专利名称：图像拾取设备、图像拾取系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及图像拾取设备、图像拾取系统以及用于控制图像拾取设备的方法，并且更具体地涉及被用于静态图像拾取(诸如一般的图像拾取)和被用于运动图像拾取(诸如医疗中的荧光透视法(fluoroscopy))的放射线成像设备和放射线成像系统以及用于控制放射线成像设备的方法。
背景技术：
当前，正在使用采用平板检测器(在下文中称为“检测器”)的放射线成像设备作为用于使用X射线的非破坏性检查和医疗图像诊断的图像拾取设备。这种放射线成像设备被使用作为例如用于静态图像拾取(诸如一般的图像拾取)和运动图像拾取(诸如医疗图像诊断中的荧光透视法)的数字图像拾取设备。已知ー种间接转换检测器，在其中使用通过结合包含非晶硅的光电转换元件和将放射线转换成能由光电转换元件检测的波长带中的光的波长转换部件而获得的转换元件。还已知ー种直接转换检测器，在其中使用利用材料(诸如非晶的硒)将放射线直接转换成电荷的转换元件。在这种图像拾取设备中，由于由非晶半导体组成的转换元件中的悬挂键或缺陷可以用作陷阱能级，因此暗电流可能改变或者残像(lag)可能由于在过去的放射线或者光的施加而产生或改变。因此，存在获得的图像信号和图像拾取设备的特性改变的可能性。在美国专利申请公开No. 2008/0226031中，已经公开了如下的技术，在该技术中通过在携带关于被摄体的信息的放射线或光被辐射到检测器上之前将不携带关于被摄体的信息的光从分开准备的光源辐射到检测器上，从而抑制获得的图像信号和图像拾取设备的特性的变化。在美国专利申请公开No. 2008/0226031中公开的技术的情况下，需要在设备中设置光源和用于驱动光源的驱动单元。另外，为了使对获得的图像信号和检测器的特性的变化的影响均匀，从光源辐射的光必须以均匀的面内分布被辐射到检测器上。然而，为了使光源以均匀的面内分布辐射光，需要设置供应高操作电压的电源或者需要实现复杂的配置，这导致驱动单元和光源的尺寸的増大，由此使得难以将图像拾取设备的尺寸变薄和减小。另外，对光源的操作的控制(诸如对从光源辐射的光的亮度和面内分布的控制)由于光源的劣化而变得复杂，由此使得难以实现对图像拾取设备的操作的简单的控制。
发明内容
鉴于以上内容，本发明的ー个方面提供能够减小获得的图像信号和图像拾取设备的特性的变化并且可以用简单的方式控制其操作的轻薄的图像拾取设备、以及包括该图像拾取设备的图像拾取系统。根据本发明的ー个方面的一种图像拾取设备包括检测器，包括含有将放射线或光转换成电荷的多个转换元件的检测单元以及驱动检测单元以便从检测单元输出根据电荷的电信号的驱动电路，并且被配置为执行用于输出电信号的图像拾取操 作；以及温度控制单元，被配置为包括加热多个转换元件的加热部，并且在图像拾取操作开始之前，通过控制加热部使得加热部加热转换元件以便使得转换元件在图像拾取操作之前的温度比转换元件在图像拾取操作期间的温度高来控制转换元件的温度。根据本发明实施例，可以提供能够减小获得的图像信号和图像拾取设备的特性的变化并且可以用简单的方式控制其操作的轻薄的图像拾取设备、以及包括该图像拾取设备的图像拾取系统。从以下參考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
图I是根据本发明第一实施例的图像拾取系统的示意性的框图。图2是示出根据本发明第一实施例的图像拾取设备的示意性等效电路的示图。
图3A是示出根据本发明第一实施例的转换元件的暗电流的时间依赖性(timedependence)的特性图。图3B是示出根据本发明第一实施例的转换元件的残像量的时间依赖性的特性图。图4A到4C是根据本发明第一实施例的图像拾取设备的时序图。图5是示出根据本发明第一实施例的图像拾取系统的操作流程的流程图。图6A和图6B是示出根据本发明第二实施例的图像拾取设备的示意性等效电路的示图。图7是示出根据本发明第二实施例的转换元件的残像量的时间依赖性的特性图。图8A到8C是根据本发明第二实施例的图像拾取设备的时序图。图9A和图9B是示出根据本发明第三实施例的图像拾取系统的示意性框图。
具体实施例方式在下文中，将參考附图详细地描述本发明的实施例。在这里“放射线”包括作为由通过放射性衰变发出的粒子(包括光子)组成的射束的α射线、β射线、Υ射线等、以及具有相同或更高的能量的射束(诸如，X射线、粒子束和宇宙射线)。首先，为了描述本发明的第一不例性实施例的概念，将參考图3Α描述根据第一不例性实施例的转换元件的暗电流的特性，并且将參考图3Β描述转换元件的残像量的特性。图3Α和图3Β中的横轴表示的时间是从向转换元件供应电压以来逝去的时间。紧挨在供应电压之后的时刻与图3Α和图3Β的最左边部分对应。图3Α和图3Β中示出的推荐的电压是要向转换元件供应的电压的推荐值，并且推荐的操作温度是图像拾取操作中的转换元件的温度的推荐值。残像量是确定从检测器输出的电信号的质量和基于电信号的图像数据的质量的ー个指标。当基于在图像拾取操作中执行的放射线或光的施加的电信号影响下ー个图像拾取操作中输出的图像数据和电信号时，产生残像。在根据本实施例的转换元件中使用的下述的PIN型光电ニ极管中的残像的原因主要包括，由于相对于切换元件的时间常数的影响而引起的没有被输出的残留电信号、以及在由切换元件输出时产生的kTC噪声或分布噪声。残像具有残像随着向转换元件供应电压之后的时间而变化的特性(在下文中称为“变化特性”)，并且变化特性与转换元件的温度有夫。在这里“施加到转换元件的电压”指的是在转换元件的两个电极之间的电势差。在PIN型光电ニ极管的情况下，施加反向电压。首先，如图3A中所示出的，已经发现了，暗电流在刚刚向转换元件供应了电压之后较大，并且随着时间逝去变得更小，最終稳定在一定值处。另外，当转换元件的温度较高时，暗电流较大。如图3B中所示出的，已经发现了，残像量在刚刚向转换元件供应了电压之后也较大，并且随着时间逝去变得更小，最終稳定在一定值处。另外，当转换元件的温度较高时，残像量较小，并且残像量稳定在一定值处所花费的时间较短。这可以是由于当温度较高时暗电流较大并且因此由包括在转换元件内的晶体缺陷捕获的载流子的数量増大而出现的。因此，在较早的时间点，晶体缺陷被电荷填充并且残像量稳定。在其中残像量稳定的状态在下文中将被称为“稳定状态”。
通过在向检测器中的转换元件供应电压之后在图像拾取操作开始之前加热检测器，在向转换元件供应电压之后转换元件进入稳定状态所花费的时间变得更短。因此，可以缩短在已经开始供应电压之后在图像拾取操作开始之前被执行的图像拾取准备操作的时段。下面描述图像拾取操作和图像拾取准备操作。在检测器的加热中，如果温度变得比电压被施加到转换元件时的温度高并且比推荐的操作温度高10°c到20°C，这是足够的。这样做时，与具有光源的现有技术中的转换元件相比，可以用更小的功率消耗来获得相同的效果。这里，推荐的操作温度是推荐的用于输出具有合适的信噪(S/N)比的信号的检测器的温度，即，在5°C到35°C的推荐的操作温度范围中的期望的温度。检测器的温度分布可以通过利用检测器的外壳内的空气以及被用作各种支承部件的金属板和绝缘衬底来容易地控制。温度分布的控制比由光源执行的光的亮度或面内分布的控制容易。另外，由于相同的原因，因此与用于获得相同的效果的驱动单元和光源相比，用于加热检测器的単元的配置可以较小和较轻。因此，在本发明中，可以提供能够减小图像拾取设备的特性的变化并且可以用简单的方式控制其操作的轻薄的图像拾取设备、以及包括该图像拾取设备的图像拾取系统。接下来，将參考图I描述根据第一实施例的放射线成像系统。图I中示出的本发明中的放射线成像系统包括图像拾取设备100、控制计算机108、放射线控制设备109、放射线产生设备110、显示设备113和控制台114。图像拾取设备100包括平面检测器104，该平面检测器104具有检测单元101、驱动检测单元101的驱动电路102以及将从已经被驱动的检测单元101传送的电信号输出作为图像数据的读取电路103，该检测単元101具有将放射线或光转换成电信号的多个像素。图像拾取设备100还包括处理和输出来自平面检测器(检测器)104的图像数据的信号处理单元105、通过向每个组件供应控制信号来控制检测器104的操作的控制单元106以及向每个组件供应偏压的电源单元107。信号处理单元105从控制计算机108 (其将在稍后描述)接收控制信号，并且提供用于控制単元106的控制信号。在从控制计算机108接收到控制信号时，控制单元106控制驱动电路102、读取电路103、信号处理单元105和电源单元107中的至少任何ー个。电源单元107包括电源电路(诸如调整器)，该电源电路从未示出的外部电源或内部电池接收电压，并且向检测单元101、驱动电路102和读取电路103供应必需的电压。
控制计算机108使放射线产生设备110和图像拾取设备100同步，发送用于确定图像拾取设备100的状态的控制信号，并且执行用于校正、保存和显示来自图像拾取设备100的图像数据的图像处理。控制计算机108还基于来自控制台114的信息向放射线控制设备109发送用于确定施加放射线的条件的控制信号。控制计算机108可以基于来自控制台114的信息来获得在电源单元107开始向检测单元101供应电压之后开始图像拾取操作所花费的时间(在下文中称为“图像拾取开始时间”)。控制计算机108基于所获得的图像拾取开始时间来提供用于控制单元106的控制信号。放射线控制设备109从控制计算机108接收控制信号，并且控制用于从包括在放射线产生设备Iio内的放射源111施加放射线的操作以及放射线场限制机构112的操作。放射线场限制机构112具有改变一定的放射线场的功能，该一定的放射线场是检测器104中的检测单元101的向其施加放射线或根据放射线的光的区域。控制台114接收输入(诸如关于被摄体的信息和图像拾取条件)作为用于由控制计算机108执行的各种类型的控制的參数，并且向控制计算机108发送參数。显示设备113显示经受了控制计算机108中的 图像处理的图像数据。除了检测器104、信号处理单元105、控制单元106和电源单元107之外，根据本实施例的图像拾取设备100在其外壳119中还具有温度控制单元115。温度控制单元115包括加热检测单元101中的转换元件的加热部116、冷却检测单元101中的转换元件的冷却部117以及检测在检测单元101中的转换元件的温度的温度检测部118。温度控制单元115不必包括冷却部117以及温度检测部118，但是，考虑到检测单元101的像素的适当的温度控制，温度控制单元115可以包括冷却部117和温度检测部118。在开始向检测单元101中的转换元件供应电压之后在开始图像拾取操作之前，即，在开始图像拾取操作之前，温度控制单元115控制加热部116使得检测单元101被加热。这样做时，与不加热检测单元101的情况相比，使得在开始向转换元件供应电压之后转换元件进入稳定状态所花费的时间变得更短，由此缩短在开始供应电压之后在开始图像拾取操作之前执行的图像拾取准备操作的时段。在图像拾取操作中，如果温度比推荐的操作温度高，则由于过度的暗电流，S/N比可能是不足够的。在该情况下，当在开始图像拾取操作之前转换元件已经进入稳定状态时，温度控制单元115可以冷却检测单元101以便实现推荐的操作温度。更具体地说，温度控制単元115判断检测单元101中的转换元件是否已经进入稳定状态，并且如果已经判断了已经建立了稳定状态，则温度控制单元115控制冷却部117使得在图像拾取操作中检测单元101被冷却到实现推荐的操作温度。存储区120被包括在控制单元106内，并且预先存储关于转换元件的温度和建立稳定状态的时间的信息。接下来，将參考图2描述根据本发明第一实施例的图像拾取设备100。具有与图I中示出的那些相同的配置的组件被赋予相同的附图标记，并且因此省略了其详细描述。在图2中，为了描述的方便起见，示出了包括具有布置成m行和η列的像素的检测器的图像拾取设备。这里，m和η是大于或等于2的整数，但是实际的图像拾取设备具有多得多的像素。例如，17英寸的图像拾取设备具有布置成约2800行和2800列的像素。检测单元101具有布置成行和列的多个像素。每个像素具有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切换元件202。在本实施例中，主要由非晶硅组成的并且布置在绝缘衬底(诸如玻璃衬底)上的PIN型光电ニ极管被用作将辐射到转换元件上的光转换成电荷的光电转换元件。作为每个转换元件201，合适的是，使用具有将入射到光电转换元件的放射线入射侧的放射线转换成可以由光电转换元件检测的波长带中的光的波长转换部件的间接转换元件或者将放射线直接转换成电荷的直接转换元件。作为每个切換元件202，合适的是使用具有控制端子和两个主端子的晶体管，并且在本实施例中，使用薄膜晶体管(TFT)。各个转换元件201的一个电极电连接到各个切换元件202的两个主端子之一，并且另ー个电极通过公用的偏压线Bs电连接到偏压电源107a。在行方向上的多个切换元件(即，例如，切换元件Tll到Tin)的控制端子电连接到第一行中的同一个驱动线G1。驱动电路102以行为单位通过驱动线提供用于控制切換元件202的开/关状态的驱动信号。因此，通过使用驱动电路102以行为单位控制切換元件202的开/关状态，驱动电路102以行为单位扫描像素。列方向上的多个切换元件202(即，例如，切換元件Tll到Tml)的其它主端子电连接到第一列中的信号线Sigl。当切换器件202被闭合时，根据转换元件201的电荷的电信号通过信号线被输出到读取电路103。在列方向上布置的多个信号线Sigl到Sign将从多个像素输出的电信号彼此并行地发送到读取电路103。在读取电路103中，为每个信号线设置将与其它电信号并行地从检测単元101输出的电信号放大的放大电路207。每个放大电路207包括将输出电信号放大的积分放大器203、将来自积分放大器203的电信号放大的可变放大器204、对放大后的电信号进行米样和保持的采样保持电路205以及缓冲放大器206。积分放大器203具有将读取的电信号放大和输出的运算放大器、积分电容器和复位开关。积分放大器203可以通过改变积分电容器的值来改变放大系数。运算放大器的反相输入端子接收输出电信号，非反相输入端子接收来自基准电源107b的基准电压Vref,并且输出端子输出放大后的电信号。积分电容器被布置在运算放大器的反相输入端子和输出端子之间。为每个放大电路207设置采样保持电路205，并且采样保持电路205包括采样开关和采样电容器。读取电路103还具有将已经从放大电路207彼此并行地读取的电信号顺序地输出作为串行的图像信号的多路复用器208和在执行阻抗变换之后输出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由模数(A/D)转换器210转换为数字图像数据并且输出到图I中示出的信号处理单元105。由图I中示出的信号处理单元105处理的图像数据被输出到控制计算机108。驱动电路102根据从图I中示出的控制单元106输入的控制信号(D_CLK、OE或者DI0)，向每个驱动线输出驱动信号，该驱动信号具有用于使得切換元件202闭合的闭合电压Vcom或者用于使得切換元件202断开的断开电压Vss。因此，驱动电路102控制切換元件202的开/关状态并且驱动检测単元101。图I中示出的电源单元107包括偏压电源107a和用于图2中示出的放大电路207 的基准电源107b。偏压电源107a通过偏压线Bs向每个转换元件201的另ー个电极供应电压Vs。基准电源107b向每个运算放大器的非反相输入端子供应基准电压Vref。图I中示出的控制单元106通过信号处理单元105接收来自设备外部的控制计算机108等的控制信号，并且通过提供用于驱动电路102、电源单元107和读取电路103的各种控制信号来控制检测器104的操作。控制单元106通过提供用于驱动电路102的控制信号D-CLK、0E和DIO来控制驱动电路102的操作。这里，控制信号D-CLK是用于用作驱动电路的移位寄存器的移位时钟信号。控制信号DIO是由移位寄存器传送的脉冲，并且控制信号OE控制移位寄存器的输出端。控制单元106通过提供用于读取电路103的控制信号RC、SH和CLK来控制读取电路103的每个组件的操作。这里，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。接下来，将參考图4A 4C描述根据本实施例的图像拾取设备100的操作。图4A示意性地示出驱动图像拾取设备100的全体的定时。图4B示出图4A中的时段A-A'的细节。图4C示出图4A中的时段B-B^的细节。在图4A和图4B中，当已经在时间tl处向转换元件201供应电压Vs时，图像拾取设备100在图像拾取准备时段期间执行图像拾取准备操作。这里，图像拾取准备操作是在其中为了稳定由供应电压Vs引起的检测器104的特性的变化而执行初始化操作K至少ー次的操作。在本实施例中，初始化操作K被重复地执行多次。初始化操作K是用于通过向转换元件201施加作为蓄积操作之前的偏压的初始偏压来初始化转换元件201的操作。在 图4A中，ー对操作(即，初始化操作K和蓄积操作W)被重复地执行多次，以作为图像拾取准备操作。接下来，在检测器104的特性的变化被稳定的时间t3处，图像拾取设备100开始图像拾取操作。在从时间t3延伸到时间t5的图像拾取时段中的从时间t3到时间t4的时段期间，图像拾取设备100执行初始化操作K、蓄积操作W和图像输出操作X。在图像拾取操作中，蓄积操作W是在对应于为了使转换元件201产生电荷而施加放射线的时段中执行的操作。图像输出操作X是用于基于根据产生的电荷的电信号来输出图像数据的操作。在本实施例中，图像拾取操作中的蓄积操作W被执行持续与图像拾取准备操作中的蓄积操作W相同的时间段，但是本发明不限于此。考虑到缩短图像拾取准备操作的时段，图像拾取准备操作中的蓄积操作W的时段可以比图像拾取操作中的蓄积操作W的时段短。另外，在本实施例中，为了使转换元件201在不施加放射线的暗状态中产生电荷，蓄积操作W被再次执行持续与图像输出操作X之前的蓄积操作W相同的时间段，并且执行在其中基于蓄积操作W中产生的电荷输出暗图像数据的暗图像输出操作F。在暗图像输出操作F中，在图像拾取设备100中执行与图像输出操作X相同的操作。当在时间t5处完成图像拾取操作吋，图像拾取设备100再次开始图像拾取准备操作，并且继续图像拾取准备操作直到时间t6，在时间t6处开始下一个图像拾取操作。接下来，将參考图4B详细描述图像拾取准备操作。如图4B中所示出的，在初始化操作K中，控制单元106提供用于复位开关的控制信号RC以便使每个积分放大器203的积分电容器和信号线复位。接下来，在正在向姆个转换兀件201施加电压Vs的同时,驱动电路102向驱动线Gl施加闭合电压Vcom，由此使得第一行中的像素的开关元件Tll到T13闭合。根据切换元件202的该闭合状态，转换元件201被初始化。在这时候，由切换元件202输出转换兀件201的电荷作为电信号，但是由于在本实施例中控制信号SH和CLK不被输出并且采样保持电路205和后续的电路不被操作，因此根据电信号的数据不被从读取电路103输出。然后，当控制单元106再次输出控制信号RC以便使积分电容器和信号线复位吋，处理输出的电信号。然而，如果数据要被用于校正等，则控制信号SH和CLK可以被输出并且采样保持电路205和后续的电路可以用与将在稍后描述的图像输出操作和暗图像输出操作相同的方式被操作。因此通过控制切換元件202的开/关状态并且使转换元件201复位直到第m行来执行检测单元101的初始化操作K。在初始化操作K中，在闭合切换元件202的同时可以至少闭合复位开关，并且可以连续地执行复位。另外，初始化操作K中的闭合切换元件202的时间段可以比将在稍后描述的图像输出操作X中的闭合切换元件202的时间段短。另外，在初始化操作K中可以同时闭合多个切换元件202。在这种情况下，可以缩短完成整个初始化操作K所花费的时间，由此使得可以更早地稳定检测器104的特性的变化。要注意，在与包括在图像拾取准备操作之后执行的图像拾取操作内的图像输出操作X相同的时段中执行根据本实施例的初始化操作K。在蓄积操作W中，在正在向转换元件201施加电压Vs的同时向切换元件202施加断开电压Vss，并且因此所有像素的切换元件202断开。接下来，将參考图4C详细描述图像拾取操作。省略了上面已经描述的操作的描述。如图4C中所示出的，在图像输出操作中，控制单元106首先输出控制信号RC以便使积分电容器和信号线复位。接下来，驱动电路102向驱动线Gl施加闭合电压Vcom以便闭合第一行中的切换元件T11到TIn。因此，基于第一行中的转换元件S11到SIn中产生的电荷 的电信号被分别输出到信号线Sigl到Sign。由放大电路207中的可变放大器204和积分放大器203放大通过信号线Sigl到Sign彼此并行地输出的电信号。由放大电路207中的 通过控制信号SH操作的采样保持电路205保持放大后的电信号。在电信号被保持之后，控制単元106输出控制信号RC以便使积分放大器203的积分电容器和信号线复位。在复位之后，如同第一行一样地向第二行中的驱动线G2施加闭合电压Vcom，以便闭合第二行中的切换元件T21到T2n。在闭合第二行中的切换元件Τ21到Τ2η的同吋，多路复用器208根据控制信号CLK顺序地输出由采样保持电路205保持的电信号。已经被彼此并行地读取的来自第一行中的像素的电信号被转换为串行的图像信号并且输出，并且随后由A/D转换器210转换为与一行对应的图像数据并且输出。通过以行为单位(即从第一行到第m行)执行上述操作，从图像拾取设备100输出与一个帧对应的图像数据。另ー方面，在暗图像输出操作F中，由图像拾取设备100在不施加放射线的暗状态中执行与图像输出操作X相同的操作。在本实施例中，当在时间tl处开始向像素的转换元件201供应电压Vs时，控制单元106控制温度控制单元115中的加热部116，使得加热部116加热检测单元101的像素以便将像素的温度从Ts增大到Ti。通过加热部116的加热被执行持续从时间tl到时间t3的时段中的至少一部分。作为加热部116，合适的是使用加热和循环外壳119内的空气的组件或者通过与机械地保持其上设置有转换元件201的绝缘衬底的且其导热性高的金属板热接触来执行加热的组件。控制单元106可以控制温度控制单元115中的冷却部117使得在时间t3 (在其处完成图像拾取准备操作并且开始图像拾取操作)之前像素的温度从Ti降低到推荐的操作温度Tx。在本实施例中，温度控制单元115控制冷却部117使得冷却部117在时间t2处开始冷却像素以便将温度从Ti降低到推荐的操作温度Tx。作为冷却部117，合适的是使用通过将空气排放到外部来循环外壳119内的空气的组件或者通过与金属板或者绝缘衬底热接触来执行冷却的组件。检测单元101的像素的温度可以通过由温度检测部118执行的检测来被监视，并且控制単元106可以根据由温度检测部118检测的像素的温度来至少控制加热部116或冷却部117。此外，如果在监视特性是否已经进入稳定状态期间判断检测单元101中的转换元件201的特性已经进入稳定状态，则控制単元106可以控制驱动电路102、读取电路103和冷却部117使得开始图像拾取操作。用于执行监视和进行判断的判断单元可以被包括在控制单元106或者控制计算机108内。在用于监视和判断是否已经建立稳定状态的方法中，与在图4C中示出的图像拾取操作中一祥，在图4B中示出的图像拾取准备操作中为读取电路103提供控制信号SH和CLK，并且监视从检测器104输出的图像数据。然后可以将图像数据与一定的阈值进行比较，以便进行判断。在该情况下，为了便于监视，多路复用器208可以从多个列同时输出信号，或者可以增大缓冲放大器206和积分放大器203的放大系数，由此扩大(expand)从检测器104获得的信号。另外，为了提高监视的精确度，图像拾取准备操作中的初始化操作K和蓄积操作W的时段可以比图像拾取操作中的初始化操作K和蓄积操作W的时段短。这是因为，这样做时，可以缩短在图像拾取准备操作中获得图像数据的周期，由此缩短判断的周期。另ー方面，预先测量建立稳定状态的时间和温度，并且将关于建立稳定状态的时间和转换元件201的温度的信息存储在包括在控制单元106内的存储区120中。然后判断单元可以基于由温度控制单元115控制的转换元件201在图像拾取准备操作中的温度、从由温度控制单元115开始温度控制以来逝去的时间以及存储在存储区120中的信息来判断是否已经建立稳定状态。更具体地说，将温度通过控制而达到一定值的时间与存储在存储区120中的在一定温度处建立稳定状态的时间进行比较，并且如果已经逝去了建立稳定状态的时间，则判断已经建立稳定状 态。这里，建立稳定状态的时间可以通过使用计时器测量图像数据变得比一定的阈值小的时间来确定，或者可以基于为通过其已经获得图像数据的操作提供的控制信号来确定。存储区120可以被包括在控制计算机108内。这些不限于本实施例，并且可以被应用于本发明的其它实施例。接下来，将參考图5描述根据本实施例的图像拾取系统的操作流程。在图像拾取系统的主电源被接通之后，控制单元106根据来自控制计算机108的请求来控制电源単元107，使得向检测单元101供应电压Vs。然后控制单元106控制检测器104使得检测器104执行图像拾取准备操作。接下来，温度控制单元115中的加热部116加热检测单元101，并且温度控制单元115执行温度控制使得检测单元101达到期望的温度。然后判断检测单元101中的转换元件201是否已经进入稳定状态，并且如果判断还没有建立稳定状态，则继续温度控制。另ー方面，如果判断已经建立稳定状态，则控制単元106控制温度控制单元115使得冷却部117冷却检测单元101以达到推荐的操作温度，并且温度控制单元115执行温度控制使得检测单元101达到期望的温度。检测单元101的温度由温度检测部118监视。如果检测単元101没有达到推荐的操作温度，则控制単元106判断冷却没有完成，并且继续由温度控制单元115的温度控制。当检测单元101已经达到推荐的操作温度时，控制单元106判断冷却已经完成，并且继续图像拾取准备操作，等待施加放射线的请求。如果没有施加放射线的请求(否)，则控制単元106控制检测器104使得继续图像拾取准备操作。如果存在施加放射线的请求(是)，则控制単元106控制检测器104使得执行图像拾取操作。当图像拾取操作已经完成时，如果存在结束ー系列操作的请求(是)，则控制单元106控制每个组件使得操作結束。如果没有结束一系列操作的请求(否)，则控制単元106控制检测器104使得检测器104再次执行图像拾取准备操作。第二实施例接下来，将參考图6A和图6B描述根据本发明第二实施例的图像拾取设备。具有与图2中示出的根据第一实施例的那些相同的配置的组件被赋予相同的附图标记，并且因此省略了其详细描述。虽然为了描述的方便起见与图2中一样在图6A中示出了包括具有布置成3行和3列的像素的检测器的图像拾取设备，但是实际的图像拾取设备具有多得多的像素。要注意，图6B示出了一个像素的示意性等效电路。在根据第一实施例的检测单元101中，PIN型光电ニ极管被用于转换元件201 ;然而，在根据本实施例的检测单元101'中，在转换元件601中使用金属绝缘体半导体(MIS)光电转换元件作为MIS转换元件。另外，在第一实施例中，转换元件201的另ー个电极通过公用的偏压线Bs电连接到偏压电源107a。另ー方面，在本实施例中，转换元件601的另ー个电极通过公用的偏压线Bs电连接到偏压电源107a'。偏压电源107a'具有如下的配置，即利用该配置，除了电压Vs之外，还可以向转换元件601的另ー个电极供应用于刷新转换元件601的电压Vr。
如图6B中所示出的，在转换元件601中，半导体层604被设置在第一电极602与第二电极606之间，并且绝缘层603被设置在第一电极602与半导体层604之间。另外,杂质半导体层605被设置在半导体层604与第二电极606之间。第二电极606通过偏压线Bs电连接到偏压电源107a'。如同转换元件201—祥，当已经从偏压电源107a'向第二电极606供应电压Vs并且已经通过切换元件202向第一电极602供应基准电压Vref时，每个转换元件601执行蓄积操作W。当已经通过偏压电源107a'向第二电极606供应用于刷新的电压Vr时,通过偏压Vr-Vref来刷新转换元件601。在该刷新中，已经在MIS转换元件的半导体层604中产生并且已经由于电子空穴对不能通过杂质半导体层605而被蓄积在半导体层604与绝缘层603之间的电子空穴对的电子或者空穴被向第二电极606移动并且消失。稍后将详细描述刷新。接下来，将參考图7描述根据本发明第二实施例的转换元件601的残像量的时间依赖性。根据第二实施例的转换元件601的暗电流的时间依赖性基本上与图3A示出的时间依赖性相同，并且因此省略了其详细描述。如图7中所示出的，残像量在刚刚向转换元件601供应了电压之后较大，并且随着时间逝去变得更小，最終稳定在一定值处。在MIS转换元件的情况下，除了第一实施例中描述的原因之外，还有下面的原因。在MIS转换元件中，通过暗电流等产生的电子空穴对的电子或者空穴被蓄积在半导体层604与绝缘层603之间，并且在半导体层604与绝缘层603之间的界面的电势Va根据从向转换元件601供应电压以来逝去的时间而变化。由于电势Va变化，因此施加到半导体层604的电压也变化。因此，在MIS转换元件的情况下，灵敏度根据从向转换元件601供应电压以来逝去的时间而变化。这在下文中将被称为“灵敏度变化”。如果在灵敏度变化期间执行图像拾取操作，则通过施加的放射线或者光产生的电子空穴对的电子或者空穴被蓄积在已经向其施加放射线或者光的像素的MIS转换元件的半导体层604与绝缘层603之间，并且因此电势Va显著地变化。另ー方面，在既不向其施加放射线又不向其施加光的像素的MIS转换元件中，由通过放射线或者光产生的电子空穴对引起的电势Va的变化不发生。因此，在已经向其施加放射线或者光的像素与既没有向其施加放射线又没有向其施加光的像素之间存在MIS转换元件的灵敏度方面的差別。该灵敏度方面的差别表现为下ー个图像拾取操作中获得的图像数据中的残像。尤其在蓄积在半导体层604与绝缘层603之间的电子空穴对的电子或者空穴的通过刷新操作而消失的数量较小时，残像是显著的。
另ー方面，当在流逝了足够的时间之后足够数量的通过暗电流等产生的电子空穴对的电子或者空穴被蓄积在半导体层604与绝缘层603之间时，根据从电压被施加到转换元件601以来逝去的时间，电势Va稳定在期望值处。当电势Va已经稳定时，通过图像拾取操作产生的灵敏度方面的差别变得较小，并且灵敏度变化稳定，由此将转换元件601的灵敏度稳定在期望值处。这将被称为“稳定状态”。在稳定状态中，通过刷新操作抑制了由施加光或者放射线引起的电势Va的变化。也就是说，抑制了由施加光或者放射线引起的转换元件601的灵敏度变化，并且因此由灵敏度变化引起的残像量变得较小。因此，如图7中所示出的，残像量在刚刚向转换元件601施加了电压之后较大，并且随着时间逝去变得更小，最终在稳定状态中稳定在一定值处。还如图7中示出的，转换元件601的温度越高，由灵敏度变化引起的残像量稳定在一定值处所花费的时间越短。这是因为，随着温度变得更高，暗电流増大，并且因此通过暗电流产生的电子空穴对的数量増大。因此，在半导体层604与绝缘层603之间蓄积的电子空穴对的电子或者空穴的数量増大，并且电势Va更早稳定在期望值处。
接下来，将參考图8A 8C描述根据本实施例的图像拾取设备的操作。图8A示意性地示出图像拾取设备的全体的驱动定吋。图8B示出图8A中的时段A-A'的细节。图8C示出图8A中的时段B-B'的细节。与图4A到4C中示出的根据第一实施例的那些相同的操作被赋予相同的符号，并且因此省略了其详细描述。根据第一实施例的图像拾取准备操作是在其中重复地执行一对初始化操作K和蓄积操作W多次的操作。然而，根据本实施例的图像拾取准备操作是在其中重复地执行刷新操作R、初始化操作K和蓄积操作W之间的组合多次的操作。这里，刷新操作R是用于将已经在MIS转换元件的半导体层604中产生并且已经由于电子空穴对不能通过杂质半导体层605而被蓄积在半导体层604与绝缘层603之间的电子空穴对的电子或者空穴向第二电极606移动和用于使该电子或者空穴消失的操作。另外，根据第一实施例的图像拾取操作是在其中依次执行初始化操作K、蓄积操作W、图像输出操作X、初始化操作K、蓄积操作W和暗图像输出操作F的操作。然而，根据本实施例的图像拾取操作是在其中在每个初始化操作K之前还包括刷新操作R的操作。在刷新操作R中，首先，将用于刷新的电压Vr通过偏压线Bs施加到第二电极604。接下来，通过闭合每个切換元件202来将基准电压Vref施加到第一电极602，并且通过偏压Vr-Vref来刷新转换元件601。以行为单位顺序地刷新多个转换元件601，并且当所有切換元件202已经被断开时所有转换元件601的刷新結束。其后，通过偏压线Bs向每个转换元件601的第二电极606供应电压Vs，并且通过闭合每个切換元件202向第一电极602供应基准电压Vref，以便向每个转换元件601供应偏压Vs-Vref。通过断开所有切換元件202，所有转换元件601已经进入在其中图像拾取操作是可能的偏压状态时，刷新操作結束。接下来，为了初始化转换元件601并且稳定隐含的输出而执行初始化操作K。然后过程进行到蓄积操作W。在本实施例中，同样，与第一实施例中一祥，可以提供能够减小图像拾取设备的特性的变化并且可以用简单的方式控制其操作的轻薄的图像拾取设备、以及包括该图像拾取设备的图像拾取系统。第三实施例接下来，将參考图9A描述根据本发明第三实施例的图像拾取设备。具有与图I中示出的根据第一实施例的那些相同的配置的组件被赋予相同的附图标记，并且因此省略了其详细描述。根据第一实施例的图像拾取设备100具有如下的配置，在该配置中，在外壳119内除了检测器104、信号处理单元105、控制单元106和电源单元107之外还包括温度控制单元115。另ー方面，如图9A中所示出的，在根据本实施例的图像拾取设备10(V的情况下，温度控制单元115'被设置在外壳119外部。也就是说，加热部116'通过加热外壳119来加热检测単元101，冷却部117'通过冷却外壳119来冷却检测单元101，并且温度检测部118'通过检测外壳119的温度来检测检测单元101的温度。这里，加热部116'可以被设置在外壳119的在放射线入射侧的与检测单元101对应的部分中。在外壳119的该部分中，使用其放射线的透射率和导热性高的碳衬底，并且因此该部分适于实现到检测单元101的均匀的热传导。通过使用这种配置，与第一实施例相比，可以将图像拾取设备的尺寸变薄和减小。根据本实施例的每个判断和控制由控制计算机108通过控制単元106执行，但是图像拾取设备100'和温度控制单元115'的操作与根据第一实施例的图像拾取设备100和温度控制单元115的操作相同。温度控制单元115'被例如设置在卧式成像系统中的保持被摄体的床中或者在立式成像系统中的保持图像拾取设备10(V的机构中。存储区120被包括在控制计算机108内。接下来，将參考图9B描述根据本实施例的图像拾取系统的应用的示例。具有与图I中示出的根据第一实施例的那些相同的配置的组件被赋予相同的附图标记，并且因此省略了其详细描述。图9B示出了使用图像拾取系统100'作为用于医生的流动的放射线图像拾取系统901的系统的示例。虽然未示出，但是控制计算机108、放射线控制设备109和温度控制单元115被包括在流动的放射线图像拾取系统901内。流动的放射线图像拾取系统901还具有放射线产生设备110和控制台114。另外，为了能够移动，流动的放射线图像拾取系统901具有轮902和903以及操纵柄904。流动的放射线图像拾取系统901还具有能够保持图像拾取设备10(V的保持单元905。在保持单元905中，温度控制单元115'和包括在温度控制单元115'内的温度检测部118'以与图像拾取设备100'接触的方式被设置。图像拾取设备100'具有使得图像拾取设备100'能够由保持単元905保持并且在要执行图像拾取操作时能够从保持単元905中移走的配置。另ー方面，在要执行图像拾取准备操作吋，图像拾取设备100'由保持単元905保持，并且根据第一和第二实施例的温度检测和温度控制可以由在保持単元905中设置的温度控制单元115'执行。本发明的每个实施例可以例如通过包括在控制单元106内的计算机或者通过控制计算机108执行程序来实现。另夕卜，用于将程序供应给计算机的装置(即，例如，其上记录有程序的计算机可读的记录介质(诸如压缩光盘只读存储器(CD-ROM))或者发送程序的传输介质(诸如因特网))可以被应用作为本发明的实施例。上述程序可以被应用作为本发明的实施例。程序、记录介质、传输介质和程序产品被包括在本发明的范围内。可以通过结合第一到第三实施例容易想到的发明也被包括在本发明的范围内。虽然已经參考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等 同的结构与功能。
权利要求
1.一种图像拾取设备，包括 检测器，被配置为包括含有将放射线或光转换成电荷的多个转换元件的检测单元和驱动所述检测单元以便从所述检测单元输出根据电荷的电信号的驱动电路，并且被配置为执行用于输出电信号的图像拾取操作；以及 温度控制单元，被配置为包括加热多个转换元件的加热部，并且在所述图像拾取操作开始之前，通过如下操作来控制所述转换元件的温度控制所述加热部以使得所述加热部加热所述转换元件，以便使得所述转换元件在所述图像拾取操作之前的温度比所述转换元件在所述图像拾取操作期间的温度高。
2.根据权利要求I所述的图像拾取设备，还包括 电源单元，被配置为向所述转换元件供应电压；以及 控制单元，被配置为控制所述驱动电路和所述电源单元以使得所述检测器执行所述图像拾取操作以及在所述电源単元开始供应电压之后在所述图像拾取操作开始之前被执行的图像拾取准备操作， 其中所述温度控制单元控制所述加热部以使得所述加热部在正在执行图像拾取准备操作的时段的期间加热所述转换元件。
3.根据权利要求I所述的图像拾取设备， 其中所述温度控制单元还包括冷却部，所述冷却部在所述图像拾取操作开始之前冷却由所述加热部加热的所述转换元件。
4.根据权利要求3所述的图像拾取设备， 其中所述温度控制单元还包括温度检测部，所述温度检测部检测转换元件的温度，以及 其中所述控制単元根据由所述温度检测部检测的所述转换元件的温度至少控制所述加热部或者所述冷却部。
5.根据权利要求I所述的图像拾取设备，还包括 判断単元，被配置为确定所述转换元件是否已经进入稳定状态。
6.根据权利要求5所述的图像拾取设备，还包括 存储单元，被配置为存储关于所述转换元件的温度和建立稳定状态的时间的信息。
其中所述判断単元基于由所述温度控制单元控制的所述转换元件的温度、从由所述温度控制单元开始温度控制以来逝去的时间以及存储在所述存储単元中的信息来确定所述转换元件是否已经进入稳定状态。
7.一种图像拾取系统，包括 根据权利要求I所述的图像拾取设备；以及 控制计算机，被配置为向控制单元发送控制信号。
8.根据权利要求7所述的图像拾取系统， 其中所述图像拾取设备具有在其中至少包括检测器的外壳，以及 其中所述温度控制单元被设置在所述外壳外部。
9.根据权利要求8所述的图像拾取系统，还包括 保持単元，被配置为保持所述图像拾取设备， 其中所述温度控制单元被设置在所述保持単元中。
10.一种用于控制图像拾取设备的方法，所述图像拾取设备包括检测器，所述检测器包括含有将放射线或光转换成电荷的多个转换元件的检测单元和驱动所述检测单元以便从所述检测单元输出根据电荷的电信号的驱动电路，所述方法包括如下的步骤 执行用于输出电信号的图像拾取操作；以及 在所述图像拾取操作开始之前加热多个转换元件，以便使得所述转换元件在所述图像拾取操作开始之前的温度比所述转换元件在所述图像拾取操作期间的温度高。
全文摘要
本发明涉及图像拾取设备、图像拾取系统及其控制方法。该图像拾取设备包括检测器，包括具有多个在其中包括转换元件的像素的检测单元以及驱动检测单元的驱动电路，并且执行用于输出电信号的图像拾取操作；以及温度控制单元，包括加热转换元件的加热部，并且在图像拾取操作开始之前，通过控制加热部使得加热部加热转换元件以便使得转换元件在图像拾取操作开始之前的温度比转换元件在图像拾取操作期间的温度高来控制转换元件的温度。
文档编号A61B6/00GK102688047SQ201210078530
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月23日 优先权日2011年3月24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