DE69806811T2

DE69806811T2 - Vorrichtung zur strahlungsbildaufnahme

Info

Publication number: DE69806811T2
Application number: DE69806811T
Authority: DE
Inventors: Tapio Eraluoto; Ilari Pyyhtia; E. Spartiotis
Original assignee: Simage Oy
Current assignee: IPL Intellectual Property Licensing Ltd
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: JP3613705B2; GB2332585A9; GB9823402D0; IL136713A0; US20020017608A1; EP1040648A1; AU1874699A; WO1999033260A1; GB2332585A; DE69806811D1; ATE221287T1; EP1040648B1; US6552319B2; GB2332585B; JP2001527343A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Strahlungsabbildung unter Verwendung einer Halbleiterabbildungsvorrichtung, welche aus einem Array aus Bildzellen besteht. Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in der GB-A-2 289 980 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Halbleiterabbildungsvorrichtung für die Abbildung von Strahlung. Die Abbildungsvorrichtung besteht aus einem Feld bzw. Array aus Bildzellen, welches wiederum aus einem Array aus Strahlungsdetektorzellen und einem Array aus Bildzellschaltkreisen besteht. Ein Beispiel der Konfiguration eines Abbildungssystems ist in Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Alle Zellen in dem Detektorzellenarray sind mit entsprechenden elektronischen Zellen in dem Array aus Bildzellschaltkreisen verbunden. Mit einer geeigneten Verarbeitungstechnologie ist es möglich, sowohl Detektorzellen als auch Schaltkreiszellen auf demselben Substrat zu implementieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zwei Substrate zu verwenden, eines für den Detektor und eines für die Zellschaltkreise und diese unter Verwendung des Bump- Bonding (punktweises Anheften) oder einer anderen Technik mechanisch und elektrisch miteinander zu verbinden, so daß jede Detektorzelle mit dem entsprechenden Zellschaltkreis verbunden ist. Ein Querschnitt eines Teils einer Abbildungsvorrichtung, die aus zwei Substraten hergestellt ist, die durch Bump-Bonding miteinander verbunden sind, ist in Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Bei vielen Anwendungen der Strahlungsabbildungen besteht ein Bedarf an unterschiedlichen Bildauflösungen. Bei Bildern mit Einzelbelichtung sollte die Auflösung üblicherweise relativ hoch sein. Andererseits könnte dasselbe Abbildungssystem für das Anzeigen bewegter Bilder verwendet werden, indem das Bild kontinuierlich aus der Abbildungseinrichtung ausgelesen wird und das Display bzw. die Anzeige in Realzeit auf den neuesten Stand gebracht (aufgefrischt) wird. Wenn jedoch das Abbildungssystem für eine hohe Auflösung ausgelegt ist, so ist möglicherweise die Datenbandbreite für bewegte Bilder bei beispielsweise 30 Einzelbildern pro Sekunde so hoch, daß die Anforderungen an die Ausleseelektronik für das Handhaben des Datenstromes unrealistisch werden können. Ein Auslesesystem, welches schnell genug ist, um die Bilder zu erfassen und zu verarbeiten, könnte unannehmbar bzw. übermäßig teuer werden im Vergleich zu den Gesamtkosten des Abbildungssystems. Weiterhin ist eine hohe Auflösung, wie sie für Bilder mit Einzelbelichtung erforderlich ist, möglicherweise für die Anzeige bewegter Bilder bzw. eines Filmes nicht einmal erforderlich.
Demnach würde ein Verfahren zum effektiven Vermindern der Auflösung und damit der Datenbandbreite auf dem Chip das Problem lösen. Ein weiteres Problem besteht in der Skalierbarkeit des Abbildungssystems für Abbildungssysteme mit großer oder kleiner Fläche. Wenn einzelne Abbildungseinrichtungen mit relativ kleiner Fläche in einfacher Weise miteinander verknüpft werden können, um ein nahtlos verbundenes Array aus Abbildungseinrichtungen für ein Abbildungssystem mit großer Fläche zu bilden, so könnten dieselben Abbildungseinrichtungen in einfacher Weise entweder für Anwendungen mit großer oder mit kleiner Fläche verwendet werden.
Die Erfindung versucht die oben angesprochenen Probleme zu lösen, indem sie eine Abbildungsvorrichtung mit einer programmierbaren Bildauflösung und einer einfachen Fachaufteilung ("Kachelung") der Vorrichtungen einführt, um ein flexibles Abbildungssystem für eine breite Vielfalt von Zielanwendungen herzustellen.
Bestimmte und bevorzugte Aspekte der Erfindung sind in den beigefügten unabhängigen und abhängigen Ansprüchen dargelegt. Merkmale von abhängigen Ansprüchen können mit denjenigen der unabhängigen Ansprüche in irgendeiner geeigneten Art und Weise kombiniert werden und nicht allein in den speziellen Kombinationen, wie sie in den Ansprüchen aufgelistet sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Abbildungsvorrichtung für Strahlungsabbildung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung ein Array aus Detektorzellen zum Erzeugen einer Ladung in Reaktion auf einfallende Strahlung aufweist, ein Array aus Zellschaltkreisen aufweist, um erzeugte Ladung zu sammeln, und eine Steuerungsschaltung aufweist, welche die Ausgangssignale aus den Zellschaltkreisen steuert bzw. kontrolliert, wobei der Steuerschaltkreis so betreibbar ist, daß er eine individuelle Spalte und Reihe des Arrays aus Zellschaltkreisen auswählt.
Das Array aus Detektorzellen und das Array aus Zellschaltkreisen bilden ein Pixelarray. Als Ergebnis der Tatsache, daß die Steuerschaltkreise so betreibbar sind, daß sie gesteuert getrennte Spalten und Zeilen auswählen, kann die Auflösung des Pixelarrays programmiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerschaltkreis weiterhin so betreibbar, daß er getrennte Freigabesignale für das Auswählen der individuellen Spalte und Reihe ausgibt. Dadurch wird eine individuelle Auswählbarkeit von Spalten und Reihen bereitgestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerschaltkreis weiterhin so betreibbar, daß er ein Signal ausgibt, welches ein Ende einer Reihe anzeigt, und ein Signal, welches ein Ende einer Spalte für die Abbildungsvorrichtung anzeigt, um dadurch das Zusammenkoppeln getrennter Vorrichtungen zu ermöglichen, um einen Detektor für eine große Fläche zu bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Ausgangssignale für das Ende der Reihe und das Ende der Spalte einer ersten Vorrichtung mit entsprechenden Freigabesignalen einer benachbarten Einrichtung in ersten bzw. zweiten orthogonalen Richtungen verbunden, um ein Array aus Abbildungsvorrichtungen für die Strahlungsabbildung einer größeren Fläche zu bilden.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Abbildungssystem bereitgestellt, welches eine Mehrzahl von Abbildungseinrichtungen gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche aufweist, die als ein ein- oder zweidimensionales Array miteinander verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abbildungssystem eine Mehrzahl von Abbildungsvorrichtungen gemäß irgendeinem vorstehenden Anspruch auf, die als ein zweidimensionales Array geschaltet sind, wobei das Abbildungssystem auswählbare Bildauflösungen für bestimmte bzw. ausgewählte Anwendungen bereitstellt.
Zweckmäßigerweise ist der Steuerschaltkreis dafür ausgelegt, daß er ein Lesen von Zellschaltkreisen einer Reihe von Pixeln über mehrere Abbildungsvorrichtungen aus dem zweidimensionalen Array von Abbildungseinrichtungen hinweg ermöglicht, bevor er zu einer nachfolgenden Reihe fortschreitet.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Abbildungsvorrichtung für die Strahlungsabbildung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung ein Array aus Detektorzellen zum Erzeugen einer Ladung in Reaktion auf einfallende Strahlung aufweist, ein Array aus Zellschaltkreisen für das Aufsammeln der erzeugten Ladung aufweist, und eine Steuerschaltung aufweist, welche die Ausgangssignale aus den Zellschaltkreisen in programmierbarer Weise steuert, um die Auflösung der Abbildungsvorrichtung einzustellen.
Als Ergebnis der programmierbaren Auflösung kann eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unterschiedliche Betriebszustände vorsehen, die unterschiedliche Pixelauflösungen für unterschiedliche Zielanwendungen ergeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Programmierbarkeit darin, daß die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, eine Gruppe von Zellschaltkreisen auszuwählen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches einer Summe von Ladung entspricht, die in allen Zellschaltkreisen in einer Gruppe aufgesammelt wurde. Demnach ermöglicht die Steuerschaltung das Gruppieren mehrerer Pixel gemeinsam, um ein Superpixel größerer Fläche für eine Abbildung mit niedrigerer Auflösung zu bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Steuerschaltung einen Durchschnitt von Signalen, die repräsentativ für in allen Zellschaltkreisen in einer Gruppe aufgesammelte Ladung sind. Beispielsweise entspricht das Ausgangssignal der Gesamtladung aller Zellschaltkreise einer Gruppe, dividiert durch die Anzahl von Zellschaltkreisen in der Gruppe. Vorzugsweise ist die Anzahl von Zellschaltkreisen in einer Gruppe so auswählbar, daß sie einen Satz möglicher Zahlen bildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgangssignal, welches einer aufgesammelten Ladung entspricht, ein Stromwert. Die Verwendung eines Stromausganges ermöglicht eine Schaltung, die erforderlich ist, um Signalniveaus zu kombinieren und einen Durchschnitt derselben zu bilden.
Die Steuerschaltung weist für das Auswählen einer Gruppe von Zellschaltkreisen ein Schieberegister auf, welches so ausgelegt ist, daß es eine Mehrzahl von Spalten oder Reihen gleichzeitig auswählt und in Schritten von mehr als einer Reihe oder Spalte fortschreitet. Die Steuerschaltung kann zusätzlich eine Logik aufweisen, die dafür ausgelegt ist, gleichzeitig eine Mehrzahl von Reihen und Spalten auszuwählen und eine Schrittweite auszuwählen, die größer als 1 ist.
Die Steuerschaltung ist dafür ausgelegt, den Durchschnitt von Strömen aus einer Gruppe von Zellschaltkreisen zu bilden, indem Ausgangsströme jedes Zellschaltkreises an einem gemeinsamen Ausgangsknoten zusammengeschaltet werden und die resultierende Stromsumme durch die Anzahl der Pixel in der Gruppe dividiert wird, indem ein Stromspiegel verwendet wird. Der gemeinsame Ausgangsknoten kann einen Strom der ausgewählten Zellschaltkreise erhalten.
Alternativ können für die Implementierung von Gruppenbetriebszuständen alle Zellschaltkreise in einer Gruppe dafür ausgelegt werden, ein skaliertes Ausgangssignal zu erzeugen, welches repräsentativ für die Ladung ist, die in den Zellschaltkreisen aufgesammelt wurde, dividiert durch eine Anzahl von Zellschaltkreisen in der Gruppe. Damit die Zellschaltkreise so betreibbar sind, daß sie in einer Mehrzahl von Gruppenbetriebszuständen arbeiten können, wobei zu jedem Gruppenbe triebszustand eine vorbestimmte Anzahl von Zellschaltkreisen gehört, können diese so angeordnet werden, daß sie einen Ausgangstransistor für jeden Gruppenbetriebszustand umfassen, wobei der Ausgangstransistor ein skaliertes Ausgangssignal entsprechend der Anzahl von Zellen in einem ausgewählten Gruppenbetriebszustand erzeugt. Von dem Ausgangssignal von allen Zellschaltkreisen in der Gruppe kann dann ein Durchschnitt gebildet werden, indem die Signale aufsummiert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Auflösung von außen durch ein oder mehrere Steuersignale gesteuert bzw. eingestellt. Beispielsweise kann man mit zwei Steuersignalen vier verschiedene Betriebszustände für die Auflösung erreichen. Demnach können getrennte Freigabesignale bereitgestellt werden für das Auswählen von Spalten und Reihen und Ausgangssignalen für das Anzeigen des Endes einer Reihe oder des Endes einer Spalte.
Demnach könnten in einer Ausführungsform der Erfindung, zusätzlich zu einem Betriebszustand, in welchem jedes einzelne Pixel gelesen wird, 2 · 2, 3 · 3 oder 4 · 4 Pixel zusammengruppiert und als Superpixel ausgelesen werden. Andere Pixelkombinationen (die beispielsweise unterschiedliche Anzahlen von Reihen und Spalten haben) und eine andere Anzahl von Betriebszuständen könnten ebenfalls verwendet werden. Die Aufsummierung von Pixelwerten kann einfach erfolgen, da die Summierung in einem Strombetriebszustand erfolgt. Ausgangsströme von mehreren Zellen werden zusammengeschaltet. Das Addieren von Strömen von mehreren Zellen zusammen resultiert in einem größeren Gesamtstrom. Dies kann kompensiert werden durch einen zusätzlichen Stromspiegel, der den Stromausgangswert auf denselben Bereich herabskaliert wie den Stromausgangswert einer einzelnen Zelle. Mit anderen Worten, der Stromspiegel teilt den Strom eines Superpixels durch die Anzahl von Zellen in dem Superpixel. Dies ist äquivalent zur Durchschnittsbildung einer größeren Anzahl individueller Pixel. Die Verwendung einer Ausgangsgröße im Strombetrieb hat einen weiteren Vorteil, welcher eine längere Verdrahtung ohne Verlust von Genauigkeit ermöglicht. Das Bilden des Durchschnitts von Pixelwerten ist keinesfalls auf die Verwendung der Stromausgangsgröße beschränkt. Statt des Strombetriebszustandes kann auch ein Spannungsbetriebszustand verwendet werden, wie es nachstehend beschrieben wird. Die Verwendung des Spannungsbetriebszustandes erfordert, daß die Spannungen mehrerer Pixel aufsummiert werden und daß davon der Durchschnitt gebildet wird, indem beispielsweise ein Operationsverstärkerschaltkreis verwendet wird.
Darüber hinaus stellt eine Ausführungsform der Erfindung demnach eine Lösung des Problems bereit, daß eine Videoabtastausgangsgröße von einer Abbildungsvorrichtung bereitgestellt wird, die aus einer Mehrzahl von Ausleseeinrichtungen aufgebaut ist. Demnach kann, anstatt daß zu einem gegebenen Zeitpunkt eine Vorrichtung ausgelesen wird, ein Abbildungssystem mit großer Fläche, welches aus Ausleseeinrichtungen mit kleiner Fläche gebildet ist, zeilenweise aus der gesamten Abbildungsfläche ausgelesen werden, bevor man in die nächste Reihe von Pixeln voranschreitet. Gemeinsam bilden die Ausleseeinrichtungen ein Abbildungssystem mit nahtloser, großer Fläche, welches eine abgetastete Ausgangsgröße über die gesamte Bildfläche ermöglicht. Die Abbildungseinrichtung hat zwei Eingangssignale, die die Sequenz für das Auswählen der Spalte und der Reihe für die Ausgabe beginnen. Weiterhin hat die Abbildungsvorrichtung zwei Ausgänge, von denen einer anzeigt, wenn das letzte Pixel jeder Zeile gelesen worden ist und das andere anzeigt, wenn die letzte Reihe der Vorrichtung gelesen worden ist. Diese Ausgangssignale werden auf die entsprechenden Eingangssignale in den benachbarten Abbildungseinrichtungen in horizontaler und vertikaler Richtung geschaltet. Die Spalten- und Reihen-Ausgangsgrößen von der letzten Abbildungsvorrichtung können mit der ersten Vorrichtung verbunden werden, damit das System für bewegte (Live-)Videoanwendungen in einem kontinuierlichen Betrieb läuft. Die Betriebsart ist derart auswählbar, daß der Benutzer zwischen dem Betrieb mit Einzelbelichtung und dem Betriebszustand mit Live-Video jederzeit wechseln kann.
Die Kombination der oben erwähnten Merkmale macht es möglich, dasselbe Systeme für das Herstellen von Einzelbelichtungen mit hoher Auflösung zu verwenden und zu jedem Zeitpunkt auf den Live-Videobetrieb umzuschalten und gleichzeitig auf eine niedrigere Auflösung umzuschalten, um die Datenbandbreite zu reduzieren. Die Größe der Pixel ist nicht auf irgendwelche physikalischen Maße festgelegt, sondern kann entsprechend der verfügbaren Verarbeitungstechnologie und auf der Basis der Erfordernisse der angestrebten Anwendung skaliert werden.
Die Erfindung stellt auch ein Abbildungssystem bereit, welches eine Mehrzahl von Abbildungsvorrichtungen aufweist, die dem obigen entsprechen, welches als zweidimensionales Array geschaltet ist, wobei das Abbildungssystem auswählbare Bildauflösungen für ausgewählte Anwendungen bereitstellt. Die Steuerschaltung kann das Lesen von Zellschaltkreisen reihenweise aus dem zweidimensionalen Array von Abbildungseinrichtungen ermöglichen, im Gegensatz zu dem Auslesen nur einer Bildvorrichtung zu einem Zeitpunkt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Abbildungsvorrichtung für das Strahlungsabbilden bereitgestellt, wobei die Vorrichtung ein Array aus Detektorzellen aufweist, um eine Ladung in Reaktion auf einfallende Strahlung zu erzeugen, ein Array von Zellschaltkreisen zum Aufsammeln der erzeugten Ladung aufweist, und eine Steuerschaltung aufweist, die die Ausgangsgröße der Signale aus den Zellschaltkreisen steuert, wobei das Verfahren aufweist:
Auswählen einer Auflösung für die Abbildungsvorrichtung,
Einstellen einer Adressierung der Zellschaltkreise, um Ausgangsgrößen aus den Zellschaltkreisen gemäß einer ausgewählten Auflösung zu gruppieren.
Beispielhafte Ausführungsformen werden nur anhand von Beispielen unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, von denen:
Fig. 1 ein Gesamtabbildungssystem für die Abbildung von Strahlung zeigt,
Fig. 2 ein Beispiel eines Querschnitts einer Abbildungsvorrichtung zeigt, das aus einem Pixelarray besteht,
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer Zelle einer Bildelektronik zeigt,
Fig. 4 die Gruppierung von Pixeln zu Superpixeln mit größerer Fläche veranschaulicht,
Fig. 5 ein zweidimensionales Pixelarray zeigt mit Steuersignalen für das Auswählen von Ausgangspixeln,
Fig. 6 ein Beispiel eines schematischen Diagramms zeigt, welches für die Auswahl von Spalten in einem Pixelarray verwendet wird,
Fig. 7 ein Beispiel eines schematischen Diagramms zeigt, welches für die Auswahl von Reihen und für das Zurücksetzen von Reihen von Pixeln in einem Pixelarray verwendet wird,
Fig. 8 ein Abbildungssystem veranschaulicht, welches aus einem Array aus Abbildungsvorrichtungen besteht und welches zwei Betriebsarten, nämlich Einzelaufnahme und kontinuierlich, hat.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Abbildungssystems für die Strahlungsabbildung einschließlich einer Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Abbildungsvorrichtung ist vorgesehen für das Abbilden von hochenergetischer Strahlung, z. B. Röntgenstrahlung. Die Erfindung ist jetzt nicht auf die Abbildung hochenergetischer Röntgenstrahlung beschränkt, sondern kann auf die Erfassung jeglichen Typs von Strahlung angewendet werden, z. B. α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen, Infrarot- oder optische Strahlung, je nach der Auswahl des geeigneten Halbleitersubstrats für den Detektor.
Das Abbildungssystem 10 in Fig. 1 stellt das Abbilden eines Objektes 12 bereit, welches einer Strahlung 14 ausgesetzt wird. Das Objekt kann beispielsweise im Fall einer medizinischen Abbildung ein Teil eines menschlichen Körpers sein oder im Falle der zerstörungsfreien Untersuchung irgendein anderer Gegenstand.
Die Abbildungsvorrichtung 16 in Fig. 1 kann aus einem oder zwei Halbleitersubstraten bestehen. Im Falle eines Substrats weist jede Zelle 18 in dem Substrat einen Pixeldetektor und einen Pixelschaltkreis auf. Alternativ können zwei Substrate verwendet werden, von denen eines ein Array aus Detektorzellen enthält, während ein Array aus Pixelschaltkreisen auf einem weiteren Substrat angeordnet ist. Die beiden Substrate können beispielsweise unter Verwendung der Technik des Bump-Bonding (Punkt-Kontaktierung) oder irgendeiner anderen Technik miteinander verbunden werden, wie es nachstehend noch beschrieben wird.
Jede Detektorzelle auf der Abbildungsvorrichtung 16 erfaßt hochenergetische Strahlung und erzeugt eine Ladung, die auf einem Kondensator in dem entsprechenden Bildzellenschaltkreis aufgesammelt wird. Nach einer gewissen Wiederholungszeit wird die Ladung aus den Zellschaltkreisen als ein Strom ausgelesen, der repräsentativ für die gespeicherte Ladung ist, und zwar Zelle für Zelle. Die Steuerelektronik 20 erzeugt die erforderlichen Signale für das Starten der Iteration und das Zurücksetzen der Zellen auf einen vorbestimmten Wert, nachdem die Ladung in dem wiederholten Vorgang gelesen worden ist. Der Strom aus jeder Zelle wird verstärkt und skaliert, bevor er in ein digitales Signal oder ein Wort in der Bilderfassungseinheit 22 umgewandelt wird. Die digitale Information wird in der Bildverarbeitungseinheit 22 weiterverarbeitet, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzeugen. Beispielsweise kann eine Kalibrierung individueller Pixel in der Bildverarbeitungseinheit 22 erfolgen, um die nicht gleichförmige Reaktion von Pixeln in dem Array zu kompensieren. Prozeßvariationen bei der Herstellung des Detektorarrays oder des Elektronikarrays können zu Pixeln führen, die auf ein gleichmäßiges Strahlungsniveau eine ungleichförmige Reaktion zeigen. Dies kann kompensiert werden durch Nachverarbeiten des Bildes, bevor es auf dem Display 24 angezeigt wird. Die Steuerelektronik 20, die Bildbeschaffungs- und -verarbeitungseinheit 22 und die Bildanzeigeeinheit 24 können allesamt innerhalb eines Computers angeordnet sein, der mit einer geeigneten An wendungssoftware 26 läuft, welche das Gesamtsystem entsprechend den Benutzereingaben über Eingabeeinrichtungen 28, wie z. B. eine Tastatur oder Maus, steuert.
Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Teils einer Abbildungsvorrichtung. Die Abbildungsvorrichtung besteht aus einem Detektorsubstrat 30 und einem Auslesesubstrat 32. In Fig. 2 sind die beiden Substrate miteinander durch eine Bump-Bonding-Technik verbunden. Der Detektor und das Auslesesubstrat bestehen aus einem Array von Detektorzellen 34 bzw. einem Array aus Zellschaltkreisen 36. Die Detektorzelle und der Zellschaltkreis bilden eine Bildzelle 38. Die Erfassungsfläche bzw. der Erfassungsfläche einer Detektorzelle 34 für das Abbilden der Zelle 38 wird zwischen einer kontinuierlichen Elektrode und durch eine Pixelelektrode 42 definiert. Die kontinuierliche Elektrode auf dem Detektorsubstrat wird verwendet, um eine Vorspannung anzulegen. Auf dem Substrat der Bildelektronik sind die Kontakte 44 für die Pixelzellen die entsprechenden Stellen für die Elektroden auf dem Detektorsubstrat. Eine Detektorzelle und der entsprechende Zellschaltkreis können mit Hilfe einer Punktverbindung 46 verbunden werden.
Die physikalische Größe der Bildzelle 38, welche aus einer Pixeldetektorzelle 34 und dem entsprechenden Zellschaltkreis 36 besteht, ist nicht festgelegt, kann jedoch entsprechend den Erfordernissen der vorgesehenen Anwendung und innerhalb der Grenzen der verfügbaren Verarbeitungstechnologie für die Herstellung integrierter Schaltkreise ausgelegt werden. Außerdem können in einem geeigneten Halbleiterverfahren Detektorzellen 34 und die entsprechenden Zellschaltkreise 36 auf ein- und demselben Substrat implementiert werden. Mit der geeigneten Technologie ist die Erfindung daher auf die Einzelsubstratrealisierung ebenso wie auf die hier beschriebene Zweifachsubstrattechnik anwendbar.
Das Material für das Detektorsubstrat 30 und das Auslesesubstrat 32 kann entsprechend der Anmeldung und der Verfügbarkeit geeigneter Verarbeitungstechnologien ausgewählt werden. Beispielsweise kann für beide Substrate Silicium verwendet werden. Andere Materialien können ebenso verwendet werden. Beispielsweise könnte das Detektorsubstrat aus CdZnTe, CdTe, HgI2, InSb, GaAs, Ge, TlBr, Si und PbI hergestellt sein.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm des Bildzellschaltkreises 50. Jedes Pixel oder jede Bildzelle in dem Array weist einen ähnlichen Zellschaltkreis auf. In Fig. 3 ist die Detektorzelle mit 52 wiedergegeben. Die Eingangsgröße des Zellschaltkreises, der Knoten 54, entspricht der durch Bump-Bonding hergestellten Verbindung zwischen der Detektorzelle und dem Zellschaltkreis. Wenn Strahlung die Erfassungszone in dem Detektor ionisiert, so wird eine elektronische Ladung erzeugt und auf der Gatekapazität des Speichertransistors 56 aufgesammelt. Zwei Transistoren 58 werden als Schalter zwischen der Drain des Speichertransistors 56 und dem Ausgangsknoten der Zelle 60 verwendet. Wenn die Spalten-62 und Reihenanzeigesignale 64 für die Zelle gleichzeitig aktiv sind, so wird die Drain des Transistors 56 mit dem Ausgangsknoten 60 der Zelle verbunden und der Drainstrom 66 des Speichertransistors kann ausgelesen werden. Der Drainstrom ist eine Funktion der Gate-Source-Spannung des Transistors und repräsentiert damit die auf der Gatekapazität des Transistors 56 akkumulierte Ladung.
Ein Überlauf der Gatespannung wird verhindert durch eine Diode 68, die zwischen das Gate des Speichertransistors 56 und V&sub1; 70 geschaltet ist. In ähnlicher Weise wird eine Unterspannung verhindert durch eine Diode 72 zwischen Masse (GND) 74 und dem Gate des Transistors 56. Ein zusätzlicher Transistor 76 wird verwendet, um die Gatespannung des Speichertransistors 56 auf einen vorbestimmten Reset-Spannungswert Vreset 78 jedesmal dann zurückzusetzen, wenn das Reset-Signal 79 aktiv ist.
Die Gruppierung von Pixeln zu Superpixeln größerer Fläche ist in Fig. 4 dargestellt. Drei Abbildungsvorrichtungen 80, 82 und 84 sind in Fig. 4 dargestellt. Die Abbildungseinrichtung 80 zeigt eine Vorrichtung ohne Pixelgruppierung. Das Bild wird Pixel für Pixel 86 ausgelesen. Durch Verwendung von Steuersignalen für die Auswahl der Betriebsart können die Pixel in den Abbildungsvorrichtungen zu größeren Clustern gruppiert werden. Fig. 4 veranschaulicht drei verschiedene Betriebsarten, die Abbildungsvorrichtung 80 ohne Gruppierung, die Abbildungsvorrichtung 82 mit einer Gruppierung von 2 · 2 Pixeln zu einem Superpixel 88 und die Abbildungsvorrichtung 84 mit einer Gruppierung von 4 · 4 Pixeln zu einem Superpixel 90. Die Anzahl der verwendeten Betriebsarten bei einer echten Anwendung ist in keiner Weise auf die in diesem Beispiel dargestellten beschränkt, sondern kann entsprechend den Erfordernissen einer bestimmten Anwendung frei ausgewählt werden.
Weiterhin können gemäß Fig. 3, wenn die Abbildungseinrichtung in einem Gruppenbetriebszustand verwendet wird, die Ausgangsströme aller Zellen in der Gruppe aufsummiert und durch die Anzahl von Zellen in der Gruppe dividiert werden, um eine durchschnittliche Ausgangsgröße zu erzeugen. Eine alternative Art der Implementierung derselben Durchschnittsbildung besteht darin, die Division für die Zelle selbst vorzunehmen, bevor die Ausgangsströme summiert werden. Um dies durchzuführen, können mehrere Speichertransistoren 56, die unterschiedliche Charakteristiken haben, in jedem Zellschaltkreis implementiert werden. Demnach kann jede Zelle mehrere Ausgangsgrößen mit unterschiedlichen Skalierungswerten erzeugen, je nach den unterschiedlichen Gruppengrößen. In jedem Gruppenbetrieb wird ein anderer Ausgang durch ein Auswählsignal ausgewählt (nicht dargestellt), entsprechend der Größe der Gruppe. Die Ausgangsströme von den Zellschaltkreisen, die bereits durch die Anzahl der Pixel in der Gruppe dividiert worden sind, wird dann aufsummiert, um eine durchschnittliche Ausgangsgröße zu erzeugen.
Fig. 5 zeigt zwei identische Abbildungsvorrichtungen, die aus einem zweidimensionalen Pixelarray bestehen. Außerdem sind Steuersignale für die Auswahl der Ausgangspixel in Fig. 5 dargestellt. Das Array hat eine Größe M · N, wobei M die Anzahl von Pixeln in vertikaler Richtung ist und N die Anzahl von Pixeln in horizontaler Richtung ist. Die Abbildungseinrichtung 100 in Fig. 5a verwendet den Betriebszustand, bei welchem jedes Pixel gelesen wird, das heißt keine Gruppierung von Pixeln verwendet wird. Die Abbildungsvorrichtung 102 in Fig. 5b arbeitet in einem Betriebszustand, der 2 · 2 Pixel zu einem Superpixel gruppiert. Die Pixel 104 in Fig. 5 sind mit Y, X wiedergegeben, wobei X und Y die horizontale bzw. vertikale Position des Pixels in dem zweidimensionalen Pixelarray repräsentieren. Die Abbildungsvorrichtung hat eine Steuerlogik, welche die erforderlichen Signale für das Auswählen der rechten Spalte und Reihe in dem Pixelarray erzeugt, entsprechend dem ausgewählten Betriebszustand. Der Betriebszustand wird mit dem Betriebsartsignal 106 ausgewählt. In Fig. 5a erzeugt die Steuerlogik 108 das Signal, welches zu einem Zeitpunkt eine Reihe auswählt, beginnend mit der ersten Reihe. Während die erste Reihe ausgewählt wird, erzeugt die Steuerlogik 110 ein Signal, welches die erste Spalte auswählt. Mit jedem Taktzyklus geht der Spaltenauswähler 110 zur nächsten Spalte weiter, bis die letzte Spalte einer Reihe erreicht worden ist. Wenn das Auslesen der letzten Spalte der ersten Reihe beendet ist, wird der Reihenauswähler 108 in die nächste Reihe weiterbewegt. Dies wird wiederholt, bis die letzte Reihe gelesen ist. Das Zurücksetzen der Pixel kann reihenweise erfolgen, so daß das Reset-Signal, welches für die Reihe erzeugt wird, das um einen Taktzyklus verzögerte Reihenauswahlsignal ist.
Die Abbildungsvorrichtung 102 in Fig. 5b arbeitet in einem gegenüber der Vorrichtung 100 in Fig. 5a unterschiedlichen Betriebszustand. In diesem Betriebszustand werden gleichzeitig zwei Spalten und zwei Reihen ausgewählt. Die Betriebsweise des Reihenauswählers 112 ist identisch mit der Betriebsweise des Reihenauswählers 108 in Fig. 5a mit Ausnahme des Betriebszustandes, bei welchem zwei Reihen gleichzeitig ausgewählt werden und der Auswähler in Schritten von zwei Reihen weiterbewegt wird. In ähnlicher Weise arbeitet der Spaltenauswähler 114 in der gleichen Art und Weise wie der Spaltenauswähler 110 mit der Ausnahme des Auswählens zweier Spalten gleichzeitig und des Weitervoranschreitens in Schritten von zwei Spalten. Die Steuerlogik für Reihen- und Spaltenauswähler kann so ausgelegt werden, daß sie so viele Betriebsarten für die Gruppierung von Pixeln umfaßt, wie für die vorgesehene Anwendung notwendig sind. In diesem Beispiel wurden nur zwei Betriebsarten ohne Gruppierung und mit Gruppierung von 2 · 2 Pixeln dargestellt, jedoch ist die Anzahl eingebauter Betriebsarten in keiner Weise beschränkt. Innerhalb der Steuerlogikboxen 108, 110, 112 und 114 in Fig. 5 sind die Steuersignale zu verschiedenen Momenten dargestellt, was die Auswahl der Pixel anzeigt. Wenn sowohl der Spalten- als auch der Reihenauswähler für ein Pixel ausgewählt wird, kann sein Ausgangsstrom in den Ausgangsknoten des Gerätes ausgelesen werden.
Fig. 3 veranschaulicht ein beispielhaftes schematisches Diagramm für die Steuerlogik 120, welche für das Auswählen von Spalten eines Pixelarrays verwendet werden. Ein Pixel wird ausgewählt durch gleichzeitiges Auswählen einer Reihe und einer Spalte. Die Steuerlogik 120 in Fig. 6 besteht aus Bausteinen 122, die jeweils die erforderliche Logik für das Ausmalen von ein oder zwei Spalten in einer Zweispaltengruppe enthalten. Die Bausteine bilden ein Schieberegister mit der erforderlichen Logik, um ein Gruppieren von Pixeln zu ermöglichen bzw. freizuschalten. Zähler oder eine sonstige Logik, welche dieselbe Funktion ausführen, können ebenso für die Auswahl von Reihen oder Spalten verwendet werden. Zwei Betriebsarten sind in der Logik in Fig. 6 enthalten. Die zwei Betriebsarten sind keine Gruppierung und Gruppen aus zwei Spalten. Die Betriebsart wird durch ein Steuersignal 24 gesteuert. Wenn das Betriebsartsignal 124 sich auf einem logisch niedrigen Niveau befindet, so arbeitet die Logik in einem normalen Betriebszustand, in welchem sie zu einem gegebenen Zeitpunkt eine Spalte 126 auswählt und mit jedem Taktzyklus 126 zu der nächsten Spalte weiterschreitet. Die Sequenz wird das col_ena-Signal 130 gestartet. Beim ersten Taktzyklus wird der Zustand des col_ena-Signals 130 in dem Flip-Flop 132 gespeichert, wodurch die erste Spalte ausgewählt wird. In diesem Betriebszustand läuft das Signal durch das Gate 133 weiter und der Ausgang des ersten Flip-Flops wird mit dem Eingang des zweiten Flip-Flops verbunden. In jedem Baustein in der Steuerlogik 120 sind die Signale identisch geschaltet. Eine Spalte wird zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgewählt und bei jedem Taktzyklus schreitet das Signal zu dem nächsten Flip-Flop weiter und wählt die nächste Spalte in der Kette aus. Wenn die letzte Spalte ausgewählt worden ist, erzeugt die Steuerlogik 120 ein Ausgangssignal col_out 134, so daß eine Vorrichtung mit einer anderen verbunden werden kann, um ein kontinuierliches Array zu bilden, wie später noch beschrieben wird. Der Inverter 135 wird hinzugefügt, um das Taktsignal 128 zu invertieren, um das col_out-Ausgangssignal zum richtigen Zeitpunkt zu erzeugen, so daß die Folge ausgewählter Spalten mit der nächsten Abbildungsvorrichtung mit der nächsten Verzögerung fortgesetzt wird.
Wenn das Betriebsartsignal 124 sich in einem logisch hohen Zustand befindet, so arbeitet die Steuerlogik 120 in einem Gruppenbetrieb, in welchem zwei Spalten gleichzeitig ausgewählt werden und in welchem mit jedem Taktzyklus 128 um zwei Spalten fortgeschritten wird. In diesem Betriebszustand schreitet das Signal durch das Gate 136 anstelle des Gates 133 fort, so daß der Eingang des ersten Flip-Flops 132 auch der Eingang für das nächste Flip-Flop ist. Dies ermöglicht es, daß die Flip-Flops ihren Zustand gleichzeitig ändern, wodurch zwei Spalten gleichzeitig ausgewählt werden. In diesem Betriebszustand ist die Arbeitsweise der Steuerlogik 120 identisch mit der Arbeitsweise der Steuerlogik 138, wobei die Auswählsignale zweier aufeinanderfolgender Reihen zusammengeschaltet sind. Wenn für die Auswahl von Reihen eine ähnliche Logik verwendet wird, so wählt dieser Betriebszustand Gruppen von 2 · 2 Pixeln aus. In diesem Beispiel stehen nur zwei Betriebsarten zur Verfügung, jedoch ist die Anzahl der Betriebsarten auf keinen Fall auf diese Betriebsarten beschränkt. Irgendeine Anzahl und Kombination unterschiedlicher Betriebsarten kann in der Reihen- und Spaltenauswahllogik enthalten sein, wobei dasselbe Prinzip verwendet wird, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Die Anzahl der Betriebsarteingaben hängt von der Anzahl von Betriebsarten ab, die in dem Modell enthalten sind.
Fig. 7 veranschaulicht ein beispielhaftes schematisches Diagramm für die Steuerlogik 140, die für die Auswahl von Reihen aus einem Array von Pixeln verwendet wird. Wie oben erwähnt, wird ein Pixel für die Ausgabe ausgewählt, wenn sowohl eine Spalte als auch eine Reihe, die der Position des Pixels entsprechen, gleichzeitig ausgewählt werden. Die Reihenauswahllogik ist ähnlich derjenigen, die für die Auswahl von Spalten verwendet wird, jedoch wird eine zusätzliche Logik für das Zurücksetzen der Reihen von Pixeln verwendet. Die Steuerlogik 140 besteht aus Bausteinen 142. Jeder Baustein enthält die notwendige Logik für das Auswählen von einer oder zwei Reihen 144 gleichzeitig, in Abhängigkeit von dem Zustand der Betriebsarteingabe 146. Die Reihenauswahlsequenz der Steuerlogik 140 wird durch einen Impuls in dem row_ena-Eingangssignal 148 begonnen. Wenn das Betriebsartsignal sich in dem logisch niedrigen Zustand befindet, wird zu einem Zeitpunkt eine Reihe ausgewählt. In diesem Betriebszustand schreitet das Signal durch das Gate 149 fort, so daß der Ausgang jedes Flip-Flops mit dem Eingang des nächsten Flip-Flops verbunden wird. Bei jedem Taktzyklus schreitet das Signal von einem Flip-Flop zu dem nächsten weiter fort und wählt zu einem gegebenen Zeitpunkt eine Spalte aus. Mit jedem Taktzyklus 150 wird die nächste Reihe ausgewählt, bis die letzte Reihe erreicht ist. Das row_out-Signal 152 wird erzeugt, wenn sowohl die letzte Reihe (rowM) als auch die letzte Spalte (colN) beide ausgewählt worden sind. Daher wird die Eingangsgröße für das D-Flip-Flop, welches das row_out-Signal 152 produziert, von dem Auswahlsignal der letzten Reihe (rowM) und dem Auswahlsignal für die letzte Spalte (colN) 156 durch ein logisches UND-Gatter erzeugt.
Wenn das Betriebsartsignal 148 sich in dem logisch hohen Zustand befindet, wählt die Steuerlogik zwei Reihen gleichzeitig aus und schreitet in Schritten von jeweils zwei mit jedem Taktzyklus 150 weiter. In dieser Betriebsart schreitet das Auswählsignal durch das Gate 157 weiter anstelle des Gates 149, wodurch die Eingänge der beiden Flip-Flops in jedem Baustein zusammen gruppiert werden, so daß sie ihren Zustand nur gleichzeitig ändern können, das heißt es werden zwei Reihen gleichzeitig ausgewählt. Mit jedem Taktzyklus wird die Auswahl um zwei Reihenschritte weitergeschaltet. Bei Verwendung dieser nämlichen Betriebsart für Reihen und Spalten werden 2 · 2-Pixel zu einem Superpixel gruppiert, bei welchem das Betriebsartsignal sich in dem logisch niedrigen Zustand befindet. Irgendeine Anzahl oder Kombination von Betriebsarten für die Auswahl von Reihen und Spalten kann stattdessen oder zusätzlich zu den beiden in 140 verwendeten Betriebsarten verwendet werden.
Die Reset-Signale 158, die für das Zurücksetzen einer Reihe von Pixeln auf einen vorbestimmten Wert verwendet werden, werden aus den entsprechenden Reihenauswahlsignalen 144 erzeugt, indem sie unter Verwendung von D-Flip-Flops 149 um einen Taktzyklus verzögert werden. Die Betriebsart für das Gruppieren von Pixeln beeinflußt in keiner Weise den Betrieb der Reset- Logik. Wenn eine Gruppierung verwendet wird, werden mehrere Reihen von Pixeln gleichzeitig zurückgesetzt.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines Abbildungssystems 160, welches aus einem Array aus Abbildungsvorrichtungen besteht. Das Array besteht aus M · N Abbildungsvorrichtungen, die miteinander verbunden sind, um eine kontinuierliche Abbildungsfläche zu bilden. Jede Abbildungsvorrichtung 162 in dem Array aus Abbildungsvorrichtungen umfaßt die Logik für eine programmierbare Auflösung, die oben beschrieben wurde. Dieses Beispiel veranschaulicht die Verbindungen zwischen Vorrichtungen 162, welche die Enable- und Ausgangssignale für Reihen und Spalten verwenden, welche in jeder Abbildungsvorrichtung verfügbar sind. Das Abbildungssystem wird unter Verwendung der Signale row_enable 164 und column_enable 166 gestartet. Sobald es gestartet ist, werden die erste Reihe und die erste Spalte für die erste Abbildungsvorrichtung, die als U1,1 markiert ist, für die Ausgabe ausgewählt. Der Spaltenauswähler schreitet mit jedem Taktzyklus weiter und wenn die letzte Spalte der ersten Reihe gelesen worden ist, so wird ein col_out-Signal 168 erzeugt. Das col_out-Signal 168 wird an dem col_ena-Eingang 170 der nächsten Vorrichtung in dem Array angelegt. Das Lesen von Pixeln wird mit der ersten Reihe der nächsten Vorrichtung usw. fortgesetzt, bis das letzte Pixel in der ersten Reihe des gesamten Abbildungsbereiches gelesen ist. Das col_out- Signal 168 der letzten Abbildungsvorrichtung in jeder Reihe wird wieder auf die erste Vorrichtung in derselben Reihe zurückgeschaltet, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, und der Reihenauswähler wird weiterbewegt. Die folgenden Reihen werden in derselben Art und Weise ausgelesen, bis die letzte Reihe der Abbildungsvorrichtung erreicht ist und das row_out-Signal einen Impuls abgibt, der die erste Spalte in der nächsten Vorrichtung in vertikaler Richtung freischaltet. Das row_out-Signal 172 jeder Vorrichtung wird mit dem row_ena-Signal 174 der nächsten Vorrichtung in vertikaler Richtung verbunden. Jedesmal, wenn der Reihenauswähler in die nächste Reihe weiterbewegt wird, wird die zuvor ausgewählte Reihe zurückgesetzt. Die gesamte Fläche in dem Array aus Abbildungseinrichtungen wird unter Verwendung desselben Verfahrens gelesen. Zu dem Zeitpunkt, zu welchem das letzte Pixel in dem gesamten Bereich gelesen und ein Impuls an dem col_out-Signal 168 und dem row_out-Signal 172 der letzten Vorrichtung anliegt, welche mit UM,N markiert ist, so wird die Sequenz von Anfang an neu gestartet, vorausgesetzt, daß das exp_mode-Signal 176 sich in einem logisch hohen Zustand befindet. Das exp_mode-Signal 176 steuert den laufenden Betrieb des Arrays. Wenn das exp_mode-Signal 176 in einem niedrigen Zustand ist, so arbeitet das System im Einzelbelichtungsbetrieb, wobei der gesamte Bildbereich einmal gelesen wird. Neue Signale row_enable 164 und column_enable 166 sind erforderlich, um eine weitere Lesesequenz zu starten. Andererseits kann dasselöe System verwendet werden, um lebende bzw. bewegte Videobilder auf den neuesten Stand zu bringen, indem ein logisch hohes Niveau an dem exp_mode-Signal 176 angelegt wird. Solange das exp_mode-Signal 176 high bleibt, wird die Lesesequenz von Anfang an erneut gestartet, sobald das letzte Pixel in dem gesamten Bereich erreicht worden ist.
Zusätzlich zu den in Fig. 8 dargestellten Eingängen bzw. Eingangsgrößen sind Takteingaben und Betriebsarteingaben für die Auswahl der Auflösung erforderlich, jedoch sind sie aus Gründen der Einfachheit in diesem Beispiel nicht dargestellt. Jede der Abbildungsvorrichtungen umfaßt außerdem die erforderliche Schaltung für die zuvor beschriebene programmierbare Auflösung. Im Falle der Verwendung der Gruppierung von Pixeln zum Absenken der Auflösung ist die Lesesequenz mit der oben beschriebenen identisch mit Ausnahme der Tatsache, daß mehrere Spalten und Zeilen gleichzeitig ausgewählt und in Schritten vorwärtsbewegt werden, die entsprechend der Größe der Pixelgruppe mehr als ein Pixel betragen.
Das Abbildungssystem nach Fig. 8 kann auch in zwei oder mehr Abschnitte aufgeteilt werden, die jeweils aus einem Array von Abbildungsvorrichtungen bestehen. In einer solchen Anordnung ist jeder Abschnitt in derselben Art und Weise geschaltet bzw. angeschlossen, wie sie oben für die gesamte Abbildungsfläche beschrieben wurde. Eine solche Anordnung erzeugt mehr als einen gleichzeitigen Ausgangskanal anstelle von nur einem.
Es ist ein System einer Abbildungsvorrichtung für die Strahlungsabbildung beschrieben worden. Das Abbildungssystem besteht aus einem Array mehrerer Abbildungsvorrichtungen. Die Anzahl von Vorrichtungen in dem Array kann entsprechend den Erfordernissen der vorgesehenen Anwendung ausgewählt werden, sei es, daß es sich um ein System mit kleiner Fläche oder um ein System mit großer Fläche handelt. Eine Abbildungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben wurde, hat die Fähigkeit, die Auflösung der Vorrichtung zu verändern, während das System arbeitet. Die Gruppierung von Pixeln zu Superpixeln mit größerer Fläche wird erreicht durch Auswahl mehrerer Pixel gleichzeitig. Ein Pixel wird ausgewählt, wenn die Reihe und die Spalte, welche der Position des Pixels ent sprechen, gleichzeitig ausgewählt werden. Mit der hier erläuterten Arbeitsweise können mehrere Spalten und Reihen gleichzeitig ausgewählt werden, womit eine Gruppe von Pixeln anstelle von nur einem ausgewählt wird. Die Gruppe von Pixeln hat den Vorteil, daß dasselbe System für hochauflösende, stehende Bilder ebenso wie für Videoanwendungen mit niedrigerer Auflösung verwendet werden kann. Durch das Gruppieren von Pixeln direkt in der Abbildungsvorrichtung wird die Menge an Daten signifikant vermindert. Auch die Geschwindigkeits- und Speichererfordernisse für die Bildgewinnung und das Verarbeitungssystem werden beträchtlich reduziert.
Die hier beschriebene Abbildungsvorrichtung kann in einfacher Weise auf Anwendungsfälle mit kleiner und großer Fläche angewendet werden, indem die Signale für das Ende einer Reihe und das Ende einer Spalte in der Lesereihenfolge auf die entsprechenden Reihenfreigabe- und Spaltenfreigabesignale der nächsten Vorrichtung in dem Array geschaltet werden.

Claims

1. Abbildungseinrichtung für das Abbilden hochenergetischer Strahlung, wobei die Einrichtung ein zweidimensionales Array (Feld) von Detektorzellen aufweist, die in Reaktion auf einfallende Strahlung eine Ladung erzeugen, mit einem Array aus Zellschaltkreisen für das Aufsummieren der erzeugten Ladung und mit einem Steuerschaltkreis, welcher die Ausgabe von Signalen aus den Zellschaltkreisen steuert, wobei der Steuerschaltkreis so betreibbar ist, daß er eine individuelle Spalte und Reihe des Arrays von Zellschaltkreisen ausfüllen kann unter Verwendung entsprechender Reihen- und Spaltenfreigabesignale für die Einrichtung, wobei der Steuerschaltkreis weiterhin so betreibbar ist, daß er aus der Einrichtung ein Signal ausgeben kann, welches ein Ende einer Reihe anzeigt bzw. ein Signal, welches ein Ende einer Spalte anzeigt, welches aus den Reihen- und Spaltenfreigabesignalen für die Abbildungseinrichtung abgeleitet wird für das Verbinden mit Eingängen für entsprechende Reihen- und Spaltenfreigabesignale einer benachbarten Abbildungseinrichtung.

2. Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis weiterhin so betreibbar ist, daß er getrennte Freigabesignale für das Auswählen der individuellen Spalte und Zeile ausgibt.

3. Abbildungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Array aus Detektorzellen und das Array aus Zellschaltkreisen ein Pixel Array bilden.

4. Abbildungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ausgangssignale für das Ende einer Reihe und das Ende einer Spalte einer ersten Einrichtung mit entsprechenden Reihen- und Spaltenfreigabesignaleingängen einer benachbarten Einrichtung in zueinander orthogonalen ersten bzw. zweiten Richtungen verbindbar sind.

5. Abbildungssystem, welches eine Mehrzahl von Abbildungseinrichtungen nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist, welche als zweidimensionales Array geschaltet sind.

6. Abbildungssystem nach Anspruch 5, welches eine Mehrzahl von Abbildungseinrichtungen nach Anspruch 4 aufweist, wobei die Abbildungseinrichtungen in einem regelmäßigen, zweidimensionalen Array angeordnet sind, das sich in ersten und zweiten orthogonalen Richtungen erstreckt, wobei das Reihenausgangssignal einer ersten Abbildungseinrichtung mit einem Reihenfreigabesignaleingang einer zweiten Abbildungseinrichtung verbunden ist, die in der ersten Richtung neben der ersten Abbildungseinrichtung liegt, und wobei das Spaltenausgangssignal der ersten Abbildungseinrichtung mit einem Eingang für ein Spaltenfreigabesignal einer dritten Abbildungseinrichtung verbunden ist, die in der zweiten Richtung neben der ersten Abbildungseinrichtung liegt.

7. Abbildungssystem nach Anspruch 6, wobei der Steuerschaltkreis dafür ausgelegt ist, ein Lesen von Zellschaltkreisen aus einer Reihe von Pixeln über mehrere Abbildungseinrichtungen aus dem zweidimensionalen Array von Abbildungseinrichtungen hinweglesen, bevor er zu einer nachfolgenden Reihe fortschreitet.

8. Verfahren zum Betreiben einer Abbildungseinrichtung für das Abbilden hochenergetischer Strahlung, wobei die Einrichtung ein zweidimensionales Array aus Detektorzellen aufweist für das Erzeugen einer Ladung in Reaktion auf einfallende Strahlung, mit einem Array von Zellschaltkreisen, um erzeugte Ladung aufzusammeln, und mit einem Steuerschaltkreis, der die Ausgabe von Signalen aus den Zellschaltkreisen steuert, wobei das Verfahren aufweist:

Bereitstellen getrennter Freigabesignale für das Auswählen einer individuellen Spalte und Reihe aus dem Array von Zellschaltkreisen unter Verwendung entsprechender Reihen- und Spaltenfreigabesignale für die Einrichtung,

Ableiten eines Signals, welches ein Ende einer Reihe anzeigt, und eines Signals, welches ein Ende einer Spalte anzeigt, aus den Reihen- und Spaltenfreigabesignalen und

Bereitstellen der Signale, die ein Ende einer Reihe und ein Ende einer Spalte anzeigen, an entsprechenden Eingängen für die Reihen- und Spaltenfreigabe einer benachbarten Abbildungseinrichtung.

9. Verfahren nach Anspruch 8, welches weiterhin das Bereitstellen von Ausgangssignalen aufweist, die ein Ende einer Reihe und ein Ende einer Spalte für die Abbildungseinrichtung anzeigen.