CN111214250A - 放射线成像装置和放射线成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开放射线成像装置和放射线成像系统。放射线成像装置包括：第一像素以及第二像素，第二像素对于放射线的灵敏度低于第一像素的灵敏度；以及决定单元，被配置为执行使像素中的电荷重置的重置操作和决定在对装置进行照射期间的放射线剂量的决定操作。在决定操作中，决定单元至少一次从第一像素和第二像素读出信号，并分别基于从第一像素和第二像素读出的信号决定第一校正值和第二校正值，并且在接收到放射线照射开始请求之后从第一像素和第二像素读出信号，并使用从第一像素和第二像素读出的信号的值以及第一校正值和第二校正值来决定在对装置进行照射期间的放射线剂量。

Description

放射线成像装置和放射线成像系统

技术领域

本发明涉及放射线成像装置和放射线成像系统。

背景技术

已知一种具有AEC(自动曝光控制)功能的放射线成像装置。这种放射线成像装置能够测量照射期间的放射线剂量并根据测量结果来结束放射线照射。例如，放射线成像装置通过在放射线照射期间仅高速操作为放射线检测而设置的像素来监视放射线剂量。放射线成像装置执行顺序地操作相应像素的重置操作以重置在相应像素中累积的暗电荷，直到接收到放射线照射开始请求为止。日本专利公开No.2015-213546描述了一种放射线成像装置，该放射线成像装置执行相应像素的重置操作，直到接收到开始放射线照射的请求为止，并且在接收到开始放射线照射的请求之后以高速操作用于放射线检测的像素。

发明内容

日本专利公开No.2015-213546中描述的放射线成像装置执行重置操作以移除在相应像素中累积的电荷，直到接收到开始放射线照射的请求为止。在重置操作结束之后，信号值变得稳定需要一些时间(例如，大约100ms)。因此，为了获取正确的信号，可能有必要在重置操作结束之后等待一段时间。另一方面，如果信号的获取被延迟到信号的值变得稳定为止，那么从接收到开始放射线照射的请求起直到变得可以进行放射线照射为止的时间被延长。在日本专利公开No.2015-213546中描述的方法中，直到变得可以进行放射线照射的时间与决定的放射线剂量的正确性具有折衷关系。本发明的一个方面提供了一种在缩短直到变得可以进行放射线照射为止的时间的同时还准确地决定照射期间的放射线剂量的技术。

根据本发明的实施例，提供了一种放射线成像装置，包括：包括第一像素以及第二像素的多个像素，第二像素对于放射线的灵敏度低于第一像素的灵敏度；以及决定单元，被配置为执行使在多个像素中累积的电荷重置的重置操作和决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量的决定操作，其中决定单元在开始放射线照射之前结束重置操作并开始决定操作，并且在决定操作中，决定单元至少一次从第一像素和第二像素读出信号，以及基于从第一像素读出的信号决定第一校正值并基于从第二像素读出的信号决定第二校正值，并且，在接收到放射线照射开始请求之后，从第一像素和第二像素读出信号，并使用从第一像素读出的信号的值、从第二像素读出的信号的值、第一校正值和第二校正值来决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种放射线成像系统，包括：上述放射线成像装置；以及信号处理单元，被配置为处理来自放射线成像装置的信号。

根据(参考附图)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是示出根据本发明第一实施例的放射线成像装置的布置的电路图；

图2是示出根据本发明第一实施例的放大单元的布置的电路图；

图3是示出根据本发明第一实施例的相应像素的布置的平面图；

图4A和图4B是分别示出根据本发明第一实施例的相应像素的布置的截面图；

图5是示出包括根据本发明的放射线成像装置的放射线成像系统的布置的示例的图；

图6是示出根据本发明第一实施例的放射线成像装置的操作的时序图；

图7是示出根据本发明第一实施例的检测像素与校正像素之间的位置关系的图；

图8是示出根据本发明第一实施例的检测像素与校正像素之间的位置关系的图；

图9是示出根据本发明第一实施例的检测像素与校正像素之间的位置关系的图；

图10是示出根据本发明第一实施例的检测像素与校正像素之间的位置关系的图；

图11是示出根据本发明第二实施例的放射线成像装置的操作的时序图；

图12是示出根据本发明第三实施例的放射线成像装置的操作的时序图；

图13是示出根据本发明第四实施例的放射线成像装置的操作的时序图；

图14是示出根据本发明第四实施例的放射线成像装置的校正值决定方法的时序图；

图15是示出根据本发明第五实施例的放射线成像装置的校正值决定方法的时序图；以及

图16是示出放射线成像系统的布置的示例的图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施例。在各个实施例中，相似的附图标记指示相似的元件，并且将省略其重复描述。这些实施例能够根据需要进行改变和组合。

图1示出了根据本发明第一实施例的放射线成像装置100的布置的示例。放射线成像装置100包括排列在成像区域IR中以形成多个行和多个列的多个像素、多条驱动线110和多条信号线120。多条驱动线110与像素的多个行对应地布置，并且每条驱动线110与像素行中的任意一行对应。多条信号线120与像素的多个列对应地布置，并且每条信号线120与像素列中的任意一列对应。

多个像素包括用于获取放射线图像的多个成像像素101、用于监视放射线照射剂量的一个或多个检测像素104以及用于校正放射线照射剂量的一个或多个校正像素107。校正像素107对于放射线的灵敏度低于检测像素104对于放射线的灵敏度。

每个成像像素101包括用于将放射线转换成电信号的转换元件102，以及用于连接对应的信号线120和转换元件102的开关元件103。每个检测像素104包括用于将放射线转换成电信号的转换元件105，以及用于连接对应的信号线120和转换元件105的开关元件106。每个检测像素104被布置为包括在由多个成像像素101形成的行和列中。每个校正像素107包括用于将放射线转换成电信号的转换元件108，以及用于连接对应的信号线120和转换元件108的开关元件109。每个校正像素107被布置为包括在由多个成像像素101形成的行和列中。在图1和后续附图中，通过对转换元件102、105和108进行不同的阴影化来将成像像素101、检测像素104和校正像素107彼此区分开。

转换元件102、105和108中的每一个可以由用于将放射线转换成光的闪烁体(scintillator)和用于将光转换成电信号的光电转换元件形成。闪烁体一般以片的形式制成以覆盖成像区域IR并被多个像素共享。可替代地，转换元件102、105和108中的每一个可以由用于将放射线直接转换成电信号的转换元件形成。

开关元件103、106和109中的每一个可以包括例如薄膜晶体管(TFT)，在薄膜晶体管(TFT)中，有源区域由诸如非晶硅或多晶硅之类的半导体形成。

转换元件102的第一电极连接到开关元件103的第一主电极，并且转换元件102的第二电极连接到偏置线130。一条偏置线130在列方向上延伸并且公共地连接到在列方向上排列的多个转换元件102的第二电极。偏置线130从电源电路140接收偏置电压Vs。一列中包括的一个或多个成像像素101的开关元件103的第二主电极连接到一条信号线120。一行中包括的一个或多个成像像素101的开关元件103的控制电极连接到一条驱动线110。

检测像素104和校正像素107中的每个具有与成像像素101相同的像素布置，并且连接到对应的驱动线110和对应的信号线120。检测像素104和校正像素107排他地连接到信号线120。即，校正像素107未连接到检测像素104所连接到的信号线120。检测像素104未连接到校正像素107所连接到的信号线120。成像像素101可以连接到检测像素104或校正像素107所连接到的信号线120。

驱动电路150被配置为根据来自控制单元180的控制信号通过多条驱动线110向驱动目标像素供应驱动信号。在这个实施例中，驱动信号是用于接通在驱动目标像素中包括的开关元件的信号。每个像素的开关元件通过高电平的信号接通，并通过低电平的信号关断。因此，高电平的信号在下文中将被称为驱动信号。通过将驱动信号供应给像素，能够通过读出电路160读出在像素的转换元件中累积的信号。当驱动线110连接到检测像素104和/或校正像素107中的至少一个时，驱动线110在下文中将被称为检测驱动线111。

读出电路160被配置为通过多条信号线120从多个像素读出信号。读出电路160包括多个放大单元161、多路复用器162和模数转换器(在下文中将被A/D转换器)163。多条信号线120中的每条信号线都连接到读出电路160的多个放大单元161中的对应一个。一条信号线120与一个放大单元161对应。多路复用器162以预定次序选择多个放大单元161，并将来自所选择的放大单元161的信号供应给A/D转换器163。A/D转换器163将所供应的信号转换成数字信号，并且将其输出。

从成像像素101读出的信号被供应给信号处理单元170，并经历通过信号处理单元170进行的诸如计算处理和存储处理之类的处理。更具体而言，信号处理单元170包括计算单元171和存储单元172。计算单元171基于从成像像素101读出的信号来生成放射线图像，并将该放射线图像供应给控制单元180。从检测像素104和校正像素107读出的信号被供应给信号处理单元170，并且经历通过信号处理单元170进行的诸如计算处理和存储处理之类的处理。更具体而言，信号处理单元170基于从检测像素104和校正像素107读出的信号输出指示对放射线成像装置100的放射线照射的信息。例如，信号处理单元170检测对放射线成像装置100的放射线照射，并决定放射线照射剂量和/或积分照射剂量。

控制单元180基于来自信号处理单元170的信息来控制驱动电路150和读出电路160。控制单元180基于来自信号处理单元170的信息来控制例如曝光(与成像像素101中的发射的放射线对应的电荷的累积)的开始和结束。

为了决定放射线照射剂量，控制单元180控制驱动电路150以仅扫描检测驱动线111，从而使得仅来自检测像素104和校正像素107的信号能够被读出。接下来，控制单元180控制读出电路160以读出与检测像素104和校正像素107对应的列的信号，从而输出该信号作为指示放射线照射剂量的信息。这种操作允许放射线成像装置100获得在放射线照射期间在检测像素104中的照射信息。

图2示出了放大单元161的详细电路布置的示例。放大单元161包括差分放大电路AMP和采样/保持电路SH。差分放大电路AMP放大在信号线120中出现的信号并将其输出。控制单元180能够通过向差分放大电路AMP的开关元件供应控制信号

来重置信号线120的电位。来自差分放大电路AMP的输出能够被保持在采样/保持电路SH中。控制单元180通过向采样/保持电路SH的开关元件供应控制信号

来使采样/保持电路SH保持信号。保持在采样/保持电路SH中的信号被多路复用器162读出。

将参考图3、图4A和图4B描述放射线成像装置100的像素的结构的示例。图3是示出放射线成像装置100中的成像像素101、检测像素104和校正像素107的布置的平面图。该平面图等效于在与放射线成像装置100的成像区域IR平行的平面上的正投影(orthographicprojection)。如阴影线所指示的，在校正像素107的转换元件108上布置金属层以屏蔽转换元件108。

图4A是沿着图3中的线A-A'截取的成像像素101的截面图。检测像素104的截面图与成像像素101的截面图相同。开关元件103布置在诸如玻璃基板之类的绝缘支撑基板400上。开关元件103可以是TFT(薄膜晶体管)。层间绝缘层401布置在开关元件103上。转换元件102布置在层间绝缘层401上。转换元件102是能够将光转换成电信号的光电转换元件。转换元件102例如由电极402、PIN光电二极管403和电极404形成。转换元件102可以由MIS传感器代替PIN光电二极管形成。

保护膜405、层间绝缘层406、偏置线130和保护膜407顺序地布置在转换元件102上。在保护膜407上布置平坦化膜和闪烁体(均未示出)。电极404通过接触孔连接到偏置线130。透光ITO用作电极404的材料，并且电极404能够透射从放射线通过闪烁体(未示出)转换的光。

图4B是沿着图3中的线B-B'截取的校正像素107的截面图。校正像素107与成像像素101和检测像素104的不同之处在于，转换元件108被遮光构件408覆盖，并且其余点可以相同。遮光构件408由例如金属层形成，该金属层是与偏置线130的层相同的层。由于校正像素107的转换元件108被遮光构件408覆盖，因此校正像素107对于放射线的灵敏度显著低于成像像素101和检测像素104对于放射线的灵敏度。也可以说，在校正像素107的转换元件108中累积的电荷不是由放射线造成的。

图5示出了包括放射线成像装置100的放射线成像系统500的布置的示例。放射线成像系统500包括放射线成像装置100、放射线源501、放射线源接口502、通信接口503和控制器504。

剂量、上限照射时间(ms)、管电流(mA)、管电压(kV)、作为应当监视放射线的区域的关注区域(ROI)等被输入到控制器504。当附接到放射线源501的曝光开关被操作时，控制器504向放射线成像装置100发送开始请求信号。开始请求信号是用于请求开始放射线照射的信号。响应于接收到开始请求信号，放射线成像装置100开始准备接受放射线照射。如果放射线成像装置100准备就绪，那么它经由通信接口503向放射线源接口502发送开始使能信号。开始使能信号是用于通知放射线照射能够开始的信号。响应于接收到开始使能信号，放射线源接口502使放射线源501开始放射线照射。

在达到发射的放射线剂量的积分值的阈值之后，放射线成像装置100经由通信接口503向放射线源接口502发送结束请求信号。结束请求信号是用于请求结束放射线照射的信号。响应于接收到结束请求信号，放射线源接口502使放射线源501结束放射线照射。剂量的阈值由控制单元180基于剂量的输入值、放射线照射强度、单元之间的通信延迟、处理延迟等来决定。如果放射线照射时间达到输入的上限照射时间，那么即使没有接收到结束请求信号，放射线源501也停止放射线照射。

在放射线照射停止之后，放射线成像装置100顺序地扫描仅连接有成像像素101的驱动线110(检测驱动线111以外的驱动线110)，并且每个成像像素101的图像信号由读出电路160读出，从而获得放射线图像。由于累积在检测像素104中的电荷在放射线照射期间被读出，以及校正像素107被屏蔽，因此来自这些像素的信号不能用于形成放射线图像。为了解决这个问题，放射线成像装置100的信号处理单元170使用检测像素104和校正像素107周围的成像像素101的像素值来执行插值处理，从而在这些像素的位置处对像素值进行插值。

将参考图6描述放射线成像装置100的操作的示例。该操作在信号处理单元170与用于控制驱动电路150和读出电路160的控制单元180相互协作时执行。因此，信号处理单元170和控制单元180的组合可以被称为决定单元。在图6中，“放射线”指示放射线成像装置100是否被放射线照射。在低电平处，不执行放射线照射。在高电平处，执行放射线照射。“Vg1”至“Vgn”表示从驱动电路150供应给多条驱动线110的驱动信号。“Vgk”与第k行的驱动线110对应(k＝1，...，驱动线的总数)。如上所述，多条驱动线110中的一些也被称为检测驱动线111。第j条检测驱动线111由“Vdj”表示(j＝1，...，检测驱动线的总数)。

表示供应给放大单元161的采样/保持电路SH的控制信号的电平。

表示供应给放大单元161的差分放大电路AMP的控制信号的电平。“检测像素信号”指示从检测像素104读出的信号的值。“校正像素信号”指示从校正像素107读出的信号的值。“积分照射剂量”指示照射放射线成像装置100的放射线的积分值。稍后将描述决定积分值的方法。

在时间t0处，控制单元180开始多个像素的重置操作。重置操作是移除在相应像素的转换元件中累积的电荷的操作，并且更具体而言，是通过将驱动信号供应给驱动线110来使相应像素的开关元件导通的操作。控制单元180控制驱动电路150以重置连接到第一行的驱动线110的像素。随后，控制单元180重置连接到第二行的驱动线110的像素。控制单元180重复该操作直到最后一行的驱动线110。在时间t1处，在最后一行的驱动线110的重置操作结束之后，控制单元180再次从第一行的驱动线110重复重置操作。

在时间t2处，控制单元180从控制器504接收开始请求信号。响应于开始请求信号的接收，控制单元180执行重置操作直到最后一行，然后结束重置操作。控制单元180可以在执行重置操作直到最后一行之前结束重置操作并且转移到下一处理。例如，如果控制单元180在第k行的驱动线110的重置操作期间接收到开始请求信号，那么它可以在不执行第(k+1)行以及随后行的驱动线110的重置操作的情况下转移到下一处理。在这种情况下，通过执行用于获取放射线图像的驱动的调整和针对放射线图像的图像处理，可以减少在放射线图像中会生成的段差(step)。

在时间t3处，控制单元180开始决定操作以决定在对放射线成像装置100进行照射期间的放射线剂量。在决定操作中，控制单元180重复执行从检测像素104和校正像素107读出信号的读出操作。执行多个读出操作中的前一个或多个以决定校正值，并且执行重复的读出操作的后半部分以连续地决定在每个时间点处的放射线剂量。

对检测驱动线111执行读出操作，但不对其余驱动线110执行读出操作。更具体而言，驱动电路150将驱动信号供应给多条驱动线110当中每条均连接到检测像素104和/或校正像素107中的至少一个的驱动线110(即，检测驱动线111)。但是，驱动电路150不向多条驱动线110当中每条均未连接到检测像素104和校正像素107中任何一个的驱动线110供应驱动信号。此外，驱动电路150同时将驱动信号供应给多条驱动线110当中每条均连接到检测像素104和/或校正像素107中的至少一个的驱动线110。因此，来自连接到同一条信号线120的多个像素的信号被组合并由读出电路160读出。由于检测像素104和校正像素107排他地连接到信号线120，因此读出电路160能够分别读出灵敏度不同的像素的信号。

在一次读出操作中，控制单元180执行从时间t3到时间t4的操作。更具体而言，控制单元180将驱动信号暂时供应给一条或多条检测驱动线111。此后，通过将控制信号

暂时设置在高电平处，控制单元180将由读出电路160经由信号线120从像素读出的信号保持在采样/保持电路SH中。随后，通过将控制信号

暂时设置在高电平处，控制单元180重置读出电路160(更具体而言，放大单元161的差分放大电路AMP)。如果在成像区域IR中设置了关注区域，那么没必要从不包括在关注区域中的检测像素104读出信号。

为了决定校正值，控制单元180执行读出操作预定次数，该预定次数是一次或多次。信号处理单元170基于通过预定次数的读出操作从检测像素104读出的信号来决定校正值Od，并且基于通过预定次数的读出操作从校正像素107读出的信号来决定校正值Oc。将详细描述校正值Od的决定。如果预定次数是一次，那么从检测像素104读出的信号的数量是一，从而信号处理单元170将信号的值决定为校正值Od。如果预定次数是两次或更多次，那么信号处理单元170将多个读出信号的平均值决定为校正值Od。可以使用另一个统计量来代替平均值。以相同方式基于从校正像素107读出的信号来决定校正值Oc。信号处理单元170将这样决定的校正值Od和Oc存储在存储单元172中以在随后的处理中可用。

在一次或多次读出操作结束之后，控制单元180在时间t5处将开始使能信号发送到放射线源接口502。上述校正值Od和Oc可以在发送开始使能信号之前或之后决定。在发送开始使能信号之后，控制单元180重复执行上述读出操作。信号处理单元170针对每次读出操作测量放射线照射剂量DOSE，并确定照射剂量DOSE的积分值是否超过阈值。在时间t5之后，放射线照射在时间t6处开始。

下面将描述决定照射剂量DOSE的方法。通过最近的读出操作从检测像素104读出的信号的值由Sd表示。通过最近的读出操作从校正像素107读出的信号的值由Sc表示。信号处理单元170通过将Sd、Sc、Od和Oc应用于下面的等式(1)来计算照射剂量DOSE。

DOSE＝(Sd-Od)-(Sc-Oc)...(1)

根据这个等式，照射剂量DOSE基于在发送开始使能信号之后从校正像素107读出的信号的值Sc与基于在发送开始使能信号之前从校正像素107读出的信号决定的校正值Oc之间的差来决定。

信号处理单元170可以通过将Sd、Sc、Od和Oc应用于下面的等式(2)，而不是上面的等式(1)，来计算照射剂量DOSE。

DOSE＝Sd-Od×Sc/Oc...(2)

根据这个等式，照射剂量DOSE基于在发送开始使能信号之后从校正像素107读出的信号的值Sc与基于在发送开始使能信号之前从校正像素107读出的信号决定的校正值Oc之间的比率来决定。

如图6中所示，从检测像素104读出的信号在重置操作结束后立即(在时间t3之后立即)在时间上有很大的变化，并且随时间(例如在大约100ms内)变得稳定。因此，即使仅使用从检测像素104获得的Sd和Od来计算照射剂量DOSE，也不能充分移除偏移量。如果用于获取校正值Od的读出操作的开始被延迟到从检测像素104读出的信号变得稳定为止，那么从发送开始请求信号到实际的放射线照射开始为止的时间(从时间t2到时间t6的时间，即，所谓的曝光延迟)被延长。

在这个实施例中，从校正像素107读出的信号的值(Sc和Oc)也用于决定照射剂量DOSE。由于校正像素107对于放射线的灵敏度非常低，因此，在开始放射线照射之后从校正像素107读出的信号的值Sc被认为表示从检测像素104读出的信号的值Sd的偏移分量。此外，在这个实施例中，使用基于在开始放射线照射之前从检测像素104和校正像素107读出的信号的校正值Od和Oc来决定照射剂量DOSE。因此，能够校正每个像素特有的特点的差异(检测电路的通道的差异、每个像素的寄生电阻和寄生电容的差异等)。

当积分照射剂量在时间t7处达到阈值时，控制单元180向放射线源接口502发送结束请求信号。替代地，控制单元180可以估计积分照射剂量达到阈值的时间，并且在估计的时间处发送结束请求信号。在时间t8处，响应于结束请求信号的接收，放射线源接口502使放射线源501结束放射线照射。

在上述示例中，控制单元180在重置操作结束之后立即开始用于决定校正值Od和Oc的预定次数的读出操作。替代地，控制单元180可以在从重置操作结束起经过预定时间(例如，几毫秒到几十毫秒)之后开始预定次数的读出操作。这能够抑制在时间上变化尤其大的时段期间的信号读出。

将参考图7至图10描述检测像素104与校正像素107之间的位置关系。在图7至图10中，为了阐明检测像素104和校正像素107的位置，省略了成像像素101。在这些示例中，关注区域ROI_A至ROI_E被设置在成像区域IR的部分中。关注区域是要由AEC监视的区域。检测像素104被布置在每个关注区域中。偏移分量的变化量(或变化率)主要基于从重置操作切换到读出操作的操作方法和操作时间来确定，并且检测像素104与校正像素107之间的位置关系几乎对偏移分量的变化量没有贡献。因此，校正像素107的数量可以小于检测像素104的数量。例如，一个校正像素107可以被布置用于几个到几十个检测像素104。此外，为相应信号线120获取的Sd、Sc、Od和Oc可以分别在多条信号线120上进行平均。这样能够减少噪音。

在图7所示的示例中，检测像素104和校正像素107仅布置在关注区域ROI_A至ROI_E中，而不布置在其余区域中。在图8所示的示例中，检测像素104仅布置在关注区域ROI_A至ROI_E中，而不布置在其余区域中。另一方面，校正像素107布置在关注区域ROI_A至ROI_E中以及其余区域中。

在图9所示的示例中，检测像素104仅布置在关注区域ROI_A至ROI_E中，而不布置在其余区域中。另一方面，校正像素107不布置在关注区域ROI_A至ROI_E中，而是布置在其余区域中。在这种布置中，能够增加每个关注区域中的检测像素104的数量。校正像素107布置在成像区域IR的边缘附近。校正像素107可以布置在有效像素区域之外的部分中，诸如最远端。由于每个校正像素107对于放射线的灵敏度低，因此校正像素107不能用于获取图像信号。通过将校正像素107布置在成像区域IR的边缘附近，能够减小对放射线图像的不足的影响。

在图10所示的示例中，检测像素104仅布置在关注区域ROI_A至ROI_E中，而不布置在其余区域中。另一方面，校正像素107布置在关注区域ROI_A至ROI_E中以及其余区域中。更具体而言，校正像素107布置在每个关注区域的外围。每个关注区域的重心(barycenter)与和关注区域对应地布置的多个校正像素107的重心几乎重合。这种布置使得可以减小像素的电阻或电容的小差异或如何通过检测驱动线111发送驱动信号的差异的影响。

<第二实施例>

将描述根据第二实施例的放射线成像装置。根据第二实施例的放射线成像装置的布置可以与根据第一实施例的放射线成像装置的布置相同。因此，根据第二实施例的放射线成像装置也被表示为放射线成像装置100。在第二实施例中，放射线成像装置100的操作与第一实施例中的放射线成像装置100的操作不同。其余点可以与第一实施例中的相同，并且将省略其重复描述。

将参考图11描述根据这个实施例的放射线成像装置100的操作的示例。在重置操作结束之后，控制单元180在时间t3处开始重复执行读出操作。在这个实施例中，在重置操作结束之后，通过在不向检测像素104或校正像素107供应驱动信号的情况下将控制信号

暂时设置在高电平处，控制单元180将基于信号线120的电位的信号保持在采样/保持电路SH中。此后，通过将控制信号

暂时设置在高电平处，控制单元180使读出电路160重置。从时间t3到时间t4_1执行的操作在下文中将被称为获取操作。

此后，在时间t4_1处，控制单元180将驱动信号暂时供应给检测像素104和校正像素107，并且将控制信号

暂时设置在高电平处，从而将从信号线120读出的信号保持在采样/保持电路SH中。此后，通过将控制信号

暂时设置在高电平处，控制单元180使读出电路160重置。从时间t4_1到时间t4_2执行的操作在下文中将被称为读出操作。这个读出操作与第一实施例中的读出操作相同。控制单元180交替地重复执行获取操作和读出操作。

在重置操作结束之后，控制单元180执行获取操作和读出操作预定次数，该预定次数是一次或多次。信号处理单元170基于通过相对于连接有检测像素104的信号线120的获取操作获取的信号来决定校正值Od1，并且基于通过相对于连接有校正像素107的信号线120的获取操作获取的信号来决定校正值Ocl。此外，信号处理单元170基于通过预定次数的读出操作从检测像素104读出的信号来决定校正值Od2，并且基于通过预定次数的读出操作从校正像素107读出的信号来决定校正值Oc2。能够以与对于上述校正值Od和Oc相同的方式来决定校正值Od1和Oc1。校正值Od2和Oc2是与上述校正值Od和Oc相同的值。

在时间t5处，控制单元180在发送开始使能信号之后重复执行上述获取操作和读出操作。信号处理单元170针对每次读出操作测量放射线照射剂量DOSE，并确定积分值是否超过阈值。

下面将描述决定照射剂量DOSE的方法。通过相对于连接有检测像素104的信号线120的最近的获取操作获取的信号的值由Sd1表示。通过相对于连接有校正像素107的信号线120的最近的获取操作获取的信号的值由Sc1表示。通过最近的读出操作从检测像素104读出的信号的值由Sd2表示。通过最近的读出操作从校正像素107读出的信号的值由Sc2表示。值Sd2和Sc2与上述值Sd和Sc相同。信号处理单元170通过将Sd1、Sc1、Od1、Oc1、Sd2、Sc2、Od2和Oc2应用于以下等式(3)来计算照射剂量DOSE。

DOSE＝{(Sd2-Od2)-(Sd1-Od1)}-{(Sc2-Oc2)-(Sc1-Oc1)}...(3)

根据这个等式，照射剂量DOSE基于在发送开始使能信号之后从校正像素107读出的信号的值Sc1与基于在发送开始使能信号之前从校正像素107读出的信号决定的校正值Oc1之间的差来决定。

信号处理单元170可以通过将Sd1、Sc1、Od1、Oc1、Sd2、Sc2、Od2和Oc2应用于下面的等式(4)，而不是上面的等式(3)来计算照射剂量DOSE。

DOSE＝(Sd2-Sd1)-(Od2-Od1)×(Sc2-Sc1)/(Oc2-Oc1)...(4)

根据这个等式，照射剂量DOSE基于在发送开始使能信号之后从校正像素107读出的信号的值Sc1与基于在发送开始使能信号之前从校正像素107读出的信号决定的校正值Oc1之间的比率来决定。其余操作可以与第一实施例中的操作相同，并且将省略其重复描述。

下面将描述根据这个实施例的效果。在一条信号线120与连接到该信号线120的每个像素中包括的转换元件的电极之间形成寄生电容。信号线120和转换元件的电极通过这个寄生电容经历电容耦合，从而生成串扰。因此，如果在经由信号线120从给定行的每个像素的转换元件读出信号的同时另一行的每个像素的转换元件的电极的电位通过光电转换而改变，那么该信号线120的电位可能由于串扰而改变。这种改变可能使放射线照射剂量的决定的准确性变差。

由于在上述获取操作中在不使开关元件导通的状态下获取基于信号线120的电位的信号，因此可以仅提取串扰信号。由于在上述读出操作中在使开关元件导通之后读出信号，因此，可以读出除了串扰之外的在转换元件中累积的信号的合计信号。如果从重置信号线120的电位到执行采样为止的时间在获取操作和读出操作之间是相同的，那么串扰量几乎彼此相等。因此，能够通过计算串扰量之间的差来校正串扰。此外，类似于第一实施例，能够通过以上等式(3)和(4)来校正偏移分量。

<第三实施例>

将描述根据第三实施例的放射线成像装置。根据第三实施例的放射线成像装置的布置可以与根据第一实施例的放射线成像装置的布置相同。因此，根据第三实施例的放射线成像装置也被表示为放射线成像装置100。在第三实施例中，放射线成像装置100的操作与第一实施例中的放射线成像装置100的操作不同。其余点可以与第一实施例中的相同，并且将省略其重复描述。

将参考图12描述根据这个实施例的放射线成像装置100的操作的示例。在重置操作结束之后，控制单元180在时间t3处开始重复执行读出操作。在这个实施例中，在重置操作结束之后，控制单元180维持其中驱动信号经由检测驱动线111被供应给检测像素104和校正像素107的状态。因此，检测像素104和校正像素107的开关元件维持在ON状态。在维持这个状态的同时，控制单元180决定照射期间的放射线剂量。更具体而言，通过将控制信号

暂时设置在高电平处，控制单元180将由读出电路160通过信号线120从像素读出的信号保持在采样/保持电路SH中。此后，通过将控制信号

暂时设置在高电平处，控制单元180重置读出电路160(更具体而言，放大单元161的差分放大电路AMP)。其余操作可以与第一实施例中的相同，并且将省略重复的描述。

<第四实施例>

将描述根据第四实施例的放射线成像装置。根据第四实施例的放射线成像装置的布置可以与根据第一实施例的放射线成像装置的布置相同。因此，根据第四实施例的放射线成像装置也被表示为放射线成像装置100。在第四实施例中，放射线成像装置100的操作与第一实施例中的放射线成像装置100的操作不同。其余点可以与第一实施例中的相同，并且将省略其重复描述。

将参考图13描述根据这个实施例的放射线成像装置100的操作的示例。放射线成像装置100在时间t0处开始重置操作，并且重复重置操作。在时间t1处，控制单元180执行一次或多次从检测像素104和校正像素107读出信号的读出操作，并决定上述校正值Od和Oc。通过在接收到放射线照射开始请求信号之前决定校正值Od和Oc，可以防止决定操作影响放射线曝光延迟。因此，可以增加用于决定校正值Od和Oc的读出操作的次数(例如，几千次)。能够对通过多次读出操作获得的值进行平均以减小校正值Od和Oc的噪声影响，从而提高校正准确性。

在执行预定次数的读出操作之后，控制单元180在时间t2处再次重复重置操作。在时刻t3处接收到放射线照射开始请求信号后，控制单元180执行重置操作直到最后一行，然后在时间t4处开始读出操作。由于控制单元180已经决定了校正值Od和Oc，因此不需要在时间t4之后决定校正值Od和Oc。此后，控制单元180在时间t5处发送开始使能信号，并在时间t6处开始放射线照射。由于已经决定了校正值Od和Oc，因此控制单元180能够在接收到开始请求信号之后立即开始放射线照射。因此，可以将曝光延迟缩短决定校正值Od和Oc所需的时间。

在从重置操作转移到读出操作起经过预定时间(例如，几毫秒到几十毫秒)之后，控制单元180可以发送开始使能信号以开始放射线照射。这使得可以抑制在刚切换操作之后输出变化大的时段期间的信号读出。在放射线照射开始之后，以与第一实施例中相同的方式执行信号校正，从而决定照射剂量。在这个实施例中，与第一实施例相比，从获取校正值Od和Oc到开始照射剂量的读出的时间长。因此，信号的值Sd的偏移分量可能变化。但是，由于变化量在检测像素104与校正像素107之间是相同的，因此可以通过与第一实施例中的处理相同的处理执行校正。在这个实施例中决定校正值Od和Oc的定时不仅适用于第一实施例，而且适用于第二实施例和第三实施例。

在接收到开始请求信号之前决定校正值Od和Oc的定时能够变化。例如，该定时可以是装运放射线成像装置100的定时、将放射线成像装置100安装在使用设施中的定时、激活放射线成像装置100的定时和/或在放射线成像装置100捕获放射线图像之前获取偏移图像的定时之一。

假设放射线成像装置100进行操作以预先获取捕获图像的偏移图像，并且在成像时仅获取放射线照射之后的图像。在这种情况下，控制单元180可以在预先获取偏移图像时决定校正值Od和Oc。由于针对每种驱动模式(帧速率、增益值、像素合并计数(pixelbinning count)、图像尺寸等)单独获取捕获图像的偏移图像，因此需要大约数十秒来获取偏移图像。由于决定校正值Od和Oc仅需要大约几秒钟，因此即使在这个时段期间决定校正值Od和Oc，偏移图像获取时间也几乎不受影响。在这种情况下，针对放射线成像装置100的每种操作类型决定校正值Od和Oc。替代地，可以为放射线成像装置的多种操作类型共同地决定校正值Od和Oc。

捕获图像的偏移图像被周期性地更新以应对环境(诸如温度)的改变。由于校正值Od和Oc也由于环境的改变而略有改变，因此校正值Od和Oc被周期性地更新以使得易于应对环境的改变。

如果放射线成像装置100在放射线照射之前和之后获取捕获图像的偏移图像，那么可以在与偏移图像获取定时相同的定时处决定校正值Od和Oc。通过在接近放射线照射定时的定时处决定校正值Od和Oc，检测放射线时的偏移分量与决定校正值Od和Oc时的偏移分量之间的差异变小，从而提高了校正准确性。此外，决定校正值Od和Oc的时段不影响放射线照射能够开始的定时。

上面已经描述了在各种定时处获取校正值Od和Oc的示例。控制单元180可以存储在多个定时处获取的校正值Od和Oc，并且基于环境(诸如温度)的信息或自获取以来经过的时间的信息来选择要用于校正的校正值Od和Oc。例如，控制单元180可以监视放射线成像装置100的温度，并且使用在与检测放射线时的温度环境接近的温度环境中获取的校正值Od和Oc。这能够抑制随温度改变的偏移分量的影响。可替代地，控制单元180可以通过使用在接近的温度环境中获取的多个校正值Od和Oc的平均值来进一步提高校正准确性。例如，通过记录从决定校正值Od和Oc到检测到放射线的时间并使用在被决定之后没有经过太长时间的校正值Od和Oc，控制单元180能够抑制随时间改变的偏移分量的影响。控制单元180能够通过使用没有经过太长时间的多个校正值Od和Oc的平均值来提高校正准确性。

如图14中所示，可以分多次执行用于决定校正值Od和Oc的读出操作，而不是一次执行数千遍。在时间t0处执行重置操作之后，控制单元180通过例如在时间t1处执行数百遍读出操作来决定校正值Od和Oc。此后，控制单元180通过在时间t2处再次执行重置操作、并且然后例如在时间t3处执行数百遍读出操作来决定校正值Od和Oc。类似地，重复重置操作和校正值决定操作。控制单元180通过平均以这种方式决定的多个校正值Od和Oc来决定要用于校正的校正值Od和Oc。通过分多次执行决定校正值Od和Oc的操作，能够在时间t1处决定一对校正值Od和Oc的同时提高校正值Od和Oc的准确性。

<第五实施例>

在上述实施例中，控制单元180决定用于多个关注区域的公共校正值Od和Oc。替代地，控制单元180可以决定用于每个关注区域的校正值Od和Oc。图15示出了在图7所示的关注区域的布置中在放射线照射之前的重置操作期间获取校正值Od和Oc的示例。每个关注区域的行的高电平表示用于决定校正值Od和Oc的读出操作。在时段1501中，控制单元180决定用于图7中在水平方向上排列的多个关注区域或一个关注区域的校正值Od和Oc。在时段1502中，控制单元180决定用于图7中在垂直方向上排列的多个关注区域的校正值Od和Oc。如果通过一次成像操作在排列在垂直方向上的多个关注区域中的每个中检测照射剂量，那么控制单元180交替地操作与相应关注区域对应的行，以分别从关注区域读出输出。

参考图15，控制单元180连续地决定关注区域的校正值Od和Oc。但是，在决定校正值Od和Oc的每个集合之前，可以执行重置操作。当实际检测到放射线时，在重置操作之后执行照射剂量读出操作。因此，通过在重置操作之后获取校正值Od和Oc的每个集合，驱动切换之后的偏移分量的改变是相同的，从而提高了校正准确性。

<其它实施例>

下面将参考图16描述将放射线成像装置100应用于放射线检测系统的示例。由X射线管6050作为放射线源生成的X射线6060通过患者或被检体6061的胸部6062进入由上述放射线成像装置100表示的放射线成像装置6040。这个入射X射线包含被检体6061的身体内部的信息。闪烁体响应于X射线的入射而发光，并且光电转换元件对该光进行光电转换，从而获得电信息。这个信息被转换成数字数据，经历由用作信号处理单元的图像处理器6070进行的图像处理，并且能够在用作控制室的显示单元的显示器6080上被观察。

这个信息还能够通过诸如电话线6090之类的传输处理单元传送到远程地点，并且能够在用作另一个地点的医生室等的显示单元的显示器6081上显示，或被保存在诸如光盘之类的存储单元中。因此，远程地点的医生能够进行诊断。此外，这个信息能够通过用作记录单元的胶片处理器6100记录在用作记录介质的胶片6110上。

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

Claims (20)

1.一种放射线成像装置，包括：

多个像素，包括第一像素以及第二像素，第二像素对于放射线的灵敏度低于第一像素的灵敏度；以及

决定单元，被配置为执行使在所述多个像素中累积的电荷重置的重置操作和决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量的决定操作，

其中决定单元在开始放射线照射之前结束重置操作并开始决定操作，以及

在决定操作中，决定单元

至少一次从第一像素和第二像素读出信号，以及基于从第一像素读出的信号决定第一校正值并且基于从第二像素读出的信号决定第二校正值，并且

在接收到放射线照射开始请求之后从第一像素和第二像素读出信号，并使用从第一像素读出的信号的值、从第二像素读出的信号的值、第一校正值和第二校正值来决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述决定单元

在接收到放射线照射开始请求之前，结束重置操作并开始决定操作，并且

在决定操作中决定第一校正值和第二校正值之后，再次执行重置操作。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述决定单元针对放射线成像装置的每个关注区域或每个操作类型决定第一校正值和第二校正值。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述决定单元决定第一校正值和第二校正值，该第一校正值和第二校正值均对于放射线成像装置的多个关注区域或多个操作类型是公共的。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述决定单元在以下定时之一决定第一校正值和第二校正值：装运放射线成像装置的定时、将放射线成像装置安装在使用设施中的定时、激活放射线成像装置的定时和/或在放射线成像装置捕获放射线图像之前获取偏移图像的定时。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述决定单元

在接收到放射线照射开始请求之后，结束重置操作并开始决定操作，

在决定操作中至少一次从第一像素和第二像素读出信号之后，发出放射线照射能够开始的通知，以及

在通知之后，从第一像素和第二像素读出信号，并使用从第一像素读出的信号的值、从第二像素读出的信号的值、第一校正值和第二校正值来决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量。

7.根据权利要求1所述的装置，其中

所述多个像素被布置为形成多个行和多个列，

所述放射线成像装置还包括

与所述多个行对应地布置的多条驱动线，

与所述多个列对应地布置的多条信号线，

驱动电路，被配置为通过所述多条驱动线将驱动信号供应给重置操作和/或决定操作之一的目标像素，以及

读出电路，被配置为通过所述多条信号线从所述多个像素读出信号，

决定单元通过控制驱动电路和读出电路来执行重置操作和决定操作，

在重置操作中，驱动电路将驱动信号供应给所述多条驱动线中的每条驱动线，以及

在决定操作中，驱动电路将驱动信号供应给所述多条驱动线当中连接到第一像素和/或第二像素中的至少一个的驱动线，并且不将驱动信号供应给所述多条驱动线当中不连接到第一像素和第二像素中任何一个的驱动线。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，第二像素不连接到所述多条信号线当中连接到第一像素的信号线。

9.根据权利要求7所述的装置，其中驱动电路同时将驱动信号供应给所述多条驱动线当中每条都连接到第一像素和/或第二像素中的至少一个的驱动线。

10.根据权利要求7所述的装置，其中，在决定操作中，决定单元还使用基于在驱动信号不供应给第一像素和第二像素的状态下的连接到第一像素和第二像素的信号线的电位的信号的值来决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量。

11.根据权利要求10所述的装置，其中在决定操作中，

通过基于在驱动信号不供应给第一像素和第二像素的状态下的连接到第一像素和第二像素的信号线的电位的信号，决定单元校正基于在通知放射线照射能够开始之后在驱动信号不供应给第一像素和第二像素的状态下的连接到第一像素和第二像素的信号线的电位的信号的值；以及

通过基于在驱动信号供应给第一像素和第二像素的状态下的连接到第一像素和第二像素的信号线的电位的信号，校正基于在所述通知之后在驱动信号供应给第一像素和第二像素的状态下的连接到第一像素和第二像素的信号线的电位的信号的值。

12.根据权利要求7所述的装置，其中，所述决定单元在维持驱动信号被供应给第一像素和第二像素以决定第一校正值和第二校正值的状态的同时决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量。

13.根据权利要求1所述的装置，其中决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量包括使用第二校正值与在通知放射线照射能够开始之后从第二像素读出的信号的值之间的差。

14.根据权利要求1所述的装置，其中决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量包括使用第二校正值与在通知放射线照射能够开始之后从第二像素读出的信号的值之间的比率。

15.根据权利要求1所述的装置，其中

第一像素和第二像素中的每一个包括能够将光转换成电信号的光电转换元件，以及

第二像素包括被配置为覆盖第二像素的光电转换元件的遮光构件。

16.根据权利要求1所述的装置，其中

所述多个像素中的一些像素包括在关注区域中，以及

第二像素布置在关注区域之外。

17.根据权利要求1所述的装置，其中

所述多个像素布置在成像区域中，以及

第二像素布置在成像区域的边缘附近。

18.根据权利要求1所述的装置，其中

所述多个像素中的一些像素包括在关注区域中，以及

关注区域的重心与相对于关注区域布置的多个第二像素的重心重合。

19.根据权利要求1所述的装置，其中所述决定单元通过在通知放射线照射能够开始之后重复所述决定操作来连续地决定在对放射线成像装置进行照射期间的放射线剂量。

20.一种放射线成像系统，包括：

如权利要求1至19中的任一项所述的放射线成像装置；以及

信号处理单元，被配置为处理来自所述放射线成像装置的信号。

Images