用于数字放射影像检测器的电荷注入补偿

摘要

用于电荷补偿的DR检测器方法和/或设备的实施例可以提供电荷注入和/或至少一个电荷注入电路，其能够暂时抵销用于像素信号读出的栅极线的正(和/或负)跃迁所导致的对读出电路的电荷注入。在某些示范实施例中，DR检测器成像阵列方法和/或设备能够提供可变电荷注入水平(例如，电压或电容)、可变Tau(例如，电阻或电容)和/或具有错开的定时的多电荷注入(例如，使用电压和/或电容步骤)。在某些示范实施例中，DR检测器成像阵列方法和/或设备能够提供基于光罩块的ROIC上的电荷注入补偿。在某些示范实施例中，DR检测器成像阵列方法和/或设备能够在读出电路(例如ROIC)中提供电压复位偏移。

说明书

技术领域

本专利申请一般涉及数字X射线成像方法/系统，更确切地，涉 及用于数字放射影像(DR)检测器的操作和/或读出的方法和/或系统。

背景技术

在医疗设施(例如，在放射科中)采用固定放射影像成像设备以 在X射线检测器上捕获医疗X射线图像。流动手术车可以包括用于 在X射线检测器上捕获(例如数字)X射线图像的X射线源。可以 在放射影像检测器中使用如计算机放射影像(CR)和数字放射影像 (DR)的多种技术来捕获此类医疗X射线图像。

相关领域的数字放射影像(DR)成像面板使用个体传感器的阵 列从闪烁介质获取图像数据，这些个体传感器的阵列按行列的矩阵布 置，其中每个传感器提供图像数据的单个像素。每个像素一般包括光 传感器和开关元件，光传感器和开关元件可以布置在同一个平面或在 垂直方向上以集成的方式布置，正如本领域中普遍公知的。在这些成 像设备中，常见地使用氢化非晶硅(a-Si：H)来形成每个像素所需的 光二极管和薄膜晶体管开关。在一个公知的成像布置中，前平面具有 光敏元件的阵列，并且后平面具有薄膜晶体管(TFT)开关的阵列。

但是，在医疗X射线图像的一致性和/或质量上存在改进的需要， 尤其是在通过设计成利用a-Si DR X射线检测器来工作的X射线设备 获取时。

发明内容

本专利申请的一个方面是要进一步发展医疗数字放射影像领域。

本专利申请的另一个方面是整体或部分地解决相关领域中的至 少前述和其他缺点。

本专利申请的另一个方面是整体或部分地提供至少本文描述的 优点。

本专利申请的一个方面是要提供用于解决和/或减轻使用便携式 (例如，无线)数字放射影像(DR)检测器和/或使用相同检测器的 放射影像成像设备所导致的缺点的方法和/或设备。

本专利申请的一个方面是提供能够用于DR检测器的电荷补偿方 法和/或设备的方法和/或设备。

这些目标仅通过示范实例来提供，此类目标可以示范本发明的一 个或多个实施例。本领域技术人员可以设想或显见通过公开的发明固 有地实现的其他期望目的和优点。本发明由所附权利要求书来定义。

附图简述

从如附图所示的本发明实施例的下文更具体描述，将显见本发明 的前述和其他目标、特征和优点。

附图中的元件不一定彼此按比例绘制。

图1是示出根据本专利申请的DR检测器面板电路的示意图。

图2A和图2B是示出根据本专利申请的DR检测器中使用的示 范像素的透视图和示范像素的剖面图的附图。

图3是示出根据本专利申请的用于示范像素的示范TFT电容耦 合的附图。

图4是示出说明根据本专利申请的电荷注入的示范电路的附图。

图5是示出根据本专利申请实施例的示范TFT电荷注入读出关 系的附图。

图6是图示根据本专利申请的示范ROIC工作区域和/或输出极 限的附图。

图7是图示根据本专利申请的在栅极线电荷注入之后的示范 ROIC输出的附图。

图8是示出根据本专利申请实施例的来自DR检测器的示范暗图 像的附图。

图9是示出根据本专利申请的连接到与ROIC相邻的数据线的电 荷注入补偿电路实施例的附图。

图10是图示根据本专利申请的具有栅极线电荷注入补偿的示范 ROIC输出的附图。

图11A-11B是示出根据本专利申请的可变电荷注入补偿电路实 施例的附图。

图12是图示根据本专利申请示范实施例的具有可变电荷注入补 偿的示范ROIC输出的附图。

图13是示出根据本专利申请示范实施例的示范CSA电路的附 图。

图14是示出根据本专利申请示范实施例的示范CSA电路工作序 列的附图。

图15是示出示范放射影像区域检测器的透视图的附图，该示范 放射影像区域检测器配置成按位置包括检测器单元的行和列以在放 射影像过程期间接收透过患者的X射线。

具体实施方式

下文是本发明示范实施例的描述，附图中图示了这些实施例的示 例。无论何时只要可能，所有附图中将使用相同的参考编号来指代相 同或相似的零件。

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发 明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效 地应用于所有类型的放射影像成像阵列、多种类型的放射影像成像设 备和/或使用这些放射影像成像设备的方法并且可以在其中实施这些 相同的原理，以及任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范 围。而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实 施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行 电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若 干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识 别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例 的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意 义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

尽管阐述本发明的广义范围的数值范围和参数是适合的，但是特 定示例中阐述的数值是尽可能精确地进行报告的。然而，任何数值固 有地包括因其相应测试测量中常见的标准离差必然导致的某些误差。 而且，本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包括的任何以及所有子 范围。在被使用的情况下，术语“第一”、“第二”等不一定表示任何顺 序或优先级关系，而是可以用于更清晰地将元件或时间区间彼此区 分。

本专利申请涉及DR检测器的操作和读出。本文的某些方法和/ 或设备实施例可以解决与栅极线感生的TFT电荷注入及其对信号读 出的影响关联的问题或缺点。本专利申请的一个获益是以低剂量高速 模式使用TFT的无源像素面板。

在便携式(例如，无线)DR检测器中，当栅极线跃迁时，电荷 经由TFT电容被注入到数据线中，数据线连接到读出ASIC(ROIC) 输入。此电荷注入类似减少余下可用于获取信号的ROIC动态范围的 偏移。此外，由于制造工艺光罩分步重复工序，TFT寄生电容，TFT 电荷注入的水平可能在面板上有所差异。

目前用于电荷注入补偿的方法包括将反极性的电荷注入到ROIC 输入中。目前方法的问题在于它比经由TFT的电荷注入更快地实现 ROIC。栅极线跃迁感生的电荷注入(例如，栅极线感生的TFT电荷 注入)的电路时间常量(Tau)与电荷注入补偿显著地不同。因此， 在TFT电荷注入被见到之前，电荷注入补偿可能驱使ROIC进入非 线性域，从而创建高度非线性状况。

本专利申请中描述的用于数字放射影像(DR)检测器的操作或 读出的电荷补偿的某些示范设备和/或方法实施例能够解决或保持信 号获取的完整性(例如，线性)。

图1是示出DR检测器面板电路的示意图。如图1所示，像素110 可以包括光传感器112和可以用作开关的TFT 114。光传感器112(例 如，PIN二极管等)捕获到该信号，将TFT 114栅极驱动高以将其导 通，然后ROIC 120读出信号(例如，电荷)。

根据至少体系结构、布局和TFT大小，DR检测器中的栅极线 140与数据线130之间存在程度变化的电容耦合。此电容可以包括数 据线至栅极线交叉电容(C_xover)以及穿过TFT的寄生电容 (C_{TFT_GL-DL})。

图2A和图2B是示出DR检测器中使用的示范像素的透视图和 示范像素的剖面图的附图。在图2A-2B中，该耦合电容示出为示范 垂直集成的像素单元。在图2B中，图示的垂直集成的像素单元的组 件包括栅极线2、绝缘体3、6、8、14、非晶硅(a-Si)a-Si：H 4、n+a-Si：H 5、TFT源极/漏极金属触点7、示范传感器层9-14和传感器偏置触点 15。还图示寄生TFT电容。

图3是示出用于示范像素的示范TFT电容耦合的示意图。上升 栅极线将电荷注入到TFT源极、漏极，并且能够在TFT通道形成时 注入到TFT通道。如图3所示，注入到传感器一侧上的电荷不得不 经过开关电阻(即，TFT)，这可能具有高电阻，从而导致较长的时 间常量(τ)。因此，上升栅极线使用示范TFT电容耦合300注入的 电荷部分可以视为非常快速(例如，在ROIC处)，而余下部分可以 视为传感器信号部分，具有较长的时间常量。

电荷注入的量可以根据电压变化和耦合电容器来估算。图4是示 出说明电荷注入的示范电路的示意图。考虑图4所示的电路400，其 具有包括如下的特征：a)栅极线从-5v驱动到20v；b)20fF的TFT 寄生电容(电阻上为3MΩ)；以及c)1pF的传感器电容。可以通过 将电压阶跃乘以寄生电容来估算，对于本例，寄生电容是0.5pC。注 意在ROIC(电荷灵敏放大器(CSA))读出期间，由于高像素RC时 间常量，所以此电荷可能缓慢地被读出。

图5是示出传感器电荷注入对数据线电荷注入之间的示范TFT 电荷注入读出关系的示意图。如图5所示，传感器电荷注入505相对 于数据线电荷注入510至少在时间、最大值和/或速率上不同。

ROIC的输入级可以包括电荷灵敏放大器(CSA)。CSA可以包 括具有反馈电容器的运算放大器(opamp)(例如，参见图1，面板电 路示意图，ROIC 120)。面板读出过程可以使用相关双采样和采样保 持(CDS)方法。CDS方法首先对输入采样，然后对信号采样，然后 输出差。当发生电荷注入时，CSA驱动其输出以便保持输入电压。 对于正栅极线电荷注入，CSA将其输出驱动为负来进行补偿。在某 个点处，CSA的输出可能被驱动到非线性区域，从而导致信号失真。

图6是图示示范ROIC工作区域和/或输出极限的示意图。如图6 所示，典型地，CSA的输出无法以线性方式驱动到输出级的正轨或 负轨。与所需要的轨常常有工作余量602、604(例如，δ)以便保持 信号完整性(例如，无失真)。在更极端的情况中，如果信号驱动迫 使输出超出功率轨，则输出简单地将信号削波(例如，在轨值处)。

当来自栅极线跃迁的正电荷注入达到ROIC时，可以将ROIC输 出驱动到更低。增益设置越高(例如，低剂量模态)，则输出跃迁将 越大。图7是图示在栅极线电荷注入(高增益模式)之后的示范ROIC 输出的示意图。如图7所示，建模的ROIC输出760结果，使用非常 基本的组件模型，示出可以将输出向下驱动低于0.5伏特的非线性阈 值762(和最终削波阈值764)。在实践中，在该点处，输出760将不 遵循模拟结果，将显示非线性或削波行为。

对于本文描述的某些示范实施例，电容耦合还可以取决于屏幕对 位(例如，屏幕位置)。在大面板上，使用分步重复光罩步进技术来 对多个层成像，这常见于半导体行业。如果TFT源极/漏极金属光罩 对位相对于栅极金属光罩移位，则从栅极至源极和/或栅极至漏极的 电容耦合将与理想对位的情况(例如，和/或面板的先前或此后模压 部分)有所改变。因此，电荷注入将根据对位有所变动。图8是示出 根据本专利申请实施例的来自DR检测器的示范暗图像的示意图。如 图8所示，暗图像中示出随光罩步进的电荷注入变动。

处理栅极线电荷注入的目前方法可以包括(i)注入相反电荷以 抵销ROIC处数据线处的栅极线电荷或(ii)以较低增益设置运行 ROIC，这样电荷注入不会导致对应输出电压越界到ROIC的线性区 域(例如，CSA)之外。

注入相反电荷的一个问题在于，电荷在ROIC输入处被注入，因 此注入的电荷能够几乎即刻被CSA见到。但是，如本文描述的，来 自栅极线跃迁的电荷注入具有至少2个分量，可以注入到数据线中的 电荷和注入到传感器中的电荷。注入到数据线中的电荷非常快地被读 出，而注入到传感器中的电荷通过开关(例如TFT)电阻读出，这花 费时间较长。这导致输出正偏离，如果该输出正偏离太大可能导致非 线性(例如超出装置上轨)。图9是示出连接到与ROIC相邻的数据 线的电荷注入补偿电路970的示意图。这将导致信号失真，由此本身 不是可接受的解决方案。此外，锁存之前RIC的输出可能需要较长 线时间来稳定。图10是图示具有栅极线电荷注入补偿(例如，电荷 注入补偿电路970)的示范ROIC输出的示意图。

另一个方法是简单地以低增益设置来运行ROIC，这减少给定电 荷注入水平的输出偏离。以较低增益设置来运行ROIC能够降低电荷 注入导致对应输出电压越界到ROIC的线性工作区域外的机会。较低 增益设置选择可以附带或不附带电荷注入补偿来实施。此方法的一个 缺点在于，在较低增益设置下，电子噪声典型地较高，这可能对信噪 比(SNR)导致负面影响。再者，这些方法都未解决光罩分布重复工 艺和/或偏移导致的可变栅极线电荷注入。

本文描述的电荷补偿的DR检测器方法和/或装置的某些示范实 施例能够提供可变电荷注入补偿。图11A是示出根据本专利申请的 可变电荷注入补偿电路实施例的示意图。如图11B所示，可以通过一 个可变电荷注入补偿电路实施例来实施多个电荷注入补偿情况。

在一个实施例中，对于某些面板配置，可以将多个ROIC置于面 板的1侧，并且可以使用第一和第二电荷注入电路在数据线的顶部和 /或底部上注入电荷。可以按需调整电荷注入的量和电荷注入的定时 以将ROIC输入保持在线性区域中，同时补偿栅极线电荷注入和减少 ROIC输出的扰动或将其减到最小。

对于某些示范实施例，通过调整来自至少两个(例如，顶部或底 部)电荷注入电路的电荷注入量，并调整RC网络值(例如，电荷注 入时间常量)，能够减少ROIC输出的扰动或将其减到最小。由此， 来自顶部电荷注入电路1170和底部电荷注入电路1170′的电荷注入量 可以不同。在一个实施例中，受控的负电荷注入能够实质性地抵销(例 如，Tau、定时和/或量值)栅极线读出(例如正)跃迁电荷注入。如 图11B所示，可以通过一个可变电荷注入补偿电路1170″来实施多个 电荷注入补偿情况，这可以单独地来实施或利用附加电路(例如，电 路1170)来实施。图12是图示具有可变电荷注入补偿(例如，电荷 注入补偿曲线1280)的示范ROIC输出的示意图。

对于单侧电荷注入的情况，可以通过具有多个电荷注入情况的某 些示范实施例来实现，其中针对性地设置电荷注入量和时间常量以减 少ROIC输出的扰动或将其减到最小。可以通过调整电荷注入量值(例 如，电压和/或电容)和时间常量(例如，电阻和电容)来针对性地 设置电荷注入电路。可以使用单个电荷注入电路或多个电荷注入电路 (例如，可通过多个开关来选择)以调整电荷注入量值(例如，电压 和/或电容)和/或时间常量(例如，电阻和电容)。如果使用单个电荷 注入电路，则可以通过步进设置电荷注入补偿电压同时可选地修改电 路时间常量来实现期望的结果。在一个实施例中，至少一个电荷补偿 电路可以包括配置成提供多个可变电荷注入延迟的单个电荷补偿电 路，其中该多个可变电荷注入延迟包括可变电阻时间延迟或可变电容 时间延迟，其中该多个可变电荷注入延迟可通过多个开关来选择。

某些示范实施例可以提供可变面板校正来解决光罩对位变动的 能力。正如本文描述的，所需的电荷注入补偿的量可以取决于面板上 的光罩对位变动(例如，参见图8)。可以将电荷注入电路集成到ROIC 的前端，并且可以对于每个光罩的所有输入都是全局性的。可以针对 ROIC的所有输入中的子集将电荷注入电路集成到ROIC的前端。在 一个实施例中，光罩设计在ROIC边界上，这样可为与一个光罩块关 联的每个ROIC针对性地设置电荷补偿。

此外，可以使用栅极线跃迁落在集成时间外的暗帧捕获的输出来 测量栅极线电荷注入。然后可以使用此测量来导出电荷注入补偿设置 值。确定设置值的功能可以是ROIC的一部分或在外部执行。可以将 这些设置值存储在寄存器中，以便允许随预设线数进行自动电荷补偿 更改(例如，按预定面板线进行补偿电荷的修改)。在一个实施例中， 可以将电荷补偿更改确定为逐行更改在ROIC边界处或内更改(例如， 逐列)，其中电荷补偿注入能够减少(例如，临时栅极线电荷注入的) 时间和/或量值或将其减到最小。可以周期性地、重复或响应操作员 动作来确定这些设置值。

在一个示范实施例中，实施电荷注入补偿的组件和/或电路可以 整体地在ROIC内形成，部分地在ROIC内形成以及部分地在成像阵 列布局内形成(例如，使用a-Si：H)或整体地在DR检测器的成像阵 列布局内形成。

在一个示范实施例中，可以使用实施电荷注入补偿的组件和/或 电路来补偿正栅极线跃迁，例如，在栅极线被关断或禁用(例如，负 栅极线跃迁)之前信号累积时间段时可以被终止时。本文描述的实施 例可以解决负栅极线跃迁导致的对读出电路的负电荷注入，例如当信 号累积时间段同时包括栅极线启用的跃迁和栅极线禁用的跃迁时。

在一个实施例中，可以在信号感测电路(例如，ROIC、CSA) 处实施电压复位偏移。ROIC的输入级典型地可以包括电荷灵敏放大 器(CSA)。CSA包括具有反馈电容器的opamp。读出过程典型地使 用相关双采样和采样保持(CDS)方法。CDS首先对输入采样，然后 对信号采样，然后输出差。考虑如下示意图。

图13是示出根据本专利申请示范实施例的示范CSA电路的示意 图。当最初将CSA复位时，反馈电容器(例如，CFB)被完全放电， 由此其两端为0伏特。某些示范实施例能够提供对输出级可重新配置 以允许复位操作以在反馈电容器两端建立非零可复检电荷，由此当电 荷注入发生时，CSA输出位于较高电压。在一个实施例中，该反馈 电容器两端的非零可复检电荷能够有效地增加正栅极线电荷注入耐 受。图14是示出根据本专利申请示范实施例的示范CSA电路工作序 列的示意图。

图15是示出示范放射影像区域检测器的透视图的示意图，该示 范放射影像区域检测器配置成按位置包括检测器单元的行和列以在 放射影像过程期间接收透过患者的X射线。如图15所示，能够使用 区域阵列1512的X射线系统1510可以包括X射线管1514，X射线 管1514被对准以提供穿过患者1520的区域1518的区域X射线束 1516。射线束1516可以沿着其他多个射线被患者1520的内部结构衰 减，然后被检测器阵列1512接收，检测器阵列1512可以大致在与X 射线束1516的中心射线垂直的规定区域(例如，平面)上延伸(例 如，正常医疗成像操作)。

阵列1512可以分成多个个体单元1522，这些个体单元1522可 以沿直线安排在列和行中。正如本领域人员将理解的，这些列和行的 朝向是随意的，但是为了描述简明，假定行是水平延伸而列是垂直延 伸。

在示范操作中，每次单元1522的行可以被扫描电路1528扫描一 次(多次)，以使来自每个单元1522的曝光数据能够被读出电路1530 读取。每个单元1522可以独立测量其表面接收的放射强度，并由此 曝光数据读出能够在图像1524中提供一个信息像素以显示在被使用 者正常查看的显示器1526上。偏置电路1532可以控制至单元1522 的偏置电压。

偏置电压1532、扫描电路1528和读出电路1530的每一个(例 如，读出集成电路(ROIC))能够与采集控制和图像处理电路1534 通信，采集控制和图像处理电路1534能够使用电子处理器(未示出) 来协调电路1530、1528和1532的操作。擦剂控制和图像处理电路 1534还可以控制检验过程以及X射线管1514，将其开启和关断以及 控制管电流并由此控制射线束1516中的X射线的通量和/或控制管电 压并由此控制射线束1516中的X射线的能量。

采集控制和图像处理电路1534能够基于每个单元1522提供的曝 光数据将图像数据提供到显示器1526。作为备选，采集控制和图像 处理电路1534能够操控图像数据，存储原始图像数据或处理后的图 像数据(例如，存储在本地或远程位置的存储器处)或导出图像数据。

图像感测阵列1512中使用的图像感测元件的示例包括多种类型 的光电转换装置(例如，光传感器)，如光二极管(P-N或PIN二极 管)、光电容器(MIS)或光导体。用于信号读出的开关元件的示例 包括MOS晶体管、双极晶体管、FET、TFT或开关组件。

在示范基于氢化非晶硅(a-Si：H)的间接平面板成像器中，入射 的X射线光子被转换成可见光光子，然后可见光光子可以被转换成 a-Si：H n-i-p光二极管内的电子空穴对。光二极管的像素电荷容量可以 是偏置电压与光二极管电容的乘积。一般来说，对偏置线施加相反偏 置电压以在光二极管两端产生电场(例如，并由此产生势垒区)，并 强化电荷收集效率。可以由光二极管对图像信号积分，同时关联的 TFT保持在非导通(“关断”)状态，例如，通过将栅极线保持在负电 压下。可以通过使用TFT栅控电路顺序地将TFT的多个行切换到导 通状态来读出放射影像成像阵列。当通过例如对对应的栅极线施加正 电压来将一行像素切换到导通(“导通”)状态时，可以沿着数据线传 递来自这些像素的电荷，并由外部电荷灵敏放大器将电荷积分。在读 出数据之后，则可以将行切换回非导通状态，并且对每个行重复此过 程，直到整个阵列被读出为止。可以由并行至串行复用器将来自外部 电荷灵敏放大器的信号输出传递到模数转换器(ADC)。

上文描述的成像模式适用于静态放射影像成像应用，其中获取分 离的单次曝光。第二工作模式适用于动态成像应用，其中放射影像曝 光是连续的，如荧光镜透视检查。在此工作模式中，可以省略光二极 管复位(a)和曝光时间段(b)。光二极管连续地曝光，并连续地执 行电荷读出，其中读出还用于同时将光二极管和电容器复位。

本文描述用于电荷补偿的DR检测器方法和/或设备的某些示范 实施例可以提供多种优点。例如，用于电荷补偿的DR检测器方法和 /或设备的示范实施例可以提供多个电荷注入电路能够暂时抵销用于 像素信号读出的栅极线的正(和/或负)跃迁所导致的对读出电路的 电荷注入。在某些示范实施例中，DR检测器成像阵列方法和/或设备 能够提供可变电荷注入水平(例如，电压或电容)、可变Tau(例如， 电阻或电容)和/或能够(例如，使用电压和/或电容分步)提供具有 错开的定时的多电荷注入的多个电路或单个电路。在某些示范实施例 中，DR检测器成像阵列方法和/或设备能够提供基于光罩块的ROIC 上的电荷注入补偿。再者，某些示范实施例，DR检测器成像阵列方 法和/或设备能够在读出电路(例如ROIC)中提供电压复位偏移。在 某些示范实施例中，可以接近信号感测电路的端、在信号感测电路中 (例如，非倒向端、倒向端或运算放大器的输出)或信号感测电路处 将至少一个电荷补偿电路耦合到对应数据线(例如，在像素两侧，像 素与信号感测电路之间)。在某些示范实施例中，可以将至少一个电 荷补偿电路耦合以(例如，在CSA处)设置用于成像阵列的集成的 初始状况。

本文的示范实施例可以应用于使用像素阵列的数字放射影像成 像面板，其像素阵列包括X射线吸收光导体和读出电路(例如，直 接检测器)。因为在光导体中吸收X射线，所以无需单独的闪烁屏幕。

应该注意虽然本文描述和示例主要针对人类或其他受检者的放 射影像医疗成像，但是本专利申请的设备和方法实施例还可以应用于 其他放射影像成像应用。这包括如无创检测(NDT)的应用，可以为 此获取放射影像图像并以不同的处理来提供以便突显成像受检者的 不同特征。

在某些示范实施例中，数字放射影像成像检测器可以包括薄膜元 件，如但不限于薄膜光传感器和薄膜晶体管。薄膜电路可以由在绝缘 衬底上沉积的薄膜来制造，正如放射影像成像领域的技术人员所公知 的。示范薄膜电路可以包括非晶硅装置，如a-Si PIN二极管、肖特基 二极管、MIS光电容器，并且能够使用非晶态半导体材料、多晶态半 导体材料(如硅或玻璃基单晶硅(SiOG))来实施。本文的某些示范 实施例可以应用于其中开关元件包括含至少一个半导体层的薄膜装 置的数字放射影像成像阵列。本文的某些示范实施例可以应用于其中 DR检测器是平面板检测器、曲面检测器或包括柔性成像衬底的检测 器的数字放射影像成像阵列。

根据本专利申请的示范实施例可以(个别地或以组合方式)包括 本文描述的多种特征。

用于电荷补偿的DR检测器方法和/或设备的某些示范实施例可 以包括安装在壳体内的成像装置，该成像装置包括多个像素，每个像 素包括至少一个可充电光传感器和至少一个薄膜晶体管；用于为成像 阵列的一部分的光传感器提供偏置电压的偏压控制电路；用于控制栅 极线的地址控制电路，其中每个栅极线配置成在第一方向上延伸并耦 合到成像阵列的该部分中的多个像素；连接到数据线的信号感测电 路，其中每个数据线配置成在第二方向上延伸并耦合到成像阵列的该 部分中的至少两个像素；以及至少一个电荷补偿电路，该至少一个电 荷补偿电路配置成提供包括临时抵销栅极线电荷注入的补偿电荷注 入。在一个示范实施例中，该至少一个电荷补偿电路耦合到数据线和 /或耦合到感测电路(例如，ROIC、CSA)。在一个示范实施例中，该 至少一个电荷补偿电路包括使用第一电路时间常量的第一电荷注入 以及使用第二电路时间常量的第二电荷注入。在一个示范实施例中， 该至少一个电荷补偿电路配置成提供补偿电荷注入，该补偿电荷注入 包括使用第一RC网络的电荷注入和使用耦合到数据线的第二RC网 络的电荷注入。在一个示范实施例中，该至少一个电荷补偿电路包括 与栅极线对数据线的电容对应的第一电荷注入和到对应数据线中的 与栅极线对光传感器的电容对应的第二电荷注入。在一个示范实施例 中，该至少一个电荷补偿电路配置成提供包括延迟的补偿电荷注入， 该延迟对应于经由至少一个TFT到对应数据线的电荷注入。

用于电荷补偿的DR检测器方法和/或设备的某些示范实施例可 以包括安装在壳体内绝缘衬底上的成像装置，该成像装置包括多个像 素，每个像素包括至少一个可充电光传感器和至少一个薄膜晶体管； 用于控制扫描线的地址控制电路，其中每个扫描线配置成在第一方向 上延伸并耦合到成像阵列的该部分中的多个像素；连接到数据线的信 号感测电路，其中每个数据线配置成在第二方向上延伸并耦合到成像 阵列的该部分中的至少两个像素；以及至少一个电荷补偿电路，该至 少一个电荷补偿电路耦合到该成像装置的第一块和该成像装置的第 二块，其中该电荷补偿电路配置成为该第一块提供第一补偿电荷注入 和为第二块提供第二电荷补偿注入；其中第一补偿电荷注入不同于第 二补偿电荷注入。在一个示范实施例中，该至少一个电荷补偿电路包 括耦合到所述第一块和第一ROIC的第一电荷补偿电路，以及耦合到 所述第二块和第二ROIC的第二电荷补偿电路，其中第一块连接到第 一ROIC以及第二块连接到第二ROIC。在一个示范实施例中，第一 块对应于用于形成成像阵列的光罩的第一曝光以及第二块对应于该 光罩的第二曝光。在一个示范实施例中，第一块对应于用于形成该成 像阵列的光罩的第一分步以及第二块对应于用于形成该成像阵列的 光罩的第二分步。

用于电荷补偿的DR检测器方法和/或设备的某些示范实施例可 以包括包括按行和列布置的多个像素的成像装置，每个像素包括配置 成基于接收到的放射生成信号的薄膜光传感器；一种方法包括以第一 模式操作该成像阵列，第一模式包括使用第一参考电压线将第一参考 电压提供到成像阵列的一部分，命令复用器电路选择性地将该成像阵 列的该部分中选定的像素耦合到选择性地启用的栅极线，以及使用启 用的数据线以从该成像阵列的该部分中选定的像素读取信号；以及提 供补偿电荷注入以用于临时抵销至多个启用的数据线的栅极线电荷 注入。

在示范实施例中，提供补偿电荷注入包括临时调整传感器电荷补 偿电荷注入和数据线电荷补偿电荷注入。

用于电荷补偿的DR检测器方法和/或设备的某些示范实施例可 以包括按行和列布置的多个像素，每个像素包括配置成基于接收到的 放射生成信号的薄膜光传感器；一种方法实施例包括以第一模式操作 该成像阵列，第一模式包括使用第一参考电压线将第一参考电压(偏 置)提供到成像阵列的一部分，在接收像素信号输出之前将信号感测 电路复位，其中将信号感测电路复位包括在运算放大器的反馈电容器 两端施加非零电压或电荷同时保持运算放大器的输入和输出处的参 考电压，命令复用器电路选择性地将该成像阵列的该部分中选定的像 素耦合到选择性地启用的栅极线，以及使用启用的数据线从该成像阵 列的该部分中选定的像素读取信号。

在示范实施例中，在复位期间选择性地将该反馈电容器与运算放 大器的输出断开。示范实施例还可以包括提供补偿电荷注入以临时抵 销至多个启用的数据线的栅极线电荷注入。

对于某些示范实施例，该至少一个电荷补偿电路包括在至少两个 像素的第一侧耦合到每个数据线的第一电荷补偿电路；以及在至少两 个像素的第二侧、至少两个像素与信号感测电路之间或在信号感测电 路处耦合到所述每个数据线的第二电荷补偿电路。在示范实施例中， 该至少一个电荷补偿电路包括多个可变电荷注入水平。在示范实施例 中，多个电荷注入水平包括可变电压水平或可变电容水平。在示范实 施例中，多个电荷注入水平包括多个可选择的电压水平或多个可选择 的电容水平，其中可选择的电压水平可通过多个开关来选择。在示范 实施例中，该至少一个电荷补偿电路配置成提供多个可变电荷注入延 迟。

对于某些示范实施例，该至少一个电荷补偿电路包括多个可变电 荷注入水平，所述多个电荷注入水平是多个可选择的电压水平或多个 可选择的电容水平，其中可选择的电压水平可由多个开关来选择，这 些多个开关可以由寄存器来预设。对于某些示范实施例，该至少一个 电荷补偿电路包括多个可变电荷注入延迟，其中多个可变电荷注入延 迟包括可变电阻时间延迟、可变电容时间延迟或RC网络时间延迟。 在示范实施例中，多个可变电荷注入延迟可以通过多个开关来选择。

对于某些示范实施例，该至少一个电荷补偿电路包括多个电荷补 偿器，其中选定的电荷补偿器或选定的电荷补偿器组合可通过多个开 关来选择。在示范实施例中，多个电荷补偿器各提供不同的电荷补偿 注入Tau。

对于某些示范实施例，至少一个电荷补偿电路包括单一电荷补偿 电路，该单一电荷补偿电路配置成提供多个规定的电荷注入，这些多 个规定的电荷注入各提供不同的电荷补偿注入Tau。在示范实施例中， 这些不同的电荷补偿注入Tau可以通过多个开关来选择。

在示范实施例中，至少一个光传感器和至少一个薄膜晶体管包括 至少一个半导体层，并且该至少一个半导体层包括非晶硅、微晶硅、 多晶硅、有机半导体和金属氧化物半导体(例如，IGZO)。在示范实 施例中，该信号感测电路包括连接到数据线的模数转换电路、模拟放 大器、电荷至电压转换电路、电流至电压转换电路、模拟复用器、数 字复用器、数据通信电路或半导体集成电路的至少其中之一。在示范 实施例中，该检测器包括转换屏幕，该转换屏幕配置成将一个或多个 波长范围的第一放射转换成接近多个像素的一个或多个波长范围的 第二不同放射。在示范实施例中，该检测器包括用于生成放射的放射 源。在示范实施例中，该检测器是平面板检测器、曲面检测器或包括 柔性成像衬底的检测器，并且可以是便携式检测器或电池供电的。

本文描述的放射影像成像系统和/或方法的实施例可设想用于实 现其操作的在任何计算机可读介质上的方法和程序产品。相应地，某 些示范实施例可以使用现有的计算机处理器来实施，或由为此目的或 其他目的并入的专用计算机处理器或通过硬连线系统来实施。

与多个示范实施例相一致地，可以使用具有对从电子存储器访问 的图像数据执行所存储的指令的计算机程序。正如图像处理领域的技 术人员能够认识到的，实施本文的实施例的计算机程序可以被适合的 通用计算机系统(如个人计算机或工作站)来利用。但是，还可以使 用多种其他类型的计算机系统(包括联网的处理器)来执行实施多个 实施例的计算机程序。用于执行方法实施例或设备实施例的计算机程 序可以被存储在多种公知的计算机可读存储介质中(例如，磁盘、磁 带、固态电子存储装置或采用来存储计算机程序的任何其他物理装置 或介质)，这些计算机可读存储介质可以通过因特网或其他通信介质 直接或间接地连接到图像处理器。本领域中的技术人员将容易地认识 到还可以采用硬件形式构造此类计算机程序产品的等效物。计算机可 访问存储或存储器可以是易失性、非易失性或易失性与非易失性类型 的混合组合。

要理解的是，实施本专利申请的多个实施例的计算机程序产品可 以利用众所周知的多种图像操控算法和过程。还要理解的是，实施本 专利申请的多个实施例的计算机程序产品可以实施本文未具体示出 或描述的且对于实施有用的算法和过程。此类算法和过程可以包括图 像处理领域的技术人员认知范围内的常规实用工具。此类算法和系统 以及用于执行和以其他方式处理图像或与实施本专利申请的多个实 施例的计算机程序产品协作的硬件和/或软件的附加方面未在本文中 予以确切地示出或描述，并且可以选自本领域中公知的此类算法、系 统、硬件、组件和元件。

对以Mark E.Shafer等人的名义于2012年10月30日提交的共同 受让的待决美国临时专利序列号61/720,092，标题为“用于数字放射 影像检测器的电荷注入补偿方法和设备”要求优先权，其公开内容通 过引用并入本文。

虽然本发明是结合一个或多个实施来说明的，但是在不背离所附 权利要求的精神或范围的前提下可以对说明的示例进行替换和/或修 改。此外，虽然本发明的具体特征是结合若干实施/实施例的仅其中 之一来公开的，但是如针对任何给定或具体功能为所期望和有利的， 可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。 术语“至少其中之一”用于表示能够选择所列出的项中的一个或多个。 术语“大约”指示所列出的值某种程度地可以被更改，只要此更改不会 导致过程或结构与图示的实施例不一致即可。最后，“示范”指示描述 内容被用作示例，而非暗示其为理想的。对于本领域技术人员来说， 参考本文公开的本发明的说明书和实施将显见到本发明的其他实施 例。说明书和示例理应仅视为示范性的，其中本发明的真实范围和精 神由所附权利要求指示。