專(zhuān)利名稱(chēng)：放射線攝像設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放射線攝像設(shè)備和該放射線攝像設(shè)備的控制方法，尤其涉及一種減少在通過(guò)利用放射線以脈沖形式間歇地照射被攝體來(lái)拍攝被攝體時(shí)的圖像偽影的放射線攝像設(shè)備和該放射線攝像設(shè)備的控制方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在放射線攝像設(shè)備尤其是數(shù)字X射線攝像設(shè)備領(lǐng)域中，為了增強(qiáng)分辨率、 縮小體積和抑制圖像失真，代替圖像增強(qiáng)器，已廣泛使用基于利用光電轉(zhuǎn)換元件的IX光學(xué)系統(tǒng)的大面積平板型放射線攝像設(shè)備。作為用于放射線攝像設(shè)備的基于IX光學(xué)系統(tǒng)的平板傳感器，可以使用通過(guò)二維接合在硅半導(dǎo)體晶圓上利用CMOS半導(dǎo)體制造工藝所生成的光電轉(zhuǎn)換元件而形成的大面積平板傳感器。日本特開(kāi)2002-026302號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種方法，其中，為了實(shí)現(xiàn)等于或大于硅半導(dǎo)體晶圓大小的大面積平板傳感器，該方法通過(guò)砌貼作為以條的形式從硅半導(dǎo)體晶圓裁切光電轉(zhuǎn)換元件所獲得的矩形攝像元件的多個(gè)矩形半導(dǎo)體基板，來(lái)制造大面積平板傳感器。另外，日本特開(kāi)2002-344809號(hào)公報(bào)公開(kāi)了通過(guò)以條的形式裁切光電轉(zhuǎn)換元件所獲得的各矩形半導(dǎo)體基板的電路結(jié)構(gòu)。在以條的形式裁切出的各矩形半導(dǎo)體基板上，將作為讀出控制電路的垂直移位寄存器和水平移位寄存器與二維排列的光電轉(zhuǎn)換元件配置在一起。在水平移位寄存器附近設(shè)置外部端子(電極焊盤(pán))。從該外部端子輸入的控制信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)控制各矩形半導(dǎo)體基板上的垂直移位寄存器和水平移位寄存器，以使得各個(gè)移位寄存器與時(shí)鐘信號(hào)同步地順次輸出各自的像素陣列。例如,如圖5A所不，當(dāng)從所有光電轉(zhuǎn)換兀件輸出電信號(hào)所需的掃描時(shí)間ST與放射線信號(hào)累積時(shí)間XT(曝光時(shí)間XT)之和小于同步信號(hào)的攝像間隔FT時(shí)，即幀頻相對(duì)較低時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的問(wèn)題。圖5B示出從所有光電轉(zhuǎn)換元件輸出電信號(hào)所需的掃描時(shí)間ST與放射線信號(hào)累積時(shí)間XT(曝光時(shí)間XT)之和大于同步信號(hào)的攝像間隔XT的攝像模式的例子。也就是說(shuō)，這是幀頻相對(duì)較高的攝像模式，在該攝像模式下，掃描各矩形半導(dǎo)體基板上的移位寄存器，以在模擬信號(hào)的輸出期間在圖5B中以t9所表示的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行用于開(kāi)始放射線信號(hào)累積的復(fù)位操作。然而，如果在模擬信號(hào)掃描期間進(jìn)行復(fù)位操作，則電流同時(shí)流過(guò)矩形半導(dǎo)體基板上的所有像素，從而導(dǎo)致矩形半導(dǎo)體基板的電源電壓的波動(dòng)。也就是說(shuō)，復(fù)位操作期間所輸出的模擬信號(hào)失真，從而在運(yùn)動(dòng)圖像中產(chǎn)生偽影。本發(fā)明考慮到上述問(wèn)題，提供一種用于通過(guò)即使在高速攝像模式下也減少偽影來(lái)獲得高質(zhì)量圖像的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種放射線攝像設(shè)備，所述放射線攝像設(shè)備包括輸出單元，用于通過(guò)采樣和保持從放射線轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)來(lái)輸出各像素電路的模擬信號(hào)； 以及選擇單元，用于順次選擇輸出所述模擬信號(hào)的像素電路的位置；其中，在所述輸出單元 輸出與預(yù)定數(shù)量的像素電路相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)作為模擬信號(hào)之后，所述選擇單元停止所述選 擇，并且所述輸出單元根據(jù)所述選擇的停止而停止所述輸出。
〔0010〕 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種放射線攝像設(shè)備的控制方法，所述控制方法包 括以下步驟輸出步驟，用于通過(guò)采樣和保持從放射線轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)來(lái)輸出各像素電 路的模擬信號(hào)；以及選擇步驟，用于順次選擇輸出所述模擬信號(hào)的像素電路的位置；其中， 在所述輸出步驟中輸出與預(yù)定數(shù)量的像素電路相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)作為模擬信號(hào)之后，在所述 選擇步驟中停止所述選擇，并且在所述輸出步驟中根據(jù)所述選擇的停止而停止所述輸出。 〔0011〕 通過(guò)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


〔0012〕圖1是示出整個(gè)放射線運(yùn)動(dòng)圖像拍攝系統(tǒng)的示意性框〔0013〕圖2是示意性示出矩形半導(dǎo)體基板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的〔0014〕圖3是示出圖像讀出操作的例子的時(shí)序〔0015〕圖4是示出與矩形半導(dǎo)體基板上的一個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的等效電路的電路〔0016〕圖5八和58是矩形半導(dǎo)體基板控制信號(hào)的時(shí)序〔0017〕圖6是矩形半導(dǎo)體基板控制信號(hào)的時(shí)序圖；以及
〔0018〕圖7是矩形半導(dǎo)體基板控制時(shí)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
〔0019〕 現(xiàn)參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的典型實(shí)施例。應(yīng)該注意，除非特別說(shuō)明，否則這些實(shí) 施例中所述的組件的相對(duì)配置、數(shù)值表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。 〔0020〕 第一實(shí)施例
〔0021〕 將參考圖1說(shuō)明示出基于大面積平板系統(tǒng)的整個(gè)放射線運(yùn)動(dòng)圖像拍攝系統(tǒng)的示 意性框圖。放射線運(yùn)動(dòng)圖像拍攝系統(tǒng)包括放射線攝像設(shè)備100、圖像處理丨系統(tǒng)控制設(shè)備 101、圖像顯示設(shè)備102、X射線生成器103和X射線管104。在攝像操作時(shí)，圖像處理I系 統(tǒng)控制設(shè)備101同步控制放射線攝像設(shè)備100和X射線生成器103。閃爍器〈未示出、將 透過(guò)被攝體的放射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，其中，根據(jù)光量對(duì)該可見(jiàn)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。然后對(duì)作為 結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行八鄺轉(zhuǎn)換。在八鄺轉(zhuǎn)換之后，放射線攝像設(shè)備100將與施加的X射線相對(duì) 應(yīng)的幀圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像處理I系統(tǒng)控制設(shè)備101。在圖像處理之后，圖像顯示設(shè)備102 實(shí)時(shí)顯示放射線圖像。
〔0022〕 放射線攝像設(shè)備100包括平板傳感器106。平板傳感器106包括以條的形式從硅 半導(dǎo)體晶圓二維裁切出的矩形半導(dǎo)體基板107。以14列乂2行的矩陣的形式在平坦基臺(tái) 〈未示出、上砌貼矩形半導(dǎo)體基板107。在平板傳感器106的上側(cè)部分和下側(cè)部分各自成 直線排列有設(shè)置在以矩陣形式排列的矩形半導(dǎo)體基板107上的外部端子〈電極焊盤(pán)、〈未 示出、。矩形半導(dǎo)體基板107上所設(shè)置的電極焊盤(pán)通過(guò)飛線式印刷電路板〈未示出、與外 部電路連接。模擬多路復(fù)用器131 138根據(jù)來(lái)自攝像單元控制電路108的控制信號(hào)選擇 來(lái)自所連接的矩形半導(dǎo)體基板107的像素輸出，并且將所選擇的輸出輸出給分別與模擬多路復(fù)用器131 138連接的差分放大器141 148。A/D轉(zhuǎn)換器151 158根據(jù)從攝像單元控制電路108所輸出的同步時(shí)鐘將來(lái)自差分放大器141 148的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且將信號(hào)輸出給攝像單元控制電路108。攝像單元控制電路108將以塊形式經(jīng)過(guò)了 A/D轉(zhuǎn)換器151 158的A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)組合成幀數(shù)據(jù)，并且經(jīng)由連接部109將其傳送給圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101。以條的形式裁切出的矩形半導(dǎo)體基板107各自都是例如寬約20mm且長(zhǎng)約140mm 的基板。由通過(guò)以14列X2行的矩陣形式砌貼基板所形成的平板傳感器106例如長(zhǎng)約 280mm且寬約280mm，即具有約11平方英寸大小的正方形形狀。接著將參考圖2說(shuō)明矩形半導(dǎo)體基板107的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將參考圖3說(shuō)明示出來(lái)自在其上砌貼有矩形半導(dǎo)體基板107的平板傳感器106的圖像讀出處理的例子的時(shí)序圖。參考圖2，矩形半導(dǎo)體基板107包括像素電路201、垂直移位寄存器202和水平移位寄存器203。行控制信號(hào)204是行方向上的信號(hào)。列控制信號(hào)205是列方向上的信號(hào)。像素電路201是包括二維排列在矩形半導(dǎo)體基板107上的光電轉(zhuǎn)換元件的像素電路。垂直移位寄存器202和水平移位寄存器203用作讀出控制電路，該電路經(jīng)由外部端子接收水平移位寄存器開(kāi)始信號(hào)HST、垂直移位寄存器開(kāi)始信號(hào)VST、水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH 和垂直移位時(shí)鐘信號(hào)CLKV。參考圖3的時(shí)序圖，當(dāng)垂直移位時(shí)鐘信號(hào)CLKV在垂直移位寄存器開(kāi)始信號(hào)VST處于“H”的情況下升高時(shí)，復(fù)位垂直移位寄存器202的內(nèi)部電路。然后向垂直移位寄存器202 的輸出VO輸出“H”信號(hào)，以使得與由行控制信號(hào)204所控制的一個(gè)行相對(duì)應(yīng)的像素輸出有效。當(dāng)水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH在水平移位寄存器開(kāi)始信號(hào)HST處于“H”的情況下升高時(shí)， 復(fù)位水平移位寄存器203的內(nèi)部電路。然后向水平移位寄存器203的輸出HO輸出“H”信號(hào)，以向模擬輸出端子輸出行控制信號(hào)204使其有效的像素輸出中從由輸出HO所選擇的像素電路201所輸出的像素輸出。向水平移位寄存器203順次輸入水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH
脈沖，以將“H”輸出順次變換成HO、Hl........H126和H127，從而完成與一個(gè)行相對(duì)應(yīng)的
讀出操作。然后向垂直移位寄存器202輸入垂直移位時(shí)鐘信號(hào)CLKV，以將“H”輸出切換成 VI。此后，使與由行控制信號(hào)204所控制的一個(gè)行相對(duì)應(yīng)的像素輸出有效，從而進(jìn)行像素讀出操作。順次重復(fù)該操作將從整個(gè)矩形半導(dǎo)體基板107讀出像素輸出。由于與水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH同步地將來(lái)自矩形半導(dǎo)體基板107的像素值順次輸出給外部模擬輸出端子，所以A/D轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于與水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH同步的A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘CLKAD進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。圖4是與各砌貼的矩形半導(dǎo)體基板上的一個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的電路圖。參考圖4，向開(kāi)關(guān)MOS晶體管301施加復(fù)位電壓VRES將使光電二極管單元302和浮動(dòng)擴(kuò)散電容器310 復(fù)位。開(kāi)關(guān)MOS晶體管303啟動(dòng)用作浮動(dòng)擴(kuò)散放大器的MOS晶體管314。開(kāi)關(guān)MOS晶體管 313啟動(dòng)用作源極跟隨器放大器的MOS晶體管315。將開(kāi)關(guān)MOS晶體管304與箝位電容器 305 (電容器305)組合以形成可以消除由光電二極管單元302所生成的kTC噪聲(復(fù)位噪聲)的箝位電路。開(kāi)關(guān)MOS晶體管306采樣并保持與光量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓。當(dāng)接通開(kāi)關(guān) MOS晶體管306時(shí)，電容器308累積電荷。電容器308累積與添加了噪聲和暗電流成分的光電二極管單元302的電壓相對(duì)應(yīng)的電荷。當(dāng)接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管307時(shí)，電容器309累積電荷。電容器309累積與箝位電壓VCL、即噪聲和暗電流成分相對(duì)應(yīng)的電荷。從電容器308中累積的電荷減去電容器309中累積的電荷，可以獲得來(lái)自光電二極管單元302的與光量相對(duì)應(yīng)的電壓。差分放大器141 148進(jìn)行該減法。從矩形半導(dǎo)體基板107所獲得的像素值數(shù)據(jù)包含不能通過(guò)從電容器308中累積的電荷減去電容器309中累積的電荷來(lái)消除的、由光電二極管單元302所生成的噪聲成分。為此，眾所周知，通過(guò)使用在不施加放射線的情況下所拍攝的像素值數(shù)據(jù)作為固定模式噪聲 (FPN)、即FPN圖像來(lái)校正這類(lèi)像素值數(shù)據(jù)。將參考圖4和5A說(shuō)明在利用放射線以脈沖的形式間歇地照射被攝體來(lái)拍攝運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)要進(jìn)行的采樣操作。參考圖5A，在時(shí)刻tl，從圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101輸入同步信號(hào)SYNC。當(dāng)輸入了同步信號(hào)SYNC以開(kāi)始放射線的累積時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻t2將EN 信號(hào)設(shè)置成“高”(High)，以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313。圖像處理/ 系統(tǒng)控制設(shè)備101接著啟動(dòng)傳感器芯片上的像素電路并且將PRES信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管301。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101向浮動(dòng)擴(kuò)散電容器310施加復(fù)位電壓 VRES以復(fù)位傳感器。輸入同步信號(hào)SYNC的間隔與針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像的攝像間隔FT相對(duì)應(yīng)。在時(shí)刻t3，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管301 (PRES信號(hào))取消復(fù)位，然后將PCL信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管304，從而向箝位電容器 305施加箝位電壓VCL。在時(shí)刻t4，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管303 (EN信號(hào))和開(kāi)關(guān)MOS晶體管304 (PCL信號(hào))以結(jié)束像素復(fù)位操作，并且開(kāi)始在光電二極管單元302中累積，因而使放射線的曝光有效。利用放射線以脈沖的形式照射被攝體預(yù)定時(shí)間段。因此，為了最小化由光電二極管單元302所生成的噪聲成分的影響，當(dāng)經(jīng)過(guò)與放射線的施加時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101結(jié)束累積。在時(shí)刻t5，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101再次將EN信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān) MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313,并且啟動(dòng)傳感器芯片上的像素電路。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101接著將TS信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管306，而且使電容器308 采樣并保持光電二極管單元302的電壓。在時(shí)刻t6，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管306 (TS信號(hào))以結(jié)束采樣和保持，并且使放射線的曝光無(wú)效。接著，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101將PRES信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管301，并向浮動(dòng)擴(kuò)散電容器310施加復(fù)位電壓VRES， 從而復(fù)位傳感器。在時(shí)刻t7，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管301 (PRES信號(hào))，接著將PCL信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管304，并向電容器305施加箝位電壓VCL。 圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101接著將TN信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管307，并且使電容器309采樣和保持箝位電壓VCL。在時(shí)刻t8，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管307 (TN信號(hào))、 開(kāi)關(guān)MOS晶體管304 (PCL信號(hào))、開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313 (EN信號(hào))以結(jié)束采樣和保持。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101通過(guò)掃描垂直移位寄存器和水平移位寄存器，向外部順次輸出通過(guò)電容器308和電容器309所采樣和保持的電壓。
盡管可以根據(jù)預(yù)定設(shè)置改變這些驅(qū)動(dòng)定時(shí)，但是在攝像操作期間重復(fù)所設(shè)置的驅(qū)動(dòng)操作以簡(jiǎn)化控制。也就是說(shuō)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻t9時(shí)再次檢測(cè)同步信號(hào)SYNC。在檢測(cè)到同步信號(hào)SYNC時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻tlO將EN信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313，并且啟動(dòng)傳感器芯片上的像素電路。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101重復(fù)上述操作。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101對(duì)于所有像素同時(shí)進(jìn)行上述采樣操作。這實(shí)現(xiàn)了集中電子快門(mén)操作，并且使各個(gè)像素的累積時(shí)間相等，從而防止由矩形半導(dǎo)體基板的砌貼所導(dǎo)致的像素值的不連續(xù)。對(duì)于各矩形半導(dǎo)體基板，通過(guò)掃描水平方向和垂直方向上的移位寄存器，讀出所采樣和保持的電壓作為模擬信號(hào)。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)將生成數(shù)字圖像信號(hào)。由于可以在同一時(shí)刻進(jìn)行放射線的累積和掃描，因此在進(jìn)行放射線的曝光時(shí)進(jìn)行掃描可以應(yīng)付運(yùn)動(dòng)圖像拍攝時(shí)的高幀頻。將參考圖5A、5B、6和7說(shuō)明在利用放射線以脈沖的形式間歇地照射被攝體來(lái)拍攝運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)要進(jìn)行的采樣操作。首先，在圖7的步驟S401，放射線攝像設(shè)備100開(kāi)始在通過(guò)圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101所設(shè)置的攝像模式下的操作。該攝像模式是例如高幀頻或低幀頻的攝像。在步驟S402，放射線攝像設(shè)備100判斷是否檢測(cè)到從圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備 101所輸入的與第一個(gè)圖像相對(duì)應(yīng)的同步信號(hào)。如果放射線攝像設(shè)備100判斷為檢測(cè)到同步信號(hào)(步驟S402為“是”)，則處理進(jìn)入步驟S403。如果放射線攝像設(shè)備100判斷為沒(méi)有檢測(cè)到同步信號(hào)(步驟S402為“否”)，則處理等待直到檢測(cè)到同步信號(hào)為止。在步驟S403，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101復(fù)位所有像素，并且開(kāi)始放射線的累積。在圖6的時(shí)刻tl，當(dāng)從圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101輸入第一個(gè)同步信號(hào)SYNC時(shí)，為了開(kāi)始放射線的累積，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻t2將EN信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313,以啟動(dòng)傳感器芯片上的像素電路。同時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101將PRES信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管301，并向光電二極管單元302和浮動(dòng)擴(kuò)散電容器310施加復(fù)位電壓VRES，從而復(fù)位傳感器。隨后，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻t3斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管301 (PRES信號(hào))以取消復(fù)位。然后圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101將PCL信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管304，并向箝位電容器305 (電容器305)施加箝位電壓VCL。在時(shí)刻t4，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101 通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管304 (PCL信號(hào))和開(kāi)關(guān)MOS晶體管301(PRES信號(hào))結(jié)束復(fù)位操作。這使得開(kāi)始在光電二極管單元302中的累積，并使放射線的曝光有效。在步驟S404，在經(jīng)過(guò)預(yù)定累積時(shí)間XT之后，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101進(jìn)行采樣和保持。利用放射線以脈沖的形式照射被攝體預(yù)定時(shí)間段。當(dāng)經(jīng)過(guò)了與施加時(shí)間相對(duì)應(yīng)的累積時(shí)間XT時(shí)，為了結(jié)束累積，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻t5將EN信號(hào)設(shè)置成“聞”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313,并且啟動(dòng)傳感器芯片上的像素電路。同時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101將TS信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管 306，并且使電容器308采樣和保持光電二極管單元302的電壓。當(dāng)圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻t6斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管306 (TS信號(hào))時(shí)，結(jié)束采樣和保持操作，從而使放射線的曝光無(wú)效。然后圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101將PRES信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS 晶體管301，并向浮動(dòng)擴(kuò)散電容器310施加復(fù)位電壓VRES，從而復(fù)位傳感器。在時(shí)刻t7，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管301 (PRES信號(hào))，然后將PCL信號(hào)設(shè)置成 “高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管304，并向電容器305施加箝位電壓VCL。然后圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101將TN信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管307，并使電容器309對(duì)箝位電壓VCL進(jìn)行采樣和保持。在時(shí)刻t8，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管307 (TN信號(hào))，并且斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管304 (PCL信號(hào))、開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313 (EN信號(hào))，從而結(jié)束采樣和保持操作。在步驟S405，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101根據(jù)所設(shè)置的攝像模式確定同步信號(hào)的最小攝像間隔FT。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101判斷從所有光電轉(zhuǎn)換元件輸出電信號(hào)所需的掃描時(shí)間ST (還稱(chēng)為輸出時(shí)間ST)和放射線信號(hào)累積時(shí)間XT (還稱(chēng)為曝光時(shí)間XT)的總時(shí)間是否大于同步信號(hào)的攝像間隔FT。如果圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101判斷為該總時(shí)間大于同步信號(hào)的攝像間隔FT (步驟S405為“是”)，則處理進(jìn)入步驟S406。如果圖像處理 /系統(tǒng)控制設(shè)備101判斷為該總時(shí)間不大于同步信號(hào)的攝像間隔FT (步驟S405為“否”)， 則處理進(jìn)入步驟S412。由于步驟S412中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的定時(shí)與圖5A中的相同，所以省略對(duì)其的說(shuō)明。注意，在上述采樣操作中，由于電流同時(shí)流過(guò)矩形半導(dǎo)體基板上的所有像素電路， 所以矩形半導(dǎo)體基板的電源電壓波動(dòng)。因此，在本實(shí)施例中，在步驟S406，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101等待預(yù)定時(shí)間段， 直到電源電壓的波動(dòng)收斂為止。在圖6中的時(shí)刻t9，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101掃描利用放射線曝光A累積了放射線的各像素電路以開(kāi)始掃描Al，以輸出作為模擬信號(hào)的所得值。 當(dāng)輸出與預(yù)定數(shù)量的像素電路相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻 tlO暫時(shí)停止掃描移位寄存器。更具體地，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101停止向圖2中的垂直移位寄存器202和水平移位寄存器203輸入水平移位寄存器開(kāi)始信號(hào)HST、垂直移位寄存器開(kāi)始信號(hào)VST、水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH和垂直移位時(shí)鐘信號(hào)CLKV，以暫時(shí)停止輸出模擬信號(hào)。在步驟S407，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在圖6中的時(shí)刻til判斷是否檢測(cè)到針對(duì)第二個(gè)圖像的同步信號(hào)SYNC。如果圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101判斷為檢測(cè)到了同步信號(hào)(步驟S407為“是”)，則處理進(jìn)入步驟S408。如果圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101判斷為沒(méi)有檢測(cè)到同步信號(hào)(步驟S407為“否”)，則處理等待直到檢測(cè)到該信號(hào)為止。在步驟S408，為了開(kāi)始放射線的累積，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻tl2將 EN信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān)MOS晶體管313，并且啟動(dòng)傳感器芯片上的像素電路。同時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101將PRES信號(hào)設(shè)置成“高”以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管301，并向光電二極管單元302和浮動(dòng)擴(kuò)散電容器310施加復(fù)位電壓VRES，從而復(fù)位傳感器。這時(shí)，由于電流流過(guò)所有像素電路，所以半導(dǎo)體電路基板的電源電壓波動(dòng)。然而， 由于暫時(shí)停止掃描，所以不會(huì)干擾輸出模擬信號(hào)。然而，根據(jù)像素電路的結(jié)構(gòu)，電源電壓的波動(dòng)可能使得所采樣和保持的模擬信號(hào)發(fā)生偏移。由于電源電壓的波動(dòng)而生成的偏移是恒定的。因此，可以在放射線曝光之前利用與上述的驅(qū)動(dòng)操作相同的驅(qū)動(dòng)操作來(lái)獲取用于噪聲部分的偏移校正的FPN圖像(固定模式噪聲圖像)，并且基于放射線圖像和用于偏移校正的FPN圖像的像素值數(shù)據(jù)之間的差抵消偏移。隨后，在時(shí)刻tl3，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管 301(PRES信號(hào))來(lái)取消復(fù)位。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101然后將PCL信號(hào)設(shè)置成“高” 以接通開(kāi)關(guān)MOS晶體管304，并且向電容器305施加箝位電壓VCL。在時(shí)刻tl4，圖像處理/ 系統(tǒng)控制設(shè)備101通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)MOS晶體管304 (PCL信號(hào))、開(kāi)關(guān)MOS晶體管303和開(kāi)關(guān) MOS晶體管313 (EN信號(hào))來(lái)結(jié)束像素的復(fù)位操作。這使得開(kāi)始在光電二極管單元302的累積并且使放射線曝光B有效。從時(shí)刻tl2 時(shí)刻tl4，半導(dǎo)體電路板的電源電壓由于復(fù)位操作而波動(dòng)。在經(jīng)過(guò)直到電源電壓的波動(dòng)收斂為止的預(yù)定時(shí)間段之后，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101在時(shí)刻tl5 重新開(kāi)始掃描A2，以使得半導(dǎo)體電路板輸出未被輸出的模擬信號(hào)。在時(shí)刻tl6，圖像處理/ 系統(tǒng)控制設(shè)備101在所有半導(dǎo)體電路板都輸出了模擬信號(hào)時(shí)停止掃描。此時(shí)，圖像處理/ 系統(tǒng)控制設(shè)備101確定掃描時(shí)間STl,以使得用于掃描A2的掃描時(shí)間ST2變得等于或小于曝光時(shí)間XT。在掃描Al中要掃描的像素的數(shù)量可以是與掃描時(shí)間STl相對(duì)應(yīng)的像素的數(shù)量。例如，如圖I所示，矩形半導(dǎo)體基板107上的像素的數(shù)量是128X896 = 114688， 并且水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH具有20MHz的頻率。掃描時(shí)間ST與掃描四個(gè)矩形半導(dǎo)體基板 107所需的時(shí)間相對(duì)應(yīng)，因此ST = 114688 X (1/20M) X4 =約 23ms。如果幀頻為15FPS，則如下給出攝像間隔FT FT = 1/15 = 66. 7ms。如果放射線信號(hào)的累積時(shí)間XT(曝光時(shí)間XT)為16ms,那么XT+ST = 16ms+23ms = 39ms < FT = 66. 7ms。因此，在這種情況下，處理從圖7中的步驟S405變換至步驟S412，并且在不暫時(shí)停止的情況下以圖5A中示出的方式控制移位寄存器掃描。然而，如果將幀頻進(jìn)一步增大到30FPS，則如下給出攝像間隔FT FT = 1/30 = 33. 3ms。因此，如果放射線信號(hào)的累積時(shí)間XT為16ms，那么XT+ST = 16ms+23ms = 39ms > FT = 33. 3ms。處理從圖7中的步驟S405變換至步驟S406。圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101暫時(shí)停止掃描移位寄存器，并且以如圖6中示出的方式進(jìn)行控制操作。此時(shí)，例如，如果考慮復(fù)位時(shí)間，掃描時(shí)間ST2 = 14ms < XT = 16ms，則可以將掃描時(shí)間STl設(shè)置成9ms。當(dāng)掃描與 9ms相對(duì)應(yīng)的數(shù)量的像素時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101暫時(shí)停止掃描。如上所述，當(dāng)掃描預(yù)定數(shù)量的像素時(shí)，暫時(shí)停止掃描，直到檢測(cè)到同步信號(hào)為止。 利用該操作，即使在同步信號(hào)中發(fā)生抖動(dòng)，在復(fù)位操作前后要掃描的像素的數(shù)量也保持不變。因此，還可以通過(guò)獲取用于偏移校正的FPN圖像、并計(jì)算FPN圖像和放射線圖像之間的差來(lái)減少偽影。這使得可以輸出高質(zhì)量的放射線圖像。第二實(shí)施例在第一實(shí)施例中，當(dāng)掃描的像素的數(shù)量達(dá)到預(yù)定數(shù)量時(shí)，圖像處理/系統(tǒng)控制設(shè)備101使得輸入給垂直移位寄存器202和水平移位寄存器203的水平移位寄存器開(kāi)始信號(hào)HST、垂直移位寄存器開(kāi)始信號(hào)VST、水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH和垂直移位時(shí)鐘信號(hào)CLKV暫時(shí)無(wú)效，并且檢測(cè)同步信號(hào)。然而，本發(fā)明不局限于該方法。可以將該設(shè)備配置成在掃描了預(yù)定數(shù)量的行時(shí)使得水平移位寄存器開(kāi)始信號(hào)HST、垂直移位寄存器開(kāi)始信號(hào)VST、水平移位時(shí)鐘信號(hào)CLKH和垂直移位時(shí)鐘信號(hào)CLKV暫時(shí)無(wú)效，并且檢測(cè)同步信號(hào)。這使得通過(guò)僅計(jì)數(shù)垂直移位時(shí)鐘信號(hào)CLKV就可以控制移位寄存器掃描的暫時(shí)停止和重新開(kāi)始。這可以使得容易控制移位寄存器。另外，由于該設(shè)備以行為單位暫時(shí)停止和重新開(kāi)始移位寄存器掃描，所以可以使得偽影不大明顯。另外，可以以來(lái)自模擬多路復(fù)用器131 138的控制信號(hào)為單位控制移位寄存器掃描，其中，模擬多路復(fù)用器131 138用于從多個(gè)矩形半導(dǎo)體基板107選擇模擬輸出。這可以提高掃描時(shí)間STl和ST2的設(shè)置精度。根據(jù)本發(fā)明，目的是在高速攝像模式下通過(guò)減少偽影來(lái)獲得高質(zhì)量圖像。其它實(shí)施例還可以利用讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)器裝置上的程序以進(jìn)行上述實(shí)施例的功能的系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)(或者CPU或MPU等裝置)和通過(guò)下面的方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方面，其中，利用系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)通過(guò)例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)器裝置上的程序以進(jìn)行上述實(shí)施例的功能來(lái)進(jìn)行上述方法的各步驟。為此，例如，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者通過(guò)用作存儲(chǔ)器裝置的各種類(lèi)型的記錄介質(zhì)(例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))將該程序提供給計(jì)算機(jī)。盡管參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書(shū)的范圍符合最寬的解釋?zhuān)园行薷?、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種放射線攝像設(shè)備，包括輸出單元，用于通過(guò)采樣和保持從放射線轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)來(lái)輸出各像素電路的模擬信號(hào)；以及選擇單元，用于順次選擇輸出所述模擬信號(hào)的像素電路的位置，其中，在所述輸出單元將與預(yù)定數(shù)量的像素電路相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)作為模擬信號(hào)輸出之后，所述選擇單元停止所述選擇，并且所述輸出單元響應(yīng)于所述選擇的停止而停止所述輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射線攝像設(shè)備，其特征在于，還包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)同步信號(hào)；以及控制單元，用于控制所述輸出單元，使得在以與所述同步信號(hào)相對(duì)應(yīng)的攝像間隔開(kāi)始放射線的曝光且經(jīng)過(guò)了曝光時(shí)間之后，采樣和保持所述電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線攝像設(shè)備，其特征在于，還包括判斷單元，所述判斷單元用于判斷所述曝光時(shí)間和輸出與所有像素電路相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)所需的輸出時(shí)間的總時(shí)間是否長(zhǎng)于所述攝像間隔，其中，當(dāng)所述判斷單元判斷為所述總時(shí)間長(zhǎng)于所述攝像間隔時(shí)，在所述輸出單元將與所述預(yù)定數(shù)量的像素電路相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)作為模擬信號(hào)輸出之后，所述選擇單元停止所述選擇，并且所述輸出單元響應(yīng)于所述選擇的停止而停止所述輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放射線攝像設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述檢測(cè)單元再次檢測(cè)到所述同步信號(hào)時(shí)，復(fù)位所述采樣和保持，并且在從以與所述同步信號(hào)相對(duì)應(yīng)的攝像間隔開(kāi)始放射線的曝光起經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段之后且在經(jīng)過(guò)所述曝光時(shí)間之前，所述選擇單元重新開(kāi)始所述選擇，而且所述輸出單元重新開(kāi)始在其余像素電路的位置處的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射線攝像設(shè)備，其特征在于，還包括校正單元，所述校正單元用于基于放射線圖像和固定模式噪聲的像素值數(shù)據(jù)之間的差來(lái)校正噪聲偏移，其中，所述放射線圖像是基于從所述輸出單元輸出的模擬信號(hào)的放射線圖像，所述固定模式噪聲的像素值數(shù)據(jù)是所述輸出單元基于在所述放射線的曝光之前預(yù)先輸出的模擬信號(hào)預(yù)先獲取到的像素值數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放射線攝像設(shè)備，其特征在于，所述選擇單元針對(duì)像素電路的各陣列，選擇輸出所述模擬信號(hào)的像素電路的位置。
7.一種放射線攝像設(shè)備的控制方法，包括以下步驟輸出步驟，用于通過(guò)采樣和保持從放射線轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)來(lái)輸出各像素電路的模擬信號(hào)；以及選擇步驟，用于順次選擇輸出所述模擬信號(hào)的像素電路的位置，其中，在所述輸出步驟中將與預(yù)定數(shù)量的像素電路相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)作為模擬信號(hào)輸出之后，在所述選擇步驟中停止所述選擇，并且在所述輸出步驟中響應(yīng)于所述選擇的停止而停止所述輸出。
全文摘要
一種放射線攝像設(shè)備及其控制方法，其中，所述設(shè)備包括輸出單元，用于通過(guò)采樣和保持從放射線轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)來(lái)輸出各像素電路的模擬信號(hào)；以及選擇單元，用于選擇輸出所述模擬信號(hào)的像素電路的位置；其中，在所述輸出單元輸出與預(yù)定數(shù)量的像素電路相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)作為模擬信號(hào)之后，所述選擇單元停止所述選擇，并且所述輸出單元根據(jù)所述選擇的停止而停止所述輸出。
文檔編號(hào)H04N5/232GK102547148SQ20111030853
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者內(nèi)藤雄一, 齋藤秀彥 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社