DE69731419T2

DE69731419T2 - Photoelektrische Umwandlungsvorrichtung und Ansteuermethode dafür

Info

Publication number: DE69731419T2
Application number: DE69731419T
Authority: DE
Inventors: Toshio Ohta-ku Kameshima; Noriyuki Ohta-ku Kaifu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2017-02-26
Also published as: EP0792066A3; US6271880B1; EP0792066A2; HK1002479A1; DE69731419D1; EP0792066B1

Description

Hintergrund und technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoelektrische Wandlervorrichtung und ein zugehöriges Ansteuerverfahren und betrifft insbesondere eine fotoelektrische Wandlervorrichtung mit zugehörigem Ansteuerverfahren, durch die Ausgangssignale mit einem höheren Störabstand (Signal-Rauschverhältnis) erhalten werden können.
In Betracht gezogener Stand der Technik
1 zeigt ein schematisches Schaltbild des Aufbaus einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung. In 1 ist mit S1 ein fotoelektrisches Wandlerelement bezeichnet, das von einer Fotodiode P1 und einem Kondensator C1 gebildet wird. Die Bezugszahl 1 bezeichnet eine mit dem fotoelektrischen Wandlerelement verbundene Spannungsquelle, über die eine Vorspannung an die Fotodiode angelegt wird. Mit T1 ist ein Dünnschichttransistor bezeichnet, der zur Übertragung einer in Abhängigkeit von der auf das fotoelektrische Wandlerelement S1 fallenden Lichtmenge erzeugten Ladung zu einer Leseschaltung 2 dient. Die Leseschaltung 2 besteht ihrerseits aus einem Kondensator C2, einem Verstärker A1 und einem Kondensator-Rückstellschalter SW1. Die Bezugszahl 3 bezeichnet eine Gate-Ansteuerschaltung, über die der Gate-Elektrode des Dünnschichttransistors T1 eine Spannung (ein Gate-Impuls Vg) zugeführt wird. Im allgemeinen werden das fotoelektrische Wandlerelement S1 und der Dünnschichttransistor T1 gleichzeitig unter Verwendung eines Dünnschicht-Halbleiters aus amorphem Silicium oder dergleichen ausgebildet.
Die 2A, 2B, 2C und 2D zeigen Steuersignalverläufe der zeitlichen Steuerung des Auslesens der vorstehend beschriebenen fotoelektrischen Wandlervorrichtung. Wie in 2A veranschaulicht ist, findet eine impulsartige Beaufschlagung mit Licht während der Zeit T (Licht) statt. Nachdem durch den Lichteinfall eine Ladungsakkumulation in dem fotoelektrischen Wandlerelement S1 stattgefunden hat, gibt die Gate-Ansteuerschaltung 3 in der in 2B veranschaulichten Weise einen Gate-Impuls Vg1 (mit der Impulsdauer T(Vg)) ab, um den Dünnschichttransistor T1 durchzuschalten und die lichteinfallsbedingte Ladung der Leseschaltung 2 zuzuführen. Die auf diese Weise übertragene Ladung wird in der Leseschaltung 2 verstärkt und in Form eines analogen Bildsignals Sig (2C) abgegeben. Nach der Abgabe dieses analogen Bildsignals wird das Potential am Kondensator C2 in der Leseschaltung 2 durch den Rückstellschalter SW1 zurückgestellt (2D).
Bei dieser fotoelektrischen Wandlervorrichtung wird die Gate-Durchschaltzeit T(Vg) des Dünnschichttransistors im allgemeinen auf der Basis einer Zeitkonstanten eingestellt, die von den Werten

(1) der Kapazität C1 des fotoelektrischen Wandlerelements und der Kapazität C2 der Leseschaltung, sowie
(2) dem Einschaltwiderstand Ron des Dünnschichttransistors bestimmt wird.

Wie anhand eines Beispiels in 3 veranschaulicht ist, ist der (die Beweglichkeit der Ladungsträger wiedergebende) Einschaltwiderstand Ron des aus amorphem Silicium bestehenden Dünnschichttransistors in erheblichem Maße temperaturabhängig und nimmt insbesondere bei niedrigen Temperaturen (d. h., bei abnehmender Beweglichkeit der Ladungsträger) höhere Werte an.
In 4 ist der Ladungsübertragungs-Wirkungsgrad bei der Übertragung der in dem fotoelektrischen Wandlerelement gebildeten Ladung, d. h., der in dem Kondensator C1 akkumulierten Ladung, zu dem Kondensator C2 der Leseschaltung in Abhängigkeit von der Gate-Impulszeit und der Temperatur dargestellt. Die zur Übertragung der in dem fotoelektrischen Wandlerelement gebildeten Ladung erforderliche Gate-Impulszeit verändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur, d. h., je niedriger die Temperatur, umso länger ist die für die Ladungsübertragung erforderliche Gate-Impulszeit. In 4 ist die zur Erzielung einer 99%-igen Ladungsübertragung (bei der 1% Restladungen verbleiben) bei einer hohen Temperatur erforderliche Gate-Impulszeit mit T(Vg)H bezeichnet, während die bei einer niedrigen Temperatur für eine 99%-ige Ladungsübertragung erforderliche Gate-Impulszeit mit T(Vg)L bezeichnet ist. Für die Gate-Impulszeiten bei den jeweiligen Temperaturen gilt die nachstehende Beziehung: T(Vg) L > T(Vg)H
Bei der fotoelektrischen Wandlervorrichtung wird somit die Durchschaltzeit des Dünnschichttransistors auf T(Vg)L eingestellt, um auch bei niedrigen Temperaturen eine ausreichende Ladungsübertragung zu gewährleisten.
Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass in dem fotoelektrischen Wandlerelement stets ein Dunkelstrom fließt. Wie in 5 veranschaulicht ist, ist der Dunkelstrom Id eines Sensors ebenfalls temperaturabhängig und vergrößert sich mit steigender Temperatur, d. h., es besteht die nachstehende Beziehung: Id(HT) > Id(LT)
Während des Einfalls von Licht und während des nach der Belichtung im durchgeschalteten Zustand des Dünnschichttransistors erfolgenden Auslesens der Ladung fließt somit in dem fotoelektrischen Wandlerelement kontinuierlich der Dunkelstrom Id und beeinträchtigt das Lesesignal in Form von Rauschen bzw. in Form eines Störsignalanteils. Wenn somit die Durchschaltzeit des Dünnschichttransistors unter Berücksichtigung der Ladungsübertragung bei niedrigen Temperaturen wie bei der vorstehend beschriebenen fotoelektrischen Wandlervorrichtung auf eine derart lange Zeitdauer wie T(Vg)L eingestellt wird, besteht zwischen den Ladungen auf Grund des Dunkelstroms bei einer hohen Temperatur und bei einer niedrigen Temperatur die nachstehende Beziehung:
sodass sich die Ladungsmenge auf Grund des Dunkelstroms im Vergleich zu der belichtungsbedingten Ladungsmenge verändert.
Dies hat eine Verringerung des Störabstands bei hohen Temperaturen zur Folge. Diese Verringerung des Störabstands macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn zwischen der Belichtungszeit T(Licht) und der Durchschaltzeit T(Vg) des Dünnschichttransistors folgende Beziehung besteht: T(Vg) > T(Licht)
Außerdem tritt das durch den Dunkelstrom gegebene Problem (die Verringerung des Störabstandes) verstärkt auf, wenn die Vorrichtung eine Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen und Dünnschichttransistoren aufweist und deren Ladungen aufeinanderfolgend unter Verwendung eines Schieberegisters und dergleichen in der in 6A veranschaulichten Weise ausgelesen werden.
In 6A sind mit S1 bis Sn fotoelektrische Wandlerelemente bezeichnet, die von Fotodioden P1 bis Pn und Kondensatoren C1-1 bis C1-n gebildet werden. Die Bezugszahl 1 bezeichnet eine mit den fotoelektrischen Wandlerelementen S1 bis Sn verbundene Spannungsquelle, über die eine Vorspannung an die Fotodioden P1 bis Pn angelegt wird. Mit T1 bis Tn sind Dünnschichttransistoren bezeichnet, über die in Abhängigkeit von der auf die fotoelektrischen Wandlerelemente S1 bis Sn fallenden Lichtmenge erzeugte Ladungen der Leseschaltung 2 zugeführt werden. Bei diesem Beispiel besteht die Leseschaltung 2 aus Kondensatoren C2-1 bis C2-n, Verstärkern A1-1 bis A1-n und Kondensator-Rückstellschaltern SW1-1 bis SW1-n. Die Bezugszahl 4 bezeichnet einen analogen Multiplexer, über den Ausgangssignale der Leseschaltung 2 aufeinanderfolgend ausgewählt und in Form von analogen Bildsignalen abgegeben werden. Die Bezugszahl 5 bezeichnet ein Schieberegister zur Zuführung des Gate-Impulses zu den Dünnschichttransistoren T1 bis Tn eines jeden Bildelements.
Die 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G und 6H zeigen zeitliche Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Beispiels für die zeitliche Steuerung des Auslesens der fotoelektrischen Wandlervorrichtung gemäß 6A. Wie in 6B dargestellt ist, findet eine impulsartige Beaufschlagung mit Licht während der Zeitdauer T(Licht) statt. Nachdem diese Belichtung zu einer Ladungsakkumulation in den fotoelektrischen Wandlerelementen geführt hat, gibt das Schieberegister 5 aufeinanderfolgend die Gate-Impulse Vg1 bis Vgn in der in den 6C, 6D, 6E und 6F veranschaulichten Weise zur aufeinanderfolgenden Durchschaltung der Dünnschichttransistoren T1 bis Tn und zur Übertragung der durch den Lichteinfall gebildeten Ladungen zu der Leseschaltung 2 ab. Die übertragenen Ladungen werden von der Leseschaltung 2 verstärkt und sodann von dem analogen Multiplexer 4 aufeinanderfolgend als analoge Bildsignale Sig abgegeben (6G).
Bei dieser Konfiguration, bei der die Signale unter Verwendung des Schieberegisters 5 zur aufeinanderfolgenden Durchschaltung der n Dünnschichttransistoren T1 bis Tn in der in 6A veranschaulichten Weise ausgelesen werden, beträgt die für den Lesevorgang erforderliche Zeitdauer T(Vg) × n, wobei diese Zeitdauer proportional zu der Anzahl der anzusteuernden Leitungen ansteigt.
Bei jedem fotoelektrischen Wandlerelement wird vor dem nach der Belichtung über den Dünnschichttransistor erfolgenden Auslesen der Ladung nicht nur die lichteinfallsbedingte Ladung Qp sondern auch die vom Dunkelstrom Id abhängige Ladung Qd akkumuliert. So wird z. B. auf Grund des Dunkelstroms in dem fotoelektrischen Wandlerelement Sn gemäß 6A vor dem Anlegen des Signals Vgn an den Dünnschichttransistor Tn folgende Ladung akkumuliert: Qd = (T(Licht) + (N – 1) × T (Vg)) × Id
Wenn somit die Durchschaltzeit des Dünnschichttransistors unter Berücksichtigung der Ladungsübertragung bei niedrigen Temperaturen auf eine derart lange Zeitdauer wie T(Vg)L eingestellt wird, ergeben sich in ähnlicher Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung gemäß 1 im Vergleich zu den ausgelesenen Lichtsignalen (lichteinfallsbedingte Ladungen Qp) auf Grund des Dunkelstroms unterschiedliche Ladungsmengen Qd bei hohen und niedrigen Temperaturen. Wenn z. B. der Dunkelstrom bei einer hohen Temperatur mit Id(HT) und bei einer niedrigen Temperatur mit Id(LT) bezeichnet wird, ergibt sich der Störabstand S/N bei dem fotoelektrischen Wandlerelement Sn bei der jeweiligen Temperatur folgendermaßen: S/N (hohe Temperatur) = (Qp/Qd(HT)) = Qp/(T(Licht) + (N – 1) × T(Vg)L) × Id(HT) S/N (niedrige Temperatur) = (Qp/Qd(LT)) = Qp/(T(Licht) + (N – 1) × T(Vg)L) × Id(LT)
Hierbei sind: (T(Licht) + (N – 1) × T(Vg)L) × Id(HT) > (T(Licht) + (N – 1) × T(Vg)L) × Id(LT) Qd(HT) > Qd(LT)
Die Dunkelstromkomponente der in dem Kondensator C1 akkumulierten Ladung ist somit bei einer hohen Temperatur größer als bei einer niedrigen Temperatur, wobei sich der Anteil der Dunkelstromkomponente mit steigender Leitungszahl n weiter vergrößert. Der ungünstigste Wert des Störabstands wird daher bei vielen Leitungen und hohen Temperaturen erhalten.
Es besteht somit das Problem, dass der Störabstand (das Signal-Rauschverhältnis) bei hohen Temperaturen und niedrigen Temperaturen unterschiedlich ausfällt, wobei insbesondere bei hohen Temperaturen in einigen Fällen ein unzureichender Störabstand erhalten wird.
Wenn jedoch die Übertragungszeit zur Verringerung der Dunkelstromkomponente auch nur geringfügig verkürzt wird, hat dies eine unzureichende Signalübertragung zur Folge. Darüber hinaus besteht in einem solchen Falle das Problem, dass auch dann kein ausreichender Störabstand erhalten werden und sich der Dynamikbereich verringern kann.
Aus der JP-A-55064036 ist eine Anordnung bekannt, bei der das Signal eines CCD-Bildsensors einem Verstärker zugeführt wird, der einen als Source-Folger ausgestalteten Transistor aufweist. Die Temperatur des Bildsensors wird von einem Thermistor gemessen, wobei die Messtemperatur zur Steuerung der an die Drain-Elektrode dieses Verstärkers bei Austastperioden angelegten Spannung dient, um die Temperaturabhängigkeit eines Dunkelstromsignals zu kompensieren, das an die Gate-Elektrode des Verstärkers während dieser Periode angelegt wird.
Aus der EP-A-0561599 ist ein Bilderzeugungsgerät bekannt, das eine eingebaute Schaltungsanordnung zur Ermittlung von defekten Bildelementen seines CCD-Sensors aufweist. Das Verhalten von defekten Bildelementen hängt von der Temperatur des CCD-Sensors ab, sodass Maßnahmen zur Messung dieser Temperatur und entsprechenden Anpassung des Defekt-Ermittlungsvorgangs vorgesehen sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine fotoelektrische Wandlervorrichtung mit einem fotoelektrischen Wandlerelement zur Umsetzung eines einfallenden Lichtsignals in ein elektrisches Signal, einem Transistor zur Steuerung der Übertragung des von dem fotoelektrischen Wandlerelement abgegebenen elektrischen Signals und einer Ansteuereinrichtung zur Zuführung eines Übertragungssteuersignals zu einer Steuerelektrode des Transistors gekennzeichnet durch:
eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Ansteuereinrichtung durch Messung der Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelements und/oder des Transistors und Änderung der Zeitdauer der Zuführung des Übertragungssteuersignals zu der Steuerelektrode des Transistors in Abhängigkeit von der gemessenen Temepratur.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird erfindungsgemäß ein Ansteuerverfahren für eine fotoelektrische Wandlervorrichtung mit einem fotoelektrischen Wandlerelement, einem Transistor zur Steuerung der Übertragung des von dem fotoelektrischen Wandlerelement abgegebenen elektrischen Signals und einer Ansteuereinrichtung zur Zuführung eines eine Impulsdauer aufweisenden Ansteuerimpulses zu einer Steuerelektrode des Transistors angegeben, mit:
einem ersten Schritt, bei dem die Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelements oder des Transistors gemessen wird, und
einem zweiten Schritt, bei dem die im ersten Schritt gemessene Temperatur mit einer Referenztemperatur verglichen und die Impulsdauer des Ansteuerimpulses in Abhängigkeit von dem Temperaturvergleich verändert wird.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
2A, 2B, 2C und 2D schematische Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
3 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Temperaturabhängigkeit des Einschaltwiderstands eines Dünnschichttransistors,
4 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Temperaturabhängigkeit einer Ladungsübertragung,
5 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Temperaturabhängigkeit des Dunkelstroms eines fotoelektrischen Wandlerelements,
6A ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G und 6H Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
7 ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
8A, 8B, 8C, 8D, 8E und 8F Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für die Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
9 eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
10 ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
11 eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
12 ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
13 ein schematisches Schaltbild eines Bilderzeugungs- oder Bildaufnahmegerätes mit der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
14A, 14B, 14C und 14D Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für die Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
15 ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
16 eine schematische Darstellung des Systemaufbaus eines Bilderzeugungs- bzw. Bildaufnahmegerätes,
17 ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
18 Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für die Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
19 Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für die Initialisierung eines fotoelektrischen Wandlerelements,
20A, 20B und 20C schematische Darstellungen von Betriebsarten zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für die Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung,
21 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für den Aufbau einer Gate-Impulssteuerschaltung,
22 Beispiele zur Veranschaulichung von jeweiligen Ausgangssignalverläufen,
23 ein schematisches Ersatzschaltbild eines Bildelements in einem fotoelektrischen Wandlerabschnitt,
24 eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Elementaufbaus eines Bildelements in dem fotoelektrischen Wandlerabschnitt,
25 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für den Aufbau eines Bilderzeugungs- bzw. Bildaufnahmegeräts,
26A, 26B und 26C schematische Energiebänderdarstellungen zur Veranschaulichung des Betriebs eines fotoelektrischen Wandlerelements, und
27 eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung eines Kassettentyps.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
7 zeigt ein schematisches Schaltbild eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der fotoelektrischen Wandlervorrichtung gemäß der Erfindung. In 7 sind Bauelemente mit den gleichen Funktionen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Somit ist in 7 mit S1 ein fotoelektrisches Wandlerelement bezeichnet, das von einer Fotodiode P1 und einem Kondensator C1 gebildet und von einer Spannungsquelle 1 mit einer Vorspannung beaufschlagt wird. Mit T1 ist ein Dünnschichttransistor bezeichnet, der zur Übertragung der in dem fotoelektrischen Wandlerelement S1 gebildeten Ladung zu der Leseschaltung 2 dient. Normalerweise werden das fotoelektrische Wandlerelement S1 und der Dünnschichttransistor T1 gleichzeitig unter Verwendung eines amorphen Silicium-Schichtbildungsverfahrens oder dergleichen ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Leseschaltung 2 aus einem Kondensator C2, einem Verstärker A1 sowie einem Kondensator-Rückstellschalter SW1. Im allgemeinen wird diese Leseschaltung von einem externen integrierten Schaltkreis gebildet. Weiterhin ist eine Gate-Ansteuerschaltung 3 (Ansteuereinrichtung) zum Anlegen eines Gate-Impulses Vg zur Gate-Durchschaltung/Gate-Sperrung mit der Gate-Elektrode (Steuerelektrode) des Dünnschichttransistor T1 verbunden.
Ein Temperatursensor 7 (Temperatur-Detektoreinrichtung) zur Messung der Temperatur und Abgabe eines Temperatursignals ist in der Nähe des fotoelektrischen Wandlerelements S1 und/oder des Dünnschichttransistors T1 angeordnet. Das von dem Temperatursensor 7 abgegebene Temperatursignal wird einer Steuerschaltung 6 zugeführt, die der Gate-Ansteuerschaltung 3 ein Gate-Steuersignal zur Änderung der Gate-Impulsdauer für den Dünnschichttransistor entsprechend der Temperatur zuführt. In Abhängigkeit von diesem Gate-Steuersignal ändert die Gate-Ansteuerschaltung 3 die Durchschaltzeit des Dünnschichttransistors, d. h., die Gate-Impulsdauer, entsprechend der bei dem fotoelektrischen Wandlerelement S1 oder dem Dünnschichttransistor T1 gemessenen Temperatur. Hierbei gilt im einzelnen:
Auf diese Weise wird von der Steuerschaltung 6 das Gate-Steuersignal derart erzeugt, dass die Gate-Durchschaltzeit des Dünnschichttransistors bei hohen Temperaturen kürzer und bei niedrigen Temperaturen länger wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Steuerschaltung 6 und der Temperatursensor 7 eine Steuereinrichtung.
Die 8A bis 8F zeigen schematische Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für die Ansteuerung des in Verbindung mit 7 beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung. 8A zeigt die zeitliche Steuerung für die Belichtung eines von dem fotoelektrischen Wandlerelement aufzunehmenden bzw. auszulesenden Objektes (die in der Figur als impulsartige Belichtung veranschaulicht ist). Die 8B und 8C veranschaulichen jeweils das Gate-Impulssignal Vg1 bzw. das analoge Bildsignal Sig bei einer niedrigen Messtemperatur. Gleichermaßen veranschaulichen die 8D und 8E jeweils das Gate-Impulssignal bzw. das analoge Bildsignal bei einer hohen Messtemperatur. 8F veranschaulicht die zeitliche Steuerung zur Rückstellung des Kondensators C2 bei der Leseschaltung 2 gemäß 7. Obwohl 8F ein Beispiel zeigt, bei dem die zeitliche Steuerung der Rückstellung des Kondensators C2 nicht in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor 7 gemessenen Temperatur verändert wird, können die Intervalle der Rückstellung des Kondensators C2 in ähnlicher Weise wie bei der Gate-Impulsdauer verändert werden.
Hierbei wird die Gate-Impulsdauer bei der jeweiligen Temperatur unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit des Übertragungswirkungsgrades gemäß 4 und der Temperaturabhängigkeit des Sensor-Dunkelstroms gemäß 5 bestimmt. Durch eine solche Anordnung, bei der die Gate-Impulsdauer des Dünnschichttransistors in Abhängigkeit von der von dem in der Nähe des fotoelektrischen Wandlerelements und des Dünnschichttransistors in der vorstehend beschriebenen Weise angeordneten Temperatursensor erhaltenen Temperaturinformation verändert wird, lässt sich eine fotoelektrische Wandlervorrichtung realisieren, bei der auch bei Temperaturänderungen nur ein geringfügiger Abfall des Störabstandes auf Grund des Dunkelstroms des fotoelektrischen Wandlerelements auftritt.
Nachstehend werden ein spezifischer Schichtaufbau des fotoelektrischen Wandlerelements und Dünnschichttransistors, die Anordnung des Temperatursensors sowie ein schematischer Schaltungsaufbau der fotoelektrischen Wandervorrichtung näher beschrieben.
9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Schichtaufbaus eines fotoelektrischen Wandlerelements 901, eines Dünnschichttransistors 902 und eines Verbindungsabschnitts 903, sowie des Temperatursensors der fotoelektrischen Wandlervorrichtung, während 10 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des Temperatursensors zeigt.
In 9 bezeichnen die Bezugszahl 911 ein Substrat mit einem isolierenden Oberflächenabschnitt, auf dem zumindest das fotoelektrische Wandlerelement 901 und der Dünnschichttransistor 902 angeordnet sind, die Bezugszahl 912 eine erste Elektrode (untere Elektrode) des fotoelektrischen Wandlerelements 901, die Bezugszahl 913 eine Isolierschicht, die Bezugszahl 914 eine Halbleiterschicht, die Bezugszahl 915 eine Injektionssperrschicht, und die Bezugszahl 916 eine zweite Elektrode (obere Elektrode), die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat 911 ausgebildet sind. Weiterhin bezeichnen die Bezugszahl 917 die Gate-Elektrode des Dünnschichttransistors, die Bezugszahl 918 eine Gate-Isolierschicht, die Bezugszahl 919 eine Halbleiterschicht, die Bezugszahl 920 eine leitende Verbindungsschicht und die Bezugszahl 921 eine Source- oder Drain-Elektrode, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat ausgebildet sind. Die Bezugszahl 922 bezeichnet den Temperatursensor, der z. B. von einem Thermoelement gebildet wird.
Die erste Elektrode 912 und die Gate-Elektrode 917 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material wie Metall und können im Rahmen des gleichen Verfahrensschrittes ausgebildet werden. Ferner können auch die Isolierschicht 913 und die Gate-Isolierschicht 918 sowie die Halbleiterschicht 914 und die Halbleiterschicht 919 jeweils in ähnlicher Weise im Rahmen des gleichen Verfahrensschrittes ausgebildet werden. In Bezug auf das Material der Halbleiterschichten 914 und 919 bestehen keine spezifischen Beschränkungen, solange ein fotoelektrischer Wandlereffekt und die Funktion eines Transistors realisierbar sind. Üblicherweise wird ein Material bevorzugt, das kein Einkristall-Material darstellt, wobei insbesondere ein Material wie Silicium, Silicium-Germanium oder Germanium und unter anderem amorphes Silicium und polykristallines Silicium bevorzugt wird.
In ähnlicher Weise können die Injektionssperrschicht 915 und die leitende Verbindungsschicht 920 ebenfalls im Rahmen des gleichen Verfahrensschrittes ausgebildet werden. Die Injektionssperrschicht 915 und die leitende Verbindungsschicht 920 werden trotz ihrer unterschiedlichen Funktionsbezeichnung beide z. B. von einer n-leitenden (oder n⁺-leitenden) oder einer p-leitenden (oder p⁺-leitenden) Halbleiterschicht gebildet.
Wie vorstehend beschrieben, besitzen das fotoelektrische Wandlerelement 901 und der Dünnschichttransistor 902 dieses Ausführungsbeispiels den gleichen Schichtaufbau, sodass jede Schicht des jeweiligen Bauelements gleichzeitig durch ein Schichtbildungsverfahren für die jeweilige Schicht ausgebildet werden kann. Ein Thermoelement wie der Temperatursensor 922 ist an einer der Oberfläche des Substrats 911 mit dem fotoelektrischen Wandlerelement 901 usw. gegenüberliegenden Fläche (Rückseite) angebracht (oder mit einem Klebemittel 923 befestigt). Dieses Thermoelement setzt die Temperatur des Substrats zur Temperaturmessung in eine Spannung (Thermo-Quellenspannung) um und führt das auf diese Weise gebildete Temperatursignal der Steuerschaltung 6 zu. Außerdem kann das Thermoelement jedoch auch im Bereich der Oberfläche des Substrats 911 angeordnet werden, auf der das fotoelektrische Wandlerelement 901 usw. angeordnet ist.
Wie in 10 veranschaulicht ist, wird die Information bezüglich der Temperatur in der Nähe des fotoelektrischen Wandlerelements 901 oder des Dünnschichttransistors 902 über den Temperatursensor 922 erhalten. Wenn diese Information in die Steuerschaltung 6 eingegeben wird, führt die Steuerschaltung 6 das auf der Temperaturinformation basierende Gate-Steuersignal der Gate-Ansteuerschaltung 3 zu. Die Gate-Ansteuerschaltung 3 steuert damit wiederum die Dauer des Gate-Ansteuersignals des Dünnschichttransistors auf der Basis der Temperaturinformation zur Erzielung eines optimalen oder vorteilhafteren Auslesens der Bildinformation.
Zweites Ausführungsbeispiel
11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Schichtaufbaus des fotoelektrischen Wandlerelements 901, des Dünnschichttransistors 902 und des Verbindungsabschnitts 903 sowie einer als Temperatursensor wirkenden Diode bei der fotoelektrischen Wandlervorrichtung, während 12 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des Temperatursensors zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zur Temperaturmessung eine Diode (pin-Diode) 1101, die ein Halbleiterbauelement mit einer Halbleitercharakteristik darstellt, als Temperatursensor auf der Oberfläche des Substrats angeordnet, auf der auch das fotoelektrische Wandlerelement usw. angeordnet ist.
In 11 bezeichnen gleiche Bezugszahlen wie in 9 die gleichen Elemente. In dem Schichtaufbau ist ein Ausführungsbeispiel dieser Temperatur-Messdiode 1101 veranschaulicht, wobei auf dem Substrat 911 eine erste Elektrode (untere Elektrode) 1102, eine p-leitende Halbleiterschicht 1103, eine Halbleiterschicht 1104, eine n-leitende Halbleiterschicht 1106 und eine zweite Elektrode (obere Elektrode) 1107 in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Substrattemperatur gemessen, indem die Temperaturabhängigkeit von V_F (Vorspannung in Sperrrichtung) der Temperatur-Messdiode 1101 ausgenutzt wird. Zur Abschirmung einfallenden Lichtes ist die Temperatur-Messdiode mit einer metallischen oberen Elektrode 1107 versehen, durch die die Abschirmung herbeigeführt wird. Der Schichtaufbau des fotoelektrischen Wandlerelements 901, des Dünnschichttransistors 902 und des Verbindungsabschnitts 903 entspricht dem Schichtaufbau gemäß 9. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele für Ansteuerung und Betrieb der fotoelektrischen Wandlerelemente gemäß den 9 und 11 näher beschrieben.
In 12 bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente wie in 10. Wie in 12 veranschaulicht ist, fließt bei Anliegen der Vorspannung in Sperrrichtung an der Temperatur-Messdiode 1101 kein elektrischer Strom bei niedrigen Temperaturen (Spannung = 0: vorausgesetzt es tritt kein Leckstrom auf). Bei einem Temperaturanstieg werden Elektronen erzeugt, die durch das vorspannungsbedingte elektrische Feld bewegt werden, sodass ein elektrischer Strom fließt. Die hierbei erfolgende Spannungsänderung (oder die Spannung selbst) wird als Signal (Temperatursignal) behandelt, das die Temperaturinformation enthält. Alternativ kann das Fließen eines Konstantstroms in Durchlassrichtung der Temperatur-Messdiode 1101 herbeigeführt werden, sodass zwischen den Anschlüssen (zwischen der Anode und der Kathode) der Temperatur-Messdiode eine Potentialdifferenz V_F auftritt. V_F ist hierbei temperaturabhängig und kann in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel als Temperatursignal behandelt werden. Nach der Eingabe dieses Temperatursignals in die Steuerschaltung 6 wird der Gate-Ansteuerzustand in Abhängigkeit von der Temperaturinformation in der gleichen Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verändert.
Auf diese Weise können Bildinformationen mit einem höheren Störabstand (Signal-Rauschverhältnis) durch eine ohne temperaturänderungsbedingte Einwirkungen erfolgende Ansteuerung abgegeben werden. Der Temperatursensor kann jedoch auch von einem beliebigen anderen Element als dem vorstehend beschriebenen Thermoelement und dem Halbleiterbauelement gebildet und in geeigneter Weise entsprechend der gewünschten Genauigkeit ausgewählt werden. So kann z. B. auch ein Bimetallelement oder ein Widerstand Verwendung finden.
Drittes Ausführungsbeispiel
13 zeigt ein schematisches Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen fotoelektrischen Wandlervorrichtung, während die 14A bis 14D schematische Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für die Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet kein separater Temperatursensor zur Messung der Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelements (S1) und des Dünnschichttransistors (T1) Verwendung, sondern statt dessen wird die Änderung des Dunkelstroms des fotoelektrischen Wandlerelements (S1) selbst in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelt und als Temperatursignal verwendet. In 13 sind Elemente mit den gleichen Funktionen wie die Elemente gemäß den 1 und 7 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in den 14A bis 14D veranschaulicht ist, finden bei der fotoelektrischen Wandlervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach 13 zwei Ansteuerbetriebsarten Verwendung, nämlich eine "Temperatur-Messbetriebsart" ("Dunkelstrom-Messbetriebsart") zur Messung der Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelements (S1) und des Dünnschichttransistors (T1) sowie eine "Lese-Betriebsart" zum Auslesen der Bildinformationen bezüglich des Objektes. Zur Realisierung einer solchen Ansteuerung ist die Steuerschaltung 6 gemäß 13 dahingehend ausgestaltet, dass sie mit der Leseschaltung 2 verbunden werden und außerdem ein Lichtquellen-Steuersignal einer Lichtquelle 8 zur Steuerung der Lichteinschaltung/Lichtabschaltung zuführen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt die Steuerschaltung 6 die Steuereinrichtung dar.
Zunächst wird in der "Temperatur-Messbetriebsart" die Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelements und des Dünnschichttransistors im Rahmen der folgenden Schritte gemessen:

(1) Die Steuerschaltung 6 führt das Lichtquellen-Steuersignal der Lichtquelle 8 zur Lichtabschaltung in der in 14A veranschaulichten Weise zu. Das fotoelektrische Wandlerelement wird sodann in einem Dunkelzustand gehalten.
(2) Im Dunkelzustand des fotoelektrischen Wandlerelements S1 wird sodann eine Akkumulation der auf dem Dunkelstrom beruhenden Ladung für eine konstante Zeitdauer herbeigeführt.
(3) Der Gate-Bereich des Dünnschichttransistors wird für die Dauer von T(Vg)pre in der in 14B veranschaulichten Weise durchgeschaltet, um die auf dem Dunkelstrom beruhende Ladung über die Leseschaltung 2 auszulesen. Hierbei weist der Dunkelstrom der fotoelektrischen Wandlervorrichtung die in 5 dargestellte Temperaturabhängigkeit auf. Bei einer hohen Temperatur wird somit in der in 14C veranschaulichten Weise eine größere akkumulierte Ladungsmenge erhalten (gestrichelte Kennlinie), während bei einer niedrigen Temperatur eine kleinere Ladungsmenge erhalten wird (durchgezogene Kennlinie). Das Ausgangssignal in der Dunkelperiode kann daher als Temperatursignal verwendet werden.
(4) Das im vorstehend beschriebenen Schritt (3) in der Dunkelperiode erhaltene Ausgangssignal wird der Steuerschaltung 6 zugeführt, die die Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelements auf der Basis des Betrages dieses Ausgangssignals bestimmt.

Sodann wird die "Lese-Betriebsart" im Rahmen der folgenden Schritte ausgeführt:

(1) Die Steuerschaltung 6 führt das Lichtquellen-Steuersignal der Lichtquelle 8 zur Beleuchtung des Objekts für die Dauer von T(Licht) zu. Die dem von dem Objekt erhaltenen Informationslicht entsprechende Ladung wird in dem fotoelektrischen Wandlerelement S1 akkumuliert.
(2) In Abhängigkeit von der durch die Steuerschaltung 6 in der vorher erfolgenden "Temperatur-Messbetriebsart" bestimmten Temperatur führt die Gate-Ansteuerschaltung 3 der Gate-Elektrode des Dünnschichttransistors T1 den Gate-Impuls zu, der folgendermaßen eingestellt ist: hohe Temperatur → kurze Gate-Durchschaltzeit niedrige Temperatur → lange Gate-Durchschaltzeit
(3) Im Durchschaltzustand des Dünnschichttransistors T1 wird die in Abhängigkeit von dem vom Objekt erhaltenen Informationslicht in dem fotoelektrischen Wandlerelement S1 akkumulierte Ladung der Leseschaltung 2 zugeführt, um sodann als analoges Bildsignal Sig (14C) abgegeben zu werden.

Durch eine solche Anordnung, bei der die Temperatur der fotoelektrischen Wandlervorrichtung in der "Temperatur-Messbetriebsart" gemessen und die Gate-Durchschaltzeit des Dünnschichttransistors in der "Lese-Betriebsart" in der vorstehend beschriebenen Weise entsprechend der Temperatur verändert wird, lässt sich eine fotoelektrische Wandlervorrichtung realisieren, die von dem Dunkelstrom des fotoelektrischen Wandlerelements nur geringfügig beeinflusst wird, wobei gleichzeitig ein ausreichender Ladungsübertragungswirkungsgrad des Dünnschichttransistors gewährleistet ist.
In diesem Falle muss zwar die Temperatur-Messbetriebsart vor (oder nach) dem Auslesen durchgeführt werden, jedoch ist kein separater Temperatursensor erforderlich, und es kann eine Information über die Temperatur des Wandlerelements selbst erhalten werden.
15 zeigt ein schematisches Schaltbild einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung mit einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen S1 bis Sn. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind viele fotoelektrische Wandlerelemente S1 bis Sn und viele Dünnschichttransistoren T1 bis Tn in eindimensionaler oder zweidimensionaler Anordnung vorgesehen. Ein Schieberegister 5 ist mit der Gate-Elektrode eines jeden Dünnschichttransistors verbunden, wobei das Ausgangssignal eines jeden Bildelements einem analogen Multiplexer 4 zugeführt wird.
Die Ausgangssignale der Bildelemente werden somit aufeinanderfolgend ausgewählt und als Bildsignale Sig abgegeben. In 15 sind Elemente mit den gleichen Funktionen wie die Elemente gemäß den 13 und 6 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Temperatur durch Auslesen der in der Dunkelperiode eines jeden fotoelektrischen Wandlerelements S1 bis Sn akkumulierten Ladung gemessen und die Gate-Durchschaltzeit eines jeden Dünnschichttransistors T1 bis Tn entsprechend der gemessenen Temperatur in der vorstehend beschriebenen Weise verändert. Hierbei kann die Gate-Durchschaltzeit der jeweiligen Dünnschichttransistoren unterschiedlich ausfallen. Das der Steuerschaltung 6 zugeführte Temperatursignal kann das Ausgangssignal eines jeweiligen Verstärkers der Leseschaltung 2 sein, wie dies in 15 veranschaulicht ist, oder das Ausgangssignal des analogen Multiplexers 4 kann zu diesem Zweck herangezogen werden. Diese Ausgestaltung ist von den jeweiligen Gegebenheiten abhängig.
Viertes Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 16, 17, 18, 19 und 20A bis 20C ein weiteres Ausführungsbeispiel für Betrieb und Ansteuerung einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung gemäß der Erfindung näher beschrieben.
16 zeigt ein Blockschaltbild des Gesamtsystems eines Bilderzeugungs- bzw. Bildaufnahmegerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel ist als Strahlungs-Abbildungsgerät bzw. -Bildaufnahmegerät ausgestaltet, das für die medizinische Röntgendiagnose sowie zur zerstörungsfreien Untersuchung verwendbar ist. In 16 bezeichnet die Bezugszahl 1610 eine Röntgenstrahlenquelle, die gepulste Röntgenstrahlen 1613 abgeben kann, wobei eine als Aufnahmezustands-Steuereinrichtung dienende automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 das Einschalten/Abschalten des Röntgenstrahlimpulses sowie die Röhrenspannung und den Röhrenstrom einer Röntgenröhre der Röntgenstrahlenquelle steuert. Die von der Röntgenstrahlenquelle 1610 abgegebenen Röntgenstrahlen 1613 treten durch das Objekt (den untersuchten Körper) 1611 hindurch, das ein zu diagnostizierender Patient oder ein zu untersuchender Körper sein kann, wobei die hindurchgetretenen Röntgenstrahlen auf einen fluoreszierenden Leuchtkörper bzw. Fluoreszenzkörper 1612 fallen, der aus CSi, Gd₂O₂S oder dergleichen besteht. Hierbei werden die durch das Objekt 1611 hindurchtretenden Röntgenstrahlen in Abhängigkeit von der Größe und Form von Knochen und Organen in dem Objekt 1611, dem Vorliegen oder Nichtvorliegen einer entsprechenden Scharfeinstellung oder den Materialunterschieden von Bauteilen in unterschiedlichem Ausmaß übertragen und enthalten somit entsprechende Bildinformationen. Die Röntgenstrahlen 1613 werden dann von dem Fluoreszenzkörper 1612 in sichtbares Licht umgewandelt, das als Bildinformationslicht 1614 auf einen zweidimensionalen Flächen- oder Bereichssensor 1620 fällt, der als Bildaufnahme- bzw. Bildabtasteinrichtung wirkt. Der zweidimensionale Flächensensor 1620 weist eine Vielzahl von in zweidimensionaler Anordnung vorgesehenen fotoelektrischen Wandlerelementen sowie eine Ansteuerschaltung zu deren Ansteuerung auf und setzt das Bildinformationslicht 1614 in ein zweidimensionale Informationen enthaltendes elektrisches Signal um. Hierbei wird die Signal-Akkumulationszeit und die Ansteuergeschwindigkeit des zweidimensionalen Flächensensors 1620 von der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 gesteuert. Das Ausgangssignal des zweidimensionalen Flächensensors 1620 wird einer Verstärkungseinstellschaltung 1621 und außerdem als Information zur Steuerung der Aufnahmebedingungen der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 zugeführt.
Der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 werden außerdem die Ausgangssignale eines Bedienfeldes 1632, eines Temperatursensors 1633 und eines Aufnahme-Zeitgebers 1631 zur Steuerung der Aufnahmebedingungen zugeführt. Das Bedienfeld 1632 ist derart ausgestaltet, dass ein Arzt oder Techniker Einstellungen am Bedienfeld zur Eingabe von Bedingungen zur Erzielung eines optimalen Aufnahmeergebnisses bei jeder Belichtung unter Berücksichtigung der Symptome, des Körperbaus und des Alters eines Patienten, der Größe und Dicke eines Objektes oder der zu erhaltenden Information vornehmen kann, wobei diese Bedingungen in ein der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 zuzuführendes elektrisches Signal umgesetzt werden. Der Temperatursensor 1633 ermittelt die Raumtemperatur bei der Belichtung, die Temperatur der Röntgenröhre und die Temperatur von Bauteilen wie dem zweidimensionalen Flächensensor 1620, deren Charakteristik und optimale Betriebsbedingungen sich temperaturabhängig verändern, und führt die gemessenen Temperaturwerte der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 zu. Die gemessenen Temperaturen liegen vorzugsweise direkt zum Zeitpunkt der Belichtung vor. Der Aufnahme-Zeitgeber 1631 ist z. B. in einer beliebigen Position zwischen dem Objekt 1611 und dem zweidimensionalen Flächensensor 1620 angeordnet, ermittelt den Betrag von Röntgenstrahlen, die während einer Aufnahmebelichtung durch einen Referenzbereich (z. B. einen alveolaren Bereich) des Objektes 1611 hindurchtreten, und führt diese Information der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 zu. Da der Aufnahme-Zeitgeber 1631 nur in geringem Ausmaß Röntgenstrahlen absorbiert, findet durch ihn keine nennenswerte nachteilige Beeinflussung der Aufnahmebelichtung statt. Die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 nimmt auf der Basis der Werte dieser Eingangssignale unmittelbar vor der Aufnahmebelichtung oder auf der Basis von deren Werten während der Aufnahmebelichtung eine automatische Steuerung und Einstellung der Röntgenstrahl-Impulsdauer der Röntgenstrahlenquelle 1610, der Akkumulationszeit und Ansteuergeschwindigkeit des zweidimensionalen Flächensensors 1620, sowie des Verstärkungsfaktors der Verstärkungseinstellschaltung 1621 vor. Durch diese Steuerung kann das Ausgangssignal der Verstärkungseinstellschaltung 1621 auf einen für die Aufnahme geeigneten Wert eingestellt werden.
Die Steuer- und Einstellbedingungen für die über die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 erfolgende Aufnahmebelichtung können auch als Zustandswerte in einer Zustandsspeicherschaltung 1640 abgespeichert werden, die hierbei als Zustandsspeichereinrichtung dient. Über diese Zustandsspeicherschaltung 1640 kann die Speicherung der Steuer- und Einstellzustände und außerdem die Zuführung der gespeicherten Zustandswerte zu der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 erfolgen. Hierbei kann die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 eine betriebliche Steuerung und Einstellung der Röntgenstrahlenquelle 1610, des zweidimensionalen Flächensensors 1620 und der Verstärkungseinstellschaltung 1621 auf der Basis der von der Zustandsspeicherschaltung 1640 zugeführten Zustandswerte vornehmen. Auf diese Weise kann eine Aufnahmebelichtung erneut mit der gleichen Steuerung und Einstellung wie bei vorherigen Aufnahmebelichtungsbedingungen erfolgen. Hierbei können ein Teil der Bedingungen sowie die Steuerung und Einstellung zur Durchführung einer korrigierten Belichtung verändert werden, wodurch sich das Ausgangssignal der Verstärkungseinstellschaltung 1621 korrigieren lässt, d. h., wenn das System unter den gleichen Bedingungen wie bei einer vorherigen Aufnahmebelichtung betrieben wird, mit der Ausnahme, dass kein Röntgenstrahlimpuls abgegeben wird, kann ein Korrekturausgangssignal auf der Basis des Dunkelstrom-Ausgangssignals des zweidimensionalen Flächensensors 1620 erhalten werden.
In 16 ist mit dem gestrichelt dargestellten Block 1680 eine Korrekturschaltung bezeichnet, bei der ein Bildspeicher 1650 als Aufnahmeausgangssignal-Speichereinrichtung bei einer Aufnahmebelichtung einmal über einen Schalter 1651 ein Aufnahme-Ausgangssignal speichern und eine arithmetische Verarbeitungsschaltung 1660 (Arithmetikprozessorschaltung) das Aufnahme-Ausgangssignal unter Einbeziehung eines bei einer Korrekturbelichtung erhaltenen Korrekturausgangssignals B und des in dem Bildspeicher 1650 gespeicherten Aufnahme-Ausgangssignals A zur Gewinnung eines Bildinformations-Ausgangssignals P verarbeiten kann, bei dem die während der Aufnahme auftretenden Störungen beseitigt sind. Dieses Bildinformations-Ausgangssignal P wird dann einem Bildverarbeitungssystem oder dergleichen zugeführt.
Die Bezugszahl 1670 bezeichnet eine Systemsteuerschaltung, die die Betätigung eines Schalters SW1 oder eines Schalters SW2 (nicht dargestellt) erfasst, die Röntgenstrahlenquelle 1610, den zweidimensionalen Flächensensor 1620 und die Verstärkungseinstellschaltung 1621 über die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 zur Durchführung einer Aufnahmebelichtung oder einer Korrekturbelichtung steuert und den Schalter 1651, den Bildspeicher 1650 und die arithmetische Verarbeitungsschaltung 1660 zur Inbetriebnahme als Korrekturschaltung 1680 steuert.
17 zeigt ein schematisches Gesamtschaltbild eines Ausführungsbeispiels für den Aufbau des zweidimensionalen Flächensensors 1620. In 17 sind mit S11 bis S33 fotoelektrische Wandlerelemente bezeichnet, deren untere Elektrodenseite mit G und deren obere Elektrodenseite mit D bezeichnet sind. Mit C11 bis C33 sind Kondensatoren für die Akkumulation bezeichnet, während mit T11 bis T33 Dünnschichttransistoren für die Übertragung bezeichnet sind. Eine Lesespannungsquelle Vs und eine Auffrischungsspannungsquelle Vg sind über einen jeweiligen Schalter SWs bzw. SWg mit den Elektroden G sämtlicher fotoelektrischer Wandlerelemente S11 bis S33 verbunden. Der Schalter SWs ist über einen Inverter mit einer Auffrischungssteuerschaltung RF verbunden, während der Schalter SWg mit der Auffrischungssteuerschaltung RF direkt verbunden ist. Der Schalter SWg wird während einer Auffrischungsperiode durchgeschaltet, während der Schalter SWs während anderer Perioden durchgeschaltet wird. Ein Bildelement umfasst ein fotoelektrisches Wandlerelement, einen Kondensator und einen Dünnschichttransistor, wobei sein Ausgangssignal über eine Signalleitung SIG einem integrierten Messschaltkreis IC zugeführt wird. Der zweidimensionale Flächensensor gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst insgesamt neun Bildelemente, die in drei Blöcke unterteilt sind, wobei gleichzeitig die Ausgangssignale von drei Bildelementen je Block übertragen und über die Signalleitung SIG dem integrierten Messschaltkreis IC zugeführt werden, der sie aufeinanderfolgend in Ausgangssignale umsetzt und abgibt. Hierbei sind die drei Bildelemente in einem Block horizontal und die drei Blöcke vertikal aufeinanderfolgend angeordnet, sodass die Bildelemente zweidimensional angeordnet sind.
Der in der Figur von einer gestrichelten Linie umgebene Bereich kann auf dem gleichen großformatigen Isoliersubstrat ausgebildet werden.
18 zeigt zeitabhängige Signalverläufe zur Veranschaulichung des Lesevorgangs von optischen Informationen und des Daten-Auslesevorgangs zur Korrektur von Strukturrauschen in der Belichtungsbetriebsart dieses Ausführungsbeispiels. Zunächst wird der Lesevorgang (Belichtung) der optischen Informationen näher beschrieben.
Zunächst unterzieht die Systemsteuerschaltung 1670 den zweidimensionalen Flächensensor 1620 einem Auffrischungsvorgang, der im oberen Bereich von 18 durch R veranschaulicht ist. Nachstehend wird auf diesen Auffrischungsvorgang näher eingegangen. Zunächst führen die Schieberegister SR1 und SR2 gemäß 17 Steuerleitungen g1 bis g3 und s1 bis s3 H-Signale zu. Hierdurch werden die Übertragungs-Dünnschichttransistoren T11 bis T33 und Schalter M1 bis M3 durchgeschaltet, sodass ein Strom fließt und die D-Elektroden sämtlicher fotoelektrischer Wandlerelemente S11 bis S33 an Massepotential gelegt werden (da der Eingang eines Integrierdetektors Amp an Massepotential liegt). Gleichzeitig gibt die Auffrischungssteuerschaltung RF ein H-Signal zum Durchschalten des Schalters SWg ab, sodass über die Auffrischungsspannungsquelle Vg die G-Elektroden sämtlicher fotoelektrischer Wandlerelemente S11 bis S33 an ein positives Potential gelegt werden. Sodann werden sämtliche fotoelektrische Wandlerelemente S11 bis S33 zur Wiederauffrischung einem Auffrischungsvorgang unterzogen. Danach gibt die Auffrischungssteuerschaltung RF zum Durchschalten des Schalters SWs ein L-Signal ab, wodurch die G-Elektroden sämtlicher fotoelektrischer Wandlerelemente S11 bis S33 über die Lesespannungsquelle Vs an ein negatives Potential gelegt werden. Hierdurch setzt bei sämtlichen fotoelektrischen Wandlerelementen S11 bis S33 der fotoelektrische Umsetzungsvorgang ein, und die Kondensatoren C11 bis C33 werden gleichzeitig initialisiert. In diesem Zustand wird von den Schieberegistern SR1 und SR2 ein L-Signal den Steuerleitungen g1 bis g3 und s1 bis s3 zugeführt. Hierdurch werden die Übertragungs-Dünnschichttransistoren T11 bis T33 und die Schalter M1 bis M3 gesperrt und die Elektroden D sämtlicher fotoelektrischer Wandlerelemente S11 bis S33 gleichstrommäßig in den Leerlauf bzw. potentialfrei geschaltet, jedoch wird das Potential von den Kondensatoren C11 bis C33 aufrecht erhalten. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt keine Röntgenstrahlen einfallen, fällt auch kein Licht auf die fotoelektrischen Wandlerelemente S11 bis S33, sodass in ihnen kein Fotostrom fließt. Hiermit ist der Auffrischungsvorgang (R) abgeschlossen.
Sodann führt der zweidimensionale Flächensensor 1620 einen Scheinlesevorgang durch, der im oberen Bereich von 18 durch D veranschaulicht ist. Der Grund für diesen Vorgang besteht darin, dass ein Dunkelstrom auch auf Grund der Potentialänderung an den G-Elektroden der fotoelektrischen Wandlerelemente S11 bis S33 aus dem gleichen Grund fließt, wie dies bei dem in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Anlegen einer Vorspannung an die G-Elektroden der Fall ist. Dieser Strom kann jedoch auf Grund des Potentials und der Richtung der Auffrischungsspannung Vg und der Impulsdauer des von der Auffrischungssteuerschaltung RF abgegebenen H-Impulses in einem gewissen Ausmaß geringer sein als der beim Anlegen der Vorspannung durch das elektrische Feld 0 fließende Strom. Da der Dunkelstrom nicht vollständig auf 0 abfällt, verringert sich durch die Ausführung des Scheinlesevorgangs der Dunkelstrom um einen geringen Warteeffekt. Dieser Vorgang entspricht dem nachstehend noch näher beschriebenen Ladungsauslesen von optischen Informationen. Das Schieberegister SR1 führt einen H-Steuerimpuls der Steuerleitung g1 zu, während das Schieberegister SR2 den Steuerleitungen s1 bis s3 einen Steuerimpuls zuführt, wodurch Ausgangssignale v1 bis v3 aufeinanderfolgend über die Übertragungs-Dünnschichttransistoren T11 bis T13 und die Schalter M1 bis M3 abgegeben werden. In ähnlicher Weise werden durch Steuerung der Schieberegister SR1, SR2 Ladungen der anderen fotoelektrischen Wandlerelemente ebenfalls aufeinanderfolgend bis zu dem Ausgangssignal v9 abgegeben (OUT). Diese Ausgangssignale v1 bis v9 finden jedoch keine Verwendung, da bei dem Scheinlesevorgang keine Verwendung von Ausgangssignalen stattfindet. Dieser Scheinlesevorgang dient dazu, die auf dem Dunkelstrom beruhenden Ladungen durch die vorstehend beschriebene Potentialänderung der G-Elektroden der fotoelektrischen Wandlerelemente S11 bis S33 zurückzustellen und hat die gleiche Wirkung wie ein Wartevorgang zum Abwarten eines Abklingens dieses Dunkelstroms. Die nachteilige Auswirkung des Dunkelstroms kann somit durch Vergrößerung der Anzahl von Scheinlesevorgängen verringert werden. Unter Berücksichtigung der Funktionsfähigkeit ist dieses Ausführungsbeispiel dahingehend ausgestaltet, dass ein solcher Scheinlesevorgang zweimal stattfindet.
Sodann erfolgt die in 18 durch "E" veranschaulichte Belichtung durch einen Röntgenstrahlimpuls (X13). Hierbei werden die Übertragungs-Dünnschichttransistoren T11 bis T33 des zweidimensionalen Flächensensors 1620 im Sperrzustand gehalten. In diesem Zustand gibt die Röntgenstrahlenquelle 1610 den Röntgenstrahlimpuls 1613 ab. Sodann wird ein auf Grund einer bestimmten vorgegebenen Lichtmenge fließender Fotostrom als Ladung in jedem der Kondensatoren C11 bis C33 akkumuliert, wobei die Ladungen auch nach Beendigung der Beaufschlagung mit Röntgenstrahlen aufrecht erhalten werden.
Sodann erfolgt das Auslesen der optische Informationen enthaltenden Ladungen, was durch 01-9 (OUT) veranschaulicht ist. Der Betrieb des zweidimensionalen Flächensensors 1620 entspricht dem Betrieb beim Scheinlesevorgang, jedoch enthalten in diesem Fall seine Ausgangssignale optische Informationen, d. h., zweidimensionale Informationen der inneren Beschaffenheit eines untersuchten Körpers wie eines menschlichen Körpers, was durch 01-9 veranschaulicht ist. Wie vorstehend beschrieben, lässt sich somit der Belichtungsbetrieb (Belichtung) des zweidimensionalen Flächensensors 1620 bei diesem Ausführungsbeispiel genauer als Kombination der Vorgänge Initialisierung-Scheinlesevorgang-Scheinlesevorgang-Belichtung-Auslesen (R-D-D-E-O) beschreiben.
Demgegenüber umfasst der mit (Strukturrauschen-Datenermittlung) bezeichnete Lesevorgang von Strukturrauschen-Korrekturdaten bei eingestellter Belichtungsbetriebsart (Belichtung) die gleichen Operationen wie der Lesevorgang von optischen Informationen (Belichtung) und der Betrieb des zweidimensionalen Flächensensors 1620. Röntgenstrahlen werden jedoch hierbei nicht abgegeben, wie dies unter X13 durch "F" veranschaulicht ist. Die hierbei erfolgende Betriebsweise ist mit "F" bezeichnet, während die Betriebsweise zur Abgabe von Informationen bezüglich des Strukturrauschens enthaltenden Ausgangssignalen F01-9 mit "F0" bezeichnet ist, d. h., der mit "Strukturrauschen-Datenermittlung" bezeichnete Lesevorgang von Strukturrauschen-Korrekturdaten stellt eine Kombination der Vorgänge Initialisierung-Scheinlesevorgang-Scheinlesevorgang-Nichtbelichtungszustand-Auslesen (R-D-D-F-F0) dar.
19 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Initialisierungsvorgang (Sensor-Initialisierung) in einem Bereitschaftsbetrieb. Dieser Vorgang bzw. Ablauf entspricht dem Belichtungsablauf (Belichtung) gemäß 18 mit der Ausnahme, dass die Röntgenstrahlimpuls-Beaufschlagungsperiode E entfallen ist. Auch die Ausgangssignale werden nicht verwendet. Der mit "Sensor-Initialisierung" bezeichnete Initialisierungsablauf stellt eine Kombination der Vorgänge R-D-D-D' dar. Dieser Initialisierungsvorgang bzw. -Ablauf wird nicht nur einmal durchgeführt, sondern kann auch mehrfach periodisch wiederholt werden, wodurch auf dem in den fotoelektrischen Wandlerelementen fließenden Dunkelstrom beruhende unnötige Ladungen zurückgestellt werden können und auf diese Weise ein guter Ausgangszustand für den nächsten Belichtungsvorgang hergestellt wird. Vorzugsweise wird somit dieser Initialisierungsvorgang im Bereitschaftsbetrieb periodisch ausgeführt, um die in den fotoelektrischen Wandlerelementen enthaltenen Ladungen periodisch zurückzustellen.
Nachstehend wird nun ein Ausführungsbeispiel für den Betrieb bzw. die Ansteuerung des gesamten Systems dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 16, 17 und 20A bis 20C näher beschrieben. Hierbei wird auf drei typische Betriebsarten des zweidimensionalen Flächensensors 1620 näher eingegangen, für die Beispiele in den 20A, 20B und 20C veranschaulicht sind. Zunächst wird die Betriebsweise gemäß 20A näher beschrieben. Während einer Ruheperiode befindet sich der zweidimensionale Flächensensor 1620 im Abschaltzustand, sodass an den fotoelektrischen Wandlerelementen kein elektrisches Feld anliegt. Zunächst positioniert der Arzt oder Techniker den das Untersuchungsobjekt darstellenden Körper in Form des Objektes 1611 zwischen der Röntgenstrahlenquelle 1610 und dem zweidimensionalen Flächensensor 1620 und ordnet hierbei das Objekt derart an, dass eine Beobachtung eines zu untersuchenden Bereiches möglich ist. Wenn diese Positionierung oder Anordnung weitgehend erfolgt ist, wird der Schalter SW1 in dem Schaltkasten 1671 eingeschaltet. Hierdurch geht der zweidimensionale Flächensensor 1620 in den Bereitschaftsbetrieb über. Gleichzeitig werden über das Bedienfeld 1632 Aufnahmebedingungen zur Erzielung eines optimalen Aufnahme-Ausgangssignals eingegeben, was unter Berücksichtigung der Symptome, des Körperbaus und des Alters des Patienten, die durch Fragen des Arztes oder dergleichen ermittelt werden, der Zusammensetzung und Größe des Objektes oder der gewünschten Informationen bezüglich des untersuchten Körpers erfolgt. Dieses Signal stellt ein elektrisches Signal dar, das der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 zugeführt wird. Gleichzeitig werden diese Bedingungen in der Zustandsspeicherschaltung 1640 abgespeichert.
Wenn der Arzt oder Techniker in diesem Zustand nach Überprüfung des Aufleuchtens einer Bereitschaftslampe im Bedienfeld 1632 den Schalter SW2 im Schaltkasten 1671 betätigt, wird die Beendigung des zu dieser Zeit durchgeführten Initialisierungsvorgangs (Sensor-Initialisierung) abgewartet, woraufhin das System in den Belichtungsbetrieb übergeht, um zunächst den Belichtungsvorgang (Belichtung) zu beginnen. Hierbei ermittelt der Temperatursensor 1633 die Raumtemperatur bei der Aufnahmebelichtung, die Temperatur der Röntgenröhre und die Temperatur der Bauteile wie des zweidimensionalen Flächensensors 1620, deren temperaturabhängige Charakteristik eine Änderung der optimalen Aufnahmebedingungen herbeiführt, und führt diese Temperaturwerte der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 zu. Bei diesen Messtemperaturen handelt es sich um die unmittelbar vor der Ausführung der Aufnahmebelichtung vorliegenden Temperaturwerte. Gleichzeitig werden diese Temperaturwerte als Zustandswerte in der Zustandsspeicherschaltung 1640 abgespeichert.
Die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 bestimmt hierbei die Anfangsbedingungen des Belichtungsvorgangs auf der Basis der von dem Bedienfeld 1632 und von dem Temperatursensor 1633 erhaltenen Informationen. Gleichzeitig werden diese Anfangsbedingungen in der Zustandsspeicherschaltung 1640 gespeichert. Die Anfangsbedingungen beinhalten die Spannung, den Strom und die maximale Impulsdauer der Röntgenröhre der Röntgenstrahlenquelle 1610 sowie die Ansteuergeschwindigkeit des zweidimensionalen Flächensensors 1620. Wenn z. B. über das Bedienfeld 1632 eine Einstellung für den Brustraum oder für einen Bereich mit großen Dickenabmessungen eines Objektes erfolgt, wird die Spannung der Röntgenröhre der Röntgenstrahlenquelle 1610 auf einen hohen Wert eingestellt, während sie auf einen niedrigen Wert eingestellt wird, wenn eine Einstellung für den Unterleib oder einen dünnen Bereich eines Objektes vorgenommen wird. Wenn über das Bedienfeld 1632 eingegeben wird, dass es sich bei dem Patienten um ein Kind oder eine schwangere Frau handelt oder dass ein Material mit einer Struktur vorliegt, die durch Röntgenstrahlen möglicherweise beeinträchtigt werden kann, werden der Ablaufzustand des Aufnahme-Zeitgebers 1631 und auch die maximale Impulsdauer auf kurze Werte eingestellt. Wenn die Temperatur des zweidimensionalen Flächensensors 1620 einen hohen Wert aufweist, werden optimale Bedingungen durch eine Einstellung zur Vergrößerung der Ansteuergeschwindigkeit zur Verringerung der Dunkelstrom-Akkumulation und zur Verhinderung einer Abnahme des Störabstands (Signal-Rauschverhältnisses) erhalten, da in diesem Falle ein hoher Dunkelstrom des fotoelektrischen Wandlerelements vorliegt und der Dünnschichttransistor mit hoher Leistung arbeitet. Bei einer niedrigen Temperatur wird dagegen die Ansteuergeschwindigkeit verringert, um Bildverzerrungen auf Grund einer Abnahme der über den Dünnschichttransistor erfolgenden Ladungsübertragung zu unterdrücken, da der Dünnschichttransistor mit niedriger Leistung arbeitet und auch ein geringer Dunkelstrom des fotoelektrischen Wandlerelements vorliegt.
Unter solchen Anfangsbedingungen werden die Röntgenstrahlen mit der zeitlichen Steuerung E gemäß den 20A bis 20C abgegeben, treten durch das Objekt 1611 hindurch und fallen auf den Fluoreszenzkörper 1612. Hierdurch werden die Röntgenstrahlen in Licht umgewandelt, das auf die jeweiligen fotoelektrischen Wandlerelemente S11 bis S33 fällt. Gleichzeitig fallen die Röntgenstrahlen auch auf den zwischen dem Objekt 1611 und dem zweidimensionalen Flächensensor 1620 angeordneten Aufnahme-Zeitgeber 1631. Die Lichtstrahlen enthalten Informationen bezüglich des inneren Aufbaus des menschlichen Körpers oder dergleichen. Das Ausgangssignal des Aufnahme-Zeitgebers 1631 wird der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 ständig zugeführt. Wenn das Integral dieses Ausgangssignals einen von den Anfangsbedingungen bestimmten konstanten Wert überschreitet, unterbricht die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 die Abgabe der Röntgenstrahlen. Auf diese Weise wird eine optimale Belichtungsdosis bei dem Belichtungsvorgang erhalten. Wenn dagegen die von den Anfangsbedingungen bestimmte maximale Impulsdauer erreicht wird, unterbricht die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 die Abgabe der Röntgenstrahlen unabhängig von dem Aufnahme-Zeitgeber 1631. Hierbei speichert die Zustandsspeicherschaltung 1640 die Impulsdauer des tatsächlich abgegebenen Impulses als Belichtungszeit.
Die Ausgangssignale 01-9, die zu dieser Zeit optische Informationen enthalten, werden der Verstärkungseinstellschaltung 1621 und außerdem der automatischen Belichtungssteuereinrichtung 1630 zugeführt. Die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 bestimmt ständig die Verstärkung zur Umsetzung dieser Ausgangssignale in geeignete Werte, veranlasst, dass die Zustandsspeicherschaltung 1640 diesen Verstärkungswert speichert, und führt ihn gleichzeitig der Verstärkungseinstellschaltung 1621 zu. Hierdurch wird das Ausgangssignal der Verstärkungseinstellschaltung 1621 dahingehend verändert, dass ein optimales Aufnahme-Ausgangssignal für die spätere Verarbeitung erhalten wird. Dieses Aufnahme-Ausgangssignal wird über den von der Systemsteuerschaltung 1670 gesteuerten Schalter 1651 einmal in dem als Aufnahmesignal-Speichereinrichtung dienenden Bildspeicher 1650 abgespeichert.
Wie vorstehend beschrieben, findet über die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 annähernd in Echtzeit eine automatische Steuerung der Röntgenstrahlenquelle 1610, des zweidimensionalen Flächensensors 1620 und der Verstärkungseinstellschaltung 1621 auf der Basis der am Bedienfeld 1632 vorgenommenen Einstellungen und der Ausgangssignale des Bedienfeldes 1632, des Temperatursensors 1633, des Aufnahme-Zeitgebers 1631 und des zweidimensionalen Flächensensors 1620 statt, sodass auch bei unterschiedlichen Bedingungen ein weitgehend optimales Aufnahme-Ausgangssignal erhalten werden kann. Hiermit ist der Belichtungsvorgang abgeschlossen.
Sodann leitet die Systemsteuerschaltung 1670 den Lesevorgang für die Strukturrauschen-Korrekturdaten ein, bei dem der zweidimensionale Flächensensor 1620 erneut einem Auffrischungsvorgang und einem Scheinlesevorgang unterzogen wird. Gleichzeitig liest die Systemsteuerschaltung 1670 die bei dem Belichtungsvorgang in der Zustandsspeicherschaltung 1640 gespeicherten verschiedenen Bedingungen in die automatische Belichtungssteuereinrichtung 1630 ein. Mit Ausnahme der Röntgenstrahlenquelle 1610 werden die anderen Bauelemente unter genau den gleichen Bedingungen wie bei dem Belichtungsvorgang betrieben bzw. angesteuert, d. h., sie werden auf der Basis der in der Zustandsspeicherschaltung 1640 gespeicherten Werte betrieben bzw. angesteuert, ohne dass die Ausgangssignale des Temperatursensors 1633 und des Aufnahme-Zeitgebers 1631 Verwendung finden. Bei diesem Korrekturbetrieb findet keine Betätigung der Röntgenstrahlenquelle 1610 statt, sodass keine Röntgenstrahlen abgegeben werden. Obwohl die Röntgenstrahlenquelle 1610 nicht in Betrieb genommen wird, beginnt der zweidimensionale Flächensensor 1620 nach einer der Belichtungszeit im Aufnahmebetrieb entsprechenden Wartezeit den Lesevorgang. Hierbei weisen die Ansteuergeschwindigkeit und die Verstärkung der Verstärkungseinstellschaltung 1621 die gleichen Werte wie im Aufnahmebetrieb auf, wodurch die Ausgangssignale F01-9 erhalten werden, die Informationen bezüglich des Strukturrauschens enthalten. Das von der Verstärkungseinstellschaltung 1621 hierbei abgegebene Ausgangssignal wird als Korrektur-Ausgangssignal bezeichnet, d. h., das Korrektur-Ausgangssignal kann durch Einstellung und Steuerung der Röntgenstrahlenquelle 1610, des zweidimensionalen Flächensensors 1620 und der Verstärkungseinstellschaltung 1621 entsprechend den in der Zustandsspeicherschaltung 1640 gespeicherten Werten gebildet werden.
Dieses Korrektur-Ausgangssignal spiegelt den elektrischen Strom in der Dunkelperiode eines jeden Bildelements (in der kein Lichteinfall stattfindet), das Strukturrauschen bei der Ladungsübertragung, die Offsetspannungen eines internen Verstärkers des zweidimensionalen Flächensensors 1620 und der Verstärkungseinstellschaltung 1621 usw. wieder. Da zur Bildung dieses Korrektur-Ausgangssignals die gleiche Akkumulationsperiode wie im Falle des Belichtungsvorgangs verwendet wird, ist auch der auf der Akkumulation des in der Dunkelperiode fließenden Stroms beruhende Einflussfaktor gleich. Da außerdem bei diesem Korrektur-Ausgangssignal auch die gleiche Ansteuergeschwindigkeit verwendet wird, ist der Einflussfaktor von Strukturrauschen auf Grund von Taktabweichungen oder dergleichen ebenfalls gleich. Da darüber hinaus auch der gleiche Verstärkungsfaktor Verwendung findet, ist der Einflussfaktor der Offsetspannung ebenfalls gleich. Da somit auf Grund der Verwendung der Zustandsspeicherschaltung 1640 die Operationen im Aufnahmebetrieb und im Korrekturbetrieb mit Ausnahme des Betriebs der Röntgenstrahlenquelle vollständig gleich sind, sind somit sämtliche für die Bildaufnahme nachteiligen Einflussfaktoren mit Ausnahme der Abgabe oder Nichtabgabe von Röntgenstrahlen gleich, was auch auf die vorstehend beschriebenen Einflussfaktoren zutrifft. Das Korrektur-Ausgangssignal enthält somit nur die nachteiligen Störfaktoren im gleichen Ausmaß wie das Aufnahme-Ausgangssignal.
Wenn somit das in dem Bildspeicher 1650 gespeicherte Aufnahme-Ausgangssignal durch A und das im Korrekturbetrieb erhaltene Korrektur-Ausgangssignal durch B gegeben sind, führt die arithmetische Verarbeitungsschaltung 1660 einen Subtraktionsvorgang zur Berechnung von P = A – B aus, wodurch ein gutes Bildinformations-Ausgangssignal P durch Unterdrückung der auf Strukturrauschen und dergleichen beruhenden Störanteile in dem im Aufnahmebetrieb erhaltenen Aufnahme-Ausgangssignal gebildet wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist dieser Vorgang vorstehend zwar in Form der einfachen Gleichung P = A – B beschrieben worden, jedoch sei darauf hingewiesen, dass das Korrekturverfahren nicht auf diese Maßnahme beschränkt ist, sondern je nach den Erfordernissen modifiziert werden kann.
Der Vorgang des Übergangs vom Bereitschaftsbetrieb auf den Belichtungsbetrieb durch Einschalten des Schalters SW2 kann vorzugsweise auch durch eine andere Maßnahme erfolgen, wie sie in 20B und in 20C veranschaulicht ist. 20B veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Initialisierungsvorgang zum Einschaltzeitpunkt (*) des Schalters SW2 zwangsweise beendet und sodann der Belichtungsablauf begonnen wird. 20C veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem dann, wenn der zweite Scheinlesevorgang des Initialisierungsablaufs zum Einschaltzeitpunkt des Schalters SW2 noch nicht beendet ist, Röntgenstrahlen erst nach Beendigung von zwei Scheinlesevorgängen zur Durchführung des Belichtungsablaufs abgegeben werden. In Fällen, in denen der untersuchte Körper wie z. B. ein Patient keine Bewegungen ausführen darf, kann diese Unbeweglichkeitsperiode (zwischen a und b) bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20B kürzer als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20A und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20C kürzer als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20B ausfallen. Das erforderliche Betriebsverhalten sowie die Optimierung in Bezug auf die anderen Operationen ist jedoch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20B einfacher als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20C und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20A einfacher als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20B zu realisieren, da der Übergangsvorgang zum erwarteten Zeitpunkt unabhängig vom Einschaltzeitpunkt des Schalters SW2 stattfindet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20A findet nämlich ein kontinuierlicher Initialisierungsablauf und Belichtungsablauf des gesamten Systems statt, sodass kein unregelmäßiges Übergangsverhalten auftritt, eine zeitliche Toleranz bei der Röntgenstrahlsteuerung vorhanden ist und eine Steigerung der Steuervorgänge möglich ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß 20B besitzt ebenfalls eine zeitliche Toleranz bei der Röntgenstrahlsteuerung, ermöglicht eine Steigerung der Steuervorgänge und benötigt lediglich eine kurze Unbeweglichkeitszeitdauer für den untersuchten Körper wie z. B. einen Patienten. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20C findet ein kontinuierlicher Initialisierungsablauf und Belichtungsablauf statt, sodass kein unregelmäßiges Übergangsverhalten bei einer Bedienfeldeingabe auftritt, wobei nur eine sehr kurze Unbeweglichkeitszeitdauer für den untersuchten Körper wie z. B. einen Patienten erforderlich ist.
Obwohl gemäß vorstehender Beschreibung bei dem zweidimensionalen Flächensensor dieses Ausführungsbeispiels neun Bildelemente in einer zweidimensionalen Anordnung von 3 × 3 Bildelementen vorgesehen sind, die in drei Gruppen unterteilt und derart angeordnet sind, dass die Ausgangssignale einer jeden Gruppe von drei Bildelementen gleichzeitig abgegeben und übertragen werden, besteht natürlich keine Beschränkung auf dieses Ausführungsbeispiel, sondern wenn z. B. 2000 × 2000 Bildelemente zweidimensional mit einer Bildelementerasterung von 5 × 5 Bildelementen für einen Quadratmillimeter angeordnet werden, kann ein zweidimensionaler Flächensensor mit Abmessungen von 40 cm × 40 cm erhalten und ein Strahlungsabbildungsgerät für die Zwecke einer medizinischen Röntgendiagnose und einer hochpräzisen zerstörungsfreien Untersuchung ausgestaltet werden. Das Ausgangssignal eines solchen Gerätes kann anders als bei einem Film direkt auf einem Sichtgerät bzw. Bildschirm dargestellt und darüber hinaus in ein Digitalsignal umgesetzt werden, um eine Bildverarbeitung mit Hilfe eines Computers und damit eine Umsetzung in eine für vielfältige Anwendungszwecke geeignete Form zu ermöglichen. Weiterhin können diese Daten auch in einer Speichereinrichtung wie einer optischen Platte oder einer magnetooptischen Platte gespeichert werden, sodass direkt auf bereits vorhandene frühere Bilder zugegriffen werden kann. Darüber hinaus können auch deutlichere Bilder mit einer höheren Empfindlichkeit als bei Verwendung eines Films in Verbindung mit einer geringen Röntgenstrahldosis erhalten werden, deren Einwirkung auf den menschlichen Körper und die Umwelt nur sehr gering ist.
Durch Änderung der Ansteuerung des Dünnschichttransistors in Abhängigkeit von der Temperaturinformation kann bei diesem Ausführungsbeispiel somit eine stabile Bildinformation mit einem hohen Störabstand (Signal-Rauschverhältnis) unabhängig von der Umgebungstemperatur erhalten werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf 21 wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltungsaufbau beschrieben, der bei der vorstehend beschriebenen Steuerschaltung bzw. der automatischen Belichtungssteuereinrichtung oder der Gate-Ansteuerschaltung Verwendung finden kann.
Wie in 21 veranschaulicht ist, umfasst die Gate-Ansteuerschaltung einen Sägezahngenerator oder Zerhackergenerator (Dreiecksignalgenerator) 2101, einen analogen Vergleicher 2102 und einen Verstärker 2103, wobei das von dem Sägezahn- oder Zerhackergenerator 2101 abgegebene Sägezahnsignal oder Dreiecksignal einem Eingang des analogen Vergleichers 2102 zugeführt wird. Das die Temperaturinformation enthaltende Signal (das Temperatursignal) wird dem Verstärker 2103 zugeführt, der dann dem anderen Eingang des analogen Vergleichers 2102 ein verstärktes Temperatursignal zuführt. Der analoge Vergleicher 2102 gibt ein Signal (den Gate-Impuls Vg) mit einer Impulsdauer ab, die auf der Basis des Eingangssignals verändert wird, d. h., die Impulsdauer des Gate-Ansteuerimpulses wird temperaturabhängig verändert, worauf nachstehend unter Bezugnahme auf 22 näher eingegangen wird.
22 zeigt, dass das Ausgangssignal (in diesem Fall das Sägezahnsignal) des Sägezahn- oder Zerhackergenerators 2101 in einer konstanten Periode abgegeben wird. Das verstärkte Temperatursignal ist in Form der durchgezogenen Linie dargestellt, wobei die Gate-Impulsdauer von den jeweiligen Intervallen zwischen den Schnittpunkten des verstärkten Temperatursignals mit dem Sägezahnsignal in den Bereichen bestimmt wird, in denen das abgegebene Sägezahnsignal das abgegebene verstärkte Temperatursignal überschreitet. Das erhaltene verstärkte Temperatursignal nimmt somit mit steigender Temperatur höhere Werte an (auf der rechten Seite der Figur), wodurch sich die Gate-Impulsdauer entsprechend verringert.
Auf diese Weise kann ein optimaler Gate-Ansteuerimpuls durch geeignete Einstellung der Amplitude und der Periode des Sägezahnsignals oder des Verstärkungsfaktors des Temperatursignals erhalten werden.
Nachstehend wird auf ein Ausführungsbeispiel des vorstehend beschriebenen fotoelektrischen Wandlerelements sowie auf ein System näher eingegangen, bei dem diese Elemente Verwendung finden. Die fotoelektrischen Wandlerelemente sind natürlich nicht auf die vorstehend oder nachstehend beschriebenen Elemente beschränkt, wobei auch das System entsprechend den Erfordernissen modifiziert werden kann.
Bei dem System mit der nachstehend beschriebenen fotoelektrischen Wandlervorrichtung dienen Röntgenstrahlen als Lichtquelle. Weiterhin finden bei dem System Sensoren mit einer MIS-Struktur als fotoelektrische Wandlerelemente Verwendung. 23 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Bildelements der fotoelektrischen Wandlervorrichtung, während 24 eine schematische Querschnittsansicht darstellt, die ein Ausführungsbeispiel des Schichtaufbaus eines fotoelektrischen Wandlerelements und eines Dünnschichttransistors veranschaulicht. 25 zeigt eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus.
In 25 bezeichnet die Bezugszahl 9 eine Stromversorgungseinrichtung für eine Röntgenstrahlenquelle, deren Kathode beim Einschalten des Schalters thermisch erzeugte Elektronen abgibt. Die Bezugszahl 10 bezeichnet eine Röntgen-Antikathode (Anode), die beim Auftreffen der thermischen Elektronen Röntgenstrahlen abgibt. Die auf diese Weise erzeugten Röntgenstrahlen fallen auf ein Objekt 11, wobei die durch das Objekt 11 hindurchgetretenen Röntgenstrahlen von einem als Wellenlängenwandler wirkenden Fluoreszenzkörper 12 in Wellenlängen umgesetzt werden, die von den fotoelektrischen Wandlerelementen wahrgenommen werden können, wie dies bei sichtbarem Licht der Fall ist. Nach der Umwandlung fällt das Licht sodann auf die fotoelektrischen Wandlerelemente S1 bis Sn. Die Röntgen-Stromversorgungseinrichtung 9 wird von einem von der Steuerschaltung 6 abgegebenen Röntgen-Steuersignal gesteuert.
Wie in 24 veranschaulicht ist, weisen die fotoelektrischen Wandlerelemente und Dünnschichttransistoren dieses Ausführungsbeispiels den gleichen Schichtaufbau auf und können somit gleichzeitig durch ein amorphes Silicium-Schichtbildungsverfahren ausgebildet werden.
Nachstehend wird auf die Ansteuerung und Arbeitsweise des bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten fotoelektrischen MIS-Wandlerelements näher eingegangen. Die 26A und 26B zeigen schematische Energiebändermodelle des fotoelektrischen Wandlerelements, die die Vorgänge jeweils im Auffrischungsbetrieb und im fotoelektrischen Umsetzungsbetrieb veranschaulichen, wobei die jeweiligen Zustände in der Dickenrichtung der jeweiligen Schichten des fotoelektrischen Wandlerelements gemäß 24 dargestellt sind. Die Bezugszahl 102 bezeichnet eine aus Cr bestehende untere Elektrode (die nachstehend als G-Elektrode bezeichnet ist). Die Bezugszahl 107 bezeichnet eine aus SiN bestehende Isolierschicht zur Verhinderung des Hindurchtretens von sowohl Elektronen als auch Defektelektronen, deren Dicke ausreichend bemessen ist, um ein Hindurchtreten der Elektronen und Defektelektronen auf Grund eines Tunneleffektes zu verhindern und zu diesem Zweck 500 Å oder mehr beträgt. Die Bezugszahl 104 bezeichnet eine fotoelektrische Wandler-Halbleiterschicht, die aus einer eigenleitenden i-Halbleiterschicht aus hydriertem amorphem Silicium a-Si besteht, während die Bezugszahl 105 eine Injektions-Sperrschicht aus n-leitendem a-Si zur Verhinderung einer Injizierung von Defektelektronen in die fotoelektrische Wandler-Halbleiterschicht 104 und die Bezugszahl 106 eine aus Al bestehende obere Elektrode bezeichnen (die nachstehend als D-Elektrode bezeichnet ist). Bei diesem Ausführungsbeispiel bedeckt die D-Elektrode die n-Schicht nicht vollständig, sondern Elektronen können sich frei zwischen der D-Elektrode und der n-Schicht bewegen. Die D-Elektrode und die n-Schicht befinden sich somit stets auf dem gleichen Potential, was bei der nachstehenden Beschreibung vorausgesetzt wird. Dieses fotoelektrische Wandlerelement arbeitet in zwei Betriebsarten, nämlich im Auffrischungsbetrieb und im fotoelektrischen Umsetzungsbetrieb, was von der Art der Spannungszuführung zu der D-Elektrode und der G-Elektrode abhängt.
Bei dem in 26A veranschaulichten Auffrischungsbetrieb wird an die D-Elektrode in Bezug auf die G-Elektrode ein negatives Potential angelegt, sodass die in Form von Punkten dargestellten Defektelektronen in der i-Schicht 104 durch das elektrische Feld zur D-Elektrode geführt werden. Gleichzeitig werden die in Form von kleinen Kreisen dargestellten Elektronen in die i-Schicht injiziert. Hierbei findet in der n-Schicht 105 und der i-Schicht 104 eine Rekombination einiger Defektelektronen und Elektronen statt, die auf diese Weise vernichtet werden. Wenn dieser Zustand während einer ausreichend langen Zeit andauert, werden die in der i-Schicht 104 befindlichen Defektelektronen aus der i-Schicht 104 entfernt.
Um von diesem Zustand auf den fotoelektrischen Umsetzungsbetrieb gemäß 26B überzugehen, wird an die D-Elektrode in Bezug auf die G-Elektrode ein positives Potential angelegt. Daraufhin werden die Elektronen in der i-Schicht 104 vorübergehend zu der D-Elektrode geführt. Da jedoch die n-Schicht 105 als Injektions-Sperrschicht dient, werden die Defektelektronen nicht in die i-Schicht 104 geführt. Wenn in diesem Zustand Licht auf die i-Schicht 104 fällt, wird dieses Licht zur Bildung von Elektronen-Defektelektronen-Paaren absorbiert. Die Elektronen werden hierbei von dem elektrischen Feld zur D-Elektrode geführt, während die Defektelektronen in die i-Schicht 104 wandern und die Grenzschicht zwischen der i-Schicht 104 und der Isolierschicht 107 erreichen. Da sie jedoch nicht in die Isolierschicht 107 eindringen können, verbleiben sie in der i-Schicht 104. Da sich somit während dieser Zeit die Elektronen zu der D-Elektrode bewegen, während sich die Defektelektronen zu der Grenzschicht zwischen der Isolierschicht 107 und der i-Schicht 104 bewegen, fließt von der G-Elektrode ein elektrischer Strom, um in dem fotoelektrischen Wandlerelement einen elektrisch neutralen Zustand aufrecht zu erhalten. Dieser elektrische Strom entspricht den vom Licht erzeugten Elektronen-Defektelektronen-Paaren und ist somit dem einfallenden Licht proportional. Wenn nach Aufrechterhaltung des fotoelektrischen Umsetzungsbetriebs gemäß 26B für eine gewisse Zeitdauer dieser Zustand wieder geändert und auf den Auffrischungsbetrieb gemäß 26A übergegangen wird, werden die in der i-Schicht 104 verbliebenen Defektelektronen in der vorstehend beschriebenen Weise zur D-Elektrode geführt, sodass hierbei ein den Defektelektronen entsprechender elektrischer Strom fließt. Die Menge der Defektelektronen entspricht der Gesamtmenge des einfallenden Lichtes während der Dauer des fotoelektrischen Umsetzungsbetriebs. Obwohl in dieser Zeit auch ein der Menge der in die i-Schicht 104 injizierten Elektronen entsprechender elektrischer Strom fließt, ist diese Menge annähernd konstant, sodass ein Messwert durch Subtraktion dieser Menge erhalten werden kann. Die fotoelektrischen Wandlerelemente gemäß diesem Ausführungsbeispiel können somit der einfallenden Lichtmenge entsprechende Ausgangssignale in Echtzeit bilden und außerdem die Gesamtmenge an einfallendem Licht in einer bestimmten Zeitdauer erfassen.
Wenn sich jedoch aus gewissen Gründen die Dauer des fotoelektrischen Umsetzungsbetriebs verlängert oder eine zu hohe Beleuchtungsstärke des einfallenden Lichtes vorliegt, kann der Fall eintreten, dass auch bei einfallendem Licht kein elektrischer Strom fließt, wie dies durch "D" veranschaulicht ist. Dies beruht dann darauf, dass in der in 26C veranschaulichten Weise viele Defektelektronen in der i-Schicht 104 verbleiben, die dann das elektrische Feld in der i-Schicht 104 schwächen und damit die Führung der erzeugten Elektronen zu der D-Elektrode unterbinden, sodass eine Rekombination der Elektronen mit den Defektelektronen in der i-Schicht 104 stattfindet. Wenn sich in diesem Zustand der Lichteinfall verändert, kann dies zur Folge haben, dass ein instabiler elektrischer Strom fließt. Wenn von diesem Zustand jedoch wieder auf den Auffrischungsbetrieb übergegangen wird, werden die Defektelektronen in der i-Schicht 104 entfernt, sodass bei dem nächsten fotoelektrischen Umsetzungsvorgang wieder ein dem einfallenden Licht proportionaler elektrischer Strom erhalten werden kann.
Wenn gemäß vorstehender Beschreibung die Defektelektronen in der i-Schicht 104 im Auffrischungsbetrieb entfernt werden, findet hierbei im Idealfall zwar eine Entfernung sämtlicher Defektelektronen statt, jedoch hat bereits die Entfernung eines Teils der Defektelektronen die Wirkung, dass problemlos ein elektrischer Strom erhalten wird, der dem vorstehend beschriebenen Strom entspricht. Dies bedeutet, dass verhindert werden muss, dass sich das Wandlerelement bei der Detektion im Rahmen des nächsten fotoelektrischen Umsetzungsbetriebs in dem Zustand gemäß 26C befindet, was wiederum erfordert, dass das Potential der D-Elektrode in Relation zu der G-Elektrode im Auffrischungsbetrieb, die Dauer des Auffrischungsbetriebs und die Eigenschaften bzw. Kennwerte der durch die n-Schicht 105 gebildeten Injektions-Sperrschicht in geeigneter Weise festgelegt werden. Außerdem stellt die Injektion von Elektronen in die i-Schicht 104 im Auffrischungsbetrieb keine notwendige Bedingung dar, und auch das Potential der D-Elektrode in Relation zu der G-Elektrode ist nicht auf negative Werte beschränkt. Der Grund hierfür ist folgender: Wenn viele Defektelektronen in der i-Schicht 104 verbleiben und auch bei einem positiven Potential der D-Elektrode in Relation zu der G-Elektrode liegt das elektrische Feld in der i-Schicht in der Richtung zur Führung der Defektelektronen zu der D-Elektrode an. In ähnlicher Weise stellt auch in Bezug auf die Eigenschaften der Injektions-Sperrschicht in Form der n-Schicht 105 die Fähigkeit, Elektronen in die i-Schicht 104 injizieren zu können, keine notwendige Bedingung dar.
Die Erfindung kann auch im Rahmen einer Anordnung Anwendung finden, die eine Vielzahl von benachbart zueinander angeordneten Substraten umfasst, wobei die Bildinformationen über einen großen Bereich hinweg ausgelesen werden. 27 zeigt z. B. eine schematische Querschnittsansicht eines solchen Gerätes in Form eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein Fluoreszenzkörper 2702 als Wellenlängenwandler, fotoelektrische Wandlerelementsubstrate 2703, in denen die fotoelektrischen Wandlerelemente ausgebildet sind, eine Leiterplatte 2704 sowie ein Abschirmelement 2705, das verhindert, dass Strahlung wie Röntgenstrahlung oder sichtbares Licht hindurchtritt und die mit verschiedenen Bauelementen versehene Leiterplatte 2704 erreicht, in einem Gehäuse 2701 angeordnet sind. In der Figur sind die Anschlüsse für die Signalübertragung zu oder von einem externen Gerät nicht dargestellt.
Da sich die Anzahl der Bauelemente zur Signalverarbeitung (z. B. die Anzahl von integrierten Schaltkreisen) mit steigender Anzahl von Bildelementen vergrößert, ist insbesondere eine in dem Gehäuse 2701 in der in 27 veranschaulichten Weise angeordnete fotoelektrische Wandlervorrichtung des Kassettentyps temperaturbedingten nachteiligen Einflüssen ausgesetzt. Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Temperatursteuerung bei einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung dieser Art erweist sich daher als sehr vorteilhaft.
Wie vorstehend beschrieben, lassen sich mit Hilfe der Erfindung eine fotoelektrische Wandlervorrichtung und ein zugehöriges Ansteuerverfahren realisieren, durch die gute Bilder mit einer nur geringen temperaturbedingten Beeinflussung des Störabstands (Signal-Rauschverhältnis) in Verbindung mit einem einfachen Aufbau und einer einfachen Verfahrensweise erhalten werden können.
Darüber hinaus lassen sich mit Hilfe der Erfindung eine fotoelektrische Wandlervorrichtung und ein zugehöriges Ansteuerverfahren mit einem guten Dynamikbereich realisieren.
Außerdem lassen sich mit Hilfe der Erfindung eine fotoelektrische Wandlervorrichtung und ein zugehöriges Ansteuerverfahren realisieren, durch die qualitativ hochwertige Bildinformationen mit einer hohen Anzahl von Graustufen erhalten werden können.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass je nach den Erfordernissen natürlich Modifikationen und Kombinationen im Rahmen des von den Patentansprüchen bestimmten Schutzumfangs der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims

Fotoelektrische Wandlervorrichtung mit einem fotoelektrischen Wandlerelement (S1) zur Umsetzung eines einfallenden Lichtsignals in ein elektrisches Signal, einem Transistor (T1) zur Steuerung der Übertragung des von dem fotoelektrischen Wandlerelement abgegebenen elektrischen Signals und einer Ansteuereinrichtung (3) zur Zuführung eines Übertragungssteuersignals zu einer Steuerelektrode des Transistors, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (6) zur Steuerung der Ansteuereinrichtung (3) durch Messung der Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelementes und/oder des Transistors und Änderung der Durchschaltdauer des Transistors in Abhängigkeit von der Messtemperatur vorgesehen ist, die zur Verkürzung der Zeitdauer der Übertragung des elektrischen Signals durch den Transistor bei einer hohen Messtemperatur und zur Verlängerung der Zeitdauer der Übertragung des elektrischen Signals durch den Transistor bei einer niedrigen Messtemperatur ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das fotoelektrische Wandlerelement (S1; 901) und der Transistor (T1; 902) auf dem gleichen Substrat (911) angeordnet sind und die Steuereinrichtung eine Temperatur-Detektoreinrichtung (7; 922) zur Messung der Temperatur des Substrats aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Temperatur-Detektoreinrichtung auf dem gleichen Substrat wie das fotoelektrische Wandlerelement und der Transistor angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Leseeinrichtung (2) zum Auslesen des von dem Transistor übertragenen elektrischen Signals vorgesehen ist und die Steuereinrichtung die Temperatur auf der Basis eines Ausgangssignals der Leseeinrichtung bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Steuereinrichtung die Temperatur auf der Basis eines Ausgangssignals der Leseeinrichtung in einem Dunkelzustand bestimmt.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eine Lichtquelle (8) zur Beaufschlagung des fotoelektrischen Wandlerelements (S1) mit einem Lichtsignal und eine Einrichtung (6) zur Ein/Ausschaltsteuerung der Lichtquelle vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der eine Einrichtung zur Herbeiführung einer Umschaltung zwischen einer Temperatur-Messbetriebsart und einer Lesebetriebsart vorgesehen ist, die die Abschaltung der Lichtquelle derart steuert, dass in der Temperatur-Messbetriebsart der Dunkelzustand vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Lichtquelle eine Röntgenstrahlquelle (9, 10; 1610) und einen Wellenlängen-Umsetzer (12; 1612) zur Umsetzung zumindest eines Teils der von der Röntgenstrahlquelle abgegebenen Röntgenstrahlen in sichtbares Licht umfasst.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das fotoelektrische Wandlerelement (S1) und der Transistor (T1) unter Verwendung eines amorphen Silicium-Schichtbildungsverfahrens ausgebildet sind.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das fotoelektrische Wandlerelement (S1) eine PIN-Fotodiode ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das fotoelektrische Wandlerelement (S1) ein MIS-Sensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Temperatur-Detektoreinrichtung ein Thermoelement (922) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Temperatur-Detektoreinrichtung ein Halbleiterelement (1101) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Halbleiterelement eine Diode (1101) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Temperatur-Detektoreinrichtung einen Widerstand umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Temperatur-Detektoreinrichtung ein Bimetallelement umfasst.
Ansteuerverfahren für eine fotoelektrische Wandlervorrichtung mit einem fotoelektrischen Wandlerelement (S1), einem Transistor (T1) zur Steuerung der Übertragung des von dem fotoelektrischen Wandlerelement abgegebenen elektrischen Signals und einer Ansteuereinrichtung (3) zur Zuführung eines eine Impulsdauer aufweisenden Ansteuerimpulses zu einer Steuerelektrode des Transistors, mit einem ersten Schritt, bei dem die Temperatur des fotoelektrischen Wandlerelements oder des Transistors gemessen wird, und einem zweiten Schritt, bei dem die im ersten Schritt gemessene Temperatur mit einer Referenztemperatur verglichen und die Impulsdauer des Ansteuerimpulses in Abhängigkeit von dem Temperaturvergleich verändert wird.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 17, bei dem die Temperatur die in der Nähe des fotoelektrischen Wandlerelements oder des Transistors auftretende Temperatur ist.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die Temperatur unter Verwendung einer Temperatur-Detektoreinrichtung (7) gemessen wird.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die Temperatur in Abhängigkeit von einer Ladungsmenge bestimmt wird, die auf der Basis eines Dunkelstroms des fotoelektrischen Wandlerelements akkumuliert wird.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 20, mit einem weiteren Schritt, bei dem ein Akkumulierungsvorgang des Dunkelstroms für eine gewünschte Zeitdauer in einem Zustand erfolgt, bei dem kein Licht auf das fotoelektrische Wandlerelement fällt, und einem Schritt, bei dem die Ladung mit einer gewünschten Impulsdauer übertragen wird.
Ansteuerverfahren nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem der zweite Schritt eine Verkürzung des Ansteuerimpulses umfasst, wenn die gemessene Temperatur höher als die Referenztemperatur ist.
Ansteuerverfahren nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem der zweite Schritt eine Verlängerung des Ansteuerimpulses umfasst, wenn die gemessene Temperatur niedriger als die Referenztemperatur ist.
Fotoelektrische Wandlervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Transistor von einem Dünnschichttransistor gebildet wird, dessen Gate-Elektrode die Steuerelektrode darstellt.