专利名称：成像装置、成像系统和成像装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及成像装置、成像系统和成像装置的控制方法。更具体而言，本发明涉及用于放射线成像装置和放射线成像系统的成像装置以及成像装置的控制方法，所述放射线成像装置和放射线成像系统优选用于诸如医疗诊断中的一般成像的静态成像和诸如X射线透视(radioscopic)成像的运动成像。
背景技术：
近年来，作为用于X射线医疗图像诊断和X射线非破坏性检查的成像装置，使用由半导体材料形成的平板检测器(FPD)的放射线成像装置已投入实用。例如，这种放射线成像装置在医疗图像诊断中已被用作用于诸如一般成像的静态成像以及用于诸如X射线透视成像的运动成像的数字成像装置。美国专利No. 6115451讨论了使通过放射线成像获取的图像经受偏移(offset)去除处理的放射线成像装置。偏移主要由检测器的暗电流产生。希望执行用于从检测器的读数去除偏移的偏移校正以提高图像质量。美国专利No. 611M51讨论了用于获取更适当的偏移读取值以减少图像伪像 (artifact)的成像方法。根据美国专利No. 611M51，在执行曝光读取之前，在曝光读取之前的待机(standby)操作时间段(以下，称为曝光准备时段)的期间重复不存储数据的读取。在曝光读取之后，读取操作被重复N次(N是等于或大于1的整数)，并然后执行偏移读取。N越大，则伪像去除效果越大。该方法允许在检测器被仿真地(artificially)恢复到曝光之前的状态之后执行偏移读取。在使用光电转换元件的检测器中，偏移(暗电流)由于以下的原因而导致问题。如美国专利No. 6448561中讨论的那样，大的暗电流在紧接着接通放射线成像装置的电源以将偏置(bias)施加到光电转换元件之后流动，并且直到偏移稳定为止花费很多的时间。因此，在将偏置施加到光电转换元件之后直到偏移稳定为止，偏移变动。因此，希望执行偏移校正以校正偏移的变动。美国专利No. 6115451中讨论的偏移校正不能令人满意地应对美国专利 No. 6448561中讨论的偏移的变动，并且，图像伪像可被增加。另一方面，美国专利No. 6448561中讨论的方法在将偏置施加到光电转换元件之后直到偏移稳定为止不能执行成像，使得该方法不能满足缩短曝光准备时段的要求。
发明内容
本发明针对能够缩短曝光准备时段并对于偏移变动执行适当偏移校正的成像装置和成像系统。根据本发明的一个方面，成像装置包括检测器，在检测器中，以矩阵布置各包含被配置为将放射线或光转换成电荷的转换元件的多个像素，其中，检测器执行用于输出与照射检测器的放射线或光对应的曝光图像数据的曝光成像操作、用于输出用于校正曝光图像数据的作为暗状态中的图像数据的校正图像数据的校正成像操作、在开始将偏置施加到转换元件与曝光成像操作之间的时间期间用于使转换元件的特性稳定的曝光成像准备操作、以及在曝光成像操作和校正成像操作之间包含用于使转换元件初始化的初始化操作的校正成像准备操作；校正单元，被配置为使用校正图像数据来校正曝光图像数据；以及控制单元，被配置为控制检测器的操作，其中，控制单元根据从曝光成像准备操作移换 (shift)到曝光成像操作时的偏移变动量来确定初始化操作的次数，并且控制检测器的操作以基于确定的次数来执行初始化操作。根据本发明，提供了不仅能够满足缩短曝光准备时段的要求、而且能够对于偏移变动执行适当偏移校正的成像装置和成像系统。根据曝光准备时段的长度来执行偏移校正，以总是允许获取具有较少伪像的放射线图像。从参照附图对示例性实施例的以下详细描述，本发明的进一步的特征和方面将变
得明显。
被并入说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的示例性实施例、特征和方面，并与描述一起用于解释本发明的原理。图1是包括根据本发明示例性实施例的成像装置的成像系统的示意图。图2是根据本发明示例性实施例的成像装置的示意性等效电路。图3是示出根据本发明第一示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的流程图。图4A示出根据本发明示例性实施例的成像装置中的偏移变动量对时间的特性。 图4B示出根据本发明示例性实施例的用于确定操作的信息。图5A和图5B是示出根据本发明第一示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的时序图(timing chart)。图6A、图6B和图6C是示出根据本发明第一示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的时序图。图7是示出根据本发明第二示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的流程图。图8A、图8B和图8C是示出根据本发明第二示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的时序图。图9A、图9B和图9C是示出根据本发明第二示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的时序图。图10A、图IOB和图IOC是示出根据本发明第二示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的时序图。图11是根据本发明第二示例性实施例的成像装置的示意性等效电路。图12A和图12B是示出根据本发明第二示例性实施例的成像装置和成像系统的操作的时序图。
具体实施例方式以下将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。本发明中的放射线不仅包含作为由通过放射性衰减而发射的粒子(particle) (包含光子)制成的射束(beam)的α射线、β射线、γ射线，而且包含能量与其相当的射束，例如，X射线、粒子射束和宇宙放射线。图1所示的本示例性实施例的成像系统包括成像装置100、控制计算机108、成像条件存储器109、放射线产生装置110、控制台111和显示装置112。成像装置100包括平板检测器(FPD) 104，该平板检测器(FPD) 104包括具有将放射线或光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、以及输出从被驱动的检测单元101输出的电信号作为图像数据的读取电路103。成像装置100 还包括处理和输出来自FPD 104的图像数据的诸如微处理器等的信号处理单元105、将控制信号供给到各组件以控制FPD 104的操作的控制单元106、以及将偏置(例如，偏压)供给到各组件的诸如直流(DC)电池或交流(AC)电压连接的电源单元107。信号处理单元105从后面将描述的控制计算机108接收控制信号，并且将该控制信号提供到控制单元106。电源单元107包括从外部电源或内置电池(未示出)接收电压并且将所需电压供给到检测单元101、驱动电路102和读取电路103的诸如调节器 (regulator)的电源电路。控制计算机108传送用于使放射线产生装置110与成像装置100同步并用于确定成像装置100的状态的控制信号，并且对于从成像装置100获取的图像数据执行用于校正、 存储和显示的图像处理。控制计算机108记录开始将偏置施加到转换元件的定时和接收曝光请求信号的成像装置100开始下面将描述的曝光成像操作的定时，并且计算曝光准备时段的长度。控制计算机108记录从控制台111传送曝光请求信号时的成像装置100的操作模式。控制计算机108在成像条件存储器109中存储测量的曝光准备时段的长度和记录的操作模式。成像条件存储器109可包含内置于控制计算机108中的硬盘驱动器(HDD)，或者它可包含诸如在其上存储预定信息的便携式只读存储器(ROM)的可去除存储设备。存储于成像条件存储器109中的信息可包含关于曝光准备时段的长度、偏移变动特性和阈值(或值的范围)的确定信息以及作为操作确定信息的操作表。确定信息对于各操作模式被存储于成像条件存储器109中。下面详细描述确定信息和操作确定信息。控制计算机108基于曝光准备时段的长度、操作模式和根据操作模式的确定信息来确定偏移是否大于阈值。控制计算机108在成像条件存储器109中存储确定结果。控制计算机108基于操作模式、确定结果和操作确定信息来确定成像装置100的操作，并且将根据确定的操作的控制信号传送到控制单元106。控制计算机108基于来自控制台111的信息，将用于确定放射线的照射条件的控制信号和曝光请求信号传送到放射线产生装置110。曝光准备控制台111输入被摄体 (subject)信息和成像条件作为用于控制计算机108的各种控制的参数，并且将成像条件和曝光请求信号传送到控制计算机108。显示装置112显示通过控制计算机108对其执行图像处理的图像数据。本发明的控制单元包含本示例性实施例中的控制单元106、控制计算机108和成像条件存储器109。 在本发明中，控制计算机108和成像条件存储器109可包含于成像装置100中。下面参照图2描述根据本发明第一示例性实施例的成像装置。与图1所示的组件在配置方面类似的组件被给予相同的附图标记，并且这里省略其描述。出于简化的原因，图 2示出包括具有7行X7列的像素的FPD的成像装置。但是，实际的成像装置具有较大数量的像素，并且例如在17英寸成像装置中具有约观00行X约观00列的像素。检测单元101 (检测器)具有以矩阵形式(矩阵)布置的多个像素。像素包含将放射线或光转换成电荷的转换元件201和输出根据电荷的电信号的开关元件202。在本示例性实施例中，使用被布置于诸如玻璃基板的绝缘基板上并由非晶硅制成的PIN光电二极管作为将转换元件中照射的光转换成电荷的光电转换元件。作为转换元件，使用在放射线入射到以上光电转换元件上的位置处配备有将放射线转换成可通过光电转换元件检测其波长带的光的波长转换器(wavelength converter)的间接转换元件或直接将放射线转换成电荷的直接转换元件。作为开关元件202，希望使用包含控制端子和两个主端子的晶体管。在本示例性实施例中，使用薄膜晶体管(TFT)作为开关元件202。转换元件201的一个电极与两个主端子中的一个电连接，并且，其另一电极经由共用偏置布线Bs与偏置电源107a电连接。行方向上的多个开关元件(例如Tll至T17)的控制端子与第一行中的驱动布线 Gl共同电连接。驱动电路102在行的基础上经由驱动布线提供用于控制开关元件的导通状态的驱动信号。列方向上的多个开关元件(例如Tll至T71)的另一主端子与第一列中的信号布线Sigl电连接。在开关元件202处于导通状态中时，根据转换元件201的电荷的电信号经由信号布线被输出到读取电路103。布置在列方向上的多个信号布线Sigl至Sig7将从多个像素输出的电信号并行传输到读取电路103。读取电路103包含用于放大从检测单元101并行输出的电信号的放大电路207，该放大电路207对于各信号布线而设置。各放大电路207包含用于放大输出的电信号的积分放大器203、用于放大来自积分放大器203的电信号的可变放大器204、用于采样和保持放大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包含用于放大读取的电信号并输出放大的信号的运算放大器、积分电容(integral capacity)和复位开关。积分放大器203能够通过改变积分电容的值来改变放大因子。输出的电信号被输入到运算放大器的反相(inverting)输入端子，基准电压Vref 从基准电源107b被输入到其非反相输入端子，并且，放大的电信号从其输出端子被输出。 在反相输入端子和输出端子之间布置积分电容。采样和保持电路205对于放大电路207中的每一个而设置，并且包含采样开关和采样电容器。读取电路103包含依次输出从各放大电路207并行读取的电信号作为串行信号的图像信号的多路复用器(multiplexer) 208、以及用于输出经阻抗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，通过信号处理单元105处理的图像数据被输出到控制计算机 108。驱动电路102根据从控制单元106输入的控制信号(D_CLK、0E、DI0)将包含使开关元件进入导通状态的导通电压Vcom和使开关元件进入非导通状态的非导通电压Vss的驱动信号输出到各驱动布线。由此，驱动电路102控制开关元件的导通和非导通状态以驱动检测单元101。图1所示的电源单元107包含图2所示的偏置电源107a和放大电路的基准电源 107b。偏置电源107a经由偏置布线Bs将偏压Vs共同供给到各转换元件的另一电极。基准电源107b将基准电压Vref供给到运算放大器的非反相输入端子。图1所示的控制单元106经由信号处理单元105从成像装置外面的控制计算机 108接收控制信号，并且给驱动电路102、电源单元107和读取电路103提供各种控制信号以控制FPD 104。图1所示的控制单元106给图2所示的驱动电路102提供控制信号D-CLK、 OE和DI0，以控制驱动电路102的操作。控制信号D-CLK是被用作驱动电路的移位寄存器的移位时钟(shift clock)，控制信号DIO是由移位寄存器传输的脉冲，并且，控制信号OE控制移位寄存器的输出端子。控制单元106给图2所示的读取电路103提供控制信号RC、SH和CLK，以控制读取电路103的各组件的操作。控制信号RC控制积分放大器203的复位开关的操作，控制信号SH控制采样和保持电路205的操作，并且，控制信号CLK控制多路复用器208的操作。下面参照图1和图3描述本发明的成像装置和成像系统的操作。在步骤S301中，控制计算机108通过操作员操作控制台111来确定操作模式和放射线的照射条件。在步骤S302中，操作员操作控制台111以指示开始成像，从而使得控制计算机108给控制单元106提供用于接通FPD 104的电源的控制信号，并且存储开始将偏置施加到转换元件的定时和操作模式。FPD 104的电源被接通以将偏置施加到转换元件。将偏置施加到转换元件使得成像装置进入曝光准备时段，在该曝光准备时段的期间，成像装置执行曝光准备操作。操作员通过操作控制台111将曝光请求信号传输到控制计算机108。控制计算机108基于曝光请求信号将控制信号施加到成像装置100的控制单元106。接收到控制信号的控制单元106控制成像装置100的操作，使得成像装置100从曝光准备操作移换到曝光成像操作。当成像装置100开始曝光成像操作时，控制单元106 通知控制计算机108曝光操作开始。接收到其的控制计算机108记录开始曝光成像操作的定时。在步骤S303中，控制计算机108基于开始将偏置施加到转换元件的定时和开始曝光成像操作的定时来计算曝光成像准备时段的长度，并且在成像条件存储器109中记录该长度。在步骤S304中，控制计算机108基于曝光成像准备时段的长度、操作模式和根据操作模式的确定信息来确定偏移变动量是否大于阈值。控制计算机108在成像条件存储器 109中存储确定结果。控制计算机108基于操作模式、确定结果和操作确定信息来确定在曝光成像准备时段的期间的成像装置100的操作。放射线产生装置110根据来自控制计算机108的曝光请求信号在希望的定时用放射线照射对象(object)。
成像装置100根据在曝光成像时段的期间通过对象的放射线来捕获曝光图像。在步骤S306中，成像装置100执行在步骤S305中由控制计算机108确定的曝光成像准备操作。之后，成像装置100执行其中捕获用于校正曝光图像的作为暗状态中的图像的校正图像的校正成像操作。包含校正单元的控制计算机108在步骤S307中使通过捕获曝光图像而获取的曝光图像数据经受使用通过捕获校正图像而获取的校正图像数据来执行偏移校正的图像处理，并且在步骤S308中在显示装置112上显示图像数据。在以上的描述中，校正单元包含于控制计算机108中，但是，本发明的校正单元不限于以上情况，而是可包含于信号处理单元105中。下面详细描述曝光成像准备操作、曝光成像操作、校正成像准备操作和校正成像操作。描述用于获取用于偏移校正的校正图像数据的优选的校正成像准备操作。曝光成像操作之后放射线照射所导致的图像滞后(lag)的影响由于放射线照射在此后使偏移量变动。图像滞后由存在于上述的半导体中的陷阱(trap)产生。用放射线照射成像装置100使得转换元件201根据照射成像装置100的放射线而产生电荷，由此激活载流子的运动。出于这个原因，电子和空穴的运动由于曝光成像操作之后的转换元件201中的陷阱而被激活，并且检测单元101的暗电流增大。因此，希望在校正成像操作之前执行包含用于在曝光成像操作之后减小暗电流的初始化操作的校正成像准备操作。为了进一步减小暗电流并进一步稳定偏移变动，更优选在曝光成像操作之后将校正成像操作之前实施的初始化操作执行几次。在这种情况下，与实施一次初始化操作的情况中相比，在曝光成像操作后经过较长时间之后执行校正成像操作。另一方面，电力被供给到FPD 104以开始将偏压Vs供给到转换元件201，从而导致自FPD 104中施加偏压Vs起的暗电流变动所产生的转换元件的偏移变动。偏移发生变动的特性被称为“偏移变动特性”，并且下面参照图4A描述该特性。在图4A中，横坐标指示自将电力供给到FPD 104以将偏压Vs供给到转换元件201起直到在暗状态中开始目标成像操作为止的时间。纵坐标指示偏移的变动量(以下，称为“偏移变动
骨”‘)
里 )O偏移变动量表示包含于通过先前的成像操作获取的图像数据中的FPD 104中的偏移和包含于通过后续的目标成像操作获取的图像数据中的FPD 104中的偏移之间的差。如图4A所示，偏移变动量具有这样的特性该量在紧接着接通电源之后被最大化，并且之后该量随着时间的经过而被稳定(以下，称为“偏移变动特性”)。下面描述偏移变动特性。FPD 104中的偏移由开始将偏压Vs施加到转换元件201时的暗电流产生。用于转换元件201的诸如非晶硅的非晶半导体由于悬挂键(dangling bond)而具有大量的陷阱。在施加偏压Vs的时刻，由于陷阱，半导体中的电场的改变激活电子和空穴的运动。这紧接着偏压Vs的施加之后增大暗电流。暗电流的量随着时间以指数的方式减小，并且在几十秒之后变得与载流子由于热而运动的情况几乎相同，使得暗电流或偏移被稳定为基本上恒定的值。由于偏移变动量具有这种变动特性，因此，如果曝光成像准备操作时段比预定时间Tth短并且偏移比预定阈值Oth大，那么偏移变动量变得比预定阈值AOth大。在这种条件下执行曝光成像操作的情况下，如果在自曝光成像操作起经过长时间之后执行校正成像操作，那么偏移变动量增大以导致偏移校正的校正精度的劣化。如果曝光成像准备操作时段等于或长于预定时间Tth，那么偏移变得等于或小于预定阈值0th。在这种条件下执行曝光成像操作的情况下，即使在自曝光成像操作起经过长时间之后执行校正成像操作，偏移变动量也变得等于或小于预定阈值Δ 0th。如果偏移变动量变得等于或小于预定阈值，那么获取的图像数据中的偏移变动的影响低于可通过观察者辨识的水平，这并不不利地影响偏移校正。本发明提出基于从将电力施加到FPD 104之后的曝光成像准备操作到曝光成像操作的时间、即曝光成像准备时段的长度的成像装置的操作控制。本发明的特征在于基于偏移变动特性、即从曝光成像准备操作转变到曝光成像操作时的偏移变动量，切换成像装置的操作控制。在本示例性实施例中，控制计算机108基于曝光成像准备时段的长度和作为确定用信息对于各操作模式存储于成像条件存储器109中的关于偏移变动特性的信息，确定偏移变动量是否大于阈值。如图4A所示，希望通过事先获取从施加偏压Vs到开始暗状态中的成像操作的时间段期间的偏移变动量以及阈值而使用绘制的数据。作为替代方案，仅事先获取阈值，并且可从曝光成像准备时段中连续获取的两个偏移图像数据之间的差适时地获取偏移变动量。控制计算机108在成像条件存储器109中存储确定结果，并且基于操作模式、确定结果和操作确定信息来确定校正成像准备时段中的成像装置100的操作。优选使用图4B 所示的查找表作为操作确定信息。查找表对于诸如运动图像模式、运动静态图像模式和静态图像模式的各操作模式基于偏移变动量与阈值的比较结果来事先限定校正成像准备时段中的初始化操作的推荐次数。考虑到在操作模式中获得的帧率(图像数据获取周期)，事先限定推荐次数。例如， 与不要求高帧率的静态图像模式相比，在要求高帧率的运动图像模式中，希望限定初始化操作的较少的推荐次数。下面参照图5A和图5B以及图6A至图6C使用静态图像模式作为例子描述成像装置100的操作。在图6A中示出图5A和图5B所示的a-a'之间的各信号的时序图。在图 6B中示出其中示出的b-b'之间的各信号的时序图。在6C中示出其中示出的c-c'之间的各信号的时序图。在图5A和图5B中，当偏压Vs开始被供给到转换元件201时，成像装置100在曝光成像准备时段中执行曝光成像准备操作。曝光成像准备操作指的是为了使FPD 104的偏移变动稳定而将初始化操作K执行至少两次的操作。初始化操作指的是在转换元件的存储操作之前将初始偏置施加到转换元件以使转换元件初始化的操作。在图5A和图5B中，作为曝光成像准备操作，一对的存储操作W和初始化操作K被重复几次。如图6A所示，在存储操作W中，当将偏压Vs施加到转换元件201时，将非导通电压Vss施加到开关元件202，以使得所有像素的开关元件202进入非导通状态。在初始化操作K中，复位开关将积分放大器203的积分电容和信号布线复位，并且，驱动电路102将导通电压Vcom供给到驱动布线G1，以使第一行中的像素的开关元件 Tll至T17进入导通状态。通过开关元件的导通状态来使转换元件初始化。在此时，开关元件输出转换元件的电荷作为电信号。但是，在本示例性实施例中， 由于采样和保持电路以及随后的电路在初始化操作的期间不被操作，因此不从读取电路 103输出与电信号对应的数据。之后，积分电容和信号布线被再次复位，以处理输出的电信号。如果希望数据被用作关于偏移变动特性的信息，那么采样和保持电路以及随后的电路以与曝光图像输出操作和校正图像输出操作中类似的方式被操作。因此，开关元件的导通状态的控制和复位在第二行和第三行中被重复，以执行初始化操作。在初始化操作中，复位开关也可至少在开关元件的导通状态的期间维持导通以继续复位。初始化操作中的开关元件的导通时间段可比下面描述的曝光图像输出操作中的开关元件的导通时间段短。在初始化操作中，可使多个行中的开关元件同时导通。在这些情况下，可以减少整个初始化操作所消耗的时间，以允许使检测器的特性的变动迅速地稳定。在本示例性实施例中，虽然初始化操作K在时段方面比曝光成像准备操作之后执行的曝光成像操作时段中的图像输出操作X短，但是，初始化操作K在时段方面可基本上等于图像输出操作X。曝光成像准备操作被重复，直到控制计算机108从控制台111接收到曝光请求信号为止。当控制计算机108接收到曝光请求信号时，控制计算机108控制成像装置100以停止曝光成像准备操作并且将曝光成像准备操作切换成曝光成像操作。在完全完成作为曝光成像准备操作正被执行的一对的存储操作W和初始化操作K之后，切换成曝光成像操作被实施。例如，当在初始化操作K中在第二行中的开关元件处于导通状态中时接收到曝光请求信号时，初始化操作继续而不停止，直到使最终的第7行中的开关元件进入导通状态以完成初始化操作K为止，然后，曝光成像准备操作被切换成曝光成像操作。如果在存储操作W的期间接收到曝光请求信号，那么存储操作W可被立即移换到初始化操作K。在曝光成像操作中，成像装置100执行存储操作W'和图像输出操作X，在所述存储操作r中，转换元件201根据照射成像装置loo的放射线的量来产生电荷，在所述图像输出操作χ中，基于在存储操作W'中产生的电荷来输出图像数据。存储操作W'与曝光成像准备时段中的存储操作W基本上类似，并且根据用放射线照射成像装置100的时段被执行。如图6B所示，在图像输出操作X中，积分电容和信号布线被复位，并且，驱动电路 102将导通电压Vcom供给到驱动布线Gl，以使得第一行中的开关元件Tll至T17进入导通状态。该操作将基于由第一行中的转换元件Sll至S17产生的电荷的电信号输出到各信号布线。经由信号布线并行输出的电信号被放大电路207中的积分放大器203和可变放大器204放大。采样和保持电路205通过控制信号SH操作，并且在放大电路207中在其中并行存储放大的电信号。在存储电信号之后，积分电容和信号布线被复位。在复位之后，以与第一行中类似的方式将导通电压Vcom施加到第二行中的驱动布线G2，以使开关元件T21至T27进入导通状态。在使开关元件T21至T27进入导通状态的时段中，多路复用器208依次输出存储于采样和保持电路205中的电信号。由此，从第一行中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，并且，A/D转换器210将串行图像信号转换成用于一个行的图像数据，并且输出图像数据。从第一行到第七行在行的基础上执行的以上操作导致成像装置100输出用于一个帧的图像数据。如图5A和图5B所示，在本示例性实施例中，执行图6C所示的校正成像操作，以校正检测单元101的暗电流和输送时的固定模式噪声(fixed pattern noise)。在校正成像操作之前，成像装置100执行校正成像准备操作，在该校正成像准备操作中，以通过确定结果获得的规定的次数执行与曝光成像准备操作基本上类似的一对的存储操作W和初始化操作K。成像装置100执行以上操作的时段被称为“校正成像准备时段”。根据曝光成像准备时段的长度来限定一对的存储操作W和初始化操作K的重复次数。当控制计算机108在曝光成像准备时段中给成像装置100提供曝光请求信号时，成像装置100如上面描述的那样停止曝光成像准备操作，并且移换到曝光成像操作时段。换句话说，通过从将电压施加到成像装置100到控制计算机108从控制台111接收到曝光请求信号的长度来确定曝光成像准备时段的长度。在此时，成像条件存储器109存储曝光成像准备时段的长度。控制计算机108根据存储于成像条件存储器109中的曝光成像准备时段的长度，给控制单元106提供用于控制初始化操作或一对的存储操作和初始化操作的重复次数的信号。控制单元106给驱动电路102和读取电路103提供各控制信号，以导致FPD 104执行规定的偏移初始化操作。在校正成像准备时段之后，成像装置100执行校正成像操作。如图6C所示，在校正成像操作时段中，执行存储操作W'和校正图像输出操作F，在所述存储操作W'中，转换元件201在不用放射线照射成像装置100的暗状态中产生电荷，在所述校正图像输出操作 F中，基于在存储操作W'中产生的电荷来输出暗图像数据。在校正图像输出操作F中，成像装置100执行与图像输出操作X类似的操作。下面参照图5A和图5B详细描述校正成像准备操作。图5A示出曝光成像准备时段短的情况下的成像装置100的操作。如果曝光成像准备时段比预定时间Tth短，那么在校正成像准备时段中，在曝光成像准备时段中执行的一对的存储操作W和初始化操作K仅被执行一次。如图4A所示，如果曝光成像准备时段比预定时间Tth短，那么FPD 104的偏移变动量大。出于这个原因，希望紧接着曝光成像操作之后执行校正成像操作，使得偏移变动的影响可被消除。作为校正成像准备操作将一对的存储操作W和初始化操作K执行多于一次增加了从曝光成像操作到校正成像操作的时间段。这可获取偏移量发生变动的校正图像。换句话说，对于曝光图像不能获取适当的校正图像，这可增加图像伪像。由于这个缘故，一对的存储操作W和初始化操作K仅被执行一次，由此，可以减小偏移变动的影响，以允许获取适当地反映曝光成像操作时的偏移的校正图像。但是，一对的存储操作W和初始化操作K需要被执行至少一次，从而使各行中的图像输出操作X的存储时间与各行中的校正图像输出操作F的存储时间等同。
图5B示出曝光成像准备时段长的情况下的成像装置100的操作。如果曝光成像准备时段比预定时间Tth长，那么在校正成像准备时段中，在曝光成像准备时段中执行的一对的存储操作W和初始化操作K被执行多于一次，或者，在本示例性实施例中被执行四次。如图4A所示，如果曝光成像时段比预定时间Tth长，那么FPD 104的偏移变动量小且稳定。出于这个原因，曝光成像操作和校正成像操作之间的间隔可增大。由于偏移量自身被减小，因此，由放射线照射导致的图像滞后的影响在曝光成像操作之后变为主导性的。成像装置100将一对的存储操作W和初始化操作K执行多于一次作为校正成像准备操作，以减小由放射线照射导致的图像滞后的影响。这使放射线照射之后的FPD 104中的偏移变动迅速地稳定，以允许在FPD 104仿真地返回到放射线照射之前的偏移状态之后执行校正成像操作。一对的存储操作W和初始化操作K的重复次数越大，则该效果越大。如图4A所示，曝光成像准备时段越长，则施加偏压Vs之后的偏移变动越稳定。因此，一对的存储操作W和初始化操作K的重复次数可增加到两次或更多次。根据曝光成像准备时段的长度，限定一对的存储操作W和初始化操作K的重复次数。放射线剂量越大，则由放射线照射导致的图像滞后的影响变得越大。可根据照射成像装置100的放射线的剂量以及曝光成像准备时段的长度，限定一对的存储操作W和初始化操作K的重复次数。如上所述，根据曝光成像准备时段的长度来确定一对的存储操作W和初始化操作 K的重复次数，并且，成像装置100执行操作，由此允许减少偏移变动的影响的校正成像。更具体而言，执行与将电力施加到FPD 104之后的偏移变动特性对应的校正成像，以使得能够进行适当的偏移校正。这允许不依赖于曝光成像准备时段的长度而获取图像伪像较少的放射线图像。在本示例性实施例中，使用PIN光电二极管作为光电转换元件，但是，也可使用金属-绝缘体-半导体类型(MIS型)光电传感器(photo sensor)。根据本发明第二示例性实施例的成像装置的框图和电路图与图1和图2所示的第一示例性实施例中的那些类似，因此这里省略其详细描述。在本示例性实施例中，当确定校正成像准备操作时，根据当在曝光成像准备时段中控制台111提供曝光请求信号时执行的操作以及曝光成像准备时段的长度，切换成像装置的随后的控制。更具体而言，在曝光成像准备时段和校正成像准备时段之间切换成像装置的操作。下面在曝光成像准备时段比预定时间Tth短的情况下使用静态图像模式作为例子参照图7至图IOC描述本示例性实施例的成像装置和整个成像系统的操作。如第一示例性实施例的情况那样，在步骤S701中，通过操作员操作控制台111将电力供给到FPD 104，以开始将偏压Vs施加到转换元件，并且，成像装置100在步骤S702中执行曝光成像准备操作。成像装置100执行曝光成像准备操作，直到在步骤S703中控制台111输出曝光请求信号为止。如果控制计算机108检测到控制台111在步骤S703中输出曝光请求信号，那么，在步骤S704中，控制计算机108记录输出曝光请求信号的定时，并且计算曝光成像准备时段的长度。在本示例性实施例中，曝光成像准备时段比预定时间Tth短，使得控制计算机108选择将一对的存储操作W和初始化操作K执行一次。在步骤S705的步骤S7051中，控制计算机108询问控制单元106当输出曝光请求信号时成像装置100是否处于初始化操作K中。在控制计算机108接收到信号“否(NO) ”、即成像装置100处于存储操作W中的信号的情况下，控制计算机108指示控制单元106以使得成像装置100执行下面在步骤S7055 中描述的成像装置操作A。在控制计算机108接收到信号“是(YEQ ”、即指示成像装置100处于初始化操作K 中的信号的情况下，控制计算机108在步骤S7052中询问控制单元106是否在输出曝光请求信号的时刻在关注区域内执行初始化操作。关注区域由操作员限定为放射线捕获中的捕获的图像面中的重要区域。在控制计算机108接收到信号“否”、即指示在关注区域外执行初始化操作的信号的情况下，控制计算机108指示控制单元106以使得成像装置100执行下面在步骤S7053 中描述的成像装置操作B。在控制计算机108接收到信号“是”、即指示在关注区域中执行初始化操作的信号的情况下，控制计算机108指示控制单元106以使得成像装置100执行下面在步骤S7054 中描述的成像装置操作C。例如，在具有观00行X^OO列的像素的放射线成像装置中，操作员将从第800行到第2000行的中心部分限定为关注区域。在成像装置100在输出曝光请求信号的时刻正执行存储操作W的情况下，成像装置100执行步骤S7055中的成像装置操作A。在成像装置100在输出曝光请求信号的时刻在第500行中正执行初始化操作K的情况下，成像装置100执行步骤S7053中的成像装置操作B。在成像装置100在输出曝光请求信号的时刻在第1500行中正执行初始化操作K 的情况下，成像装置100执行步骤S7054中的成像装置操作C。下面参照图8A至图8C描述成像装置操作A。如果在成像装置100正执行存储操作W时输出曝光请求信号，那么成像装置100中断存储操作W并且立即移换到曝光成像操作。在中断的存储操作w之后的曝光成像操作中，如第一示例性实施例的情况那样， 成像装置100执行存储操作W'和图像输出操作X，在该存储操作W'中，转换元件201根据照射成像装置100的放射线而产生电荷，在该图像输出操作X中，基于在存储操作ψ中产生的电荷来输出图像数据。在图8Β中示出图8Α所示的a-a'之间的时序图。在图8C中示出其中示出的b_b ‘ 之间的时序图。图8B和图8C仅示出驱动电路102施加到驱动布线Gl至G7的导通电压 Vcom的定时。紧接着曝光请求信号的输出之后中断存储操作W使得能够减少曝光延迟。曝光延迟指的是从通过操作员进行的曝光请求信号的输出到通过放射线产生装置110进行的实际的放射线照射所需要的时间。由于曝光延迟变为操作员由于对象的波动和运动而失去希望用来捕获图像的定时的大的因素，因此希望减少曝光延迟。跟在曝光成像操作之后，成像装置100将一对的存储操作W和初始化操作K执行一次作为校正成像准备操作。成像装置100进一步在一对的存储操作W和初始化操作K之后执行中断的存储操作W作为校正成像准备操作。
之后，如第一示例性实施例的情况那样，成像装置100执行存储操作W'和校正图像输出操作F作为校正成像操作，在该存储操作r中，转换元件201在不用放射线照射成像装置100的暗状态中产生电荷，在该校正图像输出操作F中，基于在存储操作W'中产生的电荷来输出暗图像数据。在校正成像操作之前的校正成像准备时段中执行长度基本上与中断的存储操作相同的存储操作W允许使用于执行图像输出操作X的存储操作的时间与用于执行校正图像输出操作F的存储操作的时间基本上相等。这允许用于偏移校正的最佳校正成像。下面参照图9A至图9C描述成像装置操作B。成像装置操作B指的是在输出曝光请求信号的时刻成像装置100在初始化操作K中正在由操作员限定的关注区域之外扫描的情况下的成像装置100的操作。在这种情况下，成像装置100在输出曝光请求信号的时刻中断初始化操作K，并且立即移换到曝光成像操作。更具体而言，在初始化操作K'之后，放射线产生装置110用放射线照射对象，并且，成像装置100执行存储操作W'和用于输出图像数据的图像输出操作 Xo在图9B中示出图9A所示的a-a'之间的时序图。在图9C中示出其中示出的b_b ‘ 之间的时序图。在图9B和图9C中，第三行到第五行被限定为关注区域。例示了在成像装置100正执行第二行中的初始化操作时输出曝光请求信号的情况。紧接着输出曝光请求信号之后中断初始化操作K允许减小曝光延迟。跟在曝光成像操作之后，成像装置100将一对的存储操作W和初始化操作K执行一次作为偏移初始化操作，并然后将一对的存储操作W和中断的初始化操作K'执行一次。之后，成像装置100执行校正成像操作。以上的操作使得能够获取适切地 (adequately)反映捕获曝光图像时的偏移状态的校正图像。中途中断初始化操作K可导致曝光图像上的图像台阶(st印)。在校正成像之前执行中断的初始化操作K'导致与曝光图像上类似的图像不均勻性也在校正图像上，使得可以通过偏移校正来校正图像台阶。下面参照图IOA至图IOC描述成像装置操作C。成像装置操作C指的是在输出曝光请求信号的时刻成像装置100在初始化操作K中正在由操作员限定的关注区域内扫描的情况下的成像装置100的操作。在这种情况下，即使输出曝光请求信号，成像装置100也继续初始化操作，并且执行所有的行中的初始化操作。在所有的行中完成初始化操作之后，成像装置100执行曝光成像操作。在图IOB中示出图IOA所示的a-a'之间的时序图。在图IOC中示出其中示出的 b-b'之间的时序图。在图IOB和图IOC中，第三行到第五行被限定为关注区域。例示了在成像装置100正执行第四行中的初始化操作时输出曝光请求信号的情况。成像装置操作C与成像装置操作B的不同在于在不中断初始化操作的情况下，在所有的行中执行初始化操作。如果在关注区域内中断初始化操作并且不通过成像装置操作 B中的成像方法校正曝光图像上的图像不均勻性，那么图像质量明显劣化。然后，执行成像方法，在该成像方法中，确定是否在输出曝光请求信号的时刻正在关注区域内执行初始化操作，并且，如果正在关注区域内执行初始化操作，那么初始化操作继续。换句话说，如果正在关注区域内执行初始化操作，那么执行几乎不导致图像不均勻性的操作。在本示例性实施例中，使用PIN光电二极管作为光电转换元件，但是，可以使用 MIS光电传感器。下面参照图11以及图12A和图12B描述本示例性实施例中的使用MIS光电传感器的成像装置100的操作。图11所示的检测单元101'使用MIS光电传感器作为转换元件。在使用MIS光电传感器的情况下，成像装置100将一组的存储操作W、刷新操作R和初始化操作K重复多于一次作为曝光成像准备操作。存储操作W和初始化操作K与第一示例性实施例中描述的那些类似。刷新操作R 被执行，以消除在转换元件601中产生并且残留于转换元件201'中的正电荷或负电荷中的任一种。在成像装置100的操作中，在除了刷新操作R以外的操作中将偏压Vsl施加到偏置布线Bs。这与第一示例性实施例中的偏压Vs对应。在刷新操作R时，将偏压Vs2施加到偏置布线Bs。偏压Vs2被设定，使得 Vsl-Vref > Vs2-VrefU这将偏置|VS2-Vref|施加到转换元件201'，以消除残留于转换元件中的电荷中的任一种。在行的基础上依次执行它，以刷新所有像素的转换元件。偏压返回偏压Vsl并且执行类似的操作，于是完成刷新操作R。如果在存储操作W和初始化操作K的中途输出曝光请求信号，那么成像装置100 以与本示例性实施例中的使用PIN光电二极管的成像装置类似的方式操作。但是，成像装置100将一组的存储操作W、刷新操作R和初始化操作K执行一次作为校正成像准备操作。如果在刷新操作R的中途输出曝光请求信号，那么成像装置100继续刷新操作，直到完成所有行中的刷新操作为止，并然后执行初始化操作K。在完成初始化操作K之后，成像装置100执行曝光成像操作。如上所述，成像装置 100将一组的存储操作W、刷新操作R和初始化操作K执行一次作为校正成像准备操作。之后，成像装置100执行校正成像操作。在本示例性实施例中，例示了曝光成像准备时段短的情况。但是，在曝光成像准备时段长的情况下，如第一示例性实施例中描述的那样，将偏移初始化操作执行多于一次。如上所述，根据在从控制台111提供曝光请求信号的时点处的成像装置100的操作模式来切换随后的成像方法，由此使得能够减少曝光延迟。在本示例性实施例中，使得能够实现与将电力施加到FPD 104之后的偏移变动对应的偏移校正，并且，可以实现曝光延迟的减小和与其对应的令人满意的偏移校正。也可通过执行以下的处理来实现本发明。以经由网络或各种存储介质将用于实现以上示例性实施例的功能的软件(程序)供给到系统或装置、并且导致系统或装置的计算机(或CPU或MPU)读取和执行程序的这样的方式来执行该处理。虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附的权利要求的范围要被赋予最宽的解释，以包含所有的修改、等同的结构和功能。
权利要求
1.一种成像装置，包括检测器，在检测器中，以矩阵形式布置各包含被配置为将放射线或光转换成电荷的转换元件的多个像素，其中，检测器执行用于输出与照射检测器的放射线或光对应的曝光图像数据的曝光成像操作、用于输出用于校正曝光图像数据的作为暗状态中的图像数据的校正图像数据的校正成像操作、在开始将偏置施加到转换元件与曝光成像操作之间的时间期间用于使转换元件的特性稳定的曝光成像准备操作、以及在曝光成像操作和校正成像操作之间包含用于使转换元件初始化的初始化操作的校正成像准备操作；校正单元，被配置为使用校正图像数据来校正曝光图像数据；以及控制单元，被配置为控制检测器的操作，其中，控制单元根据从曝光成像准备操作移换到曝光成像操作时的偏移变动量来确定初始化操作的次数，并且控制检测器的操作以基于确定的次数来执行初始化操作。
2.根据权利要求1的成像装置，其中，控制单元确定偏移变动量是否大于预定阈值，并且基于确定结果来确定初始化操作的次数。
3.根据权利要求2的成像装置，其中，在控制单元确定偏移变动量大于预定阈值的情况下，控制单元将初始化操作的次数确定为一次，并且控制检测器的操作以将初始化操作执行一次，并且，在控制单元确定偏移变动量等于或小于预定阈值的情况下，控制单元将初始化操作的次数确定为两次或更多次，并且控制检测器的操作以将初始化操作执行两次或更多次。
4.根据权利要求3的成像装置，其中，控制单元包含存储器，存储器存储包含预定阈值的用于确定的信息和用于确定检测器的操作的信息，以及其中，控制单元使用用于确定的信息来确定偏移变动量是否大于预定阈值，并且使用确定结果和用于确定检测器的操作的信息来确定初始化操作的次数。
5.根据权利要求4的成像装置，其中，用于确定的信息还包含作为从开始将偏置施加到转换元件所经过的时间与偏移变动量之间的特性的偏移变动特性，并且，控制单元测量曝光成像准备操作的时段长度，并且基于用于确定的信息和时段长度来确定偏移变动量是否大于预定阈值。
6.根据权利要求4的成像装置，其中，控制单元从在曝光成像准备操作中连续获取的两个偏移图像数据之间的差获取偏移变动量，并且将获取的偏移变动量与预定阈值相比较，以确定偏移变动量是否大于预定阈值。
7.根据权利要求4的成像装置，其中，用于确定检测器的操作的信息是查找表，查找表事先限定与偏移变动量和预定阈值的比较结果对应的初始化操作的次数。
8.根据权利要求1的成像装置，其中，各像素还包含开关元件，开关元件被配置为输出与电荷对应的电信号，其中，检测器包含其中布置有多个像素的检测单元、被配置为控制开关元件的导通状态以驱动检测单元的驱动电路、以及被配置为输出经由与开关元件连接的信号布线从检测单元输出的电信号作为图像数据的读取电路，其中，读取电路包含被配置为将信号布线复位的复位开关，以及其中，控制单元控制驱动电路和复位开关以使得检测器执行初始化操作。
9.根据权利要求1的成像装置，其中，曝光成像准备操作和校正成像准备操作包含不用放射线或光照射转换元件的暗状态中的存储操作以及初始化操作，以及其中，控制单元控制检测器的操作，使得如果在曝光成像准备操作期间提供曝光请求信号时的操作是存储操作则检测器中断存储操作，移换到曝光成像操作，并且在校正成像准备操作中的初始化操作和校正成像操作之间执行长度与被中断的存储操作基本上相同的存储操作。
10.根据权利要求9的成像装置，其中，当在检测器上设定关注区域时，控制单元控制检测器的操作，使得如果在曝光成像准备操作期间提供曝光请求信号时的操作是关注区域之外的初始化操作则检测器中断初始化操作，移换到曝光成像操作，并且在校正成像准备操作中的初始化操作和校正成像操作之间执行存储操作和被中断的初始化操作。
11.根据权利要求8的成像装置，还包括电源单元，电源单元包含被配置为经由开关元件将基准电压供给到转换元件的一个电极的基准电源和被配置为将偏压供给到转换元件的另一电极的偏置电源，其中，转换元件是MIS型光电传感器，其中，电源单元被配置为在用于消除残留于MIS型光电传感器中的正电荷和负电荷中的任一种的刷新操作中将与存储操作中的偏置不同的偏置供给到MIS型光电传感器，其中，曝光成像准备操作和校正成像准备操作依次包含存储操作、刷新操作和初始化操作，以及其中，控制单元控制检测器的操作，使得如果在曝光成像准备操作期间提供曝光请求信号时的操作是刷新操作，则检测器在完成刷新操作和初始化操作之后移换到曝光成像操作。
12.—种成像系统，包括根据权利要求1的成像装置；以及放射线产生装置，被配置为用放射线照射成像装置。
13.—种控制成像装置的方法，所述成像装置包括检测器，在检测器中，以矩阵形式布置各包含被配置为将放射线或光转换成电荷的转换元件的多个像素，并且检测器执行曝光成像操作和校正成像操作，曝光成像操作用于输出与照射检测器的放射线或光对应的曝光图像数据，校正成像操作用于输出用于校正曝光图像数据的作为暗状态中的图像数据的校正图像数据，成像装置控制检测器的操作，使得曝光图像数据通过使用校正图像数据被校正并被输出，所述方法包括在开始将偏置施加到转换元件与曝光成像操作之间的时间期间执行用于使转换元件的特性稳定的曝光成像准备操作；以及基于与从曝光成像准备操作变换到曝光成像操作时的转换元件的偏移变动量对应地确定的次数，在曝光成像操作和校正成像操作之间执行包含用于使转换元件初始化的初始化操作的校正成像准备操作。
全文摘要
本发明涉及成像装置、成像系统和成像装置的控制方法。成像装置包括其中以矩阵布置多个像素的检测器；各像素包含将放射线或光转换成电荷的转换元件。检测器执行用于输出曝光图像数据的曝光成像操作、用于输出校正图像数据的校正成像操作、以及在曝光成像操作和校正成像操作之间包含用于使转换元件初始化的初始化操作的校正成像准备操作。校正单元使用校正图像数据来校正曝光图像数据；并且，控制单元控制检测器的操作，使得检测器基于从曝光成像准备操作转变到曝光成像操作时的转换元件的偏移变动量来执行初始化操作。
文档编号A61B6/00GK102525493SQ201110284788
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月23日 优先权日2010年9月28日
发明者佐藤翔, 八木朋之, 岩下贵司, 横山啓吾, 竹中克郎, 远藤忠夫, 龟岛登志男 申请人:佳能株式会社