放射線攝像設(shè)備及其控制方法、以及控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】放射線攝像設(shè)備及其控制方法、以及控制系統(tǒng)
[0001](本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年11月29日，申請(qǐng)?zhí)枮?01110391805.X，發(fā)明名稱為“放射線攝像設(shè)備和放射線攝像設(shè)備的控制方法”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。)
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種放射線攝像設(shè)備及其控制方法、以及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來(lái)，已知有使用包括傳感器(以下稱為像素)的二維陣列的傳感器陣列的平板型傳感器的放射線攝像設(shè)備，其中，由用于將放射線轉(zhuǎn)換成信號(hào)電荷(電信號(hào))的轉(zhuǎn)換元件和諸如TFT等的用于將電信號(hào)傳送至外部的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成各傳感器。對(duì)于轉(zhuǎn)換元件使用在玻璃基板上形成的非晶硅或多晶硅薄膜。通常，這類放射線攝像設(shè)備通過(guò)使用諸如TFT等的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行矩陣驅(qū)動(dòng)將通過(guò)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換后的信號(hào)電荷傳送給讀取設(shè)備，從而進(jìn)行讀取操作。
[0004]在施加放射線時(shí)，傳感器陣列上的各轉(zhuǎn)換元件直接或間接地生成信號(hào)。在基于間接生成信號(hào)的系統(tǒng)的傳感器中，各像素的轉(zhuǎn)換元件檢測(cè)通過(guò)熒光體轉(zhuǎn)換后的可見(jiàn)光，而不是直接檢測(cè)放射線。在基于直接系統(tǒng)的傳感器或基于間接系統(tǒng)的傳感器中，即使在沒(méi)有施加放射線的情況下，各像素也不合期望地生成一些信號(hào)。將這類信號(hào)稱為暗電流。暗電流在陣列上的各個(gè)像素上具有不同特性，并且隨著傳感器的溫度變化或隨著時(shí)間變化。
[0005]各像素在施加放射線時(shí)以與未施加放射線時(shí)相同的方式生成暗電流。因此，可以通過(guò)計(jì)算施加放射線時(shí)來(lái)自各像素的信號(hào)與來(lái)自未施加放射線照射的各像素的信號(hào)之間的差，去除暗電流對(duì)圖像的影響(日本特開(kāi)2002-369084號(hào)公報(bào)(以下稱為文獻(xiàn)I))。也就是說(shuō)，該技術(shù)分別獲取在施加放射線的情況下通過(guò)掃描傳感器陣列所獲得的圖像(以下稱為放射線圖像)和在未施加放射線的情況下通過(guò)掃描傳感器陣列所獲得的圖像(以下稱為暗圖像)。然后，該技術(shù)通過(guò)在這些圖像中相應(yīng)像素之間進(jìn)行減法處理來(lái)獲得被攝體的圖像。注意，為了防止由于如上所述的暗電流特性本身的變化而發(fā)生去除殘差，優(yōu)選獲取在時(shí)間上相互接近的放射線圖像和暗圖像。
[0006]將參考圖1和2說(shuō)明一般放射線攝像設(shè)備中的攝像程序。當(dāng)用戶通過(guò)按下用于進(jìn)行攝像的手動(dòng)開(kāi)關(guān)向設(shè)備輸入攝像觸發(fā)時(shí)，設(shè)備首先對(duì)傳感器陣列進(jìn)行初始化操作(Si)。在這種情況下，設(shè)備清除在攝像之前累積在傳感器中的暗電流，并且進(jìn)行調(diào)整以使得傳感器適當(dāng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。在進(jìn)行用于順次接通傳感器陣列上的各行上的TFT的掃描操作方面，初始化操作中的暗電流的清除與圖像的讀取是相似的。然而，該操作不進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。因此，在這種情況下，不會(huì)生成圖像數(shù)據(jù)。
[0007]在完成初始化操作時(shí)，設(shè)備斷開(kāi)傳感器陣列上的所有TFT，以使得像素各自獨(dú)立地準(zhǔn)備進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。在這種情況下，將該狀態(tài)稱為累積狀態(tài)(S2)。當(dāng)設(shè)置傳感器陣列處于累積狀態(tài)時(shí)，設(shè)備利用放射線照射被攝體(S7)。這使得傳感器陣列上的各個(gè)像素將透過(guò)被攝體的放射線的灰度級(jí)信息轉(zhuǎn)換成電荷。將該電荷累積在各像素中，直到隨后的讀取/掃描為止。此時(shí)，獨(dú)立于放射線/電荷轉(zhuǎn)換，各像素生成了上述暗電流。結(jié)果，將圖像和暗電流的和累積在各像素中。
[0008]基于各種因素判斷結(jié)束施加放射線。簡(jiǎn)單地，當(dāng)經(jīng)過(guò)了預(yù)先設(shè)置的照射時(shí)間時(shí)，設(shè)備結(jié)束施加放射線。設(shè)計(jì)更好的系統(tǒng)以使得被稱為光電定時(shí)器的放射線測(cè)量設(shè)備在到達(dá)傳感器的放射線的總劑量達(dá)到特定值時(shí)，停止施加放射線。在任何系統(tǒng)中，當(dāng)用戶表達(dá)他/她想要停止施加放射線的意圖(例如，釋放曝光開(kāi)關(guān))時(shí)，設(shè)備最優(yōu)先接受該意圖。如上所述，盡管不可能事先確定什么時(shí)候結(jié)束施加放射線，但是當(dāng)滿足上述條件時(shí)，設(shè)備結(jié)束施加放射線。
[0009]在完成施加放射線時(shí)，設(shè)備立即從傳感器陣列讀取信號(hào)(在S2所儲(chǔ)存的電荷)
(53)。在讀取操作中，設(shè)備接通傳感器陣列上各行上的TFT，以采樣和保持傳送給各個(gè)列信號(hào)線的電荷信號(hào)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，從而獲得與各行上的像素相對(duì)應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。另外，對(duì)接通了 TFT的行順次掃描將從整個(gè)二維傳感器陣列獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0010]在這種情況下，如上所述，在施加放射線之后通過(guò)讀取操作所獲得的圖像數(shù)據(jù)、即圖2中示出的放射線圖像10是放射線的半色調(diào)信息和來(lái)自陣列的各個(gè)像素的暗電流的和。注意，在施加放射線之后立即從傳感器陣列讀取信號(hào)，這有效地降低了圖像中暗電流的比例并減少了后面所述的減法處理中的殘差。該操作還有利于縮短將圖像呈現(xiàn)給用戶之前的延遲時(shí)間。
[0011]盡管在至此為止的步驟中獲取了放射線圖像，但處理進(jìn)入獲取暗圖像的步驟以從放射線圖像去除暗電流成分。設(shè)備通過(guò)緊接在讀取放射線圖像之后再次進(jìn)行初始化操作
(54)來(lái)開(kāi)始暗圖像獲取。在再次進(jìn)行初始化操作時(shí)，再次設(shè)置傳感器陣列處于累積狀態(tài)
(55)。該累積狀態(tài)的目的是從傳感器陣列獲取暗圖像。因此，設(shè)備不施加放射線。設(shè)備控制暗圖像獲取的累積狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，使其等于“放射線圖像拍攝中的累積狀態(tài)(S2)的持續(xù)時(shí)間”。注意，在放射線圖像拍攝中，累積狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間并非預(yù)先已知，而是現(xiàn)場(chǎng)確定，然而，暗圖像拍攝的累積時(shí)間在開(kāi)始累積狀態(tài)時(shí)將會(huì)被確定。
[0012]當(dāng)經(jīng)過(guò)了預(yù)定累積時(shí)間時(shí)，設(shè)備從傳感器陣列讀取信號(hào)(S6)。所使用的讀取方法是與讀取放射線圖像所使用的方法相同的方法。將在此所獲得的圖像稱為暗圖像11 (圖2) ο設(shè)備在至此為止的步驟中已獲取放射線圖像10和暗圖像11。如上所述，放射線圖像10上所重疊的暗電流成分與暗圖像11幾乎一致。因此，為獲得最終的拍攝圖像12，從放射線圖像10減去暗圖像11。專利文獻(xiàn)I中說(shuō)明了上述攝像程序。
[0013]在上述情況下，設(shè)備在放射線圖像獲取步驟之后立即執(zhí)行暗圖像獲取步驟，以使得用于放射線圖像的累積時(shí)間和用于暗圖像的累積時(shí)間相一致，并且設(shè)置最小必需累積時(shí)間。根據(jù)傳感器陣列的特性和基于計(jì)算的校正，不必要使累積時(shí)間相一致。在這種情況下，可以使用下面的方法，在該方法中，將暗圖像獲取步驟設(shè)置在除放射線圖像獲取步驟之后以外的任何位置。
[0014]例如，提出了一種以下面的步驟進(jìn)行的攝像程序。首先，設(shè)備在等待狀態(tài)下周期性并重復(fù)地獲取暗圖像，將所獲取的暗圖像寫(xiě)入存儲(chǔ)器中，并且更新過(guò)去的暗圖像。因此，在暗圖像存儲(chǔ)器中始終存在最新的暗圖像。當(dāng)用戶通過(guò)例如按下用于執(zhí)行攝像的手動(dòng)開(kāi)關(guān)向設(shè)備輸入攝像觸發(fā)時(shí)，設(shè)備執(zhí)行放射線圖像獲取步驟。在獲得拍攝圖像時(shí)，設(shè)備從放射線圖像減去暗圖像。此時(shí)，根據(jù)需要，設(shè)備基于計(jì)算校正暗圖像。
[0015]一些設(shè)備通過(guò)組合這些方法獲得兩種類型的拍攝圖像。也就是說(shuō)，該設(shè)備通過(guò)使用在等待狀態(tài)下所獲取的暗圖像來(lái)獲得用于直接顯示的拍攝圖像，并且通過(guò)使用在獲取放射線圖像之后所獲取的暗圖像來(lái)獲得高質(zhì)量拍攝圖像。在一些情況下，在這類設(shè)備中，用于直接顯示的拍攝圖像的分辨率不同于高質(zhì)量拍攝圖像的分辨率。
[0016]用于放射線攝像的傳感器陣列必須具有幾乎等于被攝體的大小的物理大小。例如，針對(duì)拍攝人體所設(shè)計(jì)的傳感器陣列具有約40CmX40Cm的大小。當(dāng)從外部向該大小的陣列配線施加磁場(chǎng)時(shí)，陣列配線本身作為靈敏的磁場(chǎng)傳感器來(lái)工作。
[0017]向周圍環(huán)境發(fā)射可變磁場(chǎng)的典型源是用于房屋設(shè)施的AC電源配線。當(dāng)AC電源電流在電源配線中流動(dòng)時(shí)，在配線周圍生成AC磁場(chǎng)。越靠近電源配線，在空間所生成的磁場(chǎng)越強(qiáng)。另外，從配線接收電力的裝置的功耗越大，所生成的磁場(chǎng)越強(qiáng)。結(jié)果，當(dāng)將運(yùn)載大量電力的電源配線置于攝像設(shè)備附近時(shí)，可能將在陣列的讀取操作期間橫穿傳感器陣列的磁場(chǎng)的變化重疊在圖像上，結(jié)果產(chǎn)生偽影。下面將參考圖3和4說(shuō)明該操作。
[0018]如上所述，當(dāng)獲得拍攝圖像時(shí)，設(shè)備獲取放射線圖像和暗圖像，并且使它們相減。設(shè)備通過(guò)進(jìn)行初始化、累積和讀取獲取各圖像。在這些操作中，在不進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換的情況下進(jìn)行初始化和累積，因此磁場(chǎng)對(duì)圖像沒(méi)有任何影響。與此相反，在讀取操作中，設(shè)備接通傳感器陣列的各行上的TFT，以采樣并保持傳送給各個(gè)列信號(hào)線的電荷信號(hào)。此時(shí)，當(dāng)橫穿傳感器陣列的磁場(chǎng)變化時(shí)，在信號(hào)線中生成電動(dòng)勢(shì)，結(jié)果導(dǎo)致所采樣并保持的值之間的差。在設(shè)備順次掃描各個(gè)行時(shí)，該現(xiàn)象連續(xù)出現(xiàn)。結(jié)果，掃描期間的磁場(chǎng)的變化顯現(xiàn)為圖像上的條紋圖案。
[0019]這類條紋圖案被重疊在放射線圖像20和暗圖像21兩者上，如圖4所示。如果這兩個(gè)圖像上的條紋圖案處于相同相位，現(xiàn)有減法處理使它們相互抵消，結(jié)果在拍攝圖像上不會(huì)有條紋圖案。然而，如果如圖3中的S3和S6所表示的讀取開(kāi)始時(shí)刻一樣，在環(huán)境磁場(chǎng)的波動(dòng)周期的異相位開(kāi)始讀取操作，則放射線圖像和暗圖像上的條紋圖案相互移位。如果條紋圖案處于相反相位，則減法處理會(huì)增強(qiáng)條紋圖案。結(jié)果，增強(qiáng)的條紋圖案在拍攝圖像上顯現(xiàn)為偽影。另外，在這兩個(gè)圖像之間，根據(jù)相位差剩余作為殘差的條紋圖案。結(jié)果，通過(guò)使用暗圖像21校正放射線圖像20將獲得拍攝圖像22。
[0020]在一般放射線攝像設(shè)備中，放射線圖像和暗圖像上重疊的條紋圖案展現(xiàn)什么種類的相位差，這完全是偶然的。這是因?yàn)?，由于在攝像操作期間確定用于拍攝放射線圖像的累積時(shí)間，所以不可能預(yù)先確定用于放射線圖像的讀取操作和用于暗圖像的讀取操作之間的時(shí)間差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種可以有效去除由環(huán)境磁場(chǎng)的影響而引起的偽影的放射線攝像設(shè)備和其控制方法。
[0022]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，用于與生成放射線的放射線生成設(shè)備和