CN103782585A - 具有可编程集群的像素矩阵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像设备，包括以行和列组织的像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))的矩阵(10;20;30)，以及用于实现所述设备的方法。根据本发明，每个当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))包括：行分组开关(B(i,j))，其使得可以将所述当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))与同一行的下一像素(P(i,j+1);Q(i,j+1);R(i,j+1);X(i,j+1);Y(i,j+1))分组；列分组开关(A(i,j))，其使得可以将所述当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))与同一列的下一像素(P(i+1,j);Q(i+1,j);R(i+1,j);X(i+1,j);Y(i+1,j))分组；以及存储装置(M(i,j);U(i,j);V(i,j))，其使得可以限定两个分组开关(A(i,j),B(i,j))的状态，即通或断。

Description

具有可编程集群的像素矩阵

技术领域

本发明涉及一种成像设备以及实现所述设备的方法。本发明能够实现在检测器中用于成像。这种类型的设备包括通常以矩阵或以条组织的称为像素的大量敏感点。

背景技术

本发明可用于生成可视图像，但是不限于该领域。在本发明的上下文中，应当在广义的意义上理解术语“成像”。例如，可以生成压力的映射或温度的映射，或者甚至是化学势或电势的两维表示。这些映射或表示形成了物理量的图像。

在检测器中，像素表示检测器的基本敏感元件。每个像素将其所经受的物理现象转换成电信号。从不同像素获得的电信号被收集在矩阵读取相中，然后经数字化，从而能够被处理和存储以形成图像。像素由对物理现象敏感且传递电荷的电流的区域形成。物理现象可以是电磁辐射，并且因此，将通过这种类型的辐射来解释本发明，并且电荷电流是通过敏感区域接收到的光子流的函数。对任何成像设备的泛化将是容易的。

光敏感区域一般包括光敏感元件或光检测器，其可以是例如光二极管、光敏电阻或光电晶体管。存在大尺寸的光敏感矩阵，其可具有几百万个像素。每个像素由光敏感元件和电子电路构成，该电子电路由例如开关、电容器、电阻器构成，在电阻器的下游是激励器。由光敏感元件和电子电路构成的组件使得可以生成电荷并且收集电荷。电子电路通常使得可以在电荷转移之后将在每个像素中收集的电荷复位。激励器的作用是转移或复制由读取电极中的电路收集到的电荷。该转移是在激励器接收到指令时进行的。激励器的输出对应于像素的输出。

在该类型的检测器中，像素根据两个阶段来操作：成像阶段，在该成像阶段期间，像素的电子电路累积由光敏感元件生成的电荷；以及读取阶段，在该读取阶段期间，借助于所述激励器，将所收集的电荷转移或复制到读取电极中。

在所述成像阶段期间，所述激励器是无源的，并且收集的电荷改变光敏感元件和激励器之间的连接点处的电势。该连接点被称作像素电荷收集节点，或更简单地称作像素节点。在读取阶段期间，所述激励器是有源的，从而释放在光敏感点处累积的电荷，以便传送它们或复制它们，甚至将像素的节点的电势复制到位于所述激励器下游的检测器的读取电路。

无源激励器应当被理解成不与读取电路电接触的激励器。因此，当激励器是无源的时，在像素中收集的电荷既不被转移也不被复制到读取电路中。

激励器可以是通过时钟信号控制的开关，其通常是晶体管。激励器还可以是跟随电路或者是使得可以将在像素中收集的电荷提交（refer）或转移到读取电路的任何其它设备，例如已知首字母缩略词为CTIA（电容跨阻抗放大器）的设备。

这种类型的像素能够用于工业领域的医疗领域或非破坏性检测领域中电离辐射以及尤其是X或γ辐射的检测器的成像，以供检测放射图像。在一些检测器中，光敏感元件使得可以检测可视电磁辐射的或近可视的电磁辐射。这些元件对待检测的入射到检测器的辐射具有极小的敏感度或不具有敏感度。辐射转换器（称为闪烁体）随后用于将入射的辐射（例如，X辐射）转换成像素中所存在的光敏感元件对其敏感的波长带中的辐射。

根据日益广泛使用的另一类型的检测器，检测器材料是对待检测辐射（例如，X或伽玛）敏感的半导体。检测器中的辐射的交互生成电荷载体。通过交互生成的电荷被收集在像素的端子（称为节点）处。

在成像阶段期间，通过每个光敏感元件接收到的光子形式的电磁辐射被转换成电荷（电子/空穴对），并且每个像素通常包括电容器，电容器使得可以累积这些变化从而使像素节点的电压变化。该电容可以是光敏感元件所固有的，在该情况下称其为寄生电容，或者以并联连接至光敏感元件的电容器的形式添加。

一般地，像素被单独地读取。例如，矩阵可以包括与矩阵的每列像素关联的读取电极。在该情况下，读取指令被发送到矩阵的同一行的全部激励器，并且通过将其电信息、电荷、电压、电流、频率等转移到与其关联的读取电极来读取该行的每个像素。

将多个像素分组在一起以便统一地读取它们是必要的。该分组能够使用以便提高矩阵读取速度或者甚至是改善所读取的每个元件的信噪比。分组像素可具有用于对来自分组像素的电信息实施求和或平均的操作的装置。这些装置可以是模拟的或数字的。

在下文中，将对如下情况进行说明：在相同值的电容器上存储的大量电荷形式的电信息在像素中以模拟形式可用。显然，对于在每个像素中生成的任何形式的电信息均能够实现本发明。

已经生成了矩阵，其提供以四个或八个分组的相邻像素。用于实施平均操作的装置仅是连接相邻像素的电容器的分组开关。通过矩阵的行或列电极来控制开关，设定每个开关的通或断状态。为了限制电极的数量，预先确定可能的组。一个电极能够设定多个开关的状态。例如，布置在每隔一行上的一组电极使得可以将矩阵的全部像素成对地分组。为了以四个分组，需要添加使得可将两个相邻对分组的其它分组开关控制电极。

一旦存在使可能的分组配置增倍的需要，电极的数量就增加，这使得矩阵的路由复杂并且减小了可用于光敏感元件的空间。几乎不可能生成可变分组，这将需要为每个分组开关实现一个电极。

当一些像素有缺陷时，这种类型的实现也呈现出局限性，这在矩阵包括大量像素的情况下是常见的。像素可以例如是噪音极大的像素或与电源短路的像素。虚假的或者从该像素丢失的信息随后通过来自其近邻的信息项的平均来替换。然而，如果该有缺陷的像素污染或破坏了一组像素，则它的可接受性变得更困难，如果污染或破坏延伸至较大的组则更加困难。

发明内容

本发明旨在通过提出其中分组开关可编程的像素矩阵来缓解上文所述问题中的全部或一些问题。

为此，本发明的主题是一种成像设备，其包括以行和列组织的像素的矩阵，其特征在于，所述矩阵的每个当前像素包括：

·行分组开关，如果所述当前像素所属的行中存在下一像素，则所述行分组开关使得可以将所述当前像素与同一行的下一像素分为一组，

·列分组开关，如果所述当前像素所属的列中存在下一像素，则所述列分组开关使得可以将所述当前像素与同一列的下一像素分为一组，以及

·存储装置，其使得可以限定两个分组开关的状态，即通或断。

附图说明

在阅读以举例的方式给出的实施例的详细说明时，将更好地理解本发明，并且其它优点将变得清晰，说明书通过附图进行图示，其中：

图1表示根据本发明的像素矩阵的示例，其中通过读取每个像素所收集到的电信息是电压；

图2表示根据本发明的像素矩阵的另一示例，其中通过读取每个像素所收集到的电信息是电荷；

图3表示用于将在图2的矩阵的不同列电极中经过的电荷相加或平均的装置的示例；

图4表示图2的矩阵的变型例；

图5表示根据本发明的矩阵的示例，其中像素包括移位寄存器；

图6表示包括移位寄存器的像素的另一示例；

图7、图8和图9表示像素的分组的多个示例。

为了清晰，在不同的图中相同的元件具有相同的标记。

具体实施方式

图1表示包括以四行和四列分布的十六个像素P(i,j)的矩阵10。在该图中，行和列由它们的秩标识，i用于行而j用于列。有益地，像素P(i,j)均相同，这简化了矩阵的生成。显然，本发明不限于该尺寸的矩阵。通常存在具有更大数量的像素且能够实现本发明的矩阵。

每个像素P(i,j)包括对例如电磁辐射的物理现象敏感的元件。在所示的示例中，该现象被转换成电荷。在图1中以简化的方式通过电容器C(i,j)表示敏感元件，使得可以累积由物理现象的转换所获得的电荷。如之前所理解的，在待量化的电磁辐射的示例中，敏感元件可以是光电二极管，并且电容器C(i,j)表示由辐射转换所获得的电荷累积在其上的寄生电容或者可能与光电二极管并联连接的附加电容。电容器C(i,j)的第一电极连接至矩阵10的地面。电容器C(i,j)的第二电极的电势作为累积的电荷的函数而变化。该第二电极形成了像素的节点。如上所述，敏感元件能够将物理现象变换成诸如电压、电流或频率的其它类型的电信息。

在图1的示例中，每个像素P(i,j)都包括电压跟随器S(i,j)，其使得可以在像素的输出处复制与在电容器C(i,j)中累积的电荷对应的电压；以及激励器T(i,j)，其使得可以在读取阶段将由跟随器S(i,j)供给的电压转移到矩阵10的列Col(j)中的电极。激励器T(i,j)由矩阵10的行Phi-ligne(i)电极控制。跟随器S(i,j)在其输入处连接至像素P(i,j)的节点。

矩阵10还包括：行寻址寄存器11，其用于驱动矩阵10的行Phi-ligne(i)中的不同电极；列读取寄存器12，其用于在激励器T(i,j)接通时收集在列Col(j)中的不同电极上存在的电压。

每个像素P(i,j)都包括：行分组开关B(i,j)，其使得可以将其与同一行中位于下一列的像素P(i,j+1)分为一组；以及列分组开关A(i,j)，其使得可以将其与同一列中位于下一行的像素P(i+1,j)分为一组。

分组开关A(i,j)和B(i,j)使得可以连接在每个像素P(i,j)的节点处所涉及到的不同像素P(i,j)的电容器C(i,j)。

如之前所提到的，有益的是像素P(i,j)都相同以便简化用于生成矩阵的掩码（mask）的定义。给定该假设，甚至是最后一行的像素也包括行分组开关B(i,j)。类似地，最后一列的像素包括列分组开关A(i,j)。这些开关不是必要的并且简单地不连接至下一像素，因为不存在下一像素。

每个像素P(i,j)还包括存储装置M(i,j)，其使得可以限定两个分组开关A(i,j)和B(i,j)的状态，即通和断。更具体地，存储装置M(i,j)包括两个二进制存储单元，开关A(i,j)和B(i,j)中的一个的状态被存储在两个二进制存储单元中的每个上。每个存储单元都包括例如触发器。分组开关A(i,j)和B(i,j)是例如由其栅极（gate）驱动的场效应晶体管，并且每个存储单元的输出驱动关联的开关的栅极。为此，在图1中，在每个存储单元上，已经标记了关联的分组开关A(i,j)或B(i,j)的标识符。

在图1中未表示出对用于将必要的信息存储于其中的存储装置M(i,j)的存取以保持其不杂乱。可通过行和列电极来进行寻址，使得可以标识所寻址的像素P(i,j)。每个像素P(i,j)可以包括“与”单元，“与”单元的两个输入分别连接至寻址的行电极和列电极。因此，“与”单元的输出限定了待编程的像素。可在行中或在列中路由的附加电极使得可以将待存储数据传送到各个存储单元。因此，存在用于每个存储单元且共用于全部像素P(i,j)的数据电极。通过寄存器11和12来驱动寻址电极和数据电极。

多个相邻像素P(i,j)的分组是通过以下产生的：连接在其相应节点处的分组的像素的不同电容器C(i,j)。该连接将分组的这些不同像素节点P(i,j)的电势平均化。因此，在分组的不同跟随器S(i,j)的输出处可获得的电压是相等的，并且在矩阵10的读取阶段，能够选择分组的电压跟随器S(i,j)中的任一个，以通过与所保持的像素P(i,j)的电压跟随器S(i,j)关联的激励器T(i,j)将其与列Col(j)中的电极连接。

考虑例如如下情况：四个相邻像素要分组在一起以形成在两行2i和2i+1和两列2j和2j+1上展开的方形图案。对于i和j的任意当前值，存储装置M(i,j)被编程以对坐标的像素分组：(2i,2j);(2i+1,2j);(2i+1,2j)和(2i+1,2j+1)。在读取阶段中，行寻址寄存器11驱动与行Phi-ligne(2i)中的电极关联的激励器，并且列读取寄存器12驱动列Col(2j)中的电极。因此，像素P(2i,2j)表示它们所属的组。

假设除了(2i,2j)之外的坐标像素是有缺陷的，分组开关A(i,j)和B(i,j)被编程以使其不属于任何组。因此，该有缺陷的坐标像素不被读取，并且如果分组已经体系化也不会污染其将所属的组。现在仅存在三个像素而不是四个像素的组。

另一方面，如果坐标像素(2i,2j)是有缺陷的，如之前所述，则分组开关被编程以使其不属于任何组。然而，为了读取该组的其它像素，在该情况下有必要还修改列读取寄存器12的编程，以使得当行Phi-ligne(2i)中的电极被寻址时，不是对列Col(2j)中的电极进行寻址，而是对列Col(2j+1)中的电极进行寻址。

还可能的是多个像素有缺陷。假设两个坐标像素(2i,2j)和(2i,2j+1)是有缺陷的，分组开关A(i,j)和B(i,j)被编程以使有缺陷的像素不属于任何组，从而如果分组已经体系化也不会污染其将所属的组。为了读取该组的其它像素，在该情况下有必要还修改行寻址寄存器11的编程，以使行Phi-ligne(2i+1)中的电极被寻址而不是行Phi-ligne(2i)中的电极被寻址。

然而，如果在一对行2i,2i+1上存在两对有缺陷的坐标像素(2i,2j),(2i,2j+1)和两对有缺陷的坐标像素(2i+1,2k),(2i+1,2k+1)，则之前段落的解决方案不再有效。在该情况下，为读取具有缺陷对的两组，必须对行2i和2i+1接连地寻址。

更一般地，如果全部像素都是良好的，则在读取阶段中，经由行2i来进行寻址。

如果极少数几个像素是有缺陷的，则寻址能够将考虑到这点并且将有缺陷的像素所属的行或列移位一个秩。

如果有缺陷像素对的数量增加，则在一些情况下必须读取对应于组的2行或2列。因此，这使得读取速度下降。尽管如此，通过改善所读取电压的信噪比能够保持优点。

如果有缺陷像素对的数量进一步增加，则趋势将朝向于对全部行和全部列进行寻址。关于读取速度的分组益处完全消失。然而，关于信噪比的益处仍存在。尽管如此，这种情况在工业上生产的成像设备中是不大可能的。

图2表示矩阵20，其包括如之前所述的分布在四个行和四个列的十六个像素Q(i,j)。在每个像素Q(i,j)中，存在用于累积由物理现象的转换获得的电荷的电容器C(i,j)、激励器T(i,j)、分组开关A(i,j)和B(i,j)以及与分组开关A(i,j)和B(i,j)关联的存储装置M(i,j)。在矩阵20中，存在列Col(j)中的电极和行Phi-ligne(i)中的电极、行寻址寄存器11和列读取寄存器12。

不同于矩阵10，矩阵20不包括任何跟随器，并且像素Q(i,j)的节点能够通过激励器T(i,j)直接连接至列Col(j)中的电极。

在读取阶段中，当通过行Phi-ligne(i)中的电极对像素Q(i,j)进行寻址时，在每个像素Q(i,j)的节点处累积的电荷通过激励器T(i,j)被转移到列Col(j)中的电极。注意的是，在矩阵20中，像素Q(i,j)的信息的读取对信息是有破坏性的。换句话说，在将电荷从像素Q(i,j)的节点转移到关联的列Col(j)中的电极之后，在像素Q(i,j)的节点上电荷不再可用。

当通过分组开关A(i,j)和/或B(i,j)对像素组做出选择时，所连接的不同节点的电势被平均，并且电荷被相加在一起。当组被读取时，激励器T(i,j)能够被驱动以使单个激励器T(i,j)在同一分组中关闭。然后，恢复通过所选的激励器T(i,j)相加的电荷。然而，这需要激励器T(i,j)被单独地驱动，并且因此需要用于对行和列激励器T(i,j)进行寻址的系统，这大幅提高了矩阵20的路由。更易于通过行Phi-ligne(i)中的电极来驱动每行的激励器T(i,j)。在该情况下，如果组散布在多个连续的列上，则组的电荷能够通过多个激励器T(i,j)以及因此通过列Col(j)中的多个电极同时排出到列电极。因此，矩阵20包括读取装置是有用的，其对穿过与同一分组关联的不同列电极的电荷进行相加和平均。

这种装置的示例由位于列电极端部的块B1和B2表示在图2中。每个块使得可以生成通过列Col(j)中的两个电极传送的电信号的平均值。在图3中提供了这些块中的一个的更详细图。

在该块中，列Col(1)和Col(2)中的两个电极分别连接至两个积分放大器Ai(1)和Ai(2)的反相输入。两个积分放大器Ai(1)和Ai(2)的非反相输入连接至矩阵20的地面。分别为C(1)和C(2)的电容器以及分别为Ii(1)和Ii(2)的开关并联地连接在积分放大器Ai(1)和Ai(2)中的每个的反相输入和输出之间。

在列Col(1)和Col(2)中的电极上所接收到的电荷被变换成电容器C(1)和C(2)中的每个上的电压。开关Ii(1)和Ii(2)被驱动以将电容器C(1)和C(2)的电极之间的电势差复位为零。

分别为Cmem(1)和Cmem(2)的电容器经由开关Iech(1)和Iech(2)连接在每个积分放大器Ai(1)和Ai(2)的输出和矩阵20的地面之间。这些放大器的输出电压被存储在分别为Cmem(1)和Cmem(2)的电容器上。

混合开关Imelange使得可以连接两个电容器Cmem(1)和Cmem(2)的有源电极（不接地）。开关Imelange使得当开关被关闭时可以对存在于两个电容器Cmem(1)和Cmem(2)中的每个上的电压进行平均。

然后，通过分别为As(1)和As(2)的跟随器放大器来读取当开关Imel被关闭时可能被平均的电容器Cmem(1)和Cmem(2)中的每个的端子处所存在的电压。

图3中所示的块B1使得可以对在列Col(1)和Col(2)中的两个电极上可用的电信息进行平均。显然，可以将列Col(i)中的全部连续电极之间的混合开关泛化。将根据矩阵20的像素分组Q(i,j)的定义来操作混合开关。

图4表示形成矩阵20的变型实施例的矩阵30，其中能够单独地驱动激励器T(i,j)，而不以任何方式要求通过专属于该寻址的电极来进行单独寻址。

图4表示矩阵30，其包括如之前所述的以四行和四列分布的十六个像素R(i,j)。在每个像素R(i,j)中，存在：电容器C(i,j)，其使得可以将由物理现象的转换得到的电荷进行累积；激励器T(i,j)；以及分组开关A(i,j)和B(i,j)。在矩阵30中，存在列Col(j)中的电极和行Phi-ligne(i)中的电极、行寻址寄存器11和列读取寄存器12。像素R(i,j)的节点直接连接至激励器T(i,j)，而无需跟随器。

每个像素R(i,j)还包括与分组开关A(i,j)和B(i,j)关联的存储装置M(i,j)。不同于矩阵10和20，矩阵30的存储装置M(i,j)使得可以还对激励器T(i,j)的关闭进行授权。更具体地，存储装置M(i,j)包括附加的二进制存储单元，在该位置中存储关闭激励器T(i,j)的授权。

关闭激励器T(i,j)的授权是结合读取像素R(i,j)的命令做出的。更具体地，仍通过行电极Phi-ligne(i)来控制激励器T(i,j)。能够根据存储在存储装置M(i,j)的附加位置中的数据来禁止该命令。实际上，像素R(i,j)可包括“与”单元，“与”单元的第一输入连接至行电极Phi-ligne(i)，并且“与”单元的第二输入连接至其数据被标记的附加位置D(i,j)。“与”单元的输出形成了激励器T(i,j)的门命令。

从先前可以看出，存储单元的编程能够通过专属于每个存储单元的电极来进行，补充像素的寻址所需的电极。因此，存储单元的数量增加通过强加了附加电极的路由而使得矩阵30的生成复杂化。

图5表示矩阵40的四个相同像素X(i,j)，其使得可以通过集成在每个像素X(i,j)中且其单元形成不同存储单元的移位寄存器U(i,j)来缓解该问题。如之前所述，本发明不限于该数量的像素。每个像素X(i,j)包括三个电子开关，T1(i,j)、T2(i,j)和T3(i,j)。开关T1(i,j)使得可以将像素的敏感元件（此处由光电二极管K(i,j)表示）的电势复位。在像素X(i,j)的积分周期开始时，开关T1(i,j)接通。在该周期开始之后，开关T1(i,j)关断。然后，像素X(i,j)的节点N(i,j)的电势V根据定律ΔV=Q/C作为照明度的函数而变化，其中ΔV是节点N(i,j)处的电势变化，Q是所收集的光电荷（也就是，通过检测器中的光子交互所收集到的电荷），并且C是通常基本上由于光电二极管K(i,j)的寄生电容而引起的在积分节点N(i,j)处所存在的电容。在积分周期结束时，通过控制电极Phi-ligne(i)使开关T3(i,j)接通。然后，由开关T2(i,j)和位于列电极Col(j)的底部的电流源Ipol(j)构成的组件构成了跟随器状态。因此，获得了这样的电势：其作为在列电极Col(j)的底部处的节点N(i,j)的电势的图像，且其由使得可以例如将电势数字化的电路S(j)使用。

每个像素X(i,j)还包括电容器C(i,j)，其使得可以修改像素X(i,j)的增益。开关G(i,j)使得可以将电容器C(i,j)连接至节点N(i,j)，并且因此增大积分节点N(i,j)处所存在的电容值。

根据本发明，分组开关A(i,j)和B(i,j)和存储装置此处也是由具有三个单元的移位寄存器U(i,j)形成，每个单元使得可以控制开关A(i,j),B(i,j)和G(i,j)中的一个。

移位寄存器U(i,j)包括时钟输入H(i,j)和数据输入E(i,j)，待存储在移位寄存器U(i,j)的不同单元中的数据被连续地传送到时钟输入H(i,j)和数据输入E(i,j)。数据输入E(i,j)连接至数据电极E-prog，该数据电极E-prog能够为矩阵40的全部像素X(i,j)共用，这就是没有给数据电极E-prog分配标识符(i,j)的原因。在图5中，电极E-prog在矩阵40的线路i上路由。还可能的是通过列或通过网格来生成该路由。

借助其时钟输入H(i,j)来选择待编程的像素X(i,j)，并且将数据串联地呈现给数据输入E(i,j)。

时钟输入H(i,j)通过“与”单元的输出形成，“与”单元的第一输入连接至行总线Phi-ligne(i)，并且其第二输入连接至列电极H-Col(j)，使得可以选择待编程的像素X(i,j)的列。通过激活相关的行电极Phi-ligne(i)来选择特定像素X(i,j)。通过依照串联地传送到数据输入E(i,j)的三个编程值三次激励由列电极H-Col(j)传送的命令，来进行移位寄存器U(i,j)的三个单元的实际编程。

在获取图像时，使通过列电极H-Col(j)传送的所有命令无效，并且能够借助行电极Phi-ligne(i)来选择不同的像素X(i,j)，而不会破坏在移位寄存器U(i,j)中编程的值。

在该示例中，行电极Phi-ligne(i)已被再次用作用于选择待编程像素X(i,j)的电极。可替代地，可以实现独立于行电极Phi-ligne(i)且专属于不同移位寄存器U(i,j)的编程的控制电极。

作为变型例，可以生成专用于矩阵的每行的电极E-prog。然后，在编程模式下，可以激活由行电极Phi-ligne(i)所承担的全部命令，并且同时对同一列的全部像素X(i,j)进行编程。这使得可以加速矩阵40的不同移位寄存器U(i,j)的编程。

像素的不同存储单元的编程仅需要两个具体的电极：时钟电极H-Col(j)和数据电极正常E-prog，无论存储单元的数量如何。这两个电极连接至不同像素X(i,j)的全部移位寄存器U(i,j)。这样，无需增加矩阵40的总线的数量，就可以增加存储单元的数量以用于像素X(i,j)的其它需要。

存储单元的编程是在成像阶段之前的特定阶段完成的，用于对像素寻址以用于编程的电极以及用于读取的电极能够部分地或全部地合并。

有益地，存储装置被配置为存储多个像素分组配置，并且设备包括用于从存储的配置中进行选择的装置。图6表示了像素Y(i,j)的示例，其中通过包括六个单元的移位寄存器V(i,j)来形成存储装置，使得可以存储用于像素Y(i,j)的不同开关的两个不同的控制配置，即，每个像素三个开关的两个配置。更一般地，移位寄存器V(i,j)包含多个单元，并且单元的数量等于存储单元的数量乘以待存储的不同配置的数量。

在表示的示例中，移位寄存器V(i,j)借助附加的控制电极Circ以循环回送（circular loopback）模式操作。像素Y(i,j)包括三个开关T1(i,j)、T2(i,j)和T3(i,j)以及附加的开关T4(i,j)，附加的开关T4(i,j)由控制电极Circ驱动且使得可以将数据输入E(i,j)连接至电极E-prog或连接至移位寄存器V(i,j)的最后一个单元。两个编程配置能够分别存储在移位寄存器V(i,j)的前3个单元和后3个单元中。通过依照施加到时钟输入H(i,j)的六个脉冲来驱动开关T4(i,j)从而将数据输入E(i,j)连接至电极E-prog，来完成移位寄存器V(i,j)的编程。通过依照施加到时钟输入H(i,j)的三个脉冲来驱动开关T4(i,j)从而将数据输入E(i,j)连接至移位寄存器V(i,j)的最后一个单元，来获得从一个配置到另一个配置的转变。通过激活行电极Phi-ligne(i)上存在的命令并且通过激活电极H-Col(j)上存在的命令，来获得时钟脉冲。

显然，对于诸如之前所描述的矩阵10、20和30的任意类型的矩阵，能够实现移位寄存器U(i,j)和V(i,j)。

存储单元的编程使得可以限定任意类型的分组：2x2,3x3,4x4,…n x n,nx m，甚至复合形式的分组，甚至是在矩阵的整个尺寸上不相同的分组，例如，在中心处的组比在矩阵的边缘处的小，或者交替的小组和大组。编程使得可以从组中排除有缺陷的像素。

对于复合形式的示例，图7表示为八个像素的交叉形状分组形式的规则分组。像素的轮廓由虚线表示，并且分组的轮廓由实线表示。图8表示以人字形形式组织的三个像素的规则分组。图9示出了不同尺寸的分组。其它形式的分组显然是可能的。

能够从一种分组配置迅速地切换到另一种分组配置是有趣的。存储单元的编程使得可以快速地重新限定两个图像之间或图像的连续序列之间的分组。

例如，如果像素以动态成像序列分组为2x2，则将这些分组从一个图像移至下一图像、向右移一个像素、然后向上移动、然后向左移动、然后最后向下移动，以使得在4个图像的周期之后已经实现这些分组的全部位置是有趣的。这样，在改善图像的信噪比的同时恢复接近于未通过分组所获得的空间分辨率的空间分辨率。

在放射成像领域中，像素分组的重构还提供了益处。例如，在荧光屏检查中，可能的是交替地使用低剂量荧光屏检查模式和高剂量序列。在荧光屏检查模式中，目的是快速地读取，并且不追求空间分辨率。因此，期望的是2x2分组，甚至是更大的分组。在高剂量序列中，能够减小图像比，但是追求空间分辨率，并且分组的尺寸减小。甚至可以不对任何像素进行分组，而是对它们都进行单独地读取。

通过前面在矩阵10、20和30中所描述的结构，需要对经由分组开关A(i,j)和B(i,j)相关的存储单元进行完全地重新编程，并且对于矩阵的全部像素都这样做。编程次数很大。

有益地，为减少编程时间，存储装置M(i,j)被配置为存储多个像素分组配置。然后，设备包括用于从存储的配置进行选择的装置。

当实现移位寄存器时，可以将单元的数量乘以待存储的不同配置的数量。例如，在图1和图2中所表示的矩阵10和20中，如果目的是存储两个像素分组配置，则提供包括四个单元的移位寄存器，并且在矩阵30中提供包括六个单元的移位寄存器。

对于矩阵10和20以及两个配置，在第一阶段即编程阶段中，从寄存器的串行输入填充四个单元，前两个单元对应于第一种配置，并且最后两个单元对应于第二种配置。这适用于矩阵的全部像素。

然后，全部像素的移位寄存器被重构成以用环模式操作。

当需要从一种分组配置切换到另一分组配置时，将两个时钟脉冲同时地发送到矩阵的全部寄存器是足够的，这将会非常快。

Claims (10)

1.一种成像设备，包括以行和列组织的像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))的矩阵(10;20;30)，其特征在于，所述矩阵(10;20;30;40)的每个当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))包括：

行分组开关(B(i,j))，如果所述当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))所属的行中存在下一像素，则所述行分组开关能够将所述当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))与同一行的下一像素(P(i,j+1);Q(i,j+1);R(i,j+1);X(i,j+1);Y(i,j+1))分为一组，

列分组开关(A(i,j))，如果所述当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))所属的列中存在下一像素，则所述列分组开关能够将所述当前像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))与同一列的下一像素(P(i+1,j);Q(i+1,j);R(i+1,j);X(i+1,j);Y(i+1,j))分为一组，以及

存储装置(M(i,j);U(i,j);V(i,j))，其能够限定两个分组开关(A(i,j),B(i,j))的状态，即通或断。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))均相同。

3.如前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述存储装置(M(i,j))包括两个二进制存储单元，所述开关A(i,j)和B(i,j)中的一个的状态存储在所述两个二进制存储单元中的每一个中。

4.如前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，每个当前像素(R(i,j))还包括用于读取所述当前像素(R(i,j))的激励器(T(i,j))，并且所述当前像素(R(i,j))的所述存储装置(M(i,j))能够与读取所述当前像素(R(i,j))的命令(Phi-ligne(i))结合来授权(D(i,j))用于读取所述当前像素(R(i,j))的所述激励器(T(i,j))的关闭。

5.如权利要求3和4所述的设备，其特征在于，所述存储装置(M(i,j))包括附加的二进制存储单元(D(i,j))，在所述附加的二进制存储单元(D(i,j))中存储有关闭所述激励器T(i,j)的授权。

6.如权利要求3或5中任一项所述的设备，其特征在于，借助行电极和列电极对所述存储单元进行寻址，使得能够识别被寻址的像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j))，并且所述设备包括用于每个存储单元且共用于全部像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j))的数据电极。

7.如权利要求3或5中任一项所述的设备，其特征在于，借助行电极和列电极对所述存储单元进行寻址，使得能够识别被寻址的像素(X(i,j);Y(i,j))，并且每个像素(X(i,j);Y(i,j))均包括形成所述存储装置的移位寄存器(U(i,j);Y(i,j))，并且所述设备包括时钟电极(H(i,j))和数据电极(E-prog)，所述时钟电极和所述数据电极连接至不同像素(X(i,j);Y(i,j))的全部的移位寄存器(U(i,j);Y(i,j))。

8.如前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述存储装置(V(i,j))被配置成存储像素(Y(i,j))的多个分组配置，并且所述设备包括用于从所存储的配置中进行选择的装置(T4(i,j))。

9.如权利要求7和8所述的设备，其特征在于，所述移位寄存器(V(i,j))包含多个单元，并且所述单元的数量等于存储单元的数量乘以待存储的不同配置的数量。

10.一种实现如前述权利要求所述的成像设备的方法，包括成像阶段，其特征在于，所述方法包含：在所述成像阶段之前实施对像素(P(i,j);Q(i,j);R(i,j);X(i,j);Y(i,j))的存储装置进行编程的阶段。

Images