DE69323402T2 - Verfahren und Methode zur Bildaufnahme von Strahlung verschiedener Wellenlänge - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung für die Bildaufbereitung und insbesondere auf Verfahren und eine Vorrichtung für medizinische Abbildungen sowie für das Abbilden von Dokumenten.
• Herzkrankheiten sind weit verbreitete und letale Krankheiten, insbesondere bei älteren Menschen auf der ganzen Welt. Eine Reihenuntersuchung einer großen Anzahl vom Menschen ist derzeit nicht möglich.
• Es wurden in letzter Zeit Anstrengungen unternommen, um Röntgenbilder zu verbessern, insbesondere für weiche Gewebe wie bei der Koronararteriographie für eine Reihenuntersuchung von Koronararterienverschluß-Herzkrankheiten.
• Die Digital-Subtraktions-Angiographie (DSA) ist eine medizinische Prozedur zu Steigerung der Möglichkeiten bei der Diagnose und Behandlung von Herzkrankheiten. Diese Technik wird für das Erstellen von Röntgenbildern der Arterien und Blutgefäße des Herzens verwendet, um nach Einengungen zu suchen. Ein Problem dabei besteht darin, daß ein normales Röntgenbild das Blut nicht von dem anderen Gewebe unterscheiden kann. Die DSA-Technik erreicht die Trennung, indem sie dem Blut Jod (oder ein anderes Kontrastmedium) beimengt, wobei die Differenz von mit Energien über und unter der Röntgen-Absorptionskante (der K-Kante) von Jod aufgenommenen Röntgenbildern betrachtet wird. Dies erlaubt die selektive Abbildung des Blutes, weil es der einzige Teil des Körpers ist, der Jod enthält.
• Ein Verfahren, das zunehmend verbreitet ist, verwendet Synchrotronstrahlung als Quelle für zwei Röntgenstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Die schlitzförmigen Strahlen über und unter der K-Kante gehen durch das Herz des Patienten und werden durch ein Paar von linearen Sensoranordnungen auf der anderen Seite festgestellt. Der Patient wird dann quer zum Strahl bewegt, um ein zweidimensionales Bild zu erzeugen. Diese Technik wird als K-Kanten-Subtraktions-Angiographie bezeichnet. Eine der Hauptschwierigkeiten bei dieser Technik besteht darin, daß die Sensoren und die Elektronik einen großen Dynamikbereich und eine sehr gute Linearität aufweisen müssen.
• Es sind Vorschläge wie von Fukagawa et al. in Review of Scientific Instruments, 60 (7), July 1989, auf den Seiten 2268-2271 für Schemata gemacht worden, die einen Röntgenstrahl mit einer einzigen Wellenlänge streuen und ein Bild dieser Wellenlänge zu einem Zeitpunkt aufzeichnen. Dann wird das Spektrometer der Strahlenstreuung geändert und ein Bild mit einer anderen Wellenlänge aufgezeichnet. Die Streuung des Strahles verursacht eine niedrige durchschnittliche Intensität und eine längere Belichtungszeit. Weiterhin verursachen die Zeitspanne zwischen der ersten und der zweiten Belichtung und die Zeitdauer einer der zwei Belichtungen eine Unschärfe der sich bewegenden Arterien.
• Hasegawa et al. zeigen in Review of Scientific Instruments, 60 (7), July 1989 auf den Seiten 2284-2286 ein Abbildungssystem, daß aus einer linearen Anordnung aus amorphem Silizium besteht. Die Anordnung wird mechanisch über den Bereich des Röntgenstrahls gescannt, um zeilenweise ein Bild zu erzeugen. Diese Technik ist durch die mechanische Scanzeit beschränkt. Die Scananordnung nimmt außerdem einen beträchtlichen Raum ein und wird größer, wenn die Scangeschwindigkeit erhöht werden soll.
• Anno et al. beschreiben in "Animal Experiments By K-Edge Subtraction Angiography By Using SR (abstract)" in Review of Scientifis Instruments, 60 (7) July 1989 auf Seite 2230 Tierversuche, die eine Synchrotronstrahlungs-DSA-Einheit verwenden, sowie die dabei durch Subtraktion erhaltenen Bilder. Annot et al. bemerken, daß bis heute keine Echtzeit-A/D-Umwandler und -Bildpufferspeicher verfügbar sind.
• Nishimura et al. geben in "High-Speed Image-Acquisition System For Energy Subtraction Angiography" in Review of Scientific Instruments 60 (7) July 1989 auf Seite 2290 ein Verfahren zum schnellen und aufeinanderfolgenden Aufzeichnen von zweidimensionalen Bildern in einem digitalen Verarbeitungssystem, das ein Paar von Videokameras, eine Blenden-Operation und eine Strahlenteilungseinrichtung in einer Jod-K-Kanten-Substraktions-Angiographie mit Synchrotronstrahlung verwendet. Durch die logarithmische Substraktions-Angiographie werden die aus dem weichen Gewebe und dem Knochen stammenden Signale unterdrückt, so daß die Signale aus dem Jod-Kontrastmedium verstärkt werden. Die Technik verwendet die zwei Videokameras, um Bilder mit einigen wenigen Millisekunden dazwischen aufzuzeichnen. Die einfallende Hoyt-Röntgenstrahlung wird durch einen asymmetrisch geschnittenen Silizium-Einfachkristall reflektiert. Die optische Ausgabe der Strahlungsquelle über der K-Kante wird durch die erste Kamera empfangen, wobei die zweite Kamera für den Empfang von Licht geschlossen ist. Dann werden die Blenden der Kameras umgekehrt und die zweite Kamera empfängt das von den Röntgenstrahlen unterhalb der K-Kante stammende Licht. In diesem Fall wird das Licht für die erste Kamera geschlossen. Die Bilder aus den zwei Kameras werden voneinander subtrahiert. Das Verfahren, mit dem die Bilder subtrahiert werden, ist nicht angegeben.
• Fugakawa et al. geben in "Real Time K-edge Subtraction X-ray Imaging" in Review of Scientific Instruments 60 (7) July 1989 auf Seite 2268 ein Röntgenstrahl- K-Kanten-Subtraktions-Fernsehsystem für eine nicht eindringende Angiographie mit Synchrotronstrahlung an. Das festzustellende Bild, einschließlich eines Kontrastmaterials, wird durch einen monochromatisierten Dualenergie-Röntgenfluß oder alternativ dazu durch einen Hochgeschwindigkeits-Monochromator bestrahlt, so daß das Objekt durch den Fluß oberhalb und unterhalb der K-Kanten-Photoenergie des Kontrastmaterials bestrahlt wird. Die Fernsehkameras empfangen die entsprechenden Bilder oberhalb und unterhalb der K-Kanten-Photoenergie, um Videosignale zu erzeugen, die verarbeitet werden, um die Subtraktionsbilder von Paaren von aufeinanderfolgenden Bildern in Echtzeit zu erzeugen. In dem System ändert sich die Photoenergie der Röntgenstrahlen synchron mit den Fersehvollbildern. Das Videosignal jedes Vollbildes wird gespeichert, wobei die verschiedenen Bilder der Videosignale von aufeinanderfolgenden Bildern gezeigt werden. In dem Verfahren mit der einfarbigen Kamera werden die Röntgenstrahlen mit der höheren Energie als rote Bilder und diejenigen mit der geringeren Energie als blaue Bilder mit elektronischen Blenden in Kombination mit Farbfiltern aufgezeichnet. Die Bilder werden durch eine analoge Subtraktionsschaltung gespeichert und für die Anzeige auf einem Schwarzweiß-Bildschirm ausgelesen, um das Energie-Subtraktionsbild anzu zeigen. Bei einem Verfahren mit zwei Kameras werden die zwei Bilder mit elektronischen Blenden als Fernsehbild dargestellt, wobei der Zeitablauf so gesteuert wird, daß die Belichtungen für die Kamera A und für die Kamera B den zwei Arten von Röntgenstrahl-Einstrahlungen entsprechen. Jedes Videosignal (ein Halbbild) wird in einem Speicher A und B als Bilddaten für jeweils eine höhere und eine niedrigere Photoenergie gespeichert. Die Bilddaten werden gleichzeitig ausgelesen und zu einer digitalen Berechnungsschaltung gegeben, um ein Bilddifferenzsignal zu erhalten.
• Useda et al. zeigen in "A Cine K-edge Subtraction Angiographic System For Animal Studies" Review of Scientific Instruments, 60 (7) July 1989 auf Seite 2272 ein K-Kanten-Subtraktions-Bildaufbereitungssystem mit Synchrotronstrahlung, das einen Monochromator, eine Röntgenstrahl-Fernsehkamera mit einer Hochgeschwindigkeitsblende und die Datenaufzeichnungs- und Steuereinheit umfaßt. Die Dualenergie-Bilder werden durch sich wiederholende Sequenzen aufgezeichnet, um eine Reihe von K-Kanten-Subtraktionsbildern zu erzeugen. Die Bilder werden subtrahiert, indem ein digitalisiertes Bild in einem Bildspeicher gespeichert wird, wobei dann das zweite Bild unter Verwendung von Datenverarbeitungstechniken von dem ersten Bild subtrahiert wird.
• Audet gibt in "High-Purity Silicon Radiation-Sensor Array For Imaging Synchrotron Radiation in Digital-Subtraction Angiography Procedures" in Review of Scientific Instruments 6 (7), July 1989 auf Seite 2276 die Verwendung einer Strahlungssensoranordnung aus hochreinem Silizium in digitalen Subtraktions- Angiographie-Prozeduren mit Synchrotronstrahlung an. Der angegebene Detektor ist eine Sensoranordnung aus hochreinem Silizium, die eine Anzahl von XY-Ableseadressen in einem DSA-Experiment-Instrumentationssystem verwendet.
• Graeff et al. erläutern in "NIKOS II-System For Non-Invasive Coronary Angiography With Synchrotron Radiation (abstract)" in Review of Scientific Instruments, 60 (7), July 1989 auf Seite 2328 die Subtraktion von Bildern mit Photoenergien oberhalb und unterhalb der K-Kante für die Unterdrückung des Hintergrundkontrastes, um den Strukturkonstrast des Kontrastmediums zu verstär ken. Es ist ein System angegeben, das einen Strahlenlinien ablenkenden Magnet verwendet.
• Takeda et al. geben in "SR High Speed K-edge Subtraction Angiography In The Small Animal (abstract)" in Review of Scientific Instruments 60 (7) July 1989 auf Seite 2320 ein K-Kanten-Energie-Subtraktionssystem für Tierversuche an. Das Subtraktionssystem besteht dabei aus beweglichen Silizium-< 111> -Monokristallen und einem digitalen Speichersystem. Die sequentiell erhaltene Photoenergie oberhalb und unterhalb der K-Kante wird subtrahiert, um sehr scharfe Arterienbilder zu erhalten.
• EP-A-333,533 gibt einen Bilddetektor an, der sich aus einer Anordnung von Sensoren zum Feststellen von verschiedenen Strahlungsstrahlen und Energiestufen zusammensetzt.
• US-A-4,345,158 beschreibt eine homographische Vorrichtung, die einen Strahlungsempfänger zum Feststellen von zwei Röntgenstrahlen mit verschiedener Energie umfaßt.
• Auf einem anderen, aber verwandten Feld verwenden gegenwärtige Systeme zum Scannen von mehrfarbigen Dokumenten Zeilenscaneinrichtungen, um aufeinanderfolgend jeweils eine Zeile eines Dokumentes in mehreren Farben abzubilden. Es sind mehrere Farblampen vorgesehen, wobei die Zeilenabbildungseinrichtung mechanisch sitzt und wartet, während eine Belichtung und ein Ablesen mit jeder der Farblampen vorgenommen werden. Die Zeilenabbildungseinrichtung scannt dann mechanisch die nächste Zeile im Dokument. Dabei ist im Grunde dasselbe Problem gegeben wie bei den Röntgenstrahlen-Wellenlängen. Es wäre vorteilhaft, ein Bild in mehreren Farben so schnell wie möglich zu scannen.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen eines Bildes von einem Objekt vorzusehen, das durch mehrere Strahlen beleuchtet wird.
• Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung nach wenigstens einem der beigefügten Ansprüche vor.
• In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Strahlungsabbildungssystem, das eine erste Strahlungsquelle mit einer ersten Wellenlänge und eine zweite Strahlungsquelle mit einer zweiten Wellenlänge sowie möglicherweise weitere Strahlungsquellen mit anderen Wellenlängen umfaßt. Es sind weiterhin eine oder mehrere Strahlungsdetektoranordnungen vorgesehen, die die Aufgabe haben, die von den Strahlungsquellen mit verschiedenen Wellenlängen erhaltenen Bilder festzustellen und zu kombinieren. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Detektoreinrichtungen Sensoranordnungen aus amorphem Silizium. Diese enthalten Pixelreihen, die zeilenweise ausgelesen werden können. Jedes Bild liegt in der Form eines über der Sensoranordnung laufenden Zeilenscans vor. Sichtbare Bilder werden direkt festgestellt, während Röntgenbilder unter Verwendung eines Phosphor-Umwandlers festgestellt werden, um die Röntgenenergie zu sichtbarem Licht umzuwandeln.
• Die vorliegende Erfindung gibt dementsprechend ein Strahlungsabbildungssystem an, das umfaßt: eine erste Strahlungsquelle mit einer ersten Wellenlänge, eine zweite Strahlungsquelle mit einer zweiten Wellenlänge, eine erste Strahlungszielanordnung, die angeordnet ist, um die Strahlung aus der ersten Strahlungsquelle an ersten Positionen zu empfangen, um ein erstes Ausgabesignal zu erzeugen, das Positionen in der ersten Strahlungszielanordnung entspricht und in Beziehung zu der Größe der Strahlung an jeder der ersten Positionen steht, eine zweite Strahlungszielanordnung, die angeordnet ist, um die Strahlung aus der zweiten Strahlungsquelle an zweiten Positionen zu empfangen, um ein zweites Ausgabesignal zu erzeugen, das Positionen in der zweiten Strahlungszielanordnung entspricht und in Beziehung zu der Größe der Strahlung an jeder der zweiten Positionen steht, eine Einrichtung zum Kombinieren der ersten und der zweiten Ausgabesignale, um ein kombiniertes Bildsignal zu erzeugen, wobei das kombinierte Bildsignal, wenn ein Indikatormaterial, das eine erste Durchlässigkeit gegenüber Strahlung mit der ersten Wellenlänge und eine zweite Durchlässigkeit gegenüber Strahlung mit der zweiten Wellenlänge aufweist, zwischen der ersten und der zweiten Strahlungsquelle und der ersten und der zweiten Strahlungszielanordnung vorgesehen ist, ein Bild des Indikatormaterials vorsieht. Die Kombinationseinrichtung kann eine Schaltung umfassen, um das erste und das zweite Ausgabesignal für jede entsprechende Position zu subtrahieren, entweder vor oder nach dem Ablesen. Das System kann weiterhin eine Einrichtung zu synchronen Takten von Daten von der ersten und der zweiten Strahlungszielanordnung für die Ausgabe umfassen.
• Hier wird ein System beschrieben, in dem die erste und die zweite Strahlungszielanordnung jeweils Sensoren aus amorphem Silizium enthalten, die eine Ladungsquantität in Abhängigkeit von dem auf dieselben einfallenden Licht erzeugen, wobei die Einrichtung zum Kombinieren des ersten und des zweiten Ausgabesignals eine Vielzahl von Dünnfilmtransistoren umfaßt, von denen jeder einen Eingangsanschluß aufweist, um die summierten Ladungen eines entsprechenden Paares von Sensoren aus amorphem Silizium zu empfangen, die in der ersten und der zweiten Strahlungszielanordnung enthalten sind.
• Die Strahlung aus der ersten und der zweiten Strahlungsquelle kann im wesentlichen dieselbe Intensität aufweisen. Es wird hier ein System beschrieben, in dem die erste und die zweite Strahlungsquelle Licht mit einer ersten und einer zweiten Wellenlänge erzeugen, wobei die erste Strahlungszielanordnung erste elektrische Signale an Positionen der Anordnung erzeugt, die in Beziehung zu der Intensität des Lichts der ersten Wellenlänge an diesen Positionen stehen, und wobei die zweiten Strahlungszielanordnung zweite elektrische Signale an Positionen der zweiten Anordnung erzeugt, die in Beziehung zu der Intensität des Lichts mit der zweiten Wellenlänge an diesen Positionen stehen.
• Das Indikatormaterial des Systems kann ein Bild, möglicherweise ein Farbbild, auf einem Papier sein. Alternativ dazu kann das Indikatormaterial eine Indikatorflüssigkeit sein, die in ein abzubildendes Objekt injiziert werden kann. In einer Ausführungsform ist die Indikatorflüssigkeit Jod und sind die erste und die zweite Strahlungsquelle Röntgenstrahlquellen. In dieser Ausführungsform umfaßt die erste Strahlungszielanordnung eine Schicht mit Leuchtstoffen, die ein erstes sichtbares Licht emittieren, wenn sie durch Röntgenstrahlen mit der ersten Wellenlänge erregt werden, wobei das erste sichtbare Licht eine Intensität aufweist, die von der Größe der erregenden Röntgenstrahlen mit der ersten Wellenlänge abhängt, und eine erste Anordnung aus amorphem Silizium, um das erste sichtbare Licht zu empfangen, um elektrische Signale an Positionen der ersten Strahlungszielanordnung zu erzeugen, die in Beziehung zu der Intensität des ersten sichtbaren Lichtes an diesen Positionen stehen, wobei die zweite Strahlungszielanordnung eine Schicht mit Leuchtstoffen umfaßt, die ein zweites sichtbares Licht emittieren, wenn sie durch Röntgenstrahlen mit der zweiten Wellenlänge erregt werden, wobei das zweite sichtbare Licht eine Intensität aufweist, die von der Größe der erregenden Röntgenstrahlen mit der zweiten Wellenlänge abhängt, sowie eine zweite Anordnung aus amorphem Silizium, um das zweite sichtbare Licht zu empfangen, um zweite elektrische Signale an Positionen der zweiten Strahlungszielanordnung zu erzeugen, die in Beziehung zu der Intensität des zweiten sichtbaren Lichtes an diesen Positionen stehen.
• Die erste und die zweite Strahlungsquelle können Strahlung aus im wesentlichen derselben Richtung empfangen. Die erste und die zweite Zielanordnung können ausgerichtet sein, so daß die Strahlung aus der zweiten Strahlungsquelle an der ersten Strahlungszielanordnung vorbei geht, bevor sie auf die zweite Strahlungszielanordnung einfällt. Das System kann weiterhin einen Strahlungsfilter zwischen der ersten und der zweiten Strahlungszielanordnung umfassen, um zu verhindern, daß Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf die zweite Strahlungszielanordnung einfällt. Alternativ dazu können die erste und die zweite Zielanordnung in derselben Ebene angeordnet sein, wobei die erste und die zweite Strahlungsquelle derart zeitlich gesteuert werden, daß sie die erste und die zweite Strahlungszielanordnung sequentiell belichten.
• Die erste Strahlungszielanordnung kann eine Röntgenstrahlquelle mit einer hohen Helligkeit und ein sich drehendes Kristall-Spektrometer aufweisen, um Strahlung mit der ersten und der zweiten Wellenlänge zu erzeugen.
• In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Röntgenstrahl-Bildaufbereitungssystem angegeben, welches umfaßt: eine Röntgenstrahlquelle mit einer ersten und einer zweiten Energiestufe, wobei die erste Energiestufe innerhalb und die zweite Energiestufe außerhalb des Absorptionsbereiches eines Röntgenstrahl-Indikatormaterials liegt, eine erste Röntgenstrahlzielanordnung, die angeordnet ist, um die erste und die zweite Energiestufe der Strahlung aus der Strahlungsquelle zu empfangen, um eine erste elektronische Bildausgabe zu erzeugen, eine zweite Röntgenstrahlzielanordnung, die angeordnet ist, um Strahlung aus der Strahlungsquelle innerhalb des Absorptionsbereiches des Röntgenstrahl-Indikatormaterials zu empfangen, das an der ersten Röntgenstrahlzielanordnung vorbei geht, um eine zweite elektronische Ausgabe zu erzeugen, eine Einrichtung zum Kombinieren der ersten und der zweiten elektronischen Bildausgaben, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen, wobei, wenn das Röntgenstrahl- Indikatormaterial in einem Objekt zwischen der Quelle der Röntgenstrahlen und der ersten und der zweiten Röntgenstrahlzielanordnungen positioniert ist, das kombinierte Signal ein Bild des Indikatormaterlals wiedergibt. Das System kann weiterhin eine Einrichtung zum synchronen Takten von Daten aus der ersten und der zweiten Röntgenstrahlzielanordnung für die Ausgabe umfassen. Jede der Zielanordnungen kann eine Anordnung aus amorphem Silizium und eine Leuchtstoffschicht umfassen, die durch Röntgenstrahlen erregt wird und über der Anordnung aus amorphem Silizium angeordnet ist. Weiterhin kann jede der Zielanordnungen eine Polyimidschicht umfassen, in der die Leuchtstoffe eingeschlossen sind. Die Zielanordnungen können entsprechende Sensoren aus amorphem Silizium umfassen, die eine Ladungsqualität erzeugen, die in Beziehung zu dem Licht steht, das von den darüber angeordneten Leuchtstoffen einfällt, wobei die Einrichtung zum Kombinieren der ersten und der zweiten elektronischen Bildausgabe eine Vielzahl von Dünnfilmtransitoren umfaßt, wobei jeweils einer für einen entsprechenden Sensor aus amorphem Silizium vorgesehen ist und wobei jeder Dünnfilmtransistor einen Eingangsanschluß aufweist, der verbunden ist, um die summierten Ladungen des Paares von entsprechenden Sensoren aus amorphem Silizium zu empfangen.
• Die Kombinationseinrichtung kann eine Schaltung umfassen, um die erste und die zweite elektronische Ausgabe für jede Position in der ersten und der zweiten Röntgenstrahlzielanordnung zu empfangen, entweder vor oder nach dem Ablesen.
• In einem System in Übereinstimmung mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Röntgenstrahl-Indikatormaterial eine Indikatorflüssigkeit sein, die in das abzubildende Objekt injiziert werden kann. Die Indikatorflüssigkeit kann Jod sein, wobei die erste Energiestufe in diesem Fall oberhalb und die zweite Energiestufe unterhalb entweder der K-Kante oder der L-Kante des Jod sein kann.
• In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Durchführen einer Röntgenstrahl-Angiographie angegeben, welche umfaßt: eine Quelle für Röntgenstrahlen mit einer ersten Wellenlänge, einer Quelle für Röntgenstrahlen mit einer zweiten Wellenlänge, erste und zweite Leuchtstoffziele, die leuchten, wenn sie jeweils durch die Röntgenstrahlen mit der ersten und der zweiten Wellenlänge erregt werden, und die angeordnet sind, um die Röntgenstrahlen zu empfangen, nachdem diese durch einen Bereich hindurchgegangen sind, der ein Indikatormaterial in ausgewählten abzubildenden Bereichen enthält, erste und zweite elektronische Signalgeneratoren zum Erzeugen von elektrischen Signalen, die mit dem auf diese einfallenden Licht in Beziehung gebracht werden können, wobei die Signalgeneratoren angeordnet sind, um Licht aus jeweils dem ersten und dem zweiten Leuchtstoffziel zu empfangen, eine Schaltung, die verbunden ist, um die elektrischen Signale aus dem ersten und dem zweiten elektronischen Signalgenerator zu empfangen, um das erste und das zweite elektronische Signal zu kombinieren, wobei das kombinierte Bildsignal ein Bild des Indikatormaterials mit einem höheren Kontrast vorsieht als durch entweder das erste oder das zweite elektronische Signal alleine erzeugt werden würde. Die elektronischen Signalgeneratoren können eine erste und eine zweite Strahlungszielanordnung aus amorphem Silizium sein, die angeordnet sind, um das Licht aus dem ersten und dem zweiten Leuchtstoffziel zu empfangen. Die Kombinationsschaltung kann eine Schaltung zum Subtrahieren der ersten und der zweiten elektronischen Signale umfassen. Das Indikatormaterial kann Jod umfassen, wobei in diesem Fall die erste und die zweite Wellenlänge jeweils oberhalb und unterhalb entweder der K-Kante oder der L-Kante des Jod sein muß. Die Röntgenstrahlquelle kann ein sich drehendes Kristall-Spektrometer umfassen.
• In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Abbildungseinrichtung eine zweidimensionale Sensoranordnung. Die zwei Zeilenscanstrahlen aus der ersten und der zweiten Strahlungsquelle sind mit den Pixelreihen ausgerichtet und räumlich voneinander getrennt, wenn sie über die Anordnung gehen. Die vorgeschlagene Abbildungstechnik, die als "Wellenlängendomänen-Scanabbildungs"-Technik bezeichnet wird, ist der in ladungsgekoppelten Schaltelemente (CDD = Charge Coupled Devices) verwendeten und als "Zeitdomänen-Abbildung" bezeichneten Technik ähnlich. Bei der "Zeitdomänen-Abbildung" wird ein Bild über ein CDD gescannt, wobei die Zeilenverschiebung und das Ablesen des Bereichs des CDDs mit der Geschwindigkeit der Bildbewegung synchronisiert sind. Dieses Verfahren ermöglicht eine höhere Empfindlichkeit und Gleichmäßigkeit. Bei der "Wellenlängendomänen-Scanabbildung" werden Strahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge (Farbe oder Energie) simultan über einen Bereichsdetektor gescannt, wobei die Zeilenauslesungen synchronisiert werden, um Bilder mit den verschiedenen Wellenlängen zu erzeugen.
• Es ist eine Einrichtung zum Kombinieren der ersten und der zweiten räumlichen Ausgabe vorgesehen, um kombinierte Bildsignale zu erzeugen. Bei einem Röntgenstrahl-DSA-Bilderzeugung wird ein Indikatormaterial, das eine erste Durchlässigkeit für Strahlung mit der ersten Wellenlänge und eine zweite Durchlässigkeit für Strahlung mit der zweiten Wellenlänge aufweist, an ausgewählten Positionen in einem Objekt zwischen der ersten und der zweiten Strahlungsquelle und den Strahlungsdetektoranordnungen eingeführt. Die Subtraktion des ersten und des zweiten Bildsignals sieht ein Bild des Indikatormaterials mit einem höherem Kontrast vor als aus entweder der ersten oder der zweiten Ausgabe alleine erzeugt werden könnte. Bei einer Abbildung eines Farbdokumentes können die Strahlungsquellen rote, grüne und blaue Lichtstrahlen sein. Diese beleuchten ein in Kontakt mit der Bildsensoranordnung plaziertes Dokument. Die Zeilenablesungen werden synchronisiert, um die Bilder mit den verschiedenen Wellenlängen vorzusehen. Die einzelnen Bilder werden in geeigneter Weise kombiniert, um ein Vollfarbbild zu ergeben.
• Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet eine Anordnungsstruktur, die direkt ein Differenzsignal zwischen den zwei Bildern vorsieht und insbesondere bei einer Röntgenstrahl-DSA-Abbildung verwendet werden kann. Die Pixel in einer Reihe der Sensoranordnung enthalten Sensorpaare, die räumlich voneinander getrennt und mit einem gemeinsamen Ausgang verbunden sind. Eine Gruppe von Sensoren ist angeordnet, um die Strahlung aus der ersten Strahlungsquelle an ersten Raumpositionen zu empfangen, um eine Signalladung zu erzeugen, die mit der Größe der Strahlung an jeder der ersten Raumpositionen in Beziehung steht. Die zweite Gruppe von Sensoren ist ausgerichtet, um die Strahlung aus der zweiten Strahlungsquelle an zweiten Raumpositionen zu empfangen, um eine Signalladung zu erzeugen, die mit der Größe der Strahlung an jeder der zweiten Raumpositionen in Beziehung steht. Das Ausgabesignal entspricht der Differenz in der Dichte des ersten und des zweiten Stahls. Die Subtraktion der zwei Bilder wird deshalb vor dem Ablesen durchgeführt. Folglich reicht eine Ableseelektronik mit geringer Leistung aus, was ein leichter und kostengünstiger herzustellendes Gerät ermöglicht.
• Von dem jeweiligen Typ der Strahlungsquelle abhängig kann das Strahlungsabbildungssystem also verwendet werden, um Abbildungen von Bildern verschiedenen Typs zu erzeugen, etwa von Dokumentbildern oder von einem Indikatormaterial wie Jod in Bereichen, die unter Verwendung von Röntgenstrahlen abzubilden sind.
• In Übereinstimmung mit einem anderen umfassenderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren angegeben, in dem ein Objekt ein Indikatormaterial enthält, das eine erste Durchlässigkeit für Strahlung mit einer ersten Wellenlänge und eine zweite Durchlässigkeit für Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge aufweist, wobei das Objekt mit Strahlung mit der ersten und mit der zweiten Wellenlänge bestrahlt wird. Es werden erste und zweite räumliche Matrizen aus sichtbaren Lichtsignalen erzeugt, die mit der Größe der Strahlung mit jeweils der ersten und der zweiten Wellenlänge in Beziehung stehen, die an entsprechenden Positionen durch das Objekt geht. Es werden erste und zweite elektronische Signale aus den sichtbaren Lichtsignalen der ersten und der zweiten räumlichen Matrix erzeugt, wobei die ersten und die zweiten elektronischen Ausgabesignale kombiniert werden, um ein kombiniertes Bildsignal zu erzeugen. Das kombinierte Bildsignal sieht ein Bild des Indikatormaterials mit einem höheren Kontrast vor als aus entweder dem ersten oder dem zweiten elektronischen Signal alleine erzeugt werden könnte.
• In einem Verfahren in Übereinstimmung mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Schritt zum Erzeugen der elektronischen Ausgabesignale durchgeführt werden, indem zuerst eine erste und eine zweite Strahlungszielanordnung aus amorphem Silizium vorgesehen werden, die angeordnet sind, um die erste und die zweite Matrix aus sichtbarem Licht zu empfangen. Der Kombinationsschritt kann das Subtrahieren der ersten und der zweiten elektronischen Signale für jede Position umfassen, entweder vor oder nach dem Ablesen. Der Bestrahlungsschritt kann das Bestrahlen des Objektes mit Röntgenstrahlen mit der ersten und der zweiten Wellenlänge umfassen. Das Objekt kann eine Indikatorflüssigkeit umfassen, wie zum Beispiel Jod, wobei die erste und die zweite Wellenlänge in diesem Fall jeweils oberhalb und unterhalb von entweder der K-Kante oder der L-Kante des Jod sein kann. Das Objekt kann mit Strahlung aus einem sich drehenden Kristall- Spektrometer mit der ersten und der zweiten Wellenlänge bestrahlt werden.
• Es wird hier ein Verfahren beschrieben, in dem der Schritt zum Erzeugen der ersten und der zweiten räumlichen Matrizen aus sichtbarem Licht das Vorsehen von ersten und zweiten Zielschichten aus Leuchtstoff umfaßt, der jeweils das sichtbare Licht emittiert, wenn er durch die Röntgenstrahlen mit der ersten und der zweiten Wellenlänge erregt wird, wobei der Schritt zum Erzeugen der ersten und der zweiten elektronischen Signale das Vorsehen einer ersten und einer zweiten Anordnung aus amorphem Silizium umfaßt, um jeweils das Licht aus der ersten und der zweiten räumliche Matrix aus sichtbarem Licht zu empfangen, um entsprechende elektrische Signale zu erzeugen.
• In einem Verfahren in Übereinstimmung mit diesem Aspekt der Erfindung kann der Bestrahlungsschritt das Bestrahlen des Objektes mit licht mit der ersten und der zweiten Wellenlänge und weiterhin das Bestrahlen eines Papierdokumentobjektes umfassen, auf dem ein Bild vorhanden ist, das als Indikator dient.
• In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen einer Röntgenstrahl-Angiographie vorgesehen, welches folgende Schritte umfaßt: Einführen einer Indikatorflüssigkeit in einen abzubildenden Bereich, wobei die Indikatorflüssigkeit eine erste Durchlässigkeit für Strahlung mit einer ersten Wellenlänge und eine zweite Durchlässigkeit für Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge aufweist, Bestrahlen des abzubildenden Bereiches mit Röntgenstrahlen mit einer ersten und einer zweiten Wellenlänge, Erzeugen einer ersten und einer zweiten räumlichen Matrix aus sichtbarem Licht, die mit der Größe der Strahlung mit jeweils der ersten und der zweiten Wellenlänge in Beziehung stehen, die an entsprechenden räumlichen Positionen durch den Bereich hindurchgeht, Erzeugen von ersten und zweiten elektronischen Ausgabesignalen aus der ersten und der zweiten räumlichen Matrix aus sichtbarem Licht, Kombinieren der ersten und der zweiten elektronischen Ausgabesignale, um ein kombiniertes Bildsignal zu erzeugen, wobei das kombinierte Bildsignal ein Bild des Indikatormaterials mit einem höheren Kontrast vorsieht als durch entweder die ersten oder zweiten elektronischen Signale alleine erzeugt werden könnte.
• In einem Verfahren in Übereinstimmung mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der Schritt zum Erzeugen der elektronischen Ausgabesignale das Vorsehen von ersten und zweiten Strahlungszielanordnungen aus amorphem Silizium, die angeordnet sind, um erste und zweite räumliche Matrizen aus sichtbarem Licht zu empfangen. Der Kombinationsschritt kann das Subtrahieren der ersten und zweiten elektronischen Ausgabesignale für jede Position umfassen, entweder vor oder nach dem Ablesen. Die Indikatorflüssigkeit kann Jod umfassen, wobei die erste und die zweite Wellenlänge in diesem Fall jeweils oberhalb und unterhalb der K-Kante oder der L-Kante des Jod liegen können. Das Objekt kann mit der Strahlung von einem sich drehenden Kristall-Spektrometer mit einer ersten und zweiten Wellenlänge bestrahlt werden.
• Es wird hier ein Verfahren beschrieben, in dem der Schritt zum Erzeugen einer ersten und einer zweiten räumlichen Matrix aus sichtbarem Licht das Vorsehen einer ersten und einer zweiten Schicht aus Leuchtstoff umfaßt, der sichtbares Licht emittiert, wenn er durch die Röntgenstrahlen mit jeweils der ersten und der zweiten Wellenlänge erregt wird, wobei der Schritt zum Erzeugen von ersten und zweiten elektronischen Ausgabesignalen aus der ersten und der zweiten räumlichen Matrix aus sichtbarem Licht das Vorsehen einer ersten und einer zweiten Matrix aus amorphem Silizium umfaßt, um Licht aus jeweils der ersten und der zweiten räumlichen Matrix aus sichtbarem Licht zu empfangen, um entsprechende elektrische Ausgabesignale zu erzeugen.
• Lediglich beispielhaft sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, wobei
• Fig. 1 eine Seitenansicht ist, die ein Röntgenstrah-Abbildungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt,
• Fig. 2 eine Draufsicht auf die Detektoranordnung ist, die in dem Röntgenstrah- Abbildungssystem von Fig. 1 verwendet wird,
• Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das die Schritte in dem Verfahren zum Betreiben des Systems von Fig. 1 zeigt,
• Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung ist, die in schematischer Weise ein System zum Erzeugen von Röntgenbildern eines Objektes zeigt, wobei zwei Detektoren verwendet werden, die Licht emittierende Leuchtstoffe und Detektoranordnungen aus amorphem Silizium verwenden,
• Fig. 5 eine Seitenansicht ist, die in schematischer Weise eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Bildes von einem einseitigen Papierdokument, einer Transparentfolie, einem Diapositiv oder ähnlichem zeigt,
• Fig. 6 eine Seitenansicht ist, die in schematischer Weise eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Bildes von einem doppelseitigen Papierdokuments oder ähnlichem zeigt,
• Fig. 7 ein schematisches Elektrodiagramm eines Teils einer Sensoranordnung ist, in der Ladungen von zwei Sensoren kombiniert werden, bevor sie ausgelesen werden, um eine Netto-Ladungsauslesung zu erzeugen, wodurch reduzierte Leistungsanforderungen für die entsprechenden elektronischen Elemente ermöglicht werden.
• Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Abbildungsvorrichtung 10 einen Strahlengenerator 12, der zwei breite, dünne Röntgenstrahlen 13 und 14 mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen L1 und L2 erzeugt, um ein schnelles Belichten und Ablesen der Röntgenbilder zu ermöglichen. Strahlen mit längeren, kürzeren und mittleren Wellenlängen können ebenfalls erzeugt werden, wobei aber das "Wellenlängendomänen-Scanabbildungs-(WDSI)-Ablesesystem 10 derart konfiguriert sein kann, daß es nur Daten in den interessanten Wellenlängenbereichen sammelt. Eine bevorzugte Form eines derartigen Strahlengenerators 12 ist ein Generator für Röntgenstrahlen mit hoher Helligkeit, etwa eine Synchrotronquelle 16 oder ähnliches, die einen Strahl erzeugt, der durch ein sich drehendes Kristall-Spektrometer 17 gestreut wird. Alternativ dazu können zwei separate Strahlenquellen (nicht gezeigt) verwendet werden, um die zwei Strahlen zu erzeugen, wobei die Strahlen in geeigneter Weise zeitlich gesteuert werden.
• Die Ausgabe aus dem Strahlengenerator 12 wird schnell über ein adressierbares, großflächiges Abbbildungs-Detektorsystem 20 gescannt. Das Bereichsabbildungs-Detektorsystem 20 setzt sich aus unabhängigen Ablesezeilen 21 zusammen, die der Einfachheit halber von 1 bis n numeriert sind (siehe Fig. 2). Das abzubildende Objekt 18 kann deshalb zwischen dem Strahlengenerator 12 und dem Abbildungs-Detektorsystem 20 angeordnet sein. Insbesondere ist das Objekt 18, von dem ein Bild erstellt werden soll, für die scannenden Röntgenstrahlen 13 und 14 transparent und vor dem Detektor 20 angeordnet, wobei es durch die Transmission zu dem Detektor 20 abgebildet wird. Vorzugsweise enthält das Objekt 18 ein Indikatormedium (nicht gezeigt), das eine erste Durchlässigkeit für Strahlung mit der ersten Wellenlänge und eine zweite Durchlässigkeit für Strahlung mit der zweiten Wellenlänge aufweist.
• Der Detektor 20 kann eine zweidimensionale Sensoranordnung aus amorphem Silizium sein, die in der von R. A. Street et al. in "Amorphous silicon sensor arrays for radiation imaging" in Material Research Society Symposium Proceedings, Vol. 192, 1990 auf den Seiten 441-452 beschriebenen Weise ausgebildet ist.
• Der Betrieb des WDSI-Systems 10 wird im folgenden ausführlicher erläutert, wobei zusätzlich auf Fig. 3 Bezug genommen wird. Es werden mehrfache, miteinander verzahnte Zeilenablesungen durch das Scannen der Strahlen 13 und 14 mit unterschiedlicher Wellenlänge vorgenommen. Für das dargestellte Röntgenstrahlsystem mit zwei Wellenlängen, startet das Scannen in Zeile 1 an der Oberseite des Detektors 20. Die Zeile 1 wird gelöscht (Schritt 30), bevor sie durch den Strahl 13 mit der Wellenlänge L1 belichtet wird. Wenn gewünscht, kann auch der Hintergrund abgelesen werden. Der Strahl 13 mit der Wellenlänge L1 wird dann über die Zeile 1 gescannt, um dieselbe zu belichten (Schritt 31). Der Strahl 13 kann dann nach unten zur nächsten Zeile 2 gescannt werden.
• Nachdem Zeile 1 durch den Strahl 13 belichtet wurde, wird sie in ein Bildverarbeitungssystem 25 ausgelesen (Schritt 25) und dann nach einem vorbestimmten Intervall gelöscht. Das Scannen und Zeilenablesen des ersten Strahls 13 fährt auf diese Weise fort, bis die gesamt Matrix belichtet worden ist.
• Wenn der erste Strahl 13 die ausgewählten, darauffolgenden Zeilen der Matrix belichtet, hat der gleichzeitige Betrieb des zweiten Strahls 14 begonnen. Deshalb können die Zeilen 21 unmittelbar nach dem Belichten und Auslesen durch den ersten Strahl 13 durch den zweiten Strahl 14 mit der Wellenlänge L2 belichtet und in das Bildverarbeitungssystem 25 ausgelesen werden. Insbesondere wird die Zeile 1 nach dem Belichten (Schritt 31), Auslesen und Löschen 32 durch den zweiten Strahl belichtet (Schritt 34). Im wesentlichen gleichzeitig wird die Zeile 2 durch den ersten Strahl 13 belichtet (Schritt 36). Die Belichtung der Zeile 1 durch den zweiten Strahl 14 wird dann in das Bildverarbeitungssystem 25 ausgelesen (Schritt 38), während die Belichtung der Zeile 2 durch den ersten Strahl 13 in das Bildverarbeitungssystem 25 ausgelesen wird (Schritt 39). Dann wird die Zeile 3 durch den Strahl 13 belichtet, während die Zeile 2 durch den Strahl 14 belichtet wird (Schritt 40) usw.
• Weil die Strahlen 13 und 14 gleichzeitig unterschiedliche Zeilen des Detektors 20 belichten, ist zu beachten, daß die Zeitspanne zwischen der Belichtung jeder Zeile durch den ersten Strahl 13 und der Belichtung der vorhergehenden Zeile durch den zweiten Strahl 14 nur einem kleinen Bruchteil der Gesamtbelichtungszeit für den gesamten Detektors 20 entspricht.
• Es ist eine beträchtliche Flexibilität bei der zeitlichen Steuerung des Ablesens möglich. Es ist lediglich erforderlich, daß alle Zeilen der Matrix vor dem Durchlauf des ersten Strahls gelöscht werden. Jede Zeile muß dann einmal vor dem Durchlauf des zweiten Strahls und noch einmal nach dem Durchlauf des zweiten Strahls abgelesen werden.
• Die Subtraktion der zwei festgestellten Strahlen wird vorgenommen, nachdem das Bild aufgezeichnet ist. Da außerdem die Röntgenintensitäten der zwei Strahlen beinahe gleich sind, liegt die Differenz in der Größenordnung von einem Prozent oder weniger der einfallenden Energie. Deshalb ist es für ein subtrahiertes Bild, das typischerweise 256 bis 1024 Kontraststufen für eine adäquate Abbildung benötigt, erforderlich, daß jeder Detektor und die entsprechende Elektronik einen Dynamikbereich von typischerweise 64000 bis 25600 aufweist.
• Außerdem können die Sensoren, wenn dies gewünscht wird, für eine "Doppelstrahl-Subtraktion" in der Sensoranordnung 20 zusammen mit den entsprechenden Elektronikelementen vorgesehen werden, um die Subtraktion für jedes Pixel vor dem Auslesen vorzunehmen, im Unterschied zu einem Verfahren, das Signale aus dem Gerät nimmt und dann die Subtraktionen darauffolgend durchführt. Diese Technik reduziert die Erfordernisse bezüglich der Linearität und des Dynamikbereiches der Auslese-Elektronikelemente beträchtlich. Es ist eine viel geringere Leistung der Elektronikelemente ausreichend, da die Subtraktion vor dem Auslesen durch die Sensoren vorgenommen wird und die Elektronikelemente dann nur das subtrahierte Signal aufzeichnen.
• Es kann also eine amorphes Silizium verwendende Sensorstruktur 100 vorgesehen werden, wobei Details eines Teils derselben in Fig. 7 gezeigt werden. Die Sensorstruktur 100 kann auf einem einzigen Sliziumsubstrat ausgebildet sein, das durch die gestrichelte Linie 101 angegeben ist. Die Sensorstruktur 100 weist zwei Reihen 110 und 111 mit identischen Sensoren 121 auf, die durch den für die Röntgenstrahlen erforderlichen Abstand getrennt sind. Obwohl in der Zeichnung nur zwei Reihen gezeigt sind, ist zu beachten, daß bei Bedarf mehrere Reihen verwendet werden können. Die Größe der Sensoren wird durch die Auflösungsanforderungen der besonderen Anwendung bestimmt, für die die Anordnung verwendet wird. Eine Vorspannung (nicht gezeigt) von +V und -V wird an der Oberseite der Sensoren in der oberen Reihe 110 und an der Unterseite der Sensoren in der unteren Reihe 111 angelegt. Die anderen Kontakte der Sensoren sind mit den entsprechenden Source-Kontakten des Dünnfilmtransistors 125 verbunden. Die Gate- und Drain-Kontakte der Transistoren 125 sind als Matrixanordnung verbunden, wie sie in anderen Bauelementen aus amorphem Silizium verwendet wird. Ein Leuchtstoff (nicht gezeigt) kann über die Sensoren plaziert werden, um die Röntgenstrahlen in sichtbares Licht umzuwandeln.
• Die Sensoren 121 in jeder Spalte (oder Gruppe) weisen eine identische Struktur und Vorspannung auf und werden gleichzeitig aufgetragen, weshalb sie eine im wesentlichen identische Antwort aufweisen, um die Genauigkeit sicherzustellen. Die Sensoren der oberen und der unteren Reihe 110 und 111 sind im wesentlichen gleich, wobei sie sich nur durch die Anordnung ihrer Anschlüsse unterscheiden. Wenn sie gleich beleuchtet werden, hebt sich die durch die zwei Sensoren in einer Spalte (oder Gruppe) gesammelte Ladung gegenseitig auf und ändert nicht die Vorspannung am Source-Kontakt des assoziierten Dünnfilmtransistors, so daß kein Signal ausgelesen wird. Unterschiedliche Beleuchtungsintensitäten resultieren in einer Netto-Ladungssammlung, die der Differenz zwischen den Ladungen der zwei Sensoren und der durch die Elektronikelemente ausgelesenen Quantität entspricht.
• Typische Betriebsbedingungen für die amorphe Siliziumanordnung 100 beinhalten Pixel mit 0,5 mm und weisen einen Eintrittsfluß von 4 mal 106 Photonen/Pixel/Erfassung bei 33 kev auf. Diese Parameter ergeben eine geschätzte Ladung von 10&supmin;¹&sup0; Coulomb, wenn typische Umwandlungsleistungen des Leuchtstoffes angenommen werden. Das maximale subtrahierte Signal liegt im Größenbereich von 10&supmin;¹² Coulomb (d. h. 1%) und ist also dem Signal ähnlich, das in dem optischen Scanner aus amorphen Silizium erhalten wird, so daß es leicht festgestellt werden kann.
• Die Konfiguration des Adressierungsschemas der Anordnung von Fig. 7 ist derart angeordnet, daß die Datenleitungen 128 und 129 einander nicht kreuzen und dadurch die Kapazität der Verbindung zwischen den Datenleitungen herabsetzen. Die Sensoren 121 sind vorzugsweise gestaffelt, um eine Bewegung des Objektes während des Scannens zu kompensieren. Die Sensoren 121 können jedoch in praktisch jeder Anordnung, abhängig der besonderen Anwendung, für die sie verwendet werden, konfiguriert sein.
• Eine andere Form einer Röntgenstrahl-Bereichsdetektor-Vorrichtung 45 zum Feststellen von zwei Röntgenstrahl-Energiestufen (oder alternativ dazu von zwei "Farben", wenn ein Dokument abgebildet wird) ist in Fig. 4 gezeigt. Durch das Vorsehen von Fähigkeiten zum Feststellen von zwei Energiestufen, kann eine K-Kanten- oder L-Kanten-Subtraktion des Röntgenbildes in Echtzeit entwickelt werden.
• Die Struktur der Bilddetektorvorrichtung 45 umfaßt zwei ähnlich aufgebaute Bildelemente 47 und 48. Das Bildelement 47 ist auf einem Glassubstrat 50 ausgebildet und umfaßt eine amorphe Silizium-Detektoranordnung 53, die auf dem Glassubstrat 50 auf der Seite ausgebildet ist, die die einfallende Strahlung empfängt, etwa den Röntgenfluß 64 aus der Röntgenquelle 51. Die Röntgenquelle 51 gibt wenigstens zwei Energiestufen von Röntgenstrahlung aus, zum Beispiel eine über der K-Kante (oder L-Kante) des in dem abzubildenden Objekt enthaltenen Indikatormediums.
• Ein Leuchtstoff 56 ist über dem Detektor 43 plaziert. Der Leuchtstoff kann in einer Polyimidschicht 55 eingeschlossen sein und ist insbesondere empfindlich für Strahlung mit hoher Energie über der K-Kante des Indikatormediums gewählt. Zum Beispiel ist der Leuchtstoff CsI : TI gut geeignet, wenn der Indikator Jod ist.
• Auf diese Weise wird ein Röntgenmuster des gesamten Bildes von Objekt 60 auf dem Detektor 53 festgestellt. Das heißt, daß die Röntgenstrahlen mit selektiv höherer Energie 61 teilweise durch Bereiche mit Kontrastmaterial, wie Jod, im Objekt absorbiert werden und auf den Leuchtstoff 56 treffen, der wiederum Licht emittiert, das auf der Detektorschicht 53 aus amorphem Silizium festgestellt wird.
• Wenn gewünscht, kann optional eine dünne Schicht aus Aluminium 63 auf der Vorderseite des Detektors 47 vorgesehen sein, um das durch den Leuchtstoff 56 in der Richtung der Röntgenquelle 51 emittierte Licht zu reflektieren, so daß es zurück auf die Detektoranordnung 53 reflektiert wird, um sein Austreten aus der Polyimidschicht 55 in einer nicht gewünschten Richtung zu verhindern.
• Die relative Dicke der entsprechenden Schichten des Detektorelements 47 können auch in Abhängigkeit von der Anwendung, für die der Detektor verwendet wird, variiert werden. Typischerweise kann zum Beispiel das Glassubstrat 50 eine Dicke von ungefähr einem Millimeter aufweisen, wobei die amorphe Detektoranordnung 53 eine Dicke von ungefähr einem Mikrometer aufweist und die Dicke der Poylimidschicht 55 mit dem darin eingeschlossenen, blaues Licht emittierenden Leuchtstoff 56 kann ungefähr zwei Mikrometer betragen.
• Wie genannt, ist das Niedrigenergie-Detektorelement 48 ähnlich konstruiert wie der Hochenergie-Bilddetektor 47. Dementsprechend ist das Niedrigenergie- Detektorelement 48 auf einem zweiten Glassubstrat 65 hergestellt und umfaßt eine zweite Detektoranordnung 66 aus amorphem Silizium.
• Ein anderer Leuchtstoff 68 ist über der Detektoranordnung 66 angeordnet. Der Leuchtstoff 68 kann in einer Polyimidschicht 69 eingeschlossen sein und weist eine derartige Empfindlichkeit auf, daß er phosphoresziert, wenn er durch Röntgenstrahlen mit niedriger Energie erregt wird, die durch das Hochenergie-Detektorelement 47 durchgehen. Das durch den Detektor 48 gebildete Röntgenbild wird selektiv durch die Röntgenstrahlen mit niedriger Energie gebildet, die durch das Indikatormaterial in den Objekt 60 gebildet werden.
• Die Dimensionen der verschiedenen Schichten des Niedrigenergie-Bilddetektors 48 können eine ähnliche Größe aufweisen wie die entsprechenden Schichten in dem Hochenergie-Bilddetektor 47.
• Dabei ist zu beachten, daß das oben beschriebene System eine hohe Quanteneffizienz vorsieht, die durch die enge Verbindung der Leuchtstoffe 56 und 68 mit den hocheffizienten Detektoranordnungen 53 und 66 aus amorphem Silizium sichergestellt wird. Der Hochenergie- und der Niedrigenergie-Bilddetektor 47 und 48 können im Tandembetrieb ausgelesen werden, wobei das Bild des Indikatormaterials durch eine geeignete Kombination der zwei Bilder erzeugt wird.
• Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt, in der eine Vorrichtung 75 zum Erzeugen von Bildern von Farbdokumenten dargestellt ist. Das abgebildete Dokument 76 kann ein einseitiges Papierdokument oder eine Transparentfolie, ein Diapositiv oder ähnliches sein. Ein Strahlengenerator 77 weist zwei Röhrenlampen 78 und 79 mit jeweils verschiedener Wellenlänge auf, die von einem bekannten Typ sein können, wie etwa die in Flachbett-CDD-Zeilenscannern verwendeten Röhrenlampen. Eine dritte Röhrenlampe, die normalerweise erforderlich ist, um ein Vollfarbbild zu erhalten, kann hinzugefügt werden. Die Version mit drei Lampen wird in derselben Weise betrieben wie die hier beschriebene Version mit zwei Lampen.
• Die Röhren 78 und 79 werden relativ zum Dokument 76 und zur Abbildungseinrichtung 83 bewegt, die, wie in Fig. 1, eine adressierbare Sensoranordnung mit einer Vielzahl von Sensoren ist, die mit einer Vielzahl von adressierbaren Zeilen ausgebildet sind. Das Scannen wird durch das Bewegen der Lampen 78 und 79 bewerkstelligt, damit das Licht von diesen durch das Dokument 76 hindurchgeht, um auf den Detektor 83 zu fallen, wobei zum Beispiel die markierte Seite des Dokuments 76 zum Detektor 83 hin ausgerichtet ist.
• Der Betrieb der Vorrichtung 75 ist demjenigen der oben mit Bezug auf Fig. 10 beschriebenen Röntgenvorrichtung 10 ähnlich, wobei jedoch die entsprechenden Lichtquellen 78 und 79 die festgestellte Strahlung vorsehen. Wie in Fig. 1 scannen die emittierten Strahlen über jede adressierbare Zeile der Sensoren.
• Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt, in der eine Vorrichtung 85 vorgesehen ist, um ein Bild von undurchsichtigen, stark gefärbten oder doppelseitigen Dokumenten zu erzeugen. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Detektoren 86 und 87 auf jeder Seite des abzubildenden doppelseitigen Dokuments 89 vorgesehen. Die Detektoren 86 und 87 sind derart ausgebildet, daß die Detektoranordnungen 90 auf einem transparenten Substrat 91 getragen werden, um zu erlauben, daß Licht aus den Lichtquellen 93 und 94 die entsprechenden Seiten des doppelseitigen Dokumentes 89 zwischen den Detektorreihen 90 beleuchtet. Jeder Detektor 86, 87 ist dem Detektor 83 von Fig. 5 ähnlich, wobei er aber in diesem Fall auf derselben Seite des Dokumentes wie seine assoziierten Lichtquellen 93, 94 angeordnet ist. Der Vorteil dieses Systems liegt darin, daß eine kompakte, gleichmäßige Zeilenbeleuchtung, eine gleichzeitige Abbildung von zwei (oder vielen) Wellenlängen, eine perfekte Registerhaltung von Bildern verschiedener Wellenlänge und eine hohe Empfindlichkeit (oder Geschwindigkeit) wegen der langen effektiven Belichtung durch eine Zeile der Lampenbelichtung erreicht werden kann.

Claims (13)

1. Detektoranordnung zum Erzeugen eines Bildes eines Objektes (18), wobei die Anordnung eine Einrichtung zum Vorsehen einer Vielzahl von Strahlungsstrahlen (13, 14) umfaßt, die über eine Strahlungsdetektoreinrichtung der Anordnung gescannt werden, wobei jeder Strahlungsstrahl auf einer Oberfläche der Strahlungsdetektoreinrichtung räumlich separat ist und eine unterschiedliche Wellenlänge (L1, L2) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Strahlungsdetektoreinrichtung zum Feststellen jeder der Strahlungsstrahlen vorgesehen ist, wobei die Detektoreinrichtung mit einer Vielzahl von adressierbaren Zeilen (21) ausgebildet ist, wobei während jedes Scans eine adressierbare Zeile separat einen entsprechenden aus der Vielzahl von Strahlungsstrahlen empfängt, nachdem der entsprechende Strahlungsstrahl durch das Objekt hindurchgegangen ist oder von demselben reflektiert worden ist, und

eine Ableseeinrichtung zum Ablesen der Strahlungsdetektoreinrichtung jeder adressierbaren Zeile nach jedem Scan vorgesehen ist, um die Größe jedes Strahlungsstrahls zu bestimmen, der während des Scannens auf jede der adressierbaren Zeilen trifft.

2. Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei jede adressierbare Zeile eine Vielzahl von Sensoren umfaßt, von denen jeder für eine Wellenlänge von einem aus einer Vielzahl von Strahlungsstrahlen empfindlich ist, und wobei die Strahlungsdetektoreinrichtung eine Kombinationseinrichtung zum Kombinieren der Ausgaben jedes der Sensoren von jeder adressierbaren Zeile umfaßt.

3. Detektoranordnung nach Anspruch 1, wobei jede der adressierbaren Zeilen umfaßt:

eine Vielzahl von Sensorgruppen, wobei jede Sensorgruppe eine Vielzahl von Sensoren (121) umfaßt, von denen jeder für eine andere aus der Vielzahl Wellenlängen empfindlich ist, und

eine Kombinationseinrichtung (125) zum Kombinieren der Ausgabe jedes der Sensoren aus jeder Sensorgruppe.

4. Detektoranordnung nach Anspruch 3, wobei die Kombinationseinrichtung eine Vielzahl von Dünnfilmtransistoren (125) umfaßt, die jeweils verbunden sind, um die Ausgabe aus jedem Sensor einer Sensorgruppe zu empfangen.

5. Scanner mit einer Detektoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer Quelle für wenigstens zwei Strahlungsstrahlen (13, 14) mit verschiedenen Wellenlängen (L1, L2), wobei die Detektoranordnung angeordnet ist, um die Strahlungsstrahlen zu empfangen, nachdem diese durch ein Objekt hindurchgegangen sind oder von demselben reflektiert wurden, und wobei die Quelle betrieben werden kann, um die Strahlen über die Detektoranordnung zu scannen, so daß die eine adressierbare Zeile der Detektoranordnung während jedes Scanintervalls separat einen entsprechenden der Strahlungsstrahlen empfängt.

6. Scanner nach Anspruch 5 zum Scannen eines Dokuments, wobei die Strahlungsquelle (77, 93) wenigstens zwei Lichtquellen (78, 79) auf einer Seite derselben umfaßt und relativ zu dem Dokument (76, 89) bewegt werden kann, wobei die Strahlungsdetektoreinrichtung (83, 87) auf der anderen Seite des Dokuments angeordnet ist, um Licht aus den Quellen nach dem Hindurchgehen durch das Dokument zu empfangen.

7. Scanner nach Anspruch 5 zum Scannen eines Dokuments, wobei der Scanner wenigstens zwei Lichtquellen (93, 94) und eine Strahlungsdetektor einrichtung auf jeder Seite des Dokuments umfaßt, wobei jede Strahlungsdetektoreinrichtung angeordnet ist, um von dem Dokument reflektiertes Licht zu empfangen.

8. Scanner nach Anspruch 5, wobei die Strahlungsquelle ein Röntgenstrahlgenerator ist und wobei das zu scannende Objekt ein Indikatormaterial enthält, das unterschiedliche Durchlässigkeiten für die zwei Strahlungsstrahlen aufweist.

9. Dokumentscanner zum Scannen eines Dokuments, um ein Bild des Dokuments zu erzeugen, wobei der Scanner umfaßt:

eine Vielzahl von sich bewegenden Lichtquellen (78, 79), wobei jede der Lichtquellen einen Strahlungsstrahl mit einer entsprechenden Wellenlänge emittiert, um dadurch eine Vielzahl von Strahlungsstrahlen zu erzeugen, wobei die Vielzahl von Lichtquellen sich entlang einer ersten Seite des Dokuments (76) bewegen, und

eine Detektoranordnung nach Anspruch 1 zum Erzeugen eines Bildes des Dokumentes.

10. Dokumentscanner nach Anspruch 9 mit zusätzlich:

einer Vielzahl von Lichtquellen, die auf einer Seite des Dokuments angeordnet sind, wobei die Lichtquellen Strahlungsstrahlen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen zu einer zweiten Seite des Dokuments emittieren,

einer ersten Detektoranordnung, die auf einer ersten Seite des Dokumentes angeordnet ist, wobei die erste Detektoranordnung ein transparentes erstes Substrat und eine erste Sensoranordnung aufweist, die auf einer Seite des Substrates angeordnet ist, die der ersten Seite Dokumentes zugewendet ist, und

einer zweiten Detektoranordnung, die auf einer zweiten Seite des Dokumentes angeordnet ist, wobei die zweite Detektoranordnung ein transparentes zweites Substrat und eine zweite Sensoranordnung aufweist, die auf einer Seite des zweiten Substrates angeordnet ist, die der zweiten Seite des Dokumentes zugewendet ist.

11. Verfahren zum Abbilden auf einem adressierbaren Detektor unter Verwendung von einer Vielzahl von Strahlungsstrahlen (13, 14), wobei der adressierbare Detektor mit einer Vielzahl von adressierbaren Zeilen (21) ausgebildet ist, wobei jeder Strahlungsstrahl separat auf eine andere adressierbare Zeile des Detektors strahlt und wobei jeder Strahlungsstrahl eine andere Wellenlänge (L1, L2) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Löschen (30) der aktuellen adressierbaren Zeile,

(b) Belichten (31) der aktuellen adressierbaren Zeile mit einem entsprechenden aus der Vielzahl von Strahlungsstrahlen,

(c) Lesen (32) der aktuellen adressierbaren Zeile,

(d) Warten für eine vorbestimmte Zeitspanne, und

(e) Wiederholen der Schritte (a) bis (d) für jeden aus der Vielzahl der elektromagnetischen Strahlungsstrahlen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine andere adressierbare Zeile mit einem ersten Strahl belichtet wird (36), wenn die aktuelle adressierbare Zeile mit einem anderen Strahl belichtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, das einen Schritt zum Kombinieren einer Ausgabe jeder adressierbaren Zeile für jeden aus der Vielzahl von Strahlungsstrahlen enthält.