一种像素AEC平板探测器制造技术

本发明专利技术提供一种像素AEC平板探测器，包括：像素阵列，包括多个正常像素单元及若干个AEC像素单元，所述多个正常像素单元形成阵列，所述若干个AEC像素单元以取代该阵列中的正常像素的方式分布于该阵列中，所述正常像素单元由一个薄膜晶体管开关及一个光电二极管组成，所述AEC像素单元由一个光电二极管组成；栅极驱动信号控制电路；正常像素信号读出电路；AEC信号控制处理系统；图像信息采集系统；以及图像信息处理系统。利用本发明专利技术的像素AEC平板探测器可以精确检测曝光开始时间、自动控制曝光结束时间、以及自动控制曝光剂量。本发明专利技术结构简单，适用于工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种像素AEC平板探测器
本专利技术涉及一种DR数字平板系统，特别是涉及一种像素AEC平板探测器。
技术介绍
AEC，全称AutomaticExposureControl，意为自动曝光控制，它是一种被用在X射线成像系统中的图像曝光剂量控制技术。其目的是为了在保障图像质量的前提下减少病人所承受的X射线辐照剂量。通常一个AEC装置被放置在被诊断病体与平板探测器之间，当然也有AEC装置被放置在平板探测器之下。AEC装置检测到穿过被诊断病体的X射线后，产生一个电信号，由于该电信号正比于平板探测器所接收到的X射线总剂量，所以它被用来标识平板探测器所接收的X射线辐照量是否达标，一旦该电信号认为曝光剂量已经足够，AEC装置将立即发出曝光结束指令，高压发生器接收到指令后立即停止曝光。自动曝光摄影的出现使得医生只需要根据被照体的厚度、生理及病理特征给定合适电压条件，DR系统就能准确地自动控制X射线剂量获得适当的感光量，保证优质的摄影效果。AEC技术的应用，让医生不需要丰富的临床经验就能够较快地熟练有效的使用DR系统。它不仅有效地减少了多数基层医院因医生操作不当或技术不高而导致的需要重复进行X射线检查的难题，大大地降低了医护人员和患者所接受的X射线辐射剂量，而且同时还能保证获得优质的影像，使临床诊断的效果得到充分的保障。目前实现AEC的常见独立装置是电离室探测器，例如在U,S,Pat.No.5680430“Methodandapparatusforcontrollingandoptimizingoutputofanx-raysource”一文中，其利用电离室探测器来控制X射线发生器的输出，以达到优化到达X射线接收器的射线辐照强度，并同时利用电离室探测器所产生的电信号来进行自动曝光控制；U.S.Pat.No.7359482“X-raydetectorsystem”所展示的移动X射线探测器系统中辐照剂量的监控就是由电离室来完成，通过将其放置在X射线探测器上面实时监测X射线的辐照量。在DR系统中，按照放置位置又分为前置电离室探测器和后置电离室探测器，前者是电离室探测器被放置在被诊断病体与平板探测器之间，电离室被分为几个相互独立的子电离室，其目的是为了提高前置电离室探测器的可靠性，因为子电离室既能够输出独立的曝光控制信号，也能够输出结合曝光控制信号。但是前置电离室探测器最大的缺点就是导致穿过电离室的X射线发生丢失或者衰减，进而引起下方的平板探测器发生局部信号丢失，所以构建前置电离室探测器必须保证其对X射线的影响不足以在平板探测器生成的图像中显现电离室的影像。后置电离室探测器是把电离室探测器放置于平板探测器之下，这种电离室不会影响到平板探测器的入射X射线，但是X射线穿过平板探测器之后，射线数量大大减少，射线被衰减，对电离室探测器而言，电离室的厚度需要被大幅增加来提高电离室探测器的灵敏度，但是这将使整个成像系统变得更笨重。另一种行业内常用的方法是放置一个光敏传感器，来收集从图象倍增管输出处的图像门中泄露出来的一部分光，通过评估亮度等级来进行自动曝光控制。但是这种方法只适用于使用图像倍增管的X射线探测系统，而且其最大的缺陷是将光收集器件放置于成图路径上，在一些特定的成图条件下光收集器会引起图像干扰。除此之外，这种AEC方法也不适用于固态大面积X射线探测器，这是因为固态大面积X射线探测器系统不像图像倍增管X射线探测器系统那样，有一个微型化的光图像化器件，依靠此器件，光可以很容易的被收集，例如，U.S.Pat.No.4996413“ApparatusandMethodforReadingDatafromAnImageDetector”就不能使用这种AEC方法，其图像探测器正是大面积固态X射线探测器类型。大面积固态X射线探测器现在已经成为X射线探测领域的主体，与其搭配的全新AEC方法也已经被开发或者在专利中被阐述。下面将展示几种美国专利局所收录的最新AEC方法。U.S.Pat.No.5751783“DetectorforAutomaticExposureControlOnAnX-rayImagingSystem”展示了一种阵列光传感器AEC。阵列光传感器被置于图像探测器背面，检测透过图像探测器的X射线或者可见光，然后产生AEC电信号。在此专利设计里面，共有16个相同大小的阵列传感器，每一个阵列传感器监控的图像探测器区域大小形状是相同的，并单独输出一个区域电信号，通过选择性的自由组合独立的区域电信号，图像探测器的被监控区域大小和形状也就可以自由选择，这种自由调节性能够很好地适应病人检查时的特殊需求，当几个阵列传感器被选中后，其各自产生的独立区域电信号被集成后就可以直接用来控制X射线曝光系统，但是，该集成信号是模拟信号，所以更好的选择是将其数字化通过一个A/D转换器，而后数字化的电信号被传输到曝光空气系统来控制X射线曝光剂量。这中阵列传感器AEC设计方案，AEC装置与图像探测器是相互独立地，相较于电离室AEC，其体积小，重量轻，可以完成重点区域重点监测的任务，但从实际的效果来看，这种后置阵列传感器式AEC会带来背散射和图像反射伪影问题，尤其是当图像探测器是非晶硅平板探测器时，其对图像质量的影响比较突出。US.Pat.No.8536534专利中展示了一种新的AEC方法，这种AEC是针对平板探测系统特殊设计的，和其他所有的AEC最大的不同之处是它不需要一个额外独立的辐射探测元器件来产生AEC信号，它将传统的AEC元器件集成到图像探测器中，即用一些被特殊设计的图像探测器像素单元作为AEC信号源，这种AEC方法可以探测辐照开始时间、辐照结束时间、和辐照总剂量。在此专利中，共有6种实现AEC功能的像素单元结构，不过所有的结构设计目的是一致的。AEC像素单元均是在正常像素单元的基础之上进行特殊改造设计得到的，而正常像素单元是由一个TFT开关和一个Photodiode像素电容构成，所以此专利设想，将TFT设为关合状态，用photodiode作为辐照探测器，当Photodiode感应到入射光时，光电效应产生的电荷立即被读出，造成电信号，标识辐照开始，等到电荷读出控制系统认为光电效应产生的电荷已经达到阈值，即辐照量足以保证完美的图像质量，AEC控制系统向X射线高压发生器发出曝光结束信号结束曝光。其第一种AEC像素单元结构设计是将TFT的source和drain极短路连接，使TFT短路，其他不做任何改变，使像素电容处于永久读出状态，但是这种电路结构必然导致坏线；第二种结构是将TFT开关与photodiode像素电容断路，像素电容有一套独立的读出电路，不和正常像素单元共用一套读出电路，此种设计不引入坏线，但是无用TFT依旧被保存，降低像素单元开口率；第三种设计是在AA区之外独立设计AEC感光探测器，其方向平行于正常像素单元的dataline，这种设计不需要牺牲正常像素单元，但是复杂化图像探测器的电路结构设计以及制造工艺；第四种AEC像素单元只有photodiode像素电容，其和正常像素单元共用一套读出电路，结果是必然引入坏线，降低图像质量；第五种方法是短路连接TFT开关的source和drain极，AEC像素单元和正常像素单元共用一套读出电路，结果必然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种像素AEC平板探测器，其特征在于，至少包括：像素阵列，包括多个正常像素单元及若干个AEC像素单元，所述多个正常像素单元形成阵列，所述若干个AEC像素单元以取代该阵列中的正常像素的方式分布于该阵列中，所述正常像素单元由一个薄膜晶体管开关及一个光电二极管组成，所述AEC像素单元由一个光电二极管组成；栅极驱动信号控制电路，连接于各正常像素单元，用于控制各薄膜晶体管开关的关闭与开启；正常像素信号读出电路，连接于各正常像素单元，用于读出正常像素单元产生的电荷信号；AEC信号控制处理系统，连接于各AEC像素单元，用于在接收到从AEC像素单元读出的电荷时向图像信息采集系统发送曝光开始信号，并在AEC像素单元读出的电荷数达到预设阈值时向图像信息采集系统发出曝光终止信号；图像信息采集系统，连接于所述正常像素信号读出电路及所述栅极驱动信号控制电路，用于在接收到所述曝光开始信号通过所述栅极驱动信号控制电路控制各薄膜晶体管开关关闭以开始积累电荷，并在接收到所述曝光终止信号后向像素AEC平板探测器发出读出信号进行电荷的读出；图像信息处理系统，连接于所述图像信息采集系统，用于图像信息处理。

【技术特征摘要】
1.一种像素AEC平板探测器，其特征在于，至少包括：像素阵列，包括多个正常像素单元及若干个AEC像素单元，所述多个正常像素单元形成阵列，所述若干个AEC像素单元以取代该阵列中的正常像素的方式分布于该阵列中，其中，所述AEC像素单元与所述正常像素单元处于同一平面层，所述正常像素单元由一个薄膜晶体管开关及一个光电二极管组成，所述AEC像素单元由一个光电二极管组成，其中，同一列AEC像素单元与正常像素单元共用一条反向电压电源线，同一列的正常像素单元共用一条第一读出数据线，同一列的AEC像素单元共用一条第二读出数据线；栅极驱动信号控制电路，连接于各正常像素单元，用于控制各薄膜晶体管开关的关闭与开启；正常像素信号读出电路，连接于各正常像素单元，用于读出正常像素单元产生的电荷信号；AEC信号控制处理系统，连接于各AEC像素单元，用于在接收到从AEC像素单元读出的电荷时向图像信息采集系统发送曝光开始信号，并在AEC像素单元读出的电荷数达到预设阈值时向图像信息采集系统发出曝光终止信号；图像信息采集系统，连接于所述正常像素信号读出电路及所述栅极驱动信号控制电路，用于在接收到所述曝光开始信号通过所述栅极驱动信号控制电路控制各薄膜晶体管开关关闭以开始积累电荷，并在接收到所述曝光终止信号后向像素AEC平板探测器发出读出信号进行电荷的读出；图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑金磊，金利波，
申请(专利权)人：上海奕瑞光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31