CN103931171A

CN103931171A - 用于通过自动检测入射辐射而控制光电探测器的方法

Info

Publication number: CN103931171A
Application number: CN201280043527.1A
Authority: CN
Inventors: D·布朗雄; D·库德; B·康迪亚德
Original assignee: Trixell SAS
Current assignee: Trixell SAS
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: WO2013007695A1; US9069087B2; JP2014526178A; EP2732617A1; CN103931171B; JP6165724B2; EP2732617B1; FR2977977B1; FR2977977A1; US20150034833A1; CA2841557A1

Abstract

本发明涉及一种用于控制包括光敏点的阵列的例如数字X射线探测器的光敏器件的方法。所述光敏器件包括列导线、行导线以及光敏点。每个光敏点连接在列导线和行导线中的一条之间，并且包括能够将光子流转换成电荷的光敏元件，以及能够基于由对应的行导线接收的信号的控制而将电荷传输到列导线的晶体管。本发明依赖在关断状态下每个晶体管的漏极和源极之间的交叉耦合的电容的存在。在接收到电子时，所述电容向列导线提供电位的变化。根据本发明的方法包括用于将电位变化与阈值进行比较的步骤（21、22、23、24），以及在比较结果为正的情况下进行光敏点的读取的步骤（25）。

Description

用于通过自动检测入射辐射而控制光电探测器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制例如包括光敏点的阵列的数字X射线探测器的光敏器件的方法。具体而言，本发明涉及一种用于控制在器件的光敏点中累积的电荷的读取的方法。本发明还适用于确定通过光敏器件接收的光子数量。

背景技术

在例如由玻璃制成的绝缘基板上的半导体材料（比如氢化非晶硅）的薄膜沉积技术使得能够生产由对可见光辐射或近可见光辐射敏感的点阵列形成的光敏器件。这些光敏器件被称为固态探测器、半导体探测器或甚至平板探测器。他们可以通过在X辐射和光敏点的阵列之间插入闪烁体而用于由X射线形成放射线图像的情况，从而将X辐射转换为在光敏点的波长带中的光辐射。每个光敏点一般至少包括光敏元件，比如串联的二极管和开关元件，例如场效应晶体管。每个光敏点连接在列导线和行导线之间。在所谓的成像阶段期间，光敏元件曝光于辐射，以至于其转换为电荷。在所谓的读取阶段，读取脉冲通过行导线依次施加到开关元件，以便通过列导线将电荷传输到读取电路。对于医学放射学，已经以与包括X辐射源的基站相结合使用的暗盒（cassettes）的形式生产光敏器件。暗盒可以是可移动的，以便易于放置为接近待获得放射线图像的患者。固态探测器与放射线薄膜相比具有很多优势，尤其是在图像的分析方面。然而，基站和暗盒之间的同步通常是必要的，以便同步采集窗口（也即，在其期间固态探测器能够转换接收的光子的时间间隔）和辐射窗口（也即，在其期间X射线由基站发射的时间间隔）。实际上，在没有同步的情况下，辐射窗口可以在采集窗口之前开始或在采集窗口之后结束。因此，使患者不必要经受大量的X射线。此外，在读取阶段期间，光敏点曝光于辐射降低了放射线图像的质量。因此，同步使得能够检查所有的辐射窗口都包括在采集窗口中，于是由基站发射的所有X辐射能够通过可移动暗盒进行处理。因此，同步需要在基站和暗盒之间存在链接装置。目前，基站最初设置为操作不包括此类链接装置的放射线薄膜暗盒。因而，利用包括固态探测器的暗盒对放射线薄膜暗盒的替换需要对基站的结构性变化。这些结构性变化导致放射线系统的复杂性增加并且增加了安装费用。此外，链接装置显示出缺点。具体而言，有线链接装置限制了可移动暗盒的移动性。无线链接允许更好的移动性，但一般不允许用于同步。基于IEEE802.11标准的无线链接的情况尤其是这样。此外，在医学领域中的电磁兼容性约束需要非常低的发射功率。于是无线链接的可靠性出现了问题。

发明内容

本发明的一个目的尤其是通过允许光敏器件处理接收到的所有辐射而不需要与辐射源的链接装置而弥补全部或部分的上述缺点。本发明尤其可以检测在所述光敏器件上光子的到达而不需要任何额外的传感器，并且不进行读取阶段，也即不施加读取脉冲到光敏元件的开关元件。为此，本发明的主题为一种用于控制光敏器件的方法，所述光敏器件包括列导线、行导线以及光敏点，每个光敏点链接在所述列导线和其中一条所述行导线之间，并且包括适合于将光子流转换成电荷的光敏元件，以及由对应的行导线控制的晶体管，所述晶体管在采集阶段期间（在其期间光子流被转换成电荷）被控制在关断状态，并且在读取阶段期间依次被控制在开启状态，从而将电荷逐行转移到所述列导线。在关断状态下，每个晶体管在对应的光敏元件和列导线之间引入杂散耦合电容。所述方法的特征在于其包括以下的步骤：当所述晶体管被控制在关断状态时，在一个时刻确定在所述列导线上的电位。

根据第一特定实施方案，所述方法包括如下额外的步骤：

·当所述晶体管被控制在关断状态时，在第二时刻确定在所述列导线上的电位，

·确定所述列导线上的电位在第一时刻和第二时刻之间的差，

·将电位差与预先确定的阈值进行比较，

·如果所述电位差大于所述预先确定的阈值，则依次控制所述晶体管，以便将每个光敏点的电荷单个转移到所述列导线。

该特定实施方案可以检测两个时刻之间的电位的趋势，并且在发生明显的变化时开始读取电荷。

根据第二特定实施方案，所述光敏器件包括n_c列导线，每个光敏点链接在其中一条所述列导线和其中一条行导线之间，以便形成光敏点的阵列，当所述晶体管被控制在关断状态时，在第一时间间隔中连续n_l次确定在每条所述列导线上的电位，所述电位形成对于每条列导线的第一系列电位。

所述方法还包括以下步骤：

·当所述晶体管被控制在关断状态时，在第二时间间隔中连续n_l次确定在每条所述列导线上的电位，所述电位形成对于每条列导线的第二系列电位，

·关于每条列导线以及关于在系列电位中的每个事件（occurrence），确定第一系列的电位和对应的第二系列的电位之间的电位差，电位差形成n_c列乘n_l行的像素的测试图像，

·测试光敏点的曝光，所述步骤包括如下连续的子步骤：

-将所述测试图像细分为m列乘n_l行的像素的块，

-对于每个块，确定电位差的平均值，

-将每个平均值与预先确定的阈值进行比较，所述预先确定的阈值为所述块的尺寸m的函数，

·如果没有平均值大于所述预先确定的阈值，则使用大于先前的尺寸m的块尺寸m来重复测试步骤，

·如果至少一个平均值大于所述预先确定的阈值，则依次控制所述晶体管，以便将每个光敏点的电荷单个转移到对应的列导线。

不管曝光区域的宽度如何，该特定实施方案都可以优化光敏器件的曝光的检测。

本发明尤其具有这样的优点：其可以替换在放射线系统中任何类型的可移动暗盒，而不需要任何结构修改。

附图说明

通过阅读根据所附附图所给出的下面的描述，将更好地理解本发明，并且其他优点将变得清楚，其中：

-图1显示了根据本发明的控制方法可以应用于其中的示例性光敏器件；

-图2显示了根据本发明的控制方法的主要步骤；

-图3显示了根据本发明的第一特定实施方案的控制方法的步骤，其中，只要电位不具有显著变化，则周期性地读取电位；

-图4显示了根据本发明的第一特定实施方案的控制方法的步骤的时序的实例；

-图5显示了根据本发明的第二特定实施方案的控制方法的步骤，其中在数条列导线上数次读取电位；

-图6显示了通过根据本发明的第二特定实施方案的控制方法获得的测试图像的实例，所述图像被划分成块；

-图7示出了根据本发明的第二特定实施方案的锥形检测的原理；

-图8以图形方式显示了对应于图1的光敏器件的未曝光区域的块的平均值的发生概率的实例；

-图9以图形方式显示了对应于光敏器件的曝光区域的块的平均值的发生概率的实例；

-图10以图形方式显示了作为块的平均值的函数的未检测率的实例；

-图11以图形方式显示了利用给定的未检测率可以检测到的块尺寸和该块的最小平均值之间的关系；

-图12以图形方式显示了对于在光敏器件的给定表面上的曝光，块尺寸和该块的平均值之间的关系；

-图13将图11和图12的曲线图集合在同一个曲线图中；

-图14示出了块尺寸的变化对光敏器件的曝光检测的影响。

具体实施方式

图1显示了可以将根据本发明的控制方法应用于其中的光敏器件10的实例。光敏器件10包括光敏点的阵列11、行控制电路12以及电荷读取电路131、132和133的组13。在图1的实例中，阵列11由光敏点的三个行L1至L3乘三个列C1至C3形成，分别标记为P1至P9，且通用标记为P_p。这样的阵列显然可以由更多数目的光敏点形成，可能高达几百万个点。此外，光敏点也可以沿着单列设置，以便形成检测线性阵列。每个光敏点P_p包括光敏二极管D_p和场效应晶体管（FET）T。光敏二极管可以由能够将光辐射转换成电荷的任何光敏元件（例如光电晶体管）代替。此外，闪烁体可以位于X辐射源和阵列11之间以便产生X射线图像。晶体管T例如为薄膜晶体管，更众所周知的术语为“薄膜晶体管（TFT）”。光敏器件10还包括行导线X₁至X₃，行导线X₁至X₃将行控制电路12的输出121至123分别链接到第一行L₁的光敏点P₁至P₃的晶体管T的栅极，第二行L₂的光敏点P₄至P₆的晶体管T的栅极，以及第三行L₃的光敏点P₇至P₉的晶体管T的栅极。光敏器件10还包括列导线Y₁至Y₃。列导线Y₁将第一列C₁的光敏点P₁、P₄以及P₇的晶体管T的漏极链接到电荷读取电路131。列导线Y₂将第二列C₂的光敏点P₂、P₅以及P₈的晶体管T的漏极链接到电荷读取电路132。列导线Y₃将第三列C₃的光敏点P₃、P₆以及P₉的晶体管T的漏极链接到电荷读取电路133。在每个光敏点P_p中，晶体管T的源极连接到光敏二极管D_p的阴极。所有的光电二极管的阳极D_p链接到行控制电路12的输出124。输出124提供相对于光敏器件10的参考电位为负的偏置电压V_极性。例如，电压V_极性大约为-7V。

图1的光敏器件10以下列方式操作。在图像的采集阶段中，阵列11曝光于光子流。光子在每个光敏点P_p处通过光电二极管D_p转换成电荷。电荷的数量与由光电二极管D_p接收的光子的数量成比例。晶体管处于关断状态，从而在光电二极管D_p和晶体管T之间的连接点处的每个光敏点P_p中积累电荷。其结果为该连接点（被称为“浮点”）的电位降低。然后，必须读取每个光敏点中积累的电荷，以便能够在通过阵列11接收的二维的光子流中恢复图像。逐行执行光敏点P_p的电荷读取，同时对同一行的所有光敏点执行光敏点P_p的电荷读取。为此，在读取阶段，行控制电路12将读取脉冲施加到每条编址的行导线X₁-X₃，该读取脉冲将编址的行的晶体管T转换为打开状态。然后，编址的行的浮点回复到其偏置电位，这导致与在对应的浮点处积累的电荷量成比例的电流在每条列导线Y₁至Y₃中流通。电荷读取电路131至133应用这些电流，以便确定由编址的行的每个光敏点P_p接收的光子的数量。

本发明依靠晶体管的固有特性，也即杂散耦合电容的存在，杂散耦合电容在关断状态下自然存在于场效应晶体管的漏极和源极之间，同样地在双极型晶体管的集电极和发射极之间。该杂散耦合电容相对较弱，例如大约10毫微微法拉（10^-15法拉），但是尽管如此也足以产生列导线的电位变化。“电容耦合效应”应该理解为意味着连接到列导线Y₁-Y₃的每个光敏点P_p的浮点的电位的变化导致该列导线Y₁-Y₃的电位成比例的变化。因此，列导线Y₁-Y₃的电位的变化与连接到该列导线Y₁-Y₃的所有光敏点P_p的浮点的电位变化之和成比例。在图1中，每个晶体管T的杂散耦合电容由电容C来表示，电容C的第一电极连接到考虑的光敏点P_p的浮点（在光电二极管D_p和相关联的晶体管T之间的连接点），并且电容C的第二电极连接到光敏点P_p所链接的列导线Y₁-Y₃。应当指出，该杂散耦合电容可以通过并联连接的电容（也即连接在每个晶体管T的漏极和源极之间的电容）的存在而加强。

图2显示了为本发明的主题的控制方法的可能步骤。例如，这种方法应用于图1的光敏器件10。在第一步骤21中，执行第一测试：在第一时刻t_n-1确定列导线Y₁至Y₃中的一条的电位V_n-1。在第二步骤22中，执行第二测试：在第二时刻t_n确定相同的列导线Y₁-Y₃的电位V_n。测试，也即列导线Y₁-Y₃的电位的确定，通过与有关的列导线Y₁-Y₃相关联电荷读取电路131-133来执行。读取存在于列导线上的电荷并且转换为表示列导线的电位的数字值。在第三步骤23中，确定在时刻t_n和t_n-1之间列导线Y₁-Y₃的电位差ΔV（V_n-V_n-1）。在第四步骤24中，将该电位差ΔV与预先确定的阈值S进行比较。根据该比较的结果，读取步骤25开始或不开始。具体而言，如果电位差ΔV大于阈值S，则执行读取阶段，通过对行导线X₁至X₃中的每一条施加读取脉冲而连续读取光敏点P_p的行L₁至L₃。阈值S的确定是两个相互冲突的需求之间权衡的结果。根据第一需求，阈值S不能太弱，从而避免即使阵列11尚未曝光于光子流也执行读取阶段。实际上，即使没有曝光，也可以借助由不同的电子元件引入的噪声的来观察到列导线Y₁-Y₃的电位差，特别是在确定电位时由读取电路131-133引入的噪声。相反，阈值S不能过高，从而避免错过图像的采集阶段。

图3表示了本发明的特定实施方案，其可以长期检查在光敏器件10的阵列11上光子的到达。光敏器件10处于待机模式，也即以固定的时间间隔执行测试。例如，每个时间间隔的持续时间T_v为大约几毫秒或几十毫秒。该持续时间T_v可以以小于最小曝光时间的方式设定，也即光敏器件10在其间很可能曝光于光子流的最小时间。例如，在采集阶段期间，当电荷读取电路导致电位在电荷读取电路所连接的列导线上缓慢漂移时，这样的条件是必要的。然后，需要比较在光敏器件10未曝光于光子流的时刻和在光敏器件10实际上曝光于光子流的时刻之间在列导线上电位。在步骤23中确定的电位差ΔV为在最后的测试期间在时刻t_n确定的列导线Y₁-Y₃的电位V_n和在倒数第二次测试中在时刻t_n-1确定的电位V_n-1之间的差。在图3中，通过包括步骤22、23和24的循环以及关闭循环的额外步骤31来执行重复的测试。如果电位差ΔV不大于阈值S，则在完成步骤24时执行步骤31。在该步骤31中，电位V_n变为电位V_n-1。在完成步骤31时，执行新的测试步骤22，在其中确定新的电位Vn。因此，该电位V_n可以在步骤23中与在先前的步骤22中确定的新电位V_n-1进行比较。

图4通过两个时序图表示了控制方法的不同步骤的时序。第一时序图41表示光敏器件10的操作。第二时序图42表示光子源或X射线源的操作。光敏器件10在时刻t_n-2和t_w之间处于待机模式411。在该待机模式411期间，在不同的时刻t_n-2、t_n-1和t_n执行测试412。持续时间T_v分隔连续的测试。在每个测试412之后，确定最后两次测试之间电位差ΔV并且与阈值S进行比较。在该情况下，在时刻t_n-1之后，电位差ΔV不足以触发读取阶段。于是在时刻t_n执行新的测试。在先于时刻t_n的时刻t_x处，开始由源朝向光敏器件10发射光子流或X射线流。发射时间标记为d_x。因此，在测试412之后的步骤24中，在时刻t_n，确定电位差ΔV大于阈值S。因而，必须触发读取步骤25。首先，从时刻t_w开始执行等待步骤412。该时刻t_w具有在时刻t_n之后的持续时间d_c，持续时间d_c为步骤23和24的处理时间。等待步骤413执行了持续时间d_w，直到时刻t_r。这使得能够检查在读取阶段的时刻光子或X射线的发射终止。实际上，在光敏点的曝光期间，光敏点的读取会产生非常降质的图像。此外，在X成像的情况下，仅有部分的由患者接受的X辐射将被使用。因此，持续时间d_w必须大于最大曝光时间，也即在其间光敏器件10很可能曝光于光子流的最大持续时间。在完成等待步骤413时，可以执行读取步骤25。

为了降低由光敏器件10的组件引入的电子噪声的影响，可以以不同的方式对根据本发明的方法进行优化。在第一变型中，考虑数个-甚至全部-列导线Y₁-Y₃的电位差，而不是仅仅其中的一条。为此，可以对每条列导线Y₁至Y₃执行步骤21至23。例如，步骤24可以包括将所有列导线Y₁至Y₃上的电位差的和与整体阈值进行比较。步骤24还可以包括单独比较列导线的电位差与阈值，仅当结果为正的比较的数量（也即大于阈值的电位差的数量）大于给出的数量时，才执行读取阶段。有关的列导线可以是相邻的或不相邻的。在降低电子噪声的影响的第二变型中，对同一个测试，连续多次确定列导线或列导线Y₁-Y₃的电位。然后，对相关的每条列导线Y₁-Y₃确定电位的平均值。然后，在步骤23中确定的电位差ΔV为在最后的测试中在时刻t_n确定的电位V_n的平均值和在倒数第二次测试中在时刻t_n-1确定的电位V_n-1的平均值之间的差。

根据本发明的控制方法能够使包括光敏点的阵列的光敏器件自主地，独立于光子源或X射线源地同步。在医学成像领域中，光敏器件可以结合在可移动的暗盒中，使替换任何光敏器件都成为可能，尤其是放射线薄膜暗盒或包括与X辐射源同步的装置的暗盒，而无需修改系统的接口。此外，该控制方法不需要额外的硬件组件到光敏器件或到光子源或X射线源中。不同于在其中具有电离室的器件放置在光敏器件的输入平面中的解决方案，根据本发明的控制方法不会降低到达阵列上的信号的质量。

图5显示了根据本发明的控制方法的特定实施方案。该实施方案应用于包括若干列导线的光敏器件。其一方面依赖于考虑所有列导线上的电位，而另一方面依赖于对同一个测试重复确定这些电位。在本说明书的其余部分中，将考虑包括n_c条列导线的光敏器件，也即具有n_c列的光敏点P_p的光敏器件。

在第一步骤51中，在n_c条列导线中的每一条上连续n_l次确定电位。在采集阶段期间，在第一时间间隔中确定这些n_l x n_c个电位，也即在将光敏器件的晶体管T控制在关断状态的时间间隔中确定这些n_l x n_c个电位。对于每条列导线，这些电位形成第一系列电位。它们表示为V_1,i,j，其中1指定第一系列电位，i为在1和n_l之间的整数并指定在第一系列中的事件，并且j为在1和n_c之间的整数并指定为其中一条列导线。

在第二步骤52中，在n_c条列导线中的每一条上再次连续n_l次确定电位。仍在采集阶段期间，在第二时间间隔中确定这些n_l x n_c个电位。对于每条列导线，它们形成第二系列电位。第一和第二系列电位分别表示为V_1,i,j和V_2,i,j，其中i为在1和n_l之间的整数并指定在相关的系列中的事件，并且j为在1和n_c之间的整数并指定其中一条列导线。

在第三步骤53中，确定在第一系列的电位V_1,i,j和对应的第二系列的电位V2_,i,j之间的电位差ΔV_i,j。关于每条列导线j并且关于在系列电位中的每个事件i确定电位差。具体而言，对于每条列导线，在第一系列的第一电位V_1,1,j和第二系列的第一电位V_2,1,j之间，在第一系列的第二电位V_1,2,j和第二系列的第二电位V_2,2,j之间，以此类推，对于两个系列的电位的所有事件i，确定差ΔV_1,j。所有这些电位差可以以n_c列乘n_l行的像素的测试图像的形式进行表示，测试图像的每行对应于在系列电位中的事件i，列对应于光敏器件的列导线j。测试图像的每个像素的值等于对相关的事件i和列导线j的电位差ΔV_i,j。

在第四步骤54中，测试光敏点的曝光。该步骤54包括以下子步骤。在第一子步骤541中，用预先确定的整数值初始化变量m。光敏器件通常包括等于二的幂的若干列。然后，变量m通过关系m=n_c/2ⁿ而方便地进行设定，此处n为大于或等于1的整数。下面讨论整数n的值。在第二子步骤542中，测试图像被细分为n_l行乘m列的像素的块。因此，变量m限定了块的尺寸。图6显示了示例性测试图像61，其被细分为标记为611至617的七个块。在第三子步骤543中，对每个块确定电位差ΔV_i,j的平均值MΔV_j。在第四子步骤544中，将每个平均值MΔV_j与预先确定的阈值S_m进行比较。该阈值S_m作为尺寸m的函数来确定。如果没有平均值MΔV_j大于阈值S_m，则用大于先前考虑的尺寸m的尺寸m来重复步骤54。通过执行子步骤545而不是初始化尺寸m的子步骤541来表示尺寸m的增加。当通过关系m=n_c/2ⁿ来设定尺寸m时，可以通过减小整数n的值（例如，减小一个单元）而增加块的尺寸m。因此，能够提及锥形检测，块的尺寸m在每个子步骤545上翻倍。图7示出了锥形检测的原理。这种检测的优点在于，通过平均先前水平的两个块，可以获得给定水平的每个块的平均值MΔV_j。在子步骤544中，如果至少一个平均值MΔV_j大于阈值S_m，则触发读取步骤55。如前，该步骤55包括通过施加读取脉冲到行导线中的每一条而依次读取光敏点P_p的不同的行。

本说明书的其余部分示出了尺寸m对误警报率和未检测率的影响。“误警报”应理解为指的是这样的事实，虽然光敏器件未曝光，但是触发了读取步骤55。“未检测”应理解为指的是这样的事实，虽然光敏器件已曝光，但是未触发读取步骤55。考虑到测试图像的每个像素（也即光敏器件的每一列）受到标准偏差s的电子噪声，例如等于8.2lsb，此处lsb为“最低有效位”的缩写，1lsb为能够在列导线上离散化的最小的电压变化。统计学上，在测试图像中像素的噪声遵循方差2.s²的正态分布规律。对于对应于光敏器件的未曝光区域的块，块的像素的平均值遵循零均值和方差2.s²/（n_l.m）的正态分布规律。图8通过曲线图示出了对应于未曝光区域的块的平均值MΔV_j的事件概率的实例。在该实例中，认为电子噪声的标准偏差等于8.2lsb，尺寸m等于50并且行数n_l等于3。因此，对应于未曝光区域的尺寸3x50的块具有平均值MΔV_j等于4几率为10000分之一。从该曲线图中，可以确定作为想要的误警报率的函数的检测阈值S_m。通过实例来考虑以下假设。每100毫秒（ms）进行一次测试，也即系列电位V_i,j的确定。目标为获得在十年的操作中的单个误警报。在这些十年中，测试的数量等于（10x365x24x60x60x10=）3.2x10⁹。因此，误警报率必须等于3.2x10^-10。曲线图可以确定检测阈值S_m等于6.4。因此，平均值MΔV_j大于6.4的块被认为对应于具有等于3.2x10^-10的误警报率的曝光区域。

现在考虑对应于光敏器件的曝光区域的块。该块受到与对应于未曝光区域的块相同的统计规律，但具有取决于接收到的光子流的统计平均值m_b。图9通过曲线图示出了对应于具有等于检测阈值S_m的统计平均值m_b的曝光区域的块的平均值MΔV_j的事件概率的实例。如图9所示，平均值MΔV_j小于检测阈值S_m与平均值MΔV_j大于该阈值存在同样多的几率。

图10通过曲线图显示了作为块的平均值m_b的函数的未检测率的实例。对于产生等于8lsb的平均m_b的曝光，曲线图可以确定检测的概率等于95%。这意味着，在测试的具有平均值为8lsb的100个块上，五个块将不会被检测到。这样的未检测率并不总是可接受的，尤其是在患者经受X辐射的情况下。通过实例来考虑以下假设。每20分钟发生一次曝光。块的尺寸m等于50，并且列导线的数量n_c等于2880。仍然认为电子噪声的标准偏差s等于8.2lsb。目标是每十年仅漏掉一次曝光。因此想要的未检测率为（1/（10x365x24x60x（1/20）x（2880/50）=）6.6x10^-8。例如，对应的块的平均值MΔV_j等于11.5lsb。总而言之，平均值MΔV_j等于11.5lsb的块被认为对应于具有等于6.6x10^-8的未检测率的曝光区域。因此，光敏器件必须至少曝光于流，使得对于被认为已曝光于辐射的具有等于6.6x10^-8的未检测率的光敏器件，块的平均值MΔV_j等于11.5lsb。可检测的最小平均值标记为M_d。可检测的最小平均值M_d为块的尺寸m的函数。

图11通过曲线图示出了块的尺寸m和可检测的最小平均值M_d之间的关系。该曲线图显示出，块变得越宽，则可检测的最小平均值M_d变得越低。

此外，光敏器件不必要曝光其阵列的所有表面。因此，对于给定的曝光，仅有一些列导线能够链接到已接收辐射的光敏点。因而，块的尺寸m也必须考虑阵列的曝光区域。作为实例，考虑在100x100光敏点的表面上的曝光。为了简单起见，块仍被认为集中在该表面上。图12通过曲线图示出了块的尺寸m和对应于这样的曝光的块的平均值MΔV_j之间的关系。如果集中在曝光区域的块的尺寸m小于或等于曝光表面的宽度，则该块的平均值MΔV_j保持不变。另一方面，如果块的尺寸m变得大于曝光表面的宽度，则块的平均值MΔV_j减小。

图13在单个曲线图中结合了图11和图12的两个曲线图。第一曲线131表示可检测的最小平均值M_d。第二曲线132表示平均值MΔV_j。曲线131和132显示出，对于在具有等于17lsb的近似平均值m_b的100列宽度上的曝光，当且仅当块的尺寸m在25和450之间时，集中在曝光表面上的块被检测为对应于具有6.6x10^-8的未检测率的曝光区域。此外，最佳检测出现在尺寸m等于曝光的宽度的情况。然而，该曝光宽度通常不是已知的。当前，在一些成像领域中，曝光表面在不同的曝光之间可以具有极大的变化。因此，单个尺寸m不能够使光敏器件检测任意宽度的曝光。因而，光敏点的曝光的测试步骤54能够使光敏器件的块尺寸m适应于曝光的实际宽度。

图14示出了块尺寸m的变化对曝光检测的影响。图14通过曲线图显示了作为对于不同块尺寸m的曝光区域的宽度L的函数的可检测的最小平均值M_d。第一曲线141表示对于尺寸m等于30的可检测的最小平均值M_d。第二曲线142表示对于尺寸m等于100的可检测的最小平均值M_d。第三曲线143表示对于尺寸m等于500的可检测的最小平均值M_d。最后，第四曲线144表示对于尺寸m依次采用值32、64、128、256、512以及1024的可检测的最小平均值M_d。曲线141至144显示出，块的尺寸m的变化使得最佳检测能够与曝光区域的宽度无关。

可以以相似的方式应用光敏点的阵列的晶体管的杂散耦合电容，以便测量由光敏器件接收的光子量或X射线量。实际上，浮点的电位的变化，以及因此列导线电位的变化与接收的光子量或X射线量成比例。通过在采集阶段期间执行大量测试来确定在列导线上的电位，能够从中推断出接收的光子量或X射线量。该辐射量化函数尤其可以用于随动控制光子流或X射线流的发射功率，或用于在一旦已接收到想要的光子量或X射线量时中断发射。

Claims

1.一种用于控制光敏器件（10）的方法，所述光敏器件（10）包括列导线（Y₁-Y₃）、行导线（X₁-X₃）以及光敏点（P_p），每个光敏点（P_p）链接在所述列导线（Y₁-Y₃）和所述行导线（X₁-X₃）中的一条之间，并且包括适用于将光子流转换成电荷的光敏元件（D_p），以及由对应的行导线（X₁-X₃）控制的晶体管（T），所述晶体管（T）在采集阶段期间被控制在关断状态，在所述采集阶段期间光子流被转换成电荷，并且所述晶体管（T）在读取阶段期间依次被控制在开启状态，从而将电荷逐行转移到所述列导线（Y₁-Y₃），在关断状态下，每个晶体管（T）在对应的光敏元件（P_p）和列导线（Y₁-Y₃）之间引入杂散耦合电容（C），所述方法的特征在于，所述方法包括步骤（21、22），所述步骤（21、22）包括当所述晶体管（T）被控制在关断状态时，在时刻（t_n-2、t_n-1、t_n）确定在所述列导线（Y₁-Y₃）上的电位。

2.根据权利要求1所述的方法，包括如下额外的步骤：

·当所述晶体管（T）被控制在关断状态时，在第二时刻（t_n）确定在所述列导线（Y₁-Y₃）上的电位（22），

·确定在第一时刻和第二时刻之间在所述列导线（Y₁-Y₃）上的电位的差（23），

·将电位差与预先确定的阈值进行比较（24），

·如果所述电位差大于所述预先确定的阈值，则依次控制所述晶体管（T），以便将每个光敏点（P_p）的电荷单个转移到所述列导线（Y₁-Y₃）（25）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述步骤（21、22）包括周期性地重复确定所述列导线（Y₁-Y₃）上的电位直到最后两个确定时刻之间的电位差不大于所述预先确定的阈值，然后执行控制所述晶体管（T）的步骤（25）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在两次连续的列导线上的电位确定之间的周期的持续时间（T_v）小于最小持续时间（d_x），在所述最小持续时间期间所述光敏器件（10）很可能曝光于光子流。

5.根据权利要求2至4中的一项所述的方法，其中以避免在光敏元件（P_p）没有曝光于光子流的情况下执行控制所述晶体管（T）的步骤（25）的方式，并且以避免在所述光敏元件（P_p）有效曝光之后，未执行控制所述晶体管（T）的步骤（25）的方式来确定所述阈值。

6.根据权利要求2至5中的一项所述的方法，其中对于确定电位的同一步骤（21、22），连续多次确定在所述列导线（Y₁-Y₃）上的电位，在确定其与其他电位的差之前，平均不同的电位，从而降低与电位的确定相关联的噪声。

7.根据权利要求2至6中的一项所述的方法，其中所述光敏器件（10）包括若干列导线（Y₁-Y₃），每个光敏点（P_p）链接在所述列导线（Y₁-Y₃）中的一条和行导线（X₁-X₃）中的一条之间，以便形成光敏点（P_p）的阵列（11），在每个对应的步骤（21、22）中确定在若干列导线（Y₁-Y₃）上的电位，对于所述列导线（Y₁-Y₃）中的每一条执行确定电位差的步骤（23），并且将所述电位差与所述预先确定的阈值进行比较的步骤（24）考虑所有的电位差。

8.根据权利要求7所述的方法，其中比较电位差的所述步骤（24）包括将每个电位差与所述预先确定的阈值进行单独比较，仅当结果为正的比较的数量大于预先确定的数量时，执行控制所述晶体管（T）的步骤（25）。

9.根据权利要求2至8中的一项所述的方法，其中等待步骤（413）先于控制所述晶体管（T）的步骤（25），所述等待步骤（413）的持续时间大于最大持续时间（d_x），在所述最大持续时间期间所述光敏器件（10）很可能曝光于光子流。

10.根据权利要求1所述的方法，包括如下额外的步骤：

·确定作为电位差的函数的由所述光敏器件（10）接收的光子量。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述光敏器件（10）包括n_c个列导线（Y₁-Y₃），每个光敏点（P_p）链接在所述列导线（Y₁-Y₃）中的一条和行导线（X₁-X₃）中的一条之间，以便形成光敏点（P_p）的阵列（11），当所述晶体管（T）被控制在关断状态时，在第一时间间隔中连续n_l次确定在所述列导线（Y₁-Y₃）中的每一条上的电位，所述电位形成对于每条列导线的第一系列的电位，

所述方法包括如下额外的步骤：

·当所述晶体管（T）被控制在关断状态时，在第二时间间隔中连续n_l次确定在所述列导线（Y₁-Y₃）中的每一条上的电位，所述电位形成对于每条列导线的第二系列的电位（52），

·关于每条列导线并且关于在系列电位中的每个事件，确定第一系列的电位和对应的第二系列的电位之间的电位差，所述电位差形成n_c列乘n_l行的像素的测试图像（53），

·测试光敏点的曝光（54），所述步骤包括如下连续的子步骤：

-将所述测试图像细分为m列乘n_l行的像素的块（611-617）（542），

-对于每个块（611-617），确定电位差的平均值（543），

-将每个平均值与预先确定的阈值进行比较，所述预先确定的阈值为所述块的尺寸m的函数（544），

·如果没有平均值大于所述预先确定的阈值，则用大于先前的尺寸m的块尺寸m来重复测试步骤（54），

·如果至少一个平均值大于所述预先确定的阈值，则依次控制所述晶体管（T），以便将每个光敏点（P_p）的电荷单个转移到对应的列导线（Y₁-Y₃）（55）。

12.根据权利要求11所述的方法，其中以将所述测试图像第一时间细分为2ⁿ个块的方式来确定所述块（611-617）的尺寸m，其中n为大于或等于1的整数，通过将n的值减小一个单元而在测试步骤的每次重复上增加所述块的尺寸m。