X射线图像传感器、平板探测器及其图像曝光采集方法技术

本发明专利技术提供一种X射线图像传感器、平板探测器及其图像曝光采集方法，其中，所述X射线图像传感器至少包括：传感器面板；位于所述传感器面板上的由m×n个尺寸大小均等的像素元组成的像素阵列；所述像素元至少包括：用于对有用信号进行光电转换的信号像素，以及与所述信号像素相互间隔的用于对高压曝光信号进行检测的检测像素，其中，m、n均为大于等于1的自然数；以及位于所述传感器面板上的m条第一行扫描线、m条第二行扫描线、n条第一列读出线和n条第二列读出线。本发明专利技术对X射线传感器与平板探测器做了改进和优化，可以实现X射线曝光自动检测、采集触发的功能，无需设置额外的X射线曝光检测传感器和高增益电路。

【技术实现步骤摘要】
X射线图像传感器、平板探测器及其图像曝光采集方法
本专利技术涉及探测器
，特别是涉及一种X射线图像传感器、平板探测器及其图像曝光采集方法。
技术介绍
数字化X射线摄影(DigitalRadiography，简称DR)，是上世纪90年代发展起来的X射线摄影新技术，以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字X射线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。DR的技术核心是平板探测器，平板探测器是一种精密且贵重的设备，对成像质量起着决定性的作用。平板探测器是DR系统中X射线的接收装置。在DR系统中，高压发生器和球管控制X射线的输出，X射线穿过物体并发生衰减，衰减后的X射线经过平板探测器后转变为可见光后，并经过光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器(Analog/DigitalConverter，ADC)转为数字信号，输入到计算机处理。非晶硅X射线平板探测器的主要结构包括：X射线入射面(通常选取碳板材质)、闪烁体、X射线图像传感器、外围信号积分读取电路、结构外壳等几部分。X射线平板探测器的成像过程需要经历“X射线”到“可见光”再到“电子”的转化过程。在图像拍摄过程中，X射线首先会入射到X射线图形传感器上表面的光电转化层，即闪烁体层，闪烁体一般选材碘化铯或硫氧化钆，在X射线的照射下，闪烁体层可以将入射的X射线转化为可见光，可见光激发X射线传感器上的PD光电二极管产生光生电子，随后通过外围积分放大电路将光生电子积分读出，转化成电路上比较容易处理的电压信号，再将该电压信号通过模数转换器转换为量化的数字信号通过数据接口发送至上位机，至此整个光电信号转换与读出工作完成。在上位机上得到的就是带有诊断信息的经过数字量化的数字图像，由于是数字图像，可以很容易的进行各种数字图像处理。常规的X射线图像传感器设计，如图1所示，是由尺寸大小均等的像素阵列组成，成像区域每一像素元由具有光敏特性的非晶硅光电二极管1及TFT开关管2组成。其中行扫描线3控制TFT开关管2的导通与截止，列读出线4配合行扫描线3完成非晶硅光电二极管1存储光电荷的转移。位于同一行所有像素元的行扫描线3共用一条，当该条行扫描线3打开时，位于该行的所有TFT开关管2被打开，此时所有列读出线4将该行所有光电二极管1中存储的光电荷积分读出，完成一次光电信号的转移，通过分时选通功能，依次顺序打开所有行扫描线3，打开每条行扫描线3的同时，外围信号积分读取电路配合读出当前打开行扫描线3所对应的所有列信号，由此构成了一副完整的采集图像。非晶硅平板探测器的外围电路主要由时序控制器、行驱动电路、读出电路、A/D转换电路，通信及控制电路组成，如图2所示(图中未全部示出)。在时序控制器的统一指挥下行驱动电路将像素元的电荷逐行检出，然后积分转化成电压信号，电压信号经过A/D转换电路转换为相应的数字信号，该数字信号对应着非晶硅面板的图像矩阵中对应的采集像素点的灰阶值，完成一幅数字图像的采集后，将采集到的数字灰阶图像传输到上位机显示。常规X射线平板探测器，探测高压发生器的是否有曝光，一种方式是通过外置的离子室传感器检测高压发生器是否有曝光，该方式是将离子室传感器放置在平板探测器与拍摄物体前面，当高压发生器曝光时，该离子室传感器首先检测到高压发生器发出的X射线，感应出的信号会在离子室传感器的内部电路输出一个触发脉冲信号，该触发脉冲信号被连接到X射线平板探测器，从而直接触发一次采集操作。另外一种实现自动触发采集操作的方式，是将一个光电传感器内置于X射线平板探测器的内部，当高压发生器对X射线平板探测器进行一次曝光的时候，内置的光电传感器会自动检测到高压曝光信号，通过内部电路产生一个触发脉冲，该脉冲被连接到X射线平板探测器的内部电路上，从而可以实现一次自动触发采集操作。采用上述两种传统设计方式的X射线平板探测器都存在自身的设计缺点，第一种方式需要增加一个额外的离子室传感器，由于该传感器是外置于X射线平板探测器，并且放置的位置是在拍摄物体之前，所以在拍摄物体的成像过程中，会将离子室传感器自身的影子一同拍摄到拍摄物体的图像中，只能通过软件校正算法加以消除，因此会降低图像的质量。另外一种内置光电传感器的方式，为了不在图像上产生内置传感器自身的影子，必须将内置传感器放置在X射线图像传感器与电路的后面，这样的堆叠设计方式，X射线转化为可见光后，可见光必须经过平板探测器自身的X射线图像传感器后，才能到达内置的光电传感器，这样一来容易降低高压曝光信号(X射线剂量)检测的灵敏度，且检测到的X射线剂量是经过一定衰减后的入射剂量，为了达到高灵敏度的检测效果，只能通过在后续信号处理电路上设计高增益电路的方式进行调节，但当高增益电路的增益系数达到一定程度的时候，又很容易产生误触发，一个轻微的环境振动就会导致一次误触发，从而影响图像质量。因此，如何对现有技术中的X射线图像传感器和平板探测器进行改进，以实现较高的X射线剂量检测灵敏度、减少误触发操作，是亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种X射线图像传感器、平板探测器及其图像曝光采集方法，用于解决现有技术中X射线平板探测器的两种曝光检测传感器的设计方式带来的图像质量较差的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种X射线图像传感器，其中，所述X射线图像传感器至少包括：传感器面板；位于所述传感器面板上的由m×n个尺寸大小均等的像素元组成的像素阵列；所述像素元至少包括：用于对有用信号进行光电转换的信号像素，以及与所述信号像素相互间隔的用于对高压曝光信号进行检测的检测像素，其中，m、n均为大于等于1的自然数；以及位于所述传感器面板上的m条第一行扫描线、m条第二行扫描线、n条第一列读出线和n条第二列读出线；所述像素阵列中位于第j行的所有像素元中的信号像素共同连接第j条所述第一行扫描线，所述像素阵列中位于第j行的所有像素元中的检测像素共同连接第j条所述第二行扫描线，所述像素阵列中位于第k列的所有像素元中的信号像素共同连接第k条所述第一列读出线，所述像素阵列中位于第k列的所有像素元中的检测像素共同连接第k条所述第二列读出线，其中，j为大于等于1且小于等于m的自然数，k为大于等于1且小于等于n的自然数。优选地，所述信号像素和所述检测像素的形状为矩形、扇形、三角形或者不规则形状，且所述信号像素的面积远大于所述检测像素的面积。优选地，第j条所述第一行扫描线和第j条所述第二行扫描线相对设置在所述像素阵列中位于第j行的所有像素元的两侧，第k条所述第一列读出线和第k条所述第二列读出线相对设置在所述像素阵列中位于第k列的所有像素元的两侧。优选地，所述信号像素和所述检测像素均至少包括：非晶硅光电二极管，以及与所述非晶硅光电二极管连接的TFT开关管；所述信号像素所包含的TFT开关管的栅极与所述第一行扫描线连接，源极与所述第一列读出线连接，所述信号像素适于通过所述第一行扫描线控制其所包含的TFT开关管的导通或截止，并通过所述第一列读出线完成其所包含的非晶硅光电二极管中存储的光电荷的转移；所述检测像素所包含的TFT开关管的栅极与所述第二行扫描线连接，源极与所述第二列读出线连接，所述检测像素适于通过所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线图像传感器，其特征在于，所述X射线图像传感器至少包括：传感器面板；位于所述传感器面板上的由m×n个尺寸大小均等的像素元组成的像素阵列；所述像素元至少包括：用于对有用信号进行光电转换的信号像素，以及与所述信号像素相互间隔的用于对高压曝光信号进行检测的检测像素，其中，m、n均为大于等于1的自然数；以及位于所述传感器面板上的m条第一行扫描线、m条第二行扫描线、n条第一列读出线和n条第二列读出线；所述像素阵列中位于第j行的所有像素元中的信号像素共同连接第j条所述第一行扫描线，所述像素阵列中位于第j行的所有像素元中的检测像素共同连接第j条所述第二行扫描线，所述像素阵列中位于第k列的所有像素元中的信号像素共同连接第k条所述第一列读出线，所述像素阵列中位于第k列的所有像素元中的检测像素共同连接第k条所述第二列读出线，其中，j为大于等于1且小于等于m的自然数，k为大于等于1且小于等于n的自然数。

【技术特征摘要】
1.一种X射线图像传感器，其特征在于，所述X射线图像传感器至少包括：传感器面板；位于所述传感器面板上的由m×n个尺寸大小均等的像素元组成的像素阵列；所述像素元至少包括：用于对有用信号进行光电转换的信号像素，以及与所述信号像素相互间隔的用于对高压曝光信号进行检测的检测像素，其中，m、n均为大于等于1的自然数；以及位于所述传感器面板上的m条第一行扫描线、m条第二行扫描线、n条第一列读出线和n条第二列读出线；所述像素阵列中位于第j行的所有像素元中的信号像素共同连接第j条所述第一行扫描线，所述像素阵列中位于第j行的所有像素元中的检测像素共同连接第j条所述第二行扫描线，所述像素阵列中位于第k列的所有像素元中的信号像素共同连接第k条所述第一列读出线，所述像素阵列中位于第k列的所有像素元中的检测像素共同连接第k条所述第二列读出线，其中，j为大于等于1且小于等于m的自然数，k为大于等于1且小于等于n的自然数。2.根据权利要求1所述的X射线图像传感器，其特征在于，所述信号像素和所述检测像素的形状为矩形、扇形、三角形或者不规则形状，且所述信号像素的面积远大于所述检测像素的面积。3.根据权利要求1所述的X射线图像传感器，其特征在于，第j条所述第一行扫描线和第j条所述第二行扫描线相对设置在所述像素阵列中位于第j行的所有像素元的两侧，第k条所述第一列读出线和第k条所述第二列读出线相对设置在所述像素阵列中位于第k列的所有像素元的两侧。4.根据权利要求1所述的X射线图像传感器，其特征在于，所述信号像素和所述检测像素均至少包括：非晶硅光电二极管，以及与所述非晶硅光电二极管连接的TFT开关管；所述信号像素所包含的TFT开关管的栅极与所述第一行扫描线连接，源极与所述第一列读出线连接，所述信号像素适于通过所述第一行扫描线控制其所包含的TFT开关管的导通或截止，并通过所述第一列读出线完成其所包含的非晶硅光电二极管中存储的光电荷的转移；所述检测像素所包含的TFT开关管的栅极与所述第二行扫描线连接，源极与所述第二列读出线连接，所述检测像素适于通过所述第二行扫描线控制其所包含的TFT开关管的导通或截止，并通过所述第二列读出线完成其所包含的非晶硅光电二极管中存储的光电荷的转移。5.根据权利要求1所述的X射线图像传感器，其特征在于，所述信号像素和所述检测像素之间的间隔距离为5μm～15μm。6.一种平板探测器，其特征在于，所述平板探测器至...

【专利技术属性】
技术研发人员：于祥国，邱承彬，
申请(专利权)人：奕瑞影像科技太仓有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32