放射线图像检测设备及其操作方法
阅读：986发布：2020-05-12
专利汇可以提供放射线图像检测设备及其操作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且放射线图像检测设备及其操作方法。为提供具有高响应性和高 精度 的发射开始判定的放射线图像检测设备， 电子 暗盒具有面板单元和控制单元。面板单元具有用于在接收 X射线 时累积 信号 电荷的正常 像素 和用于检测X射线的检测像素的二维阵列。 信号处理 电路 从检测像素周期性地 采样 对应于每单位时间的X射线剂量的剂量信号。发射开始判定单元基于检测像素的剂量信号来执行用于判定X射线发射是否已经开始的第一判定过程、以及用于判定第一判定过程的结果是否正确的第二判定过程。控制单元将用在第二判定过程中的第二采样周期SP2设置为长于用在第一判定过程中的第一采样周期SP1。，下面是放射线图像检测设备及其操作方法专利的具体信息内容。
1.一种放射线图像检测设备，包括：
面板单元，所述面板单元具有分别用于根据从放射源发射的放射线来产生和累积信号电荷的像素的二维阵列；
放射线检测器，所述放射线检测器用于检测所述放射线来判定放射线发射的开始；
剂量采样单元，所述剂量采样单元用于基于所述放射线检测器的输出来周期性地采样表示采样周期内的放射线剂量的剂量信号；
发射开始判定单元，所述发射开始判定单元用于依序地执行第一判定过程和第二判定过程，所述第一判定过程基于所述剂量信号的水平来判定所述放射线发射是否已经开始，所述第二判定过程基于由所述剂量采样单元采样的所述剂量信号的所述水平来判定所述第一判定过程的结果是否正确；以及
采样周期设置单元，所述采样周期设置单元用于在所述剂量采样单元中设置所述剂量信号的所述采样周期，所述采样周期设置单元将用在所述第二判定过程中的第二采样周期设置为长于用在所述第一判定过程中的第一采样周期，使得在所述第二判定过程中一次采样获得的所述剂量信号的信号值高于在所述第一判定过程中一次采样获得的所述剂量信号的信号值。
2.根据权利要求1所述的放射线图像检测设备，其中：
在所述第一判定过程中判定所述放射线发射已经开始时，所述面板单元开始用于在所述像素中累积所述信号电荷的累积操作；
在所述第二判定过程判定所述第一判定过程的所述结果正确的情况下，所述面板单元继续所述累积操作；以及
在所述第二判定过程判定所述第一判定过程的所述结果不正确的情况下，所述面板单元停止所述累积操作，以及所述采样周期设置单元将所述采样周期设置为所述第一采样周期，然后所述发射开始判定单元重新开始所述第一判定过程。
3.根据权利要求2所述的放射线图像检测设备，其中，所述采样周期设置单元能够改变所述第一采样周期和所述第二采样周期中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，具有第一模式和第二模式，其中：
在所述第一模式中，所述第一采样周期和所述第二采样周期相等；以及在所述第二模式中，所述第二采样周期长于所述第一采样周期。
5.根据权利要求4所述的放射线图像检测设备，进一步包括：
模式设置单元，所述模式设置单元用于根据成像条件自动地将所述放射线图像检测设备置于所述第一模式和所述第二模式中的一个中。
6.根据权利要求2至5中的一个所述的放射线图像检测设备，其中：
当所述剂量信号超出预定的第一阈值时，所述第一判定过程判定所述放射线发射已经开始；以及
当所述剂量信号超出被设置为高于所述第一阈值的第二阈值时，所述第二判定过程判定所述第一判定过程的所述结果正确。
7.根据权利要求6所述的放射线图像检测设备，其中：
所述放射线检测器根据所述放射线剂量来产生电荷；
所述剂量采样单元具有用于积分所述电荷和根据所积分的电荷的量来输出电压的积分器；
所述采样周期包括用于所述积分器积分所述电荷的电荷积分时间和用于读出从所述积分器输出的所述电压的读出时间；以及
所述采样周期设置单元通过延长所述电荷积分时间来延长所述第二采样周期。
8.根据权利要求6所述的放射线图像检测设备，其中，所述放射线检测器提供在所述面板单元中。
9.根据权利要求7所述的放射线图像检测设备，其中，所述面板单元的所述像素包括用于检测放射图像的多个正常像素、以及用作所述放射线检测器的多个检测像素。
10.根据权利要求9所述的放射线图像检测设备，其中，在所述面板单元中，在以二维安排的所述像素的逐列基础上布置信号线，并且所述积分器连接到所述信号线中的每一个。
11.根据权利要求10所述的放射线图像检测设备，其中：
所述正常像素通过TFT连接到所述信号线，用于读出在所述累积操作期间累积的所述信号电荷；以及
所述检测像素通过TFT在使得所述电荷总是流入所述信号线的短路状态下连接到所述信号线。
12.根据权利要求11所述的放射线图像检测设备，其中，所述积分器具有用于累积所述电荷的电容器和用于短路所述电容器的复位开关，以及与所述采样同步地接通和断开所述复位开关。
13.根据权利要求12所述的放射线图像检测设备，其中，所述第一采样周期短于一行的图像信号的读出时间。
14.一种放射线图像检测设备的操作方法，包括：
面板单元，所述面板单元具有分别用于基于从放射源发射的放射线来累积表示图像信号的信号电荷的像素的二维阵列；
放射线检测器，所述放射线检测器用于检测所述放射线来判定放射线发射的开始；
剂量采样单元，所述剂量采样单元用于基于所述放射线检测器的输出来周期性地采样表示采样周期内的放射线剂量的剂量信号；
发射开始判定单元，所述发射开始判定单元用于依序地执行第一判定过程和第二判定过程，所述第一判定过程基于所述剂量信号的水平来判定所述放射线发射是否已经开始，所述第二判定过程基于由所述剂量采样单元采样的所述剂量信号的所述水平来判定所述第一判定过程的结果是否正确；以及
采样周期设置单元，所述采样周期设置单元用于在所述剂量采样单元中设置所述剂量信号的所述采样周期；
所述操作方法包括步骤：
由所述采样周期设置单元设置用在所述第一判定过程中的第一采样周期；
由所述采样周期设置单元设置长于所述第一采样周期的用在所述第二判定过程中的第二采样周期，使得在所述第二判定过程中一次采样获得的所述剂量信号的信号值高于在所述第一判定过程中一次采样获得的所述剂量信号的信号值。
放射线图像检测设备及其操作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及具有判定放射线发射的开始的发射开始判定功能的放射线图像检测设备，以及该放射线图像检测设备的操作方法。
背景技术
[0002] 在医疗领域，已知将X射线用作一种放射线的X射线成像系统。X射线成像系统由用于生成X射线的X射线生成装置、以及用于通过接收透过被摄体的X射线来拍摄被摄体（患者）的X射线图像的X射线成像装置组成。X射线生成装置包括用于将X射线发射到被摄体的X射线源、用于控制X射线源的操作的源控制单元、以及用于指示源控制单元从X射线源开始X射线发射的发射开关。X射线成像装置包括用于基于透过被摄体的X射线来检测X射线图像的X射线图像检测设备、以及控制X射线图像检测设备的操作并且存储和显示X射线图像的控制台。
[0003] X射线图像检测设备具有图像检测器，例如，用于将X射线图像检测为电信号的平板检测器（FPD）；以及装有该FPD的成像台或便携式壳体。具有容纳在便携式壳体中的图像检测器的X射线图像检测设备被称为电子暗盒。图像检测器具有有分别响应于X射线而累积信号电荷的二维像素阵列的面板单元、以及用于控制面板单元的操作的控制单元。该控制单元执行用于在像素中累积信号电荷的累积操作、以及用于在像素的逐行基础上读出与每一像素的信号电荷相对应的图像信号的图像读出操作。
[0004] 这样的X射线图像检测设备在从X射线源的X射线发射开始和累积操作开始之间执行用于同步的同步控制，以便与X射线发射同步地执行累积操作。可以基于从X射线源的X射线发射开始的判定，而不是使用来自X射线生成装置的同步信号，来执行同步控制。在这种情况下，X射线图像检测设备具有判定X射线发射开始的功能（参见对应于日本专利公开号No.2011-174908的美国专利申请公开No.2011/0180717，对应于日本专利公开号No.2012-075077的美国专利No.8,507,871和8,629,406、对应于日本专利公开No.2011-223508的美国专利申请公开No.2013/0037699，以及对应于日本专利公开No.2012-110565的美国专利No.8,476,597）。
[0005] 具有发射开始判定功能的X射线图像检测设备提供有用于检测X射线的X射线检测器、用于基于X射线检测器的输出来周期性地采样表示每单位时间的X射线剂量（X射线强度）的剂量信号的剂量采样单元、以及发射开始判定单元，其将剂量信号与预定阈值进行比较，以及当剂量信号的信号值超出阈值时，判定X射线发射已开始。剂量采样单元根据采样周期对X射线检测器的输出积分，以及将积分的值采样为剂量信号。根据美国专利申请公开No.2011/0180717和美国专利No.8,507,871、8,629,406和8,476,597，将面板单元中的一部分像素用作X射线检测器。
[0006] 发射开始判定要求高响应性以便最小化施加到被摄体上的X射线的浪费。这是因为被摄体的浪费的曝光量随着从开始X射线发射到开始累积操作的时间量增长，因为在X射线图像形成中不反映那一时间期间施加的X射线。因此，为了加速发射开始判定，美国专利申请公开No.2011/0180717和美国专利No.8,507,871和8,629,406建议由剂量采样单元将剂量信号的采样周期设置为短于一行的图像信号的读出周期。短的采样周期缩短剂量信号的采样间隔，因此可以在实际已发射X射线后较早地获得剂量信号。因此，能快速地判定X射线发射开始。
[0007] 另一方面，在包括剂量采样单元的电子电路中发生诸如平稳地发生的平稳噪声和由外部的震动或振动引起的振动噪声的各种噪声。将噪声施加到剂量信号，以及在一些情况下，在尽管实际上未施加X射线但剂量信号即超出阈值的这样的情况中，在发射开始判定中引起误操作。为防止这样的误操作，根据美国专利申请公开No.2013/0037699和美国专利No.8,476,597的X射线图像检测设备分两步即第一判定过程和第二判定过程来执行发射开始判定。
[0008] 第一判定过程和第二判定过程均是基于由剂量采样单元以相同采样周期采样的剂量信号执行的。在第一判定过程中，判定剂量信号是否大于阈值。在第一判定过程中判定剂量信号大于阈值的情况下，执行第二判定过程来判定第一判定的结果是否正确。第二判定过程检查剂量信号随着时间的变化。如果剂量信号在预定持续时间内保持具有大于阈值的值，则判定第一判定的结果是正确的。
[0009] 如上所述，美国专利申请公开No.2013/0037699和美国专利No8,476,597执行两步判定来提高精度。然而，为了进一步提高精度，基于具有高S/N的剂量信号来进行判定很重要。由于剂量采样单元的平稳噪声的量很难随X射线剂量的增加或减小而改变，因此，随着信号值根据X射线剂量的增加，剂量信号的S/N增加。为了增加信号值，优选与对X射线检测器的输出进行积分的时段相对应的采样周期长。另一方面，为了提高响应性，优选采样周期短。
[0010] 近年来，被摄体的暴露控制倾向于变得越来越严格。考虑到这样的情况，X射线成像系统正推进缩短发射时间和降低每单位时间的X射线剂量。在发射开始判定中，发射时间越短，越强烈要求高响应性。X射线剂量越低，剂量信号的S/N变得越低，因此，获取高精度变得比以前更重要。为满足对短发射时间和低X射线剂量的需要，需要高响应性和高精度两者。
[0011] 然而，常规的X射线图像检测设备不能满足对于高响应性和高精度两者的要求，因为提高响应性和精度中的一个会损害另一个。
发明内容
[0012] 本发明的目的是提供在发射开始判定中能够满足对于高响应性和高精度两者的要求的放射线图像检测设备，以及该放射线图像检测设备的操作方法。
[0013] 为了实现本发明的上述目的和其他目的，根据本发明的一种放射线图像检测设备包括面板单元、放射线检测器、剂量采样单元、发射开始判定单元和采样周期设置单元。面板单元具有分别用于根据从放射源发射的放射线来产生和累积信号电荷的像素的二维阵列。放射线检测器检测放射线来判定放射线发射开始。剂量采样单元基于放射线检测器的输出来周期性地采样表示每单位时间的放射线剂量的剂量信号。发射开始判定单元依序地执行第一判定过程和第二判定过程。第一判定过程基于剂量信号的水平来判定放射线发射是否已经开始。第二判定过程基于由剂量采样单元采样的剂量信号的水平来判定第一判定过程的结果是否正确。采样周期设置单元在剂量采样单元中设置剂量信号的采样周期。采样周期设置单元将在第二判定过程中使用的第二采样周期设置为长于在第一判定过程中使用的第一采样周期，使得在第二判定过程中一次采样获得的剂量信号的信号值高于在第一判定过程中一次采样获得的剂量信号的信号值。
[0014] 在第一判定过程中判定放射线发射已经开始时，面板单元优选地开始用于在像素中累积信号电荷的累积操作。在第二判定过程判定第一判定过程的结果正确的情况下，面板单元继续累积操作。在第二判定过程判定第一判定过程的结果不正确的情况下，面板单元停止累积操作，以及采样周期设置单元将采样周期设置为第一采样周期，然后，发射开始判定单元重新开始第一判定过程。
[0015] 优选地，采样周期设置单元能够改变第一采样周期和第二采样周期中的至少一个。
[0016] 放射线图像检测设备可以具有第一模式和第二模式。在第一模式中，第一采样周期和第二采样周期相等。在第二模式中，第二采样周期长于第一采样周期。
[0017] 放射线图像检测设备优选地包括模式设置单元，用于根据成像条件自动地将放射线图像检测设备置于第一模式和第二模式中的一个中。
[0018] 当剂量信号超出预定的第一阈值时，第一判定过程优选地判定放射线发射已经开始。当剂量信号超出设置为高于第一阈值的第二阈值时，第二判定过程优选地判定第一判定过程的结果正确。
[0019] 放射线检测器根据放射线剂量来产生电荷。剂量采样单元优选地具有用于对电荷进行积分和根据积分的电荷量来输出电压的积分器。采样周期优选地包括用于积分器对电荷进行积分的电荷积分时间和用于读出从积分器输出的电压的读出时间。采样周期设置单元优选地通过延长电荷积分时间来延长第二采样周期。
[0020] 优选地在面板单元中提供放射线检测器。面板单元的像素可以包括用于检测放射图像的多个正常像素，以及用作放射线检测器的多个检测像素。在面板单元中，可以在以二维排列的像素的逐列基础上，布置信号线，以及积分器可以连接到信号线中的每一个。正常像素可以通过TFT连接到信号线，用于读出在累积操作期间累积的信号电荷，以及检测像素可以通过TFT在使得电荷总是流入信号线的短路状态中连接到信号线。积分器可以具有用于累积电荷的电容器和用于短路电容器的复位开关，以及可以与采样同步地接通和断开复位开关。第一采样周期短于一行的图像信号的读出时间。
[0021] 一种放射线图像检测设备的操作方法包括步骤：由采样周期设置单元设置在第一判定过程中使用的第一采样周期；以及由采样周期设置单元设置在第二判定过程中使用的长于第一采样周期的第二采样周期，使得在第二判定过程中一次采样获得的剂量信号的信号值高于在第一判定过程中一次采样获得的剂量信号的信号值。
[0023] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图的后续描述，其中：
[0024] 图1是X射线成像系统的示意图；
[0025] 图2是成像条件的表；
[0026] 图3是源控制单元的框图；
[0027] 图4是电子暗盒的透视图；
[0028] 图5是图像检测器的框图；
[0029] 图6是示出检测像素的布置的例子的说明图；
[0030] 图7是示出剂量信号的采样周期SP1的时序图；
[0031] 图8是示出剂量信号的采样周期SP2的时序图；
[0032] 图9是示出在第一判定结果正确的情况下发射开始判定的状态的说明图；
[0033] 图10是示出在第一判定结果不正确的情况下发射开始判定的状态的说明图；以及[0034] 图11是图像检测器的操作的流程图。
具体实施方式
[0035] （第一实施例）
[0036] 在图1中，X射线成像系统2包括X射线源10、用于控制X射线源10的操作的源控制单元11、用于指示X射线源10开始预热和X射线发射的发射开关12、用于检测透过被摄体的X射线和输出X射线图像的电子暗盒13、负责电子暗盒13的操作控制和X射线图像的显示处理的控制台14、用于对处于竖直位置中的被摄体成像的立位成像台15、以及用于对处于平卧位置的被摄体成像的卧位成像台16。X射线源10、源控制单元11和发射开关12组成X射线生成装置2a。电子暗盒13和控制台14组成X射线成像装置2b。除上述外，X射线成像系统2提供有用于将X射线源10设置在期望的方向和位置的源移动设备。在立位成像台15和卧位成像台16之间共享X射线源10。
[0037] 在X射线生成装置2a和X射线成像装置2b之间没有建立电连接，由此，X射线成像装置2b不能从X射线生成装置2a接收指示X射线发射开始的信号。因此，电子暗盒13具有判定X射线发射开始的功能，因此，通过X射线生成装置2a，可以使电子暗盒13的操作与X射线发射的开始同步。而且，X射线成像装置2b基于根据要成像的身体部位等等确定的X射线发射时间来判定X射线发射的停止。
[0038] X射线源10具有X射线管和用于限制从X射线管放射的X射线的照射场的照射场限定设备（准直器）。X射线管具有作为用于发射热电子的丝极的阴极、以及通过从阴极发射的热电子的碰撞来放射X射线的阳极（靶子）。响应于预热开始指令，丝极被预热和阳极开始旋转。通过丝极的预热完成和阳极的RPM达到预定值，完成预热。照射场限定设备由例如用于遮蔽X射线的四个铅板组成。四个铅板设置在矩形的每一边中，以便在中间形成矩形照射开口以通过X射线。移动铅板的位置改变照射开口的大小来限定照射场。
[0039] 控制台14通过有线或无线方法通信地连接到电子暗盒13。控制台14响应于来自诸如键盘的输入设备14a的诸如放射技师的操作者的输入来控制电子暗盒13的操作。将来自电子暗盒13的X射线图像显示在控制台14的显示器14b上，以及将其数据存储到存储设备14c，诸如硬盘或控制台14的存储器、通过网络连接到控制台14的图像存储服务器等等。
[0040] 在接收检查订单的输入后，控制台14在显示器14b上显示检查订单，包括有关被摄体的性别和年龄的信息、要成像的身体部位、检查目的等等。从管理被摄体数据和与放射有关的检查数据的外部系统，例如HIS（医院信息系统）或RIS（放射信息系统）输入检查订单，或由操作者手动地输入检查订单。检查订单包括要成像的身体部位例如头部、胸部、腹部、手、手指等等的项目。操作者确认显示器14b上的检查订单的内容，以及通过显示器14b上的操作屏来输入对应于内容的成像条件。
[0041] 在图2中，存储设备14c存储成像条件表20。成像条件包括有关被摄体的信息，诸如要成像的身体部位以及性别、年龄以及被摄体的身体厚度；以及X射线源10的X射线发射条件。考虑要成像的身体部位以及有关被摄体的信息来确定发射条件。发射条件包括用于确定从X射线源10发射的X射线的能谱的管电压（以kV为单位）、用于确定每单位时间的发射剂量的管电流（以mA为单位）、以及X射线发射时间（以s为单位）。该X射线发射时间用在判定X射线发射的停止中。
[0042] 该成像条件表20存储在要成像的身体部位（诸如胸部或腹部）与对应于要成像的身体部位的发射条件之间的关联。通过选择要成像的身体部位，读出对应于该身体部位的发射条件。根据被摄体的性别、年龄和身体厚度，可以微调从成像表20读出的发射条件的每一值（管电压、管电流和X射线发射时间）。在本实施例的成像条件表20中，独立地记录管电流和X射线发射时间，但也可以替代地记录作为管电流和X射线发射时间的乘积的管电流-时间积（mAs值），因为总的X射线发射剂量取决于管电流-时间积。
[0043] 在图3中，源控制单元11提供有通过使用变压器倍增输入电压来生成高管电压、以及通过高压电缆将该高管电压提供给X射线源10的高压发生器21、控制要施加到X射线源10的管电压和管电流以及X射线发射时间的控制器22、存储器23和触摸板24。
[0044] 发射开关12、高压发生器21、存储器23和触摸板24连接到控制器22。发射开关12是两阶段按压开关，用于将指令输入到控制器22。在发射开关12的第一阶段按压（半压下）后，控制器22向高压发生器21发出预热指令信号来开始预热X射线源10。在发射开关12的第二阶段按压（全压下）后，控制器22将发射指令信号传送到高压发生器21来开始从X射线源10的X射线发射。
[0045] 存储器33预先存储多种类型的成像条件，每一成像条件包括诸如管电压、管电流和X射线发射时间的发射条件，如同控制台14的存储设备14c。由操作者通过触摸板34手动地设置成像条件。从存储器23读出多种类型的成像条件并将其显示在触摸板24上。操作者在所显示的成像条件中选择与输入到控制台14相同的成像条件，由此，将成像条件设置在源控制单元11中。如在控制台14的情况下，微调成像条件的每一值。控制器22包含计时器25，以便当所设定的发射时间已流逝时停止X射线发射。
[0046] 在图4中，电子暗盒13由图像检测器30和容纳该图像检测器30的扁平盒状便携式壳体31组成。壳体31由例如导电树脂制成。壳体31在其上入射X射线的正面31a上具有矩形开口。X射线透射板32装配到该开口中，作为顶板。X射线透射板32由体轻、高刚性和高X射线透射率的碳材料制成。壳体31还充当电磁屏蔽，其防止电磁噪声进入电子暗盒13以及来自电子暗盒13的电磁噪声辐射到外部。除图像检测器30外，壳体31包含用于提供电力来驱动电子暗盒13的电池（二次电池）和用于与控制台14建立诸如X射线图像的数据的无线通信的天线。
[0047] 壳体31的大小与国际标准ISO4090：2001兼容，与同胶片暗盒和IP暗盒。电子暗盒13在使得壳体13的正面31a与X射线源10相对的位置可拆卸地装载到立位成像台15的支架
15a（见图1）或卧位成像台16的支架16a（见图1）中。由源移动机构移动X射线源10，以便与要使用的立位成像台和卧位成像台中的一个相对。
15a（见图1）或卧位成像台16的支架16a（见图1）中。由源移动机构移动X射线源10，以便与要使用的立位成像台和卧位成像台中的一个相对。
[0048] 在放在被摄体平卧的床上或由被摄体本人手持的状态下，电子暗盒13能单独地使用，而不用装载到立位成像台15或卧位成像台16中。此外，电子暗盒13几乎与胶片暗盒或IP暗盒相同的大小，能装载到为胶片暗盒和IP暗盒设计的现有立位成像台或卧位成像台中。注意，壳体31可以不以与国际标准ISO4090:2001兼容的尺寸。
[0049] 在图5中，图像检测器30由面板单元35和用于控制面板单元35的操作的控制单元组成。面板单元35具有TFT有源矩阵基板和在该基板上形成的图像捕捉场40。在图像捕捉场40中，分别用于根据入射在其上的X射线剂量来累积电荷的多个像素41以预定间距排列成N行（X方向）和M列（Y方向）的矩阵。N和M是2或以上的整数，并且例如为约2000。注意，像素41可以不是处于矩形矩阵排列，而是处于蜂窝状排列。
[0050] 面板单元35是一种间接变换型，具有用于将X射线变换成可见光的闪烁器（荧光体，未示出）。像素41执行由闪烁器变换的可见光的光电变换。闪烁器由CsI:T1T1（铊激活的碘化铯）、GOS（Gd2O2S:Tb，]铽激活的硫氧化钆）等等制成，以及与具有像素41的矩阵的整个图像捕捉场40相对。注意，可以以从X射线入射侧的顺序设置闪烁器和基板的PSS（穿透侧采样）法或与PSS法相反按顺序设置基板和闪烁器的ISS（照射侧采样）法，设置闪烁器和TFT有源矩阵基板。而且，可以替代地使用具有用于将X射线直接变换成电荷而不使用闪烁器的变换层（非晶硒等等）的直接变换型的面板单元。
[0051] 扫描线44和信号线45配线成图像捕捉场40中的格子状。为一行的像素41提供一条扫描线44，换句话说，扫描线44的数量与像素41的行数N一致。为一列的像素41提供一条信号线45，换句话说，信号线45的数量与像素41的列数M一致。
[0052] 众所周知，像素41由在可见光入射后，产生电荷（电子和空穴对）并累积电荷的光电变换元件42、以及作为开关元件的TFT43组成。作为像素41，存在用于检测X射线图像的正常像素41a，以及用于检测X射线发射开始的检测像素41b。检测像素41b充当检测由图像捕捉场41接收的X射线剂量的X射线检测器。在图5中，用阴影将检测像素41b与正常像素41a区别开来。
[0053] 光电变换元件42具有用于产生电荷的半导体层（例如，PIN（PN本征）型）、以及设置在半导体层的顶部和底部上的上电极和下电极。光电变换元件42的下电极连接到TFT43，以及光电变换元件42的上电极连接到偏压线。存在提供为与像素41的行数（N行）相同的偏压线数。总线连接到偏压电源。通过总线和偏压线将偏压从偏压电源施加到光电变换元件42的上电极。由于施加偏压在半导体层中产生电场，所以由于光电转换在半导体层中产生的电荷（电子和空穴对）被吸引到上下电极，它们中的一个具有正极性以及另一个具有负极性。因此，在光电变换元件42中累积电荷。TFT43的栅极连接到扫描线44。TFT43的源极连接到信号线45。TFT43的漏极连接到光电变换元件42。
[0054] 用于控制面板单元35的操作的控制单元包括栅极驱动器46、信号处理电路47和控制器48。控制器48使面板单元35执行X射线剂量采样操作、像素复位操作、信号电荷的累积操作和信号电荷的读出操作。剂量采样操作以预定周期检查检测像素41b的电荷的积分值以便判定来自X射线源10的X射线发射的开始。由于在面板单元35的操作期间将偏压施加到光电变换元件42，因此，在X射线发射前由暗电流引起的暗电荷发生，同时，在X射线发射后根据X射线强度的信号电荷发生。尽管在剂量采样操作中停止栅极驱动器46，但检测像素41b的TFT43的源极和漏极均短路，由此，每一列的检测像素41b的电荷流过信号线45进入信号处理电路47。在该X射线剂量采样操作中，在积分器49的积分期间断开复位开关49c。在完成一个采样后，接通复位开关49c。
[0055] 正常像素41a在X射线剂量采样操作期间累积暗电荷。该暗电荷变为信号电荷的噪声分量。紧接在判定已经开始来自X射线源10的X射线发射后，执行像素复位操作来通过信号线45释放正常像素41a的电荷。在该像素复位操作中，栅极驱动器46将栅极脉冲输入到每一扫描线44以及接通每一TFT43。由此，每次读出每一正常像素41a，以及在逐列的基础上取出像素41的电荷并且将其传送到信号处理电路47。在像素复位操作中，由于接通信号处理电路47的复位开关49c，所以放弃通过信号线45取出的电荷。紧接在X射线剂量采样操作前，执行像素复位操作。
[0056] 代替用于每次复位每一正常像素41a的同时复位，像素复位操作可以采用依序地接通扫描线44的顺序复位。或者，可以采用将扫描线44分成多个组以及在组块中顺序地接通扫描线以便同时复位多行的并行复位。
[0057] 在像素复位操作后，开始累积操作。在该累积操作中，使TFT43保持在断开状态。由闪烁器将入射在面板单元35上的X射线变换成可见光。可见光入射在像素41上，以及像素41的光电变换元件42将可见光变换成电荷。由于断开正常像素41a的TFT43，正常像素41a累积由光电变换产生的信号电荷。另一方面，在检测像素41b中产生的电荷流过短路的TFT43进入信号处理电路47。
[0058] 在从X射线发射开始流逝了根据要成像的身体部位确定的X射线发射时间后，判定曝光完成。紧接在此之后，使累积操作转变到读出操作。在读出操作中，栅极驱动器46以预定间隔依序地发出栅极脉冲G1至Gn。将第一栅极脉冲G1输入到第一扫描线44，以便接通激活的第一行的每一正常像素41a的TFT43。由此，读出第一行的正常像素41a的信号电荷，以及通过信号线45将其发送到信号处理电路47。在发出栅极脉冲G1后，栅极驱动器46发出第二栅极脉冲G2。将该栅极脉冲G2输入到第二扫描线44来读出第二行的正常像素41a。用这种方式，由来自栅极驱动器46的栅极脉冲G1至Gn，在逐行基础上依序地读出正常像素41a。每当完成一行的读出，则接通复位开关49c。
[0059] 在信号处理器47中，每一信号线45提供有积分器49、放大器53和CDS电路（CDS）50。由多路复用器（MUX）51选择每一CDS50的输出信号，并且由A/D变换器（A/D）52将其变换成数字值。每一积分器49由运算放大器49a、连接在运算放大器49a的输入和输出端子之间的电容器49b以及复位开关49c组成。信号线45连接到运算放大器49a的输入端子中的一个。运算放大器49a的另一输入端子连接到地（GND）。积分器49对从信号线45输入的电荷进行积分。
积分器49将积分的电荷变换成模拟电压信号V1至Vm，以及输出模拟电压信号V1至Vm。
积分器49将积分的电荷变换成模拟电压信号V1至Vm，以及输出模拟电压信号V1至Vm。
[0060] 响应于来自控制器48的复位信号RST，接通每一复位开关49c。接通复位开关49c使电容器49b放电，即，复位积分器49。与X射线采样操作中的采样同步地接通和断开复位开关49c。在像素复位操作中接通复位开关49c。在读出操作中，在读出一行的正常像素41a期间断开复位开关49c，以及只要在开始下一行的读出前，立即接通。在X射线采样操作后的累积操作中，接通复位开关49c来释放来自检测像素41b的电荷。或者，紧接在X射线发射后的正常像素41b的读出操作前，可以接通复位开关49c来放电电容器49b。
[0061] 每一列的运算放大器49a的输出端子通过放大器53和CDS50连接到MUX51。MUX51的输出连接到A/D52。CDS50具有采样保持电路，以及将相关双采样施加到积分器49的电压信号来移除积分器49的复位噪声分量，以及在其采样保持电路中在预定时间段内保持（采样保持）来自积分器49的电压信号。换句话说，CDS50在复位期间采样保持积分器49的信号，以及在读出后，采样保持积分器49的信号。CDS50计算两个信号之间的差，以及将该差输出为模拟电压信号V1至Vm。MUX51基于来自移位寄存器（未示出）的控制信号依序选择由电子开关并联连接的CDS50中的一个，以及将从被选CDS50输出的电压信号V1至Vm序列地输入到A/D52。注意，可以在MUX51和A/D52之间连接另一放大器。
[0062] A/D52将一行的输入模拟电压信号V1至Vm变换成数字值，以及将数字值输出到包含在电子暗盒13中的存储器54。在图像读出操作中，存储器54与单个像素41的坐标相关联地存储一行的数字值，作为一行的X射线图像的图像数据。因此，完成一行的读出。
[0063] 只要MUX51从积分器49读出一行的电压信号V1至Vm，控制器48将复位脉冲RTS输出到积分器49，以及接通复位开关49c。由此，放电在电容器49b中累积的一行的电荷，以及复位积分器49。在积分器49复位后，再次断开复位开关49c，以及积分器49准备好积分。在此之后，栅极驱动器46读出下一行的栅极脉冲，以便开始从下一行的像素41读出信号电荷。通过重复上述操作，在逐行基础上从正常像素41a读出信号电荷。
[0064] 在完成从每一行的读出后，将表示一帧的X射线图像的图像数据记录到存储器54。从存储器54读出该图像数据，以及在控制器48经过各种类型的图像处理。通过通信I/F55将所处理的图像数据传送到控制台14。因此，检测被摄体的X射线图像。
[0065] 如上所述，信号处理电路47充当用于从面板单元35读出图像信号的图像信号读出单元。此外，为了判定从X射线源10开始X射线发射的目的，信号处理电路47也充当基于在图像捕捉场40中提供的X射线检测器（检测像素41b）的输出来周期性地采样对应于每单位时间从X射线源10发射的X射线剂量的剂量信号的剂量采样单元。
[0066] 通信I/F55有线或无线地连接到控制台14来调解到和从控制台14的传送和接收信息。通信I/F55将有关成像条件的信息从控制台14发送到控制器48。通信I/F55还经控制器48将经过各种类型的图像处理的X射线图像的图像数据从存储器54发送到控制台14。
[0067] 控制器48包含计时器56。计时器56设定在控制台14中设置的成像条件的X射线发射时间。当发射开始判定单元58已经判定X射线发射开始时的时刻，计时器56开始测量时间。当计时器56的测量时间已经达到X射线发射时间时，控制器48判定停止X射线发射以及从累积操作转变到读出操作。
[0068] 控制器48提供有用于将包括偏移校正、灵敏度校正和缺陷校正的各种类型的图像处理应用于在存储器54中存储的X射线图像的图像数据的电路（未示出）。偏移校正电路在逐个像素的基础上从X射线图像减去在图像读出操作中未用X射线照射获得的偏移校正图像，以便除去由信号处理电路47的个体差异和成像环境而引起的固定模式噪声。灵敏度校正电路，也称为增益校正电路，校正光电变换元件42的灵敏度的变化、信号处理电路47的输出特性的变化等等。缺陷校正电路基于在运送前或在例程校验中产生的缺陷像素信息通过线性插值利用附近的正常像素的像素值来校正缺陷像素的像素值。缺陷校正电路还以相同的方式校正具有检测像素41b的列中的像素41的像素值。
[0069] 如图6所示，例如，沿相对于图像捕捉场40的中心水平对称的波形线65设置检测像素41b，如虚线所示。在每隔一条信号线45或每一多个信号线45中提供多个检测像素41b。注意，在每一信号线45中设置至少一个检测像素41b。在整个图像捕捉场40上，设置多个检测像素41b。因此，即使X射线照射场仅存在于图像捕捉场40的一部分中，任何检测像素41b能检测X射线。在构成图像检测器30的一部分的非易失性存储器（未示出）中，预先存储检测像素41b的位置。
[0070] 在检测像素41b中，短路线57短路TFT43的源极和漏极。检测像素41b的其他结构与正常像素41a相同。因此，能以几乎相同的制造工艺制作正常像素41a和检测像素41b。当断开TFT43时，正常像素41a累积在光电变换元件42中产生的电荷。在检测像素41b中，另一方面，与TFT43的接通和断开无关，在光电变换元件42中产生的电荷流入信号线45中。
[0071] 在用X射线照射后，检测像素41b的光电变换元件42根据入射在图像捕捉场40中的X射线剂量产生电荷。该电荷通过信号线45流入积分器49的电容器49b中。由于断开复位开关49c，所以将该电荷累积在电容器49b中。信号处理电路47在由控制器48设定的采样周期中从积分器49读出电压，周期性地采样对应于在检测像素41b的光电变换元件42中产生的电荷的剂量信号。在检测像素41b的光电变换元件42中产生的电荷根据入射在图像捕捉场40上的X射线剂量而改变，因此，在一次采样中获得的剂量信号表示每单位时间（采样周期）的X射线剂量。通过A/D52将剂量信号变换成数字值，并将其输出到存储器54。
[0072] 如图7和8所示，剂量信号的采样周期SP是积分器49积分电荷的电荷积分时间（CA积分时间）和将剂量信号从积分器49读出到存储器54的读出时间（读出）的总和。由于读出时间很难根据积分器49的电荷积分量（CA积分量）的增加或减小而改变，改变采样周期SP等同于改变积分器49的电荷积分时间。由此，由用于从积分器49读出剂量信号的CA读出脉冲的发布周期来限定采样周期SP。控制器48控制CA读出脉冲的发布周期来改变采样周期SP。
[0073] 假定由检测像素41b的光电变换元件42产生的电荷（检测像素输出）恒定，积分器49的CA积分量（图中的阴影区）随时间流逝而增加，因此，对应于CA积分量的剂量信号的信号值随采样周期SP的增加而增加。由此，随着采样周期的增加，一次采样中获得的剂量信号的信号值增加。换句话说，将采样周期从图7所示的SP1延长到图8所示的SP2增加一次采样中获得的剂量信号的信号值。剂量信号包含信号处理电路47平稳发生的平稳噪声。然而，与CA积分量无关，平稳噪声量几乎是恒定的，因此，随着剂量信号的信号值的增加，剂量信号的S/N增加。
[0074] 每当执行一次采样时，将复位脉冲RST输入到积分器49，因此，从电容器49b放电电荷，以及复位积分器49。在复位后，积分器49在逐列基础上重新开始积分检测像素41a的电荷。注意，由于此时断开正常像素41a的TFT43，所以正常像素41a的电荷不流入信号线45。
[0075] 如图5所示，在剂量采样操作的一次采样中，MUX51在逐列基础上依序地选择提供有信号线48的积分器49中的一个。通过A/D52将被选剂量信号变换成数字值，并将其发送到存储器54。存储器54通常在逐列基础上记录检测像素41b的剂量信号。
[0076] 发射开始判定单元58从存储器54读出每一列的剂量信号，以及基于所读取的剂量信号来判定X射线发射的开始。发射开始判定单元58首先执行剂量信号选择过程，其将具有相对高的信号值的一个或多个剂量信号，例如具有最大信号值的剂量信号，选择为将用于判定X射线发射开始的剂量信号。
[0077] 如上所述，在跨越不具有检测像素41b的列的每多个列中排列检测像素41b，因此，在具有检测像素41b的列的剂量信号之间存在不具有检测像素41b的列的信号。通过在剂量信号选择过程中选择具有高信号值的剂量信号，不具有检测像素41b的列的信号是低水平的线路噪声信号并且可忽略不计。
[0078] 通过被摄体入射在图像捕捉场40上的X射线量由于被摄体的衰减而在整个图像捕捉场40中是不均匀的。由此，检测像素41b的输出在各位置间不同，以及每一列的剂量信号的信号值也不同。可以想到在X射线的照射场中，具有高信号值的剂量信号对应于位于具有被摄体的低衰减的区域中的检测像素41b的输出，或位于直接入射X射线而不穿过被摄体的区域（所谓的直接曝光区）中的检测像素41b的输出。没有被摄体的衰减影响的剂量信号优选地用在X射线发射开始的快速判定中。由此，发射开始判定单元58在剂量信号选择处理中选择具有高信号值的剂量信号。
[0079] 作为具有高信号值的剂量信号，可以使用接近最大值的高排名的多个信号值的平均值，代替最大信号值。或者，可以使用所有剂量信号的平均值或总和值。每当采样剂量信号时，发射开始判定单元58执行剂量信号选择处理，以及基于所选择的剂量信号，判定X射线发射的开始。
[0080] 如图9中所示，发射开始判定单元58分两步骤判定发射的开始，包括第一判定过程和第二判定过程。第二判定过程判定第一判定过程的结果是否正确，以及更具体地说，校验第一判定过程的结果实际上是基于对应于X射线发射的剂量信号还是基于具有振动噪声或电路噪声的剂量信号。
[0081] 在第一判定过程中，控制器48将通过信号处理电路47的剂量信号的采样周期设定为采样周期SP1（第一采样周期），如图7所示，而在第二判定过程，将通过信号处理电路47的剂量信号的采样周期设定为长于采样周期SP1的采样周期SP2（第二采样周期），如图8所示。
[0082] 在X射线发射开始前的时间T1开始第一判定过程。时间T1是例如从控制台14向电子暗盒13设置成像条件的时间。在第一判定过程中，发射开始判定单元58将以采样周期SP1采样的剂量信号与预定第一阈值TH1进行比较。如在表示每单位时间从X射线源10发射的X射线剂量（X射线强度）中的时间变化的X射线发射曲线中所示，紧接在开始X射线发射后，每单位时间的X射线剂量低，并且逐步增加到根据管电流确定的设定的剂量值。从X射线发射开始，周期性采样的剂量信号对应于X射线发射曲线增加。注意“S”指示采样剂量信号的时间。
[0083] 在第一判定过程中，设置相对短的采样周期SP1，使得缩短剂量信号的采样间隔，以帮助在实际开始X射线发射后尽可能早地判定X射线发射开始。
[0084] 注意，优选地将第一阈值TH1设置为尽可能低，使得能够紧接在X射线发射开始后通过低的X射线剂量在早期阶段判定X射线发射开始。然而，剂量信号包含线路噪声分量和对应于在检测像素41b中发生的暗电荷的噪声分量。由此，如果将第一阈值TH1设定为小于噪声分量，噪声分量导致第一判定过程的误判定。因此，将第一阈值TH1设定为稍大于由于暗电荷的噪声分量的水平。
[0085] 在时间T2开始X射线发射后，剂量信号随着X射线发射曲线增加。在剂量信号超出第一阈值TH1时（时间T3），发射开始判定单元58判定X射线源10已经开始X射线发射（从X射线源10发射的X射线已经到达图像捕捉场40）。发射开始判定单元58将表示判定X射线发射开始的第一判定结果的发射开始判定信号输出到控制器48，以及完成第一判定过程。在从发射开始判定单元58接收发射开始判定信号后，控制器48复位面板单元35的每一正常像素41a，然后开始累积操作。注意，如果紧接在每次采样后复位每一正常像素41a，当发出发射开始判定信号时，控制器48可以开始累积操作，而不执行复位操作。
[0086] 在第一判定过程完成后，发射开始判定单元58开始第二判定过程。在第二判定过程中，将通过信号处理电路48的剂量信号的采样周期设定为相对长的采样周期SP2。发射开始判定单元58以采样周期SP2在逐列基础上测量检测像素41b的剂量信号，以及将剂量信号写入存储器54。发射开始判定单元58基于从存储器54读出的剂量信号来判定第一判定结果是否正确。注意，在第二判定过程期间，检测像素41b的电荷保持流动，而因为断开正常像素41a的TFT43，累积操作正在进行中。
[0087] 更具体地说，发射开始判定单元58将剂量信号与设定为高于第一阈值TH1的第二阈值TH2进行比较，来判定剂量信号是否超出第二阈值TH2。在第二判定过程中，如在第一判定过程的情况下，执行剂量信号选择过程来确定在一次采样获得的多列的剂量信号中使用哪一剂量信号。将所选择的剂量信号与第二阈值TH2进行比较。
[0088] 在剂量信号超出第二阈值TH2的情况下，如图9所示，发射开始判定单元58判定已经判定X射线发射开始的第一判定结果是正确的。另一方面，如图10中所示，在剂量信号是第二阈值TH2或更小的情况下，存在由于剂量信号具有噪声而错误地判定X射线发射开始的可能性，然而实际上并未发射X射线。例如，在第二判定过程中，确定执行采样的上限数（本实施例中为二次）。如果在两次采样中剂量信号未超出第二阈值TH2，则判定第一判定结果不正确。
[0089] 在判定第一判定结果正确的情况下，发射开始判定单元58将判定确认信号输出到控制器48。另一方面，在判定第一判定结果不正确的情况下，发射开始判定单元58将误判定通知信号输出到控制器48。在接收判定确认信号的情况下，控制器48继续面板单元35的累积操作，如图9中所示。另一方面，在接收误判定通知信号的情况下，控制器48中断累积操作，以及重新开始第一判定过程，如图10中所示。
[0090] 如上所述，第二判定过程目的在于验证第一判定结果是基于表示实际X射线发射还是由于噪声的误判定的剂量信号。如图10中所示，如果第一判定结果基于仅表示噪声的剂量信号，则在第二判定过程中后来采样的剂量信号不增加，如图9中所示，而是在振动噪声的情况下衰减。为此，第二阈值TH2设定在仅由噪声引起的剂量信号不能超出的水平。
[0091] 由于第二判定过程中的剂量信号的采样周期SP2长于第一判定过程中的剂量信号的采样周期SP1，一次采样中获得的剂量信号的S/N在第二判定过程中大于在第一判定过程中。因此，能比第一判定过程更精确地执行第二判定过程。
[0092] 注意，在图7至10中，第二判定过程的采样周期SP2约为第一判定过程的采样周期SP1的三倍。然而，采样周期SP2的长度不限于三倍，只要SP2>SP1的关系成立即可。
[0093] 作为采样周期SP1和SP2的优选示例，采样周期SP2是采样周期SP1的50倍。更具体地说，第一判定过程的采样周期SP1为240μs（=CA积分时间180μs+读出时间60μs），以及采样周期SP2为12ms（=CA积分时间11940μs+读出时间60μs）。
[0094] 在将采样周期SP1和SP2设定为上述值的情况下，第二判定过程的一次采样的CA积分量是在第一判定过程中的大约66（11940/180）倍，因此剂量信号的信号分量变得更大。
[0095] 如果使用第一判定过程的采样周期SP1执行第二判定过程，获得等于在第二判定过程中的一次采样中使用采样周期SP2获得的剂量信号的剂量信号要求具有采样周期SP1的66次采样操作，以及将66次采样操作的剂量信号相加。在这种情况下，每一采样中发生的平稳噪声是在第二判定过程中使用采样周期SP2的一次采样中发生的平稳噪声的大约8.12（661/2）倍，因此增加剂量信号的噪声分量，以及减小S/N。由此，为了获得具有较高S/N的剂量信号，使用长采样周期SP2执行一次采样比使用短采样周期SP1执行多次采样并且相加所获得的剂量信号更优选。上述例子中的计算，与通过采样周期SP1执行66次采样操作并且相加由此获得的剂量信号的情形相比，通过采样周期SP2执行一次采样使S/N提高540（66×8.12）倍。此外，每一采样周期SP1包括读出时间，因此通过采样周期SP2执行一次采样所需的时间小于通过采样周期SP1执行66次采样所需的时间（SP1:240μm×66=15840μm>SP2:
12000μm（=12ms））。
12000μm（=12ms））。
[0096] 注意，在采样周期SP1和SP2中，优选至少将采样周期SP1设置为短于在图像读出操作中读出一行的图像信号所需的时间（栅极脉冲的发布间隔），因为响应性更重要。例如，在H表示栅极脉冲的发布间隔的情况下，SP1=1/2H。
[0097] 接着，将参考图11的流程图来描述上述结构的操作。首先，使被摄体设置于立位成像台15或卧位成像台16的成像位置中。然后，根据要成像的身体部位和被摄体的位置，调整电子暗盒13的高度和水平位置。根据电子暗盒13的位置和要成像的身体部位的大小，调整X射线源10的高度和水平位置以及照射场的大小。然后，在源控制单元11和控制台14中设置成像条件。将在控制台14中设定的成像条件传送到电子暗盒13。
[0098] 在准备好成像后，操作者半按压发射开关12。在半按压发射开关12后，发出预热指令信号来开始预热X射线源10。
[0099] 如图11中所示，响应于从控制台14接收成像条件（S10为是），控制器48马上接通每一正常像素41a的TFT43，使得面板单元35开始用于从正常像素41a释放暗电荷的像素复位操作（S11）。同时，立即接通复位开关49c来放电电容器49b。
[0100] 在像素复位操作后，在停止栅极驱动器46的状态下，控制器48使信号处理电路48开始通过采样周期SP1的剂量采样操作。发射开始判定单元58基于周期性采样的剂量信号来执行第一判定过程（S12）。
[0101] 在第一判定过程中，发射开始判定单元58将检测像素41b的剂量信号与第一阈值TH1进行比较来判定剂量信号是否超出第一阈值TH1（S13）。剂量信号具有由暗电荷引起的噪声分量，但将第一阈值TH1设置为高于暗电荷的噪声分量，因此由于暗电荷的噪声分量在第一判定过程中不引起误操作。
[0102] 在由操作者全按压发射开关12后，X射线源10开始发射X射线。X射线发射的开始使检测像素41b的剂量信号的信号值增加到超出第一阈值TH1的程度，如图9所示。当剂量信号超出第一阈值TH1时，发射开始判定单元58判定已经开始X射线发射（S13为是）。发射开始判定单元58将发射开始信号输出到控制器48，以及完成该第一判定过程。
[0103] 在接收发射开始信号后，控制器48经栅极驱动器46立即接通每一正常像素41a的TFT43，以执行像素复位操作，然后断开TFT43来使面板单元35开始累积操作（S14）。因此，开始X射线发射的时间与开始累积操作的时间同步。与累积操作的开始同步，控制器48开始使用计时器56测量发射时间。
[0104] 在第一判定过程中，由于将剂量信号的采样周期设定为相对短的采样周期SP1，剂量信号的采样间隔短。由此，发射开始判定单元58可以在X射线发射实际开始后较早地判定X射线发射开始，以及获得高响应性。而且，紧接在第一判定过程中的判定X射线发射开始后，开始累积操作，因此很少浪费所施加的X射线剂量。
[0105] 在接收发射开始信号后，控制器48使信号处理电路47开始以采样周期SP2的剂量采样操作。发射开始判定单元58基于以采样周期SP2采样的检测像素41b的剂量信号来执行第二判定过程（S15）。
[0106] 在第一判定过程中，检测像素41b的剂量信号不包含X射线的信号分量，同时从X射线源10未发射X射线。然而，如在图10中所示，如果剂量信号具有在信号处理电路47中发生的平稳噪声或由施加到电子暗盒13的抖动或振动引起的振动噪声，则噪声使剂量信号的信号值增加到超出第一阈值TH1的程度。如果具有噪声的剂量信号超出第一阈值TH1，则发射开始判定单元58将发射开始信号输出到控制器48，如在X射线发射实际开始的情况下，以及将发射开始信号输出到控制器48。面板单元35开始正常像素41a的累积操作。
[0107] 在第二判定过程中，发射开始判定单元58将以采样周期SP2采样的检测像素41b的剂量信号与第二阈值TH2进行比较（S16）。
[0108] 由于采样周期SP2长于采样周期SP1，可以获得具有比在第一判定过程中高的S/N的剂量信号，并且提高第二判定过程的精度。即使X射线剂量极其低，在第二判定过程中也能获得足够水平的剂量信号。因此，即使在低剂量放射中，也能高精度地判定发射的开始。
[0109] 如图9中所示，在检测像素41b的剂量信号超出第二阈值TH2以及在第二判定过程中判定第一判定结果正确的情况下（步骤S16为是），发射开始判定单元58将判定确认信号输出到控制器48。在这种情况下。面板单元35继续正常像素41a的累积操作（S17）。在第二判定过程后的累积操作中，接通复位开关49c以便释放检测像素41b的电荷。
[0110] 当由计时器25测量的时间已经达到发射时间时，X射线生成装置2a停止来自X射线源10的X射线发射。
[0111] 当由计时器56测量的时间已经达到在成像条件中设定的发射时间时（S18为是），假定将停止X射线发射。完成累积操作，以及面板单元35开始图像读出操作（S19）。在完成图像读出操作后，面板单元35返回到X射线剂量采样操作。
[0112] 在第二判定过程中判定第一判定结果不正确的情况下（S16为否），如图10中所示，发射开始判定单元58将误判定通知信号输出到控制器48。在接收到误判定通知信号后，控制器48使面板单元35中断累积操作。控制器48执行像素复位操作，以及使信号处理电路47重新开始使用采样周期SP1的剂量采样操作。控制器48还使发射开始判定单元58重新开始第一判定过程。
[0113] 在从电子暗盒13执行图像读出操作中，将X射线图像记录到存储器54。控制器48将各种类型的图像处理应用于在存储器54中存储的X射线图像。所处理的X射线图像通过通信I/F55被传送到控制台14，并显示在显示器14b上用在诊断中。
[0114] 根据本发明，在包括第一判定过程和第二判定过程的两个步骤中判定X射线发射的开始，以及将第二判定过程中的剂量信号的采样周期SP2设置为长于第一判定过程中的剂量信号的采样周期SP1。由此，在第一判定过程中，剂量信号的采样间隔短，这使得可以在X射线发射实际开始后较早地判定X射线发射开始，以及获得高响应性。另一方面，在第二判定过程中，可以获得具有高S/N的剂量信号以及高精度地执行判定。因此，能获得响应性和精度两者。发射时间越短，要求越大的响应性。X射线剂量越短，要求越高的精确度。为此，本发明在具有短发射时间的短时间放射和使用低X射线剂量的低剂量放射中尤其有效。
[0115] 美国专利申请公开No.2011/0180717和美国专利No.8,507,871和8,629,406公开了使采样周期短于一行的图像信号的读出周期的技术。美国专利申请公开No.2013/0037699和美国专利No8,476,597公开了在第一判定过程和第二判定过程的两个步骤中判定发射开始的技术。如果简单地组合这些技术，在第一判定过程和第二判定过程中均缩短剂量信号的采样周期。然而，如上所述，剂量信号的S/N在通过长采样周期执行一次采样中比在通过短采样周期执行多次采样并且相加所获得的剂量信号中变得更高。因此，本发明能获得比现有技术的组合更有益的效果，即，第二判定过程的精度进一步提高。
[0116] 由施加到电子暗盒13的抖动或振动引起的振动噪声随时间流逝衰减和消失。由此，经在通过长采样周期执行一次采样的情形比在通过短采样周期执行多次采样并且相加所获得的剂量信号的情形更低的概率，将振动噪声与从积分器49读出并输出到存储器54的剂量信号相加。因此，可以较高精度地执行第二判定过程。
[0117] 本实施例仅进行X射线发射开始的判定，以及通过计时器56的测量时间来判定X射线发射完成的时间。然而，可以基于剂量信号来判定X射线发射的停止。在这种情况下，即使在第二判定过程中判定第一判定结果正确后，使用检测像素41a继续剂量采样操作。在这种情况下，发射开始判定单元58用作发射开始和停止判定单元，以及当剂量信号达到预定停止阈值或更小时，判定X射线发射停止。
[0118] 在上述实施例中，信号处理电路47充当剂量采样单元和图像信号读出单元，因此便于成本缩减。然而，可以单独地提供充当剂量采样单元和图像信号读出单元的其他信号处理电路。在这种情况下，如在美国专利申请公开No.2011/0180717中所述，除用于图像信号读出的信号线45外，提供专用于剂量信号读出的配线，以及该专用线将检测像素连接到与信号处理电路分开提供的剂量采样单元。
[0119] 第一判定过程和第二判定过程的判定条件可以与如在上述实施例中描述的不同。例如，在剂量信号在预定时间内保持超出第一阈值TH1或第二阈值TH2（预定次数的连续采样中获得的所有剂量信号超出第一阈值TH1或第二阈值TH2）的情况下，可以判定X射线发射开始或可以判定第一判定结果正确。然而，第一判定过程要求高响应性，因此，如在上述实施例中所述，优选地在剂量信号即使仅一次超出第一阈值的情况下，判定X射线发射开始。
[0120] 可以通过比较二次连续采样中获得的剂量信号的信号值，来执行第二判定过程。更优选地，在后一剂量信号的信号值高于前一剂量信号的信号值的情况下，判定第一判定结果正确。在相反的情况下，判定第一判定结果不正确。
[0121] 此外，如在美国专利No.8,476,597中所述，可以通过阈值和相对于时间微分表示在多次采样中获得的随时间的剂量信号的变化的波形的值之间的比较，来执行第二判定过程。能将在实际X射线发射的情况下剂量信号的波形与具有随时间微分的噪声的剂量信号的波形区分开来，因此将阈值设置在适当范围内允许执行第二判定过程。
[0122] （第二实施例）
[0123] 在上述第一实施例中，采样周期SP1和采样周期SP2是固定值，以及在两个固定值之间切换采样周期。采样周期SP1和SP2中的每一个可以自由改变。操作者可以从控制台14手动地改变采样周期，例如经充当采样周期设置单元的控制器48。在使用相对大的X射线剂量执行放射中，通过保持SP1
[0124] （第三实施例）
[0125] 在上述第一实施例中，总是将采样周期SP2设置为长于采样周期SP1。然而，可以提供将采样周期SP1和SP2设置为相等的第一模式和将采样周期SP2设置为长于采样周期SP1的第二模式。在这种情况下，例如，可以从控制台14手动地执行模式选择。根据成像条件，选择每一模式。
[0126] 可以根据所选择的成像条件，自动地执行模式选择。在这种情况下，控制器48充当模式设置单元。更具体地说，在控制器48的内部存储器中预先存储成像条件和模式之间的关系表。控制器48在该表中查找满足从控制台14接收的成像条件的模式，以及采用该模式。
[0127] 例如，在到达图像捕捉场40的X射线剂量极其低以及剂量信号的水平很可能低于标准的成像条件下，例如，在管电流低以及X射线剂量相对低的情况、被摄体的身体厚度厚的情况，或要成像的身体部位是相对厚的身体部位的情况下，采用第二模式。在其他情况下，采用第一模式。在第一模式中，因为采样周期SP2等于采样周期SP1，相当快速地执行第二判定过程。在第二判定过程中判定第一判定结果不正确的情况下，快速地重新开始第一判定过程。
[0128] 在上述第一实施例中，检测像素41b具有用于短路TFT43的源极和漏极的短路线57。然而，作为检测像素41b，例如，可以使用不具有TFT43以及具有直接连接到信号线45的光电变换元件42的像素。或者，检测像素41b可以具有充当正常像素的两个TFT。在这种情况下，TFT中的一个连接到扫描线44并且充当用于图像读出的TFT，正如第一实施例的TFT43。
另一TFT连接到专用于剂量信号读出的扫描线，不同于扫描线44。可以提供专用于剂量信号读出的栅极驱动器来独立地控制两个TFT，以及专用于剂量信号读出的TFT通过专用于剂量信号读出的扫描线连接到该栅极驱动器。专用于剂量信号读出的栅极驱动器在剂量采样操作中接通专用于剂量信号读出的TFT，并且在判定发射开始后断开专用于剂量信号读出的TFT。由此，检测像素41b可以执行如正常像素41a的累积操作，因此，检测像素41b能用作正常像素41a。注意，通过使用一个TFT，可以将两种类型的栅极驱动器的扫描线连接到同一栅极。
另一TFT连接到专用于剂量信号读出的扫描线，不同于扫描线44。可以提供专用于剂量信号读出的栅极驱动器来独立地控制两个TFT，以及专用于剂量信号读出的TFT通过专用于剂量信号读出的扫描线连接到该栅极驱动器。专用于剂量信号读出的栅极驱动器在剂量采样操作中接通专用于剂量信号读出的TFT，并且在判定发射开始后断开专用于剂量信号读出的TFT。由此，检测像素41b可以执行如正常像素41a的累积操作，因此，检测像素41b能用作正常像素41a。注意，通过使用一个TFT，可以将两种类型的栅极驱动器的扫描线连接到同一栅极。
[0129] 注意，如图6所示的检测像素的布置仅是示例。例如，可以在整个图像捕捉场40上按预定间隔在X和Y方向中将检测像素安排成格子状。检测像素是一个正常像素的大小，但一个像素的光电变换元件的一部分可以分成用作检测像素的子像素。或者，可以在两个正常像素之间设置专用检测像素。
[0130] 用于判定发射开始的X射线检测器可以不是检测像素。例如，面板单元可以仅由正常像素组成。在第一判定过程中，接通所有TFT，使得在每一像素中产生的电荷通过信号线流入积分器，以及基于每一像素的输出来采样剂量信号。在第二判定过程中，断开每一TFT，以及基于从像素泄漏的漏电流来采样剂量信号。在这种情况下，所有像素充当X射线检测器。即使当断开TFT时，少量电荷从像素41泄漏到信号线45作为漏电流。随着在像素41中累积的电荷量增加，漏电流增加，使得能将漏电流用作剂量信号。在使用漏电流的情况下，如上所述，剂量信号的信号值变低，使得通过设置长的采样周期SP2来目的在于提高剂量信号的S/N的本发明有效。
[0131] 利用流过提供偏压的偏压线的电流与在像素中产生的电荷成比例的事实，可以基于流过连接到任意像素的偏压线的电流来检测X射线剂量。在这种情况下，用于检测偏压线的电流的电流检测器充当X射线检测器。剂量采样单元通过积分由电流检测器检测的电流来获得剂量信号。
[0132] 可以在图像捕捉场周围提供X射线检测器。或者，可以在电子暗盒的壳体中提供与面板单元完全独立的X射线检测器，或将其附接到壳体的外周。
[0133] 在上述实施例中描述了TFT型的图像检测器，但可以替代地使用CMOS（互补金属氧化物半导体）型的图像检测器。CMOS型能够执行通过在像素中提供的放大器将每一像素中累积的信号电荷读出为电压信号而不流出到信号线的所谓的无损读出。因此，可以选择图像捕捉场中的任意像素并且从该像素读出剂量信号。在CMOS型的情况下，每一像素能充当X射线检测器。
[0134] 除电子暗盒和控制台外，可以在电子暗盒和控制台之间连接执行控制台的电子暗盒控制功能的一部分的成像控制设备。
[0135] 代替作为便携式X射线成像检测设备的电子暗盒或除电子暗盒外，本发明可以应用于装入立位成像台或卧位成像台中的X射线图像检测设备。此外，本发明可适用于使用诸如γ射线的另一种放射线代替X射线的设备。
[0136] 尽管通过参考附图的优选实施例，已经全面地描述了本发明，但对本领域的技术人员来说，各种改变和改进将是显而易见的。因此，除非这些改变和改进脱离本发明的范围，否则应当将它们解释为包括在本发明中。
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