[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2509321C2 - Детектор рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном и улучшенным отношением сигнал - шум - Google Patents

Детектор рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном и улучшенным отношением сигнал - шум Download PDF

Info

Publication number
RU2509321C2
RU2509321C2 RU2011102785/28A RU2011102785A RU2509321C2 RU 2509321 C2 RU2509321 C2 RU 2509321C2 RU 2011102785/28 A RU2011102785/28 A RU 2011102785/28A RU 2011102785 A RU2011102785 A RU 2011102785A RU 2509321 C2 RU2509321 C2 RU 2509321C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pixel
sensitivity
range
radiation detector
capacitor
Prior art date
Application number
RU2011102785/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011102785A (ru
Inventor
Вальтер РЮТТЕН
Лекс АЛЬВИНГ
Томас Ф. БУСС
Тимен ПОРТЕР
Петер Б.А. ВОЛЬФС
Original Assignee
Трикселль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Трикселль filed Critical Трикселль
Publication of RU2011102785A publication Critical patent/RU2011102785A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2509321C2 publication Critical patent/RU2509321C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/30Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming X-rays into image signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57Control of the dynamic range
    • H04N25/59Control of the dynamic range by controlling the amount of charge storable in the pixel, e.g. modification of the charge conversion ratio of the floating node capacitance
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/771Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising storage means other than floating diffusion
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32Transforming X-rays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Использование: для регистрации электромагнитного излучения, особенно рентгеновских лучей. Сущность изобретения заключается в том, что детектор рентгеновского излучения и цепь его пикселя позволяют покрывать широкий динамический диапазон с использованием автоматического выбора параметра чувствительности в каждом пикселе, таким образом обеспечивая улучшенное отношение сигнал-шум при всех уровнях воздействия. В настоящем изобретении описано несколько подходов для обеспечения автоматического выбора чувствительности в пикселях. Это обеспечивает накопление слабых сигналов в конденсаторе малой емкости или считывание при высоком значении чувствительности с соответствующим хорошим отношением сигнал-шум, тогда как накопление более сильных сигналов происходит в конденсаторах большей емкости или считывание происходит при более низком значении чувствительности, в результате чего не происходит потеря информации. Технический результат - увеличение гибкости динамического диапазона. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 20 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к детектору электромагнитного излучения, особенно рентгеновских лучей, и, в частности, к панели детекторов рентгеновского излучения, которые обеспечивают широкий динамический диапазон с улучшенным отношением сигнал-шум.
Уровень техники изобретения
Преобразователи рентгеновских лучей преобразуют рентгеновское излучение в фотоны видимого света, используя либо непрямое преобразование с использованием сцинтилляторов, превращающих рентгеновское излучение в свет, либо прямое преобразование в электронно-дырочные пары с использованием фотопроводников с прямым преобразованием. Матрица чувствительных элементов, которая, как правило, расположена в виде двухмерной пиксельной матрицы или сетки, воспринимает сигнал преобразователя рентгеновских лучей. Каждый пиксель может содержать собирающее устройство для сигнала в виде, например, фотодиода для преобразования фотонов видимого света в электроны, фотозатвора, фотопроводника или электрода непосредственно для сбора электронов или дырок. В любом случае, в итоге до того как сигнал будет считан, он хранится в емкостном сопротивлении в пикселе. Сброс накопительного конденсатора перед захватом изображения, а также компоненты, участвующие в процессе считывания, способствуют добавлению электронного шума в сигнал. Таким образом, действительное отношение сигнал-шум снижено.
Зачастую необходимо, чтобы детекторы рентгеновского излучения в одном изображении воспринимали сигналы в широком диапазоне, например значительно ослабленные сигналы, которые прошли через плотное вещество, и прямое излучение, которое не проходило через какое-либо вещество.
Для того чтобы предоставить возможность корректного определения самого сильного излучения, следует выбрать низкое значение параметра чувствительности или диапазон низких значений параметра чувствительности, что оказывает неблагоприятное действие на отношение сигнал-шум. Обычно в большинстве детекторов известного уровня техники параметр чувствительности применяется ко всем пикселям детектора. Главным образом, ступень усиления или считывания пикселя, которая, главным образом, сформирована в виде истокового повторителя, который осуществляет выборку напряжения емкостного сопротивления сенсорного устройства, имеет ограниченный динамический диапазон.
Ограничение динамического диапазона заставляет пользователя выбирать еще более низкое значение чувствительности, чтобы избежать насыщения считывающей цепи.
Низкое значение параметра чувствительности влечет за собой то, что слабые уровни излучения дают лишь слабые сигналы, которые фактически искажены неизбежным шумом при считывании, т.е. шумом сброса на накопительном конденсаторе и шумом, добавленным в ступенях считывания.
Если в тех областях, где имеют место только низкие уровни излучения, будет доступно более высокое значение параметра чувствительности, то отношение сигнал-шум будет значительно улучшено и, таким образом, качество изображения будет выше.
В заявке на патент США № 2006/0231875 A1 описано устройство формирования изображения с накопителем с двойным преобразованием заряда чувствительного элемента. Чувствительный элемент с двойным преобразованием (например, диод Шоттки) соединен между плавающей диффузионной областью и соответствующим конденсатором. Чувствительный элемент с двойным преобразованием включается в емкостное сопротивление или конденсатор под действием заряда, хранящегося в плавающей диффузионной области, чтобы изменить чувствительность преобразования плавающей диффузионной области с первого значения чувствительности преобразования на второе значение чувствительности преобразования. В дополнительном аспекте, иллюстративные варианты осуществления предусматривают омический контакт между вентилем истокового повторяющего транзистора и плавающей диффузионной областью, который помогает считывать выходной сигнал чувствительного элемента с двойным преобразованием от пикселя.
В патенте США № 6486808 описана ступень предварительного усиления с динамически управляемой чувствительностью к сигналу в цепи обработки сигналов данных, которая включает нисходящий аналого-цифровой преобразователь сигнала. После предварительного усиления наблюдают уровень сигнала данных и динамически корректируют чувствительность ступени предварительного усиления в ответ на такой сигнал данных, который превышает один или несколько предварительно заданных пороговых значений. Таким образом, расширяют эффективный динамический диапазон ступени предварительного усиления, посредством чего также эффективно расширяют динамический диапазон всей системы за те пределы, которыми она в противном случае будет ограничена посредством динамического диапазона аналого-цифрового преобразователя сигналов. Такой предварительный усилитель используют в такой системе формирования рентгеновского изображения, в которой использованы плоские панельные твердотельные устройства формирования изображения.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы улучшить пиксельное сенсорное устройство, увеличив гибкость динамического диапазона.
Эта цель достигнута посредством признаков по п.1 настоящей формулы изобретения в виде пикселя детектора излучения для рентгеновского излучения, содержащего сенсорное устройство, которое предусматривает по меньшей мере одно устройство автоматического управления диапазоном чувствительности, управляющее преобразованием входящего электромагнитного излучения в выходную электрическую величину, и по меньшей мере два диапазона чувствительности, причем характеристическая кривая непрерывна во всем эксплуатационном диапазоне.
Эксплуатационный диапазон полученного сигнала простирается от полного отсутствия облучения на детекторе в процессе сбора данных до насыщения детектора при сборе данных. Когда дополнительное облучение более не увеличивает выходной сигнал детектора, достигается точка насыщения.
Электрическая выходная величина может представлять собой или выходное напряжение, или количество электрического заряда.
В известном уровне техники принцип использования широкого динамического диапазона для формирования изображения посредством, например, объединения двух характеристических эксплуатационных кривых представляет собой хорошо известный способ, который используют в оптических сенсорах. В патенте США 2006/0231875 A1 характеристические кривые описанного в нем пикселя детектора представляют собой комбинацию первой характеристической кривой с первым углом наклона и второй характеристической кривой со вторым углом наклона, где пересечение первой и второй характеристической кривой не дает непрерывную рабочую точку, таким образом, существует неточность в отношении точки пересечения обеих характеристических эксплуатационных кривых, что ведет к несовместимости всех характеристических эксплуатационных кривых сенсорного устройства в точке пересечения и около нее. Кроме того, сложно добиться однородности характеристики в точке пересечения для всех пикселей.
Но эти способы не подходят для использования в формировании рентгеновского изображения, поскольку рентгеновское изображение обеспечивает значительно более широкий диапазон контрастности, чем изображение в оптическом диапазоне. Чтобы сенсор подходил для применения в формировании медицинского рентгеновского изображения, следует избегать потерь информации вследствие ослабления воздействия опасного рентгеновского излучения на пациента.
В настоящем изобретении выбор динамического диапазона в течение времени воздействия происходит автоматически, что предоставляет благоприятную возможность непрерывного воздействия и последующего выбора подходящего динамического диапазона без потерь информации изображения в процессе воздействия.
Для того чтобы обеспечить соответствующую минимизацию габаритов устройства, полезно использовать фотосенсорное устройство, которое само предоставляет емкостное сопротивление и по меньшей мере одно емкостное сопротивление по п.2, которое можно легко реализовать в пикселе детектора, вследствие чего настоящее изобретение относится к пикселю детектора излучения, в котором сенсорное устройство содержит фотосенсорное устройство и по меньшей мере одно емкостное сопротивление.
В некоторых вариантах осуществления благоприятным образом предоставлено исполнительное устройство для ручного или автоматического переключения электрических зарядов между первым и вторым емкостным сопротивлением, чтобы обеспечить по меньшей мере два диапазона чувствительности по п.3, которые предусматривает пиксель детектора излучения, причем пиксель детектора излучения предусматривает по меньшей мере одно исполнительное устройство в качестве устройства автоматического управления диапазоном чувствительности. Это позволяет получать изображения с различной чувствительностью, т.е. изображения в диапазоне низких значений чувствительности и в диапазоне высоких значений чувствительности, в течение времени воздействия и позже и позволяет пользователю выбирать то изображение, которое лучше всего удовлетворяет его потребностям.
В простейшем случае исполнительное устройство может представлять собой переключатель, но с успехом можно использовать любой тип транзистора, предпочтительно полевой транзистор (FET), поскольку его можно легко реализовать в конструкции полупроводниковой пластины пиксельного устройства. Поскольку исполнительное устройство реализовано в каждом отдельном пикселе, а не в каждой отдельной строке, как это реализовано в известном уровне техники, то в случае выхода из строя потеря одного исполнительного устройства повлечет за собой потерю одного пикселя, а не целой строки пикселей. Таким образом, в п.4 формулы изобретения предоставлен пиксель детектора излучения, в котором исполнительное устройство представляет собой FET или транзистор любого другого типа.
Исполнительное устройство можно реализовать в виде переключателя с двумя состояниями переключателя, но предпочтительно исполнительное устройство будут использовать на генераторе подкачки заряда или автоматическом клапане некоторого типа, который автоматически переводит избыточный заряд с первого емкостного сопротивления на второе емкостное сопротивление только в течение времени воздействия.
В некоторых вариантах осуществления предоставлены усилительные устройства, которые, с одной стороны, предоставляют возможность усиления дискретного электрического заряда и, с другой стороны, предоставляют возможность разделения приема изображения и выборки изображения. Это полезно для ослабления шума, а также для предоставления возможности независящей от времени выборки информации пиксельного устройства по п.6, где в пикселе по меньшей мере одно усилительное устройство управляет диапазоном чувствительности выходного напряжения пикселя.
Кроме того, комбинация по п.7, где цепь генератора подкачки заряда соединена по меньшей мере с одной схемой выборки и хранения, благоприятным образом позволяет объединять преимущества исполнительного устройства в форме цепи генератора подкачки заряда, в которой в течение времени считывания не происходит потеря информации, полученной в течение времени воздействия, и преимущества схемы выборки и хранения, что позволяет управлять временем считывания независимо от времени воздействия.
Настоящее изобретение полезно по причине того, что предоставление по меньшей мере одного емкостного сопротивления в каждом пикселе делает работу каждого пикселя автономной, что обеспечивает более высокую надежность всего устройства. Кроме того, настоящее изобретение полезно по причине использования FET или транзистора любого другого типа в соединении с емкостью фотосенсора или с дополнительными емкостными сопротивлениями в качестве автоматического генератора подкачки заряда, поскольку это препятствует переполнению одного из конденсаторов, а также потере информации, полученной в течение воздействия. Таким образом, это делает возможным автоматическое регулирование динамического диапазона в течение воздействия для того, чтобы обеспечить несколько динамических диапазонов, чтобы позволить оператору осуществить наилучший возможный выбор с целью оптимизации эксплуатации динамического диапазона и оптимизации уровня шума.
Кроме того, настоящее изобретение относится к системе определения излучения, содержащей по меньшей мере один пиксель детектора излучения для рентгеновского излучения по п.1.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу определения электромагнитного излучения с использованием пикселя детектора рентгеновского излучения, который включает этапы, на которых:
воспринимают воздействие электромагнитного излучения,
накапливают заряд на фотодиоде и по меньшей мере на одном конденсаторе с линейной накопительной емкостью и по меньшей мере на одном конденсаторе с нелинейной накопительной емкостью,
осуществляют выборку накопленного заряда по меньшей мере одного конденсатора по меньшей мере на один конденсатор выборки и хранения, зарядку по меньшей мере дополнительного конденсатора накопленным зарядом,
осуществляют выборку накопленного заряда по меньшей мере одного и дополнительного конденсатора по меньшей мере на один конденсатор выборки и хранения,
считывают накопленный заряд на конденсатор выборки и хранения в режиме диапазона высоких значений чувствительности,
считывают накопленный заряд на конденсатор выборки и хранения в режиме диапазона низких значений чувствительности.
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному определению электромагнитного излучения в диапазоне низких и высоких значений чувствительности, где в первом выборе излучения при низком значении чувствительности с использованием небольших конденсаторов ослабляется шум, а посредством автоматического или ручного переключения на больший конденсатор предоставляется возможность получить второй диапазон чувствительности к излучению, где уровень шума приемлем, но позволяет получить высококонтрастное изображение. Кроме того, это позволяет использовать информацию об одном и том же воздействии несколько раз, не отбрасывая информацию изображения облучения субъекта рентгеновским излучением.
В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение позволяет не только получать описанные выше преимущества, но также оно предоставляет комбинацию цепи выборки и хранения для минимизации времени считывания посредством зарядки конденсатора выборки и хранения. Это позволяет предоставить этап воздействия параллельно с этапом считывания по меньшей мере в одном диапазоне чувствительности. Это благоприятным образом экономит время восприятия воздействия и минимизирует воздействие рентгеновского излучения на субъект.
Настоящее изобретение относится к способу определения электромагнитного излучения с использованием пикселя детектора рентгеновского излучения, который включает комбинацию трех последних способов.
Настоящее изобретение относится к компьютерной программе для управления системой определения излучения, которая предоставляет управляющие сигналы для управления схемой пикселя с несколькими эксплуатационными диапазонами чувствительности.
И дополнительно настоящее изобретение относится к носителю, содержащему компьютерную программу для управления системой определения излучения, которая предоставляет управляющие сигналы для управления схемой пикселя с несколькими эксплуатационными диапазонами чувствительности.
Также можно применять настоящее изобретение в непрямых и прямых преобразователях рентгеновских лучей, а также в оптическом формировании изображений.
Краткое описание чертежей
Далее в настоящем документе настоящее изобретение описано более подробно со ссылками на примеры вариантов осуществления, которыми, однако, настоящее изобретение не ограничено.
На фиг.1 представлена принципиальная схема плоского панельного детектора рентгеновского излучения известного уровня техники;
на фиг.2 представлена принципиальная схема пиксельной ячейки известного уровня техники;
на фиг.3a представлено первое воплощение пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на Фиг.3b представлена временная диаграмма сигналов, на которой представлена зависимость управляющих сигналов от времени для цепи на фиг.3a;
на фиг.4a представлено второе воплощение пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.4b представлена временная диаграмма сигналов, на которой представлена зависимость управляющих сигналов от времени для цепи на фиг.4a;
на фиг.5a представлено третье воплощение пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.5b представлена временная диаграмма сигналов, на которой представлена зависимость управляющих сигналов от времени для цепи на фиг.5a;
на фиг.6a представлено четвертое воплощение пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.6b представлена временная диаграмма сигналов, на которой представлена зависимость управляющих сигналов от времени для цепи на фиг.6a;
на фиг.7a представлено пятое воплощение пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.7b представлена временная диаграмма сигналов, на которой представлена зависимость управляющих сигналов от времени для цепи на фиг.7a;
на фиг.7c представлен вариант воплощения пятого воплощения пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.8a представлено шестое воплощение пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.8b представлена временная диаграмма сигналов, на которой представлена зависимость управляющих сигналов от времени для цепи на фиг.8a;
на фиг.9a представлено седьмое воплощение пикселя детектора рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.9b представлена временная диаграмма сигналов, на которой представлена зависимость управляющих сигналов от времени для цепи на фиг.9a.
Подробное описание вариантов осуществления
Иллюстрации на фигурах носят схематический характер. На различных фигурах одинаковые или идентичные элементы снабжены одинаковыми номерами позиций.
На фиг.1 представлен типичный пример плоского панельного детектора рентгеновского излучения, который состоит из пиксельной матрицы 102, состоящей из пикселей 303. Выбор рядов для считывания происходит посредством сдвигового регистра 133, который управляет линиями 324 выбора ряда. Происходит считывание значений напряжения с пикселей 303 в колонках 325 и направление на усилители 141. Затем происходит объединение информации в виде данных, которая получена от усилителей 141, в одно изображение колонка за колонкой. Управляющие линии для управления работой пикселей предпочтительно расположены вдоль одной стороны пиксельной матрицы и, таким образом, позволяют располагать несколько пиксельных матриц вместе. Таким образом, пиксельные матрицы можно упорядочить в виде рядов и колонок, например, расположив по правильной (прямоугольной или гексагональной) сетке, подобно плитке, чтобы получить детектор с большей площадью поверхности.
В настоящем изобретении излучение может представлять собой электромагнитное излучение любого типа, например свет или рентгеновское излучение. Сенсорное устройство представляет собой комбинацию фотосенсорного устройства, например, фотодиода, фотозатвора или фотопроводника. Поскольку на практике сенсорное устройство обладает паразитарным емкостным сопротивлением, чувствительный элемент по существу предоставляет емкостное сопротивление, но в некоторых вариантах осуществления чувствительный элемент можно сформировать в виде комбинации фотосенсора, соединенного параллельно с емкостным сопротивлением.
Таким образом, сенсорное устройство содержит фотосенсорное устройство и по меньшей мере одно емкостное сопротивление, причем емкостное сопротивление также можно предоставить посредством собственного емкостного сопротивления фотодиода, фотопроводника и т.д. В литературе известного уровня техники используются термины «диапазон с высоким коэффициентом усиления» или «диапазон с низким коэффициентом усиления», которые определяют диапазон высоких значений чувствительности или диапазон низких значений чувствительности соответственно, таким образом, термины диапазон с коэффициентом усиления и диапазон чувствительности следует расценивать в настоящем описании как синонимы.
На фиг.2 предоставлен вариант осуществления пиксельной ячейки известного уровня техники. В пикселе предоставлены сенсорное устройство и несколько компонентов. Переключатель 312 сброса заряжает фотодиод до хорошо известного состояния. Фотодиод 311 преобразует выходящий из сцинтиллятора свет (фотоны видимого света) в заряд. Также фотопроводник может непосредственно преобразовывать рентгеновское излучение. Дополнительный заряд добавляется к заряду, накопленному на емкостном сопротивлении самого фотодиода и/или на необязательном специализированном конденсаторе 350 пикселя, и, таким образом, меняется заряд и напряжение на фотодиоде/емкостном сопротивлении пикселя.
Истоковый повторитель 313 делает копию напряжения, доступного в его источнике. Если переключатель 314 считывания активирован линиями 324 выбора ряда, копия напряжения на фотодиоде становится доступной усилителям на периферии матрицы, чтобы предоставить изображение.
На фиг.3a представлено первое воплощение пикселя с широким динамическим диапазоном. В этом описании предполагается, что отклонение амплитуды напряжения или перепад напряжения на фотодиоде 311 и емкостном сопротивлении пикселя больше, чем перепад напряжения, приемлемый для считывающего усилителя 313. Также на фиг.3b перед считыванием происходит сброс фотодиода 311, конденсатора 350 пикселя и низкочувствительного конденсатора 351. Переключатель 360 открыт перед воздействием. Заряд, собранный в процессе воздействия, ведет к падению напряжения на узле A. Если падение напряжения достаточно мало (слабое воздействие), оно пройдет через считывающий усилитель 313 при первом считывании в диапазоне высоких значений чувствительности. Если падение напряжения слишком велико, то усилитель 313 будет обрезать (искажать) сигнал. Таким образом, невозможно обработать информацию изображения. Затем происходит активация переключателя 360 и заряд, собранный на фотодиоде/емкостном сопротивлении 311, 350 пикселя, также будет перераспределен на низкочувствительный конденсатор 351. Таким образом, происходит снижение перепада напряжения на узле A и низкочувствительный сигнал может пройти через усилитель 313 без искажений. Считывания изображения в диапазоне высоких значений чувствительности и в диапазоне низких значений чувствительности объединены подходящим образом так, что сохраняется оптимальное отношение сигнал-шум. Важный аспект настоящего изобретения состоит в том, что происходит использование того же самого заряда, несущего сигнал, для обоих диапазонов чувствительности для того, чтобы предоставить возможность считывать слабые сигналы одного воздействия при высоком значении чувствительности и более сильные сигналы того же воздействия при более низком значении чувствительности, что предусматривает широкий динамический диапазон без потери информации изображения одного воздействия, а также позволяет избежать потери заряда при этом процессе. Оба требования неотъемлемы при формировании медицинского рентгеновского изображения, где для того, чтобы снизить риск для здоровья пациента при формировании рентгеновского изображения, следует избегать воздействия рентгеновского излучения на пациента, которое не вносит вклад в процесс формирования изображения.
Перепад между диапазоном высоких значений чувствительности и диапазоном низких значений чувствительности можно определить по отношению перепада напряжения на узле A к приемлемому перепаду напряжения для усилителя. Как правило, оно составляет порядка 2.
На фиг.3b представлено воплощение и схема управления. Исходный высокий уровень на линии 322 активирует переключатель 312 для того, чтобы сбросить сенсорное устройство. Исходный высокий уровень на линии 340 позволяет переключателю 360 инициализировать фотодиод/емкостные сопротивления 350, 351 пикселя. В процессе воздействия уровень напряжения на узле A снижается с течением времени воздействия. Последовательно после воздействия высокий уровень 324 инициализирует считывание в диапазоне высоких значений чувствительности. Высокий уровень на линии 340 открывает переключатель 360 и предоставляет возможность считывания в диапазоне низких значений чувствительности. Последовательно высокий уровень на 324 и предоставляет возможность считывания при низком значении чувствительности.
На фиг.4a и фиг.4b представлен вариант воплощения и схема управления. В нем использован усилитель диапазона высоких значений чувствительности и диапазона низких значений чувствительности. Усилитель диапазона высоких значений чувствительности 370 обладает, как уже показано в предыдущем примере, ограниченным приемлемым перепадом напряжения. При первом считывании через усилитель 370 происходит считывание слабых сигналов. Для более сильных сигналов произойдет перенасыщение усилителя, таким образом, произойдет искажение, а сигнал на выходе сенсора будет иметь неверную величину. При втором считывании происходит выбор усилителя диапазона низких значений чувствительности 371 через линию 340 выбора чувствительности. Более низкая чувствительность гарантирует, что через следующие ступени пройдет неискаженный сигнал.
Перепад между высоким значением чувствительности и низким значением чувствительности можно определить по отношению перепада напряжения на узле A к приемлемому перепаду напряжения для усилителя. Как правило, оно составляет порядка 2. Коэффициент усиления можно выбирать произвольным образом и, таким образом, в случае выбора коэффициента усиления, равного 1, для упрощения схемы усилитель можно не учитывать.
Также, ссылаясь на фиг.4b, высокий уровень на 322 инициализирует сброс переключателя 312, фотодиода 311, конденсатора 350 пикселя и низкочувствительного конденсатора 351 перед считыванием. Затем происходит воздействие, и заряд, собранный в процессе воздействия, ведет к падению напряжения на узле A. Если падение напряжения достаточно мало (слабое воздействие), он пройдет через считывающий усилитель 313 при первом считывании в диапазоне высоких значений чувствительности. Если падение напряжения достаточно велико, то произойдет насыщение усилителя 313 и обрезание (искажение) сигнала. Таким образом, нельзя обработать информацию изображения. Затем происходит выбор усилителя диапазона низких значений чувствительности 371 посредством линии 340 выбора чувствительности, которая инициирует переключатель 372. Таким образом, происходит снижение перепада напряжения на узле A и низкочувствительный сигнал может пройти через усилитель 313 без искажений. Считывания изображения в диапазоне высоких значений чувствительности и диапазоне низких значений чувствительности объединены подходящим образом так, что сохраняется оптимальное отношение сигнал-шум.
На фиг.5a представлена улучшенная цепь, основанная на том же принципе, что и цепь, представленная на фиг.3a.
Транзистор 360 использован в качестве переключателя в некоторые моменты времени и в качестве устройства передачи зарядов в другие моменты времени, следовательно, термин исполнительное устройство покрывает оба случая. Дальнейшее описание дано со ссылкой на фиг.7b.
Здесь улучшение состоит в том, что к фотодиодному узлу A добавлено потенциалозависимое емкостное сопротивление 359. Предпочтительно, потенциалозависимый конденсатор 359 обладает низким постоянным емкостным сопротивлением, когда напряжение пикселя на узле A находится в диапазоне, приемлемом для усилителя 313. Желательно, чтобы, как только происходит падение напряжения ниже приемлемого диапазона напряжений, резко увеличивалось емкостное сопротивление потенциалозависимого конденсатора 359, таким образом, предоставляя увеличенную накопительную емкость для дополнительного сигнала.
На фиг.5b в первом считывании при высоком значении чувствительности происходит считывание неискаженных слабых сигналов. Высокий уровень на линии 322 вместе с высоким уровнем на 340 инициирует переключатель 312 и переключатель 360 для сброса фотодиода 311, конденсаторов 350, 351 и 359. Высокий уровень на 324 инициализирует первое считывание при высоком значении чувствительности. Для последующего считывания при низком значении чувствительности высокий уровень на 340 инициирует добавление большего конденсатора 351 посредством переключателя 360. В процессе более длительного воздействия сильные сигналы будут храниться в параллельно соединенных фотодиоде 311, емкостном сопротивлении пикселя 350 и потенциалозависимом конденсаторе 359. Происходит перераспределение зарядов и падение напряжения до уровня, приемлемого для усилителя 313. Сниженное напряжение также обеспечивает то, что потенциалозависимый конденсатор представляет собой чувствительность в режиме низкого постоянного емкостного сопротивления, так что при считывании не происходит добавление нелинейных искажений.
Дополнительный накопитель, обеспечиваемый потенциалозависимым усилителем, позволяет увеличить перепад между считыванием при высоком значении чувствительности и низком значении чувствительности в 2-4 раза, что выглядит обоснованным.
На фиг.6a представлен вариант цепи на фиг.5a. Он обеспечивает очень высокое значение параметра чувствительности, которое использует только линейный маленький конденсатор пикселя 350. При таком расположении двойное считывание невозможно.
Через управляющую линию 340 и переключатель 360 можно добавить дополнительное постоянное и потенциалозависимое емкостное сопротивление 351, 359, чтобы обеспечить первое считывание при высоком значении чувствительности, за которым следует считывание при низком значении чувствительности после активации управляющей линии 341 и переключателя 361.
На фиг.6b представлена соответствующая временная диаграмма для считывания при высоком значении чувствительности/низком значении чувствительности, похожая на диаграмму на фиг.5b.
Дополнительный накопитель, предоставленный потенциалозависимым усилителем, позволяет увеличить перепад между считыванием при высоком значении чувствительности и низком значении чувствительности в 2-4 раза, что выглядит обоснованным.
На фиг.7a представлен вариант воплощения, который не основан на потенциалозависимых конденсаторах.
Таким образом, также это позволяет избежать возможных нелинейных искажений, связанных с этими устройствами.
Конструктивно цепь выглядит идентичной цепи на фиг.3a. Однако транзистор 360 используют в качестве переключателя в некоторые моменты времени и в качестве генератора подкачки заряда в другие моменты времени.
На временной диаграмме на фиг.7b высокий уровень на 340 отпирает транзистор 360, который полностью включен при высоком уровне на 322, инициирует сброс пикселя, так что фотодиод 311, конденсатор пикселя 350 и конденсатор 351 с логарифмической чувствительностью полностью заряжены.
Затем напряжение затвора 340 транзистора 360 снижается до некоторого промежуточного уровня. До тех пор, пока источник и сток более положительны, чем напряжение затвора минус пороговое напряжение, транзистор 360 будет выключен и только фотодиод 311 и конденсатор 350 пикселя определяют чувствительность. Слабые сигналы обрабатываются при высоком значении чувствительности, которое определяется этими конденсаторами (левая часть на фиг.7b). Сильные сигналы будут снижать напряжение на узле A достаточно сильно, чтобы привести транзистор 360 в состояние проводимости. Заряды будут проходить от узла A через транзистор 360 к узлу C и низкочувствительному конденсатору 351, транзистор выполняет функцию генератора подкачки заряда или устройства передачи зарядов (правая часть на фиг.7b).
Когда сильное воздействие заканчивается, транзистор перестает передавать заряд с конденсатора 350 на конденсатор 351 как только напряжение истока достигнет напряжения затвора минус пороговое напряжение и напряжение затвора транзистора 360 можно будет полностью выключить (не показано) или сохранять на постоянном уровне.
Затем первое считывание обеспечивает правильное считывание всех пикселей с низкими уровнями воздействия. Пиксели в течение времени сильного воздействия дают постоянный сигнал, поскольку все избыточные заряды переданы на низкочувствительный конденсатор 351.
После считывания при высоком значении чувствительности происходит полное включение транзистора 360, посредством чего фактически происходит параллельное включение фотодиода 311, конденсатора 350 пикселя и низкочувствительного конденсатора 351. Происходит перераспределение зарядов и полученное напряжение может пройти без искажений через усилитель 313.
Соотношение диапазонов чувствительности между высоким значением чувствительности и низким значением чувствительности определяется только отношением емкостных сопротивлений на узле A к емкостному сопротивлению на узле C.
Полностью включенный или выключенный транзистор 360 во все моменты времени может обеспечить фиксированное низкое или высокое значение параметра чувствительности.
На фиг.7c цепь с фиг.7a расширена путем добавления одного или нескольких транзисторов подкачки заряда/конденсаторов 361, 352 и т.д. в основную цепь.
В процессе воздействия сначала заряд будет накапливаться на фотодиоде 311 и конденсаторе 350 пикселя.
Если конденсатор 350 пикселя имеет достаточный заряд, то избыток зарядов будет передан посредством транзистора 360 на низкочувствительный конденсатор 351. Когда низкочувствительный конденсатор 351 также станет полностью заряженным, заряд будет передан транзистором 361 на самый низкочувствительный конденсатор 352. Схему можно расширить.
Первое считывание представляет собой считывание напряжения только на фотодиоде 311 и конденсаторе 350 для чувствительности. Для второго считывания происходит полное включение транзистора 360. В течение третьего считывания транзистор 361 также включен. Таким образом, получают серию изображений при значении чувствительности от высокого до низкого. Изображения необходимо комбинировать соответствующим образом.
Таким образом, в течение времени воздействия транзистор 360 представляет собой устройство автоматического управления диапазоном чувствительности для автоматического управления преобразованием входящего электромагнитного излучения в выходную электрическую величину, и в течение времени считывания транзистор 360 представляет собой выбирающее устройство для выбора нескольких диапазонов чувствительности в течение времени считывания.
На фиг.8a представлен вариант схемы на фиг.7a, который предоставляет возможность параллельно осуществлять воздействие и считывание.
В цепи на фиг.7a, после воздействия, как правило, происходит считывание полного изображения сначала в режиме высокой чувствительности, затем происходит полное включение транзисторов 360 и считывание при низком значении чувствительности. Напряжение пикселя не должно меняться посредством дополнительного воздействия в течение времени считывания. Время считывания для большого изображения может быть существенным, так что скорость формирования изображения значительно снижается.
Из US20030011694 A1 известна цепь, которая позволяет накапливать напряжение, считанное с фотодиода в пикселе. Это выполняется для всех пикселей параллельно, так что это происходит очень быстро. Вслед за этим промежуточным накопителем можно сбросить фотодиод и начать следующее воздействие в то время, когда будет происходить считывание сигналов в промежуточном накопителе.
На фиг.8a использованы два промежуточных накопительных устройства 317 для накопления высокочувствительных и низкочувствительных сигналов для всех пикселей параллельно и в быстрой последовательности посредством активации переключателей 315 и 316 соответственно. После этого можно сбросить фотодиоды и вновь начать воздействие. Можно одновременно считывать высокочувствительное изображение и низкочувствительное изображение посредством активации связанных переключателей 314 считывания через линии 324 и 326 выбора ряда соответственно.
На фиг.8b представлена соответствующая временная диаграмма. Высокий уровень 340 отпирает транзистор 360, который полностью включен при высоком уровне три и 22, инициирует сброс пикселя, чтобы фотодиод 311, конденсатор пикселя 350 и конденсатор с логарифмической чувствительностью 351 были полностью заряжены.
Затем напряжение 340 затвора транзистора 360 снижается до некоторого промежуточного уровня. Пока источник и сток более положительны, чем напряжение затвора минус пороговое напряжение, транзистор 360 будет выключен и только фотодиод 311 и конденсатор пикселя 350 определяют чувствительность. Линии 315 и 316 выбора ряда позволяют инициировать цепь выборки и хранения, которая передает заряды на конденсаторы 317, соответственно. Таким образом, следующее воздействие может происходить в течение считывания при высоком значении чувствительности на линии 324 и инициации считывания при низком значении чувствительности на линии 324 выбора ряда. Слабым сигналам будет соответствовать высокое значение чувствительности, определяемое этими конденсаторами (левая часть на фиг.7b). Сильные сигналы будут снижать напряжение на узле A достаточно сильно, чтобы привести транзистор 360 в состояние проводимости. Заряд будет проходить от узла A через транзистор 360 к узлу C и низкочувствительному конденсатору 351, транзистор выполняет функцию генератора подкачки заряда (правая часть фиг.7b).
Когда сильное воздействие заканчивается, транзистор перестает передавать заряд с конденсатора 350 на конденсатор 351 как только напряжение истока достигнет напряжения затвора минус пороговое напряжение и напряжение затвора транзистора 360 можно будет полностью выключить (не показано) или сохранить на постоянном уровне.
Затем первое считывание обеспечивает правильное считывание всех пикселей с низкими уровнями воздействия. Пиксели в течение времени сильного воздействия дают постоянный сигнал, поскольку все избыточные заряды переданы на низкочувствительный конденсатор 351.
После считывания при высоком значении чувствительности происходит полное включение транзистора 360, посредством чего фактически происходит параллельное включение фотодиода 311, конденсатора пикселя 350 и низкочувствительного конденсатора 351. Происходит перераспределение зарядов и полученное напряжение может пройти без искажений через усилитель 313.
Соотношение диапазонов чувствительности между высоким значением чувствительности и низким значением чувствительности определяется только отношением емкостных сопротивлений на узле A к емкостному сопротивлению на узле C.
Полностью включенный или выключенный транзистор 360 во все моменты времени может обеспечить фиксированное низкое или высокое значение параметра чувствительности. Линии 315 и 316 выбора ряда позволяют инициировать цепь выборки и хранения, которая передает заряды на конденсаторы 317 соответственно. Таким образом, следующее воздействие может происходить в течение считывания при высоком значении чувствительности на линии 324 и происходит инициация считывания при низком значении чувствительности на линии 324 выбора ряда.
Ясно, что текущее считывание может происходить параллельно со следующим воздействием.
Необходимы подходящие управляющие линии для переключателей 315 и 316.
На фиг.9a представлен вариант цепи, которая служит той же цели, что и цепь, изображенная на фиг.8a.
Здесь может происходить считывание обоих промежуточных накопительных устройств 317 через один выходной усилитель 319 и один переключатель считывания 314. Необходимы подходящие управляющие линии для переключателей 315, 316, 381 и 382.
На фиг.9b представлена соответствующая временная диаграмма со ссылкой на фиг.8b.
На фиг.10 представлен график зависимости выходного напряжения Vout от облучения, на котором показаны характеристики устройства определения излучения известного уровня техники. Это устройство работает в диапазоне более низких значений, где эксплуатационная характеристика дает первый угол наклона до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое напряжение в точке C и эксплуатационная характеристика со вторым углом наклона. В точке C у эксплуатационных характеристик отсутствует непрерывность.
На фиг.11a и фиг.11b схематически представлены два графика зависимости выходящего сигнала от облучения по настоящему изобретению. На фиг.11a представлен график заряда для диапазона низких значений чувствительности, а на фиг.11b представлен график для диапазона высоких значений чувствительности. Характеристику рабочей точки определяют как соотношение между количеством входящего излучения и исходящей выходной величиной. В обоих случаях эксплуатационная характеристика непрерывна в эксплуатационном диапазоне, где эксплуатационный диапазон относится ко всем рабочим точкам от нуля до насыщения.
Несмотря на то что в приведенных здесь цепях использовано считывание напряжения, такой же принцип также можно использовать для считывания заряда с затвора первого истокового повторителя 313.
Фотодиод 311 использован в непрямых преобразователях рентгеновских лучей, однако для прямых преобразователей, например фотопроводников, его можно заменить электродом, собирающим заряды. В другом варианте осуществления цепи можно строить с использованием кристаллических, поликристаллических или аморфных полупроводников.
Для того чтобы объединить несколько изображений с различными диапазонами, изображение при низком значении чувствительности и изображение при высоком значении чувствительности могут совпадать, предпочтительно с некоторым перекрытием, чтобы получить одно непрерывное выходное изображение с широким динамическим диапазоном.
Несмотря на то что специалисты в данной области могут предложить модификации и изменения, намерение автора изобретения состоит в том, чтобы включить в патент, основанный на этом документе, все изменения и модификации, которые обоснованно и надлежащим образом входят в объем вклада в соответствующую область техники.

Claims (9)

1. Пиксель (303) детектора излучения для рентгеновского излучения, содержащий сенсорное устройство, по меньшей мере первое емкостное сопротивление (350), на котором накоплены электрические заряды, собранные в процессе воздействия, и по меньшей мере первый считывающий усилитель (313, 370), обеспечивающий считывание в первом диапазоне чувствительности,
отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно исполнительное устройство (360, 372), реализованное в пикселе (303) детектора излучения,
причем активация исполнительного устройства (360, 372) приводит к:
- перераспределению электрических зарядов между по меньшей мере первым емкостным сопротивлением (350) и по меньшей мере вторым емкостным сопротивлением (351) пикселя (303) детектора излучения, и/или
переключению с по меньшей мере первого считывающего усилителя (370) на по меньшей мере второй считывающий усилитель (371) пикселя (303) детектора излучения,
обеспечивая считывание во втором диапазоне чувствительности заряда сигнала при воздействии;
причем для каждого диапазона чувствительности соотношение между количеством входящего электромагнитного излучения и исходящей выходной величиной является непрерывным в эксплуатационном диапазоне, причем эксплуатационный диапазон относится к рабочим точкам до насыщения.
2. Пиксель (303) детектора излучения по п.1, в котором сенсорное устройство содержит фотосенсорное устройство (311).
3. Пиксель (303) детектора излучения по п.1, в котором исполнительное устройство (360, 372) представляет собой полевой транзистор (FET) или транзистор любого другого типа.
4. Пиксель (303) детектора излучения по п.1, в котором исполнительное устройство (360) в комбинации по меньшей мере с двумя емкостными сопротивлениями (350, 351) предоставляет генератор подкачки заряда.
5. Пиксель (303) детектора излучения по п.1, в котором по меньшей мере одно усилительное устройство в пикселе (303) управляет диапазоном чувствительности выходного напряжения пикселя.
6. Пиксель (303) детектора излучения по п.4, в котором цепь генератора подкачки заряда соединена по меньшей мере с одной схемой выборки и хранения.
7. Система (101) определения излучения, которая предусматривает по меньшей мере один пиксель (303) детектора излучения для рентгеновского излучения по п.1.
8. Способ управления детектором электромагнитного излучения, содержащим пиксель для рентгеновского излучения по п.1, который включает в себя этапы, на которых:
воспринимают воздействие электромагнитного излучения,
накапливают заряд на по меньшей мере первом емкостном сопротивлении,
осуществляют выборку накопленного заряда по меньшей мере первого емкостного сопротивления на по меньшей мере первый конденсатор выборки и хранения,
перераспределяют электрические заряды между по меньшей мере первым емкостным сопротивлением (350) и по меньшей мере вторым емкостным сопротивлением (351) пикселя (303) детектора излучения,
осуществляют выборку накопленного заряда по меньшей мере первого и второго емкостного сопротивления на по меньшей мере второй конденсатор выборки и хранения,
считывают накопленный заряд на первом конденсаторе выборки и хранения в режиме диапазона высоких значений чувствительности,
считывают накопленный заряд на втором конденсаторе выборки и хранения в режиме диапазона низких значений чувствительности.
9. Устройство (101) для определения электромагнитного излучения с использованием пикселя (303) детектора излучения для рентгеновского излучения по п.1, которое предусматривает по меньшей мере два емкостных сопротивления (350, 351) и исполнительное устройство (360), причем исполнительное устройство (360) позволяет передавать электрические заряды между накопительными схемами, в которых передача определяется соотношением между напряжением стока-истока и внешним управляющим напряжением минус напряжение затвора.
RU2011102785/28A 2008-06-26 2009-06-19 Детектор рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном и улучшенным отношением сигнал - шум RU2509321C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08104548.6 2008-06-26
EP08104548 2008-06-26
PCT/IB2009/052640 WO2009156927A2 (en) 2008-06-26 2009-06-19 High dynamic range x-ray detector with improved signal to noise ratio

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011102785A RU2011102785A (ru) 2012-08-10
RU2509321C2 true RU2509321C2 (ru) 2014-03-10

Family

ID=41445043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011102785/28A RU2509321C2 (ru) 2008-06-26 2009-06-19 Детектор рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном и улучшенным отношением сигнал - шум

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8546765B2 (ru)
EP (1) EP2294455B1 (ru)
JP (2) JP2011525983A (ru)
CN (1) CN102066975B (ru)
RU (1) RU2509321C2 (ru)
WO (1) WO2009156927A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705717C2 (ru) * 2014-12-17 2019-11-11 Конинклейке Филипс Н.В. Детектор и способ для обнаружения ионизирующего излучения

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011055277A2 (en) * 2009-11-03 2011-05-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detector unit for detecting electromagnetic radiation
WO2011110985A2 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiframe x-ray detector for imaging system with distributed x-ray sources
JP5868119B2 (ja) * 2010-12-09 2016-02-24 キヤノン株式会社 画像処理装置、放射線撮影システム、画像処理方法及び記録媒体
JP6061532B2 (ja) 2011-08-22 2017-01-18 キヤノン株式会社 制御装置、撮影装置および制御方法
US9325913B2 (en) * 2011-12-28 2016-04-26 General Electric Company Radiation detector for use in sequential image acquisition
US9128195B2 (en) 2012-03-28 2015-09-08 Luxen Technologies, Inc. Increasing dynamic range for x-ray image sensor
US20130256542A1 (en) 2012-03-28 2013-10-03 Luxen Technologies, Inc. Programmable readout integrated circuit for an ionizing radiation sensor
WO2014008946A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 Teledyne Dalsa B.V. Method of reading out a cmos image sensor and a cmos image sensor configured for carrying out such method
JP6140008B2 (ja) * 2013-07-01 2017-05-31 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線検査装置
US11064142B1 (en) 2013-09-11 2021-07-13 Varex Imaging Corporation Imaging system with a digital conversion circuit for generating a digital correlated signal sample and related imaging method
KR101807439B1 (ko) 2013-09-11 2018-02-28 배리언 메디컬 시스템즈, 인크. 정전압 바이어싱된 광다이오드를 갖는 픽셀 회로 및 관련 이미징 방법
US20150103973A1 (en) * 2013-10-11 2015-04-16 General Electric Company X-ray system with multiple dynamic range selections
US9348035B2 (en) * 2013-10-22 2016-05-24 General Electric Company Systems and methods for selectable detector configurations
JP6262990B2 (ja) * 2013-10-30 2018-01-17 キヤノン株式会社 放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法およびプログラム
JP6579741B2 (ja) 2014-10-09 2019-09-25 キヤノン株式会社 撮像装置及び放射線撮像システム
JP6532214B2 (ja) 2014-11-08 2019-06-19 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
EP3222034B1 (en) 2014-11-20 2019-06-19 Teledyne Dalsa B.V. A circuit controller for controlling a pixel circuit and a method of controlling a pixel circuit
US10180501B2 (en) 2014-11-27 2019-01-15 Sharp Kabushiki Kaisha Radiation detector
DE102015202320B4 (de) * 2015-02-10 2023-07-27 Siemens Healthcare Gmbh Detektorvorrichtung für einen Computertomographen
US10136868B2 (en) * 2015-09-03 2018-11-27 General Electric Company Fast dual energy for general radiography
EP3151545A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-05 Paul Scherrer Institut Method for extending the dynamic range of a pixel detector system using automatic gain switching
JP6674222B2 (ja) * 2015-10-09 2020-04-01 キヤノン株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像装置の制御方法
EP3293965A1 (en) 2016-09-12 2018-03-14 Siemens Healthcare GmbH Radiation sensing pixel element for an image sensor apparatus
JP6853652B2 (ja) 2016-11-07 2021-03-31 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の駆動方法およびプログラム
CN108110014B (zh) * 2016-11-25 2020-05-08 奕瑞影像科技(太仓)有限公司 X射线图像传感器、平板探测器及其图像曝光采集方法
CN108447941B (zh) * 2017-02-16 2019-10-18 群创光电股份有限公司 X光侦测器的像素电路及x光侦测器
JP6373442B2 (ja) * 2017-04-25 2018-08-15 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線検査装置
CN108205152B (zh) * 2018-02-26 2019-06-28 京东方科技集团股份有限公司 一种像元电路、其驱动方法及x射线探测器
EP3536243A1 (en) 2018-03-07 2019-09-11 Koninklijke Philips N.V. Improved image acquisition
KR102286445B1 (ko) * 2018-08-31 2021-08-06 주식회사 레이언스 X선 디텍터 및 x선 촬영 장치
WO2020241289A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置
CN110534534B (zh) * 2019-07-19 2021-08-10 思特威(上海)电子科技股份有限公司 具有不规则设计结构双转换增益晶体管的图像传感器
CN115267875B (zh) * 2022-07-28 2023-08-22 北京朗视仪器股份有限公司 一种平板探测器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134450C1 (ru) * 1997-07-24 1999-08-10 Арапов Николай Андреевич Аппарат для получения компьютерных рентгеновских изображений и способ получения таких изображений
US6163029A (en) * 1997-09-22 2000-12-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Radiation detector, radiation detecting method and X-ray diagnosing apparatus with same radiation detector
US6486808B1 (en) * 2001-10-16 2002-11-26 Varian Medical Systems Data signal amplifier with automatically controllable dynamic signal range
US7031431B2 (en) * 2002-06-19 2006-04-18 Canon Kabushiki Kaisha Radiological imaging apparatus and method
US20060231875A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Micron Technology, Inc. Dual conversion gain pixel using Schottky and ohmic contacts to the floating diffusion region and methods of fabrication and operation

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4689487A (en) * 1984-09-03 1987-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Radiographic image detection apparatus
JPH0654956B2 (ja) * 1985-04-22 1994-07-20 株式会社東芝 デジタルラジオグラフイ装置
JPS6353968A (ja) * 1986-08-22 1988-03-08 Nikon Corp イメ−ジセンサ
JPH04345036A (ja) * 1991-05-22 1992-12-01 Mitsubishi Electric Corp 電荷結合素子及びその駆動方法
JP3361877B2 (ja) * 1994-04-14 2003-01-07 株式会社東芝 放射線検出器
US6243441B1 (en) * 1999-07-13 2001-06-05 Edge Medical Devices Active matrix detector for X-ray imaging
JP4724313B2 (ja) * 2001-05-18 2011-07-13 キヤノン株式会社 撮像装置、放射線撮像装置及びそれを用いた放射線撮像システム
US7224389B2 (en) * 2001-07-16 2007-05-29 Cypress Semiconductor Corporation (Belgium) Bvba Method to adjust the signal level of an active pixel and corresponding active pixel
JP3984814B2 (ja) * 2001-10-29 2007-10-03 キヤノン株式会社 撮像素子、その撮像素子を用いた放射線撮像装置及びそれを用いた放射線撮像システム
JP4188619B2 (ja) * 2002-04-23 2008-11-26 株式会社島津製作所 X線検出器
JP4208482B2 (ja) * 2002-05-08 2009-01-14 キヤノン株式会社 撮像装置及び同撮像装置を用いたx線診断システム
JP2004080514A (ja) 2002-08-20 2004-03-11 Toshiba Corp X線検出器及びx線診断装置
US7002408B2 (en) * 2003-10-15 2006-02-21 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Data signal amplifier and processor with multiple signal gains for increased dynamic signal range
JP4311181B2 (ja) * 2003-12-05 2009-08-12 ソニー株式会社 半導体装置の制御方法および信号処理方法並びに半導体装置および電子機器
JP4317115B2 (ja) * 2004-04-12 2009-08-19 国立大学法人東北大学 固体撮像装置、光センサおよび固体撮像装置の動作方法
WO2005107242A1 (en) 2004-04-30 2005-11-10 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh X-ray examination apparatus and radiation detector
US20060065844A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Zelakiewicz Scott S Systems and methods for dynamic optimization of image
DE102005020503A1 (de) * 2005-04-29 2006-11-09 Siemens Ag Ausleseschaltung
JP2006319529A (ja) * 2005-05-11 2006-11-24 Canon Inc 撮像装置、それを用いた撮像システム及び撮像方法
US20070035649A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Micron Technology, Inc. Image pixel reset through dual conversion gain gate
JP4773768B2 (ja) * 2005-08-16 2011-09-14 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム
JP4252098B2 (ja) * 2006-09-20 2009-04-08 三洋電機株式会社 光検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134450C1 (ru) * 1997-07-24 1999-08-10 Арапов Николай Андреевич Аппарат для получения компьютерных рентгеновских изображений и способ получения таких изображений
US6163029A (en) * 1997-09-22 2000-12-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Radiation detector, radiation detecting method and X-ray diagnosing apparatus with same radiation detector
US6486808B1 (en) * 2001-10-16 2002-11-26 Varian Medical Systems Data signal amplifier with automatically controllable dynamic signal range
US7031431B2 (en) * 2002-06-19 2006-04-18 Canon Kabushiki Kaisha Radiological imaging apparatus and method
US20060231875A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Micron Technology, Inc. Dual conversion gain pixel using Schottky and ohmic contacts to the floating diffusion region and methods of fabrication and operation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705717C2 (ru) * 2014-12-17 2019-11-11 Конинклейке Филипс Н.В. Детектор и способ для обнаружения ионизирующего излучения

Also Published As

Publication number Publication date
CN102066975B (zh) 2016-03-23
CN102066975A (zh) 2011-05-18
JP2011525983A (ja) 2011-09-29
US8546765B2 (en) 2013-10-01
JP2014060725A (ja) 2014-04-03
RU2011102785A (ru) 2012-08-10
WO2009156927A2 (en) 2009-12-30
EP2294455B1 (en) 2015-07-22
EP2294455A2 (en) 2011-03-16
JP5857384B2 (ja) 2016-02-10
WO2009156927A3 (en) 2010-09-02
US20110108735A1 (en) 2011-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2509321C2 (ru) Детектор рентгеновского излучения с широким динамическим диапазоном и улучшенным отношением сигнал - шум
US6720594B2 (en) Image sensor array with reduced pixel crosstalk
CN109069085B (zh) 放射线图像拍摄装置、放射线图像拍摄系统和放射线图像拍摄装置的控制方法
US8642970B2 (en) Radiographic image detecting apparatus and radiographic image capturing system
US6163386A (en) Photoelectric conversion device and driving method therefor
US20070040099A1 (en) Radiation image pickup apparatus, radiation image pickup system, their control method and their control program
CN109819184B (zh) 图像传感器及减少图像传感器固定图像噪声的方法
JP5459066B2 (ja) 放射線画像撮影装置
WO2012092194A1 (en) Conversion gain modulation using charge sharing pixel
US10269839B2 (en) Apparatus and method using a dual gate TFT structure
JP2007502061A (ja) マルチモード・デジタル・イメージング装置およびシステム
JP4949964B2 (ja) 放射線画像検出器
WO2012007744A1 (en) Radiation detector and method
US20090059039A1 (en) Method and apparatus for combining multi-exposure image data
EP2368139B1 (en) X-ray detector
CN110679141B (zh) 受光设备和受光设备的信号读出方法
US10154211B2 (en) Circuit controller for controlling a pixel circuit and a method of controlling a pixel circuit
JP2013510423A (ja) 電磁放射線を検出する検出器ユニット
US8174602B2 (en) Image sensing system and method utilizing a MOSFET
JP2006512846A (ja) イメージセンサ
JP2010098419A (ja) 放射線画像撮影装置
JP2019141345A (ja) 放射線撮像装置の制御装置、放射線撮像システム、および、放射線撮像システムの制御方法
CN111385494A (zh) 固体摄像元件
JP2010088015A (ja) 放射線画像撮影装置
JP2000349269A (ja) 放射線撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170620