УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
IMAGE FORMING APPARATUS AND IMAGE FORMING SYSTEM, IMAGE FORMING METHOD AND IMAGE FORMING PROGRAM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображений и к системе формирования изображений. В частности, настоящее изобретение относится к устройству формирования изображений на основе излучения и к системе формирования изображений, используемой для системы формирования изображений на основе излучения, которые предпочтительно использовать для рентгеноскопии в неподвижных изображениях, например рентгеноскопии, и рентгеноскопии в движущихся изображениях, например флюорографической рентгеноскопии при медицинской диагностике. Заметим, что излучение, в настоящем изобретении, включает в себя, помимо альфа-излучения, бета-излучение и гамма-излучение, которые представляют собой пучки частиц (в том числе фотонов), испускаемых при радиоактивном распаде, излучение, имеющее энергию, большую или равную энергии, например, рентгеновских лучей, корпускулярных лучей и космических лучей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последнее время, устройство формирования изображений на основе излучения, использующее плоскопанельный детектор (FPD), выполненный из полупроводникового материала, получило практическое применение в качестве устройства формирования изображений, используемого для диагностики на основе медицинских изображений и неразрушающего рентгенологического обследования. Такое устройство формирования изображений на основе излучения используется в качестве цифрового устройства формирования изображений для рентгеноскопии в неподвижных изображениях, например рентгеноскопии, и рентгеноскопии в движущихся изображениях, например флюорографической рентгеноскопии, например, при диагностике на основе медицинских изображений.
В отношении такого устройства формирования изображений на основе излучения, раскрытого в выложенной патентной заявке Японии №. Hll-128213, предусмотрена возможность переключения области, где производится считывание плоскопанельным детектором (FPD) (размера поля) к области и из области рентгеновского облучения. Однако если область облучения расширяется после переключения, пиксельная чувствительность или темный выход различается между облученной областью и необлученной областью в FPD. Поэтому, в обеспеченном изображении возникает повторное изображение (ступень изображения), обусловленное областью облучения, что может приводить к снижению качества изображения.
В выложенной патентной заявке Японии №. 2008-167846 рассматривается возможность осуществления обработки изображения для коррекции повторного изображения, обусловленного такой сменой области облучения. В частности, выводится коэффициент коррекции повторного изображения, на основании данных, имеющих повторное изображение, согласно однородному облучению для каждого из условий рентгеновского облучения. На основании коэффициента коррекции повторного изображения, выводится необходимый коэффициент коррекции повторного изображения, который соответствует условию рентгеновского облучения при сборе данных об исследуемом участке объекта, т.е. области облучения и времени от начала рентгеновского облучения. Таким образом, данные об исследуемом участке объекта корректируются с использованием необходимого коэффициента коррекции повторного изображения для создания скорректированных данных изображения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Однако метод коррекции, описанный в выложенной патентной заявке Японии №. 2008-167846, предусматривает коррекцию с использованием обработки изображения, что усложняет управление параметрами и обработку коррекции, приводя к усложнению устройства в целом. Кроме того, задачи усложняются из-за того, что, например, необходимо заранее получать данные для коррекции, и дополнительно, управление для появления стабильного качества изображения затруднено потому, что, например, нужно тщательно и аккуратно выполнять способ получения данных. Кроме того, коррекция не снижает объема самого остаточного изображения, которое обуславливает вышеописанное повторное изображение и которое содержится в сигнале изображения, обеспеченном FPD, что затрудняет достижение оптимального преимущества в различных ситуациях.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Заявители провели обширные исследования для обеспечения устройства формирования изображений и системы формирования изображений, способных уменьшать ступень изображения, которая может возникать в обеспеченном изображении и которая обусловлена областью облучения, и препятствовать значительному снижению качества изображения без сложной обработки изображения, и ниже описаны различные аспекты настоящего изобретения.
Согласно аспекту, настоящее изобретение предусматривает устройство формирования изображений, содержащее: детектор, включающий в себя совокупность пикселей, образующих матрицу, причем пиксель включает в себя преобразовательный элемент для преобразования излучения или света в электрический заряд, и детектор выполнен с возможностью осуществления операции формирования изображения для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом; и блок управления для управления работой детектора, включающей в себя операцию формирования изображения, причем операция формирования изображения включает в себя первую операцию формирования изображения для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом в первом поле облучения, соответствующем части совокупности пикселей, и вторую операцию формирования изображения для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом во втором поле облучения, имеющем большую площадь, чем первое поле облучения, и блок управления выполнен с возможностью управления работой детектора так, чтобы, в соответствии с переходом от облучения в первом поле облучения к облучению во втором поле облучения, детектор осуществлял операцию инициализации для инициализации преобразовательного элемента в течение периода между первой и второй операциями формирования изображения.
Согласно другому аспекту, настоящее изобретение предусматривает систему формирования изображений, содержащую: вышеописанное устройство формирования изображений; устройство генерации излучения для облучения устройства формирования изображений излучением; и устройство управления для управления устройством формирования изображений и устройством генерации излучения, причем устройство генерации излучения включает в себя механизм, имеющий функцию переключения между первым и вторым полями облучения согласно сигналу управления, принятому от устройства управления.
Согласно еще одному аспекту, настоящее изобретение предусматривает способ управления устройством формирования изображений, содержащим: детектор, включающий в себя совокупность пикселей, образующих матрицу, причем пиксель включает в себя преобразовательный элемент для преобразования излучения или света в электрический заряд, и детектор выполнен с возможностью осуществления операции формирования изображения для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом, причем способ применяют для управления работой детектора, включающей в себя операцию формирования изображения, способ содержит: первую операцию формирования изображения для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом в первом поле облучения, соответствующем части совокупности пикселей детектора; операцию инициализации, следующую за первой операцией формирования изображения, для инициализации преобразовательного элемента, в соответствии с командой на переход от облучения в первом поле облучения к облучению во втором поле облучения, имеющем большую площадь, чем первое поле облучения; и вторую операцию формирования изображения, следующую за операцией инициализации, для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом во втором поле облучения детектора.
Согласно дополнительному аспекту, настоящее изобретение предусматривает компьютерную программу, предписывающую компьютеру выполнять управление устройством формирования изображений, содержащим: детектор, включающий в себя совокупность пикселей, образующих матрицу, причем пиксель включает в себя преобразовательный элемент для преобразования излучения или света в электрический заряд, и детектор выполнен с возможностью осуществления операции формирования изображения для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом, благодаря чему, детектор осуществляет операцию, включающую в себя операцию формирования изображения, причем компьютерная программа предписывает детектору осуществлять: первую операцию формирования изображения для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом в первом поле облучения, соответствующем части совокупности пикселей детектора; операцию инициализации, следующую за первой операцией формирования изображения, для инициализации преобразовательного элемента, в соответствии с командой на переход от облучения в первом поле облучения к облучению во втором поле облучения, имеющем большую площадь, чем первое поле облучения; и вторую операцию формирования изображения, следующую за операцией инициализации, для вывода данных изображения согласно облучению излучением или светом во втором поле облучения детектора.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет ослабить эффект повторного изображения (ступень изображения), который может появляться в изображении, обеспечиваемом в результате работы FPD, и который обусловлен областью облучения, и препятствовать значительному снижению качества изображения без сложной обработки изображения.
Дополнительные признаки настоящего изобретения явствуют из нижеследующего описания иллюстративных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - обобщенная блок-схема системы формирования изображений, включающей в себя устройство формирования изображений согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - эквивалентная принципиальная электрическая схема устройства формирования изображений согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 - логическая блок-схема для иллюстрации работы устройства формирования изображений и системы формирования изображений согласно настоящему изобретению.
Фиг. 4A, 4B, 4C и 4D - временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений и системы формирования изображений согласно настоящему изобретению.
Фиг. 5A, 5B, 5C, 5D и 5E - временная диаграмма для иллюстрации операции смены согласно настоящему изобретению, и график зависимости времени от величины ступени для иллюстрации эффекта.
Фиг. 6A и 6B - эквивалентная принципиальная электрическая схема устройства формирования изображений согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7A, 7B, 7C и 7D - временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений и системы формирования изображений согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8A, 8B и 8C - временная диаграмма для иллюстрации операции смены согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Перейдем к подробному описанию предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения ссылкой на прилагаемые чертежи.
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Система формирования изображений на основе излучения, показанная на фиг. 1, согласно данному варианту осуществления, включает в себя устройство 100 формирования изображений, управляющий компьютер 108, устройство 109 управления излучением, устройство 110 генерации излучения, дисплей 113 и консоль 114. Устройство 100 формирования изображений включает в себя плоскопанельный детектор (FPD) 104, который включает в себя блок 101 детектирования, имеющий совокупность пикселей, для преобразования излучения или света в электрический сигнал, схему 102 возбуждения для приведения в действие блока 101 детектирования, и считывающую схему 103 для вывода в качестве данных изображения электрического сигнала из приведенного в действие блока 101 детектирования. Устройство 100 формирования изображений дополнительно включает в себя блок 105 обработки сигналов для обработки данных изображения из FPD 104 с целью их вывода, блок 106 управления для подачи индивидуального сигнала управления на каждый из компонентов для управления работой FPD 104, и источник 107 питания для подачи индивидуального смещения на каждый из компонентов. Блок 105 обработки сигналов принимает сигнал управления от управляющего компьютера 108 и подает его на блок 106 управления, как описано ниже. Источник 107 питания имеет встроенные схемы источника питания, например, регуляторы для получения напряжения от внешнего источника питания или встроенной батареи (не показана) для подачи отрегулированных напряжений на блок 101 детектирования, схему 102 возбуждения и считывающую схему 103.
Управляющий компьютер 108 осуществляет синхронизацию между устройством 110 генерации излучения и устройством 100 формирования изображений, передачу сигнала управления для определения состояния устройства 100 формирования изображений, и обработку изображения для коррекции, сохранения и отображения данных изображения из устройства 100 формирования изображений. Кроме того, управляющий компьютер 108 передает на устройство 109 управления излучением сигнал управления для определения условия облучения излучением, на основании данных из консоли 114.
Устройство 109 управления излучением, получив сигнал управления от управляющего компьютера 108, управляет операцией облучения излучением из источника 111 излучения, встроенного в устройство 110 генерации излучения, и работой диафрагмы 112 поля облучения. Диафрагма 112 поля облучения имеет функцию, которая может менять заранее определенное поле облучения, т.е. область, где блок 101 детектирования в FPD 104 облучается излучением или светом, сравнимым с излучением, и она, согласно варианту осуществления, имеет функцию, которая может переключаться между полем облучения A и полем облучения B. В поле облучения A, соответствующем первому полю облучения настоящего изобретения, излучение излучается на часть совокупности пикселей, например, около 1000 строк и около 1000 столбцов пикселей, тогда как всего имеется около 2800 строк и около 2800 столбцов пикселей. Кроме того, в поле облучения B, соответствующем второму полю облучения согласно настоящему изобретению, излучение излучается в более широкую часть, чем поле облучения A, например, на все пиксели. Консоль 114 используется для ввода информации об объекте и условии формирования изображения, и передачи ее на управляющий компьютер 108 в качестве параметра для разного рода управления, используемого управляющим компьютером 108. Дисплей 113 отображает данные изображения, которые представляют собой изображение, обрабатываемое управляющим компьютером 108.
Теперь, со ссылкой на фиг. 2, опишем устройство формирования изображений согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Заметим, что компонент, аналогичный описанному выше со ссылкой на фиг. 1, обозначен аналогичной позицией, и его подробное описание опущено. Кроме того, на фиг. 2, для простоты, показано устройство формирования изображений, включающее в себя FPD, пиксели которого расположены в 3 строки и 3 столбца. Однако фактическое устройство формирования изображений может иметь мультипиксели более высокого порядка, и, например, 17-дюймовое устройство формирования изображений может иметь пиксели, образующие около 2800 строк и около 2800 столбцов.
Блок 101 детектирования имеет совокупность пикселей, образующих матрицу. Каждый из пикселей имеет преобразовательный элемент 201 для преобразования излучения или света в электрический заряд и переключающий элемент 202 для вывода электрического сигнала согласно электрическому заряду. Согласно варианту осуществления, фотоэлемент, используемый для преобразования света, облучающего преобразовательный элемент, в электрический заряд, представляет собой PIN фотодиод, расположенный на изолирующей подложке, например, стеклянной подложке, основным материалом которого является аморфный кремний. Используемый преобразовательный элемент предпочтительно является элементом непрямого преобразования, который включает в себя преобразователь длины волны для преобразования излучения в свет в диапазоне длин волны, который вышеописанный фотоэлемент может воспринимать, расположенный на стороне фотоэлемента, куда падает излучение, и может быть элементом прямого преобразования для непосредственного преобразования излучения в электрический заряд. Используемый переключающий элемент 202 предпочтительно является транзистором, имеющим контакт управления и два главных контакта, и, согласно варианту осуществления, используется тонкопленочный транзистор (TFT). Один электрод преобразовательного элемента 201 электрически подключен к одному из двух главных контактов переключающего элемента 202, и другой электрод электрически подключен к источнику 107a напряжения смещения через общую шину Bs смещения. Совокупность переключающих элементов в направлении строки, например, T11-T13, электрически подключена своими контактами управления к общей шине G1 возбуждения в первой строке, и схема 102 возбуждения посылает возбуждающий сигнал для управления проводящим состоянием каждого из переключающих элементов по шине возбуждения для каждой из строк. Совокупность переключающих элементов в направлении столбца, например, T11-T31, электрически подключена другими главными контактами управления к сигнальной шине Sig1 в первом столбце, и в течение проводящего состояния переключающих элементов, электрический сигнал согласно электрическому заряду каждого из преобразовательных элементов выводится на считывающую схему 103 по сигнальной шине. Совокупность сигнальных шин Sig1-Sig3, расположенных в направлении столбца, параллельно передает электрические сигналы, выводимые совокупностью пикселей, на считывающую схему 103.
Считывающая схема 103 включает в себя усилительную схему 207 для усиления каждого из электрических сигналов, параллельно выводимых блоком 101 детектирования для каждой из сигнальных шин. Кроме того, каждая из усилительных схем 207 включает в себя интегрирующий усилитель 203 для усиления выходного электрического сигнала, усилитель 204 с переменным коэффициентом усиления для усиления электрического сигнала из интегрирующего усилителя 203, схему 205 дискретизации с запоминанием для дискретизации и запоминания усиленного электрического сигнала, и буферный усилитель 206. Интегрирующий усилитель 203 включает в себя операционный усилитель для усиления считанного электрического сигнала с целью его вывода, интегрирующий конденсатор и переключатель сброса. Интегрирующий усилитель 203 имеет коэффициент усиления, изменяющийся согласно изменению напряжения на интегрирующем конденсаторе. Выходной электрический сигнал поступает на инвертирующий вход операционного усилителя, и опорное напряжение Vref поступает на не инвертирующий вход из источника 107b опорного напряжения, и усиленный электрический сигнал выводится с выходного контакта. Кроме того, интегрирующий конденсатор подключен между инвертирующим входом и выходом. Схема 205 дискретизации с запоминанием обеспечена для каждой из усилительных схем и состоит из переключателя дискретизации и конденсатора дискретизации. Кроме того, считывающая схема 103 включает в себя мультиплексор 208 для последовательного вывода электрического сигнала, параллельно считываемого из каждой из усилительных схем 207 в качестве сигнала изображения в форме последовательного сигнала, и буферный усилитель 209 для преобразования импеданса сигнала изображения с целью их вывода. Сигнал Vout изображения, который является аналоговым выходным электрическим сигналом буферного усилителя 209, преобразуется в цифровые данные изображения аналого-цифровым преобразователем 210, которые выводятся на блок 105 обработки сигналов, показанный на фиг. 1. Затем данные изображения, обработанные блоком 105 обработки сигналов, выводятся на управляющий компьютер 108.
Схема 102 возбуждения выводит в каждую из шин возбуждения возбуждающий сигнал, имеющий напряжение Vcom проводящего состояния для перевода каждого из переключающих элементов в проводящее состояние и напряжение Vss непроводящего состояния для перевода каждого из переключающих элементов в непроводящее состояние, в соответствии с сигналами управления (D-CLK, OE, DIO), принятыми от блока 106 управления, показанного на фиг. 1. Соответственно, схема 102 возбуждения управляет проводящим состоянием и непроводящим состоянием переключающих элементов для приведения в действие блока 101 детектирования.
Источник 107 питания, показанный на фиг. 1, включает в себя источник 107a напряжения смещения и источник 107b опорного напряжения для усилительных схем, показанных на фиг. 2. Источник 107a напряжения смещения подает общее напряжение Vs смещения на другой электрод каждого из преобразовательных элементов по шине Bs смещения. Это напряжение Vs смещения соответствует первому напряжению согласно настоящему изобретению. Источник 107b опорного напряжения подает опорное напряжение Vref на не инвертирующий вход каждого из операционных усилителей.
Блок 106 управления, показанный на фиг. 1, принимает сигнал управления от внешнего управляющего компьютера 108 через блок 105 обработки сигналов и управляет работой FPD 104, подавая различные типы сигналов управления на схему 102 возбуждения, источник 107 питания и считывающую схему 103. Блок 106 управления управляет работой схемы 102 возбуждения, подавая сигналы управления D-CLK, OE и DIO на схему 102 возбуждения. Здесь, сигнал управления D-CLK представляет собой тактовый сигнал сдвига для сдвигового регистра, используемого в качестве схемы возбуждения, и сигнал управления DIO представляет собой импульсный сигнал для переноса сдвигового регистра, и сигнал управления OE управляет выходом сдвигового регистра. Кроме того, блок 106 управления управляет работой каждого из компонентов считывающей схемы 103, подавая сигналы управления RC, SH и CLK на считывающую схему 103. Здесь, сигнал управления RC управляет работой переключателя сброса каждого из интегрирующих усилителей, и сигнал управления SH управляет работой каждой из схем 205 дискретизации с запоминанием, и сигнал управления CLK управляет работой мультиплексора 208.
Теперь, со ссылкой на фиг. 1-3, в особенности на фиг. 3, опишем работу устройства формирования изображений и системы формирования изображений согласно настоящему изобретению в целом. Оператор использует консоль 114 для определения условий облучения и запуска рентгеноскопического исследования с использованием управляющего компьютера 108. Устройство 110 генерации излучения, под управлением устройства 109 управления излучением облучает объект нужным излучением в условиях облучения. Устройство 100 формирования изображений выводит данные изображения согласно излучению, прошедшему через объект, и выходные данные изображения представляют собой изображение, обрабатываемое управляющим компьютером 108 и отображаемое на дисплее 113.
Затем управляющий компьютер 108 спрашивает у оператора, следует ли продолжать рентгеноскопическое исследование, и, когда оператор подает команду не продолжать рентгеноскопическое исследование (НЕТ), рентгеноскопическое исследование заканчивается. При подаче команды на продолжение рентгеноскопического исследования (ДА), управляющий компьютер 108 спрашивает у оператора, следует ли менять поле облучения. Когда оператор подает команду не менять поле облучения (НЕТ), управляющий компьютер 108 управляет устройством 109 управления излучением и устройством 110 генерации излучения в ранее определенных условиях рентгеноскопии, и облучение излучением снова осуществляется в тех же условиях облучения. С одной стороны, когда оператор подает команду поменять поле облучения (ДА), управляющий компьютер 108 определяет условия облучения, в которых производится смена поля облучения, и устройство 109 управления излучением управляет диафрагмой 112 поля облучения в устройстве 110 генерации излучения на основании условий облучения, и таким образом, определяется поле облучения после смены. Кроме того, управляющий компьютер 108 посылает на устройство 100 формирования изображений сигнал управления, в соответствии с которым устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию смены, подробно описанную ниже, и устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию смены. По окончании операции смены, управляющий компьютер 108 управляет устройством 109 управления излучением и устройством 110 генерации излучения в определенных условиях облучения, и облучение излучением осуществляется в измененных условиях облучения для осуществления следующего рентгеноскопического исследования.
Теперь, со ссылкой на фиг. 4A-4D, опишем работу устройства формирования изображений и системы формирования изображений согласно настоящему изобретению. На фиг. 4A, при подаче напряжения Vs смещения на преобразовательные элементы 201, устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию холостого хода в течение периода холостого хода. Здесь, термин "операция холостого хода" означает операцию, в которой, для стабилизации изменений характеристик детектора 104, обусловленных подачей напряжения Vs смещения, операция инициализации K1 повторно осуществляется по меньшей мере, несколько раз. Кроме того, термин "операция инициализации" это операция, в которой начальное смещение до операции накопления подается на преобразовательные элементы для инициализации преобразовательных элементов. Заметим, что, на фиг. 4A, для операции холостого хода, последовательность операции накопления W1 и операции инициализации K1 повторно осуществляется несколько раз.
На фиг. 4B показана временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений в течение периода A-A′ на фиг. 4A. Согласно фиг. 4B, в операции накопления W1, напряжение Vs смещения подается на каждый из преобразовательных элементов 201, и напряжение Vss непроводящего состояния подается на каждый из переключающих элементов 202, чтобы переключающий элемент в каждом из пикселей переходил непроводящее состояние. В операции инициализации K1, прежде всего, переключатель сброса сбрасывает интегрирующий конденсатор в каждом из интегрирующих усилителей и в каждой сигнальной шине, и схема 102 возбуждения подает напряжение Vcom проводящего состояния на шину G1 возбуждения, чтобы переключающий элемент T11-T13 в каждом из пикселей в первой строке переходил в проводящее состояние. Проводящее состояние переключающего элемента обуславливает инициализацию преобразовательного элемента. При этом электрический заряд преобразовательного элемента выводится в качестве электрического сигнала через переключающий элемент. Однако, согласно варианту осуществления, схемы, расположенные после схемы дискретизации с запоминанием, не работают, и поэтому данные согласно электрическому сигналу, не выводятся из считывающей схемы 103. Затем, интегрирующий конденсатор и сигнальная шина снова сбрасываются, и, соответственно, выходной электрический сигнал обрабатывается. Однако если требуется использовать данные для коррекции, схемы, расположенные после схемы дискретизации с запоминанием, могут работать по аналогии с операцией вывода изображения и операцией вывода темного изображения, описанными ниже. Управление проводящим состоянием переключающего элемента и сброс повторно применяются к каждому переключающему элементу во второй и третьей строках, и таким образом, осуществляется операция инициализации блока 101 детектирования. Здесь, в операции инициализации, переключатель сброса может оставаться в проводящем состоянии для продолжения сброса, по меньшей мере, в течение периода проводящего состояния переключающего элемента. Кроме того, длительность проводящего состояния переключающего элемента в операции инициализации может быть короче, чем у переключающего элемента в операции вывода изображения, описанной ниже. Кроме того, в операции инициализации, переключающие элементы в совокупности строк могут одновременно переводиться в проводящее состояние. В таком случае можно сократить время всей операции инициализации и быстрее стабилизировать изменения характеристик детектора. Заметим, что операция инициализации K1 согласно варианту осуществления осуществляется в течение того же периода, что и операция вывода изображения, содержащаяся в флюорографической рентгеноскопической операции, подлежащей осуществлению после операции холостого хода.
На фиг. 4C показана временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений в течение периода B-B′ на фиг. 4A. Операция холостого хода заканчивается, и детектор 101 находится в состоянии, позволяющем проводить рентгеноскопическое исследование, после чего устройство 100 формирования изображений, получив сигнал управления от управляющего компьютера 108, осуществляет флюорографическую рентгеноскопическую операцию, в которой излучение излучается на FPD 104 в поле облучения A. Эта флюорографическая рентгеноскопическая операция соответствует первой операции формирования изображения согласно настоящему изобретению. Кроме того, период, в течение которого устройство 100 формирования изображений осуществляет эту флюорографическую рентгеноскопическую операцию, называется "периодом флюорографической рентгеноскопии". В течение периода флюорографической рентгеноскопии, устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию накопления W1 в течение периода, соответствующего длительности облучения излучением, в которой преобразовательный элемент 201 может создавать электрический заряд согласно излучаемому излучению, и операцию вывода изображения X1, в которой данные изображения выводятся на основании электрического заряда, созданного в операции накопления W1. Согласно фиг. 4C, в операции вывода изображения, прежде всего, интегрирующий конденсатор и сигнальная шина сбрасываются, и схема 102 возбуждения подает напряжение Vcom проводящего состояния на шину G1 возбуждения, после чего переключающий элемент T11-T13 в первой строке, переходит в проводящее состояние. Таким образом, электрический сигнал согласно электрическому заряду, созданному в каждом из преобразовательных элементов S11-S13 в первой строке, выводится в каждую сигнальную шину. Электрический сигнал, параллельно выводимый через каждую из сигнальных шин, усиливается операционным усилителем 203 и усилителем 204 с переменным коэффициентом усиления в каждой из усилительных схем 206. Каждый из усиленных электрических сигналов параллельно запоминается каждой из схем 205 дискретизации с запоминанием, приводимых в действие сигналом SH управления в усилительных схемах. После запоминания, интегрирующий конденсатор и сигнальная шина сбрасываются. После сброса, напряжение Vcom проводящего состояния поступает на шину G2 возбуждения во второй строке по аналогии с первой строкой, и каждый из переключающих элементов T21-T23 во второй строке переходит в проводящее состояние. В течение периода, когда переключающий элемент T21-T23 во второй строке находится в проводящем состоянии, мультиплексор 208 последовательно выводит электрический сигнал, запомненный каждой из схем 205 дискретизации с запоминанием. Таким образом, электрический сигнал, параллельно считываемый из каждого из пикселей в первой строке, преобразуется в сигнал изображения в форме последовательного сигнала, который выводится и преобразуется в данные изображения построчно аналого-цифровым преобразователем 210 с целью его вывода. Вышеописанные операции осуществляются для формирования строк с первой по третью для каждой из строк, и таким образом, данные изображения покадрово выводятся устройством формирования изображений. Кроме того, вариант осуществления предусматривает осуществление операции накопления W1 в течение того же периода, что и операции накопления W1, в которой преобразовательный элемент 201 может создавать электрический заряд в темном состоянии, когда излучение не излучается, и операции вывода темного изображения F1, в которой данные темного изображения выводятся на основании электрического заряда, созданного в операции накопления W1. В операции вывода темного изображения F1 устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию, аналогичную операции вывода изображения X1.
В течение периода флюорографической рентгеноскопии, когда управляющий компьютер 108 посылает сигнал управления, предписывающий устройству 100 формирования изображений осуществлять операцию смены, в соответствии с командой на смену поля облучения, устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию смены. При этом блок 106 управления, в соответствии с сигналом управления от управляющего компьютера 108, предписывает FPD 104 осуществлять операцию смены, посылая сигнал управления на каждую из схемы 102 возбуждения и считывающей схемы 103. Период, в течение которого FPD 104 осуществляет операцию смены, называется "периодом операции смены". Операция смены подробно описана ниже со ссылкой на фиг. 5A-5E.
На фиг. 4D показана временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений в течение периода C-C′ на фиг. 4A. После операции смены, устройство 100 формирования изображений осуществляет рентгеноскопическую операцию (в неподвижных изображениях), в которой излучение излучается на FPD 104 в поле облучения B, более широком, чем поле облучения A. Эта рентгеноскопическая операция соответствует второй операции формирования изображения согласно настоящему изобретению. Кроме того, период, в течение которого устройство 100 формирования изображений осуществляет рентгеноскопическую операцию, называется "периодом рентгеноскопической операции". В течение периода рентгеноскопической операции, устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию накопления W2 в течение периода, соответствующего длительности облучения излучением, в которой преобразовательный элемент может создавать электрический заряд согласно излучаемому излучению, и операция вывода изображения X2, в которой данные изображения выводятся на основании электрического заряда, созданного в операции накопления W2. Согласно фиг. 4D, операция накопления W2 и операция вывода изображения X2 согласно варианту осуществления аналогичны операции накопления W1 и операции вывода изображения X1, соответственно. Согласно варианту осуществления, поскольку эти периоды длиннее, используются разные символы. Однако их периоды могут иметь сходные продолжительности, соответственно. Кроме того, вариант осуществления предусматривает осуществление операции накопления W2 в течение того же периода, что и операции накопления W2 до операции вывода изображения X2, что позволяет преобразовательному элементу создавать электрический заряд в темном состоянии, когда излучение не излучается, и операции вывода темного изображения F2, в которой данные темного изображения выводятся, на основании электрического заряда, созданного в операции накопления W2. В операции вывода темного изображения F2, устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию, аналогичную операции вывода изображения X2. Кроме того, согласно варианту осуществления, устройство 100 формирования изображений осуществляет операцию инициализации K2 до каждой из операций накопления W2. Здесь, операция инициализации K2 это операция, аналогичная вышеописанной операции инициализации K1, и, согласно варианту осуществления, ее период длиннее, и используется другой символ. Однако период может иметь аналогичную длительность.
Теперь, со ссылкой на фиг. 5A-5E, опишем операцию смены согласно варианту осуществления. Заметим, что на фиг. 5E по горизонтальной оси отложено время от начала операции формирования изображения, осуществляемой после смены поля облучения. По вертикальной оси отложена величина ступени, которая равна разности между выходными данными пикселей, содержащихся в поле облучения A, и выходными данными пикселей, не содержащихся в поле облучения A, а содержащихся в поле облучения B. Заметим, что на фиг. 5E используемые выходные данные пикселей представляют собой выходные данные пикселей в темном состоянии.
В операции смены согласно настоящему изобретению, блок 106 управления принимает сигнал управления в соответствии с командой на смену поля облучения, и FPD 104, в соответствии с сигналом управления, осуществляет операцию инициализации, по меньшей мере, один раз. Согласно фиг. 5E, было обнаружено, что величина ступени уменьшается в большей степени в случае, когда операция инициализации осуществляется со сменой поля облучения, по сравнению со случаем без операции инициализации. Кроме того, было обнаружено, что эффект уменьшения усиливается при осуществлении операции инициализации несколько раз. Таким образом, осуществление операции инициализации один или несколько раз позволяет препятствовать снижению качества изображения, вызванному ступенью изображения, которая может возникать в обеспеченном изображении в соответствии со сменой поля облучения.
В операции смены, показанной на фиг. 5A, FPD 104 осуществляет, один или несколько раз, последовательность операции инициализации K2 и операции накопления W2 для рентгеноскопической операции, осуществляемой после смены поля облучения, как описано со ссылкой на фиг. 4A и 4D. Таким образом, FPD 104 осуществляет, один или несколько раз, последовательность операции инициализации K2 и операции накопления W2, соответствующих операциям вывода X2 и F2 для рентгеноскопической операции, осуществляемой после смены поля облучения. Таким образом, осуществляя операцию смены согласно операциям, включенным в операции до операции вывода изображения для рентгеноскопической операции, осуществляемой после смены поля облучения, можно стабилизировать характеристики преобразовательного элемента в течение операции накопления W2 для рентгеноскопической операции, и можно обеспечить хорошие данные изображения, имеющие небольшой объем артефактов. Однако, в течение периода операции накопления, электрический заряд создается в преобразовательном элементе даже в темном состоянии, что препятствует стабилизации характеристик преобразовательного элемента за короткое время. В частности, когда операция инициализации осуществляется несколько раз, длительность операции смены может увеличиваться, и время от смены поля облучения до начала рентгеноскопического исследования может увеличиваться.
В операции смены, показанной на фиг. 5B, FPD 104 осуществляет, один или несколько раз, операцию инициализации K1 для операции холостого хода, осуществляемой до флюорографической рентгеноскопической операции до смены поля облучения, как описано со ссылкой на фиг. 4A и 4B. В этой операции смены, операция накопления не осуществляется, и осуществляется только операция инициализации K1, имеющая самый короткий период среди операций инициализации, осуществляемых устройством 100 формирования изображений, что позволяет сократить длительность, необходимую для операции смены, повышая работоспособность системы. Однако, если операция инициализации, осуществляемая для операции смены, не соответствует операции формирования изображения после смены поля облучения и осуществляется в течение периода, отличного от периода операции инициализации, осуществляемой для операции формирования изображения после смены поля облучения, стабильность характеристик преобразовательного элемента, в отношении которого осуществляется операция накопления для операции формирования изображения, могут ухудшаться. Соответственно, могут обеспечиваться данные изображения, имеющие большой объем артефактов.
В операции смены, показанной на фиг. 5C, FPD 104 осуществляет, один или несколько раз, операцию инициализации K2 для рентгеноскопической операции, осуществляемой после смены поля облучения. В этой операции смены используется операция инициализации, включенная в операцию формирования изображения, осуществляемую после смены поля облучения, и, для осуществления операции смены, используется операция инициализации, соответствующая операции формирования изображения после смены, что обеспечивает хорошие данные изображения, имеющие небольшой объем артефактов. Кроме того, операция накопления не осуществляется, что позволяет стабилизировать характеристики преобразовательного элемента за более короткое время. В частности, для операции смены, в которой операция инициализации осуществляется несколько раз, операция инициализации для операции формирования изображения после смены предпочтительно осуществлять, по меньшей мере, один раз непосредственно до операции формирования изображения, осуществляемой после смены. Для стабилизации характеристик преобразовательного элемента за более короткое время, как и операцию смены, показанную на фиг. 5D, операцию инициализации K1 и операцию инициализации K2 более предпочтительно осуществлять, по меньшей мере, один раз, соответственно.
Таким образом, осуществляя операцию смены до начала операции формирования изображения после смены поля облучения, повторное изображение (ступень изображения), которое может возникать в обеспеченном изображении и которое обусловлено областью облучения, можно уменьшать без сложной обработки изображения, препятствуя значительному снижению качества изображения.
ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Теперь, со ссылкой на фиг. 6A и 6B, опишем устройство формирования изображений согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Заметим, что компонент, аналогичный используемому в первом варианте осуществления, обозначен аналогичной позицией, и его подробное описание опущено. Кроме того, на фиг. 6A, по аналогии с фиг. 2, для простоты, показано устройство формирования изображений, имеющее FPD, включающий в себя пиксели, расположенные в 3 строки и 3 столбца, но фактическое устройство формирования изображений может иметь мультипиксель более высокого порядка.
Блок 101 детектирования согласно первому варианту осуществления использует в качестве преобразовательного элемента 201 PIN фотодиод, но блок 101′ детектирования согласно варианту осуществления использует в качестве преобразовательного элемента 601 фотоэлемент типа MIS преобразовательного элемента MIS. Кроме того, в первом варианте осуществления, в одном пикселе предусмотрен один переключающий элемент для вывода, но в этом варианте осуществления, в одном пикселе предусмотрен, помимо переключающего элемента 602 для вывода, переключающий элемент 603 для обновления. Один из главных контактов переключающего элемента 603 для обновления электрически подключен к первому электроду 604 преобразовательного элемента 601 и к одному из двух главных контактов переключающего элемента 602. Кроме того, другой из главных контактов переключающего элемента 603 электрически подключен к источнику 107c напряжения обновления, встроенному в источник 107 питания, через общую шину. Совокупность переключающих элементов 603 в направлении строки электрически подключены своими контактами управления к общей шине Gr возбуждения для обновления, и возбуждающий сигнал подается на каждый из переключающих элементов 603 для обновления для каждой из строк по шине Gr возбуждения для обновления от схемы 102r возбуждения для обновления.
Согласно фиг. 6B, в преобразовательном элементе 601 предусмотрены полупроводниковый слой 606 между первым электродом 604 и вторым электродом 608, изолирующий слой 605 между первым электродом 604 и полупроводниковым слоем 606, и легированный полупроводниковый слой между полупроводниковым слоем 606 и вторым электродом 608, соответственно. Второй электрод 608 электрически подключен к источнику 107a′ напряжения смещения через шину Bs смещения. В преобразовательном элементе 601, аналогично преобразовательному элементу 201, напряжение Vs смещения выдается источником 107a′ напряжения смещения на второй электрод 608, и опорное напряжение Vref подается на первый электрод 604 через переключающий элемент 602, и таким образом, осуществляется операция накопления. Здесь, в флюорографической рентгеноскопической операции и рентгеноскопической операции, напряжение Vt обновления подается на первый электрод 604 через переключающий элемент 603, и преобразовательный элемент 601 обновляется при подаче смещения |Vs-Vt|.
Теперь, со ссылкой на фиг. 7A-7D, опишем работу устройства формирования изображений и системы формирования изображений согласно данному варианту осуществления. Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 7A, вместо операции инициализации K1, операции вывода изображения X1 и операции вывода темного изображения F1 согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 4A, осуществляются, соответственно, операция инициализации K1′, и операция вывода изображения X1′ и операция вывода темного изображения F1′. Кроме того, вместо операции вывода изображения X2 и операции вывода темного изображения F2 согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 4A, соответственно, осуществляются операция вывода изображения X2′ и операция вывода темного изображения F2′. Другие операции соответствуют первому варианту осуществления, и их подробное описание опущено. Отличные операции описаны ниже со ссылкой на фиг. 7B-7D. На фиг. 7B показана временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений в течение периода A-A′ на фиг. 7A. На фиг. 7C показана временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений в течение периода B-B′ на фиг. 7A. На фиг. 7D показана временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений в течение периода C-C′ на фиг. 7A.
Согласно варианту осуществления, один пиксель имеет, помимо переключающего элемента 602 для вывода, переключающий элемент 603 для обновления. Соответственно, операция инициализации K1′ в операции холостого хода согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 7B, отличается от операции инициализации K1, для которой работает по одному переключающему элементу 202 на пиксель. В операции инициализации K1′, аналогично первому варианту осуществления, напряжение Vcom проводящего состояния подается на шину G возбуждения со схемы 102 возбуждения для перевода переключающего элемента 602 в проводящее состоянии, и электрический заряд преобразовательного элемента 601 выводится в качестве электрического сигнала через переключающий элемент 602. Затем, напряжение Vcom проводящего состояния подается на шину Gr возбуждения схемой 102r возбуждения для перевода переключающего элемента 603 в проводящее состояние для обновления. При этом напряжение Vt обновления выдается источником 107c напряжения обновления. Таким образом, смещение |vs-Vt| подается на преобразовательный элемент 601, и таким образом, удаляется остаточный электрический заряд в преобразовательном элементе, обновляя преобразовательный элемент. Затем интегрирующий конденсатор и сигнальная шина сбрасываются, и переключающий элемент 602 вновь переходит в проводящее состояние, и начальное смещение |vs-Vref| подается на преобразовательный элемент, и, таким образом, преобразовательный элемент инициализируется. Эти операции последовательно осуществляются для каждой из строк, что улучшает операцию инициализации K1′. Другие операции соответствуют первому варианту осуществления, и его подробное описание опущено.
Кроме того, в флюорографической рентгеноскопической операции согласно варианту осуществления согласно фиг. 7C, различие между операцией вывода изображения X1′ и операцией вывода изображения X1, и различие между операцией вывода темного изображения F1′ и операцией вывода темного изображения F1 аналогичны вышеописанному различию между операцией инициализации K1′ и операцией инициализации K1. Другие операции соответствуют первому варианту осуществления, и его подробное описание опущено.
Затем, в операции вывода изображения X2′ и операции вывода темного изображения F2′ для рентгеноскопической операции согласно варианту осуществления, как показано на фиг. 7D, аналогично первому варианту осуществления, напряжение Vcom проводящего состояния выдается схемой 102 возбуждения на шину G возбуждения для перевода переключающего элемента 602 в проводящее состояние. Таким образом, электрический заряд преобразовательного элемента 601 выводится в качестве электрического сигнала через переключающий элемент 602 для каждой из строк, и данные изображения выводятся через считывающую схему 103 из устройства формирования изображений. Затем напряжение Vcom проводящего состояния выдается на шину Gr возбуждения схемой 102r возбуждения для перевода переключающего элемента 603 в проводящее состояние для обновления. При этом источник 107c напряжения обновления выдает напряжение Vt обновления, и таким образом, смещение |Vs-Vt| подается на преобразовательный элемент 601, и остаточный электрический заряд удаляется из преобразовательного элемента, обновляя преобразовательный элемент. Затем интегрирующий конденсатор и сигнальная шина сбрасываются, и переключающий элемент 602 вновь переходит в проводящее состояние, и начальное смещение |Vs-Vref| подается на преобразовательный элемент, и таким образом, преобразовательный элемент инициализируется. Эти операции последовательно осуществляются для каждой из строк, что позволяет улучшить операцию вывода изображения X2′ и операцию вывода темного изображения F2′. Кроме того, согласно варианту осуществления, операция вывода изображения X2′ имеет более длительный период по сравнению с операцией вывода изображения X1′, поэтому она обозначена другим символом, но может иметь и равную длительность периода.
Теперь, со ссылкой на фиг. 8A-8C, опишем операцию смены согласно варианту осуществления.
В операции смены, показанной на фиг. 8A, FPD 104 осуществляет, один или несколько раз, операцию инициализации K2′ аналогичную операции инициализации F1′ с использованием той же длительности периода, как для операций вывода X2′ и F2′ для рентгеноскопической операции. Таким образом, FPD 104 осуществляет, один или несколько раз, операцию инициализации K2′, соответствующую операциям вывода X2′ и F2′ для рентгеноскопической операции, осуществляемой после смены поля облучения. В этой операции инициализации K2′, операция смены осуществляется с использованием операции инициализации, соответствующей рентгеноскопической операции, осуществляемый после смены поля облучения, что позволяет обеспечивать хорошие данные изображения, имеющие небольшой объем артефактов. Кроме того, операция накопления не осуществляется, и характеристики преобразовательного элемента стабилизируются за более короткое время. В частности, для операции смены, в которой операция инициализации осуществляется несколько раз, операция инициализации, соответствующая рентгеноскопической операции после смены, предпочтительно осуществлять, по меньшей мере, один раз непосредственно до рентгеноскопической операции, осуществляемой после смены.
В операции смены, показанной на фиг. 8B, FPD 104 сначала осуществляет, по меньшей мере, один раз, операцию обновления R описанную ниже. Затем FPD 104 осуществляет, один или несколько раз, операцию инициализации K2′, соответствующую операциям вывода X2′ и F2′ для рентгеноскопической операции, осуществляемой после смены поля облучения. В этой операции смены, удаление остаточного электрического заряда в преобразовательном элементе посредством операции обновления R, помимо влияния на операцию смены согласно фиг. 8A, позволяет дополнительно уменьшать ступень изображения. Операция обновления описана ниже со ссылкой на фиг. 8C. На фиг. 8C показана временная диаграмма для иллюстрации работы устройства формирования изображений в течение периода D-D′ на фиг. 8B.
В операции обновления, показанной на фиг. 8C, сначала схема 102 возбуждения не подает напряжение Vcom проводящего состояния на переключающий элемент 602, и переключающий элемент 602 остается в непроводящем состоянии. В этом состоянии, схема 102r возбуждения подает напряжение Vcom проводящего состояния на переключающие элементы 603 построчно, и переключающие элементы 603, соответственно, переходят в проводящее состояние. Таким образом, смещение |Vs-Vt| подается на каждый из преобразовательных элементов 601, и остаточный электрический заряд удаляется из преобразовательного элемента, и таким образом, преобразовательный элемент обновляется. Эти операции последовательно осуществляются для каждой из строк, что позволяет улучшить операцию обновления R.
После операции обновления R, интегрирующий конденсатор и сигнальная шина сбрасываются, схема 102 возбуждения подает напряжение Vcom проводящего состояния на шину G возбуждения для перевода каждого из переключающих элементов 602 в проводящее состояние, и электрический заряд преобразовательного элемента 601 выводится в качестве электрического сигнала через переключающий элемент 602. Затем напряжение Vcom проводящего состояния подается на шину Gr возбуждения схемой 102r возбуждения для перевода переключающего элемента 603 в проводящее состояние для обновления. При этом источник 107c напряжения обновления выдает напряжение Vt обновления. Таким образом, смещение |Vs-Vt| подается на преобразовательный элемент 601, и остаточный электрический заряд удаляется из преобразовательного элемента, и таким образом, преобразовательный элемент снова обновляется. Затем интегрирующий конденсатор и сигнальная шина сбрасываются, и переключающий элемент 602 вновь переходит в проводящее состояние, и начальное смещение |Vs-Vref| подается на преобразовательный элемент, инициализируя преобразовательный элемент. Эти операции последовательно осуществляются для каждой из строк, что улучшает операцию инициализации K2′.
Заметим также, что согласно варианту осуществления, вторая операция формирования изображения, аналогично первому варианту осуществления, может включать в себя операцию инициализации.
Кроме того, в этом варианте осуществления, осуществляя операцию смены до начала операции формирования изображения после смены поля облучения, повторное изображение (ступень изображения), которое может возникать в обеспеченном изображении и которое обусловлено областью облучения, можно уменьшать без сложной обработки изображения, препятствуя значительному снижению качества изображения.
Заметим, что каждый из вариантов осуществления настоящего изобретения можно реализовать, например, путем выполнения программы компьютером, входящим в состав блока 106 управления. Кроме того, устройство, откуда компьютер принимает программу, например, машиночитаемый носитель для записи такой программы, например, CD-ROM, или среда передачи для передачи такой программы, например интернет, может применяться согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Кроме того, вышеописанная программа может применяться согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Вышеописанные программа, носитель записи и среда передачи, и программный продукт отвечают объему настоящего изобретения. Кроме того, объем настоящего изобретения включает в себя всевозможные комбинации, которые можно легко вывести из первого и второго вариантов осуществления.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается раскрытыми иллюстративными вариантами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения призван соответствовать самой широкой интерпретации, чтобы охватывать все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.
Данная заявка притязает на приоритет японской патентной заявки № 2009-102039, поданной 20 апреля 2009 г., которая в полном объеме включена в настоящее описание посредством ссылки.