圖像拾取設備和圖像拾取系統的製作方法
2023-10-08 17:32:49
專利名稱：圖像拾取設備和圖像拾取系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像拾取設備、放射線圖像拾取設備，更具體地說，涉及一種能夠 使用多個模擬到數字(A/D)轉換器讀取來自平板檢測器的信號作為數字輸出的圖像拾取 設備和放射線圖像拾取設備。
背景技術：
近年來，採用由半導體材料製成的平板檢測器(下面縮寫為FPD)的放射線圖像 拾取設備作為使用X射線的醫學圖像診斷和無損檢查中使用的成像設備已經變得實用化。 這種採用FPD的放射線圖像拾取設備是這樣一種設備，其可以執行如下的數字成像利用 FPD將透射穿過目標(例如，患者)的例如X射線的放射線轉換為模擬電信號，並將該模擬 電信號轉換為數字圖像信號。這种放射線圖像拾取設備中使用的FPD可以被粗略地分類為 直接轉換型和間接轉換型。直接轉換放射線圖像拾取設備是這樣一種設備，其包括FPD，該 FPD具有兩維布置的多個像素，每個像素包括由半導體材料製成的轉換元件，該半導體材料 可以將放射線直接轉換為電荷(例如，a-Se)。間接轉換放射線圖像拾取設備是這樣一種設 備，其包括FPD，該FPD具有二維布置的多個像素，每個像素包括轉換元件，該轉換元件具有 可以將放射線轉換為光的波長轉換部件(例如，螢光部件)，並且具有由能夠將光轉換為電 荷的半導體材料(例如，a-Si)製成的光電轉換元件。這種採用FPD的放射線圖像拾取設 備被用作能夠進行射線照相成像(如靜態成像)和動畫成像(如螢光成像)的數字圖像拾 取設備。 除基於透射穿過目標的放射線的圖像捕獲時的圖像信號之外，還從放射線圖像拾 取設備獲得用於對圖像捕獲時的圖像信號校正的校正圖像信號，如用於偏移校正(offset correction)的校正圖像信號或用於靈敏度校正的校正圖像信號。用於偏移校正的校正信 號基於在光或放射線沒有被施加到檢測器的狀態中獲得的輸出(暗輸出)。用於靈敏度 校正的校正信號基於在光或放射線以基本均勻的方式施加到檢測器的狀態中獲得的輸出 (亮輸出)。使用這種校正圖像信號校正圖像捕獲時的圖像信號，使得該圖像信號能夠具有 低噪聲和高精度。 該放射線圖像拾取設備包括上述的檢測器、用於驅動檢測器的驅動電路、用於讀 取來自檢測器的模擬電信號的讀出電路、以及用於將模擬電信號轉換為數位訊號的A/D轉 換器。A/D轉換器輸出圖像捕獲中數位化的圖像信號以及校正圖像信號。為了以較短的時 間從圖像拾取設備輸出圖像信號，圖像拾取設備包括多個A/D轉換器。
但是，A/D轉換器中的輸入模擬電信號和輸出數位訊號之間的轉換特性(A/D轉 換特性)可能具有不顯示出理想線性的非線性。尤其是，對於包括多個A/D轉換器的圖像 拾取設備，A/D轉換器可以具有不同的非線性，並且由數位訊號形成的圖像可能具有偽像 (artifact)如臺階。在發生諸如臺階的偽像的情況下，應該減小非線性，或應該補償由非線 性引起的影響。 日本專利特開No. 2005-210480公開了一種A/D轉換器電路，該A/D轉換器電路在由來自A/D轉換單元的輸出規定的地址處，存儲使用來自A/D轉換單元的輸出信號同步的 基準信號作為地址數據，並根據該基準信號校正來自A/D轉換單元的輸出信號。該專利文 獻公開了減少由A/D轉換單元的非線性引起的圖像中的偽像和通過利用以上配置實現高 圖像質量的能力。 日本專利特開No. 2005-210396公開了一種A/D轉換器電路，其包括校正單元，該
校正單元被配置為根據來自多個A/D轉換單元中的任意一個的輸出信號，校正來自所述多
個A/D轉換單元的輸出信號。該專利文獻公開了減少由所述多個A/D轉換單元的非線性之
間的差異引起的圖像中的偽像和通過利用以上配置實現高圖像質量的能力。 如上所述，上述專利文獻中描述的技術通過校正來自A/D轉換器的數字輸出，可
以減少由A/D轉換器的非線性引起的偽像。但是，對於上述專利文獻中描述的校正，可能存
在的問題在於，使用了顯著大的用於校正數字輸出的電路。還可能存在的問題在於，預先獲
得用於校正每個A/D轉換器的非線性的轉換數據的步驟以及為每個數字輸出執行數字校
正的步驟導致系統複雜化。
發明內容
根據本發明的一個方面，一種設備包括檢測單元、信號處理單元、電源單元以及 控制單元。該檢測單元包括按矩陣布置的多個像素。該多個像素的每一個被配置為將放射 線或光轉換為模擬信號。該多個像素被劃分為至少第一像素組和第二像素組。該信號處理 單元包括被配置來讀取從第一像素組輸出的模擬信號的第一讀出電路，被配置來讀取從第 二像素組輸出的模擬信號的第二讀出電路，被配置來將來自第一讀出電路的模擬信號轉換 為數位訊號的第一模擬到數字(A/D)轉換器，以及被配置來將來自第二讀出電路的模擬信 號轉換為數位訊號的第二A/D轉換器。該電源單元被配置來為信號處理單元中所包括的部 件提供相應的偏置。該控制單元被配置來控制該信號處理單元和電源單元中的至少一個。 該控制單元被配置來執行以下處理改變能夠被輸入第一和第二 A/D轉換器中的至少一個 A/D轉換器中的模擬信號，或者改變第一和第二 A/D轉換器中的至少一個A/D轉換器的A/D 轉換特性。 從下面參考附圖的示例性實施例的描述將明白本發明的更多特點。
圖1是根據本發明第一實施例的圖像拾取設備的概念框圖。 圖2是圖像拾取系統的概念圖，該概念圖包含根據本發明第一實施例的圖像拾取 設備的等效電路圖。 圖3A和3B圖示了用於描述由A/D轉換器的A/D轉換特性之間的差異引起的效果 的特性。 圖4是用於描述根據本發明第一實施例的圖像拾取設備的操作的時序圖。 圖5是圖像拾取系統的概念圖，該概念圖包含根據本發明第二實施例的圖像拾取
設備的等效電路圖。 圖6是用於描述根據本發明第二實施例的圖像拾取設備的操作的時序圖。
圖7A和7B是採用根據本發明的圖像拾取設備的放射線圖像拾取系統的概念圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細描述可適當應用本發明的實施例。在該實施例中，放射線被 描述為包括電磁波(如X-射線和Y射線)、a射線和|3射線。 圖1是根據本發明第一實施例的圖像拾取設備的概念框圖。圖1所示的圖像拾取 設備100包括具有按矩陣布置的多個像素的檢測器IOI，每個像素被配置為將放射線或光 轉換為模擬電信號；以及驅動電路102，被配置為驅動檢測器101，以使檢測器101輸出模擬 電信號。在本實施例中，為了簡化描述，檢測器101具有8行X8列像素的形式，並且像素 被劃分為第一像素組101a和第二像素組101b，每個像素組具有4個像素列作為一個集合。 通過相關的第一讀出電路103a讀取從第一像素組101a輸出的模擬電信號。通過相關的第 一 A/D轉換器104a，將來自第一讀出電路103a的模擬電信號113轉換為數位訊號114。類 似地，通過相關的第二讀出電路103b讀取來自第二像素組101b的模擬電信號，並通過相關 的第二A/D轉換器104b將其轉換為數位訊號。來自第一和第二A/D轉換器104a和104b的 數位訊號通過數位訊號處理器105，經受簡單的數位訊號處理，如數字多路復用處理或偏移 較正，並輸出處理後的數位訊號。信號處理裝置106包括讀出電路部分103、 A/D轉換部分 104、以及數位訊號處理器105，讀出電路部分103包括第一和第二讀出電路103a和103b， A/D轉換部分104包括第一和第二 A/D轉換器104a和104b。圖像拾取設備100還包括配 置來為信號處理裝置106中所包括的部件提供相應偏置的電源部分107。電源部分107包 括被配置來為讀出電路部分103提供基準電壓的第一和第二基準源107a和107b，以及被配 置來為A/D轉換部分104提供基準電壓的第三基準源107c。圖像拾取設備IOO還包括被配 置來控制信號處理裝置106和電源部分107中的至少一個的控制器110。
控制器110包括其中存儲與第一和第二A/D轉換器104a和104b的每一個的非線 性有關的信息的存儲單元109，以及配置為基於該信息控制信號處理裝置106和電源部分 107中的至少一個的控制電路108。控制電路108分別為第一和第二基準源107a和107b 提供第一和第二基準電壓調整信號118a和118b，並為第三基準源107c提供第三基準電壓 調整信號118c。控制電路108還為讀出電路部分103提供增益調整信號116a、116b、117a 和117b以及控制信號120a和120b。控制電路108還為驅動電路102提供驅動控制信號 119。響應於該信號，驅動電路102為檢測器101提供驅動信號111。 圖2是圖像拾取系統的概念圖，該概念圖包含根據本發明第一實施例的圖像拾取 設備的概念等效電路圖。在具有與利用圖l所描述的部件相同結構的部件中使用相同的參 考數字，並省略其詳細描述。檢測器101包括按矩陣布置的像素201。在圖2中，布置按8 行X8列矩陣布置的8X8像素201。每個像素201包括用於將放射線或光轉換為電荷的轉 換元件S和用於輸出對應於該電荷的電信號的開關元件T。作為用於將光轉換為電荷的轉 換元件S，可以適當地使用光電轉換元件，如其主要材料是非晶矽並被布置在絕緣襯底(例 如，玻璃襯底)上的PIN光電二極體。作為用於將放射線轉換為電荷的轉換元件S，可以適 當地使用間接轉換元件和直接轉換元件，該間接轉換元件包括在光電轉換元件的放射線進 入側的並用於將放射線轉換為可以通過光電轉換元件感測的光的波長轉換部件，直接轉換 元件用於將放射線直接轉換為電荷。作為開關元件T，可以適當地使用包括控制端和兩個 主端的電晶體；在其中光電轉換元件被設置在絕緣襯底上的像素的情況下，可以適當地使用薄膜電晶體(TFT)。轉換元件S包括電連接到開關元件T的兩個主端之一的第一電極和 通過公共布線電連接到偏置電源的第二電極。對於行方向上的多個像素的開關元件，例如， Tu至T18，它們的控制端被共同地電連接到第一行中的驅動布線Gn並逐行地通過驅動布線 從驅動電路102提供用於控制每個開關元件的導通狀態的驅動信號。對於列方向上的多個 像素的開關元件，例如，ln至181，它們的第二主端被電連接到第一列中的信號布線Si&，並 且，在導通狀態期間，與該轉換元件的電荷對應的電信號通過信號布線被輸出到讀出電路 部分103。通過在列方向上延伸的多個信號線Sigl至Sigs，從檢測器101的多個像素輸出 的電信號被並行傳送到讀出電路部分103。在本實施例中，檢測器101被劃分為第一像素 組101a和第二像素組101b，每個像素組具有四個像素列作為一個集合。通過讀出電路部分 103中相關的第一讀出電路103a，並行讀取從第一像素組lOla輸出的模擬電信號，而通過 相關的第二讀出電路103b並行讀取從第二像素組lOlb輸出的模擬電信號。
第一讀出電路103a包括第一放大器電路部分202a和第一採樣及保持電路部分 203a，第一放大器電路部分202a被配置為放大從第一像素組101a並行輸出的電信號，第 一採樣及保持電路部分203a被配置為採樣及保持來自第一放大器電路部分202a的電信 號。類似地，第二讀出電路103b包括第二放大器電路部分202b和第二採樣及保持電路部 分203b。第一和第二放大器電路部分202a和202b的每一個都包括對於每個信號線的放 大器電路，該放大器電路包括被配置為放大所讀取的電信號並將其輸出的運算放大器'A'、 集成電容器組Cf 、被配置為切換放大係數的開關組SW、以及被配置為將集成電容器復位的 復位開關RC。輸出的電信號被輸入到運算放大器A的反相輸入端中，並且從輸出端輸出放 大的電信號。從第一基準源107a輸入基準電壓Vrefla到奇數列中的每個放大器電路的非 反相輸入端中，而從第一基準源107a輸入基準電壓Vreflb到偶數列中的每個放大器電路 的非反相輸入端。具有多個並聯布置的集成電容器的集成電容器組Cf被設置在運算放大 器A的反相輸入端和輸出端之間。第一和第二採樣及保持電路部分203a和203b的每一個 包括對於每個放大器電路的採樣及保持電路，該採樣及保持電路由採樣開關SH和採樣電 容器Ch組成。第一和第二讀出電路103a和103b還分別包括第一和第二多路復用器204a 和204b。第一和第二多路復用器204a和204b的每一個被配置為將從第一或第二採樣及保 持電路部分並行讀取的電信號順序地輸出為作為串行信號的圖像信號。第一和第二讀出電 路103a和103b還分別包括第一和第二可變放大器205a和205b。第一和第二可變放大器 205a和205b的每一個是輸出緩衝器，被配置為對圖像信號進行阻抗轉換並將其輸出。第一 多路復用器204a和第二多路復用器204b分別包括與每個信號布線對應開關MSI至MS4和 開關MS5至MS8，並且通過開關的順序選擇，並行信號被轉換為串行信號。第一可變放大器 205a包括運算放大器Aa、集成電容器組Cfa、開關組SWa、以及復位開關RCa，該運算放大器 Aa被配置為放大來自第一多路復用器204a的電信號並將它輸出，開關組SWa被配置為切換 放大係數，以及復位開關RCa被配置為將集成電容器復位。類似地，第二可變放大器205b 包括運算放大器Ab、集成電容器組Cfb、被配置為切換放大係數的開關組SWb、以及被配置 為將集成電容器復位的復位開關RCb。基準電壓Vref2a從第二基準源107b輸入到第一可 變放大器205a的非反相輸入端，而基準電壓Vref2b從第二基準源107b輸入到第二可變放 大器205b的非反相輸入端。基準電壓Vref3a從第三基準源107c輸入到與第一讀出電路 103a相關聯的第一 A/D轉換器104a，而基準電壓Vref3b從第三基準源107c輸入到與第二
8讀出電路103b相關聯的第二 A/D轉換器104b。 控制電路108分別提供增益調整信號116a和增益調整信號116b到第一和第二放 大器電路部分202a和202b中所包括的多個放大器電路當中的奇數列中的放大器電路和偶 數列中的放大器電路。控制電路108為第一可變放大器205a提供增益調整信號117a，並為 第二可變放大器205b提供增益調整信號117b。控制電路108基於存儲單元109中存儲的 信息，控制信號處理裝置106和電源部分107中的至少一個，存儲單元109存儲與第一和第 二A/D轉換器104a和104b的每一個的非線性相關的信息。此外，控制電路108為第一多 路復用器204a提供控制信號120a，並為第二多路復用器204b提供控制信號120b。
下面將描述與A/D轉換器的非線性相關的信息。該非線性表示實際的模擬輸入 和數字輸出(A/D轉換值)之間的關係與理想線偏離有多少，並由微分非線性(DNL)或積 分非線性(INL)具體表示。INL表示當A/D轉換器的輸入-輸出特性被看作整體時，實際 的輸入_輸出特性與理想的輸入_輸出線的偏差。DNL表示當單獨觀察輸入_輸出各階段 (stage)時，每個階段與其理想階段的偏差。 下面將利用圖3A和3B描述由第一和第二 A/D轉換器的A/D轉換特性之間的差異 引起的影響。首先，利用圖3A圖示第一和第二AD轉換器104a和104b的每一個的非線性。 這裡，圖示了其中第一 A/D轉換器104a具有理想的A/D轉換特性，而第二 A/D轉換器104b 顯示出偏離理想特性的非線性的情況。在圖3A中，水平軸表示輸入到A/D轉換器中的輸入 電壓，而垂直軸表示從A/D轉換器輸出的數字值(碼)。為了簡化描述，圖3A是假定A/D轉 換器具有8位解析度的圖示。 圖3B圖示了數字值相對於第一和第二 A/D轉換器104a和104b的輸入電壓之間 的差異。根據圖3B，當第一和第二A/D轉換器104a和104b的輸入電壓被轉換為數字值且 被沒有被處理地輸出時，A/D轉換器的數字值之間的最大輸出差異大約是30LSB。因此，在 分別與第一和第二 A/D轉換器104a和104b相關的第一和第二像素組101a和101b之間可 能出現大約30LSB的最大圖像差異。特別是，如同本實施例一樣，對於其中第一和第二像素 組劃分檢測器101的所有區域的形式，它導致在第一和第二像素組之間的邊界中出現視覺 上高度地引入注意的差異，因此所獲得的圖像的質量顯著地降低。 為了解決這些問題，在本發明的實施例中，控制器IIO執行改變能夠被輸入到第 一和第二 A/D轉換器中的至少一個中的模擬電信號或改變第一和第二 A/D轉換器中的至少 一個的A/D轉換特性的處理。在本實施例中，例如，控制器IIO對來自被包括在第一或第二 像素組中的多個像素當中的奇數列中的像素的模擬電信號執行處理，該處理不同於對來自 偶數列中的像素的模擬電信號的改變。換句話說，在被包括在第一或第二像素組中的多個 像素當中在行方向上布置的多個像素中，來自預定像素的模擬電信號經受與來自與該預定 像素不同的另一像素的模擬電信號的改變不同的處理。替代的，在來自檢測器中包括的多 個像素當中的在行方向上布置的多個像素的模擬電信號被處理的時段內，要被提供給第一 和第二A/D轉換器中的每一個的基準電壓經受改變處理。這種處理導致在行方向上的模擬 電信號中的變化，並且該變化在像素組內產生數字輸出值中的輸出差異。像素組內的輸出 差異使像素組之間的邊界處的輸出差異不太引人注意，因此該差異與不執行該處理時出現 的差異相比是不太引入注意的。這取決於觀察圖像的人的視覺特徵。因為視覺過濾效應， 與單元像素列之間的模擬電信號之間的差異相比，像素組之間的臺階更容易識別，因此提高圖像質量的效果高。在本實施例中，為了執行以上處理，控制器iio執行下面描述的處理 中至少一種。 作為第一處理，控制器110可以必須控制第一基準源107a。第一基準源107a改變 將被提供給與預定像素列相關聯的放大器電路的基準電壓Vrefla和將被提供給與不同於 該預定像素列的不同像素列相關聯的另一放大器電路的基準電壓Vreflb中的至少一個， 以使得基準電壓Vrefla和Vreflb具有不同的電壓值。例如，可以採用奇數像素列作為所 述預定像素列，而可以採用偶數像素列作為所述不同像素列。 作為第二處理，控制器IIO可以必須控制第二基準源107b。第二基準源107b改變 將被提供給第一可變放大器205a的基準電壓Vref2a和將被提供給第二可變放大器205b 的基準電壓Vref2b中的至少一個，以使得基準電壓Vref2a和Vref2b具有不同的電壓值。 該改變與將並行信號轉換為串行信號並輸出它們作為圖像信號的操作同步地執行，該操作 由第一和第二多路復用器進行。例如，在圖2的情況中，其與選擇與信號布線Sigl至Sig8 對應的被包括在第一和第二多路復用器中的開關MS1至MS4和MS5至MS8的操作同步地執 行。 作為第三處理，在需要時，控制器110改變與預定像素列相關聯的放大器電路的 放大係數和與不同於該預定像素列的不同像素列相關聯的放大器電路的放大係數中的至 少一個，以使得放大係數不同。例如，控制器110通過提供增益調整信號116a到與奇數像 素列相關聯的放大器電路的開關組，以及提供增益調整信號116b到與偶數像素列相關聯 的放大器電路的開關組，來控制放大係數。 作為第四處理，在需要時，控制器110改變第一可變放大器205a的放大係數和第 二可變放大器205b的放大係數中的至少一個，以使得放大係數不同。該改變也與通過第一 和第二多路復用器進行的操作同步地執行，如第二處理中那樣。 作為第五處理，在需要時，控制器110控制第三基準源107c，以便改變第一和第二 A/D轉換器104a和104b的A/D轉換特性級別中的至少一個。第三基準源107c改變將提供 給第一 A/D轉換器104a的基準電壓Vref3a和將提供給第二 A/D轉換器104b的基準電壓 Vref3b中的至少一個，以使得基準電壓Vref3a和Vref3b具有不同的電壓值。該改變也與 通過第一和第二多路復用器進行的操作同步地執行，如第二處理中那樣。
控制器110基於與存儲單元109中存儲的第一和第二 A/D轉換器104a和104b 的每一個的非線性相關的信息執行上述處理是有用的。在此情況下，可以執行該處理以使 得基於該信息減小從第一 A/D轉換器104a輸出的數位訊號的平均值和從第二 A/D轉換器 104b輸出的數位訊號的平均值之間的差異。這使得減小差異的處理能夠具有較高的精度。
應當注意，如果僅僅對圖像捕獲中的圖像信號執行上述處理，那麼非必要的信號 分量被增加到要獲得的圖像信號，因而所獲得的圖像信號的精度可能降低。為了解決這些 問題，在本發明的實施例中，通過基本上相同的處理獲得圖像捕獲中的圖像信號和用於對 圖像捕獲中的圖像信號進行校正的校正圖像信號(如用於偏移校正的圖像信號或用於靈 敏度校正的圖像信號)。然後，數位訊號處理器105利用所獲得的校正圖像信號和所獲得的 圖像捕獲中的圖像信號執行校正，並輸出校正的圖像信號。這種處理使得能夠獲得去除或 減小了所增加的非必要信號分量、減小了偽像(如臺階)、並且圖像質量良好的圖像。
下面將利用圖2至4詳細描述具體的處理。圖4是用於描述在獲得圖像捕獲時的
10圖像信號中和在獲得偏移校正圖像信號中使用第二處理時圖像拾取設備操作的時序圖。
在放射線的脈衝被施加到圖像拾取設備之後，逐行地從多個像素讀取電信號，以 便獲得圖像捕獲時的圖像信號。通過順序選擇第一多路復用器204a的開關MS1至MS4，將 逐行地從第一像素組101a並行讀取到第一讀出電路103a的信號轉換為串行信號。類似 地，通過順序選擇第二多路復用器204b的開關MS5至MS8，將逐行地從第二像素組101b並 行讀取到第二讀出電路103b的信號轉換為串行信號。在本實施例中，在基本上相同的定時 選擇第一多路復用器204a的開關MS1和第二多路復用器204b的開關MS5。類似地，在基本 上相同的相應定時選擇開關MS2和MS6、開關MS3和MS7、以及開關MS4和MS8。這種選擇使 得能夠從第一和第二像素組101a和101b並行讀取信號，因此可以增加讀取速度。對於圖 4中所示的處理，與選擇第一和第二多路復用器中所包括的開關的操作同步地，利用第二基 準電壓調整信號118b控制將被提供給第一和第二可變放大器中的每一個的基準電壓。在 圖4中，執行該控制使得在奇數列中的開關被選擇時，基準電壓被設置為高於預設的基準 電壓；當偶數列中的開關被選擇時，使用該預設基準電壓。 然後，在獲得圖像捕獲時的圖像信號之後，在與施加先前的放射線的脈衝的時段 基本上相同的時段中，獲得基於由放射線不被施加到圖像拾取設備時轉換元件產生的電荷 的暗時(dark-time)輸出，S卩，獲得偏移校正圖像信號。此外，在獲得這種偏移校正圖像信 號中，執行與獲得圖像捕獲時的圖像信號中基本上相同的處理。通過從所獲得的圖像捕獲 時的圖像信號減去偏移校正圖像信號，進行偏移校正，因此獲得校正了的圖像信號。在本具 體例子中，可以通過控制器110，基於存儲單元109中存儲的信息，使用計算實時確定提供 給每個可變放大器的基準電壓的變化量，或者，可以基於與第一和第二A/D轉換器中的每 一個的非線性相關的信息預先確定該變化量。 在本特定例子中，在獲得圖像捕獲時的圖像信號之後獲得偏移校正圖像信號。但 是，本發明的實施例不局限於該例子。例如，通過處理，可以預先獲得偏移校正圖像信號，以 及可以通過基本上相同的處理獲得圖像捕獲時的圖像信號。 在本實施例中，使用兩種不同方式的改變處理來進行A/D轉換，其中一種方式對 應於偶數列，另一種方式對應於奇數列。採用兩種以上的方式(例如，四種方式)是有用 的。此外，將本發明的實施例應用於其結構易於引起非線性誤差的A/D轉換器如流水線 (pipeline)A/D轉換器是有用的。 在本實施例中，使用兩個A/D轉換器。當然，本發明的實施例可以被應用於使用兩 個以上A/D轉換器的情況。儘管使所有A/D轉換器都經受改變處理是有用的，但是可以僅 僅使多個A/D轉換器中的一部分經受改變處理。 作為本實施例中使用的每個基準源，可以適當地使用公知的可變電源，如能夠簡
單地輸出兩個電壓值的電源或包括D/A轉換器並能夠實現較精細調整的電源。 下面將利用圖5描述本發明的第二實施例。圖5是圖像拾取系統的概念圖，該概
念圖包含根據本發明第二實施例的圖像拾取設備的等效電路圖。在具有與第一實施例中描
述的相同結構的元件中，使用相同的參考數字，並且省略了對其詳細描述。 在第一實施例中，在第一或第二像素組中所包括的多個像素當中的行方向上布置
的多個像素中，來自預定像素的模擬電信號經受與對來自與該預定像素不同的像素的模擬
電信號的改變不同的處理。替代的，在對來自被包括在第一或第二像素組中的多個像素當中的在行方向上布置的多個像素的模擬電信號被處理的時段內，將被提供給第一和第二A/ D轉換器中的每一個的基準電壓經受改變處理。與此相反，在第二實施例中，對於來自被包 括在第一像素組中的像素的模擬電信號執行處理，該處理與對來自被包括在第二像素組中 的像素的模擬電信號的改變不同。替代的，在第一 A/D轉換器上執行與對第二 A/D轉換器 的A/D轉換特性的改變不同的處理。亦即，與其中不執行這種處理的情況相比，該處理減小 了在從第一像素組獲得的圖像信號的平均值和從第二像素組獲得的圖像信號的平均值之 間的差異。亦即，為與每個像素組相關聯的每個讀出電路或每個A/D轉換器執行該處理，以 便減小多個A/D轉換器之間的輸出差異。執行上述處理以減小從第一A/D轉換器輸出的數 字信號的平均值和從第二A/D轉換器輸出的數位訊號的平均值之間的差異。應當注意，在 本實施例中，對於對每個讀出電路的控制，控制器110為第一放大器電路部分202a提供增 益調整信號116a'，並為第二放大器電路部分202b提供增益調整信號116b'。第一基準 源107a為第一放大器電路部分202a提供基準電壓vrefla，並為第二放大器電路部分202b 提供基準電壓Vreflb。與其中不執行這種處理的情況相比，這種處理減小了與像素組相關 聯的圖像信號的平均值之間的差異，並導致差異減小。在本實施例中，為了執行上述處理， 控制器110進行下述處理中的至少一種。 作為第一處理，在需要時，控制器110控制第一基準源107a。第一基準源107a改 變將被提供給第一放大器電路部分202a的基準電壓Vrefla和將被提供給第二放大器電路 部分202b的基準電壓Vreflb中的至少一個，以使得基準電壓Vrefla和Vreflb具有不同 的電壓值。 作為第二處理，在需要時，控制器110控制第二基準源107b。第二基準源107b改 變將被提供給第一可變放大器205a的基準電壓Vref 2a和將被提供給第二可變放大器205b 的基準電壓Vref2b中的至少一個，以使得基準電壓Vref2a和Vref2b具有不同的電壓值。
作為第三處理，在需要時，控制器110改變第一放大器電路部分202a的放大係數 和第二放大器電路部分202b的放大係數中的至少一個，以使得放大係數不同。
作為第四處理，在需要時，控制器110改變第一可變放大器205a的放大係數和第 二可變放大器205b的放大係數中的至少一個，以使得放大係數不同。 作為第五處理，在需要時，控制器110控制第三基準源107c，以便改變第一和第二 A/D轉換器104a和104b的A/D轉換特性級別中的至少一個。第三基準源107c改變將被提 供給第一 A/D轉換器104a的基準電壓Vref3a和將被提供給第二 A/D轉換器104b的基準 電壓Vref3b中的至少一個，以使得基準電壓Vref3a和Vref3b具有不同的電壓值。
控制器IIO基於存儲單元109中存儲的與第一和第二A/D轉換器104a和104b每 一個的非線性相關的信息執行上述處理是有用的。與其中不執行這種處理的情況相比，執 行上述處理以便減小在從第一 A/D轉換器輸出的數位訊號的平均值和從第二 A/D轉換器輸 出的數位訊號的平均值之間的差異。這使得能夠用更高的精度減小差異。例如，下面描述 其中在使用第一和第二A/D轉換器104a和104b獲得用於偏移校正的校正圖像信號中執行 上述第二處理的情況，該第一和第二 A/D轉換器104a和104b具有圖3A所示的性能。討論 了預定基準電壓被提供到第一和第二可變放大器205a和205b中的每一個，並且例如從第 一和第二可變放大器輸出具有大約0.2(V)的平均值的偏移校正圖像信號的情況。與之對 比的，執行處理，使得將被提供給第二可變放大器205b的基準電壓低於預定基準電壓，以及從第二可變放大器205b輸出具有大約0. l(V)的平均值的偏移校正圖像信號。這使得能 夠減小從第一和第二A/D轉換器輸出的數位訊號的平均值之間的差異。應當注意，當預先 獲得與第一和第二A/D轉換器中的每一個的非線性相關的信息時，可以預先設置該處理。
此外，在本實施例中，通過基本上相同的處理，獲得圖像捕獲時的圖像信號和用於 校正圖像捕獲時的圖像信號的校正圖像信號，如偏移校正圖像信號或靈敏度校正圖像信 號，以使得它們具有基本上相同的變化量，與第一實施例的情況一樣。然後，數位訊號處理 器105使用所獲得的校正圖像信號和所獲得的圖像捕獲時的圖像信號執行校正，並輸出校 正了的圖像信號。這種處理使得能夠獲得其增加的非必要信號分量被去除或減少、減小了 偽像(如臺階)、並且圖像質量良好的圖像。 在本實施例中，通過驅動電路102，與對第一和第二像素組101a和10lb的掃描同 步地執行至少一個上述處理是有用的。圖6圖示了與通過驅動電路對檢測器的掃描同步地 執行本實施例中的第二處理時的時序圖。與其中與通過多路復用器進行的操作同步地執行 處理的第一實施例相比，每個改變處理可以與通過驅動電路的較低速掃描同步地執行，並 且噪聲也可以被降低至低水平。因此，可以減輕改變處理中的困難，以及可以降低由噪聲引 起的影響。 圖7A和7B圖示了採用本發明實施例的可移動放射線圖像拾取系統的應用。圖 7A是採用能夠螢光成像和靜態成像的可攜式圖像拾取設備的放射線圖像拾取系統的概念 圖。圖7A圖示了其中從C形臂601拆去圖像拾取設備100並使用附著在C形臂601上的 放射線產生設備206捕獲圖像的情況。這裡，C形臂601是支撐放射線產生設備206和圖 像拾取設備100的臂。顯示設備602可以基於由圖像拾取設備IOO獲得的圖像信號來顯示 圖像。床體603其上可以放置對象604。載體605允許放射線產生設備206、圖像拾取設備 100以及C形臂601移動。可移動控制設備606具有可以控制這些部件的結構。控制設備 606也可以對由圖像拾取設備100獲得的圖像信號執行圖像處理，並將它發送到顯示設備 602或其他設備。由控制設備606執行的圖像處理產生的圖像數據可以通過傳輸單元(如 電話線)傳送到遠程地點。在此情況下，可以在不同位置如診察室中的顯示器上顯示圖像， 或者可以將圖像存儲在存儲介質如光碟中，由此使得在遠程位置的醫生能夠進行診斷。此 外，傳輸的圖像數據也可以通過膠片(film)處理器記錄在膠片中。根據本發明實施例的控 制器110的部分或全部結構也可以被整合在圖像拾取設備100中，或者也可以被整合在控 制設備606中。 圖7B圖示了採用能夠螢光成像和靜態成像的可攜式圖像拾取設備的放射線圖像 拾取系統。圖7B圖示了其中從C形臂601去除圖像拾取設備100並使用放射線產生設備 607捕獲圖像的情況，該放射線產生設備607不同於附著在C形臂601上的放射線產生設備 206。當然，本發明實施例的控制器110可以控制放射線產生設備607以及放射線產生設備 206。 例如，可以通過執行程序的計算機來實現本發明的實施例。配置為提供程序到計 算機的單元，例如，存儲該程序的計算機可讀記錄介質(諸如光碟只讀存儲器(CD-ROM))和 可以傳送該程序的傳輸介質(諸如網際網路)，也可用作為本發明的實施例。上述程序也可以 被應用作本發明的實施例。上述的程序、記錄介質、傳輸介質以及程序產品也被包括在本發 明的範圍內。可從第一和第二實施例容易地想到的組合也被包括在本發明的範圍內。
13
儘管已參考示例性實施例描述了本發明，但是應當理解，本發明不局限於所公開 的示例性實施例。下面的權利要求的範圍應給予最廣泛的解釋，以包含所有的修改和等效 的結構及功能。
權利要求
一種設備，包括檢測單元，其包括按矩陣布置的多個像素，該多個像素的每一個被配置為將放射線或光轉換為模擬信號，該多個像素被劃分為至少第一像素組和第二像素組；信號處理單元，其包括被配置為讀取從第一像素組輸出的模擬信號的第一讀出電路、被配置為讀取從第二像素組輸出的模擬信號的第二讀出電路、被配置為將來自第一讀出電路的模擬信號轉換為數位訊號的第一模擬到數字(A/D)轉換器、以及被配置為將來自第二讀出電路的模擬信號轉換為數位訊號的第二A/D轉換器；電源單元，其被配置來為信號處理單元中所包括的部件提供相應偏置；以及控制單元，其被配置為控制信號處理單元和電源單元中的至少一個，其中該控制單元被配置為執行改變能夠被輸入到第一和第二A/D轉換器中的至少一個轉換器中的模擬信號或者改變第一和第二A/D轉換器中的至少一個轉換器的A/D轉換特性的處理。
2. 根據權利要求l的設備，其中第一讀出電路包括第一多路復用器，其被配置為將從第一像素組並行輸出的模擬信號 輸出為作為串行信號的圖像信號，第二讀出電路包括第二多路復用器，其被配置為將從第二像素組並行輸出的模擬信號 輸出為作為串行信號的圖像信號，以及該控制單元被配置為，在控制單元處理來自檢測單元中所包括的所述多個像素當中的 在列方向上布置的多個像素的模擬信號的時段內，與第一和第二多路復用器中的每一個復 用器的操作同步地執行該處理。
3. 根據權利要求l的設備，其中該控制單元被配置為對來自第一像素組的模擬信號 執行處理，該處理不同於對來自第二像素組的模擬信號的改變；或執行對第一 A/D轉換器 的A/D轉換特性的處理，該處理不同於對第二 A/D轉換器的A/D轉換特性的改變。
4. 根據權利要求l的設備，其中該控制單元被配置為控制信號處理單元和電源單元之 一，以便通過執行基本上相同的處理，獲得圖像捕獲時的圖像信號和用於校正所述圖像捕 獲時的圖像信號的校正圖像信號。
5. 根據權利要求l的設備，其中第一和第二讀出電路每一個都包括至少一個放大器，以及該控制單元被配置為，通過控制電源單元改變將被提供給第一讀出電路的放大器的基 準電壓和將被提供給第二讀出電路的放大器的基準電壓中的至少一個，以改變所述能夠被 輸入到第一和第二 A/D轉換器中的至少一個轉換器中的模擬信號。
6. 根據權利要求1的設備，其中第一和第二讀出電路每一個都包括一個放大器，以及 該控制單元被配置為通過改變第一讀出電路的放大器和第二讀出電路的放大器中的至少一個放大器的放大係數，來改變所述能被輸入到第一和第二 A/D轉換器中的至少一個 轉換器中的模擬信號。
7. 根據權利要求l的設備，其中該控制單元被配置為通過控制電源單元改變將被提供 給第一 A/D轉換器的基準電壓和將被提供給第二 A/D轉換器的基準電壓中的至少一個，來 改變第一和第二 A/D轉換器中的至少一個轉換器的A/D轉換特性。
8. 根據權利要求l的設備，其中該控制單元被配置為基於與第一和第二A/D轉換器每一個的非線性相關的信息，執行該處理。
9. 根據權利要求3的設備，還包括被配置為對第一和第二像素組執行掃描的驅動電路，其中該控制單元被配置為與通過驅動電路執行的掃描同步地執行所述處理。
10. —種包括根據權利要求l的設備的圖像拾取系統。
11. 一種方法，包括通過多個像素中的每一個，將放射線或光轉換為模擬信號，該多個像素按矩陣布置； 將該多個像素劃分為第一像素組和第二像素組；通過信號處理單元的第一讀出電路，讀取從第一像素組輸出的模擬信號； 通過第二讀出電路，讀取從第二像素組輸出的模擬信號； 將來自第一讀出電路的模擬信號轉換為數位訊號； 將來自第二讀出電路的模擬信號轉換為第二數位訊號； 通過電源單元，為信號處理單元中所包括的部件提供相應偏置；以及 通過控制單元控制信號處理單元和電源單元中的至少一個。
12. 根據權利要求11的方法，還包括執行改變能夠被輸入到第一和第二A/D轉換器中的至少一個轉換器中的模擬信號或 者改變第一和第二 A/D轉換器中的至少一個轉換器的A/D轉換特性的處理。
13. 根據權利要求11的方法，其中第一讀出電路包括第一多路復用器，其被配置為將從第一像素組並行輸出的模擬信號 輸出為作為串行信號的圖像信號，以及第二讀出電路包括第二多路復用器，其被配置為將從第二像素組並行輸出的模擬信號 輸出為作為串行信號的圖像信號。
14. 根據權利要求13的方法，還包括通過控制單元，在控制單元處理來自所述多個像素當中的在列方向上布置的多個像素 的模擬信號的時段內，與第一和第二多路復用器中的每一個復用器的操作同步地執行所述 處理。
15. 根據權利要求11的方法，還包括對來自第一像素組的模擬信號執行處理，該處理不同於對來自第二像素組的模擬信號 的改變，或者對第一 A/D轉換器的A/D轉換特性執行處理，該處理不同於對第二 A/D轉換器的A/D 轉換特性的改變。
16. 根據權利要求11的方法，還包括控制信號處理單元和電源單元之一，以便通過執行基本上相同的處理，獲得圖像捕獲 時的圖像信號和用於校正所捕獲的圖像信號的校正圖像信號。
17. 根據權利要求ll的方法，其中第一和第二讀出電路每一個都包括至少一個放大器。
18. 根據權利要求17的方法，還包括通過控制電源單元，改變將提供給第一讀出電路的放大器的基準電壓和將提供給第二 讀出電路的放大器的基準電壓中的至少一個，來改變能夠被輸入到第一和第二 A/D轉換器之一中的模擬信號。
19. 根據權利要求17的方法，還包括通過改變第一讀出電路的放大器和第二讀出電 路的放大器之一的放大係數，來改變能夠被輸入到第一和第二 A/D轉換器之一中的模擬信 號。
20. 根據權利要求11的方法，還包括通過控制電源單元改變將被提供給第一 A/D轉換器的基準電壓和將被提供給第二 A/D 轉換器的基準電壓中的至少一個，來改變第一和第二 A/D轉換器中的至少一個轉換器的A/ D轉換特性。
全文摘要
本發明涉及圖像拾取設備和圖像拾取系統。一種設備包括檢測單元，其包括按矩陣布置的多個像素並且該多個像素被劃分為至少第一和第二像素組；信號處理單元，其包括第一和第二讀出電路以及第一和第二A/D轉換器；電源單元，被配置來為信號處理單元中所包括的部件提供相應偏置；以及控制單元，被配置為控制信號處理單元和電源單元中的至少一個。該控制單元被配置為執行改變能夠被輸入到第一和第二A/D轉換器中的至少一個轉換器中的模擬信號或者改變第一和第二A/D轉換器中的至少一個轉換器的A/D轉換特性的處理。
文檔編號H04N5/357GK101753858SQ200910258510
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月11日 優先權日2008年12月12日
發明者八木朋之, 橫山啟吾, 竹中克郎, 遠藤忠夫, 龜島登志男 申請人:佳能株式會社