專利名稱：光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器以及光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下描述涉及一種光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器以及用于生成醫(yī)療圖像的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前使用的許多醫(yī)療設(shè)備采用輻射作為工具來(lái)執(zhí)行對(duì)象或患者的估計(jì)。以這種方式采用輻射的另外的醫(yī)療設(shè)備繼續(xù)被開(kāi)發(fā)。隨著近來(lái)在使用輻射的X射線成像系統(tǒng)中從模擬技術(shù)到數(shù)字技術(shù)的趨勢(shì)，針對(duì)用作數(shù)字X射線成像系統(tǒng)的核心部件的X射線檢測(cè)器已經(jīng)發(fā)生了快速進(jìn)步。數(shù)字X射線檢測(cè)方法大致可分為間接方法和直接方法。直接方法通過(guò)從X射線到可見(jiàn)光然后從可見(jiàn)光到電信號(hào)的連續(xù)轉(zhuǎn)換來(lái)生成圖像。間接方法通過(guò)X射線信號(hào)到電信號(hào)的直接轉(zhuǎn)換來(lái)生成圖像。X射線檢測(cè)方法可包括積分方法和光子計(jì)數(shù)方法，在積分方法中，通過(guò)在預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)生成的電信號(hào)的積分來(lái)生成圖像信號(hào)，在光子計(jì)數(shù)方法中，通過(guò)對(duì)入射的X射線光子計(jì)數(shù)來(lái)生成圖像信號(hào)。光 子計(jì)數(shù)方法可通過(guò)單一發(fā)射(即，X射線的小的曝光)以可區(qū)分的X射線能帶來(lái)創(chuàng)建高質(zhì)量圖像。其結(jié)果是，已經(jīng)并且將繼續(xù)對(duì)光子計(jì)數(shù)方法開(kāi)展高度研究。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)總的方面，提供一種光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，包括讀出電路，被構(gòu)造為對(duì)入射到傳感器的多能輻射中的光子計(jì)數(shù)，其中，針對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)，讀出電路分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)，每個(gè)讀出電路被構(gòu)造為對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)，一部分讀出電路被構(gòu)造為對(duì)多能福射的除了多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶以外的至少一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路，NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路包括第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器，第一計(jì)數(shù)器被構(gòu)造為對(duì)多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器被構(gòu)造為對(duì)至少一個(gè)能帶中的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)，其中，NXN讀出電路的第二計(jì)數(shù)器選擇性地并分別對(duì)彼此不同的能帶中的光子計(jì)數(shù)。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路還包括比較單元，比較單元被構(gòu)造為將由傳感器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)與多個(gè)閾值比較。第一計(jì)數(shù)器基于來(lái)自NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路的比較單元的第一比較器的所述電信號(hào)與所述多個(gè)閾值中的第一閾值之間的比較結(jié)果，對(duì)多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)。第二計(jì)數(shù)器基于所述電信號(hào)與所述多個(gè)閾值中的第二閾值之間的多個(gè)比較結(jié)果，對(duì)至少一個(gè)能帶中的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器從NXN讀出電路的比較單元的第二比較器接收所述多個(gè)比較結(jié)果。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:第二計(jì)數(shù)器對(duì)光子計(jì)數(shù)，直到接收到指示由傳感器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的幅值大于第二閾值的幅值的比較結(jié)果。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路還包括邏輯電路，邏輯電路被構(gòu)造為使用與第二閾值的多個(gè)比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，并將邏輯運(yùn)算的結(jié)果輸出到第二計(jì)數(shù)器。第二計(jì)數(shù)器基于來(lái)自邏輯電路的邏輯運(yùn)算的結(jié)果來(lái)對(duì)光子計(jì)數(shù)。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:所述邏輯電路是OR門。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路還包括:積分器，被構(gòu)造為累積從傳感器接收的經(jīng)過(guò)從相應(yīng)的一個(gè)光子的光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)；比較器，被構(gòu)造為將來(lái)自積分器的累積的電信號(hào)與多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值比較；信號(hào)處理器，被構(gòu)造為根據(jù)比較結(jié)果指示從多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值到多個(gè)閾值中的另一個(gè)閾值的依次切換，并基于來(lái)自比較器的與閾值的依次比較的結(jié)果輸出區(qū)分光子的能帶的數(shù)字信號(hào)。第一計(jì)數(shù)器基于從信號(hào)處理器接收的指示與多個(gè)閾值中的第一閾值的比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)，對(duì)多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能·帶中的光子計(jì)數(shù)。第二計(jì)數(shù)器基于從信號(hào)處理器接收的指示與多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)，對(duì)至少一個(gè)能帶中的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:信號(hào)處理器還被構(gòu)造為從其他NXN讀出電路的信號(hào)處理器接收與第二閾值的比較結(jié)果，并將接收的比較結(jié)果輸出到第二計(jì)數(shù)器。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:信號(hào)處理器還被構(gòu)造為使用從其他NXN讀出電路的信號(hào)處理器接收的與第二閾值的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，并將邏輯運(yùn)算的結(jié)果輸出到第二計(jì)數(shù)器。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的總的方面還可提供:所述邏輯運(yùn)算是OR運(yùn)算。在另一個(gè)總的方面，提供一種在用于對(duì)入射到傳感器的多能輻射中的光子計(jì)數(shù)的讀出電路中的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，針對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)，所述方法包括:確定光子的能帶；如果確定的光子的能帶是預(yù)定能帶，則在與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的一個(gè)讀出電路中對(duì)光子計(jì)數(shù)；如果確定的光子的能帶是與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶，則在一部分讀出電路中的一個(gè)讀出電路中選擇性地并分別對(duì)光子計(jì)數(shù)，其中，所述一部分讀出電路包括與不同能帶中的光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路。對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的步驟包括:如果與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路具有對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，則在與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路中對(duì)光子計(jì)數(shù)；如果與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路不具有對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，則將確定能帶的結(jié)果輸出到NXN讀出電路的具有對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的讀出電路。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:確定能帶的步驟包括將通過(guò)傳感器接收的電信號(hào)與多個(gè)閾值比較。
光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:基于與多個(gè)閾值中的第一閾值的比較結(jié)果來(lái)對(duì)所述預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路?；谑褂门c多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果的邏輯運(yùn)算的結(jié)果來(lái)對(duì)不同能帶中的光子計(jì)數(shù)，其中，所述比較結(jié)果從NXN讀出電路輸出。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:所述邏輯運(yùn)算是OR運(yùn)算。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:基于與多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果來(lái)對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:確定能帶的步驟包括:累積從傳感器接收的經(jīng)過(guò)從相應(yīng)的一個(gè)光子的光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)；將累積的電信號(hào)與多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值比較；根據(jù)累積的電信號(hào)的比較結(jié)果指示從多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值到多個(gè)閾值中的另一個(gè)閾值的依次切換；并基于與多個(gè)閾值的依次比較的結(jié)果輸出區(qū)分光子的能帶的數(shù)字信號(hào)。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:如果累積的電信號(hào)的幅值大于所述多個(gè)閾值中的第一閾值的幅值，則執(zhí)行對(duì)所述預(yù)定能帶中光子計(jì)數(shù)的步驟。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:如果累積的電信號(hào)的幅值大于所述多個(gè)閾值中的第二閾值的幅值，則執(zhí)行對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的步驟。光子計(jì)數(shù)方法的總的方面還可提供:讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路?；谑褂门c多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果的邏輯運(yùn)算的結(jié)果來(lái)對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)，其中，所述比較結(jié)果從NXN讀出電路輸出。
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從以下詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求，其他特征和方面可以是明顯的。


圖1是示出醫(yī)療成像系統(tǒng)的配置的示例的示圖。圖2是示出圖1的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的示例的透視圖。圖3是示出圖1的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的另一示例的剖視圖。圖4是示出圖3的讀出電路的示例的框圖。圖5是示出共享計(jì)數(shù)器的多個(gè)讀出電路的示例的框圖。圖6是示出共享計(jì)數(shù)器的多個(gè)讀出電路的示例的電路示意圖。圖7是示出描述通過(guò)光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器針對(duì)每個(gè)像素生成圖像的示例的示圖。圖8是示出圖3的讀出電路的示例的框圖。圖9是示出圖3的讀出電路的示例的電路圖。圖10是示出在圖8的讀出電路中包括以時(shí)間序列執(zhí)行的處理的區(qū)分光子的多個(gè)能帶的方法的示例的流程圖。圖11是示出光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的另一示例的電路示意圖，在所述光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器中，其示例在圖9中被示出的讀出電路共享計(jì)數(shù)器。圖12是示出光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法的示例的流程圖。貫穿附圖和詳細(xì)描述，除非另外描述，否則相同的附圖標(biāo)號(hào)將被理解為表示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清楚、說(shuō)明和方便，可夸大這些元件的相對(duì)尺寸和描述。
具體實(shí)施例方式提供以下詳細(xì)描述以幫助讀者全面地理解這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)。因此，這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改以及等同物將被推薦給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。此外，為了增加清晰和簡(jiǎn)明，可省略公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。圖1是示出醫(yī)療成像系統(tǒng)的配置的示例的示圖。參照?qǐng)D1，醫(yī)療成像系統(tǒng)包括輻射生成器10、光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11和圖像生成器12。醫(yī)療成像系統(tǒng)可使用傳感器來(lái)檢測(cè)已經(jīng)通過(guò)輻射目標(biāo)(諸如身體部分)的多能輻射。醫(yī)療成像系統(tǒng)可針對(duì)包含在檢測(cè)到的多能輻射中的每個(gè)能帶，使用傳感器來(lái)對(duì)檢測(cè)到的多能輻射中的光子計(jì)數(shù)。醫(yī)療成像系統(tǒng)基于計(jì)數(shù)的光子生成身體部分的多分辨率圖像13和14。通過(guò)輻射目標(biāo)的多能輻射吸收的量取決于輻射目標(biāo)的類型和密度以及輻射的能帶。例如，骨骼可吸收大量的X射線，而肌肉可吸收比骨骼吸收的X射線的量更少的X射線。因此，從輻射生成器10發(fā)出的輻射可包括透過(guò)骨骼之后與透過(guò)其他身體組織之后的光子數(shù)量不同的多個(gè)光子。因此，每個(gè)能帶的光子數(shù)量可以不同。也就是說(shuō)，從輻射生成器10發(fā)出的輻射在透過(guò)目標(biāo)骨骼之后可包括的每個(gè)能帶的光子數(shù)量不同于從輻射生成器10發(fā)出的輻射在透過(guò)其他目標(biāo)身體組織之后可包括的每個(gè)能帶的光子數(shù)量。圖像生成器12可生成與多能輻射通過(guò)輻射生成器10照射到的區(qū)域的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的身體組織的清晰的X射線圖像，所述身體組織的清晰的X射線圖像基于光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11對(duì)每個(gè)能帶的光子的計(jì)數(shù)。輻射生成器10生成輻射并將輻射照射到患者。從輻射生成器10生成的輻射可以是例如超聲波、α射線、β射線、Υ射線、X射線和中子射線中的任何一種。通常，輻射可表示X射線，X射線可產(chǎn)生對(duì)人體無(wú)害的電離輻射。為了便于解釋，這里描述的一般方面將重點(diǎn)放在X射線作為示例來(lái)描述；然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解，基于針對(duì)每個(gè)能帶的光子計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)，可使用其他輻射射線來(lái)創(chuàng)建圖像。

光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11包括與將要成像的目標(biāo)的區(qū)域?qū)?yīng)的讀出電路，其中，多能輻射通過(guò)輻射生成器10照射到該區(qū)域。例如，讀出電路可分別與多能輻射通過(guò)輻射生成器10照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11將在讀出電路中進(jìn)行的光子的計(jì)數(shù)輸出到圖像生成器12。多能輻射通過(guò)輻射生成器10照射到的區(qū)域中的像素的量對(duì)應(yīng)于讀出芯片中分別與所述像素對(duì)應(yīng)的讀出電路的量。其結(jié)果是，圖像生成器12可生成更高分辨率的圖像。此外，多能圖像可通過(guò)針對(duì)每個(gè)能帶對(duì)多能輻射中的光子計(jì)數(shù)而被生成。其結(jié)果是，可使用多能帶圖像來(lái)生成高對(duì)比度圖像。通過(guò)圖像生成器12生成的高分辨率圖像提供檢測(cè)非常小的局部病變所需的信息。通過(guò)多能圖像的適當(dāng)圖像處理生成的高對(duì)比度圖像提供將諸如腫瘤的腫塊與相鄰的軟組織區(qū)分所需的信息。例如，涉及具有幾十微米大小的鈣化點(diǎn)的檢測(cè)的X射線乳房攝影術(shù)需要高分辨率圖像。然而，由于相鄰組織之間的相對(duì)高的對(duì)比度，因此不需要高對(duì)比度圖像來(lái)檢測(cè)小的病變。另一方面，為了將諸如腫瘤的腫塊與相鄰的軟組織區(qū)分，需要高對(duì)比度圖像，而由于這種腫塊的相對(duì)大的尺寸，不需要高分辨率圖像。圖像生成器12可通過(guò)僅一劑量的輻射來(lái)生成高分辨率圖像和高對(duì)比度圖像二者，從而能夠同時(shí)檢測(cè)小的病變和腫塊。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11可采用小的讀出電路來(lái)生成高分辨率圖像。以陣列形式設(shè)置在讀出芯片中的讀出電路可針對(duì)電信號(hào)的幅值對(duì)從相應(yīng)的單位傳感器接收到的電信號(hào)計(jì)數(shù)，并將電信號(hào)計(jì)數(shù)輸出到圖像生成器12。占用整個(gè)傳感器部分區(qū)域的每個(gè)單位傳感器通過(guò)單位傳感器的單位輸出端子將從檢測(cè)到的光子生成的電信號(hào)輸出到讀出芯片的相應(yīng)讀出電路。通過(guò)每個(gè)讀出電路從單位傳感器接收的電信號(hào)可以以電荷積分模式或光子計(jì)數(shù)模式被讀出。電荷積分模式使用電容器來(lái)對(duì)電荷積分，在所述電荷中，在預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)生成的電信號(hào)被累積，并且通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)被讀出。這種模式在所有能帶中對(duì)從光子生成的電信號(hào)積分。其結(jié)果是，電荷積分模式無(wú)法針對(duì)每個(gè)光子能帶將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。另一方面，在光子計(jì)數(shù)模式中，讀出電路將從用于檢測(cè)光子的單位傳感器接收到的電信號(hào)與閾值比較，并輸出指示“I”或“O”的數(shù)字信號(hào)。計(jì)數(shù)器對(duì)“I”的發(fā)生計(jì)數(shù)，并輸出數(shù)字形式的數(shù)據(jù)。每當(dāng)每個(gè)信號(hào)被生成時(shí)，光子計(jì)數(shù)模式將從單個(gè)光子生成的信號(hào)與預(yù)定閾值比較，并對(duì)信號(hào)計(jì)數(shù)。可基于光子計(jì)數(shù)模式使用讀出電路來(lái)實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11，其中，讀出電路可針對(duì)每個(gè)光子能帶對(duì)從相應(yīng)的單位傳感器接收到的光子計(jì)數(shù)。圖2是示出圖1的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11的示例的透視圖。參照?qǐng)D2，光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11包括傳感器21和讀出芯片22。傳感器21可檢測(cè)已經(jīng)穿過(guò)目標(biāo)(諸如身體部分)的多能輻射中的光子，將檢測(cè)到的光子轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)傳感器21的單位輸出端子將電信號(hào)輸出到讀出芯片22的讀出電路23。傳感器21可與多能輻射照射到的區(qū)域?qū)?yīng)。與多能輻射照射到的區(qū)域的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的傳感器的區(qū)域被稱為“單位傳感器”。單位傳感器將每個(gè)入射的光子轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)單位傳感器的單位輸出端子輸出電信號(hào)。讀出芯片22在尺寸上可對(duì)應(yīng)于多能輻射照射到的區(qū)域，并且在尺寸上對(duì)應(yīng)于傳感器21。讀出芯片22可包括分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路23。因此，多能輻射照射到的區(qū)域的尺寸可確定讀出芯片22的尺寸。為了在多能輻射照射到的區(qū)域中形成更大量的具有特定尺寸的像素，分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路23可能需要很小，以具有像素的特定尺寸。當(dāng)讀出電路23的尺寸被縮小從而多能輻射照射到的區(qū)域被劃分為非常多的特定大小的像素時(shí)，可針對(duì)多能輻射照射到的區(qū)域生成高分辨率圖像。圖3是示出圖1的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11的另一示例的剖視圖。參照?qǐng)D3，光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11包括傳感器31和讀出芯片32。傳感器31可檢測(cè)光子，將檢測(cè)到的光子轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)結(jié)合件34將轉(zhuǎn)換的電信號(hào)輸出到讀出芯片32的與傳感器31的區(qū)域?qū)?yīng)的讀出電路33。當(dāng)光子進(jìn)入傳感器31的耗盡區(qū)312時(shí)，傳感器31可生成電子空穴對(duì)，所述電子-空穴對(duì)被電場(chǎng)拖向中性η-區(qū)域311和中性P-區(qū)域313，從而電流可從傳感器31流出。例如，當(dāng)多能X射線進(jìn)入傳感器31時(shí)，傳感器31可生成針對(duì)多能X射線中的光子的能帶具有不同幅值的電信號(hào)，并通過(guò)分別與傳感器31的單位傳感器對(duì)應(yīng)的中性P-區(qū)域313將生成的電信號(hào)輸出到讀出芯片32的讀出電路33。中性P-區(qū)域313是傳感器31中的單位傳感器的單位輸出端子。當(dāng)在傳感器31的分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)的單位傳感器中檢測(cè)到光子時(shí)， 傳感器31可通過(guò)單位傳感器的單位輸出端子將電信號(hào)輸出到讀出芯片32的讀出電路33。
傳感器31可根據(jù)入射的多能X射線中的光子的數(shù)量，針對(duì)入射的多能X射線中的光子的能帶生成不同幅值的電信號(hào)。當(dāng)接收到光子時(shí)，傳感器31可例如在特定時(shí)間間隔內(nèi)生成電信號(hào)。用于生成電信號(hào)的時(shí)間間隔可足以使光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11將光子的能帶與輸入的電信號(hào)區(qū)分。通過(guò)傳感器31生成的電信號(hào)之間的時(shí)間間隔可不足以使光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11區(qū)分光子的能帶，但這種情況是不可能存在的。因此，電信號(hào)之間的時(shí)間間隔對(duì)整個(gè)圖像的生產(chǎn)具有微不足道的影響。在圖3的示例中，雖然傳感器31包括中性η-區(qū)域311、耗盡區(qū)312和中性P-區(qū)域313，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，各種傳感器中的任何一種可用于檢測(cè)光子。此外，雖然在圖3的示例中通過(guò)結(jié)合件34來(lái)連接，但是傳感器31和讀出芯片32可通過(guò)各種方法中的任意一種(例如，通過(guò)氣相沉積)來(lái)連接。讀出芯片32是可分別對(duì)應(yīng)于傳感器31的單元傳感器的讀出電路33的陣列。讀出電路33可將入射到傳感器31的光子的能帶與從傳感器31接收的電信號(hào)(所述電信號(hào)從傳感器31中的那些光子被生成)區(qū)分，對(duì)每個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)的光子輸出到圖像生成器12。讀出芯片32在尺寸上可與多能輻射照射到的區(qū)域?qū)?yīng)，讀出芯片32中的讀出電路33可分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)。為了生成高分辨率圖像，多能輻射照射到的具有特定尺寸的區(qū)域可能需要被劃分為更多數(shù)量的像素。其結(jié)果是，分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路33需要更小。圖像生成器12可基于與多能輻射照射到的區(qū)域的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的讀出電路的光子計(jì)數(shù)，針對(duì)每個(gè)像素來(lái)生成圖像。讀出電路33可區(qū)分入射的多能X射線中的光子的能帶，輸出指示光子的能帶的數(shù)字信號(hào)，并從數(shù)字信號(hào)對(duì)每個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。每當(dāng)從相應(yīng)單位傳感器接收到電信號(hào)時(shí)，讀出電路33可將電信號(hào)的幅值與預(yù)定閾值比較，以區(qū)分多能輻射中的光子的能帶，并針對(duì)每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)。例如，如果比較`結(jié)果指示從相應(yīng)單位傳感器接收到的電信號(hào)的幅值大于預(yù)定閾值，則讀出電路33的相應(yīng)計(jì)數(shù)器可針對(duì)每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)。結(jié)合件34連接傳感器31和讀出芯片32的讀出電路33，以允許在傳感器31的區(qū)域中生成的電信號(hào)傳輸?shù)阶x出芯片32的相應(yīng)讀出電路33。在圖3的示例中，雖然傳感器31和讀出芯片32的讀出電路33通過(guò)結(jié)合件34來(lái)連接，但是各種方法中的任何一種可用于連接傳感器31和讀出芯片32的讀出電路33。例如，傳感器31可通過(guò)使用半導(dǎo)體工藝(例如，氣相沉積)連接到讀出芯片32。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可使用任何連接方法。圖4是示出圖3的讀出電路33的示例的框圖。參照?qǐng)D4，讀出電路33包括放大器41、比較單元42和計(jì)數(shù)單元43。放大器41可從傳感器31接收從由傳感器31檢測(cè)到的光子轉(zhuǎn)換的電信號(hào)并放大該電信號(hào)，并且將放大的電信號(hào)輸出到比較單元42。比較單元42包括比較器421至423，比較器421至423可從放大器41接收放大的電信號(hào)，分別將放大的電信號(hào)與預(yù)定閾值比較，并將比較結(jié)果輸出到計(jì)數(shù)單元43。比較單元42的比較器421至423可分別對(duì)應(yīng)于閾值。比較器421可將閾值Vthl與來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)比較。比較器422可將閾值Vth2與來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)比較。比較器423可將閾值VthN與來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)比較。在圖4的示例中，雖然僅有三個(gè)比較器被示出，但是比較單元42可包括與閾值的數(shù)量一樣多的比較器。
可設(shè)置閾值Vthl至VthN以區(qū)分多能輻射中的光子的能帶。例如，可預(yù)先確定閾值Vthl至VthN具有從最小值到最大值的順序。其結(jié)果是，閾值可用來(lái)區(qū)分多能輻射中的光子的能帶。此外，在對(duì)從多能輻射中的光子生成的電信號(hào)的幅值進(jìn)行測(cè)量之后，區(qū)分這些電信號(hào)的電壓電平可以被設(shè)置為閾值Vthl至VthN。比較器421至423中的每一個(gè)可將相應(yīng)閾值與來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)的比較結(jié)果輸出到相應(yīng)的計(jì)數(shù)器。例如，如果來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)大于閾值Vthl，則比較器421可將“I”輸出到計(jì)數(shù)器431。如果來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)不大于閾值Vthl，則比較器421可將“O”輸出到計(jì)數(shù)器431，或者可不將信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器431。其他比較器422至423可以以與比較器421相同的方式來(lái)操作。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，來(lái)自比較單元42的指示各種比較結(jié)果的輸出信號(hào)可以是不限于以上形式的各種形式中的任意一種。計(jì)數(shù)單元43包括計(jì)數(shù)器431、432。計(jì)數(shù)器431、432可從比較單元42接收比較結(jié)果，針對(duì)每個(gè)能帶對(duì)多能輻射中的光子計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果輸出到圖像生成器12。計(jì)數(shù)器431、432可從比較器421至423中的一個(gè)(而不是從相同的比較器)接收比較結(jié)果。例如，如果計(jì)數(shù)器431從比較器421接收比較結(jié)果，則計(jì)數(shù)器432將不從比較器421接收比較結(jié)果，而可從比較器422或從比較器423接收比較結(jié)果。在從比較器421接收比較結(jié)果之后，如果計(jì)數(shù)器432沒(méi)有從比較器422、423接收比較結(jié)果，則計(jì)數(shù)器431還可從比較器422、423接收比較結(jié)果。計(jì)數(shù)器431、432可從讀出電路33以及其他相鄰的讀出電路中的任何比較器接收比較結(jié)果，但是計(jì)數(shù)器431、432的一個(gè)不能從已經(jīng)將結(jié)果輸出到計(jì)數(shù)器431、432中的另一個(gè)的比較器接收結(jié)果。將參照?qǐng)D5對(duì)此進(jìn)行描述。圖5是示出2X2陣列的讀出電路的示例的框圖，所述2X2陣列的讀出電路用于描述針對(duì)每個(gè)能帶對(duì)入射到多能輻射照射到的區(qū)域的2X2像素的光子計(jì)數(shù)。圖5是2X2陣列的讀出電路的簡(jiǎn)化示圖，所述2X 2陣列的讀出電路用于描述針對(duì)每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)，所述示圖沒(méi)有示出讀出電路可包括的放大器，并且在每個(gè)讀出電路中僅示出兩個(gè)比較器。在圖5示出的示例中，雖然僅在第一讀出電路51中示出邏輯門513，但是這種簡(jiǎn)化用于方便理解使用兩個(gè)比較器的一般方面。在一些方面中，第一讀出電路51至第四讀出電路54可如圖6的示例所示均包括邏輯門。當(dāng)多能輻射照射到的區(qū)域被劃分為2X2陣列的像素時(shí)，光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11可包括分別與2X2像素對(duì)應(yīng)的2X2陣列的讀出電路。以下，將描述2X2讀出電路的操作的示例，其還可應(yīng)用于NX N陣列的讀出電路。第一讀出電路51至第四讀出電路54可對(duì)預(yù)定能帶中的光子以及排除該預(yù)定能帶的一個(gè)或多個(gè)不同能帶中的光子計(jì)數(shù)。第一讀出電路51至第四讀出電路54中的每個(gè)包括用于對(duì)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器。第一讀出電路51至第四讀出電路54中的每個(gè)可基于比較器511、521、531和541的比較結(jié)果對(duì)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)。第一讀出電路51包括另一計(jì)數(shù)器515，計(jì)數(shù)器515基于從第一讀出電路51至第四讀出電路54接收的比較結(jié)果對(duì)排除所述預(yù)定能帶的不同能帶中的光子計(jì)數(shù)。第一讀出電路51的計(jì)數(shù)器515對(duì)入射到 分別與第一讀出電路51至第四讀出電路54對(duì)應(yīng)的2X2像素的第二能帶中的光子計(jì)數(shù)。這種計(jì)數(shù)指示第二能帶中的光子已經(jīng)入射到2X2像素，而不可指示這些光子已經(jīng)入射到哪個(gè)(些)像素。與基于從所有2X2讀出電路輸出的預(yù)定能帶中的光子的計(jì)數(shù)而生成的圖像相比，基于僅從2 X 2電路中的一個(gè)輸出的第二能帶中的光子的計(jì)數(shù)而生成的圖像可具有大約1/4的低分辨率。即，來(lái)自第二能帶的光子的圖像對(duì)于2X2像素可以相同。
第一讀出電路51的計(jì)數(shù)器515可基于第一讀出電路51至第四讀出電路54的比較器512、522、532和542的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行計(jì)數(shù)。比較器512、522、532和542可將來(lái)自(圖4中示出的)放大器41的放大的電信號(hào)與閾值Vth2比較，并將比較結(jié)果輸出到第一讀出電路51的計(jì)數(shù)器515。例如，如果指示來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)大于閾值Vth2的信號(hào)(例如“I”)被接收兩次，則第一讀出電路51的計(jì)數(shù)器515可對(duì)這些信號(hào)計(jì)數(shù)兩次。閾值Vthl是比較器511、521、531和541可與來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)比較的閾值，而閾值Vth2是比較器512、522、532和542可與來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)比較的閾值。第一讀出電路51可包括邏輯門513，邏輯門513對(duì)從分別在第一讀出電路51至第四讀出電路54中的比較器512、522、532和542接收到的信號(hào)執(zhí)行邏輯運(yùn)算。如果第一讀出電路51包括邏輯門513，則第一讀出電路51至第四讀出電路54的比較器512、522、532和542可將比較結(jié)果輸出到第一讀出電路51的邏輯門513。邏輯門513可以是邏輯電路的部件，并可執(zhí)行例如AND(與)、0R(或)或NOR(或非)運(yùn)算。在另一方面，邏輯門513可以是包括多個(gè)邏輯門的電子電路的部件。例如，如果邏輯門513是OR門，則當(dāng)從第一讀出電路51至第四讀出電路54的比較器512、522、532和542中的一個(gè)或多個(gè)接收到信號(hào)“ I”時(shí)，第一讀出一一電路51的計(jì)數(shù)器515可執(zhí)行計(jì)數(shù)。在圖5的示例中，第二讀出電路52至第四讀出電路54中的每個(gè)可分別僅包括計(jì)數(shù)器523、533和543。其結(jié)果是，第二讀出電路52至第四讀出電路54中的每個(gè)可與第一讀出電路51共享計(jì)數(shù)器515。相對(duì)于每個(gè)讀出電路包括兩個(gè)計(jì)數(shù)器，這可減小讀出電路的尺寸。具有減小的尺寸的讀出電路的使用可確保多能輻射照射到的區(qū)域被劃分為分別與讀出電路對(duì)應(yīng)的更小的像素。多能輻射照射到的且具有特定面積的區(qū)域可被劃分為大量的像素，從而可使用針對(duì)每個(gè)像素的光子計(jì)數(shù)來(lái)生成高分辨率圖像。圖像生成器12可使用通過(guò)針對(duì)多能輻射照射到的區(qū)域的每個(gè)像素中的每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)而獲得的數(shù)據(jù)來(lái)生成高對(duì)比度圖像。圖像生成器12可從光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11接收針對(duì)每個(gè)能帶的光子計(jì)數(shù)，并基于光子計(jì)數(shù)生成針對(duì)每個(gè)光子能帶的圖像。圖像生成器12可通過(guò)使用針對(duì)每個(gè)能帶生成的圖像來(lái)生成高對(duì)比度圖像。通過(guò)特定身體部分的光子透射的程度可取決于光子的能帶。因此，使用不同能帶中的光子的透射程度可生成高對(duì)比度圖像。第一讀出電路51與其他讀出電路共享計(jì)數(shù)器515可減小光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11的尺寸。其結(jié)果是，可使用來(lái)自讀出電路的第一能帶中的光子計(jì)數(shù)來(lái)生成高分辨率圖像。通過(guò)使用每個(gè)光子能帶的光子數(shù)據(jù)，圖像生成器12可生成高對(duì)比度圖像，其中，基于通過(guò)第一讀出電路51的計(jì)數(shù)器515的入射到2X2像素的第二能帶中的光子計(jì)數(shù)以及來(lái)自第一讀出電路51至第四讀出電路54的第一能帶中的光子計(jì)數(shù)來(lái)獲得所述光子數(shù)據(jù)。在圖5示出的示例中，雖然每個(gè)讀出電路包括兩個(gè)比較器，但是每個(gè)讀出電路可包括多于兩個(gè)的比較器。在另一方面，每個(gè)讀出電路可包括四個(gè)比較器和兩個(gè)計(jì)數(shù)器。在該方面，第一讀出電路51可基于來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)與閾值Vth2的比較結(jié)果對(duì)第二能帶中的光子計(jì)數(shù)，第二讀出電路52可基于來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)與閾值Vth3的比較結(jié)果對(duì)第三能帶中的光子計(jì)數(shù)，第三讀出電路53可基于來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)與閾值Vth4的比較結(jié)果對(duì)第四能帶中的光子計(jì)數(shù)，第四讀出電路54可基于來(lái)自放大器41的放大的電信號(hào)與閾值Vth5的比較結(jié)果對(duì)第五能帶中的光子計(jì)數(shù)。圖6是示出光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的示例的電路示意圖，在所述光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器中，其示例在圖3中被示出的讀出電路共享計(jì)數(shù)器。參照?qǐng)D6，第一讀出電路61至第四讀出電路64中的每個(gè)包括兩個(gè)計(jì)數(shù)器。第一讀出電路61包括計(jì)數(shù)器616和617以及比較器611至615。第二讀出電路62包括計(jì)數(shù)器626和627以及比較器621至625。第三讀出電路63包括計(jì)數(shù)器636和637以及比較器631至635。第四讀出電路64包括計(jì)數(shù)器646和647以及比較器641至645。第一讀出電路61至第四讀出電路64分別與其他讀出電路共享計(jì)數(shù)器617、627、637和647。第一讀出電路61的計(jì)數(shù)器617可基于來(lái)自比較器612、622、632和642的比較結(jié)果執(zhí)行計(jì)數(shù)。第二讀出電路62的計(jì)數(shù)器627可基于來(lái)自比較器613、623、633和643的比較結(jié)果執(zhí)行計(jì)數(shù)。第三讀出電路63的計(jì)數(shù)器637可基于來(lái)自比較器614、624、634和644的比較結(jié)果執(zhí)行計(jì)數(shù)。第四讀出電路64的計(jì)數(shù)器647可基于來(lái)自比較器615、625、635和645的比較結(jié)果執(zhí)行計(jì)數(shù)。
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第一讀出電路61至第四讀出電路64中的每個(gè)包括邏輯電路618、628、638和648，邏輯電路618、628、638和648對(duì)來(lái)自相應(yīng)比較器的信號(hào)執(zhí)行運(yùn)算并將運(yùn)算結(jié)果輸出到各個(gè)計(jì)數(shù)器617、627、637和647。邏輯電路可以是用于對(duì)從第一讀出電路61至第四讀出電路64的相應(yīng)比較器接收到的信號(hào)執(zhí)行邏輯運(yùn)算的電子電路。例如，第一讀出電路61包括邏輯電路618，邏輯電路618對(duì)從比較器612、622、632和642接收到的信號(hào)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，并將邏輯運(yùn)算的結(jié)果輸出到計(jì)數(shù)器617。第一讀出電路61至第四讀出電路64的比較器612、622、632和642可將比較結(jié)果輸出到邏輯電路618，然后邏輯電路618可基于從比較器612、622、632和642接收到的比較結(jié)果執(zhí)行邏輯運(yùn)算，并將邏輯運(yùn)算的結(jié)果輸出到第一讀出電路61的計(jì)數(shù)器617。例如，如果邏輯電路618是OR門，則當(dāng)從第一讀出電路61至第四讀出電路64的比較器612、622、632和642中的一個(gè)或多個(gè)接收到指示來(lái)自放大器的放大的電信號(hào)大于第二閾值Vth2的信號(hào)“I”時(shí)，第一邏輯電路618可將“I”輸出到第一讀出電路61的計(jì)數(shù)器617。在圖6示出的示例中，雖然四個(gè)相鄰的讀出電路61至64共享計(jì)數(shù)器617、627、637和647，但是N個(gè)相鄰的讀出電路可共享計(jì)數(shù)器。當(dāng)N個(gè)相鄰的讀出電路共享計(jì)數(shù)器時(shí)，讀出電路中的每個(gè)可包括N+1個(gè)比較器，并且這些比較器中的一個(gè)可將比較結(jié)果輸出到相應(yīng)讀出電路的計(jì)數(shù)器。隨后，該計(jì)數(shù)器可輸出預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)，以生成高分辨率圖像。相應(yīng)讀出電路的其他計(jì)數(shù)器可輸出排除預(yù)定能帶的其他不同能帶中的光子計(jì)數(shù)，以生成高對(duì)比度圖像。不同能帶在讀出電路之間可以不同。光子可具有N個(gè)不同能帶。N個(gè)相鄰的讀出電路可分別對(duì)N個(gè)不同能帶中的光子計(jì)數(shù)。因?yàn)镹個(gè)讀出電路中的每個(gè)包括用于基于從N+1個(gè)比較器中的一個(gè)接收到的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，所以圖像生成器12可基于從每個(gè)讀出電路接收到的特定能帶中的光子計(jì)數(shù)來(lái)生成高分辨率圖像。因?yàn)镹個(gè)讀出電路中的每個(gè)包括用于對(duì)不同能帶中的光子計(jì)數(shù)的另一計(jì)數(shù)器，所以圖像生成器12可基于從讀出電路接收到的不同能帶中的光子計(jì)數(shù)來(lái)生成針對(duì)每個(gè)能帶的圖像。與一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的每個(gè)讀出電路不包括用于對(duì)整個(gè)能帶范圍中的光子計(jì)數(shù)的多個(gè)計(jì)數(shù)器，而包括用于對(duì)與其他讀出電路中計(jì)數(shù)的光子的能帶不同的不同能帶中的光子計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。因此，讀出電路可具有減小的尺寸。這可導(dǎo)致分別與讀出電路對(duì)應(yīng)的像素的尺寸減小，從而能夠生成高分辨率圖像。在圖6示出的示例中，因?yàn)樗膫€(gè)讀出電路共享計(jì)數(shù)器617、627、637和647，所以為了在四個(gè)讀出電路之間使用減少數(shù)量的計(jì)數(shù)器，讀出電路中的每個(gè)比較器不需要連接到相應(yīng)計(jì)數(shù)器?；趤?lái)自計(jì)數(shù)器617、627、637和647的光子計(jì)數(shù)而生成的圖像可具有基于來(lái)自計(jì)數(shù)器616、626、636和646的光子計(jì)數(shù)而創(chuàng)建的圖像的1/4分辨率。例如，來(lái)自第一讀出電路61的計(jì)數(shù)器617的第二能帶中的光子計(jì)數(shù)是入射到多能輻射照射到的區(qū)域的像素上的光子的計(jì)數(shù)，該區(qū)域?qū)?yīng)于第一讀出電路61至第四讀出電路64。因此，當(dāng)圖像生成器12基于來(lái)自第一讀出電路61的計(jì)數(shù)器617的第二能帶中的光子計(jì)數(shù)而生成針對(duì)與第一讀出電路61至第四讀出電路64對(duì)應(yīng)的像素的圖像時(shí)，與針對(duì)每個(gè)像素生成不同圖像時(shí)相比，針對(duì)每四個(gè)像素的相同圖像的生成可導(dǎo)致1/4的分辨率。共享的計(jì)數(shù)器617、627、637和647輸出不同能帶中的光子計(jì)數(shù)，從而圖像生成器12可生成具有1/4分辨率的四個(gè)圖像，并使用所述四個(gè)圖像生成高對(duì)比度圖像。所述四個(gè)圖像來(lái)自光子的不同能帶。也就是說(shuō)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)身體部分的輻射的透射程度可根據(jù)光子的能帶而變化，所以可生成這些不同的圖像。通過(guò)分析這些特性，圖像生成器12可生成高對(duì)比度圖像。使用如圖6所示的讀出電路的結(jié)構(gòu)，圖像生成器12可基于來(lái)自每個(gè)讀出電路的預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)來(lái)生成高分辨率圖像，并可基于來(lái)自每個(gè)讀出電路的不同能帶中的光子計(jì)數(shù)來(lái)生成針對(duì)每個(gè)能帶的圖像，并且通過(guò)使用針對(duì)不同能帶的圖像來(lái)生成高對(duì)比度圖像，其中，每個(gè)讀出電路包括共享的計(jì)數(shù)器。圖像生成器12可從每個(gè)讀出電路接收預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)，并針對(duì)與每個(gè)讀出電路對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素生成圖像。圖像生成器12接收排除預(yù)定能帶的不同能帶中的光子的計(jì)數(shù)結(jié)果，并針對(duì)多能輻射照射到的區(qū)域的像素生成相同的圖像，所述像素分別與彼此共享計(jì)數(shù)器的讀出電路對(duì)應(yīng)。圖像生成器12從一個(gè)讀出電路接收排除預(yù)定能帶的不同能帶中的光子計(jì)數(shù)，而針對(duì)多能輻射照射到的區(qū)域的全部像素生成相同的圖像，所述像素分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)讀出電路。圖7是示出描述通過(guò)光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器基于光子計(jì)數(shù)針對(duì)每個(gè)像素生成圖像的示例的示圖。圖7中示出的示例公開(kāi)了通過(guò)圖像生成器12針對(duì)2X2像素生成圖像。圖像I至5是通過(guò)圖像生成器12針對(duì)每個(gè)像素生成的圖像。光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器11的每個(gè)讀出電路將光子計(jì)數(shù)輸出到圖像生成器12，以生成圖像。然后，圖像生成器12通過(guò)使用從讀出電路接收到的光子計(jì)數(shù)針對(duì)每個(gè)像素生成醫(yī)療圖像。參照?qǐng)D7，圖像生成器12從每個(gè)讀出電路接收預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)的結(jié)果，并基于預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)針對(duì)每個(gè)像素生成第一圖像。圖像生成器12從讀出電路接收第二能帶至第五能帶中的光子計(jì)數(shù)，并基于第二能帶至第五能帶中的光子計(jì)數(shù)針對(duì)與讀出電路對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素生成第二能帶至第五能帶的第二圖像至第五圖像。2X2讀出電路分別對(duì)第二能帶至第五能帶中的光子計(jì)數(shù)，圖像生成器12從2X2讀出電路接收光子計(jì)數(shù)，并 針對(duì)分別與2X2讀出電路對(duì)應(yīng)的全部2X2像素生成第二圖像至第五圖像。例如，當(dāng)?shù)诙軒е械墓庾尤肷涞蕉嗄茌椛湔丈涞降膮^(qū)域中的2 X 2像素時(shí)，分別與2 X 2像素對(duì)應(yīng)的2 X 2讀出電路中的一個(gè)對(duì)入射到2 X 2像素的第二能帶中的光子計(jì)數(shù)，并將光子計(jì)數(shù)輸出到圖像生成器12。圖像生成器12基于接收到的光子計(jì)數(shù)針對(duì)全部2X2像素生成第二能帶的第二圖像。雖然2X2讀出電路中僅有一個(gè)讀出電路對(duì)第二能帶中的光子計(jì)數(shù)，但是生成的第二圖像針對(duì)分別與2X2讀出電路對(duì)應(yīng)的全部2X2像素。因?yàn)獒槍?duì)2X2像素中的每個(gè)生成相同的第二圖像，因此與針對(duì)2X2像素分別生成不同圖像相比，分辨率是1/4分辨率。雖然以上僅描述了第二圖像的生成過(guò)程，但是可以以與第二圖像相同的方式來(lái)生成第三圖像至第五圖像，因此第三圖像至第五圖像中的每個(gè)可具有1/4分辨率。圖像生成器12生成的第一圖像是全分辨率圖像，而第二圖像至第五圖像是1/4分辨率圖像。圖像生成器12可通過(guò)使用第一圖像至第五圖像來(lái)生成高對(duì)比度圖像。即使對(duì)于相同的身體部分，輻射的透射程度也根據(jù)輻射的能帶而變化。因此，即使對(duì)于輻射已經(jīng)透過(guò)的相同的身體部分，也可生成不同光子能帶的圖像。圖像生成器12可基于不同能帶的圖像的分析結(jié)果來(lái)生成高對(duì)比度圖像。圖8是示出圖3的讀出電路33的示例的框圖。參照?qǐng)D8，讀出電路33包括積分器81、比較器82、信號(hào)處理器83、復(fù)用器84和計(jì)數(shù)器85。積分器81可累積從傳感器31接收的已經(jīng)從通過(guò)傳感器31檢測(cè)到的光子轉(zhuǎn)換的電信號(hào)，并將累積的信號(hào)輸出到比較器82。積分器81可累積從傳感器31輸入的電信號(hào)，直到從信號(hào)處理器83接收到復(fù)位命令，并且當(dāng)從信號(hào)處理器83接收到復(fù)位命令時(shí)，積分器81可將累積的電信號(hào)恢復(fù)回原始的電信號(hào)，就像它們?cè)诶鄯e之前一樣。直到接收到復(fù)位命令為止，積分器81可在輸出端將累積的電信號(hào)的電壓電平保持為恒定，并且繼續(xù)將恒定的電壓電平輸出到比較器82。因此，積分器81可輸出非脈沖信號(hào)，即，幅值不變的信號(hào)，諸如DC電壓。比較器82可將來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)與從復(fù)用器84輸入的閾值比較，并將比較結(jié)果輸出到信號(hào)處理器83。所述閾值是用于將多能輻射中的光子的整個(gè)能帶劃分為兩個(gè)或更多個(gè)能帶的預(yù)定電壓電平。因此，使用多個(gè)閾值可允許精細(xì)劃分為多個(gè)光子能帶，以檢測(cè)每個(gè)能帶的光子。比較器82輸出到 信號(hào)處理器83的比較結(jié)果可指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)在幅值上是否大于某閾值。例如，如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于某閾值，則t匕較器82可輸出“1”，如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)小于該閾值，則比較器82可輸出“O”。在本示例中，雖然如果累積的電信號(hào)在幅值上大于某閾值，則信號(hào)處理器83輸出“1”，并且如果累積的電信號(hào)在幅值上小于該閾值，則信號(hào)處理器83輸出“0”，但是相反的結(jié)果也是可行的。比較器82可將來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)與從復(fù)用器84輸入的閾值依次比較。例如，比較器82可將來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)與從復(fù)用器84輸入的閾值比較，并將比較結(jié)果輸出到信號(hào)處理器83。當(dāng)從復(fù)用器84接收到下一閾值時(shí)，比較器82可將來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)與所述下一閾值比較，并將比較結(jié)果輸出到信號(hào)處理器83。當(dāng)閾值從一個(gè)到另一個(gè)變化時(shí)，比較器82可將比較結(jié)果輸出到計(jì)數(shù)單元43。因此，通過(guò)與若干閾值依次比較，可僅使用一個(gè)比較器來(lái)識(shí)別來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)的幅值。因?yàn)榉e分器81可在其輸出端將連續(xù)輸出到比較器82的累積的電信號(hào)的電壓電平保持為恒定，所以比較器82可以以對(duì)于將脈沖信號(hào)輸入到比較器82時(shí)而言相對(duì)慢的運(yùn)算速率，將從積分器81輸入的累積的電信號(hào)與從復(fù)用器84輸入的閾值依次比較。如果從積分器81輸入脈沖信號(hào)，則比較器82可能需要以更高速率來(lái)操作，以在脈沖信號(hào)下降到預(yù)定電壓電平或更低之前完成比較。然而，在圖8示出的示例中，在積分器81將累積的電信號(hào)的電壓電平保持為恒定直到從信號(hào)處理器83接收到復(fù)位命令的同時(shí)，比較器82可繼續(xù)從積分器81接收具有恒定電壓電平的累積的電信號(hào)，并將累積的電信號(hào)與閾值依次比較。通常，相對(duì)高速率的比較器與低速率比較器相比，可能需要大量的電流，并且在功耗方面非常嚴(yán)重。因?yàn)榫哂泻愣妷弘娖降睦鄯e的電信號(hào)從積分器81連續(xù)地輸入到比較器82，所以比較器82可不需要以高速率來(lái)操作，從而可以使用較少電流和降低的功耗來(lái)操作。信號(hào)處理器83可從比較器82接收從積分器81輸出的累積的電信號(hào)與閾值依次比較的結(jié)果，并將指示多能輻射中的光子的能帶的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。作為比較器82的比較結(jié)果，如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)具有大于某閾值的幅值，則信號(hào)處理器83指示復(fù)用器84將下一閾值輸出到比較器82，并且信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)的幅值大于所述閾值的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。由于與新閾值的比較，如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)具有大于新閾值的幅值，則重復(fù)上述操作。復(fù)用器84可以以降序(即，從最大閾值到最小閾值)將閾值依次輸出到比較器82。另一方面，作為與新閾值比較的結(jié)果，如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)的幅值小于新閾值的幅值，則信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)的幅值小于新閾值的幅值的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)的幅值小于新閾值的幅值，則信號(hào)處理器83指示積分器81復(fù)位，并且指示復(fù)用器84將最小閾值輸出到比較器82。如果累積的電信號(hào)與閾值具有相同的幅值，則像累積的電信號(hào)的幅值大于閾值那樣來(lái)考慮。信號(hào)處理器83可從比較器82接收從積分器81輸出的累積的電信號(hào)與閾值的比較結(jié)果。從比較器82輸入的比較結(jié)果指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)是否大 于某閾值，或者指示相反情況。例如，如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于某閾值，則信號(hào)處理器83可從比較器82接收“ I ”，并且如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)小于某閾值，則信號(hào)處理器83可從比較器82接收“O”。在圖8示出的示例中，雖然將信號(hào)處理器83描述為如果累積的電信號(hào)大于某閾值則從比較器82接收“ I ”，但是信號(hào)處理器83可以以相反的方式來(lái)操作。信號(hào)處理器83可根據(jù)哪個(gè)閾值已經(jīng)與來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)比較以獲得從比較器82接收的比較結(jié)果，將相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)小于與光子的能帶對(duì)應(yīng)的閾值，則信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)小于相應(yīng)閾值的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于與光子的能帶對(duì)應(yīng)的閾值，則信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)大于相應(yīng)閾值的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。也就是說(shuō)，信號(hào)處理器83通過(guò)對(duì)復(fù)用器84的控制，可以知道哪個(gè)閾值已經(jīng)被比較以獲得從比較器82接收的比較結(jié)果，并且信號(hào)處理器83可將指示累積的電信號(hào)與閾值之間的比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85，其中，所述閾值與光子的能帶對(duì)應(yīng)。信號(hào)處理器83可指示積分器81復(fù)位，以清除積分器81累積的電信號(hào)。也就是說(shuō)，一旦通過(guò)上述比較識(shí)別出來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)的幅值，信號(hào)處理器83就指示積分器81復(fù)位，以開(kāi)始進(jìn)入到積分器81的電信號(hào)的新的累積。例如，假設(shè)來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)由Vin表不,從復(fù)用器84依次輸出的閾值由Vthd、Vth_low、Vth_mid和Vth_high表示，Vthd可指示具有與由傳感器31引起的漏電流或噪聲對(duì)應(yīng)的幅值的閾值，Vth_low、Vth_mid和Vth_high可指示分別與光子的能帶對(duì)應(yīng)的閾值。如果累積的電信號(hào)Vin小于閾值Vthd，則不清楚累積的電信號(hào)Vin是由傳感器31引起的漏電流或噪聲，還是來(lái)自光子的電信號(hào)。在這種情況下，信號(hào)處理器83不指示積分器81復(fù)位以允許輸入到積分器81的電信號(hào)的累積繼續(xù)，并且信號(hào)處理器83指示復(fù)用器84切換到下一閾值。如果累積的電信號(hào)Vin大于閾值Vthd,這表不累積的電信號(hào)Vin是來(lái)自光子的電信號(hào)，則信號(hào)處理器83不指示積分器81復(fù)位，而指示復(fù)用器84從閾值Vthd切換到閾值Vth_low，從而比較器82將累積的電信號(hào)Vin與閾值Vth_low比較。如果累積的電信號(hào)Vin小于閾值Vth_low,則信號(hào)處理器83指不積分器81復(fù)位，并且指示復(fù)用器84切換到閾值Vthd，從而比較器82將累積的電信號(hào)Vin與閾值Vthd比較。信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)Vin小于閾值Vth_low的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果累積的電信號(hào)Vin大于閾值Vth_low,這表不累積的電信號(hào)Vin是來(lái)自光子的電信號(hào)，則信號(hào)處理器83不指示積分器81復(fù)位，而指示復(fù)用器84將閾值Vth_low切換到閾值Vth_mid，從而比較器82將累積的電信號(hào)Vin與閾值Vthjnid比較。信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)Vin大于閾值Vth_low的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果累積的電信號(hào)Vin小于閾值Vth_mid,則信號(hào)處理器83指不積分器81復(fù)位，并且指示復(fù)用器84將閾值Vthjnid切換到閾值Vthd。信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)Vin小于閾值Vthjnid的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果累積的電信號(hào)Vin大于閾值Vth_mid,則信號(hào)處理器83不指不積分器81復(fù)位，而指示復(fù)用器84將閾值Vthjnid切換到閾值Vth_high，從而比較器82將累積的電信號(hào)Vin與閾值Vth_high比較。信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)Vin大于閾值Vthjnid的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果累積的電信號(hào)Vin小于閾值Vth_high,則信號(hào)處理器83指不積分器81復(fù)位，并且指示復(fù)用器84將閾值Vth_high切換到閾值Vthd。信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)Vin小于閾值Vth_high的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。如果累積的電信號(hào)Vin大于閾值Vth_high，則信號(hào)處理器83指示積分器81復(fù)位，并指示復(fù)用器84將閾值Vth_high切換到閾值Vthd。信號(hào)處理器83將指示累積的電信號(hào)Vin大于閾值Vth_high的數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)數(shù)器85。閾值Vthd、Vth_low、Vth_mid和Vth_high可以是從最小到最大的順序:即，Vthd< Vth_low < Vth_mid < Vth_high。Vthd是這些閾值中的最小值。雖然以上示例描述了四個(gè)閾值的使用，但是可使用任意數(shù)量(N)的閾值，其中，排除小于最小閾值Vthd的這些閾值中的任何一個(gè)依次與累積的電信號(hào)Vin比較。其結(jié)果是，如果累積的電信號(hào)Vin是指示光子的不同能帶的這些閾值之中的最小值，則信號(hào)處理器83可指示積分器81復(fù)位。也就是說(shuō)，如果累積的電信號(hào)Vin小于用于區(qū)分光子的能帶的閾值中的任何一個(gè)，則信號(hào)處理器83可指示積分器81復(fù)位。 閾值Vthd是指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)是否是由傳感器31引起的漏電流或噪聲的閾值。由傳感器31引起的漏電流的幅值可通過(guò)在無(wú)輻射條件下單獨(dú)測(cè)量傳感器31產(chǎn)生的電流的幅值來(lái)獲得。閾值Vthd可以是根據(jù)測(cè)量的漏電流的幅值預(yù)先設(shè)置的電壓電平，閾值Vthd可與來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)比較以確定來(lái)自積分器的累積的電信號(hào)是來(lái)自由傳感器31引起的漏電流，而不是來(lái)自輻射中的光子。閾值Vth_low、Vth_mid和Vth_high是預(yù)先設(shè)置的用于區(qū)分光子的多個(gè)能帶的電壓電平。這些電壓電平可基于傳感器31根據(jù)光子的不同能帶產(chǎn)生的電信號(hào)的幅值的測(cè)量來(lái)設(shè)置，從而可劃分由傳感器31檢測(cè)的光子的能帶。信號(hào)處理器83基于來(lái)自比較器82的比較結(jié)果而輸出到計(jì)數(shù)器85的數(shù)字信號(hào)如下所示。0UT_low =“0”是指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)小于閾值Vth_low的數(shù)字信號(hào)，0UT_low = “l(fā)”是指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于閾值Vth_low的數(shù)字信號(hào)。OUTjnid = “O”是指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)小于閾值Vthjnid的數(shù)字信號(hào)，0UT_mid =“1”是指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于閾值Vthjnid的數(shù)字信號(hào)。0UT_high= “0”是指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)小于閾值Vth_high的數(shù)字信號(hào)，0UT_high =“I”是指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于閾值Vth_high的數(shù)字信號(hào)。在以上示例中，雖然“I”和“O”被描述為指示相對(duì)高電平和相對(duì)低電平，但是相反的情況也是可以的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，用于輸出比較結(jié)果的信號(hào)可以是各種形式中的任何一種。復(fù)用器84可將根據(jù)來(lái)自信號(hào)處理器83的命令從一個(gè)切換到另一個(gè)的閾值依次輸出到比較器82。復(fù)用器84將閾值Vthd輸出到比較器82。如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于閾值Vthd，則復(fù)用器84根據(jù)來(lái)自信號(hào)處理器83的命令將下一閾值Vth_low輸出至IJ比較器82。如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于閾值Vth_low，則復(fù)用器84根據(jù)來(lái)自信號(hào)處理器83的命令將下一閾值Vthjnid輸出到比較器82。如果來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)大于某閾值，則重復(fù)這些過(guò)程，直到復(fù)用器84輸出閾值Vth_high。計(jì)數(shù)器85可根據(jù)從信號(hào)處理器83接收到的數(shù)字信號(hào)針對(duì)每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器85可接收數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)指示來(lái)自積分器81的累積的電信號(hào)的不同幅值。例如，從信號(hào)處理器83接收到的數(shù)字信號(hào)可包括`0UT_low =“0”、0UT_low =“l(fā)”、0UT_mid=“O”、0UT_mi d = “ I”、0UT_high = “O” 和 0UT_high = “ I”。計(jì)數(shù)器85 可包括三個(gè)計(jì)數(shù)器 Low_counter、Mid_counter 和 High_counter。計(jì)數(shù)器Low_counter可對(duì)具有與閾值Vth_low對(duì)應(yīng)的能帶的光子計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器Mid_counter可對(duì)具有與閾值V th_mi d對(duì)應(yīng)的能帶的光子計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器Hi gh_counter可對(duì)具有與閾值V th_high對(duì)應(yīng)的能帶的光子計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器85從信號(hào)處理器83接收到0UT_low =“ I”時(shí),計(jì)數(shù)器Low_counter對(duì)數(shù)字信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器85從信號(hào)處理器83接收到0UT_mid =“ I”時(shí),計(jì)數(shù)器Mid_counter對(duì)數(shù)字信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器85從信號(hào)處理器83接收到0UT_high = “ I”時(shí)，計(jì)數(shù)器High_counter對(duì)數(shù)字信號(hào)計(jì)數(shù)。如上所述，計(jì)數(shù)器85的三個(gè)計(jì)數(shù)器Low_counter、Mid_counter和High_counter可從信號(hào)處理器83接收針對(duì)每個(gè)光子能帶的指示不同光子能帶的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)所述數(shù)字信號(hào)計(jì)數(shù)。這些計(jì)數(shù)器Low_counter、Mid_counter和High_counter可以是數(shù)字計(jì)數(shù)器。作為以預(yù)定順序?qū)愣〞r(shí)鐘輸入計(jì)數(shù)的電路的數(shù)字計(jì)數(shù)器可根據(jù)對(duì)時(shí)鐘輸入計(jì)數(shù)的方向分為向上計(jì)數(shù)器和向下計(jì)數(shù)器。例如，如果計(jì)數(shù)器Low_counter、Mid_counter和High_counter是向上計(jì)數(shù)器，則每當(dāng)從信號(hào)處理器83接收到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器Low_counter、Mid_counter和High_counter就將光子的計(jì)數(shù)加一,并存儲(chǔ)光子的計(jì)數(shù)。在另一示例中，如果計(jì)數(shù)器85從信號(hào)處理器83接收到0UT_low = “I”三次,則計(jì)數(shù)器Low_counter對(duì)數(shù)字信號(hào)計(jì)數(shù)三次，并存儲(chǔ)數(shù)字“3”。圖9是示出圖3的讀出電路33的示例的電路圖，其中，僅示出圖8的讀出電路33的部分元件。因此，雖然在當(dāng)前示例中沒(méi)有明確描述，但是以上結(jié)合讀出電路33描述的任何內(nèi)容將適用于根據(jù)當(dāng)前示例的圖8的讀出電路。積分器91可包括放大器911、電容器912和開(kāi)關(guān)913。放大器911可與電容器912和開(kāi)關(guān)913并聯(lián)連接。也就是說(shuō)，電容器912和開(kāi)關(guān)913可連接到放大器911的輸入端和輸出端。當(dāng)放大器911和電容器912并聯(lián)連接時(shí)，因?yàn)榉糯笃?11的輸入端的高電阻，所以輸入到積分器91的電流可不進(jìn)入放大器911。因此，輸入的電流可在電容器912中累積。在電容器912中累積的電荷可導(dǎo)致電容器912的相對(duì)兩端之間的電壓差。放大器911在其輸出端可具有比輸入端大的電壓電平，達(dá)到電容器912的相對(duì)兩端之間的電壓差那么多。電容器912的相對(duì)兩端的電壓V(t)可使用如下等式I來(lái)計(jì)算。等式1:1 ft
權(quán)利要求
1.種光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，包括: 讀出電路，被構(gòu)造為對(duì)入射到傳感器的多能輻射中的光子計(jì)數(shù)，其中，針對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)，讀出電路分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)，每個(gè)讀出電路被構(gòu)造為對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)，至少一個(gè)讀出電路被構(gòu)造為對(duì)多能輻射的除了多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶以外的至少一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。
2.權(quán)利要求1所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路，NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路包括第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器，第一計(jì)數(shù)器被構(gòu)造為對(duì)多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器被構(gòu)造為對(duì)多個(gè)能帶中除了所述預(yù)定能帶之外的至少一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)， 其中，NXN讀出電路的第二計(jì)數(shù)器選擇性地并分別對(duì)彼此不同的能帶中的光子計(jì)數(shù)。
3.權(quán)利要求2所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路還包括比較單元，比較單元被構(gòu)造為將由傳感器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)與多個(gè)閾值比較， 其中，第一計(jì)數(shù)器基于來(lái)自NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路的比較單元的第一比較器的所述電信號(hào)與所述多個(gè)閾值中的第一閾值之間的比較結(jié)果，對(duì)多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)， 其中，第二計(jì)數(shù)器基于所述電信號(hào)與所述多個(gè)閾值中的第二閾值之間的多個(gè)比較結(jié)果，對(duì)多個(gè)能帶中除了所述預(yù)定能帶之外的至少一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器從NXN讀出電路的比較單元的第二比較器接收所述多個(gè)比較結(jié)果。
4.權(quán)利要求3所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，如果接收到指示由傳感器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的幅值大于第二閾值的幅值的比較結(jié)果，則第二計(jì)數(shù)器對(duì)光子計(jì)數(shù)。
5.權(quán)利要求3所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路還包括邏輯電路，邏輯電路被構(gòu)造為使用與第二閾值的多個(gè)比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，并將邏輯運(yùn)算的結(jié)果輸出到第二計(jì)數(shù)器， 其中，第二計(jì)數(shù)器基于來(lái)自邏輯電路的邏輯運(yùn)算的結(jié)果來(lái)對(duì)光子計(jì)數(shù)。
6.權(quán)利要求5所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，所述邏輯電路是OR門。
7.權(quán)利要求2所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，NXN讀出電路中的每個(gè)讀出電路還包括:積分器，被構(gòu)造為累積從傳感器接收的經(jīng)過(guò)從相應(yīng)的一個(gè)光子的光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)；比較器，被構(gòu)造為將來(lái)自積分器的累積的電信號(hào)與多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值比較；信號(hào)處理器，被構(gòu)造為根據(jù)比較結(jié)果指示從多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值到多個(gè)閾值中的另一個(gè)閾值的依次切換，并基于來(lái)自比較器的與閾值的依次比較的結(jié)果輸出區(qū)分光子的能帶的數(shù)字信號(hào)， 其中，第一計(jì)數(shù)器基于從信號(hào)處理器接收的指示與多個(gè)閾值中的第一閾值的比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)，對(duì)多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)， 其中，第二計(jì)數(shù)器基于從信號(hào)處理器接收的指示與多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)，對(duì)多個(gè)能帶中除了所述預(yù)定能帶之外的至少一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。
8.權(quán)利要求7所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，信號(hào)處理器還被構(gòu)造為從其他NXN讀出電路的信號(hào)處理器接收與第二閾值的比較結(jié)果，并將接收到的比較結(jié)果輸出到第二計(jì)數(shù)器。
9.權(quán)利要求7所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，信號(hào)處理器還被構(gòu)造為使用從其他NXN讀出電路的信號(hào)處理器接收的與第二閾值的比較結(jié)果來(lái)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，并將邏輯運(yùn)算的結(jié)果輸出到第二計(jì)數(shù)器。
10.權(quán)利要求9所述的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，其中，所述邏輯運(yùn)算是OR運(yùn)算。
11.種在用于對(duì)入射到傳感器的多能輻射中的光子計(jì)數(shù)的讀出電路中的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，針對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)，所述方法包括: 確定光子的能帶； 如果確定的光子的能帶是預(yù)定能帶，則在與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的一個(gè)讀出電路中對(duì)光子計(jì)數(shù)； 如果確定的光子的能帶是與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶，貝1J在至少一個(gè)讀出電路中選擇性地并分別對(duì)光子計(jì)數(shù)，其中，所述至少一個(gè)讀出電路包括與不同能帶中的光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路。
12.權(quán)利要求11所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路， 其中，選擇性地并分別對(duì)光子計(jì)數(shù)的步驟包括: 如果與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路具有對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，則在與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路中對(duì)光子計(jì)數(shù)； 如果與光子入射到的像素對(duì)應(yīng)的讀出電路不具有對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，則將確定能帶的結(jié)果輸出到NXN讀出電路的具有對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的讀出電路。
13.權(quán)利要求11所述的光子 計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，確定能帶的步驟包括:將通過(guò)傳感器接收的電信號(hào)與多個(gè)閾值比較。
14.權(quán)利要求11所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，基于與多個(gè)閾值中的第一閾值的比較結(jié)果來(lái)對(duì)所述預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)。
15.權(quán)利要求14所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路， 其中，基于使用與多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果的邏輯運(yùn)算的結(jié)果來(lái)對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)，其中，所述比較結(jié)果從NXN讀出電路輸出。
16.權(quán)利要求15所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，所述邏輯運(yùn)算是OR運(yùn)算。
17.權(quán)利要求11所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，基于與多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果來(lái)對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。
18.權(quán)利要求11所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，確定能帶的步驟包括:累積從傳感器接收的經(jīng)過(guò)從相應(yīng)的一個(gè)光子的光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)；將累積的電信號(hào)與多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值比較；根據(jù)累積的電信號(hào)的比較結(jié)果指示從多個(gè)閾值中的一個(gè)閾值到多個(gè)閾值中的另一個(gè)閾值的依次切換；并基于與多個(gè)閾值的依次比較的結(jié)果輸出區(qū)分光子的能帶的數(shù)字信號(hào)。
19.權(quán)利要求18所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，如果累積的電信號(hào)的幅值大于所述多個(gè)閾值中的第一閾值的幅值，則執(zhí)行對(duì)所述預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)的步驟。
20.權(quán)利要求18所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，如果累積的電信號(hào)的幅值大于所述多個(gè)閾值中的第二閾值的幅值，則執(zhí)行對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)的步驟。
21.權(quán)利要求18所述的光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法，其中，讀出電路被劃分為分別與NXN像素對(duì)應(yīng)的NXN讀出電路， 其中，基于使用與多個(gè)閾值中的第二閾值的比較結(jié)果的邏輯運(yùn)算的結(jié)果來(lái)對(duì)與所述預(yù)定能帶不同的一個(gè)能帶中 的光子計(jì)數(shù)，其中，所述比較結(jié)果從NXN讀出電路輸出。
全文摘要
提供一種光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器以及光子計(jì)數(shù)和檢測(cè)方法。所述光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器包括讀出電路，被構(gòu)造為對(duì)入射到傳感器的多能輻射中的光子計(jì)數(shù)，其中，針對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的每個(gè)能帶對(duì)光子計(jì)數(shù)，讀出電路分別與多能輻射照射到的區(qū)域的像素對(duì)應(yīng)，每個(gè)讀出電路被構(gòu)造為對(duì)多能輻射的多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶中的光子計(jì)數(shù)，一部分讀出電路被構(gòu)造為對(duì)多能輻射的除了多個(gè)能帶中的一個(gè)預(yù)定能帶以外的至少一個(gè)能帶中的光子計(jì)數(shù)。
文檔編號(hào)A61B6/00GK103083029SQ20121042796
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者韓相旭, 姜東求, 成映勛 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社