專利名稱：一種用于掃描成像的輻射成像系統(tǒng),裝置以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于掃描成像的高能成像系統(tǒng)、裝置以及方法。尤其是，但并不僅限于，本發(fā)明涉及一種牙齒全景成像系統(tǒng)，以及使用在線檢驗的自動X-射線檢查。
在傳統(tǒng)的全景成像中，X-射線源以及膠片盒分別位于病人被攝像部位的兩側(cè)。例如，在全景成像過程中，X-射線源以及膠片盒就分別位于病人頭部的兩側(cè)。在輻照期間，X-射線源以及膠片盒圍繞著病人的頭進行旋轉(zhuǎn)。舉例來說，旋轉(zhuǎn)的中心并不是固定的而是沿著一條預(yù)先確定好的路徑移動。X-射線光束是平行的并且非常窄，因此每次膠片只有一個很窄的部分受到輻照。為了彌補頭骨上不同部分吸收X-射線的差異，在輻射期間，旋轉(zhuǎn)的速度、膠片盒的移動速度以及X-射線的強度是在不停變化的。通過選擇膠片盒的移動速度，可以對所希望的層進行投影以便形成清晰的最終圖像。

圖1中示出了使用膠片盒進行全景成像的過程。其中示出了X-射線源2、X-射線光束4以及膠片盒3之間的位置關(guān)系。這顯示出了該全景成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)操作。旋轉(zhuǎn)的方向用箭頭指出。還有，膠片盒以及旋轉(zhuǎn)中心的移動方向也都用箭頭指出。
如圖1所示，將要被成像的對象，這里為病人的頭部1，位于X-射線源2以及膠片盒3之間。該X-射線源2生成了一個很窄的X-射線光束4，其一般被稱為“扇形光束”。X-射線源2以及膠片盒3以相同的方向沿著病人的頭部1進行旋轉(zhuǎn)。為了在頭部1形成一個預(yù)期的平面，旋轉(zhuǎn)軸5也是可以移動的。X-射線光束4可以比一般的“扇形光束”稍寬一些，并且這種結(jié)構(gòu)經(jīng)常被周知稱為“錐形光束”。
在X-射線源2以及膠片盒3旋轉(zhuǎn)期間，也就是掃描期間，為了將所希望平面中所希望的圖像點聚焦到膠片上，膠片本身也在膠片盒3中移動。對于斷層成像，可以針對旋轉(zhuǎn)中心5的不同路徑獲得掃描圖像，因此就能夠得到不同的平面，這些平面可以組合在一起構(gòu)成斷層或3維圖像。
這種執(zhí)行全景成像方式的一個局限就是，由于只有一個平面對準了焦距，因此在任何一次掃描中只生成一個斷層平面。所有其它的平面沒有聚焦并在掃描期間都是模糊的。這樣，由于只有投影平面對準了焦距，因此其余的對象量會生成背景干擾。
本發(fā)明能夠應(yīng)用于使用了半導(dǎo)體成像裝置的成像設(shè)備并且適用于高能輻射成像(也就是，具有大于lkeV能量的輻射，包括α-射線、β-射線、γ-射線，而不僅僅指X-射線)。
在過去的四十年里所經(jīng)常使用的一種用于X-射線成像的結(jié)構(gòu)包括膠片盒以及其它形式，例如接線盒、閃爍晶體或閃爍屏(例如碘化鈉NaI)，BGO(鉍鍺氧化物)以及CR底片(計算射線攝影)。
近年來，包括基于CCD裝置的半導(dǎo)體成像裝置被應(yīng)用于獨立的設(shè)備中并與閃爍屏、硅微波傳輸帶檢測器以及半導(dǎo)體像素檢測器相連接。
間接X-射線轉(zhuǎn)換技術(shù)，例如與閃爍屏組合在一起的基于CCD的裝置的一個缺點就是合成的圖像缺乏透明度和清晰度。該合成圖像的退化是由于由在閃爍材料中橫向傳播的入射X-射線所生成的可見光子。這種間接系統(tǒng)的另一個缺點就是，用于向可見光轉(zhuǎn)換提供足夠X-射線所需閃爍材料的厚度會導(dǎo)致一個成像裝置結(jié)構(gòu)相當厚，這會阻止，至少是抑制它們的應(yīng)用，因為一般都需要小或低容量的裝置，例如對于牙齒內(nèi)部射線檢查來說，使病人感到舒適以及方便是很重要的。
還有一個缺點就是間接成像裝置在俘獲可見光子、將它們轉(zhuǎn)換為電信號并傳輸該電信號的過程中采用了相同的電路或檢測器，用于遠程處理和圖像顯示。這就會導(dǎo)致在為傳統(tǒng)CCD間接成像裝置讀取信號期間出現(xiàn)無用圖像采集時間，并由于附加的輸入輻射光在讀取過程中不會按照與像素一對一的關(guān)系進行記錄，因此在一個曝光期間無法出現(xiàn)多個畫面，并且會限制其動態(tài)范圍。
還有，CCD裝置一般都很窄并且在掃描系統(tǒng)中保持穩(wěn)定。
一個被用作掃描裝置的CCD系統(tǒng)以TDI(時間延遲集成)模式進行操作。在該模式中，一個像素的內(nèi)容按照一定時間間隔被轉(zhuǎn)移給一個與掃描方向相反的相鄰像素，用以與掃描速度相匹配。這樣對CCD傳感器的整個寬度實現(xiàn)了輸入信號的有效集成。然而，這種用于掃描的CCD操作模式排除了多畫面輸出的情況，并且在使用膠片的情況下，只有被掃描對象的一個平面對準了焦距。這樣一來，用數(shù)學(xué)方法生成的圖像不會具有比在膠片上生成的圖像更多的信息，這是由于它們均無法通過過濾來降低由所有其它對象斷層平面生成的干擾。而只有這一種方法能將CCD傳感器用作掃描裝置。
對于薄膜晶體管(TFT)，光電二極管或有源像素傳感器(APS)，更普通的平板顯示器，該檢測器是無形的并且無法很快的僅讀取指定的行或列。雖然在理論上可以生成一個適于該扇形光束形狀的平板檢測器，可是事實上這并不實際(成本太高)，并且這種不太好的干擾性能會導(dǎo)致無法高速讀取這些傳感器，例如每秒鐘大于60幀。
基于ASIC(特定用途集成電路)CMOS處理的半導(dǎo)體像素檢測器，正如國際專利申請WO95/33332中所述的，可以提供高空間分辨率、直接檢測、致密性、高吸收率以及實時成像等性能。還有，由于這些像素檢測器不需要閃爍層，因此它們的外形都很小。一種牙齒成像裝置及系統(tǒng)的例子可以參見“‘Development of a Compact Computed Tomographic Apparatus for Dental Use’，Y，Arai，E Tammisalo，K.Iwai，K.Hashimoto and K.Shinoda，DentomaxillofacialRadiology(1999)28，245-248，(參考[1])”。該文檔公開了用于上頜面三維成像的計算斷層裝置。使用一種X-射線圖像增強器來代替膠片被用作檢測器，并且用錐形光束的X-射線進行照射。X-射線源以及圖像增強器分別位于病人頭部的兩側(cè)，并且圍著病人的頭部進行旋轉(zhuǎn)，以提供掃描圖像。
每次掃描都是360°并且包括大約572組二維投影數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)中可以重新構(gòu)成一個圖像。在每次提供一系列二維圖像時進行一次X-射線曝光。
其它的計算斷層型系統(tǒng)可以參見“‘Three-Dimensional Breast ImageReconstruction From a Limited Number of Views’，Thomas G.McCauley AlexStewart Martin Stanton，Tao Wu and Walter Philips，Medical Imaging 2000Physics ofMedical Imaging，Proceedings of SPIE Vol.3977(2000)，pp.384-395，(參考[2])”。在參考[2]中，公開了一種基于成像系統(tǒng)的CCD，用于隨著減少數(shù)據(jù)收集的3-D乳腺射線成像。
“‘Real Time Flat Panel Detector-Based Volume Tomographic AngiographyImageDetector Evaluation’，Ruola Ning，Richard Colbeth，Biao chen，Rongfeng Yu，David Conover，Yi Ning and Chuck Blouir，Medical Imaging 2000；Physics ofMedical Imaging，Proceedings of SPIE Vol.3977(2000)pp396-407，(參考[3])”，其中公開了一個計算斷層系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，X-射線源和檢測器(臺架系統(tǒng))以常數(shù)旋轉(zhuǎn)速度進行掃描。每次X-射線曝光都通過硬件觸發(fā)脈沖與框架抓取器在每個曝光位置相同步。該觸發(fā)脈沖在旋轉(zhuǎn)圓周上每隔1.25°分布一個，并且其頻率為30Hz。每個觸發(fā)器的掃描精確位置是通過光學(xué)編碼器進行記錄的。
以每秒15幀的速率(fps)對288個投影進行掃描的時間為19.2秒，并且包括兩個144圖像掃描。
雖然圖像增強器能夠進行連續(xù)讀取，但是它們也僅限于每秒輸入30幀。這就可以允許X-射線源圍著對象進行旋轉(zhuǎn)，可是由于讀取速度的緩慢會導(dǎo)致很長的掃描時間(在掃描牙齒的情況下需要17-20秒)。另一方面，該平板半導(dǎo)體技術(shù)由于其固有的高干擾以及一般的速度損失，因此也無法在掃描期間進行連續(xù)讀取。因此，平板檢測器需要處理離散的曝光。
現(xiàn)有系統(tǒng)的缺點就是，在整個掃描期間，在每個曝光位置上都需要暫停掃描[2]，并且以離散的時間間隔讀取幀[3]。這樣，掃描就要持續(xù)相當長的一段時間，例如大約18秒，在此期間病人，以牙齒成像為例，就需要使其頭部保持靜止狀態(tài)。這是很不方便的并有時候?qū)τ诓∪藖碚f是很難做到的，并且還會由于病人移動了他們的頭部而導(dǎo)致成像模糊不清。
本發(fā)明的特殊方面由附加的獨立權(quán)利要求和從屬權(quán)利要求給出。從屬權(quán)利要求的特征可以以恰當?shù)姆绞脚c獨立權(quán)利要求中的特征相組合而不僅僅限于權(quán)利要求中所列舉出來的組合。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種成像系統(tǒng)，用于高能輻射直接轉(zhuǎn)換掃描成像。該成像系統(tǒng)包括圍著對象位置設(shè)置的一個高能輻射源部分以及一個半導(dǎo)體高能輻射直接轉(zhuǎn)換成像裝置。該成像裝置包括有多個成像單元，每個成像單元都包括一個檢測器單元和一個讀出單元，用于生成表示入射到所述檢測器單元的高能輻射成像單元輸出值。為了在所述對象的位置對對象進行掃描而將所述源部分和/或所述成像裝置設(shè)置為相對于一個對象位置彼此之間進行基本上連續(xù)的移動。所述讀出單元可操作用來在一時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔基本對應(yīng)于一個對象圖像點在掃描期間在掃描方向穿過檢測器區(qū)域或單元的距離的一半。
從本發(fā)明的第二方面看，提供了一種使用成像系統(tǒng)進行高能輻射直接轉(zhuǎn)換掃描成像的方法，所述系統(tǒng)包括一個高能輻射源部分；以及一個半導(dǎo)體高能輻射直接轉(zhuǎn)換成像裝置，該成像裝置包括有多個成像單元，每個成像單元都包括一個檢測器單元和一個讀出單元，用于生成表示入射到所述檢測器單元的高能輻射的成像單元輸出值；該方法包括相對于一個對象位置基本上連續(xù)地移動所述源部分和/或所述成像裝置，用來對所述對象位置上的對象進行掃描；以及在基本上對應(yīng)于一個對象圖像點在掃描的方向上穿過一個檢測器區(qū)域距離的一半的時間間隔讀出所述成像單元的輸出值。
在各時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，其中時間間隔基本上相當于一個對象圖像點在掃描的方向上穿過一個檢測器區(qū)域或單元的距離的一半，可以提供一個等于檢測區(qū)域大小的分辨率，其最好等于圖像或像素單元的大小。這樣，用于區(qū)域或圖像像素單元分辨率的數(shù)據(jù)對于掃描速率就是可能的。
該讀出單元最好可操作用來在各個所述的時間間隔期間至少從所述多個成像單元的一個子集中讀出一個圖像單元值。
一個對象圖像點包括將要通過高能輻射被投影至成像裝置上的一個對象的一部分中的任何點。換句話說，該圖像點相應(yīng)于入射到檢測單元上的輻射，以及來自或通過將要被成像的對象中的一個點。
從第二方面看，本發(fā)明提供了一個如前所述的成像系統(tǒng)，其中所述源部分和/或所述成像裝置是可移動的，用來從兩個或更多的位置中的所述對象位置為對象的一個部分進行成像。
成像單元的子集相當于那些對于掃描來說是激活的單元。
讀出來自所有激活單元的圖像單元輸出值就相當于讀出一個圖像幀，并且這里采用的術(shù)語幀包括這樣一個定義。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一個如上所述的系統(tǒng)，其中包括一個高能輻射源，可以對其進行操作以使其在掃描期間持續(xù)的進行輻射。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的優(yōu)點就是能夠?qū)ζ溥M行操作，使其在掃描期間持續(xù)的輻射X-射線，而不會導(dǎo)致最終圖像的模糊不清。這樣，就能在一個基本上更短的時間內(nèi)，例如1-10秒實現(xiàn)掃描，而采用已知的平板或圖像增強技術(shù)則需要大約18秒的時間來進行掃描。因此，對于醫(yī)療應(yīng)用方面來說，可以使得病人更加舒適，因為他們只需要在相當短的一段時間內(nèi)保持靜止，并且由于病人的移動而導(dǎo)致最終圖像的偽差或模糊的可能性也會更小。還有，該X-射線源并不需要像常用的系統(tǒng)那樣長時間的開著，或者是很頻繁的開和關(guān)，這就延長了其使用壽命。還有，圖像分辨率只受到像素檢測器大小的限制，這就能使得讀出率非?？欤⑶覉?zhí)行掃描的掃描率或時間只受讀出率的限制。
該發(fā)明的實施例還能提供典型的讀出率，該讀出率能夠?qū)崿F(xiàn)多切片X射線斷層成像和/或降低以下速率的掃描時間60幀/秒或更多、最好是100幀/秒或更多，甚至是200幀/秒或更多。根據(jù)本發(fā)明的實施例，不需要那些被限制了最大幀速率的技術(shù)，也可以很容易的實現(xiàn)1000幀/秒或更多的幀速率。
還有，對于非破壞性檢驗(NDT)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對將要被檢查的裝置或物品更快的生長率。
自動X-射線檢查系統(tǒng)(AXI)是NDT的一個例子并且也是本發(fā)明實施例的一個非常重要的應(yīng)用。在電子工業(yè)中，一個主要產(chǎn)品特性就是使用球柵陣列來安裝電子部件以及具體處理器、存儲器芯片等，而不是像以前那樣使用有線連接。各個芯片都被安裝在印刷電路板的一面上，其中該電路板在其另一面載有一列通?；诤噶系慕饘偾颉Ｔ撚∷㈦娐钒褰又话惭b到一個母印刷電路板。使用球柵陣列的優(yōu)點就是節(jié)省了空間，并且整個母板的體系結(jié)構(gòu)會更加有效?？墒牵附忧蚩赡芫哂袑?dǎo)致連接失敗的缺陷。該失敗包括無效、短路、裂縫等。使用X-射線可以實時并在線地從最終產(chǎn)品中檢測并排除這種連接以及板。用于裝配這種高性能板的產(chǎn)業(yè)和市場非常大，并且每年都在壯大。今天，基于系統(tǒng)的CCD被最普遍的用于AXI系統(tǒng)中的X-射線傳感器。該X-射線光束一般是電控的并且焦點會發(fā)生移動。這可以通過采用一個貫穿電子鏡頭系統(tǒng)并且掃描其中X-射線管靶的電子光束來實現(xiàn)，其中該靶可以是任何合適的靶材料，例如鎢、鉬等等。因此，由此引起的X-射線焦點會發(fā)生移動，并且該X-射線光束能夠掃描整個對象并從不同的方向透過該對象(PCB)?？扇芜x地或者是另外，PCB沿著傳送帶移動。該CCD傳感器是旋轉(zhuǎn)的并且通過該旋轉(zhuǎn)收集/集合X-射線。該系統(tǒng)最近在工業(yè)展覽會上被展示給公眾。該操作導(dǎo)致了PCB球柵的X-射線斷層圖像，并且該圖像是一個沿著給定平面的“salami”切片，其中該平面“透過”該球柵陣列。平面板也可以用來實現(xiàn)相同的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實施例中，很高的讀取速率會導(dǎo)致相當多的圖像數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以被用于重新構(gòu)成球柵陣列的其它X-射線斷層平面。這是非常重要的，因為它可以增加檢驗物品的吞吐量并且這種類型交易的吞吐量本身就是一個重要元素。CCD、平面板以及圖像增強器都無法實現(xiàn)這種類型的幀讀出速率，這對于要實現(xiàn)多切片X-射線斷層成像的本發(fā)明的實施例來說就是60幀/秒或更多，最好是100幀/秒或更多，甚至是200幀/秒或更多。根據(jù)本發(fā)明的實施例，不需要那些被限制了特定最大幀速率的技術(shù)，也可以很容易的實現(xiàn)1000幀/秒或更多的幀速率。以非常高的幀速率輸出幀的另一個優(yōu)點就是最終數(shù)字全景圖像中的一個像素可以由來自不同幀的多個圖像或像素單元輸出值構(gòu)成。最終圖像由彼此之間相互部分重疊的多個幀構(gòu)成。圖像的重構(gòu)可以在一個計算機或軟件中實現(xiàn)。在全景圖像中，所希望的層被示出或者作為圖像中突顯區(qū)而顯示出來，并且其它部分被活動模糊為更大或更小的程度，主要取決于對象離突顯層有多遠。一般的，在牙齒成像中，選擇所希望的層跟隨牙齒的中心線。可是不同的人的頭骨大小是不一樣的，并且突顯層并不總是位于醫(yī)生或牙科醫(yī)生所希望它處于的位置。例如，使用計算機進行的適當重構(gòu)就可以在所希望的位置上生成突顯層。
在本發(fā)明中，各幀被分開的存儲在硬件里，或者可任選地或附加地存儲在計算機存儲器中，并且因此有多種可能來重構(gòu)最后的圖像。可任選地或附加的，生成多個具有不同深度的突顯層的圖像。從存儲的幀中，可以生成多個層并顯示在計算機屏幕上。通過組合多個層，就可以構(gòu)成三維圖像。
通過使用數(shù)字系統(tǒng)，用成像裝置替換該膠片盒。并不象基于膠片的系統(tǒng)，該成像裝置可以非常窄，并且實際上也比膠片盒窄很多。優(yōu)選的，該成像裝置只比X-射線光束寬一點兒。在膠片系統(tǒng)中，通過在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的同時移動膠片盒來實現(xiàn)所希望的投影，因此所希望層的投影會在系統(tǒng)移動期間通過該膠片，這就需要復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)來移動盒體?？墒牵跀?shù)字系統(tǒng)中，該成像裝置保持靜止高速讀取幀畫面。為了防止或阻止在旋轉(zhuǎn)方向上的移動模糊，高速讀取幀是必須的。通過硬件和/或計算機軟件存儲幀，用于后面的處理?？扇芜x地，可以實時對該幀進行處理。由于需要有新的幀，因此通過將它們沿著旋轉(zhuǎn)的方式進行移位而將它們疊加到前一個圖像中去，因此，在兩幀中相同的對象會重疊在一起。所需的移位量可以通過旋轉(zhuǎn)的速度、幀速率、旋轉(zhuǎn)中心以及所希望的對象位置計算出來。
適當?shù)兀鲈床糠趾?或所述成像裝置的彼此之間是可以相對可移動的，這樣就可以從兩個或更多位置中的所述對象位置為對象的一個部分進行成像。一般的，所述源部分和/或所述成像裝置被設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)的相對對象位置進行移動。該相對移動提供了對象的掃描移動，尤其是該可旋轉(zhuǎn)的移動提供了圍繞對象的掃描，例如用于牙齒全景成像或牙齒計算機化斷層X-射線成像的病人頭部。
還有的優(yōu)點就是，所述源部分和/或所述成像裝置可以關(guān)于可移動的旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)性移動，這樣，對于固定對象或者是只能在一個固定的平面內(nèi)移動的對象，可以對不同的或所希望的對象平面進行成像。
在特別適于在線高能輻射檢查或AXI系統(tǒng)的一個實施例中，所述源部分和/或所述成像裝置可以被設(shè)置為相對于對象位置進行線性移動。例如，將要被檢查的對象可以通過成像系統(tǒng)沿著傳送帶移動，該成像系統(tǒng)具有固定源部分和成像裝置?？扇芜x地，所述源部分和/或所述成像裝置相對于將要被檢查對象的一條線進行線性移動。這種設(shè)置尤其適合于高通過量在線非破壞性檢測(NDT)。
該源部分可以包括一個高能輻射源?？扇芜x地，該源部分包括一個適于裝載高能輻射源的支撐結(jié)構(gòu)。一個為高能輻射源提供支撐結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的優(yōu)點就是，由于可以從成像系統(tǒng)中拆下來，因此輻射源的保持與替換是相當簡單的。
該高能輻射源包括一個可操縱光束高能輻射源，其提供了一個簡單成像系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中只有該成像裝置需要相對于對象位置進行移動。可任選地，即使源部分包括一個可操縱光束源，用來提供自由度更高的移動，它也是可以移動的。
該光束是電子可操縱的，由于它避免了使用機械結(jié)構(gòu)對光束進行操縱，因此它的優(yōu)點就是簡化了成像系統(tǒng)。
該一個特定實施例中，該成像裝置可操作用來在各時間間隔讀出所述成像單元輸出值，該時間間隔相當于一個對象圖像點穿過所述檢測器單元的一部分。這樣，該系統(tǒng)就能夠通過入射到多于一個檢測器單元上的對象圖像點來保證在讀取圖像單元輸出值之間沒有模糊的圖像。在一個特別合適的實施例中，該時間間隔基本上相當于一個對象圖像點穿過一個檢測器單元的一半。
在一個特定實施例中，該讀出單元可操作用來在對象圖像點穿過檢測器區(qū)域或單元期間或同時讀出成像單元輸出值。適當?shù)?，在對象圖像點穿過檢測器區(qū)域或單元期間，可以基本上連續(xù)的讀出該成像單元輸出值。
在一個實施例中，該讀出單元可操作用來在對象圖像點穿過所述檢測器區(qū)或單元之后讀出所述成像單元輸出值，這就在讀取輸出值之前允許一個檢測器單元上的最大入射輻射量。
在一個具體實施例中，可以對該成像裝置進行設(shè)置，以使得能夠在每個讀出周期內(nèi)為多于一個檢測器單元讀出該單元輸出值。一般的，多于一個鄰近的檢測器單元被邏輯上分組在一塊，并且在一個讀出周期內(nèi)，用于該組檢測器單元的單元輸出值被讀出來。有利的是，這種設(shè)置允許降低圖像的分辨率，但是卻可以相應(yīng)的增加圖像獲取速度。
很顯然的，對于這種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中在每個周期內(nèi)讀出用于多于一個檢測器單元的單元輸出值，一個對象圖像點可以穿過多于一個檢測器單元。也就是說，為了在一個讀出周期內(nèi)一塊讀出這些單元輸出值，該對象圖像點在掃描方向上基本上穿過全部檢測器單元。這些單元輸出值為其被讀出的檢測器單元構(gòu)成了檢測器區(qū)域。
適當?shù)?，該讀出單元可操作用來按照下列速率讀取成像單元輸出值5MHz或更快，更好的是10MHz或更快，最好是20MHz或更快。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該成像裝置可操作用來以下面的幀速率讀取成像單元輸出值60幀/秒，更好是100幀/秒，還好的是200幀/秒，1000幀/秒是輕松的。一般的，該成像系統(tǒng)包括多個成像裝置，因此能夠比利用一個成像裝置提供更大的成像面積。對于特別有利的實施例，將兩個或更多的成像裝置連接在一塊，用來從多于一個裝置中將成像輸出值讀入到一個讀出通道。這樣，讀出通道的數(shù)量，以及相應(yīng)的接口電路就降下來了，因此降低了成像系統(tǒng)的復(fù)雜度。
一般的，該成像系統(tǒng)可以同數(shù)據(jù)獲取及控制設(shè)備相接，用來接收以及存儲成像單元輸出值。在一個優(yōu)選實施例中，該數(shù)據(jù)獲取及控制設(shè)備包括個人計算機，其中包括用來顯示從成像系統(tǒng)接收到的圖像的顯示屏。
該成像系統(tǒng)的成像裝置包括含有高速集成電路的讀出單元。最好是該高速集成電路為CMOS，其具有低功率和低熱耗的附加優(yōu)點。
其它的技術(shù)也可以用來生產(chǎn)高速集成電路，例如可以包括Double PolyMOS；NMOS；JFET；p2CMOS；XMOS；GaAs集成電路過程；ECL；TTL；Bipolar Liner；BiCMOS；EEPROM/PLASH過程；SALICIDE過程；光電子學(xué)；互補雙極DLM2；Copper Fine Line；以及BCD(Bipolar/CMOS/DMOS)。
下面將參照附圖，僅通過具體的實例對本發(fā)明的實施例進行說明，其中圖1為用于牙齒全景成像的裝置示意圖；圖2為成像系統(tǒng)的示意圖；圖3為一個成像裝置傳感器的橫截面示意圖；圖4為圖像單元電路的示意圖5為用于根據(jù)本發(fā)明一個實施例的成像裝置的成像陣列以及控制電路部分的示意圖；圖6為具有用于根據(jù)本發(fā)明一個實施例的像素單元塊的成像裝置的成像陣列以及控制電路部分的示意性電路圖；圖7為用于一個成像并列顯示申請的示意圖；圖8包括根據(jù)本發(fā)明一個實施例的成像模塊的一個例子的示意性側(cè)面、平面以及功能性方框圖；圖9為膠片盒的另一個剖面圖；圖10為膠片盒的示意性外視圖；圖11說明了用于本發(fā)明實施例的一個成像裝置的操作模式；圖12為一個表格；圖13為一個時序圖；圖14說明了本發(fā)明的一個實施例；圖15為每次讀出一個裝置的邏輯電路；圖16為順序的讀取兩個裝置的邏輯電路；圖17為使用了本發(fā)明的一個實施例的全景成像系統(tǒng)；圖18為使用本發(fā)明的一個實施例的自動X-射線檢驗系統(tǒng)。
圖2為在國際申請WO95/33332中所述的成像系統(tǒng)10的一個例子的示意圖，該申請用于在輻射14下對對象12進行輻射成像。例如，該輻射可以為X-射線輻射，該對象12可以為人體的一部分。該成像裝置包括成像陣列15，其中包括至少一個有源像素半導(dǎo)體成像裝置(ASID)16。雖然在圖2中只是示意性的示出了一個ASID16，但是該成像陣列典型的都包括多個成像裝置16。每個成像裝置16都提供有多個圖像或像素單元18。各個成像裝置直接檢測高能量入射輻射例如X-射線、α-射線、β-射線或者γ-射線，并通過在相應(yīng)圖像檢測單元上或其鄰近的單獨可存取或可尋址的、有源的、動態(tài)圖像單元電路，在各個像素單元上累積表示在該圖像單元上入射輻射的數(shù)值。短語“單獨可存取或可尋址”應(yīng)該被解釋為包括可以獨立相互尋址的像素(例如按照隨機或依次的順序)。
該成像裝置16可以包括一個半導(dǎo)體基底(例如硅)，每個圖像或像素單元包括一個圖像檢測器單元19和一個有源圖像單元電路20，或者在兩個基底上，一個具有一列圖像檢測器單元19，而另一個具有有源圖像單元電路20，該基底通過例如微凸起(凸起接頭)而相互機械的連接在一塊。
圖3為一個2-基底成像裝置或傳感器的橫截面示意圖，其中還示出了基底之間的連接。圖像檢測器基底44的各個檢測器單元19都通過微凸起46而與讀取基底42的相應(yīng)單元電路20相連。該圖像檢測器基底44可以由例如Si、CdZnTe、CdTe、HgI2、GAs、Ge或者TlBr構(gòu)面為了獲得最大圖像清晰度，最好使用高電阻率的Si來作為用于的檢測器材料，而CdTe在要求高量子使用率以及低輻射劑量的應(yīng)用中采用。通過標號FET示意性的表示出在基底42中的單元電路20。
該檢測器基底44在其側(cè)面具有連續(xù)的電極50，并暴露在入射輻射之下。在圖3中，因此，入射輻射假設(shè)在朝上的方向到達。在檢測器基底44的背面具有多個檢測器單元電極54。就是這一列的檢測器單元電極54有效的定義了檢測器基底44內(nèi)部的各個圖像檢測器單元19。該連續(xù)的電極50具有一個偏壓并且在連續(xù)電極50和各個檢測器單元電極54之間定義了一個圖像單元檢測區(qū)52。各個檢測單元電極50都是帶電的并通過各自的微凸起46與各個單元電路20機械連接?？梢怨烙嫵鰣D3中所示的只是高度的示意，而并不是成比例的。
當一個光子在檢測器單元19上被吸收并生成了一個電荷或者當電荷輻射使得位于檢測器單元19的檢測器基底44的檢測區(qū)域發(fā)生電離時，一個電脈沖會從檢測器基底檢測區(qū)52流至用于該圖像單元18的單元電路20。
接著在一個有源電路元件中累積一個與電脈沖相關(guān)的值，可以直接被用作電荷值，也可以被用作等效電壓或電流值，這樣就能夠連續(xù)的增加由隨后的輸入輻射生成的新電荷?？赡艿睦鄯e電路的例子可以是集成電容器或者集成晶體管的柵。在單元電路20中會一直進行電荷累積處理，直到從控制電子設(shè)備24中發(fā)出控制信號位置，該控制信號通過尋址各個單元電路20來進行讀取信息的處理，實際上是以隨機或單獨的存取方式來進行。在讀出累積電荷值期間，也會連續(xù)的對電荷進行累積?？梢栽谧x取之后有選擇的對單元電路20進行復(fù)位，用以對電荷累積電路元件進行放電，并且只有在這么一小段時間內(nèi)它們才是非有源的，在該小段時間內(nèi)實際上并不存在無用時間。
這樣，每個圖像單元18都具有單元電路20，用來在例如輻射的光子或充電粒子入射到檢測器單元19的檢測區(qū)域內(nèi)的時候累積在檢測器單元中生成的電荷。有源單元電路20和檢測器單元19在大小上為幾十個微米(例如10-50μm)。
參照圖4對單元電路的一個實例進行示意性說明。該單元電路的實例采用場效應(yīng)晶體管(FET)作為射地-基地放大器。FET M11A70，并且尤其是它的柵構(gòu)成了電荷累積電路。FET M11B72構(gòu)成了讀出電路。FET M11C構(gòu)成了復(fù)位電路。VBIAS60為通過形成圖像單元檢測器單元19的損耗區(qū)輸入的偏壓。該檢測器單元19由二極管符號D11表示。在該單元電路本身中，SIGOUT62是一個模擬信號輸出，而VANA64是模擬電源輸入。RES-R-1 66為復(fù)位輸入并且ENA-R-1 68為單元電路的使能輸入。
當RES-R-1 66以及ENA-R-1 68的輸入都為低時，在晶體管M11A70的柵中自動累積為響應(yīng)入射輻射而在檢測器單元19中生成的電荷。為了讀取圖像單元，ENA-R-1 68被置為高態(tài)，這就允許來自晶體管M11A70的電流通過晶體管M11A72流至SIGOUT62。通過將RES-R-1 66置為高態(tài)來對單元電路進行復(fù)位，其中在RES-R-1 66被置為高態(tài)之后的短短幾個微秒之后，將從晶體管M11A70的柵中移除任何累積的電荷。就在RES-R-1 66被置為低電平之后，立即在晶體管M11A70的柵中開始累積電荷。如果沒有復(fù)位脈沖被提供給復(fù)位輸入RES-R-166，則需要注意的就是，在使能輸入ENA-R-1 68為高態(tài)時進行的讀操作并不會毀壞電荷，相反僅僅引起直接與累積電荷成比例的電流。這就允許多次讀取而不需要復(fù)位。
在圖4中所示的例子中，可以通過使得電荷累積晶體管M11A70的柵電容構(gòu)成圖3中檢測器單元19、電荷積累電路70、讀出電路M11A72以及復(fù)位電路77的輸入節(jié)點電容(全部電容)的大部分(大于60％，最好為90％)并最小化所有其它電路(以及檢測器)部件的寄生或不希望的電容來對電荷累積能力進行最大化。例如，對于35μm×35μm的單元電路，M11A70電容量可以為2pF并且FET柵的動態(tài)范圍至少為2V。這相當于存儲電容中的大約25,000,000個光子。
返回至圖2，該控制電子設(shè)備24包括處理和控制電路，它與半導(dǎo)體基底上的單元電路18相連，這由雙箭頭22表示。該控制電子設(shè)備24使得與各個圖像單元18相關(guān)聯(lián)的單元電路20能夠被尋址(例如掃描)，用來讀出在各個圖像單元18的單元電路20中累積的電荷。該讀出的電荷被提供給用于數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADCs)以及用于處理二進制信號的數(shù)據(jù)簡化處理器(DRPs)。相應(yīng)于所有圖像單元的讀出是一個圖像幀，并且該控制電子設(shè)備可以包括一個幀捕獲器。
圖5為圖2中控制電子設(shè)備24的一個可能結(jié)構(gòu)以及該控制電子設(shè)備24與像素單元18有源電路20的一個m×n矩陣之間的關(guān)系的示意圖。為簡便起見，對圖5中的9個像素單元陣列進行說明，并且只示出了構(gòu)成圖2中的路徑22的信號行。最好是根據(jù)本發(fā)明的成像裝置一般都包括一個數(shù)量遠大于圖5中所示的像素單元。行選擇邏輯電路460控制行讀取474(ENA)以及行復(fù)位476(RES)，并且列邏輯電路462使能(COL-SEL)478從各個像素電路20中讀取累積的電荷值，并以此作為對時鐘信號479的響應(yīng)。
該控制電子設(shè)備24包括行選擇邏輯電路460、列地址邏輯電略462、電源電路470，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)456以及信號處理電路458。最好是，如果不是全部的話，一些控制電子設(shè)備24的是在由像素單元18陣列構(gòu)成的圖像陣列外部的基底上實現(xiàn)的。
該電源電路470通過連線454(在圖5中示意性的示出)向像素單元18上的各個有源電路20供電并且還能夠通過連線(未示出)向定義像素單元的電極提供偏壓。
該行選擇邏輯電路460通過行使能以及復(fù)位線464以及466來提供信號，該信號分別(也在圖5中示意性的示出)從各個像素單元18的有源電路20中選擇出用于讀取以及復(fù)位的列。該行選擇464以及行復(fù)位466線分別同該行的各個像素電路的使能輸入ENA-R-1以及復(fù)位輸入RES-R-1 66相連。在該行選擇邏輯電路460中同時示出的是用于掃描連續(xù)行的行使能474以及行復(fù)位476信號。可以看出，復(fù)位脈沖476跟在行使能脈沖474后面，以便在讀取之后對有源電路進行復(fù)位。
該列選擇邏輯電路462實際上包括一個多路復(fù)用器，用來通過列線468(也在圖5中示意性的示出)選擇信號輸出，每個列都同該列中各個像素電路20的SIGOUT輸出62相連。在列選擇邏輯電路462中表示的COL-SEL信號478就這樣選擇列，用來讀取當前由行使能脈沖474選擇出來的像素單元18的各個有源電路20。在所示的具體實施例中，響應(yīng)在一個行使能期間的時鐘CLK479，對列選擇脈沖在連續(xù)的列位置上進行鐘控，因此在行選擇脈沖進行至下一行之前，在出現(xiàn)時鐘脈沖時都對在當前選擇行上的各個有源像素電路的累積電荷值進行計時。并接著由行復(fù)位脈沖476對剛剛讀出來的行的各個有源像素電路進行復(fù)位。
如圖5中所示的連接結(jié)構(gòu)可以容易地使用常用的雙金屬化技術(shù)。雖然，如圖5所述，按照預(yù)定的次序讀取該像素，可以理解的是，該像素通過單獨的行、列使能信號有效地按照隨機的方式進行存取或者分別進行存取。可以理解的是，掃描方向可以轉(zhuǎn)向(將行轉(zhuǎn)為列)或者通過合適的行、列使能信號按照完全隨機的順序?qū)Ω鱾€像素進行存取。還可以理解的是，能夠很容易的對順序或并行處理程度進行修改，以滿足各種應(yīng)用所需。例如，可以在一個使能高態(tài)同時對所有的行進行設(shè)置，因此該列選擇時鐘能夠并行輸出，并因此提高了讀出率。行的復(fù)位并不需要與讀出率相匹配。在多次讀取之后，每個行都可以以比讀出速率還要低的速率被復(fù)位?？梢岳斫獾氖牵泻土械闹付ㄊ侨我獾牟⑶夷軌虮晦D(zhuǎn)向。
為了有效地覆蓋一個非常大的成像表面，最好在按照m×n像素的塊分組，而所述塊中的象素被以行順序地被讀取和復(fù)位。圖6示出了像素電路20中的2行*4列的塊的示意圖。該像素電路累積在晶體管MijA柵上的電荷，其中i＝1，2并且j＝1，2，3，4。為了保持低電位的晶體管，各個柵都在讀取之后接地。通過將時鐘脈沖系列應(yīng)用于CLK輸入480以及將一個時鐘周期高(讀取位)應(yīng)用于RB-IN輸入482，來對讀取進行初始化。
在第一次時鐘周期內(nèi)，該RB-IN輸入482使能開關(guān)SW4，這就將用于第四列的模擬輸出線468與模擬輸出ROUT488相連。這樣，當用于第一行的行使能輸入ENA-R-1為高時，也就是打開了第一行的開關(guān)晶體管M14A52，在該第一時鐘周期內(nèi)，則表示任何存儲在像素電路20(1，4)晶體管M14A450的柵中的電荷的信號電流通過開關(guān)SW4、經(jīng)晶體管流至模擬輸出ROUT490。
到時鐘CLK的下一個時鐘周期時，該RB-IN輸入必須下降。最開始時位于觸發(fā)器U1輸入端的高態(tài)被時鐘序列CLK鐘控至觸發(fā)器U2的輸入端以及開關(guān)SW3，接著該開關(guān)SW3將第三列的模擬輸出線468連接至模擬輸出ROUT488，因此表示任何存儲在像素電路20(1，3)的晶體管M13A450的柵中的電荷的信號電流通過開關(guān)SW4、經(jīng)晶體管流至模擬輸出ROUT490。由于SW4現(xiàn)在為低(下)，因此用于第四列的模擬輸出線488處于斷開狀態(tài)。該讀取位就這樣波動地流經(jīng)開關(guān)SW1-SW4以及觸發(fā)器U1-U4，其用于時鐘CLK連續(xù)時鐘脈沖。該列使得觸發(fā)器U1-U4構(gòu)成了一個第一移位寄存器。
當該讀取位被鐘控出觸發(fā)器U4時，則它也被鐘控返回至觸發(fā)器U1。它也被鐘控返回至行使能邏輯電路U5-U7以及行復(fù)位邏輯電路U9-U11的時鐘輸入。每次從觸發(fā)器U1-U4的輸入接收一個時鐘輸入時，它們都會分別送進一個讀取位和一個復(fù)位位，該復(fù)位位在讀取位之后移動一步。該行使能邏輯觸發(fā)器U5-U7構(gòu)成了第二移位寄存器而行復(fù)位觸發(fā)器U9-U11構(gòu)成了第三移位寄存器。
通過這種方式，每次讀出一行時，該讀取位就會向上移動一行。類似的，復(fù)位位也會向上移動一行，但卻是讀取位后面的一行。當從最后一個觸發(fā)器U11中讀出復(fù)位位時，將其提供給讀取位RBO輸出484并對一個新的讀取周期進行初始化。連續(xù)的讀操作之間的時間應(yīng)該足夠短，以此來保證晶體管MijA的柵具有非常小的電位差，最好是與復(fù)位電位之間的電位差小于2V(或零電荷累積電位)。
返回至圖2，該控制電子設(shè)備24還通過由箭頭26所示的路徑與一個圖像處理器28相接。該圖像處理器包括數(shù)據(jù)存儲器，例如幀存儲器，其中存有表示沿著相關(guān)圖像單元18的位置從各個圖像單元中讀出的電荷的數(shù)字值。對于各個圖像單元，每個從圖像單元中讀出的電荷值都被加到已經(jīng)存儲的電荷值上，因此能夠?qū)﹄姾芍颠M行累積。結(jié)果，每個圖像都可以被存為像素值二維陣列的一種表示，它可以存儲在例如數(shù)據(jù)庫中。
該圖像處理器28可以存取數(shù)據(jù)庫中已存的圖像數(shù)據(jù)并選擇一個給定的圖像(所有陣列)和一部分圖像(圖像陣列的子采樣)。該圖像處理器28讀取用于被選擇圖像位置的數(shù)值并通過用箭頭30所示的預(yù)定路徑將該數(shù)據(jù)的一種形式顯示在顯示器32上。除了被顯示以外，該數(shù)據(jù)當然也可以被打印出來并被提交給進一步的處理操作。例如，背景和干擾可以作為一個常數(shù)從各個像素電荷值中提取出來。如果在成像之前獲得了一個“空”圖像，則該基礎(chǔ)和/或背景減影法是有可能的。對于每個像素，可以導(dǎo)出背景值并且因此將其減去。
通過如箭頭34所示的路徑相連并且可能還通過如雙箭頭38所示的路徑與顯示器32相接的用戶輸入裝置36，能夠用于控制成像系統(tǒng)的操作。該用戶輸入裝置36可以包括，例如，鍵盤、鼠標等。在本發(fā)明的一個實施例中，該圖像處理器28、顯示器32以及輸入裝置36是臺式個人計算機(PC)系統(tǒng)、膝上型或筆記本計算機的所有部件。
對于一個使用個人計算機、膝上型或筆記本計算機系統(tǒng)的實施例，該控制電子設(shè)備24的接口可以由位于個人計算機、膝上型或筆記本計算機系統(tǒng)上的通用串行總線(USB)端口來實現(xiàn)，其中該系統(tǒng)包括圖像處理器28。使用USB端口的優(yōu)點就是它不需要計算機內(nèi)部的特殊指定電路，這與個人計算機接口(PCI)以及接口串行適配器(ISA)總線不同。這樣，只要將合適的軟件裝入到計算機系統(tǒng)中，則只需要將外部設(shè)備插入到該USB端口中。USB V1只具有最大帶寬12Mbps，就是1.5MBps。這將會限制從控制電子設(shè)備24接收數(shù)據(jù)的速率，還有幀速率?？墒?，一種第二代USB V2端口也是可行的，其最大帶寬為500Mbps(60MBps)。為了得到高速幀速率以及圖像采集，最好采用USB V2端口。
在申請人共同未決的UK專利GB9614620.4中，描述了一種提供連續(xù)覆蓋范圍的方法，該方法能夠同時保留用來非破壞性的代替各個檢測器的選件。尤其是，該方法還應(yīng)用于合成成像裝置，該裝置包括一個半導(dǎo)體基底44，至一個ASICCMOS晶體硅讀出芯片42的凸起接合，如國際專利申請WO95/33332中所述。
圖7為相應(yīng)于圖3中的GB9614620.4的附圖。這里，該成像裝置16包括一個已在上面參照圖1-3對其進行了描述的凸起接合的檢測器讀出結(jié)構(gòu)44/42，該裝置16被安裝至一個印刷電路板(PCB)81以構(gòu)成一個成像裝置，稱為片90。該檢測器讀出結(jié)構(gòu)44/42通過邊緣80或等價結(jié)構(gòu)相對于PCB81傾斜。通過這種方式，片(稱作90.1)的一個作用區(qū)94覆蓋了下一個片(也就是鄰近并列顯示90.2)的非激活區(qū)92。各個片的區(qū)域92都被保留用作PCB81與讀出基底42之間的有線連接83。通過導(dǎo)電凸起或球84與導(dǎo)電環(huán)或墊85之間的連接來實現(xiàn)主支撐架82與PCB81之間的電接觸。該環(huán)85通過絕緣層86上的孔位于所希望的位置上。該環(huán)85的下面就是導(dǎo)電觸點。該片90通過螺栓88和螺母87固定在主支撐架82上，其中該螺栓從片的安裝PCB81上伸出來?？梢赃x擇的是其它可移除的緊固裝置例如零插入力連接器、卡箍、真空裝置等也可以用來保護支撐架上的片。
圖像沿著與圖7中的平面垂直的方向延伸的連續(xù)性要求檢測器能夠沿著該方向延伸到兩個邊緣為止。申請人共同未決的UK專利GB9703323.7提出了一種解決方法，該方法就是使得檢測器基底44能夠在除了側(cè)面或者說是區(qū)域92以外的所有三個側(cè)面上的讀出基底42上延伸。
本申請人的英國申請GB2332608A描述了一種成像模塊，該模塊適于在一個成像盒里安裝一個或多個。該成像盒可以作為通常的X-射線膠片盒的替代，并且包括一個或多個成像模塊的集合，每個模塊都包括安裝在它們上面的一個或多個成像片。
通過多個小面積成像模塊來構(gòu)成一個大面積成像平面的優(yōu)點就是在裝配和更換方面比含有多個安裝在一個大面積基底上的多個成像裝置的大面積成像平面更加容易。
圖8中示出了一個成像模塊的例子，其中示出了側(cè)面圖(a)、平面圖(b)以及功能性方框圖(c)。
圖8a和8b說明了一個構(gòu)成成像模塊的實例。該例中的模塊100包括24個安裝在多層印刷電路板102上的成像片90。如圖8a所示，該片90在模塊板102的上表面上在兩維空間中被排成兩行、十二列。模塊100的一個區(qū)域104被預(yù)留在模塊板102上，供電子器件使用，例如模擬電子設(shè)備、多路復(fù)用器、前置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等等，可用于特別的需要。為了在一個盒支撐架(圖8中未示出)上安裝模塊100，在例如模塊板102末端108提供孔或開口110以便于接收螺栓或其它緊固件(圖8中未示出)的結(jié)構(gòu)。也可以提供單獨的電連接結(jié)構(gòu)例如線纜連接器、邊緣連接器、帶狀線纜等。另一方面，該模塊板102也可以具有組合電連接器結(jié)構(gòu)，例如零插入力、其它管腳和/或插座連接器結(jié)構(gòu)等等，它們都可移動的機械定位該板并提供電連接。一種絕緣材料112層將片90與模塊板102分開。該絕緣層112的厚度最好不要大于1mm。為了定位導(dǎo)電的橡膠墊或環(huán)或者其它的導(dǎo)電元件，尤其是彈性部件，還可以在絕緣層112中通過例如雕刻的方式提供孔85(參見圖7)，通過這種方式，片90上的凸起狀觸點可以與模塊板102上和內(nèi)部的觸點以及導(dǎo)電路徑有電相連(電力)以及電子相連(信號)。其中采用了導(dǎo)電橡膠墊的地方，該橡膠的厚度最好小于0.5mm。
模擬電子部件113例如開關(guān)、電容器、線圈等最好置于模塊板的如圖8所示的較低表面上。這些部件用于例如降低或抑制與片電子部件的DC電壓有關(guān)的干擾。
在該例中對模塊100上的兩行的片90的選擇優(yōu)選的是，為每個片至少提供一個自由邊緣，這樣就有利于在為安裝電子設(shè)備106提供足夠的空間的同時，可以很容易的進行替換。但是需要指出的是，在其它的實施例中也可以使用除了兩行以外的其它行數(shù)的片90。
在該例中，可以將片90電力地和電子地分為簇114，因此每個簇內(nèi)的各個片只能按順序讀出。也可以對各個簇114成組，稱為兆簇，因此一個兆簇內(nèi)所有的片都能夠串行讀出。接著就可以并行的讀出相互獨立的兆簇。從片的位置觸點到電子電路的導(dǎo)電路徑是由多層電路板102各層上的導(dǎo)電軌跡構(gòu)成的。各層之間的連接是由根據(jù)一般多層電路板技術(shù)的鍍層通孔來提供的。敏感信號被分配給電路板中間的單獨層并且通過屏蔽材料進行屏蔽。
在圖8c的例中，各個簇114都包括三個片并一共有8個這樣的簇。具體說，片171、172、173在簇201中級聯(lián)，片174、175、176在簇202中級聯(lián)，片177、178、179在簇203中級聯(lián)，片180、181、182在簇204中級聯(lián)，片183、184、185在簇205中級聯(lián)，片186、187、188在簇206中級聯(lián)，片189、190、191在簇207中級聯(lián)，片192、193、194在簇208中級聯(lián)。
簇201-208接著被為分四個其中都含有6個片的兆簇，一個兆簇內(nèi)的六個片是順序讀出的而四個兆簇是被并行讀取的。具體來講，簇201、202構(gòu)成了一個兆簇210，簇203、204構(gòu)成了一個兆簇212，簇205、206構(gòu)成了一個兆簇214，以及簇207、208構(gòu)成了一個兆簇216。
在另一個實施例中，簇201、204、205以及208被去激勵而只有簇202、203、206以及207是有源的。這樣就可以減小成像面積，以便于可以通過順序的僅僅讀取三個片來增加讀取速率。可以通過在電子電路106中進行切換來實現(xiàn)對大或小成像面積的選擇，并且不需要拆掉成像片90。
在圖8的模塊100的一個具體結(jié)構(gòu)中，該片90提供了一個大約18.13*9.85mm的成像區(qū)域。該像素間距，不包括一些邊緣像素，為35微米。有256行、512列的像素，因此每個片總共有131072個像素。該檢測器基底延伸出讀出基底芯片的邊緣，除了側(cè)面附近區(qū)域92(參見圖7)。因此，該檢測器層可以沿著圖8b中所示的模塊100的上沿及下沿進行物理以及機械接觸。換句話說，當盒中的模塊被一個挨著一個放置時，模塊100上以及盒子中的鄰近片檢測器基底的邊緣120是可以物理(機械)接觸的。
在除了邊緣92以外的邊沿上檢測器基底44的延伸出讀出基底42的程度是由檢測器邊緣本身的精確度來確定的。這樣，檢測器基底邊緣最好被定義為高精確度，例如200微米。在這種情況下，檢測器基底至少延伸出讀出基底這個數(shù)量。更好的是，精確度應(yīng)該為50微米并且檢測器基底至少延伸出半導(dǎo)體基底邊緣這個數(shù)量。甚至更好的是，精確度應(yīng)該為10微米并且半導(dǎo)體基底至少延伸出半導(dǎo)體基底邊緣這個數(shù)量。檢測器拋光應(yīng)該被用于這一端。可以理解的是，半導(dǎo)體基底的基準涉及至少與區(qū)域92相鄰的兩個邊緣以及可能涉及相對于區(qū)域92成像裝置16相對端的邊緣。
在另一個例中，薄絕緣膠片，例如聚酯薄膜位于直接接觸中相鄰檢測器表面之間(也就是圖8b中的120)。最好是，該膠片的厚度為10微米或者更小。更好的是，該膠片的厚度為5微米或者更小，該膠片的厚度為1微米或者更小。
另一個例子就是將該模塊100設(shè)置為上下交錯的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，一個模塊相對于各個或者最臨近的模塊沿著與模塊平面垂直的方向發(fā)生偏移，該偏移量稍稍大于檢測器的厚度。通過這種方式，該檢測器基底44不需要彼此之間物理接觸，但是最好是它們能夠稍微的相互重疊。檢測器基底44的重疊部分要求僅為幾個微米，一般都小于300微米。由于檢測器基底的厚度一般為1mm，因此盒子所要求的附加厚度不明顯。
其它的結(jié)構(gòu)和設(shè)計在申請人的英國專利GB2332608A中進行了描述。
圖9為用于支撐一個或多個成像裝置或模塊的盒子的剖面圖。其中示出了通過使一個螺栓107穿過模塊板中的孔108而將一個模塊板10安裝到盒子330中的模塊支撐結(jié)構(gòu)320上?？梢栽谀K板的一端或兩端同時提供螺栓。在模塊板的一端提供螺栓時，在模塊支撐結(jié)構(gòu)320上可以提供一個用于同板的另一端相互銜接的結(jié)構(gòu)。該模塊支撐結(jié)構(gòu)是帶有螺紋的，用來接收螺栓，或者是通過單獨的螺母來鎖緊。為了調(diào)整模塊以及模塊支持結(jié)構(gòu)之間的相對位置還提供了空間或其它的結(jié)構(gòu)，這樣就能，例如通過傾斜該模塊來修正如下所述的視差。例如，可以采用可調(diào)整機械支撐結(jié)構(gòu)來調(diào)整機械位置并將檢測器角度在5-2.5度之間進行調(diào)整，同時在一端或模塊陣列的兩端調(diào)整盒內(nèi)的所有模塊。優(yōu)選的，如圖8所示，模塊中的孔108是細長的以便于對模塊進行調(diào)整并且安裝和移除該模塊。這樣，例如為了在模塊陣列的中部安裝一個模塊，可以松開周圍模塊的固定螺栓并將其從然后被安裝的新模塊的位置移走，并擰緊該螺栓。接下來，可以向著新安裝模塊向后的方向移動周圍的模塊并擰緊螺栓。類似的，為了移除中心位置的模塊，可以松開用于安裝周圍模塊的螺栓并將其從將要被移除的模塊中拆除。
可以通過一個常用的外部連接器(例如并行連接器)354來提供盒子與例如外部計算機之間的外部連接，可以通過線纜356與一個計算機相連。由于通過線纜356與計算機相連的外部連接器有可能相當長，因此該接口板309可以包括常用的放大電路，用于從接口板向計算機傳送信號并接收返回的信號?？扇芜x地，如上所述，還可以采用USB或USB2接口。
可以理解的是，雖然本實施例中采用螺栓來進行模塊的機械安裝，可是也可以采用其它的機械結(jié)構(gòu)例如夾子、卡口配件等等。作為另一種選擇，也可以采用組合電子設(shè)備例如零插入力連接器、插頭以及插座。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，可以通過帶狀線纜111來實現(xiàn)單獨的電連接器，其中該線纜與模塊板102上的線纜連接器109相連。該帶狀線纜連接器允許模塊100與接口板309的電連接。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該接口板309包括電源、模塊系統(tǒng)控制電子設(shè)備以及一個計算機接口(可任選地，還可以包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器)，該接口板被置于多模塊設(shè)備330的一個邊緣的附近。通過這種方式，可以避免盒體厚度的增加。該接口板構(gòu)成了成像盒的一部分或者是位于其中。
圖10為成像盒體330的外部視圖，該盒體包括一個具有X-射線可透射上表面352的外部殼體350。圖10中還示出了一個外部連接器354。需要指出的是，該外部連接器位于盒體的一端，其中在使用中該盒體在X-射線裝置370插入槽372中是可以被看見的。這樣，如圖10所示，用該成像盒體330替換了在一般的X-射線裝置中所常用的X-射線膠片盒體。一般的，該盒體的厚度為20-30mm，并且外部表面為例如50*30mm(例如用于牙齒全景成像)，180*240mm(例如用于乳房X-射線成像)或者400*400mm(例如用于胸部X-射線)。
盒體的全部讀出時間取決于像素讀出/切換率以及盒體上的并聯(lián)顯示部分的數(shù)量。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通過復(fù)用電路106中的簇輸出而得到兆簇的輸出，其中該電路位于圖8b中用104標識的模塊區(qū)中?？偟妮敵雎时辉黾拥降扔谡状財?shù)量。在參照圖8c對其進行描述的例子中包括4個兆簇。因此對于5MHz的像素讀取/切換率來說，該模塊的輸出率就是20MHz。對于圖7中整個盒體中的144個片來說，像素的總數(shù)達到了18.9百萬。因此，對于2.5、5.0、10.0MHz的像素切換率來說，總共的近似讀出時間分別為7.5秒、3.8秒以及1.9秒。如果只有一半的片被選擇用來讀出，則對于相同的時鐘率來說該讀出時間也會成一半。最好是，該像素切換率應(yīng)為2.5MHz或更高。更好的是，該像素切換率應(yīng)為5MHz或更高。更為適宜的是，該像素切換率應(yīng)為10MHz或更高。還更為適宜的是，該像素切換率應(yīng)為2.5MHz或更高。
在本發(fā)明的一個實施例中，來自各個模塊的模擬復(fù)用的輸出在盒體中被進一步復(fù)用。在圖9的例中，來自6個模塊的模擬輸出被饋送至接口板309上的4個模擬復(fù)用器，并且，對表示模塊輸出信號組合的所產(chǎn)生的4個信號進行數(shù)字化?？梢酝ㄟ^從一個計算機(例如圖2中的控制電子設(shè)備)的控制電子設(shè)備中多通道ADC上的接口板饋送輸出來進行數(shù)字化。可任選地，可以采用視頻數(shù)字化。
這樣，在本發(fā)明的一個實施例中，該盒體330能夠提供一個如圖2所示的系統(tǒng)成像陣列15。
在一個實施例中，該控制電子設(shè)備具有4個操作模式，用于選擇將要被激活的成像基底的區(qū)域。圖11示出了各個操作模式下成像基底的活性區(qū)域，0，0；0，1；1，0以及1，1。該控制電子設(shè)備具有兩個操作模式，信號輸入模式0以及模式1，它們可以以各種高和/或低進行組合，以便于從成像基底活性區(qū)域的4個操作模式中選擇一個。僅僅通過從一個圖像或像素單元電路(激活區(qū)域)中進行讀取或不從一個圖像或像素單元電路(非激活區(qū)域)中進行讀取來使得成像基底區(qū)域是激活的或激活的。
如圖11所示的成像裝置包括1.8cm長的行，1.08cm長的列以及100μm的像素單元間距。
圖11中示出了4種操作模式。圖12中的表格概要的說明了這4種操作模式。當模式和信號均為低時，該成像裝置按照一般模式進行操作，對這個芯片從第一行開始到最后一行結(jié)束，行108進行掃描。一旦掃描達到了最后一行108，則發(fā)出一個row-out信號。該第一種模式被周知為“一般模式”，并通過在模式1、模式0的輸入中加入數(shù)字0，0來建立該模式。
當模式1為低而模式0為高時，使用從成像裝置中間開始的80行。這能夠建立一個成像裝置中8mm寬的活性區(qū)域。因此，該模式被稱為“8mm窗口”模式。從行號15的第一圖像或像素開始掃描，并且在達到第94行時生成row-out信號。
當模式1為高而模式0為低時，從成像裝置中間的60行是活性的，并從行號25的第一圖像或像素開始掃描，并在達到行號94的末端時候結(jié)束，生成row-out信號。該模式被稱為“6mm窗口”模式。
當兩個模式信號都為高時，從成像裝置中間的40行是活性的，并從行號35的第一圖像或像素開始掃描，并在達到行號74的末端時候結(jié)束，同時生成row-out信號。該模式被稱為“4mm窗口”模式。
在一般操作模式中，成像裝置的讀出序列從圖11中成像裝置的左上角中示出的第一行的第一個圖像或像素開始。這可以通過在col-ena以及row-ena信號線上建立一個使能脈沖來進行初始化。在下一個時鐘周期內(nèi)，通過選擇下一列等來選擇同一行中的下一圖像或像素單元，等等直到達到第一行的最后一列。接著，建立一個col-out信號。一個新的脈沖被加入到row-ena輸入端，并對第二單元的第一圖像或像素進行讀取。在最后一行的末端，確立一個rov-out脈沖信號。在一般模式下對成像芯片進行操作的時序圖在圖13中示出。
上述的實施例尤其適于其中X-射線光束非常窄的成像裝置以及設(shè)備，例如利用扇形X-射線光束的牙齒全景成像系統(tǒng)?？梢愿鶕?jù)成像系統(tǒng)的X-射線光束的寬度來選擇如上所述的操作模式。例如，如果X-射線光束的寬度為4mm或更小，則可以對模式進行設(shè)定以便于以4mm窗口模式對成像裝置進行操作。因此，對于只能夠?qū)υ摮上裱b置中心4mm寬的帶進行讀取。這就導(dǎo)致了只有很少的圖像或像素單元電路被讀取，因此減少了將要被處理并從成像裝置中發(fā)送出去的數(shù)據(jù)。這還增加了幀速率，或者降低了數(shù)據(jù)帶寬的需求。操作模式的數(shù)量并不僅限于4個，上面所述的模式僅僅作為示例?？梢圆捎?個或更少的模式。進一步，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說很明顯的是，為成像裝置提供不同活性區(qū)域的不同操作模式并不僅限于參照圖11-13所描述的具體成像裝置或者結(jié)構(gòu)，也可以用于其它結(jié)構(gòu)，例如，參照圖5-8所述的結(jié)構(gòu)。
圖14中示出了一個特殊的實施例，其中該檢測區(qū)域包括8個安裝到支撐結(jié)構(gòu)108上的成像裝置90。該實施例特別適合于牙齒全景成像方面的應(yīng)用，在該應(yīng)用中采用了相當窄的X-射線光束，例如扇形光束或錐形光束。該結(jié)構(gòu)也可以用在一個用于進行在線非破壞性檢驗的系統(tǒng)中，在該檢驗中，將要被檢驗的對象相對于成像裝置進行移動，例如沿著一個傳送帶移動?？梢苑謩e的讀出各個成像裝置90，這就要求有8個獨立的與圖像處理器28相連的讀出通道。對于這種獨立的可操作結(jié)構(gòu)，列和行使能信號被反饋，以便于構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，例如圖15中的附圖所述。圖15中所示裝置的操作是從生成的使能信號開始的。一旦開始，就會選擇成像裝置90的第一行和第一列進行輸出。列選擇器在每個時鐘周期內(nèi)會事先順序的讀取該列，并且當?shù)谝恍械淖詈笠涣斜蛔x出時，就會生成一個col-out信號。該col-out信號被反饋邏輯電路380/382，并且行選擇器向前推。接著按照相同的方式對下面的行進行讀取，直到達到了成像裝置90的最后一行，并給該row-out號一個反饋的脈沖，以使能裝置90的第一列。
圖16示出了用于連接兩個片的例子，因此它們被作為一個單元順序的讀出。再一次，使用輸入到邏輯電路380/382的使能信號開始成像。一旦開始了，就會選擇第一成像裝置90a的第一行和第一列進行輸出。列選擇器在每個時鐘周期內(nèi)前行，并且，并且當?shù)谝恍械淖詈笠涣斜蛔x出時，就會生成一個col-out信號。該col-out信號被連接至下一個成像裝置90b的col-ena輸入端。對像素的讀取會從成像裝置90b等的第一行開始，并一直進行下去，直到讀到由90a和90b定義的整個成像區(qū)域第一行的最后一個像素為止。成像裝置90b的col-out信號被返回至成像裝置90a，并向前推進行選擇器。接著按照相同的方式對下面的行進行讀取，直到達到了成像裝置的最后一行，并給該row-out以及l(fā)ast-pixel信號一個表示已經(jīng)達到了成像區(qū)域中最后像素的脈沖，并將其反饋回去以使能成像裝置90a的第一列。很顯然的，如果圖15或圖16任何一個中所示的使能信號應(yīng)該變低，則會終止掃描。
現(xiàn)在參看圖17，其中示意性的說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的牙齒全景成像系統(tǒng)500。該成像系統(tǒng)包括一個X-射線源502以及一個位于病人頭部512周圍的傳感器503。該傳感器503可以包括一個單獨的成像裝置或者多個安裝在一起構(gòu)成一個成像模塊的成像裝置，例如上面分別參照圖8和圖14進行描述的成像模塊。適宜的，該成像裝置或成像裝置模塊被安裝到一個盒體中，如上面的圖9和圖10所述。接著可以將該盒體裝配到一個合適的支撐結(jié)構(gòu)中，最好是一個用于支撐膠片盒體的結(jié)構(gòu)中。這樣，構(gòu)成傳感器裝置503的成像盒體就能夠更換其內(nèi)部的膠片盒體。
控制電子設(shè)備506包括用于成像裝置或成像裝置模塊的處理以及控制電路，其中的成像裝置或成像裝置模塊構(gòu)成了傳感器503，并與半導(dǎo)體基底的單元電路相連，這正如雙向連接504所示。該控制電子設(shè)備506按照與前面所述類似的方式對成像裝置進行控制。該控制電子設(shè)備506還通過如箭頭508所示的路徑與圖像處理器510相接。該圖像處理器510的操作如上所述，并且還包括數(shù)據(jù)存儲器，在該存儲器存有表示電荷的數(shù)字值，該電荷是從各個圖像單元讀出的，并且被存儲在相應(yīng)于當前正在被積累的圖像幀的幀存儲器中。
X-射線源502以及傳感器503被設(shè)置成圍著點514旋轉(zhuǎn)，為了在傳感器503上形成對象512的一個具體或希望的平面，該旋轉(zhuǎn)點514本身是可以移動的。
在操作過程中，該成像系統(tǒng)500在進行掃描之前首先要對其進行初始化。例如，要進行一個傳感器校準程序以便于測量暗電流或者靜止電流，例如為了從掃描期間讀出的電荷值中減去這些值。在掃描開始時，X-射線源位于第一位置502(a)，傳感器也位于相應(yīng)的第一位置503(a)。從位置502(a)的X-射線源輸出一個X-射線扇形光束516(a)并照射病人的頭部512，以便于在傳感器503上形成病人頭部512的一部分518(a)的圖像。
X-射線源502和傳感器503都在掃描期間持續(xù)地移動?！俺掷m(xù)”的意思就是X-射線源502和傳感器503都不會步進越過掃描的任何一個階段，對于每一個階段都有特定的曝光。還有，它們的移動是平滑的?？墒?，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說可以理解的是，該平滑的移動可以通過步進馬達被給予給X-射線源502和傳感器503中的一個或二者，例如適當?shù)念l率鐘控就能提供一個基本連續(xù)的移動。還有，X-射線源可以在整個掃描過程中一直進行輻射，而不是在步進掃描移動的每個步驟中單獨的進行曝光。因此，這就可能在10秒鐘或更短的時間內(nèi)完成掃描，而在一般的步進系統(tǒng)中這將需要大約20秒鐘。進一步，由于X-射線源在掃描期間會持續(xù)的運動，因此它并不需要快速的切換開與關(guān)，而這樣的開和關(guān)就會直接縮小X-射線源的使用壽命。為了避免使得對象部分518(a)的圖像516(a)出現(xiàn)模糊不清的情況，相應(yīng)于從一個檢測器單元射入的X-射線的電荷值應(yīng)該按照一定的時間間隔被讀出，該時間間隔基本上小于或等于對應(yīng)于病人頭部目標點的圖像點穿過成像裝置的一半檢測器單元寬度的時間，其中成像裝置構(gòu)成了該傳感器503。在該時間間隔內(nèi)，用于執(zhí)行掃描的裝置的圖像單元的全部圖像單元輸出值均被讀出。每個這些時間間隔從用于掃描的所有圖像單元讀出的該圖像單元輸出值構(gòu)成圖像幀。各個圖像幀都可以被存儲在圖像處理器中，并在這之后與其它的圖像幀合并在一起生成一個圖像。因此，該第一圖像幀得到了病人頭部部分518(a)的圖像。在下一個時間間隔，所有的圖像單元輸出值都被讀出，也就是幀間隔，相應(yīng)于X-射線源位置502(b)的病人頭部的部分518(b)的圖像(516b)被存為圖像幀。這種處理會一直持續(xù)下去，直到掃描結(jié)束。
為了使整個幀能夠在時間周期內(nèi)被讀出的單個單元被讀出的速率，應(yīng)該使得一個圖像點穿過檢測器單元不多于一半，取決于X-射線源和傳感器的移動速率，還有正在被利用的成像裝置的成像單元的數(shù)量。例如，如果使用根據(jù)圖11所示實施例的成像裝置，則可以根據(jù)成像裝置的操作模式來使用不同的成像裝置。很顯然，利用的成像單元越少，各個成像單元被鐘控讀出圖像單元輸出值就會越慢。合適的時鐘頻率為5MHz或更多，最好是10MHz或更多以及20MHz或更多。通過將控制電子設(shè)備506設(shè)置為一個合適的模式來確定讀出時鐘頻率，這取決于成像裝置的操作模式以及X-射線源以及傳感器的移動速度。
現(xiàn)在參照圖18，其中示出了一個自動X-射線檢驗系統(tǒng)524的例子，用于非破壞性的檢驗對象513例如電路板。在圖18的例子中，X-射線源502和傳感器503都保持靜止。傳感器通過雙向箭頭504與控制電子設(shè)備相連。該圖像處理器510通過箭頭508與控制電子設(shè)備相連。扇形X-射線光束516從X-射線源502發(fā)出，入射到傳感器503上。將要被檢驗或檢查的對象被置于傳送帶522上，以使它們通過X-射線光束516。在該實施例中，由對象513的移動來提供掃描運動。掃描圖像的構(gòu)成與圖17中所述的一樣。也就是說，以一時鐘速率讀取出各個圖像單元輸出值，因此能夠在時間間隔內(nèi)讀出正被使用的所有圖像單元，在該時間間隔內(nèi)圖像點將經(jīng)過不多于該檢測器寬度的一半。這就可以避免圖像的模糊，并且可以獲得像素級的分辨率。
根據(jù)本發(fā)明的實施例能夠提供的幀速率為每秒60幀或更多，最好是每秒100幀或更多，更好的是每秒200幀或更多。
對于其中一組單元的輸出被組合用于需要較低分辨率的應(yīng)用或用于只有一組單元中一個成像單元的電荷輸出值被利用的實施例中，例如降低數(shù)據(jù)讀出率的應(yīng)用中，則所有相關(guān)的讀出操作就會被要求必須在一時間間隔內(nèi)或等于該時間間隔發(fā)生，該時間間隔相應(yīng)于一個圖像點穿過一組單元的一半距離，，其中該一組單元的輸出被組合在一起，或者只有一個單元的輸出被利用。
參照上面的描述，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種修改都是顯而易見的。例如，雖然這里說明了一種牙齒全景成像系統(tǒng)，但是其它的成像結(jié)構(gòu)也都可以采用本發(fā)明，例如整個身體的掃描。
本發(fā)明披露的范圍包括任何新的或所披露內(nèi)容的組合，其中這些內(nèi)容可以是明顯的、不明顯的或者是衍生出來的，而不管其是否涉及于被要求保護的發(fā)明，或者減少了本發(fā)明所指出的任何或全部問題。申請人這里提請注意的是，新的權(quán)利要求在該申請的訴訟或其它進一步的處理期間是可以被確定為具有這種特征的。尤其是，參照附加的權(quán)利要求書，從屬權(quán)利要求的特征可以與獨立權(quán)利要求的特征進行組合，并且各個獨立權(quán)利要求的特征也可以以合適的方式進行組合，而并不僅限于說明書中所列舉出來的組合方式。
為避免產(chǎn)生疑問，說明書以及權(quán)利要求書中的術(shù)語“包括”并不應(yīng)該僅僅被解釋為“只由...構(gòu)成”。
權(quán)利要求
1.一種成像系統(tǒng)，用于高能輻射直接轉(zhuǎn)換掃描成像，包括高能輻射源部分；半導(dǎo)體高能輻射直接轉(zhuǎn)換成像裝置，包括有多個成像單元，每個成像單元都包括一個檢測器單元和一個讀出單元，用于生成表示入射到所述檢測器單元的高能輻射的成像單元輸出值；為了在所述對象的位置對對象進行掃描而將所述源部分和/或所述成像裝置設(shè)置為相對于一個對象位置進行連續(xù)的移動；以及其中所述讀出單元是可操作用來在各時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔基本上對應(yīng)于一個對象圖像點在掃描期間在掃描方向穿過檢測器區(qū)域一半或更少的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的成像系統(tǒng)，在各個所述的時間間隔期間，從所述多個成像單元的至少一個子集中的每一個中讀出一個圖像單元值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中所述源部分和/或所述成像裝置是可移動的，用來從兩個或更多的位置中的所述對象位置為對象的一個部分進行成像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一個的成像系統(tǒng)，其中所述源部分和/或所述成像裝置可以相對于所述對象位置進行旋轉(zhuǎn)移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的成像系統(tǒng)，所述源部分和/或所述成像裝置可以關(guān)于一條可移動的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)著移動。
6.一種牙齒全景成像系統(tǒng)，包括根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)。
7.一種牙齒計算機化斷層X射線成像系統(tǒng)，包括據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一個的成像系統(tǒng)，用于在線高能輻射檢查系統(tǒng)，其中所述源部分和/或所述成像裝置被設(shè)置為相對于所述對象位置進行線性移動。
9.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)，其中所述源部分包括一個用于高能輻射源的支撐結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一個的成像系統(tǒng)，其中所述源部分包括一個高能輻射源。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的成像系統(tǒng)，其中所述高能輻射源包括一個可操縱光束高能輻射源。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的成像系統(tǒng)，其中所述可操作光束高能輻射源包括一個電子可操縱光束。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任何一個的成像系統(tǒng)，其中所述可操作光束高能輻射源可操作用于在掃描期間連續(xù)的進行高能輻射。
14.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)，其中所述成像裝置可操作用來在各時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔對應(yīng)于穿過所述檢測器區(qū)域的一部分的一個對象圖像點。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的成像系統(tǒng)，其中所述成像裝置可操作用來在各時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔對應(yīng)于一個對象圖像點穿過一個檢測器區(qū)域的一半。
16.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)，其中所述讀出單元可操作用來在穿過所述檢測器區(qū)域期間讀出所述成像單元輸出值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的成像系統(tǒng)，其中所述讀出單元可操作用來在穿過所述檢測器區(qū)域期間基本上連續(xù)地讀出所述成像單元輸出值。
18.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)，其中所述檢測器區(qū)域包括一個檢測器單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任何一個的成像系統(tǒng)，其中所述讀出單元可操作用來在所述穿過之后讀出所述成像單元輸出值。
20.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)，其中所述讀出單元可操作用來以5MHz或更快的速率讀出所述成像單元輸出值。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的成像系統(tǒng)，其中所述讀出單元可操作用來以大于10MHz的速率讀出所述成像單元輸出值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的成像系統(tǒng)，其中所述讀出單元可操作用來以20MHz或更快的速率讀出所述成像單元輸出值。
23.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)，其中所述讀出單元可操作用來對所述成像裝置的多個成像單元中的至少一些讀出所述成像單元輸出值。
24.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)，包括多個成像裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的成像系統(tǒng)，其中所述各個成像裝置被分別讀出。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的成像系統(tǒng)，其中將兩個或更多的成像裝置耦合在一起，用來從多于一個成像裝置中讀出所述成像單元輸出值。
27.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)可與數(shù)據(jù)獲取以及控制裝置相接，用來接收以及存儲成像單元輸出值。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的成像系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)獲取以及控制裝置包括一個人計算機。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的成像系統(tǒng)，可以使用USB接口總線與所述個人計算機、筆記本或膝上計算機相接。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的成像系統(tǒng)，可以使用USB2接口總線與所述個人計算機、筆記本或膝上計算機相接。
31.根據(jù)前面任何權(quán)利要求的成像系統(tǒng)所述讀出單元包括高速集成電路。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的成像系統(tǒng)，所述讀出單元包括根據(jù)以下一項或多項技術(shù)制造的電路CMOS；Double Poly MOS；NMOS；JPFCT；P2CMOS；XMOS；GaAs集成電路過程；ECL；TTL；雙極線性；BiCMOS；EEPROM/PLASH過程；SALICIDE過程；光電子學(xué)；互補雙極DLM2；Copper Fine Line；以及BCD C雙極/CMOS/DMOS。
33.一種使用成像系統(tǒng)進行高能輻射直接轉(zhuǎn)換掃描成像的方法，成像系統(tǒng)包括高能輻射源部分；以及半導(dǎo)體高能輻射直接轉(zhuǎn)換成像裝置，包括有多個成像單元，每個成像單元都包括一個檢測器單元和一個讀出單元，用于生成表示入射到所述檢測器單元的高能輻射的成像單元輸出值；該方法包括相對于一個對象位置基本上連續(xù)移動所述源部分和/或所述成像裝置，用來對所述對象位置上的對象進行掃描；以及在一時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔基本上對應(yīng)于一個對象圖像點在掃描的方向上穿過一個檢測器區(qū)域距離的一半。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述讀出步驟包括在所述時間間隔期間，從所述多個成像單元的至少一個子集中的每一個中讀出一個圖像單元值。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34的方法，其中所述移動步驟包括從兩個或更多的位置移動所述源部分和/或所述成像裝置，用來在所述對象位置對一個對象的一部分進行成像。
36.根據(jù)權(quán)利要求33-35中任何一個的方法，還包括對所述源部分和/或所述成像裝置進行安排，以使其能夠相對于所述對象位置進行可旋轉(zhuǎn)移動。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中對所述源部分和/或所述成像裝置進行安排，以使其能夠關(guān)于一個可移動旋轉(zhuǎn)軸進行可旋轉(zhuǎn)移動。
38.根據(jù)權(quán)利要求33-37中任何一個的方法，用于牙齒全景成像。
39.根據(jù)權(quán)利要求33-38中任何一個的方法，用于牙齒計算機化斷層X射線成像。
40.根據(jù)權(quán)利要求33-35中任何一個的方法，用于在線高能輻射檢查。
41.根據(jù)權(quán)利要求33-40中任何一個的方法，其中所述高能輻射源部分包括一個高能輻射源，用于在掃描期間連續(xù)的進行高能輻射。
42.根據(jù)權(quán)利要求33-41中任何一個的方法，其中所述讀出步驟包括在各時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔對應(yīng)于穿過所述檢測器區(qū)域的一部分的一個對象圖像點。
43.根據(jù)權(quán)利要求33-42中任何一個的方法，其中所述讀出步驟包括在一時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔基本對應(yīng)于一個對象圖像點穿過一個檢測器區(qū)域的一半。
44.根據(jù)權(quán)利要求33-43中任何一個的方法，其中所述讀出步驟包括讀出所述成像單元的輸出值，該輸出值描繪所述檢測器區(qū)域的所述穿過。
45.根據(jù)權(quán)利要求33-44中任何一個的方法，其中所述檢測器區(qū)域包括一個檢測器單元。
46.根據(jù)權(quán)利要求33-45中任何一個的方法，其中所述讀取步驟包括為所述成像裝置的多個成像單元中的至少一些讀出所述成像單元輸出值。
47.根據(jù)權(quán)利要求33-46中任何一個的方法，用于一個包括多個成像裝置的成像系統(tǒng)，其中所述讀取步驟包括分別讀取各個成像裝置。
48.根據(jù)權(quán)利要求33-47中任何一個的方法，用于一個包括多個成像裝置的成像系統(tǒng)，其中成像裝置具有兩個或更多的耦合在一塊的成像裝置，并且其中所述讀取步驟包括從多于一個成像裝置中讀出成像單元輸出值。
49.根據(jù)權(quán)利要求1-32中任何一個的成像系統(tǒng)，其中所述成像裝置可操作用來以60幀/秒的幀速率讀出成像單元輸出值。
50.根據(jù)權(quán)利要求1-32中任何一個的成像系統(tǒng)，其中所述成像裝置可操作用來以100幀/秒的幀速率讀出成像單元輸出值。
51.根據(jù)權(quán)利要求1-32中任何一個的成像系統(tǒng)，其中所述成像裝置可操作用來以幀速率讀出成像單元輸出值。
52.一種如各個實施例以及附圖所述的成像系統(tǒng)。
53.一種如各個實施例以及附圖所述的方法。
全文摘要
一種用于高能輻射直接轉(zhuǎn)換掃描成像的成像系統(tǒng)，包括圍繞對象位置安排的一個高能輻射源以及一個半導(dǎo)體高能輻射直接轉(zhuǎn)換成像裝置。該成像裝置包括有多個成像單元，每個成像單元都包括一個檢測器單元和一個讀出單元，用于生成表示入射到所述檢測器單元的高能輻射的成像單元輸出值。為了對對象位置的對象進行掃描，將源部分和/或成像裝置被設(shè)置為彼此之間相互連續(xù)移動。該讀出單元可操作用來在各時間間隔讀出所述成像單元的輸出值，該時間間隔相當于一個對象圖像點在掃描的方向上穿過一個檢測器區(qū)域或單元的一半。這種結(jié)構(gòu)在掃描期間提供了像素級的分辨率。
文檔編號G01T1/29GK1535387SQ01822810
公開日2004年10月6日 申請日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者K·E·斯帕蒂奧蒂斯, K E 斯帕蒂奧蒂斯, M·埃拉羅托, 尥 申請人:金色力量有限公司