专利名称：图像拾取系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及配有放射线图像拾取装置的图像拾取系统、其控制方法和在其上面存储程序指令的计算机可读存储介质。配有放射线图像拾取装置的图像拾取系统可被用于静止图像拍摄或诸如透视检查的视频拍摄。
背景技术：
近年来，包括通过使用半导体材料形成的平板检测器(以下，简称为FPD)的图像拾取装置已被商业化，作为用于通过使用X射线执行医疗图像诊断或非破坏性测试的图像拾取装置。FPD包含二维布置的像素，这些像素中的每一个具有可将放射线转换成电荷的包含诸如a-Si的半导体材料的转换元件，和传送与该电荷对应的电信号的开关元件。包括 FPD的图像拾取装置被用作例如用于执行医疗图像诊断的执行诸如一般拍摄的静止图像拍摄或诸如透视检查的视频拍摄的数字图像拾取装置。上述的图像拾取装置包括FPD、驱动开关元件的驱动电路、和输出从开关元件输出的电信号作为图像数据的读取电路。沿行方向布置的多个开关元件通过地址线(驱动布线)相互电连接，并且沿列方向布置的多个开关元件通过数据线(信号布线)相互电连接。 从开关元件输出的电信号通过数据线被传送到读取电路，并且从读取电路被作为图像数据输出。串扰是导致通过图像拾取装置获取的图像的质量劣化的多个因素中的一种。在图像拾取装置中出现的串扰表示从给定的像素输出的电信号对于从另一像素输出的电信号施加的影响。造成串扰的多种因素中的一种是在数据线和各像素中的转换元件的电极之间出现电容耦合。特别是在放射线照相中，存在在穿过被照体之后到达FPD的放射线或与其对应的光以及在不穿过被照体的情况下到达FPD的放射线或与其对应的光。被在不穿过被照体的情况下已到达FPD的放射线或与其对应的光照射的像素的输出具有大的值。在放射线照相期间出现的串扰表示具有大的值的输出对于被已在穿过被照体之后到达FPD的放射线或与其对应的光照射的像素的输出施加的影响。因此，对于用于放射线照相的图像拾取装置， 上述的串扰变为显著的问题。对于上述的串扰，美国专利No. 5744807公开了用于通过在放射线照射时段期间将数据线连接到固定电势并且消除由电容耦合产生的感应电荷来减少串扰的技术。但是，在美国专利No. 5744807中公开的技术常常不足以减少串扰。特别地，美国专利No. 5744807没有描述针对在从通过完成放射线照射来完成数据线和固定电势之间的连接时直到开始操作以读取像素的电荷的时段中出现的串扰的措施。特别是当该时段长时，串扰可基于时间常数而增加，该时间常数基于数据线的电容性或电容耦合以及布线电阻被确定，并且，该技术的效果可能变得不足。特别是在用于放射线成像(放射线照相)的图像拾取装置中，事先确定设置在有效像素中的各开关元件变得不导通的蓄积操作时段，并且，在包含于该蓄积操作时段中的一定时段期间执行具有适于放射线照相的剂量的放射线的照射。因此，放射线照射的结束和作为蓄积操作时段的结束的第一开关元件的导通的开始之间的持续期会依赖于放射线照射的条件而增加。在这种情况下，串扰会明显增加。
发明内容
本发明的实施例针对可适当地减少串扰的图像拾取装置。在一个方面，本发明公开一种图像拾取系统，该图像拾取系统包含图像拾取装置，所述图像拾取装置包含包含检测单元和读取电路的检测器，所述检测单元具有以矩阵形式布置的像素，其中每一个像素均包含将放射线转换成电荷的转换元件，所述读取电路包含连接单元，所述连接单元与传递与所述电荷对应的电信号的信号布线电连接并且电连接所述信号布线与被供给指定电势的节点，所述读取电路被设置用于执行用以从像素输出所述电信号的读取操作；和被配置用于控制所述读取电路的操作的控制单元；以及感测单元，所述感测单元被配置用于基于所述读取电路的输出感测放射线的照射的结束，所述输出是在所述检测器执行蓄积操作的时间段期间被获取的，其中，所述控制单元控制所述读取电路，使得所述连接单元基于感测到的所述照射的结束开始在所述信号布线和所述节点之间建立电连接，并且维持电连接直到所述读取操作开始。本发明的另一方面提供一种图像拾取系统的控制方法，所述图像拾取系统包含图像拾取装置，所述图像拾取装置包含包含检测单元和读取电路的检测器，所述检测单元具有以矩阵形式布置的像素，其中每一个像素均包含将放射线转换成电荷的转换元件，所述读取电路包含连接单元，所述连接单元与传递与所述电荷对应的电信号的信号布线电连接并且电连接所述信号布线与被供给指定电势的节点，所述读取电路被设置用于执行用以从像素输出所述电信号的读取操作；和被配置用于控制所述读取电路的操作的控制单元，其中所述方法包括以下步骤基于所述读取电路的输出感测放射线的照射的结束，所述输出是在所述检测器执行蓄积操作的时间段期间被获取的，并且基于感测到的所述照射的结束通过所述连接单元开始在所述信号布线和所述节点之间建立电连接，并且通过所述连接单元维持电连接直到所述读取操作开始。本发明的另一方面针对可存储和读取使得计算机执行包含图像拾取装置的图像拾取系统的控制的程序的存储介质，所述图像拾取装置包含包含检测单元和读取电路的检测器，所述检测单元具有以矩阵形式布置的像素，其中每一个像素均包含将放射线转换成电荷的转换元件，所述读取电路包含连接单元，所述连接单元与传递与所述电荷对应的电信号的信号布线电连接并且电连接所述信号布线与被供给指定电势的节点，所述读取电路被设置用于执行用以从像素输出所述电信号的读取操作；和被配置用于控制所述读取电路的操作的控制单元，其中所述程序使得计算机执行以下步骤基于所述读取电路的输出感测放射线的照射的结束，所述输出是在所述检测器执行蓄积操作的时间段期间被获取的，并且基于感测到的所述照射的结束通过所述连接单元开始在所述信号布线和所述节点之间建立电连接，并且通过所述连接单元维持电连接直到所述读取操作开始。本发明的实施例描述了可适当地减少串扰的图像拾取装置。当开关元件的关断电阻小并且大的泄漏电流流动时，以及当放射线照射的结束和读取操作的开始之间的持续期长时，该图像拾取装置的使用是特别有利的。
参照附图从示例性实施例的以下描述，本发明的其它优点和特征将变得清晰。
图1是包括根据本发明的第一实施例的图像拾取装置的图像拾取系统的框图。图2A是第一实施例的图像拾取装置的等效电路图。图2B是单个像素的截面图。图3A是常规的像素的组的机制的等效电路图。图;3B示出常规的像素的组的电容耦合特性。图4是示出第一实施例的图像拾取装置的操作的定时图。图5A是根据本发明的第二实施例的图像拾取装置的等效电路图。图5B是第二实施例的图像拾取装置的另一等效电路图。图6是示出第二实施例的图像拾取装置的操作的时序图。图7A是根据本发明的实施例的包括图像拾取装置的放射线图像拾取系统的示意图。图7B是根据本发明的实施例的包含图像拾取装置的另一放射线图像拾取系统的示意图。
具体实施例方式以下，将参照附图详细描述本发明的实施例。在本发明的实施例中，放射线不仅包含由于放射性衰减而发射的微粒(包含光子)所构成的射束，该射束包含α射线、β射线和Y射线等，而且包含与上述的射束具有几乎相同的能量的射束，该射束包含X射线、微粒射束、宇宙射线等。第一实施例图1所示的根据本发明的实施例的图像拾取系统包括图像拾取装置100、控制计算机108、放射线产生器109、控制台110和显示监视器111。图像拾取装置100包括检测器 (FPD) 104，该检测器104具有包含将放射线转换成电信号的多个像素的检测单元101、驱动检测单元101的驱动电路102、和输出从检测单元101传送的电信号作为图像数据的读取电路 103。图像拾取装置100还包括处理并输出从FPD 104传送的图像数据的信号处理单元105 ；通过向各部件传送控制信号以控制FPD 104的操作的控制单元106 ；以及向各部件供给偏压的电源单元107。信号处理单元105接收从将在后面描述的控制计算机108传送的控制信号，并且向控制单元106传送该控制信号。并且，信号处理单元105接收关于信号布线的电势的信息，该信息在放射线照射时段期间从读取电路103被传送，并且向控制计算机108传递电势信息。电源单元107包含诸如调节器的电源电路，该电源电路接收从外部电源或内部电池(未示出)传送的电压并且向检测单元101、驱动电路102和读取电路103供给适当的电压。控制计算机108使放射线产生器109和图像拾取装置100同步化，传送被产生用于确定图像拾取装置100的状态的控制信号，并且执行图像处理以校正、存储和显示从图像拾取装置100传送的图像数据。
此外，控制计算机108基于从控制台110传送的信息，向放射线产生器109传送确定放射线照射条件的控制信号或曝光请求信号。在捕获在蓄积操作时段期间从读取电路 103检测到的数据时，控制计算机108基于捕获的数据如后面将描述的那样进行确定并执行感测，并且，确定放射线照射是否结束。控制台110被提供为以各种方式输入被照体的信息或拍摄条件的数据作为用于控制控制计算机108的参数。控制台110还被提供以向控制计算机108传递拍摄条件数据和曝光请求信号。显示监视器111被提供以显示经受由控制计算机108执行的图像处理的图像数据。下面，将参照图2A和图2B描述根据本实施例的第一实施例的图像拾取装置。与图1所示的那些部件相同的部件由相同的附图标记表示，并且将不提供其详细的描述。在图2A中，出于简化的原因，图像拾取装置包含具有3X3像素阵列的FPD。但是，实际的图像拾取装置包含更多的像素。例如，17英寸的图像拾取装置包含约^00X^00像素阵列。检测单元101包含以矩阵形式布置的多个像素。在本实施例中，像素包含将放射线转换成电荷的转换元件201和输出与电荷对应的电信号的开关元件202。在本实施例中， 使用设置在诸如玻璃基板的绝缘基板上并且包含非晶硅作为主材料的金属绝缘体半导体 (MIS)型光传感器作为将光转换成电荷的光电转换元件。作为转换元件，适当地提供间接型转换元件或直接型转换元件，该间接型转换元件具有波长转换器，该波长转换器设置在上述的光电转换元件的放射线入射侧并且将放射线转换成落入可由光电转换元件感测的波长带内的光，该直接型转换元件直接将放射线转换成电荷。作为开关元件202，适当地提供具有控制端子和两个主端子的晶体管。在本实施例中，提供薄膜晶体管(TFT)。转换元件201的其中一个电极与开关元件202的两个主端子中的一个主端子电连接，并且，另一电极通过共用偏压布线Bs与偏压电源107a电连接。关于沿行方向布置的多个开关元件(例如开关元件T11、T12和T13)，它们的控制端子与第一行的驱动布线Gl共用地电连接。驱动电路102通过驱动布线Gl传送被提供用于控制成行的开关元件Tll Τ13 的导通状态的驱动信号。关于沿列方向布置的多个开关元件(例如开关元件Tll和开关元件Τ21和Τ31)，它们的另一主端子与第一列的信号布线Sigl电连接。在开关元件Tll Τ31处于导通状态时，开关元件Tll Τ31通过信号布线Sigl向读取电路103输出与转换元件201的电荷对应的电信号。沿列方向布置的信号布线Sigl、Sigl和Sig3被提供以用于向读取电路103并行地传递电信号，该电信号被从多个像素输出。虽然在本实施例中描述的每一像素包含转换元件201和开关元件202，但是，也可实现不限于上述配置的另一实施例。S卩，可提供还至少在信号布线Sig或转换元件201和开关元件202之间包含放大晶体管的像素，或者还包含被设置用于将转换元件201或设置在转换元件201和放大晶体管之间的节点初始化的初始化晶体管的像素，这也实现了本实施例的另一实施例。读取电路103包含放大被从检测单元101并行输出的电信号的多个放大电路207， 这里放大电路207与各信号布线对应。放大电路207中的每一个包含放大输出电信号的积分放大器203、放大从积分放大器203输出的电信号的可变放大器204、采样和保持放大后的电信号的采样和保持电路205、以及缓冲放大器206。
积分放大器203包含放大和输出读取的电信号的运算放大器A、积分电容Cf和复位开关RC。积分放大器203包含可通过改变积分电容Cf的值来改变放大因子的机制。输出电信号被输入到运算放大器A的反相输入端子，基准电压Vref从基准电源107b被输入到运算放大器A的非反相输入端子，并且，放大后的电信号从运算放大器A的输出端子被输出。并且，积分电容Cf被设置在运算放大器A的反相输入端子和输出端子之间。采样和保持电路205针对每一个放大电路207被设置，并且包含采样开关SH和采样电容Ch。读取电路103包含依次输出从放大电路207并行读取的电信号作为串行图像信号的多路复用器208。读取电路103还包含对于图像信号执行阻抗转换并且输出经转换的图像信号的缓冲放大器209。作为从缓冲放大器209输出的模拟电信号的图像信号Vout通过A/D转换器210 被转换成数字图像数据，并且被输出到信号处理单元105。数字图像数据被信号处理单元 105处理，并被输出到控制计算机108。驱动电路102基于从控制单元106输入的控制信号 (D-CLK、0E和DI0)向各驱动布线输出驱动信号，该驱动信号包含导致开关元件进入导通状态的导通电压Vcom和导致开关元件进入非导通状态的非导通电压Vss。因此，驱动电路102 控制开关元件的导通状态和非导通状态，并且驱动检测单元101。图1所示的电源单元107包含图2A所示的偏压电源107a和放大电路207的基准电源107b。偏压电源107a通过偏压布线Bs供给偏压电压Vs，使得偏压电压Vs在转换元件的其它电极之间被共享。基准电源107b向每一运算放大器A的前向输入端子供给基准电压Vref。在通过信号处理单元105接收到从设置在装置外部的控制计算机108等传送的控制信号时，图ι所示的控制单元106向驱动电路102、电源单元107和读取电路103传送各种控制信号以控制FPD 104的操作。图1所示的控制单元106向图2A所示的驱动电路102 传送控制信号D-CLK、OE和DI0，以控制驱动电路102的操作。这里，控制信号D-CLK是用作驱动电路的移位寄存器的移位时钟，控制信号DIO是从移位寄存器传递的脉冲，并且，控制信号OE被提供用于控制移位寄存器的输出端子。此外，控制单元106向图2A所示的读取电路103传送控制信号ORC、OSH和 ΦCLK,以控制读取电路103的部件的操作。这里，控制信号ORC控制积分放大器203的复位开关RC的操作，控制信号Φ SH控制采样和保持电路205的操作，并且控制信号Φ CLK控制多路复用器208的操作。在放射线照相中，操作员通过操作控制台110向控制计算机108传送开始拍摄的指令。当曝光请求信号被传递到控制计算机108时，图像拾取装置100的操作从待机操作转移到蓄积操作。根据向蓄积操作的转移，放射线产生器109用放射线照射被照体。在蓄积操作时段期间，非导通电压Vss被传送给开关元件202，从而导致各像素的开关元件202 进入非导通状态。放射线照射仅在由操作员操作控制台110设定的任意时段期间被执行， 并且，在蓄积操作时段内结束。在普通的放射线照相中，蓄积操作时段最长持续约1秒。通过在蓄积操作时段中的感测操作来感测放射线照射的结束，并且，控制计算机108向控制单元106传送控制信号以完成蓄积操作。在蓄积操作结束之后，图像拾取装置100被转移到读取操作并且从像素输出电信号以输出图像数据。将在后面描述蓄积操作、感测操作和读取操作的细节。
下面，将参照图2B描述根据本发明的实施例的包括转换元件201和开关元件202 的单个像素的截面结构。被提供作为开关元件202的TFT包含设置在绝缘基板上的第一导电层211、第一绝缘层212、第一半导体层213、第一杂质半导体层214和第二导电层215。第一导电层211被用作TFT的控制电极(栅极电极)，并且，第一绝缘层212被用作栅极绝缘膜。第一半导体层213被用作TFT的沟道，第一杂质半导体层214被用作欧姆接触层，并且第二导电层215被用作第一或第二主电极(源极电极或漏极电极)。在上述的层上设置第二绝缘层216作为层间绝缘层。这里，第二绝缘层216适当地包含有机绝缘膜或无机绝缘膜或者它们的叠层结构。特别地，可以使用被设置作为钝化(passivation)覆盖TFT的无机绝缘膜和被设置为平坦化膜的有机绝缘膜的叠层结构。光电转换元件201被设置在第二绝缘膜216上。光电转换元件S包含第三导电层217、第三绝缘层218、第二半导体层219、第二杂质半导体层220和第五导电层222。第三导电层217被用作光电转换元件S的下电极(一个电极)，并且，第三绝缘膜218被用作阻挡产生的正和负载流子的传递的良好的绝缘层， 并且，第二半导体层219被用作将放射线或光转换成电荷的光电转换层。并且，第二杂质半导体层220被用作阻挡正或负载流子的传递的阻挡层，第五导电层222被用作上电极(另一电极)。并且，第四导电层221被用作偏压布线Bs。上电极 (另一电极)被用作向整个光电转换元件S施加偏压的电极，这里，该偏压是从偏压布线Bs 供给的偏压电势Vs或初始化电势Vr与被供给下电极的基准电压Vref之间的电势差。因此，转换元件201被设置在被设置在绝缘基板上的开关元件202上，并且，与第二绝缘层216的情况同样，第四绝缘层223被作为钝化和平坦层设置在转换元件201上，以实现单个像素。波长转换器2M被设置在光电转换元件S之上。波长转换器2M将施加的放射线转换成落入可由光电转换元件S感测的波长带内的可见光。波长转换器2M通过蒸镀被设置在第四绝缘层223的表面上，或者，通过粘接剂等粘附于第四绝缘层223的表面。
下面，将参照图3A和图;3B描述串扰的机制。图3A示出包含3 X 1的像素阵列的简化检测单元101和简化读取电路103的一部分。在检测单元101中设置的多个像素中的每一个像素中，如图3A所示，在转换元件201的下电极和信号布线Sig之间存在由耦合电容器Cx表示的电容耦合。特别地，当转换元件201如图2B所示的那样被设置在开关元件202上时，由耦合电容器Cx表示的电容耦合变得显著。并且，当开关元件处于非导通状态时，存在关断电阻 Roff。由于耦合电容器Cx和关断电阻Roff，在蓄积操作中感应串扰。图3A示出转换元件201的电容成分C1、C2和C3。这里，在放射线照相期间被供给高输入的像素(例如，在被在不穿过被照体的情况下已到达FPD的放射线或与其对应的光照射的区域中设置的像素)被表示为C2。并且，被供给低输入的像素(例如，在被在穿过被照体之后已到达FPD的放射线或与其对应的光照射的区域中设置的像素)被表示为Cl和 C3。根据本发明的实施例，由于开关元件的关断电阻而流动的泄漏电流以及耦合电容变为通过信号线出现的串扰的原因。首先，当开始放射线照射时，通过光电转换在像素C2 中蓄积与放射线强度对应的电荷。因此，图3A所示的电势Vb (转换元件的下电极的电势) 逐渐增加。此时，通过耦合电容Cx实现的像素Cl和C3的下电极的电势Va和Vc根据基于耦合电容和信号线的寄生电阻被确定的时间常数增加，并且，电荷被蓄积于像素Cl和C3 中，并变为串扰。这里，当开关元件的关断电阻是无限的并且没有泄漏电流流动时，即使电势Vb增力口，也不再出现变化。但是，实际上，开关元件的关断电阻是有限的，并且随着电势Vb的增力口，通过关断电阻Roff2出现泄漏电流。因此，像素Cl和C3的下电极的电势Va和Vc根据基于耦合电容、信号布线的寄生电阻和关断电阻被确定的时间常数进一步增加。虽然在蓄积操作时段期间信号布线与固定电势连接，但是，在完成连接并且结束放射线照射之后出现电势增加。电势增加从放射线照射的结束和信号布线与固定电势之间的连接的结束一直持续到读取操作的开始。因此，本发明的发明人在实验中发现，串扰根据图3A所示的像素C2的放射线输入和从放射线照射的结束直到读取操作的开始所耗费的时间增加，并且建立了上述的机制。因此，在本实施例中，通过在蓄积操作时段期间执行的感测操作来感测放射线照射的结束。紧接在放射线照射的结束被感测之后，执行控制，以使信号布线Sig与设置在基于控制信号ORC被供给固定电势的读取电路103中的节点耦合。将在后面详细描述感测操作的细节。以下，将参照图1 4描述本实施例的图像拾取装置100的操作。当曝光请求信号被传递到控制计算机108时，图像拾取装置100转移到蓄积操作，并且放射线产生器110 如上面描述的那样用放射线照射被照体。然后，通过由读取电路103执行的感测操作监视放射线照射，并且，通过该感测操作感测放射线照射的结束。这里，蓄积操作指示由检测器 104执行的如下这样的操作，该操作用于导致设置在被设置用于获取检测单元101的放射线照相数据的区域中的每一个开关元件进入非导通状态以获得在转换元件中产生的电荷可被蓄积的状态。蓄积操作时段指示执行蓄积操作的时段。感测操作指示在蓄积操作时段期间由控制单元106执行的用于导致读取电路103 执行以下的操作以获取感测输出信号或输出数据的操作。在接收到响应从控制计算机108 传送的曝光请求信号而产生的控制信号时，控制单元106作为响应向读取电路103传送控制信号。读取电路103基于该控制信号执行以下的操作。首先，控制单元106向采样和保持电路205传送控制信号OSH，并且，采样并暂时保持从积分放大器203输出的信号。上述的操作被称为采样和保持操作。然后，控制单元 106向多路复用器208传送控制信号ΦCLK，并且，保持在采样和保持电路205中的输出信号被输出到A/D转换器210，并且作为输出数据从A/D转换器210被输出到控制计算机108。 上述的操作被称为输出操作。控制单元106以希望的间隔向读取电路103传送控制信号Φ SH和ΦαΚ，使得在蓄积操作时段期间以预定间隔多次执行采样和保持操作以及输出操作。虽然多次执行采样和保持操作以及输出操作，但是，积分放大器203的复位开关RC保持处于非导通状态。在检测单元101被放射线照射的同时，由于从积分放大器203输出的信号的量(值)因耦合电容Cx而增加，因此输出数据根据基于放射线照射量蓄积于像素中的电荷的量增加。当放射线照射结束时，输出信号的数量停止增加并随后下降。这是由于积分放大器203的输出信号通过诸如采样和保持电容Ch的随后的电容成分输出。控制计算机108包含感测单元，该感测单元被设置用于基于与输出信号对应的输出数据感测放射线照射的结束。在感测单元中，将通过在蓄积操作时段期间连续多次执行的采样和保持操作以及输出操作获取的多个输出数据项中的两个连续输出数据项相互比较。当比另一个输出信号更晚获取的输出信号和与其对应的输出数据的值比较早获取的输出信号和与其对应的输出数据的值大时，感测单元确定放射线照射继续。另一方面，当较晚获取的输出信号和与其对应的输出数据的值不大于较早获取的输出信号和相应的输出数据的值时，感测单元确定放射线照射结束。当感测单元感测到放射线照射的结束时，控制计算机108向控制单元106传送控制信号，并且，控制单元106作为其响应向读取电路103的积分放大器203传送控制信号 ORC。因此，使得积分放大器203的复位开关RC进入导通状态，积分电容Cf被复位，并且， 信号布线Sig与被供给固定的预定电势的节点电连接。S卩，控制单元106基于由感测单元感测到的放射线或光的照射的结束导致复位开关RC进入导通状态。因此，信号布线Sig和被供给预定电势的节点之间的电连接开始，并且，信号布线Sig因此被复位。上述的操作被称为复位操作。复位操作响应于放射线照射的结束的感测开始，并且持续希望的时段，直到读取操作开始。即，复位开关RC的导通状态响应于由感测单元感测到的照射的结束开始，并且持续直至导致驱动单元102开始驱动检测单元101的读取操作的开始。因此，包含于放射线曝光的结束和读取操作的开始之间的持续期中的信号布线不与固定电势连接的时间段可被减小，以适当地抑制在该时段中出现的串扰。这里，维持复位开关RC的导通状态的时间段可与将在后面描述的在读取操作期间执行复位的时间段相同。但是，前一时间段可比后一时间段长。通常，在读取操作期间，复位开关RC的导通状态被维持约10μ s的时间段。但是， 在复位操作期间，复位开关RC可在长度为上述时间段的约五千到一万倍的时间段上维持在导通状态中。当复位开关RC的导通状态被维持这样的长时间段时，可以适当地减少串扰。当事先确定蓄积操作时段时，可以与蓄积操作时段的结束同步地控制复位开关RC的导通状态持续的时间段。并且，当复位开关RC的导通状态持续的时间段与在读取操作期间执行复位的时间段相同时，可以执行控制，以使得紧接在复位开关RC的导通状态终了之后开始读取操作。在本实施例中，描述了通过使用积分放大器203的复位开关RC执行的复位操作。 但是，可以在不限于上述的配置的情况下实现本发明的另一实施例。例如，可以使用可将能够供给固定电势的电源与信号布线Sig连接的开关，或可与复位开关RC同步地连接被供给基准电压Vref或接地电势的节点与信号布线Sig的开关。上述的开关、复位开关RC和那些开关的集合与根据本发明的实施例的连接单元对应。然后，操作转移到读取操作。读取操作指示由读取电路103执行的用于从像素输出与在转换元件201中产生的电荷对应的电信号作为图像数据的操作。在本实施例中，由于由驱动电路102执行的检测单元101的驱动的开始，读取操作开始。当导致复位开关RC进入非导通状态时，如图4所示，控制单元106向驱动电路102 传送控制信号D-CLK、DIO和0Ε，使得驱动电路102开始驱动检测单元101。因此，在读取操作的开始，驱动电路102向驱动布线Gl传送导通电压Vcom，以使得第一行的开关元件 Tll T13进入导通状态。
因此，基于通过第一行的转换元件Sll S13产生的电荷产生的电信号被输出到信号布线。通过信号布线并行输出的电信号被各放大电路207的积分放大器203和可变放大器204放大。经放大的电信号被并行保持在设置在各放大电路207中的采样和保持电路 205中，该采样和保持电路205基于控制信号Φ SH操作。在保持电信号之后，积分电容Cf和信号布线Sig被复位。在复位之后，与第一行的情况同样，导通电压Vcom被供给第二行的驱动布线G2，并且，使得第二行的开关元件Τ21 Τ23进入导通状态。在第二行的开关元件Τ21 Τ23处于导通状态的时间段期间，多路复用器208依次输出被保持在采样和保持电路205中的电信号。因此，从第一行的像素并行读取的电信号被转换成串行图像信号并被输出。A/D转换器210将串行图像信号转换成与单个行对应的图像数据，并且输出该图像数据。对于第一到第三行中的每一行执行上述的操作，使得从图像拾取装置100输出与单个帧对应的放射线照相数据。图像拾取装置100的上述操作允许减小被包含于放射线曝光的结束和读取操作的开始之间的持续期中的信号布线不与固定电势连接的时间段，并且抑制在该时间段中出现的串扰。对于开关元件202的关断电阻小并且大的泄漏电流流动的FPD 104的使用，上述的优点变得显著。并且，当放射线照射的结束和读取操作的开始之间的持续期长时，上述的优点也变得显著。在本实施例中，在感测操作中执行采样和保持操作以及输出操作的间隔可比在读取操作期间采样和保持电路205以及多路复用器208执行操作的间隔短。这是由于可通过增加的精度来感测放射线曝光的结束。在普通的放射线照相中，将放射线照射执行几毫秒到几百毫秒。在感测操作期间，可按照射时间的约百分之一的间隔执行采样和保持操作以及输出操作。因此，约0. IMHz (约10微秒的间隔)是足够的。此外，控制计算机108可基于由操作员通过图1所示的控制台110设定的放射线照射时间，改变执行采样和保持操作以及输出操作的间隔。例如，当通过控制台110确定照射时间为10毫秒时，控制计算机108向控制单元106传递信号，以便以IOkHz执行采样和保持操作以及输出操作。并且，当通过控制台110确定照射时间为100毫秒时，控制计算机 108向控制单元106传递信号，以便以IkHz执行采样和保持操作以及输出操作。在本实施例中，在感测操作期间执行的输出操作等同于在读取操作期间由多路复用器208执行的并行到串行转换操作。但是，可以在不限于上述的配置的情况下实现本发明的另一实施例。在输出操作期间，可在同一时间段内选择多个采样和保持电路205，从而多路复用器208输出在同一时间段中从采样和保持电路输出的信号，这对于减小执行输出操作的间隔是有效的。在这种情况下，积分放大器203和可变放大器204中的至少一个的放大因子可基于被选择的采样和保持电路205的数量改变，以便不导致输出信号超出A/D 转换器210的动态范围。此外，在输出操作期间，多路复用器208可仅选择指定的采样和保持电路205，这对于减小执行输出操作的间隔也是有效的。在这种情况下，可对于与检测单元101的全部像素阵列的百分之十或更小对应的像素阵列设置选择的指定的采样和保持电路205，这里百分之十或更少像素阵列被布置于包含全部像素阵列的区域的一个端部上，这是由于布置于该端部上的百分之十或更少的像素阵列常常被没有穿过被照体的放射线照射，并且从该百分之十或更少像素阵列输出的信号的值增加。因此，可以以增加的精度感测放射线曝光的结束。而且，尽管在本实施例中感测单元基于输出数据确定并感测放射线曝光的结束， 但是，可以在不限于上述的配置的情况下实现本发明的另一实施例。感测单元可被设置在采样和保持电路205与A/D转换器210之间，并且基于从采样和保持电路205输出的信号确定放射线曝光的结束。即，在感测单元基于在蓄积操作时段期间来自读取电路103的输出感测放射线或光的照射的结束的条件下，可以以任意的方式设置感测单元。关于读取电路103，可以设置包含复位开关的A/D转换器作为积分放大器203的替代，可以设置存储器作为采样和保持电路205的替代，可以设置数字多路复用器作为多路复用器208的替代，并且，可以消除A/D转换器210。在这种情况下，采样操作变为由存储器执行的数字数据的暂时存储和保持，并且，输出操作变为通过数字多路复用器对于从存储器输出的数字数据执行的数字并行到串行转换处理。并且，尽管在本实施例中通过读取电路103执行感测操作，但是，可以在不限于上述的配置的情况下实现本发明的另一实施例。即，可以设置另一读取电路以执行感测操作。并且，控制计算机108可包含存储放射线曝光开始时间、在本实施例中感测的放射线曝光结束时间和读取操作开始时间的数据的存储单元。基于存储于该存储单元中的时间数据执行偏移获取操作以从FPD 104获取偏移校正图像数据。根据偏移获取操作，执行蓄积操作和读取操作，而排除放射线照射和感测操作，以获取偏移校正图像数据。因此，可通过在同一时间段上执行的蓄积操作获取放射线照相数据和偏移校正图像数据，并且，通过从放射线照相数据减去偏移校正图像数据进行的偏移校正的精度增加。 上述的时间数据可被用于执行获取增益校正图像数据的操作。即，可以执行操作以获取被提供用于校正从FPD 104获取的放射线照相数据的校正图像数据。第二实施例下面，将参照图5A、图5B和图6描述本发明的第二实施例。将通过相同的附图标记示出与第一实施例的那些部件相同的部件，并且，将不提供它们的详细的描述。以下，将描述本实施例与第一实施例之间的不同。首先，在本实施例中，作为MIS型光传感器的替代，设置作为正-本征-负 (positive intrinsic negative) (PIN)型光电二极管的转换元件201 ‘。其次，读取电路 103包含其中包含第一读取电路单元103a和第二读取电路单元10 的多个读取电路单元。 在这种情况下，检测单元101被分成多个像素组，并且，对于单个像素组设置单个读取电路单元。第二点不同允许多个读取电路单元并行输出电信号，这些电信号是被从多个像素组传送的。因此，可通过多个读取电路单元并行执行感测操作，并且，与第一实施例的情况相比可以更高的速度和频率执行感测操作，这进一步增加了感测操作的精度。例如，通过大致感测操作的周期的一半从由第二读取电路单元10 执行的感测操作转移到由第一读取电路单元103a执行的感测操作，允许读取电路103以为第一实施例的操作频率的两倍的操作频率执行感测操作。这里，第一读取电路单元103a包含第一积分放大器203a、第一采样和保持电路 205a、第一多路复用器208a、第一差分放大器209a和第一 A/D转换器210a。并且，第二读取电路单元10 包含第二积分放大器20北、第二采样和保持电路20 、第二多路复用器 208b、第二差分放大器209b和第二 A/D转换器210b。第三，读取电路单元包含用于各积分放大器203的奇数行信号采样和保持电路、 偶数行信号采样和保持电路、奇数行噪声采样和保持电路以及偶数行噪声采样和保持电路。奇数行信号采样和保持电路包含对从奇数行像素传送的电信号(以下，称为像素信号)采样的采样开关SHOS和保持奇数行像素信号的采样电容Chos。偶数行信号采样和保持电路包含对偶数行像素信号采样的采样开关SHES和保持该偶数行像素信号的采样电容 Ches0奇数行噪声采样和保持电路包含在对奇数行像素信号采样之前对运算放大器的噪声成分采样的采样开关SHON和保持该噪声信号的采样电容Chon。奇数行噪声采样和保持电路包含在对于偶数行像素信号采样之前对运算放大器的噪声成分采样的采样开关 SHEN和保持该噪声信号的采样电容Chen。即，设置奇数行采样和保持电路以及偶数行采样和保持电路，它们中的每一个均包含图像信号采样和保持电路以及噪声成分采样和保持电路。第四，对于各放大器电路，多路复用器208包含对于奇数行信号采样和保持电路设置的开关MSOS和对于偶数行信号采样和保持电路设置的开关MSES。并且，对于各放大器电路，多路复用器208包含对于奇数行噪声采样和保持电路设置的开关MSON和对于偶数行噪声采样和保持电路设置的开关MSEN。通过依次选择开关，像素信号或噪声成分的并行信号被转换成串行信号。第五，缓冲放大器209包含信号缓冲器SFS、复位开关SRS、噪声缓冲器SFN、复位开关SRN和差分放大器，消除积分放大器的偏移。由于第三点到第五点不同，在对于基于从指定行的像素传送的电信号产生的输出信号执行偏移消除操作和并行到串行转换操作的时间段期间，从在该指定行之后被驱动的行的像素传送的电信号可经受相关双采样，并且被输出到读取电路单元。下面，将参照图6描述根据本实施例执行的读取操作。图6选择性地示出与在图 4所示的蓄积操作之后执行的操作对应的操作。由于在蓄积操作期间根据本实施例执行的感测操作与第一实施例的感测操作相同，因此将不提供其详细的描述。与第一实施例的情况同样，通过由读取电路103执行的感测操作执行监视，并且， 通过该感测操作感测放射线照射的结束。基于放射线或光的照射的结束导致复位开关进入导通状态，该结束是由感测单元106感测的。复位开关的导通状态持续直到读取操作开始。 因此，包含于在放射线曝光的结束和读取操作的开始之间的持续期中的信号布线不与固定电势连接的时间段可被减少，以适当地抑制在该时间段中出现的串扰。当导致复位开关进入非导通状态时，操作转移到读取操作。控制单元106向采样和保持电路传送控制信号，使得奇数行噪声采样和保持电路的采样开关SHON进入导通，并且噪声成分从复位积分放大器203被传递到采样电容Chon。使得采样开关SHON进入非导通，并且噪声成分被保持于采样电容Chon中。然后，控制信号D-CLK、DIO和OE从控制单元106被供给到驱动电路102，并且从驱动电路102被供给到第一行的驱动布线Gl，使得第一行的开关元件Tll T18进入导通。因此，基于在第一行的转换元件Sll S14中产生的电荷产生的模拟电信号从像素通过信号布线Sigl Sig4被并行传递到第一读取电路103a。此外，基于通过第一行的转换元件S15 S18产生的电荷产生的模拟电信号从像素通过信号布线Sig5 SigS被并行传送到第二读取电路10北。然后，控制单元106向采样和保持电路传送控制信号，使得奇数行信号采样和保持电路的采样开关SHOS进入导通， 并且读取的像素信号通过放大电路被传送到采样电容Chos。此时，噪声成分被加在像素信号上。然后，使得采样开关SHOS进入非导通，并且包含附加的噪声成分的像素信号被保持在采样电容Chon中。在像素信号被保持在采样电容Chon中之后，积分电容和信号布线被复位。在复位之后，与第一行的情况同样，偶数行噪声采样和保持电路的采样开关SHEN进入导通，并且噪声成分从复位积分放大器203被传递到采样电容Chen。导通电压Vcom被供给到第二行的驱动布线G2，并且，导致第二行的开关元件T21 T23进入导通状态。在第二行的开关元件T21 T23处于导通状态的时间段内，多路复用器208依次输出保持在奇数行采样和保持电路中的电信号。因此，从第一行的像素并行读取的电信号被转换成串行图像信号并且被输出。A/ D转换器210将串行图像信号转换成与单个行对应的图像数据并且输出图像数据。对于第一到第八行中的每一个执行上述的操作，使得从图像拾取装置100输出与单个帧对应的放射线照相数据。即，本实施例与第一实施例的不同在于在读取操作中包含噪声成分采样操作，其中在复位开关的导通状态的结束和驱动检测单元101的开始之间执行噪声成分采样操作，这里通过驱动电路102执行该驱动。上述的操作允许适当地消除积分放大器203的噪声成分并且获取具有高的S/N比的放射线照相数据。另一方面，在复位开关的导通状态的结束和驱动检测单元101的开始之间经过的时间变得比第一实施例中的时间长，该驱动由驱动电路102执行。但是，由于通常在包含余量的几μ s到数十μ s的短的时间段上执行采样操作，因此，在该时间段中引起的串扰不明显，并且在考虑到基于信号布线和耦合电容确定的时间常数时不导致问题。第三实施例将参照图7Α 7Β描述被应用于可动放射线图像拾取装置的本发明的第三实施例。图7Α是包括能够进行透视检查和静止图像拍摄的便携式放射线图像拾取装置的放射线图像拾取系统的示意图。在图7Α中，例如，通过从C型臂601取下图像拾取装置100并且使用设置在C形臂601上的放射线产生器607，执行拍摄。这里，C型臂601保持放射线产生器607和图像拾取装置100。设置能够显示通过图像拾取装置100获取的图像数据的显示单元602和搭载被照体604的床603。并且，设置使得放射线产生器206、图像拾取装置100和C型臂601可动的滑架605以及可控制上述部件的可动控制装置606。包含控制计算机108的控制装置606可对于通过图像拾取装置100获取的图像信号执行图像处理，并且向显示装置602等传递经处理的图像信号。并且，通过由控制装置 606执行的图像处理产生的图像数据可通过诸如电话线的传递设备被传递到远处。因此，图像数据可以在设置在诸如医生房间的不同位置的显示器上被显示或者被存储于诸如光盘的存储设备中，这允许处于远处的医生进行诊断。传递的图像数据也可通过胶片处理器被记录于胶片上。可在图像拾取装置100或控制装置606中设置根据本发明的实施例的控制单元106的一部分或全部配置。图7B是包括能够进行透视检查和静止图像拍摄的便携式放射线图像拾取装置的放射线图像拾取系统的示意图。在图7B中，例如，通过从C型臂601取下图像拾取装置100 并且使用与设置在C型臂601上的放射线产生器607分开的放射线产生器607'执行拍摄。 当然，根据本发明的实施例的控制计算机108不仅可控制放射线产生器607，而且可控制分开的放射线产生器607'。但是，当控制计算机108对于放射线产生器607的控制具有延迟或者困难时，本发明变得越来越有利。此外，例如，可通过执行程序的计算机实现本发明的另一实施例。并且，根据本发明的另一实施例，可应用向计算机供给该程序的装置，诸如包含例如存储程序的CD-ROM的计算机可读存储介质或通过其传递程序的诸如因特网的传递介质。并且，根据本发明的另一实施例，可以应用上述的程序。上述的程序、存储介质、传递介质和程序产品在本发明的范围内。并且，通过以可容易想到的方式组合上述的实施例实现的发明也在本发明的范围内。虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式、等同的结构和功能。
权利要求
1.一种图像拾取系统，包括图像拾取装置，所述图像拾取装置包含包含检测单元和读取电路的检测器，所述检测单元具有以矩阵形式布置的像素，其中每一个像素均包含将放射线转换成电荷的转换元件，所述读取电路包含连接单元，所述连接单元与传递与所述电荷对应的电信号的信号布线电连接并且电连接所述信号布线与被供给指定电势的节点，所述读取电路被设置用于执行用以从像素输出所述电信号的读取操作；和被配置用于控制所述读取电路的操作的控制单元；以及感测单元，所述感测单元被配置用于基于所述读取电路的输出感测放射线的照射的结束，所述输出是在所述检测器执行蓄积操作的时间段期间被获取的，其中，所述控制单元控制所述读取电路，使得所述连接单元基于感测到的所述照射的结束而开始在所述信号布线和所述节点之间建立电连接，并且维持电连接直到所述读取操作开始。
2.根据权利要求1的图像拾取系统，其中，所述控制单元在执行放射线照射的时间段期间控制所述读取电路使得所述读取电路以指定的频率获取所述读取电路的输出信号或输出数据项。
3.根据权利要求1的图像拾取系统，其中，所述感测单元在连续获取的多个输出信号或输出数据项之间进行比较。
4.根据权利要求1的图像拾取系统，其中，像素还包含输出与所述电荷对应的电信号的开关元件，多个所述信号布线与沿列方向布置的多个所述开关元件电连接，并且被沿行向布置，所述读取电路还包含对于多个所述信号布线设置的多个放大电路，其中多个放大电路中的每一个放大电路包含具有复位开关的积分放大器以及采样并暂时保持所述积分放大器的输出信号的采样和保持电路；和依次输出从多个放大电路并行读取的电信号作为串行图像信号的多路复用器，并且，所述连接单元包含所述复位开关。
5.根据权利要求4的图像拾取系统，其中，所述采样和保持电路包含采样并暂时保持图像信号的信号采样和保持电路以及采样并暂时保持所述积分放大器的噪声成分的噪声采样和保持电路，并且，所述控制单元基于感测到的所述照射的结束控制所述读取电路，使得从所述照射的结束到由所述噪声采样和保持电路执行的噪声成分采样的开始维持通过所述复位开关建立的所述信号布线和所述节点之间的电连接。
6.根据权利要求5的图像拾取系统，其中，对于奇数行和偶数行中的每一个设置信号采样和保持电路，并且，对于奇数行和偶数行中的每一个设置噪声采样和保持电路。
7.根据权利要求4的图像拾取系统，其中，在所述图像拾取装置中，沿列方向布置与沿行方向布置的开关元件电连接的多个驱动布线，其中，所述图像拾取装置还包含驱动电路，所述驱动电路通过以行单位向驱动布线供给所述开关元件的导通电压或非导通电压来驱动所述检测单元，并且，其中，所述控制单元基于感测的所述照射的结束控制所述读取电路和所述驱动电路， 以从所述照射的结束直到由所述驱动电路执行的所述检测单元的驱动的开始维持通过所述复位开关建立的所述信号布线和所述节点之间的电连接。
8.根据权利要求1的图像拾取系统，其中，所述检测单元的像素被分成多个像素组，并且，所述读取电路包含多个读取电路单元，并且，一个读取电路单元与一个像素组对应，并且，从多个像素组传送的电信号通过多个读取电路单元被并行输出。
9.根据权利要求1的图像拾取系统，其中，所述转换元件包含将光转换成电荷的光电转换元件和将放射线转换成落入可由所述光电转换元件感测的波长带内的光的波长转换器，或者所述转换元件直接将放射线转换成电荷。
10.根据权利要求1的图像拾取系统，还包括放射线产生器，被配置用于用放射线照射所述图像拾取装置；和控制装置，被配置用于控制所述图像拾取装置和所述放射线产生器。
11.一种图像拾取系统的控制方法，所述图像拾取系统包含图像拾取装置，所述图像拾取装置包含包含检测单元和读取电路的检测器，所述检测单元具有以矩阵形式布置的像素，其中每一个像素均包含将放射线转换成电荷的转换元件，所述读取电路包含连接单元， 所述连接单元与传递与所述电荷对应的电信号的信号布线电连接并且电连接所述信号布线与被供给指定电势的节点，所述读取电路被设置用于执行用以从像素输出所述电信号的读取操作；和被配置用于控制所述读取电路的操作的控制单元，所述方法包括以下步骤基于所述读取电路的输出感测放射线的照射的结束，所述输出是在所述检测器执行蓄积操作的时间段期间被获取的，并且基于感测到的所述照射的结束通过所述连接单元开始在所述信号布线和所述节点之间建立电连接，并且通过所述连接单元维持电连接直到所述读取操作开始。
全文摘要
本发明公开了图像拾取系统及其控制方法。一种图像拾取装置包含包含检测单元和读取电路的检测器，检测单元包含像素，像素中的每一个包含转换元件，读取电路包含与传送电信号的信号布线电连接并且电连接信号布线与节点的连接单元，并且执行读取操作以从像素输出电信号。控制单元控制读取电路的操作，并且，感测单元基于在检测器的蓄积操作的时段中获取的读取电路的输出感测放射线照射的结束。控制单元基于感测的照射结束开始通过连接单元在信号布线和节点之间建立电连接，并且保持电连接，直到开始读取操作。
文档编号H04N5/341GK102480601SQ20111036383
公开日2012年5月30日 申请日期2011年11月17日 优先权日2010年11月22日
发明者佐藤翔, 八木朋之, 岩下贵司, 竹中克郎, 远藤忠夫, 龟岛登志男 申请人:佳能株式会社