TWI467314B - 多功能影像獲取裝置 - Google Patents

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TWI467314B
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Description

多功能影像獲取裝置
本發明係關於影像獲取感測器及控制此等感測器之一般領域。
更精確而言，本發明係關於使得可獲得一牙齒放射影像之一影像獲取裝置，該裝置包括一矩陣感測器及該感測器之一控制模組。本發明係關於此等裝置，其中矩陣感測器包括對輻射敏感之複數個影像獲取光電二極體連同同樣對輻射敏感之至少一偵測光電二極體。
存在特別使用矽上互補金屬氧化物(CMOS)技術製成之此等感測器，使得可簡單地將具有不同幾何特徵之光電二極體整合於一共同基板上。有用的是，偵測光電二極體呈現(例如)不同於獲取光電二極體之尺寸的一尺寸，以便獲得較高敏感度，使得可更快地偵測到輻射。
本發明之裝置進一步包括用於控制矩陣感測器之一控制模組，且該控制模組經配置以週期性地讀取偵測光電二極體及使感測器在至少兩個模式之間轉換：一待機模式，在該待機模式中抑制獲取光電二極體；及一獲取模式，在該獲取模式中藉由獲取光電二極體接收之能量而用於獲取一影像。
術語「抑制」之使用意謂著藉由週期性清理獲取光電二極體或藉由阻止獲取光電二極體之光子接收而不載入接收之任何光子。
在已知之裝置中，偵測光電二極體一偵測到一產生器之照射就觸發轉換，通常，接收預定數量之光意謂著已偵測到照射。
如此，現有之裝置使得光電二極體在偵測光電二極體之兩個讀取之間的週期中一接收到給定數量之能量就觸發影像獲取。
對於已知之裝置，通常獨立於實際朝著感測器發送之能量的數量而在整個照射持續時間或一預定持續時間執行影像獲取。
如此，本發明之一主要目的係增加影像獲取裝置之功能以用於獲得如在介紹中律定之一牙齒放射影像，該介紹提議此一裝置應使得偵測光電二極體經配置以包含在照射及藉由獲取光電二極體之影像獲取期間，傳遞一週期性輸出信號至控制模組，該週期性輸出信號具有代表瞬時接收之能量之一值，且該控制模組使用此週期性輸出信號以分析在獲取期間接收之能量。
因為二極體適於包含在獲取期間發揮作用以提供代表經接收之能量且即如此量化之一信號，所以此一整合之矩陣感測器使得可在影像獲取期間追蹤由感測器接收之能量。此信號在下文稱為「量化信號」。
使用此一影像獲取裝置，控制模組知道包含在照射週期期間由感測器接收之能量的數量。籍以該特徵，偵測光電二極體適於傳遞一週期性信號，其中週期性信號之週期係由讀取偵測光電二極體之週期界定，使得可實施先前可能不能在已知裝置中使用的所有種類之照射控制。
特定而言，本發明使得可在一永久基礎上執行瞬時接收之能量的量化分析。藉由追蹤此瞬時接收之能量，可偵測產生器之故障。如此，本發明使得可知曉產生器之品質而無需借助於適於量測實際上發射之能量數量的專屬設備。
如此，根據一有利的特徵，控制模組適於將追蹤經接收之能量數量的一曲線插入於經獲取之影像的一專屬區中。
一旦分析使用本發明之一感測器獲取之任一影像，而該影像正由一特定產生器照射，則此特徵使得可自該影像提取追蹤經接收之能量的曲線。因為產生器之發射曲線可用，所以此使得可估計正被討論之產生器的發射品質。
插入經接收之能量的波形曲線的專屬區較佳的為在影像中之一遮罩區。該專屬區呈現影像本身(舉例來說組成影像之第一或最後行)或該專屬區組成添加至影像之一額外「零」行。
具有此有利特徵，本發明阻擋影像之一非常小部分，以便插入其間及儲存關於產生器之特徵的資料，因為該資料係關於經接收且因而發射之能量。如此，當獲得一差品質影像時，總可用本發明決定差品質是否歸因於產生器之差發射或是否歸因於需要找到之一些其他理由(例如感測器在獲取期間移動)。
需回想的是在其中抑制獲取光電二極體之待機模式意謂著藉由週期性地清理該等光子或藉由阻止光子接收而不載入光子。如此，在待機模式中，持續清理或阻止直至偵測光電子偵測到輻射。此使得可在最終影像中獲得一良好信雜比。另外，在備用週期期間接收之寄生光在一影像上產生一背景雜訊現象，藉此降級該影像之品質。
無論如何，必要及知曉的是偵測光電二極體需要大於獲取光電二極體，以使該偵測光電二極體雖然在待機模式中亦能足夠敏感以非常快地偵測輻射。在此等情況下，該偵測光電二極體非常容易飽和。但是，根據本發明之功能性特徵，要求光電二極體在包含獲取期間持續傳遞量化之一信號。
如此，有利的是，控制模組係經配置以修改作為來自偵測光電二極體之輸出信號的一函數之偵測光電二極體之解析度，以便確保偵測光電子在照射期間並不飽和。
當偵測輻射所需之敏感度不能使得可確保在照射期間將不存在飽和時，對偵測光電二極體之解析度的此一修改係有益的。
此特徵使得偵測二極體呈現一尺寸，該尺寸足夠大以在待機模式期間係充分地敏感，然而對於此特徵，不能確保能夠傳遞代表在整個輻射期間接收之能量數量的一量化信號，因為此特徵係本發明之最初及新穎的功能。
根據本發明，此特徵可藉由作用於兩個不同飽和現象而以兩個特定方式實施。
第一現象係飽和現象，其中一旦接收大於該光電二極體之能量「飽和」數量的一些能量，則該光電二極體自身在兩個讀取之間實體上飽和。若在兩個讀取之間接收之能量數量大於能量之飽和數量，則自光電二極體讀取之信號不再量化。
通常，隨後由一電子處理器級放大該光電二極體讀取信號，此係在大體上取樣光電二極體讀取信號以產生光電二極體輸出信號之前。
在本文中使用之術語「光電二極體讀取信號」意謂著自光電二極體讀取之信號，而術語「光電二極體輸出信號」之使用意謂著在放大之後獲得之信號。
第二現象係源自放大偵測二極體讀取信號之飽和現象。放大不能產生大於一光電二極體輸出信號之電力供應電壓的該光電二極體輸出信號。若放大一非飽和光電二極體讀取信號(即量化之一信號)導致高於電力供應電壓之一輸出信號，則不能量化的是該輸出信號。
根據本發明之一特定特徵，為了修改解析度，控制模組係經配置以增加頻率，在已偵測到輻射之後，以該頻率讀取偵測光電二極體。
在此等情況下，增加處理自光電二極體接收之能量的能力。藉由增加讀取頻率，偵測光電二極體可在一段給定時間內吸收更多能量且可觀察到該偵測光電二極體不存在飽和現象。
在已知之先前技術中，偵測元件並不量化其接收之能量通量，所以偵測元件在照射期間飽和並不要緊。事實上，此正係在先前技術中實際上觀察到的。但是那與本發明之標的相反，本發明之標的在一永久基礎上及以量化方式使得接收之能量數量由控制模組知曉。
如此，增加頻率量以減少光電二極體之解析度，因為對於給定經接收之電力，將對偵測光電二極體讀取在偵測光電二極體上之較少量的電荷。然而，因為接著接收能量之大數量且藉由增加頻率，特定而言對於經讀取以代表實際上接收之能量數量的數量變得可能，所以此並不損害在照射期間讀取之精確度。
例如，增加讀取頻率可相對應於將飽和度乘以十。讀取頻率之此一增加使得可確保光電二極體僅在當一段給定時間內接收之能量係十倍地大於使用初始頻率時飽和。
根據本發明之另一特定特徵，自偵測光電二極體讀取之每一信號在一處理器單元內藉由一電子增益放大以形成來自感測器之輸出信號，且控制模組適於修改電子增益。
倘若光電二極體本身並不飽和，則此特徵使得可確保輸出信號保持量化。
通常，在待機模式期間使用之增益係非常高的，以能夠儘快偵測到輻射。若增益在照射期間並不維持於此值，則來自光電二極體之輸出信號(即放大之讀取信號)將非常可能超過放大器級之電力供應電壓，且如此即使在讀取偵測光電二極體之頻率的一增加存在下，也不再量化。
此特徵使得可解決介於在待機模式期間之偵測精細度與在獲取模式期間保持量化之需要之間的衝突。
有利的是，一偵測到輻射就發生增益修改。當作好讀取頻率之修改獨立於在照射之初接收之能量級的準備時，有利的是在修改讀取頻率之前發生增益修改。如此，有利地使用增益修改以及讀取光電二極體之頻率的修改及有利地使用增益修改與讀取光電二極體之頻率的修改之組合。
整合於與影像獲取光電二極體相同之實體結構上的一偵測光電二極體的使用使得可較簡單地控制讀取頻率或修改增益。
有利的是，在本發明中提供電子增益之四個位準。此特徵為由光電二極體讀取之能量數量供應四個解析度位準及使得可在讀取之一非常廣泛範圍的能量位準上獲得一量化輸出信號。極端增益位準可在最高端專用於解決在範圍0毫伏(mV)至10毫伏(mV)內之能量的讀取數量，及在另一極端(在低端)專用於解決在範圍0mV至1000mV內之能量的讀取數量。
根據另一特徵，以連續方式在兩個類比值之間量化偵測光電二極體輸出信號。
此特徵相對應於取樣輸出信號，使得已知以一數位值之形式將知曉經接收之能量具有精細解析度。有利的是，此取樣有利地在8個位元上實施。
在一有利實施例中，偵測光電二極體整合於矩陣感測器之週邊。
此特徵使得可在獲取光電二極體之週邊附近整合大尺寸之一矩形光電二極體，該等獲取光電二極體自身以一矩陣形式整合。CMOS技術使得此整合變成可能。
在一特定應用中，控制模組適於一觀察到偵測光電二極體輸出信號下降，就停止獲取模式。
此特徵使其可能依據接收的能量控制影像獲取。藉由確保接收到充分及最佳能量，同時確保不存在不利於獲取光電二極體的飽和效果，使其可能獲得良好品質的影像。當使用一交流電(AC)產生器時，術語輸出信號中的「下降」係用以意謂沒有輸出信號的持續時間長於產生器的一個週期。特定而言，根據一有利特徵，分析經接收之能量的數量，使得可在獲取期間計算由感測器接收的能量數量，以便將其與待由感測器接收之能量的最佳數量相比較。
此特徵使其可能知曉何時由感測器接收的能量對應於能量的最佳量以用於獲得一良好品質的影像。這使其可能在一旦接收到能量之該最佳量就停止獲取模式，及/或可發送一命令至產生器以使該獲取模式停止。
如此，根據本發明之一有利特徵，控制模組經配置以發送一命令至一照射產生器，以便經接收之能量的分析一顯示已接收到能量的最佳數量，就使該照射產生器停止照射。
此有利特徵使其可能最佳化耐心地接收的輻射數量，因為由感測器接收到的能量數量一適於獲得一品質影像，產生器自身就停止。
同樣有利的是，控制模組經配置以便經接收之能量一顯示已接收到能量的最佳數量，就停止獲取模式。
本發明亦提供一種控制本發明之一影像獲取裝置的方法，該方法包括：週期性步驟，該週期性步驟發送用於在 照射及藉由獲取光電二極體的影像獲取之前及在照射及藉由該等獲取光電二極體的影像獲取期間，讀取該偵測光電二極體的命令及提供一代表瞬時經接收之能量之值的週期性輸出信號；一步驟，該步驟接收該輸出信號；一步驟，該步驟命令感測器在待機模式與獲取模式之間轉換，當該偵測光電二極體偵測到來自一產生器的輻射時，觸發該步驟；及一分析步驟，該分析步驟藉由使用該週期性輸出信號來分析在獲取期間接收的能量。
此方法用於在照射之前及整個照射過程中追蹤由矩陣感測器接收的能量。
在一較佳實施方案中，本方法之多種步驟係由一電腦程式指令決定。
因此，本發明亦提供在一資料媒體上之一電腦程式，該程式適於在一控制模組中實施且其包含經調適以實施本發明之方法的步驟的指令。該程式可使用任何程式化語言及其可具有原始碼、目標碼或(諸如具有部分編譯之一形式或具有任何其他所需形式之)介於原始碼與目標碼中間的代碼。
本發明亦提供由一控制模組可讀取及包含如上文所提及之一電腦程式之指令之一資料媒體。該資料媒體可為能夠儲存程式之任何實體或裝置。該媒體可為一硬體元件或一可傳輸媒體，且特定而言，該媒體可從網際網路類型之一網路下載。或者，資料媒體可為具有併入於其間之程式的一積體電路。
本發明之其他特徵及優點可從參考附圖之下文描述看出，該等附圖繪示具有無限制特徵之一實施例。
圖1以圖解形式繪示本發明之一感測器C。此矩陣感測器C具有使所謂「獲取」光電二極體DA整合於其間之一中央矩形矩陣之形式。
在獲取光電二極體DA之週邊處，較佳的是整合引用為DD之一單個偵測光電二極體。
在不那麼喜好之另一實施例中，可設想整合複數個偵測光電二極體，該複數個偵測光電二極體可以使得按本發明之方式週期性讀取之此一方式實施。然而，期望偵測光電二極體DD之尺寸遠遠大於組成矩陣感測器之中心的獲取光電二極體DA之尺寸。此確保偵測光電二極體可更快地飽和且因此該偵測光電二極體具有適於偵測輻射之敏感度。因此對於給定工作區域，較佳的是整合一單個偵測二極體。有利的是，此一單個偵測光電二極體DD整合於獲取光電二極體DA之週邊。
當然，在一變體中，偵測及/或獲取光電二極體可由任何類型之感光元件(諸如，例如光電晶體)替代。
舉例來說使用CMOS技術，如此使矩陣感測器C以能夠包含兩種類型二極體之方式整合。該矩陣感測器C對一閃爍器之放射照射敏感，該閃爍器將以X射線形式接收之能量數量變換為一些光。
接著以讀取頻率週期性地讀取在偵測光電二極體DD上接受之能量。自光電二極體讀取之類比資料組成一光電二極體讀取信號SL。如此，在偵測光電二極體之連續讀取期間獲得週期性讀取信號SL。該等週期性讀取信號SL代表經接收之能量。
如在圖1中圖解地繪示，感測器C與適於將自感測器讀取之類比資料SL轉變為數位資料之一電子處理器單元AD相關聯，該數位資料在處理器單元AD的輸出處組成來自偵測光電二極體之一引用為NDD的輸出信號。同樣，此輸出信號NDD係週期性的。
當將如從偵測光電二極體DD讀取之類比資料轉變為一數位量時，類比至數位處理器單元AD施加電子增益(寫入GAD)。如此，單元AD使用增益GAD放大讀取信號且接著取樣所形成之放大的類比值。
有利的是，取樣致使獲得輸出信號NDD之一值，該輸出信號NDD實際上係介於兩個極值之間的類比值，該輸出信號代表在感測器上接收之能量。
有利的是，如在圖1中圖解地繪示，單元AD係矩陣感測器C之一整合部分。該單元AD亦可在一控制器組件上與矩陣感測器C分離，有利的則是該控制器組件亦包含控制模組M。此外，亦應觀察到控制模組M亦可整合於與感測器C相同之積體電路上或如上述規定，該控制模組M可整合於一分離元件(舉例來說感測器C之一控制器組件)上。
如在圖2中所繪示，連同一控制模組M一起實施包含單元AD之圖1的感測器C，感測器C與控制模組M二者一起形成本發明之一影像獲取裝置。在獲取裝置操作之上下文中，控制模組M及感測器C彼此交換信號。此等信號之本質將在下文參考圖3而得以解釋。
圖3係本發明之方法的一流程圖。如在本發明之影像獲取裝置之控制模組M中實施的本方法包括發送一讀取命令至偵測光電二極體DD之週期性步驟。偵測光電二極體DD之讀取命令係如此規律地發送且係在一永久基礎上。
為了使圖3便於閱讀，將圖3再分為三個部分，該三個部分包含分別關於偵測光電二極體DD之操作、控制模組M之操作及獲取二極體DA之操作的步驟。實際上，所有步驟受控於控制模組M，但該等步驟係由偵測二極體DD，或由模組M，或由獲取二極體DA執行，所以視覺上顯得更便於分離此等步驟。
如此，在模組M之控制下，偵測光電二極體DD之週期性讀取係由一步驟E1代表，在該步驟E1中，在一瞬間Ti獲得一輸出信號NDD。此讀取之週期性在圖3中藉由一增量步驟E'1圖解地代表以用於增加瞬間Ti至Ti+1。
當矩陣感測器C係在待機模式中時，發送信號NDD至控制模組M以用於持有偵測輻射何時發生之目的而在一步驟E0中使用。
當沒有偵測到輻射時(案例N：二極體DD沒有飽和或沒有超過一偵測臨限值或沒有觀察到一經接收之能量的上升率或上升動態)，獲取二極體DA受到在圖3中寫入IDA之一抑制命令。接著週期性地清理獲取二極體DA或抑制經收受之能量的傳送，其中並沒有傳輸光子。
當在步驟E0偵測到輻射時(案例Y：二極體DD飽和或超過偵測臨限值或觀察到一經接收之能量的上升率或上升動態)，觸發一轉換步驟E2。此步驟E2具有發送一轉換命令SBA至獲取二極體DA之作用，以使該等獲取二極體DA從待機模式轉換為獲取模式ACQ。
此轉換步驟E2亦可產生用於偵測二極體DD之一命令以修改該偵測二極體DD之解析度。特定而言，接著可發送用於修改偵測光電二極體DD之讀取頻率的一命令FDD。有利的是，甚至在讀取頻率修改命令FDD之前，在那時刻亦產生一命令以用於修改增益GAD，使用該增益GAD電子地處理來自偵測光電二極體DD之讀取信號SL。
同樣，為了決定用於修改偵測光電二極體DD之一命令是否相關，有用的是，亦在一永久基礎上發送輸出信號NDD之值至控制模組M之一分析單元ANA，其中在該控制模組M內分析經接收之能量數量及能量接收速率(或動態)。
有利的是，單元ANA在一永久基礎上操作。然而，亦可僅在步驟E2啟動該單元ANA。取決於速率(或動態)及經接收之能量數量，此單元ANA適於決定及可能適於計算偵測二極體DD讀取之頻率FDD的一修改及/或電子處理增益GAD的一修改。視情況而定，此分析單元ANA亦適於決定是否已接收或確實接收能量之一最佳數量，適於決定影像獲取之一最佳持續時間以作為經接收之能量及接收該能量之速率(或動態)的一函數。
在圖3中所示之實施方案中，在一步驟E3中，控制模組M適於發送一抑制信號IDA至獲取二極體DA，以便停止該等二極體之獲取。可在由單元ANA計算之一最佳持續時間結束時、在一預定固定持續時間結束時或甚至一旦已藉由感測器接收到能量之一最佳數量時發送此信號。如在圖3中所繪示，接著發送在獲取二極體上讀取之該值(寫入VDA)至一記憶體MEM。
根據一有利特徵，分析步驟ANA亦可通向一步驟E3'，該步驟E3'與步驟E3同時執行且使用虛線描繪該步驟E3'，一接收到能量之一最佳數量，此步驟就使照射感測器C之產生器(本文引用為GEN)停止。此步驟E3'使一停止命令STG發送至產生器GEN。
圖4至8係多種相關量值之時序圖，該等量值繪示本發明之一裝置的若干實施例係如何操作。
當使用一AC輻射產生器GEN時，圖4應用於本發明之裝置的操作。由AC產生器(在圖4中引用為GEN)發射之能量在圖4A中繪製成一時間函數。藉由實例，此一AC類型產生器每20毫秒(ms)發射一次X射線，即該AC類型產生器處於50赫茲(HZ)之一頻率。通常脈衝寬度係約10ms。圖4繪示一裝置之操作，該裝置適於在達到一預定經接收之能量的臨限值SPD之前偵測到輻射之結束。此預定臨限值SPD係感測器之尺寸的一函數且其相對應於由感測器接收之能量的一最佳數量以用於獲得一良好品質影像。
根據本發明，以遠遠高於輻射脈衝之頻率週期性地讀取偵測光電二極體DD，其中如在圖4B中所繪示，在此實例中該頻率FDD係100千赫茲(kHz)。可以看出，100kHz之時脈頻率相對應於以一取樣速率取樣偵測光電二極體，即每10微秒(μs)產生一次量測。如在圖4C中所示，在所描述之實施例中及恒定曝光於X射線的條件下，100kHz之時脈頻率相對應於偵測光電二極體GDD具有比在400kHz時大四倍之一增益。在圖4E中繪示來自偵測光電二極體DD之輸出信號NDD。可以看出，只要AC產生器不發射，則值NDD係恒定且為非零。如在圖3中所示，接著步驟E0回歸至本身。
如由在圖4E中之一寬垂直線代表，當AC產生器開始發射時，來自偵測光電二極體NDD之輸出信號強力且快速地增加。如到X射線發射持續約10ms之程度，則讀取偵測光電二極體之頻率使得可在產生器GEN之一單個發射週期期間獲得80個量測樣本。此取樣使得可在Nyquist-Shannon定理之應用下獲得一可接受量測。
如此，在偵測光電二極體DD之少數讀取樣本上偵測到輻射之開始，且因此除了藉由一寬線圖解說明，輻射之開始不能繪示於圖4E之時序圖中。如此，可看出相較於產生器之操作速率(或動態)及採用之量測速率，幾乎瞬時偵測到X射線發射。
存在多種方式偵測輻射之發生。可假設自至少一量測樣本之輸出信號NDD超過經接收之能量強度的一臨限值時之時刻起，偵測到輻射。因目的係儘快觸發，所以有用的是，當遵守取樣定理時，增益盡可能大且取樣頻率盡可能低。本文應觀察出甚至處於其最低值之取樣頻率總是保持遠遠大於輻射脈衝頻率，且如此相較於產生輻射之速率(或動態)，無論如何均可非常快地偵測到輻射。
亦可僅在追蹤信號NDD之少量量測樣本之後偵測輻射之發生，其中分析經接收之能量上升之速率(或動態)。接著藉由追蹤接收能量之速率(或動態)而偵測輻射。
此使得可使用產生器之輻射上升訊符以觸發改變為獲取模式。當感測器由除了來自閃爍器及相對應於由產生器發射之X射線之外的寄生能量照射時，此避免觸發獲取模式。
如在圖3中所示，一偵測到產生器之X射線發射，步驟E2就產生獲取二極體之一控制信號SBA，使得可觸發獲取ACQ之開始。同時，當亦已接收來自偵測光電二極體之輸出信號NDD之值的分析單元ANA從(舉例來說)產生器上升訊符知道經接收之能量的強度超過或即將超過偵測光電二極體DD之飽和臨限值時，單元ANA經配置以發送一命令信號至感測器C，以便增加讀取偵測二極體DD之頻率FDD，如可從圖4B中看出，頻率從100kHz上升至400kHz。接著光電二極體DD之增益GDD除以4，如此確保在整個獲取步驟期間沒有觀察到偵測光電二極體DD之飽和。藉由實例，當分析單元ANA已接收相對應於光電二極體之飽和臨限值VSAT之至少70%的能量時，該分析單元ANA考慮經接收之能量即將超過飽和臨限值。此確保獲得一量化值。
若在影像獲取期間偵測光電二極體DD將飽和，則此將防止經接收之量化能量的量測且如此使得不可能精確地決定曝光之限度。
此曝光限度有利地由一信號決定，該信號代表瞬時經接收之能量S的總和。此信號繪示於圖4F中且該信號係基於由產生器GEN發送之每一脈衝而增量。
在圖4中，在信號S之控制下，不停止影像獲取。如此，追蹤經接收之信號，但該經接收之信號並不用於最佳化經獲取之影像的曝光。在此實施例中，正偵測產生器GEN之發射結束以觸發影像獲取之結束。
偵測光電二極體DD有利地用於偵測產生器之發射結束。當信號NDD在長於產生器之發射半週期的一持續時間下降至低於一給定值，則分析單元ANA有利地經配置以產生一命令來停止獲取二極體DA之獲取。
應觀察到電子放大增益GAD並非由控制模組M修改。此意謂著來自偵測光電二極體之經放大之讀取信號不超過放大器單元AD之電力供應電壓VAL的70%。
有利的是，在輻射停止之後，分析單元ANA係經配置使得若存在小於光電二極體飽和電壓VSAT的30%的一電壓，則降低讀取頻率FDD及增加增益GAD。此特徵使得可返回至有利於偵測光電二極體DD偵測新輻射之條件。
圖5包括使用相同產生器之類似於圖4之時序圖的時序圖，其中該相同產生器之輻射發射GEN再一次繪製於圖5A中。圖5繪示一裝置之操作，如可從圖5B及5C中看出，在該裝置中偵測光電二極體DD之解析度同樣係藉由增加讀取關於偵測輻射之偵測光電二極體DD的頻率而修改。
相較於圖4之差異存在於，經接收之能量S之總和一達到經接收之能量的一最佳臨限值SPD，就抑制影像獲取，該最佳臨限值SPD係經預定以獲得從曝光觀點而言係最佳的一適當影像。在已觸發步驟E3之後，如在圖3中所示，接著感測器C接收抑制獲取光電二極體DA之一命令信號IDA。然後影像傳送佔據約一秒。應觀察到亦可抑制偵測光電二極體DD。在圖5A中，可自曲線GEN看出，雖然影像獲取已結束，但產生器接著持續發射兩個脈衝。
在本發明之一有利實施例中(未繪示)，控制感測器C之控制模組M適於發送一命令至產生器，以便一達到預定最佳臨限值SPD及停止影像獲取，就使該產生器停止發射。
圖6繪示使用相同於圖4及5中之產生器而獲得的時序圖，但在此實施例中，需要對電子增益GAD進行修改，以便確保藉由讀取信號超過單元AD之電力供應電壓，在讀取信號的放大中不存在飽和。
在此實施例中，在待機模式中，將增益GAD乘以4。此有益於增加偵測敏感度。此x4增益GAD亦施加於偵測光電二極體之飽和電壓VSAT上，因此輸出信號NDD顯得更大。如此，可觀察到在圖6D之開始及結束，並未繪示70%之VSAT，因為該70%之VSAT與繪示之標度脫離。相反地，相對於電力供應電壓VAL之輸出信號的飽和位準並不藉由施加增益GAD而修改。本文應觀察到，本文中係超過VAL值之70%的輸出信號NDD用於觸發光電二極體之解析度或放大解析度之修改，而非超過如在先前圖式中所示之VSAT值的70%。
在圖6D中，一旦偵測到輻射，就將增益GAD除以四。對增益GAD之此修改使得可在一不同時間間隔內取樣如在偵測光電二極體DD上讀取之能量位準。此修改使得可為在光電二極體上讀取之能量保留輸出信號NDD之量化本質，該等能量大於使用四倍增益時之能量，對於使用四倍增益時，可非常快地識別在光電二極體DD上讀取之少量能量(如在待機模式中係有用的)。
在缺少增益GAD之一修改時，經放大之電壓NDD將超過電力供應電壓VAL，此將導致輸出信號NDD損失其量化本質。
為了使光電二極體可單獨地使用電子增益GAD的修改，有必要的是光電二極體在使用的頻率處不飽和。這就是為什麽在此圖式中使用的頻率正好是400kHz，因為此頻率包含在待機模式期間為二極體給定最小的解析度，且同樣為接收能量給定最大能力而不飽和。
若偵測二極體DD的頻率係100kHz，則在偵測光電二極體DD上接收的強度將使該偵測光電二極體DD飽和。接著可看到在圖6中觀察的脈衝處於峰限，與處理來自偵測光電二極體DD之信號中使用的增益GAD無關。
實際上，組合地使用放大增益及讀取頻率的修改。有利的是，一偵測到輻射，就降低增益，且隨後或同時增加頻率。當控制模組M經配置使得在每一機會依據所接收的能量來修改讀取頻率時，尤其有用的是，立即大量地減少增益(舉例來說從1000減少至1)，使得電子放大的飽和在光電二極體上讀取時並不遮罩該量化信號。
可能發生的是，在已放大從非飽和光電二極體讀取之一量化信號之後，一大增益導致該量化信號停止量化，因為該量化信號已達到電力供應電壓VAL。特定言之，當使用輸出信號NDD(即放大之讀取信號)以界定讀取偵測光電二極體的頻率FDD時，此係有害的。相較於若放大增益GAD有必要自動從輻射的開始減少，有必要在一更大程度上降低頻率FDD以獲得一量化信號。此在下文中係繪示於圖8中。
圖7繪示相關量值之同時行為的時序圖，該等時序圖係在使用一直流電(DC)輻射產生器時觀察到的。來自DC產生器之發射輪廓GEN繪示於圖7A中。再次可看出，讀取光電二極體之頻率FDD係設定為400kHz，且在相對應於圖7之實施例中，經修改以修改偵測光電二極體DD之解析度的是電子增益GAD。
在圖7中，一從感測器偵測到發射，增益GAD就改變以減少偵測光電二極體DD之解析度且以便確保輸出信號NDD係量化的(如在圖7E中所示)。
在此實施例中，總和信號S係線性的，該信號S具有如在圖7F中所示之恒定斜率。在圖7中，如與在圖4中一樣，停止產生器使獲取二極體DA之獲取被停止。藉由分析如由圖7E代表之信號NDD而偵測產生器之停止。當經接收之能量下降至低於一預定底值(floor)時，偵測到DC產生器之停止。
最後，應觀察到，可不僅在轉換獲取二極體DA至獲取模式的時候修改偵測光電二極體DD之解析度，而且亦可在獲取二極體DA之獲取ACQ期間修改偵測光電二極體DD之解析度。當來自產生器之強度上升得比預期更多時，此係有用的。
此繪示於圖8中。在圖8中可看出，增益GAD等於二，其中頻率為100kHz。可看出，相較於使用單位增益GAD，VSAT值的30%增加了一倍。如此，對於來自產生器之發射GEN，例如如在圖4中所使用者，偵測輻射之敏感度相對應地增加。
一旦已偵測到輻射，則根據本發明增加頻率FDD，在此實施例中將頻率FDD乘以四。然而，應觀察到因信號NDD已達到相對應於電力供應電壓VAL之70%的一電壓，所以從產生器之第四個脈衝起已無法滿足。然而，可觀察到，由於讀取頻率增加，故二極體DD實體上並不飽和，所以讀取信號SL繼續為量化之經接收之能量的一代表。
作為分析單元ANA分析瞬時經接收之能量的一結果，作為藉由進一步增加讀取偵測光電二極體DD之頻率(在此實施例中信號NDD一達到VAL之70%，就將頻率乘以1.5)而進一步修改偵測光電二極體DD之解析度的一結果，本裝置則係適當的。
使用此新增加之讀取頻率FDD，信號NDD確實保持低於電力供應電壓VAL之70%。接著輸出信號NDD保持於自光電二極體讀取之能量的範圍內，可在沒有達到電力供應電壓VAL的情況下，藉由增益GAD放大輸出信號NDD。此使得可確保經接收之能量繼續為量化，藉此使得可決定經接收之能量相對應於獲得一適當品質影像的時刻。
最後，應觀察到，可基於本發明之原理達成多種實施方案。
ACQ．．．獲取模式
AD．．．電子處理器單元/類比至數位處理器單元
ANA．．．分析單元
C．．．感測器
DA．．．獲取光電二極體
DD．．．偵測光電二極體
E0．．．步驟
E1．．．步驟
E'1．．．增量步驟
E2．．．步驟
E3．．．步驟
E3'．．．步驟
FDD．．．修改偵測光電二極體之讀取頻率的命令/讀取頻率
GAD．．．電子增益
GDD．．．偵測光電二極體
GEN．．．產生器/輻射發射
IDA．．．抑制命令/命令信號
M．．．控制模組
MEM．．．記憶體
N．．．案例
NDD．．．輸出信號
S．．．能量
SBA．．．轉換命令/控制命令
SL．．．讀取信號/類比信號
SPD．．．預定經接收之能量臨限值
STG．．．停止命令
Ti．．．瞬間
Ti+1．．．瞬間
VAL．．．電力供應電壓
VDA．．．在獲取二極體上讀取之值
VSAT．．．偵測光電二極體之飽和電壓
Y．．．案例
圖1係如在本發明之一影像獲取裝置中使用之一感測器之一圖；
圖2係如在本發明之一裝置中實施之一控制模組與影像獲取感測器之間之一關係圖；
圖3係本發明之一方法之一流程圖；
圖4A至4F分別係下列各者之同時行為的時序圖：一交流電輻射產生器；在本發明之一裝置中讀取偵測光電二極體之一頻率，該裝置適於藉由增加讀取偵測光電二極體之頻率而修改偵測光電二極體之解析度及適於偵測何時照射停止；光電二極體之增益；在裝置之一控制模組中使用的電子增益；來自偵測光電二極體之輸出信號；及輸出信號之一累積讀取；
圖5A至5F分別係下列各者之同時行為的時序圖：一交流電輻射產生器；在本發明之一裝置中讀取偵測光電二極體之一頻率，該裝置適於藉由增加讀取偵測光電二極體之頻率而修改偵測光電二極體之解析度，適於偵測已達到一預定經接收之能量臨限值及適於抑制在矩陣感測器上之影像獲取；光電二極體之增益；在裝置之一控制模組中使用的電子增益；來自偵測光電二極體之輸出信號；及輸出信號之一累積讀取；
圖6A至6F分別係下列各者之同時行為的時序圖：一交流電輻射產生器；在本發明之一裝置中讀取偵測光電二極體之一頻率，該裝置適於藉由修改一電子增益而修改偵測光電二極體之解析度以用於處理來自偵測光電二極體之輸出信號，適於偵測已達到一預定經接收之能量臨限值及適於抑制在矩陣感測器上之影像獲取；光電二極體之增益；在裝置之一控制模組中使用的電子增益；來自偵測光電二極體之輸出信號；及輸出信號之一累積讀取；
圖7A至7F分別係下列各者之同時行為的時序圖：一直流電輻射產生器；在本發明之一裝置中讀取偵測光電二極體之一頻率，該裝置適於藉由修改一電子增益而修改偵測光電二極體之解析度以用於處理來自偵測光電二極體之輸出信號，適於偵測已達到一預定經接收之能量臨限值及適於抑制在矩陣感測器上之影像獲取；光電二極體之增益；在裝置之一控制模組中使用的電子增益；來自偵測光電二極體之輸出信號；及輸出信號之一累積讀取；及
圖8A至8F分別係下列各者之同時行為的時序圖：一交流電輻射產生器；在本發明之一裝置中讀取偵測光電二極體之一頻率，該裝置適於在照射期間之任何時刻藉由增加讀取偵測光電二極體之頻率而修改偵測光電二極體之解析度，適於偵測已達到一預定經接收之能量臨限值及適於抑制在矩陣感測器上之影像獲取；光電二極體之增益；在裝置之一控制模組中使用的電子增益；來自偵測光電二極體之輸出信號；及輸出信號之一累積讀取。
AD．．．電子處理器單元/類比至數位處理器單元
C．．．感測器
DA．．．獲取光電二極體
DD．．．偵測光電二極體
GAD．．．電子增益
NDD．．．輸出信號
SL．．．讀取信號/類比信號

Claims (17)

  1. 一種影像獲取裝置，其致能獲得一牙齒放射(radiological)影像，該裝置包括：一矩陣感測器，該矩陣感測器整合：以一矩陣之形式整合之複數個影像獲取光電二極體，該複數個影像獲取光電二極體對輻射敏感，及整合於獲取光電二極體之該矩陣之週邊之至少一個偵測光電二極體，該至少一個偵測光電二極體同樣對輻射敏感，該至少一個偵測光電二極體供應代表接收於該偵測光電二極體上之能量之一類比資料讀取信號，一類比至數位處理單元，其經組態以接收該類比資料讀取信號及供應包含代表瞬時接收能量之脈衝之一數位週期性輸出信號；一控制模組，其經組態以控制該感測器且週期性地讀取該偵測光電二極體以便在照射及藉由該等獲取光電二極體之影像獲取期間以獲取該週期性輸出信號，該週期性輸出信號用以分析在該獲取期間接收之該能量及致使該感測器在至少兩個模式之間轉換：一待機模式，其中抑制該等獲取光電二極體；及一獲取模式，其中藉由該等獲取光電二極體接收的該能量用於獲取一影像；其中當該瞬時接收能量指示該偵測光電二極體已偵測到來自一產生器的輻射時，就觸發在該兩個模式之間的 轉換，且其中該控制模組亦經組態以修改該偵測光電二極體的解析度作為來自該偵測光電二極體之該週期性輸出信號之一函數，以確保該偵測光電二極體在照射期間不飽和。
  2. 如請求項1之裝置，其中該控制模組經組態以藉由以下之一或多者修改解析度：在已偵測到輻射之後增加讀取該偵測光電二極體的頻率，修改該偵測光電二極體之增益，或以藉由該處理單元處理之來自該偵測光電二極體之該讀取信號修改該增益。
  3. 如請求項1之裝置，其中該控制模組經組態當觀察到該週期性輸出信號之一下降，就停止該獲取模式。
  4. 如請求項1之裝置，其中在影像獲取階段期間加總該週期性輸出信號，及與待由該感測器接收之能量的一最佳數量相比較。
  5. 如請求項4之裝置，其中該控制模組包含一分析單元，其經組態以偵測該經加總之能量信號已超過曝光限度及發送一命令至一照射產生器來致使該照射產生器停止照射。
  6. 如請求項4之裝置，其中該控制模組包含一分析單元，其經組態以偵測該經加總之能量信號已超過最佳能量臨限值及發送一命令至該等獲取光電二極體來停止獲取模式。
  7. 如請求項1之裝置，其中該週期性輸出信號用以偵測該產生器之故障。
  8. 如請求項1之裝置，其中該至少一偵測光電二極體之尺寸係遠大於該等獲取光電二極體之尺寸，確保該至少一偵測光電二極體更快地飽和且因此具有適合於偵測該輻射之敏感度。
  9. 如請求項1之裝置，其中該偵測光電二極體係在獲取光電二極體之該矩陣之該週邊附近延伸之一單個光電二極體。
  10. 如請求項1之裝置，其中該控制模組包含一分析單元，其經組態以監測該週期性輸出信號，使得在照射已停止之後當一電壓小於一第一預定光電二極體飽合電壓發生時，則該控制模組減少該等偵測光電二極體及增加該處理單元之增益。
  11. 如請求項1之裝置，其中該控制模組包含一分析單元，其經組態以偵測該週期性輸出信號在一給定持續期間已下降至低於一給定值及及發送一命令來停止藉由該等獲取光電二極體之該獲取模式。
  12. 如請求項1之裝置，其中該控制模組經組態以當該週期性輸出信號超過一光電二極體飽合電壓之一預定百分比時，修改該偵測光電二極體之該解析度。
  13. 如請求項1之裝置，其中該控制模組經組態以當該週期性輸出信號超過電力供應電壓之一預定百分比時，修改該偵測光電二極體之該解析度。
  14. 一種控制如請求項1-13中任一項之一影像獲取裝置的方法，該方法包括以下之週期性步驟： 在照射及藉由該等獲取光電二極體的影像獲取之前，及在照射及藉由該等獲取光電二極體的影像獲取期間，發送用於讀取該偵測光電二極體的命令及提供一代表該瞬時接收能量之值的週期性輸出信號；接收該輸出信號；命令該感測器在待機模式與獲取模式之間轉換，當該瞬時接收能量指示該偵測光電二極體偵測到來自一產生器之輻射時，觸發此步驟；藉由使用該週期性輸出信號來分析在獲取期間接收的能量；及藉由該控制模組來修改該偵測光電二極體之該解析度作為來自該偵測光電二極體之該輸出信號之一函數，以便在照射期間確保不存在該偵測光電二極體的飽和。
  15. 一種包含指令之電腦程式，該等指令用於當該程式由如實施於如請求項1至13中任一項的一影像獲取裝置中之一控制模組執行時，執行如請求項14之該方法的步驟。
  16. 一種電腦可讀記錄媒體，其上記錄有包含指令之一電腦程式，該等指令用於執行如請求項14之該方法的步驟。
  17. 一種控制如請求項1-13中任一項之一影像獲取裝置的方法，該方法包括以下之週期性步驟：在照射及藉由該等獲取光電二極體的影像獲取之前，及在照射及藉由該等獲取光電二極體的影像獲取期間，發送用於讀取該偵測光電二極體的命令；藉由該偵測光電二極體提供一代表接收於該偵測光電二極體上之類比資料讀取信號；藉由該類比至數位處理單元供應一包含代表該瞬時接 收能量之脈衝之數位週期性輸出信號；接收該輸出信號；命令該感測器在待機模式與獲取模式之間轉換，當該瞬時接收能量指示該偵測光電二極體偵測到來自一產生器之輻射時，觸發此步驟；藉由使用該週期性輸出信號來分析在獲取期間接收的能量；及藉由該控制模組來修改該偵測光電二極體之該解析度作為來自該偵測光電二極體之該輸出信號之一函數，以便在照射期間確保不存在該偵測光電二極體的飽和。
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