CN106572822A - 辐射检测器以及使用辐射检测器的射线照相方法 - Google Patents

辐射检测器以及使用辐射检测器的射线照相方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种辐射检测器，辐射检测器包含：辐射检测单元；栅极模块，其控制栅极线；读出模块，其读出存储于通过数据线和栅极线确定的曝光检测像素中的电荷；自动曝光检测单元，其确定辐射检测单元是否暴露于辐射。

Description

辐射检测器以及使用辐射检测器的射线照相方法
技术领域
本发明涉及一种辐射检测器以及一种使用辐射检测器的射线照相方法，且具体来说，涉及一种辐射检测器以及一种使用具有自动曝光检测(AED)功能的辐射检测器的射线照相方法。
背景技术
通常，射线照相装置配置有用于对个体照射辐射的辐射产生器(RadiationGenerator)以及用于检测穿过个体的辐射的辐射检测器(Radiation Detector)。
射线照相装置的辐射检测器依序执行以下操作。首先，通过线路单元执行复位(Reset)操作以排空累积在辐射检测单元上的暗电流。接下来，执行曝光操作以吸收从辐射产生器照射的辐射。随后，执行读出(Readout)操作以读出通过辐射检测器中的辐射照射产生的电荷
此时，当在复位操作期间从辐射产生器接收曝光请求信号时，辐射检测器跨越整个区域完成进行中的复位操作。此后，通过传输用于指示完成曝光准备的曝光准备信号来执行曝光操作。
如此，用于在辐射产生器与辐射检测器之间交握(handshaking)状态信号的触发方法称为有源线路触发(Active Line Trigger)方法。
当使用有源线路触发方法的辐射产生器时，由于辐射检测器可以在曝光请求信号的接收时间与曝光准备信号的传输时间之间的时间段期间完成复位操作，因此可以获得具有良好质量的电荷量数据。然而，在有源线路触发方法的情况下，不利的是需要将单独装置添加到现有辐射检测器并且辐射检测器的配置比较复杂。
此外，还存在用于仅将曝光请求信号发送到辐射检测器以及照射辐射的无源线路触发(Passive Line Trigger)方法，以及用于不将曝光请求信号发送到辐射检测器以及照射辐射的非线路触发(Non-Line Trigger)方法。当使用这些方法的辐射产生器时，由于在辐射检测器中需要花时间从复位操作转换到曝光操作，因此损耗所照射辐射的一部分且因此无法获得具有良好质量的电荷量数据。
另外，为了减少辐射的损耗量，存在以下情况：在未在辐射检测器中完成部分区域中的线路的复位操作的状态下执行曝光操作。在这种情况下，可能在通过输出所获得的电荷量数据而生成的射线照相图像中出现线路单元的降级。
因此，为了解决此种限制，提出一种能够通过最小化照射辐射的接口环境中的辐射损耗而获得具有良好质量的电荷量数据的方法。此种方法是用于检测从辐射产生器照射的辐射以产生用于自主地通知辐射照射的自动曝光请求信号的异步方法，所述方法仍具有限制。
[专利文献1]韩国专利第10-0394461号
发明内容
发明欲解决的课题
本发明提供一种辐射检测器以及一种能够在不具有用于自动曝光检测的单独复杂装置的情况下执行自动曝光检测(AED)功能的使用所述辐射检测器的射线照相方法。
解决课题的手段
根据本发明的实施例，辐射检测器包含：辐射检测单元，其包含以矩阵型阵列化并且连接到彼此相交的多条栅极线和多条数据线的多个像素，并且将与辐射的照射剂量成比例产生的电荷存储于多个像素中；栅极模块，其选择多条栅极线中的至少一条并且控制选定栅极线；读出模块，其选择多条数据线中的至少一条并且读出存储于由选定数据线和选定栅极线确定的至少一个曝光检测像素中的电荷；以及自动曝光检测单元，其通过使用由读出模块从曝光检测像素读出的电荷量来确定辐射检测单元是否暴露于辐射。
自动曝光检测单元可以包含：参考设定单元，其通过使用在辐射检测单元未暴露于辐射时读出模块已从曝光检测像素读出的电荷量来设定参考电荷量值；比较确定单元，其将参考电荷量值与从曝光检测像素读出的电荷量相比较以确定辐射检测单元是否暴露于辐射；以及信号产生单元，其根据辐射检测单元是否暴露于辐射而产生选择性控制信号。
当从曝光检测像素读出的电荷量等于或大于参考电荷量值时，比较确定单元可以确定辐射检测单元暴露于辐射，并且当确定辐射检测单元暴露于辐射时，信号产生单元可以产生用于扫描多个像素以读出图像输出电荷的扫描请求信号。
当从曝光检测像素读出的电荷量小于参考电荷量值时，比较确定单元可以确定辐射检测单元未暴露于辐射，并且当确定辐射检测单元未暴露于辐射时，信号产生单元可以产生用于清除存储于辐射检测单元的多个像素中的电荷的复位请求信号。
辐射检测器可以进一步包含接收控制信号以及控制栅极模块和读出模块的控制单元。
栅极模块可以包含允许依序选择多条栅极线的线移位单元，并且在从曝光检测像素读出电荷之后，可以初始化线移位单元以允许重新选择选定栅极线。
根据本发明的另一个实施例，射线照相方法使用包含辐射检测单元的辐射检测器，所述辐射检测单元包含以矩阵型阵列化并且连接到彼此相交的多条栅极线和多条数据线的多个像素，并且将与辐射的照射剂量成比例产生的电荷存储于多个像素中。射线照相方法包含：(a)选择多条栅极线中的至少一条；(b)选择多条数据线中的至少一条；(c)在辐射检测单元未暴露于辐射时从由选定栅极线和选定数据线确定的至少一个曝光检测像素读出电荷；(d)通过使用从曝光检测像素读出的电荷的电荷量设定参考电荷量值；(e)清除存储于辐射检测单元的多个像素中的电荷；以及(f)从曝光检测像素读出电荷并且将从曝光检测像素读出的电荷的电荷量与参考电荷量值相比较以确定辐射检测单元是否暴露于辐射。
射线照相方法可以进一步包含：设定辐射检测单元暴露于辐射的曝光时间。
在确定辐射检测单元是否暴露于辐射时，当从曝光检测像素读出的电荷量小于参考电荷量值时，可以确定辐射检测单元未暴露于辐射并且再执行操作(e)和(f)。
曝光时间可以长于再执行操作(e)和(f)的周期。
在确定辐射检测单元是否暴露于辐射时，当从曝光检测像素读出的电荷量等于或大于参考电荷量值时，射线照相方法可以进一步包含：确定辐射检测单元暴露于辐射并且在曝光时间期间保持辐射检测单元暴露于辐射；以及通过扫描多个像素读出图像输出电荷。
射线照相方法可以进一步包含校正曝光检测像素的电荷量数据。
在校正电荷量数据时，可以内插与曝光检测像素邻近的像素的电荷量数据以校正曝光检测像素的电荷量数据。
发明的效果
根据本发明的实施例的辐射检测器可以在不具有用于检测辐射曝光的单独复杂装置的情况下执行自动曝光检测(Auto Exposure Detection；AED)功能。为此，根据本发明的辐射检测器仅通过使自动曝光检测(AED)模块配置有集成电路中的内部逻辑(Logic)(例如，现场可编程门阵列，FPGA)而执行自动曝光检测(AED)功能。用于本发明中的集成电路必需用于控制栅极模块和读出模块。另外，可以通过使用选自辐射检测单元的多个像素之中的至少一个曝光检测像素而仅由一个曝光检测像素执行自动曝光检测(AED)功能。因此，自动曝光检测(AED)速度可以变快并且还可以减少自动曝光检测(AED)过程中的电荷量损耗。
此外，在通过辐射检测单元检测辐射的情况下，本发明的辐射检测器未在检测辐射曝光之后使辐射检测单元复位，而是使用在指定辐射曝光时间周期期间照射的全部辐射。因此，可以有效地使用照射辐射，并且由于在指定辐射曝光时间周期期间执行射线照相，因此可以减少射线照相时间。另外，由于归因于辐射的有效使用，个体仅在设定曝光时间周期内暴露于辐射，因此可以最小化个体的曝光辐射剂量。换句话说，通过使用有效地利用辐射的整个设定曝光时间周期，可以减少个体在辐射中的不必要暴露并且可以有效地防止图像质量的降级。换句话说，在不损耗辐射的情况下实现射线照相。
另外，由于自动曝光检测(AED)模块不是包含单独光学检测部件或辐射检测部件的单独装置，因此可以减小由于振动引起的检测误差。
附图说明
图1是说明根据本发明的实施例的辐射检测器的配置的框图。
图2是用于说明根据本发明的实施例的曝光检测像素的概念图。
图3是说明根据本发明的另一个实施例的射线照相方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图详细描述具体实施例。然而，本发明可以用不同形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反地，提供这些实施例是为了使得本发明将是透彻并且完整的，且这些实施例将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在附图和书面描述中相同的参考标号始终指代相同的元件。在附图中，为清楚说明起见，可以部分扩大或放大尺寸。
图1是说明根据本发明的实施例的辐射检测器的配置的框图，而图2是用于说明根据本发明的实施例的曝光检测像素的概念图。
参考图1和图2，根据本发明的实施例的辐射检测器(100)可以包含：辐射检测单元(110)，其包含以矩阵型阵列化并且连接到彼此相交的多条栅极线(121)和多条数据线(131)的多个像素，并且将与辐射的照射剂量成比例产生的电荷存储于多个像素中；栅极模块(120)，其用于选择多条栅极线(121)中的至少一条并且控制选定栅极线(125)；读出模块(130)，其用于选择多条数据线(131)中的至少一条并且读出存储于由选定数据线和选定栅极线(125)确定的至少一个曝光检测像素(115)中的电荷；以及自动曝光检测单元(140)，其通过使用由读出模块(130)从曝光检测像素(115)读出的电荷量来确定辐射检测单元(110)是否暴露于辐射。
用辐射照射辐射检测单元(110)并且可以通过所照射辐射在其中产生电荷。辐射检测单元(110)可以通过矩阵型阵列化的多个像素划分并且与辐射的照射剂量成比例产生的电荷可以存储于每一像素中。辐射检测器(100)可以是直接(direct)类型，其用于在将辐射照射于其上时通过使用用于产生电荷的材料(例如，光导材料等)直接产生电荷，或间接(indirect)类型，其用于经由光电二极管通过使用用于将辐射转换成可见光的材料(例如，闪烁体等)将所照射辐射转换成可见光而间接地产生电荷。对于间接类型，辐射检测单元(110)可以包含：闪烁体(scintillator)，其用于接收照射在每一像素上的辐射以及发射光且输出可见光光子(photon)；光学二极管(或光电二极管)，其用于接收输出可见光光子以产生电荷(或电信号)；以及存储元件(例如，存储电容器)，其用于存储所产生的电荷。此外，还可以使用能够存储电荷的光学二极管。
栅极模块(120)可以从多条栅极线(121)之中选择至少一条栅极线并且控制选定栅极线。例如，当在栅极模块(120)中选择栅极线时，连接到选定栅极线的存储元件(例如，像素电极、存储电容器等)可以接通(On)，并且当连接到选定栅极线的存储元件接通(On)时，累积在存储元件中的电荷可以移动穿过数据线(131)。
在本发明中，对于自动曝光检测(Auto Exposure Detection；AED)功能，用于检测辐射曝光的至少一条栅极线(125)可以选自多条栅极线(121)之中。当选择用于检测辐射曝光的栅极线(125)时，辐射检测器(100)可以通过在检测到辐射曝光之前仅扫描选定栅极线(125)以读出电荷量而检测辐射曝光。此外，作为用于检测辐射曝光的栅极线(125)，还可以选择在辐射主要照射于其上的中心部分附近的栅极线(121)。然而，选择不限于此并且可以在理想位置(例如，顶部或底部)中执行或可以选择多条栅极线(例如，分别在顶部、中心和底部部分的三条栅极线)。
读出模块(130)可以从多条数据线(131)之中选择至少一条数据线，并且读出存储于通过选定数据线以及由栅极模块(120)选择的栅极线确定的像素中的电荷(或存储于与选定数据线以及由栅极模块(120)选择的栅极线彼此相交的点对应的像素中的电荷)。例如，当存储元件接通(On)且存储于其中的电荷移动穿过数据线(131)时，读出模块(130)可以选择电荷移动穿过且可以从此处读出电荷的数据线。此时，读出模块(130)还可以将读出电荷转换成电信号。
在本发明中，与选择用于检测辐射的栅极线(125)相交的至少一条数据线选自多条数据线(131)之中，并且读出存储于至少一个曝光检测像素(115)中的电荷，所述至少一个曝光检测像素由至少一条选定数据线以及选择用于检测辐射曝光的栅极线(125)确定。此时，可以仅使用一个曝光检测像素，但是多个曝光检测像素可以用于稳定地检测辐射曝光。通过此，仅从曝光检测像素(115)读出电荷以仅执行自动曝光检测(AED)功能。
此外，多条栅极线(121)和多条数据线(131)可以分组成可连接到集成电路(integrated circuit；IC)，并且每个集成电路(IC)可以包含分别连接到多条线的多个信道。例如，辐射检测器(100)可以包含分别在水平和垂直方向上的12个栅极集成电路(IC)和12个读出集成电路(ReadOut IC；ROIC)(总共24个)并且每个集成电路(IC)可以具有256个信道。在这种情况下辐射检测单元(110)可以分成3072×3072像素，并且12个曝光检测像素(115)可以与分别由集成电路(IC)选择的12条数据线(131)一起使用。此外，每一像素的宽度可以为约140μm并且像素值的范围(例如，存储于像素中的电荷量)可以为约0至约16,384(14位)。另外，当每个集成电路(IC)选择一条数据线(131)时，每个集成电路(IC)可以选择对应于同一信道的数据线(131)，并且当在任一个曝光检测像素(115)中发生辐射曝光检测故障时，可以执行到下一曝光检测像素(115)的快速运动。另外，可容易地确定每个曝光检测像素(115)的位置，并且当确定每个曝光检测像素(115)的位置时，辐射曝光检测速度可以增加并且可以容易地校正由于辐射曝光检测引起的电荷量数据损耗。此外，并不总是需要选择12个曝光检测像素(115)，而选择至少一个曝光检测像素是足够的。另外，由于自动曝光检测(AED)操作不受曝光检测像素限制，因此曝光检测像素的总体平均数(mean)或所需数目可以改变。
自动曝光检测单元(140)可以通过使用读出模块(130)从曝光检测像素(115)读出的电荷量来确定辐射检测单元(110)是否暴露于辐射。例如，在辐射检测单元(110)未曝光时(或在自动曝光检测的早期时候)，将参考电荷量值设定为由读出模块(130)读出的电荷量，并且当将参考电荷量值与读出的电荷量(或目前读出的电荷量)相比较且读出的电荷量等于或大于参考电荷量值时，可以确定辐射检测单元(110)暴露于辐射。
自动曝光检测单元(140)可以包含：参考设定单元(141)，其用于在辐射检测单元(110)未暴露于辐射时使用由读出模块(130)从曝光检测像素(115)读出的电荷量来设定参考电荷量值；比较确定单元(142)，其用于将参考电荷量值与目前在曝光检测像素(115)中的电荷量相比较以确定辐射检测单元(110)是否暴露于辐射；以及信号产生单元(143)，其用于在辐射检测单元(110)暴露于辐射时扫描辐射检测单元(110)的多个像素并且用于产生用于从辐射检测单元(110)的多个像素读出图像输出的电荷量的扫描信号。
当辐射检测单元(110)未暴露于辐射时，参考设定单元(141)可以通过使用从至少一个曝光检测像素(115)读出的电荷量来设定参考电荷量值。在未暴露于辐射时，从至少一个曝光检测像素(115)读出的电荷量可以为累积在每个曝光检测像素(115)中的暗电流，并且可以选择大于从至少一个曝光检测像素(115)读出的电荷量的参考电荷量值。此处，在未暴露于辐射时，可以选择以预定比率大于从至少一个曝光检测像素(115)读出的电荷量的参考电荷量值，以便减小辐射曝光检测误差。可以根据辐射检测器的说明书和射线照相环境等适当地确定预定比率。例如，当在未暴露于辐射时从曝光检测像素(115)读出的电荷量是10时，参考电荷量值可以为约50。此时，为了避免由于振动引起的检测误差，即使当出现振动误差时，在暴露于辐射时从曝光检测像素(115)可读取的电荷量应等于或大于50，并且即使当出现振动误差时，在未暴露于辐射时从曝光检测像素(115)可读取的电荷量应小于50。
此外，典型的辐射检测器经常摩擦或接触患者，以进行移动或检查。在这种情况下，当通过由于摩擦或接触发生的振动而改变光电检测单元或辐射检测单元的状态时，产生不合需要的自动曝光请求信号。然而，在本发明中，由于通过反映振动误差设定参考电荷量值，因此可以减小辐射曝光检测中的误差。
比较确定单元(142)可以通过将参考电荷量值与目前从曝光检测像素(115)读出的电荷量相比较而确定辐射检测单元(110)是否暴露于辐射。当目前从曝光检测像素(115)读出的电荷量等于或大于参考电荷量值时，辐射检测单元(110)可以确定为暴露于辐射。存储于曝光检测像素(115)中的电荷量与辐射的照射剂量成比例。因此，当辐射检测单元(110)未暴露于辐射且随后突然暴露于辐射时，目前从曝光检测像素(115)读出的电荷量变得更大至等于或大于参考电荷量值。使用此，可以确定辐射检测单元(110)暴露于辐射。
当曝光检测像素(115)具有多个时，在不管在多个曝光检测像素(115)之中的位置如何，目前从多个曝光检测像素(115)读出的电荷量等于或大于至少一个曝光检测像素(115)中的参考电荷量值的情况下比较确定单元(142)可以确定辐射检测单元(110)暴露于辐射。此时，当在电荷量等于大于两个或多于两个曝光检测像素(115)中的参考电荷量值的情况下确定辐射检测单元(110)暴露于辐射时，可以更准确地确定辐射检测单元(110)是否暴露于辐射。例如，即使当在一个曝光检测像素(115)中出现故障或错误时，由于可以使用对另一曝光检测像素(115)的检测(或确定)，因此可以防止由于一个曝光检测像素(115)的故障或错误引起的检测误差。此外，在暴露于辐射时，辐射可以照射在辐射检测单元(110)的几乎所有像素上。因此，在暴露于辐射时，由于始终可以照射两个或多于两个曝光检测像素(115)，因此当从两个或多于两个曝光检测像素(115)检测到辐射时，确定辐射检测单元(110)暴露于辐射是没有问题的。另外，在暴露于辐射时，由于辐射检测单元(110)的中心部分是辐射通常主要照射于其上的部分，因此全部曝光检测像素(115)或曝光检测像素(115)中的至少一个可以位于辐射检测单元(110)的中心部分上。
另一方面，当目前从曝光检测像素(115)读出的电荷量小于参考电荷量值时，比较确定单元(142)可以确定辐射检测单元(110)是否暴露于辐射。存储于曝光检测像素(115)中的电荷量与辐射的照射剂量成比例。因此，当辐射检测单元(110)不连续暴露于辐射时，目前从曝光检测像素(115)读出的电荷量连续具有类似值并且目前从曝光检测像素(115)读出的电荷量变得小于参考电荷量值，在未暴露于辐射时，所述参考电荷量值大于从曝光检测像素(115)读出的电荷量。使用此，可以确定辐射检测单元(110)未暴露于辐射。
信号产生单元(143)可以根据辐射检测单元(110)暴露于辐射的确定产生控制信号，所述控制信号包含扫描请求信号和复位请求信号。当确定辐射检测单元(110)暴露于辐射时，信号产生单元(143)可以扫描辐射检测单元(110)的多个像素以产生用于从辐射检测单元(110)的多个像素读出图像输出电荷的扫描请求信号。用于扫描辐射检测单元(110)的多个像素的方法可以是用于从左上端到右下端渐进地扫描的渐进式扫描(progressivescan)。为此，可以使用例如移位寄存器(Shift Register)的线移位单元(未示出)，并且图像输出电荷可以用于生成射线照相图像。此外，用于扫描一条栅极线(121)的时间可能非常短。例如，所述时间可以为约196μs。当用于扫描一条栅极线(121)的时间为约196μs并且已确定暴露于辐射的辐射检测单元(110)在设定曝光时间(例如，500ms)内暴露于辐射时，归因于参考电荷量值与目前曝光检测像素(115)的电荷量的比较，选择用于检测辐射的曝光检测像素(115)或栅极线(125)损耗在约196μs内照射的辐射照射剂量。稍后将提供关于移位寄存器的详细描述。
另一方面，当确定辐射检测单元(110)未暴露于辐射时，信号产生单元(143)可以产生用于清除存储于辐射检测单元(110)的多个像素中的所有电荷的复位请求信号。在辐射检测单元(110)未暴露于辐射时从至少一个曝光检测像素(115)读出的电荷量可以是暗电流。由于暗电流可以累积在辐射检测单元(110)的所有多个像素中，因此在辐射检测单元(110)暴露于辐射之前，存储于辐射检测单元(110)的多个像素中的电荷可以全部清除，以准确地确定辐射检测单元(110)暴露于辐射以及生成高质量的射线照相图像。此处，当确定辐射检测单元(110)未暴露于辐射时，信号产生单元(143)可以产生用于清除存储于辐射检测单元(110)的多个像素中的所有电荷的复位请求信号。
栅极模块(120)可以包含例如移位寄存器(Shift Register)的线移位单元(未说明)以实现依序选择多条栅极线。此外，读出模块(130)可以包含线移位单元(未说明)以实现依序选择多条数据线。移位寄存器是以线性方式安装在数字电路中的处理器寄存器集合，并且通过用于在激活电路时将数据移动到下一行的方法将输入端和输出端连接到彼此。在本发明中，可以通过移位寄存器以渐进式扫描(progressive scan)辐射检测单元(110)的多个像素或多个曝光检测像素(115)。
另外，在从多个曝光检测像素(115)读出电荷之后，初始化线移位单元(未说明)以实现再次选择选定栅极线(125)。为了在确定辐射检测单元(110)暴露于辐射之前重复地选择用于连续的辐射检测的选定栅极线(125)，每当完成选定栅极线(125)的扫描时可以执行初始化，其中执行用于确定辐射检测单元(110)暴露于辐射的扫描。此处，线移位单元(未说明)的初始化具有以下意义：在完成选择用于检测辐射的栅极线(125)的扫描之后实现选择第一左曝光检测像素(115)，以便从第一左曝光检测像素(115)执行再扫描。这是用于通过相同地选择选定栅极线(125)而不从选定栅极线(125)移动到另一栅极线(121)来实现在选定栅极线(125)中重复地执行辐射曝光检测。在这种情况下，用于重复地扫描选定栅极线(125)的扫描速度较快，并且可以变得易于校正由于辐射曝光检测引起的电荷量数据损耗。此外，当未初始化线移位单元(未说明)时，在选择用于检测辐射的栅极线(125)的扫描之后选择紧邻选定栅极线(125)的栅极线。此时，从下一栅极线的像素之中的第一左像素执行选择。另外，当确定辐射检测单元(110)的辐射曝光时，初始化线移位单元(未说明)以实现从辐射检测单元(110)的多个像素之中选择左上端像素。此处，在未进行初始化的情况下，两个或更多个栅极线(121)接通(On)并且可以获得异常图像。
自动曝光检测单元(140)可以是主控制单元(50)的内部逻辑(Logic)。主控制单元(50)可以包含现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array；FPGA)以及其中对现场可编程门阵列(FPGA)执行的功能进行编程的逻辑(Logic)。此处，与电路不可改变的一般半导体不同，现场可编程门阵列(FPGA)是可编程非存储器半导体的种类，并且可以针对现场可编程门阵列(FPGA)实施方案开拓使用的电路。因此，类似于用于自动曝光检测(AED)功能的软件程序，逻辑(Logic)被配置用于自动曝光检测(AED)功能以使半导体能够容易地具有自动曝光检测(AED)功能。因此，自动曝光检测(AED)模块配置有现场可编程门阵列(FPGA)中的内部逻辑以在不具有单独复杂自动曝光检测(AED)装置的情况下仅执行自动曝光检测(AED)功能。换句话说，自动曝光检测单元(140)包含于主控制单元(50)中，其为现场可编程门阵列(FPGA)。
此外，在用于产生自动曝光请求信号的典型异步式辐射检测器中，放大电路可以提供于用于产生自动曝光请求信号的电路中，使得即使当在光电检测单元或辐射检测单元中检测到低层信号时也产生自动曝光请求信号。在这种情况下，放大例如脉冲(impulse)的噪声(noise)信号以产生不合需要的自动曝光请求信号。另外，由于在根据元件的改变状态改变偏移时单独的复杂装置(所述元件配置用于通过使用辐射检测器的环境的突然温度变化产生触发信号的电路)需要用于检测暴露于辐射，因此可以产生不合需要的自动曝光请求信号。然而，在本发明中，由于自动曝光检测单元(140)，其为现场可编程门阵列(FPGA)包含于主控制单元(50)中，在不具有用于检测暴露于辐射的单独复杂装置的情况下可以减小由于噪声信号(例如，振动或脉冲)引起的辐射曝光检测误差的发生率。
辐射检测器(100)可以进一步包含用于接收控制信号的控制单元(150)以控制栅极模块(120)和读出模块(130)。控制单元(150)负责辐射检测器(100)的总体控制。当扫描请求信号和复位请求信号从自动曝光检测单元(140)传输到控制单元(150)时，可以控制栅极模块(120)和读出模块(130)以执行对应于扫描请求信号的扫描功能以及对应于复位请求信号的复位(Reset)功能。此外，控制单元(150)可以包含于主控制单元(50)中。
主控制单元(50)可以进一步包含数据接口(160)。数据接口(160)可以对获得图像输出电荷以及以帧(Frame)类型布置图像输出电荷数据以传输到个人计算机(PersonalComputer；PC)发挥作用，针对获得图像输出电荷，在确定辐射检测单元(110)暴露于辐射之后通过扫描读出栅极模块(120)和读出模块(130)。此处，将模拟数据转换成将传送到数据接口(160)的数字数据。在这种情况下，辐射检测器(100)可以进一步包含用于将模拟数据转换成数字数据的模/数转换器(170)。
通常，当将自动曝光请求信号传输到辐射检测器的控制单元时，通过使用单独的复杂自动曝光检测(auto exposure detection；AED)装置产生自动曝光请求信号来确定暴露于辐射。当确定暴露于辐射时，在通过线路单元执行复位(Reset)操作以排空累积在辐射检测单元中的暗电流之后，在预定时间段期间执行用于吸收辐射的曝光操作。在这种情况下，由于在复位操作期间个体暴露于辐射，因此个体的辐射曝光剂量增加并且在复位操作期间辐射损耗。
因此，在本发明中，代替使用单独的复杂自动曝光检测(AED)装置，作为内部逻辑(logic)的自动曝光检测(AED)模块配置于通常使用的集成电路(例如，FPGA)中以在不具有单独的复杂自动曝光检测(AED)装置的情况下仅执行自动曝光检测(AED)功能。另外，在本发明中，可以在检测暴露于辐射之前执行复位操作之后以及在检测暴露于辐射之后即刻在预定时间段期间执行用于吸收辐射的曝光操作。随后，可以在不具有辐射损耗的情况下有效地使用辐射，并且因此可以最小化个体的辐射曝光剂量，因为不存在个体的不必要辐射曝光。
类似于此，根据本发明的实施例的辐射检测器(100)可以通过将集成电路(例如，FPGA)中的自动曝光检测(Auto Exposure Detection；AED)模块配置为内部逻辑(logic)来仅执行自动曝光检测(AED)功能，而不具有用于检测入射辐射以检测暴露于辐射的单独复杂装置，所述IC必需用于控制栅极模块和读出模块。另外，可以通过仅一个曝光检测像素执行自动曝光检测(AED)功能，所述曝光检测像素选自辐射检测单元的多个像素之中。因此，自动曝光检测(AED)速度可以变快并且还可以减少自动曝光检测(AED)过程中的电荷量损耗。另外，由于自动曝光检测(AED)模块不是包含单独光学检测部件或辐射检测部件的单独装置，因此可以减小由于通过摩擦或接触发生的振动引起的检测误差。另外，由于归因于辐射的有效使用，个体仅在设定曝光时间周期内暴露于辐射，因此可以最小化个体的曝光辐射剂量。此外，根据辐射检测器(100)的说明书和射线照相环境，在未暴露于辐射时，可以通过适当地设定以预定比率大于从曝光检测像素(115)读出的电荷量的参考电荷量值来减小辐射曝光检测误差，例如振动、温度变化或噪声。
图3是说明根据本发明的另一个实施例的射线照相方法的流程图。
将参考图3提供关于根据另一个实施例的射线照相方法的描述，并且将省略通过与根据实施例的辐射检测器有关的前述描述的反复描述。
根据本发明的另一个实施例的射线照相方法使用辐射检测器，所述辐射检测器包含：以矩阵型阵列化并且连接到彼此相交的多条栅极线和多条数据线的多个像素；以及辐射检测单元，其用于将与辐射的照射剂量成比例产生的电荷存储于多个像素中。射线照相方法包含：(a)用于从多条栅极线之中选择至少一条栅极线的操作(S100)；(b)用于从多条数据线之中选择至少一条数据线的操作(S200)；(c)用于在辐射检测单元未暴露于辐射时从至少一个曝光检测像素读出电荷的操作(S300)，所述至少一个曝光检测像素由选定栅极线和选定数据线确定；(d)用于使用从曝光检测像素读出的电荷的电荷量设定参考电荷量值的操作(S400)；(e)用于清除存储于辐射检测单元的多个像素中的电荷的操作(S500)；以及(f)用于从曝光检测像素读出电荷以及将从曝光检测像素读出的电荷的电荷量与参考电荷量值相比较以确定辐射检测单元是否暴露于辐射的操作(S600)。
首先，从多条栅极线之中选择用于检测辐射的至少一条栅极线(S100)。当选择用于检测辐射的栅极线时，辐射检测器可以通过在检测到辐射曝光之前仅扫描(或读出)选择用于检测辐射的栅极线以读出电荷而检测暴露于辐射。因此，可以在不具有相关技术中需要的单独的复杂自动曝光检测(Auto Exposure Detection；AED)装置的情况下仅执行自动曝光检测(AED)功能。
接下来，从多条数据线之中选择至少一条数据线(S200)，所述至少一条数据线与选择用于检测辐射的栅极线相交。此时，可以选择位于辐射检测单元的中心部分处的数据线，所述中心部分是在暴露于辐射时辐射通常主要照射于其上的部分。
随后，在辐射检测单元未暴露于辐射时(或在自动曝光检测的早期时候)从至少一个曝光检测像素读出电荷(S300)，至少一条选定栅极线和至少一条数据线在所述至少一个曝光检测像素处相交。在这种情况下，可以通过仅从曝光检测像素读出电荷来仅执行自动曝光检测(AED)功能。此外，当辐射检测单元的多个像素分组成12个组时，分别从12个组中选择12条数据线并且可以使用12个曝光检测像素。
另外，通过使用从至少一个曝光检测像素读出的电荷设定参考电荷量值(S400)。从曝光检测像素读出的电荷量是在辐射检测单元未暴露于辐射时或在早期自动曝光检测时读出的电荷量。可以通过将从曝光检测像素读出的电荷量与在辐射检测单元未暴露于辐射时可读取的电荷量相比较来设定适当的参考电荷量值。此外，在未暴露于辐射时，从曝光检测像素读出的电荷量可以为累积在每个曝光检测像素中的暗电流，并且可以选择大于从曝光检测像素读出的电荷量的参考电荷量值。此处，在未暴露于辐射时，可以选择以预定比率大于从至少一个曝光检测像素读出的电荷量的参考电荷量值，以便减小辐射曝光检测误差。可以根据辐射检测器的说明书和射线照相环境等适当地确定预定比率。
此后，将存储于辐射检测单元的多个像素中的电荷全部清除(S500)。在辐射检测单元未暴露于辐射时从曝光检测像素读出的电荷量可以是暗电流。另外，由于暗电流可以累积在辐射检测单元的所有多个像素中，因此在辐射检测单元暴露于辐射之前，存储于辐射检测单元的多个像素中的电荷可以全部清除，以准确地确定辐射检测单元暴露于辐射以及生成高质量的射线照相图像。
接下来，从至少一个曝光检测像素读出电荷，并且将读出的电荷的电荷量与参考电荷量值相比较以确定辐射检测单元是否暴露于辐射(S600)。当读出(目前读出)的电荷量等于或大于参考电荷量值时，可以确定辐射检测单元暴露于辐射。当读出的电荷量小于参考电荷量值时，可以确定辐射检测单元未暴露于辐射。此时，当在操作(S600)中读出的用于确定暴露于辐射的电荷量小于参考电荷量值时，可以确定辐射检测单元暴露于辐射并且可以再执行操作(e)和(f)。通过此，可以通过在确定辐射检测单元暴露于辐射之前重复操作(e)和(f)而仅执行自动曝光检测(AED)功能。
可以进一步包含用于在辐射检测单元暴露于辐射时设定曝光时间的操作。当设定曝光时间时，由于在检测到辐射检测单元暴露于辐射之后实现将适当辐射照射在个体上，因此可以减小个体的辐射曝光剂量并且可以在不具有复杂配置的情况下仅控制辐射的照射剂量。此外，曝光时间可以根据辐射强度改变并且可以适当地确定曝光时间和辐射强度。
在用于确定暴露于辐射的操作(S600)中，当读出的电荷量等于或大于参考电荷量值时，可以确定辐射检测是暴露于辐射，并且可以进一步包含用于保持辐射检测单元暴露于辐射的操作；以及用于通过扫描多个像素读出图像输出电荷的操作。
在用于保持辐射检测单元暴露于辐射的操作中，在曝光时间期间辐射检测单元暴露于辐射，以便生成射线照相图像。在本发明中，在确定辐射检测单元暴露于辐射之后，未使辐射检测单元复位并且可以保持辐射检测单元暴露于辐射。在这种情况下，在确定辐射检测单元暴露于辐射之后，由于可以连续使用所照射辐射，因此可以有效地使用所照射辐射并且可以减少射线照相时间。另外，由于归因于辐射的有效使用，个体可以仅在设定曝光时间周期内暴露于辐射，因此可以最小化个体的曝光辐射剂量。
在用于读出图像输出电荷的操作中，通过扫描辐射检测单元的多个像素从辐射检测单元的多个像素读出图像输出电荷。用于扫描辐射检测单元的多个像素的方法可以是用于从左上端到右下端渐进地扫描的渐进式扫描(progressive scan)。为此，可以使用移位寄存器(Shift Register)并且图像输出电荷可以用于生成射线照相图像。此外，在关于根据本发明的实施例的辐射检测器的描述中提供关于移位寄存器的描述并且此处将省略所述描述。在用于读出图像输出电荷的操作中，在确定辐射检测单元暴露于辐射之后，在不复位的情况下可以保持辐射检测单元暴露于辐射并且可以立即读出图像输出电荷。因此，可以在不具有损耗的情况下有效地使用所照射辐射并且可以减少射线照相时间。
此外，在图像输出电荷从辐射检测单元的多个像素读出且传输到个人计算机(Personal Computer；PC)以生成射线照相图像之后，可以在预定时间(例如，7秒)内使辐射检测单元复位(或可以清除辐射检测单元的多个像素中剩余的电荷)。另外，在第一射线照相之后，在不设定参考电荷量值的情况下通过在特定间隔(例如，约100ms至500ms)中重复操作(e)和(f)而执行自动曝光检测(AED)功能并且可以执行快速再射线照相。用于重设辐射检测单元的预定时间可以根据设定曝光时间和辐射强度改变。此处，当在长时间内(例如，约500ms或更长)执行暴露于辐射或执行暴露于高强度的辐射时，由于射线照相图像的生成，存储于辐射检测单元的多个像素中的电荷并未全部消失，而是保持在所述像素中。归因于剩余电荷，在下一射线照相时可能存在重影图像(ghost image)或残像。因此，可以通过重复重设辐射检测单元或使复位时间更长而完全清除辐射检测单元的多个像素中剩余的电荷。此时，由于电荷保持与曝光时间和辐射强度成比例，因此当设定曝光时间变得更长或辐射强度变得更高时，预定时间可以变得更长。归因于此，辐射检测单元的复位次数或静止时间可以变得更长。
此外，典型的辐射检测器可以确保再射线照相的准备时间以在下一射线照相时获得良好质量的电荷量数据。因此，在有源线路触发方法的辐射检测器中，辐射检测器确保预定再射线照相准备时间。另外，对于使用非线路触发方法的辐射检测器的情况，存在以下问题：不管辐射检测器的状态如何都可以照射辐射。换句话说，在典型的辐射检测器中，由于在辐射检测单元尚未稳定的状态下在极短时间中执行下一射线照相的照射，因此可能出现辐射检测器不产生有效自动曝光请求信号或不可以获得良好质量的电荷量数据的情况。然而，在本发明中，在第一射线照相之后，在不设定参考电荷量值的情况下通过在特定间隔(例如，约100ms至500ms)中重复操作(e)和(f)而执行自动曝光检测(AED)功能。因此，可以快速地且稳定地执行再射线照相。
在用于确定暴露于辐射的操作(S600)中，当存在多个曝光检测像素时，可以在读出的电荷量等于或大于多个曝光检测像素中的至少两个中的参考电荷量值的情况下确定辐射检测单元暴露于辐射。在这种情况下，可以更准确地确定辐射检测单元暴露于辐射。例如，即使当在一个曝光检测像素中出现故障或错误时，由于可以使用对另一曝光检测像素的检测(或确定)，因此可以防止由于一个曝光检测像素的故障或错误引起的检测误差。此外，由于在辐射检测单元暴露于辐射时辐射照射在辐射检测单元的几乎所有像素上，因此辐射可以始终照射在两个或更多个曝光检测像素上。因此，当从两个或更多个曝光检测像素中检测到辐射时，确定辐射检测单元暴露于辐射不会产生任何问题。
可以进一步包含用于校正曝光检测像素的电荷量数据的操作。在通过以预定间隔从曝光检测像素读出电荷而确定辐射检测单元是否暴露于辐射之后，当确定辐射检测单元暴露于辐射时，立即生成射线照相图像。在这种情况下，对应于曝光检测像素的电荷量数据受到损耗并且射线照相图像的质量可能降级。因此，当校正曝光检测像素的电荷量数据时，可以防止射线照相图像的质量降级。
在用于校正电荷量数据的操作中，可以内插与曝光检测像素邻近的像素的电荷量数据以校正曝光检测像素的电荷量数据。由于与总体多个像素相比，辐射检测单元中的曝光检测像素占据极小部分，因此对应于曝光检测像素的电荷量数据的损耗不会引起大问题。然而，由于在曝光检测像素位于辐射检测单元的中心部分中且重要位置中的电荷量数据受到损耗的情况下可能在射线照相图像中出现大问题，因此可以内插与曝光检测像素邻近的像素的电荷量数据以校正曝光检测像素的电荷量数据。在这种情况下，由于与曝光检测像素邻近的像素的电荷量数据的中(median)值代替曝光检测像素的电荷数据，因此可以使曝光检测像素的电荷量数据近似于对应于曝光检测像素的所损耗电荷量数据的原始数据。因此，可以改进射线照相图像的质量并且可以实现通过射线照相图像的准确诊断。
曝光时间可以长于再次(或重复地)执行操作(e)和(f)的周期。当曝光时间等于或短于再次执行操作(e)和(f)的周期时，不可以从辐射检测单元的多个像素充分获得电荷量数据。如果曝光时间和再次执行操作(e)和(f)的周期相同，当确定辐射检测单元暴露于辐射时，由于时间误差的最大值变成曝光时间，因此个体在双倍最佳曝光时间内暴露于辐射并且个体的辐射曝光剂量可以增加。如果曝光时间小于再次执行操作(e)和(f)的周期，当确定辐射检测单元暴露于辐射时，由于时间误差的最大值长于曝光时间，因此个体在比双倍最佳曝光时间更长的时间段内暴露于辐射并且个体的辐射曝光剂量可以进一步增加。此外，曝光时间可以根据个体设定成500ms或1s等。
类似于此，根据本发明的实施例的辐射检测器(100)可以通过将集成电路(例如，FPGA)中的自动曝光检测(Auto Exposure Detection；AED)模块配置为内部逻辑(Logic)来仅执行自动曝光检测(AED)功能，而不具有用于检测入射辐射以及检测暴露于辐射的单独复杂装置，所述集成电路不必用于控制栅极模块和读出模块。另外，可以通过仅一个曝光检测像素执行自动曝光检测(AED)功能，所述曝光检测像素选自辐射检测单元的多个像素之中。因此，自动曝光检测(AED)速度可以变快并且还可以减少自动曝光检测(AED)过程中的电荷量损耗。此外，由于在辐射曝光检测之后本发明的辐射检测器未使辐射检测单元复位，但在指定辐射曝光时间周期期间不通过任何特定过程连续地使用所照射辐射，因此可以有效地使用所照射辐射并且可以减少射线照相时间。另外，由于归因于辐射的有效使用，个体仅在设定曝光时间周期内暴露于辐射，因此可以最小化个体的曝光辐射剂量。另外，由于自动曝光检测(AED)模块不是包含单独光学检测部件或辐射检测部件的单独装置，因此可以减小由于通过摩擦或接触发生的振动引起的检测误差。另外，由于仅在第一射线照相时设定参考电荷量值，因此可以执行快速再射线照相。
虽然已参考具体实施例描述辐射检测器和使用辐射检测器的射线照相方法，但它们并不限于此。因此，所属领域的技术人员将容易理解，在不脱离通过所附权利要求书以及其等效物界定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和变化。

Claims (13)

1.一种辐射检测器，其包括：
辐射检测单元，其包括以矩阵型阵列化并且连接到彼此相交的多条栅极线和多条数据线的多个像素，并且将与辐射的照射剂量成比例产生的电荷存储于所述多个像素中；
栅极模块，其选择所述多条栅极线中的至少一条并且控制所述选定栅极线；
读出模块，其选择所述多条数据线中的至少一条并且读出存储于由所述选定数据线和所述选定栅极线确定的至少一个曝光检测像素中的电荷；以及
自动曝光检测单元，其通过使用所述读出模块从所述曝光检测像素读出的电荷量来确定所述辐射检测单元是否暴露于所述辐射。
2.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中所述自动曝光检测单元包括：
参考设定单元，其通过使用在所述辐射检测单元未暴露于所述辐射时所述读出模块已从所述曝光检测像素读出的电荷量来设定参考电荷量值；
比较确定单元，其将所述参考电荷量值与从所述曝光检测像素读出的电荷量相比较以确定所述辐射检测单元是否暴露于所述辐射；以及
信号产生单元，其根据所述辐射检测单元是否暴露于所述辐射而产生选择性控制信号。
3.根据权利要求2所述的辐射检测器，其中当从所述曝光检测像素读出的所述电荷量等于或大于所述参考电荷量值时，所述比较确定单元确定所述辐射检测单元暴露于所述辐射，以及
当确定所述辐射检测单元暴露于所述辐射时，所述信号产生单元产生用于扫描所述多个像素以读出图像输出电荷的扫描请求信号。
4.根据权利要求2所述的辐射检测器，其中当从所述曝光检测像素读出的所述电荷量小于所述参考电荷量值时，所述比较确定单元确定所述辐射检测单元未暴露于所述辐射，以及
当确定所述辐射检测单元未暴露于所述辐射时，所述信号产生单元产生用于清除存储于所述辐射检测单元的所述多个像素中的所述电荷的复位请求信号。
5.根据权利要求2所述的辐射检测器，其进一步包括：
控制单元，接收所述控制信号并且控制所述栅极模块和所述读出模块。
6.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中所述栅极模块包括：
线移位单元，允许依序选择所述多条栅极线，并且
在从所述曝光检测像素读出所述电荷之后，初始化所述线移位单元以允许再选择所述选定栅极线。
7.一种使用辐射检测器的射线照相方法，所述辐射检测器包括辐射检测单元，其包括以矩阵型阵列化且连接到彼此相交的多条栅极线和多条数据线的多个像素，并且将与辐射的照射剂量成比例产生的电荷存储于所述多个像素中，所述射线照相方法包括：
(a)选择所述多条栅极线中的至少一条；
(b)选择所述多条数据线中的至少一条；
(c)在所述辐射检测单元未暴露于所述辐射时从由所述选定栅极线和所述选定数据线确定的至少一个曝光检测像素读出电荷；
(d)通过使用从所述曝光检测像素读出的所述电荷的电荷量设定参考电荷量值；
(e)清除存储于所述辐射检测单元的所述多个像素中的所述电荷；以及
(f)从所述曝光检测像素读出电荷并且将从所述曝光检测像素读出的所述电荷的电荷量与所述参考电荷量值相比较以确定所述辐射检测单元是否暴露于所述辐射。
8.根据权利要求7所述的射线照相方法，其进一步包括：
设定所述辐射检测单元暴露于所述辐射的曝光时间。
9.根据权利要求8所述的射线照相方法，其中在所述确定所述辐射检测单元是否暴露于所述辐射时，当从所述曝光检测像素读出的所述电荷量小于所述参考电荷量值时，确定所述辐射检测单元未暴露于所述辐射并且再执行操作(e)和(f)。
10.根据权利要求9所述的射线照相方法，其中所述曝光时间长于再执行操作(e)和(f)的周期。
11.根据权利要求8所述的射线照相方法，其中在所述确定所述辐射检测单元是否暴露于所述辐射时，当从所述曝光检测像素读出的所述电荷量等于或大于所述参考电荷量值时，所述射线照相方法进一步包括：
确定所述辐射检测单元暴露于所述辐射并且在所述曝光时间期间保持所述辐射检测单元暴露于所述辐射；以及
通过扫描所述多个像素读出图像输出电荷。
12.根据权利要求7所述的射线照相方法，其进一步包括：
校正所述曝光检测像素的电荷量数据。
13.根据权利要求12所述的射线照相方法，其中在所述校正所述电荷量数据时，内插与所述曝光检测像素邻近的像素的电荷量数据以校正所述曝光检测像素的所述电荷量数据。
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