CN105051900B - 集成的二极管das探测器 - Google Patents
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Abstract
改进的成像系统被公开。更确切地，本公开提供了用于成像系统的改进的图像传感器组装件，所述图像传感器组装件具有集成光电探测器阵列，及在相同衬底上制作的它的关联的数据采集电子器件。通过与光电探测器阵列在相同衬底上集成电子器件，这从而减少了制作成本，和减少了互连复杂度。因为光电二极管触点和关联的电子器件在相同衬底/平面上，这从而大体上除去了某些昂贵的/耗时的处理技术。此外，邻近或接近于光电探测器阵列的电子器件的共处提供精细得多的分辨率的探测器组装件，因为电子器件和光电探测阵列间的互连瓶颈被大体上除去/减少。邻近或接近于光电探测器阵列的电子器件的共处还能够实现/帮助可编程像素配置，以用于最佳的图像质量。
Description
技术领域
本公开涉及成像系统以及更确切地涉及用于成像系统的图像传感器组装件（assembly），此图像传感器组装件具有集成光电探测器阵列以及在相同衬底上制作的它的关联的数据采集电子器件。
背景技术
通常，计算机断层扫描（“CT”）可以被用于广泛多种成像应用，比如，例如，医学成像应用。CT成像系统典型地配置成穿过结构（例如，人体）传送辐射（例如，X射线）以探测和/或诊断异常（例如，肿瘤）。通常，这些低能量X射线随后被接收和处理以制成身体结构的图像（通常是三维的），其可以被用户作为诊断辅助或诸如此类来分析。
通常，辐射（例如，伽马射线或者X射线）的接收有时通过装置（例如探测器组装件或诸如此类）的使用来完成。探测器组装件典型地包括一起工作的多个结构以在进来的能量射线穿过人体结构之后接收和处理进来的能量射线。
例如，探测器组装件典型地利用闪烁体组装件来转换入射辐射（例如，X射线）成为光，以用于在光探测装置阵列的探测。通常，闪烁体允许被闪烁体组装件接收的辐射被转换为有用的信息。闪烁体组装件产生的光典型地被探测装置/组装件（例如，光敏光电二极管阵列）接收/探测和处理，其转换来自闪烁体组装件的光成为电子信号。如此，来自闪烁体组装件的信息能够被数据采集系统（“DAS”）中的电子模块传递、转换和处理，以帮助用户的观看和操纵。
例如，在一些CT成像系统中，X射线源向对象或目标（例如，患者）发射射束。在被对象/目标衰减之后，射束照射在辐射探测器阵列之上。在探测器阵列接收的衰减的射束辐射的强度典型地取决于对象对X射线射束的衰减。探测器阵列的每一探测器元件典型地产生单独的电信号，其表示每一探测器元件接收的被衰减射束。电信号被传送至数据处理系统，以用于最终产生图像的分析。
如所述的，每一探测器元件可以由闪烁体单元来表征，其放出光以响应X射线的接收。通常，光被光电二极管收集，该光电二极管提供电信号输出，而该电信号输出表示闪烁体单元所受照射的X射线。由被传感的光生成的电荷被直接地或通过FET开关阵列传送至DAS。一些CT探测器包括数千个探测器元件，且作为结果，到相当数量的探测器元件的相当数量的连接共享共同的DAS输入通道（channel）。其它已知的探测器在每一像素提供电荷存储以及在许多像素之间共享单个放大器。
通常，CT探测器中像素的数量正在指数地增长，其直接影响光电二极管阵列与敏感电子器件之间的互连。在当前的CT成像系统中，通过利用封装、或晶圆到晶圆（wafer towafer）接合，光探测装置（例如，光电二极管）阵列被附于DAS中的电子器件/电子模块。用另一种方式来说，光电二极管阵列在第一晶圆上制作，且然后通过晶圆到晶圆接合被附于有电子器件阵列的第二晶圆，或者光电二极管阵列通过区域互连被附于封装。
因此，存在对于改进的成像系统和方法的兴趣。通过本公开的系统、组装件和方法，这些和其它无效率（inefficiency）以及改进机会被解决和/或克服。
发明内容
本公开提供有利的成像系统。在示范实施例中，本公开提供用于成像系统的改进的图像传感器组装件，所述图像传感器组装件具有集成光电探测器阵列及其关联的在相同衬底上（例如，在单个晶圆管芯上）制作的数据采集电子器件。
通过与光电探测器阵列（例如，光电二极管阵列）在相同衬底（例如，硅晶圆管芯）上集成电子器件（例如，DAS电子器件），制作成本和互连复杂度能够被减少。更确切地，因为光电二极管触点和关联的电子器件在相同衬底/平面上，昂贵的和/或耗时的处理技术（比如，例如，硅穿孔（“TSV”）处理技术）能够被避免/除去。此外，邻近或接近于光电探测器阵列的电子器件的共处提供精细得多的分辨率的探测器组装件，因为电子器件和光电探测阵列之间的互连瓶颈被大体上除去/减少。邻近或接近于光电探测器阵列的电子器件的共处还能够实现/帮助可编程的像素配置，以用于最佳的图像质量。
本公开提供一种图像传感器组装件，其包括：衬底；安置在衬底上的多个光电探测器，所述多个光电探测器与衬底上的数据采集和信号处理电子组件电通信；安置在所述多个光电探测器上的结构化的闪烁体组装件；以及相对于所述多个光电探测器以及数据采集和信号处理电子组件来放置的准直器组装件；其中光电探测器以及数据采集和信号处理电子组件的布局以及准直器组装件的结构化配置被相对于彼此来限定。
本公开还提供一种图像传感器组装件，其中，至少部分准直器组装件被放置于衬底上的至少部分数据采集和信号处理电子组件上以便为至少部分数据采集和信号处理电子组件屏蔽辐射。
本公开还提供一种图像传感器组装件，其中，衬底（例如，钝化层）包括多个凹陷（dimpled）区域，闪烁体顺应于凹陷区域，凹陷区域从闪烁体组装件的顶侧到底侧在面积上缩小。
本公开还提供一种图像传感器组装件，其被结合到成像系统的探测器组装件中。本公开还提供一种图像传感器组装件，其中，数据采集和信号处理电子组件还包括对于每一光电探测器的前端电路；以及与前端电路电通信的后端电路；其中，后端电路配置成复用对于每一光电探测器的前端电路的输出信号。
本公开还提供一种图像传感器组装件，其中，后端电路配置成顺序地处理所述输出信号。本公开还提供一种图像传感器组装件，其中，后端电路的输出组合对于每一光电探测器的前端电路的输出至单个通道中。
本公开还提供一种图像传感器组装件，其中，每一光电探测器与能量存储装置电通信，每一能量存储装置与前端电路电通信；以及其中，前端电路顺序地处理来自每一能量存储装置的电荷。本公开还提供一种图像传感器组装件，其中，一定量的光电探测器适配成被选择性地组合以形成一个或更多像素。
本公开还提供一种制作图像传感器组装件的方法，其包括：提供衬底；在衬底上安置多个光电探测器；在衬底上集成数据采集和信号处理电子组件，数据采集和信号处理电子组件与所述多个光电探测器电通信；在所述多个光电探测器上放置结构化的闪烁体组装件；以及相对于所述多个光电探测器以及数据采集和信号处理电子组件来放置准直器组装件；其中光电探测器以及数据采集和信号处理电子组件的布局以及准直器组装件的结构化配置被相对于彼此来限定。
本公开还提供一种制作图像传感器组装件的方法，其中，至少部分准直器组装件被放置于衬底上的至少部分数据采集和信号处理电子组件上以便为至少部分数据采集和信号处理电子组件屏蔽辐射。
本公开还提供一种制作图像传感器组装件的方法，其中，衬底（例如，钝化层）包括多个凹陷区域，闪烁体顺应于凹陷区域，凹陷区域从闪烁体组装件的顶侧到底侧在面积上缩小。本公开也提供一种制作图像传感器组装件的方法，还包括将制作的图像传感器组装件结合到成像系统的探测器组装件中的步骤。
本公开还提供一种制作图像传感器组装件的方法，其中，数据采集和信号处理电子组件包括对于每一光电探测器的前端电路和与前端电路电通信的后端电路，以及所述方法还包括配置后端电路以复用对于每一光电探测器的前端电路的输出信号。
本公开还提供一种制作图像传感器组装件的方法，还包括，在衬底上安置多个能量存储装置，每一光电探测器与能量存储装置中的一个电通信，每一能量存储装置与前端电路电通信；以及配置前端电路以顺序地处理来自每一能量存储装置的电荷。
本公开还提供一种制作图像传感器组装件的方法，还包括，选择性地组合一定量的光电探测器以形成一个或更多像素。
本公开还提供一种成像系统，包括：X射线源；以及图像传感器组装件，包括：（a）衬底；（b）衬底上的多个光电探测器，所述多个光电探测器与衬底上的数据采集和信号处理电子组件电通信；（c）安置在所述多个光电探测器上的结构化的闪烁体组装件；和（d）相对于所述多个光电探测器以及数据采集和信号处理电子组件来放置的准直器组装件；其中，闪烁体组装件配置成：（i）接收穿过目标的X射线，所述X射线发射自X射线源，和（ii）以响应X射线接收的强度来放出光；其中所述多个光电探测器的每一光电探测器配置成提供电信号，其表示被闪烁体组装件放出的和被每一光电探测器接收的光的强度；以及其中，光电探测器以及数据采集和信号处理电子组件的布局以及准直器组装件的结构化配置被相对于彼此来限定。
本公开还提供一种成像系统，其中，至少部分准直器组装件被放置于衬底上的至少部分数据采集和信号处理电子组件上以便为至少部分数据采集和信号处理电子组件屏蔽辐射。
本公开还提供一种成像系统，其中，衬底（例如，钝化层）包括多个凹陷区域，闪烁体组装件顺应于凹陷区域，凹陷区域从闪烁体组装件的顶侧到底侧在面积上缩小。本公开还提供一种成像系统，其中，数据采集和信号处理电子组件还包括对于每一光电探测器的前端电路；和与前端电路电通信的后端电路；其中，后端电路配置成复用对于每一光电探测器的前端电路的输出信号，顺序地处理输出信号，以及将对于每一光电探测器的前端电路的输出组合至单个通道中。
实施例的任何组合或置换是可预见的。从跟随的描述，尤其当与附图一起阅读时，本公开的公开的系统、组装件和方法的额外有利的特征、功能和应用将是显然的。此公开中列出的所有引用由此以其整体通过引用被结合。
附图说明
本公开的示范实施例参考附图被进一步描述。要注意，以下描述的和在图中示出的各种步骤、特征和步骤/特征的组合能够被不同地安排和组织，以得到仍在本公开的精神和范围内的实施例。为协助本领域的普通技术人员做出和使用所公开的系统、组装件和方法，对附图进行了参考，其中：
图1是计算机断层扫描成像系统的图，该系统可以包括依据本公开的示范实施例的图像传感器组装件；
图2是图1的成像系统的框图；
图3是图1的成像系统的部分框图；
图4是依照本公开的示范实施例而制作的图像传感器组装件/探测器模块的侧视图；
图5是图4的模块的顶部视角视图；
图6是依照本公开的示范实施例的图像传感器组装件/探测器模块的光电探测器和电子组件的部分框图；以及
图7是依照本公开的另一示范实施例的图像传感器组装件/探测器模块的光电探测器和电子组件的部分框图。
具体实施方式
在以下的描述中，贯穿于说明书和图，相似的部分被分别地标记以相同的标号数字。作图不一定是依比例的，以及在某些视图中，为了清晰的目的，部分可能已被放大。
本公开提供改进的成像系统（例如，放射线照相（radiographic）成像系统）。更确切地，本公开提供用于成像系统的有利的图像传感器组装件，所述图像传感器组装件有集成光电探测器阵列和在相同衬底（例如，相同管芯）上制作的它的关联的数据采集电子器件。在本公开的示范实施例中，该有利的图像传感器组装件被结合到成像系统的探测器组装件中。
当前的实践提供的是CT探测器中的像素数量正在指数地增长，其直接影响光电二极管阵列与敏感电子器件之间的互连。当前实践还提供，CT成像系统中的光探测装置阵列与DAS中的电子器件/电子模块分开制作，并通过利用封装、或晶圆到晶圆接合而附于DAS中的电子器件/电子模块。
通常，本公开提供用于成像系统的改进的图像传感器组装件，所述图像传感器组装件具有集成光电探测器阵列和在相同衬底上制作的它的关联的数据采集电子器件，从而，作为结果，提供了重大的商业的、操作的和/或制造的优势。
更确切地，通过与光电探测器阵列在相同衬底上集成电子器件，制造成本和互连复杂度能够被减少。例如，因为光电二极管触点（contact）和关联的电子器件在相同衬底/平面上，某些昂贵的/耗时的处理技术（例如，TSV处理）能够被大体上除去。此外，邻近或接近于光电探测器阵列的电子器件的共处提供精细得多的分辨率的探测器组装件，因为电子器件与光电探测阵列之间的互连瓶颈被大体上除去/减少。邻近或接近于光电探测器阵列的电子器件的共处还能够实现/帮助可编程的像素配置，以用于最佳的图像质量。
因为电子器件被邻近于光电二极管阵列放置，在某些实施例中这可以减少光电二极管的面积。但是，如以下进一步所讨论的，通过利用闪烁体组装件（例如，结构化的闪烁体组装件），光被有利地引导进入光电二极管，以用于更好/改进的效率。用另一种方式来说以及如以下进一步所讨论的，有利的结构化的闪烁体组装件（其引导光进入光电探测器阵列）被利用来补偿光电探测器面积的任何损失（例如，由晶圆/衬底上电子器件的容纳引起的面积损失）。
如上所述，CT探测器中的像素的数量正在指数地增长，其直接影响光电二极管阵列与敏感电子器件之间的互连，以及当前实践提供的是，通过利用封装或晶圆到晶圆接合，光电二极管阵列被附于电子器件。在示范实施例中，通过在相同衬底上制作电子器件和光电探测器阵列（例如，电子器件在衬底的光电二极管之间的间隙中被制造），本公开有利地除去/减少互连。此类方法也减少成本，因为光电探测器和电子器件在大体上相同的时间被制作。其也减少光电探测器阵列和电子器件之间的互连电容，从而极大地改进在噪声、速度和功耗方面的性能。此类方法也是在改进与CT探测器/系统中有不断增长的像素数量的趋势所关联的问题中的关键之一。
如以下进一步所讨论的，本公开的系统、组装件和方法大体上克服了光电探测器与它们的关联的电子器件之间的互连瓶颈。本公开的系统、组装件和方法还减少了功耗、降低了噪音和增加了速度，这归因于（除了其它因素以外）减少的互连电容。本公开的系统、组装件和方法还允许将数个像素复用至电子器件的单个通道中，以减少处理来自光电探测器的信号所要求的功率和/或电子组件的数量。通过大体上除去互连和减少/除去昂贵的热管理，本公开的系统、组装件和方法还减少成本。此外，本公开的系统、组装件和方法能够实现集成数字传感器，其改进了对干扰的健壮性。
现在参考图，并特别参考图1-2，示范计算机断层扫描（CT）成像系统10被示出，该系统可采用探测器阵列18。要注意，尽管某个CT成像系统10已被示出，应理解，本公开的图像传感器组装件20和/或探测器阵列18可以被用在广泛多种成像系统中。
在示范实施例中，CT成像系统10包括示出为台架组装件的扫描仪组装件12。台架12具有X射线源14，其向在台架12对侧上的探测器阵列18投射X射线的扇形射束16。探测器阵列18通过多个探测器模块或者图像传感器组装件20（它们一起传感穿过医疗患者22的投射的X射线）来形成。
在某些实施例中和如以下进一步所讨论的，每一探测器模块/组装件20包括光敏元件或者光电探测器21（例如光电二极管或诸如此类）的阵列（图4）。每一光电探测器21产生代表照射的X射线射束及因此衰减的射束（因其穿透患者22）的强度的电信号。在示范实施例中，在扫描以采集X射线投射数据期间，台架12及其关联组件绕旋转中心24旋转。
通常，台架12的旋转和X射线源14的操作通过CT系统10的控制机构26来管控。在示范实施例中，控制机构26包括X射线控制器28（其向X射线源14提供功率和定时信号），以及台架电动机控制器30（其控制台架12的旋转速度和位置）。
如以下进一步所讨论的，关联于或制作在每一探测器模块/组装件20上的数据采集系统（DAS）和信号处理电子组件32（图4）从光电探测器21采样数据（例如，模拟数据），以及转换所述数据为数字信号以用于后续处理。图像重构器34接收来自每一探测器模块/组装件20的DAS电子组件32的采样和数字化的X射线数据，且执行高速的重构。重构的图像可以被用于作为对计算机36的输入，该计算机将图像存储于大容量存储装置38。
计算机36还可以经由具有键盘的控制台40接收来自操作员的命令和扫描参数。关联的显示器42允许操作员观察来自计算机36的重构的图像和其它数据。操作员提供的命令和参数可以被计算机36用于提供控制信号和信息至DAS电子组件32，X射线控制器28和/或台架电动机控制器30。此外，计算机36可以操作台电动机控制器44，其控制机动化的台46来放置患者22和/或台架12。通常，台46移动患者22的部分穿过台架开口48。
现在参考图3，可以依照本公开的示范实施例被配置的探测器阵列18的部分框图被示出。探测器阵列18包括至少一个图像传感器组装件或者探测器模块20，以及典型地包括多个组装件/模块20（图2）。
如所述，探测器组装件18的每一模块20典型地接收来自源14的X射线16和传送数据至位于每一模块20上的DAS电子组件32。通常，每一模块20包括和/或关联于准直器组装件50和闪烁体组装件52。在操作期间，X射线16穿透目标，例如患者22，然后穿过准直器组装件50中的开口，且随后被探测器模块20接收。在示范实施例中，准直器组装件50通常配置成限制和限定到闪烁体组装件52上的X射线16的方向和角发散。在一个实施例中，准直器组装件50由辐射吸收材料（例如铅或钨或诸如此类）来制作，尽管本公开不限于此。相反，准直器组装件50可以采用各种形式。
准直器组装件50通常被设计成减少X射线散射和/或为下面的元件屏蔽不想要的曝光（exposure）。用另一种方式来说，准直器组装件50典型地被用于，当X射线靠近闪烁体组装件52时，减少X射线散射。
X射线16被引导通过准直器组装件50至闪烁体组装件52。闪烁体组装件52配置成转换入射的X射线为光，以用于由下面的探测器模块20来探测。
每一探测器模块/组装件20典型地包括多个光电探测器21，例如光电二极管或诸如此类。每一探测器模块20的光电二极管21传感来自闪烁体组装件52的入射光线，以及转换光线为信号（例如，模拟信号），其然后被传送至位于每一模块20的DAS电子组件32。电子组件32然后转换数据（例如，模拟数据）为信号（例如，数字信号），以用于随后的处理，如上所述。
图4-5示出依照本公开的示范实施例来制作的图像传感器组装件/探测器模块20。如前关于图3所述，每一模块20包括和/或关联于准直器组装件50和闪烁体组装件52。在示范实施例中，每一模块20的闪烁体组装件52能够能够多个闪烁体54，它们配置成在接收X射线时发光。
在示范实施例中，图像传感器组装件/探测器模块20的组件典型地在衬底56（例如，半导体衬底）内和/或上被制作。例如，在一个实施例中互补金属氧化物半导体（CMOS）过程被用于在衬底56上生成多个光电探测器21或其阵列，虽然本公开不限于此。衬底56可以是例如硅晶圆/管芯或诸如此类。
多个DAS和信号处理电子组件32可以与光电探测器21在衬底56上被集成。例如，光电二极管21之间的间隙/区域可以被用于在衬底56上集成电子组件32。在示范实施例中，每一集成的电子组件32被配置和适配成与衬底56上的所述多个光电探测器21的至少一个光电探测器21电通信。通常，光电探测器21的阵列和集成电子组件32组成至少部分的图像传感器组装件/探测器模块20。如所述，多个模块20可以配置成限定系统10的至少部分探测器阵列18（例如，多个模块20可以被插入母板或者诸如此类，以限定至少部分的探测器阵列18）。如以下进一步所讨论的，光电探测器21的输出能够被复用以减少探测器模块20中的互连和/或电子组件32的数量，且从而减少探测器阵列18中的互连和/或电子组件32的数量，以及减少与探测器阵列18分开制作的从探测器阵列18至母板上的其它电子器件的互连的数量。通常，复用的信号是模拟或者数字信号。此外，信号性质的确定是通过用电子器件32的面积和热要求优化光电二极管21的面积来确定。芯片上信号处理电子器件32可以被复用以处理自多像素的信号，从而减少功率和增加二极管21的面积。在示范实施例中，单个像素可以被细分为多个子像素，且这些子像素能够使用开关或者诸如此类而被选择性地组合，以实现最佳的像素几何（geometry）。在某些实施例中，一定量的光电探测器21被配置和适配成选择性地被组合，以形成一个或更多像素。
闪烁体组装件52被放置和/或布置在所述多个光电探测器21上。在示范实施例中，衬底56包括钝化层58或者诸如此类，其被放置和/或布置在至少部分的主体（bulk）衬底（例如，硅晶圆或者管芯）和/或光电探测器21（例如，在衬底56的至少部分顶侧上）上。在某些实施例中，衬底56（例如，衬底56的钝化层58）包括多个凹陷区域55，其中结构化闪烁体组装件52顺应于凹陷区域55。凹陷区域55从闪烁体组装件52的顶侧到底侧在面积上缩小。如此，结构化闪烁体组装件52的每一闪烁体54配置成使得闪烁体54的顶侧比闪烁体54的底侧更宽（例如，以倒转的梯形或者诸如此类的形状）。通常，结构化闪烁体组装件52的闪烁体54被配置成引导光进入光电探测器21，且此配置可以被有利地用于补偿为了在衬底56上容纳DAS电子器件32的光电二极管面积的任何损失。
如在图4-5中所示，准直器组装件50然后相对于所述多个光电探测器21以及DAS和信号处理电子组件32放置。例如，准直器组装件50典型地被放置在闪烁体组装件52和衬底56的顶侧上。在示范实施例中，衬底56上的光电探测器21和电子组件32的布局以及准直器组装件50的结构化配置被相对于彼此来限定。作为一个示例，光电探测器21和电子组件32的布局能够基于准直器组装件50的结构化配置来确定，以便当准直器50被安置在衬底56的顶侧上时，准直器大体上覆盖电子组件32，而不是光电探测器21。作为另一个示例，准直器50的结构化配置能够基于光电探测器21和电子组件32的布局而被确定，以便当准直器50被安置在衬底56的顶侧上时，准直器大体上覆盖电子组件32，而不是光电探测器21。在本公开的某些实施例中，至少部分的准直器组装件50被放置在至少部分的电子组件32上以便为至少部分的电子组件32屏蔽辐射（例如，X射线）16。用另一种方式来说，通过放置电子组件32在准直器组装件（准直栅格）50下，这有利提供的是，电子组件更加健壮和/或被保护免于辐射损害（例如，来自源14）。
在示范实施例中，一个或更多仿真二极管能够相对于衬底56而被安置，其能够被准直器50覆盖，以及配置成提供与衬底56和/或模块20的温度相对应的信号以提供热管理。例如，所述一个或更多仿真二极管能够被安排处于操作的正向偏压模式。如果衬底和/或模块的温度增加，则流经二极管的电流能够根据热系数而增加。电流能够被测量以确定仿真二极管周围环境的温度。
在示范实施例中和如图6所示，模块20的DAS和信号处理电子组件32可以包括对于每一光电探测器21的前端电路23和后端电路25，该后端电路25电通信于以及共有于对于每一光电探测器21的前端电路23。前端电路23能够包括，例如，缓冲器、放大器、滤波器和诸如此类，以及后端电路25能够包括模数转换器、放大器、定时控制电路和诸如此类。在某些实施例中，后端电路25被配置和适配成复用对于每一光电探测器21的前端电路23的输出信号。在一个实施例中，后端电路25被配置和适配成顺序处理对于每一光电探测器21的前端电路23的输出信号。此外，后端电路25的输出可以组合对于每一光电探测器21的前端电路23的输出至单个通道中，使得探测器模块20能够提供单个输出，其要求到模块20外部的其它装置的单互连，而不是对于每一光电探测器21都有一通道。虽然示范实施例提供复用方案，其减少至单个通道的输出的数量，但是本领域的技术人员将认识到，其它复用方案能够被使用。例如，在其它示范实施例中，前端电路的输出能够被复用至两个或更多通道中。对于其中两个通道被提供的实施例，例如，来自与第一组中的每一光电探测器21关联的前端电路的输出信号能够通过共有于第一组的后端电路而被复用，以及来自与第二组中的每一光电探测器21关联的前端电路的输出信号能够通过共有于第二组的后端电路而被复用。
在另一个示范实施例中和如在图7中所示，每一光电探测器可以与能量存储装置27（例如，电容器）电通信，而每一能量存储装置27与前端电路123电通信，该前端电路123共有于每一光电探测器（例如，相同前端电路被用于处理来自每一光电探测器的信号）。在某些实施例中，前端电路123可以顺序处理来自每一能量存储装置27的电荷。通常和如在图7中所示，后端电路125与前端电路123电通信，它们中的每一对形成DAS和信号处理电子组件32。关联于电子组件32的能量存储装置27（例如，存储电容器）可以使用kv开关或诸如此类来帮助克服系统10的能量区别的限制。
在示范操作中，开关29a和29b能够被关闭以选择性地将光电探测器21置于与能量存储装置27的电通信，以及开关31a和31b能够被打开使得能量存储装置27不与前端电路123电通信。当一个或更多所述光电探测器21探测到光事件时，探测到光事件的光电探测器21能够输出有电荷的信号至它们对应的能够存储电荷的能量存储装置27。在光事件已被探测以及电荷已被存储在能量存储元件27上之后，开关29a和29b能够被打开以使能量存储元件27电隔离于光电探测器，且每一对开关31a和31b能够被顺序地关闭以顺序地将每一能量存储元件27置于与前端电路123的电通信，以将电荷从每一能量存储装置27传输至前端电路（一次一个）。例如，开关31a和31b对中的一对能够被关闭以从对应的能量存储装置27传输电荷至前端电路，而其它的开关31a和31b保持打开。在电荷被传输了以后，对应的开关能够被再次打开，且下一对开关31a和31b能够被关闭以传输电荷至前端电路123。此过程能够重复直到来自每一能量存储装置27的电荷被传输至前端电路123。在示范实施例中，每一对开关29a和29b能够一致地操作且每一对开关31a和31b能够一致地操作。
如上所述，本公开通过在相同衬底56上制作电子器件32和光电探测器21阵列（例如，电子器件32被制作于衬底56的光电二极管21之间的间隙中），有利地除去/减少互连。此类方法也减少成本，因为光电探测器21和电子器件32在大体上相同的时间被制作。其也减少光电探测器21阵列和电子器件32之间的互连电容，从而极大地改进在噪声、速度和功耗方面的性能。此类方法也是在改进与CT探测器/系统10中有不断增长的像素数量的趋势所相关的问题中的关键之一。
此外，本公开的系统、组装件和方法大体上克服了光电探测器21与它们的相关联的电子器件32之间的互连瓶颈。本公开的系统、组装件和方法还减少了功耗、减少了噪音和增加了速度，这归因于（除其它因素以外）减少的互连电容。本公开的系统、组装件和方法还允许将数个像素复用至电子器件的单个通道以减少功率。本公开的系统、组装件和方法还通过大体上除去互连而减少成本，以及减少/除去昂贵的热管理。此外，本公开的系统、组装件和方法能够实现集成数字传感器20，其改进了对干扰的健壮性。
虽然本公开的系统、组装件和方法已参照它的示范实施例被描述，但本公开不限于此类示范实施例和/或实现。相反，本公开的系统、组装件和方法易受许多实现和应用，正如从此公开本领域的技术人员将容易明白的。本公开明确地包含了公开实施例的此类修改、增强和/或变化。因为许多改变在以上构造中能够被进行，且此公开的许多广泛不同的实施例能够被进行而不脱离于它的范围，所以旨在包含在图和说明书中的所有事项应该被解释为说明性的而不是在限制性意义中被解释。额外的修改、改变和代替在前述的公开中是想要的。因此，权利要求被广义地和以与本公开的范围一致的方式来解释是适当的。
Claims (20)
1.一种图像传感器组装件，包括：
衬底；
多个光电探测器，安置在所述衬底上，所述多个光电探测器与所述衬底上的数据采集和信号处理电子组件电通信，其中，所述多个光电探测器和所述数据采集和信号处理电子组件设置在所述衬底的同一侧；
结构化闪烁体组装件，安置在所述多个光电探测器上；以及
准直器组装件，相对于所述多个光电探测器和所述数据采集和信号处理电子组件来放置；
其中，所述光电探测器以及所述数据采集和信号处理电子组件的布局以及所述准直器组装件的结构化配置被相对于彼此来限定。
2.如权利要求1所述的图像传感器组装件，其中，所述准直器组装件的至少部分被放置于所述衬底上的所述数据采集和信号处理电子组件的至少部分上以便为所述数据采集和信号处理电子组件的至少部分屏蔽辐射。
3.如权利要求1所述的图像传感器组装件，其中，所述衬底包括多个凹陷区域，所述结构化闪烁体组装件顺应于所述凹陷区域，所述凹陷区域从所述结构化闪烁体组装件的顶侧到底侧在面积上缩小。
4.如权利要求1所述的图像传感器组装件，被结合到成像系统的探测器中。
5.如权利要求1所述的图像传感器组装件，其中，所述数据采集和信号处理电子组件还包括：对于每一光电探测器的前端电路；以及
后端电路，与所述前端电路电通信；
其中，所述后端电路配置成复用对于每一光电探测器的前端电路的输出信号。
6.如权利要求5所述的图像传感器组装件，其中，所述后端电路配置成顺序地处理所述输出信号。
7.如权利要求5所述的图像传感器组装件，其中，所述后端电路的输出将对于每一光电探测器的前端电路的输出组合至单个通道中。
8.如权利要求1所述的图像传感器组装件，其中，每一光电探测器与能量存储装置电通信，每一能量存储装置与前端电路电通信；以及
其中，所述前端电路顺序地处理来自每一能量存储装置的电荷。
9.如权利要求1所述的图像传感器组装件，其中，一定量的所述光电探测器适配成被选择性地组合以形成一个或更多像素。
10.一种制作图像传感器组装件的方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底上安置多个光电探测器；
在所述衬底上位于所述光电探测器的同一侧上集成数据采集和信号处理电子组件，所述数据采集和信号处理电子组件与所述多个光电探测器电通信；
放置结构化的闪烁体组装件在所述多个光电探测器上；以及
相对于所述多个光电探测器以及所述数据采集和信号处理电子组件来放置准直器组装件；
其中，所述光电探测器以及所述数据采集和信号处理电子组件的布局以及所述准直器组装件的结构化配置被相对于彼此来限定。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述准直器组装件的至少部分被放置于所述衬底上的所述数据采集和信号处理电子组件的至少部分上以便为所述数据采集和信号处理电子组件的至少部分屏蔽辐射。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述衬底包括多个凹陷区域，所述结构化闪烁体组装件顺应于所述凹陷区域，所述凹陷区域从所述结构化闪烁体组装件的顶侧到底侧在面积上缩小。
13.如权利要求10所述的方法，还包括将所制作的图像传感器组装件结合至成像系统的探测器组装件中的步骤。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述数据采集和信号处理电子组件包括对于每一光电探测器的前端电路和与所述前端电路电通信的后端电路，以及所述方法还包括配置所述后端电路以复用对于每一光电探测器的前端电路的输出信号。
15.如权利要求10所述的方法，还包括：
在所述衬底上安置多个能量存储装置，每一光电探测器与所述能量存储装置中的一个电通信，每一能量存储装置与前端电路电通信；以及
配置所述前端电路以顺序地处理来自每一能量存储装置的电荷。
16.如权利要求10所述的方法，还包括，选择性地组合一定量的所述光电探测器以形成一个或更多像素。
17.一种成像系统，包括：
X射线源；以及
图像传感器组装件，包括：
(a)衬底；
(b)多个光电探测器，在所述衬底上，所述多个光电探测器与所述衬底上的数据采集和信号处理电子组件电通信，其中，所述多个光电探测器和所述数据采集和信号处理电子组件设置在所述衬底的同一侧；
(c)结构化闪烁体组装件，安置在所述多个光电探测器上；以及
(d)准直器组装件，相对于所述多个光电探测器和所述数据采集和信号处理电子组件来放置；
其中，所述结构化闪烁体组装件配置成：(i)接收穿过目标的X射线，所述X射线发射自所述X射线源，和(ii)以响应X射线接收的强度而放出光；
其中，所述多个光电探测器的每一光电探测器配置成提供电信号，所述电信号表示被所述结构化闪烁体组装件放出和被每一光电探测器接收的光的强度；以及
其中，所述光电探测器以及所述数据采集和信号处理电子组件的布局以及所述准直器组装件的结构化配置被相对于彼此来限定。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述准直器组装件的至少部分被放置于所述衬底上的所述数据采集和信号处理电子组件的至少部分上以便为所述数据采集和信号处理电子组件的至少部分屏蔽辐射。
19.如权利要求17所述的系统，其中，所述衬底包括多个凹陷区域，所述结构化闪烁体组装件顺应于所述凹陷区域，所述凹陷区域从所述结构化闪烁体组装件的顶侧到底侧在面积上缩小。
20.如权利要求17所述的系统，其中，所述数据采集和信号处理电子组件还包括：
对于每一光电探测器的前端电路；以及
后端电路，与所述前端电路电通信；
其中，所述后端电路配置成复用对于每一光电探测器的前端电路的输出信号，顺序地处理所述输出信号，以及将对于每一光电探测器的前端电路的输出组合至单个通道中。
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