CN107710738B

CN107710738B - 放射线成像装置及其控制方法

Info

Publication number: CN107710738B
Application number: CN201680037985.2A
Authority: CN
Inventors: 佐藤惠梨子; 龟岛登志男; 八木朋之; 冈田英之; 笠拓哉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: JP6572025B2; US20180129120A1; CN107710738A; JP2017017595A; US10551721B2; WO2017002301A1

Abstract

一种放射线成像装置，包括多个传感器、驱动单元、读出单元和控制单元，其中，控制单元执行在开始放射线照射之后读出来自传感器的信号第一控制，以及当基于第一控制中的读出单元的输出而计算的计算值达到参考值时输出结束放射线照射的控制信号的第二控制，并且控制单元在第一控制中，通过改变读出单元的操作模式来从传感器读出信号以使得读出单元的输出值不饱和，并且在第二控制中，通过考虑所述读出单元的信号放大率来累积读出单元的输出来计算计算值。

Description

放射线成像装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及放射线成像装置及其控制方法。

背景技术

放射线成像装置包括例如被排列以便形成多行和多列的多个传感器，逐行地驱动每个传感器的驱动单元，以及从每个驱动传感器读出信号的读出单元。

在日本专利公开No.2013-98796中，基于来自多个传感器中的一些传感器的信号来检测放射线照射的开始，并且基于来自放射线成像装置中的一些传感器的信号来检测放射线照射的结束。根据日本专利公开No.2013-98796，在将读出单元的操作模式保持为具有高的信号放大率的模式的同时，从所述一些传感器读出信号，以提高对于放射线照射的开始的检测精度。然后，在检测到放射线照射的开始之后，将读出单元的操作模式改变为具有低的信号读出率的模式，以防止已经从一些传感器读出的信号的饱和。

一些放射线成像装置可以监视放射线剂量，并且当剂量达到目标值时使得放射线照射结束(例如，向放射线源输出停止放射线照射的信号)。此操作被称为自动曝光控制(AEC)，并且可以例如防止过度的放射线照射。

在日本专利公开No.2010-75556中，一些传感器被用作监视传感器以监视放射线剂量，在放射线照射的开始之后，监视传感器的信号被监视，并且基于监视结果来结束放射线照射。另外，在日本专利公开No.2010-75556中，监视传感器的信号被监视至少两次，并且基于这些定时和这些监视结果来确定结束放射线照射的定时。

通常，当放射线强度相对较高(或较低)时，直到放射线剂量可以达到目标值为止的时间可被认为变短(或长)，并且要求在放射线成像装置中适当地执行对于给定强度的放射线的AEC。然而，在放射线强度高于假设值的情况下，或者在读出单元的信号放大率未被适当设置的情况下，读出单元的输出值可能变得饱和(可能超过输出动态范围)。

根据日本专利公开No.2010-75556的AEC方法，当读出单元的输出值(监视结果)变得饱和时，不能适当地结束放射线照射，或者不能适当地确定结束放射线照射的定时。结果，AEC的精度降低了。另外，如果在执行AEC的同时根据日本专利公开No.2013-98796的方法改变读出单元的信号放大率，则读出单元的输出值通过该改变而改变。因此，即使按照日本专利公开No.2013-98796的方法，也不能适当地结束放射线照射，或者不能适当地确定结束放射线照射的定时，结果，AEC的精度降低。

发明内容

本发明是在发明人认识到上述问题的情况下作出的，并提供了有利于提高AEC的精度的技术。

本发明的一个方面提供了一种放射线成像装置，包括排列在基板上的多个传感器、驱动单元、读出单元和控制单元，其中，控制单元执行第一控制，在向所述多个传感器开始放射线照射之后，通过驱动单元驱动一些传感器，用读出单元读出来自所述多个传感器中的已经被驱动的所述一些传感器的信号，以及第二控制，当基于所述第一控制中的所述读出单元的输出而计算的计算值达到参考值时，输出结束放射线照射的控制信号，所述读出单元的操作模式包括具有彼此不同的信号放大率的多个模式，并且所述控制单元在所述第一控制中，通过改变读出单元的操作模式来从所述一些传感器读出信号，使得读出单元的输出值不饱和，并且在所述第二控制中，通过考虑所述读出单元的信号放大率来累积所述读出单元的输出，计算作为指示放射线剂量的值的计算值。

从以下参考附图对示例性实施例的描述中，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

[图1]图1是用于说明成像系统的配置的示例的框图；

[图2]图2是用于说明放射线成像装置的配置的示例的框图；

[图3]图3是用于说明AEC操作的参考示例的时序图；

[图4]图4是用于说明从监视传感器读出的信号中包含的串扰成分的图表；

[图5]图5是用于说明读出单元的配置的示例的图；

[图6]图6是用于说明AEC操作的示例的流程图；以及

[图7]图7是用于说明AEC操作的示例的时序图。

具体实施方式

图1示出了执行放射线成像的成像系统SYS的配置示例。成像系统SYS包括放射线成像装置100、处理器200、放射线控制器300和放射线源400。处理器200基于例如由用户经由终端210输入的成像条件来控制放射线成像装置100和放射线控制器300。放射线控制器300基于来自处理器200的信号来驱动放射线源400，并且被驱动的放射线源400生成放射线(例如，X射线、α射线或者β射线)。放射线传输通过待检查对象(未示出)，并且放射线成像装置100检测包含待检查对象的信息的该放射线。放射线成像装置100基于检测到的放射线生成图像数据，并将该图像数据输出到处理器200。处理器200将基于图像数据的放射线图像输出到诸如显示器之类的显示单元220。

放射线成像装置100包括传感器阵列110、驱动单元120、读出单元130、处理器140、保持单元150、通信单元160、控制单元170和电力供给单元180。

传感器阵列110包括被布置以在基板上形成多行和多列的多个传感器。每个传感器包括用于检测放射线的检测元件，并且可以包括例如在诸如玻璃基板之类的绝缘基板上由非晶硅形成的光电转换元件(PIN光电二极管、MIS传感器等)。在这种情况下，用于将放射线转换成光的闪烁体可以被布置在传感器阵列110的照射表面侧。

驱动单元120逐行地驱动传感器阵列110的传感器。驱动单元120包括通过使用例如移位寄存器形成的扫描电路，并顺序地选择性地驱动每行上的传感器。读出单元130从由驱动单元120驱动的多个传感器中的每一个传感器读出信号。该信号的值对应于由对应的传感器检测到的放射线剂量。在这个示例中，信号值对应于从闪烁体进入对应的传感器的光量。

处理器140由诸如ASIC之类的集成电路形成，基于由读出单元130读出的信号生成图像数据，并且对图像数据执行诸如校正处理之类的数据处理。保持单元150是用于保持图像数据的存储器，并且可以使用例如诸如DRAM之类的易失性存储器、诸如闪速存储器之类的非易失性存储器或者其它已知的存储装置。通信单元160是用于与处理器200交换信号和数据的外部接口，并且可以使用有线通信手段或无线通信手段。通信单元160也可以与另一单元(未示出)交换信号和数据。

为了适当地执行放射线成像，控制单元170控制形成放射线成像装置100的上述单元的操作，例如，通过使用诸如时钟信号之类的参考信号来控制这些单元的同步。电力供给单元180向每个单元供给电力，使得单元适当地操作。例如，电力供给单元180基于外部电力生成一个或多个电压，并且将每个生成的电压供给对应的单元。

放射线成像装置100在检测到放射线照射的开始时开始放射线成像。例如，曝光开关(未示出)被连接到放射线控制单元300，并且响应于用户按下曝光开关，指示放射线照射的开始的信号被供给到放射线成像装置100。在接收到指示放射线照射的开始的信号时，放射线成像装置100向放射线控制单元300输出指示允许开始的曝光允许信号以及在执行了预定操作之后开始放射线照射的请求。放射线控制单元300在接收到曝光允许信号时驱动放射线源400。注意，检测放射线成像装置100的放射线照射的开始的方法不限于上述示例。例如，可以在放射线成像装置100中提供专用于检测放射线照射的开始的传感器，或者可以提供由放射线成像装置100本身检测放射线照射的开始的另一已知布置。

成像系统SYS和放射线成像装置100的配置不限于上述示例，并且可以适当地改变前述单元的布置。例如，给定单元的一部分功能也可以由另一单元来实现，另外两个单元的功能也可以由一个单元来实现。例如，处理器140的一部分功能也可以由处理器200实现，并且处理器140和处理器200也可以由单个单元形成。

图2示出了传感器阵列110和读出单元130的配置示例。在该示例中，传感器阵列110包括被布置以形成M行N列的多个传感器PX(PX_11，PX_12，...，PX_MN)。传感器PX也可以被称为“像素”。

例如，位于第一行第一列中的传感器PX_11包括光电转换元件S和薄膜晶体管W。例如，光电转换元件S的一个端子被连接到薄膜晶体管W，并且其另一个端子被连接到用于传播从电力供给单元180接收到的参考电压VS的电力线。薄膜晶体管W响应于经由信号线G1从驱动单元120接收到的信号而导通或关断。当薄膜晶体管W保持关断时，电荷被存储在光电转换元件S中。当薄膜晶体管W导通时，与累积电荷的量相对应的信号经由对应的列信号线L1被传送到读出单元130。这适用于其它传感器PX_12，...，PX_MN。

读出单元130包括信号放大单元131、采样单元132、扫描电路133和输出单元134。信号放大单元131与列一一对应地布置，并且各自放大来自对应的传感器PX的信号。例如，信号放大单元131可以包括积分放大器、可变放大器或另一已知的信号放大电路。采样单元132与列一一对应地布置，并且各自对来自对应的信号放大单元131的信号进行采样。采样单元132可以包括开关元件和电容器，并且还可以包括用于放大经采样的信号的缓冲放大器。扫描电路133通过使用移位寄存器等形成，并将控制信号供给到对应于每列的采样单元132。响应于来自扫描电路133的这个控制信号，采样单元132将经采样的信号传送到输出单元134。输出单元134包括用于将经采样的信号输出到外部单元(例如，处理器140)的输出电路。例如，输出单元134可以包括缓冲放大器和A/D转换器。

处理器140将由读出单元130读出的来自多个传感器PX的信号处理为一帧的图像数据。也就是说，一帧的图像数据是通过从多个传感器PX读出信号一次而获得的。

将参考图3描述放射线成像装置100中的AEC(自动曝光控制)的参考示例。图3示出了AEC操作的时序图。在图3中，横坐标指示时间。在图3中，纵轴指示曝光开关、操作、曝光允许信号、放射线强度、诸如V_G1之类的信号(V_G1，V_G2，...，V_GM)、时钟信号ADC_CLK、监视值a和计算值Da。

图3中的“曝光开关”指示来自连接到放射线控制单元300的曝光开关(未示出)的信号。在图3中，L电平指示曝光开关尚未被按下，并且H电平指示曝光开关已被按下。

图3中的“操作”指示在放射线成像时将在放射线成像装置100中执行的每个操作，并且对应于放射线成像装置100的操作模式或状态。尽管稍后将描述细节，但是初始化操作OP1首先被执行，响应于按下曝光开关而停止初始化操作OP1，并且执行偏移信号获得操作OP2。接下来，随着放射线照射的开始而执行累积/监视操作OP3。随后，根据放射线照射的结束，停止累积/监视操作OP3，并且执行读出操作OP4。

图3中的“曝光允许信号”是从放射线成像装置100输出到放射线控制单元300并指示允许开始和开始放射线照射的请求的信号。当从放射线成像装置100接收到曝光允许信号时，放射线控制单元300通过驱动放射线源400来开始放射线照射。在图3中，L电平指示还未允许(请求)放射线照射的开始的状态，并且H电平指示允许放射线照射的开始的状态。

图3中的“放射线强度”指示放射线照射的强度或照射率。也就是说，放射线强度指示每单位时间的放射线剂量，并且通过时间积分放射线强度获得的结果变成放射线剂量。在图3中，L电平指示不执行放射线照射的状态，并且H电平(以及L电平与H电平之间的电平)指示正在执行放射线照射的状态。

图3中的“V_G1”是在信号线G1(参考图2)中传播的控制信号。如果信号V_G1被激活，则第一行传感器PX_11至PX_1N被驱动。也就是说，当信号V_G1变为H电平时，相应第一行传感器PX_11至PX_1N的晶体管W变为导电，并且相应光电转换元件S的信号经由诸如L1等之类的对应的列信号线被传送到读出单元130。对其它信号V_G2至V_GM执行相同的操作。

图3中的“ADC_CLK”指示用于对来自传感器PX的信号进行A/D转换的时钟信号。时钟信号ADC_CLK被供给到例如包含在输出单元134中的A/D转换器。图3中的“监视值a”指示在累积/监视操作OP3期间来自读出单元130的输出。在这个示例中，对应于前述A/D转换的数字值的数值被指示为监视值a。注意，监视值a不包括在初始化操作OP1和读出操作OP4期间来自读出单元130的输出。图3中的“计算值Da”是通过对监视值a进行累积而获得的值，并且可以被称为“积算值”或“积分值”。

首先，在放射线照射的开始之前和按下曝光开关之前执行初始化操作OP1。初始化操作OP1可以通过在列信号线L1到LN被固定为恒定电势的状态下通过依次激活信号V_G1，V_G2，...，V_GM(将薄膜晶体管W设置为导电状态)而重复执行激活来执行。因此，由基板的暗电流引起的电荷被从每个光电转换元件S移除，并且每个光电转换元件S的电势被初始化。注意，初始化方法和用于初始化的配置不限于上述示例，并且可以为每个传感器PX提供复位晶体管，或者可以使用其它已知的初始化装置。

接下来，响应于按下曝光开关，初始化操作OP1结束，并开始偏移信号获得操作OP2。通过在传感器阵列110未用放射线照射的状态下从多个传感器PX中的一些传感器读出信号来执行偏移信号获得操作OP2。更具体地说，令m是从1到M的给定整数，信号VG_M被激活以驱动第m行传感器PX_m1到PX_mN中的每一个传感器。由读出单元130从相应的第m行传感器PX_m1至PX_mN读出的信号可以用于对将在累积/监视操作OP3(将在稍后描述)中读出的监视值a执行偏移校正。

在偏移信号获得操作OP2结束之后，在将曝光允许信号输出到放射线控制单元300时开始累积/监视操作OP3。在累积/监视操作OP3中，电荷被累积在多个传感器PX中，并且通过从多个传感器PX中的一些传感器以预定周期读出信号来监视多个传感器PX中的一些传感器的累积电荷量。更具体地说，以预定周期激活信号V_GM，以驱动第m行传感器PX_m1至PX_mN。来自已经被驱动的相应的第m行传感器PX_m1至PX_mN的信号由读出单元130读出作为上述监视值a。

也就是说，在累积/监视操作OP3期间，第m行传感器PX_m1至PX_mN中的每一个传感器可以被表示为如下的传感器，该传感器用作监视放射线剂量或放射线剂量的纵向变化的监视传感器。注意，尽管在该配置示例中，上述监视值a是通过如下操作而获得的值：由对应的信号放大单元131放大监视传感器信号，由对应的采样单元132对放大的信号进行采样，并且将经采样的信号输出到输出单元134，但是监视值a只需要是与监视传感器信号的值相对应的值即可。

当作为监视值a的累积值的计算值Da达到参考值D_TH(参考值D_TH是与放射线剂量的目标值、允许值和上限值等对应的值，并且可以例如由用户预设)时，则将前述曝光允许信号设置为逻辑电平以结束放射线照射。以这种方式，AEC被执行并且放射线照射被停止。

另外，响应于计算值Da达到参考值D_TH，累积/监视操作OP3结束，并且读出操作OP4开始。在读出操作OP4中，依次激活信号V_G1，VG_2，...，VGM(将相应薄膜晶体管W设置为导电状态)，并且通过读出单元130从多个传感器PX读出信号。处理器140基于读出信号生成图像数据。

注意，对于信号V_G1等中的每一个，初始化操作OP1中的脉冲宽度，累积/监视操作OP3中的脉冲宽度，以及读出操作OP4中的脉冲宽度可以彼此不同，但是可以彼此相等或者一些可以彼此相等。

在读出操作OP4中从第m行传感器PX_m1至PX_mN中的每一个传感器读出的信号由于以下原因而丢失了其信号成分的一部分：该信号在累积/监视操作OP3期间被读出作为监视值a。因此，在读出操作OP4期间，优选地将作为监视值a的累积值的计算值Da加到从第m行传感器PX_m1到PX_mN中的每一个传感器读出的每个信号。在另一示例中，可以基于从相邻行(第(m-1)行和/或第(m+1)行)的传感器PX读出的信号来校正从第m行传感器PX_m1至PX_mN中的每一个传感器读出的每个信号。在又一示例中，从第m行传感器PX_m1至PX_mN中的每一个传感器读出的每个信号可以通过从相邻行传感器PX读出的信号来补充。

当在累积/监视操作OP3期间从相应的第m行传感器PX_m1至PX_mN读出信号时，即使将其它行的传感器PX(在下文中被称为非监视目标传感器)的薄膜晶体管W设置为非导通状态，来自非监视目标传感器PX的噪声可以混入到列信号线L1等中。也就是说，由于每个非监视目标传感器PX的薄膜晶体管W被设置为非导通状态，因此与每个非监视目标传感器PX的累积电荷量对应的信号不会被直接传送到对应的列信号线L1等。然而，随着每个非监视目标传感器PX中的电荷的累积而发生的光电转换元件的电势的变化可由于在光电转换元件S的电极和对应的列信号线L1等之间形成的电容耦合而在对应的列信号线L1等中作为噪声传播。

上述噪声也可以被称为“串扰”。通常，由于上述非监视目标传感器的数量大于监视传感器的数量(监视目标的传感器的数量)，因此当从每个监视传感器读出信号时，大量的串扰可能与信号混合。特别地，由于每个光电转换元件S的电势的变化量会随着放射线强度的增加而增加，因此放射线强度越高，串扰将越大。

图4是用于说明从每个监视传感器读出的信号中包含的串扰成分的图表。横坐标指示放射线照射时间[msec]，并且纵坐标指示监视值或信号值。

在此，将考虑放射线剂量被固定为恒定值(例如，15,000[LSB])的情况。例如，假设照射时间为1[msec]的放射线强度为15,000[LSB/msec]。例如，假设照射时间为10[msec]的照射强度为1,500[LSB/msec]。例如，假设照射时间为100[msec]的放射线强度为150[LSB/msec]。在图4中，在读出操作OP4期间从每个单元传感器PX读出的信号值SS指示在任何照射时间中相当于15,000[LSB]的值。

在上述条件下，令“监视值S0”为每个单元列的监视值(在累积/监视操作OP3期间经由一个对应的列信号线读出的信号值)，图4中的串扰成分SC指示包含在监视值S0中的串扰成分。图4中的信号成分SA指示通过从监视值S0中减去串扰成分SC而获得的成分(即，SA＝S0-SC)。另外，图4中的输出饱和值S_SAT指示读出单元130的输出饱和值(更具体地，例如，信号放大单元131、采样单元132或输出单元134的输出值的上限)。输出饱和值S_SAT相当于大约40,000[LSB]。

根据图4，当照射时间减小时(当放射线强度增加时)，信号成分SA增加，并且当放射线时间增加时(当放射线强度减小时)，信号成分SA减小。另外，以与信号成分SA相同的方式，当照射时间减小时(当放射线强度增加时)，串扰成分SC增加，并且当照射时间增加时(当放射线强度减小时)，串扰成分SC减小。根据图4，信号成分SA比串扰成分SC小两个数量级。

信号成分SA可以通过从监视值S0中减去串扰成分SC而获得。例如，在前述参考示例(参考图3)中，串扰成分SC可以在累积/监视操作OP3期间在监视值a的读出操作之间从读出单元130的输出获得。也就是说，串扰成分SC可以是来自如下时段的读出单元130的输出：该时段在给定定时执行的监视值a的读出操作和在随后的定时执行的监视值a的下一次读出操作之间(各监视传感器的薄膜晶体管W处于非导通状态的期间)。这允许读出单元130的输出在已经混入到列信号线L1等中的串扰成分至少未消失的状态下被获得为串扰成分SC。优选地，基本上刚好在监视值a的读出操作之后的读出单元130的输出可以是串扰成分SC。这使得读出单元130的输出在如下状态下被获得为串扰成分SC，该状态几乎等于或者至少接近刚好串扰成分已经混入到列信号线L1等之后的状态。结果，可以高精度地计算信号成分SA。虽然串扰成分SC可以通过前述方法来测量，但是也可以针对每个成像条件(例如，针对每个照射时间或放射线强度)预先获得串扰成分SC，或者可以基于传感器阵列110的电路配置及其结构来计算。

这里，例如，如果照射时间比图4中的T1短，也就是说，如果监视值S0＝SA+SC变得大于输出饱和值S_SAT，则相当于已经超过输出饱和值S_SAT的量的信号(S0-S_SAT)将丢失。因此，在这种情况下，由于信号成分SA不能通过前述方法适当地计算，因此AEC的精度将降低。下面将参考图5至图7来描述有利于提高AEC的精度的AEC的示例。

图5是用于说明读出单元130的信号放大单元131、采样单元132和输出单元134的详细配置示例的图。

每个信号放大单元131包括例如差分放大器A1、反馈电容器C_FB1至C_FB3以及开关元件SW_FB1至SW_FB3和SW_RES。差分放大器A1的非反相输入端子(图5中的“+”端子)例如被供给有恒定电压VREF(目标电压或参考电压)。反馈电容器C_FB1和开关元件SW_FB1串联布置在连接差分放大器A1的反相输入端子(图5中的“-”端子)和输出端子的第一路径上。反馈电容器C_FB2和开关元件SW_FB2串联布置在连接差分放大器A1的反相输入端子和输出端子的第二路径上。反馈电容器C_FB3和开关元件SW_FB3串联布置在连接差分放大器A1的反相输入端子和输出端子的第三路径上。另外，开关元件SW_RES串联布置在连接差分放大器A1的反相输入端子和输出端子的第四路径上。注意，上述第一至第四路径具有彼此平行的关系。

每个信号放大单元131包括具有彼此不同的信号放大率(增益)的多个操作模式，并且可以通过控制开关元件SW_FB1至SW_FB3来改变信号放大率。例如，在当开关元件SW_FB1至SW_FB3中的开关元件SW_FB1被设置为导电状态时，当开关元件SW_FB2被设置为导电状态时，以及当开关元件SW_FB3被设置为导电状态时，每个信号放大单元131的信号放大率依次增大。另外，每个信号放大单元131可以通过将开关元件SW_RES设置为导电状态来初始化。

注意，尽管这里示出了选择三个信号放大率中的一个信号放大率的示例，但是可选择的信号放大率的数量可以是两个或者可以是四个或更多个。另外，通过将开关元件SW_FB1至SW_FB3中的至少两个开关元件选择性地设置为导电状态，可以设置另一个信号放大率。

每个采样单元132包括例如电阻元件R0、采样开关元件SW_SH1和SW_SH2、采样电容器C_SH1和C_SH2以及复用器MUX。电阻元件R0形成低通滤波器的一部分以阻挡高频成分信号(噪声)。开关元件SW_SH1连接电阻元件R0和采样电容器C_SH1。开关元件SW_SH1和采样电容器C_SH1对来自对应的信号放大单元131的信号(等同于信号成分的信号(S信号))进行采样。更具体地，当开关元件SW_SH1被设置为导电状态时，采样电容器C_SH1被用对应于来自对应的信号放大单元131的信号的电压充电。然后，当开关元件SW_SH1随后被设置为非导通状态时，电压被固定到采样电容器C_SH1。开关元件SW_SH2和采样电容器C_SH2执行与开关元件SW_SH1和采样电容器C_SH1相同的操作，并且对来自对应的信号放大单元131的信号(等同于噪声成分的信号(N信号))进行采样。多路复用器MUX基于来自扫描电路133的控制信号将经采样的信号(如上所述)传送到输出单元134。

输出单元134包括差分放大器A2和A/D转换器ADC。差分放大器A2放大由复用器MUX传送的S信号和N信号之间的差。A/D转换器ADC基于前述时钟信号ADC_CLK对来自差分放大器A2的每个信号进行A/D转换。

图6是示出了在累积/监视操作OP3期间的AEC操作的示例的流程图。在步骤S100(以下将简称为“S100”，这适用于其它步骤)中，请求放射线照射的开始，也就是说，要输出到放射线控制单元300的曝光允许信号被设置为H电平。

在S110中，确定监视值a是否已经达到了参考值A1。如果a≥A1，则处理进行到S115。如果a<A1，则处理进行到S120。参考值A1对应于参考图4描述的输出饱和值S_SAT。在S115中，通过控制参考图5描述的对应的开关元件SW_FB1至SW_FB3，将相应的信号放大单元131的信号放大率降低一个等级，并且处理返回到S110。此外，在S115中，可以通知用户监视值a的饱和。S110和S115的处理试图防止监视值a饱和。

当改变每个信号放大单元131的信号放大率时，可以基于改变的信号放大率来校正作为监视值a的累积值的计算值Da。如果信号放大率发生改变，那么通过不同于先前放大率的信号放大率放大的信号值将随后加到到此为止已经获得的计算值Da。因此，可以例如基于改变前的信号放大率和改变后的信号放大率之间的比来校正已经在改变之前获得的计算值Da。当要在后面将要描述的其它步骤中改变每个信号放大单元131的信号放大率时，这可以以相同的方式应用。

在S120中，确定监视值a是否已经达到了参考值A2(<A1)。如果a≥A2，则处理进行到S125。如果a<A2，则处理进行到S130。参考值A2指示监视值a有可能变得饱和的第一警告等级。在S125中，通过控制对应的开关元件SW_FB1至SW_FB3，将每个信号放大单元131的信号放大率降低一个等级，并且处理返回到S120。监视值a将变得饱和的可能性通过S120和S125的处理而减少。

例如，在放射线的强度比较高的情况下，从放射线照射开始的较短时间量内，可以认为放射线剂量达到其目标值。但是，另一方面，存在监视值a在这个较短的时间量内将变得饱和的可能性。因此，在通过上述S110至S125的处理刚开始放射线照射之前和之后的对应时段中，优选地将每个信号放大单元131的信号放大率设置为低。

在S130中，确定放射线的强度是否已经稳定(是否已经变成稳定状态)。如果放射线的强度已经稳定，则处理进行到S140。否则，处理返回到S120。可以基于监视值a的改变量(更具体地，来自在给定定时执行的监视操作的监视值a与来自在随后的定时执行的监视操作的监视值a之间的差)是否已经变得小于预定量来执行该确定。

在S140中，通过控制开关元件SW_FB1至SW_FB3，每个信号放大单元131的信号放大率被增大一个等级，并且处理进行到S150。如参考图4所述的，信号成分SA比串扰成分SC小得多。因此，通过这样的处理来增大信号放大率，可以使得信号成分SA的检测精度更高。

在S150中，确定监视值a是否小于参考值A3(<A2)。如果a≥A3，则处理进行到S160。如果a<A3，则处理进行到S155。参考值A3例如指示监视值a有可能将比噪声成分小的第二警告等级。在S155中，通过控制开关元件SW_FB1至SW_FB3，每个信号放大单元131的信号放大率被增大一个等级，并且处理返回到S150。S150和S155的处理可以防止由于噪声成分而不能适当地获得监视值a，从而防止了AEC精度的降低。

在S160中，确定计算值Da是否达已经到了参考值D_TH。如果Da≥D_TH，则处理进行到S170。如果Da<D_TH，则处理返回到S150。在该实施例中，例如，如果在上述S115、S125、S140和S155中，每个信号放大单元131的信号放大率已经改变，则基于改变的信号放大率改变参考值D_TH或者将其设置为与改变的信号放大率相对应的值。在S170中，请求放射线照射的结束或停止，也就是说，输出到放射线控制单元300的曝光允许信号被设置为L电平。

注意，根据本发明的AEC操作不限于上述流程图的示例，并且可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下进行部分改变。例如，可以根据需要省略上述步骤中的一些步骤，或者可以添加其它步骤。

图7是示出根据本发明的AEC操作的示例的时序图。该实施例与参考示例(参考图3)的实施例的不同之处在于，通过改变每个信号放大单元131的信号放大率来执行累积/监视操作OP3，从而使得监视值a将不会饱和。

图7中的“CNT_GAIN1”至“CNT_GAIN3”分别对应于开关元件SW_FB1至SW_FB3。例如，当控制信号CNT_GAIN1被设置为H电平时，开关元件SW_FB1被设置为导电状态，并且设置作为本实施例的最低信号放大率的第一信号放大率。当控制信号CNT_GAIN2被设置为H电平时，设置比上述第一信号放大率高的第二信号放大率。另外，当控制信号CNT_GAIN3被设置为H电平时，将作为本实施例的最高信号放大率的第三信号放大率设置为信号放大率。参考图7，在时间t70和t71处，控制信号CNT_GAIN1被设置为H电平，并且第一信号放大率被设置。在时间t71和t72处，控制信号CNT_GAIN2被设置为H电平，并且第二信号放大率被设置。另外，在时间t72和t73处，控制信号CNT_GAIN3被设置为H电平，并且第三信号放大率被设置。尽管图7的示例示出了放射线照射开始之后信号放大率逐渐增大的模式，但是根据图6的流程图的示例，信号放大率可以根据需要减小。

如图7所示，在作为信号放大率被改变的定时的时间t71和t72处，可以基于改变的信号放大率来校正计算值Da。这是因为，如上所述，当信号放大率改变时，已经被放大了与先前放大率不同的信号放大率的信号值被累积在到此为止获得的计算值Da上。

根据该实施例，通过改变每个信号放大单元131的信号放大率来执行累积/监视操作OP3，使得监视值a将不会饱和。当信号放大率改变时，基于改变的信号放大率对计算值Da进行校正。因此，根据本实施例，可以适当地执行计算值Da与参考值D_TH之间的比较，并且当比较结果是Da≥D_TH时，可以适当地结束放射线照射。因此，该实施例有利于提高AEC的精度。

尽管以上已经考虑了通过使用作为监视值a的累积值的计算值Da来执行AEC的模式，但是可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下部分地改变和组合模式。例如，可以通过使用通过仅累积监视值a中的一些而获得的结果来执行AEC。更具体地，可以仅使第m行传感器PX中的一些传感器用作监视传感器，也就是说，可以采用第m行传感器PX的信号中仅一些信号作为监视值a。在另一示例中，可以通过使包括第m行和另一行的两行或更多行的传感器PX用作监视传感器来执行AEC。在又一示例中，可以通过使与传感器阵列110上的区域中放射线不穿过待检查对象的部分(或者放射线不会穿过的可能性高的部分)或用户感兴趣的另一部分相对应的仅一些传感器PX用作监视传感器，来执行AEC。此外，在另一个示例中，可以计算与监视值a中的信号成分SA相对应的成分，并且可以通过使用通过累积所计算的成分而获得的结果来执行AEC。可替代地，可以通过组合这些示例来执行AEC。

另外，尽管上面的描述已经注意到了在累积/监视操作OP3期间串扰的发生，但是本发明可以通过防止读出单元130可能由于其它原因发生输出饱和而应用于增加AEC的精度。

另外，为了与前述参考示例进行比较，使用作为监视值a的累积值的计算值Da来描述本发明的实施例，但是本发明可以通过更一般化的模式来实现。也就是说，计算值Da可以通过被转换为可以直接与放射线剂量的目标值进行比较的值或与目标值对应的值来计算。在这种情况下，计算值Da可以通过基于每个信号放大单元131的信号放大率对监视值a执行加权相加并且考虑信号放大率来累积监视值a而获得。另外，在这种情况下，参考值D_TH可以是与信号放大率无关的预定值(放射线剂量的目标值或相应的固定值)。

本发明不限于上述实施例及其修改，并且在不脱离本发明的范围或精神的情况下可以对实施例进行部分改变。例如，尽管上述实施例中的每一个都称为通过闪烁体将放射线转换成光并且通过传感器将转换的光转换为电信号的所谓的“间接转换型”布置，但是本发明也可以应用于直接将放射线转换为电信号的所谓的“直接转换型”布置。

本发明的一个或多个实施例也可以由读出并执行在存储介质(其也可被更完整地称作‘非瞬时计算机可读存储介质’)上记录的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能和/或包括用于执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机来实现，以及通过由系统或装置的计算机例如通过读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能和/或控制一个或多个电路以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能来执行的方法来实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))并且可以包括用来读出并执行计算机可执行指令的单独计算机或单独处理器的网络。计算机可执行指令可以例如从网络或者存储介质被提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储装置、光盘(诸如紧凑盘(CD)、数字多用途盘(DVD)或者蓝光盘(BD)^TM)、闪存装置、存储卡等中的一个或多个。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。

本申请要求于2015年7月2日提交的日本专利申请No.2015-133921的权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims

1.一种放射线成像装置，包括多个传感器、驱动单元、读出单元和控制单元，其中所述多个传感器排列在基板上，并且其中，控制单元执行

第一控制，在向所述多个传感器开始放射线照射之后，通过驱动单元驱动所述多个传感器中的一些传感器，由读出单元读出来自已经被驱动的所述一些传感器的信号，以及

第二控制，当基于所述第一控制中的所述读出单元的输出计算的计算值达到参考值时，输出结束放射线照射的控制信号，

所述读出单元的操作模式包括具有彼此不同的信号放大率的多个模式，并且

所述控制单元

在所述第一控制中，通过改变所述读出单元的操作模式来从所述一些传感器读出信号，使得读出单元的输出值不饱和，并且

在所述第二控制中，通过考虑所述读出单元的信号放大率来累积所述读出单元的输出，计算作为指示放射线剂量的值的计算值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元进一步在通过所述第二控制结束放射线照射之后执行第三控制，所述第三控制通过所述读出单元读出来自所述多个传感器的信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述第一控制中，当所述读出单元的输出值大于第一参考值时，所述控制单元改变所述读出单元的操作模式，以便设置比所述读出单元在那时的信号放大率低的信号放大率，并且

当所述读出单元的输出值小于第二参考值时，所述控制单元改变所述读出单元的操作模式，以便设置比所述读出单元在那时的信号放大率高的信号放大率，所述第二参考值是比第一参考值小的参考值。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，在所述第一控制中，当所述读出单元的输出被设置为稳定状态时，所述控制单元改变所述读出单元的操作模式，以便设置比所述读出单元在那时的信号放大率高的信号放大率。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，在所述第一控制中，当所述读出单元的输出改变量变得小于预定量时，所述控制单元改变所述读出单元的操作模式，以便设置比所述读出单元在那时的信号放大率高的信号放大率。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述参考值是与所述放射线剂量的目标值对应的值。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个传感器被排列为形成多行和多列，所述放射线成像装置还包括与所述多列对应的多个列信号线，

每一列的每个传感器包括被配置为检测放射线的检测元件以及连接所述检测元件和与该列对应的列信号线的晶体管，并且

驱动单元通过将与传感器对应的每个晶体管设置成导电状态来逐行地驱动所述多个传感器。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制单元在放射线照射开始之后，通过以预定的周期将布置在所述多行中的一些行上的每个传感器的晶体管设置为导电状态来执行所述第一控制。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述读出单元包括差分放大器、串联地布置在第一路径上的第一电容器和第一开关元件，所述第一路径连接所述差分放大器的输出端子和反相输入端子，并且所述读出单元包括串联地布置在与所述第一路径不同的第二路径上的第二电容器和第二开关元件，并且所述第二路径连接所述差分放大器的所述输出端子和所述反相输入端子，并且

所述控制单元通过控制所述第一开关元件和所述第二开关元件来改变所述读出单元的操作模式。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元响应于用户按下曝光开关而输出第二控制信号以开始放射线照射，并且

所述控制单元

在所述曝光开关被按下之后且在所述第二控制信号被输出之前，在所述多个传感器未被用放射线照射的状态下，通过所述读出单元读出来自所述一些传感器的信号作为偏移信号，并且

在所述第一控制中，通过使用所述偏移信号来对从所述一些传感器读出的信号执行偏移校正。

11.一种放射线成像装置的控制方法，所述放射线成像装置包括多个传感器、驱动单元、读出单元和控制单元，所述多个传感器被排列在基板上，所述方法包括：

在向所述多个传感器开始放射线照射之后，通过驱动单元驱动所述多个传感器中的一些传感器，由读出单元读出来自已经被驱动的所述一些传感器的信号，以及

当基于读出中的所述读出单元的输出而计算的计算值达到参考值时，输出结束放射线照射的控制信号，

在所述读出中，通过改变所述读出单元的操作模式来从所述一些传感器读出信号，使得所述读出单元的输出值不饱和，并且

在输出所述控制信号中，通过考虑所述读出单元的信号放大率来累积所述读出单元的输出，计算作为指示放射线剂量的值的计算值。