用于通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)入射輻射而控制光電探測(cè)器的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制包括光敏點(diǎn)的陣列的例如數(shù)字X射線探測(cè)器的光敏器件的方法。所述光敏器件包括列導(dǎo)線、行導(dǎo)線以及光敏點(diǎn)。每個(gè)光敏點(diǎn)連接在列導(dǎo)線和行導(dǎo)線中的一條之間，并且包括能夠?qū)⒐庾恿鬓D(zhuǎn)換成電荷的光敏元件，以及能夠基于由對(duì)應(yīng)的行導(dǎo)線接收的信號(hào)的控制而將電荷傳輸?shù)搅袑?dǎo)線的晶體管。本發(fā)明依賴(lài)在關(guān)斷狀態(tài)下每個(gè)晶體管的漏極和源極之間的交叉耦合的電容的存在。在接收到電子時(shí)，所述電容向列導(dǎo)線提供電位的變化。根據(jù)本發(fā)明的方法包括用于將電位變化與閾值進(jìn)行比較的步驟（21、22、23、24），以及在比較結(jié)果為正的情況下進(jìn)行光敏點(diǎn)的讀取的步驟（25）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)入射輻射而控制光電探測(cè)器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制例如包括光敏點(diǎn)的陣列的數(shù)字X射線探測(cè)器的光敏器件的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于控制在器件的光敏點(diǎn)中累積的電荷的讀取的方法。本發(fā)明還適用于確定通過(guò)光敏器件接收的光子數(shù)量。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如由玻璃制成的絕緣基板上的半導(dǎo)體材料(比如氫化非晶硅)的薄膜沉積技術(shù)使得能夠生產(chǎn)由對(duì)可見(jiàn)光輻射或近可見(jiàn)光輻射敏感的點(diǎn)陣列形成的光敏器件。這些光敏器件被稱(chēng)為固態(tài)探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器或甚至平板探測(cè)器。他們可以通過(guò)在X輻射和光敏點(diǎn)的陣列之間插入閃爍體而用于由X射線形成放射線圖像的情況，從而將X輻射轉(zhuǎn)換為在光敏點(diǎn)的波長(zhǎng)帶中的光輻射。每個(gè)光敏點(diǎn)一般至少包括光敏元件，比如串聯(lián)的二極管和開(kāi)關(guān)元件，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管。每個(gè)光敏點(diǎn)連接在列導(dǎo)線和行導(dǎo)線之間。在所謂的成像階段期間，光敏元件曝光于輻射，以至于其轉(zhuǎn)換為電荷。在所謂的讀取階段，讀取脈沖通過(guò)行導(dǎo)線依次施加到開(kāi)關(guān)元件，以便通過(guò)列導(dǎo)線將電荷傳輸?shù)阶x取電路。對(duì)于醫(yī)學(xué)放射學(xué)，已經(jīng)以與包括X福射源的基站相結(jié)合使用的暗盒(cassettes)的形式生產(chǎn)光敏器件。暗盒可以是可移動(dòng)的，以便易于放置為接近待獲得放射線圖像的患者。固態(tài)探測(cè)器與放射線薄膜相比具有很多優(yōu)勢(shì)，尤其是在圖像的分析方面。然而，基站和暗盒之間的同步通常是必要的，以便同步采集窗口(也即，在其期間固態(tài)探測(cè)器能夠轉(zhuǎn)換接收的光子的時(shí)間間隔)和輻射窗口(也即，在其期間X射線由基站發(fā)射的時(shí)間間隔)。實(shí)際上，在沒(méi)有同步的情況下，輻射窗口可以在采集窗口之前開(kāi)始或在采集窗口之后結(jié)束。因此，使患者不必要經(jīng)受大量的X射線。此外，在讀取階段期間，光敏點(diǎn)曝光于輻射降低了放射線圖像的質(zhì)量。因此，同步使得能夠檢查所有的輻射窗口都包括在采集窗口中，于是由基站發(fā)射的所有X輻射能夠通過(guò)可移動(dòng)暗盒進(jìn)行處理。因此，同步需要在基站和暗盒之間存在鏈接裝置。目前，基站最初設(shè)置為操作不包括此類(lèi)鏈接裝置的放射線薄膜暗盒。因而，利用包括固態(tài)探測(cè)器的暗盒對(duì)放射線薄膜暗盒的替換需要對(duì)基站的結(jié)構(gòu)性變化。這些結(jié)構(gòu)性變化導(dǎo)致放射線系統(tǒng)的復(fù)雜性增加并且增加了安裝費(fèi)用。此外，鏈接裝置顯示出缺點(diǎn)。具體而言，有線鏈接裝置限制了可移動(dòng)暗盒的移動(dòng)性。無(wú)線鏈接允許更好的移動(dòng)性，但一般不允許用于同步。基于IEEE802.1l標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線鏈接的情況尤其是這樣。此外，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的電磁兼容性約束需要非常低的發(fā)射功率。于是無(wú)線鏈接的可靠性出現(xiàn)了問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的尤其是通過(guò)允許光敏器件處理接收到的所有輻射而不需要與輻射源的鏈接裝置而彌補(bǔ)全部或部分的上述缺點(diǎn)。本發(fā)明尤其可以檢測(cè)在所述光敏器件上光子的到達(dá)而不需要任何額外的傳感器，并且不進(jìn)行讀取階段，也即不施加讀取脈沖到光敏元件的開(kāi)關(guān)元件。為此，本發(fā)明的主題為一種用于控制光敏器件的方法，所述光敏器件包括列導(dǎo)線、行導(dǎo)線以及光敏點(diǎn)，每個(gè)光敏點(diǎn)鏈接在所述列導(dǎo)線和其中一條所述行導(dǎo)線之間，并且包括適合于將光子流轉(zhuǎn)換成電荷的光敏元件，以及由對(duì)應(yīng)的行導(dǎo)線控制的晶體管，所述晶體管在采集階段期間(在其期間光子流被轉(zhuǎn)換成電荷)被控制在關(guān)斷狀態(tài)，并且在讀取階段期間依次被控制在開(kāi)啟狀態(tài)，從而將電荷逐行轉(zhuǎn)移到所述列導(dǎo)線。在關(guān)斷狀態(tài)下，每個(gè)晶體管在對(duì)應(yīng)的光敏元件和列導(dǎo)線之間引入雜散耦合電容。所述方法的特征在于其包括以下的步驟:當(dāng)所述晶體管被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在一個(gè)時(shí)刻確定在所述列導(dǎo)線上的電位。
[0004]根據(jù)第一特定實(shí)施方案，所述方法包括如下額外的步驟:
[0005].當(dāng)所述晶體管被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在第二時(shí)刻確定在所述列導(dǎo)線上的電位，
[0006].確定所述列導(dǎo)線上的電位在第一時(shí)刻和第二時(shí)刻之間的差，
[0007].將電位差與預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較，
[0008].如果所述電位差大于所述預(yù)先確定的閾值，則依次控制所述晶體管，以便將每個(gè)光敏點(diǎn)的電荷單個(gè)轉(zhuǎn)移到所述列導(dǎo)線。
[0009]該特定實(shí)施方案可以檢測(cè)兩個(gè)時(shí)刻之間的電位的趨勢(shì)，并且在發(fā)生明顯的變化時(shí)開(kāi)始讀取電荷。
[0010]根據(jù)第二特定實(shí)施方案，所述光敏器件包括η。列導(dǎo)線，每個(gè)光敏點(diǎn)鏈接在其中一條所述列導(dǎo)線和其中一條行導(dǎo)線之間，以便形成光敏點(diǎn)的陣列，當(dāng)所述晶體管被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在第一時(shí)間間隔中連續(xù)Ii1次確定在每條所述列導(dǎo)線上的電位，所述電位形成對(duì)于每條列導(dǎo)線的第一系列電位。
[0011]所述方法還包括以下步驟:
[0012].當(dāng)所述晶體管被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在第二時(shí)間間隔中連續(xù)Ii1次確定在每條所述列導(dǎo)線上的電位，所述電位形成對(duì)于每條列導(dǎo)線的第二系列電位，
[0013].關(guān)于每條列導(dǎo)線以及關(guān)于在系列電位中的每個(gè)事件(occurrence),確定第一系列的電位和對(duì)應(yīng)的第二系列的電位之間的電位差，電位差形成η。列乘Ii1行的像素的測(cè)試圖像，
[0014] .測(cè)試光敏點(diǎn)的曝光，所述步驟包括如下連續(xù)的子步驟:
[0015]-將所述測(cè)試圖像細(xì)分為m列乘Ii1行的像素的塊，
[0016]-對(duì)于每個(gè)塊，確定電位差的平均值，
[0017]-將每個(gè)平均值與預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較，所述預(yù)先確定的閾值為所述塊的尺寸m的函數(shù)，
[0018]?如果沒(méi)有平均值大于所述預(yù)先確定的閾值，則使用大于先前的尺寸m的塊尺寸m來(lái)重復(fù)測(cè)試步驟，
[0019].如果至少一個(gè)平均值大于所述預(yù)先確定的閾值，則依次控制所述晶體管，以便將每個(gè)光敏點(diǎn)的電荷單個(gè)轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的列導(dǎo)線。
[0020]不管曝光區(qū)域的寬度如何，該特定實(shí)施方案都可以?xún)?yōu)化光敏器件的曝光的檢測(cè)。
[0021]本發(fā)明尤其具有這樣的優(yōu)點(diǎn):其可以替換在放射線系統(tǒng)中任何類(lèi)型的可移動(dòng)暗盒，而不需要任何結(jié)構(gòu)修改。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]通過(guò)閱讀根據(jù)所附附圖所給出的下面的描述，將更好地理解本發(fā)明，并且其他優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中:[0023]-圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制方法可以應(yīng)用于其中的示例性光敏器件；
[0024]-圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制方法的主要步驟；
[0025]-圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一特定實(shí)施方案的控制方法的步驟，其中，只要電位不具有顯著變化，則周期性地讀取電位；
[0026]-圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一特定實(shí)施方案的控制方法的步驟的時(shí)序的實(shí)例；
[0027]-圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二特定實(shí)施方案的控制方法的步驟，其中在數(shù)條列導(dǎo)線上數(shù)次讀取電位；
[0028]-圖6顯示了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第二特定實(shí)施方案的控制方法獲得的測(cè)試圖像的實(shí)例，所述圖像被劃分成塊；
[0029]-圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二特定實(shí)施方案的錐形檢測(cè)的原理；
[0030]-圖8以圖形方式顯示了對(duì)應(yīng)于圖1的光敏器件的未曝光區(qū)域的塊的平均值的發(fā)生概率的實(shí)例；
[0031]-圖9以圖形方式顯示了對(duì)應(yīng)于光敏器件的曝光區(qū)域的塊的平均值的發(fā)生概率的實(shí)例；
[0032]-圖10以圖形方式顯示了作為塊的平均值的函數(shù)的未檢測(cè)率的實(shí)例；
[0033]-圖11以圖形方式顯示了利用給定的未檢測(cè)率可以檢測(cè)到的塊尺寸和該塊的最小平均值之間的關(guān)系；
[0034]-圖12以圖形方式顯示了對(duì)于在光敏器件的給定表面上的曝光，塊尺寸和該塊的平均值之間的關(guān)系；
[0035]-圖13將圖11和圖12的曲線圖集合在同一個(gè)曲線圖中；
[0036]-圖14示出了塊尺寸的變化對(duì)光敏器件的曝光檢測(cè)的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1顯示了可以將根據(jù)本發(fā)明的控制方法應(yīng)用于其中的光敏器件10的實(shí)例。光敏器件10包括光敏點(diǎn)的陣列11、行控制電路12以及電荷讀取電路131、132和133的組13。在圖1的實(shí)例中，陣列11由光敏點(diǎn)的三個(gè)行LI至L3乘三個(gè)列Cl至C3形成，分別標(biāo)記為Pl至P9，且通用標(biāo)記為Pp。這樣的陣列顯然可以由更多數(shù)目的光敏點(diǎn)形成，可能高達(dá)幾百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。此外，光敏點(diǎn)也可以沿著單列設(shè)置，以便形成檢測(cè)線性陣列。每個(gè)光敏點(diǎn)Pp包括光敏二極管Dp和場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) T0光敏二極管可以由能夠?qū)⒐廨椛滢D(zhuǎn)換成電荷的任何光敏元件(例如光電晶體管)代替。此外，閃爍體可以位于X輻射源和陣列11之間以便產(chǎn)生X射線圖像。晶體管T例如為薄膜晶體管，更眾所周知的術(shù)語(yǔ)為“薄膜晶體管(TFT)”。光敏器件10還包括行導(dǎo)線X1至X3，行導(dǎo)線X1至X3將行控制電路12的輸出121至123分別鏈接到第一行L1的光敏點(diǎn)P1至P3的晶體管T的柵極，第二行L2的光敏點(diǎn)P4至P6的晶體管T的柵極，以及第三行L3的光敏點(diǎn)P7至P9的晶體管T的柵極。光敏器件10還包括列導(dǎo)線Y1至Y3。列導(dǎo)線Y1將第一列C1的光敏點(diǎn)Pp P4以及P7的晶體管T的漏極鏈接到電荷讀取電路131。列導(dǎo)線Y2將第二列C2的光敏點(diǎn)P2、P5以及P8的晶體管T的漏極鏈接到電荷讀取電路132。列導(dǎo)線Y3將第三列C3的光敏點(diǎn)P3、P6以及P9的晶體管T的漏極鏈接到電荷讀取電路133。在每個(gè)光敏點(diǎn)Pp中，晶體管T的源極連接到光敏二極管Dp的陰極。所有的光電二極管的陽(yáng)極Dp鏈接到行控制電路12的輸出124。輸出124提供相對(duì)于光敏器件10的參考電位為負(fù)的偏置電壓V?ft。例如，電壓V?大約為-7V。
[0038]圖1的光敏器件10以下列方式操作。在圖像的采集階段中，陣列11曝光于光子流。光子在每個(gè)光敏點(diǎn)Pp處通過(guò)光電二極管Dp轉(zhuǎn)換成電荷。電荷的數(shù)量與由光電二極管Dp接收的光子的數(shù)量成比例。晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)，從而在光電二極管Dp和晶體管T之間的連接點(diǎn)處的每個(gè)光敏點(diǎn)Pp中積累電荷。其結(jié)果為該連接點(diǎn)(被稱(chēng)為“浮點(diǎn)”)的電位降低。然后，必須讀取每個(gè)光敏點(diǎn)中積累的電荷，以便能夠在通過(guò)陣列11接收的二維的光子流中恢復(fù)圖像。逐行執(zhí)行光敏點(diǎn)Pp的電荷讀取，同時(shí)對(duì)同一行的所有光敏點(diǎn)執(zhí)行光敏點(diǎn)Pp的電荷讀取。為此，在讀取階段，行控制電路12將讀取脈沖施加到每條編址的行導(dǎo)線X1-X3,該讀取脈沖將編址的行的晶體管T轉(zhuǎn)換為打開(kāi)狀態(tài)。然后，編址的行的浮點(diǎn)回復(fù)到其偏置電位，這導(dǎo)致與在對(duì)應(yīng)的浮點(diǎn)處積累的電荷量成比例的電流在每條列導(dǎo)線Y1至Y3中流通。電荷讀取電路131至133應(yīng)用這些電流，以便確定由編址的行的每個(gè)光敏點(diǎn)Pp接收的光子的數(shù)量。
[0039]本發(fā)明依靠晶體管的固有特性，也即雜散耦合電容的存在，雜散耦合電容在關(guān)斷狀態(tài)下自然存在于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極和源極之間，同樣地在雙極型晶體管的集電極和發(fā)射極之間。該雜散耦合電容相對(duì)較弱，例如大約10毫微微法拉(10_15法拉)，但是盡管如此也足以產(chǎn)生列導(dǎo)線的電位變化?！半娙蓠詈闲?yīng)”應(yīng)該理解為意味著連接到列導(dǎo)線Y1-Y3的每個(gè)光敏點(diǎn)Pp的浮點(diǎn)的電位的變化導(dǎo)致該列導(dǎo)線Y1-Y3的電位成比例的變化。因此，列導(dǎo)線Y1-Y3的電位的變化與連接到該列導(dǎo)線Y1-Y3的所有光敏點(diǎn)Pp的浮點(diǎn)的電位變化之和成比例。在圖1中，每個(gè)晶體管T的雜散耦合電容由電容C來(lái)表示，電容C的第一電極連接到考慮的光敏點(diǎn)Pp的浮點(diǎn)(在光電二極管Dp和相關(guān)聯(lián)的晶體管T之間的連接點(diǎn))，并且電容C的第二電極連接到光敏點(diǎn)Pp所鏈接的列導(dǎo)線Y1-Y315應(yīng)當(dāng)指出，該雜散耦合電容可以通過(guò)并聯(lián)連接的電容(也即連接在每個(gè)晶體管T的漏極和源極之間的電容)的存在而加強(qiáng)。[0040]圖2顯示了為本發(fā)明的主題的控制方法的可能步驟。例如，這種方法應(yīng)用于圖1的光敏器件10。在第一步驟21中，執(zhí)行第一測(cè)試:在第一時(shí)刻tn_i確定列導(dǎo)線1至￥3中的一條的電位Vlrftj在第二步驟22中，執(zhí)行第二測(cè)試:在第二時(shí)刻tn確定相同的列導(dǎo)線Y1-Y3的電位Vn。測(cè)試，也即列導(dǎo)線Y1-Y3的電位的確定，通過(guò)與有關(guān)的列導(dǎo)線Y1-Y3相關(guān)聯(lián)電荷讀取電路131-133來(lái)執(zhí)行。讀取存在于列導(dǎo)線上的電荷并且轉(zhuǎn)換為表示列導(dǎo)線的電位的數(shù)字值。在第三步驟23中，確定在時(shí)刻、和丨^之間列導(dǎo)線Y1-Y3的電位差A(yù)V (Vn-VlriX在第四步驟24中，將該電位差A(yù)V與預(yù)先確定的閾值S進(jìn)行比較。根據(jù)該比較的結(jié)果，讀取步驟25開(kāi)始或不開(kāi)始。具體而言，如果電位差Λ V大于閾值S，則執(zhí)行讀取階段，通過(guò)對(duì)行導(dǎo)線X1至X3中的每一條施加讀取脈沖而連續(xù)讀取光敏點(diǎn)Pp的行L1至L3。閾值S的確定是兩個(gè)相互沖突的需求之間權(quán)衡的結(jié)果。根據(jù)第一需求，閾值S不能太弱，從而避免即使陣列11尚未曝光于光子流也執(zhí)行讀取階段。實(shí)際上，即使沒(méi)有曝光，也可以借助由不同的電子元件引入的噪聲的來(lái)觀察到列導(dǎo)線Y1-Y3的電位差，特別是在確定電位時(shí)由讀取電路131-133引入的噪聲。相反，閾值S不能過(guò)高，從而避免錯(cuò)過(guò)圖像的采集階段。
[0041]圖3表示了本發(fā)明的特定實(shí)施方案，其可以長(zhǎng)期檢查在光敏器件10的陣列11上光子的到達(dá)。光敏器件10處于待機(jī)模式，也即以固定的時(shí)間間隔執(zhí)行測(cè)試。例如，每個(gè)時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間Tv為大約幾毫秒或幾十毫秒。該持續(xù)時(shí)間Tv可以以小于最小曝光時(shí)間的方式設(shè)定，也即光敏器件10在其間很可能曝光于光子流的最小時(shí)間。例如，在采集階段期間，當(dāng)電荷讀取電路導(dǎo)致電位在電荷讀取電路所連接的列導(dǎo)線上緩慢漂移時(shí)，這樣的條件是必要的。然后，需要比較在光敏器件10未曝光于光子流的時(shí)刻和在光敏器件10實(shí)際上曝光于光子流的時(shí)刻之間在列導(dǎo)線上電位。在步驟23中確定的電位差A(yù)V為在最后的測(cè)試期間在時(shí)刻tn確定的列導(dǎo)線Y1-Y3的電位V1^P在倒數(shù)第二次測(cè)試中在時(shí)刻tn_i確定的電位Vlri之間的差。在圖3中，通過(guò)包括步驟22、23和24的循環(huán)以及關(guān)閉循環(huán)的額外步驟31來(lái)執(zhí)行重復(fù)的測(cè)試。如果電位差A(yù)V不大于閾值S，則在完成步驟24時(shí)執(zhí)行步驟31。在該步驟31中，電位Vn變?yōu)殡娢籚lri。在完成步驟31時(shí)，執(zhí)行新的測(cè)試步驟22，在其中確定新的電位Vn。因此，該電位Vn可以在步驟23中與在先前的步驟22中確定的新電位Vlri進(jìn)行比較。
[0042]圖4通過(guò)兩個(gè)時(shí)序圖表示了控制方法的不同步驟的時(shí)序。第一時(shí)序圖41表示光敏器件10的操作。第二時(shí)序圖42表示光子源或X射線源的操作。光敏器件10在時(shí)刻tn_2和tw之間處于待機(jī)模式411。在該待機(jī)模式411期間，在不同的時(shí)刻tn_2、tn_i和tn執(zhí)行測(cè)試412。持續(xù)時(shí)間Tv分隔連續(xù)的測(cè)試。在每個(gè)測(cè)試412之后，確定最后兩次測(cè)試之間電位差Λ V并且與閾值S進(jìn)行比較。在該情況下，在時(shí)刻tn_i之后，電位差A(yù)V不足以觸發(fā)讀取階段。于是在時(shí)刻、執(zhí)行新的測(cè)試。在先于時(shí)刻tn的時(shí)刻^處，開(kāi)始由源朝向光敏器件10發(fā)射光子流或X射線流。發(fā)射時(shí)間標(biāo)記為dx。因此，在測(cè)試412之后的步驟24中，在時(shí)刻tn，確定電位差Λ V大于閾值S。因而，必須觸發(fā)讀取步驟25。首先，從時(shí)刻tw開(kāi)始執(zhí)行等待步驟412。該時(shí)刻tw具有在時(shí)刻tn之后的持續(xù)時(shí)間d。，持續(xù)時(shí)間d。為步驟23和24的處理時(shí)間。等待步驟413執(zhí)行了持續(xù)時(shí)間<，直到時(shí)刻k。這使得能夠檢查在讀取階段的時(shí)刻光子或X射線的發(fā)射終止。實(shí)際上，在光敏點(diǎn)的曝光期間，光敏點(diǎn)的讀取會(huì)產(chǎn)生非常降質(zhì)的圖像。此外，在X成像的情況下，僅有部分的由患者接受的X輻射將被使用。因此，持續(xù)時(shí)間 <必須大于最大曝光時(shí)間，也即在其間光敏器件10很可能曝光于光子流的最大持續(xù)時(shí)間。在完成等待步驟413時(shí)，可以執(zhí)行讀取步驟25。
[0043]為了降低由光敏器件10的組件引入的電子噪聲的影響，可以以不同的方式對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行優(yōu)化。在第一變型中，考慮數(shù)個(gè)-甚至全部-列導(dǎo)線Y1-Y3的電位差，而不是僅僅其中的一條。為此，可以對(duì)每條列導(dǎo)線1至1執(zhí)行步驟21至23。例如，步驟24可以包括將所有列導(dǎo)線Y1至Y3上的電位差的和與整體閾值進(jìn)行比較。步驟24還可以包括單獨(dú)比較列導(dǎo)線的電位差與閾值，僅當(dāng)結(jié)果為正的比較的數(shù)量(也即大于閾值的電位差的數(shù)量)大于給出的數(shù)量時(shí)，才執(zhí)行讀取階段。有關(guān)的列導(dǎo)線可以是相鄰的或不相鄰的。在降低電子噪聲的影響的第二變型中，對(duì)同一個(gè)測(cè)試，連續(xù)多次確定列導(dǎo)線或列導(dǎo)線Y1-Y3的電位。然后，對(duì)相關(guān)的每條列導(dǎo)線Y1-Y3確定電位的平均值。然后，在步驟23中確定的電位差A(yù)V為在最后的測(cè)試中在時(shí)刻tn確定的電位Vn的平均值和在倒數(shù)第二次測(cè)試中在時(shí)刻tn_i確定的電位Vlri的平均值之間的差。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的控制方法能夠使包括光敏點(diǎn)的陣列的光敏器件自主地，獨(dú)立于光子源或X射線源地同步。在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中，光敏器件可以結(jié)合在可移動(dòng)的暗盒中，使替換任何光敏器件都成為可能，尤其是放射線薄膜暗盒或包括與X輻射源同步的裝置的暗盒，而無(wú)需修改系統(tǒng)的接口。此外，該控制方法不需要額外的硬件組件到光敏器件或到光子源或X射線源中。不同于在其中具有電離室的器件放置在光敏器件的輸入平面中的解決方案，根據(jù)本發(fā)明的控制方法不會(huì)降低到達(dá)陣列上的信號(hào)的質(zhì)量。[0045]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制方法的特定實(shí)施方案。該實(shí)施方案應(yīng)用于包括若干列導(dǎo)線的光敏器件。其一方面依賴(lài)于考慮所有列導(dǎo)線上的電位，而另一方面依賴(lài)于對(duì)同一個(gè)測(cè)試重復(fù)確定這些電位。在本說(shuō)明書(shū)的其余部分中，將考慮包括η。條列導(dǎo)線的光敏器件，也即具有η。列的光敏點(diǎn)Pp的光敏器件。
[0046]在第一步驟51中，在η。條列導(dǎo)線中的每一條上連續(xù)Ii1次確定電位。在采集階段期間，在第一時(shí)間間隔中確定這些巧X η。個(gè)電位，也即在將光敏器件的晶體管T控制在關(guān)斷狀態(tài)的時(shí)間間隔中確定這些巧X η。個(gè)電位。對(duì)于每條列導(dǎo)線，這些電位形成第一系列電位。它們表示為\^其中I指定第一系列電位，i為在I和Ii1之間的整數(shù)并指定在第一系列中的事件，并且j為在I和η。之間的整數(shù)并指定為其中一條列導(dǎo)線。
[0047]在第二步驟52中，在η。條列導(dǎo)線中的每一條上再次連續(xù)Ii1次確定電位。仍在采集階段期間，在第二時(shí)間間隔中確定這些& X η。個(gè)電位。對(duì)于每條列導(dǎo)線，它們形成第二系列電位。第一和第二系列電位分別表示為V1^.和其中i為在I和Ii1之間的整數(shù)并指定在相關(guān)的系列中的事件，并且j為在I和η。之間的整數(shù)并指定其中一條列導(dǎo)線。
[0048]在第三步驟53中，確定在第一系列的電位\ u j和對(duì)應(yīng)的第二系列的電位V2，i； j之間的電位差A(yù)Vi,關(guān)于每條列導(dǎo)線j并且關(guān)于在系列電位中的每個(gè)事件i確定電位差。具體而言，對(duì)于每條列導(dǎo)線，在第一系列的第一電位和第二系列的第一電位V2U.之間，在第一系列的第二電位\’2’ j和第二系列的第二電位\ 2, j之間，以此類(lèi)推，對(duì)于兩個(gè)系列的電位的所有事件i，確定差A(yù)V1J所有這些電位差可以以η。列乘II1行的像素的測(cè)試圖像的形式進(jìn)行表示，測(cè)試圖像的每行對(duì)應(yīng)于在系列電位中的事件i，列對(duì)應(yīng)于光敏器件的列導(dǎo)線j。測(cè)試圖像的每個(gè)像素的值等于對(duì)相關(guān)的事件i和列導(dǎo)線j的電位差Αν。。
[0049]在第四步驟54中，測(cè)試光敏點(diǎn)的曝光。該步驟54包括以下子步驟。在第一子步驟541中，用預(yù)先確定的整數(shù)值初始化變量m。光敏器件通常包括等于二的冪的若干列。然后，變量m通過(guò)關(guān)系m=ny2n而方便地進(jìn)行設(shè)定，此處η為大于或等于I的整數(shù)。下面討論整數(shù)η的值。在第二子步驟542中，測(cè)試圖像被細(xì)分為Ii1行乘m列的像素的塊。因此，變量m限定了塊的尺寸。圖6顯示了示例性測(cè)試圖像61，其被細(xì)分為標(biāo)記為611至617的七個(gè)塊。在第三子步驟543中，對(duì)每個(gè)塊確定電位差的平均值ΜΛ'。在第四子步驟544中，將每個(gè)平均值M Δ Vj與預(yù)先確定的閾值Sm進(jìn)行比較。該閾值Sm作為尺寸m的函數(shù)來(lái)確定。如果沒(méi)有平均值ΜΛ'大于閾值Sni，則用大于先前考慮的尺寸m的尺寸m來(lái)重復(fù)步驟54。通過(guò)執(zhí)行子步驟545而不是初始化尺寸m的子步驟541來(lái)表示尺寸m的增加。當(dāng)通過(guò)關(guān)系m=ny2n來(lái)設(shè)定尺寸m時(shí)，可以通過(guò)減小整數(shù)η的值(例如，減小一個(gè)單元)而增加塊的尺寸m。因此，能夠提及錐形檢測(cè)，塊的尺寸m在每個(gè)子步驟545上翻倍。圖7示出了錐形檢測(cè)的原理。這種檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)平均先前水平的兩個(gè)塊，可以獲得給定水平的每個(gè)塊的平均值MΛ在子步驟544中，如果至少一個(gè)平均值ΜΛ'大于閾值Sm，則觸發(fā)讀取步驟55。如前，該步驟55包括通過(guò)施加讀取脈沖到行導(dǎo)線中的每一條而依次讀取光敏點(diǎn)Pp的不同的行。
[0050]本說(shuō)明書(shū)的其余部分示出了尺寸m對(duì)誤警報(bào)率和未檢測(cè)率的影響?！罢`警報(bào)”應(yīng)理解為指的是這樣的事實(shí)，雖然光敏器件未曝光，但是觸發(fā)了讀取步驟55?！拔礄z測(cè)”應(yīng)理解為指的是這樣的事實(shí)，雖然光敏器件已曝光，但是未觸發(fā)讀取步驟55。考慮到測(cè)試圖像的每個(gè)像素(也即光敏器件的每一列)受到標(biāo)準(zhǔn)偏差s的電子噪聲，例如等于8.21sb，此處Isb為“最低有效位”的縮寫(xiě)，Ilsb為能夠在列導(dǎo)線上離散化的最小的電壓變化。統(tǒng)計(jì)學(xué)上，在測(cè)試圖像中像素的噪聲遵循方差2.S2的正態(tài)分布規(guī)律。對(duì)于對(duì)應(yīng)于光敏器件的未曝光區(qū)域的塊，塊的像素的平均值遵循零均值和方差2.S2/ U1.m)的正態(tài)分布規(guī)律。圖8通過(guò)曲線圖示出了對(duì)應(yīng)于未曝光區(qū)域的塊的平均值ΜΛ'的事件概率的實(shí)例。在該實(shí)例中，認(rèn)為電子噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差等于8.21sb，尺寸m等于50并且行數(shù)Ii1等于3。因此，對(duì)應(yīng)于未曝光區(qū)域的尺寸3x50的塊具有平均值MΛ Vj等于4幾率為10000分之一。從該曲線圖中，可以確定作為想要的誤警報(bào)率的函數(shù)的檢測(cè)閾值Sm。通過(guò)實(shí)例來(lái)考慮以下假設(shè)。每100毫秒(ms)進(jìn)行一次測(cè)試，也即系列電位Vu的確定。目標(biāo)為獲得在十年的操作中的單個(gè)誤警報(bào)。在這些十年中，測(cè)試的數(shù)量等于(10x365x24x60x60x10=) 3.2xl09。因此,誤警報(bào)率必須等于3.2x10,。曲線圖可以確定檢測(cè)閾值Sm等于6.4。因此，平均值M Λ Vj大于6.4的塊被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于具有等于3.2xlO-10的誤警報(bào)率的曝光區(qū)域。
[0051]現(xiàn)在考慮對(duì)應(yīng)于光敏器件的曝光區(qū)域的塊。該塊受到與對(duì)應(yīng)于未曝光區(qū)域的塊相同的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，但具有取決于接收到的光子流的統(tǒng)計(jì)平均值mb。圖9通過(guò)曲線圖示出了對(duì)應(yīng)于具有等于檢測(cè)閾值S111的統(tǒng)計(jì)平均值mb的曝光區(qū)域的塊的平均值ΜΛ'的事件概率的實(shí)例。如圖9所示，平均值ΜΛ'小于檢測(cè)閾值Sm與平均值ΜΛ'大于該閾值存在同樣多的幾率。
[0052]圖10通過(guò)曲線圖顯示了作為塊的平均值mb的函數(shù)的未檢測(cè)率的實(shí)例。對(duì)于產(chǎn)生等于Slsb的平均mb的曝光，曲線圖可以確定檢測(cè)的概率等于95%。這意味著，在測(cè)試的具有平均值為Slsb的100個(gè)塊上，五個(gè)塊將不會(huì)被檢測(cè)到。這樣的未檢測(cè)率并不總是可接受的，尤其是在患者經(jīng)受X輻射的情況下。通過(guò)實(shí)例來(lái)考慮以下假設(shè)。每20分鐘發(fā)生一次曝光。塊的尺寸m等于50，并且列導(dǎo)線的數(shù)量η。等于2880。仍然認(rèn)為電子噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差s等于8.21sb。目標(biāo)是每十年僅漏掉一次曝光。因此想要的未檢測(cè)率為(I八10x365x24x60x(1/20) X (2880/50)=) 6.6χ10Λ例如，對(duì)應(yīng)的塊的平均值ΜΛ Vj等于11.51sb。總而言之，平均值M Λ Vj等于11.51sb的塊被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于具有等于6.6xl0_8的未檢測(cè)率的曝光區(qū)域。因此，光敏器件必須至少曝光于流，使得對(duì)于被認(rèn)為已曝光于輻射的具有等于6.6xl0_8的未檢測(cè)率的光敏器件，塊的平均值ΜΛ'等于11.51sb?？蓹z測(cè)的最小平均值標(biāo)記為Md。可檢測(cè)的最小平均值Md為塊的尺寸m的函數(shù)。
[0053]圖11通過(guò)曲線圖示出了塊的尺寸m和可檢測(cè)的最小平均值吣之間的關(guān)系。該曲線圖顯示出，塊變得越寬，則可檢測(cè)的最小平均值Md變得越低。
[0054]此外，光敏器件不必要曝光其陣列的所有表面。因此，對(duì)于給定的曝光，僅有一些列導(dǎo)線能夠鏈接到已接收輻射的光敏點(diǎn)。因而，塊的尺寸m也必須考慮陣列的曝光區(qū)域。作為實(shí)例，考慮在100x100光敏點(diǎn)的表面上的曝光。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，塊仍被認(rèn)為集中在該表面上。圖12通過(guò)曲線圖示出了塊的尺寸m和對(duì)應(yīng)于這樣的曝光的塊的平均值間的關(guān)系。如果集中在曝光區(qū)域的塊的尺寸m小于或等于曝光表面的寬度，則該塊的平均值MAVj保持不變。另一方面，如果塊的尺寸m變得大于曝光表面的寬度，則塊的平均值ΜΛ'減小。
[0055]圖13在單個(gè)曲線圖中結(jié)合了圖11和圖12的兩個(gè)曲線圖。第一曲線131表示可檢測(cè)的最小平均值Md。第二曲線132表示平均值ΜΛ'。曲線131和132顯示出，對(duì)于在具有等于171sb的近似平均值mb的100列寬度上的曝光，當(dāng)且僅當(dāng)塊的尺寸m在25和450之間時(shí)，集中在曝光表面上的塊被檢測(cè)為對(duì)應(yīng)于具有6.6xl0_8的未檢測(cè)率的曝光區(qū)域。此外，最佳檢測(cè)出現(xiàn)在尺寸m等于曝光的寬度的情況。然而，該曝光寬度通常不是已知的。當(dāng)前，在一些成像領(lǐng)域中，曝光表面在不同的曝光之間可以具有極大的變化。因此，單個(gè)尺寸m不能夠使光敏器件檢測(cè)任意寬度的曝光。因而，光敏點(diǎn)的曝光的測(cè)試步驟54能夠使光敏器件的塊尺寸m適應(yīng)于曝光的實(shí)際寬度。
[0056]圖14示出了塊尺寸m的變化對(duì)曝光檢測(cè)的影響。圖14通過(guò)曲線圖顯示了作為對(duì)于不同塊尺寸m的曝光區(qū)域的寬度L的函數(shù)的可檢測(cè)的最小平均值Md。第一曲線141表示對(duì)于尺寸m等于30的可檢測(cè)的最小平均值Md。第二曲線142表示對(duì)于尺寸m等于100的可檢測(cè)的最小平均值Md。第三曲線143表示對(duì)于尺寸m等于500的可檢測(cè)的最小平均值Md。最后，第四曲線144表示對(duì)于尺寸111依次采用值32、64、128、256、512以及1024的可檢測(cè)的最小平均值Md。曲線141至144顯示出，塊的尺寸m的變化使得最佳檢測(cè)能夠與曝光區(qū)域的寬度無(wú)關(guān)。
[0057]可以以相似的方式應(yīng)用光敏點(diǎn)的陣列的晶體管的雜散耦合電容，以便測(cè)量由光敏器件接收的光子量或X射線量。實(shí)際上，浮點(diǎn)的電位的變化，以及因此列導(dǎo)線電位的變化與接收的光子量或X射線量成比例。通過(guò)在采集階段期間執(zhí)行大量測(cè)試來(lái)確定在列導(dǎo)線上的電位，能夠從中推斷出接收的光子量或X射線量。該輻射量化函數(shù)尤其可以用于隨動(dòng)控制光子流或X射線流的發(fā)射功率，或用于在一旦已接收到想要的光子量或X射線量時(shí)中斷發(fā)射。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制光敏器件(10)的方法，所述光敏器件(10)包括列導(dǎo)線(Y「Y3)、行導(dǎo)線(X1-X3)以及光敏點(diǎn)(Ρρ)，每個(gè)光敏點(diǎn)(Pp)鏈接在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)和所述行導(dǎo)線(X1-X3)中的一條之間，并且包括適用于將光子流轉(zhuǎn)換成電荷的光敏元件(Dp)，以及由對(duì)應(yīng)的行導(dǎo)線(X1-X3)控制的晶體管(Τ)，所述晶體管(T)在采集階段期間被控制在關(guān)斷狀態(tài)，在所述采集階段期間光子流被轉(zhuǎn)換成電荷，并且所述晶體管(T)在讀取階段期間依次被控制在開(kāi)啟狀態(tài)，從而將電荷逐行轉(zhuǎn)移到所述列導(dǎo)線(Y1-Y3),在關(guān)斷狀態(tài)下，每個(gè)晶體管(T)在對(duì)應(yīng)的光敏元件(Pp)和列導(dǎo)線(Y1-Y3)之間引入雜散耦合電容(C)，所述方法的特征在于，所述方法包括步驟(21、22)，所述步驟(21、22)包括當(dāng)所述晶體管(T)被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在時(shí)亥ij(tn_2、tn_!> tn)確定在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括如下額外的步驟: ?當(dāng)所述晶體管(T)被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在第二時(shí)刻(tn)確定在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位(22)， ?確定在第一時(shí)刻和第二時(shí)刻之間在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位的差(23), ?將電位差與預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較(24)， ?如果所述電位差大于所述預(yù)先確定的閾值，則依次控制所述晶體管(T)，以便將每個(gè)光敏點(diǎn)(Pp)的電荷單個(gè)轉(zhuǎn)移到所述列導(dǎo)線(Y1-Y3) (25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述步驟(21、22)包括周期性地重復(fù)確定所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位直到最后兩個(gè)確定時(shí)刻之間的電位差不大于所述預(yù)先確定的閾值，然后執(zhí)行控制所述晶體管(T )的步驟(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在兩次連續(xù)的列導(dǎo)線上的電位確定之間的周期的持續(xù)時(shí)間(Tv)小于最小持續(xù)時(shí)間(dx)，在所述最小持續(xù)時(shí)間期間所述光敏器件(IO )很可能曝光于光子流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的一項(xiàng)所述的方法，其中以避免在光敏元件(Pp)沒(méi)有曝光于光子流的情況下執(zhí)行控制所述晶體管(T)的步驟(25)的方式，并且以避免在所述光敏元件(Pp)有效曝光之后，未執(zhí)行控制所述晶體管(T)的步驟(25)的方式來(lái)確定所述閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于確定電位的同一步驟(21、22)，連續(xù)多次確定在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位，在確定其與其他電位的差之前，平均不同的電位，從而降低與電位的確定相關(guān)聯(lián)的噪聲。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的一項(xiàng)所述的方法，其中所述光敏器件(10)包括若干列導(dǎo)線(Y1-Y3),每個(gè)光敏點(diǎn)(Pp)鏈接在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)中的一條和行導(dǎo)線(X1-X3)中的一條之間，以便形成光敏點(diǎn)(Pp)的陣列(11)，在每個(gè)對(duì)應(yīng)的步驟(21、22)中確定在若干列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位，對(duì)于所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)中的每一條執(zhí)行確定電位差的步驟(23)，并且將所述電位差與所述預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較的步驟(24)考慮所有的電位差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中比較電位差的所述步驟(24)包括將每個(gè)電位差與所述預(yù)先確定的閾值進(jìn)行單獨(dú)比較，僅當(dāng)結(jié)果為正的比較的數(shù)量大于預(yù)先確定的數(shù)量時(shí)，執(zhí)行控制所述晶體管(T)的步驟(25)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的一項(xiàng)所述的方法，其中等待步驟(413)先于控制所述晶體管(T)的步驟(25)，所述等待步驟(413)的持續(xù)時(shí)間大于最大持續(xù)時(shí)間(dx)，在所述最大持續(xù)時(shí)間期間所述光敏器件(10)很可能曝光于光子流。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括如下額外的步驟: ?當(dāng)所述晶體管(T)被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在第二時(shí)刻(tn)確定在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位(22)， ?確定在第一時(shí)刻和第二時(shí)刻之間在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)上的電位的差(23), ?確定作為電位差的函數(shù)的由所述光敏器件(10)接收的光子量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光敏器件(10)包括η。個(gè)列導(dǎo)線(Y1-Y3),每個(gè)光敏點(diǎn)(Pp)鏈接在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)中的一條和行導(dǎo)線(X1-X3)中的一條之間，以便形成光敏點(diǎn)(Pp)的陣列(11)，當(dāng)所述晶體管(T)被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在第一時(shí)間間隔中連續(xù)H1次確定在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)中的每一條上的電位，所述電位形成對(duì)于每條列導(dǎo)線的第一系列的電位， 所述方法包括如下額外的步驟: ?當(dāng)所述晶體管(T)被控制在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在第二時(shí)間間隔中連續(xù)Ii1次確定在所述列導(dǎo)線(Y1-Y3)中的每一條上的電位，所述電位形成對(duì)于每條列導(dǎo)線的第二系列的電位(52)， ?關(guān)于每條列導(dǎo)線并且關(guān)于在系列電位中的每個(gè)事件，確定第一系列的電位和對(duì)應(yīng)的第二系列的電位之間的電位差，所述電位差形成η。列乘H1行的像素的測(cè)試圖像(53)， ?測(cè)試光敏點(diǎn)的曝光(54)， 所述步驟包括如下連續(xù)的子步驟: -將所述測(cè)試圖像細(xì)分為m列乘Ii1行的像素的塊(611-617) (542)， -對(duì)于每個(gè)塊(611-617)，確定電位差的平均值(543)， -將每個(gè)平均值與預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較，所述預(yù)先確定的閾值為所述塊的尺寸m的函數(shù)(544)， ?如果沒(méi)有平均值大于所述預(yù)先確定的閾值，則用大于先前的尺寸m的塊尺寸m來(lái)重復(fù)測(cè)試步驟(54)， ?如果至少一個(gè)平均值大于所述預(yù)先確定的閾值，則依次控制所述晶體管(T)，以便將每個(gè)光敏點(diǎn)(Pp)的電荷單個(gè)轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的列導(dǎo)線(Y1-Y3) (55)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中以將所述測(cè)試圖像第一時(shí)間細(xì)分為2"個(gè)塊的方式來(lái)確定所述塊(611-617)的尺寸m，其中η為大于或等于I的整數(shù)，通過(guò)將η的值減小一個(gè)單元而在測(cè)試步驟的每次重復(fù)上增加所述塊的尺寸m。
【文檔編號(hào)】H04N5/32GK103931171SQ201280043527
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】D·布朗雄, D·庫(kù)德, B·康迪亞德 申請(qǐng)人:曲克賽爾股份有限公司