DE19631385A1 - Solid-state image converter for X=ray device - Google Patents

Solid-state image converter for X=ray device

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DE19631385A1
DE19631385A1 DE19631385A DE19631385A DE19631385A1 DE 19631385 A1 DE19631385 A1 DE 19631385A1 DE 19631385 A DE19631385 A DE 19631385A DE 19631385 A DE19631385 A DE 19631385A DE 19631385 A1 DE19631385 A1 DE 19631385A1
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Dietrich Dipl Ing Hassler
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
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    • H04N5/369SSIS architecture; Circuitry associated therewith
    • H04N5/374Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Abstract

The image converter uses radiation-sensitive pixels (P1,P2,P3,P4) arranged in a matrix, each using a photodiode (Dr), with individual control of the pixels via a control device, providing control pulses for read-out and resetting of the photodiodes. Each photodiode is associated within the pixel with a respective switching transistor (TFT), receiving the control pulses from the control device, for allowing read-out and resetting of the photodiode in dependence on its switch state. The control pulses have the same time sequence for each operating mode.

Description

Die Erfindung betrifft einen Festkörper-Bildwandler zur Erfassung von einer Strahlungsquelle emittierter Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, mit in einer Matrix angeordne ten strahlungsempfindlichen Pixeln, von denen jeder als strahlungsempfindliches Element eine Photodiode aufweist. The invention relates to a solid-state image converter for detecting emitted from a radiation source, in particular X-rays, with ten being arrange in a matrix radiation sensitive pixels, each having a radiation-sensitive element is a photodiode.

Bei Festkörper-Bildwandlern mit einem Diodenschalter erfolgt die Rücksetzung der Pixelladungsspeicher, also der strah lungsempfindlichen Photodioden selbst, durch eine kurzzeitige vollflächige Belichtung des gesamten strahlungsempfindlichen Bereichs des Bildwandlers. In solid-state image sensors with a diode switch resetting the pixel charge storage so the radia tion sensitive photodiode itself is carried out, by a brief uniform exposure of the entire radiation-sensitive area of ​​the image converter. Bei derartigen bekannten Festkör per-Bildwandlern ergeben sich aber eine Reihe von Problemen dahingehend, daß zum einen der zeitliche Ablauf von Vorberei tung/Röntgenbelichtung/Auslesung/Löschung je nach Systemdo sis/Bildfrequenz (also dem Belichtungsmode) unterschiedlich ist. In such known Festkör by imagers but a number of problems arise in that on the one hand, the timing of prepara tung / X-ray exposure / readout / deletion depending on Systemdo sis / frame rate (ie, the exposure mode) is different. Dies deshalb, da sämtliche Einzelpixel des Wandlers gemeinsam gelöscht und zurückgesetzt werden, und anschließend ausgehend von einem gleichen Rücksetzzeitpunkt die Pixel kon tinuierlich nacheinander ausgelesen werden, wobei dies abhän gig vom jeweiligen Mode ist. This, therefore, since all the individual pixels of the transducer will be deleted altogether and reset and then the pixels are read out sequentially kon continuously starting from a same reset time point, this depen gig the respective mode is. Dies führt dazu, daß für jeden Mode eigene Dunkel- und Gainbilder, die zur Korrektur des aufgenommen Strahlungsbildes dienen, erforderlich sind, was einen extrem hohen Speicherbedarf erfordert. As a result, that are required for each mode's own dark and gain images that are used to correct the received radiation image, which has an extremely high memory requirements requires. Ferner treten beim Modenwechsel aufgrund der Trägheit des Substrates, auf welchem die strahlungsempfindliche Matrix ausgebildet ist, also beispielsweise dem amorphen Silizium, Umschaltartefakte auf, die durch die Fehlstellen und Traps des Substrats her vorgerufen werden. Furthermore occur when mode change due to the inertia of the substrate is formed on said radiation-sensitive matrix, ie for example the amorphous silicon, Umschaltartefakte, which are provided by the call defects and traps of the substrate. Diese Trägheit führt zu einem Nachleuch ten, was durch ein intensiveres Rücksetzlicht, das im Gegen teil zu verstärkten Umschaltartefakten führt, nicht beseitigt werden kann. This inertia results in a Nachleuch th, which can not be eliminated by a more intense reset light that leads counter-part to increased Umschaltartefakten. Daneben ist eine gepulste Röntgenstrahlung er forderlich. In addition, a pulsed x-ray radiation it conducive.

Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist aus der DE-OS 43 21 789 ein Festkörper-Bildwandler bekannt, der ebenfalls im Pixel eine strahlungsempfindliche Photodiode und eine dieser entge gengesetzt geschalteten Schaltdiode aufweist. To overcome these disadvantages, a solid-state image sensor is known from DE-OS 43 21 789, which also has in the pixel a radiation sensitive photodiode and one of these entge gengesetzt connected switching diode. Zwar ist bei diesem Bildwandler eine optische Rücksetzung nicht mehr erforderlich, vielmehr ist hier eine getaktete elektrische Rücksetzung der einzelnen Zeilen möglich. Although in this image converter an optical reset is not required, but here a pulsed electrical reset of the individual lines is possible. Hierbei ergeben sich Schwierigkeiten daraus, daß als pixelindividuelle Schaltelemente Dioden verwendet werden, die aufgrund ihrer Diodenkennlinie einer besonderen Ansteuerung bedürfen, um überhaupt die Rücksetzung zu ermöglichen. Here, difficulties arise from the fact that are used as pixel switching elements diodes individual in need because of their diode characteristic of a particular control to allow any resetting. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Steuerimpulse in bestimmter Weise in ihrer Amplitude einzustellen, um einen bestimmten Leitungs- oder Sperrzustand der Schaltdiode herbeiführen zu können, was zum einen aus steuerungstechnischen Gründen kompliziert ist, zum anderen der gesamte pixelindividuelle Schaltvorgang äußerst kompliziert ist. For this purpose it is necessary to adjust the control pulses in a certain way in amplitude to bring about a certain line or off-state of the switching diode, which is complicated for a control engineering reasons, on the other hand, the entire pixel individual switching process is extremely complicated.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Festkörper- Bildwandler anzugeben, bei dem die sich aus der Verwendung einer Diode als Schaltelement ergebenden Probleme beseitigt sind und bei dem ein modenunabhängiger Bearbeitungsprozeß möglich ist unter Vermeidung der sich im Stand der Technik ergebenden Korrekturspeicherprobleme. The invention is based on the problem to provide a solid state image converter in which are themselves eliminated from the use of a diode as a switching element resultant problems and in which a mode of independent working process is possible, while avoiding the arising in the prior art correction memory problems.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Festkörper-Bildwand ler zusätzlich zu den eingangs genannten Merkmalen ferner eine Steuereinrichtung zum individuellen Ansteuern der Pixel vorgesehen, um die Photodiode mittels geeigneter Steuerim pulse auszulesen und rückzusetzen, wobei jeder Photodiode innerhalb des jeweiligen Pixels ein aktives Schaltelement, insbesondere ein Feldeffekttransistor zugeordnet ist, der mittels eines geeigneten, von der Steuereinrichtung geliefer ten Steuerimpulses schaltbar ist und abhängig vom Schaltzu stand das Auslesen und Rücksetzen der Photodiode ermöglicht, wobei sämtliche Steuerimpulse in einer für jeden Betriebsmo dus gleichen zeitlichen Abfolge gegeben werden. To solve this problem, a control device is in a solid-state image wall ler in addition to the aforementioned features also provided for individually driving the pixel to the photodiode pulse read out by means of suitable Steuerim and reset each photodiode within each pixel of an active switching element, in particular is assigned to a field effect transistor which is switched by means of a suitable geliefer by the control device th control pulse, and depending on the Schaltzu stand the reading and resetting of the photodiode enables, wherein all the control pulses are applied in one for each Betriebsmo dus same time sequence.

Im Unterschied zum nachteiligen Stand der Technik wird hier ein echtes aktives Schaltelement, bevorzugt ein Feldeffekt transistor verwendet, der als tatsächlicher Schalter dient. In contrast to the adverse state of the art is here a real active switching element, preferably a field effect transistor used, which serves as an actual switch. Es ist hiermit ein Schalten möglich unabhängig von der Höhe der Steuerschaltspannung, sofern diese nur ausreichend für den Schaltvorgang ist. It is hereby shifting possible regardless of the amount of control switch voltage, if it is only sufficient for the shift. Die sich aus der Verwendung der Schalt-Diode ergebenden Probleme, bei der auf eine genaue Spannungsführung geachtet werden muß, um die Durchbruchsspan nung zu erreichen, wobei ferner vermieden werden soll, daß die Spannung zu groß wird, um ein Übersprechen zu vermeiden, sind hier mit besonderem Vorteil nicht gegeben. The problems resulting from the use of the switching diode, in which care must be taken in an accurate voltage command to achieve the breakdown clamping voltage, said to be avoided also, that the voltage is too large, in order to avoid crosstalk, are here with particular advantage not given. Vielmehr ermöglicht die Verwendung eines aktiven Schalters eine wesentlich vereinfachte und sicherere Steuerung. Rather, the use of an active switch allows for a much simpler and safer control. Weiterhin werden die erforderlichen Steuerimpulse sowohl für das Schal telement, also gegebenenfalls den Feldeffekttransistor als auch für den Auslese- und Rücksetzbetrieb unabhängig von dem jeweiligen Betriebsmodus, also der Systemdosis, der Bildfre quenz, der Ortsauflösung durch Gruppierung, etc. stets in der gleichen zeitlichen Abfolge gegeben, das heißt, es wird immer mit derselben Taktung gearbeitet. Furthermore, the required control pulses are sliding element for both the formwork, ie, if appropriate frequency the field effect transistor as well as for readout and reset operation irrespective of the operating mode, so the system dose of Bildfre, the spatial resolution by grouping, etc. Always in the same time sequence if, that is, it will always worked with the same clocking. Dies ermöglicht es, daß vorteilhaft nicht mehr zahllos verschiedenen Dunkel- und Gainbilder aufgenommen werden, die einen immens hohen Spei cherbedarf verursacht haben, da eben der Auslesemodus völlig unabhängig vom Belichtungsmode ist. This enables advantageous not countless different dark and gain images are taken that have caused an immensely high Spei cherbedarf because just the readout mode is completely independent of the exposure mode. Damit läßt sich vorteil haft eine speichern und verarbeitungs- und korrekturtechni sche Vereinfachung erzielen. So advantageous a store and processing and achieve korrekturtechni specific simplification can be. Trotz gleichbleibender, höchster Auslesefrequenz sind vorteilhaft auch niedrigere effektive Bildfrequenzen bis hinab zu Einzelbildern mit unterschiedlich langen Röntgenpulsen möglich, da alle Bilder im Bildspeicher bzw. der zugeordneten Verarbeitungseinrichtung aufaddiert werden, die einem Röntgenpuls zugeordnet werden, so daß auch durch die zeitkontinuierliche Auslesung während der Röntgen belichtung keinerlei Bildinformation verlorengeht. Despite constant, the highest selection frequency also lower effective frame rates down to frames with different lengths of X-ray pulses are advantageously possible since all the images in the image memory or the associated processing means are added, which are associated with one X-ray pulse, so that by the time-continuous readout during X exposure no image information is lost.

Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die zumindest zum Rücksetzen auf ein bestimmtes Potential erfor derliche Biasspannung zu jedem Zeitpunkt an jedem Pixel anliegt, wobei die Durchschleifung der Biasspannung an die pixelindividuelle Photodiode allein abhängig vom Schaltzu stand des pixelindividuellen Schaltelements, insbesondere des Feldeffekttransistors ist. In the context of the invention may further be provided that the at least for resetting to a given potential erfor derliche bias voltage is applied at any time on each pixel, wherein the loop-through, the bias voltage was solely dependent on Schaltzu to the pixel individual photodiode of the pixel individual switching element, in particular the field effect transistor is. Hierbei liegt vorteilhaft die Biasspannung stets überall über die gesamte Wandlerfläche an jedem Pixel an. Here, the bias voltage is advantageously always on everywhere throughout the transducer surface at each pixel. Soll nun beispielsweise zurückgesetzt werden, so ist lediglich ein Schaltimpuls für den Schalteffekttransi stor erforderlich, der dann eingeschalten wird, so daß die anliegende Biasspannung an die Photodiode durchgeschleift wird und diese auf das Ausgangspotential zurücklädt. Will now be reset, for example, as a switching pulse for the Schalteffekttransi stor is only necessary, which is then turned on, so that the applied bias voltage is looped to the photodiode and these back charges to the output potential. Es ist also lediglich ein einziger Zuschaltvorgang erforderlich, die Biasspannung selbst muß pixelindividuell nicht geschaltet werden. So it is necessary only a single connection process, the bias voltage itself does not have to be switched pixel individually.

Das Schalten des Schaltelements und der Auslese- und Rück setzvorgang kann erfindungsgemäß mittels eines gemeinsamen Steuerimpulses erfolgen. The switching of the switching element and the read-out and feedback can be done according to the invention by means of a common control pulse setting process. Bei dieser einfachsten Ausführungs form der Erfindung gibt es keine Lade- und Belichtungsphase mehr. In this simplest execution of the invention, there is no charge and exposure phase more. Vielmehr wird nur noch ein einziger Steuerimpuls gege ben, der gleichzeitig zum Schalten des Schaltelements, also z. Rather, a single control pulse is only ben gege, at the same time for the switching element, ie for. B. des Feldeffekttransistors und damit zur Wahl des Betriebsmodus der Photodiode dient, und zum Auslesen und Rücksetzen, wobei dies hier derart erfolgt, daß mittels des Spannungsimpulses die dann bearbeitbare Photodiode auf ihr Ausgangspotential zurückgeladen wird und die hierfür erfor derliche Rückladungsmenge (gemessen in Coulomb) das Ausle seergebnis darstellt. As the field effect transistor, and thus is used to select the mode of operation of the photodiode, and for reading and resetting, which is done here such that the then editable photodiode is loaded back to its initial potential by means of the voltage pulse and the purpose erfor derliche return amount of charge (measured in coulomb) represents the interpretation seergebnis.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß die Steuerimpulse zum Auslesen und Rücksetzen der Pixel und der Steuerimpuls zum Schalten des Schaltelements, insbesondere des Feldeffekt transistors, also zum Ansprechen einer bestimmten Zeile, separate Signale sind, und daß die Steuerimpulse zum Auslesen und Rücksetzen der Pixel über die entsprechend der erforder lichen Impulsfolge modulierte Biasspannung geliefert werden. Alternatively, it may be provided that the control pulses for reading out and resetting the pixels and the control pulse for switching the switching element, in particular the field effect transistor, so the response of a particular row, separate signals, and in that the control pulses for reading out and resetting the pixels via modulated according to the erforder union bias voltage pulse train to be delivered. In diesem Fall ist somit steuerimpulsmäßig die Funktionalität getrennt, das heißt, der Schaltimpuls dient allein zum Schal ten des Schaltelements, wohingegen für die Photodiodenbear beitung separate Signale zur Verfügung stehen. In this case, the functionality is therefore tax-pulse separated in terms, that is, the switching pulse is provided solely for scarf th of the switching element, whereas represent the photodiodes Bear processing separate signals. Mit besonderem Vorteil ist diese Impuls folge durch eine entsprechende getak tete Biasspannung realisiert, was dahingehend von Vorteil ist, als die Biasspannung ohnehin an jedem Pixel anliegt und infolgedessen auch die Steuerimpulse gleichzeitig an jedem Pixel anliegen. With particular advantage this pulse is realized by a corresponding follow getak preparing bias voltage, which is advantageous in, as the bias voltage already applied to each pixel, and consequently the control pulses are simultaneously applied to each pixel. Es ist dann die Bearbeitung lediglich abhän gig vom jeweiligen Schaltimpuls für den beispielsweise pixel individuellen Feldeffekttransistor, so daß letztlich ein sehr einfacher Auslese- und Rücksetzbetrieb realisiert ist. It is then the processing only depen gig on the respective switching pulse for example, pixel-individual field effect transistor so that ultimately a very simple readout and reset operation is realized.

Da insoweit keine eigene Löschsequenz zum Löschen der Photo diodenladungsspeicher und damit der etwa geladenen Traps, die letztlich für ein Nachleuchten verantwortlich sind, vorgese hen ist und folglich ein Nachleuchten möglich sein kann, ist im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen, daß zusätzlich zu den Auslese- und Rücksetzimpulsen ein Impuls zum Löschen des Pixelladungsspeichers über die modulierte Biasspannung gege ben wird. insofar as there is no own erase sequence for deleting the photo is diode charge storage, and thus the approximately charged traps which are ultimately responsible for an afterglow, vorgese hen and consequently an afterglow may be possible, it is further provided in the invention, in addition to the read-out and reset pulses a pulse to clear the pixel charge storage device via the modulated bias voltage gege ben is. Mit besonderem Vorteil werden somit sämtliche erforderlichen Impulse allein über die ohnehin anliegende Biasspannung gegeben, wobei deren Wirkung auf den individuel len Pixel allein abhängig von der Zeit des Einschaltimpulses für das Schaltelement, insbesondere den Feldeffekttransistor ist. Thus, with particular advantage all the necessary impulses alone the already applied bias voltage are given, and their effect is solely dependent on the time of switch-on of the switching element, in particular the field effect transistor on the individual de len pixels. Ist dieser entsprechend lang, so sind mit besonderem Vorteil sämtliche Phasen, nämlich die Lösch-, Rücksetz- und Auslesephase möglich. Is this sufficiently long so all phases, namely delete, reset and read-out phase are possible with particular advantage.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik läßt sich dadurch erzielen, daß erfindungsgemäß sämt liche über die Biasspannung gelieferten Impulse im wesentli chen die gleiche Impulshöhe bzw. Impulsamplitude aufweisen können. Another significant advantage over the prior art can be obtained in that according to the invention all different classes of delivered via the bias voltage pulses in wesentli surfaces which can have the same pulse height or pulse amplitude. Denn es ist, da keine Schaltdioden mehr verwendet werden, die kennlinienabhängig ganz bestimmte Spannungshöhen erfordern und ein Übersprechen und dergleichen durch zu hohe Spannung stets zu verhindern ist, folglich nicht mehr nötig, die Impulsamplituden entsprechend einzustellen abhängig vom jeweiligen hierdurch gelieferten Impuls, so daß vorteilhaft eine einheitliche Impulsamplitude gewählt werden kann, was aus steuerungstechnischer Sicht natürlich wesentlich einfa cher ist. For it is because there is no more switching diodes are used that require characteristic depends very specific voltage levels and crosstalk, and the like to prevent from excessive voltage always is, therefore, no longer necessary to set the pulse amplitudes corresponding depending on the supplied thereby pulse so that beneficial a uniform pulse amplitude can be selected, which of course is much simp cher from control point of view. Das heißt, daß bei einer erforderlichen Rücklade-Bias spannung von zum Beispiel 3 Volt auch die anderen gelie ferten Impulse die gleiche Amplitude aufweisen können. That is, the other GELIE ferten pulses of, for example 3 volts, voltage having the same amplitude at a required reload bias.

In weiterer Erfindungsausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Steuerimpuls für das Schaltelement, insbesondere den Feldeffekttransistor und die Steuerimpulse der Biasspannung derart miteinander korreliert sind, daß während der Dauer eines die Bearbeitung einer Photodiode ermöglichenden Steuerimpulses für das Schaltelement, insbesondere den Feld effekttransistor zumindest die das Auslesen und Rücksetzen des Pixels bewirkenden Impulse mitgeliefert werden. In a further invention embodiment, it can be provided that the control pulse for the switching element, in particular the field effect transistor and the control pulses of the bias voltage are so correlated with each other that, during the duration of the processing of a photodiode enabling control pulse for the switching element, in particular the field effect transistor at least the reading out and resetting the pixel causing pulses are supplied. Durch die Korrelation ist es möglich, den Schaltimpuls stets zum erfor derlichen Zeitpunkt zu liefern, wenn gerade der biasspan nungsseitige Ausleseimpuls ansteht, so daß ein betriebsopti miertes Steuerverhalten realisierbar ist. By correlating it is possible to provide the switching pulse is always to erfor sary time when just the bias voltage-side readout pulse is present, so that an operational opti-optimized control behavior is realized.

Um ein entsprechendes gruppenmäßiges Auslesen des Wandlers zum Beispiel mit der halben Zeilenzahl bei doppelter Bildfre quenz zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Steuerimpulse für das Schaltelemente, insbesondere den Feldeffekttransistor zur Ermöglichung einer zeilengruppenwei sen, spaltengruppenweisen und/oder pixelclusterweisen Bear beitung zeitgleich geliefert werden. In order to allow a corresponding group excessive reading of the transducer, for example, with half the number of lines at twice Bildfre frequency, according to the invention may further be provided that the control device is designed such that column group have the control pulses for the switching elements, especially the field effect transistor for enabling zeilengruppenwei sen, and / or pixel cluster include Bear processing are delivered simultaneously. Das heißt, daß vorteil haft beispielsweise die Schaltimpulse für zwei übereinander liegende Zeilen gleichzeitig gegeben werden, so daß beide Zeilen zum Auslesen eingeschaltet werden und sie gleichzeitig auslesbar sind. That is, for example, the switching pulses for two superimposed rows are simultaneously added advantageously so that both lines are turned on to read out and they are simultaneously read out. Durch Bildung mehrerer dieser Zeilengruppen reduziert sich folglich die auszulesende Zeilengruppenzahl auf die Hälfte, was eine doppelte Bildfrequenz ermöglicht. By formation of several of these stanzas consequently the read out line group number reduced by half, allowing a double frame rate.

Um nur beispielsweise die mittleren Zeilen des Wandlers bei entsprechend erhöhter Bildfrequenz auslesen zu können, und so einen Zoom-Effekt zu realisieren, kann die Steuereinrichtung erfindungsgemäß derart ausgebildet sein, daß die Steuerim pulse für das Schaltelement, insbesondere den Feldeffekttran sistor in ihrer Länge derart variierbar sind, daß während der Dauer des Steuerimpulses lediglich der Rücksetzimpuls, gege benenfalls auch der Löschimpuls über die Biasspannung anliegt. To read out only for example, the middle lines of the transducer at a correspondingly increased frame rate to realize a zoom effect and so, the controller may be configured such according to the invention that the Steuerim pulse for the switching element, in particular the field effect sistor in their length in such a way be varied are that the duration of the control pulse, only the reset pulse, appropriate, gege also the erase pulse on the bias voltage is applied. In diesem Fall wird folglich durch Variieren bei spielsweise des Transistorsteuerimpulses der Transistor erst dann eingeschalten, wenn seitens der Biasspannung der Ausle seimpuls bereits abgeklungen ist und lediglich die nachfol genden Rücksetz- bzw. Löschimpulse anliegen, so daß die ent sprechend eingeschaltete Zeile eben nicht ausgelesen wird, was im Hinblick auf die Synchronisation der Steuerimpulse miteinander mit besonderem Vorteil einfach möglich ist. In this case, the transistor control pulse of the transistor, therefore, will only be turned on by varying at play as if the part of the bias voltage of the interpretation already decayed seimpuls and concerns only the nachfol constricting reset and blanking pulses, so that the accordingly switched line is just not read what is with regard to the synchronization of the control pulses together with particular advantage easily.

Die strahlungsempfindliche Pixelmatrix kann erfindungsgemäß aus amorphem Silizium (aSi) oder aus wasserstoffhaltigem amorphen Silizium (aSi : H) gebildet sein. The radiation-sensitive pixel array according to the invention can be made from amorphous silicon (aSi), or of hydrogenated amorphous silicon (aSi: H) may be formed. Um ein Zeilenrau schen aufgrund kleinster Spannungsschwankungen, welche auf grund des Pulsbetriebs der Biasspannung möglich sind, zu kom pensieren, kann ferner vorgesehen sein, daß im Bereich der strahlungsempfindlichen Matrix, vorzugsweise im Randbereich, eine Dunkel-Referenzzone vorgesehen ist, von der Korrektur werte in real time abgeleitet und pro Zeile angewendet wer den. A Zeilenrau rule for very small voltage variations which are possible due to the pulsed operation, the bias voltage compensate for kom, may also be provided that in the area of ​​radiation-sensitive matrix, preferably in the edge region, a dark reference zone is provided, from the correction values ​​in realtime derived and applied per line who to.

Neben des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers, der in einem Röntgensystem, insbesondere in einer Röntgendiagnostik einrichtung verwendet werden kann, betrifft die Erfindung ferner ein Röntgensystem, umfassend eine Röntgenstrahlungs quelle, einen diese betreibenden Röntgengenerator und eine einen Bildspeicher umfassende Verarbeitungseinrichtung, ins besondere eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem erfin dungsgemäßen Festkörper-Bildwandler. In addition to the inventive solid-state imaging device that can be used in an X-ray system, in particular in an X-ray diagnostic device, the invention also relates to an X-ray system comprising an X-ray source, a this operated X-ray generator and an image memory comprising processing means, in particular an X-ray diagnostic device with a OF iNVENTION to the invention solid state imager.

Dieses Röntgensystem kann erfindungsgemäß derart ausgestaltet sein, daß die während der Belichtung infolge der Bearbeitung der Pixel erhaltenen Signale im Bildspeicherpixel individuell ablegbar und mit weiteren, gegebenenfalls erst nach Beendi gung der Belichtung erhaltenen Signalen verknüpfbar sind, was erforderlich sein kann, da mittels des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers ein kontinuierliches Auslesen und damit Gewinnen von Bildinformation auch während der noch lau fenden Bestrahlung möglich ist, was es erfordert, die bei jeder Auslesung erhaltenen Bildsignale zu speichern und anschließend zur Bildung eines Summenbildes zu verknüpfen. This X-ray system can be inventively designed such that the signals obtained during the exposure as a result of the processing of the pixels in the image memory pixel signals obtained individually can be stored and further, optionally supply only after Beendi the exposure can be linked, which can be necessary, since by means of the inventive solid -Bildwandlers a continuous reading and obtaining image information is possible even during the still lau fenden irradiation, which makes it necessary to store the image signals obtained in every readout and then to combine to form a total image.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die von der Steuereinrich tung des Festkörper-Bildwandlers gelieferten Ausleseimpulse mit dem oder den Einschalt- und/oder Ausschaltimpulsen der kontinuierlich oder im Pulsbetrieb betreibbaren Röntgenstrah lungsquelle synchronisierbar sind, wobei im Rahmen der Syn chronisation etwaige Verzögerungen der strahlungsquellensei tigen Signale berücksichtigt werden. Further, that the read-out pulses supplied from the Steuereinrich processing of the solid-state imaging device are synchronized with the one or more switch-on and / or turn-off of the operated continuously or in pulsed mode X-Ray radiation source may be provided, wherein within the syn chronization any delays the strahlungsquellensei term signals be considered.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungs beispielen sowie anhand der Zeichnungen. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the examples described in the following execution and from the drawings. Dabei zeigen: They show:

Fig. 1 ein Impulsschema mit kombiniertem Schalt-, Auslese- und Rücksetzimpuls, Fig. 1 shows a pulse scheme with a combined switching, readout and reset pulse,

Fig. 2 ein Impulsschema mit funktionsgetrennten Steuerim pulsen und gepulster Biasspannung, Fig. 2 is a timing diagram of pulses with function-separated Steuerim and pulsed bias voltage,

Fig. 3 ein Impulsschema für ein gruppenweises Auslesen, Fig. 3 is a timing diagram for a read-out group-wise,

Fig. 4 ein Impulsschema für das Auslesen ausgewählter Zeilen (Zoom-Effekt), Fig. 4 is a timing diagram for reading out selected rows (zoom effect)

Fig. 5 ein Zeit-Impuls-Diagramm zur Darstellung der Addition der erhaltenen Bildsignale im Bildspeicher bei kurzem Strahlungsimpuls im Vergleich zur Bildwiederholzeit, Fig. 5 is a timing pulse diagram illustrating the addition of the obtained image signals in the image memory with a short pulse of radiation compared to the Response time,

Fig. 6 ein Zeit-Impuls-Diagramm bei langem Strahlungsimpuls im Vergleich zur Bildwiederholzeit, Fig. 6 is a timing pulse diagram at long pulse of radiation compared to the Response time,

Fig. 7 ein Schema zur Darstellung der Integration des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers in ein Röntgensystem, und Fig. 7 is a diagram illustrating the integration of the solid-state imaging device according to the invention in an X-ray system, and

Fig. 8 den Pulsverlauf betreffend den Auslese- und Rück setzvorgang gemäß des Standes der Technik. Fig. 8 shows the pulse profile concerning the readout and reset operation in accordance with the prior art.

Fig. 8 zeigt zunächst den nachteiligen Stand der Technik betreffend allein die Impulsführung, wobei im gezeigten Bei spiel der Bildwandler bereits den erfindungsgemäßen Aufbau aus Photodiode und einem als Schaltelement verwendeten Feld effekttransistor besitzt und die Biasspannung an sämtlichen Pixeln gleichzeitig anliegt. Fig. 8 shows the adverse state of the art concerning only the pulse guide, in the illustrated case match the image sensor already has the structure according to the invention from photodiode and a field used as a switching element effect transistor and the bias voltage to all pixels is simultaneously applied. Wie Fig. 8 zu entnehmen ist, sind vier Pixel P1-P4 ausschnittsweise aus dem Bildwandler dargestellt. As can be seen from Fig 8., Four pixels P1-P4 are partial shown from the image converter. Jeder Pixel besteht aus einer Photodiode D P und einem Schalter TFT, wobei deren Reihenfolge auch vertauscht sein kann. Each pixel consists of a photodiode D P and a switch TFT, whereby their order can be interchanged. Die Ansteuerleitungen für die Bildzeilen (Line 1, Line 2) der Ansteuereinrichtung 1 werden hier gleichzeitig als Zeitachsen verwendet, um die Steuerimpulse für den Feld effekttransistor-Schalter darzustellen. The drive lines for the image lines (Line 1, Line 2) of the driving device 1 are here used simultaneously as a time axis to illustrate the control pulses for the field effect transistor switch. Mit dem über die Steuereinrichtung gegebenen Impuls VP1 werden alle Pixel des Bildwandlers eingeschaltet, das heißt, das entsprechende Schaltmittel, hier der Feldeffekttransistor, wird so geschal tet, daß die Photodioden bearbeitet werden können. With the given via the control device pulse VP1 all pixels of the image converter are turned on, that is, the corresponding switching means, in this case, the field effect transistor, so geschal tet, that the photodiodes can be edited. Das Signal VP1 wird auf jeder Ansteuerleitung geführt. The signal VP1 is performed on each scan line. Die Dioden werden dann auf die Biasspannung V B in Sperrichtung aufgeladen. The diodes are then charged to the bias voltage V B in the reverse direction. Die Eingänge der Ausleseverstärker in der Ausleseschaltung 2 lie gen auf "virtual ground" und/oder sind gegen Masse kurzge schlossen. The inputs of the sense amplifiers in the readout circuit 2 lie on gen "virtual ground" and / or are closed to ground shorted. Es erfolgt in diesem Fall keine Auswertung. It takes place in this case, no evaluation. Sind die Pixel eingeschaltet und auf die Biasspannung geladen, folgt ein Röntgenfenster, im gezeigten Beispiel von 25,5 msec Länge, in welches ein Röntgenstrahl von maximal der gleichen Länge plaziert werden kann. If the pixel is turned on and loaded onto the bias voltage follows an X-ray window in the example shown of 25.5 msec length, in which an X-ray beam can be placed a maximum of the same length. Bedingt durch die Rönt genbelichtung, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Szintillationsschicht und Umwandlung in sichtbares Licht, auf jede Photodiode trifft, sinkt die Ladespannung V A jeder Photodiode abhängig von der Röntgendosis und der Puls dauer, wie dies durch die gestrichelte Linie längs "Line 2" angedeutet ist. Due to the Rönt genbelichtung, optionally with interposition of a scintillation layer and conversion to visible light incident on each photodiode, decreases the charging voltage V A each photodiode depends on the X-ray dose and the pulse duration, as shown by the dotted line along "Line 2" is indicated. Der infolge der Ladungsträgergeneration- und rekombination erniedrigte Spannungswert hält sich aufgrund der Diodenkapazität bis zur Auslesung des Pixelladungsspei chers mittels des Impulses VP2. The result of the recombination Ladungsträgergeneration- and decreased voltage value holding a result of the diode capacitance to the readout of the Pixelladungsspei Chers by means of the pulse VP2. Der Impuls VP2 schaltet lediglich die Pixel einer einzelnen Zeile ein und lädt gleichzeitig auf den Anfangswert der Ladespannung zurück. The pulse VP2 on only the pixels of a single line, and simultaneously charges back to the initial value of the charging voltage. Dies ergibt sich in Fig. 8 daraus, daß der Impuls VP2 auf Line 1 zeitlich vor dem Impuls VP2 auf Line 2 gegeben wird. This results in Fig. 8 from the fact that the pulse VP2 on Line 1 is placed in time before the pulse VP2 on line 2. Die dabei fließende Ladungsmenge wird von der Ausleseschal tung 2 gleichzeitig für alle Pixel einer Zeile erfaßt und über einen Kondensator in Spannungssignale umgewandelt. The amount of charge is thereby flowing 2 detected simultaneously for all pixels of a line and converted via a capacitor in the voltage signals from the readout processing scarf. Diese Spannungen stellen die Bildinformation einer Bildzeile dar und werden verarbeitet. These voltages represent the image information of an image line and are processed. Die Auslesung des Wandlers dauert so lange, bis jede Zeile ihren eigenen VP2-Impuls erhalten hat und folglich ausgelesen ist. The reading of the transducer lasts until each row has received its own VP2 pulse and is thus read out. Im gezeigten Beispiel beträgt die gesamte Auslesedauer 54 msec, da insgesamt 1080 Zeilen bei einer Impulsdauer von 50 µsec auszulesen sind. In the illustrated example, the total read-out time 54 msec, are read out as a total of 1080 lines microseconds at a pulse duration of 50th Der gesamte Betrieb beginnend von der Rücksetzung (VP1) bis zur Beendigung dauert im gezeigten Beispiel insgesamt 80 msec. The entire operation starting from the reset (VP1) until the termination takes msec in the example shown a total of 80th Erst danach kann ein nächster Zyklus beginnen, wobei sich hier dann die Lade-, Belichtungs- und Auslesephase wieder holt. Only after a next cycle can begin, with then the charging, exposure and read-out phase brings here again. Mit dem Auslesen ist die Bildinformation theoretisch gelöscht. With the readout, the image information is deleted theoretically. In der Praxis jedoch bleiben Reste erhalten, die durch den längeren Ladeimpuls weiter reduziert werden. In practice, however, remains are preserved, which are further reduced by the longer charging pulse. Dies bedeutet aber gleichzeitig wiederum eine Verlängerung des gesamten Aufnahmebetriebes. But this also means, in turn, an extension of the whole recording operation. Für unterschiedliche Moden sind unterschiedlich lange Röntgenfenster und damit andere Bild frequenzen notwendig. For different modes of different lengths X window and frequencies other image are necessary. Das heißt, der gesamte Impulsbetrieb ändert sich modenabhängig und ist nicht konstant. That is, the entire pulse operation mode changes dependent and is not constant.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Impulsfolge unter Verwen dung eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers mit Pixeln bestehend aus einer Photodiode und einem Feldeffekt transistor. Fig. 1 shows a pulse sequence according to the invention under USAGE dung of an inventive solid state image converter with pixels consisting transistor of a photodiode and a field effect. Die gezeigte Impulsfolge wird unabhängig von dem Belichtungsmodus immer angewandt, das heißt, eine Folgenände rung bedingt durch eine Modenänderung tritt hier nicht mehr auf. The pulse sequence shown is always applied irrespective of the exposure mode, that is, a Folgenände tion due to a mode change no longer occurs here. Im gezeigten Beispiel werden den Zeilen lediglich ein einziger Impuls VP geliefert, welcher sowohl als Steuerimpuls für den Feldeffekttransistor wie auch zum Auslesen und Rück setzen dient. In the example shown are only delivered the lines a single pulse VP, which serves both as a set control pulse for the field effect transistor as well as to read and return. Die Röntgenimpulse sind hierbei lang gegen die Dauer von VP und können asynchron appliziert werden. The X-ray pulses have this long against the duration of VP and can be applied asynchronously. Die Aus lesung erfolgt während der Belichtung. The reading out takes place during exposure. Folglich bestimmt hier der Abstand der Röntgenpulse die Bildrate und nicht der Abstand der Ausleseimpulse. Consequently, the distance between the X-ray pulses determined here, the frame rate and not the distance between the read-out pulses. Dieser legt nur die höchstmögli che Bildfrequenz fest. This determines only the höchstmögli che frame rate. Mit dem Impuls VP wird gleichzeitig der Feldeffekttransistor eingeschalten und auf die Biasspan nung V B , die an sämtlichen Pixeln zur gleichen Zeit anliegt, zurückgeladen. With the pulse VP of the field effect transistor is simultaneously turned on and the bias voltage-V B, which is applied to all pixels at the same time, reloaded. Eine eigene Rücksetzphase ist also nicht erforderlich, da mit dem Auslesen gleichzeitig die Rückladung verbunden ist. So a separate reset phase is not necessary because at the same time return load is connected to the readout. Denn das Auslesesignal wird von dem erforder lichen Spannungsbetrag, der für die Rückladung auf die Bias spannung, die durch die Belichtung erniedrigt wurde, gebil det. For the read-out signal from the erforder handy amount of voltage, the voltage for the return load on the bias, which was lowered by the exposure, gebil det. Während der Dauer von VP wird die Röntgenstrahlung nicht aufgenommen, da während dieser Zeit die Diode bearbeitet wird und eine Ladungsträgergeneration unterbleibt. During the period of the VP X-rays are not included because during this time the diode is processed and remains a charge carrier generation. Diese Verluste sind jedoch vernachlässigbar, damit verbundene Bildartefakte gehen im Quantenrauschen unter. However, these losses are negligible, the associated image artifacts lost in the quantum noise. Im Spezialfall konstant lan ger Röntgenpulse kann, um Bildartefakte zu vermeiden, der Röntgenpuls mit dem Ausleseimpuls z. In the special case constant lan ger X-ray pulses, in order to avoid image artifacts, the X-ray pulse to the readout pulse z. B. der ersten Zeile synchronisiert werden, so daß der minimale Verlust durch entsprechende Korrektur ausgeglichen werden kann. B. the first line are synchronized, so that the minimum loss can be compensated for by appropriate correction.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist keine eigene Löschse quenz vorgesehen, so daß Nachleuchteffekte durch Restladungen zu befürchten sind. In the exemplary embodiment of FIG. 1 does not own Löschse frequency is provided so that afterglow effects are to be feared by residual charges. Um dies zu vermeiden, ist ein Impulsplan gemäß Fig. 2 vorteilhaft. To avoid this, a timing diagram of FIG. 2 is advantageous. Bei dieser erfolgt eine Trennung der Funktionalitäten der Impulse. In this separation of the functionalities of the pulses takes place. Diese werden nicht mehr über einen gemeinsamen Impuls geliefert, sondern in Form getrennter Signale. These are supplied not by a common impulse, but in the form of separate signals. Auch hier werden zeileneigene individu elle Transistorschaltimpulse (TFT on) geliefert, wie bereits bei Fig. 1. Jedoch dienen diese allein zum Schalten des Feld effekttransistors. Here, too, lines own individu elle transistor switching pulses (TFT on) delivered, as in Fig. 1. However, these are purely effect transistor for switching the field. Die erforderlichen Auslese- und Rücksetz impulse werden hier durch geeignete Modulation der Biasspan nung geliefert. The required reading and reset pulses are supplied here by appropriate modulation of the bias voltage clamping. Da diese an sämtlichen Pixeln gleichzeitig anliegt, folglich auch die entsprechenden Arbeitsimpulse, kommt somit den Schaltimpulsen für den Transistor ein tat sächlicher echter Schaltcharakter zu, da diese lediglich den Pixel ein- und ausschalten, so daß die Biasimpulse "wirken" können. Since this is applied simultaneously to all pixels, and consequently the corresponding energy pulses, thus comes a the switching pulses for the transistor did neuter real shift character, since they only switch the pixels on and off, so that the bias pulses can "act". Die Einschaltimpulse der Feldeffekttransistoren einer Zeile und die während der Einschaltdauer an der entsprechen den Zeile anliegenden Impulse der Biasspannung bilden quasi ein logisches "UND". The turn-on of the field effect transistors of a row and the adjacent during the switch to the line corresponding to the pulses of the bias voltage quasi form a logical "AND". Infolgedessen kann während der Zeit des Schaltimpulses zwischen drei auf den Pixel wirkenden Phasen unterschieden werden: Einer Löschphase, einer Rücksetzphase und einer Auslesephase. As a result, one can distinguish between three forces acting on the pixels phases during the time of the switching pulse: One erase phase, a reset phase and a selection phase. Mit dem mittleren Impuls VP1 werden die Photodioden zur Löschung des bisherigen Zustands (Auf füllen der Traps) kurz in den leitenden Zustand überführt. With the middle pulse VP1, the photodiodes for deletion of the existing condition are (to fill the traps) briefly transferred to the conducting state. Der Einschaltwiderstand der Feldeffekttransistoren sorgt für den Ausgleich der Unterschiede der Durchlaßkennlinien der Dioden (quasi Stromeinprägung). The on-resistance of the field effect transistors provides for the compensation of the differences in the transmission characteristics of the diodes (quasi current injection). Mit dem nachfolgenden Impuls VP2 erfolgt die Aufladung der Dioden einer Zeile im Sperr zustand. With the subsequent pulse VP2 charging the diodes of one line in the off state takes place. Anschließend endet der Transistorsteuerimpuls einer Zeile, und der Steuerimpuls einer nachfolgenden Zeile liegt an, so daß diese bearbeitet werden kann. Subsequently, the transistor control pulse of a line ends, and the control pulse of a subsequent line is present, so that it can be processed. In der Zeit zwischen dem Ende des Transistorschaltimpulses und der nächsten Anwahl kann die Röntgenstrahlung wirken, das heißt, während dieser Zeit liegt die Integrationsphase an. In the period between the end of the transistor switching pulse and the next selection, the X-ray radiation can act, that is, during this time is the integration phase to. Wird nun der nächste Schaltimpuls gegeben, so wirkt zunächst der Impuls VP3 sei tens der Biasspannung, der im gezeigten Beispiel gleich der VP2-Spannung ist, als Ausleseimpuls. Will be the next switching pulse given, initially affects the pulse VP3 was tens of bias voltage, which is the VP2 voltage in the example shown equal when readout pulse. Nur während VP3 anliegt, sind die Erdungsschalter und Rücksetzschalter der Auslese schaltung 2 offen und der Lesekanal in Betrieb. Only during VP3 is applied, the earthing switch and reset switch are of the readout circuit 2 is open and the read channel in operation. Die Auslese frequenz ist unverändert. The readout frequency is unchanged. Das heißt, der Auslesebetrieb ist für jede Zeile stets der gleiche. That is, the read operation for each line is always the same. Auch wird die Biastaktung gleich wie die Taktung der Schaltimpulse "TFT on" bei Moden änderung nicht geändert, so daß auch gemäß der Ausführungs form nach Fig. 2 ein modenunabhängiger Betrieb erfolgt. Also, the bias timing is not changed the same as the timing of the switching pulses "TFT on" in modes change, so that a mode of independent operation also takes place according to the form of execution according to FIG. 2.

Fig. 3 zeigt schließlich ein Beispiel für eine Impulsfolge im Falle einer zeilengruppierten Auslesung des gesamten Bild wandlers z. Fig. 3 finally shows an example of a pulse sequence in the case of lines grouped reading of the entire image converter z. B. mit der halben Zeilenzahl bei doppelter Bild frequenz. As with half the number of lines frequency with twice. In diesem Fall werden die Ansteuerimpulse für zwei benachbarte Zeilen zeitgleich gegeben, so daß beide Zeilen zur gleichen Zeit auslesebereit sind. In this case, the drive pulses for two adjacent lines are added at the same time so that both lines are read-out ready at the same time. Dies ist möglich, da an beiden Zeilen ebenfalls die entsprechenden Arbeitsimpulse über die Biasspannung anliegen. This is possible because all the associated working pulses applied to both lines on the bias voltage. Der Zeitablauf von Löschen/Rück setzen bis zur Auslesung wird folglich nicht verändert, so daß das Dunkelbild - außer durch die Aufaddition der Nachbarsignale - sich im wesentlichen nicht verändert, wenn der Widerstand zur Masse und das Übersprechen von der Bias leitung klein genug sind. The timing of deleting / return set up for reading will therefore not be changed, so that the dark image - except by the adding up of adjacent signals - essentially does not change when the resistance to ground and crosstalk from the bias line are small enough. Das Dunkelbild für die Offset korrektur im gruppierten Mode kann aus dem des nicht grup pierten Mode errechnet werden. The dark image for the offset correction in clustered mode can be calculated from the fashion of the pierten not grup.

Um nur einen Teil des Bildwandlers auszulesen und damit einen Zoom-Effekt zu erreichen, ist ein Impulsplan gemäß Fig. 4 vorgesehen. To read only part of the image converter and thus to achieve a zooming effect, a timing diagram of FIG. 4 is provided. Bei diesem ist eine geringe Veränderung des Zeitablaufs der Anwahlimpulse "TFT on" für die nicht auszule senden Bildteile, z. This is a slight change in the timing of the selection pulses "TFT on" for not be interpreted message Image parts such. B. am oberen und unteren Sensorrand erforderlich. B. at the upper and lower edge sensor required. Wie Fig. 4 zu entnehmen, ist der Schaltimpuls "TFT on" für die Feldeffekttransistoren TFT der "Line 1" gegenüber dem der "Line 2" (z. B. in Sensormitte) etwas kür zer, das heißt, er wird später gegeben, endet aber zur glei chen Zeit. As shown Fig. 4, the switching pulse "TFT on" for the field effect transistors TFT of the "Line 1" is compared with the the "Line 2" (z. B. sensor center) bit kür zer, that is, he will be given later, but ends up moving to chen time. Bezogen auf die anliegenden Biasspannungsimpulse bedeutet dies, daß die "Line 1" während der Dauer von VP3, also während des Ausleseimpulses, nicht eingeschaltet ist, das heißt, nicht ausgelesen wird. Based on the accompanying bias voltage pulses, this means that the "Line 1" during the period of VP3, therefore, is not turned on during the read pulse, that is, is not read. Wohl aber liegt der Ein schaltimpuls für "Line 1" während der Dauer von VP1 und VP2 an, das heißt, die Photodioden werden gelöscht und zurückge setzt. Well but the One is switching pulse for "Line 1" during the period of VP1 and VP2 to, that is, the photodiodes are deleted and Retired sets. Der Gleichgewichtszustand zwischen Auf- und Entladung des Bildwandlers bleibt hierbei weitgehend erhalten, so daß beim Modenwechsel höchstens geringe Restartefakte verbleiben können, die aber durch eine entsprechende Zeilenkorrektur ausgeglichen werden können. The state of equilibrium between charging and discharging of the image converter hereby remains largely intact, so that at most small residual artifacts may remain with the mode change, which can be compensated by a corresponding line correction, however.

Fig. 5 zeigt schließlich die Art der Aufaddition der beim Auslesen erhaltenen Einzelbilder für den asynchronen Fall mit einem Röntgenpuls tx, der kurz gegen die Bildwiederholzeit ft ist. Fig. 5 finally shows the manner of adding up the obtained when reading frames for the asynchronous case with an X-ray pulse TX, which is the Response time is short compared ft. Gezeigt ist der einfache Fall ohne aktive Rücksetzung für die ersten vierzehn Zeilen des Bildwandlers. Shown is the simple case without active reset for the first fourteen lines of the image sensor. Der asyn chron kommende Röntgenpuls tx definiert den ersten Auslese puls, der Bildinformation transportiert. The Asyn chron next X-ray pulse tx defines the first readout pulse, the image information transported. Diese erste Informa tionszeile ist mit "1" gekennzeichnet. This first informa tion line is marked with "1". Die zugehörige Lade spannung V A der Dioden ist für jede Zeile punktiert wieder gegeben. The associated charging voltage V A of the diode is given dots for each line again. Alle weiteren Zeilenimpulse, die zum Bild beitragen, sind fett gezeichnet. All other line pulses that contribute to the image are shown in bold. Nach Auslesen der insgesamt 1024 Zeilen steht die mit 1 gekennzeichnete Zeile wieder zur Auslesung an. After reading out the total of 1024 lines, the line identified by 1 is again for reading. Wie Fig. 5 zu entnehmen, erhält diese und die weiteren Zeilen 2 , 3 und 4 einen zweiten relevanten Ausleseimpuls, alle vorhergehenden lediglich einen. As can be seen FIG. 5, this and the other of lines 2, 3 and 4 is a second relevant readout pulse, all previous only one. Dieser zweite Aus leseimpuls entsteht durch die endliche Dauer des Röntgenpul ses, die eine etwas längere Auslesephase als die Bildwieder holzeit erfordert. This second from reading pulse caused by the finite duration of the Röntgenpul ses that requires a longer readout phase than the picture holzeit. Das heißt, da der erste Ausleseimpuls wäh rend des Röntgenimpulses gegeben wird, und da während des Ausleseimpulses gleichzeitig die Ladespannung der Photodiode rückgesetzt wird, wird diese bedingt durch die nach Beendi gung des Ausleseimpulses noch andauernde Röntgenbelichtung wiederum reduziert, das heißt, es wird Bildinformation einge prägt. That is, since the first readout pulse rend the X-ray pulse is currency given, and there at the same time the charge voltage of the photodiode is reset during the readout pulse, this due to the supply of Beendi the readout pulse still ongoing X-ray exposure is again reduced, that is, there is image information is impressed. Diese wird nun nachfolgend durch den zweiten Ausle seimpuls, den sogenannten "Nachläufer" oder "Trailer" erfaßt und verwertet. This is now referred to by the second interpretation seimpuls, the so-called "trailer" or "trailer" is detected and utilized. Die in Teilen (zweimal) ausgelesene Informa tion dieser Nachläufer ist im Rechner je Zeile zu addieren, um keine Information zu verlieren. The parts read (twice) informa tion of this trailer is to be added in the computer per line, to avoid losing information.

Für einen Röntgenimpuls tx, der länger als die Bildwiederhol zeit ft ist, ist der Ablauf in Fig. 6 dargestellt. For an X-ray pulse TX, which is longer than the time ft Bildwiederhol, the flow in Fig. 6 is shown. Der Nor malfall ist hier, daß zwei Ausleseimpulse pro Zeile gegeben sind, folglich pro Zeile zwei Zeileninformationen im Rechner auf zuaddieren sind. Nor mally is here that two read-out pulses are given per line, per line, hence two-line information in the computer to zuaddieren are. Lediglich in den Zeilen 1-4 ergeben sich aus den bereits bezüglich Fig. 5 genannten Gründen "Trailer", die entsprechend zu behandeln sind. Result from the already with respect to Fig. 5 above reasons, "trailer", which must be handled only in the lines 1-4.

Wie sich aus den Fig. 5 und 6 ergibt, liegt ein Meßfehler dann vor, wenn der Ausleseimpuls in das Röntgenfenster fällt, weil dann für die Dauer des Ausleseimpulses nicht integriert wird. As is apparent from Figs. 5 and 6, a measurement error occurs when the read-out pulse falls into the X-ray window, because it is then not integrated for the duration of the readout pulse. Dieser Fehler tritt nur für die Nachlaufzeilen auf, so daß sich etwaige Artefakte hierauf beschränken. This error occurs only for the run-line, so that any artefacts limited thereto. Diese Fehler sind jedoch für jeden Betriebsmodus vernachlässigbar und durch entsprechende Bildkorrektur korrigierbar. However, these errors are negligible for each operating mode and corrected by appropriate image correction.

Fig. 7 zeigt schließlich ein Beispiel für die Integration des erfindungsgemäßen Bildwandlers in ein Röntgensystem. Fig. 7 shows an example of the integration of the image sensor according to the invention in an X-ray system. Dieses umfaßt einen Generator 3 , der über eine Steuereinrichtung 4 entsprechend getriggert wird. This comprises a generator 3, which is triggered accordingly via a control device. 4 Über den Generator 3 wird eine Röntgenstrahlungsquelle 5 betrieben, in deren Strahlungsbe reich der Festkörper-Bildwandler 6 angeordnet ist. Via the generator 3 is an X-ray source 5 is operated, the solid-state image sensor 6 is arranged in the rich Strahlungsbe. Diesem nachgeschaltet ist ein Computer 7 , der zur Erzeugung eines Bildes 8 dient. Downstream of this is a computer 7 which serves to form an image. 8 Da die Flanken für Ein- und Ausschaltung der Strahlung zeitverzögert kommen können, wird statt des Trig gersignals tx das verzögerte Signal tx v an den Wandler 6 wei tergegeben, der über die Steuereinrichtung 9 im jeweiligen Mode, also ob eine normale Zeilenweiseauslesung, eine Grup penweiseauslesung oder ein Zoom-Betrieb gefordert ist, gesteuert wird. Since the flanks can come a time delay for switching on and off of the radiation will take the Trig gersignals tx the delayed signal tx v to the transducer 6 wei tergegeben, which via the control unit 9 in the respective mode, that is, whether a normal Zeilenweiseauslesung, a Grup penweiseauslesung or a zoom operation is required, is controlled. Über das Signal tx v sind die bei Strahlungs beginn gerade ausgelesenen Detektorzeilen und die Strahlungs dauer definiert. Via the signal tx v at the start of radiation detector being read lines and the radiation are permanently defined. Da auch die Informationsübermittlung zum Bildrechner hin Verzögerungen bewirken kann, wird entweder die Information über die Nummer der Startzeile und die Strah lungsdauer codiert weitergereicht oder als weiterverzögertes Signal tx vv übermittelt. Also, since the information transmission can cause delays to the image computer out is either passed the encoded information about the number of the start line and the radia tion duration or transmitted as further delayed signal tx vv. Falls die Bildwiederholrate ft und/oder die Lesepulsdauer einstellbar sind, werden auch sie - neben der Bildinformation - zum Computer 7 gegeben und dort zum Bild 8 weiterverarbeitet. If the refresh rate ft and / or the read pulse length are adjustable, they are also - given to computer 7 for further processing to the image 8 - in addition to the image information.

Claims (16)

1. Festkörper-Bildwandler zur Erfassung von einer Strah lungsquelle emittierter Strahlung, insbesondere Röntgenstrah lung, mit in einer Matrix angeordneten strahlungsempfindli chen Pixeln (P1, P2, P3, P4), von denen jeder als strahlungs empfindliches Element eine Photodiode (D P ) aufweist, und einer Steuereinrichtung zum individuellen Ansteuern der Pixel, um die Photodiode mittels geeigneter Steuerimpulse auszulesen und rückzusetzen, wobei jeder Photodiode innerhalb des jeweiligen Pixels ein aktives Schaltelement, insbesondere ein Feldeffekttransistor (TFT) zugeordnet ist, das mittels eines geeigneten, von der Steuereinrichtung gelieferten Steuerimpulses schaltbarer ist und abhängig vom Schaltzustand das Auslesen und Rücksetzen der Photodiode (D P ) ermöglicht, wobei sämtliche Steuerimpulse in einer für jeden Betriebsmo dus gleichen zeitlichen Abfolge gegeben werden. 1. A solid state image converter for detecting a radia tion source emitted radiation, in particular X-Ray lung, with arranged in a matrix strahlungsempfindli original pixels (P1, P2, P3, P4), each of which as a radiation-sensitive element comprises a photodiode (D P) and a control means for individually driving the pixel to the photodiode by means of suitable control pulses to read and reset each photodiode is associated within the respective pixel, an active switching element, in particular a field effect transistor (TFT), which by means of a suitable, provided by the control means control pulse is switchable and depending on the switching state of the reading and resetting of the photodiode (D P), wherein all the control pulses are applied in one for each Betriebsmo dus same time sequence.
2. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zum Rück setzen auf ein bestimmtes Potential erforderliche Biasspan nung (V B ) zu jedem Zeitpunkt an jedem Pixel (P1, P2, P3, P4) anliegt, wobei die Durchschleifung der Biasspannung (V B ) an die pixelindividuelle Photodiode (D P ) allein abhängig vom Schaltzustand des pixelindividuellen Schaltelements, insbe sondere des Feldeffekttransistors (TFT) ist. 2. A solid state image converter according to claim 1, characterized in that the required at least set to return to a certain potential bias clamping voltage (V B) is present at each time point at each pixel (P1, P2, P3, P4), the loop through the bias voltage (V B) to the individual pixel photodiode (D P) solely dependent on the switching state of the pixel individual switching element, in particular sondere the field effect transistor (TFT) is.
3. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß das Schal ten des Schaltelements, insbesondere des Feldeffekttransi stors (TFT) und der Auslese- und Rücksetzvorgang mittels eines gemeinsamen Steuerimpulses (VP) erfolgt. 3. A solid state image converter according to claim 1 or 2, characterized by that, that the scarf th of the switching element, in particular the Feldeffekttransi stors (TFT) and the readout and reset operation by means of a common control pulse (VP) is carried out.
4. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse (VP2, VP3) zum Auslesen und Rücksetzen der Pixel (P1, P2, P3, P4) und der Steuerimpuls (TFT on) zum Schalten des Schaltelements, insbesondere des Feldeffekttran sistors (TFT) separate Signale sind, und daß die Steuerim pulse zum Auslesen und Rücksetzen der Pixel über die entspre chend der erforderlichen Impuls folge modulierte Biasspannung (V B ) geliefert werden. 4. A solid state image converter according to claim 1 or 2, as characterized by that the control pulses (VP2, VP3) for reading out and resetting the pixels (P1, P2, P3, P4) and the control pulse (TFT on) for switching the switching element, in particular the field effect sistors (TFT) separate signals, and that the Steuerim pulse for reading out and resetting the pixels on the entspre the required pulse train modulated bias voltage (V B) are supplied accordingly.
5. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Impuls (VP1) zum Löschen des Pixelladungsspeichers über die Bias spannung (V B ) gegeben wird. 5. A solid state image converter according to claim 4, characterized in that in addition a pulse (VP1) for deleting the pixel charge storage device voltage above the bias (V B) is added.
6. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 4 oder 5, da durch gekennzeichnet, daß sämtliche über die Biasspannung (V B ) gelieferten Impulse (VP1, VP2, VP3) im wesentlichen die gleiche Impulshöhe bzw. Impulsampli tude aufweisen. 6. A solid state image converter according to claim 4 or 5, as by in that all delivered via the bias voltage (V B) pulses (VP1, VP2, VP3) have substantially the same pulse height or Impulsampli tude.
7. Festkörper-Bildwandler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls für das Schaltelement, insbesondere den Feldef fekttransistor (TFT) und die Steuerimpulse der Biasspannung derart miteinander korreliert sind, daß während der Dauer eines die Bearbeitung einer Photodiode (D P ) ermöglichenden Steuerimpulses für das Schaltelement, insbesondere den Feld effekttransistor (TFT) zumindest die das Auslesen und Rück setzen des Pixels bewirkenden Impulse geliefert werden. 7. A solid state image converter as claimed in any one of claims 4 to 6, characterized in that the control pulse for the switching element, in particular the Feldef fekttransistor (TFT) and the control pulses of the bias voltage are so correlated with each other that, during the duration of the processing of a photodiode ( D P) enabling the control pulse for the switching element, in particular the effect transistor (TFT) array at least the reading and resetting of the pixel causing pulses are supplied.
8. Festkörper-Bildwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Steuerimpulse für die Schaltelemente, insbesondere die Feld effekttransistoren (TFT) zur Ermöglichung einer zeilengrup penweisen, spaltengruppenweisen und/oder pixelclusterweisen Bearbeitung zeitgleich geliefert werden ( Fig. 3). 8. A solid state image converter according to one of the preceding claims, characterized in that the control device is designed such that the control pulses for the switching elements, especially the field effect transistors (TFT) for enabling zeilengrup penweisen, split in groups and / or pixel cluster have processing are supplied at the same time (Fig. 3).
9. Festkörper-Bildwandler nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Steuerim pulse für das Schaltelement, insbesondere den Feldeffekttran sistor (TFT) in ihrer Länge derart variierbar sind, daß wäh rend der Dauer des Steuerimpulses lediglich der Rücksetzim puls, gegebenenfalls auch der Löschimpuls über die Biasspan nung anliegt ( Fig. 4). 9. A solid state image converter is according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the control device is designed such that the Steuerim pulse for the switching element, in particular the field effect sistor (TFT) in its length so varied that currency rend the duration the control pulse only Rücksetzim pulse, optionally also the erase pulse on the bias voltage-applied (Fig. 4).
10. Festkörper-Bildwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Pixelmatrix aus amorphem Silizium (aSi) oder aus wasserstoffhaltigem amorphem Silizium (aSi : H) gebildet ist. 10. A solid state image converter according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation-sensitive pixel matrix of amorphous silicon (a-Si) or hydrogenated amorphous silicon (aSi: H) is formed.
11. Festkörper-Bildwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der strahlungsempfindlichen Matrix, vorzugs weise im Randbereich eine Dunkel-Referenzone vorgesehen ist. That a dark Referenzone is 11 solid-state image sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that in the area of ​​radiation-sensitive matrix preference, in the edge region is provided.
12. Festkörper-Bildwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Röntgensystem, insbesondere in einer Röntgendiagnostik einrichtung. 12. A solid state image converter according to one of the preceding device claims, characterized by the use in an X-ray system, in particular in an X-ray diagnostics.
13. Röntgensystem, umfassend eine Röntgenstrahlungsquelle ( 3 ), einen diese betreibenden Röntgengenerator ( 1 ) und eine einen Bildspeicher umfassende Verarbeitungseinrichtung ( 5 ), insbesondere Röntgendiagnostikeinrichtung, gekenn zeichnet durch einen Festkörper-Bildwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 11. 13. X-ray system, characterized comprising an X-ray source (3), a this operated X-ray generator (1) and an image memory comprising processing means (5), in particular X-ray diagnostic device labeled in, by a solid-state image converter as claimed in any one of claims 1 to 11.
14. Röntgensystem nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die während der Belichtung infolge der Bearbeitung der Pixel erhaltenen Signale im Bild speicher pixelindividuell ablegbar und mit weiteren, gegebe nenfalls erst nach Beendigung der Belichtung erhaltenen Si gnalen verknüpfbar sind. 14. X-ray system according to claim 13, characterized in that the signals obtained during the exposure as a result of processing of the pixels in the frame buffer pixels individually can be deposited and further, where appropriate after completion of exposure Si obtained gnalen are linkable.
15. Röntgensystem nach Anspruch 13 oder 14 , da durch gekennzeichnet, daß die von der Steuereinrichtung ( 7 ) des Festkörper-Bildwandlers ( 4 ) gelie ferten Ausleseimpulse mit dem oder den Einschalt- und/oder Ausschaltimpulsen der kontinuierlich oder im Pulsbetrieb be treibbaren Röntgenstrahlungsquelle ( 3 ) synchronisierbar sind. 15. X-ray system according to claim 13 or 14, as by in that by the control means (7) of the solid-state image converter (4) GELIE ferten readout pulses having the one or more switch-on and / or turn-off of the continuous or be in pulse mode drivable X-ray source ( 3) can be synchronized.
16. Röntgensystem nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß im Rahmen der Synchronisa tion etwaige Verzögerungen der strahlungsquellenseitigen Si gnals berücksichtigt werden. 16. X-ray system according to claim 15, characterized in that, in the context of the synchronizers tion any delays of the radiation source-side Si gnals be taken into account.
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