第二像素组；信号处理单元，其包括被配置为读取从第一像素组输出的模拟信号的第一读出电路、被配置为读取从第二像素组输出的模拟信号的第二读出电路、被配置为将来自第一读出电路的模拟信号转换为数字信号的第一模拟到数字(A/D)转换器、以及被配置为将来自第二读出电路的模拟信号转换为数字信号的第二A/D转换器；电源单元，其被配置来为信号处理单元中所包括的部件提供相应偏置；以及控制单元，其被配置为控制信号处理单元和电源单元中的至少一个，其中该控制单元被配置为执行改变能够被输入到第一和第二A/D转换器中的至少一个转换器中的模拟信号或者改变第一和第二A/D转换器中的至少一个转换器的A/D转换特性的处理。
2. 根据权利要求l的设备，其中第一读出电路包括第一多路复用器，其被配置为将从第一像素组并行输出的模拟信号 输出为作为串行信号的图像信号，第二读出电路包括第二多路复用器，其被配置为将从第二像素组并行输出的模拟信号 输出为作为串行信号的图像信号，以及该控制单元被配置为，在控制单元处理来自检测单元中所包括的所述多个像素当中的 在列方向上布置的多个像素的模拟信号的时段内，与第一和第二多路复用器中的每一个复 用器的操作同步地执行该处理。
3. 根据权利要求l的设备，其中该控制单元被配置为对来自第一像素组的模拟信号 执行处理，该处理不同于对来自第二像素组的模拟信号的改变；或执行对第一 A/D转换器 的A/D转换特性的处理，该处理不同于对第二 A/D转换器的A/D转换特性的改变。
4. 根据权利要求l的设备，其中该控制单元被配置为控制信号处理单元和电源单元之 一，以便通过执行基本上相同的处理，获得图像捕获时的图像信号和用于校正所述图像捕 获时的图像信号的校正图像信号。
5. 根据权利要求l的设备，其中第一和第二读出电路每一个都包括至少一个放大器，以及该控制单元被配置为，通过控制电源单元改变将被提供给第一读出电路的放大器的基 准电压和将被提供给第二读出电路的放大器的基准电压中的至少一个，以改变所述能够被 输入到第一和第二 A/D转换器中的至少一个转换器中的模拟信号。
6. 根据权利要求1的设备，其中第一和第二读出电路每一个都包括一个放大器，以及 该控制单元被配置为通过改变第一读出电路的放大器和第二读出电路的放大器中的至少一个放大器的放大系数，来改变所述能被输入到第一和第二 A/D转换器中的至少一个 转换器中的模拟信号。
7. 根据权利要求l的设备，其中该控制单元被配置为通过控制电源单元改变将被提供 给第一 A/D转换器的基准电压和将被提供给第二 A/D转换器的基准电压中的至少一个，来 改变第一和第二 A/D转换器中的至少一个转换器的A/D转换特性。
8. 根据权利要求l的设备，其中该控制单元被配置为基于与第一和第二A/D转换器每一个的非线性相关的信息，执行该处理。
9. 根据权利要求3的设备，还包括被配置为对第一和第二像素组执行扫描的驱动电路，其中该控制单元被配置为与通过驱动电路执行的扫描同步地执行所述处理。
10. —种包括根据权利要求l的设备的图像拾取系统。
11. 一种方法，包括通过多个像素中的每一个，将放射线或光转换为模拟信号，该多个像素按矩阵布置； 将该多个像素划分为第一像素组和第二像素组；通过信号处理单元的第一读出电路，读取从第一像素组输出的模拟信号； 通过第二读出电路，读取从第二像素组输出的模拟信号； 将来自第一读出电路的模拟信号转换为数字信号； 将来自第二读出电路的模拟信号转换为第二数字信号； 通过电源单元，为信号处理单元中所包括的部件提供相应偏置；以及 通过控制单元控制信号处理单元和电源单元中的至少一个。
12. 根据权利要求11的方法，还包括执行改变能够被输入到第一和第二A/D转换器中的至少一个转换器中的模拟信号或 者改变第一和第二 A/D转换器中的至少一个转换器的A/D转换特性的处理。
13. 根据权利要求11的方法，其中第一读出电路包括第一多路复用器，其被配置为将从第一像素组并行输出的模拟信号 输出为作为串行信号的图像信号，以及第二读出电路包括第二多路复用器，其被配置为将从第二像素组并行输出的模拟信号 输出为作为串行信号的图像信号。
14. 根据权利要求13的方法，还包括通过控制单元，在控制单元处理来自所述多个像素当中的在列方向上布置的多个像素 的模拟信号的时段内，与第一和第二多路复用器中的每一个复用器的操作同步地执行所述 处理。
15. 根据权利要求11的方法，还包括对来自第一像素组的模拟信号执行处理，该处理不同于对来自第二像素组的模拟信号 的改变，或者对第一 A/D转换器的A/D转换特性执行处理，该处理不同于对第二 A/D转换器的A/D 转换特性的改变。
16. 根据权利要求11的方法，还包括控制信号处理单元和电源单元之一，以便通过执行基本上相同的处理，获得图像捕获 时的图像信号和用于校正所捕获的图像信号的校正图像信号。
17. 根据权利要求ll的方法，其中第一和第二读出电路每一个都包括至少一个放大器。
18. 根据权利要求17的方法，还包括通过控制电源单元，改变将提供给第一读出电路的放大器的基准电压和将提供给第二 读出电路的放大器的基准电压中的至少一个，来改变能够被输入到第一和第二 A/D转换器之一中的模拟信号。
19. 根据权利要求17的方法，还包括通过改变第一读出电路的放大器和第二读出电 路的放大器之一的放大系数，来改变能够被输入到第一和第二 A/D转换器之一中的模拟信 号。
20. 根据权利要求11的方法，还包括通过控制电源单元改变将被提供给第一 A/D转换器的基准电压和将被提供给第二 A/D 转换器的基准电压中的至少一个，来改变第一和第二 A/D转换器中的至少一个转换器的A/ D转换特性。
全文摘要
本发明涉及图像拾取设备和图像拾取系统。一种设备包括检测单元，其包括按矩阵布置的多个像素并且该多个像素被划分为至少第一和第二像素组；信号处理单元，其包括第一和第二读出电路以及第一和第二A/D转换器；电源单元，被配置来为信号处理单元中所包括的部件提供相应偏置；以及控制单元，被配置为控制信号处理单元和电源单元中的至少一个。该控制单元被配置为执行改变能够被输入到第一和第二A/D转换器中的至少一个转换器中的模拟信号或者改变第一和第二A/D转换器中的至少一个转换器的A/D转换特性的处理。
文档编号H04N5/357GK101753858SQ200910258510
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月11日 优先权日2008年12月12日
发明者八木朋之, 横山启吾, 竹中克郎, 远藤忠夫, 龟岛登志男 申请人:佳能株式会社