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Die
vorliegende Erfindung betrifft Festkörper-Bilddetektoren und soll die Schwankungen
ihrer Empfindlichkeit beseitigen, besonders diejenigen die auf Temperaturschwankungen
zurückzuführen sind.
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Bei
diesen Bilddetektoren wird ein Bild mittels mehrerer lichtempfindlicher
Punkte erfaßt,
die jeweils aus einer Fotodiode und einem Schalter gebildet sind.
Die lichtempfindlichen Punkte sind mit Verfahren der Ablagerung
von Halbleitermaterialien, wie beispielsweise hydriertem, amorphem
Silizium (aSiH), in dünnen
Filmen realisiert. Mit diesen als Matrix oder Reihe angeordneten,
lichtempfindlichen Punkten können
Bilder erkannt werden, die in einer sichtbaren oder sichtbarkeitsnahen
Strahlung enthalten sind. Die von ihnen erzeugten Signale werden
danach so digitalisiert, daß sie
leicht gespeichert und bearbeitet werden können.
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Diese
Anordnungen von lichtempfindlichen Punkten finden eine besonders
interessante Anwendung im medizinischen Bereich oder dem der industriellen
Steuerung, wo sie Röntgenbilder
erkennen. Es genügt, sie
mit einem Szintillator zu überdecken
und den letzteren einer Röntgenstrahlung
auszusetzen, die ein Röntgenbild
trägt.
Der Szintillator wandelt die einfallende Röntgenstrahlung in eine Strahlung
in dem Wellenlängenband
um, für
die die lichtempfindlichen Punkte empfindlich sind.
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Heutzutage
sind lichtempfindliche Matrizen mit großen Ausmessungen erhältlich,
die mehrere Millionen von lichtempfindlichen Punkten enthalten können.
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In 1 wird
ein Bilddetektor von bekanntem Typ in Matrixform dargestellt. Er
hat nur neun lichtempfindliche Punkte, damit die Figur übersichtlich
bleibt. Jeder lichtempfindliche Punkt P1 bis P9 ist aus einer Fotodiode
Dp und einem als Schalter wirkenden Element Dc gebildet, das in
der Form einer Schaltdiode dargestellt ist. Man könnte als
Schalterelement einen Transistor gewählt haben. Die Fotodiode Dp
und die Schaltdiode Dc sind gegensinnig miteinander verbunden.
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Jeder
lichtempfindliche Punkt P1 bis P9 ist zwischen einem Reihenleiter
Y1 bis Y3 und einem Spaltenleiter X1 bis X3 geschaltet. Die Reihenleiter
Y1 bis Y3 sind mit einer allgemein unter der englischen Bezeichnung "Driver" bekannten Adressierungsvorrichtung 3 verbunden.
Bei einer großen
Matrix kann es mehrere "Driver" 3 geben.
Die Adressierungsvorrichtung 3 umfaßt allgemein Schieberegister,
Schaltkreise und Taktkreise. Die Adressierungsvorrichtung 3 legt
an die Reihenleiter Y1 bis Y3 Spannungen an, die entweder die mit
demselben Reihenleiter Y1 verbundenen, lichtempfindlichen Punkte
P1 bis P3 von der übrigen
Matrix isolieren oder sie leitend machen. Durch die Adressierungsvorrichtung 3 wird
eine sequentielle Adressierung der Reihenleiter Y1 bis Y3 ermöglicht.
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Die
Spaltenleiter X1 bis X3 sind mit einer Lesevorrichtung CL verbunden.
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Während einer
Bildaufnahmephase, während
der die lichtempfindlichen Punkte P1 bis P9 einer zu erfassenden
Information ausgesetzt sind und sie sich in einem empfangsbereiten
Zustand befinden, das heißt, ihre
lichtempfindlichen Dioden Dp und umgekehrt polarisierten Schaltdioden
Dc jeweils eine Kapazität
darstellen, bildet sich eine Ladungsansammlung am Verbindungspunkt
A zwischen den zwei Dioden Dp, Dc. Die Menge an Ladungen ist im
wesentlichen proportional zu der Intensität des Empfangssignals, zum
Beispiel einer sehr starken Beleuchtung, insoweit es im linearen
Erkennungsbereich der lichtempfindlichen Dioden liegt, oder Dunkelheit.
Dem folgt eine Lesephase, während
der an die Reihenleiter Y1 bis Y3 sequentiell ein Leseimpuls angelegt
wird, der die Fotodioden Dp in Leitung versetzt und die Entladung
der in den Spaltenleitern X1 bis X3 angesammelten Ladungen zur Lesevorrichtung
CL und ihre Integration erlaubt.
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Es
wird die Lesevorrichtung CL ausführlicher
beschrieben. Sie umfaßt
Lesekreise 5 und Spaltenleiter X1 bis X3, und diese Lesekreise
sind vom Ladungsintegratorkreistyp. Jeder lichtempfindliche Punkt
ist mit einem Lesekreis 5 verbunden. Jeder Ladungsintegratorkreis
wird durch einen Operationsverstärker
G1 bis G3 gebildet, der mittels eines Lesekondensators C1 bis C3
als Integrator geschaltet ist. Jeder Kondensator C1 bis C3 ist zwischen
den negativen Eingang des Operationsverstärkers G1 bis G3 und seinen
Ausgang S1 bis S3 geschaltet. Jeder Spaltenleiter X1 bis X3 ist
mit dem negativen Eingang eines Operationsverstärkers G1 bis G3 verbunden.
An den positiven Eingang jedes Operationsverstärkers G1 bis G3 ist eine konstante
Eingangsbezugsspannung VR angelegt, die jedem Spaltenleiter X1 bis
X3 diese Bezugsspannung auferlegt. Jeder Operationsverstärker G1
bis G3 umfaßt
einen zu dem Kondensator C1 bis C3 parallel geschalteten Nullrücksetzschalter
I1 bis I3.
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Die
Ausgänge
S1 bis S3 der Integratorkreise sind mit einer Multiplexvorrichtung 6 verbunden,
die in Serie Signale abgibt, die den Ladungen entsprechen, die durch
die Ladungsintegratorkreise integriert worden sind. Während der
Lesephase entsprechen diese Signale den Ladungen, die während einer
Integrationszeit von allen lichtempfindlichen Punkten derselben
Reihe angesammelt worden sind. Die von der Multiplexvorrichtung 6 abgegebenen
Signale werden dann in mindestens einem Analog-Digitalwandler 7 digitalisiert,
wobei die am Ausgang des Analog-Digitalwandlers 7 digitalisierten
Signale den Inhalt des zu erkennenden Bildes umsetzen. Diese digitalisierten
Signale werden zu einem Verarbeitungssystem 8 übertragen,
das sie speichern, bearbeiten und anzeigen kann.
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Es
ist zu bemerken, daß die
Empfindlichkeit solcher Detektoren veränderlich ist, was örtliche
und globale Schwankungen der Leuchtkraft des erkannten Bildes zur
Folge hat. Die Schwankung der Empfindlichkeit hat mehrere Ursprünge. Einerseits
ist es eine räumliche
Variation und andererseits eine thermische Variation. Das bedeutet
einerseits, daß zwei
lichtempfindliche Punkte des Detektors nicht dieselbe Reaktion ergeben können, wenn
sie genau dem gleichen Lichtstrom ausgesetzt sind, und andererseits,
daß ein
dem gleichen Lichtstrom ausgesetzter lichtempfindlicher Punkt nicht
dieselbe Reaktion bei 25°C
wie bei 35°C
ergeben kann. Diese Fehler beruhen teilweise auf den Halbleiterkomponenten,
die die lichtempfindlichen Punkte bilden, die nicht alle aus derselben
Herstellungsserie stammen, und teilweise auf dem bei der Röntgenologie
benutzten Leuchtstoff. Man erhält
Bilder mit ungleichförmigen
Zonen, die dort nicht vorkommen sollten und die mit steigender Temperatur
zunehmend blasser aussehen.
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Wenn
man die räumliche
Schwankung der Empfindlichkeit beseitigen kann, indem man eine Bildkorrektur
mit einem sogenannten Gewinnbild bewirkt, ist es nicht möglich, das
Gewinnbild dazu zu benutzen, die thermisch verursachten Empfindlichkeitsschwankungen
zu beseitigen.
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Das
Gewinnbild ist ein Bild, das mit einer gleichförmigen Beleuchtung hergestellt
wird, die in Abwesenheit eines zu untersuchenden Gegenstands oder
Subjekts kalibriert wird. Damit kann man die räumlichen Empfindlichkeitsschwankungen
korrigieren, da mit gleichförmiger
Beleuchtung das Bild gleichförmig
sein sollte. Dieses Gewinnbild wird mit sehr geringer Frequenz,
etwa einmal pro Jahr, realisiert. Die von den lichtempfindlichen
Punkten während
des Lesens des Gewinnbildes gelieferten Signale werden in der Verarbeitungsvorrichtung 8 gespeichert
und dienen dann zum Korrigieren der räumlichen Ungleichartigkeit
der Empfindlichkeit eines beliebigen Nutzbildes.
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Dieses
Verfahren kann nicht dazu benutzt werden, Empfindlichkeitsschwankungen
mit thermischer Ursache zu beseitigen: es müssen Gewinnbilder im Takt der
Schwankungen der Temperatur realisiert werden, was die Häufigkeit
der Aufnahme der Gewinnbilder stark erhöhen würde. Das ist nicht mit der
Art und Weise kompatibel, auf die die Bediener solche Bilddetektoren
benutzen.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
vor, ein Gewinnbild oder ein Quasigewinnbild zu benutzen, das an die
Umgebungstemperatur angepaßt
ist, um Schwankungen der Empfindlichkeit des Bilddetektors insbesondere
mit thermischer Ursache zu beseitigen, aber dieses Gewinnbild wird
nicht einfach kurz vor der Bewirkung der Korrektur aufgenommen,
um an die Umgebungstemperatur angepaßt zu werden, sie wird auf
der Grundlage einer Berechnung ausgearbeitet, die zur Bestimmung
der Umgebungstemperatur führt.
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Um
dies zu erreichen, schlägt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Temperaturkompensation der
Empfindlichkeit eines Bilddetektors mit lichtempfindlichen Punkten
mit jeweils einer Fotodiode vor, die mit Leseschaltungen verbunden
sind, wobei die lichtempfindlichen Punkte in lichtempfindliche Detektorpunkte
eingeteilt sind, die ein Bild erkennen können, wenn sie einer bildtragenden
Information ausgesetzt sind, und die für diese Information empfindlich
sind, und in vor der Information geschützte Blindpunkte, dadurch gekennzeichnet,
daß es
aus folgendem besteht:
- – wenn die lichtempfindlichen
Punkte auf eine Bezugstemperatur gebracht werden, Berechnen eines
mittleren Leckstroms in den Fotodioden der lichtempfindlichen Blindpunkte
und Ausarbeiten eines Durchschnitts von den von den lichtempfindlichen
Blindpunkten abgegebenen Signalen während eines ersten Lesevorgangs;
- – wenn
die lichtempfindlichen Punkte auf eine zu bestimmende Umgebungstemperatur
gebracht werden, Ausarbeiten eines Durchschnitts von den von den
lichtempfindlichen Blindpunkten abgegebenen Signalen während eines
weiteren Lesevorgangs;
- – Berechnen
der Umgebungstemperatur aus dem mittleren Leckstrom und dem Abstand
zwischen den zwei Durchschnitten;
- – Ausarbeiten
eines Gewinnbildes oder eines Quasi-Gewinnbildes, das an die Umgebungstemperatur
angepaßt
ist;
- – Korrigieren
eines bei der Umgebungstemperatur aufgenommenen Bildes mit dem Gewinnbild
oder dem Quasi-Gewinnbild.
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Vorzugsweise
entsprechen die zum Ausarbeiten des ersten Durchschnitts und zum
Ausarbeiten des Durchschnitts bei der zu bestimmenden Umgebungstemperatur
abgegebenen Signale Ladungen, die mit einer ersten Integrationszeit
integriert sind, die im wesentlichen gleich der nominellen Integrationszeit
des Bilddetektors ist.
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Zum
Berechnen des mittleren Leckstroms bei der Bezugstemperatur kann
man ein Paar von Durchschnitten von den von den lichtempfindlichen
Blindpunkten abgegebenen Signalen mit zwei unterschiedlichen Integrationszeiten
ausarbeiten und einen Abgleich mit dem Paar von Durchschnitten ausführen.
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Einer
der Durchschnitte des Paars ist vorteilhafterweise der erste Durchschnitt.
Der andere Durchschnitt des Paars entspricht Ladungen, die mit einer
höheren
Integrationszeit als die nominelle Integrationszeit des Bilddetektors
integriert worden sind.
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Das
Ausarbeiten des an die bestimmte Umgebungstemperatur angepaßten Gewinnbildes
kann anhand einer Reihe von im voraus in einer Speichervorrichtung
gespeicherten Gewinnbildern erfolgen, die jeweils bei einer anderen
bestimmten Temperatur aufgenommen worden sind, wobei die Gruppe
dieser bestimmten Temperaturen einen Bereich von Temperaturen bildet,
bei denen der Bilddetektor funktionieren kann.
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Das
Ausarbeiten des an die bestimmte Umgebungstemperatur angepaßten Quasi-Gewinnbildes
kann noch vorteilhafter anhand eines bei einer Grundtemperatur aufgenommenen
Grund-Gewinnbilds, korrigiert mittels eines Koeffizienten der Veränderung
des Grund-Gewinnbildes in Abhängigkeit
von der Temperatur unter Berücksichtigung
der Differenz zwischen der bestimmten Umgebungstemperatur und der
Grundtemperatur durchgeführt
werden.
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Die
Grundtemperatur kann die Bezugstemperatur sein.
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Die
Durchschnitte können
vorteilhafterweise aus schwarzen Bildern ausgearbeitet werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch einen Bilddetektor zur Durchführung des
Kompensationsverfahrens mit lichtempfindlichen Punkten mit jeweils
einer Fotodiode, wobei diese lichtempfindlichen Punkte mit Leseschaltungen
verbunden sind. Sie sind in lichtempfindliche Detektorpunkte eingeteilt,
die ein Bild erkennen können,
wenn sie einer bildtragenden Information ausgesetzt sind, und in
vor der Information geschützte
Blindpunkte. Der Detektor umfaßt
Mittel, die Durchschnitte von durch die lichtempfindlichen Blindpunkte
abgegebenen Signalen abgeben; Mittel zum Berechnen des mittleren
Leckstroms in den Fotodioden der lichtempfindlichen Blindpunkte;
Mittel zum Berechnen der Umgebungstemperatur von dem mittleren Leckstrom
und einem Abstand zwischen Durchschnitten; Mittel zum Ausarbeiten
des Gewinnbildes oder des Quasi-Gewinnbildes von der berechneten
Umgebungstemperatur, und Mittel zum Korrigieren eines bei der Umgebungstemperatur aufgenommenen
Bildes mit dem Gewinnbild oder dem Quasi-Gewinnbild.
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Die
Mittel zum Berechnen des mittleren Leckstroms empfangen die Durchschnitte
der von den lichtempfindlichen Blindpunkten abgegebenen Signale
in Digitalform.
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Die
Mittel zum Ausarbeiten des Gewinnbildes können eine Speichervorrichtung
umfassen, die ein oder mehrere Gewinnbilder enthält, die jeweils einer Temperatur
entsprechen.
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Die
Mittel zum Ausarbeiten des Quasi-Gewinnbildes können eine Speichervorrichtung
umfassen, die ein Grund-Gewinnbild enthält, das bei einer Grundtemperatur
aufgenommen worden ist, und einen Koeffizienten der Veränderung
des Grundbildes mit der Temperatur.
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Vorzugsweise
sind die lichtempfindlichen Blindpunkte mit Endteilen von Leitern
verbunden, mit denen die lichtempfindlichen Detektorpunkte verbunden
sind.
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Die
lichtempfindlichen Blindpunkte sind mit einem gegen die von den
lichtempfindlichen Detektorpunkten empfangene Information undurchlässigen Material
abgedeckt, das insbesondere schwarze Farbe ist.
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Die
lichtempfindlichen Detektorpunkte sind mit einem Leuchtmaterial
abgedeckt, das eine Röntgenstrahlung
in eine Strahlung umwandelt, für
die sie empfindlich sind, wobei die lichtempfindlichen Blindpunkte mit
einem für
die Röntgenstrahlung
undurchlässigen
Material, wie beispielsweise Blei, abgedeckt sind.
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Das
für die
Information undurchlässige
Material ist zwischen dem für
die Röntgenstrahlung
undurchlässigen
Material und den lichtempfindlichen Blindpunkten angeordnet.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden
Beschreibung offenbar, die durch die Figuren veranschaulicht wird,
in denen:
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1,
wie schon beschrieben, ein Beispiel eines bekannten Bilddetektors
und
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2 ein
Beispiel eines erfindungsgemäßen Bilddetektors
zum Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigen.
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Auf
dieselbe Weise wie in der 1 sind die
lichtempfindlichen Punkte 01 bis 06 und R1 bis
R9 mit einer Fotodiode Dp und einem Schaltelement Dc dargestellt,
das in der Form einer Schaltdiode dargestellt ist. Diese Schaltdiode
könnte
durch einen Transistor ersetzt werden. Die Fotodiode Dp und die
Schaltdiode Dc sind gegensinnig miteinander verbunden. Jeder lichtempfindliche
Punkt ist zwischen einen Reihenleiter Y1 bis Y3 und einen Spaltenleiter
W1, W2 und Z1 bis Z3 geschaltet. Die lichtempfindlichen Punkte 01 bis 06 und
R1 bis R9 sind als Matrix in Reihen und Spalten angeordnet, können aber
als lineare Reihe angeordnet sein. In bezug auf das Beispiel der 1 umfaßt der dargestellte
Bilddetektor mehr lichtempfindliche Punkte und mehr Spaltenleiter,
aber dieselbe Anzahl von Reihenleitern. Die Reihenleiter sind mit
einer Adressierungsvorrichtung 3 gleich der in 1 verbunden.
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Nach
einem Merkmal der Erfindung sind die lichtempfindlichen Punkte in
zwei Kategorien eingeteilt: lichtempfindliche Detektorpunkte R1
bis R9, die, wenn sie einer ein Bild tragenden Information ausgesetzt
und für
diese Information empfindlich sind, in der Lage sind, das Bild zu
erkennen, und lichtempfindliche Blindpunkte 01 bis 06,
die der Kompensation dienen. Diese lichtempfindlichen Blindpunkte 01 bis 06 sind
gegen die zu erkennende, ein Bild tragende Information verdeckt.
Während
der Erkennung eines Bildes, wie beispielsweise das Bild eines Gegenstandes
oder eines Patienten oder auch eines schwarzen Bildes (ohne Erleuchtung)
oder Gewinnbildes, empfangen die lichtempfindlichen Blindpunkte
nichts. Diese lichtempfindlichen Blindpunkte 01 bis 06 werden
auf dieselbe Weise gelesen wie die lichtempfindlichen Detektorpunkte
R1 bis R9.
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Die
lichtempfindlichen Blindpunkte 01 bis 06 sind
mit den Endteilen 20 der Reihenleiter Y1 bis Y3 verbunden.
In dem beschriebenen Beispiel befinden sie sich am Anfang der Reihe,
können
sich aber auch am Ende der Reihe befinden.
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Die
Anzahl von lichtempfindlichen Blindpunkten ist nicht kritisch, eine
Zehnergruppe pro Reihe scheint angemessen zu sein, wenn eine Reihe
rund 2000 lichtempfindliche Detektorpunkte aufweist. Diese lichtempfindlichen
Punkte 01 bis 06, R1 bis R9 sind auf einem mit 21 bezeichneten
Isoliermaterial aufgebracht.
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Um
die lichtempfindlichen Blindpunkte 01 bis 06 gegenüber der
Information, der die lichtempfindlichen Detektorpunkte ausgesetzt
sind, zu verdecken sind sie mit einem gegen die von den lichtempfindlichen
Detektorpunkten empfangene Information undurchlässigen PN-Material abgedeckt,
wobei beispielsweise schwarze Farbe sehr gut geeignet ist.
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In
der Konfiguration, in der der erfindungsgemäße Bilddetektor in einer Röntgenanwendung
benutzt wird, sind die lichtempfindlichen Detektorpunkte R1 bis
R9 mit einem Leuchtmaterial SC bedeckt, das eine Röntgenstrahlung
in eine Strahlung in dem Wellenlängenband
umwandelt, für
das die lichtempfindlichen Detektorpunkte R1 bis R9 empfindlich
sind. Die lichtempfindlichen Blindpunkte 01 bis 06 sind
nicht mit Leuchtmaterial SC bedeckt, sondern mit einem für Röntgenstrahlung
undurchlässigen
Material PB, wie beispielsweise einer Bleischicht, bedeckt. In dieser
Konfiguration ist das für
die von den lichtempfindlichen Detektorpunkten empfangene Information
undurchlässige
Material PN wahlfrei, aber wenn es benutzt wird, wird es zwischen
die lichtempfindlichen Blindpunkte 01 bis 06 und
das für
Röntgenstrahlung
undurchlässige
Material PB gebracht.
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Die
gesamte Oberfläche
des Bilddetektors auf der Seite, von der die Röntgenstrahlung kommt, ist mit einem
beispielsweise auf Kohlefasern beruhenden Schutzmaterial PP bedeckt.
In der 2 sind diese Materialien nur teilweise dargestellt.
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Wie
im Beispiel der 1 umfaßt die Lesevorrichtung CL sowohl
Leseschaltungen 30a, 30b als auch Spaltenleiter
W1, W2 und Z1 bis Z3, und jede dieser Leseschaltungen ist vom Ladungsintegratorkreistyp
mit einem Operationsverstärker
Ga, Gb, der mittels eines Lesekondensators 31a, 31b und
eines zu dem Lesekondensator 31a, 31b parallel
geschalteten Nullrücksetzschalters 1a, 1b als
Integrator geschaltet ist. Wie in der 1 sind die
Ausgänge 32a; 32b der
Integratorkreise Ga, Gb mit einer Multiplexvorrichtung 60 verbunden, die
seriell Signale abgibt, die den Ladungen entsprechen, die von den
Ladungsintegratorkreisen integriert worden sind. Die von der Multiplexvorrichtung 60 abgegebenen
Signale werden dann in mindestens einem Analog-Digitalwandler (CAN) 70 digitalisiert.
Die von den mit den lichtempfindlichen Detektorpunkten R1 bis R9 verbundenen
Lesekreisen 30b abgegebenen Signale setzen das zu erkennende
Bild um, und die anderen von den mit den lichtempfindlichen Blindpunkten 01 bis 06 verbundenen
Lesekreisen 30a abgegebenen dienen der Kompensation.
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Die
digitalisierten Signale werden dann zu einem Verarbeitungssystem 80 übertragen,
das sie speichern, bearbeiten und anzeigen kann.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren,
wenn die lichtempfindlichen Punkte auf eine Bezugstemperatur θref gebracht
werden, wird ein mittlerer Leckstrom Iθref in den Fotodioden der lichtempfindlichen
Blindpunkte berechnet und ein erster Durchschnitt COD1 aus den von
den lichtempfindlichen Blindpunkten 01 bis 06 während einer
Leseoperation abgegebenen Signalen ausgearbeitet. Die Bezugstemperatur
kann mit einem Thermometer gemessen werden.
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Wenn
die lichtempfindlichen Punkte auf eine zu bestimmende Umgebungstemperatur θ gebracht
werden, wird ein weiterer Durchschnitt COD1' aus den von den lichtempfindlichen
Blindpunkten 01 bis 06 während einer weiteren Leseoperation
abgegebenen Signalen ausgearbeitet.
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Die
zwei Durchschnitte COD1, COD1' werden
in Digitalform benutzt, und sie werden vorzugsweise aus den bereits
vom Analog-Digitalwandler 70 umgewandelten, von den lichtempfindlichen
Blindpunkten abgegebenen Signalen realisiert. Die Durchschnittswerte
können
auch von dem Analog-Digitalwandler 70 abgegeben werden.
Auch ist es möglich,
die Durchschnitte in Analogform zu realisieren und sie danach umzuwandeln.
In dem nicht-begrenzenden Beispiel der 2 sind die
Mittel 700 zum Ausarbeiten der Durchschnitte gestrichelt
dargestellt und umfassen den Analog-Digitalwandler 70.
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Die
zur Ausarbeitung des ersten Durchschnitts COD1 berücksichtigten
Signale entsprechen den von den lichtempfindlichen Blindpunkten
gespeicherten Ladungen mit einer ersten Integrationszeit t1. Diese
erste Integrationszeit ist vorzugsweise im wesentlichen die Nenn-Integrationszeit
des Detektors, das heißt,
die Integrationszeit, die einer gegenwärtigen Benutzung des Detektors
entspricht. Beispielsweise kann t1 ein Wert zwischen 0,5 und 5 Sekunden
erteilt werden.
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Auf
gleiche Weise entsprechen die zur Ausarbeitung des anderen Durchschnitts
COD1' berücksichtigten
Signale für
die zu bestimmende Umgebungstemperatur den von den lichtempfindlichen
Blindpunkten gespeicherten Ladungen mit einer Integrationszeit t1', und diese Integrationszeit
t1' ist vorzugsweise
die Nenn-Integrationszeit
des Detektors und daher im wesentlichen gleich t1.
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Die
Umgebungstemperatur θ wird
aus dem Abstand zwischen den Durchschnitten COD1', COD1 und des mittleren Leckstroms
Iθref von
der Bezugstemperatur berechnet.
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Dann
wird ein Gewinnbild IG oder ein Quasi-Gewinnbild QIG ausgearbeitet,
das an die bestimmte Umgebungstemperatur θ angepaßt ist, um ein erkanntes Bild
zu korrigieren, während
sich die lichtempfindlichen Punkte immer auf der bestimmten Umgebungstemperatur θ befinden.
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Nun
wird ein Ausführungsbeispiel
dieser verschiedenen Stufen gezeigt. Der Leckstrom in einer Fotodiode
verändert
sich exponentiell mit der Temperatur. Dieser Leckstrom wird durch
folgende Formel gegeben: Iθ = Iθref × 10(θ – θref)/θ.
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Der
von einem lichtempfindlichen Punkt abgegebene Strom Ip wird gegeben
durch:
wobei:
- – COD: der
binär ausgedrückte Code
(LSB), der vom Analogwandler 70 während einer Leseoperation der von
diesem lichtempfindlichen Punkt nach einer Integrationsdauer t gespeicherten
Ladungen geliefst wird. Die Integrationszeit t entspricht der Zeit,
die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Entladungen der am Punkt
A des lichtempfindlichen Punkts angesammelten Ladungen abgelaufen
ist. COD kann Werte von 0 bis 214 annehmen,
wenn der Wandler 14 Bit umfaßt.
- – FSR:
der Codierungsspannungsbereich des Analog-Digitalwandlers. Dieser Bereich kann
beispielsweise 4 Volt betragen.
- – n
ist die Auflösung
des Analog-Digitalwandlers. Diese Auflösung kann beispielsweise 14
Bit betragen.
- – Clec
stellt die äquivalente
Lesekapazität
am Ausgang des Lesekreises CL dar.
- – G
ist der den Ausgang des Lesekreises vom Eingang des Analog-Digitalwandlers
trennende Spannungsgewinn.
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Während eines
Lesevorgangs eines lichtempfindlichen Blindpunkts 01 bis 06 (der
daher keiner Beleuchtung ausgesetzt ist), entsprechen die von diesem
lichtempfindlichen Punkt angesammelten Ladungen nicht genau dem
Leckstrom der Fotodiode. Diese Ladungen umfassen auch Mitnahmeladungen,
die in dem lichtempfindlichen Punkt von Impulsen erzeugt werden,
die er von der Adressierungsvorrichtung 3 empfängt, und
Ladungen, die von den lichtempfindlichen Punkten kommen, die mit
demselben Spaltenleiter wie derjenige verbunden sind, der gelesen
wird.
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Um
diese Zusatzladungen zu beseitigen, wird eine Eichungsoperation
zum Berechnen des Leckstroms durchgeführt. Wenn die lichtempfindlichen
Punkte auf die Bezugstemperatur θref
gebracht sind, wird ein Paar Durchschnitte COD1, COD2 aus den von
den lichtempfindlichen Blindpunkten abgegebenen Signalen mit zwei
unterschiedlichen Integrationszeiten ausgearbeitet.
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Vereinfachend,
was jedoch nicht einschränkend
aufzufassen ist, wird angenommen, daß einer der Durchschnitte des
Paars COD1 dem bei der Bezugstemperatur θref ausgearbeiteten entspricht,
aber aus der Sicht der Berechnung der zu bestimmenden Temperatur θ. Es wird
ein weiterer Durchschnitt COD2 des Paars aus von den lichtempfindlichen
Blindpunkten 01 bis 06 während einer zweiten Leseoperation
bei der Bezugstemperatur θref
abgegebenen Signalen ausgearbeitet.
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Die
Integrationszeit t1 relativ zu dem ersten Durchschnitt COD1 des
Paars ist im wesentlichen die Nenn-Integrationszeit des Detektors.
Die Integrationszeit t2 relativ zum zweiten Durchschnitt COD2 des
Paars ist länger
als die erste Zeit t1. Man kann sie beispielsweise 2- bis 20mal
länger
als die Zeit t1 wählen.
Diese Zeit t2 beträgt
beispielsweise 1 bis 20 Sekunden.
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Es
ist vorzuziehen, daß die
Leseoperationen für
die Berechnung des mittleren Leckstroms und zur Ausarbeitung der
Durchschnitte von schwarzen Bildern realisiert werden, die erhalten
werden, wenn die lichtempfindlichen Punkte keiner Beleuchtung ausgesetzt
sind. Bei einer Röntgenanwendung
erlaubt dies, ohne Röntgenstrahlung
auszukommen. Es können
aber auch Nutzbilder benutzt werden.
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Mit
diesen zwei Durchschnitten COD1, COD2 ist es dann leicht, den mittleren
Leckstrom Iθref
bei der Bezugstemperatur θref
nach der folgenden Formel zu berechnen:
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Dann
kann man die zu bestimmende Umgebungstemperatur θ durch die folgende Formel
berechnen:
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Wenn
die Umgebungstemperatur θ berechnet
worden ist, genügt
es, ein Gewinnbild IG oder ein Quasi-Gewinnbild QIG auszuarbeiten,
das an diese Umgebungstemperatur θ angepaßt ist, wobei dieses Gewinnbild
IG oder dieses Quasi-Gewinnbild QIG dazu dienen wird, ein Nutzbild
bei der Temperatur θ digital
bezüglich Empfindlichkeit
zu korrigieren.
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Die
Ausarbeitung des an die Temperatur angepaßten Gewinnbildes IG kann auf
der Grundlage einer Reihe von Gewinnbildern IG1...IGn erfolgen,
die im voraus in einer Speichervorrichtung 100 gespeichert
sind, wobei jede von diesen einer Temperatur zugeordnet ist. Vorher
ist der Bilddetektor einer Reihe von Temperaturen unterworfen worden,
bei denen er funktionieren muß,
und für
jede von diesen ist ein Gewinnbild IG1...IGn aufgenommen worden,
das in der Speichervorrichtung 100 gespeichert worden ist,
um eine Gewinnbildbibliothek IG1...IGn zu bilden.
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Wenn
eine weniger genaue Korrektur zulässig ist, genügt es, ein
Grundgewinnbild IGb bei einer Grundtemperatur aufzunehmen und einen
Koeffizienten K der Grundgewinnbildvariation als Funktion der Temperatur
zu bestimmen. Das Grundgewinnbild IGb wird in der Speichervorrichtung 100 gespeichert.
Diese Variante erfordert weniger Speicherkapazität, die beträchtlich sein kann. Das Quasi-Gewinnbild
QIG wird durch Anwendung des Koeffizienten K auf das Grundgewinnbild
IGb unter Berücksichtigung
des Unterschiedes zwischen der Grundtemperatur und der berechneten
Umgebungstemperatur erhalten. Die Grundtemperatur kann gleich der
Bezugstemperatur θref
sein.
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In
der 2 sind die zwei Varianten in derselben Speichervorrichtung
dargestellt, aber dies ist nicht begrenzend. Durchgeführte Messungen
zeigen, daß der
Koeffizient K etwa –0,5%/°C ist.
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Alle
beschriebenen Funktionen können
durch die Verarbeitungsvorrichtung 80 selbst oder durch
jede zwischen den Analog-Digitalwandler 70 und die Verarbeitungsvorrichtung 80 plazierte
Verarbeitungseinheit 800 realisiert werden, was dann die
Nutzung der korrigierten Bilder erlaubt. 2 zeigt
ausführlich
die Konfiguration mit der Verarbeitungseinheit 800, die
die Mittel 81 zum Berechnen des mittleren Leckstroms, die
Mittel 82 zum Berechnen der zu bestimmenden Umgebungstemperatur θ, die Mittel 83 zum
Ausarbeiten des Gewinnbildes IG oder des Quasi-Gewinnbildes QIG
einschließt,
die mit der Speichervorrichtung 100 und den Korrekturmitteln 84 zusammenarbeiten.
Diese Korrekturmittel 84 empfangen die von den lichtempfindlichen
Punkten während
einer Leseoperation eines zu korrigierenden Nutzbildes abgegebenen
Signale. Diese Signale werden von dem Analog-Digitalwandler 70 abgegeben.