專利名稱：圖像拾取設備、圖像拾取系統(tǒng)及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像拾取設備、圖像拾取系統(tǒng)以及用于控制圖像拾取設備的方法，并且更具體地涉及被用于靜態(tài)圖像拾取(諸如一般的圖像拾取)和被用于運動圖像拾取(諸如醫(yī)療中的熒光透視法(fluoroscopy))的放射線成像設備和放射線成像系統(tǒng)以及用于控制放射線成像設備的方法。
背景技術：
當前，正在使用采用平板檢測器(在下文中稱為“檢測器”)的放射線成像設備作為用于使用X射線的非破壞性檢查和醫(yī)療圖像診斷的圖像拾取設備。這種放射線成像設備被使用作為例如用于靜態(tài)圖像拾取(諸如一般的圖像拾取)和運動圖像拾取(諸如醫(yī)療圖像診斷中的熒光透視法)的數(shù)字圖像拾取設備。已知ー種間接轉換檢測器，在其中使用通過結合包含非晶硅的光電轉換元件和將放射線轉換成能由光電轉換元件檢測的波長帶中的光的波長轉換部件而獲得的轉換元件。還已知ー種直接轉換檢測器，在其中使用利用材料(諸如非晶的硒)將放射線直接轉換成電荷的轉換元件。在這種圖像拾取設備中，由于由非晶半導體組成的轉換元件中的懸掛鍵或缺陷可以用作陷阱能級，因此暗電流可能改變或者殘像(lag)可能由于在過去的放射線或者光的施加而產生或改變。因此，存在獲得的圖像信號和圖像拾取設備的特性改變的可能性。在美國專利申請公開No. 2008/0226031中，已經(jīng)公開了如下的技術，在該技術中通過在攜帶關于被攝體的信息的放射線或光被輻射到檢測器上之前將不攜帶關于被攝體的信息的光從分開準備的光源輻射到檢測器上，從而抑制獲得的圖像信號和圖像拾取設備的特性的變化。在美國專利申請公開No. 2008/0226031中公開的技術的情況下，需要在設備中設置光源和用于驅動光源的驅動單元。另外，為了使對獲得的圖像信號和檢測器的特性的變化的影響均勻，從光源輻射的光必須以均勻的面內分布被輻射到檢測器上。然而，為了使光源以均勻的面內分布輻射光，需要設置供應高操作電壓的電源或者需要實現(xiàn)復雜的配置，這導致驅動單元和光源的尺寸的増大，由此使得難以將圖像拾取設備的尺寸變薄和減小。另外，對光源的操作的控制(諸如對從光源輻射的光的亮度和面內分布的控制)由于光源的劣化而變得復雜，由此使得難以實現(xiàn)對圖像拾取設備的操作的簡單的控制。

發(fā)明內容
鑒于以上內容，本發(fā)明的ー個方面提供能夠減小獲得的圖像信號和圖像拾取設備的特性的變化并且可以用簡單的方式控制其操作的輕薄的圖像拾取設備、以及包括該圖像拾取設備的圖像拾取系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面的一種圖像拾取設備包括檢測器，包括含有將放射線或光轉換成電荷的多個轉換元件的檢測單元以及驅動檢測單元以便從檢測單元輸出根據(jù)電荷的電信號的驅動電路，并且被配置為執(zhí)行用于輸出電信號的圖像拾取操 作；以及溫度控制單元，被配置為包括加熱多個轉換元件的加熱部，并且在圖像拾取操作開始之前，通過控制加熱部使得加熱部加熱轉換元件以便使得轉換元件在圖像拾取操作之前的溫度比轉換元件在圖像拾取操作期間的溫度高來控制轉換元件的溫度。根據(jù)本發(fā)明實施例，可以提供能夠減小獲得的圖像信號和圖像拾取設備的特性的變化并且可以用簡單的方式控制其操作的輕薄的圖像拾取設備、以及包括該圖像拾取設備的圖像拾取系統(tǒng)。從以下參考附圖的示例性實施例的描述中本發(fā)明更多的特征將變得清晰。


圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取系統(tǒng)的示意性的框圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取設備的示意性等效電路的示圖。
圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的轉換元件的暗電流的時間依賴性(timedependence)的特性圖。圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的轉換元件的殘像量的時間依賴性的特性圖。圖4A到4C是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取設備的時序圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取系統(tǒng)的操作流程的流程圖。圖6A和圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取設備的示意性等效電路的示圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的轉換元件的殘像量的時間依賴性的特性圖。圖8A到8C是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取設備的時序圖。圖9A和圖9B是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖像拾取系統(tǒng)的示意性框圖。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。在這里“放射線”包括作為由通過放射性衰變發(fā)出的粒子(包括光子)組成的射束的α射線、β射線、Υ射線等、以及具有相同或更高的能量的射束(諸如，X射線、粒子束和宇宙射線)。首先，為了描述本發(fā)明的第一不例性實施例的概念，將參考圖3Α描述根據(jù)第一不例性實施例的轉換元件的暗電流的特性，并且將參考圖3Β描述轉換元件的殘像量的特性。圖3Α和圖3Β中的橫軸表示的時間是從向轉換元件供應電壓以來逝去的時間。緊挨在供應電壓之后的時刻與圖3Α和圖3Β的最左邊部分對應。圖3Α和圖3Β中示出的推薦的電壓是要向轉換元件供應的電壓的推薦值，并且推薦的操作溫度是圖像拾取操作中的轉換元件的溫度的推薦值。殘像量是確定從檢測器輸出的電信號的質量和基于電信號的圖像數(shù)據(jù)的質量的ー個指標。當基于在圖像拾取操作中執(zhí)行的放射線或光的施加的電信號影響下ー個圖像拾取操作中輸出的圖像數(shù)據(jù)和電信號時，產生殘像。在根據(jù)本實施例的轉換元件中使用的下述的PIN型光電ニ極管中的殘像的原因主要包括，由于相對于切換元件的時間常數(shù)的影響而引起的沒有被輸出的殘留電信號、以及在由切換元件輸出時產生的kTC噪聲或分布噪聲。殘像具有殘像隨著向轉換元件供應電壓之后的時間而變化的特性(在下文中稱為“變化特性”)，并且變化特性與轉換元件的溫度有夫。在這里“施加到轉換元件的電壓”指的是在轉換元件的兩個電極之間的電勢差。在PIN型光電ニ極管的情況下，施加反向電壓。首先，如圖3A中所示出的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，暗電流在剛剛向轉換元件供應了電壓之后較大，并且隨著時間逝去變得更小，最終穩(wěn)定在一定值處。另外，當轉換元件的溫度較高時，暗電流較大。如圖3B中所示出的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，殘像量在剛剛向轉換元件供應了電壓之后也較大，并且隨著時間逝去變得更小，最終穩(wěn)定在一定值處。另外，當轉換元件的溫度較高時，殘像量較小，并且殘像量穩(wěn)定在一定值處所花費的時間較短。這可以是由于當溫度較高時暗電流較大并且因此由包括在轉換元件內的晶體缺陷捕獲的載流子的數(shù)量増大而出現(xiàn)的。因此，在較早的時間點，晶體缺陷被電荷填充并且殘像量穩(wěn)定。在其中殘像量穩(wěn)定的狀態(tài)在下文中將被稱為“穩(wěn)定狀態(tài)”。
通過在向檢測器中的轉換元件供應電壓之后在圖像拾取操作開始之前加熱檢測器，在向轉換元件供應電壓之后轉換元件進入穩(wěn)定狀態(tài)所花費的時間變得更短。因此，可以縮短在已經(jīng)開始供應電壓之后在圖像拾取操作開始之前被執(zhí)行的圖像拾取準備操作的時段。下面描述圖像拾取操作和圖像拾取準備操作。在檢測器的加熱中，如果溫度變得比電壓被施加到轉換元件時的溫度高并且比推薦的操作溫度高10°c到20°C，這是足夠的。這樣做時，與具有光源的現(xiàn)有技術中的轉換元件相比，可以用更小的功率消耗來獲得相同的效果。這里，推薦的操作溫度是推薦的用于輸出具有合適的信噪(S/N)比的信號的檢測器的溫度，即，在5°C到35°C的推薦的操作溫度范圍中的期望的溫度。檢測器的溫度分布可以通過利用檢測器的外殼內的空氣以及被用作各種支承部件的金屬板和絕緣襯底來容易地控制。溫度分布的控制比由光源執(zhí)行的光的亮度或面內分布的控制容易。另外，由于相同的原因，因此與用于獲得相同的效果的驅動單元和光源相比，用于加熱檢測器的単元的配置可以較小和較輕。因此，在本發(fā)明中，可以提供能夠減小圖像拾取設備的特性的變化并且可以用簡單的方式控制其操作的輕薄的圖像拾取設備、以及包括該圖像拾取設備的圖像拾取系統(tǒng)。接下來，將參考圖I描述根據(jù)第一實施例的放射線成像系統(tǒng)。圖I中示出的本發(fā)明中的放射線成像系統(tǒng)包括圖像拾取設備100、控制計算機108、放射線控制設備109、放射線產生設備110、顯示設備113和控制臺114。圖像拾取設備100包括平面檢測器104，該平面檢測器104具有檢測單元101、驅動檢測單元101的驅動電路102以及將從已經(jīng)被驅動的檢測單元101傳送的電信號輸出作為圖像數(shù)據(jù)的讀取電路103，該檢測単元101具有將放射線或光轉換成電信號的多個像素。圖像拾取設備100還包括處理和輸出來自平面檢測器(檢測器)104的圖像數(shù)據(jù)的信號處理單元105、通過向每個組件供應控制信號來控制檢測器104的操作的控制單元106以及向每個組件供應偏壓的電源單元107。信號處理單元105從控制計算機108 (其將在稍后描述)接收控制信號，并且提供用于控制単元106的控制信號。在從控制計算機108接收到控制信號時，控制單元106控制驅動電路102、讀取電路103、信號處理單元105和電源單元107中的至少任何ー個。電源單元107包括電源電路(諸如調整器)，該電源電路從未示出的外部電源或內部電池接收電壓，并且向檢測單元101、驅動電路102和讀取電路103供應必需的電壓。
控制計算機108使放射線產生設備110和圖像拾取設備100同步，發(fā)送用于確定圖像拾取設備100的狀態(tài)的控制信號，并且執(zhí)行用于校正、保存和顯示來自圖像拾取設備100的圖像數(shù)據(jù)的圖像處理?？刂朴嬎銠C108還基于來自控制臺114的信息向放射線控制設備109發(fā)送用于確定施加放射線的條件的控制信號。控制計算機108可以基于來自控制臺114的信息來獲得在電源單元107開始向檢測單元101供應電壓之后開始圖像拾取操作所花費的時間(在下文中稱為“圖像拾取開始時間”)?？刂朴嬎銠C108基于所獲得的圖像拾取開始時間來提供用于控制單元106的控制信號。放射線控制設備109從控制計算機108接收控制信號，并且控制用于從包括在放射線產生設備Iio內的放射源111施加放射線的操作以及放射線場限制機構112的操作。放射線場限制機構112具有改變一定的放射線場的功能，該一定的放射線場是檢測器104中的檢測單元101的向其施加放射線或根據(jù)放射線的光的區(qū)域。控制臺114接收輸入(諸如關于被攝體的信息和圖像拾取條件)作為用于由控制計算機108執(zhí)行的各種類型的控制的參數(shù)，并且向控制計算機108發(fā)送參數(shù)。顯示設備113顯示經(jīng)受了控制計算機108中的 圖像處理的圖像數(shù)據(jù)。除了檢測器104、信號處理單元105、控制單元106和電源單元107之外，根據(jù)本實施例的圖像拾取設備100在其外殼119中還具有溫度控制單元115。溫度控制單元115包括加熱檢測單元101中的轉換元件的加熱部116、冷卻檢測單元101中的轉換元件的冷卻部117以及檢測在檢測單元101中的轉換元件的溫度的溫度檢測部118。溫度控制單元115不必包括冷卻部117以及溫度檢測部118，但是，考慮到檢測單元101的像素的適當?shù)臏囟瓤刂疲瑴囟瓤刂茊卧?15可以包括冷卻部117和溫度檢測部118。在開始向檢測單元101中的轉換元件供應電壓之后在開始圖像拾取操作之前，即，在開始圖像拾取操作之前，溫度控制單元115控制加熱部116使得檢測單元101被加熱。這樣做時，與不加熱檢測單元101的情況相比，使得在開始向轉換元件供應電壓之后轉換元件進入穩(wěn)定狀態(tài)所花費的時間變得更短，由此縮短在開始供應電壓之后在開始圖像拾取操作之前執(zhí)行的圖像拾取準備操作的時段。在圖像拾取操作中，如果溫度比推薦的操作溫度高，則由于過度的暗電流，S/N比可能是不足夠的。在該情況下，當在開始圖像拾取操作之前轉換元件已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài)時，溫度控制單元115可以冷卻檢測單元101以便實現(xiàn)推薦的操作溫度。更具體地說，溫度控制単元115判斷檢測單元101中的轉換元件是否已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài)，并且如果已經(jīng)判斷了已經(jīng)建立了穩(wěn)定狀態(tài)，則溫度控制單元115控制冷卻部117使得在圖像拾取操作中檢測單元101被冷卻到實現(xiàn)推薦的操作溫度。存儲區(qū)120被包括在控制單元106內，并且預先存儲關于轉換元件的溫度和建立穩(wěn)定狀態(tài)的時間的信息。接下來，將參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取設備100。具有與圖I中示出的那些相同的配置的組件被賦予相同的附圖標記，并且因此省略了其詳細描述。在圖2中，為了描述的方便起見，示出了包括具有布置成m行和η列的像素的檢測器的圖像拾取設備。這里，m和η是大于或等于2的整數(shù)，但是實際的圖像拾取設備具有多得多的像素。例如，17英寸的圖像拾取設備具有布置成約2800行和2800列的像素。檢測單元101具有布置成行和列的多個像素。每個像素具有將放射線或光轉換成電荷的轉換元件201和輸出根據(jù)電荷的電信號的切換元件202。在本實施例中，主要由非晶硅組成的并且布置在絕緣襯底(諸如玻璃襯底)上的PIN型光電ニ極管被用作將輻射到轉換元件上的光轉換成電荷的光電轉換元件。作為每個轉換元件201，合適的是，使用具有將入射到光電轉換元件的放射線入射側的放射線轉換成可以由光電轉換元件檢測的波長帶中的光的波長轉換部件的間接轉換元件或者將放射線直接轉換成電荷的直接轉換元件。作為每個切換元件202，合適的是使用具有控制端子和兩個主端子的晶體管，并且在本實施例中，使用薄膜晶體管(TFT)。各個轉換元件201的一個電極電連接到各個切換元件202的兩個主端子之一，并且另ー個電極通過公用的偏壓線Bs電連接到偏壓電源107a。在行方向上的多個切換元件(即，例如，切換元件Tll到Tin)的控制端子電連接到第一行中的同一個驅動線G1。驅動電路102以行為單位通過驅動線提供用于控制切換元件202的開/關狀態(tài)的驅動信號。因此，通過使用驅動電路102以行為單位控制切換元件202的開/關狀態(tài)，驅動電路102以行為單位掃描像素。列方向上的多個切換元件202(即，例如，切換元件Tll到Tml)的其它主端子電連接到第一列中的信號線Sigl。當切換器件202被閉合時，根據(jù)轉換元件201的電荷的電信號通過信號線被輸出到讀取電路103。在列方向上布置的多個信號線Sigl到Sign將從多個像素輸出的電信號彼此并行地發(fā)送到讀取電路103。在讀取電路103中，為每個信號線設置將與其它電信號并行地從檢測単元101輸出的電信號放大的放大電路207。每個放大電路207包括將輸出電信號放大的積分放大器203、將來自積分放大器203的電信號放大的可變放大器204、對放大后的電信號進行米樣和保持的采樣保持電路205以及緩沖放大器206。積分放大器203具有將讀取的電信號放大和輸出的運算放大器、積分電容器和復位開關。積分放大器203可以通過改變積分電容器的值來改變放大系數(shù)。運算放大器的反相輸入端子接收輸出電信號，非反相輸入端子接收來自基準電源107b的基準電壓Vref,并且輸出端子輸出放大后的電信號。積分電容器被布置在運算放大器的反相輸入端子和輸出端子之間。為每個放大電路207設置采樣保持電路205，并且采樣保持電路205包括采樣開關和采樣電容器。讀取電路103還具有將已經(jīng)從放大電路207彼此并行地讀取的電信號順序地輸出作為串行的圖像信號的多路復用器208和在執(zhí)行阻抗變換之后輸出圖像信號的緩沖放大器209。作為從緩沖放大器209輸出的模擬電信號的圖像信號Vout由模數(shù)(A/D)轉換器210轉換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并且輸出到圖I中示出的信號處理單元105。由圖I中示出的信號處理單元105處理的圖像數(shù)據(jù)被輸出到控制計算機108。驅動電路102根據(jù)從圖I中示出的控制單元106輸入的控制信號(D_CLK、OE或者DI0)，向每個驅動線輸出驅動信號，該驅動信號具有用于使得切換元件202閉合的閉合電壓Vcom或者用于使得切換元件202斷開的斷開電壓Vss。因此，驅動電路102控制切換元件202的開/關狀態(tài)并且驅動檢測単元101。圖I中示出的電源單元107包括偏壓電源107a和用于圖2中示出的放大電路207 的基準電源107b。偏壓電源107a通過偏壓線Bs向每個轉換元件201的另ー個電極供應電壓Vs。基準電源107b向每個運算放大器的非反相輸入端子供應基準電壓Vref。圖I中示出的控制單元106通過信號處理單元105接收來自設備外部的控制計算機108等的控制信號，并且通過提供用于驅動電路102、電源單元107和讀取電路103的各種控制信號來控制檢測器104的操作?？刂茊卧?06通過提供用于驅動電路102的控制信號D-CLK、0E和DIO來控制驅動電路102的操作。這里，控制信號D-CLK是用于用作驅動電路的移位寄存器的移位時鐘信號?？刂菩盘朌IO是由移位寄存器傳送的脈沖，并且控制信號OE控制移位寄存器的輸出端?？刂茊卧?06通過提供用于讀取電路103的控制信號RC、SH和CLK來控制讀取電路103的每個組件的操作。這里，控制信號RC控制積分放大器203的復位開關的操作，控制信號SH控制采樣保持電路205的操作，并且控制信號CLK控制多路復用器208的操作。接下來，將參考圖4A 4C描述根據(jù)本實施例的圖像拾取設備100的操作。圖4A示意性地示出驅動圖像拾取設備100的全體的定時。圖4B示出圖4A中的時段A-A'的細節(jié)。圖4C示出圖4A中的時段B-B^的細節(jié)。在圖4A和圖4B中，當已經(jīng)在時間tl處向轉換元件201供應電壓Vs時，圖像拾取設備100在圖像拾取準備時段期間執(zhí)行圖像拾取準備操作。這里，圖像拾取準備操作是在其中為了穩(wěn)定由供應電壓Vs引起的檢測器104的特性的變化而執(zhí)行初始化操作K至少ー次的操作。在本實施例中，初始化操作K被重復地執(zhí)行多次。初始化操作K是用于通過向轉換元件201施加作為蓄積操作之前的偏壓的初始偏壓來初始化轉換元件201的操作。在 圖4A中，ー對操作(即，初始化操作K和蓄積操作W)被重復地執(zhí)行多次，以作為圖像拾取準備操作。接下來，在檢測器104的特性的變化被穩(wěn)定的時間t3處，圖像拾取設備100開始圖像拾取操作。在從時間t3延伸到時間t5的圖像拾取時段中的從時間t3到時間t4的時段期間，圖像拾取設備100執(zhí)行初始化操作K、蓄積操作W和圖像輸出操作X。在圖像拾取操作中，蓄積操作W是在對應于為了使轉換元件201產生電荷而施加放射線的時段中執(zhí)行的操作。圖像輸出操作X是用于基于根據(jù)產生的電荷的電信號來輸出圖像數(shù)據(jù)的操作。在本實施例中，圖像拾取操作中的蓄積操作W被執(zhí)行持續(xù)與圖像拾取準備操作中的蓄積操作W相同的時間段，但是本發(fā)明不限于此?？紤]到縮短圖像拾取準備操作的時段，圖像拾取準備操作中的蓄積操作W的時段可以比圖像拾取操作中的蓄積操作W的時段短。另外，在本實施例中，為了使轉換元件201在不施加放射線的暗狀態(tài)中產生電荷，蓄積操作W被再次執(zhí)行持續(xù)與圖像輸出操作X之前的蓄積操作W相同的時間段，并且執(zhí)行在其中基于蓄積操作W中產生的電荷輸出暗圖像數(shù)據(jù)的暗圖像輸出操作F。在暗圖像輸出操作F中，在圖像拾取設備100中執(zhí)行與圖像輸出操作X相同的操作。當在時間t5處完成圖像拾取操作吋，圖像拾取設備100再次開始圖像拾取準備操作，并且繼續(xù)圖像拾取準備操作直到時間t6，在時間t6處開始下一個圖像拾取操作。接下來，將參考圖4B詳細描述圖像拾取準備操作。如圖4B中所示出的，在初始化操作K中，控制單元106提供用于復位開關的控制信號RC以便使每個積分放大器203的積分電容器和信號線復位。接下來，在正在向姆個轉換兀件201施加電壓Vs的同時,驅動電路102向驅動線Gl施加閉合電壓Vcom，由此使得第一行中的像素的開關元件Tll到T13閉合。根據(jù)切換元件202的該閉合狀態(tài)，轉換元件201被初始化。在這時候，由切換元件202輸出轉換兀件201的電荷作為電信號，但是由于在本實施例中控制信號SH和CLK不被輸出并且采樣保持電路205和后續(xù)的電路不被操作，因此根據(jù)電信號的數(shù)據(jù)不被從讀取電路103輸出。然后，當控制單元106再次輸出控制信號RC以便使積分電容器和信號線復位吋，處理輸出的電信號。然而，如果數(shù)據(jù)要被用于校正等，則控制信號SH和CLK可以被輸出并且采樣保持電路205和后續(xù)的電路可以用與將在稍后描述的圖像輸出操作和暗圖像輸出操作相同的方式被操作。因此通過控制切換元件202的開/關狀態(tài)并且使轉換元件201復位直到第m行來執(zhí)行檢測單元101的初始化操作K。在初始化操作K中，在閉合切換元件202的同時可以至少閉合復位開關，并且可以連續(xù)地執(zhí)行復位。另外，初始化操作K中的閉合切換元件202的時間段可以比將在稍后描述的圖像輸出操作X中的閉合切換元件202的時間段短。另外，在初始化操作K中可以同時閉合多個切換元件202。在這種情況下，可以縮短完成整個初始化操作K所花費的時間，由此使得可以更早地穩(wěn)定檢測器104的特性的變化。要注意，在與包括在圖像拾取準備操作之后執(zhí)行的圖像拾取操作內的圖像輸出操作X相同的時段中執(zhí)行根據(jù)本實施例的初始化操作K。在蓄積操作W中，在正在向轉換元件201施加電壓Vs的同時向切換元件202施加斷開電壓Vss，并且因此所有像素的切換元件202斷開。接下來，將參考圖4C詳細描述圖像拾取操作。省略了上面已經(jīng)描述的操作的描述。如圖4C中所示出的，在圖像輸出操作中，控制單元106首先輸出控制信號RC以便使積分電容器和信號線復位。接下來，驅動電路102向驅動線Gl施加閉合電壓Vcom以便閉合第一行中的切換元件T11到TIn。因此，基于第一行中的轉換元件S11到SIn中產生的電荷 的電信號被分別輸出到信號線Sigl到Sign。由放大電路207中的可變放大器204和積分放大器203放大通過信號線Sigl到Sign彼此并行地輸出的電信號。由放大電路207中的 通過控制信號SH操作的采樣保持電路205保持放大后的電信號。在電信號被保持之后，控制単元106輸出控制信號RC以便使積分放大器203的積分電容器和信號線復位。在復位之后，如同第一行一樣地向第二行中的驅動線G2施加閉合電壓Vcom，以便閉合第二行中的切換元件T21到T2n。在閉合第二行中的切換元件Τ21到Τ2η的同吋，多路復用器208根據(jù)控制信號CLK順序地輸出由采樣保持電路205保持的電信號。已經(jīng)被彼此并行地讀取的來自第一行中的像素的電信號被轉換為串行的圖像信號并且輸出，并且隨后由A/D轉換器210轉換為與一行對應的圖像數(shù)據(jù)并且輸出。通過以行為單位(即從第一行到第m行)執(zhí)行上述操作，從圖像拾取設備100輸出與一個幀對應的圖像數(shù)據(jù)。另ー方面，在暗圖像輸出操作F中，由圖像拾取設備100在不施加放射線的暗狀態(tài)中執(zhí)行與圖像輸出操作X相同的操作。在本實施例中，當在時間tl處開始向像素的轉換元件201供應電壓Vs時，控制單元106控制溫度控制單元115中的加熱部116，使得加熱部116加熱檢測單元101的像素以便將像素的溫度從Ts增大到Ti。通過加熱部116的加熱被執(zhí)行持續(xù)從時間tl到時間t3的時段中的至少一部分。作為加熱部116，合適的是使用加熱和循環(huán)外殼119內的空氣的組件或者通過與機械地保持其上設置有轉換元件201的絕緣襯底的且其導熱性高的金屬板熱接觸來執(zhí)行加熱的組件。控制單元106可以控制溫度控制單元115中的冷卻部117使得在時間t3 (在其處完成圖像拾取準備操作并且開始圖像拾取操作)之前像素的溫度從Ti降低到推薦的操作溫度Tx。在本實施例中，溫度控制單元115控制冷卻部117使得冷卻部117在時間t2處開始冷卻像素以便將溫度從Ti降低到推薦的操作溫度Tx。作為冷卻部117，合適的是使用通過將空氣排放到外部來循環(huán)外殼119內的空氣的組件或者通過與金屬板或者絕緣襯底熱接觸來執(zhí)行冷卻的組件。檢測單元101的像素的溫度可以通過由溫度檢測部118執(zhí)行的檢測來被監(jiān)視，并且控制単元106可以根據(jù)由溫度檢測部118檢測的像素的溫度來至少控制加熱部116或冷卻部117。此外，如果在監(jiān)視特性是否已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài)期間判斷檢測單元101中的轉換元件201的特性已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài)，則控制単元106可以控制驅動電路102、讀取電路103和冷卻部117使得開始圖像拾取操作。用于執(zhí)行監(jiān)視和進行判斷的判斷單元可以被包括在控制單元106或者控制計算機108內。在用于監(jiān)視和判斷是否已經(jīng)建立穩(wěn)定狀態(tài)的方法中，與在圖4C中示出的圖像拾取操作中一祥，在圖4B中示出的圖像拾取準備操作中為讀取電路103提供控制信號SH和CLK，并且監(jiān)視從檢測器104輸出的圖像數(shù)據(jù)。然后可以將圖像數(shù)據(jù)與一定的閾值進行比較，以便進行判斷。在該情況下，為了便于監(jiān)視，多路復用器208可以從多個列同時輸出信號，或者可以增大緩沖放大器206和積分放大器203的放大系數(shù)，由此擴大(expand)從檢測器104獲得的信號。另外，為了提高監(jiān)視的精確度，圖像拾取準備操作中的初始化操作K和蓄積操作W的時段可以比圖像拾取操作中的初始化操作K和蓄積操作W的時段短。這是因為，這樣做時，可以縮短在圖像拾取準備操作中獲得圖像數(shù)據(jù)的周期，由此縮短判斷的周期。另ー方面，預先測量建立穩(wěn)定狀態(tài)的時間和溫度，并且將關于建立穩(wěn)定狀態(tài)的時間和轉換元件201的溫度的信息存儲在包括在控制單元106內的存儲區(qū)120中。然后判斷單元可以基于由溫度控制單元115控制的轉換元件201在圖像拾取準備操作中的溫度、從由溫度控制單元115開始溫度控制以來逝去的時間以及存儲在存儲區(qū)120中的信息來判斷是否已經(jīng)建立穩(wěn)定狀態(tài)。更具體地說，將溫度通過控制而達到一定值的時間與存儲在存儲區(qū)120中的在一定溫度處建立穩(wěn)定狀態(tài)的時間進行比較，并且如果已經(jīng)逝去了建立穩(wěn)定狀態(tài)的時間，則判斷已經(jīng)建立穩(wěn)定狀 態(tài)。這里，建立穩(wěn)定狀態(tài)的時間可以通過使用計時器測量圖像數(shù)據(jù)變得比一定的閾值小的時間來確定，或者可以基于為通過其已經(jīng)獲得圖像數(shù)據(jù)的操作提供的控制信號來確定。存儲區(qū)120可以被包括在控制計算機108內。這些不限于本實施例，并且可以被應用于本發(fā)明的其它實施例。接下來，將參考圖5描述根據(jù)本實施例的圖像拾取系統(tǒng)的操作流程。在圖像拾取系統(tǒng)的主電源被接通之后，控制單元106根據(jù)來自控制計算機108的請求來控制電源単元107，使得向檢測單元101供應電壓Vs。然后控制單元106控制檢測器104使得檢測器104執(zhí)行圖像拾取準備操作。接下來，溫度控制單元115中的加熱部116加熱檢測單元101，并且溫度控制單元115執(zhí)行溫度控制使得檢測單元101達到期望的溫度。然后判斷檢測單元101中的轉換元件201是否已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài)，并且如果判斷還沒有建立穩(wěn)定狀態(tài)，則繼續(xù)溫度控制。另ー方面，如果判斷已經(jīng)建立穩(wěn)定狀態(tài)，則控制単元106控制溫度控制單元115使得冷卻部117冷卻檢測單元101以達到推薦的操作溫度，并且溫度控制單元115執(zhí)行溫度控制使得檢測單元101達到期望的溫度。檢測單元101的溫度由溫度檢測部118監(jiān)視。如果檢測単元101沒有達到推薦的操作溫度，則控制単元106判斷冷卻沒有完成，并且繼續(xù)由溫度控制單元115的溫度控制。當檢測單元101已經(jīng)達到推薦的操作溫度時，控制單元106判斷冷卻已經(jīng)完成，并且繼續(xù)圖像拾取準備操作，等待施加放射線的請求。如果沒有施加放射線的請求(否)，則控制単元106控制檢測器104使得繼續(xù)圖像拾取準備操作。如果存在施加放射線的請求(是)，則控制単元106控制檢測器104使得執(zhí)行圖像拾取操作。當圖像拾取操作已經(jīng)完成時，如果存在結束ー系列操作的請求(是)，則控制單元106控制每個組件使得操作結束。如果沒有結束一系列操作的請求(否)，則控制単元106控制檢測器104使得檢測器104再次執(zhí)行圖像拾取準備操作。第二實施例接下來，將參考圖6A和圖6B描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取設備。具有與圖2中示出的根據(jù)第一實施例的那些相同的配置的組件被賦予相同的附圖標記，并且因此省略了其詳細描述。雖然為了描述的方便起見與圖2中一樣在圖6A中示出了包括具有布置成3行和3列的像素的檢測器的圖像拾取設備，但是實際的圖像拾取設備具有多得多的像素。要注意，圖6B示出了一個像素的示意性等效電路。在根據(jù)第一實施例的檢測單元101中，PIN型光電ニ極管被用于轉換元件201 ;然而，在根據(jù)本實施例的檢測單元101'中，在轉換元件601中使用金屬絕緣體半導體(MIS)光電轉換元件作為MIS轉換元件。另外，在第一實施例中，轉換元件201的另ー個電極通過公用的偏壓線Bs電連接到偏壓電源107a。另ー方面，在本實施例中，轉換元件601的另ー個電極通過公用的偏壓線Bs電連接到偏壓電源107a'。偏壓電源107a'具有如下的配置，即利用該配置，除了電壓Vs之外，還可以向轉換元件601的另ー個電極供應用于刷新轉換元件601的電壓Vr。
如圖6B中所示出的，在轉換元件601中，半導體層604被設置在第一電極602與第二電極606之間，并且絕緣層603被設置在第一電極602與半導體層604之間。另外,雜質半導體層605被設置在半導體層604與第二電極606之間。第二電極606通過偏壓線Bs電連接到偏壓電源107a'。如同轉換元件201—祥，當已經(jīng)從偏壓電源107a'向第二電極606供應電壓Vs并且已經(jīng)通過切換元件202向第一電極602供應基準電壓Vref時，每個轉換元件601執(zhí)行蓄積操作W。當已經(jīng)通過偏壓電源107a'向第二電極606供應用于刷新的電壓Vr時,通過偏壓Vr-Vref來刷新轉換元件601。在該刷新中，已經(jīng)在MIS轉換元件的半導體層604中產生并且已經(jīng)由于電子空穴對不能通過雜質半導體層605而被蓄積在半導體層604與絕緣層603之間的電子空穴對的電子或者空穴被向第二電極606移動并且消失。稍后將詳細描述刷新。接下來，將參考圖7描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的轉換元件601的殘像量的時間依賴性。根據(jù)第二實施例的轉換元件601的暗電流的時間依賴性基本上與圖3A示出的時間依賴性相同，并且因此省略了其詳細描述。如圖7中所示出的，殘像量在剛剛向轉換元件601供應了電壓之后較大，并且隨著時間逝去變得更小，最終穩(wěn)定在一定值處。在MIS轉換元件的情況下，除了第一實施例中描述的原因之外，還有下面的原因。在MIS轉換元件中，通過暗電流等產生的電子空穴對的電子或者空穴被蓄積在半導體層604與絕緣層603之間，并且在半導體層604與絕緣層603之間的界面的電勢Va根據(jù)從向轉換元件601供應電壓以來逝去的時間而變化。由于電勢Va變化，因此施加到半導體層604的電壓也變化。因此，在MIS轉換元件的情況下，靈敏度根據(jù)從向轉換元件601供應電壓以來逝去的時間而變化。這在下文中將被稱為“靈敏度變化”。如果在靈敏度變化期間執(zhí)行圖像拾取操作，則通過施加的放射線或者光產生的電子空穴對的電子或者空穴被蓄積在已經(jīng)向其施加放射線或者光的像素的MIS轉換元件的半導體層604與絕緣層603之間，并且因此電勢Va顯著地變化。另ー方面，在既不向其施加放射線又不向其施加光的像素的MIS轉換元件中，由通過放射線或者光產生的電子空穴對引起的電勢Va的變化不發(fā)生。因此，在已經(jīng)向其施加放射線或者光的像素與既沒有向其施加放射線又沒有向其施加光的像素之間存在MIS轉換元件的靈敏度方面的差別。該靈敏度方面的差別表現(xiàn)為下ー個圖像拾取操作中獲得的圖像數(shù)據(jù)中的殘像。尤其在蓄積在半導體層604與絕緣層603之間的電子空穴對的電子或者空穴的通過刷新操作而消失的數(shù)量較小時，殘像是顯著的。
另ー方面，當在流逝了足夠的時間之后足夠數(shù)量的通過暗電流等產生的電子空穴對的電子或者空穴被蓄積在半導體層604與絕緣層603之間時，根據(jù)從電壓被施加到轉換元件601以來逝去的時間，電勢Va穩(wěn)定在期望值處。當電勢Va已經(jīng)穩(wěn)定時，通過圖像拾取操作產生的靈敏度方面的差別變得較小，并且靈敏度變化穩(wěn)定，由此將轉換元件601的靈敏度穩(wěn)定在期望值處。這將被稱為“穩(wěn)定狀態(tài)”。在穩(wěn)定狀態(tài)中，通過刷新操作抑制了由施加光或者放射線引起的電勢Va的變化。也就是說，抑制了由施加光或者放射線引起的轉換元件601的靈敏度變化，并且因此由靈敏度變化引起的殘像量變得較小。因此，如圖7中所示出的，殘像量在剛剛向轉換元件601施加了電壓之后較大，并且隨著時間逝去變得更小，最終在穩(wěn)定狀態(tài)中穩(wěn)定在一定值處。還如圖7中示出的，轉換元件601的溫度越高，由靈敏度變化引起的殘像量穩(wěn)定在一定值處所花費的時間越短。這是因為，隨著溫度變得更高，暗電流増大，并且因此通過暗電流產生的電子空穴對的數(shù)量増大。因此，在半導體層604與絕緣層603之間蓄積的電子空穴對的電子或者空穴的數(shù)量増大，并且電勢Va更早穩(wěn)定在期望值處。
接下來，將參考圖8A 8C描述根據(jù)本實施例的圖像拾取設備的操作。圖8A示意性地示出圖像拾取設備的全體的驅動定吋。圖8B示出圖8A中的時段A-A'的細節(jié)。圖8C示出圖8A中的時段B-B'的細節(jié)。與圖4A到4C中示出的根據(jù)第一實施例的那些相同的操作被賦予相同的符號，并且因此省略了其詳細描述。根據(jù)第一實施例的圖像拾取準備操作是在其中重復地執(zhí)行一對初始化操作K和蓄積操作W多次的操作。然而，根據(jù)本實施例的圖像拾取準備操作是在其中重復地執(zhí)行刷新操作R、初始化操作K和蓄積操作W之間的組合多次的操作。這里，刷新操作R是用于將已經(jīng)在MIS轉換元件的半導體層604中產生并且已經(jīng)由于電子空穴對不能通過雜質半導體層605而被蓄積在半導體層604與絕緣層603之間的電子空穴對的電子或者空穴向第二電極606移動和用于使該電子或者空穴消失的操作。另外，根據(jù)第一實施例的圖像拾取操作是在其中依次執(zhí)行初始化操作K、蓄積操作W、圖像輸出操作X、初始化操作K、蓄積操作W和暗圖像輸出操作F的操作。然而，根據(jù)本實施例的圖像拾取操作是在其中在每個初始化操作K之前還包括刷新操作R的操作。在刷新操作R中，首先，將用于刷新的電壓Vr通過偏壓線Bs施加到第二電極604。接下來，通過閉合每個切換元件202來將基準電壓Vref施加到第一電極602，并且通過偏壓Vr-Vref來刷新轉換元件601。以行為單位順序地刷新多個轉換元件601，并且當所有切換元件202已經(jīng)被斷開時所有轉換元件601的刷新結束。其后，通過偏壓線Bs向每個轉換元件601的第二電極606供應電壓Vs，并且通過閉合每個切換元件202向第一電極602供應基準電壓Vref，以便向每個轉換元件601供應偏壓Vs-Vref。通過斷開所有切換元件202，所有轉換元件601已經(jīng)進入在其中圖像拾取操作是可能的偏壓狀態(tài)時，刷新操作結束。接下來，為了初始化轉換元件601并且穩(wěn)定隱含的輸出而執(zhí)行初始化操作K。然后過程進行到蓄積操作W。在本實施例中，同樣，與第一實施例中一祥，可以提供能夠減小圖像拾取設備的特性的變化并且可以用簡單的方式控制其操作的輕薄的圖像拾取設備、以及包括該圖像拾取設備的圖像拾取系統(tǒng)。第三實施例接下來，將參考圖9A描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖像拾取設備。具有與圖I中示出的根據(jù)第一實施例的那些相同的配置的組件被賦予相同的附圖標記，并且因此省略了其詳細描述。根據(jù)第一實施例的圖像拾取設備100具有如下的配置，在該配置中，在外殼119內除了檢測器104、信號處理單元105、控制單元106和電源單元107之外還包括溫度控制單元115。另ー方面，如圖9A中所示出的，在根據(jù)本實施例的圖像拾取設備10(V的情況下，溫度控制單元115'被設置在外殼119外部。也就是說，加熱部116'通過加熱外殼119來加熱檢測単元101，冷卻部117'通過冷卻外殼119來冷卻檢測單元101，并且溫度檢測部118'通過檢測外殼119的溫度來檢測檢測單元101的溫度。這里，加熱部116'可以被設置在外殼119的在放射線入射側的與檢測單元101對應的部分中。在外殼119的該部分中，使用其放射線的透射率和導熱性高的碳襯底，并且因此該部分適于實現(xiàn)到檢測單元101的均勻的熱傳導。通過使用這種配置，與第一實施例相比，可以將圖像拾取設備的尺寸變薄和減小。根據(jù)本實施例的每個判斷和控制由控制計算機108通過控制単元106執(zhí)行，但是圖像拾取設備100'和溫度控制單元115'的操作與根據(jù)第一實施例的圖像拾取設備100和溫度控制單元115的操作相同。溫度控制單元115'被例如設置在臥式成像系統(tǒng)中的保持被攝體的床中或者在立式成像系統(tǒng)中的保持圖像拾取設備10(V的機構中。存儲區(qū)120被包括在控制計算機108內。接下來，將參考圖9B描述根據(jù)本實施例的圖像拾取系統(tǒng)的應用的示例。具有與圖I中示出的根據(jù)第一實施例的那些相同的配置的組件被賦予相同的附圖標記，并且因此省略了其詳細描述。圖9B示出了使用圖像拾取系統(tǒng)100'作為用于醫(yī)生的流動的放射線圖像拾取系統(tǒng)901的系統(tǒng)的示例。雖然未示出，但是控制計算機108、放射線控制設備109和溫度控制單元115被包括在流動的放射線圖像拾取系統(tǒng)901內。流動的放射線圖像拾取系統(tǒng)901還具有放射線產生設備110和控制臺114。另外，為了能夠移動，流動的放射線圖像拾取系統(tǒng)901具有輪902和903以及操縱柄904。流動的放射線圖像拾取系統(tǒng)901還具有能夠保持圖像拾取設備10(V的保持單元905。在保持單元905中，溫度控制單元115'和包括在溫度控制單元115'內的溫度檢測部118'以與圖像拾取設備100'接觸的方式被設置。圖像拾取設備100'具有使得圖像拾取設備100'能夠由保持単元905保持并且在要執(zhí)行圖像拾取操作時能夠從保持単元905中移走的配置。另ー方面，在要執(zhí)行圖像拾取準備操作吋，圖像拾取設備100'由保持単元905保持，并且根據(jù)第一和第二實施例的溫度檢測和溫度控制可以由在保持単元905中設置的溫度控制單元115'執(zhí)行。本發(fā)明的每個實施例可以例如通過包括在控制單元106內的計算機或者通過控制計算機108執(zhí)行程序來實現(xiàn)。另夕卜，用于將程序供應給計算機的裝置(即，例如，其上記錄有程序的計算機可讀的記錄介質(諸如壓縮光盤只讀存儲器(CD-ROM))或者發(fā)送程序的傳輸介質(諸如因特網(wǎng)))可以被應用作為本發(fā)明的實施例。上述程序可以被應用作為本發(fā)明的實施例。程序、記錄介質、傳輸介質和程序產品被包括在本發(fā)明的范圍內?？梢酝ㄟ^結合第一到第三實施例容易想到的發(fā)明也被包括在本發(fā)明的范圍內。雖然已經(jīng)參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。以下權利要求的范圍將被給予最寬的解釋從而包括所有這樣的修改、等 同的結構與功能。
權利要求
1.一種圖像拾取設備，包括 檢測器，被配置為包括含有將放射線或光轉換成電荷的多個轉換元件的檢測單元和驅動所述檢測單元以便從所述檢測單元輸出根據(jù)電荷的電信號的驅動電路，并且被配置為執(zhí)行用于輸出電信號的圖像拾取操作；以及 溫度控制單元，被配置為包括加熱多個轉換元件的加熱部，并且在所述圖像拾取操作開始之前，通過如下操作來控制所述轉換元件的溫度控制所述加熱部以使得所述加熱部加熱所述轉換元件，以便使得所述轉換元件在所述圖像拾取操作之前的溫度比所述轉換元件在所述圖像拾取操作期間的溫度高。
2.根據(jù)權利要求I所述的圖像拾取設備，還包括 電源單元，被配置為向所述轉換元件供應電壓；以及 控制單元，被配置為控制所述驅動電路和所述電源單元以使得所述檢測器執(zhí)行所述圖像拾取操作以及在所述電源単元開始供應電壓之后在所述圖像拾取操作開始之前被執(zhí)行的圖像拾取準備操作， 其中所述溫度控制單元控制所述加熱部以使得所述加熱部在正在執(zhí)行圖像拾取準備操作的時段的期間加熱所述轉換元件。
3.根據(jù)權利要求I所述的圖像拾取設備， 其中所述溫度控制單元還包括冷卻部，所述冷卻部在所述圖像拾取操作開始之前冷卻由所述加熱部加熱的所述轉換元件。
4.根據(jù)權利要求3所述的圖像拾取設備， 其中所述溫度控制單元還包括溫度檢測部，所述溫度檢測部檢測轉換元件的溫度，以及 其中所述控制単元根據(jù)由所述溫度檢測部檢測的所述轉換元件的溫度至少控制所述加熱部或者所述冷卻部。
5.根據(jù)權利要求I所述的圖像拾取設備，還包括 判斷単元，被配置為確定所述轉換元件是否已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求5所述的圖像拾取設備，還包括 存儲單元，被配置為存儲關于所述轉換元件的溫度和建立穩(wěn)定狀態(tài)的時間的信息。
其中所述判斷単元基于由所述溫度控制單元控制的所述轉換元件的溫度、從由所述溫度控制單元開始溫度控制以來逝去的時間以及存儲在所述存儲単元中的信息來確定所述轉換元件是否已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。
7.一種圖像拾取系統(tǒng)，包括 根據(jù)權利要求I所述的圖像拾取設備；以及 控制計算機，被配置為向控制單元發(fā)送控制信號。
8.根據(jù)權利要求7所述的圖像拾取系統(tǒng)， 其中所述圖像拾取設備具有在其中至少包括檢測器的外殼，以及 其中所述溫度控制單元被設置在所述外殼外部。
9.根據(jù)權利要求8所述的圖像拾取系統(tǒng)，還包括 保持単元，被配置為保持所述圖像拾取設備， 其中所述溫度控制單元被設置在所述保持単元中。
10.一種用于控制圖像拾取設備的方法，所述圖像拾取設備包括檢測器，所述檢測器包括含有將放射線或光轉換成電荷的多個轉換元件的檢測單元和驅動所述檢測單元以便從所述檢測單元輸出根據(jù)電荷的電信號的驅動電路，所述方法包括如下的步驟 執(zhí)行用于輸出電信號的圖像拾取操作；以及 在所述圖像拾取操作開始之前加熱多個轉換元件，以便使得所述轉換元件在所述圖像拾取操作開始之前的溫度比所述轉換元件在所述圖像拾取操作期間的溫度高。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像拾取設備、圖像拾取系統(tǒng)及其控制方法。該圖像拾取設備包括檢測器，包括具有多個在其中包括轉換元件的像素的檢測單元以及驅動檢測單元的驅動電路，并且執(zhí)行用于輸出電信號的圖像拾取操作；以及溫度控制單元，包括加熱轉換元件的加熱部，并且在圖像拾取操作開始之前，通過控制加熱部使得加熱部加熱轉換元件以便使得轉換元件在圖像拾取操作開始之前的溫度比轉換元件在圖像拾取操作期間的溫度高來控制轉換元件的溫度。
文檔編號A61B6/00GK102688047SQ201210078530
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2011年3月24日
發(fā)明者佐藤翔, 八木朋之, 巖下貴司, 竹中克郎, 遠藤忠夫, 龜島登志男 申請人:佳能株式會社