專利名稱：圖像拾取系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及配有放射線圖像拾取裝置的圖像拾取系統、其控制方法和在其上面存儲程序指令的計算機可讀存儲介質。配有放射線圖像拾取裝置的圖像拾取系統可被用于靜止圖像拍攝或諸如透視檢查的視頻拍攝。
背景技術：
近年來，包括通過使用半導體材料形成的平板檢測器(以下，簡稱為FPD)的圖像拾取裝置已被商業化，作為用于通過使用X射線執行醫療圖像診斷或非破壞性測試的圖像拾取裝置。FPD包含二維布置的像素，這些像素中的每一個具有可將放射線轉換成電荷的包含諸如a-Si的半導體材料的轉換元件，和傳送與該電荷對應的電信號的開關元件。包括 FPD的圖像拾取裝置被用作例如用于執行醫療圖像診斷的執行諸如一般拍攝的靜止圖像拍攝或諸如透視檢查的視頻拍攝的數字圖像拾取裝置。上述的圖像拾取裝置包括FPD、驅動開關元件的驅動電路、和輸出從開關元件輸出的電信號作為圖像數據的讀取電路。沿行方向布置的多個開關元件通過地址線(驅動布線)相互電連接，并且沿列方向布置的多個開關元件通過數據線(信號布線)相互電連接。 從開關元件輸出的電信號通過數據線被傳送到讀取電路，并且從讀取電路被作為圖像數據輸出。串擾是導致通過圖像拾取裝置獲取的圖像的質量劣化的多個因素中的一種。在圖像拾取裝置中出現的串擾表示從給定的像素輸出的電信號對于從另一像素輸出的電信號施加的影響。造成串擾的多種因素中的一種是在數據線和各像素中的轉換元件的電極之間出現電容耦合。特別是在放射線照相中，存在在穿過被照體之后到達FPD的放射線或與其對應的光以及在不穿過被照體的情況下到達FPD的放射線或與其對應的光。被在不穿過被照體的情況下已到達FPD的放射線或與其對應的光照射的像素的輸出具有大的值。在放射線照相期間出現的串擾表示具有大的值的輸出對于被已在穿過被照體之后到達FPD的放射線或與其對應的光照射的像素的輸出施加的影響。因此，對于用于放射線照相的圖像拾取裝置， 上述的串擾變為顯著的問題。對于上述的串擾，美國專利No. 5744807公開了用于通過在放射線照射時段期間將數據線連接到固定電勢并且消除由電容耦合產生的感應電荷來減少串擾的技術。但是，在美國專利No. 5744807中公開的技術常常不足以減少串擾。特別地，美國專利No. 5744807沒有描述針對在從通過完成放射線照射來完成數據線和固定電勢之間的連接時直到開始操作以讀取像素的電荷的時段中出現的串擾的措施。特別是當該時段長時，串擾可基于時間常數而增加，該時間常數基于數據線的電容性或電容耦合以及布線電阻被確定，并且，該技術的效果可能變得不足。特別是在用于放射線成像(放射線照相)的圖像拾取裝置中，事先確定設置在有效像素中的各開關元件變得不導通的蓄積操作時段，并且，在包含于該蓄積操作時段中的一定時段期間執行具有適于放射線照相的劑量的放射線的照射。因此，放射線照射的結束和作為蓄積操作時段的結束的第一開關元件的導通的開始之間的持續期會依賴于放射線照射的條件而增加。在這種情況下，串擾會明顯增加。

發明內容
本發明的實施例針對可適當地減少串擾的圖像拾取裝置。在一個方面，本發明公開一種圖像拾取系統，該圖像拾取系統包含圖像拾取裝置，所述圖像拾取裝置包含包含檢測單元和讀取電路的檢測器，所述檢測單元具有以矩陣形式布置的像素，其中每一個像素均包含將放射線轉換成電荷的轉換元件，所述讀取電路包含連接單元，所述連接單元與傳遞與所述電荷對應的電信號的信號布線電連接并且電連接所述信號布線與被供給指定電勢的節點，所述讀取電路被設置用于執行用以從像素輸出所述電信號的讀取操作；和被配置用于控制所述讀取電路的操作的控制單元；以及感測單元，所述感測單元被配置用于基于所述讀取電路的輸出感測放射線的照射的結束，所述輸出是在所述檢測器執行蓄積操作的時間段期間被獲取的，其中，所述控制單元控制所述讀取電路，使得所述連接單元基于感測到的所述照射的結束開始在所述信號布線和所述節點之間建立電連接，并且維持電連接直到所述讀取操作開始。本發明的另一方面提供一種圖像拾取系統的控制方法，所述圖像拾取系統包含圖像拾取裝置，所述圖像拾取裝置包含包含檢測單元和讀取電路的檢測器，所述檢測單元具有以矩陣形式布置的像素，其中每一個像素均包含將放射線轉換成電荷的轉換元件，所述讀取電路包含連接單元，所述連接單元與傳遞與所述電荷對應的電信號的信號布線電連接并且電連接所述信號布線與被供給指定電勢的節點，所述讀取電路被設置用于執行用以從像素輸出所述電信號的讀取操作；和被配置用于控制所述讀取電路的操作的控制單元，其中所述方法包括以下步驟基于所述讀取電路的輸出感測放射線的照射的結束，所述輸出是在所述檢測器執行蓄積操作的時間段期間被獲取的，并且基于感測到的所述照射的結束通過所述連接單元開始在所述信號布線和所述節點之間建立電連接，并且通過所述連接單元維持電連接直到所述讀取操作開始。本發明的另一方面針對可存儲和讀取使得計算機執行包含圖像拾取裝置的圖像拾取系統的控制的程序的存儲介質，所述圖像拾取裝置包含包含檢測單元和讀取電路的檢測器，所述檢測單元具有以矩陣形式布置的像素，其中每一個像素均包含將放射線轉換成電荷的轉換元件，所述讀取電路包含連接單元，所述連接單元與傳遞與所述電荷對應的電信號的信號布線電連接并且電連接所述信號布線與被供給指定電勢的節點，所述讀取電路被設置用于執行用以從像素輸出所述電信號的讀取操作；和被配置用于控制所述讀取電路的操作的控制單元，其中所述程序使得計算機執行以下步驟基于所述讀取電路的輸出感測放射線的照射的結束，所述輸出是在所述檢測器執行蓄積操作的時間段期間被獲取的，并且基于感測到的所述照射的結束通過所述連接單元開始在所述信號布線和所述節點之間建立電連接，并且通過所述連接單元維持電連接直到所述讀取操作開始。本發明的實施例描述了可適當地減少串擾的圖像拾取裝置。當開關元件的關斷電阻小并且大的泄漏電流流動時，以及當放射線照射的結束和讀取操作的開始之間的持續期長時，該圖像拾取裝置的使用是特別有利的。
參照附圖從示例性實施例的以下描述，本發明的其它優點和特征將變得清晰。


圖1是包括根據本發明的第一實施例的圖像拾取裝置的圖像拾取系統的框圖。圖2A是第一實施例的圖像拾取裝置的等效電路圖。圖2B是單個像素的截面圖。圖3A是常規的像素的組的機制的等效電路圖。圖;3B示出常規的像素的組的電容耦合特性。圖4是示出第一實施例的圖像拾取裝置的操作的定時圖。圖5A是根據本發明的第二實施例的圖像拾取裝置的等效電路圖。圖5B是第二實施例的圖像拾取裝置的另一等效電路圖。圖6是示出第二實施例的圖像拾取裝置的操作的時序圖。圖7A是根據本發明的實施例的包括圖像拾取裝置的放射線圖像拾取系統的示意圖。圖7B是根據本發明的實施例的包含圖像拾取裝置的另一放射線圖像拾取系統的示意圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖詳細描述本發明的實施例。在本發明的實施例中，放射線不僅包含由于放射性衰減而發射的微粒(包含光子)所構成的射束，該射束包含α射線、β射線和Y射線等，而且包含與上述的射束具有幾乎相同的能量的射束，該射束包含X射線、微粒射束、宇宙射線等。第一實施例圖1所示的根據本發明的實施例的圖像拾取系統包括圖像拾取裝置100、控制計算機108、放射線產生器109、控制臺110和顯示監視器111。圖像拾取裝置100包括檢測器 (FPD) 104，該檢測器104具有包含將放射線轉換成電信號的多個像素的檢測單元101、驅動檢測單元101的驅動電路102、和輸出從檢測單元101傳送的電信號作為圖像數據的讀取電路 103。圖像拾取裝置100還包括處理并輸出從FPD 104傳送的圖像數據的信號處理單元105 ；通過向各部件傳送控制信號以控制FPD 104的操作的控制單元106 ；以及向各部件供給偏壓的電源單元107。信號處理單元105接收從將在后面描述的控制計算機108傳送的控制信號，并且向控制單元106傳送該控制信號。并且，信號處理單元105接收關于信號布線的電勢的信息，該信息在放射線照射時段期間從讀取電路103被傳送，并且向控制計算機108傳遞電勢信息。電源單元107包含諸如調節器的電源電路，該電源電路接收從外部電源或內部電池(未示出)傳送的電壓并且向檢測單元101、驅動電路102和讀取電路103供給適當的電壓。控制計算機108使放射線產生器109和圖像拾取裝置100同步化，傳送被產生用于確定圖像拾取裝置100的狀態的控制信號，并且執行圖像處理以校正、存儲和顯示從圖像拾取裝置100傳送的圖像數據。
此外，控制計算機108基于從控制臺110傳送的信息，向放射線產生器109傳送確定放射線照射條件的控制信號或曝光請求信號。在捕獲在蓄積操作時段期間從讀取電路 103檢測到的數據時，控制計算機108基于捕獲的數據如后面將描述的那樣進行確定并執行感測，并且，確定放射線照射是否結束。控制臺110被提供為以各種方式輸入被照體的信息或拍攝條件的數據作為用于控制控制計算機108的參數。控制臺110還被提供以向控制計算機108傳遞拍攝條件數據和曝光請求信號。顯示監視器111被提供以顯示經受由控制計算機108執行的圖像處理的圖像數據。下面，將參照圖2A和圖2B描述根據本實施例的第一實施例的圖像拾取裝置。與圖1所示的那些部件相同的部件由相同的附圖標記表示，并且將不提供其詳細的描述。在圖2A中，出于簡化的原因，圖像拾取裝置包含具有3X3像素陣列的FPD。但是，實際的圖像拾取裝置包含更多的像素。例如，17英寸的圖像拾取裝置包含約^00X^00像素陣列。檢測單元101包含以矩陣形式布置的多個像素。在本實施例中，像素包含將放射線轉換成電荷的轉換元件201和輸出與電荷對應的電信號的開關元件202。在本實施例中， 使用設置在諸如玻璃基板的絕緣基板上并且包含非晶硅作為主材料的金屬絕緣體半導體 (MIS)型光傳感器作為將光轉換成電荷的光電轉換元件。作為轉換元件，適當地提供間接型轉換元件或直接型轉換元件，該間接型轉換元件具有波長轉換器，該波長轉換器設置在上述的光電轉換元件的放射線入射側并且將放射線轉換成落入可由光電轉換元件感測的波長帶內的光，該直接型轉換元件直接將放射線轉換成電荷。作為開關元件202，適當地提供具有控制端子和兩個主端子的晶體管。在本實施例中，提供薄膜晶體管(TFT)。轉換元件201的其中一個電極與開關元件202的兩個主端子中的一個主端子電連接，并且，另一電極通過共用偏壓布線Bs與偏壓電源107a電連接。關于沿行方向布置的多個開關元件(例如開關元件T11、T12和T13)，它們的控制端子與第一行的驅動布線Gl共用地電連接。驅動電路102通過驅動布線Gl傳送被提供用于控制成行的開關元件Tll Τ13 的導通狀態的驅動信號。關于沿列方向布置的多個開關元件(例如開關元件Tll和開關元件Τ21和Τ31)，它們的另一主端子與第一列的信號布線Sigl電連接。在開關元件Tll Τ31處于導通狀態時，開關元件Tll Τ31通過信號布線Sigl向讀取電路103輸出與轉換元件201的電荷對應的電信號。沿列方向布置的信號布線Sigl、Sigl和Sig3被提供以用于向讀取電路103并行地傳遞電信號，該電信號被從多個像素輸出。雖然在本實施例中描述的每一像素包含轉換元件201和開關元件202，但是，也可實現不限于上述配置的另一實施例。S卩，可提供還至少在信號布線Sig或轉換元件201和開關元件202之間包含放大晶體管的像素，或者還包含被設置用于將轉換元件201或設置在轉換元件201和放大晶體管之間的節點初始化的初始化晶體管的像素，這也實現了本實施例的另一實施例。讀取電路103包含放大被從檢測單元101并行輸出的電信號的多個放大電路207， 這里放大電路207與各信號布線對應。放大電路207中的每一個包含放大輸出電信號的積分放大器203、放大從積分放大器203輸出的電信號的可變放大器204、采樣和保持放大后的電信號的采樣和保持電路205、以及緩沖放大器206。
積分放大器203包含放大和輸出讀取的電信號的運算放大器A、積分電容Cf和復位開關RC。積分放大器203包含可通過改變積分電容Cf的值來改變放大因子的機制。輸出電信號被輸入到運算放大器A的反相輸入端子，基準電壓Vref從基準電源107b被輸入到運算放大器A的非反相輸入端子，并且，放大后的電信號從運算放大器A的輸出端子被輸出。并且，積分電容Cf被設置在運算放大器A的反相輸入端子和輸出端子之間。采樣和保持電路205針對每一個放大電路207被設置，并且包含采樣開關SH和采樣電容Ch。讀取電路103包含依次輸出從放大電路207并行讀取的電信號作為串行圖像信號的多路復用器208。讀取電路103還包含對于圖像信號執行阻抗轉換并且輸出經轉換的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通過A/D轉換器210 被轉換成數字圖像數據，并且被輸出到信號處理單元105。數字圖像數據被信號處理單元 105處理，并被輸出到控制計算機108。驅動電路102基于從控制單元106輸入的控制信號 (D-CLK、0E和DI0)向各驅動布線輸出驅動信號，該驅動信號包含導致開關元件進入導通狀態的導通電壓Vcom和導致開關元件進入非導通狀態的非導通電壓Vss。因此，驅動電路102 控制開關元件的導通狀態和非導通狀態，并且驅動檢測單元101。圖1所示的電源單元107包含圖2A所示的偏壓電源107a和放大電路207的基準電源107b。偏壓電源107a通過偏壓布線Bs供給偏壓電壓Vs，使得偏壓電壓Vs在轉換元件的其它電極之間被共享。基準電源107b向每一運算放大器A的前向輸入端子供給基準電壓Vref。在通過信號處理單元105接收到從設置在裝置外部的控制計算機108等傳送的控制信號時，圖ι所示的控制單元106向驅動電路102、電源單元107和讀取電路103傳送各種控制信號以控制FPD 104的操作。圖1所示的控制單元106向圖2A所示的驅動電路102 傳送控制信號D-CLK、OE和DI0，以控制驅動電路102的操作。這里，控制信號D-CLK是用作驅動電路的移位寄存器的移位時鐘，控制信號DIO是從移位寄存器傳遞的脈沖，并且，控制信號OE被提供用于控制移位寄存器的輸出端子。此外，控制單元106向圖2A所示的讀取電路103傳送控制信號ORC、OSH和 ΦCLK,以控制讀取電路103的部件的操作。這里，控制信號ORC控制積分放大器203的復位開關RC的操作，控制信號Φ SH控制采樣和保持電路205的操作，并且控制信號Φ CLK控制多路復用器208的操作。在放射線照相中，操作員通過操作控制臺110向控制計算機108傳送開始拍攝的指令。當曝光請求信號被傳遞到控制計算機108時，圖像拾取裝置100的操作從待機操作轉移到蓄積操作。根據向蓄積操作的轉移，放射線產生器109用放射線照射被照體。在蓄積操作時段期間，非導通電壓Vss被傳送給開關元件202，從而導致各像素的開關元件202 進入非導通狀態。放射線照射僅在由操作員操作控制臺110設定的任意時段期間被執行， 并且，在蓄積操作時段內結束。在普通的放射線照相中，蓄積操作時段最長持續約1秒。通過在蓄積操作時段中的感測操作來感測放射線照射的結束，并且，控制計算機108向控制單元106傳送控制信號以完成蓄積操作。在蓄積操作結束之后，圖像拾取裝置100被轉移到讀取操作并且從像素輸出電信號以輸出圖像數據。將在后面描述蓄積操作、感測操作和讀取操作的細節。
下面，將參照圖2B描述根據本發明的實施例的包括轉換元件201和開關元件202 的單個像素的截面結構。被提供作為開關元件202的TFT包含設置在絕緣基板上的第一導電層211、第一絕緣層212、第一半導體層213、第一雜質半導體層214和第二導電層215。第一導電層211被用作TFT的控制電極(柵極電極)，并且，第一絕緣層212被用作柵極絕緣膜。第一半導體層213被用作TFT的溝道，第一雜質半導體層214被用作歐姆接觸層，并且第二導電層215被用作第一或第二主電極(源極電極或漏極電極)。在上述的層上設置第二絕緣層216作為層間絕緣層。這里，第二絕緣層216適當地包含有機絕緣膜或無機絕緣膜或者它們的疊層結構。特別地，可以使用被設置作為鈍化(passivation)覆蓋TFT的無機絕緣膜和被設置為平坦化膜的有機絕緣膜的疊層結構。光電轉換元件201被設置在第二絕緣膜216上。光電轉換元件S包含第三導電層217、第三絕緣層218、第二半導體層219、第二雜質半導體層220和第五導電層222。第三導電層217被用作光電轉換元件S的下電極(一個電極)，并且，第三絕緣膜218被用作阻擋產生的正和負載流子的傳遞的良好的絕緣層， 并且，第二半導體層219被用作將放射線或光轉換成電荷的光電轉換層。并且，第二雜質半導體層220被用作阻擋正或負載流子的傳遞的阻擋層，第五導電層222被用作上電極(另一電極)。并且，第四導電層221被用作偏壓布線Bs。上電極 (另一電極)被用作向整個光電轉換元件S施加偏壓的電極，這里，該偏壓是從偏壓布線Bs 供給的偏壓電勢Vs或初始化電勢Vr與被供給下電極的基準電壓Vref之間的電勢差。因此，轉換元件201被設置在被設置在絕緣基板上的開關元件202上，并且，與第二絕緣層216的情況同樣，第四絕緣層223被作為鈍化和平坦層設置在轉換元件201上，以實現單個像素。波長轉換器2M被設置在光電轉換元件S之上。波長轉換器2M將施加的放射線轉換成落入可由光電轉換元件S感測的波長帶內的可見光。波長轉換器2M通過蒸鍍被設置在第四絕緣層223的表面上，或者，通過粘接劑等粘附于第四絕緣層223的表面。
下面，將參照圖3A和圖;3B描述串擾的機制。圖3A示出包含3 X 1的像素陣列的簡化檢測單元101和簡化讀取電路103的一部分。在檢測單元101中設置的多個像素中的每一個像素中，如圖3A所示，在轉換元件201的下電極和信號布線Sig之間存在由耦合電容器Cx表示的電容耦合。特別地，當轉換元件201如圖2B所示的那樣被設置在開關元件202上時，由耦合電容器Cx表示的電容耦合變得顯著。并且，當開關元件處于非導通狀態時，存在關斷電阻 Roff。由于耦合電容器Cx和關斷電阻Roff，在蓄積操作中感應串擾。圖3A示出轉換元件201的電容成分C1、C2和C3。這里，在放射線照相期間被供給高輸入的像素(例如，在被在不穿過被照體的情況下已到達FPD的放射線或與其對應的光照射的區域中設置的像素)被表示為C2。并且，被供給低輸入的像素(例如，在被在穿過被照體之后已到達FPD的放射線或與其對應的光照射的區域中設置的像素)被表示為Cl和 C3。根據本發明的實施例，由于開關元件的關斷電阻而流動的泄漏電流以及耦合電容變為通過信號線出現的串擾的原因。首先，當開始放射線照射時，通過光電轉換在像素C2 中蓄積與放射線強度對應的電荷。因此，圖3A所示的電勢Vb (轉換元件的下電極的電勢) 逐漸增加。此時，通過耦合電容Cx實現的像素Cl和C3的下電極的電勢Va和Vc根據基于耦合電容和信號線的寄生電阻被確定的時間常數增加，并且，電荷被蓄積于像素Cl和C3 中，并變為串擾。這里，當開關元件的關斷電阻是無限的并且沒有泄漏電流流動時，即使電勢Vb增力口，也不再出現變化。但是，實際上，開關元件的關斷電阻是有限的，并且隨著電勢Vb的增力口，通過關斷電阻Roff2出現泄漏電流。因此，像素Cl和C3的下電極的電勢Va和Vc根據基于耦合電容、信號布線的寄生電阻和關斷電阻被確定的時間常數進一步增加。雖然在蓄積操作時段期間信號布線與固定電勢連接，但是，在完成連接并且結束放射線照射之后出現電勢增加。電勢增加從放射線照射的結束和信號布線與固定電勢之間的連接的結束一直持續到讀取操作的開始。因此，本發明的發明人在實驗中發現，串擾根據圖3A所示的像素C2的放射線輸入和從放射線照射的結束直到讀取操作的開始所耗費的時間增加，并且建立了上述的機制。因此，在本實施例中，通過在蓄積操作時段期間執行的感測操作來感測放射線照射的結束。緊接在放射線照射的結束被感測之后，執行控制，以使信號布線Sig與設置在基于控制信號ORC被供給固定電勢的讀取電路103中的節點耦合。將在后面詳細描述感測操作的細節。以下，將參照圖1 4描述本實施例的圖像拾取裝置100的操作。當曝光請求信號被傳遞到控制計算機108時，圖像拾取裝置100轉移到蓄積操作，并且放射線產生器110 如上面描述的那樣用放射線照射被照體。然后，通過由讀取電路103執行的感測操作監視放射線照射，并且，通過該感測操作感測放射線照射的結束。這里，蓄積操作指示由檢測器 104執行的如下這樣的操作，該操作用于導致設置在被設置用于獲取檢測單元101的放射線照相數據的區域中的每一個開關元件進入非導通狀態以獲得在轉換元件中產生的電荷可被蓄積的狀態。蓄積操作時段指示執行蓄積操作的時段。感測操作指示在蓄積操作時段期間由控制單元106執行的用于導致讀取電路103 執行以下的操作以獲取感測輸出信號或輸出數據的操作。在接收到響應從控制計算機108 傳送的曝光請求信號而產生的控制信號時，控制單元106作為響應向讀取電路103傳送控制信號。讀取電路103基于該控制信號執行以下的操作。首先，控制單元106向采樣和保持電路205傳送控制信號OSH，并且，采樣并暫時保持從積分放大器203輸出的信號。上述的操作被稱為采樣和保持操作。然后，控制單元 106向多路復用器208傳送控制信號ΦCLK，并且，保持在采樣和保持電路205中的輸出信號被輸出到A/D轉換器210，并且作為輸出數據從A/D轉換器210被輸出到控制計算機108。 上述的操作被稱為輸出操作。控制單元106以希望的間隔向讀取電路103傳送控制信號Φ SH和ΦαΚ，使得在蓄積操作時段期間以預定間隔多次執行采樣和保持操作以及輸出操作。雖然多次執行采樣和保持操作以及輸出操作，但是，積分放大器203的復位開關RC保持處于非導通狀態。在檢測單元101被放射線照射的同時，由于從積分放大器203輸出的信號的量(值)因耦合電容Cx而增加，因此輸出數據根據基于放射線照射量蓄積于像素中的電荷的量增加。當放射線照射結束時，輸出信號的數量停止增加并隨后下降。這是由于積分放大器203的輸出信號通過諸如采樣和保持電容Ch的隨后的電容成分輸出。控制計算機108包含感測單元，該感測單元被設置用于基于與輸出信號對應的輸出數據感測放射線照射的結束。在感測單元中，將通過在蓄積操作時段期間連續多次執行的采樣和保持操作以及輸出操作獲取的多個輸出數據項中的兩個連續輸出數據項相互比較。當比另一個輸出信號更晚獲取的輸出信號和與其對應的輸出數據的值比較早獲取的輸出信號和與其對應的輸出數據的值大時，感測單元確定放射線照射繼續。另一方面，當較晚獲取的輸出信號和與其對應的輸出數據的值不大于較早獲取的輸出信號和相應的輸出數據的值時，感測單元確定放射線照射結束。當感測單元感測到放射線照射的結束時，控制計算機108向控制單元106傳送控制信號，并且，控制單元106作為其響應向讀取電路103的積分放大器203傳送控制信號 ORC。因此，使得積分放大器203的復位開關RC進入導通狀態，積分電容Cf被復位，并且， 信號布線Sig與被供給固定的預定電勢的節點電連接。S卩，控制單元106基于由感測單元感測到的放射線或光的照射的結束導致復位開關RC進入導通狀態。因此，信號布線Sig和被供給預定電勢的節點之間的電連接開始，并且，信號布線Sig因此被復位。上述的操作被稱為復位操作。復位操作響應于放射線照射的結束的感測開始，并且持續希望的時段，直到讀取操作開始。即，復位開關RC的導通狀態響應于由感測單元感測到的照射的結束開始，并且持續直至導致驅動單元102開始驅動檢測單元101的讀取操作的開始。因此，包含于放射線曝光的結束和讀取操作的開始之間的持續期中的信號布線不與固定電勢連接的時間段可被減小，以適當地抑制在該時段中出現的串擾。這里，維持復位開關RC的導通狀態的時間段可與將在后面描述的在讀取操作期間執行復位的時間段相同。但是，前一時間段可比后一時間段長。通常，在讀取操作期間，復位開關RC的導通狀態被維持約10μ s的時間段。但是， 在復位操作期間，復位開關RC可在長度為上述時間段的約五千到一萬倍的時間段上維持在導通狀態中。當復位開關RC的導通狀態被維持這樣的長時間段時，可以適當地減少串擾。當事先確定蓄積操作時段時，可以與蓄積操作時段的結束同步地控制復位開關RC的導通狀態持續的時間段。并且，當復位開關RC的導通狀態持續的時間段與在讀取操作期間執行復位的時間段相同時，可以執行控制，以使得緊接在復位開關RC的導通狀態終了之后開始讀取操作。在本實施例中，描述了通過使用積分放大器203的復位開關RC執行的復位操作。 但是，可以在不限于上述的配置的情況下實現本發明的另一實施例。例如，可以使用可將能夠供給固定電勢的電源與信號布線Sig連接的開關，或可與復位開關RC同步地連接被供給基準電壓Vref或接地電勢的節點與信號布線Sig的開關。上述的開關、復位開關RC和那些開關的集合與根據本發明的實施例的連接單元對應。然后，操作轉移到讀取操作。讀取操作指示由讀取電路103執行的用于從像素輸出與在轉換元件201中產生的電荷對應的電信號作為圖像數據的操作。在本實施例中，由于由驅動電路102執行的檢測單元101的驅動的開始，讀取操作開始。當導致復位開關RC進入非導通狀態時，如圖4所示，控制單元106向驅動電路102 傳送控制信號D-CLK、DIO和0Ε，使得驅動電路102開始驅動檢測單元101。因此，在讀取操作的開始，驅動電路102向驅動布線Gl傳送導通電壓Vcom，以使得第一行的開關元件 Tll T13進入導通狀態。
因此，基于通過第一行的轉換元件Sll S13產生的電荷產生的電信號被輸出到信號布線。通過信號布線并行輸出的電信號被各放大電路207的積分放大器203和可變放大器204放大。經放大的電信號被并行保持在設置在各放大電路207中的采樣和保持電路 205中，該采樣和保持電路205基于控制信號Φ SH操作。在保持電信號之后，積分電容Cf和信號布線Sig被復位。在復位之后，與第一行的情況同樣，導通電壓Vcom被供給第二行的驅動布線G2，并且，使得第二行的開關元件Τ21 Τ23進入導通狀態。在第二行的開關元件Τ21 Τ23處于導通狀態的時間段期間，多路復用器208依次輸出被保持在采樣和保持電路205中的電信號。因此，從第一行的像素并行讀取的電信號被轉換成串行圖像信號并被輸出。A/D轉換器210將串行圖像信號轉換成與單個行對應的圖像數據，并且輸出該圖像數據。對于第一到第三行中的每一行執行上述的操作，使得從圖像拾取裝置100輸出與單個幀對應的放射線照相數據。圖像拾取裝置100的上述操作允許減小被包含于放射線曝光的結束和讀取操作的開始之間的持續期中的信號布線不與固定電勢連接的時間段，并且抑制在該時間段中出現的串擾。對于開關元件202的關斷電阻小并且大的泄漏電流流動的FPD 104的使用，上述的優點變得顯著。并且，當放射線照射的結束和讀取操作的開始之間的持續期長時，上述的優點也變得顯著。在本實施例中，在感測操作中執行采樣和保持操作以及輸出操作的間隔可比在讀取操作期間采樣和保持電路205以及多路復用器208執行操作的間隔短。這是由于可通過增加的精度來感測放射線曝光的結束。在普通的放射線照相中，將放射線照射執行幾毫秒到幾百毫秒。在感測操作期間，可按照射時間的約百分之一的間隔執行采樣和保持操作以及輸出操作。因此，約0. IMHz (約10微秒的間隔)是足夠的。此外，控制計算機108可基于由操作員通過圖1所示的控制臺110設定的放射線照射時間，改變執行采樣和保持操作以及輸出操作的間隔。例如，當通過控制臺110確定照射時間為10毫秒時，控制計算機108向控制單元106傳遞信號，以便以IOkHz執行采樣和保持操作以及輸出操作。并且，當通過控制臺110確定照射時間為100毫秒時，控制計算機 108向控制單元106傳遞信號，以便以IkHz執行采樣和保持操作以及輸出操作。在本實施例中，在感測操作期間執行的輸出操作等同于在讀取操作期間由多路復用器208執行的并行到串行轉換操作。但是，可以在不限于上述的配置的情況下實現本發明的另一實施例。在輸出操作期間，可在同一時間段內選擇多個采樣和保持電路205，從而多路復用器208輸出在同一時間段中從采樣和保持電路輸出的信號，這對于減小執行輸出操作的間隔是有效的。在這種情況下，積分放大器203和可變放大器204中的至少一個的放大因子可基于被選擇的采樣和保持電路205的數量改變，以便不導致輸出信號超出A/D 轉換器210的動態范圍。此外，在輸出操作期間，多路復用器208可僅選擇指定的采樣和保持電路205，這對于減小執行輸出操作的間隔也是有效的。在這種情況下，可對于與檢測單元101的全部像素陣列的百分之十或更小對應的像素陣列設置選擇的指定的采樣和保持電路205，這里百分之十或更少像素陣列被布置于包含全部像素陣列的區域的一個端部上，這是由于布置于該端部上的百分之十或更少的像素陣列常常被沒有穿過被照體的放射線照射，并且從該百分之十或更少像素陣列輸出的信號的值增加。因此，可以以增加的精度感測放射線曝光的結束。而且，盡管在本實施例中感測單元基于輸出數據確定并感測放射線曝光的結束， 但是，可以在不限于上述的配置的情況下實現本發明的另一實施例。感測單元可被設置在采樣和保持電路205與A/D轉換器210之間，并且基于從采樣和保持電路205輸出的信號確定放射線曝光的結束。即，在感測單元基于在蓄積操作時段期間來自讀取電路103的輸出感測放射線或光的照射的結束的條件下，可以以任意的方式設置感測單元。關于讀取電路103，可以設置包含復位開關的A/D轉換器作為積分放大器203的替代，可以設置存儲器作為采樣和保持電路205的替代，可以設置數字多路復用器作為多路復用器208的替代，并且，可以消除A/D轉換器210。在這種情況下，采樣操作變為由存儲器執行的數字數據的暫時存儲和保持，并且，輸出操作變為通過數字多路復用器對于從存儲器輸出的數字數據執行的數字并行到串行轉換處理。并且，盡管在本實施例中通過讀取電路103執行感測操作，但是，可以在不限于上述的配置的情況下實現本發明的另一實施例。即，可以設置另一讀取電路以執行感測操作。并且，控制計算機108可包含存儲放射線曝光開始時間、在本實施例中感測的放射線曝光結束時間和讀取操作開始時間的數據的存儲單元。基于存儲于該存儲單元中的時間數據執行偏移獲取操作以從FPD 104獲取偏移校正圖像數據。根據偏移獲取操作，執行蓄積操作和讀取操作，而排除放射線照射和感測操作，以獲取偏移校正圖像數據。因此，可通過在同一時間段上執行的蓄積操作獲取放射線照相數據和偏移校正圖像數據，并且，通過從放射線照相數據減去偏移校正圖像數據進行的偏移校正的精度增加。 上述的時間數據可被用于執行獲取增益校正圖像數據的操作。即，可以執行操作以獲取被提供用于校正從FPD 104獲取的放射線照相數據的校正圖像數據。第二實施例下面，將參照圖5A、圖5B和圖6描述本發明的第二實施例。將通過相同的附圖標記示出與第一實施例的那些部件相同的部件，并且，將不提供它們的詳細的描述。以下，將描述本實施例與第一實施例之間的不同。首先，在本實施例中，作為MIS型光傳感器的替代，設置作為正-本征-負 (positive intrinsic negative) (PIN)型光電二極管的轉換元件201 ‘。其次，讀取電路 103包含其中包含第一讀取電路單元103a和第二讀取電路單元10 的多個讀取電路單元。 在這種情況下，檢測單元101被分成多個像素組，并且，對于單個像素組設置單個讀取電路單元。第二點不同允許多個讀取電路單元并行輸出電信號，這些電信號是被從多個像素組傳送的。因此，可通過多個讀取電路單元并行執行感測操作，并且，與第一實施例的情況相比可以更高的速度和頻率執行感測操作，這進一步增加了感測操作的精度。例如，通過大致感測操作的周期的一半從由第二讀取電路單元10 執行的感測操作轉移到由第一讀取電路單元103a執行的感測操作，允許讀取電路103以為第一實施例的操作頻率的兩倍的操作頻率執行感測操作。這里，第一讀取電路單元103a包含第一積分放大器203a、第一采樣和保持電路 205a、第一多路復用器208a、第一差分放大器209a和第一 A/D轉換器210a。并且，第二讀取電路單元10 包含第二積分放大器20北、第二采樣和保持電路20 、第二多路復用器 208b、第二差分放大器209b和第二 A/D轉換器210b。第三，讀取電路單元包含用于各積分放大器203的奇數行信號采樣和保持電路、 偶數行信號采樣和保持電路、奇數行噪聲采樣和保持電路以及偶數行噪聲采樣和保持電路。奇數行信號采樣和保持電路包含對從奇數行像素傳送的電信號(以下，稱為像素信號)采樣的采樣開關SHOS和保持奇數行像素信號的采樣電容Chos。偶數行信號采樣和保持電路包含對偶數行像素信號采樣的采樣開關SHES和保持該偶數行像素信號的采樣電容 Ches0奇數行噪聲采樣和保持電路包含在對奇數行像素信號采樣之前對運算放大器的噪聲成分采樣的采樣開關SHON和保持該噪聲信號的采樣電容Chon。奇數行噪聲采樣和保持電路包含在對于偶數行像素信號采樣之前對運算放大器的噪聲成分采樣的采樣開關 SHEN和保持該噪聲信號的采樣電容Chen。即，設置奇數行采樣和保持電路以及偶數行采樣和保持電路，它們中的每一個均包含圖像信號采樣和保持電路以及噪聲成分采樣和保持電路。第四，對于各放大器電路，多路復用器208包含對于奇數行信號采樣和保持電路設置的開關MSOS和對于偶數行信號采樣和保持電路設置的開關MSES。并且，對于各放大器電路，多路復用器208包含對于奇數行噪聲采樣和保持電路設置的開關MSON和對于偶數行噪聲采樣和保持電路設置的開關MSEN。通過依次選擇開關，像素信號或噪聲成分的并行信號被轉換成串行信號。第五，緩沖放大器209包含信號緩沖器SFS、復位開關SRS、噪聲緩沖器SFN、復位開關SRN和差分放大器，消除積分放大器的偏移。由于第三點到第五點不同，在對于基于從指定行的像素傳送的電信號產生的輸出信號執行偏移消除操作和并行到串行轉換操作的時間段期間，從在該指定行之后被驅動的行的像素傳送的電信號可經受相關雙采樣，并且被輸出到讀取電路單元。下面，將參照圖6描述根據本實施例執行的讀取操作。圖6選擇性地示出與在圖 4所示的蓄積操作之后執行的操作對應的操作。由于在蓄積操作期間根據本實施例執行的感測操作與第一實施例的感測操作相同，因此將不提供其詳細的描述。與第一實施例的情況同樣，通過由讀取電路103執行的感測操作執行監視，并且， 通過該感測操作感測放射線照射的結束。基于放射線或光的照射的結束導致復位開關進入導通狀態，該結束是由感測單元106感測的。復位開關的導通狀態持續直到讀取操作開始。 因此，包含于在放射線曝光的結束和讀取操作的開始之間的持續期中的信號布線不與固定電勢連接的時間段可被減少，以適當地抑制在該時間段中出現的串擾。當導致復位開關進入非導通狀態時，操作轉移到讀取操作。控制單元106向采樣和保持電路傳送控制信號，使得奇數行噪聲采樣和保持電路的采樣開關SHON進入導通，并且噪聲成分從復位積分放大器203被傳遞到采樣電容Chon。使得采樣開關SHON進入非導通，并且噪聲成分被保持于采樣電容Chon中。然后，控制信號D-CLK、DIO和OE從控制單元106被供給到驅動電路102，并且從驅動電路102被供給到第一行的驅動布線Gl，使得第一行的開關元件Tll T18進入導通。因此，基于在第一行的轉換元件Sll S14中產生的電荷產生的模擬電信號從像素通過信號布線Sigl Sig4被并行傳遞到第一讀取電路103a。此外，基于通過第一行的轉換元件S15 S18產生的電荷產生的模擬電信號從像素通過信號布線Sig5 SigS被并行傳送到第二讀取電路10北。然后，控制單元106向采樣和保持電路傳送控制信號，使得奇數行信號采樣和保持電路的采樣開關SHOS進入導通， 并且讀取的像素信號通過放大電路被傳送到采樣電容Chos。此時，噪聲成分被加在像素信號上。然后，使得采樣開關SHOS進入非導通，并且包含附加的噪聲成分的像素信號被保持在采樣電容Chon中。在像素信號被保持在采樣電容Chon中之后，積分電容和信號布線被復位。在復位之后，與第一行的情況同樣，偶數行噪聲采樣和保持電路的采樣開關SHEN進入導通，并且噪聲成分從復位積分放大器203被傳遞到采樣電容Chen。導通電壓Vcom被供給到第二行的驅動布線G2，并且，導致第二行的開關元件T21 T23進入導通狀態。在第二行的開關元件T21 T23處于導通狀態的時間段內，多路復用器208依次輸出保持在奇數行采樣和保持電路中的電信號。因此，從第一行的像素并行讀取的電信號被轉換成串行圖像信號并且被輸出。A/ D轉換器210將串行圖像信號轉換成與單個行對應的圖像數據并且輸出圖像數據。對于第一到第八行中的每一個執行上述的操作，使得從圖像拾取裝置100輸出與單個幀對應的放射線照相數據。即，本實施例與第一實施例的不同在于在讀取操作中包含噪聲成分采樣操作，其中在復位開關的導通狀態的結束和驅動檢測單元101的開始之間執行噪聲成分采樣操作，這里通過驅動電路102執行該驅動。上述的操作允許適當地消除積分放大器203的噪聲成分并且獲取具有高的S/N比的放射線照相數據。另一方面，在復位開關的導通狀態的結束和驅動檢測單元101的開始之間經過的時間變得比第一實施例中的時間長，該驅動由驅動電路102執行。但是，由于通常在包含余量的幾μ s到數十μ s的短的時間段上執行采樣操作，因此，在該時間段中引起的串擾不明顯，并且在考慮到基于信號布線和耦合電容確定的時間常數時不導致問題。第三實施例將參照圖7Α 7Β描述被應用于可動放射線圖像拾取裝置的本發明的第三實施例。圖7Α是包括能夠進行透視檢查和靜止圖像拍攝的便攜式放射線圖像拾取裝置的放射線圖像拾取系統的示意圖。在圖7Α中，例如，通過從C型臂601取下圖像拾取裝置100并且使用設置在C形臂601上的放射線產生器607，執行拍攝。這里，C型臂601保持放射線產生器607和圖像拾取裝置100。設置能夠顯示通過圖像拾取裝置100獲取的圖像數據的顯示單元602和搭載被照體604的床603。并且，設置使得放射線產生器206、圖像拾取裝置100和C型臂601可動的滑架605以及可控制上述部件的可動控制裝置606。包含控制計算機108的控制裝置606可對于通過圖像拾取裝置100獲取的圖像信號執行圖像處理，并且向顯示裝置602等傳遞經處理的圖像信號。并且，通過由控制裝置 606執行的圖像處理產生的圖像數據可通過諸如電話線的傳遞設備被傳遞到遠處。因此，圖像數據可以在設置在諸如醫生房間的不同位置的顯示器上被顯示或者被存儲于諸如光盤的存儲設備中，這允許處于遠處的醫生進行診斷。傳遞的圖像數據也可通過膠片處理器被記錄于膠片上。可在圖像拾取裝置100或控制裝置606中設置根據本發明的實施例的控制單元106的一部分或全部配置。圖7B是包括能夠進行透視檢查和靜止圖像拍攝的便攜式放射線圖像拾取裝置的放射線圖像拾取系統的示意圖。在圖7B中，例如，通過從C型臂601取下圖像拾取裝置100 并且使用與設置在C型臂601上的放射線產生器607分開的放射線產生器607'執行拍攝。 當然，根據本發明的實施例的控制計算機108不僅可控制放射線產生器607，而且可控制分開的放射線產生器607'。但是，當控制計算機108對于放射線產生器607的控制具有延遲或者困難時，本發明變得越來越有利。此外，例如，可通過執行程序的計算機實現本發明的另一實施例。并且，根據本發明的另一實施例，可應用向計算機供給該程序的裝置，諸如包含例如存儲程序的CD-ROM的計算機可讀存儲介質或通過其傳遞程序的諸如因特網的傳遞介質。并且，根據本發明的另一實施例，可以應用上述的程序。上述的程序、存儲介質、傳遞介質和程序產品在本發明的范圍內。并且，通過以可容易想到的方式組合上述的實施例實現的發明也在本發明的范圍內。雖然已參照示例性實施例說明了本發明，但應理解，本發明不限于公開的示例性實施例。以下的權利要求的范圍應被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式、等同的結構和功能。
權利要求
1.一種圖像拾取系統，包括圖像拾取裝置，所述圖像拾取裝置包含包含檢測單元和讀取電路的檢測器，所述檢測單元具有以矩陣形式布置的像素，其中每一個像素均包含將放射線轉換成電荷的轉換元件，所述讀取電路包含連接單元，所述連接單元與傳遞與所述電荷對應的電信號的信號布線電連接并且電連接所述信號布線與被供給指定電勢的節點，所述讀取電路被設置用于執行用以從像素輸出所述電信號的讀取操作；和被配置用于控制所述讀取電路的操作的控制單元；以及感測單元，所述感測單元被配置用于基于所述讀取電路的輸出感測放射線的照射的結束，所述輸出是在所述檢測器執行蓄積操作的時間段期間被獲取的，其中，所述控制單元控制所述讀取電路，使得所述連接單元基于感測到的所述照射的結束而開始在所述信號布線和所述節點之間建立電連接，并且維持電連接直到所述讀取操作開始。
2.根據權利要求1的圖像拾取系統，其中，所述控制單元在執行放射線照射的時間段期間控制所述讀取電路使得所述讀取電路以指定的頻率獲取所述讀取電路的輸出信號或輸出數據項。
3.根據權利要求1的圖像拾取系統，其中，所述感測單元在連續獲取的多個輸出信號或輸出數據項之間進行比較。
4.根據權利要求1的圖像拾取系統，其中，像素還包含輸出與所述電荷對應的電信號的開關元件，多個所述信號布線與沿列方向布置的多個所述開關元件電連接，并且被沿行向布置，所述讀取電路還包含對于多個所述信號布線設置的多個放大電路，其中多個放大電路中的每一個放大電路包含具有復位開關的積分放大器以及采樣并暫時保持所述積分放大器的輸出信號的采樣和保持電路；和依次輸出從多個放大電路并行讀取的電信號作為串行圖像信號的多路復用器，并且，所述連接單元包含所述復位開關。
5.根據權利要求4的圖像拾取系統，其中，所述采樣和保持電路包含采樣并暫時保持圖像信號的信號采樣和保持電路以及采樣并暫時保持所述積分放大器的噪聲成分的噪聲采樣和保持電路，并且，所述控制單元基于感測到的所述照射的結束控制所述讀取電路，使得從所述照射的結束到由所述噪聲采樣和保持電路執行的噪聲成分采樣的開始維持通過所述復位開關建立的所述信號布線和所述節點之間的電連接。
6.根據權利要求5的圖像拾取系統，其中，對于奇數行和偶數行中的每一個設置信號采樣和保持電路，并且，對于奇數行和偶數行中的每一個設置噪聲采樣和保持電路。
7.根據權利要求4的圖像拾取系統，其中，在所述圖像拾取裝置中，沿列方向布置與沿行方向布置的開關元件電連接的多個驅動布線，其中，所述圖像拾取裝置還包含驅動電路，所述驅動電路通過以行單位向驅動布線供給所述開關元件的導通電壓或非導通電壓來驅動所述檢測單元，并且，其中，所述控制單元基于感測的所述照射的結束控制所述讀取電路和所述驅動電路， 以從所述照射的結束直到由所述驅動電路執行的所述檢測單元的驅動的開始維持通過所述復位開關建立的所述信號布線和所述節點之間的電連接。
8.根據權利要求1的圖像拾取系統，其中，所述檢測單元的像素被分成多個像素組，并且，所述讀取電路包含多個讀取電路單元，并且，一個讀取電路單元與一個像素組對應，并且，從多個像素組傳送的電信號通過多個讀取電路單元被并行輸出。
9.根據權利要求1的圖像拾取系統，其中，所述轉換元件包含將光轉換成電荷的光電轉換元件和將放射線轉換成落入可由所述光電轉換元件感測的波長帶內的光的波長轉換器，或者所述轉換元件直接將放射線轉換成電荷。
10.根據權利要求1的圖像拾取系統，還包括放射線產生器，被配置用于用放射線照射所述圖像拾取裝置；和控制裝置，被配置用于控制所述圖像拾取裝置和所述放射線產生器。
11.一種圖像拾取系統的控制方法，所述圖像拾取系統包含圖像拾取裝置，所述圖像拾取裝置包含包含檢測單元和讀取電路的檢測器，所述檢測單元具有以矩陣形式布置的像素，其中每一個像素均包含將放射線轉換成電荷的轉換元件，所述讀取電路包含連接單元， 所述連接單元與傳遞與所述電荷對應的電信號的信號布線電連接并且電連接所述信號布線與被供給指定電勢的節點，所述讀取電路被設置用于執行用以從像素輸出所述電信號的讀取操作；和被配置用于控制所述讀取電路的操作的控制單元，所述方法包括以下步驟基于所述讀取電路的輸出感測放射線的照射的結束，所述輸出是在所述檢測器執行蓄積操作的時間段期間被獲取的，并且基于感測到的所述照射的結束通過所述連接單元開始在所述信號布線和所述節點之間建立電連接，并且通過所述連接單元維持電連接直到所述讀取操作開始。
全文摘要
本發明公開了圖像拾取系統及其控制方法。一種圖像拾取裝置包含包含檢測單元和讀取電路的檢測器，檢測單元包含像素，像素中的每一個包含轉換元件，讀取電路包含與傳送電信號的信號布線電連接并且電連接信號布線與節點的連接單元，并且執行讀取操作以從像素輸出電信號。控制單元控制讀取電路的操作，并且，感測單元基于在檢測器的蓄積操作的時段中獲取的讀取電路的輸出感測放射線照射的結束。控制單元基于感測的照射結束開始通過連接單元在信號布線和節點之間建立電連接，并且保持電連接，直到開始讀取操作。
文檔編號H04N5/341GK102480601SQ20111036383
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月17日 優先權日2010年11月22日
發明者佐藤翔, 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