放射照像成像設備、放射照像成像系統和控制放射照像成像設備的方法
2023-09-16 14:31:50
專利名稱：放射照像成像設備、放射照像成像系統和控制放射照像成像設備的方法
技術領域：
本發明涉及放射照像成像設備、放射照像成像系統和控制放射照像成像設備的方法。本發明特別涉及用於成像用於醫療目的的放射照像圖像的放射照像成像設備、放射照像成像系統和控制放射照像成像設備的方法。
背景技術：
迄今，已經知道執行用於醫療診斷的目的的放射照像成像的放射照像成像設備。該放射照像成像設備檢測已經從輻射照射設備照射並且透射通過成像對象的輻射，並且成像射照像圖像。放射照像成像設備通過收集和讀出根據照射的輻射而產生的電荷來成像放射照像圖像。 已知該放射照像成像設備設置有由光電轉換元件等形成的傳感器部分、開關元件和檢測部分。該傳感器部分由於輻射的照射或已經從輻射轉換的光的照亮而產生電荷。開關元件讀出在傳感器部分中產生的電荷。檢測部分根據從開關元件讀出的電荷檢測到輻射的照射的開始(放射照像圖像的成像的開始)。在包括檢測部分的這個放射照像成像設備中，在通過例如由來自電磁波的幹擾等引起的影響或噪聲而在傳感器部分中產生電荷的情況下，檢測部分可能誤檢輻射的照射的開始。因此，存在防止這種誤檢的技術。例如，日本專利申請特開(JP-A)No. 2010-268171公開了一种放射照像成像設備，該放射照像成像設備基於在偏置線路中流動的電流的值來檢測輻射的照射的開始。這個放射照像成像設備可以防止在偏置線路中的電壓值的升高被誤檢為輻射的照射的開始，該電壓值的升高是因為當在偏置線路中流動的電流上疊加施加到開關元件的接通(ON)電壓或斷開(OFF)電壓時的噪聲而發生的。而且，JP-A No. 2006-246961公開了 X射線成像設備。該X射線成像設備可以避免由於噪聲而造成的誤檢，並且可以正確地檢測成像開始定時，而不論X射線輻射是基於從AC電源電壓整流的半波波形的定期輻射還是基於作為由高頻反相器系統提供的直接DC電壓的電壓波形的穩定輻射。然而，在如上所述的技術中，可能需要時間來確定檢測部分已經誤檢了輻射的照射的開始，並且可能因為這個時間而未檢測到用於成像放射照像圖像的輻射的照射的實際開始。因此，即使由於幹擾等的原因而產生了噪聲，期望不佔用時間的的輻射的照射的開始的精確的檢測。
發明內容
本發明提供了放射照像成像設備、放射照像成像系統和控制放射照像成像設備的方法，它們可以精確地檢測輻射的照射的開始，即使由於幹擾等的起因而產生噪聲。本發明的第一方面是一种放射照像成像設備，包括多個像素，每一個像素包括傳感器部分和開關元件，所述傳感器部分按照照射的輻射來產生電荷，所述開關元件按照控制信號來從所述傳感器部分讀出所述電荷，並且向信號線路輸出根據所述電荷的電信號；輻射檢測元件，其是所述多個像素中所述開關元件被短路的像素，並且其根據由於照射的輻射產生的電荷來輸出電信號；檢測裝置，其基於在檢測時段中從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號來檢測所述輻射的照射的開始；控制信號輸出裝置，其輸出對所述電荷的讀出進行控制的控制信號；；以及確定裝置，其在所述檢測裝置已經檢測到所述輻射的照射的開始後的放射照像成像時段中，檢測從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號，並且基於所檢測到的電信號的時間變化來確定所述檢測裝置是否已經誤檢了所述輻射的照射的開始。所述檢測裝置基於在所述檢測時段中從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號來檢測所述輻射的照射的開始。然而，在由於幹擾等的原因而產生噪聲(電信號)的情況下，所述檢測裝置可能誤檢所述輻射的照射的開始。根據本發明的第一方面，在檢測到所述輻射的照射的開始後，所述確定裝置檢測在所述放射照像成像時段中從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號。所述確定裝置然後基於所檢測到的電信號的時間變化來確定所述檢測裝置是否已經誤檢了所述輻射的照射的 開始。作為由幹擾引起的噪聲的電信號具有時間變化與在通常的放射照像成像期間的電信號不同的特性。在本發明的第一方面中，所述確定裝置基於所檢測到的電信號的所述時間變化來確定是否已經誤檢了所述輻射的照射的開始。因此，本發明的第一方面可以精確地檢測所述輻射的照射的開始，即使產生了因為幹擾等造成的噪聲。在本發明的第二方面中，在上面的方面中，所述確定裝置可以基於根據所檢測到的電信號的電荷的極性和表達所述電荷量的所述時間變化的波形的幅度中的至少一個的時間變化來確定所述檢測是否是誤檢。本發明的第三方面中，在上面的方面中，所述確定裝置可以基於為每個預定義的信號線路預先確定的值確定所述檢測是否是誤檢。本發明的第四方面在上面的方面中可以進一步包括控制裝置，其在所述成像時段中輸出禁止從所述像素提取電荷的控制信號，並且在所述成像時段已經結束後控制所述控制信號輸出裝置輸出所述控制信號以便提取所述電荷；以及切換裝置，其在所述檢測裝置檢測到所述輻射的照射的開始的情況下從所述檢測時段切換到所述成像時段，並且在切換到所述成像時段後，在所述確定裝置確定所述檢測是誤檢的情況下從所述成像時段切換到所述檢測時段。在本發明的第五方面中，在上面四個方面中，在所述確定裝置確定所述檢測是誤檢的情況下，並且在所述切換裝置已經從所述成像時段切換到所述檢測時段的情況下，所述控制裝置可以控制所述控制信號輸出裝置通過輸出用於執行電荷的提取的所述控制信號來執行復位操作，所述復位操作從所述多個像素提取所述電荷。本發明的第六方面在上面的方面中可以進一步包括輸出裝置，所述輸出裝置在所述成像時段中輸出從所述多個像素讀出的所述電信號，並且在所述確定裝置確定所述檢測是誤檢的情況下，丟棄從所述多個像素提取的所述電信號，而不輸出所述電信號。本發明的第七方面是一种放射照像成像系統，包括照射設備，所述照射設備照射輻射；以及根據上面的方面的放射照像成像設備，其按照從所述照射設備照射的輻射來成像放射照像圖像。本發明的第八方面是一种放射照像成像系統，包括照射設備，所述照射設備照射輻射；根據第五方面的放射照像成像設備，其按照從所述照射設備照射的輻射來成像放射照像圖像；以及控制設備，其執行控制以便在所述放射照像成像設備的所述復位操作期間禁止通過所述照射設備進行的輻射的照射。本發明的第九方面是一種控制放射照像成像設備的方法，所述放射照像成像設備包括多個像素，每一個像素包括傳感器部分和開關元件，所述傳感器部分按照照射的輻射來產生電荷，所述開關元件按照所述控制信號來從所述傳感器部分讀出所述電荷，並且向信號線路輸出根據所述電荷的電信號；輻射檢測元件，其是所述多個像素中所述開關元件被短路的像素，並且其根據由於照射的輻射產生的電荷來輸出電信號；檢測裝置，其基於在檢測時段中從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號來檢測所述輻射的照射的開始；控制信
號輸出裝置，其輸出對所述電荷的讀出進行控制的控制信號；以及確定裝置，其在所述檢測裝置已經檢測到所述輻射的照射的開始後的放射照像成像時段中，檢測從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號，並且基於所檢測到的電信號的時間變化來確定所述檢測裝置是否已經誤檢了所述輻射的照射的開始，所述方法包括在所述檢測裝置已經檢測到所述輻射的照射的開始後的放射照像成像時段中檢測從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號；以及，基於所檢測到的電信號的時間變化來確定所述檢測裝置是否已經誤檢了所述輻射的照射的開始。在JP-A No. 2010-268171中公開的噪聲是在施加到切換元件的接通電壓或斷開電壓被重疊到在偏置線路中流動的電流上時才產生的。因此，這些噪聲具有可被預測的特定周期。因此，這些噪聲可以通過提供帶通濾波器(BPF)或低通濾波器(LPF)以及通過配置為經由BPF或LPF輸出偏置線路中的電流來移除。然而，由於幹擾等產生的噪聲是不可預測地和不規則地產生的，因此，可能無法通過BPF或LPF來移除。所以，本發明所關注的是由於幹擾等產生的噪聲。如上所述，根據上面的方面，本發明可以精確地檢測輻射的照射的開始，即使由於幹擾等的原因而導致產生噪聲。
將基於下面的附圖來詳細描述本發明的示例性實施例，在附圖中圖I是示出根據本示例性實施例的放射照像成像系統的示意配置圖；圖2是示出根據本示例性實施例的整個放射照像成像設備的配置圖；圖3是圖示根據本示例性實施例的輻射檢測器的配置的平面圖；圖4是根據本示例性實施例的輻射檢測器的截面圖；圖5是根據本示例性實施例的輻射檢測器的截面圖；圖6是示出根據本示例性實施例的放射照像成像設備的信號檢測電路的示意配置圖；圖7是示出當在根據本示例性實施例的放射照像成像設備處照射輻射(用於成像放射照像圖像)時的操作的流程的時序圖；圖8是示出當在根據本示例性實施例的放射照像成像設備處通過由幹擾引起的噪聲來產生電荷時的操作流程的時序圖；圖9是示出根據本示例實施例的在對放射照像圖像進行成像時的操作流程的流程圖；圖10是示出根據本示例實施例的在輻射被照射到放射照相檢測器時的電信號的時間變化的圖；圖11是示出根據本示例實施例的在放射照相檢測器中產生了噪聲時的電信號的時間變化的圖；圖12是圖示根據替代示例性實施例的輻射檢測器的配置的平面圖；圖13是圖示根據替代示例性實施例的輻射檢測器的配置的平面圖；以及
圖14是圖示根據替代示例性實施例的輻射檢測器的配置的平面圖。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖描述本發明的示例性實施例。首先，將描述採用本示例性實施例的放射照像成像設備的放射照像成像系統的配置。圖I是本示例性實施例的放射照像成像系統的示例的示意配置圖。放射照像成像系統200被配置成包括輻射照射設備204、配備有輻射檢測器10的放射照像成像設備100、和控制設備202。輻射照射設備204在成像對象206處照射輻射(例如，X射線等)。輻射檢測器10檢測已經從輻射照射設備204照射並且透射通過成像對象206的輻射。控制設備202指令放射照像圖像的成像，並且從放射照像成像設備100獲取放射照像圖像。在按照由控制設備202的控制的定時從輻射照射設備204照射的輻射透射通過位於成像位置處的成像對象206，並且承載圖像信息的透射的輻射被照射到放射照像成像設備100上。接下來，描述本示例性實施例的放射照像成像設備100的配置。在本示例性實施例中，將描述下述情況其中本發明被應用到間接轉換型的輻射檢測器10，其中，將X射線等的輻射暫時轉換為光，並且然後將已轉換的光轉換為電子電荷。在本示例性實施例中，放射照像成像設備100被配置成包括間接轉換型輻射檢測器10。注意，在圖2中未示出將輻射轉換為光的閃爍體。在輻射檢測器10中，以矩陣圖案布置了多個像素20，每個像素包括傳感器部分103和TFT開關4。傳感器部分103接收光並且產生電荷，並且累積所產生的電荷。TFT開關4是用於讀出在傳感器部分103中累積的電荷的開關元件。在本示例性實施例中，傳感器部分103當用由閃爍體轉換的光照射時產生電荷。像素20多個地被布置在一個方向(在圖2中的掃描線路101的方向，它是在圖2中的水平方向)和與掃描線路方向相交的方向(在圖2中的信號線路3的方向，它是在圖2中的垂直方向)上的矩陣中。注意，在圖2中簡化了像素20的布置，並且例如，可以以掃描線路方向1024X信號線路方向1024來布置像素20。在本示例性實施例中，在多個像素20當中，事先指定了用於放射照像成像的像素20A (放射照像成像像素)和用於輻射檢測的像素20B(輻射檢測像素)。在圖2中，通過虛線來包圍輻射檢測像素20B。放射照像成像像素20A用於檢測輻射並且產生用於表示該輻射的圖像。輻射檢測像素20B是用於檢測輻射並且甚至在電荷累積時段中輸出電荷的像素。
在輻射檢測器10中，提供了多條掃描線路101和多條信號線路3以在基板I上彼此相交(參見圖3)。掃描線路101將TFT開關4接通和斷開。信號線路3讀出在傳感器部分103中累積的電荷。在本示例性實施例中，對於在一個方向上的每一條像素線路提供一條信號線路3，並且對於在相交方向上的每條像素線路提供一條掃描線路101。例如，如果以掃描線路方向1024X信號線路方向1024來布置像素20，則對於信號線路3和掃描線路101中的每種提供了 1024條。在輻射檢測器10中，與信號線路3並聯地設置公共電極線路25。公共電極線路25的一端和另一端並聯連接。該一端連接到供應預定偏置電壓 的電源110。傳感器部分103連接到公共電極線路25，並且偏置電壓經由公共電極線路25被施加到傳感器部分103。用於開關TFT開關4的控制信號流過掃描線路101。因此，通過在掃描線路101中流動的這些控制信號來開關TFT開關4。與在像素20中累積的電荷相對應的電信號按照像素20的TFT開關4的開關狀態而流入信號線路3內。更具體地，當連接到信號線路3之一的像素20之一的TFT開關4接通時，與累積的電荷量相對應的電信號流入信號線路3內。檢測在信號線路3中流動的電信號的信號檢測電路105連接到信號線路3。向掃描線路101輸出用於接通和斷開TFT開關4的控制信號的掃描信號控制電路104連接到掃描線路101。圖2被簡化以示出單個信號檢測電路105和單個掃描信號控制電路104。然而，例如，可以多個地提供信號檢測電路105和掃描信號控制電路104，並且預定數目(例如，256)的信號線路3和掃描線路101可以連接到相應的信號檢測電路105和掃描信號控制電路104。例如，如果對於信號線路3和掃描線路101中的每種提供了 1024條，則可以提供掃描信號控制電路104的四個，並且掃描線路101的256條的集合可以與其連接，並且可以提供信號檢測電路105的四個，並且傳感器部分103的256條的集合可以與其連接。每一個信號檢測電路105合併了用於每條信號線路3的放大電路(參見圖6 )，該放大電路放大所輸入的電信號。在信號檢測電路105中，由信號線路3輸入的電信號被放大電路放大，並且被模數轉換器(ADC)轉換成數位訊號。控制部分106連接到信號檢測電路105和掃描信號控制電路104。控制部分106向被信號檢測電路105轉換的數位訊號應用諸如降噪等的預定處理。而且，控制部分106向信號檢測電路105輸出用於表示信號檢測定時的控制信號，並且向掃描信號控制電路104輸出用於表不掃描信號輸出定時的控制信號。本示例性實施例的控制部分106由微計算機來配置，並且設置有中央處理單元(CPU)、R0M、RAM和由快閃記憶體配置的非易失性存儲器部分等。控制部分106用CPU來執行在ROM中存儲的程序，並且因此執行用於成像放射照像圖像的控制。控制部分106向已經應用了上述的預定處理的圖像數據應用用於對於輻射檢測像素20B的圖像數據進行內插的處理(內插處理)，並且產生用於表示照射的輻射的圖像。即，控制部分106通過基於已經應用了上述預定處理的圖像數據來對於輻射檢測像素20B的圖像數據進行內插，來產生用於表示照射的輻射的圖像。圖3示出按照本示例性實施例的間接轉換型輻射檢測器10的配置的平面圖。圖4示出沿著在圖3中的線A-A所取的放射照像成像像素20A之一的截面圖。圖5示出沿著在圖3中的線B-B所取的輻射檢測像素20B之一的截面圖。
如圖4中所示，在輻射檢測器10的每一個像素20A，掃描線路101 (參見圖3)和柵極電極2形成在由無鹼玻璃等形成的絕緣基板I上，並且掃描線路101與柵極電極2連接(參見圖3)。使用Al或Cu或主要由Al或Cu製成的分層膜來形成其中形成了掃描線路101和柵極電極2的布線層(在下文中稱為「第一布線層」)。然而，第一布線層的材料不限於這些。絕緣層15形成在第一信號層的整體上。被布置在柵極電極2上的絕緣層15的部分操作為TFT開關4的柵極絕緣膜。絕緣層15例如由SiNx等形成，並且通過例如化學氣相沉積(CVD)膜構造形成。半導體有源層8在絕緣層15上形成為在柵極電極2上的島。半導體有源層8是TFT開關4的溝道部分，並且包括例如非晶矽膜。源極電極9和漏極電極13形成在其上的層中。信號線路3也形成在其中形成了源極電極9和漏極電極13的布線層中。源極電極9連接到信號線路3 (參見圖3)。使用 Al或Cu或主要由Al或Cu形成的分層膜來形成其中形成了源極電極9、漏極電極13和信 號線路3的布線層(在下文中稱為「第二布線層」)。然而，第二布線層的材料不限於這些。在源極電極9和半導體有源層8之間和在漏極電極13和半導體有源層8之間形成由摻雜了雜質的非晶矽等形成的摻雜了雜質的半導體層(在附圖中未示出)。根據上面的內容，配置了用於開關的TFT開關4。在TFT開關4中，源極電極9和漏極電極13可以由於由下電極11收集和累積的電荷的極性而相反。TFT保護膜層30形成在其中在基板I (幾乎整個區域)上設置像素20的區域的大體整個範圍上，覆蓋第二布線層。TFT保護膜層30用於保護TFT開關4和信號線路3。TFT保護膜層30例如由SiNx等形成，並且由例如CVD膜構造形成。在TFT保護膜層30上形成塗敷的層間絕緣膜12。層間絕緣膜12被光敏有機材料以I微米至4微米的膜厚度形成(例如，正光敏丙烯酸樹脂其中重氮期萘醌正光敏劑與基礎聚合物混和在一起的材料，該基礎聚合物包括甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物)，該光敏有機材料具有低介電常數(相對介電常數e r=2至4)。在根據本示例性實施例的輻射檢測器10中，層間絕緣膜12將在層間絕緣膜12頂上和之下布置的金屬之間的電容保持得低。而且，通常，該材料也具有作為平整膜的功能，並且也可以平整下面形成的階梯。在根據本示例性實施例的輻射檢測器10中，在層間絕緣膜12和與漏極電極13相對的TFT保護膜層30中的位置中形成接觸孔17。傳感器部分103的下電極11以在填充接觸孔17的同時覆蓋像素區域的方式形成在層間絕緣膜12上。下電極11連接到TFT開關4的漏極電極13。下電極11實際上對於它們的材料沒有限制，只要該材料在下述的半導體層21為大約I微米厚的情況下是導電的。因為這個原因，可以使用諸如Al材料或ITO的導電材料來形成下電極11。另一方面，在半導體層21的膜厚度較薄(大約0. 2微米至0. 5微米)的情況下，光吸收率可能在半導體層21中不足。因為這個原因，為了防止在因為向TFT開關4的光的施加導致的漏電流上的增大，優選的是，使用主要由擋光金屬製成的分層膜或合金形成下電極11。充當光電二極體的半導體層21形成在每一個下電極11上。在本示例性實施例中，將具有其中n+層、i層和P+層(n+非晶矽、非晶矽和P+非晶矽)分層堆疊的PIN結構的光電二極體用作半導體層21。通過從下層起依序分層堆疊n+層21A、i層21B和p+層21C來形成半導體層21。作為向i層21B施加光的結果，i層21B產生電荷(自由電子和自由空穴對)。n+層21A和P+層21C充當接觸層，並且將i層21B電連接到下電極11和上述的上電極22。上電極22獨立地形成在半導體層21的每一個上。諸如ITO或IZO (銦鋅氧化物)的其透光率高的材料用於上電極22。在根據本示例性實施例的輻射檢測器10中，傳感器部分103被配置成包括上電極22、半導體層21和下電極11。以在與上電極22相對應的部分中具有開口 27A這樣的方式以及以覆蓋半導體層21的每一個這樣的方式，在層間絕緣膜12、半導體層21和上電極22上形成塗敷的層間絕緣膜23。公共電極線路25通過Al或Cu或主要由Al或Cu製成的合金或分層膜來形成在塗敷的層間絕緣膜23上。接觸焊盤27形成在開口 27A的相鄰部分中，並且公共電極線路 25經由在塗敷的層間絕緣膜23中的開口 27A電連接到上電極22。另一方面，在輻射檢測器10的每個輻射檢測像素20B中，如圖5中所示，形成TFT開關4使得源極電極9和漏極電極13接觸。S卩，在像素20B中，TFT開關4的源極和漏極短路。因此，在像素20B的下電極11處收集的電荷流入信號線路3內，而與TFT開關4的開關狀態無關。在已經如上所述形成的輻射檢測器10上，如果需要，則通過其光吸收率低的絕緣材料來進一步形成保護膜，並且，使用其光吸收率低的粘結樹脂在保護膜的表面上粘結包括GOS等的閃爍體。接下來，描述本示例性實施例的信號檢測電路105的配置。圖6是本示例性實施例的信號檢測電路105的實例的示意配置圖。本示例性實施例的信號檢測電路105被配置成包括放大電路50和模數轉換器(ADC)54。雖然在圖6中未不出，但是對於每條信號線路3提供放大電路50。即，信號檢測電路105被配置成包括與在輻射檢測器10中的信號線路3的數目相同數目的多個放大器電路50。放大電路50由電荷放大電路構成。放大電路50設置有放大器52，諸如運算放大器等；電容器C，其與放大器52並聯；以及電荷復位開關SWl，其與放大器52並聯。在放大電路50中，當電荷復位開關SWl處於斷開狀態時，像素20的TFT開關4讀出電荷(電信號)。然後，在電容器C處累積由TFT開關4讀出的電荷，並且放大按照累積的電荷量從放大器52輸出的電壓值。控制部分106向電荷復位開關SWl施加電荷復位信號，並且執行控制以將電荷復位開關SWl接通和斷開。注意，在其中電荷復位開關SWl接通的情況下，放大器52的輸入側和輸出側一起短路，並且在電容器C處的電荷被放電。在將採樣保持(S/H)開關SW接通的狀態中，ADC 54將作為從放大電路50輸入的模擬信號的電信號轉換為數位訊號。ADC 54連續向控制部分106輸出被轉換為數位訊號的電信號。從在信號檢測電路105中設置的全部放大電路50輸出的電信號被輸入到本不例性實施例的ADC 54。即，本示例性實施例的信號檢測電路105設置有單個ADC 54，而與放大電路50 (和信號線路3)的數目無關。
在本示例性實施例中，信號檢測電路105的放大電路50檢測來自連接到輻射檢測像素20B的信號線路3 (在圖2中，D2和D3之一或兩者；例如，D2)的電信號(電荷信息)。控制部分106將由信號檢測電路105轉換的數位訊號的值與用於輻射檢測的預指定的閾值作比較。然後，控制部分106按照數位訊號的值是否大於閾值來確定是否已經照射了輻射。因此，在本示例性實施例中，不需要來自控制設備202的控制信號來用於檢測輻射的照射，並且因此該控制信號被配置為「無同步」。控制部分106關於是否已經照射了輻射的確定不限於與輻射檢測閾值的這種比較。例如，控制部分106可以基於諸如檢測的數目等的預指定的條件來檢測輻射的照射。注意，在本示例性實施例中的術語電信號的「檢測」的含義意欲包括電信號的採樣。
接下來，將參考圖7至圖11來描述在由具有如上所述的配置的放射照像成像設備100的放射照像圖像的成像期間的操作的流程，重點在於用於檢測輻射的照射的開始的操作。圖7是示出當照射輻射時的操作的流程的示例(如果正在成像放射照像圖像)的時序圖。圖8是示出當由因為幹擾等造成的噪聲產生電荷時的操作的流程的示例的時序圖。進一步，圖9是示出在對放射照像圖像進行成像時的操作流程的流程圖。放射照像成像設備100檢測輻射的照射的開始，在輻射檢測器10的像素20中累積電荷，並且根據累積的電荷基於圖像數據來輸出輻射圖像。因此，放射照像成像設備100將放射照像圖像成像。在本示例性實施例中，在要成像放射照像圖像的情況下，放射照像成像設備100被控制設備202轉為成像模式(圖9，步驟S100)。當放射照像成像設備100被轉為成像模式時，放射照像成像設備100轉向用於檢測輻射的輻射檢測待機狀態(圖9，步驟S102)。然後，當放射照像成像設備100檢測到輻射的照射時(圖9，步驟S104中的「是」)，放射照像成像設備100轉向用於在輻射檢測器10中累積電荷的電荷累積狀態(圖9，步驟S106中的「是」)。而且，在輻射的檢測後的預定持續時間(圖9，步驟S118中的「是」)，放射照像成像設備100轉向用於讀出累積電荷的電荷讀取狀態(圖9，步驟S120)。當完成電荷的讀取時，並且如果輻射圖像仍然未被成像，放射照像成像設備100轉向待機狀態(圖9，步驟122中的「否」)。然而，如果不是，則放射照像成像設備100終止當前的處理(圖9，步驟S122中的「是」)。當從輻射照射設備204照射輻射時，所照射的輻射被閃爍體吸收，並且被轉換為可見光。可以從輻射檢測器10的前側或後側照射輻射。已經被閃爍體轉換為可見光的光照亮在像素20的傳感器部分103上。當照亮光時，在傳感器部分103內產生電荷。然後，所產生的電荷被下電極11收集。在每個放射照像成像像素20A中，漏極電極13和源極電極9不被一起短路。因此，在下電極11收集的電荷累積在放射照像成像像素20A中。相反，在每一個輻射檢測像素20B中，漏極電極13和源極電極9 一起短路。因此，在像素20B的下電極11處收集的電荷流入信號線路3中。在本示例性實施例的放射照像成像設備100中，在信號檢測電路105的放大電路50處檢測從輻射檢測像素20B輸出的電信號(電荷信息)，如上所述。然後，控制部分106將所檢測到的電信號(電荷信息)與用於輻射檢測的預指定的閾值作比較，並且基於電信號是否大於閾值來確定是否已經開始了輻射的照射(圖9，步驟S104)。如圖7、圖8和圖9中所示，在檢測到輻射的照射的開始的情況下(圖9，步驟S104中的「是」)，放射照像成像設備100轉換到用於累積由傳感器部分103產生的電荷的累積時段(參見在圖7中和在圖8中的Gk+2以及圖9中的S106)。需注意的是，在本不例性實施例中，由於累積時段是用於累積電荷以用於成像的，該時段也可以被稱為「成像時段」。在本示例性實施例的放射照像成像設備100中，可以在傳感器部分103中產生漏電流。因此，如圖7和圖8中所示，在輻射檢測時段中，接通信號依序被輸出到掃描線路101，並且依序被應用到TFT開關4的柵極電極2，並且以恆定時段的間隔來從傳感器部分103輸出電荷。因此，放射照像成像設備100執行復位操作，該復位操作復位在傳感器部分103處累積的電荷。
在檢測到輻射的照射的開始並且放射照像成像設備100被轉為累積時段的情況下，控制部分106指令輻射檢測器10累積電荷(圖9，步驟S108)。在輻射檢測器10的放射照像成像像素20A中，由於TFT開關4被維持在斷開狀態中，所以放射照像成像像素20A累積電荷。相反，由於輻射檢測像素20B的TFT開關4被短路，所以輻射檢測像素20B甚至在電荷累積時段(其中，TFT開關4斷開)中也向信號檢測電路105輸出電荷。採樣保持開關SW5以預定的定時來接通和斷開，而與放射照像成像設備100是否在電荷累積時段或讀取時段中無關(參見在圖7和圖8中的採樣CA)。因此，從輻射檢測像素20B輸出的電荷的信息以電信號(電荷信息)的形式經由信號檢測電路105的放大電路50和ADC 54被輸入到控制部分106。當照射輻射(將放射照像圖像成像)時，本示例性實施例的放射照像成像設備100用定時器(在附圖中未示出)來確定檢測到何時從輻射的照射的開始已經過去預定持續時間(圖9，步驟S118)。當預定持續時間尚未過去時(圖9，步驟S118中的「否」)，放射照像成像設備100持續累積電荷(圖9，步驟S116)。另一方面，當預定持續時間已經過去時(圖9，步驟S118中的「是」)，放射照像成像設備100結束累積時段，並且轉向用於從像素20A讀取所累積的電荷的讀取時段(圖9，步驟120)。具體地說，在讀取時段中，放射照像成像設備100經由掃描線路101依序向TFT開關4的柵極電極2應用接通信號。因此，像素20A的TFT開關4依序被接通，並且放射照像成像設備100按照在像素20A中累積的電荷量通過輸出到信號線路3的電信號來讀出電荷。另一方面，將描述由於噪聲而造成誤檢了輻射的照射的開始的情況。由於電磁波等的影響或幹擾，在傳感器部分103中產生的噪聲(電荷)可以產生超過閾值的電荷(參見在圖8中的Gk+2)。基於由於幹擾而產生的噪聲(電荷)的電信號(電荷信息)具有與基於由於在放射照像圖像的通常成像期間輻射的照射而產生的電荷的電信號(電荷信息)不同的特性。特別地，時間變化是不同的。例如，如通過將圖7與圖8作比較可以看出的，電信號的極性可以與通常的極性相反，因為如果其是噪聲，則電荷可能相反地流動。而且，如果其是噪聲，則由電信號(電荷信息)的時間變化表達的波形的幅度振蕩，如圖8中所示。下面將描述在本示例實施例中的輻射檢測器10中的由輻射的照射造成的電信號和由噪聲造成的電信號之間的差異。圖10是示出根據本示例實施例的在輻射被照射到放射照相檢測器時的電信號的時間變化的圖。需要注意的是，圖10中的(1)、(2)和(3)分別不出了電信號Di、電信號Di的一階微分Dil以及電信號Di的二階微分Di2的時間變化。進一步地，附圖11是示出根據本示例實施例的在放射照相檢測器中產生了噪聲時的電信號的時間變化的圖。需要注意的是，圖11中的(1)、(2)和(3)分別示出了電信號Di、電信號Di的一階微分Dil以及電信號Di的二階微分Di2的時間變化。如圖10中的(I)所示，當照射輻射時，由於電信號Di與時間一起增加和變化，電信號Di可以被表示為時間t的函數f (t)。在本示例實施例中，輻射的照射的開始是基於電信號Di是否超過了用於輻射監測的閾值來檢測的。而且，如圖11中的(I)所示，當產生噪聲時，由於電信號Di與時間一起變化，電信號Di可以被表示為時間t的函數g (t)，當輻射被照射時作為電信號Di。然而，由噪聲造成的電信號Di具有阻尼振蕩波形，其是具有恆定頻率和衰減振幅的正弦波。當對由噪聲造成的該電信號Di進行一階微分時，獲得波形gl (t)，其與電信號Di有90度的相位差，如圖11中的(2)所示。如圖10中的(2)所示，當照射輻射時，函數f (t)的一階微分fl (t)在輻射的照射開始後迅速增加並且很快變為恆定。另一方面，如圖11的(2)所示，當產生噪聲時，函數g (t)的一階微分gl (t)也具有帶90度相位差的阻尼振蕩波形。而且，當照射了輻射後，一階微分fl (t)總是具有正極性。另一方面，當產生了噪聲後，一階微分gl (t)具有在正 極性和負極性之間來回擺動的幅值。此外，如圖10的(3)所示，當照射輻射時，函數f (t)的二階微分f2 (t)具有類似高斯函數的特徵。另一方面，如圖11的(3)所示，當產生噪聲時，函數g (t)的二階微分g2 (t)也具有類似一階微分gl (t)的相位差的阻尼振蕩波形。因此，如同在一階微分中一樣，當照射輻射時，二階微分f2 (t)總是具有正極性。另一方面，當產生噪聲時，二階微分g2 (t)在一個時段具有負極性，接著具有在正極性和負極性之間來回擺動的幅值。需注意的是，比較圖10和11即可知，一階微分fl (t)(當照射輻射時)的幅值比一階微分gl (t)(當產生噪聲時)的幅值小。類似地，二階微分f2 (t)(當照射福射時)的幅值比二階微分g2 (t)(當產生噪聲時)的幅值小。因此，可以通過如下步驟來作出誤檢(噪聲)的確定首先設置用於誤檢確定(thl和th2)的閾值以區分一階微分fl (t)和一階微分gl (t)，並且如果電信號的時間變化超過用於誤檢確定的閾值則確定為是誤檢。類似地，可以通過如下步驟來作出誤檢(噪聲)的確定首先設置用於誤檢確定(th3和th4)的閾值以區分二階微分f2 (t)和二階微分g2 (t)，並且如果電信號的時間變化超過用於誤檢確定的閾值則確定為是誤檢。在本示例性實施例中，從輻射檢測像素20B輸出的電信號(電荷信息)的檢測在轉向累積時段後繼續。因此，在本示例性實施例中，控制部分106基於用於預定檢測時段的電信號(電荷信息)的時間變化是否具有噪聲的特徵特性來確定是否已經誤檢了輻射的照射的開始，如上所述(圖9，步驟S110)。具體地說，如上所述，可以通過確定電信號的極性是否與在檢測時段中通常的極性相反來執行誤檢的確定。而且，可以通過下述方式來執行誤檢的確定區分(例如一階微分或二階微分)在檢測時段中輸出的電信號(電荷信息)的幅度，並且如果梯度大體不變或逐漸增大，則確定已經正確地檢測到輻射的照射的開始，並且如果梯度降低，則確定已經誤檢了輻射的照射的開始。而且，可以通過使用用於誤檢確定的閾值來執行誤檢確定。注意，為了進一步提高檢測精度，可以組合多種檢測。用於檢測電信號的預定檢測時段(成像時段)取決於成像條件和放射照像成像設備100等而不同。因此，例如，可以通過在先測試等來確定成像時段等的百分比。而且，在強影響被體驗為幹擾的情況下，電荷在特定的信號線路3中消失，並且所產生的噪聲在信號線路3之間不同。在該情況下，可以通過測試等來首先獲得在信號線路3中產生的噪聲，並且可以在信號線路3之間不同地設置確定準則。例如，對於信號線路3中的每一個，上述用於誤檢(tl至t4)的確定可以被預先確定。在該情況下，例如，基於信號線路的位置，可以將多個信號線路3分成多個區域，諸如輻射檢測器10的端部的端部區域以及輻射檢測器10的中心的中心區域。在該情況下，每個區域可以具有用於誤檢確定的不同的閾值。在用於誤檢確定的閾值對於每個信號線路3或每個區域不同的情況下，對每個信號線路3或每個區域執行誤檢的確定。在這樣的情況下，當作出了一次誤檢確定或者在一預定時間段中作出了誤檢確定，可以取消累積時段。在本示例性實施例的放射照像成像設備100中，在確定已經有誤檢的情況下(圖9，步驟SllO的「是」)，取消累積時段，電荷信息的累積停止(圖9，步驟S112)，並且放射照像成像設備100轉向輻射檢測時段，如圖8中所示。在圖8中所示的情況下，放射照像成像設備100結束累積時段，並且立即轉向輻射 檢測時段。然而，為了防止由於在這個累積時段中累積的電荷造成的在輻射的照射的開始的確定中的錯誤，可以在轉向輻射檢測時段之前執行上述的復位操作，並且可以讀出和丟棄電信號(電荷信息)(圖9，步驟S114)。在該情況下，復位操作的時段變為其中未檢測到輻射的時段(未檢測時段)。因此，為了縮短非檢測時段，可以對於多條掃描線路101同時執行復位操作。控制設備202可以執行控制以便禁止在復位操作期間來自輻射照射設備204的輻射的照射。如上所述，在本示例性實施例的放射照像成像設備100中，當照射輻射時，信號檢測電路105在預定檢測時段期間檢測來自按照照射而產生的電荷的、在電荷累積時段中從福射檢測像素20B輸出的電信號(電荷信息)。控制部分106確定電信號(電荷信息)的時間變化是否具有預指定的噪聲的特性。如果控制部分106確定電信號沒有預先指定的特性，則確定已經正確地檢測到輻射的照射的開始。因此，電荷累積時段繼續，並且將放射照像圖像成像。另一方面，如果控制部分106確定電信號具有預指定的特性並且因此是噪聲，則控制部分106確定已經誤檢了輻射的照射的開始，停止(取消)電荷累積時段，並且轉向輻射檢測時段。因此，在本示例性實施例中，可以基於在電荷累積時段期間從輻射檢測像素20B輸出的電信號(電荷信息)來確定輻射的照射的開始的檢測是否是由因為幹擾等造成的噪聲而引起的誤檢。因此，本示例性實施例可以精確地檢測輻射的照射的開始，即使在由於幹擾等造成的噪聲出現的情況下。在本示例性實施例中，如果確定誤檢，則停止(取消)電荷累積時段，並且放射照像成像設備100轉向輻射檢測時段。因此，本示例性實施例可以縮短在誤檢的確定之前的時間。如果在誤檢的確定之前需要時間，則可以在誤檢的確定之前照射輻射。結果，當將放射照像圖像成像時，可能未正確地檢測到輻射，並且可能未獲得正確的放射照像圖像。在這樣的情況下，存在將成像對象206進行不必要的曝光的風險。然而，本示例性實施例可以防止上面的風險。並且，可以考慮如下的情況在確定了在已經開始照射輻射之後該檢測是否是誤檢之後，開始累積時段。然而，在該情況下，在輻射的照射開始之後直到作出了該檢測不是誤檢的確定為止成像對象206已經接收的曝光量，變為並不對放射照像圖像作出貢獻的不必要的曝光。另一方面，如上所述，在檢測到輻射的照射開始之後，本示例實施例在轉到累積時段之後確定該檢測是否是誤檢。而且，如果確定該檢測時誤檢，本示例實施例立即停止累積時段，並返回至輻射檢測時段。因此，與在確定了該檢測是否是誤檢之後將輻射檢測器10轉到累積時段的情況相比，本示例實施例可以精確地檢測輻射的照射的開始，並且可以減少因實時檢測造成的不必要的曝光量。而且，如果基於噪聲的圖像被輸出為放射照像圖像，則可能有誤診、服務呼叫的增多等的風險。然而，對於本示例性實施例，不輸出基於噪聲的圖像。因此，本示例性實施例可以防止這樣的風險。在上面的示例性實施例中，已經描述了下述情況輻射檢測像素20B用於用於控制部分106的像素20以在電荷累積時段期間獲取電信號，該輻射檢測像素20B每一個包括使得源極和漏極短路的TFT開關4。然而，用於在電荷累積時段期間獲取電信號的像素20不限於此。例如，如圖12中所示，連接線路82可以從沿著漏極電極13的中途形成，並且可 以與信號線路3連接。在該情況下，有效地短路TFT開關4的源極和漏極。當如上和在圖12中所述TFT開關4的源極和漏極一起短路時，柵極電極2可以形成為與掃描線路101分離，如圖13中所示。例如，如圖14中所示，在每一個輻射檢測像素20B中，可以形成連接線路82，並且傳感器部分103和信號線路3可以經由連接線路82和接觸孔17連接，並且可以電斷開漏極電極13和接觸孔17。在所描述的上面的示例性實施例中內，已經描述了使得TFT開關4短路的像素被用作輻射檢測像素20B。然而，未使得TFT開關4短路的像素可以被用作輻射檢測像素20B。在該情況下，可以與像素20A的TFT開關4的控制分離地執行像素20B的TFT開關4的控制。此外，在該情況下，輻射檢測器10的預定像素20可以被用作像素20B，或者，可以提供在輻射檢測器10中的除了像素20之外的像素。在本示例性實施例的放射照像成像設備100的輻射檢測器10 (參見圖2)中，輻射檢測像素20B連接到信號線路3的一些。然而，本發明不限於此。輻射檢測像素20B可以被設置在其中可以連接所有的信號線路3的位置處。輻射檢測像素20的位置不被上面的示例性實施例限制。另外，在上述示例實施例中，描述了如下的情況由於轉換後的光而產生電荷的間接轉換型的輻射檢測器10，被應用在本發明中。然而，本發明並非限於此。例如，可以將直接轉換型的輻射檢測器10應用到本發明，這種直接轉換型的輻射檢測器10使用諸如無定形的硒(a-Se)等，並且直接將輻射轉換到電荷，作為吸收輻射並轉換到電荷的光電轉換層。在上面的示例性實施例中描述的放射照像成像設備100和輻射檢測器10的配置、操作等是示例，並且，可以在不偏離本發明的精神的情況下被適當地修改。本發明的「輻射」不被本示例性實施例特別地限制；可以採用X射線、伽馬射線等。
權利要求
1.一种放射照像成像設備，包括 多個像素，每一個像素包括 傳感器部分，所述傳感器部分按照照射的輻射來產生電荷，以及 開關元件，所述開關元件按照控制信號來從所述傳感器部分讀出所述電荷，並且向信號線路輸出根據所述電荷的電信號； 輻射檢測元件，所述輻射檢測元件是所述多個像素中所述開關元件被短路的像素，並且所述輻射檢測元件根據由於照射的輻射產生的電荷來輸出電信號； 檢測裝置，所述檢測裝置基於在檢測時段中從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號來檢測所述輻射的照射的開始； 控制信號輸出裝置，所述控制信號輸出裝置輸出對所述電荷的讀出進行控制的所述控制信號；以及 確定裝置，所述確定裝置在所述檢測裝置已經檢測到所述輻射的照射的開始後的放射照像成像時段中，檢測從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號，並且基於所檢測到的電信號的時間變化來確定所述檢測裝置是否已經誤檢了所述輻射的照射的開始。
2.根據權利要求I所述的放射照像成像設備，其中，所述確定裝置基於下述的至少一個的時間變化來確定所述檢測是否是誤檢 根據所檢測到的電信號的電荷的極性，以及 表達所述電荷量的時間變化的波形的幅度。
3.根據權利要求I或2所述的放射照像成像設備，其中所述確定裝置基於為每個預定義的信號線路預先確定的值確定所述檢測是否是誤檢。
4.根據權利要求I所述的放射照像成像設備，進一步包括 控制裝置，所述控制裝置在所述成像時段中輸出禁止從所述像素提取電荷的控制信號，並且在所述成像時段已經結束後控制所述控制信號輸出裝置輸出所述控制信號以便提取所述電荷；以及 切換裝置，所述轉換裝置在所述檢測裝置檢測到所述輻射的照射的開始的情況下從所述檢測時段切換到所述成像時段，並且在切換到所述成像時段後，在所述確定裝置確定所述檢測是誤檢的情況下從所述成像時段切換到所述檢測時段。
5.根據權利要求4所述的放射照像成像設備，其中，在所述確定裝置確定所述檢測是誤檢的情況下，並且在所述切換裝置已經從所述成像時段切換到所述檢測時段的情況下，所述控制裝置控制所述控制信號輸出裝置通過輸出用於執行電荷的提取的所述控制信號來執行復位操作，所述復位操作從所述多個像素提取所述電荷。
6.根據權利要求I所述的放射照像成像設備，進一步包括輸出裝置，所述輸出裝置在所述成像時段中輸出從所述多個像素讀出的所述電信號，並且在所述確定裝置確定所述檢測是誤檢的情況下，丟棄從所述多個像素提取的所述電信號，而不輸出所述電信號。
7.一种放射照像成像系統，包括 照射設備，所述照射設備照射輻射；以及 根據權利要求I所述的放射照像成像設備，該放射照像成像設備按照照射的輻射來成像放射照像圖像。
8.一种放射照像成像系統，包括照射設備，所述照射設備照射輻射； 根據權利要求4所述的放射照像成像設備，該放射照像成像設備按照照射的輻射來成像放射照像圖像；以及 控制設備，所述控制設備執行控制以便在所述放射照像成像設備的所述復位操作期間禁止通過所述照射設備進行的所述輻射的照射。
9.一種控制放射照像成像設備的方法，所述放射照像成像設備包括 多個像素，每一個像素包括傳感器部分和開關元件，所述傳感器部分按照照射的輻射來產生電荷，所述開關元件按照控制信號來從所述傳感器部分讀出所述電荷，並且向信號線路輸出根據所述電荷的電信號； 輻射檢測元件，所述輻射檢測元件是所述多個像素中所述開關元件被短路的像素，並且所述輻射檢測元件根據由於照射的輻射產生的電荷來輸出電信號； 檢測裝置，所述檢測裝置基於在檢測時段中從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號來檢測所述輻射的照射的開始； 控制信號輸出裝置，所述控制信號輸出裝置輸出對所述電荷的讀出進行控制的所述控制信號； 確定裝置，所述確定裝置在所述檢測裝置已經檢測到所述輻射的照射的開始後的放射照像成像時段中，檢測從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號，並且基於所檢測到的電信號的時間變化來確定所述檢測裝置是否已經誤檢了所述輻射的照射的開始，所述方法包括 在所述檢測裝置已經檢測到所述輻射的照射的開始後的放射照像成像時段中檢測從所述輻射檢測元件輸出的所述電信號；以及， 基於所檢測到的電信號的時間變化來確定所述檢測裝置是否已經誤檢了所述輻射的照射的開始。
全文摘要
本發明提供了一种放射照像成像設備、放射照像成像系統和控制放射照像成像設備的方法，它們可以精確地檢測輻射的照射的開始，即使由幹擾等產生噪聲。即，當照射輻射時，信號檢測電路在檢測時段期間檢測在電荷累積時段中從輻射檢測像素輸出的電信號。控制部分確定電信號的時間變化是否表徵噪聲的預指定的特性。如果否，則已經正確地檢測到輻射的照射的開始，電荷累積時段繼續，並且成像放射照像圖像。然而，如果電信號表徵了預指定的特性，則確定已經誤檢了輻射的照射的開始，電荷累積時段停止並且切換到輻射檢測時段。
文檔編號G01T1/17GK102780857SQ20121014448
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者岡田美廣 申請人:富士膠片株式會社