无线数字射线照相系统

具体实施方式

图1中，示出了无线X光检测器，它包括X光传感器面板20、电荷电压光电检测器输出放大器30、光电检测器偏置电源电路40、X光曝光存在检测器50以及控制电路60。

传感器面板20是非结晶或晶体硅或金属绝缘半导体材料。面板20包括以行和列的矩阵排列的多个像素21。为了方便，仅图示了单列像素21-1至21-n。每个像素包括光电二极管22和用于在X光曝光期间从所述光电二极管收集电荷的电荷电容器24。典型地，电容器24由光电二极管22的固有电容所构成。所述像素进一步包括固态输出开关26，它优选地为薄膜场效应晶体管。

放大器30包括适于在每次X光曝光之后输出像素光电二极管信号V_PD的电荷放大器32。此外，每当相应的像素开关26保持闭合时，该放大器的负正输入端子均作为像素光电二极管/电容器组合的虚拟地电势的源。在每次从面板20读出光电检测器信号之后，从控制电路30向薄膜晶体管施加复位输入电压V_R以对电容器35进行放电。

偏置电源电路40包括耦合到晶体管42的基极的运算放大器44。施加到运算放大器44的正输入端子的可选设置电压V_S在发射极-至-像素的连接处建立固定的偏置电势以在检测器10上没有X光曝光周期期间对光电二极管22进行反向偏置。

耦合到偏置电源输出端子45的X光曝光存在检测电路50响应所述偏置电源电路中电流的变化以便指示所述像素上X光曝光的存在。为此，电路50包括比较器电路52，所述比较器电路52的正输入端子耦合至晶体管42的集电极(collector)，并且其负输入端子耦合至从控制电路60所施加的电压参考电平。设置所述参考电平的值以使得在偏置电路的输出处的、大于光电二极管中的漏电流所引起的电压电平的电压电平的显著变化将超过所述参考电平并且将触发所述比较器以输出指示在传感器面板20上X光曝光的存在的信号(The value of the referencelevel is set so that a significant change in voltage level at the output of thebias circuit above that caused by leakage current in the photodiodes willcross over the reference level and will trigger the comparator to output asignal indicating presence of X-ray exposure on the sensor panel20)。

控制电路60具有耦合自检测电路50的输出的输入Vexp，并且对其进行响应以在行选择总线RSB和列选择总线CSB上提供计时信号以便在检测器10工作期间有选择地断开和闭合像素开关26。

以下描述检测器10的操作。在没有X光曝光周期期间，控制电路60经由行选择总线RSB施加信号以使所有像素开关26保持闭合。这通过电荷放大器32输入端子有效地将像素光电二极管/电容器组合的底部连接到虚拟地连接。结果，来自偏置电源电路40的偏置电源电压将使光电二极管22保持在反向偏置状态，反向偏置电压被通过施加到运算放大器44的正输入的设置电压V_S确立在希望的电平。经过许多光电二极管的累积漏电流使得流经偏置电源晶体管42的电流非常低，这导致向检测电路50中的比较器52施加正电压输出，由此在端子Vexp上提供低的输出状态(“0”)，控制电路60对该低的输出状态进行解释以便将所有像素开关保持在闭合条件。

当从数字射线照相源开始辐射时，所述传感器面板中的光电二极管被驱动为导通。所有光电二极管中的这种电流累积效应使得所述偏置电源电路中的电流显著增加，这导致晶体管42的集电极的电压下降。当这种下降降到检测电路50上的电压参考电平Vref之下时，由此触发比较器电路52将输出状态Vexp改变为“1”电平。控制电路60对输入端子Vexp的该状态变化进行响应以基本断开所有像素开关26，由此断开像素光电二极管/电容与虚拟地的源的连接，从而允许在像素电容器中进行电荷收集。在特别优选实施例中，至少一行中的开关通过控制电路60的动作而保持闭合，由此通过电荷放大器32维持光电二极管/电容到虚拟地的连接，如上所述。作为选择，至少一行像素的光电二极管可直接连接到虚拟地，而不用像素开关的介入。因此，在一行或多行像素被连接到电荷放大器的这种配置的情况下，相对地参考点，保持了闭合电路，这对于检测电路50检测当X光曝光停止时所述偏置电源电流发生的变化而言是必需的。

虽然在曝光间隔期间对于一行或多行像素使像素开关保持闭合意味着对于开关闭合的像素而言将损失图像数据，但是通过从相邻行插入像素开关保持闭合的像素行中所缺少的数据，就能够容易地在数字射线照相检测器中通常具有的后续数字图像处理器中对该损失予以补偿。

现在转到图2，示出了本发明的可替换的优选实施例，其中，来自图1的对应元件被给予相同的附图标记。因此，所图示的X光检测器100包括传感器面板20、电荷放大器30、连接到面板20的像素的偏置电源电路以及控制电路60，所述控制电路60特别在行选择总线RSB和列选择总线CSB上提供像素控制信号，用以控制如上所述的像素开关。

在此实施例中，在检测器电路150中对来自偏置电源电路的电压输出的变化的电平所进行的数字处理被用来根据传感器面板20上是否存在X光冲击而改变检测器电路对于所述偏置电路的电压输出的灵敏度。为此，线46上的代表偏置电路电流变化的偏置电路输出电压经由信号调节电路70被施加到差动放大器152的正输入153。在复位和备用操作时，当存在X光曝光时，对复杂可编程逻辑设备(CPLD)进行编程以便将预先确定的参考电压值施加在输入线155上，所述预先确定的参考电压值接近于线153上的“无X光”电压。当开始X光曝光时，从放大器152向模数转换器154输出显著的差动电压，以便向所述CPLD提供数字差动值。CPLD 158被编程用以响应指示X光曝光开始的预先确定的差动值，以向控制电路60输出信号Dexp来发起断开传感器面板20中的所有像素开关以允许在像素电容器中进行电荷聚集。

在曝光间隔期间，线46上的偏置电路电压输出达到平衡基电压加噪声。虽然线46上的电压是稳定的，但是CPLD 158调节数模转换器156的输出以使得输入线153和155上的电压之间的差最小化。这用于匹配这两个输入信号。虽然存在不同的方式来确保这种匹配得以实现，包括对阈值转变计数或者使用双稳态多谐振荡器(flip-flop)阵列的门控，但是优选使用CPLD，原因在于它允许用户决定(customize)在系统滞后(hysterisis)过程中如何编程。一旦实现了匹配，所述CPLD就在其等待X光曝光停止时将该值保持在线155上。如上所述，当X光曝光停止时，在偏置电路输出线46上出现相应的电流(和因此的电压)下降。该电压下降致使输入线153上的绝对差电压与输入线155上的电压相比偏离之前的最小值。使用在CPLD中设置的适当的阈值，所述CPLD被编程为检测该变化并输出指示X光曝光停止的信号Dexp。利用高分辨率DAC 156和ADC 154以及可调节增益放大器152实现此反馈系统就能够为具有可调节设置点的低电平偏置电路输出信号检测实现非常灵活的系统。