专利名称：双功能探测器装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉&射线成像系统。更具体地，本发明涉及改进的x射线探
领l離以及该探测器的操作方法。 背景駄平l^射线探测器现在得到常规使用以用于医学成像。在典型构造中， 探测器对局部环境中产生的电磁辐射敏感。可产生电磁辐射的设备的例子包括 CRT监视器，导管导航系统，和外科手术切除装置。时间和空间变化的电磁场 可叙射线探测器中感应幻像(phantom)信号。这些图像伪影可斷fec射线成像 系统的整体图像质量。即使屏蔽可用来削弱电磁辐射的振幅，但是该屏蔽也将 削弱x射线辐射且陶fe射线成像系统的整体图像质量。所提出的发明将减小对 电磁辐射的灵敏度而不减小x射线灵敏度。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种探测器装置，其包括至少一个像素， 其具有光电探测器部分和非光电探测器部分；第一线，其用以可操作地耦合像 素的每部分；第二线，其设置成分离至少一个像素的中部，其中第二线并不操 作地耦合至少一个像素；且其中第一线是會腿择的以选择性地激活光电探测器 部分。根据本发明的第二方面，提供一种x射线探测器装置，其包括多个像 素，其包括光电二极管部分和用以接畅射线信号的FET部分；至少一条扫描线，
4其耦合到像素的至少第一部分用以选择性地激活像素的至少第一部分；以及至 少一，据线，其用以传导表^x射线信号的电荷。根据本发明的第三方面，提供一种操作x射线探测器的方法，其包括 ^集过程中同时釆集图像和电磁干扰(EMI)校正数据；以普通操作模式^EMI 校正模式操作探测器。
图1是根据本发明的一个实施例利用探测器阵列或平fe射线探测器的x 射线成像系统的透4见及结构图。图2是平板数 测器中典型像素结构的平面图。图3是典型平fex射线探测器的已知图形，该典型平板x射线探测器包括
2D光敏二极管阵列和按照行和列排列的开关晶体管(FET)。图4是根据本发明实施例所示的平板探测器一部分的平面图。图5是图4中所示的像素构造形成,线探测器板的示意和结构图。图6是根据本发明的实施例示出双扫描线配置的探测器一部分的像素构
造的示意图。图7是根据本发明的实施例示出双扫描线配置的探测器一部分的装仓 (binned)像素构造的示意图。图8是根据本发明的实施例具有2x3像素单元的探测器一部分的装仓像
素构造的示意图，其示出了在每个第二行像素之后增加的附加扫描线。图10是根据本发明的实施例所示的具有双娜线的平板探测器一部分
的平面图。图11是根据本发明的实施例具有与每列像素相关的两个l^线的探测 器装置中的像素构造的结构及示意图。图12是根据本发明的实施例具有1 x2像素单元的探测器一部分的像素
构造的示意图，其示出了与每列像素相关的双数据线配置。图13是根据本发明的实施例具有1 x4像素单元的探测器一部分的装仓像素构造的示意图，其示出了与每列像素相关的双数据线配置。
具体实施例方式本发明涉及像素构造和板读出(panel read"Out)技术，该板读出技术能实 时、高空间频率地观糧在x射线成像系统中使用的那种数字x射线探测器上的电 磁辐射引起的噪声。电磁辐射对数字x射线探测器的影响，即电磁干扰(EMI)与时间、空间(即 平板上的x-y坐标)和探测器设计有关。与如下特征相关的低电平电参数使得电磁 场耦合到数，测器，该特征包括但并不局限于与像素构造相关的电阻、电容、 带宽、几何大小和形状。在本发明的一个实施例中，使用用于收集EMI校正数据和图像数据的 二重(duplicate)装置结构，其中装置结构不仅包括像素，还包括用于寻址 (address)和读出所选择的像素的线，该线包括数据线、扫描线、到相关读出电 子部件的公共电极，如与每条数据线互通电信号中的专用集成电路(ASIC)，其 中ASIC用于读出电荷且将媒换为数字信号。4顿本发明获得的领糧可用于实 时校准探测器从而在所有环境中(包括那^含时间和空间变化的电磁场的环 境)能获得无伪影成像。在下面的附图中，相同的参考数字，相同的部件。而本发明相对于x 射线探测器、相应的x射线系统和操作每一个的方法进行描述，本发明能适合 于多种目的且并不局限于下面的应用计算机断层摄教CT)系统、放疗或射线 照相(radiographic)系统、x射线成像系统，以及已知的其他应用。本发明可应 用于射线照相探测器、心电图(cardiographic)探测器，或其他已知的探测器。
在下面的描述中，多种操作参数和部件对一个示意实施例进行了描述。 这些特定参数和部件仅作为实例，而并不局限于此。现在参照图l，根据本发明的实施例示出了利用探测器阵列或平板x射 线探测器32的x射线成像系统20的透视及结构图。系统20包括产生x射线束 26的x射线源24，该x射线束穿过患者30的关注区域28。束26由于患者30 的内部结构而削弱且由探测器32接收。系统20以两种模式进行操作，包括不 抑制EMI的普 作模式和EMI抑制模式，该EMI抑制模式同时以低于普通 操作的速度读板探测器32，且还能对通过获得探测器32中的EMI偏移数据而 产生的EM进行校正。因此，根据本发明的多个实施例，系统20提供能以普通操作模式或EMI校正模式进行操作的双功能x射线探测器。根据本发明的多个实施例，使用探测器32消除EMI的方法参照图6-9
和图10-13进行了说明。在本发明的一个实施例中，图像数据和EMI校正数据以与现有方法明 显不同的方法同时收集，如在此描述的，现有方法不能同时收集校正数据，而 且比图像数据更早或更晚的时候收集。在本发明的一个实施例中，以高空间频 率采集EM校正数据，如小于2cm，但在平板探测器32的整个有效区域不局 限于100跳 EMI偏移校正能使x射线探测器以多种模式操作，其中一种模式包括对 来自探测器的EM进行抑制的EMI校正，另一个模式不包括EMI校正。
典型平板x射线^SU器包括按照行和列布置的2D光敏二极管和开关晶 体管(FET)阵列。在图1中描述的平板探测器32的一部分在图3中示出；探测 器32由在图2中详细描述的多个像素构成。提供扫描线以控制晶体管的开关， 且提供数据线以从阵歹lj传导信号至读出电子部件。通常，数据线都具有连接在 阵列每行上的FET。当扫描线被激败energi2^^^通一行FET时，x射线信号 并行地同时被读出到数据转换电子部件。来自鳖个图像的数据通幼顿序读出探 测器的所有行而被读出。通常，^^f周知的且将在此大体描述的，数字x射线探测器通常具有由 用作开关的场效应晶体管(FET)146和光电二极管148组成的像素阵列，从而以 已知的方式探测光。FET146和光电二极管148包括例如非晶硅，在非晶硅i:沉 积碘化铯(Csl)或其他已知材料。碘化铯(CSI)吸收由x射线源产生的x射 线，且将他们转化成光能，然后光能由光电二极管148探测。由于它们的构造， 光电二极管用作电容器且以电荷的形式存储能量。参考图2，平板数 测器(如在图3中示出的探测器32)中典型像素 结构132的平面图被示出。图2对典型平板x射线探测器中的单个像素进行了 说明且包括一条扫描线134和一条数据线136。 *FET146与光电二极管148 相关且包括栅极端150、漏极端152和源极端154。光电二极管148具有阴极156和阳极158。阴极156耦合到FET的源极 端154。如在图3中详细示出的，阳极158在公共电极162处耦合到电压源160, 且具有公共电极电压电势。电压源160耦合到共同地164。假定FET146用作理想开关，由数据线电势和公共电压电势之间的电势差形成的横跨光电二极管148 的电压电势可以称为光电二极管偏压。如在美国专利公开号为2005/0121616A1中公开的，扫描线和数据线可 以连续的横跨整个板或切断一 次(通常在中间)且在板的边缘处连接到外部电子 部件，其公开，包括在那里引用的参考，在此合并作为参考。通常，单个像素 形成横跨旨板重复的单元，因此所有像素设计成大致相同。
如在美国专利公开号为2005/012I616Al中公开的，在此弓间作为参考， 探测器具有分割(split)设计，该分割设计的左半部具有耦合到第一驱动电路的 像素，其右半部具有耦合到第二驱动的像素。左半部中的每个像素与右半部中 的像素均耦合到公共数据线。每个半部具有相应的像素、扫描线和数据线组， 其许多实例在下面迸行陈述。具有多个组且所述组可以是多种尺寸的。扫描线 是分割的从而左半部的像素耦合到第一驱动电路的扫描驱动器，右半部的像素 耦合到第二驱动电路的扫描驱动器。多种顺序的读出技术可用于读每个选择的 像素或选择的像素组。根据本发明的实施例，图4是平板探测器33(如在图1中示出的探测器) 一部分的平面图。在图4中示出的本发明的实施例中，增加附加扫描线或数据线从而增加 单元以大于单个像素。即使邻近的扫描幾如扫描线40a， 40b)示出为彼此隔开，邻近的扫描线 可以"层叠"在一起，以最大化光电二极管填充因子。当邻近的扫描线层叠时， 沿着与探观螺33的平面垂直的方向，邻近的层叠扫描线由绝缘材料隔开或分隔。 分隔或绝缘材料保证在邻近的扫描线之间没有导电连接，类似于如在图1中示 出的没有层叠的扫描线40之间的分隔。如图4所示，当供电或激励时，扫描线40a、40b分别工作以、MFET62a、 62b。现在参照图4，根据本发明的实施例示出了像素单元60的结构图。像素单
8元60具有两个像素60a(如图4中所示的像素单元60的左侧)，和60b(如图4中所示的像素60a的右侧，每个像素包括各自的光电探测器部分，如与像素60a、60b相关的光电二极管64a、 64b(如图所示分别为光电二极管64a和光电二极管64b的上部和下勒，和非光电探测器部，其中像素单元60的像素60a, 60b耦合到选自撒活非光电探测部分(如FET62a, 62b)的扫描线40a或40b的至少两条线。FET的位置限定像素单元的尺寸，其中像素单元是在探测器阵列中重复的最小结构。如图4所示，单元60中的每一个FET附接到不同扫描线上。与像素60a相关的FET62a附接到扫描线40a,与像素60b相关的FET62b重新置于像素60b中(图5中像素60b的中间所示)以与扫描线40b相连接。两个像素60a， 60b限定2xl像素单元。增加附加扫描线40b以附接到与多个选择的像素相关的多，择的FET，其中多个选择的FET移动到像素中不同的位置以使得与柳B扫描线的连接便利。贯穿像素单元60 —部分的新扫描线40b减少相应扫描线或数据线之间短路的可能。为了最小化新扫描线或数据线的电容和到每一个光电二极管的电容性耦合，除去新扫描线40b上的光电二极管材料。每一个分割的光电二极管64a， 64b分别包括相关的导电桥82a, 82b，或将每一个分割的光电二极管的阴极74a, 74b连接在一起的接触。导电桥82a， 82b包括导电材料如金属，且横跨附加的扫描线40b而连接#^光电二极管64a， 64b的两部分。附加的通孔65a，65b将公共电极76分别连接到齡分割的光电二极管64a， 64b的两部分。
现在参照图5,根据本发明示出了 x射线探测器板33的示意及结构图，该探测器板33由图4中所示的具有双扫描线40b和数据线44的像素结构形成，其中扫描线40b将^M象素二极管64a， 64b分割成两部分，每一个 线44都与选择的像素单元60相关。像素60a, 60b的 择的部，括由相关扫描线40b分割成两半的光电二极管64a， 64b,其中两个光电二极管64a， 64b旨都与公共电极76并联耦合，其连接到每个光电二极管64a, 64b的相应阳极84a，84b。公共电极76进一步连接到电压源80。如图5所示，所有其他像素60都包括与分割二极管64a， 64b相关的相应场效应晶体管(FET)62。交替设置的^FET62包括栅极端70，漏极端72和源极端75 。因此，所有其他像素60包括与分割二极管64a， 64b相关的FET62 。〖0046]在如图5所示的发明实施例中，由于与旨像素部分60a, 60b相关的FET分别耦合到相关的第一扫描线40a和第二扫描线40b，则要提供两倍数量的扫描线40。第一组扫描线40a耦合在选择的FET的栅极端70和驱动或扫描电路38之间，且当激励时工作以激活#像素64a。第二组扫描线40b耦合到没有连接到第一组扫描线40a的一组选择的FET上，且当激励时激活^像素64b。数据线44耦合 择的FET的漏极端72和读出电子电路42的读出电子部件之间。
偏置电压等于公共电极76的电压电平与相应光电二极管数据线的电压电平的差，分割的光电二极管64a, 64b充电到该偏置电压。为了光电二极管64a，64b存储电容电荷，它们被反向偏置，这样*分害啲光电二极管64的*光电二极管阳极84a， 84b耦合到公共电极76，其具有比数据线44更负压的电压电势。釆集控制和图像处理电路48电耦合到x射线源24、扫描电路38、读出电路42和偏置电路46,且调整其操作。采集控制和图像处理电路48响应曝光数据重建图像34，其显示在监视器36上。
采集控制和图像处理电路48和控制器50可以基于微处理器，如具有中 央处理单元、存储II(RAM禾口/或ROM)和相关输A^口输出总线的计穀几。
电路48和控制器50可简单的由逻辑状态+M其他已知的逻辑装置形成。处理 电路48和控制器50可以是电子控制模块、中^Efe控制单元的一部分，或^ 是独立控制器，如图所示。现在参照图1和5，探测器33分成多个像素单元60，其包括读像素或
次像素和校准像素，读像素或次像素fflil相关数据线被读出到读出电子部件，
校准像素提供校准数据以确定EMI ^数据(ECD)。基于哪条扫描线被激励，
^S象素可以是读像素或校准像素。每伟素单元60是与读像素和校准像素的
重复模式相关的几何最小的一个或多个像素，其中每个像素单元60的间距
(pitch)与沿着线性x或y方向的一组重复像素的最大尺寸相等。EMI校正
i^像素(ECD)的间距等于扫描线的数量乘以旨像素的最小预定间距。在本发
明的实施例中，两^H卩近扫描线之间的距离被定义为像素间距。根据本发明的多个实施例，具有变化的像素单元的所选择探测器的一部
分在图6-9和12-13中示出，探测器33可具有任意数量的像素单元，该像素单
元以MxN维排列，其限定了每像素单元单独像素数目，其中M为限定每行或
行片段单独像素数目的正整数，N是限定每列单独像素数目的正整数。每条数据线经由相关FET和二极管像素连接到数据线相关列中选择的
像素部分。相船也，每条扫描线经由相关FET连接到相关行中的像素的一部分。
由于行上的每个像素必须连接到扫描线以适当运行，其余像素必须连接到邻近
的扫描线中的一条。奇和偶数据线具有大致相同的结构和特征，包括但并不局限于电阻、电 容、几何形状和尺寸、光反射率、材料，以及附接到奇和偶纖线FET的数目， 且接近地间隔开。在本发明的实施例中，具有形成重复像素单元的像素的每行组的总数n + 1条扫描线可以在限定相应像素单元的每n行处增加，其中n为正整数。多个 像素单元以重复模式设置，其中每个单元由n乘m像素进行限定，其中n限定 ,与每个单元相关的行数，m限定与每个单元相关的列数。如下面更详细描述的，EMI校正数据在每n+l个像素处获得。此外，包括EMI校正 的板的间距
是需要'激活的所选择像素单元的扫描线最小量乘以最小预定间距。当以普通EMI校正模式运行时，需要更多的扫描线连接和电子部件， 且对增加的每个附加扫描线来说板读出率减少。但是，板读出率可通迚选择性 对制喊扫描线组、鹏以及通雌择性读出與虫或像素单元组而减少。
对具有预定最小像素间距X的探测器板的读出时间，其中探测器板具有 与形成重复像素单元的重复模式相关的n+l个扫描线和n行。当EMI校正发 生时，探测器板的像素间距X乘以等于n+l/n的标量因子以确定实际板读出时 率(time rate) ((n+l/n)*X)。在本发明的实施例中，当每斜3描线被分别激励时，探测器以EMI探 测模式操作，第一条扫描线被激励后，当第一条扫描线之后的每条后续扫描线 顺序并选择性被激励时，图像采集序列继续进行，然后每个像素或像素单元通 过相应数据线而选择性以别顿序的被读取。当探测器不以EMI探测模式操作时，而是以普通的、非EMI探测模式(普 鹏作模式)，探观幡的操作与不具有附加扫描线的探观螺相同，4顿选择性激 活的一个或多个扫描线和数据线以、M并读探测器中的像素或像素单元组。当 以普通模式操作时，在探测器顺序读的过程中在同一时间同时激励的扫描线的 数量等于n+l，其中EMI校正在每n+l个像素处发生，如果n+l个像素是在 n+l个扫描线被激舌时读的，EMI校正像素作为读像素在数据线上激活并读出， 不提供EMI校准麵。因此，对发生的EMI校正，不舰n^3描线在每次板 读出的同一时间而同时被、激励。在本发明的实施例中，不管探测器是以EMI ^!E模式还是普通模式操 作，在每次扫描事件中以顺序方式同时横跨像素的所选择部分的数据线最小数 量等于n+l。因此，如果在每n+l个像素处发生EMI校正，在每行或行组的 每条扫描线、^T活过程中，n+l组数据线从每n+l个像素单元中读出数据。
在如图6-7所示的本发明的实施例中，包括能以普通模式或EMI校正模
式操作的探测器部分。探测器包括两倍数量的图2中所示的扫描线。图6是根据本发明实施例示出了双扫描线配置的探测器部分的像素构造
的示意图。在图6所示的实施例中，探测器显示300的一部分被示出，其具有在每 隔一歹服置的多个像素304，和与像素304相邻每隔一列设置的多个像素306。 例如，探测器的像素单元以行或行片段和列矩形设置，当然也可以{顿其他设 置。每行或行片IM过扫描线指定，每列通过数据线指定。
多个FET与每个像素304和306相关。每隔一-个FET (示出为放大的 黑矩形)移动到新扫描线，因此导致在整个板上重复的1 x2像素单元330。每行 像素的两条扫描线形成1 x2像素单元。在每行中设置的多个像素在像素304和306之间交替，其中像素304是 奇像素且置于奇 线(数据线1 ， 3， ...m，其中m是奇整数)和奇扫描线上， 偶像素306置于偶 线(数据线2， 4， ...n，其中n是偶Mfe)和偶扫描线上。 ^像素304分别由下面组的像素部分形成304al和304a2; 304bl和304b2; 304cl和304c2;以及304dl禾口 304d2。相{鹏，每^H象素306分别由下面组的 像素部分形成306al和306a2; 306bl和306b2; 306cl和306c2:以及306dl 和306d2。如图6所示，每个像素进一步与特定行片段相关且由相关扫描线激活。 例如由像素部分304al和304a2形成的像素304置于行片段al中且由扫描线al 撒活。每行或行片段可由偶扫描线或奇扫描线、^T活。具有分割行中光电二极管 的第二扫描线的每行由两个行片段构成，如图6中所示行A由行片段al和 a2限定，行B由行片段bl和b2限定,行C由行片段cl和c2限定，行D由行 片段dl和d2限定。非限制数目的行z可由片段zl和z2限定，其中zl与奇扫 描线相关且由该奇扫描线激活，z2与偶扫描线相关且由该偶扫描线激活。
当奇像素304由奇扫描线激活时，奇像素为读像素且偶像素为校准像素。 相似的，当偶像素306激活时，偶像素为读像素且奇像素为校准像素。
在本发明的实施例中，当探测器以EM校正模式操作时，每条扫描线 顺序及连续地被激励。当以该模式操作时，探测器以探测器普通操作速度一半的速度进行操作，因此板读出率降低到与普通板读出相关的速率的一半，且在
横跨旨激活区域的每隔一个像素位置提供实时EMI校正数据。
在本发明的实施例中，旨EMI校正像素单元330的间距等于激活具 有重复模式的像素单元所需要的扫描线的数量，其中在图6中，扫描线的数量 是两条线乘以最小预定间距。在本发明的实施例中，预定间距等于200um，因 此EMI校正像素单元的间距等于400um。当以EMI校正模式操作时，如参照图6所示，第一条扫描线被激励， 且奇像素304 (其由FET连接至椅娜幾娜线2， 4， 6…a，其中a为正偶整 数))!颇文电，包括EMI失真的图像信号由读出电子部件在奇娜线上读出。由 于偶像素306不具有连接到奇扫描线的FET,偶数据线(数据线l， 3， 5...b，其 中b为正奇整数)上的信号由EMI和偏樹言号产生，其中，除了由基本上源自连 接到相关偶数据线的其他FET的EMI电荷产生的信号之外，EMI和偏移信号具 有与连接到相应的数据线的每个相关FET的电荷泄漏有关的偏移。
因此，来自偶数据线的信号表示仅取自EM 或偏移校正数据的EMI 获得。沿着偶数据线传输的EMI信号与沿着奇数据线传输的图像信号同时进行 测量。每条娜线顺序斜魁喊作为像素组(像素单元)读像素，其中单独的或数 据线组同时读出到读出电子部件。 一旦每个像素或像素单元被读，像素重新初 始化为初始状态。在本发明的实施例中，当无x射线照射板或板的部分时，偏移值根据沿 着数据线读出的EMI校准数据而确定，其中当无x射线照射时，与读出的像素 相关的FET截止。从当x射线以比x射线不照射板早或晚的时候照射板时从数 据线读的信号，减去当x射线不照射板时从该数据线读的信号，来确定标准偏 移校正。偏移校正表示EMI只在相关数据线上对信号有贡献。来自沿着相关数 据线偏移值的偏移校正数据用于从沿着该相关数据线读出的图像数据校正 EMI。在本发明的实施例中，对来自两M卩近数据线的EMI数据加以平均以移 除EMI信号梯度。在本发明的实施例中，可替代设置的FET而设置从而调换奇像素和偶 像素。具有可替代像素构造的板以与图6中所示的板相似的方式进行操作。
为了增加EMI检澳蝌预防中的一致性，FET的可替代设置(称为装仓 (binning))，通过提供EM校正像素的一致空间频率而实现最优EMI校正。此 外，当以装仓模式操作时，沿着 线的读出鹏增加。
在本发明的实施例中，FET沿着n+l个扫描线方 (其中n为用以FET 的期望重复模式的总行数)，从而探测器中的像素被装仓以包括在每n+l个像素 处的EMI校正像素。当像素在每n+l个像素处被校正时，EMI校正像素的特 定频率是最优的。图7是根据本发明实施例示出双扫描线配置的探测器一部分的装仓像素 构造的示意图。更具体地，图7是探测器302—部分的结构图，其中像素304， 306以棋盘(checkerboard)方式设置，从而像素304和306对于每列和每行交 替。棋盘方式提供像素的最优设置以M提供一致空间频率而实现最优EMI校 正。如图7中所示像素的构造提供像素的对称分布，其中探测器的空间分辨率 在--维上切成两半。在本发明的另一个实施例中，当在EMI校正模式和/或普通操作模式中 时，除了像素设置，fflil^择性地激活扫描线进行装仓以允许期望的板读出速 度。如图7所示，奇扫描线表示为扫描线al， bl， cl， ...Ro，其中Ro对应 特定的奇行数，偶扫描线表示为扫描线a2, b2， c2， ...Re，其中Re对应特定 的偶行数。在本发明的实施例中，当以EMI校正模式操作时，扫描线al被激励且 激活行al中的^M象素304(分别由像素部分304al和304a2形成)，其舰相关 数据线而读出到读出电子部件。当行a2激活时，WS象素306(分别由像素部分 306al和306a2形成)分别读出用以校正像素304中EMI偏移的校准数据到 线，该像素304由像素部分304al和304a2形成。然后每条后续扫描线(扫描线 bl，扫描线b2，...扫描线Ro，扫描线Re)顺序地激活且校正以相似方式继续进 行，其中由于双倍的被激励的扫描线和之后由数据线来读的像素，板读出率减 小一半。在本发明的另一个实施例中，当以装仓EMI校正模式操作时，如图7
15所示，两条奇数扫描线或两条偶数扫描线同时被激励以对邻近行中的信号进行
装仓。如图7所示，由于分别与二维2x2像素模式中的^H象素相关的FET的 设置，两组^H象素304(例如，304al和304a2;禾口304bl和304b2)和306(例如， 306al和306a2;和306bl和306b2)形成2x2像素单元332。在^EMI校正模 式中，EMI校正数据仍旧从每隔一列中获得，如在图6所示的实施例中，但是 探测器能够以IX的初始板读取率读出，因为每行中只有一半像素皿相关 线来读。在图7所示的装仓EMI校正模式中，初始地，两条奇扫描线(扫描线al 和bl)同时被激励以对来自像素304的信号、鹏和装仓，该像素304彼此邻近且 对角放置，其中被激励的扫描线al潔r活像素304a，每个都由像素部分304al和 304a2形成，其中被激励的扫描线bl 、激活由像素部分304bl和304b2形成的像 素304b。当像素304a和304b激活时，然后来自像素的数据在相关 线上读 出到读出电子部件，EMI校正数据在相关数据线上从像素306a和306b读出。 一旦两条奇扫描线被读，接下来的后续两条偶扫描线(扫描线a2和b2)同时被激 励以对来自像素306的信号激励和装仓，该像素306彼此邻近且对角放置，其 中被激励的扫描线a2激活像素306a，每个都由像素部分306al和306a2形成， 其中被激励的扫描线b2 ']^活由像素部分306bl和306b2形成的像素306b。当像 素306a和306b激活时，则来自像素306a和306b的数据在相关数据线上读出 到读出电子部件，EM校正数据在相关数据线上从像素304a和304b读出。
然后旨后续组的奇扫描线和偶扫描线(扫描线cl，扫描线dl，扫描线 c2，扫描线d2......扫描线Ro,扫描线RoH，扫描线Re，扫描线Re+l)l,激
活且以相似方式继续进行，其中板读出率为IX，这是由于在某一时间两组扫描 线同时读。
P)90]在用于探测部分302的装仓普通操悄莫式中，如图7所示，与4像素单 元332相关的四条邻近的扫描线(扫描线al， a2， bl和b2)立即被激励，从而以 两倍于初始读出速度的速度(2X，分辨率减半)读板，且没有EMI校正数据。
但是，所有对图7中所示的对称双扫描线设置可用的操作以及读板模式， 对这样像素设计来说是不可用的与横跨板的非对称分组像素相结合，不止每 隔一行增加附加扫描线。图8是根据本发明实施例的具有2x3像素单元的探测器一部分的装仓像素构造的示意图，其示出了每个第二行像素之后增加的附加扫描线。在图8中所示的实施例中，示出了探测器显示312的部分。对于每n行， 提供n+l条扫描线。探测器显示部分312在每第二行之后增加附加扫描线，其 中行数n为2，且其中扫描线数量等于n+l，或3。因此，对重复像素模式的每 两行来说(n等于2)，需要3条扫描线(2加l)来激活每两行。当以EM校正模式 操作时，2x3像素单元(2行x3歹ij)334在針第三像素提供EMI校正繊。齡 第二行附加扫描线的增加减少板读出率至每2行3条扫描线或慢于初始板读出 率的1.5X。在图8的EMI校正模式中使用的像素单元的间距等于3条扫描线乘 以单独像素的最小预定间距。在本发明的实施例中，单独像素的间距为200um， 因此单元334的间距为3条扫描线乘200um ，或600um 。
现在参照图8，探测器显示部分312包括横跨像素单元334中所示的两 行和三列以重复模式设置的像素314, 316和318。每隔一行之后增加附加的扫 描线，从而a繊观螺部分312每隔一行分害喊图8中所示的两个行片段。非限 制数量的行可以通过非分割行的重复模式结合每个非分割行之间的分割行进行 限定。第一和第二扫描线激活非分割行，第m第三扫描线撒活分割行。
在图9所示的实施例中，示出了探测器显示320的一部分。图9是根 据本发明的实施例具有3x4像素单元的探测器部分的像素构造示意图，其示出 了在每第二行像素之后增加的附加扫描线。对于每n行，提供n+l扫描线。探 测器显示部分320在第三行后增加附加扫描线，其中行数n等于3，其中扫描线 数等于n+l或4。因此，对重复像素模式的每三行(n等于3)，需要4 ^J3描 线(3加l)来撒摘三行。当以EMI校正模式操作时，3x4像素单元(3行x4歹ij)336 在每第三和第四或每第四像素处提供EM校正数据。每第二行附加扫描线的增 加减少板读出率到4扫描纷3行或比初始板读出率慢1.33X。在图9 EMI校正模 式中使用的像素单元的间距等于4条扫描线乘以单独像素的最小预定间距。在 本发明的实施例中，单独像素的间距为200um,因此，单元336的间距为4条 扫描线乘200um，或800um。现在参照图9，探测器显示部分320包括像素322， 324， 326和328，
所述像素横跨像素单元336中所示的三行四列以重复模式装仓。附加扫描线在 每隔一个的两行之后增加，从而 测器部分320的每隔一个的两行分害喊如 图9所示的两个行片段。不限数量的行可由非分割行与在每两个非分割行之间的分害lj行结合的重复模式限定。第一条和第二条扫描线激活第一非分割行，第 二条和第三条扫描线激活第二非实线行，第三条和第四条扫描线激活分割行。如图9所示，第一组像素322和326以在选择的行上的一个像素326 和三个像素322的重复模式设置，其中像素322与第一条相应扫描线(分别为扫 描线a和d)相关，像素326与邻近相应第一条扫描线(分别为扫描线a和d)的第 二条相应扫描线(分别为扫描线b和e)相关，第二组扫描像素326和328以, 择行上两个像素328和两，素326的重复模式设置，其中像素326与第二条 相应扫描线(分别为扫描线b和e)相关，像素328与邻近相应第二条扫描线(分别 为扫描线b和e)的第二条相应扫描线(分别为扫描线cl和fl)相关，第三组像素 324和328以在与两条扫描线相关的选择行上的三个像素328和一个像素328c 的重复模式设置，其中像素328与邻近第二条扫描线(分别为扫描线b和e)的第 三条扫描线(分别为扫描线cl和fl)相关，其中像素324与邻近第三条扫描线(分 别为扫描线cl和fl)的第四条扫描线(分别为扫描线c2和f2)相关。第四斜3描 线(分别为扫描线c2和f2)将像素324和328分割成一半，因此将每隔一行分割 成行片段。多个FET与每个像素322, 324， 326和328相关。每个FET，如特定 像素中放大矩形点所示，其分别与每个像素322， 324， 326和328相关，每个 都与特定扫描线相关。如图9所示，像素322与第一条扫描线相対分别为扫描 线a和d)，像素326与第二斜3描线(分别为扫描线b和e)相关，像素328与第 三条扫描线(分别为扫描线cl和fl)相关，像素324与第四条扫描线(分别为扫描 线c2和f2)相关。装仓像素322， 324, 326和328的重复设置形皿旨板上重复的34 像素单元336，其中行a， b和d， e不是由扫描线分割的，但是行c和f是由扫 描线分割的，因此分别形成行片段cl和c2，以及cl和cl 。行片段cl和c2形 成行c，行片段fl和f2形成行f。当扫描线a， b和d， e被、M时，行片段a， b和d, e被激活。当两条扫描线cl和c2，以及两条扫描线fl和f2分别被选择 性地激活时，行c和f分别被选择性地激活。
00108]当扫描线cl和fl分别被选择性激活时，行片段cl和fl分别被选择性 激舌，当扫描线c2和G分别被选择性激活时，行片段c2和c2被选择性激舌。
在本发明的实施例中，探测器部分320以装仓普通，非EMI校正模式
20(装仓普通模式)操作。当以装仓普通模式操作时，舰四条邻近扫描线而同时激
活三行。如图9所示，为了分别同时、激活邻近行a, b和c，和d， e和f，与行 a， b和c相关的四条扫描线a， b， cl和c2，与行d， e和f相关的四条扫描线d， e, fl和￡2分别同时被激励。板的读出率是初始板读出率的1X，这是由于四行
被读而只有整体数据的一部分从四行中的每一行读出。
在本发明的实施例中，如图9所示,示出了 3x4像素单元设计。具有3x4 像素元设置的板不能以初始速度和分辨率读出，其中初始速度和分辨率即为当 无EMI校正数据存在时探测器的读出ilit和分辨率。此外，由于M板的扫描 线和像素的不对称设置，图9中所示的板不会以具有EM校正数据的装仓模式 运行。但是，具有图9所示的像素构造的无EMI校正的3 fi^仓模式ilil使用 图9中所示的板设置而进行，因此允许探测器以普通IX操作速度来读。
在图9中，附加扫描线只是在每第三行之后增加，其中n等于3，其中 扫描线的数量等于n+l ，或4。这将产生3x4像素单元且在每第四像素处提供 EMI校正数据。增加总时间以读出板的标量因子为4/3或1.33X。
图10-13公开了增加附加数据线而代替附加扫描线的本发明的实施例， 其中与每个单元450相关的FET附接到每隔一个的数据线上，其中两条数据线 中只有一条可操作地耦合到每个像素上。在图10中所示的本发明的实施例中，附加数据线将旨像素光电二极 管分害喊两部分，FET以与图6-7中所示构造對以的交替设置而附接到娜线 上，其中数据线和扫描线被调换，且其中像素单7iiil过^M象素中FET的位置 和像素的重复模式而限定。图10对本发明的实施例进行了说明，其示出了探测器部分400的选择 象素402。图10是根据本发明实施例示出了具有双数据线404a， 404b的探测器 部分400的平板探测器340 —部分的平面图。与像素402a相关的FET408a耦合到扫描线404a且在扫描线404a上读
出，与像素402b相关的FET408b重新^S在像素402b(在图10中像素402b的
中间所示)中以与数据线404b相耦合且在数据线404b上读出。如图4所示，探测器部分400增加额外翻线404b而代替额夕卜扫描线
40b。如图4中所示的额外扫描线40b，额外的数据线404b穿过^像素402a，
402b的中间以最小化数据线404a, 404b和公共电极406之间的短路。将新数据
线404b下方的光电二极管材料移除以最小化电容、电容性耦合和噪声。导电桥
482电耦合二极管412。扫描线420用于激活FET408a和408b。因此，每^3描线404经由FET408连接到^h相关列410中的像素选
择部分。由于探测器中的^H象素必须连接到数据线404上以合适地读出到读
出电子部件，则其余像素必须连接到邻近数据线上。
图11是根据本发明实施例具有与每列像素相关的两条数据线的探测器 设备中像素构造的结构及示意图。更具体地，图11是根据本发明的实施例形成 具有像素402a和402b的探测器的电子电路的一部分400的示意图，像素402a 和402b限定以FET408a和408b的交替方式设置的像素单元450，该FET408a 和408b分别与遍及探测器340的二极管412a， 412b相关。FET408由相关扫描 线420撒活且被读出到每条数据线。附加 线像素构造的示意图类似于图5 中所示的构造。图12是根据本发明实施例具有1 x2像素单元的探测器340 —部分的像 素构^/示意图，其示出了与每歹i」像素相关的双繊线构造。在图12-13所示的本 发明实施例中，每隔一个FET408连接到新数据线404a，从而产生由像素344 和346形成的1 x2像素单元模式342，其中像素344由两个像素部分形成且其中 像素346由横跨,探测器板重复的两个像素部分形成。类似于当附加扫描线 增加时相关像素行的设计，每列像素中的二极管412由数据线分割，其中两条 数据线与每列中的旨像素相关，且其中a-d列中的每列由如下列片段形成列 片段al和a2形戯ij a,列片段bl和b2形成列b,列片段cl和c2形成列c， 列片段dl和d2形成d。扫描线14顺序激活探测器340中的每行。
除了 EM校正，所述的所有设计也具有用以校正图像伪影的附加应用。 校正 在所给行上以及所给列上的邻近像素上也是可用的。而该信息对EMI 校正通常是无用的(因为其在更早颇晚时发生)，其用舰随时间非常缓慢变化 的其他现象进行校正。这些现象的实例包括由相同数据线上所有其他"截 至'TET产生的泄露信号，与读由x射线进行曝光的平板x射线探测器相关的电 容耦合伪影，在振动或弯曲伪影过程中导致的电流，和当数字探测器被机械施 压时在附近导体或绝缘体中产生的静电流。上述步骤是示意性实施例；探测器操作可同步地，顺序地，同时 行，綱据应用而按不同的顺序进行。然而，只是本发明的某^f寺征在此描述和示出，对本领域技术人员来 说许多修改和变化是可以的。因此可以理解的是，所附权利要求可以覆盖落入 本发明真实范围内的所有这种修改和变化。
24部件列表
20: X射线成像系统24: X射线源26: X射线束28:关注区域 30:患者32: X射线探测器33: X射线探测器36:监视器
38:扫描电路40:扫描线40a， 40b:新扫描线
42:读出电子部件或电路44:数据线46:偏置电路 48:采集控制和图像处理电路50:控制器
60:像素单元60a， 60b:分割像素部分
62: FET 64:像素光电二极管
64a， 64b:分割光电二极管65a， 65b:通孔
70:栅极端72:漏极端75:源极端76:公共电极
74a， 74b:阳极80:电压源82a， 82b:相关导电桥 84a， 84b:阴极132:像素结构134:扫描线 136:数据线146: FET 148:光电二极管
150:栅极端152:漏极端154:源极端156:阴极 158:阳极160:电压源162:公共电极164:共同地 300:探测器显示302:探测器部分304:像素
304al， 304a2， 304a3:像素部分304b:像素 306:像素306al， 306a2， 306a3:像素部分
312:探测器显示部分320:探测器显示部分
322a， 322e:像素326a， 326e:像素 330:像素单元332:像素单元334:像素单元 336bl， 316b2:像素部分340:探测器部併图12) 348:探测器350:像素单元400:探测器部分 402:像素404:数据线404a:第一数据线 404b:新 线406;公共电极408: FET
410:相关列412: 二极管420:扫描线
482:导电桥304a， 304b:像素,304al ， 304a2:像素部分，304bl和304b2:像素部
分,306a， 306b:像素,306bl， 306b2:像素部分，
314， 316， 318:像素314a， 318a:像素314c， 318c:像素
316dl， 316dl:像素部分318bl， 318b2:像素部分318dl， 3麵:像素部分322， 324, 326, 328:装仓像素 324cl， 324fh像素部分324c2， 324G:像素部分 328cl, 328G:像素部分328fl， 328f2:像素部分 332:像素单元334:像素单元342:像素单元模式 344， 346:像素404:像素(探测器340) 404a:新数据线404408: FET 408 412a， 412b:分割二极管
权利要求
1.一种探测器装置(33)，其包括至少一个像素(160a)，其具有光电探测器部分(64a)和非光电探测器部分(62a)；第一线(40a)，其用于可操作地耦合到每个像素(60a)部分；第二线(40b)，其设置成分离所述至少一个像素(60a)的一部分，其中第二线(40b)并不操作地耦合到所述至少一个像素(60a)；以及其中第一线(40a)能选择性地实现选择性地激活光电探测器部分(64a)。
2. 根据权利要求1所述的探测器装置(33)，其中光电探测器部併64a)包括: 并聯禹合且由第二线(40b)分离的两个光电二极管(64a); 其中非光电探澳徵部浙62a)响应由第一条线(40a)接收的信号，撒活所述两个光电二极管(64a)以存储电荷。
3. 根据权利要求1所述的探测器装置(33),其进一步包括 形成像素单元(60)的至少两个像素(60a， 60b)，所述至少两个像素(60a， 60b)每个都具有光电探测器部併64a， 64b)和非光电探测器部併62a， 62b)，其中第 一线(40a)选择性地欽活所超少两个像素(60a， 60b)的第一像素(60a)的光电探测 器部併64a)，第二线(40b)选择性地激活所述至少两个像素(603, Mb)的第二像素 (60b)的光电探测器部併64b);其中所述两个像素(60a， 60b)中的至少一个，择性i^活第一线(40a)后将表 示存储在光电探测器部併64a， 64b)中的电荷的信号传送到相关数据线(44)，其 中所述两个像素(64a， 64b)中的至少一个在选择性激活第二线(40b)后将电磁干扰 (EMI)校正数据传送到相关数据线(44)以校正所述至少两个像素(64a， 64b)中的另 一个中的EM。
4. 根据权利要求3所述的探测器(33)，其进一步包括 多个像素(60a， 60b)，每个都具有由FET(62a， 62b)限定的非光电探测器部浙62a, 62b)和由光电二极管(64a， 64b)限定的光电探测器部浙64a， 64b);多个扫描线(40a， 40b)，其耦合到与多个像素(60a， 60b)的所选择部分相关 的所选择的多个FET(62a， 62b)，其中扫描线(40a， 40b)的部分耦合到所选择的 多个FET(62a， 62b)的櫬70)以激活所述FET(62a, 62b);以及多个,线(44)，其耦合到与光电探测器部併64a， 64b)串联的所选择的多 个FET(62a， 62b)以读出存储在所选择的光电探测器部併64a, 64b)中的电荷到 相关读出电子部#(42)。
5. 根据权禾腰求1所述的探测器装置(33),其进一步包括 多个第一和第二线(40a， 40b)。
6. 根据权利要求5所述的探测器(33)，其进一步包括-与至少两个娜线(44M言号相通的两个扫描线(40a， 40b)。
7. 根据权禾腰求1所述的探测器装置(33)，其进一步包括 第三线(44),可操作地耦合到每个光电探测器(64a)和非光电探测器部分(62a)，以响应第一线(40a)的光电探测器部併64a)的激活，读取表示存储在光电 探测器部併64a)中电荷的信号。
8. 根据权利要求1所述的探测器(33)，其进一步包括 FET(62a)，其限定非光电探测器部併62a)。
9. 根据权利要求1所述的探测器(33)，其中第二线(40b)与所超少一个像 素(60a)电绝缘。
10. —种用以操作x射线探测戮33)的方法，其包括-紋集过程中，同时采集图像和电磁干扰(EMI)校正繊；以及 以普通操作模式或EMI校正模式操作探测教33)。
全文摘要
一种双功能探测器装置，其以普通操作模式或EMI校正模式操作以抑制探测器(33)中的EMI效应。探测器装置(33)可是用在成像系统中的平板x射线探测器。所述装置具有像素构造(60)和板读出技术，该板读出技术能实时的、高空间频率的对由数字x射线探测器(33)上的电磁辐射产生的噪声进行测量。所述测量可用于实时校准探测器以获得所有环境中的无伪影图像，包括那些包含时间和空间变化电磁场的。
文档编号H04N5/369GK101551462SQ20091011872
公开日2009年10月7日 申请日期2009年1月9日 优先权日2008年3月31日
发明者A·J·库图尔, D·阿尔巴利, F·高, J·Z·刘, K·S·库姆普, W·A·亨尼西 申请人:通用电气公司