УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ МЕТОДОМ ИЗЛУЧЕНИЯ, СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭТОГО УСТРОЙСТВА И СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ МЕТОДОМ ИЗЛУЧЕНИЯ
DEVICE FOR GENERATION OF IMAGES BY RADIATION METHOD, METHOD FOR THIS DEVICE EXCITATION AND SYSTEM FOR GENERATION OF IMAGES BY MEANS OF RADIATION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображений методом излучения, предназначенному для осуществления так называемого смещения, способу возбуждения этого устройства и системе формирования изображений методом излучения.
Характеристика предшествующего уровня техники
Вообще говоря, за последние годы стало известным устройство формирования изображений методом излучения, которое содержит зональный датчик плоскостного типа, выполненный с элементами изображения в виде матрицы, которые состоят из преобразующего элемента и тонкопленочного транзистора (ТПТ, TFT) на основе аморфного кремния и поликремния на изолирующей субструктуре (основании), такой как стеклянная подложка. В этом устройстве формирования изображений методом излучения излучение, например рентгеновское, излучаемое преобразующим элементом, преобразуется в электрический заряд, а преобразованный электрический заряд подвергается матричному возбуждению с помощью ТПТ, служащего в качестве переключающего элемента, управляемого блоком управления возбуждением, вследствие чего считывается электрический сигнал, основанный на электрическом заряде, и это считывание производят в схемный блок.
За счет вышеописанных действий можно получить изображение объекта посредством электрического сигнала, выдаваемого из схемного блока считывания, но это изображение (электрический сигнал, выдаваемый из схемного блока считывания) включает в себя составляющую (компонент) смещения, генерируемую зональным датчиком и схемным блоком считывания. Поскольку изображение, полученное посредством рентгеносъемки, посредством фактического облучения излучением, включает в себя вышеописанную составляющую смещения, становится необходимым проведение коррекции смещения, чтобы удалить составляющую смещения из изображения, полученного посредством рентгеносъемки.
До настоящего времени проведение этой коррекции смещения подразделялось в широком смысле на два способа. Первый способ коррекции смещения представляет собой способ, в котором данные изображения для смещения получают заранее. При осуществлении этого способа электрические сигналы, основанные на электрических зарядах, накапливаемых в элементе изображения в состоянии, в котором излучение или свет, основанный на излучении, не падает на зональный датчик, считываются с помощью схемного блока возбуждения и схемного блока считывания из зонального датчика, что приводит к получению данных F0 изображения для коррекции смещения. Полученные таким образом данные F0 изображения хранятся в памяти изображений для смещения. Когда данные изображения для коррекции смещения получают таким образом заранее, то часто происходит так, что в качестве памяти изображений для смещения используется постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
После этого каждый раз, когда падает излучение, включающее в себя информацию об изображении объекта, или свет, основанный на этом излучении, осуществляется действие считывания для зонального датчика, схемного блока возбуждения и схемного блока считывания. При этом данные Xn изображения излучения при каждой рентгеносъемке сохраняются в памяти изображений, получаемых методом излучения. В блоке арифметических операций осуществляется обработка посредством арифметической операции, например вычитание данных F0 изображения для коррекции смещения из данных Xn изображения излучения, а данные изображения, подвергнутые обработке посредством арифметической операции, отображаются на устройстве отображения, таком как монитор.
В вышеописанном распространенном примере, поскольку данные F0 изображения для коррекции смещения получают заранее, получение данных изображения для коррекции смещения при каждой рентгеносъемке не требуется, и это является преимуществом при проведении быстрой рентгеносъемки. Однако в общем случае известно, что составляющая смещения зонального датчика типа плоской панели часто изменяется такими факторами, как изменение во времени, измерение температуры, запаздывание изображения (эффект, обусловленный оптическим гистерезисом предшествующего кадра) и изменение в дефектных элементах изображения.
Когда изменение происходит в составляющей смещения вышеописанного зонального датчика, способ коррекции, основанный на данных изображения для коррекции смещения, сохраненных заранее, неудовлетворителен в смысле качества изображения и часто вызывает неверные срабатывания. То есть в этом случае коррекция смещения часто вызывала противоположный эффект, заключавшийся в снижении качества изображения данных изображения излучения.
Поэтому во втором способе коррекции смещения каждый раз, когда осуществляют облучение излучением или светом на основе этого излучения, иными словами, каждый раз, когда проводят рентгеносъемку изображения, получаемого методом излучения, получают и данные Xn изображения, получаемого методом излучения, и данные Fn изображения для коррекции смещения с тем, чтобы провести коррекцию смещения. В этом способе излучение или свет на основе излучения излучается в зональном датчике, а после этого проводится считывание данных Х1 изображения, получаемого методом излучения, и сохранение этих данных Х1 изображения в памяти изображений, получаемых методом излучения. После этого - в состоянии, в котором излучение или свет на основе излучения не падает на зональный датчик, - получают данные F1 изображения для коррекции смещения и сохраняют эти данные F1 изображения для коррекции смещения в памяти изображений для смещения. Когда содержимое (контент), хранящееся в памяти изображений для смещения, каждый раз переписывают таким образом, используется оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
После этого каждый раз при проведении рентгеносъемки в операционном блоке в блоке арифметических операций осуществляется обработка, например вычитание данных Fn изображения для коррекции смещения из данных Xn изображения, получаемого методом излучения, а данные изображения, подвергнутые обработке посредством арифметической операции, отображаются на устройстве отображения, таком как монитор. Например, в выложенной заявке № 2002-301053 на патент Японии раскрыто устройство формирования изображений методом излучения, которое осуществляет коррекцию излучения с использованием данных изображения для коррекции смещения, получаемых на тех же интервалах времени, на которых происходит выдача данных изображения, получаемого методом излучения, в течение периода, когда излучение или свет на основе излучения не излучается.
При осуществлении этого второго способа коррекции излучения создается возможность предотвратить флуктуации данных изображения для коррекции смещения за счет изменений, таких как вышеописанные изменение во времени, изменение температуры, запаздывание изображения и изменение в дефектных элементах изображения, а также избежать снижения качества изображения данных изображения, получаемого методом излучения. Однако с другой стороны, в случае второго способа коррекции излучения, поскольку его осуществление занимает такое же время, как требуемое для получения данных для коррекции смещения, трудно провести быструю рентгеносъемку.
Краткое изложение сущности изобретения
Поскольку при осуществлении вышеописанного первого способа коррекции смещения невозможно скорректировать эффекты изменения во времени, изменения температуры, запаздывания изображения (оптического гистерезиса) и изменения в дефектных элементах изображения, это приводит к плохому качеству изображения.
Некоторые зональные датчики типа плоской панели характеризуются тем, что составляющая смещения флуктуирует со временем или подвержена оптическому гистерезису предшествующего кадра. В частности, в этом случае флуктуация составляющей смещения вряд ли вызывает проблему в режиме рентгеносъемки неподвижных изображений, но в режиме рентгеноскопии, когда рентгеносъемка продолжается долгие часы при низкой дозе облучения, происходит неправильная работа, приводящая к тому, что данные изображения ухудшаются при продолжении рентгеносъемки.
Кроме того, во втором способе коррекции смещения, поскольку его осуществление занимает такое же время, которое требуется для получения данных для коррекции смещения, отсутствует возможность повысить частоту непрерывной рентгеносъемки, например, при рентгеноскопии.
Во втором способе коррекции смещения существенная частота (частота смены кадров) рентгеносъемки уменьшается наполовину, и возникают случаи, в которых частота (частота смены кадров), необходимая для рентгеносъемки, не гарантируется. Снижение частоты рентгеносъемки нельзя игнорировать, например, когда рентгенографическое устройство используется для диагностики при оказании медицинской помощи; в частности, это - вероятно - вызывает серьезные вопросы при рентгеносъемке ребенка в режиме рентгеноскопии.
То есть при проведении коррекции изображений в обычном устройстве формирования изображений излучением возникла проблема, заключающаяся в том, что трудно провести быструю рентгеносъемку, не снижая качество изображения данных изображения, получаемого излучением.
Настоящее изобретение возникло ввиду вышеописанной проблемы, и задача изобретения состоит в том, чтобы реализовать быструю рентгеносъемку без снижения качества изображения данных изображения, получаемого излучением, при проведении коррекции смещения.
Устройство формирования изображений излучением согласно настоящему изобретению включает в себя зональный датчик, выполненный с элементами изображения в виде матрицы, имеющими преобразующий элемент для преобразования падающего излучения в электрический сигнал, схемный блок возбуждения, подающий сигнал возбуждения на шину возбуждения и возбуждающий множество элементов изображения, соединенных воедино с шиной возбуждения, и схемный блок считывания, считывающий электрические сигналы из элементов изображения, возбужденных схемным блоком возбуждения, и выдающий сигналы в качестве данных изображения, блок обработки для осуществления процесса получения данных изображения для коррекции на основе частичных данных изображения для коррекции, при этом частичные данные изображения для коррекции считываются схемным блоком считывания как электрический сигнал из одного или из множества элементов изображения в зональном датчике при отсутствии падающего излучения, когда упомянутый один или более элементов изображения возбужден или возбуждены схемным блоком возбуждения, а другие элементы изображения не возбуждены схемным блоком возбуждения и затем выдаются из схемного блока считывания, и блока арифметических операций для проведения обработки посредством арифметической операции на данных изображения, получаемых излучением, с использованием данных изображения для коррекции, при этом данные изображения, получаемого излучением, считываются схемным блоком считывания как электрический сигнал из элементов изображения, возбужденных на основе падающего излучения, а затем выдаются из схемного блока считывания.
Система формирования изображений излучением согласно настоящему изобретению содержит генератор излучения для генерирования излучения и устройство формирования изображений излучением, а также зональный датчик, на который падает излучение, генерируемое генератором излучения.
В настоящем изобретении предложен способ возбуждения устройства формирования изображений излучением, которое содержит зональный датчик, выполненный с элементами изображения в виде матрицы, причем каждый элемент изображения имеет преобразующий элемент для преобразования падающего излучения в электрический сигнал, схемный блок возбуждения для подачи сигнала возбуждения на шину возбуждения, возбуждающий множество элементов изображения, соединенных воедино с шиной возбуждения, и схемный блок считывания, считывающий электрический сигнал из элемента изображения, возбужденного схемным блоком возбуждения, и выдающий этот сигнал в качестве данных изображения, при этом способ включает в себя: этап, на котором выдают данные изображения, получаемого излучением, из схемного блока считывания, при этом данные изображения, получаемого излучением, считываются из схемного блока считывания как электрический сигнал из элементов изображения, возбужденных схемным блоком возбуждения, на основе падающего излучения, а затем выдаются из схемного блока считывания; этап, на котором выдают частичные данные изображения для коррекции из схемного блока считывания, при этом частичные данные изображения для коррекции считываются как электрический сигнал из одного или из множества элементов изображения в зональном датчике при отсутствии падающего излучения, когда упомянутый один или более элементов изображения возбужден или возбуждены схемным блоком возбуждения, а другие элементы изображения не возбуждены схемным блоком возбуждения и затем выдаются из схемного блока считывания; этап, на котором генерируют данные изображения для коррекции с использованием данных частичного изображения для коррекции; и этап, на котором проводят обработку посредством арифметической операции над данными изображения, получаемого методом излучения, с использованием данных изображения для коррекции. В соответствии с настоящим изобретением, когда проводят коррекцию смещения, быструю рентгеносъемку можно реализовать без снижения качества изображения данных изображения, получаемого излучением.
Дополнительные признаки настоящего изобретения станут ясными из нижеследующего описания возможных вариантов осуществления, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена схематическая блок-схема системы формирования изображений рентгеновским излучением (системы формирования изображений излучением) в соответствии с первым вариантом осуществления.
На фиг.2 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее подробные компоновки зонального датчика и схемного блока считывания системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления.
На фиг.3 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая один пример способа возбуждения зонального датчика.
На фиг.4А представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления.
На фиг.4В представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления.
На фиг.5 представлена схема последовательности операций, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления.
На фиг.6 представлен схематический разрез элемента изображения, входящего в состав зонального датчика, в системе формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления.
На фиг.7 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии со вторым вариантом осуществления.
На фиг.8 представлена схематическая блок-схема системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с третьим вариантом осуществления.
На фиг.9А представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с третьим вариантом осуществления.
На фиг.9В представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с третьим вариантом осуществления.
На фиг.10 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее подробные компоновки зонального датчика и схемного блока считывания системы формирования изображений рентгеновским излучением (системы формирования изображений излучением) в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
На фиг.11 представлен схематический разрез элемента изображения, входящего в состав зонального датчика, в системе формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
На фиг.12 представлена схематическая блок-схема системы формирования изображений рентгеновским излучением (системы формирования изображений излучением) в соответствии с пятым вариантом осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи приведено описание различных вариантов осуществления настоящего изобретения. В этой связи отметим, что хотя в контексте различных вариантов осуществления настоящего изобретения, описываемых ниже, иллюстрируется пример, в котором в качестве излучения применяется рентгеновское излучение, излучение в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается рентгеновским излучением, а включает в себя электромагнитные волны, альфа-излучение, бета-излучение и гамма-излучение.
Первый вариант осуществления
Ниже приведено подробное описание первого варианта осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг. 1-6. На фиг. 1 представлена схематическая блок-схема системы формирования изображений рентгеновским излучением (системы формирования изображений излучением) в соответствии с первым вариантом осуществления. Система формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с данным вариантом осуществления содержит устройство формирования изображений рентгеновским излучением (устройство формирования изображений излучением), обозначенное позицией 100, и генератор рентгеновского излучения (генератор излучения), обозначенный позицией 200.
Устройство 100 формирования изображений рентгеновским излучением согласно настоящему изобретению содержит блок 101 управления, зональный датчик 102, схемный блок 103 возбуждения, схемный блок 104 считывания и группу переключателей, содержащую первый переключатель П1, второй переключатель П2 и третий переключатель П3. Кроме того, устройство 100 формирования изображений рентгеновским излучением содержит первую память 105 изображений для смещения, вторую память 106 изображений для смещения, память 107 изображений, получаемых излучением, блок 108 обработки для синтеза изображений для коррекции смещения, блок 109 арифметических операций и устройство 110 отображения. В данном варианте осуществления памяти 105, 106 и 107, блок 108 обработки и блок 109 арифметических операций представляют собой блок обработки изображений.
Блок 101 управления управляет действиями схемного блока 103 возбуждения, схемного блока 104 считывания, первого переключателя П1, второго переключателя П2 и третьего переключателя П3, а также генератора 200 рентгеновского излучения. Зональный датчик 102 имеет элементы изображения, выполненные в виде матрицы, содержащие преобразующий элемент для преобразования излучения в электрический заряд, и тонкопленочный транзистор (ТПТ, TFT), который является переключающим элементом для передачи электрического сигнала, основанного на преобразованном электрическом заряде. Схемный блок 103 возбуждения состоит, например, из резисторов смещения и выдает сигналы возбуждения на затвор ТПТ, скомпонованного внутри зонального датчика 102, для возбуждения элементов изображения внутри зонального датчика 102 и осуществляет возбуждение зонального датчика 102. Схемный блок 104 считывания считывает электрический сигнал, основанный на электрическом заряде, генерируемом в каждом преобразующем элементе, из элементов изображения, возбуждаемых схемным блоком 103 возбуждения, и выдает этот сигнал в качестве данных изображения.
Первая память 105 изображений для смещения представляет собой память для хранения первых данных изображения для смещения из первой группы элементов изображения внутри зонального датчика 102, выбираемой и частично возбуждаемой схемным блоком 103 возбуждения. В данном варианте осуществления, например, это память для хранения данных изображения для коррекции смещения для участков нечетных строк, получаемых путем осуществления чересстрочного сканирования для выбора и частичного сканирования шин возбуждения только нечетных строк схемным блоком возбуждения 103. Вторая память 106 изображений для смещения представляет собой память для хранения данных изображения для смещения из второй группы элементов изображения, отличающейся от первой группы элементов изображения, внутри зонального датчика 102, выбираемой и частично возбуждаемой схемным блоком 103 возбуждения. В данном варианте осуществления, например, это память для хранения данных изображения для коррекции смещения для участков четных строк, получаемых путем осуществления чересстрочного сканирования для выбора и частичного сканирования шин возбуждения только затворов четных строк схемным блоком возбуждения 103. В данном случае первые данные изображения для смещения и вторые данные изображения для смещения являются частичными данными изображения для коррекции смещения, получаемыми на основании электрических сигналов, основанных на электрических зарядов, накапливающихся в элементах изображения в состоянии, в котором рентгеновское излучение 201 из генератора 200 рентгеновского излучения не падает на зональный датчик 102.
Память 107 изображений, получаемых излучением, представляет собой память для хранения данных изображения (данных изображения, получаемого излучением), получаемых посредством рентгеносъемки в соответствии с рентгеновским излучением 201, излучаемым на зональный датчик 102 из генератора 200 рентгеновского излучения, путем передачи объекта 300.
Первый переключатель П1 представляет собой переключатель для организации соединения между схемным блоком 104 считывания и первой памятью 105 изображений для смещения. Второй переключатель П2 представляет собой переключатель для организации соединения между схемным блоком 104 считывания и памятью 106 изображений для смещения. Третий переключатель П3 представляет собой переключатель для организации соединения между схемным блоком 104 считывания и первой памятью 107 изображений, получаемых излучением.
Блок 108 обработки осуществляет обработку для генерирования данных изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра) путем использования первых данных изображения, хранящихся в первой памяти 105 изображений для смещения, и вторых данных изображения для коррекции смещения, хранящихся во второй памяти 106 изображений для смещения. В данном варианте осуществления блок 108 обработки синтезирует первые данные изображения для коррекции смещения и вторые данные изображения для коррекции смещения, тем самым генерируя данные изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра). Блок 109 арифметических операций вводит данные изображения, получаемого излучением, из памяти 107 изображений, получаемых излучением, и данные изображения для коррекции смещения, генерируемые блоком 108 обработки, чтобы таким образом провести обработку посредством арифметической операции, такую как вычитание. Устройство 110 отображения представляет собой например, отображающую среду, такую как монитор, для отображения данных изображения, подвергнутых обработке посредством арифметической операции посредством блока 109 арифметических операций.
Ниже приведено описание подробных компоновок зонального датчика 102 и схемного блока 104 считывания. На фиг. 2 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее подробные компоновки зонального датчика и схемного блока считывания системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления. Кстати, источник 111 питания, изображенный на фиг. 2, скомпонован в блоке 101 управления.
Зональный датчик 102 и схемный блок 103 возбуждения соединены посредством m штук (m - положительное целое число) шин Vg1-Vgm возбуждения. Кроме того, зональный датчик 103 и схемный блок 104 считывания соединены посредством n штук (n - положительное целое число) сигнальных шин Sig1-СШm.
Зональный датчик 102 выполнен с элементами 102а изображения в виде матрицы, содержащий по одной штуке каждого из преобразующих элементов S11-S1m, состоящих из фотодиодов PIN типа, и переключающих элементов ПеЭ11-ПеЭmn, включающих в себя фотоэлектрический преобразующий элемент, состоящий из тонкопленочного транзистора (ТПТ, TFT). То есть зональный датчик 102 снабжен элементами 102а изображения в количестве m×n. Этот зональный датчик 102 представляет собой, например, зональный датчик типа плоской панели, состоящий из аморфного кремния в качестве основного материала на стеклянной подложке. Зональный датчик 102 дополнительно содержит преобразователь длины волны (не показан), такой как люминофор, для осуществляемого применительно к длине волны преобразования излучения в свет, воспринимаемый фотоэлектрическим преобразующим элементом на той его стороне, которая обращена к падающему свету. В данном варианте осуществления преобразователь длины волны и фотоэлектрический преобразующий элемент образуют преобразующий элемент для преобразования излучения в электрический сигнал.
К стороне общего электрода (к стороне катода фотодиода на фиг. 2) в преобразующем элементе каждого элемента изображения 102а приложено напряжение смещения из источника 111 питания по шине смещения, Vs. Кроме того, переключающий элемент каждого элемента 102а изображения, выровненный в направлении строки зонального датчика 102, имеет свой электрод затвора (управляющий электрод), электрически соединенный воедино с шинами Vg1-Vgm возбуждения, например, для блока (набора) строк. Кроме того, переключающий элемент каждого элемента 102а изображения, выровненный в направлении столбца зонального датчика 102, имеет свой электрод истока, который является одним электродом из основных электродов, электрически соединенным воедино с сигнальными шинами Sig1-Sign, например, для блока (набора) столбцов. Кроме того, переключающий элемент имеет электрод стока, который является другим электродом из основных электродов, электрически соединенным с преобразующим элементом для каждого элемента изображения.
Схемный блок 104 считывания усиливает электрические сигналы, выдаваемые параллельно для каждой строки из каждого элемента 102а изображения через сигнальные шины Sig1-Sign, и последовательно преобразует их, выдавая в качестве данных изображения (цифровых данных). Схемный блок 104 считывания содержит усилители А1-An, снабженные конденсаторами Cf1-Cfn, и переключается между входными и выходными выводами соответственно, и схемные блоки сохранения выборок, состоящие из переключателей П и конденсаторов CL1-CLn всех сигнальных шин Sig1-Sign. Кроме того, схемный блок 104 считывания содержит аналоговый мультиплексор 104а, буферный усилитель 104b и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 104d.
Аналоговый сигнал, последовательно преобразованный усилителями А1-An, аналоговым мультиплексором 104а и буферным усилителем 104b, вводится в АЦП 104d через шины 104с аналоговых данных. В АЦП 104d входной аналоговый сигнал преобразуется в цифровой сигнал, выдаваемый в качестве данных изображения (цифровых данных) через шины 104е цифровых выходных данных. После этого данные изображения, выдаваемые из схемного блока 104 считывания, обрабатываются в блоке обработки изображений (не показан), состоящем, например, из памяти и процессора, и отображаются на устройстве 110 отображения или сохраняются на носителе записи, таком как жесткий диск.
Ниже описан способ возбуждения зонального датчика 102. На фиг. 3 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая один пример способа возбуждения зонального датчика 102.
Когда рентгеновское излучение 201 излучается из генератора 200 рентгеновского излучения под управлением блока 101 управления, каждый из преобразующих элементов S11-S1m зонального датчика 102 генерирует электрический заряд на основании излучаемого рентгеновского излучения 201 и накапливает этот электрический заряд в каждом элементе 102а изображения. Далее с помощью сигнала возврата в исходное состояние, RC, из блока 101 управления включается переключатель возврата в исходное состояние, предусмотренный в каждом из усилителей А1-An, и происходит возврат в исходное состояние каждой из интегрирующих емкостей Cf1-Cfn каждого из усилителей А1-An и каждой из сигнальных шин Sig1-Sign.
После этого на шину Vg1 возбуждения подается импульс (сигнал возбуждения) из схемного блока 103 возбуждения, и включаются переключающие элементы T11-T1n первой строки, соединенные с шиной Vg1 возбуждения. В результате электрические заряды преобразующих элементов S11-S1n первой строки передаются как электрические сигналы в схемный блок 104 считывания через сигнальные шины Sig1-Sign.
Электрические сигналы, передаваемые в схемный блок 104 считывания, преобразуются в напряжения усилителями А1-An, соединенными с каждой из сигнальных шин Sig1-Sign. После этого из блока 101 управления подается сигнал сохранения выборки, SH, и выходные сигналы из усилителей А1-An сохраняются в виде выборки в емкостях CL1-CLn посредством переключателей. После этого напряжения, сохраняемые в емкостях CL1-CLn при переключателях, переведенных в непроводящее состояние, синхронизируются синхроимпульсом MUX CLK из блока 101 управления для последовательного преобразования аналоговым мультиплексором 104а и вводятся в АЦП 104d как аналоговые сигналы через буферный усилитель 104b. Аналоговые сигналы, вводимые в АЦП 104d, синхронизируются синхроимпульсом A/D CLK из блока 101 управления для аналого-цифрового преобразования и выдаются как данные изображения (цифровые данные) в соответствии с разрешением АЦП 104b.
После этого каждая из интегрирующих емкостей Cf1-Cfn каждого из усилителей А1-An каждой из сигнальных шин Sig1-Sign снова возвращаются в исходное состояние по сигналу RC. После этого на шину Vg2 возбуждения подается импульс (сигнал возбуждения) из схемного блока 103 возбуждения, а электрические заряды преобразующих элементов S21-S2n второй строки считываются в схемный блок 104 считывания посредством переключающих элементов T21-T2n второй строки. Аналогичным образом импульс (сигнал возбуждения) из схемного блока 103 возбуждения подается на шины возбуждения третьей по порядку строки, вследствие чего электрические заряды, генерируемые третьим по порядку преобразующим элементом, считываются в схемный блок 104 считывания как электрические сигналы. В результате электрические заряды всего зонального датчика 102, то есть сигнал изображения одной части изображения (одной части кадра), считываются в схемный блок 104 считывания. Сигнал изображения участка одной части изображения (одной части кадра) выдается в вышеописанном порядке из схемного блока считывания, вследствие чего получаются данные изображения, получаемого излучением (цифровые данные) одной части изображения (одной части кадра). Ниже описан способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления. На фиг. 4А и 4В представлены временные диаграммы, иллюстрирующие способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления. На фиг. 4А представлена общая временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления, а фиг. 4В подробнее иллюстрирует способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления, при этом внимание сосредотачивается на сканировании шины возбуждения схемного блока 103 возбуждения.
Сначала описана временная диаграмма, изображенная на фиг. 4А. На фиг. 4А изображены в порядке следования сверху вниз облучение рентгеновским излучением из источника 200 рентгеновского излучения, результат считывания в схемном блоке 104 считывания, каждое действие переключателей с первого SW1 по третий SW3 и каждый временной интервал отображения изображения в устройстве 110 отображения.
Затем, когда излучается рентгеновское излучение, изображенное на фиг. 4А, блок 101 управления, как показано на фиг. 2 и 3, управляет схемным блоком 103 возбуждения и сканирует все шины Vg1-Vgm по порядку. В результате из схемного блока 104 считывания выдаются данные Х1 изображения, получаемого излучением, одной части кадра всего зонального датчика 102, включая данные изображения объекта 300. При этом блок 101 управления осуществляет управление, включая третий переключатель SW3, чтобы таким образом сохранить эти данные Х1 изображения, получаемого излучением, в памяти 107 изображений, получаемых излучением.
Затем, после выдачи данных Х1 изображения, получаемого излучением, из схемного блока 104 считывания, блок 101 управления управляет схемным блоком 103 возбуждения, чтобы таким образом получить первые данные изображения для смещения из первой группы элементов изображения внутри зонального датчика 102. В данном варианте осуществления проводится чересстрочное сканирование для возбуждения шин возбуждения только нечетных строк (группы шин возбуждения нечетных строк). В результате данные изображения, основанные на электрических зарядах, генерируемых множеством преобразующих элементов, имеющихся в элементах изображения нечетных строк, которые являются первой группой элементов изображения, выдаются из схемного блока 104 считывания в качестве первых данных F1 изображения для коррекции смещения. При этом блок 101 управления осуществляет управление, чтобы включить первый переключатель SW1, чтобы таким образом сохранить первые данные F1 изображения для коррекции смещения в первой памяти 105 изображений для смещения. Эти первые данные F1 изображения для коррекции смещения включают в себя переменный коэффициент смещения, выдаваемый из первой группы элементов изображения, и такую оставляющую, как запаздывание изображения, обуславливаемое гистерезисом облучения.
Кроме того, во второй памяти 106 изображений для смещения уже хранятся вторые данные F0 изображения для коррекции смещения, задаваемые чересстрочным сканированием для возбуждения шин возбуждения только четных строк (группы шин возбуждения четных строк), которые представляют собой вторую группу изображений и выдаются из схемного блока 104 считывания. Эти вторые данные F0 изображения для коррекции смещения выдаются из схемного блока 104 считывания перед тем, как данные Х1 изображения, получаемого излучением, выдаются из схемного блока 104 считывания.
Блок обработки синтезирует первые данные F1 изображения для коррекции смещения и вторые данные F0 изображения для коррекции смещения, хранящиеся в каждой из памятей 105 и 106, тем самым генерируя данные (F0+F1) изображения для коррекции смещения одной части изображения (одной части кадра). Эти данные (F0+F1) изображения для коррекции смещения одной части изображения (одной части кадра) эквивалентны данным изображения для коррекции смещения для всего зонального датчика 102. Эти данные изображения для коррекции смещения включают в себя изменение во времени и обуславливаемую запаздыванием изображения составляющую смещения, выдаваемую из зонального датчика 102.
Теперь блок 108 обработки, синтезируя первые данные F1 изображения для коррекции смещения и вторые данные F0 изображения для коррекции смещения, может применять специфический коэффициент в отношении обоих этих данных или одних из них.
После этого данные Х1 изображения, получаемого излучением, подвергаются в блоке 109 арифметических операций обработке посредством арифметической операции путем использования вышеописанных данных (F0+F1) изображения для коррекции смещения (в данном варианте осуществления проводится обработка посредством вычитания), а данные изображения, подвергнутые обработке посредством арифметической операции, отображаются на устройстве 110 отображения.
Результатом являются данные изображения, которые отображаются на устройстве 110 отображения и из которых вычтена составляющая смещения, что позволяет получить корректные данные изображения, получаемого излучением, без снижения качества изображения. Кроме того, в данном варианте осуществления первые данные изображения для коррекции смещения при выдаче данных Х1 изображения, получаемого излучением, получаются путем проведения чересстрочного сканирования шин возбуждения нечетных строк без проведения сканирования шин возбуждения всех строк. Аналогичным образом, вторые данные изображения для коррекции смещения получаются путем проведения чересстрочного сканирования шин возбуждения четных строк без проведения сканирования шин возбуждения всех строк. В результате, по сравнению с обычным примером согласно выложенной заявке № 2002-301053 на патент Японии, время, необходимое для получения первых данных изображения для коррекции смещения и вторых данных изображения для коррекции смещения, осуществляемой при выдаче данных Х1 изображения, получаемого излучением, сокращается наполовину, а также можно реализовать ускорение возбуждения. Вообще говоря, известно, что флуктуация смещения и влияние запаздывания изображения возникают на относительно низких частотах. Поэтому получение данных изображения для коррекции смещения осуществляется путем разбиения на чересстрочное сканирование шин возбуждения нечетных строк и чересстрочное сканирование шин возбуждения четных строк, что практически не представляет собой каких-либо затруднений.
Далее, когда рентгеновское излучение излучается снова, как показано на фиг. 2 и 3, все шины Vg1-Vgm возбуждения снова сканируются по порядку под управлением блока 101 управления. В результате из схемного блока 104 считывания выдаются данные Х2 изображения, получаемого излучением, одной части кадра всего зонального датчика 102, включающие в себя данные изображения объекта 300. При этом блок 101 управления осуществляет управление, включая третий переключатель SW3, чтобы таким образом сохранить эти данные Х2 изображения, получаемого излучением, в памяти 107 изображений, получаемых излучением.
Затем, после выдачи данных Х2 изображения, получаемого излучением, из схемного блока 104 считывания, блок 101 управления управляет схемным блоком 103 возбуждения, чтобы таким образом получить вторые данные изображения для смещения из второй группы элементов изображения внутри зонального датчика 102. В данном варианте осуществления проводится чересстрочное сканирование для возбуждения шин возбуждения только четных строк. В результате данные изображения, основанные на электрических зарядах, генерируемых множеством преобразующих элементов, имеющихся в элементах изображения четных строк, которые являются второй группой элементов изображения, выдаются из схемного блока 104 считывания в качестве вторых данных F2 изображения для коррекции смещения. При этом блок 101 управления осуществляет управление, включая первый переключатель SW1, чтобы таким образом сохранить вторые данные F2 изображения для коррекции смещения во второй памяти 106 изображений для смещения.
Блок 108 обработки синтезирует первые данные F1 изображения для коррекции смещения и вторые данные F2 изображения для коррекции смещения, хранящиеся в каждой из памятей 105 и 106, тем самым получая обновленные данные (F1+F2) изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра). После этого данные Х2 изображения, получаемого излучением, подвергаются в блоке 109 арифметических операций обработке посредством арифметической операции путем использования обновленных данных (F1+F2) изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра), а данные изображения, подвергнутые обработке посредством арифметической операции, отображаются на устройстве 110 отображения, таком как монитор.
После этого аналогичным образом осуществляется получение данных Х3, Х4 и Х5 изображений, получаемых излучением, и проводится коррекция смещения каждых из этих данных изображений, получаемых излучением.
Далее, со ссылками на фиг. 4В, описано сканирование шин возбуждения, проводимое в данном варианте осуществления. Кстати, на фиг. 4В не показано действие схемного блока 104 считывания, поскольку внимание здесь сосредоточено на действии, происходящем в схемном блоке 103 возбуждения, и действиях в каждом из переключателей SW1, SW2 и SW3.
На фиг. 4В изображен случай, когда шины возбуждения, соединенные со схемным блоком 104, представлены в количестве восьми штук, Vg1-Vg8. Однако это лишь мера, принятая в целях пояснения, а на самом деле шины возбуждения предусматриваются в количестве, значительно превышающем восемь штук.
Как показано на фиг. 4В, в данном варианте осуществления при получении вторых данных F0, F2, F4, … изображения для коррекции смещения из элементов изображения четных строк, которые представляют собой вторую группу элементов изображения, проводится чересстрочное сканирование для частичного выбора и возбуждения шины возбуждения только каждой четной строки. При этом вторые данные изображения для коррекции смещения - при включенном втором переключателе SW2 - сохраняются во второй памяти 106 изображений для смещения, которая содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и т.п. Кроме того, при получении первых данных F1, F3, F5, … изображения для коррекции смещения из элементов изображения нечетных строк, которые представляют собой первую группу элементов изображения, проводится чересстрочное сканирование для частичного выбора и возбуждения шины возбуждения только каждой нечетной строки. Первые данные изображения для коррекции смещения - при включенном первом переключателе SW1 - сохраняются в первой памяти 105 изображений для коррекции смещения, которая содержит ОЗУ и т.п.
В соответствии с описанием, приведенным выше, хотя предполагается, что блок 109 арифметических операций проводит только обработку посредством арифметической операции, функция блока 109 арифметических операций этим не ограничивается, и возможна также компоновка упомянутого блока, обеспечивающая усложненную обработку посредством арифметических операций, такую как коррекция чувствительности.
Для точности отметим, что вторые данные F0, F2, F4, … изображения для коррекции смещения, получаемые путем сканирования шин возбуждения четных строк, и первые данные F1, F3, F5, … изображения для коррекции смещения, получаемые путем сканирования шин возбуждения нечетных строк, в данном варианте осуществления отличаются по времени хранения. В этом случае составляющая смещения накапливаемой дозы темнового тока иногда изменяется. С учетом этого момента отметим, что когда данные изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра) генерируются в блоке 108 обработки, предпочтительно проводить обработку путем коррекции времени хранения первых данных изображения для коррекции смещения и вторых данных изображения для коррекции смещения. Эту обработку путем коррекции времени хранения предпочтительно проводить для согласования со временем хранения данных Х1 изображения, получаемого излучением. В качестве этой обработки возможно проведение коррекции времени хранения путем применения специфического коэффициента, например, к любым из упомянутых первых и вторых данных или к ним обоим. Кроме того, когда время хранения для каждой шины возбуждения (для каждой строки) является разным, предпочтительно проводить обработку для коррекции разного времени хранения для блока (набора) строк. Вообще говоря, когда проводят рентгеносъемку с такой высокой скоростью, как 30 кадров в секунду, аналогично тому, как это делается при рентгеносъемке в целях рентгеноскопии, разница между временем хранения при получении первых данных изображения для коррекции сканирования или вторых данных изображения для коррекции сканирования и временем хранения данных изображения, получаемого излучением, зачастую не вызывает проблем.
На фиг.5 представлена схема последовательности операций, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления. Обработка, иллюстрируемая на этой фиг.5, осуществляется под управлением блока 101 управления.
Сначала, на этапе Э101 считывания электрических сигналов, основанных на электрических зарядах, накапливаемых в элементе 102а изображения в состоянии, в котором излучение или свет на основе излучения не падает на зональный датчик 102, осуществляется чересстрочное сканирование для возбуждения шин возбуждения только четных строк, которые представляют собой вторую группу элементов изображения. Посредством этого чересстрочного сканирования из схемного блока 104 считывания выдаются вторые данные F0 изображения для коррекции смещения, и эти данные сохраняются во второй памяти 106 изображений для смещения.
Затем, на этапе Э102, рентгеновское излучение 201 излучается из генератора 200 рентгеновского излучения.
Затем, на этапе Э103, как описано со ссылками на фиг. 2 и 3, происходит сканирование всех шин возбуждения, чтобы таким образом получить данные Х1 изображения, получаемого излучением, из схемного блока 104 считывания, и эти данные сохраняются в памяти 107 изображений, получаемых излучением.
Затем, на этапе Э104 считывания электрических сигналов, основанных на электрических зарядах, накапливаемых в элементе 102а изображения в состоянии, в котором излучение или свет на основе излучения не падает на зональный датчик 102, осуществляется чересстрочное сканирование для возбуждения шин возбуждения только нечетных строк, которые представляют собой первую группу элементов изображения. Посредством этого чересстрочного сканирования из схемного блока 104 считывания выдаются первые данные F1 изображения для коррекции смещения, и эти данные сохраняются в первой памяти 105 изображений для смещения.
Затем, на этапе Э105, первые данные F1 изображения для коррекции смещения и вторые данные F0 изображения для коррекции смещения, хранящиеся в памятях 105 и 106, синтезируются блоком обработки, чтобы таким образом генерировать данные (F0+F1) изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра).
На этапе Э106 в блоке 109 арифметических операций осуществляется обработка посредством вычитания данных (F0+F1) изображения для коррекции смещения для одной части кадра, генерированных на этапе Э105, из данных Х1 изображения, получаемого излучением.
Затем, на этапе Э107, данные Х1 изображения, получаемого излучением, подвергнутые обработке посредством вычитания на этапе Э106, отображаются на устройстве 110 отображения.
Затем, на этапе Э108, рентгеновское излучение 201 снова излучается из генератора 200 рентгеновского излучения.
Затем, на этапе Э109, происходит сканирование всех шин возбуждения аналогично этапу Э103, чтобы таким образом получить данные Х2 изображения, получаемого излучением, из схемного блока 104 считывания, и эти данные сохраняются в памяти 107 изображений, получаемых излучением.
Аналогично этапу Э101, на этапе Э110 считывания электрических сигналов, основанных на электрических зарядах, накапливаемых в элементе 102а изображения в состоянии, в котором излучение или свет на основе излучения не падает на зональный датчик 102, осуществляется чересстрочное сканирование для возбуждения шин возбуждения только четных строк, которые представляют собой вторую группу элементов изображения. Посредством этого чересстрочного сканирования из схемного блока 104 считывания выдаются вторые данные F2 изображения для коррекции смещения, и эти данные сохраняются во второй памяти 106 изображений для смещения.
Затем, на этапе Э111, аналогичном этапу Э105, первые данные F1 изображения для коррекции смещения и вторые данные F2 изображения для коррекции смещения синтезируются блоком 108 обработки, и генерируются данные (F0+F1) изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра).
Затем, на этапе Э112, аналогичном этапу Э106, в блоке 109 арифметических операций осуществляется обработка посредством вычитания данных (F1+F2) изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра), генерированных на этапе 111, из данных Х2 изображения, получаемого излучением.
Затем, на этапе Э113, данные Х2 изображения, получаемого излучением, подвергнутые обработке посредством вычитания на этапе Э112, отображаются на устройстве отображения 110.
После этого применительно к следующим данным Х3 изображения, получаемого излучением, приблизительно повторяется такая же обработка, как та, которая проведена на этапах Э101-Э113.
Ниже описана структура элемента 102а изображения, входящего в состав зонального датчика 102. В данном варианте осуществления в качестве зонального датчика применяется зональный датчик типа плоской панели. На фиг. 6 представлен схематический разрез элемента 102а изображения, входящего в состав зонального датчика 102, в системе формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления.
Как показано на фиг. 6, элемент 102а изображения содержит первый электропроводящий слой 202, изолирующий слой 203, слой 204 полупроводника, слой 205 полупроводника n-типа и второй электропроводящий слой 206, сформированный на изолирующей подложке, такой как стеклянная подложка 201. Кроме того, на втором электропроводящем слое 206 сформированы по порядку слой 207 полупроводника p-типа, слой 208 полупроводника, слой 209 полупроводника n-типа, третий электропроводящий слой 210 и защитный слой 211. Помимо этого, на защитном слое 211 через слой 212 адгезива расположен слой 213 люминофора (преобразователь длины волны). В данном случае слой 204 полупроводника, слой 205 полупроводника n-типа, слой 207 полупроводника p-типа, слой 208 полупроводника и слой 209 полупроводника n-типа сформированы, например, из аморфного кремния в качестве основного материала. Кроме того, изолирующий слой 203 сформирован, например, из аморфной пленки нитрида кремния. Помимо этого, защитный слой 211 образован органической изолирующей пленкой, такой как аморфная пленка нитрида кремния, аморфная пленка оксида кремния и полиимид.
Фотоэлектрический преобразующий элемент структуры PIN-типа, содержащий преобразующие элементы S11-Smn, содержит нижний электрод, состоящий из второго электропроводящего слоя 206, верхний электрод, состоящий из третьего электропроводящего слоя 210, а также слой 207 полупроводника p-типа, слой 208 полупроводника и слой 209 полупроводника p-типа, предусмотренные между этими электродами.
Переключающие элементы T11-Tmn содержат электрод затвора, состоящий из первого электропроводящего слоя 202, электрод истока или электрод стока, состоящий из второго электропроводного слоя 206, и изолирующий слой 203, слой 204 полупроводника и слой 205 полупроводника n-типа, расположенные между электродом затвора и электродом истока или стока.
Кроме того, проводной участок в элементе 102а изображения содержит изолирующий слой 203, слой 204 полупроводника, слой 205 полупроводника n-типа и второй электропроводный слой 206, наслоенные по порядку на стеклянную подложку 201.
Поскольку на фиг. 6 иллюстрируется пример компоновки устройства формирования изображений рентгеновским излучением, слой 213 люминофора нанесен на защитном слое 211 через слой 212 адгезива. Вообще говоря, фотоэлектрический преобразующий элемент, состоящий из аморфного кремния, с трудом воспринимает рентгеновское излучение. Поэтому на защитном слое 211 через слой 212 адгезива обеспечен слой 213 люминофора, который представляет собой преобразователь длины волны, предназначенный для преобразования рентгеновского излучения в видимый свет. В этом случае в качестве слоя 213 люминофора наращивают и используют, например, систему гадолиния или CsI (йодид цезия). То есть в этом случае компонуют преобразующий элемент, в котором излучение преобразуется в электрический заряд слоем 213 люминофора, представляющий собой преобразователь длины волны, и фотоэлектрический преобразующий элемент.
В элементе изображения, иллюстрируемом на фиг. 6, рентгеновское излучение 201, передающее очертания объекта 300, падает на слой 213 люминофора и преобразуется в видимый свет в этом слое 213 люминофора. Затем видимый свет, полученный в результате преобразования, попадает в фотоэлектрический преобразующий элемент. Электрические сигналы, основанные на электрических зарядах, генерируемых в слое 208 полупроводника фотоэлектрического преобразующего элемента, передаются с целью считывания в схемный блок 104 считывания через переключающий элемент (ТПТ) и считываются.
В соответствии с первым вариантом осуществления можно провести коррекцию смещения, чтобы уменьшить составляющую (компонент) смещения, определяемую изменением во времени, изменением температуры, запаздыванием изображения, изменением в дефектном элементе изображения и т.п. В результате можно воспрепятствовать ухудшению качества изображения, характерному для данных изображения, получаемого излучением, из-за составляющей смещения. Кроме того, в соответствии с первым вариантом осуществления, сканирование всех строк не выполняют при каждой однократной рентгеносъемке объекта, а выбирают первую группу элементов изображения внутри зонального датчика 102, например группу нечетных строк, и частично сканируют ее. Помимо этого, в соответствии с первым вариантом осуществления, выбирают вторую группу элементов изображения внутри зонального датчика 102, например группу четных строк, и частично сканируют ее. В результате путем такого разбиения получают частичные данные изображения для коррекции смещения, требуемые для данных изображения для коррекции смещения. Следовательно, время, необходимое для получения данных изображения для коррекции смещения, проводимой при однократной рентгеносъемке объекта, можно сократить наполовину по сравнению с обычным примером, описанным в выложенной заявке № 2002-301053 на патент Японии. Соответственно, можно также реализовать ускорение рентгеносъемки. Можно реализовать быструю рентгеносъемку. Кстати, хотя в данном варианте осуществления в качестве первой группы элементов изображения взято множество нечетных строк, а в качестве второй группы элементов изображения взято множество четных строк, настоящее изобретение этим не ограничивается. При получении последовательных данных изображения, получаемого излучением, данные изображения для частичной коррекции смещения при генерировании данных изображения для коррекции смещения можно получить из элементов изображения, входящих в выбранную первую группу и частично возбуждаемых схемным блоком 103 возбуждения. Например, множество элементов изображения внутри зонального датчика делят на верхнюю и нижнюю половины элементов изображения, и верхнюю половину можно принять за первую группу элементов изображения, а нижнюю половину - за вторую группу элементов изображения. Кроме того, множество элементов изображения внутри зонального датчика можно разделить на четыре группы - верхнюю, нижнюю, левую и правую группы. Однако когда разделение элементов изображения на группы осуществляют таким образом, что элементы изображения в пределах групп элементов изображения концентрируются в «густонаселенных» зонах, таких как верхняя и нижняя зоны, а также левая и правая зоны, перепад между элементом изображения и другой группой элементов изображения становится заметным. По этой причине предпочтительно разделять элементы изображения на группы так, чтобы расположение элементов изображения в пределах группы элементов изображения обуславливало их рассредоточение в каждой нечетной строке и каждой четной строке.
Кроме того, хотя в настоящем изобретении блок 108 обработки осуществляет синтез первых данных изображения для коррекции смещения и вторых данных изображения для коррекции смещения, настоящее изобретение этим не ограничивается. Обработку при генерировании данных изображения для коррекции смещения одной части изображения (одной части кадра) можно проводить, используя первые данные изображения для коррекции смещения, которые представляют собой первые частичные данные изображения для коррекции. В альтернативном варианте обработку с целью генерирования данных изображения для коррекции смещения одной части изображения (одной части кадра) можно проводить, используя вторые данные изображения для коррекции смещения, которые представляют собой вторые частичные данные изображения для коррекции смещения. Например, блок 108 обработки может генерировать данные изображения для коррекции смещения одной части изображения (одной части кадра), подвергая первые или вторые данные изображения для коррекции смещения обработке посредством интерполяции. Здесь «обработка посредством интерполяции» означает проведение обработки, в процессе которой, например, когда первые данные изображения для коррекции смещения получают из элементов изображения нечетных строк, данные изображения, соответствующие элементам изображения второй строки, заменяются данными изображения, соответствующими элементам изображения первой строки. Кроме того, это означает проведение обработки, в процессе которой данные первой строки и данные третьей строки усредняются, чтобы их можно было вследствие этого использовать в качестве данных изображения второй строки. Когда используется блок 108 обработки, выполненный с возможностью проведения такой обработки посредством интерполяции, может оказаться достаточным наличие одних данных изображения для коррекции смещения, что обеспечивает уменьшение объема памяти.
Второй вариант осуществления
Ниже приведено описание второго варианта осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг. 7. Второй вариант осуществления - это вариант осуществления, в котором важность связана с проводимым в реальном масштабе времени отображением изображения с помощью устройства 110 отображения, и когда происходит обновление данных изображения, получаемого излучением, и данных изображения для смещения, отображение изображения на устройстве 110 отображения немедленно обновляется. Кстати, описание схематической компоновки системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии со вторым вариантом осуществления приводится ниже только в контексте изменений по сравнению с системой формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления.
То есть вторая память 106 изображений для смещения, показанная на фиг. 1, встроена в первую память 105 изображений для смещения, вследствие чего получается одна память изображений для смещения, а второй переключатель SW2, показанный на фиг. 1, исключен. В этом случае в памяти изображений для смещения хранятся и данные изображения, являющиеся первыми данными изображения для коррекции смещения, и данные изображения, являющиеся вторыми данными изображения для коррекции смещения. Кроме того, третий переключатель SW3, показанный на фиг. 1, теперь стал вторым переключателем SW2.
На фиг.7 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии со вторым вариантом осуществления.
На фиг.7 изображены по порядку сверху вниз облучение рентгеновским излучением из источника 200 рентгеновского излучения, результат считывания в схемном блоке 104 считывания, каждое действие первого переключателя SW1 и второго переключателя SW2 и каждый временной интервал отображения изображения в устройстве 110 отображения.
Когда излучается рентгеновское излучение, изображенное на фиг. 7, и осуществляется рентгеносъемка объекта 300, блок 101 управления управляет схемным блоком 103 возбуждения и сканирует все шины Vg1-Vgm по порядку. В результате из схемного блока 104 считывания выдаются данные Х1 изображения, получаемого излучением, одной части кадра всего зонального датчика 102, включающие в себя данные изображения объекта 300. При этом блок 101 управления осуществляет управление, включая второй переключатель SW2, чтобы таким образом сохранить эти данные Х1 изображения, получаемого излучением, в памяти изображений, получаемых излучением.
Затем, после выдачи данных Х1 изображения, получаемого излучением, из схемного блока 104 считывания, блок 101 управления управляет схемным блоком 103 возбуждения, чтобы таким образом получить первые данные изображения для смещения из первой группы элементов изображения внутри зонального датчика 102. В данном варианте осуществления проводится чересстрочное сканирование для возбуждения шин возбуждения только нечетных строк. В результате данные изображения, основанные на электрических зарядах, генерируемых множеством преобразующих элементов, имеющихся в элементах изображения нечетных строк, являющихся первой группой элементов изображения, выдаются из схемного блока 104 считывания в качестве первых данных F1 изображения для коррекции смещения. При этом блок 101 управления осуществляет управление, включая первый переключатель SW1, чтобы таким образом сохранить первые данные F1 изображения для коррекции смещения в вышеописанной памяти изображений для смещения в соответствии с данным вариантом осуществления.
Кроме того, в памяти изображений для смещения с данным вариантом осуществления уже хранятся вторые данные F0 изображения для коррекции смещения, задаваемые чересстрочным сканированием для возбуждения шин возбуждения только четных строк (группы шин возбуждения четных строк), причем эти данные представляют собой вторую группу изображений и выдаются из схемного блока 104 считывания. Эти вторые данные F0 изображения для коррекции смещения выдаются из схемного блока 104 считывания перед тем, как данные Х1 изображения, получаемого излучением, выдаются из схемного блока 104 считывания.
Блок 108 обработки синтезирует первые данные F1 изображения для коррекции смещения и вторые данные F0 изображения для коррекции смещения, хранящиеся в памяти изображений для смещения, тем самым генерируя данные (F0+F1) изображения для коррекции смещения одной части изображения (одной части кадра). При этом во втором варианте осуществления блок 108 обработки генерирует вышеописанные данные (F0+F1) изображения для смещения одной части изображения (одной части кадра), используя первые данные F1 изображения в реальном масштабе времени для коррекции смещения, выдаваемые из схемного блока 104 считывания.
Блок 109 арифметических операций осуществляет обработку посредством арифметических операций, таких как вычитание, путем использования данных (F0+F1) изображения для коррекции смещения одной части кадра, генерируемых в реальном масштабе времени в блоке 108 обработки, и отображает данные изображения, подвергнутые обработке посредством арифметической операции, на устройстве 110 отображения.
Далее, когда рентгеновское излучение излучается снова и осуществляется рентгеносъемка объекта 300, блок 101 управления управляет схемным блоком 103 и сканирует все шины Vg1 - Vgm возбуждения. В результате из схемного блока 104 считывания выдаются данные Х2 изображения, получаемого излучением, одной части кадра всего зонального датчика 102, включающие в себя данные изображения объекта 300. При этом блок 101 управления осуществляет управление, включая второй переключатель SW2, чтобы таким образом сохранить эти данные Х2 изображения, получаемого излучением, в памяти изображений, получаемых излучением.
При этом блок 109 арифметических операций осуществляет обработку посредством арифметической операции на данных Х2 изображения, получаемого методом облучения - рентгенографией в реальном масштабе времени, путем использования данных (F0+F1) изображения для смещения одной части кадра, и отображает данные изображения, подвергнутые обработке посредством арифметической операции, на устройстве 110 отображения.
Затем, после выдачи данных Х2 изображения, получаемого излучением, из схемного блока 104 считывания, блок 101 управления управляет схемным блоком 103 возбуждения, чтобы таким образом получить вторые данные изображения для смещения из второй группы элементов изображения внутри зонального датчика 102. В данном варианте осуществления проводится чересстрочное сканирование для возбуждения шин возбуждения только четных строк. В результате данные изображения, основанные на электрических зарядах, генерируемых множеством преобразующих элементов, имеющихся в элементах изображения четных строк, которые являются второй группой элементов изображения, выдаются из схемного блока 104 считывания в качестве вторых данных F2 изображения для коррекции смещения. При этом блок 101 управления осуществляет управление, включая первый переключатель SW1, чтобы таким образом сохранить вторые данные F2 изображения для коррекции смещения в вышеупомянутой памяти изображений для смещения.
Блок 108 обработки синтезирует первые данные F1 изображения для коррекции смещения и вторые данные F2 изображения для коррекции смещения, хранящиеся в упомянутой памяти для смещения, тем самым получая обновленные данные (F1+F2) изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра). При этом блок 108 обработки генерирует вышеописанные данные (F1+F2) изображения для коррекции смещения для одной части изображения (одной части кадра) путем использования полученных в реальном масштабе времени вторых данных F2 изображения для коррекции смещения, выдаваемых из схемного блока 104 считывания.
Блок 109 арифметических операций осуществляет обработку посредством арифметической операции на данных Х2 изображения, получаемого методом облучения, путем использования данных (F2+F1) изображения для смещения одной части кадра, генерированных в реальном масштабе времени в блоке 108 обработки, чтобы тем самым отобразить данные изображения, подвергнутые обработке посредством арифметической операции, на устройстве отображения 110.
После этого, аналогично коррекции смещения в данных Х2 изображения, получаемого излучением, осуществляют коррекцию смещения данных Х3 изображения, получаемого излучением.
В соответствии со вторым вариантом осуществления, помимо эффекта, достигаемого в соответствии с первым вариантом осуществления, и в дополнение - по сравнению со случаем первого варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 4А, данные изображения, получаемого излучением, подвергнутые коррекции смещения, можно отобразить еще и в реальном масштабе времени на устройстве 110 отображения.
Третий вариант осуществления
Ниже приведено описание третьего варианта осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг. 8, 9А и 9В. На фиг. 8 представлена схематическая блок-схема системы формирования изображений рентгеновским излучением (системы формирования изображений излучением) в соответствии с третьим вариантом осуществления. Система формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с данным вариантом осуществления включает в себя устройство 130 формирования изображений рентгеновским излучением и генератор 200 рентгеновского излучения.
Подобно устройству 100 формирования изображений рентгеновским излучением в первом варианте осуществления, устройство 130 формирования изображений рентгеновским излучением в третьем варианте осуществления содержит зональный датчик 102, схемный блок 103 возбуждения, схемный блок 104 считывания, память 107 изображений, получаемых излучением, и устройство 110 отображения.
Устройство 130 формирования изображений рентгеновским излучением оснащено памятями 133-136 изображений, при этом четыре системы - от системы А до системы D - выступают в качестве этих памятей, осуществляя хранение частичных данных изображения для коррекции смещения, причем каждая группа элементов изображения в данный момент используется для коррекции смещения. В соответствии с этими памятями 133-136 изображений скомпонована группа переключателей, включающая в себя переключатели с первого SW1 по пятый SW5.
Кроме того, в данном варианте осуществления предусмотрен блок 132 задания условий рентгеносъемки, предназначенный для осуществления задания условий рентгеносъемки. На основании установки параметров блока 132 задания условий рентгеносъемки блок 131 управления управляет действиями схемного блока 103 возбуждения, схемного блока 104 считывания, переключателей с первого SW1 по пятый SW5, а также генератора 200 рентгеновского излучения.
В третьем варианте осуществления под управлением блока 131 управления схемный блок 103 возбуждения может проводить, например, чересстрочное сканирование в цикле из четырех шин в шинах Vg1-Vgm затворов. Кроме того, в соответствии с условиями рентгеносъемки, заданными в блоке 132 задания условий рентгеносъемки (в реальности это рабочая таблица), блок 131 управления принимает решение о проведении некоторого количества чересстрочных сканирований в шинах Vg1-Vgm возбуждения в схемном блоке 103 возбуждения. При этом блок 131 управления - в зависимости от установки параметров блока 132 задания условий рентгеносъемки - может проводить сканирование шин Vg1-Vgm возбуждения, чтобы вследствие этого получить данные изображения для коррекции смещения для всего зонального датчика 102. Кроме того, в соответствии с условиями рентгеносъемки, заданными в блоке 132 задания условий рентгеносъемки, блок 131 управления осуществляет управление, изменяя период импульсов рентгеновского излучения 201, излучаемого из генератора 200 излучения, а также его энергию и его интенсивность.
В третьем варианте осуществления в каждой из памятей 133-136 изображений в основном хранятся данные изображения, соответствующие преобразующим элементам цикла четырех шин зонального датчика 102. В блоке 137 синтеза изображений для смещения синтезируются каждые частичные данные изображения для коррекции смещения, хранящиеся в каждой из памятей 133-136 изображений, так что генерируются данные изображения для коррекции смещения во всем датчике 102.
Ниже описан способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с третьим вариантом осуществления. На фиг. 9А и 9В представлены временные диаграммы, иллюстрирующие способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с третьим вариантом осуществления. В данном случае на фиг. 9А иллюстрируются принципы действия системы возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с третьим вариантом осуществления, а на фиг. 9В иллюстрируется способ возбуждения системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с третьим вариантом осуществления, при этом внимание сосредотачивается на сканировании шин возбуждения схемного блока 103 возбуждения.
В примерах, показанных на фиг. 9А и 9В, данные изображения, получаемого излучением, всего зонального датчика 102, включая данные изображения каждого объекта 300, выдаются путем возбуждения всех шин затворов каждой из шин Vg1-Vgm возбуждения одной за другой. С другой стороны, данные изображения для коррекции смещения в каждой группе элементов изображения выдаются в каждую из памятей 133-136 изображений при возбуждении шин возбуждения, возбуждаемых одна за другой в цикле из четырех шин.
Настоящему изобретению можно придать такую компоновку, что блок 131 управления сможет изменять количество шин возбуждения в ходе чересстрочного сканирования при получении данных изображения для коррекции смещения каждой группы элементов изображения с помощью условий рентгеносъемки, заданных в блоке 132 задания условий рентгеносъемки. Например, количество шин возбуждения в ходе чересстрочного сканирования при получении данных изображения для коррекции смещения каждой группы элементов изображения можно выбрать составляющим от одной до четырех шин. За счет такой компоновки можно выбрать наибольшую подходящую скорость рентгеносъемки и наилучшее подходящее качество изображения, полученного посредством рентгеносъемки, в соответствии с состоянием объекта 300 и зонального датчика 102.
Кстати, когда в этом варианте осуществления получают данные изображения для коррекции смещения в каждой группе элементов изображения, хотя шины затвора считываются одна за другой в цикле четырех шин, настоящее изобретение этим не ограничивается. Например, шины затворов можно сканировать в количестве k штук одновременно. В этом случае k≥1, более того, желательно, чтобы величина 1/k была целым числом. Кроме того, схемный блок 103 возбуждения, обеспечивающий такое сканирование, может включать в себя вход резистора смещения, на который подаются, хотя они и не показаны, запускающий импульс, синхроимпульс смещения и сигнал разрешения выдачи.
В соответствии с третьим вариантом осуществления, поскольку сканирование шин затворов для получения данных изображения для коррекции смещения в каждой группе элементов изображения осуществляется в ходе цикла четырех шин, в дополнение к эффекту согласно первому варианту осуществления можно также реализовать более быструю рентгеносъемку. Этот третий вариант осуществления эффективен, в частности, когда изменение данных изображения во времени мало, а требуется рентгеносъемка ребенка в режиме рентгеноскопии с высокой скоростью.
Четвертый вариант осуществления
Ниже приведено описание четвертого варианта осуществления настоящего изобретения с помощью фиг. 10 и 11. Схематическая блок-схема системы формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с четвертым вариантом осуществления является такой же, как система формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с первым вариантом осуществления, изображенной на фиг. 1, и ее подробное описание будет опущено.
На фиг.10 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее подробные компоновки зонального датчика системы формирования изображений рентгеновским излучением (системы формирования изображений излучением) и схемного блока считывания в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Кстати, источник 141 питания, изображенный на фиг. 10, скомпонован в блоке 101 управления.
Фотоэлектрические преобразующие элементы, воплощенные в преобразующих элементах S11-S1m, составляющих элемент 102а изображения в первом варианте осуществления, проиллюстрированный на фиг.1, образованы структурой PIN-типа. В отличие от этого, фотоэлектрические преобразующие элементы, воплощенные в преобразующих элементах S11-S1m, составляющих элемент 142а изображения в четвертом варианте осуществления, проиллюстрированный на фиг. 10, образованы структурой типа «металл - диэлектрик - полупроводник» (структурой МДП-типа). Кроме того, каждый элемент изображения 142а зонального датчика 142 содержит аморфный кремний в качестве основного материала. В случае фотоэлектрического преобразующего элемента МДП-типа коррекция смещения в соответствии с изобретением чрезвычайно эффективна.
На фиг.11 представлена схематическая структурная схема элемента изображения 142а, входящего в состав зонального датчика 142, в системе формирования изображений рентгеновским излучением в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
Как показано на фиг. 11, элемент 142а изображения содержит первый электропроводящий слой 402, изолирующий слой 403, слой 404 полупроводника, слой 405 полупроводника n-типа, второй электропроводящий слой 406, защитный слой 407, слой 408 адгезива и слой 409 люминофора, сформированные по порядку на стеклянной подложке 401. В данном случае слой 404 полупроводника и слой 405 полупроводника образованы, например, аморфным кремнием в качестве основного материала. Кроме того, изолирующий слой 403 и защитный слой 407 сформированы, например, из аморфной пленки нитрида кремния.
Фотоэлектрические преобразующие элементы S11-Smn структуры МДП-типа содержат нижний электрод, состоящий из первого электропроводящего слоя 402, верхний электрод, состоящий из второго электропроводящего слоя 406, и изолирующий слой 403, причем слой 404 полупроводника и слой 405 полупроводника n-типа предусмотрены между этими электродами.
Переключающие элементы T11-Tmn содержат электрод затвора, состоящий из первого электропроводящего слоя 402, электрод истока или электрод стока, состоящий из второго электропроводящего слоя 406, и изолирующий слой 403, слой 404 полупроводника и слой 405 полупроводника n-типа, расположенные между электродом затвора и электродом истока или стока.
Кроме того, проводной участок в элементе 142а изображения содержит изолирующий слой 403, слой 404 полупроводника, слой 405 полупроводника n-типа и второй электропроводящий слой 406, наслоенные по порядку на стеклянной подложке 401.
Поскольку на фиг. 11 иллюстрируется пример компоновки устройства формирования изображений рентгеновским излучением, слой 409 люминофора расположен на защитном слое 407 через слой 408 адгезива. В этом случае в качестве слоя 409 люминофора наращивают и используют, например, систему гадолиния или CsI (йодид цезия) как основные материалы.
Первый и четвертый варианты осуществления разработаны так, что в качестве преобразующего элемента для преобразования излучения в электрические заряды предусмотрены преобразователь длины волны, такой как люминофор, и фотоэлектрический преобразующий элемент, при этом в качестве фотоэлектрического преобразующего элемента применены структура PIN-типа и структура МДП-типа. Однако возможно применение и структуры, описываемой ниже.
То есть в качестве преобразующего элемента можно применить фотоэлектрический преобразующий элемент, относящийся к так называемому типу непосредственного преобразования, который поглощает излучение, такое как рентгеновское излучение, и непосредственно преобразует это излучение в электрические заряды. Будучи в этом случае преобразующим элементом, относящимся к типу непосредственного преобразования, такой элемент может включать в себя, например, аморфный селен, арсенид галлия, фосфид галлия, йодид свинца, йодид ртути, а также CdTe и CdZnTe в качестве основных материалов.
Кроме того, переключающий элемент в зональном датчике может включать в себя - помимо аморфного кремния - поликремний и органические материалы. Помимо этого, в вариантах осуществления с первого по четвертый предполагается, что схемный блок 103 возбуждения предусматривает использование интегральной схемы, содержащей кристаллический кремний. Вместе с тем схемный блок 103 возбуждения может содержать резистор смещения с аморфным кремнием или поликремнием, используемым в качестве материалов. При такой компоновке не требуется предусматривать отдельный схемный блок 103 возбуждения, и это сказывается на снижении стоимости.
Пятый вариант осуществления
Ниже приведено описание пятого варианта осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг. 12. На фиг. 12 представлена схематическая блок-схема системы формирования изображений рентгеновским излучением (системы формирования изображений излучением) в соответствии с пятым вариантом осуществления.
В вариантах осуществления с первого по четвертый зональный датчик 102 (или 142), схемный блок 103 возбуждения и схемный блок 104 считывания предусмотрены, например, внутри датчика 6040 изображения. Кроме того, в вариантах осуществления с первого по четвертый другие элементы, такие как блок 101 (или 131) управления, памяти различных типов, блок 108 (или 107) обработки и блок 109 (или 138) арифметических операций, предусмотрены, например, внутри процессора 6070 изображений, в котором выполняется обработка изображений в соответствии с назначением.
Кроме того, процессор 6070 изображений передает данные изображения, получаемого излучением, подвергнутые коррекции смещения, в пленочный процессор 6010 посредством шины 6090 связи, делая это в соответствии с необходимостью. В пленочном процессоре 6100 данные изображения, получаемого излучением, отображаются на устройстве 6081 отображения или записываются на пленке 6110.
Каждое из средств, показанных на фиг. 1 и фиг. 8 и составляющих систему формирования изображений излучением в соответствии с каждым из вышеописанных вариантов осуществления и каждым из этапов, показанных на фиг. 5, где иллюстрируется способ возбуждения системы формирования изображений излучением, можно реализовать посредством запуска программы, хранящейся в ОЗУ или ПЗУ компьютера. Эта программа и носитель информации, считываемый компьютером, входят в состав настоящего изобретения.
В частности, программу записывают на носителе информации, таком как CD-ROM, или закладывают в компьютер с помощью сред передачи различных типов. Помимо CD-ROM, в качестве носителя информации для записи программы можно использовать гибкий диск, жесткий диск, магнитную ленту и энергонезависимую память. С другой стороны, в качестве среды передачи программы можно использовать среду связи в системе компьютерной сети (локальной сети, глобальной сети, такой как Internet, сети радиосвязи и т.п.) для распространения и поставок программной информации в виде несущей. Кроме того, в число сред связи можно включить проводную цепь в виде оптического волокна и схему беспроводной цепи.
Помимо этого, за счет выполнения программы, заложенной в компьютер, можно предусмотреть не только случай, в котором реализуется функционирование системы формирования изображений излучением в соответствии с каждым вариантом осуществления, но и случай, когда во взаимодействии с операционной системой (ОС), в которой работает программа в компьютере, или с другим прикладным программным обеспечением можно реализовать функционирование системы формирования изображений излучением в соответствии с каждым вариантом осуществления в дополнение к случаю, когда вся обработка или часть обработки согласно заложенной программе осуществляется функциональной платой расширения и функциональным блоком расширения компьютера, вследствие чего в настоящем изобретении можно предусмотреть реализацию функционирования системы формирования изображений излучением в соответствии с каждым вариантом осуществления посредством такой программы.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на возможные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными возможными вариантами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения нужно рассматривать в соответствии с самым широким толкованием изобретения, считая формулу изобретения охватывающей все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.