CN111948230A - 放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统 - Google Patents

放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统 Download PDF

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Abstract

公开了放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统。提供了一种放射线图像捕获装置。该装置包括像素、用于针对每行驱动像素的行信号线分别连接到的驱动器和控制器。控制器在放射线照射之前将选择信号供应给由驱动像素中的检测像素的不少于两个驱动器构成的驱动器组，以使驱动器组中包括的驱动器中的每个驱动器选择检测像素连接到的行信号线，并且控制器在放射线照射期间将用于驱动连接到选自多条行信号线的行信号线的像素的驱动信号供应给驱动器组中包括的每个驱动器，以使放射线图像捕获装置取得用于测量从检测像素中的每个检测像素进入的放射线的剂量的信号。

Description

放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统
技术领域
本发明涉及放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统。
背景技术
在医疗图像诊断和无损检查中，使用由半导体材料形成的FPD(平板检测器)的放射线图像捕获装置已被广泛地使用。已知这样的放射线图像捕获装置实时地测量进入放射线图像捕获装置的放射线。实时地检测放射线剂量可以掌握在放射线照射期间进入的放射线的整合剂量，并且执行AEC(自动曝光控制)。在执行AEC时，有时需要高时间分辨率。日本专利公开No.2010-75556公开了通过从照射开始连续地将高电平信号供应给为AEC设定的检测元件连接到的栅极线来连续地接通这些检测元件的技术。因为可以总是从检测元件取得信号，所以存在日本专利公开No.2010-75556中公开的操作可以实现高时间分辨率的可能性。另外，日本专利公开No.2016-15721公开了从有效的传感器组中排除为AEC设定的多个传感器中的在放射线照射期间与输出相对应的值超过阈值的任何传感器的技术。减小构成有效的传感器组的传感器的数量可以增大采样频率。
发明内容
当AEC将被执行时，有时设定多个感兴趣区域。在日本专利公开No.2010-75556中公开的操作中，高电平信号总是被供应给其信号被用于AEC的检测元件连接到的栅极线，因此连接到除了用于AEC的检测元件连接到的栅极线之外的栅极线的检测元件的信号不能被独立地取得。即，根据日本专利公开No.2010-75556中公开的操作，当多个感兴趣区域将被设定时，有必要使用连接到同一栅极线的检测元件。这减小了设定感兴趣区域的自由度。根据日本专利公开No.2016-15721中公开的操作，虽然设定多个感兴趣区域的自由度高，但是存在需要复杂的电路布置来从有效的传感器组取得信号的可能性。
本发明的一些实施例提供了有利于高速地从多个感兴趣区域取得信号的技术。
根据一些实施例，提供了一种放射线图像捕获装置，该放射线图像捕获装置包括：多个像素，以矩阵图案布置以获得放射线图像；多个驱动电路，用于针对每行驱动多个像素的多条行信号线分别连接到多个驱动电路；以及控制单元，被配置成控制多个驱动电路，其中，控制单元在放射线照射之前将选择信号供应给由多个驱动电路中的驱动检测像素的不少于两个驱动电路构成的驱动电路组，以使驱动电路组中包括的驱动电路中的每个驱动电路选择多条行信号线中的检测像素连接到的行信号线，以便设定用于测量在放射线照射期间从多个像素进入的放射线的剂量的不少于两个检测像素，并且控制单元在放射线照射期间将用于驱动连接到选自多条行信号线的行信号线的像素的驱动信号供应给驱动电路组中包括的每个驱动电路，以使放射线图像捕获装置取得用于测量从检测像素中的每个检测像素进入的放射线的剂量的信号。
从以下示例性实施例的描述(参考附图)，本发明的更多特征将变得清楚。
附图说明
图1是示出使用根据实施例的放射线图像捕获装置的放射线图像捕获系统的布置的示例的框图；
图2是示出图1中的放射线图像捕获装置的布置的示例的等效电路图；
图3是示出在根据比较例的放射线图像捕获装置的控制单元和驱动电路之间的连接的示例的等效电路图；
图4是示出在图3中的控制单元和驱动电路之间的操作的示例的时序图；
图5是示出图1中的放射线图像捕获装置的操作的示例的流程图；
图6是示出在图1中的放射线图像捕获装置的控制单元和驱动电路之间的连接的示例的等效电路图；
图7是示出在图6中的控制单元和驱动电路之间的操作的示例的时序图；
图8是示出图6中的感兴趣区域的布局的变形例的图；
图9是示出在图1中的放射线图像捕获装置的控制单元和驱动电路之间的连接的示例的等效电路图；
图10是示出在图9中的控制单元和驱动电路之间的操作的示例的时序图。
图11是示出在图1中的放射线图像捕获装置的控制单元和驱动电路之间的连接的示例的等效电路图。
图12是示出在图11中的控制单元和驱动电路之间的操作的示例的时序图；
图13是示出图1中的放射线图像捕获装置中的布局示例的示意图；
图14是示出图13中的布局中的操作的示例的时序图；
图15是示出图13中的布局中的操作的示例的时序图；
图16是示出图13中的布局中的操作的示例的时序图；以及
图17是示出在图11中的控制单元和驱动电路之间的操作的示例的时序图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细地描述实施例。注意，以下实施例并不旨在限制要求保护的发明的范围。实施例中描述了多个特征，但是不限制需要所有这样的特征的发明，并且多个这样的特征可以被适当地组合。此外，在附图中，相同的附图标记被给予相同的或类似的配置，并且省略其冗余的描述。
注意，根据本发明的放射线不仅可以包括α射线、β射线和γ射线，这些射线是由通过放射性衰变发射的粒子(包括光子)生成的束，而且还可以包括具有等于或高于这些束的能量的能量的束，例如，X射线、粒子射线和宇宙射线。
将参考图1至图12来描述根据本发明的一些实施例的放射线图像捕获装置。图1是示出使用根据实施例的放射线图像捕获装置100的放射线图像捕获系统SYS的布置的示例的框图。放射线图像捕获系统SYS包括放射线图像捕获装置100、控制计算机200、放射线控制器300和放射线生成器400。
放射线图像捕获装置100包括检测放射线的检测单元112、从检测单元112计算电荷信息并输出曝光信息的计算单元117和用于基于曝光信息来控制检测单元112的驱动和放射线照射的控制单元116。检测单元112具有包括检测放射线的传感器以获得放射线图像的以矩阵图案布置的多个像素，并且输出与入射的放射线相对应的信号。计算单元117基于在放射线照射期间从检测单元112输出的信号来测量入射的放射线的剂量。诸如FPGA、DSP或处理器之类的数字信号处理电路可以被用作计算单元117。可以通过使用诸如保持电路和运算放大器之类的模拟电路来形成计算单元117。根据图1中所示的布置，计算单元117被包括在放射线图像捕获装置100中。然而，控制计算机200可以具有计算单元117的功能。控制单元116基于从控制计算机200输入的信号来控制检测单元112。控制单元116可以通过使用从计算单元117输出的曝光信息来改变用于检测单元112的驱动方法。
控制计算机200控制整个放射线图像捕获系统SYS。当用户(放射线技术员)通过使用放射线图像捕获系统SYS来执行放射线图像的图像捕获时，控制计算机200可以用作用户接口。例如，用户将放射线图像的图像捕获条件输入到控制计算机200。根据输入的图像捕获条件，控制计算机200控制放射线图像捕获装置100和放射线生成器400。控制计算机200可以包括信号处理单元，该信号处理单元处理从放射线图像捕获装置100输出的用于生成放射线图像的信号。控制计算机200处理从放射线图像捕获装置100输出的用于生成放射线图像的信号，并且使控制计算机200中包括的显示单元或外部显示器显示由放射线图像捕获装置100捕获的放射线图像。
放射线控制器300根据从控制计算机200输出的信号来控制放射线生成器400。放射线生成器400根据从放射线控制器300输出的信号施加放射线。
图2是示出放射线图像捕获装置100的布置的示例的等效电路图。为了方便描述，图2示出了包括3行×3列像素的检测单元112。然而，实际的放射线图像捕获装置具有更多的像素。例如，17英寸放射线图像捕获装置具有大约3500行×3500列像素。
检测单元112是具有以矩阵图案布置的多个像素PIX的二维检测器。每个像素PIX包括将放射线转换为光或电荷的转换元件102和输出与电荷相对应的电信号的开关元件101。在该实施例中，部署在诸如玻璃基板之类的绝缘基板上的由诸如非晶硅之类的半导体材料作为主材料制成的MIS光电二极管被用作将施加到转换元件102的光转换为电荷的光电转换元件。然而，可以使用PIN光电二极管。转换元件102在光电转换元件的放射线入射侧还包括诸如闪烁体之类的波长转换器，该波长转换器将放射线转换为可以由光电转换元件感测到的波段中的光。波长转换器可以针对每个像素PIX布置，或者可以具有由多个像素PIX共享的整体结构。转换元件102不限于如上所述的间接转换元件，并且将放射线直接地转换为电荷的直接转换元件可以被用作转换元件102。具有控制端子和两个主端子的晶体管可以被用作开关元件101。在该实施例中，TFT(薄膜晶体管)可以被用作开关元件101。转换元件102的一个电极电连接到开关元件101的两个主端子中的一个，并且另一个电极经由共用偏置布线Bs电连接到偏置电源103。在行方向上排列的多个开关元件101(例如，T11、T12和T13)的控制端子共同地电连接到第一行上的行信号线Vg1。驱动电路114经由行信号线Vg1为每行供应用于控制开关元件101的导通状态的驱动信号。在列方向上排列的多个开关元件101(例如，T11、T21和T31)中的每个的另一个主端子电连接到第一列上的列信号线Sig1。虽然开关元件101处于导通状态，但是开关元件101经由列信号线Sig1将与转换元件的电荷相对应的信号输出到读出电路113。在列方向上排列的列信号线Sig1至Sig3将从多个像素PIX输出的信号并行地传送到读出电路113。
对于每个列信号线Sig，读出电路113设置有放大电路106，该放大电路106放大从检测单元112并行输出的信号。每个放大电路106包括放大输出的电信号的积分放大器105、放大从积分放大器105输入的信号的可变放大器104和采样并保持放大的信号的采样/保持电路107。积分放大器105包括放大并输出从像素PIX读出的信号的运算放大器、积分电容器和复位开关。积分放大器105可以通过改变积分电容器的值来改变放大因子。从像素PIX输出的电信号被输入到积分放大器105的反相输入端子。来自基准电源111的基准电压Vref被输入到积分放大器105的非反相输入端子。放大的信号从积分放大器105的输出端子输出。积分电容器布置在每个运算放大器的反相输入端子和输出端子之间。采样/保持电路107包括采样开关和采样电容器。读出电路113包括多路复用器108和缓冲放大器109，该多路复用器108顺序地输出从各个放大电路106并行读出的信号并且将这些信号作为串行图像信号输出，该缓冲放大器109将图像信号转换为阻抗并输出它。A/D转换器110将从缓冲放大器109输出的作为模拟电信号的图像信号Vout转换为数字数据。例如，放射线照射期间的数字数据被输出到计算单元117，并且可以被用于曝光控制。此外，例如，放射线照射之后的数字数据被输出到控制计算机200。控制计算机200可以通过处理取得的信号来生成放射线图像。
放射线图像捕获装置100包括作为每个放大电路的电源单元的基准电源111以及偏置电源103。基准电源111将基准电压Vref供应给每个运算放大器的非反相输入端子。偏置电源103经由偏置布线Bs将偏置电压Vs共同地供应给转换元件102。
驱动电路114根据从控制单元116输入的控制信号CPV、OE和DIO将驱动信号输出到行信号线Vg，该驱动信号包括用于使开关元件101导通的导通电压Vcom和用于使开关元件101不导通的非导通电压Vss。利用该操作，驱动电路114控制每个开关元件101的导通状态和非导通状态，并且针对每行驱动布置在检测单元112中的多个像素PIX。稍后将描述驱动电路114的布置以及控制单元116和驱动电路114之间的连接。
控制信号CPV是用于驱动电路的移位寄存器的移位时钟。控制信号DIO是用于使移位寄存器根据移位时钟开始移位操作的信号。控制信号OE是用于控制移位寄存器的输出端子的信号。根据上述控制信号CPV、DIO和OE，控制单元116设定通过驱动电路114驱动检测单元112所需的时间和扫描方向。另外，控制单元116将控制信号RC、SH和CLK供应给读出电路113以控制读出电路113的每个组成元件的操作。在这种情况下，控制信号RC用于控制积分放大器的复位开关的操作。控制信号SH用于控制采样/保持电路107的操作。控制信号CLK用于控制多路复用器108的操作。
接下来将描述放射线图像捕获装置100的控制单元116和驱动电路114之间的连接以及使用AEC(自动曝光控制)的驱动方法。在描述根据该实施例的控制单元116和驱动电路114之间的连接之前，首先将描述比较例。图3是示出在根据比较例的控制单元116和驱动电路114之间的连接的等效电路。
在图3所示的布置中，放射线图像捕获装置100针对一个检测单元112包括多个(七个)读出电路113a至113g以及多个(七个)驱动电路114a至114g。用于针对每行驱动多个像素PIX的多条行信号线Vg分别连接到驱动电路114a至114g。用于从控制单元116供应控制信号CPV和OE的信号线分别与驱动电路114a至114g并联连接，并且用于供应控制信号DIO的信号线与驱动电路114a至114g串联连接。即，控制单元116经由三条信号线连接到驱动电路114。
检测单元112具有布置在与外部AEC室中的感兴趣区域相对应的坐标处的感兴趣区域1至5。用于曝光控制的像素(在下文中有时被称为检测像素)布置在感兴趣区域1至5中的每个感兴趣区域中。在这种情况下，为了简化起见，假定存在五个感兴趣区域。然而，感兴趣区域的数量不限于此，并且四个或更少的或者六个或更多的感兴趣区域可以被设定。另外，感兴趣区域的位置不限于图3中所示的这些位置，并且可以被设定为任意位置。在该实施例中，用于曝光控制的检测像素被从像素PIX适当地选择以获得放射线图像。然而，这不是穷尽的。专用于AEC的多个像素可以被布置在检测单元112中，并且任意像素可以从这些像素被选择。
用于分别控制开关元件101的行信号线VgbR1至VgfR5连接到布置在感兴趣区域1至5中的检测像素。驱动电路114b经由行信号线VgbR1驱动感兴趣区域1中的检测像素。同样地，检测电路114c经由行信号线VgcR2驱动感兴趣区域2中的检测像素。驱动电路114d经由行信号线VgdR3驱动感兴趣区域3中的检测像素。驱动电路114e经由行信号线VgeR4驱动感兴趣区域4中的检测像素。驱动电路114f经由行信号线VgfR5驱动感兴趣区域5中的检测像素。
图4是示出根据比较例的驱动电路114的操作的时序图。图5是示出根据该实施例和比较例的放射线图像捕获装置100的操作的流程图。将参考图3至图5来描述根据比较例的AEC的驱动。
首先，当在步骤S501中完成包括由用户设定用于放射线图像的图像捕获的条件的图像捕获的准备时，放射线图像捕获装置100将处理移到步骤S502。在步骤S502中，放射线图像捕获装置100开始空闲读取。空闲读取是通过重复像素PIX的开关元件101的开/关操作来复位检测单元112中的每个像素PIX中的暗电流的复位操作。控制单元116针对每帧将控制信号DIO供应给驱动电路114a，并且将控制信号CPV和OE供应给驱动电路114a至114g中的每个以使它们顺序地扫描。在这种情况下，图4中所示的“Vga0”对应于连接到图3中所示的驱动电路114a的行信号线之一。例如，当驱动电路114a是用于512个信道的驱动电路时，包括行信号线Vga0至Vga511的512条行信号线连接到驱动电路114a以顺序地扫描与512个信道相对应的像素。其余的驱动电路114b至114g基本上与驱动电路114a相同。检测像素经由行信号线VgbR1至VgfR5被顺序地扫描以复位暗电流。放射线图像捕获装置100执行空闲读取，直到指示放射线照射开始的信号被输入为止，例如，直到用户按下照射开关为止(步骤S503)。
如果在步骤S503中发出开始放射线照射的指令，例如，如果用户按下照射开关，那么放射线图像捕获装置100将处理移到步骤S504。在步骤S504中，放射线图像捕获装置100通过使用AEC获得放射线图像。如图4中所示，控制单元116首先执行准备操作，然后执行累积操作。在准备操作中，控制单元116将控制信号DIO和多个控制信号CPV供应给驱动电路114以使移位寄存器一直前进到感兴趣区域1中设定的检测像素连接到的行信号线VgbR1。当使移位寄存器一直前进到第一检测像素连接到的行信号线VgbR1时，控制单元116将通知准备完成的照射许可信号发送到控制计算机200。根据该照射许可信号，控制计算机200经由放射线控制300使放射线生成器400开始放射线照射。在该实施例中，放射线图像捕获装置100将照射许可信号发送到控制计算机200。然而，放射线图像捕获装置100可以直接地将照射许可信号发送到放射线控制器300。根据该信号，放射线生成器400可以开始放射线照射。
当开始放射线照射时，控制单元116执行用于从布置在感兴趣区域1至5中的检测像素顺序地读出信号的操作。同时，连接到除了被设定为检测像素的像素连接到的行信号线之外的行信号线的像素开始用于获得放射线图像的累积操作。更具体地，当控制单元116输出控制信号CPV以使移位寄存器前进并且驱动电路114选择行信号线VgbR1至VgfR5时，控制单元116输出控制信号OE以发送用于接通检测像素的开关元件101的栅极的信号，从而驱动检测像素。控制单元116然后针对每帧将控制信号DIO供应给驱动电路114a，并且重复地取得用于AEC的信号。此时，读出电路113读出与从检测像素输入的放射线相对应的信号(电荷)。计算单元117基于从检测像素取得的信号来测量入射的放射线的剂量。例如，计算单元117将针对每个检测像素的信号相加。当由计算单元117测量的放射线的剂量达到预设剂量时，放射线图像捕获装置100的控制单元116将用于停止放射线照射的信号发送到用于利用放射线照射放射线图像捕获装置100的放射线生成器400。更具体地，当通过计算单元117进行的相加而获得的信号达到预设阈值时，控制单元116将照射停止信号发送到控制计算机200(步骤S505)。根据该照射停止信号，控制计算机200经由放射线控制器300停止来自放射线生成器400的放射线照射(步骤S506)。在该实施例中，放射线图像捕获装置100将照射停止信号发送到控制计算机200。然而，放射线图像捕获装置100可以直接地将照射停止信号发送到放射线控制器300，并且放射线生成器400可以根据该信号停止放射线照射。另外，当由计算单元117测量的放射线的剂量预计达到预设剂量时，控制单元116可以将照射停止信号发送到控制计算机200。
当放射线照射完成时，控制单元116执行实际读取操作。实际读取操作是以下操作：顺序地将导通电压Vcom从驱动电路114施加到行信号线Vg，在该导通电压Vcom下每个开关元件101被接通，并且将在放射线照射期间累积的信号(电荷)从连接到各条行信号线的像素的转换元件102读出到读出电路113。读出到读出电路113的信号被转换为数字数据，该数字数据然后被作为图像信息传送到控制计算机200。控制计算机200根据取得的图像信息生成放射线图像，并且在显示器等上显示该图像。
接下来，与比较例相比较，将参考图5至图12来描述在根据该实施例的放射线图像捕获装置100的控制单元116和驱动电路114之间的连接以及使用AEC的驱动方法。图6、图9和图11是各自示出在根据实施例的控制单元116和驱动电路114之间的连接的等效电路图。图7、图10和图12是各自示出根据图6、图9和图11所示的连接中的对应的一个连接的驱动电路114的操作的时序图。
首先将参考图6和图7来描述在根据该实施例的控制单元116和驱动电路114之间的连接以及使用AEC的驱动方法。在图3所示的比较例中，控制单元116经由分别与控制信号CPV、DIO和OE相对应的三条信号线将控制信号CPV、DIO和OE供应给驱动电路114a至114g。相比之下，在图6所示的实施例中，控制单元116针对每个驱动电路经由三条信号线-即，总共21条信号线将控制信号CPVa至CPVg、DIOa至DIOg和OEa至OEg供应给七个驱动电路114a至114g。即，控制单元116经由21条信号线连接到驱动电路114。
如比较例中那样，根据图5中所示的流程图来执行放射线图像的图像捕获。当图像捕获的准备完成(步骤S501)时，控制单元116使驱动电路114a至114g开始空闲读取(步骤S502)。此时，不同于比较例，控制单元116将控制信号DIO供应给驱动电路114a至114g中的每个。另外，控制单元116将控制信号CPV和OE输入到驱动电路114a至114g中的每个以使它们顺序地扫描。
如果在步骤S503中发出开始放射线照射的指令，例如，如果用户按下照射开关，那么放射线图像捕获装置100将处理移到步骤S504。在步骤S504中，放射线图像捕获装置100通过使用AEC获得放射线图像。如图7中所示，控制单元116首先执行准备操作，并且然后执行累积操作。
将详细地描述该实施例中的准备操作。当处理移到步骤S504时，控制单元116测量在放射线照射期间从多个像素PIX进入的放射线的剂量，并且将选择信号供应给由多个驱动电路114a至114g中的驱动检测像素的两个或更多个驱动电路构成的驱动电路组，以设定用于执行曝光控制的两个或更多个检测像素。更具体地，控制单元116将用作选择信号的控制信号DIOb至DIOf和CPVb至CPVf输出到驱动电路114a至114g中的驱动电路114b至114f，该驱动电路114b至114f构成布置在感兴趣区域1至5中的检测像素连接到的驱动电路组。这使驱动电路114b至114f的移位寄存器前进，并且使驱动电路组中包括的驱动电路114b至114f分别选择多条行信号线Vg中的检测像素连接到的行信号线VgbR1至VgfR5。此时，如图7中所示，控制单元116可以将选择信号(控制信号DIO和CPV)并行地供应给驱动电路中包括的驱动电路114b至114f。该连接关系允许控制单元116单独地将控制信号DIO和CPV供应给驱动电路114a至114g中的每个，因此，控制单元116可以将选择信号(控制信号DIO和CPV)并行地供应给驱动电路中包括的驱动电路114b至114f。这使得可以缩短准备操作所需的时间。针对驱动电路114a至114g分别设置用于供应选择信号(控制信号DIO和CPV)的独立信号线。这使得在使驱动电路组中包括的驱动电路114b至114f分别选择多条行信号线Vg中的检测像素连接到的行信号线VgbR1至VgfR5时，控制单元116没有必要将选择信号(控制信号DIO和CPV)供应给驱动电路组中不包括的驱动电路114a和114g。当检测像素连接到的行信号线VgbR1至VgfR5的选择完成时，控制单元116将用于通知准备完成的照射许可信号发送到控制计算机200。根据该照射许可信号，控制计算机200经由放射线控制器300使放射线生成器400开始放射线照射。如上所述，放射线图像捕获装置100可以直接地将照射许可信号发送到放射线控制器300。
当开始放射线照射时，控制单元116执行用于从布置在感兴趣区域1至5中的检测像素顺序地读出信号的操作。同时，连接到除了被设定为检测像素的像素连接到的行信号线之外的行信号线的像素开始用于获得放射线图像的累积操作。更具体地，在放射线照射期间，控制单元116将用作用于驱动连接到选自多条行信号线Vg的行信号线VgbR1至VgfR5的像素的驱动信号的控制信号OEb至OEf单独地供应给驱动电路组中包括的驱动电路114b至114f。利用该操作，放射线图像捕获装置100从各个检测像素取得用于曝光控制的信号。在放射线照射期间，控制单元116不将任何驱动信号(控制信号OE)供应给不包括在驱动电路组(驱动电路114b至114f)中的驱动电路114a和114g。另外，在放射线照射期间，因为驱动电路114b至114f选择检测像素连接到的行信号线VgbR1至VgfR5，所以控制单元116不将任何选择信号(控制信号DIO和CPV)供应给驱动电路组中包括的驱动电路114b至114f。即，在放射线照射期间，控制单元116不需要将选择信号(控制信号DIO和CPV)供应给所有驱动电路114a至114g。
如图7中所示，控制单元116通过将控制信号OEb至OEg的顺序的扫描作为一帧来重复从检测像素读出用于AEC的信号的操作。即，各个检测像素可以被连接到多个驱动电路114a至114g中的不同的驱动电路114。同时，读出电路113读出与从检测像素进入的放射线相对应的信号(电荷)，并且计算单元117将针对每个检测像素取得的信号相加。当通过计算单元117进行的相加而获得的信号达到预设阈值时，控制单元116将照射停止信号发送到控制计算机200(步骤S505)。根据该照射停止信号，控制计算机200经由放射线控制器300停止来自放射线生成器400的放射线照射(步骤S506)。如上所述，放射线图像捕获装置100可以直接地将照射停止信号发送到放射线控制器300。用于发送照射停止信号的阈值可以是感兴趣区域1至5共用的，或者在感兴趣区域之间可以是不同的。这样的阈值可以根据用于放射线图像的图像捕获的条件被适当地设定。
当完成放射线照射时，控制单元116执行实际读取操作。实际读取操作是以下操作：顺序地将导通电压Vcom从驱动电路114施加到行信号线Vg，在该导通电压Vcom下每个开关元件101被接通，并且将在放射线照射期间累积的信号(电荷)从连接到各条行信号线的像素的转换元件102读出到读出电路113。读出到读出电路113的信号被转换为数字数据，该数字数据然后被作为图像信息传送到控制计算机200。控制计算机200根据取得的图像信息生成放射线图像，并且在显示器等上显示该图像。
下面将描述该实施例的效果。在上述比较例中，当从用于AEC的检测像素读出信号时，移位寄存器相对于检测单元112的所有行信号线Vg串联地前进。相比之下，在该实施例中，如图6和图7中所示，在准备操作中使移位寄存器预先前进到行信号线VgbR1至VgfR5，并且使驱动电路114b至114f预先选择行信号线VgbR1至VgfR5。这使得没有必要前进移位寄存器。因此，在放射线照射期间，可以通过仅将控制信号OE供应给驱动电路114b至114f(驱动电路组)来读出用于AEC的信号。
考虑当执行AEC时七个512个信道驱动电路114被用于扫描3584列检测单元112中的五个感兴趣区域1至5的情况。假定用于使移位寄存器前进的控制信号CPV的供应和用于使驱动电路114输出用于驱动像素PIX的导通电压Vcom的控制信号OE的供应被认为是一个步骤。在比较例中，扫描一个帧需要3584个步骤。相比之下，在该实施例中，五个步骤使得能够扫描一个帧。即，在放射线照射期间，可以以高速从多个感兴趣区域中的检测像素读出信号。这可以增大每预定剂量或照射时间的读出操作的数量，从而以较高精确度实现AEC。另外，可以缩短每帧的扫描时间，并且因此，即使照射时间短，也可以执行AEC。
如上所述，该实施例使得能够在不需要任何复杂的电路布置的情况下以高速从多个感兴趣区域取得信号，同时在执行AEC时设定感兴趣区域的自由度高。这实现了可以以高精确度执行用户友好的AEC的放射线图像捕获装置100。
在该实施例中，当开始放射线照射时，控制单元116执行从布置在感兴趣区域1至5中的检测像素顺序地读出信号的操作，并且计算单元117将从每个检测单元取得的信号相加。即，控制单元116可以针对每个感兴趣区域确定通过计算单元117进行的相加而获得的信号是否达到预设阈值。然而，设定感兴趣区域的方式不限于此。例如，计算单元117可以对从感兴趣区域1至5中的各个检测像素输出的信号求和(平均)，并且控制单元116可以通过将信号的合计的(平均的)累积值与阈值进行比较来执行曝光控制。即，如图8中所示，控制单元116可以通过使用包括感兴趣区域1至5的一个感兴趣区域6来确定通过计算单元117进行的相加而获得的信号是否达到预设阈值。可以根据用于放射线图像的图像捕获的条件来适当地选择性地使用感兴趣区域1至5和感兴趣区域6。例如，用户可以通过在步骤S501中操作控制计算机200来选择性地使用感兴趣区域1至5和感兴趣区域6。可替代地，控制单元116可以根据在步骤S501中输入的用于图像捕获的条件来选择感兴趣区域1至5或感兴趣区域6。例如，可以根据患者的定位来执行曝光控制，以使得当患者处于站位时，通过使用感兴趣区域1至5来执行曝光控制，并且当患者处于仰卧位时，通过使用感兴趣区域6来执行曝光控制。
当使用感兴趣区域6时，控制单元116可以执行与图7中所示的操作类似的操作。计算单元117将通过对从各个检测像素取得的信号求和或平均而获得的信号相加。当通过计算单元117进行的相加而获得的信号达到预设阈值时，控制单元116可以将照射停止信号发送到控制计算机200。另外，当使用感兴趣区域6时，可以如上所述对从各个检测像素输出的信号求和。因此，即使当检测像素连接到同一列信号线Sig时，也可以同时读出信号。控制单元116可以将控制信号OEb至OEf同时输入到驱动电路114b至114f，并且在一个步骤中从各个检测像素取得用于曝光控制的信号。即，在放射线照射期间，控制单元116将用于驱动连接到选自多条行信号线Vg的行信号线的像素的驱动信号(控制信号OE)同时供应给驱动电路组中包括的驱动电路114。这使得可以在一个步骤中从五个检测像素取得用于测量从各个检测像素进入的放射线的剂量的信号。结果，控制单元116在每个步骤中执行一次从各个检测像素读出信号的一帧操作，从而实现更精确的AEC。
接下来将参考图9和图10来描述根据比较例的图6和图7所示的控制单元116和驱动电路114之间的连接以及使用AEC的驱动方法。参考图6，如上所述，控制单元116经由三条信号线将控制信号DIO、CPV和OE单独地供应给驱动电路114a至114g中的每个。即，控制单元116被配置成能够将驱动信号(控制信号OE)和选择信号(控制信号DIO和CPV)单独地供应给多个驱动电路114a至114g中的每个。相比之下，在图9中所示的布置中，三条信号线从控制单元116连接到五个驱动电路114b至114f中的每个，即，总共15条信号线从控制单元116连接到五个驱动电路114b至114f，这五个驱动电路114b至114f连接到被设定为感兴趣区域1至5的区域中的像素PIX。另外，用于供应控制信号CPVa和OEa的信号线并联连接，并且用于供应控制信号DIOa的信号线串联连接到驱动电路114a和114g，该驱动电路114a和114g连接到没有被设定为感兴趣区域的区域中的像素PIX。即，多个像素PIX包括能够被设定为检测像素的像素和不能被设定为检测像素的像素。相比之下，控制单元116被配置成能够将驱动信号(控制信号OE)和选择信号(控制信号DIO和CPV)单独地供应给多个驱动电路114a至114g中的驱动能够被设定为检测像素的像素的驱动电路114b至114g中的每个。
与图6中所示的控制单元116和驱动电路114之间的连接相比，该配置可以减小用于供应控制信号的信号线的数量，并且减小电路尺寸和成本。特别是当大量的驱动电路114连接到没有被设定为感兴趣区域的区域中的像素时，该效果增强。
如图10中所示，在步骤S504中使用AEC获得放射线图像中，如在图6中所示的连接模式下那样，可以从布置在多个感兴趣区域1至5中的检测像素读出信号。另外，如图10中所示，控制单元116可以通过将选择信号(控制信号DIO和CPV)并行地供应给驱动电路组中包括的驱动电路114b至114f来缩短准备操作所花费的时间。
这可以增大每预定剂量或照射时间的读出操作的数量，从而以较高的精确度实现AEC。另外，可以缩短每帧的扫描时间，因此，即使照射时间短，也可以执行AEC。此外，如在上述情况下那样，图9中所示的布置还可以将感兴趣区域1至5用作一个感兴趣区域6。在这种情况下，控制单元116可以执行与图10中所示的操作类似的操作，或者可以通过将控制信号OEb至OEf同时输入到驱动电路114b至114f来在一个步骤中从各个检测像素取得用于曝光控制的信号。
接下来将参考图11和图12来描述图6和图7中所示的控制单元116和驱动电路114之间的连接以及使用AEC的驱动方法的另一变形例。与图6中所示的布置相比较，图11中所示的布置使用一条用于将控制信号CPV从控制单元116供应给驱动电路114a至114g的信号线。另外，该布置使用一条用于供应控制信号DIO的信号线。相比之下，该布置被单独地设置有用于将控制信号OEb至OEf从控制单元116供应给连接到被设定为感兴趣区域1至5的区域中的像素PIX的五个驱动电路114b至114f的信号线。另外，用于供应控制信号OEa的信号线并联地连接到驱动电路114a和114g，该驱动电路114a和114g连接到没有被设定为感兴趣区域的区域中的像素PIX。即，多个像素PIX包括能够被设定为检测像素的像素和不能被设定为检测像素的像素。因此，控制单元116被配置成能够将驱动信号(控制信号OE)单独地供应给多个驱动电路114a至114g中的驱动能够被设定为检测像素的像素的驱动电路114b至114g。
该布置增加了准备操作中的用于使驱动电路114b至114f选择检测像素连接到的行信号线VgbR1至VgfR5的步骤的数量。然而，与图6和图8中所示的布置相比较，可以进一步减小用于供应控制信号的信号线的数量，并且进一步减小电路尺寸和成本。
如图12中所示，在步骤S504中通过使用AEC获得放射线图像中，如在图6中所示的连接模式下那样，可以以高速从布置在多个感兴趣区域1至5中的检测像素读出信号。这可以增大每预定剂量或照射时间的读出操作的数量，从而以较高的精确度实现AEC。另外，可以缩短每帧的扫描时间，因此，即使照射时间短，也可以执行AEC。此外，如在上述情况下那样，图11中所示的布置也可以将感兴趣区域1至5用作一个感兴趣区域6。在这种情况下，控制单元116可以执行与图12中所示的操作类似的操作，或者可以通过将控制信号OEb至OEf同时输入到驱动电路114b至114f来在一个步骤中从各个检测像素取得用于曝光控制的信号。
将参考图13至图16来描述根据本发明的一些实施例的放射线图像捕获装置。根据该实施例的放射线图像捕获装置100的布置与根据上述第一实施例的放射线图像捕获装置100的布置相同，因此，布置的描述将被省略。
图13中的布局13A至13D是示出被检体和放射线图像捕获装置100之间的放置关系的示意图。相对于布局13A中所示的放射线图像捕获装置100，布局13B至13D中的每个中所示的放射线图像捕获装置100相对于被检体旋转90°。图14至图16是各自示出根据该实施例的驱动电路114的操作的时序图。空闲读取操作、准备操作和实际读取操作可以与上述第一实施例中的这些操作类似，并且因此它们的描述将被省略。图14至图16中所示的时序图各自指示在图11中所示的控制单元116和驱动电路114a至114g之间的连接的情况下的操作。
假定在布局13A中所示的布置中，执行由上述图12的时序图指示的操作。与此相比，当被检体和放射线图像捕获装置100以布局13B至13D中的每个中所示的方式布置时，可以执行由图14至图16的时序图中的对应的一个时序图指示的驱动操作。更具体地，考虑在图13A中所示的放置关系中信号从感兴趣区域1、2、3、4和5中的检测像素被依次读出的情况。在这种情况下，在布局13B中所示的放置关系中，可以执行图14中所示的驱动操作以便从感兴趣区域4、1、3、5和2中的检测像素依次读出信号。同样地，在布局13C中所示的放置关系中，可以执行图15中所示的驱动操作以便从感兴趣区域5、4、3、2和1中的检测像素依次读出信号。另外，在布局13D中所示的放置关系中，可以执行图16中所示的驱动操作以便从感兴趣区域2、5、3、1和4中的检测像素依次读出信号。以这种方式驱动放射线图像捕获装置100可以总是相对于被检体的区域以预定次序从感兴趣区域读出信号，从而以高精确度执行AEC。
用户可以任意地设定与被检体和放射线图像捕获装置100之间的放置关系相对应的从感兴趣区域读出信号的次序。例如，如布局13A至13D中所示，放射线图像捕获装置100可以进一步包括旋转检测单元120，该旋转检测单元120用于检测其中布置多个像素PIX的检测单元112的面内方向。在这种情况下，控制单元116可以根据由旋转检测单元120检测到的方向来改变从检测像素取得信号的次序。旋转检测单元120可以独立地检测面内方向，或者可以根据与图像捕获台的连接状态来识别面内方向。控制单元116可以连接到图6、图9和图11中所示的布置中的任一个中的驱动电路114。
当执行AEC时从检测像素读出信号的次序取决于被检体和放射线图像捕获装置100之间的放置关系而改变。这使得可以在不需要任何复杂的电路布置的情况下以高速从多个感兴趣区域取得信号，同时在执行AEC时增大设定感兴趣区域的自由度。这实现了可以以高精确度执行用户友好的AEC的放射线图像捕获装置100。
将参考图13和图17来描述根据本发明的一些实施例的放射线图像捕获装置。根据该实施例的放射线图像捕获装置100的布置与根据上述第一实施例的放射线图像捕获装置的布置相同，因此该布置的描述将被省略。图17是示出根据该实施例的驱动电路114的操作的时序图。空闲读取操作、准备操作和实际读取操作可以与上述第一实施例中的这些操作类似，因此它们的描述将被省略。图17中所示的时序图指示在图11中所示的控制单元116和驱动电路114a至114g之间的连接的情况下的操作。
当放射线图像捕获装置100如图13的布局13A中所示那样相对于被检体布置时，利用透射通过感兴趣区域1中的左肺的上部区域、感兴趣区域2中的右肺的上部区域、感兴趣区域3中的脊柱、感兴趣区域4中的左腹区域和感兴趣区域5中的右腹区域的放射线来执行AEC。在这种情况下，放射线根据对于被检体的每个区域的透射率进入放射线图像捕获装置100。一般来说，被检体的各个区域的透射率之间的关系被如下表示：左肺的上部区域＝右肺的上部区域>左腹区域＝右腹区域>脊柱。当通过图12中所示的驱动操作从检测像素读出信号时每次处理各自获得的信号值之间的关系可以被如下表示：感兴趣区域1＝感兴趣区域2>感兴趣区域4＝感兴趣区域5>感兴趣区域3。如果每次采样处理获得的信号值大，那么信号(电荷信息)有时是饱和的，以导致无法适当地执行确定。另外，如果每次采样处理获得的像素值小，那么信号可能被掩埋在噪声中，以导致无法适当地确定放射线照射的结束。
根据图17中所示的驱动方法，控制单元116根据感兴趣区域1和2、感兴趣区域3以及感兴趣区域4和5改变供应控制信号OEb至OEf的间隔。即，例如，检测像素包括布置在感兴趣区域1中的检测像素和布置在感兴趣区域3中的检测像素。在放射线照射期间，控制单元116可以根据布置在感兴趣区域1中的检测像素和布置在感兴趣区域3中的检测像素来设定不同的取得信号的采样周期。当被检体的透射率被如下设定时：左肺的上部区域:右肺的上部区域:脊柱:左腹区域:右腹区域＝3:3:1:2:2时，控制单元116如下设定供应控制信号OEb至OEf的间隔：OEb:OEc:OEd:OEf:OEg＝3:3:1:2:2。这使得可以在抑制被检体的放射线透射率的影响的同时从布置在感兴趣区域1至5中的检测像素读出适当的信号。
用户可以针对每个感兴趣区域设定放射线透射率。另外，控制单元116可以在使用AEC的图像捕获期间从读出的信号的信号值自动地识别放射线透射率。控制单元116可以连接到图6、图9和图11所示的布置中的任一个中的驱动电路114。
该实施例使得能够在不需要任何复杂的电路布置的情况下以高速从多个感兴趣区域取得信号，同时在执行AEC时设定感兴趣区域的自由度高。这实现了可以以高精确度执行用户友好的AEC的放射线图像捕获装置100。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是要理解的是，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广泛的解释以便包含所有的这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (19)

1.一种放射线图像捕获装置，包括：
多个像素，以矩阵图案布置以获得放射线图像；
多个驱动电路，用于针对每行驱动所述多个像素的多条行信号线分别连接到所述多个驱动电路；以及
控制单元，被配置成控制所述多个驱动电路，
其中，控制单元在放射线照射之前将选择信号供应给由所述多个驱动电路中的驱动不少于两个检测像素的不少于两个驱动电路构成的驱动电路组，以使驱动电路组中包括的驱动电路中的每个驱动电路选择所述多条行信号线中的检测像素连接到的行信号线，以便设定用于测量在放射线照射期间从所述多个像素进入的放射线的剂量的检测像素，并且
控制单元在放射线照射期间将用于驱动连接到选自所述多条行信号线的行信号线的像素的驱动信号供应给驱动电路组中包括的每个驱动电路，以使放射线图像捕获装置取得用于测量从检测像素中的每个检测像素进入的放射线的剂量的信号。
2.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元具有能够将驱动信号和选择信号单独地供应给所述多个驱动电路中的每个驱动电路的布置。
3.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，所述多个像素包括能够被设定为检测像素的像素和不能被设定为检测像素的像素，并且
控制单元具有能够将驱动信号和选择信号单独地供应给所述多个驱动电路中的驱动能够被设定为检测像素的像素的每个驱动电路的布置。
4.根据权利要求2所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在放射线照射之前将选择信号并行地供应给驱动电路组中包括的驱动电路。
5.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，所述多个像素包括能够被设定为检测像素的像素和不能被设定为检测像素的像素，并且
控制单元具有能够将驱动信号单独地供应给所述多个驱动电路中的驱动能够被设定为检测像素的像素的每个驱动电路的布置。
6.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在放射线照射期间将驱动信号单独地供应给驱动电路组中包括的每个驱动电路。
7.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在放射线照射期间同时将驱动信号供应给驱动电路组中包括的每个驱动电路。
8.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在放射线照射期间不将驱动信号供应给驱动电路组中不包括的驱动电路。
9.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在放射线照射期间不将选择信号供应给驱动电路组中包括的驱动电路。
10.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在放射线照射期间不将选择信号供应给所述多个驱动电路。
11.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在使驱动电路组中包括的每个驱动电路选择所述多条行信号线中的检测像素连接到的行信号线的同时，不将选择信号供应给驱动电路组中不包括的驱动电路。
12.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，所述多个驱动电路中的每个驱动电路包括移位寄存器。
13.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，检测像素分别连接到所述多个驱动电路中的不同的驱动电路。
14.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元在用户发出开始放射线照射的指令之后和在放射线照射被执行之前使驱动电路组中包括的每个驱动电路选择所述多条行信号线中的检测像素连接到的行信号线。
15.根据权利要求14所述的放射线图像捕获装置，其中，控制单元通过在用户发出开始放射线照射的指令之前将选择信号和驱动信号供应给所述多个驱动电路中的每个驱动电路来执行复位所述多个像素中的每个像素的复位操作。
16.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，还包括旋转检测单元，所述旋转检测单元被配置成检测设置有所述多个像素的检测单元在面内方向上的方向，
其中，控制单元根据由旋转检测单元检测到的方向来改变从检测像素取得信号的次序。
17.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，检测像素包括第一检测像素和第二检测像素，并且
控制单元根据第一检测像素和第二检测像素来改变在放射线照射期间取得信号的采样周期。
18.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，还包括计算单元，所述计算单元被配置成基于从所述多个像素取得的信号来测量入射的放射线的剂量，
其中，当由计算单元测量的放射线的剂量达到预设剂量或者预计达到预设剂量时，放射线图像捕获装置将用于停止放射线照射的信号发送到用于利用放射线照射放射线图像捕获装置的放射线生成器以执行曝光控制。
19.一种放射线图像捕获系统，包括：
根据权利要求1至18中任一项所述的放射线图像捕获装置；以及
信号处理单元，被配置成处理来自放射线图像捕获装置的信号。
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