CN103685986A - 放射线成像装置和放射线成像系统 - Google Patents

Abstract

一种放射线成像装置和放射线成像系统，该放射线成像装置包括：检测器，包括其中以矩阵形状来布置具有将放射线转换为电荷的转换元件的像素的检测部分，被配置为驱动检测部分的驱动电路，以及被配置为输出与电荷对应的电信号作为图像数据的读取电路；放射线检测单元，被配置为使用在检测部分中相邻地布置的两个检测单元来检测放射线辐射状态；以及控制单元，被配置为根据放射线检测单元所获得的检测结果来控制驱动电路和读取电路的操作，其中，将检测单元中的一个的检测能力设置为比检测单元中的另一个的检测能力更低的能力。

Description

放射线成像装置和放射线成像系统

技术领域

本发明涉及一种放射线成像装置和一种放射线成像系统。

背景技术

近年来，包括以半导体材料形成的平板检测器（下文中简写为“FPD”）的放射线成像装置已经开始投入实际使用，作为用于使用X射线的医疗诊断成像或无创检查的放射线成像装置。在FPD中，以二维方式来布置多个像素，所述多个像素具有使用能够将放射线转换为电荷的半导体材料（如a-Si）构造的转换元件以及传送与电荷对应的电信号的开关元件。包括FPD的这些放射线成像装置例如用在医疗诊断成像中作为用于静止图像射线照相（如普通射线照相）或运动图像射线照相（如荧光检查射线照相）的数字成像装置。

当执行射线照相时，放射线成像装置与放射线生成装置的操作同步地执行射线照相。作为同步方法，例如，通过将放射线生成装置和放射线成像装置彼此电连接来同步这两个装置的方法是可用的，或通过检测从放射线生成装置所辐射的放射线来与放射线生成装置同步放射线成像装置的方法是可用的。在前一种情况下，因为服务人员以线缆来连接放射线生成装置和放射线成像装置，所以连接工作涉及时间和劳力，此外，放射线生成装置和放射线成像装置必须被固定并且用作单独一对装置。在后一种情况下，在放射线成像装置内部和外部提供放射线检测器、或者放射线成像装置自身执行放射线检测的方法是已知的。在此情况下，有这样的优点：无需用于连接工作的时间和劳力，放射线成像装置是便携的并且可以与各种放射线生成装置组合地使用。

通常，在FPD中，以二维方式来布置包括光电转换元件和开关元件的像素，以行为单位来执行从光电转换元件读取信号并且重置光电转换元件。在放射线被辐射之前，开关元件以行为单位经受开/关控制，并且流到光电转换元件的暗电流分量得以重置。以下，这种操作被称为“初始化操作”。如果在初始化操作期间接收到放射线辐射信号或检测到放射线，则必须立即结束重置光电转换元件的操作并且转变为累积操作。如果即使已经接收到放射线辐射信号也不进行到累积操作的转变，则时间延迟将在用户按下曝光按钮与实际所摄影的图像的时间之间出现，并且将获得其中出现电平差等的不期望图像。此外，如果即使检测到放射线也继续初始化操作，则由于在光电转换元件处所生成的放射线信号将被重置，所以在被检体处辐射不必要的放射线并且放射线曝光量可能增加。

日本专利申请公开No.H11-151233公开了一种包括放射线检测单元并且基于来自放射线检测单元的信号来控制放射线成像装置的操作的技术。例如，当基于来自放射线检测单元的信号而确定放射线辐射开始时，放射线成像单元的操作状态立即从射线照相准备状态转移到累积状态，当此后确定放射线辐射结束时，放射线成像单元的操作状态立即从累积状态转移到图像数据输出状态。此外，日本专利申请公开No.2010-268171公开了检测流过将偏置电压提供给放射线检测元件的偏置引线的电流以控制放射线成像装置的操作的技术。然而，通过日本专利申请公开No.H11-151233中所公开的技术，在一些情况下，放射线检测单元无法适用于各种射线照相种类（被检体的射线照相部位以及体型、运动图像或静止图像射线照相模式等），有时放射线检测单元不能准确地检测放射线曝光的开始和结束。因此，需要一种能够对于各种辐射条件来准确地检测放射线辐射开始和结束的放射线检测单元。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使得能够更有利地进行放射线检测的放射线成像装置。

本发明提供一种放射线成像装置，包括：

检测器，包括：检测部分，其中以矩阵形状来布置具有将放射线转换为电荷的转换元件的像素，驱动电路，被配置为驱动检测部分以从像素输出与电荷对应的电信号，以及读取电路，被配置为输出电信号作为图像数据；

放射线检测单元，被配置为使用在检测部分中相邻地布置的两个检测单元来检测放射线辐射状态；以及

控制单元，被配置为根据通过放射线检测单元获得的检测结果来控制驱动电路和读取电路的操作，

其中，在放射线检测单元中，将检测单元中的一个的检测能力设置为比检测单元中的另一个的检测能力更低的能力。

根据本发明，可以提供一种可以针对各种放射条件而准确地检测放射线以使得能够更有利地进行放射线检测的放射线成像装置。

从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的放射线成像装置的配置示例的视图。

图2是示出根据第一实施例的成像装置的配置示例的视图。

图3是示出根据第一实施例的放射线成像装置的操作的示例的时序图。

图4是示出根据第一实施例的放射线检测单元的配置示例的视图。

图5是示出根据电流检测单元的增益设置的输入-输出特性的概念图。

图6是示出从分别连接到两个相邻放射线检测传感器的电流检测单元输出的电压值的示例的概念图。

图7是示出根据第一实施例的增益设置表的示例的视图。

图8是示出根据第一实施例的放射线检测单元的另一配置示例的视图。

图9是示出根据第二实施例的放射线成像装置的配置示例的视图。

图10是示出在根据第二实施例的放射线成像装置处检测放射线辐射的操作的示例的流程图。

具体实施方式

现将根据附图详细描述本发明优选实施例。

以下基于附图描述本发明实施例。注意，关于本发明所使用的术语“放射线”不仅指代通过由于放射性衰变而发射的（包括光子的）粒子所生成的alpha射线、beta射线和gamma射线，而且还包括具有等于或大于前述射线的能量的波束，例如X射线、粒子束和宇宙射线。

第一实施例

现将描述本发明第一实施例。图1是示出根据第一实施例的放射线成像装置的配置示例的框图。注意，除了根据第一实施例的放射线成像装置110之外，图1还示出放射线生成装置111和控制操纵台112。在该实施例中，放射线成像装置110和放射线生成装置111并非电连接，并且在其之间不存在信号的交换。放射线生成装置111根据从控制操纵台112所接收到的放射线辐射条件来辐射放射线。

放射线成像装置110包括成像装置100、放射线检测单元120和确定单元127。成像装置100包括：检测器（FPD）104，其具有包括将放射线转换为电信号的多个像素的检测单元101；驱动电路102，其驱动检测单元101；以及读取电路103，其输出来自检测单元101的电信号作为图像数据。成像装置100还包括：信号处理单元105，其处理来自FPD104的图像数据并且输出所得数据；控制单元106，其通过将相应控制信号提供给组件中的每一个来控制FPD104的操作；以及电源单元107，其将偏置分别提供给组件中的每一个。信号处理单元105接收从控制计算机108所发送的控制信号，并且将控制信号提供给控制单元106。信号处理单元105还接收在放射线被辐射的时段期间从读取电路103所传送的关于信号线路的电势的信息，并且将该信息传送到控制计算机108。电源单元107包括电源电路（如稳压器），其接收从未示出的外部电源或内部电池所传送的电压，并且将所需电压提供给检测单元101、驱动电路102和读取电路103。

放射线检测单元120包括放射线检测传感器121、电流检测单元122和比较单元123，并且对检测单元101中的放射线辐射状态进行检测。放射线检测传感器121将所辐射的放射线转换为电流信号。电流检测单元122检测来自放射线检测传感器121的电流信号，并且将该电流信号转换为电压信号。比较单元123对来自电流检测单元122的电压信号与阈值电压进行比较，并且通过信号SIGA输出比较结果。在该实施例中，包括两个相邻放射线检测传感器121的单组放射线检测传感器121被布置在检测单元101内部，电流检测单元122分别连接到放射线检测传感器121中的每一个。确定单元127从放射线检测单元120的每个比较单元123接收信号SIGA，确定放射线辐射状态，并且输出确定结果作为放射线检测信号SIGB。

注意，虽然根据该实施例，放射线检测传感器121被布置在检测单元101的放射线辐射面上，但放射线检测传感器121可以被布置在放射线辐射面的相反侧上。此外，为了使得即使放射线辐射区域变窄也能够可靠检测放射线辐射，期望放射线检测传感器121被布置在检测单元中的中央部分处。根据该实施例，将放射线直接转换为电信号的直接型传感器或通过在Si光电二极管上涂敷将放射线转换为可见射线的荧光物质而形成的传感器可以用作放射线检测传感器121。然而，本发明不限于这些传感器，放射线检测传感器可以是包括检测单元101中所包括的引线的一部分并且获得检测来自检测单元101的预定区域的放射线辐射状态的信号的组件。

接下来，使用图2来描述根据第一实施例的成像装置。图2中具有与参照图1所描述的相同配置的元件被分配相同的附图标记，并且省略其详细描述。此外，在图2中，为了易于描述，示出包括具有三行乘三列的像素的FPD的成像装置。然而，实际上，成像装置具有更多数量的像素。例如，17英寸成像装置具有近似2800行乘近似2800列的像素。

检测单元101具有按矩阵布置的多个像素。在该实施例中，像素中的每一个具有：转换元件201，其将放射线转换为电荷；开关元件202，其输出与电荷对应的电信号。在该实施例中，在绝缘基板（如玻璃基板）上所提供的并且包括非晶硅作为主材料的金属-绝缘体-半导体（MIS）型光传感器被用作将光转换为电荷的光电转换元件。具有在上述光电转换元件的入射有放射线的一侧上提供的并且将放射线转换为落入光电转换元件可以感测的波长带内的波长转换器的间接型转换元件，或者直接将放射线转换为电荷的直接型转换元件适于用作转换元件。具有控制端子和两个主端子的晶体管适于用作开关元件202。在该实施例中，使用薄膜晶体管（TFT）。转换元件201的电极之一电连接到开关元件202的两个主端子之一，另一电极经由公共偏置线路Bs电连接到偏置电源107a。

在行方向上的多个开关元件（例如开关元件T11、T12和T13）具有共同电连接到第一行的驱动线路G1的控制端子，用于控制开关元件的导通状态的驱动信号经由驱动线路逐行地从驱动电路102施加。在列方向上的多个开关元件（例如开关元件T11、T21和T31）中，其另一主端子电连接到第一列的信号线路Sig1，与转换元件的电荷对应的电信号在开关元件处于导通状态下的时段期间经由信号线路输出到读取电路103。在列方向上布置的多个信号线路Sig1至Sig3并行承载从多个像素输出到读取电路103的电信号。

虽然该实施例中所描述的像素中的每一个包括转换元件201和开关元件202，但该实施例不限于此。该实施例还包括：进一步至少包括在信号线路Sig或转换元件201与开关元件202之间的放大晶体管的像素，或进一步包括对转换元件201或在转换元件201与放大晶体管之间所提供的节点进行初始化的初始化晶体管的像素。

读取电路103包括与各信号线路对应地提供的多个放大器电路207，其放大从检测单元101并行输出的电信号。此外，每个放大器电路207包括：积分放大器203，其放大所输出的电信号；可变放大器204，其放大来自积分放大器203的电信号；采样和保持电路205，其对放大后的电信号进行采样并且保持；以及缓冲放大器206。

积分放大器203具有：运算放大器A，其放大所读取的电信号并且输出放大后的信号；积分电容器Cf；以及重置开关RC。积分放大器203包括能够通过改变积分电容器Cf的值来改变放大因子的机构。所输出的电信号输入到运算放大器A的反相输入端子，基准电压Vref从基准电源107b输入到运算放大器A的非反相输入端子，放大后的电信号从运算放大器A的输出端子输出。此外，积分电容器Cf被布置在运算放大器A的反相输入端子与输出端子之间。

采样和保持电路205是与每个放大器电路207对应地提供的，并且由采样开关SH和采样电容器Ch构成。此外，读取电路103包括：复用器208，其依次输出从各个放大器电路207并行读取的电信号，并且输出该电信号作为串行图像信号；以及缓冲放大器209，其对图像信号执行阻抗转换并且输出转换后的图像信号。作为从缓冲放大器209所输出的模拟电信号的图像信号被A/D转换器210转换为数字图像数据，然后输出到图1所示的信号处理单元105。信号处理单元105所处理的图像数据被输出到控制计算机108。

驱动电路102根据从控制单元106所输入的控制信号（D-CLK、OE、DIO）来将具有用于使得开关元件进入导通状态的导通电压Vcom和用于使得开关元件进入非导通状态的非导通电压Vss的驱动信号输出到各个驱动线路。因此，驱动电路102控制开关元件的导通状态和非导通状态，并且驱动检测单元101。

图1所示的电源单元107包括图2中所示的放大器电路207的偏置电源107a和基准电源107b。偏置电源107a经由偏置线路Bs将偏置电压Vs共同提供给每个转换元件的另一电极。基准电源107b将基准电压Vref提供给每个运算放大器的非反相输入端子。

图1所示的控制单元106通过经由信号处理单元105从装置外部的控制计算机108等接收控制信号并且将各种控制信号提供给驱动电路102、电源单元107和读取电路103来控制FPD104的操作。图1所示的控制单元106通过将控制信号D-CLK、控制信号OE和控制信号DIO提供给驱动电路102来控制图2中所示的驱动电路102的操作。在此，控制信号D-CLK是用作驱动电路的移位寄存器的移位时钟，控制信号DIO是启动移位寄存器的传递操作的脉冲，以及OE是控制移位寄存器的输出端子的信号。此外，控制单元106通过将控制信号ΦRC、控制信号ΦSH和控制信号ΦCLK提供给图2中所示的读取电路103来控制读取电路103的各个组件的操作。在此，控制信号ΦRC控制积分放大器的重置开关的操作，控制信号ΦSH控制采样和保持电路205的操作，以及控制信号ΦCLK控制复用器208的操作。

接下来，将参照图1至图3描述根据第一实施例的放射线成像装置的操作。首先，当放射线成像装置110的电源接通时，偏置电压Vs提供给成像装置100的转换元件201，并且成像装置100进入待机状态。在待机状态中，重复地执行初始化操作，以重置流过转换元件S11至S33的暗电流。在初始化操作中，使得控制信号ΦRC为高电平，置于导通状态下的重置开关RC重置积分放大器203的积分电容器Cf以及信号线路Sig。此外，与发送到驱动电路102的控制信号DIO和控制信号D-CLK同步地，导通电压Vcom施加到驱动线路G1，以将第一行中的像素的开关元件T11、T12和T13置于导通状态下。作为开关元件进入导通状态的结果，转换元件201得以重置。通过对于第二行和第三行依次重复地执行开关元件的导通状态的控制并且以此方式进行重置来重置所有像素的转换元件201。为了继续初始化操作，控制信号DIO被再次发送到驱动电路102，并且导通电压Vcom施加到第一行的驱动线路G1。在成像装置100处于待机状态下的同时，以上述方式重复地执行初始化操作。

当作为在控制操纵台112处的操作者进行的操作的结果，曝光请求信号被发送到放射线生成装置111时，放射线辐射立即开始。当在成像装置100处辐射放射线时，放射线还在包括放射线检测单元120的两个相邻放射线检测传感器121的单组放射线检测传感器121处辐射，来自放射线检测单元120的检测结果通过放射线检测信号SIGA被输入到确定单元127。确定单元127基于放射线检测信号SIGA来确定放射线辐射状态，并且将放射线检测信号SIGB发送到信号处理单元105。因此，当放射线辐射开始时，放射线检测单元120检测到放射线辐射开始，并且确定单元127将指示放射线辐射开始的放射线检测信号SIGB发送到信号处理单元105。接下来，接收到指示放射线辐射开始的放射线检测信号SIGB的信号处理单元105向控制单元106发送信号以停止初始化操作，并且将操作状态从待机状态转变为累积状态。结果，成像装置100从待机状态转变为累积状态。在成像装置100处于累积状态下的时段期间，非导通电压Vss被施加到开关元件202，以使得所有像素的开关元件进入非导通状态。

此后，当放射线辐射结束时，具有包括两个相邻放射线检测传感器121的单组放射线检测传感器121的放射线检测单元120检测到放射线辐射结束，并且确定单元127将指示放射线辐射结束的放射线检测信号SIGB发送到信号处理单元105。接下来，接收到指示放射线辐射结束的放射线检测信号SIGB的信号处理单元105向控制单元106发送信号，以将操作状态从累积状态转变为读取状态。结果，成像装置100从累积状态转变为读取状态。在读取状态下，执行实际读取操作，其中，读取电路103使得与在转换元件201中所累积的电荷对应的电信号从像素输出，并且输出所述信号作为像素数据。

在实际读取操作中，首先，通过使得控制信号ΦRC在脉冲形状上是高电平而被置于导通状态下的重置开关RC来重置积分电容器Cf和信号线路Sig。接下来，导通电压Vcom从驱动电路102施加到第一行的驱动线路G1，以将第一行中的像素的开关元件T11、T12和T13置于导通状态下。结果，基于第一行中的像素的转换元件S11至S13中所生成的电荷的电信号被输出到各个信号线路。经由各个信号线路而并行输出的电信号被各个放大器电路207的运算放大器203和可变放大器204分别放大。通过响应于控制信号ΦSH而操作的采样和保持电路205在各个放大器电路207的采样和保持电路205中并行保持由运算放大器203和可变放大器204放大的各个电信号。在采样和保持电路205中保持信号之后，使得控制信号ΦRC在脉冲形状上是高电平，以重置积分电容器Cf和信号线路Sig。在重置之后，与对于第一行所执行的操作相似，导通电压Vcom从驱动电路102施加到第二行的驱动线路G2，并且第二行的像素的开关元件T21、T22和T23被置于导通状态下。在第二行的像素的开关元件T21、T22和T23处于导通状态下的时段中，复用器208依次输出采样和保持电路205中所保持的电信号。结果，并行读取的来自第一行中的像素的电信号被转换为串行图像信号并且被输出，A/D转换器210将串行图像信号转换为用于一行的图像数据，并且输出图像数据。通过从第一行到第三行以行为单位执行上述操作，从成像装置输出用于一帧的图像数据。

接下来，使用图4来描述与第一实施例中的放射线检测有关的操作。图4是示出根据第一实施例的放射线检测单元120的配置示例的视图。当放射线在放射线检测传感器121处被辐射时，与所辐射的放射线的输入量对应的电流iPD流到放射线检测传感器121。此外，电流iPD还流到在电流检测单元122的放大器ampX1的反相输入端子与输出端子之间所连接的反馈电阻Rref，并且经受电流检测单元122的放大器ampX1进行的电流-电压转换。在此，从放大器ampX1所输出的电压值Vout表示为反馈电阻Rref的电阻值与电流iPD的乘积。也就是说，反馈电阻Rref的电阻值与放大器ampX1的增益对应，可以通过改变反馈电阻Rref的电阻值来控制从放大器ampX1所输出的电压值。

从放大器ampX1输出的电压值Vout被输入到比较单元123的比较器CMP1，并且与任意阈值电压Vth进行比较。如果当放射线被辐射并且电流流到放射线检测传感器121时从放大器ampX1输出的电压值Vout超过阈值电压Vth，则比较器CMP1将信号SIGA设置为高电平，并且将信号SIGA输出到确定单元127。当分别从包括两个相邻放射线检测传感器121的单组放射线检测传感器121接收信号的两个比较单元123所输出的信号SIGA中的任一个从低电平改变为高电平时，确定单元127确定放射线辐射已经开始。此外，在确定放射线辐射开始时，确定单元127将指示放射线辐射开始的放射线检测信号SIGB发送到信号处理单元105。结果，成像装置100转变为累积操作。

此后，当放射线辐射结束时，从放大器ampX1输出的电压值Vout变为小于阈值电压Vth，比较器CMP1将信号SIGA设置为低电平，并且将信号SIGA输出到确定单元127。当两个比较单元123所输出的信号SIGA中的任一个从高电平改变到低电平时，确定单元127确定放射线辐射已经结束。此外，在确定放射线辐射结束时，确定单元127输出指示放射线辐射结束的放射线检测信号SIGB。指示放射线辐射结束的放射线检测信号SIGB被发送到信号处理单元105，结果，成像装置100转变为读取操作。

在该实施例中，在检测单元中相邻地布置两个放射线检测传感器121，与各个放射线检测传感器121对应的电流检测单元122的增益和比较单元123的阈值电压Vth被彼此不同地设置。对于两个放射线检测传感器121之一，检测能力被设置为使得该放射线检测传感器121具有高检测能力，而对于两个放射线检测传感器121中的另一个，检测能力被设置为使得该放射线检测传感器121具有低检测能力。在此情况下，在电流检测单元122中，设置反馈电阻Rref的电阻值，以使得放大器ampX1的输出电压保持在放大器ampX1正常地操作的动态范围内。通常，基于关系式Vout=Rref×iPD，反馈电阻Rref的电阻值被设置为使得从放大器ampX1所输出的电压值Vout是从几十毫伏（mV）到若干伏特（V）的值。近似10⁵Ω至10⁹Ω的值被用作反馈电阻Rref。

接下来，描述设置电流检测单元122的增益和比较单元123的阈值电压Vth的方法。每个放射线检测传感器121检测透射通过被检体的放射线。由于放射线辐射的条件取决于射线照相种类（如被检体的射线照相部位和体型）以及是执行静止图像射线照相还是运动图像射线照相而不同，因此输入到放射线检测传感器121的放射线量取决于射线照相而不同。因此，必需使放射线检测单元120配置为能够以与在射线照相中所使用的所有放射线量对应的方式来检测放射线。

如上所述，如果从放大器ampX1输出的电压值Vout超过阈值电压Vth，则检测到放射线辐射开始。放射线检测单元120的检测性能取决于以下要点。

·噪声

·时间响应

·SN比（信噪比）

在此，术语“噪声”是指例如放射线检测传感器121的暗电流、反馈电阻Rref的热噪声、放大器ampX1的输入偏移电流以及比较器CMP1的输入偏移电压等。在图4所示的放射线检测单元120中，作为这些种类的噪声的特性，放射线检测传感器121的暗电流或放大器ampX1的输入偏移电流以与反馈电阻Rref的电阻值对应的增益成比例地放大。反之，反馈电阻Rref的热噪声或比较器CMP1的输入偏移电压并不以与反馈电阻Rref的电阻值对应的增益成比例地放大。也就是说，放射线检测单元120的噪声包括与电流检测单元122的增益成比例地放大的噪声以及并不与其增益成比例地放大的噪声。因此，并不与电流检测单元122的增益成比例地放大放射线检测单元120的整个噪声量。

图5示出对于电流检测单元122的增益设置为低的情况以及增益设置为高的情况的两种输入-输出特性的概念图。在图5中，标号字符VOL1表示当电流检测单元122的增益设置为低时的输入-输出特性，标号字符VOH1表示当电流检测单元122的增益设置为高时的输入-输出特性。此外，标号字符NLL表示当电流检测单元122的增益设置为低时的噪声电平，标号字符NLH表示当电流检测单元122的增益设置为高时的噪声电平。

在放射线检测传感器121的辐射输入量很小的情况下，如果电流检测单元122的增益设置为低，则噪声电平相对于从放大器ampX1输出的电压值Vout的比例较大。也就是说，SN比很小。反之，如果电流检测单元122的增益设置为高，则噪声电平的比例较小。也就是说，SN比很大。相应地，通过将电流检测单元122的增益设为高值，可以提升在放射线检测单元120处的SN比。在此，术语“SN比”指代通过将从放大器ampX1输出的电压值Vout除以噪声的总和而获得的比率。

然而，当电流检测单元122的增益被设置为高值时，放大器ampX1的时间常数值增加，并且电压值Vout的时间响应恶化。因此，存在这样的可能性：从当实际开始放射线辐射时直到在放射线检测单元120处检测到放射线辐射开始的时间段将增加。此外，当检测到放射线结束时，也存在这样的可能性：从当放射线辐射实际结束时直到检测到放射线辐射结束的时间段将增加。

因此，在该实施例中，两个放射线检测传感器被彼此相邻地布置，对于其中一个放射线检测传感器，电流检测单元122的增益被设置为高值以确保放射线检测传感器121的高SN比；对于其中另一个放射线检测传感器，电流检测单元122的增益被设置为低值以防止饱和。从相邻两个放射线检测传感器121接收信号的两个比较单元123的输出分别连接到确定单元127。因此，基于两个比较单元123当中电压值Vout首先超过阈值电压Vth的一个比较单元123的输出来检测放射线辐射开始。此外，当放射线辐射结束时，基于在两个比较单元123当中电压值Vout首先变得小于阈值电压Vth的一个比较单元123的输出来检测放射线辐射结束。该组相邻的放射线检测传感器121被布置在检测单元101中的中心区域，以使得甚至在当执行射线照相时放射线辐射场变窄的情况下也能够进行检测。

图6是示出从分别连接到两个相邻的放射线检测传感器121的电流检测单元122输出的电压值Vout的示例的概念图。在图6中，标号字符VOUT1表示从增益被设置为高值以确保高SN比的电流检测单元122输出的电压值Vout的示例，标号字符VOUT2表示从增益被设置为低值以防止饱和的电流检测单元122输出的电压值Vout的示例。当从增益被设置为高值的电流检测单元122输出的电压值Vout超过阈值电压LV1（P1）时，检测到放射线辐射开始。此外，当从增益被设置为低值的电流检测单元122输出的电压值Vout变为小于阈值电压LV2（P2）时，检测到放射线辐射结束。甚至当从增益被设置为高值的电流检测单元122输出的电压值Vout饱和并且变为饱和电平电压LV2时，也可以基于从增益被设置为低值的电流检测单元122输出的电压值Vout来检测放射线辐射结束。

图7是示出根据射线照相种类的增益设置表的示例的视图。在该实施例中，基于对于实际射线照相所使用的辐射剂量来设置相邻布置的两个放射线检测传感器121连接到的电流检测单元122的增益。在两个放射线检测传感器121当中，放射线检测传感器121之一的增益被设置为以下值：该值足够高以使得甚至当放射线的输入量很小时也能够检测放射线。另一放射线检测传感器121的增益被设置为以下值：该值足够低以使得在放射线的输入量很大的情况下能够在不饱和的情况下检测放射线。例如，在图7所示的示例中，设置相对于彼此而相差大约一额外数位（extra digit）的增益。

比较单元123的阈值电压Vth根据电流检测单元122的增益设置而变化。在接收来自增益被设置为高值的电流检测单元122的输出的比较单元123处，由于在从该电流检测单元122输出的电压值Vout上所叠加的噪声量很大，所以比较单元123的阈值电压Vth被设置为高值。此外，在接收来自增益被设置为低值的电流检测单元122的输出的比较单元123处，由于在从该电流检测单元122输出的电压值Vout上叠加的噪声量很小，所以比较单元123的阈值电压Vth被设置为低值。比较单元123的阈值电压Vth越低，放射线检测单元120在放射线辐射开始之后检测到放射线辐射开始所需的时间能被缩短的程度就越大。

根据该实施例，通过在检测单元中相邻地布置增益设置彼此不同的两个放射线检测传感器121，即使放射线检测传感器121中的任一的检测系统饱和，另一放射线检测传感器121的检测系统也可以检测放射线辐射结束。因此，可以精确地检测放射线辐射开始以及放射线辐射结束。注意，虽然以上描述了其中相邻地布置增益设置彼此不同的两个放射线检测传感器121的示例，但本发明不限于其中一组放射线检测传感器121仅包括两个放射线检测传感器121的配置，也可以采用其中一组包括三个或更多个放射线检测传感器121的配置。在此情况下，放射线检测传感器121的增益设置彼此不同，并且与以上描述类似，可以通过检测任何一个信号SIGA的状态改变来检测放射线辐射开始和放射线辐射结束。

虽然在以上描述中，使用在检测单元101中布置的放射线检测传感器121，但也可以采用这样的配置：通过与用于在检测单元101中获取图像数据所提供的用于射线照相图像的像素分离地提供包括两个相邻放射线检测像素321的一组放射线检测像素321来检测放射线辐射。图8是示出根据第一实施例的放射线检测单元120的另一配置示例的视图。图8中所示的放射线检测单元120包括放射线检测像素321、积分电路322和比较单元323。

放射线检测像素321例如包括使用a-Si制成的MIS传感器。在检测单元101中提供放射线检测像素321的情况下，不对电流检测单元122进行上述增益设置，而是设置放射线检测像素321的灵敏度。通过偏置电压值Vs来设置放射线检测像素321的灵敏度。在使用a-Si制成的传感器中，因为传感器是非晶半导体，所以存在通过悬空键（dangling bond）所产生的大量陷阱能级（trap level），因此，陷阱所导致的电子和空穴的运动取决于半导体内部的电场强度而变得活跃，并且可以通过偏置电压值Vs来改变灵敏度。

当放射线在放射线检测像素321上辐射时，光电荷得以生成并且于在积分电路322的放大器ampX2的反相输入端子与输出端子之间所连接的反馈电容器Cf中累积。注意，基准电压Vref被输入到放大器ampX2的非反相输入端子。与反馈电容器Cf的累积电荷对应的电压值Vout被输入到比较单元323的比较器CMP2，并且与任意阈值电压Vth进行比较。如果电压值Vout超过阈值电压Vth，则比较器CMP2将信号SIGA设置为高电平，并且输出信号SIGA。当放射线检测结束时，在积分电路322的放大器ampX2的反相输入端子与输出端子之间所连接的开关SW1被置于导通状态下，并且放射线检测像素321得以刷新。

此外，在使用图8所示的放射线检测单元120的情况下，相邻两个放射线检测像素321包括灵敏度设置为高值（偏置电压值Vs设置为高值）的像素和灵敏度设置为低值（偏置电压值Vs设置为低值）的像素。因此，作为放射线辐射的结果，即使灵敏度设置为高值的放射线检测像素321饱和，也可由灵敏度设置为低值的放射线检测像素321检测放射线辐射结束。注意，作为设置放射线检测像素321的灵敏度的方法，也可以采用改变各个放射线检测像素321的光接收面积的方法。即，使得灵敏度设置为高值的放射线检测像素321的光接收面积很大，并且使得灵敏度设置为低值的放射线检测像素321的光接收面积很小。

此外，在该实施例中，也可以通过检测在检测单元101的偏置线路Bs中流动的电流来执行放射线辐射检测。在此情况下，两个相邻偏置线路Bs取作一组，上述的电流检测单元122和比较单元123被分别连接到两个相邻的偏置线路Bs。在此情况下确定放射线辐射的方法与以上所描述的方法相同。

第二实施例

接下来，将描述本发明的第二实施例。图9是示出根据第二实施例的放射线成像装置的配置示例的视图。图9中具有与第一实施例相同配置的元件被分配相同的附图标记，并且省略其详细描述。

以下描述第二实施例与第一实施例之间的差别。

根据第二实施例，在检测单元101中布置两组或更多组放射线检测传感器121，其中，每个组包括增益设置彼此不同的两个相邻布置的放射线检测传感器121。至少一组放射线检测传感器121被布置在检测单元101中的中央部分处，以使得即使放射线辐射区域变窄也能够可靠检测放射线辐射。此外，这两组或更多组放射线检测传感器121的增益设置可以相同，或可以彼此不同。

电流检测单元122和比较单元123以图4所示的方式分别连接到放射线检测传感器121。从各个比较单元123的比较器CMP1输出逻辑信号SIGA。每个确定单元127对于来自两个比较器CMP1的信号SIGA进行OR（或）确定，并且将放射线检测信号SIGB发送到放射线确定单元130。来自各个确定单元127的放射线检测信号SIGB被输入到放射线确定单元130。放射线确定单元130基于放射线检测信号SIGB来确定放射线辐射状态，并且通过放射线确定信号SIGC输出确定结果。

放射线确定单元130也可以被配置为在输入来自多个确定单元127的放射线检测信号SIGB当中的任何一个放射线检测信号SIGB时立即输出放射线确定信号SIGC。在此情况下，由于使用在与多个放射线检测传感器121有关的放射线检测信号当中最早检测到的放射线检测信号，因此可以缩短从放射线辐射开始直到放射线检测单元120检测到放射线辐射的时间段。此外，放射线确定单元130也可以被配置为在输入来自多个确定单元127的放射线检测信号SIGB当中的两个或更多个放射线检测信号SIGB之后输出放射线确定信号SIGC。在此情况下，由于使用两个或更多个放射线检测信号，因此可以减少错误检测的出现，并且使得准确的放射线检测成为可能。

此外，也可以采用通过以下操作来检测放射线辐射的开始的配置。图10是示出在根据第二实施例的放射线成像装置处检测放射线辐射的操作的示例的流程图。当成像装置100开始待机操作时，放射线确定单元130确定来自多个确定单元127的放射线检测信号SIGB当中的任何一个放射线检测信号SIGB是否为在指示放射线辐射开始的状态下输入的（S101）。如果结果是确定所有放射线检测信号SIGB不处于指示放射线辐射开始的状态下，则放射线确定单元130将指示未检测到放射线辐射的放射线确定信号SIGC输出到信号处理单元105。结果，成像装置100继续待机操作，并且重复地执行初始化操作（S102）。

反之，在放射线检测信号SIGB中的任一个处于指示放射线辐射开始的状态下的情况下，放射线确定单元130将指示放射线辐射开始的放射线确定信号SIGC输出到信号处理单元105（S103）。在接收到指示放射线辐射开始的放射线确定信号SIGC时，信号处理单元105将用于停止初始化操作的信号发送到控制单元106。结果，成像装置100停止初始化操作（S104）。

接下来，放射线确定单元130确定来自多个确定单元127的放射线检测信号SIGB中的另一个是否为在指示放射线辐射开始的状态下输入的（S105）。如果结果是确定另一个放射线检测信号SIGB是在指示放射线辐射开始的状态下输入的，则信号处理单元105将用于转变为累积操作的信号发送到控制单元106。结果，成像装置100转变为累积操作（S106）。

另一方面，如果放射线检测信号SIGB中的另一个在预定时间段期间并非为在指示放射线辐射开始的状态下输入的，则放射线确定单元130确定错误地检测到放射线辐射开始。随后，放射线确定单元130将用于使得成像装置100继续待机操作的放射线确定信号SIGC输出到信号处理单元105。在接收到该放射线确定信号SIGC时，信号处理单元105将用于转变为待机操作的信号发送到控制单元106。结果，成像装置100转变为待机操作，并且继续初始化操作。

因此，当任何一个放射线检测信号SIGB是在指示放射线辐射开始的状态下输入时，放射线确定单元130输出指示放射线辐射开始的放射线确定信号SIGC，以临时停止成像装置100的初始化操作。此后，如果第二个放射线检测信号SIGB在指示放射线辐射开始的状态下输入到放射线确定单元130，则成像装置100转变为累积操作。如果第二个放射线检测信号SIGB在指示放射线辐射开始的状态下并未输入到放射线确定单元130，则放射线确定单元130确定存在错误检测，并且向成像装置100发送信号，以使得成像装置100继续待机驱动操作（即初始化操作）。由此可以减少错误检测放射线辐射开始的发生，并且还缩小了初始化操作导致的来自转换元件201的信号的外流。

根据第二实施例，通过凭借提供每个组包括增益设置彼此不同的两个相邻放射线检测传感器121的两组或更多组放射线检测传感器121而防止由于检测系统的饱和而导致的检测放射线辐射结束的准确度的恶化，并且还通过图10所示的确定方法，可以实现具有高检测准确度的放射线成像装置。

其它实施例

本发明也可以如下实现：通过经由网络或各种存储介质将用于实现以上实施例的功能的软件（程序）提供给系统或装置、并且使系统或装置的计算机（或中央处理单元（CPU）或微处理单元（MPU））读取并且执行该程序。

应理解，前面实施例旨在仅示出本发明的具体示例，并非旨在限制本发明的技术范围。也就是说，可以在不脱离本发明的技术构思或主要特征的情况下以各种形式来实施本发明。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围将要被赋予最宽泛的解释，从而包括所有这些修改以及等效的结构和功能。

Claims (12)

1.一种放射线成像装置，包括：

检测器，包括：检测部分，在检测部分中以矩阵形状来布置具有将放射线转换为电荷的转换元件的像素；驱动电路，被配置为驱动所述检测部分以从所述像素输出与所述电荷对应的电信号；以及读取电路，被配置为输出所述电信号作为图像数据；

放射线检测单元，被配置为使用在所述检测部分中相邻地布置的两个检测单元来检测放射线辐射状态；以及

控制单元，被配置为根据通过所述放射线检测单元获得的检测结果来控制所述驱动电路和所述读取电路的操作，

其中，在所述放射线检测单元中，将所述检测单元中的一个检测单元的检测能力设置为比所述检测单元中的另一个检测单元的检测能力更低的能力。

2.如权利要求1所述的放射线成像装置，其中：

当所述放射线检测单元检测到放射线辐射开始时，所述控制单元使所述检测器的操作状态从其中所述检测器重复地执行重置所述转换元件的待机状态转变为其中所述检测器在所述转换元件中累积电荷的累积状态，以及

当所述放射线检测单元检测到放射线辐射结束时，所述控制单元使所述检测器的操作状态从所述累积状态转变为其中所述检测器输出与所述转换元件中累积的电荷相对应的电信号的读取状态。

3.如权利要求1所述的放射线成像装置，其中，所述放射线检测单元包括：

两个放射线检测传感器，相邻地布置在所述检测部分中并且分别被配置为把被辐射的放射线转换为电流信号；

两个电流检测单元，被配置为把来自所述两个放射线检测传感器的电流信号转换为相应的电压信号；

两个比较单元被配置为对来自所述两个电流检测单元的电压信号与相应的阈值电压进行比较；以及

确定单元，被配置为根据来自所述两个比较单元的信号来确定放射线辐射状态，

其中，在来自所述两个电流检测单元的电压信号超过所述两个比较单元中的任一个比较单元的阈值电压的情况下，所述确定单元输出指示放射线辐射开始的放射线检测信号；并且在来自所述两个电流检测单元的电压信号变为小于所述两个比较单元中的任一个比较单元的阈值电压的情况下，所述确定单元输出指示放射线辐射结束的放射线检测信号。

4.如权利要求3所述的放射线成像装置，包括：

包括所述两个放射线检测传感器、所述两个电流检测单元、所述两个比较单元以及所述确定单元的多个组；以及

放射线确定单元，被配置为从所述多个确定单元接收放射线检测信号，并且确定放射线辐射状态，

其中，当从所述确定单元输入放射线检测信号中的指示放射线辐射开始的任一个放射线检测信号时，所述放射线确定单元把指示放射线辐射开始的放射线确定信号输出给所述控制单元。

5.如权利要求3所述的放射线成像装置，包括：

包括所述两个放射线检测传感器、所述两个电流检测单元、所述两个比较单元以及所述确定单元的多个组；以及

放射线确定单元，被配置为从所述多个确定单元接收放射线检测信号并且确定放射线辐射状态；

其中，当从所述确定单元输入所述放射线检测信号中的指示放射线辐射开始的两个或更多个放射线检测信号时，所述放射线确定单元将指示放射线辐射开始的放射线确定信号输出给所述控制单元。

6.如权利要求4所述的放射线成像装置，其中，当从所述确定单元输入所述放射线检测信号中的指示放射线辐射结束的任一个放射线检测信号时，所述放射线确定单元将指示放射线辐射结束的放射线确定信号输出给所述控制单元。

7.如权利要求5所述的放射线成像装置，其中，当从所述确定单元输入所述放射线检测信号中的指示放射线辐射结束的任一个放射线检测信号时，所述放射线确定单元将指示放射线辐射结束的放射线确定信号输出给所述控制单元。

8.如权利要求4所述的放射线成像装置，其中，当从所述确定单元输入所述放射线检测信号中的指示放射线辐射结束的两个或更多个放射线检测信号时，所述放射线确定单元把指示放射线辐射结束的放射线确定信号输出给所述控制单元。

9.如权利要求5所述的放射线成像装置，其中，当从所述确定单元输入所述放射线检测信号中的指示放射线辐射结束的两个或更多个放射线检测信号时，所述放射线确定单元把指示放射线辐射结束的放射线确定信号输出给所述控制单元。

10.一种放射线成像系统，包括：

如权利要求1所述的放射线成像装置；以及

放射线生成装置，被配置为辐射放射线。

11.一种放射线成像装置，包括：

检测器，被配置为输出与用于射线照相的放射线相对应的图像信号；以及

放射线检测单元，被配置为使用多个检测单元在所述检测器中的多个位置处检测放射线辐射状态，

其中，在所述放射线检测单元中，将所述检测单元中的一个的检测能力设置为比所述检测单元中的另一个的检测能力更低的能力。

12.一种放射线成像系统，包括：

如权利要求11所述的放射线成像装置；以及

放射线生成装置，被配置为辐射放射线。

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