放射线摄像设备及其控制方法、以及控制系统的制作方法
【专利说明】放射线摄像设备及其控制方法、以及控制系统
[0001](本申请是申请日为2011年11月29日，申请号为201110391805.X，发明名称为“放射线摄像设备和放射线摄像设备的控制方法”的申请的分案申请。)
技术领域
[0002]本发明涉及一种放射线摄像设备及其控制方法、以及控制系统。
【背景技术】
[0003]近年来，已知有使用包括传感器(以下称为像素)的二维阵列的传感器阵列的平板型传感器的放射线摄像设备，其中，由用于将放射线转换成信号电荷(电信号)的转换元件和诸如TFT等的用于将电信号传送至外部的开关元件构成各传感器。对于转换元件使用在玻璃基板上形成的非晶硅或多晶硅薄膜。通常，这类放射线摄像设备通过使用诸如TFT等的开关元件进行矩阵驱动将通过转换元件转换后的信号电荷传送给读取设备，从而进行读取操作。
[0004]在施加放射线时，传感器阵列上的各转换元件直接或间接地生成信号。在基于间接生成信号的系统的传感器中，各像素的转换元件检测通过荧光体转换后的可见光，而不是直接检测放射线。在基于直接系统的传感器或基于间接系统的传感器中，即使在没有施加放射线的情况下，各像素也不合期望地生成一些信号。将这类信号称为暗电流。暗电流在阵列上的各个像素上具有不同特性，并且随着传感器的温度变化或随着时间变化。
[0005]各像素在施加放射线时以与未施加放射线时相同的方式生成暗电流。因此，可以通过计算施加放射线时来自各像素的信号与来自未施加放射线照射的各像素的信号之间的差，去除暗电流对图像的影响(日本特开2002-369084号公报(以下称为文献I))。也就是说，该技术分别获取在施加放射线的情况下通过扫描传感器阵列所获得的图像(以下称为放射线图像)和在未施加放射线的情况下通过扫描传感器阵列所获得的图像(以下称为暗图像)。然后，该技术通过在这些图像中相应像素之间进行减法处理来获得被摄体的图像。注意，为了防止由于如上所述的暗电流特性本身的变化而发生去除残差，优选获取在时间上相互接近的放射线图像和暗图像。
[0006]将参考图1和2说明一般放射线摄像设备中的摄像程序。当用户通过按下用于进行摄像的手动开关向设备输入摄像触发时，设备首先对传感器阵列进行初始化操作(Si)。在这种情况下，设备清除在摄像之前累积在传感器中的暗电流，并且进行调整以使得传感器适当进行光电转换。在进行用于顺次接通传感器阵列上的各行上的TFT的扫描操作方面，初始化操作中的暗电流的清除与图像的读取是相似的。然而，该操作不进行A/D转换。因此，在这种情况下，不会生成图像数据。
[0007]在完成初始化操作时，设备断开传感器阵列上的所有TFT，以使得像素各自独立地准备进行光电转换。在这种情况下，将该状态称为累积状态(S2)。当设置传感器阵列处于累积状态时，设备利用放射线照射被摄体(S7)。这使得传感器阵列上的各个像素将透过被摄体的放射线的灰度级信息转换成电荷。将该电荷累积在各像素中，直到随后的读取/扫描为止。此时，独立于放射线/电荷转换，各像素生成了上述暗电流。结果，将图像和暗电流的和累积在各像素中。
[0008]基于各种因素判断结束施加放射线。简单地，当经过了预先设置的照射时间时，设备结束施加放射线。设计更好的系统以使得被称为光电定时器的放射线测量设备在到达传感器的放射线的总剂量达到特定值时，停止施加放射线。在任何系统中，当用户表达他/她想要停止施加放射线的意图(例如，释放曝光开关)时，设备最优先接受该意图。如上所述，尽管不可能事先确定什么时候结束施加放射线，但是当满足上述条件时，设备结束施加放射线。
[0009]在完成施加放射线时，设备立即从传感器阵列读取信号(在S2所储存的电荷)
(53)。在读取操作中，设备接通传感器阵列上各行上的TFT，以采样和保持传送给各个列信号线的电荷信号并进行A/D转换，从而获得与各行上的像素相对应的数字数据。另外，对接通了 TFT的行顺次扫描将从整个二维传感器阵列获得数字数据。
[0010]在这种情况下，如上所述，在施加放射线之后通过读取操作所获得的图像数据、即图2中示出的放射线图像10是放射线的半色调信息和来自阵列的各个像素的暗电流的和。注意，在施加放射线之后立即从传感器阵列读取信号，这有效地降低了图像中暗电流的比例并减少了后面所述的减法处理中的残差。该操作还有利于缩短将图像呈现给用户之前的延迟时间。
[0011]尽管在至此为止的步骤中获取了放射线图像，但处理进入获取暗图像的步骤以从放射线图像去除暗电流成分。设备通过紧接在读取放射线图像之后再次进行初始化操作
(54)来开始暗图像获取。在再次进行初始化操作时，再次设置传感器阵列处于累积状态
(55)。该累积状态的目的是从传感器阵列获取暗图像。因此，设备不施加放射线。设备控制暗图像获取的累积状态的持续时间，使其等于“放射线图像拍摄中的累积状态(S2)的持续时间”。注意，在放射线图像拍摄中，累积状态的持续时间并非预先已知，而是现场确定，然而，暗图像拍摄的累积时间在开始累积状态时将会被确定。
[0012]当经过了预定累积时间时，设备从传感器阵列读取信号(S6)。所使用的读取方法是与读取放射线图像所使用的方法相同的方法。将在此所获得的图像称为暗图像11 (图2) ο设备在至此为止的步骤中已获取放射线图像10和暗图像11。如上所述，放射线图像10上所重叠的暗电流成分与暗图像11几乎一致。因此，为获得最终的拍摄图像12，从放射线图像10减去暗图像11。专利文献I中说明了上述摄像程序。
[0013]在上述情况下，设备在放射线图像获取步骤之后立即执行暗图像获取步骤，以使得用于放射线图像的累积时间和用于暗图像的累积时间相一致，并且设置最小必需累积时间。根据传感器阵列的特性和基于计算的校正，不必要使累积时间相一致。在这种情况下，可以使用下面的方法，在该方法中，将暗图像获取步骤设置在除放射线图像获取步骤之后以外的任何位置。
[0014]例如，提出了一种以下面的步骤进行的摄像程序。首先，设备在等待状态下周期性并重复地获取暗图像，将所获取的暗图像写入存储器中，并且更新过去的暗图像。因此，在暗图像存储器中始终存在最新的暗图像。当用户通过例如按下用于执行摄像的手动开关向设备输入摄像触发时，设备执行放射线图像获取步骤。在获得拍摄图像时，设备从放射线图像减去暗图像。此时，根据需要，设备基于计算校正暗图像。
[0015]一些设备通过组合这些方法获得两种类型的拍摄图像。也就是说，该设备通过使用在等待状态下所获取的暗图像来获得用于直接显示的拍摄图像，并且通过使用在获取放射线图像之后所获取的暗图像来获得高质量拍摄图像。在一些情况下，在这类设备中，用于直接显示的拍摄图像的分辨率不同于高质量拍摄图像的分辨率。
[0016]用于放射线摄像的传感器阵列必须具有几乎等于被摄体的大小的物理大小。例如，针对拍摄人体所设计的传感器阵列具有约40CmX40Cm的大小。当从外部向该大小的阵列配线施加磁场时，阵列配线本身作为灵敏的磁场传感器来工作。
[0017]向周围环境发射可变磁场的典型源是用于房屋设施的AC电源配线。当AC电源电流在电源配线中流动时，在配线周围生成AC磁场。越靠近电源配线，在空间所生成的磁场越强。另外，从配线接收电力的装置的功耗越大，所生成的磁场越强。结果，当将运载大量电力的电源配线置于摄像设备附近时，可能将在阵列的读取操作期间横穿传感器阵列的磁场的变化重叠在图像上，结果产生伪影。下面将参考图3和4说明该操作。
[0018]如上所述，当获得拍摄图像时，设备获取放射线图像和暗图像，并且使它们相减。设备通过进行初始化、累积和读取获取各图像。在这些操作中，在不进行放大和A/D转换的情况下进行初始化和累积，因此磁场对图像没有任何影响。与此相反，在读取操作中，设备接通传感器阵列的各行上的TFT，以采样并保持传送给各个列信号线的电荷信号。此时，当横穿传感器阵列的磁场变化时，在信号线中生成电动势，结果导致所采样并保持的值之间的差。在设备顺次扫描各个行时，该现象连续出现。结果，扫描期间的磁场的变化显现为图像上的条纹图案。
[0019]这类条纹图案被重叠在放射线图像20和暗图像21两者上，如图4所示。如果这两个图像上的条纹图案处于相同相位，现有减法处理使它们相互抵消，结果在拍摄图像上不会有条纹图案。然而，如果如图3中的S3和S6所表示的读取开始时刻一样，在环境磁场的波动周期的异相位开始读取操作，则放射线图像和暗图像上的条纹图案相互移位。如果条纹图案处于相反相位，则减法处理会增强条纹图案。结果，增强的条纹图案在拍摄图像上显现为伪影。另外，在这两个图像之间，根据相位差剩余作为残差的条纹图案。结果，通过使用暗图像21校正放射线图像20将获得拍摄图像22。
[0020]在一般放射线摄像设备中，放射线图像和暗图像上重叠的条纹图案展现什么种类的相位差，这完全是偶然的。这是因为，由于在摄像操作期间确定用于拍摄放射线图像的累积时间，所以不可能预先确定用于放射线图像的读取操作和用于暗图像的读取操作之间的时间差。
【发明内容】
[0021]本发明的实施例提供一种可以有效去除由环境磁场的影响而引起的伪影的放射线摄像设备和其控制方法。
[0022]根据本发明的一个方面，提供一种放射线摄像设备，用于与生成放射线的放射线生成设备和