FI114841B - Kuvauslaitteita, -järjestelmiä ja -menetelmiä - Google Patents
Kuvauslaitteita, -järjestelmiä ja -menetelmiä Download PDFInfo
- Publication number
- FI114841B FI114841B FI964728A FI964728A FI114841B FI 114841 B FI114841 B FI 114841B FI 964728 A FI964728 A FI 964728A FI 964728 A FI964728 A FI 964728A FI 114841 B FI114841 B FI 114841B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- pixel
- imaging
- imaging device
- charge
- values
- Prior art date
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 284
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 62
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 110
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 36
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 26
- 238000009607 mammography Methods 0.000 claims description 13
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000003325 tomography Methods 0.000 claims description 7
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 229910004611 CdZnTe Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000376 autoradiography Methods 0.000 claims description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 5
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims description 4
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000007901 in situ hybridization Methods 0.000 claims description 2
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 5
- 238000012549 training Methods 0.000 claims 3
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 2
- 241001058156 Antonina graminis Species 0.000 claims 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims 1
- 238000000326 densiometry Methods 0.000 claims 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 claims 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 35
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 4
- 241000125205 Anethum Species 0.000 description 3
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000003559 RNA-seq method Methods 0.000 description 2
- 238000002583 angiography Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000009206 nuclear medicine Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000734 protein sequencing Methods 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000002603 single-photon emission computed tomography Methods 0.000 description 2
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 1
- 241000972773 Aulopiformes Species 0.000 description 1
- 101100493820 Caenorhabditis elegans best-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000519995 Stachys sylvatica Species 0.000 description 1
- 102220556385 V-set and transmembrane domain-containing protein 1_M13A_mutation Human genes 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000011976 chest X-ray Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001955 cumulated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009432 framing Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 235000019515 salmon Nutrition 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- -1 »** ·· Proteins 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
- G01T1/2928—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/247—Detector read-out circuitry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2964—Scanners
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
- H01L27/14676—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/48—Increasing resolution by shifting the sensor relative to the scene
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/74—Circuitry for scanning or addressing the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/32—Transforming X-rays
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/32—Transforming X-rays
- H04N5/321—Transforming X-rays with video transmission of fluoroscopic images
- H04N5/325—Image enhancement, e.g. by subtraction techniques using polyenergetic X-rays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Cameras In General (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Description
114841
Kuvauslaitteita, -järjestelmiä ja -menetelmiä Avbilndningsanordningar, -system och -förfaranden Tämä keksintö koskee kuvauslaitteita, -järjestelmiä ja 5 -menetelmiä, ja erityisesti puolijohteisiin perustuvaa pikselikuvauslaitetta, jota käytetään kuvailmaisimena, sekä kuvausjärjestelmiä ja menetelmiä, joissa käytetään puolijohteisiin perustuvaa pikselikuvauslaitetta.
10 Alalla tunnetaan ennestään perustyypiltään kahdenlaisia puolijohdepikselilaitteita: 1) varaussiirtokuvailmaisi-met, jotka tunnetaan myös CCD-laitteina (Charge Coupled Devices), ja 2) pulssinlaskevat puolijohdepikselilait-teet.
15 CCD-laitteita on käytetty kuvailmaisimina jo noin 15 vuoden ajan (kts. esim. S.M Sze ’’Physics of Semiconductor Devices” 2nd Edition, 1981). Käytännöllisesti katsoen kaikki markkinoilla olevat CCD:t on valmistettu pii- (Si-20 ) teknologiaa käyttämällä. CCD:n toimintaperiaate perus tuu siihen, että kun elektrodihilan kautta tuodaan sopiva jännite, Si-massa tyhjenee enemmistövarauksenkuljettajis-ta (esim. aukoista) ja syntyy alue (tyhjennysalue) , johon elektronit voivat kerääntyä. Tämä tyhjennysalue on poten-• ’·· 25 tiaalikuoppa, jonka syvyys on verrannollinen syöttöjän-nitteeseen. Se maksimi varaus, joka CCD-pikseliin voidaan : silloin varastoida, riippuu elektrodin alaisesta pinta- alasta, syöttöjännitteestä, pimeä- tai vuotovirrasta, joka tulee kuopan jatkuvasti täyttävästä Si-massasta, ja , ,·, 30 elektrodin ja Si-massan välisen oksidikerroksen paksuu-desta. Nämä tekijät määräävät CCD:n todellisen varauksen \ varastointikyvyn.
:·*: Kun potentiaalikuoppaan kerääntyy elektroneja, ja ne ha- ,·* : 35 lutaan lukea, elektrodihilojen potentiaalia pulssitetaan » · · jolloin yhden hilan kohdalle varastoitu elektronipaketti t > alkaa kellottua kohti seuraavaa hilaa ja niin edelleen. Elektronipaketti ei koskaan poistu Si-substraatilta, ja 2 114841 johonkin pikseliasemaan varastoidun varauksen lukemiseksi on ensin luettava kaikkien sen edellä olevien pikselien sisältö peräkkäisessä järjestyksessä. Tämän menettelyn aikana ei minkäänlaisen lisävarauksen voida antaa kerään-5 tyä, koska se tuhoaisi tiedot varaussisällöstä pikseliä kohti, mikä vastaavasti pilaisi kuvan resoluution ja kontrastin. Sen vuoksi kuvailmaisin on lukemisen aikana ei-aktiivinen. Edellä kuvattu prosessi vaatii ainakin kolme elektrodihilaa pikseliä kohti.
10 CCD-laitteita voidaan käyttää joko ilmaisemaan, keräämään ja lukemaan valon ja/tai muun säteilyn synnyttämiä varauksia tai vain lukulaitteena muissa ilmaisuvälineissä (esim. valodiodeissa) syntyneen varauksen lukemiseksi.
15 Kun niitä käytetään ilmaisemaan saapuvaa säteilyä tai lukemaan signaaleja, CCD-laitteiden lisähaittana on niiden huono hyötysuhde.
Erityisesti suurilla energiatasoilla (yli muutaman KeV:n 20 röntgensäteillä) CCD-laitteita käytetään sellaisissa va- *.·. lonmuutoslevyissä, jotka muuttavat röntgensäteet optisek- » · si valoksi, jolle CCD on herkempi. Valon diffuusio huo-’ nontaa kuitenkin resoluutiota ja kontrastia.
• • ·· 25 CCD toimii siis seuraavalla tavalla: 1) Syöttö jännitteellä muodostetulle tyhjennysalu-· eelle kerääntyy varaus. Tyhjennysalueella on kutakin pik seliä varten potentiaalikuopan muoto ja se pitää elekt-: ; ; ronit elektrodihilan alla siten että ne pysyvät Si-massan : 30 sisällä.
. 2) Elektodihiloihin pulssitetaan jännitteet kunkin ' varauspaketin kellottamiseksi seuraavaa pikseliä vastaa vaan tilavuuteen. Varauspaketti pysyy koko ajan Si-subst-raatin sisällä ja kellottaa tiensä pikseli pikseliltä 35 yhteiseen lähtöön. Tämän prosessin aikana lisävarausta ei voida kerätä.
3 114841
Edellisen johdosta CCD on laite, jolla on kaksi olennaista rajoitusta: 1) Dynaaminen alue on kompromissi. Tyypillisesti CCD voi kerätä 100 000 - 700 000 eletronia. Syynä rajoi-5 tettuun dynaamiseen alueeseen on se, että potentiaali- kuoppa täyttyy Si-tilavuuden sisäisen pimeävirran johdosta, elektrodihilan pinta, jonka alle varaus kerääntyy, on parhaimmillaan 1/3 kokonaispikselipinta-alasta (eikä siten hyödynnä pikselin kaikkea varauksen varastointiky- 10 kyä), ja sen oksidikerroksen paksuuden, josta varastoin-tikyky myös riippuu, on oltava suuri, jotta se kestäisi niitä äkillisiä jännitepulsseja, joita tarvitaan lukemista varten (huom: mitä paksumpi oksidikerros on, sitä pienempi varaus voidaan varastoida potentiaalikuoppaan).
15 2) Pitkä ei-aktiivinen aika. Lukemiseen tarvittava ei-aktiivinen aika on huomattava. Monissa tapauksissa se estää CCD:n käytön nopeaan dynaamiseen monikehyksiseen kuvan keräykseen.
20 GB-patenttihakemuksissa 2 249 430 ja 2 262 383 on esitet- . . ty kaksi esimerkkiä CCD-laitteita käyttävistä järjestel- • · · ; *. mistä. Molemmat hakemukset koskevat tapoja välttää · CCD:lie ominaiset rajoitukset.
25 Puolijohdepikseli-ilmaisimiin kuuluu puolijohdesubstraat-ti, jossa on elektrodeja, joilla syötetään tyhjennysjän-: nite kuhunkin pikseliin ja määritellään varauksen keräys- tilavuus. Sähkösignaalit luetaan yksinkertaisilla pusku-: .'· ripiireillä, kun fotoni fotoabsorboituu tai kun ionisoiva 30 säteily kohtaa puolijohdesubstraatin tyhjennysvyöhykkeen. Puskuripiirit voivat olla joko samalla substraatilla (vrt. EP-A-0 287 197) kuin varauksen keräystilavuudet tai "=": erillisellä substraatilla (vrt. EP-A-0 571 135) , joka on : mekaanisesti sidottu substraattiin, jolla varauksen ke- .*·*. 35 räystilavuudet ovat, esim. hyvin tunnetulla nystyliitos-tekniikalla (bump-bonding, joka on jo yli kymmenen vuoden ajan tunnettu tekniikka). Nämä pikseli-ilmaisimet toimi 4 114841 vat pulssimuotoisina. Pulssilaskumuoto tai yksinkertaisesti pulssikuvaus voidaan toteuttaa joko lukemalla pik-selit jatkuvasti tai lukemalla pikselit jaksoittain tarpeeksi nopein välein.
5
Kummassakin tapauksessa on tarkoituksena joka kerta, kun varaus on läsnä tuloksena suurienergiaisesta säteilystä tai valosta, lukea se ja käsitellä sen informaatio. Pik-seli-ilmaisimet vähentävät tarvittavaa lukunopeutta, kos-10 ka niillä on suurempi segmentaatio ja enemmän rinnakkaisia lukukanavia. Ne eivät kuitenkaan sovi suuri-intensi-teettisiin käyttöihin, koska lukuelektroniikan kapasiteetti ylitetään tai laskukyky tukkeutuu pilaten siten kuvan kontrastin. Eräissä tällaisissa laitteissa samaan 15 aikaan saapuvat säteet aiheuttavat epäselviä "haamuosumia·', joita ei voida tulkita ja jotka huonontavat resoluutiota. Vaikka nämä laitteet ilmaisevat tulevan säteilyn suoraan, niillä on omat rajoituksena, jotka johtuvat niiden toiminnasta, joka perustuu yksittäispulssin 20 laskemiseen ja erillisten pisteiden laskemiseen perustuvaan kuvanmuodostukseen.
5 114841 joitettu dynaaminen alue ja suuri ei-aktiivinen aika kuvauksen aikana.
Toisaalta on ehdotettu sellaisia puolijohdepikselilait-5 teitä, jotka lukevat pikselisisällön suoraan joka kerta, kun osuma ilmaistaan. Nämä laitteet toimivat yksittäis-pulssin laskentamuodossa ja kärsivät kyllästysongelmista suurilla laskentanopeuksilla. Tällaisilla tavanomaisilla yhden osuman laskentalaitteilla on hyvin pieni dynaaminen 10 alue.
Siten nyt käsillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada erilaiseen lähestymistapaan perustuva kuvauslaite, joka mahdollistaa tekniikan tason ongelmien vähen-15 tämisen ja/tai ratkaisemisen.
Keksinnön erään muodon mukaisesti on aikaansaatu säteilyn kuvaukseen tarkoitettu kuvauslaite, johon kuuluu pikseli-kennomatriisi, joka käsittää puolijohdesubstraatin, jolla 20 on pikseli-ilmaisimien matriisi, joka synnyttää varauksen tulevaa säteilyä vastaten, ja vastaava pikselipiirien ! '. matriisi, kunkin pikselipiirin ollessa liitetty vastaa vaan pikseli-ilmaisimeen keräämään siihen kohdistuvasta ·' " säteilystä muodostuva varaus, jolloin pikselipiirit ovat 25 yksittäin osoitettavia ja käsittävät piirijärjestelyn \i„* varauksen keräämiseksi peräkkäisistä säteilyosumista vas- : taavilta pikseli-ilmaisimilta.
; Keksinnössä on aikaansaatu kuvauslaite, jota voidaan kut- . 30 sua aktiivipikselipuolijohdekuvauslaitteeksi (Active-pi- / ^ xel Semiconductor Imaging Device; ASID). Keksinnön mukai- ’·’· sen kuvauslaitteen suoritusmuodot sopivat erityisesti ‘ ‘ suurienergiaisen säteilyn kuvaukseen, kuten röntgensätei- lyn, β-säteilyn ja α-säteilyn tosiaikaiseen ilmaisuun.
;“*·35 Keksintöä voidaan soveltaa myös muun tyyppisen säteilyn, esim. valon, kuvaukseen.
6 114841 ASID pystyy aktiivisti keräämään yksittäisten pikselien varauksen säteilytyksen kestäessä. Se ilmaisee suoraan puolijohdesubstraatin pikselikennoilmaisimeen tulevat säteet ja kerää varauksen (keräämällä varauksen suoraan 5 varausarvoina tai muuttamalla sen jännitteeksi tai virraksi ja keräämällä tuloksena olevan jännitteen ja virran) aktiivipiiriin, joka vastaa pikselikennoilmaisinta. Sallimalla kunkin pikselin aktiivipiirin yksittäinen osoitus, ts. kaikista muista pikselipiireistä riippumat-10 ta, (esim. satunnaisessa tai sekvenssijärjestyksessä), varastoitu varaus voidaan lukea minä tahansa aikana säteilytyksen aikana tai sen jälkeen.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa varaus kerätään siten 15 varauksen keräyspiirijärjestelyyn (esim. integroidun transistorin hilaan tai integroituun kondensaattoriin.
CCD:ssä käytettyä tyhjennyskerrosta ja potentiaalikuoppaa ei tarvita eikä käytetä. Varauksen varastointilaite, kuten FET:in hila tai kondensaattori voidaan optimoida kat-20 tamaan olennaisesti pikselin koko piirialue oksidikerrok-.sen ollessa minimipaksuinen. Nämä kaksi tekijää maksimoi-! vat varauksen varastointikyvyn, joka on esim. kaksi ker- ’ taluokkaa suurempi kuin CCD:llä. Lisäksi vierekkäiset ·' ” pikselit eivät häiritse toisiaan. Itsenäinen pääsy pikse- ···! 25 leihin tarjoaa nopean dynaamisen kuvakehyksen kerääntymi- sen, mikä ei ole mahdollista CCD:llä. iT:
Keksinnön eräällä suoritusmuodolla voidaan myös välttää : pulssinlaskevien pikselilaitteiden aikaisemmat rajoituk- * » ♦ ; 30 set suurilla laskentanopeuksilla, koska useita satoja tai / . tuhansia pulsseja voidaan kerätä ennen niiden lukemista.
’* Lukukanavien määrä vähenee tällä tavalla ilman kompromis- ’ ’ seja laitteen suorituskyvyn kanssa.
35 Aktiivipiiri sijoitetaan suositeltavasti lähelle pikseli-ilmaisinta (joko integroidusti pikselikennoilmaisimet sisältävään puolijohdesubstraattiin tai siihen sidottuun 7 114841 substraattiin), ja sillä on riittävä dynaaminen alue jotta se voi kerätä varauksen, joka vastaa useita satoja tuhansia säteilyosumia vastaavalle pikseli-ilmaisimelle.
5 Aktiivipikselipiirien lukeminen voidaan järjestää tapahtumaan hyvin nopeasti ja kaikista muista pikselipiireistä riippumatta ja näin käytännössä ilman kuollutta aikaa, siten että aktiivipiiri ja vastaava pikselikennoilmaisin ovat valmiina välittömästi jatkamaan säteilyosumien kelo räämistä.
Kukin ilmaisuelementti ja siihen liittyvä aktiivipiiri muodostaa hajasaantisen, dynaamisesti aktiivisen kuvaus-pikselin, joka voi kerätä varauksen (joko suoraan vara-15 uksena tai vastaavana jännitteenä tai virtana) säteilyn aikana, ja joka voidaan lukea säteilytyksen aikana tai sen jälkeen. Kunkin pikselin sisältöä ei siirretä sekven-tiaalisesti viereiseen pikseliin, vaan se luetaan kaikista muista pikseleistä riippumattomasti. Lukunopeus ja 20 lukudatan rinnakkais- tai sekvenssisignaalikäsittelyaste voidaan optimoida sovittumaan säteilyvoimakkuuteen ja » · · yhden kuvakehyksen keräämiseen käytettävissä olevaan ai-,‘ kaan.
·; 25 Siten keksinnön mukainen kuvauslaite voi kerätä varauksen f « · , peräkkäisistä säteily- tai valo-osumista käyttäen hyväksi !.’ ‘ transistorin ja/tai kondensaattorin suurta dynaamista aluetta, joka aikaansaadaan yksi yhteen vastaavuutena ί ilmaisupikselikennon kanssa. Kun CCD:ssä käytetään Si- ;T: 30 substraatin sisäistä tyhjennyskerrosta varastoimaan va-. raus potentiaalikuoppaan, ASID kerää varauksen transis torin hilaan ja/tai kondensaattoriin. ASID:n dynaaminen t · > * * alue on siten jopa kaksi suuruusluokkaa suurempi kuin : CCD:n. Samat varauksen keräävät pikselipiirielementit 35 sallivat myös kunkin kerätyn varauksen lukemisen yksi yhteen vastaavuutena ilmaisupikselielementin kanssa käytännössä ilman lainkaan kuollutta aikaa kuvakehyksen ke- 8 114841 räyksen aikana. ASID pienentää myös sellaisten tavanomaisten puolijohdepikselilaitteiden rajoituksia, jotka toimivat pulssinlaskumuodossa, koska kuvanmuodostus suoritetaan suorassa suhteessa kerääntyneeseen kokonaisva-5 raukseen eikä säteilyosumien määrään. Kun tavanomaisten pulssinlaskevien pikselilaitteiden haittana on kyllästys suurilla laskentanopeuksilla, ASID voi kerätä satoja tai tuhansia osumia ennen lukemista. Pitkät varauksen keräys-ajat (muutamista mikrosekunneista noin 1 sekuntiin ovat 10 mahdollisia) pienentävät pikselipiirien nollausvaikutus-ta. Siten kunkin pikselipiirin ei-aktiivinen kokonaisaika on hyvin pieni osa varauksen keräysajasta (tai aktii-viajasta).
15 Keksintöä voidaan käyttää erityisesti intensiteetiltään voimakkaissa kuvaussovellutuksissa. Ennestään tunnettujen pikseli-ilmaisimien epärealististen lukunopeuksien, epäselvien osumien ja "haamuosumien" ongelmat sekä CCD-lait-teiden alhainen dynaaminen alue ja suuri ei-aktiivinen 20 aika voidaan kaikki välttää tämän keksinnön suoritusmuo-,doilla. On kuitenkin selvää, että keksintö ei rajoitu .·. : suurienergiaisiin ja suuri-intensiteettisiin sovellutuk- » · ;·. siin, vaan keksinnön suoritusmuotoja on mahdollista käyt- t · · . tää myös pienempienergiaisissa sovellutuksissa (esim.
25 ultravioletti-, optisilla ja infrapuna-aallonpituuksilla) t : : ;;; ja pieni-intensiteettisissä sovellutuksissa (astronomias- f T: .
• sa) .
Kukin pikselilaite käsittää suositeltavasti varauksen t · « : : : 30 keräämiseen tarkoitetun varauksen varastointilaitteen, ,·’ : esimerkiksi kondensaattorin ja/tai transistorin. Keksin- * | nön eräässä suositellussa suoritusmuodossa varaus kerä tään FET:n hilaan, joka suositeltavasti kuuluu FET-pa-:,‘ i riin, joka on kytketty kaskodivahvistinasteeksi.
35
Kuhunkin pikselipiiriin kuuluu myös suositeltavasti piiri, joka on tarkoitettu selektiivisesti nollaamaan va- 9 114841 rauksen varastointilaite esim. minkä tahansa siihen tallennetun varauksen lukemisen jälkeen. Keksinnön erääseen suositeltuun suoritusmuotoon kuuluu ensimmäinen FET-kyt-kin, joka sallintasigaalia vastaten kytkee varauksen va-5 rastointilaitteen lähtölinjaan kerätyn varauksen lähettämiseksi, ja toinen FET-kytkin, joka reset-signaalia vastaten maattaa varauksen varastointilaitteen sen nollaamiseksi.
10 Eräissä sovellutuksissa, esim. gammakameroissa ja ydin-lääketieteessä, pikselikoko voi olla suuruusluokaltaan 1 mm tai pienempi, suositeltavasti noin 3 50 μιη.
Muissa sovellutuksissa pikselikennon koko voi olla noin 15 150 μιη tai pienempi, suositeltavasti noin 50 μιη, ja suo siteltavammin noin 10 μιη, jolloin substraatin paksuus on 200 μιη - 3 mm.
Pikselipiirit voidaan valmistaa integraalisesti substraa-20 tin kanssa ja kohdistaa vastaavien pikseli-ilmaisimien V. kanssa. Vaihtoehtoisesti pikselipiirit voidaan muodostaa : lisäsubstraatille, joka pikselipiireineen kytketään pik- ;·, seli-ilmaisimet sisältävään substraattiin, jolloin kukin . pikselipiiri kohdistetaan ja kytketään vastaavaan pikse- 25 li-ilmaisimeen.
) : : l|; . . , , . ....
• Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa matriisiin kuuluu yksittäinen rivi pikseli-ilmaisimia ja niihin liittyviä pikselipiirejä, jotka muodostavat rakomaisen kuvauslait-y : 30 teen, tai useita rivejä pikseli-ilmaisimia niihin liitty-; vine pikselipiireineen, jotka muodostavat aukkomaisen [ ! kuvauslaitteen. Tällaisessa suoritusmuodossa pikseli-il- . maisimiin kuuluvat pikselipiirit voidaan järjestää myös ·',·· lateraalisesti vastaavien pikseli-ilmaisimien viereen.
:’y 35
Kuvauslaitteen kuvausjärjestelmä käsittää kuvauslaitteen säätöelektroniikan, johon kuuluu osoituslogiikka, jolla 10 114841 osoitetaan yksittäiset pikselipiirit kerääntyneen varauksen lukemiseksi pikselipiiristä ja nollataan selektiivisesti pikselipiiri. Osoituslogiikkaan kuuluu suositeltavasta välineet pikselipiirien lähtölinjojen kytkemisek-5 si kuvauslaitteen lähtöön, välineet lukusallintasignaali-en lähettämiseksi pikselipiirien sallintatulojen lukemiseksi ja välineet nollaussignaalien lähettämiseksi pikselipiirien tulojen nollaamiseksi.
10 Välineisiin lähtölinjojen kytkemiseksi voi kuulua siirtorekisteri tai laskuri pikselien sarakkeita vastaavien pikselipiirien lähtölinjojen peäkkäiskytkemiseksi kuvauslaitteen lähtöön. Vastaavasti välineisiin lukusallin-tasignaalin lähettämiseksi voi kuulua siirtorekisteri tai 15 laskuri lukusallintasignaalien lähettämiseksi peräkkäin lukemaan pikselirivejä vastaavien pikselipiirien sallin-tatulot, ja/tai välineet nollaussignaalien lähettämiseksi voivat käsittää siirtorekisterin tai laskurin nollaussignaalien lähettämiseksi peräkkäin pikselirivejä vastaavien 20 pikselipiirien nollaustuloihin.
ψ « ,·, ; Siten keksinnön eräässä suositellussa suoritusmuodossa ’ osoituslogiikkaan kuuluu ensimmäinen siirtorekisteri pik- selisarakkeita vastaavien pikselipiirien lähtölinjojen * * · ·*·** 25 kytkemiseksi peräkkäin kuvauslaitteen lähtöön, toinen t * · siirtorekisteri lukusallintasignaalien lähettämiseksi V * pikselirivejä vastaavien pikselipiirien sallintatulojen lukemiseksi ja kolmas siirtorekisteri nollaussignaalien >tlt’ lähettämiseksi peräkkäin pikselirivejä vastaavien pikse- : : : 30 lipiirien tulojen nollaamiseksi. Eräässä toisessa suosi-.·* : tellussa suoritusmuodossa samat säätösignaalit voidaan ‘ muodostaa laskurilla, joka tuottaa rivi- ja sarakeosoit- teita, jotka dekoodataan lähtövalinta-, nollaus- ja lu-kusallintasignaaleiksi. Säätöelektroniikkaan voi kuulua 35 analogidigitaalimuunnin (ADC) pikselipiiristä luetun varauksen muuntamiseksi digitaaliseksi varausarvoksi.
11 4 S 41 11
Ainakin osa säätöelektroniikasta voidaan integroida siihen puolijohdesubstraattiin, johon pikselipiirit on muodostettu .
5 Suositeltavasti kuvausjärjestelmään kuuluu kuvaprosesso-ri, joka on liitetty säätöelektroniikkaan pikselipiireis-tä saatujen digitaalisten varausarvojen käsittelemiseksi ja kuvan muodostamiseksi näytettäväksi näyttölaitteessa.
10 Saatujen kuvien näytön optimoimiseksi prosessori määrittää pikseleille näyttöä varten maksimi- ja minimivaraus-arvot, antaa äärimmäiset harmaa-asteikko- tai väriarvot maksimi- ja minimivarausarvoille ja osoittaa harmaa- tai väriarvot yksittäisille pikseleille ääriarvojen välisellä 15 liukuvalla asteikolla pikselin varausarvosta riippuen.
Harmaa-asteikko- tai väriarvot annetaan suositeltavasti seuraavan kaavan mukaisesti: 20 V. pikseli i:n harmaa-arvo = (i^-min^) roinhann + ----------------* (makshantl-minhann) 25 (maks^-min^) ( t * ** * Keksinnön eräässä suositellussa suoritusmuodossa kuvaus järjestelmä, johon kuuluu useita edellä määriteltyjä ku-vauslaitteita, on yhdistetty tillimäiseksi mosaiikiksi.
; : 3 0 Tämä mahdollistaa suuripinta-alaisen kuvauslaitteen kon- ,·' ; struoimisen ilman sellaisia saanto-ongelmia, joita nor- ' * * ’ 1 maalisti esiintyy hyvin suuripintaisten integroitujen laitteiden yhteydessä. Mosaiikkiin voi kuulua useita tii- 4 * limäisesti sijoitettujen kuvauslaitteiden sarakkeita si- • ♦ * v,,·’ 35 ten, että vierekkäisten sarakkeiden kuvauslaitteet ovat toisiinsa nähden siirrettyjä sarakkeen suunnassa. Kuvausjärjestelmään kuuluu suositeltavasti välineet kuvauslait 12 114841 teen askeltamiseksi tai liikuttamiseksi ja/tai kuvattavan kohteen kuvan keräämiseksi koko kuva-alueelle.
Eräässä suoritusmuodossa kuvausjärjestelmään kuuluu kaksi 5 kuvauspintaa, joista kumpikin käsittää kuvauslaitteiden mosaiikin, kuvauspintojen ollessa järjestetty olennaisesti keskenään rinnakkain välin päähän toisistaan, jolloin kuvattava pinta on pintojen välissä, ja mosaiikit on siirretty lateraalisesti toistensa suhteen siten, että 10 kohteesta saadaan olennaisesti täydellinen kuva. Tämä sallii olennaisen kokonaiskuvauksen tietyissä sovellutuksissa, ilman että kuvaustasoja varten tarvittaisiin siir-tomekanismej a.
15 Useiden tiilimäisesti järjestettyjen kuvauslaitteiden vastaavat kuvalähdöt kytketään suositeltavasti yhteiseen multiplekseriin, jonka lähtö on kytketty yhteiseen analog idigitaalimuuntimeen. Vaihtoehtoisesti useita tiilimäisesti järjestettyjä kuvauslaitteita voidaan ensin ket-20 juttaa ja sitten muuttaa yhteiseen ADC:hen. Myös yksit-y. täiset pikselipiirit voidaan osoittaa lukemaan keräänty- ; nyt varaus nopeudella, joka optimoi analogidigitaalimuun- * · · * timen resoluution, kerääntyneiden analogisten varausarvo- t * · jen muuntamiseksi digitaalisiksi. Tällaiset toimenpiteet • · · 25 antavat suunnittelulle joustavuutta kustannusten (enemmän i : i · multipleksomtia, vähemmän ADC:itä) ja kuvan kontrastin ’·' * (vähemmän multipleksointia, enemmän ADC:itä) keskinäisek si optimoimiseksi.
* « * y : 30 Kuvausjärjestelmässä, johon kuuluu yksi tai useampia ’ ; edellä määriteltyjä raon tai aukon muotoisia kuvauslait- * »i teitä, voidaan käyttää välineitä rakomaisten tai aukko- > ί * » * maisten kuvauslaitteiden siirtämiseksi poikittaissuunnas-*, y sa kuvauslaitteiden pituusakselin suhteen kokonaiskuvan i ’ ; 3 5 saamiseksi kuvauspinta-alasta.
Keksinnön erään muodon mukaisesti on aikaansaatu menetel- 13 114841 mä sellaisen kuvausjärjestelmän käyttämiseksi, johon kuuluu edellä määritelty rakomainen tai aukkomainen kuvauslaite, menetelmään kuuluessa rakomaisten tai aukkomaisten kuvauslaitteiden siirtäminen poikittaissuunnassa ja ke-5 rääntyneen varauksen lukeminen rako- tai aukkomaisten kuvauslaitteiden pikselipiireistä nopeudella, joka vastaa kuvauslaitteiden liikettä puolella tai pienemmällä kuin puolella pikselikoosta liikesuunnassa.
10 Keksinnön erään muodon mukaisesti on aikaansaatu menetelmä sellaisen kuvausjärjestelmän käyttämiseksi, johon kuuluu yksi tai useampia edellä määriteltyjä rako- tai auk-komaisia kuvauslaitteita, menetelmään kuuluessa sironneen säteilyn vaikutuksen minimointi optimoimalla seuraavien 15 parametrien välinen suhde: säteilylähteen ja kuvattavan kohteen välinen etäisyys; kuvattavan kohteen ja rako- tai aukkomaisten kuvauslaitteiden välinen etäisyys; ja rako-tai aukkomaisten kuvauslaitteiden leveys.
20 Keksinnön tuloksena on myös aikaansaatu menetelmä kuvan , muodostamiseksi kerätyistä arvoista, jotka vastaavat pik- ί * ·,« seliasemia pikselimatriisissa, kuten esim. varausarvois- i » ta, jotka on kerätty kuvauslaitteen vastaaviin pikse-liasemiin kuten edellä on määritelty, menetelmään kuulu- i ’· 25 essa: t · < » - maksimi- ja minimikeräysarvojen määritys pikse- i i · ’ leille kuvattavalla pikselimatriisipinnalla; - harmaa-asteikko- tai väriarvojen antaminen ku- * vattavan harmaa- tai väriasteikon ääripäissä maksimi- ja f t » !.i: 30 minimikeräysarvoille; ja , . ; - harmaa-asteikko- tai väriarvojen antaminen yk- sittäisten pikselien kerätyille arvoille ääriarvojen mu- » t • kaan skaalattuna; ja i \ i : - annettujen harmaa-asteikko- tai väriarvojen ku- * » ♦ 35 vaaminen vastaavissa kuvapikseliasemissa.
Toisin sanoen keksinnön mukaisen kuvauslaitteen vastaan- 14 114841 ottaman kuvan jokaisella osuudella verrataan kaikkien näytettävien pikselien varaustiheyttä, ja varaustiheydel-tään korkeimmille ja matalimmille pisteille annetaan vastaava väriarvo käytetyn väri- tai harmaa-asteikon kummas-5 takin päästä. Muille pikselipisteille annetaan harmaa-tai väriarvot vastaaviin pikseleihin kertyneiden varausten mukaan.
Keksinnön tuloksena on myös aikaansaatu menetelmä kuvauk-10 sen automaattiseksi optimoimiseksi esim. käyttämällä edellä määriteltyä kuvausjärjestelmää erilaisiin kuvaus-sovellutuksiin, joissa tuleva säteily jättää erilaisen sähkösignaalin puolijohdesubstraatin pikseli-ilmaisimeen käytetystä puolijohdemateriaalista tai yhdisteestä ja 15 tulevan säteilyn energiasta ja tyypistä riippuen, menetelmään kuuluessa: - oletetun parhaan resoluution määritys käyttäen painovoimakeskipistetekniikkaa; - oletetun hyötysuhteen määritys säteilytyypin ja 20 energian funktiona; ja *.·. - pikselikoon ja paksuuden määritys valitun sätei- • lytyypin ja energian ja valitun puolijohdemateriaalin tai ‘ * yhdisteen funktiona.
·; 25 Tähän menetelmään voi myös kuulua vaihe, jossa valitaan automaattisesti kuvauslaite, jolla on määrätty pikseli- v ’ koko ja paksuus.
: : : Menetelmä mahdollistaa kuvankäsittelyn automaattisen op- 30 timoinnin erilaisissa kuvaussovellutuksissa, joissa riip-. puen käytetystä puolijohdemateriaalista tai yhdisteestä * ; tuleva säteily jättää erilaisen sähkösignaalin suhteessa tulevan säteilyn energiaan ja tyyppiin. Menetelmän mukai-sesti oletettu paras tulos identifioidaan käyttämällä 35 painovoimakeskipistetekniikkaa, jossa jokainen puolijohteen sisäinen säteilyaskel painotetaan energiahäviöllä tai ekvivalenttisesti askeleessa syntyneellä varaussig- 15 114841 naalilla. Siten resoluutio määritetään varauspainotteise-na keskiarvona. Oletettu hyötysuhde määritetään vastaavasti säteilytyypin ja energian funktiona. Eri säteily-tyyppien ja energioiden arvot saadaan kunkin ASID:n puo-5 lijohdemateriaalin tai yhdisteen tietokannasta, mikä mahdollistaa suunnitteluspesifikaatioiden automaattisen optimoinnin.
Keksinnön tuloksena on myös aikaansaatu menetelmä kuva-10 uslaitteen, esim. edellä määritellyn kuvauslaitteen pik-selikennoon tulevaa säteilyä edustavien ilmaistujen pik-seliarvojen automaattiseksi ilmaisemiseksi ja poistamiseksi, menetelmään kuuluessa: - ilmaistun pikseliarvon vertaaminen kynnysarvoon, 15 joka liittyy suoraan tulevalle säteilylle oletettuun ilmaistuun minimivarausarvoon; ja - arvoltaan kynnysarvoa alempien ilmaistujen pik-seliarvojen hylkäys.
20 Keksinnön tämä muoto mahdollistaa siten sellaisen tulevan säteilyn (varsinkin pieni-intensiteettisen säteilyn), i · · joka on sironnut ennen kuvauslaitteeseen saapumista, eli-' minoinnin ennen käsittelyä. Tämä tehdään diskriminoimalla ' * ilmaistu säteily sähkösignaalien muodossa saadun energian 25 mukaan. Koska sironnut säteily on menettänyt osan ener- I t · giastaan, se ei läpäise minimienergiarajaa.
Keksinnön erään muodon mukaisesti on myös aikaansaatu ; menetelmä orgaanisen tai epäorgaanisen kohteen tosiaikai- 30 seksi kuvaamiseksi, jolloin menetelmässä: . - säteilytetään kohdetta käyttämällä säteilyläh- ' ; dettä, joka tuottaa röntgensäteitä, γ-säteitä, 0-säteitä tai a-säteitä; : .: - ilmaistaan edellä määritellyn kuvauslaitteen ;'’';3 5 puolijohdekuvaustasolla tai tasoilla se absorboitumaton säteily tai säteily, joka saapuu kohteen valituilta alueilta, jolloin kuvauslaitteen vastaaviin pikselikennoihin 16 114841 tulevasta säteilystä syntyvä varaus kerätään pikseliken-nojen vastaaviin aktiivipiireihin; - osoitetaan pikselikennojen aktiivipiirit yksittäin kerääntyneen varauksen lukemiseksi; 5 - käsitellään luetut varausarvot kuvapikselidatan muodostamiseksi; ja - näytetään kuvapikselidätä.
Keksinnössä on siten uuden kuvauslaitteen lisäksi aikaan-10 saatu järjestelmiä kuvauslaitteiden käyttämiseksi. Ensimmäisessä suositellussa rakennemuodossa kuvauspikselit järjestetään M x N matriisiksi, jossa M ja N voivat olla useita tuhansia, ja joka siten voi muodostaa täysikent-täisen kuvatason. Toisessa suositellussa suoritusmuodossa 15 kuvauspikselit järjestetään raon tai aukon muotoon, jossa on useita tuhansia rivejä ja muutamia sarakkeita riviä kohti. Rakoa tai aukkoa liikutetaan vakionopeudella kuvattavan kohteen pinnan yli ja raon (tai aukon) kehys luetaan riittävän nopeasti, niin että vierekkäisten ke-20 hysten välillä skannattu etäisyys on pienempi kuin puoli ·,*. pikselikokoa liikesuunnassa katsottuna. Tällä rakenne- ja *. toimintamuodolla on mahdollista saavuttaa sellainen lii- ' kesuuntainen pisteresoluutio, joka on yhtä suuri kuin ’* pikselikoko samassa suunnassa. Siten sitä paikkaresoluu- ···· 25 tiota, joka saadaan täyskenttäkuvatasolla tai tavanomai-sella raolla tai aukolla, joka ei toimi edellä kuvatulla <.· : tavalla, on mahdollista parantaa kertoimella 2. Eräässä toisessa suositellussa järjestelyssä useita edellisiä : rakoja (tai aukkoja) on järjestetty samaan tasoon rinnaksi’: 30 käin siten, että niiden pituusakselit ovat vakioetäisyy- .· , den päässä toisistaan. Siten, jos tällaisia rakoja (tai •aukkoja) on n ja skannattava kokonaismatka on X cm, kunkin raon (tai aukon) on skannattava vain X/n cm. Tämä vähentää nopeiden skannausmekanismien tarvetta, ja sama 35 kuva voidaan muodostaa aikayksikkö jaksossa sellaisen röntgenlähteen kanssa, joka toimii pienemmällä virralla (n kertaa pienempi virta kuin yhdellä raolla/aukolla.
17 114841
Keksinnön tuloksena on myös aikaansaatu menetelmä edellä määritellyn kuvauslaitteen tai kuvausjärjestelmän käyttämiseksi, johon kuuluu kerääntyneen varauksen lukeminen yksittäisistä pikselipiireistä nopeudella, joka optimoi 5 analogidigitaalimuuntimen resoluution kerättyjen analogisten varausarvojen muuttamiseksi digitaalisiksi.
Keksinnön tuloksena on myös tässä kuvattuja menetelmiä laitteen ja järjestelmän käyttämiseksi.
10
Siten keksinnön tuloksena on aikaansaatu suoraan ilmaistujen suurienergiaisten säteiden aktiivinen keräävä analoginen kuvaus toisin kuin tavanomaisissa digitaalisissa kuvaustekniikoissa, jotka perustuvat osumien laskentaan.
15 Keksinnön mukaisesti kerätään pisteiden lukumäärän sijasta varauksen (tai vastaavan virran tai jännitteen) arvoja, jotka vastaavat suoraan ja lineaarisesti alkuperäisten säteiden kokonaisenergiaa. CCD:illä voidaan saavuttaa suora kuvaus vain hyvin pienillä energioilla (optisen 20 spektrin läheisyydessä). Suurenergiasovellutuksissa (yli v. 10 keV:n röntgensäteet) CCD:t toimivat yhdessä muuntole- : vyjen kanssa, jotka muuntavat suurenergiasäteet sellai- ’ siksi optisiksi aallonpituuksiksi, joille CCD:t ovat her- ' . kempiä. Tämän menettelyn aikana valonmuodostus ja dif- 25 fuusio huonontavat olennaisesti kuvan kontrastia ja reso-luutiota. Lisäksi CCD:t rajoittuvat käytännössä vain Si:n ‘ käyttöön. Si on kuitenkin tunnetusti suhteellisen pieni- tiheyksistä materiaalia, jonka hyötysuhde on hyvin pieni ilmaistaessa säteitä, joiden energia on yli muutaman : ’ · *: 3 0 keV:n.
; Keksinnön erään muodon mukaisesti on aikaansaatu menetel mä varauksen keräämiseksi kuvaan siten, että tiettyyn : kuvan osaan aikaansaadaan suurin mahdollinen kontrasti ja :***: 35 resoluutio. Tämä voidaan tehdä kuvan jokaisessa osassa vertaamalla kaikkien pikselien varaustiheyttä. Korkeimman ja matalimman tiheyden pisteelle voidaan antaa väriarvo 18 114841 käytetyn harmaa- tai väriasteikon kummastakin ääripäästä.
Muille pisteille annetaan harmaa- tai väriarvo aina pik-seleihin kerääntyneen varauksen (tai vastaavan virran tai jännitteen) mukaan.
5
Keksinnön mukaisesti on myös aikaansaatu menetelmä sellaisten säteiden, jotka ovat sironneet ennen kuvauslaitteeseen saapumista, vaikutuksen minimoimiseksi. Siten kun käytetään muotoa, jossa suoraan ilmaistut säteet kuvataan 10 kumulatiivisesti ja analogisesti, sironneilla säteillä on paljon pienempi paino kontrastiasteikossa, koska ne ovat tuoneet paljon vähemmän energiaa kuvauslaitteeseen. Tullut energia vastaa varausarvoa (tai vastaavaa virtaa tai jännitettä), joka siroamattomilla säteillä on paljon kor-15 keampi. Siten kun kuvankäsittelyn aikana kullekin pikse-lille annetaan väri- tai harmaa-arvo kerääntyneen va-rausarvon mukaan, sironneen säteilyn vaikutus voidaan minimoida.
20 Keksinnön tuloksena on myös aikaansaatu menetelmä niiden y. säteiden huomiotta jättämiseksi, jotka ovat sironneet : joko koherentisti tai inkoherentisti ennen kuvauslaittee- ’ seen saapumista. Tätä varten käytetään aukkotekniikkaa ja kollimoitua valolähdettä, joka säädetään lähettämään sä-"·; 25 teitä, jotka on tarkoitettu kuvausaukkoon. Optimoimalla se etäisyys, joka erottaa säteilylähdettä tutkittavasta ' kohteesta, etäisyys, joka erottaa kohdetta kuvausaukosta ja aukon leveys voidaan määrittää geometria, joka minimoi sironneiden säteiden ilmaisun. Tämä johtuu siitä, että y : 30 sironneet säteet ’’näkevät” pienivaihetilan, eikä niillä ; ole "mitään syytä” saapua kapeaan kuvausaukkoon. Tämä menetelmä on erityisen tehokas, koska se on geometrista tekniikkaa eikä vaadi tietämystä säteiden energiasta.
:.y Sironneet säteet, riippumatta siitä, ovatko ne sironneet : : 35 inkoherentisti ja menettäneet osan energiastaan (Compto- nin sironta) tai koherentisti ja säilyttäneet kaiken energiansa (Rayleighin sironta), jäävät mitä todennäköi- 19 114841 simmin ilmaisematta.
Keksinnön tuloksena voidaan myös pieni-intensiteettisissä sovellutuksissa estää sellaisen säteilyn ilmaisu, joka on 5 sironnut ennen kuvauslaitteeseen saapumista. Käyttämällä kynnystä sellaisen ilmaistun säteilyn eliminoimiseksi, jonka energia on ennalta määrättyä arvoa alempi, voidaan sellainen energia, joka on sironnut inkoherentisti ja menettänyt osan alkuperäisestä energiastaan, poistaa il-10 maisusta.
Keksintö mahdollistaa myös jonkin tietyn rakennemuodon automaattisen optimoinnin kaikissa kuvaussovellutuksissa. Käytetystä puolijohdemateriaalista ja säteilyn tyypistä 15 ja energiasta riippuen saadaan erilainen sähkösignaali.
Oletettu paras resoluutio voidaan löytää painovoimakeski-pistemenetelmää käyttämällä. Myös oletettu hyötysuhde säteilytyypin ja energian funktiona voidaan määrittää.
Jokaisen puolijohdepikselimateriaalin tai yhdisteen tie-20 tokannasta voidaan saada arvot erilaisille säteilytyy-·.·, peille ja energioille, mikä mahdollistaa suunnittelu- • *. spesifikaatioiden välittömän ja automaattisen optimoin- ' nin.
» 25 Edellä määriteltyä kuvauslaitetta tai kuvausjärjestelmää 'j.· voidaan soveltaa tavanomaisille röntgensäteille, rinta- : röntgensäteille, röntgensädemammografiaan, röntgensäde- tomografiaan, tietokonetomografiaan, röntgensädeluuden-: siometriaan, 7-sädeydinradiografiaan, gammakameroihin, 30 jotka on tarkoitettu yhden fotonin tietokonetomografiaan .· , (SPECT), positronitomografiaan (PET), röntgenhammasku- "· * vaukseen, panoraamaröntgenhammaskuvaukseen, β-sädekuva- ukseen DNA:n, RNA:n ja proteiinisekvenssoinnin isotoo-peiliä, in situ hybridointiin, DNA:n RNA:n ja proteiinin, 35 joka on eristetty tai integroitu, hybridointiin, ja yleensä β-sädekuvaukseen ja autoradiografiaan, jossa käytetään kromatografiaa ja polymeraasiketjureaktiota, rönt- 20 114841 gen- ja γ-sädekuvaukseen tuotteiden laadunvalvonnassa, ei-rikkovassa testauksessa ja tosiaikaisessa ja online valvonnassa, sekä turvallisuusvalvontajärjestelmiin ja tosiaikaiseen kuvaukseen, jossa käytetään säteilyä, esim.
5 valoa.
Tämän jälkeen keksintöä kuvataan sen esimerkinomaisiin suoritusmuotoihin liittyen ja viittaamalla samalla oheisiin piirustuksiin, joissa: 10
Kuva 1 on lohkokaavio kuvausjärjestelmästä, johon kuuluu keksinnön mukaisen kuvauslaitteen eräs suoritusmuoto;
Kuva la esittää kaaviomaisesti FET:iä; 15
Kuva 2 on piirikaavio eräästä keksinnön mukaisen kuvauslaitteen pikselipiiristä;
Kuva 3 on piirikaavio keksinnön mukaisen kuvauslaitteen 20 kuvausmatriisin ja säätöelektroniikan osasta; ! ’. Kuva 4 on piirikaavio kuvauslaitteen kuvausmatriisin ja ' säätöelektroniikan osasta, jossa on keksinnön mukaisen ·’ *’ kuvauslaitteen pikselikennolohkoja; ···:’ 25 ‘.i.: Kuva 5 on kaaviomainen kuvanto, joka esittää useita ku- : vauslaitteita, jota on järjestetty tillimäiseksi mosaii kiksi keksinnön mukaisesti; 30 Kuva 5a on kaaviomainen kuvanto osasta säätöelektroniik-/ , kaa, joka on tarkoitettu keksinnön sellaiseen suoritus- '* *· muotoon, joka käsittää useita tillimäiseksi mosaiikiksi järjestettyjä kuvauslaitteita; 35 Kuvat 6A-6C ovat kaaviomaisia kuvantoja tillimäisestä kuvauslaitteesta; 114S41 21
Kuvat 7A-7D havainnollistavat esimerkkiä, jossa kaksi kuvaustasoa on sijoitettu kuvattavan kohteen vastakkaisille puolille keksinnön erään sovellutuksen mukaisesti; 5 Kuva 8 on piirikaavio keksinnön mukaisen kuvauslaitteen eräästä toisesta pikselipiiristä;
Kuvat 9A ja 9B ovat lohkokaavioita osasta kuvan 8 suoritusmuotoon liittyviä kuvausmatriisia ja säätökytkentöjä; 10
Kuva 10 on poikkileikkauskuvanto osasta erästä keksinnön mukaista kuvauslaitetta;
Kuva 11 on piirikaavio eräästä toisesta keksinnön mukai-15 sen kuvauslaitteen pikselipiiristä;
Kuva 12 havainnollistaa keksinnön mukaista kuvaustekniikkaa rako- tai aukkomaista kuvauslaitetta käytettäessä; 20 Kuva 13 esittää rako- tai aukkomaisen kuvauslaitteen pa- ·.·. rametrien optimointia sironnan vaikutuksien pienentämi- >*t ; seksi; ja • · · ' t Kuva 14 esittää kaaviomaisesti 0-säteiden kulkua piin *·*· 25 läpi; ' Kuva i esittää kaaviomaisesti erästä kuvausjärjestelmän 10 sovellutusesimerkkiä, johon kuuluu keksinnön mukaisen : : : kuvauslaitteen eräs suoritusmuoto.
:7: 30 . Tämä sovellutus koskee säteilyn 14 kohteena olevan koh- ! teen 12 säteilykuvausta. Säteily voi olla esimerkiksi röntgensäteilyä ja kohde 12 voi olla esimerkiksi ihmisen ’/·] kehon osa.
35
Kuvauslaitteeseen kuuluu aktiivipikselipuolijohdekuvaus-laite (ASID) 16, joka käsittää useita pikselikennoja 18.
22 114841
Kuvauslaite ilmaisee suoraan siihen kohdistuvan suuri-energiaisen säteilyn kuten röntgensäteet, γ-säteet, β-säteet tai α-säteet, ja kerää kuhunkin pikselikennoon tulevat säteilyarvot suorasaantisen aktiivisen dynaamisen 5 pikselipiirin avulla, joka on järjestetty vastaavaan pik-selikennoilmaisimeen tai sen viereen.
ASID voidaan muodostaa yksittäiselle puolijohdesubstraa-tille (esim. piille) siten, että kuhunkin pikselikennoon 10 kuuluu pikseli-ilmaisin 19 ja aktiivinen pikselipiiri 20. Vaihtoehtoisesti ASID voidaan muodostaa kahdelle substraatille, joista toisella on pikseli-ilmaisimien 19 matriisi ja toisella aktiivipikselipiirien 20 matriisi, substraattien ollessa mekaanisesti liitetty toisiinsa 15 esim. tavanomaisella nystyliitostekniikalla.
Kunkin pikselikennon 18 määrittelevät substraatilla e-lektrodit (ei esitetty), jotka antavat esijännitteen ilma isuvyöhykkeen (ts. pikseli-ilmaisimen 19) määrittelemi-20 seksi pikselikennolle 18. Elektronisista rakenteista .*· (esim. transistoreista, kondensaattoreista, jne) muodos- • « ,·, : tuvat aktiivipikselipiirit 20 voidaan määritellä kullekin ;·, * pikselikennolle 18 tai vastaavaan paikkaan viereiselle » · 9 toiselle substraatille keräämään pikseli-ilmaisimeen sil-25 loin syntynyt varaus, kun esim. fotoni tai varautunut säteilyhiukkanen osuu pikselikennon 18 tyhjennysvyöhyk-* keelle. Aktiivipikselipiiri 20 ja pikseli-ilmaisin voivat kooltaan olla muutaman kymmenen mikronin luokkaa (esim.
'*,·.· 10-50 /zm) . Tämän jälkeen kuvataan esimerkkejä aktiivisis- : Γ: 30 ta pikselipiireistä kuviin 2, 8 ja 11 liittyen.
! Kuten edellä on mainittu, aktiiviset pikselipiirit 20 , voidaan muodostaa integraalisesti puolijohdesubstraattiin 16 pikselikennoille 18 osana puolijohteen prosessointia.
35 Pikselipiirien integroimiseksi samalle kiekolle ilmaisu-pikselien kanssa voidaan käyttää spesifistä valmistustekniikkaa. Vaihtoehtoisesti aktiivipikselipiirit 20 voidaan 23 114841 konstruoida toiselle kiekolle ja jakaa siten, että ne vastaavat ensimmäisellä kiekolla oleville vastaaville pikselikennoille 18 määriteltyjä pikseli-ilmaisimia. Nämä kaksi elementtiä voidaan sitten yhdistää toisiinsa tunne-5 tulla tavalla käyttämällä esim. nystyliitoksia siten, että kunkin pikselikennon 18 aktiivipikselipiiri 20 sijoittuu tätä pikselikennoa 18 vastaavan pikseli-ilmaisi-men viereen sen päälle.
10 Pikseli-ilmaisimiin muodostetaan tyhjennysvyöhyke siten että kun fotoni valoabsorhoituu puolijohdesubstraattiin 16 pikselikennossa 18 synnyttäen sähkövarauksen tai kun varautunut säteily ionisoi puolijohdesubstraatin 16 tyh-jennysvyöhykkeen pikselikennossa 18, sähköpulssi virtaa 15 puolijohdesubstraatin tyhjennysvyöhykkeeltä tämän pikse likennon 18 aktiivipikselipiiriin 20. Sähköpulssiin liittyvä arvo kerääntyy sitten aktiivipiirielementtiin joko suoraan varausarvona tai vastaavana jännitteenä tai virtana siten että tämän jälkeen tulevasta säteilystä 20 syntyvä uusi varaus lisätään jatkuvasti. Esimerkkejä mah-. dollisista keräyslaitteista ovat integroitu kondensaatto- , . : ri tai integroidun transistorin hila. Varauksen keräys- ;·. prosessi aktiivipikselipiiriin 20 jatkuu kunnes säätö- elektroniikka 24 antaa säätösignaalit informaation luvun *"! 25 aloittamiseksi osoittamalla kukin pikselikenno edullises- i : : ;;; ti suorasaantisesti kustakin pikselikennosta erikseen.
i : : . . .
* Kerääntyneiden varausarvojen lukemisen aikana varauksen kerääminen jatkuu, koska lukeminen tehdään aina erikseen pikselikennojen ilmaisemiseksi. Pikselipiirit voidaan V : 30 nollata selektiivisesti luvun jälkeen varauksenkeräyspii-: rielementtien purkamiseksi, ja pikselit ovat ei-aktiivi- _ siä vain silloin ja hyvin lyhyen aikaa (kuollutta aikaa . ei käytännössä ole, kuten tullaan kuvaamaan). Siten yk- sittäiset pikselit ovat ei-aktiivisia ainoastaan nollauk-35 sen aikana.
Kuvassa la on esitetty erään keksinnön mukaisen pikseli- 1 1 4841 24 piirin varauksenkeräyselementin varauksenkeräysperiaate.
Tässä esimerkissä puolijohdesubstraatille on muodostettu kanavatransistori. n+ seostetut alueet 4 ja 6 on muodostettu spesifisesti vastaavasti lähteelle ja nielulle P-5 tyypin piisubstraattiin. Lähteen 3 ja nielun 5 elektrodit on muodostettu oksidikerrokseen 2 ja hilaelektrodi 7 on muodostettu oksidikerroksen 2 päälle. Varaus kerääntyy kanavatransistorin (MOSFET) hilaelektrodille FET-hilaka-pasitanssin avulla. Kun varaus kerääntyy FET-hilaan, se 10 pienentää elektronipitoisuutta FET-inversiokerroksessa 8 (vähemmistöelektroninkuljettäjien kerros, jota tarvitaan FETrn toimintaa varten). Maksimivaraus, joka voidaan kerätä, riippuu inversiokerroksessa sallitusta minimielekt-ronitiheydestä. Varauksen kerääntymiseen ei siten vaikuta 15 mikään piimassasta tuleva pimeä virta kuten CCD:n tapauksessa, koska varaus ei keräänny mihinkään tyhjennysti-laan. Varauksen keräyskapasiteetin määräävät ainoastaan FETrn kokonaishilapinta-ala (joka voi olla olennaisen lähellä pikselipiirin pinta-alaa), oksidikerroksen pak-20 suus (joka voi olla vain muutaman nm:n tai kymmenien Y: nm:ien paksuinen) ja FETrn dynaaminen alue (joka määrää * · j maksimihilajännitteen). On huomattava, että tämä on vain
t I
esimerkki pikselipiirin varauksenkeräyselementistä, ja • « keksinnön mukaisesti varaus voidaan kerätä millä tahansa 25 sopivalla varauksen keräyslaitteella, joka on toteutettu i : : vastaavan pikselipiirin yhteydessä.
t
Pikseliväli voi olla vain 10 /im, mikä aikaansaa erinomai-sen paikkaresoluution ja vastaavasti kuvaresoluution.
:Y: 3 0 : Kuvassa 2 on esitetty eräs suositeltu esimerkki aktiivi- * « · pikselipiiristä 20, joka on tarkoitettu keksinnön mukaisen kuvauslaitteen pikselikennoa varten. Keksinnön tässä :.Y esimerkissä käytetään kanavatransistoreja (FET), jotka on 35 järjestetty kaskodikytketyksi vahvistimeksi. VBIAS 40 on esijännitetulo pikselikennon pikseli-ilmaisimen 19 muodostavan tyhjennysvyöhykkeen yli. Pikseli-ilmaisinta 19 25 114841 edustaa diodisymboli Dll. Itse pikselipiirissä SIGOUT 42 on analogisignaalin lähtö ja VANA 44 on analogitehon-syötön tulo. RES-R-1 on nollaustulo ja ENA-R-1 on sallin-tatulo pikselipiirille. Varaus kerääntyy transistorin 5 MlIA:n 50 hilaan, kun sekä RES-R-1 42 että ENA-R-1 48 tulot ovat alhaalla.
Hilakapasitanssi muodostaa olennaisesti tulosolmukapasi-tanssin (kokonaiskapasitanssin) ja maksimoi siten vara-10 uksen varastointikyvyn. Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada varauksen maksimikeräyskyky minimoimalla kaikkien muiden piiri- (ja ilmaisin-) komponenttien lois-tai ei-toivottu kapasitanssi ja muodostamalla tulosolmu-kapasitanssi olennaisesti kokonaan varauksen keräystran-15 sistorista MIIA 50. 35 x 35 Mm:n pikselipiirille MIIA 50 kapasitanssi voi olla 2 pF ja FET-hilajännitteen dynaaminen alue voi olla ainakin 2 volttia. Tämä vastaa noin 25 000 000 elektronia varastointikyvyssä, mikä on yli 100 kertaa suurempi kuin pikselikooltaan saman CCD:n kapasi-20 teetti. On huomattava, että edellisen esimerkin FET:n V: kapasitanssi 2 pF muodostaa olennaisesti kokonaan pikse- . : likennon tulosolmukapasitanssin. Edellisessä 35 x 35 μνα:η pikselin esimerkissä ilmaisimen ja muiden elementtien • < kussakin pikselipiirissä ja vastaavassa pikseli-ilmaisi-25 messa kokonaisloiskapasitanssi on alueella muutamista i ! : fF:stä kymmeniin fF:iin. Varauksen varastointilaitteen t » ♦ *' * kapasitanssi tulisi maksimoida ja joka tapauksessa sen olisi oltava olennaisesti suurempi kuin kunkin pikseli-kennon loiskapasitanssi. Edellisessä esimerkissä sen · 30 FET:n kapasitanssi, joka toimii varauksen keräyslaitteena ; pikselipiirissä, on yli 90% sen pikselikennon kokonaiska- pasitenssista, joka käsittää pikseli-ilmaisimen ja vas- * · . taavan pikselipiirin. Tämän johdosta olennaisesti kaikki
t I
*/· kerääntynyt varaus kerääntyy varauksen keräävään FET:iin ϊ J 35 sen sijaan, että se jakautuisi muiden ilmaisimien ja muiden pikselipiirielementtien kesken.
1 1 4841 26
On selvää, että FET:n käyttö on vain eräänä keksinnön esimerkkinä, jossa varauksen keräyskyky maksimoidaan käyttämällä pikselivarauksen varastointilaitetta (kuten FET-hilaa tai kondensaattoria), joka vastaa suurimmasta 5 osasta kunkin pikselin tulosolmukapasitanssia.
Pikselikennon lukemiseksi ENA-R-1 otetaan ylempään tilaan, joka sallii virran kulun transistorista MIIA transistorin MllB kautta SIGOUT:iin 42. Pikselipiiri nolla-10 taan ottamalla RES-R-1 ylhäälle, ja kun RES-R-1 on ollut ylemmässä tilassa vain muutaman mikrosekunnin, kaikki kerääntynyt varaus on ehtinyt poistua transistorin MIIA 50 hilasta. Heti kun RES-R-1 46 menee alempaan tilaan, varaus voi alkaa kerääntyä transistori MIIA:n 50 hilaan.
15 Jos nollaustuloon RES-R-1 46 ei tule mitään nollauspuls-sia, on huomattava, että lukutoiminta silloin kun sallin-tatulo ENA-R-1 menee ylhäälle ei tuhoa varausta vaan aikaansaa sen sijaan pelkästään virran kulun suoraan verrannollisesti kerääntyneeseen varaukseen. Tämä mahdollis-20 taa moninkertaiset luennat ilman nollausta.
# · . ; Kuvassa 11 on esitetty toinen esimerkki aktiivipikseli- » piiristä 320, joka on tarkoitettu keksinnön mukaisen . laitteen kuvauslaitteen erään esimerkin pikselikennoon.
25 Tämä esimerkki vastaa kuvan 2 esimerkkiä. Pikselikennon i t : pikseli-ilmaisinta edustaa PD 319. Itse pikselipiirissä ‘ VBIAS 140 on esijännite, OUT 342 on analagisignaalilähtö, RESET 346 om nollaustulo, joka on liitetty nollaus-FET:-iin 347 ja ENABLE 348 on sallintatulo, joka on liitetty v : 30 pikselipiirin sallinta-FET:iin 352. Varaus (elektronit) .1.: kerääntyy (-vät) varauksen varastointi-FET:n 350 hilaan, 1 > t kun ENABLE-tulo 348 on alhaalla ja RESET-tulo 346 on ylhäällä. Pikselikennon lukemiseksi ENABLE 348 otetaan V1; ylempään tilaan, mikä sallii virran kulun FETrstä 350 ! 35 FET:n 352 kautta OUT:iin 342. Pikselipiiri nollataan ot tamalla RESET alhaalle, ja kun RESET 346 on ollut alhaalla vain muutaman mikrosekunnin ajan, kaikki kerääntynyt 1 1 4841 27 varaus on ehtinyt poistua FET:n 350 hilasta. Heti kun RESET 346 on mennyt ylempään tilaan, varaus voi alkaa kerääntyä FET:n 350 hilaan. Jos nollaustuloon RESET 346 ei tule mitään nollauspulssia, on huomattava, että luku-5 toiminta silloin kun sallintatulo ENABLE menee ylhäälle ei tuhoa varausta vaan aikaansaa sen sijaan pelkästään virran kulun suoraan verrannollisesti kerääntyneeseen varaukseen. Siten nähdään, että kuvan 11 piirin toiminta vastaa kuvan 2 vastaavaa. Kuvan 11 piiriin kuuluu lisäksi 10 diodit 354 ja 356, jotka toimivat pikselipiirin ylikuormituksen suojapiireinä. Diodit aikaansaavat suojauksen sekä staattista sähköä vastaan, joka voisi vahingoittaa FET:ejä, että FET:ien ylikuormitusta vastaan. Jos FET-hilan 350 keräämä määrä ylittää ennalta määrätyn varaus-15 kynnyksen (esim. 5 volttia vastaten, joka on esijännite), virta alkaa kulkea diodin 356 kautta kohti maata suojaten siten FET:n 350. Tämä suojaa pikselikennoja, jotka vastaanottavat esim. täyden säteilyannoksen kuvattavan kohteen alueen ulkopuolelta. FET:it 350 ja 352 on suositel-20 tavasti muodostettu kaskodivahvistinasteeksi. Tässä ra- ♦ t J'l kennemuodossa FET:it 350 ja 352 aikaansaavat impedanssi- muutoksen lisäämättä kuitenkaan vastaavasti kohinaa. Si-ten kunkin tässä suoritusmuodossa kuvatun pikselipiirin kohinataso on vain noin 500 e, samalla kun pikselipiiri 25 on hyvin pienikokoinen (pikselikoko jopa vain 10-20 μπι) , • » · ja sillä on hyvin suuri dynaaminen alue, noin 50 000 000 « ! * e ja yksittäinen osoitettavuus. 1 * * t **>·* Kuvassa 11 on myös esitetty vaihtoehtoinen bipolaaritran- V ! 30 sistori 360, joka voidaan myös jättää pois. Bipolaari-
•\· transistorin ja sen kytkennän jännitelähteeseen VBASE
i · , tarkoitus selitetään myöhempänä.
» t i · ’> “· Kuva 10 on kaaviomainen kuvanto keksinnön mukaisen ku- 35 vauslaitteen eräästä suoritusmuodosta. Kuvan 10 kuvauslaitteeseen kuuluu pikseli-ilmaisinsubstraatti 214, jolloin aktiivipikselipiirit on muodostettu toiselle subst- 28 114841 raatille 212, joka on kiinnitetty pikseli-ilmaisimeen 214 mikronystyillä 222. Aktiivipikselipiirejä 20 on substraatin 212 sisällä kaaviomaisesti merkitty FET:n symbolilla.
5
Pikselisubstraatti 214 on varustettu jatkuvalla elektrodilla 110 substraatin sillä puolella, joka suuntautuu tulevaa säteilyä päin. Tulevan säteilyn on kuvassa 10 siten oletettu saapuvan ylöspäisessä suunnassa. Pikseli-10 ilmaisinsubstraatin 112 runko sijaitsee siten jatkuvan elektrodin 110 takana. Kerroksen 112 takapinnalle on sijoitettu useita pikseli-ilmaisinelektrodeja 114. Juuri tämä pikseli-ilmaisinelektrodien 114 matriisi määrittelee yksittäiset pikseli-ilmaisinkennot 19 pikseli-ilmaisin-15 substraatin 214 sisällä. Kukin pikseli-ilmaisinelektrodi 114 on sähköisesti ja mekaanisesti kytketty vastaavaan pikselipiiriin 20 vastaavalla mikronystyllä 222. On selvää, että kuvan 10 esitys on hyvin kaaviomainen, eivätkä osat ole mittakaavassa.
20
Edellä jo kuvattujen piirteiden lisäksi kuva 10 havain- I · nollistaa myös mahdollisia lisäpiirteitä, joita voidaan käyttää yksittäisten pikselipiirien eristämiseksi tämän I’ jälkeen kuvattavalla tavalla.
: 25
Erilaisissa ilmaisinpikselikennoissa vastaavat varauksen keräävät FET:it 350 voivat kerätä erilaisia varausmääriä tuloksena ilmaisinpikseleihin saapuvasta erilaisesta !! säteilystä tai valonvoimakkuudesta. Vierekkäisten pikse- 30 leiden välille syntyy vastaavasti potentiaaliero. Jos ;. ·· pikseleitä ei ole sähköisesti erotettu, tämä potentiaa- liero voi aiheuttaa signaalivarauksen vuotamisen yhdestä .* ; pikselipiiristä ilmaisimen kautta viereiseen pikselipii- riin. Mitä pitempi keräysaika on, sitä vakavampi ongelma 35 voi olla. Keksinnön erään suositellun muodon mukaisesti tämä vaikutus pienenee tai poistuu käyttämällä välineitä, joilla vierekkäiset pikselikennot erotetaan sähköisesti 29 114841 toisistaan, tai ekvivalenttisesti niiden resistanssi maksimoidaan. Tätä varten ilmaisinpikselikennojen välille (ts. ilmaisinpikselikennot määrittelevien elektrodien 114 välille) pannaan esim. polyamidia oleva passivointikerros 5 116. Se erottaa sähköisesti ilmaisinpikselikennot, koska tällainen passivointi on ei-johtava. Lisäksi passivointi-kerrokselle voidaan sijoittaa elektrodit ja tuoda jännite V, joka synnyttää sulkupotentiaalin 118, joka tunkeutuu useita mikrometrejä ilmaisintilavuuden sisälle. Näin valo raus, joka yrittää karata pikselipiirin 20 varauksenke-räys-FET:stä, kohtaa sulkupotentiaalin, eikä häviä viereiseen pikselipiiri-FET:iin.
Kolmantena mahdollisuutena on lisäksi muodostaa npn-tran-15 sistori (bipolaarinen transistori) kunkin pikselipiirin sisääntuloon. Tämä on esitetty kuvassa 11. Kun bipolaari-transistorin kantaan tuodaan sopiva jännite, joka on sama pikselipiirien kaikille bipolaaritransistoreille (noin 1 V), bipolaaritransistori toimii diodina, joka sallii va-20 rauksen kulun FET:n 350 hilaan mutta estää samalla kaiken .·.* paon vastakkaiseen suuntaan. Tällä tavalla, samalla kun säilytetään erilaiset potentiaalipudotukset varauksen keräävien FET:ien 350 hiloissa (kerääntyneisiin erilai-<· siin signaalivarauksiin verrannollisesti), on potentiaali , 25 pikselipiirien tulossa sama kaikille pikselipiireille.
» I f ·;·, Siten keksinnön tämän muodon mukaisesti käytetään väli neitä erottamaan sähköisesti kuvauslaitteen pikselikennot . siten että säilytetään kaikki tai olennaisesti kaikki ;;; kuhunkin pikselipiiriin kerääntynyt varaus. Keksinnön ·' 30 tämä suositeltu muoto on erityisen edullinen silloin kun : keräysajat ovat melko pitkiä, esim. kymmenien tai satojen :··* mikrosekuntien luokkaa tai vieläkin edullisempi silloin . kun keräysajat ovat millisekunnin tai kymmenien tai sato- jen millisekuntien luokkaa.
“··* 35
Pikselipiiri 20 voi kerätä sähkövarauksen, joka edustaa aina 60 000 000 elektronia asti kussakin pikselissä, sa- 30 114841 maila kun pikselikoko voi olla alle 50 x 50 μνα. Pikseli-paksuus tai pikseli-ilmaisimen täysin tyhjennetty osuus voi olla aina 3 mm asti, mikä tekee nämä ilmaisimet hyvin herkiksi röntgensäteille, joiden energiat ovat alle 200 5 keV. Varatulle säteilylle herkkyys on käytännössä 100%. Minimipikselipaksuus voi olla 200 μιη:η luokkaa , mikä voi antaa parantuneen resoluution, kun on ilmaistava matalamman energiavarauksen säteilyä. Säteilylle epäherkkä puo-lijohdesubstraatin kuollut kerros voi olla niinkin ohut 10 kuin 50 nm, jolloin β-säteilysignaaliakaan, jonka energiat ovat alle 30 keV, ei menetetä.
Kuvassa 3 on esitetty eräs kaaviomainen malli kuvan 1 säätöelektroniikan 24 mahdollisesta rakenteesta ja sää-15 töelektroniikan 24 suhteesta pikselikennojen 18 aktiivi-piirien m x n matriisiin. Havainnollisuuden parantamiseksi kuvassa 3 on esitetty 9 pikselikennon matriisi ja vain osa niistä signaalilinjoista, jotka muodostavat tien 22 kuvassa 1. On selvää, että keksinnön mukaiseen kuvaus-20 laitteeseen kuuluu normaalisti merkittävästi suurempi määrä pikselikennoja kuin kuvassa 3 on esitetty. Rivinva-\*·: lintalogiikka 60 ohjaa rivin luentaa (ENA 74) ja rivin • '·· nollausta (RES 76) ja sarakelogiikka 62 sallii (COL-SEL) kerääntyneiden varausarvojen lukemisen kustakin pikseli-: 25 piiristä 20 kellosignaalia 79 vastaten.
Säätöelektroniikkaan 24 kuuluu logiikkapiirit 60 rivin-valinnalle, logiikkapiirit 62 sarakkeen osoitukselle, tehonsyöttöpiirit 70, analogidigitaalimuunnin (ADC) 56 ja 30 signaalinkäsittelypiirit 58. Suositeltavasti ainakin osa säätöelektroniikasta tai se kokonaan on toteutettu subst-:··: raatille 16 pikselikennojen 18 matriisin muodostaman ku- • ‘ ; vamatriisin kehälle.
35 Tehonsyöttöpiirit 70 syöttävät tehoa yksittäisille pikselikennojen 18 aktiivipiireille 20 linjojen 54 kautta (esitetty kaaviomaisesti kuvassa 3) ja ne voidaan lisäksi 31 114841 järjestää syöttämään esijännite ei-esitettyjen linjojen kautta pikselikennot määritteleville elektrodeille.
Rivinvalintalogiikka 60 lähettää signaalit rivin sallin-5 ta- ja nollauslinjojen 64 ja vastaavasti 66 kautta (kuten myös kuvassa 3 on kaaviomaisesti esitetty) sarakkeiden valitsemiseksi pikselikennojen 18 yksittäisten aktiivi-piirien 20 lukemiseksi ja vastaavasti nollaamiseksi. Rivin valintalinjat 64 ja rivin nollauslinjat 66 on liitet-10 ty sallintatuloon ENA-R-1 48 ja vastaavasti nollaustuloon RES-R-1 46 rivin kussakin pikselipiirissä. Rivin valinta-logiikassa 60 on esitetty myös rivin sallintasignaalit 74 ja rivin nollaussignaalit 76 peräkkäisten rivien skannaa-miseksi. Voidaan nähdä, että nollauspulssi 76 seuraa ri-15 vin sallintapulssia 74 aiheuttaen aktiivipiirien nollauksen lukemisen jälkeen.
Sarakkeen vaiintälogiikkaan 62 kuuluu multiplekseri sig-naalilähtöjen valitsemiseksi sarakelinjojen 68 kautta 20 (myös esitetty kaaviomaisesti kuvassa 3), kunkin sarake->*.' linjan ollessa liitetty kunkin tämän sarakkeen pikseli- .’·· piirin 20 SI GOUT-lähtöön 42. Sarakkeen valintalogiikassa ; 62 esitetty COL-SEL signaali 78 valitsee siten sarakkeet ;:· niiden pikselikennojen 18 yksittäisten aktiivipiirien : 25 lukemiseksi, jotka sillä hetkellä ovat rivin sallinta- pulssien 74 valitsemia. Esitetyssä suoritusmuodossa sarakkeen valintapulssi kellotetaan peräkkäisiin sarake-paikkoihin kelloa CLK 79 vastaten yhden rivinsallinta-jakson aikana, siten että valitun rivin vastaavan aktii-30 vipikselipiirin kerääntynyt varausarvo kellotetaan ulos >,'*· kullakin kellopulssilla ennen kuin rivinvalintapulssi ": *: jatkaa seuraavalle riville. Kukin juuri luetun rivin ak- . tiivipikselipiiri nollataan sitten samanaikaisesti rivin nollauspulssin 76 kanssa.
'··’ 35
Kuvassa 3 esitetyt liitokset ovat helposti toteutettavissa tavanomaista kaksoismetallointitekniikkaa käyttämällä.
32 114841
Vaikka, kuten kuvaan 3 liittyen kuvattiin, pikselit luetaan peräkkäin ennalta määrätyssä järjestyksessä, on selvää, että itse asiassa pikselit ovat osoitettavissa suo-rasaantisesti erillisillä rivin ja sarakkeen sallintasig-5 naaleilla. Samoin on selvää, että skannaussuunta voisi olla käänteinen (riveistä sarakkeisiin) tai yksittäiset pikselit voitaisiin osoittaa täysin vapaavalintaisessa järjestyksessä sopivilla rivin ja sarakkeen sallintasig-naaleilla. On myös selvää, että sarja- tai rinnakkaiskä-10 sittelyn astetta voidaan helposti modifioida kunkin sovellutuksen tarpeita vastaavasti. Esimerkiksi kaikki rivit voidaan asettaa samanaikaisesti ylempään, sallintati-laan siten että sarakkeenvalintakello lähettää rinnakkain kaikki rivit, mikä lisää lukunopeutta. Rivien nollauksen 15 ei tarvitse olla yhtä suuri lukunopeuden kanssa. Moninkertaisten lukemisten jälkeen kukin rivi voidaan nollata lukemisnopeutta hitaammin. On selvää, että rivien ja sarakkeiden nimitys on vapaavalintainen ja voidaan muuttaa päinvastaiseksi.
20 Λ: Hyvin suuren kuvapinnan kattamiseksi tehokkaasti on pik- ’·· selikennot suositeltavasti ryhmitelty m x n pikselin loh koihin siten että kunkin lohkon sisältämät pikselit lue-··· taan ja nollataan peräkkäin riveissä. Kuvan 4 kaavio 25 esittää lohkoa, jossa pikselipiirit 20 ovat kahdessa ri- ' « · vissä ja neljässä sarakkeessa. Pikselipiirit keräävät varauksen transistorien MijA, jossa i=l,2 ja j=l,2,3,4, . hiloihin. Transistorien pitämiseksi alhaisessa potenti- ;; aalissa kukin hila maatetaan lukemisen jälkeen. Luku ·, ’ 30 käynnistetään tuomalla kellopulssijono CLK-tuloon 80 ja yhden kellojakson ylempi (lukubitti) RB-IN tuloon 82.
. Ensimmäisen kellojakson aikana RB-IN tulo 82 sallii kyt- kimen SW4, joka kytkee neljännen sarakkeen analogisen ··’ 35 lähtölinjan 68 analogilähtöön ROUT 88. Siten kun ensimmäisen rivin rivinsallintatulo ENA-R-1 on ylhäällä, mikä avaa ensimmäisen rivin kytkintransistorit M1*B 52, tämän 33 114841 ensimmäisen kellojakson aikana, pikselipiirin 20(1,4) transistorin M14A 50 hilaan mahdollisesti varastoitunutta varausta vastaava signaalivirta kulkee tämän transistorin kautta ja kytkimen SW4 kautta analogilähtöön ROUT 90.
5
Kellon CLK seuraavalla kellojaksolla RB-IN tulon on oltava alhaalla. Ylempi tila, alun perin kiikun UI tulossa kellotetaan kellojonolla CLK kiikun U2 tuloon ja kytki-10 meen SW3, joka sitten kytkee kolmannen sarakkeen analo-gilähtölinjan 68 analogilähtöön ROUT 88 siten että pikselipiirin 20(1,3) transistorin M13A 50 hilaan mahdollisesti varastoitunutta varausta vastaava signaalivirta kulkee tämän transistorin kautta ja kytkimen SW3 kautta 15 analogilähtöön ROUT 90. Koska SW4 on nyt alhaalla, neljännen sarakkeen analogilähtölinja 68 on irtikytketty.
Lukubitti sykkii näin kytkimien SW4-SW1 ja kiikkujen Ul-U4 kautta kellon CLK peräkkäisillä kellopulsseilla. Sarakkeensa 11 intakiikut U1-U4 muodostavat ensimmäisen 20 siirtorekisterin.
«
Kun lukubitti kellotetaan ulos kiikusta U4 se kellotetaan : '· takaisin kiikkuun UI. Se kellotetaan myös rivinsallinta- i' logiikan U5-U7 ja rivinnollauslogiikan U9-U11 tuloihin.
; 25 Aina kun nämä vastaanottavat kellotulon kiikun U4 lähdös- 1 * · tä ne lähettävät edelleen lukubitin ja nollausbitin, nol-lausbitin kulkiessa yhden askeleen lukubitin takana. Ri-vinsallintalogiikan kiikut U5-U7 muodostavat toisen siir- < » · torekisterin ja rivinnollauskiikut U9-U11 kolmannen siir- » · * 30 torekisterin.
* · • · * ;·: Tällä tavalla joka kerta kun rivi luetaan lukubittiä . siirretään yksi rivi ylös. Nollausbittiä siirretään sa- * · · moin yksi rivi ylös mutta yksi rivi lukubitin takana. Kun I · ··· 35 nollausbitti luetaan viimeisestä kiikusta Ull, se syöte tään lukubitin lähtöön RBO 84 ja uusi lukujakso voidaan käynnistää. Peräkkäisten lukutoimintojen välisen ajan 34 114841 tulisi olla riittävän lyhyt pitämään transistorien MijA hilat suhteellisen pienissä potentiaalieroissa, suositel-tavasti alle 2 V nollauspotentiaalista (tai varauksen nollakerääntymisen potentiaalista).
5
Eräässä toisessa keksinnön suositellussa suoritusmuodossa voidaan toteuttaa samat toiminnot kuin kuvassa 4 laskurilla, joka antaa rivi- ja sarakeosoitteita, jotka voidaan dekoodata samoihin säätösignaaleihin kuin kuvassa 3, 10 COL-SEL 78, RES 76 ja ENA 74.
Transistorien MijA varastointikyky riippuu transistorin hilan kapasitanssista ja jännitteestä. Transistorit MijA voivat kestää 10 V, mutta on suositeltavaa pitää hilajän-15 nite selvästi tämän alapuolella noin 2 V:n potentiaali-eroon asti nollauspotentiaalista. Hilakapasitanssi voi olla aina noin 5 pF asti alle 50 x 50 μιη pikselikoolla.
Tämä tarkoittaa 6xl07 elektronin varastointikykyä. Se on noin 86 kertaa sellaisen CCD:n kapasiteetti, joka varas-20 toi varauksen selvästi substraatin sisällä olevaan varas- ,:.: toon.
• *
Keksinnön mukaisten kuvauslaitteiden tarjoamien etujen ··· selventämiseksi voidaan tarkastella mitoiltaan 2x2 cm:n .·. 25 yksittäistä kuvauslaitetta. Jos pikselikoko on 35 x 35 I t · :·, /xm, silloin kuvaustasoon kuuluu 571 riviä x 571 saraketta pikseleitä. Siten jos kuvauslaite on ASID, joka 32. mil-. lisekunti voidaan lukea kaiken kaikkiaan 326 041 pikseliä ;;; multiplekserin kellonopeudella 10 Mhz. Siten tässä esi- \ * 30 merkissä, jossa on vain yksi lukukanava, kukin kehys näy- • : tetään 32 millisekunnin välein, mikä mahdollistaa tosiai- ·:*·: kaisen kuvauksen. Koska pikselipiirien varauksen varas- . tointikyky on kymmeniä miljoonia elektroneja, ASID sovel- ,* tuu suuri-intensiteettisimpiinkin ennustettavissa oleviin I * ···' 35 tulevaisuuden sovellutuksiin. Tämä ei tapahdu kuvan spatiaalisen resoluution (pikselikoko tässä esimerkissä on 35 μτα) eikä kuolleen ja ei-aktiivisen kuvausajan kustan- 35 114841 maksella. Kukin pikselirivi voidaan aina nollata välittömästi luennan jälkeen niin kauan kuin seuraavan rivin lukeminen kestää (lukujakso selitettiin edellisessä kappaleessa) . Tämä rivin lukuaika on 100 nsek kertaa pikse-5 lien lukumäärä riviä kohti, ts. 57,1 mikrosekuntia. Siten 32 msekunnin kuvakehyksen saantiaikana ei-aktiivinen aika on vain 57 mikrosekuntia tai 0,17%, mikä käytännössä merkitsee ei lainkaan kuollutta aikaa. Sen vuoksi ASIDrlla aikaansaadaan suuri spatiaalinen resoluutio, tosiaikainen 10 kuvaus 32 msekunnin kuvakehyspäivityksin, erittäin suuri dynaaminen alue, käytännössä ei lainkaan kuollutta aikaa, hyvin pieni elektroninen kohina ja se on kuitenkin kustannuksiltaan edullinen vaatien vain yhden lukukanavan tässä esimerkissä. Kun jokainen pikselipiiri myös voidaan 15 osoittaa suoraan, ASIDtissa on helppo tallentaa kalib-rointikuvakehys yksittäisine pikselipohjineen, jotka on tallennettu ja vähennetty jokaisesta kerääntyneestä kuva-kehyksestä. Tämä kalibrointiajo voidaan tehdä tosiaikaisessa kuvaussovellutuksessa aina muutaman sekunnin välein 20 tai harvemmin, koska pohjat ja hyvin pieni kohinataso >V pysyvät ASID:issa stabiileina.
i * * · • · I »
Kuva 8 on piirikaavio keksinnön erään suoritusmuodon mu- '1' kaisen pikselikennon 18 aktiivipiirin 20 eräästä esimer- ; 25 kistä.
- I · »
Pikseli-ilmaisinta 19 edustaa diodisymboli 182 (ilmaisin voi vaihtoehtoisesti toimia vastuksena), joka on liitetty f · ♦ [’,! esi jännitteeseen Vbias 180, joka tuodaan elektrodin (ei 30 esitetty) kautta, joka määrittelee pikselikennon 18 tyh- '/·· jennystilan tai pikseli-ilmaisimen 19.
«’ : Pikselikennon 18 tyhjennystilaan 19 osuvan säteilyn syn- nyttämä varaus tuodaan ensimmäisen, tulotransistorin 184 35 (tässä kanavatransistori, FET) hilaan, jonka transkonduk-tanssi on esim. 0,3 mS ja nielulähdevirran arvo IDS 100 μΑ ja kapasitanssi 0,1 pF). Tulo-FET:n 184 lähde ja nielu on I * 36 114841 liitetty ensimmäisen virtalähteen 186 (tässä sopivaraken-teinen FET, vaikka se voitaisiin korvata vastuksella) ja maalinjan GND 174 välille. Virtalähde 186 on puolestaan liitetty positiiviseen syöttölinjaan V+ 172.
5
Tulo-FET:n 184 ja virtalähteen 186 välinen liitos on kytketty yhteen napaan toisessa transistorissa 188, joka muodostaa samakantaisen bipolaarisen vahvistimen, jota säädetään sen kantaan tuodulla esijännitteellä. Toisen 10 transistorin 188 kanta on liitetty esijännitelinjaan VQ 178. Toisen transistorin jäljelle jäävä napa on liitetty takaisinkytkentäkondensaattorin Cf 190 (kapasitanssi esim. 0,3 pF) kautta tulo-FET:n 184 kantaan.
15 Toisen transistorin 188 ja kondensaattorin Cf 190 välinen liitos on myös kytketty toiseen virtalähteeseen (tässä sopivarakenteinen FET, vaikka se voitaisiin korvata vastuksella) ja negatiiviseen syöttölinjaan V- 176. Pikseli-kennon tyhjennystilaan osuvasta säteilystä syntyvä va-20 raus voi siten kerääntyä kondensaattoriin Cf 190.
I « • · t « X- ja Y-lukulinjat, Xread 160 ja Yread 164 on liitetty ·,, lukulogiikkaan 198 (tässä kaksikantainen FET) , joka puo- ·*< lestaan on liitetty negatiivisen syöttölinjan V- 176 ja . 25 lähtökytkimen 196 (tässä FET) välille, jolloin konden- ·· ( » , saattoriin Cf 190 kerääntynyt varaus voidaan lähettää f * » lähtölinjan 156 kautta, kun Xread ja Yread linjoihin 160 , ja 164 tuodaan signaali samanaikaisesti. X- ja Y-nollaus- f » » ’ linjat Xreset 162 ja Yreset 168 on liitetty purkulogiik- > i * * 30 kaan 100 (tässä kaksikantainen FET), joka puolestaan on liitetty negatiivisen syöttölinjan V- 176 ja purkukytki-men 192 (tässä FET 192) välille purkamaan ja siten nol-,* , laamaan kondensaattori Cf 190, kun Xreset ja Yreset Iin- i » * i]· joihin 162 ja 168 tuodaan signaali samanaikaisesti.
35
Kuvan 8 piiri muodostaa varausherkän vahvistimen, jolla on varauksen varastointikyky takaisinkytkentäkondensaat- 1 1 4841 37 torissa Cf 190 sekä lähtö- ja nollauspiirit. Varauksen varastointiajasta ja säteilyn kovuusvaatimuksista riippuen FET: it voidaan toteuttaa sopivalla tekniikalla kuten JFET tai MOSFET. Jos kondensaattorin Cf 190 kapasitanssi 5 on 0,3 pF, se vastaa noin 1,8 miljoonan elektronin varas-tointikykyä. Jos kondensaattorin Cf 190 kapasitanssi on 1 pF, se vastaa noin 6 miljoonan elektronin varastointiky-kyä. Maksimilähtökellotaajuus nollaus-FET:illä lähtölin-jalla on 5-10 MHz. Tämä maksimilähtötaajuus pienenee noin 10 200 kHz:iin ilman FET:iä lähtölinjalla.
Kuvan 8 piirijärjestely voitaisiin toteuttaa esim. pik-selikennolla, jonka koko on noin 150 x 150 μπι. Gammaka-mera- ja angiografiatyyppisissä sovellutuksissa pikseli-15 halkaisijakoon ei tarvitse olla pienempi kuin noin 150 μιη. Tässä tapauksessa ylimääräinen tila pikselipiireissä mahdollistaa varauksen keräyksen, luennan ja nollauksen lisäksi myös muut toiminnat. Esimerkiksi kuvan 8 järjestely vahvistaa kerätyn varausarvon. Lisäksi kuvan 8 jär-, , 20 jestelyä voitaisiin modifioida aikaansaamaan tulevien *'·[ säteilyosumien varausdiskriminointi ennen pikselipiiriin <· * • 'ί kerääntymistä. Tällä tavalla energialtaan odotettua alempaa vastaava säteily voitaisiin jättää huomioimatta * ennen pikselipiiriin keräämistä. Kuvauskennojen matriisin . ! ί 25 muodostaman kuvauspinnan ulkosivun ympärille voidaan myös toteuttaa osa tai kaikki säätöelektroniikasta 24 integ- i raalisena osana puolijohdesubstraattikiekkoa 16.
« · » f ···, Kuva 9A esittää kaaviomaisesti säätöelektroniikan 24 yk- i < • t 30 sityiskohtia ja säätöelektroniikan 24 suhdetta kuvassa 24 = esitetyn tyyppisiin substraatilla 16 oleviin aktiivipik- ”'· selipiireihin 20. Havainnollisuuden vuoksi kuvassa 9A on ; esitetty 16 pikselikennon piiri, ja vain osa tien 22 ku- vassa 1 muodostavista signaalilinjoista on esitetty. On 35 selvää, että keksinnön mukaiseen kuvauslaitteeseen normaalisti kuuluu merkittävästi suurempi määrä pikseliken-noja kuin kuvassa 9A on esitetty.
38 114841 Säätöelektroniikkaan 24 kuuluu X osoitelogiikkapiirit 144, Y osoitelogiikkapiirit 146, tehonsyöttöpiirit 150 ja signaalinkäsittelypiirit 148. Suositeltavasti osa säätö-elektroniikasta 24 tai se kokonaan on toteutettu sille 5 substraatille, jolle pikselipiirit on toteutettu, pikse-lipiirien matriisin kehälle. Tehonsyöttöpiirit 150 syöttävät tehon yksittäisille pikselipiireille 20 linjojen 170 kautta (esitetty kaaviomaisesti kuvassa 9A), ja ne voidaan lisäksi järjestää syöttämään esijännite linjojen 10 (ei esitetty) kautta elektrodeille, jotka määrittelevät pikselikennoilmaisimet. X- ja Y-osoitelogiikat 144 ja 146 antavat signaalit rivi- ja sarakelinjojen 152 ja vastaavasti 154 kautta (esitetty kaaviomaisesti kuvassa 9A) yksittäisten pikselipiirien 20 lukemiseksi ja nollaami-15 seksi. Signaalikäsittelypiirit 148 on yhdistetty aktiivipiirien lähtölinjoihin 156, jotka on kaaviomaisesti esitetty kuvassa 9A. Kuvan 9A suoritusmuodossa kullekin pikselipiirien 20 riville on järjestetty yksi lähtö-linja, joka on lähtövahvistimen 158 kautta liitetty sig-20 naalikäsittelypiireihin 148. On kuitenkin selvää, että kullekin sarakkeelle voitaisiin vaihtoehtoisesti järjestää erilliset lähtölinjät, tai rivien tai sarakkeiden ryhmälle tai pikselikennojen/piirien ryhmille, aina tar-. . _ peen mukaan.
: *. 25 * Kuva 9B esittää yksityiskohtaisemmin niitä signaalilin- : joja* jotka on järjestetty säätöpiirien 24 ja pikseliken- non 18 pikselipiirin 20 välille keksinnön tämän suoritus-muodon mukaisesti. Tehonsyöttölinjoihin 170 kuuluu posi-v ·' 30 tiivinen syöttölinja V+ 172, maalinja GRD 174, negatiivinen syöttölinja V- 176 ja vahvistusteholinja Vq 178. Ri-; vilinjat 152 käsittävät Xread-linjan 160 ja Xreset-linjan . 162, ja sarakelinjat 154 käsittävät Yread-linjan 164 ja .· , Yreset-linjan 168. Tässä suoritusmuodossa kullakin rivil- • ’ 35 lä on yksi lähtölinja, kuten edellä jo on kuvattu.
Kuvissa 2, 8 ja 11 esitetyt pikselipiirit sekä kuvissa 3, 39 114841 4, 9Α ja 9Β esitetyt liitokset voidaan toteuttaa integ-raalisesti yhdelle puolijohdesubstraatille käyttäen tavanomaista integroitujen piirien valmistustekniikkaa tai kahdelle päällekkäiselle puolijohdesubstraatille, jolloin 5 pikseli-ilmaisimien matriisi on ensimmäisellä substraatilla ja pikselipiirien matriisi toisella substraatilla, joka on mekaanisesti kiinnitetty ensimmäiseen, esim. nys-tyliitoksilla pikseli-ilmaisimien ja niitä vastaavien pikselipiirien yksi-yhteen vastaavuudella.
10
Keksinnön eräässä, mammografiassa käytettäväksi tarkoitetussa esimerkinomaisessa suoritusmuodossa kuhunkin lohkoon kuuluu 80 x 240 pikseliä. Mammografia on keksinnön kuvauslaitteen sellainen sovellutus, jossa on ehkä tiu-15 kimmat vaatimukset lukunopeuden ja varastointikyvyn suhteen. Onnistuneessa mammografiassa on tallennettava 104 röntgensädettä 20 keVrlla yhdessä sekunnissa pikseliä kohti. Jos kunkin pikselipiirin varastointikyky on 6xl07 elektronia, tämä tarkoittaa, että yli kymmenen tuhatta 20 (104) röntgensädettä voi kerääntyä pikseliin ennen kuin pikselisisältö on tarpeen lukea. Tästä seuraa, että klikin pikseli voidaan lukea esim. noin 10 kertaa sekunnissa tai vähemmän, mikä tekee pikselin lukunopeudeksi 10 Hz. Loh-V. kossa, jossa on 80 riviä ja kussakin niistä 240 pikseliä, : 25 koko lohkon lukemisaika on kellonopeus jaettuna ;·, * 19200:11a, joka on lohkon pikselien kokonaismäärä. 10 I * * . MHz:n kellonopeudella, joka on tyypillinen arvo, koko lohko voidaan lukea nopeudella 520 Hz. Koska mammografi- ♦ · · aan vaaditaan vain 10 Hz, nähdään, että keksinnön tällä
t I I
'·' ‘ 30 suoritusmuodolla voidaan käsitellä intensiteettejä, jotka viisikymmenkertaisia mammografiassa tarvittuun verrattuni/ na. Tämä suuri määrä tarjoaa, kuten lyhyesti tullaan ku- : vaarnaan, mahdollisuuden multipleksoida yhteen monien loh- / . kojen (tiilien) lähdöt ja minimoida lukukanavien koko- ‘.35 naismäärä.
:/·· Eräs laitteen toimintaan liittyvä piirre on kuollut aika, * * 40 114841 joka voidaan määritellä ajaksi, jonka kunkin rivin nollaus kestää sen lukemisen jälkeen. Pikselirivi voidaan nollata 10 //sekunnissa tai nopeammin. Tänä aikana pikse-lit ovat ei-aktiivisia. Koska yhdessä sekunnissa (mikä on 5 tyypillistä mammografialle) on suoritettava kymmenen tai vähemmän luku- ja nollaustoimintaa, tämä tarkoittaa, että kuollut aika on kokonaisuudessaan 0,0001 sekuntia tai 0,01% verrattuna siihen kokonaisaikaan, jona kuvauslaitteen on oltava aktiivinen. Keksinnön tämän suoritusmuodon 10 kuollut aika on siten merkityksetön ja käytännössä nolla.
Sen havainnollistamiseksi, kuinka pieni tämä kuollut aika on, huomautetaan, että tämän ajan kuluessa menetetty röntgensäteiden määrä (olettaen 104 röntgensädettä pikse-liä kohti sekunnissa) on 104 x 0,0001 (noin l röntgensäde 15 pikseliä kohti). Tämä on paljon vähemmin kuin kvantti- vaihteluraja (100), joka on tilastollinen virhe kymmenelle tuhannelle röntgensäteelle. Siten keksinnön tämä suoritusmuoto toimii tehokkuudella, joka vastaa suurinta mahdollista tilastollisesti saatavaa suorituskykyä.
20
Kuvassa 2 tai kuvassa 11 esitetty pikselipiiriesimerkki voidaan toteuttaa siten, että sen päämitat ovat alle 35 μτα, jolloin pikselikennot voivat olla 35 μπι:η neliöitä tai pienempiä. Kunkin lohkon mitat ovat siten 4 x 12 mm, 25 ja kuvauspinta, jonka pinta-ala on esim. 18 x 24 cm, voi- I · · * daan muodostaa useiden satojen tiilien mosaiikista, jossa ‘ . kukin tiili vastaa esim. 115 x 341 pikselikennon lohkoa.
Kun suurten kuvapintojen muodostamisessa käytetään tii-'· 30 limäistä menettelytapaa, on etuna suuri valmistussaanto.
Se tarjoaa myös modulaarisuuden edut siten että jos yksi • : : tiili rikkoontuu, se on mahdollista vaihtaa ilman että * * * * , : : koko kuvapintaa tarvitsisi vaihtaa. Tämä tekee suuren . kuvamatriisin taloudellisesti edulliseksi.
’ ! 35
Yllättäen tiilimäistä menettelytapaa käyttämällä on ; edelleen mahdollista saada hyvä kuvalaatu huolimatta sii- 41 114841 tä, että tiilet sisältävät m x n pikselin kennoja ja vastaavat piirit ja säätöelektroniikan. Kukin tiili tarvitsee vähintään neljä, mahdollisesti viidestä kymmeneen ulkoista liitintä. Lisäksi kussakin tiilessä on m x n 5 pikselikennon matriisin käsittävän aktiivikuvapinnan reunalla jonkin verran ei-aktiivista tilaa, johon tiilen säätö- ja logiikkapiirit on sijoitettu. Keksinnön suositellussa suoritusmuodossa tiilet on sen vuoksi sijoitettu kuvassa 5 esitetyn kaltaiseksi mosaiikiksi.
10
Mammografiassa käytettävän ilmaisutason tulisi olla 30 x 3 0 cm2:n luokkaa. Ilmaisutasossa ei sallita lainkaan kuollutta tilaa. Tämän saavuttamiseksi kuvan 5 järjestelyllä mosaiikki siirtyy kahdessa vaiheessa siten, että koko 15 kuvattava pinta on mahdollista kattaa kokonaan keräämällä kolme kuvakehystä. Tiilen muoto voi olla olennaisesti suorakaide. Yhden tiilen ilmaisualueen (tai aktiivialu-een) optimipituus on kaksi kertaa koko kuollut tila pitkillä sivuilla. Koska tiilien arvioitu kohdistustarkkuus 20 50-100 μπι kuitenkin vaatii jonkin verran tiilien aktiivi- pintojen limittymistä päällekkäin, tiilien mitat eivät ehkä vastaa optimimittoja. Esimerkinomainen mosaiikki mammografiakäytössä voi sisältää 621 tiiltä, joissa kus-,·. sakin on 41760 pikselikennoa, joista kukin on 35 x 35 μπι2.
25 t · · ' * Kuvamosaiikin liike voidaan aikaansaada käyttäen tavan- ' , omaisia mekaanisia järjestelyjä riittävällä tarkkuudella ·"’ ja nopeudella. Kuvasta 5 nähdään, että kunkin tiilen ·'·· elektroniikalle on järjestetty riittävästi tilaa. Kuvan 5 v * 30 järjestely on optimoitu sallimaan täysipintaisen kuvan muodostus siten, että kerätään kolme kuvaa vastaavasti : : : ennen kahta 12 mm:n askelta, niiden välillä ja jälkeen.
On kuitenkin selvää, että muissa suoritusmuodoissa voi-. daan käyttää kuvasta 5 poikkeavia järjestelyjä, ja että ! 35 tässä kuvattua tekniikkaa voidaan käyttää missä tahansa sovellutuksessa keräämään 100%:n kuva.
42 114841
Kuvassa 5A on esitetty osa säätöelektroniikasta keksinnön suoritusmuodossa, joka käsittää tiilimosaiikin kuten esim. kuvassa 5 on esitetty.
5 Kunkin tiilen (esim. T2) perussäätöelektroniikka vastaa kuvassa 3 esitettyä. Kuitenkin, sen sijaan että kullekin tiilelle on järjestetty yksi ADC 56 (kuten kuvassa 3), tässä useiden tiilien (esim. Tl - T10) lähdöt on yhdistetty päämultiplekserin MM (joka toimii esim. kellonopeu-10 della 10 -100 MHz) kautta yhteiseen ADCrhen 561 ja siitä signaalinkäsittelylogiikkaan, näyttöön, jne. 58. Päämul-tiplekseriä MM ei tarvitse sijoittaa itse tiiliin vaan se voidaan sijoittaa niiden läheisyyteen.
15 Päämultiplekserin käytön etuna on se, että tarvittavien ADC:iden määrää voidaan vähentää, mikä pienentää kuvausjärjestelmän kokonaiskustannuksia. Vaihtoehtona kuvalle 5A tiilet voidaan ketjuttaa ja lukea käyttämällä yhtä yhteistä ADC:ta. Erottelukyvyltään hyvät ADC:t muodostavat 20 kalliin osan järjestelmästä, ja siten niiden määrän vähentämisellä voi olla merkittävä vaikutus kokonaiskustannuksiin. Mammografian, tavanomaisen röntgenin, rintarönt-genin, jne., kaltaisissa sovellutuksissa, joihin voi kuu-lua useiden satojen tiilien mosaiikki, tarvitaan vähin-,·. : 25 tään noin yhdeksän ADC:ta (ts. juuri yhdeksän lähtö- t · · ;·, kanavaa) halutun lukukyvyn aikaansaamiseksi myös intensi teetiltään suurissa sovellutuksissa. Keksinnön mukainen piirijärjestely mahdollistaa tiilien lukemisen säädellyl-lä tavalla siten, että kuva voidaan kerätä lukemalla tii-'·' * 30 let useita kertoja. Tällainen ei ole esim. CCD-laitteilla mahdollista. Tiilien moninkertainen lukeminen mahdollis-taa kontrastin parantamisen seuraavalla tavalla. Oleteli: taan esimerkiksi, että ilmaisinpikseliin kohdistuu 5000 / : röntgensädettä. Jos pikselin varastointikyky pystyy kä- 35 sittelemään kaikki 5000 sädettä, lukunopeus voitaisiin . päättää asettaa vastaamaan ajoitusta 5000 röntgensäteen '•/J vastaanottamiseksi siten että kaikkien 5000 röntgensäteen 43 114841 analogiset varausarvot voidaan varastoida pikseliin ja sitten kerääntynyt kokonaisvarausarvo luetaan. Jos käytetään 10-bitin ADCrta (ts. 1024 harmaa-asteikkoa) joka 4,88 röntgensäde (ts. 5000 röntgensädettä/1024) vastaa 5 silloin erilaista harmaa-asteikkokvantisointia. Jos kuitenkin käytetään nopeampaa lukunopeutta, esim. ajastuk-sella joka vastaa 1000 röntgensäteen vastaanottoa sekä samaa ADC:ta, silloin joka 1000 röntgensäde/1024 = 0,97 vastaa harmaa-asteikon kvantisointia. Tästä kaavamaisesta 10 esimerkistä voidaan nähdä, että harmaa-asteikon resoluutiota voidaan kasvattaa yksinkertaisesti lukemalla suuremmalla nopeudella.
Edellä kuvaan 5A liittyen kuvattu tekniikka mahdollistaa 15 optimoinnin kustannusten (enemmän multipleksointia ja vähemmän ADCritä) ja kuvan kontrastin (vähemmän multipleksointia ja enemmän ADC:itä) välillä
Kuvat 6A-6C havainnollistavat yksityiskohtaisemmin erään 20 sellaisen tiilen rakennetta, jolla on kerrosrakenne, johon kuuluu hybriditukilevy 210, piilukusiru 212, joka on asennettu tukilevylle, ja pikseli-ilmaisinkerros 214, joka on valmistettu esim. CdZnTe:sta, CdTersta, Hgl2:sta, .Y: GaAs:sta, Ge:sta, Si:sta tai TlBrista ja nystyliitetty . : 25 lukusiruun. Kuva 6A on päällyskuvanto pikseli-ilmaisin- kerroksesta 214, jonka aktiivipinta-ala 216 tässä esimer-. kissä on 19,985 x 19,985 mm. Pikseli-ilmaisinkerroksen aktiivipinnan ympärillä on ei-aktiivinen alue, johon kuu-;;; luu ilmaisimen suojarengas 218. Kuva 6B on päällyskuvanto ’·' 30 ilmaisinkerroksesta, joka on asennettu lukusirulle 212 ja tukilevylle 210. On selvää, että ilmaisimen suojarenkaan 218 lisäksi aktiivista ilmaisinpintaa ympäröivään ei-ak-Y : tiiviseen alueeseen kuuluu myös lukusirun 212 ja hybridi- .·. : tukikerroksen 210 reunat sekä tiilien välissä tarvittu 35 tila. Lankajuotospisteet 220 tukikerroksella tai levyllä . 210 mahdollistavat lukusirun sähkökytkennän levyn 210 Y': piireihin ja niistä päätakalevyn kautta kuvankäsittely- » » t » I * 44 114841 piireihin. Kuva 6C on poikkileikkaus tiilestä, ja siinä nähdään ilmaisinkerros 214, joka on liitetty yksittäisissä pikselikohdissa lukusiruun nystyliitoksella 222. Tuki-levy on varustettu nastamatriisilla 224 tiilen sijoitta-5 miseksi paikalleen ja liittämiseksi päätakalevyyn.
Kuvat 7A-7D havainnollistavat vaihtoehtoa sille yksittäisen ilmaisutason liikkeen järjestelylle, jota kuvattiin kuvan 5 yhteydessä, kun käyttösovellutuksena on esim.
10 autoradiografia, jossa ulkoisen lähteen sijasta kuvattava pinta lähettää säteilyä. Tarkastellaan esimerkkinä autoradiograf iaa, jossa näyte merkitään isotoopeilla (esim.
C14, P32, P35, S32, 1125, H3, jne.) ja sijoitetaan mahdollisimman lähelle kuvailmaisinta (esim. kuvan 7A ku-15 vaustaso). Tavallisesti näyte lepää ohuella, noin 1,5 μιη:η mylarkerroksella saastumisen estämiseksi. Jos näyte sijoitetaan kuvatasolle, ei kuvaan 5 liittyen kuvattu kuvaustason liike ole mahdollinen. Kuitenkin seurauksena tiilien aktiivipintojen ympärillä olevista ei-aktiivisis-20 ta alueista yksittäisen mosaiikkikerroksen, kuten kuvassa 7A, aktiivikuvausalue muodostaa vain noin 85%:n peiton kokonaispinnasta. Kuvassa 7A on esitetty eräitä erään tiilimosaiikkiesimerkin mittoja.
/: 25 Ratkaisu tähän ongelmaan on, kuten kuvissa 7B ja 7C on * · ·
’ kaaviomaisesti esitetty, muodostaa kahden kuvatason DPI
' . ja DP2 kerrosrakenne näytteen OS ylä- ja alapuolelle.
*·· Toinen kuvataso tuodaan mahdollisimman lähelle ensimmäis- ’ ’·’ tä kuvatasoa näytteen ollessa niiden välissä ja kuva- ν' * 30 tasojen ollessa keskenään samansuuntaisia ja hieman toisiinsa nähden siirrettyjä. Kohdistustarkkuus voi olla • jopa 1-2 μη. Kuva 7D esittää aktiivikuvauspintojen välis- tä kuollutta tai ei-aktiivista aluetta kuvien 7B ja 7C .* . järjestelyssä. Valkoiset täplät edustavat ei-aktiivisia • 35 alueita ja ristiviivoitetut alueet esittävät kohtia, joissa aktiivialueet menevät päällekkäin ja muut viivoi-, tetut alueet kohtia, joissa vain yksi aktiivinen alue 45 114841 kattaa näytteen pinnan. Esitetyssä spesifisessä esimerkissä, ja kuten kuvasta 7D nähdään, vain 1,2% kokonaispinta-alasta on ei-aktiivinen. 68,9% tulee kuvatuksi kumpaankin kuvatasoon (mikä kasvattaa tehokkuutta, koska 5 säteily ilmaistaan näytteen molemmilta puolilta) ja 29,9% vain toiseen kuvatasoon. l,2%:n ei-aktiivinen alue voidaan kuitenkin kattaa esim. nostamalla ajoittain ylempää tasoa ja siirtämällä sitä jonkin verran diagonaalisesti.
10 Autoradiografiässä tarvitaan periaatteessa kooltaan jopa 42 x 42 cm:n kuvapintoja. Edellä mainituilla tiilien mitoilla ja 35 x 35 μπι:η pikseleillä 98,8% kokonaisalasta voidaan kattaa 578 tiilellä. Jos tiilet multipleksoitai-siin toisiinsa toisaalla tässä asiakirjassa kuvatulla 15 tavalla, tarvittaisiin vain 40 ADC:ta tai vähemmän. Tällaista tekniikkaa käyttämällä uusi kokonaiskuva voitaisiin muodostaa ja näyttää kolmen sekunnin välein. Tämä keksinnön sovellutus voi aikaansaada näytteelle käytännössä 4 π peiton, mikä kasvattaa kokonaistehoa, tosiai-20 kaisen kuvauksen, 35 μπι:η tilaresoluution ja 6 suuruusluokan dynaamisen alueen.
Siten tässä vaihtoehtoisessa järjestelyssä, joka sopii käytettäväksi sovellutuksissa, joissa kuvattavat kohteet , : 25 sisältävät säteilylähteen, käytetään ensimmäistä ja toista ilmaisutasoa, jotka on järjestetty olennaisesti samansuuntaisesti ja välin päähän toisistaan siten, että kuvattava kohdelähde tulee ilmaisutasojen väliin. Järjes-tämällä vastaavien kuvaustasojen tiilet sivuttain tois-·’ * 30 tensa suhteen siirretyiksi on mahdollista saada kohteen olennaisesti täydellinen kuvaus silloin kun kohteen lä-hettämä säteily on olennaisesti sama kumpaankin tasoon v : päin.
35 Eri sovellutuksissa voidaan käyttää myös muita kuvauslai- , terakenteita. Esim. tietokonetomografiassa kuvauslaitteet :,i järjestetään olennaisesti tangentiaalisesti renkaan tai 46 114841 renkaan osan ympärille ympäröimään tai osaksi ympäröimään kuvattavan kohteen viipaletta. Kuvauslaitteet voitaisiin järjestää myös olennaisesti tangentiaalisesti useiden sellaisten renkaiden tai osarenkaiden kehän ympärille, 5 jotka on siirretty toisistaan suunnassa, joka muodostaa yhteisen akselin renkaille tai osarenkaille, kun halutaan kuvata useita viipaleita kohteesta. Toisissa sovellutuksissa, kuten ei-rikkovassa testauksessa ja tosiaikaisessa valvonnassa kuvauslaitteet voitaisiin muodostaa tiili-10 mosaiikiksi, joka sovittuu kuvattavan kohteen pintaan ja muotoon ja/tai muodostaa mosaiikiksi, joka ympäröi kuvattavaa kohdetta kokonaan tai osittain.
Sen sijaan että pikselikennot järjestettäisiin suorakai-15 teenmuotoiseksi matriisiksi kuvauslaite voitaisiin keksinnön muissa suoritusmuodoissa muodostaa raoksi, jossa pikselikennot on järjestetty yhteen sarakkeeseen tai aukoksi, jossa pikselikennot on järjestetty rinnakkain useisiin sarakkeisiin. Rakoa tai aukkoa voidaan käyttää 20 useissa sovellutuksissa kuten radiografisessa kehon kuvauksessa, panoraamahammaskuvauksessa, turvakuvauksessa, jne. Raon käyttö voi olla myös vaihtoehtona täyskenttäs-kannaukselle, sillä sen etuna on pienemmän kuvauspinnan mukaantuoma halpuus. Kun kyseessä on yhden tai useamman ; 25 pikselirivin rako tai aukko, pikselipiirit voidaan si- .! ’ joittaa vastaavien pikseli-ilmaisimien sivulle samalle puolijohdesubstraatille sen sijaan että ne sijoitettai-*'·; siin pikseli-ilmaisimien taakse samalle tai eri puolijoh- desubstraatille. Hyvin pitkä keskeytymätön rako (tai auk-*'' 30 ko) voitaisiin muodostaa sijoittamalla tietty määrä tillejä päittäin. Vierekkäisten sarakkeiden tiilet voidaan siirtää toisiinsa nähden sarakkeen suunnassa, siten että i ; skannauksen aikana ei muodostu tiilien välistä ei-aktii- ; vista tilaa vastaavaa ei-aktiivista aluetta. Tämä on esi- ' 35 tetty kuvassa 5. Sijoittamalla säätöelektroniikka pikse li-ilmaisimien ja pikselipiirien muodostamien pikseliken- , · nojen sivulle, pikselikennot voivat ulottua olennaisesti • ‘ > 47 114841 yksittäisen rako- (tai aukko-) tiilen päähän asti. Tällä tavalla voidaan valmistaa hyvin pitkä keskeytymätön rako (tai aukko) hyvin kohtuullisin kustannuksin.
5 Kuvaan 1 palaten, säätöelektroniikkaan 24 kuuluu kuviin 3 ja 4 liittyen kuvattu käsittely- ja säätöpiirijärjestely, joka on yhdistetty pikselikennoihin 18 puolijohdesubst-raatilla, kuten kaksoisnuolella 22 on kaaviomaisesti esitetty. Säätöelektroniikka 24 sallii yksittäisiin pikseli-10 kennoihin 18 liittyvien aktiivipiirien 20 osoituksen (esim. skannauksen) yksittäisten pikselikennojen 18 ak-tiivipiireihin 20 kerääntyneen varauksen lukemiseksi.
Luettu varaus lähetetään analogidigitaalimuuntimiin (ADC) sen digitoimiseksi ja tietomuunnosprosessoreihin (DRP, 15 Data Reduction Processor) binaarisignaalin käsittelemiseksi.
DRP:n suorittamaan käsittelyyn voi kuulua niiden signaalien diskriminointi, jotka eivät täytä tiettyjä ehtoja 20 kuten minimienergiatasoa. Tämä on erityisen hyödyllistä silloin kun kukin lukusignaali vastaa tulevan säteilyn yksittäistä tapausta. Jos mitattua signaalia vastaava energia on pienempi kuin käytetyltä säteilyltä oletettu, y. voidaan olettaa, että alentunut varausarvo on syntynyt : 25 sirontavaikutusten tuloksena. Tällaisessa tapauksessa * ( * mittaustulos voidaan mitätöidä ja näin saavuttaa parannus • < · kuvan resoluutiossa. Vaihtoehtoisesti läpimitaltaan yli 100 jum:n pikseleillä diskriminointi voidaan suorittaa * jokaisella pikselipiirillä kuten aikaisemmin on mainittu.
V ‘ 30 Tässä tapauksessa matalaenergiaiset osumat jätetään huomioimatta ja muut kerätään pikselipiireihin.
Säätöelektroniikka 24 on lisäksi liitetty kaaviomaisesti y . nuolella 26 esitetyllä tiellä kuvaprosessoriin 28. Kuva- '.35 prosessoriin 28 kuuluu datamuisti, johon se tallentaa t a . kustakin pikselikennosta luettua varausta vastaavan di- * i gitaaliarvon sekä kyseisen pikselikennon 18 sijaintipai- i t * t i < · 48 114841 kan. Kullakin pikselikennolla 18 kukin pikselikennosta luettu varausarvo lisätään tämän pikselin osalta jo tallennettuun varausarvoon ja näin saadaan kumuloituva varausarvo. Siten kukin kuva voidaan tallentaa kaksidimen-5 sioisena pikseliarvojen matriisina, joka taas voidaan tallentaa esim. tietokantaan.
Kuvaprosessori 28 voi osoittaa tallennetun kuvadatan tietokannassa määrätyn kuvan (koko matriisin) tai kuvan osan 10 (kuvamatriisin osanäyte) valitsemiseksi. Kuvaprosessori 28 lukee valittuihin pikseliasemiin tallennetut arvot ja aikaansaa datan näyttämisen näytössä 32 kaaviomaisesti nuolella 30 esitetyn tien kautta. Data voidaan luonnollisesti näytön sijasta tai lisäksi printata, ja sitä voi-15 daan käsitellä edelleen. Tausta ja kohina voidaan vähentää vakiona kustakin pikselivarausarvosta. Tämä pohja-ja/tai taustavähennys on mahdollista, jos ennen kuvan ottamista on otettu "tyhjä" kuva. Kullekin pikselille lasketaan tausta-arvo ja se voidaan vähentää vastaavasti.
20
Seuraavaksi kuvataan yksityiskohtaisemmin kuvaprosessorin 28 toimintaa.
Kuva 12 havainnollistaa keksinnön mukaista kuvaustekniik- , : 25 kaa, kun keksinnön mukaisessa kuvauslaitteessa käytetään i . suorasaantisten aktiivisten dynaamisten pikselikennojen rakoa tai aukkoa. Tämän tekniikan mukaisesti rakoa tai aukkoa siirretään sivusuunnassa vakionopeudella v ja se i; luetaan aina t! - t0 aikayksikön välein.
# * V ‘ 30
Kuvan 12 esimerkissä on 6 pikselin rako, ja kunkin pik-• i.‘ selin mitat ovat (x,y) . Vakioliike tapahtuu x-mitan v · suunnassa. Jos lukeminen tapahtuu aikana t0, silloin kek- » , : sinnön tämän suoritusmuodon mukaisesti raon tulisi antaa v * 35 siirtyä aikaan tj asti ja sitten lukea jälleen. Ajanjakso- • na tj - t0 siirretty, tai skannattu, etäisyys on dx, ja sen ei tulisi olla suurempi kuin puoli pikselikokoa lii- • · i 5 1» 49 114841 kesuunnassa (ts. dx <= x/2)· Tämä tekniikka parantaa resoluutiota liikkeen akselin suunnassa kertoimella kaksi verrattuna täyskenttäkuvaukseen tai tavanomaiseen rako-(aukko-) tekniikkaan. Syynä parannukseen on käytetty mo-5 ninkertainen näytteenottotapa, jonka mukaan, jos rako-(tai aukko-) kehys kerääntyy riittävän lyhyin välein (skannatun etäisyyden on oltava lyhyempi kuin puoli pik-selikokoa), allaoleva rakenne "havaitaan” resoluutiolla, joka on pikselikoon suuruinen kaksinkertaisen pikselikoon 10 sijasta. Kaksinkertainen pikselikoko on todellinen resoluutio täyskenttäkuvaustasolle tai raolle (aukolle), joka ei toimi keksinnön tämän muodon mukaisella tavalla. Edellä kuvattua tekniikkaa voidaan käyttää esim. panoraama-hammaskuvauksessa. Skannausnopeus voi tyypillisesti olla 15 4 cm/sek, ja aukon leveys on 4 mm ja pituus 8 cm. Tämä vastaa 80 x 1600 pikseliä, kun pikselikoko on 50 /m:n neliö. Koko kuvan keräys tulisi kestää noin 10 sekuntia. Keksinnön tämän suoritusmuodon mukaisesti rako tulisi lukea ainakin 25 μπι:η välein, mikä tarkoittaa 1,6 kHz:n 20 lukunopeutta. Jos käytetään pikselilohkoja, joissa on 80 saraketta x 20 riviä pikseleitä, ja kellotaajuus on 5 MHz, lohkon lukunopeus on 5 x 106/(20 x 80) = 3,1 kHz; paljon enemmän kuin vaadittu 1 kHz.
i I
f : 25 Rako- (aukko-) tekniikkaa käytettäessä röntgenlähteen » . ^ käyttövirta tulisi säätää suuremmaksi tai röntgensäteet tulisi mikäli mahdollista kondensoida täyskenttäpinta- i alasta raon (aukon) mittoihin. Tämä on tarpeellista kuvan .keräysajan pitämiseksi vakiona. Monissa tapauksissa tämä « » *’ 30 voi olla teknillisesti vaikeaa ja kallista. Vaihtoehtona yhden raon (aukon) tekniikalle on monirako- (-aukko-) tekniikka. Tämän muunnoksen mukaisesti useita rakoja t V '· (aukkoja) sijoitetaan tasoon keskenään samansuuntaisesti % ; siten että niiden pituusakselit ovat jonkin vakioetäisyy-
» t i 5 I
(ii; 35 den päässä toisistaan. Tällä tavalla, jos käytetään n . rakoa (aukkoa) ja skannattava kokonaisetäisyys on X cm, » . kunkin raon (aukon) on skannattava vain X/n cm. Tämä ei • 1 i i t · 114641 50 aseta niin suuria vaatimuksia mekaniikalle, mutta mikä tärkeintä, röntgenlähteen voimakkuutta tarvitsee lisätä vain X/(n x raon (aukon) leveys).
5 Tämän jälkeen kuvataan keksinnön mukaisten kuvauslaitteiden ja järjestelmien erilaisia käyttömenetelmiä. Kuten edellä on mainittu, keksinnön laitteet ja järjestelmät on tarkoitettu sellaisen intensiteetiltään suuren säteilyn kuvaukseen, joka kohdistuu suoraan kuvauslaitteeseen.
10 Keksinnön suoritusmuodoissa varaus kerätään (varastoimalla varausarvot suoraan tai jännite- tai virtaekvivalent-teina) säteilyosumia vastaten, jolloin varausarvo vastaa suoraan ja lineaarisesti tulevan säteilyn kokonaisenergiaa, sen sijaan että laskettaisiin kohtien tai tapahtumien 15 tai pulssien lukumäärää. Siten ASID kerää transistorien hilojen ja/tai kondensaattorien (tai muiden pikselipii-riin toteutettujen varauksen keräyslaitteiden) varauksen, joka vastaa suurimmasta osasta kunkin pikselipiirin ja pikseli-ilmaisimen tulosolmukapasitanssista, ja ASID:11a 20 on suora yksi yhteen pääsy kaikkiin pikselikennoihin.
Näillä kahdella piirteellä on dramaattinen vaikutus suo-'. rituskykyyn. ASID voi kerätä noin kaksi suuruusluokkaa , , : enemmän varausta kuin CCD. ASID:11a aikaansaadaan myös suora kuvaus vähemmällä kuin prosentin murto-osalla ei-. 25 aktiivista aikaa. Elektroniikan kohinataso on vain noin ’ '1 muutama sata elektronia.
'·’ ’ Verrattuna tavanomaisiin pulssin laskeviin puolijohdepik- seli-ilmaisimiin ASID:11a ei ole rajoituksia säteilyn 30 (ja/tai valon) voimakkuuden suhteen. Pitkät kuvakehyksen i '· : kerääntymisajat (tarvittaessa sekuntiin asti) ja erittäin : suuri dynaaminen alue mahdollistaa suuri-intensiteettisen tosiaikaisen kuvauksen ilman kyllästystä.
: 35 Kuten edellä kuvaan 1 liittyen on mainittu, ADC:iden jäl- :'/j keen on kuvaprosessori 28, joka tallentaa kustakin pikse- likennosta luettua varausta edustavan digitaaliarvon sekä 51 114841 kyseisen pikselin 18 sijainnin. Kullakin pikselikennolla 18 kukin pikselikennosta luettu varausarvo lisätään tämän pikselin osalta jo tallennettuun varausarvoon ja näin saadaan kumuloituva varausarvo. Siten kukin kuva voidaan 5 tallentaa kaksidimensioisena pikseliarvojen matriisiesityksenä .
Kuvadata voidaan tallentaa esim. tietokantaan kuvan kaksidimensioisena matriisina: 10
Kuva (l:Npjksdji, 1:3) jossa ensimmäiseen indeksiin kuuluu Npiksclii kohdetta, jotka edustavat pikselimäärää kuvatasolla, joka ulottuu lineaarisesti yhdestä maksimipikselimäärään Npjkseliä, ja toiseen 15 indeksiin kuuluu kolme arvoa, x- ja y-koordinaatille ja vastaavasti kullekin pikselille kerääntyneelle varausar-volle. Kustakin kuvasta voidaan vähentää tausta/pohja-matriisi. Tausta/pohjapikseliarvot voidaan kerätä esim. juuri ennen kuvan keräämistä kalibrointikuvana. Tällä 20 tavalla kalibrointi suoritetaan erikseen jokaiselle pikselille eikä globaalisena vakiona kaikille pikseleille.
: Kuvaprosessori 28 osoittaa tallennetun kuvadatan tieto- . ’ kannassa valitakseen annetun kuvan (koko matriisin) tai 25 kuvan osan (kuvamatriisin osanäyte) ja aikaansaa datan esityksen näytössä, printattuna tai sen jatkokäsittelyn.
' Ennen kuvadatan näyttöä, printtausta tai jatkokäsittelyä kuvaprosessori 28 etsii valituille pikseleille tallenne- :f|,: 30 tut kaksi äärimmäistä pikselivarausarvoa ja antaa nämä : : : arvot sen harmaa- tai väriasteikon kahdelle ääripäälle, ; jota kulloinkin voidaan käyttää kuvan näytössä, print- ‘ tauksessa tai jatkokäsittelyssä. Pikseliasemien muut va- * » . rausarvot voidaan sitten antaa harmaa- tai väriasteikon • · 35 näiden ääriarvojen välissä olevina väliarvoina aina pik-: sellin kerääntyneen varauksen perusteella. Yksittäisten pikselien varausarvoille voidaan antaa harmaa-arvo esim.
52 114841 seuraavan yhtälön mukaisesti: pikseli i:n harmaa-arvo = 5 (i^-min^) minhann + ----------------x (rnaksharm-m inharm) (maksv„-minv„)
Zoomattavan kuvan osan valinta voidaan suorittaa tavan-10 omaisilla käyttäjän syöttövälineillä 36 datatiellä, jota kaaviomaisesti on esitetty nuolella 34, mahdollisesti vuorovaikutuksessa näytön 32 kanssa, kuten kaksoisnuolel-la 38 on kaaviomaisesti esitetty. Käyttäjän syöttölaitteisiin 36 voi kuulua esim. näppäimistö, hiiri, jne.
15
Keksintö tuo mukanaan useita etuja sen johdosta, että varaus kerätään kunkin pikselikennon aktiivipiiriin.
Kyky kerätä varaus pikselikennojen aktiivipiireihin ja 20 sitten selektiivisesti lukea varastoitu varaus yksittäin osoitettavista aktiivipiireistä yksi yhteen vastaavuudel-la pikselikennojen kanssa ratkaisee täydellisesti kaikki ·'·,· epäselvyydet, jotka koskevat kulloinkin tulevan säteilyn osumakohtaa.
| · · 25 ^ Koska varaus voidaan kerätä tietyn ajanjakson aikana yk sittäisiin aktiivipiireihin, lukunopeuden ei tarvitse ' olla liian suuri, ja sen vuoksi esim. kuvan ohjelmisto pohjainen luonti ja käsittely tosiaikaisesti on mahdol-30 lista ja voidaan toteuttaa kohtuullisin kustannuksin ta-V · vanomaisilla tietokonelaitteistoilla.
Kontrasti ja resoluutio voidaan säätää automaattisesti saadun kuvan jokaisessa osassa ja se voidaan näyttää täy-. 35 dellä ruudulla. Jos kuvauslaitteen ottaman kuva-alan pik- selikennojen välillä esiintyy varaustiheyden vaihteluita, kuvan piirteet voidaa erotella, kun otetun kuvan tämä 53 114841 osuus näytetään.
Dynaaminen alue on käytännössä rajoittamaton, olettaen että varaus luetaan pikselikennojen aktiivipiirien va-5 rauksen varastointilaitteesta ja varauksen varastointi-laite nollataan toistuvasti ennen varauksen varastointi-laitteen varastointikapasiteetin loppumista. On tarpeen ainoastaan valita aktiivipiireille ”virkistysnopeus”, joka on näiden piirien luku- ja nollaustaajuus, ja joka 10 sopii varauksen varastointilaitteiden varastointikapasi-teettiin ja oletettuun maksimisäteilytiheyteen. Siten, koska suurempi säteily synnyttää suuremman varauksen, se varastoidaan pikselikennojen aktiivipiireihin, luetaan sopivin välein ja digitoidaan säätöelektroniikan avulla.
15 Digitoinnin jälkeen varauksella on tunnettu arvo, joka voidaan kumuloida saman pikselin jo olemassaolevan digitoidun varausarvon kanssa. Ainoa käytännön rajoitus on se maksimidigitaaliarvo, joka voidaan tallentaa käsittely-piiriin. Kuitenkin myös käsittelypiiri voitaisiin järjes-20 tää ilmaisemaan arvo, joka lähestyy suurinta mahdollista arvoa, joka voidaan tallentaa, ja sitten lähettämään skaalaustekijä kaikkien pikselikennojen tallennetuille .: arvoille.
• · • 25 Keksintö mahdollistaa tosiaikaisen kuvauksen. Kun kuva- i · · ’! matriisi on luotu, jopa ennen säteilytyksen aloitusta, se ;;; voidaan päivittää jatkuvasti kuvauslaitteesta saaduilla * uusilla digitoiduilla varausarvoilla, jotka sitten lisä tään matriisin vastaavan pikselin olemassaoleviin varaus-30 arvoihin, ja kerätyt varausarvot näytetään tosiaikaises- : ,· * ti.
Silloin kun käytetään jatkuvasti päivitettävää kuvamat- riisiä, se aikaansaa tehokkaan tietokonemuistin käytön, 3 5 koska ilmaistu säteily ei tuota lisää kuvapisteitä, kuten eräissä tunnetuissa tekniikoissa, vaan sen sijaan antaa suuremmat varausarvot kyseisille pikselikennoasemille.
54 114841
Toisin sanoen tämä keksintö mahdollistaa säteilyn laskennan keräämisen sen sijaan, että luotaisiin aina vain kasvava määrä säteilyosumakohtia. ASIDcia voidaan käyttää myös aikaansaamaan tosiaikainen kuvaus, jossa jokaisella 5 ennalta määrätyllä aikavälillä näytetään uusi kuvakehys. Kuvakehyksien välinen ei-aktiivinen aika on käytännössä nolla, ja näin aikaansaadaan maksimitehoinen tosiaikainen kuvaus ilman että se lisäisi lukukanavien tai pikselipii-rien määrää ja kompleksisuutta.
10 Tämä keksintö tarjoaa tavan minimoida sironneen säteilyn vaikutus ennen sen saapumista kuvauslaitteeseen. Kun kuvauslaitetta käytetään edellä kuvatulla tavalla, siron-neet säteet aikaansaavat pienemmän varausarvon keräänty-15 misen kuin silloin kun säteily osuu suoraan. Tämä johtuu siitä, että sironneet säteet tuovat vähemmän energiaa pikseli-ilmaisimen tyhjennysvyöhykkeelle. Sironneella säteilyllä on siten kerääntyneen varauksen käsittelyssä paljon pienempi vaikutus kerääntyneeseen kokonaisvarauk-20 seen kuin suoralla säteilyllä. Antamalla sopiva harmaa-asteikko- tai väriarvo alemmille arvoille kerättyä kuvaa näytettäessä on mahdollista minimoida sironneen säteilyn , : vaikutus.
. 25 Sovellutuksissa, joissa säteilyvoimakkuudet eivät tarvit se suurinta mahdollista saavutettavissa olevaa luku-nopeutta pikseliä kohti (kHz-alue) , keksintö tarjoaa ta-1 ·' ' van sironneen säteilyn vaikutuksen poistamiseksi ennen sen saapumista kuvauslaitteeseen, sen huonontaessa kuvan 30 resoluutiota ellei sitä poisteta. Seuraavassa selitetään : : : tapa, jolla tämä voidaan tehdä. Jokaisen fotonin tai va- ’: ratun säteilyhiukkasen synnyttämä varaus varastoidaan ’ _· ensin pikselikennojen aktiivipiireihin ja luetaan sen jälkeen. Säätöelektroniikka digitoi varauksen, ja DRP voi :.’i 35 verrata digitoitua arvoa referenssikynnysarvoon. Refe--,,,1 renssiarvo vastaa kyseessä olevan tyyppisen tulevan sä teilyn oletettua varausta, ts. esim. tietyn aallonpituu- 55 114841 den röntgensäteilyn tai energialtaan annetun varatun säteilyn. Digitoitu varausarvo jätetään sitten kokonaan huomioimatta, jos se on pienempi kuin referenssiarvo.
Tämä diskriminointi mahdollistaa sirontavaikutusten jät-5 tämisen huomioimatta. Kun ei-joustava sirontavaikutus esiintyy ennen kuvaustasoa silloin kun säteily esim. läpäisee tutkittavan kohteen, sironnut säteily menettää osan energiastaan ennen kuvaustasoa, jolloin pikseliken-non tyhjennysvyöhykkeelle syntyy pienempi varaus. Tällai-10 siä ilmiöitä ovat Comptonin sironta fotoneilla ja io-nisoitumissironta varatuilla hiukkasilla.
Toisaalta sironneet säteet voidaan jättää huomioimatta kaikilla tulevilla voimakkuuksilla, jos se tehdään pikse-15 lipiireissä ennen varauksen keräämistä. Gammakameroiden ja tosiaikaisen angiografian tapaisissa sovellutuksissa kuvaus tarvitsee läpimitaltaan 100 μιη:η tai suurempia pikseleitä, ja pikselipiirillä on sopivasti tilaa raja-kynnyksen toteuttamiseksi.
20
Eräässä esimerkinomaisessa menetelmässä niiden säteiden \ huomiotta jättämiseksi, jotka ovat sironneet joko kohe- .♦ : rentisti tai inkoherentisti ennen kuvauslaitteeseen saa- pumista käytetään aukkotekniikkaa ja kollimoitua valoläh-25 dettä, joka säädetään lähettämään säteitä, jotka on tar-koitettu kuvausaukkoon. Optimoidaan se etäisyys, joka erottaa säteilylähdettä tutkittavasta kohteesta, etäi-' syys, joka erottaa kohdetta kuvausaukosta ja aukon le veys. Näitä parametreja käyttämällä voidaan määrittää ·'/;,· 30 geometria, joka minimoi sironneiden säteiden ilmaisun.
Tämä johtuu siitä, että sironneet säteet ’’näkevät” pieni-.* . vaihetilan, eikä niillä ole mitään syytä saapua kapeaan ‘ ! kuvausaukkoon. Tämä menetelmä on erityisen tehokas, koska se on geometrista tekniikkaa eikä vaadi tietämystä sätei-:/·· 35 den energiasta. Sironneet säteet, riippumatta siitä, ovatko ne sironneet inkoherentisti ja menettäneet osan energiastaan (Comptonin sironta) tai koherentisti ja säi 56 114841 lyttäneet kaiken energiansa (Rayleighin sironta), jäävät mitä todennäköisimmin ilmaisematta.
Kuva 13 esittää esimerkinomaisesti rakoon (aukkoon) saa-5 puvan siroamattoman säteilyn suhteellista määrää raon (aukon)leveyden funktiona neljällä erilaisella fotonin energialla ja neljällä erilaisella etäisyydellä raon (aukon) ja tutkittavan kohteen välillä. Tässä esimerkissä veden oletetaan olevan se kohde, joka aiheuttaa sirontaa 10 yli 10 cm:n paksuudessa. Puolijohteeksi oletetaan pii.
Neljästä käyrästä nähdään, että käytännöllisesti katsoen kaikki sironta on poissa (100% pystyakseli) rakoleveyk-sillä 1-4 mm. Tämä tulos on lähes irrelevantti aukon ja kohteen välisen etäisyyden suhteen (β kuvassa). Jos aukon 15 leveys kasvaa suuremmaksi kuin 1-4 mm, tulokset alkavat riippua myös β:sta. Siten annetulla energialla ja tarkasteltavalla kohteella optimaalinen aukon leveys ja aukon ja kohteen välinen etäisyys β määritetään siten, että sironnut säteily jää lähes kokonaan pois, mikä parantaa 20 dramaattisesti resoluutiota ja kontrastia. Tämä menetelmä mahdollistaa koherentisti sironneiden säteiden poistami-. sen, joita ei muuten voitasi poistaa, koska niillä on sama energia kuin siroamattomilla säteillä.
25 Kuvauslaitteen rakenteen optimointi keksinnön mukaisesti 1 voidaan suorittaa ennalta määrätyllä automatisoidulla ;; tavalla. Kullakin valitulla puolijohdesubstraatin materi- 1 ' ’ aalilla tai yhdisteellä on erilainen vaste tulevalle sä teilylle, ja se riippuu materiaalin tai yhdisteen fysi-:,i.· 30 kaalisista ominaisuuksista, säteilytyypistä ja säteily- : energiasta. Painovoimakeskipistemenetelmää käytetään syn- .·. : tyvään sähkösignaaliin joka kerta kun tuleva säteily kul- ♦ * * kee puoli johdesubstraatin läpi. Tämä mahdollistaa par-. haimman mahdollisen resoluution määrityksen edellisten 35 parametrien funktiona. Pikselikoko määrätään tällä taval-• la. Pikselikoon oikealla valinnalla voidaan signaaliko- hinasuhde maksimoida (koska suurin osa signaalista sisäl- 57 114841 tyy yhteen pikseliin) samalla minimoimalla laitteen hinta ja monimutkaisuus. Tulokset ennakoituine herkkyyksineen voidaan tallentaa tietokantaan, ja niitä voidaan käyttää kuvauslaitteen kuvaustason suunnitteluparametrien määrit-5 telemiseen, so. pikselikoon ja substraatin paksuuden.
Vaihtoehtoisesti voidaan muodostaa sarja kuvatasoja, jotka sopivat yhteen yhteisen säätöelektroniikka- ja kuva-prosessoriryhmän kanssa. Loppukäyttäjä voi tällöin ennen kuvauksen suorittamista syöttää halutun herkkyyden kuva-10 prosessoriin ja antaa sen automaattisesti valita se ku-vaustaso, jolla on oikeat spesifikaatiot.
Tarkastellaan esimerkiksi piin käyttöä puolijohdesubst-raattimateriaalina. Biotekniikkasovellutuksissa käytetään 15 esim. seuraavan tyyppisiä isotooppeja: 3H, 35S, 32P, 14C ja 1251. Nämä isotoopit lähettävät β-säteilyä. Esimerkiksi 35S lähettää 170 keV:n varattua säteilyä. Kuvassa 14 on esitetty useiden tällaisten β-säteiden kulku piin läpi. Jos käytetään painovoimakeskipistemenetelmää, havai-20 taan että resoluutio ei voi olla parempi kuin 32 Mm. Pik-selikoko voidaan silloin valita suuremmaksi kuin 32 μια, jotta se sisältäisi suurimman osan sähkösignaalista.
: Edellä mainittuja β-säteilyisotooppeja käytetään useim missa biotekniikkasovellutuksissa. Mammografiassa, tomo-25 grafiässä, ydinlääketieteessä, hammaskuvauksessa, turvajärjestelmissä ja tuotteiden laadunvalvonnassa käytetään ;; röntgensäteitä, joiden energiat ovat 10 - 180 keV, jol- ·’ ’ loin CdZnTe, CdTe ja Hgl2 ovat sopivia valintoja puolijoh teiksi.
30 v ·’ On useita biologisia sovellutuksia, joissa kuvaus suori- , , : tetaan β-säteilyllä. Useimmiten käytetään seuraavia iso-
tooppeja: 3H (18 keV) , 14C (155 kev) , 35S (170 keV) , 32P
> * (250 keV), 32P (1700 keV).
Näiden sovellutusten tarkat vaatimukset voitaisiin esittää lyhyesti seuraavasti: 35 58 114841 - in situ hybridisointi vaatii ideaalisesti 10 μπι; - eristetyn tai integroidun DNA:n RNA:n ja proteiinin hybridisointi vaatii ideaalisesti yli 300 μπι; - DNA:n sekvenssit vaativat ideaalisesti 100 μπι.
5
Keksinnön mukainen kuvauslaite voi täyttää edelliset vaatimukset. Lisäksi keksinnön mukaisten kuvauslaitteiden erinomainen hyötysuhde (käytännössä 100%) voi pienentää tulosten saantiaikaa päivistä tai kuukausista tunteihin.
10 Koska kuvaus tehdään tosiaikaisesti, biologi voi nähdä tulokset jo niiden kerääntyessä. Näitä tuloksia voidaan tulkita ohjelmallisesti ja tilastollisilla analyysimenetelmillä.
15 Mammografiassa käytettyjen röntgensäteiden energia on tyypillisesti 10 - 30 keV. Röntgenlähde sijoitetaan tutkittavan kohteen taakse, joka absorboi osan röntgensäteistä ja päästää loput läpi. Kuvaustasoon saapuvat röntgensäteet ovat siten fotoabsorboituja ja ne synnyttävät 20 sähkösignaalin, josta osumakohta määritetään. Varausti-heyden jakaantuma määrittelee kuvan tehokkaasti, ja se , 'V: voidaan tavanomaista on-line käsittelyä käyttämällä vär- jätä, zoomata ja analysoida kuvan maksimikontrastilla j # ja -resoluutiolla. 0,5-1 mm:n paksuisilla aktiivisilla 25 CdZnTe-, CdTe- tai Hgl2-pikseleillä hyötysuhde on lähes 100%, ja tarvittavaa annosta voidaan pienentää voimaksi _ kaasti. Mammografiassa resoluutio voi olla parempi kuin i · · ’ 30 μπι, jolloin tämän kokoiset orgaaniset rakenteet voi daan paljastaa.
;·:··: 30 < t * ·.' * Ydinlääketieteellisessä diagnoosissa ihmiskehoon injek- toidaan isotooppia, joka lähettää röntgensäteitä 150 keV:n alueella (esim. Te99 puolen tunnin puoliintumisajal- • _ la), ja joka keskittyy tietyille alueille, jotka kuva- • “ 35 taan. Säteily säteilee isotrooppisesti, ja kehon ympäril- lä olevat kollimaattorit suodattavat pois ei-halutut suunnat, ja muodostavat siten pisteen projektiota eri 59 114841 tasoihin. Keksinnön erään esimerkin mukaisesti voidaan ASID, joka on valmistettu esim CdZnTe:sta, CdTersta,
Hgl2:sta, InSb:sta, Ge:sta, GaAs:sta tai Sirsta, sijoittaa ihmisen aivojen eteen ja ympärille korvaamaan ennestään 5 tunnetut kuvaustasot.
Hammaslääketieteellisissä sovellutuksissa kuvaus suoritetaan röntgensäteillä 40 - 100 keV:n energioilla, ja niissä tarvitaan noin 15 - 25 cm2:n kuvauspintoja. Edellä kulo vattua rako/aukko-tekniikkaa käyttävä panoraamahammasku-vaus muodostaa siten keksinnön erään suositellun käyttökohteen. Suositeltavia puolijohteita ovat edellä kuvatut.
Vielä eräs mahdollinen keksinnön käyttökohde on ei-rikko-15 va teollisuusvalvonta ja tuotteen laadunvalvonta. Tutkittavasta epäorgaanisesta kohteesta riippuen valitaan erilainen röntgenenergia resoluution optimoimiseksi suurella kontrastilla ja hyötysuhteella. Alueella 20 - 180 keV olevaa röntgenenergiaa voidaan käyttää. Rakenteen tai 20 tuotteen kuvaa verrataan automaattisesti saman rakenteen tai tuotteen ideaalisen kuvaan, ja erilaiset kynnystasot ·. voivat laukaista erilaisia toimenpiteitä, jotka aikaan saavat takaisinkytkennän tuotantolinjaan.
* ’ 25 Edellä kuvattua ASID: ia ja menetelmiä voidaan soveltaa * ; moniin käyttökohteisiin kuten tavanomaisille röntgensä- ' '··’ teille, rintaröntgensäteille, röntgensädemammografiaan, * röntgensädetomografiaan, tietokonetomografiaan, tieto- konespiraalitomografiaan, röntgensädeluudensiometriaan, : 30 γ-sädeydinradiografiaan, gammakameroihin, jotka on tar- ; koitettu yhden fotonin tietokonetomografiaan (SPECT), . positronitomografiaan (PET), röntgenhammaskuvaukseen, ‘ panoraamaröntgenhammaskuvaukseen, /3-sädekuvaukseen DNA:n, »**·· , RNA:n ja proteiinisekvenssoinnin isotoopeilla, in situ :/·* 35 hybridointiin, DNA:n RNA:n ja proteiinin, jotka on eris-tetty tai integroitu, hybridointiin, ja yleensä β-sädeku-vaukseen ja autoradiografiaan, jossa käytetään kromato- ' 60 114841 grafiaa ja polymeraasiketjureaktiota, röntgen- ja γ-säde-kuvaukseen tuotteiden laadunvalvonnassa, ei-rikkovassa testauksessa ja tosiaikaisessa ja online valvonnassa, sekä turvallisuusvalvontajärjestelmiin ja tosiaikaiseen 5 kuvaukseen, jossa käytetään säteilyä.
On selvää, että se pikselikennojen koko ja lukumäärä, joka voidaan toteuttaa yhdelle puolijohdeilmaisimelle, riippuu käytetystä spesifisestä puolijohdeintegrointitek-10 nilkasta. Siten vaikka tässä on esitetty joitakin esimerkkejä mittasuhteista ja komponenttiarvoista, keksintö ei rajoitu niihin, ja siihen on tarkoitettu kuuluvan sellaiset muutokset näissä mitoissa ja arvoissa, jotka nykyisellä tällaisella tekniikalla ovat mahdollisia tai 15 tulevat tulevaisuuden tekniikassa mahdollisiksi. On myös selvää, että edellä konkreettisesti esitetyt piirit, esim. kuvissa 2, 8 ja 11 esitetty pikselipiiri 20 ja kuvissa 3, 4 ja 9 esitetyt kytkentälinjat ja säätöpiirijärjestelyt ovat pelkästään esimerkkejä mahdollisista pii-20 reistä, ja että monet modifikaatiot ja lisäpiirteet ovat keksinnön puitteissa mahdollisia.
> % * t I t i * f » · - * » « * · f . · t * k * x * •
Iti·» I · 1 * * * * · l · f · * i *
Claims (57)
1. Suurtehoisen säteilyn kuvaukseen tarkoitettu kuvauslaite, sanotun kuvauslaitteen käsittäessä pikseliken-nomatriisin, johon kuuluu pikseli-ilmaisimien matriisi ja 5 pikselipiirien matriisi, ja piirijärjestely joka on järjestetty keräämään säteilyä sanotusta pikselipiirien matriisista, tunnettu siitä, että pikselikennnomatriisi käsittää puolijohdesubstraatin, jolla on pikseli-ilmaisimien matriisi, joka synnyttää varauksen tulevaa 10 säteilyä vastaten, kunkin pikselipiirin ollessa liitetty vastaavaan pikseli-ilmaisimeen keräämään pikseli-ilmaisimeen kohdistuvasta säteilystä muodostuva varaus, pikselipiirien ollessa yksittäin osoitettavia ja niiden käsittäessä piirijärjestelyn varauksen keräämiseksi 15 säteilystä, joka osuu vastaaviin pikseli-ilmaisimiin, jolloin pikselipiirin varauksen keräyspiirit on muodostettu aikaansaamaan varauksen varastointikyky, joka on riittävä varastoimaan ainakin 1,8 miljoonaa elektronia varauksen keräämiseksi vastaavaan pikseli-ilmaisimeen 20 osuvista useista peräkkäisistä suurienergiaisista säteilyosumista.
2. Vaatimuksen 1 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että kunkin pikselipiirin varauksen keräyspiirien kapasi- 25 tanssi on yli 0,1 pf, suositeltavasti yli 0,3 pf.
3. Vaatimuksen 2 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, : että kuhunkin pikselipiiriin kuuluu varauksen varastoin- : '· tilaite varauksen keräämiseksi, varauksen varastointi- 30 laitteen kapasitanssin muodostaessa olennaisesti pikseli- , piirin ja pikselikennon tulosolmukapasitanssin.
‘ 4. Vaatimuksien 2 tai 3 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että kuhunkin pikselipiiriin kuuluu ainakin kaksi 35 transistoria, ensimmäisen transistorin toimiessa varauk-sen varastointilaitteena ja toisen transistorin toimiessa i * * , \ lukukytkimenä ja sen vastatessa sallintasignaalista en- * » · · simmäisen transistorin kytkemiseksi lähtölinjaan kerään- * t * *,,,· tyneen varauksen ulossyöttämiseksi . . 4o
5. Jonkin vaatimuksen 2-4 mukainen kuvauslaite, tunnettu 62 114841 siitä, että kuhunkin pikselipiiriin kuuluu ainakin kaksi transistoria kaskodivahvistinasteena.
6. Jonkin vaatimuksen 4 tai 5 mukainen kuvauslaite, tun-5 nettu siitä, että transistorit ovat kanavatransistoreita.
7. Vaatimuksen 6 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että ensimmäisen transistorin FET-kapasitanssi muodostaa olennaisesti pikselipiirin ja pikselikennon tulosolmuka- 10 pasitanssin.
8. Jonkin vaatimuksen 4-8 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että kuhunkin pikselipiiriin kuuluu vielä yksi kanavatransistori, joka vastaa nollaussignaalista varauk- 15 sen varastointilaitteen nollaamiseksi.
9. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että pikselipiiriin kuuluu ylikuormituksen suojapiirit, suositeltavasti diodit, suojaamaan yli- 20 ja alijännitteeltä.
10. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, ' \ tunnettu siitä, että siihen kuuluu sähkövastusvälineet “· pikselikennojen erottamiseksi sähköisesti toisistaan. : *·* 25
11. Vaatimuksen 10 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, ',että sähkövastusvälineisiin kuuluu ei-johtava passivoin-i : tikerros vierekkäisten pikseli-ilmaisimien välissä. .'.30
12. Vaatimuksen 11 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että passivointikerrokseen tuodaan potentiaali potentiaa-’· _ lisulun aikaansaamiseksi puolijohdesubstraatin sisälle ’· ” passivointikerroksen alle pikselikennojen sähköistä lisä- : '* erottamista varten. 35 * t ,···.
13. Jonkin vaatimuksen 10-12 mukainen kuvauslaite, tun nettu siitä, että sähkövastusvälineisiin kuuluu diodi, 63 114841 joka on muodostettu osaksi pikselipiiriä.
14. Jonkin vaatimuksen 10-12 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että sähkövastusvälineisiin kuuluu bipolaa- 5 ritransistori, joka on muodostettu osaksi pikselipiiriä.
15. Vaatimuksen 14 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että kunkin pikselipiirin bipolaaritransistorin kanta on asetettu yhteiseen potentiaaliin. 10
16. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että pikselipiiriin kerääntynyt varausar-vo syötetään ulos pikselipiiristä virta-arvona, pikselipiirin ollessa suositeltavasti kytketty/multipleksoitu 15 satojen kilohertsien luokkaa olevalla tai suuremmalla nopeudella.
17. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että pikselikennon poikkileikkauskoko on 20 suuruusluokaltaan 1 mm tai vähemmän, suositeltavasti noin 350 μιη. > * ·
18. Jonkin vaatimuksen 1-17 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että pikselikennon poikkileikkauskoko on noin ” 25 150 μιη tai pienempi, suositeltavasti noin 50 μπι tai pie- • J nempi ja suositeltavammin noin 10 μιη. < · · > f I ! | · V
· 19. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että substraatin paksuus on 200 μιη - 3 ; 30 mm.
20. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että pikselipiirit on integroitu subst- ' ’ raattiin ja kohdistettu vastaavien pikseli-ilmaisimien 35 kanssa.
21. Jonkin vaatimuksen 1-19 mukainen kuvauslaite, tunnet- 64 114841 tu siitä, että pikselipiirit on muodostettu lisäsubstraa-tille, pikselipiirit sisältävän lisäsubstraatin ollessa kytketty pikseli-ilmaisimet sisältävään substraattiin siten, että kukin pikselipiiri on kohdistettu ja kytketty 5 vastaavaan pikseli-ilmaisimeen.
22. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että matriisiin kuuluu yksittäinen rivi pikseli-ilmaisimia ja niihin liittyvät pikselipiirit, 10 jotka muodostavat rakomaisen kuvauslaitteen, tai useita rivejä pikseli-ilmaisimia niihin liittyvine pikselipii-reineen, jotka muodostavat aukkomaisen kuvauslaitteen.
23. Vaatimuksen 22 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, 15 että pikseli-ilmaisimia vastaavat pikselipiirit on sijoitettu lateraalisesti pikseli-ilmaisimien viereen.
24. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että varausta voidaan kerätä kuhunkin 20 pikselipiiriin millisekunnin tai kymmenien tai satojen millisekuntien tai enemmän luokkaa olevana ajanjaksona ennen sen lukemista.
• 25. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite 25 yhdistelmänä säätöelektroniikan kanssa, johon kuuluu osoituslogiikka yksittäisten pikselipiirien osoittamisek- si kerääntyneiden varausarvojen lukemiseksi pikselipii-v · reistä ja pikselipiirien selektiivisesti nollaamiseksi. : 30
26. Vaatimuksen 25 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että osoituslogiikkaan kuuluu välineet pikselipiirien .* , lähtölinjojen kytkemiseksi kuvauslaitteen lähtöön, väli- ’· neet lukusallintasignaalien syöttämiseksi pikselipiirien ‘ ’ lukusallintatuloihin ja välineet nollaussignaalien syöt- 35 tämiseksi pikselipiirien nollaustuloihin.
27. Vaatimuksen 26 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, 65 114841 että välineisiin lähtölinjojen kytkemiseksi kuuluu siir-torekisteri tai laskuri vastaavien pikselisarakkeiden pikselipiirien lähtölinjojen kytkemiseksi peräkkäin kuvauslaitteen lähtöön. 5
28. Vaatimuksien 26 tai 27 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että välineisiin lukusallintasignaalien syöttämiseksi kuuluu siirtorekisteri tai laskuri lukusallintasignaalien syöttämiseksi peräkkäin vastaavien pikselirivien 10 pikselipiirien lukusallintatuloihin.
29. Jonkin vaatimuksen 25-28 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että välineisiin nollaussignaalien syöttämiseksi kuuluu siirtorekisteri tai laskuri nollaussignaali- 15 en syöttämiseksi peräkkäin vastaavien pikselirivien pikselipiirien nollaustuloihin.
30. Jonkin vaatimuksen 25-29 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että säätöelektroniikkaan kuuluu analogidi- 20 gitaalimuunnin pikselipiirien analogisen varausarvon muuttamiseksi digitaaliseksi varausarvoksi. * > ·
31. Jonkin vaatimuksen 25-30 mukainen kuvauslaite, tun- * · nettu siitä, että ainakin osa säätöelektroniikasta on ' , 25 integroitu samaan puolijohdesubstraattiin pikselipiirien kanssa. » « I v
: 32. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että pikselipiiri on suunniteltu aikaan-: 30 saamaan varauksen varastointivälineet, joiden kapasitans- si ja dynaaminen alue on riittävä varastoimaan 6 miljoo-. naa elektronia, suositeltavasti 25 miljoonaa, suositelta- ‘ ; vammin 50 miljoonaa ja vielä suositeltavammin 60 miljoo naa elektronia ennen lukemista tai nollausta.
33. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että kuhunkin pikselipiiriin kuuluu väli- 35 66 114841 neet sellaisen varauksen hylkäämiseksi tulevasta sätei-lyosumista, jonka energia vastaa pienempää kuin ennalta määrättyä arvoa, ennen sen keräämistä pikselipiiriin.
34. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että puolijohdesubstraatti on valmistettu seuraavista ryhmästä valitusta materiaalista: CdZnTe, CdTe, Hgl2, InSb, GaAs, Ge, TIBr ja Si.
35. Kuvausjärjestelmä, johon kuuluu jonkin vaatimuksen 25-34 mukainen kuvauslaite, tunnettu siitä, että kuvausjärjestelmään kuuluu kuvaprosessori, joka on liitetty pikselipiireistä saatujen digitaalisten varausarvojen käsittelemiseen tarkoitettuun säätöelektroniikkaan kuvan 15 muodostamiseksi näyttölaitteessa esitettäväksi.
36. Vaatimuksen 35 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että prosessori määrittää pikseleille maksimi- ja minimivarausarvot näyttöä varten, antaa maksimi- ja mini-20 mivarausarvoille äärimmäiset harmaa-asteikko- tai väriarvot ja antaa harmaa- tai väriarvot yksittäiselle pikse-lille liukuvalla asteikolla näiden ääriarvojen välillä pikselin varausarvosta riippuen. • ” 25
37. Vaatimuksen 36 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu • J siitä, että harmaa-asteikko- tai väriarvot annetaan seu- : raavan kaavan mukaisesti: V : pikseli i:n harmaa-arvo = (ivar-minvar) : 30 roin,,*™ + x (maks^-min^) (maksvar-minv„)
‘ ' 38. Kuvausjärjestelmä, joka sisältää useita jonkin vaati muksen 1-34 mukaisia kuvauslaitteita tillimäiseksi mosa-35 iikiksi järjestettyinä.
39. vaatimuksen 38 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu 67 114841 siitä, että mosaiikkiin kuuluu useita tilimäisten kuvauslaitteiden sarakkeita, vierekkäisten sarakkeiden kuvauslaitteiden ollessa sarakkeen suunnassa toistensa suhteen siirrettyjä. 5
40. Vaatimuksien 38 tai 39 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet kuvauslaitteen ja/tai kuvattavan kohteen askeltamiseksi tai siirtämiseksi kuvan keräämiseksi täydelliseltä kuvausalueelta. 10
41. Vaatimuksien 38 tai 39 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu kaksi kuvauspintaa, joista kumpaankin kuuluu kuvauslaitteiden mosaiikki, ku-vauspintojen ollessa järjestetty keskenään olennaisesti 15 samansuuntaisesti ja välin päähän toisistaan siten, että kuvattava kohde on pintojen välissä, ja mosaiikkien ollessa lateraalisesti toistensa suhteen siirrettyjä olennaisesti täydellisen kuvan saamiseksi kohteesta.
42. Kuvausjärjestelmä, johon kuuluu useita jonkin vaati muksen 1-34 mukaisia kuvauslaitteita, tunnettu siitä, että kuvauslaitteet on järjestetty olennaisesti tangenti-, , : aalisesti renkaan tai osittaisen renkaan kehän ympärille ympäröimään kokonaan tai osaksi kuvattavan kohteen viipa- 25 letta esimerkiksi tietokonetomografiatekniikassa.
;*;* 43. Vaatimuksen 42 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu '* * siitä, että kuvauslaitteet on järjestetty olennaisesti tangentiaalisesti useiden renkaiden tai osarenkaiden ke- 30 hien ympärille, jotka ovat toistensa suhteen siirrettyjä · suunnassa, joka muodostaa renkaiden tai osarenkaiden yh- : teisen akselin. « I
♦ * » , 44. Kuvausjärjestelmä, johon kuuluu useita jonkin vaati- • » 35 muksen 1-34 mukaisia kuvauslaitteita, tunnettu siitä, että ne on muodostettu tillimäiseksi mosaiikiksi, joka sovittuu kuvattavan kohteen pintaa-alaan ja muotoon. 68 114841
45. Kuvausjärjestelmä, johon kuuluu useita jonkin vaatimuksen 1-34 mukaisia kuvauslaitteita, tunnettu siitä, että ne on muodostettu tillimäiseksi mosaiikiksi, joka ympäröi kuvattavaa kohdetta osittain tai kokonaan. 5
46. Jonkin vaatimuksen 38-45 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että useiden tillimäisten kuvauslaitteiden kuvalähdöt on kytketty yhteiseen multiplekseriin, jonka lähtö on kytketty yhteiseen analogidigitaalimuunti- 10 meen.
47. Jonkin vaatimuksen 38-45 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että useiden tillimäisten kuvauslaitteiden kuvalähdöt on ketjutettu yhteiseen analogidigitaali- 15 muuntimeen.
48. Vaatimuksen 46 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että multiplekserin lähtö antaa virta-arvoja, jotka edustavat pikselipiireistä saatua kerääntynyttä va- 20 rausta.
49. Jonkin vaatimuksen 35-48 mukainen kuvausjärjestelmä, t · , ; tunnettu siitä, että yksittäiset pikselipiirit osoitetaan • * kerääntyneen varauksen lukemiseksi nopeudella, joka opti-, 25 moi analogidigitaalimuuntimen resoluution kerättyjen ana logisten arvojen muuntamiseksi digitaalisiksi arvoiksi.
50. Jonkin vaatimuksen 35-49 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siinä kerätään moninkertaisia kuva-30 kehyksiä joko analogisessa tai digitaalisessa muunnosti-lassa tai sen jälkeen kuvankäsittelytilassa.
♦ » · · · ‘ 51. Jonkin vaatimuksen 35-50 mukainen kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että se on järjestetty keräämään kuvake-'35 hyksiä pikselikennoissa, toistuvasti lukemaan virkistys-kuvan näyttöä varten ja nollaamaan pikselipiirit nopeudella, joka on riittävä pikselipiirien varauksen varas- 69 114841 tointilaitteen kyllästyksen estämiseksi.
52. Kuvausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu yksi tai useampia vaatimuksien 22 tai 23 mukaisia rako- 5 tai aukkomaisia kuvauslaitteita ja välineet suhteellisen liikkeen aikaansaamiseksi rako- tai aukkomaisten kuvauslaitteiden ja kuvattavan kohteen välille poikittaissuun-nassa kuvauslaitteiden pituusakseliin nähden täydellisen kuvan keräämiseksi kuvapinnan yli. 10
53. Jonkin vaatimuksen 1-32 mukaisen kuvauslaitteen käyttö menetelmässä kuvan muodostamiseksi kerätyistä arvoista, jotka vastaavat pikseliasemia pikselimatriisissa, kuten varausarvoista, jotka on kerätty kuvauslaitteen 15 vastaaviin pikseliasemiin, menetelmään kuuluessa: - maksimi- ja minimikeräysarvojen määritys pikse-leille kuvattavalla pikselimatriisipinnalla; - harmaa-asteikko- tai väriarvojen antaminen kuvattavan harmaa- tai väriasteikon ääripäissä maksimi- ja 20 minimikeräysarvoille; ja - harmaa-asteikko- tai väriarvojen antaminen yksittäisten pikselien kerätyille arvoille ääriarvojen mu- ♦ % kaan skaalattuna; ja * · .; * - annettujen harmaa-asteikko- tai väriarvojen ku- ** 25 vaaminen vastaavissa kuvapikseliasemissa.
54. Jonkin vaatimuksen 1-32 mukaisen kuvauslaitteen käyt- .· : tö menetelmässä orgaanisen tai epäorgaanisen kohteen to siaikaiseksi kuvaamiseksi, jolloin menetelmässä: f 30 - säteilytetään kohdetta käyttämällä säteilyläh- dettä, joka tuottaa röntgensäteitä, γ-säteitä, β-säteitä »* , tai a-säteitä; * - ilmaistaan kuvauslaitteen puolijohdekuvaustasol- h i n la tai tasoilla se absorboitumaton säteily tai säteily, 35 joka saapuu kohteen valituilta alueilta, jolloin kuvaus-laitteen vastaaviin pikseli-ilmaisimiin peräkkäin tulevasta säteilystä syntyvä varausmäärä kerätään vastaaviin 70 114841 pikselipiireihin; - osoitetaan pikselipiirit yksittäin kerääntyneen varauksen lukemiseksi; - käsitellään luetut varausarvot kuvapikselidätän 5 muodostamiseksi; ja - näytetään kuvapikselidata.
55. Jonkin vaatimuksen 1-34 mukaisen kuvauslaitteen käyttö jonkin vaatimuksen 35-52 mukaisessa kuvausjärjestel- 10 mässä siten, että: luetaan yksittäisiin pikselipiireihin kerääntynyt varaus nopeudella, joka optimoi analogidigitaalimuun-timen resoluution kerääntyneiden analogisten varausarvo-jen muuntamiseksi digitaalisiksi arvoiksi 15
56. Jonkin vaatimuksen 1-34 mukaisen kuvauslaitteen tai jonkin vaatimuksen 35-52 mukaisen kuvausjärjestelmän soveltaminen tavanomaisille röntgensäteille, rintaröntgen-säteille, röntgensädemammografiaan, röntgensädetomografi- 20 aan, tietokonetomografiaan, tietokonespiraalitomografi-aan, röntgensädeluudensiometriaan, röntgenhammaskuvauk-seen, panoraamaröntgenhammaskuvaukseen, /3-sädekuvaukseen .·/; DNA:n, RNA:n ja proteiinisekvenssoinnin isotoopeilla, in I % » ,' situ hybridointiin, DNA:n RNA:n ja proteiinin, jotka on ‘ , 25 eristetty tai integroitu, hybridointiin, ja yleensä β- sädekuvaukseen ja autoradiografiaan, jossa käytetään kro- « * matografiaa ja polymeraasiketjureaktiota, röntgen- ja γ-'·' sädekuvaukseen tuotteiden laadunvalvonnassa, ei-rikkovaan testaukseen ja tosiaikaiseen ja online valvontaan, sekä ; : 30 turvallisuusvalvontajärjestelmiin ja liikkeen kuvaukseen. 1 t · / .
57. Jonkin vaatimuksen 1-32 mukaisen kuvauslaitteen tai ' ; jonkin vaatimuksen 33-50 mukaisen kuvausjärjestelmän . käyttö infrapunakuvaukseen, sekä kuvaukseen optisella * » ; '·· 35 valolla tai ultraviolettivalolla. 71 1 1 4841
Applications Claiming Priority (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9410973A GB2289979A (en) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | Imaging devices systems and methods |
| GB9410973 | 1994-06-01 | ||
| GB9421289A GB2289980A (en) | 1994-06-01 | 1994-10-21 | Imaging devices systems and methods |
| GB9421289 | 1994-10-21 | ||
| GB9502419 | 1995-02-08 | ||
| GB9502419A GB2289981A (en) | 1994-06-01 | 1995-02-08 | Imaging devices systems and methods |
| GB9508294 | 1995-04-24 | ||
| GB9508294A GB2289983B (en) | 1994-06-01 | 1995-04-24 | Imaging devices,systems and methods |
| PCT/EP1995/002056 WO1995033332A2 (en) | 1994-06-01 | 1995-05-29 | Imaging devices, systems and methods |
| EP9502056 | 1995-05-29 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI964728A0 FI964728A0 (fi) | 1996-11-27 |
| FI964728A FI964728A (fi) | 1996-12-02 |
| FI114841B true FI114841B (fi) | 2004-12-31 |
Family
ID=27451167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI964728A FI114841B (fi) | 1994-06-01 | 1996-11-27 | Kuvauslaitteita, -järjestelmiä ja -menetelmiä |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (5) | US5812191A (fi) |
| EP (1) | EP0763302B1 (fi) |
| JP (1) | JP3897357B2 (fi) |
| CN (1) | CN1132408C (fi) |
| AT (2) | ATE172343T1 (fi) |
| AU (1) | AU691926B2 (fi) |
| CA (1) | CA2191100C (fi) |
| DE (2) | DE69533967T2 (fi) |
| DK (1) | DK0763302T3 (fi) |
| ES (1) | ES2123991T3 (fi) |
| FI (1) | FI114841B (fi) |
| GB (1) | GB2289983B (fi) |
| HK (1) | HK1014819A1 (fi) |
| IL (1) | IL113921A (fi) |
| NO (1) | NO320777B1 (fi) |
| NZ (1) | NZ287868A (fi) |
| WO (1) | WO1995033332A2 (fi) |
Families Citing this family (187)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2289983B (en) | 1994-06-01 | 1996-10-16 | Simage Oy | Imaging devices,systems and methods |
| US6035013A (en) * | 1994-06-01 | 2000-03-07 | Simage O.Y. | Radiographic imaging devices, systems and methods |
| GB2371196A (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-17 | Simage Oy | High energy radiation scan imaging system |
| US7136452B2 (en) | 1995-05-31 | 2006-11-14 | Goldpower Limited | Radiation imaging system, device and method for scan imaging |
| JPH0946600A (ja) * | 1995-08-02 | 1997-02-14 | Canon Inc | 撮像装置 |
| GB2307785B (en) * | 1995-11-29 | 1998-04-29 | Simage Oy | Forming contacts on semiconductor substrates for radiation detectors and imaging devices |
| US6236050B1 (en) * | 1996-02-02 | 2001-05-22 | TüMER TüMAY O. | Method and apparatus for radiation detection |
| GB2311198B (en) | 1996-03-14 | 1998-05-06 | Simage Oy | Autoradiography imaging |
| GB2318411B (en) * | 1996-10-15 | 1999-03-10 | Simage Oy | Imaging device for imaging radiation |
| GB2318448B (en) | 1996-10-18 | 2002-01-16 | Simage Oy | Imaging detector and method of production |
| US6242745B1 (en) | 1996-11-24 | 2001-06-05 | Ge Medical Systems Israel Ltd. | Solid state gamma camera |
| US6693666B1 (en) * | 1996-12-11 | 2004-02-17 | Interval Research Corporation | Moving imager camera for track and range capture |
| US7199410B2 (en) * | 1999-12-14 | 2007-04-03 | Cypress Semiconductor Corporation (Belgium) Bvba | Pixel structure with improved charge transfer |
| US6037577A (en) * | 1997-03-11 | 2000-03-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Amplifying solid-state image pickup device and operating method of the same |
| US6215898B1 (en) * | 1997-04-15 | 2001-04-10 | Interval Research Corporation | Data processing system and method |
| US6515702B1 (en) * | 1997-07-14 | 2003-02-04 | California Institute Of Technology | Active pixel image sensor with a winner-take-all mode of operation |
| US6157016A (en) * | 1997-09-30 | 2000-12-05 | Intel Corporation | Fast CMOS active-pixel sensor array readout circuit with predischarge circuit |
| GB2332608B (en) | 1997-12-18 | 2000-09-06 | Simage Oy | Modular imaging apparatus |
| GB2332800B (en) * | 1997-12-18 | 2000-09-27 | Simage Oy | Device for imaging radiation |
| GB2332562B (en) | 1997-12-18 | 2000-01-12 | Simage Oy | Hybrid semiconductor imaging device |
| GB2332585B (en) * | 1997-12-18 | 2000-09-27 | Simage Oy | Device for imaging radiation |
| US6697108B1 (en) * | 1997-12-31 | 2004-02-24 | Texas Instruments Incorporated | Fast frame readout architecture for array sensors with integrated correlated double sampling system |
| IL123006A (en) | 1998-01-20 | 2005-12-18 | Edge Medical Devices Ltd | X-ray imaging system |
| JPH11220663A (ja) * | 1998-02-03 | 1999-08-10 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
| US6323490B1 (en) * | 1998-03-20 | 2001-11-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | X-ray semiconductor detector |
| KR100280488B1 (ko) * | 1998-06-09 | 2001-02-01 | 김영환 | 전자셔터 기능을 가지는 액티브 픽셀 센서 방식의 픽셀 구조 |
| US6665010B1 (en) * | 1998-07-21 | 2003-12-16 | Intel Corporation | Controlling integration times of pixel sensors |
| IL126018A0 (en) | 1998-09-01 | 1999-05-09 | Edge Medical Devices Ltd | X-ray imaging system |
| US9029793B2 (en) * | 1998-11-05 | 2015-05-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Imaging device |
| US6236708B1 (en) * | 1998-11-25 | 2001-05-22 | Picker International, Inc. | 2D and 3D tomographic X-ray imaging using flat panel detectors |
| JP3847494B2 (ja) * | 1998-12-14 | 2006-11-22 | シャープ株式会社 | 二次元画像検出器の製造方法 |
| EP1018655B1 (en) * | 1999-01-05 | 2003-12-10 | Direct Radiography Corp. | Readout sequence for residual image elimination in a radiation detection panel |
| US6326625B1 (en) | 1999-01-20 | 2001-12-04 | Edge Medical Devices Ltd. | X-ray imaging system |
| US6646245B2 (en) * | 1999-01-22 | 2003-11-11 | Intel Corporation | Focal plane averaging implementation for CMOS imaging arrays using a split photodiode architecture |
| JP2000214577A (ja) * | 1999-01-25 | 2000-08-04 | Mitsubishi Electric Corp | パタ―ン歪検出方法、パタ―ン歪検出装置およびその記録媒体 |
| JP2000267070A (ja) * | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Alps Electric Co Ltd | 液晶表示装置およびその駆動方法 |
| FR2791469B1 (fr) * | 1999-03-23 | 2001-04-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'imagerie de rayonnement x et procede de realisation d'un tel dispositif |
| WO2000065825A1 (en) | 1999-04-26 | 2000-11-02 | Simage Oy | Self triggered imaging device for imaging radiation |
| US6263566B1 (en) | 1999-05-03 | 2001-07-24 | Micron Technology, Inc. | Flexible semiconductor interconnect fabricated by backslide thinning |
| US6178225B1 (en) | 1999-06-04 | 2001-01-23 | Edge Medical Devices Ltd. | System and method for management of X-ray imaging facilities |
| US7061062B2 (en) * | 1999-07-01 | 2006-06-13 | Gateway Inc. | Integrated circuit with unified input device, microprocessor and display systems |
| US6693670B1 (en) * | 1999-07-29 | 2004-02-17 | Vision - Sciences, Inc. | Multi-photodetector unit cell |
| DE19947536A1 (de) * | 1999-10-02 | 2001-04-05 | Philips Corp Intellectual Pty | Verfahren zum Auslesen der Sensorelemente eines Sensors sowie Sensor |
| CA2388256A1 (en) | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Dentsply International Inc. | Automatic exposure control for dental panoramic and cephalographic x-ray equipment |
| JP4613406B2 (ja) * | 1999-11-05 | 2011-01-19 | 株式会社デンソー | 受光素子、距離測定装置及び距離・画像測定装置 |
| US6930714B2 (en) * | 1999-12-08 | 2005-08-16 | Digital Cinema Systems Corporation | High speed film to digital conversion |
| DE19962229B4 (de) * | 1999-12-22 | 2004-02-26 | Siemens Ag | Bildaufnahmesystem für ein medizinisches Diagnose- oder Behandlungsgerät |
| AU782164B2 (en) * | 2000-02-02 | 2005-07-07 | Gendex Corporation | Automatic x-ray detection for intra-oral dental x-ray imaging apparatus |
| US7084905B1 (en) * | 2000-02-23 | 2006-08-01 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| FI120561B (fi) | 2000-03-07 | 2009-11-30 | Planmeca Oy | Digitaalikamera, kuvantamislaite ja menetelmä digitaalisessa kuvantamisessa |
| US6809769B1 (en) * | 2000-06-22 | 2004-10-26 | Pixim, Inc. | Designs of digital pixel sensors |
| US7336309B2 (en) * | 2000-07-05 | 2008-02-26 | Vision-Sciences Inc. | Dynamic range compression method |
| US6717151B2 (en) * | 2000-07-10 | 2004-04-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup apparatus |
| US7190390B2 (en) * | 2000-07-10 | 2007-03-13 | Honeywell International, Inc. | LCD tile display |
| US6759641B1 (en) * | 2000-09-27 | 2004-07-06 | Rockwell Scientific Licensing, Llc | Imager with adjustable resolution |
| GB0025463D0 (en) * | 2000-10-17 | 2000-11-29 | Isis Innovation | Improvements in or relating to optical wireless communications |
| JP2002246582A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-08-30 | Canon Inc | 放射線検出装置、その製造方法及びシステム |
| JP3840050B2 (ja) * | 2000-11-01 | 2006-11-01 | キヤノン株式会社 | 電磁波変換装置 |
| US20020186312A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-12-12 | Moshe Stark | Programmable resolution CMOS image sensor |
| EP1353791A4 (en) | 2000-11-27 | 2006-11-15 | Vision Sciences Inc | REDUCING THE PRONOUNCE OF IMAGE SENSORS |
| CN1273843C (zh) * | 2000-12-22 | 2006-09-06 | 金色力量有限公司 | 一种用于扫描成像的辐射成像系统以及方法 |
| GB0103133D0 (en) * | 2001-02-08 | 2001-03-28 | Univ Glasgow | Improvements on or relating to medical imaging |
| US6642495B2 (en) * | 2001-02-12 | 2003-11-04 | Princeton Scientific Instruments | Optical pulse counting imager and system |
| US7079178B2 (en) * | 2001-02-20 | 2006-07-18 | Jaroslav Hynecek | High dynamic range active pixel CMOS image sensor and data processing system incorporating adaptive pixel reset |
| JP2002261262A (ja) * | 2001-03-01 | 2002-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | イメージセンサ及びその製造方法 |
| JP4269542B2 (ja) * | 2001-06-04 | 2009-05-27 | 日本電気株式会社 | トランジスタの動作点設定方法及びその回路、信号成分値変更方法並びにアクティブマトリクス型液晶表示装置 |
| US6791091B2 (en) | 2001-06-19 | 2004-09-14 | Brian Rodricks | Wide dynamic range digital imaging system and method |
| US7088394B2 (en) * | 2001-07-09 | 2006-08-08 | Micron Technology, Inc. | Charge mode active pixel sensor read-out circuit |
| JP2004536643A (ja) * | 2001-07-25 | 2004-12-09 | デンツプライ インターナショナル インコーポレーテッド | 実時間デジタルｘ線撮像装置 |
| US7189971B2 (en) * | 2002-02-15 | 2007-03-13 | Oy Ajat Ltd | Radiation imaging device and system |
| US7361881B2 (en) * | 2002-03-13 | 2008-04-22 | Oy Ajat Ltd | Ganged detector pixel, photon/pulse counting radiation imaging device |
| US7170062B2 (en) * | 2002-03-29 | 2007-01-30 | Oy Ajat Ltd. | Conductive adhesive bonded semiconductor substrates for radiation imaging devices |
| ITUD20020084A1 (it) * | 2002-04-12 | 2003-10-13 | Neuricam Spa | Dispositivo elettronico selezionatore per sensori elettro-ottici |
| GB0212001D0 (en) * | 2002-05-24 | 2002-07-03 | Koninkl Philips Electronics Nv | X-ray image detector |
| US7086859B2 (en) | 2003-06-10 | 2006-08-08 | Gendex Corporation | Compact digital intraoral camera system |
| EP1551302B1 (en) * | 2002-07-25 | 2012-02-08 | Gendex Corporation | Real-time digital x-ray imaging apparatus and method |
| CN1225897C (zh) * | 2002-08-21 | 2005-11-02 | 佳能株式会社 | 摄像装置 |
| US7372495B2 (en) * | 2002-08-23 | 2008-05-13 | Micron Technology, Inc. | CMOS aps with stacked avalanche multiplication layer and low voltage readout electronics |
| JP2004112422A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Canon Inc | 撮像装置 |
| GB0224689D0 (en) * | 2002-10-23 | 2002-12-04 | Simage Oy | Formation of contacts on semiconductor substrates |
| DE60328904D1 (de) * | 2002-10-25 | 2009-10-01 | Ipl Intellectual Property Lice | Schaltungssubstrat und verfahren |
| JP3667317B2 (ja) * | 2002-11-26 | 2005-07-06 | キヤノン株式会社 | 放射線断層撮影装置 |
| US20040101108A1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-05-27 | Boeing Management Company | System and method of conducting digital x-ray analysis |
| US7223981B1 (en) | 2002-12-04 | 2007-05-29 | Aguila Technologies Inc. | Gamma ray detector modules |
| DE60327809D1 (de) | 2003-01-10 | 2009-07-09 | Scherrer Inst Paul | Photonenzähl-abbildungseinrichtung |
| SE525517C2 (sv) * | 2003-03-06 | 2005-03-01 | Xcounter Ab | Anordning och förfarande för scanningbaserad detektering av joniserande strålning |
| US7316930B1 (en) | 2003-04-21 | 2008-01-08 | National Semiconductor Corporation | Use of vertically stacked photodiodes in a gene chip system |
| WO2004095063A2 (en) * | 2003-04-23 | 2004-11-04 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for slot scanning digital radiography |
| EP1801616A3 (en) * | 2003-07-12 | 2007-07-04 | Radiation Watch Ltd | Ionising radiation detector |
| US7399274B1 (en) | 2003-08-19 | 2008-07-15 | National Semiconductor Corporation | Sensor configuration for a capsule endoscope |
| US7005663B2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-02-28 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Sampling methods and systems that shorten readout time and reduce lag in amorphous silicon flat panel x-ray detectors |
| US20070029495A1 (en) * | 2003-09-24 | 2007-02-08 | Petrillo Micheal J | Alignment method and apparatus for pixilated detector |
| DE10345240A1 (de) * | 2003-09-29 | 2005-05-04 | Infineon Technologies Ag | Integrierte Schaltung mit Strahlungssensoranordnung |
| US20070176108A1 (en) * | 2004-01-12 | 2007-08-02 | Koninklijke Philips Electronics Nv | Semiconductor-based image sensor |
| JP4594624B2 (ja) * | 2004-01-13 | 2010-12-08 | 株式会社日立製作所 | 放射線検出装置および核医学診断装置 |
| US7265327B1 (en) * | 2004-02-09 | 2007-09-04 | Dpix, L.L.C. | Photodetecting sensor array |
| KR100994993B1 (ko) * | 2004-03-16 | 2010-11-18 | 삼성전자주식회사 | 서브 샘플링된 아날로그 신호를 평균화하여 디지털 변환한영상신호를 출력하는 고체 촬상 소자 및 그 구동 방법 |
| US20050237404A1 (en) * | 2004-04-27 | 2005-10-27 | Dmitri Jerdev | Jfet charge control device for an imager pixel |
| JP2005341438A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Fujitsu Ltd | 固体撮像装置、および画素データ読出し電圧印加方法 |
| EP1795918B1 (en) | 2004-07-06 | 2013-02-27 | Oy Ajat Ltd. | High energy, real time capable, direct radiation conversion x-ray imaging system for CD-TE and CD-ZN-TE based cameras |
| US20060011853A1 (en) | 2004-07-06 | 2006-01-19 | Konstantinos Spartiotis | High energy, real time capable, direct radiation conversion X-ray imaging system for Cd-Te and Cd-Zn-Te based cameras |
| EP1619495A1 (en) * | 2004-07-23 | 2006-01-25 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Method and Apparatus for inspecting a specimen surface and use of fluorescent materials |
| US7355419B2 (en) * | 2004-08-05 | 2008-04-08 | International Business Machines Corporation | Enhanced signal observability for circuit analysis |
| DE102005031252B4 (de) * | 2005-01-28 | 2015-02-05 | Johnson Controls Metals and Mechanisms GmbH & Co. KG | Rückenlehneneinheit eines Kraftfahrzeugsitzes |
| US7750958B1 (en) | 2005-03-28 | 2010-07-06 | Cypress Semiconductor Corporation | Pixel structure |
| US7808022B1 (en) | 2005-03-28 | 2010-10-05 | Cypress Semiconductor Corporation | Cross talk reduction |
| US7742560B2 (en) | 2005-05-02 | 2010-06-22 | Oy Ajat Ltd. | Radiation imaging device with irregular rectangular shape and extraoral dental imaging system therefrom |
| US9332950B2 (en) | 2005-05-02 | 2016-05-10 | Oy Ajat Ltd. | Radiation imaging device with irregular rectangular shape and extraoral dental imaging system therefrom |
| GB0514998D0 (en) * | 2005-07-21 | 2005-08-31 | E2V Tech Uk Ltd | Sensor with trigger pixels for imaging of pulsed radiation |
| US7505554B2 (en) * | 2005-07-25 | 2009-03-17 | Digimd Corporation | Apparatus and methods of an X-ray and tomosynthesis and dual spectra machine |
| GB0517742D0 (en) | 2005-08-31 | 2005-10-12 | E2V Tech Uk Ltd | Radiation sensor |
| US7667205B2 (en) * | 2005-10-05 | 2010-02-23 | Organisation Europeenne Pour La Recherche Nucleaire | Method for determining a particle and sensor device therefor |
| US7208739B1 (en) | 2005-11-30 | 2007-04-24 | General Electric Company | Method and apparatus for correction of pileup and charge sharing in x-ray images with energy resolution |
| US7456452B2 (en) * | 2005-12-15 | 2008-11-25 | Micron Technology, Inc. | Light sensor having undulating features for CMOS imager |
| JP2007228460A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Mitsumasa Koyanagi | 集積センサを搭載した積層型半導体装置 |
| JP4619985B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2011-01-26 | 住友重機械工業株式会社 | 放射線検出器および放射線検査装置 |
| WO2008003351A1 (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Mario Caria | Imaging system with tiled sensor chips having partially overlapping active areas |
| US20080037703A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Digimd Corporation | Three dimensional breast imaging |
| US7863578B2 (en) | 2007-03-06 | 2011-01-04 | Richard Brenner | Detector for radiation therapy |
| EP2028509A1 (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-25 | European Organisation for Nuclear Research CERN | Radiation monitoring device |
| WO2009037781A1 (ja) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | National Institute Of Radiological Sciences | ベータ線検出器とベータ線再構築方法 |
| JP2009117613A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US7961224B2 (en) * | 2008-01-25 | 2011-06-14 | Peter N. Cheimets | Photon counting imaging system |
| JP5096946B2 (ja) * | 2008-01-30 | 2012-12-12 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| CN101569530B (zh) * | 2008-04-30 | 2013-03-27 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | X-射线检测器和x-射线ct设备 |
| JP5235506B2 (ja) * | 2008-06-02 | 2013-07-10 | キヤノン株式会社 | パターン転写装置及びデバイス製造方法 |
| JP5101402B2 (ja) * | 2008-06-18 | 2012-12-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| WO2010025331A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Mesa Imaging Ag | Demodulation pixel with daisy chain charge storage sites and method of operation therefor |
| EP2180599B1 (en) * | 2008-10-24 | 2014-12-17 | Advanced Silicon SA | X-ray imaging readout and system |
| FR2938936B1 (fr) * | 2008-11-25 | 2016-01-15 | Sopro | Dispositif d'acquisition d'images multifonction |
| FR2939965B1 (fr) * | 2008-12-12 | 2010-11-26 | E2V Semiconductors | Circuit integre matriciel et notamment capteur d'image de grande dimension |
| US8106487B2 (en) | 2008-12-23 | 2012-01-31 | Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. | Semiconductor device having an inorganic coating layer applied over a junction termination extension |
| JP5985136B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2016-09-06 | ソニー株式会社 | 半導体装置とその製造方法、及び電子機器 |
| US8117741B2 (en) | 2009-04-07 | 2012-02-21 | Oy Ajat Ltd | Method for manufacturing a radiation imaging panel comprising imaging tiles |
| EP2438468B1 (en) | 2009-06-01 | 2019-04-17 | Koninklijke Philips N.V. | Pet detector system with improved capabilities for quantification |
| JP5267396B2 (ja) * | 2009-09-16 | 2013-08-21 | ソニー株式会社 | 画像処理装置および方法、並びにプログラム |
| KR101094180B1 (ko) * | 2009-11-10 | 2011-12-14 | 주식회사바텍 | 파노라마 영상 획득 방법 및 장치 |
| US20110205397A1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-08-25 | John Christopher Hahn | Portable imaging device having display with improved visibility under adverse conditions |
| CN102792677B (zh) | 2010-03-08 | 2015-08-05 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件及其制造方法 |
| GB201004121D0 (en) | 2010-03-12 | 2010-04-28 | Durham Scient Crystals Ltd | Detector device, inspection apparatus and method |
| US9918023B2 (en) | 2010-04-23 | 2018-03-13 | Flir Systems, Inc. | Segmented focal plane array architecture |
| US9369621B2 (en) * | 2010-05-03 | 2016-06-14 | Invisage Technologies, Inc. | Devices and methods for high-resolution image and video capture |
| JP5559000B2 (ja) * | 2010-10-12 | 2014-07-23 | キヤノン株式会社 | 放射線撮像装置、放射線撮像装置の制御方法、およびプログラム |
| US8892184B2 (en) | 2010-10-18 | 2014-11-18 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Systems and methods for reducing interference in a dual modality imaging system |
| JP5498933B2 (ja) | 2010-12-27 | 2014-05-21 | 株式会社リガク | Ｘ線検出器 |
| JP5568004B2 (ja) | 2010-12-27 | 2014-08-06 | 株式会社リガク | Ｘ線検出器 |
| US8692916B2 (en) * | 2011-02-24 | 2014-04-08 | Teledyne Dalsa, Inc. | Continuous clocking mode for TDI binning operation of CCD image sensor |
| US8537245B2 (en) * | 2011-03-04 | 2013-09-17 | Hand Held Products, Inc. | Imaging and decoding device with quantum dot imager |
| US20130129044A1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | Cyber Medical Imaging, Inc. | Intraoral Radiographic Imaging Sensors with Minimized Mesial Imaging Dead Space |
| JP5592962B2 (ja) | 2012-02-03 | 2014-09-17 | 富士フイルム株式会社 | 放射線撮影装置とその制御方法、及び放射線撮影システム |
| DE102012202500B4 (de) * | 2012-02-17 | 2018-05-30 | Siemens Healthcare Gmbh | Digitaler Röntgendetektor und Verfahren zur Korrektur eines Röntgenbildes |
| JP5895650B2 (ja) * | 2012-03-28 | 2016-03-30 | ソニー株式会社 | 撮像装置および撮像表示システム |
| US9183461B2 (en) | 2012-05-11 | 2015-11-10 | Intel Corporation | Systems and methods for row causal scan-order optimization stereo matching |
| EP2693739A1 (en) * | 2012-08-01 | 2014-02-05 | Agilent Technologies, Inc. | Electronic variable gain for x-ray detector |
| GB201214567D0 (en) | 2012-08-15 | 2012-09-26 | Kromek Ltd | Detector and method of operation |
| US9261609B2 (en) | 2012-08-20 | 2016-02-16 | General Electric Company | Apparatus and methods for charge collection control in radiation detectors |
| GB201303830D0 (en) * | 2013-03-04 | 2013-04-17 | Univ Glasgow | Methods,unit and device relating to the manufacture,processing,synthesising or screening of radiopharmaceutical compositions |
| DE102013206404B3 (de) * | 2013-04-11 | 2014-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorchip, computertomographischer Detektor diesen aufweisend, sowie ein Herstellungsverfahren und ein Betriebsverfahren dafür |
| DE102013206407B3 (de) * | 2013-04-11 | 2014-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorchip, computertomographischer Detektor diesen aufweisend und Herstellungsverfahren dafür |
| JP6184153B2 (ja) * | 2013-04-18 | 2017-08-23 | オリンパス株式会社 | Ａｄ変換回路および撮像装置 |
| JP6243518B2 (ja) * | 2013-05-16 | 2017-12-06 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | イメージング検出器 |
| CZ304899B6 (cs) | 2013-08-30 | 2015-01-07 | České vysoké učení technické v Praze Ústav technické a experimentální fyziky | Detektor ionizujícího záření umožňující vytvoření souvislého digitálního obrazu |
| JP6488292B2 (ja) * | 2013-10-22 | 2019-03-20 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | トモシンセシスシステムのようなｘ線システム及び対象の画像を取得する方法 |
| JP5953325B2 (ja) * | 2014-02-19 | 2016-07-20 | 株式会社ツインピークス | Ｃｃｄカメラ装置 |
| US20160003672A1 (en) * | 2014-07-25 | 2016-01-07 | Varun Verma | Multiplexer for single photon detector, process for making and use of same |
| CN105741239B (zh) * | 2014-12-11 | 2018-11-30 | 合肥美亚光电技术股份有限公司 | 牙齿全景图像的生成方法、装置及用于拍摄牙齿的全景机 |
| DE102015213911B4 (de) * | 2015-07-23 | 2019-03-07 | Siemens Healthcare Gmbh | Verfahren zum Erzeugen eines Röntgenbildes und Datenverarbeitungseinrichtung zum Ausführen des Verfahrens |
| WO2017033675A1 (ja) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | 放射線検出装置および医用画像撮像装置 |
| EP3377920A1 (en) * | 2015-11-19 | 2018-09-26 | Koninklijke Philips N.V. | Method of pixel volume confinement |
| CN105372848B (zh) * | 2015-11-27 | 2019-03-26 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种红外微辐射阵列 |
| US10338012B2 (en) * | 2016-03-09 | 2019-07-02 | Toshiba Medical Systems Corporation | Photon counting detector and X-ray computed tomography (CT) apparatus |
| US10070748B2 (en) | 2016-09-08 | 2018-09-11 | Kenney Manufacturing Co. | Curtain rod bracket and cam lock |
| US11002302B2 (en) | 2016-09-08 | 2021-05-11 | Kenney Manufacturing Company | Rod bracket |
| US11049897B2 (en) * | 2016-10-27 | 2021-06-29 | Rigaku Corporation | Detector |
| EP3571531A4 (en) | 2017-01-23 | 2020-08-05 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | X-RAY DETECTORS CAPABLE OF IDENTIFYING AND MANAGING LOAD SHARING |
| EP3355355B1 (en) * | 2017-01-27 | 2019-03-13 | Detection Technology Oy | Asymmetrically positioned guard ring contacts |
| CN112687713A (zh) * | 2017-09-29 | 2021-04-20 | 索尼半导体解决方案公司 | 光检测器件 |
| GB2569371B (en) * | 2017-12-15 | 2022-01-12 | Lightpoint Medical Ltd | Direct detection and imaging of charged particles from a radiopharmaceutical |
| EP3884306A4 (en) * | 2018-11-19 | 2022-08-17 | Prismatic Sensors AB | EDGE-ON PHOTON COUNT DETECTOR |
| CN109671737A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-23 | 上海洞舟实业有限公司 | 一种有机x射线成像板 |
| CN111786659A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-10-16 | 西安交通大学 | 一种宽范围高精度电荷脉冲生成电路及工作方法 |
| CN111783024B (zh) * | 2020-06-24 | 2023-10-13 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种中性原子图像的局部三维磁层离子通量分布反演方法 |
| FR3119708B1 (fr) * | 2021-02-11 | 2023-08-25 | Trixell | Détecteur numérique à étages de conversion superposés |
| US11688821B2 (en) * | 2021-07-26 | 2023-06-27 | Henry Meyer Daghighian | Wireless gamma and/or hard x-ray radiation detector |
| WO2023091162A1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-25 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Edge arrangment for tileable pixelated emission sensor |
| US20230342143A1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | Sap Se | High-performance computer system and method for improved software event management |
| WO2024018038A1 (en) * | 2022-07-21 | 2024-01-25 | Asml Netherlands B.V. | System and method for counting particles on a detector during inspection |
Family Cites Families (121)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4106046A (en) | 1977-01-26 | 1978-08-08 | Westinghouse Electric Corp. | Radiant energy sensor |
| US4188709A (en) | 1977-02-07 | 1980-02-19 | Honeywell Inc. | Double sided hybrid mosaic focal plane |
| US4142199A (en) | 1977-06-24 | 1979-02-27 | International Business Machines Corporation | Bucket brigade device and process |
| US4277684A (en) * | 1977-08-18 | 1981-07-07 | U.S. Philips Corporation | X-Ray collimator, particularly for use in computerized axial tomography apparatus |
| US4239312A (en) | 1978-11-29 | 1980-12-16 | Hughes Aircraft Company | Parallel interconnect for planar arrays |
| US4245158A (en) * | 1979-03-26 | 1981-01-13 | American Science And Engineering, Inc. | Soft x-ray spectrometric imaging system |
| US4257057A (en) | 1979-05-07 | 1981-03-17 | Rockwell International Corporation | Self-multiplexed monolithic intrinsic infrared detector |
| US4369458A (en) | 1980-07-01 | 1983-01-18 | Westinghouse Electric Corp. | Self-aligned, flip-chip focal plane array configuration |
| DE3101504A1 (de) * | 1981-01-19 | 1982-08-26 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Roentgendiagnostikeinrichtung mit einer roentgenstrahlenempfindlichen fernsehaufnahmeeinrichtung |
| CA1194987A (en) * | 1981-09-30 | 1985-10-08 | Yasuo Takemura | Solid-state color television camera |
| US5315114A (en) | 1981-12-18 | 1994-05-24 | Texas Instruments Incorporated | Integrated circuit detector array incorporating bucket brigade devices for time delay and integration |
| US4445117A (en) * | 1981-12-28 | 1984-04-24 | Hughes Aircraft Company | Transistorized focal plane having floating gate output nodes |
| US4602289A (en) * | 1982-05-31 | 1986-07-22 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image pick-up device |
| JPS59107688A (ja) * | 1982-12-13 | 1984-06-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体撮像装置 |
| DE3309949A1 (de) * | 1983-03-19 | 1984-09-20 | Agfa-Gevaert Ag, 5090 Leverkusen | Elektronische bildverarbeitungsvorrichtung |
| FR2554955B1 (fr) | 1983-11-10 | 1989-05-26 | Thomson Csf | Barrette multilineaire a transfert de charge |
| FR2559957B1 (fr) | 1984-02-21 | 1986-05-30 | Thomson Csf | Barrette multilineaire a transfert de charge |
| FR2564674B1 (fr) | 1984-05-18 | 1986-09-19 | Thomson Csf | Barrette multilineaire a transfert de charge et procede d'analyse |
| EP0167119B1 (en) * | 1984-06-30 | 1991-10-23 | Shimadzu Corporation | Semiconductor radiation detector |
| US4817123A (en) | 1984-09-21 | 1989-03-28 | Picker International | Digital radiography detector resolution improvement |
| JPH0719881B2 (ja) * | 1985-05-01 | 1995-03-06 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| GB8524880D0 (en) * | 1985-10-09 | 1985-11-13 | British Telecomm | Video level control |
| JPH069242B2 (ja) * | 1985-10-14 | 1994-02-02 | 富士写真フイルム株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JPS6286855A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 放射線用固体撮像素子 |
| US4805023A (en) * | 1985-10-15 | 1989-02-14 | Texas Instruments Incorporated | Programmable CCD imager defect compensator |
| US5043582A (en) | 1985-12-11 | 1991-08-27 | General Imagining Corporation | X-ray imaging system and solid state detector therefor |
| US5220170A (en) * | 1985-12-11 | 1993-06-15 | General Imaging Corporation | X-ray imaging system and solid state detector therefor |
| FR2595153B1 (fr) * | 1986-02-28 | 1990-12-07 | Thomson Cgr | Systeme d'imagerie numerique a reglage de l'echelle des gris, notamment pour la visualisation des vaisseaux sanguins |
| US4811371A (en) * | 1986-05-16 | 1989-03-07 | Rca Corporation | Floating-diffusion electrometer with adjustable sensitivity |
| JPS6333075A (ja) * | 1986-07-26 | 1988-02-12 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| DE3635687A1 (de) * | 1986-10-21 | 1988-05-05 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Bildaufnahmesensor |
| US4804854A (en) * | 1987-02-16 | 1989-02-14 | Shimadzu Corporation | Low-noise arrayed sensor radiation image detecting system wherein each sensor connects to a buffer circuit |
| US4858013A (en) * | 1987-03-19 | 1989-08-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device with adaptive pixel correction |
| DE3714861A1 (de) * | 1987-05-05 | 1988-11-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von videosignalen |
| US4873708A (en) | 1987-05-11 | 1989-10-10 | General Electric Company | Digital radiographic imaging system and method therefor |
| IL83213A (en) * | 1987-07-16 | 1991-08-16 | Technion Res & Dev Foundation | Intelligent scan image sensor |
| FR2625594B1 (fr) | 1988-01-05 | 1990-05-04 | Thomson Csf | Duplicateur de charges pour dispositif a transfert de charges |
| JPH0691462B2 (ja) | 1988-02-04 | 1994-11-14 | 日本電気株式会社 | アナログカウンタ回路 |
| FR2627923B1 (fr) | 1988-02-26 | 1990-06-22 | Thomson Csf | Matrice d'elements photosensibles et detecteur de radiations comportant une telle matrice, notamment detecteur de rayons x a double energie |
| JPH0795829B2 (ja) * | 1988-07-26 | 1995-10-11 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| JPH0250584A (ja) * | 1988-08-11 | 1990-02-20 | Olympus Optical Co Ltd | ダイナミックレンジ拡大システム |
| GB2222249B (en) * | 1988-08-24 | 1992-07-08 | Rosemount Ltd | Optical sensor |
| FR2638286B1 (fr) * | 1988-10-25 | 1990-12-07 | Thomson Csf | Dispositif photosensible du type a amplification du signal au niveau des points photosensibles |
| US4992878A (en) | 1988-10-26 | 1991-02-12 | Array Technologies, Inc. | Image transducing apparatus using low resolution transducers to achieve high resolution imaging |
| US4947258A (en) | 1988-10-26 | 1990-08-07 | Array Technologies, Inc. | Image transducing apparatus |
| US5012247A (en) | 1988-11-21 | 1991-04-30 | Hewlett-Packard Company | Switched-capacitor analog-to-digital converter with autocalibration |
| US4900943A (en) | 1989-01-03 | 1990-02-13 | Honeywell Inc. | Multiplex time delay integration |
| JPH0344966A (ja) | 1989-07-13 | 1991-02-26 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| DE69013104T2 (de) | 1989-07-29 | 1995-03-23 | Shimadzu Corp | Halbleiterstrahlungsbilddetektor und sein Herstellungsverfahren. |
| US5262649A (en) * | 1989-09-06 | 1993-11-16 | The Regents Of The University Of Michigan | Thin-film, flat panel, pixelated detector array for real-time digital imaging and dosimetry of ionizing radiation |
| JPH0395976A (ja) * | 1989-09-08 | 1991-04-22 | Canon Inc | 光電変換素子 |
| US5315147A (en) | 1989-09-25 | 1994-05-24 | Grumman Aerospace Corporation | Monolithic focal plane array |
| FR2652655A1 (fr) * | 1989-10-04 | 1991-04-05 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif matriciel de grandes dimensions pour la prise ou la restitution d'images. |
| US5262871A (en) * | 1989-11-13 | 1993-11-16 | Rutgers, The State University | Multiple resolution image sensor |
| US5117114A (en) * | 1989-12-11 | 1992-05-26 | The Regents Of The University Of California | High resolution amorphous silicon radiation detectors |
| AU7166291A (en) * | 1989-12-22 | 1991-07-24 | Manufacturing Sciences, Inc. | Programmable masking apparatus |
| FR2656756B1 (fr) | 1989-12-29 | 1994-01-07 | Commissariat A Energie Atomique | Dispositif pour prises de vues a circuits de balayage integres. |
| US5083016A (en) * | 1990-03-27 | 1992-01-21 | Hughes Aircraft Company | 3-transistor source follower-per-detector unit cell for 2-dimensional focal plane arrays |
| US5140395A (en) * | 1990-04-03 | 1992-08-18 | Electromed International Ltd. | X-ray sensor arrays |
| CA2040672C (en) * | 1990-04-26 | 1995-05-30 | Masaaki Kanashiki | Image signal processing apparatus |
| US5182624A (en) * | 1990-08-08 | 1993-01-26 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Solid state electromagnetic radiation detector fet array |
| US5168528A (en) | 1990-08-20 | 1992-12-01 | Itt Corporation | Differential electronic imaging system |
| US5132796A (en) * | 1990-09-04 | 1992-07-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for digitally processing gamma pedestal and gain |
| JPH04124965A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-24 | Toshiba Corp | 画像読取り方法及び画像読取り装置 |
| JPH04170175A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-17 | Canon Inc | 固体撮像素子の駆動装置 |
| JPH04172085A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-19 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置 |
| US5105087A (en) * | 1990-11-28 | 1992-04-14 | Eastman Kodak Company | Large solid state sensor assembly formed from smaller sensors |
| US5153420A (en) * | 1990-11-28 | 1992-10-06 | Xerox Corporation | Timing independent pixel-scale light sensing apparatus |
| US5134488A (en) * | 1990-12-28 | 1992-07-28 | David Sarnoff Research Center, Inc. | X-Y addressable imager with variable integration |
| US5149954A (en) | 1991-03-26 | 1992-09-22 | Santa Barbara Research Center | Hold capacitor time delay and integration with equilibrating means |
| DE4118154A1 (de) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Philips Patentverwaltung | Anordnung mit einer sensormatrix und einer ruecksetzanordnung |
| DE4129656C2 (de) * | 1991-09-06 | 1994-02-10 | Siemens Ag | Wiedergabevorrichtung für Videosignale auf einem Monitor |
| US5264945A (en) * | 1991-10-16 | 1993-11-23 | Eastman Kodak Company | Contact array scanners with circulating memory |
| US5401952A (en) * | 1991-10-25 | 1995-03-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Signal processor having avalanche photodiodes |
| GB2262383B (en) * | 1991-12-09 | 1995-06-14 | Sony Broadcast & Communication | Charge-coupled image sensor |
| FR2685846B1 (fr) * | 1991-12-31 | 1995-10-06 | Thomson Csf | Camera a detecteur, munie d'une protection electronique. |
| US5254480A (en) | 1992-02-20 | 1993-10-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Process for producing a large area solid state radiation detector |
| US5406332A (en) * | 1992-03-06 | 1995-04-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting device |
| FR2689684B1 (fr) * | 1992-04-01 | 1994-05-13 | Commissariat A Energie Atomique | Dispositif de micro-imagerie de rayonnements ionisants. |
| US5245191A (en) * | 1992-04-14 | 1993-09-14 | The Board Of Regents Of The University Of Arizona | Semiconductor sensor for gamma-ray tomographic imaging system |
| CA2095366C (en) * | 1992-05-21 | 1999-09-14 | Timothy C. Collins | Hybridized semiconductor pixel detector arrays for use in digital radiography |
| FR2692423B1 (fr) | 1992-06-16 | 1995-12-01 | Thomson Csf | Camera d'observation multistandard et systeme de surveillance utilisant une telle camera. |
| FR2693033B1 (fr) * | 1992-06-30 | 1994-08-19 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'imagerie de grande dimension. |
| EP0635892B1 (en) | 1992-07-21 | 2002-06-26 | Raytheon Company | Bake-stable HgCdTe photodetector and method for fabricating same |
| US5291402A (en) | 1992-08-07 | 1994-03-01 | General Electric Company | Helical scanning computed tomography apparatus |
| US5596200A (en) | 1992-10-14 | 1997-01-21 | Primex | Low dose mammography system |
| JPH06205767A (ja) | 1992-11-25 | 1994-07-26 | Xerox Corp | 放射線画像形成システム |
| US5319206A (en) * | 1992-12-16 | 1994-06-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method and apparatus for acquiring an X-ray image using a solid state device |
| US5315411A (en) | 1993-01-04 | 1994-05-24 | Eastman Kodak Company | Dithering mechanism for a high resolution imaging system |
| US5565915A (en) * | 1993-06-15 | 1996-10-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid-state image taking apparatus including photodiode and circuit for converting output signal of the photodiode into signal which varies with time at variation rate depending on intensity of light applied to the photodiode |
| DE69427952T2 (de) * | 1993-11-17 | 2002-04-04 | Canon Kk | Festkörperbildaufnahmevorrichtung |
| US5526394A (en) | 1993-11-26 | 1996-06-11 | Fischer Imaging Corporation | Digital scan mammography apparatus |
| FR2714501B1 (fr) | 1993-12-23 | 1996-01-26 | Thomson Csf | Sommateur de tensions, et mosaïque de sommateurs, pour appareil d'imagerie thermique. |
| US6035013A (en) | 1994-06-01 | 2000-03-07 | Simage O.Y. | Radiographic imaging devices, systems and methods |
| GB2289983B (en) | 1994-06-01 | 1996-10-16 | Simage Oy | Imaging devices,systems and methods |
| US5629524A (en) * | 1995-02-21 | 1997-05-13 | Advanced Scientific Concepts, Inc. | High speed crystallography detector |
| KR0167889B1 (ko) | 1995-06-09 | 1999-02-01 | 김주용 | 반도체 소자의 비아홀의 형성방법 |
| FR2735632B1 (fr) | 1995-06-14 | 1997-07-11 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif et procede de numerisation pour detecteurs photosensibles et procede de lecture d'une matrice de detecteurs photoniques |
| GB2307785B (en) | 1995-11-29 | 1998-04-29 | Simage Oy | Forming contacts on semiconductor substrates for radiation detectors and imaging devices |
| FR2751500B1 (fr) | 1996-07-16 | 1998-10-23 | Thomson Csf | Circuit de lecture de barrettes de photodetecteurs |
| GB2318411B (en) | 1996-10-15 | 1999-03-10 | Simage Oy | Imaging device for imaging radiation |
| SE511425C2 (sv) | 1996-12-19 | 1999-09-27 | Ericsson Telefon Ab L M | Packningsanordning för integrerade kretsar |
| US5898332A (en) | 1997-03-28 | 1999-04-27 | Northern Telecom Limited | Time delay charge integration circuit |
| GB2325081B (en) | 1997-05-06 | 2000-01-26 | Simage Oy | Semiconductor imaging device |
| US5917881A (en) | 1997-05-20 | 1999-06-29 | Fischer Imaging Corporation | Digital scan mammography apparatus utilizing velocity adaptive feedback and method |
| GB2332608B (en) | 1997-12-18 | 2000-09-06 | Simage Oy | Modular imaging apparatus |
| US6459077B1 (en) | 1998-09-15 | 2002-10-01 | Dalsa, Inc. | Bucket brigade TDI photodiode sensor |
| US6563539B1 (en) | 1998-09-18 | 2003-05-13 | Nortel Networks Limited | Charge transfer circuit for use in imaging systems |
| GB2343577B (en) | 1998-11-05 | 2001-01-24 | Simage Oy | Imaging device |
| US6228673B1 (en) | 1999-05-13 | 2001-05-08 | Hughes Electronics Corporation | Method of fabricating a surface coupled InGaAs photodetector |
| US6278181B1 (en) | 1999-06-28 | 2001-08-21 | Advanced Micro Devices, Inc. | Stacked multi-chip modules using C4 interconnect technology having improved thermal management |
| US6617681B1 (en) | 1999-06-28 | 2003-09-09 | Intel Corporation | Interposer and method of making same |
| EP1121719A4 (en) | 1999-07-26 | 2007-08-22 | Edge Medical Devices Ltd | DIGITAL DETECTOR FOR X-RAY RECORDING |
| JP5016746B2 (ja) | 2000-07-28 | 2012-09-05 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその駆動方法 |
| IL137579A (en) | 2000-07-30 | 2006-12-31 | Orbotech Medical Solutions Ltd | Gamma-ray detector for coincidence detection |
| FR2820243B1 (fr) | 2001-01-31 | 2003-06-13 | Univ Paris Curie | Procede et dispositif de fabrication d'un detecteur electronique en gaas pour la detection de rayons x pour l'imagerie |
| JP4653336B2 (ja) | 2001-04-18 | 2011-03-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | エネルギー線検出器及び装置 |
| US7385286B2 (en) | 2001-06-05 | 2008-06-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor module |
| US6645787B2 (en) | 2002-01-22 | 2003-11-11 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Gamma ray detector |
| US7189971B2 (en) | 2002-02-15 | 2007-03-13 | Oy Ajat Ltd | Radiation imaging device and system |
| US6952042B2 (en) | 2002-06-17 | 2005-10-04 | Honeywell International, Inc. | Microelectromechanical device with integrated conductive shield |
-
1995
- 1995-04-24 GB GB9508294A patent/GB2289983B/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 ES ES95921784T patent/ES2123991T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 DE DE69533967T patent/DE69533967T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 AU AU26720/95A patent/AU691926B2/en not_active Ceased
- 1995-05-29 DK DK95921784T patent/DK0763302T3/da active
- 1995-05-29 WO PCT/EP1995/002056 patent/WO1995033332A2/en active IP Right Grant
- 1995-05-29 CA CA002191100A patent/CA2191100C/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 EP EP95921784A patent/EP0763302B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 JP JP50032296A patent/JP3897357B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 AT AT95921784T patent/ATE172343T1/de active
- 1995-05-29 AT AT98200377T patent/ATE288170T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-05-29 DE DE69505375T patent/DE69505375T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 CN CN95194375A patent/CN1132408C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-29 NZ NZ287868A patent/NZ287868A/en unknown
- 1995-05-30 IL IL113921A patent/IL113921A/xx not_active IP Right Cessation
- 1995-05-31 US US08/454,789 patent/US5812191A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-11-27 FI FI964728A patent/FI114841B/fi not_active IP Right Cessation
- 1996-11-29 NO NO19965104A patent/NO320777B1/no not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-06-09 US US08/871,512 patent/US20010002844A1/en not_active Abandoned
- 1997-06-09 US US08/871,714 patent/US20020089595A1/en not_active Abandoned
- 1997-06-09 US US08/871,199 patent/US6856350B2/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-12-28 HK HK98116002A patent/HK1014819A1/xx not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-03-11 US US10/384,532 patent/US8169522B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI114841B (fi) | Kuvauslaitteita, -järjestelmiä ja -menetelmiä | |
| US6035013A (en) | Radiographic imaging devices, systems and methods | |
| EP0854639B1 (en) | Imaging device, system and method | |
| EP2705385B1 (en) | X-ray and gamma ray imaging device ("pid") with a two dimensional array of pixels | |
| JP5701743B2 (ja) | 放射線検出器、画像システム、光子を検出するための方法及びその方法を実行するコンピュータプログラム | |
| WO2014097546A1 (en) | Imaging device, electronic apparatus and imaging method | |
| EP0444869B1 (en) | Apparatus and method for detecting images | |
| US10393891B2 (en) | Sub-pixel segmentation for semiconductor radiation detectors and methods of fabricating thereof | |
| CN106576147B (zh) | 像素电路、半导体光检测装置和辐射计数装置 | |
| CA2639498C (en) | Device and pixel architecture for high resolution digital imaging | |
| KR20170131454A (ko) | 이중 게이트 tft 구조를 사용한 장치 및 방법 | |
| US6718010B2 (en) | Method and apparatus for acquiring a series of images utilizing a solid state detector with alternating scan lines | |
| TW293902B (fi) | ||
| GB2289981A (en) | Imaging devices systems and methods | |
| JP6988796B2 (ja) | Ｘ線検出装置 | |
| Ott et al. | A CsI-active pixel sensor based detector for gamma ray imaging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: GOLDPOWER LIMITED Free format text: GOLDPOWER LIMITED |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: IPL INTELLECTUAL PROPERTY LICENSING LIMITED Free format text: IPL INTELLECTUAL PROPERTY LICENSING LIMITED |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Free format text: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |
|
| MA | Patent expired |