CN102224457A

CN102224457A - 多功能图像采集设备

Info

Publication number: CN102224457A
Application number: CN2009801472543A
Authority: CN
Inventors: A·马聚尔; L·吉约蒙
Original assignee: Sopro SA
Current assignee: Sopro SA
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: HK1161756A1; JP2012509696A; US8637829B2; US20110233416A1; FR2938936A1; DK2359188T3; AU2009321433B2; KR101597323B1; CN102224457B; IL212408B; PL2359188T3; ES2534932T3; EP2359188B1; TWI467314B; FR2938936B1; RU2514149C2; BRPI0920900A2; AU2009321433A1; BRPI0920900B1; WO2010061086A1

Abstract

本发明涉及一种能够获得牙科放射图像的图像采集设备，所述设备包括具有集成在其中的对照射敏感的多个图像采集光电二极管(AD)以及同样对照射敏感的至少一个检测光电二极管(DD)的矩阵传感器(C)，所述设备还包括控制模块(M)，该控制模块(M)用于控制所述传感器(C)并且适合于周期性读取所述检测光电二极管(DD)且使所述传感器(C)在如下至少两种模式之间变换：待机模式和采集模式(ACQ)。根据本发明，所述检测光电二极管(DD)适合于向所述控制模块(M)传输周期性输出信号(NDD)，包括在照射以及所述采集光电二极管(DA)的图像采集期间，所述周期性输出信号(NDD)具有代表瞬间接收的能量的值，并且所述控制模块(M)利用所述周期性输出信号(NDD)以分析在采集(ACQ)期间接收的能量。

Description

多功能图像采集设备

背景技术

本发明总地涉及图像采集传感器以及控制这样的传感器的领域。

更具体地说，本发明涉及能够获得牙科放射图像的图像采集设备，所述设备包括矩阵传感器以及用于所述传感器的控制模块。本发明涉及其中的所述矩阵传感器包括对辐射敏感的多个图像采集光电二极管以及同样对辐射敏感的至少一个检测光电二极管的设备。

存在这样的传感器，特别是使用互补金属硅上氧化物(CMOS)技术制造，以使得容易将具有不同几何特性的光电二极管集成到公共衬底上。一个或者多个检测光电二极管具有例如与所述采集光电二极管的尺寸不同的尺寸以获得较高敏感度是有用的，这允许更加快速地检测到辐射。

本发明的设备进一步包括用于控制所述矩阵传感器的控制模块，并且设置所述控制模块以周期性读取所述检测光电二极管并且使所述传感器在以下至少两种模式之间变换：待机模式，在该模式中所述采集光电二极管被禁用；以及采集模式，在该模式中使用由所述采集光电二极管接收的能量，用于获取图像。

术语“禁用”用以表示不加载所接收的任何光子，或者通过周期性清理所述采集光电二极管，或者通过阻挡所述采集光电二极管的光子接收。

在已知设备中，一旦检测光电二极管检测到发生器的照射就触发所述变换。通常，接收预定量的光意味着检测到了照射。

因而，只要光电二极管在位于检测光电二极管的两个读取之间的时段中接收了给定量的光，现有设备就允许图像采集被触发。

利用已知设备，通常在照射的整个时段或者在与朝向传感器实际发送的能量的量独立的预定时段内执行图像采集。

发明内容

因而，本发明的主要目的在于通过提出这样一种设备来增加在所述介绍中指定的用于获得牙科放射图像的图像采集设备的功能，所述设备是这样的以使得设置所述检测光电二极管以向所述控制模块传输周期性输出信号，包括在照射以及所述采集光电二极管的图像采集期间，所述周期性输出信号具有代表瞬间接收的能量的值，并且所述控制模块使用所述周期性输出信号来分析在采集期间接收的能量。

由于所述二极管适合于工作(包括在采集期间)以提供代表所接收的能量并且因而是定量的信号，因此这样的集成矩阵传感器能够允许在图像采集期间跟踪所述传感器接收的能量。以下将该信号称为“定量信号”。

利用这样的图像采集设备，所述控制模块意识到(包括在照射时段期间)由所述传感器接收的能量的量。其中所述检测光电二极管适合于传输周期性信号的特性使得能够实现先前使用已知设备不可能实现的各种照射控制，其中所述周期性信号的周期由利用其读取所述检测光电二极管的时段限定。

特别地，本发明使得能够持久执行对瞬间接收的能量的定量分析。通过跟踪该瞬间接收的能量，能够检测发生器的异常。因而本发明使得能够在不依赖适合于测量实际发射的能量的量的专用设备的情况下了解所述发生器的所述量。

因而，根据有利特性，所述控制模块适合于在所获取的图像的专用区域中插入跟踪所接收的能量的量的曲线。

在分析利用由特定发生器照射的本发明的传感器获得的任何图像时，该特性使得能够从所述图像提取跟踪所接收的能量的曲线。由于所提及的发生器的发射曲线可获得，这使得能够评估所述发生器的发射的量。

其中插入有所接收的能量的波形图曲线的专用区域优选是所述图像中的掩蔽区域。所述区域或者在所述图像本身上获取，例如构成所述图像的第一行或者最后一行，或者所述区域构成增加到所述图像的附加“零”行。

利用该有利特性，本发明隔离所述图像的非常小的部分以在其中插入并存储与所述发生器的特性相关的数据，因为所述数据与所接收并且因而所发射的能量相关。因而，在获得具有差质量的图像时，本发明总是能够确定该差质量是否是由所述发生器的差的发射所导致的或者是否需要发现一些其它原因，例如传感器在采集期间被移动。

回忆到，其中所述采集光电二极管被禁用的所述待机模式意味着通过周期性清理所述采集光电二极管或者通过阻挡光子接收而不加载光子。因而，在待机模式中，持续进行清理或者阻挡，直到所述检测光电二极管检测到辐射。这使得能够在最终图像中获得良好的信噪比。否则，在待机时段期间接收的寄生光在图像上生成背景噪声现象，从而使其质量劣化。

在任何情况下必须的且已知的是，所述检测光电二极管需要比所述采集光电二极管大，以使所述检测光电二极管足够敏感以在待机模式中非常快速地检测辐射。在这样的情况下，所述检测光电二极管非常容易饱和。然而，根据本发明的功能特性，要求所述光电二极管继续传输定量的信号，包括在采集期间。

因而，有利的是，设置所述控制模块以根据来自所述检测光电二极管的所述输出信号来修改所述检测光电二极管的分辨率，以确保所述检测光电二极管在照射期间不饱和。

在检测辐射所要求的敏感度使得不能确保在照射期间不存在饱和时，对分辨率的这样的修改是有用的。

该特性允许检测二极管具有足够大的尺寸以在待机模式期间充分敏感并且其无论如何也能够在整个照射期间传输代表所接收的能量的量的定量信号，因为这是本发明的独创的和新颖的功能。

根据本发明，通过对两个不同的饱和现象发生作用，可以按照两种特定的方式实现该特性。

第一种现象是其中光电二极管本身在两次读取之间接收比其能量的“饱和”量大的能量的量时物理上饱和的饱和现象。如果在两次读取之间接收的能量的量大于所述能量的饱和量，则从所述光电二极管读取的信号不再是定量的。

典型地，随后通过在通常被采样之前由电子处理器级放大光电二极管读取信号，以产生光电二极管输出信号。

这里使用术语“光电二极管读取信号”表示从所述光电二极管读取的信号，而使用术语“光电二极管输出信号”表示在放大之后获得的信号。

第二种现象是由检测二极管读取信号的放大导致的饱和现象。放大不能够产生比其电源电压大的光电二极管输出信号。如果放大非饱和光电二极管读取信号(即定量的信号)导致比电源电压高的输出信号，则输出信号不可能是定量的。

根据本发明的特定特性，为了修改分辨率，设置控制模块以在检测到辐射之后增加用于读取所述检测光电二极管的频率。

在这样的情况下，增加了用于处理从所述光电二极管接收的能量的能力。通过增加读取频率，所述检测光电二极管能够在给定的逝去时间内吸收更多能量并且可以观察到不存在饱和现象。

在已知的现有技术中，检测元件不对其接收的能量通量进行定量，因此检测元件在照射期间饱和无关紧要。实际上，这是在现有技术实践中所观察到的。然而，这与允许通过控制模块长期并且按照定量方式了解所接收的能量的量的本发明主题相反。

由于对于给定的接收功率，将对于在所述检测光电二极管上的较小量电荷而读取所述检测光电二极管，因而增加频率意味着降低所述光电二极管的分辨率。无论如何，这不损害读取的精确度，因为然后接收大量能量并且通过增加频率使其变得对于读取以代表实际接收的能量的量的量尤其可能。

增加所述读取频率可以例如与将其乘以十相对应。读取频率的这样的增加使得能够确保所述光电二极管仅在给定的时间间隔中接收的能量比在使用初始频率时大十倍的情况下才饱和。

根据本发明的另一特定特性，在处理器单元中对从所述检测光电二极管读取的每一个信号以电子增益放大，以形成来自所述传感器的输出信号，并且所述控制模块适合于修改所述电子增益。

该特性使得能够确保所述输出信号保持定量，假设所述光电二极管本身不饱和。

典型地，在待机模式期间使用的增益非常高，以便能够尽可能快速地检测辐射。如果在照射期间将增益维持在该值处，则来自所述光电二极管的输出信号，即放大的读取信号，将非常容易超出放大器级的电源电压并且因而不再是定量的，即使存在用以读取所述检测光电二极管的频率增加。

该特性使得能够解决在待机模式期间检测的精细度与在采集模式期间维持定量的需求之间的矛盾。

有利的是，一旦检测到辐射就进行增益修改。在假设读取频率的修改不依赖于在照射开始时接收的能量水平时，在修改读取频率之前进行增益修改是有利的。因而，有利地使用并且与用以读取所述光电二极管的频率的修改结合使用该增益修改。

与图像采集光电二极管集成在相同物理结构上的检测光电二极管的使用使得更加容易控制所述读取频率或者修改所述增益。

有利的是，在本发明中提供电子增益的四个等级。该特性对于由所述光电二极管读取的能量的量提供四个分辨率等级并且使得能够在被读取的能量水平的非常宽的范围上获得定量输出信号。极值增益等级可以在最高端专用于解析位于0到10毫伏(mV)范围中的能量的读取量，并且在小端处的其它极值处，专用于解析位于0到100mV范围中的能量的读取量。

根据另一特性，在两个模拟值之间按照连续方式对所述检测光电二极管输出信号进行定量。

该特性与采样所述输出信号相对应，以使得已知以数字值形式和良好的分辨率了解所接收的能量。有利的是，以8比特实现这样的采样。

在有利的实施例中，所述检测光电二极管集成在所述矩阵传感器的外围处。

该特性使得能够在本身以矩阵形式集成的采集光电二极管的外围周围集成大尺寸的矩形光电二极管。CMOS技术使得能够进行这样的集成。

在特定应用中，所述控制模块适合于一旦在所述检测光电二极管输出信号中观察到下降就停止采集模式。

该特性使得能够根据所接收的能量来控制图像采集。这使得通过在确保不存在对于采集光电二极管不利的饱和现象的情况下确保接收足够且最佳的能量，能够获得具有良好质量的图像。在使用交流(AC)发生器时，在输出信号中使用术语“下降”表示在比所述发生器的一个时段长的时段内没有输出信号。具体地说，根据有利特性，分析所接收的能量的量使得能够在采集期间计算由所述传感器接收的能量的量，以便将所述能量的量与要由所述传感器接收的能量的最佳量进行比较。

该特性使得能够了解由所述传感器接收的能量何时与用于获得具有良好质量图像的能量的最佳量相对应。这使得能够在一旦达到了所述能量的最佳量就停止采集模式和/或可以向所述发生器发送命令以使其停止。

因而，根据本发明的有利特性，设置所述控制模块以便一旦所述对所接收的能量的分析表明接收了所述能量的最佳量就向照射发生器发送命令，以使其停止照射。

由于一旦由所述传感器接收的能量的量适合于获得有质量的图像就停止所述发生器本身，因而该有利特性使得能够优化由患者接收的辐射的量。

同样有利的是，设置所述控制模块，以便一旦对所接收的能量的分析表明接收了所述能量的最佳量就停止采集模式。

本发明还提供一种控制本发明的图像采集设备的方法，所述方法包括在照射和所述采集光电二极管进行图像采集之前和期间发送用于读取所述检测光电二极管的命令并且提供代表所述瞬间接收的能量的值的周期性输出信号的周期性步骤；接收所述输出信号的步骤；命令所述传感器在待机模式和采集模式之间变换的步骤，在所述检测光电二极管检测到来自发生器的辐射时触发所述步骤；通过使用所述周期性输出信号分析在采集期间接收的能量的分析步骤。

该方法用于在照射之前和整个照射期间跟踪由所述矩阵传感器接收的能量。

在优选实施方式中，通过计算机程序指令确定所述方法的各个步骤。

因此，本发明还提供一种位于数据介质上的计算机程序，所述程序适合于在控制模块中实现并且包括适于实现本发明的方法的步骤的指令。所述程序可以使用任何编程语言并且可以是源代码、目标代码或者位于源代码和目标代码之间的中间代码的形式，例如部分编译的形式，或者任何其它期望的形式。

本发明还提供一种可由控制模块读取并且包括上述的计算机程序的数据介质。所述数据介质可以是能够存储所述程序的任意实体或者设备。所述介质可以是硬件元件或者可传输介质，并且特别地其可以从互联网类型的网络下载。可选地，所述数据介质可以是其中集成有所述程序的集成电路。

附图说明

通过参照使出具有非限制特征的实施例的附图进行的下面的描述，本发明的其它特性和优点将呈现出来，在附图中：

图1是在本发明的图像采集设备中使用的传感器的图；

图2是在本发明的设备中实现的控制模块与所述图像采集传感器之间的关系的示图；

图3是本发明的方法的流程图；

图4A到图4F分别是以下对象的同时的特性的时序图：交流辐射发生器；用以在本发明的设备中读取所述检测光电二极管的频率，其中所述本发明的设备适合于通过增加用以读取检测光电二极管的频率来修改所述检测光电二极管的分辨率并且适合于检测照射何时停止；所述光电二极管的增益；在所述设备的控制模块中使用的电子增益；来自所述检测光电二极管的输出信号；以及所述输出信号的累积读取；

图5A到图5F分别是以下对象的同时的特性的时序图：交流辐射发生器；用以在本发明的设备中读取所述检测光电二极管的频率，其中所述本发明的设备适合于通过增加用以读取检测光电二极管的频率来修改所述检测光电二极管的分辨率，适合于检测已达到了预定的接收能量阈值，并且适合于禁止所述矩阵传感器上的图像采集；所述光电二极管的增益；在所述设备的控制模块中使用的电子增益；来自所述检测光电二极管的输出信号；以及所述输出信号的累积读取；

图6A到图6F分别是以下对象的同时的特性的时序图：交流辐射发生器；用以在本发明的设备中读取所述检测光电二极管的频率，其中所述本发明的设备适合于通过修改用于处理来自所述检测光电二极管的输出信号的电子增益来修改所述检测光电二极管的分辨率，适合于检测已达到了预定的接收能量阈值，并且适合于禁止所述矩阵传感器上的图像采集；所述光电二极管的增益；在所述设备的控制模块中使用的电子增益；来自所述检测光电二极管的输出信号；以及所述输出信号的累积读取；

图7A到图7F分别是以下对象的同时的特性的时序图：直流辐射发生器；用以在本发明的设备中读取所述检测光电二极管的频率，其中所述本发明的设备适合于通过修改用于处理来自所述检测光电二极管的输出信号的电子增益来修改所述检测光电二极管的分辨率，适合于检测已达到了预定的接收能量阈值，并且适合于禁止所述矩阵传感器上的图像采集；所述光电二极管的增益；在所述设备的控制模块中使用的电子增益；来自所述检测光电二极管的输出信号；以及所述输出信号的累积读取；

图8A到图8F分别是以下对象的同时的特性的时序图：交流辐射发生器；用以在本发明的设备中读取所述检测光电二极管的频率，其中所述本发明的设备适合于通过增加用以在照射期间在任意时刻读取所述检测光电二极管的频率来修改所述检测光电二极管的分辨率，适合于检测已达到了预定的接收能量阈值，并且适合于禁止所述矩阵传感器上的图像采集；所述光电二极管的增益；在所述设备的控制模块中使用的电子增益；来自所述检测光电二极管的输出信号；以及所述输出信号的累积读取。

具体实施方式

图1按照示意图的方式示出了本发明的传感器C。该矩阵传感器C的形式为其中集成有所谓的“采集”光电二极管DA的中心矩形矩阵。

在采集光电二极管DA的外围处，优选地集成有标记为DD的单个检测光电二极管。

在较不优选的另一实施例中，可以设想集成按照这样的方式实现的多个检测光电二极管，以便按照本发明的方式进行周期性读取。然而，期望检测光电二极管DD的尺寸比构成矩阵传感器中心的采集光电二极管DA的尺寸大。这确保了检测光电二极管更加快速地饱和并且因此具有适合于检测所述辐射的敏感度。对于给定的工作区域，因此优选的是集成单个检测二极管。有利的是，在所述采集光电二极管DA的外围处集成这样的单个检测光电二极管DD。

自然地，在变体中，可以由例如以光电晶体管为例的任何类型的光敏元件代替所述检测和/或采集光电二极管。

因而按照这样的方式集成矩阵传感器C，以便能够例如使用CMOS技术而包括两种类型的二极管。该矩阵传感器C对经过将以X射线形式接收的能量的量转换为光量的闪烁体的放射照射敏感。

然后以读取频率周期性读取在检测光电二极管DD上接收的能量。从光电二极管读取的模拟数据构成光电二极管读取信号SL。因而在检测光电二极管的连续读取期间获得周期性的读取信号SL。它们代表所接收的能量。

如在图1中示意性示出的，传感器C与电子处理器单元AD相关联，该电子处理器单元AD适合于将从传感器读取的模拟数据SL转换为在来自处理器单元AD的输出处构成来自检测光电二极管的输出信号(标记为NDD)的数字数据。该输出信号NDD同样是周期性的。

在将从检测光电二极管DD读取的模拟数据转换为数字量的同时，模拟到数字处理器单元AD应用电子增益、写入的GAD。因而单元AD使用增益GAD放大所读取的信号并且然后对产生的放大的模拟值进行采样。

有利的是，进行采样以获得输出信号NDD的值，该值实际上是位于两个极值之间的模拟值，所述输出信号代表在传感器上接收的能量。

有利的是，单元AD是矩阵传感器C的集成部分，如图1中示意性示出的。该单元AD也可以有利地在控制器部件上与矩阵传感器C分离并且也包括控制模块M。而且，还应该观察到，控制模块M也可以与传感器C集成在相同的集成电路上或者可以集成在单独元件上，例如集成在上述的传感器C的控制器部件上。

如图2所示，连同控制模块M实现图1的包括单元AD的传感器C，这两个部件控制模块M和传感器C一起形成本发明的图像采集设备。在采集设备操作的上下文中，控制模块M和传感器C彼此交换信号。下面参照图3解释这些信号的本质。

图3是本发明的方法的流程图。在本发明的图像采集设备的控制模块M中实现的该方法包括向检测光电二极管DD发送读取命令的周期性步骤。因而规则而长期地发送用于检测光电二极管DD的读取命令。

为了更加容易地理解图3，将其划分为三个部分，包含分别与检测光电二极管DD的操作相关的步骤，与控制模块M的操作相关的步骤以及与采集二极管DA的操作相关的步骤。实际上，由控制模块M控制所有步骤，但是它们可以或者由检测二极管DD执行，或者由模块M执行或者由采集二极管DA执行，因此将这些步骤在视觉上分离会更加方便。

因而，由步骤E1代表在模块M的控制下检测光电二极管DD的周期性读取，其中在时刻Ti获得输出信号NDD。在图3中通过用于使时刻Ti递增到Ti+1的递增步骤E’1示意性表示该读取的周期性。

在矩阵传感器C处于待机模式下时，将信号NDD发送到控制模块M，用于在具有在发生照射时进行检测的目的的步骤E0中使用。

在图3中，在没有检测到辐射时(情况N：二极管DD没有饱和或者检测阈值没有交叉或者没有观察到所接收的能量升高速率或者升高动态)，采集二极管DA受到禁止命令写入IDA。然后对采集二极管AD进行周期性清理，或者禁止所接收的能量的传输，不传送光子。

当在步骤E0中检测到辐射时(情况Y：二极管DD饱和或者超出了检测阈值或者观察到所接收的能量升高速率或者升高动态)，触发变换步骤E2。该步骤E2具有向采集二极管DA发送变换命令SBA以使其从待机模式变换到采集模式ACQ的效果。

该变换步骤E2也可以生成用于检测二极管DD的命令，用以修改其分辨率。具体地说，可以然后发送用于修改检测二极管DD的读取频率的命令FDD。有利的是，并且即使在读取频率修改命令FDD之前，也在用于修改用以电子处理来自检测光电二极管DD的读取信号SL的增益GAD的时刻生成命令。

而且，为了确定用于修改检测光电二极管DD的分辨率的命令是否相关，也将输出信号NDD的值长期发送到控制模块M的分析单元ANA是有用的，其中在控制模块M内分析所接收的能量的量以及能量接收的速率(或者动态)。

因而单元ANA有利地进行长期操作。然而，也可以仅在步骤E2期间对其进行激活。取决于所接收的能量的速率(或者动态)和量，该单元ANA适合于决定并且可能用于计算用以读取检测二极管DD的频率FDD的修改和/或电子处理增益GAD的修改。该分析单元ANA也适合于确定是否接收了能量的最佳量，或者可选地实际上适合于根据所接收的能量以及接收所述能量的速率(或者动态)来确定用于图像采集的最佳时段。

在图3所示的实施方式中，在步骤E3中，控制模块M适合于向采集二极管AD发送禁止信号IDA以停止所述二极管的采集。可以在由单元ANA计算的最佳时段结束时，在预定的固定时段结束时，或者甚至一旦传感器已接收了能量的最佳值时，发送该信号。然后将在采集二极管上读取的值，写入的VDA，发送到存储器MEM，如图3所示。

根据有利特性，分析步骤ANA也导致与步骤E3同时执行并且使用虚线画出的步骤E3’，该步骤使表示为GEN的照射传感器C的发生器一旦接收了能量的最佳量就停止。该步骤E3’使停止命令STG发送到发生器GEN。

图4到图8是示出本发明的设备的若干实施例如何操作的各种相关量值的时序图。

图4应用于在使用AC辐射发生器GEN时本发明的设备的操作。在图4A中将由AC发生器(在图4中表示为GEN)发射的能量绘制为时间的函数。作为示例，这样的AC类型发生器每20毫秒(ms)发射一次X射线，即以50赫兹(HZ)的频率发射X射线。脉冲的宽度通常是大约10ms。图4示出了适合于在达到预定的接收能量阈值SPD之前检测照射的结束的设备的操作。该预定阈值SPD是传感器的尺寸的函数并且与传感器接收的用以获得良好质量的图像的能量的最佳量相对应。

根据本发明，以比辐射脉冲的频率更高的频率周期性读取检测光电二极管DD，在该示例中频率FDD为100千赫兹(kHz)，如图4B所示。可以看出，100kHz的时钟频率与以每10微秒(μs)产生一次测量的采样速率对检测光电二极管进行采样相对应。在所描述的具有到X射线的恒定曝光的实施例中，这与具有比400kHz时大四倍的增益的检测光电二极管GDD相对应，如图4C所示。图4E中示出了来自检测光电二极管DD的输出信号NDD。可以看出，只要AC发生器不发射，值NDD是常数并且不是零。然后步骤E0循环回到其本身，如图3所示。

在AC发生器开始发射时，来自检测光电二极管的输出信号NDD强烈而快速地增加，如图4A中的宽垂直线所示。在X射线发射持续大约10ms的限度内，读取检测光电二极管的频率允许在发生器GEN的单个发射时段期间获得80个测量样本。这样的采样使得能够在乃奎斯特-香农(Nyquist-Shannon)定理的应用中获得可接受的测量。

因而针对检测光电二极管DD的小数量的读取样本而检测照射的开始，并且因此不能在图4E的时序图中以除了利用宽线示意性示出之外的其它方式示出。可以看出，与发生器的操作速率(或者动态)以及用以进行测量的速率相比较，能够几乎瞬间检测X射线发射。

存在检测辐射发生的各种方式。可以假设从用于至少一个测量样本的输出信号NDD超出用于所接收的能量强度的阈值时的时刻开始检测辐射。由于目的是尽可能快速地触发，增益尽可能地大并且采样频率尽可能地低同时符合采样定理是有用的。这里应该观察到，瞬间在其最低值处，采样频率总是保持远大于辐射脉冲频率，并且因而与生成辐射的速率(或者动态)相比较，允许在任何情况下非常快速地检测辐射。

也能够仅在跟踪信号NDD的小量测量样本之后检测辐射的发生，其中分析所接收的能量的升高速率(或者动态)。然后通过跟踪接收能量的速率(或者动态)来检测辐射。

这使得能够使用发生器的辐射升高标记(signature)来触发到采集模式的转换。这避免了在使用除了来自闪烁体并且与由发生器发射的X射线相对应的能量之外的寄生能量照射传感器时触发采集模式。

一旦检测到发生器的X射线发射，如图3所示，步骤E2就生成用于采集二极管的命令信号SBA，这使得能够触发采集ACQ的开始。同时，在也从检测光电二极管检测到输出信号NDD的值的分析单元ANA意识到所接收的能量的强度超出或者将要超出检测二极管DD的饱和阈值时，例如根据发生器升高标记，设置单元ANA以向传感器C发送命令信号，从而增加用以读取检测二极管DD的频率FDD，如从图4B中可以看出的那样，其中频率从100kHz升高到400kHz。然后将光电二极管DD的增益GDD除以四，因而确保了在整个采集步骤期间观察不到检测光电二极管DD的饱和。作为示例，分析单元ANA在接收了与光电二极管的饱和阈值VSAT相对应的能量的至少70％时考虑所接收的能量将要超出保护阈值。这确保了获得定量值。

如果检测光电二极管DD在图像采集期间要饱和，则这将防止所接收的能量的测量为定量的并且因而将使得不可能精确地确定曝光限制。

有利的是，由代表瞬间接收的能量的和的信号S确定该曝光限制。在图4F中示出了该信号并且该信号根据发生器GEN发送的每一个脉冲递增。

在图4中，在信号S的控制下，不停止图像采集。因而跟踪所接收的信号但是不将所接收的信号用于优化所获得的图像的曝光。在该实施例中，正是对发生器GEN的发射的结束的检测触发了图像采集的结束。

检测光电二极管DD有利地用于检测发生器的发射的结束。在信号NDD在比发生器的发射半时段长的时段内下降低于给定值时，有利地设置分析单元ANA，以生成停止采集二极管DA的采集的命令。

应该观察到，控制模块M不修改电子放大增益GAD。这意味着，来自检测光电二极管的放大的读取信号不超出放大器单元AD的电源电压VAL的70％。

有利的是，在辐射停止之后，设置分析单元ANA以使得如果存在小于光电二极管饱和电压VSAT的30％的电压，则降低读取频率FDD并且增加增益GAD。该特性使得能够返回到对于检测光电二极管DD检测新辐射有利的条件。

图5包括与图4的那些时序图类似的用于相同的发生器的时序图，图5A中又一次绘制了辐射GEN的发射。图5示出了设备的操作，其中通过增加用以在检测辐射时读取检测光电二极管DD的频率来同样地修改检测光电二极管DD的分辨率，这可以从图5B和图5C中看出。

与图4相比较的区别在于，一旦所接收的图像的和S达到所接收的能量的预定最佳阈值SPD就禁止图像采集，以获得从曝光点方面考虑最佳的合适图像。在触发了步骤E3之后，如图3所示，传感器C接收禁用采集光电二极管DA的命令信号IDA。然后图像传输占用大约一秒钟。应该观察到，也可以禁用检测光电二极管DD。在图5A中，根据曲线GEN可以看出，发生器然后继续发射另外两个脉冲，尽管图像采集已经结束。

在本发明的有利实施例(未示出)中，控制传感器C的控制模块M适合于一旦达到了预定的最佳阈值SPD并且停止了图像采集，就向发生器发送命令以使其停止发射。

图6示出了使用与图4和图5相同的发生器获得的时序图，但是在该实施例中，存在对电子增益GAD的修改，以确保读取信号的放大率不会由于其超出单元AD的电源电压而饱和。

在该实施例中，在待机模式下，使增益GAD乘以四。这对于增加检测敏感度是有用的。该×4增益GAD也适用于检测光电二极管的饱和电压VSAT，其因此在输出信号NDD中表现为更大。因而可以观察到，由于70％VSAT位于所示的刻度之外，因此在图6D的开始和结束处未示出该70％VSAT。相比而言，不通过应用增益GAD修改输出信号相对于电源电压VAL的饱和水平。应该观察到，这里使用超出值70％VAL的输出信号NDD来触发对光电二极管的分辨率或者放大率的修改，而不是如前面的图中所示的超出值70％VSAT。

在图6D中，在检测到辐射时，使增益GAD除以四。对增益GAD的该修改允许在不同的间隔上对在检测光电二极管DD上读取的能量水平进行采样。该修改使得能够将用于在光电二极管上读取的能量的输出信号NDD的定量特性保持为：大于在使用对于其能够非常快速地识别在光电二极管DD上读取的能量的小量的四倍的增益时的定量特性，这在待机模式中是有用的。

在不对增益GAD进行修改时，放大的电压NDD将超出电源电压VAL，这将导致输出信号NDD丧失其定量特性。

为了使仅利用对电子增益GAD的修改成为可能，需要光电二极管在所使用的频率处不饱和。在该图中，这是所使用的频率直接是400kHz的原因，由于该频率为二极管提供了最小的分辨率，包括在待机模式期间，并且提供了在不饱和的情况下接收能量的最大能力。

如果检测二极管DD的频率为100kHz，则在检测光电二极管DD上接收的强度将使其饱和。然后将在图6中观察的脉冲看作是峰值受限的，而与在对来自检测光电二极管DD的信号的处理中使用的增益GAD无关。

在实践中，组合使用对于放大率增益和读取频率的修改。一旦检测到辐射就有利地降低增益，并且随后或者同时增加频率。在设置控制模块M以使得在每一情况下根据所接收的能量修改读取频率时，增益以非常大的量立刻减少，例如从1000到1，是非常有用的，以使得电子放大率的饱和不掩蔽在光电二极管上读取的定量信号。

会发生如下情况：大的增益导致从非饱和光电二极管读取的定量信号在被放大之后由于其达到了电源电压VAL而不再是定量的。具体地，这在使用输出信号NDD，即放大的读取信号，以定义用以读取检测光电二极管DD的频率FDD时是有害的。为了获得定量信号，之后必须以比在放大率增益GAD从照射的开始自动降低时所必需的程度更大的程度降低频率FDD。这在下面的图8中示出。

图7示出了在使用直流(DC)辐射发生器时观察的相关量值的同时的特性的时序图。图7A中示出了来自DC发生器的发射轮廓GEN。同样能够看出，将用以读取光电二极管的频率设置在400kHz，并且在与图7相对应的实施例中，修改电子增益GAD以修改检测光电二极管DD的分辨率。

在图7中，一旦检测到来自发生器的发射，增益GAD就变换以降低检测光电二极管DD的分辨率并且确保输出信号NDD是定量的，如图7E所示。

在该实施例中，加和信号S是线性的，如图7F所示具有恒定斜率。在图7中，与图4中相同，停止发生器使得采集二极管DA的采集ACQ停止。通过分析信号NDD检测发生器的停止，如图7E所表示的。在所接收的能量降至低于预定下限时检测DC发生器的停止。

最后应该观察到，可以不仅在将采集二极管DA变换到采集模式时而且还在采集二极管DA的采集ACQ期间修改检测光电二极管DD的分辨率。这在来自发生器的强度升高到超过预期时是有用的。

图8示出了这种情况。在图8中可以看出，在频率为100kHz时增益GAD等于2。然后可以看出，与使用单元增益GAD相比较，值30％VSAT被加倍。因而，对于来自发生器的发射GEN，例如在图4中所使用的，相应地增加了检测辐射的灵敏度。

根据本发明，一旦检测到辐射，就增加频率FDD，在该实施例中是乘以四。然而应该观察到，由于信号NDD达到了与电源电压VAL的70％相对应的电压，这不再足以从来自发生器的第四脉冲开始。然而可以看出，二极管DD在物理上不饱和，因此，由于读取频率的增加，读取信号SL继续代表定量的所接收的能量。

然后，由于分析单元ANA对瞬间接收的能量进行分析，因此该设备适合于通过进一步增加用以读取检测光电二极管DD的频率(在该示例中，一旦信号NDD达到VAL的70％，使频率乘以1.5)来进一步修改检测光电二极管DD的分辨率。

利用读取频率FDD的该新的增加，信号NDD确实保持在电源电压VAL的70％以下。然后输出信号NDD保持在从光电二极管读取的能够在不达到电源电压VAL的情况下以增益GAD放大的能量范围中。这使得能够确保所接收的能量继续为定量的，从而使得确定所接收的能量与获得具有合适质量的图像相对应的时刻成为可能。

最后应该观察到，可以根据本发明的原理实现各种实施方式。

Claims

1.一种能够获得牙科放射图像的图像采集设备(C)，所述设备包括矩阵传感器(C)，该矩阵传感器(C)集成了对辐射敏感的多个图像采集光电二极管(DA)以及同样对辐射敏感的至少一个检测光电二极管(DD)，所述设备进一步包括控制模块(M)，该控制模块(M)用于控制所述传感器(C)并且适于周期性读取所述检测光电二极管(DD)且使所述传感器(C)在如下至少两种模式之间变换：待机模式，在所述待机模式中，所述采集光电二极管被禁用；以及采集模式(ACQ)，在所述采集模式中，使用由所述采集光电二极管(DA)接收的能量来采集图像；一旦所述检测光电二极管(DD)检测到来自发生器的辐射就触发(SBA)变换，所述设备的特征在于，包括在照射期间以及在所述采集光电二极管(DA)进行图像采集期间，所述检测光电二极管(DD)适合于向所述控制模块(M)供应周期性输出信号(NDD)，所述周期性输出信号(NDD)具有代表瞬间接收的能量的值，并且所述设备的特征在于，所述控制模块(M)使用所述周期性输出信号(NDD)来分析(ANA)在采集(ACQ)期间接收的能量，所述控制模块(M)还被设置成根据来自所述检测光电二极管(DD)的所述输出信号(NDD)修改所述检测光电二极管(DD)的分辨率，以便确保所述检测光电二极管(DD)在照射期间不饱和。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制模块(M)适合于在所获取的图像的专用区域中插入跟踪所接收的能量的量的曲线。

3.根据权利要求1或者权利要求2所述的设备，其特征在于，为了修改分辨率，所述控制模块(M)适合于在已检测到辐射之后增加用以读取(NDD)所述检测光电二极管(DD)的频率。

4.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，在处理器单元(AD)内将从所述检测光电二极管(DD)读取的每一个信号以电子增益(GAD)放大以形成来自所述传感器(C)的所述输出信号(NDD)，并且所述控制模块(M)适合于修改所述电子增益(GAD)。

5.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述检测光电二极管(DD)集成在所述矩阵传感器(C)的外围处。

6.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述控制模块(M)适合于一旦在来自所述检测光电二极管(DD)的所述输出信号(NDD)中观察到下降就停止采集模式(ACQ)。

7.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，对所接收的能量的所述分析(ANA)使得能够在采集(ACQ)期间计算由所述传感器(C)接收的能量的量(S)，以便将所述传感器(C)接收的能量的量(S)与要由所述传感器(C)接收的能量的最佳量(SPD)进行比较。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述控制模块(M)适合于一旦对所接收的能量(S)的所述分析(ANA)表明已接收了能量的所述最佳量(SPD)就向照射发生器(GEN)发送命令(STG)，以使所述照射发生器(GEN)停止照射。

9.根据权利要求7或者权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制模块(M)适合于一旦对所接收的能量的所述分析(ANA)表明已接收了能量的所述最佳量(SPD)就停止采集模式(ACQ)。

10.一种控制根据前述权利要求中的任意一项所述的图像采集设备的方法，所述方法包括：在照射和所述采集光电二极管(DA)进行图像采集(ACQ)之前和期间发送读取所述检测光电二极管(DD)的命令并且提供代表所述瞬间接收的能量的值的周期性输出信号(NDD)的周期性步骤(E1)；接收所述输出信号(NDD)的步骤；命令所述传感器(C)在待机模式和采集模式(ACQ)之间变换(SBA)的步骤(E2)，该步骤(E2)在所述检测光电二极管检测到(E0)来自发生器(GEN)的辐射时触发；通过使用所述周期性输出信号(NDD)分析在采集期间接收的能量的分析步骤(ANA)；所述控制模块(M)根据来自所述检测光电二极管(DD)的所述输出信号(NDD)修改所述检测光电二极管(DD)的分辨率以确保在照射期间所述检测光电二极管(DD)不发生饱和的至少一个步骤。

11.一种计算机程序，该程序包括指令，所述指令用于：在控制模块(M)如在根据权利要求1-9中的任意一项所述的图像采集设备中实施的那样执行所述程序时，执行根据权利要求10所述的控制方法的步骤。

12.一种其上记录有计算机程序的计算机可读记录介质，所述计算机程序包括用于执行根据权利要求10所述的控制方法的步骤的指令。