CN102498713B - 成像装置、成像系统、该装置和系统的控制方法以及装置 - Google Patents

Abstract

成像装置包括控制单元和检测器，该检测器包含多个像素并且执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据。图像捕获操作包括第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在该第一图像捕获操作中，在与多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描检测器以输出第一扫描区域中的图像数据，在该第二图像捕获操作中，在比第一扫描区域大的第二扫描区域中扫描检测器以输出第二扫描区域中的图像数据。控制单元根据从第一扫描区域到第二扫描区域的切换使得检测器在第一图像捕获操作和第二图像捕获操作之间的时段期间执行将转换元件初始化的初始化操作。

Description

成像装置、成像系统、该装置和系统的控制方法以及装置

技术领域

本发明涉及成像装置、放射线成像装置、成像系统、该装置和系统的控制方法以及程序。具体而言，本发明涉及用于放射线成像系统中的成像装置、成像系统、该装置和系统的控制方法以及程序，它们优选地用于医疗诊断中的诸如一般摄影(photography)的静止图像捕获和诸如透视摄影(fluoroscopy)的动画摄影。在本发明的实施例中，放射线不仅包含α射线、β射线和γ射线(它们是由于放射线损伤而发射的粒子(包含光子)所形成的射束)，而且包含具有至少与α射线、β射线和γ射线相同的水平的能量的诸如X射线、粒子射束和宇宙射线的射束。 

背景技术

近年来，作为用于使用X射线的医疗图像诊断和非破坏性检查中的图像捕获装置，使用由半导体材料制成的平板检测器(以下简写为FPD)的放射线成像装置已投入实用。例如，在医疗图像诊断中，这种放射线成像装置被用作用于诸如一般摄影的静止图像捕获和诸如透视摄影的动画记录的数字成像装置。 

如在专利文献1和2中公开的那样，在这种放射线成像装置中，讨论了执行通过FPD的读出的区域(视场尺寸)的任意切换。 

引文列表 

专利文献 

专利文献1：日本专利公开No.11-128213 

专利文献2：日本专利公开No.11-318877 

发明内容

技术问题 

但是，当作为切换的结果扩展区域时，在像素的敏感度和/或暗时间输出方面执行通过FPD的扫描的区域与不执行通过FPD的扫描的区域不同。因此，在被捕获的图像中可能出现受读出区域(扫描区域)影响的幻影(段差(difference in level))，导致图像质量降低。 

问题的解决方案 

本发明提供了能够减少可在捕获的图像中出现的并且受扫描区域影响的段差以防止图像质量明显降低的成像装置和成像系统。 

根据本发明的实施例，成像装置包括：检测器，在所述检测器中以矩阵形式布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；以及控制单元，被配置用于控制包含所述检测器的图像捕获操作的操作。该图像捕获操作包含第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据，在所述第二图像捕获操作中在比所述第一扫描区域大的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据。该控制单元根据从所述第一扫描区域到所述第二扫描区域的切换使得所述检测器在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作之间的时段期间执行将所述转换元件初始化的初始化操作。 

根据本发明的另一实施例，放射线成像系统包括该成像装置；放射线产生装置，被配置用于发射照射所述成像装置的放射线；以及控制装置，控制所述成像装置和所述放射线产生装置。 

根据本发明的另一个实施例，包括以矩阵形式布置分别包含将放射线或光转换成电荷的转换元件的多个像素并且执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据的检测器、并且控制包含所述检测器的图像捕获操作的操作的成像装置的控制方法包括第一图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中在与所述多个像素的一部分对 应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据；初始化操作，用于根据从第一扫描区域切换到比第一扫描区域大的第二扫描区域的指令在第一图像捕获操作之后的时段期间初始化所述转换元件；和第二图像捕获操作，在所述第二图像捕获操作中在所述初始化操作之后在第二扫描区域中扫描所述检测器以输出第二扫描区域中的图像数据。 

根据本发明的另一实施例，程序使得计算机控制包括以矩阵形式布置分别包含将放射线或光转换成电荷的转换元件的多个像素并且执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据的检测器、并且控制包含所述检测器的图像捕获操作的操作的成像装置。该程序使得计算机执行第一图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据；初始化操作，用于根据从第一扫描区域切换到比第一扫描区域大的第二扫描区域的指令在第一图像捕获操作之后的时段期间初始化所述转换元件；和第二图像捕获操作，在所述第二图像捕获操作中在所述初始化操作之后在第二扫描区域中扫描所述检测器以输出第二扫描区域中的图像数据。 

本发明的有利效果 

根据本发明，检测器的驱动操作允许减少可在获取的图像中出现并且受扫描区域影响的幻影(段差)，以防止图像质量明显降低。 

附图说明

图1是包括根据本发明的第一实施例的成像装置的成像系统的概念框图。 

图2是根据本发明的第一实施例的成像装置的概念等价电路。 

图3是表示根据本发明的第一实施例的成像装置和成像系统的整体操作的例子的流程图。 

图4A是示出根据本发明的第一实施例的成像装置和成像系统的整体操作的例子的时序图。 

图4B是示出图4A中的时段A-A′期间的成像装置的操作的例子的时序图。 

图4C是示出图4A中的时段B-B′期间的成像装置的操作的例子的时序图。 

图4D是示出图4A中的时段C-C′期间的成像装置的操作的例子的时序图。 

图5A是示出根据本发明的第一实施例的示例性切换操作的时序图。 

图5B是示出根据本发明的第一实施例的另一示例性切换操作的时序图。 

图5C是示出根据本发明的第一实施例的另一示例性切换操作的时序图。 

图5D是示出根据本发明的第一实施例的另一示例性切换操作的时序图。 

图5E是段差量相对于时间的特性图。 

图6A是根据本发明的第二实施例的成像装置的概念等价电路。 

图6B是根据本发明的第二实施例的成像装置的另一概念等价电路。 

图7A是示出根据本发明的第二实施例的成像装置和成像系统的整体操作的时序图。 

图7B是示出图7A中的时段A-A′期间的成像装置的操作的例子的时序图。 

图7C是示出图7A中的时段B-B′期间的成像装置的操作的另一例子的时序图。 

图7D是示出图7A中的时段C-C′期间的成像装置的操作的另一例子的时序图。 

图8A是示出根据本发明的第二实施例的示例性切换操作的时序图。 

图8B是示出根据本发明的第二实施例的另一示例性切换操作的 时序图。 

图8C是示出根据本发明的第二实施例的示例性刷新操作的时序图。 

具体实施方式

这里，将参照附图详细描述本发明的实施例。 

[第一实施例] 

图1是包含根据本发明的第一实施例的成像装置的放射线成像系统的概念框图。参照图1，放射线成像系统包括成像装置100、控制计算机108、放射线控制装置109、放射线产生装置110、显示装置113和控制台114。成像装置100包括FPD 104，该FPD 104包含检测单元101、驱动电路102和读出电路103。检测单元101包含分别将放射线或光转换成电信号的多个像素。驱动电路102驱动检测单元101。读出电路103输出从被驱动的检测单元101供给的电信号作为图像数据。成像装置100还包括处理从FPD 104供给的图像数据以输出经受处理的图像数据的信号处理单元105、将控制信号供给到各部件以控制FPD 104的操作的控制单元106、以及向各部件供给偏压电压的电源单元107。信号处理单元105从下文描述的控制计算机108接收控制信号，以将接收的控制信号供给到控制单元106。控制单元106控制驱动电路102，使得响应从下文描述的控制计算机108接收的控制信号执行至少两个扫描区域之间的切换。驱动电路102被配置为能够响应从控制单元106接收的控制信号在扫描区域之间切换。根据第一实施例，控制单元106具有在第一扫描区域A和第二扫描区域B之间切换的功能。在本发明的实施例中的第一扫描区域A中，多个像素的一部分被驱动电路102扫描。例如，当像素的数量总和等于约2800行×约2800列时，通过驱动电路102扫描约1000行×约2800列的像素。在本发明的实施例中的第二扫描区域B中，在比第一扫描区域A大的范围内的像素(例如所有像素)被扫描。电源单元107包含诸如调节器的电源电路，该电源电路从外部电源或内置电池(未示出)接 收电压以供给检测单元101、驱动电路102和读出电路103所需要的电压。 

控制计算机108执行放射线产生装置110和成像装置100之间的同步化、用于确定成像装置100的状态的控制信号的传送和用于校正、存储和/或显示来自成像装置100的图像数据的图像处理。另外，控制计算机108将用于基于来自控制台114的信息确定放射线的照射条件的控制信号传送给放射线控制装置109。 

响应于从控制计算机108接收的控制信号，放射线控制装置109控制用于从包含于放射线产生装置110中的放射线源111发射放射线的操作以及放射线产生装置110中的照射场限制机构112的操作。照射场限制机构112具有改变被放射线或与该放射线对应的光照射并且处于FPD 104中的检测单元101中的特定照射场的功能。控制台114被操作员使用以输入被用作控制计算机108的各种控制中的参数的关于被检体的信息和图像捕获条件，并且将信息和图像捕获条件传送到控制计算机108。显示装置113显示在控制计算机108中经受图像处理的图像数据。 

图2是根据本发明的第一实施例的成像装置的概念等价电路。在图2中使用相同的附图标记以表示图1所示的相同的部件。这些部件的详细描述在此被省略。为了方便，图2中的成像装置包括包含n行×m列的像素的FPD，这里，n和m中的每一个是大于或等于2的整数。成像装置实际上包括数量比n行×m列大的像素。例如，17英寸成像装置包括约2800行×约2800列的像素。 

检测单元101包括以矩阵形式布置的多个像素。各像素具有将放射线或光转换成电荷的转换元件201和输出与该电荷对应的电信号的开关元件202。在第一实施例中，作为将照射转换元件的光转换成电荷的光电变换器，使用PIN光电二极管，该PIN光电二极管布置于诸如玻璃基板的绝缘基板上并且主要由非晶硅材料制成。作为转换元件201，优选地使用在上述光电变换器的放射线入射侧具有波长转换器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。波长转换 器将放射线转换成可由光电变换器检测的波带内的光。优选使用具有控制端子和两个主端子的晶体管作为开关元件202。在第一实施例中，使用薄膜晶体管(TFT)作为开关元件202。转换元件201的一个电极与开关元件202的两个主端子中的一个电连接，并且，转换元件201的另一电极通过共用偏压线Bs与偏压电源107a电连接。行方向上的多个开关元件(例如，开关元件T11～T1m)的控制端子与第一行驱动线G1共同电连接。从驱动电路102通过驱动线向各行中的开关元件供给用于控制开关元件的导通状态的驱动信号。驱动电路102对于每一行控制开关元件202的导通状态和非导通状态，以扫描每一行的像素。本发明的实施例中的扫描区域指的是驱动电路102按以上的方式对于每一行扫描像素的区域。虽然为了方便在图2中示出n行×m列的像素，但是，实际上，当像素的总数等于例如约2800行×约2800列时，由驱动电路102实际扫描约1000行×约2800列的像素作为第一扫描区域A。列方向上的多个开关元件(例如，开关元件T11～Tn1)中的每一个的剩余的主端子与第一列信号线Sig1电连接。在开关元件处于导通状态的同时，与转换元件的电荷对应的电信号通过信号线被供给到读出电路103。从多个像素输出的电信号通过沿列方向布置的多个信号线Sig1～Sigm被并行传送到读出电路103。 

读出电路103包含用于每个信号线的放大器电路207。放大器电路207放大从检测单元101并行输出的电信号中的每一个。放大器电路207包含放大输出的电信号的积分放大器203、放大来自积分放大器203的电信号的可变放大器204、采样和保持放大后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包含放大读出的电信号并且输出放大后的电信号的运算放大器、积分电容器和复位开关。积分放大器203能够改变积分电容器的值以改变增益。输出的电信号被输入到运算放大器的反相输入端子中，基准电压Vref从基准电源107b被供给到运算放大器的非反相输入端子，并且放大后的电信号从运算放大器的输出端子被输出。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。采样和保持电路205对于每个放 大器电路被设置，并且包含采样开关和采样电容器。读出电路103还包含依次输出从放大器电路207并行读出的电信号作为串行图像信号的多路复用器208和对于图像信号执行阻抗变换以输出经受阻抗变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在模数(A/D)转换器210中被转换成数字图像数据，并且，该数字图像数据被供给到图1中的信号处理单元105。在图1中的信号处理单元105中处理的图像数据被传送到控制计算机108。 

驱动电路102响应从图1中的控制单元106供给的控制信号(D-CLK、OE或DIO)将驱动信号供给到各驱动线，该驱动信号包含将开关元件设为导通状态的导通电压Vcom和将开关元件设为非导通状态的非导通电压Vss。驱动电路102通过控制信号控制开关元件的导通状态和非导通状态，以驱动检测单元101。 

图1中的电源单元107包含图2所示的偏压电源107a和放大器电路207的基准电源107b。偏压电源107a通过偏压线Bs向各转换元件201的另一电极供给偏压电压Vs。基准电源107b向各运算放大器的非反相输入端子供给基准电压Vref。 

图1中的控制单元106通过信号处理单元105接收来自成像装置外面的控制计算机108等的控制信号，并且将控制信号供给到驱动电路102、电源单元107和读出电路103，以控制FPD 104的操作。控制单元106向驱动电路102供给控制信号D-CLK、控制信号OE和控制信号DIO以控制驱动电路102的操作。控制信号D-CLK是用作驱动电路的移位寄存器的移位时钟，控制信号DIO是由移位寄存器传送的脉冲信号，并且，控制信号OE被用于控制移位寄存器的输出端。控制单元106能够通过这些控制信号控制驱动电路102以在第一扫描区域A和第二扫描区域B之间切换。另外，控制单元106向读出电路103供给控制信号RC、控制信号SH和控制信号CLK，以控制读出电路103中的各部件的操作。控制信号RC被用于控制积分放大器203中的复位开关的操作，控制信号SH被用于控制采样和保持电路205 的操作，并且控制信号CLK被用于控制多路复用器208的操作。 

现在，将参照图1～3、特别是参照图3描述根据本发明的第一实施例的成像装置和成像系统的整个操作的例子。在响应操作员通过控制台114的操作由控制计算机108确定照射条件之后，开始图像捕获。在确定的照射条件下，用从被放射线控制装置109控制的放射线产生装置110发射的希望的放射线照射被检体。成像装置100输出与透过被检体的放射线对应的图像数据。输出的图像数据在控制计算机108中经受图像处理并且在显示装置113中被显示。 

控制计算机108询问操作员是否继续图像捕获。如果从操作员接收到不继续图像捕获的指令(否)，那么图像捕获被终止。如果从操作员接收到继续图像捕获的指令(是)，那么控制计算机108询问操作员是否要切换扫描区域。如果从操作员接收到不切换扫描区域的指令(否)，那么控制计算机108在被确定的图像捕获条件下控制放射线控制装置109和放射线产生装置110，以在相同的条件下再次用放射线照射被检体。如果从操作员接收到切换扫描区域的指令(是)，那么控制计算机108确定要切换到的扫描区域。另外，控制计算机108向成像装置100供给导致成像装置100执行在下文描述的切换操作的控制信号，并且，成像装置100执行该切换操作。在完成切换操作之后，控制计算机108向成像装置100供给基于确定的扫描区域的控制信号，以导致成像装置100在确定的扫描区域中执行下一图像捕获。 

现在将参照图4A～4D描述根据本发明的第一实施例的成像装置和成像系统的操作的例子。参照图4A，在向转换元件201供给偏压电压Vs时，成像装置100在空闲时段中执行空闲操作。在空闲操作中，为了使由于偏压电压Vs的供给的开始导致的FPD 104的特性的变化稳定化，至少初始化操作K1被重复多次。初始化操作是在蓄积操作之前向转换元件施加初始偏压电压以将转换元件初始化的操作。在图4A中的例子中，作为空闲操作，一对的蓄积操作W1和初始化操作K1重复多次。 

图4B是示出图4A中的时段A-A′中的成像装置100的操作的例 子的时序图。参照图4B，在蓄积操作W1中，在向转换元件201施加偏压电压Vs的情况下，向开关元件202施加非导通电压Vss，以将所有像素中的开关元件设为非导通状态。在初始化操作K1中，积分放大器203中的积分电容器和信号线被复位开关复位，并且，从驱动电路102向驱动线G1施加导通电压Vcom，以将第一行中的开关元件T11～T1m设为导通状态。将开关元件设为导通状态导致转换元件被初始化。虽然在这种状态下各转换元件的电荷作为电信号从相应的开关元件输出，但是，由于在第一实施例中采样和保持电路和随后的电路不操作，因此不从读出电路103输出与电信号对应的数据。积分电容器和信号线在后面被重新复位以处理输出的电信号。但是，当数据被用于校正等时，采样和保持电路以及随后的电路可被以与下文描述的图像输出操作或暗图像输出操作类似的方式操作。从第一行到第n行重复开关元件的导通状态的控制以及复位导致FPD 104被初始化。在初始化状态中，至少在开关元件处于导通状态的同时复位开关可保持在导通状态以继续复位。在初始化操作中开关元件处于导通状态的时间可比在下文描述的图像输出操作中开关元件处于导通状态的时间短。另外，多行中的开关元件可在初始化操作中同时导通。在这些情况下，能够减少整个初始化操作所需要的时间以使FPD 104的特性的变化迅速稳定化。在长度与包含于空闲操作之后的透视摄影操作中的图像输出操作的时段相同的时段中，执行第一实施例中的初始化操作K1。 

图4C是示出图4A中的时段B-B′期间的成像装置的操作的例子的时序图。在执行空闲操作以将检测单元101设为可执行图像捕获的状态之后，响应来自控制计算机108的控制信号，成像装置100执行在第一扫描区域A中扫描FPD 104的透视摄影操作。透视摄影操作与第一图像捕获操作对应。成像装置100执行透视摄影操作的时段被称为透视摄影时段。在透视摄影时段期间，成像装置100执行在与照射时间对应的时段中执行以便导致转换元件201响应发射的放射线而产生电荷的蓄积操作W1和基于在蓄积操作W1中产生的电荷输出图像 数据的图像输出操作X1。如图4C所示，在第一实施例中的图像输出操作中，在控制信号OE和控制信号DIO处于Lo状态的情况下，控制单元106向驱动电路102供给与对应于第二扫描区域的行的数量对应的控制信号D-CLK。因此，不从驱动电路102向驱动线G1和G2供给导通电压Vcom，因此，与第二扫描区域对应的第一和第二行不被扫描。然后，积分电容器和信号线被复位，并且，导通电压Vcom从驱动电路102被施加到驱动线G3以将第三行中的开关元件T31～T3m设为导通状态。作为结果，基于在第三行中的转换元件S31～S3m中产生的电荷的电信号被供给到各信号线。通过各信号线并行输出的电信号中的每一个在各放大器电路207中的积分放大器203和可变放大器204中被放大。放大后的电信号被并行保持在相应放大器电路207中的采样和保持电路205中。采样和保持电路205响应控制信号SH操作。在电信号被保持之后，积分电容器和信号线被复位。在复位之后，与第三列同样，导通电压Vcom被施加到第四行中的驱动线G4，以将第四行中的开关元件T41～T4m设为导通状态。在第四行中的开关元件T41～T4m被设为导通状态的时段中，多路复用器208依次输出保持在采样和保持电路205中的电信号。作为结果，从第三行中的像素并行读出的电信号被转换成串行图像信号，并且该串行图像信号被输出。A/D转换器210将图像信号转换成与一个行对应的图像数据，并且输出从转换得到的图像数据。对于从第三行到第n行的每行执行以上的操作导致从成像装置100输出与一个帧对应的图像数据。另外，在第一实施例中，成像装置100执行在长度与蓄积操作W1的时段相同的时段中执行以导致转换元件201在不执行照射的暗状态中产生电荷的蓄积操作W1和基于在该蓄积操作W1中产生的电荷输出暗图像数据的暗图像输出操作F1。在暗图像输出操作F1中，在成像装置100中执行与图像输出操作X1类似的操作。通过将执行蓄积操作的时间与从执行图像输出操作的时间减去各开关元件处于导通状态的时间所得到的时间相加所得到的时间被称为蓄积时间。各开关元件处于导通状态的时间被称为扫描时间。执行包含蓄积操作、图像输出操作、蓄 积操作和暗图像输出操作的一组图像捕获操作的时间被称为帧时间，并且，帧时间的倒数被称为帧速度。虽然在第一实施例中不扫描第一行和第二行中的像素，但是，本发明不限于该扫描模式。例如，与第一行和第二行中的像素对应的所有第二像素可被同时扫描，或者可在比第一扫描区域中的第一像素的扫描时段短的扫描时段中扫描第二像素。换句话说，可以执行扫描，以使得在第一图像捕获操作期间不对于第二像素执行普通的图像捕获操作。虽然第二扫描区域中的像素在图4B中的初始化操作K1中被依次扫描，但是，本发明不限于该扫描模式，并且可以以与图像输出操作X1类似的方式执行扫描。 

响应在透视摄影时段中伴随用于切换扫描区域的指令从控制计算机108向成像装置100供给导致成像装置100执行切换操作的控制信号，成像装置100执行切换操作。具体地，控制单元106响应来自控制计算机108的控制信号向驱动电路102和读出电路103供给控制信号，以导致FPD 104执行切换操作。FPD 104执行切换操作的时段被称为切换操作时段。以下将参照图5A～5E详细描述切换操作。 

图4D是示出图4A中的时段C-C′期间的成像装置的操作的例子的时序图。在切换操作之后，成像装置100执行一般摄影操作(静止图像捕获)，其中在比第一扫描区域A大的第二扫描区域B中用放射线照射FPD 104。一般摄影操作与第二图像捕获操作对应。成像装置100执行一般摄影操作的时段被称为一般摄影时段。在一般摄影时段期间，成像装置100执行在与照射时间对应的时段中执行以便导致转换元件响应发射的放射线产生电荷的蓄积操作W2以及基于在蓄积操作W2中产生的电荷输出图像数据的图像输出操作X2。如图4D所示，虽然第一实施例中的蓄积操作W2与蓄积操作W1类似，但是，由于蓄积操作W2的时段比蓄积操作W1的时段长，因此，蓄积操作W2与蓄积操作W1被区分开。相反，虽然除了以与第三行和随后的行相同的方式扫描第一行和第二行以外图像输出操作X2与图像输出操作X1类似，但是，由于图像输出操作X2的时段比图像输出操作X1的时段长，因此，图像输出操作X2与图像输出操作X1被区分开。但是， 可以在具有与蓄积操作W1的时段相同的长度的时段中执行蓄积操作W2，并且，可以在具有与图像输出操作X1的时段相同的长度的时段中执行图像输出操作X2。另外，在第一实施例中，成像装置100执行在具有与图像输出操作X2之前的蓄积操作W2的时段相同的长度的时段中执行以便导致转换元件在不发射放射线的暗状态下产生电荷的蓄积操作W2和基于在该蓄积操作W2中产生的电荷输出暗图像数据的暗图像输出操作F2。在暗图像输出操作F2中，在成像装置100中执行与图像输出操作X2类似的操作。另外，在第一实施例中，成像装置100在各蓄积操作W2之前执行初始化操作K2。虽然初始化操作K2与上述的初始化操作K1类似，但是，由于初始化操作K2的时段比初始化操作K1的时段长，因此，初始化操作K2与初始化操作K1被区分开。但是，可以在具有与初始化操作K1的时段相同的长度的时段中执行初始化操作K2。与下文描述的切换操作分开地执行初始化操作K2。 

现在将描述如何出现段差。发明人发现，来自平板检测器的暗时间输出依赖于像素的扫描历史，更具体地，依赖于自向平板检测器中的转换元件施加偏压电压以来的蓄积时间的积分量。在第一实施例中，在第一图像捕获操作中在第一扫描区域中执行图像捕获操作。因此，对于包含于第一扫描区域A中的第一像素多次执行图像捕获操作，并且，在蓄积操作期间蓄积的暗时间输出成分在各输出操作中没有被完成输出并且残留于像素中。残留于像素中的成分与像素的扫描历史对应。相反，在第一图像捕获操作中，不对于不包含于第一扫描区域中而包含于第二扫描区域中的第二像素执行普通的图像捕获操作。这是由于，例如，对于第二像素恒定地执行蓄积操作，所有的第二像素被一次地扫描，或者，在比第一像素的扫描时段短的扫描时段中执行第二像素的输出操作。在这种情况下，第一像素的蓄积时间变得与第二像素的蓄积时间不同。例如，当在比第一像素的扫描时段短的扫描时段中执行第二像素的输出操作时，第一像素的第一图像捕获操作期间的蓄积时间的积分量变得比第二像素的少。作为结果，在第一扫描区 域的暗时间输出和第二扫描区域的暗时间输出之间出现差异，并且，暗时间输出的差异被显示为段差。特别地，随着透视摄影操作的时段的增加，第一扫描区域和第二扫描区域之间的暗时间输出的差异增加，因此，段差变得更明显。如上所述，来自平板检测器的暗时间输出依赖于作为像素的扫描历史的蓄积时间的积分量。因此，发明人发现，在平板检测器中在图像捕获时经受扫描的区域和在平板检测器中在图像捕获时不经受扫描的区域之间出现暗时间输出的差异，以导致作为由扫描区域导致的图像伪像的段差。 

现在将参照图5A～5E描述第一实施例的示例性切换操作。参照图5E，横轴表示自改变照射场之后执行的图像捕获操作开始以来经过的时间，并且纵轴表示作为来自包含于第一扫描区域A中的像素的输出数据和来自包含于第二扫描区域B中的像素的输出数据之间的差异的段差量。在图5E中，作为像素输出数据，使用在暗状态中获取的像素输出数据。 

在本发明的实施例中的切换操作中，控制单元106接收伴随扫描区域切换指令的控制信号，并且，FPD 104响应控制信号执行初始化操作至少一次。如图5E所示，发现当在扫描区域的切换中执行初始化操作时，与不执行初始化操作的情况相比，段差量减少。还发现，通过多次执行初始化操作，段差量进一步减少。初始化操作可被执行一次或多次，以防止由伴随扫描区域的切换的获取图像中可出现的段差导致的图像质量的降低。 

在图5A所示的示例性切换操作中，FPD 104将以上参照图4A和图4D描述的在照射场改变之后执行的一般摄影操作中的一对初始化操作K2和蓄积操作W2执行一次或多次。换句话说，FPD 104将与在切换扫描区域之后执行的一般摄影操作中的图像输出操作X2和暗图像输出操作F2对应的一对初始化操作K2和蓄积操作W2执行一次或多次。切换操作可根据在切换之后执行的图像捕获操作中的图像输出操作之前的操作中所包含的操作执行，以使图像捕获操作中的蓄积操作W2中转换元件的特性稳定化，由此获取具有减少量的图像伪像 的优异图像数据。但是，由于在蓄积操作期间即使在暗状态中也在转换元件中产生电荷，因此，以上的方法对于转换元件的特性的迅速稳定化提供阻碍。特别地，当初始化操作被执行多次时，切换操作所需要的时间可能增加，以增加自切换扫描区域以来在开始图像捕获之前的时间。 

在图5B所示的示例性切换操作中，FPD 104执行以上参照图4A和图4B描述的在切换扫描区域之前的透视摄影操作之前执行的空闲操作中的初始化操作K1一次或多次。由于不在切换操作中执行蓄积操作，并且仅执行由成像装置100执行的初始化操作之中的具有最短的时段的初始化操作K1，因此，切换操作所需要的时间减少以提高装置的可操作性。但是，当在切换操作中执行的初始化操作不与切换扫描区域之后的图像捕获操作对应，并且在具有与在切换扫描区域之后图像捕获操作中执行的初始化操作的时段不同的长度的时段中被执行时，图像捕获操作中的蓄积操作中的转换元件的特性的稳定性可劣化。作为结果，可能获取具有数量增加的伪像的图像数据。 

在图5C所示的示例性切换操作中，FPD 104执行在切换扫描区域之后执行的一般摄影操作中的初始化操作K2一次或多次。由于在切换操作中使用包含于切换之后的图像捕获操作中的初始化操作，因此，通过与在切换之后执行的图像捕获操作对应的初始化操作执行切换操作，并由此获取具有减少数量的伪像的优异的图像数据。另外，由于不执行蓄积操作，因此能够迅速地使转换元件的特性稳定。特别地，优选地，作为包含多次初始化操作的切换操作，在紧接在切换之后执行的图像捕获操作之前，将在切换之后执行的图像捕获操作中的初始化操作执行至少一次。为了在更短的时间内使转换元件的特性稳定，更优选如图5D所示的切换操作中那样，初始化操作K1和初始化操作K2两者被执行至少一次。 

如上所述，可在切换扫描区域之后的图像捕获操作开始之前执行切换操作，以减少可在捕获的图像中出现的并受扫描区域影响的伪像(段差)，由此防止图像质量的明显降低。 

[第二实施例] 

现在将参照图6A和图6B描述根据本发明的第二实施例的成像装置。在第二实施例中使用相同的附图标记以标识第一实施例中的相同的部件。这里省略这些部件的详细描述。虽然如图2那样，为了方便在图6A中示出包括包含n行×m列的像素的FPD的成像装置，但是，成像装置实际包括数量比n行×m列多的像素。 

虽然在第一实施例中的检测单元101中的转换元件201中使用PIN光电二极管，但是，在第二实施例中的检测单元101′中的转换元件601中，使用具有金属绝缘体半导体(MIS)结构的光电变换器作为MIS型转换元件。虽然在第一实施例中对于一个像素设置一个输出开关元件，但是，在第二实施例中，对于一个像素，除了输出开关元件602以外还设置刷新开关元件603。刷新开关元件603的主端子中的一个与转换元件601的第一电极604以及与输出开关元件602的两个主端子中的一个电连接。刷新开关元件603的主端子中的另一个通过共用线与包含于电源单元107中的刷新电源107c电连接。行方向上的多个刷新开关元件603的控制端子与刷新驱动线Gr共同电连接。驱动信号从刷新驱动电路102r通过刷新驱动线Gr被供给到各行中的刷新开关元件603。 

如图6B所示，在转换元件601中，在第一电极604和第二电极608之间设置半导体层606，在第一电极604和半导体层606之间设置绝缘层605，并且在半导体层606和第二电极608之间设置杂质半导体层607。第二电极608通过偏压线Bs与偏压电源107a′电连接。与转换元件201同样，偏压电压Vs从偏压电源107a′被供给到转换元件601中的第二电极608，并且，基准电压Vref通过输出开关元件602被供给到转换元件601中的第一电极604，以在转换元件601中执行蓄积操作。在透视摄影操作和一般摄影操作中，刷新电压Vt通过刷新开关元件603被供给到第一电极604，并且，转换元件601通过偏压|Vs-Vt|被刷新。 

现在将参照图7A～7D描述根据本发明的第二实施例的成像装置 和成像系统的操作的例子。在第二实施例中，如图7A所示，分别作为在图4A所示的第一实施例中的初始化操作K1、图像输出操作X1和暗图像输出操作F1的替代，执行初始化操作K1′、图像输出操作X1′和暗图像输出操作F1′。另外，分别作为图4A所示的第一实施例中的图像输出操作X2和暗图像输出操作F2的替代，执行图像输出操作X2′和暗图像输出操作F2′。其余操作与第一实施例中的操作类似。这里省略这些操作的详细的描述。现在将参照图7B～7D描述与第一实施例不同的操作。图7B是示出图7A中的时段A-A′期间的成像装置的操作的例子的时序图。图7C是示出图7A中的时段B-B′期间的成像装置的操作的例子的时序图。图7D是示出图7A中的时段C-C′期间的成像装置的操作的例子的时序图。 

对于一个像素，除了输出开关元件602以外，第二实施例的检测单元101′还包含刷新开关元件603。因此，图7B所示的第二实施例中的空闲操作中的初始化操作K1′与其中一个转换元件201对于一个像素操作的初始化操作K1不同。在初始化操作K1′中，与第一实施例同样，导通电压Vcom从驱动电路102被供给到驱动线G，以将输出开关元件602设为导通状态，并且，转换元件601中的电荷从输出开关元件602被输出作为电信号。然后，导通电压Vcom从刷新驱动电路102r被供给到刷新驱动线Gr以将刷新开关元件603设为导通状态。此时，从刷新电源107c供给刷新电压Vt。作为结果，偏压|Vs-Vt|被施加到转换元件601以去除残留于转换元件601中的电荷，由此刷新转换元件601。然后，积分电容器和信号线被复位，输出开关元件602被重新设为导通状态，并且，初始偏压|Vs-Vref|被施加到转换元件601以将转换元件601初始化。以行为单位依次执行以上的操作实现初始化操作K1′。如上所述，由于其余操作与第一实施例中的操作类似，因此，这里省略这些操作的详细的描述。 

图7C所示的第二实施例中的透视摄影操作中的图像输出操作X1′与图像输出操作X1之间的差异以及图7C所示的第二实施例中的透视摄影操作中的暗图像输出操作F1′与暗图像输出操作F1之间的差异与 上述的初始化操作K1′与初始化操作K1之间的差异类似。由于其余操作与第一实施例中的操作类似，因此，这里省略这些操作的详细的描述。虽然第二扫描区域中的像素在图7B中的初始化操作K1′中被依次扫描，但是，本发明不限于该扫描，并且，可以以与图像输出操作X1′类似的方式执行初始化操作K1′。 

在图7D所示的第二实施例中的一般摄影操作中的图像输出操作X2′和暗图像输出操作F2′中，与第一实施例同样，导通电压Vcom从驱动电路102被供给到驱动线G以将输出开关元件602设为导通状态。作为结果，转换元件601中的电荷以行为单位从输出开关元件602被输出作为电信号，并且，图像数据通过读出电路103从成像装置被输出。然后，导通电压Vcom从刷新驱动电路102r被供给到刷新驱动线Gr以将刷新开关元件603设为导通状态。此时，刷新电压Vt从刷新电源107c被供给。作为结果，偏压|Vs-Vt|被施加到转换元件601，以去除残留于转换元件601中的电荷，由此刷新转换元件601。然后，积分电容器和信号线被复位，输出开关元件602被重新设为导通状态，并且，初始偏压|Vs-Vref|被施加到转换元件601以将转换元件601初始化。以行为单位依次执行以上的操作实现图像输出操作X2′或暗图像输出操作F2′。虽然由于图像输出操作X2′的时段与图像输出操作X1′的时段不同而将图像输出操作X2′与图像输出操作X1′区分开，但是，可以在具有与图像输出操作X1′的时段相同的长度的时段中执行图像输出操作X2′。 

现在将参照图8A～8C描述本发明的第二实施例的示例性切换操作。 

在图8A所示的示例性切换操作中，FPD 104在具有与一般摄影操作中的图像输出操作X2′和暗图像输出操作F2′的时段相同的长度的时段中执行与初始化操作K1′类似的初始化操作K2′一次或多次。换句话说，FPD 104执行与在切换扫描区域之后执行的一般摄影操作中的图像输出操作X2′和暗图像输出操作F2′对应的初始化操作K2′一次或多次。在初始化操作K2′中，通过与在切换之后执行的图像捕获操 作对应的初始化操作执行切换操作，并由此获取具有数量减少的图像伪像的优异的图像数据。由于不执行蓄积操作，因此能够迅速地使转换元件的特性稳定。特别地，作为包含多次初始化操作的切换操作，与在切换之后执行的图像捕获操作对应的初始化操作优选地紧接在切换之后执行的图像捕获操作之前执行至少一次。 

在图8B所示的示例性切换操作中，FPD 104首先执行下文描述的刷新操作R至少一次。然后，FPD 104执行与在切换扫描区域之后执行的一般摄影操作中的图像输出操作X2′和暗图像输出操作F2′对应的初始化操作K2′一次或多次。通过该切换操作，除了图8A所示的切换操作的优点以外，由于在刷新操作R中去除了残留于转换元件中的电荷，因此能够进一步减少段差。现在将参照图8C描述刷新操作。图8C是示出图8B中的时段D-D′期间的成像装置的操作的例子的时序图。 

在图8C的刷新操作中，驱动电路102不向输出开关元件602施加导通电压Vcom，并且，输出开关元件602保持在非导通状态。在该状态中，刷新驱动电路102r以行为单位向刷新开关元件603施加导通电压Vcom以将刷新开关元件603设为导通状态。作为结果，偏压|Vs-Vt|被施加到转换元件601，以去除残留于转换元件601中的电荷，由此刷新转换元件601。以行为单位依次执行以上的操作实现刷新操作R。 

在刷新操作R之后，积分电容器和信号线被复位，导通电压Vcom从驱动电路102被施加到驱动线G以将输出开关元件602设为导通状态，并且，转换元件601中的电荷从输出开关元件602被输出作为电信号。然后，导通电压Vcom从刷新驱动电路102r被施加到刷新驱动线Gr以将刷新开关元件603设为导通状态。此时，从刷新电源107c施加刷新电压Vt。作为结果，偏压|Vs-Vt|被施加到转换元件601以去除残留于转换元件601中的电荷，由此重新刷新转换元件601。然后，积分电容器和信号线被复位，输出开关元件602被重新设为导通状态，并且，初始偏压|Vs-Vref|被施加到转换元件601以将转换元件601初 始化。以行为单位依次执行以上的操作实现初始化操作K2′。 

在第二实施例中，与第一实施例同样，第二图像捕获操作也可包含初始化操作。 

同样，在第二实施例中，可以在切换扫描区域之后开始图像捕获操作之前执行切换操作，以减少可在捕获的图像中出现的并且受扫描区域影响的伪像(段差)，由此防止图像质量的明显降低。 

可通过例如由包含于控制单元106中的计算机执行的程序实现本发明的实施例。作为本发明的实施例，向计算机供给程序的单元(例如，在其中记录程序的诸如紧致光盘只读存储器(CD-ROM)的计算机可读记录介质或经其上传送程序的诸如因特网的通信介质)也是适用的。另外，作为本发明的实施例，程序也是适用的。程序、记录介质、通信介质和程序产品处于本发明的范围内。从第一或第二实施例容易构想到的组合也在本发明的范围内。 

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的这样变更方式、等同的结构和功能。 

本申请要求在2009年9月15日提交的日本专利申请No.2009-213339的权益，通过引用将其全文并入在此。 

[附图标记列表] 

100成像装置 

101检测单元 

102驱动电路 

103读出电路 

104平板检测器 

105信号处理单元 

106控制单元 

107电源单元 

108控制计算机 

109放射线控制装置 

110放射线产生装置 

111放射线源 

112照射场限制机构 

113显示装置 

Claims (10)

1.一种成像装置，包括：

检测器，在所述检测器中以矩阵形式布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；以及

控制单元，被配置用于控制包含所述检测器的图像捕获操作的操作，

其中，所述图像捕获操作包含第一图像捕获操作和第二图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据，在所述第二图像捕获操作中在比所述第一扫描区域大的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第二扫描区域中的图像数据，以及第二图像捕获操作包括蓄积操作、图像输出操作和在蓄积操作之前执行的第二图像捕获操作的初始化操作，在所述蓄积操作中转换元件将照射转换元件的放射线或光转换成电荷，所述图像输出操作用于输出基于该电荷的图像数据，并且，

其中，所述控制单元被配置成如果图像捕获操作是根据从所述第一图像捕获操作到所述第二图像捕获操作所切换的切换的，则使得所述检测器在所述第一图像捕获操作和所述第二图像捕获操作的初始化操作之间的时段期间执行将所述转换元件初始化的初始化操作，该初始化操作在与所述第二图像捕获操作的初始化操作相同的时段长度期间被执行。

2.根据权利要求1的成像装置，其中，

所述控制单元被配置成使得所述检测器在所述时段期间多次执行所述初始化操作。

3.根据权利要求1的成像装置，其中，所述控制单元被配置成控制所述检测器的操作，以使得所述检测器在所述时段期间执行对应于第二图像捕获操作的蓄积操作的蓄积操作和所述初始化操作的集合至少一次。

4.根据权利要求1的成像装置，其中，所述控制单元被配置成控制所述检测器的操作以在所述时段期间多次执行所述初始化操作，而不执行与第二成像操作中包括的蓄积操作对应的蓄积操作。

5.根据权利要求1的成像装置，其中，

所述多个像素中的每一个还包含输出与所述电荷对应的电信号的开关元件，

其中，所述检测器包含以矩阵形式布置所述多个像素的检测单元、控制所述开关元件的导通状态以驱动所述检测单元的驱动电路、以及通过与所述开关元件连接的信号线输出从所述检测单元供给的电信号作为图像数据的读出电路，

其中，所述读出电路包含将所述信号线复位的复位开关，并且，

其中，所述控制单元被配置成在所述时段期间控制所述驱动电路和所述复位开关以使得所述检测器执行所述初始化操作。

6.根据权利要求1的成像装置，其中，

所述多个像素中的每一个还包含输出与所述电荷对应的电信号的第一开关元件和与第一开关元件不同的第二开关元件，

其中，所述检测器包含以矩阵形式布置所述多个像素的检测单元、控制第一开关元件的导通状态以驱动所述检测单元的第一驱动电路、通过与第一开关元件连接的信号线输出从所述检测单元供给的电信号作为图像数据的读出电路、以及控制第二开关元件的导通状态的第二驱动电路，并且，

其中，所述控制单元被配置成控制第一驱动电路和第二驱动电路，使得在所述时段期间第一驱动电路控制第一开关元件的导通状态并且第二驱动电路控制第二开关元件的导通状态，以使得所述检测器在具有与包含于第二图像捕获操作中的输出操作的时段的长度相同的长度的时段中执行所述初始化操作。

7.根据权利要求6的成像装置，其中，

所述转换元件是金属绝缘体半导体(MIS)型转换元件，

其中，所述成像装置还包括电源单元，所述电源单元包含通过第一开关元件向所述转换元件的一个电极施加基准电压的基准电源、通过第二开关元件向所述转换元件的所述一个电极施加刷新电压的刷新电源、和向所述转换元件的另一电极施加偏压电压的偏压电源，

其中，所述检测器执行刷新操作，在所述刷新操作中将第一开关元件设为非导通状态、将第二开关元件设为导通状态、向所述另一电极施加偏压电压、并且通过第二开关元件向所述另一电极施加刷新电压以刷新所述转换元件，并且，

其中，所述控制单元被配置成使得所述检测器在所述时段期间执行所述刷新操作以及在所述刷新操作之后执行所述初始化操作。

8.一种放射线成像系统，包括：

根据权利要求1的成像装置；

放射线产生装置，被配置用于发射照射所述成像装置的放射线；以及

控制装置，控制所述成像装置和所述放射线产生装置。

9.一种成像装置的控制方法，所述成像装置包括检测器，在所述检测器中以矩阵形式布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；并且所述成像装置控制包含所述检测器的图像捕获操作的操作，

该方法包括：

第一图像捕获操作，在所述第一图像捕获操作中在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据；以及

初始化操作，用于如果图像捕获操作从第一图像捕获操作切换到第二图像捕获操作，在第一图像捕获操作之后初始化所述转换元件，在所述第二图像捕获操作中，在比第一扫描区域大的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出第二扫描区域中的图像数据，其中第二图像捕获操作包括蓄积操作、图像输出操作和在蓄积操作之前执行的第二图像捕获操作的初始化操作，在所述蓄积操作中转换元件将照射转换元件的放射线或光转换成电荷，所述图像输出操作用于输出基于该电荷的图像数据；

其中在第一图像捕获操作与第二图像捕获操作的初始化操作之间，在与所述第二图像捕获操作的初始化操作相同的时段长度期间执行所述初始化操作。

10.一种成像装置的控制装置，所述成像装置包括检测器，在所述检测器中以矩阵形式布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含将放射线或光转换成电荷的转换元件，并且所述检测器执行图像捕获操作以输出与发射的放射线或光对应的图像数据；并且所述成像装置控制包含所述检测器的图像捕获操作的操作，

该控制装置包括：

第一图像捕获部件，被配置用于在与所述多个像素的一部分对应的第一扫描区域中扫描所述检测器以输出所述第一扫描区域中的图像数据，作为第一图像捕获操作；以及

初始化部件，被配置用于如果图像捕获操作从第一图像捕获操作切换到第二图像捕获操作，在第一图像捕获操作之后初始化所述转换元件，在所述第二图像捕获操作中，在比第一扫描区域大的第二扫描区域中扫描所述检测器以输出第二扫描区域中的图像数据，其中第二图像捕获操作包括蓄积操作、图像输出操作和在蓄积操作之前执行的第二图像捕获操作的初始化操作，在所述蓄积操作中转换元件将照射转换元件的放射线或光转换成电荷，所述图像输出操作用于输出基于该电荷的图像数据；和

其中在第一图像捕获操作与第二图像捕获操作的初始化操作之间，在与所述第二图像捕获操作的初始化操作相同的时段长度期间执行所述初始化部件。