辐射成像装置和用于控制辐射成像装置的方法和程序

摘要

本发明提供了辐射成像装置和用于控制辐射成像装置的方法和程序。提供了一种辐射成像装置，其稳定成像装置的暗电流、图像重影以及灵敏度，减少光源的功耗和发热，并且改进了转换元件的耐用性。所述辐射成像装置包括：包括转换单元的平板检测器，其中所述转换单元包括布置成矩阵的多个像素，所述像素中的每一个包括能够将辐射射线转换为电荷的转换元件；光源，能够将光发射到所述转换单元；以及控制单元，被配置为控制所述平板检测器和所述光源。所述控制单元基于从所述平板检测器输出的信号控制由所述光源执行的光发射。

说明书

技术领域

本发明涉及一种辐射成像装置和辐射成像系统，其适合于在医疗诊断和工业无损检查中使用。如在此所使用的那样，术语“辐射”指的是包括X射线和γ射线的电磁波以及包括α射线和β射线的辐射射线。

背景技术

近年来，包括转换元件的数字辐射成像装置已经商业可用，所述转换元件将辐射射线或光射线转换为电荷并且由诸如非晶硅或非晶硒之类的非单晶半导体制成。此外，包括光电转换元件的数字辐射成像装置已经商业可用，所述光电转换元件将辐射射线或光射线转换为电荷并且由诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)之类的单晶半导体制成。某些辐射成像装置采用间接方法。在所述间接方法中，转换元件包括：荧光体，其将辐射射线转换为可见光射线；以及光电转换元件，其将可见光射线转换为电荷。所述光电转换元件主要由非晶硅制成。反之，某些辐射成像装置采用直接方法。在所述直接方法中，转换元件主要由非晶硒制成，并且将辐射光射线直接转换为电荷。在这两种方法中，可以实现具有大尺寸和薄形状的辐射成像装置。相应地，这样的辐射成像装置也被称为“平板检测器(FPD)”。这样的辐射成像装置可以明显减少从捕获图像直到观察者可以观看该图像的时间段。

这些辐射成像装置可能受以下因素影响：从装置被加电以及将偏压提供给转换元件起流逝的时间、图像捕获操作的时间段、以及到达装置的辐射量。相应地，辐射成像装置的特性可能改变，并且因此，由辐射成像装置获取的图像信号可能变化。例如，转换元件的悬空键或缺陷用作陷阱能级(trap level)，从而暗电流变化。或者，由于过去的辐射或过去的光照射的影响可能导致图像重影(image ghosting)(即，滞后)的出现或变化。此外，由于上述问题中的至少一个，定义辐射或光的输入以及电荷的输出之间的输入和输出特性的转换元件的灵敏度可能变化。

相应地，例如，美国专利第6965111号和第5905772号描述了一种技术，在该技术中，在用于获取对象图像的辐射射线或光射线被发射到辐射成像装置之前，从另一光源发射不是用于获取对象图像的光射线。按照该方式，可以减少装置特性的变化和获取的图像信号的变化。

发明内容

然而，如美国专利第6965111号和第5905772号所描述的那样，随着从发射没有对象信息的光射线直到执行拍摄操作的时间段增加，不利地降低了上述的减少变化的效果。

此外，如果没有对象信息的光射线的量增加，或者，光发射的数量增加，则在发射光射线的光源中流动的电流的量增加。相应地，光源的负载不利地增加。此外，随着电流的量增加，光源的功耗增加。更进一步地，光源的发热增加。

更进一步地，如果从光源发射的光射线的量增加，或者光发射的数量增加，则暴露于光的转换元件的性能恶化。

本发明提供一种辐射成像装置，其稳定了成像单元的暗电流、图像重影和灵敏度，减少了光源的功耗和发热，并且减少了转换元件的性能恶化。

根据本发明实施例，一种辐射成像装置包括：包括转换单元的平板检测器，其中所述转换单元包括布置成矩阵的多个像素，所述像素中的每一个包括能够将辐射射线转换为电荷的转换元件；光源，能够将光发射到所述转换单元；以及控制单元，被配置为控制所述平板检测器和所述光源。所述控制单元基于从所述平板检测器输出的信号控制由所述光源执行的光发射。

根据本发明另一实施例，提供一种用于控制辐射成像装置的方法。所述方法包括以下步骤：从包括转换单元的平板检测器接收信号，其中所述转换单元包括布置成矩阵的多个像素，所述像素中的每一个包括能够将辐射射线转换为电荷的转换元件；以及基于接收的信号控制光源以将光发射到转换单元。

根据本发明又一实施例，提供一种用于使计算机控制辐射成像装置的程序。所述程序包括程序代码，所述程序代码用于使所述辐射成像装置执行以下步骤：从包括转换单元的平板检测器接收信号，其中，所述转换单元包括布置成矩阵的多个像素，所述像素中的每一个包括能够将辐射射线转换为电荷的转换元件；以及基于接收的信号控制光源以将光发射到转换单元。

根据本发明，可以稳定成像单元的暗电流、图像重影和灵敏度。此外，可以减少光源的负载、功耗和发热。更进一步地，可以减少转换元件的性能恶化。

从以下结合附图的示例性实施例的描述中，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的辐射成像系统的示例性配置的示意图。

图2是示出根据本发明的辐射成像装置的示例性配置的电路图。

图3是根据本发明第一实施例的辐射成像装置和辐射成像系统的示意图。

图4是根据本发明第一实施例的、在对象的拍摄操作期间由辐射成像装置和辐射成像系统执行的操作的时序图。

图5是根据本发明第二实施例的辐射成像系统的示例性配置的示意图。

图6是根据本发明第二实施例的辐射成像装置和辐射成像系统的示例性结构的示意图。

图7是根据本发明第二实施例的、在对象的拍摄操作期间由辐射成像装置和辐射成像系统执行的操作的时序图。

图8A和图8B是根据本发明第三实施例的辐射成像系统的示例性配置的示意图。

图9是根据本发明第三实施例的、在对象的拍摄操作期间由辐射成像装置和辐射成像系统执行的操作的时序图。

图10是示出根据第三实施例的控制方法的流程图。

图11是根据本发明第四实施例的辐射成像系统的示例性配置的示意图。

图12是根据本发明第四实施例的辐射成像装置和辐射成像系统的示例性结构的示意图。

图13是根据本发明第四实施例的、在对象的拍摄操作期间由辐射成像装置和辐射成像系统执行的操作的时序图。

图14A是实验中的辐射成像系统的操作的时序图。

图14B是示出按照时间T1的改变的时间T2的改变的曲线图，时间T2是从第一图像信号的读出操作开始的时刻直到获得稳定灵敏度，时间T1是从发射没有图像信息的光射线的时刻直到开始用于第一图像信号的拍摄操作。

图14C是示出按照时间T1的改变的暗输出值的改变的曲线图，时间T1是从发射没有图像信息的光射线的时刻直到开始第一图像信号的拍摄操作。

图15是根据第一实施例至第四实施例的个人计算机的示例性硬件配置的框图。

具体实施方式

第一实施例

以下参照附图描述根据本发明第一实施例的辐射成像装置的组件和功能。图1是根据本发明第一实施例的辐射成像系统的示例性配置的示意图。根据第一实施例，辐射成像系统主要用于医学目的。根据本发明的平板检测器包括：波长转换器104，其对诸如X射线之类的辐射射线的波长进行转换，以使得将辐射射线转换为可见光射线。平板检测器进一步包括：传感器板102，其根据可见光射线的量输出电信号。平板检测器进一步包括：驱动电路110，其驱动传感器板102；和读出电路108，其从传感器板102读出电信号，并且输出数字图像信号。根据本实施例，辐射成像装置包括光源105。光源105用于将没有对象信息的光发射到传感器板102上，以减少装置特性和所获取的图像信号的变化。根据本实施例，辐射成像装置至少包括在壳体(未示出)中的平板检测器和光源105。辐射成像系统至少包括：辐射源103，其发射辐射射线；以及辐射成像装置，其基于根据所发射辐射射线的量的电信号来获取数字图像信号。辐射成像系统进一步包括：图像处理电路122，其根据需要对所获取的数字图像信号执行图像处理；以及控制单元107，其控制辐射源103、驱动电路110和读出电路108。注意，为了对数字图像信号执行图像处理，图像处理电路122可以采用可以解决上述问题的任意方法。

控制单元107接收经历了由图像处理电路122所执行的图像处理的数字图像信号，并且基于接收的数字图像信号控制光源105的操作。图像处理电路122和控制单元107中的至少一个可以集成到包括读出电路108的集成电路(IC)中或不包括读出电路108的IC中。IC可以设置在辐射成像装置的壳体中。安装辐射成像装置，以使得对象101位于辐射成像装置和辐射源103之间。因此，可以基于根据已经穿过对象101并且包含对象信息的辐射射线的量的电信号，获取数字图像信号。

根据本实施例，采用间接方法，在所述间接方法中，提供波长转换器104，并且传感器板102将具有由波长转换器104从辐射射线转换的波长的可见光射线转换为电信号。然而，本发明不限于此。例如，可以采用直接方法，在所述直接方法中，传感器板102直接将辐射射线转换为电信号，而不使用波长转换器104。

根据本实施例，控制单元107控制光源105的操作。以下更详细地描述由控制单元107执行的控制操作。根据第一实施例，辐射成像装置、图像处理电路122以及控制单元107用作这样的单元，该单元检测用于指示是否需要从光源105到传感器板102的光照射的信息。

接下来参照图2详细描述根据本实施例的辐射成像装置。图2是示出根据本实施例的辐射成像装置的示例性配置的电路图。为了简明，在图2中，像素的数量是九个(三行三列)。然而，本发明不限于此。可以根据需要适当地确定像素的数量(像素阵列的尺寸)。

根据本实施例，辐射成像装置的传感器板102包括转换单元。所述转换单元包括以矩阵形式设置在诸如玻璃衬底之类的绝缘衬底上的像素S11至S33。像素S11至S33包括：转换元件D1至D9，其将辐射射线或光射线转换为电荷；以及开关元件T11至T33，其分别基于转换后的电荷输出电信号。在转换元件D1至D9中的每一个的内部或外部提供累积检测到的电荷的电容元件C1。

根据本实施例，转换元件D1至D9中的每一个包括波长转换器(未示出)和光电转换元件。波长转换器将辐射射线转换为可由光电转换元件检测的光射线。光电转换元件将光射线转换为电荷。波长转换器可以用CsI:Tl或Gd₂O₂S:Tb制成。光电转换元件可以是用非晶硅制成的MIS光电转换元件。然而，本发明不限于此。例如，可以使用PIN光电二极管。此外，对于转换元件D1至D9中的每一个，可以使用主要用非晶硒制成并且直接将辐射射线转换为电荷的元件。转换元件D1至D9中的每一个至少包括两个电极和设置在所述两个电极之间的半导体层。

根据本实施例，对于开关元件T11至T33中的每一个，使用主要用非晶硅制成的薄膜晶体管(TFT)。然而，本发明不限于此。例如，可以使用主要用多晶硅制成的TFT。此外，根据本实施例，使用三端有源元件。然而，本发明不限于此。例如，可以使用两端有源元件，如开关二极管。

此外，根据本实施例，转换元件的两个电极中的一个连接到开关元件的源极和漏极中的一个，所述开关元件的源极和漏极是开关元件的主电极。然而，本发明不限于此。例如，转换元件可以连接到开关元件的栅极，从而形成源极跟随放大器。在此情况下，可以提供附加的开关元件，以便初始化在转换元件和开关元件的栅极之间的连接点的电位。

驱动导线G1至G3连接到被布置在对应行中的多个像素的开关元件的栅极。驱动导线G1至G3将从驱动电路110输出的驱动信号发送到开关元件。信号导线M1至M3连接到被布置在对应列中的所述多个像素的开关元件中的每一个的源极和漏极中的另一个。信号导线M1至M3将从开关元件输出的电信号发送到读出电路108。此外，偏压导线(未示出)连接到所述像素中的每一个的转换元件的另一电极。因此，将用于把辐射射线或光射线转换为电荷所需的偏压提供给转换元件中的每一个。传感器板102包括：设置在绝缘衬底上的像素S11至S33；驱动导线G1至G3；信号导线M1至M3；以及偏压导线。

驱动电路110电连接到驱动导线G1至G3。驱动电路110通过使用驱动导线G1至G3，将驱动信号施加到逐行地连接到驱动导线G1至G3的多个像素的开关元件。按照该方式，驱动电路110在导通状态和非导通状态之间控制开关元件的状态。由此，驱动电路110驱动传感器板102。从驱动电路110输出的驱动信号包括脉冲导通电压，该脉冲导通电压将开关元件切换到导通状态。例如，当驱动信号经由第一行的驱动导线G1被施加到开关元件T11至T13时，开关元件T11至T13进入导通状态。开关元件T11至T13逐行地将根据转换元件D1至D3的电荷的电信号分别同时输出到信号导线M1至M3。按照相同方式，依次驱动布置在第二行中的开关元件和布置在第三行中的开关元件。读出电路108将逐行地从像素输出的电信号转换为用于帧的数字图像信号。其后，输出所述数字图像信号。

读出电路108电连接到信号导线M1至M3。读出电路108同时读出经由信号导线M1至M3逐行地输出的电信号。读出电路108将这些并行信号转换为串行信号。同时，读出电路108将所述信号从模拟格式转换为数字格式。因此，输出数字图像信号。读出电路108包括运算放大器A1至A3以及采样保持电路。运算放大器A1至A3连接到信号导线。运算放大器A1至A3放大从信号导线输入的电信号，并且输出放大后的信号。采样保持电路采样并且保持从运算放大器A1至A3输出的电信号。采样保持电路包括：开关Sr1至Sr3，其对电信号进行采样；以及电容器CL1至CL3，其保持所采样的电信号。对于信号导线M1至M3中的每一个提供运算放大器(运算放大器A1至A3中的一个)和采样保持电路。对并行输出的电信号进行并行处理，直到电信号到达采样保持电路。

读出电路108进一步包括：多路复用器Sr4和放大器B。多路复用器Sr4依次输出由对于信号导线M1至M3提供的采样保持电路所保持的电信号，并将电信号转换为串行图像信号。放大器B对从多路复用器输出的图像信号执行阻抗变换。读出电路108进一步包括模数(A/D)转换器121，该模数(A/D)转换器121将从放大器B输出的模拟图像信号转换为数字图像信号。

根据本实施例，A/D转换器121被设置在多路复用器Sr4的下游。然而，本发明不限于此。例如，对于信号导线M1至M3中的每一个，A/D转换器可以被设置在多路复用器Sr4的上游。此外，读出电路108的上述配置仅是示例。读出电路108可以具有以下多种配置中的一种：可以从信号导线M1至M3接收模拟信号，执行放大运算、多路复用以及A/D转换，以使得输出数字图像信号。

虽然图2未示出，但光源105被设置在传感器板102的与光接收表面相对的表面(背面)和壳体之间。在此，像素形成在传感器板102的光接收表面上。光接收表面面对波长转换器104。在拍摄操作期间，以辐射射线照射该接收表面。有机电致发光(EL)板、发光二极管(LED)或冷阴极射线管适合用于光源105。此外，这些材料中的一个与现有导光件的组合可以用于光源105。可期望的是，从光源105发射的光射线的波长处于可以由转换元件D1至D3吸收的范围内。从光源105发射的光射线直接进入传感器板102的背面，并且被转换元件D1至D3的半导体层所吸收。

接下来参照图2描述由辐射成像装置执行的示例性图像获取操作。辐射射线从辐射源发射，并且穿过对象。其后，以辐射射线对辐射成像装置进行照射。照射的辐射射线被波长转换器104转换为光射线，所述光射线具有在适合于转换元件D1至D9的波长范围内的波长。波长转换后的光被发射到转换元件D1至D9。转换元件D1至D9根据发射的光的量生成电荷。生成的电荷在电容元件C1中累积。上述一系列操作被称为“累积操作”。

其后，从驱动电路110到驱动导线G1至G3提供驱动信号，从而将开关元件T11至T33切换到导通状态。因此，执行读出操作，在所述读出操作中，从像素输出基于电荷的电信号。根据本实施例，从驱动电路110输出的驱动信号依次被施加到第一行的驱动导线G1、第二行的驱动导线G2和第三行的驱动导线G3。也就是说，为了执行读出操作，逐行地控制开关元件，以使得逐行地从像素同时输出电信号。首先，驱动信号从驱动电路110被施加到第一行的驱动导线G1。由此，导通电压被施加到第一行的开关元件T11至T13的控制端子。因此，第一行的开关元件T11至T13导通。基于在布置在第一行中的像素S11至S13的电容元件C1中累积的电荷的电信号被同时输出到信号导线M1至M3。由读出电路108读取输出到信号导线M1至M3的电信号。读出电路108所读取的电信号被运算放大器A1至A3放大。当电信号被读出时，分别连接到运算放大器A1至A3的重置开关Sw1至Sw4断开。

其后，采样保持电路的开关Sr1至Sr3切换到导通状态，以使得由运算放大器A1至A3放大的电信号分别在采样保持电路的电容器CL1至CL3中被累积。在电容器CL1至CL3中累积电信号之后，开关Sr1至Sr3切换到非导通状态。由此，电容器CL1至CL3从信号导线M1至M3断开电连接。其后，使用重置开关Sw1至Sw4来重置运算放大器A1至A3和信号导线M1至M3，以便准备处理来自下一行的电信号的输出。上述一系列操作被称为“读出操作”。

由多路复用器Sr4依次输出在电容器CL1至CL3中采样和保持的电信号，以使得将并行信号转换为串行信号。由放大器B依次读取这些电信号。按照该方式，可以按此顺序依次输出在电容器CL1至CL3中累积的电信号。此时，每当输出电信号时，放大器B的电容器Cf4中累积的电荷的量就改变。相应地，每当多路复用器Sr4选择电容器CL1至CL3中的一个时，需要使开关Sw4短路，以使得电容器Cf4返回到初始状态。因此，多路复用器Sr4将基于被布置在第一行中的像素S11至S13的电荷的电信号依次输出到放大器B作为模拟电信号。放大器B对这些模拟电信号执行阻抗变换。其后，A/D转换器121将模拟信号转换为数字信号。其后，所述数字信号被输出作为数字图像信号。下文中，这样的一系列操作被称为“输出操作”。

类似地，对于第二行和第三行，依次执行读出操作和输出操作。按照该方式，从读出电路108输出用于一行的数字图像信号。此外，根据本实施例，例如，在相同时间段，用于第一行的输出操作与用于第二行的读出操作在时间上交叠。相应地，与在完成用于第一行的输出操作之后执行用于第二行的读出操作的情况相比，可以减少用于获取一个图像的图像信号的拍摄操作所需的时间。

接下来描述根据本实施例的控制辐射成像装置和辐射成像系统的方法。

辐射成像装置和辐射成像系统的特性以及所获取的图像信号根据以下量而改变：从装置加电的时刻直到偏压被施加到转换元件所流逝的时间、执行拍摄操作的时间段、辐射成像装置的辐射量或曝光量。为了解决这个问题，根据本发明，辐射成像装置和辐射成像系统发射没有图像信息的光射线，所述没有图像信息的光射线不同于从光源105发射到传感器板102的具有图像信息的辐射射线或光射线。按照该方式，减少了装置特性和图像信号的变化。然而，如果每当执行拍摄操作时就发射没有图像信息的光射线，则恶化了转换元件和用于发射光的光源105的性能。因此，可期望的是，在发射所需的光量之后，停止从光源105发射光。

然而，本发明人已经发现，随着在停止发射光之后时间的流逝，减少上述变化的效果降低。在此，参照图14A至图14C来描述检查辐射成像装置的灵敏度的变化(当连续执行用于具有恒定强度的光的拍摄操作时，装置输出的变化)的实验的示例结果。如在此所使用的那样，术语“灵敏度”指的是基于当以具有恒定强度的辐射射线或光射线照射转换元件时所获取的输出而获得的转换元件的输入/输出特性。在该实验中，偏移被施加到转换元件，没有图像信息的光射线被发射到转换元件。其后，具有恒定强度的辐射射线或光射线被重复地发射到转换元件，并且执行拍摄操作。此时，测量输出的改变作为灵敏度的改变。

图14A是在实验中使用的辐射成像系统的时序图。在图14A中，横坐标表示时间。纵坐标从上到下表示：没有图像信息的光射线的光发射操作、具有恒定强度的辐射射线或光射线的拍摄操作、灵敏度、以及暗输出值。如在此所使用的那样，术语“暗输出值”指的是在暗状态下获得的来自成像装置的输出，在所述暗状态下，没有辐射射线或光射线输入到成像装置。暗输出值包括成像装置的固定模式噪声的量。通过上述操作序列获得该暗输出值，然而，在该操作序列中，当执行拍摄操作时，在累积操作中没有发射辐射射线。

图14B是示出根据时间T1的改变的时间T2的改变的曲线图，时间T2是从第一图像信号的读出操作开始的时刻直到获得稳定灵敏度，时间T1是从发射没有图像信息的光射线的时刻直到开始用于第一图像信号的拍摄操作。在图14B中，横坐标表示时间。纵坐标表示时间T2，时间T2是从第一图像信号的读出操作开始的时刻直到获得稳定灵敏度。从图14B可见，随着从发射没有图像信息的光射线的时刻直到开始用于第一图像信号的拍摄操作的时间T1增加，直到获得稳定灵敏度的时间T2得到增加。也就是说，随着时间流逝，通过发射没有图像信息的光射线所获得的减少改变的效果降低。相应地，当执行连续拍摄操作而不发射没有图像信息的光射线时，可能出现输出的变化，因此，可操作性恶化。此外，随着时间T1增加，暗电流更频繁地变化。因此，类似直到获得稳定灵敏度的时间T2，暗输出值由于暗电流的变化而变化。

图14C是示出根据时间T1的改变的暗输出值的改变的曲线图，时间T1是从发射没有图像信息的光射线的时刻直到开始第一图像信号的拍摄操作。从图14C可见，随着时间T1增加，暗输出值减少。也就是说，从图14B和图14C可见，在灵敏度的改变和暗输出值的改变之间存在相关。图14B和图14C指示：随着时间T1减少，直到获得稳定灵敏度的时间T2减少，并且因此，减少所述改变的效果增加。然而，暗输出值增加。反之，随着时间T1增加，直到获得稳定灵敏度的时间T2增加，并且因此，减少所述改变的效果降低。然而，暗输出值降低。也就是说，在直到获得稳定灵敏度的时间T2和暗输出值的改变之间存在相关。通过观测暗输出值的改变，可以检测灵敏度的改变的稳定级别。相应地，可以确定：当暗输出值达到预定值时，不能获得所需的减少所述改变的效果。

通过将预定值确定为基准值，并且将所述基准值与暗输出值比较，可以确定不能获得所需的减少所述改变的效果。如果当评估图像质量时灵敏度的不稳定性是问题，则可以在发射光之后立即执行拍摄操作。此时，在短时间内稳定了灵敏度的变化，并且因此，虽然暗输出值较大，但可以在稳定条件下执行拍摄操作。然而根据转换元件的类型或结构，当发射光时，暗输出值可以增加。即使在此情况下，也可期望，在发射光之后立即执行拍摄操作。此时，暗输出值增加，并且在短时间内获得稳定的灵敏度。

注意，上述实验结果仅是示例。除了上述灵敏度和暗电流改变之外，在发射没有图像信息的光射线之后，图像重影的出现例如随着时间流逝而变化。如上所述，通过该实验，本发明人已经发现：随着在停止发射没有图像信息的光射线之后时间的流逝，减少所述变化的效果降低。此外，本发明人发现：在直到稳定灵敏度的变化为止所需的时间间隔或减少由于该时间间隔而导致的变化的效果与暗输出值的改变之间存在相关。

在本实施例中，关注暗输出值。控制单元107使用预先获取的暗输出值或基于用于一个图像的暗输出值的暗输出图像信息，执行控制。注意，根据本发明，暗输出值或基于用于一个图像的暗输出值的暗输出图像被用作暗输出信号。当在偏压被施加到转换元件D1至D9之后将没有图像信息的光射线从光源105发射到转换元件D1至D9时，可以获得减少传感器板102的输出的灵敏度变化的效果。然而，随着在发射没有图像信息的光射线之后时间的流逝，减少灵敏度变化的效果降低。拍摄者或所捕获图像的观察者可能由于减少灵敏度变化的效果降低而感到不满意。相应地，减少灵敏度的变化的效果的降低需要达到观察者可接受的级别。此外，减少灵敏度变化的效果的降低增加了图像重影的出现。这种增加也可能使得图像观察者感到不满意。

难以清楚地确定减少灵敏度变化的效果的多少降低使得图像观察者感到不满意，或者，灵敏度变化的多大百分比使得图像观察者感到不满意，这是因为这种确定取决于主观评估。然而，需要定义用于可允许值的某些准则。根据本实施例，使用当观察者对图像感到不满意时所获得的暗输出值或暗输出图像(暗输出信号)作为基准值来执行控制。所述基准值由对预先获取的图像的质量进行评估的观察者或图像处理软件来确定。

接下来描述解决上述问题的根据本实施例的辐射成像装置和辐射成像系统及其示例性操作。图3是根据本发明的本实施例的辐射成像装置和辐射成像系统的示意图。图4是当辐射成像装置和辐射成像系统捕获对象的图像时的时序图。

如图3所示，C形臂118得到用于医学荧光透视的X射线。C形臂118包括平板检测器119和辐射源103。类似于图1所示的平板检测器，平板检测器119的壳体(未示出)包括：波长转换器104、传感器板102、驱动电路110、读出电路108和光源105。辐射源103安装在C形臂118上，以便面对平板检测器119。虽然参照安装在C形臂118上的平板检测器119来描述本实施例，但本发明不限于此。例如，平板检测器119可以被设置在固定位置，例如竖直架上。或者，平板检测器119可以是盒形式的便携式的。

C形臂118所支撑的平板检测器119经由缆线或无线通信而连接到个人计算机(PC)111。平板检测器119的操作经由PC 111与辐射源103的操作同步。PC 111包括图1所示的控制单元107。拍摄者(例如工程师或医生)可以通过PC 111的显示器观看所捕获的图像。PC111进一步包括图1所示的图像处理电路122。PC 111经由读出电路108获取传感器板102的输出作为数字图像信号，并且对所述数字图像信号执行图像处理。根据本实施例，PC 111基于辐射源103的可操作状态以及通过对所获取的暗输出值和由用于一个图像的暗输出值的暗输出图像进行计算所获得的信息，控制由光源105执行的光发射操作。以下详细描述从光源105发射光的条件。

接下来描述驱动操作和拍摄时序的示例。

首先辐射成像装置被加电。偏压被施加到传感器板102的转换元件D1至D9。其后，以从光源105发射的没有图像信息的光射线照射转换元件D1至D9。其后，在上述拍摄操作中，在不发射辐射射线的情况下执行累积操作。在其它操作中，通过相同操作序列周期性地获取暗输出值。根据本实施例，每一分钟就获取暗输出值。此时，从辐射源103发射的辐射射线和从光源105发射的没有图像信息的光射线不被发射到传感器板102。所获取的暗输出值和基于所获取的暗输出值的暗输出图像(暗输出信号)被输出到包括控制单元107的PC 111。其后，处理所获取的暗输出值和暗输出图像，并且计算平均值。控制单元107对所获得的暗输出值或暗输出图像与预先获取的预定基准值进行比较。

如果获得的暗输出值或暗输出图像的平均值小于预先获取的基准值，则PC 111的控制单元107激活光源105，以发射没有图像信息的光射线。以所发射的光射线照射转换元件D1至D9，并且因此，转换元件中的每一个中的陷阱能级变浅。因此，减少了暗电流、图像重影的出现和灵敏度变化，并且因此，可以使得在稳定特性下的测量可获得。随着时间流逝，由于例如热而导致的激励，陷阱能级中的电荷返回到发射光射线之前所维持的状态。因此，在所有时间获取暗输出值或暗输出图像，并且将其与基准值进行比较。按照该方式，确定是否需要从光源105发射光射线以及是否需要将该光照射到转换元件。然而，如果用于获取暗输出图像的时序与用于获取辐射图像的时序交叠，则辐射图像的获取具有第一优先级。按照该方式，获取辐射图像的处理能力不劣化。

当拍摄者按下拍摄按钮115时，使得辐射源103发射辐射射线。辐射成像装置执行拍摄操作。因此，生成对象的图像。

根据本实施例，当获取暗输出值或暗输出图像的基准值或者在拍摄操作期间偏压被施加到转换元件时，每一分钟就获取暗输出值或暗输出图像。然而，在获得暗输出值或暗输出图像的基准值的情况下，如果可以确定在拍摄者对从帧所获得的暗输出值或暗输出图像感到不满意之前有多少帧存在，则可以按大于一分钟或小于一分钟的间隔获取暗输出值或暗输出图像。如果用于获取暗输出值或暗输出图像的间隔太长，则当从第一帧获得暗输出值或暗输出图像时，拍摄者可能感到不满意。反之，如果用于获取暗输出值或暗输出图像的间隔太短，则必须检查大量暗输出值或暗输出图像，以便找到拍摄者感到满意的暗输出值或暗输出图像。在第一设置中，可能没有解决该问题。在第二设置中，操作变得更低效。相应地，需要避免这两个设置。

此外，根据本实施例，当暗输出值或暗输出图像小于基准值时，进行光照射。然而，取决于传感器的类型，如果来自光源105的照射效果减小，则暗输出值或暗输出图像增加。相应地，拍摄者可能对图像感到不满意。在此情况下，当暗输出值或暗输出图像大于基准值时可以进行光照射。更进一步地，根据本实施例，采用暗输出值或暗输出图像的平均值。然而，可以采用传感器板102的暗输出值或暗输出图像中的一个。或者，可以采用暗输出值或暗输出图像的最大值或最小值。

根据本实施例，仅采用暗输出值或暗输出图像的平均值。然而，暗输出值或暗输出图像根据温度而变化。因此，控制单元107可以包括温度传感器，并且控制单元107可以根据由温度传感器检测的温度改变充当用于光照射的基准值的暗输出值或暗输出图像。此外，辐射成像装置无需包括光源105。并非从光源105发射没有图像信息的光射线，辐射成像装置可以从辐射源103发射没有图像信息的辐射射线。

如上所述，可以在与拍摄者想要捕获图像基本相同的时间捕获具有改进的质量的图像。更具体地说，可以稳定成像装置的暗电流、图像重影和灵敏度。此外，可以减少用于将光发射到转换元件的时间间隔，并且因此，可以减少光源的功耗和发热。更进一步地，可以改进转换元件的耐用性。

第二实施例

接下来参照图5描述本发明的第二实施例。图5是根据本发明第二实施例的辐射成像系统的示例性结构的示意图。与第一实施例不同的是，根据第二实施例的辐射成像系统包括定时器106。根据本实施例，来自图像处理电路122的暗输出值或暗输出图像不直接用于控制。类似于第一实施例，使用来自辐射成像装置的暗输出值或暗输出图像来确定拍摄者是否对图像感到满意。发射没有图像信息的光射线的时间和进行确定的时间之间的间隔被定义为基准值。所述基准值被存储在定时器106中。其后，定时器106在辐射图像的拍摄操作期间将时间信息输出到控制单元107。控制单元107基于所述时间信息确定是否需要从光源105发射光射线以及是否需要将该光照射到转换元件上。按照该方式，控制单元107控制从光源105发射没有图像信息的光射线。

更具体地说，在辐射图像的拍摄操作期间，定时器106测量从自光源105照射没有图像信息的光射线开始时起流逝的时间。当测得的流逝时间达到基准值时，定时器106将表示时间信息的信号提供给控制单元107，所述基准值是预先存储的直到拍摄者对图像感到不满意为止流逝的时间。控制单元107基于所述信号命令光源105发射没有图像信息的光射线。因此，以光射线照射转换元件。由于其它配置与第一实施例的配置相似，因此不重复其详细描述。

接下来参照图6描述根据本实施例的辐射成像装置和辐射成像系统。图6是根据本实施例的辐射成像装置和辐射成像系统的示例性结构的示意图。然而，辐射成像系统可以具有不同于该配置的配置。与图3所示的第一实施例不同的是，平板检测器119被代替了C形臂118的竖直架113所支撑。此外，辐射源103被固定到天花板。更进一步地，拍摄者(例如工程师或医生)可以经由PC 111使用打印机112来打印捕获的辐射图像。由于其它配置与第一实施例的配置相似，因此不重复其详细描述。

虽然根据本实施例的定时器106被设置在平板检测器119中，但本发明不限于此。例如，定时器106可以被设置在PC 111中。

根据本实施例，在检查了校正后的图像之后，可以记录当拍摄者感到不满意时所获得的上述流逝的时间。例如，可以检查捕获的图像和紧接在捕获的图像之前的图像之间的差别，以使得可以确定捕获的图像是否是可接受的。

接下来参照图7描述根据本实施例的辐射成像装置和辐射成像系统执行的操作。图7是在对象的拍摄操作期间辐射成像装置和辐射成像系统的操作的时序图。

首先辐射成像装置被加电。偏压被施加到传感器板102的转换元件D1至D9。其后，定时器106将照射命令1输出到并入PC 111中的控制单元107。控制单元107命令光源105发射没有图像信息的光射线。因此，以从光源105发射的没有图像信息的光射线照射传感器板102的转换元件D1至D9。此时，定时器106开始测量从自光源105发射没有图像信息的光射线时起流逝的时间。如果测得的时间达到基准值，则定时器106将充当时间信息的照射命令1输出到并入PC 111中的控制单元107，所述基准值是预先存储的直到拍摄者对图像感到不满意为止流逝的时间。一旦接收到照射命令1，PC 111中的控制单元107就命令光源105发射没有图像信息的光射线。由此，以没有图像信息的光射线照射传感器板102的转换元件D1至D9。如果在测得的时间达到基准值之前从辐射源103发射辐射射线，则定时器106开始测量从发射辐射射线起流逝的时间。其后，定时器106对从发射辐射射线起流逝的时间与基准值进行比较。如果流逝的时间大于基准值，则定时器106输出照射命令1。

如果用于输出照射命令1的时序与用于获取辐射图像的时序交叠，则辐射图像的获取具有第一优先级。按照该方式，获取辐射图像的处理能力不劣化。通过上述操作，类似于第一实施例，可以稳定成像装置的暗电流、图像重影和灵敏度。此外，可以减少对转换元件的光发射时间，并且因此，可以减少光源的功耗和发热。更进一步地，可以增加转换元件的耐用性。再进一步地，与第一实施例不同的是，可以无需周期性地获取暗输出值或暗输出图像来执行控制。因此，可以减少系统负荷。

第三实施例

接下来参照图8A和图8B描述本发明第三实施例。图8A和图8B是根据本发明第三实施例的辐射成像系统的示例性配置的示意图。根据第三实施例的辐射成像系统具有与第二实施例相似的配置。此外，根据第三实施例的辐射成像系统包括对象检测传感器116。对象检测传感器116充当用于检测指示对光照射的需要的信息的单元。控制单元107控制对象检测传感器116，以便通知控制单元107存在人的触摸或人接近。更具体地说，对于对象检测传感器116，可以使用可以检测压力的压力传感器、可以检测由于与人体接触而导致的电流变化的传感器、或可以检测体温的温度传感器。对象检测传感器116被安装在竖直架113上的拍摄操作期间对象将其下颚放置于的位置处。当对象在拍摄操作开始之前将他们的下颚放置于被安装在竖直架113上的对象检测传感器116上时，对象检测传感器116检测压力，并将对象检测信号输出到并入PC 111中的控制单元107。根据本实施例，并入PC 111中的控制单元107基于从定时器106输出的信号、从对象检测传感器116输出的对象检测信号以及辐射源103的状态，控制是否从光源105发射没有图像信息的光射线。由于其它配置与第二实施例相似，因此不重复其详细描述。

接下来参照图9描述控制根据本实施例的辐射成像系统的示例性方法。图9是在对象的拍摄操作期间由辐射成像装置和辐射成像系统执行的操作的时序图。

首先辐射成像装置被加电。偏压被施加到传感器板102的转换元件D1至D9。其后，定时器106将照射命令1输出到并入PC 111中的控制单元107。控制单元107命令光源105发射没有图像信息的光射线。因此，以从光源105发射的没有图像信息的光射线照射传感器板102的转换元件D1至D9。此时，类似于第二实施例，定时器106开始测量从自光源105发射没有图像信息的光射线起流逝的时间。如果测得的时间达到基准值，则定时器106将充当时间信息的照射命令1输出到并入PC 111中的控制单元107，所述基准值是预先存储的直到拍摄者对图像感到不满意为止流逝的时间。

此外，当对象检测传感器116检测到对象(患者)114的下颚触碰到被安装在竖直架113上的对象检测传感器116时，对象检测传感器116将充当对象检测信号的照射命令2输出到并入PC 111中的控制单元107。一旦在接收照射命令1之后接收到照射命令2，控制单元107就命令光源105发射没有图像信息的光射线。因此，以没有图像信息的光射线照射转换元件。如果在测得的时间达到基准值之前从辐射源103发射辐射射线，则定时器106开始测量从发射辐射射线起流逝的时间。其后，定时器106对从发射辐射射线起流逝的时间与基准值进行比较。如果流逝的时间大于基准值，则定时器106输出照射命令1。其后，不管照射命令2的输入，直到接收到下一照射命令1，光源105才发射光射线。在拍摄操作中，紧接在拍摄者按下拍摄按钮115之后，装置开始拍摄操作。使辐射源103发射辐射射线。

如果用于从对象检测传感器116输出照射命令2的时序与用于获取辐射图像的时序交叠，则辐射图像的获取具有第一优先级。按照该方式，获取辐射图像的处理能力不劣化。如果已经从定时器106输出照射命令1，则当完成拍摄操作之后再次输出照射命令2时执行光照射。

图10是示出根据本实施例的上述控制方法的流程图。在步骤S1201，如果从自电源接通或者光源105的光照射开始起已经流逝表示参考时间的预定时间，则过程进行到步骤S1202。在步骤S1202，定时器106将照射命令1输出到并入PC 111中的控制单元107。其后，在步骤S1203，并入PC 111中的控制单元107确定其是否已经从对象检测传感器116接收到照射命令2。如果控制单元107已经接收到照射命令2，则过程进行到步骤S1205。然而，如果控制单元107尚未接收到照射命令2，则过程进行到步骤S1204。注意，以下参照第四实施例描述照射命令3。在步骤S1204，并入PC 111中的控制单元107使平板检测器等待照射命令2的下一输入。如果控制单元107检测到照射命令2的输入，则过程进行到步骤S1205。在步骤S1205，并入PC111中的控制单元107确定装置是否处于拍摄操作时间段。如果装置处于拍摄操作时间段，则过程进行到步骤S1207。然而，如果装置不处于拍摄操作时间段，则过程进行到步骤S1206。在步骤S1207，并入PC 111中的控制单元107等待拍摄操作时间段的结束，并且过程返回到步骤S1203。在步骤S1206，并入PC 111中的控制单元107命令光源105发射光射线。

通过上述操作，类似于第一实施例，可以稳定成像装置的暗电流、图像重影和灵敏度。此外，可以减少光被发射到转换元件的时间段，并且因此，可以减少光源的功耗和发热。更进一步地，可以增加转换元件的耐用性。再进一步地，不同于第一实施例，可以无需周期性地获取暗输出值或暗输出图像来执行控制。因此，可以有利地减少系统负载。又进一步地，与第二实施例相比，通过使用对象检测传感器116，当对象没有位于拍摄操作可用的位置时，可以减少光源105执行的光照射操作的次数。

第四实施例

接下来参照图11描述根据第四实施例的辐射成像装置和辐射成像系统。图11是根据本发明第四实施例的辐射成像系统的示例性结构的示意图。与第三实施例不同的是，根据第四实施例的辐射成像系统包括位置检测传感器117，其替代对象检测传感器116。位置检测传感器117充当用于检测指示对光照射的需要的信息的单元。控制单元107控制位置检测传感器117，以便通知控制单元107关于传感器板102的位置的信息。更具体地说，对于位置检测传感器117，可以使用红外线传感器或陀螺传感器。然而，对于位置检测传感器117，可以使用可以检测传感器板102的倾斜和方向的任意传感器。发送到控制单元107的位置信息可以是：表示对象是否位于拍摄操作可用的位置的二元值、表示诸如角度或位置之类的信息的数字值、或表示诸如角度或位置之类的信息的模拟值。在数字值或模拟值表示诸如角度或位置之类的信息的情况下，控制单元107使用在运输时设置或者由操作者设置的预定条件，来确定对象是否位于拍摄操作可用的位置。由于其它配置与第三实施例的配置相似，因此不重复其详细描述。

图12是根据本实施例的辐射成像装置和辐射成像系统的示例性配置的示意图。也就是说，图12是根据本实施例的辐射成像系统的外视图。辐射成像系统包括与图3所示的本发明第一实施例的平板检测器相似的平板检测器。然而，平板检测器进一步包括位置检测传感器117。由于其它配置与第一实施例的配置相似，因此不重复其详细描述。

根据本实施例，位置检测传感器117包括红外线传感器。位置检测传感器117可以检测床120是否位于位置检测传感器117的附近。当被设置在C形臂118中的位置检测传感器117朝向床120移动，并且辐射成像装置进入辐射成像装置可以执行拍摄操作的状态时，位置检测传感器117将信号输出到PC 111。根据本实施例，红外线传感器用于位置检测传感器117。然而，可以将位置信息通知给并入PC 111中的控制单元107的任意传感器可以用于位置检测传感器117。并入PC 111中的控制单元107基于从定时器106输出的信号、从位置检测传感器117输出的位置检测信号以及辐射源103的状态，控制是否从光源105发射没有图像信息的光射线。

接下来参照图13描述用于控制根据本实施例的辐射成像系统的示例性方法。图13是在对象的拍摄操作期间由辐射成像装置和辐射成像系统执行的操作的时序图。根据本实施例，根据第三实施例的从对象检测传感器116输出的照射命令2被照射命令3所取代，照射命令3是从位置检测传感器117输出的位置检测信号。由于其它控制与第三实施例的控制相似，因此不重复其详细描述。

通过上述操作，类似于第一实施例，可以稳定成像装置的暗电流、图像重影和灵敏度。此外，可以减少对转换元件的光发射时间，并且因此，可以有利地减少光源的功耗和发热。更进一步地，可以增加转换元件的耐用性。再进一步地，与第一实施例不同的是，可以无需周期性地获取暗输出值或暗输出图像而执行控制。因此，可以有利地减少系统负荷。又进一步地，类似于第三实施例，与第二实施例相比，通过使用位置检测传感器117，当对象没有位于拍摄操作可用的位置时，可以减少光源105执行的光照射操作的次数。

图15是根据第一实施例至第四实施例的PC 111的示例性硬件配置的框图。以下设备连接到总线1801：中央处理单元(CPU)1802、只读存储器(ROM)1803、随机存取存储器(RAM)1804、网络接口1805、输入单元1806、输出单元1807以及外部存储单元1808。

CPU 1802处理或计算数据。此外，CPU 1802控制经由总线1801连接到CPU 1802的各个设备。CPU 1802与控制单元107对应。ROM1803预先存储由CPU 1802执行的控制序列(计算机程序)。当CPU1802执行所述计算机程序时，开始控制序列。计算机程序被存储在外部存储单元1808中。在计算机程序被加载到RAM 1804之后，执行计算机程序。RAM 1804用于数据的输入和输出的临时存储装置，数据通信的工作存储器，以及设备的控制的临时存储装置。外部存储单元1808的示例包括硬盘存储单元和CD-ROM(紧凑盘-只读存储器)。在外部存储单元1808断电之后，外部存储单元1808中所存储的数据被保持。

通过执行存储在RAM 1804中的计算机程序，CPU 1802执行根据第一实施例至第四实施例的处理。网络接口1805是用于将PC 111连接到网络的接口。网络接口1805从辐射源103、平板检测器119和拍摄按钮115接收信号和数据，并将信号和数据输出到辐射源103、平板检测器119和拍摄按钮115。输入单元1806的示例包括键盘和鼠标。可以通过输入单元1806输入各种指令和数据。输出单元1807的示例包括显示器和打印机。输出单元1807可以显示并且打印对象图像。

如上所述，通过执行程序，PC 111实现根据第一实施例至第四实施例的处理。此外，用于将程序提供给用于存储程序的计算机的介质(例如，诸如CD-ROM之类计算机可读记录介质)或发送程序的传送介质(例如因特网)可以是本发明实施例。

更进一步地，存储程序的计算机程序产品(如计算机可读记录介质)也可以是本发明实施例。本发明的范围涵盖上述程序、记录介质、传送介质和计算机程序产品。记录介质的示例包括软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、磁带、非易失性存储器卡和ROM。

如上所述，根据第一实施例至第四实施例，在预先以没有图像信息的光射线照射光电转换元件之后，在使用来自辐射成像系统的检测单元的信息所确定的适当的时序处，再次以光射线照射光电转换元件。

因此，可以稳定成像装置的暗电流、图像重影和灵敏度。此外，可以减少对转换元件的光发射时间，并且因此，可以减少光源的功耗和发热。更进一步地，可以增加转换元件的耐用性。

根据本发明，平板检测器119包括：转换单元，其具有被布置成矩阵的多个转换元件，每一个包括转换元件D1至D3。多个转换元件能够将辐射射线转换为电荷。转换元件中的每一个包括：波长转换器104，其将辐射射线转换为光射线；以及光电转换元件，其将转换后的光射线转换为电荷。光电转换元件包括设置在绝缘衬底上的非晶半导体。光源105可以发射具有在可由转换单元检测的波长范围内的波长的光。控制单元107控制平板检测器119和光源105。更具体地说，在输入步骤中，控制单元107从平板检测器119接收信号。在控制步骤中，控制单元107基于接收的信号控制由光源105执行的光发射。

根据本发明，平板检测器119包括：驱动电路110、读出电路108和图像处理电路122。驱动电路110在导通状态和非导通状态之间控制像素的开关元件T11至T33，以便将基于由转换元件转换的电荷的电信号逐行地输出到信号导线M1至M3。按照该方式，驱动电路110控制传感器板102。读出电路108读取输出到信号导线M1至M3的电信号，并将模拟信号转换为数字图像信号。图像处理电路122对转换后的数字图像信号执行信号处理。

根据第一实施例，控制单元107对以预定间隔从平板检测器119获取的暗输出信号与基准值进行比较。如果暗输出信号小于基准值，则控制单元107控制光源105发射光。

根据第二实施例，控制单元107包括定时器106。定时器106预先存储自以从光源105发射的光照射平板检测器119起直到从平板检测器119输出的暗输出信号变得小于基准值的时间段。当在定时器106中设置的时间段已经流逝时，控制单元107控制光源105发射光。

根据第三实施例，对象检测传感器116检测对象的出现，并且输出对象检测信号。控制单元107至少基于从平板检测器119输出的信号和从对象检测传感器116输出的对象检测信号，控制光源105发射光。

根据第四实施例，位置检测传感器117检测平板检测器119是否被设置在平板检测器119可以执行拍摄操作的位置处，并且输出位置检测信号。控制单元107至少基于从平板检测器119输出的信号和从位置检测传感器117输出的位置检测信号来控制光源105发射光。

虽然已经参照第一实施例至第四实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围被给予最广的解释，从而包括所有修改和等价结构以及功能。